仿真引擎的关键技术精选(九篇)

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第1篇：仿真引擎的关键技术范文

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[2] 倪乐波；戚鹏；遇丽娜，等.Unity3d 虚拟展示技术的研究与应用[J]. 数字技术与应用，2010（12）：54-55.

[3] 陈军；蔡金玲.基于Unity3D三维多媒体课件的设计与制作[J].现代计算机，2014（12）上：64-67.

[4] 褚丽娜；李建增；谢志刚.基于Unity3D的无人机交互式课件开发[J].现代计算机，2015（08）下：39-42

第2篇：仿真引擎的关键技术范文

关键词：三维漫游；建模；碰撞检测；场景管理

中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号：1672-7800（2012）012-0065-03

0引言

虚拟现实技术是近年来发展起来的一项涉及众多学科的高新实用技术。虚拟现实技术将计算机技术、仿真技术、传感与测量技术、微电子技术融为一体，利用先进的计算机技术生成一种虚拟环境及交互式的视景仿真，使用户通过视觉、听觉、触觉来产生身临其境的感觉，从而实现了用户与环境的自然虚拟交互。虚拟漫游技术是虚拟现实技术中的一个重要发展方向。虚拟漫游系统是由一个逼真的虚拟环境，将视、听、触觉融为一体。

由于我国的三维仿真技术目前还处于发展阶段，因此在一定程度上限制了这些依赖三维引擎技术产品的发展，不能满足人们对三维产品的需求。因此，研究开发三维引擎技术迫在眉睫。在科研教学领域，物理、生物、化学等学科可以使用三维立体仿真技术展示实验过程和模型仿真，这样不仅可以重复使用教学资源，而且减少了危险和降低了教学成本。本文所提到的柔性生产线漫游系统就是基于这样的一个原因，使学生在三维仿真环境中进行实验操作，并可以重复地练习。本文的主要目的是研究三维虚拟场景技术，并设计和开发了一款基于Direct 3D技术的三维虚拟柔性生产线漫游演示系统。

1三维场景建模中的关键技术

1.1Direct3D技术介绍

Microsoft Direct3D是Microsoft DirectX交互媒体技术的实时三维图形组件，是专门用来处理三维绘图，并利用3D指令来加速显示的API函数包。迄今为止，绝大多数在Windows操作系统中运行的三维图形都使用了Direct3D函数。

Direct3D三维对象渲染的具体过程是通过把外部的数据模型导入到Direct3D绘图指令中来完成的。该过程需要两个阶段来完成。第一阶段：坐标变换和光照处理阶段。在该阶段，将所有对象的顶点由抽象的浮点坐标空间转换为基于像素的屏幕空间，各个对象的光照效果是由场景中的光源和对象表面的不同材质所决定的。第一阶段还包括裁减和视口缩放等一些较关键的任务；第二阶段：光栅处理阶段。在该阶段中，先用T&L将顶点处理，然后通过Direct3D把该顶点处理成点、线、面等相关基础的图元，基于纹理贴图及物体顶点之色彩属性，通过对对应渲染状态的设置来确定最终在屏幕上显示的每个像素的颜色值。

1.2三维场景建模

通过建模软件3DS MAX来对场景进行建模，将建成的模型以3DS的格式导出并将之保存。 众所周知，3DS MAX是当今流行的专门用于制作动画及三维建模的专业软件，通过该软件能够高效完成较大难度三维场景的建立。3DS格式的文件中包含着十分详尽的三维参数，而且对于比较复杂模型的材质参数，纹理参数及坐标等均能保存起来。3DS模型的仿真效果非常出色，可视化编辑的特色使得该系统在仿真方面非常优秀。

3DS文件的一个鲜明特点是它是由很多个“块”构成的。这些“块”对其后面所接收数据的构成方式进行了描述。“块”作为3DS文件的基本组成部分，组建成复杂但却并不笨重的文件系统。

将处理完毕的模型导出为3DS格式的文件，然后对该文件中包含的信息进行获取实现在内存中对模型数据进行加载。需要获取的文件中的信息有三维模型的顶点信息和顶点组成面片信息。其中顶点信息主要指其光照、颜色属性、法向量、位置及纹理信息等。一个3D模型是由多个物体来构成的，以物体材质信息为依据将其划分成两个类别，建模过程中需建立两个顶点信息存储区及两个索引信息存储区，将这两个类别的物体顶点信息各自放入对应的顶点信息存储区和索引信息存储区内。同时在放入该物体时也将该物体的顶点个数、纹理ID、最小索引、ID号、索引偏移及下一个物体的顶点等信息存放到一个结构体中。按结构体方式进行存储的优点是在渲染过程中可以快速方便地在该结构体中将数据取出并放置到顶点信息存储区和索引信息存储区中，并在这些存储区中得到有用的信息渲染场景。

1.3三维场景管理

场景管理的目标就是合理利用数据的组织结构来使场景中的对象高效地完成场景空间的索引、排序和遍历。场景管理的关键技术为场景的数据组织形式、空间索引、排序技术及空间简化技术。

柔性生产线的场景组织技术采用的是BSP树来组织的。在建模时首先需要将所有的墙体定义为分割面，并以“wall_”开头的形式来命名上述定义的分割面，这样可以方便在后面的BSP树遍历时能够通过分割面的名字找出对应的分割面。在进行空间分割的时候，被分割面分割的三角形首先需要对其面片进行裁剪。一般需要将该三角形裁剪成为两个或者三个三角形。这时就需要对新分割出来的三角形面片的顶点坐标进行重新计算，并需要将新分割的三角形面片放到一个子空间中，如此一来就大大增加了构建BSP树的难度。

因此，本文提出了一种新的分割算法来回避物体及三角的分割。该算法的基本思想是把需要分割的对象放到两个不同的子空间中，并判断组成该对象的所有三角形与分割面之间的位置关系。如果位置处于分割面的前侧子空间，就将此三角形置于前侧子空间所对应的三角形列表中；同理，如果该位置处于分割面的后侧子空间，就需要将此三角形置于后侧子空间所对应的三角形列表中；倘若该位置与分割面重合，则前、后子空间对应的三角形列表均需加入该三角形。这种方法的缺点在于增加了数据的冗余量，但优点是极大地降低了分割对象和重新计算三角形顶点坐标的难度。

2总体设计与实现

2.1系统主体构架设计

本系统的开发环境为微软公司的VS2008。建立Win32程序工程，采用C++进行编程，对3D图像的处理过程则通过调用Direct3D提供的C语言API来实现，过程中通过3D指令可加快相应接口函数包的显示。系统整体框架如图1所示。

2.2系统功能模块详述

本系统的功能架构如图2所示。

本系统的功能模块主要有以下几个类及函数来实现。

（1）获取3D模型文件模块3DS.cpp。本模块的主要功能是提供一个模型文件数据处理函数，通过该函数将数据转化放到本类对应的数据结构内。

（2）生成BSP树模块函数BSPConstruct.cpp。本模块的主要功能是提供一个生成BSP树的函数，该函数包含对BSP树节点结构的定义并能根据三维模型中的物体索引构造BSP树。

（3）遍历BSP树模块BianLiBSP.cpp。本模块主要功能是通过查找到视点处的最小子空间并获取该最小子空间内的物体，为后期的碰撞检测做好准备。

（4）可视化编辑模块。本模块的主要功能是以生成的BSP树保存的物体信息为依据，实现以物体为基准的视锥编辑剪裁。

（5）碰撞检测模块collision.cpp。本模块的主要功能是提供碰撞检测所需的两个函数。其一是检测视点在最小子空间内物体平面穿越状况的函数；其二是用于检测穿过最小子空间物体平面的视点在三角形中穿越情况的函数。

（6）场景绘制模块。本模块的主要功能是提供场景绘制函数。该函数位于主程序类内，以分析后的模型数据为依据对顶点信息存储区和索引信息存储区进行填充，然后该函数通过调用渲染函数对场景进行相应的渲染操作。

（7）场景视点控制模块。本模块的主要功能是提供设置矩阵函数及消息处理函数，完成操作场景内的视点在其中进行漫游。

2.3模型效果

模型系统是通过3DS MAX 软件构造的柔性生产线模型场景。因为该系统中所用到的物体很多，其开发设计过程有较高难度，所以采用为其中所有物体都独立建模的方法。在最后总的场景中将所有独立建模的物体模型导入到系统中，对物体所在的位置、方向及物体大小等进行适当的调整。设计开发完成并在3DS MAX中渲染后的最终效果如图3所示。

图3最终场景渲染效果

3结语

文章说明了三位仿真技术及Direct3D技术等三维场景建模中的关键技术。以这些技术为基础，运用微软相关开发环境设计开发了柔性生产线场景漫游系统，并采用经典的三维建模软件3DS MAX 来创建三维场景模型，并完成相关物体模型的导入，最终得到柔性生产线场景的漫游渲染效果图。

参考文献：

[1]毛玉姣，王梅，陈远.虚拟现实技术及其应用[J].图书情报知识，1997（5）.

[2]杨建华，吴朝晖，潘云鹤.基于攻防对抗仿真的虚拟战场技术研究[J].系统仿真学，2005（4）.

[3]杨建菊.基于全景图的虚拟校园漫游系统研究与设计[J].凯里学院学报，2010（3）.

[4]陈国华.Morfit Web-3D仿真建模技术及其应用[J].计算机仿真，2005（6）.

Research on Key Technology of the Flexible Production

Line Roaming Teaching System

第3篇：仿真引擎的关键技术范文

关键词：3D；游戏引擎；特点；技术核心；理论支持

中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)17-4189-02

A Brief Introduction of 3D Game Engine

XU Lei1, FAN Liu-qing2

(1.Engineering College of Armed Police Force, Xi'an 710086, China; mand College of Armed Police Force, Shijiazhuang 050061, China)

Abstract: Game engine is the core technology of game development. In order to understand the game engine better, according to the characteristics of the game engine, this paper introduces 3D game engine, and has a brief introduction of characteristics of 3D game engine from real-time rendering, interactivity, multi-participants and collision detection. So it provides a theoretical supporting to understand the 3D game engine. The key technology of 3D game engine will be researched in the next step.

