遠程控制系論文范文

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遠程控制系論文

篇1

關(guān)鍵詞:視頻檢測PCI總線PPP協(xié)議

引言

隨著計算機視覺技術(shù)以及圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展,計算機視覺和視頻檢測技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、智能交通、設(shè)備制造等很多領(lǐng)域。傳統(tǒng)的視頻檢測往往采用工控機作為其視頻處理器來實現(xiàn)其功能。這種方法往往由于工控機處理速度的問題,無法實現(xiàn)對各個不同方向同時進行視頻檢測,而且由于視頻檢測處理過程需要占用大量的處理時間,因而無法實現(xiàn)實時的遠程控制功能。

目前在遠程控制和通信方面,基于DOS和Windows操作系統(tǒng)的通信平臺得到普遍的引用,但是DOS操作系統(tǒng)作為單任務(wù)操作系統(tǒng),無法實現(xiàn)多任務(wù)功能和實時處理的要求;而Windows操作系統(tǒng)作為視窗操作系統(tǒng),其系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實時性也無法與實時多任務(wù)嵌入式操作相比擬。

本文提出一種以DSP作為視頻檢測處理芯片,以Linux為操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)的開發(fā)主要包括視頻檢測卡和x86通信平臺的設(shè)計2個部分。視頻檢測卡主要包括模擬圖像采集、轉(zhuǎn)換、DSP視頻檢測3個部分,每塊交換參數(shù)檢測卡擴充PCI總線接口,插在通信開發(fā)平臺的PCI總線插口上,通過PCI總線同通信平臺交換數(shù)據(jù)。通信平臺處理多塊交通參數(shù)檢測卡的通信問題,將視頻檢測卡通過PCI總線傳送過來的視頻檢測數(shù)據(jù)實時通過網(wǎng)絡(luò)傳送給控制中心。系統(tǒng)的功能方框圖如圖1所示。

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求,視頻檢測卡功能主要分為:模擬圖像采集、模擬圖像A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)緩存以及DSP視頻檢測5個部分。視頻檢測卡流程如圖2所示。

本系統(tǒng)采用Philips公司的SAA7111A來實現(xiàn)模擬圖像A/D轉(zhuǎn)換。該芯片可實現(xiàn)多路選通、鎖相與時序、時鐘產(chǎn)生與測試、ADC、亮色分離等功能。其輸出可以具有如下格式:YUV4:1:1(12bit)、YUV4:2:2(16bit)、YUV4:2:2(CCIR-656)(8bit)等。由于DSP處理芯片和SA7111A的時序不同,可以通過CPLD進行邏輯控制FIFO來完成數(shù)據(jù)緩存的功能。

DSP是實時信號處理的核心。本系統(tǒng)采用TI公司DSP芯片——TMS320C6211。該芯片屬C6000的定點系列,C6211在這個系列中是性價比最高的一種。C6211處理器由3個主要部分組成:CPU內(nèi)核、存儲器和外設(shè)。集成外設(shè)包括EDMA控制器、外存儲器接口(EMIF)、主機口(HPI)、多通道緩沖接口(McBSP)、定時器、中斷選擇子、JTAG接口、PowerDown邏輯以及PLL時鐘發(fā)生器。通過EMIF接口擴充SDRAM,而PCI總線控制芯片的擴展通過HPI接口。

PCI總線的接口芯片PCI9050,主要包括PCI總線信號接口和本地總線(LOCALBUS)信號。在硬件設(shè)計時,只需將本地總線信號的接口通過電平轉(zhuǎn)換連接到DSP的HPI接口,同時擴展PCI接口就可以完成其硬件電路設(shè)計。

2通信開發(fā)平臺的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計

通信開發(fā)平臺以x86為核心器件,擴充PCI總線,通過Modem撥號,實現(xiàn)x86與Internet的連接。

2.1PCI總線設(shè)備驅(qū)動

PCI設(shè)備有3種物理空間:配置空間、存儲器空間和I/O空間。配置空間是長度為256字節(jié)的一段連接空間,空間的定義如圖3所示。在配置空間中只讀空間有設(shè)備標識、供應(yīng)商代碼、修改版本、分類代碼以及頭標類型。其中供應(yīng)商代碼用來標識設(shè)備供應(yīng)商的代碼;設(shè)備標識用來標識某一特殊的設(shè)備;修改版本標識設(shè)備的版本號;分類代碼用來標識設(shè)備的種類;頭標類型用來標識頭類型以及是否為多功能設(shè)備。除供應(yīng)商代碼之外,其它字段的值由供應(yīng)商分配。

命令字段寄存器用來提供設(shè)備響應(yīng)的控制命令字;狀態(tài)字段用來記錄PCI總線相關(guān)事件(詳細的命令控制和狀態(tài)讀取方法見參考文獻4)。

基地址寄存器最重要的功能是分配PCI設(shè)備的系統(tǒng)地址空間。在基地址寄存器中,bit0用來標識是存儲器空間還是I/O地址空間。基地址寄存器映射到存儲器空間時bit0為“0”,映射到I/O地址空間時bit0為“1”?;刂房臻g中其它一些內(nèi)容用來表示PCI設(shè)備地址空間映射到系統(tǒng)空間的起始物理地址。地址空間大小通過向基地址寄存器寫全“1”,然后讀取其基地址的值來得到。

PCI設(shè)備的驅(qū)動過程主要包括下面幾個步驟。

首先,PCI設(shè)備的查找。在嵌入式操作系統(tǒng)中一般提供相應(yīng)的API函數(shù),在Linux操作系統(tǒng)中通過函數(shù)pcibios_find_device(PCI_VENDOR_ID,PCI_DEVICE,index,&bus,&devfn)可以找到供應(yīng)商代碼為PCI-ID,設(shè)備標識為PCI-DEVICE的第n(index+1)個設(shè)備,并且返回總線號和功能號,分別保存于bus和devfn中。

第2步,PCI設(shè)備的配置。通過操作系統(tǒng)提供的API函數(shù)訪問PCI設(shè)備的配置空間,配置PCI設(shè)備基址寄存器的配置、中斷配置、ROM基地址寄存器的配置等,這樣可以得到PCI的存儲器空間和I/O地址空閑映射,設(shè)備的中斷號等。在Linux操作系統(tǒng)中,訪問PCI設(shè)備配置空間的API函數(shù)有pcibios_write_config_byte、pcibios_read_config_byte等,它們分別完成對PCI設(shè)備配置空間的讀寫操作。

第3步,根據(jù)PCI設(shè)備的配置參數(shù),對不同的設(shè)備編寫初始化程序、中斷服務(wù)程序以及對PCI設(shè)備存儲空間的訪問程序。

2.2遠程控制與通信鏈路的建立

與Internet連接的數(shù)據(jù)鏈路方式主要有Ethernet方式和串行通信方式。Ethernet連接方式是一種局域網(wǎng)的連接方式,廣泛應(yīng)用于本地計算機的連接。通過Modem進行撥號連接的串行通信方式,可以實現(xiàn)遠距離的數(shù)據(jù)通信,下面詳細介紹串行通信接口協(xié)議方式。

串行通信協(xié)議有SLIP、CSLIP以及PPP通信協(xié)議。SLIP和CSLIP提供一種簡單的通過串行通信實現(xiàn)IP數(shù)據(jù)報封裝方式,通過RS232串行接口和調(diào)試解調(diào)器接入Internet。但是這種簡單的連接方式有很多缺陷,如每一端無法知道對方IP地址;數(shù)據(jù)幀中沒有類型字段,也就是1條串行線路用于SLIP就不能同時使用其它協(xié)議;SLIP沒有在數(shù)據(jù)幀中加上檢驗和,當SLIP傳輸?shù)膱笪谋痪€路噪聲影響發(fā)生錯誤時,無法在數(shù)據(jù)鏈路層檢測出來,只能通過上層協(xié)議發(fā)現(xiàn)。

PPP(PointtoPointProtocal,點對點協(xié)議)修改了SLIP協(xié)議中的缺陷。PPP中包含3個部分:在串行鏈路上封裝IP數(shù)據(jù)報的方法;建立、配置及測試數(shù)據(jù)鏈路的鏈路控制協(xié)議(LCP);不同網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議(NCP)。PPP相對于SLIP來說具有很多優(yōu)勢;支持循環(huán)冗余檢測、支持通信雙方進行IP地址動態(tài)協(xié)商、對TCP和IP報文進行壓縮、認證協(xié)議支持(CHAP和PAP)等。圖4為PPP數(shù)據(jù)幀的格式。

PPP的實現(xiàn)可以通過2個后臺任務(wù)來完成。協(xié)議控制任務(wù)和寫任務(wù)。協(xié)議控制任務(wù)控制各種PPP的控制協(xié)議,包括LCP、NCP、CHAP和PAP。它用來處理連接的建立、連接方式的協(xié)商、連接用戶的認證以及連接中止。寫任務(wù)用來控制PPP設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送。數(shù)據(jù)報的發(fā)送過程,就是通過寫任務(wù)往串行接口設(shè)備寫數(shù)據(jù)的過程,當有數(shù)據(jù)報準備就緒,PPP驅(qū)動通過信號燈激活寫任務(wù),使之完成對串行接口設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送過程。PPP接收端程序通過在串行通信設(shè)備驅(qū)動中加入“hook”程序來實現(xiàn)。在串行通信設(shè)備接收到1個數(shù)據(jù)之后,中行設(shè)備的中斷服務(wù)程序(ISR)調(diào)用PPP的ISR。當1個正確的PPP數(shù)據(jù)幀接收之后,PPP的ISR通過調(diào)度程序調(diào)用PPP輸入程序,然后PPP輸入程序從串行設(shè)備的數(shù)據(jù)緩存中將整個PPP數(shù)據(jù)幀讀出,根據(jù)PPP的數(shù)據(jù)幀規(guī)則進行處理,也就是分別放入IP輸入隊列或者協(xié)議控制任務(wù)的輸入隊列。

PPP現(xiàn)在已經(jīng)廣泛為各種ISP(InternetSeverProvider)接受,而Linux操作系統(tǒng)下完全支持PPP協(xié)議。在Linux下網(wǎng)絡(luò)配置過程中,通過1個Modem建立與ISP的物理上的連接,然后在控制面板(ControlPanel)里面選擇NetowrksConfiguration。在接口(Interface)里面加入PPP設(shè)備,填入ISP電話號碼、用戶以及密碼,同時將本地IP和遠端IP設(shè)置為0.0.0.0,修改/ETC/PPP/OPTION,加上DEFAULTROUE,由ISP提供缺省路由,這樣就完成了設(shè)備的PPP數(shù)據(jù)鏈路設(shè)置過程,可以通過Internet實現(xiàn)遠程控制。

結(jié)束語

該設(shè)計方法已成功應(yīng)用于智能交換系統(tǒng)的交通參數(shù)檢測系統(tǒng)中。在該系統(tǒng)中,采用4塊DSP視頻檢測卡實現(xiàn)4個不同路面區(qū)域的交通參數(shù)檢測,同時采用Linux作為通信平臺的操作系統(tǒng);通過PPP協(xié)議建立與監(jiān)控中心的連接,實現(xiàn)監(jiān)控中心對各個視頻檢測卡的遠程控制。

篇2

【關(guān)鍵詞】建筑材料;參與型演示實驗;網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課件

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009-8097(2012)09-0116-04

引言

國家中長期教育改革與發(fā)展規(guī)劃中,明確提出高等教育要“強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)”,現(xiàn)代遠程高等教育作為我國高等教育的重要組成部分,無疑也應(yīng)將此作為教育改革的一個重點?,F(xiàn)代遠程高等教育主要定位于應(yīng)用型人才培養(yǎng),學(xué)生大多為在職從業(yè)人員,本身都在隨崗實踐,但隨崗實踐不能取代實驗教學(xué)環(huán)節(jié),實驗教學(xué)環(huán)節(jié)作為現(xiàn)代遠程高等教育實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分,是實現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標不可缺少的重要環(huán)節(jié)。通過實驗教學(xué)環(huán)節(jié),不僅能使學(xué)生掌握實驗的基本方法和基本技能,提高實際操作能力,而且有利于培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力、分析能力及創(chuàng)新能力,使學(xué)生的實踐綜合素質(zhì)得到普遍的提高。實驗教學(xué)還可幫助學(xué)生理解和鞏固所學(xué)知識,對培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的學(xué)風(fēng)、實事求是的科學(xué)態(tài)度和探究問題的科學(xué)方法都具有重要意義。

然而,現(xiàn)代遠程高等教育開辦多年來,工科教學(xué)一直存在瓶頸,主要原因就在于實驗教學(xué)環(huán)節(jié)難以落實。目前,大多數(shù)高校的現(xiàn)代遠程高等教育避免開設(shè)實踐要求強的工科專業(yè),少數(shù)在現(xiàn)代遠程高等教育開設(shè)工科專業(yè)的高校,帶有實驗功能的遠程教學(xué)平臺極少,且開設(shè)的實驗種類和實驗深度都不及普通高校。由于現(xiàn)代遠程高等教育師生在時間和空間上相分離,學(xué)生分散在全國各地,量大面廣,再加上工學(xué)矛盾,將所有學(xué)生全部集中到高校實驗室來完成真實實驗不太現(xiàn)實,而很多校外學(xué)習(xí)中心因場所或儀器設(shè)備缺乏不能提供真實實驗的教學(xué)條件,導(dǎo)致現(xiàn)代遠程高等教育照搬傳統(tǒng)真實實驗教學(xué)模式存在難以實施的困難,實驗教學(xué)無疑成了現(xiàn)代遠程高等教育的薄弱環(huán)節(jié)。為此,迫切需要開發(fā)適用于現(xiàn)代遠程高等教育的網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)資源。

