仿真技術及其應用范文

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關鍵詞：計算機；虛擬仿真技術；應用

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 (2011) 22-0000-01

The Analysis of Computer Virtual Simulation Technology and Its Applications

Meng Qingchao

(Institute of Information Technology,Luoyang Normal University,Luoyang 471022,China)

Abstract:Virtual simulation technology known as visual simulation or virtual reality technology (Virtual Reality,VR),refers to the use of computer technology as the core,the use of modern science and technology to produce high vivid touch,hearing,visual integration of the virtual environment,users with the appropriate tools in a natural way to interact with virtual objects,interactions,resulting in the ground,experience and feelings of empathy.In this paper,the introduction of virtual simulation technology to analyze its application in various fields.

Keywords:Computer;Virtual simulation technology;Application

一、計算機虛擬仿真技術的概念

虛擬仿真技術又叫視景仿真或者虛擬現實技術(Virtual Reality，VR)，是指運用計算機技術為核心，采用現代高科學技術制作出栩栩如生的觸覺、聽覺、視覺一體化的虛擬環境，用戶借助相應的工具以自然方式與虛擬客體進行相互影響、交互作用，從而產生身臨其境、感同身受的體驗和感受。虛擬現實是融合了信息與人的一門科學，是一些三維的交互式計算機為核心而生成的環境組成。這些環境可以是想象世界中的模型，也可以是真實的，其作用是運用人工合成的各種經歷或環境來表示知識與信息。虛擬現實技術可以使抽象或復雜系統的概念變成確切含義的符號。

二、計算機虛擬仿真技術的應用

（一）在多媒體教學中的應用。在教學過程中，多媒體課件被越來越多的應用與教學。設計人員依據教學內容的信息和自己的創意，對教學內容分類組織，并綜合各種動畫、聲音、圖形、文字等多媒體素材，制作許多種多媒體課件進行教學。多媒體課件具有良好的共享性、極大的交互性、豐富的表現力三大特征，因此產生了多種多樣的教學方式方法。制作課件的常用工具有flash、authoware、director、PowerPoint等軟件，但是他們有存在不同程度的缺陷，例如authoware課件表現行較差，不能制作出很完善的動畫；PowerPoint課件交互性不強，只能作為展示各種資料的工具。虛擬現實技術因其很好的想象性、沉浸性和交互性，因此逐漸地被應用于多媒體課件的開發中。在教學過程中，虛擬現實技術主要運用在分布式虛擬現實和桌面虛擬現實，由于沉浸型虛擬現實的設備設施非常昂貴，因此在教學中很少運用。在多媒體課件開發中，虛擬現實技術的應用主要是開發虛擬實驗室、制作三維課件以及仿真實踐訓練。

（二）在計算機組裝中的應用。計算機組裝有著較強的實踐性和直觀性、操作性，因此，計算機組裝實驗在計算機組裝教學和計算機研發中有著極其重要的作用，而在計算機組裝實驗中，往往由于相關設備的不足和計算機部件翻新較快的緣故，從而使得計算機實驗操作具有一定的難度，影響了實驗的效果。通過虛擬現實技術對計算機組裝實驗中的各種設備硬件進行仿真模擬，從而建立計算機組裝虛擬實驗。計算機組裝模擬實驗系統主要是通過VRML技術，讓實驗操作者利用人機界面對虛擬的現實環境中各種計算機設備硬件進行組裝。整個計算機組裝模擬實驗系統一般包括了計算機各部件設備的三維瀏覽、各設備之間的組裝過程演示和計算機設備的組裝實驗，同時也包括了實驗說明。其中，實驗說明主要是為了介紹整個實驗的目的、原理以及實驗過程中應該注意的事項及所用的各種實驗儀器等等；計算機各部件設備的三維瀏覽是指通過VRML對計算機各設備部件進行三維仿真，從而能使參與實驗的人可以在任何參觀地點進行多角度的詳細觀察，在計算機的有關設備部件發生更新后，其可以即時地對虛擬系統中的相應虛擬設備進行修改，從而降低了現實實驗中更換部件設備的經濟負擔。

（三）在城市、小區視景規劃中的應用。在城市、小區視景規劃中，仿真建模是最為基本的環節。通過虛擬仿真技術將想法付諸理論現實。在視景仿真項目的開發過程中，其最重要的工作是虛擬模型的建立以及特效紋理與音效的制作工作。其具體的制作過程如下：我們往往選擇以運行于SGI320桌面圖形工作站的MAYA軟件為主來完成。建成的模型生成模型庫則通過在多媒體計算機中運行的CULT3D軟件來執行三維交互查詢和顯示；并且通過在多媒體計算機中運行的director軟件來進行模型庫的調用和存儲以及三維交互瀏覽的集成。同時，特效紋理和聲效的制作也能通過以上在多媒體計算機環境下運行的軟件進行制作，并且可以將其獲得的結果變成數據庫格式進行儲存，從而促使便于瀏覽和檢索的特效模型數據庫的建立。最后，進行實景仿真，可根據仿真所需的具體要求，通過交互式視景仿真驅動軟件EASYSCENE進行特效和模型的調用并對其進行高速逼真的仿真環境顯示以及模型交互操作的實時響應。

如武漢市南湖大道旁的津發小區，對其實景仿真的開發過程進行介紹。在其中，精細實際的尺寸模型、真實DEM匹配、坡地別墅、蜿蜒貫穿的水系、森林級綠化、繁華的交通、模擬云霧，是該小區仿真項目的表現特點。如圖所示：

其所涉及到的技術有：1.視點定位、相機動畫；2.多維子材質；3.混合紋理材質；4.HDR實時反射水面材質；5.仿云霧效果；6.描邊輪廓效果；7.地形碰撞檢測；8.立方盒天空節點；9.噴泉、煙例子系統；10.3D音效。

參考文獻：

[1]馮允成.虛擬現實仿真技術及在計算機裝配中的應用[J].北京計算機技術大學學報,2010,27(2):213-216

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【關鍵詞】建筑電氣；系統故障；診斷

隨著經濟社會的快速發展，人們對居住環境和生活質量提出了新的要求，而建筑物作為人們居住、辦公或休閑的主要場所，為了滿足人們這種逐步提升的需求，也進行了鮮明的變革，使得現代建筑更具服務，樓宇自動化和智能化的新標準不斷涌現，使建筑電氣施工的難度變得越來越大，項目實施越來越復雜，給建筑電氣系統施工質量的實現帶來了新的挑戰。而建筑電氣系統故障診斷，直接關系著建筑投入運行后預期功能的實現以及電氣系統運行的安全性和可靠性。

1 建筑電氣系統故障分析

建筑電氣系統故障控制的最終目的就是要使最終完工的建筑物的各個結構、設施及其整體功能能夠達到業主的要求，同時能夠滿足相關法律、法規對其提出的質量規范。而對建筑電氣工程而言，其質量控制工作應該包含對建設完工的建筑電氣系統的適用性、安全性及可靠性能夠滿足業主要求，能否符合法律、法規規定要求等問題在工程施工過程中就采取必要措施進行監管和控制。可以說，建筑電氣施工整個過程的質量控制是工程項目總體質量控制的重要組成部分，建筑電氣施工總體質量目標需要通過相互銜接的各道工序的質量控制來完成，這就決定了電氣施工管理及質量控制工作必須從各工序的質量控制到分項工程質量控制、再到分部工程質量控制形成的具有整體性和系統性的系統管理和控制過程完成。

2 影響電氣系統故障的因素

2.1 建筑電氣施工現場的線路安全

在施工現場線路的不安全有可能會導致火災的形成，對施工的質量造成極大的損失。所以，現場的用電要極其謹慎。線路的不安全因素主要有以下幾個方面：電氣線路的短路。電氣線路短路包括相間短路以及電線絕緣層失效。首先是相見短路，引起相間短路的原因主要是由于接線的疏忽以及安裝時出現的問題。如果斷路器接線電阻增大，那么就很容易引起相間短路。其次，在安裝電線的過程中，如果裸電線過低或者是電線間距過小都不可以，如果電線過低導致金屬物質與電線碰撞，這樣同樣會導致相間短路。如果間距太小，更容易發生線與線的碰撞問題。在安裝斷路器時，不能保證空間的干燥，這樣就會導致水汽擊穿短路。最后是電線的絕緣層失效，絕緣層實效也就說明失去了的絕緣的能力，一般是由于受損壞或者是老化的現象，導致線芯外露或者是電壓擊穿絕緣。

2.2 用電布置問題

正常情況下，在比較潮濕地點的直接下層不會出現配電布置，比如在衛生間的浴室或者是廁所的下層。除去這一點還要注意的是一些發電機用房的布置，發電機用房同樣不可以布置在潮濕的空間，要有一定的防潮設施才可以進行安裝。

2.3 電梯電源的專用性問題

電梯在運行的過程中，供電線路不可以出現負荷現象，工程在實施的過程中，要保證電梯運行的質量安全。另外在施工時必須保證了解電梯負荷電流的最大限制，這樣才可以正確選擇有保護特性的主開關。因此，在對電梯電源進行安裝時，要把相關規定的條文作為依據，為了防止電梯電源被一些用電設備的干擾，電梯必須擁有一個專用性的電源，以此來保證電梯的運行安全。

