智能控制技術(shù)論文范文

導(dǎo)語：如何才能寫好一篇智能控制技術(shù)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1.控制目標(biāo)和策略

在實際工作中，極其的作業(yè)形式和作業(yè)方法都存在著一定的差異，所以智能控制技術(shù)在控制目標(biāo)和控制策略的選擇上也存在著很大的不同。在智能控制技術(shù)應(yīng)用于挖掘機領(lǐng)域方面，其主要要實現(xiàn)的控制目標(biāo)就是要實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，同時也要提高機械生產(chǎn)的效率。智能控制技術(shù)使用在壓路機領(lǐng)域方面主要就是要實現(xiàn)碾壓的質(zhì)量和壓實的速度。當(dāng)前挖掘機主要有兩種控制策略,一是“負載適應(yīng)控制”另一種是“動力適應(yīng)控制”。負載適應(yīng)控制主要就是指在發(fā)動機發(fā)出功率已經(jīng)穩(wěn)定的情況下，液壓系統(tǒng)能夠根據(jù)實際的需要對自身的運行狀態(tài)進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而使其能夠以最佳的狀態(tài)來完成工作。動力適應(yīng)控制就是在實際的工作中發(fā)動機要根據(jù)運行的具體情況支持發(fā)動機的動力輸出，這也極大的節(jié)約了能源。采用“負載適應(yīng)控制”技術(shù)的挖掘機,一般設(shè)有幾種動力選擇模式,如最大功率模式,標(biāo)準(zhǔn)功率模式和經(jīng)濟功率模式,每種模式下的發(fā)動機輸出功率基本恒定,同時液壓泵業(yè)設(shè)有幾條恒功率曲線與之匹配。由于系統(tǒng)中采用了發(fā)動機速度傳感控制技術(shù)（ESS控制技術(shù)）,在匹配時將每種功率模式下的泵的吸收功率設(shè)定為大于或等于該模式下的發(fā)動機輸出功率,這樣可以使液壓系統(tǒng)充分吸收利用發(fā)動機的功率,減少能量損失。還可以通過對泵的吸收功率的調(diào)節(jié),協(xié)調(diào)負載與發(fā)動機的動力輸出,避免發(fā)動機熄火。在實際的工作中，操作人員需要根據(jù)作業(yè)面的具體情況選擇發(fā)動機電費模式，所以這種方式在實行的過程中還需要一定的人工參與，如果操作不當(dāng)，非常容易造成浪費的現(xiàn)象。采用動力適應(yīng)控制以后挖掘機就能夠開啟自動控制的模式，在作業(yè)的過程中，該技術(shù)可以根據(jù)實際的需要為發(fā)動機的運行提供一定的動力，這樣也有效的避免了資源和能源的浪費現(xiàn)象，該系統(tǒng)可以根據(jù)機械運行的實際需要來供給動力，在運行的過程中不需要過多人工的操作和參與，在經(jīng)濟性和高效性上都有著很好的表現(xiàn)。這一系統(tǒng)的運行思路是讓機器對施工的具體情況進行有效的識別，同時根據(jù)其分析的具體狀況制定適當(dāng)?shù)慕鉀Q辦法，發(fā)動機和該系統(tǒng)在運行的過程中會對運行的狀態(tài)進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，這樣就能夠保證其在運行的過程中處于良好的狀態(tài)。在挖掘機智能控制技術(shù)中還需要一些節(jié)能和為操作提供方便的方法，采用這些方法能夠更好的對系統(tǒng)進行維護和保養(yǎng)，能夠更加有效的提升整個系統(tǒng)的性能和運行質(zhì)量。智能壓路機在使用智能控制技術(shù)的過程中需要根據(jù)設(shè)定的質(zhì)量和目標(biāo)對壓實的效果進行有效的檢測和控制，同時還要通過系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)來尋找最佳的解決方案。

2.控制方法

任何智能控制系統(tǒng)包含三個過程：

（1）采集信息；

（2）處理信息并做出決策和思考；

（3）決定執(zhí)行。挖掘機是通過檢測液壓系統(tǒng)得運行參數(shù)來識別載荷大小的,如檢測液壓系統(tǒng)中泵的控制壓力,泵的輸油壓力和各機構(gòu)（行走,回轉(zhuǎn),動臂提升和斗桿收回）的工作壓力等。有的還檢測先導(dǎo)手柄的位移量和系統(tǒng)流量等。挖掘機控制器根據(jù)采集的信息,通過模糊控制理論推理出所需功率的大小和發(fā)動機的最佳轉(zhuǎn)速。執(zhí)行決定的過程是由控制器驅(qū)動發(fā)動機油門執(zhí)行器,使發(fā)動機設(shè)定到理想的轉(zhuǎn)速和輸出功率。而壓路機是通過連續(xù)檢測振動輪的振動加速來識別地面壓實質(zhì)量的。振動輪內(nèi)的旋轉(zhuǎn)偏心快產(chǎn)生的振動,理論上是一條正弦曲線。當(dāng)振動輪在地面上振動時,曲線總是被擾動的,在軟地面上額度擾動小,在硬地面上的擾動大。通過對壓路機振動輪的加速度進行快速傅立葉變換處理,能夠計算出地面壓實的數(shù)據(jù)。

二、結(jié)語

篇2

電氣工程是以計算機為操作平臺，現(xiàn)代控制技術(shù)的應(yīng)用可以為住戶提供技術(shù)信息，在實現(xiàn)信息共享的同時，為住戶提供極大的便利。在電氣工程中，電氣控制控制技術(shù)以電氣工程的實時監(jiān)控為基礎(chǔ)，及時分析系統(tǒng)反饋的運行數(shù)據(jù)，并評價系統(tǒng)的運行狀況，以便于能夠及時、有效的發(fā)現(xiàn)運行故障，提高了電氣工程的安全性；同時在節(jié)能環(huán)保的基礎(chǔ)上極大的保證了居民生命財產(chǎn)的安全。

2電氣控制技術(shù)的發(fā)展階段

2.1手動化到自動化

電氣控制技術(shù)的初始階段是手工控制階段，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，手工操作逐漸邁向了半自動化操作階段，并隨著應(yīng)用經(jīng)驗的積累和科學(xué)技術(shù)的進步，逐漸實現(xiàn)了自動化。其主要的表現(xiàn)形式為控制方法和控制設(shè)備的自動化，這一階段的電氣控制技術(shù)是一次革命化的變化，極大解放了人力資源，優(yōu)化了人力資源配置，為電氣控制技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

2.2簡單化到智能化

電氣控制技術(shù)實現(xiàn)簡單的自動化后，還需要借助人力的操作，因此其故障率一直比較的高，同時這些失誤通過控制人力操作是難以避免的。因此，相關(guān)的專家把研究的重點放在了更高級的電氣控制技術(shù)上，尤其是智能化技術(shù)更是科學(xué)家研究的重點，自動化的電氣控制技術(shù)不可避免的會出現(xiàn)故障問題，人為故障比率較高，但是智能化控制技術(shù)則提高了機器的改錯能力，極大提高了系統(tǒng)運行的可靠性，因此，電氣控制技術(shù)實現(xiàn)了智能化的控制是一次深層次的革命，實現(xiàn)了控制技術(shù)的質(zhì)的飛躍。

2.3邏輯化到網(wǎng)絡(luò)化

電氣控制技術(shù)在漫長的發(fā)展歷史中已經(jīng)實現(xiàn)了智能化的發(fā)展模式，但是隨著人們需求的提高，智能化的控制技術(shù)已經(jīng)不能滿足時展的需求，因此進行控制技術(shù)的革新勢在必行，尤其是簡化控制技術(shù)是革新的重點。當(dāng)前電器控制技術(shù)面臨著從邏輯化到網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢，海量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)整理發(fā)展到了信息化的處理模式，電氣控制技術(shù)的控制原理也從單一的觸頭硬接線邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展到了微處理器或者微計算機為中心的網(wǎng)絡(luò)化自動控制系統(tǒng)，同時其控制設(shè)備的體積減小，設(shè)備操作更加簡潔。

3智能化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用

智能化技術(shù)在電氣工程中應(yīng)用取得了很好的效果，在自動化控制、設(shè)備故障監(jiān)測、工程優(yōu)化等方面發(fā)揮著重要作用，提高了自動化程度、加快了電氣工程的設(shè)備事故監(jiān)測維修速度，極大地優(yōu)化了電氣工程。

3.1智能化技術(shù)理論基礎(chǔ)

人工智能技術(shù)的概念在20世紀(jì)50年代提出，隨后被其他領(lǐng)域行業(yè)普遍接受采納，并且智能化技術(shù)的應(yīng)用廣泛推展。電氣工程是人類從事各種生產(chǎn)活動的基本技術(shù)要素，作為計算機技術(shù)中高端分支的智能化技術(shù)正逐漸被應(yīng)用其中。人工智能技術(shù)通過模擬人的智能的方法和技術(shù)，開發(fā)研究升級的科學(xué)技術(shù)，人工智能的工作目的是設(shè)計出和人類智能相似的機器，以解決工作出現(xiàn)的復(fù)雜情況變化，提高工作的效率和精度，通過調(diào)查研究顯示，在電氣工程的自動化控制中使用智能化操作技術(shù)能合理整合電氣工程中的資源配置，降低成本。

3.2智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用

智能化技術(shù)在電氣設(shè)備中的應(yīng)用，涉及的工作領(lǐng)域較多，分工較為明確，是一項很復(fù)雜的工作，需要有極強的技術(shù)和人才支撐，同時還需要控制人員有較高的責(zé)任感和操作能力。另外，要加強電氣控制中人工智能的有效使用，電氣控制是整個工程中的重要一環(huán)，在電氣工程中，要加強自動化控制的保護，把GPS定位系統(tǒng)安裝在電氣控制線路中，通過定位系統(tǒng)控制電氣控制的線路工作，以便于能及時的傳輸、反饋電氣工程中的運行數(shù)據(jù)，并做出智能化分析，及時采用有效的智能化控制措施。

3.3智能技術(shù)在電氣工程故障檢測分析中的應(yīng)用

在電氣工程中，可以使用智能化的控制手段進行系統(tǒng)故障的監(jiān)測，通過問題的及時反饋，進行智能化的數(shù)據(jù)分析，以便于進行故障的維修，并能夠進一步的實施監(jiān)控措施，在故障檢測中常用的方法有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等。對于電氣的變壓器、發(fā)動機、發(fā)電機進行有效的監(jiān)控，利用智能化監(jiān)測系統(tǒng)能清晰的判斷故障的所在，通常在系統(tǒng)中采用模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)來分析，從而提高了工作效率和精度。尤其是在變壓器的故障監(jiān)控中，傳統(tǒng)的診斷方法技術(shù)是通過檢測變壓箱中的氣體來判斷故障，其方法較為復(fù)雜、檢測時間長，檢測精確度差，很難有效的解決故障。

3.4智能技術(shù)在電氣工程電氣設(shè)備優(yōu)化中的應(yīng)用

主要包含兩個方面：①智能化技術(shù)的遺傳算法，這種算法是通過模仿生物遺傳，利用生物的進化規(guī)律進行智能搜索和運算，利用生物遺傳規(guī)律的完美型來優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部缺陷。②智能化專家系統(tǒng)，通過設(shè)置完善的數(shù)據(jù)分析軟件，把存在的問題和缺陷進行自我優(yōu)化。在實際的工程中，一般要結(jié)合兩種優(yōu)化措施，以便達到最佳的優(yōu)化效果。此外，在智能化系統(tǒng)中，也采用模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法進行設(shè)備的優(yōu)化升級，其主要的作用原理是：利用物理學(xué)的方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法進行設(shè)備和計算機算法的升級優(yōu)化，從而解決了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運算的速度問題，極大地提升了計算機的運行處理速度和智能化反應(yīng)速度。

4數(shù)控技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用

4.1數(shù)控技術(shù)的電氣工程中的應(yīng)用前景

數(shù)控技術(shù)是一種數(shù)字化的控制方式，借助于精密的信息處理系統(tǒng)實現(xiàn)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的監(jiān)控，同時通過傳輸系統(tǒng)把相關(guān)指令傳輸?shù)娇刂浦行模刂浦行呐鋫涞母咝А⒓磿r的控制系統(tǒng)，可以快速處理傳輸數(shù)據(jù)，并做出相關(guān)的指令。數(shù)控技術(shù)在各個領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用，數(shù)控在20世紀(jì)末技術(shù)已經(jīng)逐漸得到了完善，各種系統(tǒng)內(nèi)的漏洞也逐漸完善化，從而解決了一系列的工程問題，因此為了更好的實現(xiàn)控制技術(shù)的安全，保證了電氣工程人員的人身安全，實現(xiàn)電氣設(shè)備的自動化、無人化、程序化、數(shù)據(jù)化的操作模式應(yīng)當(dāng)前數(shù)控技術(shù)發(fā)展的重點。

