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化工仿真技術范文第1篇

關鍵詞：虛擬仿真技術；高職院校；化工實訓教學；應用

化工行業是國家產業體系的重要組成部分，是國民經濟中的支柱產業之一。而在化工生產過程中，往往會使用到易燃易爆等危化品，若操作不當，將會造成嚴重的安全生產事故，既威脅生產工人的生命安全，又會給化工企業帶來不可估量的經濟損失。因此，化工生產高度重視從業者的實踐操作能力和問題解決能力，這無形中提高了高職院校化工實訓教學要求。而對于高職院校來說，在化工實訓教學中，若組織高職學生進行工廠實踐培訓，不僅要投入大量資金，還無法保證學生的安全，使得化工實訓教學缺乏效果，不利于高職院校化工人才培養質量的提升。而虛擬仿真技術的出現與應用，為化工實訓教學的優化提供了技術保障，既解決了化工實訓中安全問題，又可以降低化工實訓成本，從而有利于高效開展化工實訓教學工作，進而有利于培養高素質化工人才。鑒于此，本文圍繞“高職院校化工實訓教學中虛擬仿真技術的應用”展開研究具備顯著意義和實踐價值。

1高職院校化工實訓教學中虛擬仿真技術的應用價值

在虛擬仿真技術應用支持下，在高職院校化工實訓教學中，化工教師可以模擬真實的化工廠生產系統，這種模擬手段相比其他培訓方式，對實踐經驗不夠豐富的學生來說，是一種安全的實踐培訓手段。在極短的時間內，化工專業學生就可以將學習積累的化工專業理論知識應用在實踐中，而在傳統實訓教學模式中，需要較長的一段時間才能實現。對于高職院校化工專業來說，化工實訓課是一門基礎性課程，旨在培養高職學生化工專業技能實踐能力，幫助高職學生盡早熟悉化工生產流程，有效培養高職學生問題分析能力、問題解決能力，為化工專業學生適應未來化工生產需求提供保障[1]。化工實訓課作為化工專業的實訓課程，虛擬仿真強調理實一體化，在實訓過程中，學生在虛擬場景中完成化工理論和實踐操作要點的測驗，既可以讓高職學生學會如何操作化工機械，又可以幫助學生學會如何解決生產實際問題，為高職學生適應未來化工生產需求夯實基礎。在化工實訓過程中，高職學生極可能遇到今后工作中的具體問題，并學會如何高效解決這些實際問題，便于高職學生積累一定的生產工作經驗，進而有利于高職學生在今后的工作中高效解決一系列化工生產問題。除此之外，虛擬仿真實訓融合了工藝和工廠運行知識，高職學生既可以詳細地了解整個化工生產過程，又可以深入了解各類化工生產設備的結構及工作原理[2]。例如：在虛擬仿真技術支持下，可將各類反應器、蒸餾塔等結構動態演示出來，這樣學生就可以清晰地了解這些設備的結構，從而有利于提高化工生產的安全系數，且有利于降低化工設備運行成本。

2高職院校化工實訓教學現狀及影響因素

2.1化工實訓教學現狀

1）教師的化工實訓教學經驗。基于化工實訓教學現狀來說，高職化工教師嚴重缺乏實踐經驗，其中，大部分教師雖有豐富的教學經驗，但是嚴重缺乏工廠實踐經驗，這使得化工教師在化工實訓教學期間，只能對學生進行理論的指導，無法向學生展現真實的學習過程[3]。另外，實訓教學中的培訓師除了高校化工專業教師外，還包括企業的工程技術人員，這些人雖有著豐富的化工生產實踐經驗，但是相對缺乏理論知識和教學經驗，無法將生產實踐經驗有效地傳遞給高職學生，進而也會影響化工實訓教學效果。2）實訓教學模式。當前大部分高職院校化工實訓課程仍然以課本理論知識講解為主，且講解方法也較為單一，主要以教師的示范，學生既定程序的模擬機械操作為主，導致實訓與化工生產實際相脫節，進而使得實訓缺乏成效，不利于提高學生化工生產實踐能力[4]。3）實訓教學成果。高職院校由于資源有限，在實訓教學中只能展開一些簡單的實訓活動，對化工生產實踐缺乏指導性和實用性。針對這種情況，部分高職院校采購了一定量的實用設備，但是由于師資因素影響，也無法將這些實用設備投入學生的實訓，進而制約化工實訓效果的提升。

2.2化工實訓教學的影響因素

高職院校化工實訓教學目的在于讓高職學生在校學習期間，提早接觸化工生產車間，了解化工生產工藝和生產流程，并對不同類型的生產過程進行分類討論和交流，以期逐步提升高職學生處理問題、分析問題及解決問題的能力，進而為學生適應化工生產需求夯實基礎，以便更好地服務于社會[5]。但是高職院校化工實訓教學，在實踐中仍然受到諸多因素的制約，不利于實訓教學效果的提升。關于化工實訓教學的影響因素，總結包括以下幾點：1）高職化工人才培養方案往往要求企業同時完成數十人，甚至是數百人的全程實訓，這是當前大部分企業難以實現。2）基于高職學生實訓安全角度考慮，企業往往會嚴格限制學生的實習時間和范圍，甚至要求學生在實訓期間只參考教材，不得觸摸具有危險性的設備和化學藥劑等，導致高職學生在實訓中處處受限而無法全程參與進來，進而使得化工實訓流于形式，不利于實訓效果的提高[6]。總之，上述問題的存在，使高職學生無法實現化工實訓課程目標，導致學生化工生產實踐能力嚴重不足。在當前信息技術不斷深入發展的背景下，虛擬仿真技術的發展日漸成熟，被應用在化工實訓中，可以有效解決傳統實訓模式中的各類問題，從而有利于促進高職學生化工實踐能力的提升。

