测控技术论文范文

时间:2023-10-25 08:03:09

测控技术论文

测控技术论文篇1

建设工程质量检测是国家进行工程质量监管的重要手段,在工程质量监督管理中发挥着重要的监控威慑作用。当前国内建设工程质量检测行业仍然存在着不规范的市场行为,检测机构的检测工作中时有弄虚作假,试样做假、漏检、少检的行为发生。规范建设工程质量检测行业的市场行为,加强建设工程质量检测机构的管理能力,提升建设工程质量检测机构的工作质量势在必行。信息化管理方法的运用能够在一定程度上保障建设工程质量检测过程中检测数据的真实性、公正性、可靠性。建设工程质量检测的信息化管理是指在工程质量检测机构中,利用计算机自动化技术、网络技术以及现代通讯技术等手段对建设工程质量检测机构及其所属各部门的检测业务进行综合管理,为建设工程质量检测机构的整体运行提供全面、自动化的管理及各种服务。目前,全国较发达地区已经相继建立了较为完善的检测机构信息化监管系统,对涉及建筑结构安全的力值检测参数如混凝土抗压强度、钢筋力学性能指标等必须实时上传试验结果,对于非力值检测参数的检测报告必须上传关键页面。除此之外,某些地区如广州市正在推行混凝土试块芯片植入技术,对于混凝土试块一律要求植入混凝土芯片,检测机构不得接收无芯片的混凝土试块,试块必须进行扫描识别之后方可进行试验,无芯片的混凝土抗压强度报告不得作为验收报告采用。然而目前检测机构的信息化管理运作中依然存在不少问题,如网络传输不顺畅,导致数据无法实时上传;存储设备容量不够,导致部分数据丢失;监管系统安全性不足,数据被他人利用等。其中,当前最突出的问题是信息化管理仅仅停留在对试验数据的监控,疏忽了对试验流程与过程的监管,即无法保证样品的真实性或试验过程的规范性,容易出现“偷梁换柱”等问题,即试样制假或试验作假等现象。有鉴于此,本研究以上述问题为出发点,应用现代信息网络技术,对试验流程与试验数据进行“双控”,确保试验结果的真实性和检测报告的有效性,为真实评价工程质量提供科学依据。

2设计原理与系统架构

2.1技术原理

根据检测监管业务需要,对试验流程进行全过程监控,包括收样、样品制备、数据采集等过程。主要体现于两个方面:第一方面,通过高清摄像枪对样品接收和样品制备过程进行实时记录;另一方面通过在试验机电脑上安装视频采集卡,自动采集试验机电脑屏幕的数字信号,通过图像处理器转换成与摄像机信号一致的模拟信号。最后利用现有的CATV技术,将电脑屏幕数字信号与摄像机信号整合在一起,通过光纤传输至硬盘录像机,实现实时的监控、存储功能,通过录像回放功能实现对历史记录的查询。通过登陆客户端软件或ip登录访问服务器电脑,可以实现在办公室对检测过程的动态监控。本部通过现有的vpn网络,连接到检测中心服务器后浏览视频、回放录像,实现远程监控。

2.2系统架构

本系统主要有前端的数据采集装置包括高清摄像枪和视屏采集卡,数据传输介质(光纤),数据接收与存储设备(硬盘录像机)、网络交换机、服务器电脑以及客户端软件组成。系统架构如图1所示。(1)高清摄像枪用于监控样品接收与存放、样品制作、抗压试验等过程,对试验过程规范性与样品的真实性进行实时监管,避免弄虚作假现象的发生。(2)视屏采集卡自动采集试验机电脑屏幕的数字信号,并通过内置转换器转换成与摄像枪信号一致的模拟信号,对试验参数、试验数据、以及曲线的形态进行实时监控,确保试验过程的规范性和数据真实性。(3)光纤作为信号传输介质,将高清摄像枪与视频采集卡的信号传输至硬盘录像机,相比同轴电缆,光纤传输速度快,降低信号延迟;传输损失少,保证视屏质量。(4)网络交换机实现与局域网内的电脑及服务器电脑互联,可以通过局域网访问硬盘录像机。(5)硬盘录像机数据接收和存储终端,实时接收光纤传至的信号并存储,并可以对历史记录按时间进行查询。(6)服务器将若干硬盘录像机通过网络交换机串联至服务器电脑,通过访问服务器电脑可以同时访问局域网内所有的硬盘录像机,实现一机多控。本部通过现有的vpn网络,连接到检测中心服务器后浏览视频、回放录像。(7)客户端软件除了通过ip访问服务器电脑以外,可以通过安装客户端软件对局域网内的硬盘录像机进行访问,相比于ip访问,使用管理更简便。

3系统实施

图2和图3是分别利用客户端软件和iP登陆访问,对试验过程和试验环境进行的全方位监控。以混凝土芯样抗压强度检测详细阐述监控流程,具体如下。

3.1样品安全管理监控

委托方完成登记委托后,将样品放置于芯样样品存放区集中保管,在存放区安装高清摄像枪,配合大门口的监控信号,对样品进行全面安全监视,如下图4、图5所示。

3.2样品制备流程监控

芯样的制备流程主要包括芯样接收、开箱验样、盲样编号、芯样切割、芯样打磨、芯样补平等6个阶段,对上述6个关键节点布设视屏监控,如下图6、图7、图8、图9、图10、图11所示。杜绝芯样制备环节的不正规操作,保证样品真实性、试验过程规范性,确保试验结果可靠性。

3.3抗压试验“双控”

“一控”是对样品的真实性进行确认,避免试验人员调换样品,高清摄像枪可以清晰捕捉样品编号,确保是真实样品,如图12所示;对试样的破坏过程及破坏形态是否正常进行判定,如试样偏心受压导致提前破坏或样品未完全破坏而试验机误判试验终点等现象;“二控”是对试验机电脑屏幕的监控,监控试验数据采集是否正常,试验曲线走势是否正常,是否发生试样尚未破坏而试验机停止采集数据、曲线下落时间与试样的破型时间不一致等现象的发生,如图13所示。

4结束语

本研究应用现代信息网络技术,对试验流程与试验数据进行“双控”,确保试验结果的真实性和检测报告的有效性,为真实评价工程质量提供科学依据。该监控系统具有功能多、效率高、安全可靠性好,又具有实用性、适应性和灵活性等诸多优点。既减轻了监管人员的工作强度,又加强了建设行政主管部门以及监管机构的调控监管力度,提高了工作效率。

测控技术论文篇2

【关键词】地方本科院校;测控技术与仪器专业;毕业设计;教学改革

引言

毕业设计工作是人才培养环节中最重要的一环,是本科生运用自己所学的基本理论、基本知识和基本技能解决实际问题能力、独立工作能力和创新创业能力的重要途径,是一个知识深化和升华的关键教学过程,也是对学生大学四年的学习效果、学习成果和创新创业能力等综合素质的全面检验[1]。本文基于地方本科邵阳学院技术应用型人才的培养目标,根据测控专业的培养模式及学校与地方实际情况,有针对性地探索新的毕业设计模式力求符合人才培养规律、适合当前社会现状。为了进一步提高本科生毕业设计的教学质量,逐步完善各项质量管理制度,提高学生的毕业设计质量,促进技术应用型人才的创新、创业能力的培养。下面主要是多年指导本科毕业设计的实践体会。

