時間:2022-10-01 17:16:21
導(dǎo)言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇智能電子技術(shù)論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
二、先進電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的發(fā)展趨勢
(一)改善電網(wǎng)電能質(zhì)量與電力市場社會的可持續(xù)高速發(fā)展離不開高質(zhì)量的電能,而且對電能的質(zhì)量要求也越來越高。我國正在建立世界電壓水平最高、規(guī)模最大的AC/DC混合網(wǎng),而大規(guī)模的風(fēng)電場、光伏發(fā)電以及微型電網(wǎng)等,其對電能的質(zhì)量都帶來了較大的負面影響。另一方面,現(xiàn)在用戶在電力市場中的參與在進一步的增加,想要提高電網(wǎng)電能的質(zhì)量,就要對電網(wǎng)的配電效率以及用戶規(guī)范等方面都進行重視,這是智能化電網(wǎng)發(fā)展的一個重要的方向。
(二)保障電網(wǎng)電力電子裝置的可靠性當(dāng)前我國的電力系統(tǒng)正在逐步完善中,但是還沒有形成一個健全的應(yīng)用電力電子裝置的可靠性、經(jīng)濟性評估體系。安全使用電力電子技術(shù)也是智能電網(wǎng)的一個重要課題,同時現(xiàn)在仿真技術(shù)的不足,也對電力電子技術(shù)的發(fā)展進行了限制,因此想要促進其發(fā)展就要提高電力系統(tǒng)的安全可靠性。
(三)直流輸電技術(shù)目前先進電力電子技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)取得了十分突出的成績,常規(guī)直流輸電的關(guān)鍵技術(shù)問題已經(jīng)在2010年突破,并且我國也實現(xiàn)了百兆級的柔性直流輸電工程的示范。在發(fā)展的過程中,電子電力技術(shù)也在不斷的進步與完善,在未來的發(fā)展之中將會取得更好的成績。預(yù)計在2020年實現(xiàn)直流聯(lián)網(wǎng)及特高壓直流輸電的核心裝置的自主知識產(chǎn)權(quán),使新型直流輸電進入到試驗階段。在2030年的時候,建立基于智能電網(wǎng)的直流輸電體系,使其在直流輸電技術(shù)領(lǐng)域得到更好的應(yīng)用。
(四)靈活交流輸電技術(shù)我國電網(wǎng)技術(shù)在不斷的發(fā)展,其預(yù)計在2020年將完成新型FACTS裝置在智能電網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用,并且實現(xiàn)靈活交流輸電技術(shù)以及其應(yīng)用的智能化升級工作。2030年爭取實現(xiàn)建立一個完整的電力電子技術(shù)以及其產(chǎn)品的智能化體系。
(五)電能質(zhì)量技術(shù)在2020年,我國智能電網(wǎng)將會發(fā)展到能夠解決智能配電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)問題,實現(xiàn)新型的配電網(wǎng)的智能化技術(shù),在全國的范圍內(nèi)推廣定制電力園區(qū)。在2030年將會完成標準化定制電力產(chǎn)品以及電能質(zhì)量的分級體系,實現(xiàn)大規(guī)模的定制電力技術(shù)。
2先進電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用
柔流輸電包括SVC和STATCOM,通過SVC進行無功補償?shù)碾妷狠敵鲋C波大、基波損耗高、占地面積較大,因此,用STATCOM進行無功補償成為電力系統(tǒng)無功補償?shù)闹饕椒ālo止同步補償器(StaticSynchronousCompensator,STATCOM)是柔流輸電系統(tǒng)的核心裝置和技術(shù)之一。1976年,美國人L.Gyugyi第一次提出了它的概念,即利用半導(dǎo)體變流器進行無功補償?shù)睦碚?。通過對系統(tǒng)無功功率實現(xiàn)動態(tài)無功補償,提高系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性,確保系統(tǒng)運行安全,改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能。與傳統(tǒng)的無功補償裝置相比,STATCOM裝置能夠連續(xù)調(diào)節(jié)無功,輸出諧波小,器件損耗低,運行范圍寬,調(diào)節(jié)速度快,可靠性高等優(yōu)點;其輸出電流在電網(wǎng)電壓低時不受影響,具有較硬的低壓無功功率特性;而且接入系統(tǒng)后不會改變系統(tǒng)阻抗特性引起振蕩。近年來,世界上有很多學(xué)者都從事STATCOM裝置的研究工作,無論是裝置容量還是產(chǎn)品性能都有了很大的提高。新型電力電子器件(如:IGBT、GTO、IGCT等)、多重化、多電平和單相橋串聯(lián)等技術(shù)被應(yīng)用到STATCOM裝置中,以提高裝置容量和電壓等級,并通過現(xiàn)代控制技術(shù),提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性,改善裝置輸出諧波。
許多先進的控制方法,例如遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制、模糊控制、比例積分(PI)控制、微分代數(shù)控制、魯棒性自適應(yīng)控制等被應(yīng)用到STAT-COM裝置非線性特性的研究中。在世界上針對STATCOM裝置的研究工作中,STATCOM裝置的仿真建模及其控制方法研究始終是重點。世界各國對STATCOM的研究,STATCOM技術(shù)和應(yīng)用情況都取得了突破性的進展?,F(xiàn)代電力電子技術(shù)、多重化、多電平和單相橋串聯(lián)等技術(shù)使STATCOM工作性能得到很大的提高。再加上先進控制方法的加入更提高了STATCOM工作的穩(wěn)定性,使之在電力系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用更加廣泛。關(guān)于STATCOM的研究有很多問題,但是最重要的還是它的建模和控制問題,這將直接影響著STATCOM的整體性能。國際上關(guān)于STATCOM的研究由來已久,日本是最先運用STATCOM裝置的國家,緊接著美國也在STATCOM的研究上取得成功,并和日本聯(lián)合研制了世界上第一臺采用GTO進行逆變的STATCOM,在1991年投入運行取得很好的效果。之后的德國在1997年也研制出大型的STATCOM裝置并在丹麥的風(fēng)電場投入運行。我國雖然起步晚,但是發(fā)展速度極快,清華大學(xué)在1999年研制出20Mvar的STATCOM裝置,在2011年我國南方電網(wǎng)研究出世界上最大容量的STATCOM裝置,并在東莞投入運行取得良好的效果。從此我國成為能夠研制出大容量STATCOM裝置的國家之一,但是仍有許多不足之處有待改進。
隨著汽車工業(yè)與電子工業(yè)的不斷發(fā)展,在現(xiàn)代汽車上,電子技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛,汽車電子化的程度也越來越高。汽車技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合催生出汽車電子技術(shù)概念。電子技術(shù)在現(xiàn)代汽車工業(yè)中的廣泛應(yīng)用加快了電子汽車的發(fā)展趨勢,推動了汽車功能的多元化和便捷化。
一、汽車電子技術(shù)
現(xiàn)代電子技術(shù)與汽車工業(yè)的結(jié)合促成了電子汽車概念的誕生和實現(xiàn),概括地來說當(dāng)前的汽車電子技術(shù)主要包括:智能化集成傳感器:提供用于模擬和處理的信號,而且還能對信號作坊大處理。同時,他還能自動進行時漂、溫漂和非線性的自動校正,具有較強的抵抗外部電磁干擾的能力,保證傳感器信號的質(zhì)量不受影響;嵌入式微處理機已廣泛地應(yīng)用與安全、環(huán)保、發(fā)動機、傳動系、速度控制和故障診斷中。軟件技術(shù):隨著汽車電子技術(shù)應(yīng)用的增加,對有關(guān)控制軟件的需求也相應(yīng)增加,并可能要求進一步計算機聯(lián)網(wǎng)。因此,要求使用多種語言,并開發(fā)出通用的高水平軟件,以滿足多種硬件的要求。轎車上多通道傳輸網(wǎng)絡(luò)將大大地依賴于軟件;多通道傳輸技術(shù),多通道傳輸技術(shù)的采用,對電子控制集成化的實現(xiàn)是十分必要和有效的。采用這種技術(shù)后,使各個數(shù)據(jù)線成為一個網(wǎng)絡(luò),以便分享汽車中心計算機的信息。汽車車載電子網(wǎng)絡(luò):汽車電子設(shè)備發(fā)展的一個重要趨勢是大量使用微處理機來改善汽車的性能。隨著電控器件在汽車上越來越多的應(yīng)用,車載電子設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信變得越來越重要。為了進一步提高行使的經(jīng)濟性,溫度及車速等信息必須在不同控制單元間交換。由此,以分布式控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)造汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是很有必要的。集成化技術(shù):汽車電子技術(shù)的一個發(fā)展趨向是功能集成化,從而實現(xiàn)更經(jīng)濟、更有效以及可診斷的數(shù)據(jù)中心。光導(dǎo)纖維:汽車電子技術(shù)的進步,已使各系統(tǒng)控制走向集中,形成整車控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)除了中心電腦外,甚至包括多達23個微處理器及大量傳感器和執(zhí)行部件,組成一個龐大而復(fù)雜的信息交換與控制系統(tǒng)等。