2.4 防雷問題

電氣施工的防雷安裝是非常重要的一個環節，對此應該進行嚴格的監督和檢查。首先，有很多避雷帶的彎曲弧度大小不一，而且避雷帶轉角的彎曲半徑也打不到設計的要求，這就需要專業人士在安裝時進行細微檢查，如果對產品質量進行認真檢測，可能還會發現支持卡的間距大小不夠均勻等問題。其次是屋面的金屬管道連接的問題，對于突出屋面的金屬物或者是貼爬梯在安裝時可能會出現與防雷裝置沒有穩固的連接。另外還有引下線的截面與避雷帶焊接的質量差，而且小于避雷帶的截面。最后，接地極電阻測試點設置不符合要求，防雷接地裝置測試點金屬物的防腐措施并不到位。

3 建筑電氣系統故障診斷方法及措施

3.1 施工前要做好相關的準備工作在工程項目開工之前，電氣安裝的相關技術人員首先要對電氣的施工圖紙進行熟悉；然后與土建施工的技術人員對電氣施工圖以及土建施工圖進行共同的查對，把出現交叉的施工部分列出來；接著依照土建施工的有關進度計劃，對線路保護管理、支吊架以及有關的基礎型鋼進行預埋等。對配合工程交叉施工要排出相應的計劃，并對配合的時間確定好，防止差錯的發生和工程項目的遺漏。而在配合施工前，要及時制作好各種預埋件，在其防腐方面要做好相關的處理工作。此外，還要充分做好在施工開始之前的材料和技術準備工作。

3.2 施工過程中處理好協調的環節在專業技術人員進場的時候，總包單位就要對此進行限時的掃管，然后對交接的手續進行及時辦理，才能予以批準。由于專業技術隊伍出于自身的效益考慮，會對交接的手續匆忙辦理以防止漏項情況的出現，因而總是一邊進行掃管一邊進行穿線，對時間進行拖延。關于這個問題，有關管理人員要適當增加專業技術隊伍的人力。通過集中掃管，使得交接手續能夠抓緊時間辦理。

3.3 施工階段所進行的質量控制

在基礎工程進行施工時，要與土建配合好，做好止水板的預留和預埋工作以及弱、強電專業的電纜線的穿墻管。這一項工作要求各專業之間的施工工作要做好相應的協調工作，其中電氣專業的施工必須要在土建進行墻體的防水處理前就完成相應的施工工作，這樣才能防止由于防水層被電氣施工破壞而出現墻體的滲漏現象。對于需要預埋的配電柜基礎型鋼、吊桿基礎螺栓、木磚、吊卡以及鐵件等需要預埋的預埋件，有關施工人員應提前與土建配合好，要對這些預埋件及時的埋入和保證施工到位，防止出現遺漏的現象。在安裝電器的過程中，管理人員要對自身的專業能力和素質提高，實現質量的嚴格把關。

4 結論

在建筑工程中電氣系統故障對于人們的生產生活會產生很大影響，所以施工企業應當制定質量管理制度，加強對企業員工的培訓；通過過硬的技術，確保建筑電氣的安全運行，保障廣大人民生命財產的安全。

參考文獻

[1] 婁玉冰，和小娟，楊書顯. 建筑電氣設計存在的問題及主要對策 [J]. 四川水泥，2015，01：12

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關鍵詞：低壓電器；數字化仿真設計；發展；應用

一、低壓電器仿真與數字化設計技術進展

解決了從三維造型軟件，如UG-Ⅱ和pro/E的三維建模與三維仿真，到如ADAMS和Ansys的接口問題，為低壓電器的仿真與數字化設計技術在實踐中的應用打通了前進的道路。該項技術的開始階段，著眼于低壓電器各個部件的仿真，依靠靜態至動態特性仿真，尋求各個部件的優化設計，如以低壓斷路器的機構操作速度為提高目標的優化設計，磁脫扣器的保護特性仿真與優化設計，交流接觸器磁系統的靜、動特性仿真與優化設計等。但一個電器的基本性能不是僅由單個部件的優化設計所能決定的。對低壓斷路器來說，分斷特性與各個部件的配合有關，與多種物理現象的綜合有關；另外，與仿真條件是否完全按照國家和IEC標準的要求進行也有關，因為實際樣機的型式試驗和出廠試驗都是嚴格按照標準進行的。為了滿足上述要求，當前低壓電器仿真與數字化設計技術正向以下幾個方面進展：

（1）多場域、多物理現象綜合的仿真技術

例如，在對低壓器結構進行仿真設計的時候，如果不考慮計算連桿本身的應變、應力，而只針對連桿之間的相互配合，那么這種低壓電器無論是從部分結構到整體功能都不能實現設計的最優化；另外，如萬能式斷路器短時耐受的仿真設計，它的仿真不是單領域、單獨部分的，而是對瞬態電磁場、熱場和電路瞬態包括材料相變等相結合的仿真設計。想要將這種仿真技術實現好，不僅需要利用當下的電磁場仿真軟件，還需要將自開發設計的軟件、代碼和商品軟件的特點綜合起來進行整合利用。

（2）基于磁流體動力學（MHD）電弧數學模型

想要實現滅弧室的仿真，一定要對滅弧室的電弧的物理現象進行具體的分析掌握，才能使滅弧室的仿真設計達到最佳效果。當前，已經有數位研究人員對電弧數學模型進行分析，研究表明電弧的磁流體動力學模型能夠準確具體的將滅弧室的分段過程的物理現象表現出來，從而加快了其應用發展。電弧數學模型可以將滅弧室內的溫度、磁場、壓力以及離子密度等在分段過程中的先向變化進行分析，可以得到以下結論：滅弧室的幾何尺寸、結構、材料等都會影響到電弧電壓和電弧電流過后的介質性強度的恢復。MHD的電弧數學模型發展還不完善，對于一些復雜的計算，難以同電路瞬態、電極表面、機構動態等物理現象結合起來，計算中涉及電流過大時，難以進行收斂。

（3）建立簡化的工程用電弧數學模型

對低壓器的分段過程進行仿真，分段特性作為低壓開關電器的主要特性，若要實現低壓器的優化仿真設計，就要保證低壓電器在無論尺寸怎樣縮小的同時，都能夠將額定極限短路分斷能力ICU和額定短路分斷電流ICS提高。要想實現這樣的優化目標，其關鍵不是磁脫扣器、機構和觸頭系統，重點是建立簡化的工程用數學模型，在電弧模型MHD難以耦合的時候，進行應用。

（4）使仿真技術嚴格按國家標準要求進行

產品通過仿真和優化設計后是否滿足技術要求，需要用國家標準來考核，因而仿真工作必須嚴格按國家標準要求來進行。如萬能式斷路器的短耐仿真，在規定的功率因數條件下，選擇合閘相角使短路電流第一個半波峰值達到可能的最大值；又如接觸器的熱仿真，按國家標準要求，發熱試驗時接觸器的主回路和線圈要同時通電，且主回路觸頭間的連接導線要按規定選擇。

（5）建立更有效的工程計算方法

在對多場域的靜態或者動態仿真進行計算時往往會耗費大量的時間。因此我們應該從實際應用的角度出發，找到一種簡單省時且不影響計算準確度的計算方法這也是仿真技術發展的需要和前進的目標。例如，我們將三維有限元熱場應用于電器熱計算當中，另外，當前所被廣泛應用的熱路網絡計算方法，不僅能夠減輕計算難度和計算量，還能夠確保計算的準確度。

（6）仿真與數字化設計技術和節能減排的關系

社會經濟的飛速發展，人們的用電需求越來越大，而我國的主要電力供給都是以煤炭資源為主體，所以說，節能減排、加大利用可再生能源、發展智能電網已經成為當今電力工業發展的必然趨勢和目標。在配電系統中，低壓電器是其中最主要的元器件，所以在進行研究的時候始終將低壓電器作為重點研發對象。為了節能減排的需要，要加大對小尺寸低壓氣的開發，保證其性能和可靠性，從而使配電系統能夠正常運行。隨著直流系統、光伏系統作為可再生能源的發展應用，因而要不斷提高直流開斷技術。

二、實例應用介紹

1、與多體動力學耦合求解

近些年，我國對接觸器的動態性仿真技術已經有了一定的研究分析，接觸器動態性仿真的主要功能就是減少在分閘時出頭的彈跳，從而延長AC―3的使用壽命，對觸頭彈跳進行仿真，將電磁場、電路瞬態兩者結合起來，同時與多體動力學進行耦合，之后運用ADAMS軟件以對偶和計算的接口進行計算。

2、熱路網絡的應用及緊湊型斷路器的設計

想要減少原料，避免資源浪費，那么就要加強對緊湊型開關電器的設計，從而避免工藝與資源的浪費。核心技術是降低溫升和熱計算，之前一般都是借助三維有限元熱仿真技術，但是這種方法計算復雜且耗時過長，因此當前一般都發展并廣泛應用熱路網絡的熱分析，不僅計算簡單還能夠在工程中得以應用發展。

