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關(guān) 鍵 詞 電力調(diào)度系統(tǒng)； 一體化技術(shù)； 應(yīng)用探析

中圖分類號 TM734 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2013）89-0131-02

1我國電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題

就我國而言，基于計算機系統(tǒng)的調(diào)度自動化系統(tǒng)始于上個世紀80年代中葉，但其因受到計算機硬件的制約而功能是非有限。此外，上個世紀80年代的電網(wǎng)規(guī)模較小。電力調(diào)度工作相對更簡單，且使用者均以經(jīng)驗型調(diào)節(jié)為主。近年來，我國經(jīng)濟與技術(shù)均得到了前所未有的發(fā)展新局面，且國家對電力事業(yè)的發(fā)展也投入了更多的關(guān)注力度及資金，這為我國電力調(diào)度自動化技術(shù)的逐步成熟提供了條件?，F(xiàn)階段，我國電力調(diào)度自動化系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成熟，甚至已經(jīng)實現(xiàn)了遙信、遙調(diào)、遙測、遙視及搖動等功能。

電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的更新是電力系統(tǒng)發(fā)展與完善的必然要求，其主要包括平臺的更新及功能的擴展。電力調(diào)度自動化系統(tǒng)主要應(yīng)用于計算機平臺，其結(jié)構(gòu)形式主要是分層分布式。盡管計算機硬件平臺位于最底層，但其對電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的影響仍然不容忽視。近年來，絕大部分用戶的系統(tǒng)服務(wù)硬件平臺均為基于R工SC架構(gòu)的小型機，其在提高電力調(diào)度的高效性、可靠性及安全性等方面發(fā)揮了一定的作用；工作站多為CJSC架構(gòu)機器，以此提高電力調(diào)度系統(tǒng)的易用性?，F(xiàn)階段，制約電力調(diào)度自動化系統(tǒng)發(fā)展的本質(zhì)問題為如何屏蔽操作系統(tǒng)與計算機硬件平臺間的差異性、如何確保界面的一致性、如何確保系統(tǒng)功能的一致性等。

2一體化技術(shù)在電力調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1系統(tǒng)平臺一體化

就計算機操作系統(tǒng)及硬件方面而言，電力調(diào)度系統(tǒng)的選擇相當多，但不同計算機操作系統(tǒng)及硬件間均或多或少存在某些差異性。研究結(jié)果表明，中間件技術(shù)的應(yīng)用在解決不同計算機操作系統(tǒng)及硬件方面發(fā)揮著極大的作用。將基于應(yīng)用中間件的分布式運算模式構(gòu)建于電力調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺與不同操作系統(tǒng)及硬件（底層）間，開發(fā)一個軟件包，以便將上層應(yīng)用與底層系統(tǒng)有效隔離開來，并以信息交換效率為基礎(chǔ)，對不同應(yīng)用間的耦合信息實行對象中間件交換?，F(xiàn)階段，CORBA對象中間件在電力調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用最多。對象中間件憑借著自身強大的可擴展性及良好的通信能力而實現(xiàn)了有效屏蔽電力調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)操作系統(tǒng)及硬件平臺間的差異，從而為電力系調(diào)度系統(tǒng)平臺提供了一個標準化的接口，并為電力調(diào)度系統(tǒng)平臺一體化的實現(xiàn)提供了可能。

2.2系統(tǒng)功能一體化

現(xiàn)階段，我國電力調(diào)度自動化水平處于分析型與智能型的過渡階段，這為PAS/集控/DTS等功能的應(yīng)用提供了可能。在PAS/集控/DTS等功能啟用初期，若功能不同，則對應(yīng)的操作界面及數(shù)據(jù)均有所差異，這大大增加了使用者的重復(fù)工作量。由此可得，電力調(diào)度自動化系統(tǒng)開發(fā)的重點應(yīng)為如何有效整合圖形、數(shù)據(jù)庫、界面等資源，使之滿足功能間共享的要求，并最終推動功能一體化的實現(xiàn)?，F(xiàn)階段，眾多電力調(diào)度自動化系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了功能一體化，且通信中間件已經(jīng)成為了其核心技術(shù)。通過對中間件的利用，電力調(diào)度系統(tǒng)能夠?qū)⒏鞣N應(yīng)用模塊靈活配置于電網(wǎng)內(nèi)，從而實現(xiàn)了將節(jié)點機安裝于電網(wǎng)內(nèi)的任意一點；將節(jié)點機安裝于電網(wǎng)內(nèi)的集中位置；推動了模塊冗余設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。將中間件應(yīng)用于電力調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)，其實現(xiàn)了以用戶實際需求為參考依據(jù)進行相關(guān)功能的靈活伸縮；有助于于電網(wǎng)運行環(huán)境靈活設(shè)置相關(guān)節(jié)點機等。電力調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)中間件的應(yīng)用有助于實現(xiàn)其他模塊的應(yīng)用，且為啟動、通信、退出普通應(yīng)用模塊提供了可能。

2.3系統(tǒng)圖模庫一體化

中國電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大要求電力調(diào)度自動化系統(tǒng)不斷縮短網(wǎng)絡(luò)模型及數(shù)據(jù)庫更新的周期。電力調(diào)度系統(tǒng)的電力設(shè)備主要以配套形式出現(xiàn)，則有助于實現(xiàn)電力調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)圖模庫的設(shè)立、直接將圖模庫應(yīng)用于建模中，并最終推動電力調(diào)度自動化系統(tǒng)運行的效率。以圖模一體化功能為依托，并借助一套繪圖工具統(tǒng)一建立模型及繪制圖形、借助統(tǒng)一的圖形實現(xiàn)了多種應(yīng)用。在構(gòu)建電力調(diào)度系統(tǒng)模型之初，能夠為人們提供系統(tǒng)的設(shè)備信息以便實現(xiàn)多種應(yīng)用；能夠提供實現(xiàn)當前應(yīng)用的信息，并于應(yīng)用擴展過程中，有效維護相應(yīng)信息。所以，電力調(diào)度系統(tǒng)圖模一體化為電力調(diào)度系統(tǒng)一體化提供了可能。

2.4系統(tǒng)接口一體化

通信數(shù)據(jù)訪問可以以定義請求應(yīng)答型數(shù)據(jù)訪問體系為依托得以實現(xiàn)，通用數(shù)據(jù)訪問在信息同步中的應(yīng)用較普遍，并能對復(fù)雜結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進行實時訪問。在通用數(shù)據(jù)訪問的支持下，有助于對資源服務(wù)接口進行查詢，這一功能在電力調(diào)度系統(tǒng)讀訪服務(wù)中得到了應(yīng)用；有助于對查詢服務(wù)接口進行篩選，這一功能在電力調(diào)度系統(tǒng)資源查詢服務(wù)中得到了應(yīng)用。電力調(diào)度系統(tǒng)接口一體化及具備標準化、開放性的電力信息模型有助于電力調(diào)度喜用應(yīng)用功能“即插即用”目標的實現(xiàn)。

3結(jié)論

為了更好地適應(yīng)我國經(jīng)濟發(fā)展及社會進步對電力供應(yīng)的需求量，我國中央政府及地方政府越來越關(guān)注電力系統(tǒng)的建立與完善問題，并就電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供了更多的技術(shù)支持及資金支持，從而為電力系統(tǒng)輸電、發(fā)電、配電等環(huán)節(jié)的優(yōu)化及改革提供了可能，也為一體化技術(shù)在我國電力調(diào)度系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用提供了前提條件。

參考文獻

[1]李如振，朱瑞杰，田志磊，等.一體化IP調(diào)度系統(tǒng)在智能變電站中的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)通信，2011，32（7）：71-75.

[2]李晨曦，張旭.電網(wǎng)通信調(diào)度系統(tǒng)一體化運行維護平臺基于軟交換技術(shù)的開發(fā)與實現(xiàn)[C].//甘肅省電機工程學(xué)會2011年學(xué)術(shù)年會論文集，2011：170-175.

[3]張旭，李晨曦，張帆，等.電網(wǎng)調(diào)度一體化運行維護平臺的開發(fā)與實現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)通信，2011，32（12）：15-18.

篇2

關(guān)鍵字：機電一體化 核心技術(shù) 發(fā)展趨勢

前言

機電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,是跨學(xué)科技術(shù)。從機電一體化技術(shù)的基本概要和發(fā)展歷程,可看出機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢。機電一體化技術(shù)是面向應(yīng)用的跨學(xué)科技術(shù)，是機械、微電子、信息和控制技術(shù)等有機融合、相互滲透的結(jié)果。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。

1機電一體化的基本概要

機電一體化是在以機械、電子技術(shù)和計算機科學(xué)為主的多門學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過程中逐漸形成和發(fā)展起來的一門新興邊緣技術(shù)學(xué)科，而機電一體化產(chǎn)品是在機械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，采用微電子技術(shù)和計算機技術(shù)生產(chǎn)出來的新一代產(chǎn)品。機電一體化技術(shù)同時也是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集合，它是建立在機械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機和信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)。近年來，隨著微電子技術(shù)和計算機應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展，機電一體化技術(shù)領(lǐng)域在不斷地擴大和完善。

2機電一體化的發(fā)展背景

隨著機電一體化技術(shù)的快速發(fā)展， 機電一體化產(chǎn)品有逐步取代傳統(tǒng)機電產(chǎn)品的趨勢，這完全取決于機電一體化技術(shù)所存在的優(yōu)越性和潛在的應(yīng)用性能。

2.1 使用安全性和可靠性提高

機電一體化產(chǎn)品一般都具有自動監(jiān)視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中， 遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設(shè)備事故，顯著提高設(shè)備的使用安全性。機電一體化產(chǎn)品由于采用電子元器件，減少了機械產(chǎn)品中的可動構(gòu)件和磨損部件，從而使其具有較高的靈敏度和可靠性，產(chǎn)品的故障率低，壽命得到了提高。 2.2生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高

機電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統(tǒng)可精確地保證機械的執(zhí)行機構(gòu)按照設(shè)計的要求完成預(yù)定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現(xiàn)最佳操作，保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。同時，由于機電一體化產(chǎn)品實現(xiàn)了工作的自動化，使得生產(chǎn)能力大大提高。