Key words: 3D; game engine; characteristics; core technology; theoretical support

游戏引擎是当今游戏产业发展的核心技术驱动力。一款优秀的游戏的引擎不仅能够极大地提高游戏开发效率，而且能给开发者带来丰厚的版权收益，这使得国内外的游戏公司纷纷投入到游戏引擎的研究开发中。简单的说，游戏引擎就是“用于控制所有游戏功能的主程序”，从计算碰撞，物理系统和物体的相对位置到接受玩家的输入，以及声音的输出等等功能都是游戏引擎需要负责的事情[1]。而3D游戏引擎则是整个游戏产业的核心技术。3D游戏引擎技术是一门结合技术，涉及了计算机图形学、网络、人工智能等领域，是当前研究的热点之一。本文主要讨论的就是3D游戏引擎的特点及其优势。

1 3D游戏引擎的优点

1.1 实时渲染

添加诸如阴影、纹理等一些视觉特征，可以使三维模型看起来更加的直观和现实。将一个通过计算使三维模型外观转化成为一个可以在二维屏幕上显示的图像的全过程称为渲染[2]。具体来说，渲染就是将三维对象的数学模型通过数据转换成显示的二维图像的过程。图形渲染模块支持固定渲染方式和图形处理器的可编程渲染方式。这不仅使得引擎的渲染效率大大提高，而且能实现阴影，动态纹理贴图，颜色渐变效果。除此之外，还有许多的着色（渲染）处理技术，比如平面着色、Lambert 着色、高氏着色、Phong着色、材质贴图、凹凸贴图、Mip贴图等等。

我们可以通过实时渲染效果来衡量一个3D游戏引擎的性能。Mullen（1998）提出了一个标准：3D游戏引擎在计算机上运行的性能可以通过测量每秒屏幕上所产生的图像的帧数来进行。通常，当开发一个3D模型时，随着真实性的增加，也使得复杂程度提高，这也便利实时渲染的难度上升，因此一般情况下降低了帧速。如果帧的速率从每秒15帧降低到3-4帧的时候，这个时候显示一个三维模型，直觉的视观图则表示的不流畅，而且模型表示结果也十分的不理想[3]。许多目前正在使用的3D游戏引擎均可以保持在每秒30帧图像渲染。它们可以在一个单一的场景处理多个的三角形及多边形。

1.2 人机交互

交互是指计算机和用户之间的相互作用和沟通，处理来自键盘、鼠标、摇杆和其他外设的信号。游戏引擎可以接受和响应每秒30帧的实时交互性操作。交互性对于用户来说是十分重要的，因为这将直接影响到用户可以通过虚拟的场景看到一个真实的世界。这种真实性可以促使用户感到所面对的不再是电脑控制下的环境，而是一个真正的“现实世界”[4]。

交互控制可以通过鼠标的点击和拖动来完成。一些控件，如编辑框，用户还需要通过键盘输入一些文本。有些控件是已经包含了使用目的的内置标签，有的会要求用户创建一个伴随非交互式控件提供一个标签。非交互式控件，顾名思义，是用来显示信息，而不是用来捕捉用户输入及操作。

1.3 多人参与

在一个虚拟环境当中，用户自定义角色可以有智能特征（即AI角色或机器人），或者只是简单地提出了一个虚拟表示由用户的输入控制[5]。角色可以代表一个用户在一个有一组或单独的虚拟工厂之旅。当然这其中许多涉及角色以及其他行为动作、事件均可以通过使用内置的游戏引擎所提供的工具进行模拟。

分布式虚拟系统允许多个用户同时进行实时协作。这种实时协作可以通过文字聊天、语音通信等方式，也可以能过共享设计组件的方式进行交互。这样多个用户就可以在一个实时虚拟仿真环境下进行设计。3D CAD系统不支持这种实时协作，但提供给了用户异步协作。通常这是通过文字注释和白板类型标记的功能实现。

同步或异步通信的软件，对于协作来讲，以支持多种类型文件的属性是一个重要的影响因素。在这方面3D CAD比传统的虚拟环境系统有更好的支持。然而随着开放式通用文件格式的出现，这种情况迅速的改变。比如，IFC标准和Khronos开发的Collada[6]。

1.4 碰撞检测

碰撞检测可以描述为“在一个模拟的环境中，检测两个或多个对象接触到彼此是否相交的过程”[7]。碰撞检测可以使交互变得更加真实。日前，许多的商业引擎开发工具中的碰撞检测都是由程序员在设计进程中进行定义的。在计算机游戏中，碰撞检测将保证真实世界的正确虚拟化（例如，禁止人物穿越墙壁，或者防止人物坠落至地板之下）。同时，碰撞检测还提供了某种视线查询，通知敌人是否发现玩家并改动攻击。

某些应用程序，例如路径规划和动态渲染，并不需要其碰撞检测系统的实时特性，而有些应用程序，特别是计算机游戏，则十分强调碰撞检测系统的实时性能。一些基于计算机或游戏机平台的动作类游戏所涉及的模型计算数据量，则要求以每秒30帧-60帧的帧速率进行计算。在这种实时状态以及游戏和物理引擎中碰撞检测占优状态下，碰撞检测系统将占用游戏一帧中的大量时间消耗[8]。

2 结论

游戏产业是近年来IT业关注的焦点，游戏给人们的业余生活带来了丰富的娱乐体验，因此具有广阔的发展前景。游戏引擎能够给游戏开发带来很大的便利，越来越受到国内产业界和学术界的重视。介绍3D游戏引擎的特点和优势，具有理论培养和核心技术积累两方面的重要意义，下一步的研究工作将是深入3D游戏引擎关键技术和引擎内部的各个核心模块。

参考文献：

[1] 耿卫东.三维游戏引擎设计与实现[M].杭州:浙江大学出版社,2008.

[2] Finney K C.3D game programming all in one[M].2nd ed.Boston,MA: Thomson Course Technology,2007.

[3] Miliano V.Unrealty: application of a 3D Game Engine to enhance the design,visualization and presentation of commercial real estate[EB/OL]./oldportfolio/unrealty/vsmm99/.

[4] Mays P.Making virtual reality real[J].Architecture,1998,87(10):162.

[5] Vince J.Virtual reality systems[M].Addison Wesley Longman,1995.

[6] Kitchens K,Shiratuddin M F.Interactive home design in a Virtual Environment[C].7th International Conference on Construction Applications of Virtual Reality (CONVE),2007:10-19.

第4篇：仿真引擎的关键技术范文

一、虚拟现实系统的构成

虚拟现实系统的设计开发须涉及到人工智能、计算机科学、电子学、传感器、计算机图形学、智能控制等多个学科，一般来说完整的虚拟现实系统由以下几部分构成：

1.传感器模块：是用户与虚拟环境的接口，一方面接受用户的操作并将其作用于虚拟环境；另一方面将操作结果以综合形式反馈给用户，使用户形成对虚拟环境的感知。

2.检测模块：用于检测分析由传感器模块接收到的用户操作，并将其转换为系统操作指令传输给控制模块操控虚拟环境。

控制模块：是仿真系统的核心部分，既可以仿真控制虚拟环境以应对用户操作，又可以将虚拟环境的反馈通过反馈模块控制传感器使用户获得仿真体验。

3.反馈模块：接收来自控制模块的处理信息为用户提供实时反馈。

4.建模模块：获得现实世界的三维表示，并由此构成对应的虚拟环境。

二、虚拟现实系统的关键技术及成本构成

虚拟现实系统的关键技术及成本构成主要包括以下几个方面：

1.动态环境建模技术：虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容。动态环境建模技术的目的是获取实际环境的三维数据，并根据应用的需要，利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。三维数据的获取可以采用CAD技术（有规则的环境），而更多的环境则需要采用非接触式的视觉建模技术，两者的有机结合可以有效地提高数据获取的效率。这里的开发成本主要表现为环境三维模型和贴图带来的系统空间及时间占用，如果不能较好的优化模型和贴图将会严重影响整个系统的视觉效果及运行速度，大量浪费计算机系统资源，甚至导致复杂场景环境无法实现。

2.实时三维图形生成技术：三维图形的生成技术已经较为成熟，其关键是如何实现“实时”生成。为了达到实时的目的，至少要保证图形的刷新率不低于15桢/秒，最好是高于30桢/秒。在不降低图形的质量和复杂度的前提下，如何提高刷新频率将是该技术的研究内容。随着新一代高性能图形处理器三维渲染技术的实用化，经过适当优化模型贴图的虚拟环境实时生成已不再是系统设计的成本瓶颈了—大多数主流图形处理器已可以轻松胜任此项任务，不必再增加额外的开发成本。

3.立体显示和传感器技术：虚拟现实的交互能力依赖于立体显示和传感器技术的发展。现有的传感器技术还远远不能满足系统的需要。例如，数据手套有延迟大、分辨率低、作用范围小、使用不便等缺点；虚拟现实设备的跟踪精度和跟踪范围也有待提高，因此有必要开发新的三维显示技术。由此可见，现有的立体显示和传感器技术还远远不能满足高仿真度虚拟环境的构建要求，并且由于技术的不成熟性还极大的提高了系统开发的成本。据统计系统开发成本的40%以上将消耗在该方面，因此是低成本虚拟现实系统开发必须解决的问题。

3.仿真控制技术：自然环境中的各物体之间是有相互作用的，简单的说就是各种力场的存在特性。几乎所有的运动和交互动作都要涉及到约束力学，这意味着仿真环境及身处其中的用户应该在合理的作用力影响下活动。因此虚拟现实系统需要模拟环境中出现的大量物体的材料及物理力学特性，单从需要仿真的数量及类型上看就会极大地增加系统实际的工作量及成本，更何况虚拟环境中物体之间纷繁复杂的相互影响关系了。事实上针对这些问题现代工程物理学也没有一种简单有效的解决方法，故而要想找到合理简单的数学模型并最终形成算法是虚拟现实技术的重要研究方向。就目前的情况来看仿真度要求越高算法的实现就越困难，系统开发成本就越巨大。

4.系统集成技术：由于虚拟现实中包括大量的感知信息和模型，因此系统的集成技术起着至关重要的作用。集成技术包括信息的同步技术、模型的标定技术、数据转换技术、数据管理模型、识别和合成技术等等。目前的虚拟现实系统开发通常都是单独开发相关的部分，致使系统存在开发难度及工作量巨大、可重复利用率低、通用性差等缺陷，这也是系统开发中成本高昂的重要原因之一。