1测控专业毕业设计特点

测控专业是仪器科学与技术一级学科中唯一的本科专业,伴随科学技术的发展、尤其是超大规模集成电路和传感检测技术、计算机技术、通信技术的快速发展,测控技术领域也同样发生了较大变化。由最初的纯机械结构、机电结合、机光电结合等简单结构逐步发展为集传感检测技术、计算机技术、通信技术、电子信息技术、现代光学、精密机械等高新技术于一体的复杂工程系统,其工程应用也从检测数据采集、结合超大规模集成电路技术逐步转变为信号发生、信号采集、信号传输、信号调理以及自动控制过程为一体的复杂测控系统[1-8]。尤其是二十一世纪以来,随着计算机技术的飞速发展、更新换代的周期越来越短,加上网络通信技术、算法软件技术、工业新材料的微纳米技术的蓬勃发展,测量与控制技术、仪器仪表技术也有转向微型、网络型、虚拟型和智能型的发展趋势,从而使仪器科学和其他多学科技术相交叉、相融合的属性日趋明显。邵阳学院作为地方本科院校,主要培养适应地方经济建设和社会发展需要的,具有从事信息检测、处理、控制及仪器仪表分析、设计、运行、维护、管理、教育工作的基础扎实、实践能力强、综合素质高、具有创新意识的应用型高级专门人才。针对培养目标,测控专业课程设置力求从知识技术、素质能力等方面构建专业课程体系,该体系的基本框架如图1所示。强化学生专业素养和创新创业能力的训练与培养,构建了“课外研学”和“工程实践”两类“3+1”实践教学体系。课外研学分为社会实践、技能考核、科研训练加创业实践;工程实践由基础实践、专业实践、工程设计加工程师执业技能训练(如图2所示),两类实践训练形式上互为补充,内容上互相渗透。

2对邵阳学院测控专业学生毕业设计的探索与成效

2.1毕业设计的选题和开题

从2013届到2017届测控毕业的学生来看,每届学生的选题工作从前一年的11月开始,尽量要求教师结合自己的科研项目进行命题,参加各种学科竞赛学生也可以利用优势,在教师的指引下把自己感兴趣的项目作为毕业设计课题,在选题方面,选题程序采用“指导教师出课题--教研室审题--学生、教师双向选择--指导教师下达任务书—院里审核”的程序。四年的实践中,共征集论文题目大于学生选题人数的25%,保证学生一人一题,为学生选题提供了较大的空间。这些课题结合了教学、科研、生产实际的需要,切实做到了与理论研究、应用研究、技术开发、工程设计紧密结合,具有一定的理论价值和实用价值。开题工作一般在前一年的年底完成,保证学生有充足的时间和精力去查阅资料、设计技术方案、完成开题报告。前期要求每一位准毕业生必须进行开题报告答辩,由答辩小组成员集体评议设计方案的可行性、保证学生有一个正确的努力方向。

2.2校企联合指导毕业设计

部分学生在毕业设计之前或者设计期间已经和企业或者公司签订了三方协议,用人单位要求准毕业生到公司去一边在公司岗前培训、做工程项目的同时完成毕业设计,对学生而言也是十分乐意的事,她(他)们可以工作拿到薪水,同时又能顺利完成毕业设计。甚至有些公司还会在工作经费、仪器设备、项目场地和技术力量上给予相应的支持政策。已签约的学生对公司而言,是公司未来的员工,是公司的新鲜血液,从政策、人力、财力上进行支持,是培养员工的主人翁精神。增强企业的育人社会责任感,对企业和学生而言是双赢。校企联合指导毕业设计一般采用双方共同指导,模式主要以公司企业为主导、学校教师为辅助。通常设计题目由企业提供,学校和企业协商确定,校内教师一般负责设计过程管理,审核设计的进度和各阶段完成情况;学生设计的具体内容一般由企业技术人员进行详细的指导并提供相应的技术资料,协调毕业生与现场人员、相关公司之间的关系。校企联合指导学生完成毕业设计,既可以增加校内教师了解公司企业的机会,了解行业的最新技术动态,又可以提高教师的解决实际复杂工程的能力,提升教师科研能力。近四年来测控技术与仪器专业和校外公司联合指导毕业设计的准毕业生人数呈现逐年增加的发展趋势。

2.3落实三个阶段的检查

毕业设计工作学校一般有前期、中期、后期检查工作,相应地各院系、教研室配合学校检查,先行进行自查。前期:重点检查设计任务书是否按时发给学生,任务书的填写是否符合学校规范、任务书中的技术指标是否合理,开题工作的具体情况,包括学生是否进行了开题报告的答辩,是否有记录,开题报告格式是否符合要求,设计方案是否可行。指导教师的指导记录是否属实。中期:重点检查指导老师的指导记录情况,学生的毕业设计进度是否拖后,学生的中英文翻译完成情况,文献综述、设计的方案、图纸等毕业设计(论文)过程材料,及时发现问题,并采取切实可行的措施尽快解决。后期:重点检查毕业设计的答辩情况、学生的毕业设计质量,包括附件材料的签字,设计指标是否完成,设计内容合理性,格式的规范性,考评答辩相关材料审查。近四年测控专业的实践表明,及时检查对设计过程中出现的问题能够早发现、早解决,有效地提高了毕业设计的质量,培养学生的实践能力。

2.4严把考评答辩和成绩关

近四届工作相比,每一年的考核工作在上一年的基础上有改善,基本上是执行资格审查、评阅、最终成果审查的环节前重点加了现场考评,对每一届测控方向的学生凡是单片机、PLC及仿真类课题必须要有仿真结果或实物装置,理论研究类课题必须要有理论推导过程及应用介绍,此环节的增加对提高学生设计(论文)成果质量起到了显著作用。多样化设计必须参加各项审查。学生交出的论文不出现自己以及指导教师的名字,然后交给不同的教师进行评阅,这种“准盲型”供评阅人完成评阅。评阅人与指导教师必须不同,穿插评阅不同组学生的成果,并有充足的评阅时间,可以从总体上把握学生的成果水平,对学生的成果给出客观的评价。答辩资格审查。答辩资格审查内容包括:(1)任务书(双面打印),(2)开题报告,(3)毕业设计日志,(4)论文报告,(5)论文(必须是完整论文1本,论文内含有比较完整的原理图),(6)仿真或实物,(7)中英文翻译,(8)进度考核表(要求指导教师签字),(9)评阅表(要求指导教师写好评阅意见),(10)其他与设计有关的资料。答辩程序和成绩评定。测控专业毕业设计(论文)答辩小组组织实施。参加答辩的学生分为两类:(1)考评和论文评阅通过指导老师推荐评优及本人申请评阅的学生;(2)从考评和论文评审通过,并且合格的但未被推优的学生中自己抽签产生。抽签办法为:答辩前30分钟抽签,随机从各指导老师所带学生中,抽出30%的学生进行答辩。未被抽中的同学,成绩在良好与及格之间视现场考评和论文评阅进行成绩评定。推选优秀学生毕业设计(比例为10%)和不合格者(比例为至少10%)参加院级答辩。在答辩整个过程中,应详细做好答辩原始记录(专用记录本),专业答辩领导小组指定专人(秘书)负责记录,答辩时,至少要保证有5位答辩教师在现场。成绩评定,需经历三个阶段:第一阶段(现场考评),第二阶段(论文评审),第三阶段(答辩)。连续通过三个阶段考核者,近两年新增学生的毕业设计(论文)进行知网,全部通过者方能获得及格(含及格)以上成绩等级(目前成绩综合评定实行五等级:优秀、良好、中等、及格和不及格)。答辩期间,由学校督导组对各答辩小组现场答辩情况进行巡视和现场点评与指导。学生设计的最后成绩由三部分构成:指导老师初评成绩、评阅老师成绩、答辩成绩,比例是3:3:4。答辩意见不一致或者对成绩评定结论有异议者,交由院答辩小组及院答辩委员会研究决定。

3结束语

本科毕业设计是学生本科学习过程的重要阶段,指出了地方院校测控专业毕业设计质量中存在的主要问题,重点对毕业设计的选题、开题、中期检查和答辩等进行过程监控。毕业设计结合教师科研项目,实现产学研结合,提升测控专业学生的技能,培养创新创业型人才。

参考文献:

[1]冯旭哲,陈建云,明德祥.测控技术与仪器专业本科毕业设计研究与实践[J].高等教育研究学报,2011.34(1),86-88.

