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電氣與自動化工程論文范文第1篇

關(guān)鍵詞：電氣自動化技術(shù)；變電站綜合自動化；電力系統(tǒng) ；發(fā)展前景；自動化控制

中圖分類號： F407.61 文獻標(biāo)識碼： A

一．引言

自動控制技術(shù)正趨向于智能化、最優(yōu)化、協(xié)調(diào)化、適應(yīng)化、區(qū)域化發(fā)展,在設(shè)計分析上日益要求面對多機系統(tǒng)模型來處理問題。在理論工具上越來越多地借助于現(xiàn)代控制理論。在控制手段上日益增多了微機、電力電子器件和遠程通信的應(yīng)用，保證了控制操作的高可靠性。在研究人員的構(gòu)成上益需要多“兵種”的聯(lián)合作戰(zhàn)。。電氣自動化讓各個行業(yè)都走進了現(xiàn)代的、先進的生產(chǎn)方式與管理領(lǐng)域，走入了自動化發(fā)展階段。電力系統(tǒng)的發(fā)展使對電力的生產(chǎn)、傳輸及計量等提出了更高的要求，因此，將自動化技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)是行業(yè)發(fā)展的必要，自動化技術(shù)也是電力行業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮出越來越重要的作用。

二．變電站綜合自動化研究的主要內(nèi)容

對110kv及以上電壓等級變電站，以服務(wù)于電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行為中心。通過先進的計算機技術(shù)、通信技術(shù)的應(yīng)用，為新的保護和控制技術(shù)采用提供技術(shù)支持，解決過去能解決的變電站監(jiān)視、控制問題，促進各專業(yè)在技術(shù)上、管理上配合協(xié)調(diào)，為電網(wǎng)自動化進一步發(fā)展提供基礎(chǔ)，提高變電站安全、可靠和穩(wěn)定運行水平。如，采集高壓電器設(shè)備本身的監(jiān)視信息，斷路器、變壓器和避雷器等的絕緣和狀態(tài)等；采集繼電保護和故障錄波器等裝置完成的各種故障前后瞬態(tài)電氣量和狀態(tài)量的記錄數(shù)據(jù)，將這些信息傳送給調(diào)度中心，以便為電氣設(shè)備的監(jiān)視和制定檢修計劃、事故分析提供原始數(shù)據(jù)。對新建變電站取消常規(guī)的保護、測量監(jiān)視、控制屏，全面實現(xiàn)變電站綜合自動化，實現(xiàn)少人值班逐步過渡到無人值班；對老變電站在控制、測量監(jiān)視等進行技術(shù)改造，以達到少人和無人值班的目的。

對35KV及以下電壓等級變電站，以提高供電安全與供電質(zhì)量，改進和提高用戶服務(wù)水平為重點。側(cè)重于利用變電站綜合自動化系統(tǒng)，對變電站的二次設(shè)備進行全面的改造，取消的保護、測量、監(jiān)視和控制屏，全面實現(xiàn)變電站綜合自動化，以提高變電站的監(jiān)視和控制技術(shù)水平，改進管理，加強用戶服務(wù)，實現(xiàn)變電站無人值班。

1. 變電站綜合自動化要實現(xiàn)：

（1）隨時在線監(jiān)視電網(wǎng)運行參數(shù)、設(shè)備運行狀態(tài)；自檢、自診斷設(shè)備本身的異常運行，發(fā)現(xiàn)變電站設(shè)備異常變化或裝置內(nèi)部異常時，立即自動報警并閉鎖相應(yīng)的出口，以防止事態(tài)擴大。

（2）電網(wǎng)出現(xiàn)事故時，快速采樣、判斷、決策，迅速隔離和消除事故，將故障限制在最小范圍。

（3）完成變電站運行參數(shù)在線計算、存儲、統(tǒng)計、分析報表和遠傳，保證自動和遙控調(diào)整電能質(zhì)量。

2. 變電站綜合自動化應(yīng)包括兩個方面：

（1） 橫向綜合：利用計算機手段將不同廠家的設(shè)備連在一起，替代或升級老設(shè)備。

（2） 縱向綜合：在變電站層這一級，提供信息、優(yōu)化、綜合處理分析信息和增加新的功能，增加變電站內(nèi)部和各控制中心間的協(xié)調(diào)能力。如借用人工智能技術(shù)，在控制中心間的協(xié)調(diào)能力。如借用人工智能技術(shù)，在控制中心實現(xiàn)對變電站控制和保護系統(tǒng)進行在線診斷和事件分析，或在變電站當(dāng)?shù)刈詣踊δ軈f(xié)調(diào)之下，完成電網(wǎng)故障后自動恢復(fù)。

變電站綜合自動化與一般自動化區(qū)別在于：自動化系統(tǒng)是否作為一個整體執(zhí)行保護、檢測和控制功能。

三．變電站綜合自動化系統(tǒng)的特點

變電站綜合自動化系統(tǒng)具有功能綜合化、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)微機化、測量顯示數(shù)字化、操作監(jiān)視屏幕化、運行管理智能化等特征。同傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)不同的是：各個保護、測控單元既保持相對獨立，（如繼電保護裝置不依賴于通信或其他設(shè)備，可自主、可靠地完成保護控制功能，迅速切除和隔離故障），又通過計算機通信的形式，相互交換信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，協(xié)調(diào)配合工作，減少了電纜和沒備配置，增加了新的功能，提高了變電站整體運行控制的安全性和可靠性。

1. 功能綜合化。

變電站綜合自動化系統(tǒng)是各技術(shù)密集，多種專業(yè)技術(shù)相互交叉、相互配合的系統(tǒng)。它是建立在計算機硬件和軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它綜合了變電站內(nèi)除一次設(shè)備和交、直流電源以外的全部二次設(shè)備。

2. 分級分布式微機化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)和各功能模塊由不同配置的單片機或微型計算機組成，采用分布式結(jié)構(gòu)，通過網(wǎng)絡(luò)、總線將微機保護、數(shù)據(jù)采集、控制等各子系統(tǒng)連接起來，構(gòu)成一個分級分布式的系統(tǒng)。一個綜合自動化系統(tǒng)可以有十幾個甚至幾十個微處理器同時并行工作，實現(xiàn)各種功能。

3. 測量顯示數(shù)字化。

用CRT顯示器上的數(shù)字顯示代替了常規(guī)指針式儀表，直觀、明了；而打印機打印報表代替了原來的人工抄表，這不僅減輕了值班員的勞動強度，而且提高了測量精度和管理的科學(xué)性。

