环境工程仿真
摘要：系统仿真是第二次世界大战后发展起来的一门新技术, 目前已广泛应用于工程与非工程的不同领域, 它与航天技术的关系尤为密切。本文阐明卫星控制系统仿真在卫星研制中的地位, 并叙述卫星仿真的几种级别数学仿真、半物
理仿真和全物理仿真的方法、特点、作用及其基本设备。
关键词：数学仿真丰物理仿真全物理仿真太阳模拟器地球模拟器星
模拟器仿真计算机气浮台
1，前言
仿真环境是一种逐步工作的环境.它包括确定仿真目标,建立系统模型, 建立适于仿真系统实现的仿真模型、仿真模型校验、仿真实验运行,结果分析、系统模型校验、再反馈修改模型或实验后再运行.。仿真（Simulation），即使用
项目模拟将待定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响，该影响
是在项目仿真项目整体的层次上表示的。该项目仿真利用计算机模型和某一具
体层次的风险险估计，一般采用蒙特卡洛法进行仿真。在卫星控制系统研制过
程中, 仿真是一个不可缺少的环节。从方案设计, 系统验收到卫星在轨道运行时
的故障对策, 无不需要应用仿真的手段。系统仿真在卫星研制过程中的地位如图所示。仿真的基础是模型。模型通常可以分成两种类型。一类是数学模型,
完全用数学语言来描述系统的行为特性, 并用计算机进行仿真。另一类是物理模型, 用与系统相似或等价的实物来接入回路进行仿真试验。在卫星控制系统仿真中, 根据所介人模型的不同, 分为数学仿真、半物理仿真和全物理仿真。2.仿真分类
2.1.数学仿真
卫星控制系统数学仿真通常与计算机控制系统辅助分析相结合, 完成卫星轨道动力学和刚体、挠性体、多体卫星姿态动力学的时域仿真及控制系统的稳定性
分析。已有专门的软件包完成上述工作, 并可与国际通用的控制设计软件包MATLAB和有限元分析软件包NASTRAN接口。
卫星数学仿真软件主要包括下列功能
·空间环境模型仿真
包括地球重力场、磁场、空气动力、太阳辐射压力, 日一月一地摄动等。
·卫星轨道计算
·三轴稳定卫星姿态确定与控制系统仿真
·自旋卫星姿态确定与控制系统仿真
·多刚体系统动力学分析及控制仿真
·大型挠性体动力学分析及控制仿真
数学仿真最关键的问题是建立系统的数学模型。数学模型要尽量精确地反映系
统的性能。建立系统数学模型有两种方法, 即理论建模和实验建模。一个复杂的动力学系统建模常常需要两种方法并用。用理论建立数学模型不仅需要通过
实验来取得有关的参数, 也有待于通过实验来验证和修正。复杂卫星的结构一般由一个主刚体, 挠性附件大型天线和太阳帆板, 带有晃动液体的燃料贮箱,
星内活动机构如照相机等各部分组成。由于系统高度复杂, 很难得到精确的理
论模型并求解, 总是在一定的假设条件下简化, 这就使得验模工作显得十分重要。通过测量卫星在轨道运行参数来验证和修改卫星的数学模型是最为有效的
方法。
2.2.半物理仿真
虽然数学仿真已经得到卫星在不同参数组合和初始条件下的性能结果, 但是半
物理仿真仍然是卫星研制中一个十分重要的环节。这是由于：
a.一个实际系统, 其结构相当复杂, 数学模型很难精确地概括全部的细节, 有时候某些细节的局部误差有可能使系统性能发生质的变化。在这种情况下,
数学仿真具有满意的结果, 而半物理仿真则有可能大大超出了设计的要求或者
有新的发现。
b.某些环境如温度变化或干扰如电磁干扰对部件性能的影响很难建立准确
的数学模型, 由此引起系统性能的改变也只能通过试验来发现。
c.研制过程中粗心大意造成的误差是不能用数学仿真来发现的, 却很容易
在半物理仿真中发现并纠正。
d.一个已研制出来的复杂卫星控制系统在上天之前非常有必要在地面对它
作出综合性能的定量评价, 为了实现某种指标, 试验过程中常常对控制系统的
硬件或软件参数进行调整, 于是半物理仿真又成为系统设计优化的一种手段。
半物理仿真是将部分或全部控制系统硬件接人回路中进行试验, 但控制对象卫星本体的动力学用数学模型来代替。由于硬件接人回路, 半物理仿真需要有一系列仿真设备的支持。这些设主要包括运动模拟器, 目标模拟器, 仿真计算机, 试验测控设备和接口等。
2.2.1运动模拟器
卫星半物理仿真用转台来作运动模拟。根据不同的用途区分, 转台有单轴、两轴、三轴和多轴九种形式卫星仿真主要用三轴转台, 有时也要采用单轴转台。用于卫星仿真的三轴转台是一个高精度的随动系统, 典型的控制精度为万分之几度, 角速度由每秒万分之一度到每秒几百度, 并且具有良好的频率响应特性作仿真试验时, 将卫星的姿态敏感器安装在内框平台上, 转台的运动由仿真计算机控制。
2.2.2目标模拟器
目标模拟器是针对卫星姿态敏感器的特点而设计的一种专用设备。人造卫星在外层空间依靠太阳,地球、恒星等作参考目标来确定自己的姿态, 分别用太阳敏感器, 地球敏感器、星敏感器作姿态测量。在仿真试验中, 这些敏感器需要相应的目标模拟器配合才能工作。
a.太阳模拟器
太阳模拟器是模拟太阳光辐射的一种设备, 理想的太阳模拟器应在辐照强度, 光谱分布、准直角、光稳定性和均匀性等应与真实太阳相同, 但由于技术
上的限制很难各项指标都同时得到满足。卫星半物理仿真用的太阳模拟器通常
要求保证其准直角为’土’的前提下辐照强度达一太阳常数, 均匀性应优于士, 稳定性应优于士。太阳模拟器的通光口径应足以遮盖太阳敏感器在实验过程中
的有效视场。由于太阳敏感器有时不能正好安装在转台的转动中心附近, 为了
保证卫星机动时太阳模拟器光束始终罩住敏感器的视场, 将太阳模拟器固定在
一个可以平行移动的运动机构上。
b.地球模拟器
地球敏感器利用地球的热辐射作为参考目标来确定卫星相对于当地水平的俯
仰和滚动姿态误差目前已有多种形式的地球敏感器用于卫星作姿态测量, 例如
园锥扫瞄式地球敏感器, 摆动扫瞄式地球敏感器, 静态地球敏感器等。在半物理
仿真试验中, 需要根据不同形式的地球敏感器来设计相应的地球模拟器。用于
摆动扫瞄式或静态地球敏感器试验的地球模拟器大都作成园盘形, 园盘的直径
与卫星轨道高度成反比, 地球同步轨道卫星的地球模拟器直径只有几百毫米用
于园锥扫瞄地球敏感器的地球模拟器作成平板形, 用一个扇形的加热区来模拟
地球辐射, 扇形的张角要与卫星在轨道上的位置至地球的张角相一致, 张角两边
要求严格差动控制, 不对称误差应小于地球敏感器测量误差一个数量级。地球
模拟器通过热壁与冷壁或背景的温差来实现地球辐射仿真, 一般要求热壁有良
好的温度均匀度, 目前可作到0.2℃一0.5℃的均匀度水平。
c.星模拟器
卫星利用恒星作参考目标来确定姿态, 可以达到秒级的精度, 这是目前所有姿态
测量中具有最高精度的一种方法。星敏感器测量恒星在空间飞行器座标系中的
座标, 并使这些被观测到的信息与星表中的已知数据进行比较, 得到卫星的姿态
信息。对用星敏感器作姿态测量的卫星进行半物理仿真时, 需要专门研制相应
的星模拟设备。已有的星模拟器大多作成平行光管形式, 这种星模拟器只能产
