CN103995936A - 供排水机泵操作工实训仿真系统平台 - Google Patents

Abstract

本发明属于实训仿真培训技术领域，提供了供排水机泵操作工实训仿真系统平台，包括：系统硬件架构、系统软件架构，系统硬件架构和系统软件架构相结合使用所产生的功能，构成了系统功能架构，通过现有CAD图纸、现场取景的方式，利用3DMAX软件进行虚拟建模，构成三维实景仿真平台；系统硬件架构，包括：仿真数据库服务器，仿真应用服务器，WEB发布服务器，核心交换机，多个接入层交换机，实训终端工作站和后台测评工作站等。本发明具有更新题库速度快，能够模拟各类实景操作环境、各类生产事故或故障场景，能够通过IE方式进行远程实训，能够自动记录培训人员相关操作步骤和自动测评，支持多次重复实训的优点。

Description

供排水机泵操作工实训仿真系统平台

技术领域

本发明属于实训仿真培训技术领域，特别涉及一种供排水机泵操作工实训仿真系统平台。

背景技术

机泵操作工是供排水行业的主要操作工种，已在供排水行业延续发展20余年，其相关培训、实训工作日趋完善。作为复合型工种，其培训内容涉及供排水各类设备设施，具有很强的针对性、应用性和实用性，特别对于新进员工，只有经过一系列系统性的技能培训、实训后，才能提升其对岗位的适应性；同时，技能的相关培训对企业的职业技能建设，劳动力培养、人才评价、降低生产运行事故率等都发挥巨大的作用，受到广大职工的欢迎。

但因传统纯硬件平台所搭建的实训系统存在更新慢、投入大、可重复性差等弊端，许多新设备、新知识、新技术、新工艺等相关知识不能及时列入或无法列入实训范畴中，造成实训和应用脱节。机泵操作工虽然经过了技能实训，但其培训的内容不是最新的，所培训、掌握的知识与企业实际岗位的需求存在一定的差距，因此，传统纯硬件平台所搭建的实训系统已逐步影响该类工种的技能提升和人才真正的素质评价。

传统纯硬件平台所搭建实训系统存在弊端如下:

1、无法及时根据各类新设备、新知识、新技术、新工艺等相关知识更新，且重复更新投入较大。

2、部分实训技能无法搭建硬件环境，造成实训和实际操作需求脱节。

3、无法提供培训人员多次重复实训，或重复实训运行成本较高。

4、部分实训必须在实际生产运行过程中进行，存在安全隐患。

因此，实训仿真培训技术领域急需一种以B/S系统构架，试题存储于冗余数据库服务器内，更新题库速度快，能够模拟各类实景操作环境、各类生产事故或故障场景，能够通过IE方式进行远程实训，能够自动记录培训人员相关操作步骤和自动测评，支持多次重复实训的供排水机泵操作工实训仿真系统平台。

发明内容

本发明提供了供排水机泵操作工实训仿真系统平台，技术方案如下：

供排水机泵操作工实训仿真系统平台，其特征在于，包括：系统硬件架构、系统软件架构，系统硬件架构和系统软件架构相结合使用所产生的功能，构成了系统功能架构，通过现有CAD图纸、现场取景的方式，利用3D MAX软件进行虚拟建模，构成三维实景仿真平台；

系统硬件架构，包括：仿真数据库服务器，仿真应用服务器，WEB发布服务器，核心交换机，第一接入层交换机，第二接入层交换机，第三接入层交换机，路由器，硬件防火墙，光纤收发器，实训终端工作站，后台测评工作站和视频监控系统，并且第一接入层交换机与仿真数据库服务器、仿真应用服务器和WEB发布服务器相连接，核心交换机与第一接入层交换机、第二接入层交换机、第三接入层交换机和硬件防火墙相连接，路由器与硬件防火墙、光纤收发器相连接；第二接入层交换机与实训终端工作站、后台评测工作站相连接，第三接入层交换机与视频监控系统相连接；

