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二、智能化技术的应用优势
(一)免去了控制模型的建立
在电气工程的传统工作中,自动化系统控制的实现必须有控制模型的建立。但是,在实际的操作中,被控制对象往往需要十分复杂的动态方程,这就影响了精确效果的获得。由此,在设计对象模型的环节中,经常会遇到无法科学预测、无法准确估量的一系列困难。然而,智能化系统的出现,使这些困难得到了较好解决,极大促进了工作效率的提升,同时对于一些不可控制的因素,也实现了较好的控制,大大提升了自动化控制器的准确性。
(二)实现了便捷的电气系统控制
智能化控制器的实际应用实现了更加便捷的电气系统控制,随时都可以完成对系统控制程度的有效调整,极大提升了系统的整体工作性能,是对自动化控制顺利实现的进一步保障。从这一项优势中就可以看到,和传统的自动化控制器相比较,在任何条件下,智能化控制器都具有更加完善的调解控制功能,在电气工程的自动化实践应用中占据优势。
(三)实现了一致性的智能化控制
在自动化控制中的数据处理环节,智能化控制器可以实现一致性的智能化控制,很好解决了不同数据的处理困难。而且,在自动化控制的标准执行上,即使遇到陌生的数据,也依旧可以获得具有较高准确度的估计。但是,如果发现智能化控制器在实际的应用中没有发挥出理想的效果,一定要全面排查工程的各个细节,细致地进行分析,不能盲目的否定智能化控制技术。
三、智能化技术的实践应用
(一)系统病因诊断
在电气工程诊断工作中,采用传统的人工手段具有较强的复杂性,虽然对工作人员要求十分严格,但是也无法获得较为准确的诊断病因。在电气工程工作中,实现自动化控制的过程中经常会遇到一些如设备、数据等方面的问题,这是不可能避免的,采用传统的人工诊断办法不能确保病因处理的及时性,而且处理效果也不佳。但是,智能化技术的广泛应用,使得自动化控制工作的诊断效率得到大幅度提升。而且,定时检测诊断应用,有效避免了一些不必要的问题。
(二)系统设计优化
在电气工程发展中,传统的工程设计需要工作人员进行多次重复的实验操作和改良,而且,在这一工作过程中,对工作人员的工作素质也有着较高的要求,既需要工作人员掌握一定的专业设计知识,还需要工作人员能够很好的将知识理论应用于实践工作中。但是,在实际的设计工作中,工作人员往往不能做到全面的考虑,经常会漏掉一些具体的问题。所以,一旦发现复杂问题,很多情况下都不能做到及时解决。而智能化技术的出现,较好解决了这一问题。设计工作可以借助于计算机网络完成,也可以借助于相关的软件完成,既保证了设计中数据的准确性,也实现了设计样式的丰富化,更能够做到对复杂问题的及时处理,较好保证了自动化控制的稳定性。
(三)系统的自动化控制
在电气工程中,智能化技术可以应用于多个控制环节,能够很好的实现整体性的自动化控制。智能化技术的主要控制工作是借助于三种手段实现的,一是模糊控制,二是专家系统控制,三是神经网络控制。运用这三种控制手段,极大提升了自动化控制效率,使远距离的自动化控制成为可能,增强了对电气系统的运行反馈。特别是神经网络控制,能够实现算法的反向学习,在信号处理方面得到了较大应用。
1.1故障诊断
电气工程设备的工作时间长,难免会发生故障,由于电气设施故障的非线性、复杂性及不确定性,一旦发生故障,往往需要大量的时间排查故障,效率低、准确率低。而智能化技术能够有效解决这一问题。在故障发生前,一般仪器会出现一些人们很难发现的预兆,通过实时监测仪器状态,在出现异常时及时报警并提示故障位置,在故障真正发生前避免故障,能够在极大程度上减少维修时间。电气工程中常常通过分析变压器中渗漏油分解出来的气体进行故障诊断,确定故障发生的范围,并通过各种手段逐步缩小范围,从而确定故障位置并提示派遣人员及时检修。同时,智能化装置可以记录故障问题,为以后的故障诊断提供参考,使故障诊断更加安全可靠。
1.2智能控制