3虛擬仿真技術在高職院校化工實訓教學中的具體應用

虛擬仿真實訓應遵循培養實用性人才的原則，結合當前化工行業對化工專業人才的實際需求，有機融合理論教育、實驗實訓、虛擬實踐等，以促進化工實訓教學效果，為培養化工專業復合型人才提供保障。

3.1實訓前完善知識結構體系

在高職學生虛擬仿真實訓之前，化工教師應預留一定的時間，讓學生進一步完善知識結構體系，主要是供學生熟悉生產過程的特點、生產流程和生產工藝，了解相關設備的信息，如結構、工作原理等，以便學生對化工實訓具有一個大致的了解，為后續參與實訓提供支持。在實訓之前知識結構體系完善過程中，高職學生可以進入平臺，閱讀圖文和觀看視頻介紹等，學習化工生產工藝、設備操作和工藝流程等化工生產知識。在此基礎上，高職學生需要根據實訓要求，明確自己實訓過程中的問題，并寫出實訓報告，通過模擬實際訓練獲得問題的答案，以達到實訓目的。

3.2化工實訓教學過程

虛擬仿真實訓具有在線原因選擇、信息、互動交流、成果展示等功能，對于高職學生來說，基于在線選擇功能，可以利用電腦、手機等智能移動設備遠程連接虛擬仿真實訓平臺，并進入到實訓平臺展開后續實訓操作。在虛擬仿真實訓中，學生可以在三維模擬仿真工廠中工作，并根據實訓要求來選擇合適的虛擬實驗。在模擬工廠中以角色扮演形式與平臺中已經設置好的管理人員進行有效互動，學習化工生產安全知識和技能，化工設備結構、化工設備工作原理等重要知識點。在虛擬仿真實訓過程中，管理人員可以結合學生實訓課程目標，設置大量的實訓任務，并按照由易入難的順序排列任務，這樣一來，高職學生在執行任務時，完成一個個知識點的學習，并可以從中獲得一定的自信心，從而有利于提高學生的主動性和積極性。不僅如此，高職學生通過完成所有的任務，就可以掌握各項實訓知識和技能，并在此過程中，輔以仿真軟件可以全面了解化工生產過程、原理、方法等，有利于提升學生化工生產的實踐能力。

3.3實訓教學評價過程

學生完成各種虛擬仿真實訓操作之后，虛擬仿真軟件可以同步完成數據收集、整理和分析等工作，并將高職學生模擬實訓操作實時數據以實訓報告方式在線生成出來。在此基礎上，虛擬實訓系統將對高職學生的實訓成果進行量化評價，并給予相應的考核等級。這樣一來，不僅實現了量化考核高職學生化工實訓效果的目的，還可以明確高職學生在實訓中的不足，從而有利于化工教師調整實訓方案，有針對性地組織高職學生進行實訓，進而有利于促進高職學生化工實踐能力和知識水平的全面提升。

4結束語

傳統模式下的高職院校化工實訓教學，仍然存在眾多難題，不利于化工實訓教學質量的提高，進而對高職化工專業人才培養質量產生了直接性影響。因此，在新時期背景下，高職院校化工專業應以適應化工技術發展需求為出發點，注重化工專業學生實踐能力的提升，為提升高職學生就業和職業競爭力夯實基礎。這要求高職院校在化工實訓教學中，明確當前高職院校化工實訓教學難點和問題，注重教學方法的創新。而通過本文分析可知，虛擬仿真技術的出現和應用，為化工實訓教學提供了一條安全且高效的路徑，既可以彌補傳統化工實訓教學缺陷，又可以讓學生更安全地完成各項化工實訓任務，從而有利于提升化工實訓教學質量，進而提升化工專業學生的實踐能力。因此，作為高職院校的化工教師，應加強先進技術和理論的學習，將虛擬仿真技術與化工實訓教學結合起來，鍛煉高職學生的化工實踐能力。

參考文獻

[1]王玨.疫情防控形勢下化工單元操作實訓課程線上教學探索實踐[J].職業教育（中旬刊），2020，19（4）：71–74.

[2]侯蘭鳳，陳少峰，王春曉，等.“三層次四平臺”化工虛擬仿真教學的探索與實踐[J].化學工程與裝備，2020（1）：288–290.

[3]林福星，林碧凡，鄢樹楓，等.立足地方產業、服務地方經濟的仿真化學實訓教學——三明學院化學化工人才培養經驗探究[J].教育教學論壇，2020（1）：277–278.

[4]趙志剛，冉茂飛.虛擬仿真技術在化工實習實訓教學中的應用探討[J].山東化工，2019，48（20）：190–192.

