導語：如何才能寫好一篇計算機測控技術及應用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：項目導向；課程整合；實踐；技能

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

1引言

“傳感器技術”與“計算機測控技術”是應用電子、汽車電子、電氣自動化等電類專業的核心課程。傳統的教學模式是先講授“傳感器技術”，側重于各種傳感器的工作原理、相關的測量電路的分析，而具體應用對學生來講猶如“空中樓閣”，晦澀難懂；“計算機測控技術”主要講授自動控制系統的組成、自動控制裝置特別是自動化儀表的分類與發展，以及計算機組態控制技術。眾所周知，自動控制系統離不開傳感器，組態控制技術又必須基于傳感器進行測量。在實際講授“計算機測控技術”時，學生卻很難將原來學過傳感器的知識綜合應用。這樣就形成了兩門內容密切相關，知識互通融合的課程卻讓學生認為遙不可及的尷尬情況，教學效果一直不理想。基于這種教學狀況，我們嘗試應用項目導向模式，將兩門課程進行了有機整合，并收到了很好效果。

2基于項目導向模式的課程改革

項目導向模式以提高學生創新意識、培養學生的實際操作能力為目標，是高職院校培養高素質技能型人才的行之有效的教學方法。項目導向模式按照學生認知規律進行項目的選擇和設計，注重引導探索，具有較強的實用性。如圖1所示，項目導向模式由四個基本步驟構成。

(1) 設計項目，這是項目導向教學法的關鍵。要有明確的目標，要求教師基于學習目標設計實用適合的項目工程。一個項目可以概括多個子項目，學生可以通過對子項目的設計實施逐步掌握各知識點，從而最終完成項目的設計任務。項目設計要符合高技能人才培養的要求，從學生實際出發，充分考慮學生的特點與知識接受能力的差異，做到因材施教。要根據任務難度，恰當控制動機水平。任務設計要注意分散重點、難點。掌握傳感器相關知識和技能是一個逐步積累的過程，要考慮任務的大小、知識點的含量、前后的聯系等多方面的因素。例如，讓學生設計一個溫度濕度能夠達標的育嬰房項目。在這個設計項目中既有溫度傳感器的應用，又有濕度傳感器的應用，還可以讓學生初步掌握報警系統的初步設計，讓學生設計實施起來很有成就感，可以說這是個非常實用的項目。

(2) 分析項目，這是項目能否正確執行的前提。項目設計后，教師不要急于講解，先讓學生討論分析，提出其中隱含的新的知識點。學生在教師的引導啟發下理解掌握新的知識，并運用其解決相關的項目問題。本項目中，溫度、濕度傳感器的選用是重點，溫度傳感器的類型很多，用哪種更適合，其優勢在哪里？這些都需要學生的分析。

(3) 完成項目，這是整個教學過程的重點問題。提出并設計好任務過程后，學生就需要通過不同方法去完成項目。學生通過對任務的理解進行探索嘗試，消化新知識，完成對知識的理解和應用。在教學方法上，改變學生傳統的學習觀，由“學會”到“會學”，強調培養學生的自學能力。在教學中，讓學生根據“項目”的需求來學習，不斷地用“項目”來引導學生自學，主動完成學習目標的任務。

本項目中，學生在選用不同的溫度、濕度傳感器后所建立的測量電路不盡相同，產生的效果也會大不一樣。由于實驗條件、經費所限，不可能將所有的電路都具體實現，這時可以使用計算機虛擬仿真，并使用測控軟件對整個項目工程進行完整的監控測量，讓學生仿佛置身于育嬰房一樣。

(4) 評估項目，這是對教學效果的評價。學習成果展示是激發學生學習主動性的重要手段，是培養學生分析問題和明辨是非的有效途徑。要求教師在進行課堂教學時，安排學生互評或教師點評。這是知識形成和提高的重要階段，同時也能極大地促進培養學生的成就感。

本項目的評估重點在于不同類型的傳感器的選用及其報警校正。通過教師的點評會使學生對重點問題上的解決印象深刻，理解全面，同時通過不同設計的對比切實地掌握了傳感器的具體實際應用，其意義不言而喻。

3“傳感器應用”與“計算機測控技術”的課程具體整合

“傳感器應用”與“計算機測控技術”課程是十分重要的專業課程，兩門課程聯系密切，傳感器的應用離不開測量，測量又離不開傳感器的控制，測控技術使用的組態軟件中每個設計都會涉及到傳感器的應用。將這兩門課程有機地整合起來，勢必會激發學生的學習興趣，提高實踐設計能力。在教學過程中，可以將兩門課程穿插講解，教師布置的設計任務可以用電路搭建，再由測控軟件具體實施，實現設計任務的完整化，讓學生直觀地感受到傳感器的實際應用效果，從而有效地提高學習效率。

我們在教學方法上提出以工程案例和實驗為主線和核心的邊講、邊實驗、邊討論的基于項目導向的教學模式。將具有實際工程應用背景的案例和實驗作為核心和主線貫穿在課堂教學中，將兩門課程有機整合。例如上述設計育嬰房的項目，先讓同學們討論所需的傳感器特性、常用測量電路的具體應用等，設計出實用電路，用測控軟件仿真實施，實現模擬育嬰房的效果，并通過有效的控制使得溫度、濕度得到相應的補償。

以工程案例和實驗為主線的課程教學法的核心是實驗，必須解決課上、課下實驗教學環境的營造問題。為此，利用PC機上的測控資源在教師上課、學生上網的PC機上建立測控實驗室，將實驗室帶入課堂、教師、宿舍和每一個有PC機的地方。為豐富個人測試實驗室所能測量的信號種類，我們還針對測控技術課程實驗教學注重功能、概念，而不追求精度的特點，用市場上的敏感元件或工業探頭+簡單調理電路，自己開發了紅外傳感器、溫度傳感器、超聲波傳感器、酒精傳感器等20多種低價格的常見物理量檢測傳感器，可以直接插接在計算機聲卡的Line in口上

作為外部傳感器使用。為提高測試實驗與工程實際的結合程度，我們對一些工業測控設備進行簡化處理，設計為測控模型應用到實驗教學中。包括由工業管道無損探傷設備簡化而來的鋼管缺陷無損檢測模型，由旋轉機械簡化而來的轉子實驗臺模型等。并以這些模型為基礎建立計算機化的創新實驗室，為學生開設綜合性、研究性實驗。

4項目導向教學深化建議

(1) 教材改革

由于現行的教材基本根據學科知識系統進行編寫，因此教師實施項目教學法時，不能完全按照教材一章一節地講授，而要依據目前傳感器技術的飛速發展和高等職業教育的特點，對教材內容進行改革，突出傳感器的實際應用，針對測控案例中選用的常用傳感器、實驗室設備等對教學內容進行調整，重點選好示范項目，依據具體項目內容編制講義，降低教學難度，結合案例進行有針對性的教學。

(2) 教學管理改革

教學管理體制改革是實施項目教學法的保證。項目教學法很多內容與常規教學有相悖之處，如授課計劃、教學大綱、日志填寫和時間分配等多方面，要突破常規的管理方式才能使項目教學有效的實施。

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【關鍵詞】測控技術與儀器 計算機 課程體系 試點班

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1006－9682（2011）11－0009－02

目前，我國高等學校教學內容、課程體系改革的各項工作正在如火如荼地開展，其中學科內部及學科之間課程體系的優化整合是本科專業建設和改革最為關鍵的工作。［1～3］考慮到專業特點和應用型人才培養規格的要求，結合計算機課程平臺教學的實際特點，我們對測控技術與儀器專業計算機系列課程進行了大幅度改革，并對特色專業建設的應用型人才培養試點班實施。本文從測控技術與儀器專業對計算機科學與技術知識的基本要求、計算機課程體系改革的具體方案及實施效果三個方面介紹了試點班的改革與實踐經驗。

一、測控技術與儀器專業對計算機技術的基本要求

測控技術與儀器本科專業是一個多學科交叉的專業，涉及機械工程、光學工程、電力電子學、計算機科學、信息科學、控制工程、儀器科學與技術等一級學科，其中計算機系列課程的教學主線大體為：信息的獲取、傳輸、處理、反饋控制，主要內容包括：在硬件方面，要求掌握計算機的基本組成，包括主流CPU結構與原理（有取舍、有側重地學習X86、單片機、PLC、嵌入式、DSP、FPGA中的一到兩種），存儲器組織，總線結構，讀寫時序，常用基本接口電路，常用輸入輸出設備等。在此基礎上能夠完成常用的信號輸入輸出通道的硬件電路設計。在軟件方面，要求掌握基本匯編語言、C語言、數據結構的基本知識、操作系統的基本原理。在底層，要求能夠編寫驅動程序完成數據輸入輸出與數據傳輸，應用層要求能夠完成數據的簡單計算處理。在達到軟硬件基本要求的基礎上，學生可以進一步了解各種流行的數據傳輸總線、協議及鏈路，能完成數據的傳輸、顯示、打印的硬件通道設計；可進一步掌握面向對象的編程、可視化編程、網絡化編程方面的軟件程序編寫，實現儀器的虛擬化、智能化、網絡化。

