實驗室自動化設計匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇實驗室自動化設計范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

由于集成電路技術和計算機技術的高度發展,設計自動化的觀念和EDA工具的使用水平已成為度量工程師能力的一個重要方面。國內各高校都投入了大量的人力物力建立EDA實驗室。EDA實驗環境的硬件、軟件和服務水平在某種程度上已成為衡量該校硬件水平、教學水平和辦學水平的一個重要標志。我校在教育部電工電子教學基地的建設過程中,始終對EDA的教學和實驗環境的建設給予了足夠地重視,專門成立了EDA(實驗)中心,旨在負責全校EDA實驗教學,EDA項目開發和新技術推廣工作。經過近兩年的建設,EDA中心已初具規模,為全校的EDA教學提供了良好的實驗環境,促進了我校電類現代化課程教育的發展。

1EDA實驗環境的建設

EDA(實驗)中心的建設起始于1998年初,學校先后投入資金近百萬元,第一期工程建立起配備有40臺Pentium166MMX微機的多媒體實驗室和硬件實驗室各一個;1999年進行了第二期工程,又建起了一個包含40臺PentiumⅡ400微機和兩臺專用服務器的網絡實驗室和一個管理辦公室。并進行了軟件建設和有關實驗項目的開發。到目前為止已建立起的軟硬件環境如表1。

在EDA中心的建設中,我們遵循以下原則:

(1)創建一流具有EDA特色的實驗環境。EDA的實驗環境的好壞在某種程度上直接影響電類學生對現代化技術的掌握,同時EDA的實驗環境也是一個窗口,代表了一個學校現代化教學的形象。EDA中心的建設不應等同于一般的計算中心或機房的建設,應該具有EDA特色,那就是要有豐富的EDA軟硬件支持,要有得力的指導開發力量。為了建設好一流的EDA實驗環境,我們成立了專家指導小組指導環境的建設,并多次派人到EDA教學較好的學校去參觀學習。為了體現時代的特點,我們將中心80臺機器內部互連,整個內部網絡完全按照Internet技術規范設計,能提供全套Internet服務。中心內部網絡還通過Linux網關與校園網相連。服務器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安裝了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系統。

(2)嚴把質量關,高質量完成建設。EDA所有軟硬件設備的引進都經過認真市場調查研究,并嚴格的檢測,對不合格的產品堅決清除。如曾進一批微機,檢測后發現配置與樣機不符,立刻退貨,重新購置。軟件的建設對EDA來說是體現特色的關鍵性建設,盡管EDA軟件投資較大,為保證實驗質量,劃出專項資金,引進許多最新的正版EDA軟件。

(3)加強外聯,尋求多方支持。EDA教學的開展需要許多方面的技術支持,為了做好這方面的工作,我們加強了校際之間的技術交流以及與EDA軟硬件開發商家的聯系,可以從中得到了許多必不可少的幫助,如東南大學贈送給我們不少非常有用的EDA軟件和設備,美國Altera公司通過其大學項目贈送給我們專業版和網絡版的Max+PlasⅡ軟件開發工具等。

(4)鼓勵師生開發EDA教學項目。我校EDA教學項目的開發進行得比較早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加強了這方面工作的開展,目前已自行開發并用于教學有ISP和FPGA等實驗裝置,全定制的A-SIC實驗環境也正在緊鑼密鼓地準備中。

(5)勤儉節約,變廢為寶。EDA的某些硬件實驗對微機要求并不高并且有可能對微機產生傷害,為此我們從校計算中心等地方找來約20臺淘汰了的386和486微機,建成了硬件機房,很好地解決了這類問題并節約了不少資金。

中國-2EDA實驗環境的管理

我校的EDA實驗環境主要面向電子工程系和自動控制系學生,行政上掛靠電子工程系。為了便于協調管理,兩系分別任命了兼職正副主任負責中心的建設和日常管理。

在EDA(實驗)中心的日常管理中我們努力做到:

(1)全心全意為EDA教學服務。EDA(實驗)中心建立的主要目的之一就是為全校師生的EDA教學實驗提供方便。為了做好服務工作,我們盡力滿足師生的要求。如有教師希望通過網絡授課,我們引進了Lanstar網絡教學系統軟件。有教師需要提供語音教學服務,我們購買了無線話筒。有一些國外引進的EDA軟件需要用英文操作系統,中心工作人員經過多次試驗,使中英文操作系統能夠方便地切換。中心的Internet網及打印機等設備也均向師生開發。

(2)開放式的實驗環境。中心除正常設備維護日外,保持全日制開放。開放時除了安排一般值班人員外,還經常安排對EDA技術熟悉的教師或研究生進行現場指導,學生可以自由地上機實習。

(3)不斷推廣EDA新技術。EDA技術的發展速度非常快,我們利用中心與外界聯系較多的優勢,不斷向師生推薦EDA新技術和新方法。如我們曾請經銷商來介紹最新版本的PADS、EWB等EDA軟件的特點和使用方法,與東南大學EDA實驗中心合作舉辦了兩期全國性的EDA研討班。

3效果分析

(1)EDA中心自投入使用以來,已為電類專業的學生開設了“電路”、“電子線路”、“數字電路”、“信號與系統”等十多門課程的上百個實驗,部分實驗還延伸到非電類專業的“電工學”課程中;每年還有幾十名本專科生和研究生在這里進行畢業設計和課題上機。總上機時數已達4萬機時。

(2)EDA中心的構建,推動了我校多門類課程的教學內容、教學方法的改革。就數字電子課程而言,迫切需要充實現代化的設計思想和設計方法,EDA中心的服務為此創造的必要的條件。由于EDA中心的大量工作,使教師可以在課常上集中精力和時間與學生一起共同體驗前人創造知識的途徑與方法,而把一些繁瑣的計算交給EDA工具,學生通過EDA工具的使用去實踐他們在課堂上學到的方法和思路。對電路分析、模擬電子線路、數字系統設計等課也起到了同樣的作用。

(3)開放式的管理,方便了學生,激發了學生的學習熱情和求知欲。如有一位在給電類提高班講課的教師發現,原擬定通過Lanstar授課系統對學生講授EWB的使用方法,結果在現場卻發現,不少學生已初步學會了EWB的使用,其原因是他們已主動地到EDA中心,通過自學,進入了EDA環境。這是一個學生主動學習的例子。通過這樣的學習客觀上提高了學生的自學能力,反映了他們高度的學習熱情和求知欲,這也為他們將來自行掌握更現代化、更復雜的EDA工具打下了基礎。

(4)EDA中心成為學生第二課堂的場地,培養學生從事科學研究的能力。如數字系統設計的老師利用EDA中心進行電子設計競賽,取得很好的效果,受到了學生的歡迎。

篇（2）

由于集成電路技術和計算機技術的高度發展，設計自動化的觀念和EDA工具的使用水平已成為度量工程師能力的一個重要方面。國內各高校都投入了大量的人力物力建立EDA實驗室。EDA實驗環境的硬件、軟件和服務水平在某種程度上已成為衡量該校硬件水平、教學水平和辦學水平的一個重要標志。我校在教育部電工電子教學基地的建設過程中，始終對EDA的教學和實驗環境的建設給予了足夠地重視，專門成立了EDA(實驗)中心，旨在負責全校EDA實驗教學，EDA項目開發和新技術推廣工作。經過近兩年的建設，EDA中心已初具規模，為全校的EDA教學提供了良好的實驗環境，促進了我校電類現代化課程教育的發展。

1 EDA實驗環境的建設

EDA(實驗)中心的建設起始于1998年初，學校先后投入資金近百萬元，第一期工程建立起配備有40臺Pentium 166MMX微機的多媒體實驗室和硬件實驗室各一個;1999年進行了第二期工程，又建起了一個包含40臺PentiumⅡ400微機和兩臺專用服務器的網絡實驗室和一個管理辦公室。并進行了軟件建設和有關實驗項目的開發。到目前為止已建立起的軟硬件環境如表1。

在EDA中心的建設中，我們遵循以下原則:

(1)創建一流具有EDA特色的實驗環境。EDA的實驗環境的好壞在某種程度上直接影響電類學生對現代化技術的掌握，同時EDA的實驗環境也是一個窗口，代表了一個學校現代化教學的形象。EDA中心的建設不應等同于一般的計算中心或機房的建設，應該具有EDA特色，那就是要有豐富的EDA軟硬件支持，要有得力的指導開發力量。為了建設好一流的EDA實驗環境，我們成立了專家指導小組指導環境的建設，并多次派人到EDA教學較好的學校去參觀學習。為了體現時代的特點，我們將中心80臺機器內部互連，整個內部網絡完全按照Internet技術規范設計，能提供全套Internet服務。中心內部網絡還通過Linux網關與校園網相連。服務器采用Windows NT4.0、Linux 5.0、Net-ware 3.12，工作站安裝了DOS 6.22、Win-dows 98(中、英文)、Windows NT、Linux等操作系統。

