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谈虚拟仿真实训系统设计与开发

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【关键词】网络;虚拟仿真实训系统;设计与开发

构建一个虚拟的仿真实训系统,不仅可以为学生提供实验指导,而且还能在一定程度上有效的促进老师能够及时的了解学生的学习状况,切实的提高课堂的教学效率。因此,我们就应加强研究与分析基于网络的虚拟仿真实训系统的设计与开发,确保学生能够随时随地的展开计算机实践操作,提高学生的动手实践能力和计算机操作能力。本文就针对基于网络的虚拟仿真实训系统的设计与开发展开具体的分析与讨论。

1总体设计

就针对传统的虚拟仿真实训系统而言,其通常都是使用现场总线网络的连接方式,通过使用RS-232串行通讯接口以及“全双工”的通讯方式,这样虽然能够在一定程度上提高系统的使用效率,但是其使用功能还较不完备。就针对传统的系统控制室的控制模型而言,其只是由部分模块组成,还无法满足现代计算机教学的实际需求。因此,在开发与设计基于网络的虚拟仿真实训系统时,就在此基础上增加了相应的机器手控制模型以及仓库控制模型等,这样就更加丰富了该系统的使用功能,提高了此系统使用的广泛性。而对于网络层的设计,也在原网络的基础上增加了教师工作站以及数据库服务器等多个子系统,目的是实现老师与学生的良好沟通,确保老师能够及时的了解学生的学习状况。而PLC和教师工作站主要采用的是以太网形成的C/S构架模式,确保实现数据的良好交互,数据库服务器与学生工作站则采用的是B/S构架模式,这样就将网络升级成为了多层网络,使得整个系统不仅具备基本的通讯功能,而且还具备数据存储管理和资源开放和共享的功能。

2系统的设计原则

2.1系统的可扩展性

该系统开发与设计的主要目的就是:为学生自主学习提供一个较为开放的学习环境,可以帮助学生进行自主实践操作,能够切实的提高学生的计算机操作能力。其中,该系统的功能需求虽然相对稳定,但是倘若在实际使用过程中需要增添某些应用功能,就应保障该系统能够具有较强的可扩展性,且能兼容不同平台,这样才能发挥出该系统的使用价值。因此,在实际的开发与设计时,就应采用预留接口的方式,为整个系统的升级提供方便,这样不仅可以满足基本的应用需求,而且还能为系统以后的升级提供预留空间。

2.2系统简洁、易使用、易维护性

在开发基于网络的虚拟仿真实训系统时,不仅要遵循系统的可扩展性原则,而且还应保证系统界面的美观性,确保实现功能的完善。且在设计时,还应注重系统的可维护问题,一旦系统在使用时出现故障问题,就能及时的对其进行操作,确保能够给使用者更好的用户体验,以此来不断的增强学生以及老师的应用兴趣。

2.3系统的实用性

系统的实用性是该系统在设计时所要遵循的基本性原则。当设计完该系统时,还应做好资源的整合工作,确保系统的开发向着更加标准化和规范化的方向发展。此外,该系统还应更加注重老师与学生的实际使用需求,确保为学生和老师提供更加优质化的服务。

2.4系统的安全保密性

倘若系统在使用时,遭到了病毒的侵袭或者黑客的攻击,不仅会造成大量的数据信息泄露,而且还会给整个系统的安全性使用带来影响。因此,在开发与设计此系统时,就应注重系统的安全保密性,并增添相关安全保密功能,以此来提高系统的可实用性。

3功能分析

3.1数据相互通讯功能

就针对传统的实训室而言,其还不具备完善的数据通讯功能,这样相应的数据信息就无法做到共享们,也就会影响高校计算机活动的开展质量。譬如:在实际的教学过程中,老师往往会采用分组合作的方式将学生分为不同的小组,而每个学生分别需要编译不同的模块,而当需要将这些模块组合起来时,就对数据的通讯功能提出了更高的要求。虽然采用外存储器的方式可以达到相应的数据通讯效果,但是在实际的使用过程中很难保持程序的一致性和完整性,这样也就会给整个实训课程的展开带来影响。而该系统在设计与开发时,主要采用了以太网+教师工作站的C/S架构实现,并在教师端安装了相应的组态管理软件,这样学生就成为了整个架构中的子模块,这样就能确保在该架构中的子模块都能通过C/S以太网来实现数据信息的共享。