[2]李雅峰,郗涛,张宏杰.测控技术与仪器专业毕业设计改革与创新性探索[J].中国电力教育,2013,(22),181-183.

[3]牛金星,申杰,李恒灿.关于测控技术与仪器专业本科生毕业设计的思考[J].科技创新导报,2011(27).248

[4]冯飞飞.提高测控技术与仪器专业学生毕业设计(论文)质量的思考[J].产业与科技论坛,2010,9(10).180-181,183

[5]冯梅琳,何学文,罗小燕,等.基于CDIO理念的测控专业实践教学创新体系[J].实验室研究与探索,2014(3).180-184

[6]宋爱国,吴涓,崔建伟.测控技术与仪器专业学生工程意识培养与创新教育的探索[J].中国大学教学,2012(1).41-43

[7]唐鸿儒,吴桂峰,束长宝,等.测控专业实践能力培养与训练体系建设[J].电气电子教学学报,2012(2).77-79

[8]邱雄迩,刘新波,李辉.地方本科院校测控专业教学改革与转型发展初探[J].科技创业月刊,2017(5).75-77.

测控技术论文篇3

Control Experiments Teaching Research Based on Virtual *

LI Xiaoru, LIU Jianguo

(School of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093)

Abstract Single curriculum for the relevant status quo, plug-in, verify and control experiment Experiment-based monitoring and control and other experimental teaching Currently, in order to improve student interest in learning, in close connection with practical application, better achieve the objectives of experimental teaching in the experimental teaching process, according to the characteristics of the students the basics, arrange appropriate experiments, individualized. Around the "multidisciplinary, in close connection with the practical application" principle, this paper presents the experimental and control based on LabVIEW virtual instrument teaching methods, the sensor technology and motion control combined on a single platform.

Key words sensor; virtual instruments; teaching methods; multidisciplinary

0 前言

测试测量与控制技术,简称测控,简短的两个字包含了从信号的获取、放大、传输、处理、应用和控制的全过程。测控技术涉及多个学科领域,如计算机技术、电子技术、自动控制技术、传感器技术、信号分析与处理、工程测试技术等。测控技术系列课程教学改革的重要目标之一就是将传统的“老师为主体的验证性实验教学模式”改为“学生为主体的结合实际应用的设计、分析实验模式”,重点培养提出问题、研究问题、解决问题的能力,提高学生的学习兴趣和创新能力,培养适应社会需求的人才。整个实验包括从基础的计算机系统、传感器信号获取、信号分析和处理,到反馈控制的一体化整体解决方案。虚拟仪器(virtual instrumention)是一种图形化编程语言,被视为一个标准的数据采集和仪器控制软件,以通用的计算机硬件及操作系统为依托,在测量和自动化领域得到广泛应用,而且对传统的实验教学方法产生了很大影响,虚拟仪器的应用越来越广泛,将虚拟仪器技术应用于教育教学是虚拟仪器应用的不断拓展和教育教学发展的必然要求,本文以虚拟仪器为开发环境,构建了基于运动控制的传感器实验教学平台。

1 基于LabVIEW的测控实验建设思路

由于微电子、计算机、软件和网络技术的发展,使新的测试理论、测试方法以及仪器结构不断发展成熟,基于LabVIEW虚拟仪器的测控技术创新实验教学逐步形成新的发展趋势,以计算机为核心,由强大的测试应用软件支持,具有模块化、互换性、资源复用性,同时可方便、经济地组建自动测试系统,测控技术实验具有以下特点:

(1)个性化的功能仪器:本实验系统采用虚拟仪器将各种不同的仪器硬件连接到计算机上,运用计算机高速的软硬件资源,将计算机硬件和测量仪器等硬件资源与计算机软件资源有机结合起来完成特定的功能,利用该技术,可替代传统测量仪器,如频谱仪、示波器等。

(2)多学科技术交叉融合:测控技术是多学科技术交叉融合的典型技术,信息论、控制论、系统论是测控专业的理论基础,信息技术、测控技术、系统网络技术是测控专业的基本技术,多学科交叉与多系统集成是测控专业的显著特点。

(3)紧密联系实际,提高学生兴趣,随着生产技术的发展需要,测控技术从最初的控制单个设备到控制整个过程及系统,特别是在当今现代科技领域的尖端技术中,测控技术起着至关重要的作用。

(4)内容上由简到难、循序渐进:按照“基础原理验证性实验、设计性实验、综合性实验、创新性实验”的思路来逐步提高学生学习动手能力,让学生从原理到实际应用来逐步学习和认识,最后有机会进行创造性的综合实验。

(5)便于扩展:虚拟仪器的软硬件系统可以方便进行重新组合和设计,灵活运用。就能以最少的硬件投资和极少的、甚至无需软件升级即可改进整个系统。在利用最新技术的时候,把它们集成到现有的测量设备中,最终以极少的成本改进现有的实验设施。

3 虚拟测控实验系统整体内容

整个实验系统包括虚拟仪器软件和测控系统硬件。虚拟仪器采用LabVIEW图形化开发环境,具有界面友好、易于掌握、编程灵活、设计效率高等优点,硬件平台包括数据采集卡、各类实验用传感器、信号调理电路及各种相关实验器材。传感器的输出信号由数据采集卡采集,经由信号调理电路对信号进行放大和滤波,使其与数据采集卡中的A/D转换器相匹配并提供足够的驱动。另外,还包含驱动控制模块、电机,工业对象等,根据不同的实验内容,采用不同的工业模组,仿真工业测试环境,培养学生掌握测试测量和电机控制的实验技能,让学生在自由创新的空间形成正确的、科学的思想,测控系统总体框图如图1所示。

图1中的测控对象可以是运动机械对象,如伺服电机、步进电机等,可以是运动对象的位移、速度、加速度等参量,也可以是过程参数,传感器是检测装置,能感受被测量的信息,是自动检测和控制的首要环节,将待测参数值按一定规律变换成为电信号或其他信号输出;调理电路就是信息处理电路,将待测信号转化为标准电信号,以便数据采集卡或控制器接收,这部分既可作为传感器原理的一部分,也可作为信号处理的一部分;分析主要指采用LabVIEW提供的丰富的函数库,将数据采集到的标准数字信号,对其进行分析、处理;显示采用虚拟仪器图形化的软件面板替代常规的传统仪器面板,同样具有实际仪器相似的旋钮、开关、指示灯及其他控制部件。

