智慧课程建设
研究型综合实验仪器
工程应用教学产品
实验实训教学产品
课程设计教学产品
认知生产实习教学产品
建设意义
现实作用
教学痛点
设计思路
设计目标
多元化控件
辅助教学能力
●《中国特色高水平高职学校和专业建设计划(2025-2029年)实施方案》 ●《教育部关于加强高等学校在线开放课程建设应用与管理的意见》(教高[2015]3号) ●《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》(教高〔2018]2号) ●《教育信息化 2.0行动计划》(教技〔2018〕6号) ●《教育部等五部门关于加强普通高等学校在线开放课程教学管理的若干意见》(教高[2022]1号)
      2024年,教育部、财政部决定启动中国特色高水平高职学校和专业建设计划(2025-2029年),以生产项目、工程实践案例等为载体,开发适用模块化教学、通俗易懂的“活页式”教材;改革实习实训模式,推动数字远程实训平台和虚拟仿真实训基地的建设;校企共建课程开发中心,跟岗挖掘绘制能力图谱,升级专业群教学资源库功能,丰富资源形式,加大优质资源共建共享;运用数字技术重塑教学空间,推进“AI+职业教育”教学改革;依托市域产教联合体、行业产教融合共同体建设产教虚拟教研室,加强教师数字化、智能化等新技术应用培训,提升教师数字素养。
· 支撑课程资源深度建设 · 支撑课堂教学高效实施 · 辅助支撑创新教学竞赛 · 深化教学改革内涵,支撑教改课题研究实践 · 引领新一代交互式教材改革 · 支撑“智慧教室”实质建设 · 深化课堂教学“产教融合”水平 · 提供基于课程的教学资源共建共享平台
课堂教学的痛点
学生学习的难点
市面产品的不足
缺少体系化的课程资源
缺乏集成化的教学工具
抽象的知识点讲不清
无法依托实际工程进行教学
抽象性强,难以与实际工程问题形成关联


专业计算多,方法之间混淆和误用,难以掌握计算方法的流程与逻辑
知识点多,学生学习压力大,缺少有效的专业辅导,难以有效记忆和掌握。
综合性强,容易陷入知识点之间的混乱与割裂,难以形成完整知识体系和解决问题的能力
产品种类多,各有侧重点,课堂教学使用需来回切换,不便利
表达方式偏常规,无法与当前科学技术保持同步
专业性无法得到保证,很多产品偏向于表面展示,知识本源的探索不足,专业程度低。
产品内的专业知识,只依托高校指派教师进行配合,加重了老师教学以外的工作任务。
课程教材
本源特点
知识工程
知识表达
应用目标
专业元
课程元
知识元
知识点
知识的体系性
知识图谱
形成完整知识体系树

让知识可以看得到

让规律清晰容易理解

让结论随时可以验证

还原工程真实灵魂

让知识“动”起来

让知识传递更高效

与知识的交互更智能

知识的可视性
仿真操作

知识的数据性

参数化图形计算

知识的可验证性

分析验证工具

知识的可实践性

工程案例

知识的动态性

动态工艺系统

知识的可交互性

AI+专业

专业元
知识的过程性

数据流

构成
衔接
梳理
知识
体系树

图像
微记忆

知识
数字化

验证
高效化

知识
工程化
场景
动态化
过程
数据化
使用
高效性
细分
组成
      依托公司十余年与全国各大高校的软件、硬件装置产品的合作基础及与上百位一线资深教师的深入沟通,定义出如何服务于课堂教学及学生自主学习的智慧课程平台,通过智慧课程平台教师可以方便的链接课堂内外知识,让学生学以致用,把以往不便于讲解、无法直观呈现、讲了也不能理解的知识通过知识图谱、仿真计算、仿真实验、AI引导式教学等多种先进技术及方法来讲清楚,并且学生能全面吸收掌握。
最终目标
注重实用主义:
注重专业深度:
注重知识关联性:
慧教学:
拒绝盲从,照搬照抄的思维。深入剖析课堂教学的痛点
拒绝知识浅入浅出,探索知识本源,重、难、复杂知识全面表达
拒绝知识孤岛,联合教学专家,依据实际教学情况,研发多门课程
拒绝知识简单表达,利用微课、实验、仿真、知识图谱、AI、元宇宙、数字人等二十余种知识元表达方式,紧跟科技发展,不断升级迭代
万知识元辅助锻炼
学生各项能力分布比例

· 知识图谱(人工智能) · PPT课件 · 图文资料 · 文档资料 · 微课 · 课堂测验 · 知识链接
· 数据流(专业计算) · 仿真结构认知 · 仿真实验 · 实验讲解视频 · 在线考核 · 作业发布

· AI+专业问答(人工智能)
· 仿真工程应用案例
· 2D动态工艺
· 3D工程运行调度模拟(工程数据+机理模型)
· AI数字人对话(人工智能)
· AI引导式教学(人工智能)
· 元宇宙课堂(多人共享虚拟空间)

知识学习
实操训练
工程扩展/智慧化应用

知识表达类型(持续迭代中)

对于知识的表达不止是被动式学习,还有更多的主动式、交互式的表达,也不限于传统的课件,加入了新技术、新工具、新办法等多元化的展现方式。
常规表达方式
图文
视频
PPT课件
文档课件
知识引用
中级表达方式(涵盖前面)
知识图谱
微课教学
数据流(计算)
仿真结构认知
作业发布
高级表达方式(涵盖前面
实验讲解视频
仿真实验
课堂测验
在线考核
2D动态工艺
智慧级(涵盖前面)
3D工程案例
数字人对话
元宇宙课堂
AI+专业问答
AI引导式教学
控件展示(以工程流体力学为例)
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课程界面
实施案例
苏州科技大学
昌吉学院
      基于学校使用的工程热力学教材,建设工程热力学的万知识元智慧课程平台,通过知识图谱、仿真计算、仿真实验、AI引导式教学等多种方式,辅助教师进行专业课堂深度教学,提高教学的丰富性、多样性与层进性。此外,形式多样的知识讲解还可增强学生学习的投入性与沉浸性,会提高学生对知识的理解水平并促进知识的转化。
       基于学校使用的流体力学与传热学教材,建设流体力学和传热学的万知识元智慧课程平台,通过知识图谱、仿真计算、仿真实验、AI 引导式教学等多种方式,辅助教师进行专业课堂深度教学提高教学的丰富性、多样性与层进性,此外,形式多样的知识讲解还可增强学生学习的投入性与沉浸性,会提高学生对知识的理解水平并促进知识的转化。
产品原理
产品原理
市政管网综合实验平台
主要功能
      面向给排水科学与工程、市政工程、城市水务等与市政供水管网工程相关专业课程的教学实验。结合实际管网工程的设计、运行等知识技术要点,综合运用自动化控制、三维虚拟仿真、数字孪生、人工智能、水力系统数值仿真、优化运行调度等专业技术手段,开发完成一套能够开展市政供水管网相关的课程实验、课程设计、工程运行调度实训等工作的软硬件一体综合性装置。
      专家教授团队从工程原型与行业特点进行分析,并结合教学、科研的实际需求,与仿真技术团队、硬件制造团队 共同设计打造涵盖实际工程运行模拟、实验数学分析计算模型、自动化实验模型装置、仿真交互模型为一体的数字孪生综合实验平台。
· 建设一套涵盖传感器数据监测采集、设备应用控制、数据存取应用、智慧化设备管理等多方面的信息化体系。
· 基于上述的标准体系,利用传感器技术、通讯技术、通信技术等相关技术,构建标准化的监测监控数据网,为上层数据平台提供稳定可靠、标准 化的数据来源。
· 以多种数学模型为核心,依托 “大数据处理模式”,构建实验平台的系统大脑,通过对多种传感设备数据分析计算,形成实验结果。
· 在标准体系建设、数据网建设、智慧化大脑建设的基础上,利用自动控制、移动互联网技术、AI人工智能辅助,打造一个数字孪生系统,实现9合1的综合实验平台,为教学和科研工作提供有力支撑。
基于本综合性实验装置,可以开展以下实验:
水泵水力特性实验
管道沿程阻力特性实验
阀门阻力特性实验
管网水力计算分析实验
管网水力模型构建实验
管道水锤分析和防护实验
管网泄漏实验
泵组运行调度实验
管网分区设计与管理实验
水泵水力特性
管道沿程阻力特性实验
阀门阻力特性实验