改革與實踐的總體思路歸納如下：以學生最終能夠應用乃至設計完整的計算機測控系統（包括硬件電路與軟件程序）為教學目標，從簡到繁、從易到難、從基礎到應用，分階段、分步驟，硬件電路與軟件設計相結合，課堂教學與實踐鍛煉相結合，多個學期連續不斷線教育與短期集訓相結合，課內教育與課余興趣小組活動相結合，由多個任課教師分成小組，分工配合地實施課堂教學與實踐教學。

二、計算機課程體系改革具體方案

測控技術與儀器專業計算機系列課程的優化整合方案為：從修訂教學計劃入手，著力于對學生的知識、能力、素質結構進行調整，注重基礎，強化學生綜合實踐能力和創新意識的訓練，有效克服當前教學工作中存在的教學內容分散陳舊、教學方法過死、教學環節不連貫等問題，解決長期以來自然形成的課程科目與實踐環節過多與總學時有限的沖突、知識面廣而不精等問題。

1．教學內容的整合原則

在原有課程體系中，軟硬件方面的課程設置均存在一定的弊端。軟件程序方面，必修課只有《C語言程序設計》一門，開課時間設置在第一學期，與后續課程脫節，導致學生到第五、第六學期的實踐環節用到時已基本遺忘。另外，教學內容不充分，沒有覆蓋操作系統、數據結構等方面的基本知識。硬件方面，必修課中《微機原理與接口技術》與《單片機原理及應用》同屬硬件類課程，內容重復，講授的內容不盡合理，如沒有目前常用的PC機板卡資源、嵌入式技術等。此外，選修課多而雜，教學主線不明確，與專業培養目標配合不緊密。

具體來講，對教學內容進行優化整合的幾個原則如下：①綜合性：課程設置改變傳統的自成一體的單個課程范疇，進行優化整合，提高課程的綜合化程度，達到以軟硬件基礎知識為主體，以計算機測控應用技術為主線，拓寬知識面，改善知識結構；②先進性：將傳統的測控技術與當代最新的計算機技術相結合，使原來單一模式的分析方法轉變為生動豐富的多方案優化，加深了對現代測控手段的理解和掌握；③實用性：找準應用型人才的培養定位，教學內容的安排上注重夯實軟硬件基礎、拓展系統綜合應用能力，避免傳統教學中理論教學的單調性和復雜冗長化。

2．教學內容的深度凝練

經優化整合后，3門必修課的主要教學內容歸納如下：

（1）《程序設計基礎》是本專業計算機系列課程體系中的核心課程之一，綜合了《操作系統》、《C語言程序設計》與《計算機軟件基礎》等課程的內容，并通過實驗鞏固所學知識，為后續計算機測控技術方面的專業課程打下堅實的基礎。

（2）《計算機硬件基礎》旨在讓學生掌握微型計算機硬件的基本組成、體系結構和工作模式，著重使學生掌握微型計算機中存儲器、I/O接口、總線、中斷、人機交互等概念、原理和應用技術，同時通過實驗，初步形成計算機硬件方面的工程設計與應用能力。

（3）《計算機測控技術》旨在通過本課程的學習，使學生學會設計基于微型計算機的測控系統，解決工程實際問題，要求學生掌握基于微處理器的計算機測控系統的基本體系結構、常用輸入輸出通道的設計、常用人機接口的設計、常用數據傳輸電路的設計、簡單數據處理算法以及計算機測控技術的若干新進展，形成工程設計與應用能力。

改革后，上述3門必修課程的教學內容由多門課程優化整合而成，注重學生綜合素質和獨立工作能力的培養，在計算機系列課程體系中所占比重大大增強，見圖1。在保證課程基本教學內容的基礎上，突出實踐教學環節，注重教給學生科學的思維方法，訓練其邏輯思維及理工科思維能力。

3．獨立實踐環節的合理設置

我校測控技術與儀器實驗室下設精密機械與測試技術、傳感技術、光信息技術、現代電子技術、信號處理等多個功能實驗室，可開展全方位的獨立實踐教學活動，有效提高學生對于光機電一體化測控系統的設計與應用能力，促使學生從課程分類學習向工程實際綜合應用的轉化。

（1）作為實踐教學必修課，《計算機測控實踐》安排在計算機系列理論課程全部結束之后進行，集中設計時間為兩周，相比改革前其教學力度加強。其教學目的在于使學生鞏固計算機方面的基礎理論知識，同時訓練學生運用計算機軟、硬件知識解決具體工程問題的能力。通過多人共同完成一項設計任務使學生認識到團隊協作的重要性及協作技巧，并通過設計使學生掌握設計說明書的撰寫方法及基本技能，培養工程師的素質。

（2）《測控專業綜合實踐》環節安排在第7學期，學時為3周，題目均來源于教師的科研成果，打破了傳統的演示性、驗證性和單一性實驗模式，建立起了新的設計型、創新型、綜合型的實踐環節體系。要求學生獨立完成一個實際的小型光機電一體化測控系統（或大系統的一部分）的設計與調試，根據學生具體情況因材施教，有針對性、分群體加強學生在某個具體技術領域的技能培養，做到學以致用。

三、實踐探索及初步成效

以上計算機系列課程設置方案，是北京信息科技大學測控技術與儀器專業在多年的教學實踐與改革探索過程中逐步形成并實施的。具體地，首先，在測控08級嘗試獨立的實踐環節《計算機測控實踐》，在第六學期初由教師集中講解，布置課程設計任務，提出設計要求。學生根據任務與要求，結合自己的特長與興趣查閱資料、制訂設計與調試方案。隨后，學生根據自己的時間靈活安排，分散在相關實驗室進行系統分模塊設計和調試，教師分組指導與答疑。最后兩周學生在實驗室進行系統聯合調試，撰寫課程設計說明書，完成課程設計驗收與答辯。

其次，針對測控09級，有意識地對計算機系列課程的教學內容進行了局部調整與取舍，注重教學環節的搭配與教學內容銜接。同時，花大力氣建設了計算機系列課程實驗系統。針對《微機原理及接口技術》與《單片機原理及應用》，專門設計、制作了模塊化的實驗系統，該系統讓學生采用搭積木的思路來設計、調試、驗證簡單的計算機測控系統及其應用，如溫濕度測量、處理、輸出顯示等系統。

最后，根據前期積累的改革實踐經驗和教訓，形成了2010級專業培養計劃和教學大綱等指導性教學文件，在測控2010級特色專業建設試點班中推廣實施。實施新培養計劃與教學大綱的測控1001班（試點班）學風突出，在大一全年的各次考試中單科與總體成績均名列前茅，為后續幾年的專業課學習打下了堅實的基礎。

四、結束語

根據測控技術與儀器專業多學科交叉的特點，并結合我校該專業應用型人才的培養目標，在總結經驗與摸索創新的基礎上，我系對該專業的計算機系列課程的設置與教學環節進行適應性改革，構建了合理有效、因材施教的人才培養模式，形成了“專業口徑寬、實踐能力強”的專業特色，并對應用型人才培養的特色專業建設試點班進行實踐，取得了初步成效。

參考文獻

1 唐鴻儒、鄭潔、黃亞忠.測控技術與儀器專業教學研究與實踐［J］.高教論壇，2009（5）：71～74

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關鍵詞：測控；網絡；太陽能

一、引言

隨著現代科學技術日新月異的發展，以信息技術產業為支柱的知識經濟也隨之迅速發展，人類已經逐漸進人信息社會，各種高新技術也愈來愈多地融合滲入到測量領域和儀器儀表行業。作為測量領域惟一的本科專業，測控技術與儀器已經發展成為當今信息科學技術學科領域的重要分支，是研究信息的獲取和預處理，以及對相關要素進行控制的理論與技術。

二、測控技術的專業介紹以及發展趨勢

（一）專業介紹

測控技術與儀器專業是多學科交叉融合的專業，知識面非常的廣，涉及測量與測控技術、儀器儀表技術、計算機技術、信息技術、系統與網絡技術等多個學科的知識。測控技術自古以來就是人類生活和生產的重要組成部分。最初的測控嘗試都是來自于生產生活的需要，對時間的測控要求使人類有了日晷這一原始的時鐘，對空間的測控要求使人類有了點線面的認識。現代社會對測控的要求當然不會停留在這些初級階段，隨著科技的發展，測控技術進入了全新的時代。

本專業以光、機、電、計算機一體化為特色，培養具有現代科學創新意識、知識面寬、基礎理論扎實、計算機和外語能力強，可從事計算機應用、電子信息、智能儀器、虛擬儀器、測量與控制等多領域的產品設計制造、科技開發、應用研究、企業管理等多方面的高級工程技術及經營管理人才。同時因為他們專業知識面寬廣，具有很強的適應能力和廣泛的發展空間，也可從事計量、測試、控制工程、智能儀器儀表、計算機軟件和硬件等高新技術領域的設計、制造、開發和應用等工作，轉行比較容易。

