环境工程仿真模拟仿真实验

水资源与水环境虚拟仿真实验教学平台的建设魏娜;解建仓;罗军刚;宋孝玉;王义民;黄强【摘要】在国家级水利水电实验教学中心建设的基础上,遵循\"虚实结合、相互补充、能实不虚\"的原则,建设了具有独立知识产权和现代水利特色的水资源与水环境虚拟仿真实验教学平台.该平台由水文、水资源和水环境3大模块构成,下设水文预报与水利计算、水库与水电站调度、水环境模拟与保护、水资源调配和水灾害事件应急应对等5个虚拟仿真实验教学平台,为高校水利类专业人才的培养提供新的实践教学模式.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2019(036)009【总页数】3页(P100-102)【关键词】水资源工程;水环境工程;虚拟仿真实验;实验室建设【作者】魏娜;解建仓;罗军刚;宋孝玉;王义民;黄强【作者单位】西安理工大学水利水电国家级实验教学示范中心,陕西西安 710048;西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室,陕西西安 710048;西安理工大学水利水电国家级实验教学示范中心,陕西西安 710048;西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室,陕西西安 710048;西安理工大学水利水电国家级实验教学示范中心,陕西西安 710048;西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室,陕西西安 710048;西安理工大学水利水电国家级实验教学示范中心,陕西西安 710048;西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室,陕西西安 710048;西安理工大学水利水电国家级实验教学示范中心,陕西西安710048;西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室,陕西西安710048;西安理工大学水利水电国家级实验教学示范中心,陕西西安 710048;西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室,陕西西安 710048【正文语种】中文【中图分类】TV213;X832;G647信息技术与高等教育深度融合，有力地推进了虚拟仿真实验教学平台的建设[1-6]，2018年4月教育部颁布的《教育信息化2.0行动计划》特别强调“加强职业院校、高等学校虚拟仿真实训教学环境建设，服务信息化教学需要”。

详细描述
城市排水系统控制涉及对降雨、径流、管网等环节的模拟，通过数据分析预测洪涝灾害风险，制定合 理的排水调度方案。同时，对泵站、闸门等设备进行自动化控制，确保排水系统的稳定运行。
05
案例分析
水处理厂的仿真模拟与控制
总结词
水处理厂的仿真模拟与控制是环境工程中重要的应用之一，通过模拟和控制系统，实现对水质的精确控制和优化 处理。
感谢观看
最优控制理论
最优控制问题定义
在满足一定约束条件下，寻找最优控制策略，使得系统性能指标达 到最优。
最优控制问题的求解方法
采用动态规划、极大值原理、变分法等方法求解最优控制问题。
最优控制理论的应用
在环境工程仿真模拟中，最优控制理论可用于优化控制策略，提高 系统性能和效率。
04
环境工程仿真模拟复杂控 制系统的应用
环境工程仿真统模拟复杂控制系
目 录
• 引言 • 环境工程仿真模拟技术 • 复杂控制系统理论 • 环境工程仿真模拟复杂控制系统的应用 • 案例分析 • 结论与展望
01
引言
目的和背景
• 环境工程仿真模拟复杂控制系统 是为了解决环境工程中的复杂问 题而开发的一种技术手段。随着 环境工程领域的不断发展，越来 越多的复杂系统需要得到有效的 控制和管理。为了更好地理解和 优化这些系统，环境工程师们开 始采用仿真模拟技术来模拟和预 测系统的行为。
详细描述
城市空气质量受到多种因素的影响，如工业 排放、交通排放、气象条件等。通过仿真模 拟技术，可以模拟城市空气质量的变化情况 ，预测和控制空气质量。同时，通过控制系 统，可以实现自动化监测和控制，提高城市 空气质量。
城市排水系统的仿真模拟与控制
总结词
城市排水系统的仿真模拟与控制是环境工程中重要的应用之一，通过模拟和控制系统， 实现对城市排水系统的优化和控制。