4.2數(shù)控技術(shù)在電氣工程中應(yīng)用的合理性與科學(xué)性

電氣工程系統(tǒng)較為復(fù)雜，同時也是一個連續(xù)性的工程，因此，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)結(jié)合電氣工程的實際，確保電氣工程中數(shù)控技術(shù)運用的合理性與科學(xué)性。數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)是數(shù)控體系，通常而言，數(shù)控體系的完成需要借助于服務(wù)主機和控制器，并通過兩者之間的連接方式來確定系統(tǒng)的安全性和可靠性。當(dāng)前KVM主機在電氣工程中應(yīng)用廣泛，常采用CATS鏈接和KVM鏈接兩種模式與數(shù)控系統(tǒng)機房進行連接，而本地的控制中心則通過KVM主機收集的信息數(shù)據(jù)來了解整個電氣系統(tǒng)的運行狀況，并根據(jù)運行數(shù)據(jù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性做出相應(yīng)的評估。服務(wù)器的功能則是將系統(tǒng)的運行狀況轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的電信號，同時擔(dān)負著數(shù)據(jù)的存儲和調(diào)取功能，這就提高了系統(tǒng)信息存儲的科學(xué)化和全面，方便了控制工作的進行。此外控制中心也可以根據(jù)系統(tǒng)的運行做出相應(yīng)的指令調(diào)整，而指令調(diào)整的信息也以同樣的方式存儲早服務(wù)器主機中，方面以后的信息調(diào)取工作。遠程控制中心則是利用各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和電氣系統(tǒng)與本地控制中心實現(xiàn)有效鏈接，在同一時內(nèi)監(jiān)控多個電氣系統(tǒng)，常常應(yīng)用于較為高層的片區(qū)系統(tǒng)。

4.3數(shù)控技術(shù)對電氣工程設(shè)備運行環(huán)境的監(jiān)控

數(shù)控技術(shù)在電氣工程的一個重要作用就是運行環(huán)境的監(jiān)控，包括對電氣系統(tǒng)運行環(huán)境、管理環(huán)境的監(jiān)控。對于電氣系統(tǒng)環(huán)境的監(jiān)控包括運行環(huán)境濕度和溫度、電壓、電量等，根據(jù)設(shè)置的參數(shù)來確定外部環(huán)境和內(nèi)部控制系統(tǒng)的匹配度，如果電氣控制監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)了異常，例如溫度不穩(wěn)、電壓過大或者過小等情況都會造成內(nèi)部環(huán)境的異常，而這些數(shù)據(jù)都會被及時反饋到控制中心，控制中心接收到相關(guān)數(shù)據(jù)信號后就會與預(yù)先設(shè)定的警戒值進行比較，從而根據(jù)比對的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的判斷，同時發(fā)出有效的指令信號。

5結(jié)語

篇3

關(guān)鍵詞:雙語教學(xué);智能控制課程;教材選用;教學(xué)效率;學(xué)習(xí)興趣

由于我國高等教育,特別是工科教學(xué)過分偏重理論、脫離工程實際、內(nèi)容比較陳舊;英語語言教學(xué)也采用低效的應(yīng)試教育方式,因而教育部和科技專家都提出了在高校開設(shè)雙語專業(yè)課程[1],選用英語原版教材,甚至引進外國專家授課的建議。從2008年起,教育部連續(xù)3年推出了雙語教學(xué)示范課程。

我國現(xiàn)階段開展大學(xué)雙語教學(xué)非常有意義,有助于學(xué)習(xí)國外先進的高等教育理念和人才培養(yǎng)理念,使教學(xué)內(nèi)容務(wù)實、結(jié)合工程實際,適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展[2];也出現(xiàn)一些問題,如效率低,學(xué)生掌握慢、興趣降低等[3],教學(xué)管理難,教學(xué)難度大,很多學(xué)校主動愿望不強,一些非頂尖的應(yīng)用型、教學(xué)型高校,一般每專業(yè)只選擇1～3門簡單的基礎(chǔ)課程進行雙語教學(xué)。

現(xiàn)在,各層次科研、技術(shù)人員的工作與國際科學(xué)技術(shù)的交流、合作越來越密不可分[4]。因此,教師應(yīng)逐漸加強雙語課程的比例。首先是專業(yè)導(dǎo)論課,其次是發(fā)展快的新技術(shù)課程,太過寬泛的基礎(chǔ)課程反而不是首選,因為專業(yè)詞匯少、新概念少。比如對自動化專業(yè),我們的開設(shè)選擇順序是:自動化導(dǎo)論、計算機控制、智能控制技術(shù)。相反,電路分析、信號與系統(tǒng)并不適宜作為首選。

1雙語教學(xué)的問題

目前,智能控制課雙語教學(xué)中的問題表現(xiàn)在教與學(xué)兩方面:

1) 教師教學(xué)難度大、教學(xué)效率低。目前的雙語教學(xué)主體基本都是國內(nèi)老師,英語水平有限,交流能力不強。智能控制課需要理解理論,更需要掌握應(yīng)用技術(shù),內(nèi)容本身就有一定難度。同時,英語講解慢,課堂傳授的信息量減少,按原來的教學(xué)課時無法完成教學(xué)任務(wù)。表1是雙語教改前采用全雙語教學(xué)與未使用雙語教學(xué)的普通班教學(xué)效果對比。

2) 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低。學(xué)生開始學(xué)習(xí)的興趣還是很高的,但由于英語水平不夠、學(xué)習(xí)效率低、理解差,會導(dǎo)致很快失去興趣。作為專業(yè)選修課,開始選課學(xué)生人數(shù)還很多,最后堅持下來的人數(shù)少。表2是教改前學(xué)生選課人數(shù)變化對比。

從表中的數(shù)據(jù)也可以看到,采用雙語教學(xué)后,雖然學(xué)生的英語水平有提高,但專業(yè)學(xué)習(xí)反而受到影響,教學(xué)效果不好,學(xué)生意見也很大。

2教學(xué)內(nèi)容和教材選擇

結(jié)合學(xué)生情況和意見進行分析,我們學(xué)校是地方高校,以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主,學(xué)生英語水平比較差。為此,我們在教學(xué)內(nèi)容和雙語比例上進行了改革。

目前,國內(nèi)還找不到很滿意的雙語教學(xué)教材,而直接選用國外教材,難度太大,學(xué)習(xí)效率低。值得借鑒的是,清華大學(xué)出版社的《機器視覺算法與應(yīng)用》教材[5]直接譯自德語原著,同時雙語對照,雖然占用版面,但學(xué)生的學(xué)習(xí)效果好。

在尚未有好教材的情況下,采用教師自編講義是一個比較好的選擇。自編講義基本采用雙語對照方式,核心概念、新技術(shù)內(nèi)容完全采用國外原版教材內(nèi)容,同時介紹一些最新技術(shù)文獻,供學(xué)生自學(xué)閱讀,介紹相關(guān)計算機軟件英語版的使用。

由于智能控制學(xué)科起源于西方,很多基本概念、理論都翻譯自國外文獻,直接使用原文的概念定義、理論解釋、應(yīng)用舉例,對于更準(zhǔn)確地理解概念、掌握基礎(chǔ)理論是很有幫助的。

3英語講授比例掌握

在雙語教學(xué)中,英語講授比例一直是困擾雙語教師的問題。過去只強調(diào)英語教學(xué),口語、課本幾乎全是英語,教學(xué)效率低、學(xué)生興趣差,教學(xué)效果很不好。結(jié)合雙語教學(xué)的目的、學(xué)生和課程的實際情況,我們提出了“漢語入門、英語加深、雙語互助、師洋根本”的教學(xué)思想。不把英語在教學(xué)中所占的比例數(shù)據(jù)作為開設(shè)雙語課程教學(xué)的一個指標(biāo),而是根據(jù)需要采用英語教學(xué)。具體措施如下:

1) 新概念、新課程入門時先使用中文介紹,使學(xué)生有基本概念,能先入門。

2) 再學(xué)習(xí)英語材料,對關(guān)鍵概念、知識進行加深理解和正確理解。

3) 對最新技術(shù)和發(fā)展快的技術(shù)知識,較多地使用英語材料,并側(cè)重于閱讀,使學(xué)生掌握智能控制技術(shù)的核心根本,并能靈活應(yīng)用。

4) 淡化口語、聽力教學(xué)。絕大多數(shù)學(xué)生以后主要是閱讀英語文字資料,所以雙語教學(xué)應(yīng)以專業(yè)教學(xué)為核心,英語是教學(xué)輔助,學(xué)習(xí)國際最新的先進技術(shù)知識是根本。

4教學(xué)方法改革

智能控制課教學(xué)內(nèi)容的專業(yè)性很強;相關(guān)技術(shù)發(fā)展很快,不斷有新的研究突破和技術(shù)進步;而且該課程的工程應(yīng)用性很強,是一門技術(shù)應(yīng)用型課程。在雙語教學(xué)實踐中,結(jié)合課程特點,我們在教學(xué)方法上進行了改革。

4.1結(jié)合英文原著閱讀

智能控制的基本概念和基本理論是比較復(fù)雜的,照本宣科的講解不僅使學(xué)生沒有興趣,而且也難以準(zhǔn)確理解。在教學(xué)中,我通過中文介紹,使學(xué)生對基本理論先有一個簡單了解,然后直接選用著名學(xué)者的經(jīng)典原著、代表性的研究論文作為學(xué)習(xí)材料。西方學(xué)者的研究原著、科技論文是深入淺出的,而且結(jié)合理論的圖解、實例非常豐富。通過教師講授,專業(yè)詞匯學(xué)習(xí),學(xué)生可以很快看懂、理解這些英語材料,而且對專業(yè)基礎(chǔ)知識的理解更準(zhǔn)確。

例如,學(xué)生對模糊集合、模糊推理等概念的理解不好,我在教學(xué)中講授了模糊邏輯創(chuàng)始人扎德教授標(biāo)志性的研究論文《Fuzzy Sets》[6]。論文中對模糊邏輯的研究背景、思想起源、概念定義、結(jié)論推導(dǎo)的翔實介紹,使學(xué)生對整個技術(shù)的起源、發(fā)展都有了了解,對概念理解和知識掌握很有幫助。

為了使教學(xué)內(nèi)容與最新技術(shù)成果聯(lián)系得更緊密,我們還從IEEE數(shù)據(jù)庫下載了很多最新研究論文,布置給學(xué)生課后閱讀,并進行討論。

4.2知識講授結(jié)合工程設(shè)計應(yīng)用

智能控制課是技術(shù)應(yīng)用型課程,要培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用開發(fā)智能控制系統(tǒng)的能力。美國Matrix公司的MATLAB軟件有專門的智能控制技術(shù)相關(guān)軟件工具箱,如模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等,而且有很好的仿真平臺,用戶可以利用該軟件開展設(shè)計和仿真實驗。在教學(xué)中,我們就是結(jié)合MATLAB專業(yè)工具箱的智能控制系統(tǒng)開展設(shè)計開發(fā)和仿真實驗。MATLAB軟件目前還是英文版,對英語專業(yè)詞匯的學(xué)習(xí)有助于學(xué)生使用該軟件。

在學(xué)習(xí)了模糊控制技術(shù)后,學(xué)生可以使用MATLAB的模糊邏輯工具箱設(shè)計水箱液位模糊控制器、倒立擺模糊控制器,而且進行仿真實驗。動態(tài)仿真顯示實驗效果、曲線顯示控制數(shù)據(jù),使教學(xué)形象生動,既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又培養(yǎng)了他們的實際工程設(shè)計應(yīng)用能力。

在學(xué)習(xí)遺傳算法工具箱時,如果不學(xué)習(xí)專業(yè)詞匯,學(xué)生根本無法看懂大量的參數(shù)設(shè)置,更無法使用該工具進行應(yīng)用開發(fā)[7]。圖1是MATLAB的遺傳算法圖形用戶界面,可見參數(shù)設(shè)置要看懂大量的專業(yè)詞匯。

5教學(xué)效果

雙語教學(xué)改革后,我們在2006級自動化專業(yè)同樣開設(shè)了雙語班和傳統(tǒng)全中文教學(xué)普通班,對表1和2的統(tǒng)計項目重新進行了統(tǒng)計對比,如表3和表4所示。

從表中數(shù)據(jù)可以看到,經(jīng)過雙語教學(xué)改革后,學(xué)生不僅英語能力提高了,而且專業(yè)成績大大提高,學(xué)習(xí)興趣也提高了,教學(xué)效果大大改善。

6結(jié)語

由于我國在科學(xué)技術(shù)和高等教育領(lǐng)域與西方國家存在一定差距,因此雙語教學(xué)是教育改革的一項很有意義的措施。對雙語教學(xué)中的具體問題,還必須結(jié)合實際進行教學(xué)改革,適當(dāng)掌握雙語講授比例,注意雙語教學(xué)的根本。隨著高等教育的發(fā)展,雙語教學(xué)水平會不斷提高,教學(xué)效果會更好。

參考文獻:

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Reform on Bilingual Teaching of Intelligent Control

LUO Bing, GAN Jun-ying, ZHANG Jian-min

(School of Information Engineering, Wuyi University, Jiangmen 529020, China)

篇4

關(guān)鍵詞：中央空調(diào)；節(jié)能技術(shù)

中圖分類號：S210文獻標(biāo)識碼： A

引言

近年來，伴隨著人們追求更高的物質(zhì)文化生活水平，要求創(chuàng)造舒適而健康的室內(nèi)空氣環(huán)境，中央空調(diào)勢必成為21世紀(jì)健康環(huán)境不可或缺的重要組成部分之一。但中央空調(diào)系統(tǒng)運行耗能很大，在某些工業(yè)發(fā)達國家，供暖和空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗約占國家總能源消耗的1/3。因此，提高空調(diào)系統(tǒng)的能源利用效率已成為空調(diào)工程技術(shù)的一項重要課題。為了降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗，在世界能源日益緊張、環(huán)境保護日益重要的今天，探討空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保問題意義重大。

