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第1篇

关键词:网络互联;虚拟现实;Web3D;MySQL; JSP

中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)11-2591-03

Study of the Networking Interconnection Training System Based on the Web3D Technology

HUANG Yan

(Information Technology and Engineering College, Tianjin University of Technology and Education, Tianjin 300222, China)

Abstract: Currently the species and quantity of the network interconnection training system facilities usually cannot meet the actual requirements. Most normal network simulators now are based on one brand network interconnection devices, and mainly for function configuration, absence of virtual environment. It concluded the system design scheme of the networking interconnection virtual training system. The technology of Web3D, database and Web design is applied to finish a virtual training environment, meanwhile the command sets of different brands and types of network interconnection devices are saved in databases. In this case the users can use different brands and types of devices to fulfill the training under the vivid 3D virtual environment provided by the computer. The system is an efficiency method to solve the existing problem of the networking interconnection training.

Key words: networking interconnection; virtual reality; Web3D; MySQL; JSP

网络互联实训是大中专、职业学校计算机或网络专业,以及相关培训机构必须实施的重要实践环节。设置网络互联实训室往往受到经济条件的制约,不能满足教学和培训需要。因此网络模拟器作为一种辅助方式被普遍使用。纵观目前流行的网络模拟器,大多着眼于互联设备的配置,使得初学者对互联设备没有感性认识,造成与实际操作的差距很大。另外,网络模拟器一般只支持一种命令集,给需要学习不同品牌的学生或学员带来不便。

蓬勃兴起的虚拟现实技术为上述问题提供了解决方案。它可以利用计算机生成极为逼真的环境,通过生动的视觉、听觉、触觉等效果以及随参与者的动作而变化的场景使人获得身临其境的感觉。

1 网络互联实训现状

所谓网络互联是指用网络互联设备将多个计算机网络连接起来,构成更大的网络系统,实现网络间信息交换和资源共享。Internet就是由千千万万个计算机网络互联而成的。实现网络互联即是在使用网络互联设备连接不同网络的基础上,对相应互联设备设置相关网络协议的过程。

网络互联实训是大中专、职业学校计算机或网络专业,以及相关培训机构必须实施的重要实践环节。开设网络互联实训需要的主要硬件设备包括路由器、交换机、计算机、网线以及制作和测试工具等。路由器和交换机的品牌繁多,且命令集各不相同,加之每个品牌又具有多个型号,因此设置网络互联实训室往往受到经济条件的制约,设备种类和台套数难以满足教学或培训的需要。

基于上述情况,作为实训的补充,网络模拟器普遍用于教学或培训中。但是纵观目前流行的模拟器,其共同特点是着眼于互联设备的配置,网络连接大都采用拓扑图显示。使得初学者对互联设备没有感性认识,造成与实际操作的差距很大。另外,网络模拟器一般是基于一种品牌的网络互联设备开发的(支持一种命令集)。若要掌握不同品牌设备的配置,往往需要使用不同的模拟器。

因此,需要开发一个虚拟实训系统,来解决网络互联实训中出现的问题。

2 网络互联虚拟实训系统

网络互联虚拟实训系统采用B/S结构。既可以安装在计算机机房(小型局域网)的服务器上,也可以安装在校园网的服务器上,作为相关课程网络平台的组成部分。浏览器只需安装相应的插件即可。

2.1 设计构想

在网络互联实训的实际操作中,学生或学员必须在实训前做好充分的准备工作,确定规划方案,其内容如图1所示。实训中则需按照事先准备的规划方案,进行连线、配置及测试工作,如图2所示。实训过程中大多需要配置、测试的多次反复,交互性极强。

为了尽可能地模拟真实的实训过程,虚拟实训系统应首先实现逼真的三维虚拟实训环境,展示出网络设备的外观,实现网线端口对端口的连接。在功能上应以图1和图2的流程作为步骤,依次引导学生完成实训。在配置和测试阶段,系统应模拟学生所选取的互联设备的操作系统,对学生的配置及时响应,尽可能地缩小与实际操作的差距。

