時(shí)間：2023-07-09 08:54:11
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[關(guān)鍵詞]自來(lái)水廠 電氣自動(dòng)化 控制工程
中圖分類(lèi)號(hào)：TU991.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）29-0295-01
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人們?nèi)粘Ｉ詈凸I(yè)對(duì)于水資源的需求日益增加，但是我國(guó)水資源正處于短缺狀態(tài)，為了走向可持續(xù)發(fā)展觀的道路，滿足人們?nèi)找嬖黾拥男枨螅詠?lái)水廠的改革迫在眉睫。現(xiàn)在電氣自動(dòng)化技術(shù)的逐漸成熟，將該技術(shù)融入到自來(lái)水廠的控制系統(tǒng)中是改革的關(guān)鍵。
一、自來(lái)水廠電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的概述
1.自控系統(tǒng)的組成
自來(lái)水廠的各個(gè)工藝程序雖然繁多，但是它們每一個(gè)環(huán)節(jié)都是相對(duì)獨(dú)立的存在，因此相對(duì)性的控制系統(tǒng)也要遵循這一特點(diǎn)，將故障的影響降到最低，若是某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，并不會(huì)牽連其它環(huán)節(jié)，其它環(huán)節(jié)仍可正常工作，將自來(lái)水廠的經(jīng)濟(jì)損失降到最低。
自來(lái)水廠的工藝環(huán)節(jié)主要由取水泵房控制系統(tǒng)，送水泵房控制系統(tǒng)，加礬自動(dòng)控制系統(tǒng)，加氯自動(dòng)控制系統(tǒng)等多種處理系統(tǒng)共同組成。對(duì)其各個(gè)工藝的控制系統(tǒng)主要采用PLC+IPC的控制系統(tǒng)的模式。該控制模式采取的多組主站加副站的組合形式，它將全國(guó)各個(gè)自來(lái)水廠作為每一個(gè)網(wǎng)點(diǎn)，共同形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有利于水資源的統(tǒng)籌分配管理。在自來(lái)水廠的內(nèi)部控制中每一個(gè)環(huán)節(jié)都設(shè)有控制系統(tǒng)，利用先進(jìn)的通訊技術(shù)將自來(lái)水廠中水資源的傳輸過(guò)程的可靠數(shù)據(jù)精確的傳遞給監(jiān)管總部，實(shí)現(xiàn)自來(lái)水廠的自動(dòng)化全面監(jiān)控目標(biāo)。
自來(lái)水廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)是由各個(gè)控制站點(diǎn)共同組成，其中包括中央控制站點(diǎn)，該控制站點(diǎn)是整個(gè)控制體系的終端，其功能是對(duì)整個(gè)控制體系最終呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)分析結(jié)果和統(tǒng)籌調(diào)節(jié)和下達(dá)最終命令，也是監(jiān)控總部，該站點(diǎn)的工作人員將最終結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析；配電室控制站點(diǎn)，該站點(diǎn)主要監(jiān)控自來(lái)水廠的電壓穩(wěn)定工作，對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使其維持自來(lái)水廠的正常工作；取水泵控制站點(diǎn)是負(fù)責(zé)監(jiān)控取水泵房?jī)?nèi)部的工作，并對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)操控，維護(hù)取水泵房?jī)?nèi)部的正常工作；送水泵房站點(diǎn)，濾池控制站點(diǎn)或反應(yīng)沉淀池控制站點(diǎn)等多種自來(lái)水處理環(huán)節(jié)都設(shè)有自動(dòng)控制站點(diǎn)，并且根據(jù)自來(lái)水廠的實(shí)際控制安排，將其控制站點(diǎn)相結(jié)合，盡可能在保證其控制力度的前提下簡(jiǎn)化站點(diǎn)的建立，節(jié)約投資成本。
2.水廠自動(dòng)化控制的現(xiàn)狀
我國(guó)自來(lái)水廠的自動(dòng)化程度與國(guó)際先進(jìn)自來(lái)水廠建設(shè)水平有一定的差距，由于對(duì)國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)和政府的支持，我國(guó)自來(lái)水建設(shè)水平正在不斷提高。我國(guó)借鑒國(guó)外的管理體系和引入先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備，結(jié)合我國(guó)自來(lái)水廠的現(xiàn)狀綜合應(yīng)用于自來(lái)水廠的建設(shè)，從而提升自來(lái)水廠的自動(dòng)化程度，提高自來(lái)水廠的工作效率。
我國(guó)各個(gè)地區(qū)的自來(lái)水廠由于受到經(jīng)濟(jì)水平的限制，造成自來(lái)水廠的發(fā)展不平衡狀態(tài)，有些落后地區(qū)甚至還處于傳統(tǒng)的管理模式，沒(méi)有進(jìn)入自動(dòng)化控制系統(tǒng)，嚴(yán)重落后于發(fā)達(dá)城市的自來(lái)水廠的自動(dòng)化水平；我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展十分迅速，但是相較于發(fā)電廠或化工廠的自動(dòng)化程度而言，自動(dòng)化技術(shù)較晚些才進(jìn)入自來(lái)水廠的控制系統(tǒng)中，使之自動(dòng)化程度并不徹底；我國(guó)新建的自來(lái)水廠相較于具有年代的自來(lái)水廠而言自動(dòng)化程度更為徹底，舊的自來(lái)水廠雖然具有強(qiáng)大的工作經(jīng)驗(yàn)，但是其身上背負(fù)著傳統(tǒng)觀念和陳舊設(shè)備的負(fù)擔(dān)，對(duì)于自動(dòng)化的改革需要承擔(dān)巨大的代價(jià)，這些需要時(shí)間貫徹落實(shí)自動(dòng)化制度等，這些就是我國(guó)自來(lái)水廠的發(fā)展現(xiàn)狀，與其說(shuō)是自動(dòng)化控制的改革，還不如說(shuō)是半自動(dòng)化控制系統(tǒng)的改革，我國(guó)自來(lái)水廠急需自動(dòng)化水平全面發(fā)展，保證全國(guó)自來(lái)水廠自動(dòng)化改革的貫徹落實(shí)。
二、現(xiàn)代自來(lái)水自動(dòng)化控制系統(tǒng)技術(shù)
1.水質(zhì)檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)
自來(lái)水廠水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)是自來(lái)水廠輸送自來(lái)水質(zhì)量的有力保證，該技術(shù)的完善也是對(duì)人們的生命安全負(fù)責(zé)的表現(xiàn)。自來(lái)水廠對(duì)于水質(zhì)量的自動(dòng)化檢測(cè)包括水質(zhì)PH檢測(cè)儀，電流檢測(cè)儀，漏氯報(bào)警儀等。其中水位監(jiān)測(cè)儀在自來(lái)水廠經(jīng)常被使用，在對(duì)水處理的各個(gè)環(huán)節(jié)都有用處，檢測(cè)儀是自來(lái)水廠自動(dòng)化的基礎(chǔ)設(shè)備之一，檢測(cè)儀的形式多種多樣，有超聲波、靜電電容式等多種形式，目前我國(guó)正在不斷研發(fā)更為優(yōu)化的先進(jìn)檢測(cè)儀，提升自來(lái)水廠輸出的水質(zhì)質(zhì)量。
2.水處理控制技術(shù)
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自來(lái)水廠的自動(dòng)化程度不斷加深。水廠內(nèi)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的不斷完善，大大提升了水廠內(nèi)部對(duì)水處理能力。人們對(duì)于水質(zhì)的質(zhì)量要求越來(lái)越高，人工的水處理技術(shù)已經(jīng)不能達(dá)到人們對(duì)于健康飲水的標(biāo)準(zhǔn)，水處理控制技術(shù)的自動(dòng)化可以達(dá)到更為復(fù)雜嚴(yán)格的水質(zhì)要求，滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求。雖然對(duì)于水質(zhì)要求不斷提升，但是自動(dòng)化的水處理控制技術(shù)仍然以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，沿襲經(jīng)典的水處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，有利于全國(guó)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。
3.變頻控制技術(shù)
水廠由于地區(qū)季節(jié)的變化和經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的變動(dòng)，該地區(qū)對(duì)于水量的需求存在上下波動(dòng)的現(xiàn)象，而變頻控制技術(shù)就是針對(duì)這一問(wèn)題設(shè)計(jì)的節(jié)約資源的新技術(shù)。變頻技術(shù)是以變頻調(diào)整為原理，根據(jù)各種檢測(cè)儀所提供的數(shù)據(jù)分析，包括水位、水壓和水量來(lái)自動(dòng)控制取水水泵對(duì)于自來(lái)水的傳輸量進(jìn)行調(diào)整。該自動(dòng)控制技術(shù)改善了自來(lái)水廠的功率因素和工作的標(biāo)準(zhǔn)，從而提升了水質(zhì)的質(zhì)量和利用率，從而達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)。在水資源短缺的狀況下，該技術(shù)應(yīng)該不斷研發(fā)，提高水資源的利用率，走可持續(xù)發(fā)展道路。
4.水廠電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
自來(lái)水廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展不斷加深，未來(lái)的自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、一體化等方向發(fā)展，擴(kuò)大自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)水廠的影響程度，促使自來(lái)水廠的生產(chǎn)效率不斷提升。智能化的發(fā)展方向體現(xiàn)在智能化設(shè)備、智能化的控制技術(shù)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有自身采集數(shù)據(jù)和傳遞信息的智能化的表現(xiàn)；網(wǎng)絡(luò)化的表現(xiàn)為自來(lái)水廠的數(shù)字化，信息化，遠(yuǎn)程監(jiān)控等多方面；一體化表現(xiàn)為管理、監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)控制三個(gè)空間的一體化，對(duì)我國(guó)水資源的統(tǒng)籌規(guī)劃和充分利用等。
結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，我國(guó)自來(lái)水廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)展不全面，存在很多問(wèn)題需要我們不斷改進(jìn)和完善。電氣自動(dòng)化技術(shù)的加入是我國(guó)水廠改革的重要力量之一，我們應(yīng)該充分利用自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提升水廠的工作效率和水質(zhì)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
[1] 賀惠珍，周孟建.城市自來(lái)水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的構(gòu)建及設(shè)計(jì)[J].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化.2011（4）.