三、低成本化虚拟现实系统解决方案分析

使虚拟现实系统在工业产品设计生产方面无法大规模应用的高昂开发成本，主要来源于高精度三维环境模拟，高度真实的动力学仿真设计及高度沉浸感的交互式感觉器及三维显示技术等几个方面。综合来看，虚拟现实系统对虚拟环境及虚拟交互的仿真度要求越高则系统的开发成本就越大，因此有必要提出适度仿真的概念，以解决当前高成本阻碍应用的问题，至于完善的问题尽可以在应用扩展的同时，随着技术的发展逐渐解决。

首先，合理的选择虚拟三维环境模型的建模方式和优化方法就可以大大节省对系统资源的消耗，如手工建模方式中的可编辑多边形建模，就可以在环境或物体尺寸精度要求不高的情况下，以少量的多边形网格和极少的代价获得非常精致的视觉效果，而使用有效的优化方法还可以进一步提高网格的效率。同时选择通用化成熟的商品建模工具也可以大大提高建模的效率，使原来用编辑手段实现的效果开发变得简单、快捷，这就大大降低了相应的成本消耗。

其次，在工业产品的大多数虚拟现实应用中，降低对传感器及立体显示的似真度要求也可以在降低成本的前提下保持相对较好的环境沉浸感，比如，技术比较成熟的环幕显示技术，虚拟洞穴显示技术虽然还不是立体显示技术，但其视觉效果已可以满足大多数的沉浸交互应用了，而使用传统的鼠标指点设备代替复杂的数据手套等高技术传感器，虽然对用户的沉浸体验有很大的影响，但依然可以满足大多数的低成本系统的要求，而开发成本却可以极大下降。

第5篇：仿真引擎的关键技术范文

关键词：三维引擎；数据模型；.Net编程

中图分类号：TP311文献标识码：A

1引言

泰达水业有限公司净水厂占地面积约60万m2，地下管线种类较多。经过多次扩建及改造后，系统越来越庞大，空间结构更加错综复杂。相关纸质图纸资料采用人工管理的方式，图纸资料相关信息不全、查询效率低、更新速度慢，已经无法满足地下管线管理的实时要求。当开挖某区域涉及多个专业管线时，通过图纸资料很难查找到各管线间的空间结构和综合状况，给工作的开展增加了不少难度。当遇紧急情况时，有时要靠有经验员工的记忆来判断，使抢修人员倍感压力。通过三维可视化地下管线管理系统，净水厂实现了对水厂的管线、图纸资料的科学管理，还为厂内生产调度、施工改造、地线管线维修保养提供了精确、迅速、科学的依据。本文介绍的就是泰达净水厂三维可视化地下管线管理系统的设计与实现。

2技术背景

随着三维引擎技术逐渐成熟，三维可视化技术在管线管理方面与传统的二维表现方式相比有诸多优势。优秀的空间表现力，能让用户从多角度、全方位的视角来观察管线布局。三维化的拓扑分析功能可以更直观的给用户以良好的空间分析（诸如流向分析、开挖分析、断面分析等）以及管线之间连通性的清晰了解。测量及标识功能可以使用户能以全局视角去查看管线的标高，辅以多种定位方式以及模型分层显隐等三维场景下的独有功能和三维环境的实景展示，使用户对现场的管线状况有一个更直观、更明确的认识。本系统采用的howsky3D三维引擎具备处理结构化数据的功能，依靠三维要素数据模型管理机制，可实现对建筑空间、场景、管线、设备等多种空间位置对象的三维仿真展示和管理，具备定位辨识准确，特征辨识清晰，数据组织有条理等特点。三维引擎的三维数据要素和数据模型如图1所示：三维要素的数据模型，简单要素形成聚合要素和复合要素，实现了对建筑空间、管线、设备的表示和同一工作空间几何对象多比例尺的表示，采用改进的矢量数据表示方法，具有较高的定位精度，易于进行特征的辨别和选择，并且能精确地存贮坐标值，能有效的组织综合管网及环境场景的各类三维管理对象，为净水厂管网数据精益管理提供了技术基础。针对净水厂的管线管理业务，考虑安全性和数据稳定性，系统采用C/S模式进行搭建，在局域网内运行。考虑通用性和稳定运行的要求，系统采用当前主流的面向对象系统的.NET开发平台，使用MicrosoftVisualStudio2008为开发工具，配合为.NetFramework量身定做的C#语言，结合关系型数据库SQLServer2005共同完成系统的开发。三维模型采用虚拟三维建模技术，即从CAD图纸和现场人工拍照获得实际建筑的尺寸信息及外观信息后，将数据导入当前应用最广泛的三维建模软件3DMAX中进行处理，并通过人工生成模型。模型生成后通过自定义的3DMAX导出插件将模型导成本三维GIS引擎可以使用的格式，并将其加入三维GIS引擎进行后续的流程化渲染及显示。

3系统设计

3.1总体架构

系统设计遵循分层架构设计思路，将数据层、业务层和应用层分离，多层结构提供了非常好的可扩展性，可以将逻辑服务分布到多台服务器来处理，从而提供了良好的伸缩方案。数据存储层，采用SQLServer数据库和模型文件相结合的方式，实现对系统数据的全局性管理，并可方便的实现数据的备份。数据访问层，确保了数据的统一管理、数据交互、接口访问、资源共享等功能，提升管网数据的可应用性。业务层将系统的各个功能模块进行了封装，方便调用和升级。应用层为系统交互界面，用户在此既可以实现各类管理需求，又能够满足各类业务应用的扩展需要。

3.2数据需求分析及数据设计

所辖区域范围内涉及管理对象设计包括以下内容——管线、附属设施及作为参照对象的建筑、道路、景观围栏等模型及其属性信息。针对管理对象的内容，数据存储及结构设计如下：（1）模型对象，包括三维场景、建筑以及附属设施等，采用文件加密方式进行存储，将原始的.X模型文件经过格式加密转换形成.HSZ模型文件，并通过三维引擎可进行解密调用，也可通过专业工具进行模型文件的修改更新处理，确保模型数据在使用过程中的安全性。（2）管线模型作为主要管理对象，依据原始管线CAD数据转换而来，以点—线—点的逻辑形式存储在SQLServer数据库中，采用三维引擎读取逻辑数据而生成三维模型的的方式进行浏览和管理。（3）各类模型数据的属性数据以及管理信息，也采用SQLServer数据库进行存储。针对数据模型对象及其属性今后在工作中的管理特点，研发两种数据入库管理的手段，一是针对数据初始化工作，为数据管理员的批量入库工具，实现管网数据快速入库的功能；二是针对日常管网维护改造工作，在三维可视化场景中为管理员开放数据维护权限，可逐对象进行修改编辑。另外，针对三维场景和建筑，专门研发了兼容三维引擎接口的模型管理工具，实现现有模型包的解密，添加或替换新模型后再实现加密打包功能。

4系统主要功能模块

4.1三维展示功能

基于howsky3D高效引擎，整个系统平台借鉴GIS的管理模式，充分发挥信息技术、虚拟现实技术、网络技术的优势，打造一个满足水厂管线管理工作需要的三维化、数字化、网络化信息管理平台。三维管理平台主要功能包括：多视图浏览、场景拖动视角变换、模型分层显隐、地面区块透明度管理、属性信息查询、鹰眼定位、模型树快速定位等基本功能。

4.2管线数据管理模块

管线数据管理是一项可持续的工作，随着水厂管线实际情况的不断变化，管线数据管理也需要定期维护、不断更新。由此该系统特设计管线维护维修管理、管线编辑（批量入库和三维编辑）、模型维护等三个功能来满足需求，以确保该系统较长的使用生命周期。管线编辑功能包括管点和管线等基本要素的三维可视化建立、附属设施模型的添加、各类管网信息的属性修改、附件添加。系统的编辑工作实现了留痕日志管理，做到编辑修改工作可追溯，在数据维护方面保留了严谨的修改依据。

4.3管网智能分析

三维管网智能分析功能包括横断面分析、施工图分析、垂直净距分析、管线连通分析、停水范围分析、爆管关阀分析、流向分析、开挖分析、提取分析、提升分析等。比如：横断面分析，能够直观准确的反映出道路及道路下的管线分布情况，包括管线深度、位置、管径信息。开挖分析，直观地显示地下管线的分布及种类状况，为用户观察分析及施工提供依据；流向分析，动态显示选中管线的介质流向，可结合管网的拓扑结构和阀门的开闭情况进行分析，指导人员施工作业。

4.4三维管网档案管理模块

三维管网档案管理模块包括管网档案分类管理、管网档案管理、模型附件档案管理等三个主要功能。管网档案分类管理可起到用户自主维护档案文件的作用，可以按照管网施工进展阶段划分，也可以按照文件类型进行划分；管网档案管理实现各种类型的档案资料的完美整合、统一储存、方便可查，可对档案内容进行下载和上传操作；模型附件管理允许用户在三维界面中选中模型，自主关联管网属性信息和电子档案。

5关键技术

三维可视化地下管线管理系统的应用，关键技术主要是数据的处理和效果的展示，从两方面介绍本系统应用的关键技术。

5.1管线数据批量入库

管线数据作为最主要的管理对象，数据入库是一个复杂且庞大的工作。原始的数据包括电子版CAD图纸，纸质图纸等。每类图纸因设计施工单位不同，故绘图标准会有差异。通过管线数据批量入库流程，确保了准确性和格式规范统一，缩减了工作量，解决了三维模型入库自适应等技术问题。管线数据批量入库流程如图2所示。

5.2管线搭接无缝拟合

在管线数据入库过程中，在多条线段交叉处，管线会出现管段的缺口，与真实的管线连接方式有一定差异。针对这种情况，采取管线段相切的椭圆法向量与切向量来计算生成管线模型，从而实现管线搭接无缝拟合。管线无缝拟合是指将两个成一定角度相交的圆柱体管线根据其位置及相互之间的连接关系将相交切面由圆柱体的顶/底圆面处理成能平滑相连的的椭圆切面的过程，其概要算法如下：计算出两个相交椭圆面的切向量以及法向量，并根据切向量及法向量进行叉乘计算，算出副法线方向。以切面椭圆圆心为中心点，将副法线方向绕法向量方向旋转i/sum*360度（i=1，2，3....sum），得到椭圆基准点方向。以圆柱面半径除以圆柱径向量与椭圆法向量之间的交角的正弦值，即可得到椭圆的基准点长度，由基准点方向和长度即可得到基准点，连接所有的基准点成面即可得到椭圆。

结语

此系统为净水厂地下管线管理建立了三维可视化平台，实现了管线数据的直观化、共享化、网络化。系统架构易于理解，功能强大且简单实用，用户在较短的时间内即可学会系统使用，易于泰达净水厂管线技改和相关维修维护的开展，提高了水厂应急处理能力，保障了净水厂的安全运行。本系统的开发，在水厂内部管线数据管理的道路上，探索出了一套新型的管理办法。

参考文献

[1]吴丽.基于WebGIS的城市基础设施管理系统的设计[J].计算机技术与发展，2010，4（01）.