仿真实验是利用计 算机创建一个可视化 的实验 操作环境 ，
通过 这些虚拟 实验仪器或设备开展实验 ， 达 到与真 实实验相 一
致 的教学 目的和要 求 。 目前 ， 环 境工 程专业 开 设 的仿 真实 验 项 目有 自由沉淀实验 、 过滤 实验 、 混 凝实验 、 气 浮实验 、 曝气充 氧实验 、 活性 污泥实验 、 碱 液吸收ｓ ０ ， 实验 、 旋风 除尘 器性能 实 验、 污水处理 实习仿真 ， 涉及的专业课程包括 “ 环境工程原理”、 “ 环境 工程 学”、“ 水污染 控制工 程”、“ 水 处理设 备设 计与应 用 ”、“ 大气污染控制工程 ”、“ 流体力学 ” 。 与传 统实验相 比， 仿
同时， 由于某些 真实 实验 所需 的实验 仪器 、 实 验材料 、 测试 费 用 比较 昂贵而 常常无 法 开展 ， 仿真 实验 则起 到 了较 好 的替 代
总第２ ８ ７ 期
ＤＯ Ｉ 编码 ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ０ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ７ －０ ０ ７ ９ ． ２ ０１ ３ ． ２ ８ ． ０ ７ ２
实验 实践教 学
地方院校环境工程专业仿真实验教 学现状与对 策分析
陶 敏 钟 松 张 文革
摘要 ： 仿真 实验是近年来一种新型的实验教 学模式， 具有使用便捷、 操 作简单、交互性好、 成本低廉 、 激发学生学习兴趣等优点。 针
作者简介 ： 陶敏 （ １ ９ ８ ２ 一 ） ， 男， 湖北武汉人 ， 湖北理工学院环境科 学与工程 学院 ， 讲 师； 钟松 （ １ ９ ７ ０ 一 ） ， 男， 湖北黄石人 ， 湖北理工 学院环境科 学与工程 学院， 副教授 。（ 湖北 黄石 ４ ３ ５ ０ ０ ３ ）
基金项 目： 本文系湖北省高等学校省级教 学研究项目（ 项目 编号： ２ ０ １ ２ ３ ８ １ ） 的研 究成果 。 中图分类号 ： Ｇ６ ４ ２ ． ４ ２ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号： １ ０ ０ ７ — ０ ０ ７ ９（ ２ ０ １ ３ ） ２ ８ — ０ １ ４ ９ — ０ ２

＿ 圊 啊 帅 鄹 鼹
Ｄ ＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ － ８ ９ ７ ２ ． ２ ０ １ ３ ． １ ８ ． ０ ２ ６
“。
。 删
基金 项 目 ：厦 门理 工学 院教 改项 目 （ Ｊ Ｇ Ｙ ２ ０ １ １ １ ７ ）
护 方便 。 （ ２ ）基 于 Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ的仿 真实 验形 象生 动 ， 操真 实 验 可 以 形 象 地 模 拟 实验 流程 ，让学 生 清楚 地看 到实 验仪 器 的 整 体运 行情 况 ，而 且 可以 通过 编写 代码 加入 人 机互 动 ，让学 生通过 鼠标和 键盘 亲 身参 与 实 验的 每一 个步 骤 ，深 入 掌握 实验 方法 和技
基于 Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ的仿真实验在环境 工程 实验中的应用
廖文超 徐苏 李元高 陈 晓青 厦 门理 工 学 院环 境 科 学 与工 程 学 院 ，福 建 厦 门 ３ ６ １ ０ ２ ４
Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ — — ｂ ａ ｓ ｅ ｄ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｔ ｅ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
巧。
２ ． 基于 Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ 的环境工程仿真实验
２ ． １基 于 Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ的 仿真 实验特 点 仿 真 技 术 是 以 计 算 机 为 工具 ，根 据 信 息技 术 、系统 技术 、相 似原 理 ，构建 系统 模 型对 实 际系统 进行 模拟 的一 门综 合技 术 。交 互性 是衡 量仿 真软 件 质量的 重要 指标 之一 ， 在众 多 仿真 软 件 平 台 中 ，Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ的 动 画表 现 力 强 ，人 机 交 互 性 好 ，而 且 生 成 的 ｓ ｗｆ 文 件很 小 ，是仿 真 实验制 作 的首选 软件 平 台 。 通过 Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ软件 制作 仿真 实验 课 件主 要具 有 以下 优势 ： （ １ ）丰 富 的 绘 图 工 具 。Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ提 供 了 丰富 的绘 图工具 ，利用 这些 工具 可方 便地 绘 制各 种 实验仪 器 。 （ ２ ）程 序 修 改 方 便 。Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ支 持 函数 的嵌 套 、调 用 ，程 序修 改十 分方 便 。存 于 图 库 中的 Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ组 件 也可 以重 复利 用 、多 层嵌 套， 为设 计仿 真 实验提 供 了更 多地便 利条 件 。 （ ３ ）存 储 空 间 占 用 少 。Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ采 用 基 于矢 量 的 图形格式 ，因此 图片 占用 的存 储空 间很 小 ，而 且即 使把 图像 无限放 大 也不 会失 真。 （ ４ ） 网络 占 用 少 。Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ文 件 为 准 流 式 文件 ，如 果利 用 网络 来运 行基 于 Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ的 仿真 实验 ，使用者 可 以边 下载边 观 看 ，网络 对仿 真 实验 的影 响较 小 。 与 传 统 的 实 验 方 式 相 比 ， 利 用 基 于 Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ的 仿真 技 术进 行 实验 教 学具 有 直 观 、 形 象 、有趣 等诸 多优 点 。

