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【關鍵詞】電氣工程 自動化 智能化技術
一、概述電氣工程及其自動化
電氣工程及其自動化是指電工程及其自動化(Electrical Engineering簡稱EE),這是一門綜合性較強的科目,涉及機電一體化技術、電力電子技術、計算機技術,電機電器技術信息與網(wǎng)絡控制技術等多個學科的交融學習。傳統(tǒng)的概念認為用于創(chuàng)造產(chǎn)生電氣與電子系統(tǒng)的有關學科的總和就是電氣工程,實際上它的現(xiàn)實意義早已超出原來定義的范疇了。它現(xiàn)在指的是幾乎涵蓋了所有的與電子、光子有關的所有工程行為。另外,如今的電氣工程自動化極容易受到信息技術的發(fā)展、物理科學知識的應用還有技術的發(fā)展和變化的影響,所以中國自身的電氣工程及其自動化在向國外借鑒和學習的基礎上還要結(jié)合自身經(jīng)濟發(fā)展和國情的需要適時調(diào)整,適時改進。
二、論述智能化技術的特點和優(yōu)勢
智能化技術是一種高科技的控制技術,這種先進的科學技術在實現(xiàn)電氣工程自動化持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展有著重要的作用。智能化技術是指在工作時更高效化、自主化和無人操作化。智能化技術最顯著的特點是可以自動化生產(chǎn)、可以靈活地操控,并且符合環(huán)保的特色,具備優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)量,而且信息的合成率比較高。資源的優(yōu)化性能也很高。電氣智能化設備的系統(tǒng)具備非常明顯的特點,可以通過自我檢查和調(diào)控來操控整個生產(chǎn)過程,無需人過多的操心。這樣的智能化設備有自檢系統(tǒng),可以通過系統(tǒng)網(wǎng)絡來進行自我檢測和評估,檢測到哪條線路和電網(wǎng)出現(xiàn)問題,可以及時解決。(引用自參考文獻[4])另外,它具有靈活性,可以通過自動化電力系統(tǒng)了解到更多的產(chǎn)業(yè)信息,也可以通過信息進行大規(guī)模的接入,智能系統(tǒng)和現(xiàn)在的電力范圍市場交易進行了連接,減輕管理中的超負荷工作,實行最為簡單的資源優(yōu)化,強化系統(tǒng)管理。
電氣工程自動化運用智能化技術來提高電氣自動化的工作效率的,作為智能化技術在電氣工程及其自動化中應用的主要目的,也是其優(yōu)勢所在。它不僅可以促進電氣工程發(fā)展,還能降低成本,節(jié)省人力物力。還有效地解決了傳統(tǒng)控制的弊端和系統(tǒng)穩(wěn)定性的問題,并不斷地提升了電氣設備運行的智能化程度,也提高了電氣工程自動化的效率。經(jīng)過分析研究后,可了解到智能化技術在電氣工程自動化中更主要的優(yōu)勢是它能使電氣工程自動化擁有更完善的控制系統(tǒng),還也簡化了電氣工程的控制流程,使其在結(jié)構(gòu)上更合理,效率也得到極大的提升。
三、當前智能化技術在電氣工程及其自動化中的應用現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢
經(jīng)過綜合分析和研究表明,當前智能化技術在電氣工程及其自動化技術中的表現(xiàn)分別是智能控制、故障診斷、優(yōu)化設計和無功補償這四方面。(引用自參考文獻[3])智能控制是首要也是關鍵,因為它實現(xiàn)了電氣工程自主化控制,應用在電氣系統(tǒng)的信息處理,記錄系統(tǒng)故障和計算機系統(tǒng)對電氣系統(tǒng)的實時監(jiān)控等方面。智能化的故障診斷能全面而又精確的診斷電氣系統(tǒng)在運行過程中發(fā)生的故障。電氣工程的優(yōu)化設計,其設計的環(huán)節(jié)和過程是非常繁瑣和復雜的,需要專業(yè)的設計人員利用智能化技術針對電氣系統(tǒng)進行設計。雖然設計過程非常地復雜,但它使智能化技術變得更加實用和方便,也更能節(jié)省材料和費用。無功補償,功指的就是電功率,無功補償?shù)闹悄芗夹g的運用,可以通過記錄電力相關的參數(shù)后,再根據(jù)這些參數(shù)選擇無功補償?shù)脑O備,通過安裝設備實現(xiàn)補償,以減少電力消耗來實現(xiàn)平衡。其實,智能化技術在電氣工程及其自動化中的具體應用還有很多,例如神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術、計算機技術、精密傳感技術,GPS定位技術等相關的綜合應用。隨著產(chǎn)品市場競爭的日趨激烈,智能化產(chǎn)品的優(yōu)勢更加突出,在實際操作和應用中得到廣泛的使用。
另外,智能化技術在電氣工程自動化中的發(fā)展主要是系統(tǒng)功能和體系結(jié)構(gòu)。從系統(tǒng)功能看,運用了高性能的PLC技術,直接通過窗口和菜單操作,插補和補償方式更加多樣化。體系結(jié)構(gòu)發(fā)展更加集成化、模塊化和網(wǎng)絡化。(引用自參考文獻[2])在未來,智能電網(wǎng)是電力的發(fā)展方向,而發(fā)展的重點是電力設備制造商要實現(xiàn)發(fā)、輸、變、配、用電在整個環(huán)節(jié)的管控一體化和互動化,滿足智能電網(wǎng)的需求以提供發(fā)電到用電整個價值鏈中的自動化,這無疑是未來電力市場的核心所在。為將電力設備的智能化引入縱深,國家電力建設中需要將新型的電子式互感器、先進的傳感器技術、預防性維修的智能組件和基于通用網(wǎng)絡通信平臺的變電站自動化系統(tǒng)提高到國際標準。(引用自參考文獻[1])在未來發(fā)展中實現(xiàn)對電力的自動化監(jiān)視與控制,能有效保障供電可靠性和供電品質(zhì),并且有利于合理安排生產(chǎn)計劃,節(jié)約電力成本以及檢修成本。為滿足社會經(jīng)濟發(fā)展要求,未來國家會對智能電網(wǎng)加大建設,電力設備的智能化將是整個建設環(huán)節(jié)中的關鍵。