（二）發展趨勢

1.教育發展狀況

科學史上重大的發現往往是由于新的測量技術的發明而獲得。在信息科技時代，測控技術與儀表是實現信息獲取、存儲、處理的必備工具，也是揭示物質運動的必備工具。在現代化建設中，由于儀器儀表對生產工藝和產品的質量的具有的監測作用，人們在技術上對它有著更高層次的要求。

測控技術與儀表是適用于各類不同專業的一門實用性非常強的學科，如工業自動化、生產過程自動化、檢測技術及儀表、電子儀器及測量技術、計算機過程控制等等。在當今的大學理工科類院校中，幾乎都已開設了此專業。由于該專業在國內設立較早，因此現已處于成熟的階段。

測控技術與儀表可以說是一門邊緣學科，它和自動控制、工業自動化、儀器儀表以及計算機專業有著密切的聯系。而正是由于測控技術與儀表專業的這種聯系，對于該專業的畢業生來說，其就業可以選擇的方向十分廣泛，既可以進入生產工程自動化企業從事自動控制、自動化檢測等方面的工作，也可以在科研單位進行儀器儀表的開發和設計，同時還可以在工程檢測領域、計算機應用領域找到適合本專業個人發展的空間。

2.分布式測控系統

分布式測控系統其核心思想是集中管理，分散控制，即管理與控制相分離，上位機用于集中監視管理功能，若干臺下位機分散到現場實現分布式測量與控制，上、下位機之間用控制網絡互聯以實現互相之間的信息傳遞。因此，分布式測控系統有力的彌補了集中式數字測控系統對控制器處理能力和可靠性要求高的缺陷。

3.基于交換式連接工業以太網及分布式、測量控制管理一體化的測控系統

以太網的工業控制優越性和可能性主要表現為：足夠帶寬并且進行交互式互連從而保證測控系統得實時性，采用TCP從而獲得通信協議的開放性、易與Internet集成從而更有利于建立測量控制管理一體化的測控系統，有成熟的以太控制網絡軟件及成本低廉等。

三、測控技術發展前景與發展新階段――網絡化

目前測控系統中迅猛發展的現場總線，它的通信模型和OSI模型對應，將現場的智能儀表和裝置作為節點，通過網絡將節點連同控制室內的儀器儀表和控制裝置聯成有機的測控系統。測控網絡的功能將遠遠大于系統中各獨立個體功能的總和。結果是測控系統的功能顯著增強，應用領域及范圍明顯擴大。1999年2月，JiNI軟件技術問世。Jini軟件技術旨在使各種電器設備、測量儀器及采用JAVA芯片的各種裝置能連接上網，Jini軟件連同以Java語言編寫的簡單程序，可使聯網的任何儀器設備實現其自身功能的同時，還能為其他儀器設備加以利用。網絡技術的出現，正在并將極大地改變人們生活的各個方面。具體到計量測試、測控技術及儀器儀表領域，微機化儀器的聯網，高檔測量儀器設備以及測量信息的地區性、全國性乃至全球性資源共享，各等級計量標準跨地域實施直接的數字化溯源比對，遠程數據采集與測控，遠程設備故障診斷，電、水、燃氣、熱能等的自動抄表，都是網絡技術進步并全面介入其中發揮關鍵作用的必然結果。

測控技術是隨著科學技術的發展以及社會的進步而產生的，在測控技術中光機電一體化系統的開發研制與應用越來越受到重視。現代測控技術是21世紀重點發展的技術之一。現代科學技術的融入不但使現代測控技術在各方面得到廣泛的應用，而且加快了現代測控技術的發展。隨著其在國防、工業、農業等領域應用的深度和廣度的擴大，它將為提高生產效率、改進技術水平做出巨大的貢獻。測控技術在生活中的應用以實際情況為例，對現實中出現的問題進行一系列的監測。

參考文獻：

[1]靜.測控技術與儀器專業導論北京大學出版社，2010.6

[2]田國慶，王志毅，沈智廣.網絡測控技術在太陽能熱水裝置中的應用能源工程，2007（第2期）

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關鍵詞：測控技術；特點；電子技術；應用

中圖分類號：O434文獻標識碼： A

概述：測控技術是二十一世紀信息化的產物，是一門高新技術密集型的綜合學科。它是由電子、計算機與網絡、光電、信息與控制技術等多門學科綜合組成的，在農業、航天、電子、國防、計算機等領域發揮著重要作用。現代測控技術在農業、工業和國防業等眾多領域有著廣泛的應用，并取得了重大的成功。特別是在工業生產領域中，現代測控技術結合現代無線技術、定位技術，為實際的工業生產提供了技術支持和交互支持，極大的改善了工業發展的環境，提高了生產效率。

一、測控技術的組成

現代測控系統由控制器、測控應用軟件、程控設備、總線與接口及被測對象五個部分組成，下面我們分別介紹這五個部分：一是控制器，抽象的說是指系統的協調與指揮中心，具體的說就是單片機、計算機等；二是測控應用軟件，其主要作用是測試系統的正確性，由可執行應用程序、I/O接口和儀器驅動器組成，；三是程控設備，其主要作用包括存儲、顯示等，該設備一般由執行器、存儲器、顯示器、程控伺服系統等元件組成；四是總線與接口部分，它主要是由USB、電纜、連接器、插槽等部分組成，其作用是將控制器與程控設備連接起來，形成通路，使系統良好運行；五是被測對象，將被測設備與接口相連接，就可對對象進行測控。測控系統的各個部分缺一不可，在測控中都發揮著至關重要的作用。

二、測控技術的特點

隨著現代科技的不斷發展，測控技術也有了飛越的發展。國家投入了相當人力物力，使得測控技術正不斷走向網絡化、數字化、智能化、分布式化。下面分別介紹測控技術的四大特點。

1. 網絡化

隨著計算機技術及通信技術的快速發展，測控技術通過與計算機技術、通信技術的結合，使測控技術走向網絡化，更加方便快捷。除了計算機網絡技術，測控還融合了傳感器技術，使得網絡化測控系統的組建變得十分方便。由于現代測控技術的發展不斷完善，其應用也更加廣泛，近年來已經應用到了通信、電子、航空航天、國防等領域。

2. 數字化

在信息發達的社會，測控技術的數字化是發展的必然結果。數字化的主要應用包括：信號數字化處理、通信數字化、傳感器的數字化以及多媒體數字化等過程。其中多媒體數字化應用于教學體系中相當成功，使老師授課更加形象生動；通信數字化應用于人們日常交流中，使溝通更加方便等等。

3. 智能化

智能已經成為時代的主題，手機、機器人都離不開智能。假想測控系統中的儀器都是智能儀器，那么測控技術將更加精準、方便、人性化，功能也更加強大。由于人工智能和微電子技術的快速發展，儀器智能化已經得到大幅度發展，例如計算能力、計算方法以及計算精準性相比從前大大增強，這對于工業發展來說更加有利。

4. 分布式化

分布式化作為測控技術的另一特點，是在微型計算機和網絡技術的基礎上發展起來的。

在生產控制過程中，分布式的結構可以將測控系統的所有部分連接起來，實現測控系統的自動化管理、控制和測量，既提高了生產效率，也降低了人工測控成本。因此，分布式化測控技術為測控的今后發展打下了牢固的基礎。

三、 測控技術在電子技術方面應用

現代測控技術的應用體現在方方面面，包括農業、航天測控、糧食儲存等。下面介紹測控技術在電子方面的應用。

1. 新型傳感器技術的應用

新興傳感器技術是測控技術的一個重要應用分支，目前開發的新興傳感器主要包括智能化傳感器、集成傳感器、數字化傳感器、微型氣體傳感器以及新型網絡傳感器等。智能傳感器主要應用于心內壓監控和火車的狀態監控等；溫度、壓力等測量一般用集成化傳感器；數字化傳感器的應用較為常見，例如圖像傳感器、環境測量及銀行、醫院監控等；微型氣體傳感器應用對社會安全十分重要，常應用于國防、交通、化工、醫學等方面；其中最為重要的是新型網絡傳感器，它的應用涉及生活的方方面面，包括工農業、國防、軍事、救災搶險、城市管理等，對社會的和諧和穩定做出了很大的貢獻。

2. 遠程測控技術

測控技術中另一項重要應用是遠程測控技術，也是工業領域正大力發展的一個測控方向。專線的遠程測控技術的應用有核電站監測的遠程測控和石油輸送的遠程監控等，專線遠程測控方便了大型工程的監測工作；無線通信遠程測控應用廣泛，例如水、電、煤氣等自動抄表等的遠程測控。網絡與遠程測控技術的融合極大的方便了人們的生活，對社會發展發揮了至關重要的作用。