3、基于MHD電弧數學模型的中間和兩側出氣

中間和兩側出氣在直流分斷過程中存在差異性，出氣結構不同從而決定了電弧不同的動態過程，尤其是電弧弧柱運動到出氣口附近。中間出氣是比較傳統的的方式，出氣口的電弧前端為尖形，并主要集中在滅弧室中間區域，這是由于在出氣口處流體受到明顯壓縮作用；兩側出氣結構中，由于氣流場的作用，在出氣口處電弧呈現向兩側出氣口分裂，有利于增大電弧與滅弧柵片和介質的接觸面積，增加電弧在滅弧柵片“腹部”的運動。

4、 基于鏈式電弧模型，實現低壓斷路器的分斷特性仿真

雖然低壓電器一直在發現進步，各個零件特性的仿真性也越來越好，但是仍舊受到電弧數學模型的制約，特別是低壓器在分斷這一部分的仿真性還需要深入研究。雖然MHD在國內外都收到廣泛的關注，但是MHD模型的最高斷電仿真不能高于幾千分，否則電弧不容易收斂，而且該模型不能和機構運動、觸頭拆開等階段進行結合，因此，在實際的應用中，國內外都普遍選擇比較簡單的電弧數學模型，達到使低壓電器達到整個過程的仿真。

三、結語：

綜上所述，本文主要分析了低壓電器數字化仿真設計的發展進程，并通過具體的實力應用做進一步的詳細分析，從而進一步證明了數字化仿真技術的可信、可靠性，以及在低壓電器上的應用推廣，為今后低壓電器數字化仿真設計的發展和應用提供一定的借鑒參考意義。

參考文獻：

[1]陳德桂.虛擬樣機成為開發新型低壓電器的關鍵技術[J].低壓電器，2002（6）：3-7.

[2]許文良，尹天文，周英姿，等，智能電器數字化創新設計關鍵技術研究與應用[J].低壓電器，2012 （16）： 14-17.

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1 資料與方法

1.1 資料 2002～2009年分別來我站要求取環的72例絕經后婦女，均放置金屬單環，身體健康，無生殖道炎癥，年齡45～60歲，平均取環年齡47.6歲， 10～30年，平均17.5年。絕經后至取環年限，1年以內者22例，1～10年者38例，10年以上者12例，共計72例。將72例平均分為三組，每組長24例。

1.2 方法 填寫統一取環表格，詢問病史、既往用本品史，排除對本品過敏、心、肝功能不全、癲癇等病史者。進行全面婦科檢查、B超檢查，確定環位后行常規取環術。

宮頸松弛擴張的效果判定：

①有效：宮頸口松弛可容4～5號擴張器，受術者感下腹痛，但能忍受。

②無效：宮頸口緊，探針不能通過。

2 結果

以上條件均相同，采用如下三種方法分別于術前行宮頸準備。

2.1 宮術安栓在絕經期取器中的臨床應用

24例取環者無明顯不良反應，宮頸口均能通過4～5號擴宮器，3例出現嵌頓，21例取環順利，取環時間10～15分鐘。

宮術安栓是一種非麻醉性鎮痛藥，它是一種前列腺素（PG）酶抑制劑。通過選擇性阻斷花生四烯酸代謝環氧化酶的環節，干擾PG的合成與釋放，抑制PG的致痛作用，對抗PG對子宮肌群的收縮作用，從而緩解或消除手術刺激引起的疼痛，宮術安栓經給藥，藥物通過上、下直腸靜脈和肛管靜脈吸收，局部血藥濃度高，無肝臟首過作用，為局限于宮腔的手術止痛創造了良好的條件，將宮術安栓1枚塞入受術者直腸末端（距2cm），靜臥30min后即可手術 。由此可說明，宮術安栓對受術者的鎮痛、擴張宮頸有明顯的效果。

2.2 米索前列醇在絕經期取器中的臨床應用

24例取環者無明顯不良反應，宮頸口均能通過4～5號擴宮器，4例出現嵌頓，20例取環順利，取環時間10～15分鐘。

術前2小時使用米索前列醇400mg陰道后穹隆放置,米索前列腺醇為PGE1衍生物，可使子宮平滑肌收縮，使宮頸膠原纖維分解大于合成，從而使宮頸軟化達到擴張宮頸作用，宮頸軟化后，減少了機械擴張宮頸時對宮頸內口處感覺神經末梢的刺激，減輕了術中的痛苦。米索前列醇作用于宮頸的成纖維細胞,影響它合成的膠原葡胺聚糖，使宮頸結締組織釋放多種蛋白酶,促使膠原纖維降解，軟化及擴張宮頸，且陰道后穹隆用藥，吸收相對緩慢，副作用少，無惡心、嘔吐、腹瀉、寒戰等全身不良反應，使用方便，價格低廉。近年來，米索前列醇已經被廣泛地應用婦產科臨床促宮頸成熟，效果良好。可見，術前2小時經陰道放置米索前列醇400mg進行宮頸擴張準備，能軟化擴張宮頸，縮短手術時間，減輕受術者的痛苦，減少出血量，增加手術安全性。

2.3 利多卡因宮頸注射絕經后婦女取環

24例取環者無明顯不良反應，宮頸口均能通過4～5號擴宮器，1例出現嵌頓，23例取環順利，取環時間10～15分鐘。

于宮頸消毒后，用2%利多卡因分別在宮頸3及9點位置（刺入約0.5cm，抽吸無回血）各注射2ml，再用無菌棉簽浸透2%利多卡因插入子宮頸內口，2min后行人工流產術用無菌棉簽浸透2%利多卡因插入子宮頸內口，2min后行人工流產術，多卡因為酰胺類藥物，其作用時間長，作用快、通透性強、彌散廣、麻醉作用可靠，它能改變神經纖維膜的通透性，可阻斷子宮頸及子宮體向心性傳導，降低迷走神經興奮性，局部使用對子宮頸肌肉有較強松弛作用。

利多卡因是一種廣譜局麻藥。近年來的研究表明，它還可以應用于婦產科。應用2%利多卡因宮頸注射后，宮頸松弛變軟，宮口自行擴張。即使有少數需擴張宮口者，由于宮口已輕度自然放松，故擴宮時阻力減輕。利多卡因是氨酰基類中效局麻藥。具有起效快、彌散廣、穿透性強、無明顯擴張血管作用的特點。2%溶液用于神經阻滯，5～15分鐘起效。利多卡因能改變神經纖維膜的通透性，可阻斷子宮頸和子宮體向心傳導，降低迷走神經興奮，能更有效地使宮頸肌肉松弛，受術者痛覺減輕或消失。因此，宮頸旁注射2%利多卡因能有效地減輕疼痛和擴張宮頸口。結果證實，2%利多卡因的鎮痛效果確切，并且無明顯不良反應。

3 討論

前兩種方法屬于、陰道給藥是通過黏膜直接吸收，無肝臟首過效應，直接作用于靶器官，作用時間長，有良好的宮頸軟化擴張作用，且一次性給藥，方法簡單有效，局部用藥還減少了胃腸道副反應的發生率。以上三種方法簡單易行，安全有效，受術者神志清醒，無痛率較低，有效降低并發癥的發生，無需專職麻醉醫師監護，在基層醫院推廣應用，具有很高的使用價值。

參考文獻

[1]陳惠麗.米索前列醇在人工流產中的應用[J].中國綜合臨床醫藥雜志,2004,20(13):77-78.

[2]朱泰豐,賀昌海,史益憑等.米索前列醇口服和陰道給藥用于宮頸擴張的隨機比較實驗[J].中國計劃生育雜志.1998,6(2):75-78

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【論文摘要】將虛擬仿真技術引入教學領域后對傳統教學手段產生了強烈沖擊。本文針對航空電子裝備教學中如何應用虛擬仿真技術給出了應用方法和體會。

1．引言

自 20世紀 9O年代以來，以計算機仿真技術 、多媒體技術和虛擬現實技術為特征的“虛擬仿真實驗室”開始在世界各地出現，并逐步滲透到教學領域。作為一種新型的實驗教學手段，虛擬仿真教學對傳統的教學手段產生了強烈沖擊，并引發了教學領域一系列深刻的變化。種種跡象表明，虛擬仿真教學將是今后實驗教學改革的一個重要發展方向。本文結合多年來在航空電子裝備教學中應用虛擬仿真技術的經驗，探討在航空電子裝備教學軟件中應用虛擬仿真技術的方法和體會。

2．虛擬仿真技術簡介

虛擬仿真技術是對虛擬現實技術和系統仿真技術的合稱。

2．1虛擬現實技術

虛擬現實技術就是利用三維建模技術，構建一個與現實世界的物體和環境相同或相似的虛擬三維場景，并能響應用戶的輸入，根據用戶的不同動作做出相應的反應。虛擬現實的關鍵技術主要有動態環境建模技術、實時三維圖形 生成技術、立體顯示和傳感器技術等。虛擬現實技術主要側重于對真實物體物理特征的仿真，也稱為視景仿真，它主要用于產品設計與展示、商業廣告、游戲設計等。