四、總結(jié)
本文通過對電氣工程及其自動化的概述,并針對現(xiàn)在廣泛被應用的智能化技術進行深入的分析研究,就其特性和優(yōu)勢方面來展來開探討。其次,綜合智能化技術在電氣工程及其自動化中的應用現(xiàn)狀和未來趨勢進行論述。電力的應用在當今經(jīng)濟飛速發(fā)展的社會中不斷地被深化和發(fā)展,成為了人們生活更加現(xiàn)代化和國民經(jīng)濟發(fā)展象征的一個重要標志。從某種意義上講,它的發(fā)達程度代表了一個國家的科技的進步水平。所以,在這樣的環(huán)境和要求里,如何提高電氣工程及其自動化成為關鍵問題,而與智能化技術相結(jié)合是為適應其發(fā)展需要的最好的選擇。因此,智能化技術的研究及其在電氣工程自動化中的應用具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義的。
【參考文獻】
[ 1 ]張毅、王德寬、劉曉波、文正國、王聰;水電廠智能化技術發(fā)展趨勢與應用[A];中國水力發(fā)電工程學會信息化專業(yè)2012年年會優(yōu)秀論文專集[C];2012年
[ 2 ]沈君奕;電氣自動化控制中人工智能的探討分析[J].科技資訊;2011
【關鍵詞】電氣工程;自動化;發(fā)展趨勢
引言
我國各方面事業(yè)都得到了很大的提高與發(fā)展,尤其是經(jīng)濟建設方面更是獲得了長足的進步。并且能夠增強傳輸信息的有效性和實時性、提高檢測精確度,同時,電氣自動化控制系統(tǒng)能夠降低安全事故發(fā)生的概率,保證生產(chǎn)的安全。電力的發(fā)展是促進生產(chǎn)和提高人們生活水平的重要物質(zhì)基礎,隨著電力應用的不斷發(fā)展和深化,新時代背景下的電氣自動化進程成了國民經(jīng)濟和人民生活現(xiàn)代化的重要標志。
1.電氣自動化的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著自動化技術的飛速發(fā)展,電氣工程控制系統(tǒng)也日新月異,成為引起人們很大興趣的一個領域。它的研究目標是用機器,通常為傳動控制系統(tǒng)、電腦等,盡可能地代替人的體力活動,并且爭取在這些方面最終改善并超出人的能力,我國電力系統(tǒng)較為突出的問題是持續(xù)性較差、系統(tǒng)龐大、存在環(huán)境復雜等。而保證電力系統(tǒng)運行良好的先決條件便是電力環(huán)境的保護問題,因此,若想提高電力系統(tǒng)工作質(zhì)量,就必須對電力系統(tǒng)進行根本上的改造,使其不斷的朝著電氣自動化的方向發(fā)展,只有大力發(fā)展工業(yè)才能促進我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展。所以,只有電氣工程及其自動化在社會發(fā)展的地位中占有一席之地,才能促進電氣工程及其自動化的長足發(fā)展,立足世界。同時電氣自動化工程控制系統(tǒng)使用的標準系統(tǒng)語言使其維護更加容易進行??刂苹芈肥菫榱吮WC主回路線路運行的穩(wěn)定與安全,能夠?qū)崿F(xiàn)某項控制功能的若干個電子組件的組合的電氣設備之一。因此,若想提高電力系統(tǒng)工作質(zhì)量,就必須對電力系統(tǒng)進行根本上的改造,使其不斷的朝著電氣自動化的方向發(fā)展,實現(xiàn)電力系統(tǒng)實時監(jiān)控,及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,保證電力系統(tǒng)工作質(zhì)量、工作效率。在現(xiàn)代的企業(yè)管理中,離不開電氣工程,因為在管理當中是以電氣工程自動化為基礎,軟件在運行時,都離不開電氣工程及其自動化,因為運行環(huán)境就是由電氣自動化組成的。
2.電氣工程及其自動化的發(fā)展中的問題
電力調(diào)度自動化技術方式的應用能夠?qū)φ麄€電網(wǎng)系統(tǒng)在運行過程中的各種動作、運行的狀態(tài)以及各項的參數(shù)進行全方位地、長時間地監(jiān)控,從而保證電網(wǎng)系統(tǒng)的安全、高效運行。 電力企業(yè)不得不建立相關的監(jiān)測措施.對企業(yè)來說,以最少的投資獲取最大的利益為目的,要想建立這樣的系統(tǒng),需要花費大量的時間和金錢,還要不斷地投入維護成本,這樣就會加大供電企業(yè)總成本的投入。可以充分保證以上監(jiān)控指標具體取值的可靠與準確,使得數(shù)據(jù)符合相關標準規(guī)范,還能夠穩(wěn)定且有效地滿足電氣工程終端使用用戶在水資源、電能資源和汽能資源等方面的需求。 從而有的環(huán)節(jié)無形中增加了經(jīng)濟成本,最終工程總的經(jīng)濟投入也就增加了。而且,目前的企業(yè)在電氣工程及其自動化的技術上都是因企業(yè)而宜,不同的企業(yè),電氣工程及其自動化的技術水平也不一樣。