二、國內(nèi)汽車電子技術(shù)發(fā)展
電子技術(shù)在汽車工業(yè)中的應(yīng)用加快了汽車技術(shù)的升級和突破,自20世紀80年代以來,汽車工業(yè)的長足發(fā)展,也是以電子技術(shù)(特別是計算機、集成電路技術(shù))為動力而實現(xiàn)的。采用電子技術(shù)是解決汽車所面臨的諸多技術(shù)問題的最佳方案。因此一國電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平及其在汽車工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用情況決定了其在未來軌跡汽車行業(yè)競爭中的地位和影響力。目前,國產(chǎn)汽車的電子技術(shù)應(yīng)用多數(shù)還處于初級階段。只有少數(shù)廠家,主要集中在一些中外合資和國內(nèi)較為先進的汽車生產(chǎn)廠家,開始將電子控制裝置應(yīng)用在汽車工業(yè)中。國內(nèi)現(xiàn)在采用的電子裝置主要包括發(fā)動機的燃油噴射、電子點火控制、汽車安全性方面的安全氣囊,ABS等領(lǐng)域,而且多數(shù)為直接引進國外產(chǎn)品組裝,國內(nèi)科研院所目前有關(guān)汽車電子技術(shù)應(yīng)用的研究也主要集中在發(fā)動機控制、電控懸架、ABS系統(tǒng)等幾個方面,在汽車的電子網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、GPRS導(dǎo)航及智能交通系統(tǒng)的研究等方面與國外還有一定差距。
三、現(xiàn)代電子技術(shù)促進汽車智能管理的發(fā)展
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民群眾對汽車工業(yè)要求的逐步提高,當(dāng)前的電子技術(shù)在汽車工業(yè)領(lǐng)域里得到了很好較快較好的應(yīng)用。汽車智能管理系統(tǒng)就是這一應(yīng)用的重要體現(xiàn)。車輛智能管理儀(以下簡稱管理儀)硬件構(gòu)成主要由CPU,數(shù)據(jù)存儲器擴展電路、IC卡接口電路、GPS接收電路、光電隔離的輸入、輸出電路、數(shù)碼相機控制電路、指示燈、蜂鳴器及電源部分組成。采用GPS接收機接收衛(wèi)星的信號,經(jīng)過計算后可得出車輛所處的經(jīng)緯度、行駛速度、行駛方向等參數(shù)。管理儀還能夠采集與司機操作有關(guān)的數(shù)據(jù),如剎車、遠光燈、近光燈、左右轉(zhuǎn)向燈、喇叭、霧燈、制動氣壓、車門開關(guān)等參數(shù)。管理儀根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時間間隔和特殊事件的觸發(fā),將有關(guān)數(shù)據(jù)保存入IC(IntelligentCard)卡中。根據(jù)這些數(shù)據(jù),車輛管理部門就可以對車輛的歷史運行狀況進行檢查、管理,以確定車輛是否按照規(guī)定的要求運行。管理儀還能夠?qū)ψ罱?5次停車前,每次停車前50秒的所有信息進行詳細記錄,GPS數(shù)據(jù)的采集速度受GPS系統(tǒng)的限制,每秒鐘記錄1次,其他參數(shù)每隔0.2秒記錄一次。管理儀還具有數(shù)碼照相機的控制接口,可以根據(jù)外部觸發(fā)信號,對車內(nèi)的情景拍照。
汽車工業(yè)是高科技工業(yè),汽車性能的每一步提升都伴隨著新技術(shù)、新工藝的運用。電子技術(shù)是21世紀推動經(jīng)濟發(fā)展和社會變革的重要技術(shù)之一,電子技術(shù)的發(fā)展及其在汽車工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用將有效提升汽車工業(yè)的發(fā)展水平。
參考文獻:
[1]高艷青:《現(xiàn)代電力電子及電源技術(shù)的發(fā)展趨勢》,載《電腦與電信》2007,1.
[2]張慶湘:《淺析電子技術(shù)在現(xiàn)代汽車工業(yè)中的發(fā)展與應(yīng)用》,載《企業(yè)技術(shù)開發(fā)》2007,6.
[3]李衛(wèi)東:《淺談電子技術(shù)在現(xiàn)代汽車工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用》,載《中國職工教育》2005,9.
二、智能化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢
(一)免去了控制模型的建立
在電氣工程的傳統(tǒng)工作中,自動化系統(tǒng)控制的實現(xiàn)必須有控制模型的建立。但是,在實際的操作中,被控制對象往往需要十分復(fù)雜的動態(tài)方程,這就影響了精確效果的獲得。由此,在設(shè)計對象模型的環(huán)節(jié)中,經(jīng)常會遇到無法科學(xué)預(yù)測、無法準確估量的一系列困難。然而,智能化系統(tǒng)的出現(xiàn),使這些困難得到了較好解決,極大促進了工作效率的提升,同時對于一些不可控制的因素,也實現(xiàn)了較好的控制,大大提升了自動化控制器的準確性。
(二)實現(xiàn)了便捷的電氣系統(tǒng)控制
智能化控制器的實際應(yīng)用實現(xiàn)了更加便捷的電氣系統(tǒng)控制,隨時都可以完成對系統(tǒng)控制程度的有效調(diào)整,極大提升了系統(tǒng)的整體工作性能,是對自動化控制順利實現(xiàn)的進一步保障。從這一項優(yōu)勢中就可以看到,和傳統(tǒng)的自動化控制器相比較,在任何條件下,智能化控制器都具有更加完善的調(diào)解控制功能,在電氣工程的自動化實踐應(yīng)用中占據(jù)優(yōu)勢。
(三)實現(xiàn)了一致性的智能化控制
在自動化控制中的數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié),智能化控制器可以實現(xiàn)一致性的智能化控制,很好解決了不同數(shù)據(jù)的處理困難。而且,在自動化控制的標準執(zhí)行上,即使遇到陌生的數(shù)據(jù),也依舊可以獲得具有較高準確度的估計。但是,如果發(fā)現(xiàn)智能化控制器在實際的應(yīng)用中沒有發(fā)揮出理想的效果,一定要全面排查工程的各個細節(jié),細致地進行分析,不能盲目的否定智能化控制技術(shù)。
三、智能化技術(shù)的實踐應(yīng)用
(一)系統(tǒng)病因診斷
在電氣工程診斷工作中,采用傳統(tǒng)的人工手段具有較強的復(fù)雜性,雖然對工作人員要求十分嚴格,但是也無法獲得較為準確的診斷病因。在電氣工程工作中,實現(xiàn)自動化控制的過程中經(jīng)常會遇到一些如設(shè)備、數(shù)據(jù)等方面的問題,這是不可能避免的,采用傳統(tǒng)的人工診斷辦法不能確保病因處理的及時性,而且處理效果也不佳。但是,智能化技術(shù)的廣泛應(yīng)用,使得自動化控制工作的診斷效率得到大幅度提升。而且,定時檢測診斷應(yīng)用,有效避免了一些不必要的問題。
(二)系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化
在電氣工程發(fā)展中,傳統(tǒng)的工程設(shè)計需要工作人員進行多次重復(fù)的實驗操作和改良,而且,在這一工作過程中,對工作人員的工作素質(zhì)也有著較高的要求,既需要工作人員掌握一定的專業(yè)設(shè)計知識,還需要工作人員能夠很好的將知識理論應(yīng)用于實踐工作中。但是,在實際的設(shè)計工作中,工作人員往往不能做到全面的考慮,經(jīng)常會漏掉一些具體的問題。所以,一旦發(fā)現(xiàn)復(fù)雜問題,很多情況下都不能做到及時解決。而智能化技術(shù)的出現(xiàn),較好解決了這一問題。設(shè)計工作可以借助于計算機網(wǎng)絡(luò)完成,也可以借助于相關(guān)的軟件完成,既保證了設(shè)計中數(shù)據(jù)的準確性,也實現(xiàn)了設(shè)計樣式的豐富化,更能夠做到對復(fù)雜問題的及時處理,較好保證了自動化控制的穩(wěn)定性。
(三)系統(tǒng)的自動化控制
在電氣工程中,智能化技術(shù)可以應(yīng)用于多個控制環(huán)節(jié),能夠很好的實現(xiàn)整體性的自動化控制。智能化技術(shù)的主要控制工作是借助于三種手段實現(xiàn)的,一是模糊控制,二是專家系統(tǒng)控制,三是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。運用這三種控制手段,極大提升了自動化控制效率,使遠距離的自動化控制成為可能,增強了對電氣系統(tǒng)的運行反饋。特別是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,能夠?qū)崿F(xiàn)算法的反向?qū)W習(xí),在信號處理方面得到了較大應(yīng)用。
