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2024 / 07 / 23
1引言
《水污染控制工程》为环境工程专业的主干课程,其涉及的基础知识繁杂,同时工程应用性极强.该课程重点探讨如何运用各种物理、化学和生物的方法控制和消除水污染,强调控制污染的各种技术手段,实践技能要求高.在整个教学过程中,如何将课堂教学与实验教学有机地结合在一起,更好地贯彻理论与实践相结合的宗旨,提高学生分析问题、解决实际问题的能力,促进环境工程创新人才的培养,是目前环境工程专业教学急需解决的问题,也是当前国内外大多数高校进行教学改革的主要方向[1,2].然而,现今普遍采用的教学方式主要存在以下问题:课堂教学与实验教学联系不紧密,实验教学内容缺乏系统性和解决实际问题能力的培养,实验教学内容与学科前沿结合不紧密等问题.因此,在水污染控制工程教学中采用将课堂教学与实验教学相结合,并将水污染控制工程领域的前沿内容充实进来的手段,不仅可以达到在教学过程中激发学生的学习热情和学习效率的目的,还培养了学生的批判性思维和严谨、实事求是的研究习惯,锻炼了学生解决实际问题的能力,达到课堂教学、实验教学以及学科前沿领域探讨三者相互协调,实现教学效果最大化.
2教学内容改革
为了更好地将水污染控制工程的理论教学和实验教学相结合,将课堂教学与实验教学在教学内容上彼此渗透,并将水污染控制工程领域的前沿研究内容充实进来,使学生能够及时了解学科发展动态和趋势,掌握新技术和新方法.具体体现在以下几个方面.
1)课堂教学与实验教学相结合.根据水污染控制工程课堂教学内容将实验内容分为与之相对应的5个模块,具体包括污水的物理处理实验、污水的化学处理实验、污水的物理化学处理实验、污水的生物处理实验和污泥的处理与处置实验.
2)教学内容及时更新.进入21世纪后,人们对环境的探索和认识不断向新的深度和广度延伸和拓展,水污染控制工程领域的研究也取得了显著成绩.水污染控制工程的研究内容、研究方法和研究手段也在不断地发生改变,教学内容也应及时进行更新和变化,将该领域的前沿内容充实到实验教学内容中去,使学生能够及时了解环境工程学科发展动态和趋势,掌握新技术和新方法.比如富营养化水体和受污染的地下水的修复技术属于水污染控制的前沿领域,本着面向应用的目的,将富营养化水体的修复技术和受污染的地下水的修复技术实验引入到课程中,如“沉水植物菹草对富营养化水体的修复实验”、“浮水植物浮萍对富营养化水体的修复实验”和“可反应渗透墙对受污染的地下水的修复实验”.实验内容选择以地方企业的生产污水(如印染废水、遮阳材料废水)做为混凝、气浮等基础单元实验用水水源,在巩固学生基本理论知识的同时,为解决地方水环境污染问题出谋划策,培养其为地方经济服务的意识.除完成必需的实验过程,还要求学生了解实验中运用的各种处理单元的技术经济指标、工艺运行控制条件等内容,强化学生的实验操作技能、工程实践能力等方面的培养.
3)增加设计性实验.现行通用的实验教材中所涉及的实验项目,多侧重于理论的验证性实验,综合性、设计性、研究性的实验较少,这极大地限制了学生独立思考能力和创新能力的培养.因此,在选用传统实验教材的同时,大量补充了综合性、设计性实验(如光电催化降解有机物实验、UV/H2O2联合处理染料废水实验、活性污泥性质测定和氧化沟实验等)的讲义材料.学生根据教师提供的原水(人工配水、工业废水或生活污水)和实验处理单元,通过查阅资料提出完整的处理方案、工艺流程,对工艺的运行控制参数进行合理设定,并制定对工艺运行效果的监测方案.方案中学生必须明确所采用工艺、主要去除对象和性能评价指标.例如在污水生物处理实验中,学生要独立完成空气量、回流比、泥龄等工艺主要控制参数的设定,制定实验步骤和监测指标;在完成活性污泥的驯化后进行活性污泥形态和生物相的观察,并对工艺运行参数如污泥浓度以及污泥沉降性能进行测定;最后根据所提出的组合工艺实验运行中的监测数据进行工艺评价与分析.该实验内容的设计较全面地涵盖了水污染控制工程、环境监测、环境微生物学等相关课程的核心内容,克服了验证型实验对原理或某一操作技术的单一训练缺陷,把环境工程专业多门课程的基本理论、操作技能、工艺设计和运行管理等内容有机地结合在一起,使学生的专业技能和工艺实践能力能得到全面的综合训练提升.