3.2数据管理与存储功能

数据库是实现数据管理和存储的主要平台。而就针对传统的虚拟仿真实训平台而言,其多数都设置的为数据库服务器,这样只能实现数据信息资源的管理和调用,还无法实现信息资源的共享。而该系统的数据库服务器则主要安装了MicrosoftSQLServer,其不仅可以实现对数据的高效管理,而且还能存储大量的数据,确保能够更加提高该系统的使用效率。

3.3权限并发控制功能

在开展实训课程时,可能会出现多个学生同时控制一个仿真模型的情况,而此时就称为并发控制。而一旦这种情况发生,就会给整个仿真模型带来损害。因此,在实际的操作过程中,就应避免并发控制情况的发生,确保实现对仿真模型的合理保护。因此,该系统在设计与开发时,就在原来系统的设计基础上安装了相应的权限管理系统,该系统可以通过总线监测的方式来仿真出系统模型的运行状态,确保能够实时的掌握整个系统模型的运行状况。其中,当某一个仿真模型在运行时,系统就会监测出该模型的型号,并将操作该仿真模型的学生工作站权限设置为1,而其他学生工作站的权限设置为0,以此就能有效的避免并发控制现象的发生。而当学生停止使用仿真模型时,该系统就会将所有学生工作站的权限清零,保证学生下次操作活动的有效展开。

3.4资源开放与共享功能

本系统在设计时,还安装了基于Web的网络站点,并实现了与数据库的连接,这样就能实现数据信息的有效共享。其中,老师可在该站点展示学生的优秀作品以及相关成功案例,可以供学生进行访问,且该站点还支持下载功能,以此不仅提高了整个系统的共享性能,而且还有效的提高了整个系统的使用质量。此外,该系统在设计时,还更加注重网络的安全问题,并采用了一系列的软件安全程序,来保证整个系统的使用安全性。

4关键技术

4.1资源控制和管理技术

资源控制和管理技术的使用主要就是实现数据的存储与管理功能。其中,资源按照性质的不同,可主要分为:软资源和硬资源两种。而在对软资源进行管理时,主要就是通过数据库管理系统实现的。由于数据库系统具备数据函数、数据表以及数据视图等数据管理工具和方法,有利于管理大量的数据信息。而在管理硬件资源时,主要采用的是独立开发的权限管理模式,及时的将各个学生工作站的IP地址以及相关状态信息存储到数据库中,实现对每个工作站运行状态的监听。

4.2系统集成和优化技术

要想实现数据信息的共享,就需使用系统集成和优化技术。其中,该系统软资源的集成主要就是通过MicrosoftSQLServer数据库进行开发,并结合了以太网的C/S网络设计,使得整个系统信息资源能够更好的得到共享与交流。而在设计学生工作站时,主要就是Web站点开发,这样每个学生都能在该站点上了解到课程信息以及下载到自己所需的资源,确保能够提高学习效率。因此,系统集成和优化技术的使用,不仅可以实现数据资源的共享,而且还能给课程活动的展开提供一个科学化的平台,确保能够提高学生的计算机操作能力。

4.3网络架构技术

通过使用网络架构技术,可以确保仿真模型具有一定的通讯功能,而通过采用B/S以太网构成的广域网,也就使得整个系统具有较强的开放性能。

5结论

不断的研究与分析基于网络的虚拟仿真实训系统,对于有效的提高整个系统的实用性以及不断的为计算机教学活动的展开提供便利,确保提高学生的计算机操作能力都具有至关重要的作用。因此,我们应首先认识与了解该系统的总体设计思路以及系统在设计时所要遵循的基础设计原则,进而再对整个系统的功能以及所使用的技术进行分析,确保能够更加完善整个系统的功能,以此来有效的提高系统的实用性,确保为学生提供一个更加开放式的学习平台,引导学生能够积极的参与到实训课程的开展过程中,以此来不断的提高学生的计算机操作能力,确保为社会的发展输送更多的高质量计算机应用人才。

参考文献

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作者:孙红云 单位:临沂职业学院

谈虚拟仿真实训系统设计与开发责任编辑:张雨    阅读:人次