管网水力计算分析实验
管网水力模型构建实验
管道水锤分析和防护实验
管网泄露实验
泵组运行调度实验
管网分区设计与管理实验
产品特色与亮点
工程背景
工程背景
工程背景
工程背景
工程背景
工程背景
工程背景
工程背景
工程背景
实验功能
实验功能
实验功能
实验功能
实验功能
实验功能
实验功能
实验功能
实验功能
     水泵是市政供水系统中的加压与提升设备,水泵的扬程、流量、功率和效率之间的对应关系是供水管网水力特性分析的重要组成部分。随着取水泵站、送水泵站、增压泵站等泵房中的泵组服役时间的变化,水泵性能会由于气蚀磨损等因素而发生改变,从而影响泵系统的输水能力。      因此,需要对泵组进行定期/不定期的性能测试,以对泵组检修、维护工作的开展进行支撑。此外,随着数字孪生技术的不断应用推广以及状态检修的业务需求推进,基于在线的泵组实时状态监测分析技术的需求度不断增强,需要对该技术体系予以学习和掌握。
       市政供水管线较长、结构错综复杂,管径、管长、管材多样化,不同的管道沿程阻力特性存在差异。这种管道沿程阻力特性的差异不仅会影响管道运行的稳态水力特性,更会影响管道的瞬态变化规律。
       因此,在工程设计时,需要充分考虑管道沿程阻力特性,准确获取不同管道的阻力特性。
       市政供水管网中安装有大量的控制阀门,用于调节管线中的流量或水压。阀门的阻力特性是其实现管线状态调节的关键,是阀门构件水力模拟的关键指标。不同开度下,阀门的阻力系数差距非常大,需采用阀门阻力特性曲线来进行表达。
       然而,工程中阀门的阻力特性曲线可能未知(阀门厂未提供或因服役时间增长发生变化),导致阀门控制效果不准确或不理想。因此,需要学习与掌握阀门阻力特性及测定技术,以获取准确的阀门阻力特性曲线。
       供水管网水力计算分析是解决供水管网工程设计、运行调度和维护管理等各种工程应用问题的基础,是供水管网水力模型的核心。通过对供水管网进行水力计算,可以全面了解管网运行水力状态,如最不利点管网压力、管道最大/最小流速等,从而指导管网的设计、运行和管理。
       因此,有必要开展管网水力计算分析实验,系统掌握管网水力计算分析的基本原理、求解方法和结果分析等。
       供水管网水力模型是供水管网智慧化设计、运行、调度和管理的核心工具之一,是智慧水务发展与应用不可或缺的组成部分。管网水力模型构建涉及到管网拓扑结构的概化、各类水力元件的数值模拟、管网水力计算、模型参数校核等环节。
       工程中需对管网水力模型构建的全流程进行系统学习与掌握,以确保管网水力模型的准确性、可靠性和工程可用性。
     当市政供水管线较长、供水水量较大时,由于水泵失电、阀门动作等因素,压力管道可能会出现较大水锤压力,造成管道及设备结构发生破坏。       因此,在工程设计时,需要充分考虑水锤影响,进行水力系统水锤计算分析,并根据分析结果设置不同的水锤防护措施。
      为了满足人口增长和城市扩张的需要,市政供水管网的规模日趋庞大,且由于管道老化、管理滞后等原因,爆管、泄漏等水量损失事故频发,给社会经济发展带来显著影响。
      为此,管网泄漏检测已被列为供水管网管理部门的一项日常工作。为有效提高管网泄漏检测效率,需对管网泄漏的水力学特征进行系统学习与掌握,并学习研究泄漏检测技术。
       由于用水量波动等因素,市政供水管网的运行状态时刻处于动态变化之中。为保证用户的水量水压要求,需对泵组进行运行调度;同时,考虑到节能降耗和减少漏损的要求,管网运行压力应尽可能降低。
因此,市政供水管网运行需进行优化调度,在满足供水需求的情况下尽可能降低泵组运行能耗。泵组优化调度一般包括两方面:泵组出口压力的优化和泵组内水泵组合方式的优化。这两方面的运行调度均需系统学习与掌握,以确保泵组合理运行。
       供水管网分区是将整个供水系统分为多个相对独立的区块管网,且各区块管网之间有适当的联系,以保证供水的可靠性和运行调度的灵活性。管网分区也有利于进行压力管理和漏损控制,是当前供水行业内普遍认可的管网综合管理模式。管网分区会显著改变管网运行状态和规律,需结合地形特点、水力水质特征、管理需求等因素统筹考虑。
       因此,需系统学习与掌握管网分区设计方法,以确保分区结果的合理性和可靠性。
       通过实验系统/子系统,开展泵装置性能的在线测试分析实验。通过泵组、阀门的调节,改变系统过流量及泵组运行工况。通过泵组进出口压力传感器、流量传感器、泵组功率传感器等,测定不同工况下的泵组工作参数,并绘制水泵工作特性曲线,分析水泵性能动态变化等。
       通过实验系统/子系统,开展管道沿程阻力特性分析实验。通过控制系统不同的流量(泵组、阀门的调节,改变系统过流量及泵组运行工况),测量不同管长、管径、管材的管道两端的水头变化,获得不同工况情况下各类管道的沿程阻力特性曲线。
       通过实验系统/子系统,通过阀门启闭,获取阀门前后压力差,开展不同阀门开度下水力计算分析实验。通过调节阀门的开度,结合稳态运行的流量和阀门前后的压力传感器采集的压力数据,通过相关的数据处理,得到不通过开度情况下的阀门阻力特性曲线。
      在综合实验平台上,通过阀门启闭,构建树状和环状管网结构,开展不同管网结构下的水力计算分析实验。结合实验平台的数字孪生系统,对管网恒定流方程组构建和不同平差方法(如牛顿-拉夫森算法、哈代-克罗斯算法、全局梯度算法等)的计算原理、过程和结果进行实验展示和运用,并将计算结果与实验平台监测数据进行对比分析,掌握供水管网水力计算的基本原理和求解方法。
       基于综合实验平台的管网物理模型,构建管网水力模型。首先通过对实验平台管网的管道、水泵、阀门等构件进行概化,形成初始管网模型,进一步通过水力计算实现水力模拟分析,最后结合实验平台监测系统获取的实测数据对模型参数进行校核,构建管网水力模型。结合数字孪生实验系统,实现管网水力模型的可视化和动态模拟分析,学习与掌握供水管网水力模型构建的方法和流程。
       通过实验系统/子系统,开展有压供水管线水锤实验。通过泵/阀控制激发水锤压力波,并采用高精度流量传感器、高频压力传感器等记录相关参数的变化情况,分析不同运行工况下的压力、流量变化特征值和规律,分析管线最大内水压力、最小内水压力等参数可能造成的结构破坏风险,并测试不同的防护措施对水锤压力波动的消减情况。由此掌握市政供水管线的水锤理论知识。
       在综合实验平台上,开展管网泄漏实验。通过控制泄漏模拟装置改变泄漏水量大小,观察不同泄漏水量和位置对管网水力状态的影响,掌握管网泄漏的水力学特征。进一步,通过快速操作阀门,激发水锤压力波并采集瞬态压力变化信号,进行管道泄漏检测试验。若管道存在泄漏,压力传感器采集的压力波形会存在明显变动,通过对压力传感器采集的压力曲线进行分析,结合基于瞬变流的泄漏检测技术定位泄漏位置,掌握管网泄漏的检测定位方法。
       通过实验系统/子系统,开展泵组运行调度实验。通过调节阀门、用水量、水箱水位等,构建管网动态运行状态。通过多台水泵启停和变频调节,实现泵组运行调度。结合实时数据观测、水力模拟分析、优化计算等手段,实现泵组优化运行调度,分析泵组运行状态和管网水力响应规律,掌握泵组运行调度的基本原理与技术方法。
       在综合实验平台上,通过阀门启闭和流量计安装构建不同的管网分区方案,并进行对比分析。结合监测数据和水力模拟分析,了解不同管网分区形式的管网运行状态差异。通过泵组和阀门控制,实现分区管网的压力控制;通过在线监测和泄漏实验操作,实现分区管网的漏损控制与管理。系统掌握管网分区设计和分区管理的基本原理和技术方法。
1、通过水泵进出口压力传感器、流量传感器、功率传感器的实时监测点参数,计算水泵流量-扬程工作点与流量-效率工作点。
2、通过水泵进出口压力传感器、流量传感器、功率传感器的历史监测数据,进行多数据清洗,确定水泵流量-扬程和流量-效率曲线。
3、绘制水泵工作特性曲线,建立合理的水泵性能评价指标,分析水泵性能动态变化。
4、针对提供的监测数据包,具备数据清洗功能。
1、通过管道两端压力传感器的实时监测点参数,记录管道两端水头变化。
2、通过不同水泵组合、阀门调节规律,改变系统过流量以及泵组运行工况。
3、通过管道两端的压力传感器,测量不同管长、管径、管材在不同运行工况下的水头变化情况,进行多数据、拟合等算法,确定不同工况情况下各类管道的沿程阻力特性曲线。
1、通过阀门两端压力传感器、流量传感器的实时监测点参数,监测阀门前后两端水头、流量变化。
2、通过调节不同的阀门开度,监测阀门两端压力传感器、流量传感器的数据。
3、结合稳态运行时阀门前后压力传感器和流量传感器采集的数据,进行多数据、拟合等算法,确定不同开度情况下的阀门阻力特性曲线。
1、通过阀门操作实现树状管网和环状管网输水模式,并进行演示。
2、根据树状和环状管网特征,编写管网水力计算的连续性方程组和能量方程组。
3、不同平差计算方法的功能实现,展示相应计算方程、迭代过程和计算结果,包括哈代-克罗斯算法、牛顿-拉夫森算法和全局梯度算法。
1、根据实验平台的管网物理模型,构建管网模型的拓补结构和元件属性输入。
2、结合管网水力计算分析实验功能,实现管网模型的水力模拟计算。
3、通过流量传感器和压力传感器等的监测数据,进行模型模拟值与监测值的对比分析和精度评价。
4、管网模型校核功能实现,包括手动校核和自动校核两种方式。
5、通过输入动态水力边界条件(水池水位、节点水量等),实现管网运行状态的动态水力模拟。
1、通过泵控制激发水锤压力波,包括水泵失电、正常启停机等控制工况,分析过渡过程中管线压力、泵组流量、泵组转速等参数变化。
2、通过快速关闭阀门激发水锤压力波,分析关闭过程中阀门压力变化规律、流量变化、沿程压力包络线等参数变化。
3、分析瞬态过程中,管线最大内水压力、最小内水压力等参数可能造成的结构破坏风险。
4、当系统中的瞬态过程参数超过阈值,对阀门进行优化操作运行以满足要求,若仅阀门操作不能满足要求,则加入各种不同的水锤防护措施后(空气阀、空气罐/调压室等),测试水锤压力波动的消减情况。
1、研究管道故障的水力瞬变特性,包括管道泄漏(不同尺寸、位置、个数)的影响,以及相互间的耦合作用。
2、通过快速操作阀门,主动激发水锤波,进行泄漏故障诊断。
3、基于压力传感器实测数据,若与模拟数据匹配度较好,则认为传感器阵列中无异常产生;若匹配度较差,则怀疑产生异常。通过对压力传感器采集的压力曲线进行分析确定泄漏位置。
4、智能控制阀门和压力分区分析程序结合,进行漏损控制。
1、同管网水力模型构建实验中的动态模拟功能。
2、针对管网特定运行状态,结合管网水力模型功能,构建以节能运行为目标的泵组运行调度优化模型,并采用智能寻优算法进行求解,得到相应的优化调度方案。
3、在泵组优化调度功能基础上,结合管网动态模拟功能,根据管网运行状态动态优化泵组调度方案。
1、通过操作阀门和流量计构建不同的管网分区方案。
2、针对特定的管网分区方案,通过泵组和阀门控制,改变分区管网的运行状态,实现不同分区管网的运行压力控制。
3、通过调整节点漏失水量,结合流量传感器监测,进行分区管网的水平衡动态分析,判定漏损区域和漏水量大小。
· 功能概述
· 功能概述
· 功能概述
· 功能概述
· 功能概述
· 功能概述
· 功能概述
· 功能概述
· 功能概述
· 核心参数
· 核心参数
· 核心参数
· 核心参数
· 核心参数
· 核心参数
· 核心参数
· 核心参数
· 核心参数
1.紧密围绕市政供水管网的系列核心工程技术问题,覆盖实验类型完整、体系化强。
2.采用“数字孪生”工程的建设理念与传统模型实验相结合,契合行业技术应用趋势。
3.内置完整数值模拟分析程序,实验结果和数值分析结果可相互验证。
4.以实际市政管网工程为原型进行实验装置设计生产,工程一致性强。
5.内置实验台智能语音交互,轻松掌握实验步骤与操作流程,提升实验装置易用性。
6.内置实验相关概念、原理、技术AI知识库,随时扩展解答实验相关知识。
7.内置“声光电”同步表达模块,增进掌握相关知识与技术的效率与效果,直观性强。
8.专业理论研究团队支撑,保证实验开展的科学性与准确性。


