仿真实训一体机

 

 一、产品介绍

      高等院校环境专业的仿真实训一体机。搭载了5个真实水厂和5个工艺单元的数字孪生系统，帮助在校学生通过仿真实训系统体验真实水厂的设计、运营和管理工作，有效的辅助了高校老师的教学工作。

      高校学生实训是高校专业教学的重要环节，是理论与实践相结合的重要方式之一。但是，当前大学生实训存在学生出行存在安全风险、现场实训成本高、愿意接收实训学生的企业少、实训内容过于简单等诸多突出问题，给高校、带队教师、大学生带来了困扰，而造成了流于形式的局面，无法充分发挥实训的作用。

      针对环境专业高校大学生实训中存在的问题，该一体机采用了数字孪生技术，以国内5座真实污水处理厂为蓝图，开发了专用于教学实训的数字孪生水厂系统。利用该系统，大学生可以自主进入真实水厂的虚拟场景中，学习了解水厂的工艺设计、设备选型、生产管理等，并且还可以进行设备管理员、运行管理员等专业角色扮演，进行虚拟操作，真实体验污水处理厂的实际工作，将课堂所学知识在虚拟环境中得以实践。针对教学中的重点水处理工艺知识，该系统还提供了包括生化池在内的数套重点工艺单元的专项数字孪生系统，把理论知识与实践更加紧密的联系起来，提升高校的专业教学水平。

       为便于高校教师、学生的使用，该系统搭载在一套性能先进的便携式一体机中，一体机仅有一本词典大小。可实现一键启动、一键登录、一键切换，随时随地进行教学或实训活动。

       该产品可以帮助高校老师完成高水平的专业教学工作，帮助学校高效率地完成大学生专业实训学习，降低了大学生实训的成本，降低了传统实训中的安全风险，增加了实训场景的丰富性，增强了实训内容的专业深度和场景感，提高了高校的专业教学水平。

      面向未来，该产品还将继续开发基于真实水厂的数字孪生实训系统，增加工艺的丰富性，增加学生的场景体验感，增加与教学内容的紧密性，为行业人才培养提供高效的技术手段。

二、技术描述

      在技术研发上。该产品采用了领先的UE（Unreal Engine）虚幻引擎，该引擎是一款强大的游戏引擎，具有出色的图形渲染和交互功能。实训平台通过UE虚幻引擎创建高度真实、交互式的虚拟环境，并且能够适应不同领域的需求。     
      在模型建设上，依据国内5座真实水厂模型与仿真数据数据进行融合，可真是还原水厂的设备及工艺运行状况。

（1）环境模拟，产品对环境的模拟能够支撑水厂现实的工作环境，环境模拟应满足以下要求：

环境模拟	光照模拟：应支持24小时动态光照。
	天气模拟：应支持晴天、雨天、雪天三种天气模拟。
	植被模拟：应支持厂区内动态植被模拟。

 

 （2）模型精度要求

模型精度表示信息模型的完整性、细致程度及准确性的指标，包括建模精度和信息粒度。建模精度是指在建模过程中，模型几何尺寸、颜色、材质、构造、零部件特征等可视化的细致程度；模型精度应满足以下要求：

模型 精度 要求	厂区外部地形模型：应建立水厂外部1km地形模型，精度L1级。
	厂区内部地形模型：应建立水厂内部环境模型，精度L2级
	厂区内部构筑物模型：应支持30个，精度L3级。
	厂区内工艺设备模型：应支持500个，精度L4级。

 

三、产品功能

• 水厂介绍：可以为学生提供有关水处理工艺、水质监测和环境保护等方面的知识，以及不同类型的水厂之间的区别和优劣。学生可以选择一个具体的水厂，然后了解它所服务的人口数量、处理规模、日处理水量、处理工艺、主要设备和技术、排放标准等信息。此外，还可以提供有关该水厂运营情况、历史记录和现状的时间轴或图表等可视化数据。
• 全场景漫游：仿真实训系统提供高度仿真的场景漫游功能，学生可以在虚拟的水厂内进行全方位的漫游，体验真实的水处理过程。提供交互式的场景控制功能，可通过鼠标、键盘（WASDQE）进行自由控制，观察不同角度和视角下的水处理过程。
• 工艺原理讲解：仿真实训系统提供交互式的学习环境，学生可以通过系统内置的工艺讲解内容进行自主学习，提供全面细致的工艺讲解内容，包括水质检测、预处理、混合、沉淀、脱氮除磷、消毒等，帮助学生深入了解水处理的每个环节。
• 主要设备讲解：学生可以通过该产品了解水厂主要设备的功能和工作原理，以及其在整个水处理流程中的作用。