序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程，我們?yōu)槟扑]十篇自動(dòng)控制理論論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來(lái)更深刻的閱讀感受。

篇（1）

1引言

空調(diào)耗能是建筑物耗能中的大戶，隨著能源供應(yīng)的日趨緊張及人們對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境、空氣品質(zhì)的要求愈來(lái)愈高，迫切要求在保持空調(diào)區(qū)域一定舒適度的前提下最大限度地降低空調(diào)能耗?？照{(diào)自控系統(tǒng)可以使建筑內(nèi)環(huán)境更舒適、設(shè)備運(yùn)行更可靠、能源利用更充分，是現(xiàn)代樓宇空調(diào)系統(tǒng)重要的組成部分。但是由于資金缺口和工程進(jìn)度等等問(wèn)題，許多已建成的商用建筑和辦公大樓的空調(diào)系統(tǒng)往往都沒(méi)有設(shè)計(jì)或安裝自動(dòng)控制系統(tǒng)，隨著建筑物的投入使用，會(huì)發(fā)現(xiàn)空調(diào)區(qū)域的溫、濕度波動(dòng)很大，往往會(huì)超過(guò)允許的變化范圍，這時(shí)業(yè)主會(huì)提出空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制改造的要求。

這種舊有空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制改造與新空調(diào)系統(tǒng)的自控設(shè)計(jì)相比有許多不同之處，比如舊有的空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行中往往遭到一些人為因素的影響，致使風(fēng)系統(tǒng)平衡遭到破壞，加裝自控系統(tǒng)前必須先對(duì)舊有空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)道系統(tǒng)重新進(jìn)行平衡調(diào)整，不然自控系統(tǒng)可能達(dá)不到預(yù)期限效果；另外加裝自動(dòng)控制系統(tǒng)后對(duì)原空調(diào)系統(tǒng)的制冷、供熱和水循環(huán)系統(tǒng)都交有一定的影響；同時(shí)在改造進(jìn)程中也會(huì)遇到一些特殊的問(wèn)題，有些問(wèn)題在舊有空調(diào)系統(tǒng)的自控改造中是要特殊考慮的。

筆者于2001年參加了某廣播電視大樓的空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制改造的工作，該大樓的空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)初由于種種原因沒(méi)有安裝自控系統(tǒng)。隨著室外氣象條件的變化和室內(nèi)負(fù)荷的變化，空調(diào)區(qū)域的溫、濕度發(fā)生了很大的波動(dòng)，常常會(huì)超過(guò)允許的變化范圍。幾年運(yùn)行下來(lái)，每年都發(fā)生有的房間過(guò)熱有的房間過(guò)冷的問(wèn)題。室內(nèi)工作人員為了防止過(guò)熱或過(guò)冷大多將本室的部分送風(fēng)口用膠紙等物遮擋，結(jié)果導(dǎo)致了風(fēng)系統(tǒng)阻力的不平衡，破壞了其他房間的溫、濕度狀況，造成整個(gè)系統(tǒng)的失調(diào)。很多工作室出現(xiàn)了冬熱夏冷的情況，這大大影響了工作人員的工作效率，而且對(duì)工作人員身體健康有著很大的損傷，且給室內(nèi)高級(jí)機(jī)器設(shè)備的正常工作造成了一定的隱患（情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響對(duì)溫、濕度比較敏感的設(shè)備的正常工作）。由于系統(tǒng)失調(diào)，冷站和鍋爐房提供的能量沒(méi)能合理使用，造成極大的浪費(fèi)，運(yùn)行費(fèi)用大大提高。在這種情況下，業(yè)主提出了給空調(diào)系統(tǒng)增加自動(dòng)控制的要求。下面我們對(duì)此空調(diào)系統(tǒng)自控改造進(jìn)行中遇到的問(wèn)題和相應(yīng)采取的解決方法作一個(gè)介紹，希望能給空調(diào)、自控設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理人員一些啟迪。

2空調(diào)控制系統(tǒng)方案的確定

室溫控制是空調(diào)自動(dòng)系統(tǒng)中重要的環(huán)節(jié)，它是用溫度敏感元件來(lái)控制相應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使得送風(fēng)溫度隨擾量的變化而變化。改變送風(fēng)溫度的方法有：調(diào)節(jié)加熱器的加熱量或冷卻器的冷卻量，調(diào)節(jié)新、回風(fēng)混合比或一、二次回風(fēng)比等。此廣播電視大樓的空調(diào)系統(tǒng)是由11個(gè)空氣處理機(jī)組組成的全空氣系統(tǒng)，每個(gè)機(jī)組都是一次回風(fēng)式系統(tǒng)，本著經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便的方針，此次空調(diào)系統(tǒng)的改造我們采用了常用的調(diào)節(jié)加熱器的加熱量和冷卻器的冷卻量的方法以改變送風(fēng)濕度。室內(nèi)相對(duì)濕度的控制可以采用兩種方法：間接控制法（變露點(diǎn)）、直接控制法（變露點(diǎn)），此廣播電視大樓很多工作室因一些儀器設(shè)備的緣故對(duì)室內(nèi)相對(duì)濕度的要求較為嚴(yán)格，為此我們選用了直接控制法去控制室內(nèi)空氣的相對(duì)濕度，即用相對(duì)濕度敏感元件，控制相應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，直接根據(jù)相對(duì)濕度偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，以補(bǔ)償室內(nèi)熱濕負(fù)荷的變化。另外我們還加了一些輔助控制設(shè)備以更好的完成空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。在此次改造進(jìn)程中自控系統(tǒng)的所有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和執(zhí)行器我們?nèi)坎捎昧嗣绹?guó)Hownywell公司的產(chǎn)品。

空調(diào)機(jī)組控制系統(tǒng)流程圖及文字說(shuō)明如下：

圖1空氣處理機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)流程圖

如圖所示我們?cè)诨仫L(fēng)機(jī)進(jìn)程處設(shè)置了溫、濕度傳感器（AI），以測(cè)定總回風(fēng)的溫、濕度，為控制器的調(diào)節(jié)提供依據(jù)。在冷卻器的供水管路上增加了水量調(diào)節(jié)閥（AO），夏季根據(jù)室內(nèi)溫度（接近回風(fēng)溫度）和設(shè)定濕度之間的差值，自支控制閥門(mén)的開(kāi)啟度，使室溫控制在要求的范圍內(nèi)。另外在加熱器的供水管上相應(yīng)的增加了熱水流量調(diào)節(jié)閥（AO），用于冬季的室溫控制。我們?cè)诩訚衿鞯墓┢艿郎霞友b了電動(dòng)調(diào)節(jié)閥（AO）以根據(jù)室內(nèi)相對(duì)濕度與設(shè)定濕度之間的差值，自動(dòng)地調(diào)節(jié)蒸汽的加濕量，以確保室內(nèi)相對(duì)溫度維持在要求的范圍內(nèi)。同時(shí)我們?cè)谶^(guò)濾器的兩端設(shè)置了壓差傳感器（DI），用以測(cè)定過(guò)濾器的積塵情況，在過(guò)濾器的積塵達(dá)到一定程度后，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，用以提醒檢修人員及時(shí)更換或清洗過(guò)濾器。

廣播電視臺(tái)在錄制節(jié)目進(jìn)對(duì)噪聲的要求很高，但由于此廣播電視大樓空調(diào)系統(tǒng)在噪聲處理上有些欠缺，錄音室在錄制節(jié)目時(shí)往往很難滿足要求，為此工作人員要求在錄制節(jié)目過(guò)程中關(guān)閉相應(yīng)的空調(diào)機(jī)組以完成高質(zhì)量的節(jié)目錄制。為了自動(dòng)檢測(cè)、控制空調(diào)機(jī)組的啟停，我們?cè)谒汀⒒仫L(fēng)機(jī)的進(jìn)出口設(shè)置了壓差傳感器，用于檢測(cè)風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)；在送、回風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)電路上安裝了自控觸點(diǎn)（DO）用以自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)的啟停。

控制系統(tǒng)我們選用了集散式控制系統(tǒng)DSC（DistributingControlSystems），它是70年代中期推出的一種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，集計(jì)算機(jī)、通信、控制、屏幕顯示等技術(shù)為一體，實(shí)現(xiàn)了危險(xiǎn)分散，控制分散，控制管理集中等功能，是一種面向工程師的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。筆者參與的改造工程應(yīng)用的是我們自己開(kāi)發(fā)的一套空調(diào)集散式控制系統(tǒng)，運(yùn)行效果良好。

整個(gè)系統(tǒng)采用總線式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)控制器以MCS-51系列單片機(jī)為核心開(kāi)發(fā)，主監(jiān)控機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)控制器之間通過(guò)RS-485總線通信。每個(gè)空調(diào)機(jī)組配裝一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)控制器（DDC），自成體系，獨(dú)立工作，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2所示。它的主要功能有如下幾項(xiàng)：①定期采集各相應(yīng)空調(diào)機(jī)組回風(fēng)的溫、濕度和送風(fēng)機(jī)、過(guò)濾器的壓差并存儲(chǔ)，定期上傳存儲(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)采樣數(shù)據(jù)；②接受主監(jiān)控機(jī)下達(dá)的指令，接受監(jiān)控機(jī)下傳的修改后的控制規(guī)則；③根據(jù)主監(jiān)控機(jī)發(fā)出的指令和現(xiàn)場(chǎng)采樣數(shù)據(jù)控制相應(yīng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度及電磁閥的開(kāi)關(guān)，完成控制任務(wù)；④具有顯示，設(shè)定，控制和通訊功能，可以全年不間斷地對(duì)本組空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。

圖2現(xiàn)場(chǎng)控制器原理圖

主監(jiān)控機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制器把整個(gè)系統(tǒng)連接起來(lái)，通過(guò)此通訊網(wǎng)絡(luò)采集11臺(tái)下位機(jī)傳送來(lái)的各空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)。其采用windows操作平臺(tái)，以圖形方式及時(shí)地顯示11套空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)可以對(duì)各套空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，指定出切合實(shí)際的運(yùn)行方案。體制改革有控制軟件采用我們自行研制的產(chǎn)品，可以保證系統(tǒng)安全可靠的工作。

3一個(gè)空調(diào)機(jī)組負(fù)責(zé)的兩個(gè)工作室冷熱不均勻的問(wèn)題及解決方法

在冬季運(yùn)行工況下，有一空調(diào)機(jī)組負(fù)責(zé)的兩個(gè)相鄰工作室，一個(gè)較熱，另一則較冷。由于兩個(gè)工作室由同一空調(diào)機(jī)組負(fù)責(zé)送回風(fēng)，所以控制起來(lái)十分麻煩。究其原因是在最初的空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周，或者是電視臺(tái)在使用中更改了房間的使用功能所致。

一個(gè)工作室（設(shè)為A）其外維護(hù)結(jié)構(gòu)很少且室內(nèi)有很多機(jī)器及工作人員，散熱量很大，在冬季幾乎不用供熱風(fēng)就可滿足要求甚至室內(nèi)還會(huì)過(guò)熱，這時(shí)應(yīng)該考慮的是增大新風(fēng)比降溫；而另一個(gè)工作室（設(shè)為B）其外維護(hù)結(jié)構(gòu)面積很大且機(jī)器不多（比如辦公室等），冬季工況下需要持續(xù)的送熱風(fēng)才能滿足室內(nèi)熱舒適性要求。雖然機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)后可以在一定程度上混合冷、熱丙部分室內(nèi)回風(fēng)，緩和兩個(gè)工作室的冷熱不均問(wèn)題。但是在保證B工作室室內(nèi)溫度時(shí)，A工作室有時(shí)室溫過(guò)高，嚴(yán)重影響了室內(nèi)的工作人員的工作效率及機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本來(lái)可以用調(diào)節(jié)新、回風(fēng)比的方法解決問(wèn)題，可是這套系統(tǒng)不同于其他10套系統(tǒng)，它沒(méi)有回風(fēng)閥，只有新風(fēng)閥。我們當(dāng)時(shí)嘗試遮住室內(nèi)部分回風(fēng)口的方法彌補(bǔ)沒(méi)有回風(fēng)閥的缺陷，結(jié)果其工作人員反映效果很好，不但溫度舒適，感覺(jué)空氣也比以前清閑。這種方法相當(dāng)于增加了新風(fēng)比例，從一定程度上緩解了問(wèn)題，但這只是臨時(shí)解決的問(wèn)題的方法。

4PID控制與模糊控制相結(jié)合控制算法的應(yīng)用

模糊控制的控制速度快、響應(yīng)時(shí)間短、魯棒性好，但是控制精度偏低，而傳統(tǒng)PID控制其控制精度好，但是相應(yīng)的時(shí)間偏長(zhǎng)，兩者的優(yōu)點(diǎn)互補(bǔ)，把兩者結(jié)合在一起就可以彌補(bǔ)對(duì)方的弱點(diǎn)，發(fā)揮其相互的優(yōu)點(diǎn)。用模糊控制進(jìn)行粗調(diào)，把被控制對(duì)象（室內(nèi)溫度）控制在小于閾值（模糊控制與PID控制的轉(zhuǎn)換臨界點(diǎn)），然后由傳統(tǒng)的PID控制來(lái)精調(diào)，這樣一來(lái)，控制的效果會(huì)大大的改善。因此在控制算法上我們采用了PID控制與模糊控制相結(jié)合的算法。

5加裝自動(dòng)控制系統(tǒng)后對(duì)冷水系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)影響的分析

在舊有空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行自控改造的過(guò)程中，機(jī)房工作人員提出疑問(wèn)，即我們的履行是否會(huì)對(duì)該空調(diào)系統(tǒng)的制冷、供熱和水循環(huán)系統(tǒng)造成不良影響，比如調(diào)節(jié)閥關(guān)小是否會(huì)對(duì)制冷機(jī)的工作造成不好的影響、循環(huán)水泵是否能正常工作等等。為此我們對(duì)原冷水、供熱循環(huán)系統(tǒng)因自控改造的影響程度進(jìn)行了評(píng)估，具體如下：

5．1加裝自動(dòng)控制系統(tǒng)后對(duì)原冷水循環(huán)系統(tǒng)影響的分析

因?yàn)樵渌h(huán)系統(tǒng)的供回水主干管之間未接旁通控制裝置，當(dāng)末端裝置采用變流量調(diào)節(jié)閥以后，末端裝置水流量的減少將使水系統(tǒng)的阻力增大，主干管之間的壓差增大，冷凍水泵的工作點(diǎn)偏移，在這種情況下冷凍水泵是否可以正常工作？同時(shí)，調(diào)節(jié)閥關(guān)小是否會(huì)對(duì)制冷機(jī)的工作造成不好的影響？分析如下：

5．1．1對(duì)制冷機(jī)的影響

經(jīng)甲方提供的數(shù)據(jù)計(jì)算得出待改造的11臺(tái)空調(diào)機(jī)組所在的工作區(qū)所需的總制冷量約為2306500kcal/h，此工作區(qū)還包括很多風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)，但我們可以計(jì)算出11套系統(tǒng)總需冷量為714000kcal/h，占全部需冷量的百分比為：

如調(diào)節(jié)的最大限按50%考慮，則調(diào)節(jié)量占需冷量的百分比：

5．1．2對(duì)水泵的影響

原冷水循環(huán)系統(tǒng)采用3臺(tái)IS200-150-400A單吸清水泵，兩用一備，每臺(tái)的設(shè)計(jì)流量為224～373m3/h，揚(yáng)程為47.7～43m，兩臺(tái)合用時(shí)的流量為448～746m3/h，取中間值為597m3/h，揚(yáng)程為45.6m。

被改造的11套系統(tǒng)的總水量：

占總水量的百分比；

如調(diào)節(jié)閥關(guān)閉一半，則系統(tǒng)的總水量變?yōu)椋?/p>

如調(diào)節(jié)閥完全關(guān)閉，則系統(tǒng)的總水量變?yōu)椋?/p>

從以上計(jì)算可以看出：（a）被改造的11套系統(tǒng)的需冷量占全部低區(qū)需冷量的30.9%，考慮極端情況，各閥門(mén)均調(diào)節(jié)到輸出能量的50%，則系統(tǒng)的冷量從原來(lái)的100%變?yōu)?00-（30.96÷2）=84.52%。制冷機(jī)組用的是約克離心式機(jī)組，從約克離心式機(jī)組的說(shuō)明書(shū)中我們知道，機(jī)組可以在總負(fù)荷的20%～100%之間可靠的工作，故調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)作用對(duì)冷水機(jī)組工作的可靠性是沒(méi)有影響的；（b）被改造的11套系統(tǒng)的總水量占整個(gè)低區(qū)總冷凍水循環(huán)量的23.9%，如調(diào)節(jié)閥關(guān)閉一半，即11套系統(tǒng)的總水量從143m3/h減少為71.5m3/h。此時(shí)的系統(tǒng)總循環(huán)水量從原來(lái)的597m3/h減少為597-71.5=525m3/h。從IS200-150-400A水泵的樣本中我們知道，此時(shí)水泵的工作點(diǎn)揚(yáng)程大約為46.6m，不但水泵可以可靠的工作，而且不容還仍處于高效區(qū)（高效區(qū)的水量下限為448m3/h），因此不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的冷凍水泵的工作造成不良影響。

5．2加裝自動(dòng)控制系統(tǒng)后對(duì)原供熱系統(tǒng)影響的分析

加裝自動(dòng)控制系統(tǒng)后是否會(huì)對(duì)供熱系統(tǒng)的板式換熱器、熱水循環(huán)泵等造成影響，我們也進(jìn)行了分析：

5．2．1目前的供熱系統(tǒng)是由鍋爐提供3kg/cm2的蒸汽，經(jīng)過(guò)兩臺(tái)Alfallaval板式換熱器換成90℃的熱水，再經(jīng)過(guò)兩臺(tái)ISR125-100-200循環(huán)水泵供給A區(qū)低層，B區(qū)和C區(qū)的大約36臺(tái)新風(fēng)機(jī)組一組合式空調(diào)機(jī)組熱水盤(pán)管，向相關(guān)區(qū)域提供熱量后變70℃的回水，再經(jīng)過(guò)板式換熱器加熱后供出。整個(gè)系統(tǒng)的最高處大約32m，膨脹水箱裝在8.5層的設(shè)備層內(nèi)，水箱內(nèi)水面距鍋爐房熱水循環(huán)泵入口處的高度為33.5m，系統(tǒng)設(shè)有一補(bǔ)水泵，補(bǔ)消耗在熱水循環(huán)泵入口處，水泵揚(yáng)程為82.6m。

主要設(shè)備的規(guī)格：

①熱水循環(huán)泵：ISR125-100-200三臺(tái)揚(yáng)程：50m，流量200m3/h

②板式換熱器：M15-MFCL兩臺(tái)熱負(fù)荷：6400kW

設(shè)計(jì)壓力：16.0barg實(shí)驗(yàn)壓力：20.8barg設(shè)計(jì)溫度：150℃

③補(bǔ)水泵：40DL×7揚(yáng)程：82.6m

5．2．2影響分析

可以看出，熱水循環(huán)水泵入口的靜壓為33.5m，經(jīng)過(guò)循環(huán)泵加壓后的壓力為33.5m+50m=83.5m，這一點(diǎn)是系統(tǒng)的最高壓力，系統(tǒng)中其他點(diǎn)的壓力都不會(huì)超過(guò)這一點(diǎn)的壓力。當(dāng)用戶的熱負(fù)荷減少，經(jīng)查看ISR125-100-200水泵曲線，當(dāng)該水泵的流量從200m3/h減少為100m3/h時(shí)，該泵揚(yáng)程從50m上升為65m，在這種極端情況下，系統(tǒng)最大壓力點(diǎn)的壓力為33.5m+65m=98.5m。當(dāng)補(bǔ)水泵向管網(wǎng)補(bǔ)水時(shí)，膨脹水箱的水位將會(huì)上升，當(dāng)水面上升至上限時(shí)，電接點(diǎn)信號(hào)將會(huì)自動(dòng)切斷補(bǔ)水泵的補(bǔ)水，從而使補(bǔ)水點(diǎn)的壓力恒定，維持在33.5m。

從以上分析可知，熱水管網(wǎng)中任何一點(diǎn)的壓力在任何情況下，都不會(huì)超過(guò)98.5m，而板式換熱器的設(shè)計(jì)壓力為16barg（大約160m水柱），從而可以知道，自動(dòng)控制的加入不會(huì)給熱水循環(huán)系統(tǒng)的管網(wǎng)和板式換熱器造成不利的影響。

6結(jié)論

6．1加裝自動(dòng)控制系統(tǒng)是解決舊有空調(diào)系統(tǒng)溫度超限、分布不均、局部過(guò)熱/過(guò)冷和能量浪費(fèi)的有效方法，對(duì)改善空調(diào)區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量，減少能量損失，降低運(yùn)行成本有著顯著的作用。

6．2對(duì)由多臺(tái)空氣處理器組成的較大規(guī)?？照{(diào)系統(tǒng)進(jìn)行自控改造時(shí)，集散熱量式控制系統(tǒng)是應(yīng)該首選的一種控制方式，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大、傳輸方便、數(shù)據(jù)安全可靠的特點(diǎn)。

6．3自控系統(tǒng)的調(diào)試就在對(duì)舊有空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)道系統(tǒng)重新進(jìn)行平衡調(diào)整后進(jìn)行，不然自控系統(tǒng)可能達(dá)不到預(yù)期的效果。

6．4暖通空調(diào)工程中的控制對(duì)象多為溫度、流量等這些具有非線性、滯后特征的參數(shù)，單一的控制算法很難獲得較好的控制效果，PID控制與模糊控制的結(jié)合是個(gè)很好的算法選擇。

參考文獻(xiàn)

