课程编号：

02C1891

课程名称：

环境工程仪表与自动化

学分/学时：

1/32（讲课:32）

英文名称：

Instrument and Automation of Environmental Engineering

大纲执笔人：

周翠红

大纲审核人：

陈家庆

适用专业：

环境工程

先修课程：

电工电子学、水污染控制工程、大气污染控制工程

大纲更新时间：

2017年1月

专业毕业要求

指标点

课程教学目标

达成途径

2.2能够将工程科学基本概念和理论运用到环境工程问题的表述和解决之中。

课程教学目标1、2、3

课堂讲授：重点突出、思路清晰、注重师生互动交流，及时掌握学生学习情况，关注每一个学生的学习；

研讨课：以大气污染控制工程领域的自动化仪表与设备内容为重点，通过学生课前自学，提交项目报告，小组研讨交流，掌握教学内容；

课后作业：每次课后都留有保证巩固学习内容的课后作业，书面作业并全批全改，及时反馈。

项目教学：组建34人项目小组，通过查阅文献和撰写大气污染控制工程领域的自动化仪表与设备自学报告。

实例教学：比较曝气池供气量控制中几种控制方法的优点，再比较两种定DO浓度控制的优缺点。

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1. 自动控制基础知识

1.1 自动控制系统的概念与构成

1.2 传递函数与环节特性

1.3 自动控制系统的过渡过程及品质指标

1.4. 自动控制的基本方式

1.5 控制科学与技术的发展

掌握：自动控制系统的概念与构成，自动控制系统的分类。

了解：传递函数的概念，典型环节的动态特性及传递函数。

了解：典型输入信号的特性，自动控制系统的静态特性与动态特性，自动控制系统的过渡过程及品质指标。

了解：控制系统的几种分类形式，控制方式的选择和控制参数整定方法。

了解：计算机控制系统和智能信息处理技术基础知识，控制理论的完善与控制技术的发展和本课程特点。

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1

2

2.  给排水自动化仪表与设备

2.1 检测技术基础

2.2 典型水质检测仪表

2.3 水质自动监测系统

2.4 工作参数在线检测仪表

2.5 可编程控制仪表与执行设备

掌握：检测的概念和组成。

了解：检测仪表的性能指标和发展方向。

了解：典型水质检测仪表的分类和应用。

掌握：pH值、电导率、溶解氧、浊度、生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)、紫外(UV)吸收、总有机碳(TOC)、总需氧量(TOD)等典型水质检测仪表的原理和应用。