4 实验模块设计

4.1 运动控制实验模块设计

本实验采用TS-ICD-5A智能控制器,被控对象为1000线的伺服电机。开始实验之前,学生必须仔细阅读智能控制与驱动模块软硬件说明书,掌握电机控制线和电源线与控制器的连接方式,模拟量、数字量怎么接入控制器,驱动器的设置、运动编程、实际物理单位和以编码器表示的内部编程的计算机单位的转换、存储器映射等相关知识点,工程文件配置包含电机参数、编码器线数、控制模式以及相应控制参数信息,然后使用LabVIEW调用智能控制与数字伺服驱动模块动态链接库,可以检测各类电机参数,发送电机运动控制指令,读取编码器、I/O通道、AD通道的反馈,轻松实现电机的开环、半闭环、全闭环控制以及相关信号检测,编制LabVIEW程序,图2所示的运动控制虚拟面板为简单的电机控制实验前面板。

4.2 传感器实验模块设计

以测控电路原理实验和虚拟仪器仿真实验为主,结合理论知识,让学生自己动手搭建相对应的仪器与电路,使其扎实地掌握测控系统中涉及的基础知识点,以模块化工业对象为载体,设计了光电开关传感器、电涡流传感器、振动加速度传感器、振动速度传感器、磁电传感器等各种工业标准传感器实验。图3显示了本实验模块提供的一种磁电转速传感器测量原理。传感器实验模块以验证性实验为主,将工程测试与传感器、信号与系统、虚拟仪器等课程的教学与实验紧密结合,理论联系实际。

4.3 综合实验模块设计

在掌握以上的知识后,教师对现有对象提出新的设计思路或要求,让学生重新设计或改装实验对象,得到期望的实验结果。例如,学生可以整合运动控制实验和传感器实验的对象开发综合测控对象。锻炼三个方面的能力。(1)学习运动控制原理,伺服电机的调速特性,运动控制卡的接线,电机的各种参数设置,运动模式。(2)学习各种传感器的基本原理,实用范围,以及在各种测试条件下不同传感器的选型方法。(3)学习数据采集的相关知识,包含硬件连线和软件采集。

5 结束语

测控技术论文篇4

【关键词】GPS;控制网测量;平面控制网;高程控制网;水准测量

随着中国经济的快速发展,连接城市之间的高速公路的建设的不断涌现,道路的距离和平整度就是大家所关心的指标。对于这些远距离的道路,由于两边通视极为不易,要用传统测量方法直接测得相应的数据,工作量十分繁重。道路建设的高精度控制测量及施工测量的方法非常必要。而GPS技术的产生和发展很好的解决了此类专业问题。GPS技术的有点在于:测量速度快、测量精度高、24小时工作、使用成本较低、操作简单、不受地域影响。施工控制网测量如使用原始方法,因为地形的限制会在选点上存在通视情况不佳的状况。利用GPS施工控制网测量是最好的选择。本文研究内容就是大型公路建设中控制网测量工程也详细地阐述建立大型公路的平面控制网和高程控制网如何选点和水准测量的规范。为之后的工程进度提供有效的保证。

全球定位系统GPS技术是现在科学技术的产物,它是一种利用新型的卫星导航定位系统解决大地测量和信息空间定位问题的空间技术。GPS系统的构成主要包括空间的卫星系统、地面的监控机构以及分散的接收机用户等。勘界测绘是以获取和表述行政区域界线位置为依据,为边界管理提供基础资料和科学依据以解决争端、理顺权属的一项重要工作。目前,GPS的推广应用非常广泛,在房地产测量、道路施工监控等一系列工程中都有运用。

1.公路的平面控制网

1)在大型公路建设工程的GPS平面控制网的布设中。根据实地情况制定了布网的方案和观测方案,并对平面控制网的布设和精度作了分析和研究,GPS的观测是采用了对控制点的大地测量模式进行。

2)对测得的大型道路工程的高程控制网布设的测点进行数据处理。由长距离不能直接通视,通过拟定不同方案产生的结果分析。

3)为准确、有效地进行大桥施工测量提供了技术保证,必须对各个数据结果进行可行性和必要性分析研究,采取最佳方案,解决工程中遇到的技术问题和技术难点。

2.选点

控制测量之前最为关键的步骤就是现场踏勘选点,根据布设网形的实际情况进行实地选点。选点必须遵循以下几个原则:

(1)为满足GPS观测要求,必须保证卫星信号的正常接收,不被大功率无线电发射源影响而减弱信号。远离大功率雷达站、电视转播台、无线电微波站,确保观测质量同时确保人员安全,必须避开高压线。

(2)在四周开阔的区域布设控制点,不能处于离地面高度角大于15“范围内,避免控制点周围有强光反射,远离水域。在无法避开的情况下,通过一些措施进行改善,如提高卫星观测高度角等,保证观测质量。

(3)选好的点位要妥善保存,并要作为长期使用计划。选点还应结合甲方提供相关施工图,根据施工特点、计划等情况,进行选定,避免因施工原因对选定的点的破坏。如有条件可在建筑物上设置观测点。

(4)绘制点时要制定委托保管书。

(5)首级控制点点位初步选定后,先用木桩进行定位。再由建设单位请有关施工单位派专家检查、查看认可后方能进一步确定具体点位。

3.高程控制网的作用

高程控制网在对于公路的建设和后期的监测都起着有很重要的作用。在范围不太大的地形平坦区域内,选定合适的高程处理模型,结合各个观测点的GPS观测值,以高等级水准点作为高程起算点,高程传递的精度可达国家二、三等水准精度。所以对于大型的道路工程施工的测量应用这类方法十分有效。此外,数字化技术渗入控制网测量中,除了外形三维的仿真之外,它还能根据已测量出来的原始数据,对导线点的坐标、高程实施自发计算,并且计算敏捷准确,并且它可以直接对建筑尺寸等进行自动标注,并将标注数据存储到数据库中,避免不必要的人为抄写错误。

4.水准测量

水准仪是由德国ZEISS厂生产的精密水准仪Ni00A2和Ni002,水准测量的实施必须按照以下要求:

1)测量前对水准仪器与水准标尺进行检校须按GB12897一91《国家一、二等水准测量规范》的有关要求。

2)待雨季过后才能使用水准点进行观测。

3)每一段水准线路要安排为偶数站,并在没站进行往测和返测,最终得出测量结果。

4)在进行水准测量时还要加入必要的重力异常改正,目的是获取更为精确的成果。再结合GPS技术的拟合高程。通过以上的办法,进而也可得到更为准确、可靠的大地水准面参数。

5)在测量设点建立首级水准控制网的时候,测定GPS高程数据尽量多的将水准点用在GPS高程的拟合方法。

5.结论

本文主要对利用GPS定位技术进行大型道路工程控制测量作了探究,先是确立GPS定位技术如何构建平面控制网,再是为得到GPS技术的相关数据而选取的若干合理的测量点,最后是在建立施工控制网后对如何测得高程和水准的测量提出的一些规范,从而为大型道路工程施工测量提供技术上的支持。

通过上述研究,得出以下的结论:

1)采用GPS定位技术可以方便地为高速公路高精度的数据结果。有效的降低了来自传统的测量技术带来的误差。

2)通过合理的手段解决了大工程中的相关技术难题,通过精密水准网和GPS高程拟合网的结合,有效的完善了大型公路的数据系统,为道路的技术控制打下基础。

3)大型公路工程是一个投资数额大、工期漫长、任务繁多的项目,合理的使用GPS技术是非常有必要。工程中建立GPS控制网测量不但能提高效率,缩短工期,还能在很大程度上减少不必要的开资,为工程施工测量提供技术保证,还能够为整个工程带来可观的经济效益。也可以为道路工程带来更高的作业效率和较大的经济效益。

【参考文献】

[1]武汉大学测绘学院:实用GPS测量数据处理教程,武汉大学,2001.