2.2 总体设计

通过分析、研究,得出网络互联虚拟实训系统的总体结构,包括系统管理、设备展示、虚拟实训、经典案例和帮助五个模块,如图3所示。

2.2.1 系统管理

系统管理分为用户管理和实训管理两个子模块。

1) 用户管理

系统的用户设为三级:系统管理员、教师和学生,其权限有所不同。系统管理员可根据学校或培训机构的编制,设置合法的教师和学生。学生具有浏览设备、学习经典案例、进行实训和使用帮助的权限。教师除具有学生的权限之外,还具有管理实训的权限。

2) 实训管理

实训管理是教师的专用子模块,包括实训报告批改、经典案例编辑、添加修改网络设备及其命令集等内容。

2.2.2 设备展示

该模块构建虚拟实训室的三维场景,三维展示实训室中的设备、网线、连接器及机柜等设施,且能放大、旋转,端口、网线及连接器结构清晰。使学生获得进入实训室身临其境之感,特别使初学者能近距离观察、学习实训室中各种设施的结构,为实训做好准备。

2.2.3 虚拟实训

该模块为系统的核心模块。为模拟真实的实训,此模块可分为实训准备、配置和测试以及实训报告三个依次执行的步骤。

1) 实训准备

此步骤为虚拟实训模块的第一步。目的是避免学生未经准备直接实训,影响效果。其流程可模拟实际操作过程(图1),并在此基础上添加一些约束条件,例如IP地址分配正确性判定,设备连接时所选取网线是否正确等。这样可在一定程度上充当教师对规划方案的检查。规划方案的内容为网络拓扑图、IP地址规划方案、相关参数设定以及确定连接端口等。

2) 配置和测试

此步骤为实训过程的核心步骤。根据“实训准备”得到的规划方案,按照图2的流程进行。为给学生模拟真实的实训环境,界面布局尽量模仿真实的实训场景,例如应将网络拓扑图始终显示在界面上,作为配置的依据;设备及网线均应以三维形式出现,连线过程亦能显示出端口结构;界面的中央区域是网络的连线图;配置和测试某一设备时,可通过鼠标点击该设备,弹出窗口,模拟超级终端界面,系统将指向数据库中该设备所属的命令集,接受学生的配置或测试命令,并及时给出对应的响应。

3) 实训报告

实训报告既是实训的总结,也是对实训加深理解的过程。在实训操作完成之后,系统要求学生必须完成报告。为避免重复工作,该模块提供实训报告模板,并把规划方案的有关内容自动添加到实训报告中。该模块还提供上传和输出功能,上传供教师审阅,输出可转换为文档格式,供学生保留。

2.2.4 经典案例

该模块可按照相关教程中的经典案例设计实现,即给定网络设备、网络拓扑图及IP地址规划方案等,配置和测试步骤自动演示。其功能是课堂教学的补充,也可为初学者或自学者提供一个学习平台。

2.2.5 帮助

提供帮助信息,包括系统使用说明、设备介绍和相关理论知识简介等内容。

2.3实现技术

系统的实现可以采用Web3D、MySQL和JSP等技术和工具。

2.3.1 Web3D

Web3D技术是虚拟现实技术的一种实现形式。它是指基于Internet的、依靠软件技术来实现的桌面级虚拟现实技术。作为Internet上的交互式3D图形技术,Wed3D正在取得新的进展,并形成自己独立的框架。最具魅力的Wed3D图形将在Internet上得到广泛应用,如电子商务、联机娱乐、休闲与游戏、科技与工程的可视化、教育、医学、地理信息和虚拟社区等。

