工程装备电控仿真教学考核训练系统的制作方法

本发明属于电子控制仿真技术领域，特别是一种定制化成本低，系统可拓展性好，故障设置操作与故障排除操作耦合度低，对电路故障模拟的局限性小，便于实现电控仿真的网络化教学的工程装备电控仿真教学考核训练系统。

背景技术：

随着电子工业科技的飞速发展，大量的电子控制技术被应用到工程装备。随着工程装备电控系统的普遍推广，工程装备的维护、故障诊断和维修作业，已经不同于以往单纯的机械故障诊断与维修，需要对电控系统的故障诊断、维护等提供更多技术服务。

基于操作的真实感和增强电路的真实性，现有电控仿真教学考核训练系统在仿真工程装备时，往往使用工程装备原部件，由于不同工程装备部件存在差异性，需要对不同工程装备开发对应的电控仿真，因此，现有电控仿真教学考核训练系统定制化费用高，系统可拓展性差。

同时，现有电控仿真教学考核训练系统普遍采用在工程装备电控电路的基础上，通过增加开关、继电器、集成电路控制线等元器件，实现对电路故障的模拟，这种方式具有局限性。首先，由于这些元器件在实际工程装备上是不存在的，这些元器件本身会对电路逻辑产生一些不可预知的影响，从而影响实训和教学效果。其次，随着大量的电子控制技术大量应用到工程装备，工程装备电控系统电路更加复杂，通过增加开关、继电器、集成电路控制线等元器件的方式设置故障，实际操作复杂困难，实际中设置一个故障往往需要十多分钟的时间。第三，受限于电路的设计复杂度，通过增加开关、继电器、集成电路控制线等元器件的方式，无法实现对多个故障的同时模拟，导致诊断结果过于单一，不能完全达到教学的目的。第四，当工程装备出现新的故障模式时，故障设置电路需要重新设计，无法通过简单有效的方式升级实现故障模拟。

受限于定制化程度高和故障设置方式，现有电控仿真教学考核训练系统在实现考核时，教师设置故障操作与学生排除故障操作耦合度高，考核手段过于简单，也难以实现网络化教学与考核。

总之，现有技术存在的问题是：电控仿真教学考核训练系统的定制化成本高，系统 可拓展性差，故障设置操作与故障排除操作耦合度高，对电路故障模拟的局限性大。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种工程装备电控仿真教学考核训练系统，在保证真实的操控感的同时，定制化成本低，系统可拓展性好，故障设置操作与故障排除操作耦合度低，对电路故障模拟的局限性小，便于实现电控仿真的网络化教学。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种工程装备电控仿真教学考核训练系统，包括通过网络互联的教员子系统、学员子系统和数据库子系统；

所述教员子系统包括：管理单元，用于为电控仿真教学提供教员管理、学员管理功能、班级管理和群组管理功能；培训单元，用于为教员提供题库管理、试卷管理、考试管理、在线教学、成绩查询功能；

所述学员子系统包括：电控仿真单元：用于为学员提供电控仿真模拟操作和电路逻辑实施分析与处理；学习单元，用于为学员提供学员自学、培训练习和考试功能；

所述数据库子系统，用于保存工程装备的结构信息、电控系统信息、仿真电路信息、学员信息、教员信息、教学信息，并提供统计分析功能。

其工作过程为：

步骤1：工程装备电控仿真教学考核训练系统正常启动。学员登陆学员子系统(102)，开始电控仿真交互训练。学员训练的内容可以是教员事先定义的试卷，或者由系统随机产生。

步骤2：学员通过电控仿真单元模拟工程装备的实际操作交互和电路检测交互，以便学员判断故障

步骤3：学员提交故障判断，学员子系统进行评判并输出结果。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

通过触屏、手柄模拟对工程装备操控，可以提供真实的操控感，在保证真实的操控感的同时，结合软件模拟电路故障，可以解决对电路故障模拟操作复杂、诊断单一、教师设置故障操作与学生排除故障操作耦合度高等局限性等问题，降低成本的同时提供较强的拓展性，可以实现电控仿真教学的网络化，为工程装备的电控系统教学提供一个可预期良好效果的教辅系统。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明工程装备电控仿真教学考核训练系统结构框图。

