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虚拟技术论文范文1
动画作为艺术的一种表现形式，它具有特殊的文化内涵。动画艺术来源于生活，但它的艺术表现形式却又远远高于生活。动画创作中想象力和创新性是关键，动画中创造性大都是如何来体现的呢？它靠技术，然而在当前社会迅速发展的影响下，很多新型技术都进行了革新和研发，也伴随着动画行业的发展迎来一个灿烂的春天，并且在表现形式上呈现出多元化。很多动画作品不但在商业上获得了极大成功，而且其民族性、国际性、艺术性上也体现的淋漓尽致。所以说新技术的革新是动画艺术的发展趋势。
动画在当前社会的发展中，在形式上很多情况不能满足商业或艺术上的要求，这就要求动画技术进行革新以满足其需求。然而，虚拟现实技术就应运而生了，虚拟现实技术使动画艺术在表现形式上更广，甚至促进新兴行业的产生。例如，虚拟三维仿真动画游戏，建筑漫游交互可视化，模拟军事、工业制作互动领域。
三、模拟真实环境，实时仿真交互
模拟真实环境主要是应用在商业中，早在加拿大，就已经投入运用了，即，在商业会议中，会议中的人员都不会到场，而是在家拿出手机或是电脑，进入一个虚拟的办公环境中，大家都坐下来开会就好了。这样就大大节省了资源。在虚拟的环境中每个模型的外形，进行真实的拟合，然后通过数据转换成三维模型。比如，蓝天白云花草树木的模拟、虚拟现实主题公园真实模拟、真实的建筑场景等。
四、动画艺术与虚拟现实技术的发展
动画艺术的设计可以挖掘传统文化中的元素。传统文化经过几千年的沉淀，所留下来的优秀文化大多是符合大众口味，都有其独特的艺术形式，吸引着各自的爱好群体。虚拟现实技术随着科技的发展，也日益健壮，把动画艺术融入到虚拟现实当中，其视感、触觉可谓大为观止。建筑行业中，为了把握市场趋势，果断启用最新技术把握住了商机。虚拟现实技术甚至成了当今房地产行业综合实力的象征与标志；工业生产中，虚拟现实技术给其带来了便捷，提高了效率，更是减少了损失；在军事模拟动画中，给战士充足的现场感觉，提升了培训质量。
五、结语
虚拟技术论文范文2
一、虚拟仪器与运动控制
1.虚拟仪器与图形化编程语言-LabVIEW
虚拟仪器(即VirtualInstrument，简称NI)是一种基于计算机的仪器，就是在通用计算机上加上软件和(或)硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就象是在操作一台他自己设计的专用的传统电子仪器。在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个仪器系统的关键，任何一个使用者都可以通过修改软件的方法，很方便地改变、增减仪器系统的功能与规模，所以有“软件就是仪器”之说。虚拟仪器技术的出现，彻底打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的模式，虚拟仪器技术给用户一个充分发挥自己的才能、想象力的空间。用户(而不是厂家)可以随心所欲地根据自己的需求，设计自己的仪器系统，满足多种多样的应用需求。
虚拟仪器系统是计算机系统与仪器系统技术相结合的产物。它利用PC计算机强大的图形编程环境和在线帮助功能，结合相应的硬件，快速建立人机交互界面的虚拟仪器面板，完成对仪器或设备的控制、数据分析与显示，提高仪器的功能和使用效率，大幅度降低仪器的价格，使用户可以根据自己的需要定义仪器的功能，方便地对其进行维护、扩展、升级等。
LabVIEW是美国NI公司利用虚拟仪器(virtualinstnlments)技术开发的32位，主要面向计算机测控领域的虚拟仪器软件开发平台。LabVIEW同时也是一一种功能强大的图形编程语言，但它与传统的文本编程语言(如c语言)不同，采用了一种基于流程图的图形化编程形式，因此也被称为G语言(graphicallanguage)。这种图形化的编程形式，方便了非软件专业的工程师快速编制程序。LabVIEW也不同于传统文本式的编程语言的顺序执行方式，而是采用了数据流的执行方式，这种方式要求程序仅在各节点已获得它的全部数据后才执行。