掌握：水质自动监测站(点)的选定依据；掌握自动站水样的采集方法。

了解：自动监测的项目和仪器的选定；理解数据的传输及处理方式等

掌握：流量、压力、液位等检测仪表的原理和类别。

了解：PLC的基本组成和工作原理；了解PLC的性能指标与发展趋势；掌握往复泵和离心泵的调节原理和方法；了解调节阀的基本特性。

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1、2、3

3

3. 水泵及管道系统的控制调节

3.1 调节的内容与意义

3.2 水泵—管路的调节控制

3.3 恒压给水系统控制技术

3.4 污水泵站组合运行系统

3.5 给水监控与调度系统

了解：水泵及管道系统调节的内容与意义。

掌握：水泵—管路的双位控制系统；了解水泵的调速方法；理解水泵的调速方法和运行方式。

了解：变频调速恒压给水技术的原理；气压给水系统的常见控制问题。

掌握：恒压给水系统压力控制点的位置选择；变频调速给水系统中水泵的组合优化方式及选择。

了解：污水泵站组合运行控制系统的构成和系统软件设计方法；运行效益分析。

了解：给水监控与调度系统结构和功能。

掌握：给水监控与调度系统的数据管理方式和应用；中心调度室的主要设施及功用

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1、2

4

4. 给水处理系统控制技术

4.1 混凝投药单元的控制技术

4.2 沉淀池运行控制技术

4.3 滤池的控制技术

4.4 氯气的自动投加与控制技术

4.5 供水企业监视控制和数据采集(SCADA)系统

了解：混凝控制技术与分类。

牢固掌握：流动电流混凝控制技术、透光率脉动混凝投药控制技术和透光率脉动混凝投药控制技术等几种典型的混凝控制技术的原理及应用。

了解：沉淀池运行控制技术的分类；通过几个应用实例进一步理解沉淀池的运行控制。

掌握：滤池控制的基本内容与基本方式；虹吸滤池的运行控制技术和方法。

掌握：V型滤池的监控系统构成。

掌握：氯投加系统与设备的组成和特点；氯气投加的自动控制技术原理及实施。

了解：氯气的自动投加与控制技术应用中的一些问题。

掌握：供水企业SCADA系统的概念； SCADA系统的检测及控制功能。

了解：SCADA系统的总体结构和系统站点的组成。

5

1、2、3

5

5. 污水处理厂的检测仪表与ICA技术

5.1 概述

5.2 检测仪表与方法的选择

5.3 污水处理厂常用的检测方法与仪表设备

5.4 污水处理系统ICA技术及其现状

掌握：污水处理厂安装检测仪表设备的目的；设计与安装仪表设备的要点；污水处理厂的常规检测项目与取样方法等。

了解：检测仪表的安装位置与检测对象的类别；检测仪表与方法的选择。

牢固掌握：流量的检测方法与常用设备；污泥浓度、有机物的检测方法与仪表；呼吸仪的检测原理及其测量方法。

了解：营养物在线传感器的原理及测量方法；采样系统的构成；检测信号的变换方法及原理；信号的接收及其仪表设备与设置。

牢固掌握：污水处理系统ICA技术的概念和原理。

了解：ICA技术及其运行目标以及在国外的应用现状；ICA技术的限制性和促进性因素。

4

1、2、3

6

6. 污水处理厂的监视控制与自动控制

6.1 概述

6.2 污水处理厂的计算机控制系统

6.3 污水泵站的自动控制及其设备

6.4 生物脱氮系统的控制和优化

6.5 厌氧生物处理系统的过程控制

6.6 SBR的控制与优化

6.7 生物除磷系统的控制与优化

6.8 污水处理厂的自动控制及应用

了解：污水处理厂的监视控制方式与项目的选择；常用的监视控制仪表设备及其选择。

了解：计算机控制系统的基本组成与特点；计算机控制系统的设备选择方法。

掌握：计算机控制系统的分类；理解计算机控制系统的规划与设置。

掌握：污水泵站的自动控制方法；污水泵站计算机控制与管理系统的应用。

了解：污水泵站的远距离监视控制方法

牢固掌握：曝气量和DO浓度、内循环回流量、外碳源投加量、SRT和污泥排放量、污泥回流量的控制方法；分段进水控制的原理与方法。

了解：厌氧处理工艺的控制目标和主要测定变量，pH值和Eh对厌氧消化过程的影响；温度对厌氧生物处理的影响；厌氧生物处理过程中的监测和控制方法；厌氧消化过程中硫化氢毒性物质的控制方法。