环境工程—大气处理实验仿真系统操作手册北京东方仿真控制技术有限公司2004年2月目录环境工程—大气处理实验安装手册 (2)环境工程—大气处理实验操作手册旋风除尘器性能实验 (8)碱液吸收二氧化硫实验 (21)环境工程—大气处理实验安装手册欢迎您使用本公司的软件并希望您提出宝贵意见！建议配置：Windows98操作系统，PentiumII-233以上，至少32M内存，800x600x16位真彩（标准小字体），至少200M的硬盘空间。

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环境监测技术仿真实验设计一、引言环境监测是环境保护工作的重要基础，它通过对环境中各种污染物的监测和分析，为环境管理、污染治理和生态保护提供科学依据。

随着科技的不断发展，环境监测技术也日益先进和复杂。

为了更好地培养环境监测专业人才，提高他们的实践能力和解决问题的能力，开展环境监测技术仿真实验是一种非常有效的教学方法。

二、环境监测技术仿真实验的意义（一）提高学生的实践操作能力在真实的环境监测实验中，由于仪器设备的限制、实验条件的复杂性以及实验操作的危险性等因素，学生往往难以得到充分的实践机会。

而仿真实验可以模拟真实的实验环境和操作过程，让学生在虚拟的环境中反复练习，从而熟练掌握各种环境监测技术的操作方法和流程。

（二）降低实验成本和风险真实的环境监测实验需要大量的仪器设备、试剂和样品，实验成本较高。

而且，一些实验可能涉及到有毒有害物质，存在一定的安全风险。

仿真实验则可以避免这些问题，大大降低实验成本和风险。

（三）增强学生对理论知识的理解通过仿真实验，学生可以将课堂上学到的理论知识与实际操作相结合，更加深入地理解环境监测技术的原理和应用，提高学习效果。

（四）培养学生的创新能力和解决问题的能力在仿真实验中，学生可以根据不同的实验要求和条件，自行设计实验方案，探索解决问题的方法，从而培养创新能力和解决问题的能力。

三、环境监测技术仿真实验的设计原则（一）真实性原则仿真实验应尽可能地模拟真实的环境监测实验场景，包括实验仪器设备、实验操作流程、实验数据处理等方面，让学生感受到真实的实验氛围。

