序号

平台或典型实验项目

技术规格与参数（参考）

实验项目性质

说明

数量

1

虚拟仿真中心管理平台（网站）

一、技术参数

1）支持虚拟实验中心门户网站，系统内容包括中心介绍、实验教学、实验队伍、管理模式、设备与环境、教学特色、中心新闻/公告/通知等，门户网站可按照校方需要进行定制。

2）B/S架构设计，支持网页界面操作方式，软件首页支持学生、课程教师、教务管理员、系统管理员使用不同的身份登录软件；不同的身份具有不同的操作权限；提供系统管理功能，包括用户、分组、角色、权限、日志管理等。

3）提供实验教务管理功能，包括：课程库、培养计划、排课、选课、开课审核等功能。教务管理人员可以根据学校的教学计划和教学大纲进行课程计划和教学大纲进行课程计划、开课计划、开课审核的查看、增加、删除、修改、发布以及相应信息的维护，同时可查询每学期的开课情况，同时可以设置新课程的适用对象，编辑适用班级、上课的学生数、课时数等。

4)提供实验教学管理功能，包括虚拟实验安排、实验批改、考勤管理、成绩管理、实验报告等。教师可以根据实验教学大纲和自身的要求，维护系统预加的课程典型实验，进行查看、修改、删除，同时也可以根据本校的个性化教学要求重新设计添加自己的实验，根据教学要求，从典型实验库里面选择相应的实验安排给学生，并且可以设置实验的开始时间和截止时间，教师可以根据学生提供的实验结果及电子版实验报告手动给予分数及评语。

5)支持的实验类型有实物实验、虚拟实验、演示实验、客户端实验、虚实实验、远程实验、三维仿真实验、应用虚拟化实验。

6)提供实验前理论学习功能，包括实验前学生通过练习、自测、课件等方式学习实验理论知识等。

7)提供实验过程智能指导功能接口，学生在实验过程中遇到问题可以请求指导，系统给出指导信息。

8)提供实验结果自动批改功能接口，学生提交实验结果后系统自动评判，给出分数和评分点。

9)提供实验报告管理功能，支持实验报告在线提交，并提供实验报告在线批注和自动批改功能；

10）提供实验成绩统计查询等功能:可以提供班级、某门课程实验、所有实验等多种形式的数字统计、成绩查询等功能。

11)可以与第三方开发的各种虚拟仿真软件进行集成并进行统一管理，可以支持演示动画的上传，发布、集成等工作。提供实时答疑功能，使得教师和学生可通过文本、语音方式实时在线交流；提供非实时答疑功能，建立问题库，并对问题进行分类，以便用户查找、提出、回答及处理问题；提供问题库的审核、增加、删除、查询、修改功能，便于教师管理维护。

12）需以一门虚拟仿真实验课程产品演示平台的完整教学流程管理功能使用说明书，包括：实验开课管理、典型实验库的维护、典型实验安排、虚拟实验结果的批改功能、学生虚拟实验结果及实验报告的提交、实验成绩的查询及统计等管理功能。

13）该平台搭建我校校院网，支持校园网用户的PC机终端、手机、平板电脑等移动用户使用，符合“西北农林科技大学信息应用系统管理办法”有关规定，且在上网前需经网络漏扫描检查合格。支持同时在线人数1000人以上，并支持后期第三方其他虚拟仿真实验项目的集成。

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若采用我校已建的虚拟仿真平台，由此引起与原平台研发单位的协调沟通等事项费用由中标方负担。

1

2

流域水文过程及水库防洪调度仿真系统

通过三维仿真技术，对不同的下垫面场景进行三维仿真建模，包括林地、草地、农田等不同场景，设置改变不同的降雨强度、历时、地形类型等参数，模拟流域产汇流过程，并通过三维模型、特效等手段模拟流域水文过程。提供B/S架构的虚拟仿真实验，可综合集成到虚拟仿真实验管理平台。

