摘要：隨著科技的飛速發(fā)展，智能樓宇已成為現(xiàn)代城市建設(shè)的重要組成部分。職業(yè)教育作為培養(yǎng)專業(yè)技能人才的重要途徑，急需適應(yīng)這一趨勢(shì)，更新實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式。智能樓宇虛擬仿真系統(tǒng)的建設(shè)，為職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)提供了全新的方向和解決方案，能夠有效提升學(xué)生的實(shí)踐能力和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)職業(yè)教育與現(xiàn)代建筑行業(yè)的深度融合。

一、引言

在當(dāng)今數(shù)字化、智能化的時(shí)代背景下，智能樓宇作為集建筑、電子、通信、自動(dòng)化等多領(lǐng)域技術(shù)于一體的綜合性建筑體系，正逐漸成為城市發(fā)展的主流。它不僅提升了建筑的功能性和舒適性，還實(shí)現(xiàn)了能源的高效利用和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。然而，智能樓宇的建設(shè)和管理需要大量具備專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐技能的人才。職業(yè)教育作為培養(yǎng)應(yīng)用型人才的主力軍，面臨著培養(yǎng)智能樓宇專業(yè)人才的緊迫任務(wù)。傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式已難以滿足智能樓宇行業(yè)的復(fù)雜需求，智能樓宇虛擬仿真系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)運(yùn)而生，為職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)帶來(lái)了新的機(jī)遇和變革。

二、智能樓宇虛擬仿真系統(tǒng)概述

智能樓宇虛擬仿真系統(tǒng)是一種基于計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和智能控制技術(shù)構(gòu)建的虛擬教學(xué)平臺(tái)。它能夠高度逼真地模擬智能樓宇的各種場(chǎng)景和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，包括建筑結(jié)構(gòu)、安防系統(tǒng)、暖通空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等。學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行各種操作和實(shí)驗(yàn)，如設(shè)備安裝調(diào)試、系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控、故障排除等，仿佛置身于真實(shí)的智能樓宇項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)。該系統(tǒng)不僅涵蓋了智能樓宇的各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，還能根據(jù)教學(xué)需求進(jìn)行靈活定制和擴(kuò)展，滿足不同層次、不同專業(yè)方向的教學(xué)要求。

三、智能樓宇虛擬仿真在職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

（一）提供逼真的實(shí)踐環(huán)境

傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)往往受限于實(shí)體設(shè)備的數(shù)量、場(chǎng)地空間以及安全等因素，難以讓學(xué)生充分進(jìn)行實(shí)踐操作。而智能樓宇虛擬仿真系統(tǒng)能夠創(chuàng)建高度逼真的虛擬場(chǎng)景，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中自由地進(jìn)行各種操作，無(wú)需擔(dān)心設(shè)備損壞或安全事故。

（二）降低教學(xué)成本

建設(shè)實(shí)體智能樓宇實(shí)訓(xùn)基地需要大量的資金投入，用于購(gòu)買設(shè)備、搭建場(chǎng)地、進(jìn)行設(shè)備維護(hù)等。相比之下，智能樓宇虛擬仿真系統(tǒng)的建設(shè)成本相對(duì)較低，且后期維護(hù)簡(jiǎn)單。一旦系統(tǒng)搭建完成，只需通過(guò)軟件升級(jí)和更新即可滿足不斷變化的教學(xué)需求，無(wú)需頻繁更換實(shí)體設(shè)備。這不僅節(jié)省了資金，還提高了教學(xué)資源的利用效率，使學(xué)校能夠以較低的成本為學(xué)生提供高質(zhì)量的實(shí)訓(xùn)教學(xué)。

（三）提高教學(xué)效率

智能樓宇虛擬仿真系統(tǒng)可以根據(jù)教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)目標(biāo)，快速生成各種實(shí)訓(xùn)任務(wù)和場(chǎng)景，教師可以靈活地安排教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生也可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和反復(fù)練習(xí)。系統(tǒng)還具備自動(dòng)評(píng)分和反饋功能，能夠及時(shí)為學(xué)生提供操作結(jié)果的評(píng)估和改進(jìn)建議，幫助學(xué)生更好地掌握知識(shí)和技能。此外，虛擬仿真系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)多人在線協(xié)同操作，模擬團(tuán)隊(duì)合作的工程實(shí)踐場(chǎng)景，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通能力，進(jìn)一步提高了教學(xué)效率和質(zhì)量。

（四）增強(qiáng)教學(xué)靈活性和創(chuàng)新性

智能樓宇虛擬仿真系統(tǒng)具有高度的靈活性和可擴(kuò)展性，教師可以根據(jù)教學(xué)大綱的要求和學(xué)生的實(shí)際情況，對(duì)虛擬仿真場(chǎng)景進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置和調(diào)整。例如，在講解智能照明系統(tǒng)時(shí)，教師可以改變虛擬場(chǎng)景中的建筑結(jié)構(gòu)、燈具類型、光照強(qiáng)度等參數(shù)，讓學(xué)生在不同的條件下進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。同時(shí)，虛擬仿真系統(tǒng)還可以引入新的智能樓宇技術(shù)和理念，如物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等，使學(xué)生能夠及時(shí)了解行業(yè)前沿動(dòng)態(tài)，拓寬知識(shí)面，增強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

