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篇（1）

摘要：在科學技術快速進步的背景下，工業自動化水平取得了比較明顯的提升，在機械制造方面表現的更加明顯，基于各種因素的影響，微電子技術得到了相對廣泛的應用。基于此，本文詳細分析了微電子控制機電設備在工業中的應用，希望能夠為實際提供良好的借鑒意義，以供參考。

關鍵詞：微電子；機電設備；工業；應用探討

信息技術的發展以及先進電子設備的產生催生了機電一體化時代的到來，所謂的機電一體化技術是把電工電子技術、機械技術、信息技術、微電子技術、接口技術、傳感器技術、信號變換技術等一系列技術結合，再綜合應用于實際的綜合技術，現代化自動生產設備可以說為機電一體化的設備。微型計算機在機電一體化系統的作用能夠總結成如下三點：第一，直接控制機械工業生產過程；第二，機械工業生產期間加強各物理參數的自動測試，進行測試結果的顯示記錄，在計算、存儲、分析判定并處理測量參數或指標；第三，進行機械生產過程的管理與監督。機電一體化系統里微電子控制機電設備怎樣進行適宜計算機選擇，怎樣設計硬件系統，怎樣組織軟件開發，怎樣對現有計算機系統等進行維護與使用是相當關鍵的，也是值得探索的

課題。

1微電子控制機電設備系統的組成和原理

在某微電子控制機電系統當中，主要是由PLC、管路壓力變送器、變頻器等多種設備組成的。在控制系統當中，管路壓力變送器主要是檢測控制輔助沖量、管路水壓、蒸發量等三個變量，接著將數據信號向PLC當中傳送，并且通過PLC進行分析和計算，將信號發送信號控制器，通過信號控制器來控制水泵運轉，在設計系統的過程中需要與實際情況合理的進行結合，并且對變頻器的輸出頻率進行確認，輸出頻率在整個系統設計過程中具有非常重要的意義，和系統的控制息息相關，在確定系統輸出頻率是需要綜合性的分析和考慮用水量以及揚程參數等。在整個系統當中控制流程的用水量變化，主要是通過壓力變送器向PLC傳送的通過PLC進行分析和計算，可以有效的調節循環泵的頻率，合理的分配能源，讓工作的效率提高，起到節約資源的

作用。

2微電子控制機電設備在工業中的具體應用

1）可編程序控制器（PLC）的應用。從PLC的角度進行分析，其主要優勢在于具有很強的控制能力，而且穩定性較高，機身體積相對較小，可以有效的和其他的配件進行組合。在工業生產的過程中，因為機電設備往往會占據一定的面積，如果想讓其廠房中的占比較高，就一定要注意讓廠房的空余面積加大，盡量讓控制器的數量減少，讓機電設備的數量增多，與此同時還需要注意PLC的節能性較高相比，其他的控制系統可以節約資源，讓工業生產的成本支出降低，讓企業的經濟效益增加，由于PLC設備可以有效的和其他設備之間進行組合，可以靈活方便的在廠房當中進行布設，讓一機多用。可以實現讓廠房的設備結構進一步得到簡化，對設備維護中耗費的人力物力進行控制，減少人力輸出，可以將人力有效的分配到工業生產當中，讓生產資料的利用效率提高。PLC的另一大優勢在于可以通過現場總線和生產設備之間

進行連接，有效的監控工業生產，可以動態化的監控生產的全過程，確保在生產過程中，第一時間解決生產時產生的故障，避免由于機械故障而導致生產進度停滯，讓設備的維護開支得到控制，PLC的計算速度很快，可以輕松的對生產時的任何變動進行管理和控制，有效的防止由于設備變化控制器無法及時應對而產生的問題，PLC還可以進行相關的升級，伴隨當前經濟快速發展，就算生產線當中的產品產生了變動，只需要正確的調整，控制程序也可以符合新產品生產的具體需求。

相比于其他編程操作，PLC控制器在編程的過程中較為方便，員工通過短時間的訓練就可以熟練的掌握編程的技巧，在實際操作的過程中工作步驟相對較為簡單，可以很容易的掌握設備的維修安裝以及操作，由于PLC自帶程序編輯器只需要工作人員了解梯形語言，就可以對其進行熟練的掌握。對控制器的工作語言進行了解，當出現故障的時候可以及時的調整和處理控制器。

2）變頻器調速器的作用。變頻器工作狀態分作自動與手動兩類，手動工作狀態即在PLC結束工作后展開的人工操作行為，經電位器調節能對變頻器輸出頻率進行給定。自動工作狀態實質是PLC輸出信號為變頻器輸出頻率展開控制。和傳統調節閥控制方式相比，PLC控制可節電，更好進行水泵磨損控制，在延長設備壽命與實現系統自動化水平提升中發揮了重要作用。

第一，和傳統正弦波控制技術相比，因變頻器用到了電壓空間矢量控制技術，先進性和獨特性在性能上得到充分凸顯，同時因其特有的低速轉矩大、運行穩定性強、諧波成分小等特征，這對我國電網而言輸出電壓自動調整功能能充分進行優勢發揮。第二，變頻器具備外部端子、鍵盤電位器與多功能段子等一系列操作方式，功能完善，可輸入多種模擬信號（如電流、電壓、頻率等效范圍檢測，轉速追蹤等）；并且變頻器可實現擺頻運行與程序運行等一系列模式。第三，因變頻器全系列元件應用的是西門子產品，有極強的保護性能，可靠穩定，能很好的避免過流、短路、過壓等問題，確保本機能正常運行。并且變頻器有良好的絕緣耐壓性，產品質量好，設定簡單等使得其有更強的適用性。

3）電路發揮的作用。在安裝PLC和變頻器的時候，保證電路的穩定是保障工作的必要。電路在安裝過程中，應該采取邊安裝邊測電的方式，這樣更能使電流穩定，這同樣屬于工作期間需引起重視的關鍵環節。在電路安裝完畢之后，不要急著通電，應該先再次檢查電路是否安裝正確，查看是否有少安裝或者多安裝的情況。另外，測量一下接觸元器件的連接點，這樣可以發現一些接觸不良的地方，若有漏電情況應該及時對此進行維修。電路在工業中也是起到了很大的作用，在安裝電路的時候，一定要小心謹慎，綜合考慮多方面因素，不要遺漏一些小問題，有時一些小問題也可能出大錯，保證電路的穩定才能更好地協調其他設備的安裝穩定。應認真復查電路，查看電路有無正確安裝，或存在設備多安裝或少安裝的現象，同時應認真檢測每個接觸元器件連接點，明確有無接觸不良或短路現象，若發生漏電務必要及時維修與處理。電路調試的具體流程總結如下：

第一，應認真查看明確電路整體狀況，了解電路面板線有無準確連接，有無看似連接實際并未連接的線，或易短路的線；是否存在兩條或多條線混淆的情況；此后，使用最小量程檔的萬用表對電路面板進行檢查，查看開路處和閉路處有無正確開路與閉路，地線是否漏接，電源連線連接的安全性等，同時需測量電源有無短路現象。測量期間可直接進行元器件連接點測量，如此可明確有無以上情況的同時又弄清楚是否存在接觸點不良現象。第二，電路調試過程的關鍵環節之一即硬件電路調試。調試期間務必要注意細小環節的把控，根據電路功能原理做好各個單元電路的調試，再作整體調試，后進行整個電路的調試。電路在工業生產里發揮的作用是相當大的，電路安裝過程里務必要綜合考量多方因素，認真謹慎，切不可遺漏或放過存在的小問題，確保電路穩定性得到保障。

3結束語

微電子控制機電設備的組成包括變頻調速器、可程序控制器等，由于操作相對簡便、效果好，在工業中發揮了不可忽視的作用。微電子控制機電設備在實踐中不斷完善，將理論與實踐相互結合，明確各個方面的要點，有效提升生產效率，在工業領域發揮出最大化價值，推動社會進步和發展。推動電子設備的可持續發展也是當今社會經濟發展所提出的必然要走的道路，順應經濟發展的趨勢，才能不落后于其他國家的工業化改革。

微電子畢業論文范文模板(二)：關于現階段國家示范性微電子學院建設的幾點思考論文

[摘要]文章淺述了國家示范性微電子學院的建設背景及歷程。借鑒示范性軟件學院建設經驗并結合現階段浙江大學示范性微電子學院建設經驗，從學科劃分、考核體系、校企合作、平臺建設和國家支持等方面進行思考和總結，闡述如何圍繞“以人才培養為中心”和“產學協同育人”這兩個核心問題，進行國家示范性微電子學院建設。