生单颗或数颗恒星光源, 不适宜作全轨道星图识别仿真。
2.3.仿真计算机
仿真计算机是系统仿真的核心设备。半物理仿真中的仿真计算机主要用来解算
卫星动力学, 运动学模型, 进行座标变换, 通过接口接收卫星控制系统执行机
构输出的控制指令, 同时控制运动模拟器和目标模拟器运动。由于要求硬件接
人回路, 用来作半物理仿真的仿真计算机需要具备两个特点第一是它的实时性, 也就是它的库程序、I/O服务, 操作系统等全部都应该是实时的。第二, 它必须
有足够的I/O能力,即应具有高速数据接口, 并行A/D、D/A转换以支持实验过程
中大量的信息交换。从七十年代开始, 已有不少人专门进行了专用仿真计算机
的研究与开发, 其中最有代表性的可以算美国ADI公司(APPLIED DYNAMICS INTERNATIONAL)研制的专用仿真计算机系统, 该公司1977年推出第一代产品AD- 10, 是一台定点处理机, 与软件MPS10(1980)组成System 10, 其运行速度为
30MIPS,1982年ADI公司宣布了System 10的改进型System 10 plus问世, 在原AD-10的基础上扩展了浮点部件FX, 使系统具备了浮点运算能力。1985年ADI公司进一步推出全浮点数字仿真计算机System 100, 增加了大容量存贮器和强大的I/O系统, 其浮点运行速度为20MFlops.System 100在航空与航天领域得到广泛应用。System 100的后继产品是Real Time Station and SIM System (1992),全集成仿真设备, 予计不久将来可能会取代System 100.
2.3.1试验刚控设备和接口
卫星半物理仿真试验中的测控设备主要功能如下:
a.对整个试验进行管理和同步。
b.试验前对参试产品卫星控制系统各部件的检测和主要设备的测试。
c.试验数据采集, 显示和处理。
d.星箭分离, 遥控遥测指令模拟
e.星载计算机软件加载和参数设置。
卫星半物理仿真的主要接口有:
(1)仿真计算机与运动模拟器的接口
(2)仿真计算机与目标模拟器的接口
(3）信号补偿接口（补偿地球自转对陀螺的影响或重力对加速度计的影响等）
（4）信号变换接口（飞轮速度测量、喷气力矩测量、磁力矩测量等并送人仿真计算机）。
卫星半物理仿真主要用于验证控制系统方案, 鉴定已研制出来的控制系统性能和卫星在轨道运行时的故障对策研究。随着载人飞船工作的开展, 半物理仿真的范围将进一步扩展, 主要包括：
a.导航与制导系统的半物理仿真
b.人控系统的半物理仿真
c.空间交会对接半物理仿真
2.4.全物理仿真
全物理仿真是卫星特有的一种仿真方法, 它利用单轴或三轴气浮台来模拟
卫星在外层空间的无阻尼
运动与半物理仿真相比, 全物理仿真不需要仿真计算机, 因为卫星动力学由气浮台来模拟。气浮台是一个无动力、无摩擦的设备, 它靠高压气休浮起。当高
压气体从底座通人时, 在空气轴承与轴承座之间形成一层气膜, 使台体实现无摩擦相对运动。全物理仿真试验要求气浮点包括其搭载物与实际卫星具有相等
的惯量, 或者两者的惯量比等于试验时的执行机构与实际卫星的执行机构控制
力矩之比。三轴气浮台试验可以模拟卫星三轴祸合运动, 特别适用于验证带有
斜装飞轮或控制力矩陀螺的卫星控制系统性能。这类系统通常控制力矩都很小, 为了使气浮台的不平衡力矩不至影响试验精度, 需要对气浮台的静态平衡作严
格调整, 典型的指标为不平衡力矩小于5*10^(-5)牛顿·米。在试验过程中, 台体的质量中心可能发生变化由于喷气、温度变化等原因, 要使整个试验过程保
持这样小的不平衡度, 显然难度很大。为了减小空气动力对实验精度的影响, 最好将气浮台放在真空罐里进行试验.
3.参考文献
【1】王正中仿真计算机及其评价信息与控制仿真专刊,1983
【2】李伯虎, 胡骏仿真计算机的新发展军用仿真技术专辑,1988
【3】刘慎钊卫星控制系统的多转台半物理仿真方法全国第五届系统仿真会议论文集, 1985
【4】吴玉山地球模拟器的研究概况控制工程, 1993,（4）
【5】宋晓龙全轨道实时星模拟器本刊本期
环境科学与工程仿真实验与工程实训 蔡建安主编 安徽工业大学 2011年
合订本总目录 前言 实训项目及菜单组合 光盘目录和内容 指导书正文 篇章名称编著者 HKG1流体力学与水泵蔡建安，郭丽娜，周扬屏，钟梅 英 HKG2通风与大气污染控制工程蔡建安，林晓飞 HKG3污水厂工程实训蔡建安，周扬屏，汪明明 HKG4噪声环境蔡建安 HKG5固体废弃物处理与处置蔡建安，盛广宏 以下两篇从略，可参阅电子版 ESIA环境规划、管理和影响评价蔡建安，郭丽娜，沈翼军 WEE35水环境工程蔡建安，钟梅英，戴波
前言 环境科学与工程具有特殊的学科特点：涵盖知识面宽，知识跨度大，理论与实践的关系密切，特征鲜明。实践教学通常分为实验、实习和设计三类，实验、实习是学生认识实际、建立概念、掌握理论的主要途径，是学生在设计中准确计算、清晰设计的重要基础。 现代计算机技术为《环境科学与工程》理论与实践结合提供了多元化的教学手段。在理论课、实验课、设计、实习等教学环节，虚拟现实教学能够贯穿在教学全过程。针对环境的学科多元化，虚拟现实教学也呈现多元化特点。虚拟现实教学的多元化是指：(1)表现形式有虚拟仪器、虚拟设备、虚拟现实场景等；(2) 教学环节有理论课、实验课、设计和实习；(3)互动和参与模式有理论认知、模拟操作、自主设计等；(4) 复合型能力结构培养有缜密推理和形象表达能力的结合，环境工程工艺和信息控制知识相融合。课程实验大多是对原理的验证实验，通过系统开发的仿真实验即可方便直观地完成任务，并组织出一些综合性实验。在单独设置的实验课程中，用仿真实验方法不但能较系统地开出实验，还可以通过下达任务书，由学生完成一些设计性实验。课程设计中，学生除了按照原要求完成设计外，可以超越一些简化计算进行的假设，面向真实工况的场景进行推演。毕业设计和论文的功能有些与完成课程设计相似，但有更多的机会通过对机理的深入研究，建立模型，开发新的实用可视化设计系统。 虽然对于环境科学与工程的教学过程，实践环节具有十分重要的基础地位，然而我国高校的实践教学由于三方面原因，受到不同程度的影响：1、招生规模扩大后，设备台套数普遍不足；2、现代新知识，新课程涌入，基础能力训练加强，课程教学学时紧张；3、试剂和材料消耗大，实验经费不足。 环境污染控制仿真实验和工程实训是在计算机仿真软件提供的虚拟现实中，以直观、方便的操作方式控制操作画面所进行的过程模拟。仿真实验除了能作为学校解决实践环节的重要手段，以学生独立操作的方式，展现环境工程的基础实验外；还能够深层次地揭示环境工程系统随时间动态变化的规律，进行全工况操作和学习。仿真实训软件数学模型的来源有三个方面：1）环境科学与工程中成熟的经典模型；2）根据工程实践运行结果总结的统计模型；3）调用开发团队的系统实验，重现实验结果。