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2電氣自動化技術在電力系統中的應用
2.1變電站及配電自動化的應用
變電站自動化技術是采用現代通信技術、先進的計算機技術、電子技術以及信息處理技術,實現對變電站的二次設備的重新組合和優化設計,從而減少了人力資源的浪費,減低了變電站及配電站工作人員的工作強度,提高變電站及配電站人員的安全性及整個系統運行的有效性。不僅如此,變電站自動化技術還可以多層次、全方位地對多種電氣設備的運行狀況進行安全檢測以達到高效控制的目標。在實際的應用中,主要通過新型的設備代替以往的電磁式裝置從而使得現場的監視操作更加智能化、可視化。變電站自動化除了滿足變電站運行操作任務外還作為電網調度自動化不可分割的重要組成部分,是電力生產現代化的一個重要環節。隨著對科學技術的應用以及監控設備的更新,種綜合性的自動化監測系統能夠提高變電站運行的穩定性,降低運行維護的成本,高質量輸電過程,經濟效益提高很多。
2.2在電網調度自動化中的應用
在電力工程中,電網的總調度能夠通過大屏幕顯示器、計算機服務等自動化系統對電網進行遠程監控。根據電力工程中電網的運行情況進行分析,監控電網的實時狀態。通過各個分系統傳送的電力工程中的生產數據、控制發電的數據,對電力工程整個系統進行評估、調配和預測,從而減少了電網在運行過程中出現的電力故障及異常情況,通過電氣自動化技術能夠及時作出判斷,檢測更加及時。從而減少了電力工程中危及人身安全和設備安全的事故。另外,通過電氣自動化技術還能對整個電網進行實時監測和分析,調度從大屏幕上可以清晰的采集信息,找出電氣事故的發生地并提出應對措施,防止事故的擴散,減低影響。
2.3分散測控系統自動化的應用
在電力工程的發電廠分散測控系統中,通過太網、過程控制單元、工程師工作站、高速數據通訊網等對分層對電廠的生產狀況進行測試和控制。經過過程控制單元可以在生產運行的過程中通過接受熱電阻、熱電偶、電氣量等信號,處理運算的結果、參數等,通過這種方式對電網進行監控,從而提高電氣自動化在電力工程中的檢測、保護和控制功能。
2.4計算機自動化的應用
電氣自動化技術在電力工程中的應用主要是引入了計算機操作系統,通過微型計算機讓整個電力系統自動記錄、反饋電氣設施的實際工作情況。同時,對反饋信息進行的誤差判定。加強軟件的查找、分析、測算的應用,從而在電力工程中實現操作技術的使用性,更加便于電力工程的管理。在電氣自動化技術中還要注意對監控方式、現場總線監控進行設計。只有全面加強電氣設備的監控信息及監控方式,才能提高監控系統的效率以及整個系統穩定性、可靠性。
2.5電力自動化技術的發展趨勢
我國的經濟不斷的發展,人們的的經濟水平和生活的質量也在不斷的提高,因此,對供電系統的需要和依賴也是越來越高,但是由于電力系統的的內部之間的原因,造成了各個部門之間不能達到有效的資源共享,也就會使電力系統出現各種各樣的問題。因此,在以后的發展過程中,我們針對這種現象,就應該加強和改善,對電力部門之間的內部資源進行資源整合和統一,然后達到電力資源的統一共享,這樣就會形成一個內部信息可以高效利用的效果。隨著電力自動化的發展,新技術也在不斷的發展,如果電力資源的內部管理恰當,再更好的運用電力自動的技術,在電力工程的發展上面就能提高經濟效益。
電氣工程及其自動化技術的出現使得我國生產和生活發生巨大的變化,大大提升了人們工作的效率,節省了時間與空間的投入,保證我國科技的全面發展與進步。隨著技術的不斷創新,信息時代到來,在發展中逐步的使用到各項工作中去,實現技術的全面進步,為我國科技的進步提供必要的技術支持。
1 電氣工程及其自動化概述
1.電氣工程及其自動化含義。電氣工程及其自動化是指隨著科技的不斷進步,在進行生產的過程中將計算機技術、電氣化技術和機電技術整體的結合起來,將各項技術的優點和信息控制技術全面的進行整合,提升整體的運行質量。電氣工程及其自動化系統的發展經歷了一定的過程,起初被認為是計算機與科技發展的產物,隨著使用范圍的不斷延伸,使得定義也在不斷的延伸,不再單純的將其定義在傳統的電氣與電子產品相關的學科,而是將其進行擴展,使用計算機技術等,將軟件和硬件技術全面的結合起來,作為衡量國家科技進步的標志性工作,提升了整體的科技質量。
2.電氣工程及其自動化的技術特點.電氣工程及其自動化技術將現階段較多的科技技術使用到其中,包括計算機技術、電子電力技術、機械自動化技術等較多的技術成果,因此在發展中具有較強的包容性,技術成果也較為突出,在發展中可以更加全面的掌握科技發展的實用性特征,對科學技術進行全面的使用,提升社會各界的對電氣工程及其自動化系統的認可度,從而更加全面的對電氣系統及其自動化技術進行使用。
2 電氣工程及其自動化技術的設計
1.設計原則。在進行設計的過程中首先需要對電氣自動化系統進行全面的技術分類,將管控技術與系統維修技術整體的整合起來,然后進行信息化的處理,充分的對信息數據的整體性與集成性進行控制,并在管控過程中將整體的狀態情況進行監控,實現檢修期間的正常運行,保證設備的安全性和穩定性。同時在進行管理的過程中還需要提升數據的傳輸有效性,對設備的實際運行狀態進行全面的監控,并將數據進行傳輸,這樣可以根據實際監測結果對潛在的危險進行故障的診斷,排除故障的干擾因素,從而實現對系統的整體監控和指導,對技術進行全面的管理,減少資源的投入,提升工作效率。
2.設計方法。在進行設計的過程中應該從硬件和軟件方面著手,進行設計時通常先進行硬件的設計,在設計的過程中嚴格的按照電氣工程及其自動化的設計原則,在進行工業控制的時設置相應的中央處理器,處理器選擇的時候盡量保證計算機運行系統的安全性,并選擇處理器較強的設備,充分全面的考慮到電子元器件的設備性能,提升整體的使用效果。在基本的硬件設備選用完成之后,需要硬件上設備通過合適的方法進行連接,并在運行中將設備管理的效果整體的進行驗證,從而最大限度的提升設備的運行效率。
在軟件方面,進行設計的過程中選擇適合企業發展的電氣工程與自動化軟件系統,針對企業的實際情況提出設計要求,盡量將設計過程和實際情況進行匹配,更加全面的考慮軟件開發中可能遇到的問題,在進行設計的過程中對可能出現的問題進行驗證,保證設備運行的安全性,并且在工作中盡量減少安全隱患,同時在設計的過程中還需要加入相應的自動化監控系統和安全防護系統,將設備運行的整體性全面的整合起來,實現設備管理的智能化和全面化。
3 電氣工程及其自動化技術的應用
1.在工業行業的應用。電氣工程及其自動化技術在首先在工業上得到較為廣泛的應用,通過對繼電保護器等各個方面的優化,可以對工業生產進行全面的監控,節省相應的人力物力,實現終端的實時控制,保證整體系統在管理中的應用效果,節省人力在進行故障排除時的時間,為人員的安全提供必要的安全保障,提升設備的運行效果,出現故障及時報警,保證整體系統管理的技術性。
2.在智能建筑行業得到使用。現階段建筑行業也在向著智能化的角度發展,因此在樓宇間安裝智能化的監控系統,這就使用到電氣工程及其自動化系統,這樣不僅可以全面的對接地裝置進行防護,防止樓電視事故的發生,同時可以對整體建筑中的各項信息進行全面的監控,形成數字程控交換為主要基礎的網絡控制中心,將計算機技術使用到管理中去,為居民提供更加優質周到的服務。
3.在電力系統中的應用。電氣工程與自動化在電力系統中的應用也是較為廣泛的,為了更好的保障我國電力的發展,在電力系統中引入了電氣工程及其自動化系統,從而實現對電網的整體全面控制,實時監控電網的管理水平,靈活的對電網中的各項運行設備進行監控,并對運行中的各項信息進行整理,保證整個電氣工程與自動化技術的安全運營,靈活的對供電和供熱系統進行調度,增加電網運行的效率,保證電網運行的高效性。
4 結束語
電氣工程及其自動化隨著科技的發展逐步的展示出來,在較多的領域得到較為廣泛的應用,并保證在使用中得到足夠的重視,這樣才能更好的提升科技發展水平和我國的綜合實力。因此在進行發展的過程中需要對電氣工程及其自動化的研究價值和實際價值做進一步的挖掘與研究,將電氣工程及其自動化技術的優點發揮到極致,保證我國科學技術的快速發展。
