1.系统架构图及简要说明

综采放顶煤虚拟仿真教学实验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。

综采放顶煤虚拟仿真教学实验项目的总体架构图如下：

 

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

综采放顶煤虚拟仿真教学实验项目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实验场景构建、设备建模、设备交互功能的开发、提供任务引导系统，为上层提供实验交互数据的格式化输出。

（5）应用层

基于底层的服务，最终综采放顶煤虚拟仿真教学实验项目教学与开放共享。该框架的应用层按模块划分，利用仿真层提供的实验交互数据，设计各种典型实验环节，最后面向学校开展实验教学应用。

综采放顶煤虚拟仿真教学实验项目的技术架构图如下：

 

图2 系统技术架构图

如图2所示，支撑项目运行的技术架构共分为三层，每一层都为其上层提供服务。下面将按照从下至上的顺序分别阐述各层的具体功能。

（1）云端层

GPU节点主机，放置三维仿真应用程序，主要负责三维仿真程序的云端渲染根据用户的传入输入信息处理。NAT穿透代理服务，解决WebRTC传输的P2P问题。

（2）Web层

Web层云节点管理服务，匹配用户与云端主机的配对和负载，权限管理以及数据提交等。

（3）终端

教学管理实验平台，用户使用登陆入口、用户管理、实验管理、实验报告等等。

2.实验教学项目

开发技术	VR   AR   MR   3D仿真   二维动画    √HTML5 其他 云端渲染串流技术
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 Web服务器 CPU 六 核、内存 32 GB、磁盘 100 GB、显存 0  GB、GPU型号 无    操作系统  Windows Server   √Linux   其他 具体版本       数据库 √Mysql    SQL Server   Oracle 其他     云端渲染服务器 (多台根据支持同时在线用户数量决定) Web服务器 CPU 六 核、内存 64及以上 GB、磁盘 200 GB、显存 16  GB、GPU型号 P100    操作系统 √Windows Server   Linux   其他 具体版本       数据库 无 其他     备注说明
项目品质（如：单场景模型总面数、贴图分辨率、每帧渲染次数、动作反馈时间、显示刷新率、分辨率等）	单场景模型总面数：2000000面 贴图分辨率：1024*1024 动作反馈时间：1秒以内 显示刷新率：高于30Hz（fps） 正常分辨率 1920*1080