1.1故障診斷
電氣工程設(shè)備的工作時間長,難免會發(fā)生故障,由于電氣設(shè)施故障的非線性、復(fù)雜性及不確定性,一旦發(fā)生故障,往往需要大量的時間排查故障,效率低、準確率低。而智能化技術(shù)能夠有效解決這一問題。在故障發(fā)生前,一般儀器會出現(xiàn)一些人們很難發(fā)現(xiàn)的預(yù)兆,通過實時監(jiān)測儀器狀態(tài),在出現(xiàn)異常時及時報警并提示故障位置,在故障真正發(fā)生前避免故障,能夠在極大程度上減少維修時間。電氣工程中常常通過分析變壓器中滲漏油分解出來的氣體進行故障診斷,確定故障發(fā)生的范圍,并通過各種手段逐步縮小范圍,從而確定故障位置并提示派遣人員及時檢修。同時,智能化裝置可以記錄故障問題,為以后的故障診斷提供參考,使故障診斷更加安全可靠。
1.2智能控制
智能控制能夠在很大程度上實現(xiàn)電氣工程及其自動化的控制過程自動化,實現(xiàn)無人化管理和遠程管理,提高管理的高效性。尤其對于一些高危險、高難度的工作,如高壓控制,智能控制是必不可少的。相對于傳統(tǒng)的控制器,智能控制器的靈活性更好,更易調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的控制器在設(shè)置時需要精確考慮控制對象的動態(tài)方程,而實際涉及到的控制環(huán)境往往很復(fù)雜,存在很多不確定因素。但是智能控制不存在這方面問題,因為其在設(shè)計時并不涉及控制對象的模型。并且智能化控制器可以根據(jù)對響應(yīng)數(shù)據(jù)(如魯棒性變化、響應(yīng)時間、下降時間)的分析隨時調(diào)整系統(tǒng),調(diào)整后智能控制器的性能會大大提高,調(diào)整的過程并不需要專業(yè)人士在場,這樣就減少了大量的人力。以風(fēng)力發(fā)電廠智能化升壓站系統(tǒng)為例。智能化升壓站系統(tǒng)通過對過程層和間隔層設(shè)備升級,將一些模擬量和開關(guān)量數(shù)字化,有效運用光纖設(shè)備,實現(xiàn)間隔層和過程層的通信。站控層由系統(tǒng)主機、工作站、VQC等設(shè)備組成,是全站監(jiān)控、管理、調(diào)度中心。系統(tǒng)通過智能化控制,自動完成信息的采集、測量、控制、保護等功能,相比于傳統(tǒng)的升壓站系統(tǒng)在效率、有效性等方面有很大的提高。
1.3優(yōu)化設(shè)計
電氣設(shè)備的設(shè)計工作相當(dāng)繁瑣,需要綜合運用成套設(shè)備、電路、電機與電氣、電磁場、變壓器等學(xué)科的知識,并結(jié)合過去的設(shè)計經(jīng)驗。傳統(tǒng)的設(shè)計方式根據(jù)經(jīng)驗和實驗,手工完成設(shè)計,方案的達標率非常低,修改難度大,成本高,產(chǎn)品的開發(fā)周期也很長。應(yīng)用智能化技術(shù)能夠有效提高設(shè)計產(chǎn)品的質(zhì)量,縮短開發(fā)周期。智能化技術(shù)在這方面的應(yīng)用主要有專家系統(tǒng)和遺傳算法。其中,專家系統(tǒng)依據(jù)該領(lǐng)域的專家提供的知識經(jīng)驗,建立數(shù)據(jù)庫,在決策前模擬專家決策過程,做出合理決策,該技術(shù)比較前沿,目前尚處于研發(fā)階段,尚未得到大量應(yīng)用。遺傳算法是一種借鑒進化論的隨機化搜索方法,被廣泛運用于信號處理、組合優(yōu)化、自適應(yīng)控制等領(lǐng)域,在電氣設(shè)計產(chǎn)品的優(yōu)化上性能優(yōu)越。
1.4PLC技術(shù)
PLC(可編程邏輯控制器)具有高可靠性和抗干擾能力,廣泛應(yīng)用于自動控制領(lǐng)域。在一些大型的電力企業(yè)的輔助系統(tǒng)中,PLC已經(jīng)代替了一般的繼電控制器。PLC技術(shù)使用內(nèi)存,用程序方式存儲控制邏輯,并用半導(dǎo)體電路實現(xiàn)。PLC技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了供電系統(tǒng)的自動切換,用軟繼電器取代了實物器件,使供電系統(tǒng)更加安全可靠。并且,它能使用復(fù)雜的工作環(huán)境,具有良好的發(fā)揮性能,穩(wěn)定性強。
2.智能化技術(shù)在電氣工程及其自動化中的應(yīng)用前景
2.1優(yōu)勢分析
智能化技術(shù)在電氣工程及其自動化中相比于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)有巨大優(yōu)勢。傳統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)需要建立控制模型,運用數(shù)學(xué)方法分析,建立動態(tài)方程,但由于系統(tǒng)的復(fù)雜性,在實際應(yīng)用中往往會出現(xiàn)無法預(yù)料的問題,很難達到預(yù)期的效果。智能化系統(tǒng)可以從根本避免不可控因素,提高工作的效率。智能化技術(shù)可以實時監(jiān)控系統(tǒng),通過監(jiān)測響應(yīng)時間、下降時間等對系統(tǒng)進行實時調(diào)節(jié),使系統(tǒng)性能大大提高。因此,智能化系統(tǒng)比傳統(tǒng)的控制器更能適應(yīng)實際工作環(huán)境。另外,智能化技術(shù)擁有很強的一致性。在輸入不同的數(shù)據(jù)時具有同樣可靠的估計能力,有廣泛的適用性。
2.2性能方向
速度、精度及效率是電氣工程及其自動化的關(guān)鍵指標。在電力系統(tǒng)中采用智能高速處理器芯片,同時采用交流數(shù)字伺服系統(tǒng),能夠改善電力系統(tǒng)的動態(tài)特性和靜態(tài)特性,提高系統(tǒng)的速度、精度和效率。柔性化柔性化主要包括群控系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)這兩個方面。對于群控系系統(tǒng),必須按照生產(chǎn)流程的具體要求設(shè)計系統(tǒng),使系統(tǒng)能夠發(fā)揮最大的作用,完成信息流和物料流的動態(tài)調(diào)控。對于數(shù)控系統(tǒng),其強大的可裁剪性和覆蓋面可以滿足客戶的具體要求。
2.3功能方向
在功能方向上,主要包括設(shè)計用戶圖形界面、可視化計算、多媒體技術(shù)方面的發(fā)展。目前的操作系統(tǒng)一般都采用圖形界面,具有良好的人機交互性。在智能化系統(tǒng)中采用圖形化界面,通過窗口和菜單實現(xiàn)編程、圖像顯示、圖像模擬、仿真等功能,能夠降低操作者的門檻,方便非專業(yè)人士操作。通過可視化技術(shù),信息的表達不再是呆板的文字和數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成圖表,能方便操作者分析數(shù)據(jù),也可以高效地處理和解釋數(shù)據(jù)。同時,采用無圖紙設(shè)計、虛擬樣機技術(shù)等技術(shù),將可視化和虛擬環(huán)境相結(jié)合,能夠更加有效地提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。多媒體技術(shù)一般是將聲音、文字、圖像、視頻等融合在一起傳輸,如果將多媒體技術(shù)應(yīng)用于智能化系統(tǒng),可以更加綜合化、智能化地處理信息,能帶來很大的經(jīng)濟效益。
2.4體系結(jié)構(gòu)
通過集成化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化實現(xiàn)智能化技術(shù)在體系結(jié)構(gòu)方面的發(fā)展和完善??梢允褂酶呒啥鹊奶幚砥?、大規(guī)模集成電路FPGA、CPLD等提高軟硬件運行速度。器件的高度集成化能夠提高電路密度,減小器件體積,更加方便安裝和使用。將智能化技術(shù)模塊化,各模塊之間通過接口通信,這樣有助于技術(shù)的標準化和集成,也可以運用模塊的增減將智能化產(chǎn)品分級別銷售。將智能化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)使得人們能夠?qū)ο到y(tǒng)進行遠程監(jiān)控,隨時掌握系統(tǒng)狀況,使電氣工程的控制不受地域限制。也可以實現(xiàn)在一臺設(shè)備上控制其他設(shè)備,進行編程等操作。對于較小的電力系統(tǒng),遠程控制能夠節(jié)約電纜的增加數(shù),材料以及安裝費用,并且可靠性高、靈活性強;但是在通訊量大的系統(tǒng)中遠程控制會比較困難。
1.1智能電網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟社會的飛速發(fā)展,智能電網(wǎng)被廣泛的應(yīng)用到各區(qū)域中,出現(xiàn)的問題也不盡相同,具體表現(xiàn)在以下方面:第一,區(qū)域分布不平衡,發(fā)達地區(qū)和落后地區(qū)自動化技術(shù)存在明顯的差異;第二,技術(shù)手段尚未達到所有電網(wǎng)建設(shè)的需求,用電負荷受阻的現(xiàn)象時有發(fā)生;第三,智能電網(wǎng)的輸電設(shè)備、網(wǎng)架等基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)相對落后,無法適應(yīng)發(fā)電需要,嚴重的降低了效益;第四,可再生能源開發(fā)使用不夠充分,大量浪費的情況屢見不鮮,違背我國“可持續(xù)發(fā)展”政策的要求。除上文描述的狀況外,自動化技術(shù)還有很多問題亟待解決。