[2]龚健雅.地理信息系统基础[M].北京：科学出版社，2003.

第6篇：仿真引擎的关键技术范文

论文摘要：虚拟漫游系统的开发是虚拟现实技术的一个重要应用。以华北电力大学保定二校区为虚拟仿真环境 ，使用 3dmax建模工具对校 园中的各种模型进行建模，使用多种基于几何建模的场景优化措施，并基于googleeach卫星截图进行场景的精确布局设计。结合 virtools虚拟现实开发平台，设计 了虚拟校园漫游系统的开发流程，并在微机平台上实现了一个场景复杂的校 园实时漫游系统。该校 园漫游系统不但为用户提供了友好的web界 面，而且设计并实现了基于导航图控制的人机交互机制，便于综合使用多种漫游方式快速漫游校 园的场景。

虚拟校园漫游系统作为校园数字化工程的一部分，是指利用高性能 计算 机软硬件去创建具有良好交互能力、能使参与者具有沉浸感、有助于启发参与者构思的信息环境。借助这样一个基于真实空间或假象空间的实时仿真虚拟空间，不仅可以全面展示校园建筑物的外观、周边环境，还可以以任意视角观察建筑物的内部布局结构和内部设施，使参观者足不出户就可以进入虚拟的校园，尽情领略校园的美好风光。虚拟现实技术则是在计算机图形学、仿真、人一机接口、多媒体以及传感技术的基础上 发展 起来的一门交叉学科。用户以6个自由度在这个仿真的环境里进行对话，以 自然 的方式进行交互操作。利用计算机生成的模拟环境，通过传感设备和计算机接口，给用户亲临其境的感受。WWw.133229.CoM高逼真虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容，除了满足沉浸感，还必须满互性或实时性。虚拟校园漫游系统作为虚拟现实技术在特定领域的发展 和应 用，也 是是虚拟现实技术 的综 合应 用，其研 究成果 同样可用于公共建 筑项目(如车 站、机场、桥梁 、港 口、大坝、核电站等大型工程)、城市规划设计方案、城市 交通 布局设计方案、建筑物室内设计、布置和装饰效果的先期演示、验证。目前已有的虚拟漫游系统根据其处理基元的类型可以分为 3种：基于多边形的实时漫游系统，基于图像的实时漫游系统以及混合类型的实时漫游系统。

基于图像的实时漫游系统无需使用几何模型的多边形描述场景，而只需场景对象的数字图像。这种方法虽然具有建模时间短，绘制效果逼真的优点，但是存在图像匹配困难，存储数据量大，立体感不强的缺点。对于碰撞检测等交互式行为仿真，用这类 算法处理 极为困难 。基于全景图技术 的漫游系统就属于这一类，而目前国内一些大学开发的校园漫游系统一般采用这种全景图技术，可以实现对场景的固定视点的任意视角的漫游 ，但从一 个视点到另一个 视点的移动会产生跳跃，且交互性差，quicktime是这类漫游系统的代表。

基于多边形的实时漫游系统也称为基于几何渲染的漫游系统。这类漫游系统一般具有很好的交互性，既可以在导航器的指导下漫游，也可以根据用户的意愿自由漫游。但是一个高逼真的基于多边形的虚拟校园漫游场景通常包含上千万甚至更多的多边形，大规模虚拟校园场景复杂度的增加势必影响场景绘制的实 时性 。

混合漫游系统既使用图像也使用多边形来参与绘制，试图融合前两者的优点，但是目前该技术不是很成熟，基于图像的漫游系统固有的缺陷仍然存在。因此，本系统选择采用基于多边形建模的方法构建虚拟校园漫游系统。

1 基于多边形的虚拟漫游关键技术

目前从技术角度来说，建筑物虚拟漫游的最大难点在于建模和实时绘制。虽然随着计算机技术的发展，个人计算机的处理能力有了极大提升，甚至已经超过了以往专业图形工作站的水平。尤其是cpu和 gpu(graphics processing units)的迅猛发展，使得在微机上开发虚拟漫游系统具备了一定的物质基础，但是由于室外建筑漫游所看到的景象距人们很近，因此需要绘制得非常逼真并且建模时需要构造得非常精细，这往往消耗计算机大量的时间和空间资源。同样，对于构造出来的如此复杂的模型，在对其进行绘制时，由于gpu性能的制约也往往很难达到实时效果。因此，围绕解决大规模室内外漫游场景绘制的质量与实时性的矛盾也就必然成为开发虚拟漫游系统要解决的关键问题。本系统主要实现一个基于多边形的校园室外漫游，需要考虑使用的关键技术主要包括：可见性裁减技术，lod(1evel ofdetail)技术。

1．1 可见性裁减技术

可见性裁减处理从某个视点来说场景中可见部分的确定问题，即只将潜在的可见部分送入绘制管道，从而提高场景实时绘制的性能。如图 1所示，根据场景中不可见面片的种类，可以将可见性裁减分为视见体裁减和遮挡剔除。视见体裁减主要裁减位于视见体外部的多边形，简单场景的视见体裁减可以基于 opengl等图形绘制软件包在基本图元一级进行裁减，而对复杂场景的视见体裁减一般根据预处理阶段构造的层次数据结构对场景空间数据进行合理组织，可以在场景对象一级进行裁减，因此使用 cpu进行视见体裁减的时间开销更低。遮挡剔除是对于当前视点剔除掉位于视见体内且被其前面的遮 挡物(occluder)遮挡住的对象。另外，可以将裁减那些背向视点的多边形的背面裁减理解为一种最简单的遮挡剔除。综合国内外在这方面的研究情况，可见性裁减算法主要分为预处理与实时处理，保守型与近似型，点与区域型，图像空间与物体空间，还有单独遮挡物与遮挡物融合5种类型 。

1．2 lod技术

lod绘制技术是指对网格面片表示的模型，在一定误差的精度范围内，根据视点与物体的距离或物体的重要性等因素决定删除点、边、面，从而简化所绘制场景的复杂度，加快图形的绘制速度。因此这里采用lod 技术充分利用了人眼的视觉特性，在模型的精细程度与绘制的速度方面取一个折衷，既要保证一定的绘制质量，以满足良好的视觉效果，又不造成用户漫游的不适感。地形这一特殊的复杂模型一般采用多分辨率建模技术绘制。所谓多分辩绘制算法可以认为是lod技术的延伸，即算法实时地根据视点的变化而简化地形绘制的一种方法。由于校园地形较为平坦，地貌特征并不复杂。基于以上情况，如图2所示，本系统参照卫星地图构建了华北电力大学保定二校区地形的平面模型，用它来替代地形模型。

2 虚拟漫游系统流程设计与开发

在虚拟校园漫游系统开发过程中，对现有的建筑及其它场景采用实地拍摄，实地观察，使用几何建模的方法来进行场景搭建。工作流程如图3所示。

2．1 virtools开发工具

本系统构建使用的v~tools是一套集创作应用程序、交互引擎和渲染引擎和模块于一身的3d虚拟现实开发系统。该系统除了提供给用户方便易用的拖拉模块式构建方法，还为程序员提供了编程sdk、脚本编程语言以及对图形编程语言cetx的支持，以便于程序员开发更适合实际需求的高效解决方案 。

2．2 三维虚拟场景数据库的构建与优化

逼真的三维场景模型是构建高逼真虚拟漫游系统的关键，本系统的场景构造主要按照实地考察结果进行。建模同时还要实现场景细节表现与图形负荷之间的高效平衡。为了使构造的漫游系统达到实时绘制要求，系统采用了场景数据库的层次组织结构、纹理映射、实例化、lod层次细节模型、可见性裁剪等技术方法对场景进行优化。

实体建筑是虚拟场景中的主体部分，也是最重要的场景内容。对实体建筑进行建模与优化的一般步骤是：

(1)获得建模数据。建筑外观与几何形状等要求准确的数据，在没有建筑图纸的情况下主要根据实地拍摄的照片使用3ds max进行 建模。

(2)确定模型的层次结构，由于系统使用的建模工具不具备像multigen建模工具的树状层次结构来管理场景模型”，所以在模型建好后，通过导入到 virtools中进行层次设置。如先按主体分组，再在每个主体中分墙体、门、窗等。直到底层分解到基本图元结构。

(3)去除冗余多边形。描述实体模型表面的数据经常存在冗余现象，这里的冗余多边形主要是指在实体外部观察模型时不可见的部分。例如，楼体的底面、内墙面及楼层之间的连接面等。由于场景浏览时它们处于不可见的位置，去除它们并不影响实体的视觉效果，而消除这些冗余多边形则可以在很大程度上降低场景的复杂度。这里只考了建模时模型的可见性裁剪，对校园进行实时漫游时需根据virtools的sdk实现非基本 图元层次的视见体裁减和 遮挡剔除 ，这样可充分利用gpu的性能实时绘制复杂校园的室外场景。

(4)使用纹理映射。对于门、窗、栏杆等每栋建筑都具有且数量较大的细节部分，一般采取纹理映射的方法，在对应位置的多边形表面上“贴制”纹理图片，用来代替详细的模型。这样处理可以减少模型的多边形数目和复杂程度，提高图像绘制速度和显示速度。只要视点不过于靠近建筑物，纹理映射并不会降低场景的逼真度。

(5)使用 lod技术对几何模型和场景进行简化。校园漫游系统 中对 lod的定义是利 用 3dsmax和 virtools来完成 的 。使用3dsmax~作不同精度的模型，在xrmools中设置调用范围。采用lod模型后，可以实现只在漫游视点接近场景对象时，载入精细模型，其他情形下则可以用低分辨率模型进行替换。

此外，外部景观在漫游场景中也是不可缺少的重要部分，美观、适当的外部景观能极大的增强场景的真实感和逼真度。在本系统的虚拟校园巾，外部景观主要包括：草地、树木、花丛、路灯、凉亭、雕塑、花坛等。为了营造校园场景的真实氛围，在场景构建后期还增加了人群与汽车等实体。