多任务并行处理一般是通过多线程技术来实现的，不同的任务实际上通过各自的线程轮流占用CPU时间片来达到“同时”处理的目的。LabVIEW也采用了多线程技术，而且与传统文本式的编程语言相比，有两大优点：LabVIEW把线程完全抽象出来，编程者不需对线程进行创建、撤销及同步等操作；LabVIEW使用图形化的数据流的执行方式，因此在调试程序时，可以非常直观地看到代码的并行运行状态，这使编程者很容易理解多任务的概念。
LabVIEW图形化编程语言有效地利用了当今图形用户接口的点击特性。编写程序只包含以下的一些简单步骤：
用鼠标选择仪器函数作为对象；
描述测试步骤和对象之间的关系；
建立初始条件。
2.运动控制
运动控制卡是一种基于PC机、用于各种运动控制场合(包括位移、速度、加速度等)的上位控制单元。它的出现主要是因为：
为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求；
在各种工业设备、国防装备(如跟踪定位系统等)、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中，急需一个运动控制模块的硬件平台；
PC机在各种工业现场的广泛应用，也促使配备相应的控制卡以充分发挥PC机的强大功能。
运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制核心，大多用于控制步进电机或伺服电机。一般地，运动控制卡与PC机构成主从式控制结构：PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作(例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等)；控制卡完成运动控制的所有细节(包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等)。运动控制卡都配有开放的函数库供用户在相应系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。因而这种结构开放的运动控制卡能够广泛地应用于制造业中设备自动化的各个领域。
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，步进电机由于具有转子惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点，成了控制系统的主要执行元件之一。步进电机的控制方法包括开环控制和闭环控制两种。
二、基于虚拟仪器的步进电机控制系统整体结构与原理
一般运动控制系统主要由五部分构成：被移动的机械设备、运动I/O的马达(伺服或步进)、马达驱动单元、智能运动控制器、以及编程/操作接口软件。
本系统的目标是利用笔者实验室已有美国国家仪器公司(NI)的NIPCI7354伺服/步进运动控制卡及其配套软件、NI7604伺服/步进驱动器及其配套软件、两相步进电机、LabVIEW软件、多轴精密电移台(负载)、PC机等构建一套步进电机运动控制系统，分别实现单轴、两轴、三轴和四轴的运动控制，要求系统具有数控系统的基本功能，能实现不同坐标系下的直线、圆弧插补、速度控制、电子传动等功能，以供实验教学应用。系统整体结构框图如图1示。
图1系统整体结构框图
1.NIPCI7354运动控制卡
NIPCI7354控制卡可同时控制包括交流和步进电机的4轴运动，能实现诸如点到点位置控制、速度控制、三维直线、圆弧、螺旋型和球形运动、电子传动、混合运动、回程和限位控制、Trigger输入和Breakpoint输出等功能。NIPCI7354的嵌入式固件是基于RT0S(实时操作系统)内核的，实时性强，通过简单易用的运动控制器、软件、以及外设提供集成方案的功能与能力，为一般伺服与步进应用提供精确、高性能的运动功能。该运动控制器可以使用支持Windows2000/NT/Me/xp操作系统的LabVIEW、MeasurementStudio(LabWindows/CVI、VisualBasic)以及C/C++进行编程。
