打开文本图片集

摘要：为丰富通信设备检测维修教学手段，创新教学模式，提升学习效果，设计了基于LabVIEW的共享式通信设备故障排测示教平台。主要是利用半实物仿真技术，把虚拟设备电路板测量和实际设备电路板测量联动结合起来，解决设备维修实践教学中“进不去、看不见、动不了、耗损大”等诸多问题，满足学员多批次、大培训量的任务需求，提高实训效益和人才培养质量。

关键词：半实物仿真；共享；故障排测；平台

Abstract：In order to enrich the teaching methods of communication equipment inspection and maintenance， innovate the teaching mode and improve the learning effect， a shared communication equipment troubleshooting and teaching platform based on LabVIEW is designed. It mainly uses the semi-physical simulation technology to combine the virtual equipment circuit board measurement and the actual equipment circuit board measurement linkage to solve many problems in the practical teaching of equipment maintenance， such as "inaccessible， invisible， unable to move， and large wear and tear"， to meet the needs of students. The task requirements of multiple batches and large training volumes improve the training efficiency and the quality of personnel training.

Keywords：hardware-in-the-loop simulation; sharing; troubleshooting; platform

传统的通信设备维修检测教学主要存在以下问题：一是待修电路板尺寸小，操作测量示教效果差，不便于课堂展示和展开研讨；二是装备故障具有自然性、特殊性、唯一性，故障板卡难以大量复制分发给不同的协作小组进行排查检测；三是拆解后的设备搭建测试环境所需要素众多，布置和撤收工作较为繁琐，不便进行组织管理和教学实施。因此，需进行课堂教学改革，创新教学模式，丰富教学手段，提升训练效果。笔者提出了一种基于LabVIEW的共享式通信设备故障排测示教平台，主要是利用半实物仿真技术，把虚拟设备电路板测量和实际设备电路板测量联动结合起来，解决设备维修实践教学中“进不去、看不见、动不了、耗损大”等诸多问题，满足学员多批次、大培训量的任务需求，提高实训效益和人才培养质量。

1平台的整体架构

基于LabVIEW的共享式通信设备故障排测示教平台采用模块化设计思想将平台划分为测试平台软件环境和测试平台硬件环境，软件测试环境包含了学生端人机交互界面（2、3、4）和教师端人机交互界面（1）。硬件测试环境包括教员端主机（1）、学员端主机（2、3、4）、多功能测量仪（5）、继电器切换控制模组（6）、正常电路板测试台（9）、故障电路板测试台（8）、投影设备（7），如图1所示。

为了使得学员可以更好地进行实际问题中故障的分析，利用电路板测试台分别对故障电路板、正常电路板进行测试，并由学员通过在学生端基于触控式显示终端的虚拟测试界面，同步控制继电器切换控制模组对点位进行测试，而后将测试的结果送入多功能仪表进行展示；在故障电路板和正常电路板对比后得出故障点。由此通过利用半实物仿真技术，让学员进行互动式教学，从而提高电路板故障排测的学习效率。

2  平台的设计实现

2.1   LabVIEW概述

虚拟仪器是基于计算机的仪器 以计算机硬件及操作系统为依托实现各种仪器的功能。LabVIEW是目前广泛应用的创建虚拟仪器的工具，采用图形化的编程语言，具有多种不同的通信接口和功能丰富的库函数，可以简单地配置和操作外部输入输出设备，方便用户进行虚拟仪器设计的快速开发设计。

2.2  平台的功能实现

确定故障通信设备电路板部、级、路、点测试方案，以确定教师机和学员机上虚拟电路板的测试点位。

用32继电器切换控制模组将教师端和学生端虚拟电路板界面的测试点位与实际待测电路板间实际测量取点同步联动起来。

用继电器切换控制模组将多功能仪表和实际待测电路板间实际测量取点连接起来。选用具有VGA接口、HDMI接口或USB接口的集成万用表、示波器、频谱仪功能的多功能数字测量仪与计算机进行接口连接，解决大屏展示问题。