[關鍵詞]示范性微電子學院；集成電路；人才培養；產學協同

[中圖分類號]G64[文獻標識碼]A[文章編號]2095-3437（2020）07-0001-04

回顧整個中國特色社會主義建設歷程，作為高等教育中至關重要的一部分，工程教育在國家現代化進程中發揮著不可替代的作用。在國家經濟改革和世界范圍產業變革的過程中，我國的工程教育也在不斷改革創新。從工程教育專業認證制度的建立，到PBL和CDIO理念的引入，實施卓越工程師計劃和建立國家示范性軟件學院、微電子學院，再到加入《華盛頓協議》和新工科的提出，中國的工程教育一直在實踐中發展。在中國工程教育改革中，2001年開始的國家示范性軟件學院建設作為教育改革的“示范區”，發揮著重要的作用。本文在借鑒示范性軟件學院十多年建設經驗的基礎上，結合現階段示范性微電子學院的建設情況，對2015年開始實施的國家示范性微電子學院建設進行思考與總結。

一、示范性微電子學院成立背景

21世紀初，信息化在世界范圍內開始普及，軟件產業在世界社會發展中的地位和重要性開始顯現。軟件產業作為當時的新興產業，呈現出向發展中國家大規模轉移的趨勢，國內外巨大的軟件市場導致對軟件從業人員需求量的劇增。國家從當時國內外行業背景及國家發展戰略出發，于2001年由教育部正式設立國家示范性軟件學院，首批試點35所（后增加至37所），均由國家重點高校負責建設；2004年教育部針對高職類學校又設立了36所高職示范性軟件學院。其后，各省、市結合自身地方產業成立了省級示范性軟件學院50多所，對軟件人才進行儲備。從2001年至今，示范性軟件學院經歷了十多年的建設與發展，在人才培養和產業促進上都取得令人矚目的成就。在此期間，我國的軟件產業獲得了長足的發展，其中尤以華為、阿里巴巴、百度、騰訊等互聯網企業為代表。

經過十多年的積累和追趕后，我國不但解決了軟件產業發展初期規模弱小、產業單一、人才技術短缺等諸多問題，而且在部分領域超過了發達國家，并形成了中國特色的“互聯網+”新型經濟模式。接下來，國家開始效仿軟件產業發展模式，對信息領域更基礎、更關鍵但更薄弱的“卡脖子”短板——集成電路產業發起沖鋒。特別是近年來，在國際貿易保護主義抬頭和美國對華貿易戰的背景下，從晉華、中興到華為、大疆，以集成電路為代表的高科技產業形勢尤為嚴峻，發展變得刻不容緩。

2014年國務院印發《國家集成電路產業發展推進綱要》（以下簡稱《綱要》），指出“集成電路產業是信息技術產業的核心，是支撐經濟社會發展和保障國家安全的戰略性、基礎性和先導性產業”。現階段我國集成電路產業主要面臨核心技術缺乏、產業鏈不完善、資金投入不足、創新人才短缺4個核心問題。參考軟件產業發展模式，為解決集成電路產業4個核心問題中的人才短缺問題，示范性微電子學院應運而生。

二、示范性微電子學院的成立

《綱要》從組織領導、資金政策、金融稅收、人才保障等8個方面采取了保障措施，指出“加大人才培養和引進力度，建立健全集成電路人才培養體系，支持微電子學科發展，通過高校與集成電路企業聯合培養人才等方式，加快建設和發展示范性微電子學院和微電子職業培訓機構”。這是繼2011年國務院《進一步鼓勵軟件產業和集成電路產業發展若干政策》后，國家再次對高校示范性微電子學院建設提出的明確要求。

2014年教育部《關于試辦示范性微電子學院的預通知》。2015年六部委《關于支持有關高校支持建設示范性微電子學院的通知》（以下簡稱《通知》），明確支持清華、北大、浙江大學等9所高校建設示范性微電子學院，支持北京航空航天大學、南京大學等17所高校籌備建設示范性微電子學院，示范性微電子學院建設序幕自此開啟。

三、示范性微電子學院定位及現狀

《通知》指出：示范性微電子學院的建設要以人才培養為中心，深入開展產學合作協同育人，加快培養集成電路產業急需的工程型人才。可以看出，“以人才培養為中心”和“產學協同育人”是示范性微電子學院建設的兩個核心要求，“工程型”人才是示范性微電子學院培養人才的根本目標。

自2015年第一批示范性微電子學院成立至今，各個示范性微電子學院的建設歷程和辦學模式各不相同，有的是在原有信息學院或微電子學院的基礎上進行建設，有的是新設立微電子學院掛靠其他成熟學院運行，有的是整體新建并單獨運行。由于處于建設初期，不同學校都因地制宜、因時制宜地進行摸索，或大刀闊斧，或小步慢跑。目前，各個學校的微電子學院都在人才培養、師資規模、校企合作等方面都取得了一定的階段性成果。

與此同時，示范性微電子學院在建設的過程中，也都面臨一些共性的難題，如示范性微電子學院與一般學院的定位區別、如何進行“工程型”人才培養、如何擴大招生規模與影響、如何更好地與企業結合，以及如何對示范性微電子學院建設進行評價等，這些都是示范性微電子學院面臨或將要面臨的問題。

四、對示范性微電子學院建設的幾點思考

當然，示范性微電子學院建設也并非無樣板可以參考，2001年開始建設的示范性軟件學院就是很好的借鑒，特別是在辦學模式、人才培養、師資管理等諸多具體、常規問題上。然而，軟件行業和集成電路行業相差較大，而且當今的時代背景和2000年也完全不同，如何圍繞“人才培養為中心”“產學協同育人”這兩個核心來建設微電子學院，需要全體高等教育工作者進行與時俱進地思考和探索。本文從浙江大學（以下簡稱“浙大”）示范性微電子學院建設的實踐出發，分享一些經驗與思考。

（一）學科劃分與評估體系

學科劃分和評價問題是微電子學院建設能否成功的核心問題，關乎微電子學院的建設方向和結果。單獨的學科設置及評估體系，不僅能加強微電子學院的獨立性辦學，也能更有效地促進微電子學院建設的展開。

1.設置微電子一級學科

人才作為第一資源以及集成電路產業的核心，微電子學院成立的根本目的就是為產業培養急需的“工程型”人才。然而受招生名額等條件的限制，現階段我國高校每年培養的集成電路高級專業型人才不足萬人，而且缺口仍在擴大，可見，擴大集成電路招生名額勢在必行。以浙江大學為例，2014年以前學校集成電路每年碩士、博士的招生人數在30人左右，即使示范性微電子學院成立以后，新增了微電子本科專業，微電子學院每年本碩博招生也不足200人，以如此培養速度，根本不足以填補產業人才需求的缺口。由于我國大學招生名額是與學科劃分掛鉤的，這就涉及一級學科設置的問題。

目前，浙大微電子所在的一級學科是電子科學與技術，其下含有電路與系統、微電子學與固體電子學、電磁場與波、物理電子學四個二級學科，其中與微電子學院直接對應的兩個二級學科是：電路與系統、微電子學與固體電子學。研究領域分別對應集成電路的軟件部分和硬件部分，前者主要包括集成電路設計，后者主要涉及集成電路產業中的制造、封裝測試。

此外，微電子一級學科問題，除了與擴大招生名額相關外，也和微電子學院的建設成敗有關，因為這涉及微電子學院與高校原有信息學院的定位問題，以及在學校的學科地位問題。其實在建設示范性軟件學院時，由于學科劃分的問題，就存在著軟件學院與原有傳統計算機學院的“瑜亮之爭”，學科資源配置之爭。最終，2011年教育部將軟件工程提升為一級學科，這才在一定程度上解決了上述問題。從軟件學院的建設經驗來看，將微電子學與固定電子學、電路與系統等二級學科重整、提升為一級學科十分必要，且宜早不宜遲。

2.修訂學科評估體系

微電子學院建設要求以“人才培養為中心”，而傳統學科評估體系以“學科建設為中心”。因為“中心”的不一樣，在進行微電子學院建設時，學校在資源配置時就必須考慮效益比問題。如果微電子學院建設的投入無法對學校的學科發展形成促進作用，甚至因為分流限制了已有學科的建設，學校不僅不會支持微電子學院的建設，甚至可能還會限制其發展。因此，在現有學科評估體系下，示范性微電子學院很難做到完全以“教學”為中心，只能“教學科研”兼顧，最終微電子學院在很大概率上將會和傳統的信息學院同質化。上述情況在軟件學院建設時出現過，且仍未得到有效解決，這也是很多軟件學院選擇異地發展的原因，其目的是避免與本校原有的計算機學院分流資源。

