仿真系統(tǒng)在儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)提高教學(xué)質(zhì)量中的應(yīng)用

1、<p>　　仿真系統(tǒng)在儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)提高教學(xué)質(zhì)量中的應(yīng)用</p><p>　　【摘要】本文著重介紹油氣儲(chǔ)運(yùn)仿真系統(tǒng)在提高儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)學(xué)生教學(xué)質(zhì)量中的應(yīng)用。該平臺(tái)有現(xiàn)場實(shí)際背景，涵蓋了集輸管道泵站工況仿真、聯(lián)合站流程仿真和油庫工藝流程仿真三大模塊，應(yīng)用于本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中能夠再現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的真實(shí)環(huán)境，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)各生產(chǎn)單位及系統(tǒng)的認(rèn)知程度。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】仿真系統(tǒng) 油氣儲(chǔ)運(yùn) 集輸系

2、統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) </p><p>　　仿真技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用大大彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教育的不足[1]。高等教育對(duì)人才培養(yǎng)的目標(biāo)除了強(qiáng)調(diào)人才的高規(guī)格、高層次，掌握知識(shí)和技術(shù)的高含量外，還應(yīng)該著重于培養(yǎng)對(duì)象動(dòng)手技能的高水準(zhǔn)。培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手技能，依賴于專業(yè)技術(shù)教學(xué)課程中大量的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式由于受到資金、場地、設(shè)備等諸多因素的制約，教學(xué)效果難以保證，有些實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)還會(huì)因?yàn)闀r(shí)效性、危險(xiǎn)性等原因難以實(shí)現(xiàn)。仿真技術(shù)能夠充

3、分利用動(dòng)畫、聲音、視頻等多種技術(shù)手段真實(shí)地模擬實(shí)際現(xiàn)場情況，使實(shí)踐教學(xué)過程更加具體、生動(dòng)、形象。仿真技術(shù)為我們帶來了全新的教學(xué)理念和教學(xué)模式，使教學(xué)和實(shí)驗(yàn)手段產(chǎn)生了革命性的變化[2]-[5]。 </p><p>　　1、油氣儲(chǔ)運(yùn)仿真系統(tǒng)介紹 </p><p>　　長江大學(xué)石油工程學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)2004年建系初期就十分重視學(xué)生動(dòng)手技能的培養(yǎng)，每屆學(xué)生都必須到油田聯(lián)合站實(shí)習(xí)1個(gè)月，但是由于實(shí)

4、習(xí)單位規(guī)模、教學(xué)經(jīng)費(fèi)、實(shí)習(xí)周期、生產(chǎn)安全等多方面的原因，效果難以保證。伴隨著油氣儲(chǔ)運(yùn)事業(yè)的發(fā)展，對(duì)于油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)人才的需求量也持續(xù)增長同時(shí)對(duì)專業(yè)人員的素質(zhì)要求也與日劇增。為了培養(yǎng)出滿足社會(huì)需求的高素質(zhì)人才，長江大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)在《油氣管道設(shè)計(jì)與管理》、《油氣集輸》、《油庫設(shè)計(jì)與管理》理論教學(xué)的同時(shí)，采用“油氣儲(chǔ)運(yùn)仿真系統(tǒng)”進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)，把計(jì)算機(jī)仿真作為開展集輸管道管理、聯(lián)合站管理和油庫管理實(shí)驗(yàn)的重要手段。 </p>

5、<p>　　2、油氣儲(chǔ)運(yùn)仿真系統(tǒng)組成 </p><p>　　仿真教學(xué)系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)模擬現(xiàn)場的教學(xué)形式。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)充分的反映了油氣儲(chǔ)運(yùn)生產(chǎn)系統(tǒng)的本質(zhì)屬性和再現(xiàn)其原理與工作過程。系統(tǒng)包括集輸管道泵站工況仿真、聯(lián)合站流程仿真和油庫工藝流程仿真三大模塊。 </p><p><b>　　2.1 系統(tǒng)硬件 </b></p><p>　　

