一種虛擬仿真教學實訓平臺構建方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種虛擬仿真教學實訓平臺構建方法，包括虛擬仿真教學系統(tǒng)、虛擬仿真云平臺、虛擬仿真實驗室設備配備和虛擬仿真教學軟件系統(tǒng)。所述虛擬仿真教學系統(tǒng)，包括虛擬仿真開發(fā)平臺、虛擬仿真顯示系統(tǒng)、虛擬仿真交互系統(tǒng)和虛擬仿真集成控制系統(tǒng)。所述虛擬仿真云平臺，包括基礎硬件平臺、虛擬化平臺、云計算平臺和業(yè)務應用。所述虛擬仿真實驗室設備配備，包括實現(xiàn)人機交互的特殊輸入和演示設備。所述虛擬仿真教學軟件系統(tǒng)根據(jù)虛擬仿真教學實訓內(nèi)容確定。所述虛擬仿真教學系統(tǒng)搭建在所述虛擬仿真云平臺的業(yè)務應用層。所述虛擬仿真教學軟件安裝在虛擬仿真教學系統(tǒng)中。
【專利說明】一種虛擬仿真教學實訓平臺構建方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及虛擬仿真教學，具體涉及虛擬仿真教學平臺的構建。

【背景技術】
[0002]針對機械設計與制造、模具設計與制造、機電一體化技術、數(shù)控技術、汽車檢測與維修技術、汽車制造與裝配技術、建筑工程技術等專業(yè)的相關課程，教學實訓是其必不可少的一個環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的教學實訓作為職業(yè)教育中一種普遍的教學模式，往往受到課程和專業(yè)【技術領域】的限制，課程和專業(yè)的不同往往需要使用不同的設備。而隨著信息技術的快速發(fā)展，課程和專業(yè)的更新也越來越快，要保證保證實訓條件與時俱進，就必須及時更新技術設備，必將導致資源的浪費、教學成本越來越高等問題，而教學效果卻不甚理想。更重要的是，在傳統(tǒng)的教學實訓過程中，由于對實訓環(huán)境的不熟悉以及一些不當操作，實訓操作的安全性難以保證。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明解決傳統(tǒng)教學實訓教學成本高，安全性差，難于改進造成資源浪費等問題。
[0004]為實現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術方案是這樣的，即一種虛擬仿真教學實訓平臺構建方法，包括虛擬仿真教學系統(tǒng)、虛擬仿真云平臺、虛擬仿真實驗室設備配備和虛擬仿真教學軟件系統(tǒng)。
[0005]所述虛擬仿真教學系統(tǒng)，包括虛擬仿真開發(fā)平臺、虛擬仿真顯示系統(tǒng)、虛擬仿真交互系統(tǒng)和虛擬仿真集成控制系統(tǒng)。
[0006]所述虛擬仿真云平臺，包括基礎硬件平臺、虛擬化平臺、云計算平臺和業(yè)務應用，虛擬仿真云平臺對虛擬仿真教學系統(tǒng)進行統(tǒng)一使用、管理、調(diào)配。
[0007]所述虛擬仿真實驗室設備配備，包括實現(xiàn)人機交互的特殊輸入和演示設備，如觸摸控制屏、3D投影系統(tǒng)、虛擬服務器、虛擬仿真應用軟件。
[0008]所述虛擬仿真教學軟件系統(tǒng)根據(jù)虛擬仿真教學實訓內(nèi)容確定，所述虛擬仿真教學軟件安裝在虛擬仿真云平臺的業(yè)務應用層。
[0009]進一步，所述虛擬仿真教學系統(tǒng)采用局域網(wǎng)訪問模式。
[0010]進一步，所述虛擬仿真教學系統(tǒng)可通過登陸已有的教務管理教學平臺登錄。
[0011]進一步，所述虛擬仿真實驗室設備配備包括VR系列虛擬仿真工作站、立體投影、立體眼鏡、三維空間跟蹤定位器、多通道環(huán)幕系統(tǒng)和建模軟件。
[0012]進一步，所述云計算平臺的云存儲平臺包括生產(chǎn)云存儲服務接入節(jié)點，備份云存儲服務接入節(jié)點，實時備份容災云存儲服務系統(tǒng)。
[0013]進一步，所述虛擬仿真教學軟件選自:1)汽車檢測與維修虛擬仿真教學軟件系統(tǒng)，2)機械加工與機械設備維修虛擬仿真教學軟件，3)模具工藝與加工虛擬仿真教學軟件，4)建筑工程施工虛擬仿真教學軟件，5)現(xiàn)代物流虛擬仿真教學軟件。
[0014]采用本技術方案構建的虛擬仿真教學實訓平臺，進行虛擬仿真教學，能充分使用主流技術設備，保證實訓條件與時俱進，有利于降低教學成本；其次所述虛擬仿真教學系統(tǒng)可以重復利用，其改進和升級在很大程度上取決于教學軟件的改進與升級，無需將硬件資源全部進行更換；再次，學生可提前熟悉實訓操作環(huán)境，極大增強學生實訓操作的安全性，并能夠有效解決傳統(tǒng)實訓教學的諸多難題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1虛擬仿真教學實訓平臺流程圖；
