高职院校虚拟仿真综合布线教学系统设计方案（2025系统更新版）

一、引言

虚拟现实（Virtual Reality, VR）技术，自20世纪80年代起源于航空与军事训练领域，如今已广泛渗透至教育、医疗保健、商业等多元领域。VR 技术通过融合先进的计算机软硬件，构建出仿真的互动环境，使用户仿佛置身于真实的场景之中。近年来，VR 技术在教育领域的应用日益扩展，它为教学提供了创新的交互式学习体验，革新了传统的授课模式。

Unity 是一个领先的实时3D内容创作平台，支持从游戏开发到视觉艺术、建筑设计乃至影视制作的广泛应用。凭借其强大的交互能力和跨平台兼容性，Unity 已成为虚拟仿真项目开发的理想选择。本文介绍了一款基于 Unity 的计算机网络综合布线教学系统的设计与实现。该系统集成了所有相关的实训项目，旨在提供一个直观且沉浸式的实践平台，使学生能够在模拟环境中获得丰富的动手经验，将枯燥的操作变得生动有趣，进而强化知识记忆，促进自主学习能力的发展。

二、综合布线实训现状分析

当前，网络综合布线实训室的建设和维护成本高昂，包括初期的硬件和软件采购以及后续的耗材补充。这导致部分职业院校因资源限制而减少学生的实际操作机会，转而增加理论课程或依赖视频教程，从而造成理论与实践之间的脱节，影响教学成效。对于拥有实训设施的学校而言，亦存在诸如学生注意力分散、操作失误频繁等问题，不仅浪费材料，还可能带来安全隐患。

引入基于虚拟仿真的综合布线教学系统，可以有效应对上述挑战。无论是在缺乏物理实训空间的情况下提供替代方案，还是辅助现有实训室提升教学效果，该系统都能让学生在安全可控的虚拟环境中进行线路设计、设备安装、网络连接及光纤熔接等练习。通过这种沉浸式的学习方式，不仅可以激发学生的学习兴趣，还能显著降低实验材料的损耗，提高实训资源的利用效率，确保每一位学生都能获得高质量的实践训练。

三、系统总体架构设计

为了满足综合布线实训课程的教学需求，虚拟仿真综合布线教学系统被精心划分为两大核心组成部分：机房布线系统与建筑群布线系统。机房布线系统细致涵盖了以下区域：主配线区、水平配线区、区域配线区以及设备配线区。而建筑群布线系统则全面包含了以下子系统：工作区子系统、水平子系统、垂直主干线子系统、管理间子系统、设备间子系统以及建筑群子系统。

（1）机房布线系统实训内容

机房布线系统为学生提供了线路端接、路由交换机配置、机柜机架安装等实践环节。

l 主配线区：作为机房综合布线的核心枢纽，这里集中了关键网络设备，如路由器、交换机和防火墙等。它是整个网络架构的起点，负责将外部网络连接引入内部，并分配到各个子系统。