环境工程的工艺设计是对学生综合能力的训练，是多元化实践教学的重要组成环节，整个工艺流程由一系列单元组成，每个单元有：输入、输出、设计控制和工艺状态四个参数数组，单元操作构成工艺系统，前后呼应相互影响。每个单元的参数数组都能够设计控制，工艺系统的综合效果便可展示出来。 由于篇幅限制《环境科学与工程仿真实验与工程实训》讲义合订本仅包括HKG1～HKG5五个板块。ESIA内容多、篇幅大，建议随环境评价课程和课程设计组织专题学习，WEE35说明书已随教材出版。对于为期一周的集中仿真实训，学时分配参考按排如下：第一天HKG1，8学时；第二天HKG2，8学时；第三天HKG3 和WEE35，各4学时；第四天HKG5，8学时；第五天要求连接互联网，HKG4和了解ESIA，8学时。课程外部分工作包括预习和完成实验和实训报告。 《环境科学与工程仿真实验与工程实训》应用软件（HKG）使用美国NI公司的LabVIEW 为开发平台，编译生成应用软件，能够以“Setup”方式实施系列文件的整体安装。该软件将直接安装在Windows操作系统下，不需要其他软件环境支持。本应用软件的开发，历时十余年，除了分别编写各个独立板块说明书的编著者外，在此还要感谢参与调研和实验并总结数学模型的同仁、研究生、本科生们。
建筑工程学院虚拟仿真实验室建设方案要求 一、硬件设备及功能要求 在针对BIM设计/办公场景评估并实现能够替代PC电脑/工作站方案，降低学校设备运维成本，优化使用体验，提升设计/教学效率和效果。结合目前学校现状、需求及挑战，建设一个完善的软件定义的BIM云平台，最终将达到以下目标： 1、统一的BIM云平台 根据BIM业务需要建设统一的基础设施云平台（IaaS），整合计算、存储、GPU和网络资源，将业务应用整合，云化部署迁移到数据中心的云计算平台,在实现数据统一的基础上通过统一的云平台管理界面进行资源的调度和管理。通过集中管理的桌面云提供随时随地的桌面访问、灵活的教育教学和统一的后端运维管理，同时实现更高的安全性、控制能力并节省IT运维费用。 2、资源全面池化 将计算、存储、GPU、网络资源整合成为可以统一管理、弹性调度、灵活分配的资源池，每个应用系统不再占用独立的物理服务器、存储和网络资源，而是与其他应用系统一起，共享基础平台的资源，以虚拟机的形式独占其中部分逻辑资源。 3、提供标准化的资源服务 合理划分计算存储网络等资源，针对各类业务需求提供标准化且可按需调整的支撑资源配置，进行自动化部署和维护，快速提供标准、安全和稳定的资源服务。统一管理各种资源，并根据业务系统对计算能力、存储I/O、网络带宽等需求，提供不同级别的资源服务。 4、随需分配和回收资源 未来新建应用系统或扩容、迁移应用系统，只需根据需求从资源池中直接获取资源即可快速完成，而不必额外申请购买硬件设备。在业务系统生命周期完结后，也可释放资源回到资源池。这样既提升了业务部署效率，又提升了资源利用率，降低了运维复杂度，从而降低了总体拥有成本。
土木工程与文献检索 当今社会，信息极大丰富，土木建筑业的信息亦是浩如烟海，故检索土木工程信息对于土木人来说是一门不可或缺的学问。 建筑与土木工程网络信息资源现状在全球逐步进入知识经济的年代,各个国家都在进行信息化建设。在这种环境下,建筑与土木工程的网络文献资源急剧增长,许多大型综合性的数据库都包含了大量的土木工程类的文献资源。在我国,哈尔滨工业大学图书馆已经成立了“土木工程文献信息中心”,天津大学图书馆自建“中国建筑文化数字图书馆”数据库资源。2005年6月,十几所设有土木建筑专业的高校图书馆召开了有关土木工程学科文献共享及发展的会议。在国外,具有代表性的是美国土木工程协会(The American Society ofCivilEngineers,简称ASCE),它成立于1852年,至今已有150多年的悠久历史。目前,ASCE已和其他国家的65个土木工程学会有合作协议。ASCE是全球最大的土木工程出版机构,每年有5万多页的出版物。学会出版物2004年包括30种技术和专业期刊,以及各种图书、会议录、委员会报告、实践手册、标准和专论等。ASCE出版的期刊大部分被SCI、EI收录是土木工程学科的主要核心期刊。建筑与土木工程领域的研究者、工作者和学习者要了解目前网络上该学科的分布情况,通过网络数据库,利用检索工具帮助他们快捷地查找到这些宝贵的信息资源。 一、土木工程主要信息源的检索 信息源类型较多。其中文献信息源是其主要组成部分，而在文献信息源中又以图书、期刊（报纸）论文、学位论文、会议论文、标准文献和专利文献为主要检索资料。各类型图书馆都注重电子图书、期刊（报纸）、学位论文等的资料收藏。例如：中国知网（CNKI）、万方数字资源、维普数字资源都是以上述信息源为主要收录对象，检索与利用较为方便；关于图书的有超星、书生之家、方正阿帕比等数字图书馆，便于广大读者的检索与阅读。在纸质和电子文献中无论是以关键词——土木建筑、土木工程。还是以分类（一般为《中图法》分类）TU建筑科学进行检索，都会查到相应较多的信息。 查找国外土建类核心期刊，除参考《国外科学技术核心期刊总览（2004年）》外，还可以参考日本《科学技术文献速报：土木·建筑工程学编》的有关类目及《国外科枝资料目录：建筑工程》（中国建筑技术发展中心建筑情报研究所编）
实验一-1 NaOH 标准溶液的配制与标定 【实验目的】 (1) 学会标准溶液的配制和利用基准物质对其进行浓度标定的方法。 (2) 基本掌握滴定操作和滴定终点的判断。 【实验原理】 NaOH 容易吸收空气中的CO 2而使配得的溶液中含有少量Na 2CO 3，配制不含Na 2CO 3的NaOH 标准溶液的方法很多，最常见的是用NaOH 饱和水溶液(120:100)配制。Na 2CO 3在NaOH 饱和水溶液中不溶解，待Na 2CO 3沉淀后，量取上层澄清液，再稀释至所需浓度，即可得到不含Na 2CO 3的NaOH 标准溶液。 作为标定NaOH 标准溶液的基准物质有很多，如：草酸、苯甲酸、氨基磺酸、邻苯二甲酸氢钾等。本实验中，利用邻苯二甲酸氢钾(KHP)作为基准物质，酚酞做指示剂，其滴定反应如下： COOH COOK NaOH COOK COONa H 2 O 设此时消耗NaOH 标准溶液的体积为V (mL)，邻苯二甲酸氢钾(KHP)的质量为m (g)，则NaOH 标准溶液的浓度c (mol/L)可用下面的公式计算： 100022 .204NaOH KHP NaOH ??= V m c 【实验过程】 1实验准备 1.1仪器准备 25 mL 碱式滴定管；250 mL 锥形瓶；1000 mL 的容量瓶；250 mL 烧杯；10 mL 移液管；电子天平；分析天平。 1.2试剂准备 (1) NaOH ； (2) 邻苯二甲酸氢钾(KHP)：基准试剂，于105 ℃ ~ 110℃干燥至恒重； (3) 酚酞指示剂(2 g/L 乙醇溶液)。