在航空電子裝備教學中，大量用 到對裝備的外觀 、結構 、組成 、連接 、機安裝位置的展示 ，傳統教學大都采用實物展示 的方法 。近年來隨著大量航空電子裝備 的更新換代，因受經 費、場地及使用壽命等因素的限制 ，傳統教學方法 已遠遠不能滿足要求 ，而采 用虛擬現實技術的展示方法則 以其廉價 、無場地限制和效果 良好得以廣泛應用。

目前有大量成熟的軟件平臺可以進行視景仿 真的開發，主流平臺Creator Vega Vega Prime VTree OPENGVS QUEST3D VRTOLLS EON、WEB3D、JAVA3D、GLStudio等。其中，MULTIGEN公司的虛擬現實數據庫 OPENFLIGHT已經成為 了工業標準 ，在軍事 、航空航天等領域應用都 比較成熟 。在航空 電子裝備虛擬仿真軟件的開發中我們采用r Vega Prime、GLStudio和 EON作為視景仿 真開發的技術平臺 ，解決物理模型的創建、場景顯示等問題。該平臺可以達到照片級 的視景仿真效果 ．同時采用嵌入 OPENGL技術來解決物理模型 的交互問題。

2．2系統仿真技術

系統仿真技術是伴隨著計算機技術的發展而逐步形成的一門新興學科 ．它通過建立實際系統 的數學模 型 ，利用計算機運算來達到對被仿真系統的分析、研究、設計等目的。系統仿真技術主要側重于對真實系統的內在機理、運動方式 的仿真，也稱為行為仿真。系統仿真技術最初主要用于航空、航天、原子反應堆等價格昂貴、周期長、危險性大實際系統試驗難以實現等少數領域，后來逐步發展到電力、石油、化工、冶金、機械等一些主要工業部門，并進一步擴大到社會系統、經濟系統、交通運輸系統、生態系統等一些非工程系統領域。

在航空電子裝備教學中，對裝備工作原理的講解既是重點也是難點。傳統教學方法主要通過教員的講述，配合一些靜態的圖形幫助學員理解 ．教學效果主要依賴于教員的授課水平和技巧 。近年來．我們嘗試將系統仿 真技術應用到航空電子裝備教學中，根據被仿真裝備的工作原理，建立系統的數學模型，并根據裝備的不同工作狀態，對模型進行動態運行．結合虛擬現實技術實現的逼真場景．較好地模擬實際裝備的工作情況。利用該技術開發、研制的教學軟件不但可供教員教學使用．也可供學員自學，并達到了較好的教學效果。

目前，有許多成熟的系統仿真開發平臺軟件．如 Simulink、SystemView等，這些軟件以其功能強大和使用方便、易用性受到廣大用戶歡迎．但價格較為昂貴，且大多未提供對外的仿真數據接口．仿真系統應用的靈活性、擴展性和可變性受到很多限制。當然也可自行開發適用 的仿真開發平臺軟件。在航空電子裝備虛擬仿真軟件的開發中我們采用的是自行開發的系統仿真平臺軟件。

3．虛擬仿真技術在航空電子裝備教學中的應用方法和步驟

3．1建立仿真模型

這里所說的仿真模型既包括反映航空電子裝備外觀、結構的三維物理模型 ，也包括揭示其內在工作機理及行為的數 學模 型。對三維物理模型的建立，主要依據裝備本身的物理狀態，其原則就是在盡量減小面數的同時提高逼真度。對系統數學模型的建立，則需要視系統的復雜程度進行取舍和優化，本著夠用為度的原則 ，以盡量減小運算量。建立數學模型時 ，還應考慮到系統運行時的參數調整。

3．2創建仿真裝備的虛擬場景并驅動

對于虛擬場景的驅動，根據使用方式的不同采用了不同的方式如果進行的僅是裝備外觀、結構的展示，可使用EON進行動作的編輯和驅動；如果需要對裝備進行虛擬操作仿真，則使用 GLStudio軟件先進行操作面板、虛擬儀表的編輯和制作，然后再利用 Vega Prime驅動以實現更復雜的交互操作。

3.3系統集成

系統集成就是將上述做好的模型、場景按照教學軟件所需的形式將其有機的整合在一起，使之成為_個完整的 、規范的教學軟件。系統集成可以使用目前常用的軟件開發平臺如 VB、vc++等。由于上述虛擬現實驅動軟件如 EON、GLStudio及Vega Prime等均以ActiveX控件方式提供 了可用 于常用 軟件開發平臺的運行插件，因此，系統集成變得十分方便。編寫程序時，只需考慮軟件功能的安排，注意程序間的兼容性即可。

系統集成時，還需要將系統行為仿真的結果通過視景仿真表現出來，即用行為仿真的數據來驅動三維物理模型的動作。由于系統行為仿真采用了專門的運行平臺，與視景仿真處于不同的系統進程中．因此這種驅動是通過兩進程間的實時通信來完成的。這里還需要考慮進程間的同步問題。

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【關鍵詞】虛擬仿真；項目教學；工學結合；

一、概述

《液壓與氣動技術》是高職機械類專業的一門專業技術課，應用性很強，在機械類的各個專業如機械制造及自動化、機電一體化、數控等專業都占有十分重要的地位，是專業課中的重點課程。這門課程不僅理論性強，而且具有很強的實踐性，與企業的生產實際聯系緊密。

從我國職業教育的實際出發，堅持理論聯系實際，通過課程組成員的國外學習和國內交流，針對《液壓與氣動技術》理論與實踐結合緊密的特點，在實訓教學環節中逐步引入"項目引導、任務驅動"的理念，但是在項目教學過程中存在一個瓶頸問題：實訓資源相對缺乏，加上上課時間可訓練的時間有限，限制了同學們課后實訓練習。

針對這一現實問題，在新一輪的課程建設中，借助虛擬技術和三維建模技術，實現《液壓與氣動技術》實訓教學資源立體化、動態化、可視化和網絡化，建設虛擬實訓環境，解決了項目教學過程中實訓資源相對缺乏，促進了主動式、協作式、研究型、自主型學習，形成開放、高效的新型實訓教學模式的重要途徑。

二、 國內外研究現狀分析

隨著虛擬現實技術的不斷發展和成熟，為其在各個領域的應用提供了技術支持，使人們的生活、工作和學習變得更加快捷和方便。虛擬實訓是現代職業教育中必不可少的一種形式，在教育領域應用必將得到進一步的開發與應用。現就國內外研究現狀敘述如下：

將虛擬實訓運用于運動技能方面的研究由來已久。早在1985年，訓練籃球的虛擬現實系統已被開發。訓練者戴上特制的手套和眼鏡，在虛擬的空間里練習投球。與在真實環境中相比，在虛擬的空間里練習投球有其顯著的特點及優勢。如模仿真實世界中球的運動軌跡，并控制其運行的速度以適應訓練者的訓練進程。開始時，球下落的速度非常緩慢，以便使訓練者看清球運行的路線，找出偏差，調整自己的動作。隨著訓練者投籃準確率的提高，球速也開始加快，直到球速與現實中的完全相同。最終，訓練者掌握了投籃技巧，并且這與在真實的世界里練習的效果沒有多大區別。后來美國Michigan大學虛擬實驗室的學生開發了一套運用于足球訓練的系統--Virtual Football Trainer。這套系統為使用者提供了一個近乎真實的訓練場景，非常適合訓練足球隊員的實戰能力。

虛擬實訓在國內的研究主要集中在高校和職業院校應用。例如，北京航空航天大學計算機系是最早進行虛擬現實研究、最具權威的單位之一，研發了用行員訓練虛擬現實系統、虛擬現實演示系統，研究了虛擬環境中的物理特性的表示和處理并提出相關算法和實現方法。北京科技大學鐘延教授研制的VR-4的汽車駕駛模擬器，模擬仿真各種路況上進行駕駛技能的學習和訓練，產生逼真的效果。VR-4可以提供多項教練場的正常條件下無法提供的訓練項目，如惡劣天氣

下的訓練，跟隨前車的訓練等。

三、虛擬實訓資源的開發

實訓資源相對缺乏，加上上課時間可訓練的時間有限，限制了同學們課后實訓練習。

因此，在立體化教學資源的建設，主要解決實訓資源的相對缺乏及如何引導學生完成實踐任務，并留有足夠的時間完成各個環節的學生綜合評價問題。

針對項目化的教學內容，通過虛擬技術Solidworks composer軟件創建虛擬實訓資源，借助于多媒體教學手段，引導學生完成教學過程。在立體化實訓教學資源的建設中，為保證與工業現場的一致性，采用三維建模技術，按照實際元件的圖紙尺寸建立立體元件庫，結合實際的實驗平臺建立元件調用和系統構建平臺。三維液壓仿真設備與真實的YCS-A液壓實驗臺的結構及工作原理完全一樣的功能，可以仿真操作、任意拆裝、任意設置故障、排除故障，所有的設備元器件及儀器儀表能夠根據其相應的物理屬性實時做出反應，就跟學生操作真實實驗設備的效果一樣，達到學生動手實驗實訓的目的。對比現有課程資源主要進行四項轉化：

1、二維圖片立體化，改變傳統教學圖片的展示，將液壓實驗臺和氣壓實驗臺及液壓與氣壓的所有元件通過實地測量，然后借助Solidworks軟件進行建模，渲染，使更加形象、逼真。

