導(dǎo)語：如何才能寫好一篇可視化技術(shù)研究，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：油田；注水系統(tǒng)；可視化技術(shù)

中圖分類號：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：16723198（2013）01019401

以科學(xué)計算可視化作為基礎(chǔ)發(fā)展起來的可視化技術(shù)，其最初主要應(yīng)用在科學(xué)計算與工程測量中。伴隨著可視化技術(shù)的不斷發(fā)展，其所應(yīng)用的領(lǐng)域也成擴(kuò)大化的發(fā)展趨勢。本文從油田注水系統(tǒng)的層面出發(fā)對可視化技術(shù)進(jìn)行深入的研究與分析。

1可視化技術(shù)的應(yīng)用

可視化技術(shù)指的是通過三維表現(xiàn)技術(shù)來實現(xiàn)對三維世界物體的再現(xiàn)，進(jìn)而呈現(xiàn)出三維形體所具有的復(fù)雜信息?？梢暬夹g(shù)是伴隨著計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展而快速發(fā)展的新型技術(shù)，有著較廣泛的應(yīng)用途徑。從現(xiàn)有石油行業(yè)的情況來看，可視化技術(shù)就被廣泛的應(yīng)用在石油勘探、油田開發(fā)以及油氣集輸?shù)鹊戎T多環(huán)節(jié)。油田注水系統(tǒng)中通過可視化技術(shù)的應(yīng)用，能夠極大的降低運營難度與成本，提高系統(tǒng)的安全性，進(jìn)而有必要對油田注水系統(tǒng)的可視化技術(shù)進(jìn)行深入的研究。從可視化技術(shù)的發(fā)展趨勢來看，其與互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等等的結(jié)合會不斷的促進(jìn)自身技術(shù)優(yōu)勢的增加，進(jìn)而在油田注水系統(tǒng)的優(yōu)化中發(fā)揮更大的作用。

2油田注水系統(tǒng)的提升措施分析

油田注水的目的是為了維持油田能量，確保油層壓力，進(jìn)而促使供液能力的提高，并實現(xiàn)原油遞減率的降低。簡而言之，油田注水是油田維持地層壓力的重要措施。從我國現(xiàn)有油田的實際情況來看，多數(shù)油田都處在高含水期，這就使得注水量大的問題導(dǎo)致油田生產(chǎn)投入成本的增加，進(jìn)而有必要從油田的實際情況出發(fā)來確定油田注水系統(tǒng)的提升措施。

油田注水系統(tǒng)效率指的是油田注水到注水井中的總能量在注水泵電動機(jī)消耗總能量中所占的百分比。通常情況下，油田注水系統(tǒng)的效率分為電動機(jī)效率、注水泵平均運行效率以及管網(wǎng)效率三個部分。其中電動機(jī)效率指的是對注水泵電動機(jī)消耗能量的描述；而注水泵平均運行效率則是用來對注水泵消耗能量的描述；管網(wǎng)效率則是對管網(wǎng)的摩阻損失進(jìn)行描述。正因為油田注水效率由這三大部分組成，決定了確定油田注水系統(tǒng)提升措施上也應(yīng)從提高注水設(shè)備效率與調(diào)節(jié)注水系統(tǒng)參數(shù)入手來實現(xiàn)油田注水系統(tǒng)效率的提高。從提高注水設(shè)備效率的層面來看，需要加強(qiáng)對電機(jī)、泵以及管網(wǎng)等各個環(huán)節(jié)的優(yōu)化。電機(jī)應(yīng)用的優(yōu)化主要指的是應(yīng)結(jié)合油田的實際情況，確定合理節(jié)能高效的電機(jī)。泵的優(yōu)化則指的是通過注水泵的優(yōu)化來提高泵效率。管網(wǎng)的優(yōu)化主要是指通過合理的布局來降低管網(wǎng)摩擦所導(dǎo)致的損失，合理確定注水管的管徑，降低對能源的消耗。從調(diào)節(jié)注水系統(tǒng)參數(shù)的層面來看，主要是進(jìn)行調(diào)節(jié)注水速度與節(jié)流來促進(jìn)油田注水系統(tǒng)效率的提高。

3油田注水系統(tǒng)可視化技術(shù)的應(yīng)用策略

在油田注水系統(tǒng)中，可視化技術(shù)的應(yīng)用策略應(yīng)包括以下內(nèi)容：

3.1油田注水系統(tǒng)可視化程序的應(yīng)用

可視化技術(shù)的應(yīng)用需要油田注水系統(tǒng)可視化程序的支持。該程序是以注水系統(tǒng)能量平衡的數(shù)學(xué)模型、注水系統(tǒng)效率、注水系統(tǒng)能耗及注水系統(tǒng)的水力參數(shù)數(shù)值進(jìn)行計算基礎(chǔ)上，運用計算機(jī)編程技術(shù)編寫油田注水系統(tǒng)可視化程序。該程序的基本功能是將油田注水站站內(nèi)數(shù)據(jù)信息輸入到系統(tǒng)中，進(jìn)而實現(xiàn)油田注水站站內(nèi)數(shù)據(jù)以及注水系統(tǒng)整體運行的可視化，同時還通過將連接數(shù)據(jù)信息、坐標(biāo)數(shù)據(jù)信息以及站外數(shù)據(jù)信息的輸入，實現(xiàn)了油田注水系統(tǒng)中注水網(wǎng)系統(tǒng)的可視化。油田注水系統(tǒng)可視化程序的基本操作主要包括數(shù)據(jù)信息輸入、泵機(jī)組能耗分析、整個系統(tǒng)能耗分析、管線壓力損失計算以及顯示超過經(jīng)濟(jì)流速管線等等。

3.2油田注水系統(tǒng)可視化技術(shù)的應(yīng)用流程

油田注水系統(tǒng)可視化的應(yīng)用流程主要為以下幾個步驟：

流程一：通過物質(zhì)守恒原理與流體力學(xué)理論的應(yīng)用，建立了油田注水系統(tǒng)效率與能耗的數(shù)學(xué)模型。

流程二：在確定出油田注水管網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型以及計算方法的基礎(chǔ)上，以模塊為基礎(chǔ)構(gòu)建了油田注水系統(tǒng)流程圖，進(jìn)而建立注水系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

流程三：對油田注水效率、能好以及注水系統(tǒng)水力參數(shù)進(jìn)行計算的基礎(chǔ)上，應(yīng)用相應(yīng)的計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，編寫油田注水系統(tǒng)可視化程序。

流程四：通過油田注釋系統(tǒng)可視化程序的運用來進(jìn)行油田注水系統(tǒng)注入動態(tài)以及可視化術(shù)分析，進(jìn)而確定具體的油田注水系統(tǒng)管理的節(jié)能措施。

總之，伴隨著可視化技術(shù)的發(fā)展，可視化技術(shù)在包括油田注水系統(tǒng)等在內(nèi)的石油行業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)成了發(fā)展的必然趨勢。因而，有必要結(jié)合油田的實際情況，不斷的優(yōu)化可視化技術(shù)在油田注水系統(tǒng)中的應(yīng)用，進(jìn)而促進(jìn)整個石油行業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張卓，宣蕾，郝樹勇.可視化技術(shù)研究與比較[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2010，（17）：133138.

[2]周定照，柳進(jìn)，羅強(qiáng)，黃朝斌，劉忠軍，文濤.可視化技術(shù)在石油行業(yè)的應(yīng)用[J].石油工業(yè)計算機(jī)應(yīng)用，2012，（11）：25.

篇2

關(guān)鍵詞：真三維 地籍 產(chǎn)權(quán)

中圖分類號：P273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（a）-0007-02

1 地籍管理現(xiàn)狀

目前我國城鎮(zhèn)地籍管理是以宗地為基礎(chǔ)的二維平面地籍管理方式，主要記載國土資源在二維平面空間的信息。二維基礎(chǔ)數(shù)據(jù)已覆蓋了全國大部分省市，而且在應(yīng)用上形成了較完善的體系。以地表權(quán)利為核心的地籍，其理論基礎(chǔ)是同一宗地在垂直方向上的權(quán)籍一致性。在二維平面空間，通常采用投影方式或根據(jù)建筑面積分?jǐn)偡绞?，將三維權(quán)利實體投影到二維平面上，以投影或分?jǐn)偟姆绞絹泶砥錂?quán)益范圍進(jìn)行登記。

2 存在的問題

隨著城市和人口的不斷集聚，城鎮(zhèn)人地矛盾日趨緊張，為集約用地，土地利用的立體化趨勢越來越明顯。以地表為核心的國土權(quán)利法規(guī)和地籍管理方式，已經(jīng)不能滿足人們對三維空間的占用與使用，特別是當(dāng)與同一土地表面、地下相關(guān)的空間歸屬權(quán)不同時，基于二維地表的傳統(tǒng)土地登記和地籍系統(tǒng)將無法清晰的界定土地的權(quán)利空間。幾個使用者共同使用一塊地并且相互之間界線難以劃清的情況定為一宗地，稱為共用宗地。大多數(shù)的共用宗地只是在水平面上無法劃清界線（如地下管線、高層建筑），比如在對城市中林立的高層建筑進(jìn)行內(nèi)部權(quán)利劃分和管理時，利用二維空間數(shù)據(jù)難以滿足應(yīng)用需求。一方面國土主管部門無法對其權(quán)屬進(jìn)行清晰管理，另一方面權(quán)屬界定由于沒有明確的保障，引發(fā)了很多權(quán)屬爭議事件。

3 地籍管理新要求

國土資源是一個多維度、多空間的概念，包括了土地、礦產(chǎn)、地質(zhì)風(fēng)貌及其所承載的基礎(chǔ)設(shè)施和生產(chǎn)生活環(huán)境。還有其他很多領(lǐng)域，涉及到地表、地上及地下，如城市土地立體利用、立體地價評估、空間權(quán)、地下空間權(quán)的使用等，都必然會涉及到土地的三維特性，也有必要在國土資源管理中得到反映。從稅收地籍、產(chǎn)權(quán)地籍和多用途現(xiàn)代地籍的演變過程可以看到國土資源利用模式變遷的軌跡，但這個變遷過程僅停留在國土資源平面利用的范疇。從資源利用效率來看，國土資源利用由粗放型逐漸向集約型轉(zhuǎn)變，這個變化也必然要在國土資源管理中得到體現(xiàn)，而直接體現(xiàn)這一變化的方式就是建立三維國土資源模型。

4 三維技術(shù)

目前三維市場主要有3種主流三維構(gòu)建模式：傳統(tǒng)建模、三維實景（街景）、全景真三維建模。

人工建模通過單個建模再場景整合，經(jīng)過多年發(fā)展技術(shù)成熟，主要表現(xiàn)在三維場景的美觀上。但技術(shù)路線決定了數(shù)據(jù)先天的缺點。（1）由于虛擬建模，造成了大量城市信息缺失，即使精細(xì)建模也只是對重要建筑、重要區(qū)域進(jìn)行精細(xì)表達(dá)，無法做到城市完整信息的真實還原。（2）精細(xì)建模的模型可以用Lidar來保證，但其紋理多通過人工拍照獲取，對于高層建筑紋理基于通過復(fù)制形式貼上去、這就決定了三維模型上每個點的精度無法保障。

三維實景即為街景，2007年goolge為解決虛擬三維建模向真實的三維影像過渡，而提出一項技術(shù)。街景是一種通過街景車拍攝街道兩旁360°的照片，然后將這些照片經(jīng)過處理上傳至網(wǎng)站，供訪問者瀏覽。這與2D平面地圖形成了強(qiáng)烈的對比，使原本無聊的地圖更加生動，更有閱讀性和娛樂性。但街景作為過渡性技術(shù)，其他技術(shù)特點也局限了其應(yīng)用的范圍。（1）街景只是沿街的信息，無法對整個城市空間進(jìn)行完整的體現(xiàn)，如非沿街區(qū)域、小區(qū)內(nèi)、院內(nèi)，即使沿街區(qū)域，由于中國城市沿街植被較多的特點，也無法對沿街的信息進(jìn)行完整的采集。（2）街景做為360°拼接的照片，無法對空間體進(jìn)行三維旋轉(zhuǎn)瀏覽、三維空間分析，也決定了其應(yīng)該范圍只能局限在互聯(lián)網(wǎng)（公眾瀏覽）、城管（沿街部件管理），無法在GIS行業(yè)進(jìn)行深入應(yīng)用。

全景真三建模通過航空攝影的方式獲取多角度傾斜影像和激光點云數(shù)據(jù)，快速自動化的建立地面三維模型，真實反映城市三維影像，作為近幾年快速成熟的新技術(shù)，其真實、完整、高精度三維數(shù)據(jù)受到越來越多地理空間信息應(yīng)用單位的追捧。