2.3 使用性能改善

機電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示，操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產(chǎn)品的工作過程根據(jù)預(yù)設(shè)的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實現(xiàn)，系統(tǒng)可重復(fù)實現(xiàn)全部動作。高級的機電一體化產(chǎn)品可通過被控對象的數(shù)學(xué)模型以及外界參數(shù)的變化隨機自尋最佳工作程序，實現(xiàn)自動最優(yōu)化操作。

3 機電一體化的核心技術(shù)

3.1機械技術(shù)：是機電一體化的基礎(chǔ)，機械技術(shù)的著眼點在于如何與機電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其高、新技術(shù)來更新概念，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。

3.2 信息處理技術(shù)。信息處理技術(shù)是指在機電一體化產(chǎn)品工作過程中，與工作過程各種參數(shù)和狀態(tài)以及自動控制有關(guān)的信息的交換、存取、運算、判斷和決策分析等。在機電一體化產(chǎn)品中，實現(xiàn)信息處理技術(shù)的主要工具是計算機。計算機技術(shù)包括硬件和軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)等。在機電一體化產(chǎn)品中，計算機信息處理裝置是產(chǎn)品的核心，它控制和指揮整個機電一體化產(chǎn)品的運行，因此，計算機應(yīng)用及其信息處理技術(shù)是機電一體化技術(shù)中最關(guān)鍵的技術(shù)，它包括目前廣泛研究并得到實際應(yīng)用的人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。

3.3系統(tǒng)技術(shù)：即以整體概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個重要方面，是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機連接的保證。

3.4 自動控制技術(shù)。機電一體化產(chǎn)品中的自動控制技術(shù)包括高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、校正、補償?shù)?。機電一體化產(chǎn)品中自動控制功能的不斷擴大，使產(chǎn)品的精度和效率都在迅速提高。通過自動控制，機電一體化產(chǎn)品在工作過程中能及時發(fā)現(xiàn)故障，并自動實施切換，減少了停機時間，使設(shè)備的有效利用率提高。

3.5 傳感檢測技術(shù)：是系統(tǒng)的感受器官，是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強，系統(tǒng)的自動化程序就越高。

3.6 系統(tǒng)總體技術(shù)。系統(tǒng)總體技術(shù)是從整體目標出發(fā)，用系統(tǒng)的觀點和方法， 將機電一體化產(chǎn)品的總體功能分解成若干功能單元， 找出能夠完成各個功能的可能技術(shù)方案，再把功能與技術(shù)方案組合成方案組進行分析、評價，綜合優(yōu)選出適宜的功能技術(shù)方案。系統(tǒng)總體技術(shù)的主要目的是在機電一體化產(chǎn)品各組成部分的技術(shù)成熟、組件的性能和可靠性良好的基礎(chǔ)上，通過協(xié)調(diào)各組件的相互關(guān)系和所用技術(shù)的一致性來保證產(chǎn)品實現(xiàn)經(jīng)濟、可靠、高效率和操作方便等。

4 機電一體化的發(fā)展趨勢

4.1智能化趨勢

智能化作為一個多個專業(yè)的邊緣科學(xué)，是21世紀機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設(shè)者的研究中日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。 例如：冷凍機組，通過測量各類物理量與微機內(nèi)部已經(jīng)設(shè)定的對應(yīng)的參數(shù)比較，自動實現(xiàn)機械設(shè)備的啟停、報警、故障自修復(fù)等事宜。

4.2模塊化趨勢

由于機電一體化產(chǎn)品涉及各行各業(yè)，種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標準，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標準機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)模化將給機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。 例如在OA產(chǎn)品中的電腦與打印機等各類外設(shè)之間，各個廠家通過標準接口（UBS）實現(xiàn)機電一體。

4.3網(wǎng)絡(luò)化趨勢

20世紀90年代，計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育及人們的日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。因此，機電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 這些技術(shù)已經(jīng)成熟，并且在OA中司空見慣，經(jīng)過權(quán)限級別，可以實現(xiàn)遙控、遙信、遙測。

4.4 微型化趨勢

微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù)，微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。

4.5綠色化趨勢

工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前途。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。 隨著材料科學(xué)的發(fā)展，新型材料不斷涌現(xiàn)，和現(xiàn)實對綠色材料的需要的催生下，綠色化在幾點一體工業(yè)中將會發(fā)生日新月異的發(fā)展。

4.6系統(tǒng)化趨勢

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強，特別是“人格化”發(fā)展引人注目，即未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系。機電一體化的人格化有兩層含義。一是機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層含義是模仿生物機理，研制各種機電一體化產(chǎn)品。

4.7大眾化趨勢

產(chǎn)品只有成為普羅大眾都能理解、需要，才能具有強有力的經(jīng)濟性，生命才會長盛不衰。成為建筑以及日常生活中不可缺少的商品。機電一體化技術(shù)通過產(chǎn)品來展示的，經(jīng)過網(wǎng)路化、模塊化等技術(shù)的攻關(guān)，成為生產(chǎn)、生活中的消費品將屬于必然。建筑中的空調(diào)系統(tǒng)可以通過溫度、壓力、流量等各類非電物理參數(shù)，通過傳感器、變送器傳輸?shù)街醒胩幚砥鳎娏?、電壓、頻率等電氣參數(shù)通過采樣傳輸?shù)街醒胩幚砥?；中央處理器的芯片當前已?jīng)可以進行編程處理；這樣各類用戶根據(jù)自己的需要，選用模塊、處理器等硬件，通過網(wǎng)絡(luò)或者售后服務(wù)獲取軟件資料和程序，通過協(xié)議等進行簡短的鏈接與安裝調(diào)試即可實現(xiàn)用戶的目的。

5結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也將更加廣闊。

參考文獻

篇3

關(guān)鍵詞：機電一體化；傳感器；檢測技術(shù)

中圖分類號：TH-39 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）012-000-01

機電一體化是一種整合型技術(shù)，需要很多環(huán)節(jié)組成。意味著在微電子、傳感器等技術(shù)發(fā)展同時，機電一體化也能夠獲得長足進步。而在具體分析機電一體化關(guān)鍵技術(shù)前，應(yīng)首先明確其組成結(jié)構(gòu)，以消除一些人的誤區(qū)。機電一體化是指將不同重要機電工作環(huán)節(jié)整合，以微型處理器和主機為操控中心，有序協(xié)調(diào)各環(huán)節(jié)工作。因此，其很多情況下會被稱為機電一體化系統(tǒng)，由此完善的覆蓋相關(guān)理念。但是，并不能由此忽視其他環(huán)節(jié)重要性。如開發(fā)者創(chuàng)造出完美控制中樞，在傳感器無法傳輸情況下，仍舊無法幫助生產(chǎn)者提升效率。

一、傳感器是機電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

1.傳感器在測量模塊的應(yīng)用

傳感器是一種檢測裝置名稱，也是當前數(shù)字化管理中，最常使用的傳輸、存儲、處理、記錄設(shè)備。在機電一體化系統(tǒng)，傳感器便是控制中樞與各環(huán)節(jié)橋梁，主要實現(xiàn)兩方面工作：第一，執(zhí)行控制中樞請求指令。傳感器在接收指令后，將其轉(zhuǎn)化為非傳輸數(shù)據(jù)語言，進行分析和內(nèi)容調(diào)配，再將結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)傳輸模式，傳輸?shù)剿涞沫h(huán)節(jié)；第二，負責將環(huán)節(jié)動態(tài)傳遞給控制中樞，以保證各環(huán)節(jié)有序進行。而在傳輸前傳感器需要接受信息，并根據(jù)SNMP協(xié)議進行處理、轉(zhuǎn)化。由此可以發(fā)現(xiàn)，傳感器本身便是由復(fù)雜結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的電子器械。其中主要包括檢測、傳輸和處理三個大層面，每個層面還會根據(jù)工作需求，配置不同元件。也可以從另一個方面來理解，將傳感器比喻為人的頭部，“大腦”負責處理數(shù)據(jù)，“眼睛”、“鼻子”、“耳朵”負責收集數(shù)據(jù)，“嘴”負責將數(shù)據(jù)傳輸出去，進而由人的“大腦”實現(xiàn)對其他人的支配或匯報。

2.傳感器的種類

傳感器種類的劃分，主要根據(jù)功能差異性實現(xiàn)。機電一體化應(yīng)用環(huán)境不同，需求操作的環(huán)節(jié)不同，均會對傳感器的功能造成影響。不過，在管理需求下，必須對傳感器分類，以避免一些問題的發(fā)生。根據(jù)其工作環(huán)境，可大體分為兩個寬泛層面：第一，基于內(nèi)部管理的傳感器。傳感器的工作內(nèi)容中，部分包括對內(nèi)部管理，例如檢測、收集信息等。同時，雖然任何類型傳感器都會有數(shù)據(jù)處理能力。但是，針對內(nèi)部數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)化的算法，較比于接收轉(zhuǎn)化有這一定差異。因此，內(nèi)部數(shù)據(jù)處理傳感器，也應(yīng)列入到此類中；第二，基于外部環(huán)境的傳感器。顧名思義，主要工作是針對接收數(shù)據(jù)信息?？梢詫⒋祟悅鞲衅骼斫鉃榭刂浦袠械摹皥?zhí)行者”，用于獲取控制中樞指令，并轉(zhuǎn)化為工作環(huán)節(jié)可控指令。而除了從工作環(huán)境上進行分類，也可通過接觸形式分類，例如觸碰式、壓覺、溫覺、聲覺等。

二、機電一體化中傳感器與檢測技術(shù)的運用

從上文敘述可以得知，機電一體化系統(tǒng)主要工作內(nèi)容，在于設(shè)置指令、傳輸指令和完成指令三個方面。其中，傳感器便是負責傳輸指令的唯一環(huán)節(jié)。不過，機電一體化仍舊存在局限性，會因為特殊形式或環(huán)境出現(xiàn)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。因此，筆者選擇幾點較具代表意義領(lǐng)域，試談傳感器與檢測技術(shù)的運用。