(2)嚴把質量關，高質量完成建設。EDA所有軟硬件設備的引進都經過認真市場調查研究，并嚴格的檢測，對不合格的產品堅決清除。如曾進一批微機，檢測后發現配置與樣機不符，立刻退貨，重新購置。軟件的建設對EDA來說是體現特色的關鍵性建設，盡管EDA軟件投資較大，為保證實驗質量，劃出專項資金，引進許多最新的正版EDA軟件。

(3)加強外聯，尋求多方支持。EDA教學的開展需要許多方面的技術支持，為了做好這方面的工作，我們加強了校際之間的技術交流以及與EDA軟硬件開發商家的聯系，可以從中得到了許多必不可少的幫助，如東南大學贈送給我們不少非常有用的EDA軟件和設備，美國Altera公司通過其大學項目贈送給我們專業版和網絡版的Max+PlasⅡ軟件開發工具等。

(4)鼓勵師生開發EDA教學項目。我校EDA教學項目的開發進行得比較早，并已取得了不少成就，EDA中心成立后更加強了這方面工作的開展，目前已自行開發并用于教學有ISP和FPGA等實驗裝置，全定制的A-SIC實驗環境也正在緊鑼密鼓地準備中。

(5)勤儉節約，變廢為寶。EDA的某些硬件實驗對微機要求并不高并且有可能對微機產生傷害，為此我們從校計算中心等地方找來約20臺淘汰了的386和486微機，建成了硬件機房，很好地解決了這類問題并節約了不少資金。

2 EDA實驗環境的管理

我校的EDA實驗環境主要面向電子工程系和自動控制系學生，行政上掛靠電子工程系。為了便于協調管理，兩系分別任命了兼職正副主任負責中心的建設和日常管理。

在EDA(實驗)中心的日常管理中我們努力做到:

(1)全心全意為EDA教學服務。EDA(實驗)中心建立的主要目的之一就是為全校師生的EDA教學實驗提供方便。為了做好服務工作，我們盡力滿足師生的要求。如有教師希望通過網絡授課，我們引進了Lanstar網絡教學系統軟件。有教師需要提供語音教學服務，我們購買了無線話筒。有一些國外引進的EDA軟件需要用英文操作系統，中心工作人員經過多次試驗，使中英文操作系統能夠方便地切換。中心的Internet網及打印機等設備也均向師生開發。

(2)開放式的實驗環境。中心除正常設備維護日外，保持全日制開放。開放時除了安排一般值班人員外，還經常安排對EDA技術熟悉的教師或研究生進行現場指導，學生可以自由地上機實習。

(3)不斷推廣EDA新技術。EDA技術的發展速度非常快，我們利用中心與外界聯系較多的優勢，不斷向師生推薦EDA新技術和新方法。如我們曾請經銷商來介紹最新版本的PADS、EWB等EDA軟件的特點和使用方法，與東南大學EDA實驗中心合作舉辦了兩期全國性的EDA研討班。

3 效果分析

(1) EDA中心自投入使用以來，已為電類專業的學生開設了“電路”、“電子線路”、“數字電路”、“信號與系統”等十多門課程的上百個實驗，部分實驗還延伸到非電類專業的“電工學”課程中;每年還有幾十名本專科生和研究生在這里進行畢業設計和課題上機。總上機時數已達4萬機時。

(2) EDA中心的構建，推動了我校多門類課程的教學內容、教學方法的改革。就數字電子課程而言，迫切需要充實現代化的設計思想和設計方法，EDA中心的服務為此創造的必要的條件。由于EDA中心的大量工作，使教師可以在課常上集中精力和時間與學生一起共同體驗前人創造知識的途徑與方法，而把一些繁瑣的計算交給EDA工具，學生通過EDA工具的使用去實踐他們在課堂上學到的方法和思路。對電路分析、模擬電子線路、數字系統設計等課也起到了同樣的作用。

(3)開放式的管理，方便了學生，激發了學生的學習熱情和求知欲。如有一位在給電類提高班講課的教師發現，原擬定通過Lanstar授課系統對學生講授EWB的使用方法，結果在現場卻發現，不少學生已初步學會了EWB的使用，其原因是他們已主動地到EDA中心，通過自學，進入了EDA環境。這是一個學生主動學習的例子。通過這樣的學習客觀上提高了學生的自學能力，反映了他們高度的學習熱情和求知欲，這也為他們將來自行掌握更現代化、更復雜的EDA工具打下了基礎。

(4) EDA中心成為學生第二課堂的場地，培養學生從事科學研究的能力。如數字系統設計的老師利用EDA中心進行電子設計競賽，取得很好的效果，受到了學生的歡迎。

篇（3）

2自動化測試系統的設計

通過對低速無線傳感器網絡協議的深入研究，分析軟件測試、通信協議測試和自動測試等相關理論知識，本文提出將通信協議測試和自動測試相結合的方法，實現對測試過程自動執行和測試結果的自動分析，是本系統的創新點。如圖2所示，虛線框內測試步驟可以實現測試的自動執行，其中可視化用例設計器、測試用例生成器完成測試用例的自動生成工作，測試用例的自動生成是測試自動執行的關鍵部分。測試結果分析器則對測試結果進行自動分析。測試用例的設計和生成是協議測試的關鍵和難點，如何生成最能發現被測協議存在問題的測試用例，如何用最少的測試用例實現足夠大的覆蓋率，是協議一致性測試的目標和難點。本文提出利用測試用例的自動生成來解決這一問題。測試用例自動生成主要依靠測試用例自動生成器是來完成，是實現測試自動執行的核心。其體系結構如圖3所示，其中用例設計描述是文本文件，描述測試用例的特性，選擇的算法不同，描述方式也會有所不同。如采用“基于形式規格說明的方法”用Z，VDM，OBJ，LARCH等語言描述，采用“組合覆蓋方法”則用XML腳本描述，因為XML腳本的可擴展性比較強，所以在目前的自動化測試系統中得到較多的使用。算法適配器為算法提供接口，向上提供算法支持服務給描述解析器，向下兼容多種算法，兼容多種算法能增強體系結構的擴展性和適用范圍。描述解析器在算法適配器基礎上分析用例設計描述，將用例描述轉換成用例生成器可識別的內部描述形式，并傳遞給用例生成器。用例生成器獲得來自描述解析器的內部描述，根據描述自動生成可執行測試用例。可執行的測試用例支持多種形式存儲，如內存存儲、文本存儲、數據庫存儲等，具體的存儲格式隨著測試執行的需求變化。

3一致性自動化測試系統的實現

為了驗證體系結構的適用性和有效性，搭建了基于MicrosoftVS2010、SQLServe2005、“分類樹方法”、GDI+(GraphicsDeviceInterface)來實現無線傳感器網絡協議一致性測試的自動化系統。其中GDI+完成系統中的可視化用例設計器工作，它是一個語法可控制的、可視化、圖形化的編輯器，幫助我們更加有效地使用分類樹方法進行測試用例的設計。分類樹方法是黑盒測試中的一種部分測試方法，是一種有效的功能測試方法。分類樹方法的基本思想是：首先逐層劃分測試對象的輸入域，然后將劃分的獨立的類結合為無冗余的測試用例，這些測試用例覆蓋了整個輸入數據域。算法適配器、描述解析器、用例生成器、分類樹方法均使用MicrosoftVS2010實現。SQLServer2005降低了管理數據基礎設施和發送觀察和信息給所有用戶的成本，并具有可信任，高效，智能的特點。因此本文將測試系統及被測試網絡信息存儲在SQLServer2005數據庫中，用來在自動執行測試用例時調用并存放測試結果信息。自動化測試系統在實際應用時，首先用GDI+構建測試用例設計，也就是生成XML語言描述的用例說明，然后描述解析器解析該用例說明并生成測試用例模板（系統內部格式），由用例生成器生成可執行的測試用例，調用SQLServer2005中存放的測試網絡信息和測試配置信息執行測試用例并生成測試報告。本系統中人工只參與第一步，即用GDI+技術構建測試用例設計，其余部分均自動完成，提高了測試工作的效率和客觀性。該實現已應用于國家科技重大專項“信息匯聚傳感器網絡綜合測試與驗證評估環境”中，限于篇幅測試過程不再贅述，經過測試發現了一些隱藏的無線傳感器網絡協議一致性測試問題，提高了一致性測試有效性和客觀性，也證明了本文所提出的一致性測試自動化方法的有效性和實用性。