在全景真三維影像建模生產(chǎn)工藝中，機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)（Lidar）是保證數(shù)據(jù)精度的關(guān)鍵。機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)是集成激光測距技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、慣性測量單元 （IMU）/DGPS差分定位技術(shù)于一體，該技術(shù)在三維空間信息的實時獲取方面產(chǎn)生了重大突破，素有“精度之王”的美譽(yù)，作為近幾年在測繪領(lǐng)域快速獲取空間數(shù)據(jù)的新型技術(shù)，成為三維城市建設(shè)的一把利器。激光掃描對天氣情況要求低，霧霾天也可以進(jìn)行作業(yè)，這在國內(nèi)當(dāng)前天氣環(huán)境下無疑是最好的選擇，其高精度的特點也保證了三維數(shù)據(jù)精度的可靠性，長久以來三維建設(shè)因為沒有測繪精度保證，三維應(yīng)用都停留在展覽、顯示等層面，沒有深度的行業(yè)應(yīng)用。全景真三維技術(shù)也真正解決了長久以來三維數(shù)字城市建設(shè)“中看不中用”的尷尬局面。

基于3種主流的三維技術(shù)本身特點，針對大量國土資源土地登記、征收、出讓、開發(fā)等管理要求，全景真三維建模無論在是數(shù)據(jù)的精度上保障地籍權(quán)屬清晰界定、土地登記管理，還是在為其它各部門數(shù)據(jù)共享、構(gòu)建國土管理”一張圖”，都有先天的技術(shù)優(yōu)勢。

5 真三維國土資源管理

5.1 二三維地籍管理

隨著城市聚集效應(yīng)加強(qiáng)，土地利用強(qiáng)度越來越大，城市空間向立體化利用延伸，各綜合性大樓、建筑綜合體、地下停車場、地下商場、通信設(shè)施等遍布地上、地表、地下空間，由于分層開發(fā)利用，造成分層屬性不同的權(quán)利人，給當(dāng)前基于二維宗地的地籍管理制度提出了挑戰(zhàn)。

采用二維地籍與三維地籍的混合管理模式，二維地籍登記中不能解決的復(fù)雜權(quán)屬情況則能夠通過三維系統(tǒng)進(jìn)行登記，形成二維宗地平面與三維體宗地的混合管理方案。

5.2 不動產(chǎn)登記

我國的不動產(chǎn)登記是由土地、房屋、水利、海域、林業(yè)及農(nóng)村承包土地組成的。目前土地登記制度中存在著大量的土地利用登記缺失狀況。諸如商業(yè)高層建筑內(nèi)部權(quán)屬信息復(fù)雜、建筑頂部建造的通信設(shè)備、日益增多的電纜設(shè)施等。

建立基于傾斜影像和Lidar的真三維模型，Lidar直接獲取模型三維坐標(biāo)，三維登記地籍圖通過界址點、界址線、界址面描述宗地的立體幾何特征，并具有明確的方向性，三維宗地以體宗地為基本單元，用體積度量，精確描述立體空間中的三維產(chǎn)權(quán)體。按照不同樓層的實際情況進(jìn)行地籍登記。通過這種方式將建立三維地籍庫，反映三維產(chǎn)權(quán)體的基本情況，相比傳統(tǒng)二維地籍庫的信息要豐富許多，能夠清晰的界定地表、地面、地下立體空間的權(quán)利，如圖1所示。

5.3 三維地籍綜合管理

利用三維地籍庫，系統(tǒng)能夠進(jìn)行綜合查詢，實時準(zhǔn)確的掌握任意體宗地的平面和空間土地登記情況，當(dāng)輸入土地使用者名稱時，系統(tǒng)會自動切換到需要查詢的宗地，用三維立體圖像展現(xiàn)積宗地土地利用情況，并采用列表方式顯示土地使用者名稱、土地坐落、宗地面、土地證號等信息。同時，該功能還能顯示共用宗地中土地使用者的基本用地信息，如宗地分割登記情況，當(dāng)鼠標(biāo)指向小區(qū)內(nèi)某棟建筑物的任意區(qū)域時，系統(tǒng)就會自動告知該土地使用者的名稱、分?jǐn)偼恋孛娣e、土地用途、土地使用期限等主要信息。該功能將實現(xiàn)空間產(chǎn)權(quán)的清晰化管理，能夠真實反映土地利用的空間分布情況。

5.4 地籍動態(tài)監(jiān)管

通過實時動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠自動跟蹤和監(jiān)控新增建設(shè)用地審批項目，審批地塊顏色會隨著項目的進(jìn)展而變化，清晰地顯示建設(shè)項目獲批后，宗地空間內(nèi)部建筑物及權(quán)籍信息的變更過程，在建設(shè)方案的建筑高度、容積率等指標(biāo)與登記信息發(fā)生出入后，系統(tǒng)將自動報警，真正有效地實現(xiàn)了對土地利用審批項目的全周期、立體化監(jiān)管。

6 結(jié)語

全景真三維地籍管理作為國土行業(yè)最新的信息化手段，按照地理三維坐標(biāo)組織管理空間信息，將地下、地表、地上等要素的空間信息和屬性信息進(jìn)行準(zhǔn)確劃分界定，生成真實的三維場景，為建立城市空間信息與國土資源管理登記提供了高效的三維模擬平臺?；谌S可視化環(huán)境的土籍登記、信息查詢統(tǒng)計分析，為業(yè)務(wù)部門和各級領(lǐng)導(dǎo)提供精細(xì)化的工作平臺和科學(xué)的決策支持，極大提高了國土部門管理水平和工作效率，為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建設(shè)發(fā)揮著巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 艾東，朱彤.土地立體利用與三維地籍[J].國土資源科技管理，2007，24（5）：126-131.

篇3

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)；三維場景；快速可視化；LOD；GPU

1 引言

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS ）是一種采集、存儲、管理、分析、顯示與應(yīng)用地理信息的計算機(jī)系統(tǒng)，是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術(shù)。隨著人們對GIS行業(yè)越來越深入的了解，伴隨著計算機(jī)軟、硬件技術(shù)和通信技術(shù)高速迅猛的發(fā)展，GIS已然滲透進(jìn)入國民生產(chǎn)的各個行業(yè)和國民生活的各個方面。然而傳統(tǒng)的GIS技術(shù)仍然存在著明顯的缺陷，主要表現(xiàn)為它以處理二維信息為主，把連續(xù)分布的三維現(xiàn)實世界抽象成二維的數(shù)字信息，不能給人以自然界三維空間真實物體身臨其境的感受。三維GIS是GIS技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，是進(jìn)行全方位、多層次、多要素時空分析的基礎(chǔ)，開發(fā)結(jié)構(gòu)簡單、功能完善的真三維GIS軟件是當(dāng)前GIS研究人員的重要目標(biāo)。由于空間數(shù)據(jù)具有的數(shù)據(jù)量龐大、內(nèi)容豐富等特點，使得三維GIS中要處理的空間數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)前計算機(jī)硬件所能處理的能力，該特點已經(jīng)成為了三維GIS可視化的制約性因素。

層次細(xì)節(jié)（Level Of Detail， LOD）思想提供了一個解決龐大數(shù)據(jù)量與快速可視化問題A方向LOD技術(shù)主要是根據(jù)人眼的視覺原理，一個物體距離人眼越遠(yuǎn)，人眼看到該物體的細(xì)節(jié)也就越少，因此系統(tǒng)就可以將距離觀察點較遠(yuǎn)的物體用較粗粒度的模型來代替，從而在不降低視覺效果的前提下大幅度降低了計算機(jī)需要處理的數(shù)據(jù)量，解決了系統(tǒng)的實時動態(tài)顯示效果。在同樣大小的顯示范圍內(nèi)，采用LOD技術(shù)可以使數(shù)據(jù)處理量基本保持不變，這一特性對海量空間數(shù)據(jù)的實時三維可視化是非常重要的。

近年來，隨著計算機(jī)圖形處理器（Graphic Processing Unit， GPU）的計算能力的提升，極大的提高了計算機(jī)圖形處理的速度和圖形生成的質(zhì)量。GPU技術(shù)的極速發(fā)展一方面提高了圖形處理的計算速度，另一方面還促使了一些與圖形處理相關(guān)的硬件技術(shù)的進(jìn)步，比如：具有可編程的像素處理模塊和具有頂點處理功能的圖形硬件@染管道。在3DGIS可視化方面，LOD模型正朝著與GPU集成的方向發(fā)展，建模的方法已經(jīng)不再是逐個選擇某個多邊形進(jìn)行繪制，而是在大量的多邊形組中選擇一組進(jìn)行批量繪制，建立適合于現(xiàn)代GPU處理的LOD框架，不再追求盡可能的減少多邊形的繪制，只要能達(dá)到硬件的繪制要求即可。

本文基于對LOD與GPU技術(shù)的研究，設(shè)計并實現(xiàn)了一個3DGIS平臺，并利用該平臺解決了海量空間數(shù)據(jù)實時三維可視化問題。

2 LOD金字塔構(gòu)建

本文使用的LOD金字塔模型是基于四叉樹結(jié)構(gòu)，以分層分塊的方式構(gòu)建的。利用這種方式組織的金字塔模型具有以下特點：

（1）對于樹中任意相鄰的層，從上到下，分辨率呈雙倍遞增關(guān)系，這樣可以很方便的使用四叉樹索引技術(shù)進(jìn)行快速定位。

（2）樹中每個節(jié)點對應(yīng)一塊區(qū)域，這樣可以直接提供不同分辨率的數(shù)據(jù)而無需實時重采樣。

在構(gòu)建金字塔時，首先把原始柵格數(shù)據(jù)作為金字塔的底層，并對其進(jìn)行分塊，形成底層瓦片矩陣。在底層的基礎(chǔ)上，從左下角開始，從左至右、從下到上按每2×2個像素合成一個像素的方法生成像素矩陣，并進(jìn)行分塊，形成上一層瓦片矩陣。

分層分塊后的文件命名要能反映出數(shù)據(jù)所在層數(shù)和數(shù)據(jù)的坐標(biāo)信息，本文采用如下命名規(guī)則：Dataset Name＼Level of LOD＼FileX＼ FileX_FileY.abc，其中，Level of LOD為數(shù)據(jù)所在金字塔模型的層號，F(xiàn)ileX為塊的行號，F(xiàn)ileY為塊的列號。利用該規(guī)則可以實現(xiàn)文件名與文件坐標(biāo)之間的換算。

3 GPU高速并行計算

圖形處理器（Graphic Processing Unit，GPU）是一個專門用于圖形渲染的微處理器，它可以快速的操作和改變內(nèi)存以加快輸出幀緩存中的圖像。

在GPU處理器出現(xiàn)以前，顯卡只負(fù)責(zé)圖形渲染的操作，大部分的運算處理都由CPU來實現(xiàn)。在GPU出現(xiàn)以后，主流計算機(jī)中的處理器大都包含CPU和GPU，由CPU和GPU協(xié)同結(jié)合來完成大數(shù)據(jù)量運算和圖形@染的工作。CPU和GPU協(xié)調(diào)工作，CPU負(fù)責(zé)處理邏輯性強(qiáng)的事務(wù)處理和串行計算，GPU則專注于執(zhí)行高度線程化的并行處理任務(wù)。與CPU相比，GPU在運算能力和存儲器帶寬上具有明顯的優(yōu)勢，它可以通過增加并行處理單元和存儲器控制單元的方式來提高計算機(jī)的并行處理能力和存儲器帶寬。與CPU相比，GPU具有很多優(yōu)勢：

（1）高度并行性：GPU具備多個@染管道，能并行處理多個頂點和像素數(shù)據(jù)，具有很高的并行性；

（2）GPU具有向量運算架構(gòu)，使得其在處理大規(guī)模向量運算時性能更佳；

（3）只讀高速緩存：GPU中的緩存是只讀的，其主要功能是用于過濾對存儲器的請求，減少對顯存的訪問，這使得它比CPU更適合于流處理計算，處理邏輯分支簡單的大規(guī)模數(shù)據(jù)并行任務(wù)。

4 3DGIS平臺設(shè)計與實現(xiàn)

本文結(jié)合LOD與GPU技術(shù)，通過C++語言，使用Microsoft Visual Studio 2012開發(fā)工具開發(fā)了一套3DGIS軟件平臺，其功能設(shè)計如圖1所示。

如上圖所示，配置文件中存儲一些系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，如默認(rèn)圖層等，系統(tǒng)初始化時通過配置文件模塊讀取配置文件內(nèi)容并創(chuàng)建默認(rèn)對象；場景控制模塊負(fù)責(zé)事件監(jiān)聽，并保存事件觸發(fā)后相關(guān)場景參數(shù)的修改；數(shù)據(jù)調(diào)度模塊使用基于四叉樹的瓦片檢索算法檢索當(dāng)前場景的可見瓦片，并負(fù)責(zé)在緩存或服務(wù)器中獲取數(shù)據(jù)；渲染模塊通過構(gòu)建地形網(wǎng)格和紋理貼圖產(chǎn)生三維場景。測試結(jié)果顯示，當(dāng)三維窗口大小為800×600時，平均幀頻為24.8幀/秒。

5 結(jié)束語

本文利用LOD金字塔與GPU的高度并行計算能力和可編程性解決了3DGIS中大數(shù)據(jù)量場景的快速可視化的問題，并取得了良好的實驗效果。本文的主要創(chuàng)新點是將LOD與GPU兩項技術(shù)相結(jié)合，并成功應(yīng)用到3DGIS軟件的開發(fā)中。

系統(tǒng)在實現(xiàn)時，為了明確系統(tǒng)目標(biāo)，降低編碼工作量和數(shù)據(jù)整理搜集的工作量，僅從局部角度考慮三維GIS的快速可視化，沒有像Google地球和NASA的WorldWind那些從全球的角度來實現(xiàn)系統(tǒng)的三維可視化，這也是本文下一步考慮解決問題。

參考文獻(xiàn)

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[4]James HClark，HierarchicalGeometric Models for Visible Surface Algorithms[J].Communieation of ACM， 1976（10）.