在現有學科評估體系下，即使能做到以“教學”為中心，也很難滿足微電子學院“產學協同”的人才培養要求。因為現有學科評估體系偏向于理科化，重理論而輕實踐，無論是“教學”還是“科研”，學生注重“卷面”，教師注重“文章”。而微電子學院的建立要求緊貼產業，注重實踐，產學協同，因此培養“工程型”人才在現有體系下很難做到。

其實，2016年教育部提出新工科建設，其本質也是針對現有“理科化”學科評估體系與工科建設要求不相匹配的問題。可以大膽設想對現有學科評估體系進行必要的改革，如對基礎性學科依舊使用現有“理科性”評估體系；對應用性學科，如新工科，則在原有的體系上建立新的“工科性”評估體系。這樣或許能從根本上改變我國“寫論文的太多，做應用的太少”、應用研究和理論研究比例失衡的現狀。為體現示范性，上述設想甚至可以率先在示范性微電子學院進行試點，實踐可行后再逐步推廣到新工科乃至其他工程性學科。

（二）師生考核體系

示范性微電子學院要求“堅持人才培養為中心”，在國家層面需要解決的是學科問題，具體到學校和學院操作時，就要考慮內部的考核與評價問題，其中主要涉及兩個方面，一是教師的考核，二是學生的考核。

1.教師考核體系

以人才培養為中心，要求教師的工作重心應該是教學，因此微電子學院教師在考核上應該與傳統學院有明顯區別，比如加大教學在考核中的比重。微電子學院培養的人才要強調工程性，所以在教學考核中，要突出工程實踐的教學內容。另外，在引進師資時，可以效仿軟件學院偏向引進有企業經驗或者工程項目經驗的教師，形成本校專職教師、企業兼職教師、適當比例外教的格局，這一點浙江大學微電子學院在人才引進時就尤為注重教師的行業或工程背景。

為了保證公平性，調動教師的積極性，可以實行聘崗制和聘期制，不同崗位考核不一樣、聘期不一樣，如在浙江大學，對不同類別的教師設置有：教學科研并重崗、工程教育創新崗、社會服務與技術推廣崗等，其中工程教育創新崗就是浙江大學針對工程教育改革新設置的崗位。

2.學生考核體系

微電子學院要培養“工程型”人才，因此針對學生的培養過程、考核過程、評價過程要緊緊圍繞“工程”來設置。微電子學院學生與傳統學生培養最本質的區別是“工程實踐”能力。在此之前，要提前區別一下其與動手能力的差別。“工程實踐”能力與傳統工科學生在實驗室環境下的動手能力不同，是要在工業生產的背景下，通過“做中學”和“基于項目學習”，進而培養學生的“工程師式思維和行為”。這要求學校必須為學生提供企業的工程環境而非簡單的高校實驗室環境，兩者有著本質的區別。

正是因為微電子學院培養的人才需要工業生產背景，這就要求企業參與培養，這從源頭上保證了學生培養會緊貼產業。通過設置新的學生評價體系來保證和監督學生“工程實踐”能力的獲得，這一點至關重要。也只有這樣，學生畢業后進入企業才能立即上手，無須企業的再熏陶和培訓。

浙江大學微電子學院對于學生“工程實踐”能力的培養是根據學生的不同階段分步進行的。首先，針對低年級的本科生，加大培養方案中實驗課程的比例和學分，以此來培養學生的“動手操作”能力。其次，對于高年級的本科生，則是通過到企業實習、參與導師企業課題（學業導師制）、科創實驗（SRTP）、參加創新創業競賽等來初步熏陶學生的“工程實踐”能力。最后，到研究生階段，通過企業、導師聯合制定課題，學生選題并到企業培養或參與企業橫向課題等方法來完成“工程能力”的塑造。

（三）校企合作

校企合作是微電子學院建設的重點也是難點之一。傳統高校教學以學校為主，這在一定程度上導致了高校研究與產業發展脫節、高校培養的學生與企業需求脫節。高等工程教育改革的目的之一就是如何將高校與企業聯系緊密，互相促進，“如何引入企業參與到高校的人才培養”，從而達到“產學協同”。

校企合作的目的是互利共贏。中國高校以育人為宗旨，具有一定的公益性，而企業以利益為根本，公益性只是其附帶屬性，只投入不計回報的企業少之又少。如何讓兩個不同的主體做到有機結合，使得“企業愿意參與，高校愿意放開”是困難所在。從需求來看，高校育人，企業用人，高校和企業合作的紐帶在人——學生，解決好“如何以學生為紐帶將企業和高校緊密聯系在一起”是校企合作的關鍵所在。

從軟件學院的經驗看，多是通過校企理事會、共建實驗室和實踐基地、共建師資隊伍、共設課程等方式來開展校企合作。無論是以何種合作方式，想要長久有效就必須做到互惠互利，純粹的一方投入不可持續。從浙江大學專業學位研究生的培養經驗來看，比較有效的手段之一是：通過導師與企業的橫向合作為依托，以項目的形式將學生的培養參與其中。這是一種“基于項目的培養模式”，企業提出技術需求和課題資金，學校再給予學生名額、教學工作量等支持。通過一個個的具體項目，將學校、學生、企業串聯起來，形成規模效應后再以創建聯合實驗室、研發中心、實踐基地等方式進行深化。浙江大學成立工程師學院就是希望從學校層面來推進和引導校企合作。此外，不同地區的微電子學院在專業設置上也應針對當地企業需求開設專業，面向企業培養人，甚至可以對重點企業進行定向培養，吸引企業深度參與學院建設。

校企合作不僅僅是學校和企業的問題，政府的作用也尤為重要，因為政府掌握著核心的生產資料和分配政策。比如政府在審批、稅收減免、經濟補助、教育資金、就業引導等各方面都能非常有效調動企業和高校的積極性，促進雙方的結合。日本20世紀70年代半導體產業的興起，就是通過高校（實驗室）、企業、政府三方的共同發力，成立“VLSI技術研究組合”，從而打破美國的壟斷。20世紀80年代韓國三星的崛起也與韓國政府的大力扶持密不可分，所以在這一點上值得我們國家借鑒和學習。

（四）硬件建設及平臺共享

集成電路產業人才培養對硬件設施要求極高，這是其與軟件產業最大的不同之一。如小型工藝操作、流片、實訓等都需要高昂硬件和財力的支撐，因此微電子學院建設要格外重視大型共享平臺建設，并以共享平臺建設為契機將校企合作、校地合作、學生實踐培養進行有機連接。然而一般平臺投資都十分巨大，很難靠一己之力來進行建設，如浙江大學微納加工中心一期投入6000萬、工程師學院微電子實訓平臺投入近3500萬，紹興微電子研究中心投資近1億。微電子學院建設更應注重開放式辦學，嘗試通過國家出資、政府出地、企業出技術、學校出人等多重模式，把握本地發展機遇以產業園、孵化器、共享平臺的形式來共贏發展。

（五）國家和學校支持

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煤礦井下供電系統的運行受到多種因素的影響，對煤礦安全生產造成不良影響。主要表現為：變壓器的容量不足以及對備用電源的設計不滿足規范。變壓器容量不足的原因是在進行電氣設計時，沒有為供電系統留有充足余量，系統經過長時間的運行，處于超負荷狀態，供電系統的母線長期處于發熱狀態且用電超載，降低了電氣設備和電纜的使用年限。此外，由于電氣設備短路、雷擊、大型設備啟動等原因，會造成電網電壓波動，降低了供電系統的可靠性、穩定性和安全性。

1.2地面中性點直接接地的變壓器向井下供電

在實際安全考察中發現，大多數煤礦企業沒有按照規定安裝使用接入井下電源或非直接接地變壓器中性點，而是采用單個煤礦專用或多家煤礦共用接地中性點變壓器連接供電系統，通過三芯電纜線與三相火線的連接接入井下，使用保護接地與工作接地結合的中性線與單根相線接入辦公區域和生活區，以供生活用電。

