项目架构及研发技术

1.系统架构图及简要说明

《等速肌力功能评估及电刺激康复训练虚拟仿真实验教学系统》的开放运行依托于“开放式虚拟仿真实验教学管理平台”的支撑,二者通过数据接口无缝对接,保证用户能够随时随地的通过浏览器访问该项目,并通过平台提供的面向用户的智能指导、自动批改服务功能,尽可能帮助用户实现自主的实验,加强实验项目的开放服务能力,提升开放服务效果。

开放式虚拟仿真实验教学管理平台以计算机仿真技术、多媒体技术和网络技术为依托,采用面向服务的软件架构开发,集实物仿真、创新设计、智能指导、虚拟实验结果自动批改和教学管理于一体,是具有良好自主性、交互性和可扩展性的虚拟实验教学平台。

总体架构图如下:

图1 系统总体架构图

如图1所示,支撑项目运行的平台及项目运行的架构共分为五层,每一层都为其上层提供服务,直到完成具体虚拟实验教学环境的构建。下面将按照从下至上的顺序分别阐述各层的具体功能。

(1)数据层

《等速肌力功能评估及电刺激康复训练虚拟仿真实验教学系统》涉及到多种类型虚拟实验组件及数据,这里分别设置虚拟实验的基础元件库、实验课程库、典型实验库、标准答案库、规则库、实验数据、用户信息等来实现对相应数据的存放和管理。

(2)支撑层

支撑层是虚拟仿真实验教学与开放共享平台的的核心框架,是实验项目正常开放运行的基础,负责整个基础系统的运行、维护和管理。支撑平台包括以下几个功能子系统:安全管理、服务容器、数据管理、资源管理与监控、域管理、域间信息服务等。

(3)通用服务层

通用服务层即开放式虚拟仿真实验教学管理平台,提供虚拟实验教学环境的一些通用支持组件,以便用户能够快速在虚拟实验环境完成虚拟仿真实验。通用服务包括:实验教务管理、实验教学管理、理论知识学习、实验资源管理、智能指导、互动交流、实验结果自动批改、实验报告管理、教学效果评、项目开放与共等,同时提供相应集成接口工具,以便该平台能够方便集成第三方的虚拟实验软件进入统一管理。

(4)仿真层

仿真层主要针对该项目进行相应的器材建模、实验场景构建、虚拟仪器开发、提供通用的仿真器,最后为上层提供实验结果数据的格式化输出。

(5)应用层

基于底层的服务,最终实现《等速肌力功能评估及电刺激康复训练虚拟仿真实验教学系统》的教学与开放共享。该框架的应用层具有良好的扩展性,实验教师可根据教学需要,利用服务层提供的各种工具和仿真层提供的相应的器材模型,设计各种典型实验实例,    

最后面向学校开展实验教学应用。

2.实验教学项目

 

开发技术

□VR □AR □MR √3D仿真  □二维动画RHTML5

其他 WebGL技术

开发工具

√Unity3D  √3D Studio Max  √Maya □ZBrush  □SketchUp

□Adobe Flash  □Unreal Development Kit

□Animate CC  □Blender √Visual Studio

√其他  Photoshop  

运行环境

服务器

CPU  核、内存 32 GB、

磁盘 100 GB、

显存 0  GB、GPU型号    

操作系统

√Windows Server □Linux □其他 具体版本      

数据库

√Mysql □SQL Server □Oracle

其他    

备注说明  (需要其他硬件设备或服务器数量多于1台时请说明)  

项目品质

单场景模型总数:900000面

贴图分辨率:1024*1024

显示帧率:高于每秒30帧

刷新率:高于30Hz

正常分辨率 1920*1080