科罗拉多州和Opto 22合作在网上建立虚拟的发动机实验室

世界各地的大学生和研究人员都已经厌倦了仿真和模拟的机器设备，那样似乎每个人都有一台虚拟的机器。相反，学生们希望能够在真正的机器上工作。因此位于科罗拉多州Fort Collins的科罗拉多大学的发动机和能源转换试验室建立了一个真正的发动机检测实验室，并且通过因特网使世界各地的人都能够使用。

Opto 22公司提供了在线数据采集设备以及全球发动机工程的发动机控制，Opto 22经受住了大量残酷的考验：三年来无论研究生和本科生怎样使用，设备从未发生过故障。

在线双冲量发动机的应用


在美国，由于所需要的专门设备的高额成本，拥有发动机开发项目和研究实验室的大学在逐渐地减少。同时，对经过发动机检测和开发培训的人员的要求却在快速地增长。这种需求的增长是由于交通运输业的发展，当然也是由于对分布式能源生产的新的关注。

建立在老的Fort Collins能源设备的基础上，EECL是世界上最尖端的大学发动机开发实验室之一。也许是由于著名的Methanol马拉松竞赛，美国能源部在资助一场竞赛，各大学之间比赛究竟谁能够制造以甲醇为原料的最好的交通工具。天然气为能源的交通工具的制造比赛也同样举行，这造成了每年各方之间“激烈的交火”。

不参加比赛的时候，实验室就致力于关于应用于天然气工业的发动机、混合式大孔径的发动机及双冲程发动机的一些基础和高级的研究。高压燃料气注射、空气污染形成、参量发射监控、内燃机内部的混合过程、湿度对发动机性能的影响以及一些别的工程项目的都是研究的对象。EECL做所有的这些工作不仅因为它是世界上最好的实验室之一，也因为它是仅有的几个能进行这些研究的地方。

科罗拉多大学机械工程的副教授和EECL的主任Bryan Willson博士说，他们建立全球发动机项目是为了满足日益增长的富有经验的研究人员的需求。Willson说：“我们决定建立一个能够被全美国和全世界的学生使用的发动机试验装置。”

由于建造和维护这些研究设备的高额费用，全球发动机项目由美国科学基金会资助。实验室允许从研究生到博士生的各个层次的人都能够拨号上网连接设备，开动700-cc Briggs&Stratton Daihatsu双冲量发动机，运行发动机测试并立即从因特网上下载测试数据。



利用Opto 22监控硬件能够使学生在线改变负载、速度、点燃时间和空气－燃料比，然后监控燃料消耗、能源和力矩输出、消耗的化学能源、所做的功以及燃烧效率。学生们也根据热平衡验证热量都去了哪里。传感器检测热消耗、热夹套和水温。

研究生的设备耐受检验
“所有的大学都有因特网能力，但实际上只有一部分将因特网用于教育，”Willson解释说，“大多数学校的教授邮寄课堂讲义和作业，除此之外没有其他的应用了。我们希望能够想出如何更好地在教育中利用因特网资源。”

Willson说一些大学，包括CSU都建立了试验用的仿真器，但是学生们想控制真实的硬件设施，而不是虚拟的机器。因此CSU决定建立实际的设备，并提高它的鲁棒性和可靠性，以使全世界都能在因特网上使用它。

“我们想建立这样的设备以使我们能够了解各种相关的问题，看学生们如何浏览这些测试方法，并且找到所有使用因特网从事教育所出现的令人感兴趣的方面，”Willson说，“在来自世界各地的学生都使用这项资源之后，我们希望能发现一些我们从未遇到过的关于因特网教育的事情。”

对可靠性的要求否定了通常的建立学院硬件的方法。“大多数学校通常采集数据的方法是把一个通用的模拟/数字板插入到PC机里面，”Willson 解释说，“我们的经验是我们花费大量的时间来解决这些板子和个体通道的问题，假如我们丢失了整块板，我们的整个测试系统就瘫痪了。”

Colorado州立大学机械系副教授，EEC指导，Bryan Willson博士

Willson用Opto 22工业I/O和调节器。“因为我们做了大量关于天然气系统的工作，因此积累了许多关于Opto 22的经验，”Willson说，“许多天然气设备都采用Opto 22硬件，因为它特别可靠。另外，即使Opto 22模块确实存在问题，我们也只会丢失一个通道的数据而不是整块板子的数据。”

全球发动机工程是在Opto 22调节器下运行的。用户接口用Opto显示软件生成，模拟和数字I/O布线进入Opto 22数据采集系统。控制逻辑是用Opto 22编程语言写成的。

“Opto 22硬件很耐用，”Willson说，“我们的三届研究生和本科生用各种不可预见的方式使用设备，都没有出现任何设备故障。如果按照通常的大学方法去做，根据我们的经验现在我们应该使用了许多块板子了。”

Opto 22解决了另一个一直困扰大学的问题。“研究生都不得不写文档，”Willson说“在这个系统上工作的每组研究生都直接做控制上的改变，从来不做记录。幸运地是，Opto 22系统都能够自动记录。”

全球测试发动机仅仅在世界上应用了几个星期，因此只有几百人用过它。目前的抱怨是：“由于它太容易使用了，学生们认为这是一个仿真。我们不得不加一个麦克风和声音，以使测试者知道我们使用的是真实的发动机，不是仿真。”Willson说。

为了使用这个系统，测试者首先要访问网站，预约测试时间，然后得到测试时间和密码。在被分配的时间内，他或她登录网站，输入密码，得到一个和Opto 22调节器屏幕相似的显示界面。测试者移动鼠标，输入数据，按动按钮以调节测试参数。
聪明的编程能使实际的控制系统受到愚弄，在他们看来，他们所接收的数据像是直接来自主操作台，而不是因特网。“我们所送给用户的都是屏幕显示，而我们收到的是鼠标和键盘的移动，”Willson说，“我们不想让我们的用户应用 特殊的软件。它应该在世界上任何地方的任何浏览器上都能使用。”

目前，实验室一直被美国、南美、尼泊尔、印度、韩国和欧洲的学生和研究人员使用。大学、高校和研究实验室都在使用。明年，它也回进入初中。Opto 22相信它的硬件甚至能够吸引初中生的注意。

 

 

 

 

 

 

 

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