1.3沒有采用雙回路供電系統

我國的規定要求礦井生產使用雙回路供電系統，年產量在6萬噸以下的煤礦可以使用單回路供電，但必須滿足備用電源的要求。但是，一些礦井仍采取單回路供電，雖然有些煤礦單位配置了柴油或汽油發電機，也僅僅為了應付檢查或停電時緊急照明。而且雙回路供電系統發電機容量限制情況下保證關鍵電氣設備即使停電也可正常運行，為礦井工作人員的安全撤離提供了機會，防止透水事故和通風機停轉導致粉塵、瓦斯聚集。此外，礦井周圍存在靜電和電火花，如果靜電接地不良，會造成放電火花甚至爆炸。接觸器和繼電器可能因質量不佳，在開合時無法分斷電流也會形成電火花；電纜長期在外力或超負荷狀態下工作，也可能產生電火花，從而引發短路，導致瓦斯爆炸。

1.4地面引入的供電線路沒有設置相關保護裝置

煤礦井下的規定要求供電線路、通訊線路、入井軌道、電機車架線在入井處必須安裝防雷裝置；井下使用的電器必須具備漏電、過流和接地等保護功能。井下電氣設備還要滿足防爆要求。但是檢查時卻發現有些煤礦并沒有按照規定將保護措施做到位，僅僅是將架空線接入井口，再由電纜線引入井下或者直接接入變壓器，如果遇到雷電襲擊，雷電會沿著導線侵入井下工作面，引起瓦斯爆炸或人員傷亡，設備遭受雷擊也會被嚴重損壞，存在巨大安全隱患。而且，煤礦井下工作環境較為潮濕，影響設備絕緣，漏電保護器能夠避免因漏電造成引發爆炸或明火，減少井下安全事故。

2煤礦井下供電系統的運行方式

2.1煤礦井下雙回路供電系統的運行方式

雙回路供電系統包括分列和并列兩種運行方式。分列運行指的是兩條線路同時運行，兩段母線間的聯絡開關斷開。分列運行適用于擁有較大負荷的變電和配電所，具有電纜線路的電流小、壓降小、線路距離長、停電面積小的優點；缺點是由于兩個回路具有不同負荷，對其總配電開關的保護整定也有所不同，如果一個回路停電，另一個回路的總配電開關也要重新進行整定，不利于兩回路之間快速切換。并列運行指的是當一條回路運行時，另一回路帶電備用，兩段母線的聯絡開關相連接。并列運行適用于擁有較小負荷的變電和配電所，優點是兩個回路擁有相同負荷，其總配電開關具有相同的保護整定，切換迅速；缺點是通過電纜線路的電流較大、壓降大、運行線路間的距離短，如果短路會造成大面積停電。

2.2煤礦井下供電系統的運行方式技術要求

我國頒布的煤礦生產的安全條例明確規定必須將雙回路供電運行技術應用到井下采礦區域的配電所、變電所中，為供電系統安全穩定運行提供可靠的保障。同時，井下變電所向部分通風機供電時，應采取分列運行方式，保障通風系統的安全可靠運行。此外，綜合考慮井下作業的機電設備的規格和負荷，制定科學的供電方案，提高礦區生產的安全性和效率，保證井下作業的高效穩定、節能經濟。

3煤礦井下供電系統的優化措施

一方面，井下供電系統的電源經地面變電所通過兩臺主變壓器設備接入井下作業面實施供電。位于地面的主變壓器采用一臺運行、一臺備用的運行方式，利用雙電源向井下所有電氣、動力、照明設備提供安全穩定供電。井下變電所的饋電盤柜為通風系統、給排水系統經過雙回路電源實施供電。根據機電設備的容量和功率，按照1140V、660V進行電壓的優化設置，按照127V對通信、照明和其他電氣設備實施供電，按照36V對交流控制回路進行供電。另一方面，對井下供電系統要采取積極有效的漏電保護措施，建立匹配完善的保護體系。所有電氣設備的保護接地裝置和局部接地裝置都應同井下主接地極連接成一個總接地網。嚴格要求井下電工按規范接線，確保電纜頭密封，防止進入潮氣引起漏電事故。對井下電纜懸掛到一定高度，防止出現“擠、壓、砸、淋”等現象，減少漏電事故的發生。及時對饋電開關進行檢漏保護試驗和遠方檢漏試跳試驗，確保漏電保護功能有效，及時切斷漏電回路。

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電力電子技術的發展歷程可具體劃分為三個時期，即整流器時代、逆變器時代和變頻器時代。首先，整流器時期的電力電子技術發展主要表現為大規模的工業用電，它的用電來源主要是交流發電機，消費形式以直流電為主，比如有色金屬的電解、內燃機車的牽引以及軋鋼中的直流電等。硅整流器通過將直流電轉化為工業用電而被廣泛應用于配電和輸電領域，這在六七十年代的中國隨處可見。其次，逆變器時代的電力電子技術發展遭遇了嚴重的能源危機，其波及范圍之廣使得整流器的發展不再適應電能企業的使用需求，以交流電為主的逆變器時代應運而生。逆變器時代以晶閘管、晶體管以及晶閘管器件作為時展的主流，在高壓直流輸出的過程中實現了對動態功率的有效補償。然而這時的使用范圍還僅僅局限于中低頻領域，使用過程中的效率較為偏低。再者，八十年代的變頻器時代實現了大規模和超大規模集成電路的發展與應用，這不僅電子應用領域的顯著創新，同時也為后期現代電力電子技術的發展提供了必要的技術借鑒。變頻器時代還對電力的精細加工技術進行了完善，全控型功率器件的出現實現了電力電子技術的高頻化發展，使得現代電力電子技術轉化成為一種可能。功率半導體市場逐漸被變頻器件取代，這一革新不僅提升了變頻調速的使用頻率，在小型輕量化技術裝備方面也有了顯著進步。

1.2當前電力電子技術的應用領域

電力電子技術的發展核心控制體系在于電能器件的有效轉換，作為一種現代技術，電力電子技術的主要功能不僅包括了逆變、整流、變頻等基本方面，除此以外還涉及到斬波和智能開關等方面的內容。通過對電網工頻電能的轉化來達到不同的使用目的，以此適應現代化生產對電力電子技術的使用需求。具體應用方面，其應用領域主要包括了三大方面：其一，在變頻器作用下對微電子技術及控制技術進行有效整合，將固有不變的交流電轉變為可換可調的可變式交流電，以此達到無級調速的目的，這對電能資源的節約顯然極為有利。其二，在開關電源和供電電源方面現代電力電子技術也有著自身的使用功能，類似變頻電源、焊接電源、充電電源、照明電源等都為現代化電力系統的完善提供了切實可行的技術指導。其三，一些發電系統或是交流輸電技術也體現出現代電力電子技術的應用意義，水力發電、風力發電、配電與用電系統的完善等都和電子系統的應用之間有著密切聯系。

2現代電力電子技術的發展趨勢探討

2.1電力電子技術的發展趨勢

電子電子技術歸根結底是對電源技術的研究，電源技術不僅是電力電子技術研究的核心，一定程度上開光電源技術的發展也預示著現代電力電子技術今后的發展走向。從發展趨勢來看，現代電力電子技術的發展趨勢可概括為以下幾方面特點：第一，現代電力電子技術的集成化與模塊化特征。這一特征主要表現在現代電力電子技術的功率器件和電源單元兩個方面，從微小器件組成來實現電子器件的智能化辨別與使用。這樣的模塊功率不僅有效控制了器件的體積，在設計與制造方面也形成了顯著的模塊化特征。電力電子技術的模塊化發展其核心目的旨在降低器件的電應力，從安全性與可靠性角度提升電力系統的使用性能。第二，現代電力電子技術的高頻化特征。從理論分析及實踐驗證的雙重角度不難看出，無論是變壓器的電感還是電容體積在供電頻率方面都呈現出一定的反比例趨勢，因此體積的減小必然會導致電子技術的高頻化呈現。從這個角度來看，全控型電子器件的問世已然標志著現代電子與電力技術率先實現了自身的高頻化轉換。第三，現代電力電子技術的全控化與數字化特征。全控化電力電子技術的革新突破了原有電力電子器件在使用功能方面的限制，降低了關斷換流電路可能造成的危險，從根本上保障了電力系統在使用過程中的安全性。數字化特征則主要表現在現代電力電子技術的高頻斬波以及諧振變換等方面，從弱電領域拓展了電力電子技術的發展渠道，提前實現了控制技術的集成化。第四，現代電力電子技術的綠色化特征。這里的綠色化特征既包括了環境污染問題的控制，又涉及到必要的電網污染源問題，是當前電力電子技術在發展過程中亟需解決的重要問題。發電容量的控制從根本上減少了發電對環境造成的污染，與此相關的污染過濾器或是電能補償系統等都是當前電力電子技術向綠色化邁進的有力證據。具體的電力電子技術應用方面，則主要表現為四大革新趨勢：其一，太陽能發電技術的應用。太陽能發電技術為普通家庭提供了足夠的電能使用空間，成為了可再生資源的有效傳播途徑之一。其二，燃料電池發電技術。燃料電池的發電裝置主要是將其中的化學能轉化為可使用的電能，節能省電，鮮少產生環境污染問題。其三，交流輸電技術的應用。作為一種新型電力系統出現的交流輸電技術實現了對電網資源重新分配與利用，保障了電力系統的穩定性。其四，現代電力電子技術中的儲存與質量控制技術。儲存技術的使用在于提升電力系統本身的電力儲備功能，而質量控制技術則在于從供電質量角度提高電力產品的使用效率。