天空及远景模型的构建也是场景中的重要内容。具体做法是在校 区地 形的边缘构造 一个四周闭合 、由若干四边形面组成的“围墙”，通过在“围墙”面上映射相应的纹理，来实现该方向上远景的模拟。而对天空的模拟，如图4所示，采用加盖_个半球笼罩整个地形，在其内表面上映射相应的天气效果纹理来实现。这样，当视点在由地形、边界立面、项面组成的内空间中移动时，加上适当的光照效果，可以使人感到远景、天空所产生的强烈的纵深感。为了加强动态效果，还可以采用纹理变换的方法来实现动态移动的天空云彩。

场景实体模型的构建是按照场景层次结构的划分来进行的，各层次实体景观构建完后需要进行组合集成，最终形成虚拟场景的整体。本系统构建的虚拟校园的场景模型先按照小区域分别集成，然后将各小区域场景集成到地形模型上，可参照图2所示校园平面图进行位置的布局 。

2．3 场景地形的分块调度管理

本系统构建的校园场景较大，这里采用分块调度管理技术 。先将整个地形分割成若干多边 形数较少的小单元地形并存成不同的地形模型文件，再以外部引用的方式分别调用(包括地形上的地物)，重新构成一个完成的地形模型。这样可以根据视点所看到的区域，动态地选择小单元地形模型进行调用，不需要调用整个地形模型，能有效地提高系统的吞吐量和场景绘制的实时性。

3 虚拟校园漫游功能的设计与实现

如图5所示，本系统包括漫游模块、3d地图模块及卫星地图模式。其中三维漫游主要包括固定路径漫游、自由导航漫游 、定点漫游、场景导入和编辑等主要功能。 3d地图模式和卫星地图模式则提供用户 以地图拖拉导航的方式形象直观地进行校园漫游。

3．1 虚拟漫游人机交互控 制

人机交互一直都是虚拟现实系统研究中的重要内容。漫游系统中的实时交互性主要表现在两个方面：一是用户对场景中的实体对象能进行某些操作，并且实体对象能：征即以某种形式的变化反馈给用户，响应用户的操作 ；二是当用户的位置与视点改变时，漫游引擎要能够立即调度场景数据库实时生成新的视点画面，并显示给用 户 。

人的行走是日常生活中最普遍的行为，而在漫游系统中它也是最主要的行为。用来控制虚拟环境中视点位置的改变就是漫游系统中的主要交互方式。对视点控制交互方式的设计，主要考虑到方便性问题，即如何提供给用户一种 自然 方便 的观察环境的方式。视点控制要能够模拟行人在虚拟环境中观察场景，在必要时还能以定点方位的方式浏览场景。在本系统中视点用虚拟相机来表示，所以对视点的控制实质足对相机进行设置与控制。通过对相机采用不同的控制方式可以实现不同的漫游方式。在校区漫游系统中，对相机使用以下控制方式：

(1)相机的静态控制。相机本身具有位置和旋转角度属性。当进入漫游系统时，根据需要义初始设置的默认视点绘制场景，用户可通过预设的视点切换校园场景。

(2)相机按固定路径进行漫游。按下响应控制键，将按照设定好的路径 对整个校园进行浏览。如图 6所示为自由导航模式下的校园全景。

(3)自由漫游。以第一人称视角 进行漫游 。

(4)定点漫游。点击相应建筑物名称即传送到对应建筑物。

3．2 导航图控制

如图6左上角所示的导航图是漫游系统中普遍使用的向导工具，一般使用二维地图表示。与三维场景的视图相比，二维地图的优势在于它可以提供更加广阔的视野空间，使漫游者很容易从总体上把握当前所处的位置及周边环境状况。系统采用首先将三维场景渲染成一张二维平面地图，然后利用虚拟相机实现地图的显示、缩放以及二维与三维视点的同步运动。

4 结束语

本文在研究基于多边形的虚拟漫游实时优化等关键技术的基础上，以华北电力大学保定二校区为仿真实例，使用3dsmax、virtools中buildingblock及sdk工具设计并实现了～个具有基本漫游功能及简单场景设置的实时虚拟校园漫游系统。针对本系统实时性及逼真性进一步改进的考虑，今后的工作包括：地形匹配问题；基于遮挡裁剪技 术的高效场景优化问题；基于 网络 漫游的实时性问题。另外，系统功能的进一步完善也是今后的工作。通过功能完 善使之还具备实 时通讯、个人信息管理、信息交流、官方信息等功能，甚至能为网络教学提供三维虚拟平台。

参考 文献 ：

[1] 汪成为，高文，王行仁．灵境(虚拟现实)技术的理论、实现及应用[m]．北京：清华大学出版社，1997．

[2] 马向英，杜威登．基于图像的室内虚拟漫游系统[j] 中国 图象图形学报，2001，6(a)：87—90．

[3] 陈勇，马纯永，陈戈．基于 vc／opengl的虚拟海大校园导航系统[j] 计算 机辅助设计与图形学学报，2007，19：263—266．

[4]daniel cohenr．a survey ofvisibility for walkthrough applica- tions[j]．ieee transactions on visualization and computergraphics，2003，9(3)：412—431．

[5]peter wonka．visibility preprocessing with occluder fusion forurban walkthroughs[r]．vienna university oftechnology,techrep：tr一186—2一o0·06，2000．

第7篇：仿真引擎的关键技术范文

关键词：P2P技术；数据分发；数据传输；点对点

中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)31-0822-03

Based on P2P's Remote Data Distribution Technology Research

ZHAO Jian-fei, DUAN Xin-wen

(Physics Department, Qinghai Normal University, Xining 810008, China)

Abstract: The Peer-to-peer(P2P) network has three main structures: Distributed Hash Table (DHT) structure, tree structure, and mesh structure. P2P technology has been extended to almost all areas of network applications. In this paper, taking remote data distribution technology as an example, from the view reducing data storage and transmission's costs and saving social resources, combine domestic and international trends in the development of P2P technology, and explore remote data distribution model, which based on P2P technology.

Key words: P2P technology; data distribution; data transmission; peer-to-peer

传统的远程数据分发是一个以服务器为中心的C/S网络关系模型，这种模型面临着三个难以解决的问题，一是以服务器为中心加重了服务器的负担，致使服务器效能低下；二是如果用户过多，将会导致数据传输速率非常低；三是传输的数据的完整性得不到保证。本文结合远程数据分发现行的难度，探讨基于P2P技术的低成本、高效率的远程数据分发模式。

1 P2P技术简介

P2P(Peer to peer) 作为网格计算[1](GridComputing) 的重要技术之一目前受到越来越多的关注。P2P可简单地定义为通过直接交换、共享计算机资源和服务，每一个对等点可以同时充当客户端和服务器两种角色，可充分利用终端设备的处理能力实现更广泛意义上的数据分发与信息交互。作为一种基于互联网环境的新的应用型技术，P2P 可广泛适用于远程数据分发、分布式搜索、分布式存储与计算及企业协同等领域。

1.1 基于P2P的远程数据分发的优点

基于TCP/IP的数据分发是传统的模式，与之相比较，基于P2P技术的数据分发成本更小，分发更容易实现。P2P 能充分发挥高性能PC机的潜力，节约存储成本，减轻服务器的压力，充分发挥包括人力资源在内的一切社会资源。基于P2P的搜索引擎为网络信息搜索提供了全新的解决方法，其最大优点在于应用先进的对等搜索理念，对互联网络进行全方位的搜索，不受服务器、及宿主设备的限制，其搜索深度和广度是传统搜索引擎所难以比拟的，其搜索范围可在短时间内以几何级数迅速增长，理论上包括网络上的所有开放的信息资源，采集到的信息将有更强的实时性和有效性。例如：一个基于P2P的搜索引擎SD(search demon)，它可将Agent技术应用在SD 之中，并结合P2P对等网络，为网络信息资源的共享提供理想框架[2]。

1.2 P2P协议分析

BitTorrent协议是架构于TCP/IP协议之上的一个P2P文件传输协议，处于TCP/IP结构的应用层。 BitTorrent协议本身也包含了很多具体的内容协议和扩展协议，并在不断扩充中。根据BitTorrent协议，文件者会根据要的文件生成提供一个.torrent文件，即种子文件。.torrent文件包含Tracker信息和文件信息两部分。Tracker信息主要是BT下载中需要用到的Tracker服务器的地址和针对Tracker服务器的设置，文件信息是根据对目标文件的计算生成的，计算结果根据BitTorrent协议内的B编码规则进行编码。它的主要原理是需要把提供下载的文件虚拟分成大小相等的块，块大小必须为2k的整数次方（由于是虚拟分块，硬盘上并不产生各个块文件），并把每个块的索引信息和Hash验证码写入.torrent文件中；所以，.torrent文件就是被下载文件的“索引”。

BT客户端首先解析.torrent文件得到Tracker地址，然后连接Tracker服务器。Tracker服务器回应下载者的请求，提供下载者其他下载者（包括者）的IP。下载者再连接其他下载者，根据.torrent文件，两者分别对方告知自己已经有的块，然后交换对方没有的数据。此时不需要其他服务器参与，分散了单个线路上的数据流量，因此减轻了服务器负担。 下载者每得到一个块，需要算出下载块的Hash验证码与.torrent文件中的对比，如果一样则说明块正确，不一样则需要重新下载这个块。这种规定是为了解决下载内容准确性的问题。 而BitTorrent协议下载的特点是，下载的人越多，提供的带宽也越多，种子也会越来越多，下载速度就越快。

2 P2P 技术与远程数据分发的结合

目前P2P技术已经在互联网上得到了广泛的应用，而远程数据分发与P2P技术结合目前还是处于起步阶段。下面我们先引入两个概念：

2.1 混合式P2P网络[3]

这种模型中各节点之间可以直接建立连接，但网络的构建需要服务器（Server），通过Sever集中认证，建立索引机制。服务器仅用于辅助对等节点之间建立连接，而不担当数据服务器作用，一旦连接成功，服务器不再起作用，对等节点之间直接进行通信。

在这种共享模式中，信息用户获取信息的途径传统P2P方式基本一致，不同的是需要服务器的连接与约束，易于发现网络节点、易于管理且安全性较好。目前P2P技术的应用大多为这种模式，较为典型的如Napster等。通过这种数据共享模式，远程待分发的数据资源可以得到更安全（网络安全、信息安全）、更合理的利用（合理分配网络资源），并且能够有效阻止非授权用户的访问。