可见实现B/S结构的网络互联虚拟实训系统,最佳选择是采用Web3D技术。在种类繁多的开发工具软件中,可选择Cult3D。原因是Cult3D的文件容量非常小,却有近乎完美的三维质感表现。利用Cult3D可以实现3D真实互动、跨平台运用,只要用鼠标在3D物件上直接拖动,就可以移动、旋转、放大或缩小,还可以在Cult3D物件中加入音效和操作指引。对于一般的浏览器只需安装一个插件,即可浏览。Cult3D的内核是基于Java的,它可以嵌入Java类,利用Java来增强交互和扩展。Cult3D的开发环境具备人性化和条理化特点,开发效率高。特别是考虑到网络带宽的限制,Cult3D也是最好的解决方案。

在实现网络互联虚拟实训系统过程中,三维建模将是一个重要环节。为了更加逼真地构建虚拟实训环境,拟采用基于图像的实时建模和基于几何模型的实时建模相结合的方法。对于网络互联实训室三维场景的构建,可以选取一个网络互联实训室进行全景摄影,然后形成全景图。对于实训所涉及的网络设备和网线等设施,可采用基于几何模型的实时建模方法。其主要优点是观察点和观察方向可以随意改变,不受限制,允许人们能够沉浸到仿真建模的环境中,充分发挥想象力。因此,它基本上能够满足虚拟现实技术的“沉浸”、“交互”和“想象”的要求。拟选用3DMAX作为建模软件,由于它是最为常用的软件,对硬件要求低,且被大多数Web3D软件所支持,可以方便地把生成的模型导入到Cult3D中使用。

2.3.2 MySQL

MySQL是一个小型关系型数据库管理系统。目前MySQL被广泛地应用在Internet上的中小型网站中。优点是体积小、速度快。对于一般的个人使用者和中小型企业来说,MySQL提供的功能已经绰绰有余,而且由于MySQL是开放源码软件,因此可以大大降低总体拥有成本。

网络互联虚拟实训系统的数据库中,主要存储的是多种品牌网络设备的命令集和响应以及用户信息,但数据量不大。另外,系统要求能够快速响应。因此考虑选择MySQL。

2.3.3 JSP

JSP(Java Server Pages)是一种动态网页技术标准。它是在传统的网页HTML文件中插入Java程序段和JSP标记,从而形成JSP文件。 用JSP开发的Web应用是跨平台的,即所谓“一次编写,到处运行”。

运行JSP需建立服务器端的开发环境,主要由以下三部分组成:JDK(Java Developer Kit),JSP服务器和JSP代码编辑工具。网络互联虚拟实训系统开发可选用Apache Tomcat和Dreamweaver作为JSP服务器和JSP代码编辑工具。

3 结论

由于目前网络互联实训设施常常难以满足需要,而现行的网络模拟器产品存在不足之处。因此网络互联虚拟实训系统应用Web3D、数据库和网页设计等技术,可使得学生在计算机提供的逼真的三维虚拟环境中,使用不同品牌和型号的设备完成实训。虚拟系统可在一定程度上解决网络互联实训存在的问题,但是还无法模拟实际操作中出现的故障,因此这将是下一步研究的问题。

参考文献:

[1] 安淑芝.网络互联设备实用技术教程[M].北京:清华大学出版社,2008.

[2] 胡小强.虚拟现实技术基础与应用[M].北京:北京邮电大学出版社,2009.

[3] 高本才,刘光然.基于虚拟现实技术的培训系统开发模式探究[J].电脑知识与技术,2009,5(31):8670-8672.

[4] 张文峰,张莉娜.网络虚拟实验室及其实现技术研究[J].科技信息,2007,(27):60-61.

[5] 陈良海.《计算机网络》课程虚拟实验室的研究与探索[J].电脑知识与技术,2009,5(15):3960-3961.

[6] 张伟.Web3D技术在网络课程建设中的应用[J].电脑学习,2009(6):82-84.