4. 運行管理智能化。

智能化的含義不僅是能實現(xiàn)許多自動化的功能，例如：電壓、無功自動調(diào)節(jié)，不完全接地系統(tǒng)單相接地自動選線，自動事故判別與事故記錄，事件順序記錄，制表打印，自動報警等，更重要的是能實現(xiàn)故障分析和故障恢復(fù)操作智能化，實現(xiàn)自動化系統(tǒng)本身的故障自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)等功能，這對于提高變電站的運行管理水平和安全可靠性是非常重要的，也是常規(guī)的二次系統(tǒng)所無法實現(xiàn)的。

四．發(fā)展前景

1. 電氣自動化工程系統(tǒng)的統(tǒng)一化。統(tǒng)一電氣自動化工程系統(tǒng)對電氣自動化產(chǎn)品的設(shè)計、測試、開機、維護都有重要意義。

2. 電氣自動化工程控制系統(tǒng)的市場化。產(chǎn)品想長久的發(fā)展，就要深化制造部門的體制改革，還要關(guān)注市場化的影響，以便保證產(chǎn)品能夠滿足市場的需要。同時，企業(yè)不僅要在技術(shù)的開發(fā)上投入，還要使零件的配套生產(chǎn)市場化、專業(yè)化。

3. 電氣自動化控制系統(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，成功地實現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源的共享。

4. 電氣自動化工程的生產(chǎn)將更加的安全。安全防范技術(shù)的集成化是電氣自動化工程控制系統(tǒng)的一個發(fā)展方向，重點就是保證系統(tǒng)的安全。

5. 電氣自動化工程控制系統(tǒng)的創(chuàng)新技術(shù)。在我國電氣自動化發(fā)展計劃的指導(dǎo)之下，隨著市場化的環(huán)境，不斷提升電氣自動化工程控制系統(tǒng)的創(chuàng)新能力。電氣自動化可以與地球數(shù)字化互相結(jié)合。

五．結(jié)束語

變電站自動化控制是一個多目標(biāo)、多約束的復(fù)雜的非線性控制問題。它受到電壓、無功、 時間、負荷率、負荷電壓靜態(tài)特性、運行方式、有載調(diào)壓變壓器分接頭檔位和電容器組狀態(tài)等多種因素的影響，其控制規(guī)律難以用精確的數(shù)學(xué)模型表達。綜上所述，變電站自動化系統(tǒng)的控制與操作是可靠的，它的成熟和進步還需在變電站的實際運行中不斷得到完善。

參考文獻：

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電氣與自動化工程論文范文第2篇

關(guān)鍵詞：自動化控制；信息技術(shù)；有效結(jié)合；工業(yè)技術(shù)；技術(shù)應(yīng)用

自動化控制技術(shù)對于現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展起到了重要的推動作用，成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)條件。而自動化控制則是借助于自動化設(shè)備或者裝置來實現(xiàn)操作的，包括機器、儀器以及儀表等裝置，從而代替人工操作[1]。信息技術(shù)則是現(xiàn)代化的信息傳輸方式，借助于計算機以及通信設(shè)備等來實現(xiàn)信息的快速傳播。在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程中，綜合運用了自動化控制技術(shù)和信息技術(shù)，使其成為促進現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的重要推動力[2]。該論文主要是從研究自動化控制和信息技術(shù)綜合運用的角度出發(fā)，通過其技術(shù)發(fā)展探索，從而找出其未來發(fā)展趨勢，為技術(shù)的進步提供參考性意見。

1自動化控制與信息技術(shù)分析

工業(yè)自動化控制技術(shù)對工業(yè)發(fā)展，社會進步都起到了重要作用，成為重要的推動力。分析整個工業(yè)發(fā)展進程可知，我國的傳統(tǒng)制造業(yè)自動化水平較低，對于技術(shù)的應(yīng)用和融合不足，在現(xiàn)代化工業(yè)進程中發(fā)展較為緩慢；在社會發(fā)展變化的影響之下，我國工業(yè)也開始運用自動化控制技術(shù)，逐步實現(xiàn)了自動化進程。自動化控制技術(shù)在國民經(jīng)濟發(fā)展方面做出了較大貢獻，尤其是信號制式改進技術(shù)，促進了現(xiàn)代化控制技術(shù)和信息化技術(shù)的進一步運用。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，工業(yè)自動化技術(shù)主要應(yīng)用于現(xiàn)代化的工業(yè)設(shè)備預(yù)測診斷，設(shè)備資產(chǎn)管理和操作技術(shù)等方面，還具有廣闊的發(fā)展空間，需要進一步完善自動化技術(shù)的深廣應(yīng)用。自動化儀表的闡釋，將自動化技術(shù)的應(yīng)用推到了一個新的高度，目前的發(fā)展應(yīng)用水平還較低，需要進一步加強應(yīng)用[3]。PLC技術(shù)是較為常用的工業(yè)自動化控制技術(shù)之一，通過編訂程序的方式實現(xiàn)對于電子系統(tǒng)的控制和操作，讓整個工業(yè)生產(chǎn)的過程都能夠處于自動化控制當(dāng)中。這一技術(shù)的運作流程是，在編程存儲器內(nèi)進行邏輯運算，以此實現(xiàn)對用戶進行計數(shù)，定時或者計算等方面的操作指令，而操作指令采用的是數(shù)字模擬來進行輸入和輸出的，進而實現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)控制操作。另外，還運用到了DCS技術(shù)，也可以稱之為集散控制系統(tǒng)，采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進行過程全面管控，促進現(xiàn)代化控制技術(shù)的升級運用。還應(yīng)當(dāng)注意的是，這些技術(shù)的運用還需要其他現(xiàn)代化高新技術(shù)的配合運用，綜合發(fā)揮作用才能夠確保自動化控制技術(shù)的有效運用，確保工業(yè)自動化控制能夠高效、開放運行，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的分散控制，集中操作和分級管理以及靈活配置的功能。例如：工業(yè)PC，這是一種分布式的系統(tǒng)基礎(chǔ)技術(shù)，比原有的PLC，DCS系統(tǒng)更加先進，具有很強的替代性。具體來說，工業(yè)PC能夠?qū)崿F(xiàn)私人定制，提供更具有針對性的服務(wù)器模式，兼容客戶機，服務(wù)器機，以通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)從而實現(xiàn)管控融合的自動化控制操作。這些技術(shù)的推廣應(yīng)用，促進了現(xiàn)代化工業(yè)水平的提升，實現(xiàn)了工業(yè)企業(yè)內(nèi)部的資源共享和信息交流，使得信息的作用得到了有效發(fā)揮[4]。信息技術(shù)對于工業(yè)發(fā)展具有重要的推動作用，在現(xiàn)代化社會當(dāng)中，更是必不可少的技術(shù)手段。但是，傳統(tǒng)工業(yè)也具有自身的優(yōu)勢，在某些方面是自動化技術(shù)所不能取代的。國家的發(fā)展，尤其是工業(yè)的發(fā)展，代表著一個國家經(jīng)濟發(fā)展的水平，在信息化時代，要充分運用信息化技術(shù)的手段來促進工業(yè)發(fā)展，提升工業(yè)的質(zhì)量和水平，促進傳統(tǒng)工業(yè)與現(xiàn)代化技術(shù)的融合運用。