1.有“感覺”的機器人

機電一體化發(fā)展過程中，出現(xiàn)了不同傾向。一些工業(yè)領(lǐng)域逐漸采取標準化作業(yè)，對于可控管理系統(tǒng)需求開始降低，轉(zhuǎn)而將投入更多放在智能化、自動化生產(chǎn)領(lǐng)域上。例如工業(yè)機械人生產(chǎn)技術(shù)，便是在機電一體化基礎(chǔ)上，所創(chuàng)造的新型生產(chǎn)技術(shù)。其主要特性在于規(guī)律性、高精度工作方式，可以更有效提升工業(yè)生產(chǎn)效率。不過，該工作方式無疑對傳感器提出更高要求。適合的傳感器，必須準確的控制機器人各個部位，其中包括關(guān)節(jié)移動，力量控制等方面，只有傳感器傳達數(shù)據(jù)保證準確性、高效性，才能夠讓機器人實現(xiàn)理想工作狀態(tài)。對此，必須采用接觸式傳感器，以確保不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失狀況，例如壓覺傳感器等。

2.傳感器在自動化機床的應(yīng)用

自動化機床也是機電一體化的衍生領(lǐng)域。其特性在于完全自動化的操作所有生產(chǎn)內(nèi)容。然而，自動化控制則需要傳感器，將準確工作指令，按照規(guī)范邏輯和實效，傳達各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)。若出現(xiàn)問題，便需要人工調(diào)節(jié)，才能夠持續(xù)生產(chǎn)。舉例來看，較為著名的CNC機床，便是借助傳感器檢測控制，減少人工生產(chǎn)控制需求，極大節(jié)約人力成本，同時也使生產(chǎn)效率有了顯著提升；再如，切割工業(yè)領(lǐng)域，特別是采用金剛石切割機床，必須要借助傳感器準確傳達切割角度、壓力等數(shù)值，進而確保切割成果達成預(yù)期。

3.傳感器的擴大滲透

隨著傳感器的發(fā)展，其檢測技術(shù)將不僅應(yīng)用在機電一體化生產(chǎn)領(lǐng)域。從現(xiàn)狀來看，很多工業(yè)產(chǎn)品已然達到了“對傳感器產(chǎn)生需求”的水準，例如近年來Apple、Google等企業(yè)研發(fā)的無人駕駛汽車，必須依靠精準傳感器才能夠?qū)崿F(xiàn)。而在傳統(tǒng)汽車領(lǐng)域，傳感器對于駕駛便捷性以及安全性，也會產(chǎn)生較大促進作用。

三、總結(jié)

本文主要為透過機電一體化系統(tǒng)，對傳感器功能、變化、發(fā)展及未來需求，進行一定程度的闡述。進而有效的幫助讀者，客觀認識機電一體化組成，以及傳感器在工業(yè)生產(chǎn)中所實現(xiàn)的作用。因此，也希望本文研究，能夠為應(yīng)用領(lǐng)和研發(fā)領(lǐng)域，提供一些思路啟發(fā)。

參考文獻：

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篇4

Abstract： Starting from means of modern remote education， this article discusses the function and application strategy of informationalized remote education in the teaching reform of mechanical and electrical integration. At the same time it also shows that the application of modern remote education is the effective complementation of the construction of the vocational education practical teaching system.

關(guān)鍵詞： 信息化遠程教育；機電一體化；實踐教學(xué)

Key words： informationalized remote education；mechanical and electrical integration；practice teaching

中圖分類號：G643.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）02-0250-02

0 引言

信息化遠程教育作為一種全新的教學(xué)模式，一直延續(xù)到到多媒體、計算機網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信、電視直播、電子黑板等現(xiàn)代教學(xué)媒體及設(shè)備，用新的教育理念將教學(xué)信息資源共享、共建、共開發(fā)。一般而言，圍繞教學(xué)活動為中心開展的信息化遠程教育平臺，學(xué)習任務(wù)可以不局限于教室內(nèi)進行，隨時隨地都可以進行學(xué)習活動，對于教師而言還可以在平臺上教學(xué)課件，實時更新學(xué)習內(nèi)容，補充學(xué)生的知識容量，同時還可對學(xué)生的學(xué)習進行實時跟蹤、檢查、考核評估。對于學(xué)生而言，可以不局限于示教空間的學(xué)習，還能及時與老師在平臺上溝通解惑。以下是一個遠程培訓(xùn)課程的過程：

信息化教育遠程平臺是描述了一個完整的教育信息化系統(tǒng)。該平臺以“縱橫交錯”的邏輯關(guān)系支撐整個教育信息化系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。所謂“橫”指的是基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)、應(yīng)用集成，信息交換平臺、教育信息化應(yīng)用系統(tǒng)、電子校園信息門戶，模塊間相互關(guān)聯(lián)，形成平衡的整體業(yè)務(wù)能力；而“縱”則指開發(fā)工具、安全管理，運營維護，提供了系統(tǒng)安全，管理和開發(fā)的能力。

1 信息化遠程教育對“機電一體化技術(shù)”課程的教學(xué)構(gòu)建

1.1 教學(xué)方法的改變 機電一體化技術(shù)是一門綜合理論性、實踐性很強的課程，涉及知識面廣、容量大。傳統(tǒng)的教學(xué)方法都是按照機電一體化系統(tǒng)的組成功能，將機電一體化系統(tǒng)分為若干個功能模塊，逐一進行講解，例如分別講解機械本體功能模塊，傳感檢測功能模塊，自動控制技術(shù)、單片機技術(shù)、電氣控制與PLC、傳感器技術(shù)、液壓與氣壓傳動技術(shù)中央控制功能模塊等等，傳統(tǒng)的教學(xué)方法是將這些模塊分割教學(xué)，割裂了機電一體化系統(tǒng)各個功能模塊之間的有機聯(lián)系，從而造成了學(xué)生學(xué)不能用，用不知所用等弊端。就教師而言，由于課程綜合性強，對教師的整體知識貫通面要求較高，而模塊分割的實踐教學(xué)模式化，不能有機地銜接與貫穿，教學(xué)內(nèi)容缺乏對學(xué)生的吸引力；就學(xué)生而言，學(xué)生認為本課程的學(xué)習是對前面所學(xué)課程知識的復(fù)習，缺乏機電一體化技術(shù)綜合運用的能力。信息化遠程教育采用遠程實時多點雙向交互式多媒體仿真系統(tǒng)，實現(xiàn)跨越時間和空間的信息傳遞過程，有效地結(jié)合各種教育資源的優(yōu)勢，讓平臺教學(xué)服務(wù)，更生動、更大質(zhì)量的傳遞教師所要講授的內(nèi)容。因此，特別適合于在機電一體化教學(xué)中的應(yīng)用。例如，在進行自動化流水線的教學(xué)中，可結(jié)合信息化遠程教育中的共享課件資源展示企業(yè)自動化流水線生產(chǎn)的全過程，從自動上料、傳輸、加工、檢測和入庫等各環(huán)節(jié)了解機電一體化運用環(huán)境、機電一體化的分類、工作狀態(tài)和系統(tǒng)組成，從情景上讓學(xué)生認知機電一體化技術(shù)的學(xué)習領(lǐng)域，使學(xué)習過程具體化，克服傳統(tǒng)教學(xué)中抽象化的描述，促進學(xué)生對機電一體化專業(yè)的學(xué)習熱情。

1.2 構(gòu)建新的教學(xué)模式 “機電一體化技術(shù)”知識面寬泛，在內(nèi)容的選取上應(yīng)緊緊圍繞工作任務(wù)完成的需要展開，以技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)為核心，體現(xiàn)“做中學(xué)，學(xué)中做”的教學(xué)理念，將所有知識貫穿于子任務(wù)中。以工作任務(wù)為中心，以網(wǎng)絡(luò)模擬仿真與實際操作為載體，讓理論知識穿針引線，幫助學(xué)生掌握知識、技能、方法。融“教、學(xué)、做”于一體，提高學(xué)生的實踐能力和動手能力，與社會接軌成為實用的職業(yè)技術(shù)人才。例如，在工業(yè)機器人子任務(wù)中，先從資源庫中調(diào)取工業(yè)機器人在自動化流水線上的工作過程，從不同的行業(yè)了解機器人的種類；從機械手的運動軌跡分析機械手的自由度，熟悉機械手的結(jié)構(gòu)；了解機械手的機械傳動和電氣驅(qū)動；傳感器的類型及人機交互系統(tǒng)等，在此基礎(chǔ)上用三維動態(tài)圖像展示機器人的整個組裝環(huán)節(jié)，這個時候教師使用一個稱為“黑板”（Blackboard）的網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)工具平臺提出子任務(wù)，分析說明任務(wù)中的技能要求目標，讓學(xué)生在遠程資源平臺上找資料，小組間用BBS互相討論，并且及時與教師在線交流，探討方案，做出工作計劃，教師審核通過。具體設(shè)施時學(xué)生用信息化遠程平臺上共享的仿真系統(tǒng)，通過仿真模擬再現(xiàn)完成整個任務(wù)的全過程，教師還可以通過仿真系統(tǒng)中的故障設(shè)置排除模塊對學(xué)生進行考核，然后提交電子檔的實驗報告，自測，評估。實踐證明這種教學(xué)模式激發(fā)了學(xué)生動手組裝機器人的欲望，提高了到手能力。

2 拓展視野體會樂趣

機電一體化技術(shù)傳統(tǒng)教學(xué)模式中為了加深學(xué)生對專業(yè)知識的理解，常在結(jié)束課之前布置作業(yè)，或者老師在最后做小結(jié)。而遠程教育資源可以利用“聲像并茂”的模擬仿真視頻更能使學(xué)生加深對機電一體化技術(shù)課程的理解。如在機器人課題完成之后，讓學(xué)生實時在線觀看校企合作共同構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻，現(xiàn)場再現(xiàn)師兄師姐們進入企業(yè)的工作情況，便于學(xué)生理解自己所完成的課題在實際運用工作中的重要性，也加深了對課題中出現(xiàn)問題的掌握和理解。同時，在這個網(wǎng)絡(luò)平臺上，開放教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、講義教案、習題、多媒體課件和圖片視頻等課程資料，學(xué)生可以隨時上網(wǎng)查閱和下載。積極開展課程試題庫和項目庫建設(shè)，不斷豐富和完善課程習題、試題、項目文檔、項目圖片和最新發(fā)展動態(tài)等學(xué)習素材，通過多種模式使學(xué)生深入了解課程具體內(nèi)容，并通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)師生互動，在BBS論壇上與同學(xué)老師共同探討，用模擬仿真系統(tǒng)軟件驗證設(shè)想，提交電子版作業(yè)，老師對學(xué)生提交的作業(yè)進行檢查和答疑，提高了效率和針對性。網(wǎng)絡(luò)資源的豐富資料使學(xué)生可以充分利用課余時間自主學(xué)習，提高學(xué)生的自學(xué)能力，同時使學(xué)生了解機電一體化的最新發(fā)展情況，擴大學(xué)生的知識面，使學(xué)生真正吸收課程內(nèi)容，掌握機電一體化領(lǐng)域知識和技能。