參考文獻
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中圖分類號:G42文獻標識碼:A文章編號:1672-3198(2008)05-0256-01
電氣工程及其自動化專業在我國已經有100余年的辦學歷史,是一門實踐性很強的學科,學生需進行大量的實踐活動,才能培養其動手、創新等專業綜合能力。要使學生在四年短暫的時間內,將所學理論知識轉換為實際工作能力,必須十分強調實踐能力的培養和訓練。因此,實踐教學體系至關重要,必須高度重視。
1 電氣工程及其自動化專業實踐教學體系現狀
1.1 第一課堂實踐教學體系現狀
第一課堂實踐教學內容是整個實踐教學體系的基礎。在電氣工程及其自動化專業本科人才培養計劃中,課程設置注重實驗課程的比例,專業實驗有驗證性、設計性、綜合性實驗。
目前開設的課程實驗教學學分數占總學分的12%,現有兩個專業實驗室,分別是電氣控制與繼電保護實驗室、電力電子與電機拖動實驗室。所配實驗裝置配備完善、設備先進,能滿足本科課程所開設的實驗,實驗開出率達到85%。
專業實驗(實踐)教學由長期穩定的校外實習基地擔任,目前與四川省電力公司下屬的2個實訓基地簽署了校企合作協議。校外實習基地設施齊全,基本能滿足學生參觀、檢修、生產運行實習的需要。
畢業論文(設計)是培養學生應用所學的專業知識解決實際工程應用的綜合能力的一門實踐教學課程,其學分數占總學分的9%。大多數任課教師能夠根據實際工程選擇多個論文(設計)題目,基本能滿足學生的需要。
這一課堂通過理論、實踐兩種教學方式的相輔相成,培養了學生的專業基本技能。
1.2 第二課堂實踐教學體系現狀
第二課堂實踐教學內容是整個實踐教學體系的提高和有益補充部分。電氣工程及其自動化專業本科人才培養計劃中,注重開放性實驗、學生參與教師科研、學術講座、科技競賽、社會實踐活動等實踐教學活動。
電力系統繼電保護、電力電子技術等課程是電氣工程及其自動化專業學生的必修課程,為了配合課堂教學,使所學理論知識與實際緊密結合,培養學生的實際運用知識的能力,本專業對實驗室進行了合理的時間和項目上的開放式管理。將科研和專業實驗教學有機結合,提供一定的開放實驗選題,培養學生的研究興趣、科研素質和創新能力,并鼓勵學生參與教師的科研項目研究和工程實踐。
近年來,學校一直非常重視學生的實踐能力和創新能力的培養。組織學生積極參加各項科技活動,積極有效地推動學生各具特色的科技文化活動的開展;并且開展力度大,種類多,學生參與面廣;取得了顯著的效果和優異的成績,培養了學生創新精神和實踐能力。
豐富多彩的學術講座有利于培養學生的專業興趣,拓寬學生的知識面。一方面聘請校外專家和學者來校開展學術交流活動,另一方面積極在校內開展專業教師的學術研討,帶動了學生的學習興趣,獲得了學生一致好評。
顯然,第二課堂的實踐教學在第一課堂的實踐教學的基礎上培養了學生的專業綜合能力。
2 電氣工程及其自動化專業實踐教學體系中存在的問題
近年來學校發展迅速,招生規模和專業數量都有了快速增長。電氣工程及其自動化專業作為新辦專業,在實踐教學體系構建上仍然處于摸索階段,存在著諸多方面的不足:
(1)實驗教學體系。
實驗是實踐教學體系的重要部分。傳統的實驗教學手段簡單,實驗教學效果不理想,達不到培養學生獨立思考和創新能力的目的;實驗項目與實際工程存在部分脫節;實驗師資隊伍建設力度不足等問題。
(2)校內外實習及實踐基地建設。
培養高級專門工程應用人才必須有良好的硬件設施和條件,也是形成應用型特色的物質基礎。
3 電氣工程及其自動化專業實踐教學體系改革思路
3.1 第一課堂實踐教學體系改革思路
為了更科學的設置實踐教學體系,在原有第一課堂實踐教學環節的基礎上進行深入研究,并結合“電氣工程及其自動化專業應用型人才培養方案改革與實踐”教改研究項目的進行,擬從實驗師資隊伍、課程體系改革、實驗體系改革等方面完善第一課堂實踐教學體系的建設。
繼續實施學校高層次人才引進辦法,在中青年實驗師資骨干、高學歷青年人才引進上有較大進展,創造條件在現有師資隊伍中培養“雙師型”骨干教師。
學校擬對課程體系進行深入研究與改革,現已啟動“電力電子課程體系的改革與實踐”教改研究項目。
實驗教學體系擬從兩個層次進行改革。第一層次為基礎理論與操作技能,培養學生的基本實驗技能和理論聯系實際、分析問題和解決問題的能力。基礎課、專業基礎課和專業課實驗要改變以驗證性實驗為主的局面,逐步減少這類實驗的比例,增加設計性、綜合性實驗。第二層次為科學技術研究與創新實踐,為高年級學有余力的優秀學生提供一個綜合設計、開發研究的環境,鼓勵學生自主選題,從而培養學生的創新意識與創新能力。
3.2 第二課堂實踐教學體系改革思路
電氣工程及其自動化專業實踐教學體系在學校運行取得了一定的成績,今后除繼續鞏固已取得的成績外,擬在金工實習基地建設、校外實訓實習基地建設等方面完善第二課堂實踐教學體系的建設。
金工實習是工科類專業學生必不可少的實踐性教學環節。為了適應學科發展和社會需求,將籌建適用范圍廣的金工實習基地,滿足電氣工程及其自動化專業人才培養的需要,提高學生的實際動手能力。
在專業實習方面,與已有的擔任實踐教學任務的校外實習基地保持良好聯系的基礎上,積極尋找與電氣工程及其自動化專業實踐教學環節相符合的校外實習基地,保證完成實踐教學任務,使學生的工程實踐能力真正得到培養。
總之,在鞏固現有實踐教學體系取得的成績基礎上,按以上第一、第二課堂實踐教學體系改革思路進行改革,將會逐步建立起科學合理的實踐教學體系,提高電氣工程及其自動化專業的教學質量和在社會上的聲譽。
參考文獻
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0引言
在社會經濟發展過程中,電氣工程及其自動化技術在各行各業都得到廣泛應用,且其發展水平已成為我國科學技術發展的重要標志。《國家中長期人才發展規劃綱要(2010-2020)》將能源資源領域人才定性為經濟社會發展重點領域急需緊缺專門人才,國家對高素質的電氣工程及自動化專業人才的需求越來越迫切,這一領域人才的培養成為國民經濟發展的重中之重。在這樣的大環境下,電氣工程及其自動化專業的學生更應清楚本專業的培養目標,明確學習方向、學習方法和未來的就業前景與發展方向,才能在有限的四年大學中打下堅實的專業基礎,為將來的就業或進一步深造作好準備。
1電氣專業的培養目標
電力部原屬六大本科院校之一的長沙理工大學在《2016級本科生學習指南》中對該專業培養目標的描述如下:本專業培養德、智、體、美全面發展,具有扎實的系統基礎理論知識、較強的專業知識和較全面的綜合文化素質,具有強、弱電知識結構、較強的適應性和創新意識,能夠從事電氣工程相關領域、特別是現代電力系統的系統運行、規劃設計、試驗分析、生產管理等方面工作,也可以在電氣裝備領域和自動化信息領域從事設計、研制開發及管理等方面工作的應用型高級工程技術人才。
一般而言,企業的工程技術人員有應用型、研究型和管理型3種,其中應用型技術人員指能將專業知識和技能應用于所從事的專業社會實踐的專門人才,要求熟練掌握社會生產或社會活動一線的基礎知識和基本技能,主要在工業生產第一線從事工程設計、制造、施工、運行等技術工作,約占工程師總數的75%。長沙理工大學電氣工程及自動化專業的培養目標定位于“應用型高級工程技術人才”,與社會現實需求相一致,而電氣工程及自動化專業本身就是綜合性較強的工科專業,要面向整個電工學科,使學生具有工程技術基礎知識和相應的電氣工程專業知識,受到電工電子、系統控制及計算機技術方面的基本訓練,獲得電氣控制、電力系統自動化、電氣自動化裝置及計算機應用技術等領域的基本技能,具有分析和解決電氣工程技術領域技術問題的能力。
2電氣專業大學生的綜合素養