2自動化控制與信息技術(shù)的有效結(jié)合應(yīng)用研究

2.1自動化控制與信息技術(shù)的有效結(jié)合在工程機械應(yīng)用分析

(1)高精度GPS系統(tǒng)的應(yīng)用。這一系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢在于高精度，可以精細化到厘米級別，其技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)是GPS差分技術(shù)，并與其他多種技術(shù)相結(jié)合使用，包括全站儀，多傳感技術(shù)，激光以及超聲波等技術(shù)，同時，系統(tǒng)中的虛擬儀表又可以幫助實現(xiàn)對于施工工地的信息模擬功能，能夠在施工前提供工地的三維圖形，機器三維坐標(biāo)等內(nèi)容。因此，施工工地應(yīng)用這一系統(tǒng)能夠提高施工效率和精準(zhǔn)度，在大型施工現(xiàn)場中的多種機器同時作業(yè)過程中成效顯著。這也就帶來了施工管理方面的提升，促進了施工效率的有效提高[5]。(2)閉路監(jiān)視系統(tǒng)以及超聲波后障礙探測系統(tǒng)應(yīng)用。這主要應(yīng)用于大型工程機械中的系統(tǒng)，主要功能是：保證司機的安全高效作業(yè)，其工作原理是：隨時為司機提供音頻和視頻信號，與此同時，微機監(jiān)控和自動報警集中系統(tǒng)這兩大系統(tǒng)，對于機器的故障處理方面具有明顯效果，主要表現(xiàn)在：縮短維修程序，提高效率。(3)自動化控制的應(yīng)用。中央微處理機是進行自動化控制的樞紐，其重要功能主要表現(xiàn)在：一方面，接收司機室中的所有操縱裝置的相關(guān)指令信息，這些信息的傳遞是通過電位計以電流的形式來傳送給中央微處理機的；另一方面，微處理機將所接收到的信號又進行了轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)給各自對應(yīng)的閥，從而利用這些信號來開啟閥。微處理機的功能實現(xiàn)依賴的是既定程序的芯片，通過芯片程序的啟動可以保證泵能夠具有足夠的功率。

2.2自動化控制與信息技術(shù)的有效結(jié)合在電氣工程應(yīng)用

(1)地球數(shù)字化技術(shù)。地球數(shù)字化技術(shù)是一種綜合運用的技術(shù)類型，表現(xiàn)為電氣自動化工程和信息技術(shù)兩大技術(shù)的結(jié)合，其功能實現(xiàn)途徑是：基于電氣自動化技術(shù)，可以實現(xiàn)將地球所有的數(shù)據(jù)信息都能夠以坐標(biāo)的形式來呈現(xiàn)，這些信息的精準(zhǔn)度非常高，這是基于信息技術(shù)來實現(xiàn)海量精準(zhǔn)信息的動態(tài)多維呈現(xiàn)，最終使得地球通過技術(shù)形式轉(zhuǎn)化為電氣自動化數(shù)字的形式。這些信息在集中之后存儲進計算機網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，那么，通過信息的調(diào)取和系統(tǒng)運行就可以獲取任何人的精準(zhǔn)地理坐標(biāo)，從而獲取詳細的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容。(2)現(xiàn)場總線技術(shù)。這一技術(shù)的產(chǎn)生背景是，現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)主導(dǎo)的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是電氣自動化工程控制系統(tǒng)基礎(chǔ)應(yīng)用，在不斷地應(yīng)用處理過程中，促進了電氣設(shè)備的自動化和智能化發(fā)展趨勢，從而進一步產(chǎn)生了現(xiàn)場總線技術(shù)。因此，這一系統(tǒng)屬于經(jīng)驗積累性的應(yīng)用，相當(dāng)于連接了企業(yè)基層設(shè)施的通信互聯(lián)，促進了上下溝通實現(xiàn)。

2.3自動化控制與信息技術(shù)的有效結(jié)合在工業(yè)生產(chǎn)控制應(yīng)用

(1)信息化技術(shù)呈現(xiàn)出過程檢測儀表和執(zhí)行器往數(shù)字化，智能化和柔性智能化以及網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢。該技術(shù)的發(fā)展依托于人工智能理論和方法，通過擬人智能功能向固態(tài)傳感器以及智能傳送器發(fā)出信號，促進其精準(zhǔn)化操作。智能閥門定位器由于是由微控制器所控制的，而這種控制器的精準(zhǔn)度極高，可以實現(xiàn)的功能有：組態(tài)控制參數(shù)，線性分程控制和等百分比等特性修正，表現(xiàn)出極強的智能化操作特性。(2)有很多控制軟件和控制系統(tǒng)都在進一步的完善和強化之中，主要包括：生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MEC)，供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)(SCM)，企業(yè)資源計劃系統(tǒng)(ERP)，CAD、CAM、CAP等,這些系統(tǒng)和技術(shù)的升級都不是單獨進行的，而是與其他系統(tǒng)相連同步升級的。

3結(jié)語

自動化控制與信息技術(shù)的有效結(jié)合對于工業(yè)技術(shù)發(fā)展有著重要的促進作用，是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的必要條件。在未來自動化控制與信息技術(shù)的有效結(jié)合需要進一步智能化水平，借助大數(shù)據(jù)和云網(wǎng)絡(luò)，提升信息控制能力，從而讓工業(yè)自動化獲得新發(fā)展。

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電氣與自動化工程論文范文第3篇

關(guān)鍵詞：電氣工程；自動化控制；智能化技術(shù)

0引言

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與通信技術(shù)都與信息技術(shù)相結(jié)合，特別是智能化技術(shù)的運用，使電氣自動化控制實現(xiàn)了智能化運行。特別是目前的企業(yè)中普遍使用了自動化技術(shù)，使電氣工程的運行效率有所提高，而且運行質(zhì)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(yè)運營的穩(wěn)定，而且還可以發(fā)揮智能遠程控制的作用，保證了生產(chǎn)安全。智能化技術(shù)使得電氣自動化控制功能得以充分發(fā)揮，使得電氣設(shè)備處于良性的運行狀態(tài)。

