绪论:写作既是个人情感的抒发,也是对学术真理的探索,欢迎阅读由发表云整理的11篇自动化控制毕业论文范文,希望它们能为您的写作提供参考和启发。
1 前言
乌鲁木齐市某水厂始建于1985年,1987年投产运行,采用直接过滤工艺。1997年经过扩建后形成完整的水处理工艺,设计处理能力8万m3/d。工艺流程为:原水 预沉池 水力混合井 机械搅拌澄清池虹吸滤池 清水池。该水厂虹吸滤池设计规模为8万m3/d,分为两组,每组规模为4万m3/d。每组滤池分为6格,共12格,单格面积为30m2,平面尺寸为5m×6m,池深5.lm。滤料采用单层石英砂滤料,滤料粒径d=0.5-1.2mm,滤料层总厚度为900mm。毕业论文,反冲洗水。卵石承托层厚度为250mm。作为控制水厂水质的关键构筑物,虹吸滤池存在出水水质未能达标、反冲洗耗水量大以及虹吸设备工作不正常等较为突出的问题。对水厂的正常运营造成了影响。出于满足日益提高的水质要求及降低水厂制水成本的考虑,对原有虹吸滤池进行技术改造。
2 技改前运行中存在问题
2.1 滤后水水质不达标
滤池浊度去除效果较差。从改造前运行的资料来看,在进水浊度≤15NTU时,其出水浊度仅达到1.2NTU,浊度的去除效果较差,特别时原水浊度较高时,滤池出水浊度相应升高,造成出厂水水质不能达标。毕业论文,反冲洗水。
2.2 反冲洗耗水量大、滤池过滤周期短
原有工艺中的虹吸滤池,采用真空系统控制进水和反冲排水的虹吸管,真空系统的稳定性较差,而且建设时间较长(1985年建设),存在漏水漏气现象,个别滤池己经出现了无法反冲洗的状况,滤池的反冲洗水头仅1.2m,反冲洗时滤料悬浮层偏低,滤料的膨胀率达不到设计要求,滤料冲洗不干净,导致滤料中沉泥越来越多,致使滤池冲洗周期为8h,冲洗时间也比正常滤池长,滤池的反冲洗水量比正常滤池多一倍多。
2.3 自动化水平低
原有滤池自动化控制系统设计功能简单、整体自控等级低、效果差,无法有效的实现滤池的自动化运行,增加了现场工作强度,滤池水位误差大,出水水质不能保证。同时给管理和运行也带来了很大的困难。
2.4 反冲洗水排放不彻底
反冲洗废水采用虹吸管排除,从虹吸管工作原理分析,在反冲洗停止,排水把虹吸破坏后,势必有部分反冲洗废水回落到滤池中,造成反冲洗废水排放不彻底,对过滤水质造成影响[1]。
3 优化技改方案
滤池优化技改最主要的目标是提高出水水质、节省冲洗水量两个方面。提高出水水质最重要的是过滤方式的选择,按照过滤理论[2],提高滤池截污能力最好的办法是采用反粒度过滤。毕业论文,反冲洗水。节省冲洗水量实现主要在于冲洗方式的选择,而气水联合反冲洗可以大大降低冲洗水量。
3.1 虹吸滤池改为反向过滤气水反冲洗滤池
鉴于原有滤池工况差,对虹吸滤池进行改造,从节省投资考虑,不改变原有池型,对现有的虹吸滤池进行技改,采用深圳清泉公司的专利技术――反向过滤气水反冲洗滤池。毕业论文,反冲洗水。将正向过滤改为反方向过滤;增加气水反冲洗系统,实现三段式气水反冲洗;冲洗方式为闭阀冲洗,冲洗时不排水,避免了滤料流失的问题[2]。改造后滤池剖面图见图1,具体实施措施如下:
a改造前b改造后
图1 滤池改造前后剖面图
3.1.1进、出水系统
进水:拆除原滤池进水渠道和进水虹吸管,改为由滤池底部管道进水,每组滤池进水总管管径为DN900,单格滤池进水管管径为DN400,配置全数字气动调节蝶阀控制进水。拆除原有滤池底部配水结构,将池底两侧填高1.0m,单格滤池中间部分留出B×H=0.8×1.0的进水渠道,进水管伸入池壁和此进水渠相连。
出水:在池壁两边内侧设两个出水堰槽(尺寸为B×H=0.6×1.0),在池壁上开孔,接两根滤后水出水管(DN300)。各单格滤池的出水管分别接至出水总管(DN800),总管再和原通向清水池的管道相连接。单格滤池出水管上设气动阀板,保持单格出水的控制。
3.1.2排水及放空系统
排水:拆除原滤池排水虹吸管和池内3条排水渠,将排水积水槽整体抬高,在其内墙上设置气动翻板排水阀,通过翻板阀将冲洗水排至外墙和内墙间的排水槽,并从槽底部接出排水管(DN500),排入原滤池的排水渠内。每格的冲洗水单独排放。将原积水槽外墙的下部拆除,以扩大滤池管廊的面积,方便管道布置,改造后管廊宽度为4.9m。另外,为了避免闭阀冲洗不排水时废水溢流到其他单元,在滤池外侧池壁上开孔,设置溢流堰槽,并以管道接至排水沟渠。
放空:自滤池进水管三通处接出放空管(DN200)和反冲水排水管相连接,引入原滤池排水渠内,放空管上设气动蝶阀。毕业论文,反冲洗水。
3.1.3承托层及滤料
卵石承托层厚为350mm,仍然采用单层石英砂滤料,粒径为0.8~1.65,K80=1.8,滤料厚度为1.15m。
3.2 完善反冲洗系统
对原有工艺管道加以改造并改变反冲洗方式,由自身水力反冲洗改为外加动力气水反冲洗。
水反冲系统:增加3台反冲洗水泵(2用1备),反冲洗水管管径为DN400,接到待滤水进水管上,每单元滤池增加反冲洗进水自动蝶阀1套。
气反冲系统:增加反冲洗鼓风机2台(1用1备),每单格滤池增加反冲洗进气自动蝶阀和排气电磁阀1套。反冲洗气管管径为DN200,伸入到中间填高的进水渠中。
3.3 提高自动化水平
保留原电动蝶阀配电控制柜,将原滤池控制柜改为滤池控制柜1个,增设水头损失仪、反冲洗鼓风机控制(配电)柜以及空压机控制(配电)柜。建立由滤池上位机、PLC主站与PLC就地站组成的集散控制系统。
4 运行效果
4.1改造前、后滤池出水浊度对比
改造前后滤池出水浊度见表1、2。毕业论文,反冲洗水。