3 結(jié)束語

建設(shè)好信息化遠程教學(xué)，且與傳統(tǒng)知識講授有機結(jié)合并融為一體，能有效地節(jié)約教學(xué)資源，提高教師的工作效率，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習自主性和創(chuàng)新精神，提高學(xué)習效率和效果，實現(xiàn)工學(xué)一體化的培養(yǎng)目標。

參考文獻：

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篇5

一、我國當前機電一體化類課程教學(xué)現(xiàn)狀及其原因分析

結(jié)合我國目前職業(yè)教育的現(xiàn)狀，造成當前機電一體化類課程理論講不透、實驗做不好、學(xué)得不扎實的原因主要有以下幾個方面：

1、師生思想上都不夠重視

從目前的職業(yè)院校的教學(xué)現(xiàn)狀來看，重視理論教學(xué)輕視實踐教學(xué)一直是我國職業(yè)院校理工科教學(xué)的傳統(tǒng)方法，在這樣的教學(xué)模式下，尤其是像機電一體化這樣的課程，理論課本來就比較晦澀難懂，加之實踐實訓(xùn)比較少，學(xué)生學(xué)到最后完全沒有系統(tǒng)的概念和知識體系，對于機電一體化的理解只是停留在表面層次，因此必須要逐步加強實踐實訓(xùn)。從體制上來說，師生自身對該課程的重視程度不夠也是十分重要的原因，教師認為對于機電一體化課程教學(xué)任務(wù)重，往往疲于應(yīng)付授課；而學(xué)生對于機電一體化課程知識的理解比較吃力，往往興趣不大，加之實踐實驗時間較少，最后將實踐實訓(xùn)流于形式，因此，師生在思想上不夠重視是目前職業(yè)院校機電一體化課程教學(xué)的一個基本現(xiàn)狀。

2、機電專業(yè)實踐教學(xué)課程的設(shè)計不合理

機電類專業(yè)實踐教學(xué)的課程內(nèi)容包括很多技術(shù)內(nèi)容，目前，絕大多數(shù)職業(yè)院校的機電專業(yè)課程體系受傳統(tǒng)教育思想的影響，課程的內(nèi)容過多過深奧，理論課時數(shù)太大，實踐技能教學(xué)課時不足，而且內(nèi)容陳舊。還有些學(xué)校脫離實際情況過高地制定了課程標準，導(dǎo)致教學(xué)與實踐相背離?，F(xiàn)在學(xué)校里學(xué)習的知識和社會上用到的知識相差很遠，很多學(xué)生學(xué)習了很多知識，可到了社會上去無從下手。相關(guān)機電行業(yè)和企業(yè)很少參與機電類專業(yè)實踐課程的制定，這也是導(dǎo)致職業(yè)院校機電專業(yè)的實踐課程體系設(shè)置不合理的原因。

3、實踐教學(xué)條件不完善

由于機電一體化類課程所開設(shè)的實驗，往往實驗設(shè)備體積比較龐大，集成度較高，價格昂貴，因此很多院校對于機電一體化課程實驗所配置的實驗設(shè)備都是很簡單的，目前很多職業(yè)院校也在進行教學(xué)改革，增大實驗實踐課程量，但是相應(yīng)的實踐教學(xué)課程內(nèi)容仍然或多或少的存留著傳統(tǒng)教學(xué)模式的影子。

二、機電一體化類課程的教學(xué)改革策略探討

1、充實機電一體化類課程的專業(yè)實踐教學(xué)內(nèi)容和完善教學(xué)手段

在對機電一體化課程專業(yè)實踐課程進行教學(xué)改革的時候，我們提倡應(yīng)當根據(jù)各個院校各個專業(yè)自身的專業(yè)特色進行相應(yīng)的教學(xué)改革，添加符合專業(yè)特色的實踐教學(xué)內(nèi)容，不斷完善實踐教學(xué)條件和教學(xué)手段，盡量弱化傳統(tǒng)實踐模式中的演示性的或驗證性實驗，加大動手實踐實驗及綜合性實驗內(nèi)容，并和理論課程對應(yīng)起來，使得學(xué)生在掌握理論知識的基礎(chǔ)上進行相關(guān)實踐實驗，這樣更容易掌握機電專業(yè)知識和技能。

2、重視機電一體化類課程的專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的考核

任何課程都需設(shè)置考核環(huán)節(jié)，同樣的，機電一體化課程實踐教學(xué)也需要考核，考核環(huán)節(jié)也是學(xué)生最為敏感的環(huán)節(jié)之一。傳統(tǒng)的機電專業(yè)實踐課程考核的方式是出勤考查、實驗報考考查以及最后實驗考查成績相結(jié)合的方式，這種考查考核方式不能夠考查出學(xué)生的完全實踐能力，只能夠從實驗報告的完成情況給學(xué)生考核打分，因此傳統(tǒng)的考核方式并不合理，就需要對傳統(tǒng)的考核方式進行改革。

結(jié)合機電一體化課程實踐教學(xué)的特點，對于機電一體化實踐課程的考核不應(yīng)該有一個統(tǒng)一的模式和標準，而是應(yīng)該結(jié)合實踐教學(xué)的方式和手段靈活的設(shè)定考核方式，采取定量結(jié)合定性的方法進行實踐教學(xué)考核。簡單的演示性或者驗證性實驗，應(yīng)當減小考核的比重，而對于綜合實驗及動手考查較為全面的實驗，考核比重就應(yīng)當加大；另一方面，還可以靈活的采取口試筆試、現(xiàn)場提問、課程設(shè)計、綜合課程實驗等多種形式進行考核，重點不是考查學(xué)生的知識理解程度，而是應(yīng)當重點考核學(xué)生對于實踐技能的掌握和應(yīng)用能力。

3、加大機電專業(yè)校內(nèi)外實習實訓(xùn)基地建設(shè)的力度

對于機電一體化這樣的實踐要求較高的課程，實踐實訓(xùn)基地的建設(shè)就顯得十分有必要了。實踐實訓(xùn)基地的建設(shè)力度直接關(guān)系到機電一體化課程實踐教學(xué)的效果與成果，而學(xué)生實踐能力的掌握也取決于實踐實訓(xùn)基地的建設(shè)，以及實踐實訓(xùn)基地實踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置和安排。各院校要想真正提高機電一體化專業(yè)實踐課程教學(xué)的效果，就必須加大對實踐實訓(xùn)基地的建設(shè)力度。另一方面，機電專業(yè)校內(nèi)外實習實踐項目的開設(shè)依賴于實習實訓(xùn)基地，而目前多數(shù)機電專業(yè)課程依賴于金工實習的相關(guān)設(shè)備，因此對于機電一體化類課程的專業(yè)實習實踐，必須要加強具有機電一體化特色的專業(yè)實習實踐基地及其相關(guān)設(shè)備的投資建設(shè)力度，為機電一體化類課程及其專業(yè)的學(xué)生提供足夠豐富的實習實踐動手機會，以真正提高機電一體化類課程的專業(yè)實習實踐能力水平。

篇6

關(guān)鍵詞：高速公路工程，機電一體化，施工機械，模塊化作業(yè)

中圖分類號： TH-39 TH-39文獻標識碼： A 文章編號：

1 公路工程機電一體化

機電一體化從字面上理解就是電氣和機械統(tǒng)一在一個系統(tǒng)上的新型的工業(yè)生產(chǎn)模式。隨著計算機控制技術(shù)和電氣控制技術(shù)的結(jié)合，機電一體化已經(jīng)從傳統(tǒng)即“機械自動化”模式中走出，進入了智能化、電子自動化的時代。這種機電一體化是建立在智能化控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上的工業(yè)生產(chǎn)流速的改進，將原有的人工化的加工過程交給了“無人”生產(chǎn)線，并利用計算機的強大計算能力，以網(wǎng)絡(luò)信息傳遞和集成化的電子終端實現(xiàn)了動態(tài)化的控制，以此形成了一種新型的機電一體化的系統(tǒng)，即自動化的生產(chǎn)線。

高速公路的建設(shè)是一項復(fù)雜工程，而高速公路的最突出特點就是作業(yè)的強度大、環(huán)境影響大、人為因素對質(zhì)量影響大等。而機電一體化的發(fā)展使得流程化的作業(yè)技術(shù)推廣到了工程機械上，利用機電一體化的技術(shù)移植，將多種作業(yè)功能不同設(shè)備組合在一起，從而構(gòu)建公路施工的移動的“流水線”，這也是機電一體化在工程施工方面的重要貢獻。

2 高速公路中的機電一體化

高速公路工程中的機電一體化實現(xiàn)的主要方式就是利用工程機械制造和電子控制系統(tǒng)相融合的思路，打造可在施工中自行作業(yè)、自行檢測的智能化施工機械。從某個方面看，高速公路的機電一體化更像是對工程機械的自動化改造，并將某個施工工藝結(jié)合在一起，使之利用一組工程機械完成某些施工工藝。因此，高速公路的機電一體化技術(shù)的應(yīng)用就是將工程機械的控制由原來的人工操作改為自動化控制，如給料、高度調(diào)整、鋪設(shè)質(zhì)量檢測等都由計算機控制的終端設(shè)備進行自動化智能控制，這也是機電一體化對公路施工的最大貢獻。同時隨著控制模塊、微處理器技術(shù)的提高，尤其是一些工程機械的控制方式的電子化智能化轉(zhuǎn)變，推動了機電一體化在工程作業(yè)機械中的結(jié)合，使之成為適應(yīng)公路施工的自動化，智能化機械，以此實現(xiàn)了施工的機電一體化。下面就施工機械機電一體化的應(yīng)用作簡要介紹：

