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隨著空分裝置朝著大型化，稀有氣體全體區(qū)和全面計算機(jī)控制的發(fā)展，對空分操作人員的素質(zhì)及操作技能提出了極大的挑戰(zhàn)。要在生產(chǎn)實(shí)踐中培養(yǎng)出一個合格的熟練的操作人員一般需要5年左右的時間。 當(dāng)前，操作仿真技術(shù)在操作人員培訓(xùn)方面有著特殊的功能，目前已經(jīng)有用于各種運(yùn)載工具（如飛機(jī)、船舶等）以及各種復(fù)雜設(shè)備系統(tǒng)（如電站、電網(wǎng)、大型化工系統(tǒng)等）的仿真訓(xùn)練機(jī)，在提高效率、節(jié)約能源、安全訓(xùn)練等方面起了十分重要的作用。為此，我們開發(fā)了大型空分裝置操作仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可用于對運(yùn)行人員進(jìn)行培訓(xùn)，促進(jìn)其對設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)、操作動態(tài)響應(yīng)特性的了解，提高操作技能和應(yīng)變能力，從而最大限度地提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性，減少運(yùn)行事故的發(fā)生。 目前，該技術(shù)已應(yīng)用于我國幾個大型冶金企業(yè)的制氧廠，取得了良好的效果。

深圳市城市交通仿真系統(tǒng)是深圳市智能交通系統(tǒng)的重要組成部分和啟動工程，系統(tǒng) 以先進(jìn)的多源實(shí)時數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)、以交通仿真技術(shù)與模型為核心、以智能交通公用信 息平臺為信息交換與共享樞紐、以支持交通規(guī)劃、決策分析與交通信息服務(wù)為導(dǎo)向的跨 平臺城市交通信息系統(tǒng)。系統(tǒng)的核心理念是以自主創(chuàng)新的技術(shù)方法和最先進(jìn)的技術(shù)手段， 解決和預(yù)防城市交通問題。圍繞著交通規(guī)劃、設(shè)計、交通綜合整治、決策支持的核心目 標(biāo)，以及適應(yīng)智能交通系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展要求，系統(tǒng)采用了先進(jìn)的信息與系統(tǒng)集成、智能交 通系統(tǒng) ITS、交通仿真技術(shù)；以標(biāo)準(zhǔn)化、成熟可靠技術(shù)集成系統(tǒng)總平臺，保證數(shù)據(jù)兼容 性、通用性和可擴(kuò)展性要求；滿足資源共享和對外數(shù)據(jù)交換要求，預(yù)留深、港跨境交通 公共信息平臺接口，提供政府相關(guān)系統(tǒng)互聯(lián)互通、資源共享服務(wù)。

1. 痛點(diǎn)問題 自動駕駛受制于測試規(guī)模、測試成本、法律法規(guī)等多方面限制，導(dǎo)致實(shí)際道路的測試驗證工作安全性差、成本高昂。據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測，實(shí)現(xiàn)全自動駕駛需至少170億公里測試，所耗費(fèi)的時間和人力成本是天文數(shù)字。合理的研發(fā)時間內(nèi)完成百億公里的測試驗證，唯一途徑就是通過準(zhǔn)確可靠地仿真。 目前，我國汽車制造商大多選擇采購國外的自動駕駛仿真軟件，國內(nèi)缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)的同類軟件產(chǎn)品。并且，自動駕駛是多學(xué)科交叉的新興技術(shù)，傳統(tǒng)仿真軟件對新趨勢適應(yīng)性不足，存在渲染負(fù)擔(dān)重、交互智能差、仿真精度低、測試評價難的問題，不足以高效的支撐自動駕駛技術(shù)的研發(fā)。 2. 解決方案 清華大學(xué)車輛與運(yùn)載學(xué)院智能汽車團(tuán)隊，深耕自動駕駛技術(shù)研發(fā)，深刻理解現(xiàn)階段技術(shù)瓶頸，聚焦細(xì)分領(lǐng)域重點(diǎn)攻關(guān)，打造了以LasVSim為平臺的自動駕駛仿真-測試-研發(fā)工具鏈，并獲國家發(fā)明專利和軟件著作權(quán)。 該工具鏈面向大規(guī)模交通流的自動駕駛仿真，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，致力于解決現(xiàn)有仿真平臺的需求痛點(diǎn)，覆蓋典型自動駕駛測試場景，自主研發(fā)了交通參與者交互模型，高精度傳感器模型和車輛動力學(xué)模型，支持標(biāo)準(zhǔn)化的算法開發(fā)I/O接口，內(nèi)嵌客觀性能評價體系，可實(shí)現(xiàn)自動駕駛算法的仿真測試加速迭代。 合作需求 （1）從事自動駕駛技術(shù)研發(fā)的企業(yè)開展業(yè)務(wù)合作。 （2）項目孵化需辦公場地500平，天使輪融資需求約1000萬元。

