基于虛擬仿真的“壓縮天然氣汽車加氣站優(yōu)化設(shè)計(jì)及運(yùn)行”實(shí)踐課程的構(gòu)建

吳曉南 張鵬

摘? 要：壓縮天然氣（CNG）汽車加氣站具有高壓、氣體泄漏、易燃易爆等特性，一旦出現(xiàn)事故，會(huì)造成大量人員傷亡及財(cái)物損失。壓縮天然氣（CNG）汽車加氣站優(yōu)化設(shè)計(jì)及運(yùn)行操作虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)苡行Ы鉀Q學(xué)生對易燃易爆，高度危險(xiǎn)性的城鎮(zhèn)燃?xì)夤こ痰膶?shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)難題。能很好地提升培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、獨(dú)立分析和解決工程實(shí)際問題能力的人才培養(yǎng)水平。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；加氣站；實(shí)踐課程；燃?xì)夤こ?/p>

中圖分類號：G642.3? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ：A? ? ? 文章編號：1002-4107（2024）07-0000-04

一、引言

壓縮天然氣（CNG）汽車加氣站的高壓、氣體泄漏、易燃易爆等特性，一旦出現(xiàn)事故，會(huì)造成人員的大量傷亡。CNG加氣站內(nèi)各類相關(guān)設(shè)備復(fù)雜精細(xì)，天然氣處理的工藝流程相對煩瑣[1-2]，因設(shè)備問題和違規(guī)操作導(dǎo)致存在的安全隱患較多，一旦發(fā)生意外將造成很大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡[3-4]。傳統(tǒng)教學(xué)中，很難將CNG加氣站的設(shè)計(jì)與加氣站的運(yùn)行操作有機(jī)結(jié)合，對學(xué)生進(jìn)行全過程的培養(yǎng)。受燃?xì)馄髽I(yè)的生產(chǎn)制度和安全方面的限制，壓縮天然氣汽車加氣站的運(yùn)行操作與事故處理、設(shè)備的啟停維護(hù)與檢修等訓(xùn)練，學(xué)生無法得到實(shí)際操作的培訓(xùn)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚶糜邢薜挠布Y源，在有限實(shí)物空間與無限資源之間，理論與多樣化、復(fù)雜化實(shí)踐之間搭建橋梁[5]。而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)依托虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互等技術(shù)，可以構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對象，能夠以生動(dòng)、逼真、立體的形式來演示實(shí)驗(yàn)室中無法完成的復(fù)雜性、危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[6]。建筑環(huán)境與能源應(yīng)用專業(yè)課程教學(xué)改革的關(guān)鍵在于：明確專業(yè)核心，精簡專業(yè)課程體系，打通課程間的壁壘，用大作業(yè)、大設(shè)計(jì)訓(xùn)練學(xué)生，培養(yǎng)專業(yè)精、知識熟、終身學(xué)習(xí)的專業(yè)人才[7]。利用我校建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)具有的豐富教學(xué)和科研實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的師資力量，借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，完成壓縮天然氣汽車加氣站虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的建設(shè)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力、獨(dú)立分析和解決工程實(shí)際問題能力的人才。

二、實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的必要性及應(yīng)用性

（一）解決高危燃?xì)夤こ探虒W(xué)難題

城鎮(zhèn)燃?xì)饩哂幸兹家妆忍攸c(diǎn)，一旦出現(xiàn)事故，會(huì)造成人員的大量傷亡。大量與生產(chǎn)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)難以在常規(guī)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，如燃?xì)庑孤┑膽?yīng)急處理、燃?xì)鈭稣镜倪\(yùn)行操作與事故處理、設(shè)備的啟停維護(hù)與檢修等。而且受燃?xì)馄髽I(yè)的生產(chǎn)制度和安全方面的限制，學(xué)生在企業(yè)現(xiàn)場實(shí)習(xí)無法得到實(shí)際操作的培訓(xùn)，使學(xué)生的工程技能未得到鍛煉，不能盡快的適應(yīng)未來工作崗位的要求。

壓縮天然氣（CNG）汽車加氣站優(yōu)化設(shè)計(jì)及運(yùn)行操作虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)苡行Ы鉀Q學(xué)生對易燃易爆，高度危險(xiǎn)性的城鎮(zhèn)燃?xì)夤こ痰膶?shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)難題，能很好地提升培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、獨(dú)立分析和解決工程實(shí)際問題能力的人才培養(yǎng)水平。

