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(shè)置操作與故障排除操作耦合度低，對(duì)電路故障模擬的局限性小，便于實(shí)現(xiàn)電控仿真的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)的工程裝備電控仿真教學(xué)考核訓(xùn)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(yīng)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(hù)、故障診斷和維修作業(yè)，已經(jīng)不同于以往單純的機(jī)械故障診斷與維修，需要對(duì)電控系統(tǒng)的故障診斷、維護(hù)等提供更多技術(shù)服務(wù)。

基于操作的真實(shí)感和增強(qiáng)電路的真實(shí)性，現(xiàn)有電控仿真教學(xué)考核訓(xùn)練系統(tǒng)在仿真工程裝備時(shí)，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(duì)不同工程裝備開(kāi)發(fā)對(duì)應(yīng)的電控仿真，因此，現(xiàn)有電控仿真教學(xué)考核訓(xùn)練系統(tǒng)定制化費(fèi)用高，系統(tǒng)可拓展性差。

同時(shí)，現(xiàn)有電控仿真教學(xué)考核訓(xùn)練系統(tǒng)普遍采用在工程裝備電控電路的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加開(kāi)關(guān)、繼電器、集成電路控制線等元器件，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)際工程裝備上是不存在的，這些元器件本身會(huì)對(duì)電路邏輯產(chǎn)生一些不可預(yù)知的影響，從而影響實(shí)訓(xùn)和教學(xué)效果。其次，隨著大量的電子控制技術(shù)大量應(yīng)用到工程裝備，工程裝備電控系統(tǒng)電路更加復(fù)雜，通過(guò)增加開(kāi)關(guān)、繼電器、集成電路控制線等元器件的方式設(shè)置故障，實(shí)際操作復(fù)雜困難，實(shí)際中設(shè)置一個(gè)故障往往需要十多分鐘的時(shí)間。第三，受限于電路的設(shè)計(jì)復(fù)雜度，通過(guò)增加開(kāi)關(guān)、繼電器、集成電路控制線等元器件的方式，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)故障的同時(shí)模擬，導(dǎo)致診斷結(jié)果過(guò)于單一，不能完全達(dá)到教學(xué)的目的。第四，當(dāng)工程裝備出現(xiàn)新的故障模式時(shí)，故障設(shè)置電路需要重新設(shè)計(jì)，無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單有效的方式升級(jí)實(shí)現(xiàn)故障模擬。

受限于定制化程度高和故障設(shè)置方式，現(xiàn)有電控仿真教學(xué)考核訓(xùn)練系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)考核時(shí)，教師設(shè)置故障操作與學(xué)生排除故障操作耦合度高，考核手段過(guò)于簡(jiǎn)單，也難以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)與考核。

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

技術(shù)實(shí)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(xué)考核訓(xùn)練系統(tǒng)，在保證真實(shí)的操控感的同時(shí)，定制化成本低，系統(tǒng)可拓展性好，故障設(shè)置操作與故障排除操作耦合度低，對(duì)電路故障模擬的局限性小，便于實(shí)現(xiàn)電控仿真的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)。

實(shí)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(xué)考核訓(xùn)練系統(tǒng)，包括通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的教員子系統(tǒng)、學(xué)員子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)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(xué)提供教員管理、學(xué)員管理功能、班級(jí)管理和群組管理功能；培訓(xùn)單元，用于為教員提供題庫(kù)管理、試卷管理、考試管理、在線教學(xué)、成績(jī)查詢(xún)功能；

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

所述數(shù)據(jù)庫(kù)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(xué)員信息、教員信息、教學(xué)信息，并提供統(tǒng)計(jì)分析功能。

其工作過(guò)程為：

步驟1：工程裝備電控仿真教學(xué)考核訓(xùn)練系統(tǒng)正常啟動(dòng)。學(xué)員登陸學(xué)員子系統(tǒng)(102)，開(kāi)始電控仿真交互訓(xùn)練。學(xué)員訓(xùn)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(jī)產(chǎn)生。

