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1)实验的必要性与实用性

研究表明人的一生有85%以上的时间在室内度过,因此室内污染源的控制尤为重要。2023年3月科学期刊Nature(615, 206-208(2023))发表科学评论“新冠/流感疫情之后,室内健康空气引发各国关注思考”一文。文中指出比利时、美国、英国等国家分别从2022年启动了“室内清洁空气挑战”等措施,这是因为科学家发现室内空气传播是感染COVID-19的新冠病毒(SARS-CoV-2)以及其他传染病病原体(水痘、麻疹、结核病和季节性流感等)的重要途径。估算发现新冠大流行和季节性流感暴发让英国平均每年损失230亿英镑(约合270亿美元),英国如果改善建筑通风系统,估计可在60年内节省1740亿英镑。2021年底9到12月,意大利马尔凯大区1万多个中小学教室,学生的通风率能达到至少每人每秒10升时,传染风险能降低80%。在一个中型会议室,两台室内净 化器能让三个假人的气溶胶暴露减少65%,其效果与所有假人戴口罩(72%)几 乎一样。此外,室内环境的污染物不仅来自于室外,而且室内环境自身存在污染源,例如:烟雾、烹饪产生的细颗粒物、家具释放的挥发性有机物、致敏的霉菌和花粉等。因此合理的控制室内通风气流组织以及采用正确的净化装置可以保护人们免受污染物暴露和疾病传染。

然而对不同室内环境的控制手段不尽相同,仍存在一些科学问题需要学生根据实际情况钻研思考,例如:多少新鲜空气才够?室内空气净化器要安装在什么位置?室内需要引入新风吗?什么时候需要开窗或开启空气净化设备?如何使用各种手段快速降低室内空气污染物?在一定的空气污染物浓度下,对人体的短期暴露和长期暴露有什么影响?

本科生课程《大气污染与控制》与《大气PM2.5与疾病》中包含“室内污染与控制”与“室内污染传播”的教学内容,因此指导环境科学、环境工程、环境健康专业、以及公共卫生专业的学生在虚拟教学平台上通过虚实结合的手段、通过海量场景、只需数十分钟的操作来模拟真实环境下不同时间尺度(几小时到几年)的室内空气污染状况和人员暴露损伤,而且可以实现现实中难以模拟的真实环境,学习掌握室内空气传播是一种重要的病毒传播方式、如何才能最好地给室内通风,预防传染病扩散、以及哪些技术可以取代或增强机械通风系统是必要的且具有实用性的,关系到人类的未来。

2)教学设计的合理性

第一,教学目标明确:通过虚拟与实际结合的实验操作,让学生深入了解室内空气质量的相关知识和实验技术,提高学生的实验操作技能和科研素养。同时,该实验还能够培养学生的实践能力和解决问题的能力,为今后的工作和学习奠定坚实的基础。

第二,实验内容具有针对性和实用性:学生通过虚拟实验,第一视角了解不同类型室内空气污染的成因和影响因素,掌握室内空气质量评估和改善的技术方法和操作流程。教学内容涉及:环境科学、大气污染控制工程、建筑通风与空调技术、环境流体力学等多个交叉学科。实验场景案例均为常见的日常生活和工作场景,污染源均为老百姓易接触到的污染类型。这些实验内容与实际生活和工作密切相关,具有很强的实用性。

第三,实验教学方法科学合理:采用虚拟仿真技术,可以在安全和环保的前提下进行多场景室内空气质量评估和改善,节省教学成本;同时,该实验教学方法虚实结合,与真实实验室相关联,学生可以在仿真平台观看实验室操作过程,观察实验室内污染源如何产生、扩散,实验室内传感器如何实时监测、以及如何预警和开启净化,实验室传感器监测的所有数据如何传输至信息存储平台;此外,学生可以接触并学习大数据技术,以及极具现代化、智能化和自动化特性的管理技术。

第四,实验流程规范严谨:包括实验前准备、实验操作、实验数据记录和实验结果分析等多个环节。这些环节都需要学生认真执行,严格遵守实验操作规程,确保实验结果的准确性和可靠性。