2实验步骤 2.1 NaOH饱和溶液的配制 称取120 g NaOH于250 mL烧杯中，加入100 mL水，搅拌。 2.2 0.10 mol/L NaOH溶液的配制 量取5.6 mL NaOH饱和溶液的上清液，转入1000 mL容量瓶中，加水稀释至标线，充分摇匀。 2.3 0.10 mol/L NaOH溶液的标定 准确称取0.4 g ~ 0.5 g邻苯二甲酸氢钾于250 mL锥形瓶中，加入20 mL ~ 30 mL水，温热使之溶解，冷却后加1~2滴酚酞，用0.10 mol/L NaOH溶液滴定至溶液呈微红色，半分钟不褪色，即为终点，记录所耗用的NaOH溶液的体积，平行标定3份。 3结果分析 表1-1 测定结果 【注意事项】 (1) 用来配制NaOH溶液的水应在使用前加热煮沸，放冷使用，以除去其中的CO2。 (2) NaOH溶液的配制时，一定要待Na2CO3沉淀后再取NaOH饱和溶液上清液。 【思考题】 (1) 如何计算称取基准物邻苯二甲酸氢钾的质量范围?称得太多或太少对标定有何影 响? (2) 称取NaOH及邻苯二甲酸氢钾各用什么天平?为什么? 【参考文献】
高等学校本科环境工程专业规范 环境科学与工程教学指导委员会 一、专业教育的历史、现状及发展方向 专业名称：环境工程 专业代码：081001 所属门类：工学环境与安全类 1.专业发展历史与现状 随着我国环境污染问题的产生和环保事业的发展，为环境保护培养高级工程技术人才成为我国高等工程教育的一项重要任务。 1973年开始，我国个别学校在给水排水工程、化学工程、冶金工程等本科专业中开设了与环境保护相关的课程或设置了废水、废气治理专业方向。 1977年恢复高考时，我国有数所高校开始按工学环境类本科专业招生，专业名称包括“环境工程”、“三废治理与综合利用”、“环境污染治理工程”、“环境保护”、“环境污染防治工程”等。从1978年开始，更多高校采用了“环境工程”这一本科专业名称。1979年教育部修订颁发的工科专业目录中列入了“环境工程”专业，隶属于土木类。 1984年，教育部对高等学校本科专业进行了规范，在工学中设置了“环境工程”（专业代码1401，相近专业：环境监测）和“环境监测”（专业代码1402，相近专业：环境工程、工业分析）两个本科专业，并试办“环境规划与管理”（专业代码：试22）本科专业。在1987年、1993年原国家教委对本科专业目录进行的修订中，仍保持了环境类工科专业设立“环境工程”、“环境监测”和“环境规划与管理”三个专业的体系，其中“环境规划与管理”专业可兼授理学、工学学位。 1997年4月，原国家教育委员会以教高[1997]13号文发出关于进行普通高等学校本科专业目录修订工作的通知，开始对普通高等学校本科专业目录进行建国以来的第四次全面修订。修订后的普通高等学校本科专业目录于1998年颁布，其中工学的环境类本科只设一个专业，专业名称“环境工程”（专业代码：081001，相近专业：环境科学、给水排水工程），隶属环境与安全类。新的“环境工程”专业得到加强与拓宽，涵盖了原来的“环境工程”、“环境监测”、“环境规划与管理(部分)”、“水文地质与工程地质(部分)”、“农业环境保护(部分)”等原有专业。 目前，我国环境工程专业的招生及专业设置仍以1998年修订的全国普通高等学校本科专业目录为基础。 在国家高度重视可持续发展、环境保护事业大发展和对环境人才培养的迫切需求的大背景下，近年来我国的环境工程专业教育高速发展，设有环境工程本科专业的学科点持续增加，招生规模不断扩大。至2004年，全国设有环境工程本科专业的学校达到247所，年招生人数已达到2万人左右。
高等学校教材 环境工程学 实验 南开大学环境科学与工程学院 环境工程学实验室
目录 实验室实验 实验一沉淀实验 (2) 实验二混凝实验 (6) 实验三静态活性炭吸附实验 (8) 实验四动态活性炭吸附实验.......................................................... ..11 实验五气浮实验.............................................. (12) 实验六逆流气浮实验................................................. . (14) 实验七曝气设备充氧能力的测定实验 (16) 实验八污泥脱水实验 (20)
实验一沉淀实验 一、目的 通过沉淀实验，熟悉沉淀类型及各自特点，掌握沉淀曲线测试与绘制方法。 二、原理 浓度较稀的、粒状颗粒的沉淀属于自由沉淀，其特点是静沉过程中颗粒互不干扰、等速下沉，其沉速在层流区符合Stokes(斯笃克斯)公式。悬浮物浓度不太高，一般在600~700mg/L以下的絮状颗粒的沉淀属于絮凝沉淀，沉淀过程中由于颗粒相互碰撞，凝聚变大，沉速不断加大，因此颗粒沉速实际上是一变速。浓度大于某值的高浓度水，颗粒的下沉均表现为浑浊液面的整体下沉。这与自由沉淀、絮凝沉淀完全不同，后两者研究的都是一个颗粒沉淀时的运动变化特点，（考虑的是悬浮物个体），而对成层沉淀的研究却是针对悬浮物整体，即整个浑液面的沉淀变化过程。成层沉淀时颗粒间相互位置保持不变，颗粒下沉速度即为浑液面等速下沉速度。该速度与原水浓度、悬浮物性质等有关而与沉淀深度无关。但沉淀有效水深影响变浓区沉速和压缩区压实程度。为了研究浓缩，提供从浓缩角度设计澄清浓缩池所必需的参数，应考虑沉降柱的有效水深。此外，高浓度水沉淀过程中，器壁效应更为突出，为了能真实地反映客观实际状态，沉淀柱直径一般要≥200mm，而且柱内还应装有慢速搅拌装置，以消除器壁效应和模拟沉淀池内刮泥机的作用。 三试验设备材料 1. 沉淀用有机玻璃柱，内径d=150mm，高H=1600mm，内设搅拌装置转速1rpm，上设溢流管、取样口、进水管及放空管； 2. 配水系统一套（每套系统为两套沉淀装置供水），包括小车、污泥泵、水箱等； 3. 计量水深用标尺、计时用秒表； 4. 悬浮物定量分析用电子天平、定量滤纸、称量瓶、烘箱、抽滤装置、干燥器等装置； 5. 取样用100ml比色管、100ml量筒、瓷盘等。 四试验方法和步骤 1. 检查沉淀装置连接情况、保证各个阀门完全闭合；各种用具是否齐全。
重庆交通大学 学生实验报告实验课程名称交通环境工程课程实验 开课实验室交通运输工程实验教学中心 学院交通运输学院年级2012级专业班交通工程 学生姓名 学号 开课时间2014 至2015 学年第 2 学期
实验内容、操作步骤： 一、实验内容 分小组在学府大道六公里至五公里的一断面进行交通量、车速、交通噪音调查记录，以15s为一间隔，持续三小时。调查完毕后统计15s内的平均车速，平均噪音以及交通量，将调查数据导入电脑进行数据分析评价，得到的720组调查数据如下： 时间14:30开始交 通 量 平均 车速 平均 噪声 交 通 量 平均 车速 平均 噪声 交 通 量 平均 车速 平均 噪声 交 通 量 平均 车速 平均 噪声 1 3 57 79.6 5 61 71. 2 11 56 84.6 10 56 77.3 2 12 59 77.1 14 48 7 3 7 45 76.9 12 57 79.8 3 19 56 74.8 12 59 76. 4 4 46 76.7 9 52 76.5