2.2 P2P群集和VPN

构建于互联网之上的P2P应用不再简单地限于两个点，完全可以扩展到多点的群集，形成互联网中的一个虚拟的子网，构成一个精简的VPN。这样一来，通过相对简单的，仅仅是对P2P用户端软件的操作，用户就可以主动地选择不同的VPN并加入，同时也就使得了不同的VPN同时存在于互联网之中。个性化、专业化同时又是开放（基于互联网）的VPN的出现，使信息的集中和流动更接近现实社会的信息流动方式，更易于为人们所接受。比如喜爱音乐的人们建立了自己的音乐VPN，擅长编程的设计师可以建立自己的程序员VPN，而对于企业，行业化、渠道化的组织终于有了一个在互联网上安家的便捷途径。可以预计，行业化的目录服务、信息服务将通过此方式迅速涌现，为企业或是个人的远程数据分发提供一个良好的应用环境。

2.3 P2P技术与远程数据分发主要结合过程如下：

1) 建立Tracker服务器：本文以在OpenBSD中安装的BitTorrent为例，只安装几个基本的依赖包。安装好后，bttrack.py等工具都放在'/usr/local/bin/'下了。使用'/usr/local/bin/bttrack.py'做为Tracker。用法是

# bttrack.py --port 6969 --dfile /var/log/bttrack/dlinfo

--allowed_dir /home/torrents

--show_infopage 0

--logfile /var/log/bttrack/bttrack.log

简单解释一下几个参数的含义： --port 6969

表示bttrack运行在6969端口。所以在做防火墙规则的时候要注意打开它。

--dfile /var/log/bttrack/dlinfo

表示将当前下载信息存储在'/var/log/bttrack/dlinfo'文件中。

--allowed_dir /home/torrents

表示服务器只允许该目录下的'torrent'文件连接BT Tracker。在非该目录下载时会报错。

--show_infopage 0

表示是否打开info页面。即在访问服务器的6969端口时能否看到Tracker的当前信息。

--logfile /var/log/bttrack/bttrack.log

表示将Tracker的日志信息写入 '/var/log/bttrack/bttrack.log'中。

2) 建立文件服务器：SERVER(如图1)用于存储待分发的文件的副本。当需要分发的文件比较大的时候，可考虑建立P2P集群，从而加快远程数据分发的速度。

3) 建立认证服务器―AAA系统（如图2）

AAA服务器是本系统中非常重要的一个部分，它完成接入认证、授权以及计费的功能。目前，由于RADIUS协议是唯一的AAA协议标准，因此我们的系统中AAA服务器的实现采用RADIUS协议，实现RADIUS协议中提供的AAA服务功能。

AAA系统主要包括认证、计费服务器外，还包括用户和计费信息的存储、用户和计费策略管理等。在整个AAA系统中，RADIUS服务器之间以及RADIUS认证服务器与客户端通讯遵循RADIUS协议标准；用户信息和计费信息保存在 MySQL 数据库中。

① 用户认证：用户申请服务时，需要得到用户的认证信息，验证过程加密传输。

② 用户授权：用户的认证请求被验证后，按照该用户权限决定是否接入P2P网络。

③ 服务计费：系统根据计费算法及策略计算，并保存计费过程产生的中间数据。

④ 用户管理：主要功能包括用户注册、费用管理查询、权限设置等。

4)P2P小系统仿真结果

P2P小系统仿真实验通过搭建起真实的环境，在现实条件下抓数据。真实网络仿真技术是一种通过建立网络设备和网络链路的统计模型，并模拟网络流量的传输，从而获取网络设计或优化所需要的网络性能数据的仿真技术。由于仿真不是基于数学计算，而是基于统计模型，因此，统计复用的随机性被精确地再现。

真实网络仿真技术具有以下特点：1) 全新的模拟实验机理使其具有在高度复杂的网络环境下得到高可信度结果的特点；2) 网络仿真的预测功能是其他任何方法都无法比拟的；3) 使用范围广， 既可以用于现有网络的优化和扩容，也可以用于新网络的设计，而且特别适用于中大型网络的设计和优化；四，初期应用成本不高，而且建好的网络模型可以延续使用，后期投资还会不断下降。

最后我们将小系统局域网统计数据总结为时间与节点的表格如表1（数据具有局部性的限制）。

表1 小系统局域网统计数据总结

■

P2P技术在最近几年获得了高速的发展，也出现了较多应用，但截至目前，P2P中仍有很多的关键技术问题并没有得到解决，其中最典型的就是带宽吞噬、网络可扩展性差和路由效率低下等问题。这导致P2P至少在目前的技术水平而言只能是一种小范围不可靠的应用或是满足特定任务需求的专门应用[4]。

参考文献：

[1] (美)Ian Foster,Carl Kesselman.网格计算[M].2版.北京:电子工业出版社,2004.

[2] 毛薇,姚青,李涛.基于P2P的高效搜索引擎的研究[J].武汉理工大学学报,2002(8):43-45.

[3) 张联峰,等.综述：对等网（P2P）技术[J]. 计算机工程与应用,2003 (12):143.

[4] 赵恒,陈杰.P2P技术的应用及其研究现状[J].电信快报,2004(09):39-42.

[5] 张京楣．网络安全中信任模型的研究[D].山东大学硕士论文,2002,5.

[6] 李江涛,姜永玲.P2P流量识别与管理技术[J].电信科学,2005,21(3):57-61.

[7] 张强.互联网的内容安全及其保护措施的探讨[J].网络安全技术与应用,2005(8):30-32.

[8] 罗杰文.Peer to Peer (P2P) 综述[P].中科院计算技术研究所,2005.11.3.

第8篇：仿真引擎的关键技术范文

航天试验数据管理系统采用基于浏览器的B／S架构，利于使用人员（研究员、高级工程师、项目负责人、工程师等）以自己的角色、按照被系统赋予的权限，在管理平台中进行产品的分析和设计。使用人员在该平台中所完成各项工作的所有数据均可便捷地保存到数据库中，以保证数据的一致性。系统平台由应用层、核心层和数据层组成。应用层主要负责向用户提供各个功能模块及界面工具，满足对试验数据管理系统的使用需求；核心层主要负责系统中对象化数据管理和流程驱动等核心功能的实现，提供各类外部接口访问的API；数据层主要负责与SQLServer、Oracle和DB2等底层商用数据库的访问操作，以文件仓库形式对非结构化文件数据进行存储，并能通过作业调度接口调用第三方计算服务器。

2系统主要功能模块设计

2．1系统关键技术

1）基于元对象的动态建模技术：航天试验数据管理系统的结构，再从元对象生成存储数据具体内容的表。在业务逻辑变更时，只需修改元对象描述的数据结构，而不需要对数据库结构进行变更。基于元对象的数据建模，将数据按内容格式分为多个对象，用静态的数据表建立这些对象的元对象，包括对象的名称、标识符、特征、每类数据的属性、各个属性的格式、数据之间的关系（一对多或多对多）。数据对象分为元对象本身和数据对象实例两个部分。其中，元对象分为数据对象定义、数据对象属性定义、文件仓库定义和数据对象数据表定义，数据库的逻辑模型如图3所示。2）数据对象追溯技术：数据对象可以表示设计过程中的人员、设备、模型、过程、结果等各类信息。数据类支持继承关系，数据类通过继承来扩展时，将自动获得其父类中建立的数据属性和数据关联关系。数据类之间的关联关系作为数据类的特殊属性进行定义，通过这类属性，数据类之间的相关性和追溯性可以保留下来，并通过门户等形式展现给终端用户，以辅助对流程、数据的分析。3）数据高效传输技术；数据文件的上传和下载均需要对大量数据进行高效传输，从而保证较高的效率和良好的用户体验。为解决大数据文件（文件大小≥1GB的文件）和多文件同时上传下载，需要开发数据传输控件，控件支持文件大小和进度显示，底层协议采用Socket实现高并发。大文件的传输方式采用断点续传技术保证传输效率和文件完整性。

2．1数据管理

数据管理系统以数据引擎为核心，按照功能性质可分为数据建模、数据产生、数据利用3个阶段。数据建模采用自定义数据对象类的方式实现，能够支持不同试验过程中各种复杂的数据结构和数据格式。一旦模型建立好之后，数据对象可以通过AE的调用进行创建，在AE的执行过程中，数据对象的关联关系以及谱系关系也会随之产生。在数据的分析利用阶段，可以通过第三方的分析软件或可视化控件对系统中的数据进行分析，同时系统还提供了对数据对象的查看、检索等基本功能。系统涉及到的相关功能模块如图4所示。

2．1．1基于产品结构树的数据导航

产品结构树是指依据产品几何结构间的隶属关系所形成树状图，航天产品设计人员一般习惯于按照产品结构树对三维模型进行管理。因此，需要为用户定制与PDM系统一致的产品结构树，实现数据按照产品间的隶属关系分层管理，以符合工程技术人员的使用习惯。用户通过点击产品结构树上的节点，即可显示隶属于该节点的数据，试验数据按条列表显示数据基本信息，并能查看和下载源文件。管理员能够根据用户的需求进行个性化定制，具体功能包括对项目、零部组件等各级节点的增加、删除、修改等操作，以满足普通用户的需求。产品结构树的配置采用XML文件进行描述，通过解析EL表达式实现灵活配置。EL表达式在处理数据管理关系时具有强大的表述能力，结合产品结构的需求，需要定制多个维度的数据对象所对应的数据类。各维度之间无直接关系，但可通过数据实现间接关联。详细的产品结构树数据对象定制流程如图5所示。

2．1．2基于数据谱系的查询检索

通过数据对象详情可对数据的上传时间、上传人员、文件类型、所属项目等信息进行追溯，还可对数据操作之间的关联关系和数据版本号等信息进行查看。试验查询搜索功能允许用户通过关键字来快速查询和搜索数据，快速查询将根据关键字返回数据库中具有关键字的数据对象，通过选择可限定该关键字出现的具置。对于查询的结果，用户还可以根据数据类型、所有者等属性对查询结果进行筛选，以缩小搜索范围，提高检索效率。