（二）設(shè)計(jì)與運(yùn)行操作全過程培訓(xùn)

在課程設(shè)計(jì)及實(shí)踐環(huán)節(jié)的培訓(xùn)中，系統(tǒng)設(shè)計(jì)屬于課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，學(xué)生對設(shè)計(jì)完的項(xiàng)目很難去跟蹤實(shí)測運(yùn)行效果或?qū)υO(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行評價(jià)。而系統(tǒng)操作運(yùn)行的培訓(xùn)屬于實(shí)驗(yàn)及實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。該實(shí)驗(yàn)建立一個(gè)完整的系統(tǒng)工程，將壓縮天然氣汽車加氣站分散的知識點(diǎn)串聯(lián)起來，通過三維構(gòu)建與數(shù)值模擬將理論計(jì)算、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行操作有機(jī)結(jié)合。從壓縮天然氣汽車加氣站設(shè)計(jì)計(jì)算到設(shè)備方案選擇，從流程設(shè)計(jì)及三維布置到站場運(yùn)行調(diào)節(jié)，每個(gè)步驟都是緊密相連的。

教學(xué)環(huán)節(jié)與實(shí)驗(yàn)匹配對應(yīng)關(guān)系見圖1。

三、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)及實(shí)現(xiàn)過程

（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

1.掌握壓縮天然氣汽車加氣站的規(guī)劃，規(guī)模的確定，具備確定站場工藝的能力；

2.掌握壓縮天然氣汽車加氣站中主要設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理，訓(xùn)練設(shè)備計(jì)算比選，培養(yǎng)學(xué)生燃?xì)庹緢龉に囉?jì)算的能力。

3.掌握壓縮天然氣汽車加氣站的工藝流程布局及三維站場搭建，培養(yǎng)學(xué)生燃?xì)庹緢霭惭b設(shè)計(jì)的能力。

4.掌握壓縮天然氣汽車加氣站的工藝操作規(guī)程、關(guān)鍵工藝，保證站場安全穩(wěn)定運(yùn)行，培養(yǎng)學(xué)生燃?xì)庹緢龉芾聿僮鞯哪芰Α?/p>

5.掌握壓縮天然氣汽車加氣站的各工況下運(yùn)行操作的能力，培養(yǎng)學(xué)生解決燃?xì)夤こ虖?fù)雜問題的能力。

6.培養(yǎng)學(xué)生具有燃?xì)庑袠I(yè)的自豪感和使命感，認(rèn)真負(fù)責(zé)的專業(yè)素質(zhì)。

（二）目標(biāo)實(shí)現(xiàn)過程

本實(shí)驗(yàn)將傳統(tǒng)的平面靜態(tài)設(shè)計(jì)升級為三維可構(gòu)建、可模擬、可運(yùn)行的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中，通過獨(dú)立思考、自主設(shè)計(jì)等手段可設(shè)計(jì)出壓縮天然氣汽車加氣站，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生解決工程問題的能力，訓(xùn)練其系統(tǒng)工程的思維模式，還可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，并培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究素養(yǎng)。通過本虛擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，結(jié)合課堂教學(xué)與實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，可以將學(xué)生培養(yǎng)成具有扎實(shí)的專業(yè)知識和較強(qiáng)的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力與獨(dú)立思考能力，具有行業(yè)的自豪感和使命感，認(rèn)真負(fù)責(zé)的專業(yè)素質(zhì)，能夠綜合運(yùn)用專業(yè)知識系統(tǒng)解決建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)復(fù)雜工程問題的工程師。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)過程見圖2。

（三）實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)手段

仿真系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)壓縮天然氣汽車加氣站為原型，對調(diào)壓計(jì)量 、增壓系統(tǒng)、 脫水、儲(chǔ)氣、售氣等子系統(tǒng)等模塊的設(shè)備進(jìn)行仿真，根據(jù)設(shè)備資料、建設(shè)圖紙、系統(tǒng)圖、運(yùn)行數(shù)據(jù)等進(jìn)行三維模型搭建。 模型搭建采用仿真人機(jī)交互技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，貼圖分辨率不低于2048×2048，軟件采用GPU實(shí)時(shí)渲染技術(shù)，全屏模式，軟件運(yùn)行時(shí)的平均FPS不低于50。