3)实验系统的先进性

第一,基于虚实结合互补的虚拟仿真技术:首先,该实验中部分场景(目前已有厨房、教室、办公室、家居等实验室)在实验室真实存在,实验室中配备了污染物排放源、不同类型的环境传感器和预警系统,人员配有可穿戴式健康传感器,能够实时监测实验室真实场景中的室内空气质量指标(目前已有PM2.5、油烟、 VOC、非甲烷烃、甲醛、臭气、CO2、温湿度、人体呼吸、温度、血压、心率、血氧饱和度等),并在达到预警阈值时发出预警信号;实验室通风系统设置了活性炭净化系统、紫外杀菌净化系统、及全新风系统;该实验系统具有智能化和自动化特性,学生能够实现自动控制和数据采集、处理和分析真实实验室的实验数据、并且可以在自己的电脑上开启控制真实实验室的净化手段等和传感器等多种功能。学生可以根据实际环境来初步学习室内污染物控制与健康环境营造。其次,

所有场景难以在有限的实验室环境真实复现,因此学生可以在虚拟仿真实验中学习研究真实实验室难以模拟的场景,例如:商场、医院、机动车内、不同室外气象条件(例如:极端气候)、不同污染物浓度(极值)等;学生可以学习不同类型的空调系统、通风系统、气流组织形式,以及净化手段;学生还可以考虑不同人群特征的影响,例如:不同年龄、不同性别、不同种族、是否患有疾病等。基于这些特异性,学生可以建立“实验元素客体库”。学生通过不断完善的“实验元素客体库”,达到线下学习千、万倍案例的多的学习效果。

第二,基于多地协同的共享性试验系统:即该虚拟仿真项目不是离线或仅限于本地使用,而是实现了多用户、分布式的共享模式。这意味着学生们可多名用户在同一时间内连接到系统,同时参与虚拟实验,并且该系统不限于本地使用,而是可以在全球任何一个角落通过互联网连接到实验系统,而不必亲身到实验室观摩学习。这种多户、分布式的共享模式不仅扩大了实验的覆盖面,可以更广泛地推广实验教学,而且通过多用户、分布式的共享模式,学生们有机会与来自不同地区、不同文化背景的同学进行学术交流与合作,促进跨文化的学习和交流。

第三,基于多重结果的开放性和随机性场景设计:室内空气质量的虚拟仿真场景设计成具有开放性和随机性的多重结果,学生可以自由修改建筑内部结构、通风空调系统、人员、污染物的排放浓度,因此产生千变万化的随机结果,与实际实验室中可预计的实验结果相比,更符合实际环境的复杂性。此外,针对学生的错误操作,虚拟仿真模拟会同样给出该错误操作所导致产生的严重后果,从而给学生留下直观的、深刻的印象和教训。对于非常优秀的实验操作,学生首次给出了一个最新的、有意义的案例,系统会自动将其设置为优秀学生案例,供其他人学习。

第四,基于前期科研经验的实验设计与实现:申请人在室内污染与控制领域深耕多年,本实验系统的设计是基于申请人前期在室内污染物类型、排放规律、气流组织、健康暴露的科学实验和模型研究的积累,这些前期研究经验和教科书中的教学内容融合嵌入于智能化、自动化、多样化、可定制化的虚拟实验平台中。学生可以调用不同的健康暴露模型(分别来自于教科书中及最新的科学报道),与传统的教科书相比,该实验系统不仅提供了专业知识的学习,还涵盖了最新的科学研究成果,让学生了解该领域的全球研究热点。

实验教学目标(实验后应该达到的知识、能力水平)