系统软件架构，分为发布层、业务层和数据层3层结构；

系统功能架构，包括：系统管理模块，学员管理模块，实训模拟模块，鉴定管理模块，题库管理模块，系统接口管理模块，信息管理模块和网站发布功能模块；

系统管理模块，用于对模块、角色、权限、、用户和日志进行管理；

学员管理模块，用于对学员的信息进行维护；

实训模拟模块，用于对实训练习、模拟测试和模拟试卷进行管理；

鉴定管理模块，用于对鉴定维护、鉴定流程、试卷维护、考场、考位、鉴定监考、鉴定档案、学员鉴定和鉴定评分的信息进行管理；

题库管理模块，用于对类别、级别、项目、单位、应知试题维护和应会试题维护的信息进行管理；

信息管理模块，用于对公告、考位场次和培训的信息进行管理；

网站发布功能模块，用于对首页、实训介绍、实训动态、成绩查询、留言板、相关咨询、后台的信息进行管理。

如上所述的供排水机泵操作工实训仿真系统平台，其中，发布层还包括：面向考生发布，面向考评员发布，面向系统管理员发布和面向WEB发布。

如上所述的供排水机泵操作工实训仿真系统平台，其中，业务层还包括：学员管理，实训模拟，系统管理，网站发布，题库管理，鉴定管理，接口管理和信息管理。

如上所述的供排水机泵操作工实训仿真系统平台，其中，数据层还包括：基础数据，题库数据，配置数据，试题素材。

本发明的有益效果：

1、本发明采用三维模式展现前端页面，实现全空间的360度视角，实现三维空间的模拟，模拟所需操作设备设施和模拟场景的三维展示，场景更加逼真形象，有利于对相关人员的培训。

2、本发明以B/S系统作为网络构架，将试题存储于冗余数据库服务器内，可根据各类新设备、新知识、新技术、新工艺等相关知识及时更新题库，解决了供排水行业机泵操作工职业技能培训与行业发展、技术发展不能同步，培训后仍不能适用于行业需求的问题。

3、本发明无需影响泵站的正常生产运行,能够以服务器、终端工作站、网络系统、数据库系统、软件系统及三维仿真技术搭建仿真平台,进行模拟各类实景操作环境，保证操作人员在三维仿真实景模式下掌握了各类运行操作技能后再上岗操作，提高运行效率、降低生产、安全事故。

4、本发明无需人为制造故障场景或对设备设施造成损伤,节约成本，以三维仿真形式模拟各类生产事故或故障场景,有效提高实训人员风险应对及故障处理技能，且不存在实训安全隐患。

5、本发明无需对硬件设备进行更新、替换、维护等日常支出,并可提供培训人员多次重复实训，重复实训时仅需支出电费、网络费用，无需额外的培训费用，降低成本，可操作性强。

6、本发明克服了传统硬件平台实训时地域性、时间性、人数等各项受限的问题,实训人员可以IE方式进行远程实训,为培训人员提供一个实训的全开放式环境，节省了住宿成本，同时可增加培训的人数，提高效率，适用性更强。

7、本发明无需投入大量考评人员，有效降低培训人力成本的支出，能够自动记录参加培训人员的相关操作步骤，并根据评分规则进行自动测评，有效的提高了测评的公平、公开和公正性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明：

图1是本发明供排水机泵操作工实训仿真系统平台的系统硬件架构的结构示意图。

图2是本发明供排水机泵操作工实训仿真系统平台的系统软件架构的结构示意图。

图3是本发明供排水机泵操作工实训仿真系统平台的系统功能架构的结构示意图。

图4是本发明供排水机泵操作工实训仿真系统平台的自动化信息化培训系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明技术实现的措施、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