智能控制能够在很大程度上实现电气工程及其自动化的控制过程自动化,实现无人化管理和远程管理,提高管理的高效性。尤其对于一些高危险、高难度的工作,如高压控制,智能控制是必不可少的。相对于传统的控制器,智能控制器的灵活性更好,更易调节。传统的控制器在设置时需要精确考虑控制对象的动态方程,而实际涉及到的控制环境往往很复杂,存在很多不确定因素。但是智能控制不存在这方面问题,因为其在设计时并不涉及控制对象的模型。并且智能化控制器可以根据对响应数据(如鲁棒性变化、响应时间、下降时间)的分析随时调整系统,调整后智能控制器的性能会大大提高,调整的过程并不需要专业人士在场,这样就减少了大量的人力。以风力发电厂智能化升压站系统为例。智能化升压站系统通过对过程层和间隔层设备升级,将一些模拟量和开关量数字化,有效运用光纤设备,实现间隔层和过程层的通信。站控层由系统主机、工作站、VQC等设备组成,是全站监控、管理、调度中心。系统通过智能化控制,自动完成信息的采集、测量、控制、保护等功能,相比于传统的升压站系统在效率、有效性等方面有很大的提高。
1.3优化设计
电气设备的设计工作相当繁琐,需要综合运用成套设备、电路、电机与电气、电磁场、变压器等学科的知识,并结合过去的设计经验。传统的设计方式根据经验和实验,手工完成设计,方案的达标率非常低,修改难度大,成本高,产品的开发周期也很长。应用智能化技术能够有效提高设计产品的质量,缩短开发周期。智能化技术在这方面的应用主要有专家系统和遗传算法。其中,专家系统依据该领域的专家提供的知识经验,建立数据库,在决策前模拟专家决策过程,做出合理决策,该技术比较前沿,目前尚处于研发阶段,尚未得到大量应用。遗传算法是一种借鉴进化论的随机化搜索方法,被广泛运用于信号处理、组合优化、自适应控制等领域,在电气设计产品的优化上性能优越。
1.4PLC技术
PLC(可编程逻辑控制器)具有高可靠性和抗干扰能力,广泛应用于自动控制领域。在一些大型的电力企业的辅助系统中,PLC已经代替了一般的继电控制器。PLC技术使用内存,用程序方式存储控制逻辑,并用半导体电路实现。PLC技术的应用实现了供电系统的自动切换,用软继电器取代了实物器件,使供电系统更加安全可靠。并且,它能使用复杂的工作环境,具有良好的发挥性能,稳定性强。
2.智能化技术在电气工程及其自动化中的应用前景
2.1优势分析
智能化技术在电气工程及其自动化中相比于传统的控制系统有巨大优势。传统的自动控制系统需要建立控制模型,运用数学方法分析,建立动态方程,但由于系统的复杂性,在实际应用中往往会出现无法预料的问题,很难达到预期的效果。智能化系统可以从根本避免不可控因素,提高工作的效率。智能化技术可以实时监控系统,通过监测响应时间、下降时间等对系统进行实时调节,使系统性能大大提高。因此,智能化系统比传统的控制器更能适应实际工作环境。另外,智能化技术拥有很强的一致性。在输入不同的数据时具有同样可靠的估计能力,有广泛的适用性。
2.2性能方向
速度、精度及效率是电气工程及其自动化的关键指标。在电力系统中采用智能高速处理器芯片,同时采用交流数字伺服系统,能够改善电力系统的动态特性和静态特性,提高系统的速度、精度和效率。柔性化柔性化主要包括群控系统和数控系统这两个方面。对于群控系系统,必须按照生产流程的具体要求设计系统,使系统能够发挥最大的作用,完成信息流和物料流的动态调控。对于数控系统,其强大的可裁剪性和覆盖面可以满足客户的具体要求。
2.3功能方向
在功能方向上,主要包括设计用户图形界面、可视化计算、多媒体技术方面的发展。目前的操作系统一般都采用图形界面,具有良好的人机交互性。在智能化系统中采用图形化界面,通过窗口和菜单实现编程、图像显示、图像模拟、仿真等功能,能够降低操作者的门槛,方便非专业人士操作。通过可视化技术,信息的表达不再是呆板的文字和数据。将数据转化成图表,能方便操作者分析数据,也可以高效地处理和解释数据。同时,采用无图纸设计、虚拟样机技术等技术,将可视化和虚拟环境相结合,能够更加有效地提高产品质量、缩短产品开发周期。多媒体技术一般是将声音、文字、图像、视频等融合在一起传输,如果将多媒体技术应用于智能化系统,可以更加综合化、智能化地处理信息,能带来很大的经济效益。
2.4体系结构