一 網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)資源的主要形式及特點

現(xiàn)代遠程高等教育網(wǎng)上實驗常見的形式主要包括演示實驗、虛擬實驗與遠程控制實驗,與之相對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)資源包括演示實驗教學(xué)課件、虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)與遠程控制實驗教學(xué)系統(tǒng)。

1、演示實驗教學(xué)課件

演示實驗教學(xué)課件是指將真實環(huán)境中的實驗教學(xué)過程拍攝成錄像后制作的實驗教學(xué)課件。這樣的演示實驗教學(xué)課件,既有教師講解,又有教師對整個實驗的演示操作過程,效果直觀形象,同學(xué)們可以在網(wǎng)上學(xué)習(xí)演示實驗教學(xué)課件,并按照實驗要求完成實驗報告。如此使學(xué)生掌握整個實驗的目的、內(nèi)容、步驟以及操作過程,加深對理論知識的理解,特別演示實驗教學(xué)課件還可以展現(xiàn)實驗室中難以觀察到的實驗現(xiàn)象及與之相應(yīng)的實際應(yīng)用,擴大了學(xué)生的視野,開闊了學(xué)生的思路,能夠取得真實實驗不能取得的一些功效。演示實驗教學(xué)課件投入成本低,制作周期短,雖然缺乏學(xué)生親自操作實驗與讀取實驗數(shù)據(jù)的過程,無法達到和真實實驗教學(xué)相同的效果,但還是能夠為學(xué)生提供如同在實驗室觀看實驗一般身臨其境的感受,使學(xué)生對實驗有一個全面的了解與認識,因此可以作為目前現(xiàn)代遠程高等教育實驗教學(xué)的一種非常重要的教學(xué)資源。

2、虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)

虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)是指利用計算機技術(shù)、仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)等在計算機上建立虛擬實驗室環(huán)境,提供可操作的虛擬實驗儀器,使學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)上通過接近真實的人機交互界面完成實驗,同時提供網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)的一體化管理功能。如北京郵電大學(xué)已開發(fā)出計算機網(wǎng)絡(luò)、信號與系統(tǒng)、電路分析、數(shù)字電路、模擬電路、高頻電子線路、Linux操作系統(tǒng)等虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)。虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)一方面允許網(wǎng)絡(luò)學(xué)生同時在線操作實驗,另一方面可以將復(fù)雜的實驗過程抽象化,將實驗儀器簡單化,大大提高了網(wǎng)絡(luò)實驗的可操作性。但是虛擬實驗本身存在一定問題:一,虛擬實驗只能模擬出驗證類實驗,所得到的數(shù)據(jù)多為預(yù)先設(shè)計好的;二,無論采取哪種技術(shù)都將不同程度的面對交互性不足、控件下載或開發(fā)維護費用高等難題;三,難以完成大量實驗的快速更新和修復(fù),加大了現(xiàn)代遠程高等教育網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)資源的開發(fā)費用。

3、遠程控制實驗教學(xué)系統(tǒng)

遠程控制實驗教學(xué)系統(tǒng)是利用計算機多媒體技術(shù)和通訊技術(shù),將異地實驗室真實的實驗設(shè)備及控制系統(tǒng),轉(zhuǎn)換成圖像、聲音、狀態(tài)等,并通過多種媒介方式傳輸?shù)綄W(xué)生計算機中,參加實驗的學(xué)生可以在自己的計算機中按規(guī)則控制操作遠程控制實驗室中的實驗設(shè)備,而實驗設(shè)備執(zhí)行操作的過程和結(jié)果又實時地回傳給學(xué)生,使參加實驗的學(xué)生如同身臨其境,取得和親自到實驗室現(xiàn)場做實驗相同的效果,這可實現(xiàn)各高校實驗設(shè)備最優(yōu)化的組合,做到資源共享。如大連理工大學(xué)電工教研室與麻省理工大學(xué)合作,與之建立了遠程網(wǎng)上實驗基地。在大連理工大學(xué)校內(nèi)設(shè)置服務(wù)器與麻省理工實驗中心的實驗室相連。每位學(xué)生可以在任意一個計算機終端登錄校內(nèi)服務(wù)器,訪問麻省實驗室。同學(xué)們可以在終端設(shè)置實驗參數(shù),通過網(wǎng)絡(luò)遠程控制麻省理工大學(xué)實驗室的真實儀器。實驗室完成操作后會在短時間內(nèi)將實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)返回至該學(xué)生所使用的終端。但遠程控制實驗對傳感器、執(zhí)行機構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有著比較高的要求,比如要求全部實驗儀器的電氣化以及較高的可控性,普通的工科網(wǎng)絡(luò)教育實驗很難達到這一標準,且一個實驗室無法同時接受多組學(xué)員在線操作,為應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)的要求,必須建設(shè)多個實驗室。這些都是限制遠程控制實驗在現(xiàn)代遠程教育體系下發(fā)展的瓶頸。

篇3

揭秘HOU

Hands-On Universe(HOU)是由美國加州大學(xué)伯克利分校的Carlton R. Pennypacker 博士倡議發(fā)起的,它是基于國際互聯(lián)網(wǎng),以動手實踐為特色的天文教學(xué)活動。20世紀90年代,加州大學(xué)伯克利分校天文系的大學(xué)預(yù)科必須先修基礎(chǔ)天文課程。這些課程開始是在課堂里由老師按書本講義授課,后來逐步發(fā)展為老師把講義放在網(wǎng)上由學(xué)生自學(xué),老師定期給學(xué)生面授或解答問題,再后來為了方便學(xué)生實習(xí),他們就與大學(xué)的天文臺合作,把望遠鏡連接到互聯(lián)網(wǎng)上,提供學(xué)生從網(wǎng)上操作使用,進行觀測并提交結(jié)果。經(jīng)過近10年的發(fā)展,這種基于互聯(lián)網(wǎng)的,集成了各種教學(xué)資源(教材、實踐指導(dǎo)、軟件、數(shù)據(jù)庫、望遠鏡、終端設(shè)備等)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方式逐步完善并被廣泛采用,因為它不僅能讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)使用各種天文專業(yè)資源,讓學(xué)生在實踐中提高對科學(xué)的興趣和理解,而且節(jié)約了人力、物力,同時也使天文教育得到最大限度的普及。

以上種種原因都使這種新穎的教學(xué)方式得到大大的推廣,也引起了教育界廣泛的關(guān)注,慢慢從大學(xué)擴展到中學(xué),而這種教學(xué)形式也被命名為Hands-On Universe。

美國人稱一個“Hands-On”的人意思是說他是一個“工作者”,也就是說,他通過動手去“做”某件事來了解和認識事物的本事。那么Hands-On Universe的意思也就是說學(xué)習(xí)者通過動手實踐,親自去操作、觀測、獲得數(shù)據(jù)、處理結(jié)果等(做天文學(xué)家同樣的事情),了解天文知識,理解科學(xué)概念。這種學(xué)習(xí)方式使學(xué)習(xí)不再是一件枯燥的事情,而是一件輕松愉快的事情,不僅大大激發(fā)了學(xué)習(xí)者的興趣和求知欲,而且可以大大發(fā)揮學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。

為實現(xiàn)這一目標,HOU通過一整套形式多樣的教學(xué)節(jié)目(包括教師、教材、教學(xué)軟件、基于互聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)平臺和操作真實望遠鏡觀測等),使具有初級文化程度的學(xué)生通過學(xué)習(xí)課程、動手操作(遠程望遠鏡)、進行觀測、獲取觀測結(jié)果、利用共享軟件對數(shù)據(jù)進行分析處理、完成作業(yè)或提交論文等過程,達到學(xué)習(xí)天文知識,研究天文問題,理解天文科學(xué)的目的。

在過去的十年里,在美國國家科學(xué)基金會(NSF)、國防部和能源部等基金的資助下,HOU不斷發(fā)展并完善。現(xiàn)在HOU擁有遍布全球的遠程控制望遠鏡設(shè)備,并可利用虛擬天文臺的大量豐富的數(shù)據(jù)庫資源。這些網(wǎng)絡(luò)資源都可以通過國際互聯(lián)網(wǎng)在該組織內(nèi)部共享。HOU也積累了大量的系統(tǒng)內(nèi)部的觀測資料和教學(xué)經(jīng)驗,目前,HOU的教學(xué)方式已經(jīng)推廣和發(fā)展成可以供天文研究者、教師或?qū)W生通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),操作網(wǎng)上開放的專業(yè)天文望遠鏡,進行實際觀測,并對取得的數(shù)據(jù)、圖像等資料進行分析研究的科研教育平臺。學(xué)生可以把從望遠鏡獲得的觀測圖像下載到教室里的計算機上,再使用強有力的HOU圖像數(shù)據(jù)處理軟件,來觀察分析這些資料,從而獲得比書本上更生動有趣的知識和概念。

HOU走進中國

受GHOU組織的委托,國家天文臺代表中國成功申辦了2005年GHOU 國際研討會。這得到中國天文界,特別是北京天文學(xué)會、國家天文臺、北京天文館、北京大學(xué)、北京師范大學(xué)、中國天文學(xué)會普及委員會、天好者雜志社等單位的大力支持。

2005年GHOU國際學(xué)術(shù)會議主要內(nèi)容為: 介紹可用于天文教學(xué)和遠程操作的大型天文設(shè)施(望遠鏡等),交流基于互聯(lián)網(wǎng)的天文教學(xué)與培訓(xùn)環(huán)境的開發(fā)應(yīng)用,現(xiàn)場演示遠程觀測、網(wǎng)絡(luò)教育資源平臺的使用等,為發(fā)展我國網(wǎng)絡(luò)天文研究與教學(xué)環(huán)境建設(shè),遠程教學(xué)與觀測等技術(shù),提供了良好的機遇。

2006年HOU的國際研討會在法國普羅旺斯天文臺舉行,中國派出了天文和教育代表團參加會議并討論在中國引入HOU的教學(xué)方式,共享全球HOU的教學(xué)資源,發(fā)展中國HOU的具體方案。鑒于中國HOU和遠程天文教學(xué)的迅速發(fā)展,國際HOU組織決定于2007年7月(下一屆GHOU國際研討會之前)在中國召開環(huán)太平洋地區(qū)HOU教師培訓(xùn)國際會議,旨在探討HOU師資的培訓(xùn)和資源的共享利用。

遠程天文教育工作方案

由國家天文臺牽頭的中國HOU計劃得到了北京教委遠程教育網(wǎng)的重視和支持, 2006年6月6日,新成立的遠程教育專業(yè)委員會率先在北京遠程教育網(wǎng)上開展了遠程教學(xué)天文臺試點教學(xué)工作。該項計劃將按國際HOU標準構(gòu)建能夠與國內(nèi)國外共享的硬件和軟件教學(xué)資源和環(huán)境平臺,從北京遠程教育網(wǎng)輻射到全國的網(wǎng)絡(luò)教育平臺,最大限度地拓寬和延伸接受天文遠程教育的受益群體。

過去由于條件限制,只能利用簡陋的儀器和場地進行普及教育中的實踐活動,現(xiàn)在利用強大的計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),可以充分集成國際國內(nèi)(專業(yè)與業(yè)余)的望遠鏡和軟件數(shù)據(jù)信息等資源,為社會公眾和學(xué)生及廣大愛好者提供豐富多采形式多樣的天文知識與親臨其境動手實踐的機會,也能為學(xué)習(xí)實踐者提供切實的現(xiàn)場指導(dǎo)和幫助。

中國HOU組織通過利用連接在國際互聯(lián)網(wǎng)上國內(nèi)外的望遠鏡、教學(xué)、軟件、數(shù)據(jù)、信息等資源,以及國內(nèi)社會上(各學(xué)校、場館)尚沒有有效利用的各種資源,組成了一個基于北京教委遠程教育網(wǎng)絡(luò)的天文普及教學(xué)平臺。利用這個平臺開展天文普及教育,提高受益群體的科學(xué)素質(zhì)和對天文學(xué)的興趣愛好。

從北京輻射到全國,使有條件的大中小學(xué)校學(xué)生,經(jīng)過遠程天文教育,獲得系統(tǒng)、全面、新穎、實用的學(xué)習(xí)、培訓(xùn)和指導(dǎo),能夠掌握天文基礎(chǔ)知識、了解到國內(nèi)國外天文發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀、擁有實際儀器的操作經(jīng)驗和技能、獲得實際的天文觀測結(jié)果,從而提高科學(xué)素質(zhì)和對天文知識的興趣愛好。

具體操作方案如下:

建立遠程天文教育網(wǎng)上資源共享平臺。

利用國際HOU系統(tǒng)的共享網(wǎng)絡(luò)資源(望遠鏡、終端儀器、計算機、教材、軟件、數(shù)據(jù)庫等)和國內(nèi)各大中小學(xué)校的教學(xué)設(shè)備(望遠鏡,配套儀器),配和在網(wǎng)上從事實踐教學(xué)的,針對不同層次受眾的培訓(xùn)指導(dǎo)課程,使全國各地的小型望遠鏡即可獨立使用,也可聯(lián)網(wǎng)使用,實現(xiàn)真正意義的資源共享。

建立遠程天文教育網(wǎng)上教學(xué)平臺。

該平臺則提供天文知識庫、實踐觀測指導(dǎo)、數(shù)據(jù)處理指導(dǎo)、組織示范課程等功能。

快速瀏覽:HOU的全球機構(gòu)

篇4

【關(guān)鍵詞】GSM短消息;單片機;數(shù)據(jù)采集;遠程監(jiān)控

1.引言

目前手機GSM網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋全國,且手機收發(fā)短消息的費用低廉,因此,為利用GSM手機的短消息收發(fā)功能實現(xiàn)多路遠程數(shù)據(jù)收集帶來了便利。本系統(tǒng)就是利用基于GSM系統(tǒng)的移動平臺之間點對點的短信息業(yè)務(wù),將移動通信與數(shù)據(jù)收集和數(shù)字傳送功能能結(jié)合起來。