[2] 郭紅生.電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊.2011（12）.
【關(guān)鍵詞】機(jī)電自動(dòng)化；優(yōu)點(diǎn)和效益；應(yīng)用領(lǐng)域；發(fā)展趨勢(shì)
前言
機(jī)電自動(dòng)化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的必然結(jié)果，是人類(lèi)向著自動(dòng)化方向發(fā)展的基礎(chǔ)，是人類(lèi)社會(huì)從事生產(chǎn)生活的的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在人類(lèi)社會(huì)不斷朝著自動(dòng)化發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。機(jī)電自動(dòng)化不但能夠提高生產(chǎn)力，促進(jìn)生產(chǎn)迅猛發(fā)展，更在很大程度上方便了人們的生活。
一、機(jī)電自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和效益
1、使用安全性和可靠性提高
機(jī)電自動(dòng)化產(chǎn)品一般都具有自動(dòng)監(jiān)視，報(bào)警，自動(dòng)診斷，自動(dòng)保護(hù)等功能，降低了故障率，提高了設(shè)備的使用安全性，并使產(chǎn)品壽命得到延長(zhǎng)。
2、具有復(fù)合功能，適用面廣
機(jī)電自動(dòng)化產(chǎn)品一般具有自動(dòng)化控制，自動(dòng)補(bǔ)償，自動(dòng)校驗(yàn)，自動(dòng)調(diào)節(jié)，自動(dòng)保護(hù)和智能化多種功能，能應(yīng)用于不同的場(chǎng)合和不同領(lǐng)域，滿足用戶需求，應(yīng)變能力較強(qiáng)。
3、生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高
機(jī)電自動(dòng)化產(chǎn)品大都具有信息自動(dòng)處理和自動(dòng)控制功能，其控制和檢測(cè)的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)可精確的保證機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計(jì)的要求完成預(yù)定的動(dòng)作，使之不受機(jī)械操作者主觀因素的影響，從而實(shí)現(xiàn)最佳操作，保證佳的工作質(zhì)量和較高的產(chǎn)品合格率。同時(shí)，由于機(jī)電自動(dòng)化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工作自動(dòng)化，所以生產(chǎn)力大大提高。
二、機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用范圍非常廣泛，涉及到生產(chǎn)過(guò)程的所有領(lǐng)域，因此，機(jī)電自動(dòng)化產(chǎn)品的種類(lèi)很多，而且在不斷增加。按照機(jī)電自動(dòng)化產(chǎn)品的功能，可以將其分為下述幾類(lèi)。
1. 信息控制類(lèi)，主要產(chǎn)品包括傳真機(jī)、磁盤(pán)存儲(chǔ)器、磁帶錄像機(jī)、錄音機(jī)、復(fù)印機(jī)等。這類(lèi)產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作由所接收的信息類(lèi)信號(hào)來(lái)控制。除此之外，機(jī)電自動(dòng)化產(chǎn)品還可根據(jù)機(jī)電技術(shù)的結(jié)合程度分為功能附加型、功能替代型和機(jī)電融合型三類(lèi)
2.設(shè)備類(lèi)，主要產(chǎn)品包括電火花加工機(jī)床、線切割機(jī)、超聲波加工機(jī)以及激光測(cè)量?jī)x等。這類(lèi)產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子裝置。
3.機(jī)電結(jié)合類(lèi)，主要產(chǎn)品包括自動(dòng)探傷機(jī)、形狀自動(dòng)識(shí)別裝置、CT掃描診斷機(jī)以及自動(dòng)售貨機(jī)等。這類(lèi)產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子裝置和機(jī)械裝置的有機(jī)結(jié)合。
4.電液伺服類(lèi)，主要產(chǎn)品為機(jī)電液一體化的伺服裝置， 如電子伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。這類(lèi)產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械裝置，控制機(jī)構(gòu)是接受電信號(hào)的液壓伺服閥。
5. 數(shù)控類(lèi)，主要產(chǎn)品包括數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)以及全自動(dòng)洗衣機(jī)等。這類(lèi)產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為機(jī)械裝置。
機(jī)電自動(dòng)化產(chǎn)品的功能是通過(guò)其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來(lái)共同實(shí)現(xiàn)的。從其結(jié)構(gòu)來(lái)看，機(jī)電自動(dòng)化產(chǎn)品具有自動(dòng)化、智能化和多功能的特性，而實(shí)現(xiàn)這種多功能一般需要機(jī)電自動(dòng)化產(chǎn)品具備五種內(nèi)部功能，即主功能、動(dòng)力功能、檢測(cè)功能、控制功能和執(zhí)行功能，而實(shí)現(xiàn)這些功能的各個(gè)組成部分及其技術(shù)就構(gòu)成了機(jī)電自動(dòng)化產(chǎn)品的總體或系統(tǒng)。
三、機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
機(jī)電自動(dòng)化是多學(xué)科交義的一種學(xué)科，它集光學(xué)、計(jì)算機(jī)、信息等學(xué)科，它在歷史的長(zhǎng)河中不斷發(fā)展，不斷的進(jìn)步，并且促進(jìn)了技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)電自動(dòng)化的進(jìn)步可以歸結(jié)以下個(gè)方面：
1、綠色化
現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展給人們生活帶來(lái)巨大的變化。物質(zhì)豐富，生活舒適，然而資源減少，生態(tài)環(huán)境受到了嚴(yán)重的影響。此時(shí)，人們倡導(dǎo)保護(hù)白然，回歸白然。綠色產(chǎn)品概念在這種情況下出現(xiàn)了，所以，綠色化漸漸成為時(shí)代的主題。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造等一系列過(guò)程中，環(huán)境和人類(lèi)的要求不斷的增加，對(duì)生態(tài)資源要求高，利用率卻不斷增加。有效的設(shè)計(jì)綠色機(jī)電化產(chǎn)品，具有未來(lái)遠(yuǎn)大的前景。機(jī)電自動(dòng)化產(chǎn)品的綠色化主要凸顯在使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。
2、自動(dòng)化
自動(dòng)化是動(dòng)態(tài)化的，前瞻未來(lái)機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)，更加注重產(chǎn)品和人的人性結(jié)合，機(jī)電自
動(dòng)化技術(shù)的人格化有兩個(gè)方面：一是如何給自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)更加人的一些功能，顯得越來(lái)越重要，特別像家用機(jī)器人，更加凸顯出人機(jī)一體化技術(shù)：二是模仿生物機(jī)理，研制出各種機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)品。其實(shí)，很多機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)品都是在動(dòng)物的靈感下研制出來(lái)的
3、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化接口。采用微軟公司的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)后，工程的成本大大降低了，成功地實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源的共享?？紤]到自動(dòng)化系統(tǒng)策劃方案的重要，當(dāng)企業(yè)進(jìn)行系統(tǒng)連接時(shí)，必須采用微軟操作系統(tǒng)，那么這種情況下辦公室使用的就是 IP 系統(tǒng)，管理系統(tǒng)和自動(dòng)化控制之間聯(lián)系的建立就是通過(guò) PC 系統(tǒng)。程序標(biāo)準(zhǔn)化接口使廠家之間的數(shù)據(jù)交換有了保證，解決了通訊產(chǎn)生的難題。
4、 智能化進(jìn)入
21世紀(jì)，智能化成為機(jī)電自動(dòng)化的一個(gè)重要方向，人工智能越來(lái)越受到人們的重視，人機(jī)智能化成為一個(gè)重要的應(yīng)用之一，所謂智能化是對(duì)機(jī)器行為等一切理論基礎(chǔ)上的，運(yùn)用人工智能，計(jì)算機(jī)，動(dòng)力學(xué)等學(xué)科，使她逐漸成為自動(dòng)化產(chǎn)品的智能，但是要完全和人一樣的智能是不可能的，從多個(gè)方面考慮，高性能，速度的微處理器使自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)品賦了低級(jí)職能，都是完全可以實(shí)現(xiàn)的。
5、電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的創(chuàng)新技術(shù)。在我國(guó)電氣自動(dòng)化發(fā)展計(jì)劃的指導(dǎo)之下，隨著市場(chǎng)化的環(huán)境，不斷提升電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的創(chuàng)新能力。并且企業(yè)不斷吸收創(chuàng)新技術(shù)以提升自身的創(chuàng)新能力，而科研的投入，為電氣自動(dòng)化的創(chuàng)新提供了更加廣闊的空間，加強(qiáng)政策上的扶持，健全、完善機(jī)制對(duì)創(chuàng)新都是非常有利的。目前我國(guó)企業(yè)主要生產(chǎn)一些中低檔次的產(chǎn)品，產(chǎn)品主要服務(wù)于中小型的項(xiàng)目，企業(yè)應(yīng)該打開(kāi)自主創(chuàng)新的新局面，轉(zhuǎn)換經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式，逐漸提升創(chuàng)新能力。
電氣自動(dòng)化可以與地球數(shù)字化互相結(jié)合。此設(shè)想包含了自動(dòng)化的創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)，可以把大量的相關(guān)數(shù)據(jù)整體為坐標(biāo)，最終成為一個(gè)電氣自動(dòng)化數(shù)字地球。將信息全部放入計(jì)算機(jī)中，與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，不管人們?cè)谑裁吹胤?，根?jù)地球地理坐標(biāo)，便能知道任何地方的數(shù)據(jù)信息。還可以加強(qiáng)企業(yè)與相關(guān)院校之間的合作。鼓勵(lì)企業(yè)到此專(zhuān)業(yè)的學(xué)校中建立車(chē)間，進(jìn)行技術(shù)生產(chǎn)等，建立學(xué)習(xí)形生產(chǎn)培訓(xùn)基地。還可以走入企業(yè)進(jìn)行教學(xué)。將實(shí)踐能力和理論學(xué)習(xí)結(jié)合在一起。此外，還要與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來(lái)，積極利用已有的科學(xué)技術(shù)。加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，提供研究人員水平等。
四、結(jié)束語(yǔ)