5 9 57 75.1 13 4 6 71.3 19 45 75.4 13 48 69.7 6 4 51 69.3 6 4 7 72.5 5 51 71 1 8 41 78.5 7 3 50 73.2 8 51 75.6 2 49 70.6 11 47 76.3 8 15 59 75.3 10 56 78.6 1 48 84.1 4 49 71.2 9 14 57 80.1 12 57 71.8 1 52 76.3 6 60 73 10 17 46 75.3 7 61 75.3 19 58 70.2 3 58 76.4 11 14 42 76.3 5 57 69.9 15 51 85.7 13 47 79.7 12 6 44 74.7 2 51 72.5 11 49 76.7 2 44 71.3 13 4 47 68.5 18 48 74.3 7 41 68.9 9 49 72.5 14 10 65 79.4 9 51 77.6 5 49 84.6 9 41 75.6 15 18 57 68.7 7 54 79.7 2 51 76.9 5 53 73.1 16 12 54 76.5 3 54 69.6 18 44 76.7 8 57 69.7 17 11 49 78.6 18 62 72.5 3 46 78.3 13 59 78.5 18 2 44 74.7 15 59 71.8 3 49 75.4 12 56 76.3 19 13 54 79.7 11 51 75.3 13 56 71 11 47 71.2 20 9 51 84.1 7 49 69.9 11 57 70.6 16 57 73 21 14 57 70.5 4 60 72.5 11 52 84.1 7 51 76.4 22 11 43 73.4 2 52 74.3 2 59 80.4 6 50 79.7 23 11 45 79 19 54 77.6 3 48 70.2 3 59 71.3 24 13 54 77.8 5 56 79.7 9 41 85.7 12 57 72.5 25 10 49 72.7 2 59 69.6 15 47 76.7 19 46 75.6 26 11 60 70.6 1 48 72.5 11 49 68.9 10 42 78.6 27 11 43 84.1 1 56 79.6 6 60 79.6 9 44 71.8 28 1 41 76.3 19 54 77.1 3 58 77.1 4 47 75.3 29 1 42 70.2 15 51 74.8 4 47 74.8 3 65 69.9 30 16 51 85.7 11 41 79.2 10 44 79.2 15 57 72.5 31 10 49 76.7 7 43 75.1 12 49 75.1 14 54 74.3 32 14 65 68.9 5 42 69.3 7 41 69.3 17 49 77.6 33 9 59 84.6 2 41 73.2 8 53 73.2 14 44 79.7 34 5 48 76.9 18 41 75.3 8 57 75.3 6 54 69.6 35 4 50 76.7 3 36 80.1 7 59 80.1 4 51 72.5 36 2 56 78.3 3 63 75.3 12 56 75.3 10 57 71.8 37 4 58 75.4 13 54 76.3 9 47 76.3 18 43 75.3 38 18 41 71 11 46 74.7 11 57 74.7 12 45 69.9 39 19 60 80.9 11 55 68.5 12 51 68.5 11 54 72.5 40 7 52 77.7 2 56 79.4 8 50 79.4 2 49 74.3 41 3 54 81.2 3 57 68.7 10 59 68.7 13 60 77.6 42 17 56 77.3 9 45 76.5 4 57 76.5 9 43 79.7 43 10 59 79.8 15 46 78.6 18 46 78.6 14 41 69.6 44 16 48 76.5 11 51 74.7 12 42 74.7 11 42 72.5 45 14 56 77.8 6 53 79.7 10 44 79.7 11 51 79.6 46 6 54 69.7 3 49 84.1 7 47 84.1 13 49 77.1 47 14 51 78.5 4 39 70.5 9 65 70.5 10 65 74.8 48 11 41 76.3 10 61 73.4 10 57 73.4 11 59 79.2
1.使用油镜时，为什么要先用低倍镜观察 油镜指的是为了减少高倍镜的折光，在物镜和玻片之间滴上松节油等。所以油镜其实就是给高倍镜物镜和玻片之间加油。而所有高倍镜之前都先要用低倍镜观察，是因为低倍镜下好找目标。低倍镜放大10倍，高倍镜放大40倍，油镜放大100倍，先用低倍镜、高倍镜，既便于找到目标，又方便调焦距。 要使显微镜视野明亮，除采用光源外，还可以采取哪些措施？ 加大聚光器光圈，同样设置下低倍物镜比高倍物镜视野亮 把材料切薄一点透光较好 使用滤光片，增加反差和清晰度。 向上调节聚光器。 2.怎样区别活性污泥中的几种固着型纤毛虫 大多数情况下，会遇到钟虫、柄纤毛虫、累枝虫等。三种虫形态均类似钟的形状，钟虫每个都是独立的，相互之间没有连接；柄纤毛虫类似钟虫，量很大，只是在根部汇聚在一根柄上，可以理解成一根柄上分出很多个钟虫；而累枝虫就像是树，一根柄上分出很多个柄，然后很多个柄上又分出很多个“钟虫”。 用压滴法制作标本片时注意什么问题 4.涂片为什么要固定，固定时应注意什么问题 如果不固定的话你进行染色后水洗去多余染料的同时会将菌体一并冲走 注意的就是不要弄死细胞咯！不知道你用什么方法，如果是用火，那就是不要烧死它们，用载玻片背面靠近火源，过两次就好。Over 一般我都是用酒精灯的外焰烤的但是要注意温度。温度过高挥出现变形细胞。温度已载玻片接触手背，手背不觉得烫为宜。加热只水分蒸发完全后，再在酒精灯外焰上通过两到三次，就成了。 革兰氏染色法中若只做1~4步，不用番红染液复染，能否分辨出革兰氏染色结果？为 什么？