篇4

摘 要：可視化是當(dāng)前計算機(jī)領(lǐng)域發(fā)展的重點。本文對可視化的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展中的難點以及可視化技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行分析、綜合，并展望了可視化發(fā)展的前景。

關(guān)鍵詞 ：計算機(jī)科學(xué) 可視化技術(shù) 應(yīng)用

可視化這一概念自1986年提出以來，在自然科學(xué)領(lǐng)域得到了快速發(fā)展，它是幫助自然科學(xué)研究者理解復(fù)雜現(xiàn)象和分析處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的重要工具。目前可視化研究成果廣泛被應(yīng)用在了航天技術(shù)、石油勘探、天氣預(yù)報、醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域。隨著圖形、圖像等傳輸設(shè)備的性能日益提升，可視化已成為計算機(jī)領(lǐng)域發(fā)展不可或缺的必備條件。

一、可視化概念

可視化是將符號轉(zhuǎn)化成幾何形狀，使研究者能夠觀察到他們研究工作的一種計算技術(shù)，其改變了科學(xué)家原有的工作方式，提供給了科學(xué)家發(fā)現(xiàn)事物的最新途徑，并且不斷帶給人們驚喜。

在計算機(jī)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)可視化的基本途徑一般都包括三個方面：首先，將計算數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、組織、交換和壓縮；其次，將處理過的計算數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何圖元的提取，并且對幾何圖元構(gòu)建可視模型；最后，將圖形繪制并顯示。

二、可視化發(fā)展的難點

在計算機(jī)中實現(xiàn)圖形的可視化，首先是要將需要可視化的系統(tǒng)組建模型，其次分析尋找描繪組建好的模型的最佳方案，最終呈現(xiàn)可視化效果。

但在現(xiàn)實中面臨的難點就是很難組建需要可視化對象的模型，例如很多抽象的概念就無法進(jìn)行物理模型的組建，在計算機(jī)中也無法對其進(jìn)行模擬。

三、可視化研究成果

1.流體可視化軟件

流體可視化軟件是在多個相聯(lián)系的模型下，在交互分布環(huán)境下研究暴風(fēng)雨的形成規(guī)律。這是美國國家超級計算機(jī)應(yīng)用中心研制出來的，其工作原理是將安裝在NCSA的超級計算機(jī)CRAY-YMP與VGX工作站之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，其中超級計算機(jī)CRAY-YMP復(fù)雜模型計算，而VGX則提供用戶可接入口，進(jìn)行二維圖形和三維圖形的顯示。

2.可視化技術(shù)在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用

計算機(jī)可視化研究成果已被廣泛應(yīng)用到地質(zhì)學(xué)研究中，實現(xiàn)地質(zhì)可視化。地球物理勘探過程中應(yīng)用到了可視化技術(shù)。美國SGI公司的油田開發(fā)、油藏數(shù)值模擬、石油地質(zhì)等方面都引進(jìn)可視化技術(shù)，并遙遙領(lǐng)先于世界同行業(yè)中的其他競爭者。

3.可視化技術(shù)在人體胚胎學(xué)中的應(yīng)用

這主要是依據(jù)美國衛(wèi)生和醫(yī)學(xué)博物館的胚胎數(shù)據(jù)進(jìn)行人類胚胎模型的重構(gòu)，并將結(jié)果以三維數(shù)據(jù)的形式展現(xiàn)，這是醫(yī)學(xué)史上的一大進(jìn)步，預(yù)示著人類可以遠(yuǎn)程訪問人類形態(tài)數(shù)據(jù)，并且可以對其進(jìn)行分布式計算，將醫(yī)學(xué)研究推向一個新的高度。

4.可視化技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

近代在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛使用的CT、MRI以及PET都是醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的可視化技術(shù)。這些設(shè)備能夠掃描產(chǎn)生人體病灶進(jìn)行多個方位多個剖面的圖像，使得醫(yī)生能夠清晰地判斷病人病灶的大小、位置，幫助醫(yī)生準(zhǔn)確診斷病因。而且CT與傳統(tǒng)的膠片感光成像不同的是，能夠借助計算機(jī)直接對人體器官或者組織圖像進(jìn)行重構(gòu)，幫助醫(yī)學(xué)圖像實現(xiàn)二維向三維的邁進(jìn)，方便醫(yī)生直接從體外觀察病人病灶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

5.可視化技術(shù)在數(shù)字博物館的應(yīng)用

數(shù)字博物館就是依靠虛擬技術(shù)對藏品進(jìn)行建模，實現(xiàn)三維可視化，在真實反應(yīng)事物數(shù)據(jù)的同時，達(dá)到傳遞信息的目的。數(shù)字博物館為不同區(qū)域院校師生提供了學(xué)習(xí)平臺，并且有利于全國各地的學(xué)者之間的信息互換以及信息資源共享。

6.還原修復(fù)可視化技術(shù)

這主要應(yīng)用于考古工作中，例如對于已經(jīng)破壞的古建筑場景以及出土的破損文物，可以通過虛擬修復(fù)進(jìn)行還原。這一過程需要將可視化技術(shù)與數(shù)字圖像處理、計算機(jī)圖形學(xué)、模式識別等技術(shù)綜合應(yīng)用。

四、小結(jié)

目前，國際上可視化研究的權(quán)威機(jī)構(gòu)就是美國的國家超級計算應(yīng)用中心（NCSA）。早在19世紀(jì)80年代美國就進(jìn)行了大量的可視化技術(shù)研究，取得了可喜的研究成果，并且致力于將可視化技術(shù)推向更高的發(fā)展階段。隨著我國加快國際交流的腳步，國內(nèi)的清華、北大以及中科院軟件所等單位也相繼進(jìn)行可視化技術(shù)的研究。但目前，可視化發(fā)展程度較低，更高階段的可視化研究尚處于探索階段，因此，不斷完善更新計算機(jī)硬件設(shè)施是促進(jìn)可視化技術(shù)快速發(fā)展的保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓禎祥,呂捷,邱家駒.科學(xué)計算可視化及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用前景[J].電網(wǎng)技術(shù),2012(2).

[2]韓麗娜.計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的可視化技術(shù)研究[J].計算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用,2013(20).

篇5

關(guān)鍵詞：裝配 可視化 三維模型

中圖分類號：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0102-02

傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)裝配工藝設(shè)計可以分為發(fā)動機(jī)裝配工藝規(guī)劃、裝配工裝的設(shè)計和裝配工藝規(guī)程編制，主要依賴工藝人員的技術(shù)水平、經(jīng)驗以及對發(fā)動機(jī)二維圖紙等資料的理解來完成。二維工程圖紙的不直觀性，給復(fù)雜結(jié)構(gòu)的發(fā)動機(jī)裝配工藝設(shè)計帶來了很大難度。隨著三維設(shè)計軟件的引入，各型號發(fā)動機(jī)三維模型和型號裝配所需的工裝模型均已基本齊全，發(fā)展可視化裝配技術(shù)的時機(jī)已經(jīng)成熟，可以應(yīng)用可視化裝配技術(shù)解決傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)裝配工藝設(shè)計中存在的問題。

1 傳統(tǒng)裝配工藝設(shè)計中存在的問題

傳統(tǒng)裝配工藝設(shè)計是指在二維圖紙基礎(chǔ)上的發(fā)動機(jī)裝配工藝設(shè)計方式。其特點在于通過二維圖紙傳遞發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系信息；實物裝配檢驗作為唯一的裝配性檢驗手段；復(fù)雜裝配過程設(shè)計一次成功率不高?？偨Y(jié)傳統(tǒng)裝配工藝設(shè)計中存在的問題如下。

1.1 工藝規(guī)劃周期長，優(yōu)化程度低

傳統(tǒng)的工藝規(guī)劃為二維規(guī)劃，工藝人員需要查閱大量圖紙和文件，消化吸收，這需要一個長期過程，因此在工藝規(guī)化階段很難形成多套工藝方案加以比較尋優(yōu)。此外由于二維圖紙不夠直觀，工藝人員在規(guī)劃時很難統(tǒng)籌思考各方面、各層次的工藝問題，很難對最終規(guī)劃進(jìn)行全局優(yōu)化。

1.2 工裝設(shè)計一次性成功率低

二維設(shè)計環(huán)境不具備三維檢測能力，對工裝中一些干涉或不合理處缺少有效的檢測手段是導(dǎo)致工裝設(shè)計一次性成功率的根本原因。工裝是發(fā)動機(jī)裝配的重要保證，工裝設(shè)計一次性成功率低直接增加了裝配成本，影響了發(fā)動機(jī)裝配進(jìn)度。

1.3 裝配工藝規(guī)程可理解性差

傳統(tǒng)裝配工藝規(guī)程以二維圖紙和說明文件為主要內(nèi)容，這種方式需要經(jīng)過一定裝配技術(shù)培訓(xùn)的操作者才能順利理解。工藝規(guī)程可理解性差，主要原因有：（1）二維工程圖表達(dá)裝配信息，直觀性差，不得不借助大量文字表達(dá)裝配信息，導(dǎo)致了規(guī)程生澀難懂。（2）裝配操作者整體技能及專業(yè)知識儲備不足，難以直接從二維圖中獲取裝配所需信息。裝配工藝規(guī)程是指導(dǎo)發(fā)動機(jī)裝配的重要文件，其可理解性直接影響著發(fā)動機(jī)裝配質(zhì)量與效率。

1.4 缺乏有效的培訓(xùn)手段

目前的培訓(xùn)手段主要是工藝人員依據(jù)二維圖紙、裝配工藝規(guī)程反復(fù)講解。這種培訓(xùn)方式周期長，見效低。發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配操作者需要一定的經(jīng)驗和技能，熟練掌握經(jīng)驗和技能是個長期過程。缺少生動直觀動態(tài)示教手段縮短這個過程，直接導(dǎo)致了人工成本的上升。

2 基于可視化技術(shù)的裝配工藝設(shè)計

裝配工藝可視化設(shè)計是在產(chǎn)品三維實體模型的基礎(chǔ)上，利用計算機(jī)技術(shù)，信息技術(shù)和人工智能技術(shù)，來規(guī)劃裝配工藝與仿真實際裝配過程。其通過建立一個虛擬的裝配環(huán)境，可視化地分析各種可行裝配方案，最終得到一個合理、經(jīng)濟(jì)、符合人機(jī)工程的裝配方案，達(dá)到優(yōu)化工藝設(shè)計、避免或減少實物制造、縮短研制周期、降低成本、提高裝配操作人員培訓(xùn)速度、提高裝配質(zhì)量和效率的目的。它克服了傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)裝配工藝設(shè)計中主要依賴于人的裝配經(jīng)驗和知識以及設(shè)計難度大、效率低、優(yōu)化程度低等問題。

針對目前發(fā)動機(jī)裝配工藝中存在的問題可以利用三維規(guī)劃技術(shù)、干涉分析技術(shù)、三維圖解技術(shù)、仿真動畫技術(shù)等可視化裝配關(guān)鍵技術(shù)予以解決。

3 可視化裝配關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

3.1 三維規(guī)劃技術(shù)