由此可見(jiàn)，作為多門(mén)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶成果，機(jī)電自動(dòng)化代表著社會(huì)的生產(chǎn)力已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)必然的全新階段，各個(gè)行業(yè)的發(fā)展將極大地有賴于該項(xiàng)技術(shù)的推動(dòng)，傳統(tǒng)的理念和方法得到了變革創(chuàng)新，其重要性肯定會(huì)在我國(guó)今后的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中得到越來(lái)越多的體現(xiàn)。
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【關(guān)鍵詞】電氣自動(dòng)化 ；監(jiān)控系統(tǒng) ；問(wèn)題 ；發(fā)展趨勢(shì)
在我國(guó)，電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)逐漸變?yōu)楝F(xiàn)在技術(shù)和設(shè)備更為成熟的監(jiān)控系統(tǒng)了。隨著科技的革新，電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)也開(kāi)始向著更為科學(xué)化、更為系統(tǒng)化、更加安全可靠、更利于操作的方向發(fā)展了。不過(guò)，凡事都具有兩面性，在電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，為相關(guān)工作人員帶來(lái)便捷的同時(shí)，也對(duì)相關(guān)工作帶來(lái)了一定程度的沖擊。因此，筆者認(rèn)為，為了今后更有效、更科學(xué)地使用電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，認(rèn)清電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，明確其使用過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題，并對(duì)其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行合理的推斷是極為重要和必要的。
1 電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的概述
電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，主要是對(duì)在工作中的電氣自動(dòng)化的相關(guān)設(shè)備及操作進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，以達(dá)到及時(shí)發(fā)現(xiàn)工作中問(wèn)題、有效解決問(wèn)題并進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)記錄的目的，這不僅僅提高了工作的效率，還為以后的電氣自動(dòng)化的工作人員提供了寶貴的資料。
現(xiàn)在，經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻，中國(guó)的大部分企業(yè)，無(wú)論是傳統(tǒng)企業(yè)，還是新興企業(yè)都陸續(xù)開(kāi)始將電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)引入到企業(yè)日常的工作當(dāng)中。不可否認(rèn)，電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)的引入，極大的滿足了當(dāng)今市場(chǎng)的需求，在增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、促進(jìn)了企業(yè)的綜合發(fā)展的同時(shí)，也為中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，為中國(guó)更好、更快地打開(kāi)國(guó)際市場(chǎng)創(chuàng)造了極為有利的先決條件。
2 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的重要性
2.1 提高了工作中突發(fā)事件的處理效率
在企業(yè)、工廠的日常工作中，通過(guò)對(duì)優(yōu)化的電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的使用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)?shù)毓ぷ鲾?shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集、分析與處理等等。例如 ：工作時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生了突發(fā)事件或是沒(méi)有預(yù)知的事故，電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行當(dāng)時(shí)數(shù)據(jù)信息的采集，并通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)、合理的事故分析，將實(shí)時(shí)發(fā)生的事故數(shù)據(jù)信息進(jìn)行保存，使得工作人員可以及早地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的所在，有效地防止了更大事故的發(fā)生，更為今后工作的調(diào)研提供了科學(xué)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。此外，電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)還可以對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行及時(shí)的更新，使相關(guān)工作人員對(duì)工廠的具體情況更為了解，對(duì)于工廠內(nèi)部存在的一些極為細(xì)小的問(wèn)題，或是工作人員不容易發(fā)現(xiàn)的故障，通過(guò)電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的良好都可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)。這樣一來(lái)，對(duì)事故發(fā)生后的處理有了推進(jìn)作用，從而從根本上提高了員工工作的效率，加大了員工工作的安全系數(shù)。
2.2 提高了工作的準(zhǔn)確度
傳統(tǒng)的工作方式，主要是通過(guò)人進(jìn)行的。在人工的處理過(guò)程中，不論工作人員的技術(shù)水平有多高，工作態(tài)度有多認(rèn)真，都難保不會(huì)在日常的工作當(dāng)中，有注意不到或是解決不了的問(wèn)題。但是，利用機(jī)器并使用電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，就可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的分析與解決。此外，人不同于機(jī)器，是會(huì)有情緒起伏的，也會(huì)有身體不適的時(shí)候，在上述這些情況出現(xiàn)時(shí)，工作的質(zhì)量與效率就很容易受到不同程度的影響。而通過(guò)電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的使用，可以有效地避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，機(jī)器和系統(tǒng)是不會(huì)有情緒波動(dòng)的。因此可以避免由情緒變化引發(fā)的問(wèn)題。雖然，機(jī)器也會(huì)出現(xiàn)損壞，系統(tǒng)也會(huì)存在漏洞，但是可以通過(guò)機(jī)器的維修與換代，系統(tǒng)的定期維護(hù)與修補(bǔ)，進(jìn)行及時(shí)的解決。而人一旦生病，其無(wú)法工作的期限則是不能夠估測(cè)的。即使員工帶病上崗，其工作效率也會(huì)大打折扣。
3 電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)存在的問(wèn)題
通過(guò)上述的論述，筆者介紹了電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)所在，下面筆者就具體談?wù)勗陔姎庾詣?dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題。
3.1 網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題給監(jiān)控系統(tǒng)造成的影響
電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，在很大程度上依賴電子計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)。通過(guò)大量的調(diào)查研究，筆者發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)今的使用電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的絕大多數(shù)企業(yè)當(dāng)中，其使用的電子計(jì)算機(jī)設(shè)備基本上是能夠滿足電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的要求的。但是，在具體的應(yīng)用過(guò)程中，其網(wǎng)絡(luò)速度給實(shí)際工作帶來(lái)了很多麻煩。例如 ：在使用電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，由于該地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)速度
過(guò)慢，使得電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息無(wú)法進(jìn)行及時(shí)的采集與更新，在很大程度上影響了電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。網(wǎng)絡(luò)速度的緩慢，不僅僅給電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在傳輸數(shù)據(jù)上帶來(lái)了困難，在數(shù)據(jù)信息的保存上也有不小的影響。在現(xiàn)實(shí)的工作當(dāng)中，由于網(wǎng)絡(luò)速度的緩慢，數(shù)據(jù)信息的丟失與錯(cuò)誤保存的情況也是時(shí)有發(fā)生的。這種現(xiàn)象的存在，對(duì)日后的工作埋下了安全隱患。
3.2 周?chē)沫h(huán)境問(wèn)題給監(jiān)控系統(tǒng)帶來(lái)的影響
在經(jīng)濟(jì)全球化的大趨勢(shì)下，我國(guó)為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，政府大力支持與扶持工業(yè)的發(fā)展工業(yè)的飛速發(fā)展，雖然為企業(yè)和國(guó)家?guī)?lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但是對(duì)于環(huán)境的危害也不小近幾年來(lái)，我國(guó)環(huán)境問(wèn)題的日益加深，不單單給人們?nèi)粘５纳顜?lái)了巨大的危害，對(duì)電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的正常使用也帶來(lái)了不可磨滅的影響。這其中，最為嚴(yán)重的就是電磁影響。目前，在我國(guó)，電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。因此，其對(duì)電量的需求也在逐漸增加。在員工使用電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行工作的時(shí)候，會(huì)由于日益加重的電磁污染而使得所使用的電氣設(shè)備受到電磁的干擾，從而對(duì)電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)工作的準(zhǔn)確度產(chǎn)生了影響。
4 電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
4.1 增加模擬情形的分析