本研究旨在利用虚拟仿真技术与真实的实验室操作实验相结合,通过《健康人居空气质量环境的虚拟仿真实验》,学生能够了解室内环境污染物、掌握室内空气质量监测和预警技术、熟悉室内空气质量净化技术、培养室内环境控制和管理能力、提高实验设计和数据分析能力等方面的知识和能力,从而能够更好地应对室内环境质量的调节和管理问题。同时培养学生的环保意识和责任感,为绿色中国和实现可持续发展做出自己的贡献。此外,本实验还将鼓励学生跨学科习,将环境科学、化学、物理、建筑学等多个学科进行有机融合,培养学生综合分析和解决问题的能力,提高其创新和创造能力,培养具有国际竞争力的高素质人才。

1)理解室内空气质量的相关概念和指标

学生能够理解室内空气质量的相关概念和指标,包括PM2.5、甲醛、VOC、CO2、霉菌、病毒、臭气等污染物的含义、危害、计量方法和标准。

2)掌握室内空气质量监测和预警技术

学生应该能够掌握室内空气质量监测和预警技术,包括传感器的安装、使用和校准、数据采集和处理、预警和调节等技术方法和工具。

3)熟悉室内空气质量净化技术

学生应该能够熟悉室内空气质量净化技术,包括空气净化方案的选择和使用、通风和换气的方法和效果、空气质量调节和优化等技术方法和工具。

4)培养室内环境控制和管理能力

学生应该能够培养室内环境控制和管理能力,包括室内环境人体暴露风险的评估和分析、空气质量的调节和优化、室内设备的维护和管理等能力。

5)提高实验设计和数据分析能力

学生应该能够提高实验设计和数据分析能力,包括实验设计和方案的制定和改进、数据采集和处理的方法和技巧、实验结果和结论的分析和总结等能力。

(1)实验原理(限1000字以内)

《健康人居空气质量环境的虚拟仿真实验》的实验原理基于多种技术,主要包括人工智能、传感器、BIM技术、室内空气品质研究和元宇宙等。具体原理如下:

知识点:共7个

1)室内空气污染物类型及浓度

不同的室内环境产生的空气污染物类型多种多样,而且排放强度也不相同。学生学习掌握不同功能、内部构造的建筑产生的空气污染物是什么,排放浓度是否安全,如何净化等知识。

2)利用BIM技术构建虚拟建筑

BIM(Building Information Modeling)技术可以用于构建虚拟建筑,并在其中模拟室内空气品质。通过BIM技术,学生可以更加直观地了解室内空气品质的变化情况,并进行控制策略的测试。

3)利用传感器监测室内环境

实验室内安装各种传感器,监测室内空气的温度、湿度、CO2、甲醛、VOC、气味等污染物的浓度,并将数据传输至人工智能算法中进行处理。通过对传感器数据进行实时分析和处理,可以及时掌握室内环境的变化情况,同时也可以更加精准地模拟室内环境。

4)室内空气品质检测和优化

通过上述传感器和人工智能算法,可以对室内空气品质进行实时检测和预警。同时,系统可以根据检测结果智能调节空气净化系统和通风系统的工作状态,优化室内空气品质。这种实时检测和智能优化可以保证室内空气的健康品质。

5)估算人体的暴露损伤

通过传感器对室内环境中的空气质量参数进行监测,获取实时的室内空气质量数据,通过人体可穿戴式健康传感器对室内人员的健康参数进行监测,获取实时的人体参数数据,同时采用先进的算法和模型对这些数据进行分析和预测,以评估人体受到的暴露程度和潜在的损伤情况。此外,利用元宇宙技术,将室内环境模型与人体模型结合起来,实现虚拟现实环境下的人体暴露情况仿真模拟,从而可以直观地观察和估算人体暴露损伤情况。

6)利用人工智能和CFD技术模拟和控制室内空气品质

通过人工智能算法和CFD技术模拟室内空气品质,包括模拟室内空气污染源、空气流动和污染物传播等过程。人工智能算法可以根据历史数据自动调整模型参数,提高模拟的准确性和可信度。CFD技术是计算流体动力学,这种模拟可以帮助学生了解室内空气污染的来源和传播机理,同时也可以测试不同控制策略的效果。虚拟仿真软件系统可以接收线下仪器的数据,同时在线系统可将学生操作结果或者算法上载到实验室的设备控制(例如,启动空气净化仪器、启动厨房油烟机等)