一、中央空調(diào)的特點

1、對象特性

不同的被控對象,在相同的干擾作用下,被控量隨時間的變化過程也不同。空調(diào)自控系統(tǒng)的任務(wù)就是克服這些干擾因素,維持空調(diào)房間一定的溫、濕度和空氣品質(zhì)。但溫、濕度的控制效果不僅取決于自控系統(tǒng),更是取決于空調(diào)系統(tǒng)的合理性及空調(diào)的對象特性。

2、溫濕度相關(guān)性

多數(shù)情況下，空調(diào)控制主要是對空調(diào)房間內(nèi)溫度和濕度的控制,這兩個參數(shù)常常是在一個調(diào)節(jié)對象里同時進行調(diào)節(jié)的兩個被調(diào)量，且這兩個參數(shù)在調(diào)節(jié)過程中又相互影響。

3、干擾性

空調(diào)系統(tǒng)運行中,由于氣溫、太陽輻射、風(fēng)、晴、雨、雪等外部條件和空調(diào)房間中設(shè)備、投入運行的多少,以及人員的增減等內(nèi)部條件的變化,都會干擾空調(diào)系統(tǒng)的運行。

4、整體控制性

空調(diào)自動控制系統(tǒng)一般是以空調(diào)房間內(nèi)的空氣溫度和相對濕度控制為中心,通過工況轉(zhuǎn)換與空氣處理過程每個環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系在一起的整體控制系統(tǒng)。空調(diào)系統(tǒng)中空氣處理設(shè)備的啟停都要根據(jù)系統(tǒng)的工作程序,按照有關(guān)的操作規(guī)程進行,處理過程的各個參數(shù)調(diào)節(jié)及聯(lián)鎖控制都是與室內(nèi)溫、濕度密切相關(guān)的。

5、多工況運行及轉(zhuǎn)換控制

由于空調(diào)系統(tǒng)是在全年的室內(nèi)外條件變化下,按照一定的運行方式(即工況)進行調(diào)節(jié)的。同時在內(nèi)外條件發(fā)生顯著變化時要改變運行調(diào)節(jié)方式,即進行運行工況的轉(zhuǎn)換。

二、中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的意義

1、建筑節(jié)能法規(guī)要求空調(diào)系統(tǒng)降低能耗

長期以來，當(dāng)季節(jié)變化、晝夜溫差變化、溫室效應(yīng)和空調(diào)實際使用工況發(fā)生變化時，中央空調(diào)系統(tǒng)在傳統(tǒng)的運行模式下，能源浪費很大。就我國情況而言，現(xiàn)代建筑中采用中央空調(diào)的民用、公用及商用建筑，中央空調(diào)能耗約占整個建筑總能耗的50％左右，商場和綜合大樓等的能耗甚至可能高達60％以上。我國屬能源消耗大國，能源有限，利用率不高且依賴性強。近年來能源短缺的現(xiàn)實迫使國家把公共建筑節(jié)能提升到戰(zhàn)略高度，相應(yīng)制定了節(jié)約能源法，對公共建筑能耗國家實施國家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。

2、產(chǎn)業(yè)辦公樓宇的發(fā)展對空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能提出了更高的要求

現(xiàn)階段，產(chǎn)業(yè)辦公樓從發(fā)展初期的以“產(chǎn)權(quán)式商鋪”為主要銷售模式逐漸被經(jīng)營持有型物業(yè)所取代，從投資者的經(jīng)濟效益來說，過去一段時間由于利潤的實現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)辦公樓多以出售為主，受短期利益的驅(qū)動，往往只追求建設(shè)階段的低成本和銷售時的高收益，對后期實際使用階段的效果和運營成本很少考慮，后期往往中央空調(diào)系統(tǒng)效率低、能耗大。而目前越來越多的項目——主要為商業(yè)辦公地產(chǎn)，以持有物業(yè)持續(xù)經(jīng)營為主要贏利模式，這勢必使投資者及發(fā)展商從一開始就關(guān)注能耗問題。現(xiàn)階段我國中央空調(diào)能耗現(xiàn)狀概述我國現(xiàn)階段中央空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用中，更多的關(guān)注的是空調(diào)系統(tǒng)溫濕度控制效果及空氣品質(zhì)控制效果，往往忽略了空調(diào)系統(tǒng)的能耗情況。

三、中央空調(diào)節(jié)能環(huán)保技術(shù)

1、太陽能空調(diào)

太陽能是一種可持續(xù)利用的清潔能源。利用太陽能供熱與制冷是近年來國內(nèi)外新能源研究領(lǐng)域的熱點課題。利用太陽能真空集熱管與溴化鋰雙效吸收式制冷技術(shù)的有機結(jié)合，形成夏季制冷、冬季供熱和全年生活熱水供應(yīng)的空調(diào)熱水機組，做到一機多用，從而可以顯著提高太陽能空調(diào)系統(tǒng)的利用率和經(jīng)濟性。

太陽能空調(diào)熱水系統(tǒng)的優(yōu)點：季節(jié)適應(yīng)性好。太陽能空調(diào)系統(tǒng)的制冷能力是隨著太陽輻射能量的增加而增大的，這正好與夏季人們對空調(diào)的迫切要求相匹配；太陽能吸收式空調(diào)熱水系統(tǒng)以不含氟氯烴化合物的溴化鋰為工作介質(zhì)，無臭、無毒，減少了溫室氣體的排放量，有利于環(huán)境保護。

2、變頻空調(diào)系統(tǒng)

變頻空調(diào)是指采用變頻原理得到可變化交流電源來控制壓縮機的轉(zhuǎn)速，從而根據(jù)需要控制空調(diào)器的輸出能力。在中央空調(diào)系統(tǒng)中目前運行使用的大部分空調(diào)輸送系統(tǒng)，大都按傳統(tǒng)方法設(shè)計運行，即根據(jù)空調(diào)的最大負荷設(shè)計水系統(tǒng)和風(fēng)系統(tǒng)，而空調(diào)系統(tǒng)大部分時間處于部分負荷狀態(tài)，一般水系統(tǒng)通過閥門節(jié)流，風(fēng)系統(tǒng)通過再加熱等措施以適應(yīng)部分負荷運行的需要，而采用此種調(diào)節(jié)方式能量浪費嚴重。有資料統(tǒng)計表明，此類調(diào)節(jié)方式中，定速泵和風(fēng)機所耗電能有60％一70％消耗于調(diào)節(jié)閥、節(jié)流控制壓降等處，因此改變空調(diào)輸送系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)方式，節(jié)能潛力巨大，而變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展成熟，可將其應(yīng)用于空調(diào)輸送系統(tǒng)中，當(dāng)空調(diào)負荷下降時，通過變頻裝置調(diào)節(jié)水泵(風(fēng)機)的轉(zhuǎn)速，從而減少水(風(fēng))量，節(jié)省電機的耗電量，達到節(jié)能目的。

3、智能控制技術(shù)

智能控制技術(shù)是自動化技術(shù)發(fā)展到高級階段的產(chǎn)物，融合了控制技術(shù)、信息技術(shù)和人工智能等多種技術(shù)，包括模糊控制技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)等。對于現(xiàn)代空調(diào)日益復(fù)雜的系統(tǒng)，傳統(tǒng)控制技術(shù)難以實現(xiàn)精確、可靠且有效的控制，智能控制技術(shù)因此應(yīng)運而生。

（1）模糊控制技術(shù)

模糊控制是模糊數(shù)學(xué)、人工智能和計算機科學(xué)等多種學(xué)科相互滲透而產(chǎn)生的一種具有很強理論性的控制技術(shù)。模糊控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)是模糊集合論、模糊邏輯推理規(guī)則和模糊語言變量，計算機控制技術(shù)是其系統(tǒng)的主要實現(xiàn)形式，其核心為智能模糊語言控制器。這種控制系統(tǒng)具有智能性和自學(xué)習(xí)性，并且并不需要建立精確的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，適用于復(fù)雜的系統(tǒng)和過程。目前模糊控制已經(jīng)在中央空調(diào)的定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)和變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。

利用模糊控制技術(shù)對空調(diào)回風(fēng)溫度和濕度進行自動調(diào)節(jié)，可以受到不錯的節(jié)能效果。利用溫度傳感器將測得的回風(fēng)溫度信號輸入到模糊語言控制器中，并與給定值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果自動調(diào)節(jié)回水調(diào)節(jié)閥的開度，以實現(xiàn)控制冷凍水流量的目的，從而使室內(nèi)溫度穩(wěn)定在設(shè)定值。對于這個自動控制系統(tǒng)，新風(fēng)溫度的變化是系統(tǒng)的一個干擾量，為了提高系統(tǒng)的控制精確性，可以將新風(fēng)溫度傳感器的信號作為一個反饋信號加入到系統(tǒng)中。采用模糊控制的回風(fēng)濕度自動控制系統(tǒng)與回風(fēng)溫度自動控制系統(tǒng)工作原理相類似。

（2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制融合了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論和系統(tǒng)控制理論，屬于智能控制的另一個分支。其原理是模擬人腦神經(jīng)系統(tǒng)的工作方式，以大量簡單的處理單于相互連接，構(gòu)成一種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)可分為輸入層、隱含層、和輸出層。在中央空調(diào)的控制系統(tǒng)中，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)代替原來的控制器或辨識器，就構(gòu)成了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。這種控制方式對于復(fù)雜的、不確定的系統(tǒng)具有良好的控制效果，整個控制系統(tǒng)可以獲得較高的穩(wěn)定性和動靜態(tài)性能。并且對于變化的環(huán)境有著良好的適應(yīng)性。基于這些優(yōu)秀的性能，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在中央空調(diào)的控制系統(tǒng)中也得到較多的應(yīng)用。

結(jié)束語

我國的建筑施工中的中央空調(diào)的施工建設(shè)已經(jīng)取得了長足地發(fā)展，節(jié)能環(huán)保技術(shù)成為施工技術(shù)中控制的重點，同樣的現(xiàn)今我國的很多的施工建設(shè)都是和節(jié)能相關(guān)聯(lián)，我國的科學(xué)家也在不斷地研究和探索節(jié)能的新理念，相信我國的中央空調(diào)的建設(shè)施工會更好的實現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保這兩個目標(biāo)。

參考文獻

[1]譚胤.張德源智能中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)[期刊論文]-工業(yè)控制計算機2013.

篇5

關(guān)鍵字：優(yōu)先車輛；交叉口信號；信號控制

Abstract: The urban population increased generation of emergency for the city to bring more possible, so as to solve all kinds of accidents of vehicles reach their destination quickly, first through the crossroad signal to the traffic signal control study brings new problems. This article first past the vehicle urban road intersection signal control do focus analysis. First, determine the priority vehicle range and clearly intersection signal control related concepts; secondly, listing the city intersection signal priority control technology; Finally, make a priority vehicle specific historical intersection signal control scheme.

Keywords: first vehicle; intersection signal; signal control

中圖分類號： U491.1 文獻標(biāo)識碼：A

1 引言

隨著人類社會城市化發(fā)展的總趨勢，城市已經(jīng)成為世界上大部分人口居住的場所。城市交通合理規(guī)劃在實現(xiàn)城市居民生活舒適、便利、安全、愉悅等方面扮演著相當(dāng)重要的角色。眾所周知，欲實現(xiàn)城市交通暢通無阻的最有效辦法就是“多修路、多配車”，然而城市的土地面積是有限的，多修路不可行，多配車又因道路空間有限而不可行。實際上，緩解當(dāng)前城市交通最有效的辦法在于高效合理的城市交通管理與控制。交通控制通常采用點控（交叉口信號控制）、線控（干線控制）、面控（交通區(qū)域控制）三種控制方式，合理的點控促進線控，恰當(dāng)?shù)木€控可以完善面控。城市道路交叉口信號控制成為整個交通控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，故而研究城市道路單點控制的意義不容被忽視。

2 優(yōu)先車輛范圍界定及交叉口相關(guān)概念

2.1優(yōu)先車輛范圍

因城市人口數(shù)量的增長，一系列的城市災(zāi)難、事故數(shù)量也隨之增長。火災(zāi)需要消防車前來救援、突發(fā)病癥需要救護車來急救、交通事故需要110警車、120急救車來救助以及高考當(dāng)天為考生提供免費接送的出租車等具有往返性突發(fā)或者確定時間發(fā)生的事件所用車輛都歸屬于優(yōu)先車輛。而且此類救援車輛對某一路段的交通影響具有雙重效應(yīng)，即其交通特點具有往返性，從出發(fā)地途徑一個或者多個交叉口后到達救援地，完成救援活動后，還會原路返回，對其所經(jīng)過的各個交叉口會造成2次交通阻抗。簡言之，本論文所討論的優(yōu)先車輛就是一類對交叉口影響具有往返二重性，且需要優(yōu)先于其他車輛通行的特殊車輛。

2.2 交叉口信號控制相關(guān)重要概念

（1）信號周期

交叉口的信號周期是一個時間長度，指某一相位的綠燈時間、黃燈時間以及紅燈時間之和。信號周期是交叉口信號控制的首選考慮參數(shù)。

（2）綠信比

綠信比通常用v來表示，是指定相位中綠燈時長g與信號周期c之間的比值，記作v=g/c。

（3）相位相序

相位和相序可以把交叉口分割為不同的空間分布和時間分布。

（4）飽和流量和通過能力

飽和流量（S）用來標(biāo)記單位時間內(nèi)通過某一交叉口的最大交通量（最多的車輛數(shù)）。通過能力是衡量交叉口通行能力的參數(shù)，其大小為飽和流量與綠信比的乘積，若記通行能力為N，則N=S*v 。