步驟2：學(xué)員通過(guò)電控仿真單元模擬工程裝備的實(shí)際操作交互和電路檢測(cè)交互，以便學(xué)員判斷故障

步驟3：學(xué)員提交故障判斷，學(xué)員子系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)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(diǎn)：

通過(guò)觸屏、手柄模擬對(duì)工程裝備操控，可以提供真實(shí)的操控感，在保證真實(shí)的操控感的同時(shí)，結(jié)合軟件模擬電路故障，可以解決對(duì)電路故障模擬操作復(fù)雜、診斷單一、教師設(shè)置故障操作與學(xué)生排除故障操作耦合度高等局限性等問(wèn)題，降低成本的同時(shí)提供較強(qiáng)的拓展性，可以實(shí)現(xiàn)電控仿真教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化，為工程裝備的電控系統(tǒng)教學(xué)提供一個(gè)可預(yù)期良好效果的教輔系統(tǒng)。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明工程裝備電控仿真教學(xué)考核訓(xùn)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(jìn)行電控仿真交互訓(xùn)練的流程圖。

圖4是利用本發(fā)明進(jìn)行課堂訓(xùn)練的流程圖。

圖中，101教員子系統(tǒng)，102學(xué)員子系統(tǒng)，103數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)，

110管理單元，112培訓(xùn)單元，

200電控仿真單元，22學(xué)習(xí)單元，

201輸入仿真模塊，202電路邏輯處理模塊，203電路檢測(cè)仿真模塊，

210操控仿真模塊，212傳感器信號(hào)仿真模塊，214虛擬儀表信號(hào)仿真模塊。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明工程裝備電控仿真教學(xué)考核訓(xùn)練系統(tǒng)，包括通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的教員子系統(tǒng)(101)、學(xué)員子系統(tǒng)(102)和數(shù)據(jù)庫(kù)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(xué)提供教員管理、學(xué)員管理功能、班級(jí)管理和群組管理功能；

培訓(xùn)單元(112)，用于為教員提供題庫(kù)管理、試卷管理、考試管理、在線教學(xué)、成績(jī)查詢(xún)功能；

其中，所述培訓(xùn)單元(112)支持自動(dòng)隨機(jī)生成試題和試題庫(kù)；支持在試題或試題庫(kù)的基礎(chǔ)上隨機(jī)生成試卷；上述試題包括單個(gè)故障選題和多個(gè)故障選題；

優(yōu)選地，所述培訓(xùn)單元(112)在隨機(jī)生成試卷或手動(dòng)生成試卷時(shí)，可以根據(jù)學(xué)員的等級(jí)，選擇對(duì)應(yīng)難度的試卷；

優(yōu)選地，所述培訓(xùn)單元(112)在線教學(xué)支持教員在題庫(kù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的方式，在教學(xué)時(shí)指定單個(gè)學(xué)員或一組學(xué)員答題，題目可以相同也可以不同。

所述學(xué)員子系統(tǒng)(102)包括：

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

學(xué)習(xí)單元(122)，用于為學(xué)員提供學(xué)員自學(xué)、培訓(xùn)練習(xí)和考試功能；

所述數(shù)據(jù)庫(kù)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(xué)員信息、教員信息、教學(xué)信息，并提供統(tǒng)計(jì)分析功能。

所述數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)(103)提供的統(tǒng)計(jì)分析功能包括：對(duì)學(xué)員或指定學(xué)員組的考試成績(jī)、訓(xùn)練成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；統(tǒng)計(jì)給定故障的平均解決時(shí)間、解決時(shí)間方差；根據(jù)給定故障的平均解決時(shí)間、解決時(shí)間方差定義給定故障的難度系數(shù)，為試題或試卷提供評(píng)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(xué)員提供操控模擬、傳感器信號(hào)模擬和虛擬儀表信號(hào)模擬；

所述輸入仿真模塊(201)包括：

操控仿真模塊(210)，用于為學(xué)員提供操控模擬，其包括但不限于：采用觸屏的方式模擬開(kāi)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(shí)現(xiàn)操控；

