智能校园建设探索研究（共8篇）
智能校园建设探索研究 篇1
一、前言
至2007年5月华能金陵电厂首次在国内百万火电机组主辅控制系统全面应用现场总线Profi Bus技术以来, 已经有6年多的时间了。正是从设计之初的设备层面的数字化开始, 为后来建设一座高效的数字化电厂打下了基础, 也使得智能化电厂建设具备了最重要的实施条件。希望通过本文的阐述, 能为其它电厂的智能化电厂建设提供一些参考。
二、明确智能化电厂的概念
智能化电厂是在数字化和信息化的基础上, 将先进的传感量测技术、信息通信技术、自动控制技术、分析决策技术和发电技术相结合, 并与电厂的基础设施高度集成而形成的新型现代化电厂。
按照示范电厂“先进”、“实用”的原则, 智能化电厂分四层, 由六大功能系统构成。如图一, 第一层:生产过程控制系统包括全厂主、辅车间现场总线控制系统FCS和电气设备现场总线控制系统FECS;第二层:厂级监控信息系统SIS、仿真应用系统SIMU;第三层:管理信息系统MIS (含视频监控及会议系统VMS、门禁系统) ;第四层:决策支持系统DSS。
智能化电厂总体功能结构图指明了智能化电厂建设的具体内容、各个组成部分之间的关系以及它们在应用体系框架中的位置。
数字化促进信息化。没有信息和知识, 就不会有智能。但是信息和知识本身并不能直接解决实际问题, 只有把信息通过知识转化为智能, 才能最终解决实际问题。所谓智能是指人类自主自适应自然的思维判断和执行, 能在实践中实现循环和持续改进, 并具备自诊断和学习的能力。智能电厂应具备上述人工智能的能力, 可以自适应电厂整体的外部环境, 如煤质的变化、循环水的温度变化、排放变化、电网负荷的波动等。目前, 开展较多的数字化电厂应用研究是建设智能化电厂的基础。
三、智能化电厂的基本特征
创建智能化电厂必需具备一些关键技术, 包括传感与量测技术:智能检测设备 (含智能仪表、智能执行机构、智能开关等) 、煤质在线测量、炉温在线测量、高精度大流量测量等;信息与通信技术:现场总线技术、无线通信技术、信息智能处理、信息安全技术、云计算、三维可视化技术、物联网技术;自动控制技术:源网协调控制 (适应智能电网的需求) 、APS (实现一键启停, 高度自动化) 、优化控制策略 (提高机组控制品质, 进而提高机组的安全性和经济性, 满足智能电厂控制需求) 、人机界面控制 (自诊断, 自学习, 自我调节) 、环境因素控制 (自适应环境变化) ;分析决策技术:仿真、SIS、ERP、远程诊断、节能调度、决策支持。成熟的智能化电厂具有以下基本特征:
(一) 工程智能化
在发电厂建设初期, 即实施数字化设计、数字化采购和数字化工程管理, 将整个发电厂建设过程中的设计、采购、设备、数据和参数以数字化的形式记录、存储下来, 进行数字化移交。
(二) 生产过程智能化
通过全厂主辅机现场总线控制, 系统实现生产过程中监控参数的数字化描述及管理, 通过APS技术和辅助车间无人值守技术实现生产过程的高度自动化。
(三) 人员行为管理智能化
通过操作员的行为记录及分析, 系统实现生产过程中运行人员行为的数字化描述及管理, 通过安防监控、门 (车) 禁、点巡检管理等系统实现人员行为的数字化描述及管理。
(四) 物资流转智能化
建立动态库存及准确制定预见性检修维护计划, 建立数字化煤场、数字化灰渣排放管理、数字化水务管理系统等。
(五) 管理智能化
构建智能化的生产管理、资产管理和决策支持系统, 从而提高效率、降低能耗, 使发电企业的效益最大化。
四、确定智能化电厂的建设思路
对照智能化电厂的基本特征, 华能金陵电厂已经具有了成为智能化电厂的诸多条件, 已在全厂范围内大量应用现场总线技术, 大量智能仪表、执行机构已被广泛地应用于主辅车间的各种工艺流程中, 基本实现了生产一次设备的数字化、智能化, 这些智能化设备能够提供大量的现场设备信息。
(一) 信息化建设现状
在机组投产后, 围绕现场总线技术的深化运用, 2011年与西安热工院合作完成了“现场总线信息管理及综合应用”基础研究项目, 在此基础上西安热工院开发出实用化产品———现场总线设备监控管理系统 (FDMS) , 该项目已经于2013年启动实施, 计划2014年投入实际运用。
在积极深化应用现场总线技术的同时, 电厂开展了扎实的智能化电厂建设的基础研究和准备工作, 邀请了东南大学、西安热工院、英国AVEVA公司等业内知名的高校、研究机构、厂商的相关专家来厂交流。目前正在积极研究和开发的有以下几个子系统:
1、现场总线设备监控管理系统 (FDMS)
即通过对现场总线设备进行实时监视、设备故障维修/维护指导、设备缺陷单管理、设备运行状况统计分析、历史数据管理分析等, 实现现场总线设备的数字化管理。
2、节能降耗及先进控制策略功能模块
即研究有利于机组节能降耗的优化控制功能模块, 如冷端优化控制、燃烧优化控制、凝结水节流辅助功率调节、智能吹灰优化控制等, 实现机组的节能降耗;研究机组先进控制策略, 如源网协调控制技术、预测控制技术、神经网络控制等, 实现机组主要参数控制平稳, 利于机组稳定运行。通过选择合适的子模块进行开发和应用, 实现机组节能降耗及稳定运行。
3、数字化煤场功能模块