图2是图1中电控仿真单元结构框图。

图3是利用本发明进行电控仿真交互训练的流程图。

图4是利用本发明进行课堂训练的流程图。

图中，101教员子系统，102学员子系统，103数据库子系统，

110管理单元，112培训单元，

200电控仿真单元，22学习单元，

201输入仿真模块，202电路逻辑处理模块，203电路检测仿真模块，

210操控仿真模块，212传感器信号仿真模块，214虚拟仪表信号仿真模块。

具体实施方式

如图1所示，本发明工程装备电控仿真教学考核训练系统，包括通过网络互联的教员子系统(101)、学员子系统(102)和数据库子系统(103)；

所述教员子系统(101)包括：

管理单元(110)，用于为电控仿真教学提供教员管理、学员管理功能、班级管理和群组管理功能；

培训单元(112)，用于为教员提供题库管理、试卷管理、考试管理、在线教学、成绩查询功能；

其中，所述培训单元(112)支持自动随机生成试题和试题库；支持在试题或试题库的基础上随机生成试卷；上述试题包括单个故障选题和多个故障选题；

优选地，所述培训单元(112)在随机生成试卷或手动生成试卷时，可以根据学员的等级，选择对应难度的试卷；

优选地，所述培训单元(112)在线教学支持教员在题库的基础上，通过网络的方式，在教学时指定单个学员或一组学员答题，题目可以相同也可以不同。

所述学员子系统(102)包括：

电控仿真单元(200)：用于为学员提供电控仿真模拟操作和电路逻辑实施分析与处理；

学习单元(122)，用于为学员提供学员自学、培训练习和考试功能；

所述数据库子系统(103)，用于保存工程装备的结构信息、电控系统信息、仿真电路信息、学员信息、教员信息、教学信息，并提供统计分析功能。

所述数据库子系统(103)提供的统计分析功能包括：对学员或指定学员组的考试成绩、训练成绩进行统计；统计给定故障的平均解决时间、解决时间方差；根据给定故障的平均解决时间、解决时间方差定义给定故障的难度系数，为试题或试卷提供评分依据。

如图2所示，所述电控仿真单元(200)包括：

输入仿真模块(201)，用于为学员提供操控模拟、传感器信号模拟和虚拟仪表信号模拟；

所述输入仿真模块(201)包括：

操控仿真模块(210)，用于为学员提供操控模拟，其包括但不限于：采用触屏的方式模拟开关、按键、方向/方位控制，采用游戏手柄或专用手柄模拟工程装备的手柄实现操控；

传感器信号仿真模块(212)，用于提供传感器信号模拟，其包括但不限于：通过电路仿真工具实现传感器信号的模拟，通过数学建模的方式实现传感器的模拟；

虚拟仪表信号仿真模块(214)，用于提供虚拟仪表信号模拟，包括通过电路仿真工具实现对虚拟仪表信号的模拟，通过数学建模的方式实现虚拟仪表信号的模拟。

电路逻辑处理模块(202)，用于通过软件的方式模拟电路，可以通过不同颜色显示电路或电路元件的不同状态；如，采用不同颜色区分指示通电、断路、短路、接触不良等状态；

所述电路逻辑处理模块(202)在显示电路时，可以通过3D方式，软件模拟电路元件的3D实际形态与连接方式，可以仿真电路在工程装备上的实际立体部署；

所述电路逻辑处理模块(202)可以根据传感器状态、虚拟仪表状态、电路元件状态的实时变化，实时刷新模拟电路。

电路检测仿真模块(203)，用于提供对模拟电路的交互检测。例如，通过触控电路元件的方式，语音提供元件的得电状态、通电状态等。

优选地，在学员通过所述电路检测仿真模块判断电路故障后，所述电路逻辑处理模块能实时根据学员的正确判断刷新模拟电路；

优选地，所述虚拟仪表信号仿真模块包括但不限于：通过电路仿真工具(例如LABVIEW等)实现对虚拟仪表信号的模拟；通过数学建模的方式实现虚拟仪表信号的模拟。如图3所示，利用本发明工程装备电控仿真教学考核训练系统进行电控仿真交互训练的流程为：

(301)工程装备电控仿真教学考核训练系统启动，学员登陆学员子系统(102)，开始电控仿真交互训练，系统开始计时。

学员训练的内容可以是教员事先定义的试卷，或者由系统随机产生。

(302)学员通过操控仿真模块(210)模拟工程装备的实际操作交互，通过电路检测仿真模块(203)模拟交互检测电路，据此判断故障；

模拟操作包括通过触屏模拟开关、按键、方向/方位控制，通过游戏手柄或专用手柄模拟工程装备的手柄实现操控。

(303)计时达到或学员提交故障判断后，学员子系统(102)进行评判并输出结果。

如图4所示，利用本发明工程装备电控仿真教学考核训练系统进行课堂训练的流程为：

(401)教员登陆教员子系统(101)，等待学员注册；

(402)学员登陆学员子系统(102)，学员子系统(102)自动向教员子系统(101)注册；

(403)教员选择试题，通过网络分配给不同的学员；

(404)学员开始答题，学员子系统(102)启动计时；

(405)学员完成答题或计时到达后，学员子系统(102)将学员的答题结果反馈给教员子系统(101)，教员子系统(101)将结果实时呈现给教员。

本发明通过触屏、手柄技术模拟对工程装备操控，可以提供真实的操控感，结合软件模拟电路故障，可以解决对电路故障模拟操作复杂、诊断单一、教师设置故障操作与学生排除故障操作耦合度高等局限性等问题，降低成本的同时提供较强的拓展性，可以实现电控仿真教学的网络化，为工程装备的电控系统教学提供一个可预期良好效果的教辅系统。

以上详细说明了本发明的工作原理，但这只是为了便于理解而举的一个形象化的实施例，并不构成对本发明保护范围的限定。在不背离本发明精神及其实质的情况下，本 领域技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。