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
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”。
环境工程仿真模拟复杂控制系统
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。
地方院校环境工程专业仿真实验教学现状与对策分析
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
基于Flash的仿真实验在环境工程实验中的应用
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
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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 。
【精品】环境工程—大气实验仿真系统操作手册
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。
安装步骤：1、如果您是Windows95用户，要能正常的使用本软件，则系统需要用DCOM95升级，运行光盘中的dcom95.exe即可。
2、安装程序主体（1）、启动安装程序：用鼠标双击Aes2003.exe安装向导将引导您安装程序，下图为安装时的信息画面，点击“Next”按钮进行下一步。
在安装过程中点击“Cancel”按钮会取消当前操作，如果安装向导检测到是终止本次安装，则会出现对话框提示：（2）、选择安装路径：安装向导确定了程序的默认安装目录（一般情况是C:\ProgramFiles\Aes2003\，其中盘符会根据您的操作系统的安装路径而有所不同），如您同意安装程序文件在此目录，点击“Next”按钮进行下一步骤。
另外，点击“Back”按钮可回到上一画面。
点击“Browse”按钮可以调出更改安装目录的对话框，您可以改变安装路径的盘符、目录和新建目录的名称，然后点击“OK”确定更改并返回，点击“Cancel”取消更改并返回。
（3）、建立程序启动菜单：安装向导确定了程序的默认启动菜单“开始—程序—东方仿真—环境工程—大气处理实验”，建议您采用默认设置，如果您要更改，请务必记住您所要建立的程序组的名称，以便启动程序。
然后点击“Next”进入下一步。
（4）、开始拷贝文件：安装向导现在开始拷贝文件到您所制定的安装目录，窗口上有当前文件的拷贝过程和和整个拷贝过程的进度。
（6）、安装完毕：安装向导拷贝完文件和完成相应的设置后会显示如下的画面，点击“Finish”按钮完成安装。
环境监测技术仿真实验设计
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。
环境工程仿真模拟仿真实验
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；
虚拟仿真在《环境工程原理》课程教学中的应用
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。
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dS nh V qin S nh,in qout S nh,out V rnh dt
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；
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
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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。
Time delay: 0
Time delay: 5内容及要求： 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、动态前馈、反馈、动态前馈-反馈控制，并比 较相应的输出响应曲线。
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环境工程仿真与控制 仿真实验
END
实验1 简单系统建模仿真
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例1.6污泥生长及氨氮的消耗模型
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
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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。
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r ——微生物反应速率； S nh Xb b Snh ——氨氮浓度； S nh K nh 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。
实验1 简单系统建模仿真
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例1.6污泥生长及氨氮的消耗模型
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环境工程仿真与控制 仿真实验
实验1 简单系统建模仿真
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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；
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