电路测试台采用通用的32点位接线端子台，实际电路板上的测试点信号通过飞线引接的方式接入端子台，再进入继电器切换控制模组。

教师端和学员端的人机交互界面采用LabVIEW编程环境进行开发。

2.3平台的实训模块设计

用以太网连接教员端1以及与教员端连接的学员端2、3、4；教员端1通过多功能测量仪5与继电器切换控制模组6连接，教员端1与继电器切换控制模组6连接，继电器切换控制模组6分别与多功能测量仪5、正常电路板测试台9和故障电路板测试台8连接；学员端与继电器切换控制模组6连接；

首先教员端1为教师使用的客户端，用于教师对学员的操作进行评测以及对继电器切换控制模组6进行控制；而多功能测量仪5则对正常电路板测试台9和故障电路板测试台8测试的数据进行显示。其中电路板测试台装置为现有技术，即直接将电路板放入电路板测试台后，可以直接对电路板上的线路进行取点。也可直接从电路板测试点抽线，引接到端子台。电路板测试点主要是针对设备某种故障设置的一组测试点，测量的参数主要是频率，波形，电压等数据。

将已知故障内容的电路板放入故障电路板测试台8中，通过故障电路板测试台8对电路板上多个预设点位进行取点测试；而最开始需要确定电路板各个测试点位置，即取点，然后配置好故障电路板测试台8各项数据进行测试。

在教员端1和学员端分别建立与电路板对应的虚拟电路板；对于学员开始分析时，每个人发一下电路板的话会极大的浪费资源，由此建立与电路板对应的虚拟电路板，学员可以直接在学员端上对虚拟电路板进行操作和分析，避免资源浪费，且一台计算机可以让多个学习，提高了便捷性。

教员端1将电路板的原理图发送至学员端，向正在使用的学员展示；同时为了引导学员思考出现故障的原因，向学员发送电路原理图，因为对于不同的学习阶段，电路原理图可能不同，学生的认知理解程度也不同。

学员端根据虚拟电路板控制继电器切换控制模组6选取需要点位，触发故障电路板测试台8对点位进行测试；多功能测量仪5将来自故障电路板测试台8的第一测试结果发送至教员端1；而对于学员的测试结果，由教员端1端进行接收，方便教员进行评测以及讲解。

教员端1通过继电器切换控制模组6切换控制端口，使放入正常电路板的正常电路板测试台9与多功能测量仪5接通，并选取同样的点位进行测试，得到来自所多功能测量仪5的第二测试结果；而在讲解的过程中，为了方便进行对比论证，还需要教员端1控制继电器切换控制模组6，进行正常电路板的测试，获得以正常电路板的数据作为参考。

将第一测试结果和第二测试结果进行对比，得到故障点。在得到第一测试结果和第二测试结果后，进行对比，若本组点位没有确定故障点，换由下一组以同样方式测试不同的电路取样点，直到找到故障原因。最后教员梳理各组故障确定思路，梳理总结排测此类故障的正确方法步骤。从而提高电路板故障排测的学习效率。

3  平台的测试验证

由于通信设备故障排查具有基本原理复杂、功能模块众多、检修步骤繁琐等特点，教学通常会出现“排故思路不清晰、故障点位难确定、维修能力生成慢”等现实问题，所以，课堂设计将掌握通信设备故障排查的基本步骤作为教学重点，将理解通信设备故障排查与维修的基本方法作为教学难点。设计思路和过程体现如下：

3.1  课堂设计思路

为突出重点、突破难点，课堂紧紧围绕使学员掌握通信设备故障排查的基本方法，具备设备故障维修的基本能力，培养严谨细致的机务作风和强军工匠精神的教学目标进行设计。主要采用“理技结合、教学做融合”式的教学法组织教学，教员主要采用案例引入、操作示范、相机引导、对比印证梳理原理主线、维修方案点评、正误测量、板书梳理总结等教法，学员主要采取自主设计、合作探究、分组练习等学法，辅以多示教板互动、半实物检测平台、虚拟电子教室，将枯燥难懂的设备排故过程转为形象化、工程化的教学过程，提升教学效果。

