安全仿真模拟课程线上线下随时切换教学模式探索与实践

近年来,随着信息化技术的不断发展,国家对于理工科人才的培养提出了更高的要求。安全工程是为保障我国能源安全、稳定而开设的一门重要学科。针对安全工程专业安全仿真模拟课程现存的理论知识抽象难理解、实操环境难构建、学生学习积极性较差等问题,探索出一种线上线下随时切换教学模式。该教学模式以“学校中控平台+笔记本电脑+iPad (或安卓平板)+扩展屏”为核心教学设备,既能够根据教学环境的改变随时切换教学模式,也能在理论讲解的同时兼顾实践环节的训练,促使学生在学习过程中培养自主思考及问题探索的能力。实践结果表明,线上线下随时切换教学模式对提高课程教学质量、培养学生团队意识及创新能力具有重要的作用,学生整体成绩和对教学的满意度都有显著的提高。该教学模式的提出对推动信息化时代下的教学改革具有重要的参考价值。

基于系统动力学的村镇基础设施安全韧性仿真研究

与城市相比,村镇在基础设施建设水平和抵御灾害的能力等方面都较低。厘清灾害风险与村镇基础设施安全韧性的关系,并评估村镇基础设施应对灾害的能力,有利于村镇基础设施的规划建设。采用系统动力学方法建立村镇基础设施安全韧性仿真模型,在确定模型变量权重的基础上,对村镇基础设施安全韧性进行模拟仿真。以西安市西咸新区大王街道为例,设定了现状延续型、经济发展型、政府干预型和安全韧性建设型4种发展情景,模拟不同情景下2019—2030年大王街道基础设施安全韧性的动态变化。结果表明:预计到2030年,政府干预型方案中基础设施安全韧性水平可达到0.779,是上述4种发展情景中基础设施安全韧性水平最高的,建议大王街道在现有规划的基础上可以考虑政府干预的发展规划进行调整完善。研究结果可为其他村镇规划建设提供理论依据和有效方法。

台风条件下海上风电安全运行仿真模拟系统设计

为了使海上风电机组在台风条件下维持安全运行状态,设计台风条件下海上风电安全运行仿真模拟系统。采集海上风电机组运行参数以及台风环境参数,并通过WinCC组态软件传送至PLC控制器,利用最大功率跟踪算法匹配发电机电磁转矩以及台风条件下风速,保证台风条件下海上风电机组安全运行,选取CFD模拟软件仿真模拟风电机组,利用用户界面展示仿真模拟全过程。系统测试结果表明,该系统有效模拟台风条件下海上风电机组运行状态,实现海上风电机组发电机角速度的良好跟踪,保证海上风电机组在台风条件下安全运行。

基于驾驶模拟的隧道照明对行车安全及舒适度评价影响研究

随着交通运输基础设施建设发展模式由追求速度规模向更加注重质量效益转变,精细化、因地制宜地设定隧道照明环境需求日益增多.隧道照明系统设计应以保证驾驶员行车的安全性与舒适度为前提,因此需要对隧道照明如何影响驾驶员隧道行车的安全性与舒适度进行量化评估.基于隧道照明理论和驾驶员行车基础研究,选取影响驾驶员安全性与舒适度的8项指标,建立驾驶员安全性与舒适度评价体系,并通过隧道驾驶仿真环境与硬件设施实现室内仿真研究:基于UC-win/Road软件建立隧道虚拟仿真模型,通过驾驶模拟器和生理仪器获取8项指标对应的数据,对数据进行处理后通过熵权法确定指标权重,评估不同照明亮度与色温环境下的隧道安全性与舒适度.以驾驶员的行车安全及舒适评价值最优为目的,得出隧道内亮度和色温的最佳设定值.实验结果验证了驾驶员行车安全与舒适度评价体系的有效性,提出了改进的照明方案,为隧道运营方提供参考.

丹江口水利枢纽控制系统网络安全模拟仿真平台设计

水利工业控制(工控)系统的网络安全是水利工程网络安全的重要组成部分。鉴于工控系统对可靠性、实时性、稳定性方面的要求,对工控网络的漏洞扫描等操作可能导致工控系统的运行异常,因此,为实现工控系统网络安全问题的提前发现、主动预防,有必要建设一个与实体工控系统一致的模拟仿真系统,作为工控系统网络安全的工作平台。结合丹江口水利枢纽实际,分析了丹江口水利枢纽控制系统网络安全需求,介绍了枢纽控制系统模拟仿真平台的总体设计思路、各分项的组成以及功能设计,重点对利用工控设备薄弱环节开展攻击、利用网络薄弱环节开展攻击、利用管理薄弱环节开展攻击等几类典型针对工控系统的攻击方式进行了模拟。模拟仿真平台不仅可以实现工业控制系统网络安全攻防的现场展示,更重要的是为工控系统的更新改造提供了测试环境,为工控系统的网络安全研究提供条件,从而找到薄弱环节,进而采取必要的加固、防护措施。