三維規(guī)劃技術(shù)利用發(fā)動機(jī)三維數(shù)模與設(shè)計BOM在計算機(jī)中直接進(jìn)行發(fā)動機(jī)裝配工藝規(guī)劃，制定零部件模型裝配順序及裝配路徑，并通過仿真，驗證裝配序列及裝配路徑規(guī)劃的可行性與合理性。

目前主要采取“可拆即可裝”的裝配序列規(guī)劃方法，通過拆卸裝配體模型來確定產(chǎn)品的拆卸順序，以拆卸順序的逆序為產(chǎn)品的裝配順序。

中央傳動齒輪箱裝配序列規(guī)劃時，將中央傳動齒輪箱總成模型，依次拆分成圖1所示的八個零組件（2～9），其中組件6（主動齒輪組件）依次拆分為四個零件（10～13），組件8（從動齒輪組件）拆分為九個零組件（14～22），逆序后求得各零組件裝配序列。依照拆卸結(jié)果，將整個裝配劃分為從動齒輪組件裝配（裝配順序如藍(lán)色線路顯示）、主動齒輪組件裝配（裝配順序如綠色線路顯示）、中央傳動最終裝配（裝配順序如紅色線路顯示）三大工序，二十一個工步。（如圖1）

通過三維規(guī)劃技術(shù)，可大大提高裝配規(guī)劃的效率，并且能夠快速得出多種方案，逐一對比實現(xiàn)裝配規(guī)劃的優(yōu)化設(shè)計。

3.2 干涉分析技術(shù)

干涉碰撞分析是判定工裝設(shè)計是否合理的重要手段。現(xiàn)實表明裝配工裝設(shè)計失敗，大都因為存在干涉，干涉直接影響著工裝設(shè)計的合理性，工裝設(shè)計定型前必須消除。

干涉可分為靜態(tài)干涉和動態(tài)干涉兩類。靜態(tài)干涉主要由于設(shè)計失誤，零件幾何形狀及尺寸存在缺陷，導(dǎo)致裝配體內(nèi)部零件與零件之間存在干涉。動態(tài)干涉是指機(jī)件運動過程與裝配體其余部件發(fā)生的碰撞。

干涉分析技術(shù)可直接用于判斷工裝設(shè)計是否合理。工裝模型與發(fā)動機(jī)模型組裝后，通過間隙檢查可以直觀檢測工裝與發(fā)動機(jī)模型間是否存在靜態(tài)干涉；通過工裝功能的動態(tài)仿真，利用交互式?jīng)_突碰撞檢查可以直觀檢測工裝使用過程中是否與發(fā)動機(jī)模型發(fā)生動態(tài)干涉。

圖2為高渦轉(zhuǎn)子葉片外撐工裝的間隙檢查結(jié)果，干涉處以帶顏色線條顯示。分析表明由于壓塊設(shè)計不合理，壓塊與轉(zhuǎn)子葉片存在相交干涉，需對壓塊進(jìn)行切角處理。（如圖2）

干涉碰撞分析可以幫助工藝人員在設(shè)計階段就能發(fā)現(xiàn)工裝設(shè)計中存在的缺陷或錯誤，這對于提高工裝設(shè)計一次性成功率有著極大的意義，節(jié)約了工裝設(shè)計成本的同時保證了型號裝配周期。

3.3 三維圖解技術(shù)

三維圖解是利用可視化裝配仿真軟件輸出的具有立體感的高清圖片。采用三維圖解技術(shù)，可以形象表達(dá)發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)信息及裝配工裝使用方法。

三維圖解中，軸向爆炸圖可以大致說明裝配體各大小零件先后裝配次序；三維立體剖切圖用于表達(dá)裝配體內(nèi)部結(jié)構(gòu)及大小零件相對位置關(guān)系，三維標(biāo)注可以精確表達(dá)各零件相互安裝位置及外形大?。痪植糠糯罂梢员磉_(dá)裝配體細(xì)節(jié)特征，透視或透明化處理可以看清裝配體內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這些手段的綜合運用可以直觀描述發(fā)動機(jī)裝配信息。

裝配工藝規(guī)程中采用三維圖解（如圖3所示），替換原來的二維圖解將大幅度提高工藝規(guī)程的可理解性，避免了因理解偏差導(dǎo)致錯裝、漏裝現(xiàn)象的發(fā)生。

3.4 仿真動畫技術(shù)

三維仿真動畫可以直觀演示發(fā)動機(jī)裝配真實過程。

發(fā)動機(jī)機(jī)件繁多，其裝配動作基本都是平動、旋轉(zhuǎn)、變形三種動作及其復(fù)合。時序上，裝配序列、裝配動作配合視角的調(diào)整（方便觀察）、必要的渲染及裝配要點提示，形成相應(yīng)的裝配動畫演示發(fā)動機(jī)機(jī)件裝配過程，指導(dǎo)現(xiàn)場裝配。

4 結(jié)論

綜上所述，可視化裝配四種關(guān)鍵技術(shù)可以解決目前發(fā)動機(jī)裝配工藝中存在的問題：（1）通過三維模型進(jìn)行裝配規(guī)劃，減少了大量圖紙查閱時間，規(guī)劃結(jié)果可以通過模型直觀驗證，大幅度地提高了裝配工藝設(shè)計效率與質(zhì)量。（2）二維設(shè)計環(huán)境中難以發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)干涉可以通過三維模型直觀顯示出來，提高了工裝設(shè)計的一次性成功率。（3）發(fā)動機(jī)復(fù)雜的裝配信息可以通過三維圖解直觀傳遞，大幅度提高了工藝規(guī)程的可理解性。（4）采用三維動畫對裝配操作者進(jìn)行培訓(xùn)，直觀、形象、高效，節(jié)約了大量培訓(xùn)成本。

參考文獻(xiàn)

篇6

【關(guān)鍵詞】高凝油 熱化學(xué) 解堵

在油氣田生產(chǎn)過程中，由于地溫低常常使得井筒周圍地層結(jié)蠟，造成地層滲透率降低，開采難度增大。現(xiàn)場結(jié)合實際，曾采用注蒸汽、熱洗、電加熱等來解決這方面的問題。這些方法相比化學(xué)熱存在諸多不足。目前常用的化學(xué)生熱體系為亞硝酸鹽與氯化銨生熱體系，該體系，在酸催化條件下反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱和氣體，在現(xiàn)場應(yīng)用較多。

其化學(xué)反應(yīng)方程式為：

在實際生產(chǎn)施工中，使用鹽酸、草酸等作為催化劑。這些催化劑按一定重量比與反應(yīng)體系混合后，一般很快引起反應(yīng)，雖然能達(dá)到預(yù)期目的，但是卻會發(fā)生在施工過程中反應(yīng)情況，給施工帶來極大的安全隱患。

1 靜35塊簡況

沈陽油田為全國最大高凝油生產(chǎn)基地，原油凝固點最高為67℃，最低為37℃，在常溫下即成固態(tài)。靜35塊油層埋藏深度較淺，平均埋深1200米，地層溫度43度；該區(qū)原油凝固點37℃，析蠟溫度42℃。由于地溫僅高于析蠟溫度1度，造成地層特別時近井地帶蠟堵嚴(yán)重，新井投產(chǎn)后原油遞減快，沒有穩(wěn)產(chǎn)區(qū)。當(dāng)采用側(cè)鉆等措施，解除井筒周圍3～5米蠟堵，原油產(chǎn)量便得以恢復(fù)。但是由于其他措施一般施工成本較高，所以針對靜35塊的地質(zhì)特性開展了熱化學(xué)淺層高凝油增產(chǎn)研究和應(yīng)用，并取得了較好效果。

圖2 室溫下不同攪拌速度-反應(yīng)時間曲線

圖

該配方使用有機(jī)無機(jī)兩相界面反應(yīng)來控制體系的引發(fā)時間，所以，兩相的分散程度對體系引發(fā)時間影響很大。從圖二可以看出，當(dāng)溶液靜止時，大約11小時可以反應(yīng)，逐漸提高攪拌速度至800轉(zhuǎn)/分，引發(fā)時間會迅速縮短1小時左右。當(dāng)進(jìn)一步提高攪拌速度，引發(fā)時間變化較小。

我們采取變化最大的200轉(zhuǎn)/分作為以下實驗的基本攪拌速度。

2.2.2 碳酸氫鈉濃度的影響

改變碳酸氫鈉的濃度，引發(fā)時間如圖三。從下圖可以看出，當(dāng)碳酸氫鈉濃度為0時，只需幾分鐘，反應(yīng)就會發(fā)生，和加普通酸催化效果一樣；當(dāng)濃度達(dá)到2.5%以上時，反應(yīng)時間受濃度影響基本不變。我們采取2.1%的濃度為施工濃度。

圖3 碳酸氫鈉濃度-反應(yīng)時間曲線圖

2.2.3 其他因素影響

（1）溫度的影響：當(dāng)溫度升高時，溶液分子間運動加劇，該反應(yīng)也會加劇，整個體系的引發(fā)時間會縮短，但是由于該體系采用兩相溶液，所以溫度影響較小。

（2）PH值的影響：氯化銨-亞硝酸鈉溶液受酸堿度影響較大，但是地層水PH值在6～8之間變化，從實驗可知，當(dāng)PH>5時，對體系引發(fā)時間不會有影響，所以，地層水的PH不會有影響。

圖4 時間-溫度曲線圖

我們使用催化劑濃度2.1%，室溫下200轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢杷俣葧r，測得以下曲線，如圖四。從圖中可以看出，在前175分鐘時，溫度上升非常緩慢，僅從25℃升高至30℃；從175至180分鐘時，溫度上升速度明顯加快，5分鐘時間從30℃升高到60℃，并伴隨氣體產(chǎn)生；當(dāng)溫度達(dá)到60℃時，停止攪拌，反應(yīng)迅速劇烈，伴隨大量氣體生成，在敞開容器中溫度迅速升高至105℃以上，持續(xù)劇烈反應(yīng)約5分鐘后，反應(yīng)放緩，溫度逐漸降低。

結(jié)合第一口井施工經(jīng)驗，我們?nèi)〈呋瘎〣7%含量。

做施工前100kg試驗，藥液在第72分鐘開始反應(yīng)。

2011年8月對靜35塊33-31井進(jìn)行油管注藥劑熱化學(xué)解堵施工，施工井段1608.1～1677.0米，共16.3米/4層，該井原油含膠質(zhì)瀝青質(zhì)28.5%，含蠟量36.3%，地溫47度。

施工時水泥車壓力與時間曲線如圖6：

結(jié)合施工情況分析：前10分鐘為正替時壓力5MPa，然后開始開始擠注，壓力從12MPa逐步上升至103分鐘的18.5MPa。在頂替水時，壓力迅速上升至頂替完的23MPa，應(yīng)為藥液在地層開始反應(yīng)。

施工后5小時開始放壓，放壓80分鐘。作業(yè)下桿投產(chǎn)。3.3 產(chǎn)量對比

靜35-30-32井，施工前日產(chǎn)液2.2噸，日產(chǎn)液1.0噸，施工后初期（兩周）平均日產(chǎn)液2.9噸，日產(chǎn)油1.5噸。目前（截至2011年9月18日）平均日產(chǎn)液3.4噸，平均日產(chǎn)油2.1噸。增油率達(dá)110%。

靜35-33-31井，施工前日產(chǎn)液2.2噸，日產(chǎn)油1.4噸，施工后（截至2011-9-18）平均日產(chǎn)液4.7噸，平均日產(chǎn)油3噸。增油率達(dá)114%。

圖8 靜35-33-31井施工時間壓力曲線圖

4 結(jié)果及討論

（1）該配方解決了熱化學(xué)施工無法控制引發(fā)時間的問題。

（2）理論計算，該配方每方溶液產(chǎn)生熱量1.2×107千焦，產(chǎn)生氣體80方。在試驗室敞開容器中，原配方敞開容器中，反應(yīng)最高溫度可達(dá)107℃。新配方反應(yīng)最高溫度可達(dá)117℃。

（3）該配方只對蠟堵或同類有機(jī)質(zhì)地層堵塞起作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔣曉明.氣井熱化學(xué)解堵技術(shù)，斷塊油氣田，石油工業(yè)出版社，2004年3月，11（2）：84～85

[2] 楊建華.熱化學(xué)油層戒毒技術(shù)的研究與應(yīng)用，新疆石油科技，2003年3月，2（13）：22～24[3] 馬英建.油井熱化學(xué)解堵技術(shù)的應(yīng)用，油田節(jié)能，2000年，3：48，60～61

篇7

【關(guān)鍵詞】模擬電子技術(shù)；理實一體化；實施方案；成效

高職教育的改革在于建立一種新的有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的新型教學(xué)模式，在教學(xué)中營造成一個能進(jìn)行科學(xué)探索、實踐技能培養(yǎng)的環(huán)境，使學(xué)生能自覺的投身于實踐中，掌握學(xué)習(xí)的主動權(quán)，達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)造型、開拓型人才的目的。