3教学方法改革
教学过程中把教学重点和难点以问题提问的形式引出,让学生分组讨论或协作学习,鼓励师生互动交流,培养学生主动学习,激活学生思维.如在水体自净一节中,结合气、液界面大气复氧与微生物呼吸、有机污染物降解好氧过程中氧的供需平衡关系进行提问、分析、讨论,引导出水体自净速度慢除了受水体中微生物数量或浓度的影响外,还受水体大气复氧、氧的供给、传质的影响.因此,为加快污水处理或净化速度,降低污水处理构筑物规模,减少建设投资,污水生物处理必须接种微生物或回流污泥,进行人工强制曝气.通过问题引出、师生共同讨论、老师的启迪和总结,促进学生归纳、利用所学知识分析、解决问题,从而激活学生思维,并把水污染控制与工程有机结合起来,为后面污水生物处理的污泥回流、曝气充氧设备与充氧能力的教学打下了良好的基础.在污水处理工艺流程选择与设计教学中,采用资料分析、案例讲解、观看DV教学录像及构筑物和机械设备图片,把工程计算、图纸、构筑物、设备有机结合起来,引导学生合理选择工艺流程和工艺参数、认真进行设计计算,按照规范、标准绘制图纸等等,同时给学生灌输行业标准规范、工艺技术实用性以及技术经济性等工程理念,提升学生工程设计能力.为促进理论与实践相结合,在教学过程中把科研成果引入教学中,同时布置大作业,并在教学过程后期参观城市污水处理厂和工业废水处理站,改变了传统的教师课堂讲学模式,实行讲授—参观—实践这一师生共同参与的教学模式,使学生通过同步大作业计算,思考、消化所学的理论知识,深入生产第一线了解水处理构筑物、设备、图纸、工艺流程、工艺技术参数以及运行管理和技术积极性等,真正理解“工程”的深刻涵义,激励学生重视并积极参与学习的全过程,把能力培养、知识学习和素质教育融为一体,从而明显提高学生的学习积极性,培养了学生的工程实践能力.开展开放性实验教学.环境工程专业设在化学化工学院内,学院的化学、化工和材料专业基础雄厚,具备很多与这三个专业相关的大型科研仪器.在指导学生完成验证性实验和综合性实验后探索开放性实验,如在学生已做过活性碳吸附实验的基础上开设“改性活性碳对染料废水中有机物的吸附处理研究”开放性实验.让学生通过化学的方法对活性碳进行改性,探讨改性条件对材料吸附处理效果的影响,让学生找出最佳的制备条件;将制备出的改性活性碳进行表征,测定改性前后活性碳的吸附性能;学生在选题并查阅相关文献的基础上拟定改性活性碳制备的方案及处理废水方案;在方案确定后,学生自己准备药品、自己学会实验仪器的使用,自己安排时间进行实验,指导教师只在适当的时候到实验室解答学生的问题.这样,可以弥补学生实验时间有限而无法深入探讨的不足,也在一定程度上提高了实验室的利用率,有利于学生综合能力的提高.
4考核方法改革
严格的考核是正确引导、激励学生学习积极性,监督、检查学生学习效果,提高实验教学质量的有效手段.传统的实验考核成绩只是根据平时实验报告成绩和期末考试成绩来评定,这样不能全面反映学生的学习态度、实验能力以及创新能力.现在将实验考核成绩分为平时成绩、设计实验和期末考核三部分.平时成绩包括出勤情况、实验操作、实验报告,占总成绩的40%:出勤情况(占10%)主要检查学生实验课是否迟到、早退;实验操作(占15%)包括学生的动手能力、仪器使用等;实验报告(占15%)包括实验结果的真实性、合理性、可靠性,以及实验结果分析的合理性、科学性、全面性,是学生综合素质的具体体现.设计实验占30%,由老师根据水污染控制工程大纲的核心内容给出设计性实验题目,学生独立完成资料收集、设计、准备和实验的全过程.期末考核占30%,包括理论考核(占15%)和实验技能考核(占15%).这种综合考核形式的考核重心向实验操作能力和结果分析能力倾斜,避免了教学质量监控体系中掺入太多的人为因素和随意性,促使学生积极参与实验操作和结果分析,最终达到提高教学质量的目的.