2、靜態過程動態化，改變液壓和氣壓元件工作過程的靜態分析，借助Composer軟件對已建好的實驗臺及模型進行拆裝動畫及回路的拆裝及工作原理的動畫，通過機構仿真和動畫技術實現靜態過程的動態化，完成二維到三維再到動畫的轉換。如圖1所示：

3、系統機構可視化，通過Solidworks軟件剖視、透明等技術，將工作臺及所有的液壓元件的結構及工作過程完全展示，每一個液壓元件都是透明可見，將一些簡單的液壓回路，在虛擬的實驗臺上進行搭建，可以交互操作。如圖2所示：

4、教學實訓資源網絡化，所有的實訓教學資源均為電子文件，借助于網絡平臺實現遠程實訓教學和自學環節的虛擬仿真實驗平臺。

四、虛擬實訓資源的應用推廣

1、運用現代教育技術，計算機虛擬現實技術等充分發揮各種媒體的優勢，將各種相互作用、相互聯系的媒體和資源有機地整合，形成了立體化、網絡化、精品化教學實訓資源庫。立體化實訓教學資源的實施，深化了校企合作的教學模式；克服了教材形式的單一性，提高了其實用性，滿足了現代學習者個性、自主性和實踐性的要求。既充分發揮了教師的主導作用，又充分體現了學生的主體地位，創建了有利于大學生素質教育和創新能力培養的教學模式；

2、教學實訓資源既為教師備課提供了規范而有彈性的參考，又為教師實施教學提供了完善便于操作的技術支持。資源庫的教學素材豐富且新穎，既增加了教學的容量，充實、拓寬了教學內容，增強了教學的時代感，又提供了比較完整的教學解決方案，最大限度滿足了教學要求。同時改進了教學方法和教學手段，使教學中抽象、難以理解的內容變的生動直觀，達到黑板授課不可比擬的效果，從而突破傳統的教學模式。建構了有利于大學生素質教育和創新能力培養的教學模式。

3、為學生提供了良好的學習平臺。為學生提供了一個具有科學性、先進性、易操作的網上學習環境。增加了學生學習的信息量，有利于學生課外學習的輔導，使教學活動實現了從信息的單向（教師對學生）傳遞向雙向（師生之間）乃至更廣的范圍（生生之間、教師之間、教師與社會之間）交換傳遞的轉變，實現了交互教學及人機結合、師生結合、課內外結合，大大提高了教學效率和效果。為學生的學習和發展提供多樣的教育環境和有力的學習工具，有助于啟迪學生的形象思維，提高學習效率。完善教學實訓室的建設與管理。

五、結束語

根據高職教育的培養模式，全面提高學生素質和能力。以信息技術的有效應用為突破口，建設立體化實訓教學虛擬實訓資源，改造提升傳統教學，加快信息技術應用。大力開發數字化專業教學資源庫，應用現代教育技術，豐富教學形式、提高教學效果，促進優質教學資源的共享，拓展學生學習空間。拓展學習時空， 結成學習同盟， 化解學習難點，提高學習成效。從而推動《液壓與氣動技術》課程的改革與發展，為現代職業教育體系建設做出貢獻。

參考文獻

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[關鍵詞] 輸尿管癌；腔內超聲；腹部高頻；聯合診斷

[中圖分類號] R445.1；R737.13 [文獻標識碼] B [文章編號] 1673-9701（2017）16-0090-04

[Abstract] Objective To analyze the combined application of abdominal high frequency and intracavitary ultrasound and its effect on the diagnosis of ureteral carcinoma， so as to provide the references for clinical treatment. Methods 51 patients with ureteral carcinoma who were diagnosed by operation in our hospital from March 2015 to June 2016 were selected as the study subjects. The patients were examined by ultrasound， and the data of ultrasound examination were collected. The values of intracavitary ultrasound， abdominal high frequency and the combined diagnosis were compared. Results All the patients had varying degrees of ureteral dilatation， hydronephrosis and other symptoms. According to the ultrasound diagnosis of ureteral carcinoma， there were atrophy and thinning in renal parenchyma， and ureteral stenosis or interruption at obstruction site. The form of cauliflower was shown from the ureteral mouth at the lower part of the tumor. The majority of the tumor had low echo， and a few had moderate echo. There was no significant difference in the number of diagnosed cases between abdominal high frequency and intracavitary ultrasound（P>0.05）. The diagnosis ratio of combined diagnosis was significantly higher than that of single application of abdominal high frequency and intracavitary ultrasonography（P0.05）. The sensitivity and specificity of the combined diagnosis were significantly higher than those of the other two diagnostic methods（P

[Key words] Ureteral carcinoma； Intracavitary ultrasound； Abdominal high frequency； Combined diagnosis

泌尿系統原發性輸尿管癌是臨床較為少見的惡性腫瘤之一，多數在輸尿管下段位置，解剖位置較深，由于輸尿管解剖結構非常特殊，腹部超聲診斷清晰度不高[1]。在臨床診斷中，輸尿管癌臨床表現無特異性，以間歇性無痛性肉眼血尿、腎積水、腰部脹痛為主要表現，部分患者伴隨腰腹部腫脹，隱秘性大[2]，多為單側發病，早期診斷難度很大，多數患者在確診時已經處于中晚期，預后極差。如何提高診斷準確性有重要價值。為分析腹部高頻與腔內超聲聯合應用方法及其診斷輸尿管癌的效果，以我院輸尿管癌患者為研究對象開展研究報道。

1 資料與方法

1.1一般資料

選取我院2015年3月～2016年6月收治手術病例確診為輸尿管癌患者51例為研究對象，患者臨床出現間歇性無痛性肉眼血尿，年齡46～79歲，平均（59.2±6.3）歲。納入標準：手術病理確診，臨床癥狀以間歇性無痛性肉眼血尿為主，部分患者伴隨腰痛、下腹痛等。排除標準：膀胱癌、輸尿管結石。

1.2方法

1.2.1 儀器型號 診斷使用儀器包括超聲診斷儀logic e9、logic vivid e9。

1.2.2 參數指標 高頻探頭頻率6～15 MHz、9 MHz，腔內頻率5～9 MHz，腹部探頭頻率3～5 MHz。

1.2.3 檢查方法 患者開展超聲檢查，患者檢查前，適量飲水，充盈膀胱，檢查腎臟內是否有積水、輸尿管擴張情況，重點檢查生理狹窄處。所有患者均開展腹部超聲、腔內超聲、腹部高頻超聲檢查。（1）腹部超聲檢查：采用超聲診斷儀logic e9，探頭頻率3～5 MHz。（2）腔內超聲檢查：腔內探頭頻率：5～9 MHz。（3）高頻超聲檢查，高頻探頭頻率6～15 MHz、9 MHz。腹部超聲常規方法掃查，多探頭多頻率聯合檢查，發現輸尿管腔內存在異常團塊狀回聲，從而判斷腫瘤的大小、信號、性質等。

1.3觀察指標

整理患者超聲檢查資料，比較腔內超聲、腹部高頻和聯合診斷價值，記錄腔內超聲、腹部高頻、聯合診斷敏感性、特異性，均以手術治療病理診斷為標準，敏感性=診斷準確例數/真實診斷例數，特異性=未診斷病例數/（誤診病例數+未診斷病例數）。

1.4 統計學方法

采用 Microsoft Excel建立數據庫，用SPSS19.0統計學軟件進行數據分析。計數資料采用[n（%）]表示，采用卡方檢驗，以α=0.05作為檢驗標準。

2 結果

2.1 診斷結果分析

輸尿管癌超聲診斷腎實質萎縮變薄，梗阻部位輸尿管腔狹窄或者中斷，下段腫瘤部分自輸尿管口呈現菜花狀，多數腫瘤低回聲（封三圖5），少數中等回聲。腹部高頻和腔內超聲確診病例數差異不明顯（P>0.05），聯合診斷確診比例顯著高于腹部高頻和腔內超聲單一使用（P

2.2 不同診斷方法敏感性、特異性分析

腹部高頻和腔內超聲兩種診斷方法敏感性、特異性均無明顯差異（P>0.05），聯合診斷敏感性和特異性顯著高于其他兩種診斷方法（P

2.3聯合診斷病變和誤診病例分析

聯合診斷結果顯示，5例無腎盂擴張，所有患者均存在不同程度輸尿管擴張、腎積水等，最小腫瘤體積1.8×1.1×1.1 mm3，最大腫瘤體積4.3×3.1×2.1 mm3，腫瘤直徑與擴張程度無明顯相關性。6例腫瘤發生在上段，35例中下段，10例下段。腹部高頻超聲診斷中，患者誤診為輸尿管結石，后經腔內超聲聯合診斷為輸尿管癌，手術病理證實。

3討論

輸尿管結構包括盆部、腹部以及壁內部，位于腹腔后壁、胸椎兩側，沿著腰大肌向外行走，輸尿管壁內部長約1.5 cm，是輸尿管斜穿膀胱壁部分，和盆部相比而言，輸尿管腹部位置較深[3，4]，在這種解剖結構和走行特點下，輸尿管壁內部和盆部只能夠采用高頻探頭顯示，輸尿管腹部病灶的位置采用腹部超聲診斷效果更好。