即从火电厂的燃煤源头开始控制和管理, 引入煤质在线分析检测装置, 实时实现对燃料的进、耗、存、量、质动态管理, 将传统煤场管理方式转变成数字化管理方式, 将被动供煤转变成主动供煤, 将以设计煤种为目标的采购方式转变成以成本最低为目标的采购方式, 实现燃料采购和使用的成本最小化, 实现煤场的数字化管理。
4、机组寿命管理功能模块
即在对设备状态进行监测和评估的基础上优化设备运行与维修管理, 确保机组在整个生命周期能够安全、经济地运行, 即实现生命全周期的优化管理, 优化设备运行和维修管理。
5、锅炉汽温壁温管理功能模块
即对锅炉气温、壁温进行实时监视, 汇总锅炉气温、壁温监测信息, 为运行及维护人员在线提供预警, 实现锅炉壁温超温的预警功能。
6、锅炉三维数字化模型
即完成锅炉本体的三维数字化建模, 以KKS编码为基本图元, 以真实尺寸为基准比例, 将锅炉结构、布置方式、运行流程进行真实表现, 并在三维环境下实现现场总线数据与三维模型的关联对应, 实现设备部件的三维定位、跟踪与管理;实现锅炉模型在WEB环境中放大、缩小、旋转、定位、透视、漫游等操作;实现对电厂锅炉泄漏事故、隐患信息的三维空间定位与表达, 在三维环境中实现事故的分析与诊断;通过与现场总线的数据相集成, 对泄漏及隐患部位进行状态跟踪, 划分隐患预警等级、开展风险预警监测, 从而实现对泄漏隐患部位有效、及时的预防治理。
在开展以上基础研究和准备工作的同时, 电厂加大了各类信息化、数字化项目的实施力度, 实施了资产财务管理一体化项目 (SAP) , 建设了设备状态监测系统 (在线、离线) 、入炉煤皮带秤数据远传、煤质分析数据远传、消防及重大危险源集中监控系统、安防集中监控系统、入侵报警系统、全厂IP呼叫系统、全厂门 (车) 禁系统、外包人员信息系统等。提升了全厂信息化、数字化水平, 为下一步建设智能化电厂打下了坚实的基础。
(二) 建设目标
由于智能化电厂目前还没有标准的规范或标准, 结合基础研究和企业实际, 金陵电厂确定了智能化电厂的建设目标, 即利用现场总线技术、计算机技术、网络技术、软件技术等现代智能化、信息处理技术, 融入先进的管理思想和技术策略, 建立覆盖电厂生产、经营及行政管理各环节的智能化信息网络, 对电厂运行、维护、经营、日常行政管理等环节所产生的信息数据进行数字化采集、处理、分析、控制和反馈, 并通过信息网络实现信息资源共享, 实现电厂生产经营管理的智能化和自动化, 以提升智能化管理水平, 努力打造一流企业。
五、制定智能化电厂的实施方案
根据智能化电厂的建设目标和基本特征, 编制完成了《华能金陵电厂智能化电厂系统结构》, 确定了智能化电厂结构模型、智能化电厂建设数据接口模型、智能化电厂分系统描述, 进行具体化后形成分步实施方案。
(一) 建立电厂数据中心, 消除各子系统之间的信息壁垒
目前电厂已投入应用的子系统有:资产财务一体化 (SAP) 系统、人力资源管理系统 (也使用SAP平台开发) 、OA系统、SIS系统、金思维生产经营MIS系统、金思维基建MIS系统、电厂网站系统、紫光档案管理系统、安健环管理系统。以上各系统之间相对独立, 数据分散, 统计口径和来源不统一, 造成了越来越多的信息孤岛。消除各子系统之间的信息壁垒, 实现数据互联互通的有效解决办法是建立电厂数据中心。
电厂数据中心可以有效解决应用系统的整合与数据共享的问题, 实现电厂数据的一致性、及时性、完整性、安全性、有效性和准确性, 提高电厂信息系统的统一性, 解决电厂信息孤岛和信息系统沟通不畅的问题, 是企业一体化平台的基础。
通过数据挖掘、决策分析等技术手段, 采用合理的决策分析模型, 对企业的生产成本、设备折旧、物资消耗、报价决策进行分析, 为管理者提供智能化的决策支撑, 并结合先进的管理理念, 依据对电厂物资流、资金流、工作流的合理规划, 使电厂的业务管理流程化、规范化, 满足电厂竞价上网的需求, 达到追求企业效益最大化的目标。
功能体系涵盖了电厂生产经营和决策的各个方面, 基于统一目标进行考虑, 即融合多种管控数据对电厂的控制系统进行最优决策, 缩小了电厂传统控制系统和管理系统的数字鸿沟, 并对全厂的经营活动提供最优经济决策支持。
(二) 建立统一信息管理平台, 实现信息流的有序统一
智能化电厂统一信息管理平台建设的整体目标是在电厂各信息管理子系统的基础上, 通过电厂数据中心对各类信息重新进行筛选、过滤、组合、分类, 并进行加工及处理, 从而建立一个集经营、生产一体化管理的统一信息管理系统。以经营的全面预算控制和生产的全面资产维护为手段, 借助管理信息系统实现电厂运营管理的规范化、制度化、流程化, 实现整个企业范围内物资流、资金流、信息流的有序统一。
1、经营管理
经营管理以全面预算管理 (CBM) 为核心, 实现预算管理目标测算、预算费用分解控制等经营管理业务的应用。根据企业的发展规划和经营战略, 结合电厂和电厂所处电网的实际情况, 制定全厂全年的主要目标 (利润、上缴、电量、费用、经济指标、燃料成本等) , 科学、合理地制定主要生产技术经济指标、生产经营中各种资源消耗指标和费用开支指标, 并按照预定的目标进行层层分解, 实行目标责任考核。系统通过及时统计各相关生产经营任务的完成情况, 并给出与计划指标或预测指标的差异, 加强过程控制, 对脱离目标的不利差异及时分析, 采取纠正措施, 以使整个企业的生产经营活动处于受控状态, 从而保证企业目标的实现。
