本發(fā)明屬于電子控制仿真技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種定制化成本低，系統(tǒng)可拓展性好，故障設置操作與故障排除操作耦合度低，對電路故障模擬的局限性小，便于實現(xiàn)電控仿真的網(wǎng)絡化教學的工程裝備電控仿真教學考核訓練系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著電子工業(yè)科技的飛速發(fā)展，大量的電子控制技術(shù)被應用到工程裝備。隨著工程裝備電控系統(tǒng)的普遍推廣，工程裝備的維護、故障診斷和維修作業(yè)，已經(jīng)不同于以往單純的機械故障診斷與維修，需要對電控系統(tǒng)的故障診斷、維護等提供更多技術(shù)服務。

基于操作的真實感和增強電路的真實性，現(xiàn)有電控仿真教學考核訓練系統(tǒng)在仿真工程裝備時，往往使用工程裝備原部件，由于不同工程裝備部件存在差異性，需要對不同工程裝備開發(fā)對應的電控仿真，因此，現(xiàn)有電控仿真教學考核訓練系統(tǒng)定制化費用高，系統(tǒng)可拓展性差。

同時，現(xiàn)有電控仿真教學考核訓練系統(tǒng)普遍采用在工程裝備電控電路的基礎上，通過增加開關(guān)、繼電器、集成電路控制線等元器件，實現(xiàn)對電路故障的模擬，這種方式具有局限性。首先，由于這些元器件在實際工程裝備上是不存在的，這些元器件本身會對電路邏輯產(chǎn)生一些不可預知的影響，從而影響實訓和教學效果。其次，隨著大量的電子控制技術(shù)大量應用到工程裝備，工程裝備電控系統(tǒng)電路更加復雜，通過增加開關(guān)、繼電器、集成電路控制線等元器件的方式設置故障，實際操作復雜困難，實際中設置一個故障往往需要十多分鐘的時間。第三，受限于電路的設計復雜度，通過增加開關(guān)、繼電器、集成電路控制線等元器件的方式，無法實現(xiàn)對多個故障的同時模擬，導致診斷結(jié)果過于單一，不能完全達到教學的目的。第四，當工程裝備出現(xiàn)新的故障模式時，故障設置電路需要重新設計，無法通過簡單有效的方式升級實現(xiàn)故障模擬。

受限于定制化程度高和故障設置方式，現(xiàn)有電控仿真教學考核訓練系統(tǒng)在實現(xiàn)考核時，教師設置故障操作與學生排除故障操作耦合度高，考核手段過于簡單，也難以實現(xiàn)網(wǎng)絡化教學與考核。

總之，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：電控仿真教學考核訓練系統(tǒng)的定制化成本高，系統(tǒng) 可拓展性差，故障設置操作與故障排除操作耦合度高，對電路故障模擬的局限性大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種工程裝備電控仿真教學考核訓練系統(tǒng)，在保證真實的操控感的同時，定制化成本低，系統(tǒng)可拓展性好，故障設置操作與故障排除操作耦合度低，對電路故障模擬的局限性小，便于實現(xiàn)電控仿真的網(wǎng)絡化教學。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種工程裝備電控仿真教學考核訓練系統(tǒng)，包括通過網(wǎng)絡互聯(lián)的教員子系統(tǒng)、學員子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)；

所述教員子系統(tǒng)包括：管理單元，用于為電控仿真教學提供教員管理、學員管理功能、班級管理和群組管理功能；培訓單元，用于為教員提供題庫管理、試卷管理、考試管理、在線教學、成績查詢功能；

所述學員子系統(tǒng)包括：電控仿真單元：用于為學員提供電控仿真模擬操作和電路邏輯實施分析與處理；學習單元，用于為學員提供學員自學、培訓練習和考試功能；

所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)，用于保存工程裝備的結(jié)構(gòu)信息、電控系統(tǒng)信息、仿真電路信息、學員信息、教員信息、教學信息，并提供統(tǒng)計分析功能。

其工作過程為：

步驟1：工程裝備電控仿真教學考核訓練系統(tǒng)正常啟動。學員登陸學員子系統(tǒng)(102)，開始電控仿真交互訓練。學員訓練的內(nèi)容可以是教員事先定義的試卷，或者由系統(tǒng)隨機產(chǎn)生。