1張兆亮，集散控制系統(tǒng)，內(nèi)蒙古：內(nèi)蒙古人民出版社，1993

篇（2）

一、攻關(guān)的任務(wù)、考核目標(biāo)及主要技術(shù)指標(biāo)：

經(jīng)過(guò)論證，我們?cè)趯ｎ}合同中將各種指標(biāo)定位在：

本專題的攻關(guān)任務(wù)：研究智能型住宅家庭設(shè)施自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括兩項(xiàng)任務(wù)，其一是開(kāi)發(fā)家用管理軟件，其二是開(kāi)發(fā)家庭智能控制裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)居室溫度、濕度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)；對(duì)廚房用具進(jìn)行時(shí)序控制；對(duì)衛(wèi)生間的排風(fēng)進(jìn)行控制。而家用電腦管理軟件要對(duì)家庭設(shè)施進(jìn)行管理并提供若干家政服務(wù)程序。

本專題的考核目標(biāo)：提供具有居室空調(diào)、廚房監(jiān)控、衛(wèi)生間自動(dòng)排風(fēng)功能的微機(jī)控管裝置一套；提供家用電腦管理軟件一套；住宅溫、濕度等參數(shù)應(yīng)滿足智能住宅規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)；在示范工程中應(yīng)用該項(xiàng)成果。

本專題的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：溫度、濕度等主要被控參數(shù)應(yīng)滿足智能小康住宅標(biāo)準(zhǔn)（溫度18℃～28℃，濕度30％～70％）；系統(tǒng)運(yùn)行可靠。

在進(jìn)行該項(xiàng)專題的進(jìn)一步研究的過(guò)程中，結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展以及我國(guó)智能住宅發(fā)展?fàn)顩r，在原有的合同的基礎(chǔ)上，我們對(duì)家庭智能控制器又增加了三表遠(yuǎn)傳、安防等功能。

二、專題執(zhí)行情況評(píng)價(jià)

本專題按兩個(gè)部分實(shí)施，即家庭智能控制器和家用電腦管理軟件的研究：

1、家庭智能控制器

（1）功能

本專題所開(kāi)發(fā)的家庭智能控制器即智能節(jié)點(diǎn)具有4路模擬輸入，12路數(shù)字輸入，12路數(shù)字輸出，其所實(shí)現(xiàn)的功能如下：

通過(guò)對(duì)室內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)，得到實(shí)際溫度與設(shè)定溫度比較：當(dāng)實(shí)際溫度低于設(shè)定溫度一定值時(shí)，在夏季關(guān)空調(diào)，在冬季開(kāi)暖氣；當(dāng)實(shí)際溫度高于設(shè)定溫度一定值時(shí)，在夏季開(kāi)空調(diào)，在冬季關(guān)暖氣。溫度控制達(dá)到智能小康住宅規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)：18～28℃。

通過(guò)對(duì)室內(nèi)濕度監(jiān)測(cè)，得到實(shí)際濕度與設(shè)定濕度比較：當(dāng)實(shí)際溫度高于設(shè)定溫度一定值時(shí)，關(guān)加濕器；當(dāng)實(shí)際濕度低于設(shè)定濕度一定值時(shí)，開(kāi)加濕器。濕度控制達(dá)到智能小康住宅規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)：30～70％。

對(duì)三表實(shí)行脈沖計(jì)數(shù)，并發(fā)送到上位機(jī)。

當(dāng)門(mén)磁或紅外報(bào)警時(shí)，在設(shè)防狀態(tài)下，聲光報(bào)警和自動(dòng)撥號(hào)器啟動(dòng)，并有報(bào)警信號(hào)傳到上位機(jī)。

玻璃破碎報(bào)警時(shí)，聲光報(bào)警啟動(dòng)；在設(shè)防狀態(tài)下，自動(dòng)撥號(hào)器啟動(dòng)：有報(bào)警信號(hào)傳到上位機(jī)。

緊急按鈕報(bào)警時(shí)，自動(dòng)撥號(hào)器啟動(dòng)，并有報(bào)警信號(hào)傳到上位機(jī)。

排風(fēng)扇按鈕控制排風(fēng)扇，排風(fēng)扇運(yùn)行一段時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉。

煙感探頭報(bào)警時(shí)，煤氣閉閥器關(guān)閉，聲光報(bào)警和自動(dòng)撥號(hào)器啟動(dòng)，并有報(bào)警信號(hào)傳到上位，此外，通過(guò)判斷煙感探頭輸入信號(hào)可識(shí)別探頭是否有故障。

煤氣泄漏報(bào)警時(shí)，排風(fēng)扇啟動(dòng)，煤氣閉閥器關(guān)閉，聲光報(bào)警和自動(dòng)撥號(hào)器啟動(dòng)，并有報(bào)警信號(hào)傳到上位機(jī)。

探頭復(fù)位輸入控制火災(zāi)探頭掉電復(fù)位及開(kāi)啟煤氣閉閥器。

通過(guò)上位機(jī)運(yùn)作，可以控制廚房設(shè)備按一定時(shí)序啟動(dòng)。

溫度的設(shè)置可以通過(guò)上位機(jī)或者設(shè)定按鈕實(shí)現(xiàn)。

濕度的設(shè)置可以通過(guò)上位機(jī)或者設(shè)定按鈕實(shí)現(xiàn)。

與本專題預(yù)期目標(biāo)相比，我們?cè)谠O(shè)備監(jiān)控的基礎(chǔ)上，增加了安防功能，三表遠(yuǎn)傳功能；我們經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究，考慮研發(fā)產(chǎn)品的應(yīng)用和推廣，我們單片機(jī)來(lái)完成這些功能，而是采用了先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線棗LON總線。

（2）應(yīng)用的LONWORKS技術(shù)特點(diǎn)

本專題采用了LONWORKS技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，該技術(shù)有如下特點(diǎn)：

開(kāi)放性：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開(kāi)放，對(duì)用戶平等；

通信媒介的多樣性：可采用任何媒介進(jìn)行通信，如雙絞線、電力線、光纖、同軸電纜、無(wú)線電波、紅外等，并且同一網(wǎng)絡(luò)可以有多種通信媒介；

互操作性：其通信協(xié)議Lontalk是符合ISO定義的OSI模型，任何制造商的產(chǎn)品都可以實(shí)現(xiàn)互操作性；

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌河行切汀⒖偩€型、環(huán)型以及自由型；

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：主從式、對(duì)等式或客戶/服務(wù)式結(jié)構(gòu)；

通信的每幀有效字?jǐn)?shù)可從0至228個(gè)字節(jié)；

通信速率可達(dá)1.25MB/S，此時(shí)有效距離為130M；78KB/S的雙絞線，直線通信距離可達(dá)2700M；

其技術(shù)核心器件棗Neuron芯片內(nèi)部裝有三個(gè)8位微處理器、34種I/O對(duì)象和定時(shí)器以及LONTALK通信協(xié)議等。該芯片具有通信和控制功能。

近年來(lái)，該技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的智能建筑領(lǐng)域都得到了應(yīng)用和發(fā)展，其開(kāi)發(fā)工具平臺(tái)強(qiáng)大，開(kāi)發(fā)者在短期內(nèi)就可以完成開(kāi)發(fā)工作；在韓國(guó)、日本、澳大利亞、加拿大等國(guó)都已經(jīng)利用該技術(shù)完成多項(xiàng)工程；并且，總體來(lái)看，該技術(shù)適用于中國(guó)，而且還在無(wú)線擴(kuò)頻等方面有繼續(xù)加強(qiáng)的潛力，能在家庭智能系統(tǒng)上有更大的突破。

（3）解決的技術(shù)關(guān)鍵

功能集成：在目前智能住宅產(chǎn)品中，實(shí)現(xiàn)單一功能（如抄表、安防）的產(chǎn)品很多，本裝置將三表收費(fèi)、三防、廚房設(shè)備監(jiān)控、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)、衛(wèi)生間排風(fēng)扇控制等功能集成在一起，真正實(shí)現(xiàn)了功能集成。

采用了Lonworks技術(shù)：Lonworks技術(shù)作為先進(jìn)的總線技術(shù)，在本專題得以采用，將會(huì)更有利于家庭智能控制裝置的推廣。

模擬量的引入：從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，將模擬量引入智能住宅將是必然，而目前國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有智能住宅產(chǎn)品將其引入，本裝置將模擬量引入，也體現(xiàn)裝置的前瞻性。

軟件編程語(yǔ)言采用NeuronC語(yǔ)言，利用該語(yǔ)言事件驅(qū)動(dòng)任務(wù)的特點(diǎn)，增強(qiáng)了裝置的實(shí)時(shí)性。

本裝置可靈活組態(tài)：如果用戶不需要該模塊中的模擬輸入，我們就會(huì)在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)預(yù)留出端口，而不焊接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，這樣可為用戶省下投資，也為其將來(lái)擴(kuò)展做好準(zhǔn)備；12路數(shù)字輸入點(diǎn)被開(kāi)關(guān)量或脈沖信號(hào)來(lái)觸發(fā)，其可以配置成電表水表煤氣表輸入，可以配置成安防信號(hào)輸入，也可以是二者結(jié)合；12路輸出只是一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，也可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行靈活配置。

與目前系統(tǒng)集成商所提出智能小區(qū)方案相比，本專題將家用電腦引入家庭智能控制系統(tǒng)來(lái)管理家庭設(shè)施。

住宅節(jié)能：我們認(rèn)為，智能住宅在提供給人們安全、舒適的環(huán)境的同時(shí)，也應(yīng)將節(jié)能的概念引入智能住宅中。在本專題中，我們對(duì)衛(wèi)生間排風(fēng)采取實(shí)時(shí)控制，使其在滿足室內(nèi)排風(fēng)要求的同時(shí)做到節(jié)省電能；我們通過(guò)對(duì)室內(nèi)溫度的設(shè)定，在不同季節(jié)內(nèi)對(duì)空調(diào)或供暖設(shè)備進(jìn)行控制，使其在一定的條件下工作，當(dāng)達(dá)到預(yù)期要求時(shí)，立刻停止工作，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能的目的。

模數(shù)轉(zhuǎn)換通信匹配問(wèn)題：在本專題中，我們利用Max186芯片對(duì)采樣的溫濕度信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。Max186芯片具有12位精度，其與LONWORKS技術(shù)的neurowire方式進(jìn)行通信需要匹配，本專題解決了這個(gè)問(wèn)題。

本專題所開(kāi)發(fā)出來(lái)的家庭智能控制器比較成熟，可作為產(chǎn)品投入市場(chǎng)，并且，該家庭智能控制器已經(jīng)在北京翌景嘉園使用。與目前國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品相比，其性能價(jià)格比是最優(yōu)的（具體情況見(jiàn)效益分析）。

2、家用電腦管理軟件

家用電腦管理軟件是在Delphi5.2平臺(tái)上開(kāi)發(fā)而成，其功能、設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：

（1）功能

提供家庭生活服務(wù)信息。主要有：醫(yī)療保健知識(shí)、家庭菜肴、點(diǎn)心制作方法及飲食科學(xué)知識(shí)、女性美容裝飾常識(shí)、花鳥(niǎo)魚(yú)種值飼養(yǎng)方法、旅游知識(shí)、保險(xiǎn)知識(shí)及家庭生活中的一些常用信息等。

提供家庭事物管理手段。這部分主要內(nèi)容有：家庭財(cái)務(wù)、親友通訊錄、個(gè)人檔案管理。

該軟件通過(guò)網(wǎng)卡直接對(duì)家庭設(shè)施進(jìn)行管理：三表計(jì)費(fèi)、設(shè)備狀態(tài)顯示、廚房設(shè)備時(shí)序控制、溫濕度設(shè)定。

（2）軟件特點(diǎn)：

是軟、硬件技術(shù)成功結(jié)合的典范：考慮到“小康住宅”的特點(diǎn)，將計(jì)算機(jī)硬件、軟件技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)LON控制模塊成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)住宅內(nèi)的環(huán)境監(jiān)測(cè)及設(shè)備監(jiān)控。

實(shí)用性強(qiáng)：在本軟件中，我們以科學(xué)實(shí)用為原則，從醫(yī)學(xué)、美食、旅游、保險(xiǎn)、美容裝飾、花鳥(niǎo)魚(yú)種植飼養(yǎng)、財(cái)務(wù)管理、通信錄管理等方面為用戶提供了及其豐富的生活服務(wù)信息，以便為用戶的工作、學(xué)習(xí)提供更多的方便。

易學(xué)易用：在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，我們?cè)诓挥绊懝δ芗吧鷦?dòng)性的前提下，盡量使界面簡(jiǎn)潔、直觀，并具有邏輯性，從而使得用戶容易掌握軟件的思路及操作方法。

三、成果應(yīng)用前景及效益分析

建筑業(yè)是國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)，住宅建設(shè)占總房產(chǎn)建設(shè)投資的80％左右，國(guó)家十分關(guān)注住宅建設(shè)，繼“解困”、“安居”工程后，又努力實(shí)施“小康”工程。為了加大“小康”工程力度，國(guó)家把“2000年小康城鄉(xiāng)科技產(chǎn)業(yè)工程”列為國(guó)家重大科技產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目?？梢?jiàn)，投身于住宅小區(qū)智能化以及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)，既有利于推動(dòng)建筑業(yè)的發(fā)展，又能帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1、國(guó)內(nèi)智能小區(qū)市場(chǎng)預(yù)測(cè)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等高新技術(shù)的延伸，智能建筑應(yīng)運(yùn)而生。智能小區(qū)是智能大廈的基本含義中擴(kuò)展出來(lái)的。以1999年為例，國(guó)家在99年對(duì)住宅的投資1700～1800億元人民幣，根據(jù)建設(shè)部對(duì)小區(qū)初、中、高三個(gè)等級(jí)的劃分，小區(qū)智能化為住宅小區(qū)總投資的1％～3％。以此比例計(jì)算，則僅99年度對(duì)小區(qū)智能化的需求就達(dá)17～54億元人民幣，而隨著住房體制改革的不斷深入及人們對(duì)住宅環(huán)境要求的不斷提高，該數(shù)值還會(huì)將大幅度提高。由此可見(jiàn)，小區(qū)智能化市場(chǎng)前景廣闊。

2、本專題的實(shí)用性及前瞻性

“智能型住宅家庭設(shè)施自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究”作為2000年小康城鄉(xiāng)科技產(chǎn)業(yè)工程“的一個(gè)專題，該項(xiàng)研究應(yīng)用LONWORKS技術(shù)開(kāi)發(fā)并在住宅示范小區(qū)工程中試運(yùn)行。該家庭智能控制器具有很強(qiáng)的靈活必一，根據(jù)用戶需要，可以進(jìn)行靈活配置，例如：如果用戶不需要該模塊中的模擬輸入，我們就會(huì)在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)預(yù)留同端口，而不焊接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，這樣可為用戶省下投資，也為其將來(lái)擴(kuò)展做好準(zhǔn)備；12路數(shù)字輸入點(diǎn)被開(kāi)關(guān)量或脈沖信號(hào)來(lái)觸發(fā)，其可以配置成電表水表煤氣氣輸入，可以配置成安防信號(hào)輸入，也可以是二者結(jié)合；12路輸出只是一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，也可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行靈活配置。總之，該家庭智能控制器即適合現(xiàn)在智能住宅的要求，也會(huì)在一定程度上滿足將來(lái)發(fā)展的需要。

我們開(kāi)發(fā)的家庭智能控制器再加上各種傳感器構(gòu)成的控制系統(tǒng)，其價(jià)格為4000元左右，即每個(gè)住戶用于智能化投資在4000元左右，與當(dāng)前國(guó)家制定普及型智能住宅價(jià)格（5000元）相比，相對(duì)價(jià)位下降20％；而從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，隨著人民生活水平的提高以及家庭智能控制器各類相關(guān)器件價(jià)格的下調(diào)，大多數(shù)用戶對(duì)智能化的投資是可以接受的，并且其所帶來(lái)的各種效益是無(wú)法估量的。

4、本專題的社會(huì)效益

本專題是以小康住宅智能化宗旨，旨在為人們提供舒適、安全、健康的環(huán)境。這一方面提高了人們生活水平，另一方面也為人們的高效率快節(jié)奏提供了條件。

智能住宅設(shè)施的自動(dòng)控制和管理，既需要相關(guān)行業(yè)的支持，也促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。智能住宅建設(shè)的興起，將使許多相關(guān)企業(yè)投入建筑市場(chǎng)，又為許多人提供了就業(yè)機(jī)會(huì)。

此外，對(duì)于生產(chǎn)智能控制器的廠商來(lái)說(shuō)，他們?cè)谕茝V應(yīng)用這項(xiàng)成果中，將會(huì)獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

四、專題調(diào)協(xié)的科學(xué)性和合理性的后評(píng)估

本專題設(shè)置的科學(xué)性和合理性可從以下幾方面反映出來(lái)：

1、專題在智能小區(qū)的地位

智能小區(qū)在智能化大樓的基礎(chǔ)上擴(kuò)展和延伸出來(lái)，人們通過(guò)對(duì)小區(qū)建筑群的四個(gè)基本要素（結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理）進(jìn)行優(yōu)化考慮，提供一個(gè)投資合理，又擁有高效率、舒適、溫馨、便利以及安全的人居環(huán)境。從以上的定義可以看出，人們通常提出的智能大廈的3A（建筑設(shè)備自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、通信自動(dòng)化）或5A（在“3A”的基礎(chǔ)上加上安防自動(dòng)化和防火自動(dòng)化）也適合智能小區(qū)，所以智能小區(qū)的“智能”很大一部分都體現(xiàn)在其自動(dòng)化的程度。此次國(guó)家制定的該課題與以往課相比，其對(duì)智能建筑的功能定位更加合理（功能多而必要），并且具有一定的前瞻性（廚房設(shè)備的自動(dòng)化以及模擬量的引入隨著人民生活的提高也將會(huì)被人們接受）。總之，本專題對(duì)智能小區(qū)“智能”的研究，在智能小區(qū)的整體研究中起著相當(dāng)重要的作用。

2、未來(lái)市場(chǎng)走向

筆者認(rèn)為，建筑業(yè)是國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)，住宅建設(shè)將占房產(chǎn)建設(shè)投資的80％左右，其中對(duì)智能小區(qū)投資占總房產(chǎn)建設(shè)投資的8～24％，在這種背景下，國(guó)家將會(huì)進(jìn)一步加大對(duì)智能化建筑的投資。由于智能小區(qū)的概念是近幾年才形成的，單個(gè)功能或系統(tǒng)如抄表、報(bào)警功能在一些住宅小區(qū)中已經(jīng)有些應(yīng)用，但是還沒(méi)有哪個(gè)廠家能夠推出從總體上設(shè)計(jì)和規(guī)劃成熟的智能小區(qū)網(wǎng)絡(luò)化綜合管理系統(tǒng)，目前的市場(chǎng)還處于群龍無(wú)首階段。此時(shí)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)急需一種性能價(jià)格比較高的智能化產(chǎn)品，這時(shí)研究智能型住宅家庭設(shè)施控制和管理系統(tǒng)將有更重要的意義。

3、用戶需求

隨著生活水平的提高，一方面，人們對(duì)住宅的追求不僅僅局限于外表的裝飾，人們對(duì)住宅的智能已經(jīng)有了初步的認(rèn)識(shí)；另一方面，在一些發(fā)達(dá)的城市中已經(jīng)出現(xiàn)智能小區(qū)并為人們所接受。此時(shí)研究本專題開(kāi)發(fā)出適合人們要求的智能化產(chǎn)品也具有很重要的意義。

4、科技含量

可以說(shuō)智能小區(qū)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制等的發(fā)展而提出和發(fā)展起來(lái)的。智能小區(qū)的“智能”也可理解成為其科技含量，其科技含量的高低反映了智能小區(qū)智能化的水平。本專題所采用的LONWORKS技術(shù)是最近幾年內(nèi)流行的先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)研究本專題并開(kāi)發(fā)出基于該技術(shù)的產(chǎn)品，將更有利于該產(chǎn)品的推廣，并且隨著LONWORK技術(shù)本身的改進(jìn)和提高，智能化產(chǎn)品也利于更新?lián)Q代。

總之，“智能型住宅家庭設(shè)施自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究”專題的完成，一方面，為家庭設(shè)施智能化的可行性提供了依據(jù)；另一方面，也為制定家庭設(shè)施智能化規(guī)范提供了參考。并且，本專題開(kāi)發(fā)出來(lái)的成果正在轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品，這進(jìn)一步證明了專題設(shè)置的科學(xué)性和合理性。

五、經(jīng)費(fèi)決算和經(jīng)費(fèi)使用評(píng)價(jià)

國(guó)家科委為“智能型住宅家庭設(shè)施自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究”專題攻關(guān)撥款10萬(wàn)元，于1999年9月?lián)芸畹焦枮I建筑大學(xué)，課題組將其分成兩個(gè)子項(xiàng)實(shí)施，即智能家庭控制裝置和家用電腦管理軟件，經(jīng)過(guò)一年多的研發(fā)，現(xiàn)已完成。其經(jīng)費(fèi)使用情況如下：

收入

支出

科目實(shí)際數(shù)（萬(wàn)元）科目金額（萬(wàn)元）單位自籌2儀器設(shè)備費(fèi)1.5國(guó)家撥款10材料費(fèi)0.5加工費(fèi)0.5試驗(yàn)費(fèi)1.0管理費(fèi)3.0勞務(wù)費(fèi)2.0軟硬件費(fèi)1.0調(diào)研費(fèi)1.5其他1.0合計(jì)12合計(jì)122、經(jīng)費(fèi)使用評(píng)價(jià)