3.2  教学过程体现

坚持以学员为主体、教员为主导，做中学、做中教。具体表现在以下几个环节：

在情况判断环节，教员通过案例引入，引导学员自主分析电台故障点位。在互动探究中推导出电台排故基本原则，为后续实践教学提供理论支撑；在拟制方案环节中，学员开展组内探究，教员进行相机引导，运用多界面互动平台，在研讨交流中自主拟制出维修方案，为突破教学重难点奠定基础；在组织实施环节中，教员依托半实物模拟仿真平台进行操作示范、对比印证，学员通过合作探究、观摩体验，自主排查故障点，教员适时指导，学员在实践操作中掌握发射端故障排查的基本方法，以突破教学难点；在分组练习环节中，学员依托半实物模拟检测平台，通过组内合作，开展排故与维修训练。教员分组指导，解决共性问题和个性问题，实现做中学、做中教，巩固所学内容。

4. 结语

依托基于半实物仿真技术的共享式通信设备故障排测示教平台实现了课堂从教向学的转变、从个体学习向小组合作的转变、营造开放、互动、民主的教学环境，使学员学会如何学习、如何合作探究，还课堂于学员，体现学员主体地位。有效解决了实践教学中“进不去、看不见、动不了、耗损大”等问题，有效突破教学瓶颈，实现训练保障科技化，满足学员多批次、大培训量的教学需求。

参考文献

［1］杨洸，陈喆，宋旭. 浅谈短波应急通信网中协作通信技术分析[J]. 电子元器件与信息技术， 2020，36（06）：36-37.

［2］ 祝怀利，黄森．山林地捕歼战斗中无线通信存在的问题及对策 [J]．武警学术，2017，（8）：33．

［3］ 刘敏，乔会东，董树理．超短波通信设备复杂电磁环境适应能力评估[J]．通信对抗，2016，35（4）：14-18．

［4］ 郭昭杨．超短波接收机研究与设计[D]．成都：电子科技大学，2005．

［5］ 蒋留兵，车 俐，李德明. LabVIEW在“数字信号处理”虚拟仿真实验平台设计中的应用探索［J］. 工业和信息化教育，2018（4）：65-71.

［6］ 姬五胜，段扬，周伟伟，李莉. LabVIEW在中职电工电子虚拟仿真教学中的应用［J］. 职业技术，2020（3）： 1-5.

［7］ 李翊. 高职“手机维修技术”课程素质教学探索［J］. 黑龙江科技信息，2010（1）：167.

［8］ 黄丽卿. 行动导向法在手机原理与维修教学中的运用［J］. 中等职业教育，2010（12）：15-17.

［9］ 张谦，卢伟国，彭光金，李春燕，肖冬萍. 基于LabVIEW的演示平台在“电路原理”课程教学中的应用［J］. 工业和信息化教育，2019（8）：54-57.

［10］ 纪艺娟，高凤强，郭一晶，季磊，郭宇婕. 基于LabVIEW 和USRP的通信原理虚实结合实验平台设计［J］. 实验技术与管理，2019（3）：155-158.

［11］ 王骁贤，张保华. 基于信息化管理平台的电工电子实验教学模式探索［J］. 工业和信息化教育，2019（6）：80-84.

［12］ 贾会军. 基于职业能力本位的电子技术课程教学实践［J］. 教育与职业，2016（6）：102-104.

［13］ 王敏辉. 浅谈中职手机原理与维修实训课程教学改革［J］. 中国职业技术教育，2014（17）：32-34.

［14］ 马兴新. 试论通信维修工作［J］. 通信COMMUNICATION，1995（4）：11-13.

［15］ 赵兢博. 维修维护对通信设备使用可靠性研究［J］. 机械化工，2019（8）：166-167.

［16］ 张立中. 项目教学法在《手机原理与维修》课程教学中的应用［J］. 常州信息职业技术学院学报，2009（10）：70-72.

［17］ 叶宁. 新时代下智能手机原理与维修培训教学改革思路探讨［J］. 产业与科技论坛，2019（6）：185-186.