步驟2：學員通過電控仿真單元模擬工程裝備的實際操作交互和電路檢測交互，以便學員判斷故障

步驟3：學員提交故障判斷，學員子系統(tǒng)進行評判并輸出結(jié)果。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點：

通過觸屏、手柄模擬對工程裝備操控，可以提供真實的操控感，在保證真實的操控感的同時，結(jié)合軟件模擬電路故障，可以解決對電路故障模擬操作復雜、診斷單一、教師設置故障操作與學生排除故障操作耦合度高等局限性等問題，降低成本的同時提供較強的拓展性，可以實現(xiàn)電控仿真教學的網(wǎng)絡化，為工程裝備的電控系統(tǒng)教學提供一個可預期良好效果的教輔系統(tǒng)。

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1是本發(fā)明工程裝備電控仿真教學考核訓練系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是圖1中電控仿真單元結(jié)構(gòu)框圖。

圖3是利用本發(fā)明進行電控仿真交互訓練的流程圖。

圖4是利用本發(fā)明進行課堂訓練的流程圖。

圖中，101教員子系統(tǒng)，102學員子系統(tǒng)，103數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)，

110管理單元，112培訓單元，

200電控仿真單元，22學習單元，

201輸入仿真模塊，202電路邏輯處理模塊，203電路檢測仿真模塊，

210操控仿真模塊，212傳感器信號仿真模塊，214虛擬儀表信號仿真模塊。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明工程裝備電控仿真教學考核訓練系統(tǒng)，包括通過網(wǎng)絡互聯(lián)的教員子系統(tǒng)(101)、學員子系統(tǒng)(102)和數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)(103)；

所述教員子系統(tǒng)(101)包括：

管理單元(110)，用于為電控仿真教學提供教員管理、學員管理功能、班級管理和群組管理功能；

培訓單元(112)，用于為教員提供題庫管理、試卷管理、考試管理、在線教學、成績查詢功能；

其中，所述培訓單元(112)支持自動隨機生成試題和試題庫；支持在試題或試題庫的基礎上隨機生成試卷；上述試題包括單個故障選題和多個故障選題；

優(yōu)選地，所述培訓單元(112)在隨機生成試卷或手動生成試卷時，可以根據(jù)學員的等級，選擇對應難度的試卷；

優(yōu)選地，所述培訓單元(112)在線教學支持教員在題庫的基礎上，通過網(wǎng)絡的方式，在教學時指定單個學員或一組學員答題，題目可以相同也可以不同。

所述學員子系統(tǒng)(102)包括：

電控仿真單元(200)：用于為學員提供電控仿真模擬操作和電路邏輯實施分析與處理；

學習單元(122)，用于為學員提供學員自學、培訓練習和考試功能；

所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)(103)，用于保存工程裝備的結(jié)構(gòu)信息、電控系統(tǒng)信息、仿真電路信息、學員信息、教員信息、教學信息，并提供統(tǒng)計分析功能。

所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)(103)提供的統(tǒng)計分析功能包括：對學員或指定學員組的考試成績、訓練成績進行統(tǒng)計；統(tǒng)計給定故障的平均解決時間、解決時間方差；根據(jù)給定故障的平均解決時間、解決時間方差定義給定故障的難度系數(shù)，為試題或試卷提供評分依據(jù)。

如圖2所示，所述電控仿真單元(200)包括：

輸入仿真模塊(201)，用于為學員提供操控模擬、傳感器信號模擬和虛擬儀表信號模擬；

所述輸入仿真模塊(201)包括：

操控仿真模塊(210)，用于為學員提供操控模擬，其包括但不限于：采用觸屏的方式模擬開關(guān)、按鍵、方向/方位控制，采用游戲手柄或?qū)Ｓ檬直M工程裝備的手柄實現(xiàn)操控；

傳感器信號仿真模塊(212)，用于提供傳感器信號模擬，其包括但不限于：通過電路仿真工具實現(xiàn)傳感器信號的模擬，通過數(shù)學建模的方式實現(xiàn)傳感器的模擬；

