計(jì)算機(jī)仿真在電工特種作業(yè)培訓(xùn)中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)仿真在電工特種作業(yè)培訓(xùn)中的應(yīng)用傳統(tǒng)的培訓(xùn)方法大多是在實(shí)際系統(tǒng)中進(jìn)行的。隨著工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展,系統(tǒng)的規(guī)模日益浩大、簡單,系統(tǒng)的造價日益昂貴,訓(xùn)練時因操作不當(dāng)引起的破壞和危急性也大大增加。因此,提高系統(tǒng)運(yùn)行的平安性事關(guān)重大，關(guān)鍵在于人員培訓(xùn)。為了解決培訓(xùn)問題,需要有這樣的系統(tǒng),它能模擬實(shí)際系統(tǒng)的工作狀況及環(huán)境,又可避開采納實(shí)際系統(tǒng)時所帶來的危急性及昂揚(yáng)代價,這就是培訓(xùn)仿真系統(tǒng)。依據(jù)特種作業(yè)事故的基本特點(diǎn)，人為因素是事故發(fā)生的主要緣由。要保證電工特種作業(yè)平安,必需掌握電工作業(yè)人員的擔(dān)心全行為；要掌握電工作業(yè)人員的擔(dān)心全行為,必需提高他們的平安技術(shù)素養(yǎng)和平安操作技能，這主要靠培訓(xùn)來完成。目前，電工特種作業(yè)培訓(xùn)主要以授課演示加實(shí)物模擬平臺訓(xùn)練的方法。由于電的危害性，在實(shí)物模擬平臺上進(jìn)行訓(xùn)練也存在很多危急；加之實(shí)物模擬平臺數(shù)量有限，受時間、地點(diǎn)等限制，不能供人員反復(fù)使用。這些因素直接影響培訓(xùn)效率和質(zhì)量。這就要求我們設(shè)計(jì)出更為有效且具有重復(fù)性好、平安性高、經(jīng)濟(jì)性好、效率高等優(yōu)點(diǎn)的電工特種作業(yè)仿真培訓(xùn)平臺。計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)原理仿真是以相像原理、系統(tǒng)技術(shù)、信息技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與相關(guān)物理效應(yīng)設(shè)備及仿真器為工具，利用模型對系統(tǒng)進(jìn)行討論的多學(xué)科綜合性技術(shù)。計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)原理圖。計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的組成如圖1所示，主要由三個模塊組成，即前臺多媒體培訓(xùn)仿真界面、信息響應(yīng)和計(jì)算機(jī)后臺分析計(jì)算模塊。后臺分析計(jì)算是計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的核心，它包括計(jì)算機(jī)仿真模型、仿真模塊、仿真結(jié)果分析、資源庫和多媒體計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。用戶在前臺操作，通過響應(yīng)模塊將用戶的操作信息傳遞給后臺，在后臺通過仿真模型的推斷和運(yùn)算，做出決策，并將決策信息由后臺經(jīng)過信息處理與響應(yīng)模塊傳遞到用戶操作前臺多媒體培訓(xùn)仿真界面，實(shí)現(xiàn)交互操作訓(xùn)練。計(jì)算機(jī)仿真建模。從電氣的工作狀況看，電工作業(yè)應(yīng)當(dāng)是一種連續(xù)性作業(yè)方式。為此，可將電工作業(yè)看作是一個連續(xù)性的系統(tǒng)。由于連續(xù)系統(tǒng)講究連續(xù)性這一特征，可以在該連續(xù)的系統(tǒng)中設(shè)置多個掌握連續(xù)性的關(guān)鍵觸發(fā)器，便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)電工特種作業(yè)培訓(xùn)，達(dá)到預(yù)期效果。系統(tǒng)所要設(shè)置的關(guān)鍵觸發(fā)器數(shù)量可通過仿真掌握樹建模確定（如圖2所示）。其中，T表示仿真掌握樹的頂上大事；Ai表示仿真掌握樹上的分大事（i=1，2……）；Xi表示仿真掌握樹上的大事觸發(fā)器（i=1，2……）。