电气自动化,即利用电子装置和技术,实现生产机械过程中的自动控制的一门多学。其目标是培养电气自动化技术的应用型人才,实现相关技术的高素质技能人才培养。随着社会的发展,电气自动化的应用使企业的生产率得到了大的提高,因而得到了广泛的应用。作为一个复合型专业,电气自动化专业的就业比较的广泛,且随着现代服务业和装备制造业的发展,社会对电气自动化专业的应用型人才的需求也是越来越大。但在电气自动化专业人才培养的实践中,结合社会岗位的特点,进行电气自动化专业的教学改革,促使人才培养的进一步实现,是非常重要的。
一、电气自动化专业的教学改革
(一)三段式专业课程体系的合理设置
1. 专业核心课程
作为专业教学的核心,专业技术课程的教学,能够体现学生的技能基础与知识结构,其课程的设置主要有单片机控制技术、PLC 应用技术、电力电子技术、AUTOCAD 应用技术、工厂供配电技术、电力拖动、电机与变压器等。而面对这些专业的课程,要能够很好地进行教学,就需要我们对有丰富经验的专业教师进行组织,并按照专业的不同层次,进行课程标准的编写,选修与必修内容也要做到相互统一,才能为专业的教学和人才的培养打好坚实的基础。
2. 专业实训课程
要体现学生岗位创新能力和实践能力,就要专业实训课程进行良好的教学和实施。其不仅融合了考工鉴定模块的技能要求,也融合了考工鉴定模块的技能范围。电气自动化专业,其实训模块主要有数控机床电气维修实训、机电一体化 MPS 实训、电力电子技术实训、变频器综合实训、机床电路控制实训、继电与电机控制实训、照明电路实训等。对于专业实训课程的安排,其可以依照实训周的模式进行课程的开展,每学期的实训可以约为4~5 周,其次,专业实训课要能够以模块为单元,并对具有丰富经验的教师进行组织,促使实习课程标准有效地编写出来,从而实现对实习课堂教学的规范。
3. 顶岗实习及毕业设计
作为电气自动化专业学生,在近将走出校门的前一年,要进行3个月的实习安排,在相关的进行企业顶岗实习,而顶岗实习的专业方向主要为:第一,可以从事自动化设备的辅助开发与设计、调试、安装、维护工作;第二,可以从事供配电系统的维护、运行、调试、安装工作;第三,在自动化生产流水线中,可以从事电气设备的维护、运行、调式、安装、设计等工作;第四,可以从事组装调试、开发机电一体化产品的工作,并进行相应的售后服务。如果技能层次较高的学生,则需要完成顶岗实习后,返回学校完成技师鉴定的考核,在充分结合顶岗实习的课题,高效的完成技师毕业论文的答辩与设计。
(二)硬件资源的合理配置
在进行硬件资源的合理配置时,要能够依据实验课程的教学要求,不断完善专业核心课程改革和实践。目前,许多学校都建立了液压与气动实验室、模电及数电实验室、单片机实验室、PLC 实验室、电工电子基础实验室。而依据专业实训课程教学的要求,有建立了模拟配电房、普通机床与数控机床维修实训室、单片机实训实验室、机电一体化MPS 实训室、电子技术实训室、变频器与PLC综合实训室、机床电路与电力拖动控制实训室、电工基础实训室。依据毕业设计和顶岗实习及要求,许多学校有建立了比较稳定的校外实训基地,如南京技师学院就与三向教学仪器、龙贞自动化有限公司、通力电梯、天正容光达电子有限公司等多家企业进行了紧密的联系。
(三)优秀教科研团队的建立
电气自动化专业是一个知识覆盖面广、学习内容多、口径宽的专业,而言实现专业教学改革的深化和发展,就需要优秀的教科研团队作为专业发展的基础力量。各大院校可以在此进行学生兴趣小组活动及课题研究的开展,来不断的促使学生和教师,使他们成为专业的技术团队,并有效地完成技能大赛的训练和实训课题的开发。通过优秀教科研团队的建立,不断的进行专业人才的培养,促使电气自动化专业的发展和社会需求的满足。
二、电气自动化专业的人才培养
(一)对于人才的培养,无论是服务、就业,还是技能培养方面,都离不开市场,也只有充分的了解市场的需求,才能更好地确定人才培养的方向和内容。在培养人才的实践活动当中,服务是培养的宗旨,就业使培养的导向,技能是培养的核心,综合起来也就是人才培养的方向和原则。总的来说,市场定位和调研的准确便是专业建设的基础。我们在实施人才培养时,要能够充分的结合当地的经济发展,配合电气自动化专业的特点,进行新思路的探索。目前,很多教学单位都在不断的进行教学的改革,有一些教学单位实行了“校企合一、产学一体”的教育理念,一方面培养了人才的专业技能,另一方面又为人才提供了一个很好的实践平台。这一教学的实现促使了岗位群的确定,而依据岗位群又对人才的培养进行了课程的改革。可以看出,依据专业人才的岗位群特点,能够非常准确的寻求与电气自动化专业相关的企业,并与之进行合作。其次,依据生源的特点,可以对教学的教材进行新的制定,实现因材施教的教学策略。此外,电气自动化专业的特点非常的丰富,在其设备安装、维修的领域中,包含着电器产品的设计、开发和电器开关设备的安装、维修。为此,在电气设备的安装、维修中,逐渐的突出计算机的应用能力,实现计算机的全程控制,也是进行人才培养的另一内容。
(二)对于电气自动化专业人才的培养目标而言,其是要能够培养出高技能的应用型人才,而在这一内容中,职业教育则成为最重要的一个培养环节。在进行职业教育的活动中,教学的实践非常的重要,如何实现教学体系的改革,进行实践教学时间的分配、教学内容的整合、自动化专业特点的突出、职业技能要求的满足都是非常重要的内容。但对于电气化专业而言,目前存在的问题是,东北地区电气自动化专业的高职教育的背景并不是非常的明显,其与模具、数控等专业不同,其没有明显的行业可供毕业生们来依托,职业教育进行起来,也是相当的困难。在黑龙江省,由于哈大齐的建设,个当地的老工业基地带来了复苏的生命,这也无疑为电气自动化人才提供 了很好的就业平台,电气自动化专业的职业教育也就更加的广阔起来。为能够适应社会的需求和变化,促进经济的发展,就要不断地转变专业教学的思路,扩充、调整电气自动化专业人才的培养方案,使得专业人才的培养能够得到有效地实现。