1)電子控制系統(tǒng)實現(xiàn)機械自檢。機電一體化的一個突出優(yōu)勢就是可以實現(xiàn)機械設(shè)備的自我檢測，這就給工程機械的運行帶來動態(tài)化的監(jiān)控模式，并以此實現(xiàn)對工程機械的合理操作，提前發(fā)現(xiàn)問題并予以解決。突出的功能就是在設(shè)備運行中對設(shè)備的發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電子系統(tǒng)等進行全面的動態(tài)化監(jiān)控，這里要的是電子技術(shù)中數(shù)據(jù)傳感的原理，這也是機電一體化在工程機械中應(yīng)用的最佳實例。這個監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控和信息處理、報警系統(tǒng)組成，一旦工程機械在作業(yè)中發(fā)生機械性工作或者工作異常就會向控制人員發(fā)出警報，并指明故障位置，幫助檢修人員進行核實和調(diào)整，避免更大的事故出現(xiàn)而影響施工作業(yè)。

2)機電一體化的應(yīng)用提高了作業(yè)的精度。隨著高速公路的等級不斷提高，對質(zhì)量的要求也不斷提高，因此一些施工工藝在人為的操作下很難滿足設(shè)計的高標準，而利用儀器反復(fù)檢測也相當?shù)暮馁M人力和物力，因此需要一種技術(shù)提高作業(yè)的精度，還可以隨時檢測問題。這時機電一體化就成功的解決了這樣的問題，首先，機電一體技術(shù)可以設(shè)定機械的作業(yè)模式，而且這種模式一旦確定，在各自機械的配合下，就會形成一個固定的作業(yè)順序和標準，而且不會輕易的發(fā)生變化，這樣保證了公路施工的精確性。

另外，在施工中利用傳感器與電子控制技術(shù)的結(jié)合，可以在施工的同時對施工的成果進行及時的檢測，這樣既可以確保施工成果的質(zhì)量，而且一旦出現(xiàn)問題也可以就地解決，而無需等待后期檢測的結(jié)果出來后再進行補救，提高了施工的效率。

3)機電一體化可以降低工程施工的能源消耗。傳統(tǒng)的工程機械在使用中往往是通過人的操作來調(diào)整工作的輸出功率，而這種調(diào)整是粗獷性的調(diào)整，就簡單的換擋或者轉(zhuǎn)速變化，可以選擇的變換工況很少，這樣就制約了對能源消耗的控制。在這樣的基礎(chǔ)上，一些機械生產(chǎn)廠商利用電子控制技術(shù)有效的提高了挖掘機的工作效率，使其工作中的燃油使用效率提高了一倍還多，所以機電一體化對降低能源消耗和提高工作效率是行之有效的。

4)機電一體化可實現(xiàn)施工的自動化。機電一體化在工程中的應(yīng)用不僅僅局限在對某種機械的改造和工藝精度的提高上，而是向著某一施工工藝的自動化作業(yè)方向發(fā)展。即利用一臺機械的電子化控制來實現(xiàn)對一組機械的電子化控制，并使得這一組機械有機的結(jié)合起來，來完成某些施工作業(yè)，類似鐵路自動化鋪裝設(shè)備的組合型機械設(shè)備也逐步出現(xiàn)在公路施工中，這就使機電一體化給公路工程帶來更多的幫助。

3 機電一體化技術(shù)在公路施工中的應(yīng)用前景

1)系統(tǒng)的智能化程度將提高。所謂智能化就是機械可以在不同的情況下利用預(yù)先設(shè)計好的工況分析系統(tǒng)對當前的工況進行評估，并作出簡單的運行模式的變化，這就是智能化的基本需求。而隨著模擬智能、模糊數(shù)學(xué)、計算機技術(shù)、傳感技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展和結(jié)合，將推動機電一體化向智能化邁進，最終是對機械設(shè)備的智能化改造，并使之在施工中利用簡單的運行動作調(diào)整適應(yīng)復(fù)雜工況作業(yè)。

2)模塊化作業(yè)。機電一體化在工程中的應(yīng)用前景廣闊還包括了其控制和操作模式的簡化，即智能模塊化控制的實現(xiàn)。這種模塊化的操作和實施就是利用某些固定的程序化模塊與特定機械設(shè)備組合相配合，以此進行特定工況下的作業(yè)，如：鋪設(shè)瀝青的工序采用聯(lián)合瀝青攤鋪設(shè)備，在模塊化控制的情況下，可根據(jù)不同的工程需求對攤鋪設(shè)備進行模式設(shè)定，即在某個工段采用固定的速度、作業(yè)形式等。這樣在該路段就可進行無干擾的作業(yè)，同時在自動檢測系統(tǒng)的輔助下，可以將施工過程完全交給機械來完成。

3)對環(huán)保的貢獻將不可估量。前面提到了利用機電一體化可以降低工程機械的能耗，在未來的機電一體發(fā)展中將進一步提高其對節(jié)能環(huán)保的貢獻。機械的高度智能化將帶來機械的多功能化，即利用較少數(shù)量的智能化施工機械就可以完成大量的工程量，這無疑是對資源的最大節(jié)約。同時高效的機械作業(yè)也減少了對環(huán)境的破壞，如減少機械存放的場地、減少人員生活對環(huán)境的影響等。

4 結(jié)語

本文對機電一體化以及其應(yīng)用前景和機電一體化技術(shù)在公路工程方面的應(yīng)用加以分析,簡要的介紹了高速公路工程機電一體化的運用。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：抗干擾 機電一體化 機電接口

中圖分類號： TH-39文獻標識碼：A 文章編號：

隨著時代的發(fā)展，科技的進步，各種機械設(shè)備也逐漸進入一個相互融合以完成有著更大難度的任務(wù)的歷史時期。在這樣的背景下，機電一體化逐漸的被人們所掌握，并應(yīng)用在了我們的日常生活中。但是機電一體化畢竟是人工做成的一種使人們的生活更舒適的工具，這就決定了其本身就帶有一定的弊端。我們在進一步探索機電一體化的過程中，必須努力去了解這些弊端之所在，然后再去克服這些弊端，使其能夠更好地為我們的日常生活服務(wù)。

一、機電接口技術(shù)的內(nèi)涵及其系統(tǒng)組成

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展機電一體化已經(jīng)成為一個必然，從而使得多個學(xué)科之間開始了不斷的融合與滲透，形成了一個新的研究方向。一般講來，機電一體化就是集合機械、計算機、監(jiān)測傳感、網(wǎng)絡(luò)通訊、自動控制、系統(tǒng)整合等技術(shù)的一門學(xué)科，在對機電一體化進行研究設(shè)計的時候，就是對各個學(xué)科的特征，以及對這些特征參量之間的物理聯(lián)系的研究。正確的處理好各學(xué)科參量之間的關(guān)系、要求以及耦合條件，并通過研究這些學(xué)科之間的耦合關(guān)系和內(nèi)在聯(lián)系，從而去分析和解決機電一體化產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計中出現(xiàn)的一些具體的問題。

在研究機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計中，我們往往將這一系統(tǒng)歸結(jié)為一個統(tǒng)一的整體，在這個整體的基礎(chǔ)上對其進行研究整合，綜合的考慮各種因素，最終做出最優(yōu)的方案，達到最完美的效果。這也是機電一體化產(chǎn)品系統(tǒng)研發(fā)的一個重要的目的。

由于機電一體化系統(tǒng)的重要性，國外的專家學(xué)者在對其進行研究的時候主要提出了這樣的幾個觀點：五塊論、三環(huán)論、兩個系統(tǒng)以及三個子系統(tǒng)等四個觀點。綜合考慮這幾個觀點之間的不同，我們可以得出這樣的結(jié)論：由于機電一體化系統(tǒng)具有多樣性、復(fù)雜性、模糊性的特點，這就造成了機電一體化系統(tǒng)在設(shè)計上的難度。所以我們對于機電一體化系統(tǒng)的認識還需要不斷的加深，徹底的掌握組成技術(shù)之間的有效關(guān)聯(lián)方式，實現(xiàn)各組成技術(shù)之間的最優(yōu)連接。

在一般的機電一體化系統(tǒng)中主要是由五部分子系統(tǒng)所組成的，這五個子系統(tǒng)分別是：控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)。在機電一體化系統(tǒng)中，這五個部分是相互關(guān)聯(lián)的，他們通過一定的接口進行相互的連接，在彼此的配合下完成相應(yīng)的任務(wù)，而他們之間的配合就是通過相應(yīng)的接口將其連接在一起而實現(xiàn)的。這些接口將原本相互獨立的子系統(tǒng)聯(lián)系在一起，在這其中這些接口所起到的并不只是連接作用，還包括溝通各個子系統(tǒng)的優(yōu)勢和功能使之能夠充分的發(fā)揮出來，同時規(guī)避各子系統(tǒng)的弊病，充分發(fā)揮出原子系統(tǒng)在其本身根本就不可能發(fā)揮出來的新的獨特的功能。

而機電接口技術(shù)是一門新興的技術(shù)，它研究的是各機電單元之間相互連接的接口問題。研究這一門技術(shù)就是為了實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)各組成單元之間能夠進行更為有效的連接，實現(xiàn)各組成單元之間的最優(yōu)設(shè)計。

二、機電接口的功能及其分類

在機電一體化系統(tǒng)中，就是為了實現(xiàn)各組成單元之間的有效連接，使之成為一個擁有新的特性的有機整體。在機電接口中，包括硬件和軟件兩部分，硬件接口主要是指人與機電之間或者各子系統(tǒng)之間的連接，是信息進行轉(zhuǎn)化、傳遞、分析的物理連接；軟件接口主要是指提供給個子系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換、調(diào)整的方法和過程，使各個子系統(tǒng)徹底的融合為一個有機的整體，從而使其在新的任務(wù)群中展現(xiàn)出新的功能。