5结语
为了提高水污染控制工程课堂教学与实验教学的整体效果,提高教学质量,培养创新型、应用型人才,该课程有必要进行改革.通过建立开放式课堂教学与实验教学一体化平台,激发了学生的学习积极性,培养了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力.教学改革是一项长期的系统工程,需要在教学内容、教学模式和学生考核等方面进行不断地探索,才能逐步摆脱落后、僵化的教学体系,形成科学、合理、有效的教学新模式,以促进我国高等学校教学水平的提高。
摘要:本文介绍了长寿污水处理厂实施自动化控制的实践,论证了自动化系统对污水处理运行管理的重要作用,提出了智能化是自控系统发展方向的观点。
关键词:污水处理厂自动化控制设备改造
1.主要问题
污水处理可能对三峡库来说还算是一个新星的行业,在三峡库区新建的污水处理厂中,大部分设置了自动化控制系统,力求对整个污水处理过程实行全面监控。但由于这项工作尚处在实践摸索阶段,与国外水平相比存在较大差距,主要问题是:
(l)主要控制设备功能不稳定,特别是在线仪表的准确性和稳定性来看,不能完全达到由计算机控制的要求。
(2)自控水平低,距智能化自动控制还有很大差距。
(3)运行条件变化范围大,某些工艺环节尚在不断调整。
(4)运行操作人员尚不能对工艺进行全方位控制操作。
由于以上条件限制,大多数污水处理厂的自控系统只能发挥监视和对部分设备进行远程控制的功能。长寿污水处理厂针对以上问题,自20xx年5月试运行到现在来看,根据实际运行,并通过对部分设备的改造和完善,加之对现场运行操作人员的技术培训,使中控室具有集中控制、监视、现场故障报警等功能。操作人员可在中控室进行操作,为安全稳定运行提供了保障。
2.长寿排水公司自控概况
长寿污水处理厂处理长寿区20万人生活污水及工业废水,我厂监控系统采用工业以太网集中控制系统。此系统包括1个监控中心(中控室)、6个现场PLC站(模拟屏PLC0、配电间站PLC1加药间站PLC2、脱水间PLC3、PLC4站和紫外光PLC5站)。配电间站主要控制提升泵站、格栅井、沉砂池、氧化沟、二沉池、回流泵站、剩余泵站、贮泥池的自动运行;模拟屏站主要对模拟屏的数据处理控制;加药间站主要是对加药间的自动控制;脱水间2个站分别对1号和2号脱水机进行自动控制,紫外光站是对紫外光消毒系统进行控制。中控室则对全厂设备的控制操作及监视。现场分站采用的PLC可编程控制系统是美国AB公司以太网系统。
3.对设备的改造与完善
长寿污水处理厂从试运行以来,由于现场电气及机械设备存在一些问题,直接影响了自控系统的正常运行。根据存在的问题,结合实际运行情况及工艺要求,对自动化控制系统的现场控制设备进行了部分技术改造。
对现场一些设备进行改造
由于我厂增加了一台脱水机和PLC柜,为了把新增的这台脱水机PLC柜的运行信号联到中控室,避免重新进行布线。使用交换机联接两台脱水间PLC柜,通过一根信号线接到中控室交换机。改造现场和配电机曝气机的二次控制回路,解决了中控室不能控制曝气机启停的问题。
1号2号氧化沟的变频曝气机由于控制转换开关处在开关柜
控制和机旁控制方式时,变频器模拟量4~20mA电流输入电路断开,使得不能输入变频器运行频率,变频器控制失效,不能运行。经考虑,短接模拟量电流输入的转换开关控制回路。
变频器频率信号(模拟量)、运行信号(开关量)没有输出给
PLC,使得上位机无法判断曝气机是否运行。过后经自动化人员改进后,只给出变频器频率信号(模拟量),运行信号可有可无(开关量)。
对PLC源程序的修改、优化
试运行中,我厂由于采用的是巡检制度,将各分散值班点集中到中心控制室值班操作。所以必须对比较重要的报警参数根据实际情况做进一步的修改。通过对PLC可编程控制器的源程序进行修改、编译,主要是启停液位、报警液位、逻辑控制、出水流量、加药间液位、提升泵站液位差等。不仅实现了设备按工艺流程运行的要求,而且机械设备运行的准确性、安全性有了很大提高,电气故障大为减少。故障点检查也很方便,大大降低了电气设备的故障率,使现场自动运行更加稳定。更主要的是为自动化控制的顺利实现创造了条件。
另外对高压配电系统和一套独立的监控系统,如出现任何故障不仅有指示灯光报警,而且还配有语音报警系统,使值班人员一目了然,可清楚地判断故障发生的部位并做及时处理,避免事故的发生。
3.4安装视频监视系统的