2.2現代電力電子技術的應用展望

關于現代電力電子技術的應用展望，可從如下幾方面得以體現：第一，從節能性角度提升電機系統的使用性能，可從專用電機的設計或是控制設備的完善等方面來提升整體電力系統的使用效率；第二，中高壓直流輸電系統的運用也是今后電力電子技術發展的必然趨勢，這一系統本身就具備了低污染和低能耗的特點；第三，當前社會發展進程中充電站網絡的構建或是電動車輛的普及已經逐漸成為現代電力電子技術發展進程中積極完善與改革的內容，以電動汽車為代表的環保電力問題逐漸成為一個時代課題。至于當前城市建設過程中充電網絡的配備問題基本尚處于起步階段，無論是實際應用領域還是理論構建領域都還存在許多值得研究和討論的問題，但無疑其發展空間是極為廣闊的；第四，關于電力系統中電能儲備裝置的設置與超導線的使用也將成為電力電子技術亟需解決的問題之一，從根本上解決電能儲備問題勢必將對電力系統的持續發展產生積極而深遠的影響。然而面對電能儲備過程中存在的諸多問題，電力系統設計者需要從控制技術與存儲技術的雙重層面來體現儲能裝置的有效性，對于其中可能存在的不合理問題提出切實有效的解決或改進對策。

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2.電子節氣門控制系統

驅動模塊完整的電子節氣門控制系統包括驅動模塊、節氣門總成、加速踏板位置傳感器、驅動電機控制器等。而電子節氣門控制的關鍵是控制節氣門驅動電機的運動。驅動模塊用于提供適當的控制電壓驅動節氣門伺服電機，使電機輸出需求的轉矩，以驅動節氣門達到要求的開度位置。對于小型直流電機調壓調速系統，有兩種常用方案：

（1）采用一個12V直流電源及一個可變電阻控制驅動電機電壓；

（2）采用WM(Pulse-Width-Modulation)脈寬調制直流可調電源和H橋式晶閘管電路控制電機電壓。

2.1直流電源驅動方式

此驅動方式的設計很簡單,只需要與電機串連一個可變電阻即可。改變可變電阻的阻值可以調節電機繞組電流，以控制電機的輸出扭矩。這種方式通過控制滑動電阻的阻值，而改變流過電機的電流，從而達到控制電機扭矩的目的。一電動機轉矩系數電機轉矩與電流成正比，變化，驅動電機輸出轉矩相應變化，從而實現對電機的控制。該方案雖然原理簡單，但由于采用了可變電阻，對可變電阻的阻值控制成為問題，使問題更加復雜化。另外，從功率分配的角度考慮，在控制電機的過程中，變阻器會消耗很大一部分功率，僅有部分的能量用于驅動電機的工作：當電機電阻等于可變電阻時，只有一半的能量被電機利用，另一半能量被可變電阻消耗，大部分功率用于產生熱量，效率和散熱性問題嚴重。因此，這種控制方式只用于微小功率直流電動機的驅動。更重要的一點是節氣門根據不同的工況需要實現節氣門既能正轉又能快速反轉，即電機電流的方向需正反方向的變化，該方案顯然無法實現這一要求。

2.2PWM電源驅動方式

PWM脈寬調制是近年來廣泛應用于直流電動機轉速調節系統中的一種調整直流電源電壓的方法。脈寬調制，其含義是將連續變化的控制電壓u變換為脈沖幅值與頻率固定、脈沖寬度與u瞬時值相關的脈沖電壓。通過對脈沖寬度的控制，即：占空比的控制，實現對直流電機電樞電壓的控制，從而控制電機的轉速。可控開關S以一定的時間間隔重復地接通和斷開,當S接通時,供電電源Us通過開關S施加到電機兩端,向電機提供能量,電機繞組儲能;當開關S斷開時,中斷了供電電源Us向電機提供能量,在開關S接通期間電樞電感所儲存的能量通過續流二極管VD使電機電流繼續流通。控制電路由恒頻率發生器、脈沖寬度調制電路、脈沖分配電路、基極驅動電路組成。當控制信號電壓ui增加時,經與恒頻率波形發生器UD比較，產生一個寬度與ui成比例的調制脈沖電壓，經脈沖變換分配使基極驅動電路激勵主電路大功率晶體管的正向導通時間增加，則電機兩端的平均電壓增加，電機轉速上升至控制信號電壓ui所要求的數值。

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二、基于MATLAB/Simulink的課程設計

“電力電子技術”這門課是電氣工程與自動化專業的基礎學科之一，課程有幾個特點：教學理論性強、波形變化分析復雜、課程教學枯燥，學生理解困難；系統模塊化特點鮮明、模型參數化明顯，實驗項目相對獨立；項目設計綜合性強、技術應用廣，實際開發的案例比較成熟[3]。教師在分析電子器件的特性和電子電路的工作原理時，需要觀察波形圖的變化來闡明工作過程。傳統的教學方式中，由于電子電路變換器部分的電路拓撲形式多種多樣，如果僅是手繪波形或者多媒體展示波形，教師講解起來費時費精力，學生也不能清楚的掌握分析波形圖變化的原因。所以在多媒體教學中引入仿真教學是必要的環節，通過仿真電路，學生可以把變換器的工作原理和物理波形結合在一起理解，使抽象的電路明了簡潔，仿真還可以分析更加復雜的電路并且對電路進行改進和創新。在課程設計中利用MATLAB/Simulink軟件可以有效地構建出與實際相符合的案例，教師在教學中通過仿真實例可以輕松解決波形抽象原理復雜的問題。Simulink非常適合于電力電子系統及電力拖動控制系統的仿真，并且具有其他一些軟件所沒有的特點，仿真系統完全是由用戶利用系統提供的基本模塊來構建的，系統的各個參數和仿真參數也可以由用戶自行修改，并且用戶可以對仿真結果進行多種分析和輸出，教師可以直觀展示各種參數變化對電路圖波形的影響，學生改變器件參數值，可以自己對比分析不同參數設計下的仿真結果。這種交互性非常適合于高校相關課程的教學科研，學生通過這種交互性加強對理論知識的理解和掌握，也可以用來完成實驗和作業[4]。以風力發電課程設計為例，教師首先要分析電路的組成和工作原理，指導學生利用仿真平臺搭建數學模型，然后一步一步建立各部分電路仿真模型，該電路的仿真過程可以分為建立仿真模型、設置模型參數和觀察仿真結果。學生需將案例進行模塊化分解，就每個模塊結合基礎理論知識進行分析和研究，并進行實際動手調試，尋找各個模塊之間的聯系紐帶，將所有模塊有機結合起來，完成對典型案例的研究[2]。