[2]施闯.大规模高精度GPS网平差处理与分析理论及其应用,博士论文,武汉测绘科技大学出版社,1999.02.

[3]金国雄,刘大杰,施一民等.GPS卫星定位的应用与数据处理.同济大学出版社,1994.

测控技术论文篇5

关键词:工程测量、重要地位、发展现状 、未来发展

一、 工程测量的概念

工程测量按其工作顺序和性质分为:勘测设计阶段的工程控制测量和地形测量;施工阶段的施工测量和设备安装测量;竣工和管理阶段的竣工测量、变形观测及维修养护测量等。按工程建设的对象分为:建筑工程测量、水利工程测量、铁路测量、公路测量、桥梁工程测量、隧道工程测量、矿山测量、城市市政工程测量、工厂建设测量以及军事工程测量、海洋工程测量等等。因此,工程测量工作遍布国民经济建设和国防建设的各部门和各个方面。在人类活动中,工程测量是无处不在、无时不用,只要有建设就必然存在工程测量,因而其发展和应用的前景是广阔的。

二、 工程测量技术的现状

1、工程控制网优化设计与数据处理研究成果显著

工程控制网与监测网优化设计理论研究取得很大成绩,理论体系已经形成并不断完善,在工程测量设计实践中发挥的作用愈来愈大。各大专院校及生产、科研部门都有各具特色的控制网优化设计软件推出,并在生产实践与教学中得到了广泛的应用。利用这些软件,可对各种类型的工程控制网进行理论分析、设计。在指导生产方面发挥了重要作用。

2、在城市与工程控制网的建立与改建中,GPS定位技术已占主导地位

1990年10月,中国测绘学会工程测量分会和矿山测量专业委员会在大连联合召开全国工程测量学术会时,国内只有个别城市与工程控制网采用GPS定位技术。对于GPS网与常规控制网的发展趋势问题,尚在进行研讨。到1995年9月,在哈尔滨召开城市与工程测量新技术应用学术研讨会时,全国城市控制网与地籍测量控制网的建立与改造几乎全是采用GPS定位技术完成的。相当多的大型工程控制,以及铁路、公路建设和隧道工程控制网也采用GPS定位技术。GPS定位技术在工程控制网中的重要地位及其良好的精度与经济效益已为工程测量界所公认。可以认为,GPS定位技术在城市与工程控制网的建立与改造中己占主导地位。

3、数字化测绘技术正在与GIS结合,数字化测绘系统已步入商品化时代

90年代初,北京市测绘院率先研制出大比例尺数字化测绘系统软件。该系统在我国一些城市测绘院及部分工程测量单位得到推广,成为真正实际作业的数字化测绘系统。1993年在厦门召开的数字化测绘技术及城市信息系统理论与实践研讨会上,又推出一批数字化地籍与地形测绘系统软件论文进行交流。它标志着我国自己研制的各种数字化测图软件,开始进人使用阶段。城市与工程测量新技术应用学术研讨会又交流了大量经过实践检验的数字化测绘软件成果。它表明我国的数字化测绘软件己在逐步推广普及,并开始走向成熟。近年来,出现了专门的数字化测绘软件公司,开发了适合我国国情的数字化测绘软件。这些软件功能强大、成图质量高、使用方便、价格合理、售后服务好、经济效益高,深受测绘人员欢迎。

4、地图数字化技术正在蓬勃发展

利用扫描数字化技术进行地图数字化是提高数字化质量与速度的必由之路。近年来许多院校及测绘单位研制扫描数字化软件取得显著进展。1996年5月国家基础地理信息中心对国内各单位提供的10余个扫描数字化软件进行了测试。哈尔滨工程高等专科学校研制的《地图扫描矢量化系统Maps can》首推为1:25万国家基本地图扫描数字化入库软件。清华大学的EPSCAN扫描矢量化软件针对大比例尺地形图自动提取多边形信息,便捷、高效、保真。南京市测绘院使用该软件进行城市大比例尺地图扫描数字化,也取得满意成果。

5、特种精密工程测量取得显著成绩

90年代以来,随着经济建设的飞速发展,大型工程建设、超高层建筑物与构筑物的建设、大坝变形监测以及一些超高精度的设备安装愈来愈多,为工程测量工作者提供了进行特种精度工程测量的极好机会。1993年、1996年全国精密工程测量学术研究中心组织了两次学术研讨会,1996年工程测量分会也组织了全国精密工程测量学术研讨会,对取得的成就及其在经济与国防建设中的作用进行了交流与探讨,这有利于社会各界人士认识与重视工程测量工作者的社会价值。

三、工程测量技术的未来发展趋势

1、工程测量技术协同其它专业技术共同发展进步将是今后一段长期发展过程中的主流发展趋势,在技术上将出现多功能多样化用途的工程系统。

2、 工程测量的数据收集形式不再局限于一维和二维,在新系统下将向三维甚至四维方向发展,从传统的现场交互式测量形式转变为远程控制式测量形式;测量作业所用平台将从固定的地面转变为车载!机载甚至卫星控制等,逐步从静态转变为动态。

3、 工程测量的数据分析计算由偏重基本的平差计算、网的坐标运算、几何形式计算逐步转型为高密度高精度的空间点处理、“点云”数据分析、被测实物的三维空间坐标重建、可视化处理、“逆向工程”和设计模型的对比分析,测绘数据同各种理论数据库实现完美对接。

4、 工程测量实现进一步的宏观方向和微观世界两个极端的发展。在宏观

测量技术方面,工程建设将具有更大的难度及规模,精度要求也更为提升;在微观测量技术方面将向微型计量方向发展,测量的尺度维度大大缩小,将发展出微型显微测量及图像处理技术。

5、 工程测量将实现过程控制的一体化和网络化,无线数据交换技术、计算机应用技术、网络化等技术将使工程测量从独立式走向综合化,从单体作业基本形式发展为共同作业及实时作业模式。

6、 在进行工业测量、大型机电设备组装、线上检验和质量控制时采用高端的测量设备仪器以及先进的作业方法,这成为了制作业的发展新趋势,甚至可以列为制造业牢不可分的组成部分。

参考文献:

1、张正禄, 工程测量学[M].,武汉大学出版社,2002 年

2、张正禄等, 工程的变形分析与预报[M].,北京测绘出版社,2007 年

3、易庆林.,GPS在工程测量中的应用[M].,北京测绘出版社,2007 年

4、谭辉.,土木工程测量[M]. ,上海同济大学出版社,2004 年

5、卓健成, 工程控制测量建网理论[M].,西南交通大学出版社,1996年

6、邱云峰,工测控制网附合于国家大地网的探讨,测绘通报,1997年

测控技术论文篇6

关键词 系统工程;方法论;测控技术;实验室建设

中图分类号:G642.423 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2012)09-0105-03

Experimental System Construction for Measuring and Control Technology and Instrumentation based on Methodology of System Engineering//Jiang Yan, Zhao Lihong, Yuan Fengwei, Zhu Huiling, Wang Yulin

Abstract Analysis the problems of experimental teaching in engineering education, study the basic content of system engineering methodology, based on methodology of system engineering, discusses the basic ideas of the experimental system construction for measuring and control technology and instrumentation, positively explore the education reform in field of measuring and control technology and instrumentation.