革兰氏染色在微生物学中有何实践意义？ 细菌大多可以按照革兰氏法划分，在杀菌方面自然管用， 还有实验方面， 比方说，实验需要G阳性细菌作为研究材料，如果最后需要杀死细菌获取什么代谢产物，已知是G 阳性细菌，那就有目的地杀除了，摒除了盲目手段。 6.培养基是根据什么原理配制成的？肉膏蛋白胨琼脂培养基中的不同成分各起什么作用 是按照微生物生长的营养需求及其相互比例配制的。牛肉膏和蛋白胨提供微生物生长所需的蛋白质、核酸和维生素、无机盐（微量元素），琼脂只为培养基提供半固体的支撑结构，不提供微生物生长的营养。 有时，也根据所培养的微生物的特殊需要配制培养基，如特别提供某种营养素，或专门缺乏某种营养素，使微生物得以鉴别、分离。 配制培养基的基本步骤有哪些?应注意什么问题 按配方计算培养基中各种成分的用量→称量，（一般动作要迅速一些，因为其中可能有些成分容易吸潮）→溶化（将称好的各种成分溶解在水中，如果是固体培养基，需要使用凝固剂，如琼脂等，熔化时，注意搅拌，防止糊底）→调pH→灭菌（高压蒸汽灭菌）→倒平板 分离活性污泥为什么要稀释？ 答：活性污泥中的微生物种类繁杂，数量庞大。如果不经稀释就直接做分离培养，则培 养基上的菌落会因为数量过多而互相连结，分不清楚了，就达不到分离目的。 用一根无菌移液管接种几种浓度的水样时，应从那个浓度开始，为什么？ 答：应该从低浓度开始。从低浓度开始到高浓度是不会改变高浓度水样的浓度，如果从 高浓度开始则会影响低浓度水样 要使斜面的线条致密，清晰，接种时应注意哪几点？ 不要在已划线的地方重复划线，不要太用力划破培养基
当前环境工程设计现状及新发展分析 发表时间：2018-08-29T09:47:30.657Z 来源：《建筑模拟》2018年第14期作者：方荣昌 [导读] 本文主要对当前环境工程设计现状及新发展进行了分析，以供参考。 福建华东水务有限公司福建省福州市 350000 摘要：自我国全面进入小康社会以来，人们在生活当中所关注的问题已经由衣食住行的优良变为生活环境好坏，在这一社会环境下，环境工程得到了高速发展，与此同时，所产生的矛盾是环境工程与高昂的工程造价之间的矛盾，环境工程的建设成本相对来说要比一般工程的成本要高，而环境工程又不得不去进行建造。本文主要对当前环境工程设计现状及新发展进行了分析，以供参考。 关键词：当前环境工程；设计现状；新发展 引言 随着我国城市的快速发展，环境污染问题也日益严峻，城市中的环境工程建设也表现出蓬勃的发展势头。“十三五”期间，国家明确了对治理大气污染、水污染、土壤污染的力度及要求。大批的垃圾无害化处理、污水治理以及大气治理等环保项目随之兴起。因此，在城市中环境工程建设步伐不断加快的同时，如何解决其中存在的问题，已经成为了我国城市建设中的主要探究目标。 1 环境工程的主要特点 1.1 技术水平要求高 随着我国环境污染的问题越来越严重，进而让社会和国家对于环境工程中的技术水平要求逐渐提高。对于污染物治理的深入细化，逐渐有更多的新技术、新材料、新工艺以及新设备等运用到项目中，施工的难度也相应加大。其次环境工程的技术要求高，不仅可以让环境污染问题可以很好的解决，另一方面也可以减少产生二次污染等问题。因此环境工程中的管理层要加强对于技术水平的重视，只有这样才能帮助污染问题更好更快的解决。 1.2 涉及工程范围广周期长 环境工程在进行施工的过程中所涉及的项目范围广，专业多。比如电气行业、机械行业、给排水、通风空调以及配套控制软件开发等；施工中，有土建，钢结构、管道、电气以及仪表自动化等安装工程。由于有着多种复杂的环境问题，这样就需要很多的对口专业技术来完成相应的工作。其次环境工程的项目实施周期相对较长，各种专业的交差作业多。以垃圾焚烧发电厂项目为例，从设计、施工到调试、达到设计产能，一般需要18个月到36个月。 2 当前环境工程设计现状 2.1 前期策划设计阶段中的问题 环境工程在前期策划设计阶段存在多方面的问题，一是项目选址问题，既要考虑污染物的运输方便，又要考虑周边居民的反应或移民成本。二是没有明确的目标及方向，对所选用的技术可行性，与经济可行性不能确定。三是环境工程前期设计阶段中的设计不够完善，一方面在施工中不能很好的解决，另一方面使工程中出现的问题逐渐增多，致使环境工程的项目不能顺利的实施。 2.2 环境工程中的安全问题 环境工程在项目管理的施工过程中，首要考虑的问题是安全，只有这样工程项目才能顺利的实施。环保项目，涉及专业多，高峰期，交叉作业多，安全隐患也大。其次环境工程在项目管理中，一方面大型的施工设备修理和检修不及时，进而让员工的安全得不到应有的保障，另一方面施工材料中所用的化学材料具有危险，在施工过程中容易造成二次污染。因此环境工程要建立起完善的项目监督制度，才能帮助工程项目中存在的安全问题得以解决。 3 环境工程新发展 3.1 加快环境工程技术规范建立，满足环境工程高速发展需求 随着环境污染问题越来越严重，国家政府在治理环境污染中的投资力度也越来越大，这些措施满足了我国当前治理环境污染的要求。国家相关部分也大力扶持环境工程学科的建设和发展。随着环境工程技术的不断发展，一些先进的技术逐渐开始应用到环境治理中来，并且在实践中取得了明显的效果。但是在实施过程中一些问题也随之凸显出来。在环境工程技术实施的过程中，一些技术规范没有完善，管理措施也相对滞后，这些问题导致了资源的浪费，一些工程中的投资没有得以充分利用。所以在应用环境工程技术的过程中，必须加快技术规范的完善和建立，这样才可以保障投资效益的实现。 3.2 对选用方案进行比对 对于项目选址问题，既要考虑污染物的运输成本，又要考虑项目运行后对周边的影响，如需移民，还得考虑移民成本。同时对相关的方案进行分析比对，尤其对方案的技术可行性，经济可行性以及后续对周边环境的影响进行比较，采取最佳的设计方案。环境工程中的管理层在前期设计阶段要与当地政府和相关部门进行沟通和协调，对后续项目运行中用水，电以及物料做好调研。 3.3 确保工程的长久运行 环境工程是要长久服务于社会环境的，是要给民众带来更好的生活体验才存在的，因此，如果其服务寿命短，经常需要耗费大量的资源去维护和修缮，显然不符合环境工程建设的主旨。为了让工程的实际作用体现出来，确保其长久稳定的运作十分重要。许多企业普遍认为工程建设完成便算作成功，但实际上，作为服务于社会环境的工程，其带来的环境改善效应，应当大于其资源的支出，不能够长久服务于社会的工程不具备存在的意义。因此企业应当认真看待并积极完善工程的检修维护工作，要以防患于未然为目标，在工程出现问题隐患之前便开展监测与修缮，让工程的寿命更长，才能得到群众更广泛的认可。 3.4 加强环境工程当中的价值工程管理工作 通过加强环境工程中的价值工程管理，可以从根本上解决我国环境工程建设成本较高的问题，有助于我国环境工程建设行业的发展，对提高我国人民的生活环境和促进人民的身体健康有很大的帮助#加强环境工程当中的价值工程管理工作，主要包括：1）提高价值工程工作人员整体素质水平，提高其工作能力，能够合理分析当地的地理环境和生产成本之间的联系与要求，设计出最合理的建设方案。针对项目的规模，对项目中的各部门、各专业配备合格的人员，实行岗位责任制。做到每一项工作，都能够落实到部门及个人，并实行有效的人才激励机制，鼓励人才脱颖而出。2）提高我国环境工程建设的技术水平.有助于提高工程进度，降低生产成本，对价值工程的管理工作有很