第2篇

【摘 要】文章就我院高智能数字网络化护理技能训练系统在CPR实训教学中的应用，分析总结了该系统的技术特点，在CPR实训教学中的优势和弊端及使用数字网络化实训教学中应当注意的问题。

【关键词】数字网络化护理技能训练系统；心肺复苏（CPR）；实训教学

心肺复苏（CPR），是一门常见的急救技术，是护理人员必须掌握的急救技能。大连职业技术学院老年服务与管理专业，为了提高实训教学效果，进一步加快教学数字化、网络化进程，于2012年引进高智能数字网络化护理技能训练系统（GD/H1200）。以下就该系统的功能特点、在教学中的应用以及在CPR教学方面的利与弊与大家探讨。

一、数字网络化护理技能训练系统的技术特点

CD/H1200高智能数字网络化护理技能训练系统，运用现代信息技术、工程学技术与仿生学技术完美结合，将世界上最先进的医学模拟技术赋予一身，他会说话，会呼吸，有心跳，有脉搏，可以自主表现生命体征，对所给与的治疗措施自主而非人为的做出反应。该系统由全身男性模拟人、生命体征仿真器、多参数模拟监护仪、计算机为一体：具有基础护理和高级护理的功能，可提供心肺复苏术、体外除颤等多项急救操作技能。通过虚拟护理案例，制造实际医疗工作场景，提供不同状态病人，不同病情变化，使学生置身于创建的情境当中，利用所学知识做出各种判断并实施相应急救措施，教师可通过计算机教师端对每个在线学生的操作手法和过程进行实时视频监控，综合计算机同步统计数据，便于教师掌握每个学生的训练考核情况。

二、数字网络化护理技能训练系统在CPR实训教学中的应用

CPR做为应全民普及的急救技能之一，在养老护理员岗位技能培训中显得越发的重要。护理人员对该急救技术掌握的程度直接影响到对急危重老人的抢救效果。但由于其过程复杂，学生很难顺利掌握。

CD/H1200系统以PPT的形式将CPR课程，通过大量的图片、案例演示给学生，其形式形象、生动，易于抓住学生的注意力，并有明确的学习目标，规范的操作技巧，应达到的标准，通过不同的训练模块使学生能从感性和理性上迅速掌握知识点。该系统执行美国心脏协会（AHA）2011国际心肺复苏（CPR）&心血管急救（ECC）指南标准。实训操作提供3种训练模块：自操作练习、标准操作练习和实战操作练习。

（一）自操作练习：可以随意进行人工呼吸和心外按压，FLASH同步演示标准动作，时间控制区、统计区、吹气、按压条形码和操作时间实时显示。不需要按人工呼吸：心外按压=2：30的比例操作。适用于基础动作的自主练习。

（二）标准操作练习：（1）检查模拟人初始状态：瞳孔散大，颈动脉无自主搏动，判断是否符合心肺复苏操作标准。（2）单击“开始”，计时开始。（3）开始操作练习，FLASH同步演示标准动做。（4）胸外心脏按压。系统可依据按压深度和频率统计正确率。当按压深度过浅、正确和过深时，条形码显示为黄色、绿色和红色。（5）人工呼吸。系统可根据吹气量（系统默认为500-1000ML）自动统计正确和错误次数，支持口对口、简易呼吸器对口等多种通气方式。当吹气量不足、正确和过量时，吹气条形码分别显示黄色、绿色和红色。（6）系统实时显示人工呼吸和心外按压的波形图。操作成功后模拟人自主出现胸廓起伏，恢复自主呼吸，可触及大动脉搏动，瞳孔LED发光显示。（7）操作结束后，系统自动进行统计，显示学生姓名、操作日期、教师、成绩，并可打印成绩单。本模块适用于标准操作流程的训练。

（三）实战操作练习：根据系统内存案例或自定义案例，在规定的时间内完成病人意识状态的判断、标准的急救操作流程。本模块适用于应急演练。

三、数字网络化护理技能训练系统在CPR实训教学中的优势

（一）数字网络化护理技能训练系统的应用使实训教学真正进入信息化教学环境，促进了学生主动式、开发式、研究式的学习，更新了教学模式。

（二）实训教学过程中更加体现互动性及人文的特点：学生不再是被动的听，而是参与到逼真的环境教学中来，从根本上结束了传统的以课堂为中心的教学方式，代之以学生为中心，以实践为中心，以模拟环境为中心的教学方式，提高了教学效果和质量。