系統(tǒng)采用模擬仿真與實(shí)物相結(jié)合的方式，由C3高鐵站、C2中繼站、C2高鐵站、C2區(qū)間、C3區(qū)間組成環(huán)形線路，使用現(xiàn)場真實(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)高鐵列控系統(tǒng)功能和系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)之間的接口及邏輯關(guān)系，為高鐵列控系統(tǒng)的學(xué)習(xí)、研究開發(fā)提供綜合、專業(yè)的平臺。已在西華大學(xué)、廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院等高校應(yīng)用。

成果簡介可視化視景仿真技術(shù)自誕生以來， 已經(jīng)在航空航天、 軍事等領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。 此次利用 OPENGL 制作的可視化空中目標(biāo)圖形不僅具有良好的交互性， 為操作手提供優(yōu)質(zhì)的人機(jī)界面， 還具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：1. 直觀計算機(jī)仿真具有很高的效率， 系統(tǒng)設(shè)計人員根據(jù)相應(yīng)的要求， 可以建立詳細(xì)的仿真模型， 利用計算機(jī)仿真技術(shù)可以在不同的條件下進(jìn)行多次仿真， 并能在短時間內(nèi)得到仿真結(jié)果。 同時采用仿真可視化的技術(shù)， 可以為數(shù)字仿真提供一個直觀清晰的表現(xiàn)與再現(xiàn)