四、智能樓宇實(shí)訓(xùn)室空間設(shè)計(jì)案例

唯眾智能樓宇實(shí)訓(xùn)室分為理論教學(xué)區(qū)、智能化工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)1區(qū)、智能化工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)2區(qū)、停車場(chǎng)系統(tǒng)工程實(shí)訓(xùn)區(qū)、器材存放區(qū)四個(gè)部分，均為實(shí)物1：1建模。

包含公共廣播實(shí)訓(xùn)裝置、電工配線端接實(shí)訓(xùn)裝置、智能化消防系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置、門禁對(duì)講實(shí)訓(xùn)裝置、視頻監(jiān)控實(shí)訓(xùn)裝置、智能化安防監(jiān)控實(shí)訓(xùn)臺(tái)、智能樓宇3D虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、智能化工程應(yīng)用實(shí)訓(xùn)裝置、模擬滅火虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、出入口道閘實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)、智能停車場(chǎng)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)、展示柜、操作臺(tái)、存放柜等。

智能樓宇實(shí)訓(xùn)室平面布局圖

智能樓宇實(shí)訓(xùn)室空間設(shè)計(jì)

智能樓宇實(shí)訓(xùn)室平面布局圖

智能樓宇實(shí)訓(xùn)室效果圖

智能樓宇實(shí)訓(xùn)室理論教學(xué)區(qū)

智能化工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)區(qū)

智能化工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)區(qū)

模擬滅火仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

器材存放區(qū)

出入口道閘實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

智能停車場(chǎng)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

智能停車場(chǎng)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

智能樓宇實(shí)訓(xùn)室

五、智能樓宇3D仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

唯眾智能樓宇3D仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，是建立在現(xiàn)實(shí)建筑智能化工程基礎(chǔ)上，利用3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，依托于3D虛擬Unity平臺(tái)通過(guò)模擬或還原現(xiàn)實(shí)中的建筑智能化工程，構(gòu)建一個(gè)虛擬的3D立體工程場(chǎng)景。學(xué)生可以通過(guò)個(gè)性化的3D虛擬化身，在三維立體的虛擬環(huán)境中遍覽智能化建筑的所有細(xì)節(jié)，形象逼真，細(xì)致生動(dòng)。

同時(shí)平臺(tái)以“互聯(lián)網(wǎng)+企業(yè)實(shí)踐業(yè)務(wù)型”為思想，集“教、學(xué)、做”為一體的理念，以通用的、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化建筑智能化項(xiàng)目建設(shè)為核心，虛擬3D的工程場(chǎng)景，功能涵蓋建筑智能化系統(tǒng)的安防監(jiān)控、視頻會(huì)議、背景音樂(lè)、樓宇對(duì)講、停車場(chǎng)管理、機(jī)房工程等各個(gè)子系統(tǒng)。

智能樓宇3D仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

平臺(tái)特點(diǎn)

1、提供一整套完善的3D虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)，可以和樓宇智能化教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)無(wú)縫集成；

2、采用多媒體技術(shù)手段，提供了豐富的教學(xué)資源，方便師生學(xué)習(xí)；

3、針對(duì)樓宇智能化系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)行全面3D仿真，重點(diǎn)仿真我們?cè)趯?shí)訓(xùn)室或者實(shí)訓(xùn)基地內(nèi)無(wú)法提供樓宇智能化實(shí)訓(xùn)教學(xué)場(chǎng)景進(jìn)行直觀系統(tǒng)呈現(xiàn)，為學(xué)生提供3D產(chǎn)體場(chǎng)景實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)；

4、平臺(tái)提供考核功能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)考試，減輕了教師的工作量；

5、由豐富的實(shí)驗(yàn)教學(xué)專家精心設(shè)計(jì)典型案例，能夠培養(yǎng)學(xué)習(xí)者設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力；

6、將知識(shí)學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力的培養(yǎng)有機(jī)融合，形成完整的實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系；

7、虛擬場(chǎng)景能夠呈現(xiàn)真實(shí)項(xiàng)無(wú)法體現(xiàn)的項(xiàng)目場(chǎng)景，提高了去現(xiàn)場(chǎng)實(shí)訓(xùn)的安全性；

8、采用游戲式界面友好直觀、所有的仿真器材操作貼近實(shí)際，真實(shí)感強(qiáng)；

9、可擴(kuò)展性強(qiáng)，可根據(jù)教學(xué)需要靈活添加實(shí)驗(yàn)器材、典型實(shí)驗(yàn)、考試任務(wù)，提供個(gè)性化定制服務(wù)；

10、樓宇智能化課程遵循國(guó)際項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)，提供比實(shí)驗(yàn)室中更靈活的方式進(jìn)行實(shí)訓(xùn)仿真。