三、風力發電課程設計案例

電力電子技術在解決能源與環境的問題上做出了相當大的貢獻。風能作為一種綠色能源，風力發電的過程就是機械能轉換為電能的過程，其中風力發電機及其控制系統負責將機械能轉換為輸送電網的電能，這一部分是整個系統的核心，所以說風力發電的核心技術是電力電子技術，其能量轉換部件和控制電路都包含有電力電子器件。由于中小功率風電系統中電機側一般為不控整流，并且永磁同步發電機一般都為低轉速電機，在低風速下發出的電壓有限，不能滿足并網逆變的條件，需要對其進行升壓，因此，中小功率風電系統中常見的拓撲結構為不控整流器+升壓斬波器+網側逆變器。風力機將風能轉換為機械能，帶動永磁同步發電機轉動，發出的三相不定頻交流電通過二極管不控整流器整流為電壓不定的直流，然后經過升壓斬波器的作用，將直流電壓抬升至可以進行網側逆變的數值，并且通過網側變流器的控制，使直流側電容保持恒壓。網側變流器將直流電逆變為與電網電壓同頻同相的三相交流電饋入電網[5]。課程設計案例中利用MATLAB工具，對永磁同步風力發電系統及并網控制系統進行仿真研究。所研究的仿真系統由永磁同步風力發電機、不可控整流器、升壓斬波、DC-AC并網逆變器部分組成。學生可以把該風力發電仿真模型分成同步發電機仿真模塊、斬波變流器仿真模塊和逆變仿真模塊，就每個模塊運用理論知識進行仿真，最后將各模塊結合起來達到整個案例體系的研究。永磁同步發電機額定參數：電壓700V，功率2750kW，電流2270A，功率因數0.95，速度16rpm，頻率16Hz，極對數2p＝120，電阻R＝5.97m-Ohm，電感Ld=Lq=1.0757mH。風力發電課程設計案例系統仿真框圖如下圖所示：1.同步發電機仿真永磁同步發電機仿真主要是依據實際系統參數，研究在一定速度驅動下帶三相電阻負載的永磁同步發電機發電輸出特性。仿真模型如圖2所示，仿真結果如圖3和4所示。仿真論證了實際電機參數下所達到的額定輸出電壓、電流值及輸出的正弦特性、頻率特性。2.斬波變流器仿真升壓斬波變流器仿真主要是研究升壓斬波部分的變壓調節功能。仿真模型如圖5所示。升壓斬波電路的輸入設定為一定電壓信號輸入，通過占空比控制，輸出穩定的期望輸出電壓，仿真結果如圖6所示。系統仿真表明：調節控制脈沖的占空比可以實現輸出電壓幅值的跟蹤控制。3.逆變器仿真并網逆變器仿真主要是研究并網逆變部分輸出調節特性，在給定輸入直流電壓，帶三相負載的逆變器離網運行特性。仿真模型如圖7所示，仿真波形如圖8所示。仿真結果表明：逆變器輸出電壓為50Hz基波主頻分量的脈沖調制波形，經部分濾波后為50Hz正弦波電壓，在一定濾波和電阻負載下電流為正弦波。此課程設計案例根據現場實際運行的2.5MW直驅永磁同步風力發電機系統參數，對并網控制系統各個模塊進行了仿真研究，得出一定速度驅動下帶三相電阻負載的永磁同步發電機發電輸出特性，仿真論證了電機參數下輸出電壓、電流的正弦特性、頻率特性；升壓斬波部分的仿真表明調節控制脈沖的占空比可以實現輸出電壓幅值的跟蹤控制；并網逆變部分的離網仿真表明逆變器輸出電壓為50Hz基波主頻分量的脈沖調制波形，經部分濾波后為50Hz正弦波電壓，在一定濾波和電阻負載下電流為正弦波。此案例的仿真結果達到預期的效果，為學生實際應用能力的提升得到良好的體現。

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2微電子技術在煤礦化工產業上的應用準備

2.1規范制度，端正思想

人們知道，一個良好的組織機構，除具備較好的運行機制和管理制度之外，還應該具有健全的崗位制度而且能夠將之貫徹執行。因此，微電子技術在煤礦機械的應用過程中，很需要一個合適的技術管理結構，以便于明確各個技術人員的職權問題，保證個人任務到位，避免權力交叉和責任推諉的現象發生，這些問題都可以通過建立健全的崗位責任制度得以解決。此外，工作人員不但要對微電子技術知識有一定的了解，盡可能全面地掌握綜合煤礦機械管理的內容與方法，還要對煤礦生產安全制度和相關法規有著全面的認識，思想上時刻保持著“安全第一”的意識，保證將微電子技術安全意識滲透到工作的每一個層面，最終提升機械作業人員的工作責任心與使命感。

2.2加強微電子技術產品的設備管理

加強設備巡視管理是建筑工程監控的重點，預防設備異常的發生是機械運行管理的主要內容。為了保障煤礦機械施工的安全性與使用性，應該建立完善的設備定檢制度，機電一體化產品設備需要進行定期的檢測，對于一些使用頻率高的機械設備，更是要依據規定檢測并建立相應的維護記錄以隨時了解其運轉狀態，保證其正常的運行和及時的維護。

2.3提高微電子技術機械監控的技術管理

由于煤礦化工產業存在很大程度上的特殊性，而作為貫徹于機械監控整個流程的重要要素，技術管理在其中的作用不容小覷。因此，加強機械設備的絕緣監督工作，利用聲波檢測、光譜分析等監督手段，及時地發現并排除故障無疑勢在必行。微電子技術工作一旦脫離了技術的支持，就難以稱作是有效的監控工作。當煤礦化工產業發生異常情況時，及時采取跟蹤測溫，利用圖譜庫進行分析對比，并提出檢測修改的建議，以此來加強設備的有效運行。

3基于微電子技術的煤礦化工產業監控系統

3.1智能監控模式的自動化控制和管理

由上述內容可知，在統一模式下的信息系統中，微電子技術對煤礦井下監控子系統的控制管理內容，可以通過4個步驟來得以實現，即自動檢查、自動尋的、自動求解和自動執行。其具體自動控制管理框架，可用圖1所示來進行加以描述。這當中的“被控制管理的電網子系統”既能夠是一個系統層子系統，也可以是電網元件或廠/站層子系統。對于一個系統層子系統而言，其功能就是通過利用各級調度控制中心的管理權限，對智能網絡在煤礦井下電網監控系統的安全性、合理性、經濟性進行盡可能全面的分析，并對系統的所有目的狀態實施檢查和監視，實現對智能監控子系統所有狀態的智能化監控。圖1中的監控子系統表明，如果被監測的煤礦井下狀態與目標限定數值不一致，那么智能監控系統就會自動啟動相關的任務處理，對限定以外的突發時間進行控制并做狀態輸出，同時作用在該子系統所包含的元件上，進而對該子系統的輸出狀態實施調控，最終將它調回正常運行狀態。

3.2監測技術的應用

作為煤礦安全生產監控工作的關鍵性內容，信息的獲得無疑至關重要，而獲得信息的主要手段就是監測技術。一般而言，通過煤礦安全生產現有的客觀資料，人們可以初步確定遠程監控的初始方案，進而在煤礦工程運營過程中根據監測數值、經驗方法等內容，開展反饋分析等工作，修正初步方案與施工網絡計劃，以保證工程按照最優的設計與施工方案進行。因此，監控工作的重要性也就顯而易見了。針對我國煤礦工程質量中的一些不安全因素，監測技術在遠程監控中的應用能夠很好地解決此類問題，它不但可以很好地掌握工程的工作運營狀態，利用監控數據對流量方案進行整改，并指導開采質量作業；還可以預見事故風險，采取一系列的事前措施，給建筑的安全管理提供信息，將事故突發率降至最低，保證了煤礦安全生產的穩定性。此外，太陽能是一種取之不盡、用之不竭的環保能源。通過太陽能光伏技術，可以很好地將太陽能轉換為電能，并廣泛應用在遠程視頻監控系統當中，太陽能供電部分監控結合了煤礦開采的相關特點，對煤礦地點的自然環境等因素進行分析，確定了系統設計相關參數，優化了供電系統的相關參數，對煤礦領域的網絡視頻監控起到了一定的作用。

3.3視頻流管理服務端口設計

視頻流管理服務器是IP視頻監控系統的精神內容，具體視頻采集預覽實現過程如圖2所示。服務器端擁有通過查詢數據庫，進而實現對煤炭安全生產信息化的作用，可以為遠程計算機提供很多實用服務。視頻流管理服務器與空間數據庫建立連接，可提供大量查詢服務，例如屬性查詢服務、矢量和柵格地圖服務等。在網絡視頻監控系統組成部分中視頻流管理緩存服務器模塊是相當重要的，服務器端緩存模塊主要分為緩存管理組件和索引管理組件。2部分組件分工合作，緩存管理組件是根據索引分析所得出的結果，在緩存中處理請求數據然后向客戶端發送，或者利用數據庫中已存數據，而索引管理組件先索引分析客戶端請求，制作出瓦片空間待處理數據列表。若能發展好緩存數據的利用，數據庫交互即可免去，同時數據的響應速度也會大大提高。總的來說，視頻流管理服務端為煤礦的安全生產提供了有效的圖像監視選擇和視頻存儲的功能，可以徹底實現用戶權限管理、自動報警與生產安全建議。應該說明的是，視頻流管理服務端口設計的研制尚在初步階段，要想為煤礦系統數據提供一個良好的信息傳輸平臺，尚還任重道遠。