三、电气自动化专业人才的发展
当今的社会竞争非常的激烈,为促进企业自身的发展,就要不断地进行业人才的培养。对一个企业而言,通过自身的综合实力,对企业的员工进行专业技能的培养,促使企业创造能力的生成,不断培养未来的骨干人才,在日益激烈的市场竞争中显得非常的重要。一方面,经过人才的培养,就不易出现员工跳槽或被挖走的现象,员工也能够对企业充满更多的激情与热情,竭尽所能的为企业进行服务;另一方面,企业能够让得到培养的员工带动新的员工,实现全体员工的共同发展,形成一个良性循环的发展。就现实而言,目前的企业在进行员工的招聘时,都会要求入职的员工要有一定的工作经验,对那些刚刚走出学校的毕业生,他们往往视而不见,这样一来,社会的发展就会出现断链,是一个非常不好的现象。虽然说这些初入社会、没有经验的人不易迅速的为企业带来利益。但他们的工作热情,能够为企业创造更多有价值的东西。在加上企业内部的培养,定会使他们成为一个优秀的员工,为企业的发展带来更多的生命力。
结束语
总而言之,电气自动化专业的人才培养和教学改革应该充分的立足于社会和市场,不断完善教学的体制和人才培养的方案,才能更加有效地提高学生的专业技能,为社会的发展提供更多的需求。为此,只有通过教学实践的具体改革,不断进行新的探索和研究,才能更多的培养出电气自动化专业的应用型人才,为企业和社会的经济发展提供更为有效的帮助。
参考文献:
[1]周艳惠,电气自动化控制系统的设计[J].中国新技术新产品,2010,(02).
2构建和实施特色人才培养方案
课程是教学计划的最基本单元,是专业教学改革方案的具体落脚点。依据学科、社会和学生需求,根据专业培养目标要求,采取“纵向压缩,横向拓宽”的措施,建立理论教学和实验实践教学体系,突出了“厚基础、宽课程、长实践”特色,从而拓宽了专业基础,强化了实践应用能力[3]。
2.1课程设置实施方案
将学科建设、专业建设和课程建设有机结合,突出课程建设,积极推进课程体系改革。在原有人才培养方案的基础上,重新优化和构建“平台+模块”的课程体系总体框架,课程体系划分为三个平台,由通知教育课程平台(必修和选修)、学科基础与专业课程平台(必修和选修)、专业选修课程(限选和任选)平台,加大选修课比例,推行套餐式服务,充分发挥学校学科齐全、文理渗透、农工结合的综合性优势,鼓励学生跨院、跨专业选课,促进学生个性化发展、全面发展。通识教育课程:强化思想政治理论课的实践教学,增强思想政治理论课的教学效果;注重学生外语应用能力的训练和培养,坚持外语教学四年不断线,实行分级教学,建设自主学习的网络环境;坚持计算机全程教学与应用,强化计算机网络的教学与实践,提高学生的计算机应用能力;体育教学由竞技体育向健康体育转变,培养学生形成良好的健身习惯;重视艺术与人文教育,提高学生审美情趣和人文素养;严格公共选修课程的审核准入制度,加强过程管理,提高课程质量。学科基础与专业课程:根据该专业涉及农学、工程、环境三个学科的特点,改变了原培养计划中农学类课程所占比例较大,工程和环境类课程缺乏的局面,实现了农学、工程和环境三大学科的有机结合;精选课程,推行小课制,对农学类课程中与专业关系不够密切的课程进行了删减,对与学科专业关系密切必须保留课程的学时进行了压缩,使农学、工程、环境三类课程保持在一个合适的比例。
工程和环境类课程中增设了工程力学、画法几何、测量学、自动化控制原理等课程,生物类课程中压缩了植物学、植物生理学、微生物等的学时,将遗传学、分子生物学等课程由专业基础必修课调整为选修课。学科基础与专业选修课程:在专业限选课中,密切结合潍坊特色农业,浓缩、精选核心课程,科学设置设施农业科学和设施农业工程两个模块方向。设施农业科学方向包括设施种植和设施养殖两大内容,主要设置设施园艺学、设施植物保护学、水产养殖学、动物医学等核心课程;设施农业工程方向包括设施工程设计建造和设施工程环境调控两大内容,主要设置农业设施设计基础、设施农业工程环境学、设施农业工程工艺学等核心课程。在任选课的设置上,以提高学生专业基本素养和个性发展能力为目标,力求体现专业特色,丰富和深化学生专业知识,培养学生鲜明个性,新增设设施专用品种选育、工厂化育苗、农业废弃物资源利用、绿色食品生产与检测等课程。集中进行的实践课程:除军训和公益劳动外,集中进行的实践课程分为学科基础实践、专业基础实践、专业实践、专业综合实践和毕业实习及毕业论文,五个部分因课程设置不同每个部分对应1~3门课程,学科基础实践重在培养学生对专业的兴趣和认知能力,专业基础实践和专业实践重在培养学生理论联系实际的能力,专业综合实践重在提高学生综合运用知识的能力,毕业实习和毕业论文重在增强学生独立思考和解决问题的能力。调整后,集中进行的实践课程共达到33周,实验和实践课程在总学分的比重达到37.5%。经过调整,学科基础与专业必修课、限定选修课和任意选修课的比例达到5.2∶1.8∶1,这与我国试行学分制以来的各大著名高校的比例基本一致,既考虑了学科课程发展的需要,更尊重学生个性特征需要,促进了三元课程结构的形成,有利于具有较高技能和丰富个性人才的培养;实践课程学分得到提高,实验实践学分在总学分中比例增加,构建四学年“三四四”实验实践教学体系。
2.2课程设置实施特色