通過野外多個工程機械的單片機控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采樣,再利用移動通信GMS網(wǎng)絡(luò)的短信息功能完成對主控機的數(shù)據(jù)傳送。這樣使得施工單位,能夠及時掌握前方的實時信息,對于配送原料的預(yù)測,工程進度監(jiān)控,數(shù)據(jù)收集表格形成帶來便利。

短信息的方式發(fā)送是移動通信系統(tǒng)增值服務(wù)的一種開發(fā)利用。其系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵是在單片機控制系統(tǒng)上添加,基于GSM系統(tǒng)的AT指令的開發(fā)來完成和移動通信模塊之間的通信編程的。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

工程GSM短消息遠程數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示,由西門子的GSM通信模塊TC35,單片機控制系統(tǒng)電路,由傳感器將采集到的信號通過A/D轉(zhuǎn)換送至自帶的大容量RAM中存放,然后可以由人工操作完成設(shè)置、顯示、打印、上傳數(shù)據(jù)傳輸?shù)认鄳?yīng)功能。在數(shù)傳過程中,單片機通過判斷按下的功能鍵,將存儲在RAM中的數(shù)據(jù)塊,按照運行時間、設(shè)備編號、數(shù)據(jù)組塊、通過預(yù)設(shè)程序轉(zhuǎn)換成ASCII碼,再經(jīng)過單片機TXD,RXD串口轉(zhuǎn)換成RS232總線方式發(fā)送到TC35-GMS移動通信模塊在施工主管方辦公室接收主機又利用GSM-TC35模塊將數(shù)據(jù)接收下來,將短信中的ASCII碼還原成數(shù)值碼,且調(diào)用預(yù)先設(shè)計好的報表格式保存起來。主管人員可以隨時調(diào)閱查看或打印輸出前方施工設(shè)施的所有信息,從而實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)收集管理等功能。

GSM通信模塊TC35短消息的收發(fā),有兩種方式,一種PDU格式,另一種TXT文本格式,由于數(shù)據(jù)采樣不涉及到中文,因此本系統(tǒng)采樣了TXT格式,其優(yōu)點是傳送數(shù)據(jù)信息量大(140字符/條),收發(fā)格式簡單,命令操作靈活。

模塊TC35與設(shè)備接口有三種方式:GSM-PC2、MCU-PC3、GSM-MCU。

我的系統(tǒng)中,前級采樣端由于有232/485接口,采用了GSM-PC方式主機接收端:由設(shè)計的電路板為單片機串口收發(fā)TXD-RXD,所以采用了GSM-MCU方式。由于現(xiàn)場干擾強,因此采用了2400的波特率保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。GSM通信模塊收發(fā)均安裝的是中國移動SIM卡,手機號碼即是本系統(tǒng)的號碼。

GSM-TC35常用AT命令介紹:本系統(tǒng)所用的功能AT命令如下表1所示。

3.系統(tǒng)硬件設(shè)計

硬件系統(tǒng)主控模塊采用51系列的SST 89E516RD為CPU,西門子GSM通信模塊TC 35i、串行AD 654、和128KEEPROM DS1245,DS12887時鐘提供系統(tǒng)時鐘,MAX813作看門狗。MAX485與2級通信設(shè)備互聯(lián),同時也與GSM通信模塊TC35i完成數(shù)據(jù)傳輸。MAX232與串口打印機相連。另外擴展專用12位液晶數(shù)顯屏,和6位按鍵。

這就是用戶數(shù)據(jù)采集的遠程控制的全部硬件構(gòu)成。

4.軟件設(shè)計

軟件結(jié)構(gòu)比較簡單,單片機電路與模塊的通信采用傳統(tǒng)的主從式通信。軟件的關(guān)鍵是做好GSM通信模塊與單片機的接口以及可靠的數(shù)據(jù)采集。同時也可根據(jù)需要做出PC機的多路監(jiān)控接收程序,數(shù)據(jù)的采集狀況。以下是部分數(shù)傳匯編程序:

MOV DPTR,#BPS;發(fā)送波特率2400

MOV R2,#12

LCALL S_GMS;串口發(fā)送程序

MOV DPTR,#Text;置文本格式

MOV R2,#10

LCALL S_GMS

L_B:MOV DPTR,#PHONG;發(fā)電話號碼

MOV R2,#22

LCALL S_GMS

JNB RI,$

CLR RI

MOV A,SBUF

CJNE A,#">",L_B

MOV DPTR,#0100H;發(fā)短信內(nèi)容地址0100H

MOV R2,#80H

LCALL S_GMSX;外RAM串口發(fā)送程序SETB EA;

=== GSM命令表========

Bps:DB”AT+IPR=2400”,0DH;2400波特率

Text:DB”AT+CMFG=1”,0DH;TEXT模式Read:DB”AT+CMGR=”;//讀信息

Erase:DB”AT+CMGD=”;//刪除信息

PHONG:DB'AT+CMGS=”15102778052”,0DH;接收的電話號碼

5.程序調(diào)試

可以先用串口調(diào)試工具軟件測試TC35短信收發(fā)功能,然后編寫程序,固化芯片。TC35在實際數(shù)據(jù)收發(fā)時一定要有足夠等待時間,否則工作時會有丟失短消息的現(xiàn)象。

參考文獻

[1]姜志海.單片計原理及應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2010,1.

[2]黃顯澍.工程GSM短消息遠程數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)[J].微處理機,2010(3).

篇5

論文摘要:以浙江經(jīng)濟職業(yè)技術(shù)學(xué)院多媒體教學(xué)設(shè)備的實際情況為出發(fā)點,利用現(xiàn)有的校園網(wǎng)資源,建立新型的多媒體教學(xué)設(shè)備信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可充分發(fā)揮多媒體教學(xué)設(shè)備在教學(xué)實踐中的應(yīng)用。

高等職業(yè)教育是培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才的園地,充分利用多媒體教學(xué)設(shè)備來創(chuàng)造生產(chǎn)性仿真教學(xué)環(huán)境是一大趨勢。近年來,各高校投人大量的資金用于多媒體教室的建設(shè),其數(shù)量在快速地增長。據(jù)不完全統(tǒng)計,浙江省屬本科高等院校平均有多媒體教室約300個,高職高專院校約有200個。面對眾多分布在不同校區(qū)和樓宇內(nèi)的多媒體教室,多媒體教學(xué)設(shè)備的使用管理與維護問題已經(jīng)突顯出來。許多高校缺乏對多媒體教學(xué)設(shè)備的現(xiàn)代化管理,從而影響到設(shè)備的利用率、完好率與使用效果。

當前絕大多數(shù)高校已完成校園網(wǎng)的基礎(chǔ)建設(shè),對多媒體教學(xué)設(shè)備進行數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的管理勢在必行。本文探討了多媒體教學(xué)設(shè)備的信息化管理模式,并設(shè)計了一款基于局域網(wǎng)的多媒體設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化管理與智能維護的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng),系統(tǒng)地提出高校多媒體教學(xué)設(shè)備信息管理平臺。

1傳統(tǒng)多媒體教室使用和管理中存在的問題

1.1管理方式落后,教室資源緊張

目前許多高校的多媒體教室管理模式仍然落后,需要教師借用鑰匙來開關(guān)多媒體設(shè)備,借用過程非常繁瑣。另外,隨著多媒體教室的建設(shè),貴重設(shè)備也在不斷地增加。為了防止人為破壞和加強防盜措施,多媒體教室采取封閉式管理,使得教室資源得不到充分的利用。

1.2配置參差不齊,難以統(tǒng)一管理

大部分學(xué)校由于資金、教學(xué)需求等原因,多媒體教室的建設(shè)都不會一次完成,而要經(jīng)過多次配置才得以完成,因而多媒體設(shè)備的品牌、型號都有很大的不同。同時,在手工管理方式下,設(shè)備使用和維修沒有詳盡的跟蹤記錄,相關(guān)職能部門無法對設(shè)備進行統(tǒng)一管理和調(diào)配,從而導(dǎo)致設(shè)備的利用率較低,也無法為領(lǐng)導(dǎo)的決策提供準確可靠的數(shù)據(jù)。

1.3多媒體設(shè)備使用繁瑣

多媒體教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)備通常包括投影機、計算機、視頻展臺、影碟機、音響等,整個系統(tǒng)的開、關(guān)必須分別操作,使用過程十分繁瑣。經(jīng)過多人多次使用后,設(shè)備原有的設(shè)置難免會被改動,給后期的維護和管理帶來很多麻煩。

1.4因報修不及時而影響教學(xué)

多媒體設(shè)備在使用過程中,難免出現(xiàn)不可預(yù)料的故障。如果在教學(xué)過程中出現(xiàn)故障,教師就需要到管理員辦公室找人排除,浪費了寶貴的上課時間,影響教學(xué)的正常進行。然而在使用設(shè)備中出現(xiàn)的設(shè)備故障,一般是因使用不當造成的,只需技術(shù)人員口頭指導(dǎo)即可解決。

2基于網(wǎng)絡(luò)的多媒體教學(xué)設(shè)備中央控制系統(tǒng)解決方案

基于網(wǎng)絡(luò)的多媒體中央控制系統(tǒng)是由網(wǎng)絡(luò)中央控制器、中控軟件、中控主機等組成。

網(wǎng)絡(luò)中央控器集成了視頻/音頻切換矩陣、IR/單向RS232控制接口、VGA信號切換、MIC輸人/輸出電子音控、投影機開關(guān)檢測等功能模塊,對計算機開/關(guān)、投影機開/關(guān)、電動幕升/降、講臺電控鎖開/關(guān)、設(shè)備切換、話筒音量調(diào)節(jié)等進行集中控制。通過內(nèi)置TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模塊,可直接連到校園網(wǎng)。

聯(lián)網(wǎng)的中控主機可對多媒體設(shè)備進行遠程操控、監(jiān)測、設(shè)置參數(shù)等,滿足遠程網(wǎng)絡(luò)管理的需求。系統(tǒng)內(nèi)置語音網(wǎng)絡(luò)模塊,可以使教師通過網(wǎng)絡(luò)IP電話與管理員實時通話解決問題;系統(tǒng)加人了防盜探觸點,當投影機被盜時,控制系統(tǒng)會自動向總控室報警。

網(wǎng)絡(luò)中央控制系統(tǒng)將多媒體教學(xué)設(shè)備集成為一個整體,進行統(tǒng)一維護、監(jiān)控和管理。網(wǎng)絡(luò)中央控制器聯(lián)接示意圖如圖1所示。

3多媒體教學(xué)設(shè)備管理信息系統(tǒng)的設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)中央控制系統(tǒng)的應(yīng)用有效解決了教室分散、管理困難的問題,但仍然無法實現(xiàn)多媒體設(shè)備的信息化管理,例如無法統(tǒng)計設(shè)備使用情況、跟蹤設(shè)備的維修記錄、統(tǒng)計投影機燈泡使用時間等。在應(yīng)用該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,筆者根據(jù)浙江經(jīng)濟技術(shù)學(xué)院的實際情況提出了基于B/S<瀏覽器/服務(wù)器)模式的多媒體教學(xué)設(shè)備信息管理系統(tǒng),通過校園局域網(wǎng)對校園內(nèi)大量多媒體設(shè)備實現(xiàn)遠程集中控制和自動化管理。

3.1系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計

多媒體教學(xué)設(shè)備管理系統(tǒng)主要由日常巡檢系統(tǒng)等6大模塊組成,如圖2所示。

(1)日常巡檢模塊。采用教室IP綁定,負責(zé)巡檢的學(xué)生根據(jù)系統(tǒng)管理員設(shè)置的巡檢項目逐一檢查教室并錄人相關(guān)檢查結(jié)果。通過模糊查詢功能,管理員可以實時查看巡檢記錄;

(2)設(shè)備管理系統(tǒng)。由管理人員將多媒體教室中的設(shè)備名稱、型號、建成時間、改建時間等輸人到數(shù)據(jù)庫中,對設(shè)備信息進行備案。如某設(shè)備出現(xiàn)故障需報修,管理人員可登錄維修登記界面,輸人故障情況。檢修結(jié)束后管理人員調(diào)用報修單輸人相應(yīng)的檢修日期、檢修情況、檢修人等相關(guān)信息即可。相關(guān)部門可以通過登錄維修管理界面,實時跟蹤設(shè)備的使用更換情況和維修情況;

(3)中控管理系統(tǒng)。與網(wǎng)絡(luò)中央控制系統(tǒng)進行有效結(jié)合,對多媒體教室實施遠程管理,包括監(jiān)控管理和語音對講。管理員通過登錄監(jiān)控管理系統(tǒng)可實時查看每個教室多媒體設(shè)備的使用狀態(tài),并可以遠程控制教室的多媒體設(shè)備,實現(xiàn)如投影機開關(guān)、幕布升降、音量調(diào)節(jié)、視頻設(shè)備切換等所有操作功能,如圖3所示。教師在使用過程中遇到問題,可按網(wǎng)絡(luò)呼叫按鈕,管理員使用對講設(shè)備即可與教師通話指導(dǎo)解決設(shè)備問題;

(4)查詢統(tǒng)計系統(tǒng)。管理人員可以按日期段對教室使用情況進行查詢、統(tǒng)計、匯總,并以報表的形式打印,如教室利用率、設(shè)備維修信息、故障解決情況、投影機燈泡使用時間統(tǒng)計等;

(5)排課系統(tǒng)。系統(tǒng)可以根據(jù)實際排課情況對教室進行自動控制。如:根據(jù)課表,某教室有課,管理系統(tǒng)可以自動在上課前5min打開該教室的中控,使教室設(shè)備處于預(yù)備狀態(tài),若下一節(jié)沒有課,管理系統(tǒng)可以在下一節(jié)上課5min后關(guān)閉中控和多媒體設(shè)備;