经营管理模块包括量本利管理子系统、费用管理子系统、指标管理子系统、综合计划子系统、物资管理子系统、燃料管理子系统、合同管理、设备可靠性管理、人力资源管理等子系统。以利润、成本、电量子系统为龙头, 以费用子系统、指标子系统为主线, 以物资、燃料、设备可靠性系统、SIS系统等基础子系统为支撑, 在综合计划子系统的全面统一协调管理之下对电厂的销售、生产、分配以及筹资等经营管理所有环节和所有指标通过事前预算计划的编制、计划实施的过程控制以及事后的总结分析和考核来实现闭环管理。
2、生产管理
生产管理子系统以三维地理信息系统为平台, 综合关联设备、检修、运行、SIS、档案管理、物资、人力资源管理子系统, 实现电厂资产管理的智能化。
生产管理以企业资产管理 (EAM) 为核心, 强化设备检修的成本管理, 在安全、规范的前提下, 努力控制和优化成本中心的检修效率, 协调和优化运行与检修作业的衔接流程, 实现检修与运行的良性互动。
企业资产管理以资产、设备台帐为基础, 以工作单的策划、审批、执行和报告为主线, 融合多种先进的维修管理思想, 提供多种维修模式, 将采购管理、库存管理、人力资源管理集成在一起, 同时与财务管理系统、计算机监控系统、文档管理系统建立接口。在这种集成环境下, 通过设备巡检和从SIS获得的数据来分析设备的运行状况, 根据设备的运行状况和维修历史选择维修模式 (事后维护、预防性维护和预测性维护) , 并产生相应的维修工单;通过与库存管理、采购管理、文档管理、人力资源管理等系统的信息集成, 对工单进行策划, 确定维修备件、工具、人力资源、技术文档等方面的需求, 明确维修时间要求;通过工单的批准、执行和报告, 并在安全隔离措施的保证下, 执行维修计划, 收集各类维修数据, 完成设备维护工作;在所收集的各类维修信息的基础上, 对维修质量、维修成本和故障的历史数据进行分析, 并可以把分析结果作为知识进行管理。通过这种有层次的信息集成控制, 增加维修计划的准确性与可行性, 减少非计划性的维修和抢修, 达到降低维修成本的目的。
(三) 逐步建立辅助决策系统, 实现信息综合价值利用
在统一信息管理平台基础上逐步建立辅助决策系统, 给电厂各级领导提供简便、快捷的信息查询方式, 使之能及时了解和掌握自己所关心的信息, 为其做出正确决策提供支持和依据。实现生产、经营、行政等方面的综合信息的汇总和分析, 辅助实现决策科学化。
辅助决策系统对成本、收入、利润和经济指标等与企业效益息息相关的数据进行统计、分析, 并在此基础上对未来的利润、指标数据进行预测, 提供多种分析模型和预测模型, 集中进行上网报价的辅助决策, 形成成本中心、报价中心, 为电力企业提供高效、及时、准确的信息。
辅助决策系统涵盖范围包括:经营管理分析、综合计划分析、合同综合分析、工程辅助分析、指标辅助分析、燃料辅助分析、电量辅助分析、财务预算分析、成本辅助分析、收入辅助分析、电费回收分析、机组负荷分析、检修策略辅助分析。
辅助分析结果可以以模拟图、曲线图、棒图、趋势图等方式展现。
六、制定创建智能化电厂的实施计划
为了充分利用电厂现有的各种资源, 充分发挥信息系统的作用, 实现真正意义上的管控一体化, 制定实施计划的原则为:总体规划、分步实施。
(一) 整合信息资源
梳理全厂现有的各信息系统, 剔除过时、无效、重复的功能模块, 整合全厂各子系统信息资源, 重点利用好SAP平台, 发挥SAP数据在程序化、项目模块化上的优势, 结合本厂实际需求, 体现个性化。在此基础上, 打通原有各子系统的信息孤岛, 形成统一的信息平台。再对各类信息重新进行筛选、过滤、组合、分类, 并进行加工及处理, 建立一个集经营与生产一体化管理的统一信息平台, 为下一步智能化应用打下基础。
(二) 完善系统功能
在统一信息平台的基础上, 完善生产管理、经营管理、辅助决策等各子系统功能, 依托完善的高速畅通、全面覆盖的信息流, 统筹管理全厂的物资流、资金流、工作流、人员流, 借助智能化的管理系统, 实现电厂运营管理的规范化和各类资源优化配置。
(三) 提高建设水平
跟踪信息化、智能化科技发展的最新成果, 寻找与电厂的生产、经营、管理过程的契合点, 积极转化应用, 进一步提高智能化电厂的建设水平。同时, 积极与科研院所合作, 牵头制定智能化电厂建设的标准或规范, 成为智能化电厂建设的标杆。
七、结束语
智能化电厂建设不是一种产品, 而且其内涵也不是一成不变的。随着新的工艺技术和产品不断问世, 智能化电厂的构建是一项需要持续改进、不断发展完善的动态系统工程, 是一项长期、细致复杂的工作。智能化电厂构成当中的各个子系统本身要具备智能化特征, 具备自我完善的功能, 既有自身的独立性又相互关联, 相互开放, 信息共享。各个系统在设计、招标、实施过程中只有相互紧凑衔接、有条不紊, 才能最终保证整个智能化电厂建设得以顺利实现。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索。华能金陵电厂依托现场总线技术等优势, 技术创新方面在国内同行业中保持领先水平, 建设高度智能化的火力发电厂在国内尚没有先例可以借鉴, 在实施过程中, 还需要通过实践对方案不断进行完善, 孜孜以求之, 方能有所成。
参考文献
[1]陈卫.“智能化电厂浅析”-发电厂信息化建设思考[N].电力信息化, 2004-2-10.