6、該仿真系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、局域網(wǎng)、PLC可編程控制器、流程演示板及操作臺(tái)構(gòu)成，如圖1所示。設(shè)計(jì)以計(jì)算機(jī)、觸摸屏作為上位機(jī)，PLC可編程控制器最為下位機(jī)，PLC可編程控制器的輸出與聯(lián)合站、泵站、油庫流程板相連。 </p><p>　　流程演示板有三個(gè)流程――“原油管道泵站流程”、“成品油庫流程”和“油田聯(lián)合站流程”。每塊流程演示板通過指示燈來表示當(dāng)前所選擇的工作流程，并可根據(jù)介質(zhì)的流向逐次顯示，便于學(xué)生學(xué)習(xí)和教師講解。采

7、用流程板來模擬現(xiàn)場，通過流程板上的發(fā)光二極管指示燈和壓力、溫度、流量及泵轉(zhuǎn)速等數(shù)字顯示儀表，可模擬現(xiàn)場生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)和各種工況的改變過程。 </p><p><b>　　2.2 系統(tǒng)軟件 </b></p><p>　　力控6.0為通用的工業(yè)組態(tài)軟件，大量應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)。本系統(tǒng)的“原油輸油泵站流程演示”和“油庫仿真教學(xué)系統(tǒng)”是在力控軟件平臺(tái)上開發(fā)的。其中“油庫仿真教

8、學(xué)系統(tǒng)”不僅可以演示油庫的工作流程，還可以較完整和真實(shí)的模擬油庫的主要工作流程，使學(xué)生對(duì)油庫的主要工作內(nèi)容有比較清晰的認(rèn)識(shí)。 </p><p>　　本次安裝的力控6.0軟件分為2個(gè)版本：網(wǎng)絡(luò)版和教學(xué)版。網(wǎng)絡(luò)版安裝在控制臺(tái)內(nèi)的計(jì)算機(jī)上，教學(xué)版安裝在其它計(jì)算機(jī)上。網(wǎng)絡(luò)版的主要功能是可以作為一服務(wù)器工作，其他相連的計(jì)算機(jī)可通過瀏覽器來訪問，配合流程演示板使用。教學(xué)版也具有開發(fā)和運(yùn)行的功能。 </p>&l

9、t;p>　　仿真系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)庫能夠與各仿真軟件和PLC程序?qū)崿F(xiàn)同步通信，從而下傳數(shù)據(jù)和控制指令，上傳現(xiàn)場數(shù)據(jù)和執(zhí)行任務(wù)。 </p><p>　　3、油氣儲(chǔ)運(yùn)仿真系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容 </p><p>　?。?）長輸管道仿真培訓(xùn)。這一實(shí)驗(yàn)在學(xué)生學(xué)習(xí)了《管輸工藝》，對(duì)長輸管道系統(tǒng)有了一定認(rèn)識(shí)后進(jìn)行。仿真培訓(xùn)實(shí)驗(yàn)過程中，讓學(xué)生熟悉長輸管道的組成以及應(yīng)用于管道的SCADA系統(tǒng)，了解長輸管道系統(tǒng)涉及

10、的實(shí)際操作內(nèi)容以及系統(tǒng)調(diào)度人員的工作內(nèi)容，理解長輸管道系統(tǒng)上重要運(yùn)行參數(shù)的意義和取值，能夠正確判斷和處理長輸管道運(yùn)行時(shí)發(fā)生的事故工況。學(xué)生可以利用軟件模擬長輸管道運(yùn)行時(shí)的工況，而且可以對(duì)管道進(jìn)行模擬操作，管道進(jìn)入新的工況后，會(huì)產(chǎn)生新的水力學(xué)參數(shù)，讓學(xué)生了解長輸管道水力瞬變的特性。學(xué)生在有意識(shí)或是無意識(shí)的情況下，還可以模擬危險(xiǎn)工況。 </p><p>　?。?）泵站、聯(lián)合站仿真實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)分為演示實(shí)驗(yàn)和操作實(shí)驗(yàn)兩部

11、分，主要讓學(xué)生熟悉長輸管道泵站和聯(lián)合站的結(jié)構(gòu)和常用流程。演示實(shí)驗(yàn)由教師完成，流程的演示由控制臺(tái)上的相應(yīng)按鈕操作完成，讓學(xué)生了解如何操控仿真系統(tǒng)來完成7種工藝流程的模擬。操作實(shí)驗(yàn)由學(xué)生完成，根據(jù)教師的演示操作，學(xué)生在電腦上應(yīng)用力控軟件，自行選擇相應(yīng)的流程，以流程板同樣的方式來顯示泵站內(nèi)的7種工藝過程，來熟悉原油管道泵站流程。 </p><p>　　（3）油庫仿真實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)同樣分為演示實(shí)驗(yàn)和操作實(shí)驗(yàn)，主要讓學(xué)生熟悉