本專題的研究采用LONWORK技術(shù)，并要求在示范小區(qū)試運(yùn)，這樣做可保證技術(shù)的先進(jìn)性和成果的推廣。但應(yīng)用該技術(shù)必須在其開(kāi)發(fā)平臺(tái)上完成，我們沒(méi)有（國(guó)內(nèi)僅少數(shù)單位具有）開(kāi)發(fā)工具，該開(kāi)發(fā)系統(tǒng)由美國(guó)ECHLON公司專賣(mài)，價(jià)值二十萬(wàn)元。其次選擇示范小區(qū)，也要花費(fèi)相當(dāng)數(shù)量的費(fèi)用。面對(duì)這兩項(xiàng)主要開(kāi)銷，國(guó)家科委下?lián)艿氖f(wàn)元是明顯不足的。為了解決經(jīng)費(fèi)的不足，我們采取如下措施：

（1）將該專題分成兩個(gè)子項(xiàng)，即智能住宅家庭控制裝置和家用電腦管理軟件。其中智能住宅家庭控制裝置由于采用LONWORKS技術(shù)，我們決定采用合作開(kāi)發(fā)的辦法，而家用電腦管理軟件采用自主開(kāi)發(fā)，經(jīng)費(fèi)分項(xiàng)使用。

（2）選擇北京德達(dá)數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限責(zé)任公司作為合作伙伴，主要原因是該公司作為國(guó)內(nèi)智能建筑領(lǐng)域起步最早的企業(yè)之一，其在智能建筑科研、設(shè)計(jì)、安裝頗具實(shí)力，并且還備有開(kāi)發(fā)技術(shù)產(chǎn)品的成套設(shè)備。與該公司合作，他們可提供開(kāi)發(fā)設(shè)備和安裝調(diào)試條件，我們出技術(shù)、人力，這樣做就不需購(gòu)買(mǎi)專題開(kāi)發(fā)用的設(shè)備，也就節(jié)省了這筆大的開(kāi)銷。

（3）確定北京翌景嘉園示范小區(qū)作為試運(yùn)點(diǎn)，該智能住宅小區(qū)是北京德達(dá)數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限責(zé)任公司承接工程，其中有該公司科研、開(kāi)發(fā)、實(shí)驗(yàn)樣板間，利用該樣板間提供的條件（其中包括智能住宅的多種傳感器），可以節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試所需的硬件費(fèi)用。

（4）本著節(jié)省的原則辦事情，由于合作單位、示范小區(qū)均在北京，而我們?cè)诠枮I，兩地的差旅費(fèi)將要占科研經(jīng)費(fèi)的三分之一，我們利用北京德達(dá)數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限責(zé)任公司提供給校方人員的食宿條件以及按每次出差要集中高效辦事的原則，使差旅費(fèi)的花銷僅用原計(jì)劃的一半。

由于利用以上一些措施，使得該項(xiàng)目實(shí)際用費(fèi)基本與國(guó)家科委撥款持平。

六、存在的問(wèn)題

目前，國(guó)內(nèi)沒(méi)有一個(gè)完整的智能小區(qū)規(guī)范，這為定位智能住宅的功能帶來(lái)一定難度，本專題對(duì)家庭智能控制裝置的功能是結(jié)合我國(guó)智能小區(qū)現(xiàn)狀及各種技術(shù)資料定位的，并且對(duì)每個(gè)家庭所配置節(jié)點(diǎn)數(shù)還有待進(jìn)一步研究。

篇（3）

廠址位于XX市西郊雷鋒大道7公里處，占地面積620畝。為加速實(shí)施全省農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，先后從美國(guó)﹑法國(guó)﹑埃及﹑日本及國(guó)內(nèi)10多個(gè)省市科研育種單位引進(jìn)優(yōu)質(zhì)果茶品種資源158個(gè)，優(yōu)質(zhì)果茶種苗40多萬(wàn)株，建成果茶母本園150畝。每年可向社會(huì)提供優(yōu)質(zhì)果茶苗木200多萬(wàn)株，果茶母（接）穗1萬(wàn)公斤以上，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果茶產(chǎn)品1000噸以上。

果茶場(chǎng)也是省城第一座以品茶、園藝、垂釣為主題的農(nóng)業(yè)觀光園。這里空氣清新，景色怡人。春有草莓、櫻桃、“明前”茶；夏有枇杷、蘋(píng)果、葡萄、桃、李、楊梅、無(wú)花果與瓜類；秋有板栗、柿、棗、梨、獼猴桃；冬有柑桔、橙類等。一年四季。百果飄香，是個(gè)名副其實(shí)的“百果園”。

該廠第二期工程將于2003年完成，面積將擴(kuò)至1000多畝。年生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果茶苗木將達(dá)到1000萬(wàn)株，優(yōu)質(zhì)果茶產(chǎn)品產(chǎn)量也將成倍增加，更多的農(nóng)業(yè)高新技術(shù)將落戶該場(chǎng)。果茶苗木和產(chǎn)品的生產(chǎn)、檢測(cè)、采后處理、加工和多種農(nóng)業(yè)觀光設(shè)施將全部完善和配置。屆時(shí)，一個(gè)全新的高科技生態(tài)農(nóng)業(yè)示范、觀光園將會(huì)展現(xiàn)在你的面前。

百果園是農(nóng)業(yè)高科技的結(jié)晶，而滴灌系統(tǒng)是其中的重中之重。百果園現(xiàn)建成的620畝果園，全部由從以色列引進(jìn)的先進(jìn)滴噴灌系統(tǒng)控制，該園地勢(shì)起伏較大，最高處海拔達(dá)86.60m，最低處64.72m，傳統(tǒng)灌水方式很難進(jìn)行，而先進(jìn)的滴灌系統(tǒng)由于對(duì)地形的適應(yīng)能力強(qiáng)，而且特別適應(yīng)山地丘陵地區(qū)，所以滴灌正好大施其能，由低處水庫(kù)中取水，經(jīng)過(guò)過(guò)濾加壓，然后由遍布全園的各種管道把帶有肥料、除蟲(chóng)劑的水準(zhǔn)確地送到每片需水地園中，保證果樹(shù)的正常需水。不過(guò)其系統(tǒng)自動(dòng)化程度不高，全園僅能使用微機(jī)控制電磁閥的開(kāi)啟，不能精確實(shí)現(xiàn)作物的輪灌、對(duì)灌水時(shí)間和灌水量還不能實(shí)現(xiàn)有效的控制，有望進(jìn)一步提高。

2滴灌系統(tǒng)

滴灌就是滴水灌溉技術(shù)，它是利用低壓管道系統(tǒng)，使滴灌水成點(diǎn)滴地、緩慢地、均勻而又定量地浸潤(rùn)作物根系最發(fā)達(dá)的區(qū)域，使作物主要根系活動(dòng)區(qū)的土壤始終保持在最優(yōu)含水狀態(tài)。滴灌不同于傳統(tǒng)的地面灌溉濕潤(rùn)全面積土壤，因此滴灌有節(jié)約灌溉用水量、促進(jìn)作物生長(zhǎng)和提高產(chǎn)量的作用，是一種很有發(fā)展前途的局部灌水技術(shù)。

百果園主要種植柑桔、葡萄、水蜜桃、茶等低矮果樹(shù)，如果采用其它灌水方法，不僅浪費(fèi)水資源，而且很難保證滿足果樹(shù)的需水量，而滴灌具有省水節(jié)能、省工省地省肥、操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、對(duì)土壤地形適應(yīng)性強(qiáng)、保護(hù)和保持生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，所以滴灌成為了百果園地首選。

2.1百果園滴灌系統(tǒng)的組成

百果園滴灌系統(tǒng)主要由水源、首部樞紐、輸配水管網(wǎng)和尾部設(shè)備灌水器以及流量、壓力控制部件和測(cè)量?jī)x表等組成，如圖所示。全園滴灌系統(tǒng)組成示意圖：

1.水源2．水泵3.供水管4.蓄水池5.逆止閥6.施肥開(kāi)關(guān)7.灌水總開(kāi)關(guān)8.壓力表

9.主過(guò)濾器10.水表11.支管12.微噴頭13.滴頭14.毛管(滴灌帶、滲灌管)

15.滴灌支管16.尾部開(kāi)關(guān)(電磁閥)17.沖洗閥18.肥料罐19.肥量調(diào)節(jié)閥20.施肥器21.干管

2.1.1水源

江河、湖泊、水庫(kù)、井、渠、泉等水質(zhì)符合微灌要求的均可作為水源，百果園采用從園中的水庫(kù)中取水。

2.1.2首部樞紐

百果園的首部樞紐包括泵組、動(dòng)力機(jī)、肥料罐、過(guò)濾設(shè)備、控制閥、進(jìn)排氣閥、壓力表、流量計(jì)等。其作用是從水庫(kù)中取水增壓并將其處理成符合微灌要求的水流送到系統(tǒng)中去。百果園中采用五級(jí)加壓式離心泵，在水庫(kù)中取水，現(xiàn)取現(xiàn)用，計(jì)劃建一水塔蓄水。

2.1.3輸配水管網(wǎng)

輸配水管網(wǎng)的作用是將首部樞紐處理過(guò)的水按照要求輸送分配到每個(gè)灌水單元和灌水器。包括干、支管和毛管三級(jí)管道，毛管是微灌系統(tǒng)末級(jí)管道，其上安裝或連接灌水器。微灌系統(tǒng)中直徑小于或等于63毫米的管道常用聚乙烯(PE)管材，大于63毫米的常用聚氯乙烯（PVC）管材。百果園中干、支管采用PVC管和UPVC管，毛管采用PE管。

2.1.4尾部設(shè)備

尾部設(shè)備是微灌系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，包括微管和與之相聯(lián)的灌水器(小微管、滴頭、微噴頭、滴灌帶、滲灌頭、滲灌管等)插桿等。灌水器將微灌系統(tǒng)上游所來(lái)的壓力水消能后將水成滴狀、霧狀等施于所需灌溉的作物根部或葉面。

2.2百果園滴灌灌溉系統(tǒng)

灌溉系統(tǒng)的第一期工程是由以色列的普拉斯托公司負(fù)責(zé)承建，全園采用先進(jìn)的滴、噴灌相結(jié)合的微灌節(jié)水技術(shù)，是我國(guó)南方發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)的典范，其具體情況見(jiàn)下：

2.2.1設(shè)計(jì)原則

滴灌灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)除了滿足節(jié)水、節(jié)能、省力等之外，通常應(yīng)遵循以下主要原則：

①必須滿足果園果樹(shù)生長(zhǎng)對(duì)水分的要求；

②灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合耕作實(shí)際，便于操作；

③應(yīng)使所選擇的灌水方法既能滿足作物的灌溉要求，又不因灌溉而造成病害、蟲(chóng)害的發(fā)生；

④在盡可能的情況下，灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮施肥及噴藥裝置；

⑤在盡可能的情況下，應(yīng)使灌溉系統(tǒng)在滿足灌溉要求的同時(shí)，工程建設(shè)的綜合造價(jià)最小。

2.2.2設(shè)計(jì)步驟

2.2.2.1資料的收集在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須掌握以下資料：

①地形資料：根據(jù)實(shí)際情況測(cè)繪大比例尺地形圖，其中包括果園的平面布置、道路、水源位置、高差等。

②土壤資料：主要是土壤理化性質(zhì)、地下水埋藏深度和土層厚度等。土壤理化性質(zhì)主要包括土壤類別、干容重、含鹽情況、土壤田間持水率等。

③氣象資料：區(qū)域年均降雨量及季節(jié)分布、平均氣溫、極端氣溫（包括最高、最低氣溫）、最大凍土層深度、無(wú)霜期、蒸騰蒸發(fā)資料等。

④水源資料：水源屬性（個(gè)人或集體）、種類、水源位置、水質(zhì)、含沙情況、水位、供水能力、利用和配套情況等。若水源為機(jī)井時(shí)，還應(yīng)調(diào)查機(jī)井的靜水位和動(dòng)水位，當(dāng)?shù)叵滤惠^淺時(shí)，一定要調(diào)查清楚地下水位及其周年變化規(guī)律。若水源為渠水時(shí)，應(yīng)調(diào)查清楚水源的含泥沙種類、含沙量、水位、供水時(shí)間、可能的配水時(shí)間等。同時(shí)，還應(yīng)特別注意水源的保證率問(wèn)題，不論是只用于果園的水源還是與周圍大田混用的水源，都應(yīng)考慮這個(gè)問(wèn)題。

⑤百果園作物種植資料：其中包括作物的種類、種植密度（其中最主要的是行距和株距）等。

⑥百果園的環(huán)境資料：包括百果園周圍的地形、交通和供電等。

2.2.2.2灌水方法的選擇灌水方法選擇適當(dāng)與否，除了影響工程投資外，還直接影響著灌溉系統(tǒng)的效益發(fā)揮和灌溉保證率。因此，應(yīng)根據(jù)作物種類、作物的種植制度、種植季節(jié)、水源情況、果園設(shè)施情況、工程區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況等，合理地選擇相對(duì)投資較省、灌溉保證率較高且有利于果園果樹(shù)生長(zhǎng)的灌水方法。百果園灌溉系統(tǒng)的灌水方法采用以滴灌為主，滴噴灌相結(jié)合的方式。

2.2.2.3滴灌系統(tǒng)布置，百果園滴灌系統(tǒng)的管道分干管、支管和毛管等三級(jí)，布置時(shí)干、支、毛三級(jí)管道要求盡量相互垂直，以使管道長(zhǎng)度和水頭損失最小。通常情況下，園內(nèi)一般出水毛管平行于種植方向，支管垂直于種植方向。

2.2.2.4滴灌灌溉制度的擬定

①灌水定額：是指作為滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)的單位面積上的一次灌水量，如果用灌水深度表示，可用式（4-8）計(jì)算，即

H——計(jì)劃濕潤(rùn)層深度（米），一般蔬菜0.20-0.30米深根蔬菜或果樹(shù)0.3-1.0米；

p——土壤濕潤(rùn)比，70%-90%。

②設(shè)計(jì)灌水周期：滴灌設(shè)計(jì)灌水周期是指按一定的灌水定額灌水后，在作物適宜土壤含水率的條件下，保障作物正常生長(zhǎng)的可能延續(xù)時(shí)間T，用式（4－9）計(jì)算，即

③一次灌水延續(xù)時(shí)間：一次灌水延續(xù)時(shí)間是指把設(shè)計(jì)灌水定額水量，在不產(chǎn)生徑流的條件下，均勻分布于果園田間所用的灌水時(shí)間，用式（4－10）計(jì)算，即

i.輪灌區(qū)數(shù)目的確定：（a）對(duì)于固定式滴灌系統(tǒng)，輪灌區(qū)數(shù)目可按式（4-11）計(jì)算：（b）對(duì)于移動(dòng)式滴灌系統(tǒng)，則有：

ii.一條毛管的控制灌溉面積：（a）對(duì)于固定式滴灌系統(tǒng)，毛管固定在一個(gè)位置上灌水，控制面積為

f=SeL(4-13)

式中f——每條毛管控制的灌溉面積（平方米）

L——毛管長(zhǎng)度（米），移動(dòng)式滴灌系統(tǒng)中為出流毛管長(zhǎng)度。

（b）對(duì)于移動(dòng)式滴灌系統(tǒng)，一條毛管控制的灌溉面積為

2.2.2.5滴灌系統(tǒng)控制灌溉面積大小的計(jì)算在灌溉水源能夠得到充分保證的條件下，滴灌面積的大小取決于管道的輸水能力。對(duì)于水源流量不能滿足整個(gè)區(qū)域需要時(shí)，滴灌面積為

2.2.2.6管網(wǎng)水力計(jì)算滴灌系統(tǒng)各級(jí)管道布置好以后，即可從最末端或最不利毛管位置開(kāi)始，逐級(jí)推算各級(jí)管道的水頭損失（包括沿程水頭損失和局部水頭損失）。在設(shè)計(jì)中，同一條支管上的第一條毛管最前端出水孔處水頭與最末一條毛管最末端出水孔處水頭之間的差值，不超過(guò)滴頭設(shè)計(jì)工作壓力的20％，流量差值不超過(guò)10％；對(duì)于采用壓力補(bǔ)償式滴水器時(shí)，僅要求區(qū)域內(nèi)滴頭流量差值不超過(guò)10％，并據(jù)此確定支、毛管的最大設(shè)計(jì)長(zhǎng)度；在滴灌中，由于管網(wǎng)中水流壓力通常小于0．3兆帕，所以多選用PVC塑料管道。管道中水流在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的壓力損失通常包括沿程阻力損失和局部阻力損失。工程設(shè)計(jì)中塑料管道的沿程阻力損失常選用式（4－16）、（4－17）計(jì)算，局部阻力損失常用式（4－18）計(jì)算。①沿程阻力損失hf

當(dāng)管道有多個(gè)出水口時(shí)，管道的沿程阻力應(yīng)考慮多口出流對(duì)沿程阻力的折減問(wèn)題，多口出流折減系數(shù)k，對(duì)應(yīng)計(jì)算公式

②局部阻力hj

工程設(shè)計(jì)中為了計(jì)算方便，局部阻力損失也常按沿程阻力損失hf的10％估算。

2.2.2.7管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括各級(jí)管道的管材與管徑的選擇、各級(jí)固定管道的縱剖面設(shè)計(jì)、管道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

①管材的選擇：可用于灌溉的管道種類很多，應(yīng)該根據(jù)滴灌區(qū)的具體情況，如地質(zhì)、地形、氣候、運(yùn)輸、供應(yīng)以及使用環(huán)境和工作壓力等條件，結(jié)合各種管材的特性及適用條件進(jìn)行選擇。一般情況下，對(duì)于地理固定管道，可選用鋼筋混凝土管、鋼絲網(wǎng)水泥管、石棉水泥管、鑄鐵管和硬塑料管。鋼管易銹蝕和腐蝕，最好不要選用。隨著材料工業(yè)的發(fā)展，地埋管道多選用塑料管。選用塑料管時(shí)一定要注意，不同材質(zhì)的塑料管在幾何尺寸相同的情況下可承受的工作壓力相差甚遠(yuǎn)，特別是在使用低密度聚乙烯管（PE管）時(shí)，一定要注意管壁的厚度是否達(dá)到了能承受系統(tǒng)所要求壓力的厚度，若沒(méi)有達(dá)到，千萬(wàn)不能使用，否則將會(huì)埋下隱患，造成運(yùn)行時(shí)管道發(fā)生爆破，甚至導(dǎo)致整個(gè)管道系統(tǒng)癱瘓。用于滴灌地埋管道的塑料管，最好選用硬聚氯乙烯管（UPVC管）。對(duì)于口徑150毫米以上的地埋管道，硬聚氯乙烯管在性能價(jià)格比上的優(yōu)勢(shì)下降，應(yīng)通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析選擇合適的管材。塑料管經(jīng)常暴露在陽(yáng)光下使用，易老化，縮短使用壽命。因此，地面移動(dòng)管最好不采用塑料管。

②管徑的選擇：當(dāng)輪灌編組和輪灌順序確定之后，各級(jí)管道在每一輪灌組所通過(guò)的流量即可知道。通常選用同一級(jí)管道在各輪灌組中可能通過(guò)的最大流量，作為本級(jí)管道的設(shè)計(jì)流量，依據(jù)這個(gè)設(shè)計(jì)流量來(lái)確定管道的管徑。若某一級(jí)管道，其最大流量通過(guò)的時(shí)間占管道總過(guò)水時(shí)間的比例甚小，也可選取一個(gè)出現(xiàn)次數(shù)較多的次大流量，作為管道的設(shè)計(jì)流量來(lái)確定管徑。同一級(jí)管道的不同管段通過(guò)的最大流量不同時(shí)，可分段確定設(shè)計(jì)流量。（a）支管管徑的確定：支管是指直接安裝豎管和滴頭的那一級(jí)管道。支管管徑的選擇主要依據(jù)灌溉均勻的原則。管徑選得越大，支管運(yùn)行時(shí)的水頭損失就越小，同一支管上各滴頭的實(shí)際工作壓力和灌水量就越接近，灌溉均勻度就越接近設(shè)計(jì)狀況。但這樣增大了支管的投資，對(duì)移動(dòng)支管來(lái)說(shuō)還增加了拆裝、搬移的勞動(dòng)強(qiáng)度。管徑選得小，支管投資減少，移動(dòng)作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度降低，但由于運(yùn)行時(shí)支管內(nèi)水頭損失增大，同一支管上各滴頭的實(shí)際工作壓力和灌水量差別增大，結(jié)果造成果園各處受水量不一致，影響滴灌質(zhì)量。為了保證同一支管上各滴頭實(shí)際出水量的相對(duì)偏差不大于20％，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBJ85-85規(guī)定：同一支管上任意兩個(gè)滴頭之間的工作壓力差應(yīng)在滴頭設(shè)計(jì)工作壓力的20％以內(nèi)。顯然，支管若在平坦的地面上鋪設(shè)，其首末兩端滴頭間的工作壓力差應(yīng)最大。若支管鋪設(shè)在地形起伏的地面上，則其最大的工作壓力差并不見(jiàn)得發(fā)生在首末滴頭之間?？紤]地形高差Z的影響時(shí)上述規(guī)定可表示為

許的水頭損失即為從式（4－20）

可以看出：逆坡鋪設(shè)支管時(shí)，允許的hw的值小，即選用的支管管徑應(yīng)大些；順坡鋪設(shè)支管時(shí)，因Z的值本身為負(fù)值，其允許的hw的值可以比0.2hp大些，也就是說(shuō)因支管順坡鋪設(shè)時(shí)，因地形坡降彌補(bǔ)了支管內(nèi)的部分水力坡降，選用的支管管徑可適當(dāng)?shù)男⌒?。?dāng)一條支管選用同管徑的管子時(shí)，從支管首端到朱端，由于沿程出流，支管內(nèi)的流速水頭逐次減小，抵消了局部水頭損失，所以計(jì)算支管內(nèi)水頭損失時(shí)，可直接用沿程水頭損失來(lái)代替其總水頭損失，即h''''f=hw，式（4－20）可改寫(xiě)為