对课程设置进行了整合优化,将必修课与选修课有机结合,理论教学与实践教学有机结合。学生培养实行学年学分制,总学分为160学分,其中必修课程86学分,选修课程32学分,实践环节和其他共33学分。课程设置具有“厚、新、宽、活、长”的特点。“厚”主要是强化专业的公共课、基础课和专业基础课比重,如在基础课设置中就包括了微积分、线性代数、概率论、无机及分析化学、有机化学等课程,较一般的农学类和工程类专业的基础课设置有很大的不同,数学、化学的基础显著加强。“新”体现在专业课的设置上,结合潍坊是农业大市、寿光设施蔬菜发达和诸城畜产品产业化水平较高的实际,充分考虑设施农业发展的需求,在专业限选课上设置设施农业科学和设施农业工程两个方向,其中设施农业科学方向中同时设置设施种植和设施养殖的相关课程,这在全国其他高校中是没有的;设施农业工程方向中,除了设置农业设施工程环境学、农业设施设计与制造课程,还设置了设施植物栽培学等农学类课程,从而将农学、工程和环境等学科有机结合起来。“宽和活”体现在选修课的设置上,我们将选修课分为三大类:专业类、拓展类和前沿类。
专业类课程以巩固专业知识、提高学生应用能力为目的,如设施专用品种选育、工厂化育苗、饲料加工工艺学等课程;拓展类课程则以扩展学生的专业知识面,提高学生综合素质为主,如农业废弃物资源利用、绿色食品生产与检测等课程;前沿类课程可以使学生了解学科发展动态,对学生科研深造具有重要作用,如生物化学专题、分子生物学专题等。学生可根据自己的学习目的,自主选择相关课程,有助于充分发挥学生的专业积极性。“长”体现在长实验、长实践上。在实验课程的设置上,重点提高实验课程时数和质量,实验学时达476学时。分为“验证性-综合性-设计性-研究创新性”四层次实验课程,依次培养学生综合运用知识和解决问题能力、组织能力和自主实验能力以及创新能力;实践课程分为“学科基础实践-专业基础实践-专业实践-专业综合实践-毕业实习及毕业论文”五层次实践环节,层层递进,依次提高,特别是专业综合实践,在第7学期集中进行,此时专业课程已经学完,设置8周到寿光高科技园等校外合作基地进行专业综合实践,深入实践、到实际生产一线获取增长才干的机会。毕业实习及毕业论文(含科研训练)在第6~8学期结合教师科研课题开始进行,主要集中在第8学期。通过以上四年不间断的实践环节的培养和训练,可切实提高学生的实践动手能力,同时培养了学生适应社会,树立吃苦耐劳、团结协作的精神,把学生的应用创新能力培养落到实处。
3人才方案实施的可行性
(1)根据经济发展和社会需求,重新调整了课程设置,合理调整了专业课程,避免了课程重复、交叉等问题。增加了设施农业工程方向模块,重点开设温室设计与建造、温室自动环境调控技术、设施作物栽培、设施养殖等课程,真正体现了理农渗透、农工结合的宽口径特点。设施农业科学与工程专业面向全国招生,其他省份的学生可根据家乡地域的特点和经济发展的需要进行选择。
(2)结合潍坊设施农业现代化、国际化的区域优势,依托校外寿光高科技博览园、青州绿博园等联合教学基地,能够到现代化的生产一线得到实践操作和锻炼机会。
江河水利工程中的泥沙问题是世界普遍关注的大问题,漏斗式排沙技术是新疆农业大学水利与土木工程学院周著教授等人经过近20年的试验研究和工程应用而获得的一项成本低、效果好的排沙技术,可广泛应用于灌溉、引水式电站、工业及人畜饮水、水产养殖等诸多领域的泥沙处理。实习过程中,除了带领学生参观我院水工实验室的排沙漏斗模型,还邀请了周著教授本人给学生作报告;在呼图壁青年渠首工程、石河子红山嘴电厂引水渠首工程现场,同学们不但看到了正在运行中的排沙漏斗,也看到了正在施工的新型排沙漏斗和由基层水利工作者研发的集沉沙、除漂等功能于一体的条形滤网式河水过滤系统。通过看模型和专家讲解,了解泥沙处理系统的研发过程和工作原理,通过工程现场的实地观察了解其具体应用及工况。
2.节水设备公司实习
农业高效用水是我国推进农业现代化建设的重要内容,而节水设备又是农业高效用水的关键技术所在,通过在节水设备公司实习,首先使学生了解过滤、监测、自动化控制等节水产品的作用、结构及工作原理;通过生产车间参观了解管材、管件、施肥装置等设备的研发、生产及检测方法,使学生对节水设备的工作原理、研发、生产到质量控制有一个较为系统的认识。
3.自动化滴灌系统实习
目前,新疆的大田滴灌推广面积居全国第一位,近年来随着科学技术和社会经济的不断发展,自动化滴灌逐渐推广和普及开来,并将最终成为农业高效用水的重要技术和工程措施。实习过程中我们结合新疆的实际情况参观了新疆军塘湖流域棉花自动化滴灌系统,使学生了解自动化滴灌系统的组成、构建及各个子模块的作用及工作原理,认识首部过滤施肥控制器、灌溉控制器、RTU、电磁阀和电磁阀信息反馈传感器等关键设备,了解其安装和运行管理方法。
4.水厂实习(安全供水工程)
2005年,国家启动了农村饮水安全应急工程,要在两年内解决2120万农村人口饮水安全问题。总理在2005年的政府工作报告中,也把“让人民群众喝上干净的水”作为奋斗目标之一。城镇安全供水也是农业水利工程专业所涉及的重要领域,通过对水厂实习,使学生建立较为全面和系统的认识,熟悉水厂工作流程,总体布置及处理构筑物的类型和构造特点,了解水厂运行和维护管理方法。了解安全供水工程的规划、设计和施工管理方法。总体来看,生产实习涵盖了蓄水、输水、供水、灌溉、泥沙处理等方面,内容涵盖了农业水利工程所涉及的绝大多数领域;学生通过实习,不仅对农业水利工程有了宏观上的了解,也对农业水利工程的规划、设计、施工、运行、管理等具体环节有了更加深刻的认识,使学生能巩固所学的专业知识,提高发现问题、解决问题的能力。并且能加快学生对理论知识的消化、理解和掌握,加速理论教学的进程,增强理论教学的效果。
二生产实习的教师队伍建设