l 水平配线区：特别适用于拥有大量机柜的大型机房，旨在分散主配线区的工作负荷。此区域配备有水平配线设备和交换机，用于实现同一层面上不同设备间的高效连接。

l 区域配线区：专为大型数据中心设计，该区域独立于主工作区之外，专注于控制与维护任务。通过将这些活动从繁忙的工作区中分离出来，可以提高工作效率并简化管理流程。

l 设备配线区：为个人电脑（PC）、服务器和其他终端设备提供必要的链路连接。它确保了所有末端用户设备能够安全可靠地接入网络。

（2）建筑群布线系统实训内容

建筑群布线系统中，工作区子系统（亦称服务区子系统）专注于跳线和信息插座等终端设备的安装实训。

l 工作区子系统（服务区子系统）：侧重于安装跳线和信息插座等终端设备，确保每个工作站都能稳定接入网络。

l 水平子系统（配线子系统）：包括工作区信息插座模块、水平电缆和配线设备，主要练习连接缆线、配线架及跳线的安装技术。

l 垂直子系统（干线子系统）：负责连接楼层间的管理间子系统与设备间子系统，涉及主配线架和中间配线架之间的布线施工和设备安装。

l 管理间子系统（配线间或电线间）：这里是配线子系统与干线子系统交汇的地方，学生将学习如何安装配线架、楼层机柜和交换机，从而连接不同的布线层级。

l 设备间子系统（网络中心或机房）：作为网络管理和信息交换的心脏地带，该区域专注于安装和配置诸如路由器、防火墙和楼宇交换机等关键网络设备。

l 建筑群子系统（楼宇层子系统）：涵盖跨建筑物的线缆铺设、端接设备安装以及电气保护装置的应用，确保多栋建筑间的网络连通性和安全性。

（3）系统主要功能模块

本虚拟仿真综合布线教学系统设计了多个关键功能模块，每个模块都针对特定的布线任务进行了优化。

以下是各模块的主要功能概述：

1．配线架安装：在机柜内固定配线架，确保线缆的有序管理与整理。

2．信息面板安装：包括信息模块的端接及线序标准设置，确保数据传输的准确性和可靠性。

3．网络面板安装：专注于墙体内安装面板、安装盒及信息插座之间的连接，遵循严格的线序标准，以保证网络连接的质量。

4．接线底盒安装：确定信息点的具体位置，完成底盒、模块和面板的安装，确保所有组件正确无误地安置到位。

5．网络交换机安装：使用支架将交换机固定在机柜中，并进行必要的线路连接，保障网络设备的安全稳定运行。

6．机柜组装：涵盖机柜的组装、定位安装、内部接线以及接线端子的标识，为后续设备安装打下坚实基础。

7．网络模块端接：涉及剥线、按照线序标准制作 RJ45 水晶头，并完成网络模块的端接工作，确保每个连接点都能正常工作。

8．语音模块端接：处理大对数电缆，剥除外护套后使用鸭嘴跳线连接，并标记正确的线序，满足语音通信需求。

9．网络配线架端接：安装理线架，整理线缆并完成端接操作，同时粘贴标签以便于管理和维护。

10．语音配线架端接：将大对数电缆端接到语音配线架上，遵循规范的理线要求，确保语音系统的清晰和稳定。

11．网络与语音线缆部署：涉及网络机柜的安装、光纤接线、交换机安装以及电话外线端接等综合性布线任务，确保网络和语音服务的全面覆盖。

12．管线管槽安装：根据设计方案，精确安装金属槽或 PVC 线槽/线管，预先设定各布线路由，确保布线路径清晰且易于维护。

通过这些精心设计的功能模块，该系统不仅能够提供详尽的理论指导，还为学生提供了丰富的实践机会，使他们能够在模拟环境中掌握从简单到复杂的各类布线技能，从而为未来的实际工作做好充分准备。

四、仿真教学系统开发环境

本仿真教学系统是建立在现实计算机网络综合布线工程基础上，利用3D虚拟现实技术，依托于3D虚拟Unity平台通过模拟或还原现实中的结构化布线工程，构建一个虚拟的3D立体工程场景。学生可以通过个性化的3D虚拟化身，在三维立体的虚拟环境中遍览结构化布线的所有细节，形象逼真，细致生动。同时平台以“互联网+企业实践业务型”为思想，集“教、学、做”为一体的理念，以通用的、相对标准的现代化建筑综合布线项目建设为核心，虚拟3D的工程场景，功能涵盖建筑综合布线系统的各个子系统。

（1）产品特点：

1.提供一整套完善的3D虚拟仿真教学系统，可以和综合布线教学实训系统无缝集成；

2.采用多媒体技术手段，提供了丰富的教学资源，方便师生学习；

3.针对综合布线系统进行进行全面3D仿真，重点仿真我们在实训室或者实训基地内无法提供综合布线实训教学场景进行直观系统呈现，为学生提供3D产体场景实训指导；

4.平台提供考核功能，实现自动考试，减轻了教师的工作量；

5.由丰富的实验教学专家精心设计典型案例，能够培养学习者设计和创新能力；

6.将知识学习和实验动手能力的培养有机融合，形成完整的实训教学体系；

7.虚拟场景能够呈现真实项无法体现的项目场景，提高了去现场实训的安全性；

8.采用游戏式界面友好直观、所有的仿真器材操作贴近实际，真实感强；

9.可扩展性强，可根据教学需要灵活添加实验器材、典型实验、考试任务，提供个性化定制服务；

10.综合布线课程遵循国际项目标准，提供比实验室中更灵活的方式进行实训仿真。

（2）平台功能：

1、 综合布线基本结构

综合布线工作区知识点

综合布线配线(水平)子系统知识点

综合布线干线(垂直)子系统知识点

综合布线设备间子系统知识点

综合布线进线间子系统知识点

综合布线管理子系统知识点

综合布线建筑群子系统知识点

2、 综合布线项目实践

铜缆布线知识点

光缆布线知识点

3、 综合布线技能

线缆接插件知识点

线缆成端知识点

线缆辅材安装知识点

线缆标示知识点

4、 综合布线产品认识

综合布线实用线缆知识点

综合布线实用接插件知识点

综合布线实用辅材知识点