化工仿真技術范文第2篇

關鍵詞：水利水電工程 建筑信息模型BIM 可視化仿真

前言

本文以水利水電工程的施工動態過程作為研究對象，使用基于BIM技術的計算機仿真技術和三維可視化技術對水利水電工程的動態施工過程進行演示模擬，并且結合動態可視化信息管理技術和方法對水利水電工程的動態施工過程進行研究。探索基于BIM技術的計算機仿真技術和三維可視化技術應用于模擬水利水電工程的施工動態過程的可行性。本文主要包括了以下內容：1.BIM簡介；2. BIM技術在水利水電工程中的應用；3.可視化建模研究。

1.BIM簡介

BIM（Building Information Modeling）指的是建筑信息模型，它就是通過數字化技術，在計算機中建立一座虛擬的建筑，一個建筑信息模型就是提供了一個單一的、完整一致的、邏輯的建筑信息庫。

BIM技術作為一種應用于工程設計建造管理的數據化工具，可以利用參數模型對各種項目的相關信息進行整合，并且可以使信息在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中得到共享和傳遞，讓工程技術人員對各種建筑信息加以判斷，作出正確的理解并提出高效的應對，使設計團隊以及包括建筑運營單位在內的各方建設主體擁有協同工作的基礎，達到提高生產效率、節約成本與縮短工期方面的目的。BIM一定是貫穿在建筑整個生命周期中，使設計數據、建造信息，維護信息等大量信息保存在BIM中，在建筑整個生命周期中得以重復、便捷地使用。下圖顯示了在建筑設計、建造、維護的整個過程中，圍繞的核心就是BIM。

2. BIM技術在水利水電工程中的應用

2.1 水利水電工程施工導流三維動態可視化仿真方法研究

水利水電工程在對導流進行設計和管理的施工過程中，一般需要使用大量的數據和圖形信息。譬如水壩地區的水文、地形、地貌、地質資料和樞紐設計、施工場地布置和施工導流方案設計等各式各樣的數據和圖紙。如何對這些錯綜復雜、數量繁多的信息進行高效、快速的取得、管理，是提高設計效率和施工管理水平的關鍵。施工導流的方案設計作為施工組織設計的重要環節，它的設計過程及其復雜，并且設計出來的導流方案沒辦法做出實際的、直觀的比較。所以在水利水電工程導流設計中實現BIM水利水電工程施工過程可視化仿真技術可以形象直觀的表達出導流設計的實際效果，有著重大的現實意義。

2.2 利用BIM可視化仿真展示混凝土壩施工過程的三維動態過程

由于需要注意施工現場溫度、應力、澆筑機械設備布置和澆筑能力等因素的作用，在對混凝土壩進行施工時，需要根據施工現場溫度、應力、澆筑機械設備布置和澆筑能力對將混凝土壩使用一定的原則進行分縫分塊澆筑。但是對混凝土壩澆筑的數量大，通常需要澆筑上千上萬快混凝土，并且由于混凝土壩進行澆筑的施工約束條件過于復雜，就造成人工安排澆筑順序和進度是一件難度較高的事。現在通常在一般的水利水電工程中使用的是憑經驗用類比的方法，按照每月升高的澆筑層數和混凝土澆筑強度的指標來作為施工計劃的參照指標。但是使用每月升高的澆筑層數和混凝土澆筑強度的指標作為參照指標沒有系統的定量技術分析，使得在對大壩施工的過程中無法準確的判斷施工各階段的進度和混凝土壩升高過程是否能達到大壩施工的要求。

因為由于計算機和系統仿真技術的出現，特別是系統仿真技術的不斷發展，使得我們可以在計算機上將混凝土上壩施工的動態過程真實的模擬出來。通過對不同的混凝土施工方案進行模擬，觀察產生的施工動態過程，然后根據不同施工方案下混凝土施工進程的模擬的各項定量指標進行預測，然后制定出一個科學、合理、準確的混凝土壩施工進度計劃。通過在計算機系統上輸入各種可影響澆筑施工的變量，建立一個混凝土壩的施工系統模型，在這個模型的基礎上建立一個可模擬水利水電工程的仿真計算軟件。然后使用這個軟件對水利水電工程進行模擬建設，通過輸入可實行的機械配套方案和相應的施工技術參數，可以計算出機械配套的數量最優比、機械的最優利用率、每月的混凝土澆筑強度，并且還能獲取對應的施工方案下對大壩進行澆筑施工的詳細規劃進度表。

3.可視化建模研究

建立一個能形象的、準確的展示工程施工的動態過程的三維數字模型是能實現水利水電工程動態施工仿真信息的可視化查詢和分析功能的一個重要前提。這個數字模型應當具備能夠展示施工現場一些靜態和動態信息，譬如施工現場的地形地貌、施工工程建筑物和施工設施的分布位置、材料運送途徑等具體信息。實現水利水電工程的可視化仿真是利用Navisworks軟件和其他建模技術完成的，這種可視化仿真的建立由初數據的收集分析、數字模型的建立，然后使用Navisworks對其進行渲染。水利水電工程建筑的施工技術將直接關聯作用到水電水利的效益和產生的影響，它并不只是簡單的一個工程而已，它是構成整個水電水利工程的一個重要要素。

結束語：

BIM建筑信息模型在工程中的應用，使得建筑行業引發了第，它在工程中的應用不僅降低了成本，還使得工程從規劃設計到施工、運營管理各階段的質量有所提高。BIM的不斷發展，使得水利水電行業也引入了BIM理念。本文通過基于BIM技術對水利水電工程施工進行可視化仿真研究，真實準確的反應出水利水電的工程動態施工過程和仿真數據。