長沙理工大學對電氣工程及其自動化專業學生的核心知識能力要求為掌握一T外國語,能比較順利地閱讀本專業的外文資料,具有一定程度的聽、說、寫的基礎,并掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法;具有較好的語言、文字表達能力,善于溝通與交流;具有良好的自然和社會科學知識基礎,掌握本專業領域較寬廣的理論和技術基礎及必要的專業知識,并了解專業發展前沿和趨勢;具有較強的計算機應用能力,熟悉本專業常用的應用軟件及其使用方法,學會用先進的計算機技術解決本專業領域相關實際問題的手段及方法;經過必要的工程實踐訓練,掌握電氣工程必要的文獻查閱、工程讀圖與制圖、工程設計與計算以及現場操作、施工、調試、實驗等相關技能。具有一定的分析和解決現場工程實際問題的能力;了解科技創新的基本知識、原理和方法,具有一定的創新意識和創新能力。
事實上,電氣專業在校大學生要通過專業學習綜合提升人文素養和專業素養。
2.1人文素養
首先,一個人要有正確的自我認識和健康的情緒和健全人格,具備較強的人際交往能力,能夠控制自我并理解他人需求和意愿,能夠自信、靈活地處理新的和不斷變化的人際環境和工作環境,具有應對危機與突發事件的初步能力;其次,任何社會的公民都要認識到自己是社會生活的主體,有與生俱來的作為人應該享有的參與社會政治生活和公共生活的各種權利,并以平等寬容之心對待他人,具有法制觀念和責任觀念;再次,作為未來的“工程人”也要掌握一定的哲學、政治經濟學基礎知識,具有良好的人文科學素養和口頭與書面交流溝通能力,掌握資料查詢、文獻檢索及應用現代信息技術獲得相關信息的基本方法,具有一定的技術設計、歸納、整理、分析實驗測試結果、撰寫論文和實踐工作的能力。
2.2專業素養
首先要學好從事電氣工程技術工作所必備的數學基礎知識和物理知識,掌握微積分、常微分方程、線性代數、概率與數理統計、復變函數及積分變換的理論知識;掌握電學、磁學、力學、熱學等理論知識與相應的實驗操作技能。
也要多去涉足其他專業領域。例如機械與電氣工程息息相關,很多電氣產品的研發都離不開機械知識,多學習機械知識有益于以后的工作,達到事半功倍的效果;還要掌握信息技術,充分運用現代網絡技術,至少要掌握一種高級程序設計語言,具有程序設計的基本能力,能運用常用的電氣 CAD 軟件分析和解決一般性工程的實際問題;要多多關注業界資訊,多深入電力生產運輸現場,加深感性認識,隨時更新電氣工程及其自動化專業領域的實時動態,把握時代的脈搏。
3 結論
中圖分類號:TP273 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2013)30-0156-02
為了滿足當今時展對人才的需要,我國一些高校都在加快教學改革的步伐,分析應用型人才培養的新體系。文章將結合當今經濟的進程對自動化專業應用型人才的需求,本人近年來在專業構建中對培養措施、教學體系、課程內容以及實踐性教學等實施了一系列革新以及創新,獲得了十分理想的效果。
1 規劃一套合理的培養措施
1.1 培養方向
人才培養方面的合理定位與專業的生存及發展是密不可分的。找到專業的位置,細化培養方向是培養專業應用型人才的核心理念。高等院校培養的人才基本分為下述三種:第一種就是培養研究型人才,這些人才基礎好,有一定的自學能力,且后勁足,學校主要為其從事研究工作以及攻讀研究生做鋪墊;第二種則是培養應用型人才,這種人才基礎還算扎實,實踐能力以及創新思維較強,畢業后基本在企事業單位進行一些技術以及管理工作;第三種是培養技能型或者是技術型人才,這類人才的基礎知識基本滿足工作需求,有一定的專業能力,應該算是崗位群才。上述三種類型,國家重點大學主要對第一種人才進行培養,普通的本科主要對第二種人才進行培養,而高職高專院校則以培養第三種人才為主。
通常將自動化專業的人才培養方向鎖定在:培養有一定電子技術、電工技術,自動檢測和儀表、控制理論、信息處理、當代企業管理、網絡技術以及計算機技術與應用等領域的工程技術基礎以及相關專業知識,可以在工業過程控制、運動控制、檢測與自動化儀表、電力電子技術、信息處理以及電子與計算機技術等領域應用型技術
人才。
1.2 實施科學合理的培養措施
實施一套科學合理的培養措施是達成培養目標的核心要素。向畢業生用人單位以及聯誼院校進行相關的調研,吸收消化他們的培養經驗以及相關信息,還有當下一些優秀畢業生的反饋情況,在實施此專業培養措施上予以革新。按照培養目標去培養學生需要有的知識結構以及相關能力:對自然科學的基礎掌握較為扎實,有一定的人文社會科學基礎以及外語能力;了解此專業方面的必備技術理論。要熟悉工業過程控制、運動控制還有自動化儀表、信息處理以及電力電子技術等領域的內容,同時還要掌握此專業學科的發展態勢,并有較強的工作適應性。
2 深化教學革新
教學內容及方法的革新是教學革新的框架,同樣也是教學革新的基礎、課堂教學是課程體系下的主要構成因素,其從根本影響教學品質。為了深化學生創新思維的培養,一定全面探索相關途徑,在教學方式革新上多做功課,要注意課程調整以及內容,而且還要注重革新教學措施以及教學方法,從根本上提升教學品質。針對教學內容,在充分了解此領域發展趨勢的根本上,去調整革新的思路。對培養體系里的所有課程分層次的進行考慮,分析課程內容間的相關聯系,確定課程在人才培養環節中的影響,對課程內容實施全面優化。將必備的專業內容教給學生,且還要注意內容的前沿性,推陳出新,將學生需要的知識在一定的時間里傳授給他們。刪減一些課內學時,采用CAI等當代教育體系,提升教學品質,為學生未來的發展以及個性發展給出一定的空間。
3 實踐教學的革新
構建經驗豐富的實踐教師團隊是十分必要的。學院要構建以教授等科研主要力量為核心,以中青年教師為中堅力量的科研隊伍,深化中青年教師的科研水平;激勵中青年教師主動申報一些科研活動,學校可以拿出專項費用扶持中青年教師進行科研活動。激勵且組織教師進行校內校辦產業與自動化行業的產學研基地的工程技術項目研發以及培養實踐經驗。
開放一些實驗室,將驗證實驗轉換成開發性的實驗,且重視實驗措施和最新技術相融合,很多實驗都是驗證類型的實驗,我們要將常規的驗證性實驗提供給學生,要讓其分析實驗的內在因素,實驗手段以及實驗結果,在此根本上,給出新的實驗目標,讓學生主動設計相關的實驗,且實施驗證,若出現問題再研究問題的原因,直到達成設想的目標,從而去延伸學生的創造思維,實際動手能力,讓所學的知識滲透到學生的大腦。明確以綜合性、設計性實驗為核心的實驗內容革新體系。
4 結語
自動化專業應用型人才培養教學體系的革新和實踐,深化了學生的基礎理論,更為廣泛的專業知識、實踐教學體系的調整并提升了學生的實踐動手能力,通過多年的實踐,這種教學體系已經獲得了較為理想的效果,學生學位達標率已經超過了九十個百分點,畢業生的首次就業率也超過了九十個百分點,從用人系統反饋的相關信息去看,用人方對畢業生的各項能力均予以好評,且工作效率高,可以較快地融入到自己所在的崗位。
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On Independent Institute Electrical Engineering and
Automation Course Construction
XU Jiangling, YUAN Jinjuan
(Department of Electrical Automation, Faculty of Mechanical and Electrical Engineering,
Wuhan University of Science and Technology City College, Wuhan, Hubei 430083)
Abstract According to independent College of electrical engineering and automation majors teaching reform and practice of the construction of situations, the paper analyses the independent college majoring in electrical engineering and its automation problems in the teaching and curricula, and proposes appropriate solutions.