3城市交叉口車輛優(yōu)先信號控制技術(shù)

城市交叉口信號控制經(jīng)過多年的國內(nèi)外研究，根據(jù)時間以及技術(shù)發(fā)展可歸納為傳統(tǒng)控制和智能控制兩個部分。

3.1 傳統(tǒng)控制技術(shù)

（1）定時控制

定時控制根據(jù)以往的車流量經(jīng)驗，把交叉口各個相位的各個信號時長定制為固定的控制模式。技術(shù)要求較低，便于工作人員操作，但是控制方式呆板，只有個感應(yīng)控制結(jié)合使用，或者結(jié)合智能控制來緩解交叉口的擁堵等問題。

（2）感應(yīng)控制

感應(yīng)控制相對于定時控制的時效性高很多，而且對于感應(yīng)測速線圈、實時錄像監(jiān)控設(shè)備也提出較高的要求。對于短時內(nèi)的交通控制效果比較明顯，對于較復(fù)雜長時間的控制還不夠理想。

3.2 智能控制技術(shù)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展推動交通信號控制技術(shù)的提升，智能交通在世界各大城市迅速使用推廣。近些年來主要的信號控制系統(tǒng)由TRANSYT、SCOOT及SCATS系統(tǒng)發(fā)展到我國自行開發(fā)的海信智能交通HiCon系統(tǒng)。智能交通涉及到數(shù)學(xué)科學(xué)、運籌科學(xué)、計算機科學(xué)，以模糊理論和生物模擬模型等相關(guān)理論知識為基礎(chǔ)。信號交叉口智能控制主要以模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及遺傳算法等來實現(xiàn)有效的交叉通信號控制。

（1）模糊控制模型

模糊控制理論是一種模仿人類思維的智能控制技術(shù)，以數(shù)學(xué)上的模糊邏輯、模糊集合、模糊運算為基礎(chǔ)針對控制領(lǐng)域做研究。模糊理論在車輛密度較小的交叉口相位配時的應(yīng)用中比定時控制更為實用，故在稀疏車隊進入交叉口檢測到優(yōu)先車輛時，此時設(shè)L0為交叉口優(yōu)先車輛相位車輛數(shù)，L為下一個相鄰相位的車輛數(shù)；G0為本相位已開啟的綠燈時長，ΔG為該相位綠燈增加時長。記ΔL=L 0- L；該例中單交叉口四相位控制算法[2]如下：

圖1 模糊控制模型算例

（2）生物模擬控制

生物模擬控制在交通控制模型中實屬多見，例如蟻群算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、染色體理論等。染色體理論可用于確定交叉口相位數(shù)目[2],Petri網(wǎng)模型已有效地應(yīng)用于信號相位配時[3]。

3.3 車輛優(yōu)先控制技術(shù)

（1）主動優(yōu)先

交叉口車輛主動優(yōu)先控制是利用交叉口本相位信號綠燈提前開啟和前一相位信號綠燈時間壓縮來實現(xiàn)的優(yōu)先控制。優(yōu)先車輛駛?cè)肼范危蓹z測器檢測其時速，計算出優(yōu)先車輛到達時間，若到達時該相位是紅燈信號，則壓縮上一相位綠燈時長，該相位提前亮啟綠燈；若本相位是綠燈信號，則延長本相位綠燈時長，確保優(yōu)先車輛及時通過交叉路口；若對于優(yōu)先較高的情況，例如需要開行緊急事件通道，則在交叉路口增加信號控制相位。

時效性優(yōu)先

時效性優(yōu)先控制，也叫做實時優(yōu)先控制，通常與自適應(yīng)通信號控制結(jié)合應(yīng)用：當(dāng)感應(yīng)線圈檢測到特定車輛到達時，把信息反饋到一個先進的系統(tǒng)當(dāng)中做及時的運算處理，并輸出相位信號控制方案，直接附給當(dāng)前交叉路口信號控制系統(tǒng)。

被動優(yōu)先

被動優(yōu)先控制是指在優(yōu)先車輛尚未到達交叉路口近內(nèi)，信號控制根據(jù)已有的經(jīng)驗數(shù)據(jù)為優(yōu)先車輛預(yù)留出相應(yīng)的信號時間。這種控制適用于優(yōu)先車輛信息已經(jīng)由上游路口提供的下游交叉口信號控制或者又城市信息共享平臺[5]預(yù)警的交通量信號交叉口。

4 優(yōu)先車輛過往交叉口信號控制

4.1 優(yōu)先控制原則

（1）就近原則：對于相同優(yōu)先級的車輛，距交叉口最近的車輛所在相位優(yōu)先級最高，通過延長本相位綠燈時間長，實現(xiàn)優(yōu)先車輛快速通過交叉路口；對于不同優(yōu)先級的車輛，結(jié)合距交叉口距離越近的較優(yōu)先車輛所在相位綠燈提前亮起，壓縮當(dāng)前相位綠燈時間。優(yōu)先車輛通過，控制系統(tǒng)向上下游交叉口發(fā)送信息，報告優(yōu)先車輛位置。

（2）通過能力最大原則：保證某一相位優(yōu)先車輛快速通過交叉路口的同時確保其他相位的通過能力最大，避免優(yōu)先車輛通過后，其他相位車輛延誤時間過長。

4.2 優(yōu)先控制流程

（1）感應(yīng)車輛屬性

通過前端和后端檢測器（如圖2）、實時監(jiān)控信息或者上游交叉口信息通知，來確定有優(yōu)先車輛位置、優(yōu)先車輛類型、時速進而判斷車輛到達時間。目前城市交通感應(yīng)設(shè)備種類較多，檢測效果也不盡相同，選取智能程度越高的設(shè)備，反饋到控制系統(tǒng)的信息越精確。

圖2單相位交叉口信號控制[4]

（2）實時控制車輛通過

利用感應(yīng)設(shè)備收集到的信息，實時選取交叉口信號配時方案。采用petri網(wǎng)模型，離散petri網(wǎng)模型對優(yōu)先車輛途徑信號交叉口各個相位配時結(jié)合連續(xù)petri網(wǎng)模型控制優(yōu)先車輛途徑相鄰的交叉口信號[3]。實時控制系統(tǒng)工作原理如下，流程見圖3：

第一步：通過車輛屬性，確定到達時間；

第二步：判斷綠燈所在相位，結(jié)合配時模型調(diào)整綠燈信號時長；

第三步：保證車輛優(yōu)先通過當(dāng)前交叉路口，向下一交叉路口提交信息。

（3）聯(lián)動信息反饋

根據(jù)本文優(yōu)先車輛特有屬性，研究信息聯(lián)動是實現(xiàn)信號控制系統(tǒng)提前做出準(zhǔn)備的必要措施。城市信息資源在相關(guān)部門之間的共享有助于應(yīng)急情況下的交通指揮控制[5]。特殊交通控制信息反饋到城市信息共享平臺，再發(fā)送給交通控制部門，預(yù)警交通控制系統(tǒng)，為優(yōu)先車輛進入交通做提前準(zhǔn)備，從而實施有效的被動優(yōu)先控制。

圖3 優(yōu)先車輛途徑交叉口信號實時控制系統(tǒng)簡圖

5 結(jié)束語

優(yōu)先車輛被控于交通流中的現(xiàn)象屢見不見，且嚴重耽誤應(yīng)急事件救援。文章通過對優(yōu)先車輛的界定和交叉口控制理論進一步采取交通控制相關(guān)技術(shù)縮短優(yōu)先車輛通過交叉口時間，為優(yōu)先車輛通過城市信號交叉路口信號控制提出理論上的方案，并提出城市信息聯(lián)通反饋建議，為城市交叉口信號控制增加更多的信號參考依據(jù)。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：智能變電站； 技術(shù)要點； 應(yīng)用特征

中圖分類號：TM76 文獻標(biāo)識碼 ：A

1智能變電站的系統(tǒng)構(gòu)成

在智能變電站之中，主要采用了GIS的控制設(shè)備，并對計算機網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)進行了一定程度上的結(jié)合。同時，為了有效提高電流與電壓的控制能力，智能變電站對傳統(tǒng)的互感器進行了替換，取而代之的是目前狀況下具有一定先進性的新型傳感器。在信息的傳輸方面，它主要采用了光纖端口傳統(tǒng)的線路保護裝置和回路裝置。智能變電站主要是有三層結(jié)構(gòu)組成，這三層結(jié)構(gòu)分別是站控層、間隔層以及設(shè)備層，在著三層結(jié)構(gòu)當(dāng)中，都采取了不同的技術(shù)設(shè)備，通過這些技術(shù)設(shè)備，有效的實現(xiàn)變電過程中的信息收集、設(shè)備連接以及電能的輸入與輸出。

1.1 站控層

站控層在智能變電站之中具有十分重要的地位與作用，因為它控制著整個智能變電站的運行。站控層主要是由三個部分共同組成的，分別是計算器、路由器以及其他的人機交互設(shè)備。一般情況下，站控層的主要功能有三項，第一，對變電站進行一定程度上的監(jiān)測；第二，對變電站進行有效的控制；第三，如果變電站出現(xiàn)異常情況，可以通過站控層進行異常情況警報。在站控層的三個組成部分當(dāng)中，計算機以及人機交互設(shè)備的主要作用是對因變電站出現(xiàn)技術(shù)問題二導(dǎo)致的電能交換異常進行記錄，并及時進行處理，然后將所處理的結(jié)果向遠程控制中心進行反饋。這樣一來，上級變電站就能夠及時而有效的獲取相關(guān)信息，并針對系統(tǒng)中存在的問題進行應(yīng)對與整改。

1.2 間隔層

間隔層在智能變電站中起到一個重要的過塑作用，它是站控層以及設(shè)備層之間的中間設(shè)備層。間隔層主要是由三個部分共同組成的，分別是繼電器、測控設(shè)備單元以及母線保護設(shè)備共同組成的。連接層在整個智能變電站系統(tǒng)之中主要起到三個作用，分別是連接作用、監(jiān)控作用以及保護作用。電能在轉(zhuǎn)換過程中經(jīng)過間隔層時，它所產(chǎn)生的信息都會被測控單元進行一定程度的記錄，然后，再將記錄的信息進行有效的傳輸，使之轉(zhuǎn)向站控層當(dāng)中。間隔層的主要功能有三項，分別是對系統(tǒng)故障進行一定程度的初步檢測、對繼電保護操作進行有效的實現(xiàn)以及實現(xiàn)操作閉鎖。相對于其他兩層來說，間隔層的元件與設(shè)備具有較高的復(fù)雜度，而其中的電力設(shè)備的主要功能是對電能傳輸進行有效的保護與監(jiān)控。

1.3 設(shè)備層

從本質(zhì)上來看，智能變電站的設(shè)備層其實是電能的攝入以及接收設(shè)備，它主要由兩個部分組成，分別是一次設(shè)備以及LCP就地控制柜，而在這兩部分當(dāng)中，又存在著諸多的設(shè)備，其中最為重要的便是TA、VD以及復(fù)合傳感器等。在智能變電站中主要應(yīng)用Rogowski電流互感器，即Rogowski TA，通過其環(huán)形磁線，可以在高阻抗環(huán)境下實現(xiàn)對電壓的測量和信號輸出的數(shù)字化。而在這其中，VD裝置主要指的是高壓電顯示閉鎖裝置，它的主要作用是對高壓電路進行一定程度的檢測，以此來判別高壓電路是否帶電。如果高壓線路帶電，VD裝置就可以對電器設(shè)備進行鎖閉，這樣一來，就可以對線路安全事故進行有效的防止。而對于復(fù)合傳感器來說，它具有較高的智能化，通過對復(fù)合傳感器進行有效的使用，能夠?qū)崿F(xiàn)對一次設(shè)備的運行狀態(tài)進行有效的監(jiān)控。在智能變電站的一次設(shè)備當(dāng)中，存在著一次設(shè)備，它主要是由斷路器、電流電壓互感器以及變壓器等共同組成的。

2智能變電站的應(yīng)用特征

智能變電站技術(shù)是對多項技術(shù)的有效融合，主要包含有計算機監(jiān)控技術(shù)、信息監(jiān)控技術(shù)以及信息處理技術(shù)。這幾項技術(shù)相互融合，實現(xiàn)了智能變電站的各項功能。對于智能變電站來說，他最主要的特點便是信息的高度共享和控制的智能化以及設(shè)備裝置的集成化。下面我們對智能變電站的應(yīng)用特征進行詳細分析。

2.1 運用終端控制系統(tǒng)

終端控制系統(tǒng)對于智能變電站有著十分重要的意義，在變電站之中引入了終端控制系統(tǒng)，無異于給變電站裝上一個聰明的大腦。這樣一來，終端控制系統(tǒng)可以對電能在變電站中的運行狀況進行充分的考慮，并據(jù)此及時對其做出有效的判斷與處理，在一定程度上對因突發(fā)事故處理不當(dāng)或不及時造成的變電站故障和輸變電事故進行減少。

2.2 采取分級控制技術(shù)