1.2智能電網(wǎng)的解決措施智能電網(wǎng)尚處于初級發(fā)展階段,每個國家都在積極探討如何將調(diào)度自動化技術(shù)更好的應(yīng)用到本國發(fā)展中,因為我國智能電網(wǎng)建設(shè)總體落后于一些發(fā)達國家,對其應(yīng)用更加迫切。所以,必須結(jié)合國情,綜合考慮用電總量、環(huán)保節(jié)能、安全可靠等問題,努力將經(jīng)濟社會效益和電網(wǎng)發(fā)展有機的結(jié)合起來。與此同時,針對一些實際情況,還要采取具體的措施。第一,制定高效的標準,指導(dǎo)智能電網(wǎng)的實施建設(shè);第二,做到具體問題具體分析,結(jié)合每個地方的實際特點,合理開發(fā)資源;第三,安排設(shè)置多種發(fā)電模式和電力存儲并存,更好的實現(xiàn)節(jié)約資源的目的;第四,不斷創(chuàng)新設(shè)計方案,提高電網(wǎng)的管理措施;第五,完善網(wǎng)絡(luò)、計算機等通訊技術(shù),避免運行時的阻礙。智能電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)的設(shè)計,如圖1所示。通過圖1的表述分析,不難看出智能電網(wǎng)的具體設(shè)計方案中包含通訊網(wǎng)絡(luò)、通訊接口、區(qū)域保護、智能化調(diào)度等多信息,實現(xiàn)調(diào)度自動化技術(shù)的合理應(yīng)用。
2調(diào)度自動化技術(shù)的未來發(fā)展方向
智能電網(wǎng)的發(fā)展前途將是無可限量的,在未來的建設(shè)體系中,很有可能會運用到AMI技術(shù),有效的連接電力系統(tǒng)和負荷信息兩部分內(nèi)容。在調(diào)度自動化系統(tǒng)中,將會包括智能機器人、三維GIS、高級配網(wǎng)等眾多高新技術(shù),并且區(qū)域之間的數(shù)據(jù)信息,能及時的進行傳送,相互學(xué)習(xí)更多的經(jīng)驗知識,不但增進彼此的共同進步,而且消除信息閉塞的情況。強大的自動化系統(tǒng),能使得繁瑣冗長的數(shù)據(jù)在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)進行整合,并且能任意調(diào)取所需的資料信息,形成完整的電網(wǎng)模型,這一系統(tǒng)具有功能卓越、靈活布控、層次眾多等優(yōu)點。建設(shè)信息構(gòu)架,在為信息提供共享平臺的同時,杜絕出現(xiàn)海量信息的篩選操作難題,便于及時有效的獲取一手資料。智能化電網(wǎng)將配電、輸電以及用戶資料整合規(guī)劃到既定的位置,實現(xiàn)電網(wǎng)互動供電[3],給用戶帶來極大的便利,實現(xiàn)靈活個性的供電需求,富余的電能可以作為投資或者應(yīng)急使用。對于智能電網(wǎng)建設(shè)而言,能隨時掌控用戶對電量的需求情況,預(yù)算估計可能的風(fēng)險,配置資源的使用、應(yīng)對突發(fā)狀況、節(jié)約電力資源、提高效率等,并且能樹立良好的公司形象,切實擔(dān)負起電力企業(yè)的責(zé)任。
2智能化技術(shù)的主要特點分析
對于很多人來說,智能化技術(shù)是一個陌生的詞匯,然而它卻與我們的生活息息相關(guān),下面我們就對它的主要特點進行闡述,幫助大家深入理解智能化技術(shù)。作為電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),電氣工程自動化控制對電力系統(tǒng)的正常運行存在著決定性的作用,為了保證電氣工程的順利發(fā)展,從而有效提升恒業(yè)的整體水平,對智能化技術(shù)進行應(yīng)用是大勢所趨。
2.1高精度與高效率
在電氣工程自動化控制中,精度與效率是兩項重要指標,在智能化技術(shù)指導(dǎo)留下,對多個CPU與高速CPU芯片進行使用,電氣工程控制工作效率與精度得到了顯著的提高。
2.2多系統(tǒng)控制
智能化技術(shù)的應(yīng)用可以有效減少相關(guān)工序,同時還能使工作效率得到顯著提高,目前該項技術(shù)在電氣工程自動化控制中的實際應(yīng)用正朝著系統(tǒng)控制的方向發(fā)展著。
2.3科學(xué)計算的可見性
在電氣工程自動化控制中,智能化技術(shù)的應(yīng)用可以對數(shù)據(jù)進行有效的處理,不僅可以通過文字和語言進行信息交流,同時還能利用圖形與動畫實現(xiàn)信息交流,這在很大程度上提升了工作的效率。
3智能化技術(shù)在電氣工程自動化控制中的應(yīng)用
在電氣工程自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用智能化技術(shù),有效提升了系統(tǒng)的工作效率,降低了工作人員的壓力,對于電氣工程自動化控制中智能化技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在三個方面:(1)怎樣將智能化技術(shù)應(yīng)用到電氣工程中對病因的診斷與維修之中;(2)如何對電氣產(chǎn)品與設(shè)備進行優(yōu)化設(shè)計;(3)通過怎樣的形式對電氣工程智能化控制進行實現(xiàn)。
3.1對電氣工程自動化控制中的病因進行診斷
利用傳統(tǒng)的人工方式對電氣工程系統(tǒng)中的病因進行診斷是非常復(fù)雜的,同時對工作人員的要求也非常高,而且也不能對病因進行準確的診斷。在電氣工程自動化控制中難免會發(fā)生一些設(shè)備和數(shù)據(jù)問題,依靠人工診斷方式往往不能對病因進行及時的診斷與處理。而智能化技術(shù)的應(yīng)用不僅可以使病因診斷的效率得到明顯提高,同時還可以使定時檢測與診斷得到實現(xiàn),在這一過程中很多問題的出現(xiàn)都會得到避免。
3.2對電氣工程設(shè)計進行優(yōu)化
在傳統(tǒng)電氣工程設(shè)計中,往往需要通過工作人員在工作過程中進行反復(fù)的實驗才能完成。在這一過程中工作人員很有可能不會考慮到一些具體情況。如果真的出現(xiàn)復(fù)雜性的問題,也不能對其進行及時的解決,在這種情況下,工作人員不僅要掌握大量的專業(yè)設(shè)計知識,同時還要很好的將自己已經(jīng)掌握的理論知識運用到實際應(yīng)用中。智能化技術(shù)得到應(yīng)用以后,設(shè)計人員就可以利用計算機網(wǎng)絡(luò)和相應(yīng)的軟件對電氣工程自動化控制進行設(shè)計,這樣一來,設(shè)計數(shù)據(jù)的準確性得到而來增加,同時設(shè)計樣式也非常豐富,另外,還能對一些復(fù)雜問題進行及時的處理,電氣工程自動化控制的順利運行就得到而來有效的保證。
3.3對整個電氣工程進行自動化控制
電氣工程控制系統(tǒng)中存在著很多控制環(huán)節(jié),智能化技術(shù)的應(yīng)用正好可以使對整個電氣工程的自動化控制得到實現(xiàn)。智能化技術(shù)在應(yīng)用過程中通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊控制等方式實現(xiàn)對電氣工程的自動化控制。其中,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的應(yīng)用是非常關(guān)鍵的,它可以進行反向的算法,同時具有多層次的結(jié)構(gòu)。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的子系統(tǒng)中,其中的一個子系統(tǒng)可以結(jié)合系統(tǒng)參數(shù)對轉(zhuǎn)子的速度進行調(diào)控與判斷,而另一個子系統(tǒng)就可以按照以上參數(shù)對轉(zhuǎn)子的速度進行判斷與控制。目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制已經(jīng)在識別模式以及信號處理等方面得到了廣泛的應(yīng)用。智能化手段的應(yīng)用使電氣工程的遠距離與無人操控自動化控制得到了實現(xiàn),通過公司局域網(wǎng)的幫助,智能化技術(shù)的應(yīng)用使得對電氣系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的實際運行情況進行了詳細的反饋分析。
一、引言