參考文獻：

[1] 徐東揚.基于數字技術的建筑方案設計研究：[碩士學位論文].湖南.中南大學.2010

化工仿真技術范文第3篇

關鍵詞：可視化仿真 GIS 地下洞室群 施工導截流 大壩 施工總布置

一、研究背景

水利水電工程往往規模大、投資多、施工難度大，因而在工程設計和管理過程中，確定合理的施工方法，優化選擇施工機械及配套組合，制訂切合實際的施工進度計劃，高效簡便地對施工信息進行管理，直觀形象地反映復雜施工過程，對于確保工程建設如期完成和降低工程造價都是至關重要的。為達到上述目的，除了在施工組織設計中要充分考慮工程特點和具體施工各種條件外，若能在事先對工程施工的運行發展過程和施工中各項活動的協調關系等狀況進行預測和評價，將對工程施工組織計劃的正確決策提供可靠的依據。可視化仿真技術的產生與發展正好適應了這種客觀需要，它為解決施工中上述問題開辟了新的途徑。

國外從20世紀70年代開始提出循環網絡仿真技術（CYCLONE），至今已發展了一系列的工程仿真應用軟件，但這些研究成果及仿真軟件主要應用于土木工程施工如高層建筑施工、土石方工程等。20世紀80年代初，天津大學率先在全國開展水利水電工程施工過程仿真方法研究，在近20年的發展中取得了大量開拓性的成果和社會效益。近年來，又在推動水利水電工程設計和管理向可視化、數字化方向發展方面做了大量研究工作。借助于計算機科學、系統科學和工程科學與技術的迅速發展，重點研究了三維動態可視化仿真理論與方法及其在水利水電工程中的應用，獲得了一系列富有創新性的理論方法與應用研究成果。

在開展可視化仿真及其在水利水電工程中的應用研究工作中，存在以下三個關鍵技術問題：

1．可視化技術與系統仿真技術結合的途徑

建立基于GIS的交互式可視化仿真系統框架，將可視化技術與系統仿真的各個環節相結合，實現仿真建模可視化、仿真計算可視化、仿真結果可視化。

2．可視化仿真技術在水利水電工程中的應用問題

根據水利水電工程的特點和實際需要，將可視化仿真技術與具體的工程問題相結合，提出可視化仿真技術在水利水電工程中應用的具體途徑。

3．可視化仿真軟件的通用化問題

水利水電工程施工系統仿真軟件的通用化不僅是關鍵技術問題之一，而且是推廣應用的前提。

二、基于GIS的三維動態可視化仿真技術

1．可視化仿真涵義

可視化仿真（Visual Simulation VS）是計算機可視化技術和系統建模技術相結合后形成的一種新型仿真技術，其實質是采用圖形或圖像方式對仿真計算過程的跟蹤、駕馭和結果的后處理，同時實現仿真軟件界面的可視化，具有迅速、高效、直觀、形象的建模特點。使用可視化技術以后，系統的子模塊用形象的圖形來表示，并可通過鼠標在屏幕上直觀形象的操作，就可以完成整個仿真任務。一般可視化仿真包含三個重要的環節，即仿真計算過程可視化、仿真結果可視化、仿真建模過程的可視化。

2．全過程動態仿真理論與方法

全過程動態仿真理論融合了面向對象的圖形輔助建模、動態仿真、網絡計劃分析與優化、動態演示、數據庫等技術，把整個施工過程作為一個整體，對施工全過程進行跟蹤模擬。

全過程動態仿真理論的特點就是體現了系統工程的思想。它是針對整個水利水電工程施工系統進行的，所有的優化及調配目標是使整個系統達到最優，而不是局部達到最優。它把整個施工過程作為一個大的系統，綜合考慮系統中各個單項工程之間、各個工作面之間相互影響、相互制約的關系，分析整體的施工進度、施工強度等關鍵問題，獲得更為真實的施工情況，從而達到為施工組織設計提供科學依據的目的。仿真流程圖見圖1。

3．面向對象的圖形輔助仿真建模技術

仿真是一種基于模型的活動，建模是仿真過程中十分重要的一個環節。如何能夠實現簡化而又靈活的建模過程是仿真研究的重要課題。

面向對象方法的應用使建模過程變得自然直觀，用戶可以把被仿真系統的各種活動都看成對象，并根據這些對象的類屬關系和本身特性直接構造仿真模型。這種建模過程十分類似于人類所習慣的對客觀世界中事件分類的思維過程，所以使仿真用戶感到由物理模型到計算機模型的過渡非常自然。面向對象方法的繼承性，使仿真系統十分容易擴充。同時，利用對象類層次結構的合理設計，可以達到最高的代碼重用率。

在系統仿真中應用圖形技術，能夠描述許多用語言難以表達的信息，圖形輔助建模就是利用鼠標在計算機屏幕上繪制系統模型或用模型庫中已有的系統元件拼合系統模型。

面向對象的圖形輔助建模的基礎是系統的可分性，即認為系統是由子系統組成的，而子系統又可分解成更原始的子系統。由于這種性質的存在，構造模型的方式是通過連接組成系統模型的成分模型（子模型）來建造總體模型。對于一個復雜的施工系統而言，按施工系統的層次性，可將其分解為相對簡單和獨立的子系統，而子系統間的相互聯系和影響可在子系統模型間設置相應耦合接口而加以協調，這樣可將各個子模型拼接起來而構成整體系統模型。施工系統的運行規律通過施工系統模型中各實體的屬性與狀態的變化來反映和體現。根據上述，便形成了面向對象的圖形輔助仿真建模思想。

4．基于GIS的較全面的仿真三維動態數字模型構造及其可視化方法

（1）數字地形模型建立

地表數字地形模型（Digital Terrain ModelDTM）是整個工程施工三維數字模型的重要組成部分，這里既是所有工程建筑物布置及施工活動的場所，也是施工過程中地形動態填挖的受體。水利水電工程一般均建在地形起伏較大的高原和山區，因此施工區地表DTM采用TIN模型來實現。建立工程地表DTM由地形等高線原始數據按一定的算法生成TIN模型。