篇（4）

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（c）-0131-01

據了解，國內許多高等院校甚至知名大學的學生，在畢業后不能盡快進入工作角色，不能勝任本職工作的現象屢見不鮮，究其原因主要是學生的實驗課程學習是被動的，循規蹈矩的，學生專業素質、創新精神、實踐能力、競爭意識等綜合素質沒有得到全方位提高。盡管國內許多院校采取了一些改革措施，如改革實驗課程體系、實驗內容、實驗方法和實驗手段，但這些都只是對原有實踐教學模式枝節的修補，仍停留在紙上談兵，很少有從統籌綜合應用型人才培養的全過程著眼，為綜合應用型人才培養提供必要的實訓平臺、開發出技術先進的反映學科發展前沿的實驗項目。因此，本文首先結合長春理工工大學自動化專業07版培養方案對實驗教學內容進行了整合，明確了實驗教學改革及實驗項目開發的主要目標，旨在結合實驗室的實驗平臺和教師的科研項目開發自動化專業綜合性、設計性及創新性實驗項目，引導學生盡早參加科學研究基本訓練，加強學生對教學內容的理解和掌握，提高學生的專業素養，而各個模塊功能相結合完成的一系列的創新實驗又能培養學生的科研能力和創新能力，實現科研資源與人才培養的有機結合，突破驗證性實驗為主的實驗教學模式，實現實驗教學體系和課程教學體系的緊密結合。

1 實驗項目開發的主要方法

1.1 調查研究

收集并研究國內外著名大學在學生創新實踐、綜合應用能力培養方面的成功經驗以及綜合實驗內容、實驗方法、實驗手段方面的資料。對我校歷屆電子大賽獲獎參賽作品進行總結，找出可用于開發實驗項目的素材。對我校科研成果進行調研，總結可用于開發實驗項目的例子，設計開發綜合性、創新性實驗。

1.2 科研實踐

設計完成自動化專業綜合性設計性及創新性綜合實驗平臺，以科研項目作支撐，開發、設計、創新實驗項目，編寫實驗指導書。

1.3 文獻資料法

借助網上數據庫CNKI、萬方數據庫、維普數據庫等，通過大量的文獻了解各大高校自動化專業最新實驗教學內容發展動態。

1.4 案例分析

基于綜合實驗平臺組織、針對長春理工大學自動化專業09級、10級、11級開展各項實踐活動，例如：工業自動化挑戰賽，畢業設計、本科及研究生科技創新實踐，收集反饋信息，不斷完善綜合設計性創新性實驗內容、實驗方法和實驗手段，形成課題研究報告。

2 實驗項目的開發步驟及內容

（1）搭建模塊化自動化專業綜合性設計性及創新性實驗平臺，為綜合性設計性及創新性實驗的開發提供硬件保障。實驗平臺主要包括單片機系統（MCU）、PLC系統、變頻器、數字信號處理器（DSP）、計算機總線、傳感器、儀器儀表等設備。通過該綜合實驗裝置，可實現MCU，DSP，PLC對外接被控對象的復雜控制算法，例如模糊控制，PID控制等，并可通過對外部傳感器進行數據的采集，實現相應的數字信號處理算法，也可以通過通訊協議的應用來進行三者之間的數據傳輸以及它們與上位機之間的通信，通過上位機軟件的開發來掌握Matlab，Labview和VC++等軟件的基本操作，不僅涵蓋電工電子技術、信號與系統、數字信號處理、自動控制原理等專業基礎知識，而且涵蓋微機原理與接口技術、DSP應用技術、計算機控制技術、電氣拖動技術、專業綜合實驗等專業知識。

（2）注重科研成果向實驗教學轉化，結合課題組教師科研成果開發出綜合性設計性實驗項目，使自動化專業實驗教學內容反映學科發展前沿。對學生綜合能力和科研素質的培養，應注重選擇與現代技術有關的綜合性、設計性及創新性實驗，更應開發與當前科研相關的研究創新性實驗，本項目結合課題組教師的科研項目，通過自動化、計算機應用和通信等學科的交叉綜合，開發了充分反映當前自動化領域先進的控制技術和控制方法的綜合性、設計性及創新性實驗，通過科研成果充實實驗教學的內容，提高了自動化專業學生的科技創新能力。

（3）構建了“賽課結合，相互促進”的實驗教學模式。改革綜合性設計性及創新性實驗的實驗教學模式，將可編程控制器實驗課程和教育部西門子杯工業自動化挑戰競賽及大學生創新實驗計劃項目緊密結合起來，鼓勵學生參加各類創新活動，充分調動了學生的積極性、激發了學生的學習興趣，提高了學生的科技創新能力。在可編程控制器課程的實驗教學及實踐教學過程中采用 “賽課結合，相互促進”的實踐教學模式。自2012年起，長春理工大學自動化系開始舉辦長春理工大學工業自動化挑戰賽，培養學生的PLC編程及應用能力，自動化專業自09級起，結合本課題開發的實驗平臺，重新整合了可編程控制器的實驗及實踐教學內容，使教學內容反映學科發展前沿，緊密結合西門子杯工業自動化挑戰競賽。

3 實驗項目應用反饋

自2012年起，長春理工大學自動化系開始舉辦長春理工大學工業自動化挑戰賽，作為教育部西門子杯工業自動化挑戰競賽的校內選拔賽。為了使學生在校內競賽及全國競賽中取得優異成績，培養學生的科技創新能力，結合本課題開發的實驗平臺，重新整合了可編程控制器、自動控制原理、計算機控制系統等5門課程的實驗項目，并在自動化專業進行了應用，學生及教師在實踐過程中有如下反饋意見：（1）部分教師反映實驗內容整合后提高了這幾門課程的綜合性設計性實驗比例，激發了學生的學習興趣，允許學生自主選擇題目，帶著任務學習，在學習中逐步完成任務，教師在整個學習過程中予以指導，使學生的設計和開發成果在競賽中能夠得到更高層次的展示，將創新能力、綜合設計能力和工程實踐能力的培養貫穿于實驗教學的全過程。（2）增加了PLC的實驗學時，更新了實驗內容，實驗內容緊密結合西門子杯工業自動化挑戰競賽，有利于學生在比賽中獲得好成績。

4 結論

該文介紹了自動化專業綜合性設計性實驗的開發及實踐，課題實施中采用了“賽課結合，以賽促學”的實驗教學方法，在實驗教學過程中注重理論教學與實驗教學相結合，實驗內容與工程背景和科研項目相結合；課內實驗與課外科技競賽和創新活動相結合，取得了良好的教學效果，提高了學生的動都能力。

參考文獻

篇（5）

實踐教學是理論教學的延伸、深化與檢驗，也是提升當代學生創新能力和實際應用能力的有效手段。在教育教學改革的背景下，如何對機械設計制造及其自動化專業實踐教學環節進行改革，已經成為很多學校面臨的重要問題。因此，加大實踐教學改革力度，為培養更多的機械類創新人才具有重要意義。

一、更新教育教學理念

實踐教學是培養工科人才方案中不可或缺的一部分，為了解決目前一些學校培養人才方面所面臨的問題，就要結合學校的實際情況，不斷更新教育教學理念。新的時代要求機械設計制造及其自動化專業必須建立理論與實踐相結合的教育教學理念：理論與實踐相結合，并且進行相互間的促進和融合，利用理論教學來引導實踐教學，利用實踐教學來促進理論教學，做好之間的互動，使二者能夠達到統一；技術創新與實踐相結合，培養學生的創新能力和實踐能力；專業與地方機械設計制造及其自動化產業相結合，主要是通過與他們建立合作關系，為學生的就業創造機會。因此，必須更新教育教學理念，結合學校發展實際情況和學生學習能力，制定科學的人才培養計劃方案，加大實踐教學環節改革的力度，以開拓學生的學習視野。

二、加強實踐教學改革，強化實踐環節中的基礎性訓練

實踐教學是對機械設計制造及其自動化專業教學的延伸和補充，對實踐教學環節進行改革，有利于培養學生的大工程觀，對學生工程素質的和實踐能力的提升都有重要的作用。

1.對實踐教學的內容進行改革。在以往比較傳統的教學模式中，實踐教學主要是以教師對教學實踐環節的演示和驗證為主，學生處于被動的學習狀態。隨著實踐教學的改革，要求對實踐課程進行綜合設計，所設計的內容必須符合課堂教學實踐要求，以加深學生對理論知識的學習和理解，教師所設計的教學內容必須與工程實踐相互結合，同時專業學生必須在掌握基礎課的同時，提高實踐動手能力和創新能力。

2.建立專業的教學實驗室，探索專業實踐教學模式。建立專業的教學實驗室，探索專業實踐教學模式，可以為學生的實踐活動創造條件。通過實踐教學，充分發揮學生學習的積極性，提高學生分析和解決問題的能力。