教職成[2011]9號文《教育部關(guān)于推進中等和高等職業(yè)教育協(xié)調(diào)發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出,要以科學(xué)定位為立足點,優(yōu)化職業(yè)教育層次結(jié)構(gòu),構(gòu)建現(xiàn)代職業(yè)教育體系,樹立系統(tǒng)培養(yǎng)的理念,堅持就業(yè)導(dǎo)向,明確人才培養(yǎng)規(guī)格、梯次和結(jié)構(gòu),明確高等職業(yè)學(xué)校定位,促進學(xué)生全面發(fā)展,重點培養(yǎng)高端技能型人才。作為一所以建設(shè)類專業(yè)為主的高職院校,我院以服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟和建設(shè)行業(yè)發(fā)展需求為己任,探索“依托行業(yè),校企合作、工學(xué)結(jié)合”的人才培養(yǎng)模式,緊貼人才市場需求,鑄造建筑特色的專業(yè)品牌。作為廣東省第一大支柱產(chǎn)業(yè),電子與信息技術(shù)產(chǎn)值連年提高,其中智能建筑電子產(chǎn)品市場需求旺盛,對樓宇智能化電子產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)、生產(chǎn)、維修、技術(shù)服務(wù)人才的培養(yǎng)提出需求。這就要求我們以“工學(xué)結(jié)合”理念為指導(dǎo),面向行業(yè)就業(yè),對社會人才需求進行調(diào)研,科學(xué)定位專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)格,合理選擇人才培養(yǎng)模式,改革課程體系,配備實踐教學(xué)條件和教學(xué)團隊,從而構(gòu)建適合建筑行業(yè)需要的應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)體系。
二、專業(yè)人才培養(yǎng)體系構(gòu)建的指導(dǎo)思想
專業(yè)人才培養(yǎng)體系的構(gòu)建需要從應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)人才市場調(diào)研出發(fā),根據(jù)崗位定位人才培養(yǎng)目標和規(guī)格,選擇合理的人才培養(yǎng)模式,從而為人才培養(yǎng)體系的構(gòu)建做好準備。
1.專業(yè)定位。在建筑行業(yè),一方面智能家居市場需求旺盛,產(chǎn)品蓬勃發(fā)展,另一方面工程應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的技術(shù)性能尚處于開發(fā)改良階段,調(diào)研表明畢業(yè)生主要去向在電子產(chǎn)品設(shè)計、樣機制作、調(diào)試維修、生產(chǎn)線產(chǎn)品制程技術(shù)指導(dǎo)、質(zhì)量成本控制等崗位。依據(jù)“工學(xué)結(jié)合”關(guān)于職業(yè)教育能力目標培養(yǎng)的理念,針對這些專業(yè)工作崗位,將其工作過程歸納出典型工作任務(wù),主要包括:產(chǎn)品方案選擇、電路原理設(shè)計、控制編程、電子線路制作、調(diào)試、測試、文件編寫等。因此應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案規(guī)定要面向智能建筑電子產(chǎn)品設(shè)計與生產(chǎn)應(yīng)用第一線,培養(yǎng)從事產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、維修和技術(shù)服務(wù)工作,具有扎實的電子電路基礎(chǔ)理論知識和分析能力,具有電子線路設(shè)計與產(chǎn)品制作工藝實踐能力,能夠勝任智能建筑電子產(chǎn)品的工程應(yīng)用、安裝調(diào)試、維修等工作的高素質(zhì)技能型專門人才。
2.人才培養(yǎng)模式。人才培養(yǎng)模式是為了實現(xiàn)培養(yǎng)目標,在培養(yǎng)過程中采取的構(gòu)造樣式和運行方式,包括專業(yè)設(shè)置、課程體系、教學(xué)設(shè)計和教育方法等方面。作為建筑行業(yè)的應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng),我們采用“411”模式,即第1~4學(xué)期完成支撐專業(yè)核心能力的理論基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)和各專項技能的訓(xùn)練,第5學(xué)期通過生產(chǎn)實習(xí)、智能建筑電子產(chǎn)品設(shè)計與制作、專業(yè)證書考證訓(xùn)練等綜合課程形成專業(yè)能力、方法能力和社會能力;第6學(xué)期到企業(yè)頂崗實習(xí),完成職業(yè)素養(yǎng)的全面形成。在人才培養(yǎng)的各個環(huán)節(jié)當(dāng)中,從實際工作崗位出發(fā),理論知識夠用為度,重視理論前沿新知識的傳授和技術(shù)的拓展,實踐技能培養(yǎng)方面構(gòu)建虛擬真實的崗位工作環(huán)境,通過真實項目設(shè)計教學(xué)內(nèi)容,運用行動導(dǎo)向教學(xué)方法,使得電子產(chǎn)品的設(shè)計、制作、維修、技術(shù)服務(wù)等能力逐步形成。
三、人才培養(yǎng)體系的構(gòu)建
明確專業(yè)定位和專業(yè)人才培養(yǎng)模式之后,我們重點從改革課程教學(xué)體系、設(shè)置實踐教學(xué)環(huán)境、教學(xué)團隊建設(shè)等方面構(gòu)建人才培養(yǎng)體系,完善應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)“工學(xué)結(jié)合”人才培養(yǎng)模式的內(nèi)涵。
1.課程教學(xué)體系的改革。根據(jù)專業(yè)設(shè)置,結(jié)合往屆畢業(yè)生頂崗實習(xí)反饋信息,以及各類電子設(shè)計大賽和技能競賽情況,我們認為需要提高學(xué)生在電子產(chǎn)品裝配工藝、質(zhì)量檢測、成本控制方面的能力,加強PCB制造方面的動手操作能力,了解SMT技術(shù)工藝,因此結(jié)合專業(yè)定位和企業(yè)崗位實際調(diào)研制訂課程體系改革重點:在專業(yè)課程中設(shè)置針對電路分析、設(shè)計、PCB繪圖、樣機制作、編程與調(diào)試、測試測量等技能的教學(xué),以及積累電子產(chǎn)品工藝的設(shè)計和管理經(jīng)驗,如電子產(chǎn)品表面貼裝(SMT)工藝、PCB制板等內(nèi)容。針對產(chǎn)品設(shè)計工作過程中軟硬件設(shè)計、PCB繪圖、樣機制作、測試,將專業(yè)課程體系劃分為專業(yè)理論基礎(chǔ)知識課程、專業(yè)核心能力平臺課程、專業(yè)綜合能力形成課程和專業(yè)知識技能拓展課程,共26門專業(yè)課程,其中4門集中實訓(xùn)課,占總學(xué)時60%以上。包括電路基礎(chǔ)、模擬電路、數(shù)字電路、C語言程序設(shè)計、檢測與控制技術(shù)、單片機原理與接口技術(shù)等專業(yè)理論基礎(chǔ)知識課程,電子CAD、電子測量與仿真技術(shù)、單片機應(yīng)用設(shè)計、電子基本技能實訓(xùn)、電子產(chǎn)品裝配工藝實訓(xùn)、電子線路應(yīng)用實訓(xùn)、單片機原理與接口實訓(xùn)等專業(yè)核心能力平臺課程,以及生產(chǎn)實習(xí)、智能建筑電子產(chǎn)品設(shè)計與制作、專業(yè)證書考試訓(xùn)練、頂崗實習(xí)等專業(yè)綜合能力形成課程,在專業(yè)知識技能拓展方面開設(shè)電氣控制與PLC應(yīng)用、集成電路應(yīng)用、高頻電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、EDA技術(shù)、智能卡技術(shù)、VB程序設(shè)計、建筑設(shè)備智能控制等課程。在課程的微觀教學(xué)設(shè)計上,運用行動導(dǎo)向教學(xué)方法使學(xué)生在項目任務(wù)完成中形成能力,掌握知識。例如在《單片機應(yīng)用設(shè)計》課程中從開發(fā)仿真到模仿真實產(chǎn)品項目開發(fā),在電子產(chǎn)品開發(fā)的真實工作環(huán)境中學(xué)習(xí)單片機開發(fā)、測試工具設(shè)備、加工手段的選擇和運用,在教學(xué)實施過程中模擬企業(yè)真實項目任務(wù)開發(fā)的組織形式將學(xué)生分組,為學(xué)生分配角色,培養(yǎng)團隊協(xié)作精神。
