一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台的制作方法

本发明涉及网络虚拟仿真技术领域，尤其涉及一种螺杆式冷（热）源机组的虚拟仿真实训考核平台。

背景技术：

目前，国家教育部已经发布了《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》，全国已有部分院校学科专业将虚拟仿真系统融入日常教育，同时随着计算机教学的普及和日趋成熟的计算机技术与软件性能，虚拟仿真教育平台将在未来得到更广泛的应用。虽然有越来越多的虚拟仿真系统进入学校课堂，但目前仍然缺乏一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台系统。

因此，螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台能够实现对螺杆式冷（热）源机组工作状态、流程的仿真，满足能源与动力类学生对相关领域的学习需求。

技术实现要素：

根据现有螺杆式冷（热）源机组仿真领域的空白，依靠程序开发环境labview，本发明公开了一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台，螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台由仿真系统二维模型模块，用户登录模块，读取学生信息模块，操作选择模块，实训考核模块和提示模块组成。

所述的仿真系统二维模型模块，用于仿真系统运行时与用户进行“交流”的界面，包括了组成螺杆式冷（热）源机组的压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀等部分，电磁阀、水泵、吸气阀等控件以及温度计、压力计等测量仪器，其中压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀等部分是通过autocad二维建模输出图纸成pdf文件，并将pdf文件通过photoshop软件进行修改后输出为jpg文件，电磁阀、水泵、吸气阀等控件是通过labview的自定义控件生成，温度计、压力计则是labview软件的vi前面板控件。

所述的用户登录模块：用于用户进行用户名和密码登录；

所述的读取学生信息模块：用于系统读取存有用户名和密码信息的excel文件；

所述的操作选择模块：用于用户对仿真系统模式的选择，用户可选择实训模式或考核模式；

所述的实训考核模块：用于用户在仿真系统的二维模型界面进行螺杆式冷（热）源机组的实训或考核操作，在实训和考核结束时，能够输出用户的实训或考核成绩至excel文件；

所述的提示模块：用于实训考核模块时，对用户的特定操作给予提示，如对用户操作有误的部分进行提示。

所述仿真系统二维模型模块中的控件是可操作的，用户可以对其进行操作，例如水泵的开和关操作，同时部分控件还可以设置相应的数值，例如水泵的开度可以在0%-100%间调整。

所述的用户登录模块是基于读取学生信息模块中的用户名和密码数据作为判断依据，将其与用户在用户登录模块界面输入的信息进行匹配，若完全匹配，则仿真系统进入操作选择模块，若不匹配，则系统给予用户错误提示。

所述读取学生信息模块是基于excel文件的信息，读取学生信息模块在用户进行登录操作时完成读取功能。

所述操作选择模块是通过labview控件中的下拉菜单控件为用户提供实训和考核的选择。

所述实训考核模块内包含了螺杆式冷（热）源机组的工作原理、正确的系统操作步骤、正确的用户操作响应、成绩记录和输出；

所述实训模块中系统会通过提示引导用户熟悉螺杆式冷(热)源机组的操作步骤和工作原理，并且引导用户进行控件参数的修改，实训过程中系统会记录用户操作，结束后输出成绩至excel文件；

所述考核模块中系统会记录用户的操作和用时，操作有误时系统会给出相应的提示，若达到考核时间用户未交卷，系统会自动交卷，考核系统主要考察用户对螺杆式冷（热）源机组工作原理和过程的掌握程度，在考核结束交卷后，用户成绩会输出至excel文件。

所述提示模块包含用户操作过程中可能出现的所有错误操作的提示，以及实训考核系统启动时的提示和考试结束交卷时的提示。

仿真系统二维模型界面设计模块：用于直观地展示螺杆式冷（热）源机组系统的各部件以及整套系统的工作示意图；

用户登录模块：用于核对用户的信息，并实现对用户选择操作模式的信息记录；

读取学生信息模块：用于读取学生进入该系统需要输入的用户密码信息，也用于核对学生的用户密码信息是否正确；

操作选择模块：螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真系统提供两种操作选择：实训和考核；

实训单元模块：用于引导学生熟悉螺杆式冷（热）源机组系统的工作原理以及系统相应的操作顺序和操作要求，同时对学生操作过程中的错误会有相应的记录，实训成绩也会输出到相应的excel表格中；