滴頭選定后，滿頭的設(shè)計(jì)工作壓力可從滴頭性能表中查得。兩滴頭進(jìn)水口高程差（實(shí)際上就是兩滴頭所在地的地面高差）可以從系統(tǒng)平面布置圖中查取。則h''''f即可求出。利用公式h''''f=FfLQm／db，在其他參數(shù)已知的情況下反求管徑d，d就是該支管可選用的最小管徑的計(jì)算值。因管材的管徑已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。因此，還需按管材的標(biāo)準(zhǔn)管徑將計(jì)算出的管徑規(guī)范取整。對(duì)滴灌系統(tǒng)的支管，考慮到運(yùn)行與管理的方便，最大的管徑一般不超過(guò)100毫米，并且應(yīng)盡量使各支管取相同的管徑，至少也需在一個(gè)作業(yè)區(qū)中統(tǒng)一。對(duì)于固定管道式滴灌系統(tǒng)，地理支管的管徑可以不同，但規(guī)格不宜太多，同一條支管一般最多變徑兩次。（b）支管以上各級(jí)管道管徑的確定：一般情況下，這些管道的管徑是在滿足下一級(jí)管道流量和壓力的前提下按費(fèi)用最小的原則選擇的。管道的費(fèi)用常用年費(fèi)用來(lái)表示。隨著管徑的增大，管道的投資造價(jià)（常用折舊費(fèi)表示）將隨之增高，而管道的年運(yùn)行費(fèi)隨之降低。因此，客觀上必定有一種管徑，會(huì)使上述兩種費(fèi)用之和為最低，這種管徑就是我們要選擇的管徑，稱之為經(jīng)濟(jì)管徑。經(jīng)濟(jì)管徑中對(duì)應(yīng)的流速稱為經(jīng)濟(jì)流速。圖4-7就是用最小年費(fèi)用法計(jì)算經(jīng)濟(jì)管徑的原理示意圖。用這種方法確定管徑概念清楚，但計(jì)算相當(dāng)繁瑣，往往需要分別計(jì)算出多種管徑的年投資和年運(yùn)行費(fèi)，比較后再確定。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，許多優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，如微分法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法等已在管道灌溉管網(wǎng)的設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用，具體方法可參閱有關(guān)書(shū)籍。對(duì)于規(guī)模不太大的滴灌工程，也可用式（4－22）、式（4－23）的經(jīng)驗(yàn)公式估算管道的直徑：

應(yīng)該指出的是，由于管道系統(tǒng)年工作小時(shí)數(shù)少，而所占投資比例又大。因此，一般在灌溉系統(tǒng)壓力能得到滿足的情況下，選用盡可能小的管徑是經(jīng)濟(jì)的，但管中流速應(yīng)控制在2.5～3米／秒以下。

③管道縱剖面設(shè)計(jì)：管道縱剖面設(shè)計(jì)應(yīng)在系統(tǒng)平面市置圖繪制后進(jìn)行，設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是確定各級(jí)固定管道在平面上的位置及各種管道附件的位置。管道的縱剖面應(yīng)力求平順，減少折點(diǎn)，有起伏時(shí)應(yīng)避免產(chǎn)生負(fù)壓。

ⅰ埋深及坡度：地埋管的埋深指管徑距地面的垂直距離，埋深應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、地面荷載和機(jī)耕要求確定。一般管道在公路下埋深應(yīng)為0.7～1.2米；在農(nóng)村機(jī)耕道下埋深為0．5～0．9米。地埋管的坡度主要視地形條件而定，同時(shí)也應(yīng)考慮地基好壞及管徑大小。一般在地形條件許可的情況下，管徑小、基礎(chǔ)穩(wěn)定性好的管道坡度可陡一點(diǎn)；反之應(yīng)緩些?？偟膩?lái)說(shuō)，管道坡度不得超過(guò)1:1，通常控制在1:1.5～1:3以下。

ⅱ管道連接及附件：地埋管道的連接多采用承插或黏接的形式，轉(zhuǎn)向處用彎頭，分水處用三通或四通接頭，管徑改變處采用異徑接頭，管道末端用堵頭。為方便施工和安裝，同類管件應(yīng)考慮其規(guī)格盡量統(tǒng)一。

為了按計(jì)劃進(jìn)行輸水、配水、管道系統(tǒng)上應(yīng)裝置必要的控制閥。白果園中為了實(shí)現(xiàn)灌水的有效控制,設(shè)置了30多個(gè)電子閥.而且各級(jí)管道的首端還設(shè)了進(jìn)水閥或水分閥；當(dāng)管道過(guò)長(zhǎng)或壓力變化過(guò)大時(shí)，設(shè)置節(jié)制閥。為保證管道的安全運(yùn)行，還安裝一些附設(shè)裝置。自壓系統(tǒng)的進(jìn)水口和各類水泵吸水管的底端應(yīng)分別設(shè)置攔污棚和濾網(wǎng)，管道起伏的高處應(yīng)設(shè)排氣裝置，自壓系統(tǒng)進(jìn)水閥后的干管上設(shè)高度高出水源水面高程的通氣管，管道起伏的低處及管道末端設(shè)泄水裝置，管道可能發(fā)生最大水錘壓力處設(shè)置安全閥。

2.3評(píng)價(jià)

從整體上來(lái)看,XX白果園的滴灌系統(tǒng)是建設(shè)的比較完善的一套滴水灌溉系統(tǒng),設(shè)計(jì)施工都符合現(xiàn)代滴灌的要求,是一套先進(jìn)的現(xiàn)代化滴水灌溉系統(tǒng)，而且產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效果。不過(guò)當(dāng)時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)條件的限制，其毛管采用了單行直線布置，灌水均勻度不高，鑒于對(duì)多種毛管布置形式的比較分析，筆者認(rèn)為百果園應(yīng)改進(jìn)為雙行毛管平行布置；而且其控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度不高，全園僅能使用微機(jī)控制電磁閥的開(kāi)啟，不能精確實(shí)現(xiàn)作物的輪灌、對(duì)灌水時(shí)間和灌水量都不能實(shí)現(xiàn)有效的控制，故需進(jìn)一步對(duì)其控制系統(tǒng)加以設(shè)計(jì)改進(jìn)。正在建設(shè)的二期工程應(yīng)該吸收一期工程中的好的經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)一期工程中的不足，特別是應(yīng)該實(shí)現(xiàn)灌水的全自動(dòng)控制。

3灌溉自動(dòng)化控制系統(tǒng)

灌溉中的滴灌系統(tǒng)，能很方便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，灌水的自動(dòng)化控制能有效的實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉，也是農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的要求。對(duì)微灌的自動(dòng)化控制，根據(jù)控制系統(tǒng)運(yùn)行的方式不同，一般可分為手動(dòng)控制、半自動(dòng)控制和全自動(dòng)控制三類：

①手動(dòng)控制系統(tǒng)

系統(tǒng)的所有操作均由人工完成，如水泵、閥門(mén)的開(kāi)啟、關(guān)閉，灌溉時(shí)間的長(zhǎng)短，何時(shí)灌溉等等。這類系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是成本較低，控制部分技術(shù)含量不高，便于使用和維護(hù)，很適合在我國(guó)廣大農(nóng)村推廣。不足之處是使用的方便性較差，不適宜控制大面積的灌溉。

②全自動(dòng)控制系統(tǒng)

系統(tǒng)不要人直接參與，通過(guò)預(yù)先編制好的控制程序和根據(jù)反映作物需水的某些參數(shù)可以長(zhǎng)時(shí)間地自動(dòng)啟閉水泵和自動(dòng)按一定的輪灌順序進(jìn)行灌溉。人的作用只是調(diào)整控制程序和檢修控制設(shè)備。這種系統(tǒng)中，除灌水器、管道、管件及水泵、電機(jī)外，還包括中央控制器、自動(dòng)閥、傳感器（土壤水分傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、水位傳感器和雨量傳感器等）及電線等。

③半自動(dòng)控制系統(tǒng)

系統(tǒng)中在灌溉區(qū)域沒(méi)有安裝傳感器，灌水時(shí)間、灌水量和灌溉周期等均是根據(jù)預(yù)先編制的程序，而不是根據(jù)作物和土壤水分及氣象資料的反饋信息來(lái)控制的。這類系統(tǒng)的自動(dòng)化程度不等，有的一部分實(shí)行自動(dòng)控制，有的是幾部分進(jìn)行自動(dòng)控制。

為了對(duì)先進(jìn)的滴灌自動(dòng)化控制系統(tǒng)有具體認(rèn)識(shí)和了解，下面我們將對(duì)滴灌的自動(dòng)化控制作詳細(xì)介紹：

3.1滴灌首部控制樞紐

滴灌自動(dòng)化系統(tǒng)的基本控制方法有：時(shí)間控制、水量控制和反饋控制三種。時(shí)間控制系統(tǒng)是按預(yù)定好的時(shí)間放水或關(guān)水；水量控制系統(tǒng)是按照設(shè)計(jì)的配水量放水或關(guān)水；反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)灌區(qū)內(nèi)濕度感受器的反應(yīng)，然后將信號(hào)傳送到首部控制樞紐部分來(lái)關(guān)水或放水。滴灌系統(tǒng)更便于完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，這在地多人少、勞力緊張的邊遠(yuǎn)地區(qū)，沙漠地帶的防護(hù)林區(qū)，鐵路路基沿線，經(jīng)濟(jì)力量雄厚的城郊蔬菜種植區(qū)顯得特別重要。目前，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在滴灌區(qū)普遍使用了計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，并通過(guò)專用的滴灌系統(tǒng)軟件來(lái)控制和檢測(cè)作物生長(zhǎng)、土壤狀況和氣象趨勢(shì)，取得了良好的效果。大大提高了現(xiàn)代化的土壤水分、作物生長(zhǎng)測(cè)定技術(shù)的可能性和實(shí)用性，具有農(nóng)藝上的綜合性，為人們充分利用現(xiàn)代化儀器設(shè)備在滴灌系統(tǒng)中應(yīng)用提供了巨大的潛力。滴灌系統(tǒng)軟件根據(jù)作物對(duì)水分的需求和土壤墑情制定出合理的灌溉計(jì)劃和作物管理計(jì)劃。

3.2作物生產(chǎn)管理計(jì)劃制定

控制軟件系統(tǒng)應(yīng)能提供一套科學(xué)的管理系統(tǒng)，它通過(guò)提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)以及減少用水量來(lái)提高水分利用效率，能給農(nóng)民及有關(guān)用戶提供一套針對(duì)灌溉方案制定作物生產(chǎn)管理的先進(jìn)、完善的管理系統(tǒng)，用戶能夠使用它獲得他們的每一塊農(nóng)田的土壤水分狀況圖，方便的數(shù)據(jù)資料存取能夠得到每一塊農(nóng)田的準(zhǔn)確土壤水分含量，還能夠確定準(zhǔn)確的日水分利用量，能夠給每塊農(nóng)田制定出合理的灌溉管理決策，能夠根據(jù)每一塊農(nóng)田各自的灌水量需求對(duì)不同農(nóng)田進(jìn)行灌溉優(yōu)先排序，以便制定優(yōu)化灌溉計(jì)劃使農(nóng)場(chǎng)或用戶獲得整體最高產(chǎn)量。

控制軟件系統(tǒng)應(yīng)能允許灌溉管理者根據(jù)作物水分需求和作物對(duì)灌溉的反應(yīng)制定合理的灌溉計(jì)劃，作為一個(gè)完整的灌溉計(jì)劃和作物生產(chǎn)管理軟件包，它能夠?qū)喔葲Q策的制定和作物管理進(jìn)行數(shù)據(jù)資料存儲(chǔ)、運(yùn)算處理、顯示輸出。土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)資料主要由中子探測(cè)儀、石膏電阻塊和張力計(jì)測(cè)定獲得。天氣數(shù)據(jù)資料由自動(dòng)氣象站獲得，作物生長(zhǎng)資料如籽粒大?。ㄖ睆剑?、株高和葉片硝酸鹽含量等可直接田間測(cè)定，根據(jù)相應(yīng)的作物響應(yīng)，作物生長(zhǎng)資料結(jié)合土壤水分資料能夠制定出合理的灌溉計(jì)劃，通過(guò)實(shí)際調(diào)查能夠提高作物產(chǎn)量、品質(zhì)和水分利用效率的管理技術(shù)能夠詳細(xì)地驗(yàn)證作物生長(zhǎng)、土壤水分和氣候之間的關(guān)系，因此能很好地解決一些灌溉管理和作物生長(zhǎng)問(wèn)題，其中包括過(guò)量灌溉導(dǎo)致的灌溉水排滲問(wèn)題、肥料向根部以下淋溶損失問(wèn)題以及為了達(dá)到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)目標(biāo)的籽粒重和穗粒數(shù)或結(jié)果率的控制管理問(wèn)題。

3.3滴灌系統(tǒng)灌溉計(jì)劃制定

滴灌系統(tǒng)灌溉計(jì)劃一般是指確定何時(shí)進(jìn)行灌溉及應(yīng)該的灌溉量，灌溉計(jì)劃的應(yīng)用可消除代價(jià)巨大的不可預(yù)測(cè)的農(nóng)業(yè)災(zāi)害，如在作物生長(zhǎng)臨界期由于土壤類型和作物自身生長(zhǎng)能力，不同的農(nóng)田具有不同的土壤水分虧缺量和日水分利用量，因此不同的農(nóng)田需要不同的灌溉計(jì)劃。農(nóng)民通過(guò)土壤水分測(cè)定技術(shù)利用軟件處理和顯示不同層次土壤水分特征，能加深對(duì)發(fā)生于土壤內(nèi)的各種過(guò)程的理解，以便進(jìn)行更精細(xì)的灌溉計(jì)劃和灌溉管理決策的制定，以確保土壤水分總是保持作物生長(zhǎng)所需的最佳含水量。

當(dāng)土壤水分和被作物利用的水分的準(zhǔn)確數(shù)量被測(cè)定后，通過(guò)軟件可以計(jì)算下一次滴灌的日期和準(zhǔn)確的灌水量，它將考慮當(dāng)前每天水分利用狀況、天氣變化和歷史資料來(lái)幫助管理者制定以后的灌水計(jì)劃。它把農(nóng)田從最干到最濕分為不同等級(jí)。了解需要灌溉補(bǔ)充的水量有助于協(xié)調(diào)不同用戶之間和同一用戶內(nèi)部的水分供給，充分了解雨后何時(shí)開(kāi)始灌溉能使農(nóng)民最大限度地利用自然降水，而把灌水過(guò)多和灌水不及造成地危險(xiǎn)減到最小。

3.4土壤水分時(shí)間圖和深度圖的應(yīng)用

3.4.1時(shí)間圖時(shí)間顯示某一指定土壤容積含水量、根區(qū)土壤含水量或作物響應(yīng)隨時(shí)間的變化。時(shí)間圖的基本顯示：直線表示根區(qū)土壤含水量的飽和點(diǎn)和需灌溉補(bǔ)充點(diǎn)；供給的和有效的灌溉和降雨情況；箭頭指示預(yù)測(cè)的灌溉日期；關(guān)于水分飽和點(diǎn)、需灌溉補(bǔ)充點(diǎn)、當(dāng)前和過(guò)去的土壤水分測(cè)定值及計(jì)劃安排的灌水日期和灌水量的總結(jié)表；作物生長(zhǎng)及其對(duì)灌溉管理技術(shù)措施的響應(yīng)；該軟件所做的時(shí)間圖可進(jìn)行大小調(diào)整，通過(guò)調(diào)整縱坐標(biāo)軸上的最大值和最小值及橫坐標(biāo)上的日期范圍能夠把圖形中用戶想要的區(qū)域或作物生長(zhǎng)期內(nèi)的某特定階段的圖形放大。圖形能夠進(jìn)行疊加來(lái)同時(shí)比較不同地點(diǎn)的田塊或不同年份的數(shù)據(jù)。當(dāng)季和前季的作物的生長(zhǎng)，土壤水分和天氣資料的疊加圖形比較灌溉管理達(dá)到高度的協(xié)調(diào)一致。用戶可以選擇任何關(guān)鍵數(shù)據(jù)來(lái)建立相互作用關(guān)系圖。

3.4.2深度圖深度圖顯示土壤容積含水量沿土壤剖面隨深度的變化而變化的情況，通過(guò)該軟件和現(xiàn)代化儀器結(jié)合能夠迅速直接測(cè)定和分析土壤水的剖面分布情況。根區(qū)吸收水分模式可以在深度圖中看到，對(duì)深度圖分析能使農(nóng)民確定每一種農(nóng)作物包括塊根作物在土壤剖面中被研究的土壤體積范圍和土壤剖面的每一深度層的作物利用的水分?jǐn)?shù)量、土壤緊實(shí)度、土壤質(zhì)地變化、高石灰?guī)r含量、地下水位和鹽分等問(wèn)題能夠通過(guò)對(duì)根部活動(dòng)的仔細(xì)分析而發(fā)現(xiàn)。深度圖也可以用來(lái)確定滲入和排出土壤剖面的水分的運(yùn)動(dòng)狀況及深度和數(shù)量，從中能夠給定灌溉飽和點(diǎn)和需灌溉補(bǔ)充點(diǎn)的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)值。灌溉或降水后從土壤的根區(qū)排出的水分?jǐn)?shù)量能夠通過(guò)深度圖準(zhǔn)確測(cè)定，根據(jù)可以調(diào)節(jié)灌溉所用時(shí)間以避免水分從土壤剖面排出而損失，控制土壤剖面排出水的數(shù)量將防止地下水水位地升高和土壤養(yǎng)分的淋溶損失，同時(shí)也將降低灌水及滴灌水及抽水的成本。深度圖是一個(gè)非常有用的工具，能夠解決在不同類型土壤中灌溉水的水平和垂直運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵問(wèn)題，通過(guò)分別繪制灌溉前和灌溉后距滴管不同距離的各個(gè)點(diǎn)的土壤水分含量圖可比較灌溉水的運(yùn)動(dòng)狀況，用戶能夠利用研究所得的結(jié)果來(lái)減少水分和肥料排滲，同時(shí)確保作物根系能夠一直得到適量的水分。

3.5軟件的程序特點(diǎn)

3.5.1程序結(jié)構(gòu)滴管軟件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于一個(gè)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，這使得制定灌溉方案是查詢數(shù)據(jù)資料非常方便。管理人員可能負(fù)責(zé)管理幾個(gè)農(nóng)場(chǎng)或幾塊農(nóng)田，每個(gè)農(nóng)場(chǎng)或農(nóng)田可能有許多檢測(cè)點(diǎn)，每一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)都有一套不同時(shí)間收集的實(shí)際測(cè)定的讀數(shù)記錄。輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)軟件處理，能顯示有關(guān)每一單個(gè)田塊的詳細(xì)資料，還能夠向農(nóng)民分別顯示每一年的作物種植的詳細(xì)資料。能夠顯示農(nóng)場(chǎng)的每個(gè)監(jiān)測(cè)田塊或某一年份的每一監(jiān)測(cè)點(diǎn)的情況，指明灌溉飽和點(diǎn)和需灌溉補(bǔ)充點(diǎn)，當(dāng)前作物日水分使用情況，土壤水分平衡和預(yù)測(cè)出的三次灌溉的日期，土壤水分含量和作物日用水量的測(cè)定值，對(duì)未來(lái)作物在整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)的長(zhǎng)期的用水量作出估算。顯示某一具體的時(shí)期的每一深度層的土壤水分含量的讀數(shù)記錄和根區(qū)的總水分含量，同時(shí)顯示土壤水分需要量，中子儀測(cè)定并估算的日水分使用量。利用滴灌軟件可進(jìn)行數(shù)據(jù)資料綜合分析，從中總結(jié)重要的信息形成報(bào)告，以幫助制定每日的管理決策方案。同時(shí)也可以編輯出前幾個(gè)生長(zhǎng)季的作物生長(zhǎng)、水分管理。土壤等數(shù)據(jù)資料，并進(jìn)行綜合分析，為以后的灌溉方案制定提出更合理更完善的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。該軟件程序的所以結(jié)構(gòu)層次能為所選擇的農(nóng)場(chǎng)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)和某一日期建立報(bào)告。報(bào)告分為五種：深度圖、時(shí)間圖、記錄讀數(shù)報(bào)告。監(jiān)測(cè)點(diǎn)報(bào)告和灌溉計(jì)劃報(bào)告。用戶可以根據(jù)自己的需要已及自己微機(jī)系統(tǒng)對(duì)程序進(jìn)行修改編譯，選擇公制和英制計(jì)量單位進(jìn)行數(shù)據(jù)資料綜合分析，將田間測(cè)定得到的數(shù)據(jù)讀數(shù)記錄自動(dòng)粘貼到?jīng)]一個(gè)具體的農(nóng)場(chǎng)欄、監(jiān)測(cè)點(diǎn)欄和日期欄。每一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的測(cè)定日期，時(shí)間及估計(jì)的水分日利用量能夠在粘貼之前輸入。

3.5.2數(shù)據(jù)輸入在讀數(shù)記錄屏幕中可以人工錄入和顯示田間實(shí)際收集的數(shù)據(jù)，如土壤水分張力計(jì)的讀數(shù)、作物籽粒大小。有關(guān)作物的數(shù)據(jù)可以測(cè)定得到，作物生長(zhǎng)參數(shù)與土壤水分含量相關(guān)聯(lián)可以確定作物生長(zhǎng)期的水分需求量。氣候數(shù)據(jù)資料可以人工輸入或由氣象站自動(dòng)裝載。天氣數(shù)據(jù)參數(shù)的個(gè)數(shù)沒(méi)有限制，它可以與任一個(gè)作物生長(zhǎng)測(cè)定值和任一水平的土壤水分含量相關(guān)聯(lián)制作相互作用關(guān)系圖。從氣象數(shù)據(jù)資料中可以得到蒸發(fā)損失的總水分量的數(shù)據(jù)并且把它與測(cè)定的日水分使用量相比較來(lái)調(diào)整該地區(qū)的作物灌溉計(jì)劃。