傳感器信號(hào)仿真模塊(212)，用于提供傳感器信號(hào)模擬，其包括但不限于：通過(guò)電路仿真工具實(shí)現(xiàn)傳感器信號(hào)的模擬，通過(guò)數(shù)學(xué)建模的方式實(shí)現(xiàn)傳感器的模擬；

虛擬儀表信號(hào)仿真模塊(214)，用于提供虛擬儀表信號(hào)模擬，包括通過(guò)電路仿真工具實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬儀表信號(hào)的模擬，通過(guò)數(shù)學(xué)建模的方式實(shí)現(xiàn)虛擬儀表信號(hào)的模擬。

電路邏輯處理模塊(202)，用于通過(guò)軟件的方式模擬電路，可以通過(guò)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(shí)，可以通過(guò)3D方式，軟件模擬電路元件的3D實(shí)際形態(tài)與連接方式，可以仿真電路在工程裝備上的實(shí)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(shí)時(shí)變化，實(shí)時(shí)刷新模擬電路。

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

優(yōu)選地，在學(xué)員通過(guò)所述電路檢測(cè)仿真模塊判斷電路故障后，所述電路邏輯處理模塊能實(shí)時(shí)根據(jù)學(xué)員的正確判斷刷新模擬電路；

優(yōu)選地，所述虛擬儀表信號(hào)仿真模塊包括但不限于：通過(guò)電路仿真工具(例如LABVIEW等)實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬儀表信號(hào)的模擬；通過(guò)數(shù)學(xué)建模的方式實(shí)現(xiàn)虛擬儀表信號(hào)的模擬。如圖3所示，利用本發(fā)明工程裝備電控仿真教學(xué)考核訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行電控仿真交互訓(xùn)練的流程為：

(301)工程裝備電控仿真教學(xué)考核訓(xùn)練系統(tǒng)啟動(dòng)，學(xué)員登陸學(xué)員子系統(tǒng)(102)，開(kāi)始電控仿真交互訓(xùn)練，系統(tǒng)開(kāi)始計(jì)時(shí)。

學(xué)員訓(xùn)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(jī)產(chǎn)生。

(302)學(xué)員通過(guò)操控仿真模塊(210)模擬工程裝備的實(shí)際操作交互，通過(guò)電路檢測(cè)仿真模塊(203)模擬交互檢測(cè)電路，據(jù)此判斷故障；

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

(303)計(jì)時(shí)達(dá)到或?qū)W員提交故障判斷后，學(xué)員子系統(tǒng)(102)進(jìn)行評(píng)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(xué)考核訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行課堂訓(xùn)練的流程為：

(401)教員登陸教員子系統(tǒng)(101)，等待學(xué)員注冊(cè)；

(402)學(xué)員登陸學(xué)員子系統(tǒng)(102)，學(xué)員子系統(tǒng)(102)自動(dòng)向教員子系統(tǒng)(101)注冊(cè)；

(403)教員選擇試題，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分配給不同的學(xué)員；

(404)學(xué)員開(kāi)始答題，學(xué)員子系統(tǒng)(102)啟動(dòng)計(jì)時(shí)；

(405)學(xué)員完成答題或計(jì)時(shí)到達(dá)后，學(xué)員子系統(tǒng)(102)將學(xué)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(shí)時(shí)呈現(xiàn)給教員。

本發(fā)明通過(guò)觸屏、手柄技術(shù)模擬對(duì)工程裝備操控，可以提供真實(shí)的操控感，結(jié)合軟件模擬電路故障，可以解決對(duì)電路故障模擬操作復(fù)雜、診斷單一、教師設(shè)置故障操作與學(xué)生排除故障操作耦合度高等局限性等問(wèn)題，降低成本的同時(shí)提供較強(qiáng)的拓展性，可以實(shí)現(xiàn)電控仿真教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化，為工程裝備的電控系統(tǒng)教學(xué)提供一個(gè)可預(yù)期良好效果的教輔系統(tǒng)。

以上詳細(xì)說(shuō)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(gè)形象化的實(shí)施例，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，本 領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。