(6)系統(tǒng)管理。該模塊作為系統(tǒng)后臺,系統(tǒng)各模塊都與其都有密切的聯(lián)系,只有系統(tǒng)管理員才具有訪問權(quán)限,包括用戶權(quán)限設(shè)置、用戶賬號管理、多媒體教室信息管理、巡檢項目管理、故障現(xiàn)象管理、數(shù)據(jù)備份等。

3.2數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)

根據(jù)系統(tǒng)功能設(shè)計了名稱為DMT的數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫由多個表格組成,每個表格表示數(shù)據(jù)庫中的一張表。部分數(shù)據(jù)庫表信息如下:

(1)教室信息表:教室編碼、所屬樓宇、計算機IP地址、計算機名、中控IP地址、還原保護卡型號;

(2)多媒體設(shè)備信息表:設(shè)備編碼、教室編碼、設(shè)備名稱、型號規(guī)格、購人時間;

(3)設(shè)備更換信息表:ID地址、教室編碼、原設(shè)備編碼、現(xiàn)設(shè)備編碼、具體描述、更換日期、負責(zé)人;

(4)設(shè)備維修信息表:ID地址、設(shè)備編碼、維修內(nèi)容、維修時間、維修人員。

3.3系統(tǒng)平臺的構(gòu)建

目前的信息平臺,主要有C/S(客戶/服務(wù)器)和B/5這兩種結(jié)構(gòu)模式。B/S模式把傳統(tǒng)C/S模式中的服務(wù)器部分分解為1個數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和1個或多個應(yīng)用服務(wù)器(Web服務(wù)器),從而構(gòu)成了一個3層結(jié)構(gòu)的客戶服務(wù)器體系。多媒體教學(xué)設(shè)備信息管理系統(tǒng)主要用于各個教室和管理員辦公室,設(shè)計數(shù)量較多,故采用B/S模式作為軟件開發(fā)模式,用ASP腳本語言編程。數(shù)據(jù)庫采用MicrosoftAccess,雖然Access不適合作為大型網(wǎng)站的數(shù)據(jù)庫,但是對于該設(shè)計中的信息量,已經(jīng)完全滿足要求??蛻舳藷o須任何配置工作,通過IE瀏覽器即能以頁面的形式訪問Web服務(wù)器。系統(tǒng)平臺如圖4所示。

3.4系統(tǒng)權(quán)限設(shè)置

浙江經(jīng)濟職業(yè)技術(shù)學(xué)院多媒體教學(xué)設(shè)備管理信息系統(tǒng)主要的使用人員是校內(nèi)專職管理工作人員及負責(zé)檢查的勤工儉學(xué)學(xué)生,因此設(shè)計為具有訪問權(quán)限的人員才能進行系統(tǒng)訪問。初始狀態(tài)下由“系統(tǒng)管理員”在系統(tǒng)管理模塊中進行權(quán)限分配和設(shè)置。根據(jù)系統(tǒng)實際使用情況,目前設(shè)置4類訪問權(quán)限:

(1)系統(tǒng)管理員:具有系統(tǒng)全部訪問權(quán)限;

(2)部門領(lǐng)導(dǎo):具有系統(tǒng)全部查詢權(quán)限;

(3)管理員:具有日常巡檢系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、中控系統(tǒng)及數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)4個模塊的訪問權(quán)限;

(4)巡檢學(xué)生:只具有日常巡檢系統(tǒng)中“巡檢登記”權(quán)限。

4使用情況和效果

浙江經(jīng)濟職業(yè)技術(shù)學(xué)院目前共有119個多媒體教室投人教學(xué)使用,均采用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和遠程集中管理的方式,實現(xiàn)“開門即用,關(guān)門即走”。中控室根據(jù)課表安排,遠程啟動多媒體教室,電控門鎖自動打開,教師進人教室后不需要逐個開啟設(shè)備,只需推開講臺柜門即可使用已在預(yù)備狀態(tài)的多媒體設(shè)備。使用完畢后也不需要逐一關(guān)閉設(shè)備,直接關(guān)閉講臺,所有設(shè)備將會自動關(guān)閉。教室實行開放式管理,所有教室在不授課時間,向?qū)W生全面開放。

當設(shè)備發(fā)生故障或進行維修,要求管理人員通過網(wǎng)絡(luò)登錄多媒體教學(xué)設(shè)備管理信息系統(tǒng),及時填寫設(shè)備維修記錄單,錄人故障情況和檢修情況等。如有設(shè)備更換,應(yīng)根據(jù)變化結(jié)果修改這些設(shè)備的數(shù)據(jù)信息。不同教學(xué)樓或不同的管理員只能錄人和修改自己管理權(quán)限的設(shè)備,不能越權(quán)錄人。管理人員可以實時查看到各個多媒體教室設(shè)備的使用率和維護記錄,及時掌握各設(shè)備使用狀態(tài),特別是投影機燈泡的使用時間,使管理員能及時更換已到使用期限的燈泡,保證正常的教學(xué)秩序。

通過對本學(xué)院100位教師的問卷調(diào)查,對多媒體教室使用情況和管理模式的滿意率高達95%

篇6

【論文摘要】:機電一體化是一種復(fù)合技術(shù),是機械技術(shù)與微電子技術(shù)、信息技術(shù)互相滲透的產(chǎn)物,是機電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。本文簡述了機電一體化技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)組成和主要應(yīng)用領(lǐng)域,并指出其發(fā)展趨勢。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透,引起了工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機械工程領(lǐng)域,由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化,使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。

一、機電一體化的核心技術(shù)

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動單元等部分組成。因此,為加速推進機電一體化的發(fā)展,必須從以下幾方面著手:

(一)機械本體技術(shù)

機械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮。現(xiàn)代機械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主,為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進,還應(yīng)考慮利用非金屬復(fù)合材料。只有機械本體減輕了重量,才有可能實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的小型化,進而在控制方面改善快速響應(yīng)特性,減少能量消耗,提高效率。

(二)傳感技術(shù)

傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面,提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾,目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說,目前主要發(fā)展非接觸型檢測技術(shù)。

(三)信息處理技術(shù)

機電一體化與微電子學(xué)的顯著進步、信息處理設(shè)備(特別是微型計算機)的普及應(yīng)用緊密相連。為進一步發(fā)展機電一體化,必須提高信息處理設(shè)備的可靠性,包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性,進而提高處理速度,并解決抗干擾及標準化問題。

(四)驅(qū)動技術(shù)

電機作為驅(qū)動機構(gòu)已被廣泛采用,但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問題。目前,正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅(qū)動單元。

(五)接口技術(shù)

為了與計算機進行通信,必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標準化、規(guī)格化。接口采用同一標準規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修,而且可以簡化設(shè)計。目前,技術(shù)人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口,來解決信號電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。

(六)軟件技術(shù)

軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本,提高生產(chǎn)維修的效率,要逐步推行軟件標準化,包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

二、機電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域

(一)數(shù)控機床

數(shù)控機床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展,在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具體表現(xiàn)在:

1、總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu),即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。

2、開放性設(shè)計,即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準,能最大限度地提高用戶的使用效益。

3、WOP技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實現(xiàn)

二、三維加工過程的動態(tài)仿真,并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。

4、大容量存儲器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計,不僅豐富了數(shù)控功能,同時也加強了CNC系統(tǒng)的控制功能。

5、能實現(xiàn)多過程、多通道控制,即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務(wù)或控制多臺和多種機床的能力,并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。

6、系統(tǒng)的多級網(wǎng)絡(luò)功能,加強了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。

7、以單板、單片機作為控制機,加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。

(二)計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)

CIMS的實現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合,而是全局動態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線,以制造為基干來控制“物流”和“信息流”,實現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準備、生產(chǎn)實驗到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化,各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。

(三)柔性制造系統(tǒng)(FMS)

柔性制造系統(tǒng)是計算機化的制造系統(tǒng),主要由計算機、數(shù)控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求,生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件,特別適于多品種、中小批量、設(shè)計更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。

(四)工業(yè)機器人

第1代機器人亦稱示教再現(xiàn)機器人,它們只能根據(jù)示教進行重復(fù)運動,對工作環(huán)境和作業(yè)對象的變化缺乏適應(yīng)性和靈活性;第2代機器人帶有各種先進的傳感元件,能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對象的簡單信息,通過計算機處理、分析,做出一定的判斷,對動作進行反饋控制,表現(xiàn)出低級智能,已開始走向?qū)嵱没?;?代機器人即智能機器人,具有多種感知功能,可進行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策,在作業(yè)環(huán)境中獨立行動,與第5代計算機關(guān)系密切。

三、機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景

縱觀國內(nèi)外機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動向,機電一體化將朝著以下幾個方向發(fā)展:

(一)智能化

智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一,也是21世紀機電一體化的發(fā)展方向。近幾年,處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件,有力地推動著機電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能,具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力,從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。

(二)系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進行任意的剪裁和組合,同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強,一般除RS232等常用通信方式外,實現(xiàn)遠程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,如何賦予機電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機體,使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。

(三)微型化

微型機電一體化系統(tǒng)高度融合了微機械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù),是機電一體化的一個新的發(fā)展方向。國外稱微電子機械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm3,并正向微米、納米級方向發(fā)展。由于微機電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運動靈活等特點,可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作,故在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領(lǐng)域,都有廣闊的應(yīng)用前景。目前,利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù),在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。

(四)模塊化

模塊化也是機電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢,是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項復(fù)雜而重要的事,它需要制訂一系列標準,以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標準單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品,同時也可以不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模。

(五)網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對機電一體化有重大影響,使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機電一體化產(chǎn)品的種類很多,面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。

(六

)綠色化

工業(yè)的發(fā)達使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時也使資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染,于是綠色產(chǎn)品應(yīng)運而生。綠色化是時代的趨勢,其目標是使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中,對生態(tài)環(huán)境無危害或危害極小,資源利用率極高。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境,報廢時能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。

綜上所述,機電一體化技術(shù)是眾多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革,使傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法和設(shè)計概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機電一體化產(chǎn)品,不僅是改造傳統(tǒng)機械設(shè)備的要求,而且是推動機械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機械工業(yè)的必由之路。

【參考文獻】:

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篇7

【關(guān)鍵詞】 射頻指標 儀器通信 自動化測試

一、引言

隨著通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,產(chǎn)品系列的多樣化,組網(wǎng)的復(fù)雜性,以及用戶對產(chǎn)品質(zhì)量的高標準要求,設(shè)備測試的重要性愈發(fā)凸顯。

傳統(tǒng)射頻指標測試,質(zhì)檢和測試人員對系統(tǒng)(設(shè)備)的測試只能使用頻譜儀、信號源及輔助工具進行手動測試,對測試結(jié)果的判斷完全憑借肉眼讀取儀表上的顯示結(jié)果,對設(shè)備參數(shù)的調(diào)整往往是使用設(shè)備軟件工具手動調(diào)整。在設(shè)備量產(chǎn)時需要進行大量的重復(fù)性工作,測試結(jié)果也僅憑借手工記錄,工作壓力陡增。

測試速度慢、精度差、效率低,而且對于儀表的占用率非常高,在一定程度上造成儀表資源的相對缺乏,人力投入的增加。

射頻指標自動化測試系統(tǒng)對通信覆蓋系統(tǒng)(產(chǎn)品)和模塊射頻指標進行全面的測試,提高測試效率、節(jié)約測試設(shè)備和人力資源的投入、規(guī)范了測試流程、提高測試效率和測試結(jié)果準確性,從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

該系統(tǒng)將測試過程中大量重復(fù)、復(fù)雜性高的人工操作集合提取出來由程序模擬,在PC端使用VISA儀器控制驅(qū)動及SCPI命令控制儀器,來實現(xiàn)對信號源、頻譜儀的遠程控制以及對被測系統(tǒng)的監(jiān)控。

二、通信設(shè)備現(xiàn)狀

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜

現(xiàn)代移動通信運營商為了實現(xiàn)對不同應(yīng)用場景靈活組網(wǎng),往往采用多級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。比較常見的移動通信覆蓋網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括信號接入單元、組網(wǎng)交換單元及覆蓋單元。在人工測試的時,需要手動調(diào)節(jié)測試每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的各種射頻參數(shù),操作復(fù)雜,工序繁瑣且準確性差。

2.2 產(chǎn)品質(zhì)量控制難

通常,為了保證設(shè)備能夠正常入網(wǎng),通信設(shè)備生產(chǎn)商在交付產(chǎn)品之前,都必須經(jīng)過嚴格的質(zhì)量檢測。

通信系統(tǒng)射頻指標項目繁多,一般涉及系統(tǒng)輸出功率、增益、衰減、ALC、帶內(nèi)波動、帶外抑制、雜散等幾十種測試項目。每個射頻指標參數(shù)的優(yōu)劣會影響整個通信系統(tǒng)運行質(zhì)量,往往需要多次調(diào)節(jié)參數(shù)信息來保證產(chǎn)品在系統(tǒng)應(yīng)用中達到最佳狀態(tài)。

在質(zhì)量檢測過程中,如此龐大的工作量,精細的調(diào)節(jié)工作倘若只依靠人工來完成將很難保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

三、系統(tǒng)設(shè)計方案

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

本文結(jié)合通信覆蓋類產(chǎn)品射頻指標測試的實際需求,搭建自動化測試系統(tǒng),其物理結(jié)構(gòu)如下圖1所示。射頻自動化測試系統(tǒng)由計算機、頻譜儀、信號源、設(shè)備(被測系統(tǒng))、路由器(或交換機)、網(wǎng)線、射頻線纜組成。

通過LAN口、串口以及RF接口將PC、儀器(頻譜儀和信號源被測設(shè)備(或模塊)組成三維一體的物理結(jié)構(gòu)。其中,信號源實現(xiàn)被測設(shè)備對應(yīng)信源信號的輸入;頻譜儀完成進由被測設(shè)備輸出信號的測量工作,并將測量數(shù)據(jù)交由PC機處理,PC機提供用戶操作平臺,完成測試數(shù)據(jù)分析判斷和被測設(shè)備的參數(shù)調(diào)整、結(jié)果保存等工作。