（2）動態實體參數化數字建模

按照實體對象的屬性，可將其分別用點、線、面、體等四類圖形數據結構來表達。動態實體的數字模型尚需反映其屬性信息，幾何圖形與其屬性的一一對應關系建立可利用GIS的空間數據組織結構來實現。同時為反映工程施工的動態過程，在其數據結構中除了描述幾何特征及屬性外，還體現時間特征。

實體建模若采用參數化建模方法，可大大簡化建模過程。參數化實體建模是一種通過相關幾何關系組合一系列用參數控制的特征部件而構造整個幾何結構模型的技術。整個建模過程可描述成一組特征部件的組裝過程，而每個部件都由一些關鍵的參數來定義。

（3）地形動態填挖

地形填挖表現為DTM模型的修改，實質上是對地形TIN模型進行操作。即用足夠大的開挖（填筑）初始形體面轉化的TIN模型，與地形TIN兩者生成相交邊界，再從地形TIN上沿相交線切去填挖初始形體面所包含的地形區域，同時從填挖形體TIN模型中以相交線為邊界切去多余的開挖（填筑）邊坡區域，最后把兩個修正后的TIN合并構成一個經填挖后的地形DTM。在填挖計算過程中可同時得到填挖區域表面積與填挖體的工程量。

5．基于GIS的三維動態演示方法

基于GIS的三維動態演示是對任意時刻系統仿真面貌的再現，它反映了仿真系統內部數據場的動態變化過程。利用仿真模塊得到工程系統的動態信息，包括時間、建筑物幾何形狀及其屬性等，生成工程施工系統各環節某一動態變化單元i對應的圖元（施工、水位單元等）任意時刻t的面貌Vi（t），則t時刻的工程整體面貌可表示為V（t）＝Σvi（t），n為總的圖元數。其中，vi（t）＝fi（Xi，Yi，Xi，t），表示在動態施工過程中，包含時間信息的圖元的幾何形狀，它隨時間的變化而變化。把工程施工任意時刻的整體面貌貯存在圖形庫中，并與其一一對應的屬性數據建立聯系，從而在動畫演示時，按時間順序讀取圖形庫中的形體數據及相對應的屬性信息，不斷更新繪圖變量和屬性變量賦值，同時不斷刷新屏幕顯示。這樣就實現了整體工程施工過程的三維面貌及相應信息的動態顯示。

6．基于GIS的交互式可視化仿真系統結構

基于GIS系統仿真的可視化表現在建模過程中利用GIS的信息可視化采集，以及在仿真可視化操作過程中利用GIS的動態信息可視化表達。由于GIS特有的空間信息組織機制，使得其實現這些功能有著先天的優勢。同時，在可視化仿真系統中，用戶可根據顯示的圖像交互控制仿真的各個階段，直到對所模擬的現象獲得理解與洞察。在這一過程中，用戶可以通過系統提供的操作界面隨著可視化仿真系統反饋的結果來同步保持交互對仿真過程的控制。

圖2表示的是一個基于GIS的系統交互式可視化仿真的框架模型，在此模型中清晰地反映了GIS在系統仿真中結合的具體環節，以及用戶控制仿真進程的實現手段。 三、可視化仿真技術在水利水電工程中的應用研究

1．復雜地下洞室群施工動態可視化仿真與優化方法研究

地下廠房系統施工開挖量大，施工強度高，施工條件復雜，是一個極其復雜的過程。由于工序的作業時間的隨機性，容易產生隨機排隊現象而影響其他作業；由于地下洞室系統縱橫交錯，布置密集，高差大，施工通道少，使得各工序配合與相互干擾錯綜復雜；在安排各個洞室施工先后順序及隧洞施工順序時，需要考慮對工程的總工期、圍巖穩定、通風散煙條件、施工強度以及交通運輸等問題的影響。各個洞室施工在時間、空間上的邏輯關系復雜，傳統橫道圖難以直觀地揭示其復雜的時空關系。因而僅靠設計人員采用傳統的方法分析計算，難以確定合理的施工機械設備配套方案、制定合理的施工進度計劃和施工組織設計方案，難以全面、快速、準確地掌握施工全過程。

基于上述問題，提出了復雜地下廠房施工系統可視化仿真理論方法，并研制開發了相應的計算機軟件ESAS，其基本構成見圖3。通過地下洞室群施工全過程動態仿真，可以對施工過程進行定量計算與分析，進行多方案的比較和優化，直到得出滿意方案。

2．水利水電工程施工導截流三維動態可視化仿真方法研究

水利水電工程施工導流設計和管理過程，往往需要涉及大量的數據及圖形信息，如壩區的水文、地形、地質資料以及樞紐設計、施工場地布置和施工導流方案設計等各種數據及圖紙。高效、簡便地對這些信息進行管理，是提高設計效率及施工管理水平的關鍵之一。同時，施工導流方案設計是施工組織設計的重要環節，其設計過程復雜，對不同的導流方案很難進行直觀的比較，所以實現施工導流形象直觀的表達具有重大的現實意義。

為此，提出水利水電工程施工導截流三維動態可視化仿真理論與方法，并實現施工導截流可視化信息管理與三維動態演示系統CDMIS。此系統充分利用地理信息系統（GIS強大的空間數據分析與處理能力，建立三維施工導截流場地布置模型，以及在此基礎上實現可視化的信息查詢及管理等功能，從而實現設計過程中信息的可視化管理，同時實現施工導截流三維動態演示。水電工程施工導截流三維動態可視化仿真系統（CDMIS）結構圖見圖4。