考核单元模块：用于检验学生的实训结果，该部分会将记录学生在操作系统过程中出现的具体错误，同时记录错误的次数，最后将考核的成绩输出至excel表格；

提示模块：用于提示学生进行相应的操作，例如：提示用户某处操作有误或某处状态异常等；

仿真系统二维模型界面模块由螺杆式冷（热）源机组工作原理、流程图和相应的控件模型组成，用photoshop、autocad以及labview的自定义控件功能完成二维模型界面的建立，最终显示在labviewvi程序的前面板中；

用户登录模块借助于labview的图形化编程，通过在vi中程序框图的编程实现读取存有学生用户、密码信息的excel文件，同时匹配用户名和密码信息，判断信息输入是否正确，信息正确则系统跳转至操作选择界面用于后续操作，信息输入有误则系统发出提示；

读取学生信息模块借助于labview的图形化编程，通过在vi的程序框图的编程实现读取存有学生用户、密码信息的excel文件；

操作选择模块由labview中vi前面板上的控件“下拉菜单”和“确定”按钮组成，“下拉菜单”中有“实训”和“考核”两个选项，选择不同的选项将进入不同的仿真系统中；

实训单元模块借助labview的图形化编程功能，通过在vi程序框图中的编程实现螺杆式冷（热）源机组的仿真功能，让学生熟悉相关控件的操作、系统运行状态的判断以及运行问题的处理；

考核单元模块同样借助labview的图形化编程功能，通过在vi程序框图中的编程实现螺杆式冷（热）源机组的仿真功能，考核系统会在考核开始进行计时，对学生的考核操作进行记录：比如特定错误操作的次数，还会对相应的错误操作发出提示，最后仿真系统会将考核用户的成绩输出至excel表格；

提示模块借助labview中的vi前面板给出相应的提示信息，用户确认信息后前面板提示信息会关闭。

本发明能够实现让学生了解螺杆式冷（热）源机组工作原理和工作过程的教学任务，同时让学生了解该系统的操作过程以及操作注意事项，为学生的实践操作打下坚实的基础。

本发明可以规范使用者（如制冷工或在校学生）在实际操作过程的步骤，减少错误操作的出现次数，降低机组的耗损，从而来保证人员的安全。软件提供了测试的成绩记录和错误提示，学生可自行查看改正，降低了实验实训成本，极大提升实训效果。

附图说明

为了更清楚说明本申请的建模思路，下面将对附图进行一定地说明：

附图1为本发明一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台功能板块的组成；

附图2为本发明一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台的登录界面的前面板；

附图3为本发明一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台的程序框图（部分）；

附图4为本发明一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台的操作选择界面的前面板；

附图5为本发明一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台的操作选择界面的程序框图（部分）；

附图6为本发明一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台的二维模型界面图；

附图7为本发明一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台工作流程图；

附图8为本发明一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台的提示界面的前面板（部分）；

附图9为本发明一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台的提示界面的程序框图；

附图10为本发明一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台的成绩显示界面的前面板；

附图11为本发明一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台的成绩显示界面的程序框图；

附图12为本发明一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台记录实训考核成绩的excel文件。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和实施过程更加清楚，下面结合附图，对本发明的技术方案进行清楚完整的描述。

附图1中一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台的功能模块主要包括：仿真系统二维模型界面模块、用户登录模块、读取学生信息模块、操作选择模块、实训模块、考核模块、提示模块。

仿真系统二维模型界面模块是实训考核时用户进行操作的界面；

用户登录模块的任务是核对用户密码信息；

读取学生信息模块的任务是读取学生的用户与密码信息，用于用户登录模块中核对用户输入的信息；

操作选择模块的任务是让用户选择操作模式即实训和考核模式；

实训模块引导用户操作系统，让用户熟悉螺杆式冷（热）源机组的工作流程以及工作原理，并在实训结束后输出用户的实训成绩至excel文件；

考核模块实现考核计时，并考查学生对螺杆式冷（热）源机组工作原理的掌握情况并且记录用户的相关操作，系统将会对操作有误的地方给予提示，最后输出该操作者的考核成绩至excel文件，考核时间到，系统将自动交卷，同时将考核成绩输至excel文件；

