仿真系統(tǒng)在儲運專業(yè)提高教學質量中的應用

1、<p>　　仿真系統(tǒng)在儲運專業(yè)提高教學質量中的應用</p><p>　　【摘要】本文著重介紹油氣儲運仿真系統(tǒng)在提高儲運專業(yè)學生教學質量中的應用。該平臺有現(xiàn)場實際背景，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，應用于本科實驗教學中能夠再現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的真實環(huán)境，增強學生對各生產(chǎn)單位及系統(tǒng)的認知程度。 </p><p>　　【關鍵詞】仿真系統(tǒng) 油氣儲運 集輸系

2、統(tǒng) 實驗教學 </p><p>　　仿真技術在實驗教學中的應用大大彌補了傳統(tǒng)教育的不足[1]。高等教育對人才培養(yǎng)的目標除了強調人才的高規(guī)格、高層次，掌握知識和技術的高含量外，還應該著重于培養(yǎng)對象動手技能的高水準。培養(yǎng)學生的動手技能，依賴于專業(yè)技術教學課程中大量的實踐性教學環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的教學模式由于受到資金、場地、設備等諸多因素的制約，教學效果難以保證，有些實驗實習還會因為時效性、危險性等原因難以實現(xiàn)。仿真技術能夠充

3、分利用動畫、聲音、視頻等多種技術手段真實地模擬實際現(xiàn)場情況，使實踐教學過程更加具體、生動、形象。仿真技術為我們帶來了全新的教學理念和教學模式，使教學和實驗手段產(chǎn)生了革命性的變化[2]-[5]。 </p><p>　　1、油氣儲運仿真系統(tǒng)介紹 </p><p>　　長江大學石油工程學院油氣儲運專業(yè)2004年建系初期就十分重視學生動手技能的培養(yǎng)，每屆學生都必須到油田聯(lián)合站實習1個月，但是由于實

4、習單位規(guī)模、教學經(jīng)費、實習周期、生產(chǎn)安全等多方面的原因，效果難以保證。伴隨著油氣儲運事業(yè)的發(fā)展，對于油氣儲運專業(yè)人才的需求量也持續(xù)增長同時對專業(yè)人員的素質要求也與日劇增。為了培養(yǎng)出滿足社會需求的高素質人才，長江大學油氣儲運專業(yè)在《油氣管道設計與管理》、《油氣集輸》、《油庫設計與管理》理論教學的同時，采用“油氣儲運仿真系統(tǒng)”進行了實驗實踐教學，把計算機仿真作為開展集輸管道管理、聯(lián)合站管理和油庫管理實驗的重要手段。 </p>

5、<p>　　2、油氣儲運仿真系統(tǒng)組成 </p><p>　　仿真教學系統(tǒng)是利用計算機虛擬技術模擬現(xiàn)場的教學形式。系統(tǒng)的設計充分的反映了油氣儲運生產(chǎn)系統(tǒng)的本質屬性和再現(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)由計算機、局域網(wǎng)、PLC可編程控制器、流程演示板及操作臺構成，如圖1所示。設計以計算機、觸摸屏作為上位機，PLC可編程控制器最為下位機，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前所選擇的工作流程，并可根據(jù)介質的流向逐次顯示，便于學生學習和教師講解。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、流量及泵轉速等數(shù)字顯示儀表，可模擬現(xiàn)場生產(chǎn)運行狀態(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，大量應用于工業(yè)自動化系統(tǒng)。本系統(tǒng)的“原油輸油泵站流程演示”和“油庫仿真教學系統(tǒng)”是在力控軟件平臺上開發(fā)的。其中“油庫仿真教

8、學系統(tǒng)”不僅可以演示油庫的工作流程，還可以較完整和真實的模擬油庫的主要工作流程，使學生對油庫的主要工作內容有比較清晰的認識。 </p><p>　　本次安裝的力控6.0軟件分為2個版本：網(wǎng)絡版和教學版。網(wǎng)絡版安裝在控制臺內的計算機上，教學版安裝在其它計算機上。網(wǎng)絡版的主要功能是可以作為一服務器工作，其他相連的計算機可通過瀏覽器來訪問，配合流程演示板使用。教學版也具有開發(fā)和運行的功能。 </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程序實現(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。 </p><p>　　3、油氣儲運仿真系統(tǒng)教學內容 </p><p>　?。?）長輸管道仿真培訓。這一實驗在學生學習了《管輸工藝》，對長輸管道系統(tǒng)有了一定認識后進行。仿真培訓實驗過程中，讓學生熟悉長輸管道的組成以及應用于管道的SCADA系統(tǒng)，了解長輸管道系統(tǒng)涉及