（二）科学性原则仿真实验的设计应基于科学的原理和方法，实验数据应符合客观规律，实验结果应具有可靠性和准确性。

（三）综合性原则仿真实验应涵盖环境监测技术的多个方面，如水样采集与预处理、水质分析、大气污染监测、土壤污染监测等，培养学生的综合能力。

（四）互动性原则仿真实验应具有良好的互动性，学生能够在实验过程中与虚拟的实验环境进行交互，及时得到反馈和指导。

1 S nh rnh X b rb ——微生物反应速率； Yb S nh K nh Snh ——氨氮浓度；
rnh ——氨氮反应速率；
Snh,in、Snh,out ——进、出水氨氮浓度；
Yb ——微生物相对氨氮质量的变化系数；
μ——微生物最大比生长速率。
实验1 简单系统建模仿真
4
要求： 利用MATLAB中simulink工具搭建上述模型，令Snh,in在 时间2时作阶跃变化，变为300，画出： 浓度Xb和Snh在时间0～5内的变化曲线。
实验2 控制系统仿真
6Leabharlann 简单控制系统控制器参数整定
内容及要求： 搭建如下系统，调整PID参数，使输出响应曲线衰减比达 到4:1 ，给出调整后的PID参数和输出响应曲线。
例1.6污泥生长及氨氮的消耗模型
模型参数： Knh ——20；Yb ——0.67；μ——5。 进水条件： V ——1.2；qin≈ qout ——5；Xb,in ——100；Snh,in——400。 初始值： Xb0——350；Snh0——30。
实验1 简单系统建模仿真
5
例1.6污泥生长及氨氮的消耗模型
搭建如下的系统并判断各开关的位置使得分别实现搭建如下的系统并判断各开关的位置使得分别实现静态前馈静态前馈动态前馈动态前馈反馈反馈动态前馈动态前馈反馈反馈控制并比控制并比较相应的输出响应曲线
1
环境工程仿真与控制 仿真实验
实验1 简单系统建模仿真
2
例1.6污泥生长及氨氮的消耗模型
式中： Xb ——微生物浓度； V ——反应器体积； qin、 qout ——进、出水水量 ； Xb,in 、Xb,,out ——进、出水微生物浓度；

2019年第17期广东化工第46卷总第403期·207·虚拟仿真在《环境工程原理》课程教学中的应用温小菊，费正皓，刘总堂，施卫忠(盐城师范学院化学与环境工程学院，江苏盐城224007)Application of Virtual Simulation in the Teaching of“Environmental EngineeringPrinciples”Wen Xiaoju,Fei Zhenghao,Liu Zongtang,Shi Weizhong(School of Chemistry and Environmental Engineering,Yancheng Teachers University,Yancheng224007,China)Abstract:The“Environmental Engineering Principles”course is an important professional foundation course for four-year undergraduate environmental engineering students.The course teaching process of the“Environmental Engineering Principles”is explored via the introduction of virtual simulation courses in the traditional teaching process.From the perspective of the teaching effect of the course feedback,the introduction of the virtual simulation course teaching model in the "Environmental Engineering Principles"course can significantly improve the teaching effect.Keywords:virtual simulation；environmental engineering principles；teaching1概述《环境工程原理》课程是四年制本科环境工程专业学生的一门重要的专业基础课。