生產(chǎn)的過程最優(yōu)化的控制與管理也使自動化進入到了一個全新自動化階段,電氣專業(yè)的自動化技術飛速地發(fā)展也使之發(fā)生了質(zhì)的變化這也是由于自動控制與信息處理結(jié)合的結(jié)果所致。電氣自動化技術的應用能夠?qū)﹄姎庀到y(tǒng)的運行狀態(tài)進行實時性的評估,并以所累計數(shù)據(jù)為依據(jù)對電力負荷進行有效的預測,以此為基礎對經(jīng)濟進行調(diào)度,并實現(xiàn)發(fā)電控制過程的自動化,同時也促進了這門技術的全面革新,高級自動化系統(tǒng)主要是由現(xiàn)代通信科學技術、微型計算機技術以及人工智能技術所結(jié)合的成果體現(xiàn),同時也對電氣自動化的進一步發(fā)展起到了積極的推動作用。 在工業(yè)生產(chǎn)中,電氣工程需要滿足各個方面的不同需求,由此就會消耗掉大量的能源,而能源的消耗不可再生,而我國地域發(fā)展不平衡、能源相對缺乏,有必要在電氣工程中注重節(jié)能環(huán)保。其借助于全微機設備來替代之前的電磁裝置,因而實現(xiàn)了操作及監(jiān)視等過程的屏幕化,數(shù)據(jù)進行傳輸時應盡可能采用計算機電纜方式來進行電力信號電纜的取代,并實現(xiàn)了運行及管理過程的自動化。
3.電氣工程中電氣自動化的發(fā)展及應用趨勢
3.1 建立電氣工程及其自動化的統(tǒng)一獨立的平臺
目前,國內(nèi)的綜合自動化領域的研究已達到國際先進水平,智能自動化保護技術領域的研究相對處于國際領先水平,研制的分層式綜合自動化裝置能夠適用于各種電壓等級電站。電氣自動化的發(fā)展方向是建立高效、快捷的電氣工程及自動化系統(tǒng),但目前很多企業(yè)自身網(wǎng)絡構(gòu)架不盡相同,使得依托于網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)而發(fā)展的電氣工程自動化的發(fā)展受到了阻礙。 而一次設備的智能化同此狀況有著較大程度的不同,對一次設備結(jié)構(gòu)進行設計時,常需要借助于二次設備的功能 時間來實現(xiàn),因此實現(xiàn)了控制電纜及電力信號電纜量的大幅度節(jié)約。信息技術在電氣自動化的地位應更加突出電力設備的設計、制造和運行中廣泛應用的計算機優(yōu)化與仿真技術,人工智能分析的廣泛應用以及電氣工程中廣泛使用的網(wǎng)絡通信技術,都充分展現(xiàn)了信息技術在電氣自動化中起到的重要作用。所以如何培養(yǎng)這方面的人才是現(xiàn)代社會所關注的重要課題。我們也只有保證人才的不斷發(fā)展和提高,才能滿足現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展的需要。最基本的要求是進行專業(yè)訓練,通過理論研究、培訓和社會實踐等培養(yǎng)全面的人才。 一定要控制在企業(yè)運行的范圍內(nèi)。此外,還要注意商業(yè)項目運行的特點以及終端客戶的不同需求,最后做到建立電氣工程及其自動化的統(tǒng)一獨立的平臺,從而減少企業(yè)的運行成本。
3.2 建立電氣工程及其自動化的通用網(wǎng)絡系統(tǒng)
作為一項綜合性的技術,要想電氣工程以及自動化有較大的發(fā)展,需要從技術發(fā)明著手,突破技術方面的瓶頸,為自動化的建設和發(fā)展提供技術的支持和保證。 積極推廣應用節(jié)能降耗新技術、新方法、新工藝,在材料的使用,技術的使用等方面力求創(chuàng)新,采用信息技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術與自動化技術等高新技術,研發(fā)新產(chǎn)品。要想使這些步驟得到資源的合理化配置,就要使這些系統(tǒng)通過網(wǎng)絡聯(lián)系起來。借助于網(wǎng)絡,不僅提高了電網(wǎng)調(diào)度的自動化程度,還將下機調(diào)度機構(gòu)與變電站、發(fā)電站有效的聯(lián)系在一起,互通有無,使整個系統(tǒng)能夠更加協(xié)調(diào)的工作。通過建立電氣工程及其自動化的通用網(wǎng)絡系統(tǒng),使各個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)得到高效,快捷的交換,促使整個企業(yè)的優(yōu)化發(fā)展。最終,解決了載波在配電網(wǎng)上應用的路由、衰耗等技術難題,正是因為采用數(shù)字信號處理技術,才得以提高了載波接收靈敏度。 電氣工程及其自動化的系統(tǒng)傳遞信息才會更安全,更高效。所以,在目前的電氣工程及其自動化的發(fā)展過程中,一定要實現(xiàn)程序接口的完美對接,從而減少開發(fā)工程的時間和費用。
4.結(jié)束語
電氣工程及其自動化是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的關鍵領域,隨著科技的不斷更新和發(fā)展,電氣工程及其自動化的技術平臺逐漸形成。只有高科技人才才能促進經(jīng)濟的進步,我們必須站在時代和和社會發(fā)展的高度去迎接挑戰(zhàn),加強電氣自動化方面的人才培養(yǎng),為我國塑造一批高科技人才。而電氣自動化是現(xiàn)代電氣工程的支撐,應積極創(chuàng)新使電氣工程中電氣自動化的應用也得到了更好的發(fā)展。
參考文獻
[1] 符超.建筑電氣工程管理中存在的質(zhì)量問題分析與處理措施探討[J].四川建材,2010,(3).