2.實踐教學(xué)環(huán)境構(gòu)建。為滿足教學(xué)體系中的實踐環(huán)節(jié),配置專業(yè)實踐條件和環(huán)境,包括電子技術(shù)應(yīng)用實訓(xùn)室、電子加工工藝實訓(xùn)室、電子創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)室和電子材料室。電子加工工藝實訓(xùn)室主要承擔(dān)表面貼裝(SMT)加工工藝實訓(xùn)、PCB線路板制作工藝實訓(xùn)和電子線路應(yīng)用實訓(xùn)。配備的設(shè)備有:數(shù)控電路板雕刻機、熱轉(zhuǎn)印線路板制作機、腐蝕機、沉銅器、手動焊錫膏絲印機、真空吸筆、再流焊機、放大鏡和熱風(fēng)拆焊臺等加工與返修設(shè)備。通過實踐培養(yǎng)PCB板制作、SMT貼裝等工藝技能,另外可滿足教科研和學(xué)生課外興趣制作項目中的電路板加工。電子創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)室主要承擔(dān)單片機原理與接口實訓(xùn)、電子線路應(yīng)用實訓(xùn)、智能建筑電子產(chǎn)品設(shè)計與制作,配備有計算機、單片機和FPGA實驗箱、仿真軟件(Proteus),可使電子產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計過程中的測控應(yīng)用電路設(shè)計和編程在計算機仿真軟件環(huán)境中得以驗證,從而加速產(chǎn)品開發(fā)和節(jié)省材料成本。同時可支撐電子測量與仿真技術(shù)、電子CAD、單片機應(yīng)用設(shè)計、檢測與控制技術(shù)、EDA技術(shù)、智能卡技術(shù)等課程。另外該實訓(xùn)室是教學(xué)科研項目設(shè)計、大學(xué)生電子設(shè)計競賽、職業(yè)技能大賽、科技文化創(chuàng)新活動、課外興趣制作的主要平臺。電子材料室主要支撐應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)開展的實訓(xùn)教學(xué)項目,儲備電子元件材料,庫存系列阻值的電阻、電容、二三極管、IC芯片、及各種接插件等。實踐教學(xué)體系構(gòu)建的主要特色是從人才培養(yǎng)模式出發(fā),結(jié)合相關(guān)專業(yè)課程,以專業(yè)人才實際動手能力的培養(yǎng)和工藝設(shè)計管理經(jīng)驗的積累為目的,為教學(xué)提供實踐環(huán)境,注重在職業(yè)環(huán)境中培養(yǎng)學(xué)生道德素質(zhì),使學(xué)生在學(xué)習(xí)中完成角色的轉(zhuǎn)變,以工學(xué)結(jié)合的模式為學(xué)生搭建通向企業(yè)職場的橋梁。
3.教學(xué)團隊的建設(shè)。教學(xué)團隊的建設(shè)是專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)的保證,是提升人才培養(yǎng)質(zhì)量的著力點?,F(xiàn)階段職業(yè)教育的模式要求教學(xué)團隊成員根據(jù)經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展需要不斷地研究新情況,更新教育教學(xué)理念,整合教學(xué)資源,深化專業(yè)與課程改革,加強“雙師”素質(zhì)的養(yǎng)成。因而我們注重教學(xué)團隊在知識結(jié)構(gòu)、工程項目實踐以及教科研等方面的進修、培訓(xùn)、提高,為人才培養(yǎng)質(zhì)量打造優(yōu)質(zhì)教學(xué)團隊。
以職業(yè)教育理念為指導(dǎo),通過科學(xué)的調(diào)研和專業(yè)定位,合理地選擇專業(yè)人才培養(yǎng)模式,主要從課程體系、實訓(xùn)環(huán)境、教學(xué)團隊三個方面構(gòu)建了適于建筑行業(yè)發(fā)展的應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)體系,該體系從崗位工作過程出發(fā),全面培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力、方法能力和社會能力,在提高人才培養(yǎng)質(zhì)量方面收到良好的效果,例如學(xué)生在各類電子設(shè)計競賽中多次獲獎,學(xué)生在職業(yè)資格證書考試中通過率達到96.61%,畢業(yè)生的就業(yè)率逐年提高,2010、2011兩年就業(yè)率均達到98%以上,畢業(yè)生受到用人單位的好評。
參考文獻
[1]教育部.教育部關(guān)于推進中等和高等職業(yè)教育協(xié)調(diào)發(fā)展的指導(dǎo)意見[Z].教職成2011]9號文,2011.
從2004年國內(nèi)開始招生至今,全國已有不少高校設(shè)立了智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。我校是較早設(shè)置該專業(yè)的院校,于2007年在信息工程學(xué)院設(shè)置其為第7個本科專業(yè),并開始招生。2009年9月,學(xué)生進入相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí),第一屆學(xué)生于2011年7月畢業(yè)。日前,該專業(yè)學(xué)生已經(jīng)完成本科階段的學(xué)習(xí)。
在專業(yè)開設(shè)過程中,我們完成的主要工作如下。
1) 調(diào)研國內(nèi)外相關(guān)院校智能科學(xué)與相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)目標和培養(yǎng)方案。
2) 形成智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的知識體系和能力要求。
3) 制定2010版智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的教學(xué)大綱。
同時,在辦學(xué)過程中,我們選擇了腦科學(xué)與認知科學(xué)概論,人工智能基礎(chǔ),微機原理及應(yīng)用、課程設(shè)計(微機原理),可視化程序設(shè)計、智能計算與應(yīng)用四個課程組進行教學(xué)模式改革。
1首屆畢業(yè)生知識結(jié)構(gòu)
因為是首屆學(xué)生,我校大多數(shù)課程安排參考了國內(nèi)兄弟院校的課程設(shè)置,也參考了我校自動化專業(yè)的部分課程設(shè)置。學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)主要由5個方面組成[1],如圖1所示。
1) 數(shù)理基礎(chǔ)課程群:工科數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)、復(fù)變函數(shù)與積分變換、概率與數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)學(xué)實驗、大學(xué)物理、物理實驗、應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)、離散數(shù)學(xué)等。
2) 電工電子技術(shù)課程群:電路分析基礎(chǔ)、電路實驗技術(shù)、模擬電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)實驗、數(shù)字電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)實驗等。
3) 機電技術(shù)基礎(chǔ)課程群:工程制圖基礎(chǔ)、程序設(shè)計基礎(chǔ)、信號處理、計算機網(wǎng)絡(luò)、微機原理及應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)及應(yīng)用、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、現(xiàn)代檢測技術(shù)、電機控制技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)、DSP處理器及應(yīng)用、機械設(shè)計基礎(chǔ)等。
4) 專業(yè)主干課程群:信息論與編碼、控制工程基礎(chǔ)、腦科學(xué)與認知科學(xué)概論、人工智能基礎(chǔ)、機器人組成原理、計算智能基礎(chǔ)、模式識別基礎(chǔ)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、智能控制及其應(yīng)用。
5) 實踐創(chuàng)新課程群[2]:計算機應(yīng)用實踐、電子技術(shù)實習(xí)、MATLAB編程與工程應(yīng)用、Linux系統(tǒng)與程序設(shè)計、自動控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)、微機原理課程設(shè)計、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)、專業(yè)(生產(chǎn))實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(論文)等。
除了專業(yè)課程的學(xué)習(xí),學(xué)生還參與了很多課外科技活動和競賽,并取得了良好成績,內(nèi)容如下。
1)“基于Matlab的智能五子棋人機博弈系統(tǒng)”在北京科技大學(xué)第十一屆“搖籃杯”課外學(xué)術(shù)作品競賽中獲三等獎。
2) 第八屆校機器人隊隊員在第八屆亞太機器人大賽國內(nèi)選拔賽中獲十六強。
3) 在全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽中獲成功參賽獎。
4) 在智能車校內(nèi)賽中獲二等獎。
5) 在北京市機械創(chuàng)新大賽中獲三等獎。
6) 在北京市大學(xué)生電子設(shè)計大賽中獲二等獎。
7) 在“飛思卡爾”智能車競賽的校級賽中獲三等獎。
8) 在校級機器人競賽中獲季軍。
9) 在全國大學(xué)生節(jié)能減排大賽科技類中獲三等獎。
10) 在北京科技大學(xué)計算機博弈錦標賽中獲最佳程序設(shè)計獎。
11) 在北京科技大學(xué)“閃我風(fēng)采”Flash大賽中獲最佳細節(jié)獎。