环境工程专业实验教学改革与创新【摘要】环境工程是一个重要的专业领域，实验教学的改革与创新对于学生的能力提升至关重要。

本文从背景介绍和问题提出入手，探讨了实验教学改革的重要性以及现有实验教学存在的问题。

针对实践能力培养，设计了创新模式，并通过案例分析和技术手段应用进行了探讨。

实验教学改革的成果在于增强了学生的实际操作能力和创新意识，展示了积极的发展前景。

未来的发展方向在于更加注重实践教学的实际应用，不断完善教学方法和手段，使学生在实践中得到更加全面的锻炼。

实验教学改革与创新是环境工程教育的必然趋势，具有重要的意义和价值。

【关键词】实验教学改革、环境工程专业、创新模式、实践能力培养、案例分析、技术手段应用、成果、未来发展方向、总结。

1. 引言1.1 背景介绍环境工程专业实验教学改革与创新背景介绍：随着环境污染日益严重，环境工程专业的需求逐渐增加。

传统的实验教学模式已经不能满足当前社会的需求，需要进行改革与创新。

目前，环境工程专业实验教学存在着诸多问题，如实验设备陈旧、实验内容与实际工作脱节、学生缺乏创新意识等。

为了培养学生的实践能力，需要设计更加贴近实际工作的实验模式并借助现代技术手段来提升实验教学质量。

实验教学改革的重要性凸显在于培养学生的实践能力和创新能力，使他们能够更好地适应社会的发展需求。

环境工程专业需要积极探索新的教学模式，并结合实际案例分析与现代技术手段的应用，来推动实验教学的创新发展。

通过这些改革与创新，可以取得实验教学改革的成果并指明未来发展方向。

1.2 问题提出环境工程专业实验教学改革与创新是当前环境工程领域中一个重要的议题。

传统的实验教学模式往往局限于课堂教学和基础实验，很难满足学生的实践能力培养需求。

面对现代环境工程领域的快速发展和复杂性，传统的实验教学模式已经显得滞后和单一。

随着高校对人才培养要求的提升，环境工程专业实验教学的改革势在必行。

目前尚存一些问题，比如实验设备陈旧、实验内容单一、实验环节缺乏与实际项目的结合等。

“双一流”背景下环境类虚拟仿真实验建设现状与共享分析作者：孙也王海宁孟淑娟来源：《黑龙江教育·高校研究与评估》2024年第02期摘要：iLAB-X和智慧教育平台作为教育部主推的实验共享平台，其优质资源公益性地对全世界开放。

文章基于平台46个环境类项目，对分类特点、建设特征和应用现状进行分析，为高校共享使用两大共享平台实验项目提供参考，并为其设计开发具有特色的环境类虚拟仿真实验项目提供指导。

提出通过“共享与特色”的组合拳强化环境类虚拟仿真教学应用常态化，以期推动“双一流”课程建设和环境类实验教学高质量发展。

关键词：环境类；虚拟仿真实验；iLAB-X实验空间；智慧高教平台；共享中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2024）02-0075-03“建设一流本科课程”、实现高质量的人才培养是我国“十四五”高等教育发展的重點任务[1]。

虚拟仿真实验作为一流本科课程建设五大类型之一，是完善现有实验教学体系、更好地服务创新型人才培养的重要手段[2-3]。

2017年，教育部启动国家虚拟仿真实验教学项目建设工作，截至2022年10月，已有42个专业大类、746门虚拟仿真实验教学一流课程被认定为国家级课程，仍有19个专业大类、549门课程正在认证中[4]。

各高校积极开展建设工作，但对其他高校的建设现状、建设内容高阶性设计、支撑产出、课程受益面等问题思考不足，出现了“重建设轻应用、重复建设而融合共享不够”的现象。

为了解决上述问题，提高现有虚拟仿真“金课”的应用与受益面，教育部推进建设了国家虚拟仿真实验教学项目共享平台——iLAB-X 实验空间（），并于2022年6月在国家高等教育智慧教育平台推出了虚拟仿真实验板块，旨在将优质的虚拟实验教学资源公益性地进行推广和使用，扩大课程受益面，促进教育公平，推进虚拟仿真实验欠发达地区高校高质量发展[5-6]。

环境类实验具有成本高、占地大、不可逆过程和大型综合训练等特点与需求，高校实验教学往往存在实验条件不具备或运行困难等难题，虚拟仿真实验可很好地解决上述问题，对环境类人才培养极为重要[7-8]。

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。

环境工程仿真实验教学方法篇11.引言：环境工程仿真实验的意义与背景2.教学方法的种类和特点2.1 传统教学方法2.2 仿真实验教学方法3.仿真实验教学方法的优势3.1 提高学生的学习兴趣和参与度3.2 增强学生的实践和解决问题的能力3.3 提升教学效果和效率4.仿真实验教学方法的实施步骤与注意事项4.1 实验设计4.2 实验操作4.3 实验评估与反馈5.结论：仿真实验教学方法在环境工程教育中的前景正文环境工程仿真实验是一种创新的教学方式，通过模拟真实的工程环境，让学生在实践中学习理论知识，提高解决实际问题的能力。