1PLC技術基本概述
PLC技術是模仿人類思維和行為并且獨立運作的一種技術,通常運用在計算機技術領域。PLC技術又稱可編程邏輯控制器,它克服了傳統(tǒng)電氣工程系統(tǒng)的接線復雜,可靠性低,功耗高,通用性和靈活性差的缺點,利用了微處理器的優(yōu)點,從而能夠靈活運用于生產(chǎn)實踐中。PLC技術具有體積小,功能強,速度快,可靠性高,具有較大的靈活性和可擴展性的特點,從而能夠更好的運用到電氣工程領域。PLC技術是在計算機技術的通用工業(yè)自動控制設備,PLC技術是環(huán)保節(jié)能,能夠節(jié)約資源,減少對環(huán)境的污染與破壞。PLC技術能夠提高電氣工程的自動化水平,改善員工的工作效率,從而提高電氣工程自動化控制系統(tǒng)的效率和質(zhì)量,并且提高人民的安全系數(shù)。
2PLC技術在電氣工程以及自動化控制意義和優(yōu)勢
2.1應用PLC技術的意義。電氣工程以及自動化控制系統(tǒng)的主要控制方式是PLC技術,但由于傳統(tǒng)電氣工程的問題,使得現(xiàn)如今的電氣工程自動化控制系統(tǒng)存在較大的局限性。PLC技術需要技術人員具有較高的專業(yè)技術能力以及綜合素質(zhì),對一些復雜的數(shù)據(jù)進行分析與判斷,從而能夠完成相應的數(shù)據(jù)實驗工作。而傳統(tǒng)的電氣工程自動化控制系統(tǒng)受電路設計和數(shù)據(jù)分析的影響較大,會導致電力工程自動控制系統(tǒng)癱瘓,而一旦系統(tǒng)進行癱瘓之后,就需要一定的時間進行維修和修復數(shù)據(jù)。PLC技術能夠提高電力工程自動化控制系統(tǒng)的效率和質(zhì)量,防范癱瘓風險,從而對電力工程自動化控制系統(tǒng)具有重要意義。2.2應用PLC技術的優(yōu)勢。PLC技術能夠解決傳統(tǒng)電氣工程自動化控制系統(tǒng)的復雜性,能夠有效使工作正常開展,并且提高工作的效率以及質(zhì)量,提升控制器的準確性。PLC技術能夠有效提升系統(tǒng)的工作質(zhì)量和水平,會減少工作人員的壓力,從而使工作人員對工作有一定的主動性和積極性。在傳統(tǒng)電氣工程自動化控制系統(tǒng)中,不同的控制器產(chǎn)生的結(jié)果會有所差別,而運用PLC技術能夠使數(shù)據(jù)信息具有一致性,從而能夠嚴格控制數(shù)據(jù)分析,提高數(shù)據(jù)信息的準確性。在傳統(tǒng)電氣工程自動化控制系統(tǒng)中,技術人員需要設計控制模型,并且技術人員會受到一些主觀因素的干擾,從而影響信息的準確性,而PLC技術能夠?qū)崿F(xiàn)對電氣工程的自動化控制,能夠提高信息的準確度。PLC技術還可以提升技術人員對電氣系統(tǒng)的控制程度,從而減少技術人員參與到電氣系統(tǒng)中,完全實現(xiàn)自動化控制。PLC技術能夠有效調(diào)整電氣系統(tǒng)出現(xiàn)的問題,從而實現(xiàn)遠程控制能夠減少技術人員的技術誤差,保障技術人員的生命安全,降低企業(yè)對技術人員的勞動成本,從而能夠創(chuàng)造更高的企業(yè)經(jīng)濟效益。
3PLC技術在電氣工程及其自動化控制系統(tǒng)中的應用
3.1優(yōu)化系統(tǒng)。PLC技術已經(jīng)全面應用到電氣工程及其自動化控制系統(tǒng)中,可以優(yōu)化和改進傳統(tǒng)的電氣工程系統(tǒng),從而使電氣工程系統(tǒng)達到最大效益,提高設備運行效率。隨著時代的發(fā)展,社會的必然產(chǎn)物是PLC技術,PLC技術能夠?qū)崿F(xiàn)電氣工程及其自動化控制系統(tǒng)的遠程控制和無人操作,從而能夠提高設備的自主性和效率,并且充分實現(xiàn)電氣工程及其自動化控制系統(tǒng)的智能化發(fā)展。我國電氣工程的發(fā)展目標是優(yōu)化資源配置,而PLC技術能夠全面自動收集相關數(shù)據(jù),減少一定設備的資源配置,能夠有效減少資源浪費,從而提高設備工程的效率以及準確度和資源利用率。3.2遠程控制。遠程控制是電氣工程及其自動化控制系統(tǒng)中的重要體現(xiàn),未來行業(yè)的電氣系統(tǒng)只需要技術人員在現(xiàn)場進行調(diào)控,而PLC技術能夠?qū)崿F(xiàn)遠程控制,從而達到無人操作以及控制設備的目的,這就使電氣系統(tǒng)降低了人工成本,從而使電氣自動化控制系統(tǒng)更加方便高效。例如斷路器,隔離開關,自動手動控制裝置等,這都是利用PLC技術的邏輯思維和信息處理能力,從而能夠使經(jīng)濟效益最大化。3.3診斷故障。