[0016]圖2虛擬仿真教學系統(tǒng)整體框架圖；
[0017]圖3虛擬仿真教學系統(tǒng)與教學平臺的關聯(lián)關系圖；
[0018]圖4虛擬仿真教學系統(tǒng)功能結構圖；
[0019]圖5虛擬仿真云平臺整體框架圖；
[0020]圖6云存儲平臺架構圖；
[0021]圖7虛擬化平臺架構圖。

【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不應該理解為本發(fā)明上述主題范圍僅限于下述實施例。在不脫離本發(fā)明上述技術思想的情況下，根據(jù)本領域普通技術知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應包括在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0023]實施例1:
[0024]本實施例公開一種虛擬仿真教學實訓平臺構建方法，包括虛擬仿真教學系統(tǒng)、虛擬仿真云平臺、虛擬仿真實驗室設備配備和虛擬仿真教學軟件系統(tǒng)。
[0025]所述虛擬仿真教學系統(tǒng)，包括虛擬仿真開發(fā)平臺、虛擬仿真顯示系統(tǒng)、虛擬仿真交互系統(tǒng)和虛擬仿真集成控制系統(tǒng)。
[0026]所述虛擬仿真開發(fā)平臺，包括硬件開發(fā)平臺和軟件開發(fā)平臺。所述硬件開發(fā)平臺為高性能的圖形計算機或虛擬仿真工作站，所述軟件開發(fā)平臺為面向應用對象的虛擬仿真應用軟件開發(fā)平臺。
[0027]所述虛擬仿真顯示系統(tǒng)，包括高性能圖像生成及處理系統(tǒng)和具有沉浸感的虛擬仿真三維顯示系統(tǒng)。
[0028]所述虛擬仿真交互系統(tǒng)借助于6自由度虛擬交互系統(tǒng)的特殊虛擬外設實現(xiàn)其功會K。
[0029]所述虛擬仿真集成控制系統(tǒng)對虛擬仿真系統(tǒng)進行集成管理；
[0030]所述虛擬仿真云平臺，包括基礎硬件平臺、虛擬化平臺、云計算平臺和業(yè)務應用。
[0031]所述基礎硬件平臺利用云計算技術全新搭建，主要包括云服務器，云存儲器，核心交換機等設備，是虛擬仿真云平臺的硬件基礎，以及虛擬仿真云平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)運算及安全運行的重要前提。虛擬仿真云平臺對虛擬仿真教學系統(tǒng)進行統(tǒng)一使用、管理、調(diào)配。
[0032]所述虛擬化平臺主要包括基于基礎硬件平臺的虛擬化管理軟件系統(tǒng)，如Linux\Unix\windows\VMware,以及計算機資源管理與調(diào)度、虛擬存儲管理等軟件系統(tǒng)。
[0033]所述云計算平臺主要包括平行計算、對象存儲、媒體處理、大型分布式數(shù)據(jù)庫等軟件系統(tǒng)，負責虛擬仿真數(shù)據(jù)的計算、運行和存儲。所述云計算平臺的云存儲平臺包括生產(chǎn)云存儲服務接入節(jié)點，備份云存儲服務接入節(jié)點，實時備份容災云存儲服務系統(tǒng)。
[0034]所述業(yè)務應用主要包括功能多樣的虛擬仿真應用軟件，實現(xiàn)虛擬仿真教學實訓的功能應用，主要包括機械類、模具類、自動化類、汽車類、建筑類、電商物流類等虛擬仿真教學實訓軟件。
[0035]用戶(學生和老師)與虛擬仿真教學實訓系統(tǒng)的交互通道主要是業(yè)務應用層，實現(xiàn)虛擬仿真教學實訓功能，硬件平臺、虛擬化平臺、云計算平臺是業(yè)務應用層實現(xiàn)的基礎。管理人員通過權限可實現(xiàn)對四個層次的功能維護。
[0036]所述虛擬仿真實驗室設備配備，包括實現(xiàn)人機交互的特殊輸入和演示設備，如觸摸控制屏、3D投影系統(tǒng)、虛擬服務器、虛擬仿真應用軟件、VR系列虛擬仿真工作站、立體投影、立體眼鏡、三維空間跟蹤定位器、多通道環(huán)幕系統(tǒng)和建模軟件等。
[0037]所述虛擬仿真教學軟件系統(tǒng)根據(jù)虛擬仿真教學實訓內(nèi)容確定，所述虛擬仿真教學軟件安裝在虛擬仿真云平臺的業(yè)務應用層。所述虛擬仿真教學軟件選自:1)汽車檢測與維修虛擬仿真教學軟件系統(tǒng)，2)機械加工與機械設備維修虛擬仿真教學軟件，3)模具工藝與加工虛擬仿真教學軟件，4)建筑工程施工虛擬仿真教學軟件，5)現(xiàn)代物流虛擬仿真教學軟件。