NIPCI7354运动控制卡是高性能PCI步进/伺服控制器，可用于所有运动控制系统中，控制器采用先进的技术，在嵌入式实时运动或者以主机为中心的编程环境中提供混合运动轨迹控制和完全协同的圆形、线性、点到点、齿轮和空间矢量控制。其丰富的功能可以满足最为严格的要求。
NIPCI7354运动控制卡的主要特点：通过PCI总线与主机(上位机)通信；68芯VHDCI输出电缆；普通数字输出电压：0-32V；高电平3.5--30V，低电平0—2V；最大脉冲速率：100KHZ；运行电流：3-14mA；触发输出最大脉冲速率：1MHz；
2.运动控制软件
利用NILabVIEW图形化编程语言以及各种应用软件可以开发功能强大的运动控制程序，运动控制器配备NI-Motion驱动软件提供的LabVIEWVI、固件更新程序、DLL程序，可以利用其它开发工具(比如MeasurementStudio，LabWindowsCVI)或其它编程语言开发运动控制应用。NI运动助手(MotionAssistant)是一个采用LabVIEW代码生成方法的附加工具，运用该工具您只需进行极少编程甚至无需编程即可开发LabVIEW运动控制应用。
3.NI7604驱动器
NI7604驱动器将NI7354提供的四轴运动控制信号放大，以驱动两相步进电机运转，带动精密电移台运动。该驱动器将运动控制器与特定应用马达、编码器、限位器、用户I/O连接在一起。一根控制电缆连接运动控制器与驱动器，为全部的命令集与反馈信号提供一个通道。
NI7604的主要特点：输入电压：115V/23V，2/1A，60/50Hz；步进放大器：IM481H；每相电流：0.2—1.4A；电源连续输出容量：80W；输入电缆：68芯VHDCI型；输出电压：24VDC；+5V输出：1A。
4.运动控制外设
两相步进电机4台，四轴精密电移台一套，电移台是滚珠丝杠/螺母驱动结构。系统原理图如图2示。
三、系统工作原理
通过上位机(PC机)的数据终端设备设置步进电机的目标位置、加速度、速度和减速度(即发出运动控制任务)，NIPCI7354运动控制卡根据设置信息控制电机的运动时间(输出脉冲个数)和方向，即控制卡完成实时运动规划，NI7604驱动器放大脉冲信号以驱动电机运转。
在电机运行过程中，控制脉冲的频率f应随时变化以满足电机低速起停及高速运行的需要。脉冲频率由发送数据的波特率(B)决定，每发出一个脉冲需用两个二进制位1和0来构成其高、低电平，所以f＝B/2，通过调整发送数据的波特率可改变所发出的控制脉冲的频率。按常规波特率系列发送数据时所产生的控制脉冲频率变化较大，不能满足电机正常起停及调速的要求，为此计算机需按非标准的波特率发送数据以产生任意频率的控制脉冲。一般在电机起动及停止阶段每发送一个字节调整一次波特率，以使电机起停得尽量平滑。
四、软件研究与实现
在系统硬件环节构建完成后，先后逐步完成了单轴直线运动控制、两轴平面运动控制、三轴空间运动控制系统的软件研究与开发。
控制软件利用LabVIEW7这种虚拟仪器软件开发平台设计，每个程序分为前面板和框图程序两部分。前面板用于设置控制参数和显示控制过程及结果，框图程序是程序的代码。两轴平面螺旋运动前面板如图3示，两轴平面螺旋运动框图程序(局部)。
虚拟技术论文范文3
在计算机虚拟网络技术出现之前，我国也在使用一些网络技术进行信息数据的传输和网络之间的连接，但是以往的这些连接方式由于受到地理环境的影响，那么计算机虚拟技术的实施过程中存在很大的阻碍，那么在计算机网络技术灵活运用的过程中，就必须要正确的认识到计算机网络技术使用的灵活性，能够进行系统网络连接的灵活使用，从而促进其更有效的利用经济资源和信息资源进行合理的网络数据传输和运用。通过实现计算机虚拟网络技术，能够减少人工操作量，这样就能够有效的避免在人工操作过程中造成对计算机网络虚拟技术的影响，造成后期的维护工作开展的麻烦，在工作过程中，通过减少虚拟网络的资源消耗，能够以最小的经济利益成本实现同等的信息数据传输，同时提高了信息数据传输的准确性，在保证达到信息交换和数据传输最大安全运行的基础条件下，能够确保其良好的使用，通过获取局域网相关的信息，避免了交换机在直接复制信息的过程中容易造成不必要的信息传输堵塞，提高了网络连接的实用性，同时可以有效的替代路由器工作，提高了计算机虚拟技术发展运行的效率，通过将其技术很好的加以应用，从而促进其更好的发展和运行。