傳統(tǒng)電氣工程及其自動化控制系統(tǒng)中難免會存在一些故障問題,這對整個電氣系統(tǒng)有可能造成嚴重的影響。而PLC技術的應用能夠提高電氣系統(tǒng)的診斷故障水平,從而對設備存在的潛在風險進行評估分析,并維護修復設備。PLC技術還能夠?qū)崿F(xiàn)電氣系統(tǒng)動態(tài)化的全過程管控,從而對存在的問題進行監(jiān)測,并進行補救和維修,節(jié)約了設備診斷時間,提升了電氣系統(tǒng)的效率和質(zhì)量。通過PLC技術能夠確定故障的位置,從而進行針對性的維護工作,能夠減少時間成本,從而提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。3.4數(shù)控系統(tǒng)。在電氣系統(tǒng)中,數(shù)控系統(tǒng)主要用于機械加工等,而數(shù)控系統(tǒng)包括點位控制系統(tǒng),直線控制系統(tǒng)以及連續(xù)控制系統(tǒng)等。企業(yè)為了滿足時代的需求,從而運用PLC技術來為了解決數(shù)控系統(tǒng)的抗干擾問題,從而調(diào)整機床功能,來增加企業(yè)經(jīng)營管理的靈活性。傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)具有功率高,消耗能量較大的特點。而隨著現(xiàn)如今人們的需求提高,從而電氣系統(tǒng)也有了新的需求,而PLC技術本身具有抗干擾能力較強,運行可靠性大,易于使用等特點,進而在電氣工程及自動化控制系統(tǒng)中,應用PLC技術能夠使產(chǎn)品得以發(fā)揮長處。PLC技術還會減少電氣工程的費用成本,PLC技術相比傳統(tǒng)電氣工程系統(tǒng)來說較簡便,操作也非常便捷。PLC技術還會使用現(xiàn)場總線設計理念,從而結(jié)合控制系統(tǒng)減少設備的使用數(shù)量,從而能夠提高電氣工程及其自動化控制系統(tǒng)的效率以及質(zhì)量。
4結(jié)語
1.校外實習方面
高校工科技術應用人才的培養(yǎng)必須要有良好的硬件設備,這是高校專業(yè)特色的重點所在。但是當前由于高校經(jīng)費不足,實習單位接待困難以及其他安全方面的因素,造成了電氣工程
及其自動化專業(yè)實習效果難以得到有效的保障。更多的是學生自行聯(lián)系實習單位或者虛造實習單位,無法實現(xiàn)電氣工程及其自動化專業(yè)的基本培養(yǎng)目標。
2.課程設計和畢業(yè)設計方面
當前,高校電氣工程及其自動化專業(yè)的設計題目較為單一,每屆學生的設計題目都大同小異,缺乏更新和創(chuàng)新。學生實踐性少,極易出現(xiàn)課程設計和畢業(yè)設計雷同的現(xiàn)象。加之指導教師缺乏工程設計實踐經(jīng)驗,因此整體上課程設計和畢業(yè)設計缺乏一定的創(chuàng)新,學生的理論和實踐結(jié)合能力欠缺。4.開放性實驗由于當前高校實驗室更多以科研為主,科研設備的投入資金較大,因此實驗室開放性能力不足,學生對于實驗設備和實驗平臺缺乏應有的了解,一些開發(fā)性的實驗就無法開展,在實驗設計的過程中也就缺乏創(chuàng)新性。對此,高校實驗室應該加大對學生的開放力度,同時不斷提升實驗室的軟硬件,以適應課程實驗教學的需要。
二、實驗教學體系改革的方案
1.課堂教學與工程實踐訓練同步進行
電氣工程實踐訓練課程的設置是高校電氣工程及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)的重點。一般來說,該課程的設置共分為工程實踐訓練基礎和工程實踐訓練實驗兩個部分。前者以課堂教學理論為主,主要是從課程理論的方法和技術上為后面的工程實踐訓練打好基礎,其目的在于能夠?qū)⒂糜诠こ虒嵺`訓練實驗的理論學習透徹,引導學生能夠積極思考和討論。按照提出問題、分析問題和解決問題三步走的思路,充分調(diào)動學生的學習積極性。后者則以實驗教學為主,注重學生的動手能力,將課堂理論知識搬到實驗中,帶領學生熟悉有關的電氣設備,并且設計實驗方案讓學生能夠自主地對設備進行安裝、調(diào)試和測量,使講課和實驗有機結(jié)合起來,引導學生邊學邊用,更大程度地激發(fā)學生的學校興趣,使學生全身心地投入到電氣工程實踐實驗訓練中。比如,電氣工程及其自動化實驗實訓基地大都有成套的裝置和設備,都是模擬一個變電工程,一般2~4個學生可以共用一套裝置。而課程設置則可以涵蓋到供電系統(tǒng)的設備安裝、調(diào)試、測量、信號、控制等內(nèi)容,可以對學生進行全過程的工程實踐訓練。每個學生還可以根據(jù)老師布置的課程進行獨立的設計實驗方案,繪制相關的圖紙并且根據(jù)設備的型號和有關的技術特性,將設備安裝到實驗屏上再親自進行全部接線、核對和通電檢測,并且進行各種參數(shù)的測量和一些事故的試驗排查等。教師也可以設置多種多樣的事故,讓學生們反復實踐和探索,逐一進行論證,得出結(jié)論。