3. 現代測控總線技術

總線技術是一個將各部件連接到處理器上的元件，它能在很大程度上增加系統的可靠性、兼容性和開放性，使系統結構簡化，方便更換各個元部件，從而降低系統成本。USB應用總線技術可在低速設備上運行，GPIB總線技術使得測控技術向大規模測控方向迅速發展，這些都得益于測控總線技術的發展。總線技術的應用使得電子方向有了更好的發展，自動化正朝著總線結構方向前進，這就大大的提搞了企業的自動化管理和網絡相關行業的發展，為企業節約成本。

4. 虛擬儀器技術

虛擬儀器技術是現代工業的新產物，它結合了計算機技術與測控技術，不僅功能強大、技術性強，而且是測試領域的一項重大突破技術。它的優點突出，不僅靈活、交互性強，而且實現了系統化、網絡化。其主要應用有：一是用于蠶種催青過程的無損質量檢測；二是利用視覺軟件，開發出自動秧苗分析系統，預測發芽期和秧苗數量，監視秧苗質量；三是應用于農機現代化教育與管理；四是可測量液力變矩器不同壓力及轉速下的性能參數。虛擬儀器技術應用廣泛且應用實際，對于農業、電子方面有較大的貢獻。

四、結語

21世紀是一個科技的時代，各種高新技術層出不窮，而現代測控技術作為一門新興的高科技技術，在這個大的技術環境下得到了飛速的發展。它的原身是測控、電子等學科，同時結合現代計算機科學技術，逐步向智能化、虛擬化、網絡化和遠程化發展。現代測控技術有別于傳統的測控技術，很大程度上依賴與計算機處理技術。同時很強調動手能力和實踐能力，通過將實地測控到的數據錄入電腦，結合現代數據分析技術，處理并得出許多有用的信息，在速度和精準性上有很大的提高。

參考文獻：

[1]李欣國.淺談現代測控技術及其應用[J].實用科技，2010（16）.

[2]孫亮.現代測控技術的發展及應用[J ].電子質量，2006（10）.

[3]陳永光.現代測控技術及其應用[J].科技論壇，2013（07）.

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關鍵詞：測控技術及儀器專業 創新 應用型人才 課程設計 實踐應用

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0228-01

伴隨著我國科學技術進程步伐的加快，光機電一體化的系統的開發研制和生活生產制造的應用越來越得到廣泛的應用，越來越受到重視。分析中國過去的市場狀態，我國工業生產之所以在長時間的努力后仍然在國際市場上沒有地位的原因有很多，主要有：生產產品太多導致產品質量不達標，質量不高的產品在進入國外市場時檢測不合格，以致與其他工業國家相比競爭實力減弱；還有一個原因就是測控技術及儀器專業人才缺乏，測控技術不高。

1 測控技術及儀器專業的簡單介紹

所謂測控技術及儀器專業其實是指信息科學技術的源頭，是光學，電子，精密機械技術，計算機與信息科學技術多種學科相互滲透，相互聯系形成的一門高新科學技術密集型的綜合學科。測控技術及儀器專業所涉及的專業面比較廣泛，小到工廠制造車間儀器的檢測，大到衛星以及火箭發射過程監控，還有測控技術及儀器專業的光盤生產制造。其特點是以光，電，機械，計算機為主要，有很強的市場適應能力和廣泛的技術發展空間，測控技術及儀器專業在計算機應用，測量與控制等多種領域的產品設計，生產制造等。

在我國的高等教育中，對測控技術及儀器專業對培養人才格外重視。在工業革命到現在以來的長時間實踐中總結經驗，這方面想要快速發展，進入國際市場，首先要培養具備精密儀器設計制造以及測量與控制方面基礎知識與應用能力，并且能在國民經濟各個部門從事測量，控制領域方面有關的技術，儀器與系統的設計制造，科技開發，應用研究，機械運行管理的高級技術人才。這不但是因為市場對測控技術及儀器專業人才的需求緊缺，再者也是國家想要發展科學技術，并且走向世界的關鍵性因素。但是，由于我國的工業發展相對于其他發達國家相比較晚，技術條件差，只有像清華大學，吉林大學，東南大學，測控技術及儀器專業的開設比較完善，而且這種高等院校在我國數量較少，嚴重束縛了我國應用型測控技術及儀器專業人才的開發和培養。

2 測控技術及儀器專業課程設計方案

在測控技術及儀器專業課程設計的過程中，在逐漸完善該專業教學體系的同時，還有培養應用創新型人才，這才是教育的首要目的。本科課程可以使三年為一個階段，進行體制改革，以便適應社會發展及測控技術及儀器專業的部分技術改變，逐年完善技術專業的教育課程，逐步跟蹤科學技術的發展步伐。

（1）依據高等院校的科學發展的特點以及師資力量，制定合理的測控技術及儀器專業課程計劃。根據社會人才需求方向，定向培養本專業創新性，應用型本科及本科以上的人才，在教育體制中，不僅僅要參照課程教材進行施教，而且還要進行測控技術及儀器專業課程的實踐操作，這個至關重要。在技術專業，理論知識是地基，那么實踐操作就是上層建筑，而非紙上談兵，二者缺一不可。

（2）課程體系，教學方式和教學內容進行改革。教學內容的格局布置上過細，測控技術及儀器專業的課程中的各個分支課程過去一直強調重要性，獨立性，完整系統性的特點，其實經過幾十年的教學經驗和社會實踐發現，其實這種教學觀念是不正確的。把明明是一個整體的課程劃分為幾個小部分，在進行教育，而且著重點卻不同。所以，在現在的教學體制中，應該把曾經獨立的測控技術及儀器專業學科合理的進行交叉式，融合式教學，使此專業適應現代化的發展需求。針對以上內容下面進行進一步的探討：

（3）在保持原有測控技術及儀器專業特色的基礎上，加大培養應用型人才的力度，以創新和實踐相結合的理念。基礎學科的設計上，再加上實驗教學，建立完整的知識結構。擁有實驗室設備作為基礎建設，對于科研項目的研究，檢測技術以及自動化儀器的測試計量技術的熟練操作，是專業課程向高水平進軍的特色改革之一。教師主動引導學生從被動教學，轉化為主動研究思考，操作的方向上去，使學生參與實驗室建設，與專業建立探索性學習的新模式當中，進一步提升測控技術及儀器操作的水平。實踐操作課程對于測控技術及儀器的掌握有很大的促進作用，教材知識只是對技術規范，操作步驟和方法的介紹及延伸，要想真正熟練操作機械，測量設備等還是需要實踐操作的實驗課程。

首先，利用網絡資源開展課程。高校的硬件設備要求要有所提升，不但要有電子閱覽室作為資料庫，還要有計算機操作課。因為，在未來科學技術環繞的時代里，所有程序有以計算機為基礎，設備操作也要求計算機作為基礎技術條件。在課程設計中加入網絡資源相關的課程，不但是社會對人才的要求，同時也在教學研究上節省了很大的自由空間，使學生利用網絡資源與教師互動，完成課程任務。

其次，中英相結合的課程設計。高校針對測控技術及儀器專業課程內容里，既要開設中英教學，還要有普通的教學設計。根據學生的英語水平不同，有針對性的進行課程選擇，英語成績優異的學生可以自愿選擇中英課程，對于英語成績稍差的同學也要進行分班教學，課程層次的難度性也會有所不同。在師資力量方面，配備外教，在課堂上有英語互動交流的環節，增強學生的英語交流能力。現階段的技術及儀器或多或少都有外國友人的國際接觸，還有設備的使用，參考文獻的查閱也有外語標注，所以課程設計中融入英語課程也是未來技術型人才培養的必經之路。

3 結語

測控技術以及儀器專業，是現代化催生下新課程，是工農業生產制造，科學技術的研究，設備監控等領域的重要手段和標志，適應了社會發展需求，在不斷高新產業崛起，技術監督要求的推陳出新很大的推動作用。所以，在測控技術以及儀器專業的課程教育方面，得到了國家的大力支持，在創新中謀求發展，在發展中培養越來越多的應用型人才，為我國科學技術進步作出更大的成就。

參考文獻

[1] 卜雄洙，朱麗，牛國柱.測控技術及儀器專業創新型人才培養模式的研究與實踐[J].中國科學信息，2011（6）.

