汽车“虚实融合”检测实训系统简介

近年来随着我国汽车保有量的增多和汽车维修检测从业人员的数量不断增加，同时由于现代车辆电子控制系统的广泛使用，对汽车维修检测从业人员的素质也提出了更高的要求。各职业院校紧抓发展机遇，纷纷增设汽车维修、检测专业，作为一所有着悠久办学历史的部级重点技工院校，我校一直将汽车维修、汽车检测专业作为主干专业。

近两年，学校对汽车专业的教学进行了大胆的改革，以不断适应新形势下职业教育的发展需求。除了对发动机模块进行了项目化教学改革和对整车模块采用情景模拟化教学外，我校结合中国职业技术教育学会关于《职业院校学生学习特点与教学模式及方法研究》的课题建设与研究，在2010年9月和天津优耐特汽车电控技术服务有限公司通过校企合作的形式，联合开发了汽车整车“虚实融合”检测实训系统，该系统主要用于满足我校汽车维修和检测专业的高级工与技师层次的理实一体化教学。现将该系统的功能及使用情况介绍给大家，以便参考和借鉴，并恳请大家批评指正，提出宝贵意见。

一、系统概述

该系统是基于与实训模拟器互联的汽车技术虚实融合的协同工作环境与实训系统，由嵌入式软件、多媒体仿真教学软件、远程控制模块、转发器、接收器、通讯接口、汽车整车各总成实训台组成的实训模拟器、学员测试终端组以及屏幕测试系统共同构成，用于汽车构造、系统组成、工作原理、故障诊断排除以及维护保养作业。

二、系统的主要功能及技术特点

1　目前，该系统由“一汽速腾”整车的三个电控子系统及帕萨特发动机电控系统组成，以后数量可扩展至十余个不同的汽车电子系统总成实训台，组成十余个实训模拟器，各实训台(模拟器)互联并组成局域网，该互联局域网可通过服务器并入校园网，向上联机联网实现教学实训资源的共享。

2　每个不同的汽车电子技术实训台(模拟器)均可连接由学生测试终端构成的触力觉装置，组成模拟工位，向下联机联网构成实训模拟工位群，这样便可增加实训人次，减少实训批次，降低训练成本并放大教学效果。学员测试终端可自由接入，其数量可根据需要任意增减。

学员测试终端(模拟工位)能够提供符合虚实融合集成环境的要求和应用的接口，便于与各种汽车实训模拟器实物挂接，支持其他汽车检测设备自由接入，与行业企业相关岗位实际工作情况一致。触力觉的反馈满足实时性，力觉工作空间范围为1500×1500×1500mm，故障码解析准确率100％，动态数据流读取准确率100％，数据传输速率≥100KB，触觉能够测量真实电压、频率、脉宽、示波、故障码和动态数据流。

3　使用计算机鼠标远程设置各装备训练模拟器故障：使用处于远端的笔记本电脑启动中央控制软件，选择将要使用的实训台，点击打开“故障中心”，在故障列表中选择欲设置的故障按钮，点击“设置故障”，该故障便在实训台上立即发生，同时支持在远端实现对车载控制器重新编码、基本怠速设定匹配、防盗系统配置等操作。能够设置的故障包括传感器、执行器、控制单元和机电一体化类的故障，故障形式包括断路、短路、虚接、信号修改、信号干扰、信号模拟等。

4　使用数据采集卡采集实训台的数据，利用多媒体教室的计算机，使用虚拟仪器测试真实电信号，信号数据为汽车发出来的实时数据。

5　拥有多媒体教学软件作为辅助教学手段，分别与各种汽车实物总成实训台链接，通过软硬件交互、虚实融合，实现教与学的互动，并具有考核评估、职业技能评价和鉴定功能，同时支持嵌入PPT课件，方便教师备课。