本文将探讨环境工程仿真实验的教学方法，分析其优势及实施步骤。

传统的教学方法往往以课堂讲授为主，学生很难有机会亲身参与到实际的工程实践中。

而仿真实验教学方法则可以通过模拟真实的工程环境，让学生在实际操作中掌握理论知识，提高实践能力。

仿真实验教学方法具有以下优势：首先，它可以提高学生的学习兴趣和参与度，让学生在实践中学习，更加直观、生动、有趣。

其次，仿真实验可以增强学生的实践和解决问题的能力，让学生在模拟真实的工程环境中，面对实际问题，寻找解决方案。

最后，仿真实验教学方法可以提升教学效果和效率，让学生在短时间内快速掌握理论知识，提高教学效率。

实施仿真实验教学方法需要注意以下步骤和事项：首先，需要根据教学目标和内容设计仿真实验，确保实验的合理性和可操作性。

其次，在实验操作过程中，需要注意安全，避免因操作不当造成意外事故。

最后，在实验评估环节，需要对学生的实验结果进行客观、公正的评价，及时给予反馈和指导，帮助学生更好地掌握知识和提高能力。

总之，环境工程仿真实验的教学方法具有诸多优势，可以提高学生的学习兴趣和实践能力，提升教学效果和效率。

篇2一、引言1.环境工程教育的重要性2.仿真实验在教学中的作用二、环境工程仿真实验教学方法1.实验教学设计1.实验目标的设定2.实验场景的模拟3.实验数据的采集与分析2.互动式教学方法1.学生参与实验设计2.团队合作与讨论3.实时反馈与调整三、教学案例分析1.具体实验项目介绍2.教学过程中的挑战与解决方案四、结论1.仿真实验教学方法的成效2.对未来教学的展望正文一、引言随着社会对环境保护意识的提高，环境工程教育变得愈发重要。

环境工程仿真设计实验名称：室内空气质量监测治理综合实验实验类型: 综合性实验学时： 32学时适用对象: 环境工程专业一、实验目的1．把握空气中甲醛、二氧化氮、可吸入颗粒物〔PM10〕等监测分析方法。

2．提高对室内空气中污染物的综合分析能力和对室内空气污染的综合治理能力。

二、实验要求1．依照GB/T18883—2002室内空气质量标准中的规定，甲醛〔HCHO〕测定选择GB/T18204.26酚试剂分光光度法或室内空气甲醛快速测定法；二氧化氮〔NO2〕测定选择GB/T15435盐酸萘乙二胺分光光度法；可吸入颗粒物〔PM10〕测定可选择GB/T17095重量法，并预习实验内容，进行实验预备。

2．按照GB/T18883—2002室内空气质量标准中〝室内空气监测技术导那么〞要求，在房间内设3个点，甲醛和二氧化氮测定取1小时均值；可吸入颗粒物PM10测定取日平均浓度。

3．将采集样品按照标准方法进行分析，将分析结果与GB/T18883—2002室内空气质量标准进行对比，指出室内要紧污染源和要紧污染物，并提出可行性治理方案。

三、室内空气中甲醛的测定1．原理甲醛与酚试剂反应生成嗪，在高铁离子存在下，嗪与酚试剂的氧化产物反应生成蓝绿色化合物。

依照颜色深浅，用分光光度法测定。

本法检出限为0.1μg/5mL〔按与吸光度0.02相对应的甲醛含量计〕，当采样体积为10L 时，最低检出浓度为0.01mg/m3。

2．仪器(1) 大型气泡吸取管：l0mL。

(2) 空气采样器：流量范畴0～1L/min。

(3) 具塞比色管：l0mL。

(4) 分光光度计。

3．试剂(1) 吸取液：称取0.10g酚试剂〔3-甲基—苯并噻唑腙C6H4SN(CH3)C∶NNH2·HCl，简称MBTH〕，溶于水中，稀释至l00mL，即为吸取原液。