3.5.3軟件的數(shù)據(jù)處理利用滴管軟件可以計(jì)算使土壤剖面達(dá)到灌溉飽和點(diǎn)所需的準(zhǔn)確時(shí)間數(shù)。同時(shí)計(jì)算自從播種或其他生長(zhǎng)時(shí)期（如發(fā)芽、開(kāi)花等）以來(lái)的天數(shù)，使土壤水分能夠與過(guò)去多年的作物生長(zhǎng)資料數(shù)據(jù)參數(shù)同步分析，以確定作物水分利用效率。使用作物累積日水分方程。能夠很好地評(píng)估作物總產(chǎn)量，尤其是對(duì)于玉米、小麥和棉花?？梢酝ㄟ^(guò)作物－水分方程和氣象資料估算理論產(chǎn)量。通過(guò)速率方程，計(jì)算作物生長(zhǎng)速率。計(jì)算作物當(dāng)前日水分利用量占整個(gè)生長(zhǎng)季日水分利用量地比例。同時(shí)也可計(jì)算不同水分含量地土壤水分變化速率，這些速率地變化表明土壤緊實(shí)問(wèn)題和土壤干旱地程度。滴灌軟件可以分析某一作物在生長(zhǎng)季內(nèi)日水分利用狀況地資料。結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)地土壤水分測(cè)定儀器使用，該軟件能夠指導(dǎo)我們最有效地利用有限的水資源獲得最大農(nóng)業(yè)效益。例如能夠確定每次灌溉的準(zhǔn)確時(shí)間和灌水量。同時(shí)減小過(guò)量灌溉和水分不足對(duì)產(chǎn)量的影響。建立各種不同作物之間水分利用及水分利用效率的差異；建立如不同品種、土壤緊實(shí)情況、不同的耕作史等不同條件下水分利用及水分利用效率的差異；建立現(xiàn)代耕作技術(shù)和傳統(tǒng)耕作技術(shù)條件下的水分利用效率的關(guān)系。確定灌溉和降水的利用效率，用以觀察分析根系吸收水分模式。有助于合理管理地下水和鹽化問(wèn)題，能夠減少土壤養(yǎng)分的淋溶損失問(wèn)題。建立土壤水分含量、作物長(zhǎng)勢(shì)及天氣狀況的數(shù)據(jù)庫(kù)以使作物產(chǎn)量和質(zhì)量獲得持續(xù)穩(wěn)定的提高，使高效農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3.6灌溉自動(dòng)化控制系統(tǒng)

要實(shí)現(xiàn)灌水的自動(dòng)化，必須有自動(dòng)灌溉控制器，該裝置由土壤濕度傳感器、控制器和電磁閥組成，能夠按土壤墑情和作物需水特性實(shí)施自動(dòng)灌溉（溝灌、噴灌、滴灌、滲灌），達(dá)到高產(chǎn)、高效、和節(jié)水的目的。適用于庭院花圃、苗圃、果園、菜地和農(nóng)地。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，庭院花圃、苗圃水分的自動(dòng)灌溉倍受歡迎。它能省水省事，使花木生長(zhǎng)更好。一畝庭院花圃、苗圃地投資1.0－1.5萬(wàn)元，可以建立自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)。自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)科學(xué)灌溉，節(jié)能、省水，使菜地和農(nóng)地產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高。智能化，精準(zhǔn)化灌溉技術(shù)是伴隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、傳感器制造技術(shù)、塑料工業(yè)技術(shù)的提高而逐步實(shí)現(xiàn)的

自動(dòng)化計(jì)算機(jī)灌溉控制系統(tǒng)大約在80年代初由雨鳥(niǎo)公司、摩托羅拉等幾家公司開(kāi)發(fā)、研制成功，并投入使用。由于技術(shù)復(fù)雜、應(yīng)用難度大，價(jià)格高昂，這種控制設(shè)備最早應(yīng)用于高爾夫球場(chǎng)灌溉系統(tǒng)的控制上。90年代，計(jì)算機(jī)工業(yè)的硬件、軟件飛速發(fā)展，使得灌溉系統(tǒng)中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作難度越來(lái)越小，功能越來(lái)越豐富，價(jià)格也逐漸降了下來(lái)。這種系統(tǒng)在園林綠化上用得也越來(lái)越多了起來(lái)，雨鳥(niǎo)公司針對(duì)不同用途，研制、開(kāi)發(fā)出了中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)：Maxicom

智能化灌溉中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有如下功能：

①
動(dòng)采集各種氣象數(shù)據(jù)，計(jì)算并記錄蒸發(fā)蒸騰量ET；

②
根據(jù)前一天的ET值自動(dòng)編制當(dāng)天灌溉程序并實(shí)施灌溉；

③
可由連接的土壤濕度傳感器、風(fēng)速傳感器、雨量傳感器等干涉程序，啟動(dòng)、關(guān)閉、暫停灌溉系統(tǒng)；

④
連接流量傳感器可自動(dòng)監(jiān)測(cè)、記錄、警示由于輸水管斷裂引起的漏水及電磁閥故障；最大限度利用管網(wǎng)輸水能力；

⑤
運(yùn)行程序而不起動(dòng)灌溉系統(tǒng)（干運(yùn)行），測(cè)試程序合理性，不合理時(shí)預(yù)先修改；

⑥
自動(dòng)記錄、顯示、儲(chǔ)存各灌溉站的運(yùn)行時(shí)間；自動(dòng)記錄、顯示、儲(chǔ)存?zhèn)鞲衅鞣答仈?shù)據(jù)，以積累資料，修改程序，修改系統(tǒng)等。

⑦
頻繁灌溉功能：可將設(shè)計(jì)好的灌水延續(xù)時(shí)間分成若干時(shí)段，以便提供足夠的土壤入滲時(shí)間，減少坡地或粘性土地地面徑流損失。

⑧
一套中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可控制無(wú)數(shù)臺(tái)田間控制系統(tǒng)（稱為衛(wèi)星站），一套中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可控制小到一個(gè)公園，大到上百個(gè)公園，甚至全城的所有灌溉系統(tǒng)。

⑨
儲(chǔ)存數(shù)百套灌溉程序；一臺(tái)田間控制器（衛(wèi)星站）可使4個(gè)輪灌區(qū)獨(dú)立灌溉或同時(shí)灌溉。

⑩
手動(dòng)干涉灌溉系統(tǒng)：可在閥門(mén)上手動(dòng)啟、閉系統(tǒng)，可在田間衛(wèi)星站上手動(dòng)控制系統(tǒng)，也可在計(jì)算機(jī)上手動(dòng)啟、閉任何一站，任何一個(gè)電磁閥?？煽刂乒喔认到y(tǒng)以外的其它設(shè)備，如：道路或公共場(chǎng)所燈光，大門(mén)、噴泉、水泵等

自動(dòng)化中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要由中央計(jì)算機(jī)，集群控制器(CCU)，田間控制器（衛(wèi)星站），電磁閥構(gòu)成。中央計(jì)算機(jī)可裝置在任何一個(gè)地方。比如：一套中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制50個(gè)公園的灌溉系統(tǒng)。中央計(jì)算機(jī)可安裝在市園林局認(rèn)為合適的位置。CCU安裝在各個(gè)公園內(nèi)。中央計(jì)算機(jī)與CCU之間的通訊，可采用有線連接（近距離），無(wú)線連接，電話線連接或移動(dòng)通訊方法連接。一臺(tái)CCU最多可連接28個(gè)田間控制器。CCU與田間控制器之間同樣可選上述數(shù)種通訊方式。由中央計(jì)算機(jī)到終端電磁閥的工作過(guò)程為：中央計(jì)算機(jī)編程，并將程序下達(dá)到CCU。CCU將各輪灌區(qū)灌溉控制程序再發(fā)到相關(guān)田間控制器。田間控制器依中央計(jì)算機(jī)制作的程序啟閉各輪灌區(qū)電磁閥。如下圖所示：

中央計(jì)算機(jī)上的初始程序由控制人員編制，之后，計(jì)算機(jī)每日自動(dòng)收集由氣象站采集的氣象數(shù)據(jù)，計(jì)算ET值，并不斷對(duì)原有程序自動(dòng)修改。如遇傳感器傳來(lái)異常信息（如降雨，過(guò)分干燥，系統(tǒng)漏水...），自動(dòng)中斷或暫停程序，待異常情況排除后，繼續(xù)恢復(fù)程序運(yùn)行。

如果將智能泵站連接到中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)上，則效果會(huì)更好。這樣從水泵到電磁閥之間復(fù)雜的系統(tǒng)將由一個(gè)高度智能化的系統(tǒng)管理起來(lái)，可做到最大限度地節(jié)水、節(jié)能，最大限度地保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行，避免灌溉系統(tǒng)常發(fā)生的下列幾種問(wèn)題：

①
過(guò)量灌溉或灌水不足，浪費(fèi)水資源或不能滿足植物需水；

②
管網(wǎng)破裂，漏失水；

③
系統(tǒng)運(yùn)行壓力不合理；

④
水泵運(yùn)行效率低下；

⑤
地形起伏不平時(shí)或土壤入滲率低產(chǎn)生地面徑流，浪費(fèi)寶貴的水資源；

⑥
降雨時(shí)，灌溉系統(tǒng)照常灌溉；

⑦
管理、維護(hù)成本高。

3.7百果園灌溉的自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)

百果園一期工程灌水基本實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化控制，可以使用電腦控制各電磁閥的開(kāi)啟。我們可在其基礎(chǔ)上加以改進(jìn)與提高，使其實(shí)現(xiàn)灌水的全自動(dòng)化，具體見(jiàn)下：

3.7.1控制原理

自動(dòng)化控制采用電子技術(shù)對(duì)田間土壤溫濕度、空氣溫濕度等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行采集，輸入計(jì)算機(jī)，按最優(yōu)方案，控制各個(gè)閥門(mén)的開(kāi)啟及水泵的運(yùn)行狀態(tài)，科學(xué)有效地控制灌水時(shí)間、灌水量、灌水均勻度，為項(xiàng)目區(qū)作物提供一個(gè)良好的地、水、肥、氣、熱條件，促使其高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。同時(shí)進(jìn)行控制軟件及優(yōu)化灌溉制度的研究，最終形成灌溉專家決策系統(tǒng)。另外，通過(guò)變頻器控制改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)管道壓力，為管道、滴灌等其他灌溉工程的自動(dòng)化提供依據(jù)。具體包括以下幾個(gè)方面：

①田間土壤含水量、鹽分、地溫、空氣溫度、濕度、降水、風(fēng)速、管道壓力等參數(shù)的自動(dòng)化采集

②自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)安裝

③監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

④變頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)改變水壓力，為微噴、滴灌等工程的自動(dòng)化提供依據(jù)

⑤系統(tǒng)運(yùn)行管理模式評(píng)價(jià)，包括系統(tǒng)評(píng)價(jià)、灌水指標(biāo)、灌溉制度等

3.7.2控制系統(tǒng)的組成

欲實(shí)現(xiàn)真正意義上的全自動(dòng)控制，需要控制田間參數(shù)及對(duì)象很多，例如土壤濕度、鹽分、空氣溫度、相對(duì)濕度、降水量、風(fēng)速、管道壓力、閥門(mén)開(kāi)啟、水泵電機(jī)旋轉(zhuǎn)等，都要送入控制器?？紤]到要控制的對(duì)象較多，又要滿足良好的人機(jī)界面要求，可以采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，來(lái)協(xié)調(diào)各部分的工作。

系統(tǒng)的組成如下圖所示,整個(gè)系統(tǒng)的工作主要工控機(jī)和變頻器兩部分來(lái)控制，其中變頻器主要用于控制水泵電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，工控機(jī)主要用來(lái)采集田間土壤及氣象指標(biāo)，按照設(shè)定的程序，控制各地塊中電磁閥的開(kāi)啟，并通過(guò)變頻器控制電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的工作。

3.7.3監(jiān)控軟件監(jiān)控軟件是工控機(jī)能夠完成控制功能的重要基礎(chǔ)，監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性。根據(jù)項(xiàng)目要求及滴灌的特點(diǎn)，筆者建議百果園采用雨鳥(niǎo)公司的“Maxicom”中央控制系統(tǒng)，該軟件只需用戶輸入各地塊種植作物種類及種植日期，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)計(jì)算當(dāng)前作物所處生育期，確定出各自要求的土壤狀況及氣象信號(hào)，控制水泵電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及閥門(mén)的開(kāi)啟，自動(dòng)完成整個(gè)灌水過(guò)程，完全不需要人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制。

該控制軟件在此所完成的主要功能及特點(diǎn)如下：

①自動(dòng)采集田間數(shù)據(jù)：系統(tǒng)根據(jù)軟件中所預(yù)先設(shè)定的時(shí)間，自動(dòng)地采集土壤濕度、溫度風(fēng)速、雨量等參數(shù)，進(jìn)行相應(yīng)的處理后，實(shí)時(shí)顯示在屏幕上。

②作物生育期的判斷：當(dāng)管理人員輸入各地塊所種植的作物及種植日期后，系統(tǒng)便根據(jù)計(jì)算機(jī)時(shí)鐘自動(dòng)計(jì)算出各種作物已種植的天數(shù)，判斷出作物所處的生育期，自動(dòng)查找資料庫(kù)中所存的原始資料，確定出當(dāng)前作物最適宜的土壤含水量及灌水定額。

③滴灌的全自動(dòng)控制：系統(tǒng)采集田間及氣象數(shù)據(jù)后，將當(dāng)前各地塊土壤含水量與作物適宜含水量相比較，若土壤實(shí)際含水量小于作物要求下限值，便自動(dòng)開(kāi)啟該地塊的第一個(gè)電磁閥。進(jìn)行灌溉。達(dá)到所需灌水定額后，自動(dòng)關(guān)閉第一個(gè)電磁閥，同時(shí)開(kāi)啟下一個(gè)電磁閥，直到完成整個(gè)地塊的灌溉任務(wù)。灌溉過(guò)程中，若出現(xiàn)溫度過(guò)低、風(fēng)速過(guò)大以及降雨過(guò)程等天氣時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)暫停當(dāng)前的灌溉任務(wù)，并保存當(dāng)前狀態(tài)。當(dāng)氣象條件滿足時(shí)，繼續(xù)進(jìn)行未完成的任務(wù)。

④形式多樣的控制方式：全自動(dòng)控制外，系統(tǒng)還允許管理人員采用半自動(dòng)、手動(dòng)等控制方式。全自動(dòng)方式只需運(yùn)行人員輸入各地塊的作物信息，系統(tǒng)便會(huì)根據(jù)作物、土壤、氣象等條件自動(dòng)完成灌溉的全過(guò)程，無(wú)需人工干預(yù)。所謂半自動(dòng)方式，是指系統(tǒng)允許用戶根據(jù)實(shí)際情況控制開(kāi)停機(jī)。用戶可人為啟動(dòng)某個(gè)閥門(mén)，或某個(gè)地塊，甚至是所有地塊均輪灌一次。當(dāng)然這些操作全部都是通過(guò)鍵盤(pán)或鼠標(biāo)來(lái)完成的，而且在工控機(jī)屏幕上均有明顯的提示。所謂手動(dòng)方式是指人工去開(kāi)啟各個(gè)電磁閥，筆者建議百果園選用美國(guó)雨鳥(niǎo)公司生產(chǎn)的電磁閥：手動(dòng)、電動(dòng)兩用閥門(mén)，既可手動(dòng)，又可電動(dòng)，使用非常方便。當(dāng)手動(dòng)打開(kāi)某個(gè)電磁閥時(shí)，噴頭出水，主干管道壓力開(kāi)始下降，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)通過(guò)變頻器升高水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，維持管道壓力的恒定，直到完成灌溉任務(wù)。

⑤豐富的辦公自動(dòng)化功能：系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，可自動(dòng)生成各種定時(shí)、日、月、年報(bào)表，并通過(guò)打印機(jī)打印出來(lái)。其內(nèi)容包括各種氣象及土壤參數(shù)，可從各報(bào)表中得到土壤濕度變化曲線、日最高風(fēng)速、月平均氣溫、全年總降水量等原始資料，為用戶研究當(dāng)?shù)氐臍庀蠹巴寥雷兓闆r提供翔實(shí)的依據(jù)。

⑥良好的可維持性：可維護(hù)性是衡量軟件質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)之一，在編寫(xiě)本系統(tǒng)時(shí)我們也充分考慮了這一點(diǎn)，例如用戶在種植一類新作物時(shí)，可能系統(tǒng)的資料庫(kù)中并沒(méi)有該作物，便無(wú)法確定其適宜土壤含水量和灌水定額。此時(shí)，用戶可按自定義按鈕，通過(guò)鼠標(biāo)各鍵盤(pán)輸出這些參數(shù)，系統(tǒng)便會(huì)根據(jù)用戶所定義的數(shù)值運(yùn)行。另外，用戶還可很方便地修改灌水定額、管道壓力等參數(shù)，滿足實(shí)際情況的需要。

⑥友好的人機(jī)界面：系統(tǒng)中大部分界面均為示意圖形，實(shí)時(shí)顯示各傳感器送來(lái)的數(shù)值及系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，一目了然。需要用戶操作的部分全部為中文界面，工作人員無(wú)需學(xué)習(xí)便可完成所有操作。另外，在任一界面下，用戶都可以通過(guò)按幫助按鈕得到相應(yīng)的提示，指導(dǎo)用戶完成相應(yīng)的功能。

3.7.4效果

百果園通過(guò)增加自動(dòng)化控制系統(tǒng)后，灌水時(shí)間、灌水量和灌溉周期等完全根據(jù)果樹(shù)某些需水參數(shù)自動(dòng)啟閉水泵和自動(dòng)灌溉，人的作用僅僅是調(diào)整控制程序和檢修控制設(shè)備。既提高了水的有效利用率，又節(jié)省了人力，同時(shí)也提高了果樹(shù)的產(chǎn)量，可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效果。

3.8第二期工程的設(shè)想

正在建設(shè)第二期工程計(jì)劃今年完工，第二期工程的滴灌系統(tǒng)我建議基本上參照第一期工程建設(shè)，也采用滴噴灌相結(jié)合的方式，其水源計(jì)劃應(yīng)采用水塔蓄水，用以緩解枯水期水庫(kù)少水的矛盾，該可以區(qū)采用先進(jìn)的電腦全自動(dòng)控制方式，實(shí)行精確灌水，管道布置采用固定式（干管、支管）和移動(dòng)式（毛管）的有機(jī)結(jié)合。二期工程應(yīng)該吸收一期工程中的好的經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)一期工程中毛管布置形式的不足，還特別是應(yīng)該增加灌水的全自動(dòng)控制部分，實(shí)現(xiàn)灌水的全自動(dòng)化，精確控制作物的有效灌水。

4存在的問(wèn)題及建議

通過(guò)對(duì)滴灌系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與認(rèn)識(shí)，筆者系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了滴灌這種先進(jìn)的果園節(jié)水灌溉方法，在實(shí)踐的基礎(chǔ)上深化了理論，并對(duì)滴灌和滴灌系統(tǒng)有一些不成熟的認(rèn)識(shí)與建議。

4.1滴灌的優(yōu)缺點(diǎn)

4.1.1百果園滴灌的優(yōu)點(diǎn)

4.1.1.1水的有效利用率高，在滴灌條件下，灌溉水濕潤(rùn)部分土壤表面，可有效減少土壤水分的無(wú)效蒸發(fā)。同時(shí)，由于滴灌僅濕潤(rùn)作物根部附近土壤，其他區(qū)域土壤水分含量較低，因此，可防止雜草的生長(zhǎng)。滴灌系統(tǒng)不產(chǎn)生地面徑流，且易掌握精確的施水深度，節(jié)水效果達(dá)50%-90%。

4.1.1.2環(huán)境濕度低，滴灌灌水后，土壤根系通透條件良好，通過(guò)注入水中的肥料，可以提供足夠的水分和養(yǎng)分，使土壤水分處于能滿足作物要求的穩(wěn)定和較低吸力狀態(tài)，灌水區(qū)域地面蒸發(fā)量也小，這樣可以有效控制保護(hù)地內(nèi)的濕度，使果園中作物的病蟲(chóng)害的發(fā)生頻率大大降低，也降低了農(nóng)藥的施用量。

4.1.1.3提高作物產(chǎn)品品質(zhì)，由于滴灌能夠及時(shí)適量供水、供肥，它可以在提高農(nóng)作物產(chǎn)量的同時(shí)，提高和改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，使果園的農(nóng)產(chǎn)品商品率大大提高，經(jīng)濟(jì)效益高。

4.1.1.4滴灌對(duì)地形和土壤的適應(yīng)能力較強(qiáng)，由于滴頭能夠在較大的工作壓力范圍內(nèi)工作，且滴頭的出流均勻，所以滴灌適宜于地形有起伏的地塊和不同種類的土壤。同時(shí)，滴灌還可減少中耕除草，也不會(huì)造成地面土壤板結(jié)。

4.1.2百果園滴灌的缺點(diǎn)

4.1.2.1滴灌的滴頭很容易堵塞和磨損，產(chǎn)生灌水的不均，嚴(yán)重影響節(jié)水效果。

4.1.2.2滴灌的各管道的壓力有所差異，會(huì)產(chǎn)生局部壓力過(guò)高而使管道容易損壞，滴頭的壓力不均甚至?xí)a(chǎn)生霧化，損壞滴頭，浪費(fèi)水資源。

4.1.2.3滴灌一般僅潤(rùn)濕作物根系區(qū)土體的一部分，所以作物根系的發(fā)展可能限制在圍繞每一滴頭的濕潤(rùn)區(qū)，這樣容易產(chǎn)生作物根系的腐爛，進(jìn)而引起作物倒伏。

4.1.2.4滴灌的管道布置要充分利用當(dāng)?shù)氐貏?shì)與地形，在原則的基礎(chǔ)上加以靈活運(yùn)用，如干管的布置、毛管的布置，取水方式等。