1目前電氣工程自動化控制技術(shù)的應(yīng)用情況

中國電氣工程自動化控制所發(fā)揮的作用是有目共睹的，很多企業(yè)都采用這種控制方式，可以提高自動化控制質(zhì)量，控制效率也得以提高[1]。設(shè)備的自動化運行是目前的技術(shù)發(fā)展趨勢，而且隨著自動化技術(shù)的不斷升級，自動化控制作用的充分發(fā)揮，使得產(chǎn)品的性能得以充分發(fā)揮。中國的電子工程發(fā)展中，自動化技術(shù)起到了引領(lǐng)作用，多年的發(fā)展進程中，電氣工程自動化技術(shù)適應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域的需求不斷地升級，也使得該技術(shù)應(yīng)用越來越得廣泛。從目前的電氣自動化工程的應(yīng)用情況來看，廣泛應(yīng)用的系統(tǒng)包括分布式控制系統(tǒng)（distributedcontrolsystem），簡稱“DCS”、IE語言系統(tǒng)、WindowsNT系統(tǒng)，電氣自動化控制系統(tǒng)以及自動控制系統(tǒng)[2]。這些系統(tǒng)處于自動化運行狀態(tài)，其中，電氣自動化控制系統(tǒng)為集中控制，自動控制系統(tǒng)為信息集成化控制。分布式控制系統(tǒng)的優(yōu)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(tǒng)，所使用的是傳統(tǒng)的儀表設(shè)備。要保證系統(tǒng)安全穩(wěn)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(shù)維護不到位而導(dǎo)致系統(tǒng)運行故障，特別是設(shè)備的維修難度比較高，就更增加了系統(tǒng)運行故障的發(fā)生率。IE語言系統(tǒng)是可視化的語音控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)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(wǎng)頁內(nèi)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(wǎng)頁，之后在網(wǎng)頁上點擊鼠標(biāo)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(diào)整語言編碼。具體的操作方式是，在網(wǎng)頁上按一下鼠標(biāo)右鍵，選擇“[編碼”，用手動操作的方式選擇相應(yīng)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(tǒng)，可以使得電氣工程設(shè)備運行中進行可視化操作。WindowsNT（WindowsNewTechnology），是可以進行PC操作的系統(tǒng)，主要是用于計算機網(wǎng)絡(luò)操作、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等等。WindowsNT與通信服務(wù)集成。微軟公司給予原有的系統(tǒng)開發(fā)了“新技術(shù)”，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(yīng)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(dāng)進入到后期的技術(shù)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(tǒng)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(jiān)控下運行的，這樣就會導(dǎo)致主機的運行空間減小了，自動控制系統(tǒng)所具備的性能也會受到影響。這就必然會導(dǎo)致系統(tǒng)在運行中可靠性比較低，很容易產(chǎn)生故障[4]。信息集成化的電氣自動化控制系統(tǒng)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(tǒng)運行情況，對于故障發(fā)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(tǒng)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(zhǔn)確率。

2電氣工程自動化控制應(yīng)用智能化技術(shù)所具備的特點

2.1智能化技術(shù)可以實現(xiàn)無人化超控

智能化技術(shù)的優(yōu)勢在于，任何情況下都能夠得到認(rèn)可。在對電氣工程自動化控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)中，所調(diào)節(jié)的是魯棒性（Robustness）、下降的時間和系統(tǒng)響應(yīng)的時間。通過對各項參數(shù)的調(diào)整，就可以將自動化控制工作調(diào)整到自己所需要的狀態(tài)[5]。智能化技術(shù)環(huán)境下，電氣設(shè)備得到調(diào)節(jié)，就可以實行自我控制的作用，由此，實現(xiàn)無人化操作控制，人力成本得以降低。

2.2智能化技術(shù)并不需要控制模型

智能化技術(shù)的優(yōu)勢在于，使得自動化控制器的安全系數(shù)有所提高，面對復(fù)雜的動態(tài)方程，不會產(chǎn)生難以控制的現(xiàn)象。與傳統(tǒng)的控制模型相比，自動化控制器應(yīng)用智能化技術(shù)，工作效率都會有所提高，而且還能夠?qū)ξ磥淼倪\行情況作出預(yù)測。

2.3使用智能化技術(shù)對于不同數(shù)據(jù)的處理存在著一致性

智能化技術(shù)對于不同數(shù)據(jù)的處理，所使用的是智能化控制器，無論是輸入任何的的數(shù)據(jù)，都可以做出準(zhǔn)確的評估。即便是一些數(shù)據(jù)不屬于是常用數(shù)據(jù)，通過運行智能化控制器也會獲得準(zhǔn)確的結(jié)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(chǎn)生不同的控制效果，要實現(xiàn)全面控制是難以實現(xiàn)的，所以，需要對該技術(shù)進一步完善。

3電氣工程自動化控制中智能化技術(shù)的應(yīng)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(tǒng)運行中，如果存在故障，就需要進行診斷。如果采用傳統(tǒng)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(zhǔn)確率不高，而且很難得到正確的病因[6]。但是，這種技術(shù)對于專業(yè)技術(shù)人員的技術(shù)要求是非常高的。如果電氣工程自動化設(shè)備存在問題，特別是在數(shù)據(jù)上存在誤差，就必然會對電氣工程自動化控制的效果產(chǎn)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(dǎo)致故障不能夠及時發(fā)現(xiàn)，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(yán)重。將智能化技術(shù)應(yīng)用于電氣工程自動化控制中，可以對系統(tǒng)進行智能化管理，而且還可以遠程控制和監(jiān)督，通過實時跟蹤進行檢測診斷，由此可以避免系統(tǒng)運行中存在潛在的問題。

3.2應(yīng)用智能化技術(shù)對電氣工程的設(shè)計進行優(yōu)化

電氣工程的設(shè)計中，如果采用傳統(tǒng)的技術(shù)，就會導(dǎo)致不斷地重復(fù)勞動，設(shè)計人員還要對設(shè)計方案進行改良，還要通過實驗試驗。很多時候，一些設(shè)計中所存在的問題，設(shè)計人員還沒有考慮到，如果涉及應(yīng)用中出現(xiàn)了問題，要將問題的原因查找出來也是非常難的，導(dǎo)致很多的問題都不能夠在有效的時間內(nèi)解決。通常從事設(shè)計工作的人員要具有非常高的專業(yè)水準(zhǔn)，不僅要精通專業(yè)知識，還要懂得相關(guān)的業(yè)務(wù)知識，對于理論知識的應(yīng)用能力是非常強的。將智能化技術(shù)應(yīng)用于電氣工程自動化控制中，就會使得原有的工作狀態(tài)發(fā)生了改變。設(shè)計工作通過運行設(shè)計軟件就可以完成，而且所有的設(shè)計信息都可以在網(wǎng)絡(luò)平臺上傳遞，由此提高了設(shè)計效率，而且設(shè)計的精準(zhǔn)性也有所提高。由于設(shè)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(jié)省大量的設(shè)計時間，而且設(shè)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(shù)控制