2．2数据应用工具

2．2．1试验数据可视化

仿真和试验数据的格式各不相同，不同格式数据的读取和显示依赖于不同的软件，因此在客户端对这些数据进行读取和显示时需要安装这些软件，使得数据显示过程较为繁琐。因此，需要实现仿真和试验数据的统一在线显示，以方便用户直接查看。用户通过浏览器登录进入数据管理系统，点击需要查看的数据，如果本地计算机上未安装可视化控件，则提示并自动安装。用户正确安装该控件后，即可通过浏览器窗口直接显示查看的三维模型、仿真或试验结果，而不需安装种类繁多的CAD和CAE软件，便于不同专业的人员查看数据。可视化控件能支持3种以上CAE数据格式（OP2、HSF等）的在线查看，作为数据管理系统的服务器，需要提供可视化控件的下载和版本管理，以及文件格式和控件在页面打开时的关联动作。通过编写可视化控件的viewPlugin．properties文件，在文件中添加file．type属性可以实现文件类型的可视化控件调用，如果控件不存在，将提示客户端安装可视化控件。

2．2．2试验数据处理与分析

为更好地利用仿真和试验结果，需要对仿真和试验数据进行处理，以方便用户查看和分析。试验数据处理与分析主要通过提供数据读取的WebService接口，调用分析控件实现对系统中数据的分析处理，这部分功能需要通过WebService接口将系统中的试验数据开放给第三方控件（数据导入、导出控件、数据分析控件等）。第三方控件能够将不同格式的数据以表格、曲线图、散点图、柱状图等不同的形式显示，能够完成对数据的常用处理操作，主要包括对数据进行插值、拟合、微分积分、FFT分析、滤波等，同时支持用户采用自定义算法对数据进行处理和分析。

3系统应用

目前该系统已应用于产品研制，通过该系统实现了项目团队中CAE仿真数据和试验数据的统一管理，为虚实数据对比和分析提供了支撑，改变了传统的仿真与试验数据分散管理的方式。便于设计人员、仿真分析人员和试验人员协同工作，充分挖掘数据中的信息，大幅减少了项目团队成员之间人工数据交互可能产生的错误，明显提高了团队的工作效率。

4总结

第9篇：仿真引擎的关键技术范文

2014年1月11日凌晨，云南香格里拉古城发生火灾，珍贵的古建筑被付之一炬；

仅过半个月，贵州镇远的一场大火，又将中国保持最完整的侗族村寨之一报京侗寨变成焦炭。

如果说古建筑存在耐火等级低的问题，那么现代建筑物发生火灾就更令人扼腕――

2009年2月9日，北京京广桥附近的央视新大楼北配楼发生火灾，火场救出30多名伤员，一名消防人员牺牲；

2010年11月15日，上海市静安区胶州路公寓大楼发生特大火灾事故，共造成58人死亡，71人受伤；

……

火灾给我们带来的不仅仅是财产损失，更有失去亲人的切肤之痛。

其实，我们的祖先很早就开始同火灾作斗争，并积累了丰富的经验，最早见于《周易》：“水在火上，既济。君子以思患而预防之。”东汉史学家荀悦在《申鉴・杂言》中进一步明确提出：“防为上，救次之，诫为下”的“防患于未然“的思想。

现代建筑的发展体现出与以往不同的方向：向高处和地下，多用途、多功能复合型，大跨度、大容量的方向发展。而上述任何一类建筑形式，都会给建筑防火带来全新的问题，对现有技术提出新的挑战。

1986年，我国第一个建筑防火研究所成立，这也是由联合国开发计划署和中华人民共和国建设部联合投资组建的建筑行业最大的一个专门从事建筑防火研究的机构。“当拿到由中国政府代表龙永图先生亲笔签定的合同书的那一刻，我有一种近乎窒息的快乐和心酸，我知道自己新生了。”建筑防火研究所创业所长李引擎这样描述自己当时激动的心情。此后的20多年间，他带领科研团队先后完成了上百项国内大型和特殊建筑工程的性能化防火设计工作，其中包括北京新十大建筑中九个建筑物的性能防火设计。谈及此，他满是谦虚：“至今我并不认为自己是个成功者，只是为这项事业的发展做了一些基础性的工作。”

学成归来

自从事建筑防火研究至今，李引擎已在这个行业连续工作了整整27年。对于当年的选择，他很坦率：“我从事这个行业工作没有任何其他的背景条件，只是一次偶然的被动选择”。

上世纪80年代初，法国建筑科学研究院决定资助中国建筑科学研究院的几名研究人员去法国进修，于是，研究院从下属各所共抽调8名同志集中学习法语以备选派。集中学习结束后，李引擎成为第一个被法方选中资助进修的研究人员，学习“建筑防火”专业。这在当时无异于“第一个吃螃蟹的人”，彼时国内建筑业不仅没有专人研究防火项目，即便是一般的普及知识都极少。

“我那时对消防的认识还仅仅限于消防车灭火和室内消火栓。”论及当年，李引擎笑着说。拿着法国发来的通知，他的内心充满矛盾：去，无法预测最终事业的发展；留，会丧失一次难能可贵的机会。终于，了解外面世界的渴望战胜了内心的纠结，李引擎踏上了法兰西的土地。

作为法国建筑科学院接收的有史以来第一个专业进修的中国人，李引擎面临的压力不可谓不大：生活环境陌生，语言交流不畅，专业知识缺乏……这一切使他一度陷入苦闷和孤独之中。好在法国人的幽默和友情使他很快地适应了工作和生活，逐渐了解并深入学习了材料的防火测试、结构的耐火研究、防排烟系统的计算与模拟等建筑防火的知识和标准规范等专业知识。

法国的古建筑闻名于世界，从20世纪70年代起，法国就开始开展古建筑的防火保护研究。指导老师以自己主持的卢浮宫内新建玻璃塔的消防问题为李引擎传授了建筑工程防火设计等问题，他开始进入角色并去亲近建筑防火科学。忙碌的日子总是过得很快，李引擎的勤奋好学赢得了老师和同学的一致好评。紧张的法国之旅即将结束时，学院副院长为李引擎争取到一个博士生的奖学名额，希望他做自己的学生，留在法国继续深造。经过深思熟虑，李引擎婉言谢绝了这次千载难逢的机会，选择了回国：“主要是考虑到我的公派身份，以及回国后要做的创新性工作。我热爱科学，但更爱我的祖国。”

白手起家

回国之后不久，中国建筑科学研究院对李引擎委以重任――负责组建我国建设系统第一个专门从事建筑防火研究的研究所。

“这次决择对我而言很困难。”白手起家自然绝非易事，尤其当时李引擎已经升任室副主任，原来所属单位建立起的业务基础和工作关系将化为乌有，一切无异于从零开始，他很坦诚地说出了自己当时的忐忑：“万一做不下去，我在本院的研究生涯就会在事实上‘完结’。”

人生的道路虽然漫长，但紧要处常常只有几步。

几经思考，领导委以重任的信任和成就一番事业的激情使李引擎最终踏上全新的“创业”之路。从无到有创建一个研究所，而建设资金还没有到位，其困难和艰苦程度可想而知，可谓一穷二白。初建建筑防火研究所，只有几位从各方聚集起来的同事和两间借用的房间，就连李引擎这个所长用的办公桌，也是从别人仓库里找来的弃物。

不过，物质上的匮乏在李引擎看来都不算什么，当时摆在他面前最重要的问题是：从哪些方面着手进入建筑防火研究领域，以及如何寻求到一笔建设资金。“根据我在法国学习的了解，如果没有几百万的投入是不可能建立起最基本试验条件的。”几经周折，在建设部有关司局的关心下，建设部“七五”重点科研项目中为建筑研究所列上了第一个“建材耐火性能”的科研课题。正是这个只有10来万元的科研项目，使李引擎得以正式开展建筑防火的工作，并由此购入或自制了一些小型试验仪器。

随后，李引擎得知联合国开发计划署每年要给发展中国家的一些社会公益项目予以无偿援款建设，便开始寻求进入该援助计划之路。历经无数次的反复，耗去近三年的时间，终于，建筑防火研究所在1989年获得了110万美元的无偿援款。拿到合同书的那一刻，他告诉自己：“从此，我将沿着这个方向，一步一步地用自己的激情去铺就这条不平凡的生命之路。”

建功立业

如果说20世纪的建筑设计主要竞争于造型和功能要求，那么21世纪建筑设计行业的核心竞争力则主要体现预防灾害发生方面，包括防火在内的防灾设计是判定建筑设计方案好、坏的最重要条件之一。

性能化设计是建筑防火设计理论方法的一次革命。它运用消防安全工程学的原理和方法，针对各类建筑物的实际状态，对建筑的火灾危险和将导致的后果进行预测与评估，在获得最优防火设计方案的同时，确保了一些特殊外形和功能的建筑方案得以实现。李引擎率先在国内开展了这项研究工作，并将成果全面系统地应用到实际工程设计中。

而最让李引擎骄傲和难忘的，还是作为奥运安保顾问，他率领团队具体参与了北京2008年奥运会建设工程的消防安全设计与评估工作。

2008北京奥运会极大地推动了我国建筑设计及工程建设的发展，向全世界人民展示了一批具有国际水平的体育场馆和配套设施，但这些创新的建筑设计导致了奥运场馆消防设计无法满足我国现行相关消防技术规范的要求或我国现行相关消防技术规范尚未涵盖。

为此，李引擎率领本所的科技团队从结构防火、安全疏散、排烟设计、火灾探测监控、火灾自动灭火等方面着手，应用火灾工程学以及计算机模拟仿真等方法，采用性能化设计理念，成功解决了国家体育场、国家体育馆等11个奥运会竞赛场馆以及国际广播中心等4个奥运会非竞赛场馆，国家会议中心、奥林匹克公园地下交通联系通道等6个奥运会相关设施建筑功能与消防安全之间存在的矛盾，实现了建筑物的建筑功能、消防安全和经济投资的最佳统一。由于性能化防火设计考虑的全面，火灾场景选择合理，提出的各项管理措施落实到位，各项消防设施运行正常，确保了奥运场馆及相关设施在奥运会期间的消防安全。

鉴于在2008年北京奥运工程消防设计咨询和火灾风险评估方面的突出成绩，2008年9月北京市公安局消防局向李引擎领导的团队发来感谢信，2009年4月团队又被人力资源社会保障部、国务院国有资产监督管理委员会联合授予“中央企业先进集体”的称号。

而在上海世博会建设期间，李引擎又将性能化防火设计理念运用在世博会一轴四馆的设计过程中，并作为专家委员会主任主持了这五个项目最终消防设计方案的评审；同时主持了中国馆、主题馆和未来馆中的所有国内各布展设计方案的评审工作。