2.結(jié)合學生就業(yè)單位開設專業(yè)綜合實驗
電氣工程及其自動化專業(yè)屬于一個綜合性和實踐性較強的專業(yè)。一般大學四年級會開展有關的實驗課程,而專業(yè)指導教師也可以根據(jù)自身的研究特長來為學生開設不同的實驗課題。專業(yè)指導教師還可以根據(jù)學生的簽約單位生產(chǎn)特征來給學生進行獨立的課程設計,使實驗能夠與生產(chǎn)實際工程結(jié)合起來,這樣也有助于學生今后的工作開展。一般來說,電氣工程及其自動化專業(yè)開設的實驗主要有小接地電流系統(tǒng)的實驗、鐵磁諧振實驗、電網(wǎng)調(diào)度自動化通信綜合實驗、發(fā)電機綜合實驗、變壓器綜合實驗等等。要出色地完成這些綜合實驗項目,必須做到以下幾點:第一,做好資料的查找工作。學生可根據(jù)課題研究的方向,查閱相關的資料,根據(jù)查閱的資料設計相關的實驗方案和實驗步驟,擬定所需的實驗儀器設備和有關的實驗費用。第二,對實驗方案進行解釋和論證。在指導教師的幫助下,要學會對設計的方案進行論證,指導教師要對學生的方案進行復核,指出其方案操作中可能存在的問題。通過這種方式的實訓,可以更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,使得綜合運用知識的能力得以全面提升。
三、構(gòu)建實驗課程體系的保障
1.建立創(chuàng)新研究理念,搭建產(chǎn)學研聯(lián)合培養(yǎng)模式
創(chuàng)新研究理念是指在電氣工程實驗教學內(nèi)容中引入能夠反映本學科專業(yè)的前沿理論知識和一些先進的現(xiàn)代研究成果,以此來更新和完善教學內(nèi)容,而不是單純依賴于教科書。在教學手段上,要綜合運用諸如多媒體實驗教學、現(xiàn)代通訊技術等來活躍實驗課程氛圍;教學方式上則可以采用一些諸如回歸啟示法、故意出錯法等研究型的教學方法和雙向的教學模式,改變以往的簡單灌輸式的教學方式,以示范和學生探索為主,積極開發(fā)學生的實驗創(chuàng)新能力。另外,還可以根據(jù)實驗項目課程的安排,有選擇性地設置一些課外研究課題,教授學生如何獨立地對有關的課堂進行立項、分析、論證和方案設計以及實驗成果總結(jié)。必要的時候,可以充分應用現(xiàn)代化的生產(chǎn)技術,使學生的實驗課程與當前的實際生產(chǎn)相結(jié)合,以課程群方式建設數(shù)字化的工廠實驗室、校內(nèi)外實踐基地。通過搭建產(chǎn)學研聯(lián)合培養(yǎng)模式,來培養(yǎng)學生的實際操作能力。
2.建立科學管理體制,完善管理制度
實驗教學體系改革需要一套完善的管理制度和科學的管理體制作為保障,因此,要深化管理制度的改革,深化教學改革,實現(xiàn)辦學水平的全方位提升。由于我國高等院校管理制度的復雜性和多樣性,各項制度之間常出現(xiàn)互相抵觸的現(xiàn)象。為此,有必要以現(xiàn)代管理理念對現(xiàn)行的高校管理制度進行研究,使其形成一個完整的體系,更好地促進教學管理水平的提升。要積極制訂與電氣工程及其自動化專業(yè)實驗教學相配套的教學管理制度,制訂有利于符合培養(yǎng)目標要求和完善的教學計劃,健全實驗教學質(zhì)量管理責任制,建立科學化系統(tǒng)化的教學質(zhì)量監(jiān)控和評估體系,加強科研管理水平,努力提高實驗教師隊伍的整體素質(zhì),創(chuàng)新教師隊伍管理,重視高校工科技能型人才的培養(yǎng)意義。
3.開放實驗室,開展科技活動
關鍵詞:畢業(yè)設計;團隊合作模式;畢業(yè)設計改革
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)36-0161-02
近年來,在高校不斷擴招,就業(yè)形勢日益嚴峻的背景下,使得學生壓力倍增,紛紛把考取研究生和找一個理想的工作作為頭等大事,忽略了實踐環(huán)節(jié)對于專業(yè)學習的重要性,這一矛盾對于通常安排在第八學期的畢業(yè)設計而言顯得更加突出。在畢業(yè)設計環(huán)節(jié),有些學生應用人單位要求提前到崗實習。然而到了工作崗位上,既要盡快熟悉新的工作環(huán)境,又要努力做好手頭的工作,在相當短的時間內(nèi)完成從學生角色到員工角色的轉(zhuǎn)變,開始一種全新的生活,對不少學生來說在其心理上和生理上都是一個很大的挑戰(zhàn),很難再有精力去做好畢業(yè)設計。更有甚者,部分學生頂崗實習后,由于專業(yè)不對口,工作環(huán)境根本不具備做畢業(yè)設計的條件,尤其對于電氣工程及其自動化這種實踐性較強的專業(yè)而言,沒有最基本的實驗設備和實驗環(huán)境,學生無法去做畢業(yè)設計,只能馬馬虎虎,敷衍了事。[1-4]