流域水文过程模拟内容：

1）土壤-植被-大气间物质能量传输过程、植被的水文生态效应分析等方面的模拟

2）流域生态水文过程模拟

3）土地利用变化对水文过程影响模拟

水库防洪调度仿真模拟内容：

对不同的实验场景进行三维仿真建模，包括入库洪水、泄洪建筑物控制运用模拟（有闸控制溢洪道、无闸溢洪道、泄洪洞）、泄流过程模拟、下游河道水流过程模拟等。

以上两个方面实现人机互动开展实验，并能在整个流域进行漫游。

综合、设计、演示

中心申报视频材料(10分钟)、申报书撰写配合与协助等工作费用应包括在项目费用中。

1

3

渠道灌溉系统虚拟仿真设计系统

通过三维仿真技术，对渠道灌溉系统设计中常遇到的地形和建筑物进行三维仿真设计。地形主要包括山前平原区、山区、丘陵区；建筑物主要包括不同形式渠道、渠系建筑物、田间工程设计等；根据合理控制、便于管理、保证安全、力求经济的原则进行规划干支斗农骨干渠系和田间工程。提供B/S架构的虚拟仿真实验，可完美集成到虚拟仿真实验管理平台。设计过程参考灌溉排水工程设计规范进行。

仿真模拟渠道灌溉系统设计过程：

1）灌溉渠道系统规划布置：地表河流水源提供四种情况，供学生选择，但首部枢纽不进行设计。取水方式包括无坝、有坝、抽水和水库取水。渠系布置应针对不同地形，合理选取相应建筑物形式，包含所有渠系建筑物形式，灌溉渠系、田间工程、退泄水系统，可实现立体可视化场景规划。

2）可模拟不同级别渠道设计渠道流量和最大、最小流量。

3）考虑灌溉工作制度，包括轮灌、续灌。在一条典型支渠上进行渠道横断面设计。渠道横断面可设计为梯形、矩形、半圆形，可设计为单式断面、复式断面，根据地形合理设计为填方渠道、挖方渠道。设计参数应能够在规范推荐值范围内进行选取。

4）渠道纵断面设计。通过在地形图上选线，确定走向和纵坡，根据纵断面中心线确定各桩点的渠底高程、渠顶高程、水位高程。

5）渠系建筑物的布置。针对不同的条件要求设置建筑物，包括水闸(进水闸、分水闸、节制闸、泄水闸)、渡槽（梁式渡槽、拱式渡槽）、倒虹吸（竖井式、桥式或斜坡式）、跌水（单级跌水、多级跌水）、桥、涵洞、过水隧洞、在典型渠系上设置量不同水建筑物。整个系统应设置量水、流量、水位自动监测、控制设备选项。

6）田间工程布置。在典型地形布置田间工程，选取不同地面灌溉（畦灌、沟灌、淹灌）。

7）设计完成后，自动生成渠灌系统，实现不同流量情景下，全景展示灌溉过程。细部主要在典型渠系中展示。

8）具有人机互动、全灌区漫游功能。

综合、设计、演示

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4

管道灌溉系统设计施工过程模拟系统

通过三维仿真技术，对灌溉管道系统设计施工过程用到的喷灌、滴灌和管道灌溉三种情景进行选择场景进行三维仿真建模，包括不同系统设计、灌溉施工的场景。提供B/S架构的虚拟仿真实验，可完美集成到虚拟仿真实验管理平台。

管道灌溉系统设计、施工模拟：

参考喷灌、微灌、管灌工程设计技术规范和施工规范流程进行模拟设计、施工过程。

1）针对三种类型，可以分别选择设计参数（参考微灌、喷灌和管灌工程设计规范推荐参数参考值作为设计基础资料库）。基础情景应包括平原和微起伏地形，土壤质地应包括壤土、黏土和沙壤土等，种植作物包括果树和农作物。

2）灌溉制度及工作制度确定，包括净灌水定额计算、设计灌水周期、毛灌水定额灌水次数及灌溉定额、轮灌组划分。

3）內嵌水力计算公式及参数选择，自动完成水力计算，生成有关计算表格，确定设计流量及管径（应包括不同灌溉材料数据库，可以进行选择）。

4）管网系统布置，模拟不同地形、地块、道路等情况布置管道系统。以规范要求为约束条件，减少布置随意性。

5）设计扬程计算，选择动力机具与水泵。

6）首部设计：针对不同类型，选择首部枢纽，对与滴灌系统，应包括不同类型的过滤装置和施肥装置。系统中应包括量测、控制、安全保护等装置。

7）能够根据管线布置情况，内嵌不同材料价格，实现自动工程概算，以表格形式呈现工程的预算成本。

8）设计完成可以进行施工过程演示，选择不同管件和不同灌溉系统设备，组装为系统，模拟施工工程，演示管道通水灌溉过程，考虑控制监测系统仪表、不同管件点击显示放大与功能说明。