目前的電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，是根據(jù)工作現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息的采集，進(jìn)行分析與解決的，屬于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的階段。這雖然能夠提高工作的質(zhì)量與效率，但是沒(méi)有從根源上減少工作中出現(xiàn)事故的概率。筆者認(rèn)為，隨著現(xiàn)今科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展與更新，電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)也會(huì)發(fā)生不同程度的升級(jí)。在模擬情形分析這方面，電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)還是比較欠缺的。因此，未來(lái)電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)將會(huì)向模擬情形分析這一塊發(fā)展。實(shí)現(xiàn)根據(jù)當(dāng)時(shí)、當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的分析，做出模擬情形的設(shè)計(jì)與分析，從根本上抑制事故的發(fā)生，減工作中存在的安全隱患，從而降低企業(yè)的事故率，提升企業(yè)的整體形象。
4.2 加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，引進(jìn)優(yōu)秀人才
現(xiàn)在，雖然電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)正在使用較為先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段，但是由于企業(yè)員工的技術(shù)能力、素質(zhì)等客觀原因的限制，電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在技術(shù)上仍有很大的上升空間。因此，未來(lái)電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)一定會(huì)朝著技術(shù)人才更加優(yōu)秀，電子技術(shù)更加創(chuàng)新的方向發(fā)展。引進(jìn)優(yōu)秀的技術(shù)人才是提升企業(yè)形象、加速企業(yè)發(fā)展的重要舉措之一，是技術(shù)創(chuàng)新的必要條件。隨著相關(guān)優(yōu)秀技術(shù)人才的引進(jìn)，技術(shù)上的創(chuàng)新是電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的必然發(fā)展趨勢(shì)。只這樣，才會(huì)推進(jìn)企業(yè)不斷的發(fā)展，才會(huì)從技術(shù)層面上提升企業(yè)的綜合實(shí)力，從而增加企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，使企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境中得以生存與發(fā)展。
5 結(jié)語(yǔ)
電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的使用，降低了企業(yè)的資源成本，提高了企業(yè)的業(yè)務(wù)工作質(zhì)量。這就要求相關(guān)人員要對(duì)電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的管理更為嚴(yán)苛，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，為企的發(fā)展提供更為廣闊的平臺(tái)空間。
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“多位一體”的主要措施
找到問(wèn)題的所在，本文從多個(gè)角度對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)工作進(jìn)行改革，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。通過(guò)分類(lèi)指導(dǎo)、團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、科學(xué)選題、畢業(yè)設(shè)計(jì)提前等手段，設(shè)計(jì)了一個(gè)“多位一體”的教學(xué)模式來(lái)提高畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量，從而提高就業(yè)質(zhì)量;同時(shí)也增強(qiáng)教師的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和科研能力，豐富了教學(xué)內(nèi)容。
1．加強(qiáng)選題的科學(xué)性和實(shí)踐性。指導(dǎo)教師確定畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題要具有科學(xué)性、時(shí)效性、實(shí)用性、創(chuàng)新性。盡量從科研項(xiàng)目、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)提煉課題，并有一定的理論性。每個(gè)課題必須要經(jīng)過(guò)集體討論篩選并形成選題庫(kù)。
2．充分發(fā)揮學(xué)生主體作用，加強(qiáng)校企合作，利用學(xué)生工作實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)，在老師的指導(dǎo)下鼓勵(lì)學(xué)生自主選題，讓學(xué)生自己給自己加壓，從而激發(fā)學(xué)生的積極性。
3．根據(jù)學(xué)生的具體情況，進(jìn)行分類(lèi)指導(dǎo)。有條件的同學(xué)可以提前進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)、考研的學(xué)生采取錯(cuò)時(shí)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)。
4．發(fā)揮各位老師專(zhuān)業(yè)特長(zhǎng)，進(jìn)行聯(lián)合指導(dǎo);打破學(xué)生與老師間單一附屬關(guān)系，發(fā)揮每位老師的專(zhuān)業(yè)特長(zhǎng)，對(duì)相關(guān)課題的學(xué)生進(jìn)行交叉指導(dǎo)。各位指導(dǎo)老師除完成各自學(xué)生的指導(dǎo)工作外，對(duì)一些專(zhuān)業(yè)問(wèn)題進(jìn)行專(zhuān)門(mén)集中指導(dǎo)。
5．每位教師指導(dǎo)的學(xué)生自然形成一個(gè)小組，由指導(dǎo)教師指定一位組長(zhǎng)負(fù)責(zé)跟蹤每位同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作動(dòng)態(tài)，協(xié)助教師督促每位同學(xué)及時(shí)完成各階段的任務(wù);另外，不同教師指導(dǎo)的學(xué)生如果研究領(lǐng)域或者方向有類(lèi)似的，可以進(jìn)行不定期的學(xué)術(shù)討論，互相學(xué)習(xí)，取長(zhǎng)補(bǔ)短。
“多位一體”的實(shí)施效果
經(jīng)過(guò)兩屆畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的實(shí)踐，“多位一體”教學(xué)模式的各項(xiàng)措施均取得了一定的成果。
1．形成了一個(gè)多渠道的選題模式，建立了一套科學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題庫(kù)。每位老師在平時(shí)的科研過(guò)程中產(chǎn)生的一些問(wèn)題，會(huì)及時(shí)進(jìn)行總結(jié)、提煉，更新到課題庫(kù)內(nèi)，對(duì)陳舊的課題及時(shí)淘汰，實(shí)現(xiàn)了真題真做。鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主選題，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性是引起學(xué)生重視畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的一項(xiàng)重要措施。學(xué)生會(huì)非常珍惜自己的勞動(dòng)。電氣專(zhuān)業(yè)的顏詩(shī)洋同學(xué)一開(kāi)始選題是指導(dǎo)老師自擬課題，與其實(shí)習(xí)單位的工作關(guān)系較遠(yuǎn)，后來(lái)在老師指導(dǎo)下根據(jù)其實(shí)習(xí)內(nèi)容自主選題。其實(shí)習(xí)單位正在給南京衛(wèi)崗乳液開(kāi)發(fā)一個(gè)恒壓供水的項(xiàng)目，安排他參與完成。該生將畢業(yè)設(shè)計(jì)和工作實(shí)習(xí)結(jié)合起來(lái)，投入很大精力，不僅順利完成公司交給的任務(wù)，畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)還被評(píng)為省級(jí)優(yōu)秀畢業(yè)論文三等獎(jiǎng)。
2．對(duì)情況各異的學(xué)生形成一套分類(lèi)指導(dǎo)的制度。大部分同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)是按照正常的時(shí)間節(jié)點(diǎn)按部就班的進(jìn)行。但是，一部分同學(xué)由于很早就進(jìn)入到企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí)，他們希望畢業(yè)設(shè)計(jì)和他們的工作內(nèi)容相類(lèi)似，我們就及時(shí)與其工作單位聯(lián)系，由其實(shí)習(xí)單位指定一位專(zhuān)家與我們的老師共同指導(dǎo)、把關(guān)，保證畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量。有部分同學(xué)考研，按正常步驟做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間無(wú)法保證，針對(duì)這樣的情況，指導(dǎo)教師特意安排學(xué)生利用考研的間隙，如寒假、復(fù)試前后等時(shí)間段，集中進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，化解了畢業(yè)設(shè)計(jì)與考慮之間的沖突。電氣專(zhuān)業(yè)的王磊(B07071093)和翁俊輝(B07071115)經(jīng)過(guò)與老師溝通，從課題庫(kù)中選擇適合自己的課題后，將畢業(yè)設(shè)計(jì)的軟硬件提前至第七學(xué)期期末進(jìn)行。在這期間由于暫時(shí)沒(méi)有就業(yè)壓力的干擾，他們的精力都投入到軟硬件的設(shè)計(jì)中，不但完成任務(wù)書(shū)既定的目標(biāo)，他們還自己完成了一些像網(wǎng)絡(luò)通信、模糊控制等一定難度的內(nèi)容，完成了一個(gè)完整小型的項(xiàng)目的控制，有了這些實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)后，兩位同學(xué)的個(gè)人簡(jiǎn)歷就更加充實(shí)了，在后來(lái)的應(yīng)聘過(guò)程中，兩位同學(xué)在專(zhuān)業(yè)上的特長(zhǎng)就顯現(xiàn)出來(lái)了，以至于多家用人單位爭(zhēng)相聘用。自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的莊凱(B07072017)因?yàn)榭佳袝r(shí)間與畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間發(fā)生沖突，經(jīng)過(guò)研究，決定給他早下任務(wù)，熟悉課題，充分利用寒假完成文獻(xiàn)檢索、開(kāi)題報(bào)告、軟硬件初步設(shè)計(jì)等工作，指導(dǎo)教師在寒假期間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、電話等形式使其有充分時(shí)間做考研準(zhǔn)備。在研究生考試結(jié)束后復(fù)試之前的時(shí)間段內(nèi)，集中精力完成軟硬件的最后調(diào)試工作，使系統(tǒng)完善，由于沒(méi)有其它因素的干擾，該同學(xué)在有限的時(shí)間內(nèi)較好地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，保證了畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，并且順利地考上了南京工業(yè)大學(xué)的研究生。這種模式對(duì)考研的學(xué)生來(lái)說(shuō)效果比較好。