本文針對當前高校畢業(yè)設計(論文)環(huán)節(jié)存在的普遍問題探尋針對性的解決方案,以電氣工程及其自動化專業(yè)BG1001試點班為例,嘗試建立符合人才培養(yǎng)規(guī)律與學校定位的畢業(yè)設計(論文)模式。
一、改革方案
1.方案制訂
為了使每個學生都能在畢業(yè)設計中得到實在的鍛煉,目前,畢業(yè)設計(論文)基本實行單人單題目制度,學生在畢業(yè)設計(論文)過程中獨立完成自己的工作。這種主要的模式雖然有利于培養(yǎng)學生獨立解決問題的能力,但在協(xié)作能力的培養(yǎng)上卻有所不足。因此,試點班BG1001電氣工程及其自動化(試點班)嘗試通過相互協(xié)作的團隊合作模式,即2個學生相互合作、完成一個較大的綜合性題目的模式。指導教師選擇上盡量選擇具有一定硬件開發(fā)能力及具有較高學術造詣的教師,此次試點班指導教師配備了2名教授、5名副教授(高工)、2名講師。論文選題如表1所示。
團隊合作模式的最主要特征就是個人的設計內(nèi)容與他人的相互關聯(lián),具有下列特點和要求:
(1)題目具有一定的綜合性或合作性,能培養(yǎng)學生的綜合能力、創(chuàng)新能力和合作精神。為了能夠滿足2個學生共同完成一個項目課題,選題就比較重要,需要滿足2個學生的工作量,又能彼此分工。本次選題要求能夠完成實物,并在正式答辯時能夠進行實物展示。
(2)題目來源多樣化、自由化。指導教師可以根據(jù)專業(yè)內(nèi)容或自己的科研課題命題,也可結(jié)合學生的想法和思路與學生商議共同命題。例如:基于ARM的四軸飛行器姿態(tài)控制研究項目有學生自己提出。本次選題類型有硬件設計、PLC控制、基于單片機的開發(fā)、基于ARM的開發(fā)、基于DSP的開發(fā)、仿真設計等。
(3)團隊合作模式可以有三種方式:同一項目分工,可以一個硬件設計、一個軟件開發(fā)。例如:超低功耗無線車位探測控制系統(tǒng)設計研究、光伏最大功率跟蹤電路設計等項目就是采取該模式。同一項目可以不同方案實現(xiàn)。該方案在本次畢業(yè)設計中沒有團隊采用。同一項目,可以一個通過軟件仿真實現(xiàn)、另一個完成實物開發(fā)。
(4)要求教師對合作的兩個學生同時進行指導。除了按照統(tǒng)一的畢業(yè)設計(論文)管理規(guī)范給予指導外,還要針對相關聯(lián)和合作的內(nèi)容,組織相關學生共同分析、探討題目完成中遇到的問題等。
團隊合作模式的優(yōu)點是:每個學生不僅在各自的研究內(nèi)容中得到科學研究方式方法的培養(yǎng)和訓練,且能從相互間的配合和協(xié)作,培養(yǎng)學生的團結(jié)精神,為今后從事科學研究打下一定的基礎。[5]
二、畢設執(zhí)行情況
對于試點班的畢設執(zhí)行情況,跟其他班的采取措施一致,同時進行。BG1001學生人數(shù)為43人,學生按照簽約單位要求,在簽約單位實習學生人數(shù)為29人。畢業(yè)實習單位主要有上海三菱電梯有限公司、上海阿爾斯通交通設備有限公司、上海振華港機重工有限公司中國電子科技集團公司第21研究所等17家單位。因此該班也存在著提前到崗的情況,給畢設工作的開展帶來不少的困難。
1.開題報告
2014年3月7日,電氣工程及其自動化專業(yè)舉行了2014屆本科畢業(yè)設計(論文)開題答辯,電氣系共有149位本科畢業(yè)生,系部組織了6個答辯小組。試點班的學生答辯時分配到各個小組,同一課題的學生分到同一組。由于試點班的學生是2個人一個題目,答辯時,可以兩個人一起進行答辯。這樣方便參加答辯的老師整體上把握學生的研究內(nèi)容、工作量,及時指出不足。答辯老師肯定了試點班學生按新方式進行畢業(yè)設計。認為學生的分工比較明確,題目選取上也有一定的工作量和難度,適合學生開展此課題。開展畢設過程中,能把該專業(yè)學過的電路、電子技術、嵌入式開發(fā)語言等靈活運用,達到了開展畢設的目的。但同時,但也指出了一些同學的不足。