3.給學生創造實踐訓練平臺。根據學生所學專業的特點對實驗室的資源進行整合，給學生建立一個既能學習，又能參與實踐訓練的平臺，例如，建立機械設計制造及其自動化專業實踐平臺等等。通過建立實踐平臺，培養學生自主學習、自主創新的綜合能力，為學生日后的就業創造有利條件。

三、拓寬實踐訓練渠道

1.與校外實習單位建立合作關系。學生進行日常實踐實習或者進行畢業實習，是機械設計制造及其自動化專業實踐環節的關鍵，學校應該在校外就近選擇幾家實習訓練單位，要求單位生產實踐與學生所學專業能相互吻合，并且具有完善的生產設備。同時在營銷方面，能夠樹立科學的營銷理念，這樣才能讓學生通過在各個實習層次中得到真正的鍛煉，進而逐漸了解機械工作生產的類型和特點，熟悉企業經營管理方法和熟悉各種零部件的加工方法。與校外實習單位建立合作關系，有利于開拓學生實踐訓練渠道，對學生各方面的能力的培養起著重要作用。目前，我校機械設計制造及其自動化專業已經與就近的一些企業建立了比較穩定的校外實習實訓基地，并且在為長期的合作進行努力規劃中。

2.就業培訓實踐。在近幾年來，由于大學生的就業形勢比較嚴峻，為了使畢業學生能夠很快的找到對口工作，為此，我們在學生畢業前的最后一個學期里，主要是大力開展學生的就業培訓實踐。其中，培訓分三個步驟：一是讓學生通過比賽的形式提高機械制造水平，二是對基礎知識進行強化訓練，讓學生能夠掌握扎實的專業知識，三是提高學生的實踐能力，鼓勵學生在機械設計制造方面能夠擁有自己的創新思維。

四、增加機械設計環節，提高學生的設計能力

對課堂內容進行設計是為了讓學生能夠運用所學的知識來解決實際問題。在機械設計制造及其自動化專業實踐課程設計過程中，如果所設計的題目太少，這樣就不利于學生動腦思考，很容易出現照搬照抄別人設計的現象。因此，教師在題目的選擇上面一定要符合本專業特點，盡量做到每個學生所設計出來的內容都不相同，這樣才能逐漸培養學生的獨立思考能力和設計能力。

五、建立課外實踐訓練管理體系

課外實踐訓練是機械設計制造及其自動化專業實踐教學環節改革中的一個重要環節。學校必須以培養學生的實踐能力為出發點，為學生參加課外實踐訓練活動創造條件。例如：

1.選擇一些學生參與到教師的科研工作中來，讓學生能夠及早的接觸機械設計制造及其自動化實際的工程中。

2.鼓勵學生積極參加一些機械設計制造及其自動化實踐創新活動，教師引導學生及時查閱相關資料，并且制定可行性方案，利用科學的儀器設備進行實訓，在參與的過程中做到學以致用，實現學校的個性化教育，培養學生的創新能力。

3.組織學生參加一些機械設計比賽，通過比賽，提高學生的專業技能。

六、利用計算機和相關軟件完善課程設計

針對機械設計制造及其自動化專業培養人才目標，在課程設計階段安排了實踐環節，以提高學生的實踐能力。

1.運用計算機技術對專業課程進行設計。當學完課程以后，安排時間進行計算機輔助機械制造技術基礎課程設計。要求學生能夠將所學的知識綜合起來，在計算機輔助下能夠正確的對一些比較復雜的零件工藝規程設計問題進行分析。其內容包括掌握零件生產的基本類型，對零件的加工工藝進行分析，利用計算機將零件圖形繪制出來，了解毛坯制造的具體方法，利用計算機將毛坯圖繪制出來，在計算機相關軟件的輔助作用下，制定出零件的機械加工規程，掌握加工零件余量和尺寸等等。這樣做，可以有助于加深學生對機械加工工藝流程的理解，同時也提高了實際操作能力。

2.運用CAD軟件進行機械設計制造及其自動化實踐訓練。隨著我國科學技術的不斷發展和進步，CAD軟件技術已經被廣泛應用于機械設計制造及其自動化專業實踐教學環節改革過程中，例如學生在學習數控技術時，可以運用CAD來進行機械制圖，通過作圖，事學生能具有一定的圖示能力，讀圖能力。

七、聘請專業的工程師來指導學生的實踐

確立人才培養方案，聘請專業的工程師來指導學生的實踐，對提高學生的實踐能力能夠起到積極的效果。由于學校教師隊伍人員力量薄弱，教師自身能力并不能滿足高素質工程技術人才培養的需要，為此，學校應該聘請專業的工程師來指導學生的實踐，具體做法如下：

1.聘請實踐經驗比較豐富的工程師。

2.由教師和工程師一起對學生實習和實踐進行指導。

3.建立一支比較穩定、素質較高、經驗豐富的技術指導隊伍。

總結：

綜上所述，培養創新型、能力型人才是我國一些學校所面臨的重要任務之一，實踐教學在創新型人才培養方面發揮著重要的作用。在近幾年來，通過對機械設計制造及其自動化專業實踐教學環節進行改革，逐步構建了科學完善的實踐教學體系，為培養機械類人才創造了條件。

參考文獻：

篇（6）

中圖分類號：G642.41 文獻標識碼：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.15.025

1 引言

隨著電子設計自動化（EDA）技術的不斷發展，傳統基于固定芯片和固定連線的嵌入式開發設計方法逐漸淘汰，基于可編程邏輯器件的芯片設計與實現方案被廣泛采用。各高校信息與通信工程本科專業一般都開設相關選修課[1]，如《FPGA系統及應用》，《可編程邏輯器件設計》，《軟件無線電》等。這些課程中都涉及FPGA（現場可編程門陣列）這一核心芯片的設計與實現，為了輔助教學內容，本類課程的講授一般采取課程教學和實驗教學相結合的方式，課程教學和實驗教學的學時安排一般是2：1，或者更高達到1：1[2]。該類課程的主要特點就是重實踐，因此課程和實驗設置需要注重對于學生動手能力的培養[3]。

可編程邏輯器件的實驗設計通常以模塊化開發為主，指導學生采用EDA設計思想，進行可編程器件的設計編程與仿真驗證，實驗教學可以輔助課堂教學取得良好的效果[4]。然而，在目前的可編程邏輯器件實驗設計中也存在一些問題，同學們經常會遇到仿真分析和實際系統工作不一致的情況，導致實驗無法繼續，同學也不知如何處理。引起這類問題的原因其實有很多種，包括硬件問題、設計時序問題等等。傳統解決這種問題的方法是指導學生將一些關鍵信號的管腳引出，用示波器進行邏輯分析。但這種分析方法存在兩個問題，一方面是所需要觀察的信號往往較多，一般的示波器通道數有限，不能夠很好分析多路信號的邏輯關系，另一方面是一般的實驗開發板也并不能把多個管腳全部引出并設置觀測點。隨著可編程邏輯器件技術的不斷發展，無論是Xillinx公司生產的芯片還是Altera公司生產的芯片，一般都提供在線邏輯分析儀功能，其基本原理是通過消耗一定的硬件資源（一般是RAM資源），來達到實時在線的數據邏輯分析。從而可以有效提高同學們的實驗驗證效率，并啟發指導學生獨立進行系統驗證、故障排除，有助于學生掌握解決相關專業工程技術問題的技能，培養學生具有良好的創新實踐能力和動手能力。

2 在線邏輯分析儀功能分析

在線邏輯分析儀的主要功能是在上板在線測試過程中采集并觀察芯片內部信號，以便于進行時序及邏輯正確性驗證[5]。主要工作原理是通過在綜合后網表里插入用于采集數據的IP核（包括ILA、ICON），然后選擇需要觀測的信號量、用于觸發采樣的觸發信號、以及采樣時鐘，然后運行產生一個新的網表文件重新布局布線并生成可在芯片中運行的二進制文件。其功能實現流程如圖1所示：

圖1 在線邏輯分析儀功能實現流程

在芯片運行過程中，如果滿足觸發條件，則芯片里面的邏輯分析儀IP核會自動將所需觀測的信號量采集并存儲在芯片內的RAM中，并將采集結果通過JTAG傳輸至PC機的監控界面上進行顯示，顯示方式也可以靈活配置，既可以選擇二進制形式按位輸出，或者將其中任意信號綁定為一組總線信號，進行波形顯示，這個過程就像操作一個真實的邏輯分析儀一樣。基于在線邏輯分析儀的開發測試如圖2所示：

圖2 基于在線邏輯分析儀的開發測試圖

如上所述，在線邏輯分析儀可以摒棄傳統昂貴的邏輯分析儀在線實時地進行時序調試。通過設置，可以有選擇地觀察可編程邏輯器件內部的任何信號，并可靈活設置觸發條件（如時鐘上升沿、下降沿、自定義的觸發信號及信號的邏輯組合）、數據寬度和深度等，這些設置與資源的消耗是相關的。