工业废水污水处理厂智慧化调控与运行仿真实训系统
系统介绍
适用对象
系统架构
系统亮点与特色
系统亮点与特色
依托工程管理与人工智能的技术 促进教学方式和培训手段的创新

       工业废水污水处理厂智慧化调控与运行仿真实训系统是采用“数字孪生”、"智慧水务"以及产学研相结合的理念,同时综合运用水处理专业模型、三维虚拟仿真、大数据分析等先进技术,面向环境工程、给排水科学与工程等专业教学课堂教学与课程实训等环节进行建设实施。在污水处理工艺、历史运行数据、实时运行数据的基础上,围绕污水处理系统的“精准调控”、“安全运行”等业务应用进行多工况的仿真实训模拟、异常运行工况的运行调节调度等功能,支撑实现用户自定义条件下的污水处理系统运行调节的“演练”。

直观
安全
科学
·
·
·
虚拟情境化训练环境

安全的调控操作

数学模型与大数据

应用层
场景漫游
BIM模型交互
工况运行模拟
工程认知
工艺认知
机器学习
多媒体资料
工艺运行模拟
Al数字人
数据分析
运行实训
AI自然语言问答
支持层
水厂数学模型             三维交互引擎            大数据分析引擎           AIGC模型库
基础层
用户数据库
三维交互引擎
运算服务器
依托实际工程运行管理数据,转化为教学使用

工艺教学的“新思路”

智慧化的工程实训教学

兼顾多专业,适用范围广

      以现实工程为基础,进行仿真场景还原,结合三维BIM数字化模型,采用结构化、对象化表达方式,将实际工程中的工艺流程接入系统进行动态展示,并展示各工艺间运行数据及历史数据,建设形成面向实际工程的“数字孪生污水厂”数字化底板。同时采用可视化知识表达,可以有效地帮助学生理解和记忆复杂的概念,提高学生的理解和记忆能力。

      基于水处理工艺流程图及污水厂中控管理系统设计开发,以动态模拟的方式进行工艺认知,接入各工艺的实时数据及历史数据并进行展示,同时将三维模型交互与文本、图片等多媒体方式相结合,提供丰富的工艺认知内容。有利于提高学生的学习兴趣,激发学生的自主学习能力,加深学生对各项污水处理指标参数的认知、理解,促进学生掌握污水处理工艺相关专业知识。

       运行实训模块是系统的核心模块,系统内置基于专业机理与大数据分析的混合模型算法程序,通过系统调用完成当前设定工况和参数下的仿真计算分析。学生调节生化池内外回流量、曝气风量、加药量等参数,进行相应工况下的调节调控综合实训演练,直至满足相关指标要求。该模块便于学生熟悉并掌握污水处理系统异常运行情况下的调节调度等实训操作,有益于提高学生就业竞争力。

       工业废水污水处理厂智慧化调控与运行仿真实训系统可直接应用于环境工程、给排水科学与工程等相关专业的课堂教学、课程实训等环节,并辅助支撑课程设计、专业实习等;系统强化理论知识与实际工程相结合,加深学生对专业知识的掌握和理解,充分培育学生发现问题、分析问题、解决问题的综合能力,同时提升院校环境工程等相关专业科研人才的培育能力与社会影响力。

场景漫游:重力模式、飞行模式

工艺展示

二维工艺运行模拟

工况选择、自定义设置

工况模拟运行

机器学习原理认知

实际值与预测值对比图

历史运行数据(数据展示)

设备认知

场景跳转

小地图导航

多媒体资料展示

知识拓展、模型交互

参数调整

成绩评估、分析


模型数据量、训练次数选择

实时运行数据

工程概况

对比分析

AI+数字人辅助教学

突发河道污染应急处置虚拟仿真系统
系统介绍
基于应急处置与工程方案的原理
促进教学方式和培训手段的创新
      系统以突发河道污染的河流及其周边环境为对象,建立高度逼真的虚拟环境;基于突发环境污染事件应急处置流程,进行交互操作。通过水质检测和评价判定场景污染程度,在此基础上选择合适的处置方案,并根据处置后的水质情况进行应急终止判定操作。通过该系统,学生可以了解设置拦截坝法和空地蓄水池法的工程方案原理和操作步骤,掌握并能熟练运用还原沉淀法和活性炭吸附法对含铬污水进行处理,提高学生的应急响应能力。