將整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程抽象為統(tǒng)一的虛擬實(shí)驗(yàn)構(gòu)件、底層數(shù)學(xué)模型、邏輯機(jī)制等共性關(guān)鍵性技術(shù)，形成可擴(kuò)展的虛擬實(shí)驗(yàn)構(gòu)建庫，為虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供后臺(tái)邏輯支撐運(yùn)算，在前臺(tái)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)搭建可視化的實(shí)驗(yàn)場景、實(shí)驗(yàn)物品、實(shí)驗(yàn)邏輯，達(dá)到支持演示、交互、計(jì)算、設(shè)計(jì)的一體化實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

構(gòu)建設(shè)備間的關(guān)聯(lián)模型。對象主要的狀態(tài)，簡單設(shè)備可以只有開關(guān)與啟停兩種狀態(tài)，控制閥和控制擋板應(yīng)有開度數(shù)據(jù)顯示。系統(tǒng)以實(shí)時(shí)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型作為底層支撐，包括仿真時(shí)鐘管理功能、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫功能、仿真模型調(diào)度功能、工況管理功能、多機(jī)協(xié)同仿真功能，并且提供和二維、三維圖形軟件以及其它第三方軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的接口，為上層應(yīng)用軟件提供協(xié)同運(yùn)行支持。

四、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

本虛擬仿真實(shí)驗(yàn)采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式、潛移默化式以及設(shè)計(jì)式與互動(dòng)式等多種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法相結(jié)合的方式引導(dǎo)學(xué)生完成壓縮天然氣汽車加氣站優(yōu)化設(shè)計(jì)及運(yùn)行調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)全過程。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)認(rèn)知、優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作三大環(huán)節(jié)，學(xué)生首先掌握各個(gè)知識，再進(jìn)行二維平面的流程圖的以及三維空間的構(gòu)建，系統(tǒng)構(gòu)建完成后，進(jìn)而操作運(yùn)行調(diào)節(jié)三維模型進(jìn)行操作培訓(xùn)，各環(huán)節(jié)都設(shè)置了有一定難度的問題幫助學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和掌握軟件操作。先進(jìn)的教學(xué)方法，多樣化的互動(dòng)，以及有難度的問題設(shè)置，都極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識。

（一）實(shí)驗(yàn)認(rèn)知環(huán)節(jié)

1.單體設(shè)備模塊認(rèn)知

閥門和生產(chǎn)設(shè)備的簡介、內(nèi)部結(jié)構(gòu)詳解以及工作原理的模擬。主要設(shè)備有儲(chǔ)氣井、售氣機(jī)、壓縮機(jī)、干燥塔等生產(chǎn)設(shè)備。

2.工藝流程認(rèn)知

在前面選定設(shè)備的基礎(chǔ)上搭建場站工藝流程，了解各設(shè)備在工藝流程中的具體作用以及開啟順序，通過點(diǎn)擊相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)設(shè)備，生成兩個(gè)設(shè)備間的管線布局圖，理解加氣、放空及排污管線布局，熟悉閥門布置原理。

3.三維模型認(rèn)知

在二維工藝流程基礎(chǔ)上自主搭建三維全景，打開設(shè)備庫，可根據(jù)系統(tǒng)提示，將設(shè)備擺放于合適位置，也可以自行拖動(dòng)設(shè)備庫內(nèi)的設(shè)備到合適的位置，根據(jù)設(shè)備庫中冷卻塔、冷卻水泵、儲(chǔ)氣井及空放、壓縮機(jī)、脫水裝置、回收罐、緩沖罐、進(jìn)站調(diào)壓計(jì)量、加氣站的模塊順序搭建完整的天然氣加氣站，了解加氣站關(guān)鍵設(shè)備及建筑布局，完成后可通過自主漫游查看加氣站建筑、設(shè)備及管線走向，對加氣站有一個(gè)直觀的了解。

（二）優(yōu)化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

1.加氣站規(guī)模及站址優(yōu)選

選擇一個(gè)城市，根據(jù)該城市的發(fā)展規(guī)劃，確定人口數(shù)量、公交車/出租車的服務(wù)人數(shù)以及車輛用氣指標(biāo)和城市汽車氣化率、其他車輛占比調(diào)整，計(jì)算CNG汽車的用氣量，確定站場規(guī)模和數(shù)量，在地圖上選擇加氣站地址。