二、计算机虚拟网络技术的应用原则探讨
计算机网络技术在我国最近几年的发展过程中也取得了很好的发展效果，当前我国的计算机网络工程发展非常迅猛，在发展过程中由于其先进性的特性，因此其淘汰速度非常的快，那么就需要进行软件的频繁更换，在操作过程中耗费了大量的资金，因此在计算机虚拟网络技术应用过程中，我们需要做好其前期设计工作的开展过程中，在设计工作开展时，要保证其正常的功能良好使用，同时也需要考虑其使用寿命，那么在软件和硬件更换和设计过程中，需要做好相应的设备筛选工作。通过明确目标，从而在设计过程中，能够提高设计技术的实施和发挥，减少设计成本的浪费，节约成本，从而更好的推动计算机网络技术的良好发挥运用。在计算机网络虚拟技术应用发展过程中，会存在很多的不确定影响因素，那么在其设计过程中，就需要正确的认识到这些干扰因素对计算机网络技术发展可能产生的不良影响，从而正确的认识计算机网络技术发展过程中，所遇到的这些问题，能够正确的对待，并且确保工作的顺利开展。在实施技术和网络技术应用过程中，需要制定严格的技术设计规范，通过对其计算机网络技术进行严格的规范和整理，保证计算机性能能够得到较好的发挥，同时将整个规范设计计划贯穿到整个网络技术的应用过程中。让研究人员能够通过利用大量的资源确保计算机的稳定运行和功能的良好发挥，从而提高了虚拟网络的安全实施和操作，在进行规范实施的基础上，能够加强对操作规范的认识，改善其操作过程，从而提高网络的安全稳定运行。
三、计算机虚拟网络技术的实际应用探析
计算机虚拟网络技术的发展能够试下在公开性的网络平台上构建一个安全性能高、稳定性强的私人网络，VPN和VLAN两种不同的虚拟连接方式相比于其他的连接方式，更加的高效、安全、稳定、经济，在其运行过程中，采用的是实名制的身份认证方式，这就能够保证信息的准确性，即使是在公共网络中获取到了用户名等有关信息，也不会造成密码的泄漏，那么信息数据的安全性明显提高，提高了整个网络数据传输和保存过程的安全性能。这两种虚拟的网络技术，可以在公开网络技术的基础上进行了进一步的发挥和改善，采用的是虚拟网络技术，其表现形式也更加的抽象，在虚拟网络技术操作和应用过程中，都是由专业的操作人员进行操作和实施，这样就能够保证基础网络和专业性网络之间存在较大的差异，使得基础网络技术和专业性网络技术能够很好的发挥和实施，作为一项独立的专用网络系统，计算机虚拟网络能够确保个人和公共网络的分离，做到信息数据的独立传输和独立保存，从而能够最大限度的保证资源的稳定、安全和有效。
四、结束语
虚拟技术论文范文4
关键词：虚拟用户交换机（CENTREX）泵站应用
虚拟用户交换机（CENTREX）技术，也称为集中小交换机，是当今电话通信中较新的应用技术。虚拟用户交换机可以根据用户需求，在集团用户端不装任何用户交换机（PBX），而利用电信局的数字程控交换机的软件功能，将若干用户定义为一个系统用户，组成一个虚拟内部网，并将其并入公用电话网，在为用户提供普通电话用户的各种通信业务功能的同时，使用户享有小交换机的基本功能，就像这台小交换机集中到局用交换机中来了；CENTREX用户除了拥有一个普通市话号码外，还有一个用于虚拟网内部通话的4位数字的分机号码。CENTREX技术通过利用公用电话网的资源来组成专用虚拟网络，取消用户交换机，从而简化了用户的网络层次，便于用户统一规划和管理，对网络整体运行水平的提高具有重要意义，它的出现是通信技术发展和电信市场竞争的结果。
一、虚拟用户交换机（CENTREX）的特点