（三）该系统可以模拟病人病情发展全过程，设置病人生理参数，设置治疗过程，以及治疗后的效果，可对各种不同的病情进行训练和考核，丰富了教学及考核手段。

（四）促进科学高效的管理，更好的培养教师的应用能力和创新能力。

（五）从基础生命支持到高级生命支持，可以全方位的帮助养老护理学员进行标准化的技能培训。

四、使用CD/H1200系统在实训教学中应注意的问题及不足

（一）CD/H1200系统功能强大，涵盖了护理教学大纲中几乎所有的训练项目。可能由于考虑面较广，一些细节问题做的不是很完美。比如模拟人为了进行气管插管的训练，口腔会较大，但在做CPR训练时会发生漏气现象；比如静脉穿刺的管路设置、关节部位的固定装置等等都存在一些小小的瑕疵。

（二）新设备的引用为教学带来了新的教学模式和丰富的教学手段，但如果教师无法尽快的掌握使用方法并运用自如，提高教学效果就是一句空话。因此，应用前一定要请专业人员做好培训，熟练掌握软、硬件系统的操作非常关键。

（三）精心维护CD/H1200系统的软硬件是一件非常重要的工作：要建设一支计算机业务过硬又热爱实训室工作的实训技术维护队伍，适时进行维护保养。同时要与厂家人员随时沟通，及时反馈出现的问题，及时将解决，定期保养。

五、结语

通过实践证明，CD/H1200系统非常适合老年服务与护理专业的实训教学，尤其在CPR教学过程中，不仅可以迅速便捷的让学生掌握知识要点，仿真的模拟环境还增加了学生的职业感，更提升了他们的职业素养在以后工作中，我们还需要继续努力，不断研究和开发CD/H1200系统，才能使这一高智能的教学系统得到最大化的使用，才能使老年服务与管理专业培养出来的护理人员成为实践型精英人员。

参考文献

第3篇

关键词：移动互联网；输变电巡检系统

输变电设备的巡检指的是生产工作人员通过各种感官手段和特殊的工具对输变电设备进行巡检。为了检查设备正常运行，需要提前检查设备有没有异常，并对其采取措施进行控制，从而防止电网事故的发生，保障电网稳定安全运行。输变电设备的巡视是电网工作人员的重要内容，加强巡视以及缺陷管理工作，是确保设备和电网稳定安全运行的基础，也是提高变电站管理水平的重要措施。

一、输变电设备巡视的重要性

中国经济快速发展，能源需求日益增加，电力供应的安全问题也受到社会的广泛关注。所以输变电设备的运行，就变得非常重要。电力行业也已经进入到信息自动化时代，自动化程度相当高，但还有很多存在问题的运行状态需要工作人员巡视才会被发现，例如充油设备渗油漏油，瓷瓶裂纹，爬电污闪等现象[1]。

电网企业一直关注变电巡视设备的质量，但是影响该质量的因素是不胜枚举的，这其中包括各种主客观因素，客观因素比如巡视的时间，巡视工具以及天气等，主观因素如巡视员的素质、责任心，巡视管理制度等等。在实际工作中，主要表现为以下几点：巡视人员技能水平有差异，巡视人员的责任感不同，巡视人员描述混乱，用纸张手机的传统方式也影响到了工作质量，同一问题不同人员描述也不相同[2]。

二、输变电设备巡视发展的状况分析

1. 设备巡视的分类

关于设备巡视的分类，主要包括四个方面：首先，定期巡视，根据设备的状况确定日期；其次，特殊巡视，在遇到天气骤变如雷雨，大风，高温，降雪，冰雹时，设备发生事故，变电站所增加的巡视；第三，夜间巡视，变电站熄灭所有灯光后的特殊巡视，用来发现白天无法检查的爬电，跳火，制热发红，污闪等现象。第四，监察性巡视，由运行专员，班长或者上级部门组织，检查设备运行情况，检查运行人员的工作状况[3]。