2.壓縮機(jī)組優(yōu)選

根據(jù)氣站日加氣規(guī)模、日開機(jī)總時(shí)間，計(jì)算壓縮機(jī)小時(shí)生產(chǎn)氣量，根據(jù)壓縮機(jī)進(jìn)出口壓力計(jì)算各級壓縮比，了解市面典型的壓縮機(jī)型號，目前軟件提供有L-0.3/32-250型壓縮機(jī)、L-0.3/160-250型壓縮機(jī)、M-0.3/315-250型壓縮機(jī)，自行根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目，為加氣站選擇正確的壓縮機(jī)組合。圖6為壓縮機(jī)選型界面。

3.儲(chǔ)氣井比選

計(jì)算儲(chǔ)氣井的流量和負(fù)荷，通過調(diào)節(jié)高、中、低壓儲(chǔ)氣井個(gè)數(shù)，合理配置高、中、低壓儲(chǔ)氣井組合，生成儲(chǔ)氣井壓力、容積效率、加氣車數(shù)量組合加氣曲線。

4.脫水設(shè)備設(shè)計(jì)

了解脫水設(shè)備的原理，根據(jù)軟件提示公式計(jì)算一個(gè)周期內(nèi)分子篩用量、轉(zhuǎn)效時(shí)間、再生氣量等設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)。

5.調(diào)壓閥選型

了解調(diào)壓閥的流通能力及其計(jì)算公式，根據(jù)加氣站的壓力曲線計(jì)算調(diào)壓閥所需的最大流通能力，根據(jù)提供的設(shè)備型號參數(shù)選擇調(diào)壓閥閥芯直徑與彈簧號。

（三）運(yùn)行操作環(huán)節(jié)

1.站場啟動(dòng)操作

完成三維搭建后，進(jìn)入模擬運(yùn)行模塊，根據(jù)提示模擬站場啟動(dòng)操作。主要步驟有開啟節(jié)流閥、開啟調(diào)壓閥上、下游閥門，再關(guān)閉節(jié)流閥，將壓力表調(diào)節(jié)至0.3MPa，開啟緩沖罐出口閥，確認(rèn)壓力表讀數(shù)、確認(rèn)排污閥正常開啟，開啟循環(huán)水進(jìn)水、回水閥。按下壓縮機(jī)開啟按鈕，檢查壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。開啟進(jìn)口、出口閥，開啟A高進(jìn)、高出閥門。檢查回收罐閥門，確認(rèn)關(guān)閉。檢查站場運(yùn)行狀態(tài)。

2.站場停運(yùn)操作

按下壓縮機(jī)停止按鈕。關(guān)閉壓縮機(jī)進(jìn)口閥，開啟壓縮機(jī)回收管閥門，關(guān)閉A高出、高進(jìn)閥門，關(guān)閉進(jìn)口、出口閥門，開啟回收罐閥門。

3.脫水設(shè)備切換操作

模擬脫水操作，觀察脫水設(shè)備脫水床層水飽和曲線的變化，在脫水床層已飽和時(shí)，進(jìn)行脫水裝置的切換操作。開啟A高出、高進(jìn)閥門，選擇脫水切換時(shí)間。開啟B高出、高進(jìn)閥門。關(guān)閉A高出、高進(jìn)閥門，開啟A熱出、熱進(jìn)閥門。圖3為脫水設(shè)備切換操作界面。

4.調(diào)節(jié)操作

模擬調(diào)壓操作，依據(jù)加氣站接口處城市燃?xì)庵袎汗芫W(wǎng)的壓力波動(dòng)規(guī)律，調(diào)節(jié)調(diào)壓閥的開度，理解自力式調(diào)壓閥工作原理。圖4為調(diào)節(jié)操作界面。

5.模擬加氣操作

打開汽車前蓋，取下防塵塞；取出加氣槍，插入加氣接口；打開汽車加氣閥門；將加氣槍閥門旋至“加氣”位置開始加氣；達(dá)到加氣量，加氣機(jī)停止；關(guān)閉汽車加氣閥門；將加氣槍閥門旋至“放散”，再旋至“關(guān)閉”，放回加氣機(jī)；將防塵塞蓋回加氣接口。

6.環(huán)境評價(jià)

給出一年加氣量的數(shù)據(jù)，點(diǎn)選任意一天，了解這一天CNG加氣站為環(huán)境保護(hù)（CNG汽車相對于汽油汽車尾氣排放量的減少）和碳減排做出的貢獻(xiàn)。