從簡單的人機關(guān)系到機電一體化這是一個科技發(fā)展映射在日常生活中的關(guān)于社會發(fā)展的縮略圖。不管多么高深的理論在對其進行支撐，它的最終目的還是在于方便人們的生活，為人們提供給更為簡潔的生活方式。

在機電一體化中，其機電接口主要分為四大類：人—機接口、機—電接口、智能接口以及動力接口。在這四類接口中，他們的功能是相互獨立，但是在一定程度上他們又是緊密的結(jié)合在一起的，正是通過這四類接口之間的相互協(xié)調(diào)運作，才能保證各個子系統(tǒng)的功能得到最大的發(fā)揮，這樣在這個新的有機整體中才有可能表現(xiàn)出新的之前并沒有表現(xiàn)出來的功能。

三、機電接口中的抗干擾措施

在機電一體化的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，會產(chǎn)生大量的電磁信號。這些電磁信號一般是來自于電網(wǎng)、強電設(shè)備、高壓設(shè)備以及開關(guān)的電磁輻射。當這些電磁信號碰撞在一起的時候，就會在系統(tǒng)之中產(chǎn)生電磁感應(yīng)，這樣一來就會擾亂機電系統(tǒng)的正常運行，從輕的方面來說，就是擾亂系統(tǒng)的精確度，而從重的方面來說，則會造成機毀人亡的慘劇。

面對這樣的問題我們就不得不采取一定的措施來防止在機電一體化系統(tǒng)中由于電磁信號的擾動，影響整個系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。其實不管是在機電一體化系統(tǒng)中，還是在其他的系統(tǒng)里，最好的抗干擾方式就是治理干擾源，從源頭上徹底的切斷干擾信號，從而保證系統(tǒng)的正常、安全運行。但是這只是理想化的狀態(tài)，俗話講“理想很豐滿，現(xiàn)實很骨感”，當在機電接口抗干擾措施中我們無法實現(xiàn)從源頭是對其進行控制時，我們只能想一些其他的補救措施，使我們的損失盡可能的降到最低。

一般我們經(jīng)常用到的控制干擾的措施包括：隔離、屏蔽、接地、濾波以及軟件的處理等。其實從字面上我們就完全可以理解這些抗干擾方法以及這些方法的具體操作方法，但是我們也必須注意其中的一些細小的環(huán)節(jié)。

在圖中所顯示的就是屏蔽原理在同軸電纜中的應(yīng)用。一般說來，屏蔽就是將干擾源或者干擾對象用導(dǎo)電或者導(dǎo)磁的材料包圍起來，阻斷其與外界的交流的通道，從而阻斷電磁能量的傳輸。如圖所示，在電纜線的最中軸是芯線，在其外層由一層絕緣體包裹著，在絕緣體的外面又有一層導(dǎo)電的導(dǎo)體。這樣在絕緣體的作用下，就會防止內(nèi)層芯線和外層導(dǎo)體之間的電磁交流，從而防止信號的干擾。在最外層又有一層厚厚的絕緣外皮包裹著，這樣一來就徹底的將電纜線和外界分離開來，保證了電纜線傳輸信號的純潔性。

所謂的隔離就是通過一定的措施將干擾源和執(zhí)行系統(tǒng)隔離開來，在保證有用的信號正常傳輸?shù)那疤嵯?，徹底的阻斷無用的信號，從而達到控制干擾的目的。在隔離控制干擾中，又有一些不同的辦法以達到隔離的目的，比如轉(zhuǎn)換接口的隔離、變壓器隔離、光電隔離以及繼電器式隔離。不管怎樣的隔離方法，他們的工作原理都是一樣的，其目的也僅僅是為了阻斷干擾源，從而保證機電系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。

濾波就是在執(zhí)行系統(tǒng)的周圍安裝一個特定的裝置，該裝置能夠散射一些對執(zhí)行系統(tǒng)無礙的電磁波，而這些電磁波恰恰能夠很好的將干擾信號進行過濾，完全的吸收有用的電磁信號，而將無用的對執(zhí)行系統(tǒng)阻有干擾的電磁信號徹底的阻斷在執(zhí)行系統(tǒng)之外。

軟件處理就是在機電一體化系統(tǒng)完成以后，為了特定的目的設(shè)計的一些應(yīng)用軟件，以幫助機電系統(tǒng)更好的發(fā)揮其功能作用。用軟件來處理電磁信號的干擾，就是指一些與機電接口相關(guān)聯(lián)的一些軟件技巧。軟件抗干擾是對其他幾類抗干擾方式的補充，在其他幾類方式的基礎(chǔ)上再進一步的進行抗干擾，以求達到萬無一失。

結(jié)語：

在機電一體化系統(tǒng)中，各種干擾因素會影響著整個系統(tǒng)體系的正常運轉(zhuǎn)，而會產(chǎn)生一些不必要的麻煩。為了將這些麻煩規(guī)避在襁褓之中，我們采取一些有效的措施對其進行合理的控制，保證我們的系統(tǒng)能夠正常的運轉(zhuǎn)。

參考文獻：

[1]王曉麗，周天源．機電接口中的抗干擾技術(shù)[J]．機電技術(shù)，2010（5）

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關(guān)鍵詞：機電一體化；高速公路建設(shè)；應(yīng)用；前景

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：

機電一體化是將電氣控制技術(shù)和計算機控制技術(shù)有機的結(jié)合形成的，是人類發(fā)展史的一大進步，在當前信息化技術(shù)高速發(fā)展的時期，其應(yīng)用前景將更加的廣闊，將機電一體化技術(shù)應(yīng)用于高速公路建設(shè)，對于推動我國的交通運輸業(yè)的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。

一、高速公路中的機電一體化在現(xiàn)階段，機電一體化逐漸擺脫了傳統(tǒng)的“機電自動化”的模式，并逐漸向智能化以及電子自動化的方向迅速發(fā)展。在高速公路建設(shè)中，機電一體化的作用與地位逐漸顯現(xiàn)出來，若想對其進行有效的實現(xiàn)，就必須將相應(yīng)的工程機械制造以及電子控制系統(tǒng)有效的結(jié)合在一起。只有這樣，才有可能促使其施工的機械能能夠自行完成作業(yè)以及自行進行檢測，并且在這一過程之中實現(xiàn)智能化。簡單的說，高速公路的機電一體化其實就是進行相關(guān)工程機械的改造，使其具有自動化功能。并且實現(xiàn)對于施工工藝的結(jié)合，使得多種的施工工藝可以通過一組機械來完成。目前狀況下，隨著其控制模塊以及微處理器技術(shù)的不斷完善與提高，相關(guān)的工程作業(yè)機械對于工程施工的自動化以及智能化的適應(yīng)能力也越強，這在很大程度上促進了機電一體化的實現(xiàn)。

1、電子控制系統(tǒng)實現(xiàn)機械自檢。對于機電一體化來說，它可以有效的進行對于機械設(shè)備的自我檢測，這也成為了它一個十分突出的優(yōu)勢。因為它在一定程度上為相關(guān)的工程機械的運行提供了一個動態(tài)化的監(jiān)控模式，并且基于此能夠更為合理的對工程機械進行操作。除此之外，對于工程之中可能會出現(xiàn)的問題以及事故能夠提前預(yù)知并采取合理有效的措施予以解決。電子控制系統(tǒng)有一個十分突出的功能，那就是當設(shè)備運行時，可以對其各個部分進行有效的動態(tài)監(jiān)控，這些部分主要包括發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)以及相應(yīng)的電子系統(tǒng)。這一監(jiān)控系統(tǒng)主要存在兩個組成部分，分別是監(jiān)控和信息處理系統(tǒng)以及相應(yīng)的報警系統(tǒng)。

2、機電一體化的應(yīng)用提高了作業(yè)的精度。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)水平的進步，高速公路的等級也隨之上升，這就給高速公路的質(zhì)量提出了更高的要求。所以對于施工工藝的實施如果還只是停留在人為操作之上是不能適應(yīng)其發(fā)展的。因此，實現(xiàn)對于作業(yè)精度以及檢測及時性的提高勢在必行。而機電一體化可以進行對于這些問題的有效解決，適應(yīng)了發(fā)展的需要。首先，機電一體技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對于作業(yè)模式的設(shè)定，使之形成一定的作業(yè)順序以及作業(yè)標準，并具有一定的固定性。這樣一來，就可以對高速公路機電工程施工的精確程度進行一定程度的保證。不僅如此，因為相關(guān)的機械自動作業(yè)能夠同參數(shù)的調(diào)整來實現(xiàn)對于施工精度的提高，而對于精度的設(shè)定過程是開放的，這樣一來，就能夠進行高精度持續(xù)作業(yè)的實現(xiàn)。

3、機電一體化可以降低機電工程施工的能源消耗。傳統(tǒng)的施工操作中，進行對于工作輸出功率的調(diào)整都是人為的。但是這種調(diào)整往往過于僵化，且精確程度不高。它僅僅是做出簡單的換擋以及變換轉(zhuǎn)速的操作，這為進行對于能源消耗的控制制造了很大的麻煩，受到的制約較多。面對這種情況，一些廠商采取的措施是：引入相應(yīng)的電子控制技術(shù)，并基于此實現(xiàn)對于挖掘機工作效率的有效降低，這樣一來，在工作中就在很大程度上提高了燃油使用的效率。因此，機電一體化能夠在很大程度上實現(xiàn)對于能源消耗的降低以及工作效率的提高，且效果明顯。

二、機電一體化技術(shù)在高速公路機電工程施工中的應(yīng)用前景

1、系統(tǒng)的智能化程度將會在未來的發(fā)展過程之中有著明顯的提高。之所以要提高機電一體化的程度，就是為了實現(xiàn)智能化的控制。也就是在一定程度上進行電子技術(shù)以及機械控制技術(shù)的利用，并基于此實現(xiàn)機械的智能化。

2、模塊化作業(yè)。目前，機電一體化正朝著控制自動化、操作模式簡單化的方向發(fā)展，也就是實現(xiàn)相應(yīng)的智能模塊化控制。這種模塊化的操作以及實施主要是對于某些固定的程序化模塊進行有效的利用，并將之與特定機械設(shè)備組合進行一定程度的配合，以此來進行特定工況下的作業(yè)。