3.2 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

射頻指標自動化測試系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu)圖如下圖2所示。系統(tǒng)由表示層、控制層、數(shù)據(jù)層、及通信層四部分組成。表示層實現(xiàn)與用戶的交互,控制層進行具體運算、數(shù)據(jù)處理和命令打包,數(shù)據(jù)層完成數(shù)據(jù)存儲,通信層則實現(xiàn)PC機(自動化測試軟件運行平臺)與儀器設(shè)備之間的信息傳輸。

自動化測試應(yīng)用軟件是唯一人機交互接口,考慮到界面的可操作性,信息顯示的直觀性,設(shè)計時運用了JavaFX客戶端開發(fā)技術(shù)進行開發(fā)。自動化測試軟件主要包括設(shè)備參數(shù)自動化測試系統(tǒng)和執(zhí)行測試模塊兩部分組成。其中設(shè)備參數(shù)自動化測試系統(tǒng)主要包括測試指標顯示與定制,結(jié)果顯示和數(shù)據(jù)導(dǎo)出,設(shè)備校正,系統(tǒng)設(shè)置及PF先衰減補償?shù)裙δ埽粓?zhí)行測試模塊主要包括數(shù)據(jù)獲取和分析、設(shè)備參數(shù)校準,儀器命令組包、設(shè)備參數(shù)組包等功能。

數(shù)據(jù)庫的主要功能是存儲數(shù)據(jù)信息,供應(yīng)用程序調(diào)用。由于產(chǎn)品調(diào)試過程中系統(tǒng)參數(shù)修改頻繁,為實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲調(diào)用的便捷,數(shù)據(jù)庫采用XML數(shù)據(jù)庫技術(shù)實現(xiàn),便于數(shù)據(jù)信息查詢和修改,以及承載用例標準數(shù)據(jù)源、測試結(jié)果、SCPI指令集、系統(tǒng)配置參數(shù)等應(yīng)用數(shù)據(jù)。

通信層主要由路由器(或者交換機)及各種線纜為系統(tǒng)與儀表設(shè)備之間通信提供物理鏈路, VISA(Virtual Instrument System Architecture,虛擬儀器系統(tǒng)框架)驅(qū)動函數(shù)庫也屬于通信層,它是基于可編程儀器設(shè)備的I/o接口庫,實現(xiàn)了儀器控制命令開發(fā),使得測試設(shè)備可與PC機可通過SCPI控制指令實現(xiàn)實時通信。

3.3 系統(tǒng)執(zhí)行流程

1、系統(tǒng)功能

射頻指標自動化測試系統(tǒng)為用戶提供了友好操作界面。操作界面實現(xiàn)功能有:配置管理、儀器校準、上下行指標自動化測試、測試結(jié)果處理、設(shè)備出廠參數(shù)的導(dǎo)出備份。配置信息主要包括串口波特率的選擇、頻譜儀和信號源的IP地址、被測系統(tǒng)(設(shè)備)的測試項目配置。RF線校準完成信號源信號輸出射頻線衰減補償和頻譜儀信號輸入射頻線衰減補償。

2、操作流程

自動化測試系統(tǒng)在本地計算機上運行,可實現(xiàn)儀器的遠程自動化控制、測試結(jié)果的自動化分析、設(shè)備參數(shù)的自動化調(diào)整。具體實現(xiàn)步驟如圖3所示。

在PC機啟動自動化測試系統(tǒng),用戶在窗口界面中設(shè)置串口、波特率、儀器及設(shè)備IP后,選擇待測試設(shè)備所屬通信制式并加載該制式的測試用例。PC機根據(jù)用戶設(shè)置參數(shù)發(fā)出SCPI指令來設(shè)置信號源,信號源將相應(yīng)信號傳送到待測設(shè)備。待信號源加載射頻信號完成后,頻譜儀截取待測設(shè)備輸出信號并將數(shù)據(jù)回傳給PC機,PC機對回傳數(shù)據(jù)進行分析,判斷測試值是否滿足相應(yīng)指標要求,若不滿足,則通過與產(chǎn)品對應(yīng)的系統(tǒng)和模塊通信協(xié)議進行調(diào)整,并循環(huán)進行判斷、調(diào)整,直到符合相應(yīng)要求。若待測項目在可控范圍內(nèi)不能調(diào)整到正確的值,說明是非軟件設(shè)置導(dǎo)致射頻指標參數(shù)錯誤,需要檢查該產(chǎn)品的硬件模塊或電路元器件。

3.4 系統(tǒng)優(yōu)勢

射頻指標自動化測試系通過簡化設(shè)備測試操作工序,用智能化的檢測系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工作測試,有效地縮短人工勞作時長,降低設(shè)備制造成本。此外,自動測試系統(tǒng)具有友好的人機交互界面,質(zhì)檢和測試人員容易上手,且自動化測試軟件提供統(tǒng)一標準指標參數(shù),能夠有效的減少人為誤差,能夠保證測試準確度、效率及產(chǎn)品質(zhì)量。

四、結(jié)束語

射頻指標自動測試系統(tǒng)的引入大大提高了測試效率,測試時間大幅度縮短,并減少了人為引入的誤差。該系統(tǒng)的設(shè)計思路具有一定的代表性,同樣適用于其它通信設(shè)備自動測試系統(tǒng)的開發(fā)與實現(xiàn),具有很高的實用價值和應(yīng)用前景。

參 考 文 獻

篇8

論文提要:隨著國際、國內(nèi)油氣工業(yè)的快速發(fā)展,特別是天然氣工業(yè)的飛速發(fā)展,用于天然氣增壓的往復(fù)式天然氣壓縮機組被越來越多的使用,本文通過對L7044GSI/JGD4型往復(fù)式天然氣壓縮機組的控制系統(tǒng)進行分析,簡單介紹了控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與控制功能的實現(xiàn)。

前言

隨著國際、國內(nèi)油氣工業(yè)的快速發(fā)展,特別是天然氣工業(yè)的飛速發(fā)展,一種用于天然氣增壓的往復(fù)式天然氣壓縮機組(簡稱機組)被越來越多的用在長輸管道增壓輸送,地下儲氣庫高壓注氣,油田氣舉采油,油田天然氣回注,煤層氣處理,天然氣發(fā)電,油氣處理廠等場合,雖然不同應(yīng)用場合下的機組的控制系統(tǒng)略有不同,本文通過對哈薩克斯坦KAM油田使用的美國HANOVER公司成撬的L7044GSI/JGD4型往復(fù)式天然氣壓縮機組控制系統(tǒng)WAHLECONTROLSYSTEMS進行分析,簡單介紹了控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與控制功能的實現(xiàn)。

1.機組控制系統(tǒng)概述

機組控制系統(tǒng)(UnitControlSystem,簡稱UCS)或稱機組就地控制系統(tǒng)(UnitLocalControlSystem,簡稱LCS)通常以就地控制柜的形式安裝在機組主撬上或機組主撬附近,由機組供應(yīng)商成套提供。

機組控制系統(tǒng)主要由過程控制單元、操作員工作站、數(shù)據(jù)通信接口等構(gòu)成,通常,過程控制單元采用可編程序邏輯控制器(PLC),做為人機界面的操作員工作站采用帶觸摸屏的計算機。因此,機組控制系統(tǒng)實際上是一套以PLC為控制核心,用于機組邏輯順序控制,PID控制,實時數(shù)據(jù)處理,報警停機保護,聯(lián)網(wǎng)通訊的自動控制系統(tǒng),可完成單臺機組及其輔助系統(tǒng)(空冷器系統(tǒng)、儀表氣系統(tǒng)等)的控制。機組控制系統(tǒng)自成體系,獨立于站控系統(tǒng)(SCS)以外。

UCS自動、連續(xù)地監(jiān)視和控制壓縮機組及其輔助系統(tǒng)的運行,保證人身和設(shè)備安全。具體來說,該系統(tǒng)至少滿足以下性能:根據(jù)命令或條件,按預(yù)定程序自動完成機組的啟動、加載、卸載和停機/緊急停機等操作;在所有工況下執(zhí)行對機組的保護;在系統(tǒng)故障或誤操作的情況下避免不安全的因素發(fā)生;在觸摸屏上顯示各種工藝變量及其它有關(guān)參數(shù);提供聲光報警;與SCS交換信息;接受SCS的操作命令。

UCS可實現(xiàn)多種操作方式選擇,各種操作控制方式之間的切換無擾動且不會導(dǎo)致不安全的因素發(fā)生。因此,UCS可實現(xiàn)以下操作方式:就地(LOCAL)人工或自動控制、遠程(REMOTE)自動控制(SCS或調(diào)度控制中心操作模式)、停機(OFF)。操作方式由安裝在UCP上的LOCAL/REMOTE/OFF選擇開關(guān)確定。就地控制方式優(yōu)先于遠程控制方式。處于停機模式時,不能啟動機組,但各種變量/參數(shù)仍處于UCS的監(jiān)視之下。在就地控制時,UCS不接受SCS或調(diào)度控制中心的命令,但各種變量/參數(shù)仍處于SCS或調(diào)度控制中心的監(jiān)視之下。

ESD(緊急停機)控制命令優(yōu)先于任何操作方式。無論ESD命令從何處下達及UCS處于何種操作方式,ESD控制命令均能被立即按預(yù)定的順序執(zhí)行。所有ESD系統(tǒng)的動作將發(fā)出閉鎖信號,使機組在未接到人工復(fù)位的命令前不能再次啟動。ESD系統(tǒng)和各種保護系統(tǒng)均設(shè)計為故障安全型。

UCS全自動的完成對機組及其輔助系統(tǒng)和相關(guān)聯(lián)部分的監(jiān)控,如(但不局限于此):啟動/停機順序控制(包括各個閥門的順序控制);負荷控制;動力源控制(如電源等);速度控制及保護停機;機組機械狀態(tài)監(jiān)測及保護停機;緊急停機(ESD);輔助系統(tǒng)控制及保護;超溫、過壓控制及保護停機。

2.機組控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

UCS的硬件組成主要包括可編程控制器(PLC)、就地控制柜(LCP)、就地檢測儀表、控制閥門、控制開關(guān)、ESD系統(tǒng)以及輔助系統(tǒng)等。

2.1就地控制柜

就地控制柜通常包括觸摸屏、開關(guān)、按鈕、指示燈、24VDC電源等。就地控制柜選用鋼質(zhì)雙門或單門標準尺寸柜,門上帶安全鎖??刂乒衽鋫渖嵬L(fēng)、照明等設(shè)施??刂乒竦脑O(shè)計充分考慮了機柜內(nèi)部和外部電線/電纜的布線空間。柜內(nèi)機架與端子排的布置考慮了擴展余地且方便維護、檢修,柜內(nèi)布線全部通過匯線槽,柜下端安裝接地母線??刂乒駶M足所處環(huán)境的防爆等級要求。

2.1.1危險區(qū)域劃分與正壓通風(fēng)

通常情況下,控制柜危險區(qū)域劃分屬于:1類,2區(qū),D組??刂乒駜?nèi)的部件和控制柜本身的結(jié)構(gòu)也必須符合1類,2區(qū),D組的危險區(qū)域的要求。控制柜為微正壓式,用儀表風(fēng)吹掃,用于減輕現(xiàn)場環(huán)境對柜內(nèi)部件的損害,用戶負責(zé)向控制柜提供一個儀表風(fēng)供氣點。

2.1.2控制系統(tǒng)電源需求

用戶負責(zé)向控制柜提供符合要求的電源:220VAC,1Ph,50Hz。供應(yīng)商提供24VDC備用蓄電池。蓄電池安裝在控制柜內(nèi)。就地控制柜負責(zé)向發(fā)動機控制系統(tǒng)提供21.6-30VDC(最大尖峰電壓2V,最小電流12Amps),用于發(fā)動機控制和點火。同時,向控制面板和末端設(shè)備提供16Amps電流,向成套撬裝電磁閥提供24VDC。

2.1.3盤裝開關(guān)、按鈕和指示燈

控制柜前面板上安裝的開關(guān)、按鈕和指示燈主要有:控制盤電源開關(guān)、啟動按鈕、停機按鈕、指示燈測試/復(fù)位按鈕、空冷器風(fēng)扇電機HOA開關(guān)、控制盤電源指示燈、機組運行指示燈、準備加載指示燈、測試模式指示燈、預(yù)指示燈、空冷器風(fēng)扇運行指示燈等。

2.2現(xiàn)場儀表

2.2.1成撬安裝壓力表

成撬安裝壓力表符合以下要求:用于工藝氣的表盤尺寸為4.5″,用于輔助設(shè)備的表盤尺寸為2.5″,實體表面,開關(guān)表,不銹鋼彈簧管、承孔和移動件,雙單位顯示,鋼制脈動緩沖器,1/2″NPT接口。

2.1.2成撬安裝溫度表

成撬安裝溫度表符合以下要求:雙金屬,不銹鋼構(gòu)件,壓封,表面調(diào)整,鋼化玻璃,硅樹脂涂層發(fā)條,雙單位顯示,全量程精度1%,3″表盤,1/2″NPT接口。

2.3PLC

2.3.1PLC組成

PLC安裝于就地控制柜內(nèi),WAHLECONTROLSYSTEMS使用AB公司的SLC500PLC作為控制核心,主要由CPU模塊、I/O模塊、通訊模塊、電源模塊、安裝附件等構(gòu)成,采用模塊式結(jié)構(gòu),圖1為模塊式PLC結(jié)構(gòu)示意圖。為保證系統(tǒng)的可靠性,PLC的處理器按熱備設(shè)計。PLC所選用的模塊為帶電可插拔型模塊,且每塊模塊帶有自診斷功能。PLC系統(tǒng)能夠滿足所需的熱備冗余配置要求。對硬件的地址分配設(shè)置、I/O的量化等采用組態(tài)的方式完成。