为了让操作人员真正在中控室控制全厂、监视全厂、管理全厂,长寿污水处理厂于20xx安装了BAXALL系列摄像机视频监视系统。它配合原有的自控仪表,对进水粗格栅、细格栅、提升泵、排砂泵、搅拌机、砂水分离机、氧化沟曝气机、二沉池、回流泵站、剩余污泥泵站、脱水间、办公室等10多个场所的现场情况,进行24小时全天候监视。
这套视频监视系统运行可靠。在中控室里,通过对摄像机的遥控。可以监视全厂20多个部位工艺设备的运行情况。如果按工艺流程在现场巡查一遍,需要30分钟左右,而通过视频监视系统,几分钟就可以对全厂工况浏览一遍,大大提高了工作效率。
提升泵站和格栅井的控制
污水提升泵站安装两台潜水泵一用一备,在上位机设定常用/备用,按如下原理进行控制:
当泵站内水位达到时,一台泵启动;
当水位降至时,水泵停机,并发出报警信号。
粗、细格栅分别有时间控制/液位差控制,2种控制方法,我厂现在用的是时间控制。
格栅井安装粗、细格栅机两台,运行依据其前、后超声波液位差计测得的水位差进行控制。
当粗格栅机前,后超声波液位差计测得的水位差超过20cm,粗格栅机、皮带轮输送机自动开机。
当粗格栅机前,后超声波液位差计测得的水位差降至10cm,粗格栅机、皮带轮输送机自动停机。
当细格栅机前,后超声波液位差计测得的水位差超过30cm,细格栅机、螺旋输送机,压榨机自动开机。
当细格栅机前,后超声波液位差计测得的水位差降至20cm,细格栅机、螺旋输送机,压榨机自动停机。
粗格栅、细格栅还可以通过在上位机设定运行、停止间隔时间的方式定时开启停止。当格栅每运行15分钟后停15分钟。皮带输送机、螺旋输送机与格栅联动,及格栅运行时,同时运行。
两组涡流沉砂池,每组涡流沉砂池内安装一台搅拌机和排砂泵,搅拌机长期运行。排砂泵把池底的污物抽送至砂水分离器。排砂泵每运行10分钟后停20分钟,时用,砂水分离器与排砂泵同时工作,以上设备均可在中心控制室监控。
氧化沟的自动控制
本工程氧化沟设两组,日处理污水能力40000m3/d,每组氧化沟设计日处理能力2万m3/d。每组氧化沟PDSL-325(C)型倒伞型表面曝气机三台,其中1#,3#机组为恒速,逆时钟方向运转,单台机组充氧量为119kgO2/h;2#机组为变频调速,顺时针方向运转,单台机组充氧量为23~119kgO2/h,电机功率均为55KW;每组氧化沟安装两台溶解氧检测仪(DO仪)和一台污泥浓度检测仪(MLSS仪),一台DO仪和MLSS仪安装在接近出水口处,另一台DO仪安装在缺氧区。另一组氧化沟设备与该组氧化沟对称,倒伞型表面曝气机的运行按照氧化沟内溶解氧值(DO值)进行自动控制,其DO值以接近出水口处的DO仪的测定值为准。
当DO值在
氧化沟内设一台污泥浓度(MLSS)测定仪,将MLSS测定仪测定值传送至中控室,用于调节活性污泥回流泵站及电动套筒阀的运行。
氧化沟内安装的各检测仪器(如DO仪、MLSS仪)的数据,由PLC1进行采集。然后PLC1将采集的数据通过控制层网络送至中控室用于控制相关设备运转。
回流泵站的自动控制
污泥回流泵站安装潜水轴流泵两台,按如下原理进行控制:
在泵站出水侧及吸水侧(套筒阀井处)各设一台超声波水位计,出水侧设两个水位,一个正常水位,一个报警水位,吸水侧设四个水位,一个正常水位,一个启动水位,一个高限报警水位,一个低限报警水位;
当两个氧化沟的污泥浓度同时高于3000mg/L时,开启1台污泥回流泵,如果其中任何一个氧化沟的污泥浓度低于3000mg/L时只开启2台污泥回流泵。
本控制程序能使两泵交替工作(统计工作时间),负荷均等,从而延长二泵工作寿命。
剩余泵站和贮泥池的自动控制
本泵站安装100QW70-7-3型潜水排污泵一台,其工作原理如下:
当贮泥池液位低于时,剩余污泥泵自动开启。当贮泥池液位高于时,剩余污泥泵站剩余污泥泵根据液位计信号自动停止运行,贮泥池液位在中心控制室显示及报警。另外,当贮泥池水位计超过贮泥池设定的最高水位或最低时,水泵亦由中控室控制自动切断水泵电源,泵站停止工作。
贮泥池安装超声波液位计,当液位为时,向脱水间PLC发出污泥泵停泵停止运行信号。
加药间的自动控制
溶解、溶液池为两组,每组2m;每组内安一台搅拌机,和超声波液位计一套,工况一用一备;
溶解池加料加水后,搅拌机工作15分钟,搅拌机停车,溶液池的液位预报警(液位现场确定);
当一格溶解池最低液位时(液位现场确定),自动关停药液输出电磁阀同时开启另一溶液池的电磁阀;
FeCl3液按照出水流量计信号自动调节频率,手动调节冲程控制投加量,使其出水水质达到国家一级排放标准。
紫外光的自动控制