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關鍵詞：微灌，計算機控制，推廣應用

 

1.工程概況

萊蕪市鋼城區黃莊鎮，是中國黃金桃之鄉，優質黃金桃種植生產基地，該項目位于黃莊鎮東北部黃金桃主產區，控制灌溉總面積4000畝，項目區原無灌溉設施，經常遭受干旱威脅，嚴重威脅黃金桃產量和品質。近年來實施了計算機控制微灌工程項目，共建成了中心控制管理房及附屬設施1處、蓄水池5座、各類灌溉管道 40km。自動控制部分安裝中心控制計算機1套，在田間埋設各類控制信號模塊40個、進口2英寸電磁閥40個、土壤墑情傳感器4個；沿干、支管道鋪設電源線、信號線、計算機網絡線、電磁閥控制線8km，金屬屏蔽管3km，在支管管道安裝水表、壓力表等量測設備，另外還配備UPS電源、避雷器等穩壓和過電壓保護裝置。

2.計算機控制系統的工作原理及配置

2.1 自動化控制系統工作原理

計算機控制系統主要是接收土壤水分傳感器采集的數據，當采集數據達到土壤含水量下限值時，控制系統發出開閥指令，控制器打開電磁閥門，按照預先設定的灌水強度和灌水量進行灌溉，本組灌溉完畢打開下一組電磁閥，同時關閉本組電磁閥，直到整個灌溉過程結束。在整個灌溉過程中，灌溉強度、灌水量均可根據不同作物品種、當時的土壤含水量進行人工設定。系統可對土壤含水量、管網壓力、流量、灌水量等進行實時控制，并將灌水時間、日期、灌水總量等數據存儲并可隨時打印。

2.2 自動化控制系統的配置

自動控制系統由上位機和采集控制模塊相結合，是目前配置較為可靠的方案。采集控制模塊對于系統的擴展靈活方便。土壤水分傳感器是自動控制系統的關鍵部件，其靈敏度和可靠性直接關系到能否適時啟閉供水設備可靠灌溉。論文格式。管道上的電磁閥均按照預先分組連接到控制模塊上，啟閉受計算機軟件控制。

2.3 系統的軟、硬件設計及功能

系統軟件分為上位機監控軟件和采集控制模塊軟件兩部分。上位機軟件包括通訊程序、監控畫面和打印程序。采集控制模塊采用梯形圖編寫。

系統硬件設計按功能可劃分為監控、控制兩部分。系統監控部分由上位機和打印機組成，用來實時處理采集控制模塊采集的數據并據設定值進行邏輯判斷，向控制站采集控制模塊發送控制命令。系統控制部分由采集控制模塊、土壤水分傳感器、壓力流量傳感器及電磁閥等組成。該部分作用是采集流量壓力信號并送入上位機進行處理，同時執行上位機發送的控制命令，對電磁閥進行控制操作。

3.自動化控制系統方案設計

3.1 自動化控制系統站點布局

整個高效經濟作物種植區內，控制灌溉總面積4000畝，全部采用小管出流灌溉，分布于項目區內的5座蓄水池為灌溉水源，由安置于中央控制室內的計算機分別負責控制5座水池按需供水。每種灌溉區域和每座水池都安裝一套中心測控單元——測控終端。包括：采集控制模塊，用來完成數據采集和控制驅動任務；傳感器，完成數據測量與傳輸任務。測控終端通過Rs485信號網絡與中心控制室內主計算機相連，自動進行數據采集、傳輸、指令接收和驅動控制，實現遠程測控功能，從而使田間地塊灌溉自動化。

3.2 自動化控制系統網絡結構布局

由于本項目區周圍需灌溉的農田面積較大，各測控點距中央控室距離不等，為此，控制系統采用了二級分布式網絡化測控系統拓撲結構。該結構具有以下先進特點：(1)保持網絡距離、測控終端的擴展、傳感器和伺服機構的增加，在原有工程的基礎上擴大系統規模。(2)不同種類、不同通訊協議、不同傳輸速率的智能終端共用網絡介質，進一步提供了系統擴展的靈活性。(3)部分遠程測控終端的故障或脫網維護，不影響其他部分的正常工作。

3.3 自動化控制系統布線

微灌工程中埋設了各類管線，其中有不同管徑的灌溉輸水管道、強電電纜線、弱電信號線等。現場弱電信號總線采用4芯1.5mm2銅芯電纜，其中2芯傳輸 24VDC電源，另外2芯傳輸RS-485網絡信號。論文格式。電磁閥驅動線采用每電磁閥1．5mm2的2芯24VAC電纜。通信網絡采用RS-485雙絞線，通信波特率9600bps、自定義奇校驗、幀協議、幀校驗格式，自動切換。

4.計算機控制系統的特點

本項目系統測控選擇了高性價比的測控設備，具有高可靠性、直觀性、安全性等特點。系統不但支持測控對象數量、測控終端數量、軟件功能、遠程信息共享等方面的開放擴展性，而且對于操作人員的技術水平要求較低，技術維護工作簡單易行，完全能夠滿足農業生產的野外工作環境要求。本項目實現了以下技術創新：(1)設計了多媒體動畫界面，可對全灌區實時動態動畫模擬，對灌溉作業遠程實時操作。(2)根據作物品種、土壤含水量，編制科學合理的灌溉計劃，避免了大水漫灌和灌水不足，為作物穩產高產奠定了基礎。(3)使用了1:1隔離變壓器，有效避免了雷擊、過電壓等強電干擾對設備的損害，延長了設備的使用壽命。(4)測控終端使用了通用采集控制模塊代替了傳統PLC可編程控制器，既方便了管理又降低了工程造價。

5.自動化控制系統的應用效果

計算機控制系統在微灌工程中的成功應用，是自動化控制技術在其適用領域內一個很大的突破，實現了根據不同作物不同需水量，實時科學灌溉和水資源的高效利用，經濟效益和社會效益顯著，推廣應用前景廣闊。論文格式。工程運行證明，該系統具有節水、省工等特點，降低了農業生產成本和管理成本。果園小管出流與地面灌相比，桃樹每畝增產220kg，每畝年節水175m3,節水61％。該工程提高了灌溉水的利用率，減少了深層滲漏和棵間蒸發，節省了水資源。為微灌計算機控制和微灌工程建設探索出了成功經驗，推動了微灌技術的發展。

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（中國衛星海上測控部，江蘇 江陰 214400）

【摘　要】執行海上測控任務期間，為確保測控通信設備的穩定可靠，海上測控通信系統的訓練模式仍是采取以口頭演練為主，輔以仿真訓練的模式，已不能適應當前高密度海上測控訓練的要求，通過信息化手段引進基于虛擬現實訓練模式，實現海上測控通信系統訓練模式的轉換具有重要意義。

關鍵詞 訓練模式；虛擬現實；測控通信系統

0　引言

高密度海上測控任務要求測控通信系統設備必須穩定可靠，這就給傳統的測控通信訓練模式帶來挑戰，以往測控通信系統訓練模式采取以理論訓練和實操訓練相結合的方式進行，并采取仿真訓練等手段為輔助手段，這些訓練模式取得了良好效果，培養了大量的海上測控通信人才。隨著信息化技術的發展和虛擬現實技術的應用，在越來越多的領域采取虛擬訓練的模式開展訓練，其具有訓練成本低、安全性高、不受時空限制且訓練效果好等特點，通過訓練模式轉變的研究，將有效推動通信系統訓練效益。

1　海上測控通信系統訓練模式綜述

海上測控通信系統訓練模式包括個人自學、承師帶徒、廠所培訓、授課講課、聯調演練及網絡化訓練等模式，為海上測控通信系統人才培養、能力提升作出了重要貢獻。

1.1　個人自學

個人自學是根據個人訓練的實際情況，依據年初制定的個人年度訓練計劃開展專業訓練的方式，其具有針對性強、效果有限的特點，側重于對設備基本信息、基本操作、基本流程、基本原理的掌握。

1.2　承師帶徒

承師帶徒是為崗位人員指定本專業技術骨干開展專業知識培訓，包括理論授課、實操演示等，主要通過“以老帶新、互幫互學”等方式開展訓練，其具有指導性強、重點突出等特點，側重于基本操作、基本原理的學習和掌握。

1.3　廠所培訓

廠所培訓主要結合新設備研制、改造、聯合課題研究、廠所代職等工作進行，廠所培訓能夠使崗位人員對設備的總體知識、設備性能、設備原理等進行深層次的學習和研究，對提升崗位人員執掌設備能力和科研試驗能力具有重要作用。

1.4　授課講課

授課講課可分為新學員匯報講課、外訓人員匯報講課、崗位專家授課、外請專家授課等。通過授課講課既可檢查人員知識掌握情況。又可使崗位人員學習了解當前新技術、新研究、新應用等，為崗位人員提供崗位訓練和科研創新動力。

1.5　聯調演練

聯調演練是為了熟悉任務流程、檢驗參試設備工作狀態和技術性能，驗證軟硬件的可靠性、協調性，確保測控通信設備間的接口正確、可靠，可培養崗位人員嚴謹的試驗作風、熟練掌握操作流程和任務工作流程，鍛煉指揮員的組織指揮和協同能力，是一種綜合性的訓練方式。

1.6　網絡化訓練

網絡化訓練是指利用網絡上的訓練資源或者相關訓練軟件輔助人員進行訓練、考核的訓練方式，主要包括網上模擬系統訓練、遠程培訓、視頻教學和網上考核等。網絡化訓練可以充分利用網絡集成化，數字化，資源共享方便快捷等特點輔助訓練，擴展訓練模式，提高訓練效率，優化考核過程。