在參加課外競賽及各種活動之余,首屆智能班還自組織了以小組為單位的指紋識別考勤計時系統(tǒng)編程比賽,歷時一個月,比賽結(jié)束后評出了最優(yōu)編程獎。然后返回給每個小組,再討論再修改,最終確定了最優(yōu)版,申請了國家軟件著作權(quán),于2010年5月份獲得審批。此次比賽成果是全班學(xué)生辛苦勞動的果實,凝聚了24位學(xué)生的智慧和努力。圖2展示了該系統(tǒng)的計算機軟件著作權(quán)登記證書。
2首屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計情況
2010年底,首屆學(xué)生進入本科畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)。在大家的共同努力下,全部學(xué)生通過了本科畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計的題目如表1所示。
3首屆畢業(yè)生去向
智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)首屆24名學(xué)生是2009年9月進入大三學(xué)習(xí)專業(yè)課的。目前,我們統(tǒng)計的畢業(yè)生去向,專業(yè)第1名放棄了保研指標,選擇出國留學(xué),另外有4人保送本校讀研究生。選擇考研的學(xué)生還有12人,另外有3人選擇出國留學(xué),還有2人選擇就業(yè),如表2所示。
4經(jīng)驗和教訓(xùn)
我們對2007級智能科學(xué)與技術(shù)首屆畢業(yè)生的總體情況還是比較滿意,通過一系列教學(xué)改革,取得一定的成效,內(nèi)容如下。
1) 人工智能基礎(chǔ)。此課程為智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的理論基礎(chǔ)性課程,具有涉及的面比較廣、內(nèi)容較多、變化較快的特點。我們結(jié)合人工智能學(xué)科的發(fā)展,在保證課程完整性的同時,盡可能增加學(xué)科發(fā)展的前沿內(nèi)容。
2) 微機原理及應(yīng)用、課程設(shè)計(微機原理)。微機原理及其應(yīng)用是一門實踐性很強的課程,特點是計算機軟硬件結(jié)合非常緊密,需要經(jīng)過大量的實踐環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)。在充分分析本門課程特點的基礎(chǔ)上,我們對該課程作了如下教學(xué)改革:自行研制開發(fā)了一套實驗裝置,開發(fā)了配套的實驗項目,編寫了相應(yīng)的實驗講義。圖3是我們使用的微機原理與單片機實驗裝置。
在教學(xué)方法上,教師讓學(xué)生在學(xué)習(xí)已有實驗項目的基礎(chǔ)上,做一些由簡單到復(fù)雜的新改動,直至最后設(shè)計出新的應(yīng)用電路,并用相關(guān)器件實現(xiàn)。為了鼓勵學(xué)生親自動手制作電路板,教學(xué)團隊花費近3 000元,購買了各種電子元器件和電路制作工具,包括單片機芯片、集成穩(wěn)壓電路芯片、各種傳感器、小鍵盤、電阻電容、印刷電路板、萬用表、電烙鐵等,保證每位學(xué)生都能設(shè)計并制作完成一個單片機控制系統(tǒng)。在課堂管理方面,我們實行小班授課,每班不超過30人。學(xué)生都很遵守課堂紀律,幾乎沒有遲到早退現(xiàn)象,為該門課程的學(xué)習(xí)營造了良好的學(xué)習(xí)氛圍。
3) 可視化程序設(shè)計。小班在實驗機房上課,課程將講解部分與上機練習(xí)結(jié)合起來,教師對每一個知識點進行講解后,讓學(xué)生立刻練習(xí),提高學(xué)生的動手實踐能力。通過教師的課堂講解和學(xué)生的課堂練習(xí),使學(xué)生達到融會貫通的程度。
4) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析。針對智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)對計算機軟件能力要求高的特點,我們壓縮了計算機專業(yè)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法分析兩門課程的學(xué)時,保證學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng),并編寫了相應(yīng)教材。
5) 根據(jù)國內(nèi)外高等教育的最新發(fā)展,我們對研究思路、內(nèi)容、方法進行必要調(diào)整。英國、美國、馬來西亞等國近幾年開設(shè)了AI相關(guān)專業(yè),并且多數(shù)與機器人結(jié)合。在2010版教學(xué)計劃中,我們也將機器人作為學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的實驗平臺和設(shè)計實現(xiàn)對象,為此探討設(shè)立機器人組成原理課程[3],并在準備教材。我們還與南開大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué)合作開發(fā)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的系列教材[4]。
另一方面,我們在辦學(xué)過程中也感覺到一些問題,和南開大學(xué)[5]的問題較為類似。
1) 專業(yè)宣傳方面的問題。
2) 沒有形成統(tǒng)一的教學(xué)指導(dǎo)委員會,各學(xué)校還處于單兵作戰(zhàn)階段。
3) 學(xué)校的重視程度不夠,經(jīng)費投入有待加強。
4) 師資結(jié)構(gòu)對其他學(xué)科的依賴程度較大,還未形成完整的師資隊伍,多數(shù)教師來自其他專業(yè)。
5結(jié)語
通過兩年的專業(yè)課學(xué)習(xí),首屆智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的全體學(xué)生在各方面都取得了不錯成績。多門基于專業(yè)課程開設(shè)的課程設(shè)計不僅增強了學(xué)生的動手實
踐能力,還加深了學(xué)生對專業(yè)知識的理解及掌握程度,很好地將理論學(xué)習(xí)與實踐教學(xué)結(jié)合起來。特別是在畢業(yè)設(shè)計階段,學(xué)生的論文題目都很有新意,充分體現(xiàn)出智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的“智能”特點,而且學(xué)生在論文答辯環(huán)節(jié)全部順利通過。首屆畢業(yè)生中,出國和保研率達到54.17%,就業(yè)率達到45.83%,有很好的發(fā)展前景。通過研究首屆畢業(yè)生情況,我們認為智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是一個很有發(fā)展?jié)摿Φ膶I(yè),能夠?qū)⑷斯ぶ悄芸茖W(xué)、計算機技術(shù)、智能控制等專業(yè)性較強的學(xué)術(shù)領(lǐng)域綜合起來,培養(yǎng)出具有綜合能力的優(yōu)秀畢業(yè)生。
總結(jié)首屆畢業(yè)生情況,我們將在隨后的教學(xué)過程中進行如下改進:結(jié)合人工智能學(xué)科的發(fā)展,盡可能增加學(xué)科發(fā)展前沿的內(nèi)容;針對學(xué)有余力的學(xué)生,布置學(xué)科前沿的自學(xué)內(nèi)容;在教學(xué)中嘗試以作業(yè)的形式安排實驗內(nèi)容[6]。同時,我們繼續(xù)保持小班授課方式,營造出良好的學(xué)習(xí)氛圍。在考核方面,結(jié)合平時、考試和答辯3種形式,來客觀、公正地評定學(xué)生,促進學(xué)生的全面發(fā)展。通過總結(jié)已有的教學(xué)經(jīng)驗,吸取教訓(xùn),發(fā)展優(yōu)勢,我們相信智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)一定會一步一步成為更加完備的、更有優(yōu)勢的、更具時代特征的新型專業(yè)。
參考文獻:
[1] 劉冀偉,石志國,王志良. 北京科技大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)建設(shè)概況[J]. 現(xiàn)代大學(xué)教育,2010(6):1-4.
[2] 石志國,劉冀偉,王志良.“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專業(yè)軟件實踐類課程建設(shè)探討[J].計算機教育,2009(11):93-97.
[3] 石志國,劉冀偉,王志良,等. 機器人組成原理課程規(guī)劃[J]. 計算機教育,2010(15):86-90.
[4] 楊鵬,張建勛,劉冀偉,等. 智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系和教材建設(shè)的思考[J]. 計算機教育,2010(19):11-18.
[5] 方勇純. 智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生情況分析與專業(yè)建設(shè)[J]. 計算機教育,2010(19):51-54.
[6] 魏秋月. 關(guān)于智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)和學(xué)科建設(shè)的思考[J]. 教育理論與實踐,2009,29(9):18-19.