7)元宇宙交互

在实验中,学生可以通过元宇宙交互方式,进入虚拟世界中,沉浸式学习探索不同的室内环境和控制策略,更加直观地了解室内空气品质的影响因素和控制策略的效果。同时,学生还可以在通过实验平台进行现实世界中实验室实时监控学习,并且可以调整实验室中的一些仪器设备,改变实验结果。元宇宙技术则可以将整个建筑及其室内环境以虚拟化的形式呈现,为学生提供更加直观的学习体验。

通过上述技术的融合,可以对室内环境进行全面的仿真和分析,得到更加准确的室内空气品质评估结果。同时,实验中的人工智能算法可以通过学习和优化,提高预测精度和评估准确性,为建筑的设计、施工和运营提供科学的依据。此外,实验过程中的传感器技术可以实现对室内环境的实时监测和调节,保证室内空气质量的稳定性和可持续性,从而为人们提供更加舒适健康的居住环境。

(2)核心要素仿真设计(对系统或对象的仿真模型体现的客观结构、功能及其运动规律的实验场景进行如实描述,限500字以内)

1)室内环境模型

该模型需要真实反映出室内空气质量的客观结构和功能,包括房间布局、窗户、通风设备等。同时,该模型还需要包含多种污染源,如人体、家具、装修材料等,以便于对空气质量进行监测和评估。例如:厨房烹饪环境、教室学习环境、新装修家居、酒店密闭环境病毒传播等。

2)传感器模型

它能够实时监测室内环境的温度、湿度、PM2.5、CO2、TVOC等参数,并将这些数据传输给中央处理器。

3)空气净化系统模型

该模型需要模拟真实的空气净化设备,包括:门窗、空调系统、空气净化器、新风系统、紫外线等,以便于实现对室内空气的净化。空气净化系统会根据室内空气质量传感器的数据进行自适应调节,例如开启或关闭空气净化器、换气扇等设备,从而改善室内空气质量。

4)人体模型

该模型需要反映出人体的生理特征和行为习惯,以便于估算人体受到的暴露程度和潜在的损伤情况。模拟人体的身体结构、呼吸、皮肤散热等生理特征,实现对人体暴露损伤的估算。

5)健康暴露模型

结合人体生理学、毒理学等申请者前期研究成果及最近科研报道成果,建立不同污染源排放污染物的“剂量响应”、“浓度响应”健康损伤数据库。并通过设置传感器网络,监测室内空气中的各种污染物浓度、温度、湿度等因素,并将数据作为边界条件输入到计算流体CFD模拟软件,计算得到室内不同时空位置的污染物浓度,并用实验数据进行验证。进而通过健康损伤数据库计算出不同暴露水平下的健康风险。

6)元宇宙技术

基于虚拟现实技术,构建一个虚拟的三维空间,将室内环境与人体模型结合起来,让学生可以在虚拟的空间中进行实验,感受不同空气质量下的人体暴露效应。这些客观结构、功能及其运动规律是密切相关的,例如,室内空气质量传感器的数据会触发空气净化系统的自适应调节,从而改善室内空气质量,减少人体暴露的损伤。而人体模型则可以根据不同的暴露环境,输出不同的暴露损伤结果,帮助学生了解空气质量对人体健康的影响。元宇宙平台则是整个系统的集成平台,将这些客观结构、功能及其运动规律有机地结合起来,为学生提供一个全面、真实的实验环境。

1)实验前准备

学生将会根据系统自带的实验手册获得实验的相关背景知识,包括不同场景室内空气污染的来源和排放强度、危害、和防护措施、以及室内气流组织形式和污染物扩散路径、室内通风及污染物控制策略、环境传感器监测原理与技术、人工智能、 BIM技术、元宇宙等相关知识。