根據病變侵潤范圍的不同，輸尿管癌臨床病理分期包括四期，A期病變侵犯黏膜下層，B期病變侵潤黏膜下層，還沒有出現輸尿管周圍侵潤，腫瘤病變沿著輸尿管內生長，在超聲診斷中能夠觀察到輸尿管結節病變，C期病變侵潤到周圍組織，D期病變已經侵潤到周圍組織，而且可能表現出遠處轉移和淋巴結轉移，聲像圖出現腫塊、周圍期間侵潤。有學者在研究分析中指出，B期、C期以及D期輸尿管癌采用高頻超聲和腔內超聲均具有很好的診斷效果，A期輸尿管癌與輸尿管炎性肉芽膿腫存在一定差異，超聲診斷能夠為臨床分期檢查提供一定參考價值[5]。輸尿管癌影像學診斷中，不同影像學技術均有自身的局限性，X線檢查無法顯示正常輸尿管，CT平掃無法顯示輸尿管盆段[6]，尿路造影無法診斷輸尿管病變，而且患者一般不會接受。雖然不少研究指出MRI檢查，能夠多層面顯示輸尿管，但是價格昂貴，而且容易受到增厚腹壁脂肪組織的干擾[7，8]。輸尿管癌采用超聲診斷能夠初步排除膀胱、腎占位性病變，能夠早期發現輸尿管腫瘤間接征象，而且超聲診斷簡便、快捷。

在本組研究中重點分析腹部高頻和腔內超聲診斷價值，腔內超聲診斷優點在于能夠縮短病灶與探頭的距離感，清晰顯示病灶表現[9]，同時能夠避免患者腹壁脂肪的干擾，減少偽影的出現，比較適合身體虛弱、難以接受頻繁檢查的老年患者。另外腔內超聲頻率較大，分辨力較高，能夠清晰顯示病變范圍[10，11]、病灶血流特點，能夠滿足臨床需求。在診斷中針對存在不明原因單側腎積水、血尿等，采用腹部低頻超聲能夠診斷，盡早發現輸尿管腔內占位病變[12]，但是聲像圖如果顯示輸尿管實質腫塊，低頻超聲診斷就容易受到多種因素影響，難以發現腫塊。高頻超聲能夠克服以上缺點，清晰顯示終端輸尿管腔內腫塊，而且能夠判斷腫瘤的性質。聲像學表現為腎集合系統分離，最終腎盂，在聲像學上能夠看到條狀無回聲區域，腫瘤區域有低回聲團塊，邊界不清晰，能夠探測到高阻力勇鲅躚流頻譜。其他研究中有學者采用腔內彩超診斷輸尿管腫瘤[13，14]，可見同側腎積水，輸尿管梗阻，部分患者伴隨其他泌尿系統腫瘤，同側盆腔淋巴結腫大等。研究結果顯示輸尿管癌超聲診斷腎實質萎縮變薄，梗阻部位輸尿管腔狹窄或者中斷，下段腫瘤部分自輸尿管口呈現菜花狀，多數腫瘤低回聲，少數中等回聲。腹部高頻和腔內超聲確診病例數差異不明顯（P>0.05），聯合診斷確診比例顯著高于腹部高頻和腔內超聲單一使用（P0.05），聯合診斷敏感性和特異性顯著高于其他兩種診斷方法（P

輸尿管癌超聲診斷中需要做好鑒別診斷工作。位于輸尿管開口的膀胱癌與輸尿管癌臨床表現類似[18]，如果輸尿管腫瘤合并輸尿管積水擴張，可以考慮屬于輸尿管腫瘤，在其他研究中，也有研究報道指出宮頸癌切除術后，膀胱壁局部增厚，輸尿管下段管腔可見實質樣低回聲，考慮是膀胱癌引起，侵犯到輸尿管。輸尿管腫瘤也有部分發生于中下段[19]，壓迫輸尿管導致管腔狹窄，容易與輸尿管周圍腫瘤相混淆，可以通過高頻探頭相鑒別診斷。在超聲診斷中，輸尿管上端容易受到腸道氣體的影響， 圖像質量不佳，回聲不強[20，21]，很容易與輸尿管結石相混淆，在臨床超聲診斷中，叮囑患者口服甘露醇，減少誤診。輸尿管結石容易引起炎性病變，表現為輸尿管管壁增厚，聲像學表現與A期病變相一致，在診斷中還需要結合患者病情診斷。

在研究中輸尿管癌存在漏診情況，考慮與以下因素有關：（1）部分超聲醫師對于輸尿管癌認識不足，沒有聯合采用多種探頭檢查辦法；（2）腹部超聲技術不高，尤其是經引導超聲檢查，需要右手持探頭，左手按壓下腹部推開腸管干擾；（3）針對存在典型臨床癥狀的輸尿管擴張，沒有及時開展追蹤掃查。當前A期和B期輸尿管癌與輸尿管息肉還存在很大診斷難度，有待尋找更多鑒別診斷依據。

總之，腹部高頻與腔內超聲聯合診斷輸尿管癌準確性更高，比常規腹部探頭檢查更加具有應用價值。

[⒖嘉南]

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篇8

關鍵詞：關鍵詞：計算機技術 虛擬現實 計算機仿真技術

一、計算機仿真發展歷史

仿真模擬方法可以追溯到1773年，法國科學家用仿真模擬的方法做物理實驗，然而，第一個用這種方法做隨機試驗的人也許是美國統計學家E.L De forest，那是在1876年。比較早而且著名的蒙特卡羅方法使用者是W.S.Gosseet。他在1908年以”Student”為筆名時，使用了蒙特卡羅方法來證明他的t分步法；盡管蒙特卡羅法起源于1876年，但是直到約75年后，它才命名為蒙特卡羅法。其原因是直到數字計算機出現以前，這種方法在許多重要問題上不能運用。從1946年到1952年數字計算機在一些科研機構得到發展。

與今天的計算機相比，早期的計算機預算速度慢且不能存儲任何東西。現在可并行計算機已成主流。自計算機誕生以來，性能的提高，幾乎是每四五年提高100倍，每十年提高1萬倍的速度持續發展著。

二、仿真的定義和分類

1.仿真定義

計算機仿真技術是以數學理論、相似原理、信息技術、系統技術及其應用領域有關的專業技術為基礎，以計算機和各種物理效應設備為工具，利用系統模型對實際的或設想的系統進行試驗研究的一門綜合性技術。

仿真是在數字計算機上進行實驗的數字化技術，它包括數字與邏輯模型的某些模式，這些模型描述某一事件和經濟系統，在若干周期內的特征。

系統仿真是建立在控制理論、相似理論、信息處理技術和計算技術等理論基礎之上的，以計算機和其它專用物理效應設備為工具，利用系統模型對真實或假想的系統進行試驗，并借助于專家經驗知識、統計數據和信息資料對實驗結果進行分析研究，進而作出決策的一門綜合性的和試驗性的學科。

三、需求牽引 技術推動

相互推動

計算機技術作為一個獨立的研究領域已有多年的歷史，計算機仿真技術隨著計算機科學技術的飛速發展，除了本身日趨成熟，并且或得了廣泛運用外，目前正面臨挑戰。

“需求牽引、技術推動“是促使計算機仿真技術在近年內去得飛速發展的重要。計算機仿真的形成是當代科學技術飛速發展的結果。

計算機仿真技術首先可以以高效地處理科學數據和解釋科學數據。其次，計算機仿真技術豐富了信息交流手段。

計算機仿真技術的形成推動工業發展、提高工業競爭能力的需要。

四、仿真軟件

仿真軟件的應用和定義

仿真建模軟件系統，是為科研人員進行仿真實驗提供支持的系統。如果在計算機上進行仿真實驗必做一場軍事演習，那么科研人員就是這場軍事演習的指揮官，仿真建模系統則為這場演習提供場地和手段。他能為指揮官加工信息、預計結果和進行輔助決策。其用途非常廣泛，經濟價值極高。仿真軟件是一項面向仿真用途的專用軟件，他的特點是面向用戶、面向問題。仿真軟件一般是由模型和描述語言、翻譯程序、使用程序、算法庫、函數庫、模型庫、運行控制程序等組成。應具有建模、運行控制、結果處理以及相關的數據庫等組成。

五、計算機仿真的基本理論

計算機仿真是由系統工程、現代數學方法和計算機技術相結合的新型學科。

計算機仿真是一種科學方法，科學研究通常有三種途徑：理論推導、科學實驗和仿真模擬。

計算機與數學學科的相互作用促進了進算計技術的發展。在本質上數學是計算機的靈魂。

在計算機仿真技術中引入人工智能技術，能夠優化系統，做到有優化機制自動修改系統參數，并啟動仿真模塊，最終獲得最優解，但在離散事件系統仿真重這種機制還處于研究階段。

新技術的研究開發、利用，大大提高計算機的仿真軟件的功能與性能，解決計算機仿真系統開發的軟件瓶頸問題。隨著以智能化、集成化、自動化、并行化、開放化以及自然化、為標志的計算機仿真軟件新技術的深入研究、開發、利用，不僅是仿真軟件的功能與性能迅速提高，而且有可能從根本上解決仿真軟件生產率低下的問題。結合軟件工程實踐，探討軟件理論，有可能從理論弄清楚軟件開發的復雜度，進而采取有效的測試進行控制，從理論與實踐兩方面解決計算機仿真系統開發的軟件瓶頸問題。