[0038]虛擬仿真實驗室設備配備在使用虛擬仿真教學軟件的過程中，提供輸入輸出。所述云計算平臺實現(xiàn)虛擬仿真教學系統(tǒng)中虛擬仿真應用軟件和數(shù)據(jù)的存儲和計算。
[0039]學生、老師和管理人員都可以訪問虛擬仿真顯示系統(tǒng)和虛擬仿真交互系統(tǒng)，使用安裝虛擬仿真教學實訓平臺中的虛擬仿真教學軟件，實現(xiàn)虛擬仿真實訓。通過所述虛擬仿真實驗室設備配備的輸入設備輸入信號給虛擬仿真交互系統(tǒng)；虛擬仿真交互系統(tǒng)接收信號，反饋給虛擬仿真顯示系統(tǒng)；虛擬仿真顯示系統(tǒng)接收信號，反饋信號給業(yè)務應用層；業(yè)務應用層、虛擬仿真開發(fā)平臺和云計算平臺之間可以互相交換數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理好之后，反饋給虛擬仿真顯示系統(tǒng)；虛擬仿真顯示系統(tǒng)顯示輸入信號后的處理結果，并返回給虛擬仿真交互系統(tǒng)；基礎硬件平臺為虛擬化平臺提供硬件環(huán)境支持，虛擬化平臺為虛擬仿真教學實訓平臺提供虛擬仿真軟件環(huán)境支持。
[0040]老師還可以直接訪問虛擬仿真開發(fā)平臺，進行虛擬仿真軟件開發(fā)。管理人員還可以直接訪問虛擬仿真控制集成系統(tǒng)，對仿真教學實訓平臺進行控制和管理。
[0041]實施例2:
[0042]本實施例公開一種虛擬仿真教學實訓平臺構建方法，主要方法同實施例1，進一步，所述虛擬仿真教學系統(tǒng)采用局域網(wǎng)訪問模式。
[0043]實施例3:
[0044]本實施例公開一種虛擬仿真教學實訓平臺構建方法，主要方法同實施例1，進一步，所述虛擬仿真教學系統(tǒng)可通過登陸已有的教務管理教學平臺登錄。
【權利要求】
1.一種虛擬仿真教學實訓平臺構建方法，其特征在于:包括虛擬仿真教學系統(tǒng)、虛擬仿真云平臺、虛擬仿真實驗室設備配備和虛擬仿真教學軟件系統(tǒng)； 所述虛擬仿真教學系統(tǒng)，包括虛擬仿真開發(fā)平臺、虛擬仿真顯示系統(tǒng)、虛擬仿真交互系統(tǒng)和虛擬仿真集成控制系統(tǒng)； 所述虛擬仿真云平臺，包括基礎硬件平臺、虛擬化平臺、云計算平臺和業(yè)務應用；虛擬仿真云平臺對虛擬仿真教學系統(tǒng)進行統(tǒng)一使用、管理、調(diào)配； 所述虛擬仿真實驗室設備配備，包括實現(xiàn)人機交互的特殊輸入和演示設備； 所述虛擬仿真教學軟件系統(tǒng)根據(jù)虛擬仿真教學實訓內(nèi)容確定；所述虛擬仿真教學軟件安裝在虛擬仿真云平臺的業(yè)務應用層。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種虛擬仿真教學實訓平臺構建方法，其特征在于:所述虛擬仿真教學系統(tǒng)采用局域網(wǎng)訪問模式。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種虛擬仿真教學實訓平臺構建方法，其特征在于:所述虛擬仿真教學系統(tǒng)可通過登陸已有的教務管理教學平臺登錄。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種虛擬仿真教學實訓平臺構建方法，其特征在于:所述虛擬仿真實驗室設備配備包括抑系列虛擬仿真工作站、立體投影、立體眼鏡、三維空間跟蹤定位器、多通道環(huán)幕系統(tǒng)和建模軟件。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種虛擬仿真教學實訓平臺構建方法，其特征在于:所述云計算平臺的云存儲平臺包括生產(chǎn)云存儲服務接入節(jié)點，備份云存儲服務接入節(jié)點，實時備份容災云存儲服務系統(tǒng)。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種虛擬仿真教學實訓平臺構建方法，其特征在于:所述虛擬仿真教學軟件選自:1)汽車檢測與維修虛擬仿真教學軟件系統(tǒng)，2)機械加工與機械設備維修虛擬仿真教學軟件，3)模具工藝與加工虛擬仿真教學軟件，4)建筑工程施工虛擬仿真教學軟件，5)現(xiàn)代物流虛擬仿真教學軟件。
【文檔編號】G09B9/00GK104504632SQ201410827013
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月26日 優(yōu)先權日:2014年12月26日
【發(fā)明者】劉國全, 白勇, 廖勇 申請人:重慶機電職業(yè)技術學院