实习指导教师对整个生产实习起着主导作用,学生在生产实习中是否有所收获、收获大小,在很大程度上取决于指导教师主导作用的发挥[2]。为了保证教学质量、提高生产实习的效果,新疆农业大学水利与土木工程学院主要从实习单位和学院配备了指导教师,并且对其都有具体的要求。(1)选拔优秀骨干、工程技术人员和高校教师作为实习基地指导教师。(2)选派业务骨干开展教学法和教学技巧的培训和研讨,共同指导学生进行工程实习,不断完善实践教学团队,形成良好的梯队,在实践教学中发挥带头作用,实现可持续发展。(3)制定相关政策,鼓励青年教师积极参与实践教学环节,实行实践教学和学生管理的岗前培训,让实践经验丰富的教师担任导师,指导青年教师参与工程实践活动。(4)认真编写实践教学计划、教案,实践教学指导小组对指导情况和效果进行检查和考核,让实践教师对每一个实践教学环节都有充分的认识,适应实践教学的要求,不断提高实践教学水平。(5)鼓励青年教师对实践环节进行教学改革和研究,发表相关的论文,申请相关的课题,并把研究成果用于指导实践教学,改善实践教学的效果。(6)设立专项经费,用于支持老师参加各类学术会议,支持青年教师参加理论培训班。鼓励老师走出去,与同行交流,互相学习,提升理论水平。
三生产实习的组织方式
由于实习经费有限,时间短,任务重,学生人数多,为了保证生产实习取得较好的效果,结合新疆农业水利工程大学生生源的实际情况,我们采取了集中实习和分散实习相结合的组织方式。
(一)集中实习方式
通过学院统一组织,配车、安排住宿,按照实习计划已经设计好的实习路线,由若干名实习指导教师统一带队集中赴实习单位实习。集中实习是新疆农业大学农业水利工程专业生产实习的主要方式。这种组织方式,学生基本上每天上午都在会议室听相关专家的报告,往往结合直观、形象、生动、立体感强、信息量大的多媒体技术,介绍工程概况、施工、作用及运行管理,使学生更充分地了解实际生产过程,提高学生的学习兴趣,加深学生对知识的理解与记忆[3]。下午到工地参观,部分学生参加实际操作。晚上回到驻地,学生和带队教师进行讨论和交流,谈心得体会。
(二)分散实习方式
在近几年扩招政策下,参加毕业实习的学生人数已达200多人,集中实习相当困难。因此,新疆农业大学水利土木工程学院采取了分散实习:鼓励有条件的学生自己联系实习单位。具体操作过程:学生通过教师、家长等社会关系,以推荐形式到较大的建管局、施工单位、监理单位进行实习。如新疆额尔齐斯河建设管理局、塔里木河建设管理局、新疆昌源水务集团有限公司、葛洲坝新疆工程局、兵团建工集团等诸多单位进行实习。由于分散实习每个单位去实习的人数比较少,较集中实习学生就有更多的机会进行观摩学习和动手操作,如果实习单位能够安排专人对其进行指导,对其安排具体的工作任务,分散实习的学生将从具体的工作中发现问题,从而激发他们的学习兴趣。其次,分散实习的学生大部分联系的都是毕业后的意向单位,提前实习对他们今后的就业起到了良好的衔接作用,对于学校来讲在推荐学生的同时也在一定程度上缓解了学校的经费压力[4]。为了保证分散实习学生的实习效果,学院对分散实习的学生也提出了具体的考核要求,力求使分散实习的整个过程都能够得到很好的质量控制。
四生产实习的考核方式
为了确保生产实习的教学效果,除了在实习过程中要求学生严格遵守实习单位的规章制度和劳动纪律外,还要特别强调对学生已完成实习内容的检查和考核。
1.实习过程的考核充分发挥学生干部的作用,让责任心强的学生干部担任实习小组的组长,协助带队教师对学生在实习过程中的表现,学习态度,听讲、提问、讨论发言及记笔记情况及时地记录和检查。发现问题学生后在第一时间对其进行教育,确保整个实习过程有良好的学习氛围。
2.实习结果的考核实习结束后,要求每个参加实习的学生撰写实习报告。为防止网络下载,要求实习报告必须为手写,要求文理通顺、字迹清楚、绘图准确、图文并茂,字数为7000字以上。近年来,我院不断地总结经验,逐渐形成了实习答辩制度。实习答辩是生产实习的最后一个步骤,也是生产实习质量控制的关键环节。由实习单位和学校有实践经验的教师组成答辩委员会,每个工地至少1名项目经理或技术负责人参加,学生每人给10分钟的答辩时间,通过学生陈述、评委质疑、学生回答、师生讨论等环节督促学生独立思考,从各个方面提升学生的学习能力。最终考核成绩由平时成绩、报告成绩及答辩成绩组成,能够比较全面的评价学生实习的效果。
五生产实习过程中存在的问题及解决措施
(一)存在问题
1.生产实习点多面广、跨度大农业水利工程的实习由于实习内容往往涉及到水库枢纽、渠首、渠道、灌区等,实习地点不是一点,而是一个面,所以实习地点就不能固定在一个地方,流动性比较大;其次虽然近年来新疆的社会经济实现了跨越式发展,但是由于农业水利工程专业的实习地点往往在乡镇一级的单位。但目前在县城、乡镇要找到同时容纳200多人,价格适宜的宾馆比较困难,往往需要将学生安排在几个宾馆,管理非常不方便。
2.实习单位接纳能力严重不足近几年来,由于高校改革的深入,高校连年扩招,特别是新疆农业大学的农业水利工程作为热门专业,招生规模逐年扩大,面对每年200多人次的生产实习,在新疆能够同时接纳这么学生实习的单位还是寥寥无几。不像三峡工程、黄河小浪底等工程在施工前就已经考虑了建立大学生实习基地,因为没有专项资金支持,新疆的水利工程在建设前没有考虑建设大学生实习基地,接待几十人还可以,但是上百人次的接待就显得非常吃力。
3.实习经费投入不足校外生产实习需要很大的花费,包括实习费、住宿费、交通费、讲课费等[5]。学校本身由于经费问题很难为实习单位配套足够的经费,实习单位往往会因为承接实习活动而自己贴钱,因此对于接待大学生生产实习这样“既费时,又无利”的工作,很多实现单位就无积极性可言,多数采取的是能免就免的态度,使得学校在取得实习单位配合方面难度很大[6]。