對符合通用應(yīng)力安全標(biāo)準(zhǔn)的分布式控制技術(shù)進行有效的使用，在智能變電站中的三層結(jié)構(gòu)當(dāng)中都安裝相應(yīng)的分級控制設(shè)備，這些設(shè)備具有較高的智能控制能力以及處理能力。這樣一來，智能變電站當(dāng)中的站控層、間隔層以及設(shè)備層都具備了相對獨立的分級調(diào)控功能，并對中央處理設(shè)備的負荷進行了有效的減輕與緩解，在很大程度上對設(shè)備的工作效率進行了提高，并促使?jié)撛诘陌踩L(fēng)險也因分級調(diào)控而分散和降低。

2.3 發(fā)揮光線技術(shù)作用

在智能變電站當(dāng)中引入了光纖技術(shù)，有效的促進了智能變電站當(dāng)中各控制層局域網(wǎng)管理功能的實現(xiàn)。它可以促進信息的流暢傳播，即使是在一次設(shè)備層和二次設(shè)備層到控制中心之間，信息的傳播也是無比暢通與自由。除此之外，各個層級之間相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸也具有較高的穩(wěn)定性與可靠性。光纖技術(shù)的有效利用，使得智能變電站具備了先進的計算機數(shù)字技術(shù)，這一技術(shù)有效的促進了電能進行檢測和管理的設(shè)備更加集成化，只需要在一定的區(qū)域之內(nèi)，就能夠?qū)ο嚓P(guān)設(shè)備的配置進行有效的完成。因此，光纖技術(shù)的應(yīng)用，對設(shè)備的占地空間進行了一定程度上的節(jié)約，有效的縮短了施工周期，并使得安裝成本得到一定的減少，對設(shè)備可以在預(yù)定時間內(nèi)進入工作狀態(tài)進行了有效的保證。

2.4 智能控制策略

智能變電站之所以是智能的，是因為其控制設(shè)備具有較高的智能性，因此，在對控制設(shè)備進行選擇時，一定滿足相關(guān)的智能化要求。光電技術(shù)的應(yīng)用有效的實現(xiàn)了這一要求。通過在一次設(shè)備的控制設(shè)備中采用光電技術(shù)，促使就地控制柜成為一個微型的GIS。而在二次設(shè)備中添加有自動控制功能和漏電鎖閉功能的智能電流互感器和高壓電流鎖閉裝置，對小故障不易排查的問題進行了有效的解決，實現(xiàn)了局部設(shè)備無人職守。這樣一來，在整個智能變電站當(dāng)中，有效的實現(xiàn)了對電力設(shè)備和電能傳輸?shù)木植亢腿种悄艿目刂啤?/p>

3.智能變電站技術(shù)要點

3.1 硬件集成技術(shù)

硬件設(shè)備的繼承主要指的是一次設(shè)備與二次設(shè)備的集成，它包含了智能變電站中的多個元件，主要有變壓器、輸配電線路、開關(guān)設(shè)備及各種相關(guān)的配套設(shè)備、還有新型柔性電氣設(shè)備（裝置）這些電力系統(tǒng)的各種一次設(shè)備與保護、控制以及狀態(tài)診斷等相關(guān)二次設(shè)備的智能化集成技術(shù)。一旦這些設(shè)備有效的實現(xiàn)了智能化集成，電網(wǎng)將會成為一個面向自身具備完善保護、控制、診斷等功能，同時對面向整個系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化信息接口并在電網(wǎng)中發(fā)揮著不同功能作用的智能體的有機結(jié)合。同時，這些智能化設(shè)備在電網(wǎng)控制調(diào)控系統(tǒng)的同意控制之下，相互協(xié)調(diào)與合作，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)的運行目標(biāo)進行有效的完成與實現(xiàn)。

3.2 軟件構(gòu)件技術(shù)

軟件的構(gòu)件技術(shù)包含了多個方面的內(nèi)容，它主要包含了變電站自動化系統(tǒng)中的一些智能裝置的自我描述和規(guī)范；也包括基于以太網(wǎng)技術(shù)的智能裝置的即插即用技術(shù)：即對變電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)對智能裝置的識別技術(shù)、自動建模技術(shù)進行的研究與分析；研究當(dāng)智能裝置模型發(fā)生一定程度的變化時的系統(tǒng)自適應(yīng)和系統(tǒng)模型重構(gòu)技術(shù)；研究自動化系統(tǒng)對智能裝置的模型進行校驗，對智能裝置的功能及其模件進行測試、檢查的交互技術(shù)；研究在變電站運行方式變化時，智能測控和保護裝置在線自動重構(gòu)運行模型的方法，后臺系統(tǒng)自動修改智能裝置的功能配置和參數(shù)整定的技術(shù)；研究自動化系統(tǒng)在智能裝置故障時對故障節(jié)點的快速定位、切除和模型自適應(yīng)技術(shù)。

3.3 分布式電源控制技術(shù)

目前狀況下，很多新能源得到發(fā)展，尤其是太陽能、風(fēng)能這些清潔能源，受到人們的大力提倡與廣泛好評。然而，這些能源所處的地理位置往往較為偏僻，資源分布較為分散。除此之外，這些資源受天氣等不確定因素的影響較大，能量波動十分明顯。如果運用這些能源來進行發(fā)電將會出現(xiàn)間歇性的波動特性。針對這種情況，在智能變電站當(dāng)中引入了分布式電源控制技術(shù)，發(fā)展對應(yīng)的柔性并網(wǎng)技術(shù)，對這些能源進行有效的實時監(jiān)控、功率預(yù)測、并能做到靈活控制，盡量的減輕間歇性電源對電網(wǎng)沖擊和影響，對電網(wǎng)運行的安全性、可靠性與穩(wěn)定性進行提高。

結(jié)語

本文主要針對智能變電站的應(yīng)用特征與技術(shù)要點進行研究與分析。首先對智能變電站的智能變電站的系統(tǒng)構(gòu)成進行了一定程度的介紹，分別從站控層、間隔層以及設(shè)備層展開論述。然后在此基礎(chǔ)之從運用終端控制系統(tǒng)、采取分級控制技術(shù)、發(fā)揮光線技術(shù)作用以及智能控制策略四個方面分析了智能變電站的應(yīng)用特征。最后，對智能變電站的技術(shù)要點進行研究。希望我們的研究能夠給讀者提供參考并帶來幫助。

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篇7

關(guān)鍵詞：西門子；S7-300PLC；提升機；測控系統(tǒng)

中圖分類號：TN77文獻標(biāo)識碼：A

1引言

提升機在礦井生產(chǎn)中素有咽喉設(shè)備之稱，提升機對于礦井的安全生產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用。提升機電力傳動系統(tǒng)復(fù)雜，控制系統(tǒng)要實現(xiàn)的控制功能較多，因此對于提升機的控制系統(tǒng)的設(shè)計，需要能夠滿足提升機頻繁制動和不同工作狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換的功能需求。針對提升機如此復(fù)雜的控制要求，傳統(tǒng)的電氣控制難以實現(xiàn)，因此，必須借助于PLC自動控制實現(xiàn)。

本論文主要結(jié)合西門子S7-300在副井提升機自動控制系統(tǒng)上的應(yīng)用，對提升機自動控制系統(tǒng)進行詳細的分析設(shè)計研究，以期從中能夠找到合理可靠的提升機控制系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用方法，并以此和廣大同行分享。

2礦井提升機控制系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

(1) 我國提升機控制技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

我國礦井提升機一直承擔(dān)著井下與地面之間輸送人員或者貨物的重任，因此一直素有礦井咽喉設(shè)備之稱。我國礦井提升機控制技術(shù)相較于國外處于落后階段，國外已經(jīng)發(fā)展到智能實時監(jiān)控提升機并實現(xiàn)故障智能診斷技術(shù)，而目前我國提升機控制系統(tǒng)的技術(shù)，還普遍停留在原始的電氣控制階段，對于數(shù)字化控制技術(shù)、計算機智能控制技術(shù)目前還處于研究探索階段。縱觀我國的提升機電控系統(tǒng)控制技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)展緩慢，多數(shù)是借鑒或者仿制國外的電控系統(tǒng)，并且電控系統(tǒng)在實際應(yīng)用中也存在一定的問題。

(2) 我國提升機控制系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問題

① 我國提升機電控系統(tǒng)沒有專業(yè)的生產(chǎn)廠家。這是我國目前提升機控制系統(tǒng)和控制技術(shù)發(fā)展的最大瓶頸。我國的提升機電控系統(tǒng)，要么直接從國外公司進口，這樣成本十分高昂，且后期設(shè)備維護維修十分不便；國內(nèi)現(xiàn)有的提升機電控系統(tǒng)均是高校科研院所自發(fā)研制的電控系統(tǒng)，多數(shù)并不具備通用性。

② 我國提升機電控技術(shù)落后。目前僅僅在一些大型煤礦上的先進提升機才采用了計算機、PLC或者數(shù)字控制技術(shù)，傳統(tǒng)的提升機電控系統(tǒng)都是采用電氣化控制系統(tǒng)，繼電器、接觸器控制廣泛使用，導(dǎo)致能耗過高，控制不可靠，嚴重制約了我國提升機電控系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用。

③ 我國提升機控制系統(tǒng)安全性和可靠性較差。目前我國礦井提升機僅僅在上下井口端采用切除電阻的方法實現(xiàn)提升機運行速度的制動，制動能耗過高，造成提升機電控系統(tǒng)負荷太大，由此導(dǎo)致我國提升機控制系統(tǒng)安全性和可靠性較差。對于提升機運行過程中的關(guān)鍵工作參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)及運行參數(shù)根本沒有實現(xiàn)實時監(jiān)控，經(jīng)常發(fā)生過卷或者超速等安全事故。

鑒于以上問題，我國必須要大力發(fā)展提升機在運行過程中的電控系統(tǒng)的自動化、智能化控制，逐步形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的提升機電控系統(tǒng)。

3西門子S7-300在副井提升機上的應(yīng)用分析

3.1 基于PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計

利用西門子S7-300構(gòu)建提升機電控系統(tǒng)，根據(jù)提升機的工作模塊，將PLC電控以網(wǎng)絡(luò)化模式進行布控，分為主控PLC、監(jiān)控PLC和信號PLC三個主從式控制PLC，其具體結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。

如圖1所示，信號PLC作為整個電控系統(tǒng)的信號管理站，負責(zé)對提升機工作過程中的狀態(tài)參數(shù)、環(huán)境參數(shù)及其必要參數(shù)做信號管理，統(tǒng)一發(fā)送至控制主站；監(jiān)控PLC主要對提升機的關(guān)鍵控制參數(shù)，如井深、進口提升速度等指標(biāo)進行實時監(jiān)控，并受主控PLC統(tǒng)一調(diào)度管理；主控PLC一方面實現(xiàn)對監(jiān)控PLC和信號PLC的控制管理，并對由監(jiān)控PLC和信號PLC發(fā)送過來的數(shù)據(jù)信號進行整合管理，并發(fā)送至上位機進行集中管理、顯示、數(shù)據(jù)存儲等功能，以提高提升機工作過程的管理效率；另一方面主控PLC通過交流變頻調(diào)速裝置實現(xiàn)對同步電機的控制，進而實現(xiàn)提升機速度的電氣化控制，同時將提升機的工作參數(shù)再反饋回信號PLC和監(jiān)控PLC，從而實現(xiàn)了PLC網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對提升機的閉環(huán)控制。

3.2 基于PLC實現(xiàn)的提升機速度控制應(yīng)用

提升機控制系統(tǒng)最為關(guān)鍵、也是最難實現(xiàn)的技術(shù)要點，就是對提升機運行速度的控制。借助于西門子S7-300的PLC，能夠很方便的實現(xiàn)對提升機速度的控制。

基于PLC實現(xiàn)的提升機運行速度的具體控制方案設(shè)計如下：

(1)（1）在井口與井底分別放置接近傳感器，一旦提升機到達接近傳感器，即可認定提升機即將到達井口或者井底，從而進入預(yù)定的制動階段。

(2)（2）利用光電傳感器和深度指示器配合使用，實時監(jiān)控提升機當(dāng)前所處巷道中的位置，并將位置轉(zhuǎn)化為數(shù)字量傳送至監(jiān)控PLC，利用監(jiān)控PLC與主控PLC的通信實現(xiàn)對提升機位置的實時監(jiān)控。

(3)（3）一旦提升機觸發(fā)接近傳感器，由主控PLC發(fā)出調(diào)速指令給交流變頻調(diào)速裝置，由交流變頻調(diào)速裝置實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，進而實現(xiàn)對提升機運行速度的調(diào)節(jié)與控制。

(4)（4）主控PLC利用監(jiān)控PLC監(jiān)測到的提升機當(dāng)前運行速度與深度指示器的位置信號進行交叉運算，得出調(diào)速幅度，并將調(diào)速幅度指令傳輸給交流變頻調(diào)速裝置，從而實現(xiàn)無極調(diào)速；另一方面，監(jiān)控PLC通過實時監(jiān)測提升機的運行速度并反饋回主控PLC，主控PLC根據(jù)反饋回來的運行速度和程序中的預(yù)設(shè)值進行對比，結(jié)合PID調(diào)節(jié)算法實現(xiàn)對提升機運行速度的閉環(huán)調(diào)節(jié)與控制。