3．混凝土壩施工過程三維動態可視化仿真與優化方法研究

混凝土壩施工，考慮到溫度、應力、澆筑機械設備布置和澆筑能力等因素的影響，需將混凝土壩體按一定的原則進行分縫分塊澆筑。由于混凝土壩澆筑量大，澆筑塊數以千、萬計，澆筑塊之間的施工約束條件十分復雜，這就給安排澆筑順序和進度帶來極大閑難，使人工安排澆筑塊、澆筑順序幾乎成為不可能。目前在制定混凝土壩施工組織計劃時，傳統的方法是憑經驗用類比的方法按月升高若干澆筑層和混凝土澆筑強度等指標來控制施工計劃的進程。這種方法由于缺乏系統的定量計算分析，在論證施工各階段的筑壩進度以及各混凝土壩段升高過程是否能滿足大壩施工各方面的要求時總感到論據不足。

隨著計算機和系統仿真技術的迅速發展，尤其是系統仿真技術在復雜系統運行中的推廣應用，使得有可能在計算機上實現對混凝上壩施工的動態過程的仿真實驗。事先擬定不同的混凝土壩施工方案，并對施工動態過程進行仿真，可預測不同施工方案下混凝土施工進程的各項定量指標，這對制定合理的混凝土壩施工進度計劃將提供科學可靠的決策依據。在充分考慮各種澆筑施工影響因素的情況下，建立混凝土壩施工系統的數學邏輯模型，并在此模型基礎上編制計算機仿真軟件。通過選取各種可能的機械配套方案及輸入不同的施工技術參數進行大壩施工過程的仿真計算，可得到最優機械配套的數量、機械的利用率、混凝土月澆筑強度、逐月累計混凝土澆筑方量過程曲線。同時還可得到相應某施工方案下大壩澆筑施工的詳細進度計劃、各控制階段的筑壩進程面貌等。而且通過混凝土壩澆筑仿真還可對其不同的澆筑規則對壩體上升進程的影響進行分析和研究。

同時，利用基于GIS的三維動態演示系統來表現復雜混凝土壩施工過程。通過建立坐標系，把現實世界的事物在計算機中對應位置重現出來，建立實體的數字模型，并按照一定方式將實體與其屬性一一對應，從而反映實體的靜態空間特征。同時利用過程信息，生成三維動畫，為描述復雜的施工過程提供可視化手段。

4．水利水電工程施工總布置三維動態可視化仿真方法研究

水利水電工程施工總布置是對工程施工場地在施工期間進行的空間規劃。由于水利水電工程施工場地布置幾乎包括了一切地上、地下已有的、擬建的建筑物，一切為施工服務的臨時性建筑物（包括砂石加工系統、混凝土系統等），因此布置過程非常復雜。

對樞紐主要建筑物施工全過程進行分析，并在此基礎上實現各建筑物施工關系之間的協調，以實現直觀的施工總布置形象全過程三維動態仿真，使施工場地布置隨工程進度計劃盡可能形象、直觀、迅速地演示現場施工場地變化過程。不僅能直觀顯示樞紐施工組織設計的成果，而且將極大地方便工程施工總布置決策及管理。水電站施工總布置可視化仿真系統（CLMIS）的總體結構見圖5。

四、結束語

可視化仿真的理論和方法包括全過程動態仿真理論、圖形輔助仿真建模方法、基于GIS的三維動態數字模型構造及其可視化方法、基于GIS的三維動態演示方法及基于GIS的交互式可視化仿真系統結構等，實現了仿真建模、仿真計算過程及成果的可視化。

化工仿真技術范文第4篇

關鍵詞：計算機；仿真；技術；環境；執法

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 (2011) 18-0000-01

Computer Simulation Technology Application in Environmental Law Enforcement

Zhou Jing

(Changzhou Environmental Monitoring Unit,Changzhou 213022,China)

Abstract:This paper studies the computer simulation technology in environmental law enforcement applications,analysis of the advantages of computer simulation technology and the specific implementation,and enforcement of environmental chemical companies as an example,chemical companies environmental systems Fencheng water,air and solid Waste three parts,to establish a chemical environment,the system dynamics simulation model,has some practical significance.

Keywords:Computer;Simulation;Technology;Environment;Law enforcement

一、計算機仿真技術的優點以及實施過程

（一）計算機仿真技術的優點。計算機仿真技術可以十分迅速的對多種方案進行比較，通過計算機能夠在很短的時間之內對多種方案進行仿真模擬；計算機仿真技術的成本比較低，它和真實的原型試驗的不同之處是，它是虛擬現實技術，不會破壞原型，需要的只是軟件的開發和應用費用，而且，只要軟件投入到使用中，它就能夠進行多個方案的計算，并且具有極高的重復使用率，總體成本比較低；計算機仿真技術的可靠性高；計算機仿真技術的實用性強，它可以在多個方面進行應用，只要是能夠用數學進行描述的模型，幾乎都是能夠用計算機來對系統的行為進行模擬，并且還能夠對未來的發展趨勢進行預測等等。