(二)解决措施
1.集中住宿,连片实习新疆地域辽阔,再加之农业水利工程生产实习“面状分布”的特点,新疆农业大学水利与土木工程学院的教师通过多年的实践,总结了“集中住宿,连片实习”的方法来减少在路上花费的时间。在对新疆典型水利工程分布进行认真地分析和筛选,选择了北疆玛纳斯河流域和呼图壁河流域两个相对集中的区域进行生产实习。上述的两个流域是全疆灌区管理的典型示范区,在该流域既有丰富的地形和水库、渠首、电站等水工建筑物,又集中了各种灌水方法和灌溉制度,而且各种新设备、新工艺均有应用。最近几年的实习我们都以玛纳斯县为中心(住宿)、每天驱车去东面的呼图壁县和西面的石河子,最远的地方距离住宿地点100公里左右,能够实现早晨出发,晚上回来,非常方便,学生和带队教师均对此种实习方式表示满意。
2.调整实习方式针对200人庞大的实习队伍,住宿和参观难度均较大,我们对集中实习又采取了分批的方法。将实习的学生分为5~6个实习分队,每队30~40人,配备1~2名指导教师,这样就比较容易地解决住宿和实习问题。实习期间,实习分队奔赴不同的实习地点,这样就缓解了实习单位的接受能力,一个单位去30~40人,再分几个小组进行实习,组织起来相对容易,而且实习期间的安全问题也能得到有效的保障,在规定的实习时间内能够保质保量地完成实习任务。
3.积极推进校企共建新疆农业大学水利与土工程学院农业水利工程教研室通过积极的努力,已经和5个水利单位签订实践教育基地,加强了与企业的联合,逐步实行“订单式”培养,增加学生到企业进行实习实践的时间和内容。对培训的学生,合作单位可以先进行招聘。每年假期,学校均会选派相关专家和优秀教师到合作单位进行讲学,帮助合作单位对基层干部、技术人员进行技术培训和指导,不断地提升他们的业务能力,对合作单位提供了有力的智力支持同时,也为企业节约了大量经费。此外,学校还鼓励和支持合作单位中业务骨干攻读我校的在职研究生,对企业攻读学位和进修的骨干人员采取灵活的教学方式、为其专门制定教学大纲,毕业论文完全结合他们的实际工作来撰写。在校企共建的过程中,对于从生产一线发现的问题,由学校教师和基层的工作人员共同解决,积极申报和完成科研项目。这样既增加了高校教师研究课题,也解决了企业缺少专业研究人员的矛盾,使高校人才优势和企业的平台优势都得到了充分的发挥,二者实现了共赢。经过若干年的积极探索,合作单位对学校的态度经过了抵触—认可—欢迎的思想转化过程,校企合作逐步走向快速、良性发展的轨道。
今年以来,美国和加拿大、英国、澳大利亚、丹麦和瑞典、意大利等国的相继发生的大停电事故,深刻说明传统能源供应形式存在着严重的技术缺陷,随着时代的发展,特别是信息社会的发展,已经不可能继续支撑人类文明的发展进程,必须加快信息时代的新型能源体系的建立,分布式能源是该体系的核心技术。
分布式能源技术的发展,为中国与世界发达国家重新回归同一起跑线创造了一个新机遇,如同手机和家电一样,它有可能使中国依据市场优势迅速占据世界领先地位。
所谓“分布式能源”是指分布在用户端的能源综合利用系统。一次能源以气体燃料为主,毕业论文可再生能源为辅,利用一切可以利用的资源;二次能源以分布在用户端的热电冷(植)联产为主,其他中央能源供应系统为辅,实现以直接满足用户多种需求的能源梯级利用,并通过中央能源供应系统提供支持和补充;在环境保护上,将部分污染分散化、资源化,争取实现适度排放的目标;在管理体系上,依托智能信息化技术实现现场无人职守,通过社会化服务体系提供设计、安装、运行、维修一体化保障;各系统在低压电网和冷、热水管道上进行就近支援,互保能源供应的可靠。分布式能源实现多系统优化,将电力、热力、制冷与蓄能技术结合,实现多系统能源容错,将每一系统的冗余限制在最低状态,利用效率发坏发挥到最大状态,以达到节约资金的目的。
分布式能源技术的基础科学主要在以下几个方面:
1、动力与能源转换设备;
2、一次和二次能源相关技术;
3、智能控制与群控优化技术;
4、综合系统优化技术;
5、资源深度利用技术。
动力与能源转换设备:
主要是指一些基于传统技术的完善和新技术的发展。
(1)小型燃气轮机——在小型航空涡轮发动机技术的基础上,实现地面发电和供热的联产技术。目前中国在这一技术上已经可以开发相应产品,主要的问题是需要提高设备的能源转换效率,提高可靠性,延长设备检修周期,提高设备的自动智能控制水平;
(2)微型燃气轮机——这是基于汽车发动机增压涡轮技术的延伸,关键技术在于精密铸造和烧结金属陶瓷转子,空气或磁悬浮轴承,高效回热利用技术,永磁发电技术,可控硅变频控制技术等。由于技术层次并不高,其中许多项目已经有专家在研究,只要国家真正重视,中国完全可以赶超世界先进水平;
(3)燃气内燃机——内燃机技术对于中国已经非常成熟,但是燃气内燃机的制造水平与国际先进设备还存在比较大的差距,主要是转换效率、排放控制、电子控制和设备大修周期等,此外,国外正在发展的预燃、回热、增压涡轮技术,以及电子变频等技术,都是发展的重要方向;
(4)斯特林发动机——外燃式斯特林技术中国已经有了比较大的突破,上海711所已经可以生产该技术的产品,目前主要是提高设备可靠性和发电效率,以及自动化控制水平;
(5)燃料电池——该技术有质子交换膜、固体氧化物、熔融硅酸盐和氢氧重整等多种技术方式,该技术应用极为广泛,污染极小,而且可以同燃气轮机技术整合,发电效率将可能达到80%,是未来最具有发展价值的技术;