智能校园建设探索研究 篇2
摘 要 央企集团建设了重点实验室、工业创新中心、技术研发中心等各型各级科技创新平台，在相关领域开展了大量科技创新工作，积累了丰富的科技创新资源。本文针对央企集团科技创新资源信息化管理工具不足，评估考核、统计分析等管理效率较低，资源开放共享程度有限、优化配置程度不高等问题，探讨建设集团科技创新资源智能化信息管理系统，以信息采集为基础，采用信息化和智能化手段，实现对科技创新资源全过程的信息掌控和综合管理，形成集团与科技创新平台互联互通的新格局，促进形成多学科、跨专业协同设计管理与研发能力。
关键词 科技创新 资源 央企集团 信息化 智能化 建设
一、需求分析
依托央企集团下属科研院所建设的国家级重点实验室、省部级重点实验室、工业创新中心、技术研发中心等各型各级科技创新平台，在相关领域开展了大量科技创新工作，积累了丰富的科技创新资源，包括投入科学研究和技术创新过程中的财力、人力、物力和知识信息等资源，而且也包括科学研究和技术创新的产出。[1]具体来说，主要有人才队伍、科研任务、设备设施资源、科技成果。
目前，由于各科技创新平台主要依托企事业集团下属研究所建设，聚焦在某一优势学科或细分行业，强调“专”“精”
“细”，承担跨学科、跨领域、综合性重大科研任务能力较弱；[2]科技创新平台与集团之间直接互联互通程度较低，信息化管理工具较少，评估考核等管理效率较低；整体科技创新资源虽然丰富，但开放共享程度有限，资源优化配置程度不高。针对上述问题，有必要搭建科研任务、科研成果、科研人才、设备设施等资源数据库，建设集团科技创新资源智能化信息管理系统。
二、系统研制的目的与意义
建设集团科技创新资源智能化信息管理系统，其目的与意义在于：
从集团层面实现“战略资源整合、业务流程管控、信息情报分析”，[3]全方位掌控科技创新资源，提升管理效率与科学性，优化科技创新资源配置，准确建立跨学科、大协作、高强度的全链条协同创新，形成集团与下属科技创新平台互联互通新格局。从科技创新平台层面实现资源过程管理提升，加强科技创新平台之间开放共享与协作交流，形成一体化创新环境。
更具有意义的是，在当前科技协同创新的大环境下，本项目的实施可进一步支撑国家层面科技创新资源管理信息化建设。[4]
三、设计原则
科技创新资源智能化信息管理系统的主要用户为集团管理层、科技创新平台，其往往不在同一城市，业务涉及国防领域，需通过集团广域网提取管理信息。[5]设计系统时应遵循以下原则：资源顶层实时掌握，信息智能融合，风格简洁朴素，易用性强，符合保密要求。[6]
四、主要设计思路
根据央企集团科技创新资源管理的实际情况和工作需要，该系统主要由以下部分组成：数据库、管理端、科技创新平台端、首页功能模块。
数据库：数据库是系统管理的基础和核心，建立科研队伍、科研任务、科研成果、资产设备全方位信息的数据库，包含项目进展、科技奖励、专利论文、人才培养、开放共享、成果转移转化等动态信息。
管理端：具备科技创新平台基础情况、科研信息（含科研队伍、科研任务、科研成果）、资源共享、考核及后台管理等功能。
科技创新平台端：各科技创新平台实时更新基本信息、科研队伍、科研任务、科研成果、资源共享、学术交流情况，可查看所有科技创新平台资源共享情况。
首页功能模块：展现科技创新平台重要科研进展和运行管理动态，发布相关通知公告、行业动态、政策法规和近三年重要数据对比，展示科技创新平台与其他机构的合作关系，并为相关科技创新平台推荐领域内专家（如图1）。
五、系统主要功能
（一）信息采集
科技创新平台实时录入自身人才队伍、科研任务、科研成果、设备设施全方位信息要素，如有更新，则可即时维护信息，并可暂时保存。每月固定期限前，科技创新平台可提交所有数据，生成当月月报，更新数据库，管理层以月报为准获得信息支持。每月开放期科技创新平台用户可随时填写，封闭期只有查看权限。此项设计可方便科技创新平台用户随时进行数据录入修订，管理端获得信息支持时则不受科技创新平台端信息维护的影响。
信息采集过程中，需手动录入的较少，一般采用自动识别、自动检查纠错等方式，减轻录入工作量，提高数据的准确性和录入效率（如图2）。
（二）自动化考核
针对集团管理层对科技创新平台阶段性考核的需求，在科技创新平台各项科技创新资源信息采集的基础上，通过设计功能模块，将考核体系计算方式转化进入系统，对科技创新平台的科研任务、科技成果、学术交流、人才培养等定量指标进行自动计算，专家评价等定性指标加入后，得出科技创新平台的综合评价。整个考核过程中只需手动加入专家定性评分，其余全部由系统自动完成（如图3）。
（三）分级分类资源开放共享