直观
安全
专业
·
·
·
虚拟情境化实训环境
安全的处置操作
完整的应急处置流程
适用对象
适用对象
系统亮点与特色
功能展示
应用层
仿真资产管理 课件电子文档 用户权限管理
在线课件更新
课件操作讲解
学生/班级邀请码
快速创建
课件智能分类
高速检索响应
公告提示发布
学员考核成绩
学习情况智能分析
AI 人工智能助手
支持层
用户数据库                专业理论知识            三维交互引擎              AI专业模型
用户信息                    通信服务                  运算服务器
基础层
基于应急处置流程,进行实训操作模拟

环境应急实训教学的“新思路”
基于应急处置流程,进行实训操作模拟

兼顾多专业,适用范围广

      以应急处置流程为基础,建立事故发生地、应急处置信息中心、敏感点标记、水质检测实验室等三维仿真场景,对事故发生、现场措施应急处置、现场采样断面选取/取样、检测水质、水质评价、处置方案、判定应急终止、应急终止后工作等任务进行实训操作模拟,加强学生的主动参与和体验,激发学生的兴趣和动机,提高学习效率。
       系统为提学生提供了丰富的实践操作任务,模拟事故发生、现场措施应急处置、现场采样断面选取/取样、检测水质、水质评价、处置方案、判定应急终止、应急终止后工作等任务进行实训操作。学生可以通过这些操作来深入了解环境应急处置相关专业知识、应急处置流程和工程方案的应用。同时,系统还在实训过程中内置专业知识考核,促进学生掌握环境应急处置相关实训操作,提高应急响应能力。

       系统拥有逼真的水质检测实验室场景,以仿真动画、文字、图片等多媒体资料展示实验过程、实验原理、实验设备、水质标准等内容,学生可沉浸式、交互式进行水质检测仿真实验,有利于提高学生的学习兴趣,激发学生的自主学习能力,加深学生对水质检测全流程的理解和认知。

       突发河道污染应急处置虚拟仿真实训系统可直接应用于环境工程、资源环境与保护等相关专业的课堂教学、课程实训等环节,并辅助支撑专业实训;系统强化理论知识与实际工程相结合,加深对专业知识的理解和掌握,充分培育学生对突发环境应急事件的处置和响应能力,提升院校环境工程等相关专业科研人才的培育能力与社会影响力。

场景漫游:重力、飞行
实验说明

注意事项:仪器操作

注意事项:重要实验数据

药剂配制:选择药剂

药剂配制:选择存储方式

防护措施选择

知识点拓展

问答题

知识点展示

成绩汇总并导出报告

模式选择:训练模式、考核模式

实验流程

注意事项:实验安全

注意事项:实验现象

药剂配制:选择药剂类型

药剂配制:命名药剂

步骤跳转

选择题

动画触发

模型交互

固定管板式换热器课程设计仿真系统

系统介绍
系统架构
应用层
支持层
基础层
仿真模型展示             理论知识教学              设计步骤认知             考核与评价
设计计算与分析          设备结构认知             设计标准认知            用户成绩管理
用户成绩管理            课程设计标准库          三维交互引擎            设备理论知识库
云数据管理                    AI云服务               安全信息管理
用户信息                   通信服务                   运算服务器                  计算机
产品功能
固定管板式换热器基础认知
计算与模型相关联  训练核心计算能力

固定管板式换热器设计计算

培养自主学习能力  巩固课本基础知识

固定管板式换热器三维模型

关键节点设计  增强初设能力

       该系统对固定管板式换热器进行三维展示及基本介绍,包含其发展趋势、原理图、种类及特点等内容。

      计算包括传热系数、传热面积、管长、管程数、管数、折流板和换热器核算相关参数等,计算模型的展示随设计计算变动,有利于了解计算内容与模型的相互关系,掌握计算方法及原则。

       该系统可以进行固定管板式换热器课程设计计算,主要是对总传热系数、传热面积、结构尺寸及换热器核算等相关数据进行计算。

      系统兼顾基础认知学习与设计计算练习两个核心内容。借助三维可视化模型与通用化标签,实现对固定管板式换热器课程设计综合能力的训练;帮助学生理清设计思路,辅助学生完成固定管板式换热器课程设计。最终达到提高高校的教学质量及学生的设计计算能力。

       该系统展示了固定管板式换热器三维仿真模型,点击模型可以查看相应的部件名称,包括壳体、换热管、管板、折流板、流体进出口、支架等。辅助学生完成固定管板式换热器课程设计,所有的设计步骤都基于该模型进行操作,且参数可随模型进行360°虚拟展示。

       提供关键节点设计,通过三维仿真的形式,由浅入深地引导学生对固定管板式换热器进行选型和设计计算,培养学生的自主学习及思维创新能力,提高学习兴趣及进行初设的能力。

固定管板式换热器认知 固定管板式换热器原理、发展趋势、种类及特点等介绍。

基础资料确定
课程设计基础参数设置,丁二烯蒸汽的冷凝温度、冷凝潜热、冷凝量、冷却水进出口温度等。
设计方案确定
进行换热器的类型及材料选择,确定流动空间及流速。
物性数据确定 确定丁二烯的物性参数、冷却水的定性温度和物性参数。
总传热系数及传热面积计算 水耗量计算、普兰特准数计算、平均传热温差计算、管径和初选管速确定、总传热系数估算和传热 面积计算。
结构尺寸计算 单程管长、管数和管程数计算、初选换热器、接管计算和折流板计算。
换热器核算 压降核算、传热面积核算、管数与壳体温差核算。
产品亮点与特色
功能展示
模型交互:旋转、缩放、平移,复位

标签展示:图示类

标签展示:表格类

模型设置:实体、透明、白膜、隐藏

自主设置数据流:公式判定、范围判定

导出数据

标签展示:说明类

标签展示:计算类

任务书等资料:上传、查看、放大、翻页、切换

自主配置设计任务

评分及设计报告导出功能

      固定管板式换热器是一种结构紧凑、换热效率高、使用寿命长、维护方便的高效换热设备。它广泛应用于化工、石油、电力、冶金、供暖等领域。固定管板式换热器课程设计系统促进学生进一步消化、巩固理论知识,使其所学知识系统化,培养学生自主进行固定管板式换热器初步设计的能力。
      该系统包括固定管板式换热器的三维立体结构图和设计计算内容,通过系统可以进行固定管板式换热器的讲解及基础认知,主要包括换热器的发展趋势、原理、种类及特点、工程图片等内容;还可以根据前期确定的基础资料进行固定管板式换热器的设计计算,主要有总传热系数、传热面积、管长、折流板、压降核算等相关性能、结构尺寸数据计算。系统内置打分系统,可实现学生自主学习、可评可测,可以辅助老师进行课堂设计作业布置、讲解、评分。

泵组设备虚拟仿真认知系统
系统介绍
情景式教学环境 可视化知识表达
      水泵设备虚拟仿真认知系统以国内某重点泵站工程为开发原型,结合该水泵工程运行管理流程、工程供货水泵厂家与电机厂家的泵组结构及性能特性等资料为基础进行分析总结,研发泵站工程BIM模型、结构认知、模型拆分、模型复位、测点信息、局部特写等多种面向教学实践的功能,增加系统交互性,提高教学教学质量。
·
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可视化
体系化
情景化
高精度 BIM 模型
完整的知识体系
多专业技能培训
适用对象
系统架构
应用层
测点信息                 BIM 模型交互               设备认知                  设备拆分
多媒体资料                 知识讲解                    模型复位                  课堂工具
支持层
用户数据库                三维交互引擎           设备认知资料库          安全信息管理
基础层
用户信息
通信服务
运算服务器
计算机
系统亮点与特色
情景化教学方式
高度还原工程现场
与工程互动,现场实习新方式
兼顾多专业 适用范围广
      系统模拟真实场景,促进学生理解和掌握知识的学习方法,加强学生的主动参与和体验,激发学生的兴趣和动机,提高学习效率。同时采用可视化知识表达,可以有效地帮助学生理解和记忆复杂的概念,提高学生的理解和记忆能力。
       系统内的仿真工程场景,通过在实际工程现场人工扫描采集及工程图纸参考等多种方式,等比例建模搭建,细节丰富,还原度高,且基于工程原型布局,方便学生理解工程中各构筑物关系及设备布置原则,提高对工程的认知和理解。
       系统拥有逼真的工程环境和丰富的交互功能,可作为高校工程现场实习的一种新选择,通过智能的认知讲解,可避免去实际工程现场带来的,实习交通成本、人员管理成本、人身安全风险等诸多不利因素。
       泵站工程虚拟仿真认知系统具有广泛的适用对象,主要包括以下几类在校学生与实习生、泵站工程技术人员、教育工作者、科研人员。通过该系统
学生可以学习泵站工程相关的知识与技能,泵站技术等相关人员可以用于新技术的研发和推广,帮助技术人员掌握最新的泵站工程技术。
功能展示
多媒体资料编辑
设备拆分:自动、手动