2. 现有的巡视制度存在的问题

首先，巡视欠缺标准和内容。巡检人员往往是去看去检查，具体要检查哪些项目，什么内容，不是每个人都能记住，就有可能发生检查不周全的情况。其次，实际工作中存在漏巡忘查的情况。由于电网的发展，设备的增加，为了企业效益的提高，大多数电网公司都会采用中心运检的形式，让一个团队去负责一片区域，这样就会增加员工工作量，这就需要合理的制度和技术来规范，否则单凭人力会出现漏巡忘查的情况。第三，巡检质量有所下降。电网扩大，设备增加，人手却在减少。第四，巡检员工的运行经验和知识结构存在差别，导致对运行状况的把握存在差异。

三、基于移动互联网的输变电巡检系统设备构成

1. 移动互联网概述

移动互联网是由于无线移动网络和有线互联网结合在一起而产生的，更加方便人们的生活。移动互联网以个人数字助理，智能手机，便携式计算机等作为终端设备，以无线局域网，无线移动通讯网络以及无线城域网作为互联，直接访问互联网或者通过无线协议实现对互联网的访问。随着第三代通信技术和智能手机的发展，移动互联网将人们带入一个全新时代。

移动互联网的终端体积小，使用方便，简单方便携带，具有灵活性，简易性以及隐秘性。

2. 输变电巡检系统信息流的传输

输变电巡检系统是终端软件，在智能手机上运行，首先登录程序，通过WIFI或者通讯网络向应用设备发送认证信息，认证后调取服务器的数据库信息，将信息通通过无线局域网或者通讯网络返回终端软件，终端程序的数据和服务端上的数据可以实现实时更新。如下图1所示：

图1 数据流在输变电巡检系统设备间的信息传输

3. 巡检终端关键技术及设备

巡检系统采用一维条形码识别技术，通过扫描定点条形码实现巡视检查工作。一维条形码将宽度不等的空白和黑条，按照编码规则排列，常见条形码是由反射率差别很大的白条和黑条排成平行线图案，使用特殊一起进行识别，转换成计算机识别的信息。将每一个物体建立唯一对应的编码。一维条形码只是用来区别物体，没有过多含义，只有通过数据库中的数据才能反映相关含义。

4. 输变电巡检系统的特点

第一，便携性、移动性，移动设备体积小，携带比较方便，随时随地可操作，方便数据录入。

第二，易操作性，移动设备具有触屏功能，操作简单。

第三，业务规范性和标准性。巡检工作的程序已经固定在系统中，防止人为改变。

第四，电子化、信息化，巡检工作变得标准化，一部智能手机就可以实现。

四、输变电巡检信息管理系统数据库的建立

输变电巡视系统的信息数据库采用MySQL建立数据库，该数据库不需要投入更多的资金来进行数据库建设，因而得到广泛应用。巡检系统的工作流程如下图2所示。

图2 巡检系统的工作流程

要保证输变电巡检系统顺利运转，要处理好以下问题：第一，保证无线通信网络能在所有工作的地方都能够使用；第二，后台数据库与移动端必须顺畅连接；第三，构建设备基础数据。

五、巡检系统功能模块设计

巡检系统功能模块有两部分，分别是移动端系统和后台管理系统。

关于后台管理系统功能模块，主要需要对其进行以下四点的设计：第一，变电站管理，进行变电站的删除，增加以及修改，建立相关信息数据表。第二，设备管理，录入设备数据。 第三，人员管理，删除或增加人员，设置人员权限。第四，巡检计划管理，设定巡检期限，查询巡检结果。

结语：

输变电巡检系统有效提升了设备效能，增强人员责任感，保证质量，同时为电力行业引进新的技术手段，巡视工作的标准更加清晰，巡视更加到位，使得变电站的管理又有了很大进步。基于移动互联网的输变电巡检系统的设计与开发，是变电设施巡检方面的创新设计，但仍然存在不足之处。移动互联网是未来发展的方向，也是电力行业发展全新的动力。

参考文献：