2)实验步骤

a. 学生进入虚拟仿真实验平台,根据实验任务,完成选择场景、导入建筑模型、传感器模型和室内空气模型;场景包括:居民家庭(厨房、吸烟、香薰、除味剂等污染源)、办公室(打印机等污染源)、小学教室(画画染料、儿童奔跑地面扬尘、开窗引起室外空气污染物等污染源)、医院病房(细菌、病毒、气味等污染源)、工业车间(粉尘、废气等污染源)、小轿车内(机动车尾气、座椅材料散发等污染源)、商场(餐饮排放等),等。

b. 学生点击生成场景,根据系统内置实验手册设置室内初始环境参数,例如:办公室,室内温度20oC,室内相对湿度50%,室内风速0.1m/s,窗户关闭,室外温度10oC,室外相对湿度40%,室外风速 1m/s,空调系统运行半回风模式,不同的室内空气污染物初始浓度0,打印机2台,品牌佳能纳米级颗粒物排放浓度6.0× 105个/cm3。申请人前期科研积累了大量的不同污染源的排放因子和环境参数,以表格形式设置在实验手册中。学生可合理的增加新的污染源,若表格中未提供排放因子和环境参数,学生根据参考文献设置合理的参数,并提供依据。

c. 学生对建筑模型进行分析,根据该场景类型, 点选合适的传感器并在操作平台上放置于合理的安装位置,例如:居民家庭和商场有烹饪油烟的影

响,除了PM2.5传感器、温湿度传感器、必须加装油烟传感器;对工业车间,除了PM2.5传感器、温湿度传感器、还要加装大粒径颗粒物传感器以及VOC等气体传感器;对医院,除了选定前述的普通传感器,还需加装生物传感器、以及气味传感器。此外,场景类人员设置可穿戴式健康传感器,可以监测体表呼吸、温度、血压、心率、血氧饱和度等。

d. 学生根据建筑形式以及《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736-2012》、《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50019-2015》、《公共建筑节能设计标准GB 50189-2015》选择合理的送风、排风、和气流组织形式,并在操作平台上进校设置,包括送风口和排风口的风速温度、回风百分比、全新风运行时间及效率,风口的安装位置,净化系统的安装位置与开启时长。

e. 学生设置本实验中的人员种类及数量,需考虑年龄、性别、种族、身高、体重、是否讲话等。

f. 学生根据前面设置中的建筑形式、污染物类型、空气净化方案等,初步判断室内气流组织分布特征,并根据人员的主要活动场所,设置关注点。在关注点、气流经过关键点、净化关键点等多点设置传感器设备。

g. 学生启动场景,污染源在一定时间内向空间排放污染物,送排风系统按照设置自动运行,各种环境传感器和人体穿戴式健康传感器启动监测,数据每时每刻传输到电脑终端,电脑屏幕显示室内环境参数的逐时变化、和人员的健康参数。

h. 学生根据环境传感器和人体健康传感器传输的参数,判断此时室内的空气污染水平,根据GB/T 18883-2022《室内空气质量标准》等标准,决定是否改变传感器布置、调整送风、排风、及气流组织形式、或者开启空气消杀功能。并观查室内空气品质的变化、及人体健康参数的变化;如未改善,继续调整。

i. 学生记录保存全部实验数据并分析结果,完成试验后,撰写实验报告,完成复述整个实验过程,包括:场景、污染物排放强度、室内通风方式、人员选择、传感器布置、空气品质控制策略等;并通过实验平台上的数据分析工具,评估室内的空气品质的时空变化规律、人体健康暴露水平、及通风净化效果;在此基础上,学生深入思考,提出改进建议、或者设计更科学地未来方案,从而巩固和扩展所学知识。