1.7　計算機模擬訓練

計算機模擬能夠逼真地顯現現實中相關任務的過程，可激起參訓人員的行為和思維的反應，是一種有效地訓練手段。但目前的計算模擬訓練存在交互性不強、環境不逼真、“身臨其境”感覺不明顯等問題，停留在二維層面，訓練效果與預期的差距較大，不能滿足模擬訓練要求，急需研究新的真實性較高、交互性較強、立體感較好的模擬訓練模式。

2　虛擬現實仿真模擬訓練模式的概念

訓練模擬系統從技術手段上看，主要包括三種類型：一是以硬件設備為主、結合相關軟件、與實際裝備基本一致的“硬”模擬系統，比如，用于駕駛和操縱訓練的各種專項技能訓練模擬器；二是以軟件方式為主、用虛擬界面代替實際裝備界面、與實際裝備視覺效果基本一致的“軟”模擬系統，比如，用于裝備操作流程訓練、戰術指揮訓練的各種訓練模擬系統等；三是在實際平臺或裝備系統中嵌入專用于訓練的信息支持軟件，從而構成了實裝嵌入式訓練模擬系統。無論上述哪一種訓練模擬系統，其所構成的訓練環境與真實環境相比都存在較大的差距，因此，“仿真度”問題一直困擾著模擬領域，對“構造逼真訓練環境”的追求長期存在并一直未能得到很好地解決。虛擬現實技術可對研究對象和環境獲得“身臨其境”的感受，提高人類認知的廣度和深度，拓寬認識空間和方法空間，是仿真技術的發展方向。

2.1　虛擬現實系統的基本概念

虛擬現實（Vitual Reality，VR），又稱“靈境技術”，是綜合利用了計算機圖形學、仿真技術、多媒體技術、人工智能技術、計算機網絡等技術，模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感覺器官功能，使人沉浸在計算機生成的虛擬環境中，通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互，創建一種適人化的多維信息空間。

2.2　虛擬現實系統的基本特征

虛擬現實系統的最大優勢是能夠充分發揮在由計算機和人構成的系統中人的主觀能動性，即把人的感知能力、認知能力和心理狀態在計算機系統中得到體現，人與系統交互采用完全自然的方式。其基本特征可通過“靈境技術三角形”加以描述，即“3個I（Immersion（沉浸）-Interaction（交互）-Imagination（構想））”。

2.3　虛擬現實系統的基本構成

虛擬現實系統一般分為桌面式、大屏幕式和頭盔式，按照系統構成劃分可分為檢測模塊（檢測用戶的操作命令，并通過傳感器模塊作用于虛擬環境）、反饋模塊（接受來自傳感器模塊的信息，為用戶提供實時反饋）、傳感器模塊（接受來自用戶的操作命令將其作用于虛擬環境，并將操作后產生的結果以相應的反饋形式提供給用戶）、控制模塊（對傳感器進行控制，使其對用戶、虛擬環境和現實世界產生作用）、3D模型庫（現實世界各組成部分的三維表示，并由此構成對應的虛擬環境）及建模模塊（獲取現實世界各組成部分的三維數據，并建立他們的三維模型）。

2.4　虛擬現實訓練模式特點

與傳統的訓練模式相比較，使用虛擬現實的訓練模式主要有以下特點：

（1）提高訓練環境的逼真度。通過虛擬現實的模擬訓練系統，設立與任務實戰、設備故障等相一致的訓練環境，使參訓人員處于逼真的環境下開展訓練，可避免因設備安全隱患而降低訓練難度和標準的情況發生。

（2）大大縮短訓練時間。通過計算機虛擬技術可迅速設置聯調演練和任務實戰場景，且不受人員、環境、天氣等影響縮短了參訓人員的準備時間。

（3）大大減少了裝備的損耗。由于海上環境復雜，設備動用頻繁極易造成設備故障損壞，從而增加海上測控任務風險。在實際施訓中，可通過模擬訓練提高訓練的逼真度，在確保訓練效益的前提下，降低設備損壞。

（4）可復現人員訓練情況。在使用虛擬訓練系統進行訓練時，系統可模擬各種實際情況，并對相關訓練情況進行記錄、回放，以便于進一步掌握、了解訓練中的得失，做好總結，提升能力。

3　測控通信系統虛擬現實訓練模式建設

虛擬現實仿真訓練模式是引領未來測控通信系統訓練的先進訓練模式，對于提高測控通信系統訓練效益具有重要意義，虛擬現實仿真訓練模式主要包括以下軟硬件保障、訓練內容和方式、訓練制度保障等方面內容。

3.1　軟硬件建設

虛擬現實仿真訓練的目標是由計算機生成虛擬世界，用戶可以與之進行視、聽、觸、嗅覺等全方位的交互，并且可實現實時響應。因此除了高性能的計算機外，還需要相關的軟件。

通過專業VR建模軟件如OpenGL、Pro/E、Vega、Creator等建立環境模型，可結合Visual C++構建的平臺營造虛擬環境；運用多種方法來保證三維場景的動態顯示；利用模板匹配、人工神經網絡等技術實現運動的識別來交互；為保證環境的真實性，還需要使用I-Collide、PAPID、V-Clip等算法進行實時的碰撞檢測。

通過軟件和硬件將通信系統設備、接口、環境等通過計算機進行模擬仿真，增強通信環境的“逼真度”，為基于虛擬現實的訓練模式提供場景、環境、反饋等支撐，實現了基于虛擬現實的軟硬件支撐。

3.2　訓練內容方式

（1）單人通信設備模擬訓練。基于VR的模擬訓練系統最初應用于單人操作維護裝備，對于單人通信設備模擬操作訓練具有得天獨厚的優勢，可通過三維圖形生成系統生成逼真的涌浪、船搖、風浪等各種設備操作條件，與合成的三維空間聲音的效果一同，完成單人通信模擬訓練系統的訓練，如天線跟蹤的飛車現象等。通過單人通信設備模擬訓練實現單人在各種氣象條件和環境下，逼真模擬操作設備訓練。

（2）開展指揮人員模擬訓練。根據應急狀態下和常態化任務狀態下，綜合甲板、機房等各種環境下的通信狀態、場景，讓指揮員通過傳感器裝置觀察設備狀態及處置現狀，以便于逼真模擬與真實環境完全相似的環境，生動的視覺、聽覺和觸覺效果，使受訓指揮員“沉浸”在“真實的”試驗任務環境中，開展任務指揮及應急處置指揮，鍛煉指揮員的心理素質和指揮能力。

（3）通過網絡開展異地同環境演練。通信系統最大特點是點多、線長、面廣，一個設備故障可能涉及到多個方向、多個測站，只有通過協同指揮、協同操作才能徹底排除故障，因此運用虛擬現實技術分布式交互仿真并結合現代網絡通信技術，通過模擬訓練中心設置在不同測量站（船站）的指揮員的模擬系統終端，實現不同地域、相同環境的模擬訓練，各測站之間的通信系統可通過局域網和廣域網實現互聯互通，并在此基礎上開展聯合演練，排除設備故障、組織基地間的通信設備應急處置聯合訓練。

3.3　訓練模式發展趨勢

隨著計算機信息技術尤其是網絡技術的迅猛發展，未來基于虛擬現實技術的模擬訓練模式將呈現新的發展。

（1）著眼復雜環境，構建多維虛擬試驗任務環境，提高訓練效益。在實際任務過程中，海上通信環境呈現陸、海、空、天、電等多維發展的趨勢，需要在復雜多變的環境中保持通信信息暢通，應著重加強復雜環境下的多維訓練。

（2）實施超實時模擬訓練。這種訓練是使受訓對象在模擬環境中進行的一種比正常訓練速度更快的訓練。通常采用壓縮時間跨度，加快作業進程，提高訓練強度的方式進行，使受訓者得到超常的反應和訓練，其適用于技能型訓練。

（3）與心理訓練緊密結合。通過將虛擬現實模擬訓練與心理訓練緊密結合后，進一步訓練人員的心理承受能力和恢復能力，對于應急情況下的組織指揮、應急操作均有重要意義。

4　結束語

創新信息化條件下訓練模式，既是深化訓練改革的核心，目前基于虛擬現實的模擬訓練仍然處于蓬勃發展的階段，尚未成規模、成體制，相應的硬件建設、軟件建設、制度建設等仍處于研究和探索階段，但其廣闊的應用前景和巨大的發展潛力引導研究引向深入，為測控通信系統的訓練模式改革創新提供技術支撐。

參考文獻

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［4］洪炳镕,蔡則蘇,唐好選.虛擬現實技術及其應用[M].北京:國防工業出版社,2005.

