一、系统简介

系统是基于Virtools虚拟仿真引擎和AutoCAD设计软件开发的一款针对高等院校、高职院校网络工程课程的实验教学软件。系统利用虚拟现实技术生成的各类场景和环境，基于CAD和Visio等设计工具，能够让学生完成网络工程所需的，从综合布线基础设计、网络整体综合性设计、工程仿真施工的完整实验系统，达到最贴近实际的“实践”效果。系统由天津启诚伟业科技有限公司携手天津财经大学校企深度合作，根据市场需求共同研发设计TQD-VRNE-1虚拟与现实网络工程实验教学系统。

TQD-VRNE-1虚拟与现实网络工程实验教学系统在天津财经大学投入教学使用，获得了很好的教学实验效果。该平台可以与打线、配线的实际操作结合，不仅可以大量节约消耗材料，更能使学生在仿真工地完成从未有过的真实工程设计、仿真施工。

基于虚拟现实的网络工程实验教学系统分为教师端和学生端，学生端实现实验内容的教学，教师端实现对实验场景的定制、实验课程的安排和下发、成绩考评、系统管理等后台管理功能。

二、主要功能模块与教学内容

2.1、学生端功能模块与教学内容：

（1） 需求分析 本模块提供学生在网络工程中需求分析阶段的实验训练。学生在本阶段需要阅读招标文件中对计算机网络和综合布线的要求，阅读图纸掌握整个项目的建筑结构特征和功能特征，**通过虚拟现实环境对建筑进行仿真现场勘查。本模块包括实验要求，项目需求，建筑图纸和现场勘查4个子模块。

（2）系统设计 本模块提供学生在网络工程中系统设计阶段的实验训练。系统设计分为总体设计和详细设计两个阶段，分别就综合布线和计算机网络的相关内容展开实验教学。首先学生在需求分析实验环节的基础上，对综合布线和计算机网络的总体架构进行设计，包括网络的层级结构、配线间的位置和关系、主干线缆的路由和带宽、电信间与设备间的主要材料和网络设备等；然后对综合布线与计算机网络进行详细设计，包括综合布线的详细材料清单，网络设备的选型配置，综合布线各个子系统的详细设计图纸，综合布线端口的对应关系，网络IP地址的分配与规划等。本阶段为二维平面操作，学生需要掌握基本的CAD、Visio等设计工具的使用方法。本模块包括综合布线总体设计、计算机网络总体设计、工作区子系统设计、水平子系统设计、垂直与配线间子系统设计、建筑群子系统、计算机网络详细设计、IP地址分配等实验子模块。

（3）系统预算 本模块提供学生在网络工程中工程预算阶段的实验训练。实验内容分为根据IT行业方式计算和根据建筑行业定额方式计算两种。根据IT行业方式计算实验中，学生需要根据系统自动生成的项目总体设备和材料清单，参考市场价格进行预算的计算；根据建筑行业定额方式计算中，学生在理解定额计算方法的基础上，通过与定额软件完全相同的实验界面完成定额的计算。

（4） 仿真施工 本模块提供学生在网络工程中施工阶段的实验训练。系统在三维虚拟现实环境中，在建筑物中安装网络工程的各种材料和设备。包括工作区子系统设计、水平子系统设计、垂直与配线间子系统设计、建筑群子系统等子模块。

2.2、教师端功能模块
（1） 场景管理 可新建虚拟现实场景，编辑已有的虚拟现实场景所包含的建筑，并同时进行浏览。

（2）需求管理 针对每个场景每个建筑的网络工程需求进行修改，包括信息点的数量和分布，系统的总体要求等。

（3）课程管理 编辑每一门课程所包含的实验。

（4） 排课管理 为每次开课指定课程和教师，每次开课的学生可以按照班级进行选择，也可以指定学生跨班自由组合。学生可形成不同的分组，每组采用不同的虚拟现实场景。确定以后将课程下发到学生客户端。

（5） 账号管理 对班级进行管理，对学生和教师的登录账号进行管理。

（6） 成绩管理 教师可以查看学生的实验结果和实验报告，并对每次实验进行评分，系统自动计算学生每门实验课的总评成绩。还具有实验成绩查询和成绩单导出功能。

（7）基础数据 对实验基础数据、需求基础数据和设备基础数据进行维护。

三、平台主要特点

（1）知识点覆盖范围全面 系统涵盖了网络工程中综合布线部分和计算机网络部分的知识点，不仅具有综合布线的系统结构设计环节，也有在综合布线基础上的计算机网络拓扑设计环节，构成完整的网络工程设计、施工与实施全过程，形成网络工程的整体概念并训练学生适应未来真实工程中由于环境变化进行网络工程设计、复杂施工等的实际工程需要。避免在目前的实验教学系统设计理念下，综合布线实验与网络工程试验分离的问题。

（2）综合性、开放性的设计实验系统配合实验教材和课程设计，结合实际的工程项目，提供对应的真实项目需求，并结合原理教学将综合布线和网络工程的设计过程进行规范化和表格化，让学生在需求明确的条件下，进行系统整体设计和详细设计，**形成规范的总体设计图纸、详细设计图纸和设备清单。整套设计文档完全符合

（3）仿真实际网络工程设计和实施过程，实践性强系统采用多种方式仿真实际网络工程设计和实施过程，大幅度提高实验教学系统的效益以及与工程实际的接近度。例如预算模块采用定额软件计算方式，让学生理解定额计价的计算方法和原理，例如综合布线的设计图纸均采用嵌入CAD作为设计工具，让学生掌握正规的设计方式。
（4）三维可选场景与交互式操作系统将预设写字楼、学校、大型公建等等多种环境场景可供选择，在仿真施工环节中学生可以展开三维交互性操作，例如摆放信息面板、摆放安装桥架，铺设暗管，开挖管道，布放机柜与网络设备等。由于采用完全的交互式虚拟现实平台开发，所有的交互式操作都没有预设脚本，学生可以完全自由进行设计和现场仿真
（5）二维设计与三维施工紧密结合二维设计结果与三维交互操作紧密结合，从而将设计、操作与现场施工环节紧密结合。二维设计的结果工程量清单都会在三维虚拟现场操作中出现并形成针对性约束。

四、平台主要实验

1、需求分析实验

2、计算机网络总体设计实验

3、综合布线总体设计实验

4、工作区子系统设计实验

5、水平子系统设计实验

6、电信间子系统设计实验

7、设备间与垂直子系统设计实验

8、建筑群子系统设计实验

9、计算机网络详细设计实验

10、IP地址规划实验

11、工作区子系统仿真施工实验

12、水平子系统仿真施工实验

13、配线间与垂直子系统仿真施工实验