《模擬電子技術(shù)》課程理論與實踐一體化教學(xué)模式研究的意義在于它是高職院校深化教學(xué)改革的終極目標(biāo)，是推進(jìn)素質(zhì)教育的重要途徑，是培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才的基本途徑，有助于提升學(xué)生的實踐技能和科研能力，同時也提高了畢業(yè)生就業(yè)的競爭能力，從而體現(xiàn)出高職教育的特色，使高職教育能具有更大的生存和發(fā)展空間。這一教學(xué)模式的研究，打破了過去在教學(xué)中實踐與理論嚴(yán)重分離的現(xiàn)象，將理論與實踐有機(jī)的結(jié)合起來，在教學(xué)中邊講邊練、講練結(jié)合，使理論在實踐中得以消化，使實踐在理論中得以升華，在提高高職學(xué)生的實踐能力方面起到一定的積極作用，即有效的改變高職學(xué)生高分低能的現(xiàn)象，提高他們的實際應(yīng)用水平。

一、《模擬電子技術(shù)》改革前現(xiàn)狀分析

高職學(xué)校大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)特點是形象思維好于邏輯思維，實踐學(xué)習(xí)好于理論學(xué)習(xí)，動手能力好于動腦能力。傳統(tǒng)的《模擬電子技術(shù)》課程是第一學(xué)期上理論課，第二學(xué)期上實驗課，弊端是等到第二學(xué)期上實驗課時理論知識差不多全忘了，對所做的實驗內(nèi)容不能深刻理解，理論與實踐嚴(yán)重分離，而且理論與實踐教學(xué)的教師不是同一個人擔(dān)任，這樣實驗課的效果可想而知。目前大多數(shù)高職專業(yè)的學(xué)生，普遍感到《模擬電子技術(shù)》這門課難學(xué)，其根本的原因有以下幾個方面：

1.教師的教學(xué)方法單調(diào)，過分強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)的系統(tǒng)性，忽略實踐能力的培養(yǎng)。

2.理論與實驗脫鉤，理論課和實驗課不是同一個教師擔(dān)任，理論與實踐銜接的不合體。

3.實驗教學(xué)模式多樣化的設(shè)計不夠，設(shè)計性與綜合性實驗開的太少，對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力啟發(fā)的不夠。

而理論與實踐相結(jié)合是職業(yè)教育的本質(zhì)特色，同時也是職業(yè)技術(shù)教育發(fā)展的必然趨勢，是職業(yè)教育辦出特色的關(guān)鍵，為了適應(yīng)高職教育的發(fā)展，強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)的同時重點加強(qiáng)實驗教學(xué)，即理實一體化教學(xué)，同時在理實一體化教學(xué)中增加設(shè)計性實驗、綜合性實驗，在理論教學(xué)中，實驗教學(xué)內(nèi)容充分、合理、有序地展開，對幫助學(xué)生系統(tǒng)掌握當(dāng)今電子行業(yè)發(fā)展都有極其重要的作用，對學(xué)生科研能力的培養(yǎng)也會有促進(jìn)作用。有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，從而達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)造型、開拓型人才的目的。

二、《模擬電子技術(shù)》理實一體化的實施方案

由于《模擬電子技術(shù)》是高職高專學(xué)生一門重要的理論和實驗相結(jié)合的課程，課程內(nèi)容包括：半導(dǎo)體二級管及應(yīng)用電路、負(fù)反饋放大器、集成運放放大器的基本應(yīng)用、功率放大器、直流穩(wěn)壓電源、常用儀器的工作原理、性能技術(shù)指標(biāo)和操作使用等，是一門實踐性、應(yīng)用性和綜合性很強(qiáng)的課程。如果在本課程的教學(xué)過程中繼續(xù)沿用傳統(tǒng)的理論和實驗教學(xué)各自獨立進(jìn)行的方法，已很難實現(xiàn)“以服務(wù)為宗旨.以就業(yè)為導(dǎo)向，以能力為本位”職業(yè)教育教學(xué)的目標(biāo)。為了突出學(xué)生動手能力和專業(yè)技能的培養(yǎng)，充分調(diào)動和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，從學(xué)生的實際情況出發(fā)，制定一套合理的教學(xué)方案對學(xué)生掌握本課程的內(nèi)容，同時也為后續(xù)有關(guān)課程（如：《數(shù)字電子技術(shù)》、《電子自制》）的課程改革提供參考，并為基礎(chǔ)實驗課程的大綱的制定、教材編寫提供科學(xué)依據(jù)，為此我們提出《模擬電子技術(shù)》理論與實踐教學(xué)一體化，即將專業(yè)理論教學(xué)與實驗教學(xué)融為一體，把學(xué)生帶進(jìn)實驗室，利用先進(jìn)的教學(xué)設(shè)施如多媒體、Multisim8仿真系統(tǒng)及模擬電子技術(shù)實驗箱等，帶領(lǐng)學(xué)生邊學(xué)習(xí)理論，邊實踐操作，實現(xiàn)專業(yè)理論知識傳授和實踐操作技能訓(xùn)練的統(tǒng)一，通過理論與實踐一體化教學(xué)，使高職教育的人才培養(yǎng)由學(xué)科型向技術(shù)應(yīng)用型轉(zhuǎn)變，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也提高了學(xué)生的實踐動手能力，由于這種教學(xué)方式中能夠?qū)崿F(xiàn)師生雙方互動即邊教、邊學(xué)、邊做，理論和實踐交替進(jìn)行，直觀和抽象交錯出現(xiàn)，理論課和實驗課沒有固定的模式，而是采取理中有實，實中有理，即理論與實踐一體化。

1.制訂模擬電子技術(shù)理論與實踐一體化教學(xué)計劃和教學(xué)大綱，增加一些綜合性和設(shè)計性實驗。把學(xué)生帶進(jìn)實驗室上課，將理論課與實驗課同步進(jìn)行，即實現(xiàn)理論學(xué)習(xí)與實驗操作的統(tǒng)一性，使理論學(xué)習(xí)與實踐操作有機(jī)的結(jié)合起來，避免了學(xué)生理論知識的二次學(xué)習(xí)，提高了辦學(xué)效率，從而突出了學(xué)生綜合職業(yè)能力的培養(yǎng)。

2.實行實驗室、實訓(xùn)室開放制度，使專業(yè)教師更加方便地進(jìn)行教研和教改活動，從而全面提高專業(yè)教師的綜合能力；學(xué)生利用業(yè)余時間在實驗室也可以設(shè)計一些新產(chǎn)品、小發(fā)明、小創(chuàng)作，可以提高學(xué)生的科研能力。

3.實驗教學(xué)模式多樣化，包括：Mul-tisim8仿真實驗教學(xué)、網(wǎng)上遠(yuǎn)程實驗教學(xué)、電子產(chǎn)品設(shè)計大賽及實驗室對學(xué)生的定期開放。

4.建立新的考評體系。包括對教師和對學(xué)生的考核評價，通過考核評價來修改改革方案，使方案更加具有說服力。

三、《模擬電子技術(shù)》理實一體化改革成效

《模擬電子技術(shù)》理實一體化改革取得了豐碩成果。

1.突出了高職特點。在課程設(shè)置上更具有高職特性，在授課內(nèi)容的選取上更具有實用性和可行性，任課教師可以根據(jù)高職特點和學(xué)生實際情況自編講義和校本實訓(xùn)教材等。

2.建立了模擬電子技術(shù)理論與實踐一體化教學(xué)的專業(yè)實驗室。即具有多媒體教學(xué)設(shè)備、模擬電子技術(shù)實驗臺的新型實驗室，實驗室實行預(yù)約開放制度，即在正常安排的上課時間以外，實驗室對學(xué)生采取預(yù)約開放模式，使學(xué)生的實踐能力有了很大提高。

3.理論教學(xué)與實踐教學(xué)有機(jī)的結(jié)合起來。在教學(xué)中邊講邊練、講練結(jié)合，使理論在實踐中得以消化，使實踐在理論中得以升華，在提高高職學(xué)生的實踐能力方面起到一定的積極作用，即有效的改變高職學(xué)生高分低能的現(xiàn)象，提高了他們的實際應(yīng)用水平。

4.通過《模擬電子技術(shù)》一體化教學(xué)改變了高職院校的辦學(xué)理念。為培養(yǎng)高職人才開啟了新模式。使高職教育的人才培養(yǎng)由學(xué)科型向技術(shù)應(yīng)用型轉(zhuǎn)變，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也提高了學(xué)生的實踐動手能力。

5.實施一體化教學(xué)提高了教學(xué)質(zhì)量。由于該教學(xué)方式有效的避免了理論與實驗的脫節(jié)，使《模擬電子技術(shù)》理實一體化教學(xué)更有針對性和直觀性，在實施教學(xué)過程中，以團(tuán)隊合作、師生互動為前提，使教與學(xué)融為一體，營造了互相激勵、愉快學(xué)習(xí)的氛圍，發(fā)揮了學(xué)生的主體作用，提高了教學(xué)質(zhì)量。

6.實施一體化教學(xué)能提高教師的業(yè)務(wù)能力和教學(xué)水平。一體化教學(xué)要求教師不僅具有豐富的理論知識，同時也要有扎實的實踐技能，做到“文武雙全”，這樣能使教師鉆研業(yè)務(wù)，苦練技能，提高自己的綜合能力。

7.實施一體化教學(xué)實現(xiàn)了“三個轉(zhuǎn)變”。即從“要我學(xué)”到“我要學(xué)”，從“手腦分離”到“動手動腦”，從“各自教室”到“一體化教室”的轉(zhuǎn)變。

實施一體化教學(xué)順應(yīng)了教學(xué)發(fā)展的潮流，但是為了適應(yīng)社會對人才的要求，我們教師的責(zé)任任重而道遠(yuǎn)，我們還要探索最佳的教學(xué)模式和最佳的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

[1]周雪主編.模擬電子技術(shù)[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2005.

[2]從宏壽，程衛(wèi)群編著.Multisim8仿真與應(yīng)用實例開發(fā)[M].清華大學(xué)出版社，2008：29-56.

篇8

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：信息可視化；海量數(shù)據(jù)

1　引言

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。從海量數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)有用信息是很困難的，這就需要采用一種技術(shù)幫助人們來研究這些數(shù)據(jù)，可視化技術(shù)便是一種很有效的方法。信息可視化可以定義為利用計算機(jī)幫助將抽象的不具有視覺形象的數(shù)據(jù)賦予視覺形象以便于人們理解和處理的一個過程。信息可視化技術(shù)就是將各類抽象的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成圖形信息，使研究者能真實地觀察他們對實際問題的模擬及處理結(jié)果，它是隨著計算機(jī)圖形學(xué)的成熟，高性能圖形工作站的普及以及人們運用計算機(jī)圖形表達(dá)各種信息的需要而發(fā)展起來的一門新興的高技術(shù)。

2　信息可視化的處理過程

由于信息可視化是對不具有視覺形象的數(shù)據(jù)的可視化。它的原始信息本身是不具有圖形特征的，而且數(shù)據(jù)量是很大的，要直接從海量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)有用的信息是十分困難的。因此需要將其進(jìn)行抽象處理轉(zhuǎn)換成圖形信息，用直觀和清楚的方式顯示出來，使用戶能方便地使用這些數(shù)據(jù)。信息可視化技術(shù)把這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成人的視覺可以感受到的圖像。這些圖像可以將大量的抽象數(shù)據(jù)有機(jī)地組織在一起，并形象生動地顯示數(shù)據(jù)所表示的內(nèi)容及其之間的關(guān)系，從而提高了人們的洞察力。

可視化技術(shù)作用于科學(xué)研究的全過程。它從大量的原始數(shù)據(jù)中通過分析提取有效數(shù)據(jù)開始，經(jīng)過各種轉(zhuǎn)換生成圖形映射，并完成繪制圖像的過程。最終顯示出所繪制的圖像。

3　可視化的基本原則

WWW領(lǐng)域內(nèi)的可視化有若干原則，主要包括布局、抽象、聚焦和交互性四個方面。

布局(Layout)――網(wǎng)絡(luò)信息可視化的最簡單的方法是這樣的：網(wǎng)站是一個圖形，有很多算法能畫出這樣的圖形來，選擇其中的一種或幾種并用它們畫出部分Web的圖形，這樣問題就解決了。但是這種方法并不適用。主要的原因是比例。圖形的繪制是一個成長的領(lǐng)域，有用的可視化表示法應(yīng)該是用盡可能少的節(jié)點和邊組成的圖形，但是能產(chǎn)生這種表示法的一般技術(shù)是不存在的。布局要基于任務(wù)。如果可視化的主要目的是幫助用戶以一種有組織的方式記錄某瀏覽時間段的瀏覽過的軌跡，使用分級布局方式是一種有效的方法。在這一領(lǐng)域內(nèi)很多原型采用的都是這種方式。