Key words system engineering; methodology; measuring and control technology; lab construction

Author’s address Department of Measuring and Control Technology and Instrumentation, School of Mechanical Engineering, University of South China, Hengyang, Hunan, China 421001

1 引言

在信息技术与控制技术出现之前,人们以经典自然科学为基础的机械世界观和方法论来认识自然和改造自然。机械世界观和方法论把系统看做互不联系的各个部分相加的总和,把系统的运动看做各个孤立运动过程的总和。我国现行的工程教育体系主要还是以机械世界观和方法论为基本指导思想,即通过把工程教育的内容分解为一门门孤立的课程和实验,然后通过简单的相加,以期达到工程教育的目的。这使得专业课程之间缺乏必要的联系,专业实验仅局限于某门理论课程,学生缺乏系统工程实践,得不到项目需求分析、元器件选型、系统建模、综合调试的系统训练,也缺乏对实验思路、实验设计、实验技能、观察与分析等能力的全面训练。在教育发达国家,工程教育的教育思想已经完成从机械的方法论向系统的方法论的转变。

2 系统工程与方法论

系统工程学是技术科学领域里推动系统科学发展的一门新的边缘性学科,它把系统数学理论和行为理论适当地结合起来,使它们融合为一个有效的整体,以用来解决实际问题。方法论是指人们解决复杂系统问题的成套工具,系统工程方法论以系统为对象,根据总体协调的需要,应用现代工具,对系统的构成要素、组织结构、信息交换等功能进行分析、设计,从而达到系统的最优化。

系统工程方法论为人们把握复杂事物提供了一系列科学方法的原则,即整体性、关联性、有序性、开放性、发展性、模型化和优化等原则。美国系统工程专家霍尔于1969年提出的霍尔三维结构(图1),对系统工程方法论的描述具有较好的通用性和一般性,在世界各国得到广泛应用。霍尔三维结构也称为霍尔的系统工程,是一个由时间维、逻辑维和知识维组成的三维空间结构。其中,时间维表示系统工程活动从开始到结束按时间顺序排列的全过程,它从方针和计划阶段提出最初方案起,直到系统退役或被淘汰为止;逻辑维是指时间维的每一个阶段内所要进行的工作内容和应该遵循的思维程序;知识维是需要运用的各专业和学科的专门知识和技能。

3 基于系统工程教育方法论建设测控专业实验

体系

一个典型的测控系统包含信号的获取、放大、传输、处理、应用和控制等过程。测控专业教育作为工程教育的一个子系统,应遵循工程教育的一般规律和方法。系统的工程教育方法论认为工程教育内容必须以工程系统为对象,因此将测控专业的专业基础课和专业课的教学和实验放到某个具体的、典型的测控对象中进行,而不是分割教学与实验。通过多门课程实验一个典型测控对象或系统,帮助学生理解专业和课程之间、整体和部分之间的内在联系,让学生在掌握和理解单门课程知识的同时,掌握系统工程的方法,做到理论联系实际,科学主导工程。据此,可以把霍尔系统工程方法论的三维结构进行相应演变,得到测控专业实验教学的霍尔三维结构,如图2所示。图中时间维是指具体的实验进度,在其指导下制定具体的逻辑维,逻辑维包含实验步骤和实验内容,而知识维则描述了本实验项目对多个不同课程知识点的综合。

按照系统方法论,提出对测控技术与仪器专业实验体系进行建设的思路。

1)建立面向一年级学生的基础原理实验部分,也就是认知实验。以测控电路实验箱和虚拟仪器实验为对象,结合教材上的理论知识,让学生自己动手搭建相对应的仪器与电路,了解各知识点的主要内容,对测控系统中涉及的典型知识点有真实的认识。

2)建立面向二年级学生的验证性、研究性实验部分。以模块化工业对象结合工业标准传感器为对象,让学生了解各单个知识点在实际工业环境中的典型应用方法,将传感器、工程测试、信号与系统、虚拟仪器、测控电路等课程的教学与实验紧密结合起来,学会数据采集、信号分析与处理等方法。

3)建立面向三、四年级学生的创新性实验部分。学生可以对现有实验对象、实验手段提出新的设计思路,自己重新设计或改装实验对象。各知识点在这个创新实验过程中,被逐步理解、贯通、融合,使学生达到真正掌握现代测控技术的设计和应用能力。该实验部分也可以作为学生课程设计、毕业设计的内容,在教师的指导下提出项目构思,进行系统设计,并利用各种条件构建软硬件系统,然后对系统进行调试、分析和处理,以达到项目目标。

按照上面的思路,将测控专业实验室划分为专题实验室与综合实验室两部分建设。专题实验室侧重于某些相关学科的理论与实验,主要分为电子类实验室、检测类实验室、控制类实验室。综合实验室以虚拟仪器、嵌入式系统、现代测控系统为平台集成构建,因为现在几乎所有的系统都是集测量和控制为一体的,用传感器采集进来的信息指导特定环境下系统的控制方案,做到自主智能控制是当前系统控制的内在要求。对于每一种专题实验室与综合实验室,按照循序渐进的原则,分别对应不同层次的具体教学内容,基本架构如图3所示。

4 结语

南华大学测控技术与仪器专业作为一个目前只培养了4届毕业生的新专业,正在积极探索实验室建设的新理论和新途径。目前,基于系统的工程教育方法理论已经建立了电工类、检测类、控制类等3个专题实验室和一个自主创新实验室。自主创新实验室配备有深圳市德普施科技有限公司生产的各级教育机器人、机器人传感器,以及常用电子设备、元器件和工具,面向测控专业三、四年级学生开放,完全由学生自主选择器件制作成品,并以此为基础为学生参与校内外机械设计大赛、电子制作大赛提供平台。

从整个工程教育的角度系统地思考测控专业实验室建设问题,运用系统的工程教育方法论构建测控专业实验室体系,改变目前测控专业的教学方式和教学思想,才能使测控专业的教育与现有的工业发展需求相匹配,才能使学生达到测控专业所要求的培养目标,这也是对测控技术与仪器专业教育改革的一项实践和探索。

参考文献

[1]深圳市德普施科技有限公司.测控专业创新实验室体系普通高等院校测控专业创新实验室体系整体解决方案[M].深圳,2006.

[2]深圳市德普施科技有限公司.机器人创新实验室建设方案[M].深圳,2008.

[3]深圳市德普施科技有限公司.虚拟仪器与测控技术创新实验室建议方案[M].深圳,2008.

[4]邓元龙,吴玉斌,柴金龙,等.基于系统工程方法论的专业综合实验教学改革[J].理工高教研究,2008(1):115-117.