在線邏輯分析儀的引入也帶來一些問題，首先，編譯時間被延長得很長。每次編譯過程中，都會根據你添加的邏輯分析儀工程文件重新生成一次網表，再重新編譯整個工程，那么編譯時間就不可避免地被延長了。另一方面，由于在線邏輯分析儀本身是需要占用可編程邏輯器件資源的，如需要觀察更多的數據寬度和深度，則占用可編程邏輯器件資源較多，同時資源的消耗也會帶來時序方面的影響，就像測不準原理一樣，測量過程的引入會導致對原系統一定程度的改變，但只要綜合考慮待測系統與在線邏輯分析儀的資源消耗以及進行合理的時序設計，這些問題是可以得到很好的控制的。

3 基于在線邏輯分析儀的實驗設計

基于在線邏輯分析儀的實驗編排既需要具有邏輯系統開發代表性，又需要符合本科生的實際能力和知識背景。

在線邏輯分析儀的選擇取決于硬件平臺的選擇，由于Xilinx的開發環境功能較全，集成了軟件開發、前仿真、后仿真以及在線調試工具，在課程實驗設計中，我們選擇Xilinx公司Viertex5系列的芯片，以及Chipscope作為在線邏輯分析儀。

為了體現在線邏輯分析儀的作用，實驗設計中采用了比較教學法。設計對象為數字通信系統中經常出現的毛刺現象。這是在可編程邏輯器件設計中經常出現并困擾設計者的重要問題，這類錯誤往往較難發現，但卻能導致較為嚴重的邏輯錯誤，降低整個數字系統的工作可靠性。

在可編程邏輯器件課程中的高級用法介紹時，一般都會介紹毛刺產生的原理。即這是由于信號在可編程邏輯器件的內部走線延遲和組合邏輯的不同步所導致的，在多路信號變化的瞬間，組合邏輯的輸出常常產生一些小的尖峰，這是由可編程邏輯器件內部結構特性決定的，因此這類現象通常出現在多路組合邏輯中。

學生在學習這一概念時往往僅有理論認識，缺乏直觀的理解。因此，在課程實驗設計中分別采用組合邏輯和時序邏輯進行某個加法器的設計實現。并采用毛刺檢測電路對毛刺進行捕捉并通過在線邏輯分析儀將各觀察點上出現的毛刺檢測出來并存儲，并將其顯示在屏幕上。這樣在同一功能模塊對應的不同實現方案所產生的在線邏輯分析儀輸出結果并不相同，從而證明了時序邏輯可以顯著避免組合邏輯中毛刺的產生，其可靠性要優于組合邏輯。

在實驗設計中，還可結合采用陷阱教學法，即在模塊的設計中故意引入組合邏輯中容易產生毛刺的錯誤寫法，讓學生采用在線邏輯分析儀自己發現錯誤，體會該類錯誤發生的原因，并進行相應糾正。從而使同學更深刻理解硬件描述語言的綜合結果及在線邏輯分析儀調試的方法和作用，同時通過這種方法可以培養他們注意細節的良好習慣。

由于在線邏輯分析儀可以進行靈活的觸發條件配置、采樣時鐘選擇。因此，在基于在線邏輯分析儀的實驗設計中還可結合不同設置條件進行邏輯分析儀驗證。如為了能有效地捕捉數據流，可以設置多種不同的觸發方式，如：基本觸發、隨機觸發、延遲觸發等。以及采用不同的采樣時鐘，并將觀察結果輸出至屏幕顯示，分析比較不同設置對于毛刺的影響，加深對于在線邏輯分析儀的使用理解和對于毛刺產生機理的認識。

4 結論

本文研究闡述了信息與通信工程專業EDA課程教學和實驗的特點現狀，闡述了對于學生理解時序設計的重要性，并分析了在線邏輯分析儀在EDA設計開發中起到的重要作用。在此基礎上，將在線可編程邏輯分析儀引入實驗教學，結合采用比較教學法和陷阱教學法，提出了基于在線邏輯分析儀的課程實驗設計。通過這類實驗可以使同學們更深刻地理解硬件描述語言及可編程邏輯器件的時序設計。

參考文獻：

[1]王桂珍.電子設計實踐教學中硬件設計軟件化初探[J].中國現代教育裝備，2007，（12）：78-80.

[2]于華楠，趙睿，鄔春明，秦力.基于通信工程專業的EDA教學探討與實踐[J].東北電力大學學報，2011，31（5）：195-197.

[3]胡永祥，楊偉豐，蔣鴻，劉豐年.應用型通信工程專業實踐教學體系的構建[J].湖南工業大學學報，2011，25（3）：105-108.

篇（7）

關鍵詞： 電氣自動化；控制；煤礦；減員增效

Key words： electrical automation；control；coal mine；downsizing for efficiency

中圖分類號：TD76 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）19-0091-03

0 引言

隨著煤礦機械化和自動化程度的不斷提高，其對安全供電的需求也越來越高，已經成為了保證其正常運行的必要條件。雖然近年來有關部門也意識到了供電系統的重要性，相繼采取了很多措施努力提高煤礦井下供電系統的可靠性，比如改進井下配電裝備、應用新技術成果等，但依然無法真正的確保煤礦的安全生產，由于人為因素導致的供電事故依然屢禁不止。不僅如此，由于煤礦供電系統尚未實現電氣自動化，供電部門不得不每天安排人手負責值班和線路維護，客觀上降低了勞動生產率。所以，對于井下供電系統而言，實現電氣自動化系統刻不容緩。

電氣自動化系統在煤礦供電系統中的應用，恰好解決了礦用供電系統無人值守自動化控制的問題。本文將以當前比較先進的KJ626煤礦供電控制系統為例，對該系統在煤礦自動化供電管理中的應用方法及自動化控制措施進行具體分析，最后結合應用實踐驗證該系統的實效性。

1 電氣自動化控制技術概述

電氣自動化控制簡稱EAC，該技術是科學技術發展的產物，是工業控制現代化的標志性技術之一，其在工業領域中的應用可以使操作人員的勞動強度大幅度降低，并且能夠有效消除人為操作失誤影響產品質量的問題，有助于生產成本的降低和企業經濟效益的提升。雖然EAC技術出現的時間并不是很長，但是隨著它在工業領域中的廣泛應用，使該技術獲得了長足的進步和發展，與一些常規的控制技術相比，EAC技術已經較為成熟和完善，它的特點具體體現在如下幾個方面：①過程簡單，實時精確。EAC技術在工業企業生產中對各種電氣設備進行控制時，一般不需要繁瑣的過程，僅需要簡單的操作步驟便可以達到精確控制的目標，同時，整個操控能夠實時完成。②反應速度快。在工業生產過程中，通過EAC技術能夠在非常短的時間內完成對生產全過程的實時控制，同時，該技術還具有遠程操控功能，操作人員可以在中央控制室對現場電氣設備下達控制指令。③EAC技術能夠實現對與現場生產過程有關數據信息的采集，由此可以對電氣設備的參數進行調整，進而達到高效控制的目的。

2 電氣自動化對于優化煤礦生產管理系統的重要意義

近年來，雖然相關部門相繼采取了很多措施努力提高煤礦井下供電系統的可靠性，比如改進井下配電裝備、應用新技術成果等，但依然無法真正的確保煤礦的安全生產，由于人為因素導致的供電事故依然屢禁不止。不僅如此，供電部門為了避免安全事故的發生，每天不得不安排人手值班和線路維護，一定程度上降低了勞動生產率。因此，對于井下供電系統而言，實現電氣自動化是必要的。

煤炭礦井建設未來的發展方向是集礦井綜合信息化和自動化控制系統于一體的“數字化”礦井。就目前的煤礦供電系統而言，目前自動化電氣控制裝置還不多，大部分是在防爆開關中設置的各類保護功能，比如短路保護、欠壓保護、過載保護等，采區內配電設備的聯網功能較弱。只有實現遙信、遙測、遙控、遙調四遙功能和各種保護功能，才能真正實現井下變電所無人值守。

針對煤礦供配電系統的特點， KJ626煤礦供電控制系統利用地面電力自動化系統的各種先進技術，比如嵌入式技術、分布式網絡技術等，開發了新一代煤礦電力控制系統，不僅實現了對煤礦地面和井下供電系統一體化的實時控制，還實現了礦井電網的自動化和現代化管理，具有廣闊的應用前景。

3 KJ626自動化控制系統在礦用供電系統中的應用

3.1 礦用KJ626自動化控制系統的整體架構

該系統是全礦井供電網絡實現自動化、智能化的完整方案，其主要包括：采區變電所保護自動化系統、井下中央變電所、地面配電所保護自動系統、地面變電站保護自動化系統、地面集中監控中心、移動變電站保護以及通訊分站等。其系統的拓撲結構如圖1所示。