WAHLECONTROLSYSTEMS采用的SLC500PLC主要由1個CPU模塊、1個10槽機架、1個7槽機架、2個電源模塊、3個16-PT輸入模塊、2個16-PT輸出模塊、1個8-PT模擬輸入模塊、1個4-PT模擬輸出模塊、1個4-PT模擬輸入模塊、2個8-PTRTD輸入模塊、3個8-PTTC輸入模塊、1個通訊模塊、1條通訊電纜等組成。

作為控制系統(tǒng)的核心,SLC500通過專用通訊電纜與MMI(人機界面——觸摸屏控制面板)通訊,實現(xiàn)機組的實時監(jiān)控、參數(shù)調(diào)整、數(shù)據(jù)處理等,技術(shù)人員還可以通過工程師工作站與SLC500進行通訊,進行相應(yīng)權(quán)限內(nèi)的操作。

2.3.2SLC5/04CPU模塊

SLC5/04CPU模塊前面板由一個三位選擇開關(guān)、三個通訊接口和六個指示燈組成,側(cè)面有存儲器模塊、電池、跳線設(shè)定和銘牌等。圖2為SLC5/04CPU模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2SLC5/04CPU模塊結(jié)構(gòu)示意圖

2.3.3I/O模塊

⑴模擬輸入模塊1746-NI8

模/數(shù)轉(zhuǎn)換器為16位,共模抑制比100dB,輸入相互隔離。模擬量輸入模塊上有報警限位設(shè)定。供給現(xiàn)場兩線制變送器24VDC電源由PLC系統(tǒng)提供。輸入信號4~20mA或1~5VDC可任選,有源輸入或無源輸入可任選。

⑵模擬輸出模塊1746-NO4I

數(shù)/模轉(zhuǎn)換器為14位,輸出0~20mA或4~20mA信號,具有輸出隔離,具有短路保護和斷路報警等功能。帶負載能力不小于500Ω。

⑶熱電阻輸入模塊1746-NR8

接收現(xiàn)場采用的三線制或四線制熱電阻信號。熱電阻主要技術(shù)特性為:Pt100,α=0.00385Ω/Ω/℃,100Ω@0℃。

⑷數(shù)字量輸入模塊1746-IB16

數(shù)字量輸入模塊采用光電隔離,工作電壓范圍10-30VDC,額定輸入電流8mA(24VDC),輸入與地隔離?,F(xiàn)場觸點為無源型。所需24VDC電源由PLC系統(tǒng)提供。

⑸數(shù)字量輸出模塊1746-OW16

1746-OW16模塊電壓范圍5-146VDC&5-265VDC,接點容量:電感電路:0.22amps@125VDC,0.58amps@48VDC;電阻電路:1amp@125VDC,1.5amps@48VDC,輸出有短路保護且與地隔離。

2.3.4通信模塊3150MCM

SLC500采用MODBUS通信模塊,能完成不同通信協(xié)議間的轉(zhuǎn)換,帶有2個Modbus通信接口,通信速度可在300~38400bit/s之間任選,1個TCP/IP接口。

2.3.5電源模塊1746-P3

PLC系統(tǒng)向現(xiàn)場二線制儀表回路、無源觸點以及繼電器提供符合要求的24VDC電源(冗余)。24VDC電源的配電由供貨商負責(zé)。為模擬量輸入、模擬量輸出、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出等不同類型的I/O模塊提供獨立的24VDC供電回路,每個供電回路應(yīng)設(shè)置雙刀斷路器。

2.3.6安裝附件

用于安裝可編程序邏輯控制器,包括輸入/輸出模塊等設(shè)備的全部安裝附件、機架、內(nèi)部連接電纜(線)、與現(xiàn)場信號連接的端子排等,安裝附件按20%的余量設(shè)計。

2.4操作員工作站

供貨商為機組配備1套操作員工作站。操作員工作站即控制柜的控制面板。操作員工作站是操作人員與控制系統(tǒng)的人機界面,操作員通過它可詳細了解運行情況,并可下達操作控制命令,從而完成對機組的監(jiān)控和管理。

操作員工作站將直接與PLC交換數(shù)據(jù),它具有數(shù)據(jù)采集及處理、實時及歷史數(shù)據(jù)的管理、動態(tài)工藝流程及其他圖形的顯示、報警/事件管理、報表生成及打印等功能。在遠控模式時,關(guān)閉操作員工作站不對UCS的信號傳輸、運行有任何影響。

2.5發(fā)動機控制系統(tǒng)—ESM®

ESM®是發(fā)動機總體管理系統(tǒng),行使點火控制、速度控制、爆燃檢測、起停控制、故障診斷、故障記錄和報警停機等功能。

ESM®控制發(fā)動機啟停的邏輯框圖如下圖3-圖5:

圖3啟動邏輯框圖

圖4停機邏輯框圖

圖5緊急停機邏輯框圖

1.5觸摸屏

WAHLECONTROLSYSTEMS采用的觸摸屏為AB公司的PanelView1000+觸摸屏,帶有RS232串口通訊口、USB接口、TCP/IP接口、DH485、DH+等接口。

4.控制系統(tǒng)軟件

為完成機組控制任務(wù),機組控制系統(tǒng)配備了如下軟件:

4.1PLC程序編程軟件

SLC500采用RSLogix500編程軟件。

4.2PLC用戶通訊軟件

SLC500采用RSLinx通訊軟件。

4.3MMI組態(tài)軟件

PanelView1000+采用PanelBuilder32組態(tài)軟件。該軟件具有強大的圖形編輯、顯示功能,具有支持三維圖的編輯、顯示能力。支持多窗口顯示及動態(tài)畫面顯示。具有通信管理、數(shù)據(jù)庫管理、動態(tài)和靜態(tài)畫面編輯、文本編輯、在線幫助、實時趨勢編輯顯示、歷史趨勢編輯顯示、報警管理、事件管理、報告管理、打印等功能模塊。

篇9

關(guān)鍵詞:遠程開放教育;工科;畢業(yè)設(shè)計

中圖分類號:G728 文獻標識碼:A

畢業(yè)設(shè)計是遠程開放教育工科的一個重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié),既是學(xué)習(xí)深化和升華的重要階段,也是學(xué)生向具有較高職業(yè)技能的應(yīng)用型人才轉(zhuǎn)變的重要過渡階段。近年來,隨著普通高校持續(xù)擴招,遠程開放教育學(xué)生入學(xué)素質(zhì)不斷下降,遠程開放教育工科畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量也呈現(xiàn)出下滑的趨勢。如何采取有效措施來提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量,對于保證和提高遠程開放教育工科的教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。

一、影響畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的主要因素

(一)畢業(yè)設(shè)計的選題不當

選題與學(xué)生的職業(yè)沒有關(guān)聯(lián)或適用性不強,學(xué)生對課題研究的目的和用途產(chǎn)生迷茫,從而產(chǎn)生懈怠情緒。選題陳舊或?qū)W生對選題不感興趣,缺乏研究的主動性。課題的難度過大,學(xué)生感到無從下手而產(chǎn)生畏難情緒,進度難以保證。課題過于簡單,難以激發(fā)學(xué)生對課題進行深入研究的興趣,在部分學(xué)生中存在簡單應(yīng)付或抄襲他人的現(xiàn)象。

(二)教師投入精力不足

部分教師對畢業(yè)設(shè)計不重視,責(zé)任心不強,投入的時間和精力不足,與學(xué)生的溝通缺乏主動性,指導(dǎo)走過場;不重視對開題報告的指導(dǎo),學(xué)生的開題報告質(zhì)量不高,設(shè)計帶有一定的盲目性,設(shè)計效率低;疏于指導(dǎo),把畢業(yè)設(shè)計看作是學(xué)生的任務(wù),只管開題與結(jié)尾,平時對學(xué)生要求不嚴、督促不力,最后,要么敷衍了事,要么簡單包辦。有的答辯走過場,沒有按教學(xué)標準來衡量學(xué)生的學(xué)識水平,不論答辯情況如何,一律放行。

(三)教師指導(dǎo)不力

有的教師指導(dǎo)缺乏針對性和啟發(fā)性,難以獲得學(xué)生的有效反饋,師生溝通不暢,學(xué)生無法自己解決問題,只好依賴教師手把手的指導(dǎo)。部分教師未能開展切實有效的遠程指導(dǎo),使得部分學(xué)生由于缺少指導(dǎo)而難以提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量。有的教師未能及時地發(fā)現(xiàn)并糾正學(xué)生出現(xiàn)的錯誤,學(xué)生只好將錯就錯。部分教師專業(yè)素質(zhì)不高,缺乏工程實踐經(jīng)驗,指導(dǎo)學(xué)生時,理論上不夠深度,技術(shù)上不夠?qū)嵱谩?/p>

(四)學(xué)生重視不夠

部分學(xué)生對畢業(yè)設(shè)計的作用和意義認識不足,對畢業(yè)設(shè)計不重視,認為畢業(yè)設(shè)計只不過是練練手,走走形式,混過去就萬事大吉,在遇到問題時不是想辦法去解決,而是消極等待,過分依賴指導(dǎo)。有的缺乏學(xué)習(xí)動力,學(xué)習(xí)熱情不高,主動性不強,作風(fēng)拖拉,設(shè)計進度和設(shè)計質(zhì)量難以保證。

(五)學(xué)生基礎(chǔ)知識不扎實

部分學(xué)生的基礎(chǔ)知識不扎實,不能把各科知識融會貫通,分析和解決實際問題的能力較低;有的對工程設(shè)計的基本常識和方法沒有很好的掌握,動手能力差,上手較慢,設(shè)計中易走彎路,設(shè)計效率低;有的論文寫作能力較差,論文格式也不規(guī)范,論文質(zhì)量不高。

(六)學(xué)生投入的時間與精力不足

遠程開放教育的學(xué)生一般為在職人員,由于工作、家庭和生活上的壓力以及學(xué)習(xí)態(tài)度等原因,部分學(xué)生投入畢業(yè)設(shè)計的時間和精力不足,使得實際的設(shè)計工作量不能滿足設(shè)計任務(wù)的需要,畢業(yè)設(shè)計難以出精品,甚至有的學(xué)生無法完成設(shè)計任務(wù)。

(七)過程管理不規(guī)范

教學(xué)的時空分離給監(jiān)控帶來了一定的難度,指導(dǎo)方式的多元化也給管理帶來了新的問題。設(shè)計過程監(jiān)控不力、賞罰不明、管理缺位是畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量難以提高的重要因素。管理制度不完善,師生行為隨意性較大,使得畢業(yè)設(shè)計的各環(huán)節(jié)及其監(jiān)管形同虛設(shè),學(xué)生對畢業(yè)設(shè)計漫不經(jīng)心,教師指導(dǎo)流于形式。

二、提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的應(yīng)對策略

(一)強化制度保障

制定和完善畢業(yè)設(shè)計的規(guī)章制度,為畢業(yè)設(shè)計提供科學(xué)的行動準則和依據(jù)。用規(guī)范化的文件形式將畢業(yè)設(shè)計的時間安排、工作程序、論文格式、指導(dǎo)教師及學(xué)生的任務(wù)、各階段的評價標準,以及對選題、指導(dǎo)、答辯等環(huán)節(jié)的要求做出明確的規(guī)定,同時,對過程管理也予以界定和說明。用規(guī)章制度對師生的畢業(yè)設(shè)計進行指導(dǎo)、激勵和約束,并明確規(guī)定相關(guān)人員的工作方式方法和職責(zé),使畢業(yè)設(shè)計工作制度化、程序化,杜絕了師生在畢業(yè)設(shè)計中的隨意性,并使相關(guān)人員有目標、有壓力、有動力,為提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量提供良好的運行和管理機制。

(二)合理選擇指導(dǎo)老師

指導(dǎo)教師應(yīng)由責(zé)任心強、教學(xué)水平高、實際經(jīng)驗豐富,并具有中級以上專業(yè)技術(shù)職稱、或具有碩士、博士學(xué)位的教師來擔(dān)任。對指導(dǎo)教師實行動態(tài)管理,把專業(yè)素質(zhì)高、責(zé)任感和指導(dǎo)能力強的專兼職教師不斷充實到指導(dǎo)教師隊伍中,并將不稱職者調(diào)離指導(dǎo)教師崗位。在遠程開放教育工科畢業(yè)設(shè)計中,那些對學(xué)生具有愛心、熱心、耐心、細心和信心的指導(dǎo)教師,往往能指導(dǎo)學(xué)生做出高質(zhì)量的畢業(yè)設(shè)計。“五心”教師具有崇高的職業(yè)道德和奉獻精神,是大家學(xué)習(xí)的榜樣,也是選擇指導(dǎo)教師的理想標準和指導(dǎo)教師不斷提高修養(yǎng)、完善自我的追求目標。

(三)提前進行動員和選題

提前一學(xué)期進行畢業(yè)設(shè)計組織動員和選題,學(xué)生可提前進入畢業(yè)設(shè)計的準備工作,使畢業(yè)設(shè)計有更充足的時間。畢業(yè)設(shè)計的成敗在于學(xué)生能否以認真、嚴肅的態(tài)度對待畢業(yè)設(shè)計[1]。通過畢業(yè)設(shè)計動員,使學(xué)生充分認識畢業(yè)設(shè)計的重要性,了解畢業(yè)設(shè)計的規(guī)章制度,并使學(xué)生清楚畢業(yè)設(shè)計的要求和工作流程,從而使學(xué)習(xí)成績優(yōu)秀的學(xué)生有勇氣承擔(dān)較高難度的課題,同時,也使學(xué)習(xí)成績稍差的學(xué)生能克服畏難情緒,樹立按時保質(zhì)保量完成畢業(yè)設(shè)計的信心,為畢業(yè)設(shè)計的順利開展奠定基礎(chǔ)。