（二）計算機仿真技術的實施過程。首先就是模型的建立，按照研究對象以及研究目的的不同，在進行仿真之前，首先就是要按照實際的問題來抽象出一個確定的系統，并給出系統的邊界條件以及約束條件，接著利用數學、動力學以及其他學科的相關的只是來把這一系統用數學表達式進行描述，這也就是我們所說的數學建模，按照研究目的的不同，系統的數學模型也不同，具體可以劃分成為靜態模型、動態模型、離散事件動態模型以及混合時間動態模型等等。其次就是要進行模型的輸入，也就是要結合軟件的不同特點來對前一步中所建立的數學表達式輸入成計算機所能夠處理的形式，也就是仿真模型，這一模型是進行計算機仿真的關鍵之所在。接著是模型的仿真計算，把前一步所得到的仿真模型載入到計算機中的計算模塊中，并根據預先設定好的實驗方案來進行仿真的計算，這也就是我們所說的“模型仿真計算”。

二、化工企業環境系統的仿真模型

仿真模型的建立

對于化工企業來講，資源對系統的影響主要體現在固體廢棄物污染、水污染以及大氣污染這三方面對環境的影響，所以，環境系統的結構是把資源作為核心，并且是由污水處理系統、大氣污染的處理系統以及固體廢棄物污染處理系統構成的，具體情況如下：

（一）污水處理系統。以蘇南某個縣區的化工工業園區的化工企業所排放的廢水為例，廢水中的污染物主要就是五日生化需氧量、化學耗氧量、氨氮含量、懸浮固體物質以及石油類等等，另外還有一些少量的鐵離子、硫離子以及氯離子等等污染物，經檢測，只有化學需氧量是超標的，所以污水處理系統把化學耗氧量存量作為狀態變量，把化學耗氧量產生量、化學耗氧量的減少量以及化學耗氧量的自然降解量來作為速率變量，并同時用多個輔助變量來和其他的子系統相互連接。這樣，就能夠把這一模塊的結構關系進行確定。并可以得出以下的方程：

水污染化學耗氧量存量（CSWR）CSWR.K=CSWR.J+DT×（CCSL.JK-CJSL.JK）

化學耗氧量產生量（CCSL）CCSL.JK=CCSL.JK+CSHWSL.JK

生產廢水化學耗氧量產生量（CSCFSL）CSCFSL.JK=SCFSPFL.JK×pndz.k

生產廢水排放量（SCFSPFL）SCFSPFL.JK=GYZCZZ.JK SCFSPFLgfwypfl.k

生活污水化學耗氧量產生量（CSHWSL）CSHWSL.JK=SHWSCSL.JK×Indz.k

生活污水產生量（SHWSCSL）SHWSCSL.JK=P.K×rjwscsl.k

化學耗氧量減少量（CJSL）CJSL.JK=CZRXJL.JK+CXJL.JK

化學耗氧量自然消解量（CZRXJL）CZRXJL.JK=CSWR.K×czrxjxs.k

化學耗氧量自然消減量（CXJL）CXJL.JK=WSCFSL.JK×（fsnd.k-dbnd.K）

污水廠進廢水量（WSCFSL）WSCFSL.JK=IF THEN ELSE（FSZL.K×fscll.k>=WSCCLL.K，FSZL.Kfscll.k）

廢水總量（FSZL）FSZL.K=SCFSPFL.JK+SHWSCSL.JK

污水廠污水處理能力（WSCCLL）WSCCLL.K=WSCLTZ.K×wywscll.k

污水處理投資（WSCLTZ）WSCLTZ.JK=HBZTZ.K×wstzl.k

區域地表水化學耗氧量濃度（CDBSND）CDBSND.K=bjnd.K+CSWR.K÷njjll.K

水質相對污染度（SZXDWRD）SZXDWRD.K=CDBSND.K÷bjnd.K

（二）大氣污染處理系統。對于化工工業區化工企業排放的大氣污染來講，主要污染物有二氧化硫、二氧化氮、總懸浮顆粒物等等。現在把二氧化硫存量作為狀態變量、把二氧化硫產生量和消減量作為速率變量，同時把多個輔助變量和其他子系統相互連接。這樣，就能夠把這一模塊的結構關系進行確定，就可以列出相應的方程，其方法和上述方法相同。

三、結語

總之，環境執法工程的計算機仿真是一項比較系統且較為復雜的工程，利用計算機仿真技術能夠為環境執法人員搭建出一個真實且能夠自然交互的管理平臺，從而為環境執法人員工作的有效開展提供有力的依據。

參考文獻：

[1]孫玉峰.礦區環境系統力學仿真模型的建立[J].遼寧工程技術大學學報,2006,2

化工仿真技術范文第5篇

【關鍵詞】物流服務；計算機仿真技術；應用

隨著科學技術的發展，自動化技術在物流行業中的應用增多，提高了工作效率的同時，自動化系統也越來越復雜。對于管理者而言，需要在生產過程中謹慎考慮每一個決策。在對B2B、C2C服務模式的特性與共性研究基礎上，對物流服務評價指標體系進行設計，通過確定物流服務質量評價維度，在不同模式下，對電子商務物流服務質量評價指標體系進行構建。在這一背景下，計算機仿真技術的出現滿足了物流服務的需求，管理者也將計算機仿真技術用于自動化物流系統中，提高了管理質量及服務質量。