4.2滴灌的建議

4.2.1百果園應(yīng)加強(qiáng)灌水的自動(dòng)化控制，保證各種果樹(shù)的精準(zhǔn)灌水，實(shí)現(xiàn)精確的節(jié)水灌溉

4.2.2滴灌的水量應(yīng)該有保證，應(yīng)該建一水塔蓄水，確保枯水期各種果樹(shù)的需水要求

4.2.3滴灌的毛管布置應(yīng)采用單行帶環(huán)形狀態(tài)管布置和雙行平行布置相結(jié)合，確保果樹(shù)灌水均勻度。

4.2.4滴灌技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)該和其他節(jié)水灌溉技術(shù)相結(jié)合，互相補(bǔ)給，更好的發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。

篇（4）

1．2缺少煤礦電氣背景的相關(guān)實(shí)例通過(guò)與工作后的畢業(yè)生交流，發(fā)現(xiàn)有一條信息非常突出:大部分畢業(yè)生很難將自動(dòng)控制原理中所學(xué)的分析與設(shè)計(jì)方法應(yīng)用到工程實(shí)踐中。這主要是因?yàn)樗鶎W(xué)課程大部分實(shí)例與學(xué)生所學(xué)專業(yè)相關(guān)性不強(qiáng)，多數(shù)學(xué)生對(duì)案例中涉及的專業(yè)背景不熟悉，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)課程的必要性、重要性和實(shí)用性認(rèn)識(shí)模糊，學(xué)習(xí)興趣不高，學(xué)習(xí)“自動(dòng)控制原理”死搬硬套，應(yīng)付考試的現(xiàn)象嚴(yán)重，缺少靈活運(yùn)用和開(kāi)拓創(chuàng)新的思路。上述這些問(wèn)題直接弱化了“自動(dòng)控制原理”作為專業(yè)基礎(chǔ)課程的作用。

2“自動(dòng)控制原理”授課內(nèi)容調(diào)整

為順應(yīng)煤炭電氣化發(fā)展需求和人才培養(yǎng)定位，突出煤礦電氣特色教學(xué)目標(biāo)，從課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實(shí)例等方面進(jìn)行研究和探索，對(duì)課程的基礎(chǔ)理論與實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行優(yōu)化。

2．1優(yōu)化授課的內(nèi)容體系、深度和廣度研究各章節(jié)基本內(nèi)容的聯(lián)系，調(diào)整課程授課體系，以系統(tǒng)建模、分析和綜合設(shè)計(jì)為主，突出煤炭行業(yè)背景，注重基礎(chǔ)知識(shí)的靈活運(yùn)用?！白詣?dòng)控制原理”在傳統(tǒng)教學(xué)上一直沿用自動(dòng)化專業(yè)的授課體系，造成“自動(dòng)化類”和“非自動(dòng)化類”的界限模糊。對(duì)于定單班該課程學(xué)時(shí)數(shù)少的情況，若按“自動(dòng)化類”體系授課，只能加大課時(shí)信息量，造成學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容難以及時(shí)有效消化，影響教學(xué)效果。研究如何在有限學(xué)時(shí)內(nèi)讓學(xué)生熟練掌握控制原理的基本理論，并突出煤炭電氣工程實(shí)踐能力培養(yǎng)，成為構(gòu)建定單班授課體系的關(guān)鍵。參照培養(yǎng)定位，結(jié)合后續(xù)的相關(guān)控制理論的專業(yè)課程，從課程體系出發(fā)，以系統(tǒng)建模、系統(tǒng)分析和綜合設(shè)計(jì)為主線，調(diào)整授課知識(shí)點(diǎn)深度和廣度。如在講述建立數(shù)學(xué)模型基本內(nèi)容時(shí)，應(yīng)選取有一定煤礦工程背景的系統(tǒng)，給模型賦予形象的物理意義，使學(xué)生正確理解實(shí)際模型與抽象模型的區(qū)別與聯(lián)系，并從不同的角度對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模，加深對(duì)實(shí)際系統(tǒng)建模的理解。系統(tǒng)分析方法是控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，這部分內(nèi)容主要包括時(shí)域分析法、根軌跡法、頻域響應(yīng)法，這些是控制理論教學(xué)的重點(diǎn)，應(yīng)保留原有知識(shí)點(diǎn)的深度。抓住采用時(shí)域分析法、根軌跡法和頻域響應(yīng)法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性的特點(diǎn)，加深學(xué)生對(duì)不同方法的理解，這是系統(tǒng)分析的關(guān)鍵。對(duì)于離散系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)和現(xiàn)代控制理論，由于培養(yǎng)計(jì)劃中后續(xù)課程相關(guān)性較小，可以降低這部分知識(shí)的深度和廣度。

2．2增加煤炭電氣控制系統(tǒng)實(shí)例系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的分析、綜合能力及創(chuàng)新能力十分重要，也是教學(xué)的難點(diǎn)。在授課過(guò)程中，要注意研究與選取煤礦電氣工程中的典型范例，如礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)、掘進(jìn)機(jī)控制系統(tǒng)、通風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)以及排水設(shè)備控制系統(tǒng)等，突出煤炭行業(yè)背景，從實(shí)例分析中去了解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征、工作原理和設(shè)計(jì)要求。生動(dòng)的工程實(shí)例可大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生感受控制理論的魅力，深刻理解“學(xué)以致用”的意義，使學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)達(dá)到知識(shí)和能力的雙重提升。

3實(shí)施案例

礦井提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)要求平滑調(diào)速且調(diào)速精度較高。提升機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的加、減速過(guò)程要平穩(wěn)(無(wú)超調(diào))?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)保證在額定速度時(shí)有±1%的精度。

3.1準(zhǔn)確性分析假設(shè)提升系統(tǒng)采用恒速控制，選單位階躍函數(shù)作為典型的外作用。由一階系統(tǒng)分析方法可知，一階系統(tǒng)完全可以跟隨階躍信號(hào)，且穩(wěn)態(tài)誤差為零，所以提升系統(tǒng)±1%的控制精度是可以保證的。

篇（5）

（一）提煉課程內(nèi)容的總體邏輯關(guān)系

自動(dòng)控制原理課程系統(tǒng)地講述了自動(dòng)控制科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的基本概念和基本規(guī)律，涵蓋了自動(dòng)控制技術(shù)從系統(tǒng)建模到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各種思想和方法，內(nèi)容十分豐富。作為授課教師，首先應(yīng)該瀝青這些內(nèi)容間的邏輯關(guān)系。經(jīng)典控制理論的基本理論包含反饋控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)方法兩方面的內(nèi)容，具體的包含關(guān)系如圖1所示。為了讓學(xué)生更好地理解各部分知識(shí)的有機(jī)聯(lián)系，對(duì)上述經(jīng)典控制理論體系建立“三縱”和“三橫”兩條知識(shí)主線?？刂葡到y(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是研究系統(tǒng)的特性，即穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)特性、靜態(tài)特性。又稱控制系統(tǒng)“三要素”。從性能指標(biāo)是看，就是俗稱的“穩(wěn)，快，準(zhǔn)”。把這三方面的性能指標(biāo)稱為“三橫”。所謂“三縱”是指在不同的域內(nèi)進(jìn)行系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)，即時(shí)域、復(fù)域、頻域。掌握系統(tǒng)在不同域中的數(shù)學(xué)模型表達(dá)，即可進(jìn)行系統(tǒng)的特性分析與設(shè)計(jì)，因?yàn)樗袉?wèn)題的分析和求解都是建立在數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上進(jìn)行的。加強(qiáng)對(duì)這兩條線的理解，可以使學(xué)生統(tǒng)觀全局，把握研究方向。

（二）采用提綱挈領(lǐng)的碎片化原則

要將自動(dòng)控制原理的授課內(nèi)容碎片化為一些短的相對(duì)完整的知識(shí)單元，需要采用提綱挈領(lǐng)的組織方法。首先介紹每個(gè)知識(shí)模塊的內(nèi)容要點(diǎn)，然后交代每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)性，精煉舉例推導(dǎo)過(guò)程。貫徹“少而精”的原則。對(duì)于所講的內(nèi)容要分清主次，突出重點(diǎn)，精講內(nèi)容，同時(shí)要注意有較高的系統(tǒng)性、邏輯性，保證知識(shí)的質(zhì)量，難點(diǎn)精心組織，一定要講懂。精講內(nèi)容不是少講內(nèi)容，有些內(nèi)容反而要加強(qiáng)。例如，在講解經(jīng)典控制理論中的數(shù)學(xué)模型時(shí)就可以按照如下思路處理。首先將數(shù)學(xué)模型分為三個(gè)內(nèi)容要點(diǎn)：微分方程模型、傳遞函數(shù)模型和圖形方式的數(shù)學(xué)模型。其中微分方程是時(shí)間域的模型，傳遞函數(shù)是復(fù)數(shù)域的模型，圖形方式的模型是數(shù)學(xué)模型的圖形化語(yǔ)言描述。當(dāng)推導(dǎo)系統(tǒng)的微分方程描述時(shí)，精選兩個(gè)相似系統(tǒng)作為例子來(lái)說(shuō)明系統(tǒng)的建模過(guò)程。這樣，由于有目的地選擇有啟發(fā)性、可延伸性與典型性的問(wèn)題，使每一節(jié)、每一章的內(nèi)容都具有明確概念、傳授方法、啟發(fā)思維、培養(yǎng)能力的作用。這種提綱挈領(lǐng)的組織方法，層次清楚關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，容易將碎片化內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)。

（三）結(jié)合學(xué)科發(fā)展，適時(shí)更新

基于MOOC模式的教學(xué)過(guò)程由于安排了較多的課程討論環(huán)節(jié)，教師單獨(dú)的講授環(huán)節(jié)要比傳統(tǒng)課堂壓縮。這樣在教學(xué)內(nèi)容就需要有所取舍。根據(jù)學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)，新的發(fā)展方向和應(yīng)用工具應(yīng)該增加介紹；已經(jīng)被其他方法取代的方法可以忽略介紹。無(wú)論是理論家還是工程師，人們總是把最先進(jìn)最有效的理念和技術(shù)用于控制工程。如：控制與管理的結(jié)合、信息流與物質(zhì)能量流的互動(dòng)、復(fù)雜系統(tǒng)研究與應(yīng)用等均表現(xiàn)出很強(qiáng)的時(shí)代特征。在當(dāng)今這個(gè)信息時(shí)代誕生了網(wǎng)絡(luò)控制、基于數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)控制等新的控制概念。而傳統(tǒng)的手工繪圖方法已經(jīng)可以由計(jì)算機(jī)輔助軟件完成。經(jīng)典控制理論在上個(gè)世紀(jì)四、五十年代已經(jīng)形成了比較完整的理論體系，頻率特性法、根軌跡法等直到現(xiàn)在仍然是系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的主要方法。經(jīng)典控制理論的一個(gè)重要特色就是采用簡(jiǎn)便直觀的圖解方法，因此也得到工程技術(shù)人員廣泛歡迎。在講授這些內(nèi)容的時(shí)候，幾乎有一半的學(xué)時(shí)是在學(xué)習(xí)這些圖形的畫(huà)法。例如，頻率特性圖就有伯德圖、乃奎斯特圖和尼柯?tīng)査箞D等幾種，學(xué)生需要記住每種圖形的坐標(biāo)要求及計(jì)算方法。隨著計(jì)算機(jī)輔助分析技術(shù)的發(fā)展，目前已有像MATLAB這樣的成熟的軟件可以幫助畫(huà)圖。所以在授課時(shí)就減少介紹手工做圖的內(nèi)容，而將分析和設(shè)計(jì)的方法作為重點(diǎn)內(nèi)容，從而訓(xùn)練學(xué)生作為控制工程師的高級(jí)思維能力。當(dāng)然，在這種碎片式的教學(xué)過(guò)程中也要注意邏輯的連續(xù)性。學(xué)生在分析思維之前，往往需要直觀思維，在演繹之前要有歸納，在聯(lián)想之前要有類比，在獲得正確的認(rèn)識(shí)之前要有辨析。在進(jìn)行單元章節(jié)復(fù)習(xí)時(shí)，一定要求學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，然后再重新組合材料，進(jìn)行知識(shí)歸類、延伸與擴(kuò)展。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)常反復(fù)復(fù)習(xí)，循環(huán)螺旋上升，從整體上掌握知識(shí)的脈絡(luò)，保證學(xué)習(xí)者長(zhǎng)期的學(xué)習(xí)積極性。

二、課程教研組的建設(shè)

篇（6）

1.污水處理可能對(duì)三峽庫(kù)來(lái)說(shuō)還算是一個(gè)新星的行業(yè)，在三峽庫(kù)區(qū)新建的污水處理廠中，大部分設(shè)置了自動(dòng)化控制系統(tǒng)，力求對(duì)整個(gè)污水處理過(guò)程實(shí)行全面監(jiān)控。但由于這項(xiàng)工作尚處在實(shí)踐摸索階段，與國(guó)外水平相比存在較大差距，主要問(wèn)題是：

（l）主要控制設(shè)備功能不穩(wěn)定，特別是在線儀表的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性來(lái)看，不能完全達(dá)到由計(jì)算機(jī)控制的要求。

(2)自控水平低，距智能化自動(dòng)控制還有很大差距。

(3)運(yùn)行條件變化范圍大，某些工藝環(huán)節(jié)尚在不斷調(diào)整。

(4)運(yùn)行操作人員尚不能對(duì)工藝進(jìn)行全方位控制操作。

由于以上條件限制，大多數(shù)污水處理廠的自控系統(tǒng)只能發(fā)揮監(jiān)視和對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的功能。長(zhǎng)壽污水處理廠針對(duì)以上問(wèn)題，自2003年5月試運(yùn)行到現(xiàn)在來(lái)看，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行,并通過(guò)對(duì)部分設(shè)備的改造和完善，加之對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行操作人員的技術(shù)培訓(xùn)，使中控室具有集中控制、監(jiān)視、現(xiàn)場(chǎng)故障報(bào)警等功能。操作人員可在中控室進(jìn)行操作，為安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

2.長(zhǎng)壽排水公司自控概況

長(zhǎng)壽污水處理廠處理長(zhǎng)壽區(qū)20萬(wàn)人生活污水及工業(yè)廢水，我廠監(jiān)控系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)集中控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括1個(gè)監(jiān)控中心（中控室）、6個(gè)現(xiàn)場(chǎng)PLC站（模擬屏PLC0、配電間站PLC1加藥間站PLC2、脫水間PLC3、PLC4站和紫外光PLC5站）。配電間站主要控制提升泵站、格柵井、沉砂池、氧化溝、二沉池、回流泵站、剩余泵站、貯泥池的自動(dòng)運(yùn)行；模擬屏站主要對(duì)模擬屏的數(shù)據(jù)處理控制；加藥間站主要是對(duì)加藥間的自動(dòng)控制；脫水間2個(gè)站分別對(duì)1號(hào)和2號(hào)脫水機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，紫外光站是對(duì)紫外光消毒系統(tǒng)進(jìn)行控制。中控室則對(duì)全廠設(shè)備的控制操作及監(jiān)視?，F(xiàn)場(chǎng)分站采用的PLC可編程控制系統(tǒng)是美國(guó)AB公司以太網(wǎng)系統(tǒng)。

3.對(duì)設(shè)備的改造與完善

長(zhǎng)壽污水處理廠從試運(yùn)行以來(lái)，由于現(xiàn)場(chǎng)電氣及機(jī)械設(shè)備存在一些問(wèn)題，直接影響了自控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。根據(jù)存在的問(wèn)題，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況及工藝要求，對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備進(jìn)行了部分技術(shù)改造。

3.1對(duì)現(xiàn)場(chǎng)一些設(shè)備進(jìn)行改造

由于我廠增加了一臺(tái)脫水機(jī)和PLC柜，為了把新增的這臺(tái)脫水機(jī)PLC柜的運(yùn)行信號(hào)聯(lián)到中控室，避免重新進(jìn)行布線。使用交換機(jī)聯(lián)接兩臺(tái)脫水間PLC柜，通過(guò)一根信號(hào)線接到中控室交換機(jī)。改造現(xiàn)場(chǎng)和配電機(jī)曝氣機(jī)的二次控制回路，解決了中控室不能控制曝氣機(jī)啟停的問(wèn)題。

1號(hào)2號(hào)氧化溝的變頻曝氣機(jī)由于控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)處在開(kāi)關(guān)柜

控制和機(jī)旁控制方式時(shí)，變頻器模擬量4～20mA電流輸入電路斷開(kāi)，使得不能輸入變頻器運(yùn)行頻率，變頻器控制失效，不能運(yùn)行。經(jīng)考慮，短接模擬量電流輸入的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制回路。

變頻器頻率信號(hào)（模擬量）、運(yùn)行信號(hào)（開(kāi)關(guān)量）沒(méi)有輸出給

PLC，使得上位機(jī)無(wú)法判斷曝氣機(jī)是否運(yùn)行。過(guò)后經(jīng)自動(dòng)化人員改進(jìn)后，只給出變頻器頻率信號(hào)（模擬量），運(yùn)行信號(hào)可有可無(wú)（開(kāi)關(guān)量）。

3.2對(duì)PLC源程序的修改、優(yōu)化

試運(yùn)行中，我廠由于采用的是巡檢制度，將各分散值班點(diǎn)集中到中心控制室值班操作。所以必須對(duì)比較重要的報(bào)警參數(shù)根據(jù)實(shí)際情況做進(jìn)一步的修改。通過(guò)對(duì)PLC可編程控制器的源程序進(jìn)行修改、編譯，主要是啟停液位、報(bào)警液位、邏輯控制、出水流量、加藥間液位、提升泵站液位差等。不僅實(shí)現(xiàn)了設(shè)備按工藝流程運(yùn)行的要求，而且機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的準(zhǔn)確性、安全性有了很大提高，電氣故障大為減少。故障點(diǎn)檢查也很方便，大大降低了電氣設(shè)備的故障率，使現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)運(yùn)行更加穩(wěn)定。更主要的是為自動(dòng)化控制的順利實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。

另外對(duì)高壓配電系統(tǒng)和一套獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)，如出現(xiàn)任何故障不僅有指示燈光報(bào)警，而且還配有語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)，使值班人員一目了然，可清楚地判斷故障發(fā)生的部位并做及時(shí)處理，避免事故的發(fā)生。

3．4安裝視頻監(jiān)視系統(tǒng)的

為了讓操作人員真正在中控室控制全廠、監(jiān)視全廠、管理全廠，長(zhǎng)壽污水處理廠于2002安裝了BAXALL系列攝像機(jī)視頻監(jiān)視系統(tǒng)。它配合原有的自控儀表，對(duì)進(jìn)水粗格柵、細(xì)格柵、提升泵、排砂泵、攪拌機(jī)、砂水分離機(jī)、氧化溝曝氣機(jī)、二沉池、回流泵站、剩余污泥泵站、脫水間、辦公室等10多個(gè)場(chǎng)所的現(xiàn)場(chǎng)情況，進(jìn)行24小時(shí)全天候監(jiān)視。

這套視頻監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行可靠。在中控室里，通過(guò)對(duì)攝像機(jī)的遙控?？梢员O(jiān)視全廠20多個(gè)部位工藝設(shè)備的運(yùn)行情況。如果按工藝流程在現(xiàn)場(chǎng)巡查一遍，需要30分鐘左右，而通過(guò)視頻監(jiān)視系統(tǒng)，幾分鐘就可以對(duì)全廠工況瀏覽一遍，大大提高了工作效率。

3.5提升泵站和格柵井的控制

污水提升泵站安裝兩臺(tái)潛水泵一用一備，在上位機(jī)設(shè)定常用/備用，按如下原理進(jìn)行控制：

當(dāng)泵站內(nèi)水位達(dá)到1.70m時(shí)，一臺(tái)泵啟動(dòng)；

當(dāng)水位降至0.80m時(shí)，水泵停機(jī)，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

粗、細(xì)格柵分別有時(shí)間控制/液位差控制，2種控制方法，我廠現(xiàn)在用的是時(shí)間控制。

格柵井安裝粗、細(xì)格柵機(jī)兩臺(tái)，運(yùn)行依據(jù)其前、后超聲波液位差計(jì)測(cè)得的水位差進(jìn)行控制。

當(dāng)粗格柵機(jī)前，后超聲波液位差計(jì)測(cè)得的水位差超過(guò)20cm，粗格柵機(jī)、皮帶輪輸送機(jī)自動(dòng)開(kāi)機(jī)。

當(dāng)粗格柵機(jī)前，后超聲波液位差計(jì)測(cè)得的水位差降至10cm，粗格柵機(jī)、皮帶輪輸送機(jī)自動(dòng)停機(jī)。

當(dāng)細(xì)格柵機(jī)前，后超聲波液位差計(jì)測(cè)得的水位差超過(guò)30cm，細(xì)格柵機(jī)、螺旋輸送機(jī)，壓榨機(jī)自動(dòng)開(kāi)機(jī)。

當(dāng)細(xì)格柵機(jī)前，后超聲波液位差計(jì)測(cè)得的水位差降至20cm，細(xì)格柵機(jī)、螺旋輸送機(jī)，壓榨機(jī)自動(dòng)停機(jī)。

粗格柵、細(xì)格柵還可以通過(guò)在上位機(jī)設(shè)定運(yùn)行、停止間隔時(shí)間的方式定時(shí)開(kāi)啟停止。當(dāng)格柵每運(yùn)行15分鐘后停15分鐘。皮帶輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)與格柵聯(lián)動(dòng)，及格柵運(yùn)行時(shí)，同時(shí)運(yùn)行。