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（2）激發興趣，調動學生學習的積極性。光有組織是不夠的，我們必須讓更多的學生自愿自覺參與，并持之以恒地開展活動。興趣是最好的動力，只有具有濃厚的興趣，才會使人產生強烈的求知欲望并積極參與，才能真正提高學生能力。我們可以通過很多方式來提高學生學習興趣。比如通過電子創新協會把新成員和老成員形成一對，有能力的老成員手把手地教新成員如何理解電子組件，學習如何使用儀器來檢測壞的電路板，進行簡單的設備故障診斷和維修。找的都是些比較簡單，能一學就會的項目。獲得收獲的新成員很快就能消除對電子技術的畏懼感，增加了學好專業知識技能的信心。然后，增加難度，讓學生學習一些常見的電子產品原理，維修一些小家電，如吹風機，電磁爐，收音機，空氣凈化器，熱水器等，讓學生能夠在日常生活中發揮專業的能力，進而體會到的成就感。此外，根據學生在協會中顯示的專業知識和技能水平，也作為選拔進入各種技能比賽的參考。由于參賽是對學生技能和能力進一步提高很好的一個平臺，也是招聘單位看重的內容。學生為了能夠參賽就得更加努力，這樣也提升他們的學習動力。

（3）培養骨干，以帶動其他學生。在第二課堂中，學生自己應該發揮主導作用，教師不應該是課堂的主體。從第一課堂觀察學生選擇對象，到第二課堂有意識地培養一批組織能力強技能水平高的學生骨干顯得非常重要。通過骨干引領學習可能達到比老師講授更好的效果。

（4）建立產品意識，深化實踐內容。建立產品意識，這是對學生在實踐方面提出的更高要求。每完成一個項目設計，就要求學生思考，如果把自己的設計或創意轉化為產品，這要經過幾個哪幾個方面。其中哪些部分由社會力量來完成，哪些方面應該通過學生自己完成。我們鼓勵學生主動去了解當地的工業環境和就業崗位，當地工業的技術水平，也使學生了解還有哪些相關學科和基本技能要學習掌握。這樣做是使學生在第二課堂上所學的知識向更高層次發展的需要。總之，開展第二課堂的建設，你應該先建立一個組織為學生提供一個場所，它是讓這個活動可以進一步，持久的繼續進行的前提，而框架搭建后，教師主要作用是起到啟發、引導，學生根據自己的情況，主動安排活動的內容和時間，充分調動學生的積極性和創造性。

2第二課堂具體實施過程和效果

（1）組織建立對電子技術有濃厚興趣的電子創新協會，選拔一批不錯的大一新生，利用課余及晚自修時間，制作項目，每周三下午老師輔導，請專業老師，授課內容主要學51單片機編程和項目設計。以模擬大學生電子設計大賽的形式分組。每組3~4個人，1個人負責編程，一個人負責電路設計，一個人負責文檔，這樣能鍛煉他們的默契度和團隊合作能力。同上一樣選拔一批不錯的新生，分幾個小組。每個小組3~4人。做項目不提供項目相關的任何資料。每組發一個題目在一定的期限內完成上交實物可以上網查資料。另外，可以每組選一個組長（主要分配組內工作和知識點整理）。電子創新協會以“要做事先做人，注重培養學生自主學習能力”為基本理念，以“普及電子知識，開展科技活動，激發創新思維，提高綜合素質，實現零距離就業”為宗旨，以“培養一專多能的技術應用型創新人才”為目標，采用“自學為主、指導為輔”，把“要我學”轉變為“我要學”的學習方式，全力促進成員高素質、高能力的成才。通過電子創新協會組織的活動，我們可以培養學生電子創新能力，通過協會活動方式的第二課堂為學生專業創新與實踐能力的培養提供平臺。

（2）在專業教學過程中，利用第二課堂，召集五六位基礎較好且學有余力的學生，給他們提供有關資料，并為他們解答了一些難點問題之后，把一部分第一課堂的講課的任務交給他們。如在《電子電路分析與實踐》課程的電源電路、放大電路、振蕩電路等中挑幾個擴展內容的實訓任務讓學生講解，每個任務由一位同學擔任主講。由學生給自己的同學講課，其效果有些比老師講課的還好。這種講課方式的學生事后都深有體會，一些人表示通過準備為同學準備講一次課所獲得知識進比聽課多多了。通過這種活動，一批第二課堂的骨干隊伍便自然形成了。受到鍛煉的學生大大提高了專業學習的興趣，平時都去注意了解電子信息技術領域新的動態，主動地收集在課內外實踐活動中的心得與經驗。從這些事實可以表明，第一課堂中讓老師和學生十分頭疼的專業基本概念、基本定律和基本理論的理解和應用，通過第二課堂可以很好的解決，同時也培養了學生的團結協作能力和興趣愛好，進而主動學習的要求和能力不斷提升。

（3）針對生活中某一電子產品的功能要求讓學生完成一個具有同樣功能完整的，可銷售的，有經濟效益的產品。讓學生在第二課堂中體會到完成一項產品開發到成品銷售需要做哪些工作，需要哪些知識技能。學生通過第二課堂的時間去做調查研究，他們可以發現做一個真正的產品并產生效益，不僅要學習專業的電子電路基礎知識，還要學習供應鏈管理理論，也要掌握電子CAD，基本的網頁制作，圖片處理等技能，連平時應用電子專業教學計劃中不可能涉及的機械和模具知識技能等也顯得非常重要。通過這些實際的調查了解，學生知道了針對專業涉及崗位能力的要求，也有了目標和動力，自主學習的學風很快形成了。

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2．汽車電子商務項目教學的前期準備工作

2．1準備項目。

汽車電子商務作為目前比較前瞻的行業，目前發展比較快，也是創新創業的一個領域，但是整體發展仍屬于探索階段，目前只是取得了一些階段性的成果，整體行業的發展還有很大的空間。針對行業的發展現狀和趨勢，汽車電子商務作為潛力發展行業，學生了解現狀，分析發展方向，掌握未來行業趨勢，對于拓寬學生就業，創新創業打下堅實的鋪墊。汽車電子商務項目教學主要從解決企業工作過程的實際工作崗位任務入手，按“提出任務－相關知識－任務實施－任務評估－學習拓展”五個環節實施項目教學。在教學過程中體現教師引導、學生訓練為主的現代應用型教育教學理念(自主合作式項目教學)，使每一個學生都參與其中，主人翁的姿態去學習，提高了學生學習的積極性，培養學生專業能力的同時，全過程滲透職業核心能力訓練。并對問題解決的方法進行潛移默化，培養學生的工程工作能力。

2．2設計項目。

設計結合實際、知識點涵蓋面廣的優秀項目是項目教學法實施是否徹底的關鍵。項目教學的設計是將典型的實際工作任務教學化處理的過程，典型的項目來源于行業的實際發展。教師選擇好項目后，要把教學內容潛移默化到項目中，設計一個可操作性強的項目。這樣，學生在完成相應的項目學習過程中，通過具體實施行業的典型工作任務，了解行業最新發展動態和發展方向，學習與工作情境相關的理論知識，對行業形成深入的認識和了解，了解行業發展的最新業態和未來發展的方向和趨勢。根據汽車服務工程專業培養的目標，該項目教學主要選取汽車銷售和汽車后市場領域為主要行業研究領域，包括三大項目:汽車電子商務平臺，汽車電子商務網站建設和汽車銷售和后市場領域的發展。

3．項目教學的具體實施

3．1項目任務的分解。

通過講解項目的情景，分析項目的任務，將項目分成多個任務進行講解，并把每個任務的學習目標和能力目標進行詳細的闡述，通過任務情境的描述，引入每個任務的知識點，教師通過案例驅動式知識點的講解，使學生對任務的實施，有足夠的知識儲備，并且，任務情境已經給出任務目標，學生帶著任務去學習，有的放矢，效果非常好。

3．2項目的實施。

學生以小組的形式，進行任務的分析，學習小組要求男女搭配和能力強弱搭配，這樣，使每一個學生都能參與其中。小組成員選出負責人，全體成員進行任務的討論，制定任務實施計劃和分工合作。