結(jié)語

提升機作為礦井安全生產(chǎn)的樞紐設(shè)備，其安全性對于整個礦山生產(chǎn)的安全起著舉足輕重的作用。我國目前提升機電控系統(tǒng)理論研究較為深入，但是實際技術(shù)應(yīng)用還有待進一步提高和挖掘。本論文結(jié)合西門子PLC對提升機控制系統(tǒng)進行了設(shè)計分析，對于提升機電控系統(tǒng)及其控制技術(shù)的應(yīng)用研究，不論是在理論研究方面，還是在實際技術(shù)應(yīng)用方面，都具有一定的指導(dǎo)意義。當(dāng)然，關(guān)于提升機電控系統(tǒng)方面的更多技術(shù)，還有賴于廣大礦井科技工作人員的共同努力，才能夠最終實現(xiàn)我國提升機電控系統(tǒng)及其控制技術(shù)的提高應(yīng)用。

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篇8

論文摘要：智能控制網(wǎng)絡(luò)管理 (即公共設(shè)施群體和民用設(shè)施群體的網(wǎng)絡(luò)建設(shè))是現(xiàn)代建設(shè)公共設(shè)施技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)、計算應(yīng)用機技術(shù)和控制技術(shù)發(fā)展的必然需求。智能控制網(wǎng)絡(luò)管理在國外的發(fā)展方興未艾，前景廣闊，世界各國競相研究和開發(fā)智能網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)。但由于智能網(wǎng)絡(luò)管理在我國起步較晚，近幾年才有了較大的發(fā)展。智能網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)在住宅及其公共建設(shè)中的運用正處于發(fā)展的階段。

LON ( Local Operating Networks)網(wǎng)絡(luò)是美國Echelon公司1991年推出的局部操作網(wǎng)絡(luò)。為支持LON總線，Echelon公司開發(fā)了LonWorks技術(shù)，它為LON總線設(shè)計和成品化提供了一套完整的開發(fā)平臺。目前采用LonWorks技術(shù)的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在工業(yè)、家庭、公用能源、交通等自動化領(lǐng)域，LON總線已成為當(dāng)前最為流行的現(xiàn)場總線之一。中國計算機協(xié)會工程控制委會成立了Lon Works控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)作網(wǎng)。國家大型民用業(yè)過程控制系統(tǒng)已逐漸推廣現(xiàn)場總線系統(tǒng)。

目前，建設(shè)部正在全力推動以“智能控制網(wǎng)絡(luò)管理”為切入點的整個行業(yè)的信息化，使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、智能控制技術(shù)開發(fā)，服務(wù)于公共設(shè)施的建設(shè)，以提高公共設(shè)施的質(zhì)量與功能，并將多學(xué)科性、多技術(shù)綜合運用的智能化公共設(shè)施定為民用建設(shè)的發(fā)展方向。

但由于智能化公共設(shè)施在我國起步較晚，智能化公共設(shè)施技術(shù)在民用及其社區(qū)中的運用正處于探索發(fā)展的階段，還存在不少問題：與國外相比，智能化公共設(shè)施技術(shù)的整體應(yīng)用水平不是很高，相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品功能單一，與系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計尚不適應(yīng)市場的需求，理論研究與管理滯后的矛盾(如工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定以及市場行為的規(guī)范)還有待于進一步解決。一旦要實現(xiàn)其他公共設(shè)施智能功能，必須重新安裝新系統(tǒng)。遠程抄表系統(tǒng)則分別由各輸入量、輸出量、計費量、等供應(yīng)公司進行設(shè)計安裝，各自獨立運行，互不相關(guān)。因此造成公共設(shè)施管理部門工作難度大，各系統(tǒng)之間的總體協(xié)調(diào)性能差，系統(tǒng)運行、維護復(fù)雜，升級擴容不便，用戶對自己費用支出的智能功能選擇余地小。

我們在國內(nèi)進行智能化公共設(shè)施網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)該遵循幾個原則：造價低，可靠性高；便于擴充升級，分步實現(xiàn)智能化功能；單一控制網(wǎng)絡(luò)完成智能化住宅應(yīng)有的全部控制功能以及該小區(qū)的所有控制功能；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)異。為此，我們在智能化公共設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中采用LonWorks分布式控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

LonWorks技術(shù)是目前國際上控制領(lǐng)域中最熱門的通用控制總線技術(shù)之一，得到世界各大著名工控產(chǎn)品生產(chǎn)廠家支持，應(yīng)用范圍極為廣泛。目前它在國內(nèi)已被成功應(yīng)用于工業(yè)控制和公共設(shè)施網(wǎng)絡(luò)自控中。我們選擇LonWorks技術(shù)開發(fā)智能公共設(shè)施網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，主要基于它的如下特點：

智能網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)靈活多變，可根據(jù)公共設(shè)施的結(jié)構(gòu)特點采用不同的網(wǎng)絡(luò)連接方式。可以最大限度的降低布線系統(tǒng)的復(fù)雜性和工作量，提高系統(tǒng)可靠性和可維護性。

LonWorks網(wǎng)絡(luò)是無主站點對點網(wǎng)絡(luò)，其任一點的故障不會造成系統(tǒng)癱瘓。一處公共設(shè)施節(jié)點的損壞或關(guān)閉不影響其他公共設(shè)施節(jié)點正常運行，降低了維護難度，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定度，網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)得到充分的保障。

Neuron芯片內(nèi)置現(xiàn)成的I/0對象，LonTalk協(xié)議，并使用高級語言編程，大大縮短開發(fā)周期，提高開發(fā)質(zhì)量，能在短時間內(nèi)開發(fā)出穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)。

LonWorks網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間使用邏輯連接，這使得系統(tǒng)中節(jié)點的增加、修改很容易，便于系統(tǒng)調(diào)整和擴充升級。

在智能公共設(shè)施建設(shè)中應(yīng)用LonWorks技術(shù)，可以很容易地實現(xiàn)智能化公共設(shè)施的所有功能，整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對簡單，網(wǎng)絡(luò)布線相當(dāng)容易。對于使用公共設(shè)施用戶各種不同的功能要求，只需選用不同的控制節(jié)點，編寫相應(yīng)的程序，直接連接到公共設(shè)施的控制網(wǎng)絡(luò)上就完成了，在物理上不必對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作任何修改。而且LonWorks網(wǎng)絡(luò)可擴充性極好，在擴充子系統(tǒng)，增加功能，連接兩個公共設(shè)施控制網(wǎng)等都很簡便。LonWorks技術(shù)提供的高效開發(fā)平臺讓我們在進行系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)時，對網(wǎng)絡(luò)通訊不再需要花費時間，可以把精力集中到具體的系統(tǒng)功能實現(xiàn)上，使得我們能在較短時間內(nèi)針對具體任務(wù)設(shè)計出成熟穩(wěn)定的系統(tǒng)。

隨著今后住公共設(shè)施的建設(shè)規(guī)模越來越大，傳統(tǒng)的總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在速度與效率上開始顯得不足，因特網(wǎng)則顯現(xiàn)其優(yōu)勢。而目前就構(gòu)筑專用IP網(wǎng)絡(luò)還存在著成本高及維護難等一些問題。通過LonWorks與因特網(wǎng)的接口裝置，可以將己經(jīng)自成體系的LonWorks現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)作為子網(wǎng)絡(luò)，通過因特網(wǎng)接入因特網(wǎng)，充分利用因特網(wǎng)的資源，將控制網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)由現(xiàn)場擴展到因特網(wǎng)的廣闊空間，從而可以實現(xiàn)公共設(shè)施更大范圍的控制聯(lián)網(wǎng)。此種方案成本低且易于實現(xiàn)。

開放和互操作是Lon控制網(wǎng)絡(luò)的精髓，通過LonMark國際互操作協(xié)會制定的標(biāo)準(zhǔn)來保證。這意味著來自不同廠商的不同裝置可以直接集成在單一的控制網(wǎng)絡(luò)中完成應(yīng)用功能，奠定了應(yīng)用系統(tǒng)集成的基石。

LON控制網(wǎng)絡(luò)由現(xiàn)場控制節(jié)點、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信介質(zhì)和通信協(xié)議構(gòu)成。LON網(wǎng)絡(luò)中的每個控制點我們稱之為LON節(jié)點或LonWorks智能設(shè)備，它通過嵌入了LonTalk固件的神經(jīng)元芯片或智能網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器來實現(xiàn)。所謂智能收發(fā)器是將神經(jīng)元芯片和收發(fā)器集成在一個芯片中，這樣做一方面提高了集成度，另一方面降低了成本，同時提高了可靠性。一個LON節(jié)點一般可以用神經(jīng)元芯片、傳感器和控制設(shè)備、收發(fā)器和電源組成。如果神經(jīng)元芯片不能滿足數(shù)據(jù)處理的要求，可以采用主處理器加神經(jīng)元芯片的方式，在這里神經(jīng)元芯片作為通信協(xié)處理器來使用。主處理器和神經(jīng)元芯片之間可以通過并口、串口、雙端口RAM等方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。LON總線用收發(fā)器來建立神經(jīng)元芯片與傳輸之間的物理連接，可以根據(jù)不同的公共設(shè)施現(xiàn)場環(huán)境選擇不同的收發(fā)器和傳輸介質(zhì)，如雙絞線、同軸電纜、電力線、紅外線、光纖、射頻等等。LON控制網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和復(fù)雜程度不一，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量從幾個到幾萬個不等，同時支持各種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。所有這些節(jié)點采用標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議LonTalk實對等的通信。LonTalk協(xié)議提供一整套的通信服務(wù)，這使得設(shè)備中的應(yīng)用程序能夠在網(wǎng)絡(luò)上同其它設(shè)備發(fā)送和接收報文而無需知道網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)或者網(wǎng)絡(luò)的名稱、地址或其它設(shè)備的功能。LonWorks協(xié)議能夠有選擇地提供端到端的報文確認、報文證實和優(yōu)先級發(fā)送以便設(shè)定有界事務(wù)的處理時間。對智能網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)的支持使得遠程網(wǎng)絡(luò)管理工具能夠通過網(wǎng)絡(luò)和其它設(shè)備相互作用，這包括網(wǎng)絡(luò)地址和參數(shù)的重新配置二下載應(yīng)用程序、報告網(wǎng)絡(luò)問題和啟動/停止/復(fù)位設(shè)備的應(yīng)用程序。Lonworks具有很強的互操作性，使用Lonworks技術(shù)開發(fā)的產(chǎn)品，均可以與其非常容易地集成在一起。Lonworks網(wǎng)絡(luò)可以通過路由器將不同媒體的網(wǎng)段連接起來，還可以通過網(wǎng)關(guān)將各種不同的現(xiàn)場總線連接起來。

當(dāng)前智能公共設(shè)施系統(tǒng)建設(shè)只能滿足一部分需求，但由于公共設(shè)施的智能化系統(tǒng)是一個多學(xué)科、多技術(shù)綜合應(yīng)用的系統(tǒng)工程，在短時期內(nèi)不可能作的很具體，主要存在的問題是：

智能節(jié)點功能設(shè)計重點放在LonWorks現(xiàn)場總線接入以太網(wǎng)和wC/OS-II操作系統(tǒng)的引入。公共設(shè)施很多別的復(fù)雜的功能如無線可視化對講功能，公共設(shè)施管理中要求的輸入、輸出、計費等儀表集中抄表功能的實現(xiàn)、一卡通管理系統(tǒng)等等還沒有進行深入的研究；

由于設(shè)備和環(huán)境的局限，對網(wǎng)絡(luò)的組建還只是理論上的研究。不能進行大的網(wǎng)絡(luò)集成應(yīng)用。

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【關(guān)鍵詞】智能變電站；技術(shù)；應(yīng)用分析

前言

智能變電站本身主要是通過低耗能、高效率的原則來運行，該技術(shù)目前已經(jīng)應(yīng)用了大量的計算機技術(shù)、數(shù)字化通信技術(shù)、廣電傳輸技術(shù)等先進技術(shù)，并且一些數(shù)控技術(shù)也已經(jīng)被引用到了相關(guān)變電管理過程中。智能變電站技術(shù)的應(yīng)用，有效的使得變電站運行的維護成本進行控制，而光纜的廣泛應(yīng)用，也直接使得變電站表現(xiàn)出的工作效率大幅度提升。下文主要針對智能變電站在變電運行過程中的發(fā)展以及應(yīng)用進行了全面詳細的探討。

一、智能變電站的技術(shù)特點

計算機監(jiān)控、信息監(jiān)控、處理技術(shù)等被廣泛的應(yīng)用到了智能變電站之中，其所呈現(xiàn)出的一個主要特征就是在其所表現(xiàn)出的智能化控制、信息共享、集成化裝置等多方面設(shè)備特征。

1.實現(xiàn)局部或全局智能控制 智能化變電站所表現(xiàn)出的一大特性，就是其對于設(shè)備控制的智能化。那么在針對相關(guān)的一次設(shè)備采取光電技術(shù)的過程中，其所就地控制柜所產(chǎn)生的效果實際上就和微型的GIS控制器相當(dāng)。而在二次設(shè)備之中所使用的相關(guān)高壓電壓封閉裝置、自動化控制、漏電閉鎖智能交流互感器，進而有效的實現(xiàn)了相關(guān)設(shè)備運行的智能化操作運行，這一功能的實現(xiàn)，實際上一定程度上使得相關(guān)故障排查提供了技術(shù)上的便利。此外，智能化設(shè)備還有效的實現(xiàn)了，電能傳輸本身和電力設(shè)備之間的智能控制功能。

2.引入控制終端 計算機終端對于變電站運行來說，就屬于運行過程中的大腦，變電站所表現(xiàn)出的相關(guān)實際運行狀況，能夠直接利用計算機終端來進行計算，達到極短時間內(nèi)進行判斷、處理的目的。也就是說，控制終端的應(yīng)用為變電站的故障解決以及輸變電事故控制起到了至關(guān)重要的作用。