单灾种三元安全评价体系模型研究及其推广

为拓展安全评价的理论研究思路和方法,本文以灾害致因逻辑路径为导向,建立一个量化、动态、可反馈的单灾种三元安全评价体系系统动力学(SD)模型。通过辨析灾害系统影响要素,绘制安全能力、安全状态和安全业绩之间的因果关系图。运用SD理论,构建单灾种三元安全评价体系预测和评价SD模型。在模型中确定6个状态变量、6个速率变量和7个辅助变量。通过确定变量,并利用SD模型进行仿真模拟,可实现安全能力、安全状态、安全业绩的定量、动态预测和评价。将SD模型用于单灾种预测和评价,可弥补现有定性、静态和链式评价方法的不足,并且此模型可推广至多灾种领域进行综合性分析评价。

浅析车辆动力学仿真模拟在道路安全评价中的应用

道路安全评价作为一种可以有效提高道路安全水平和投资效益的方法,已经在道路工程建设领域得到了广泛的应用。在道路的可行性研究、设计、建设以及运营等不同阶段都需要开展道路安全评价,通过道路安全评价识别道路的危险路段,并对危险路段提出相应的优化改进方案,从而提高道路的行车安全水平。经过多年的工程实践,对于当前的道路安全评价有了新的思考。因此本文首先阐述了目前常用的道路安全评价方法,分析了目前道路安全评价方法存在的不足,结合道路工程的特点和车辆动力学仿真模拟的优势,为道路安全评价提供了新的思路。

热防护服散热性的数学模型仿真

为了探求热防护服的散热规律和在高温环境中工作的极限,根据傅里叶热传导定律,用微元法和有效差分法建立了热防护服在高温条件下的“外界环境-织物层-皮肤”散热数学模型并进行仿真模拟,然后将穿着相同防护服的恒温假人放置在与数学模型中假设温度一致的实验室温度下进行实测,并采用DS18B20温度传感器测量出假人表面温度进行比对验证。结果表明:实测假人皮肤温度为43.71℃,与模型仿真结果43.99℃的误差仅为0.28℃。研究结果说明建立的热传导散热模型具有较高准确度,能够对热防护服的散热防护效果进行仿真预测与合理评价,可为在较短的研发周期内设计散热效果更好的热防护服提供借鉴。

基于模拟仿真的飞行中的人为因素实验教学平台建设与应用

飞行中的人为因素是民航系统的重要组成部分,是保障飞行安全的关键。飞行中的人为因素作为提高飞行员技术能力和非技术能力的核心课程越来越受到重视。该文在高性能飞行训练器的基础上,融合无线传感技术、模拟飞行评分系统等设备,提出基于模拟仿真的飞行中的人为因素实验教学平台建设方案。该实验教学平台的建设作为课堂教学的延伸和补充,主要由多维信息交互教学实验、人机工效教学实验以及认知工效教学实验3部分组成。基于模拟仿真的飞行中的人为因素实验教学平台兼顾飞行技术专业特色,更新传统的飞行中的人为因素课堂教学模式,形成数字化、智能化、系统化和精细化的教学体系,解决目前飞行中的人为因素教学过程中理论与实践脱节问题,促进教师教学方法与模式的改进,增强学生学习的积极性与独立思考的能力,为进一步提高教学质量与培养高素质飞行学员具有重要意义。

高速铁路车站安全管理的系统动力学仿真研究

为了准确有效地提升高速铁路(以下称高铁)车站安全管理工作水平,从安全效益角度,运用系统动力学(SD)相关理论,构建高铁车站安全管理系统因果关系图和流图模型。将高铁车站安全管理总系统分为员工行为、技术设备设施、日常环境和安全管理等4个子系统,并分别提取子系统的安全影响因素,研究如何协调各个因素的投入比例,以达到安全效益最优。利用Vensim_PLE仿真软件,结合S高铁车站相关数据进行模拟仿真。结果表明,不能主观均等投入,应根据车站实际安全管理情况和仿真结果制定最优的安全管理投入方案。

高速列车群运营安全保障仿真模拟试验平台设计

基于"主动安全"设计理念,采用Flex与ArcGIS技术,构建可视化、集成化和智能化的高速列车群运营安全保障仿真模拟试验平台。平台通过不同系统之间的信息共享,为高速列车群运营全过程安全行为演化建模、风险评估和预警提供数据支持,实现对高速列车群事故推演和安全态势分析。平台采用分层逻辑结构,从下到上依次为物理层、获取层、数据层、应用层和表示层。平台通过电力线通信、以太网和控制器局域网等从其他系统获取数据,再对数据进行融合与集成,实现信息共享、安全评估与仿真和安全预警等功能。研发的平台在轨道交通控制与安全国家重点实验室进行了成功部署和模拟仿真运行,通过对大量的行车安全信息的获取、传输和共享以及仿真试验证明,平台具有较高的安全性和稳定性,便于管理和维护。