(1)学生交互性操作步骤,共10 步


步骤

序号

步骤目标要求

步骤合理用时

目标达成度赋分模型

步骤

满分

成绩类型


1

观看视频、自学系

统使用方法和正确

的实验引导视频

30分钟

操作准确

度和任务

完成度

5

操作成绩

实验报告

预习成绩

教师评价报告

2

清楚描述不同特殊

环境的空气质量指

标和污染源类型与

特征

5

操作准确

度和任务

完成度

5

3

明确了解所选场景

中的人物类型及特

点,并做出正确选

择布置

5

操作准确

度和任务

完成度

5

4

根据场景特点和人

物特点,能够正确

选取环境和健康传

感器设备,并设置

于合理的位置

10

操作准确

度和任务

完成度

10

5

掌握如何合理设置

通风空调系统,选

10

操作准确

度和任务

20


择合适的净化模式


完成度



6

掌握如何设置预警

系统,进行预警信

息处理

10

操作准确

度和任务

完成度

10

7

掌握人体暴露模型类型、来源、功能,以及室内空气场流体力学模型如何模拟室内空气流

场和污染物扩散

20

操作准确

度和任务

完成度

10

8

掌握如何在虚拟平台,控制实际实验室的系统,以及如何在虚拟平台,如何模拟不同污染物排放强度以及不同

通风净化方案的效

果。

25

操作准确

度和任务

完成度

15

9

能够分析并评估室

内空气质量,并提

出相应的改进方案

和建议

15

操作准确

度和任务

完成度

10

10

实验报告完成度良

好,并可进行讨论

和分享

15

操作准确

度和任务

完成度

10

(2)交互性步骤详细说明

1)观看视频、自学系统使用方法和正确的实验引导视频

该步骤的主要目标是使学生在进入虚拟仿真实验系统之后,了解系统的界面和功能按钮。用户需要熟悉虚拟仿真实验系统的整体布局和各个功能模块的位

置,以便于后续的操作。例如,用户需要了解如何打开和关闭实验场景,如何添加或删除人物角色、传感器设备以及预警系统等。

2)清楚描述不同特殊环境的空气质量指标和污染源类型与特征

该步骤的主要目标是使学生通过选择各种不同类型的室内环境,确定一个室内环境,例如办公室、教室、住宅厨房、医院、老年人活动中心等。然后需要明确该环境的空气质量指标,例如:PM2.5浓度、二氧化碳浓度、甲醛浓度等。还需要了解该环境的污染源类型和特征,例如:室内装修材料、空调系统、人员活动等对空气质量的影响。

3)明确了解所选场景中的人物类型及特点,并做出正确选择布置

该步骤的主要目标是让学生了解不同年龄、性别、职业背景的人物、用户可以添加不同数量和类型的人物角色,例如:办公室的工作人员、教室的师生、住宅的家庭成员、医院的医护人员与就诊病人、老年人活动中心的老年人及工作人员等。然后需要设置人物角色的活动轨迹和活动时长,以便于后续观察人体暴露损伤和空气质量的变化。

4)根据场景特点和人物特点,能够正确选取环境和健康传感器设备,并设置于合理的位置

该步骤的主要目标是让学生了解传感器设备的类型和作用,以及如何对室内空气质量进行实时监测。用户可以添加传感器设备,例如温湿度传感器、PM2.5传感器,血氧饱和度传感器等,对室内空气质量和人体健康参数进行实时监测。5)掌握如何合理设置通风空调系统,选择合适的净化模式

该步骤的主要目标是让学生了解通风净化系统的作用和不同净化模式的效

果,以及如何操作通风净化系统。例如,用户可以调整通风口的大小和位置,选择紫外、活性炭、开窗、杀菌等精华模式。

6)掌握如何设置预警系统,进行预警信息处理

该步骤的主要目标是让学生了解预警系统的作用和预测精度,以及根据室内空气污染物与空气品质等级、对人体的健康损伤等“暴露-响应”关系等进行分析处理与预警。

7)掌握人体暴露模型类型、来源、功能,以及室内空气场流体力学模型如何模拟室内空气流场和污染物扩散

该步骤的主要目标是让学生了解人体暴露模型是指一种用于描述人体暴露于化学物质的数学模型,它可以考虑人体暴露途径、时间、频率等多个因素,从而计算出暴露剂量。学生需要了解不同类型的人体暴露模型,包括接触、吸入、食入等途径,以及它们的应用场景和局限性。此外,学生还需要了解室内空气场流体力学模型的原理,即如何基于空气流动和污染物扩散的基本物理原理建立数学模型。在实验中,学生可以使用流体力学模拟软件来模拟室内空气流场和污染物扩散,以预测污染物在室内的传播路径和浓度分布情况。