为此，上海世博会事物协调局特向李引擎颁发了荣誉证书，表彰他作为世博会的消防安全专家为上海世博会场馆消防设计做出的贡献。世博会胜利结束后，上海世博会组委会和上海世博会执委会联合签发了荣誉纪念证书，表彰李引擎为这届世博会做出的积极贡献。之后，国务院国资委评选他为中央企业参与2010年上海世博会荣誉个人。

谈及昔日的荣光，李引擎十分谦虚淡然：“我不是一个智商很高的人，只是不愚笨而已。如果说这些年取得了一些成绩和社会认知，那是因为我20多年只持续做了一件事，同时也可能是机会好一些，并且适时掌握了它们。”

执著追求，认真做事，重视效率，这是他对自己20多年来工作经验的总结。

他鼓励：今天的事今天了、不拖拉的工作态度。

他培养：言必行、行必果的工作作风。

他提倡：要做就一定做好的实干精神。

采光剖璞

自建筑防火研究所成立之初，李引擎就有一个信念：要把研究所营造成一个所有员工都愿为之奋斗一生的大家庭――

在这里，任何人都可以在法律和制度的大框架下自由地发展；

在这里，可能会有不平、有建议、有倾诉、有批评与被批评，但始终存在尊严、关爱和集体的帮助；

在这里，可以在高浓度的学术氛围中进行平等的技术探讨与交流，在包容个性的团结协作机制里共同发展。

“我们是以人的脑力智慧为主为社会提供公益和经济服务的特殊群体，人才是我们发展的基石。”因此，李引擎始终把选人、育人、用人和举人作为工作的主线，形成了自己一套独特的人才理念――

人才要经历艰难与困苦的磨练。世间所有成就一番事业的人物，无一不是历经艰难困苦，越过多次挫折而最终走向成功的。李引擎善于给可造之才创造更多的机会去直面复杂无序的局面，使他们学会在目标不清、条件简陋、希望渺茫中建功立业。

人才成长要有一个连续的过程。“大部分人的事业都是在正式工作十年左右定型的”，李引擎认为，从人才理性成长的角度考虑，对工龄十年内的人，主要给他们确立正确的发展方向，赋予实用的工作方法，安排有创造性的工作；而对工作十年以后的人，则需要为他们搭建可充分展示自我才能的表演舞台，综合包装公众形象，外延社会影响。他说：“犹如所有经典的乐曲和美好的生活其节奏一定是让人动情、催人遐想的，对人的培养也要有适宜的节奏和连续的过程。”

人才要具备杰出的语言表达能力。人的心灵和行为对听觉更敏感。能否将已有的成果精炼出来，并用一种震撼人心的声音传递出去感染他人，也是一个杰出人才必须具备的品质之一。

人才应分类解读和培养。李引擎眼中的人才具备两种价值：一种是具体的、实用的，不超越其熟知的业务领域；另一种是被升华和异变了的，即其价值更多地体现在专业之外。前者工作产生的的效果均可预见和计量；后者则主要体现在精神支撑和社会关系层面上，因而他们产生的效果和影响具有无法限量的特征。第一类人才可以保证单位的基本平衡与稳定，第二类人才则会引领事业向高端发展，两者互补，任何一个单位都同时需要这两类人才的支撑，但在不同的时期和事情上，其作用会有不同的解读。单位的社会属性越大，综合影响范围越广，对第二类人才的数量和质量就会有更高的要求，因而人才培养计划要因单位的性质和人员的特征而分类实施。

人才是自立和外助综合作用的结果。没有人能在砂滩中找出一粒随意扔进去的同样粒径的砂子，但所有人却能轻易地找到被扔进砂子中的一颗明珠。珠子越明亮，就越容易被发现。茫茫人海，芸芸众生，欲想出人头地，就必须具有比常人更多的智慧、更超凡的才能。从古至今所有最终成就一番事业的人，均是在思想、行为上有独到之处的特殊之人。历史证明：孤独者不可能在事业上远行；无为者大多没有高人指路；而成功者一定是有智者同程。

科学技术工作者永远耕耘于已知与未知之间，希望与理想之中。希冀一大批有志建筑防火科学的年轻科学工作者矢志不渝地贡献于这个伟大的专业，这是李引擎最大的期待。

结语：消防是一项具有永恒性的为全社会服务的工作，它将伴随着火的存在而永远存在。我国建筑防火设计理论、方法及相应技术设备已有了巨大的发展，但随着社会的发展、人类的进步和城市的变迁，传统消防概念和技术也要被不断地赋予新的内涵，我们将面临更多需要攻关的技术难题。也正因为此，对于“退休后做什么”这个问题，李引擎从未有过丝毫犹豫和迟疑：“只要社会和单位需要我，我会一直尽力为我国建筑防火事业的深入发展和技术人才的培养做出自己应有的努力。”眼下，李引擎仍然担任着中国建筑科学研究院顾问副总工，利用自己的丰富经验，协助相关技术工作的进行。对于我国建筑防火事业的发展，他满怀感情，充满期盼：“希望未来能够实现建筑工程消防系统全程服务技术，并完善社会安全的管理制度及技术规范和风险评估体系”。

链接：住房和城乡建设部防灾研究中心简介

住房和城乡建设部防灾研究中心1990年由建设部批准成立，设在中国建筑科学研究院。以该院的工程抗震研究所、建筑防火研究所、建筑结构研究所、地基基础研究所、建筑工程软件研究所的研发成果为依托，主要研究地震、火灾、风灾、雪灾、水灾、地质灾害等对工程和城镇建设造成的破坏情况和规律，解决建筑工程防灾中的关键技术问题；推广防灾新技术、新产品，与国际、国内防灾机构建立联系，为政府机构行政决策提供咨询建议等。

住房和城乡建设部防灾研究中心设有工程抗震研究部、建筑防火研究部、建筑抗风雪研究部、地质灾害及地基灾损研究部、灾害风险评估研究部、防灾信息化研究部、防灾标准研究部和综合防灾研究部。

――工程抗震研究部

工程抗震研究部致力于解决我国工程抗震领域的关键技术问题，拥有建筑结构工程咨询与设计、超限高层建筑抗震设防审查、减震与隔震工程设计、结构安全性鉴定与抗震鉴定、现有建筑抗震加固与改造、结构抗震试验、建筑测振、建筑整体平移等国内领先水平的技术与产品，拥有门类齐全、设施完善的检测与实验设备，拥有国内最大、最先进的大型模拟地震振动台试验设备，承担了大量国家和建设部的重点科技开发项目，累计完成各类科研项目192项，编制标准、规范或图集19项，获国家科技进步奖10项、国家计算机软件优秀设计奖1项，省部级科技进步奖42项。主编和管理《建筑抗震设计规范》、《建筑抗震鉴定标准》、《建筑抗震加固技术规程》、《非结构构件抗震设计标准》、《约束砌体与配筋砌体结构技术规程》及《建筑震后应急评估与修复技术规程》等10余本国家、行业规范及标准。

――建筑防火研究部

建筑防火研究部拥有国际上较先进的防火科研设备，形成了以“建筑物消防系统设计、施工、开通调试和维修综合技术”、“地下消防水管线漏水探测及漏水点定位查找技术”、“性能化防火设计与安全评估”等为核心的技术体系，能够为社会提供建筑防火工程全套服务。现拥有工民建、建筑材料、给排水等多个专业的研究人员，其中具有高级职称以上研究人员占半数以上。建筑防火研究部自成立以来完成了几十项科研项目，并多次获得国家科技进步奖、建设部华夏建设科学技术奖、公安部科学技术奖，编制和修订了多项国家和地方标准规范，数百篇，出版专著12部。

――建筑抗风雪研究部

拥有国内最大的拖曳式水槽、最长的建筑风洞和同步测压点数最多的压力测量系统。完成各类风洞试验项目百余项，为国内众多重大工程项目提供了抗风、抗雪咨询。承担并完成了国家“十一五”、“十二五”科技支撑计划课题、国家“973”计划课题、国家自然科学基金等国家级项目十余项和省部级课题20余项。主编了国家标准《建筑结构荷载规范》和《建筑工程风洞试验方法标准》。研究成果获华夏建设科学技术一等奖1项、二等奖1项，北京市科学技术奖二等奖1项。

――地质灾害及地基灾损研究部

依托于建筑安全与环境国家重点实验室的地基基础实验室，地质灾害及地基灾损研究部在地质灾害评估与治理、既有建筑加固改造、地基处理、桩基础、高层建筑箱筏基础、深基坑支护等方面取得了系统的高水平的研究成果。先后荣获国家科技进步奖4项、全国科学大会奖5项，国家技术发明奖1项等若干奖项。主持编制了《建筑地基基础设计规范》、《膨胀土地区建筑技术规范》、《建筑桩基技术规范》、《建筑地基处理技术规范》、《高层建筑筏形与箱形基础技术规范》等标准规范共17部。

――灾害风险评估研究部

灾害风险评估研究部在城市和村镇防灾等方面开展了一系列的研究和应用工作，为我国城乡防灾建设提供了有力的技术支撑。完成多项国家、行业标准规范的制订和国家科技支撑计划课题，成果获华夏建设科技进步奖一等奖1项、三等奖1项，公安部科技进步奖一等奖1项。在地震灾害风险评估方面，先后完成了多个城市抗震防灾规划的编制，开发了信息管理系统平台；在火灾风险评估方面，完成了奥林匹克公园中心区竞赛场馆群等共96项奥运相关项目的火灾风险评估工作，得到人力资源社会保障部、国务院国有资产监督管理委员会等单位通报表彰。提出了村镇抗震、抗风、防洪的设计方法和评估技术，成功用于指导我国村镇的防灾建设。

――防灾信息化研究部

防灾信息化研究部从事我国建设和防灾领域信息化方面的研究，致力于解决该领域的信息化关键技术及专项应用问题，包括信息化基础架构平台、可视化协同工作平台、城镇灾害监测系统、灾害应急指挥系统以及GIS、物联网、BIM技术在综合防灾领域的应用，提供基于不同灾种预测模型的信息化系统解决方案。先后承担建设部研究开发项目、“十一五”国家科技支撑计划子课题等多项有关信息化课题的研究，为数十家大中型企业提供了信息化解决方案。

――防灾标准研究部

防灾标准研究部主要职责是组织建设部防灾研究中心下属单位开展防灾标准的研究、编制和管理工作，汇编整理我国防灾标准化进展。近年来，中心完成标准规范制修订项目等100余项，其中国家和行业标准制修订项目40余项，为推动我国建筑防灾减灾事业的科技进步做出了应有的贡献。

――综合防灾研究部