兩組渦流沉砂池，每組渦流沉砂池內(nèi)安裝一臺(tái)攪拌機(jī)和排砂泵，攪拌機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行。排砂泵把池底的污物抽送至砂水分離器。排砂泵每運(yùn)行10分鐘后停20分鐘，時(shí)用，砂水分離器與排砂泵同時(shí)工作，以上設(shè)備均可在中心控制室監(jiān)控。

3.6氧化溝的自動(dòng)控制

本工程氧化溝設(shè)兩組，日處理污水能力40000m3/d，每組氧化溝設(shè)計(jì)日處理能力2萬(wàn)m3/d。每組氧化溝PDSL-325（C）型倒傘型表面曝氣機(jī)三臺(tái)，其中1#，3#機(jī)組為恒速，逆時(shí)鐘方向運(yùn)轉(zhuǎn)，單臺(tái)機(jī)組充氧量為119kgO2/h；2#機(jī)組為變頻調(diào)速，順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)轉(zhuǎn)，單臺(tái)機(jī)組充氧量為23～119kgO2/h，電機(jī)功率均為55KW；每組氧化溝安裝兩臺(tái)溶解氧檢測(cè)儀（DO儀）和一臺(tái)污泥濃度檢測(cè)儀（MLSS儀），一臺(tái)DO儀和MLSS儀安裝在接近出水口處，另一臺(tái)DO儀安裝在缺氧區(qū)。另一組氧化溝設(shè)備與該組氧化溝對(duì)稱，倒傘型表面曝氣機(jī)的運(yùn)行按照氧化溝內(nèi)溶解氧值（DO值）進(jìn)行自動(dòng)控制，其DO值以接近出水口處的DO儀的測(cè)定值為準(zhǔn)。

當(dāng)DO值在0.2mg/L<DO值<1.2mg/L范圍內(nèi)時(shí)三臺(tái)電機(jī)都開(kāi)啟；當(dāng)DO值在1.2mg/L<DO值<3.0mg/L范圍內(nèi)時(shí)開(kāi)一臺(tái)恒速機(jī)和一臺(tái)變頻調(diào)速機(jī)；其中變頻調(diào)速機(jī)的調(diào)速頻率分為五段（頻率隨著DO值減小而增大）；當(dāng)DO值在3.0mg/L<DO值<4.0mg/L范圍內(nèi)時(shí)只開(kāi)一臺(tái)恒速機(jī)。如果DO值不在以上范圍內(nèi)那么開(kāi)一臺(tái)恒速機(jī)和一臺(tái)變頻調(diào)速機(jī)（頻率固定）。

氧化溝內(nèi)設(shè)一臺(tái)污泥濃度（MLSS）測(cè)定儀，將MLSS測(cè)定儀測(cè)定值傳送至中控室，用于調(diào)節(jié)活性污泥回流泵站及電動(dòng)套筒閥的運(yùn)行。

氧化溝內(nèi)安裝的各檢測(cè)儀器（如DO儀、MLSS儀）的數(shù)據(jù)，由PLC1進(jìn)行采集。然后PLC1將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)控制層網(wǎng)絡(luò)送至中控室用于控制相關(guān)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.7回流泵站的自動(dòng)控制

污泥回流泵站安裝潛水軸流泵兩臺(tái)，按如下原理進(jìn)行控制：

在泵站出水側(cè)及吸水側(cè)（套筒閥井處）各設(shè)一臺(tái)超聲波水位計(jì)，出水側(cè)設(shè)兩個(gè)水位，一個(gè)正常水位7.8m，一個(gè)報(bào)警水位8.4m,吸水側(cè)設(shè)四個(gè)水位，一個(gè)正常水位5.30m，一個(gè)啟動(dòng)水位5.00m，一個(gè)高限報(bào)警水位5.80m，一個(gè)低限報(bào)警水位4.40m；

當(dāng)兩個(gè)氧化溝的污泥濃度同時(shí)高于3000mg/L時(shí)，開(kāi)啟1臺(tái)污泥回流泵，如果其中任何一個(gè)氧化溝的污泥濃度低于3000mg/L時(shí)只開(kāi)啟2臺(tái)污泥回流泵。

本控制程序能使兩泵交替工作（統(tǒng)計(jì)工作時(shí)間），負(fù)荷均等，從而延長(zhǎng)二泵工作壽命。

3.8剩余泵站和貯泥池的自動(dòng)控制

本泵站安裝100QW70-7-3型潛水排污泵一臺(tái)，其工作原理如下：

當(dāng)貯泥池液位低于2.0m時(shí),剩余污泥泵自動(dòng)開(kāi)啟。當(dāng)貯泥池液位高于4.5m時(shí)，剩余污泥泵站剩余污泥泵根據(jù)液位計(jì)信號(hào)自動(dòng)停止運(yùn)行，貯泥池液位在中心控制室顯示及報(bào)警。另外，當(dāng)貯泥池水位計(jì)超過(guò)貯泥池設(shè)定的最高水位或最低0.5m時(shí)，水泵亦由中控室控制自動(dòng)切斷水泵電源，泵站停止工作。

貯泥池安裝超聲波液位計(jì)，當(dāng)液位為1.5m時(shí)，向脫水間PLC發(fā)出污泥泵停泵停止運(yùn)行信號(hào)。

3.9加藥間的自動(dòng)控制

溶解、溶液池為兩組，每組2m；每組內(nèi)安一臺(tái)攪拌機(jī)，和超聲波液位計(jì)一套，工況一用一備；

溶解池加料加水后，攪拌機(jī)工作15分鐘，攪拌機(jī)停車，溶液池的液位預(yù)報(bào)警（液位現(xiàn)場(chǎng)確定）；

當(dāng)一格溶解池最低液位時(shí)（液位現(xiàn)場(chǎng)確定），自動(dòng)關(guān)停藥液輸出電磁閥同時(shí)開(kāi)啟另一溶液池的電磁閥；

FeCl3液按照出水流量計(jì)信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)頻率，手動(dòng)調(diào)節(jié)沖程控制投加量，使其出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.10紫外光的自動(dòng)控制

紫外光消毒采用的是德國(guó)威得高系統(tǒng)，控制方式采用的是液位控制，并由液位控制出水的電動(dòng)閥門(mén)自動(dòng)行動(dòng)，使液位始終保持在1.7m，紫外光燈啟動(dòng)±5%左右。

3.11脫水間的自動(dòng)控制

脫水間加藥池設(shè)有一液位探頭，當(dāng)液位低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，脫水機(jī)停止。

脫水機(jī)的控制主要還是以人工控制為主，操作人員在PLC柜在啟停各個(gè)設(shè)備。

3.12現(xiàn)場(chǎng)儀表的控制

我廠的主要儀表有：液位計(jì)、進(jìn)水PH值、溶解氧、污泥濃度、COD在線儀、濁度儀、出水流量計(jì)（其中大部分的在線儀表都自帶得有溫度計(jì)）。顯示的具體形式以具體數(shù)值顯示為主，操作人員可直觀地讀取各種數(shù)據(jù)。

3.13高壓配電系統(tǒng)監(jiān)視功能

此功能主要是對(duì)高壓配電及供電系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)是合是斷，通過(guò)在上住機(jī)（CRT）顯示來(lái)提示有關(guān)人員。具體顯示以示意圖的形式實(shí)現(xiàn)。

3.14時(shí)間累計(jì)、故障次數(shù)和報(bào)警功能

主要功能是對(duì)所有設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。報(bào)警功能是對(duì)設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)的故障都有燈光和聲音提示，準(zhǔn)確及時(shí)地提示操作人員哪臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)了故障。故障出現(xiàn)時(shí)，運(yùn)行設(shè)備立即停止運(yùn)行。此部分功能的實(shí)現(xiàn)，為有關(guān)人員確定設(shè)備大修時(shí)間及日常保養(yǎng)次數(shù)提供了依據(jù)。

4.自控系統(tǒng)的使用效果

4.1快速準(zhǔn)確地反映運(yùn)行異常情況

當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)出任何的異常情況，可通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)和上位機(jī)系統(tǒng)一目了然的看出問(wèn)題。有設(shè)備出現(xiàn)故障、上位機(jī)同時(shí)報(bào)警并停止該設(shè)備的運(yùn)行，相應(yīng)地計(jì)算機(jī)作故障情況記錄，方便設(shè)備故障排除、管理、維護(hù)等。

4.2促進(jìn)了職工技求素質(zhì)的提高

實(shí)行自控，運(yùn)行人員合并值班操作，對(duì)職工素質(zhì)的要求也相應(yīng)地變?yōu)閺?fù)合型，這就進(jìn)一步激發(fā)了職工特別是青年職工學(xué)文化、學(xué)技術(shù)的積極性。

篇（7）

 

對(duì)于電氣及自動(dòng)化信息類專業(yè)學(xué)生來(lái)講，控制類相關(guān)課程具有重要地位，主要包含“自動(dòng)控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“運(yùn)動(dòng)控制理論”、“儀表及過(guò)程控制”、“計(jì)算機(jī)控制”等相關(guān)課程。“自動(dòng)控制理論”和“現(xiàn)代控制理論”課程是研究自動(dòng)控制系統(tǒng)的共同規(guī)律，為自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析和綜合提供基本理論、基本方法的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課該課程，是一門(mén)重要的控制類專業(yè)的基礎(chǔ)課，具有較強(qiáng)的理論性，對(duì)于工程實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)作用，因而受到人們的廣泛重視。目前不只是控制類專業(yè)，越來(lái)越多的非控制類專業(yè)也都把自動(dòng)控制理論作為一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課來(lái)學(xué)習(xí)。但是“自動(dòng)控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”課程數(shù)學(xué)計(jì)算和理論分析比重大，是本科生遇到的最抽象、難度最大的課程之一，加之未接觸專業(yè)課，沒(méi)有具體應(yīng)用的物理模型，僅以數(shù)學(xué)模型為基線講，學(xué)生往往會(huì)認(rèn)為“自動(dòng)控制理論”與專業(yè)無(wú)關(guān)而無(wú)學(xué)習(xí)興趣，這是多年來(lái)常規(guī)教學(xué)始終感到困惑的原因。而后續(xù)“運(yùn)動(dòng)控制理論”、“儀表及過(guò)程控制”、“計(jì)算機(jī)控制”專業(yè)課是以電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象，以控制器為核心，以電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)控制理論的指導(dǎo)下組成的電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)。如何講授“強(qiáng)理論性”課程，使學(xué)生真正認(rèn)識(shí)到學(xué)好理論可獲得對(duì)電氣信息類多門(mén)專業(yè)課的理論支撐，從而學(xué)好后續(xù)專業(yè)課程是教學(xué)改革的主要目的。需結(jié)合“自動(dòng)控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”專業(yè)基礎(chǔ)理論課程與“運(yùn)動(dòng)控制理論”、“儀表及過(guò)程控制”，“計(jì)算機(jī)控制”專業(yè)課程的問(wèn)題進(jìn)行深入的分析與研究，從教學(xué)內(nèi)容、方法及形式、教材建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)等方面進(jìn)行全方位、多層次的改革探索和實(shí)踐，將對(duì)教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)方面有明顯效果。 

本項(xiàng)目探討了如何更新和重組控制理論相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容，保證教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性、先進(jìn)性和實(shí)用性，以適應(yīng)形勢(shì)發(fā)展的需要。提出如何學(xué)習(xí)和掌握這些課程，包含“自動(dòng)控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“運(yùn)動(dòng)控制理論”、“儀表及過(guò)程控制”、“計(jì)算機(jī)控制”等控制類課程的教學(xué)內(nèi)容的一些方法和措施。 

一、教學(xué)內(nèi)容、方法及形式改革 

1.教學(xué)設(shè)計(jì) 

近年來(lái)，不斷更新觀念，壓縮精簡(jiǎn)陳舊過(guò)時(shí)的教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)現(xiàn)論及現(xiàn)代方法的內(nèi)容，很好地解決先修課程和后續(xù)課程的銜接問(wèn)題，避免內(nèi)容的重復(fù)，進(jìn)一步優(yōu)化課程體系。建立一套適應(yīng)性強(qiáng)的包括理論講授、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、實(shí)踐教學(xué)和強(qiáng)化訓(xùn)練等方面在內(nèi)的全方位教學(xué)新體系。 

2.教學(xué)方法 

將課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程研討、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，并充分利用多媒體教學(xué)手段提高教學(xué)效率、創(chuàng)造視覺(jué)的新感受、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。內(nèi)容取材時(shí)，不僅體現(xiàn)控制理論課程內(nèi)知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，還體現(xiàn)課程群之間的相互關(guān)系。 

3.教學(xué)手段 

在教學(xué)組織過(guò)程中，積極采用現(xiàn)代信息技術(shù)改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)手段，在多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)課程等方面努力探索。統(tǒng)一制作“自動(dòng)化概論”、“自動(dòng)控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“運(yùn)動(dòng)控制理論”、“過(guò)程控制理論”、“計(jì)算機(jī)控制”電子教案和cai課件，并將授課課件在課程網(wǎng)頁(yè)上，可供學(xué)生課余預(yù)習(xí)、瀏覽、復(fù)習(xí)等。另外，教學(xué)大綱、授課計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)、學(xué)習(xí)指導(dǎo)以及教材和參考文獻(xiàn)均可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方便查閱。在課程開(kāi)始即公布授課教師的信箱和電話號(hào)碼等聯(lián)系方式，密切授課教師與同學(xué)之間的聯(lián)系，使學(xué)生有問(wèn)題可及時(shí)獲得老師的輔導(dǎo)答疑，也可通過(guò)網(wǎng)上答疑相互交流，打破班級(jí)與時(shí)間的束縛，在平行班級(jí)中實(shí)行聽(tīng)課和答疑共享。 

4.教學(xué)改革與教學(xué)研究 

精簡(jiǎn)教材和教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)組定期進(jìn)行集體備課，加大對(duì)該課程與前后各門(mén)課程之間的銜接研究，避免內(nèi)容上的重復(fù)，使其與其他相關(guān)課程融合為一個(gè)有機(jī)的整體。建設(shè)可用于大多數(shù)工科專業(yè)的“控制理論”平臺(tái)課程。不斷改進(jìn)和完善本課程的新體系結(jié)構(gòu)，充分體現(xiàn)其基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、前沿性和系統(tǒng)性；配合新的教材和課程體系，研究并建立配套的新實(shí)驗(yàn)體系，強(qiáng)化自主性、設(shè)計(jì)性、綜合性和創(chuàng)新性；以matlab軟件為基礎(chǔ)，構(gòu)造開(kāi)放式小車倒立擺綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，將分析、設(shè)計(jì)、仿真、虛擬實(shí)驗(yàn)、模擬實(shí)驗(yàn)融為一體；開(kāi)發(fā)先進(jìn)的多媒體課件，將matlab平臺(tái)和虛擬實(shí)驗(yàn)融入到教學(xué)過(guò)程中，使教學(xué)更為直觀生動(dòng)，更具趣味性和吸引力；完善了課程網(wǎng)站，完成了課程輔助教材的修改和編寫(xiě)，各類題庫(kù)建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)功能、遠(yuǎn)程教學(xué)管理系統(tǒng)、虛擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的擴(kuò)展及網(wǎng)絡(luò)版的開(kāi)發(fā)等；使其真正成為學(xué)生自主學(xué)習(xí)、師生互動(dòng)、雙向交流的園地；教考分離，采用試題庫(kù)出題，統(tǒng)一考試，流水閱卷，考后進(jìn)行詳細(xì)的試卷分析。 

二、實(shí)踐教學(xué)改革 

實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)是學(xué)生能力培養(yǎng)中的重要環(huán)節(jié)。工科學(xué)生除要掌握一定的工程技術(shù)知識(shí)外，還要有較強(qiáng)的實(shí)際動(dòng)手能力。 

1.改革實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，建立體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系 

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是“控制理論”課程的重要組成部分。通過(guò)實(shí)驗(yàn)不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，驗(yàn)證所學(xué)理論，而且對(duì)所學(xué)內(nèi)容能夠提出一些新的見(jiàn)解。為了適應(yīng)教學(xué)改革的需要，在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面的指導(dǎo)思想是：將傳統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)與matlab環(huán)境下的仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，將基礎(chǔ)理論驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)與自主型、綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，將基本實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，建立一個(gè)立體化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，從而滿足不同階段實(shí)踐教學(xué)的需要，為激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)提供硬件平臺(tái)。 

由于實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容和形式的多元化，大大激發(fā)了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)新性，學(xué)生可以通過(guò)預(yù)約或上網(wǎng)自主地開(kāi)展多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行理論驗(yàn)證、性能分析和綜合設(shè)計(jì)，對(duì)提高學(xué)生的實(shí)踐能力和本課程的學(xué)習(xí)都將起到良好的作用。 

課程組織形式與教師指導(dǎo)方法，對(duì)于教學(xué)大綱規(guī)定的必做實(shí)驗(yàn)，由任課教師和實(shí)驗(yàn)教師共同指導(dǎo)完成；對(duì)于設(shè)計(jì)性、綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生自己利用課余時(shí)間完成，可以預(yù)約指導(dǎo)教師給予宏觀上的指導(dǎo)。 

2.積極開(kāi)展大學(xué)生科研實(shí)訓(xùn)活動(dòng)、參與教師科研項(xiàng)目 

 引導(dǎo)學(xué)生積極參加大學(xué)生科研實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，吸引有興趣的學(xué)生參與教師的科研活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)業(yè)和團(tuán)隊(duì)合作精神，提高學(xué)生初步的科學(xué)研究能力以及工程實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)及撰寫(xiě)論文的能力。 

三、控制理論專題授課方案 

根據(jù)“自動(dòng)控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“運(yùn)動(dòng)控制理論”、“儀表及過(guò)程控制”課程大綱的要求，在適當(dāng)時(shí)候，以某一專題講座的方式授課。將各種教材進(jìn)行比較、處理、揉合，組織成各個(gè)專題，以高質(zhì)量、高水平、高效率來(lái)達(dá)到最佳教學(xué)效果。由于專題授課具有綜合性、整體性和探討性，使其信息量得以加大，知識(shí)在綜合和分析中得到延伸，既提升授課內(nèi)容，使之濃縮為精華，又吸引了學(xué)生的注意力和參與興趣。

四、應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù) 

開(kāi)發(fā)研制了計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)課件。教學(xué)課件以教材為藍(lán)本，包含簡(jiǎn)明、清晰的授課講義、重點(diǎn)、難點(diǎn)、例題演示、控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真和控制系統(tǒng)分析計(jì)算等內(nèi)容，既有課本內(nèi)容的直接再現(xiàn)，又增加很多有助于講解理論和計(jì)算方法的表現(xiàn)手段。課件以計(jì)算機(jī)為載體，既可用于課堂教學(xué)，又可通過(guò)上網(wǎng)，供學(xué)生進(jìn)行自學(xué)和課后復(fù)習(xí)使用?？刂评碚摰姆治龇椒ㄓ泻芏鄨D解法，如頻域分析、根軌跡法、狀態(tài)空間法等。利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力仿真能力和豐富的色彩，可輕而易舉地準(zhǔn)確繪制出清晰美觀的畫(huà)面。采用動(dòng)畫(huà)技術(shù)后，圖形的來(lái)龍去脈可用動(dòng)態(tài)演示。計(jì)算機(jī)的圖形演示與教師的講授相結(jié)合，使教學(xué)內(nèi)容形象化、具體化和生動(dòng)化，增進(jìn)學(xué)生的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。 

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用為實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)極大的方便。仿真實(shí)驗(yàn)具有建模方法簡(jiǎn)單、參數(shù)調(diào)整方便、結(jié)果可視性好等優(yōu)點(diǎn)，克服常規(guī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單調(diào)、缺乏變化、元器件制約參數(shù)調(diào)整以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量有限等不足。在教學(xué)中適當(dāng)介紹并應(yīng)用matlab軟件，并設(shè)計(jì)出計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件包，提供一個(gè)方便易用的圖形用戶界面，將matlab控制工具箱的相關(guān)功能集成一體。 

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)開(kāi)發(fā)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)能真正體現(xiàn)學(xué)生的主體作用。在網(wǎng)絡(luò)中，學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)的交互性、檢索性等特點(diǎn)來(lái)選擇自己需要的內(nèi)容進(jìn)行獨(dú)立學(xué)習(xí)。學(xué)生可以在任何時(shí)間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并且與教師在網(wǎng)上交流，探討問(wèn)題，在教學(xué)中發(fā)揮積極作用。 

五、建立科學(xué)、有效的教學(xué)信息回饋 

堅(jiān)持洛陽(yáng)理工學(xué)院本科畢業(yè)班所有學(xué)生中，實(shí)施“‘控制理論’相關(guān)課程的學(xué)習(xí)調(diào)查”制度。不定期進(jìn)行相關(guān)問(wèn)卷，包含這門(mén)課程是否易學(xué)、學(xué)習(xí)難點(diǎn)、學(xué)習(xí)方法、是否能學(xué)以致用等幾個(gè)方面的內(nèi)容，充分了解學(xué)生學(xué)習(xí)這門(mén)課的基本情況，為課程改革提供必要的依據(jù)，收到良好的效果。 

六、結(jié)束語(yǔ) 

在新世紀(jì)中，控制類學(xué)科將具有更加光明的前景，控制類研究?jī)?nèi)容將具有挑戰(zhàn)性，研究的范圍將更加廣闊，電氣自動(dòng)化專業(yè)控制類課程的內(nèi)容將不斷地發(fā)展和更新，電氣自動(dòng)化專業(yè)控制類課程設(shè)置及教學(xué)內(nèi)容改革研究也將進(jìn)一步進(jìn)行下去。 

 

參考文獻(xiàn)： 

[1]王瑛.控制理論實(shí)驗(yàn)開(kāi)放式教學(xué)的探索[j].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2002, 

4(21):15-17. 