紫外光消毒采用的是德国威得高系统,控制方式采用的是液位控制,并由液位控制出水的电动阀门自动行动,使液位始终保持在,紫外光灯启动±5%左右。
脱水间的自动控制
脱水间加药池设有一液位探头,当液位低于设计标准时,脱水机停止。
脱水机的控制主要还是以人工控制为主,操作人员在PLC柜在启停各个设备。
现场仪表的控制
我厂的主要仪表有:液位计、进水PH值、溶解氧、污泥浓度、COD在线仪、浊度仪、出水流量计(其中大部分的在线仪表都自带得有温度计)。显示的具体形式以具体数值显示为主,操作人员可直观地读取各种数据。
高压配电系统监视功能
此功能主要是对高压配电及供电系统的开关是合是断,通过在上住机(CRT)显示来提示有关人员。具体显示以示意图的形式实现。
时间累计、故障次数和报警功能
主要功能是对所有设备运行的时间进行统计。报警功能是对设备运行出现的故障都有灯光和声音提示,准确及时地提示操作人员哪台设备出现了故障。故障出现时,运行设备立即停止运行。此部分功能的实现,为有关人员确定设备大修时间及日常保养次数提供了依据。
4.自控系统的使用效果
快速准确地反映运行异常情况
当现场现出任何的异常情况,可通过监控系统和上位机系统一目了然的看出问题。有设备出现故障、上位机同时报警并停止该设备的运行,相应地计算机作故障情况记录,方便设备故障排除、管理、维护等。
促进了职工技求素质的提高
实行自控,运行人员合并值班操作,对职工素质的要求也相应地变为复合型,这就进一步激发了职工特别是青年职工学文化、学技术的积极性。
为降低运行成本创造了条件
5.自控系统的发展前景是智能化
从长寿排水公司自动化控制水平看,只是完成了人对设备简单的机械性能的操作,这种系统在智能化高度发达的今天显得很粗糙。因为污水处理的可变因素很多,有水量、浓度、温度、气量、微生物状态、系统配水情况。供电情况、机械运行情况等等,是一个非常复杂的系统,只靠预先设定的简单程序就想控制好生产全过程是不可能的。我们需要一种更高级的控制系统,使之能对生产过程出现的各种数据给予采集、计算、分析,得出目前运行状态是否正常的结论,并能给操作人员以有益的提示,从而使自动化控制能够真正实现智能化。
计算机控制工程技术的应用,使得机械电子工程向着专业化、科学化、智能化的方向发展,并且所发挥出的作用与水平越来越高。因此,控制工程技术成为了近些年中人们分析与研究的一个重点。所以,我们需要对于控制工程与机械电子工程的概念、控制工程技术在机械电子工程中的应用问题进行仔细的分析与研究工作,全面提高机械电子工程的质量与水平,使其自动化与智能化程度得到有效提升,促进我国机械工程行业的进步与发展。
一、控制工程与机械电子工程的概念
控制工程指的是有效应用各种先进的工程理论与先进的计算机技术,形成的一种处理自动化工程技术问题的新技术方式。而机械电子工程是一个具有独特特点的工程学科,以构造简单为其主要的特性,以模块化的方式来进行系统的操作。
而时代的发展与技术的进步,尤其是人们对于电子机械工程要求的增多,我们需要将控制工程技术在机械电子工程中进行有效的应用,使的两者优势进行有效的融合,可以处理好机械电子工程中存在的许多难题,一方面对于控制工程技术进行有效的检验,另一方面使得机械电子工程行业的质量与水平得到提升,最终为促进经济的发展与社会的进步做出应有的贡献]。
二、控制工程技术在机械电子工程中的应用
(一)神经网络控制的应用
在生物学基础上形成的神经网络控制技术,是将多个有效简单的网络神经元连接为一个网络系统,可以对于大规模网络数据信息进行有效的处理。原因在于,虽然以往的多个网络神经元具有十分简单的特点。但是,我们将其进行有效的连接与融合,就使得其成为了具有复杂处理能力的神经网络控制系统。这种系统一个最为显著的特点是可以具有与人类相似的适应学习能力,最终使得神经网络控制系统朝着多功能、一体化、智能化的方向进行发展。我们以神经网络控制系统在电子机械工程中的应用为例子进行具体的说明。电子机械工程中,神经网络控制系统可以有效在数控机床中应用。比如:人们有效的应用神经网络控制系统,可以有效对于数控机床切割中不确定地点进行有效改变,最终使得数控机床加工的效率幅度得到大规模提升,使得机械电子工程行业的安全性得到全面提升。
(二)模糊控制工程的应用
机械电子工程行业具有复杂性的特点,尤其是其加工流程具有非常大的困难。所以,我们应用传统的加工工艺流程方式建立起的模型,即自动化控制方式很难进行有效的工程流程控制。但是,科技水平的提高,将控制工程技术中的模糊控制工程技术在机械电子工程行业中进行应用,可以使其具有直观化与形象化的特点,使得以往机械电子工程中的复杂问题变得非常简化,提高了其质量与水平,发挥出机械电子工程行业的价值。