6　通过全仿真与半仿真的结合、模拟软件与汽车实物总成的结合、单台设备与互联网络的结合以及实际操作与模拟工位的结合，构建系统完整的汽车技术和虚实融合的协同工作环境，在专业教室建立具有临场体验感的集成实训系统，支持多人自由参与，触力觉、视觉、听觉交互响应，构建学校课堂与企业实际工作地点一体化的行动导向的教学模式。

三、系统的组成

整个实训系统由两部分组成，即软件和硬件系统。

1　软件系统主要用于实现各种实训模拟器的互联，与学校校园网的互联，实现各实训台(模拟器)的计算机远程控制、远程故障诊断和远程数据分析，实现各实训台(模拟器)与学生测试终端(模拟工位)的互联、计算机屏幕测试以及软硬件交互辅助教学等，主要软件系统如表1所示。

2　硬件系统主要由汽车各总成实训台构成，即各种汽车总成实训模拟器、远程控制台、学员测试终端(模拟工位)、网络交换机、电子显示白板和多媒体教学装置等，主要硬件系统如图1所示。

在教学过程中，教师利用电子显示白板或触摸屏进行原理、结构、故障诊断思路和方法步骤等内容的讲解，在做好理论知识的储备后，利用教师机对车辆设置故障。学生可在测试终端进行故障的模拟诊断、检测和排除，也可在实车上进行操作，使设备的利用率和教学效果达到最大化。

四、系统的教学示例

1　登录系统

以检测发动机缺缸的故障诊断项目为例，首先登录教学系统，点击“故障中心”，进入系统，界面如图2所示。

2　设置故障

通过教师机使用计算机软件选择将要使用的实训l台，点击打开“故障中心”，在故障列表中选择欲设置的故障按钮，使用鼠标点击“设置故障”，该故障在实训台上立即发生，界面如图3所示，此时如设置二缸喷油器控制电路故障，发动机立即出现缺缸的故障。

3　引导学生观察故障现象

利用鼠标控制远程启动，通过节气门加减速来引导学生观察故障现象。故障现象有发动机怠速游车、发动机抖动、排气尾管发出有节奏的“突突”声和急加速有敲缸现象等。

4　教学设计

(1)师生共同制定检修计划，如表2所示。

(2)任务步骤分为资讯、决策计划、实施和检查评估四个阶段，如表3所示。

5　实施过程

(1)读取故障代码

发动机发生了缺缸的故障，根据代码优先原则，首先连接汽车故障诊断仪读取故障代码，学生利用学员测试终端(模拟工位)同时对车辆进行故障码的读取，界面如图4所示。

(2)分析故障代码

根据仪器显示的故障代码，分析代码的含义。

(3)读取数据流

根据仪器显示的数据流，分析各个数据值，动态数据流可显示设备当前运行中的所有动态参数，包括发动机转速、点火提前角、进气量、喷油量、发动机冷却液温度、发动机负荷、尾气排放状况等，这些数据都是车辆运行数据的实时传递，学生可利用测试终端同时进行读取和分析，界面如图5所示。

(4)线路测试

使用万用表测试相关线路，确认故障点所在。可在测试终端上进行(见图6)，也可指派1～2名学生在实训台架或整车上进行。

(5)排除故障

在经过线路检测后，确定故障点，教师可利用教师机恢复故障线路，启动车辆，检查车辆运行状况。

注：该系统还带有一套“发动机综合分析仪波形自动测试与智能分析系统”，可在计算机上使用虚拟仪器直接读取汽车电子系统各个传感器和执行器的真实波形，根据仪器显示的图形，与标准波形图比较，分析图形变化情况，从而判断故障原因。

五、结束语

通过对虚实融合检测实训系统的功能及使用方法的介绍，不难发现该系统很好的解决了在传统汽车维修检测专业教学过程中存在的一些问题，如汽车检测专业教学设备投入大、设备损坏严重、设备的利用率不高、整车和台架不利于教学、教学过程难组织等一系列困难和矛盾。目前该系统在我校已投入使用一学期左右，教师、学生反映效果良好，并且得到了相关领导和专家的认可。