虚拟用户交换机突破了原有小交换机的框架，克服了用户交换机接续迟缓、通信不畅等缺点，其优点是PBX无法比拟的。对电信运营商而言，它充分利用了网络资源，提高了已有投资的回报率，同时也统一和加强了对集团用户的管理。而对我们用户而言，则节省了初期投资费用和设备维护费用及通信费用。CENTREX的主要特点包括：
节省投资：由于在用户端不需提供安装场所，用户也不用购买交换机等设备，装机费用与普通电话相同，因此初期投资费用较低；在日常使用中，虚拟网用户内部通话直接拨分机号码即可，而不用缴纳通话费；同时由于用户端没用交换机等设备，因此不许设专人进行维护操作，也不存在设备更新升级问题，节省了日常的运营维护费用。
扩容方便：使用CENTREX的用户能够根据实际使用需要非常方便地增加或减少容量，相对PBX扩容性几乎无限（104），能灵活适应变化着的要求。
业务多样：用户不仅能使用CENTREX的特定功能和PBX的基本功能，同时还可使用公用电话网中普通用户所能使用的新业务和功能。
家庭办公：CENTREX还是解决日益增多的家庭办公的良好手段。公司可以将雇员家中通信设备作为虚拟专用网中的一部分，通过虚拟交换机实现内部通信。如果结合广域集中用户交换机（WAC）业务使用，还可将分散在不同地方CENTREX用户整合在一起，而不用受地域的限制。
二、虚拟用户交换机（CENTREX）的业务功能
虚拟用户交换机（CENTREX）运行的业务分为基本业务和补充业务两种。基本业务主要包括：
1、权限限制：根据使用要求，对CENTREX网用户进行呼入、呼出的权限进行设置，也可设定内部通话、市话、长途限制；
2、话务员功能：可应答拦截网内外呼叫或转移呼叫，提供网内分机号码的查询，配合话务台还可实现其他更多功能；
3、区分振铃：可对于网内呼叫或网外呼入采用不同的振铃音；
4、呼叫代答：当呼入电话无人应答时，有权限的任意电话都可拨打代码接听；
补充业务的种类与公用电话网上普通电话所具有的补充业务基本相同，包括：缩位拨号、免打扰服务、查找恶意呼叫、呼叫转移、遇忙回叫、呼叫等待、三方通话、会议电话、主叫号码显示等。同时，CENTREX还能直接向系统内用户提供综合业务数字网（ISDN）服务。
随着我国虚拟用户交换机（CENTREX）技术的发展，一些新的功能如异地设置无条件呼叫前转、由主叫用户控制的呼叫等待、语音/数据保护等也将逐步得到推广。
三、虚拟用户交换机（CENTREX）在太浦河泵站工程中的应用
太浦河泵站位于江苏省吴江市太浦闸南侧，是太浦河工程的重要组成部分，其等级为I等大（1）型规模，主要建筑物包括泵房、管理区、拦污栅闸、公路桥、进出水渠、变电站等。泵站装有单泵流量为50m3/S、设计扬程1.69m、斜15°轴伸式轴流泵及配套1600kW异步电机6台，配套电机与水泵之间通过齿轮箱连接，设计总流量为300m3/S。
根据太浦河泵站原设计，泵站设置1台30门普通电话程控交换机，供泵站和管理区日常使用。交换机和总配线架设置于管理区总机房内；在变电站继保室内设置分配线架，用于连接主泵房和变电站内的电话接线盒。电话机布置按管理区10门、主泵房及变电站20门分配。为将来扩展及电话位置调整方便，在主泵房及变电站各操作面共配置100门电话接线盒，管理区各办公室及宿舍均配置电话接线盒，并敷线到位。从管理区总机房总配线架拉一路60对电话电缆至变电站分配线架。由于进行太浦河泵站工程初步设计时，虚拟用户交换机（CENTREX）技术尚未得到大规模推广（尤其是在工程所在地），故原设计方案是当时技术条件下最经济可行的方法。
2003年3月，我们准备开始程控交换机系统设备的采购、安装，但在项目实施过程中，我们了解到虚拟用户交换机（CENTREX）业务已在吴江地区开通并推广应用。于是从技术和投资两个方面对虚拟用户交换机（CENTREX）和用户小交换机（PBX）进行了综合对比分析：
1、技术角度
首先我们从技术角度对两种方案进行了对比：