3．形成了訓(xùn)練有素、配合默契的指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)。術(shù)業(yè)有專(zhuān)攻，各位老師根據(jù)自身的特長(zhǎng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的指導(dǎo)，使畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中軟硬件設(shè)計(jì)更加的準(zhǔn)確和專(zhuān)業(yè)。例如，學(xué)生在繪制電路板上存在困難，由相關(guān)老師重點(diǎn)給相關(guān)同學(xué)進(jìn)行輔導(dǎo)。在PLC或者現(xiàn)場(chǎng)總線通信方面的問(wèn)題，由這方面經(jīng)驗(yàn)豐富老師進(jìn)行集中指導(dǎo)。這樣每位學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅有自己的老師進(jìn)行日常性指導(dǎo)，還能夠得到更加專(zhuān)業(yè)的指導(dǎo)，使畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量得到進(jìn)一步提高。
4．指導(dǎo)老師和部分同學(xué)借助該項(xiàng)目的研究平臺(tái)，積極地開(kāi)展教學(xué)和科研方面的研究，發(fā)表了一定數(shù)量的教改和科研論文、專(zhuān)著。
5．形成了一批可靠穩(wěn)固的校企合作單位，為學(xué)生提供了多個(gè)就業(yè)渠道。
6．為學(xué)生考研解決了時(shí)間沖突的問(wèn)題，減輕了學(xué)生的壓力，為畢業(yè)設(shè)計(jì)贏得了時(shí)間，保證了設(shè)計(jì)的質(zhì)量。我院的考研上線率連年創(chuàng)新高。
存在問(wèn)題及改進(jìn)方法
“多位一體”的畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)模式，經(jīng)過(guò)兩年多的實(shí)踐摸索，雖然取得較好的效果，但在實(shí)施過(guò)程中也存在許多問(wèn)題，有待進(jìn)一步完善。
1．進(jìn)行分類(lèi)指導(dǎo)時(shí)，學(xué)生的實(shí)際情況不易掌握，這一點(diǎn)必須與班級(jí)的輔導(dǎo)員進(jìn)一步溝通，切實(shí)掌握好每個(gè)同學(xué)的實(shí)際情況。
2．改革后，畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行的時(shí)間點(diǎn)會(huì)與學(xué)校的作息時(shí)間發(fā)生沖突，一定程度上影響部分畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)行，尤其是需要實(shí)驗(yàn)室支持的情況。這一點(diǎn)必須取得學(xué)校有關(guān)部分的支持。
3．受科研條件的限制，畢業(yè)設(shè)計(jì)課題庫(kù)的更新滯后，這一點(diǎn)需要指導(dǎo)教師抽出一部分時(shí)間及時(shí)地更新課題庫(kù)。
4．校企合作單位的數(shù)量和質(zhì)量一定程度上影響了畢業(yè)設(shè)計(jì)選題和開(kāi)展。今后應(yīng)更加著力加強(qiáng)校企合作，提升合作對(duì)象的質(zhì)量，能夠讓更多的學(xué)生參加自主選題，主動(dòng)接受任務(wù)。
【關(guān)鍵詞】無(wú)功功率補(bǔ)償；晶閘管投切電容器；DSP控制器
1.引言
現(xiàn)代電網(wǎng)中，電動(dòng)機(jī)等感性負(fù)荷占據(jù)很大比重，它們?cè)谧龉r(shí)需要吸收大量的無(wú)功功率，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，帶動(dòng)設(shè)備做功。這樣，電源提供的電功率并不完全供給給有功功率，還要一部分轉(zhuǎn)換為無(wú)功功率，這無(wú)疑增加了電網(wǎng)電源的負(fù)擔(dān)，降低了供電設(shè)備的效率，而且由于線路中無(wú)功電流的存在將增大網(wǎng)絡(luò)損耗，降低輸電線的使用壽命，嚴(yán)重影響供電質(zhì)量。為了解決這一問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了低壓終端無(wú)功補(bǔ)償裝置，在電路中需要消耗無(wú)功功率的地方提供無(wú)功功率，即對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償[1-3]。
2.無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的有關(guān)理論分析
2.1 TSC型無(wú)功補(bǔ)償裝置的工作原理
圖2-1給出了TSC型無(wú)功補(bǔ)償裝置的系統(tǒng)模型，其中2個(gè)反并聯(lián)晶閘管作為補(bǔ)償電容器的投切開(kāi)關(guān)。首先，交流電源US經(jīng)變壓器PT和線路電抗XL后對(duì)負(fù)載供電，負(fù)載端電壓為U2，負(fù)載電流為I，IP和IQ分別成為正弦電路中的電流有功分量和無(wú)功分量。在負(fù)載處經(jīng)晶閘管開(kāi)關(guān)T接入一個(gè)補(bǔ)償電容器C，電容抗為XC=1/（2πfC），若選取C的大小使IC等于負(fù)載感性電流IQ，即：
，同時(shí)，IC為容性電流，超前電壓U290°，-IC即為感性電流，滯后U290°，與負(fù)載感性電流IQ同相，這樣，按上式選擇電容C，負(fù)載的感性電流IQ的大小和幅值都等于電容器向電網(wǎng)輸出的感性電流-IC，電容器C輸出的無(wú)功功率抵消掉了負(fù)載消耗的無(wú)功功率，因此，整個(gè)電路中只有有功電流在流動(dòng)，沒(méi)有無(wú)功電流的損耗，負(fù)載的功率因數(shù)接近于1，這樣就提高了電能的利用率，降低了電能在輸送過(guò)程中造成的浪費(fèi)。
2.2 無(wú)功補(bǔ)償控制方式的研究
傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置依靠單一的物理量作為參考量，難以實(shí)現(xiàn)精確的控制，本設(shè)計(jì)中，為了滿足控制的需要，做到精準(zhǔn)無(wú)誤的控制，我們選擇性能較好的兩種控制方式相結(jié)合，即以無(wú)功功率為主要判據(jù)、電壓為輔助判據(jù)的電壓無(wú)功復(fù)合控制方式，利用無(wú)功功率校正控制避免投切震蕩、以電網(wǎng)電壓的限定值作為電容投切的約束條件，從而實(shí)電容器組的智能綜合投切，在保證電壓在合格的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)功平衡，既減少了網(wǎng)絡(luò)損耗，又考慮到了電壓質(zhì)量。
圖2-2為控制投切區(qū)域圖，分為11個(gè)區(qū)域來(lái)進(jìn)行控制。Q是系統(tǒng)的實(shí)際無(wú)功功率，U是實(shí)際電壓值，控制策略中設(shè)置了兩級(jí)電壓門(mén)限和一級(jí)無(wú)功門(mén)限，分別是：電壓上限U上限和下限U下限；電壓上極限U上極限和下極限U下極限；無(wú)功上限Q上限和下限Q下限，當(dāng)電網(wǎng)電壓越上、下極限時(shí)，此時(shí)不考慮無(wú)功功率，投切電容器來(lái)改變電壓值，使其回到上、下限之間，只有當(dāng)電網(wǎng)電壓在合格范圍內(nèi)才根據(jù)無(wú)功值來(lái)投切電容器，調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)無(wú)功。
2.3 有關(guān)補(bǔ)償電容器分組方法的研究
本設(shè)計(jì)中電容器的分組方式采用不等容分組方式。不等容分組方式是指各組電容器的容量不相等，分組容量比不宜過(guò)大，以不超過(guò)1：3為宜。例如：可以補(bǔ)償15kvar無(wú)功容量的電容，按照1：2：4：8的比例來(lái)分，每組補(bǔ)償容量分別為1kvar、2kvar、4kvar、8kvar，就可實(shí)現(xiàn)15級(jí)組合，分成4組就可以實(shí)現(xiàn)0～15kvar補(bǔ)償級(jí)差為1kvar的無(wú)功補(bǔ)償。這種分組方式補(bǔ)償速度快，精度高，同時(shí)也節(jié)省了電容器投切開(kāi)關(guān)的數(shù)量，降低了成本；缺點(diǎn)是只要最小一組容量能夠進(jìn)行投切，則總是對(duì)該組進(jìn)行操作，以此類(lèi)推，順序操作，結(jié)果最小一組電容器頻繁進(jìn)行投切，使用壽命最短，且其控制也比較復(fù)雜。
本設(shè)計(jì)選用四種電容器，電容大小分別為60uf，30uf，15uf，8uf，當(dāng)在220V工作電壓下的容量分別為9043var，4521ar，2260var，1205var，這樣可以補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率最大可達(dá)到17030var。這四種電容器組可以實(shí)現(xiàn)0到17Kvar的補(bǔ)償，可以分為15級(jí)調(diào)節(jié)控制。雖然軟件控制較復(fù)雜，但可以節(jié)省投切開(kāi)關(guān)的數(shù)量，減少了補(bǔ)償裝置的成本。
3.無(wú)功補(bǔ)償裝置的硬件設(shè)計(jì)
本課題設(shè)計(jì)的是基于DSP控制的晶閘管投切電容器（TSC）型無(wú)功補(bǔ)償裝置，其控制器采用DSP[4]為核心控制器，采用了集中補(bǔ)償方式，裝配在配電變壓器低壓母線上，對(duì)配電變壓器所帶的整個(gè)區(qū)域負(fù)荷進(jìn)行補(bǔ)償，利用電壓無(wú)功復(fù)合投切判據(jù)來(lái)判定電容器組的投切，投切開(kāi)關(guān)選用晶閘管與繼電器結(jié)合使用的復(fù)合開(kāi)關(guān)。其硬件原理結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示，主要包括控制器模塊，電壓、電流檢測(cè)調(diào)理模塊，脈沖驅(qū)動(dòng)電路模塊，復(fù)合開(kāi)關(guān)模塊以及通訊、存儲(chǔ)模塊幾部分組成。
3.1 復(fù)合開(kāi)關(guān)電路設(shè)計(jì)
復(fù)合開(kāi)關(guān)是電容器組的投切開(kāi)關(guān)，本設(shè)計(jì)采用晶閘管與繼電器相結(jié)合的方式來(lái)執(zhí)行電容器組的投切，如圖3-2所示，晶閘管與繼電器并聯(lián)，L1的作用是抑制電容投切時(shí)對(duì)晶閘管產(chǎn)生的沖擊影響。當(dāng)需要補(bǔ)償無(wú)功時(shí)，應(yīng)當(dāng)將電容器并入電網(wǎng)，此時(shí)控制器發(fā)出該控制信號(hào)，并給晶閘管和繼電器同時(shí)發(fā)送一個(gè)閉合驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由于晶閘管的響應(yīng)速度比繼電器快，故上半回路先導(dǎo)通，電容器立即投入電網(wǎng)補(bǔ)償無(wú)功，延遲一段時(shí)間后，繼電器閉合，此時(shí)，上、下回路都導(dǎo)通，只需要給晶閘管發(fā)送一個(gè)關(guān)斷信號(hào)切斷上回路即可；當(dāng)需要將電容器從電網(wǎng)去除時(shí)，控制器發(fā)出該控制信號(hào)后，此時(shí)，只有繼電器下回路導(dǎo)通運(yùn)行，只對(duì)晶閘管發(fā)送接通脈沖信號(hào)，上下回路同時(shí)導(dǎo)通，然后對(duì)繼電器發(fā)送關(guān)斷信號(hào)，延遲一段時(shí)間后下回路斷開(kāi)，此時(shí)只有上回路導(dǎo)通，最后對(duì)晶閘管發(fā)送關(guān)斷信號(hào)，兩回路都關(guān)斷，電容器組切除。
3.2 復(fù)合開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
由于控制電路輸出的PWM控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力有限，不足以直接驅(qū)動(dòng)復(fù)合開(kāi)關(guān)的開(kāi)通或者關(guān)斷，因此在主電路和控制電路之間還需要加入驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路作為整個(gè)硬件電路的重要一環(huán)，其良好的性能可以加快復(fù)合開(kāi)關(guān)開(kāi)斷的速度，減少開(kāi)關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生的損耗，提高整個(gè)裝置的工作效率，保障設(shè)備安全可靠運(yùn)行。