9）实现人机互动开展实验。

综合、设计、演示

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5

水利水电工程枢纽组成及功能认知系统

通过三维仿真技术，对流域不同河段顺次仿真，上游拱坝水利枢纽、中游重力坝水利枢纽、下游采用拦河闸水利枢纽、土石坝水利枢纽。拱坝枢纽主要包括拱坝挡水建筑物、地下电站系统、滑雪道、溢洪道、泄洪隧洞；重力坝枢纽主要包括溢流式重力坝和非溢流式重力坝、船闸或升船机、坝后式电站、开关站；拦河闸水利枢纽主要包括泄洪闸、冲砂闸、进水闸等建筑物；土石坝水利枢纽主要包括土石坝、溢洪道、进水闸、泄洪洞等；并将不同坝型加入相应河流的中下游。提供B/S架构的虚拟仿真实验，可完美集成到虚拟仿真实验管理平台。

1）仿真模拟不同坝型，包括拱坝、支墩坝、土石坝、混凝土重力坝等，在重力坝中根据坝的横断面的结构型式可分为实体重力坝、宽缝重力坝、空腹重力坝、预应力重力坝、碾压混凝土重力坝等。通过文字、图片、三维场景模型漫游的形式介绍不同坝型的适应性、坝体细部结构等。

2）仿真模拟不同建筑物，包括主要建筑物有挡水建筑物，泄水建筑物，放空建筑物和电站建筑物。通过文字、图片、三维场景漫游的形式介绍这些建筑物。

演示、认知

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6

面板堆石坝施工过程模拟系统

通过三维仿真技术，对面板堆土石坝的筑坝材料、设备进行三维仿真建模，包括施工用的粗骨料、细骨料、拌合楼等等。用户可以自由选择施工机具，进行面板堆石坝的设计和搭建，学习施工材料的制备、混凝土和土石料的施工工艺设计和选配，以及堆石坝的体型设计等；在搭建的过程中，可以学习堆石坝的施工程序及工艺。帮助加深学生对石坝施工原理的理解，提高实践能力。提供B/S架构的虚拟仿真实验，可完美集成到虚拟仿真实验管理平台。

仿真模拟面板堆土石坝施工过程：

1）教师设定相关的地理的数据和施工要求，例如：有无地震及其等级，施工产地面积等。学生需要计算相应的参数，例如填料的厚度、堆石料的密度等数据，并且填入表格，表格数据将用于后期的施工过程。

2）学生选择面板堆石坝的模型，可以点击选择坝址。

3）学生通过点击工具栏，可以选择相应的工具，例如坝基开挖的挖掘机、铲运机等筑坝机具；对机具进行相应的操作选择，可以实现仿真模拟施工现场、施工材料的运输、施工填料等过程，逐步搭建面板堆石坝，完成学生的设计。可以给学生非常直观的感受，节省大量的资金和时间，提高实践能力。

4）仿真坝基开挖与排水、主堆石区、下游次堆石区、排水棱体、混凝土面板、面板垫层和过渡区等施工方法和工艺。

5）学生可以对自己的设计搭建完成后，可以生成石坝切面图，显示学生的石坝设计，标记相应的数据。可以帮助教师查看、评价和进一步指导。

6）能在整个项目区进行漫游。

综合、设计

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钢筋混凝土梁、柱破坏仿真系统

1.钢筋混凝土梁弯曲破坏仿真：

通过三维仿真技术，对实验设备进行三维仿真建模，仿真模拟钢筋混凝土梁抗弯实验过程，对实验过程中的实验参数进行调节，展示不同实验现象。提供B/S架构的虚拟仿真实验，可完美集成到虚拟仿真实验管理平台。

1）程序用三维方式表现实验框架、传感器、支座、支墩、试验梁等实验场景

2）在三维场景中可同鼠标简单操作，实现视图旋转、缩放、平移和视角变换。

3）可设置混凝土小梁界面尺寸、长度、加载位置、何在方式、配筋根数和直径、保护层厚度，混凝土等级和钢筋型号等参数。

4）可任意设置位移计、应变片，并用虚拟表盘显示应变片和位移计的实验结果。

5）梁体、传感器及加载按真实材质贴图。

6）可按照混凝土理论计算公式计算梁体的应变、应力、各点挠度和变形，计算开裂荷载。

7）可模拟少筋梁、适筋梁、超筋梁从加载开始、开裂及破坏全过程、显示裂缝的发生和开展。

8）学生能够进行参数选择，结束后生成实验报告。

2. 钢筋混凝土梁斜截面弯曲破坏仿真：

与上述受弯破坏基本相同，仅是加载方式不同。

3. 钢筋混凝土梁偏心受压柱破坏仿真：

对于偏心受压柱，实验内容与梁相同，仅是加载方式不同。

设计、演示

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