虚拟仿真实验平台在土木工程的应用 摘要：开展虚拟仿真教学是国家教育信息化的具体体现，是未来高校实践教学发展的必由之路。首先，本文总结土木工程专业课程相关教学实验的特点，阐述进行虚拟仿真实验平台建设的必要性。其次，分析虚拟仿真实验平台在土木工程教学中的优势及作用，并提出虚拟仿真实验平台用于土木专业教学的具体举措。最后，阐述虚拟仿真教学存在的共性问题及解决策略，为今后高校土工工程专业课程开展虚拟仿真实验平台建设提供参考。 关键词：虚拟仿真;教育信息化;土木工程;实践教学 土木工程具有十分鲜明的行业背景和特点，随着社会的发展和技术进步，工程结构越来越大型化、复杂化，超高层建筑、特大型桥梁、巨型大坝、复杂的地铁系统不断涌现，满足了人们的生活需求，同时也演变为社会实力的象征。在土木工程专业的人才培养中，实验教学对学生实践能力、工程素质和创新精神的培养占有非常重要地位，由于开展实习、实践、实验等教学活动所需场地、时间和经费等诸多因素的制约，传统的实验形式单一、内容较少、知识分散，不能很好地适应工程建设快速发展对人才培养提出的新要求，迫切需要开展虚拟仿真实验，以弥补实体实验教学的不足。同时，《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》指出，"信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以髙度重视";。为此教育部加强了对实验教学信息化工作的宏观指导，先后出台《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》《2017年教育信息化工作要点》《关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》和《教育部关于开展国家虚拟仿真实验教学项目建设工作的通知》等相关文件，旨在深入推进信息技术与高等教育实验教学的深度融合，拓展实验教学内容广度和深度，延伸实验教学时间和空间，提升实验教学质量和水平，其迫切性和重要性毋庸置疑。 一、土木工程专业实验的特点 土木工程是基于实践经验发展而来的学科，其核心课程如《混凝土结构设计原理》《桥梁工程》《钢结构设计基本原理》《隧道工程》《基础工程》《工程结构抗震》等，所涉及的教学实验普遍存在以下特点。 1.实验构件体量大、周期长 实体的房屋建筑、桥梁、隧道等工程，一般体量都很大，如高层结构中的剪力墙、大跨度桥梁的墩柱等，对这些大体量的结构或构件，在实验室完成其实体实验几乎是不可能的，同时，土木工程专业实验还存在成本髙、实验周期长等特点，如钢筋混凝土梁、柱构件实体实验模型，从试件设计，钢筋下料、模板制作、混凝土浇筑、养护直至加载试验不仅耗费大量资源，实验周期也很长，制约了学生的全程直接参与。
《环境工程学实验》教学大纲 （水污染部分） 一、基本信息 课程代码：260416 实验课程名称：环境工程学实验（水污染部分） 英文名称：Experime nt of En vir onmen tai Engin eeri ng （Water Polluti on） 课程总学时:36 总学分：1分实验学时：36时（20学时）适用对象：环境科学专业 二、实验课程的性质与任务 本课程是高等院校本科环境科学专业的核心课程--《水污染控制工程》的教学实验课程。 本课程的主要内容是有关水质净化、水污染控制工程等的基本原理和方法的实验，通过实验，要求学生掌握一般的水质净化和水污染防治的技术原理和方法，加强动手能力。通过本课程的学习，使学生了解本课程在专业中的地位与重要性，在先修课程的基础上，学习掌握污水的化学、物理、生物处理方法的原理、工艺流程等，掌握水质净化的基本方法。 三、实验教学目的与要求 实验教学目的：让学生掌握水处理实验原理及实验设备的结构性能；掌握水处理指标分析方法，仪器设备的工作原理及操作方法；培养学生通过实验完成一整套的报告分析及实验结论。 基本要求：掌握水处理实验原理及应用；了解水处理实验模型的性能结构原理；掌握实验中各技术指标的分析测定程序及实验方法；掌握各种分析仪器的工作原理及使用方法；学会自己动手操作大型实验设备，具备基本实验操作技能；通过实验现象培养学生观察与纪录，实验结果的整理与分析的能力，写出完整的实验报告。
五、考核办法和成绩评定标准 考核方式：考查。从考勤、预习抽查、实验过程表现、实验报告等四方面考核， 各占比例5%、10%、20%、65%。 六、实验指导书 李燕城主编《水处理实验技术》（中国建筑工业出版社，出版社2001年10月，第七版次）
高等职业学校环境工程技术专业实训教学条件建设标准 （征求意见稿）
目录 1适用范围 (1) 2实训教学场所要求 (1) 2.1分类、面积与主要功能 (1) 2.2采光 (3) 2.3照明 (3) 2.4通风 (3) 2.5防火 (3) 2.6安全与卫生 (4) 2.7废弃物处理 (4) 2.8网络环境 (4) 3实训教学设备要求 (4) 3.1实训教学设备总体要求 (4) 3.2电工实训室设备要求 (5) 3.3化学实验室设备要求 (5) 3.4微生物实验室设备要求 (7) 3.5环境监测实训室设备要求 (7) 3.6水污染治理实训室设备要求 (9) 3.7大气污染治理实训室设备要求 (9) 3.8固体废物处理处置实训室设备要求 (10) 3.9工艺设计实训室设备要求 (11) 3.10环境工程施工与设备安装实训室设备要求 (12) 3.11环境工程原理实训室设备要求 (12) 3.12噪声污染治理实训室设备要求 (13) 3.13环境工程仿真实训室设备要求 (14) 3.14专业技能训练及竞赛平台设备要求 (15) 4实训教学管理与实施 (16) 5规范性引用文件 (17) 6参考文献 (18)
1适用范围 本标准适用于高等职业学校环境工程技术专业校内实训教学场所及设备的建设，是达到环境工程技术专业人才培养目标和规格应具备的基本实训教学条件要求。高等职业学校相关专业及有关培训机构可参照执行。 2实训教学场所要求 2.1分类、面积与主要功能 按照实训教学内容，划分实训教学场所。实训场所面积是为满足40 人/班同时开展实训教学的要求。实训教学场所分类、面积与主要功能见表1。 表 1 实训教学场所分类、面积与主要功能