科技创新平台在填报资源信息时，对于有保密要求的科技创新资源，其属性可设为“定向开放”与“不开放”。可以进行大众共享的资源，其属性可设为“完全开放”。系统根据相关属性，生成开放共享资源发送管理端审核，审核通过后通过集团科研局域网正式发布，对“定向开放”的资源，集团科研局域网用户可根据不同等级查看，“完全开放”的资源相关信息可链接集团面向外网的科技共享服务平台，开展资源共享活动。
（四）智能化辅助决策
系统采用大数据挖掘技术，对科技创新资源信息进行深度分析，选用抓取到的论文数据生成领域专家能力、科研机构能力、领域专家合作、科研机构合作、科技热点等数据，分别建立相应的关系图谱，进行能力度量和预测，筛选出相应的专家、科研机构等，分别进行排序，选取领域专家进行专家推荐，生成关系图，向管理层、科技创新平台用户推荐，支撑管理层作出科学决策（如图4）。
（五）安全保密管理
针对各项数据安全保密的需求，一是对系统管理员权限进行了分离，分别由系统管理员、安全保密管理员和安全审计员承担，三员权限设置相互独立、相互制约；二是支持数据加密传输。
六、建设效果
第一，集团管理层对科技创新平台的各项资源信息全面掌控，资源优化配置、协同创新等决策更加科学、高效，促进形成多学科、跨专业协同设计管理与研发能力，科技创新能力将大幅提升。第二，集团管理层对科技创新平台月报报送与评估考核效率大幅提升。第三，科技创新平台对自身资源的管理进一步提升。第四，科技创新平台之间开放共享程度更高，企事业单位之间、科技创新平台之间的合作与交流更加活跃，优势互补，科研服务功能增强。
七、结语
本文以央企集团科技创新资源智能化信息管理系统为研究对象，对系统主要设计思路、典型功能及其特点进行分析。本系统结合信息化与智能化手段，其建设对央企集团资源管理具有借鉴意义。
（作者单位为中国电子科技集团公司信息科学研究院）
[作者简介：尹??（1984―），女，江苏南京人，硕士，工程师，从事科技管理工作。]
参考文献
高职院校智能化校园建设思路探索 篇3
从1999年起, 我国开始大批设置高职院校, 截至2010年, 全国独立设置高职院校1, 239所, 占全国高校的70%, 招生数达313.4万人, 与本科招生规模大体相当。由于职业教育起步晚、办学条件差、学生基础弱, 数字化校园建设较为缓慢, 造成工作效率低下等问题, 困扰着高职院校的管理与发展。
根据相关数据显示, 我国高等教育适龄人口 (18～22周岁) 在2008年达到顶峰后逐年下降。据麦可思研究报告显示, 2008年高考报名人数相应达到顶峰后也持续下降, 2011年高考报名人数较2008年下降117万。在生源持续减少的情况下, 使高职院校受到了前所未有的考验。
2010年6月中共中央政治局审议并通过了《国家中长期教育改革和发展规划纲要 (2010～2020年) 》, 把提高质量作为高等教育发展的核心任务, 高等教育发展将进入发展理念战略性转变和全方位注重教育质量的新阶段, 在第六章中明确指出高职教育要“把提高质量作为重点”。
在过去的30年里, 高职教育经历了断断续续地规模发展, 目前必然要由规模转向内涵质量发展, 这对于新升的高职教育也意味着一场“洗牌”, 甚至有专家预言这次“洗牌”中将会有一半的高职院校要倒闭。
二、智能校园概述
在面临新一轮的高职教育由规模向质量转变的过程中, 如何利用信息化对教学过程管理, 对错综复杂的海量信息进行数据挖掘分析, 从而对教学效果大幅度提升;如何利用电子智能化对校园内场所和设备进行有效监控管理, 使其发挥更大的效率, 为教学服务;如何处理各校区安全保卫工作和突发性、群体性事件, 减少校园暴力, 对学校进行有效的安全防护等问题亟待解决。
智能校园就可以为高职院校的内涵建设提供无与伦比的基础, 它是集合智能建筑、智能小区和数字化校园系统的系统, 高度集成化的新型校园。它由计算机技术、网络技术、通讯技术以及科学规范的管理对校园内的教学、科研、建筑、设备和生活服务有关的所有信息资源进行整合集成、全面的数字化和数据挖掘, 以统一的用户管理、统一的资源管理、统一的权限控制、统一的服务保障, 实现资源高度共享、信息高速流动、设备环境全方位监控管理, 全面推动学校的信息化发展。智能校园的层次结构如表1所示。
三、智能校园的组成
智能化校园是集合智能建筑、智能小区和数字化校园的高度集成化的新型数字化校园系统, 其体系复杂庞大, 但主要包括以下五个方面的内容, 如图1所示:
(一) 硬件基础设施。
硬件基础设施包括综合布线系统、网络接入设备、网络交换设备、防火墙、服务器、用户计算机、网络监控摄像机、网络控制消防栓、网络门锁、照明灯、网络考勤、阵列存储等。