(四)貫徹科學(xué)選題

好的選題是成功的一半[2]。選題要體現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)方向和專業(yè)特點,要有利于學(xué)生綜合運用所學(xué)知識(涉及課程須三門以上),提倡“真題真做”,鼓勵師生結(jié)合工作崗位實際選題,使課題緊貼實際工程需求,并具有一定的實用價值;模擬課題應(yīng)具有工程背景和實際意義,要做到“真題假做”或“假題真做”。教師提出的備選課題應(yīng)多樣化、層次化,便于因材施教。課題難度和工作量要適當,應(yīng)使學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)經(jīng)過努力能完成全部內(nèi)容。要根據(jù)學(xué)生的興趣和愛好來選題,此外要杜絕學(xué)生選題的盲目性和隨意性,使每個學(xué)生都能選到適合自己的課題。

(五)重視開題工作

良好的開題可使學(xué)生設(shè)計思路清晰,避免盲目性和消極等待,少走彎路,有效提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效率。開題報告的質(zhì)量對于最終成果至關(guān)重要,甚至可以說好的開題報告是設(shè)計(論文)成功的一半,因此教師對于學(xué)生撰寫開題報告的指導(dǎo)工作是非常重要的[3]。遠程開放教育的教學(xué)時空分離和學(xué)生自主學(xué)習(xí)方式,使得畢業(yè)設(shè)計尤其需要利用開題來對課題進行論證和設(shè)計。為此,提前一學(xué)期進行開題,使學(xué)生有較充足的時間查閱資料和撰寫開題報告。教師要對學(xué)生的設(shè)計方案、技術(shù)路線等的可行性、先進性以及是否貼近工程實際等進行嚴格審核把關(guān),開題報告審核通過后才能開始畢業(yè)設(shè)計工作。

(六)注意激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機

學(xué)習(xí)動機是有效地進行學(xué)習(xí)的前提[4],教師應(yīng)采取有效措施來引發(fā)和形成學(xué)生的學(xué)習(xí)動機并不斷加以強化。教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)個人的情況來選題,以增強學(xué)生對畢業(yè)設(shè)計的信心和興趣;要關(guān)心學(xué)生,加強與學(xué)生的情感交流,盡可能滿足學(xué)生的需要,使學(xué)生更加專心于畢業(yè)設(shè)計;指導(dǎo)要循序漸進,由淺入深,對學(xué)生的進步要及時表揚和鼓勵,不斷增強學(xué)生的成就感和自信心;建立良好的師生關(guān)系,以民主、平等的態(tài)度對待學(xué)生,良好的師生關(guān)系是教師開展教學(xué)指導(dǎo)的基礎(chǔ),當學(xué)生被教師的修養(yǎng)和人格魅力所吸引時,學(xué)生對教師的興趣會遷移到教師所教授的內(nèi)容上,從而提高指導(dǎo)效果和畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量。

(七)加強指導(dǎo)的針對性和啟發(fā)性

加強指導(dǎo)的針對性和啟發(fā)性,是提高指導(dǎo)效率和效果的重要途徑,也是提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的重要手段。由于每個學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力、設(shè)計課題和遇到的問題均不相同,教師只有根據(jù)學(xué)生的具體情況,進行個性化和針對性的指導(dǎo),才能有的放矢,取得好的指導(dǎo)效果。對于學(xué)習(xí)基礎(chǔ)相對較差的學(xué)生,要循循善誘、耐心細致地去進行引導(dǎo),讓學(xué)生盡快上手,切忌對學(xué)生急躁和不理睬;對學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較好的學(xué)生,要適度拓展學(xué)生的知識面,加強對他們創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。要加強設(shè)計現(xiàn)場的指導(dǎo),進一步提高指導(dǎo)的針對性。應(yīng)多采用啟發(fā)式的指導(dǎo),充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性,培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、自主分析和解決問題的能力。

(八)加強遠程指導(dǎo)

突出遠程教育特色,加強遠程指導(dǎo),是保證畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的重要手段。與學(xué)習(xí)者建立個人聯(lián)系,是激發(fā)學(xué)習(xí)者動機和促進其進行學(xué)習(xí)的前提,這可以通過非接觸性通信來實現(xiàn)[5]。遠程指導(dǎo)雖說沒有當面指導(dǎo)那么直觀方便,但它仍是加強師生交流、彌補面授指導(dǎo)缺失、促進畢業(yè)設(shè)計順利開展的重要手段。此外,工科在計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上的優(yōu)勢,有利于遠程指導(dǎo)的開展。所以,指導(dǎo)教師除了要安排定時的面授指導(dǎo)外,還應(yīng)充分利用現(xiàn)代通信技術(shù)和現(xiàn)代教育技術(shù)來開展切實有效的遠程指導(dǎo)。遠程指導(dǎo)多采用電話、BBS、Email和QQ等方式進行。在遠程指導(dǎo)中,可利用語音對話、視頻聊天、遠程控制、截圖、錄屏、數(shù)碼攝影攝像、文件傳送等技術(shù)手段來增加師生交互的信息量,以便提高遠程指導(dǎo)的效率和效果。

(九)強化過程監(jiān)控

1.強化對教師的監(jiān)控,提升教師的責(zé)任感

組織教師進行畢業(yè)設(shè)計專項培訓(xùn),提高教師的責(zé)任感和使命感。對教師的監(jiān)控采取定期、不定期檢查或抽查方式進行,檢查內(nèi)容包括檢查設(shè)計進度、查看指導(dǎo)登記表、召開學(xué)生座談會、聽取學(xué)生信息員情況匯報等,并采用量化的過程檢查評價指標對教師的指導(dǎo)過程、師生關(guān)系及指導(dǎo)效果進行評估,發(fā)現(xiàn)問題及時采取有效措施糾正偏差,促使教師將壓力轉(zhuǎn)變?yōu)閯恿?,認真做好畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)工作。

2.強化對學(xué)生的監(jiān)控,提高學(xué)生的主動性

對畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量影響最大的因素是學(xué)生自身的因素,因為他是能動的進行畢業(yè)設(shè)計的直接責(zé)任人[6]。指導(dǎo)教師每周檢查一次學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計,每月進行一次階段性檢查。對未能到校的學(xué)生要及時進行遠程檢查,督促學(xué)生按進度計劃和質(zhì)量要求進行設(shè)計,杜絕學(xué)生弄虛作假或抄襲他人。管理人員通過執(zhí)行各種審核制度以及進行定期、不定期抽查的方式來對學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計進行監(jiān)控,進一步規(guī)范學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計過程。

3.強化對關(guān)鍵環(huán)節(jié)的監(jiān)控,保證畢業(yè)設(shè)計順利開展

認真做好畢業(yè)設(shè)計初期、中期和后期3個關(guān)鍵環(huán)節(jié)的階段性檢查工作,初期重點檢查教學(xué)保障、組織管理、設(shè)計選題、任務(wù)安排、開題質(zhì)量等內(nèi)容;中期重點檢查設(shè)計進度、教風(fēng)、學(xué)風(fēng)等內(nèi)容;后期重點檢查畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量和答辯情況等內(nèi)容。對關(guān)鍵點的檢查采取指導(dǎo)教師對學(xué)生檢查,管理人員對指導(dǎo)教師檢查和對學(xué)生抽查、專家對畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量抽查的方式來進行。指導(dǎo)教師要認真檢查、嚴格要求,管理人員要督察及時、管理到位。對于發(fā)現(xiàn)有問題的師生,要進行批評教育,對于有重大失誤問題或有責(zé)任事故的人員,按責(zé)任事故處理制度進行處罰。

(十)規(guī)范答辯環(huán)節(jié)

畢業(yè)答辯是保證畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量、給師生施加壓力和動力的一個重要手段。畢業(yè)設(shè)計的答辯和成績評定是否科學(xué)、嚴格和公正對畢業(yè)設(shè)計有著較強的導(dǎo)向作用。為了使答辯和成績評定公平、公正,應(yīng)制定科學(xué)、合理、操作性強的畢業(yè)設(shè)計答辯評價標準,規(guī)范答辯過程,減少人情分,并用民主的方式確定最終答辯成績。參加評優(yōu)的學(xué)生必須進行公開答辯,其他學(xué)生則參加分組答辯。通過答辯可以檢驗學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量,考查教師的指導(dǎo)水平,考核學(xué)生的綜合能力,同時還可杜絕抄襲現(xiàn)象。

三、結(jié)語

畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的高低是衡量遠程開放教育工科教學(xué)質(zhì)量的重要指標,是學(xué)校辦學(xué)水平和綜合實力的體現(xiàn)。近年來,盡管在畢業(yè)設(shè)計中還存在著一些不利的影響因素,但實踐證明,只要高度重視畢業(yè)設(shè)計,在畢業(yè)設(shè)計過程中,嚴格遵循遠程開放教育和工科教育的教學(xué)規(guī)律和特點,加強過程管理和監(jiān)控,有效地調(diào)動師生的積極性和主動性,就一定能克服不利因素,不斷提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量。

參考文獻

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篇10

關(guān)鍵詞:實驗資源;網(wǎng)絡(luò)開放;創(chuàng)新

中圖分類號:G434 文獻標識碼:A 文章編號:1673-8454(2012)03-0024-04

一、引言

實驗室在培養(yǎng)大學(xué)生的實踐動手能力、理論聯(lián)系實際能力、開拓創(chuàng)新能力和提高大學(xué)生綜合素質(zhì)等方面起著舉足輕重的作用。實驗室資源作為高等學(xué)校的核心資源之一,不僅是學(xué)校辦學(xué)實力的標志,也是高校教學(xué)水平、科研實力的重要體現(xiàn)。近年來,高等學(xué)校實驗室建設(shè)的投入、規(guī)模、效益和水平都有顯著提高,但在實驗室內(nèi)涵建設(shè)上還遠遠不夠,實驗室資源建設(shè)也存在很多問題。(1)實驗資源尚未形成體系:各個實驗教學(xué)資源分隔,獨立成塊。沒有構(gòu)成相互支撐、相互融合的數(shù)字化實驗資源體系。(2)實驗資源開發(fā)深度不夠:多元化高等教育培養(yǎng)模式。對實驗資源配置提出了多元化、多層次建設(shè)的要求。目前本科教育優(yōu)質(zhì)實驗資源短缺,實驗資源信息化程度不高。實驗教學(xué)示范中心網(wǎng)站上的數(shù)字資源不夠豐富、形式單一、交互性實驗偏少。還遠遠不能滿足現(xiàn)代工程教育的要求。信息技術(shù)在數(shù)字實驗資源建設(shè)的應(yīng)用還有待進一步研究。(3)實驗資源的開放共享程度不夠:以淺層面的共享居多,具體表現(xiàn)在,觀摩學(xué)習(xí)多,缺少深層次共同研究的交流;共享項目范圍窄,參與學(xué)生人數(shù)較少;實驗資源共享的優(yōu)勢沒有完全體現(xiàn)。(4)實驗資源管理水平有待進一步提高:目前實驗資源管理主要是針對本單位、本學(xué)科的發(fā)展需求,對實驗室進行管理。隨著實驗室開放共享的需求,各個單位實驗資源重復(fù)配置及部分實驗資源稀缺的現(xiàn)象同時存在。

以新一代信息技術(shù)為手段,實行優(yōu)質(zhì)實驗資源開放共享是實驗室管理工作中非常重要的一項,其本質(zhì)是將實驗教學(xué)從以學(xué)校、教師為中心轉(zhuǎn)移到以學(xué)生為中心。進行個性化自主教學(xué),為培養(yǎng)工程創(chuàng)新人才提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

二、多元一體化優(yōu)質(zhì)開放實驗資源體系的設(shè)計

以“工程化、信息化、多元化、融合創(chuàng)新”為實驗室建設(shè)理念,以“提高學(xué)生現(xiàn)代工程意識和實踐創(chuàng)新能力”為目標,進行優(yōu)質(zhì)實驗資源庫和虛擬交互實驗平臺的開發(fā),構(gòu)建學(xué)校層面優(yōu)質(zhì)實驗資源體系。該體系由優(yōu)質(zhì)實驗資源庫、數(shù)字化實驗室、學(xué)生創(chuàng)新工作室和實驗成果展示與交流平臺四個模塊組成。

如圖1所示,以學(xué)科為線索,以“點”遞進到“線”,從基礎(chǔ)實驗、專業(yè)實驗到綜合實驗、創(chuàng)新實驗循序漸進;采用“集束化”策略。即從各學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)實驗中提煉支撐專業(yè)的知識束與支撐工程技術(shù)的知識整合成知識鏈,由“線”貫穿成“面”,形成與工程能力直接對接的校內(nèi)跨學(xué)科綜合實驗資源庫。精選國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)實驗項目資源和校內(nèi)綜合實驗資源共同構(gòu)成優(yōu)質(zhì)實驗資源庫。以新一代信息技術(shù)為手段,改革實驗教學(xué)模式,建設(shè)企業(yè)合作平臺資源以及實驗成果與企業(yè)和市場交流對接窗口,將“面”構(gòu)筑成“資源豐富、形式多樣、相互支撐、融合創(chuàng)新”的多元一體化實驗資源體系。建立連接校內(nèi)實驗室、校外實驗室和產(chǎn)業(yè)之間的平臺。

1.建設(shè)優(yōu)質(zhì)實驗資源庫

(1)校內(nèi)優(yōu)質(zhì)實驗資源庫建設(shè)

在學(xué)校2個國家級實驗教學(xué)示范中心、10個省級實驗教學(xué)示范中心、1個教育部工程研究和10個省級重點實驗室網(wǎng)站基礎(chǔ)上,利用信息化手段,進行優(yōu)質(zhì)實驗資源項目篩選與開發(fā)。同時通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)開放共享,為數(shù)字化實驗室提供支持。主要包含視頻點播系統(tǒng)、數(shù)字化實驗教程、實驗技術(shù)應(yīng)用案例、集成化的專業(yè)實驗資源數(shù)據(jù)庫等。