供排水机泵操作工实训仿真系统平台，包括：系统硬件架构、系统软件架构，系统硬件架构和系统软件架构相结合使用所产生的功能，构成了系统功能架构，通过现有CAD图纸、现场取景的方式，利用3D MAX软件进行虚拟建模，构成三维实景仿真平台。

图1是本发明供排水机泵操作工实训仿真系统平台系统硬件架构的结构示意图。

如图1所示，系统硬件架构，包括：仿真数据库服务器1、2，仿真应用服务器3、4，WEB发布服务器5，核心交换机8，第一接入层交换机6、第二接入层交换机12、第三接入层交换机17，路由器9，硬件防火墙7，光纤收发器10、11，实训终端工作站13、14，后台测评工作站15和由硬盘录像机18、监控摄像机19、20组成的视频监控系统，并且第一接入层交换机6与仿真数据库服务器1、2、仿真应用服务器3、4和WEB发布服务器5相连接，核心交换机8与第一接入层交换机6、第二接入层交换机12、、第三接入层交换机17和硬件防火墙7相连接，路由器9与硬件防火墙7、光纤收发器10相连接，光线收发器10与外网光线收发器11相连接；第二接入层交换机12与实训终端工作站13、后台评测工作站15相连接，实训终端工作站与其他实训工作站14相连接，第三接入层交换机17与视频监控系统内的硬盘录像机18、监控摄像机19、20相连接。

图2是本发明供排水机泵操作工实训仿真系统平台的系统软件架构的结构示意图。

如图2所示，系统软件架构，分为发布层、业务层和数据层3层结构；

发布层还包括：面向考生发布，面向考评员发布，面向系统管理员发布和面向WEB发布。

业务层还包括：学员管理，实训模拟，系统管理，网站发布，题库管理，鉴定管理，接口管理和信息管理。

数据层还包括：基础数据，题库数据，配置数据，试题素材。

图3是本发明供排水机泵操作工实训仿真系统平台的系统功能架构的结构示意图。

如图3所示，系统功能架构，包括：系统管理模块，学员管理模块，实训模拟模块，鉴定管理模块，题库管理模块，系统接口管理模块，信息管理模块和网站发布功能模块；

系统管理模块，用于对模块、角色、权限、、用户和日志进行管理；

模块管理主要包括模块的新增、修改、删除等各项功能；模块管理主要由系统管理员负责维护，需要维护模块信息由模块名称、父模块、模块链接、模块排序号等信息；

角色管理主要为系统设定访问权限集合，包含角色的添加、删除、修改和分配权限，需要维护角色名称以及角色包括的权限列表；

权限管理主要是提供给系统运维人员、开发人员来维护，通过提供程序界面对权限管理可以减少直接操作数据库带来的风险；

用户管理是管理需要登录本系统进行操作的用户，主要有管理员、考评员、试题维护员、实训报名员、系统监管员等，主要包含对用户的添加、修改、删除、密码初始化、设置允许登录等功能；

日志管理主要由系统自动记录登录信息、报错信息、操作信息，通过日志的记录可以有效保障系统安全及提供审计，通过日志发现问题，纠正错误，使系统日趋完善，日志记录信息主要有事件发生时间、事件内容、具体操作人、操作终端IP地址等；

学员管理模块，用于对学员的信息进行维护，主要是提供学员报名、学员信息维护、学员实训情况查看等功能；

实训模拟模块，根据实训或鉴定用途划分为实训练习、模拟测试两种模式，用于对实训练习、模拟测试和模拟试卷进行管理；

鉴定管理模块，用于对鉴定维护、鉴定流程、试卷维护、考场、考位、鉴定监考、鉴定档案、学员鉴定和鉴定评分的信息进行管理；

鉴定维护主要是对每次实训信息的管理，主要包括实训名称、实训级别、实训开始日期、实训模式、参加此次实训学员的信息等进行维护，支持手动分配、自动分配、考位分配三种鉴定模式；