平臺(tái)說(shuō)明及實(shí)訓(xùn)功能

（一）功能概述

1、智能樓宇3D虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)軟件采用 B/S 架構(gòu)。

2、利用 3D 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)仿真智能樓宇的典型場(chǎng)景，如：視頻會(huì)議實(shí)訓(xùn)中心、背景音樂(lè)實(shí)訓(xùn)中心、智能安防實(shí)訓(xùn)中心、樓宇對(duì)講實(shí)訓(xùn)中心、停車場(chǎng)實(shí)訓(xùn)中心。

3、可通過(guò)鍵盤、鼠標(biāo)對(duì)“典型場(chǎng)景“中的典型三維模型（設(shè)備）進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、平移、放大、縮小，同時(shí)系統(tǒng)系統(tǒng)配以背景音樂(lè)進(jìn)行介紹和講解。

4、 操作步驟的有提示；操作錯(cuò)誤時(shí)，系統(tǒng)會(huì)彈出提示，并可重新操作；并配備文字及語(yǔ)音說(shuō)明，并可根據(jù)需要打開(kāi)或者關(guān)閉。

5、模塊化架構(gòu)，可根據(jù)需要開(kāi)放那些模塊，在首頁(yè)有導(dǎo)航欄。

（二）3D 虛擬仿真教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)典型場(chǎng)景

唯眾樓宇智能化3D仿真實(shí)訓(xùn)實(shí)訓(xùn)大樓

唯眾視頻會(huì)議實(shí)訓(xùn)中心

唯眾背景音樂(lè)實(shí)訓(xùn)中心

唯眾閉路電視實(shí)訓(xùn)中心

唯眾智能安防實(shí)訓(xùn)中心

唯眾樓宇對(duì)講實(shí)訓(xùn)中心

唯眾停車場(chǎng)實(shí)訓(xùn)中心

（三）智能安防實(shí)訓(xùn)中心

（1）典型場(chǎng)景：安防中心、門衛(wèi)室以及“道路邊和實(shí)訓(xùn)大樓內(nèi)“的攝相

（2）在“安防監(jiān)控中心“處，對(duì)”安防監(jiān)控系統(tǒng)圖進(jìn)行”展示。

（3）詳細(xì)介紹各種器材：攝像機(jī)、硬盤錄像 機(jī)、云臺(tái)、距陣、監(jiān)視器。

（四）視頻會(huì)議實(shí)訓(xùn)中心

（1）典型場(chǎng)景：會(huì)議室。

（2）在實(shí)訓(xùn)大樓的會(huì)議室對(duì)“會(huì)議系統(tǒng)圖進(jìn)行”展示。

（3）詳細(xì)介紹各種器材：音箱、功放、話筒、控制器、會(huì)議終端、大屏、調(diào)音臺(tái)。

（五）背景音樂(lè)實(shí)訓(xùn)中心

（1）典型場(chǎng)景：廣播中心。

（2）在實(shí)訓(xùn)大樓的廣播室對(duì)”背景音樂(lè)系統(tǒng)圖進(jìn)行”展示。

（3）詳細(xì)介紹各種器材：：室內(nèi)和室外音箱、功放、話筒、控制器、調(diào)音臺(tái)。

（六）閉路電視實(shí)訓(xùn)中心

（1）典型場(chǎng)景：門衛(wèi)室閉路電視器材。

（2）在教師宿舍樓的門衛(wèi)室處，對(duì)閉路電視系統(tǒng)圖進(jìn)行”展示

（3）詳細(xì)介紹各器材：攝像機(jī)、硬盤錄像機(jī)、云臺(tái)、距陣、監(jiān)視器

（七）樓宇對(duì)講實(shí)訓(xùn)中心

（1）典型場(chǎng)景：教師宿舍樓單元門、進(jìn)戶門。

（2）在“教師宿舍樓“處，對(duì)”樓宇對(duì)講系統(tǒng)圖進(jìn)行”展示。

（3）詳細(xì)介紹各種器材：對(duì)講主機(jī)、對(duì)講分機(jī)。

（八）停車場(chǎng)實(shí)訓(xùn)中心

（1）典型場(chǎng)景：倒閘處。

（2）在“倒閘“處，對(duì)”停車場(chǎng)系統(tǒng)圖進(jìn)行”展示。

詳細(xì)介紹各種器材：停車場(chǎng)控制機(jī)、自動(dòng)吐卡機(jī)、遠(yuǎn)程遙控、遠(yuǎn)距離卡讀感器、感應(yīng)卡（有源卡和無(wú)源卡）、自動(dòng)道閘、車輛感應(yīng)器、地感線圈、通訊適配器、攝像機(jī)、傳輸設(shè)備、停車場(chǎng)系統(tǒng)管理軟件。

平臺(tái)界面

智能化安防實(shí)訓(xùn)中心

視頻會(huì)議實(shí)訓(xùn)中心