該仿真掌握樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)為：T=X1*A1=X1*(X2+A2)=X1*(X2+X1*X3)=X1*X2+X1*X1*X3=X1*X2+X1*X3解算得仿真掌握樹的最小割集為：MSC1：{X1，X2}MSC2：{X1，X3}通過計(jì)算該仿真掌握樹的最小割集，可以確定出在該系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)設(shè)置的觸發(fā)器的個數(shù)n1=3（即信號量的個數(shù)）和仿真動畫模塊個數(shù)n2=3（即進(jìn)程個數(shù)）。這樣就可依據(jù)信號量和進(jìn)程來設(shè)計(jì)仿真掌握。信息處理與響應(yīng)。信息處理與響應(yīng)實(shí)行的設(shè)計(jì)方法是信號量和進(jìn)程。進(jìn)程是資源安排的基本單位，也是獨(dú)立運(yùn)行的基本單位。一個進(jìn)程的生命周期可以劃分為一組狀態(tài)，這些狀態(tài)刻畫了整個進(jìn)程。在進(jìn)程的運(yùn)行過程中，由于系統(tǒng)的并發(fā)運(yùn)行及相互制約的結(jié)果，使得進(jìn)程的狀態(tài)不斷變化。通常，一個進(jìn)程至少可劃分為三種基本狀態(tài)，即就緒狀態(tài)、執(zhí)行狀態(tài)和堵塞狀態(tài)。進(jìn)程并非固定處于某一個狀態(tài)，其狀態(tài)會隨著自身的推動和外界條件而發(fā)生變化（如圖3所示）。進(jìn)程狀態(tài)變化圖說明白系統(tǒng)中每個進(jìn)程可能具備的狀態(tài)以及這些狀態(tài)發(fā)生變化的可能緣由。信號量是一個確定的二元組(s,q)，其中s是具有非負(fù)初值的整型變量，q是一個初始狀態(tài)為空的隊(duì)列。整型變量s表示系統(tǒng)中某類資源的數(shù)目，當(dāng)其值大于0時，表示系統(tǒng)中當(dāng)前可用資源的數(shù)目；當(dāng)其值小于0時，其肯定值表示系統(tǒng)中因懇求該類資源而被堵塞的進(jìn)程數(shù)目。除信號量的初始值外，信號量的值僅能由操作轉(zhuǎn)變。利用信號量的狀態(tài)變化對進(jìn)程和資源進(jìn)行管理。培訓(xùn)界面與系統(tǒng)面對對象設(shè)計(jì)技術(shù)。面對對象方法類似于人們對實(shí)際問題的自然的思維處理方式,它將客觀世界（即問題領(lǐng)域）看成是由一些相互聯(lián)系的事物（即對象）組成。每個對象都有自己的內(nèi)部狀態(tài)和運(yùn)動規(guī)律,不同對象間的相互作用和相互聯(lián)系構(gòu)成了完整的客觀世界,問題的解由對象和對象之間的通訊來描述。利用對象概念來刻畫客觀世界,具有直觀性和可理解性的優(yōu)點(diǎn)。消息是對象之間進(jìn)行通信的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),對象之間是通過傳遞消息來進(jìn)行描述的。將面對對象技術(shù)應(yīng)用于仿真領(lǐng)域，從理論上突破了傳統(tǒng)仿真手段的局限性,它由組成系統(tǒng)的對象及對象之間的相互作用關(guān)系來對現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行建模,實(shí)現(xiàn)了從問題領(lǐng)域的分析、設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)的平滑過渡,與人們熟悉世界的自然思維過程相全都,增加了仿真討論的直觀性,為簡單系統(tǒng)的仿真建模供應(yīng)了一種有效的方法。因此,在電工平安培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,我們采納了面對對象的技術(shù)。電工特種作業(yè)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的組成從電工培訓(xùn)內(nèi)容上看，電工特種作業(yè)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)可由工具、儀表、動力、照明和平安操作組成。其中，工具主要實(shí)行動畫演示和講解為主。而儀表、動力、照明和平安操作則主要實(shí)行仿真訓(xùn)練為主。依據(jù)電工特種作業(yè)的詳細(xì)要求，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有示范培訓(xùn)、訓(xùn)練培訓(xùn)和培訓(xùn)考核等功能，其組成如圖4所示。示范培訓(xùn)系統(tǒng)主要包括電工