本設(shè)計(jì)所選用的復(fù)合開(kāi)關(guān)屬于電壓驅(qū)動(dòng)型器件，既需要為其提供開(kāi)通控制信號(hào)，也要提供關(guān)斷控制信號(hào)，以保證它能按照要求可靠地開(kāi)通或關(guān)斷，所以我們選擇6N173光耦合器來(lái)驅(qū)動(dòng)復(fù)合開(kāi)關(guān)的開(kāi)通或關(guān)斷，電路如圖3-3所示。
DSP控制器將調(diào)理后的電流、電壓等信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，得到三相投切控制信號(hào)并進(jìn)行各相同步，然后發(fā)出控制脈沖控制驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器與晶閘管進(jìn)行開(kāi)斷，從而達(dá)到投切電容器組的目的。5V電壓驅(qū)動(dòng)晶閘管輸入，15V電壓驅(qū)動(dòng)繼電器輸入。
4.無(wú)功補(bǔ)償裝置的建模仿真
根據(jù)無(wú)功補(bǔ)償裝置的硬件設(shè)計(jì)，我們對(duì)其設(shè)計(jì)電路進(jìn)行仿真驗(yàn)證，模擬硬件電路的運(yùn)行結(jié)果，根據(jù)仿真結(jié)果來(lái)分析硬件電路是否滿足要求，若不滿足則對(duì)硬件電路進(jìn)行修改，重新設(shè)計(jì)并更改參數(shù)然后再進(jìn)行軟件仿真，如此反復(fù)直至達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。
本課題的主要目的是設(shè)計(jì)一種無(wú)功補(bǔ)償裝置能夠補(bǔ)償電網(wǎng)中的無(wú)功功率，使得電源的電功率盡可能全部地提供有功功率，這就要求網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有無(wú)功電流的流動(dòng)，功率因數(shù)趨近于1。圖4-10為補(bǔ)償前后無(wú)功、有功功率的變化波形圖，上方波形為有功功率補(bǔ)償前后的變化波形，單位為（Kw），下方波形無(wú)功功率補(bǔ)償前后的變化波形，單位為（Kvar）。為了觀察對(duì)比補(bǔ)償效果，我們?cè)?.1秒后投入補(bǔ)償裝置，可以發(fā)現(xiàn)在0.1秒前，有功、無(wú)功功率波動(dòng)頻繁，投入補(bǔ)償裝置后，有功功率逐漸趨于穩(wěn)定，無(wú)功功率也逐漸趨近于0值，說(shuō)明該補(bǔ)償裝置補(bǔ)償效果明顯，能夠達(dá)到理想的補(bǔ)償效果，但是觀察到網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功功率明顯提高，而有功功率提升效果不明顯，說(shuō)明該裝置能夠補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功，但不能有效的提高有功功率，提升電壓的利用率，所以該裝置還有待改進(jìn)。
5.結(jié)論
本文設(shè)計(jì)的無(wú)功補(bǔ)償裝置是基于TSC型的低壓終端無(wú)功補(bǔ)償器，利用DSP控制器來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理與計(jì)算、控制信號(hào)發(fā)出、與外界通訊等功能，根據(jù)檢測(cè)的三相電路中的電壓、電流等信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理，計(jì)算出網(wǎng)絡(luò)中需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率，再由控制器發(fā)出控制信號(hào)來(lái)執(zhí)行電容器組的投切，調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)無(wú)功。
該補(bǔ)償器能快速跟蹤電網(wǎng)負(fù)荷的突變，根據(jù)電網(wǎng)無(wú)功的需求適當(dāng)補(bǔ)償電容器，隨時(shí)保持最佳饋電功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償，同時(shí)，投切過(guò)程不產(chǎn)生諧波，對(duì)原電網(wǎng)的干擾小，成本低，自身能耗小。但是，由于TSC型補(bǔ)償裝置是分級(jí)式補(bǔ)償，可能產(chǎn)生補(bǔ)償死角，不能連續(xù)調(diào)節(jié)無(wú)功功率，在電網(wǎng)不穩(wěn)定時(shí)還可能出現(xiàn)投切震蕩，所以，TSC裝置一般與TCR補(bǔ)償裝置組合[5-6]，這樣即可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的無(wú)功調(diào)節(jié)，同時(shí)大大減小了諧波，因此，該設(shè)計(jì)還需要一定的改進(jìn)和完善。
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作者簡(jiǎn)介：
機(jī)器人競(jìng)賽是一項(xiàng)很好的科技創(chuàng)新活動(dòng)，形式繁多，內(nèi)容豐富。設(shè)計(jì)方案的開(kāi)放性，也為學(xué)生的創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ)。參賽者可以用不同的方法實(shí)現(xiàn)同一個(gè)項(xiàng)目，通過(guò)比賽，激發(fā)其對(duì)機(jī)器人的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)他們積極探索機(jī)器人新科技，為其自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供良好的平臺(tái)。中國(guó)機(jī)器人大賽暨RoboCup公開(kāi)賽：1999年，在RoboCup國(guó)際委員的支持和授權(quán)下，首屆中國(guó)機(jī)器人大賽暨RoboCup公開(kāi)賽在中國(guó)重慶舉辦，目前是中國(guó)機(jī)器人最具影響力的賽事，比賽共設(shè)立12類(lèi)65項(xiàng)賽事。機(jī)器人競(jìng)賽種類(lèi)多、規(guī)模大、水平高，為大學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)提供了很好的平臺(tái)?！拔磥?lái)伙伴”杯中國(guó)智能機(jī)器人大賽（暨國(guó)際機(jī)器人滅火比賽中國(guó)賽區(qū)選拔賽），是中國(guó)人工智能機(jī)器人專(zhuān)業(yè)委員會(huì)等多個(gè)單位主辦的一項(xiàng)全國(guó)性賽事。大賽包含機(jī)器人救火大賽、機(jī)器人足球比賽、機(jī)器人創(chuàng)新大賽、機(jī)器人搜救大賽、機(jī)器人擂臺(tái)賽和機(jī)器人舞蹈戲劇大賽等6個(gè)主題項(xiàng)目。其中機(jī)器人救火大賽是國(guó)際賽制機(jī)器人滅火比賽（暨國(guó)際機(jī)器人滅火比賽中國(guó)賽區(qū)選拔賽）?！帮w思卡爾”杯全國(guó)大學(xué)生智能汽車(chē)競(jìng)賽，由教育部委托高等學(xué)校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)主辦。競(jìng)賽分競(jìng)速賽與創(chuàng)意賽兩類(lèi)比賽。自2006年首次舉辦以來(lái)，“飛思卡爾”杯全國(guó)大學(xué)生智能汽車(chē)競(jìng)賽已經(jīng)成功舉辦了6屆。
機(jī)器人實(shí)踐教學(xué)的具體實(shí)施
機(jī)器人競(jìng)賽、創(chuàng)新實(shí)踐是一項(xiàng)很好的科技創(chuàng)新活動(dòng)，機(jī)器人的趣味性易于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和研究的興趣，同時(shí)將創(chuàng)新實(shí)踐、競(jìng)賽引入教學(xué)過(guò)程，使學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)和研究。“機(jī)器人項(xiàng)目教學(xué)法”的一般教學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1所示：“項(xiàng)目教學(xué)法”最顯著的特點(diǎn)是“以項(xiàng)目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”，改變了以往“教師講，學(xué)生聽(tīng)”被動(dòng)的教學(xué)模式，創(chuàng)造了學(xué)生主動(dòng)參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型教學(xué)模式。本文以參加2012年中國(guó)機(jī)器人大賽暨RoboCup公開(kāi)賽的醫(yī)療與服務(wù)機(jī)器人組的項(xiàng)目為例，在比賽初期確定人員，將不同專(zhuān)業(yè)和不同年級(jí)的學(xué)生組成一個(gè)競(jìng)賽小組，研究競(jìng)賽規(guī)則、制定項(xiàng)目方案、機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、程序調(diào)試，學(xué)生分工合作，過(guò)程中集思廣益、取長(zhǎng)補(bǔ)短、團(tuán)結(jié)協(xié)作。這種在探索中學(xué)習(xí)的過(guò)程是其他教學(xué)環(huán)節(jié)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力非常重要。本文以一種醫(yī)療與服務(wù)機(jī)器人設(shè)計(jì)為導(dǎo)向的項(xiàng)目教學(xué)法，按照以下六個(gè)教學(xué)步驟進(jìn)行：1.項(xiàng)目的申請(qǐng)根據(jù)學(xué)院參加機(jī)器人競(jìng)賽的實(shí)際情況，中國(guó)機(jī)器人大賽暨RoboCup公開(kāi)賽，作為全國(guó)最具影響力的機(jī)器人比賽。本學(xué)院主要參加了醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人、機(jī)器人游中國(guó)、擂臺(tái)等機(jī)器人項(xiàng)目，學(xué)生可以針對(duì)感興趣的比賽項(xiàng)目，或者根據(jù)江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃，申報(bào)項(xiàng)目，填寫(xiě)申請(qǐng)書(shū)。教師針對(duì)學(xué)生申報(bào)的項(xiàng)目，分析學(xué)生的實(shí)際情況，建議選擇項(xiàng)目規(guī)模和難度適中的項(xiàng)目。中國(guó)已經(jīng)進(jìn)入了老齡化社會(huì)，而且在今后幾年內(nèi)老齡人口數(shù)量將會(huì)呈上升趨勢(shì)，老齡化將更加嚴(yán)重。老齡化使社會(huì)的勞動(dòng)力減少，一些老年人不僅不能參加勞動(dòng)，而且有的甚至失去了自理能力，需要人照顧，這就增加了他們的子女以及社會(huì)的負(fù)擔(dān)。年輕人為了工作日益繁忙，在目前服務(wù)行業(yè)工作者稀缺的背景下，在醫(yī)院時(shí)不時(shí)會(huì)有行動(dòng)不便的病人需要護(hù)士和家人的攙扶。而在沒(méi)有人幫助的情況下，行動(dòng)不便的病人寸步難行，稍有不慎就有可能摔倒受傷。所以筆者建議學(xué)生選擇參加醫(yī)療與服務(wù)機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作賽項(xiàng)，設(shè)計(jì)一種醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人更好的服務(wù)病人。2.項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的建立建立學(xué)生團(tuán)隊(duì)，營(yíng)造互相競(jìng)爭(zhēng)、互相幫助的學(xué)習(xí)氛圍，學(xué)生在做項(xiàng)目過(guò)程中攜手合作，彌補(bǔ)相互間的不足，遇到問(wèn)題大家一起討論解決，這讓學(xué)生體會(huì)到團(tuán)隊(duì)的重要性，做到共同進(jìn)步。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)的學(xué)生分工明確，每人負(fù)責(zé)項(xiàng)目的某一部分，使學(xué)生真正參與到項(xiàng)目中，整個(gè)項(xiàng)目的完成，離不開(kāi)每一個(gè)學(xué)生，學(xué)生為使項(xiàng)目不會(huì)因?yàn)樽约贺?fù)責(zé)的部分沒(méi)有完成而主動(dòng)學(xué)習(xí)，主動(dòng)查資料，可以培養(yǎng)和提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。