(二) 应用支持平台。
应用支持平台包括操作系统、网络应用服务 (Web、E—Mail、FTP、目录服务、流媒体服务等) 、统一身份认证、数据审计、异构数据集成、消息中心、数据仓库等服务。
(三) 信息服务平台。
信息服务平台提供具体应用操作服务, 实现OA、人力资源、教学、实习、学籍、科研、招生、就业、图书、资产、财务、安防、消防、楼宇、物业等方面的管理和监控, 并在此基础上对数据进行挖掘的决策支持系统。
(四) 信息安全体系。
信息安全体系包括物理安全、系统安全、网络安全、应用安全和安全管理设计与实现, 提供实体认证、数据源认证、数据完整性、访问控制、机密性、不可抵赖、可用性等安全服务。
(五) 标准规范体系。
标准规范体系包括智能校园构建的整体宏观安全标准、管理规范、实施规范、维护规范, 也包括具体的数据交换规范等。所涉及的标准规范应该以国家相关标准规范为蓝本进行指定, 在保证整个系统内部标准化、可扩展性的同时, 也要保证该系统和其它校外系统的互操作性。
四、智能校园建设的原则
(一) 统一领导、统一规划、统一标准、分步实施。
智能化校园系统的建设需要投入大量资金, 耗费较长时间的建设, 而且各子系统错综复杂, 所以必须, 贯彻统一领导、统一规划、统一标准、分步实施的原则。
(二) 在数据资源上, 遵循设备集群、数据集中, 应用集成原则。
在数据资源建设过程中, 应该树立设备集群、数据集中的思想和原则, 以有效支持应用集成, 避免信息孤岛和重复建设, 达到数据资源的充分共享的目的。同时也可以达到节约投资, 优化管理的目的。为了贯彻这个原则, 网络信息中心应该建立数据中心 (IDC) 实现数据存储、备份和管理, 各部门应用服务器集中托管到网络中心, 而不是各部门各自为政, 分别拥有自己的设备, 建立自己的机房和维护队伍。
(三) 在应用软件建设及管理上, 统一标准和规范建设, 明确管理职责, 建设与使用者分工协作原则。
参照国家标准, 建立学校数据编码标准或规范, 制订学校应用软件开发和建设规范。校内应用软件系统的开发建设由网络信息中心实行统一管理, 保证各应用子系统的有机集成。要实现高水平智能化校园建设和应用, 离开则个原则将造成难以克服的巨大困难。
(四) 在智能化校园系统的运行、维护与管理上, 要建立统一的管理机构。
统一的建设系统、科学的管理制度和管理机制, 不但可以明确管理机构的职责, 还能充分发挥管理机构在智能化校园建设中的主导作用。
五、结语
随着信息技术的飞速发展, 数字化校园成了高职院校必不可少的重要基础环境, 如何在新的教育形式下构建一个智能化的数字校园各高职院校必须面对的。然而智能化数字校园建设是一项庞大的工程, 其所涵盖的建设内容、支撑技术、开发平台、应用软件、数字资源、数据安全、管理手段等等既相对独立, 又有必然的关联。这样一个高度集成的数字化校园网络平台, 成为师生工作、学习、娱乐、生活和个性发挥的舞台。因此, 建设好这样一个数字化、智能化大平台, 对提升学校管理水平、教学质量、工作学习环境以及社会服务等具有重要的作用。
参考文献
[1].翁细金, 郑航芝.适龄人口变化影响高等教育发展[N].光明日报, 2011
智能校园建设探索研究 篇4
为加强监管,遏制违规行为,无锡市于2012年5月启动医保智能监控系统建设,着力打造基础扎实、结构科学、流程规范的系统化医保智能监控平台。四年来,通过注重基础数据的完善和规范,不断创新监控规则,丰富监控手段,构建出两定机构、医生和参保人等多维度,具备事前、事中和事后三个延伸端口的医保智能监控体系。2015年,追回医保违规费用2300万元,可统计的间接遏制医疗费用近1亿元,医疗费用从历年20%以上的增幅控制到8%以内。2016年上半年,实现了历年医疗费用持续高涨后的首次下降,与2015年同期相比,住院医疗总费用下降2.44%,大病保险理赔额下降20.64%,取得了显著的监控效果。无锡市智能监控审核架构见图1。
1 夯实监控数据基础
标准、规范、完整的数据是实现智能审核监控的基础,可以使医保监管化繁为简,提升监管效率。无锡市以完善数据标准为抓手,确保数据采集质量,逐步延伸数据采集的范围。
1.1 完善数据标准。
无锡市对医疗机构的疾病诊断、病区床号、医疗科室和医生编码等基础性数据,以及医保药品、材料和诊疗库等数据进行了统一和标准化,确保智能监控能精确定位和精确分析。
1.2 确保数据质量。