篇（8）

 

“自動(dòng)控制理論”課程是研究自動(dòng)控制系統(tǒng)的共同規(guī)律，為自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析和綜合提供基本理論和基本方法的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課[1]。該課程是一門(mén)重要的測(cè)控類專業(yè)的基礎(chǔ)課，具有較強(qiáng)的理論性，與前續(xù)課程聯(lián)系緊密，知識(shí)面廣，學(xué)生不易理解掌握[2-3]。學(xué)好這門(mén)課程不僅可以為后續(xù)專業(yè)課的掌握打下良好的理論基礎(chǔ)，而且能在今后從事專業(yè)工作時(shí)，直接運(yùn)用它去分析和解決實(shí)際技術(shù)問(wèn)題。對(duì)于工程實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)作用，受到人們的廣泛重視。在本課程的教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)理論知識(shí)的理解、掌握、鞏固具有重要的作用。 

 

1 當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足 

 

長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)被一種固定的模式所束縛，教學(xué)內(nèi)容陳舊，教學(xué)方法呆板，在一定程度上限制了學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，難以激發(fā)他們獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的興趣和激情，沒(méi)有體驗(yàn)過(guò)從失敗中自己尋找成功之路的經(jīng)歷，抑制了學(xué)生個(gè)性的發(fā)展，這樣不利于對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[4]。 

1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定 

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)主要是按章節(jié)進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)儀器功能固定，實(shí)驗(yàn)只能按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)設(shè)計(jì)好的步驟進(jìn)行, 學(xué)生被束縛在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中，對(duì)出現(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題缺少系統(tǒng)、多角度的分析，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。 

1.2 實(shí)驗(yàn)時(shí)間限制 

一般的實(shí)驗(yàn)都要求在實(shí)驗(yàn)室2個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)完成，學(xué)生很難全面深入地把握實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容和方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)的目的、實(shí)驗(yàn)原理無(wú)法理性地理解，更別提實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)故障的排解分析，限制了學(xué)生的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新，不利于鍛煉學(xué)生的綜合能力。 

1.3 實(shí)驗(yàn)儀器制約 

實(shí)驗(yàn)儀器過(guò)于固化，儀器設(shè)置上未給學(xué)生留下設(shè)計(jì)性和探究問(wèn)題的空間。儀器組成以理論驗(yàn)證為主，缺少實(shí)際控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，特別是反饋部分的傳感部分，更不具備跟隨學(xué)科發(fā)展而開(kāi)拓新實(shí)驗(yàn)的延伸性。 

1.4 實(shí)驗(yàn)方法落后 

實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平和內(nèi)容更多地滿足于基礎(chǔ)性實(shí)踐環(huán)節(jié)，缺乏系統(tǒng)的綜合性、設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，以及缺少在利用多種現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)手段、方法和工具對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的結(jié)果和現(xiàn)象進(jìn)行深入分析研究方面對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程主要完成連線操作、數(shù)據(jù)記錄等簡(jiǎn)單的工作。 

 

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn) 

 

針對(duì)目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，摒棄以往按部就班完成指定實(shí)驗(yàn)步驟操作驗(yàn)證形式，按照學(xué)生對(duì)科學(xué)的自然認(rèn)知進(jìn)度設(shè)置靈活變換的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)置按多層次，從簡(jiǎn)到難，逐步引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)，逐步走向從問(wèn)題出發(fā)的探究、創(chuàng)新。同時(shí)，研究新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器，開(kāi)發(fā)配套軟件，保證實(shí)驗(yàn)硬件滿足新環(huán)境下的要求。結(jié)合靈活的教學(xué)儀器改變教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生動(dòng)手的積極性，引導(dǎo)其創(chuàng)新。 

2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置 

開(kāi)設(shè)不同層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，既要滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的驗(yàn)證、演示等基本功能，又要激發(fā)學(xué)生的興趣。 

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：根據(jù)給定實(shí)驗(yàn)任務(wù)、方案和步驟，選擇并完成一定數(shù)量基本實(shí)驗(yàn)；同時(shí)，通過(guò)調(diào)整實(shí)驗(yàn)參數(shù)得到不同結(jié)果，增加思考空間。 

綜合實(shí)驗(yàn)：將各個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合在一起，各課程之間關(guān)聯(lián)內(nèi)容綜合。 

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：以任務(wù)的形式，給定實(shí)驗(yàn)題目，允許學(xué)生按照自己思路選擇設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)和研究的方法。 

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：自行命題實(shí)驗(yàn)，將學(xué)生的構(gòu)想通過(guò)儀器現(xiàn)有功能模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，在探究式學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。 

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器的改進(jìn) 

根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的要求，開(kāi)發(fā)適合本專業(yè)的教學(xué)儀器。儀器具有控制系統(tǒng)需要驗(yàn)證的各種典型環(huán)節(jié)模塊、信號(hào)發(fā)生器模塊等基本功能，還結(jié)合工程實(shí)際將傳感器引入反饋環(huán)節(jié)，增加執(zhí)行器件，構(gòu)成完整的閉環(huán)系統(tǒng)。避免教學(xué)儀器箱只能完成信號(hào)源作為激勵(lì)，控制環(huán)節(jié)構(gòu)成系統(tǒng)的不足。同時(shí)，儀器上的控制效果通過(guò)便于觀看的形式展示出來(lái)，讓控制過(guò)程可視化。儀器要預(yù)留出擴(kuò)展接口，便于在實(shí)驗(yàn)中添加新的模塊。儀器在結(jié)合計(jì)算機(jī)完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，又能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)配套軟件要能對(duì)硬件平臺(tái)對(duì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行仿真和虛擬實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以根據(jù)測(cè)試參量的不同選擇相應(yīng)的傳感器，完成非電量到電量的轉(zhuǎn)換，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，結(jié)合控制理論完成創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)。 

2.3 實(shí)驗(yàn)方法的轉(zhuǎn)變 

1）以學(xué)生為主體，開(kāi)辟新知識(shí)領(lǐng)域，重視實(shí)踐能力的鍛煉；2）培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力；3）科學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)上，建立系統(tǒng)、科學(xué)且開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，注重課程之間縱向和橫向的聯(lián)系。 

結(jié)合開(kāi)發(fā)的教學(xué)儀器，在實(shí)驗(yàn)方法上除了基本的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，其他實(shí)驗(yàn)按任務(wù)的形式給出，不對(duì)學(xué)生做過(guò)多的限制，留出學(xué)生思考、動(dòng)手、創(chuàng)新的空間。充分利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算、分析功能以及儀器配套軟件（采用數(shù)學(xué)工具matlab編寫(xiě)的程序）在實(shí)驗(yàn)前完成必要的仿真分析，讓實(shí)驗(yàn)有的放矢，理論指導(dǎo)實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)既做到軟硬精密結(jié)合，又能相互獨(dú)立，兩者相輔相成?？朔?dāng)前實(shí)驗(yàn)中儀器平臺(tái)不能脫離計(jì)算機(jī)，配套軟件不能獨(dú)立工作，學(xué)生只能在實(shí)驗(yàn)課中有限的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)的不足，讓實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過(guò)軟件可以在任意計(jì)算機(jī)上完成。 

 

3 總結(jié) 

 

對(duì)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析和總結(jié)，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)方法3個(gè)方面提出改進(jìn)方法。自動(dòng)控制理論來(lái)源于實(shí)踐，反過(guò)來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐[5]。結(jié)合當(dāng)前人才培養(yǎng)的趨勢(shì)，理論聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)生實(shí)踐能力，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題進(jìn)而培養(yǎng)創(chuàng)新能力。 

 

參考文獻(xiàn) 

[1]葛鎖良.自動(dòng)控制理論教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的探討[c]//2001年中國(guó)自動(dòng)化教育學(xué)術(shù)年會(huì)論文集,2001:72 

[2]杜永貴,謝克明,李國(guó)勇,謝剛.“自動(dòng)控制理論”課程教學(xué)改革與實(shí)踐[j].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào):社會(huì)科學(xué)版,2009, 27(1):77-79 

篇（9）

中圖分類號(hào)：TP13-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）01-0310-01

隨著控制系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，不確定因素的增多，要求各控制理論分支有進(jìn)一步的發(fā)展，彌補(bǔ)各理論分支的缺點(diǎn)與不足，以滿足更高的控制性能指標(biāo)?，F(xiàn)有的控制理論在線性系統(tǒng)控制中大都能取得良好的控制效果，但對(duì)離散、非線性復(fù)雜系統(tǒng)領(lǐng)域的研究大都剛剛起步，或處于初級(jí)階段，遠(yuǎn)未達(dá)到人們的期望。而實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的模型一般都很復(fù)雜，通常具有非線性、分布參數(shù)和時(shí)變等特性。因此將控制理論的研究領(lǐng)域推廣到非線性復(fù)雜系統(tǒng)有重要的實(shí)際意義。另外與宏觀復(fù)雜系統(tǒng)控制相對(duì)的量子控制（Quantum Control）也正在作為一個(gè)全新的學(xué)科領(lǐng)域蓬勃崛起，它的發(fā)展也依賴于完善的控制理論和優(yōu)化控制策略。近年來(lái)隨著微電子、半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的快速發(fā)展也強(qiáng)有力的推動(dòng)了自動(dòng)控制理論的發(fā)展。

一、現(xiàn)代控制理論的產(chǎn)生及其發(fā)展

控制理論作為一門(mén)科學(xué)，它的產(chǎn)生可追溯到18 世紀(jì)中葉的第一次技術(shù)革命，1765年瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)，應(yīng)用離心式飛錘調(diào)速器原理控制蒸汽機(jī)，標(biāo)志著人類以蒸汽為動(dòng)力的機(jī)械化時(shí)代的開(kāi)始，后來(lái)工程界用控制理論分別從時(shí)域和頻域角度討論調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性題，1872年勞斯（Routh E J）和1890年赫爾維茨（Hurwitz）先后找到了系統(tǒng)穩(wěn)定性的代數(shù)據(jù)，1932年奈奎斯特（Nyquist H）發(fā)表了放大器穩(wěn)定性的著名論文，給出了系統(tǒng)穩(wěn)定性的奈奎斯特判據(jù)。美國(guó)著名的控制論創(chuàng)始人維納（Wiener N）總結(jié)了前人的成果，認(rèn)為客觀世界存在3大要素：物質(zhì)、能量、信息，雖然在物質(zhì)構(gòu)造和能量轉(zhuǎn)換方面，動(dòng)物和機(jī)器有顯著的不同，但在信息傳遞、變換、處理方面有驚人的相似之處，1948 年發(fā)表了《控制論―或關(guān)于在動(dòng)物和機(jī)器中控制和通訊的科學(xué)》，書(shū)中論述了控制理論的一般方法，推廣了反饋的概念，確立了控制理論這門(mén)學(xué)科的產(chǎn)生。

1.經(jīng)典控制理論。第一代稱為“經(jīng)典控制理論”時(shí)期，時(shí)間為20 世紀(jì)40～50 年代。它研究的主要對(duì)象多為線性定常系統(tǒng)，主要研究單輸入單輸出問(wèn)題，研究方法主要采用以傳遞函數(shù)、頻率特性、根軌跡為基礎(chǔ)的頻域分析法，它的控制思想首先旨在對(duì)機(jī)器進(jìn)行“調(diào)節(jié)”，使之能夠穩(wěn)定運(yùn)行，其次是采用“反饋的方式，使得一個(gè)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)能夠按照人們的要求精確地工作，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)按指定目標(biāo)進(jìn)行控制?！?/p>

2.現(xiàn)代控制理論。第二代稱為“現(xiàn)代控制理論”時(shí)期，時(shí)間為20 世紀(jì)60～70 年代。經(jīng)典控制理論對(duì)線性定常系統(tǒng)可產(chǎn)生良好的控制效果，但是它對(duì)多輸入多輸出、時(shí)變、非線性系統(tǒng)的控制卻力不從心。所以50 年代末60 年代初，學(xué)者卡爾曼等人將古典力學(xué)中的狀態(tài)、狀態(tài)空間概念加以發(fā)展與推廣，將經(jīng)典控制理論中的高階常微分方程轉(zhuǎn)化為一階微分方程組，用以描述多變量控制系統(tǒng)，并深刻揭示了用狀態(tài)空間描述的系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性如可控性、可觀性，從而奠定了現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)。

3.第三代控制理論。以上所提的經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論都是建立在數(shù)學(xué)模型之上的，所以統(tǒng)稱為常規(guī)（傳統(tǒng)）控制。它們?yōu)榱丝刂票仨毥＃S多實(shí)際系統(tǒng)的高維性及系統(tǒng)信息的模糊性、不確定性、偶然性和不完全性給基于數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制理論以巨大的挑戰(zhàn)。是否可以改變一下思路，不完全以控制對(duì)象為研究主體，而以控制器為研究對(duì)象；是否可以用人工智能的邏輯推理、啟發(fā)式知識(shí)、專家系統(tǒng)解決難于建立數(shù)學(xué)模型的問(wèn)題呢？智能控制的出現(xiàn)正源于這一思想。1967年Leondes 和Mendel 首次正式使用“智能控制”一詞，1971 年傅京孫教授指出，為了解決控制問(wèn)題，用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方法研究新的工具來(lái)對(duì)復(fù)雜的“環(huán)境2對(duì)象”模型進(jìn)行建模和識(shí)別以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制，或者用人工智能的思想建立對(duì)不能精確定義的環(huán)境和任務(wù)的控制設(shè)計(jì)方法，這兩者都值得試一試，而重要的是把兩種途徑密切結(jié)合起來(lái)協(xié)調(diào)的進(jìn)行研究。沿著這一思想出發(fā)，現(xiàn)代控制理論將微分幾何、微分代數(shù)、數(shù)學(xué)分析與邏輯推理、啟發(fā)式知識(shí)建立和發(fā)展了智能控制理論相結(jié)合從而形成第三代控制理論大系統(tǒng)理論和智能控制理論。

篇（10）

引言

自動(dòng)控制理論發(fā)展的歷史并不長(zhǎng)，從二十世紀(jì)三十年代開(kāi)始，不過(guò)幾十年的發(fā)展，而真正進(jìn)入高等學(xué)校課程還是二十世紀(jì)五六十年代。它的出現(xiàn)給高等教育注入了新的活力，目前這門(mén)理論課程已是控制類和電子信息類專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課之一，是一門(mén)知識(shí)覆蓋面廣、課程內(nèi)容多、更新發(fā)展快且應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，該課程對(duì)學(xué)生建立系統(tǒng)和工程的概念具有十分重要的意義。

1改革教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量

隨著控制理論的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，新的控制方法和控制手段也越來(lái)越多，為了適應(yīng)時(shí)代要求，根據(jù)本科專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)特點(diǎn)，我們對(duì)自動(dòng)控制課程的內(nèi)容進(jìn)行了重新整合，選用優(yōu)秀教材，制定了新的教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)大綱和考核大綱。適時(shí)地把一些新內(nèi)容、新的教學(xué)成果、應(yīng)用實(shí)例融合到教學(xué)內(nèi)容中，做到課程內(nèi)容的基礎(chǔ)性和先進(jìn)性相結(jié)合，把握經(jīng)典與現(xiàn)代、本課程與其他相關(guān)課程內(nèi)容的關(guān)系處理。大幅度減少了學(xué)時(shí)數(shù)，將經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論結(jié)合起來(lái)講授，重點(diǎn)講解控制理論的基本知識(shí)及應(yīng)用，理清思路，了解方法，增強(qiáng)系統(tǒng)性。

自動(dòng)控制原理的教學(xué)內(nèi)容有一條主線：系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。圍繞這條主線，把教學(xué)內(nèi)容劃分為六大塊：自動(dòng)控制的一般概念、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)與數(shù)學(xué)模型、系統(tǒng)的分析、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、采樣控制系統(tǒng)的分析和非線性系統(tǒng)的分析。對(duì)于系統(tǒng)分析是重點(diǎn)講解部分，介紹了各種分析方法：時(shí)域分析法、根軌跡法、頻域分析法，狀態(tài)空間法等，進(jìn)行有關(guān)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)分析，以及能控性和能觀性分析；在系統(tǒng)設(shè)計(jì)這一重點(diǎn)部分的講解中，介紹了根軌跡設(shè)計(jì)法、頻域設(shè)計(jì)法和狀態(tài)控制設(shè)計(jì)法，與系統(tǒng)分析相呼應(yīng)，使學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中，圍繞“系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)”這條主線進(jìn)行，做到舉一反三，從而對(duì)自動(dòng)控制理論有一個(gè)完整清晰的理解。

在分析設(shè)計(jì)這個(gè)主線下，以穩(wěn)定性指標(biāo)為輔線。在各個(gè)有關(guān)章節(jié)的小結(jié)中對(duì)穩(wěn)定性都予以重點(diǎn)討論，通過(guò)對(duì)各種穩(wěn)定性判斷方法的分析，把前后的知識(shí)點(diǎn)加以銜接聯(lián)系，并綜合應(yīng)用。

在講清系統(tǒng)物理概念的基礎(chǔ)上，結(jié)合課程內(nèi)容，引入先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)手段。將Matlab軟件在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用引人課堂教學(xué)，在諸多課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)了Matlab仿真演示，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)抽象理論的感性認(rèn)識(shí)，收到了良好的教學(xué)效果。

為體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性、科學(xué)性和前沿性，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣，對(duì)目前控制理路研究的熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)作一些簡(jiǎn)要介紹，如模糊控制、智能控制等。

2改革教學(xué)方法，提升教學(xué)手段

自動(dòng)控制原理對(duì)學(xué)生的定性分析能力、定量估算能力、綜合運(yùn)用能力、數(shù)—形結(jié)合能力有一定的要求，并需具有扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，學(xué)生在學(xué)習(xí)中經(jīng)常會(huì)感到困難而產(chǎn)生畏難情緒，影響學(xué)習(xí)效果。因此，改革傳統(tǒng)教學(xué)方法和教學(xué)手段，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量，是課程改革的重中之重

2．1采用現(xiàn)代教育技術(shù)與手段提高教學(xué)效果

在以信息、知識(shí)爆炸為特征的今天，傳統(tǒng)的教學(xué)手段以不能適應(yīng)時(shí)代的需要，教學(xué)手段的改革勢(shì)在必行。在《自動(dòng)控制原理》課的多媒體教學(xué)實(shí)踐中，我們努力探索如何使多媒體這一先進(jìn)的教學(xué)手段更好地服務(wù)于課堂教學(xué)。開(kāi)發(fā)了《自動(dòng)控制原理多媒體課件》、(Mat—lab仿真軟件包》等CAI課件，．采樣了多媒體與板書(shū)相結(jié)合的教學(xué)方法，既充分利用了多媒體教學(xué)的生動(dòng)、逼真、容量大的優(yōu)點(diǎn)，又充分利用了板書(shū)教學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性、邏輯性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)踐證明，這一方法取得了良好的教學(xué)效果，受到了學(xué)生的認(rèn)可，對(duì)教學(xué)質(zhì)量的提高起了一定的積極作用。

2．2加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力

注重實(shí)踐能力的培養(yǎng)，堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際的原則，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解，僅僅通過(guò)課堂講解還很不夠，必須通過(guò)實(shí)踐教學(xué)這一環(huán)節(jié)，使學(xué)生對(duì)知識(shí)有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)。

實(shí)踐教學(xué)是提高學(xué)生創(chuàng)新精神和能力的重要途徑，在教改過(guò)程中，我們加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，徹底改造了原有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，開(kāi)發(fā)了綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)，目的在于通過(guò)實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用控制理論的方法解決實(shí)際問(wèn)題、將實(shí)際問(wèn)題抽象為理論問(wèn)題的能力。實(shí)驗(yàn)只提目標(biāo)和要求，沒(méi)有詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)電路圖。學(xué)生根據(jù)個(gè)人情況自主選擇難度等級(jí)不同的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)系統(tǒng)的性能要求，獨(dú)立完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)搭建和調(diào)試，記錄原始數(shù)據(jù)和圖形，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。所有這些都極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，鞏固了課程理論，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力，使其觀察、分析和解決問(wèn)題的能力都有很大的提高。

為了加強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，在教學(xué)過(guò)程中還增加了課程設(shè)計(jì)這一教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生了解到了Matlab軟件在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，加深學(xué)生對(duì)(lf動(dòng)控制原理》這門(mén)課程的基本概念，基本的分析方法及設(shè)計(jì)方法的理解。

3以教學(xué)推動(dòng)科研，以科研促進(jìn)教學(xué)

對(duì)于普通高等教育來(lái)說(shuō)，教學(xué)固然重要?？蒲幸膊豢梢院鲆?。教學(xué)和科研是相輔相成的兩個(gè)方面，兩者不可分割。從自動(dòng)控制理論來(lái)講，它近幾十年才建立起來(lái)，與工程實(shí)際聯(lián)系較廣，特別是在發(fā)展過(guò)程中，數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)起了很大的作用，成為控制理論的重要工具。因此可以說(shuō)，控制理論是工程與數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)相互作用的前沿。在教學(xué)中講授理論知識(shí)的同時(shí)，可以增加一些與科研結(jié)合的內(nèi)容，如在同學(xué)中選一些成績(jī)較好，對(duì)科研又有一定興趣的同學(xué)，參加有關(guān)教師的科研項(xiàng)目，也可為學(xué)生科技活動(dòng)中心提供一些課題，指導(dǎo)學(xué)生參與科研。這樣，一方面調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，另方面，也可為科研活動(dòng)的開(kāi)展打好基礎(chǔ)。學(xué)生通過(guò)參與科研，學(xué)習(xí)興趣更加濃厚了，求知的欲望更強(qiáng)了。

4下一步改革設(shè)想

該課程的教學(xué)改革已在我校實(shí)施。取得了良好的教學(xué)效果，學(xué)生的基本知識(shí)、專業(yè)能力、實(shí)踐技能乃至學(xué)習(xí)興趣等。都較以往有較大的提高。教學(xué)改革的路子還很長(zhǎng)。尚需繼續(xù)探索和實(shí)踐，使之不斷完善，下一步改革的設(shè)想有四點(diǎn)：