如果采用CENTREX方案，由于在用户端没有交换机等设备，因此原设计的总机房可取消。由于CENTREX方案使用的电信局的大数字交换机，一般来说电信局的交换机都有热冗余备份，设备的维护也由电信部门负责，因此系统的可靠性相对PBX方案要高；同时，用户还能与公用电话网同步升级，无需像使用用户交换机那样另行投入资金进行设备的更新换代。采用CENTREX方案，可以灵活的进行扩容，电话接通率也较高，不像小交换机扩容要受交换机容量的限制，同时由于中继线数量的影响其电话接通率也较低。另外，相对PBX方案，CENTREX方案还能轻松实现ISDN等功能。
2、投资角度
我们从初期投资和日常使用两个方面对两种方案进行了对比。
A、初期投资
如采用PBX方案，需配置一台30门的小交换机，按设计技术要求其价格一般在4000~5000元左右；根据吴江地区电信部门的要求，30门的小交换机中继线数量按交换机容量3:1配置，则需设置10条中继线，每条中继线开户费500元，计5000元；加上安装、调试等其他费用，其初期投资一般在20000元左右，这还不包括另外单独设置总机房的费用。
如采用CENTREX方案，按开通30门电话计，开户费每门电话208元，其初期投资仅为6240元。比较CENTREX方案，可节省1万余元。
B、日常使用
采用PBX方案，在日常使用时需按中继线数量交纳月租费，按分机数量交纳代维费，计1000元/月。通话费按每条中继线实际发生情况结算，其资费标准同普通电话用户。另外交换机等设备还需设置专人进行维护操作，增加了用户的行政性支出；加上设备折旧费用，我们估算共需2000元/月。这样每月开支为3000元+通话费。
在日常使用中，月租费分两种情况：如开通市话，月租费按15元/门计算；如不开通市话而只进行CENTREX网内通话，月租费按30元/门计算；其它资费标准与普通电话用户一样，而在CENTREX网内用户之间通话时不需交纳通话费。由于用户端没有安装交换机设备，因此不需设专人进行维护操作，节省了设备折旧费和运行维护费用。我们按月租费30元计算，每月开支仅为900元。不考虑通话费的因素，每月节省费用2100元。
从而可以看出，在技术经济性上，CENTREX方案要优于PBX方案。根据吴江地区电信部门开通CENTREX业务的条件（不少于16门电话），在太浦河泵站采用CENTREX方案是完全可行的。经研究，我们决定采用CENTREX方案。
根据泵站目前运行需要，暂时只开通了18门电话，管理区布置11门，变电站布置7门。同时考虑以后扩容和电话位置调整方便，保留原设计总配线架、分配线架、电话接线盒及电话电缆位置、数量不变，并从管理区西侧公用电话网拉一路50对电话电缆至总配线架备用。
虚拟技术论文范文5
虚拟现实技术（VirtualReality，简称VR）是综合了计算机三维图形技术，感观反馈、立体声、语音输入输出以及广角立体显示技术等，创造出为使用者提供身临其境的三维世界，并且进行感观交互的人工环境。近年来，虚拟现实技术以其提供听觉、触觉、视觉等感观模拟的特点广泛应用于各个领域，发展迅猛。虚拟现实技术的特点：
（1）环境模拟
利用计算机模型产生实时三维图形，根据使用者所需工作环境或实验场所的空间方位及时间参数等数据模型，可以设计出很逼真的模拟图像，同时结合立体显示技术呈现给使用者完美的模拟系统，需要注意的是空间或环境变化时显示刷新频率对于使用者感观的影响。
（2）感观反馈
可以通过立体声效果实现声音方位和远近的改变，通过带有震动触点的道具模拟触觉感应，以此来实现虚拟系统中听觉触觉的反馈效果。
（3）人机互动
通过语音识别系统或者计算机进行语音或命令输入。虚拟现实技术的以上特点完全适用于煤矿安全生产培训系统，通过计算机3D技术模拟出煤矿生产环境，用户以第一视角进入，可以熟悉工作环境、训练各种工作技能，应对突况等。
（4）三维动画效果
场景制作完成后需要使用AdobePremierePro将音效和动画进行合成和剪辑，还需要使用转场效果及特效来达到逼真效果。
2煤矿安全培训系统总体架构