3、機電一體化技術(shù)在高速公路施工中的應(yīng)用將會為環(huán)保做出巨大的貢獻。前文中，我們已經(jīng)說明進行機電一體化的運用可以在很大程度上實現(xiàn)工程機械的能耗的降低。由此可見，隨著機電一體化的不斷應(yīng)用于推廣，它將對環(huán)保事業(yè)做出巨大的貢獻。隨著機械智能化程度越來越高，它可以利用較少數(shù)量的智能化施工機械實現(xiàn)對于較大工程量的完成，這樣一來，就在一定程度上節(jié)約了相關(guān)的資源。

4、建立高速公路綜合信息平臺?，F(xiàn)有機電系統(tǒng)雖已具備各種信息采集的能力，所采集的信息的利用率卻很低。建立一個綜合信息平臺，將各類機電信息流通過綜合信息平臺的整合以分級授權(quán)的使用方式傳送到各級管理者PC終端設(shè)備以便做出決策，能為高速公路的高效運營夯實基礎(chǔ)，并給出行者提供方便。

5、建立、健全高速公路交通管理信息化和智能化的標準和規(guī)范。機電系統(tǒng)采用國際通用標準或國家與行業(yè)標準，使各子系統(tǒng)的操作平臺、通訊接口與協(xié)議標準化，可實現(xiàn)互聯(lián)互通并支持二次開發(fā)或功能調(diào)整，同時實現(xiàn)信息快速交換和高度共享，為全省甚至全國聯(lián)網(wǎng)作基礎(chǔ)。

三、加強高速公路機電一體化系統(tǒng)維護管理措施

1、從源頭確保機電系統(tǒng)品質(zhì)，為維護管理奠定良好的基礎(chǔ)。 從源頭確保高速公路機電系統(tǒng)工程品質(zhì)，必須從工程建設(shè)招投標階段起就要規(guī)范管理，挑選最優(yōu)的承包單位，細化合同管理，為工程的建設(shè)營造最佳的條件。監(jiān)理工作是工程的生命線，為確保高速公路機電系統(tǒng)工程建成后能發(fā)揮最大的投資效果，滿足營運的需要，必須嚴格執(zhí)行監(jiān)理制度，對工程建設(shè)進行全過程的監(jiān)控，為以后的維護管理打下良好的基礎(chǔ)。

2、遵守行業(yè)法規(guī)，建立完善制度和操作規(guī)程，切實嚴格執(zhí)行。 高速公路機電系統(tǒng)的維護管理工作與電力、通信、消防、環(huán)保、水利、環(huán)衛(wèi)、防雷等行業(yè)都有密切關(guān)系，必須注重相關(guān)的行業(yè)法規(guī)。建立完善的高速公路機電系統(tǒng)維護管理制度對高速公路的運行安全和整體服務(wù)水平是極其必要的。具體來說，高速公路機電系統(tǒng)的管理制度和操作規(guī)程應(yīng)涵蓋以下內(nèi)容：管理和養(yǎng)護人員的崗位職責；機電系統(tǒng)維護管理的值勤制度；機電設(shè)施的巡查制度；機電設(shè)備的故障搶修制度、機電設(shè)備的預(yù)防性養(yǎng)護制度；機電系統(tǒng)維護管理工作中的安全作業(yè)制度；機電設(shè)備的操作和養(yǎng)護規(guī)程等。遵守相關(guān)的行業(yè)法規(guī)，嚴格執(zhí)行規(guī)章制度，保證維護管理工作落到實處。

3、明確維護組織體系與職責范圍。 在高速公路機電系統(tǒng)的維護制度中應(yīng)明確維護的組織體系，提出相應(yīng)的職責范圍。其主要包括：執(zhí)行與機電系統(tǒng)維護工作有關(guān)的各項規(guī)章制度；定期組織檢查各系統(tǒng)的工作運行狀況，消除潛在隱患，保障系統(tǒng)正常運行； 對故障做出快速反應(yīng)，及時恢復(fù)保證系統(tǒng)正常運行等。如果在施工維護管理期間，施工單位需安排技術(shù)人員加強系統(tǒng)的看護檢查，對潛在的安全故障進行提前控制防范。

4、注重安全管理，有效提升維護管理。

安全管理是機電系統(tǒng)維護期間的重點工作，通過維護機電設(shè)備的安全運行才能有效的提高系統(tǒng)的可靠性。若機電設(shè)備出現(xiàn)問題，必會給系統(tǒng)、公路帶來相當大的破壞性。要考慮到高速公路的交通位置、與周邊城市的高速公路緊密性，對機電設(shè)備進行安全管理時采取了定期檢測、信號報警等方式，有效的控制了意外事件的發(fā)生。

四、結(jié)束語我們主要對機電一體化進行了簡要的介紹，然后對機電一體化的應(yīng)用前景和機電一體化技術(shù)在高速公路機電工程方面的應(yīng)用進行重點分析。希望我們的研究能夠使得人們對于高速公路機電工程機電一體化有更深層次的理解，同時，還為業(yè)內(nèi)人士提供了一定的參考。

參考文獻：

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【關(guān)鍵詞】CDIO 機電一體化 教學(xué)改革

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1006-9682（2012）12-0063-02

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。從2000年起，麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國研究，經(jīng)過四年的探索研究，創(chuàng)立了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的國際合作組織。國內(nèi)外的經(jīng)驗都表明CDIO的理念和方法是先進可行的，適合高校工科教育教學(xué)過程各個環(huán)節(jié)的改革。山東理工大學(xué)是一所以理工為主的多科性省屬重點大學(xué)，注重學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，選定國際上公認的CDIO工程教育模式。于2009年初成為教育部CDIO工程教育模式研究與實踐課題組試點工作組高校成員，是山東省唯一一所加入CDIO項目的高校。機械電子工程專業(yè)作為CDIO培養(yǎng)模式的試點專業(yè)，對09級、10級機械電子工程專業(yè)進行了改革。機電一體化課程作為機械電子工程專業(yè)的主干專業(yè)課，我們將CDIO工程教育理念運用到機電一體化課程的教學(xué)改革中，提高了學(xué)生的學(xué)習積極性，增強了學(xué)生自學(xué)和解決問題以及團隊合作和溝通能力。

一、機電一體化課程現(xiàn)狀分析

機電一體化是機械、電子、測控等多學(xué)科相互滲透、結(jié)合形成的一門綜合性應(yīng)用技術(shù)，已成為當今制造業(yè)技術(shù)發(fā)展的主流。與此同時，我國經(jīng)濟的快速發(fā)展對機電一體化人才的需求也不斷增加、要求日益提高?！皺C電一體化”是機械電子工程專業(yè)專業(yè)的一門主干專業(yè)課，在培養(yǎng)學(xué)生機電一體化系統(tǒng)設(shè)計能力和創(chuàng)新能力中，占有十分重要的地位。本課程的任務(wù)是使學(xué)生以系統(tǒng)的觀點理解和掌握機電一體化技術(shù)，包括機械、檢測、控制、計算機等方面的基本理論、基本知識和基本技能，學(xué)會典型機電一體化系統(tǒng)的分析和設(shè)計方法，具備進行機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的初步能力。近年來該課程的教學(xué)主要存在以下幾個方面的問題：

1.課程內(nèi)容陳舊

機電一體化技術(shù)是機械技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、自動控制技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、信息處理技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)等多種技術(shù)的融合。該課程的教學(xué)未能充分反映機電一體化技術(shù)的新思想、新技術(shù)、新概念，授課內(nèi)容比較陳舊，知識體系滯后。

2.理論與實踐環(huán)節(jié)脫節(jié)

該課程具有理論性與實踐性聯(lián)系密切、工程實用性強的特點，但課堂教學(xué)主要以講授理論知識為主，實驗內(nèi)容少且針對性不強，實驗設(shè)備較少，學(xué)生接觸實踐機會少，缺乏動手能力的培養(yǎng)，更不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

3.教學(xué)方法單一

該課程的傳統(tǒng)教學(xué)主要是以教師為中心的傳授，學(xué)生被動接受式教學(xué)模式，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和積極性。

4.考試模式單一

考試作為檢驗學(xué)生掌握科學(xué)知識、培養(yǎng)能力、獲取實際技能的一種手段，對實施素質(zhì)教育，培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實、創(chuàng)新和實踐能力強的應(yīng)用型人才，具有特別重要的作用。僅靠卷面成績的傳統(tǒng)考試模式不能全面客觀地反映學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。

針對機電一體化課程教學(xué)過程中存在的以上問題，原有的教學(xué)方法、教學(xué)實踐、考核方法等已不能適應(yīng)“寬口徑、重實踐、應(yīng)用型”的現(xiàn)代工程教育發(fā)展潮流。因此我們對該課程教學(xué)進行了改革。

二、基于CDIO的機電一體化課程教學(xué)改革：

1.CDIO工程教育介紹

CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習工程。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個層面達到預(yù)定目標。

CDIO 的教育理念不僅繼承和發(fā)展了歐美20多年來工程教育改革的理念，更重要的是系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實施以及檢驗測評的12條標準。瑞典國家高教署（Swedish National Agency for Higher Educa tion）2005年采用這12條標準對本國100個工程學(xué)位計劃進行評估，結(jié)果表明，新標準比原標準適應(yīng)面更寬，更利于提高質(zhì)量，尤為重要的是新標準為工程教育的系統(tǒng)化發(fā)展提供了基礎(chǔ)。迄今為止，已有幾十所世界著名大學(xué)加入了CDIO組織，其機械系和航空航天系全面采用CDIO工程教育理念和教學(xué)大綱，取得了良好效果，按CDIO模式培養(yǎng)的學(xué)生深受社會與企業(yè)歡迎。

2.機電一體化課程教學(xué)改革

CDIO教育理念與機械電子工程專業(yè)培養(yǎng)目標相一致，機電一體化課程在機械電子工程專業(yè)培養(yǎng)方案中占有重要地位，具有承前啟后的作用，融機械技術(shù)、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)等前續(xù)課程在本課程中的應(yīng)用，為后續(xù)畢業(yè)實習和畢業(yè)設(shè)計奠定理論知識和實踐能力，拓展機電一體化實踐技能，增強創(chuàng)新能力。CDIO教育理念對機電一體化課程課堂教學(xué)、實踐教學(xué)、考核方式等改革具有重要指導(dǎo)意義。具體實施過程如下：