Key words reform in education; curricular system; practice teaching
0 引言
上世紀90年代末期,教育部對我國高校各大專業進行了大范圍的重新調整。控制類本科專業調整為“自動化”和“電氣工程及其自動化”兩個方向。針對就業方向的不同,把自動化專業確定為弱電專業,而電氣工程及其自動化專業確定為強電專業。在高校布局結束之后,首先要解決的問題就是設置教學內容,通俗一點講就是設置課程,課程的設置往往是教學的核心內容。
獨立學院,是國家借鑒國外的先進經驗,利用國家機構以外的社會組織或者個人的資本,以實施本科學歷為主的高等學校。通常,在國外,重點大學大多是私立大學,他們的資金來源的主要是校友的捐款,少部分來自于政府撥款;而我們國恰恰相反,我國的重點大學都是公立大學,它們的資金來源通常是財政撥款,幾乎沒有任何社會資金的投入。由于我們國家財力有限,很難滿足大部分高中畢業生生讀大學的需求,所以獨立學院就孕育而生了。獨立學院的開設則是完全采用社會資本辦學,政府沒有一分錢投入,大大緩解了我國教育經費嚴重短缺的問題,并且使很多之前根本無法上大學的高中畢業生提供了受教育的機會。而在獨立學院創辦初期,學科課程建設基本照搬申辦母體的做法,這是因為在獨立學院創辦初期,學校是沒有任何經驗可循的,只能依靠母體。但也必須清醒認識到,這只是權益之計。因為獨立學院的生態和母體學校有很大的區別,這就要及時地對母體學校的教學資源進行創造性的改造,根據自身情況進行響應調整。
目前,獨立學院在我國的定位是應用型本科,所以它要面向平民化、大眾化,學生的就業渠道主要面向基層。要使學生能夠減少適應的工作的時間,這就需要從兩個方面入手。一是減少課程的內容和降低課程的難度。因為,我們之前的大學教學主要是精英教學,教學的內容既多又難,而獨立學院學生的生源質量偏低,如果按照傳統的教育方法無異于緣木求魚、刻舟求劍。二是必須增加學生實踐動手能力的培養和訓練。因為,獨立學院的學生通常理論水平不高,但是很多同學實踐動手能力較強。另外,他們最后的就業面向基層,而基層的工作通常不需要很多理論知識,而特別重視實踐能力的培養。本文針對這兩個問題以所教學的電氣工程及其自動化專業,進行一些相關的探討。
1 減少理論課程數量
傳統的電氣工程及其自動化專業的理論課程主要包括電工技術、自動控制原理、電機與拖動基礎、控制電機、運動控制系統、過程控制系統、可編程控制器、電力電子技術、傳感器與檢測技術、現場總線技術、電工電子技術、電氣工程、專業英語等四十余門課程。在傳統的理論教學中,存在著課程數目多,面比較廣,不深入、難度大等缺陷。學生進入大二之后,常常要在一周面臨著上28課時至32課時的情況,這對一本學生無可厚非。而獨立院校的學生由于普遍基礎較差,接受能力有限,從而造成了學生的負擔過重,教學效果不好,造成了老師與學生互相埋怨。仔細一想,很多理論課程都是有調整的空間的。在信息爆炸的今天,一些課程的設置就沒有太大的必要,甚至完全可以取消。以傳感器與檢測技術這門課程為例,這門課程多是介紹性的內容,沒有任何公式推導以及分析計算,學生在工作遇到相應的傳感器通過網上查閱資料即可。但是在理論教學過程中,不能一味地減少課程,要有保有壓。在教學過程中必須突出核心課程,進行大量的訓練。例如,單片機這門課程,就需要大大增強,很多高新企業招聘學生的過程中,常常要考查單片機的相關知識,但是在很多獨立院校中,單片機的課時得到不斷的壓縮,得不到相應的重視。
2 改善實踐教學
2.1 減少驗證性實驗內容,增加設計性實驗內容
傳統的實驗教學大多數是驗證性的,主要讓學生通過實驗驗證某一物理定律和物理現象。這種教學方式學生沒有任何的主觀能動性,只是按照老師所給的圖紙進行接線、通電,最后得出實驗結果。這種實驗教學的缺陷在于結論已知,沒有任何神秘感。很多學生在沒有做出實驗結果的情況下,編造或者抄襲數據,造成老師無法判斷學生成績的混亂境地。在教學過程應該逐步用一些設計性、綜合性的實驗項目取代簡單驗證性實驗。這些設計性、綜合性的實驗由于實驗結果未知,會增加學生的興趣,提高了學生自身分析問題、解決問題的能力,使學生的創新能力得到充分的發揮。
2.2 用仿真實驗來代替現實實驗
使用教學仿真軟件有很多好處。一方面可以在一臺電腦中做多個仿真實驗,減少由于實際實驗過程中造成的元件損耗,大幅度降低教學成本。另外一方面可以利用仿真軟件對實驗結果進行處理很分析,并根據實際需要自動繪制出系統的特性曲線,大大減輕了學生的工作量,例如在電氣工程及其自動化專業,組態王仿真軟件就得到了師生的好評,很多學校都開展了工控組態的實驗教學。
2.3 嚴抓實訓教學考核
實訓和實驗不同,實驗通常是驗證某一存在的物理定律和物理現象,而實訓通常是完成某一任務,來達到訓練的目的。實訓成績的考核是擺在我們面前比較重要的問題之一。針對學生普通反映出的實訓教學的打分隨意,彈性大的缺點,通過在實訓教學過程中采用過程考核的方法,把一個實訓教學課程分成若個的子項目,每個子項目又分成若干個子子項目,每個子子項目都有相應的權重。每完成某個子項目就打相應的分數,最大程度上保證實訓教學考核科學化、規范化、標準化。
2.4 取消課程設計環節,以相應的實訓環節來代替
以筆者個人的求學經歷和教學經歷來說,絕大部分的學科的課程設計環節是失敗的,至少是不成功的。傳統的課程設計,是在該門課程結束后,根據課程要求,與實際應用相結合,出一些設計題目,讓學生自己完成。例如在學習完單片機課程后,通過安排學生兩周的時間內,按照要求,設計出一種用單片機控制的實際電路,并把它制作出來,通電調試、運行,寫出規范的設計報告交老師。然而在實際的操作過程中常常變味了,具體的做法是把學生圈禁在一個帶有電腦的大教室里面,給學生布置一個題目,學生在這個教師里面完成課程設計報告即可,其中沒有任何學生實際動手的內容,這樣的課程設計對學生的鍛煉是極其有限的。學生通常互相抄襲課程設計報告是常事,老師也沒有一些比較好的方法來制止這種行為。
針對這種情況,筆者認為應該取消課程設計,取而代之的是一些與課程對應的實訓環節。作為獨立學院的學生,課程設計對他們來說不現實,在以后的工作中,企業也很難有機會讓獨立學院的學生做設計,給他們安排的工作往往是實際操作。與其效果不好,還不如讓學生多做實訓練練手。比如在完成了電子電路設計理論課程之后,安排學生做相應課程的實訓環節,在規定的時間按照圖紙安裝、調試出一個萬能充電器,寫出實訓報告即可。
2.5 取消畢業論文環節,以頂崗實習報告來代替
我國本科生的畢業論文環節一直被教育專家所詬病,關于畢業論文的存廢一直存在較大的爭議,一定程度上這不是一個學術問題,而是一個利益問題。通常來說,一個本科生的畢業設計按照工作量計算10個學時,一般的教師帶10~15個學生,這就是100~150學時,而老師一學期的基本教學任務就在200學時左右。如果取消了畢業論文,老師的利益會受到影響,高校老師肯定會反對。而且,畢業設計不僅僅對老師有利益瓜葛,而且對學校中的打印社有巨大的經濟利益。按照一個學生打印的費用為100元計算(包括初稿和終稿),按學校有3000學生來計算,這就有30萬元的經濟利益,由學校的幾家打印社瓜分。所以,作為利益共同體,學校的打印社也不希望取消畢業論文。
畢業設計到底對學生多大好處呢?畢業設計的全過程一般是這樣的:通常在大四上學期期末給學生布置畢業論文題目之后,學生就去企業頂崗實習了,根本沒有時間寫所謂的畢業論文。到了來年的4月底5月初的時候,學校會通知學生返校交論文,并且安排五月中旬答辯。大部分學生寫畢業論文的時間在五月初,寫畢業論文的時間都在1~2周。這樣的畢業論文到底有什么意義?大家心知肚明。除了浪費紙張擴大內需以外,一點用處也沒有。所以筆者建議在一本以下的學校都取消畢業設計,取而代之的是頂崗實習報告。頂崗實習報告主要讓學生寫一下在企業中實習內容以及感想,同樣也可以安排答辯。筆者經過調查,大部分學生均可以接受頂崗實習報告,它具有可操作性。