我國鋼鐵工業(yè)調(diào)整升級規(guī)劃提出了促進(jìn)創(chuàng)新發(fā)展、堅持綠色發(fā)展、推動智能制造的指導(dǎo)思想，實(shí)現(xiàn)我國鋼鐵工業(yè)轉(zhuǎn)型升級。因此，開展高品質(zhì)鋼的智能制造相關(guān)技術(shù)的研究非常必要。冶金反應(yīng)器內(nèi)存在著復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)和物理過程，存在高溫不可視的特點(diǎn)。本項目開發(fā)的高品質(zhì)鋼生產(chǎn)過程仿真模型可以準(zhǔn)確地在線了解精煉和連鑄過程的工作狀況，確保潔凈度和鑄坯質(zhì)量的精準(zhǔn)控制，顯著提高高品質(zhì)鋼潔凈度和鑄坯質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性。建立的模型適用于不同鋼鐵企業(yè)、不同鋼種、不同生產(chǎn)流程、不同冶金設(shè)備。因此，高品質(zhì)鋼冶煉過程仿真技術(shù)在鋼鐵冶金領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分廣闊。 （1）建立了鐵水預(yù)處理脫硫模型。根據(jù)鐵水包和相應(yīng)攪拌器的尺寸得出幾何模型，對于鐵水包內(nèi) KR 脫硫過程進(jìn)行數(shù)值模擬計算，包括 KR 攪拌過程中鐵水包內(nèi)速度分布、鐵水漩渦面深度、氧化鈣粒子的運(yùn)動、分布和不同參數(shù)下的鐵水脫硫效果。應(yīng)用本研究開發(fā)的 KR 脫硫過程模型可以應(yīng)用指導(dǎo)和提升現(xiàn)場生產(chǎn)過程 KR 反應(yīng)器內(nèi)的脫硫速率。 （2）建立了轉(zhuǎn)爐煉鋼模型。根據(jù)鋼水重量、氧氣位置、相應(yīng)轉(zhuǎn)爐幾何尺寸得出數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)爐內(nèi)流場、速度場和溫度場等精準(zhǔn)預(yù)測，同時對轉(zhuǎn)爐氧槍位置、流量等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)爐內(nèi)參數(shù)的優(yōu)化和控制。 （3）建立了吹氬過程合金化模型。合金化模型考慮了合金粒子的加入、運(yùn)動、熔化和混勻的完整過程，并且通過用戶定義程序（UDF），計算整個計算域內(nèi)的混勻時間。本模型的應(yīng)用可以更準(zhǔn)確地預(yù)測實(shí)際生產(chǎn)鋼包吹氬過程中合金混勻過程，提升鋼液成分的穩(wěn)定性，優(yōu)化合金化時間，降低生產(chǎn)成本。 （4）建立了鋼包吹氬過程湍流條件下夾雜物去除模型。夾雜物去除模型重點(diǎn)研究了湍流強(qiáng)度對單個氣泡對夾雜物去除率的影響，考慮了氣泡尺寸對其形貌的影響、氣泡尾流對夾雜物的捕獲等。本模型的應(yīng)用可以更準(zhǔn)確地預(yù)測實(shí)際生產(chǎn)鋼包吹氬過程中合金混勻過程和夾雜物的氣泡浮選去除，提升鋼包冶煉過程中高品質(zhì)鋼的潔凈度。 （5）建立了連鑄中間包中間包模型。通過自主開發(fā) UDF 子程序，對中間包內(nèi)鋼液三維流場和夾雜物濃度場進(jìn)行耦合計算，使用 PSG 法計算多組不同特征直徑夾雜物顆粒間碰撞聚合長大過程。可以用于模擬高品質(zhì)鋼生產(chǎn)過程冶金反應(yīng)器中夾雜物的碰撞、長大及去除，實(shí)現(xiàn)夾雜物的尺寸和數(shù)量變化的精準(zhǔn)預(yù)測，提升精煉及中間包冶金過程高品質(zhì)鋼鋼液潔凈度。 （6）建立連鑄結(jié)晶器內(nèi)全凝固及夾雜物運(yùn)動捕捉數(shù)值模型，實(shí)現(xiàn)了結(jié)晶器連鑄過程流場、傳熱凝固、磁場和夾雜物運(yùn)動的耦合計算。可應(yīng)用于預(yù)測整個連鑄過程的流場、鑄坯溫度和坯殼厚度等，尤其是可以預(yù)測夾雜物在整個鑄坯斷面上的分布規(guī)律，提升高品質(zhì)鋼鑄坯潔凈度。

本項目的研究成果，能夠在城市客運(yùn)樞紐建成運(yùn)營之前，通過微觀交通流仿真技術(shù)，模擬各類車流人流的運(yùn)行狀況，從而找出客運(yùn)樞紐內(nèi)部的交通癥結(jié)，并通過定量化的參數(shù)檢驗與交通評價，幫助決策者進(jìn)行最優(yōu)方案比選，輔助前期規(guī)劃設(shè)計人員修改完善項目方案，并通過可視化的3D仿真視頻圖像，生動展示城市客運(yùn)樞紐地區(qū)交通流運(yùn)行全貌。