提示模块对用户特定的操作给予相应的信息提示，引导用户进行相关操作。

附图2是一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台的登录界面前面板，该界面前面板包括了标题“螺杆式冷（热）源机组的工作状态判断与处理”、用户名、密码输入栏以及确定和取消按钮。

附图3是一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台的登录界面的程序框图，其中包含了平铺式顺序结构、条件结构、事件结构、while循环、数组等函数。

附图4是一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台的操作选择界面的前面板，包括提示语“请选择操作类型”、一个下拉菜单，包括“实训”、“考核”两部分和一个确定按钮。

附图5是一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台的操作选择界面的程序框图，其中包含了事件结构、条件结构、打开vi引用、调用节点等函数。

附图6所示是一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核平台的仿真系统界面：其中包括了该系统工作的四大部分：压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀，也包括冷却塔、油分离器、热虹吸储液器等重要辅助部分，还包括了控制该系统运行的各电磁阀、水流开关、水泵、蝶阀等控件以及温度计、压力计这样的测量仪器。同时，该界面是系统与用户进行“交流”的窗口，在该界面上有用户信息显示控件以及最终成绩的显示控件和交卷按钮，这样方便考生进行交卷操作和了解考核结果。

附图7所示是一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核系统平台的工作流程：首先开始进入用户登录界面，用户输入正确的用户名密码信息后进入操作选择界面，在该界面提供了两种选择：实训和考核。用户选择实训则仿真系统进入实训模式，这时螺杆式冷（热）源机组二维模型界面将会显示，引导用户进行相应的系统操作，达到让学生熟悉系统工作流程和原理的目的，实训成绩将输出至excel文件；用户选择考核模式则仿真系统进入考核模式，螺杆式冷（热）源机组二维模型界面将会显示，考核计时同时开始，系统将会对用户的操作进行记录，并在操作有误时给予提示，在用户完成考核全部操作后将考核成绩输出至excel文件，若在规定时间内未完成考核，则系统自动交卷并将成绩输出至excel文件，然后结束系统运行。

附图8是一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核系统平台的提示部分（之一），当用户在进行实训和考核操作过程中有误操作时系统会给出的提示，其前面板显示具体提示信息，附图8的提示信息为“您的操作有误！请检查！请再一次操作完成后点击‘确定’按钮”。

附图9是一种螺杆式冷（热）源机组虚拟仿真实训考核系统平台的程序框图，其包含事件结构、调用节点、vi服务器引用等函数。

附图10是一种螺杆式冷（热）源机组虚拟实训考核系统平台的成绩显示界面的前面板，当用户完成实训或在规定时间内完成考核并且点击模型界面中的交卷按钮或者在考核时间已到，系统自动交卷后就会出现该界面前面板，附图10是系统处于默认状态时的成绩显示界面前面板，包括一个字符串显示控件和确定按钮。

附图11是一种螺杆式冷（热）源机组虚拟实训考核系统平台的成绩显示界面程序框图，包含while循环、条件结构、搜索字符串、获取日期/时间（秒）、创建数组、写入带分隔符电子表格等函数。

如附图12所示是一种螺杆式冷（热）源机组虚拟实训考核系统平台记录成绩输出的excel文件，其中记录了实训（考核）用户的学号信息、实训（考核）成绩以及提交时间。

实施例1

软件设计过程

启动labview新建vi或新建全局变量，本系统需要的vi:读取excel.vi、登录界面.vi、操作选择界面.vi、提示界面vi、系统界面.vi（全局变量）、子vi、交卷界面.vi，依次建立。

读取excel.vi：前面板设计：在控件选板中选择“引用句柄”下“自动化引用句柄”中的“activex类”，选择“excel_application”，在同一路径选择“excel_worksheet”；然后在控件选板上选择“字符串与路径”下的“文件路径输入控件”，左击或手动输入来输入存有学生用户密码信息的excel文件路径，输入路径后右击控件选择“数据操作”，选择“当前值设置为默认值”；程序框图设计：利用函数面板“应用程序控制”中的“属性节点”、“调用节点”，函数面板“互连接口”中“active类”下的“变体至数据转换”和函数面板“数组”中“数组常量”等函数通过接线端连接，建立相应常量等操作实现对excel文件信息的读取功能。