2.6 加強第二課堂的教學
加強第二課堂的教學工作,以申請實驗室的契機,在校內開展一些諸如電工實訓技能大賽的活動,提高學生學習專業的興趣。另外,挑選那些對專業有興趣的學生,組隊參加電子設計大賽、數學建模大賽和挑戰杯等等。總之,通過這些比賽,引導學生對專業學習的熱情和興趣,幫助和指導學生開展科研活動,探討通過所學職業知識解決實際問題的思路和方法。通過這些活動,提高學生的實際動手能力,造成一種崇尚科學、追求真理、勇于探索的學習氛圍,激勵學生創新思想火花的碰撞,培養學生的創新思想、創新意識和創新觀念。
4 結語
獨立學院的產生,不可否認帶來很多積極的作用,它讓很多人獲得了受教育的機會,提高了我們國家國民的整體素質。但是由于成立時間較短,在教學過程中存在很多問題,需要進行一定的改革。這樣的改革單靠高校教師個人呼吁作用不大,需要教育部門根據獨立學院的實際情況做頂層設計,突破部門利益的藩籬,使獨立學院的專業建設和課程設置更加貼近于市場的需要。
作者簡介:吳曉剛(1981-),男,黑龍江哈爾濱人,哈爾濱理工大學電氣與電子工程學院,副教授;周美蘭(1962-),女,黑龍江哈爾濱人,哈爾濱理工大學電氣與電子工程學院,教授。(黑龍江 哈爾濱 150080)
基金項目:本文系黑龍江省高等教育教學改革項目(項目編號:JG2201201107)、哈爾濱理工大學高等教育研究重點項目(項目編號:A201200004)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)28-0098-02
隨著汽車產業的發展,電子技術在汽車上的應用已成為汽車設計研究部門考慮汽車結構革新的重要原因。在國外,平均每輛汽車上的電子裝置在整車成本中占20%~25%,一些豪華轎車上裝有40多個微處理器,有的汽車電子產品甚至占整車成本的50%以上。許多汽車制造商都認為,增加汽車電子裝備的數量,促進汽車電子化是奪取未來汽車市場的有效手段。[1]
在對汽車電子技術的教學研究中,文獻[2]提出優化“汽車電子與控制”配置課程的內容、改革結構體系、改革教學方法和手段、加強實驗建設和課程設計環節等改革思路。文獻[3]分析了“汽車電子控制技術”課程在理論教學和實踐教學方面的問題,提出了靈活多樣的理論教學改革方案和采用項目教學法等加強實踐環節教學的建議。文獻[4]介紹了汽車電子控制技術課程精品實驗項目的設計思想、主要環節及具體實踐。文獻[5]將虛擬儀器LabVIEW軟件應用于汽車電子技術綜合性和設計性虛擬實驗中,并進行了實驗教學的實踐。文獻[6]開發了汽車電子控制系統實驗教學所需要的嵌入式系統,完成了實驗箱硬件及教學實驗所需的支撐軟件,并在此基礎上開展了教學實踐。文獻[7]介紹了在電子信息工程專業開設汽車電子系列特色課程的研究。
在汽車電子中,涉及到電力電子技術的內容通常稱為汽車電力電子技術,并且成為了電力電子技術的重要分支。哈爾濱理工大學(以下簡稱“我校”)電氣工程及其自動化專業下的電力電子方向,在汽車電子研究上已有了十幾年的基礎。在依托汽車電子驅動控制與系統集成教育部工程研究中心和黑龍江汽車電子技術研究中心科研基地的基礎上,形成了以新能源汽車動力系統控制和汽車電子驅動控制為特色的研究方向,并培養了大量的碩士研究生和博士。因此,為了在本科教學中體現我校電氣工程及其自動化專業的辦學特色,結合在汽車電子方向上的研究成果,在2010年制定的電氣工程及其自動化專業電力電子方向本科生培養方案中,特別增設了“汽車電子技術”專業方向選修課。本文以“汽車電子技術”課程作為研究和實踐對象,通過課程結構優化設置和考核方式改革,結合現場教學和研究性教學的教學方法,實現具有特色的專業選修課教學。
一、“汽車電子技術”課程結構
“汽車電子技術”課程開設在大學四年級上學期,為專業選修課程,2學分,共32學時。其中理論教學22學時,實踐教學10學時。根據電氣工程及其自動化專業的基礎課程和平臺課程設置,結合汽車電子技術的主要特點,“汽車電子技術”課程的理論教學可分為6個模塊,如圖1所示。
在“汽車電子技術”課的理論教學環節中,第一部分,先介紹汽車電子的基本概念,回顧汽車電子技術的發展歷史,通過實例分析介紹汽車電子對汽車安全與節能的影響,結合電氣工程及其自動化專業的相關知識,講述汽車電子與電力電子的關系。
第二部分,介紹汽車電子技術中常用的器件。包括光電、霍爾、電阻等各類傳感器,常用于汽車電子控制系統中的單片機選型及選用依據,汽車電子控制系統中所用的交直流電機、電磁閥等執行器件的工作原理和控制方法。
第三部分,在以上介紹的基礎上,著重介紹汽車變速器電控、ABS系統、動力轉向電控等汽車電子控制系統的設計方法,主要內容包括電控系統開發遵循的標準、硬件電路設計和軟件編程方法,特別強調目前汽車電子控制系統中所用的V流程開發模式。
第四部分,結合新能源汽車的熱點問題,充分發揮電氣工程及其自動化專業知識在電動汽車方面的運用。本門課與目前車輛工程專業所開設的“汽車電子技術”不同之處在于,省去了傳統以發動機作為主導的汽車動力系統控制部分,強化了電驅動系統的匹配與設計部分。該部分內容除了包含對于汽車動力系統設計方法和匹配規律的介紹外,還增加了對于電動汽車動力系統控制的一般方法介紹。
第五部分,介紹汽車電器系統,包括汽車儀表系統、燈光照明系統、電動門鎖系統、電動車窗、電動后視鏡、電動天窗、電動座椅、車載空調系統、車載音響系統、車載電視娛樂系統、車載無線通訊系統、電子導航與全球定位系統、智能交通系統和車載網絡系統等方面的內容。
第六部分是課程的最后部分,介紹汽車電子控制系統中可靠性的評價標準和一般的故障診斷方法。
以上六部分構成了我校電氣工程及其自動化專業“汽車電子技術”理論教學的主要內容。
在“汽車電子技術”課程的實踐教學過程中,主要有實驗和課程設計兩種方式。實驗課作為學生在校內實現理論聯系實際的一種比較有效的手段,學生通過實驗能夠加深對課程理論知識的理解,并能夠培養一定的實踐能力。我校在電氣工程及其自動化專業“汽車電子技術”實驗課的設置上,主要分為5個部分,如圖2所示。
課程設計是提高學生分析問題和解決問題能力的重要手段,它不但可以使學生加深對理論和實驗課程的理解,而且能夠使學生將所學的課程內容與相關課程綜合起來,提高了知識的應用能力。[8]“汽車電子技術”是一門實踐性很強的課程,課程設計主要結合我校電氣工程及其自動化專業平臺課的知識,以電動汽車控制系統作為設計目標,讓學生結合電力電子技術的相關知識進行設計。
二、“汽車電子技術”課程教學方法的改革
對于“汽車電子技術”課程來說,涉及到的汽車電子控制系統單靠語言描述是很難講清楚的,而通過傳統的板書教學方式,也很難清晰勾勒出汽車電子控制系統的原理和工作過程。因此本門課在授課方式上采用多媒體教學的方式,通過多媒體課件制作出的動畫及示意圖等來展示汽車電子控制系統的結構、組成及工作原理,使教學的內容直觀清晰,易于理解。
在“汽車電子技術”課程的教學過程中,除了正常的多媒體課堂教學外,還采用了現場教學結合研究性教學的授課方法。現場教學即依托我校汽車電子驅動控制與系統集成教育部工程中心的實驗平臺,使學生到工程中心參觀現場演示,并試用工程中心開發的汽車電子產品實驗樣機。這些教學手段可以使學生對汽車電子的功能及開發有更直觀的認識。除此之外,教學內容中以汽車電子產品的項目開發作為主導。例如在“汽車電子控制系統的設計”這部分內容講授時,可自始至終以工程中心開發的汽車變速器控制單元作為對象,從汽車電子產品開發的前期調研、方案論證,到中間環節的樣機開發、功能驗證,再到最后環節的樣機標定、測試等進行全方位的介紹。通過這樣的講授,學生對汽車電子的感性知識加深,在理論學習中的目的就會變得明確,清楚地認識到需要掌握的主要內容。
三、“汽車電子技術”課程考核方式