學(xué)生團(tuán)隊(duì)的建立，應(yīng)考慮學(xué)生的專(zhuān)業(yè)，年紀(jì)，特長(zhǎng)等因素。教師確定一名隊(duì)長(zhǎng)，根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)，隊(duì)長(zhǎng)可以自己招學(xué)生，實(shí)現(xiàn)學(xué)生管理學(xué)生。參加醫(yī)療與服務(wù)機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作賽項(xiàng)，筆者選擇了5名學(xué)生，隊(duì)長(zhǎng)由09級(jí)的一名學(xué)生擔(dān)任，該生組織能力比較強(qiáng)，專(zhuān)業(yè)能力也比較脫出，由他負(fù)責(zé)整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)展，匯報(bào)工作。其他學(xué)生分別是1名2009級(jí)的，2名2010級(jí)的，1名2011級(jí)的，專(zhuān)業(yè)分別是自動(dòng)化、測(cè)控、電氣。3.項(xiàng)目任務(wù)、計(jì)劃的制定團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人制定機(jī)器人項(xiàng)目工作計(jì)劃，確定工作步驟。機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的智能儀器。本次設(shè)計(jì)的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人由小組討論決定，醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人外形像輪椅，病人能夠獨(dú)自駕駛?cè)セ?yàn)室拿取報(bào)告，去門(mén)診找醫(yī)生復(fù)診，降低護(hù)士工作量及病人家屬的負(fù)擔(dān)。為使醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人更好的服務(wù)病人，該團(tuán)隊(duì)為機(jī)器人設(shè)置了兩種模式：座椅模式和病床模式，免去了病人就診、休息時(shí)需要被移動(dòng)到病床上的麻煩。機(jī)器人將現(xiàn)場(chǎng)鍵盤(pán)控制和遠(yuǎn)程控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)護(hù)士對(duì)病人的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)，機(jī)器人在前進(jìn)過(guò)程中，檢測(cè)到前方有障礙物時(shí)就會(huì)立刻停下，減少不必要的事故。同時(shí)機(jī)器人配備了機(jī)械手，可以幫助病人取物品，最大程度幫助病人。根據(jù)團(tuán)隊(duì)中學(xué)生的專(zhuān)業(yè)、特長(zhǎng)等分配任務(wù)，負(fù)責(zé)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的學(xué)生需要畫(huà)圖紙、電焊等來(lái)完成機(jī)器人結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、機(jī)械手的設(shè)計(jì)；電路設(shè)計(jì)的學(xué)生制作包括單片機(jī)電路、電源穩(wěn)壓電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、紅外避障電路、鍵盤(pán)輸入電路；測(cè)控專(zhuān)業(yè)的學(xué)生負(fù)責(zé)電路的測(cè)試、場(chǎng)地的制作等工作；程序編寫(xiě)的學(xué)生，完成程序的設(shè)計(jì)、調(diào)試；控制界面的設(shè)計(jì)由另外一個(gè)學(xué)生負(fù)責(zé)，主要是VB編寫(xiě)上位機(jī)、WIFI攝像頭的調(diào)試、藍(lán)牙通信的調(diào)試。根據(jù)機(jī)器人項(xiàng)目的特點(diǎn)，學(xué)生在制作過(guò)程中可適當(dāng)?shù)刈饕恍┱{(diào)整。根據(jù)項(xiàng)目完成的時(shí)間確定工作步驟，進(jìn)行時(shí)間分配。最終得到教師的認(rèn)可才能執(zhí)行。4.項(xiàng)目制作學(xué)生自己確定各自在小組中的分工，然后按照已確立的工作步驟和程序工作?；跈C(jī)器人項(xiàng)目的作品成果形式多種多樣，可以是調(diào)查報(bào)告、實(shí)物模型、演講稿、論文等。通過(guò)展示作品成果，可反映學(xué)生在項(xiàng)目完成過(guò)程中所掌握的技能。本次設(shè)計(jì)的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人成果包括機(jī)器人模型一個(gè)、機(jī)器人設(shè)計(jì)與使用說(shuō)明書(shū)一份、演講稿一份。在本項(xiàng)目比賽結(jié)束后，指導(dǎo)學(xué)生按照他們?cè)O(shè)計(jì)的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人撰寫(xiě)論文、申請(qǐng)專(zhuān)利。5.項(xiàng)目檢查評(píng)估整個(gè)項(xiàng)目檢查評(píng)估采用答辯的形式向教師匯報(bào)，首先由隊(duì)長(zhǎng)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行匯報(bào)總結(jié)，再由隊(duì)員對(duì)自己負(fù)責(zé)的工作進(jìn)行匯報(bào)和自我評(píng)估，并且對(duì)設(shè)計(jì)的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人進(jìn)行展示，教師根據(jù)團(tuán)隊(duì)成員的表現(xiàn)、研究成果表述和作品的展示進(jìn)行檢查，為到現(xiàn)場(chǎng)比賽作準(zhǔn)備。針對(duì)項(xiàng)目中出現(xiàn)的問(wèn)題，師生共同討論，教師引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題，解決問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)對(duì)比師生評(píng)價(jià)結(jié)果，找出造成結(jié)果差異的原因6.項(xiàng)目資料歸檔或應(yīng)用為使學(xué)生養(yǎng)成良好的習(xí)慣，項(xiàng)目結(jié)束后，教師監(jiān)督學(xué)生將項(xiàng)目工作資料整理歸檔，材料包括項(xiàng)目申報(bào)書(shū)、進(jìn)度表、機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)圖、程序設(shè)計(jì)流程、機(jī)器人控制程序、項(xiàng)目結(jié)項(xiàng)書(shū)、項(xiàng)目報(bào)告講義等。
機(jī)器人項(xiàng)目教學(xué)的成果
從“離網(wǎng)”向“并網(wǎng)”的跨越
光伏并網(wǎng)發(fā)電是當(dāng)今世界光伏發(fā)電的主要發(fā)展方向，是光伏技術(shù)步入大規(guī)模發(fā)電階段，成為電力工業(yè)組成部分之一的重大技術(shù)步驟。許多統(tǒng)計(jì)資料表明，近幾年來(lái)世界光伏并網(wǎng)發(fā)電市場(chǎng)發(fā)展迅速，光伏并網(wǎng)發(fā)電的裝機(jī)容量從1 996年的7MWp上升到2000年的140MWp，光伏并網(wǎng)發(fā)電在光伏行業(yè)中的市場(chǎng)比例也從1 996年的10％上升到2000年的50％，2007年光伏并網(wǎng)發(fā)電的市場(chǎng)比例已達(dá)到80％。而在中國(guó)，光伏發(fā)電也將在未來(lái)的電力供應(yīng)中扮演重要的角色，其累計(jì)裝機(jī)容量預(yù)計(jì)至201 0年將達(dá)600MWp，2020年將達(dá)到30GWp，2050年將達(dá)到100GWp。根據(jù)電力科學(xué)院預(yù)測(cè)，到2050年，中國(guó)可再生能源發(fā)電將占到全國(guó)總電力裝機(jī)的25％，其中光伏發(fā)電則占到5％。顯而易見(jiàn)，光伏并網(wǎng)發(fā)電已經(jīng)是大規(guī)模光伏發(fā)電的主要趨勢(shì)。
早在上世紀(jì)80年代，合肥工業(yè)大學(xué)已經(jīng)開(kāi)展起太陽(yáng)能光伏與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究，張興就是在那個(gè)時(shí)候走入合肥工業(yè)大學(xué)校門(mén)的。在這所留下他半生印記的學(xué)校里，不僅走過(guò)了從學(xué)士到博士的求學(xué)之路，而且也撇下了攻關(guān)，探索的辛勤汗水。他對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的研究，源于1 997年新疆新能源研究所原所長(zhǎng)王國(guó)華研究員在合肥工業(yè)大學(xué)的一次講學(xué)。在那次講學(xué)中，張興對(duì)歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家正在興起的光伏并網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)生了濃厚的興趣，當(dāng)時(shí)，我國(guó)的光伏發(fā)電技術(shù)與產(chǎn)業(yè)還是針對(duì)技術(shù)相對(duì)落后的光伏離網(wǎng)系統(tǒng)，很少有人關(guān)注技術(shù)新穎且有一定難度的光伏并網(wǎng)技術(shù)。盡管深知其中的挑戰(zhàn)，張興卻從未想過(guò)低頭，他抓住光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的并網(wǎng)逆變器這一核心技術(shù)，開(kāi)始了潛心的研究。經(jīng)過(guò)一年多的努力，他終于成功研制了500W光伏并網(wǎng)樣機(jī)。在1 998年的全國(guó)光伏年會(huì)上，該樣機(jī)一經(jīng)展出即引起了同行的高度關(guān)注。在此基礎(chǔ)上，1999年，張興教授又與新疆新能源研究所開(kāi)展了技術(shù)合作，共同承擔(dān)起自治區(qū)的科技攻關(guān)項(xiàng)目。當(dāng)時(shí)，逆變電源專(zhuān)家曹仁賢創(chuàng)辦的合肥陽(yáng)光電源有限公司起步不久，雖然主打產(chǎn)品主要是離網(wǎng)型光伏逆變器，但他還是給予了這一項(xiàng)目充分的肯定和支持。在共同的努力下，該項(xiàng)目組于2000年成功開(kāi)發(fā)出3kW工程化樣機(jī)，并在新疆鄯善縣成功地進(jìn)行了應(yīng)用測(cè)試，取得了預(yù)期性能。隨之，在經(jīng)過(guò)一年多的試運(yùn)行之后，2001年，該項(xiàng)目順利通過(guò)了新疆維吾爾自治區(qū)組織的專(zhuān)家鑒定，得到了一致的好評(píng)。
而正是這個(gè)項(xiàng)目的成功，拉開(kāi)了張興教授與合肥陽(yáng)光電源有限公司產(chǎn)學(xué)研合作的帷幕。此后，國(guó)家“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“并網(wǎng)光伏發(fā)電用系列逆變器的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)”、科技部新能源行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目等諸多科技攻關(guān)項(xiàng)目在他們的攜手并進(jìn)下，得以產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐，同時(shí)建造了多個(gè)并網(wǎng)光伏示范電站，其中，科技部新能源行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目“60kW光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用與研究”項(xiàng)目獲得新疆維吾爾自治區(qū)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
與“陽(yáng)光”同行
“陽(yáng)光”，一個(gè)聽(tīng)起來(lái)倍感明媚的詞語(yǔ)。而在電源領(lǐng)域，這一個(gè)詞語(yǔ)則讓人聯(lián)想起我國(guó)知名的新能源發(fā)電電源專(zhuān)業(yè)制造商――合肥陽(yáng)光電源有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“陽(yáng)光電源”)。