了解：厌氧消化过程的控制因素。

了解：实现SBR法自动控制的必要性和SBR法自动控制的策略及意义；SBR法计算机自动控制系统的研制策略。

掌握：以DO、pH和ORP作为SBR法的实时控制参数的控制技术。

了解：生物除磷系统的主要环境影响因素。

掌握：生物除磷工艺系统的优化设计和生物除磷工艺的运行优化。

了解：常用污水预处理设施及其功能；加氯消毒混合池、污泥浓缩池、厌氧消化池的自动控制技术。

掌握：曝气池、二次沉淀池、脱水机的自动控制技术及实施理解污泥脱水预处理设施的自动控制技术及方法。

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1、2、3

成绩组成

考核/评价环节

分值

考核/评价细则

对应的教学目标

平时成绩

30%

平时作业

15

主要考核学生对每节课知识点的复习、理解和掌握程度，计算平均成绩再按15%计入总成绩。

课程教学目标1、2

项目学习

15

根据小组综述文章、汇报PPT、小组成员互评，综合评价学生的各项能力。按15%计入总成绩，具体见评分标准。

课程教学目标1、2、3

期末考试

70%

期末考试卷面成绩

70

根据课程教学目标和学时安排，主要考核控制基础知识，给排水自动化仪表与设备，水泵及管道系统的控制调节，给水处理系统控制技术，污水处理系统的专用检测仪表与检测技术，污水处理系统的控制技术，以卷面成绩的70%计入课程总成绩。考试的题型为：基本概念题和综合应用题。

课程教学目标1、2

教学目标

考核内容

评价依据

评价标准

优

良

中

及格

不及格

掌握环境工程仪表选择与自动控制方案选择的知识

安全环保责任意识；

初步的解决复杂工程问题能力；

方案设计；

演示文稿；

项目学习表现。

按设计任务书要求独立完成全部内容并准确无误，方案设计正确；有较强的文章组织能力和文字表达能力；能通过团队合作提前完成调研任务与文献并制作演示文稿，现场演示完整，有一定创新；能正确合理的分析控制系统，阐述非常准确、清晰，准确回答问题。

整体方案设计满足要求，文章组织能力和文字表达能力较好；能通过团队合作准时的完成调研任务与文献并制作演示文稿；答辩阐述合理，语言表达基本正确，能运用所学知识理论联系实际，回答问题较好。

整体方案设计无误，但有的部分方案不太合理。原理论述较清楚。能通过团队成员的帮助下完成调研任务与文献并制作演示文稿现场演示基本完整；答辩论述较正确，语言表达较准确，但有部分地方阐述模糊，回答部分问题。

整体方案设计基本合理；有一定的团队意识，演示文稿质量一般；论述较合理，回答问题不准确。

整体方案设计不合理。团队意识差，演示文稿质量一般；论述较合理，回答问题不准确。

具有环境工程过程的自动控制方案的设计能力和初步的解决复杂工程问题的能力

技术文献检索与应用能力；

书面表达能力；

口头表达能力；

演示文稿；

答辩；

具有获取与运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力

团队合作能力。

方案设计；

答辩；

序号

课程教学目标

通过本课程的学习，我达成了课程教学目标

完全同意

同意

基本同意

不同意

完全不

同意

1

课程教学目标1：掌握环境工程仪表选择与自动控制方案选择的知识：通过课堂讲授、研讨课和布置课外作业，让学生了解控制基础知识，给排水自动化仪表与设备，水泵及管道系统的控制调节，给水处理系统控制技术，污水处理系统的专用检测仪表与检测技术，污水处理系统的控制技术等。

2

课程教学目标2：具有环境工程过程的自动控制方案的设计能力和初步的解决复杂工程问题的能力：通过课堂讲授、项目学习、课堂研讨，培养学生初步的自动控制方案的设计能力；通过项目学习，查阅技术文献，应用自动控制相关知识，并体现创新意识，考虑环保、技术经济等因素，完成仪表配置方案，培养学生初步的解决复杂工程问题，掌握针环境工程过程控制，进行需求定义和建模分析，提出系统的解决方案。

3

课程教学目标3：具有获取与运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力：培养学生掌握主要文献检索工具和互联网搜索引擎的使用方法，能够利用互联网和文献检索工具收集典型大气污染控制工程领域的自动化仪表与设备的资料，使学生对环境工程仪表与自动化的发展方向有一定的了解，激发在此领域中继续学习和研究的愿望，为后续课程的学习做准备。

指标点

评价依据

评价方法

2.2

平时成绩（课后作业、项目学习）、期末考试成绩。

平时成绩（课后作业、大作业、项目学习）30%，期末考试成绩70%，总分100分。