為了有效地組織教學,突出“汽車電子技術”課程的實踐性,改革了這門課程的考核方式。我校其他專業課程的考核方式大部分是以平時成績占30%,期末卷面成績占70%的比例進行綜合評定。而由于“汽車電子技術”課程面向電氣工程及其自動化專業電力電子方向的本科生,選課人數基本維持在40~60人范圍內,這樣的人數規模便于授課教師進行小范圍內的專業指導,因此在考核方式上提出了平時成績、作業成績、實驗成績、課程設計與專業論文撰寫相結合評定的方式。與其他課程不同之處還在于,其他課程安排的課程設計都是最終給定一個獨立的成績,而作為專業選修課,本門課程的課程設計成績只是最終成績的其中一部分。
目前該門課程的考核采用平時成績占10%,作業成績占10%,實驗成績占10%,課程設計占30%,專業小論文占40%的比例權重進行成績的評定。這樣做的好處是,不但能夠充分發揮本門課理論與實踐緊密結合的特點,并且可以充分激發學生的學習興趣,培養學生的團隊合作精神。
專業小論文作為考核的主要部分,在撰寫過程中,授課老師首先利用2學時的時間對學生進行科技論文撰寫的培訓,而后引導學生充分利用學校圖書館的資源,根據各自分配到的科技論文主題進行文獻的檢索;學生分成了3至4名成員一組,選擇關于汽車電子的主題項目,可建議主題為電動汽車整車控制器的設計、汽車防抱死ABS系統設計、汽車自動變速器控制系統設計等,學生也可以自己提出新的主題。給定主題一段時間以后,學生提交科技論文,并以學術會議的形式在課堂上進行交流,老師和其他同學可以自由根據報告者的內容提問,并提出意見和建議。該部分成績可以當場給出,這樣做的好處是激發學生的積極性,所給定的成績能夠實現主觀與客觀兼顧的效果,令所有同學信服。
四、結論
根據“汽車電子技術”理論與實際緊密結合的特點,結合所開設課程在電氣工程及其自動化專業的實際情況,提出了教學中課程內容優化配置,現場教學結合研究性教學的授課方法;考核上提出了平時、作業、實驗、課程設計與科技論文撰寫相結合的方式。通過這些教學改革,提高學生學習的積極性和主動性,真正能夠在有限的學時內獲得最實用的知識,增強學生的實踐能力。
參考文獻:
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0引言
隨著信息技術的發展,網絡技術與通信技術都與信息技術相結合,特別是智能化技術的運用,使電氣自動化控制實現了智能化運行。特別是目前的企業中普遍使用了自動化技術,使電氣工程的運行效率有所提高,而且運行質量明顯改善。實施了智能化管理,電氣自動化控制工作效率有所提高,不僅確保企業運營的穩定,而且還可以發揮智能遠程控制的作用,保證了生產安全。智能化技術使得電氣自動化控制功能得以充分發揮,使得電氣設備處于良性的運行狀態。
1目前電氣工程自動化控制技術的應用情況
中國電氣工程自動化控制所發揮的作用是有目共睹的,很多企業都采用這種控制方式,可以提高自動化控制質量,控制效率也得以提高[1]。設備的自動化運行是目前的技術發展趨勢,而且隨著自動化技術的不斷升級,自動化控制作用的充分發揮,使得產品的性能得以充分發揮。中國的電子工程發展中,自動化技術起到了引領作用,多年的發展進程中,電氣工程自動化技術適應應用領域的需求不斷地升級,也使得該技術應用越來越得廣泛。從目前的電氣自動化工程的應用情況來看,廣泛應用的系統包括分布式控制系統(distributedcontrolsystem),簡稱“DCS”、IE語言系統、WindowsNT系統,電氣自動化控制系統以及自動控制系統[2]。這些系統處于自動化運行狀態,其中,電氣自動化控制系統為集中控制,自動控制系統為信息集成化控制。分布式控制系統的優點是具有良好的擴充性,而且具有實時性。但是,運行分布式控制系統,所使用的是傳統的儀表設備。要保證系統安全穩定地運行,就需要重視后期的運維工作,即便如此,也會由于技術維護不到位而導致系統運行故障,特別是設備的維修難度比較高,就更增加了系統運行故障的發生率。IE語言系統是可視化的語音控制系統。該系統的運行中,如果語言有多個,就需要對語言按照順序排列。通過操作“上移”“下移”按鈕,就可以對語言有效排雷。在對語言編碼進行選擇的過程中,要參考網頁內容,讓瀏覽器自動選取需要的語言以及字元集。在具體點操作中,首先是開啟InternetExplorer瀏覽網頁,之后在網頁上點擊鼠標的右鍵,就可以彈出列表,點擊其中的“編碼”項,之后點擊“自動選擇”[3]。如果通過“自動選擇”不能夠自己所需要的語言編碼,就可以采用將手動的方式進行操作,就可以按照自己的要求調整語言編碼。具體的操作方式是,在網頁上按一下鼠標右鍵,選擇“[編碼”,用手動操作的方式選擇相應的語言編碼。如果在選項中沒有自己所需要的編碼,就可以點擊“其他”,選擇語言編碼。WindowsNT是可視化的控制系統,可以使得電氣工程設備運行中進行可視化操作。WindowsNT(WindowsNewTechnology),是可以進行PC操作的系統,主要是用于計算機網絡操作、網絡服務器等等。WindowsNT與通信服務集成。微軟公司給予原有的系統開發了“新技術”,此即為“NewTechnology”,即為“NT”。所謂的“NT”還有另一個解釋,就是指模擬器“N10”,即“N-Ten”。WindowsNT在電氣工程中的應用,可以通過可視化操作起到了智能控制的作用。WindowsNT的操作是非常容易的,而且具有集成化的特點,可以實施一體化操作。當進入到后期的技術維護階段的時候,也是非常容易的。集中控制下的自動控制系統在運行中,不僅運行的速度非常慢,而且所有的運行都是在遠程監控下運行的,這樣就會導致主機的運行空間減小了,自動控制系統所具備的性能也會受到影響。這就必然會導致系統在運行中可靠性比較低,很容易產生故障[4]。信息集成化的電氣自動化控制系統在運行中,是通過操作可視化的瀏覽器進行操作信息的,這樣就可以及時地了解系統運行情況,對于故障發生點以及故障的原因都能夠及時掌握。對于信息處理的過程中,系統還可以在運行的過程中對信息進行整理,還可以對信息進行智能化分析,提高信息的準確率。
2電氣工程自動化控制應用智能化技術所具備的特點
2.1智能化技術可以實現無人化超控
智能化技術的優勢在于,任何情況下都能夠得到認可。在對電氣工程自動化控制系統的調節中,所調節的是魯棒性(Robustness)、下降的時間和系統響應的時間。通過對各項參數的調整,就可以將自動化控制工作調整到自己所需要的狀態[5]。智能化技術環境下,電氣設備得到調節,就可以實行自我控制的作用,由此,實現無人化操作控制,人力成本得以降低。
2.2智能化技術并不需要控制模型
智能化技術的優勢在于,使得自動化控制器的安全系數有所提高,面對復雜的動態方程,不會產生難以控制的現象。與傳統的控制模型相比,自動化控制器應用智能化技術,工作效率都會有所提高,而且還能夠對未來的運行情況作出預測。
2.3使用智能化技術對于不同數據的處理存在著一致性
智能化技術對于不同數據的處理,所使用的是智能化控制器,無論是輸入任何的的數據,都可以做出準確的評估。即便是一些數據不屬于是常用數據,通過運行智能化控制器也會獲得準確的結果,而且還可以自動啟動評估功能。智能化控制器的控制對象具有較強的變更性,對于控制對象就會產生不同的控制效果,要實現全面控制是難以實現的,所以,需要對該技術進一步完善。
3電氣工程自動化控制中智能化技術的應用
3.1診斷電氣工程自動化控制中所存在的問題解決
電氣工程系統運行中,如果存在故障,就需要進行診斷。如果采用傳統的診斷方式,就是通過人工操作來完成的。這種診斷方法不僅診斷的準確率不高,而且很難得到正確的病因[6]。但是,這種技術對于專業技術人員的技術要求是非常高的。如果電氣工程自動化設備存在問題,特別是在數據上存在誤差,就必然會對電氣工程自動化控制的效果產生不良影響,但是這種失誤是難以避免的。人工診斷的效率必然會很低,導致故障不能夠及時發現,更是難以查找到故障原因,所以,對于故障難以及時處理,必然是后果非常嚴重。將智能化技術應用于電氣工程自動化控制中,可以對系統進行智能化管理,而且還可以遠程控制和監督,通過實時跟蹤進行檢測診斷,由此可以避免系統運行中存在潛在的問題。