1)視頻點播系統(tǒng):主要包括典型實驗教學(xué)視頻點播、儀器操作與應(yīng)用視頻點播和實驗建設(shè)成果介紹等模塊?!暗湫蛯嶒灲虒W(xué)視頻點播”根據(jù)典型實驗內(nèi)容制作教學(xué)視頻,方便學(xué)習(xí)者上課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)等。由于學(xué)習(xí)者經(jīng)過預(yù)習(xí)已把實驗基本知識掌握,方便教師開展創(chuàng)新型、個性化的實驗教學(xué),大大提高了實驗課堂效率。儀器操作與應(yīng)用視頻點播主要針對大型儀器操作復(fù)雜,非專業(yè)人士需要經(jīng)過相關(guān)學(xué)習(xí)才能正確和安全地使用。學(xué)習(xí)者使用共享儀器前通過該系統(tǒng)可以預(yù)先了解儀器設(shè)備的操作規(guī)程、使用方法和應(yīng)用實驗案例,在實驗室使用儀器操作過程中也可隨時點擊該系統(tǒng)及時查詢以獲得幫助。實驗建設(shè)成果介紹主要介紹各個實驗室及實驗中心的建設(shè)成果。便于外校和企業(yè)了解學(xué)校實驗室情況,也擴大了學(xué)校實驗室的影響力。

2)數(shù)字化實驗教程包括:網(wǎng)絡(luò)教程、電子教案和實驗教材等,學(xué)生可隨時隨地通過網(wǎng)絡(luò)進行實驗課程的學(xué)習(xí),不但可方便學(xué)生預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)實驗課程,豐富的網(wǎng)絡(luò)教程和實驗教材也擴大了學(xué)生的知識面,有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

3)實驗技術(shù)應(yīng)用案例:包含儀器設(shè)備的開發(fā)、實驗項目開發(fā)等案例。如開發(fā)無線通信組網(wǎng)實驗平臺,給高校電子通信類學(xué)生提供一種了解接觸無線通信核心技術(shù)的實踐平臺。通過計算機和該實驗平臺可以簡易地進行節(jié)點功能的配置、節(jié)點工作狀態(tài)查詢、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)查詢、通信速率統(tǒng)計、無線中繼傳輸觀測等功能,利用兩個或多個節(jié)點可以完成簡單和較為復(fù)雜的一些通信演示和實驗。同時利用無線通信組網(wǎng)實驗平臺,還能夠開設(shè)一些開放型創(chuàng)新實驗。如無線段距離遙控實驗、無線溫濕度監(jiān)控實驗、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實驗、無線MESH組網(wǎng)實驗和無線抄表數(shù)傳實驗等。

4)集成化的專業(yè)實驗資源數(shù)據(jù)庫:專業(yè)綜合實驗應(yīng)用系統(tǒng)相對應(yīng)的是集成的專業(yè)實驗資源數(shù)據(jù)庫。首先,實驗資源數(shù)據(jù)庫具有仿真性。通過大量基本實驗項目(單項實驗)組合就構(gòu)成了一個完整的業(yè)務(wù)循環(huán),能夠反映真實完整的業(yè)務(wù)過程。其次。實驗資源數(shù)據(jù)庫具有綜合性。在實驗完成后產(chǎn)生大量信息。這些信息可以進一步進行加工、處理、輸出。而在這個“深加工”的過程中,就可以把相關(guān)的知識融會貫通。再次。實驗資源數(shù)據(jù)庫具有靈活性。實驗數(shù)據(jù)庫可以根據(jù)不同專業(yè)的模式、方法及新型業(yè)務(wù)層出不窮對這些單項實驗項目適時更新,可以對原始實驗數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的調(diào)整,保障實驗內(nèi)容與實際業(yè)務(wù)不脫節(jié),靈活地適應(yīng)模式及方法的變化。如建立高度集成的會計實驗資源數(shù)據(jù)庫,即在虛擬服務(wù)器端建立一個大型的會計實驗資源數(shù)據(jù)庫。這個實驗資源數(shù)據(jù)庫不是簡單的習(xí)題庫或是案例庫。而是由大量基本實驗項目(單項實驗)構(gòu)成,這些單項實驗按照會計專業(yè)知識點進行設(shè)置,內(nèi)容包括6大會計要素(資產(chǎn)、負債、所有者權(quán)益、收入、費用和利潤)的會計處理和會計報表(資產(chǎn)負債表、利潤表、現(xiàn)金流量表)的編制;另外,還包括一些特殊但在實務(wù)中較為常見的會計業(yè)務(wù)。如合并財務(wù)報表、外幣業(yè)務(wù)、非

貨幣性資產(chǎn)交換、債務(wù)重組、租賃、衍生金融工具等。

(2)收集國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)實驗資源并進行分類建設(shè)。

通過浙江省高校實驗室工作研究會和浙江省實驗室建設(shè)指導(dǎo)委員會與省內(nèi)高校交流實驗室建設(shè)與管理經(jīng)驗。采集優(yōu)秀實驗項目資源。通過國內(nèi)外考察及網(wǎng)絡(luò)平臺,收集國內(nèi)、國際優(yōu)秀實驗資源,并進行分類整理,供校內(nèi)教師學(xué)習(xí)和參考。

2.開發(fā)數(shù)字化實驗室。建立遠程虛擬交互實驗平臺

數(shù)字化實驗室作為實驗室教學(xué)的完善和補充,一方面可以解決目前教學(xué)經(jīng)費緊張、實驗設(shè)備不足、課程學(xué)時少和講授內(nèi)容多的矛盾,另一方面可以提高教學(xué)效果,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。理解和掌握實驗內(nèi)容,在一定程度上可以替代部分實驗內(nèi)容,除此之外還有利于各高校之間的教學(xué)資源共享。本課題基于多媒體計算機技術(shù)、仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù),以自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)為主要實驗方式,開發(fā)數(shù)字化實驗室。主要包括網(wǎng)上實驗室瀏覽、虛擬仿真實驗、遠程控制實驗、學(xué)生創(chuàng)新工作室、實驗交流等模塊。虛實結(jié)合建設(shè)基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化實驗教學(xué)中心。

(1)網(wǎng)上實驗室瀏覽

利用虛擬現(xiàn)實等技術(shù),對學(xué)校部分典型實驗室進行可視化三維虛擬場景的開發(fā),師生點擊該系統(tǒng)猶如身臨其境地參觀瀏覽實驗室。

(2)虛擬仿真實驗

仿真技術(shù)已成為一種國際公認的高效現(xiàn)代化教學(xué)手段。利用仿真技術(shù)和多媒體技術(shù),開發(fā)形象生動的虛擬仿真實驗。提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。通過將不同模塊的相似知識點有機地集成在一個虛擬仿真實驗環(huán)境中,并建立知識點之間的有機聯(lián)系和區(qū)別,加深對該定理的理解,從而更好更準確地應(yīng)用知識、訓(xùn)練思維和鍛煉實踐能力和工程思維。如通過具體的實例開發(fā)電路基礎(chǔ)的綜合性虛擬實驗。即在MULTISIM軟件下仿真不同電路分析模塊中(直流電阻電路、正弦穩(wěn)態(tài)交流電路、耦合電感和變壓器電路、信號調(diào)理電路、通信電路)最大功率傳輸?shù)牟煌瑢崿F(xiàn)情況和特點。

(3)遠程控制實驗

目前國內(nèi)大部分高校都是讓學(xué)生到實驗室完成實驗,規(guī)定的時間內(nèi),如學(xué)生不能完成實驗必須拖延時間或者留到下次課再接著做,這樣直接影響了教學(xué)效果。雖然有些硬件實驗可以利用軟件仿真來實現(xiàn)。但不適用在實時性要求很強的應(yīng)用系統(tǒng)中。另外實際實驗中出現(xiàn)的各種誤差、元件故障等情況在虛擬實驗中無法體會。采用軟件模擬和實際硬件電路操作相結(jié)合的方法開發(fā)遠程實驗項目,即學(xué)生利用軟件來對硬件操作,通過網(wǎng)絡(luò)為用戶提供實時的遠程實驗服務(wù)。如搭建單片機遠程實驗系統(tǒng),通過采用大規(guī)模集成電路FPGA為實驗核心芯片。以FPGA和CPLD為控制手段免插線,以通用USB接口和JTAG接口相結(jié)合的通信方法,再以網(wǎng)絡(luò)為媒介,利用軟件來控制硬件,達到和在硬件設(shè)備上做實驗一樣的效果。并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建完整的單片機實驗體系,遵循由易到難、循序漸進的方式,逐步引導(dǎo)學(xué)生從按部就班到自主設(shè)計并鼓勵創(chuàng)新。

3.建立學(xué)生創(chuàng)新工作室

學(xué)生創(chuàng)新工作室是教學(xué)研究和探索過程中,對常規(guī)教學(xué)的引申和延續(xù),是創(chuàng)新教學(xué)模式的體現(xiàn)?;诰W(wǎng)絡(luò)的學(xué)生創(chuàng)新工作室,作為實體創(chuàng)新實驗室的拓展和補充,為學(xué)生開展實踐創(chuàng)新活動提供了新的途徑。

(1)創(chuàng)意交流社區(qū)

創(chuàng)意交流社區(qū)經(jīng)常企業(yè)及學(xué)??蒲许椖康男畔⒑蛯W(xué)生實踐項目的構(gòu)思,企業(yè)、教師、學(xué)生可在該社區(qū)中充分交流。學(xué)生根據(jù)網(wǎng)上的項目信息挑選感興趣的課題,該課題經(jīng)過不斷修改和完善、學(xué)校專家組評估通過后即可立項開始實驗。同時邀請企事業(yè)單位前來挑選立項實驗項目的創(chuàng)意,進行校企合作,讓學(xué)校成為企業(yè)的科研場地。社會創(chuàng)意人才的輸送站。

(2)創(chuàng)新實驗項目討論區(qū)

經(jīng)過創(chuàng)意交流立項的實驗項目,大多都是和企業(yè)社會項目、教師科研項目等密切相關(guān)的。學(xué)生工作室按照創(chuàng)新實驗項目分專題設(shè)置虛擬工作室進行實驗交流與討論,包括項目負責(zé)人網(wǎng)絡(luò)招聘項目組成員,實驗資料上傳和實驗難題討論等,創(chuàng)造了一個能較好培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力、交流溝通能力和創(chuàng)新能力的網(wǎng)絡(luò)實踐環(huán)境。

(3)開源項目社區(qū)

成功的開源項目是眾多優(yōu)秀開發(fā)人員的智慧結(jié)晶,包含了他們的最佳實踐經(jīng)驗。對合適的開源軟件項目進行改造形成教學(xué)項目用于教學(xué),具有不可比擬的優(yōu)勢。實驗項目立項后,可在開源社區(qū)招聘研發(fā)團隊,參與開源項目的開發(fā)。這個開源項目社區(qū)可以對所有項目的開發(fā)過程進行管理,并可對學(xué)生進行能力考評。開源項目包含開源軟件項目和開源硬件項目,通常采用的是通用公共許可證協(xié)議,即GPL(General Public License)協(xié)議。開源項目由于開放項目源代碼、資料為學(xué)習(xí)者提供了廣闊的學(xué)習(xí)和研究空間,為教育提供了極好的先決條件和素材。

4.實驗成果展示與交流平臺

實驗成果展示與交流平臺將及時學(xué)生優(yōu)秀實驗成果,建立學(xué)生創(chuàng)作成果與企業(yè)、市場交流對接窗口。該平臺一方面邀請企事業(yè)單位前來挑選人才。為畢業(yè)生提供更多的就業(yè)機會;另一方面通過開放辦展回饋社會,一些企業(yè)人員如看重學(xué)生的作品。則希望與學(xué)生和學(xué)校洽談合作,將學(xué)生的作品投入批量生產(chǎn),成為產(chǎn)品。

該平臺將申請專利、軟件著作權(quán)的程序及論文寫作指南到平臺上,鼓勵學(xué)生實驗作品申請專利、軟件著作權(quán)、等,為學(xué)生的創(chuàng)意“保駕護航”。

三、基于網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng),實現(xiàn)實驗資源的開放共享

數(shù)字化資源需要通過基于網(wǎng)絡(luò)的管理系統(tǒng)才能更好地發(fā)揮作用。目前我校實驗室開放共享管理系統(tǒng)已進入后期安裝、測試與完善階段,該管理系統(tǒng)主要由信息實時采集硬件系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)組成。利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、射頻識別技術(shù)和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等,對實驗室及儀器設(shè)備的使用情況進行數(shù)據(jù)采集、傳輸、統(tǒng)計和信息化管理,具有實驗室資源信息化管理、產(chǎn)學(xué)研資源集成展示、實驗室與大型儀器任務(wù)管理、實驗室與大型儀器使用過程管理、實驗室與大型儀器自助收費管理、實驗室與大型儀器統(tǒng)計與報表等功能模塊,如圖2所示。平臺技術(shù)體系由學(xué)校、學(xué)院、實驗室三層結(jié)構(gòu)組成。三級網(wǎng)站結(jié)構(gòu)相似,三層數(shù)據(jù)統(tǒng)一。在共性基礎(chǔ)上發(fā)揮校園網(wǎng)優(yōu)勢和實驗室每個獨立部分的主動性。建設(shè)個性化的實驗資源,最大限度地體現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享。

目前我校優(yōu)質(zhì)開放實驗資源依托實驗室與大型儀器管理網(wǎng)絡(luò)平臺從學(xué)院測試進入由點到面、由局部到整體的全面實施階段。對實驗資源開放共享氛圍的形成、開放教學(xué)模式的形成及學(xué)生從事實驗活動積極性的提高等發(fā)揮了積極作用。

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