電氣工程控制系統(tǒng)的運行中，有很多的環(huán)節(jié)都處于控制之中。要實現(xiàn)控制的系統(tǒng)化和集成化，就要采用智能技術(shù)。智能化技術(shù)主要運行的是專家系統(tǒng)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和模糊控制，可以對電氣工程實施多層次控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制不僅層次結(jié)構(gòu)多，還可以運行反向?qū)W習(xí)算法，特別是其子系統(tǒng)中，通過判斷系統(tǒng)參數(shù)，對參數(shù)進行調(diào)控，就可以判斷轉(zhuǎn)子的速度。正是由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的優(yōu)勢性能，才能夠?qū)\行識別模式，使得信息的處理更為及時準(zhǔn)確。

4結(jié)束語

綜上所述，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進程中，信息技術(shù)起到了重要的推動作用。電氣自動化控制中，信息技術(shù)發(fā)揮著重要的作用，特別是智能化技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)了自動化控制的智能化運行。目前的電氣自動化控制設(shè)備得以廣泛應(yīng)用，主要是智能技術(shù)發(fā)揮著遠程監(jiān)督控制的作用，可以提高電氣工程自動化控制效率設(shè)備的應(yīng)用價值，電氣工程自動化控制所具備的價值都充分發(fā)揮出來。

參考文獻：

[1]李玲玲，張志全.智能化技術(shù)在電氣工程自動化控制中的應(yīng)用漫談[J].城市建設(shè)理論研究，2014（10）：2095-2104.

[2]蔣敦旗.淺議在電氣工程自動化控制中智能技術(shù)的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2014（32）：106.

[3]趙曉樂.淺談在電氣工程自動化控制中智能化技術(shù)的運用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2014（34）：849.

[4]張書春.探討基于電氣工程自動化智能化技術(shù)的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（03）：2095-2104.

[5]史東旭.電氣工程自動化控制中智能化技術(shù)的應(yīng)用探究[J].民營科技，2014（07）：1673-4033.

電氣與自動化工程論文范文第4篇

關(guān)鍵詞：電氣自動控制；高校實驗室；排放廢氣凈化系統(tǒng)；改造工程設(shè)計；排放標(biāo)準(zhǔn) 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：X701 文章編號：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.

隨著現(xiàn)代科技不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新進步，對于高?？蒲袑嶒炇业母黜椧笠膊粩嗵岣?，實驗室內(nèi)溫度、濕度、潔凈度，要求越來越高，特別是對實驗室的排放有害廢氣凈化處理更為重視，應(yīng)用范圍也越來越廣。許多的科學(xué)研究、空氣環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)好壞對現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，生產(chǎn)技術(shù)的進步有著密切的關(guān)系，論文就某高?？蒲袑嶒炇蚁盗信欧庞泻U氣凈化處理系統(tǒng)進行探討。

1 工程概況

某高?？蒲袠浅袚?dān)（教學(xué)科研的實驗）的場所。該建筑設(shè)計根據(jù)不同樓層和區(qū)域功能特點來配置相應(yīng)實驗室區(qū)域，本實驗樓共13層，每層面積約3000m2，分兩大區(qū)域?qū)嶒炇?，由兩套排放廢氣凈化處理系統(tǒng)擔(dān)任實驗室排風(fēng)廢氣凈化任務(wù)，兩套排放系統(tǒng)安裝在本樓層的天面平臺。這次改造主要針對滯后缺陷控制系統(tǒng)線路，重新設(shè)計采用PLC模塊自動控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)運行效能，確保安全運行。

2 實驗室排放廢氣凈化系統(tǒng)改造工程設(shè)計

設(shè)計流程圖如圖1所示：

3 控制系統(tǒng)的改造工程設(shè)計

3.1 系統(tǒng)控制方框流程圖

系統(tǒng)控制方框流程圖如圖2所示：

3.2 控制系統(tǒng)的改造工程設(shè)計

我們在制訂改造實驗室排放廢氣凈化系統(tǒng)建設(shè)方案中，采取新思路和新的方法，既在原來的設(shè)備基礎(chǔ)組合上，以補配置、以排風(fēng)廢氣凈化系統(tǒng)為主，配以各單元實驗室的排風(fēng)通風(fēng)柜輔助設(shè)備。

為保證控制達到國家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的要求，我們選擇采用PLC模塊與人機界面自動控制系統(tǒng)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)控系統(tǒng)，全天候全區(qū)域監(jiān)控、及時發(fā)現(xiàn)問題及時解決，針對高校實驗室各單元，使用排風(fēng)-通風(fēng)柜無規(guī)律和頻繁啟動的特點，自動控制系統(tǒng)識別實驗室單元使用通風(fēng)柜時，排風(fēng)廢氣凈化系統(tǒng)才啟動運行，反之實驗室實驗結(jié)束系統(tǒng)也自動結(jié)束，達到智能控制，從根本上解決系統(tǒng)故障率高、運行成本高、不節(jié)能、操作使用繁瑣等問題，克服了過去傳統(tǒng)的控制原理中存在系統(tǒng)設(shè)備安全無保護滯后的缺陷；

3.3 控制原理

采用PLC模塊與人機界面以及二次回路結(jié)合的控制系統(tǒng)，編寫完善的運行PLC程序，把PLC控制程序?qū)懭肽K。當(dāng)各單元實驗室要啟動排風(fēng)通風(fēng)柜時，系統(tǒng)會自動識別到各單元操作觸發(fā)啟動信號后，根據(jù)單元啟動系統(tǒng)順序要求，打開單元排風(fēng)通風(fēng)柜電動風(fēng)閥，系統(tǒng)確認(rèn)通風(fēng)電動風(fēng)閥已經(jīng)打開后，系統(tǒng)自動啟動單元通風(fēng)柜排風(fēng)電機、系統(tǒng)變頻器（主要控制輸出）主排風(fēng)電機、附塔自吸泵、排放廢氣紫外線燈管以及系統(tǒng)保護系統(tǒng)，其他實驗室單元若使用排風(fēng)通風(fēng)柜時，主系統(tǒng)會自動保持運行狀態(tài)，直至最后單元使用結(jié)束，系統(tǒng)根據(jù)關(guān)閉順序才會自動關(guān)閉。