测控技术论文篇7

【论文摘要】:GPS,即全球卫星定位系统,是美军于20世纪70年代初在"子午仪卫星导航定位"技术上发展起来的具有全球性、全能性(陆、海洋、航空与航天)、全天候性优势的导航、定位、定时、测速系统。随着GPS技术的进一步成熟,GPS系统广泛地应用于民用领域,并日益发挥了其卓越的技术优势,文章对GPS技术在数字化地形测量分析中的应用进行了分析,希望能对改善数字化地形测量有所帮助。

随着市政规划和工程建设的需要,地形测量的重要性日益提高,并受到了广泛的关注和重视,近两年来相关测绘技术的发展并先后应用于地形测量也为地形测量的准确性和科学性提供了保障,在此基础上开展GPS技术数字化地形测量应用研究对地形测量有着重要的意义。

一、GPS技术

GPS系统包括3大部分:空间部分-GPS卫星星座;地面控制部分-地面监控系统;用户设备部分-GPS信号接收机。空间卫星系统由均匀分布在地球6个轨道平面上的24颗高轨道工作卫星构成,卫星每2小时沿近圆形轨道绕地球一周,由星载高精度原子钟控制无线电发射机在"低噪声窗口"(无线电窗口中,至8区间的频区天线噪声最低的一段是空间遥测及射电干涉测量优先选用频段)附近发射L1、L2两种载波,向全球的用户接收系统连续地播发GPS导航信号。地面监控系统由均匀分布在美国本土和三大洋的美军基地上的5个监测站、1个主控站和3个注入站构成。该系统的功能是:监控站用GPS接收系统测量每颗卫星的伪距和距离差,采集气象数据,并将观测数据传送给主控点。主控站接收各监测站的GPS卫星观测数据、卫星工作状态数据、各监测站和注入自身的工作状态数据,及时编算每颗卫星的导航电文并传送给注入站;控制和协调监测站间,注入时间的工作,检验注入卫星的导航电文是否正确以及卫星是否将导航电文发给了GPS用户系统;诊断卫星工作状态,改变偏离轨道的卫星位置及姿态,调整备用卫星取代失效卫星。注入站接受主控站送达的各卫星导航电文并将之注入飞越其上空的每颗卫星用户接收系统主要由以无线电传感和计算机技术支撑的GPS卫星接收机和GPS数据处理软件构成。

二、数字化地形测量的组织

数字化地形测量是工程施工与规划的基础,同时由于数字化地形测量需要较高的准确性和精确性,因而需要良好的组织。具体来说主要包括:

1. 测量工序

地形测量的工序主要分为两个环节:一是控制测量与计算机辅助平差计算;二是碎部数据采集与软件编图成图。两个环节间以数据传输为纽带,即可平行施工又可顺序施工,与传统地形测量相比,减少了大量的中间生产环节。

2. 测量方案

数字化地形测量项目的作业方案根据仪器设备条件确定,仪器设备条件不同,作业方案变化各异,一般可选用静态GPS网作基本控制,导线(网)!动态作加密控制,支导线(点)补充测站点,全站仪!动态碎部数据采集,进而计算机软件机助成图的作业方案。一定条件下,大比例尺数字化地形测量可以一次性全面布网至测站点,并且可以直接先测图而不受先控制后测图逐级加密等测量原则的约束。

3. 测量方法

在生产工序上,数字化地形测量不一定要遵守先控制、后测图的原则,控制测量、碎部测图可以同时进行,甚至可以是先测图后控制,只是后者需将碎部成图以控制点为基准借助成图软件进行测站纠正。在控制点点之记的制作上,数字化地形测量不一定要将其作为一个专门工作来进行,可依据最终成图编绘点之记"碎部测图在数字化地形测量中只是一个数据采集的过程成图大量的工作已从外业转移到了内业,目前,碎部成图作业方法较多,因人而异。 转贴于

三、GPS技术在数字化地形测量相关技术中的应用

1. GPS技术在数字化地形测量中的应用

1.1 常规测量方法的缺陷

(1) 测量范围不广。一般性的借助人力或一般机械进行测量的方法,由于其技术含量有限,操作起来不仅耗费人力、物力,而且测量范围有限。

(2) 搜集到的用于路线测量控制的起算点间一般很难保证为同一测量系统,国测、军测、城市控制点往往混杂一起,这就存在系统间的兼容性问题,如果用不兼容的起算点,势必影响测量质量。

(3) 国家大地点破坏严重,影响测量作业。由于国家基础控制点,大多为20世纪五六十年代完成,经过30多年,有些点由于经济建设的需要被破坏,有些点则由于人们缺乏知识遭人为破坏。在这些地区进行路线测量作业,往往在50km以上均找不到导线的联测点。这样路线控制测量的质量得不到保证。

(4) 地面通视困难往往影响常规测量的实施。一般地形的控制点要求布设300m范围内。但由于通视的原因,这一条件难以满足,甚至在大范围密林、密灌及青纱帐地区,根本无法实施常规控制测量。

2. GPS用于数字化地形测量的特点

(1) 测量范围广。GPS技术由于由高策低,测量范围可以很大。可按需布设控制网,简化加密级别,省去联测过渡点。

(2) 测量精度高。随着GPS技术的日益成熟和快速发展,现今,生产性作业精度可达1~Z10-6mm,国外可达零点几10-6mm,可建立比常规测量精度更高的控制网。

(3) 各个联测点之间不要求通视,不必建造高规标。

(4) 观测自动化程度高。外业用电纽操作,内业用计算机处理数据,作业时间短,效率高。

(5) 测量成果可得三维地心坐标,优于常规测量的平面坐标和高程系统分离状况,有利于宇航科学、导弹发射等空间科学的应用。

(6) 星座布置完成后,可24h观测,在雨、雾、雪等条件下亦可全天候作业。

GPS技术是现代科学技术的结晶,它是卫星技术、微电子技术、计算机技术和天文观测技术等高科技尖端技术的综合产物,GPS技术的出现与不断完善将会进一步推进地形测量技术的改进,完善和丰富地形测量方法。

参考文献

[1] 孟继红, 何秀珍. 《数字化地形测量的几个问题探讨》,载《地矿测绘》, 2005,3.

[2] 刘慧. 《论GPS在公路工程测量中的应用》,载《科技咨询导报》, 2007, 5.

[3] 王志武. 《浅谈地形测量中计算机技术的应用》,载《时代经贸》, 2007, S9.

测控技术论文篇8

[关键词]测控技术与仪器 纺织工程 人才培养 课程体系

[中图分类号] C961 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)17-0077-02

测控技术与仪器专业作为仪器仪表学科领域唯一的大学本科专业,主要开设精密仪器仪表设计制造以及测试与控制方面专业基础知识与应用开发方面的课程,培养能面向各种国民经济部门从事测量与控制技术、仪器与系统的设计、科技开发、应用研究、运营管理等方面的高级工程技术人才。由于国内各高校原来的学科基础情况不同、服务企事业单位对象有所不同,所以现有学科设置、办学特色、教学水平具有很大差别。为体现教育部提出的厚基础、宽口径的高等教育指导思想,培养创新性应用型工程技术人才,本校测控技术与仪器专业经过多年的办学探索,按照新的测控专业教学大纲在课程教学、实践教学设置以及办学特色方面做了大量的工作。