3.2 礦用KJ626自動化控制系統在供電管理中的設計思路

3.2.1 基于模塊化電路設計構建分列運行方式

為使所有的生產環節都能夠獲得足夠的電能，KJ626自動化控制系統采用的都是模塊化電路設計（如圖2所示），這樣能夠實現分列運行方式供電。

3.2.2 基于IEC1588核心通訊架構實現井上井下變電站、開閉所一體化管理

采用國際先進的IEC1588為核心通訊架構，實現井上井下變電站、開閉所一體化管理，同時就地分散分布式保護控制裝置在實現保護、測控功能的同時完成積分電度計量的功能；系統采用特有的GOOSE通信技術能實現各裝置式之間的快速數據交換，進而實現故障的快速定位，實現全線路準確快速動作，避免越級跳閘情況的發生，直接提高了供電可靠性；此外，還采用輔助信號源技術，實現了全供電網絡內準確的單相接地點定位，從而可以快速準確的切除故障點，避免不必要的停電。

3.2.3 防越級跳閘管理，確保穩定供電

通常情況下地面中心變電站出線速斷保護采用無延時設計，如此能夠保護系統和設備，因為線路主要采用電纜方式且距離并不長，因此會和下級變電站出線或移動變電站的電流保護的動作區重合，從而失去選擇性。系統利用IEC1588的GOOSE技術實現保護測控設備之間的快速信息交換，利用下級變電站保護動作或饋出線保護動作信號快速閉鎖本線路保護的速斷保護功能，從而實現選擇性。

如圖3所示，考慮極限情況線路末端短路僅靠電流定值無法滿足選擇性，所有流過故障電流的保護裝置均能啟動速斷保護，本保護裝置速斷啟動同時向上一級發出閉鎖信號，同時檢測下一級是否有閉鎖信息發出，如果檢測到閉鎖信息則閉鎖速斷出口，否則經過一個短延時后跳閘，延時時間一般與GOOSE閉鎖信息可靠傳輸時間進行配合，實際應用中在4級及以下出線延時時間大于50ms即可保證信息傳輸的可靠性。

如此確定各級線路保護的速斷定值時無需考慮選擇性，只需考慮靈敏度即可，實際應用中可以采用相近或相似的定值。

由于該本級保護裝置具有短延時跳閘功能，一旦通信線路出現異常情況，那么利用該功能能夠有效避免事故的擴大。

4 紅柳林煤礦自動化供電管理實踐

紅柳林煤礦是由陜西煤業化工集團有限責任公司控股，神木縣國有資產運營公司、榆林市國有資本運營管理有限責任公司參股組建、年核定生產能力1500萬噸的大型國有股份制企業。該礦自2009年試生產以來，堅持“安全第一、預防為主、綜合治理”的方針，在供電管理中全面引入KJ626自動化控制系統。通過電網自動化控制，減少了供電管理中的人為操作的工作量，同時大大提高了供電系統的穩定性，取得了很好的成效（見表1）。

5 結論

KJ626自動化控制系統在平煤二礦供電系統中的應用，使得供電系統監控人員減少3人，同時供電系統的故障率和維護成本都大幅度降低，充分說明該系統對供電系統的優化改進確有成效。

目前中國煤炭行業的發展水平還比較低，但對所有電氣自動化廠商來說這也暗示著其蘊含的潛力也非常大。只要能夠做到充分了解煤炭行業的發展和趨勢，并切實滿足用戶的需求，相信每個電氣自動化廠商都能夠找到自己產品的在這個行業的切入點。

參考文獻：

[1]劉富強.多媒體及其關鍵技術在煤礦監測監控系統中的應用研究[J].內蒙古煤炭經濟，2015（12）：65-67.

[2]張申.煤礦井下綜合業務數字網網絡結構及其無線接入關鍵技術的研究[J].中國礦業大學學報，2014（4）：87-88.

[3]王曉東.探討電氣自動化在我國煤礦的發展現狀及未來展望[J].科技與企業，2013（4）：99-101.

篇（8）

建筑電氣工程自動化設計及實現是建筑工程現代化的主要標志。隨著社會的不斷發展，人們對于建筑的需求越來越大，要求也越來越高，因此社會對建筑電氣工程自動化設計的廣泛應用和水平提高都有了更高的期待。充分利用自動化的優勢、挖掘自動化技術的發展潛力，從而開發更大的發展市場是當下的重要任務。

1建筑電氣工程自動化系統概述

建筑電氣工程自動化系統即自動化系統在建筑電氣工程中的應用，主要包括抗干擾設備、設備接地信號處理設備、傳輸信號屏蔽以及監控設備等多個部分，以上各部分的相互協調能夠有效地實現建筑工程的自動化。二十世紀后期，建筑電氣工程的主要控制手段是計算機集中控制。相較于自動化控制，傳統的計算機集中控制在運行過程中存在著兩個缺點:可靠性差，運行速度慢。因此，隨著時代的更迭和社會的高速發展，傳統控制技術已然不再使用，新的控制模式應運而生。上世紀九十年代，集散式控制模式逐漸出現在大眾的視野中，計算機集中控制模式的主導地位逐漸被取代。之后，計算機技術突飛猛進、通信技術高速發展，網絡技術以及各種控制技術也取得了較大的進步，這對于集散式控制模式的進一步發展無異于錦上添花。二十一世紀初，集散式控制模式逐漸成熟，發展成為如今的電氣工程自動化系統。雖然相關技術的不斷發展，電氣工程自動化系統也取得了較大的進步，在各個領域被廣泛應用，尤其是建筑領域。

2建筑電氣自動化的主要作用

建筑電氣工程自動化系統的本質就是通過利用單元機組，結合電氣控制對抗干擾設備、電源、變壓器設備、設備接地信號處理設備、傳輸信號屏蔽以及監控設備等系統進行控制，通過信息傳輸使得以上各系統能夠相互協調，進而有效地實現建筑工程的自動化。通常意義下，我們認為建筑電氣自動化的主要作用是操作電源、變壓器設備以及高壓器、發電機組等系統的運行;通過各個系統的協作保護勵磁變壓器以及發變組的正常運營;利用抗干擾設備、設備接地信號處理設備、傳輸信號屏蔽控制操作建筑工程的監控設備;利用監控設備保證LPS系統以及直流系統的正常運轉;通過信息傳輸操作各個設備的開關等。總而言之，建筑電氣工程自動化系統在建筑工程中的作用就相當于人體的大腦，不僅要協調信息的傳遞，更要對各種信息做出及時的判斷和反應，進而保護人體系統或者建筑工程大系統的正常運轉。

3建筑電氣工程自動化設計存在的問題

隨著時代的變化，信息技術也取得了巨大的發展。在建筑電氣工程領域，傳統的控制技術已然跟不上時展的步伐，因此新的控制模式應運而生。上世紀末，在計算機技術、通信技術的支撐下，集散式控制模式逐漸出現在大眾的視野中。之后隨著網絡技術以及各種控制技術的不斷普及，計算機集中控制模式的主導地位逐漸被取代。本世紀初，以集散控制為主要特征的電氣工程自動化系統在建筑領域被廣泛應用。但是，建筑電氣工程自動化設計依然存在著一些問題，主要包括環保、成本、監測系統以及結構等多個方面。

3．1環保方面

建筑工程是一項耗資巨大、影響廣泛的大型工程。環保問題就是建筑工程實施過程中經常存在的一個重要問題，建筑工程的實施往往也會對周圍環境造成較大的破壞，因此建筑電氣工程自動化設計的改造工程要想取得更好的結果勢必要考慮環境保護問題，勢必得解決工程實施過程中的污染問題。建筑電氣工程自動化設計對于環境的影響主要體現在噪音污染和建筑不合理改造兩個方面。第一，建筑電氣工程自動化系統的運行會導致一些異常噪音出現，影響周圍群眾的正常作息;第二，建筑電氣工程自動化系統設計并不是在所有建筑之初就存在的，因此為了使電氣自動化系統更好地發揮作用，建筑工程的管理人員就要對原工程進行改動，可能就會存在濫用土地資源、浪費了資源的現象。

3．2成本方面

建筑工程的規模通常大小不一，因此并不是每一項建筑工程都能夠適應建筑電氣工程自動化設計。因此為了更好地實現電氣系統自動化，建筑工程的施工可能會進行大的改動，這就需要花費大量的作為支撐。此外，電氣自動化所需設備的引進也是一項大的財力消耗。這樣一來，建筑電氣工程自動化設計的真正落實在資金方面就會存在著較大的困難，這也是目前該系統在建筑領域應用有限的關鍵原因之一。