3.2應用智能化技術對電氣工程的設計進行優化
電氣工程的設計中,如果采用傳統的技術,就會導致不斷地重復勞動,設計人員還要對設計方案進行改良,還要通過實驗試驗。很多時候,一些設計中所存在的問題,設計人員還沒有考慮到,如果涉及應用中出現了問題,要將問題的原因查找出來也是非常難的,導致很多的問題都不能夠在有效的時間內解決。通常從事設計工作的人員要具有非常高的專業水準,不僅要精通專業知識,還要懂得相關的業務知識,對于理論知識的應用能力是非常強的。將智能化技術應用于電氣工程自動化控制中,就會使得原有的工作狀態發生了改變。設計工作通過運行設計軟件就可以完成,而且所有的設計信息都可以在網絡平臺上傳遞,由此提高了設計效率,而且設計的精準性也有所提高。由于設計軟件都有修改功能,可以在保存原圖的情況下進行修改,就可以節省大量的設計時間,而且設計樣式也更為豐富了。
3.3整個的電氣工程對采用智能技術控制
電氣工程控制系統的運行中,有很多的環節都處于控制之中。要實現控制的系統化和集成化,就要采用智能技術。智能化技術主要運行的是專家系統控制對電氣工程進行控制,使得自動化運行效率更高。另外還會采用神經網絡控制和模糊控制,可以對電氣工程實施多層次控制、神經網絡控制不僅層次結構多,還可以運行反向學習算法,特別是其子系統中,通過判斷系統參數,對參數進行調控,就可以判斷轉子的速度。正是由于神經網絡控制的優勢性能,才能夠對運行識別模式,使得信息的處理更為及時準確。
4結束語
綜上所述,科學技術的發展進程中,信息技術起到了重要的推動作用。電氣自動化控制中,信息技術發揮著重要的作用,特別是智能化技術的應用,實現了自動化控制的智能化運行。目前的電氣自動化控制設備得以廣泛應用,主要是智能技術發揮著遠程監督控制的作用,可以提高電氣工程自動化控制效率設備的應用價值,電氣工程自動化控制所具備的價值都充分發揮出來。
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中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)02-0036-02
一、專業建設背景和人才需求分析
傳統的電氣工程及其自動化專業被認為是強電專業,隨著信息和網絡技術的發展,弱電類課程的比重正逐漸增加,[1]現在的電氣工程及其自動化專業已經成為強弱電相結合的專業。不同高校根據自己的辦學條件和現有師資均有所側重,目前重點高校基本上側重于強電,以電力系統及其自動化為主要方向;而有些高校由于條件的限制或學生的就業情況側重于弱電。不同層次學校的人才培養,其就業崗位和工作任務、性質也不一樣,因此應充分考慮到社會對本專業人才的不同需求。
浙江省是我國第二產業比重較高的省份之一,高低壓電器和機電業的發展處于突出的位置。溫州電器經過20多年的發展,已成為全國生產規模最大、生產能力最強、市場占有率最高、產業種類最齊的工業電器生產基地,“中國電器之都”、“國家火炬計劃智能化電器產業基地”、“中國斷路器產業基地”和“中國防爆電器生產基地”等國家級產業基地均坐落于溫州市(樂清)境內。
溫州低壓電器企業的規模雖然大,但是技術水平還比較落后,平均盈利能力低于整體水平,與北京、福建、天津、上海的企業相比,差距甚大,其主要原因是:產品檔次偏低,技術含量不高,缺乏附加值。究其根本是技術人才嚴重缺乏,技術人才的缺乏已經制約了溫州區域經濟的發展,盡管全省已經有多所高校設置了電氣工程及其自動化專業,但是這些專業培養的側重點不一樣,不能滿足溫州地區對低壓電器人才的需求。因此,亟需地方性高校為溫州電器產業培養急需的人才。
二、專業建設思路
根據人才市場需求,溫州大學電氣工程及其自動化專業建設的具體思路是:定位建成立足溫州、服務浙江、輻射行業的工程應用型人才培養特色專業;建立合理的、具有鮮明特色的理論和實踐兩個教學體系;培養學生電子設計、電氣產品設計和電氣工程設計這三方面的能力;實現理論教學與實踐教學、課程體系與地方產業、人才培養與專業特色的緊密結合;使學生成為理論基礎扎實、具有一定工程應用能力和創新能力的工程應用型人才,體現具有“應用性”和“地方性”特色的電氣工程及其自動化專業工程型服務地方區域的人才培養模式。
三、具體實施方案
1.以實際辦學條件為基礎,確立專業培養目標
根據溫州大學電氣工程及其自動化專業鮮明的服務于地方電器行業的專業定位,本專業旨在培養具有電氣工程技術專業扎實的基礎理論與專業知識,具有較強的工程實踐能力、創新意識以及良好的團隊合作精神,具有知識、能力、素質協調發展,能夠在電力系統、建筑設計與施工單位、科研機構、電器制造企業等企事業單位與電氣工程專業相關領域從事設計、研發、運行、維護、管理和教育等工作的應用型高級工程技術人才,特別是在電器及其智能化方面能夠從事研制開發、應用研究、試驗分析和生產管理等工作的電氣工程師。
2.以CDIO培養模式為基礎,確定專業人才培養模式
在人才培養方案的制訂過程中,加強相關產業和領域發展趨勢及人才需求的調研,吸引產業、行業和用人部門共同研究教學內容,制訂與企業生產、區域產業發展需要相結合的培養方案和課程體系。人才培養模式將學習美國麻省理工學院CDIO培養模式,強調人才培養的社會和工程環境,結合產業背景和社會人才需求情況,制訂培養方案、課程體系和教學方式,適應職場目標和社會工作崗位的需求,通過專業評估、社會評價和學生評價去修正培養方案、課程體系和教學方式,旨在培養科學基礎扎實、個人工程實踐能力強、具備團隊合作精神的電氣工程師,以達到質量工程教育的目的。圖1為電氣工程及其自動化專業人才培養框架。
3.以學生能力培養為目標,注重工程素質訓練
本專業緊緊圍繞溫州市智能電子電器行業技術研究中心、浙江省低壓電器技術創新服務平臺,以電氣工程師為培養目標,要求學生具備以下幾方面的知識和能力:
(1)電子設計能力。要求學生掌握電路原理、模擬和數字電子技術、單片機原理與應用、自動控制原理等主要基礎知識,熟 第一論文 網練掌握PROTEL等電子設計自動化工具,具備電子設計基本能力,包括電子硬件設計和軟件開發,能夠綜合運用所學專業知識進行電子系統設計、分析和調試,具有一定的創新能力和解決實際工程問題的能力。爭取讓學生在大二階段就能完成電路、模電、數電和單片機課程的學習,利用暑假參加電子競賽的培訓,通過參賽以提高學生的專業意識和學習興趣。
(2)電氣產品設計能力。要求學生具有工程制圖的基本能力,能看懂一般的機械工程圖紙,掌握電器學的基本知識,掌握電氣產品的工作原理和設計方法,特別是電器智能化方面的知識,掌握電氣工程師必須具備的計算、實驗、測試、仿真等基本技能,特別是電器智能化方面的設計能力,能熟練運用常用的設計軟件(如AUTOCAD等)進行輔助設計與分析。
(3)電氣工程設計能力。掌握電氣工程領域供配電方面的專業知識,如供配電技術、電力電子技術、電機及其控制技術、電氣檢測技術和機電一體化技術,具備自動控制系統的基礎知識,熟悉國家及行業的電氣標準,了解機電工程安裝與項目管理方面的知識;掌握注冊電氣工程師(供配電方向)必須具備的電氣工程項目設計能力,初步具備項目從立項、招投標、安裝施工、監理與驗收等一系列的項目組織管理和協調能力。
(4)以工程實踐能力與工程意識培養為核心建立實踐教學體系。工程實踐能力培養是電氣工程及其自動化專業工程型應用人才培養模式的重要組成部分。在制訂人才培養方案時應注重實踐,把實踐教學貫穿在整個教學過程中,以電子電氣工程實驗實訓中心、校內實踐與實習基地、校外實習基地為依托,采用課內實驗和課程設計等實踐教學環節、專業見習、專業實習、工程技術實 踐、畢業設計等多種形式,通過學生、學校、企業之間的有機結合構建一個與理論教學體系相對應的實踐教學體系,如圖2所示。主要開展以下幾個方面的實踐環節:
1)以問題為先導——工程認知環節。[3]通過基本技能訓練、專業基礎課程實驗、專業見習等實踐環節,讓學生能夠認識基本電子、電氣類元件和產品、機電或機械零件,如電阻、電感、電容、晶閘管、繼電器、斷路器、隔離開關、電動機、凸輪、曲軸以及簡單的控制電路等,初步了解課堂上講解的理論知識在實際產品設計和制造中的應用,增加其感性認識,激發他們的學習興趣。