抽象(Abstraction)――在網(wǎng)絡(luò)信息可視化方面，抽象技術(shù)作用是非常顯著的，它可以將那些看上去很混亂的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行處理，使復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)趨于結(jié)構(gòu)化。抽象原則通常是與聚類聯(lián)系在一起的，也就是說只有具有同樣特征或者同一類型的網(wǎng)頁才適用于抽象原則。例如：網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航生成器工具能按照結(jié)構(gòu)特點或者是內(nèi)容相關(guān)特性把節(jié)點分組，抽象成高級“簇”。分層和分類是提高可視化的最有效的方法之一，它在視覺上將各種類型的數(shù)據(jù)分成不同的層。在網(wǎng)絡(luò)信息可視化技術(shù)中，嵌套圖表的使用和動態(tài)地對可視化外觀進(jìn)行部分強(qiáng)調(diào)和淡化技術(shù)是完成分層所需要的部分基礎(chǔ)。

聚焦(FOCUS)――聚焦有兩種方法，一種方法是選擇顯示與目前任務(wù)相關(guān)的信息；另一種方法是強(qiáng)調(diào)顯示的某些部分，同時以淡化方式保留其他部分以便提供相關(guān)的上下文聯(lián)系。這也就是促成魚眼和其他強(qiáng)調(diào)技術(shù)的思想。

交互性(Interaction)――用戶不僅能觀看到繪制的圖形。而且能對圖形進(jìn)行一些主動的操作控制，這樣用戶獲得的信息會更多。在直接操作方面有很多方法可以使網(wǎng)絡(luò)可視化信息更豐富。

4　兩種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的信息可視化

綜合分析目前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的信息可視化可以分為兩類：一類是基于網(wǎng)站結(jié)構(gòu)的可視化技術(shù)；另一類是基于CUT的可視化技術(shù)。

4.1　網(wǎng)站結(jié)構(gòu)的可視化技術(shù)

基于網(wǎng)站結(jié)構(gòu)的可視化技術(shù)可以對大型的網(wǎng)站進(jìn)行可視化。由于大型網(wǎng)站結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及的網(wǎng)頁和鏈接成千上萬，要實現(xiàn)大型網(wǎng)站的可視化是非常困難的。必須采取適當(dāng)?shù)目梢暬夹g(shù)才能較好地達(dá)到網(wǎng)站可視化預(yù)期的目的。目前比較通用的技術(shù)有錐形樹、雙曲線瀏覽器、NicheWorks等。

(1)錐形樹技術(shù)適合層次樹。它將所有節(jié)點顯示在一個虛擬的房間中，每個節(jié)點和它的孩子節(jié)點的布局呈錐形。為了讓用戶可以觀察到所有的數(shù)據(jù)，錐形是半透明的，而且層攻樹可以轉(zhuǎn)動。

(2)雙曲瀏覽器技術(shù)為了在有限的平面中顯示更多的節(jié)點，采用了廣角鏡的技術(shù)。節(jié)點的顯示空間根據(jù)它到焦點節(jié)點的距離而逐漸縮小。試驗結(jié)果表明它顯示的節(jié)點個數(shù)可以10倍于傳統(tǒng)的技術(shù)。用戶在觀察圖結(jié)構(gòu)的時候，可以使用鼠標(biāo)轉(zhuǎn)移焦點。

4.2　基于CUT的可視化技術(shù)

基于CUT的可視化技術(shù)中的CUT是Content、Usage、Topology三個單詞的縮寫，Content指的是網(wǎng)頁內(nèi)容，Usage指的是訪問日志，Topology指的是網(wǎng)站結(jié)構(gòu)，所以基于CUT的可視技術(shù)就是基于網(wǎng)頁內(nèi)容、訪問日志和網(wǎng)站結(jié)構(gòu)的可視化技術(shù)。目前基于CUT的可視化技術(shù)在很多工具的設(shè)計中得到應(yīng)用，比較典型的有：WebWiz、磁盤樹、WebPath等。

篇9

[關(guān)鍵詞]信息化；軟科學(xué)；黑箱；人機(jī)結(jié)合；知識模塊；知識管理

[中圖分類號] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）03-0046-03

軟科學(xué)是一門新的綜合性的科學(xué)，其目的是闡明現(xiàn)代社會各種復(fù)雜的問題，并實現(xiàn)決策的科學(xué)化，對包括人和社會現(xiàn)象在內(nèi)的廣泛范圍的對象進(jìn)行跨學(xué)科的研究工作。[1]而以科學(xué)決策和科學(xué)管理為主要教學(xué)內(nèi)容的軟科學(xué)課程，也具有典型的跨學(xué)科性。相對于傳統(tǒng)的自然科學(xué)類別課程，其在教學(xué)工作開展過程中不可避免地存在教學(xué)內(nèi)容實證難度大、模型算法求解難度大、學(xué)習(xí)效果考核難度大等問題，而廣泛引入相關(guān)信息化技術(shù)是破解上述問題的有效途徑。

一、在軟科學(xué)課程中采用信息化技術(shù)的必要性分析

軟科學(xué)概念的產(chǎn)生，有著深刻的歷史背景。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，和平的國際環(huán)境為各國的發(fā)展提供了有利的機(jī)會和條件，各主要交戰(zhàn)國紛紛改革戰(zhàn)時體制，實現(xiàn)了戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，推動了科技、經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展。隨之，全世界進(jìn)入了創(chuàng)造知識和應(yīng)用知識的新時期。同時，國際市場日益激烈的競爭更促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)研究的問題層出不窮，涉及的因素急劇增多，研究對象日趨復(fù)雜化。對各種現(xiàn)實問題必須運用多種學(xué)科的知識進(jìn)行綜合研究，這樣才有可能取得比較好的效果。尤其是那些涉及與決策科學(xué)化有關(guān)的政策問題更是如此。這類研究不僅涉及自然科學(xué)和社會科學(xué)本身的理論和方法，而且觸及他們的社會功能。因此，難于達(dá)到嚴(yán)格定量化的程度，多處于定性研究和半定量化研究的水平[2]，于是人們把這種科學(xué)稱為軟科學(xué)。

根據(jù)以上分析可以看出，軟科學(xué)課程主要以科學(xué)決策和科學(xué)管理作為教學(xué)內(nèi)容。相對于傳統(tǒng)的自然科學(xué)類課程，其本身不可避免地會存在教學(xué)內(nèi)容實證難度大、模型算法求解難度大、學(xué)習(xí)效果考核難度大等問題。而隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟及其在教學(xué)工作中的深入應(yīng)用，上述問題將會迎刃而解。

1.信息化技術(shù)是解決軟科學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容實證難度大問題的有效途徑。軟科學(xué)課程重點講授科學(xué)決策和科學(xué)管理的相關(guān)內(nèi)容，主要涉及分析流程、方案設(shè)計、模型算法等知識點，教學(xué)內(nèi)容的時間維度和空間維度跨度非常大，教學(xué)內(nèi)容難以實證，很多教學(xué)內(nèi)容難以在課堂上完整地展現(xiàn)。由于缺乏教學(xué)內(nèi)容實證化手段，學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解不深刻，這在一定程度上影響了教學(xué)目的的實現(xiàn)。而信息化技術(shù)能夠有效解決軟科學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容實證難度大的問題。信息化技術(shù)主要體現(xiàn)在以計算機(jī)技術(shù)為核心的軟件系統(tǒng)應(yīng)用方面，各種建模仿真軟件的出現(xiàn)為我們在計算機(jī)中搭建起了一個虛擬的數(shù)字化實驗室。在這個虛擬實驗室中，學(xué)生能夠建立起針對各種場景的仿真模型，并分析各決策變量對系統(tǒng)運行效果的影響途徑與程度。這解決了軟科學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容實證難度大的問題，使學(xué)生能深度融入教學(xué)過程中，切實體會到復(fù)雜抽象事物的內(nèi)部工作機(jī)理，并進(jìn)行一定程度的探索分析。

2.信息化技術(shù)是解決軟科學(xué)課程模型算法求解難度大問題的有效途徑。當(dāng)前軟科學(xué)研究呈現(xiàn)出明顯的跨學(xué)科特性，為了提高決策和管理研究的精確化和定量化程度，人們開始有意識地采用多種模型算法對軟科學(xué)問題進(jìn)行描述并求解。注重定量化手段的應(yīng)用已成為當(dāng)前軟科學(xué)研究的典型特征，各種模型算法也成為軟科學(xué)課程中的重要教學(xué)內(nèi)容。模型算法理論性強(qiáng)，學(xué)習(xí)難度大，是軟科學(xué)課程中的學(xué)習(xí)難點，但并不是學(xué)習(xí)重點。模型算法講授過多會沖淡核心教學(xué)內(nèi)容，講授不足又會影響學(xué)生對于模型算法的理解。因此，如何根據(jù)軟課程的核心教學(xué)需求，恰當(dāng)?shù)刂v授并使用這些模型算法是當(dāng)前軟科學(xué)課程教學(xué)過程中亟待解決的問題。信息化技術(shù)是解決上述問題的有效途徑。信息化技術(shù)將復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析處理過程轉(zhuǎn)化為自動化的程序運行過程，學(xué)生只需掌握軟件系統(tǒng)的輸入條件和輸出參數(shù)即可，可無視其內(nèi)部工作機(jī)理的存在。這可以將學(xué)生從繁瑣的模型解算工作中解脫出來，使學(xué)生能將更多的精力集中在如何應(yīng)用理論知識方面，有效解決了模型算法與軟科學(xué)教學(xué)內(nèi)容之間學(xué)習(xí)比重協(xié)調(diào)難度大的問題。

3.信息化技術(shù)是解決軟科學(xué)課程學(xué)習(xí)效果考核難度大問題的有效途徑。軟科學(xué)課程中的預(yù)測和決策理論學(xué)習(xí)難度大，不但要求學(xué)生能夠理解相關(guān)工作實施流程，還要求學(xué)生能夠針對具體問題構(gòu)建相應(yīng)的分析模型，并進(jìn)行求解。相對于傳統(tǒng)的自然科學(xué)課程，這種考核要求實現(xiàn)難度更大，只憑卷面考試無法深入考核學(xué)生對于教學(xué)內(nèi)容的掌握程度，而信息化技術(shù)能夠在一定程度上有效解決上述問題?？梢孕畔⒒夹g(shù)為依托，將教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的程序模塊，通過程序運行的方式對學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行考核。這就要求學(xué)生必須深入骨髓地掌握公式模型中的每個字符、每個序號，來不得半點含糊；同時要求學(xué)生采用數(shù)據(jù)的方式對相關(guān)問題做出解答，這避免了試題答案空洞無物、流于表面的現(xiàn)象?？?，這是一種更加徹底、更加全面的考核方式。

二、信息化技術(shù)在軟科學(xué)課程中的應(yīng)用策略設(shè)計

采用信息化技術(shù)實施教學(xué)活動，應(yīng)立足于原有教學(xué)體系，深入分析信息化技術(shù)特點，合理設(shè)計信息化技術(shù)應(yīng)用策略，對傳統(tǒng)教學(xué)體系進(jìn)行改造。

1.采用“黑箱”方式確定教學(xué)重點，突出應(yīng)用型人才培養(yǎng)導(dǎo)向。學(xué)生在課程學(xué)習(xí)階段，會接觸到各種理論、方法與技術(shù)，要想把每一項內(nèi)容都學(xué)精、學(xué)透是不現(xiàn)實的，在這種情況下，可采用“黑箱”教學(xué)應(yīng)用策略。對于理論難度大、短期內(nèi)難以深入掌握的教學(xué)內(nèi)容，可將其封裝為黑箱，學(xué)生只需要深入了解教學(xué)內(nèi)容的輸入條件與輸出參數(shù)即可，而對于黑箱內(nèi)部復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理過程可“點到為止”。這樣學(xué)生能夠快速掌握相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用流程。而采用信息化技術(shù)是支持黑箱教學(xué)應(yīng)用策略的最佳途徑?？筛鶕?jù)教學(xué)需求將相關(guān)信息化技術(shù)引入教學(xué)工作，利用其自動解算功能將模型求解方法封裝為黑箱。這樣在信息化技術(shù)的支持下，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可“觀其大略”，只需深入掌握其輸入條件和輸出參數(shù)即可，復(fù)雜的解算過程交由計算機(jī)自動完成，并且在信息化技術(shù)支持下，學(xué)生能夠采用工程化的信息化技術(shù)自行解決相關(guān)問題，這更加突出了應(yīng)用型人才培養(yǎng)的導(dǎo)向。[3]