通过集成化、模块化、网络化实现智能化技术在体系结构方面的发展和完善。可以使用高集成度的处理器、大规模集成电路FPGA、CPLD等提高软硬件运行速度。器件的高度集成化能够提高电路密度,减小器件体积,更加方便安装和使用。将智能化技术模块化,各模块之间通过接口通信,这样有助于技术的标准化和集成,也可以运用模块的增减将智能化产品分级别销售。将智能化系统联网使得人们能够对系统进行远程监控,随时掌握系统状况,使电气工程的控制不受地域限制。也可以实现在一台设备上控制其他设备,进行编程等操作。对于较小的电力系统,远程控制能够节约电缆的增加数,材料以及安装费用,并且可靠性高、灵活性强;但是在通讯量大的系统中远程控制会比较困难。
(2)校企双方缺乏长期合作的互动模式和保障机制,校企合作主动参与开发新课程的意愿不强.高等职业教育是以职业为导向,培养的人才应该能和企业需求无缝对接,学生毕业即可上岗,无需企业再进行技能培训,但由于各种原因,现实情况和培养目标之间有一定的差距.由于我国的职业教育起步较晚,职业教育的主体为学校,企业与职业教育的融入程度比较低.第一,我国职业教育一直沿用普通高校的办学思想,采用学科体系的课程模式和教学方式,缺乏依托企业及行业的优势.企业中经验丰富的专家的工作知识、工作经验等对职业教育尤为重要的内容难以融入到课程的内容中去.第二,企业参与职业教育缺乏政策推动力,国家并没有制定具体的企业参与职业教育的鼓励政策.在市场经济条件下,大部分企业对参与职业教育持以冷漠的态度,普遍缺乏参与职业教育的动机.第三,由于政府缺乏有力的政策推动和良好的校企合作平台支撑,使得有意愿参与职业教育的企业找不到合适的参与途径.结果就是,学校认为企业把合作的学校当负担,学校不能给企业创造价值,企业认为学校的合作没诚意[2-3].
(3)高职院校教师普遍缺乏企业工作的实践经历和课程开发的系统培训,并且对职业课程开发的重要性认识不足.目前,高职院校教师大多是从普通高校直接引进,他们来源于学科体系的教育系统,虽然大部分都是具有研究生以上学历的中青年教师,但他们没有受到课程开发的系统培训,再加上我国长期实行国家本位和学科体系的课程政策,让教师在较短时间内接受基于工作过程体系的结构是相当困难的.新时代下,高职课程开发工作需要企业项目工作经验,职业院校教师的整体情况使得课程开发工作举步维艰.如何建立一种科学、合理的长效机制,鼓励高职教师去企业顶岗增加实践工作经验,激发教师参与课程开发的积极性也是目前高等职业教育需要迫切解决的问题[4].
2课程改革的意义
(1)高等职业教育的人才培养目标要求课程体系与课程内容要适应现代职业岗位的变化发展要求.《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》和《教育部关于以就业为导向深化高等职业教育改革的若干意见》都明确了高职院校必须坚持的办学方针和培养目标,即以服务为宗旨,以就业为导向,走产学研结合的发展道路,培养面向生产、建设、管理、服务第一线需要的“下得去、留得住、用得上”,实践能力强、具有良好职业道德的高技能人才.高职人才的培养目标从本质上来说就是实现毕业生所学技能和未来的就业岗位“无缝对接”,新技术带来的就业岗位(群)内涵的变化要求职业院校能与时俱进开发新课程,培养符合时展需要的高端技能型人才.
(2)以校企合作为基础开发新课程能把企业的新技术引入课堂教学,提高毕业生的就业竞争力.“坚持以就业为导向,深化职业教育教学改革”是《国务院关于大力发展职业教育的决定》中提出的任务,而课程改革是其中的核心内容.这不仅是建立有中国特色的现代职业教育体系的重要目标,也是今后一个较长时期职业教育内涵建设的基本要求.要培养学生的职业技能,提高毕业生的就业竞争力就必须建立知识与工作内容的联系,以工作内容为依据设计职业教育的课程结构、开发课程内容.要实现这个目标,只靠职业院校的力量是无法完成的,必须要企业参与进来,充分发挥企业工程技术人员的经验优势.教师、学生、企业专家和教育专家共同参与课程开发可以使课程更好地满足学生的需要、兴趣和能力,把学生在校所掌握的专业知识和职业技能与所对应的职业岗位紧密联系起来,让学生能够更好地胜任岗位工作[2].