而模糊控制工程技术之所以有着这样的效果,其原因在于,模糊控制工程技术具有简单灵活的算法,使得模糊控制工程技术程序编制过程非常的简单,最终使得机械电子工程中的数据信息输入量进行有效的控制,使其偏差保持在合理化范圍内即可,就能保障工程的质量,而不需要对于 机械电子工程行业大量数据信息进行精确化的分析与研究工作。这种应用方式大大降低了其应用的难度,减少了其工作量。因此,我们将模糊控制工程技术在机械电子工程中进行应用会取得良好的应用效果。
(三)鲁棒控制的应用
控制工程技术中的鲁棒控制指的是,技术系统在受到外界条件干扰下依然可以在某一方面保持应有的功能与特性,最终使得其具有良好的应用效果。具体来讲,我们将控制工程技术中的鲁棒控制在机械电子工程中进行应用,可以提高机械电子工程工艺的质量和水平。比如:我们以鲁棒控制在机械电子工程中机械制造生产为例子进行具体的说明。如:在柔性臂轨迹制造中,我们通常应用的是滑膜变结构的控制方法来进行工艺制造的控制,并且研究出慢变控制器。而我们有效的应用鲁棒控制就可以应用先进的理论研究出鲁棒控制器,并且使其发挥出应有的作用,对于整个系统的控制器结构进行科学调节。因此,我们应用这种方式,通过应用补偿控制算法,可以对操作轨迹模拟研究工作进行有效的补偿控制计算,最终保障柔性臂轨迹制造中的滑膜变结构。同时,想要达到以上的控制结果,我们需要对于其运行目标轨迹的过程进行有效的控制,使其具有合理化应用的组合方式,最终确保控制工作的效果。
(四)智能化控制系统的应用
控制工程技术中的智能化控制系统,将优质的计算机技术与人工智能技术进行了有效的融合,可以对机械电子工程中的具体操作流程与应用的工艺技术进行人工智能化模拟与控制,全面提高机械电子工程的质量与效率。原因在于,智能化控制系统具有与人脑相似的大脑思维模式,通过有效的对于自主信息数据进行收发,使得其控制的机器人像人一样进行自动化工作,进行大规模机械化的生产,最终使得机械生产的效率与人工效率进行有效结合,完成对于机械电子工程生产流程的控制,节约了大量工程的成本与人力物力资源,提高了工程的质量与效率,使其取得良好的经济效益与社会价值,提升了其在社会生产中的竞争力。对于应用这些先进技术方式的企业来讲,树立了良好的成本控制思维,提高了生产工艺的科技含量,在市场中形成了有效的精品深加工的理念,有利于企业未来的进步与发展]。
三、结论
对于控制工程在机械电子工程中的应用问题进行分析与研究工作,有利于我们应用好控制工程技术方式,最终提高机械电子工程行业的质量与水平,降低其工程的成本、使得其朝着智能化方向发展,取得良好的经济效益与社会价值。
摘要:教材是教师实施教学的重要工具。高等学校的教材是课程建设的核心。可见,教材建设是材料成型及控制工程专业建设材料成型及控制工程专业建设的重要内容之一。本文分析了实践教学资源建设存在的问题,并阐述了具体的解决对策。
关键词:材料成型及控制工程;专业建设
材料成型及控制工程专业为工业学校的特色学科。本专业学生历年就业率稳定在92%以上,就业面向主要涉及冶金、石油、汽车、电子信息、机械制造、新材料和新能源等行业与领域,轧制特色专业方向毕业生供需比近年来一直保持在1:3,轧钢方向毕业生以过硬的专业素质和较强实践能力,深受诸多大型企业的欢迎。
1材料成型及控制工程专业建设中存在的问题
理论教学与实践内容之间的不协调
随着全球科技与经济的深度融合,国内外经济的互补快速发展为学生提供了多种机遇和挑战:我院本科生毕业就业去向更加广阔,职业生涯变换职业(专业)的次数增多;同时本科毕业后继续深造的专业方向选择增多。因此理论“宽口径,厚基础,”的理论教学必须为学生终身学习培养能力和奠定宽厚的基础。基于以上考量,材料成型及控制工程特色专业从20xx级开始实行在多学科的交叉下,需要厚基础专业教育,逐渐培养出专业就业面宽的复合型人才。
教学内容无法深入到其它学科
教育部进行专业调整涵盖了原来的金属压力加工(轧制)、铸锻及焊接等相关专业,材料成型专业同时涵盖以上三个方向。材料成型专业人才培养模式的几大分类差别较大,各大高校往往均只侧重于某一分类,例如:哈尔滨工业大学侧重和擅长于焊接、东北大学专长于压力加工,北京科技大学侧重于压力加工,西北工业大学偏重于铸锻,兰州理工大学偏重于液态成型等。同时各大院校人才培养层次侧重点不同,专业建设理念和实践教学培养模式差别巨大,无形成借鉴模式。在材料成型专业实践教学方面,需要将历史专业特色和新开方向在新的人才培养计划体系中融合,显得至关重要。因此,材料成型及控制工程专业需要深入研究其专业内在维度,进一步夯实特色基础,开辟新亮点,探求和构建新的实践教学培养模式。研究涵盖几大专业方向的特色实践教学体系,同时突显“高水平、应用型”的传统特色,显得极为迫切。