12、油庫的常用流程，了解油庫的實(shí)際工作內(nèi)容和程序以及常用的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。教師通過控制臺(tái)的相應(yīng)按鈕，完成油庫某一個(gè)作業(yè)區(qū)的一個(gè)生產(chǎn)流程的演示，教會(huì)學(xué)生如何操控仿真系統(tǒng)。學(xué)生根據(jù)教師演示，熟悉油庫仿真系統(tǒng)的操控，根據(jù)自身情況完成①鐵路收油作業(yè)：接收6車95?汽油進(jìn)1?罐；②水路收油作業(yè)：接收5船0?柴油進(jìn)6?罐；③公路發(fā)油作業(yè)：將3?罐液面高度改為5.0m，從3?罐發(fā)20噸90?汽油；④倒罐：將1?罐內(nèi)的油品全部倒入2?罐。 </p&g

13、t;<p><b>　　4、教學(xué)效果 </b></p><p>　　實(shí)踐表明，通過油氣儲(chǔ)運(yùn)仿真教學(xué)與常規(guī)教學(xué)相比具有以下作用。 </p><p>　　1）強(qiáng)化學(xué)生的工程意識(shí)。儲(chǔ)運(yùn)仿真系統(tǒng)作為對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過程的等效描述，以計(jì)算機(jī)這一當(dāng)代大學(xué)生所認(rèn)同的、先進(jìn)的模擬手段，為學(xué)生提供了一個(gè)了解生產(chǎn)實(shí)際，并能操控現(xiàn)場生產(chǎn)的學(xué)習(xí)通道。學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)過程中通過對(duì)工藝參數(shù)

14、的控制和調(diào)節(jié)，體驗(yàn)油氣集輸系統(tǒng)的復(fù)雜性和多樣性。同時(shí)，學(xué)生在仿真操作中，學(xué)生必須主動(dòng)、活躍，才能對(duì)操作過程中出現(xiàn)的各種數(shù)據(jù)做出迅速、準(zhǔn)確的分析。這樣反復(fù)的訓(xùn)練，加上教師的開放式指導(dǎo)，必然增強(qiáng)學(xué)生的工程意識(shí)。 </p><p>　　2）增強(qiáng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。油氣儲(chǔ)運(yùn)仿真教學(xué)系統(tǒng)以交互的方式展示生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)工況及發(fā)展變化，具有圖、文、形并茂的特點(diǎn)，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，處于積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

15、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及《油氣管道設(shè)計(jì)與管理》、《油氣集輸》、《油庫設(shè)計(jì)與管理》等多門學(xué)科知識(shí)，具有明顯的綜合性，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)知識(shí)綜合應(yīng)用的能力。 </p><p>　　3）達(dá)到事半功倍的效果。油氣儲(chǔ)運(yùn)生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜而龐大，油庫屬于高危作業(yè)區(qū)，所以即使在現(xiàn)場，要接觸各種運(yùn)行工況，特別是危險(xiǎn)工況，將需要很長時(shí)間的積累。仿真系統(tǒng)能夠組織學(xué)生進(jìn)行正常的、反常的和事故運(yùn)行工況的操控，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程以及各生產(chǎn)單體的熟悉

16、和認(rèn)知，達(dá)到事半功倍的效果。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 楊玉海， 霍文杰等. 建立評(píng)價(jià)與激勵(lì)機(jī)制 促進(jìn) 實(shí)驗(yàn)室開放持續(xù)健康發(fā)展[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索， 2004 ， 23 （3）： 83 -84. </p><p>　　[2] 彭曉源. 系統(tǒng)仿真技術(shù)[M]. 北京：北京航天航空大學(xué)出版社，

17、 2006. </p><p>　　[3] 劉振華. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J]. 濱州職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2006， 3（3）： 38-40. </p><p>　　[4] 韓瑛， 李斌. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的研究與應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代教育技術(shù)， 2006， 16（1）：29-31. </p><p>　　[5] 高建華， 鄧亞明. 虛擬技術(shù)在現(xiàn)代教學(xué)