供排水機泵操作人員軟件仿真實訓系統(tǒng)

張衛(wèi)紅，陶佩欣

（1．上海市城市排水有限公司，上海 200237；2．上海電科智能系統(tǒng)股份有限公司，上海 200063）

1 引言

為保證城市居民出行便捷、安全，城市防汛排水運行管理日益受到重視[1]，而供排水機泵操作人員作為保障城市防汛排水安全的主要力量，其職業(yè)技能及應急處理能力將直接關系到城市防汛排水安全目標的實現(xiàn)。

而根據(jù)行業(yè)發(fā)展趨勢，搭建硬件平臺的實訓方式因更新慢、投入大、可重復性差等弊端已無法滿足供排水行業(yè)實訓要求，以軟件仿真技術搭建實訓系統(tǒng)平臺對從業(yè)人員進行職業(yè)技能培訓已成為必然的發(fā)展趨勢。

軟件仿真實訓系統(tǒng)平臺較硬件實訓平臺具備如下優(yōu)勢：

（1）以B／S系統(tǒng)構架，實訓題庫存儲于冗余數(shù)據(jù)庫服務器內，可及時根據(jù)各類新設備、新知識、新技術、新工藝等相關知識更新題庫內容，保證實訓與日常工作接軌；

（2）實訓人員可以IE方式進行遠程實訓，不受地域性、時間性限制，可為培訓人員提供一個實訓的開放式環(huán)境；

（3）可模擬各類實景操作環(huán)境，保證操作人員可在實景模式下掌握各類運行操作技能，且不對泵站生產(chǎn)運行造成干擾，無任何安全隱患；

（4）可提供培訓人員多次重復實訓，僅需支出電費、網(wǎng)絡費用即可，無原材料限制；

（5）系統(tǒng)可自動進行實訓測評，降低考評人員投入，且不受人為主觀因素干擾；

因軟件仿真實訓系統(tǒng)具備上述優(yōu)勢，以軟件仿真技術搭建供排水機泵操作人員實訓系統(tǒng)平臺已成為必然。

2 功能設計

為保證軟件仿真實訓系統(tǒng)可滿足供排水機泵操作人員實訓需求，系統(tǒng)需具備各項后臺配置功能（含前臺展示及后臺邏輯判斷）和應知部分測評題庫配置（含后續(xù)題庫升級），無需系統(tǒng)二次開發(fā)。詳細功能：

（1）就應會部分，系統(tǒng)可以三維形式展示前臺操作界面，由實訓人員根據(jù)仿真場景及各項初始化參數(shù)值，對相關工藝設備設施進行操作，且相關參數(shù)值將根據(jù)實訓人員操作步驟進行動態(tài)變化，并由軟件后臺自動記錄相關操作步驟及自動測評，應會部分除前端三維展示模型外，后臺邏輯判斷及數(shù)據(jù)關聯(lián)性亦可由使用單位自行進行配置；

（2）系統(tǒng)具備實訓人員管理功能，可對實訓人員信息、實訓狀態(tài)、等級等各項內容進行存儲、查詢、刪除、修改；

（3）系統(tǒng)具備實訓題庫管理功能：可對實訓題庫內容進行添加、刪除、修改、查詢等各項操作，保證實訓題庫內容可根據(jù)行業(yè)發(fā)展形勢同步更新；

（4）系統(tǒng)具備實訓場次、座次管理及分配功能：可根據(jù)鑒定規(guī)則，實現(xiàn)實訓人員、場次、座次有效關聯(lián)，并可對各實訓場次進行實時監(jiān)管；

（5）系統(tǒng)具備WEB發(fā)布系統(tǒng)功能，相關授權用戶可以IE方式訪問實訓仿真系統(tǒng)及游覽相關實訓基地、培訓、課程等各項內容；

3 系統(tǒng)構成

3.1 網(wǎng)絡構成

為保證軟件仿真實訓系統(tǒng)可及時根據(jù)各類新設備、新知識、新技術、新工藝等相關知識更新題庫內容，系統(tǒng)以B／S形式進行架構。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡圖Fig.1 System Network Diagram

3.2 軟件構成

系統(tǒng)按系統(tǒng)構建分為數(shù)據(jù)層、業(yè)務層和發(fā)布層，同時建立并遵守相應的組織、制度和安全體系：

圖2系統(tǒng)構架圖Fig.2 System Structure Diagram

3.3 系統(tǒng)功能介紹

供排水機泵操作人員實訓仿真系統(tǒng)軟件根據(jù)功能可劃分為：實訓仿真系統(tǒng)軟件、實訓后臺配置軟件、實訓后臺測評軟件、實訓題庫管理和實訓信息發(fā)布軟件。

3.3.1實訓仿真系統(tǒng)軟件

實訓仿真系統(tǒng)軟件可以三維形式實景展現(xiàn)供排水機泵操作人員日常工作環(huán)境場景，并可進一步展現(xiàn)相關泵站工藝構筑物內部情景。