一、定位具有纺织特色的测控专业方向拓展学生发展空间

测控技术与仪器专业是近年来各个工科高校着力发展的本科专业之一,但各个高校测控技术与仪器专业的研究方向和专业基础各不相同,培养方案也具有极大差异化。本校测控专业的起步在国内较晚,自2006年开始招收测控专业的本科生,开设于机械工程二级学院。与天津同城拥有“精密测试技术及仪器”国家重点实验室及“仪器仪表”专业博士后流动站的天津大学相比,在软硬实力和学生素质方面有不小的差距。因此本专业创始之初,就在探索如何有创新、有特色的办好测控技术与仪器专业,培养厚基础、宽口径、多方向、重实践、强能力、高素质并具有创新能力的高素质专业人才。本系对于课堂教学、课程设计及实验实习等各环节进行了探索,确立了面向纺织科学与工程,以纺织生产设备和纺织工业工序检测与控制为载体的测控技术与仪器本科专业的人才培养体系。

天津工业大学纺织科学与工程学科始建于1912年,已具有百年办学历史,是国家重点学科。2013年初,教育部第三次学科评估结果显示,本校纺织科学与工程学科位列全国第二,仅次于东华大学,彰显了百年纺织学科的优势和特色。纺织学科建成并拥有以教育部重点实验室 “先进纺织复合材料”为代表的高水平研究和实验基地,在纺织复合材料、纺织机械自动化技术和纺织材料表面处理技术方面取得了令人瞩目的成绩。

测控与仪器学科和专业知识在纺织工业中有大量的应用,比如对于纺织工艺、纺织材料的检测以及对纺织设备和纺织过程的控制,这些都是关系到纺织产品质量优劣的重要保证。如今在国家优化产业结构的调整之下,国纺织机械设备发展迅速,纺织工艺有重大改进,对PLC、工控机、变频器等控制元件的应用,已经十分普遍与广泛。纺织设备的测控技术与仪器技术研究开发也是本校测控系教师的研究重点方向,因此利用测控技术与仪器专业知识对纺织工艺、设备进行了最优化的研究和大量改进,结合测控专业原有的实践与培养基础,形成了有特色的专业办学模式。

二、加强具有纺织特色的测控理论教学、实践教学与实习就业

首先,在理论教学方面,本校测控技术与仪器系对教学大纲和教学计划进行认真讨论,组织教师试讲和相互听课,对教学质量和教学改革互提建议,并到其他开设相同专业的院校进行充分的调研,避免不同课程之间讲课内容重复,高效利用课堂授课时间。在已有专业基础课设置之上,同时加大专业任选课的内容,使学生有较大的选择空间,并充分体现了面向纺织工程的特色,专业拓宽类的任选课内容反映了本专业前沿技术。将在机械设备工况监测与故障诊断课程中和纺织机械的故障监测与诊断结合起来,在光学工程课程中将高清晰CCD检测技术应用于纱线外观测试。本专业也加大了与国外高校进行合作与交流,如与德国莱茵―瓦尔科技应用大学,韩国国立庆尚大学等开设相关专业的国外高校交换了各自的教学大纲和教学计划,并就各个学校的培养特色和培养模式进行了交流。选用和编写适合的教材也能提高教学质量,本校近年来出版了测控技术与仪器创新设计实用教程,测控专业英语等教材,从而为教学提供良好的基础条件。

其次,在实验教学环节中安排内容丰富的、面向纺织工程的实践环节。这样一方面可以锻炼学生的纺织和纺机测试控制领域的各项技能,另外可以举一反三扩展到其他各个工程应用领域。重点支持和鼓励任课教师和实验指导教师开设设计性和综合型实验,提高此类实验指导课时费,加大实验耗材补助,推荐师生组合参加学校的实验教学比赛。组织测控系的教师和纺织学科、自动化学科的教师进行实验交流,探讨和研究实验方法和技术路线的创新,进行实验的重新设计和优化改进。纺织机械动态经纱张力检测与控制原本属于纺织工程学生开设的验证性实验,现在经过变革和改进成为测控专业学生传感器课程中的设计性实验,并将纱线张力检测与控制实验设计理论方法扩展到对于梁、钢缆和受拉细长杆的检测与控制实验之中。此外结合纺织工程中的关键技术,在纺织机械和纺织工艺中的单轴独立驱动、多单元同步控制、张力在线检测与控制、自调匀整、电子送经与卷取、纺织品质量在线检测等领域,都已经过革新和改进成为测控技术与仪器专业的实验内容,扩展后将测控专业知识灵活合理地应用到其他工程设备的检测、监控系统设计开发中。测控技术与仪器专业教研室的教师还承担了校企合作课题和国家自然科学基金项目,测控专业本科生可以利用这些项目助研活动使专业能力和个人素质得到提高。

最后,学科竞赛和实习实践是测控技术与仪器专业非常重要的综合性教学培养环节。鼓励学生参加国内外各种科技竞赛,以赛代练的方法培养学生的专业技术和创新能力,这对学生的职业道德和劳动观念教育有非常重要的作用。建立测控技术与仪器科技竞赛兴趣小组,每年在暑期开设单片机技术应用和测控电路设计等领域的培训制作夏令营,深受测控专业的学生欢迎。测控专业本科生在省部级以上科技竞赛的获奖比例达到全部学生人数的65%以上,特别是在纺织机电产品检测与控制竞赛和制作方面斩获不少成果。我校根据现有的实习实践条件和就业形势,制定了集中与分散、校企结合、学校派遣和自主选择多种形式并存的专业实习模式,取得了良好的实习效果。学院所拥有的天津市现代机电装备技术重点实验室中现代纺织企业成套生产装备,远程液体染料无管路自动配液机,巷道式立体仓库等大型纺织机电装备,为学生提供了优越的实习条件,实现学生与工厂企业现场设备的“零距离”接触。此外,学院与山西经纬纺机等知名企业建立了生产实习基地,建立青岛胶南纺织机械创新平台,和天津海泰高新技术开发区企业签订了实习协议,保证本专业的实习实践培养方案的有效实施,还给毕业生提供了自主创业的机会。这种体系不但使得本专业的毕业生具有纺织工程类专长,而且可以服务于其他工程应用技术,培养了学生的创新意识和创新能力。

因此,作为曾经隶属纺织工业部的传统纺织强校,测控专业的毕业生每年在就业季也能搭上校内大批纺织类企事业单位招聘的顺风车,每年有45%以上的本专业毕业生进入纺织类企事业单位,从事测量与控制、仪器与系统设计制造、开发研究以及生产运行管理等工作。如同检测与控制作为纺织工业中必不可少的内容与环节一样,本校测控专业毕业生也深受广大纺织类企事业单位的欢迎。

三、结论

测控技术与仪器专业属于光、机、电等多学科交叉融合、相互渗透而形成的综合工程技术学科。经过近八年的教学探索和实践,本校测控技术与仪器专业已经形成了以纺织设备与产品信号检测、光学测量以及机电控制为特色,侧重于测量与控制、仪器与系统设计制造等专业能力的培养模式,围绕科专业在科研、教学、人才培养、社会服务等方面已具有一定的优势,面向纺织工程办学方向形成了鲜明的特色。初步取得了一定的成效和经验,并且得到较好的社会评价和用人单位的认可。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 仪器科学与技术教学指导委员会.高等学校仪器科学与技术学科测控技术与仪器专业本科教学规范[Z].2007.

[2] 宋爱国,况迎辉.测控技术与仪器本科专业人才培养体系探索[J].高等工程教育研究,2005(1):16-18.

[3] 李辉,田立国,赵丽等.测控技术与仪器专业的建设与实践[J].天津工程师范学院学报,2006(4):37-39.

[4] 樊尚春.北航测控技术专业核心课程体系建设与实践[J].仪器仪表学报,2010增刊,(8):185-190.

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