(6)微型蒸汽轮机——蒸汽轮机是非常传统的技术,但是利用一部噪音小、振动小、运行方便可靠的小型蒸汽轮机代替热交换器,将其中一部分能量转换为价值较高的电能,或者利用蒸汽管网中较低品位的蒸汽为制冰机组提供低温冷能,可以更好地利用蒸汽中的能量;
(7)微型水轮机和微型抽水蓄能电站——小型、微型水轮机组不仅可以在任何有水位落差的地方使用,而且可以广泛利用在分布式能源项目上。利用自来水管网的水能压力,或者建筑物可能产生的落差进行发电,并在用电低谷进行抽水蓄能,新型的微型水轮发电机组将何以采用电子变频控制技术,调整电能品质;
(8)太阳能发电和太阳热发电——利用太阳能量的发电技术,关键是降低成本,同时需要研究与其他能源利用方式和载体进行整合,将太阳热发电与沼气利用整合,将光伏电池与建筑材料整合,利用光导纤维与照明技术整合等等;
(9)风能——风力发电是世界能源发展的一个重要方向,在大型风场大量利用大型风机发电将何以代替现有的火力发电系统,但是对于居住分散的用户小型高效的风力发电系统更加具有普及意义,小型风力发电系统主要需要解决的是成本、可靠性和蓄能问题;
(10)余热制冷系统——利用动力机产生的余热供热制冷是分布式热电冷三联供系统的重要环节,尤其是制冷,可以采用吸收式制冷,也可以采用吸附式,以及余热——动力转换——低温制冷等技术,这些技术均比较成熟,关键是系统的集成和提高效率,以及降低造价等问题;
(11)热泵——利用地源、水源和其他温差资源的能源利用技术,重点在于提高效率和增强于其他能源利用技术的整合能力;
(12)能量回收系统——诸如将建筑物内电梯下行、汽车制动、自来水减压等能量回收的技术以及应用设备的研发。
与分布式能源系统相关的一次和二次能源相关技术:
(1)天然气系统的优化利用,以及管道输送技术;
(2)液化天然气的生产和利用——分散化的液化天然气生产技术可以充分利用石油开采中的伴生气资源,减少温室气体排放,提高资源的综合利用率,液化天然气利用中对于冷能的有效利用可以有效节能等等,在液化天然气利用中,将产生大量的新课题;
(3)煤层气和矿井瓦斯利用,世界上可能有60%以上的矿工是死在中国的矿井里,而瓦斯爆炸是元凶之一,减少矿工死亡和提高煤层气和矿井瓦斯资源的利用有着密切关联,利用煤层气和矿井瓦斯发电等技术不仅可以挽救无数矿工的生命,还能有效减少温室气体排放,缓解全球变暖问题;
(4)可燃冰——存在于海底和高寒地区的天然气水化合物是人类未来的主要能源,它是为分布式能源系统提供燃料的重要途径;
(5)煤地下气化——中国目前有100亿吨以上的煤炭资源在开发过程中被遗弃在地下,如何利用可控地下气化技术将其变为气体燃料回收利用是中国煤炭工业的重要课题;
(6)地热——利用和开发地热资源,将地下低品位热能转换为高品位的电能或冷能是技术的关键;
(7)深层海水冷能——利用沿海深层海水的低温资源,解决沿海城市的制冷问题,并降低城市热岛效应;
(8)水能——利用水利资源,特别是小型水电设施解决农村以水代柴,保护植被;
(9)沼气——利用城市垃圾、农村废弃物资源等进行发电或热电联产,减少温室气体排放,提高资源综合利用水平;
(10)甲醇——利用煤等矿物资源生产甲醇,以代替石油。甲醇可以满足燃料电池对氢的需要;
(11)乙醇——利用植物资源生产乙醇,以代替石油和其他矿物燃料,乙醇可以作为燃料直接使用,也可以作为燃料电池的氢分离的原料;
(12)氢——对于氢的利用将决定人类的未来,如何从水中低成本地重整氢气将是技术的关键;
(13)压缩空气——利用低估电力或其他能源生产高压空气,作为汽车和其他动力设备,以及分布式能源的动力源,主要解决高增压比压缩技术、设备小型化、材料和效率等问题。
智能控制与群控优化技术:
(1)分布式能源机组和系统自身的智能化控制——解决设备“无人职守”问题,能够根据需求进行调节,自动跟踪电、热、冷负荷;
(2)分布式能源与载体的信息互动——解决分布式能源系统成为智能化建筑的一个组成部分,与建筑系统的需求进行优化整合,提高建筑的能源可靠性和节能性;
(3)分布式能源机组的联合控制——分布式能源采用模块化组合设计,需要对模块组合联合控制,根据需求变化进行智能调节,决定每一模块的运行状态和模块之间的调节优化关系;
(4)远程遥控——通过电话线、因特网、无线网络和电源线对设备进行远程监视控制,需要解决安全和协议统一等问题;
(5)群控优化——根据一个区域内各种用户对于电力、热力、制冷等需求的变化,以及燃料、气温变化趋势、蓄能量库存等等因素,优化控制各个用户的分布式能源系统,以及公共能源系统,进行多系统容错优化,减少冗余,提高各系统的安全性和需求适应性,降低造价,提高效率;
(6)智能电网技术——必须建立电网信息化管理系统,对于电网特别式近用户低压供电电网的信息化控制,流量平衡控制、网内分布式能源智能管制系统、智能保护系统等;
(7)信息化计量与结算系统——建立网络化能源系统的各种能源产品和各个用户与分布式能源设施拥有者之间、各时段间根据预约定价进行计量和结算的智能系统;
(8)自动信息系统——对于用户与临近用户能源使用状态、用户与临近用户的分布式能源系统伺服状态、以及燃料系统和公共能源供应系统的运行状态信息进行,以便智能化建筑、用户能源管理系统、分布式能源设施、储能设施、设备运行服务机构、以及燃料供应者和公共电网能够根据每一信息源所的实时信息进行状态优化调整,实现资源共享。
综合系统优化技术:
(1)多种能源系统整合优化——将各种不同的能源系统进行联合优化,例如:将分布式能源与传统能源系统整合后,进行联合优化;或者,将分布式能源系统与冰蓄冷系统整合并进行联合再优化,将微型燃气轮机与热泵系统整合优化,以及太阳能与分布式系统的优化整合等等,达到取长补短的目的,充分发挥各个系统的综合优势;