（1）機電一體化課程課堂教學(xué)的改革。基于CDIO的培養(yǎng)理念，將機電一體化課程教學(xué)內(nèi)容進行整合優(yōu)化。教學(xué)內(nèi)容主要以典型機電產(chǎn)品為載體，重點講述精密機械技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、伺服傳動技術(shù)、自動控制技術(shù)等在機電產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用，結(jié)合我校自行研制開發(fā)的三向移動重載教學(xué)機器人為實例講解，教學(xué)內(nèi)容具有針對性。并通過全方位的實踐教學(xué)體系，將機器人協(xié)會、機械設(shè)計協(xié)會、班級的科技小組緊密結(jié)合起來，全天開放教學(xué)和科研實驗室，使學(xué)生學(xué)以致用，能夠自行設(shè)計簡單的機電產(chǎn)品。

改變傳統(tǒng)授課方式，課程教學(xué)充分利用各種教育資源，采取多種教學(xué)手段，如多媒體技術(shù)、仿真技術(shù)現(xiàn)場演示、課堂實物演示與實驗，從中穿插旨在培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力的機器人設(shè)計、調(diào)試等內(nèi)容。注意采用啟發(fā)式、討論式、課堂實驗式教學(xué)，多種方法手段并用，使學(xué)生在學(xué)習知識的同時，也學(xué)習分析問題，聯(lián)系問題，綜合運用多門課程知識，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維、立體思維、創(chuàng)新和解決問題的能力。

（2）機電一體化課程實踐教學(xué)的改革。課下組織學(xué)生參觀智能機器人實驗室，觀看智能移動機器人的各種演示和結(jié)構(gòu)。注重課堂理論知識與實際相結(jié)合，適時布置一些簡易機器人開發(fā)課題，讓學(xué)生進行總體方案設(shè)計、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計等，同時這些關(guān)鍵技術(shù)可以觸類旁通地用于其他相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計與制造。在每一屆學(xué)生中選擇設(shè)計較為出色的部分產(chǎn)品，進行實際加工制作，一方面是對學(xué)生的激勵，同時也可以作為以后學(xué)生的研究對象。由于最終的產(chǎn)品完全是學(xué)生自己設(shè)計，有利于學(xué)生掌握機電產(chǎn)品的構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate）整個過程，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習工程。

（3）考核方式的改革。改變傳統(tǒng)考核方式，對機電一體化課程的考核采用形成性考核方式：課程考核成績=理論考試成績（50%）+實操訓(xùn)練與考試（20%）+解決實際應(yīng)用課題情況（30%）。理論考試是按照考試大綱要求，閉卷考試，100分鐘。

實操訓(xùn)練與考試是在現(xiàn)有的機電一體化教學(xué)實驗設(shè)備上進行設(shè)備操作、編程、調(diào)試等，考查學(xué)生動手操作能力。

解決實際應(yīng)用課題情況主要是結(jié)合簡易機器人開發(fā)課題，要求學(xué)生利用所學(xué)知識給出解決方案，進行總體方案設(shè)計、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計等。考查學(xué)生分析問題、解決實際問題的能力。

該考核方法能夠客觀真實地評價出學(xué)生對該門課程的學(xué)習情況和知識掌握情況，全面地反映學(xué)生應(yīng)用該課程知識解決實際問題的能力?？朔藛渭兊睦碚摽荚嚪磻?yīng)學(xué)生成績的片面性，避免了出現(xiàn)高分低能情況，讓更多的學(xué)生發(fā)揮出個人的潛能。鼓勵有能力的同學(xué)參加機電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計大賽和機器人大賽等各種活動。

篇10

2.先進教學(xué)手段的應(yīng)用。（1）運用多媒體進行直觀教學(xué)。課程中的原理圖、梯形圖、程序及電路圖較多，利用Authorware、Powerpiont制作成多媒體課件，集文字、圖片、動畫和聲音于一體，不僅僅大大減少了老師課堂上畫圖的時間，而且學(xué)生興趣倍加，容易理解，提高了教學(xué)效率，增大了課堂教學(xué)的信息量。（2）聯(lián)系生活，啟發(fā)學(xué)生思維。課堂教學(xué)重在理論聯(lián)系實際，運用生活中的實例，既有助于學(xué)生對理論知識的掌握，又有益于提高學(xué)生的興趣和對實際問題的思考能力。如在講解三相異步電機的變頻調(diào)速時，結(jié)合變頻空調(diào)原理和特點，來分析變頻空調(diào)與普通空調(diào)之間的區(qū)別，從而闡述變頻調(diào)速的優(yōu)點，學(xué)生增加了生活知識和學(xué)習的趣味性。（3）與時俱進，激發(fā)學(xué)生的求知欲。教師應(yīng)該與時俱進，了解課程最新的技術(shù)動態(tài)，并把它傳授給學(xué)生，只有這樣才能激發(fā)學(xué)生的求知欲，真正的把課教好。如在介紹直流電機中，運用高速磁懸浮列車的例子給學(xué)生進行了講解，從而大大提高了學(xué)生的興趣、求知欲和學(xué)習的動力。

3.改革優(yōu)化實踐環(huán)節(jié)。實踐教學(xué)是技術(shù)應(yīng)用能力形成的重要環(huán)節(jié)，也是高職專業(yè)教育教學(xué)的重點。為了培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技術(shù)能力，改革傳統(tǒng)的實踐教學(xué)模式，將實踐教學(xué)分為三個階段進行：（1）實驗技能訓(xùn)練。實驗技能訓(xùn)練主要包括專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課中的實驗，使學(xué)生掌握基本實驗儀器的使用，基本數(shù)據(jù)的測量、采集和基本實驗方法的運用。（2）單項技能訓(xùn)練。單項技能訓(xùn)練主要包括金工實習、數(shù)控實訓(xùn)等，學(xué)生進行基本技能(鉗工、機加工、電工)、職業(yè)基本素質(zhì)(數(shù)控車、數(shù)控銑、加工中心的編程和操作)的訓(xùn)練。通過訓(xùn)練使學(xué)生掌握相應(yīng)的技能，參加職業(yè)資格考核取得數(shù)控工藝員或數(shù)控車、銑、加工中心操作工等級職業(yè)資格證書。（3）綜合技能訓(xùn)練。綜合技能訓(xùn)練主要包括生產(chǎn)實習、頂崗實習等，學(xué)在實訓(xùn)中，采用邊教、邊學(xué)、邊做的教學(xué)方法，通過典型零件數(shù)控加工案例引導(dǎo)教學(xué)設(shè)計，針對實際零件數(shù)控加工任務(wù)討論工藝解決方案，并在加工現(xiàn)場實施，形成不同零件加工效果的直觀比較和認識，以合作完成實訓(xùn)教學(xué)過程。融“理論、示范、練習、反饋”于一體，將“教、學(xué)、做”合而為一。有效培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力。生根據(jù)實際生產(chǎn)任務(wù)，在不同的崗位上完成實踐任務(wù)，畢業(yè)后實現(xiàn)“零距離上崗”。

（四）建設(shè)特色課程

在課程設(shè)置上根據(jù)對企業(yè)人才需求情況和對近幾年畢業(yè)生就業(yè)情況的調(diào)查，以工作過程為導(dǎo)向，以工作任務(wù)或產(chǎn)品為載體，根據(jù)學(xué)生就業(yè)崗位群的任職要求，參照相關(guān)的職業(yè)資格標準，通過與企業(yè)有關(guān)人員共同論證，進行課程設(shè)置。課程內(nèi)容的確立與工作過程各階段的任務(wù)密切相關(guān)，在與企業(yè)的深度耦合中，通過對職業(yè)崗位群從業(yè)人員和與職業(yè)崗位群有關(guān)的人員及專家進行調(diào)查，通過對在職業(yè)崗位上工作的學(xué)生的描述，經(jīng)過分析、歸納、整理、綜合，確立職業(yè)崗位工作過程中不同階段的工作任務(wù)，將工作任務(wù)和內(nèi)容轉(zhuǎn)化為學(xué)習領(lǐng)域的課程內(nèi)容，通過對工作過程各階段的各級工作任務(wù)的使用頻率和難易程度進行分析，確定適用于不同層次的專業(yè)核心課程內(nèi)容和學(xué)時安排。

（五）總結(jié)

機電專業(yè)教學(xué)中必須堅持“面向現(xiàn)代，面向世界，面向未來”的發(fā)展方針，從實際出發(fā)，確定教學(xué)改革思路、培養(yǎng)目標，深入改革課程體系、教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容，使專業(yè)人才培養(yǎng)與未來社會發(fā)展需要相適應(yīng)。在對學(xué)生的培養(yǎng)方面要做到：1.培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力、實際動手能力、工程設(shè)計和創(chuàng)新能力，學(xué)生能根據(jù)一般的設(shè)計要求和動作流程完成整個控制系統(tǒng)的設(shè)計。2.提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習興趣。3.在實驗和設(shè)計中增強了他們的團隊合作精神。從一個目的、兩個原則的教改思想出發(fā)，抓好課程理論、實踐、考核的每一個教學(xué)環(huán)節(jié)，不僅充分發(fā)揮了學(xué)生的開拓創(chuàng)新精神，而且充分調(diào)動教師教學(xué)和教改的積極性，在教與學(xué)兩個積極性的推動下，教學(xué)質(zhì)量得以大幅度提高，使高校為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的人才。

【論文關(guān)鍵詞】機電一體化教學(xué)改革專業(yè)特色

【論文摘要】針對機電一體化專業(yè)教學(xué)不能滿足經(jīng)濟快速發(fā)展的需求這一現(xiàn)狀，提出了以實踐為導(dǎo)向的機電一體化教學(xué)改革。闡述了機電教學(xué)改革的必要性、思路和方法，提出在實踐環(huán)節(jié)深化改革，在專業(yè)培養(yǎng)方案上努力突出專業(yè)特色的重要性，淡化了原專業(yè)課和專業(yè)基礎(chǔ)課的界限，對課程實踐教學(xué)進行了改革，體現(xiàn)了機電教學(xué)的特色。

【參考文獻】

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