3.光纖技術(shù)的應(yīng)用和集成化電力裝置 光纖技術(shù)本身使用相關(guān)的幫助措施，有效的滿足了變電站內(nèi)部各個控制層所表現(xiàn)出的相關(guān)局域網(wǎng)管理需求。在這一過程中，信息本身可以直接在一次和二次設(shè)備層以及相應(yīng)的控制中心中進行持續(xù)性的播散。那么在這一基礎(chǔ)之上，大量數(shù)據(jù)在進行傳輸?shù)倪^程中，光纖技術(shù)能夠使得傳輸體系更加的穩(wěn)定、可靠。電能檢測設(shè)備本身所表現(xiàn)出的設(shè)備、管理設(shè)備等方面表現(xiàn)出的集成化的特性，主要是屬于一種計算機數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用。這項技術(shù)本身表現(xiàn)出的相關(guān)優(yōu)勢，主要就在于安裝成本、縮短工期等方面。

4.分級控制技術(shù)的應(yīng)用 分布式控制技術(shù)的應(yīng)用有效地降低了中央處理設(shè)備的負荷，降低了潛在風(fēng)險性，提高了設(shè)備工作效率。這項技術(shù)實現(xiàn)的原理是在三層中分別安裝具有智能控制和處理能力的設(shè)備，實現(xiàn)了各自具備分級調(diào)控功能。

二、智能變電站技術(shù)的突出應(yīng)用

1. 一次變電設(shè)備的智能化 高壓配電設(shè)備的智能化是變電站智能變電技術(shù)的一個重大創(chuàng)新，其幫助實現(xiàn)了在一定的范圍內(nèi)建立了智能電網(wǎng)。實時監(jiān)控電力運行情況，電能傳感器實現(xiàn)自動化處理故障和全面控制電力設(shè)備。智能變電技術(shù)將電能傳感器和高壓設(shè)備連接起來，兼顧控制和檢測兩個方面。對設(shè)備進行一體化設(shè)計幫助實現(xiàn)了分層控制設(shè)備的管理。

2.高級變電功能的實現(xiàn) 智能變電站能夠幫助實現(xiàn)變電設(shè)備整體檢測、智能報警和智能信息分析、線路綜合故障控制等高級變電功能。以下分別具體闡述分析。

（1）變電設(shè)備整體監(jiān)測 計算機終端的使用再加上站控系統(tǒng)幫助實現(xiàn)設(shè)備監(jiān)測功能，與此同時，還可以無間歇得獲得多種智能變電裝置的運行信號和電力設(shè)備運行數(shù)據(jù)，降低無效數(shù)據(jù)收集率，以此提高了監(jiān)控效率。鑒于技術(shù)水平的阻礙，對于實現(xiàn)部分智能變電站的整體檢測還存在著一些難點，因此，各個變電站可以以現(xiàn)實為依據(jù)對核心設(shè)備進行監(jiān)測，便于有效檢測高負荷設(shè)備。

（2）線路綜合故障控制 智能變電站的信息處理能了和故障排查能力在于數(shù)據(jù)采集的情況。而智能變電站參考在線信息處理技術(shù)和數(shù)據(jù)庫模型技術(shù)，采用先進的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，開發(fā)了狀態(tài)監(jiān)測和診斷系統(tǒng)。在這種技術(shù)條件下，技術(shù)人員需將電力設(shè)備運行時的相關(guān)參數(shù)和特征輸入診斷系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，等到系統(tǒng)運行之后，分析一定時間內(nèi)變電系統(tǒng)的工作狀態(tài)，之后對設(shè)備進行深入的、具體的評價。智能變電站還可以智能防誤，其和傳統(tǒng)變電站中的封閉功能有所區(qū)別，增加了多層自動封閉系統(tǒng)，增設(shè)了站控端的自動封閉功能。其使用避免發(fā)生連環(huán)事故的可能性，使得變電站故障變得可控制。

三、自動化技術(shù)在變電運行管理中的完善

自動化技術(shù)雖然在變電運行管理中還存在一些問題，但是現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展勢必要求企業(yè)提高自身的技術(shù)化程度。同時，自動化技術(shù)在現(xiàn)有的變電運行管理中還存在諸多優(yōu)勢，因此我們要采取一定的措施，來完善自動化技術(shù)在變電運行管理中的應(yīng)用。

1.加強技術(shù)的研究

首先，完善自動化通信技術(shù)，這是其他自動化技術(shù)完成的基礎(chǔ)。在保障變電站供電系統(tǒng)的同時加強通信通道建設(shè)，保障遠程的數(shù)據(jù)采集與傳輸，并且保障自動化設(shè)備遙控的順利進行。其次，提升數(shù)據(jù)的采集與傳輸技術(shù)。自動化設(shè)備需要在數(shù)據(jù)的分析結(jié)果上完成指令的發(fā)出。只有正確采集以及傳輸數(shù)據(jù)，自動化技術(shù)才可以得到進一步的利用。最后，還要加強自動報警裝置的建設(shè)。自動化系統(tǒng)雖然避免了人為的一些事故，但不代表自動化技術(shù)不存在任何問題，變電站要設(shè)立自動報警裝置，加強設(shè)備的監(jiān)督與維護。

2.培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)隊伍

變電站的自動化設(shè)備雖然減少了工作人員的任務(wù)與壓力，但自動化技術(shù)設(shè)備還是需要一些專門的技術(shù)人員來維護。這就要求供電公司成立一支專業(yè)化的隊伍，加強專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，增強他們的專業(yè)技能，確保他們能有效運行自動化的變電設(shè)備。其次，變電站還要明確崗位職責(zé)，對專業(yè)人士進行職責(zé)上的劃分，提高管理效率。

四、結(jié)束語

綜上所述，智能變電站本身就是電力和計算機技術(shù)的緊密結(jié)合，并且將大量的現(xiàn)代化信息管理技術(shù)融入到電力輸變技術(shù)中，這代表著變電站本身的管理工作，已經(jīng)開始朝著數(shù)字化、智能化的趨勢進行發(fā)展。而智能變電站技術(shù)的應(yīng)用，還對于變電效率提升起到了至關(guān)重要的作用，最大限度的降低了變電事故出現(xiàn)的可能性。此外，智能化變電站的使用，有效的解決了現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展需求，使得電力使用的要求得以滿足。但是，需要引起足夠重視的是，我國的智能變電站技術(shù)實際上還存在著一定的缺陷，需要加以完善，這對于我國變電體系的發(fā)展來說，起到了可持續(xù)發(fā)展的促進作用。

參考文獻

[1]盧文強，甘自霖.JohnN.JIANG.美國智能電網(wǎng)和分布式發(fā)電重點方向的調(diào)研與分析[J].電力系統(tǒng)自動化，2011（9）.

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關(guān)鍵詞:智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè);課程體系;教材建設(shè)

繼2004年北京大學(xué)率先在國內(nèi)建立“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專業(yè)之后,2005年,北京郵電大學(xué)、南開大學(xué)和西安電子科技大學(xué);2006年,首都師范大學(xué)、北京信息科技大學(xué)、武漢工程大學(xué)和西安郵電學(xué)院;2007年,北京科技大學(xué)、廈門大學(xué)和湖南大學(xué);2008年,河北工業(yè)大學(xué)和桂林電子科技大學(xué);2009年,重慶郵電大學(xué)和大連海事大學(xué);2010年,中南大學(xué)和上海理工大學(xué)先后經(jīng)教育部批準(zhǔn)先后設(shè)立了“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專業(yè)[1-2]。在中國人工智能學(xué)會教育工作委員會的指導(dǎo)下,自2002年起,各相關(guān)專業(yè)教師定期召開智能科學(xué)與技術(shù)教育學(xué)術(shù)研討會,并出版教育論文專輯,大力推進了我國智能科學(xué)與技術(shù)教育的健康、快速發(fā)展,并對我國智能科學(xué)技術(shù)的人才培養(yǎng)和學(xué)科建設(shè)起到了極大的帶動作用。

作為一個發(fā)展中的新興專業(yè),目前各高校仍主要結(jié)合自身基礎(chǔ)和特點建設(shè)該專業(yè)。如南開大學(xué)以智能技術(shù)與智能工程為核心專業(yè)課程[3];北京科技大學(xué)從社會需求角度出發(fā),以提高學(xué)生軟件實踐能力為切入點[4];河北工業(yè)大學(xué)根據(jù)相關(guān)專業(yè)的就業(yè)現(xiàn)狀,以提高學(xué)生硬件實踐能力為著力點[5]。為了解決南開大學(xué)、北京科技大學(xué)和河北工業(yè)大學(xué)3所高校共同面臨的課程體系和教材建設(shè)等問題,三校教師分別于2010年6月16日和8月2日在南開大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué)進行了兩次研討,現(xiàn)將研討成果匯總于此。

1研討背景

“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)自開辦以來,不可避免地要回答如下3個方面的問題:

1) 來自用人單位的問題:“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)是做什么的?與其他專業(yè)相比優(yōu)勢何在?

2) 來自學(xué)生及家長的問題:“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)是學(xué)什么的?與其他專業(yè)相比優(yōu)勢何在?

3) 來自教師自身的問題:“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)應(yīng)該教什么?與其他專業(yè)相比優(yōu)勢何在?

無論是做什么、學(xué)什么還是教什么,歸根到底是課程體系和教材內(nèi)容。無論是研究生課程下移(帶來學(xué)生接受知識的困難),還是在其他專業(yè)教學(xué)體系基礎(chǔ)上做簡單的增、刪、改(帶來學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的凌亂),都是不行的,長此以往的后果將是沒有優(yōu)勢,只有劣勢。

南開大學(xué)、北京科技大學(xué)和河北工業(yè)大學(xué)3所高校的“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)建設(shè)都源于自動化專業(yè)基礎(chǔ),而且都具有典型的工科特色;同時3所高校分別是教育部直屬“985”高校、教育部直屬國家“優(yōu)勢學(xué)科創(chuàng)新平臺”建設(shè)項目試點高校和河北省屬“211”高校,3所高校的“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)分別于2006、2007和2008年招生。3所高校在“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)建設(shè)上的異同特點以及地域便利的條件,為優(yōu)勢互補、交流融合提供了機遇。

2課程體系

根據(jù)研究任務(wù)的不同,智能科學(xué)技術(shù)涵蓋的內(nèi)容可以劃分為智能科學(xué)、智能技術(shù)、智能工程三個層次[6]。

1) 智能科學(xué):主要任務(wù)是研究人的智慧,建立人機結(jié)合系統(tǒng)理論,并用其模擬人的智慧。

2) 智能技術(shù):在智能科學(xué)的框架內(nèi)創(chuàng)建人機結(jié)合智能系統(tǒng)所需要的方法、工具和技術(shù)。

3) 智能工程:利用智能科學(xué)的理念和思想,充分運用智能技術(shù)工具創(chuàng)建各種應(yīng)用系統(tǒng)。它是當(dāng)前新技術(shù)、新產(chǎn)品、新產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向、開發(fā)策略和顯著標(biāo)志。

根據(jù)上述智能科學(xué)技術(shù)的劃分,智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的課程體系同樣劃分為理論、技術(shù)與工程應(yīng)用3個層次,具體框架如圖1所示。

需要說明的是,由于課時、學(xué)時等因素的限制,有些課程需要包含未列入課程的部分內(nèi)容。如智能科學(xué)與技術(shù)概論課程內(nèi)含系統(tǒng)論的簡要介紹;智能控制系統(tǒng)包含可編程序控制器、智能傳感器、智能執(zhí)行器等內(nèi)容;智能工程包含若干典型智能系統(tǒng)實例。

3教材建設(shè)

經(jīng)南開大學(xué)、北京科技大學(xué)和河北工業(yè)大學(xué)3所高校的討論,一致認為工科專業(yè)應(yīng)以技術(shù)和工程應(yīng)用兩個層次為核心,并將人工智能導(dǎo)論和智能信息處理兩門課程的教材合并為智能技術(shù)。同時,根據(jù)南開大學(xué)側(cè)重理論、北京科技大學(xué)側(cè)重軟件、河北工業(yè)大學(xué)側(cè)重硬件的原則進行分工,編寫對應(yīng)課程的教學(xué)大綱和教材內(nèi)容。

3.1智能技術(shù)

本課程包括智能計算和計算機視覺兩部分,分別介紹以對人腦的物理結(jié)構(gòu)進行模擬為主要特征的聯(lián)接主義智能技術(shù)和以模擬人類視覺處理為主要特征的計算機視覺兩部分。它是智能技術(shù)的主干內(nèi)容;也是實現(xiàn)智能技術(shù)、組成智能系統(tǒng)的重要工具,屬于本專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過智能技術(shù)的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)能夠掌握智能技術(shù)的基本原理和方法。通過課堂講解、,并配合一定的作業(yè)練習(xí)、上機實驗等環(huán)節(jié),學(xué)生應(yīng)初步具備運用智能技術(shù)和方法分析和解決問題的能力。本課程擬定90學(xué)時,其中授課54學(xué)時,實驗36學(xué)時。