2)以任務為驅動——面向行業的工程實踐和創新環節。[3]該環節結合電氣工程學科特點,將實踐教學內容與實際項目相關聯,在電器行業、電氣工程設計、電力拖動等方面引領學生進行工程實踐創新。教師以案例的方式給學生布置題目,學生則以項目組的形式進行組織討論、設計和分析,提高學生的專業意識和工程實踐能力,同時加 第一論文 網強學生的團隊合作精神和相互溝通的能力。另外,通過電子電氣產品創新、挑戰杯創業大賽、科研項目和畢業設計等多個環節對學生進行創新能力的培養,提高學生分析和解決工程實際問題的能力,努力將學生培養成為工程應用型技術人才。
4.加強師資隊伍建設,提高教學質量
加強教師隊伍建設,建設一支適應高質量教學要求的師資隊伍是提高教學質量和培養高素質應用型人才的關鍵。引進和培養學歷職稱層次高、學術研究水平高、社會行業知名度高的高級人才,以加強學術梯隊建設。加強校內專任教師到相關產業和領域一線學習交流;建立相關產業和領域的人員到學校兼職授課的制度,進一步促進產學研緊密結合,提升本專業建設的整體水平和人才培養質量。
5.建立考核評估機制,完善培養方案和課程體系
構建學生、教師雙向信息反饋與評估機制;加強與企業的聯系,及時反饋人才需求和學生培養質量,提升本專業建設的整體水平和人才培養的質量。
四、特色
1.專業定位體現地方性
針對浙江省及溫州樂清區域經濟發展、企業人才需求,就溫州大學電氣工程及其自動化專業形成鮮明的服務于地方電器行業的專業定位;努力為地方培養、輸送高質量的專業人才,實現人才的就地培養。
2.產學研合作
以專業建設為基礎,充分利用溫州市智能電器重點實驗室、省級低壓電器技術創新服務平臺,整合利用浙江省低壓電器產業技術創新戰略聯盟的優勢資源,以重點發展學科、重點實驗室、技術開發中心等為依托,加快建設工程應用型人才培養基地,促進學科鏈、產業鏈和人才鏈的有機結合;突出產學研一體化的辦學優勢,爭取在電氣工程領域,特別是電器行業中,不管是人才培養還是科研項目的開發和創新方面均起到示范和帶頭作用。
參考文獻:
中圖分類號:TM58;TM76 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)14-0398-01
我國為了響應市場的需求對電氣工程的重視程度不斷加深。繼電器廣泛應用于電氣自動化低壓電器,是現今常用的電控制開關之一。自動化低壓電器設備是自動化工程不可或缺的設備之一,該設備根據對電路電壓、電流變量的控制,從而控制大型電路的斷開和閉合,實現保護電路的安全設備,但是在使用過程中仍然存在一定的缺陷,而繼電器可以很好的解決這一缺陷,因而被廣泛應用于電氣工程。
一、 繼電器的概述
1. 組成部分
繼電器由線圈和接觸點兩部分組成,其具有隔離功能的自動開關元件。繼電器都具有能夠反應輸入變量的感應機構,例如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度和光等變量;還具有對被控電路實施“閉合”、“斷開”控制的執行機構;還有處于輸出與輸入部分之間,并對輸入量進行耦合隔離,輸出部分驅動的中間機構。
2. 工作原理
繼電器在電氣工程自動化的電路中擔任電子控制器件的角色,其通過控制被控電路的小電流,從而控制其大電流,執行“閉合”和“斷開”的指令。繼電器的輸入量達到規定的數值時,就可以實現對被控電路的“閉合”或“斷開”;繼電器具有切斷電源以及隔離的功能,除此之外繼電器還可以結合感應機構,反應被控電路中電壓、電流等數據的變化量,因此被廣泛應用于電氣工程的自動化設備。
3. 類型以及特性
功率方向繼電器主要分為電氣量繼電器和非電氣量繼電器兩大類,具有反應快、壽命長、體積小等特點。被廣泛應用于電力保護、自動化、運動、遙控、測量和通訊等領域;電磁繼電器由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片組成。線圈在一定電壓的環境下產生一定電流,從而產生電磁效應。銜鐵在電磁力和彈簧拉力的相互抵消的過程中吸合,線圈斷電的情況下,電磁力消失,在彈簧拉力的作用下返回到原來的位置,從而實現電路的“閉合”和“斷開”。該繼電器分為低壓控制電路和高壓控制電路兩股電路;固態繼電器是兩個輸入端和兩個輸出端的四端器件。中間利用隔離器實現電隔離的效果。固態繼電器按照負載電源類型可分為交流型和直流型兩類,按開關形式分為常開型和常閉型兩類,按隔離型式分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型三類。該繼電器具有短路保護、過載保護、過熱保護功能,與組合邏輯固化封裝可以組成智能模塊,運用于控制系統。固態繼電器已經成功運用在工業自動化裝置、自動洗衣機、自動消防等系統;除此之外還有熱敏干簧繼電器、磁簧繼電器、光繼電器、時間繼電器、中間繼電器等不同類型的繼電器。
4. 主要作用
繼電器是具有隔離功能的自動開關控制器,被廣泛應用于自動控制系統,作為自動控制元件,其作用主要體現在以下幾個方面:一是擴大控制范圍的作用。例如在多觸點繼電器的運用過程中,當控制信號達到某一定值時,根據觸點組的不同形式,換接、開斷、接通多路電路;二是放大的作用。例如靈敏型繼電器、中間繼電器等,通過控制微小的變量,從而控制很大功率的電路;三是綜合信息的作用。例如當多個控制信息按規定的形式輸入多繞組繼電器時,通過對輸入信息的比較綜合,從而實現預期的控制目標;四是自動、遙控、監測的作用。例如在自動裝置系統中繼電器與其它電器組合,形成綜合的程序控制線路,從而實現自動化控制。
二、電氣工程自動化低壓電器中繼電器的運用要點
根據我國電氣工程自動化發展階段而言,繼電器已經廣泛應用于自動化系統,特別是在低壓電器中發揮顯著的作用,繼電器的可靠性,直接影響整機的可靠性,在家用電器、電氣工程、工業等多個領域廣泛應用。
1. 家用電器領域
繼電器在家用電器領域中廣泛應用,例如洗衣機、電加熱器、微波爐等電器。在各個電器的設計中繼電器的觸點負載各不相同,小負載包括繼電器線圈、驅動螺線管等負載;大負載包括220V、5000W的加熱器。根據電器的使用特性,普遍對家用電器中繼電器的使用壽命達到5年以上的要求;家用電器中繼電器的使用溫度一般控制在0-55℃的范圍類,電加熱器和微波爐等特殊家用電器除外,其繼電器應的使用溫度應控制在85℃;其繼電器的使用空間的相對濕度應控制在20%-95%。
2. 電氣工程自動化領域
繼電器這一控制元件的可靠性不僅僅與其元件本身的可靠性相關聯,還與其應用時的可靠息相關。繼電器控制元件本身的可靠性與產家的設計與生產質量的可靠性有著直接的聯系,其應用過程的可靠性與元件結構在整機的運作過程的協調性和其發揮最大作用的可靠性相關聯。為了保證其繼電器在使用過程總的可靠性,在保證其本身設計結構和質量可靠性的前提下,提高繼電器的運用環境,提高其作用的發揮效果。例如人們嚴格按照正確的操作規程正確操作;挑選高絕緣、強抗電性能的材料投入繼電器進行生產與組裝;保證繼電器的濕度、溫度、機械應力、密封性和低氣壓等外部條件的控制等。
3. 工業領域
在工業領域中電器的繼電器主要采用交流繼電器對其進行“閉合”和“斷開”的控制。工業領域的電器主要通過開關對繼電器觸電的“閉合”和“斷開”進行控制,再通過繼電器的“閉合”和“斷開” 來控制大型設備的“閉合”和“斷開”,從而控制大型機器的運轉和停止,例如六角車床和鉆床。
結束語
綜上所述,隨著我國科學技術的飛速發展,電氣自動化程度的不斷加深,繼電器被廣泛應用于自動化低壓電器。人們利用繼電器的特性,結合先進的科學技術,在電氣工程自動化低壓電器中充分發揮其作用,并開發其它新的功能,應用于新的領域的控制系統。在繼電器的發展道路上,我們不斷研究、創新和應用,實現高效率、低成本的目標,從而推動企業“更好、更快”的發展。