部件拆分
场景截图

画笔功能
结构认知
测点信息

仿真模型交互:移动、缩放、透明度调整
模型复位:单个复位、整体复位

智慧课程建设
研究型综合实验仪器
工程应用教学产品
实验实训教学产品
课程设计教学产品
认知生产实习教学产品
建设意义
现实作用
教学痛点
设计思路
设计目标
辅助教学能力
多元化控件
●《中国特色高水平高职学校和专业建设计划(2025-2029年)实施方案》 ●《教育部关于加强高等学校在线开放课程建设应用与管理的意见》(教高[2015]3号) ●《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》(教高〔2018]2号) ●《教育信息化 2.0行动计划》(教技〔2018〕6号) ●《教育部等五部门关于加强普通高等学校在线开放课程教学管理的若干意见》(教高[2022]1号)
      2024年,教育部、财政部决定启动中国特色高水平高职学校和专业建设计划(2025-2029年),以生产项目、工程实践案例等为载体,开发适用模块化教学、通俗易懂的“活页式”教材;改革实习实训模式,推动数字远程实训平台和虚拟仿真实训基地的建设;校企共建课程开发中心,跟岗挖掘绘制能力图谱,升级专业群教学资源库功能,丰富资源形式,加大优质资源共建共享;运用数字技术重塑教学空间,推进“AI+职业教育”教学改革;依托市域产教联合体、行业产教融合共同体建设产教虚拟教研室,加强教师数字化、智能化等新技术应用培训,提升教师数字素养。
· 支撑课程资源深度建设 · 支撑课堂教学高效实施 · 辅助支撑创新教学竞赛 · 深化教学改革内涵,支撑教改课题研究实践 · 引领新一代交互式教材改革 · 支撑“智慧教室”实质建设 · 深化课堂教学“产教融合”水平 · 提供基于课程的教学资源共建共享平台
课堂教学的痛点
学生学习的难点
市面产品的不足
缺少体系化的课程资源
缺乏集成化的教学工具
抽象的知识点讲不清
无法依托实际工程进行教学
抽象性强,难以与实际工程问题形成关联


专业计算多,方法之间混淆和误用,难以掌握计算方法的流程与逻辑
知识点多,学生学习压力大,缺少有效的专业辅导,难以有效记忆和掌握。
综合性强,容易陷入知识点之间的混乱与割裂,难以形成完整知识体系和解决问题的能力
产品种类多,各有侧重点,课堂教学使用需来回切换,不便利
表达方式偏常规,无法与当前科学技术保持同步
专业性无法得到保证,很多产品偏向于表面展示,知识本源的探索不足,专业程度低。
产品内的专业知识,只依托高校指派教师进行配合,加重了老师教学以外的工作任务。
课程教材
本源特点
知识工程
知识表达
应用目标
专业元
课程元
知识元
知识点
知识的体系性
知识图谱
形成完整知识体系树

让知识可以看得到

让规律清晰容易理解

让结论随时可以验证

还原工程真实灵魂

让知识“动”起来

让知识传递更高效

与知识的交互更智能

知识的可视性
仿真操作

知识的数据性

参数化图形计算

知识的可验证性

分析验证工具

知识的可实践性

工程案例

知识的动态性

动态工艺系统

知识的可交互性

AI+专业

专业元
知识的过程性

数据流

构成
衔接
梳理
知识
体系树

图像
微记忆

知识
数字化

验证
高效化

知识
工程化
场景
动态化
过程
数据化
使用
高效性
细分
组成
      依托公司十余年与全国各大高校的软件、硬件装置产品的合作基础及与上百位一线资深教师的深入沟通,定义出如何服务于课堂教学及学生自主学习的智慧课程平台,通过智慧课程平台教师可以方便的链接课堂内外知识,让学生学以致用,把以往不便于讲解、无法直观呈现、讲了也不能理解的知识通过知识图谱、仿真计算、仿真实验、AI引导式教学等多种先进技术及方法来讲清楚,并且学生能全面吸收掌握。
最终目标
注重实用主义:
注重专业深度:
注重知识关联性:
慧教学:
拒绝盲从,照搬照抄的思维。深入剖析课堂教学的痛点
拒绝知识浅入浅出,探索知识本源,重、难、复杂知识全面表达
拒绝知识孤岛,联合教学专家,依据实际教学情况,研发多门课程
拒绝知识简单表达,利用微课、实验、仿真、知识图谱、AI、元宇宙、数字人等二十余种知识元表达方式,紧跟科技发展,不断升级迭代
万知识元辅助锻炼
学生各项能力分布比例

· 知识图谱(人工智能) · PPT课件 · 图文资料 · 文档资料 · 微课 · 课堂测验 · 知识链接
· 数据流(专业计算) · 仿真结构认知 · 仿真实验 · 实验讲解视频 · 在线考核 · 作业发布

· AI+专业问答(人工智能)
· 仿真工程应用案例
· 2D动态工艺
· 3D工程运行调度模拟(工程数据+机理模型)
· AI数字人对话(人工智能)
· AI引导式教学(人工智能)
· 元宇宙课堂(多人共享虚拟空间)

知识学习
实操训练
工程扩展/智慧化应用

知识表达类型(持续迭代中)