1計算機仿真技術與自動化物流系統概述

計算機仿真技術在計算機技術的發展背景下也呈現出快速發展的趨勢。計算機仿真技術是對研究對象應用數學模型進行模式，實現對研究對象了解的目的。對于計算機仿真技術而言，包含的學科內容比較多，如控制、多媒體及計算機技術等，屬于多領域、跨專業的綜合性學科。現階段，人們也越來越多的會應用到計算機仿真技術，其發展潛力非常大。尤其是在一些研究對象對人體有危害或自身存在危險性中，通過計算機仿真技術都能解決。如核電站、宇宙飛船等研究。在物流行業的發展中，提高物流服務質量是行業發展的基礎，而自動化物流系統的應用，能夠促使物流服務質量的提升。自動化物流系統屬于復雜的系統工程，在物流各個作業環節中集合了光、機、電等技術，實現了全過程自動化作業。該系統屬于綜合性計算機集成化物流管理系統，包含自動化高架立體庫、自動引導車及往復式穿梭車、自動化輸送、邏輯控制等系統。

2計算機仿真技術應用的步驟與方法

2.1仿真軟件的選擇

現階段，市場中的計算機仿真軟件種類非常多，適合物流系統仿真的軟件數量也特別多，不同軟件具有不同的特點、優勢及局限。因此，在對物流系統仿真軟件進行選擇時候，要結合實際情況來選擇。盡管仿真軟件的種類較多，但其主要模塊的功能都是一致的，主要包含以下模塊：①Conveyer。仿真系統的速度、斜坡及寬度等參與均由該模塊設置，由滾筒傳輸、非積放式傳輸及含積放式系統混合構成，其功能非常強大。②PathmOVer。在往復穿梭車、自動引導車及升降機等模型汽車中應用廣泛且效果較好。③AS/RS。模塊主要功能是自動存取，仿真系統自動倉的確定按照貨架參數的選取實現。④Kine-matoc。對物流系統運行過程進行模擬是該模塊的主要功能，對對象的自由度、運動方向等在仿真模型中定義，保證實體動作的詳細模擬，如碼盤動作、機械臂動作等。⑤BidgeCrane。機械臂的移動由該模塊控制，實現對獲取的拾起、下放等操作。⑥POWerFree。與Conveyer模塊的功能基本類似，都是對目標對象進行控制，不同之處是該模塊主要針對的是懸掛在空中的對象。⑦TanksTIPes/Trains。主要針對氣體、液體等物體進行處理，如配置、傳輸等。⑧AutOVie。用戶可通過模型自定義相機的移動和場景，對高質量畫面進行采集。同時，用戶可對相機進行設置，實現采集畫面的逼真，對圖像可進行平移、縮放等處理。⑨Autostat。對仿真結果進行收集與分析，按照用戶既定目標，給予參考方案，如降低成本、提高工作效率等方案。對仿真系統進行合理選擇以后，就可以進行具體操作，

2.2建立仿真模型

按照系統工作流程與實際工作需求，對系統仿真模型進行構建，并對仿真系統相關運行參數進行確定。仿真模型建立以后，要進行邏輯控制程序的編寫，依據自動化物流系統的工藝流程、物料流動過程及邏輯控制過程等仿真系統在對物料自動處理時需要的時間，對邏輯控制程序進行編寫。

2.3仿真系統運行

在自動化物流系統中，應用計算機仿真技術，能夠對物料出現的時間頻率依據物流系統實際需求量進行計算，在物流自動化仿真系統中直接輸入計算出的值，就能夠對該仿真系統進行運行。根據物流系統生產班次，決定仿真系統的運行時間，二者的對應的關系，也可按照大物流系統來模擬。

2.4仿真結果優化分析

按照該仿真系統的運行結果來看，需要對無流量是否滿足需求、流程是否暢通、系統是否存在問題等進行分析。對無流量是否滿足要求按照數據統計結果能夠直接判斷。與傳統的物流方式不同，商務物流整合了物流與電子商務的資源。商務物流在我國也經歷了多年的發展，當前商務物流模式主要包含B2B、C2C兩種。企業對企業的商務物流采用B2B模式，主要針對企業電子商務物流進行研究；消費者對消費者的商務物流采用C2C模式，主要以零售電子商務為研究內容。本文結合兩種服務模式的特點與共性，設計電子商務物流評價指標體系，為物流方案的科學、合理建立提供依據。

3計算機仿真技術在物流行業中的應用前景

在通信、電力、生物、化工、交通等諸多行業和領域內，對計算機仿真技術已經普遍應用，并且隨著技術的不斷發展成熟，在更多的領域內必然會有更多的應用。在物流服務中應用計算機仿真技術，手下要對電子商務兩種常用模式的特定與共性進行研究，B2B與C2C二者的共性主要表現為：在物流服務的內容方面二者是類似的；特性表現為：B2B是針對企業與企業之間的合作，而C2C是針對消費者對消費者之間的合作，將兩種模式合作應用，能夠使產業鏈更完整。在自動化物流仿真系統中，可對參數輸入進行改變，實現對生產情況及波動進行仿真，模擬對系統帶來的沖擊，避免一些無法預料的因素出現，對系統堵塞可直觀、形象的給出解決方案。能夠在系統未投資建設前，就能夠對自動化物流系統的生產信息及實際流程進行全面了解。現代物流產業在我國的起步時間較晚，因此在物流服務評價指標體系設計方面，還存在諸多不足，需要對電子商務物流服務從不同層面、不同角度來全面分析，對所涉及到的各類因素進行綜合評估，并集合相關評價指標構成評價體系，實現不同模式下評價內容的不同。在實際工作開展中，要堅持遵循中心、重要、基本、關鍵及必要五大原則，確保評價指標體系的客觀合理。本文對整體物流服務質量評價指標制度及物流服務質量評價量表進行參考，對評價的維度與模式從便利、可靠、響應及關懷四個方面確定，實現度電子商務物流服務的跟東與定位定價，促使我國物質服務質量的不斷提升。