鉴定流程提供对流程管理的新增、修改、删除、是否启用和流程步骤的新增、删除、修改等功能；

题库管理模块，用于对类别、级别、项目、单位、应知试题维护和应会试题维护的信息进行管理；

信息管理模块，用于对公告、考位场次和培训的信息进行管理；

网站发布功能模块，用于对首页、实训介绍、实训动态、成绩查询、留言板、相关咨询、后台的信息进行管理。

为了提高培训人员将自动化信息化系统应用于泵站日常运行管理中，系统硬件架构还包括：自动化信息化培训系统。

自动化信息化培训系统，包括：自动化监控系统，视频系统和运行管理系统；其中，自动化监控系统分为监控系统、配电监测系统、在线检测系统；

图4是本发明供排水机泵操作工实训仿真系统平台的自动化信息化培训系统的结构示意图。如图4所示，按照布局分配分为：信息层101、控制层102、现场层103三层；信息层101由上位机监控系统组成，主要包括：交换机1011、生产运行管理工作站1012、硬盘录像机1013、上位机监控工作站1014，并且交换机1011与生产运行管理工作站1012、硬盘录像机1013、上位机监控工作站1014分别相连接，用于生产完成泵站现场自动化仪表数据及设备运行状态的实时显示，并可通过报表、趋势图软件调用相关历史数据；控制层由PLC现场控制站1021、围界系统1022、巡检系统1023、门禁系统1024构成，并且PLC现场控制站1021与交换机1011相连接，围界系统1022、巡检系统1023、门禁系统1024都与上位机监控工作站1014相连接，用于根据泵站工艺及现场自动化仪表数值实现各工艺设备的自动启停，并将接受上位机监控系统所下达各类控制指令；现场层由各类工艺设备设施及自动化仪表构成，主要包括：火灾报警系统1031、紧急报警系统1032、控制设备1033、在线检测系统1034配电检测系统1035，并且火灾报警系统1031、紧急报警系统1032、控制设备1033、在线检测系统1034、配电检测系统1035都与PLC现场控制站1021相连接。

配电检测系统，在泵站进线柜及各水泵配电出线侧设置智能电量变送器及电流检测装置，用于对泵站进线配电运行工况及水泵电机运行工况进行实时检测，相关运行参数可显示于上位机监控界面，并可经由报表趋势图系统调用相关历史运行数据，以为培训人员提供泵站完整配电监测系统实训平台。

在线检测系统，在泵站相关工艺区域设置在线检测仪表，运行参数可采集至PLC现场控制系统，为培训人员提供泵站完整自动化仪表实训平台。

视频监控系统根据用途划分为安防视频监控系统及生产运行视频监控系统；其中，安防用监控摄像机布置于泵站围墙四周、泵站制高点、泵站大门处或主要道路出入口，相关视频监控点信息将传输并存储于硬盘录像机内，可供视频终端工作站查询实时或历史视频信息，为培训人员提供泵站完整安防视频监控系统实训平台；生产运行视频监控点设置于高低压配电间、格栅间与泵房间，相关视频监控图像可嵌入上位机监控系统进行联动调用并显示，为培训人员提供泵站完整生产运行视频监控系统实训平台。

生产运行管理系统，泵站生产运行管理系统主要由火灾报警系统、围界系统、巡检系统、门禁系统、紧急报警系统所构成。

火灾报警系统，在泵站各易燃点设置感烟探测器，一旦发生火灾，感烟探测器将报警信息传输至PLC现场控制站，并经由上位机监控工作站实时显示，为培训人员提供泵站火灾报警系统实训平台。

围界系统，为在泵站围墙四周设置电子围栏系统，大门上方设置红外对射系统，用于保证泵站运行管理安全，防止外物非法入侵，为培训人员提供泵站围界系统实训平台。

巡检系统，在泵站日常巡检路径上设置巡检点，实时自动读取流动巡检人员在巡更期间刷卡的实时记录，并可调用相关历史巡检数据作为其监督、考核依据，为培训人员提供完整巡检系统实训平台。