六、計算機仿真技術的支撐技術

計算機仿真技術的支撐技術主要有分布式計算機仿真技術、協同式計算機仿真技術、沉浸式計算機仿真技術、基于網絡的環境計算機仿真技術。

計算機仿真技術分布式，既是由于數據分布的需要，也是應用分布式計算環境進行并行計算，以達到實時顯示目的的重要手段，分布式計算平臺有互聯網的異構機組成，包括高性能的SMP和DSM多處理器、工作站/PC機機群系統。

來自不同地區、不同學科的學者過去式通過出差或開會等方式進行交流的，現在，隨著高速網絡投入使用，采用多媒體技術支持下是、的CSCW技術可以達到快捷、高效協同工作的目的。

計算機仿真技術采用傳統上為虛擬環境所裝用的投影式顯示設備，標志著這兩個研究方向融合的發展趨勢。由于沉浸式顯示設備能使用戶獲得臨場感，更有利于用戶獲得對數據的直觀感受，有助于結果的分析。

七、仿真系統的作用和意義

隨著軍事和科學技術的迅猛發展，仿真已成各種復雜系統研制工作的一種比不可少的手段。尤其是在航空航天領域，仿真即使已是飛行器和衛星運載工具研制必不可少的手段。在研制、堅定、和定形全過程必須全面的應用先進的仿真技術。否則，任何新型的、先進的飛行器和運載工具的研制都將是不可能的。

計算機仿真技術在軍事的應用是很廣泛的，如運用交戰模型進行的計算機仿真，新型武器裝備發展過程中的仿真、部隊作戰訓練方面的仿真、高層論證和規劃計劃中的仿真、軍事作戰理論和學術研究中的仿真、作戰指揮和戰爭計劃中的仿真，以及戰后后勤保障的仿真等。

參考文獻

篇9

【關鍵詞】城市仿真；應用系統；城市規劃

一、引言

Bill Gates認為：“在當今世界，一座城市如果不跟蹤最新觀念，將技術運用到極限，明天它就可能成為一座鬼城。” 近年來，伴隨著計算機及網絡技術的飛速發展，數字化潮流已是全球經濟發展的必然趨勢，建立在城市信息化平臺上的虛擬銀行、虛擬商務、虛擬政府、虛擬學校、虛擬影劇院、虛擬旅游、虛擬醫院等已紛紛出現。由于城市的各個子系統都可以在計算機中直觀地發映出來，從而可以很方便地對城市的物流、人流、信息流進行集中而有效的控制和管理。所以，如何利用先進的計算機技術實現現代城市本身的數字化，是城市管理者、規劃部門、企業、城市居民所共同關心的問題，而城市仿真技術作為數字城市的支撐技術之一，也成為當前的研究熱點。

二、城市仿真技術簡介

2.1什么是城市仿真

城市仿真(Urban Simulation)對大多數人來說，還是一個比較陌生的概念。簡單來說，“城市仿真”就是將“虛擬現實”技術應用在城市規劃、建筑設計等領域。近幾年，城市仿真在國內外已經得到了越來越多的應用，其前所未有的人機交互性、真實建筑空間感、大面積三維地形仿真等特性，都是傳統方式所無法比擬的。

2.2與傳統方法的比較

傳統的規劃、建筑設計表現方法基本包括以下4種：人工手繪、建筑微縮模型、建筑效果圖和三維動畫。其中，人工手繪（或非真實渲染-NPR）只是偶爾作為點綴用在早期的概念設計中。建筑效果圖、三維動畫、建筑微縮模型是目前廣泛采用的三種方式。由于其市場的成熟，單做其中某一個或幾個方面即可支撐一個中型公司(100人以下)的發展。

這三種方法雖然流行，但它們各自的不足還是很明顯的。制作建筑微縮模型需要經過大比例尺縮小，因此只能獲得建筑的鳥瞰形象，無法以正常人的視角來感受建筑空間，無法獲得在未來建筑中人的真正感受；常用的效果圖表現也只能提供靜態局部的視覺體驗；三維動畫雖然有較強的動態三維表現力，但不具備實時的交互性，人是被動的，而且對方案的修改以及觀察路線的變化需要重新計算，幾天甚至幾周后才能看到結果。

而在城市仿真應用中，人們能夠在一個虛擬的三維環境中，用動態交互的方式對未來的建筑或城區進行身臨其境的全方位的審視：可以從任意角度、距離和精細程度觀察場景；可以選擇并自由切換多種運動模式，如：行走、駕駛、飛翔等，并可以自由控制瀏覽的路線。而且，在漫游過程中，還可以實現多種設計方案、多種環境效果的實時切換比較。這是傳統的建筑效果圖和預渲染回放的三維動畫所無法達到的。

2.3城市仿真技術的重點

1、在一定軟硬件的基礎之上，創建盡可能真實的場景

在城市仿真中，場景的真實感是最為關鍵的一個因素。而如前面已提到過的，由于實時三維渲染的要求及硬件顯示能力的限制，場景的復雜程度不能太高。同時，由于實時仿真技術的限制，一些比較費時的渲染選項，如動態陰影、Bump map等實現起來還有一定困難。這些都會直接影響場景的真實感。

在硬件渲染能力的限制下，為創建盡可能真實的場景，一方面需要發掘各種軟件的功能，進行優化組合；另一方面，要發展更為高級的算法，如程序幾何（Procedural Geometry）和分形算法（Fractal Mathematics）。

但“發展算法”不是一件簡單的事，非個人所能為，只能是由某家公司開發出相應的軟件，我們再來應用。所以，從一般的制作者而言，要創建真實場景還是在于充分利用各種已存在的軟件工具。從實際的開發經驗來看，主要有以下幾種軟件：

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實時三維模型創建軟件：Multigen Creator；

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紋理處理軟件：Photoshop

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實時場景管理/驅動軟件：Vega

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輔助軟件：

建模方面可以用3DsMax/Maya輔助，Maya有免費的flt文件(Multigen Creator格式文件)輸入/輸出插件，3DsMax則要通過Okino Polytrans軟件來進行格式轉換；

在三維紋理貼圖方面，可用DeepPaint 3D和Deep UV輔助；

在燈光效果貼圖方面，可用Lightscape；

AutoCAD用于接收用戶原始DWG文件，預覽并輸出DXF。

在項目之初，就要詳細規劃、分配任務，根據任務思考如何充分利用上述各種軟件達到最終效果。除了從這幾個方面著手以外，我們所能期待的就只能是計算機硬件顯卡能力的迅速提高了。

2、在三維漫游的基礎之上，開拓新功能

不滿足于僅僅簡單的三維場景漫游，在此基礎之上進行人機互動效果的開發，并和用戶應用緊密結合，如在Vega/VC下開發數據庫點擊查詢、三維/二維結合、多媒體結合、3D GIS(地理信息系統)等。 三、城市仿真應用系統與城市規劃

由于城市規劃的關聯性和前瞻性要求較高，城市規劃一直是對全新的可視化技術需求最為迫切的領域之一。從總體規劃到城市設計，在規劃的各個階段，通過對現狀和未來的描繪（身臨其境的城市感受、實時景觀分析、建筑高度控制、多方案城市空間比較等），為改善人居生活環境，以及形成各具特色的城市風格提供了強有力的支持。規劃決策者、規劃設計者、城市建設管理者以及公眾，在城市規劃中扮演不同的角色，有效的合作是保證城市規劃最終成功的前提。城市仿真技術為這種合作提供了理想的橋梁，運用城市仿真技術建立的城市仿真應用系統能夠使政府規劃部門、項目開發商、工程人員及公眾在一個統一的平臺上，可從任意角度，實時互動真實地看到規劃效果，更好地掌握城市的形態和理解規劃師的設計意圖，這樣決策者的宏觀決策將成為城市規劃更有機的組成部分，公眾的參與也能真正得以實現。這是傳統手段如平面圖、效果圖、沙盤乃至動畫等所不能達到的。

3.1城市仿真應用系統的應用范圍

城市仿真應用系統可被廣泛應用于規劃設計、方案評估、領導決策、規劃審批、市民公示、宣傳展示及招商等各方面。

3.2城市仿真應用系統的特點

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仿真的虛擬環境:

類似于時下流行的三維動畫，同樣是通過強大的三維建模技術建立逼真的三維場景，對規劃項目進行真實的“再現”。但是城市仿真技術建立的虛擬環境是由基于真實數據建立的數字模型組合而成，嚴格遵循工程項目設計的標準和要求，屬于科學仿真系統；而傳統動畫的三維場景則是由動畫制作人員根據資料或想象繪制而成，與真實的環境和數據有較大的差距，嚴格意義上來說屬于一種演示作品。