(2)将分布式能源与交通系统整合优化——利用低谷电力为电动汽车蓄电或燃料电池汽车储氢等,将燃料电池和混合动力汽车作为电源形成随着人流移动的电源和供水系统。实现节约投资经费,降低高技术产品使用成本等目的;
(3)分布式能源系统电网接入研究——解决分布式能源与现有电网设施的兼容、整合和安全运行等问题;
(4)蓄能技术——通过蓄能技术的开发应用,解决能源的延时性调节问题,提高能源系统的容错能力,其中包括蓄电、蓄热、蓄冷和蓄能四个技术方向。蓄电包括化学蓄电:电池;物理蓄电:飞轮和水能、气能。蓄热包括项变蓄热、热水、热油和蒸汽等多种形式。蓄冷:冰和水。蓄能包括物理蓄能:机械蓄能、水蓄能、以及记忆金属蓄能等多种方式;
(5)地源蓄能技术——利用地下水和土壤将冬季的冷和夏季的热蓄能储存,进行季节性调节使用,结合热泵技术进行直接利用,减少城市热岛效应;
(6)网络式能源系统——互联网式的分布式能源梯级利用系统是未来能源工业的重要形态,英语论文它是由燃气管网、低压电网、冷热水网络和信息共同组成的用户就近互联系统,复合网络的智能化运行、结算、冗余调整和系统容错优化;
资源深度利用技术:
(1)天然气凝结水技术——利用天然气燃烧后的化学反应结果回收水,解决部分城市水资源紧缺问题;
(2)将分布式能源与大棚结合的技术——将分布式能源系统发电设备排除的余热、二氧化碳和水蒸汽注入大棚,作为气体肥料和热源,解决城市绿化和蔬果供应,同时减少温室气体和其他污染物排放问题;
(3)利用发电制冷的冷却水生产生活热水的技术——利用热泵的技术,将低品位热源转换为较高品位的生活热水,减少能源消耗;
(1)在给水工程实验教学中,我们依托承担的国家自然科学基金课题《高浊高铁锰矿井水处理研究》,将环境工程专业传统的混凝沉淀、地表水过滤及反冲洗实验教学内容改为高浊度矿井水混凝沉淀、高铁锰矿井水过滤及反冲洗实验。在实验教学过程中,不仅讲授传统的混凝沉淀、过滤教学原理和内容,还补充煤矿矿井水的产生、排放和水质污染特征等知识。通过教学,使学生在掌握实验基础知识和基本技能的同时,对工业过程、工业污染特征以及工业污染防治有了初步的认识,不仅为学生将来的工作打下了基础,也增加了学生学习专业知识的兴趣。
(2)在排水工程实验教学中,我们结合国家高技术研究发展计划(863计划)《电化学氧化-生物强化A/O工艺处理焦化废水研究》,将原来SBR工艺处理生活污水实验教学内容改成SBR工艺处理焦化废水实验。这个实验内容的改变,让学生深刻地认识到工业废水和生活污水在处理技术方面有较大的区别,防止了课堂教学和实际工程出现较大的偏差,特别是水力停留时间、活性污泥比增长速率、挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)等参数选择,为学生以后从事工业污水处理工作奠定了良好的基础。
(3)在环境监测实验教学中,我们结合国家自然科学基金课题《纳米RuO2/ZrO2-CeO2催化臭氧氧化深度处理焦化废水及废水中的POPs》,将原来的COD分析教学内容中的生活污水换成煤化工废水。这一实验内容的改变,使得研究对象由生活污水变成了受氯离子干扰严重的煤化工废水,让学生系统深刻地体会到了消解过程中沉淀产生的原因及其对分光光度法的干扰,以及滴定法和分光光度法各自的优缺点,并引导学生从一个简单的COD测试实验思考到各种环境工程原理。此类教学内容的改变还有很多,比如,将矿井除尘装置、煤化工厂VOCs催化氧化分解装置和燃煤电厂脱硫脱硝装置引入到大气污染控制工程实验教学的演示实验中;将煤矸石简单制砖的内容引入到固废处理与处置实验教学中;将头发中汞含量的测定引入到环境化学实验教学中;将煤化工厂受污染土壤的气提修复装置引入到环境土壤学实验教学的演示实验中。通过这些来自于科研课题的实验,提高了学生的动手能力,培养了学生的创新思维,为他们将来开展实际的科研打下了良好的基础。
2开展与煤矿区污染控制相关创新性实验
我校环境工程中心积极开展与煤矿区污染控制研究项目相关的创新性实验室,并以此为基础,确立本科生创新项目和毕业论文设计课题,全面培养学生的创新能力,成为学生完成综合设计性和研究型实验的重要基地。学生从大一开始进行查文献、写调研报告等基础训练,大二和大三开展具体实验,大四开展成果总结训练,学习撰写结题报告并。我们的创新实验基本来源于科研项目,但是为了不给学生造成难度,又对科研项目进行了大量的改变,基本都是教师自己精心设计的面向本科生的创新性实验。图1是典型的创新实验设计过程。先根据传统的混凝和沉淀实验,添加矿井水污染治理的内容,设计创新实验的第一个研究内容,即混凝沉淀处理矿井水。然后根据课堂讲授的混凝沉淀水力梯度(G值)的理论知识,将混凝部分扩充为多级搅拌混凝实验;根据浅池理论,将沉淀内容扩充为斜板沉淀池设计。最后将所有的内容合并起来,形成实验名称为多级搅拌+混凝+斜板沉淀处理矿井水的创新性实验。在实验教学过程中,学生根据下达的科研任务要求,充分发挥个人智慧,设计系统的实验方案,并在充足的科研经费支持下,开发了用于实验过程的多套连续装置;独立分析整个实验过程所涉及的实验参数,完成了一个复杂的工艺实验研究,并提交系统的研究报告。这些改革既为教师和研究生完成科研任务提供了一定的参考依据和技术基础,并充分调动了本科生学习和参加科研的积极性,培养了他们的创新素质,既促进了科研任务的顺利完成,又提高了本科实验教学的含金量。
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