对于知识的表达不止是被动式学习,还有更多的主动式、交互式的表达,也不限于传统的课件,加入了新技术、新工具、新办法等多元化的展现方式。
常规表达方式
图文
视频
PPT课件
文档课件
知识引用
中级表达方式(涵盖前面)
知识图谱
微课教学
数据流(计算)
仿真结构认知
作业发布
高级表达方式(涵盖前面
实验讲解视频
仿真实验
课堂测验
在线考核
2D动态工艺
智慧级(涵盖前面)
3D工程案例
数字人对话
元宇宙课堂
AI+专业问答
AI引导式教学
控件展示(以工程流体力学为例)
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课程界面
实施案例
苏州科技大学
昌吉学院
      基于学校使用的工程热力学教材,建设工程热力学的万知识元智慧课程平台,通过知识图谱、仿真计算、仿真实验、AI引导式教学等多种方式,辅助教师进行专业课堂深度教学,提高教学的丰富性、多样性与层进性。此外,形式多样的知识讲解还可增强学生学习的投入性与沉浸性,会提高学生对知识的理解水平并促进知识的转化。
       基于学校使用的流体力学与传热学教材,建设流体力学和传热学的万知识元智慧课程平台,通过知识图谱、仿真计算、仿真实验、AI 引导式教学等多种方式,辅助教师进行专业课堂深度教学提高教学的丰富性、多样性与层进性,此外,形式多样的知识讲解还可增强学生学习的投入性与沉浸性,会提高学生对知识的理解水平并促进知识的转化。
市政管网综合实验平台
产品原理
数字孪生
水泵水力特性
管道沿程阻力特性实验
实验介绍
阀门阻力特性实验
管网水力计算分析实验
管网水力模型构建实验
管道水锤分析和防护实验
管网泄露实验
泵组运行调度实验
管网分区设计与管理实验
产品特色与亮点
      面向给排水科学与工程、市政工程、城市水务等与市政供水管网工程相关专业课程的教学实验。结合实际管网工程的设计、运行等知识技术要点,综合运用自动化控制、三维虚拟仿真、数字孪生、人工智能、水力系统数值仿真、优化运行调度等专业技术手段,开发完成一套能够开展市政供水管网相关的课程实验、课程设计、工程运行调度实训等工作的软硬件一体综合性装置。
      专家教授团队从工程原型与行业特点进行分析,并结合教学、科研的实际需求,与仿真技术团队、硬件制造团队 共同设计打造涵盖实际工程运行模拟、实验数学分析计算模型、自动化实验模型装置、仿真交互模型为一体的数字孪生综合实验平台。
· 建设一套涵盖传感器数据监测采集、设备应用控制、数据存取应用、智慧化设备管理等多方面的信息化体系。
· 基于上述的标准体系,利用传感器技术、通讯技术、通信技术等相关技术,构建标准化的监测监控数据网,为上层数据平台提供稳定可靠、标准 化的数据来源。
· 以多种数学模型为核心,依托 “大数据处理模式”,构建实验平台的系统大脑,通过对多种传感设备数据分析计算,形成实验结果。
· 在标准体系建设、数据网建设、智慧化大脑建设的基础上,利用自动控制、移动互联网技术、AI人工智能辅助,打造一个数字孪生系统,实现9合1的综合实验平台,为教学和科研工作提供有力支撑。
工程背景
工程背景
工程背景
工程背景
工程背景
工程背景
工程背景
工程背景
工程背景
实验功能
实验功能
实验功能
实验功能
实验功能
实验功能
实验功能
实验功能
实验功能
     水泵是市政供水系统中的加压与提升设备,水泵的扬程、流量、功率和效率之间的对应关系是供水管网水力特性分析的重要组成部分。随着取水泵站、送水泵站、增压泵站等泵房中的泵组服役时间的变化,水泵性能会由于气蚀磨损等因素而发生改变,从而影响泵系统的输水能力。      因此,需要对泵组进行定期/不定期的性能测试,以对泵组检修、维护工作的开展进行支撑。此外,随着数字孪生技术的不断应用推广以及状态检修的业务需求推进,基于在线的泵组实时状态监测分析技术的需求度不断增强,需要对该技术体系予以学习和掌握。
       市政供水管线较长、结构错综复杂,管径、管长、管材多样化,不同的管道沿程阻力特性存在差异。这种管道沿程阻力特性的差异不仅会影响管道运行的稳态水力特性,更会影响管道的瞬态变化规律。
       因此,在工程设计时,需要充分考虑管道沿程阻力特性,准确获取不同管道的阻力特性。
       市政供水管网中安装有大量的控制阀门,用于调节管线中的流量或水压。阀门的阻力特性是其实现管线状态调节的关键,是阀门构件水力模拟的关键指标。不同开度下,阀门的阻力系数差距非常大,需采用阀门阻力特性曲线来进行表达。
       然而,工程中阀门的阻力特性曲线可能未知(阀门厂未提供或因服役时间增长发生变化),导致阀门控制效果不准确或不理想。因此,需要学习与掌握阀门阻力特性及测定技术,以获取准确的阀门阻力特性曲线。
       供水管网水力计算分析是解决供水管网工程设计、运行调度和维护管理等各种工程应用问题的基础,是供水管网水力模型的核心。通过对供水管网进行水力计算,可以全面了解管网运行水力状态,如最不利点管网压力、管道最大/最小流速等,从而指导管网的设计、运行和管理。
       因此,有必要开展管网水力计算分析实验,系统掌握管网水力计算分析的基本原理、求解方法和结果分析等。
       供水管网水力模型是供水管网智慧化设计、运行、调度和管理的核心工具之一,是智慧水务发展与应用不可或缺的组成部分。管网水力模型构建涉及到管网拓扑结构的概化、各类水力元件的数值模拟、管网水力计算、模型参数校核等环节。
       工程中需对管网水力模型构建的全流程进行系统学习与掌握,以确保管网水力模型的准确性、可靠性和工程可用性。
     当市政供水管线较长、供水水量较大时,由于水泵失电、阀门动作等因素,压力管道可能会出现较大水锤压力,造成管道及设备结构发生破坏。       因此,在工程设计时,需要充分考虑水锤影响,进行水力系统水锤计算分析,并根据分析结果设置不同的水锤防护措施。
      为了满足人口增长和城市扩张的需要,市政供水管网的规模日趋庞大,且由于管道老化、管理滞后等原因,爆管、泄漏等水量损失事故频发,给社会经济发展带来显著影响。
      为此,管网泄漏检测已被列为供水管网管理部门的一项日常工作。为有效提高管网泄漏检测效率,需对管网泄漏的水力学特征进行系统学习与掌握,并学习研究泄漏检测技术。
       由于用水量波动等因素,市政供水管网的运行状态时刻处于动态变化之中。为保证用户的水量水压要求,需对泵组进行运行调度;同时,考虑到节能降耗和减少漏损的要求,管网运行压力应尽可能降低。
因此,市政供水管网运行需进行优化调度,在满足供水需求的情况下尽可能降低泵组运行能耗。泵组优化调度一般包括两方面:泵组出口压力的优化和泵组内水泵组合方式的优化。这两方面的运行调度均需系统学习与掌握,以确保泵组合理运行。
       供水管网分区是将整个供水系统分为多个相对独立的区块管网,且各区块管网之间有适当的联系,以保证供水的可靠性和运行调度的灵活性。管网分区也有利于进行压力管理和漏损控制,是当前供水行业内普遍认可的管网综合管理模式。管网分区会显著改变管网运行状态和规律,需结合地形特点、水力水质特征、管理需求等因素统筹考虑。
       因此,需系统学习与掌握管网分区设计方法,以确保分区结果的合理性和可靠性。
       通过实验系统/子系统,开展泵装置性能的在线测试分析实验。通过泵组、阀门的调节,改变系统过流量及泵组运行工况。通过泵组进出口压力传感器、流量传感器、泵组功率传感器等,测定不同工况下的泵组工作参数,并绘制水泵工作特性曲线,分析水泵性能动态变化等。
       通过实验系统/子系统,开展管道沿程阻力特性分析实验。通过控制系统不同的流量(泵组、阀门的调节,改变系统过流量及泵组运行工况),测量不同管长、管径、管材的管道两端的水头变化,获得不同工况情况下各类管道的沿程阻力特性曲线。
       通过实验系统/子系统,通过阀门启闭,获取阀门前后压力差,开展不同阀门开度下水力计算分析实验。通过调节阀门的开度,结合稳态运行的流量和阀门前后的压力传感器采集的压力数据,通过相关的数据处理,得到不通过开度情况下的阀门阻力特性曲线。
      在综合实验平台上,通过阀门启闭,构建树状和环状管网结构,开展不同管网结构下的水力计算分析实验。结合实验平台的数字孪生系统,对管网恒定流方程组构建和不同平差方法(如牛顿-拉夫森算法、哈代-克罗斯算法、全局梯度算法等)的计算原理、过程和结果进行实验展示和运用,并将计算结果与实验平台监测数据进行对比分析,掌握供水管网水力计算的基本原理和求解方法。
       基于综合实验平台的管网物理模型,构建管网水力模型。首先通过对实验平台管网的管道、水泵、阀门等构件进行概化,形成初始管网模型,进一步通过水力计算实现水力模拟分析,最后结合实验平台监测系统获取的实测数据对模型参数进行校核,构建管网水力模型。结合数字孪生实验系统,实现管网水力模型的可视化和动态模拟分析,学习与掌握供水管网水力模型构建的方法和流程。
       通过实验系统/子系统,开展有压供水管线水锤实验。通过泵/阀控制激发水锤压力波,并采用高精度流量传感器、高频压力传感器等记录相关参数的变化情况,分析不同运行工况下的压力、流量变化特征值和规律,分析管线最大内水压力、最小内水压力等参数可能造成的结构破坏风险,并测试不同的防护措施对水锤压力波动的消减情况。由此掌握市政供水管线的水锤理论知识。
       在综合实验平台上,开展管网泄漏实验。通过控制泄漏模拟装置改变泄漏水量大小,观察不同泄漏水量和位置对管网水力状态的影响,掌握管网泄漏的水力学特征。进一步,通过快速操作阀门,激发水锤压力波并采集瞬态压力变化信号,进行管道泄漏检测试验。若管道存在泄漏,压力传感器采集的压力波形会存在明显变动,通过对压力传感器采集的压力曲线进行分析,结合基于瞬变流的泄漏检测技术定位泄漏位置,掌握管网泄漏的检测定位方法。
       通过实验系统/子系统,开展泵组运行调度实验。通过调节阀门、用水量、水箱水位等,构建管网动态运行状态。通过多台水泵启停和变频调节,实现泵组运行调度。结合实时数据观测、水力模拟分析、优化计算等手段,实现泵组优化运行调度,分析泵组运行状态和管网水力响应规律,掌握泵组运行调度的基本原理与技术方法。
       在综合实验平台上,通过阀门启闭和流量计安装构建不同的管网分区方案,并进行对比分析。结合监测数据和水力模拟分析,了解不同管网分区形式的管网运行状态差异。通过泵组和阀门控制,实现分区管网的压力控制;通过在线监测和泄漏实验操作,实现分区管网的漏损控制与管理。系统掌握管网分区设计和分区管理的基本原理和技术方法。
1、通过水泵进出口压力传感器、流量传感器、功率传感器的实时监测点参数,计算水泵流量-扬程工作点与流量-效率工作点。
2、通过水泵进出口压力传感器、流量传感器、功率传感器的历史监测数据,进行多数据清洗,确定水泵流量-扬程和流量-效率曲线。
3、绘制水泵工作特性曲线,建立合理的水泵性能评价指标,分析水泵性能动态变化。
4、针对提供的监测数据包,具备数据清洗功能。
1、通过管道两端压力传感器的实时监测点参数,记录管道两端水头变化。
2、通过不同水泵组合、阀门调节规律,改变系统过流量以及泵组运行工况。
3、通过管道两端的压力传感器,测量不同管长、管径、管材在不同运行工况下的水头变化情况,进行多数据、拟合等算法,确定不同工况情况下各类管道的沿程阻力特性曲线。
1、通过阀门两端压力传感器、流量传感器的实时监测点参数,监测阀门前后两端水头、流量变化。
2、通过调节不同的阀门开度,监测阀门两端压力传感器、流量传感器的数据。
3、结合稳态运行时阀门前后压力传感器和流量传感器采集的数据,进行多数据、拟合等算法,确定不同开度情况下的阀门阻力特性曲线。
1、通过阀门操作实现树状管网和环状管网输水模式,并进行演示。
2、根据树状和环状管网特征,编写管网水力计算的连续性方程组和能量方程组。
3、不同平差计算方法的功能实现,展示相应计算方程、迭代过程和计算结果,包括哈代-克罗斯算法、牛顿-拉夫森算法和全局梯度算法。
1、根据实验平台的管网物理模型,构建管网模型的拓补结构和元件属性输入。
2、结合管网水力计算分析实验功能,实现管网模型的水力模拟计算。
3、通过流量传感器和压力传感器等的监测数据,进行模型模拟值与监测值的对比分析和精度评价。
4、管网模型校核功能实现,包括手动校核和自动校核两种方式。
5、通过输入动态水力边界条件(水池水位、节点水量等),实现管网运行状态的动态水力模拟。
1、通过泵控制激发水锤压力波,包括水泵失电、正常启停机等控制工况,分析过渡过程中管线压力、泵组流量、泵组转速等参数变化。
2、通过快速关闭阀门激发水锤压力波,分析关闭过程中阀门压力变化规律、流量变化、沿程压力包络线等参数变化。
3、分析瞬态过程中,管线最大内水压力、最小内水压力等参数可能造成的结构破坏风险。
4、当系统中的瞬态过程参数超过阈值,对阀门进行优化操作运行以满足要求,若仅阀门操作不能满足要求,则加入各种不同的水锤防护措施后(空气阀、空气罐/调压室等),测试水锤压力波动的消减情况。
1、研究管道故障的水力瞬变特性,包括管道泄漏(不同尺寸、位置、个数)的影响,以及相互间的耦合作用。
2、通过快速操作阀门,主动激发水锤波,进行泄漏故障诊断。
3、基于压力传感器实测数据,若与模拟数据匹配度较好,则认为传感器阵列中无异常产生;若匹配度较差,则怀疑产生异常。通过对压力传感器采集的压力曲线进行分析确定泄漏位置。
4、智能控制阀门和压力分区分析程序结合,进行漏损控制。
1、同管网水力模型构建实验中的动态模拟功能。
2、针对管网特定运行状态,结合管网水力模型功能,构建以节能运行为目标的泵组运行调度优化模型,并采用智能寻优算法进行求解,得到相应的优化调度方案。
3、在泵组优化调度功能基础上,结合管网动态模拟功能,根据管网运行状态动态优化泵组调度方案。
1、通过操作阀门和流量计构建不同的管网分区方案。
2、针对特定的管网分区方案,通过泵组和阀门控制,改变分区管网的运行状态,实现不同分区管网的运行压力控制。
3、通过调整节点漏失水量,结合流量传感器监测,进行分区管网的水平衡动态分析,判定漏损区域和漏水量大小。
· 功能概述
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· 核心参数
· 核心参数
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· 核心参数
· 核心参数
· 核心参数
1.紧密围绕市政供水管网的系列核心工程技术问题,覆盖实验类型完整、体系化强。
2.采用“数字孪生”工程的建设理念与传统模型实验相结合,契合行业技术应用趋势。
3.内置完整数值模拟分析程序,实验结果和数值分析结果可相互验证。
4.以实际市政管网工程为原型进行实验装置设计生产,工程一致性强。
5.内置实验台智能语音交互,轻松掌握实验步骤与操作流程,提升实验装置易用性。
6.内置实验相关概念、原理、技术AI知识库,随时扩展解答实验相关知识。
7.内置“声光电”同步表达模块,增进掌握相关知识与技术的效率与效果,直观性强。
8.专业理论研究团队支撑,保证实验开展的科学性与准确性。