五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程

（一）任務(wù)驅(qū)動(dòng)式

在一些界面可點(diǎn)擊學(xué)習(xí)與該界面操作有關(guān)的知識點(diǎn)，因?yàn)橛薪缑嫒蝿?wù)的驅(qū)動(dòng)，這些知識點(diǎn)將被快速學(xué)習(xí)或鞏固。

例如：CNG汽車加氣站選站原則以及安全距離要求；氣化率，汽車用氣指標(biāo)對預(yù)測城市汽車用氣量結(jié)果的影響；在壓縮機(jī)或儲(chǔ)氣井方案優(yōu)化分析環(huán)節(jié)，需要學(xué)習(xí)并理解影響方案的各種因素；在設(shè)備選型環(huán)節(jié)，需要學(xué)習(xí)設(shè)備參數(shù)確定方法。

（二）潛移默化式方法

一些操作界面場景非常接近實(shí)際 在直觀場景和界面層次的影響下，能夠潛移默化地進(jìn)行知識清晰化及系統(tǒng)化整理。

例如：在地圖上布置壓縮天然氣汽車加氣站站址，把規(guī)范里的理論知識實(shí)際運(yùn)用起來；在平面流程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，不同方案也對應(yīng)不同管路系統(tǒng)；壓縮天然氣汽車加氣站三維搭建環(huán)節(jié)，不同設(shè)備只能拖向指定位置，這讓學(xué)生對設(shè)備布置原則有了一定認(rèn)識，并直觀展示了設(shè)備之間的距離要求。

（三）設(shè)計(jì)式方法

某些實(shí)驗(yàn)步驟都設(shè)置了可設(shè)計(jì)、可調(diào)整的參數(shù)，學(xué)生需要通過掌握各個(gè)知識點(diǎn)后進(jìn)行合理地設(shè)計(jì)才能進(jìn)行下一步操作。

例如：由學(xué)生選定城市、建設(shè)地點(diǎn)、人口數(shù)量、公交車數(shù)量、出租車數(shù)量、氣化率、用氣指標(biāo)等參數(shù)，從而計(jì)算得到CNG汽車加氣站規(guī)模和數(shù)量，并輸入軟件作為后續(xù)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；由學(xué)生設(shè)計(jì)計(jì)算并輸入壓縮機(jī)、脫水裝置、儲(chǔ)氣井等設(shè)備的參數(shù)；對壓縮天然氣汽車加氣站的各設(shè)備進(jìn)行流程設(shè)計(jì)，然后根據(jù)二維流程進(jìn)行三維構(gòu)建。

（四）互動(dòng)式方法

一些參數(shù)設(shè)置后在界面上會(huì)給出直觀的反饋。比如：人口數(shù)量、用氣指標(biāo)、氣化率參數(shù)設(shè)置完成后，會(huì)給出城市汽車用氣量的反饋；選擇不同的壓縮機(jī)組合方案，會(huì)立即反饋經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；選擇不同的儲(chǔ)氣井高、中、低組合方案， 反饋儲(chǔ)氣井容積效率。

六、實(shí)驗(yàn)特色

（一）知識系統(tǒng)化，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

學(xué)生通過虛擬環(huán)境下的漫游認(rèn)知、實(shí)操練習(xí)，理論計(jì)算等環(huán)節(jié)加深對基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識的理解，熟悉和掌握壓縮天然氣汽車加氣站設(shè)計(jì)流程的基本專業(yè)知識點(diǎn)，掌握了壓縮天然氣加氣站的規(guī)劃，規(guī)模的確定，具備基于經(jīng)濟(jì)和工藝確定站場工藝的能力；掌握壓縮天然氣汽車加氣站中主要設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理，將原來的碎片化知識整理成系統(tǒng)化、形象化的知識體系；通過自主搭建的虛擬實(shí)驗(yàn)方法，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)與獨(dú)立思考的能力。

（二）培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)工程思維能力及動(dòng)手能力

本實(shí)驗(yàn)將壓縮天然氣汽車加氣站設(shè)備選型與系統(tǒng)運(yùn)行操作等各實(shí)踐環(huán)節(jié)構(gòu)建成一個(gè)有機(jī)整體的系統(tǒng)工程。與傳統(tǒng)的靜態(tài)、孤立的設(shè)計(jì)不同，本實(shí)驗(yàn)注重培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維，著眼于壓縮天然氣汽車加氣站設(shè)備構(gòu)件、各設(shè)備之間的連接，以及加氣站與加氣規(guī)律之間的相互聯(lián)系；要求學(xué)生多角度、多層次、多變量地設(shè)計(jì)壓縮天然氣汽車加氣站，要求學(xué)生掌握壓縮天然氣汽車加氣站的工藝操作規(guī)程、關(guān)鍵工藝，保證站場安全穩(wěn)定運(yùn)行，培養(yǎng)學(xué)生燃?xì)庹緢龉芾聿僮鞯哪芰Α８叻抡娑鹊淖灾鞔罱?，二維與三維的交互設(shè)計(jì)，以及系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)，均為學(xué)生提供了很好的動(dòng)手機(jī)會(huì)。