保護系統(tǒng)會自動識別各單元電動風(fēng)閥是否有打開或關(guān)閉、單元通風(fēng)柜排風(fēng)電機、主系統(tǒng)附塔的自吸泵、主變頻器-排風(fēng)主電機、紫外線燈管、配電系統(tǒng)、等電位系統(tǒng)以及其他設(shè)備的運行情況是否正常，模塊系統(tǒng)會自動檢測到某一電氣設(shè)施正常或不正常時，系統(tǒng)會自動采取相應(yīng)的保護措施后，并在系統(tǒng)人機界面，顯示文字告知故障點，有利于快速解決故障隱患，達到系統(tǒng)安全

運行。

3.4 保護系統(tǒng)原理

保護系統(tǒng)的監(jiān)控信號，采用電流變送器，安裝在配電單元輸出端，拾起系統(tǒng)設(shè)置的信號參數(shù)，反饋給PLC模塊程序，由系統(tǒng)程序識別某個單元電氣設(shè)備是否執(zhí)行保護，達到保護目的。

3.5 系統(tǒng)的防雷、電網(wǎng)脈沖電壓、保護接零

采用等電位接法與PLC程序配合進行保護，用電流變送器接入用電零線單元，拾取零線漏電信號反饋到系統(tǒng)程序，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的允許漏電電流大小，從而啟動保護指令。

系統(tǒng)采用等電位保護系統(tǒng)和防雷器的配合，可以根本上解決低壓配電網(wǎng)中的脈沖電壓干擾、漏電保護、過負載保護以及防直擊雷、閃電雷、感應(yīng)雷、電氣設(shè)備零線過載保護等，具有針對排放廢氣凈化系統(tǒng)安裝在樓層頂層的特點，使系統(tǒng)設(shè)備和用電安全具有可靠防護措施和保護系統(tǒng)。

等電位系統(tǒng)指電源端零線與接地線直接連接，電網(wǎng)端零線與接地線形成等電位，當(dāng)配電系統(tǒng)在零線和接地線上有任何的高脈沖電壓，等電位保護系統(tǒng)就會根據(jù)我們設(shè)置的所需保護參數(shù)，自動切斷故障配電設(shè)備，并配合PLC程序-人機界面，顯示文字報警區(qū)域，可以快速自動排查故障區(qū)域，不影響其他區(qū)域運行，達到保護電氣設(shè)備。

等電位保護系統(tǒng)設(shè)計原理：系統(tǒng)采用PLC模塊，編寫自動控制程序，在各支路配電支路網(wǎng)電源總零線、總接地線上，安裝低讀數(shù)-高靈敏度的電流變送器，拾取等電位電流和電位差的信號，反饋給PLC控制系統(tǒng)程序，自動參數(shù)比較后，進行各自指令動作保護。

3.6 遺忘關(guān)閉/時間預(yù)設(shè)功能

利用PLC系統(tǒng)程序的時間指令，把我們所需要的設(shè)置時間指令，編寫在各單元的控制回路中，配合運行指令結(jié)合，形成預(yù)設(shè)置的遺忘功能指令，當(dāng)啟動了單元通風(fēng)柜運行時，而忘記關(guān)閉單元通風(fēng)柜、系統(tǒng)預(yù)設(shè)最長運行時間立即啟動計時，各單元實驗室操作啟動通風(fēng)柜運行所需要時間功能。當(dāng)某個單元操作忘記關(guān)閉通風(fēng)柜時，系統(tǒng)可事先設(shè)置最長使用時間，當(dāng)時間到了，系統(tǒng)自動會關(guān)閉，防止系統(tǒng)長時間不停運行以及不安全

隱患。

預(yù)設(shè)功能：單元操作可以預(yù)設(shè)所需要使用時間，這樣可以掌握做實驗的控制時間，有利于實驗的完整性、兼容性。把系統(tǒng)運行提高到較先進的智能控制操作，充分利用系統(tǒng)運行效率，安全穩(wěn)定、節(jié)能。

3.7 網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)控系統(tǒng)

利用網(wǎng)絡(luò)建立PLC控制系統(tǒng)-人機界面的遠程網(wǎng)絡(luò)平臺，實現(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)全天候的監(jiān)控系統(tǒng)，可以實時遠程監(jiān)控處理系統(tǒng)運行狀態(tài)，及時解決故障，確保系統(tǒng)安全

運行。

3.8 系統(tǒng)變頻器

主要控制排放廢氣凈化系統(tǒng)的主排風(fēng)機運行的變頻，可以實現(xiàn)排風(fēng)機的最佳運行效能，變頻器的控制參數(shù)，采用電流變送器拾取在各單元實驗室的通風(fēng)柜排風(fēng)電機的運行電流的信號參數(shù)，由電流變送器拾取信號-反饋PLC系統(tǒng)程序，進行比較后，指令變頻器所需要變頻參數(shù)，達到控制變頻節(jié)能效果。

4 結(jié)語

該科技樓實驗室排放廢氣凈化系統(tǒng)經(jīng)過兩年多的實際運行，從實際運行效果上看，各個實驗室的排風(fēng)通風(fēng)柜使用排放參數(shù)、智能控制以及主系統(tǒng)的排放標(biāo)準(zhǔn)、控制系統(tǒng)，在設(shè)計要求范圍內(nèi)，系統(tǒng)安全穩(wěn)定、節(jié)能、效果良好，達到了設(shè)計要求，為我國類似高校實驗室的建設(shè)提供參考和借鑒。

參考文獻

[1] 室內(nèi)環(huán)境健康消費指導(dǎo)手冊[M].

電氣與自動化工程論文范文第5篇

關(guān)鍵詞：機器人競賽；創(chuàng)新實踐；項目教學(xué)法

作者簡介：毛麗民（1981-），男，江蘇常熟人，常熟理工學(xué)院電氣與自動化工程學(xué)院，講師；劉叔軍（1962-），男，黑龍江寶清人，常熟理工學(xué)院電氣與自動化工程學(xué)院，教授。（江蘇 常熟 215500）

基金項目：本文系國家自然科學(xué)基金（項目編號：61273312）、江蘇省自然科學(xué)基金（項目編號：BK2010261）的研究成果。

中圖分類號：G642.423 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）01-0148-03

在國外院校，學(xué)生本科階段就開設(shè)了機器人啟蒙課程，使學(xué)生對機器人能夠有普遍地了解，研究生階段開設(shè)關(guān)于機器人的更深層次的課程，而國內(nèi)高校本科階段開設(shè)機器人課程的相對較少。

機器人教學(xué)與其他學(xué)科教學(xué)的最大不同之處在于，機器人教學(xué)在學(xué)習(xí)上充分滲透了研究性學(xué)習(xí)的思想，而且機器人教學(xué)實踐性非常強。實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力，培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。高校要把實踐教學(xué)和理論教學(xué)擺在同等重要的位置，要不斷改革實踐教學(xué)內(nèi)容，改進實踐教學(xué)方法。以機器人競賽、創(chuàng)新實踐為導(dǎo)向的項目教學(xué)法研究，對大學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)教育具有重要的現(xiàn)實意義。