矿井作业模拟系统由计算机控制系统来操控整个系统，用户登陆后通过计算机控制系统连接运动控制接口，可以通过启用采掘模块进行采掘模拟训练；通过启用风险识别模块训练工人判断、识别和处理危险的能力；通过互救、逃生训练锻炼工人自救和相互救助的意识。同时用户还可以通过传感器控制感受第一视觉漫游矿井，熟悉矿井生产环境和生产设备，这对于新员工来说非常必要，可以通过模拟系统尽快熟悉工作环境。
3模型构建
模型构建主要以创建不规范生产操作、重大生产事故示例和安全事故应急预案演练模型为主，使用户可以通过模拟系统达到亲身体验的目的，培训系统主要采用3DSMAX建模和渲染。其中大型设备采用多边形建模技术，以先精模后简模为原则，建模前需要根据设备的实际尺寸确定模型的比例，根据设备运行参数设置模型运动轨迹和参数；小型设备则使用图片处理软件和贴图技术进行处理，多采用纹理贴图以提高仿真度。井下巷道模型应该按照实际巷道的尺寸、复杂程度和矿井生产图纸来构建三维模型，力求模型比例与实际生产环境相符合，为了保证安全培训系统的可扩展性，按照由简单到复杂递进的顺序依次创建，形成系统的巷道模型库，应对生产环境随时扩展的可能性。场景建模主要是根据实际巷道环境创建包括电缆、机电设备、管道和支架等辅助设备，主要采用贴图技术，使场景模型更加逼真。利用特效编辑器生成烟雾，利用灯光设置达到瓦斯爆炸效果，后续连锁反应会涉及到物理模块及反应堆力学技术。人物模型的建立极为关键，人物造型是否逼真直接反映了模拟系统的仿真质量。在进行人物建模时首先进行外形创建，以实际生产的不同工种为原型进行分角色设计，人物运动效果要注重细节，如对安全事故发生时人物的反应和动作要进行动作采集并进行数据分析，作为突发事故时人物反应的分析资料。人机交互则利用VIrtools实现。
4结语
虚拟技术论文范文6
1．1传感器
本设计采用的传感器型号是Vaisala公司生产的气象变送器WXT520，是一个轻巧的小型变送器，采用紧凑式包装，可提供6种气象参数。WXT520用于测量风速、风向、降水、气压、温度和相对湿度。传感器外壳的等级为IP65/IP66，适合于我国北方的恶劣天气。WXT520采用32VDC，并使用可选择的通信协议输出串行数据:SDI－12、ASCII自动和轮询。有4个串行接口可供选择:RS－232、RS－485、RS－422和SDI－12;并配备了一个安装用8针M12接头和一个维护用4针M8接头。
1．2主控系统
主控系统包括数据采集器与控制器，具体包括控制器、采集器、通讯模块、供电电源和存储模块等部分。主控器通过嵌入式软件与供电、采集、通讯、存储等单元协调工作来完成。自动气象站的核心是数据采集器，负责数据收集、传输、统计分析和数据存储［4］。采集器电路主板包括主板和底板。主板是嵌入式工控主板，具有良好的扩展性，操作性、支持第三方控制器，包括时钟管理、实时及周期间隔定时器、复位、关机、高级中断及调试单元(DBGU)。通讯单元为西门子6GK7型工业以太网通讯单元，可以做到网络统一，可与支持EtherNet/IP的设备连接，结合使用Ethernet功能使其具有传感器监控器及控制值备份等现场实际应用功能，要想完成任务下达命令和数据上传功能需要通过网络来实现。通讯模块起到关键作用，所以要求其具备以下功能:①支持国际标准通讯协议，如TCP/IP(6．0)、UDP或者PPP，具有标准RS232串口;②可以自动监测联网状态，短线1min内自动拨号重新连接，防止数据的丢失;③接口速率为可选的1200～9600kB/s范围。存储单元:因采集数据的频率较短和跟踪监测的时间范围较长，因此采用存储容量为闪迪256G固态硬盘，用于保证存储容量及数据的安全性、稳定性和读取速度，同时存储单元可以记录系统工作状态。防雷单元:由于监测系统需要全天候连续工作，所以需要面对复杂天气状况，因此加装防雷设备对于整个系统的安全性尤为关键，本系统采用的是雷太LY1－B系列电涌保护器(一级防雷器)。供电单元:由于本系统需要在田间进行监测，不宜采用城市供电，因此选用了太阳能电池进行供电，对电池的容量要求为在无光线的环境中可以连续供电10天。扩展单元:新型传感器需要有相应的端口或接口与主控系统相连接，以满足系统升级或新添设备需要。
2系统设计