自1 997年成立以來(lái)，陽(yáng)光電源專(zhuān)注于可再生能源發(fā)電產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)，囊括了光伏發(fā)電電源、風(fēng)力發(fā)電電源、回饋式節(jié)能負(fù)載、電力系統(tǒng)電源等系列產(chǎn)品，曾成功參與北京奧運(yùn)鳥(niǎo)巢、上海世博會(huì)、三峽工程，全球環(huán)境基金可再生能源項(xiàng)目、西班牙MaIaga 5MW大型光伏電站，英國(guó)和法國(guó)小型風(fēng)力并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目、青藏鐵路等重大工程，獲得了國(guó)內(nèi)外業(yè)界的一致好評(píng)。多年來(lái)，陽(yáng)光電源先后獲得“安徽省優(yōu)秀民營(yíng)科技企業(yè)”、“安徽名牌產(chǎn)品”、“優(yōu)秀創(chuàng)新企業(yè)”，“安徽省‘115’產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”、國(guó)家發(fā)改委REDP項(xiàng)目“技術(shù)進(jìn)步優(yōu)秀項(xiàng)目獎(jiǎng)”，“太陽(yáng)能光伏產(chǎn)品金太陽(yáng)認(rèn)證”等榮譽(yù)，是安徽省可再生資源電源工程技術(shù)研究中心依托單位、安徽省研究生產(chǎn)學(xué)研示范基地。
同樣，經(jīng)過(guò)二十余年的努力，合肥工業(yè)大學(xué)在太陽(yáng)能光伏與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)等可再生能源發(fā)電技術(shù)方面也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，如今，不僅擁有電力電子與電力傳動(dòng)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科、教育部光伏工程研究中心，還進(jìn)入了國(guó)家培育優(yōu)勢(shì)重點(diǎn)學(xué)科的“111計(jì)劃”，成為“可再生能源并網(wǎng)發(fā)電國(guó)家級(jí)創(chuàng)新引智基地”。而在可再生能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的科學(xué)研究中，張興教授與陽(yáng)光電源的產(chǎn)學(xué)研合作尤其值得稱(chēng)道。
從1 999年共同開(kāi)展新疆維吾爾自治區(qū)的科技攻關(guān)項(xiàng)目開(kāi)始，他們的產(chǎn)學(xué)研合作已經(jīng)整整十年。十年間，他們聯(lián)手創(chuàng)造了不少成績(jī)，近年來(lái)更是成果選出。
“上海電力局奉賢10kW光伏屋頂示范工程項(xiàng)目”屬于上海電力局新能源發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目，工程于2003年3月建成并投入運(yùn)行，2004年7月通過(guò)專(zhuān)家鑒定，是上海首個(gè)全部采用國(guó)產(chǎn)化技術(shù)的光伏屋頂并網(wǎng)示范系統(tǒng)，該系統(tǒng)所用的1臺(tái)10kW三相并網(wǎng)逆變器即由張興課題組與陽(yáng)光電源聯(lián)合研制。
他們合作的“并網(wǎng)光伏發(fā)電用系列逆變器的產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目是國(guó)家科技部“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目，該項(xiàng)目于2005年2月通過(guò)科技部的專(zhuān)家鑒定。其成功研發(fā)解決了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的關(guān)鍵部件逆變器的產(chǎn)業(yè)化難點(diǎn)，推進(jìn)了我國(guó)并網(wǎng)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，如今，該項(xiàng)目系列產(chǎn)品已在陽(yáng)光電源實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，并定型了多種規(guī)格的并網(wǎng)逆變器產(chǎn)品。
隨即，在國(guó)家科技部新能源行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目“新疆烏魯木齊大型光伏并網(wǎng)工程”研發(fā)中，張興課題組承擔(dān)起72臺(tái)60kW并網(wǎng)逆變器的系統(tǒng)及控制設(shè)計(jì)任務(wù)，而陽(yáng)光電源則對(duì)逆變系統(tǒng)的制造，現(xiàn)場(chǎng)安裝與調(diào)試工作進(jìn)行了全權(quán)負(fù)責(zé)。2004年12月，該工程完滿建成并投入運(yùn)行，2006年3月，通過(guò)科技部驗(yàn)收及專(zhuān)家鑒定。經(jīng)鑒定，該項(xiàng)目采用可調(diào)度型并網(wǎng)發(fā)電結(jié)構(gòu)，并具有并網(wǎng)發(fā)電、蓄電池充放電和獨(dú)立逆變?nèi)剡\(yùn)行功能，省略了常規(guī)的充電控制器，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，大大提高了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的性價(jià)比，是當(dāng)時(shí)新疆地區(qū)最大且功能最為先進(jìn)的光伏并網(wǎng)示范工程，其成果被授予新疆維吾爾自治區(qū)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
此外，在“上海生態(tài)示范園光伏屋頂工程”、安徽省科技攻關(guān)項(xiàng)目“合肥陽(yáng)光電源30kW光伏屋頂示范工程項(xiàng)目”以及
科技部科技攻關(guān)推廣項(xiàng)目“上海崇明30kW光伏屋頂示范工程”研發(fā)中，他們的表現(xiàn)也不負(fù)眾望。
“非?！弊非?/p>
電力電子與新能源應(yīng)用技術(shù)的多年研發(fā)、與陽(yáng)光電源十年的產(chǎn)學(xué)研合作，點(diǎn)點(diǎn)滴滴的付出，張興教授用自己的智慧和汗水寫(xiě)出了一個(gè)不一般的科研生涯。
在風(fēng)力發(fā)電研究方面，其MW級(jí)變流器作為核心技術(shù)一直被外國(guó)壟斷，其國(guó)產(chǎn)化的路途極其艱辛和富有挑戰(zhàn)性，2004年，張興教授與陽(yáng)光電源再度聯(lián)手進(jìn)行科技攻關(guān)，他們首先完成了安徽省“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“風(fēng)力發(fā)電用交直交并網(wǎng)變流器”，并獲得安徽省2006年度科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。接著，作為課題負(fù)責(zé)人之一，張興教授與陽(yáng)光電源聯(lián)合申報(bào)并獲得了“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃“大功率風(fēng)電機(jī)組研制與示范”的兩個(gè)重大項(xiàng)目的資助――“1 5MW以上直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)及變流器的研制與產(chǎn)業(yè)化”與“1，5MW以上雙饋式風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)及變流器的研制與產(chǎn)業(yè)化”。經(jīng)過(guò)大家不懈的努力，目前，MW級(jí)雙饋型與直驅(qū)型風(fēng)機(jī)變流器基本實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，部分機(jī)型已經(jīng)批量向整機(jī)廠商供貨。
在柔性直流輸電變流與控制研究方面，張興教授著眼于柔性直流輸電技術(shù)與風(fēng)力發(fā)電相結(jié)合，對(duì)安徽省自然基金項(xiàng)目“電網(wǎng)異常條件下風(fēng)場(chǎng)柔性直流輸電網(wǎng)側(cè)變流器控制策略研究”進(jìn)行了攻關(guān)研究。與此同時(shí)，在合肥工業(yè)大學(xué)本科評(píng)建項(xiàng)目的支持下，他自主研發(fā)成功了一套1 5kW柔性直流輸電變流及控制系統(tǒng)研究平臺(tái)。
在PWM整流器技術(shù)研究方面，張興教授完成了包括HT--7u超導(dǎo)托卡馬克等離子移快控電源、蓄電池雙向饋電電源、背靠背雙向變流器等多項(xiàng)研究成果，并在其博士學(xué)位論文基礎(chǔ)上，由“電氣自動(dòng)化新技術(shù)叢書(shū)”編委會(huì)資助并由機(jī)械工業(yè)出版社出版了《PWM整流器及控制》學(xué)術(shù)專(zhuān)著，該學(xué)術(shù)專(zhuān)著在新能源并網(wǎng)發(fā)電的逆變器研究與應(yīng)用領(lǐng)域得到了學(xué)術(shù)界專(zhuān)家學(xué)者的肯定并被廣泛引用。
在積極進(jìn)行科研攻關(guān)的同時(shí)，張興教授還將大量精力投入到特色實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中。2006年，他主持完成了“合肥工業(yè)大學(xué)風(fēng)力發(fā)電變流器及其控制實(shí)驗(yàn)室”的建設(shè)，其主要包括“250kW中低壓雙饋、交流異步全功率風(fēng)力發(fā)電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)”、“永磁同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)”，以及分布式發(fā)電系統(tǒng)中的“風(fēng)力發(fā)電模擬平臺(tái)”，“柔性直流輸電變流及控制系統(tǒng)研究平臺(tái)”等。而他與陽(yáng)光電源合作，還為該公司建成了“2MW雙饋型風(fēng)力發(fā)電變流器試驗(yàn)平臺(tái)”、“2MW同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電變流器試驗(yàn)平臺(tái)”。這些實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)基本上涵蓋了張興教授及其團(tuán)隊(duì)近年來(lái)的大部分成果，在這些成果的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)深入地自主研制，這些平臺(tái)已經(jīng)開(kāi)始發(fā)揮各自的功用，不僅大大促進(jìn)了合肥工業(yè)大學(xué)新能源應(yīng)用及其電力電子研究技術(shù)的發(fā)展，使其成為全國(guó)高校風(fēng)力發(fā)電變流器研究條件一流的單位，也為國(guó)家支撐項(xiàng)目的取得與完成提供了良好的研究條件與基礎(chǔ)。
經(jīng)過(guò)多年的拼搏，張興教授不僅在風(fēng)力、太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電的變流器技術(shù)的研究和工程應(yīng)用方面取得眾多的成果，積累了大量研究與工程經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也為陽(yáng)光電源以及電力電子行業(yè)輸送了一批高素質(zhì)人才。從當(dāng)年初次涉足光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)，到如今的MW級(jí)風(fēng)電變流器的研制成功，在太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)、風(fēng)力發(fā)電變流控制與驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的多年研究，使他和團(tuán)隊(duì)得到了錘煉和成長(zhǎng)，逐漸發(fā)展為一支擁有2名教授、2名副教授、3名博士畢業(yè)的青年科研骨干教師以及近30名博士、碩士研究生的優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)，在一起，他們總是能形成一股強(qiáng)大的科研力量。而與陽(yáng)光電源長(zhǎng)期的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)合作，其科研水平經(jīng)受了考驗(yàn)，更是得到了升華。