試點班具體情況匯總?cè)缦拢河械漠厴I(yè)設計(論文)研究目的、內(nèi)容不明確以及課題范圍太廣,需要補學的東西較多,論文工作量偏大。例如基于ARM的四軸飛行器姿態(tài)控制研究,該課題涉及無線遙控、通訊,四個電機的驅(qū)動,飛行姿態(tài)的控制,工作量比較大,尤其是飛行姿態(tài)的控制涉及到空氣動力學的知識,而電氣工程及其自動化專業(yè)沒有學過這方面的課程,因此需要補學得知識就比較多,學生完成該設計的難度也會比較大。有的畢業(yè)設計(論文)研究內(nèi)容稍簡單,難度偏低,工作量偏小,應增加其量程及控制功能。例如“基于單片機的電壓-電流轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)設計”,該題目主要是完成電壓-電流轉(zhuǎn)換,這個主要是運用運放及其反饋知識,相對來說比較簡單,但是如果能增加其量程的選擇、能夠有效的控制切換并進行良好的顯示,也能符合畢設的要求。“一種新型非接觸式鋼軌裂紋檢測系統(tǒng)”該題目需增加其巡檢功能,檢測系統(tǒng)不僅能在固定的位置檢測出裂紋,而且在移動中也能正常工作。
2.中期檢查
為保證畢業(yè)設計質(zhì)量,加強對畢業(yè)設計過程環(huán)節(jié)的監(jiān)控,切實做好畢業(yè)設計工作,2014年4月18日,電氣系舉行了2014屆本科畢業(yè)設計(論文)中期檢查答辯,要求每一位畢業(yè)生進行PPT匯報答辯,并檢查了畢業(yè)設計任務書、畢業(yè)設計課題的進度、畢業(yè)設計(論文)教師指導記錄本、中期檢查報告等。電氣系中期答辯的分組跟開題報告答辯時一致,這樣參加答辯教師對學生所做的東西比較熟悉,能夠?qū)W生現(xiàn)階段的成果進行點評和指導。
經(jīng)過答辯學生的宣講、答辯組老師的詢問和學生所交材料的檢查,發(fā)現(xiàn)學生的畢業(yè)設計還存在著一些問題。試點班總共不通過人數(shù)為7人,具體情況見表2。其中4人是缺席了中期檢查,三人應論文存在問題比較多,進度嚴重滯后而沒有通過答辯。缺席4人次也說明這個班的部分學生對待畢設的態(tài)度也不是很積極。
存在問題:部分同學對畢業(yè)設計不夠重視,投入精力較少,在中期檢查中發(fā)現(xiàn)他們對研究內(nèi)容尚不清楚,對畢業(yè)設計(論文)的要求理解不透徹,課題研究還處于起步階段,沒有真正突出重點。例如:光伏最大功率跟蹤電路設計論文,該論文沒有實際開展,對文獻綜述也比較簡單,對里面的重點技術MPPT也不是太了解,論文中期報告也沒有按照學校要求的格式撰寫。部分學生收集、整理、分析信息、資料的能力欠缺,畢業(yè)設計內(nèi)容稍單薄,數(shù)據(jù)運算、分析、處理能力不夠,圖紙規(guī)范化程度低,設計實驗線路和搭建實驗裝置、實驗數(shù)據(jù)的處理(圖表,曲線)、實驗結(jié)果與討論能力稍欠缺。
3.全院畢業(yè)設計(論文)答辯
2014年5月27日、30日、31日,電氣學院舉行了2014屆本科畢業(yè)設計(論文)答辯,要求每一位畢業(yè)生進行PPT匯報答辯,并檢查了畢業(yè)設計任務書、畢業(yè)設計(論文)等。具體情況匯總?cè)缦拢罕緦霉灿?94位本科畢業(yè)生,學院組織了18個答辯小組,共有391位同學參加了答辯。其中3位同學(其中一位海外留學生)因為畢業(yè)設計(論文)沒有完成,故沒有參加答辯。經(jīng)過答辯學生的宣講、答辯組老師的詢問和學生所交材料的檢查,答辯組老師認為大多數(shù)同學能在規(guī)定的時間內(nèi)完成畢業(yè)設計任務陳述、基本上能圍繞主題展開,概念基本清楚。試點班學生基本按照預先的要求完成了實物,14個作品進行了展示。
在參加首次答辯的391位同學中,最后經(jīng)過答辯組專家的一致推薦有38位同學(其中試點班學生9名)的畢業(yè)設計被評為電氣學院優(yōu)秀畢業(yè)設計,試點班學生約占23.7%。經(jīng)過電氣學院學術委員會的選優(yōu)答辯、討論研究,最終推薦8位同學(其中試點班學生2名,約占25%)參加學校的公開答辯,最終試點班學生一名獲得三等獎,一名獲得優(yōu)秀獎。
三、結(jié)論
本次BG1001電氣工程及其自動化(試點班)畢業(yè)設計,對畢設模式進行了一些嘗試,采取了團隊合作模式,即2個學生相互合作、完成一個較大的綜合性題目的模式;另外選題上主要是以實物開發(fā)為主;指導教師選擇上盡量選擇具有一定硬件開發(fā)能力的教師;且要求畢設答辯時需遞交實物進行展示。試點班畢業(yè)設計改革表明,盡管有67%學生畢設期間一直在企業(yè)實習,但畢設質(zhì)量還是有明顯改善,試點班的學生占電氣學院的優(yōu)秀率為23.7%,校級優(yōu)秀占25%。
參考文獻:
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[3]左曉明,許兆美,鄭曉虎.周仁和應用型人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實驗區(qū)的探索與實踐[J].中國制造業(yè)信息化,2010,39(23):76-78.