矿山安全仿真模拟平台建设关键技术

目前，仿真技术在矿山安全领域以安全教育培训等为主，主要侧重于解决某一局部问题的安全仿真理论与技术研究，各仿真系统重复建模，互操作性、重用性差，因此，不能适应我国矿山的复杂变化，缺少灵活性，适应性差。矿山安全仿真模拟平台的开发理论与试验研究目前在国内处于起步阶段。根据《国家安全生产科技发展规划》，针对我国矿山安全生产现状，从数字矿山的思路，设计了一套采用可视化、网络化、集成化技术研究开发矿山安全仿真模拟平台的技术方案，分析了相关的技术难题和关键技术。

基于VR技术的多元安全教育仿真平台的建设与研究

研究基于虚拟现实技术的大学生安全教育方式的优势,并构建一个能在高等院校、人口密集型场所适用的多功能的安全教育仿真实训平台。以局部校园空间为研发对象,以大学生活最常见的校园、宿舍、教室、道路为建模对象,通过VR引擎系统,搭载头盔式显示器进行系统开发,探究运用虚拟现实引擎实现多元安全教育仿真系统的解决方案。

高校实验室安全风险管理系统动力学仿真与应用

采用系统动力学(system dynamics,SD)建模理论,将实验室安全风险管理视为一个系统,以实验管理相关人员、环境、设备设施及管理作为子系统,解析子系统的多异质风险因素,构建实验室安全风险管理SD模型,并以某高校矿山与地下工程测量实验室为例进行演化模拟与仿真验证。结果表明,SD模型可以动态模拟实验室安全管理水平演变态势,通过调控对应子系统的安全投入占比可甄别最优投入方案,求解出各子系统对实验室安全风险管理总水平的实际贡献率,进而重点防范和管控子系统的风险因素,可为高校精准识别实验室安全投入方向和制定管理决策提供新路径。

飞行安全及事故分析的三维仿真模拟系统的研究

利用3dsMAX平台,通过对飞行器移动轨迹数据(如飞机黑匣子里面的数据)的读取,结合三维GIS,实现多个视角同步观察多个飞行器移动过程的仿真模拟,由此建立了飞行安全及事故三维仿真模拟分析系统。该系统能加快事故分析速度,提高事故分析的准确性。

基于计算机仿真模拟系统的奥运场馆火灾安全分析

本文以奥运场馆改造项目为背景,利用计算机技术,基于性能化防火分析的思想,采用自行开发的火灾安全模拟系统SFSAS,对体育场馆的火灾安全性能进行了综合分析。该系统采用数值模拟方法,将火灾场景模拟分析与结构分析综合为一体,模拟了北京奥运会将要使用的北航体育练习馆在设定火灾下的火灾场景和结构温度场的分布,分析了其屋面钢结构体系在火灾作用下的结构反应和力学性能。通过分析发现,在火灾影响下,原有结构体系的平衡被打破,火灾下的结构破坏表现为整体性的破坏,因而需要进行全面的整体分析,而不能仅仅考虑局部的影响。实例分析证明,本文介绍的火灾安全模拟系统功能强大,运行方便,充分体现了计算机仿真技术在建筑防火分析中的优越性。

侧面安全气囊对老年乘员损伤防护效率的仿真模拟

为评价轿车在发生侧面碰撞事故时侧面安全气囊展开时对老年乘员损伤的防护效率,采用Hypermesh、LS-DYNA和ls-prepost软件建立仿真模型,研究在车辆发生侧面碰撞事故后汽车有、无侧面可展开的安全气囊和是否正确佩戴安全带的情况下对后排60岁以上的老年乘员头、胸部损伤的动力学响应。结果表明:在车辆发生侧面碰撞时,老年乘员由于骨量流失,更加容易发生骨折,并造成机体内脏的损伤,现有的轿车侧面安全气囊在配合安全带同时使用时虽然能提升乘客损伤的防护效率,但现有的侧面安全气囊并没有考虑到老年乘员这一特殊群体,因此应对侧面安全气囊做适当的改进,采用缓冲性能更好的材料或增大其体积来更好地保护老年乘员。

网络信息安全模拟仿真评估方案研究

首先针对我国国防科技工业网络环境的实际情况和安全保密的需求阐述了网络信息安全模拟仿真评估技术研究的目的和意义,提出了技术应用目标;然后论述了主要研究内容及具体实现的技术方案;最后详细介绍了需要实现的关键技术及解决途径。

基于行车安全的隧道照明维养方法研究

为解决因隧道灯具状态变化引起公路隧道路面亮度降低从而导致的行车安全问题,本文通过现场实测与仿真模拟计算灯具衰损路面亮度值,分析路面亮度均匀度对公路隧道照明灯具安全性的影响,对公路隧道灯具划分不同衰损与失效组合,进行现场小目标物视认试验,运用层次分析法与Topsis综合评价模型对试验结果进行分析。结果表明,应针对不同失效组合提出针对性灯具维养方法;当行车安全系数远大于0.52时,可适当降低隧道照明灯具光通量,在保证隧道行车安全的前提下节约能源。