2材料成型及控制工程专业建设实践探索
改革理论课程体系与实践教学的体系
(1)在控制工程专业实践教学中,教师要重点培养学生的制造水平及创新能力:理论基础是教育教学的基础,无论是传统还是现代,方式方法在革新的同时,理论永远都是必不可少的依据和前提。文化知识课可以改革但不可以削弱,可以用适当的方法将理论课的授课效率及授课方式进行变动和改革,但是,应当掌握的知识内容是不可删除的。
(2)理论知识和能力素质双重培养:要将学生培养成为一个合格的工程专业应用型人才,要全方位开展素质及能力培养工作,除了基础理论知识以外,还包括作为工程应用型人才必须具备的基本劳动技能、集体主义精神、个人创新能力和良好素质的培养。统筹安排,综合平衡。
(3)不同学科之间要相互渗透:教材内容要引入新技术,改造“老”课程势在必行,需要保证专业教材内容和课程体系的先进性,跟踪本学科的最新发展动态使专业教材得到滚动发展。材料成型及控制工程专业具有材料科学与工程、机械工程及自动化、力学等多学科交叉的综合性专业背景,面向冶金、石油、机械、装备与工程结构等行业及领域进行就业。为了更加客观的反应我校人才培养质量情况,学校通过委托第三方调查机构,对即将离校的毕业生进行就业质量跟踪调查。从调查情况分析可以看出,材控专业毕业生工程实践及创新能力较同批次同类型兄弟院校强。材料成型及控制工程专业“坚持轧制方向,服务冶金行业”同时兼顾其它方向,在新形式下深化校企合作,真正实现无缝对接培养专门人才。探求并构建一套与现代企业需求相适应的材料成型及控制工程专业实践教学资源体系。
校内外实践教学资源建设及实践
材料成型及控制工程本科实践教学环节与国外同等院校存在一定差距。在实训环节,“走马观花”只能制约学生理论联系实际能力的发展,使得实践培养环节和创新环节效果不理想,迫切需要进行校内和校外两方面的教学改革。目前,通过不断的建设已经具有良好校内实践教学平台和校外实践资源。拥有国家级虚拟仿真实验教学中心、冶金基础实验室、冶金工程专业实验室以及“冶金技术与装备综合实践教学平台”和良好的冶金行业校企关系等优良条件,为培养轧制技术人才提供了有力保障。将校内外资源优化整合,使其得到有效整合和高效利用并转化为实践教学资源,为培养出综合能力高、动手能力强的应用型人才发挥应有的贡献。
综合改革理论教学课程
在目前,专业教学学时不断减少。为此,需要进一步删除理论教学各课程之间相互重复的内容。如:“材料力学”和“金属学与热处理”等专业理论都重复的讲解了“拉伸,应力应变,材料的强韧性能指标”的内容,教学内容大致一样,因此要删减各课程之间的重复内容,改革各课程教学大纲,明确授课计划中教学的侧重点和考察点,使理论教育学时得到有效利用。通过课程改革旨在梳理分散在各课程之中的知识点的关系,构建合理且平顺的知识传授顺序,使得学生学习更加高效。总之,在深入理解专业内涵的基础上确立专业知识结构框架与主干课程,制订出一套具有一定特色的课程体系,从而解决了老专业改造与新专业建设中所面临的切实问题。
参考文献:
摘要:1998年我国教育部正式颁发了允许各大高校成立材料成型及控制工程专业。而随着我国经济的不断发展,国家对于航空、军事、航海等等方面的重视以及相关的研发,加大了对于材料成型及控制工程专业的人才需求,尤其是高端型的全方面人才的需求。随着各种新型材料的不断发现以及成型方法的不断更新,这不仅仅需要材料成型及控制工程专业的人才,更是需要一个与时俱进的专业性人才。
关键词:材料成型及控制工程专业;人才培养;策略
在信息化背景下,对于人才的综合素养提出了更高的要求,人才不仅要掌握扎实的专业知识,还要具备良好的信息素养,这样才能够在激励的市场竞争中获取到一席之地。关于材料成型及控制工程专业的人才培养,也要根据信息时代的变化来进行调整。
1教育方式的创新
随着社会不断的发展,其国家也在不断的倡导创新。而对于教育事业来说,更需要创新,我们只有在不断的创新中发现新型的教学模式,才能提高相应的学生学习质量以及对于学习兴趣。而对于教育方式创新注意目标是对于人才的培养,其重点应该将之前的重视理论知识、重视考试而转变为重视理论知识与实践知识的相互结合,注重理论知识在实践之中的合理运用,重视学生对于所学专业的兴趣以及重视学生的未来发展方向。[1]而对于材料成型及控制工程专业教育的创新来说,课堂教学与实践教学相互结合、加强学生的实践动手能力,对于整个的计算机模拟、计算机仿真等方面形成属于学生自己独有的特色,还需要培养学生的社交能力,增加学生的社会经验,提高学生的组织管理能力,提高学生的道德品质以及提供学生的团队合作能力等等方面。