门禁系统，在泵站各重要区域出入口设置门禁点，门禁系统可实现对进出泵站各重要区域的人员进行识别、记录、控制和管理的功能，以阻止非法人员进入某些特定区域，为培训人员提供完整泵站门禁系统实训平台。

紧急报警系统，在泵站危险区域设置紧急报警按钮，按钮报警信息可采集至PLC现场控制站，并经由上位机监控工作站实时显示，为培训人员提供泵站紧急报警系统实训平台。

本发明根据供排水机泵操作人员实训题库内容，并结合工艺模型、工艺设备设施、自动化仪表、配电系统、自控系统、网络系统、软件系统、电话系统等各类技术建立泵站仿真模型，泵站仿真模型可模拟各类输送、合流、防汛泵站，进一步的模拟输送、小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨等各种工况情况，并由培训人员根据不同运行工况经由配电系统或自动化控制系统对相关工艺设备设施进行模拟操作，为操作人员进行培训，以保证操作人员在实际操作时，能够保证泵站安全的运行。

本发明使用时，首先对劳动局鉴定中心的相关数据包指令进行解析，解析后生成各鉴定考生鉴定项目单，实现考生与考位匹配、考位与试题匹配；然后考生通过用户名、身份证号码登录系统，进行计时，同时根据时间轮换展示相关试题，各试题操作时间截止时，本发明将自动记录本试题考生的操作步骤，同时切换至下一试题；考生在三维仿真环境下进行相关设备设施操作、巡检、填报或排故操作，后台测评工作站会记录考生相关试题的操作步骤，并根据评分规则自动生成测评成绩，各考生成绩根据劳动局鉴定中心数据包格式进行封装后上传至劳动局鉴定中心，考生成绩经由劳动局鉴定中心确认后，本发明将以WEB形式对外发布相关内容，考生可以通过IE方式查询成绩，相关考生成绩及鉴定过程等内容进行数据存档。

考生在本发明的供排水机泵操作工实训仿真系统平台上进行实训练习时，实训人员以系统所授权用户名、密码登录本发明，并选择实训练习模式，系统根据实训人员所在行业及实训级别信息生成试题一览表，相关实训人员信息在学员管理模块内已生成，实训人员可在试题一览表中选择相关实训试题，系统以三维仿真形式展示相关环境及操作场景，实训人员在三维仿真环境下进行相关设备设施操作、巡检、填报或排故操作，后台测评工作站会自动记录考生相关试题操作步骤，实训人员完成本试题操作，并提交后，后台测评工作站将考试成绩和正确答案的数据通过实训终端工作站展现给实训人员。

考生在本发明的供排水机泵操作工实训仿真系统平台上进行实训模拟考试时，实训人员以系统所授权用户名、密码登录本供排水机泵操作工实训仿真系统，并选择实训模拟模式，系统根据实训人员所在行业及实训级别信息生成模拟试卷一览表，实训人员可在模拟试卷一览表中选择一套模拟试卷，系统将根据模拟试卷组成轮换展示相关试题，考生在三维仿真环境下进行相关设备设施操作、巡检、填报或排故操作，后台测评工作站会记录考生相关试题操作步骤，并根据评分规则自动生成测评成绩，考生可查询各试题操作步骤、正确操作步骤及本试题实训得分等各项内容。

本发明采用三维模式展现前端页面，实现全空间的360度视角，实现三维空间的模拟，模拟所需操作设备设施和模拟场景的三维展示，场景更加逼真形象，有利于工作人员的培训。

本发明以B/S系统作为网络构架，将试题存储于冗余数据库服务器内，可根据各类新设备、新知识、新技术、新工艺等相关知识及时更新题库，解决了供排水行业机泵操作工职业技能培训与行业发展、技术发展不能同步，培训后仍不能适用于行业需求的问题。