The Situation of the Major in Intelligence Science and Technology
in University of Science and Technology Beijing
LIU Jiwei, SHI Zhiguo, WANG Zhiliang
中圖分類號: TM642+.2 文獻標識碼: A 文章編號:
一.引言。
所謂的智能電器,就是將電力電子、數(shù)字信號處理、電磁兼容、數(shù)控制造、傳感器、現(xiàn)場的總線局域網(wǎng)、計算機及動態(tài)模擬仿真,加入新材料和新工藝,和現(xiàn)場的質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)進行有機結(jié)合而產(chǎn)生的新一代具有智能化的電器。隨著我國微電子技術(shù)的快速發(fā)展,各種微處理芯片和各類通訊協(xié)議芯片、電流傳感器、電壓及功率電子器件等技術(shù)得到迅速提升,通過各種組合,將智能電器嵌入到低壓電器中,而成為網(wǎng)絡(luò)化、智能化和小型化的具有穩(wěn)定可靠,節(jié)能環(huán)保,安全有效的新時代電器。
二.智能電器的發(fā)展及應(yīng)用
我國智能電器的發(fā)展已有20多年的歷史,從開始的引進、仿制和消化吸收到自主創(chuàng)新,其控制器的性能和斷路器的極限分斷能力已與國外的品牌產(chǎn)品一樣,有些指標已超過國外同類產(chǎn)品。1000V以下的低壓電器智能化程度較高,3kV、6kV、10kV、24kV和35kV中壓電器智能化速度較慢。而110kV、220kV、330kV、500kV、750kV和1000kV高壓電器由于傳感器技術(shù)、電磁兼容和可靠性等方面因素,智能化水平更低一些。本文所述的智能電器主要是指1000V以下(含AC230V、400V和690V)低壓電器。
目前國內(nèi)低壓配電柜中使用較多的智能電器主要有:智能框架斷路器(簡稱ACB)、智能塑料外殼式斷路器(簡稱MCCB)、智能漏電斷路器(簡稱RCCB,又稱剩余電流斷路器、零序電流斷路器)、智能雙電源自動切換裝置(簡稱ATSE)、智能無功功率自動補償控制器(簡稱JKG、JKF、JKL和JKW)、智能數(shù)字儀表系列、智能電動機保護器、智能軟起動器、變頻調(diào)速器、智能型接觸器、智能型CPS、智能型微型斷路器和智能型防爆電器等。
智能框架斷路器(簡稱ACB)。ACB是低壓配電柜中的主開關(guān)或分支開關(guān),我國年用量約65萬臺,全部是智能型的。它具有過載長延時反時限保護,短路短延時、短路瞬時保護,單相金屬性對地短路保護,中性極保護,負載監(jiān)控保護,區(qū)域聯(lián)鎖選擇性保護,MCR(合閘短路開斷保護),缺相及三相電流不平衡保護,過電壓、欠電壓、失電壓和三相電壓不平衡保護,需量電流、需量功率保護,過頻、欠頻及逆功率保護等。
隨著建筑電氣的發(fā)展和智能電網(wǎng)的建設(shè),擁有智能化功能的低壓電器越來越受住宅配電系統(tǒng)供應(yīng)商重視。,在南京舉辦的第二屆中國國際電工電器裝備博覽會上,就有很多智能化的低壓電器產(chǎn)品亮相。法泰電器(江蘇)有限公司展出的FTB1帶選擇性保護小型斷路器.就是智能低壓電器的典型代表。FTB1由法泰電器、上海電器科學(xué)研究所等聯(lián)合開發(fā).具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。該產(chǎn)品屬于第四代低壓電器.填補了我國低壓終端配電系統(tǒng)在選擇性保護領(lǐng)域的空白.不僅分斷能力高、產(chǎn)品體積小.而且具有選擇性保護、智能化通信功能.能滿足智能樓宇和智能終端配電回路系統(tǒng)的使用需求。同樣具有智能化功能的還有百利特精電氣股份有限公司研制的VW60新一代智能低壓框架斷路器。VW60萬能式低壓斷路器產(chǎn)品具有體積小、短路性能強、操作機構(gòu)新穎和現(xiàn)場總線技術(shù)水平高等特點。該產(chǎn)品的成功開發(fā).可促進智能化低壓配電與電控成套開關(guān)設(shè)備的發(fā)展,從而推動配網(wǎng)智能。
四.智能電器在低壓配電自動化中的應(yīng)用。
1.低壓電器。
傳統(tǒng)的開關(guān)電器無法滿足現(xiàn)代化控制與配電系統(tǒng)的需求,限制了現(xiàn)代化控制與配電系統(tǒng)的發(fā)展。隨著電力系統(tǒng)自動化程度的不斷提高,對開關(guān)電器提出了高性能、高可靠性、小型化、多功能、組合化、模塊化、智能化的要求。
電器智能化技術(shù)幾乎是與微機技術(shù)(特別是單片微機控制技術(shù))、微電子技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字通信技術(shù)同步發(fā)展的。早在20世紀70年代末和80年代初,從世界上第一片8位單片機問世起,西歐、日本和美國就開始研究通過超大規(guī)模集 成電路技術(shù),把單片機及其所需電路芯片制成可與電動機供電電器相結(jié)合的專用集成電路IC (Integrated Circuit)芯片,替代體積龐大的繼電器控制電路,完成電動機起動、控制和多種保護功能。日本和美國在20世紀80年代中期將這種產(chǎn)品成功推向市場,開發(fā)出第一代智能電器產(chǎn)品—單片機化電動機多功能保護裝置。
在智能電器發(fā)展初期,對智能電器的定義曾有過一個很不確切的認識,即“微機控制+開關(guān)電器”就是智能電器。從大多數(shù)智能電器元件和成套設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)看,它們確實主要包含這兩部分。把這類產(chǎn)品稱為智能電器的實質(zhì)是因為微機控制和現(xiàn)場各類參量的數(shù)字處理技術(shù)的應(yīng)用,使這類產(chǎn)品具有了自動識別有無故障及故障類別的能力,并能根據(jù)現(xiàn)場情況控制開關(guān)電器的操作機構(gòu)進行不同的操作。
2.智能低壓電器的優(yōu)點。
智能低壓電器具有五大優(yōu)點:
一.普通配電電器會使配電系統(tǒng)產(chǎn)生高次諧波,而智能配電電器能夠消除輸入信號中的高次諧波,從而避免高次諧波造成的誤操作。
二.智能過載保護電器可以保護多種起動條件的電動機,具有很高的動作可靠性,如電動機過載與斷相保護、接地保護、三相不平衡保護以及反相或低電流保護等。
三.智能保護繼電器具有監(jiān)控、保護和通信功能。
四.智能電器可實現(xiàn)中央計算機集中控制,提高了配電系統(tǒng)自動化程度,使配電、控制系統(tǒng)調(diào)度和維護達到新水平。
五.智能電器采用數(shù)字化新型監(jiān)控元件,使配電系統(tǒng)和控制中心提供的信息最大幅度增加,且接線簡單、便于安裝,提高了工作可靠性。
3.應(yīng)用。
(1)低壓電器基本智能化技術(shù)。
目前,智能化低壓電器基本含義主要包括以下功能,保護與控制功能齊全,兼有電參數(shù)測量,外部故障檢測、報警和開關(guān)內(nèi)部故障自診斷與報警,系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)控,電能使用管理等功能(或其中一部分功能)。
(2)智能配電系統(tǒng)過電流保護新技術(shù)。
當(dāng)配電系統(tǒng)發(fā)生非正常過電流時,低壓電器應(yīng)及時斷開。為了使故障停電限制在最小范圍,低壓電器應(yīng)有選擇性斷開。即故障級保護電器迅速切除故障電路上級保護電器不跳閘,這對智能電網(wǎng)尤為重要。
(3)智能電網(wǎng)過電壓保護技術(shù)。
由于智能電網(wǎng)中大量采用網(wǎng)絡(luò)化、信息化技術(shù)及相關(guān)設(shè)備,這些設(shè)備中含有大量電子器件,相當(dāng)一部分設(shè)備本身就是電子化的。它們?nèi)菀资芾纂姾拖到y(tǒng)中其他開關(guān)設(shè)備操作過電壓傷害。另外智能電網(wǎng)中必然包括分布式新能源系統(tǒng),這些系統(tǒng)無論是發(fā)電設(shè)備還是控制設(shè)備同樣易受過電壓傷害,因此智能電網(wǎng)過電壓保護尤為重要。
五.結(jié)束語。
目前,我國國產(chǎn)的低壓智能電器還存在許多問題亟待解決,通過繼續(xù)研發(fā)新產(chǎn)品,深入技術(shù)研究,拓展低壓電器領(lǐng)域,利用新型能源技術(shù),積極開發(fā)新能源配套的電器和控制系統(tǒng),在保證產(chǎn)品可靠性的基礎(chǔ)上,逐步完善產(chǎn)品功用,實現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化。
參考文獻:
[1] 方祥 王成多 陳棟智能電器在低壓配電自動化中的應(yīng)用 [期刊論文] 《建筑電氣》 -2011年8期
[2]翟成亮 智能電器在低壓配電自動化中的應(yīng)用 [期刊論文] 《城市建設(shè)理論研究(電子版)》 -2013年10期
[3]魏方興 閔忠海 WEI FangxingMIN Zhonghai 現(xiàn)場總線在智能建筑配電自動化子系統(tǒng)中的應(yīng)用 [期刊論文] 《低壓電器》 ISTIC PKU -2008年22期
[4]鄧健 智能配變監(jiān)控終端的設(shè)計 [學(xué)位論文]2009 - 華中師范大學(xué):電路與系統(tǒng)