虛擬儀表信號仿真模塊(214)，用于提供虛擬儀表信號模擬，包括通過電路仿真工具實現(xiàn)對虛擬儀表信號的模擬，通過數(shù)學建模的方式實現(xiàn)虛擬儀表信號的模擬。

電路邏輯處理模塊(202)，用于通過軟件的方式模擬電路，可以通過不同顏色顯示電路或電路元件的不同狀態(tài)；如，采用不同顏色區(qū)分指示通電、斷路、短路、接觸不良等狀態(tài)；

所述電路邏輯處理模塊(202)在顯示電路時，可以通過3D方式，軟件模擬電路元件的3D實際形態(tài)與連接方式，可以仿真電路在工程裝備上的實際立體部署；

所述電路邏輯處理模塊(202)可以根據(jù)傳感器狀態(tài)、虛擬儀表狀態(tài)、電路元件狀態(tài)的實時變化，實時刷新模擬電路。

電路檢測仿真模塊(203)，用于提供對模擬電路的交互檢測。例如，通過觸控電路元件的方式，語音提供元件的得電狀態(tài)、通電狀態(tài)等。

優(yōu)選地，在學員通過所述電路檢測仿真模塊判斷電路故障后，所述電路邏輯處理模塊能實時根據(jù)學員的正確判斷刷新模擬電路；

優(yōu)選地，所述虛擬儀表信號仿真模塊包括但不限于：通過電路仿真工具(例如LABVIEW等)實現(xiàn)對虛擬儀表信號的模擬；通過數(shù)學建模的方式實現(xiàn)虛擬儀表信號的模擬。如圖3所示，利用本發(fā)明工程裝備電控仿真教學考核訓練系統(tǒng)進行電控仿真交互訓練的流程為：

(301)工程裝備電控仿真教學考核訓練系統(tǒng)啟動，學員登陸學員子系統(tǒng)(102)，開始電控仿真交互訓練，系統(tǒng)開始計時。

學員訓練的內(nèi)容可以是教員事先定義的試卷，或者由系統(tǒng)隨機產(chǎn)生。

(302)學員通過操控仿真模塊(210)模擬工程裝備的實際操作交互，通過電路檢測仿真模塊(203)模擬交互檢測電路，據(jù)此判斷故障；

模擬操作包括通過觸屏模擬開關(guān)、按鍵、方向/方位控制，通過游戲手柄或?qū)Ｓ檬直M工程裝備的手柄實現(xiàn)操控。

(303)計時達到或?qū)W員提交故障判斷后，學員子系統(tǒng)(102)進行評判并輸出結(jié)果。

如圖4所示，利用本發(fā)明工程裝備電控仿真教學考核訓練系統(tǒng)進行課堂訓練的流程為：

(401)教員登陸教員子系統(tǒng)(101)，等待學員注冊；

(402)學員登陸學員子系統(tǒng)(102)，學員子系統(tǒng)(102)自動向教員子系統(tǒng)(101)注冊；

(403)教員選擇試題，通過網(wǎng)絡分配給不同的學員；

(404)學員開始答題，學員子系統(tǒng)(102)啟動計時；

(405)學員完成答題或計時到達后，學員子系統(tǒng)(102)將學員的答題結(jié)果反饋給教員子系統(tǒng)(101)，教員子系統(tǒng)(101)將結(jié)果實時呈現(xiàn)給教員。

本發(fā)明通過觸屏、手柄技術(shù)模擬對工程裝備操控，可以提供真實的操控感，結(jié)合軟件模擬電路故障，可以解決對電路故障模擬操作復雜、診斷單一、教師設置故障操作與學生排除故障操作耦合度高等局限性等問題，降低成本的同時提供較強的拓展性，可以實現(xiàn)電控仿真教學的網(wǎng)絡化，為工程裝備的電控系統(tǒng)教學提供一個可預期良好效果的教輔系統(tǒng)。

以上詳細說明了本發(fā)明的工作原理，但這只是為了便于理解而舉的一個形象化的實施例，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，本 領(lǐng)域技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。