該產(chǎn)品采用組件技術(shù)構(gòu)建電學(xué)實(shí)驗平臺，基于自主研發(fā)的電路算法，用戶在系統(tǒng)提供的虛擬實(shí)驗環(huán)境中，根據(jù)實(shí)驗內(nèi)容自行設(shè)計實(shí)驗方案系統(tǒng)支持穩(wěn)態(tài)電路實(shí)驗和瞬態(tài)電路實(shí)驗，可廣泛應(yīng)用于各類電學(xué)實(shí)驗課程。 采用組件技術(shù)構(gòu)建電學(xué)實(shí)驗，將實(shí)驗儀器根據(jù)物理、電學(xué)基本原理進(jìn)行建模，并設(shè)計成獨(dú)立于具體實(shí)驗的組件，存放在儀器庫中。用戶在系統(tǒng)提供的虛擬實(shí)驗環(huán)境中，根據(jù)實(shí)驗內(nèi)容自行設(shè)計實(shí)驗方案，從儀器庫中選擇合適的儀器自主設(shè)計、完成實(shí)驗。 系統(tǒng)實(shí)驗方案靈活、儀器選擇性多，提供實(shí)驗報告在線提交、評閱功能，支持多種實(shí)際教學(xué)模式，為開展大面積的開放性、設(shè)計性實(shí)驗教學(xué)提供有力的工具，可在課堂實(shí)驗、設(shè)計性實(shí)驗、開放式實(shí)驗的教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。 系統(tǒng)支持穩(wěn)態(tài)電路實(shí)驗和瞬態(tài)電路實(shí)驗，可廣泛應(yīng)用于各類電學(xué)實(shí)驗課程，包括大中專院校《電路基礎(chǔ)》、《模擬電路》、《數(shù)字電子技術(shù)》、《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計》等課程實(shí)驗。 系統(tǒng)功能如下： 1、可根據(jù)實(shí)物連線，自動生成電路原理圖，提高線路檢查效率； 2、儀器庫內(nèi)容豐富，儀器種類多、通用性強(qiáng) 、真實(shí)感強(qiáng); 3、儀器外觀采用三維建模實(shí)現(xiàn)，與實(shí)際儀器保持一致，真實(shí)感強(qiáng)； 4、自主設(shè)計實(shí)驗內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)模式； 5、實(shí)驗狀態(tài)實(shí)時記錄。 6、提供實(shí)驗報告在線評閱。 7、實(shí)驗場景支持自由縮放，各個功能模塊可根據(jù)需要收起或展開。 8、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理工具。 9、軟件可以完成的實(shí)驗， 包括三個模塊： 電路基礎(chǔ)虛擬實(shí)驗： 1.數(shù)字萬用表的使用 2.信號發(fā)生器與示波器的使用 3.電路元件伏安特性的測量 4.基爾霍夫定律的驗證 5.疊加原理的驗證 6線性網(wǎng)絡(luò)幾個定理的驗證 7.戴維南定理與諾頓定理的驗證和應(yīng)用 8.串聯(lián)諧振與并聯(lián)諧振電路的研究 9.正弦交流電路中元件參數(shù)的測量 10.RC一階電路的響應(yīng)測試 模擬電子技術(shù)虛擬實(shí)驗： 1.二極管伏安特性的測量 2.二極管的基本應(yīng)用電路：限幅與整流電路 3.晶體管共發(fā)射極單管放大電路 4.射極跟隨器電路 5.差分放大電路 6.互補(bǔ)對稱放大電路 7.場效應(yīng)管放大電路 8.放大電路的頻率特性的測試 9.負(fù)反饋放大器 10.集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用—反相放大電路與同相放大電路 11.集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用—積分電路與微分電路 12.有源濾波器的設(shè)計 13.RC正弦波發(fā)生器 14.方波三角波振蕩電路 數(shù)字邏輯電路虛擬實(shí)驗： 1.集成門電路邏輯功能測試 2. 8位數(shù)值比較器設(shè)計 3. 譯碼器及其應(yīng)用 4. 數(shù)據(jù)選擇器及其應(yīng)用 5. 加法器及其應(yīng)用 6. 觸發(fā)器的基本邏輯功能 7. 用D觸發(fā)器設(shè)計三位二進(jìn)制加法計數(shù)器 8. 用JK觸發(fā)器設(shè)計異步計數(shù)器 9. 移位寄存器的應(yīng)用 10. 555電路及應(yīng)用

系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，主要包含數(shù)字切片、教學(xué)視頻、教學(xué)課件和切片考試四大模塊，具有7大類1300張以上虛擬數(shù)字切片和多學(xué)科教學(xué)視頻與課件等資源，適用于醫(yī)學(xué)與生命科學(xué)相關(guān)學(xué)科教學(xué)需要。

該系統(tǒng)以實(shí)物儀器、工作原理為原型，仿真操作、動畫展示、圖文+語音講解為輔助，通過仿真實(shí)驗練習(xí)提供3D直觀展示，加強(qiáng)設(shè)備認(rèn)知，網(wǎng)絡(luò)提前預(yù)習(xí)優(yōu)化資源利用率，宏觀、微觀及不可見原理現(xiàn)象的展示快速學(xué)習(xí)掌握，解決在實(shí)際中難以接觸和使用實(shí)驗儀器的困境。