贮存于棕色瓶中，在冰箱内能够稳固3d。

采样时取5.0mL原液加入95mL水，即为吸取液。

(2) 1％硫酸铁铵溶液：称取1.0g硫酸铁铵，用0.10mol/L盐酸溶液溶解，并稀释至l00mL。

网络的构建 y=f(x)
x1
y1
x2
y2
……
…
…
xn
ym
环境工程仿真模拟智能控 制
第五章 智能控制
5.1 神经网络
网络的拓扑结构 前向型
反馈型 环境工程仿真模拟智能控 制
第五章 智能控制
5.1 神经网络
激活函数 阶跃函数 f (x) 10,,xx00 线性函数 f(x)axb
f(x)
Sigmoid函数 f (x)11ex
第五章 智能控制
5.1 神经网络
神经网络自适应控制
参考模型 ym
yr
神经网络 u
被控对象
y
环境工程仿真模拟智能控 制
第五章 智能控制
5.1 神经网络
神经网络内模控制
yr
神经网络 u 控制器
对象
y
神经网络
模型
环境工程仿真模拟智能控 制
第五章 智能控制
5.2 模糊控制
模糊集合的概念 为了解决真实世界中普遍存在 的模糊现象而发展的一门学问， 用数学模型来描述语意式的模 糊信息。
A(x3)B(y1) A(x3)B(y2) A(x3)B(y3) A(x3)B(y4)
0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.3 0.4 0.4
0.2 0.3 0.5 0.6
环境工程仿真模拟智能控 制
第五章 智能控制
5.2 模糊控制
模糊控制器的设计
模糊控制器
知识 库
+ -
精
模
确 值
模
糊 值
计算e和e 糊
权值已定输入输出实际数据5151神经网络神经网络输出层隐藏层输入层5151神经网络神经网络bpbpbackbackpropagationnetworkpropagationnetwork5151神经网络神经网络bpbp线性组合激活函数线性组合激活函数前向计算反向传播5151神经网络神经网络bpbp5151神经网络神经网络bpbp115151神经网络神经网络bpbp22335151神经网络神经网络bpbp440010800108555151神经网络神经网络进水出水废弃污泥回流污泥nd3xbh3xba3x3xnd5151神经网络神经网络废水氨氮浓度snh废水可溶性可降解有机氮snd废水停留时间time1达稳态时间稳态缓慢降解有机碳浓度5151神经网络神经网络11iawprciawprc225151神经网络神经网络33556633445151神经网络神经网络55trainbpxtrainbpx665151神经网络神经网络进水ss对出水达新稳态所需时间的影响0204060812052205680614065907050750795084108860932进水ss220mgcodl进水ss对出水xs的影响04050607080911052205680614065907050750795084108960931进水ss220mgcodl进水xs对出水达新稳态所需时间的影响0102030405060708090779080208260849087208950919094209650988进水xs430mgcodl进水xs对出水xs的影响02040608120779080208260849087208950919094209650988进水xs430mgcodl5151神经网络神经网络神经网络控制器被控对象5151神经网络神经网络参考模型被控对象神经网络5151神经网络神经网络神经网络控制器对象神经网络模型5252模糊控制模糊控制5252模糊控制模糊控制公分高的程度180160fuzzyfuzzy公分高的程度180crispcrisp5252模糊控制模糊控制20200818082208180822061707180819120092107220623061707180819120092107220623隶属度01集合元素5252模糊控制模糊控制隶属度函数论域5252模糊控制模糊控制5252模糊控制模糊控制03b04a06b07a

16
第一章 建模与仿真
1.1 简单系统建模
简单系统建模举例
例1.6污泥生长及氨氮的消耗模型（双耦合反应）
V
dSnh dt
qin Snh,in
qout Snh,out
V rnh
rnh
1 Yb
Snh Snh Knh
Xb
式中：
Xb ——微生物浓度； V ——反应器体积；
qin、 qout ——进、出水水量 ； Xb,in 、Xb,,out ——进、出水微生物浓度； rb ——微生物反应速率； Snh ——氨氮浓度； Snh,in、Snh,out ——进、出水氨氮浓度； rnh ——氨氮反应速率； Yb ——微生物相对氨氮质量的变化系数； μ——微生物最大比生长速率。
dt
qv,in j,in
qv,out j,out
V
rj,n
以物质数量 模型为例
3
第一章 建模与仿真
1.1 简单系统建模
守恒定律（一进一出v,in j,in
qv,out j,out
V
rj,n
式中：
V —— 反应器体积；
ρj ——组分j 的质量 浓度 ； qv,in、qv,out —— 分别是流入或流出 V的液体流量； ρj,in、ρj,out —— 分别是组分j在进水和出水中的浓度； rj,n —— 第n个反应中组分j 生成或消失时浓度变化的速率。
1.1 简单系统建模
简单系统建模举例
例1.4曝气池溶解氧浓度模型 （传质改变浓度）
V
dSo dt
qin So,in
qout So,out
V Kaqa (So,s
So )
空气流量阶跃上升 出水溶解氧浓度非同步阶跃上升

仿真软件在环境工程专业实验、实习教学中的应用仿真软件在环境工程专业实验、实习教学中的应用杨静赵旭德刘庆斌（黄石理工学院环境与化学工程系湖北黄石435003）摘要：作者通过在环境工程专业实验、实习教学中尝试应用仿真软件，将其作为实物实验和实习的预习与补充，取得了较好的教学效果，提出了一种实践教学的新模式。