基于虚拟仿真平台实施通信类实训课程改革的探索与实践 --以“光通信系统实训---4G承载网建设”为例1 谭传武刘志成 （湖南铁道职业技术学院，湖南株洲 412001） 摘要：本文基于虚拟仿真平台实施通信类实训课程“光通信系统实训”教学改革。通过深圳市艾优威科技有限公司开发的“IUV-4G全网仿真教学软件”（简称IUV平台）完成密集城区承载网设计与实现。从网络规划、设备配置、数据配置、业务调试等方面完成承载网的建设及优化。通过调试和测试检测城区连通性，最终实现全市各小区能够快速、稳定上网。利用虚拟仿真平台实施实训课教学，能确保实训任务同步完成达到实践训练的效果，特别适合通信类专业设备昂贵、网络系统庞大的专业实训课程体系。 关键词：虚拟仿真；课程改革；实训教学；承载网 【中图分类号】：G712 【文献识别码】：A 【文章编号】： 0 引言 随着“互联网+”时代的到来，虚拟仪器技术及网络功能的不断更新与完善，真实工程环境与虚拟教学环境的结合越来越紧密，基于此类技术的虚拟实训教学平台以丰富的资源共享性、互动操作性等特点，在信息化教学和实践教学上具有非常明显的优势[1]。 通信系统的认知和实训是通信专业中最为重要的实训课程[2]。通信系统设备产品多样、更新迅速、价格昂贵,以现有学校的实训经费投入，学生很难看到全网的真实设备，更难做到亲手操作体验，对所学课本知识很难消化，不利于以后的实际工作和应用[3][4]。利用虚拟仿真技术，学生可以与虚拟环境的各个仿真模拟设备接触，能够增强职业性的体验，加深学生对课堂教学和实践内容的理解[5][6]。同时学生可以针对工作任务提出自己的解决办法，增强学生解决现场实际问题的能力，对于改善学生的规范意识、安全意识具有重要的实际应用价值,推动了通信专业教育教学改革[7]。 本文基于深圳市艾优威科技有限公司开发的“IUV-4G全网仿真教学软件”（简称IUV平台）平台，实施“光通信系统实训”课程教学，以“4G承载网建设”的内容为例，对实训课教学进行尝试，从网络拓扑规划、容量规划及IP规划、设备配置、数据配置等方面完成密集城区（万绿市）的4G承载网络建设, 从而使学生达到全程全网的意识。 1、网络规划 承载网的站点之间采用光传输网OTN，站点采用PTN与路由器混合组网形式，在核心层部署路由器加强IP转发能力，结合了PTN和路由器两种组网方案的特点。本文使用网段192.168.35-38.0/24模拟网络建设。详细地址规划如表1所示。 收稿日期： 作者简介：谭传武（1984—），男，湖南茶陵人，讲师，研究方向为通信技术。 1基金项目：湖南省教育科学规划院2016年度职业院校教育教学改革研究项目（项目编号：ZJGB2016014）
1虚拟仿真施工技术 （1）主要技术内容 虚拟仿真施工技术是虚拟现实和仿真技术在工程施工领域应用的信息化技术。虚拟仿真技术在工程施工中的应用主要有以下几方面： A.施工工件动力学分析：如应力分析、强度分析； B.施工工件运动学仿真：如机构之间的连接与碰撞 C.施工场地优化布置：如外景仿真、建材堆放位置， D.施工机械的开行、安装过程； E.施工过程结构内力和变形变化过程跟踪分析； F.施工过程结构或构件及施工机械的运动学分析； G.施工过程动态演示和回放。 (2)技术指标 虚拟仿真施工主要包含以下技术体系: A.三维建模技术 运用三维建模和建筑信息模型（BIM）技术，建立用于进行虚拟施工和施工过程控制、成本控制的施工模型。该模型能将工艺参数与影响施工的属性联系起来，以反应施工模型与设计模型之间的交互作用，施工模型要具有可重用性，因此必须建立施工产品主模型描述框架，随着产品开发和施工过程的推进，模型描述日益详细。通过BIM技术，保持模型的一致性及模型信息的可继承性，实现虚拟施工过程各阶段和各方面的有效集成。 B.仿真技术 计算机仿真是应用计算机对复杂的现实系统经过抽象和简化形成系统模型，
然后在分析的基础上运行此模型，从而得到系统一系列的统计性能。基本步骤为；研究系统→收集数据→建立系统模型→确定仿真算法→建立仿真模型→运行仿真模型→输出结果，包括数值仿真、可视化仿真和虚拟现实VR仿真。 C.优化技术 优化技术将现实的物理模型经过仿真过程转化为数学模型以后，通过设定优化目标和运算方法，在制定的约束条件下，使目标函数达到最优，从而为决策者提供科学的、定量的依据。它使用的方法包括：线性规划、非线性规划、动态规划、运筹学、决策论和对策论等。 D.虚拟现实技术 虚拟建造是在虚拟环境下实现的，虚拟现实技术是虚拟建造系统的核心技术。虚拟现实技术是一门融合了人工智能、计算机图形学、人机接口技术、多媒体工业建筑技术、网络技术、电子技术、机械技术等高新技术的综合信息技术。目的是利用计算机硬件、软件以及各种传感器创造出一个融合视觉、听觉、触觉甚至嗅觉，让人身临其境的虚拟环境。操作者沉浸其中并与之交互作用，通过多种媒体对感官的刺激，获得对所需解决问题的清晰和直观的认识。 (3)适用范围 工业与民用建筑、市政工程、土木工程施工方案编制。
a环境工程学实验指 导书
《环境工程学实验》 指导书 杨红刚 刘艳丽 武汉理工大学资环学院 2007年2月
目录 实验一曝气设备充氧性能测定实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅3实验二混凝实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅3实验三有害固体废物固化实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅9实验四可燃固体废物热值的测定┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅11实验五天然及污染水体综合处理分析技术┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅13实验六空气中总悬浮微粒测定┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅15 实验七碱液吸收气体中SO2实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅19 实验八环境噪声测试（由杨红刚老师提供）
实验一曝气设备充氧性能测定实验 一、实验目的 1.加强理解曝气充氧的原理及影响因素； 2.了解掌握曝气设备清水充氧性能的测定方法； 3.测定曝气设备氧的总转移系数Kl a。计算充氧能力Q s。 二、实验原理 曝气是人为地通过一些设备，加速向水中传递氧的过程。常用的曝气设备分为机械曝气和鼓风曝气两大类。无论哪一种曝气设备，其充氧过程均属传质过程。空气中的氧向水中转移的机理为双膜理论。当气液两相作相对运动时，其接触面（界面）的两侧分别存在着气体边界层（气膜）和液膜边界层（液膜）。氧在气相主体内以对流扩散方式通过气膜，最后以对流扩散方式转移到液相主体—水中，由于对流扩散的阻力比分子扩散的阻力小得多，所以氧的转移阻力集中在双膜上（主要来自液膜）。 根据传质原理，氧向水中转移的速率与水中亏氧量及气液接触面面积呈正比。其基本方程式为： dc/dt=-KL a(C s-C) 变量分离积分整理后，得曝气设备总转移系数： KL a＝-2.303/(t-t0)*lg(C s-C0)/(C s-C t) 式中：KL a—氧总转移系数（1/分或1/时） t、t0—曝气时间（分） C0—曝气初时池内溶解氧浓度实验时使C0＝0 C s—曝气池内液体饱和溶解氧值（mg/l）