3．3結構方面

建筑工程中的電能傳輸是一個比較復雜的過程。傳統電氣工程控制模式中，為了減少傳輸過程中的電能消耗，電能在建筑工程中的傳輸必須首先升高電壓，等到傳輸至用戶區域再對電能進行降壓處理。這個過程雖然看起來簡單，但實在實際操作中對于設備質量以及工程結構方面的要求十分高。比如，必須充分考慮接地線的布局、保證各站點中螺絲是否松動等，即必須保證站內布局沒有任何危險患，以保證整個建筑電氣工程的正常運行。雖然建筑電氣工程自動化設計在一定程度上減小了對于設備的要求，但是結構方面依舊不能忽視。

3．4在線監測系統

在線監測系統是建筑電氣工程自動化設計的核心，對于維護電氣設備的正常運行狀態具有十分關鍵的作用。在線監測系統主要包括絕緣監測、雷擊監測以及環境三個方面。絕緣監測是為了保證電氣設備的絕緣子受到任何損傷，從而保證電氣設備能夠正常運行;雷擊監測的目的則在于保證電氣設備不受到靜電雷擊的傷害，同時減少直擊雷對設備的傷害;第三，環境監測的目的主要包括對環境溫度、環境空氣質量等因素的監測，從而保證環境因素不對電氣設備的性能產生不利影響。

4建筑電氣工程自動化實現的常用技術

建筑電氣工程自動化實現的常用技術主要包括傳感技術、通信技術與計算機技術三個方面。傳感技術是電氣工程自動化實現的關鍵，傳感器的安裝能夠有效擴大建筑工程電氣設備的監測區域，并且能夠極大地提高檢測的準確性，因此相關人員在建筑工程中進行電氣設備安裝時要尤其注意傳感器的安裝，并及時監控傳感器的運行狀態，對其傳輸的數據進行接收和分析，從而及時判斷整個建筑電氣工程系統的運行狀況。我們已經步入了信息時代，信息在社會發展中的意義和作用不斷增大，因此通信技術對于建筑電氣工程自動化的實現也有著不可忽視的重要作用。比如，通信技術能夠使得系統控制人員在最快的時間內及時了解建筑電氣系統的真實運行狀態，從而及時進行判斷和反應，從而實現及時檢測的目標。因此在建筑電氣工程自動化設計操作時，相關人員要要努力提高電氣設備相關信號的傳輸速度，從而有助于系統異常信號的及時傳達、維修人員的及時反應。如上所述，信息社會中網絡技術和計算機技術的普及對于整個社會的發展都有著劃時代的意義，因而計算機技術也是建筑電氣工程自動化實現的常用技術。計算機技術在建筑工程自動化實現過程中的意義就在于處理設備感應信號，即利用計算機技術的強大數據處理能力對傳感器和通信系統傳達的信息進行處理，對數據進行有效的整合，從而在短時間內做出盡可能準確的判斷和反應.

5小結

綜上所述，建筑電氣工程自動化設計和應用對于建筑工程的發展有著十分重要的意義。該技術的使用時符合時代潮流和社會發展方向的，但是同時該系統在建筑工程中的使用還不夠成熟，在結構、成本等多個方面依舊存在著較大的問題。由此可見，未來建筑電氣工程自動化的發展還有著巨大的進步空間。

參考文獻

［1］丁大為．建筑電氣工程自動化設計及實現分析［J］．河南科技，2013(06)．

篇（9）

動態體驗展示設計強調的是體驗二字, 給參觀者生動、逼真、身臨其境之感, 讓人們對茶文化有更深層的感知和了解, 我們參觀茶文化博物館, 是否對立面的展示品有興趣, 很大程度上取決于視覺、聽覺、觸覺等感官的感知空間。目前茶文化博物館常用的動態體驗展示設計主要分為四種類型:虛擬空間、動態展示、手工操作、互動體驗。本文分別就以上四種類型的展示設計進行解析。

2 虛擬空間展示設計

在計算機技術的支持下, 創造出一個虛擬的場景或者空間, 繼而演繹某一歷史時期下的茶故事。虛擬空間大多是三維立體成像或者是立體電影的形式, 營造出形象逼真、栩栩如生的茶文化氛圍, 給參觀者無比新奇的身臨其境之感。

2.1 幻影成像

20多年前, 西方發達國家的許多公共場所都應用了幻影成像技術, 我國是最近幾年, 在新建的科技館、博物館中開始嘗試應用幻影成像。它是在幻影與實景造型相結合的基礎上, 把拍攝的人物、景色等投射在布景箱的主題模型景觀上, 最后影像通過半反光、半透明的玻璃與模型景觀融為一體, 在與參觀者的互動中, 演繹故事, 重現歷史。幻影成像最大的特色是直觀逼真、栩栩如生, 在聲音、視覺效果的渲染下, 能夠引起參與者的共鳴, 激發人們的內心情感, 非常適合用來演繹茶文化的歷史故事。

比如:美國波士頓茶葉故事博物館 (Boston tea party museum) 通過成像模擬和交互設計重現了一場無比倫比的歷史場景參觀者置身于300多年前的商船模型中, 通過計算機技術投射人物光影, 在將茶葉融入大海的歡呼聲中, 所有參觀者一瞬間仿佛穿越到18世紀茶葉貿易壟斷的時期, 親眼見證了北美殖民地的人們奮起反抗英國殖民者。同樣, 中國的茶文化展示設計, 同樣可以利用幻影成像技術為參觀者重現真實的歷史事件, 比如時期用煙換茶葉、茶馬互市等, 從而給參觀者更加真實的感知和體驗。當然, 歷史事件的重現務必要真實客觀, 所有的場景、人物、故事都要經過詳細考證, 絕不能杜撰。

2.2 茶數字博物館

當今時代, 數字無疑是最具有發展前景的信息技術, 數字化的茶博物館通過3D建模、虛擬現實等技術, 再配合動畫模型、人機交互等, 可以讓人們在任何地方、任何時間參觀存在于虛擬網絡世界中的博物館。數字化的茶博物館蘊藏信息之豐富、傳播信息之迅速、交流互動之便捷等一系列優勢, 都是其它展示設計方式所無法比擬的, 它沒有時間、空間的限制, 在廣大茶文化愛好者與茶文化博物館之間搭建起良好的互動平臺。

3 動態展示與手工操作

3.1 茶動態模型

采用新媒體技術、物理原理等, 實現了靜態茶文化展覽品的動態化。比如:要向參觀者展示一個小型茶葉制作機械, 如果它是二維圖片, 給人的就是視覺感知;如果它是三維的茶葉制作機械, 那么給人的體驗就要比二維圖片豐富;假如這個機械是四維動態的, 那么給參觀者的視覺感知就更加豐富了。相比二維平面圖片和三維立體靜態的展示, 人們肯定更喜歡四維動態化的茶模型。又如:三沸示意模型的展示, 把一些氣體融入水中, 參觀者就會看到《茶經五之煮》的一幕:如魚目微有聲為一沸、緣邊如涌泉連珠為二沸、騰波鼓浪為三沸。動態化的茶模型比靜態的墻展、圖片、資料陳列更加生動形象, 一沸、二沸、三沸之間的區別一目了然。

3.2 茶影像體驗

采用LED顯示屏、投影幕布等, 為參觀者動態展示茶具、茶葉、茶藝、茶道、茶知識、茶俗等。它的展示形式可以是短小精悍的微電影, 比如描述某一件茶事, 還可以是弧幕影院那種大視野, 給人強烈震撼的影片。總之, 充分發揮茶影像技術的優勢, 能夠開拓參與者的事業, 讓人們對創新的茶科技有更深入的了解, 最終實現參與者和茶文化之間的良好互動。除此之外, 必定會有更加多元化的多媒體技術應用到茶文化的展示設計中, 茶文化的傳播途徑得以拓展。

3.3 采茶制茶

茶葉從茶園走進人們生活的過程, 就是采茶制茶的過程, 這也是茶文化中不可或缺的重要環節。參觀者對采茶制茶充滿了好奇, 比如:什么樣的茶葉既好看又好喝?雀舌、單芽、旗槍到底是什么形狀?茶葉的形狀也能制作出來嗎等等。茶博物館完全可以為參觀者提供一個可以親自采摘的茶園, 在工作人員的指導下, 讓人們了解工夫紅茶、鐵觀音、龍井茶等制作流程, 人們親身參與揉捻茶葉, 有更多的接觸茶葉的機會, 通過手工操作掌握茶葉的發酵、干燥工序等。如果場地有限, 茶博物館則可以提供簡單的扁擔、竹簍、微型揉捻機、炒鍋、炭火等采茶制茶的器具, 讓人們能夠參與其中。