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關鍵詞：冶金設備;安全性;冶金產業

冶金工業生產不同產品的企業種類繁多，工藝、設備復雜多祥,設備體積大(如各種冶煉設備,各種運輸設備體積都十分龐大)；產品質量高，冶煉生產溫度高(如煉鐵、煉鋼的焰點和沸點高達1000~2000℃甚至以上，電解鋁正常生產溫度高達950℃)；粉塵煙害大,有毒有害物質多，勞動條件艱苦，安全衛生問題突出，傷亡事故和職業病多。這些都是勞動保護不可忽視的。在冶金工業生產中，從礦山開采、選礦、燒結、冶煉、軋鋼、軋制有色金屬到焦化、耐火材料、炭素、鐵合金、機械加工和運輸等一系列過程中危害工人安全、健康的因素非常多，需要采取各種措施加以解決。冶金設備平穩高效的運行是確保冶金行業的生產效益和安全的重要因素。根據筆者多年的現場經驗和眾多科研院校的研究，基于計算機知識的現代設計理念和方法的應用．以及測控系統軟硬件冗余技術和防干擾措施的實施．使得冶金設備性能大大提高．安全性和可靠性得以保證，從而減少了冶金產業的事故發生率，提高了其有效生產。

1 冶金安全生產安全技術的原則

隨著現代化經濟的發展與安全工作的社會、國際化，安全系統的概念已不再停留在原先某個行業某個車間的危險控制上，系統的組成包括了各子系統，分系統。其規模、范圍互不相同，危險的性質，特點亦不相同，因此，必須采用分級控制。各子系統可以自己調整和實現控制。一級控制是指對事故的根本原因－管理缺陷的控制，二級指的是對生產過程實施的危險閉環控制系統，二級控制是對裝備本質安全化的控制，因此是至關重要的。三級則是工作場所預防控制，如機械防護，局部排風。在三級控制中，一級是關鍵，只有有了有效的一級控制才會有好的二級和三級控制。由于冶金安全事故預防必須采取分級控制方法，因此只有綜合性的措施方能有效。

2 設備安全控制技術分析

近年來，隨著計算機系統的飛速發展，現代設計理論和方法的發展進入更為廣闊的空間和越來越多的設計領域。對于冶金設備的設計來說，設計人員應使用CAD計算機輔助設計系統，應用相應的現代設計理論和方法，在最初的設計階段考慮最大限度地提高冶金行業生產設備的安全和效益。以下闡述計算機輔助設計和有限元方法如何在實際中用于冶金設備。

2.1 CAD輔助技術。

對于相對成熟的冶金設備，在設計中應用CAD技術可實現模塊化設計以及CAD／CAPP／CAM一體化設計。諸多的CAD軟件為我們提供了廣闊的設計平臺，我們可以使用AutoCAD進行平面和三維設計，利用UG強大的造型功能來設計復雜的機械結構曲面，使設備各零件在受力、磨損、平衡等方面更合理，以增加其壽命，減少不安全因素，我們也能夠利用Pro＼E或SOLIDWORKS靈活的裝配功能，對設備進行整體裝配并觀察各部分的運動、協調以及干涉情況，以進行動態設計，減少設計周期。利用CAD軟件不僅可以對設備進行模塊化設計、標準化設計，在提高設計效率的同時也提高了產品的安全性能。

2.2 數值計算技術。

它是將復雜的研究對象簡化為有限數量單元組成的集合體，分別對每個單元體進行求解后，再將各單元拼合起來，以代替原來的整體進行分析的方法。使用有限元方法既可分析工程中復雜非線性問題、非穩態問題的，又可用于工程中復雜結構的力學分析。目前已有許多成熟的大型有限元分析軟件如ANSYS、MSC．Marc、ADINA、ABQUS等。冶金設備工況條件的復雜性正好適用于有限元法來分析。例如，軋鋼機的軋輥和軸承的結構和受載在設計中一直采用工程計算法，即將其作為承受彎曲變形的梁來處理。這種方法只能確定危險截面處的應力，而不能確定組成軋機關鍵部件每塊鋼板的應力分布。但是使用有限元分析方法則可以很好的解決此類問題，并在冶金設備在最初設計環節減少不穩定因素，從而提高設備的可靠性。

3 測控系統技術分析

冶金設備自動化裝備水平的提高，勢必要求提高其計算機控制系統的可靠性和可用性。這除了提高軟硬件自身的可靠性外，還可以通過控制系統的軟硬件冗余和先進的測試技術來提高整個系統的安全性。

3.1 熱備冗余技術。

是一種通過使用計算機集群技術來實現的雙機熱備系統。集群計算機技術是指將一組獨立的計算機通過特定的硬件和軟件連接起來，它可以在短時間內檢測到故障的發生及時并啟用備用設備以保證設備的平穩運行。對于使用PLC的基礎自動化來說，它的工作原理與計算機操作系統工作原理不同，PLC內嵌的應用程序是按照順序執行，循環掃描的方式工作來運行的。掃描周期對于既定的應用有著嚴格的執行時間。為保證設備正常運行，可將核心部件做備份，并使冗余的CPU與正常工作CPU保證相同的時鐘和執行速度，使之同時工作，通過準確的時鐘同步以及程序斷點同步，時刻保持程序運行的一致性。當發生故障時，通過無憂切換，備用CPU的啟用在一個掃描周期(一般為幾十微毫秒)內完成切換工作。

3.2 抗干擾技術。

在工業環境中，對于實際應用的微機測控系統，有很多強烈的干擾來自系統內設備的運行，例如，大型感性負載的通斷，大型設備的關停啟動時產生的干擾可以作用到測控系統的微機電路上。這些干擾雖然危害嚴重，但往往是可以預知及避免的，通常的作法是在硬件上采取一定的措施抑止干擾或者屏蔽傳輸途徑以達到防干擾的目的。在設計和開發冶金設備的測控系統時，一般很難考慮到在實際應用過程中可能發生的各種干擾和設備自身的隨機性故障，尤其是現場惡劣的環境很有可能使計算機系統在運行過程中發生異常。此類問題需要借助干特殊軟件措施使計算機擺脫困境，當出現故障時及時使用修復或啟用備用系統。軟件“看門狗技術”、指令冗余技術、數據冗余技術以及軟件陷阱技術均可解決此類問題。

4 結束語

筆者結合自己多年對冶金設備的認識，從設計方法、零件分析、測控系統、軟件設計等方面，闡述如何合理有效地提高冶金設備安全性能。

參考文獻

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1測控技術概述 

測控技術是現代信息技術中包含的一種最為突出的技術類型，該項技術已經應用到了各行各業中。測控技術主要由以下五部分組成，分別為：一、控制器，它是測控技術中的核心組成部分，協調著整個系統的正常運行，相當于我們人體中的大腦部分，因此也是測控技術的指揮中心，該部分主要由計算機及單片機構成，每一個零件都十分重要；二、測控應用軟件，由三個子部分共同組成，其中包括能夠被執行的測控應用程序、功能接口應用程序以及儀器驅動器；三、程控設備，該項設備的主要作用是信息的存儲和顯示，如果測控技術中缺少該項設備就不能在第一時間將有用的信息傳至控制器進行有關操作，因此程控設備在測控技術中也十分重要；四、總線與接口，它的主要作用就是將程控設備和控制器進行連接，保證通信線路的通暢，從而實現信息的快速傳遞；五、被測對象，對于該項組成部分，只要將相關的硬件接口與其相連接即可。 

2現代測控技術的特點 

2.1智能化 

當前，各行各業都在強調生產和工作的智能化、自動化，從這個發展趨勢來看，智能化已經成為了時展的特色之一，現代測控技術作為一門新興的技術，也在順應時展的規律，向著智能化的方向發展，比如，現代測控系統中的很多設備和儀器都實現了智能化，以計算機為基礎的操作系統使測控設備的使用更加便捷。而且隨著人工智能和微電子控制技術的不斷發展，測控儀器的智能化程度會有更大的發展空間，而通過測控技術獲得的信息和數據也會更加精準，這些數據會給工作人員提供更準確、更詳細的依據，并間接促進企業生產效率的提高。 

2.2數字化 

數字化就是將復雜的信息轉變為具體的數據或數字，然后利用這些數據或數字構建穩定的、可靠的數字模型或程序，然后與計算機技術相結合，對復雜多變的信息進行處理。在今后相當長的一段時間內，數字化將是現代測控技術的發展趨勢和必然結局，因為，當前的測控技術已經呈現出了數字化的特點，比如，傳感器數字化、信息處理數字化、通信設計數字化、多媒體技術數字化、信息共享數字化等。 

2.3網絡化 

隨著互聯網的發展和普及，網絡技術的應用范圍越來越廣泛，給人們的生活和生產帶來了極大的便利。此外，網絡不僅有普及性的特點，還具有很強的實用性和滲透性，已經和測控技術相互融合，使測控技術呈現出了網絡化的特點，而且隨著網絡技術的不斷發展，現代測控技術的工作效率將會大大提升。 

3電子技術中測控技術的應用 

3.1在傳感器技術中的應用 

傳感器技術是測控技術主要應用方向，隨著測控技術的發展，它在傳感器方面的應用也越來越廣泛，出現了為數字化傳感器、新型傳感器、集成傳感器以及智能傳感器，在上述四項應用了測控技術的傳感器中，最常見的傳感器為數字傳感器，它常被用于銀行、醫院等一些特定場所的監控系統中；而新型傳感器的應用最為重要，不僅廣泛應用于城市管理、工農業、搶險救災等行業中，更應用于軍事、國防行業中；一般情況下，在壓力、溫度等測量方面應用的傳感器為集成化傳感器；智能傳感器主要使用在心內壓、火車運行狀態等的監控中。 