登录界面.vi：前面板设计：如附图2所示，在控件选板中选择“字符串与路径”下“文件输入路径输入”，并输入有学生用户密码信息的excel文件路径；在控件选板中选择“布尔”下的“确定按钮”和“取消按钮”，以及控件选板中“字符串”下“字符串显示控件”，将这些控件调整到相应位置则如附图2。程序框图设计：运用函数面板下“结构”中的“平铺式顺序结构”、“条件结构”、“while循环”，函数面板下“比较”中的“等于”、“大于”，函数面板下“数组”中“索引数组”以及函数面板下“应用程序控制”中的“打开vi引用”、“调用节点”等函数，通过接线端间的数据传输转换达到判断用户与密码是否匹配的目的。

操作选择界面.vi：前面板设计：在控件选择面板下“下拉列表与枚举”中选择“菜单下拉列表”用于编辑“考核”、“实训”两个选项，在控件选板上选择“布尔”下的“确认按钮”；将上述控件置于相应位置，添加相应背景，前面板则如附图4所示。程序框图设计：选择函数面板下“结构”中的“事件结构”、“条件结构”，“应用程序控制”中的“打开vi引用”、“调用节点”，通过控件与函数间连线的数据传输，实现操作选择界面的功能。

提示界面vi：一种螺杆式冷（热）源机组的虚拟仿真实训考核系统的提示vi一共有13个（如附图8展示了其中一个），这13个提示vi仅前面板的内容不相同，用于向用户提示不同的信息而在程序面板中，都是借助于“事件结构”和“vi服务器引用”完成编码，实现对用户提示的目的。

系统界面.vi：系统界面的运行是借助于全局变量在前面板上的控件在不同vi程序中的数据传输，将各控件置于相应的位置与系统二维模型界面相对应，即如附图6所示。

子vi：主要用于对全局变量数据的传输和运算操作，用到程序界面中的“运算”类函数、“结构”中的“条件结构”函数等，通过子vi进行全局变量间的数据运算传输和转换，使得系统界面上的用户操作得到系统的响应，从而实现用户与仿真系统的“交流”。

交卷界面.vi：前面板设计：选择控件面板下的“银色”中“数值”的“数值显示控件（银色）”和“布尔”中的“确定按钮”置于相应位置即可，如附图7所示。程序框图设计：选择函数面板的“结构”中“while循环”、“条件结构”，选择函数面板“字符串”下“十进制数字字符串至数值转换”、“格式化日期/时间字符串“，“定时”中的“获取日期/时间（秒）”和“数组”中“创建数组”、“二维数组转置”和“文件i/o”下的“写入带分隔符电子表格”实现显示成绩以及将成绩输出至excel文件的目的，输出的成绩如附图12所示。

实施例2

软件应用

首先开始进入用户登录界面，用户将用户名和密码信息准确无误输入后点击确定按钮，系统判断无误后则进入操作选择界面。本实例中用户名为1731111，密码为123456；

操作界面上有实训和考核两个选项供用户选择：若用户选择实训并点击确定按钮后，则进入系统界面，同时系统处于实训模式，在实训模式下，系统会记录用户的操作（压缩机、冷却塔的开机关机，电磁阀、水泵等控件的打开关闭以及阀门开度的调整等），若用户选择考核并点击确定按钮后，则会进入系统界面，同时系统处于考核模式，考核计时也同时开启，考核过程中系统会记录用户的操作（螺杆式冷（热）源机组的启动、运行、故障排除以及电磁阀、水泵等阀门的开关和阀门开度的调整等），并对操作有误的地方给予提示。本实例中用户的选择模式为考核模式，附图6就是本例考核模式过程中用户进行操作的界面。

实训结束后也系统会将实训成绩输出至excel文件，考核模式下，在用户完成所有考核项目点击交卷或考核时间已到系统自动交卷后，系统会将用户的考核成绩输出至excel文件。附图12是本实例中的考核输出成绩的excel表格：从上面的内容可以知道用户1731111一共进行过3次考核，完成时间分别是北京时间2019年8月7日16时40分、2019年8月8日11时44分和2019年8月11日18时09分，成绩分别为100、95和100。进而可知附图10是用户1731111进行第2次考核时成绩界面。

上述实施例仅例示性说明本发明的设计原理及用途作用，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。