一、項目教學(xué)方法

“給你55分鐘，你可以造一座橋嗎？”這是德國教育專家弗雷德·海因里希教授在“德國及歐美國家素質(zhì)教育報告演示會”上介紹“項目教學(xué)法”的一個實例。首先由學(xué)生或教師在現(xiàn)實中選取一個“造一座橋”的項目，學(xué)生分組對項目進行討論，并寫出各自的計劃書；接著正式實施項目——利用一種被稱為“造就一代工程師偉業(yè)”的“慧魚”模型拼裝橋梁；然后演示項目結(jié)果，由學(xué)生闡述設(shè)計思想和構(gòu)造機理；最后由教師對學(xué)生的作品進行評估。通過以上步驟，可以充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，培養(yǎng)和提高他們的動手能力、實踐能力、分析能力和綜合能力。

以機器人競賽、創(chuàng)新實踐為導(dǎo)向的項目教學(xué)法研究，就是要將項目教學(xué)法應(yīng)用到機器人的創(chuàng)新實踐中，把各項理論知識和實踐技能有機地結(jié)合，將機器人的項目分解成多個明確的目標(biāo)任務(wù)，讓學(xué)生在規(guī)定的時間里獨立完成相應(yīng)的任務(wù)，其目的在于充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生解決實際問題的綜合能力。通過實踐探索出一種能提高學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力，全方位調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性的機器人教學(xué)模式。在實施“機器人競賽、創(chuàng)新實踐為導(dǎo)向的項目教學(xué)法”時，重視機器人項目的選擇、機器人具體成果展示、教師的評估與總結(jié)、充分利用創(chuàng)新實驗室的現(xiàn)有資源并使之與現(xiàn)代化教學(xué)相結(jié)合，這是搞好“項目教學(xué)法”的關(guān)鍵。

二、機器人競賽

機器人競賽是一項很好的科技創(chuàng)新活動，形式繁多，內(nèi)容豐富。設(shè)計方案的開放性，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現(xiàn)同一個項目，通過比賽，激發(fā)其對機器人的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)他們積極探索機器人新科技，為其自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供良好的平臺。

中國機器人大賽暨RoboCup 公開賽：1999年，在RoboCup 國際委員的支持和授權(quán)下，首屆中國機器人大賽暨RoboCup 公開賽在中國重慶舉辦，目前是中國機器人最具影響力的賽事，比賽共設(shè)立12類65項賽事。機器人競賽種類多、規(guī)模大、水平高，為大學(xué)生進行創(chuàng)新實踐活動提供了很好的平臺。

“未來伙伴”杯中國智能機器人大賽（暨國際機器人滅火比賽中國賽區(qū)選拔賽），是中國人工智能機器人專業(yè)委員會等多個單位主辦的一項全國性賽事。大賽包含機器人救火大賽、機器人足球比賽、機器人創(chuàng)新大賽、機器人搜救大賽、機器人擂臺賽和機器人舞蹈戲劇大賽等6個主題項目。其中機器人救火大賽是國際賽制機器人滅火比賽（暨國際機器人滅火比賽中國賽區(qū)選拔賽）。

“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生智能汽車競賽，由教育部委托高等學(xué)校自動化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會主辦。競賽分競速賽與創(chuàng)意賽兩類比賽。自2006年首次舉辦以來，“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生智能汽車競賽已經(jīng)成功舉辦了6屆。

三、機器人實踐教學(xué)的具體實施

機器人競賽、創(chuàng)新實踐是一項很好的科技創(chuàng)新活動，機器人的趣味性易于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和研究的興趣，同時將創(chuàng)新實踐、競賽引入教學(xué)過程，使學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)和研究。

“機器人項目教學(xué)法”的一般教學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

“項目教學(xué)法”最顯著的特點是“以項目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”，改變了以往“教師講，學(xué)生聽”被動的教學(xué)模式，創(chuàng)造了學(xué)生主動參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型教學(xué)模式。

本文以參加2012年中國機器人大賽暨RoboCup 公開賽的醫(yī)療與服務(wù)機器人組的項目為例，在比賽初期確定人員，將不同專業(yè)和不同年級的學(xué)生組成一個競賽小組，研究競賽規(guī)則、制定項目方案、機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計、電路設(shè)計、程序調(diào)試，學(xué)生分工合作，過程中集思廣益、取長補短、團結(jié)協(xié)作。這種在探索中學(xué)習(xí)的過程是其他教學(xué)環(huán)節(jié)無法實現(xiàn)的，對于培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力非常重要。本文以一種醫(yī)療與服務(wù)機器人設(shè)計為導(dǎo)向的項目教學(xué)法，按照以下六個教學(xué)步驟進行：

1.項目的申請

根據(jù)學(xué)院參加機器人競賽的實際情況，中國機器人大賽暨RoboCup公開賽，作為全國最具影響力的機器人比賽。本學(xué)院主要參加了醫(yī)療服務(wù)機器人、機器人游中國、擂臺等機器人項目，學(xué)生可以針對感興趣的比賽項目，或者根據(jù)江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練計劃，申報項目，填寫申請書。教師針對學(xué)生申報的項目，分析學(xué)生的實際情況，建議選擇項目規(guī)模和難度適中的項目。

中國已經(jīng)進入了老齡化社會，而且在今后幾年內(nèi)老齡人口數(shù)量將會呈上升趨勢，老齡化將更加嚴(yán)重。老齡化使社會的勞動力減少，一些老年人不僅不能參加勞動，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的負擔(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)院時不時會有行動不便的病人需要護士和家人的攙扶。而在沒有人幫助的情況下，行動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)機器人創(chuàng)新設(shè)計與制作賽項，設(shè)計一種醫(yī)療服務(wù)機器人更好的服務(wù)病人。

2.項目團隊的建立

建立學(xué)生團隊，營造互相競爭、互相幫助的學(xué)習(xí)氛圍，學(xué)生在做項目過程中攜手合作，彌補相互間的不足，遇到問題大家一起討論解決，這讓學(xué)生體會到團隊的重要性，做到共同進步。同時，團隊的學(xué)生分工明確，每人負責(zé)項目的某一部分，使學(xué)生真正參與到項目中，整個項目的完成，離不開每一個學(xué)生，學(xué)生為使項目不會因為自己負責(zé)的部分沒有完成而主動學(xué)習(xí)，主動查資料，可以培養(yǎng)和提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。學(xué)生團隊的建立，應(yīng)考慮學(xué)生的專業(yè)，年紀(jì)，特長等因素。教師確定一名隊長，根據(jù)項目的特點，隊長可以自己招學(xué)生，實現(xiàn)學(xué)生管理學(xué)生。