3.2在遠程測控技術中的應用 

遠程技術也是測控技術的一個主要應用方向，現階段實現了遠程測控技術與網絡技術的融合，不僅為社會人們生活提供了更大的便利，同時也促進了工業行業的發展與進步，在社會發展中發揮了比較巨大的作用[2]。目前，遠程測控技術主要包含以下兩方面內容：一、專線通信遠程測控技術，該項技術更適用于型號相對較大的工程監控工作、石油運輸工作的遠程監控以及核電站監控的工作中；二、無限通信遠程測控技術，該項技術應用起來更為方便，因此，廣泛應用于人們的日常生活之中，例如煤氣、水、電等相類似的自動抄表工作中。隨著社會的進步與發展，由于該項技術能夠減少人力，節約時間，會更廣泛的應用于人們的日常生活領域。 

3.3在現代測控總線技術中的應用 

總線技術主要是指將設備中的各個部件與處理器相連接的技術，合理使用該項技術能夠有效提高系統結構的合理性、開放性以及可靠性，不僅能夠使系統內部原有的復雜結構發生簡化，而且能夠在提高系統部件便捷性的同時降低系統成本，由于使用測控技術的總線技術具有以上優勢，因此在企業管理與發展中更加重視起來，同時也有效提高了企業自動化管理程度。 

3.4在虛擬儀器技術中的應用 

虛擬儀器技術中不僅使用了計算機技術，更使用了測控技術，因此，該項技術既具有交互性和靈活性強的特點，又具有功能強大的顯著優勢，現階段，在實際生產生活中得到了廣泛的使用，不僅能夠將其利用于農業領域的自動秧苗分析系統中，實現對種子發芽情況和秧苗數量的預測，強化了農業對秧苗的管理與控制，而且能夠應用于電子技術、農機現代化等相關領域。 

結束語 

綜上所述，時代在不斷發展，科技在不斷進步，為了適應社會發展的需求，測控技術作為電子技術的重要組成部分，會越來越成熟、越來越完善，其應用范圍也會越來越廣泛，為了滿足人們的生產和生活中日益提高的應用要求，我們應當不斷加強對現代測控技術的研究，使其促進企業生產效率的提升，進而為社會經濟的發展做出更大的貢獻。 

參考文獻： 

[1]彭捷.電子技術中測控技術的應用[J].電子制作.2014（08） 

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【關鍵詞】現代控制理論 過程控制工程 預測控制 智能控制

以狀態空間方法為主體的現代控制理論，借助于多變量控制系統的設計，能夠實現對工業過程的狀態采集、輸出反饋，以及解耦控制等操作，尤其是現代計算機技術的發展和在工業生產中的應用，更使得現代控制理論獲得了新的突破。自上世紀80年代基于實時動態環境下對多變量耦合系統控制技術的問世，以模型預測啟發式控制和動態矩陣控制技術為代表的預測技術，逐漸成為工業過程控制應用的主角，同時，隨著工業過程控制技術的不斷深入，基于模型的控制理論體系也得到了完善。

一、先進控制理論的技術理論特點分析

與傳統基于模型的過程控制相比，對于先進控制技術來說，如神經網絡、專家控制，以及模糊控制等智能化技術，已經成為當前發展的主要方向。結合先進控制的應用實踐，以多變量耦合、大時滯、被控變量與控制變量間的關系約束等方面來看，先進控制技術可以實現在常規回路上的動態約束控制，即能夠適應實際工業生產過程的動態操作要求。另外從對計算功能的支持上，實時性是先進控制技術的主要特征，并能夠依托先進的計算機技術來完成對控制可靠性、可維護性的高效操作。

二、基于工業過程的控制技術分類策略

從過程控制策略來看，主要分為五類，一是傳統控制策略，如PID控制、手動控制、比值控制、前饋控制等；二是經典技術控制策略，如增益調整策略、解耦控制策略、時滯補償策略等；三是統行技術控制策略，如模型預測控制策略、自適應控制策略、內模控制策略等；四是潛在技術控制策略，如專家控制策略、最優控制策略、神經控制策略、非線性控制策略、及模糊控制策略等；五是研究上的策略，如U綜合策略、魯棒控制策略等。對于不同控制技術來說，結合不同的應用領域選擇適應的控制策略來完成具體的應用操作。

三、對預測控制技術的研究與分析

自上世紀60年代卡爾曼將狀態空間法引入到控制理論中，從而揭開了現代控制理論的序幕。特別是在自動化控制技術日益發展的今天，借助于多變量、時變和非線性等特點，在工業過程控制中將時效性和經濟性作為控制模型的基礎，并從最優化性能指標算法中實現了對復雜工業過程的控制。同時，為了克服數學模型精度和不確定性因素的影響，從工業過程建模、魯棒控制及自適應控制中進一步突破傳統思想的束縛，以現代計算機技術為支撐的高性能計算平臺來完善控制新算法，以實現對預測控制技術的有效改進。

基于非參數模型的模型預測控制技術。以Richalet（1987）、Mehra（1982）等提出在脈沖響應模型基礎上而改進的模型預測啟發控制系統，其原理是利用脈沖響應來實現對工業現場的控制，不需要額外系統來進行系統識別，從而避免不確定性的運行，提高了控制的魯棒性。如在煉油廠催化裂化裝置中，對于原油預熱過程進行控制，能夠獲得較好的控制效果。再如對于某鋼廠加熱爐進行綜合控制時，從多變量約束條件控制算法中來獲得各環節的預測參數值，并從工業現場過程中的解耦、跟蹤上來優化控制算法，從而獲得良好的控制目標。

基于參數化模型的預測控制技術。為了在自適應控制理論中增強系統的魯棒性，從廣義最小方差的基礎上，Clarke（1987）提出的廣義預測控制技術。其原理是吸取預測控制技術中多步預測優化策略，并從過程參數識別控制中，來提高系統的自適應控制能力。如將自適應控制技術與預測控制技術進行結合，從參數修正過程中來實現對預測模型的動態修正，從而改善系統的控制性能。如在聯鑄工業生產過程中對結晶液位的控制上，從廣義預測控制技術上克服了拉速變化產生的有色噪聲，提高了過程控制的魯棒性。預測控制技術的成功源自工業實踐，更因為預測控制技術能夠從控制目標的優化、約束條件的廣泛性，以及控制算法、魯棒性等的優越性，使其能夠獲得更好的應用前景。

四、智能控制在工業控制過程中的應用研究

智能控制技術作為一門新的學科分支，在以現代信息技術、人工智能技術的支撐下，信息論、控制論、系統論理論的日益成熟，將控制技術進行高度分化和綜合，從而獲得了對控制對象時變性、時滯性、非線性的有效控制，也使得智能控制技術能夠從模擬人類思維的方式來解決復雜的控制策略，并取得了較好的應用效果。如在工業領域中的材料加工、冶煉、化工等過程控制中，面對復雜的反應機理，從不確定的外界環境干擾中對系統運行過程進行實時自動化控制，如引入專家控制系統，神經元網絡控制系統，從對整個生產現場實際控制中來提高自動化水平，其中包含對相關操作工藝的優化控制，對控制過程不同故障的診斷和改進等。

在專家控制系統中，優點是借助于專家操作經驗和計算機信息處理能力，來實現對現場工業過程中時變性、非線性、以及負責控制對象的控制效果，其應用主要從系統設計、建模、參數整定、以及過程故障檢測和監控，不足是專家控制系統因知識庫更新困難而難以實現同步提升。在模糊控制系統中，利用人類模糊語言系統可以實現對現場過程的判定和決策，不足是穩態精度不高，自適應能力差。對于神經網絡控制系統來說，以其高度組織性、學習性和自適應性為特征的智能控制，因無法對模糊信息的有效處理，也使其具有局限性。為此，結合復雜控制環境下的過程控制，將智能控制與常規控制進行統合，以充分發揮各自優勢，并從人工智能技術上來提高整個系統的智能化水平。如將模糊控制技術與滑模控制技術進行結合來實現對水下機器人的控制；利用模糊C均值聚類算法來對電容進行分組，并借助于神經網絡算法來進行補償導納，以實現對電網電壓、無功功率和不平衡的綜合補償。需要說明的是，在工業生產控制過程中，對于模型化研究的目標旨在從工業過程中來實現故障診斷和控制決策，其方法體現了模糊識別、統計分析和歸納推理等知識，以滿足實際工程控制的需要。

五、結語

現代控制理論與控制工程的不斷發展，特別是對于工業生產大型化、集成化、復雜化趨勢來說，借助于現代控制技術，融入先進計算機技術、信息分析技術來實現對工業過程的準確控制，如以現場總線為基礎的企業生產、經營、管理綜合控制系統的實現，必將成為未來工業生產自動化發展的方向。

參考文獻：