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多方式、運動中感受城市空間：

在城市仿真應用系統中，可以全方位，多種樣式（步行、驅車、飛行、UFO等），完全由用戶自由控制在場景中漫游。城市仿真技術與傳統的三維動畫最根本的區別就是：傳統動畫的觀察路徑都是預先設定好的，用戶只能按照事先設定的路徑瀏覽場景；而城市仿真技術可以由用戶在三維場景中任意漫游，人機交互，甚至還可以使用專用的頭盔把用戶的視覺、聽覺及其他感覺封閉起來，產生一種身臨其境的錯覺。這樣一來，很多不易察覺的設計缺陷能夠輕易地被發現，減少由于事先規劃不周全而造成的無可挽回的損失與遺憾，大大提高了項目的評估質量。

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實時多方案比較：

運用城市仿真應用系統，我們可以很輕松隨意的進行修改，改變建筑高度，改變建筑外立面的材質、顏色，改變綠化密度，……所看即所得，只要修改系統中的參數即可，而不需要象傳統三維動畫那樣，每做一次修改都需要對場景進行一次渲染。這樣不同的方案、不同的規劃設計意圖通過城市仿真技術實時的反映出來，用戶可以做出很全面的對比，并且城市仿真應用系統可以很快捷、方便的隨著方案的變化而作出調整，輔助用戶作出決定。從而大大加快了方案設計的速度和質量，提高了方案設計和修正的效率，也節省了大量的資金。

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三維空間信息交流：

城市仿真應用系統的沉浸感和互動性不但能夠給用戶帶來強烈、逼真的感官沖擊，獲得身臨其境的體驗，還可以通過其數據接口與GIS信息相結合，從而可以在實時的虛擬環境中隨時獲取項目的數據資料，方便大型復雜工程項目的規劃、設計、投標、報批、管理等需要。此外，城市仿真應用系統還可以與網絡信息相結合，實現對三維空間數據的遠程操作。

3.3城市仿真應用系統的功用

一套完善的城市仿真應用系統能夠很好的展示城市規劃、宣傳城市建設、提升城市形象。系統根據城市的當前狀況和對城市的未來規劃，將城市的過去、現在和將來任意時間的情況展示在規劃設計者、政府決策者、投資開發者和普通市民面前。系統首先根據城市的當前狀況和對城市的規劃資料完成城市的設計，然后該系統的交互控制軟件可以幫助使用者從不同角度遍歷城市的各個部分，幫助有關人員作出決策。

提高項目管理能力和效率

規劃部門使用城市仿真應用系統，可以使方案評估更為準確、公正和快捷。另外，如果系統中需要增加新的項目，或其中的項目遇到方案修改，可以隨時導入或更新系統的數據信息，并且可供日后存檔，極大地方便了政府規劃管理部門的管理工作，提高了效率，節省了成本。

提高公眾參與度和部門協同作業

由于城市仿真技術打破了專業人士和非專業人士之間的溝通障礙，使得各部門能夠在統一的城市仿真應用系統平臺下進行交流，能更好的理解設計方的思路和各方的意見，能更快的找到問題、達成共識和解決一些設計中存在的缺陷。

提高方案設計和修正的效率

通過城市仿真應用系統，我們可以很輕松隨意對設計方案進行修改，改變用地布局，改變建筑高度，改變綠化密度，改變外立面的顏色……所看即所得，只要修改系統中的參數就可以輕松實現，大大加快了方案設計的速度和質量。

提高展示和城市形象宣傳的效果

城市仿真應用系統的沉浸感和交互性不但能夠讓用戶獲得身臨其境的體驗，同時還能隨時獲取項目的相關數據資料。對于公眾關心的大型規劃項目，在項目方案設計過程中，城市仿真應用系統可以將現有的方案導出為視頻文件用來制作多媒體資料予以一定程度的公示，讓公眾真正的參與到項目中來。當項目方案最終確定后，也可以通過視頻輸出制作多媒體宣傳片，進一步提高項目的宣傳展示效果。

四、結語

篇10

關鍵詞: OpenGL，三維模型，系統仿真

Abstract: this paper introduces the concept of system simulation and OGL in establishing the function characteristic of the simulation model, and the simulation system, and the application of the simulation system based on subject development, very good that the established with OpenGL simulation model is convenient, easy to control the modeling, etc.

Keywords: OpenGL, 3 d model, the system simulation

中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：

1、引言

系統仿真是近30 年在系統科學、系統識別、控制理論、計算技術和控制工程等多種技術發展基礎上發展起來的一門綜合性很強的新興技術。計算機系統仿真就是，以計算機為工具，以相似原理、仿真技術、系統技術及其應用領域有關的專業技術為基礎，利用系統模型對實際的或設想的系統進行試驗研究的一門綜合性技術。從計算機系統仿真的定義可以看出，計算機系統仿真包含了三個方面的信息（三要素）：系統、模型、計算機，而聯系著它們三者之間的基本活動是：系統模型建立、仿真模型建立、仿真試驗。

“系統”是指被研究的對象，任何事物都不是孤立地存在著的。因此，仿真研究的對象也不可避免地與其周圍的環境之間存在著相互聯系。建立系統模型就是要把待研究的系統從周圍的環境中界定出來，并把它描述成數學模型。建立被研究系統的數學模型， 就是為了能用計算機語言實現。從數學模型到仿真模型的轉換過程，就是仿真模型建立。只有經過轉換后的仿真模型才能為計算機識別并運行。綜上所述，建立仿真模型是系統仿真的關鍵一環，選擇什么工具來建模也顯的由為重要。在這里就我們的課題，工業機器人動態仿真選用的工具OpenGL來探討。

2、 OpenGL 的功能特點

OpenGL 是SGI 公司推出的三維圖形庫（GL），它表現突出，易于使用而且功能強大。利用GL開發出來的三維應用軟件頗受許多專業技術人員的喜愛，隨著計算機技術的繼續發展，GL 已經進一步發展成為OpenGL，OpenGL 已被認為是高性能圖形和交互式視景處理的標準。OpenGL最大的特點首先是與硬件無關，可以在不同的平臺上得于實現，用OpenGL編制的程序，可以隨心所欲的控制三維模型，由于OpenGL同時提供了顏色緩存、模板緩存、深度緩存、累積緩存等基于雙緩存技術的動畫操作函數，因而可以實現實時的虛擬仿真。其次是建模方便，OpenGL不僅提供基本的三維幾何像素生成函數，而且提供了大量的點、線、面以及曲線曲面等基本圖元操作函數，可以構建相當復雜的幾何造型。第三個特點是高度的真實感顯示，由于OpenGL 提供了大量的著色、光照、景深、陰影、混合、消隱、反走樣、明暗處理、圖像處理、紋理映像、深度檢測等功能函數，保證了三維仿真圖形顯示具有高度的真實感。第四OpenGL 具有出色的編程特性，OpenGL 體系結構評審委員會獨立地負責OpenGL規范，使之具有通分的獨立性。程序的通用性和可移植性。由于OpenGL可以集成到各種標準視窗和操作系統中，因此基于OpenGL的三維仿真程序有良好的通用性和可移植性。最后是應用廣泛，Microsoft 、SGI、IBM、SUN、HP 等都采用OpenGL作為三維圖形標準，許多其它軟件商也紛紛以OpenGL作為基礎來開發自己的產品，目前已成為高質量三維圖形的工業標準 。

3、OpenGL 在仿真中的應用

以上的優點決定了OpenGL在建立仿真模型時的優越性，我們在建立多自由度工業機器人模型時選用了OpenGL。

3.1 工作過程

OpenGL的指令的解釋模型是客戶/服務器模式，既客戶(試圖用 OpenGL進行繪制工作的應用程序)向服務器(OpenGL的內核)命令，這些OpenGL命令由服務器來解釋。基于客戶/服務器模式，在網絡環境下很容易使用OpenGL，且在不同計算機上的多個客戶可以得到在其它計算機上服務器的服務。這樣OpenGL就具有網絡透明性。

OpenGL的庫函數被封裝在Openg132.dll動態鏈接庫中，從客戶應用程序的對OpenGL函數的調用首先被Opengl32處理，在傳給服務器后，被Winsrv.dll進一步進行處理，然后傳遞給DDI(Divice Driver Interface)，最后傳遞給視屏驅動程序。

3.2建立的仿真模型

由于機器人是一個復雜的物體，為了建模的方便，有必要把它分解為一個個圖形模塊。然后把模塊集成起來，組成整個機器人模型，同時我們知道工業機器人大體上是由機座，關節和桿件聯接組成，據于此我們設置了如下三個圖形

模塊函數：

（1）基座模塊函數

（2）桿件模塊函數

（3）關節模塊函數

各個模塊按不同的順序進行組合,經過大量的平移和旋轉，然后渲染就能得到效果圖。

我們可以進行多自由度工業機器人的運動分析和動力分析，相對簡化了工業機器人的開發過程，降低開發費用，縮短開發周期。

參考文獻

[1]吳重光主編.仿真技術[M].北京: 化學工業出版社,2000,5.

[2]Richard S.Wright ,Jr.Michael.OpenGL超級寶典[M].北京: 人民郵電出版社, 2001,6.