工业废水污水处理厂智慧化调控与运行仿真实训系统
系统介绍
适用对象
系统架构
系统亮点与特色
功能展示
依托工程管理与人工智能的技术 促进教学方式和培训手段的创新

       工业废水污水处理厂智慧化调控与运行仿真实训系统是采用“数字孪生”、"智慧水务"以及产学研相结合的理念,同时综合运用水处理专业模型、三维虚拟仿真、大数据分析等先进技术,面向环境工程、给排水科学与工程等专业教学课堂教学与课程实训等环节进行建设实施。在污水处理工艺、历史运行数据、实时运行数据的基础上,围绕污水处理系统的“精准调控”、“安全运行”等业务应用进行多工况的仿真实训模拟、异常运行工况的运行调节调度等功能,支撑实现用户自定义条件下的污水处理系统运行调节的“演练”。

直观
安全
科学
·
·
·
虚拟情境化训练环境

安全的调控操作

数学模型与大数据

应用层
场景漫游
BIM模型交互
工况运行模拟
工程认知
工艺认知
机器学习
多媒体资料
工艺运行模拟
Al数字人
数据分析
运行实训
AI自然语言问答
支持层
水厂数学模型             三维交互引擎            大数据分析引擎           AIGC模型库
基础层
用户数据库
三维交互引擎
运算服务器
依托实际工程运行管理数据,转化为教学使用

工艺教学的“新思路”

智慧化的工程实训教学

兼顾多专业,适用范围广

      以现实工程为基础,进行仿真场景还原,结合三维BIM数字化模型,采用结构化、对象化表达方式,将实际工程中的工艺流程接入系统进行动态展示,并展示各工艺间运行数据及历史数据,建设形成面向实际工程的“数字孪生污水厂”数字化底板。同时采用可视化知识表达,可以有效地帮助学生理解和记忆复杂的概念,提高学生的理解和记忆能力。

      基于水处理工艺流程图及污水厂中控管理系统设计开发,以动态模拟的方式进行工艺认知,接入各工艺的实时数据及历史数据并进行展示,同时将三维模型交互与文本、图片等多媒体方式相结合,提供丰富的工艺认知内容。有利于提高学生的学习兴趣,激发学生的自主学习能力,加深学生对各项污水处理指标参数的认知、理解,促进学生掌握污水处理工艺相关专业知识。

       运行实训模块是系统的核心模块,系统内置基于专业机理与大数据分析的混合模型算法程序,通过系统调用完成当前设定工况和参数下的仿真计算分析。学生调节生化池内外回流量、曝气风量、加药量等参数,进行相应工况下的调节调控综合实训演练,直至满足相关指标要求。该模块便于学生熟悉并掌握污水处理系统异常运行情况下的调节调度等实训操作,有益于提高学生就业竞争力。

       工业废水污水处理厂智慧化调控与运行仿真实训系统可直接应用于环境工程、给排水科学与工程等相关专业的课堂教学、课程实训等环节,并辅助支撑课程设计、专业实习等;系统强化理论知识与实际工程相结合,加深学生对专业知识的掌握和理解,充分培育学生发现问题、分析问题、解决问题的综合能力,同时提升院校环境工程等相关专业科研人才的培育能力与社会影响力。
场景漫游:重力模式、飞行模式

工艺展示

二维工艺运行模拟

工况选择、自定义设置

工况模拟运行

机器学习原理认知

实际值与预测值对比图

历史运行数据(数据展示)

设备认知

场景跳转

小地图导航

多媒体资料展示

知识拓展、模型交互

参数调整

成绩评估、分析


模型数据量、训练次数选择

实时运行数据

工程概况

对比分析

AI+数字人辅助教学

突发河道污染应急处置虚拟仿真系统
系统介绍
适用对象
系统架构
系统亮点与特色
功能展示
基于应急处置与工程方案的原理
促进教学方式和培训手段的创新
      系统以突发河道污染的河流及其周边环境为对象,建立高度逼真的虚拟环境;基于突发环境污染事件应急处置流程,进行交互操作。通过水质检测和评价判定场景污染程度,在此基础上选择合适的处置方案,并根据处置后的水质情况进行应急终止判定操作。通过该系统,学生可以了解设置拦截坝法和空地蓄水池法的工程方案原理和操作步骤,掌握并能熟练运用还原沉淀法和活性炭吸附法对含铬污水进行处理,提高学生的应急响应能力。

直观
安全
专业
·
·
·
虚拟情境化实训环境
安全的处置操作
完整的应急处置流程
应用层
仿真资产管理 课件电子文档 用户权限管理
在线课件更新
课件操作讲解
学生/班级邀请码
快速创建
课件智能分类
高速检索响应
公告提示发布
学员考核成绩
学习情况智能分析
AI 人工智能助手
支持层
用户数据库                专业理论知识            三维交互引擎              AI专业模型
用户信息                    通信服务                  运算服务器
基础层
基于应急处置流程,进行实训操作模拟