8)掌握如何在虚拟平台,控制实际实验室的系统,以及如何在虚拟平台,如何模拟不同污染物排放强度以及不同通风净化方案的效果。

学生在虚拟平台上控制实际实验室的系统,以实现对不同污染物排放强度和不同通风净化方案效果的控制操作,学生将掌握如何使用虚拟控制平台对实验室环境进行实时监测,并了解如何调整实验室的通风净化系统,以控制室内污染物的扩散和分布。戏外,学生还将学会如何使用虚拟平台模拟实验室不能实现的、不同污染物排放强度和不同通风净化方案的效果,并通过模拟结果进行分析和比较,以评估不同方案的优缺点。通过这些实验,学生可以深入了解室内空气质量和通风净化系统的工作原理,并掌握如何在实际实验室和虚拟平台上进行有效的

控制和模拟。

9)能够分析并评估室内空气质量,并提出相应的改进方案和建议

根据实验结果和监测数据,对室内空气质量进行评估和分析,包括空气质量指标的变化趋势、污染源的特点及其对空气质量的影响等。根据评估结果,提出相应的改进方案和建议,如增加通风次数、加强净化设备的功能、优化人员活动等,以提高室内空气质量。

10)实验报告完成度良好,并可进行讨论和分享

根据实验过程和结果,撰写实验报告,包括实验的目的、方法、过程、结

果、分析和结论等内容。在讨论和分享环节,学生可以分享自己的实验经验和感受,交流和比较不同室内环境和空气净化设备的优缺点,提高对室内空气质量的认识和理解。

1)在添加不同数量和类型的人物角色的情况下,当人数过多时,室内空气质量可能会受到影响,导致PM2.5、CO2等污染物浓度升高,超出国家标准,这时需要采取合适的通风方式来改善室内空气质量,例如:开窗、提高换气次数等。

2)在设置不同活动强度的人物角色的情况下,健身房高强度运动的人可能会产生更多的CO2和PM2.5等污染物,导致室内空气质量降低,需要及时开启通风净化设备来保证室内空气质量。

3)在选择不同类型的污染源的情况下,室内空气质量受到的影响也不同。例如,烹饪过程中可能会产生大量的挥发性有机化合物和PM2.5等污染物,需要烹饪过程中及烹饪结束后一段时间内开启强力通风设备来保证室内空气质量。

4)在操作通风净化系统时,不同的净化模式可能会对室内空气质量产生不同的影响。例如,在过滤模式下,有些过滤器只净化PM2.5,但不净化气态污染物;若采用净化器,只对净化器周边一定范围内空气质量起作用;若选用负离子,要考虑是否产生臭氧。因此需要在通风时进行合理调整。

5)在添加预警系统的情况下,预警系统对室内空气质量的预测准确性将对整个实验结果产生重要影响。如果“暴露-响应”的关联机制选择正确,那么预警系统就能够准确地预测到空气污染事件,然后采取适当的措施,便可及时避免空气污染对人体健康造成的影响。

开发技术

3D仿真

开发工具

Unity3D

服务器

CPU 8 核、内存32GB、磁盘512GB、

显存16GB、GPU型号NVIDIARTXA4000

操作系统

Windows Server

具体版本:

数据库

SQLServer

备注说明(需要其他硬件设备或服务器数量多于1台时请说明)

是否支持云渲染:●是○否

相关实验
团队成员
王丽娜|研究员/博导
负责人

Tel:021-31248932

Email:wanglina@fud.edu.cn

研究方向:大气气溶胶科学与技术,环境健康与毒理

个人主页:https://environment.fudan.edu.cn/5b/9d/c26241a351133/page.htm