參加醫(yī)療與服務(wù)機器人創(chuàng)新設(shè)計與制作賽項，筆者選擇了5名學(xué)生，隊長由09級的一名學(xué)生擔(dān)任，該生組織能力比較強，專業(yè)能力也比較脫出，由他負責(zé)整個項目的進展，匯報工作。其他學(xué)生分別是1名2009級的，2名2010級的，1名2011級的，專業(yè)分別是自動化、測控、電氣。

3.項目任務(wù)、計劃的制定

團隊負責(zé)人制定機器人項目工作計劃，確定工作步驟。機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進技術(shù)于一體的智能儀器。本次設(shè)計的醫(yī)療服務(wù)機器人由小組討論決定，醫(yī)療服務(wù)機器人外形像輪椅，病人能夠獨自駕駛?cè)セ炇夷萌蟾?，去門診找醫(yī)生復(fù)診，降低護士工作量及病人家屬的負擔(dān)。為使醫(yī)療服務(wù)機器人更好的服務(wù)病人，該團隊為機器人設(shè)置了兩種模式：座椅模式和病床模式，免去了病人就診、休息時需要被移動到病床上的麻煩。機器人將現(xiàn)場鍵盤控制和遠程控制相結(jié)合，實現(xiàn)護士對病人的遠程監(jiān)護，機器人在前進過程中，檢測到前方有障礙物時就會立刻停下，減少不必要的事故。同時機器人配備了機械手，可以幫助病人取物品，最大程度幫助病人。

根據(jù)團隊中學(xué)生的專業(yè)、特長等分配任務(wù)，負責(zé)機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的學(xué)生需要畫圖紙、電焊等來完成機器人結(jié)構(gòu)的設(shè)計、機械手的設(shè)計；電路設(shè)計的學(xué)生制作包括單片機電路、電源穩(wěn)壓電路、電機驅(qū)動電路、紅外避障電路、鍵盤輸入電路；測控專業(yè)的學(xué)生負責(zé)電路的測試、場地的制作等工作；程序編寫的學(xué)生，完成程序的設(shè)計、調(diào)試；控制界面的設(shè)計由另外一個學(xué)生負責(zé)，主要是VB編寫上位機、WIFI攝像頭的調(diào)試、藍牙通信的調(diào)試。

根據(jù)機器人項目的特點，學(xué)生在制作過程中可適當(dāng)?shù)刈饕恍┱{(diào)整。根據(jù)項目完成的時間確定工作步驟，進行時間分配。最終得到教師的認(rèn)可才能執(zhí)行。

4.項目制作

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。基于機器人項目的作品成果形式多種多樣，可以是調(diào)查報告、實物模型、演講稿、論文等。通過展示作品成果，可反映學(xué)生在項目完成過程中所掌握的技能。本次設(shè)計的醫(yī)療服務(wù)機器人成果包括機器人模型一個、機器人設(shè)計與使用說明書一份、演講稿一份。在本項目比賽結(jié)束后，指導(dǎo)學(xué)生按照他們設(shè)計的醫(yī)療服務(wù)機器人撰寫論文、申請專利。

5.項目檢查評估

整個項目檢查評估采用答辯的形式向教師匯報，首先由隊長對整個項目進行匯報總結(jié)，再由隊員對自己負責(zé)的工作進行匯報和自我評估，并且對設(shè)計的醫(yī)療服務(wù)機器人進行展示，教師根據(jù)團隊成員的表現(xiàn)、研究成果表述和作品的展示進行檢查，為到現(xiàn)場比賽作準(zhǔn)備。

針對項目中出現(xiàn)的問題，師生共同討論，教師引導(dǎo)學(xué)生獨立思考問題，解決問題。學(xué)生通過對比師生評價結(jié)果，找出造成結(jié)果差異的原因

6.項目資料歸檔或應(yīng)用

為使學(xué)生養(yǎng)成良好的習(xí)慣，項目結(jié)束后，教師監(jiān)督學(xué)生將項目工作資料整理歸檔，材料包括項目申報書、進度表、機器人機械結(jié)構(gòu)圖、程序設(shè)計流程、機器人控制程序、項目結(jié)項書、項目報告講義等。

四、機器人項目教學(xué)的成果

機器人創(chuàng)新實踐是一個綜合性、高難度的科技制作過程，有利于提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。在教師指導(dǎo)下，學(xué)生通過自己查閱資料、提出有創(chuàng)意的設(shè)計方案，選擇合適的元件，設(shè)計、焊接電路，編程、測試程序等，充分調(diào)動了學(xué)生的積極性，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力，使學(xué)生在實踐中進一步提高自己的綜合能力。有助于將學(xué)生的興趣應(yīng)用到教師的科研中，使學(xué)生們熱愛科技，投身科技，在學(xué)校形成良好的科技學(xué)術(shù)氣氛。

本校參加機器人競賽源于2010年，當(dāng)時參賽的賽事為“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生智能汽車競賽、中國機器人大賽暨RoboCup公開賽、江蘇省機器人大賽、“未來伙伴”杯機器人競賽，并因此開設(shè)了機器人技術(shù)、機器人創(chuàng)新實踐與競賽等公共選修課；制定了《大學(xué)生創(chuàng)新實驗室項目負責(zé)制實施辦法》，針對項目采取一系列措施，保證學(xué)生能在項目的過程中鍛煉自己的能力，同時能保證創(chuàng)新實驗室項目的創(chuàng)新性。實踐教學(xué)效果顯著，本校代表隊在2012年第七屆“飛思卡爾”杯華東賽區(qū)比賽中，獲得攝像頭組第一名，晉級參加全國決賽的隊伍，獲得全國攝像頭組特等獎。2012年中國機器人大賽暨RoboCup公開賽獲得3項季軍，2010年“未來伙伴杯”獲得滅火比賽冠軍，受邀參加在美國舉辦的國際機器人滅火比賽。

五、結(jié)論

實踐教學(xué)的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生通過實踐發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和初步的科學(xué)研究能力。機器人創(chuàng)新實踐活動以其高度的實踐性被越來越多的高校引入實踐教學(xué)。本校自動化學(xué)院機器人實踐教學(xué)的具體實施，促進了學(xué)院各學(xué)科綜合發(fā)展，提高了教師的理論、實踐教學(xué)水平和科研水平，使學(xué)生對機器人相關(guān)課程融會貫通，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新和團隊合作等綜合能力，推動了學(xué)院實踐教學(xué)體系的發(fā)展和完善。

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