在三維軟件仿真界面基礎上，將直觀、形象展現(xiàn)相關工藝設備設施（格柵、閘門、水泵、閥門、除臭裝置、加藥裝置等等）運行工況及工藝儀表（流量、液位、液位差、雨量等）運行信息。

培訓人員可在三維仿真界面上根據(jù)供排水泵站運行工藝及相關設備設施、儀表運行信息對相關設備進行點擊操作，且相關設備及儀表參數(shù)將根據(jù)操作內容同步變化、刷新，并可模擬相關運行故障現(xiàn)象，用以提升供排水機泵操作人員應急處理能力及安全防范意識。

（1）泵站三維全景圖

圖3 泵站三維全景圖Fig．3 Three-Dimensional Panorama of Pump Station

（2）泵站工藝設備設施運行工況及工藝儀表運信息（見圖4）

3．3．2 實訓后臺配置軟件

實訓后臺配置軟件主要實現(xiàn)題庫、試題、軟件仿真計算機、實訓人員信息的有效關聯(lián)，其功能主要如下：

（1）將實訓仿真終端工作站、實訓仿真內容及培訓人員進行有效關聯(lián)，即可實現(xiàn)人-機-內容三者有效匹配；

（2）可對三維仿真系統(tǒng)所展現(xiàn)前端界面進行任意配置及組合；

圖4 泵站設備設施運行信息圖Fig．4 Operation Information of Pump Station Facilities

（3）可對三維仿真前端界面所顯示設備設施、自動化儀表初始化值進行設定；

（4）可對相關操作內容與設備設施、自動化儀表運行參數(shù)或變化趨勢進行有效關聯(lián)（充分利用已有泵站歷史運行數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)關聯(lián)性設定）；

（5）可對相關操作內容進行邏輯判斷準確性設置，為后臺測評提供基礎。

3．3．3 實訓后臺測評軟件

培訓教師可通過實訓后臺測評軟件在線調用各實訓人員試卷，包括實訓內容、實訓人員操作步驟、系統(tǒng)測評結果及實訓人員技能薄弱點等各項內容。實訓后臺測評軟件功能如下：

（1）自動記錄操作人員在前端三維仿真界面上相關操作內容及對應設備設施、自動化儀表運行參數(shù)值；

（2）根據(jù)后臺配置系統(tǒng)所設置相關邏輯判定規(guī)則，對培訓人員相關操作步驟進行自動測評；

（3）可同時調用培訓人員操作步驟及對應設施設施、自動化儀表初始化值；

（4）可查詢相關培訓人員實訓測評等級及薄弱環(huán)節(jié)，為培訓人員提供指導性建議（見圖5）。

3．3．4 實訓題庫管理軟件

圖5 實訓軟件界面Fig.5 Interface of Training system

為保證實訓系統(tǒng)效果，并且不斷根據(jù)行業(yè)發(fā)展形勢對實訓題庫內容進行更新，必須建立實訓題庫管理系統(tǒng)。

培訓教師可經(jīng)由題庫管理系統(tǒng)對實訓題庫內相關內容進行添加、刪除、修改等各項操作，并可對題庫內試題進行檢索、查詢等操作，實現(xiàn)培訓教師可對題庫內容進行審閱、更新等各項操作（見圖6）。

圖6 試題維護及答案設置界面Fig.6 Inferface of Question and Answer Setting

3.3.5 實訓信息發(fā)布軟件

實訓信息發(fā)布系統(tǒng)軟件具備如下功能：

（1）內部信息發(fā)布方式為培訓人員提供引導服務；

（2）內部信息發(fā)布方式展示相關供排水機泵操作人員培訓課程、內容及場次信息；

（3）WEB發(fā)布方式對外展示相關供排水機泵操作人員培訓課程、時間及內容信息；

（4）在線為相關培訓人員提供咨詢服務。

4 先進性和技術難點

本次建立的“供排水機泵操作人員軟件仿真實訓系統(tǒng)”的先進性和技術難點主要體現(xiàn)在：（1）將仿真與實訓相結合；（2）建立的仿真系統(tǒng)緊扣勞動局培訓和考核；（3）大量泵站實景建模和系統(tǒng)前端界面的建模；（4）從學員報名、注冊、考題考場智能安排；（5）考題自由組合、考卷智能批閱；（6）學員成績發(fā)布、學員學歷管理，為學員后續(xù)升級考核預留接口。

5 總結

目前該供排水機泵操作人員實訓仿真系統(tǒng)已完成大批從業(yè)人員實訓，經(jīng)實訓后人員職業(yè)技能及應急處理能力大幅提升，后續(xù)軟件仿真系統(tǒng)將根據(jù)水務行業(yè)各工種特點，對實訓題庫內容不斷進行擴展，以為水務行業(yè)輸送大量高技能型人才，保證行業(yè)健康成長及城市防汛排水安全。

［1］ 儲小英．淺析上海市城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)的防汛能力[J]．凈水技術,2014,33(3)：113-115．