而教育方式的创新不是完全的否定传统教育,只是说我们的教育要更加的适应社会,为社会的改变而做出相应的创新,为社会培养出优秀的人才,同时也给学生提供一个最好的学习环境和学习的机会。[2]其具体的教育方式的创新在于以下几点:第一是改变传统的课堂教学中老师讲,学生听、记的模式,创新教育中做到老师与学生在课堂中达到一种相互交流的环境,老师不仅仅是将,而是要多做到提问题,学生也不再是传统的听、记,更多的是要做到向老师提出自己的意见以及不懂的地方,加强学生老师的交流,这样不仅仅是对于学生学习能力的提高,对于老师也是一种提高,可以更快更方便的了解学生的问题以及在最短时间内加以解决。
2实践课体系的建设
对于谈材料成型及控制工程专业来说,其专业性工作对于理论知识的要求高,但是更加注重的是其实践操作能力,所以学校在谈材料成型及控制工程专业的教育模式上要对于其实践课体系要进行完善,加强学生的实践能力。主要是通过对课内实践进行加强建设。对于课内实践课体系的建设,需要课内实践课程通过认识实习和生产实习两方面来完善。认识实习主要是在学生接触专业课程之前的实践,让学生对于谈材料成型及控制工程专业有一个比较全方面的认识,以及为以后课堂理论知识的教学打下一定的基础,而在教师讲解相关的理论知识时需提及相关认识实习所学的实践内容,而在认识实习过程中教师需讲解其以后所学哪些专业课程会涉及到哪一方面的实践,这需要教师对于整个谈材料成型及控制工程专业所有的专业课程有所了解并对于认识实习的所有仪器以及生产过程都熟悉。[3]而在生产实习是需要学生以工人、技术员或者相关管理员的身份直接参与生产的过程,这对学生本身来说可以最大程度上的加强其实践能力,使得所学的知识与实践能够完美结合。
3材料成型与控制工程专业人才培养的要求
为了将知识结构能够更加充分的体现出来,需要将教学模式中课程设置与计划进行优化,并将其特点展现出来:让课程具有相对的独立性,人才素质教育所起到作用能够满足学生的理论知识、专业技能的提升;教学计划与相应的课程设置能够加强整体性提升,尽管各个课程之间是相互独立的,但是为了更好的提升人才的相应素质,需要将它们之间相互联系起来,更加科学合理的进行教学安排,充分的调节相应的知识结构;对于人才的知识结构也具有相应的独特性,要加强对各个学校同类专业教学精华以及通过相应的实践来形成自身的风格体系,利用学校中各种优势,来加强对自身的专业性人才知识结构风格进行提升,将学生的积极性调动起来,让学生能够充分发挥自身的创新能力;加强对人才知识结构的先进性,通过各种各样的新型材料、工艺技术的投入,让学生能够充分了解到科学技术的发展状况,也正是随着社会的不断进步发展,使得对人才的要求也越来越高。为了更好的实现知识结构优化,将人才知识结构的整体性能够得到优化。
因此,满足相应的原则:为了更好的满足材料成型及控制工程专业的课程设置,应该以通用性和基础性为主,相应的理论知识、基本技能在所有的总学中占据了大多数,使得材料成型及控制工程专业的发展能够得到夯实与提升;在以往所学的知识大多数是十分繁琐,需要对理论教学内容进行简化,让学生有更多的时间能够去参与相应的实践;人才的知识结构不仅仅要满足国家基本要求,更加需要满足相应的地方教育特色,使得学校能够满足学生的个性化发展。
4总结
材料成型及控制专业是一个新起的专业,如何去培养出更多的满足社会需求的实用型人才,需要不断的对教学模式进行优化改革,将知识结构、能力结构已经素质结构不断的进行提升优化。科学技术的进步发展,使得人才需求量越来越大,出现了许多新的问题,还有一些更加深层次的因素还需要大家一起去发现,因此就要随着时代的发展,满足社会的需求,为企业发展提供更多的高端人才。
引用:
[1]索忠源,姜峰,李廷取,王毅坚.材料成型及控制工程专业学生工程实践能力的培养初探[J].吉林化工学院学报.20xx(10).
[2]徐峰,刘艳,冯小明,夏鹏举.材料成型及控制工程专业创新创业人才培养模式改革研究[J].铸造技术.20xx(04).
[3]索忠源,姜峰,王鑫,李廷取,王毅坚.个性化培养材料成型及控制专业学生探究[J].实验科学与技术.20xx(03).