2016年,对全市医保采集的结算数据进行“双百标准”管理,即采集数据100%不缺失和100%标准,着力打造医疗保险“数据阳光”,形成数据约束力。截至今年6月,全市所有含住院的医疗机构基本接近“双百标准”。目前,无锡市已经平稳过渡到了医保结算数据的事中阻断,即当参保人员在门诊或住院就诊时,如果出现医生、诊断、药品等医保监控系统所规定的标准数据存在缺失或不标准的情况,都将无法结算医疗费用。
1.3 延伸数据范围。
若使医保智能监控系统实现效率最大化,仅仅依靠医保结算数据还远远不够。无锡市将延伸数据采集范围作为一项工作重点,除采集医保结算需要的三个目录的数据外,将医疗机构的床位、病种和科室等数据纳入采集范围,下一步还会将采集数据延伸至病程录、医嘱、病案首页和检查检验的结果数据,使监控基础更加精细化、科学化。
2 创新监控规则
监控规则是医保智能监控的核心,如何设计和利用监控规则、制定科学的规则阈值是智能监控发挥实效的关键。无锡市根据规则利用的方式,将监控规则分为可以交叉复用的直接扣费、稽核扣费、事前提醒和知识库等四类规则。
2.1 直接扣费,实现直接控制。
直接扣费规则是在取得实际监控效果的基础上提炼的监控规则,通常是从监控规则中刚性规则和经过充分论证的规则中提炼的,目前已提炼28条直接扣费规则,共涉及医保项目6900多项。该规则能对医疗机构产生最直接的影响,规则一旦制定了,控费效果立即体现。2016年,实施直接扣费后,全市的分解住院率由1.02%下降到0.14%,现在已基本杜绝分解住院现象。
2.2 运用稽核,发现违规疑点。
在日常稽核中筛选的数据无法直接认定违规,需核实相关材料后才能认定,因此稽核规则主要用于发现疑点问题。通过在规则库中筛选出涉及医疗机构多、金额大的规则实施稽核,确认违规的,转化为直接扣费或给予提醒。如:监控中发现本市麻醉手术病人止吐药物用量超阈值,经查阅病历后发现,医疗机构普遍存在麻醉观察期后继续使用止吐药物这一不必要的操作。
2.3 监控提醒,遏制违规行为。
将事前提醒规则运用于智能监控的医院端,目的是向医生推送医保相关规定和诊疗规范。病人就诊时,系统可向医生提供参保病人近期及当天的就诊记录、用药情况等信息,为医生系统地掌握病情、制定治疗方案提供便利,也可避免重复检查、重复治疗、超量配药。一旦出现不合理“大处方”、非适应症住院、超级别开展手术、不合理收费、滥用治疗项目等违规情况,平台就会自动“亮红灯”,给予实时提醒。提醒规则的制定,不仅有利于在事前遏制违规行为,也能将医保规定推送给直接关系人,目前无锡市提醒类规则涉及的医保项目有7100多条,月均推送事前提醒次数达到30455次,大大提高了医保监管效率。
2.4 丰富知识库,缩短信息不对称。
医保日常经办管理中积累的规范和经验,可以转化成管理知识库,提高医保监控效率,而临床规范和规则可积累成临床知识库,丰富医保监控手段。无锡市智能监控体系知识库包括临床诊疗知识库、药品知识库和经验知识库。临床诊疗知识库缩短了临床知识不对称的距离;药品知识库丰富了药品的监控规则,可以从用法用量、相互作用、适应症、限制范围等规范药品的使用;经验知识库是对医保管理工作经验的总结。这三种知识库都是相关领域的经验积累,尤其是医学知识库和药品知识库,弥补了基层医保经办人员和医生之间的医疗信息不对称的问题。知识库的运用,提高了医保监管的分析能力,实现了由制止刚性违规到杜绝不合理费用的转变,提高了监管水平。
3 设置监控场景
3.1 专家经验与监控规则相结合。
将传统的专家检查病历的场景,利用智能监控系统进行有机的结合。通过“分析病历的结果-专家参考专家经验审核-审核结果-推送至监控系统”的监控流程,在智能监控系统中积累专家审核经验,形成特定的专家经验规则。通过专家经验规则,在对某医疗机构心理类疾病治疗情况进行审核时,专家根据以往经验,发现存在过度医疗等违规现象,我们对此进行整理后形成了专家经验规则,加以管控,使2016年上半年该类费用支出较去年同期减少4800余万元。
3.2 运用综合手段监控违规行为。
根据特定的医保违规场景从监控规则库中选取相关程度比较高的规则,组成场景化综合规则进行监控,达到遏制特定违规现象的目的。如针对无锡市各医疗机构因门诊统筹政策较好,存在年底突击购药、套取费用等比较突出的现象,重点筛选出药品超量、就诊超次、诊疗过度、检查重复、中草药单复方等相关规则进行监控,使2015年底突击购药支出较2014年同期减少2000万元。
3.3 设计单病种监控模板。
综合运用大数据分析手段与卫生部临床路径,制定单病种监控模板。如白内障手术,通过分析本地数据中共性的项目,并对共性项目的数量和金额进行固化,再结合临床路径与专家进行充分讨论,最终确定单病种控费模板,模板以外的项目和超出项目数量及金额上限的费用,均为疑点数据,供稽核参考。目前,无锡市单病种监控模块已包含7个单病种项目。