(3)开发新课程能够提高教师视野、促进教师综合能力的提高,是职业教育全面、可持续发展的需要.职业教育的课程开发要求教师自己确定课程目标、课程内容,负责课程实施、课程评估,而不仅仅是实施课程,因而必然有助于教师课程能力的全面提高.参与课程开发可以让教师站在整个课程结构的高度,对所教学科有一个全面、整体的认识,提高教师的学科教学能力,驾驭课程的能力,从而对所教学科有一个符合学生实际的安排,使教学效果处于最佳状态[5].《教育部关于进一步完善职业教育教师培养培训制度的意见》中对高职师资培养提出了要求,明确了要大力加强职业教育“双师型”教师队伍建设,教师参与课程开发是自身专业技能获得提高的过程,能让教师工作能力得到锻炼,提高教师技术应用能力和实践能力,是职业教育全面、可持续发展的需要.
3课程改革途径
专业课程体系的改革目的是建立一个有效的,能够与时俱进,反应时展需要的课程开发系统.我院专业教师托电子信息类专业校企合作发展理事分会,通过走访调研校企合作企业来了解电子信息类专业毕业生的就业岗位(群),研究就业岗位(群)能力需求发展变化;再根据珠江三角洲地区电子信息类企业的发展状况、所需技能型人才的水平和学生的个体需求,邀请本专业毕业生、省内外职业教育专家和行业专家共同研究、分析和确定就业岗位(群)工作所需的职业素质、职业技能与可持续发展能力,制定综合职业能力分析表作为课程开发的基础.职业教育课程开发要打破学科体系,以职业岗位工作任务为主线设计.高等本科教育学科化的课程体系已被证明不适合职业教育的培养目标,高职教学改革的方向之一就是探索适合职业教育的课程体系.综合职业能力分析表是电子信息工程技术专业课程体系的设计根源,位职业能力分析表的部分内容,其具体内容的确定每年修订一次。关于教学师资培养,通过教师管理制度、激励机制、分配制度来研究教师队伍的建设.通过校企课程开发鼓励教师进行社会实践、参加师资培训,下到企业进行顶岗实习,建立一套对教师专业实践的能力、专业教学的能力、科研创新的能力、社会服务的能力进行综合考评的制度,以满足移动互联时代对高等职业教育师资的培养要求.我院建立了校企合作理事会,与多家电子信息企业建立了合作关系,定期派学生去企业顶岗实习,派教师进入企业服务企业,和企业合作建立研发团队共同申报科技项目,学院通过院级科研项目立项支持教师为企业技术开发进行基础性研究等方式建立了可持续性的师资培养,和企业建立了良性合作关系.
为了企业更好地融入专业课程建设,电子信息工程技术专业实行“双带头人”制,校内专任带头人1-2名,校外聘请兼职专业带头人1名.校内专业带头人除满足专任教师应具备的基本条件外,必须具有高级职称,具有5年以上累计企业工作经历和深厚专业背景,能把握行业发展动态,在本专业具有较高的能力;能统筹规划和组织专业建设,引领专业发展,能够主持专业的教改科研和产品研发,技术服务工作.校外专业带头人从电子信息行业企业知名高工或专家中选拔和聘任.校内专业带头人主要负责专业建设的组织实施,校外专业带头人则主要负责提出专业建设合理化建议,将企业对人才培养的需求反馈给学校,并具体参与、指导专业人才培养方案制定、人才培养模式改革、课程体系重构、内容重组及实施等专业建设活动.学校长期从企业聘请具有丰富实践经验的技术、管理人员担任兼职教师,要求在企业连续工作5年以上,在专业技术与技能方面具有较高水平,具有良好语言表达能力,具备承担实训教学或顶岗实习指导等工作能力.经过师资建设,电子信息工程技术专业的教师力量明显得到提高,教学效果也得到学生的一直好评,从麦克斯对我专业学生的调查报告中可以看出,毕业生对专业课程满意率在90%以上.近来,在反应学生技能水平的全国大学生电子设计竞赛等省级以上比赛中取得了优异成绩,37人次获省级以上奖项14项,其中,6人获国家级二等奖3项、9人获省级一等奖3项,充分体现了职业课程开发的效果.