本发明无需影响泵站的正常生产运行,能够以服务器、终端工作站、网络系统、数据库系统、软件系统及三维仿真技术搭建仿真平台,进行模拟各类实景操作环境，保证操作人员在三维仿真实景模式下掌握了各类运行操作技能后再上岗操作，提高运行效率、降低生产、安全事故。

本发明无需人为制造故障场景或对设备设施造成损伤,节约成本，以三维仿真形式模拟各类生产事故或故障场景,有效提高实训人员风险应对及故障处理技能，且不存在实训安全隐患。

本发明无需对硬件设备进行更新、替换、维护等日常支出,并可提供培训人员多次重复实训，重复实训时仅需支出电费、网络费用，无需额外的培训费用，降低成本，可操作性强。

本发明克服了传统硬件平台实训时地域性、时间性、人数等各项受限的问题,实训人员可以IE方式进行远程实训,为培训人员提供一个实训的全开放式环境，节省了住宿成本，增加同时培训的人数，提高效率，适用性更强。

本发明无需投入大量考评人员，有效降低培训人力成本的支出，能够自动记录参加培训人员的相关操作步骤，并根据评分规则进行自动测评，有效的提高了测评的公平、公开和公正性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.供排水机泵操作工实训仿真系统平台，其特征在于，包括：系统硬件架构、系统软件架构，系统硬件架构和系统软件架构相结合使用所产生的功能，构成了系统功能架构，通过现有CAD图纸、现场取景的方式，利用3D MAX软件进行虚拟建模，构成三维实景仿真平台；

所述系统硬件架构，包括：仿真数据库服务器，仿真应用服务器，WEB发布服务器，核心交换机，第一接入层交换机，第二接入层交换机，第三接入层交换机，路由器，硬件防火墙，光纤收发器，实训终端工作站，后台测评工作站和视频监控系统，并且所述第一接入层交换机与仿真数据库服务器、仿真应用服务器和WEB发布服务器相连接，所述核心交换机与第一接入层交换机、第二接入层交换机、第三接入层交换机和硬件防火墙相连接，所述路由器与硬件防火墙、光纤收发器相连接；所述第二接入层交换机与实训终端工作站、后台评测工作站相连接，所述第三接入层交换机与视频监控系统相连接；

所述系统软件架构，分为发布层、业务层和数据层3层结构；

所述系统功能架构，包括：系统管理模块，学员管理模块，实训模拟模块，鉴定管理模块，题库管理模块，系统接口管理模块，信息管理模块和网站发布功能模块；

所述系统管理模块，用于对模块、角色、权限、、用户和日志进行管理；

所述学员管理模块，用于对学员的信息进行维护；

所述实训模拟模块，用于对实训练习、模拟测试和模拟试卷进行管理；

所述鉴定管理模块，用于对鉴定维护、鉴定流程、试卷维护、考场、考位、鉴定监考、鉴定档案、学员鉴定和鉴定评分的信息进行管理；

所述题库管理模块，用于对类别、级别、项目、单位、应知试题维护和应会试题维护的信息进行管理；

所述信息管理模块，用于对公告、考位场次和培训的信息进行管理；

所述网站发布功能模块，用于对首页、实训介绍、实训动态、成绩查询、留言板、相关咨询、后台的信息进行管理。

2.根据权利要求1所述的供排水机泵操作工实训仿真系统平台，其特征在于，所述发布层还包括：面向考生发布，面向考评员发布，面向系统管理员发布和面向WEB发布。

3.根据权利要求1所述的供排水机泵操作工实训仿真系统平台，其特征在于，所述业务层还包括：学员管理，实训模拟，系统管理，网站发布，题库管理，鉴定管理，接口管理和信息管理。

4.根据权利要求1所述的供排水机泵操作工实训仿真系统平台，其特征在于，所述数据层还包括：基础数据，题库数据，配置数据，试题素材。