3．3項目實施和評價。

每個小組根據每次項目任務的不同給出行業調查報告或者網頁成果展示，在項目實施的過程中，教師全程給與指導和監督，確保每個成員參與其中。項目評價方式多樣化，包括師生評價、學生評價、小組評價等多種方式。各組項目負責人通過PPT匯報片向全班介紹本組任務實施的成果。通過制作PPT匯報片還可以提高學生職業整體素質和組織展示能力。同時，其他組的學生和指導教師也可提出問題，讓小組成員解釋項目的相關內容。通過提問或被提問，學生對所做的內容加深了理解和鞏固。教師可以對提問的學生或回答比較好的學生進行加分。教師根據各項目組完成過程的具體情況，表揚優秀的大方，指出改進的方向，另外還要對學生的職業素質進行指點，包括匯報片制作、語言表達能力、回答問題的能力、組織協調能力、總結能力等。

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2“一縱三橫”的模塊化教學

“一縱”是指按機械電子工程原理與系統設計為主線的縱向結構，具體包括：傳感檢測技術模塊、計算機與信息技術模塊、自動控制技術模塊、伺服傳動技術模塊、系統集成技術模塊。“三橫”是指在每個技術模塊中又細分為三個層次的教學內容：基礎要求模塊、較高要求模塊、高要求模塊。具體內容如下：傳感檢測技術模塊：基礎要求模塊包括傳感與測試技術基礎知識（傳感器的基本構成、傳感器的靜態數學模型及其靜態特性指標、傳感器的選用），機電系統最常用的位移檢測（光柵傳感器、絕對碼編碼器、增量碼編碼器），力學量檢測（應變式多維測力彈性體、扭矩傳感器等），視覺檢測（線陣CCD和面陣CCD的基本原理）。較高要求模塊包括雙目視覺檢測的基本原理及標定，觸覺傳感器（指端應變式觸覺傳感器、多功能觸覺傳感器）。高要求模塊包括機電測試新技術，現場總線系統，虛擬儀器技術，多傳感器數據融合等。計算機與信息技術模塊：基礎要求模塊包括計算機控制技術基礎，計算機控制系統的組成、分類，及常用控制器（工控機、PLC、單片機），軟件方面要求測量數據的預處理，數字濾波，線性化處理，標度變換。較高要求模塊包括PLC、單片機的應用高級技巧。高要求模塊包括PMAC原理及應用，基于DSP的運動控制及DSP運動控制卡。自動控制技術模塊：基礎要求模塊包括PID控制算法的基本原理，標準PID算法的改進，數字PID參數的選擇。較高要求模塊包括模糊控制，模糊控制的定義及特點，模糊控制系統的組成，模糊控制系統的基本原理，應用模糊控制算法解決實際問題。高要求模塊包括其它先進控制方法，如智能控制、自適應控制、模型預測控制、神經控制等。伺服傳動技術模塊：主要講解直流電動機、交流電動機、步進電機及其控制。基礎要求模塊講解三種電機的基本原理、機械特性及最常用的控制方法。較高要求模塊講解更深一層次的原理，如直流電機的電樞電動勢、電磁轉矩，交流電機的旋轉磁場和定轉子的電路分析，變頻控制的原理及實現方法，步進電機的磁阻最小原理等。高要求模塊講解三種電機的先進控制技術，如直流電機的雙閉環控制、交流電機的矢量控制等。系統集成技術模塊：基礎要求模塊主講機電系統各模塊之間的級聯設計，重點講解模塊之間的電氣性能的相互匹配、信號耦合、時序配合、電平轉換接口。較高要求模塊主講機電系統的電磁兼容技術，重點講解接地技術、屏蔽技術、共模干擾的抑制、差模干擾的抑制、供電系統抗干擾、印刷電路板的抗干擾等。高要求模塊重點講解軟件抗干擾技術，如軟件冗余技術、軟件陷阱技術、“看門狗”技術等。

3以案例為載體，推進模塊化教學設計

針對上述的模塊化教學內容，設計了針對不同教學內容相應的數字化資源，建設了課程網站，開發了多媒體課件，設計了多個教學案例。在典型的機電一體化的應用領域，將“加工中心”、“工業機器人”、“自動導引車”、“汽車防抱死剎車系統”制作了教學案例，并對一些復雜系統進行了分解設計。采用單片機進行直流電機控制、采用PLC對交流電機進行變頻控制，基于MATLAB的模糊控制仿真等案例模塊在教學中起到了很好的效果。通過這些案例，是將機械電子工程領域的科研成果及前沿技術引入教學，最大程度地吸引了學生的學習興趣，激發了研究生的學習動力。

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微電子機械系統主要結構有微型傳感器、制動器以及處理電路。其是一種微電子電路與微機械制動器結合的尺寸微型的裝置，其在電路信息的指示下可以進行機械操作，并且還能夠通過裝置中的傳感器來獲取外部的數據信息，將其進行轉化處理放大，進而通過制動器來實現各種機械操作。而微電子機械系統技術是以微電子機械系統的理論、材料、工藝為研究對象的技術。微電子系統并不只是單純的將傳統的機電產品微型化，其制作材料、工藝、原理、應用等各個方面都突破了傳統的技術限制，達到了一個微電子、微機械技術結合的全新高度。微電子機械系統是一種全新的高新科學技術，其在航天、軍事、生物、醫療等領域都有著重要的作用。

1.2微電子機械系統技術的特點

1.2.1尺寸微型化

傳統機械加工技術的最小單位一般是cm，而微電子機械系統技術下的機械加工往往最小單位已經涉及到了微米甚至納米。這以尺寸的巨大變化使得微電子機械系統技術下的原件具有微型化的特點，其攜帶方便，應用領域更加廣闊。

1.2.2集成化

微電子機械系統技術下的原件實現了微型化為器件集成化提供了有力的基礎。微型化的器件在集成上具有無可比擬的優勢，其能夠隨意組合排列，組成更加復雜的系統。

1.2.3硅基材料

微電子機械系統技術下的器件都是使用硅為基加工原料。地面表面有接近30%的硅，經濟優勢十分明顯。硅的使用成本低廉這就使得微電子機械系統技術的下的器件成本大大縮減。硅的密度、強度等于鐵相近，密度與鋁相近，熱傳導率與鎢相近。

1.2.4綜合學科英語

微電子機械系統技術幾乎涉及到所有學科，電子、物理、化學、醫學、農業等多個學科的頂尖科技成果都是微電子機械系統技術的基礎。眾多學科的最新成果組合成了全新的系統和器件，創造了一個全新的技術領域。

2微電子機械系統的技術類別

2.1體微機械加工技術

體微機械加工技術主要將單晶硅基片加工為微機械機構的工藝，其最大的優勢就是可以制作出尺寸較大的器件，最大的弊端是難以制造出精細化的靈敏系統。并且使用體微加工工藝難以優化器件的平面化布局，制作出來的器件難以與微電子線路直接兼容。體微機械加工工藝一般在壓力傳感器和加速度傳感器的制造中普遍應用。

2.2表面微機械加工技術

表面微機械加工技術就是通過集成電路中的平面化技術來實現微機械裝置的制造。其主要優勢表現在充分利用了已有的IC工藝，能夠靈活掌握機械器件的尺寸，因此表面為微機械加工技術與IC之間是兼容的。表面微機械加工技術與集成電路的良好兼容性使得其在應用領域實現了快速普及。

2.3復合微機械加工技術

復合微機械加工技術就是體微機械技工技術與表面微機械加工技術的結合，其結合了兩者的優點，但又同時避免了相應缺點。

3微電子機械技術的應用

3.1環境科學領域

微電子機械系統技術下的微型設備可以在環境監測和數據處理分析上發揮巨大的作用。由化學傳感器、生物傳感器以及數據處理系統所集合的測量與處理設備。該微型裝置可以用來監測空氣和液體的成分，其獨特優勢在于尺寸微小，便于攜帶。

3.2軍事領域

納米器件所構成的裝置先要對半導體器件運行速度高，攜帶方便，信息輸出和處理快捷，在軍事領域其能夠用來制作各種微型設備，例如“蚊子導彈”、“麻雀衛星”等。

3.3醫療領域

在臨床化驗分析、介入治療領域其也能夠實現巨大的價值。近幾年獲得發展的介入治療技術與傳統治療技術相比臨床治療效果優越，能夠有效緩解患者痛苦。但是當前介入治療儀器價格高，體積巨大，準確性難以保證，尤其是在治療重要器官時風險較大。微電子機械系統技術的微型與智能特性可以顯著降低介入治療的風險。