关键词：仿真环境工程实验、实习教学Application of Simulation Softs on Experiments and Training of Environmental EngineeringYang Jing, Zhao Xude, Liu Qingbin(Huangshi Institute of Technology, Huangshi HuBei 435003) Abstract: The authors apply simulation softs as preview and of onsite experiments and trainings on Environmental Engineering, which have got pretty good teaching effects.Key word: Simulation, Environmental Engineering, Experiments and Training1 前言我系于2003年5月购买了北京东方仿真控制技术有限公司开发的环境工程专业的水、大气处理实验仿真软件和污水处理实习仿真软件的单机版，教师个人使用后感觉对于教学非常有帮助。

2004年5月又购买了网络版，使大量学生进行模拟实践成为可能。

我们对2002级环境工程专业和给排水工程专业的学生在实验、实习教学中开展了这两套仿真软件的应用，主要是将它们作为实物实验、实习之前的预习和之后的补充，取得了明显良好的教学效果，现将应用总结如下。

2 用作实物实验前的预习常规的实验教学，采用的是实验指导书加老师讲解的教学手段，容易造成主要两个方面的不足：一是学生对于实验目的和步骤理解得不够透彻，总是按照指导书一步一步地做，至于为什么要这样做不甚清楚，在整个实验过程中处于一种被动的地位，往往是实验报告做完，实验目的和步骤也全忘光，没有达到实验教学的目的；二是学生对一些实验设备缺乏感性认识，即使把实验指导书中对设备的基本构造、使用方法和注意事项看了多遍，仍不得要领，到了实验室，经常不能很快地投入到做实验中，甚至不能正确地操作设备，导致设备出现故障，影响了实验的进程和效果。

混凝实验操作手册北京东方仿真软件技术有限公司东方仿真东方仿真东方仿真目录一、实验目的 (3)二、实验原理 (3)三、主要设备介绍 (3)四、仿真实验操作步骤 (3)4.1软件程序启动 (3)4.2程序主界面常用功能及实验操作 (8)4.3退出系统 (16)东方仿真东方仿真东方仿真一、实验目的1、通过烧杯实验，学会求一般天然水体最佳混凝条件（包括投药量、pH 值、水流速度梯度）的基本方法。

2、加深对混凝机理的理解。

二、实验原理 混凝阶段所处理的对象，主要是水中悬浮物和胶体杂质。

胶体颗粒靠自然沉降是不能去除的。

通过投加混凝剂，在胶粒与胶粒之间起着吸附架桥作用，或通过高分子链状物吸附胶粒，形成絮凝体，俗称矾花。

自投加混凝剂直至形成矾花的过程叫混凝。

混凝过程最关键的是确定最佳混凝工艺条件，因混凝剂的种类较多，混凝条件很难确定；要选定某种混凝剂的投加量，还需考虑PH 值的影响。

通过烧杯实验，确定一种混凝剂的最佳PH 值和最佳投药量。

在一系列烧杯上用不同的混凝剂投加量和不同的PH 值测定混凝效果，从而得到混凝效果--混凝剂投加量，混凝效果--PH 值。

三、主要设备介绍 1、ZR4-6混凝实验搅拌机一台：分主机和控制器两部分。

主要功能是转速和时间的程序控制，即通过搅拌器设定搅拌转速和搅拌时间、自动加药、搅拌头自动升降等。

转速：20-1000转/分，无级调速。

每段运行时间0-99分59秒。

2、浊度仪：型号哈希2100P 。

3、烧杯、针筒、移液管等。

四、仿真实验操作步骤4.1软件程序启动软件安装完毕之后，软件自动在“桌面”和“开始菜单”生成快捷图标。

东方仿真东方仿真东方仿真1、学员站启动方式软件启动有两种方式：（1）双击桌面快捷图标“同济水处理实验仿真”: （2）通过“开始菜单——》所有程序——》东方仿真——》同济水处理实验仿真”启动软件。

2、运行方式选择 系统启动界面出现之后会出现主界面（如图4-1所示），输入“姓名、学号、机器号”，设置正确的教师指令站地址（教师站IP 或者教师机计算机名），同时根据教师要求选择“单机练习”或者“局域网模式”，进入软件操作界面。