1.系统框架及体系说明

虚拟实验项目依托河北大学建筑工程虚拟仿真实验中心平台，采用B/S结构，根据平台服务器所运行的操作系统和工作环境，实验采用Web技术、3D建模技术、虚拟现实技术、Web网络技术和数据库管理技术等进行构建。三维场景浏览、交互及功能发布采用目前流行的3D虚拟现实引擎——Unity进行开发。前台页面展示部分采用HTML、CSS相结合的形式进行开发，浏览器中3D场景展示与交互使用Unity Web Player插件形式，3D虚拟场景与页面通信采用JavaScript脚本的形式实现。

盾构隧道设计与施工综合仿真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。

开放式虚拟仿真实验教学管理平台以计算机仿真技术、多媒体技术和网络技术为依托，采用面向服务的软件架构开发，集实物仿真、创新设计、智能指导、虚拟实验结果自动批改和教学管理于一体，是具有良好自主性、交互性和可扩展性的虚拟实验教学平台。

实验的模块组成及与平台之间的关系，如下图所示：

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 盾构隧道设计与施工综合仿真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、互动交流、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器材建模、实验场景构建、虚拟仪器开发、提供通用的仿真器，最后为上层提供实验结果数据的格式化输出。

（5）应用层 基于底层的服务，最终盾构隧道设计与施工综合仿真实验项目教学与开放共享。该框架的应用层具有良好的扩展性，实验教师可根据教学需要，利用服务层提供的各种工具和仿真层提供的相应的器材模型，设计各种典型实验实例，最后面向学校开展实验教学应用。

2.具体开发技术与工具