七、結(jié)束語

文章旨在深入探討如何通過引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，將傳統(tǒng)的平面靜態(tài)設(shè)計(jì)邁向更為立體、實(shí)用的三維可構(gòu)建、可模擬、可運(yùn)行的系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生們將以跳出傳統(tǒng)課堂限制的方式參與，運(yùn)用獨(dú)立思考、自主設(shè)計(jì)等多種方法，參與壓縮天然氣汽車加氣站的虛擬仿真設(shè)計(jì)與建設(shè)。這種實(shí)踐性學(xué)習(xí)模式的引入，將為學(xué)生提供更貼近真實(shí)工程挑戰(zhàn)的學(xué)習(xí)環(huán)境。他們將面對來自實(shí)際世界的多樣挑戰(zhàn)，需要不斷調(diào)整和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，以探索解決問題的新途徑。這種全面的實(shí)踐性學(xué)習(xí)，不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生解決工程難題的能力，更能夠鍛煉他們在系統(tǒng)工程領(lǐng)域的思維模式和創(chuàng)新潛能。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)也為學(xué)生們提供了超越傳統(tǒng)課堂的學(xué)習(xí)空間，鼓勵(lì)他們跨越學(xué)科界限，拓展視野，深入探索不同學(xué)科的交匯點(diǎn)。這樣的實(shí)踐體驗(yàn)不僅能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，同時(shí)也培養(yǎng)了他們的科學(xué)研究素養(yǎng)，為未來的工程實(shí)踐奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

綜上所述，本論文旨在深入剖析虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)對教學(xué)改革的影響，并強(qiáng)調(diào)其在培養(yǎng)學(xué)生工程思維、創(chuàng)新能力和問題解決能力方面的重要作用。同時(shí)，論文也將探索如何充分利用這種實(shí)踐教學(xué)模式，推動(dòng)教學(xué)內(nèi)容更為全面、深入的呈現(xiàn)，以期為未來的教學(xué)實(shí)踐提供新的啟示與發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]何洧.CNG加氣站安全研究與管理技術(shù)路線[J].中國石油企業(yè)，2017（3）：28-32.

[2]羅林林，姜全，高興，等.加氣站和充電站聯(lián)合建站可行性及市場性分析[J].天然氣與石油，2018，36（5）：45-49.

[3]譚金會(huì)，何太碧，楊菡，等.CNG加氣站設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的關(guān)鍵問題[J].天然氣工業(yè)，2008，28（11）：117-120；149.

[4]SMITH S.Commercial CNG vehicles：a whole new danger forresponders[J].Fire Engineering，2016，169（7）：65-68.

[5]朱軍，華晶，皮大能，等.軌道交通虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共建共享實(shí)踐[J].湖北師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2021，41（3）：86-92.

[6]趙魯華，劉海青，王建春.地方院校交通運(yùn)輸專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)[J].物流工程與管理，2022，44（2）：177-180.

[7]厚彩琴，曲德虎，王剛.雙碳戰(zhàn)略下建筑環(huán)境與能源應(yīng)用專業(yè)課程教學(xué)改革探討[J].黑龍江教育（理論與實(shí)踐）2023，77（10）：45-48.

編輯/丁俊玲

作者簡介：吳曉南，女，教授，研究方向?yàn)槌擎?zhèn)燃?xì)?、城市能源綜合利用；張鵬，女，講師，研究方向?yàn)榻ㄖh(huán)境與能源應(yīng)用教學(xué)與研究。

基金項(xiàng)目：2020年教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“燃?xì)庹緢龉に嚺c設(shè)備在線課程建設(shè)”（202002164004）、“燃?xì)廨斉湓诰€課程建設(shè)”（202002164001）、“城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)”（202002164006）；2021年四川省省級一流課程“壓縮天然氣汽車加氣站優(yōu)化設(shè)計(jì)及運(yùn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”