农田气象信息远程监测系统的主控器选用的是Atmel公司的ARM9系列的AT91SAM9260处理器。该处理器可以采用Linux操作系统，通过嵌入式应用控制程序，实现农田环境多要素气象数据的采集、处理及存储的功能。被采集到的气象要素基于TCP/IP协议的通讯网络，采用无线GPRS方式，根据实际情况选择最佳的组网方案，实现无线气象数据传输，并基于LabVIEW开发农业气象信息管理软件，使气象信息能够被读取。
2．1采集控制设计
采集系统可以实现采集并对采集到的气象要素信号进行处理。采集系统内部设有存储器，可以进行信息清除并对采集到的各气象要素的数据进行存储，有接口USB实现信息数据的备份功能。系统设有通讯接口RS232/RS485，可以通过该接口与GPRS/CDMA等通讯设备连接。该系统有时钟校准功能，通过监控中心下达指令，对气象站的时间进行校准。数据处理的方法需要设计采集数据的时间间隔。气象数据的监测主要为定时扫描各传感器的数据，通过通讯模块将数据的电信号传到主控系统中经既定程序(LabVIEW)计算;通过屏幕可以直接读取实时数据，针对特定时间段的数据可以进行有目的的分析，如平均值，不同时间点的变化趋势数据以及不同周、月份、年份的数据统计分析等［5］。收集数据默认为温度、相对湿度、降雨量、风向、风速及气压;当增加传感器时，在主控系统中重新设置就可以进行增加项目数据的收集。各气象数据中气温、相对湿度、雨量、气压的数据传感器每10s测定一次，根据气象学上常规的统计方法，通过程序收集到1min内每10s的瞬时气象数据。气温、相对湿度、雨量、气压在1min内会收集到6个数据，舍弃一个最高值和一个最低值，使用其余的4个测定数据来计算算术平均值，此值为监测系统最终在屏幕中实时显示的瞬时数值。风向、风速的监测频率为1次/min，系统计算每5min内5次测定值的算数平均值，此数据在LabVIEW程序界面中实时显示。所有测定的数据在数据库中均有保存，如统计部门需要对数据进行特殊分析，均可在数据库中将数据导出。在数据库中如有异常数据，一般以超过临近时间点两倍的数据值进行特殊标记，以便提醒管理员对相应数据进行核实和异常情况的分析。
2．2通讯设计
前端采集部分与后端监控中心系统通信采用无线GPRS通信方式，由于农田气象站放置在室外，因此不适宜采用光纤传输，而采用GPRS无线能够解决此问题［6］。GPRS采用的组网方式是公网固定IP的方式。GPRS拥有传递及时、通信信号好等优势，在并组网时减少对原有网络资源的浪费，节约了成本，并可以在室外复杂环境中实时进行监测，而且具有一定的安全性。室外自动气象站与气象信息管理系统需要建立点对点的网络连接，在连接过程中需要以无线方式登陆到以太网络来获得网络地址。要实现网络服务器地址和端口映射在气象管理系统中，需要气象信息管理系统软件采用其网络子网地址，这样在管理系统显示软件中就可以实现气象数据的双向通讯，进行有效的信息传递和收集［7－8］。图2为基于GPRS无线通讯的气象信息系统示意图。
2．3软件设计
气象信息管理系统可以通过网络来查看气象信息。本研究天气显示采用的软件是LabVIEW，此软件是美国国家仪器公司推出的一门图像化编程语言，同时也是著名的虚拟仪器开发平台［9－10］。作为一门图形化编程语言，LabVIEW秉承了其简单易用的一贯作风，使用户能够快速编写出强大的应用程序。本研究的LabVIEW编写程序图，如图3所示。为了方便叙述，本文把风向、风速、温度、湿度、雨量和气压多种气象数据统称为气象信息值。气象系统天气前面板显示图，如图4所示。通过该系统对哈尔滨市香坊区东北农业大学校内气象信息值进行监测，与气象台预报数据作为参考进行对比，气象信息值监测结果如表1所示。表1中实测的时间跨度是实验当天早6:00至晚18:00。从数据中可以看出，实测日期当天监测到的温度、湿度、雨量、风速和气压与参考值相比，具有良好的线性关系，系统可以准确计算出当天所监测气象信息的平均值。此收集到的气象数据只是一天中的部分数据，所以经过系统分析计算出来的数据只能代表所监测时间范围内的气象信息，与气象台的参考值有偏差。
3结论