2.采用人機(jī)結(jié)合的方式理順教學(xué)流程，降低復(fù)雜理論知識的學(xué)習(xí)門檻。采用信息化技術(shù)并不意味著降低理論知識學(xué)習(xí)的要求，相反，為了提高信息化技術(shù)的運用水平，學(xué)生也需要對相關(guān)理論知識有深入地了解。[4]為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，本文設(shè)計了人機(jī)結(jié)合的教學(xué)應(yīng)用策略以理順教學(xué)流程，降低復(fù)雜理論知識的學(xué)習(xí)難度?！叭恕敝傅氖遣捎檬止し绞浇馑阆嚓P(guān)問題；“機(jī)”指的是采用信息化工具解算相關(guān)問題。這兩種方式相互印證，既降低了復(fù)雜理論知識的學(xué)習(xí)難度，又提高了學(xué)生使用信息化工具的水平。人機(jī)結(jié)合的教學(xué)方式提高了相關(guān)理論知識學(xué)習(xí)的系統(tǒng)性，使學(xué)生在使用信息化工具時不但知其然，還知其所以然，使信息化工具真正轉(zhuǎn)化為學(xué)生知識體系結(jié)構(gòu)中的有機(jī)組成部分。

3.采用知識模塊復(fù)用方式強(qiáng)化課程重心，突出核心知識對課程整體的支持作用。任何一門課程，都有一定的核心方法和技術(shù)，這些核心方法和技術(shù)穿插在整個課程體系之中，起著基礎(chǔ)支撐的作用。在信息化技術(shù)深入發(fā)展的今天，相關(guān)信息化工具已成為支撐軟科學(xué)課程教學(xué)工作開展的重要基礎(chǔ)，掌握這些信息化工具的使用方法已成為課程學(xué)習(xí)的基本要求。在這種背景下，可將相關(guān)信息化教學(xué)內(nèi)容提煉成為相應(yīng)的知識模塊，并將使用頻度較高的模塊確定為教學(xué)重點，然后根據(jù)教學(xué)需求，創(chuàng)造教學(xué)場景，多次引用這些教學(xué)模塊，突出學(xué)生核心技能的培養(yǎng)。

4.采用知識管理平臺組織管理模型算法，固化并活化教學(xué)試驗成果。軟科學(xué)課程重點講授相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的預(yù)測與決策問題，具有典型的軟科學(xué)特征，教學(xué)試驗成果主要體現(xiàn)為信息化的模型與算法。為了提高教學(xué)試驗成果的管理水平，突破傳統(tǒng)的紙質(zhì)試驗報告管理模式，本文設(shè)計開發(fā)了通用知識管理平臺，用于固化和活化教學(xué)試驗成果。所謂固化，是指學(xué)生根據(jù)教學(xué)要求，將相關(guān)試驗成果轉(zhuǎn)化為接口形式規(guī)范的程序模塊，并導(dǎo)入到該平臺中，以程序模塊形式固定試驗成果；所謂活化，是指入庫的程序模塊具有靈活的可用性，其既可以獨立運行，又可以與其他程序模塊進(jìn)行組合，實現(xiàn)更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析功能，使靜態(tài)的紙質(zhì)報告轉(zhuǎn)化為動態(tài)的“活”的可用程序。利用該平臺不但提升了以模型算法為核心的教學(xué)試驗科目管理水平，還有利于學(xué)生試驗成果的積累與使用。相對于傳統(tǒng)的紙質(zhì)試驗報告管理方式，這是一種創(chuàng)新。目前，該平臺開發(fā)了模型管理、算法建模、協(xié)同分析、響應(yīng)分析、模型成熟度分析等功能。

三、信息化技術(shù)在軟科學(xué)課程中應(yīng)用的實踐研究

本文針對裝備戰(zhàn)場搶修理論與技術(shù)課程中的“改進(jìn)的損傷樹分析”教學(xué)內(nèi)容，采用信息化技術(shù)開展了教學(xué)工作，從實踐層面驗證了信息化技術(shù)對于改進(jìn)軟科學(xué)課程教學(xué)效果的重要價值。該實踐研究立足于課程原有教學(xué)需求，合理設(shè)置信息化技術(shù)切入時機(jī)，以便實現(xiàn)良好的教學(xué)效果。

（一）課程教學(xué)分析

本講教學(xué)內(nèi)容來自于48學(xué)時研究生學(xué)位課程裝備戰(zhàn)場搶修理論與技術(shù)。本課程是學(xué)習(xí)裝備戰(zhàn)場搶修基本理論、方法和技術(shù)的一門課程，圍繞裝備戰(zhàn)場搶修預(yù)測和決策問題，講授戰(zhàn)時裝備維修保障的基礎(chǔ)理論知識，具有典型的軟科學(xué)特征。

學(xué)生在前面的課程中已經(jīng)學(xué)習(xí)了傳統(tǒng)的損傷樹分析方法，但隨著研究生培養(yǎng)需求的不斷調(diào)整，以及裝備戰(zhàn)場損傷分析技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的損傷樹分析教學(xué)內(nèi)容面臨著擴(kuò)充與改進(jìn)的挑戰(zhàn)。首先，從研究生培養(yǎng)需求角度來看，我們更需要向?qū)W生講授面向裝備使用階段的教學(xué)內(nèi)容，以便滿足學(xué)生將來的部隊任職需求。但傳統(tǒng)的損傷樹分析方法側(cè)重于裝備研制設(shè)計階段，主要用于分析和評估裝備的可靠性與安全性水平，而對裝備使用階段的維修保障工作只有少量支持作用。為滿足研究生將來部隊的任職需求，迫切需要改進(jìn)損傷樹分析教學(xué)內(nèi)容。其次，從裝備戰(zhàn)場損傷分析技術(shù)發(fā)展角度來看，相關(guān)技術(shù)的發(fā)展為改進(jìn)損傷樹分析教學(xué)內(nèi)容提供了豐富的素材。結(jié)合本講教學(xué)需求，我們將貝葉斯網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入到損傷樹分析中，并將信息化工具Hugin（貝葉斯網(wǎng)絡(luò)建模軟件）引入到教學(xué)環(huán)節(jié)，這有效擴(kuò)充了p傷樹分析的教學(xué)內(nèi)容。采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可定量衡量各部件的損傷概率，有助于提高損傷定位分析活動的精度和自動化程度。該教學(xué)內(nèi)容面向裝備使用階段，符合研究生的部隊任職培訓(xùn)需求。

（二）教學(xué)基本過程

根據(jù)本文第2節(jié)提出的信息化技術(shù)應(yīng)用策略，本次課設(shè)計了由問題剖析、技術(shù)破解、目標(biāo)達(dá)成三個環(huán)節(jié)構(gòu)成的教學(xué)過程。

首先進(jìn)行問題剖析。在上次課損傷樹學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，分析其主要功能，包括全面分析導(dǎo)致系統(tǒng)損傷的各種原因、全面描述元部件損傷與系統(tǒng)損傷之間的邏輯關(guān)系、定量計算復(fù)雜系統(tǒng)的損傷概率，同時點出損傷定位分析也是損傷樹的功能之一，但不是關(guān)鍵功能。然后點出損傷樹存在的“教學(xué)危機(jī)”，即側(cè)重于裝備研制設(shè)計階段，對學(xué)生將來的部隊任職支持作用有限，從而進(jìn)一步點明本次課的重點“改進(jìn)的損傷樹分析”，從損傷定位分析角度入手，對傳統(tǒng)的損傷樹分析方法進(jìn)行改進(jìn)。這種改進(jìn)是一種創(chuàng)新，而研究生將來的學(xué)位論文撰寫工作也強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新。借此教學(xué)契機(jī)，可以向?qū)W員提示研究工作創(chuàng)新的兩條主要途徑，即需求推動（研究生培養(yǎng)需求調(diào)整）和技術(shù)拉動（戰(zhàn)場損傷技術(shù)發(fā)展），為研究生的學(xué)位論文撰寫工作提供指導(dǎo)。

然后進(jìn)行技術(shù)破解，向?qū)W生講授支持損傷定位分析活動開展的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。這是本次課的難點，但不是重點。因此，如何向?qū)W生深入淺出地講明貝葉斯網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要點，是確保授課任務(wù)完成的關(guān)鍵。首先，可以引入一個有趣的問題。有3個門，主持人將獎金藏在其中某1個門的后面，然后讓觀眾隨意選擇1扇門，若選中，獎金歸觀眾所有。假設(shè)觀眾選擇了1號門，然后主持人打開另外2扇門中沒有獎金的那扇門，假設(shè)打開2號門，問此時觀眾是否有必要改變選擇。學(xué)生通常會認(rèn)為沒有必要，因為獎金藏在1號門和3號門后面，概率各為1/2。實際上，考慮到主持人因素后，改變選擇的獲獎概率將為上升為2/3，應(yīng)當(dāng)改變選擇。而后通過Hugin軟件分析這一問題，證實獲獎概率的確為2/3。通過這種直覺推測和理論分析的差異激起學(xué)生學(xué)習(xí)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的熱情，在此基礎(chǔ)上趁熱打鐵，向?qū)W生講授貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)理論體系龐大，在講授中不可能面面俱到，這里只講授最為關(guān)鍵的鏈路定理。盡管講授內(nèi)容不多，但能確保教學(xué)內(nèi)容的封閉性，即根據(jù)這些教學(xué)內(nèi)容，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)建模、網(wǎng)絡(luò)解算、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用一個較為完整的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)使用流程，麻雀雖小，五臟俱全。而Hugin軟件正是構(gòu)建這一麻雀的關(guān)鍵，因為它有效降低了網(wǎng)絡(luò)解算難度。當(dāng)然只依靠Hugin軟件進(jìn)行計算，學(xué)生還會產(chǎn)生“霧里看花，水中望月”的模糊感覺，依然不解渴，此時趁勢而上向?qū)W生講授兩種解算方法，分別是理論分析和數(shù)值計算，以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)滿足感。

通過技術(shù)破解環(huán)節(jié)，以Hugin軟件為支撐，學(xué)生初步掌握了貝葉斯網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的基本流程，最后進(jìn)入目標(biāo)達(dá)成階段，即利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)如何進(jìn)行損傷定位分析。首先對損傷樹與貝葉斯網(wǎng)絡(luò)從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行對比，說明二者都是知識的圖形方式描述方式。然后從二者的相同和不同角度入手展開教學(xué)工作。先分析相同點，這是本次課的重點內(nèi)容。損傷樹中的事件對應(yīng)于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點，損傷樹中的邏輯門對應(yīng)于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中的聯(lián)接強(qiáng)度，并向?qū)W生講授二者之間的轉(zhuǎn)換方法。利用這些知識，學(xué)生能夠?qū)p傷樹轉(zhuǎn)化為貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，并開展損傷定位分析，從而實現(xiàn)本次課的主要教學(xué)目的。接下來分析不同點。損傷樹中的事件只能描述二態(tài)性：要么正常，要么損傷，而貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點可描述多態(tài)性：正常、輕損、重?fù)p等。損傷樹中的邏輯門只能描述確定性，肯定損傷或者肯定正常，而貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接強(qiáng)度能夠描述模糊性，即可能損傷、可能正常，從而證明損傷樹是貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的一種特例。通過差異性對比進(jìn)一步加深學(xué)生對于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)特點的理解。

四、結(jié)束語

信息化技術(shù)已廣泛應(yīng)用于軟科學(xué)研究領(lǐng)域，如何將信息化技術(shù)有效移植于軟科學(xué)課程教學(xué)工作，是每一名教師應(yīng)當(dāng)深入思考的問題。采用信息化技術(shù)開展教學(xué)工作，并不會從根本上改變原有教學(xué)目的。因此，應(yīng)當(dāng)合理設(shè)計教學(xué)應(yīng)用策略，使信息化要素合理融入整個教學(xué)體系之中，避免“有了信息化技術(shù)就可以拋棄傳統(tǒng)教學(xué)模式”的錯誤認(rèn)識，正確認(rèn)識信息化技術(shù)在課程教學(xué)中的地位和作用。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 王建國，李海波，丁其濤，等.中國軟科學(xué)研究機(jī)構(gòu)評估指標(biāo)體系構(gòu)建探討[J].科技管理研究，2013（9）：71-75.

[2] 楊愛華.軟科學(xué)研究方法存在的問題與創(chuàng)新路徑[J].科技管理研究，2013（7）：243-246.