教材內(nèi)容包括智能計算和計算機視覺兩部分,智能計算部分包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論和遺傳算法/蟻群算法,計算機視覺包括計算機視覺導(dǎo)論、計算機視覺理論基礎(chǔ)、圖像預(yù)處理、圖像分割、物體識別、圖像理解、雙目立體視覺、三維視覺技術(shù)、主動視覺。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)講授單個神經(jīng)元(感知器)的動作原理,與實際生物神經(jīng)元的對應(yīng)關(guān)系;講授BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的組成,網(wǎng)絡(luò)的特性和對非線性函數(shù)的模擬功能;介紹BP算法的優(yōu)、缺點;講授H網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu),H網(wǎng)絡(luò)在解決優(yōu)化問題的優(yōu)越性。模糊理論講授模糊集合的概念,建立隸屬度函數(shù)的概念;介紹模糊規(guī)則的建立原則,模糊規(guī)則與模糊系統(tǒng)收入輸出量之間的關(guān)系;介紹模糊化以及模糊量精確化的幾種常用方法。遺傳算法和蟻群算法只作簡要介紹,重點介紹這兩種算法的特點和成功的應(yīng)用實例,使學(xué)習(xí)者有一個感性認識,明確這種類型算法的“迭代”特點以及總體最優(yōu)目標(biāo)與個體行為之間的聯(lián)系。

計算機視覺理論基礎(chǔ)主要介紹Marr的視覺計算理論、圖像的相關(guān)知識、傅立葉變換基礎(chǔ);圖像預(yù)處理主要介紹像素亮度變換、幾何變換、直方圖修正、局部預(yù)處理、圖像復(fù)原;圖像分割主要介紹閾值處理方法、基于邊界的分割方法、基于區(qū)域的分割方法;形狀表示與描述主要介紹鏈碼、使用片斷序列描述邊界、尺度空間方法、基于區(qū)域的形狀表示與描述;物體識別主要介紹知識的表示、統(tǒng)計模式識別、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模擬退火、模糊系統(tǒng);圖像理解主要介紹并行和串行處理控制、分層控制、非分層控制;雙目立體視覺主要介紹雙目立體視覺原理、精度分析、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、立體成像、立體匹配、系統(tǒng)標(biāo)定;三維視覺技術(shù)主要介紹結(jié)構(gòu)光三維視覺原理、光模式投射系統(tǒng)、標(biāo)定方法、光度立體視覺、由紋理恢復(fù)形狀、激光測距法;主動視覺主要介紹從陰影恢復(fù)形狀、從運動恢復(fù)結(jié)構(gòu)、主動跟蹤。

3.2智能控制理論與技術(shù)

本課程是“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的一門重要專業(yè)課程,目的是使學(xué)生了解智能科學(xué)與控制理論結(jié)合所產(chǎn)生之智能控制理論的基本概念和應(yīng)用價值;使學(xué)生熟知當(dāng)前主流智能控制技術(shù)的種類,并掌握模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及進化計算、群體智能的基礎(chǔ)知識,了解智能技術(shù)與傳統(tǒng)控制方法的結(jié)合點;加強MATLAB仿真實驗的訓(xùn)練,以使學(xué)生更好地理解基礎(chǔ)知識,培養(yǎng)學(xué)生使用高級智能控制方法解決實際控制問題的能力。本課程的學(xué)習(xí)將使學(xué)生加深對控制理論的理解,明晰智能技術(shù)在控制中的應(yīng)用技巧,也為本科生繼續(xù)深造打下基礎(chǔ)。本課程擬定64學(xué)時,其中授課54學(xué)時,實驗10學(xué)時。

教材內(nèi)容包括智能控制概論,介紹智能控制的發(fā)展歷程和應(yīng)用領(lǐng)域,簡介幾種重要的智能控制方法;專家控制,簡介專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),講授專家PID控制器的原理與設(shè)計方法;模糊控制,講授模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識、傳統(tǒng)的模糊控制原理和控制器設(shè)計與實現(xiàn)方法、模糊PID控制的兩種形式,特別是PID控制參數(shù)的模糊整定技術(shù);神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,講授前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中幾種典型的網(wǎng)絡(luò)模型以及學(xué)習(xí)算法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的線性系統(tǒng)辨識技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆模控制等;進化計算與控制,講授進化計算的概念、遺傳算法的原理及其與其他智能方法的結(jié)合,介紹遺傳機器人學(xué);群體智能與控制,講授蟻群算法的基本原理及其在控制問題中的應(yīng)用,介紹群體機器人學(xué)。

3.3單片機原理與應(yīng)用

本課程是“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的一門專業(yè)課程,目的是使學(xué)生了解單片機的組成原理及常用控制算法的實現(xiàn);掌握51系列單片機指令系統(tǒng)和一般匯編程序設(shè)計編寫方法;熟悉常用的單片機硬件擴展技術(shù);在此基礎(chǔ)上,熟練掌握控制算法的單片機程序編寫與調(diào)試。本課程擬定54學(xué)時,其中授課38學(xué)時,實驗16學(xué)時。

教材內(nèi)容包括單片機系統(tǒng)概述,介紹單片機定義、單片機發(fā)展過程及單片機硬件結(jié)構(gòu);單片機指令系統(tǒng)及程序設(shè)計,介紹指令系統(tǒng)和匯編語言程序設(shè)計;硬件資源及接口技術(shù),介紹硬件資源和接口技術(shù);單片機使用技術(shù),介紹抗干擾技術(shù)、C語言應(yīng)用程序設(shè)計;依次介紹PID控制器、狀態(tài)反饋控制器、模糊控制器、系統(tǒng)辨識、卡爾曼濾波、滑模控制器、最優(yōu)控制器、魯棒控制器、自適應(yīng)控制器、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的歷史沿革、基本原理、常用形式和單片機具體實現(xiàn)方法。

3.4嵌入式系統(tǒng)

本課程以當(dāng)前主流的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)為背景,以嵌入式系統(tǒng)原理為基礎(chǔ),以嵌入式系統(tǒng)開發(fā)體系為骨架,以嵌入式控制系統(tǒng)開發(fā)為目標(biāo),較為全面地介紹嵌入式系統(tǒng)的基本概念、軟硬件的基本體系結(jié)構(gòu)、軟硬件開發(fā)方法、相關(guān)開發(fā)工具、應(yīng)用領(lǐng)域、熱門領(lǐng)域的開發(fā)實例以及當(dāng)前的一些前沿動態(tài),為學(xué)生展示較為完整的嵌入式控制系統(tǒng)領(lǐng)域概況。本課程擬定64學(xué)時,其中授課48學(xué)時,實驗16學(xué)時。

教材依據(jù)嵌入式控制系統(tǒng)的特征,將控制算法、嵌入式系統(tǒng)硬件、操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序設(shè)計及組態(tài)軟件作為統(tǒng)一的技術(shù)平臺介紹,突出嵌入式技術(shù)在控制系統(tǒng)中應(yīng)用的特點,重點介紹嵌入式控制系統(tǒng)軟硬件、電路、操作系統(tǒng)、實時性、可靠性等特性,從軟件體系結(jié)構(gòu)及開發(fā)的角度出發(fā),強調(diào)實時調(diào)度、Bootloader、BSP、嵌入式實時多任務(wù)系統(tǒng)設(shè)計、交叉開發(fā)與仿真開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù),并特別引入了工業(yè)控制中需要的電磁兼容性設(shè)計和大量的典型嵌入式控制系統(tǒng)實例設(shè)計。通過本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生不但可以學(xué)會使用工具開發(fā)嵌入式軟硬件,而且可以從總體角度選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和方法,全面規(guī)劃和設(shè)計嵌入式系統(tǒng)。

3.5智能工程

本課程是“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的一門核心專業(yè)課程。面向智能技術(shù)的實際應(yīng)用,著眼于解決工程應(yīng)用中的技術(shù)問題,從典型系統(tǒng)設(shè)計案例分析出發(fā),通過大量實驗提高學(xué)生的工程實踐能力。本課程擬定36學(xué)時,全部為授課學(xué)時。

教材內(nèi)容包括智能工程概論,介紹智能工程現(xiàn)狀、工程設(shè)計原則和工程實際流程;常用傳感器原理,介紹傳感器一般特性、光電式傳感器和視覺傳感器;典型智能系統(tǒng)設(shè)計案例,包括智能移動機器人、智能電梯群控電梯等系統(tǒng)。

3.6智能機器人

課程通過對一個具有代表性的仿人機器人的拆解,將知識點拆解成6個主要教學(xué)模塊:1)機器人控制模塊,介紹各類控制模塊的原理與組成;2)機器人運動系統(tǒng),介紹電機與舵機的原理與控制方法;3)機器人動作系統(tǒng),介紹機器人各部件的協(xié)調(diào)控制;4)機器人視覺系統(tǒng),介紹典型的超聲波、影像傳感器的原理與識別算法;5)機器人表現(xiàn)系統(tǒng)原理,介紹人與機器人的交互原理;6)機器人通信系統(tǒng)原理,介紹機器人之間的數(shù)據(jù)與信息傳遞方法。學(xué)生學(xué)習(xí)時,能夠與基礎(chǔ)知識相聯(lián)系,并能掌握機器人這門技術(shù),為從事機器人產(chǎn)品研發(fā)工作打下堅實的基礎(chǔ)。本課程擬定54學(xué)時,其中授課44學(xué)時,實驗10學(xué)時。

教材面向“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè),同時兼顧信息類專業(yè)學(xué)生編寫,根據(jù)這類專業(yè)學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和特點組織內(nèi)容。從具體的機器人控制需求出發(fā),將自動控制的基本理論和機器人控制特點相結(jié)合,講授機器人控制系統(tǒng)的組成、規(guī)律、特點和設(shè)計方法。理論上反映當(dāng)前的最新進展,內(nèi)容上考慮初學(xué)者的需求,側(cè)重普及性、實用性和新穎性,結(jié)構(gòu)體系符合信息類和控制類專業(yè)學(xué)生的特點,力求簡潔、清楚,對技術(shù)的敘述遵循目標(biāo)、問題、理論依據(jù)、實現(xiàn)方法、實際情況、發(fā)展方向的方式。做到重點突出,符合實際,滿足需要,指導(dǎo)性強。

3.7智能控制系統(tǒng)

本課程是“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的一門專業(yè)課程,使學(xué)生了解智能控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識;掌握智能控制系統(tǒng)中最新的智能傳感技術(shù)、智能控制器、智能執(zhí)行能執(zhí)行器及智能網(wǎng)絡(luò)與接口技術(shù);掌握智能控制系統(tǒng)中多個關(guān)鍵硬件裝置的識別及其使用。通過學(xué)習(xí)多個智能控制系統(tǒng)的開發(fā)實例,學(xué)生應(yīng)掌握智能控制系統(tǒng)的設(shè)計方法與技術(shù),堅實地掌握最新智能控制系統(tǒng)知識,提高理論聯(lián)系實際的能力,并為學(xué)習(xí)其他課程的打下堅實基礎(chǔ)。本課程擬定64學(xué)時,其中授課48學(xué)時,實驗16學(xué)時。

教材內(nèi)容包括概述,介紹智能控制系統(tǒng)的基本概念、基本內(nèi)容和機構(gòu)及其發(fā)展趨勢;智能傳感系統(tǒng),講授智能數(shù)據(jù)采集技術(shù)、傳感器智能化的數(shù)據(jù)處理方法、多傳感器信息融合的方法、智能傳感器實現(xiàn)方法與典型實例;智能控制器設(shè)計,講授基于單片機的智能控制器設(shè)計及其應(yīng)用、基于高性能嵌入式ARM的智能控制器設(shè)計及其應(yīng)用、基于PLC的智能控制器設(shè)計及其應(yīng)用;智能電動執(zhí)行器,講授智能電動執(zhí)行器的硬件實現(xiàn)技術(shù),軟件設(shè)計技術(shù)以及典型的智能電動執(zhí)行器實例及其應(yīng)用;智能網(wǎng)絡(luò)與接口技術(shù),講授無線傳感器智能網(wǎng)絡(luò),工業(yè)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)以及智能傳感器、智能控制器和智能執(zhí)行器的網(wǎng)絡(luò)接口實現(xiàn)技術(shù);智能控制系統(tǒng)設(shè)計實例,綜合利用前面的知識設(shè)計網(wǎng)絡(luò)化智能壓力傳感器的系統(tǒng)設(shè)計、基于聲音定位的智能機器人系統(tǒng)設(shè)計、基于微機電慣性傳感器的汽車多路況智能防撞系統(tǒng)的設(shè)計、大型設(shè)備的PLC智能控制系統(tǒng)設(shè)計。

4結(jié)語

通過南開大學(xué)、北京科技大學(xué)和河北工業(yè)大學(xué)3所高校的研討,我們凝練出較完整的“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)課程體系,體現(xiàn)出本專業(yè)的特色;提出可供3所高校共同使用的教學(xué)大綱和教材內(nèi)容,體現(xiàn)出學(xué)生培養(yǎng)的工程實踐導(dǎo)向。這些研究成果可以為開辦“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的兄弟院校進一步研討提供藍本,也可以為籌建該專業(yè)的高校所參考。

注:本文受到北京科技大學(xué)教學(xué)研究會第六批教學(xué)研究課題、北京科技大學(xué)教育教學(xué)研究基金青年教師教育教學(xué)研究立項項目、河北工業(yè)大學(xué)教改項目(2010-12)支持。

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A Study on the Course System and Textbook Construction for the Discipline of

Intelligence Science and Technology

YANG Peng1, ZHANG Jian-xun2, LIU Ji-wei3, ZHANG Lei1

(1. Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China; 2.Nankai University, Tianjin 300071, China;

3. University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)