环境应急实训教学的“新思路”
基于应急处置流程,进行实训操作模拟

兼顾多专业,适用范围广

      以应急处置流程为基础,建立事故发生地、应急处置信息中心、敏感点标记、水质检测实验室等三维仿真场景,对事故发生、现场措施应急处置、现场采样断面选取/取样、检测水质、水质评价、处置方案、判定应急终止、应急终止后工作等任务进行实训操作模拟,加强学生的主动参与和体验,激发学生的兴趣和动机,提高学习效率。
       系统为提学生提供了丰富的实践操作任务,模拟事故发生、现场措施应急处置、现场采样断面选取/取样、检测水质、水质评价、处置方案、判定应急终止、应急终止后工作等任务进行实训操作。学生可以通过这些操作来深入了解环境应急处置相关专业知识、应急处置流程和工程方案的应用。同时,系统还在实训过程中内置专业知识考核,促进学生掌握环境应急处置相关实训操作,提高应急响应能力。

       系统拥有逼真的水质检测实验室场景,以仿真动画、文字、图片等多媒体资料展示实验过程、实验原理、实验设备、水质标准等内容,学生可沉浸式、交互式进行水质检测仿真实验,有利于提高学生的学习兴趣,激发学生的自主学习能力,加深学生对水质检测全流程的理解和认知。

       突发河道污染应急处置虚拟仿真实训系统可直接应用于环境工程、资源环境与保护等相关专业的课堂教学、课程实训等环节,并辅助支撑专业实训;系统强化理论知识与实际工程相结合,加深对专业知识的理解和掌握,充分培育学生对突发环境应急事件的处置和响应能力,提升院校环境工程等相关专业科研人才的培育能力与社会影响力。

场景漫游:重力、飞行
实验说明

注意事项:仪器操作

注意事项:重要实验数据

药剂配制:选择药剂

药剂配制:选择存储方式

防护措施选择

知识点拓展

问答题

知识点展示

成绩汇总并导出报告

模式选择:训练模式、考核模式

实验流程

注意事项:实验安全

注意事项:实验现象

药剂配制:选择药剂类型

药剂配制:命名药剂

步骤跳转

选择题

动画触发

模型交互

固定管板式换热器课程设计仿真系统

系统介绍
系统架构
产品功能
功能展示
产品亮点与特色
应用层
支持层
基础层
仿真模型展示             理论知识教学              设计步骤认知             考核与评价
设计计算与分析          设备结构认知             设计标准认知            用户成绩管理
用户成绩管理            课程设计标准库          三维交互引擎            设备理论知识库
云数据管理                    AI云服务               安全信息管理
用户信息                   通信服务                   运算服务器                  计算机
固定管板式换热器基础认知
计算与模型相关联  训练核心计算能力

固定管板式换热器设计计算

培养自主学习能力  巩固课本基础知识

固定管板式换热器三维模型

关键节点设计  增强初设能力

       该系统对固定管板式换热器进行三维展示及基本介绍,包含其发展趋势、原理图、种类及特点等内容。

      计算包括传热系数、传热面积、管长、管程数、管数、折流板和换热器核算相关参数等,计算模型的展示随设计计算变动,有利于了解计算内容与模型的相互关系,掌握计算方法及原则。

       该系统可以进行固定管板式换热器课程设计计算,主要是对总传热系数、传热面积、结构尺寸及换热器核算等相关数据进行计算。

      系统兼顾基础认知学习与设计计算练习两个核心内容。借助三维可视化模型与通用化标签,实现对固定管板式换热器课程设计综合能力的训练;帮助学生理清设计思路,辅助学生完成固定管板式换热器课程设计。最终达到提高高校的教学质量及学生的设计计算能力。

       该系统展示了固定管板式换热器三维仿真模型,点击模型可以查看相应的部件名称,包括壳体、换热管、管板、折流板、流体进出口、支架等。辅助学生完成固定管板式换热器课程设计,所有的设计步骤都基于该模型进行操作,且参数可随模型进行360°虚拟展示。

       提供关键节点设计,通过三维仿真的形式,由浅入深地引导学生对固定管板式换热器进行选型和设计计算,培养学生的自主学习及思维创新能力,提高学习兴趣及进行初设的能力。

固定管板式换热器认知 固定管板式换热器原理、发展趋势、种类及特点等介绍。

基础资料确定
课程设计基础参数设置,丁二烯蒸汽的冷凝温度、冷凝潜热、冷凝量、冷却水进出口温度等。
设计方案确定
进行换热器的类型及材料选择,确定流动空间及流速。
物性数据确定 确定丁二烯的物性参数、冷却水的定性温度和物性参数。
总传热系数及传热面积计算 水耗量计算、普兰特准数计算、平均传热温差计算、管径和初选管速确定、总传热系数估算和传热 面积计算。
结构尺寸计算 单程管长、管数和管程数计算、初选换热器、接管计算和折流板计算。
换热器核算 压降核算、传热面积核算、管数与壳体温差核算。
模型交互:旋转、缩放、平移,复位

标签展示:图示类

标签展示:表格类

模型设置:实体、透明、白膜、隐藏

自主设置数据流:公式判定、范围判定

导出数据

标签展示:说明类

标签展示:计算类

任务书等资料:上传、查看、放大、翻页、切换

自主配置设计任务

评分及设计报告导出功能

      固定管板式换热器是一种结构紧凑、换热效率高、使用寿命长、维护方便的高效换热设备。它广泛应用于化工、石油、电力、冶金、供暖等领域。固定管板式换热器课程设计系统促进学生进一步消化、巩固理论知识,使其所学知识系统化,培养学生自主进行固定管板式换热器初步设计的能力。
      该系统包括固定管板式换热器的三维立体结构图和设计计算内容,通过系统可以进行固定管板式换热器的讲解及基础认知,主要包括换热器的发展趋势、原理、种类及特点、工程图片等内容;还可以根据前期确定的基础资料进行固定管板式换热器的设计计算,主要有总传热系数、传热面积、管长、折流板、压降核算等相关性能、结构尺寸数据计算。系统内置打分系统,可实现学生自主学习、可评可测,可以辅助老师进行课堂设计作业布置、讲解、评分。

泵组设备虚拟仿真认知系统
系统介绍
适用对象
系统架构
功能展示
系统亮点与特色
情景式教学环境 可视化知识表达
      水泵设备虚拟仿真认知系统以国内某重点泵站工程为开发原型,结合该水泵工程运行管理流程、工程供货水泵厂家与电机厂家的泵组结构及性能特性等资料为基础进行分析总结,研发泵站工程BIM模型、结构认知、模型拆分、模型复位、测点信息、局部特写等多种面向教学实践的功能,增加系统交互性,提高教学教学质量。
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可视化
体系化
情景化
高精度 BIM 模型
完整的知识体系
多专业技能培训
应用层
测点信息                 BIM 模型交互               设备认知                  设备拆分
多媒体资料                 知识讲解                    模型复位                  课堂工具
支持层
用户数据库                三维交互引擎           设备认知资料库          安全信息管理
基础层
用户信息
通信服务
运算服务器
计算机
情景化教学方式
高度还原工程现场
与工程互动,现场实习新方式
兼顾多专业 适用范围广
      系统模拟真实场景,促进学生理解和掌握知识的学习方法,加强学生的主动参与和体验,激发学生的兴趣和动机,提高学习效率。同时采用可视化知识表达,可以有效地帮助学生理解和记忆复杂的概念,提高学生的理解和记忆能力。
       系统内的仿真工程场景,通过在实际工程现场人工扫描采集及工程图纸参考等多种方式,等比例建模搭建,细节丰富,还原度高,且基于工程原型布局,方便学生理解工程中各构筑物关系及设备布置原则,提高对工程的认知和理解。
       系统拥有逼真的工程环境和丰富的交互功能,可作为高校工程现场实习的一种新选择,通过智能的认知讲解,可避免去实际工程现场带来的,实习交通成本、人员管理成本、人身安全风险等诸多不利因素。
       泵站工程虚拟仿真认知系统具有广泛的适用对象,主要包括以下几类在校学生与实习生、泵站工程技术人员、教育工作者、科研人员。通过该系统
学生可以学习泵站工程相关的知识与技能,泵站技术等相关人员可以用于新技术的研发和推广,帮助技术人员掌握最新的泵站工程技术。
多媒体资料编辑
设备拆分:自动、手动

部件拆分
场景截图

画笔功能
结构认知
测点信息

仿真模型交互:移动、缩放、透明度调整
模型复位:单个复位、整体复位

咨询热线
025-58860053(全天24小时服务)
江苏省南京市浦口区星火路9号南京软件园软件大厦-A座901
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