篇10

關(guān)鍵詞：計算機(jī)控制技術(shù)；課程群；教學(xué)模式

作者簡介：謝昊飛（1978-），男，重慶人，重慶郵電大學(xué)自動化學(xué)院，副教授；蔡龍騰（1990-），男，湖北孝昌人，重慶郵電大學(xué)自動化學(xué)院碩士研究生。（重慶 400065）

基金項目：本文系重慶市高等教育教學(xué)改革研究項目“工程訓(xùn)練中心建設(shè)的研究與實踐”（項目編號：1201019）、重慶郵電大學(xué)研究生教育創(chuàng)新計劃重點項目“自動化類研究生創(chuàng)新教育基地建設(shè)”的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）09-0097-02

一、課程教學(xué)模式研究現(xiàn)狀

隨著計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、嵌入式技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的快速發(fā)展，計算機(jī)控制系統(tǒng)在機(jī)械制造、過程控制、航天航空、交通運輸、流程自動化等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。因此“計算機(jī)控制技術(shù)”是一門工程性很強(qiáng)的本科專業(yè)課程。但是由于本課程融合了單片機(jī)知識、自動化控制理論、現(xiàn)代控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和數(shù)字通信原理，涉及面十分廣，給傳統(tǒng)的理論課程體系、實驗系統(tǒng)和教學(xué)方法帶來了很大挑戰(zhàn)。為此，90年代中期以來，各高等院校紛紛開始對傳統(tǒng)的教學(xué)模式提出改進(jìn)措施以增加教學(xué)的效果，提高教學(xué)質(zhì)量。

改革內(nèi)容大致體現(xiàn)在三個大的方面：課程理論體系結(jié)構(gòu)、實驗體系結(jié)構(gòu)和教學(xué)方法。課程理論體系結(jié)構(gòu)的改革主要體現(xiàn)在選擇主流的微型計算機(jī)為工具，以完成的應(yīng)用案例為主導(dǎo)線展開課程內(nèi)容，與傳統(tǒng)的連續(xù)控制系統(tǒng)的對比教學(xué)提高效果。[1，2]基于計算機(jī)控制中若干基本概念，介紹了由連續(xù)控制器到離散控制器的設(shè)計方法。[4]實驗體系結(jié)構(gòu)是眾多教師著重考慮的環(huán)節(jié)，以增加學(xué)生對理論的理解力和實際的動手能力，減少了驗證性的實驗，增大了設(shè)計性、綜合性和研究性的實驗內(nèi)容。[5]教學(xué)方法涉及面十分廣泛，包括應(yīng)用現(xiàn)代的信息技術(shù)教學(xué)手段、典型案例教學(xué)。

上述改革措施的實施很大程度解決了一部分教學(xué)過程中的問題，但是仍然有一些難題還需要解決。首先，“計算機(jī)控制技術(shù)”課程理論內(nèi)容和實驗內(nèi)容與“自動控制原理”、“單片機(jī)原理”、“微機(jī)原理”、“現(xiàn)代控制理論”以及“信號處理”等相關(guān)的課程未有統(tǒng)一考慮。其次，實驗教學(xué)中，仍然是原理性驗證，遇上實際的工業(yè)現(xiàn)場系統(tǒng)時，學(xué)生同樣存在束手無策的現(xiàn)象。最后，學(xué)生缺少主動查閱資料獨立解決問題的能力。本文針對上述問題開展立體化教學(xué)模式的研究，讓上述的因素相互關(guān)聯(lián)，形成一個有機(jī)的整體，從而提高教學(xué)效果。

二、“計算機(jī)控制技術(shù)”課程群建設(shè)

考慮到自動控制原理、計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢以及對學(xué)生在自動化專業(yè)知識、創(chuàng)新能力、綜合素質(zhì)的要求，將“微機(jī)原理”、“單片機(jī)原理及應(yīng)用”、“計算機(jī)控制技術(shù)”、“嵌入式系統(tǒng)”和“網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)”五門課程構(gòu)建一個計算機(jī)控制技術(shù)類課程群，整體考慮課程銜接、理論教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、理論與實踐的合理配置以及課程群內(nèi)容的優(yōu)化，從而讓學(xué)生從大二年級到大四完成一個有機(jī)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過程。

在建設(shè)課程群主要討論各個課程理論內(nèi)容、實驗內(nèi)容、課時的分配以及課程間的銜接。將“微機(jī)原理”課程放于大二的第二學(xué)期，它是整個后續(xù)課程的基礎(chǔ)。它主要給理解基于IBM 8086系列計算機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)以及外部接口的設(shè)計。同時將一部分關(guān)于A/D、D/A內(nèi)容刪除，劃分到“計算機(jī)控制技術(shù)”課程中。單片機(jī)原理及應(yīng)用則主要展示基于MCS-51單片機(jī)的原理和接口設(shè)計部分。接口包括鍵盤、數(shù)碼管、LCD燈、功率接口、通信接口設(shè)計。計算機(jī)控制技術(shù)則著重于數(shù)字控制器的設(shè)計過程、狀態(tài)空間的設(shè)計、過程通道設(shè)計以及整個系統(tǒng)的設(shè)計過程。嵌入式系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)最近發(fā)展的熱點技術(shù)，前者著重于嵌入式操作系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和接口驅(qū)動的設(shè)計，而后者是計算機(jī)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化，因此側(cè)重于大的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的介紹。

為了保持實驗課程的一致性，實驗內(nèi)容是具有嚴(yán)格的銜接性的，除“微機(jī)原理”外，其他課程的實驗系統(tǒng)開發(fā)平臺均是基于統(tǒng)一的芯片。因此當(dāng)整個課程群實驗完成時，學(xué)生將學(xué)會從簡單接口設(shè)計到一個單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計，然后到一個多回路的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的設(shè)計過程。

此外，設(shè)立專門課程群的管理機(jī)制，規(guī)范各個課程理論和實驗系統(tǒng)、課程設(shè)計和綜合設(shè)計內(nèi)容，對課程中出現(xiàn)的問題及時處理，建立網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。

三、真實工業(yè)環(huán)境的實驗系統(tǒng)建設(shè)

針對傳統(tǒng)的實驗系統(tǒng)缺乏真實工業(yè)環(huán)境的特點，構(gòu)建實際的工廠控制環(huán)境，讓學(xué)生體會實際的現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程，從而理解計算機(jī)控制技術(shù)課程的各個知識環(huán)節(jié)是必要的。

因此在保留傳統(tǒng)實驗系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，以一個完整的計算機(jī)控制系統(tǒng)為目標(biāo)組織實訓(xùn)，讓每位同學(xué)擔(dān)任工程師、管理人員、材料采購人員、生產(chǎn)人員或其他角色，并在其間發(fā)揮作用，要能和團(tuán)體內(nèi)的其他成員協(xié)調(diào)配合，使學(xué)生能敏銳地發(fā)現(xiàn)應(yīng)該由他解決的問題，并知道自己應(yīng)該如何去做。為此，構(gòu)建如圖1所示的真實工業(yè)環(huán)境，形成計算機(jī)控制產(chǎn)品設(shè)計、樣機(jī)試制、定型設(shè)計到電磁兼容性測試與可靠性試驗的一套系統(tǒng)的產(chǎn)品實驗、開發(fā)與測試環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生以可靠性為核心的產(chǎn)品化、工程化意識與能力，提高學(xué)生的產(chǎn)品設(shè)計能力、工程測試能力和綜合運用所學(xué)知識的能力。

第一，電子產(chǎn)品生產(chǎn)線包括電子產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)和測試全套流程的設(shè)備配置。能實際生產(chǎn)計算機(jī)控制產(chǎn)品與智能儀器儀表、智能電器的電子部分。測試包括電磁兼容測試、高低溫測試等可靠性產(chǎn)品測試內(nèi)容。系統(tǒng)配合機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)線生產(chǎn)的智能儀器儀表、智能電器可在流程工業(yè)控制系統(tǒng)或供配電系統(tǒng)進(jìn)行試用。

第二，機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)線包括機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)和測試全套流程的設(shè)備配置。能實際生產(chǎn)計算機(jī)控制產(chǎn)品與智能儀器儀表、智能電器的殼體，并配合電子產(chǎn)品生產(chǎn)線生產(chǎn)的計算機(jī)控制產(chǎn)品、智能儀器儀表、智能電器可在流程工業(yè)控制系統(tǒng)或供配電系統(tǒng)進(jìn)行試用。

第三，以典型的流程工業(yè)生產(chǎn)過程為對象，體現(xiàn)多總線集成的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)特點，并可為學(xué)生設(shè)計開發(fā)的基于總線技術(shù)的計算機(jī)控制產(chǎn)品與智能儀器儀表提供試用條件。其中現(xiàn)場總線技術(shù)及無線技術(shù)方面形成基于單元設(shè)備、通信卡、芯片、協(xié)議棧和多總線集成等各不同層次的系統(tǒng)性、設(shè)計性、綜合性、創(chuàng)新性的實驗、開發(fā)與測試平臺，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力和技巧，提升學(xué)生的綜合性、系統(tǒng)性、創(chuàng)新性思維能力。

第四，構(gòu)建完善的車間供配電系統(tǒng)，并可為學(xué)生設(shè)計開發(fā)的計算機(jī)控制產(chǎn)品、智能儀器儀表或智能電器產(chǎn)品提供試用條件。

四、科學(xué)研究與課程教學(xué)相結(jié)合

科學(xué)研究與課程教學(xué)主要體現(xiàn)兩個方面：

第一，科學(xué)研究可以幫助任課教師和上課學(xué)生掌握與課程相關(guān)的技術(shù)發(fā)展趨勢、相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的科學(xué)研究方法。任課教師可以從科研中更加深刻理解課程中內(nèi)容，提高其課堂水平，形成理論和實踐有機(jī)結(jié)合。同時，課題組的相關(guān)科研工作積極吸納學(xué)生參與，不但他們可以掌握本領(lǐng)域的前言動態(tài)，還可學(xué)習(xí)如何主動分析問題，獲取相應(yīng)的專業(yè)知識，解決現(xiàn)實的工程科研問題，從而具有較高的綜合素質(zhì)。

第二，科學(xué)研究可以促進(jìn)課程縱深發(fā)展。科學(xué)研究較大豐富了辦學(xué)的資源，可以利用科研的儀器儀表和其他研究工具，加強(qiáng)實驗系統(tǒng)設(shè)計不足。目前，本課題組已利用相關(guān)資源，形成了課程的實驗、課程設(shè)計、綜合設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計平臺。同時，還可以提升整個課程的地位。通過科研，可以將研究內(nèi)容整理出有實用價值的信息融入相關(guān)課程，甚至可以編撰相關(guān)教材和專著。

自2004年來，課程組一直致力于一種“科研促教學(xué)”的教學(xué)方法，利用承擔(dān)的國家和企業(yè)等相關(guān)科研項目，構(gòu)建了工業(yè)以太網(wǎng)的計算機(jī)控制系統(tǒng)、智能汽車控制系統(tǒng)等教學(xué)平臺，并利用了平臺進(jìn)行與課程的課程設(shè)計、綜合設(shè)計，取得十分好的效果，甚至有部分同學(xué)提出了許多十分新穎的設(shè)計。

五、教學(xué)改革的效果分析

1.教學(xué)效果

通過立體化的教學(xué)，學(xué)生對課程的理解得到了進(jìn)一步的加深，對課程在各個領(lǐng)域的知識應(yīng)用有了形象的認(rèn)識，對課程數(shù)字控制器、控制通道等重難點內(nèi)容有了實質(zhì)的提高。從近5屆本科生的考試平均卷面成績來看，從最初的63.8分提升到最近78.4分，其中85分以上提高到了42.4%。實驗效果從反饋效果來看，學(xué)生的動手能力有了十分的改善。從最初的驗證性實驗，已經(jīng)可以完成了一些綜合較強(qiáng)的設(shè)計實驗。

2.實踐效果

由于融合了科研資源和面向真實的工業(yè)環(huán)境等策略，學(xué)生實踐能力得到極大的提高。學(xué)生已經(jīng)從最初的被動式接受知識，改為了主動式思考面臨的實際問題，并解決現(xiàn)實生活存在的一些問題。近5年，與課程相關(guān)的學(xué)生科技競賽獲得獎項30余項，學(xué)生設(shè)計的許多課程設(shè)計和綜合設(shè)計作品都列入實驗室展覽室。

總之，在結(jié)合課程群設(shè)計、真實工業(yè)環(huán)境的實驗系統(tǒng)和科學(xué)研究的立體化的新的教學(xué)模式下，經(jīng)過多年的努力，開始取得了一定的成績，學(xué)生的課程實踐能力取得很大的進(jìn)展，對課程的理解有了很大提高，“計算機(jī)控制技術(shù)”課程也成為重慶市精品課程。

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