10、的實際操作內容以及系統(tǒng)調度人員的工作內容，理解長輸管道系統(tǒng)上重要運行參數(shù)的意義和取值，能夠正確判斷和處理長輸管道運行時發(fā)生的事故工況。學生可以利用軟件模擬長輸管道運行時的工況，而且可以對管道進行模擬操作，管道進入新的工況后，會產(chǎn)生新的水力學參數(shù)，讓學生了解長輸管道水力瞬變的特性。學生在有意識或是無意識的情況下，還可以模擬危險工況。 </p><p>　　（2）泵站、聯(lián)合站仿真實驗。該實驗分為演示實驗和操作實驗兩部

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

12、油庫的常用流程，了解油庫的實際工作內容和程序以及常用的自動化控制系統(tǒng)。教師通過控制臺的相應按鈕，完成油庫某一個作業(yè)區(qū)的一個生產(chǎn)流程的演示，教會學生如何操控仿真系統(tǒng)。學生根據(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1?罐；②水路收油作業(yè)：接收5船0?柴油進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?罐內的油品全部倒入2?罐。 </p&g

13、t;<p><b>　　4、教學效果 </b></p><p>　　實踐表明，通過油氣儲運仿真教學與常規(guī)教學相比具有以下作用。 </p><p>　　1）強化學生的工程意識。儲運仿真系統(tǒng)作為對實際生產(chǎn)過程的等效描述，以計算機這一當代大學生所認同的、先進的模擬手段，為學生提供了一個了解生產(chǎn)實際，并能操控現(xiàn)場生產(chǎn)的學習通道。學生可以在實驗過程中通過對工藝參數(shù)

14、的控制和調節(jié)，體驗油氣集輸系統(tǒng)的復雜性和多樣性。同時，學生在仿真操作中，學生必須主動、活躍，才能對操作過程中出現(xiàn)的各種數(shù)據(jù)做出迅速、準確的分析。這樣反復的訓練，加上教師的開放式指導，必然增強學生的工程意識。 </p><p>　　2）增強學生的主觀能動性和知識的綜合應用能力。油氣儲運仿真教學系統(tǒng)以交互的方式展示生產(chǎn)過程的動態(tài)工況及發(fā)展變化，具有圖、文、形并茂的特點，能夠激發(fā)學生的學習興趣，處于積極主動的學習狀態(tài)。

15、實驗內容涉及《油氣管道設計與管理》、《油氣集輸》、《油庫設計與管理》等多門學科知識，具有明顯的綜合性，使學生在實驗過程中培養(yǎng)知識綜合應用的能力。 </p><p>　　3）達到事半功倍的效果。油氣儲運生產(chǎn)系統(tǒng)復雜而龐大，油庫屬于高危作業(yè)區(qū)，所以即使在現(xiàn)場，要接觸各種運行工況，特別是危險工況，將需要很長時間的積累。仿真系統(tǒng)能夠組織學生進行正常的、反常的和事故運行工況的操控，增強學生對整個生產(chǎn)流程以及各生產(chǎn)單體的熟悉

16、和認知，達到事半功倍的效果。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 楊玉海， 霍文杰等. 建立評價與激勵機制 促進 實驗室開放持續(xù)健康發(fā)展[J]. 實驗室研究與探索， 2004 ， 23 （3）： 83 -84. </p><p>　　[2] 彭曉源. 系統(tǒng)仿真技術[M]. 北京：北京航天航空大學出版社，

17、 2006. </p><p>　　[3] 劉振華. 虛擬現(xiàn)實技術在教育領域的應用研究[J]. 濱州職業(yè)學院學報， 2006， 3（3）： 38-40. </p><p>　　[4] 韓瑛， 李斌. 虛擬現(xiàn)實技術在網(wǎng)絡教學中的研究與應用[J]. 現(xiàn)代教育技術， 2006， 16（1）：29-31. </p><p>　　[5] 高建華， 鄧亞明. 虛擬技術在現(xiàn)代教學