3.4 壺藝作坊

有句話并非空談器為茶之父。茶文化的展示設計必然包括了茶壺, 茶博物館可以另辟一個制作紫砂壺、陶泥壺的空間, 比如:將一張木質桌子擺放于大廳中間, 上面放一些紫砂、泥巴等, 以供參觀者動手體驗。陶藝壺的制作相對簡單, 它追求一種質樸、稚拙感。紫砂壺的制作流程相對復雜, 需要圍桶身、敲擊泥片、捏塑壺蓋, 然后再加上壺把與壺嘴, 最后還要打磨到色澤光亮。

3.5 制作茶點

這部分主要針對一些高品質的茶樓會所而言的, 在展示茶餐的同時, 可以配以茶點的制作, 讓顧客了解茶點的制作工具和材料。根據顧客個人所需, 可以自由選擇茶點口味。茶食、茶點、茶菜深受顧客青睞, 人們也更愿意參與到制作茶點的活動中, 不僅豐富了各種茶點、茶食的種類, 而且有助于促進我國茶葉行業的發展與進步。

4 互動體驗

4.1 營造場景

為了讓參觀者感受原滋原味的茶文化, 茶博物館可以營造某些具有傳承意義的歷史場景, 并體現出某個時期的風俗文化, 從而提高茶博物館的展陳效果。比如:藏族酥油茶、傣族烤茶等茶文化展陳設計就是通過營造場景來表現風俗人情的, 圍繞藏族、傣族的茶事活動來布置環境, 包括制茶、品茶、茶藝等, 就像符號化的藏族文字、語言、飾物, 讓參與者融入到藏族的風俗文化中, 通過工作人員的講解和指導, 參與者可親自制作酥油茶, 使用藏族禮儀, 穿戴藏族服飾, 在互動中刺激人們的視覺、聽覺、味覺、嗅覺等各感官。營造場景同樣要以真實為原則, 本著科學、客觀、嚴肅的態度重構茶文化、茶歷史中的一切人、事、景。

4.2 茶道與茶藝

在品茶中獲得心靈的啟迪、生命的感悟等, 即為茶道。活動中可以重現古老的傳統茶道, 也可以展示現代社會的茶道:布置場景、營造氛圍、擺設茶案器具, 指導人們正確的奉茶姿態。茶道活動的全過程都在與參觀者互動, 通過運用禮儀、動手培植等各個環節, 提高人們的文化素養。茶藝的側重點在演示技藝, 先由表演者表演、解說茶藝, 人們學習怎樣通過茶藝泡出茶的色澤和香味, 在互動環節, 茶藝表演者可以讓人們親自沏炮龍井茶、烏龍茶, 向人們介紹不同的朝代是怎么煮茶烹茶的, 通過互動演示和交流, 原滋原味的茶歷史、我國經典的茶文化都將以動態的形式呈現給人們, 這無疑是對我國非物質文化遺產的最大保護。

5 結束語

在動態體驗理念的指導下, 茶文化的展示設計方式得以豐富和創新, 給了參觀者嘆為觀止的視覺體驗。與常規的文物博物館相比, 由于茶葉的可飲、可烹、可觸、可嗅, 讓茶文化博物館的動態體驗展示設計更具有趣味性, 相信在信息科技的支持下, 不久的將來, 還將有更加新奇的展示方式讓人們去體驗。

參考文獻

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[2]呂燕茹, 張利.新媒體技術在非物質文化遺產數字化展示中的創新應用[J].包裝工程, 2016, 10:26-30+10.

[3]周春江.動態體驗式茶文化展陳設計的類型初探[J].農業考古, 2013, 05:170-173.

[4]楊正宏.多元體驗下的博物館展示設計以鎮江博物館為例[J].東南文化, 2013, 05:117-122.

篇（10）

物理實驗作為物理課程中重要的組成部分，具有獨特的作用。成本高的物理實驗不適于學校課程的學習，相反，低成本的物理實驗能發揮它的優勢，既能縮減開支又能幫助我們學習與應用物理知識。

一、低成本物理實驗的意義

相比于成本較高且操作技術難度大的物理實驗來說，低成本的物理實驗就體現出了成本低廉與高級智慧的雙重優點。這種實驗不是完全依照于課本進行的物理學習，而是發揮我們學生的創新能力與知識點的融合來進行因地制宜的探索，創造出成本低廉卻切實好用的發明。這個進行低成本物理實驗的過程是對物理知識的理解和深化的過程，是源于課本又高于課本的過程，也是一個創作與研究的過程。低成本物理實驗操作幫助我們打通了物理知識的任督二脈，使我們真正學懂了諸如電流、電阻等的物理知識，并將其轉化為生活實際中能夠用得上的技能。進行實驗需要事前的計劃，事中的動手操作與問題解決，事后的反思與總結，這前前后后的一系列過程幫助我們提升了思考問題的能力、創新思維的能力、解決問題的能力、克服困難的能力和溝通交流等的各種能力。這種發揮我們主動性的實驗也讓我們體驗到了動手操作的快樂，調解了緊繃的神經，對于學習狀態的改善以及其他學科的學習都具有促進作用。進行低成本物理實驗讓我們愛上思考、愛上創新、愛上操作，興趣的趨勢會讓我們變得更優秀。

二、低成本物理實驗自動化的電路設計

物理知識離我們的生活很近，我們通過低成本的物理實驗完成了對家用調光臺燈的光照自動控制，可以實現臺燈在白天自動熄滅，夜晚自動點亮的效果。

（一）家用手動調光臺燈的工作原理簡介

我們知道了家用的手動調光臺燈，是由白熾燈泡和調光電路兩部分組成的，它的工作原理是將220V的交流電進行橋式整流和濾波，通過手動調節可變電阻改變整個電路中的電阻來控制燈泡兩端處的電壓，達到改變燈泡亮度的效果，這就是家用手動調光臺燈的工作原理。

（二）新思路的構建

我們知道了手動控制臺燈燈泡亮度的工作原理是通過改變電路中的電阻從而改變燈泡兩端的電壓實現的，那么就此原理如何將調節燈泡亮度的控制由手動改成自動是不是可以在電阻這里下功夫呢？我們進行了激烈的討論與研究，最后一致同意，利用光敏電阻來實現對家用臺燈亮度調節的自動化。

（三）光照自動控制臺燈的制作與工作原理

我們利用導線將光敏電阻連接在臺燈上，一旦臺燈周圍的光線減弱，光敏電阻MG便會呈現很高的電阻態，這樣就加快了電容C1的充電速率，可控硅PCR中的導通程度就會增大，進而達到了增大燈泡兩端電壓的效果，一旦電壓增大，燈泡的亮度就會提高；當臺燈周圍的光線增強時，光敏電阻MG便會呈現出很低的電阻態，這樣就減緩了電容C的充電速度，可控硅PCR的導通程度也會減小，就達到了減小燈泡兩端電壓的效果，燈泡就會變暗；當可變電阻變到一定程度并且光照強度降低到一定程度時，燈泡就會熄滅。這就是將家用手動調節亮度的臺燈改造成自動調節亮度的制作和工作原理。進行實驗的過程中，老師告訴我們，應特別注意此項實驗中的燈泡必須是白熾燈泡，必須保證是純電阻負載狀態下進行，不能用內含電感性負載的節能燈泡以免發生不必要的故障，造成器材損傷。

三、低成本物理實驗存在的問題

經過大家的討論和付諸實踐，這個低成本的物理實驗基本上取得了成功，實驗利用了物理學科中的電學知識，我們在這個過程中將電阻與電壓的關系這一知識點真正做到了融會貫通，體會到了物理的奇妙和動手的快樂，增加了學習物理的信心，提升了學習物理的興趣。但是，這種實驗盡管是低成本的，發揮了我們學生的積極性，卻免不得仍然存在著一些問題需要解決。

（一）不能保證人人參與展示

在動手操作過程中，大家積極參與，但是到了展示環節，一般是從分好的小組中選擇代表上臺進行展示，這就使得參與展示的人是一小部分，得到鍛煉的人也是一小部分，我們學生的參與性不高。

（二）沒有完善的評價機制

像這種低成本的物理實驗在課程體系中屬于自主合作探究部分，這個部分還沒有科學的評價機制，這就會降低我們的學習興趣，不能使這種實驗長久有效的進行下去。

（三）班級的文化氛圍不夠

這種實驗課在學校的課程中還只是一小部分，單靠一科甚至是一科中的幾節課來提高我們的各項能力是十分不現實的。目前的班級文化環境還需要進一步改善，動手操作實驗的重要性還需要進一步強調。

四、結語

低成本物理實驗對于我們學生來說是十分有必要的，利用低成本的物理實驗進行電路設計將物理知識應用到生活實際中是學以致用的體現，也是符合現代教育觀的行為。我們應配合學校和教師的教學，并不斷提升自己的能力，盡快成長，報效祖國。

參考文獻：