3.4 制定重点监控目录。
在智能监控和稽核过程中,反复出现且费用较高的项目,设置重点监控规则,形成重点监控目录,以用于监控提醒。2016年,针对神经节苷脂、复核辅酶、转化糖电解质等11个费用较高的药品进行了重点监控,当期支出费用较去年同期下降57%,减少基金支出近5000万元。
4 架构监控层次,实现监控自律
目前,无锡市医保智能监控系统建设的框架日益完善,将智能监控由事后逐步向事前延伸,逐步由扣费管理向自律管理引导,并且利用药品监管和远程视频等系统辅助,丰富智能监控的手段,运行效果明显。
4.1 具备事后监控事前提醒功能。
医保事后监控中心端、事中自律医院端和事前提醒医生端三个监控平台端口已初步建成并投入使用,经办中心端负责事后数据筛选,发现违规数据;医院控制端通过接收中心端发布的监控规则,通过监控规则实现医院自律;医生提醒端通过医生工作站与监控服务相对接,实现事前提醒,使医保监控的层次由事后监控向事中控制和事前提醒延伸。
4.2 多方参与医保监控。
本着“相互配合相互制约”的原则,将医保智能监控审核流程分设三方,第三方大病专管员负责利用医保智能监控平台对疑点数据筛查,中心监督人员负责现场检查,监管对象也纳入监控流程内接受监督并有权申诉,三方共同来完成发现疑点、检查、申诉和处置流程,全流程均由监控系统发起并记录处理痕迹,使得监控流程更透明,监控结果更公正。
4.3 配套系统辅助智能监控管理。
在利用数据监控之外还将药品GSP管理和远程视频监控纳入智能监控范畴,辅助智能监控工作开展。利用药品GSP管理系统,将药品进货验收和库存管理数据纳入到医保智能监控范畴,对药品进销存的数据进行全面监控,以此杜绝串换现象。将远程视频系统与划卡结算关联,并引入人脸识别大数据,通过人脸数据智能监控规则可发现同一张脸出现不同的持卡人多次划卡的违规情形,杜绝可能出现的套现或倒卖药品行为,并可将该违规人员列入人脸黑名单向零售药店推送提醒信息。
摘要：无锡市于2012年启动医保智能监控系统建设,四年来,通过不断创新监控规则,丰富监控手段,注重基础数据的完善和规范,构建出两定机构、医生和参保人等多维度,具备事前、事中和事后三个延伸端口的医保智能监控体系。2015年,追回医保违规费用2300万元,可统计的间接遏制医疗费用近1亿元,医疗费用从历年20%以上的增幅控制到8%以内,且2016年实现了历年医疗费用持续高涨后的首次下降,监控效果显著。
关键词：智能监控,医疗保险,监控规则
参考文献
[1]王海阳.无锡医保监控的“利器”[J].中国社会保障,2014(7):75.
[2]宋燕京.医疗保险信息监控系统建设目标和要素[J].中国医疗保险,2014(3):31-33.
[3]陈励阳.江苏医保智能化监控系统建设进程.中国医疗保险,2015(7):27-29.
[4]王春鹏,张倩.医疗保险信息系统实时监控功能设计.江苏商论,2011(30):199-199.
智能校园建设探索研究 篇5
关键词：人事档案,管理,数字智能化建设
人事档案作为记述和反映个人经历和德才表现的文件材料,是个人参与社会活动的完整记录和对个人自然情况的真实反映。人事档案管理是各个组织、企事业单位不可或缺的管理工具,也是人力资源和社会管理体系的关键组成部分,对员工而言,它为其离退休、养老手续办理等工作提供证明;对组织单位而言,它为干部选拔、技术评级、职务晋升等人事考察聘用提供参考依据。人事档案在人们的工作生活中扮演着重要角色[1]。
我国人事档案管理工作历史悠久,对社会经济发展和人事制度改革一直有着积极的推动作用。但是,随着科学技术的飞速发展,人才流动日益频繁,传统的人事档案管理制度和办法面临着资料库庞大但不易保存、利用率频繁但检索困难等棘手问题。针对当下的人事工作形势需求,人事档案管理亟须顺应现代化发展,贯彻落实科学发展观,加快数字智能化建设进程,充分利用现代计算机和互联网技术,提高档案管理与档案利用效率。
1 人事档案管理工作数字智能化的必要性
(1)数字智能化建设将有效保障人事档案的可信度。一是传统人事档案主要以纸质为载体,对保管场所和条件要求较高,在保管工作中不可避免地存在纸张老化、字迹褪色、受潮虫害等问题,随着时间的推移,一方面档案数量持续增加,另一方面档案面临不断损毁的困境,使得档案内容信息量不足,更新难度大,不能为利用者提供全面、直观的信息。通过将纸质档案实体转换为数字化、网络化的载体,不仅具有存储量大、占有空间率小、管理费用低的优势,同时将极大地延长档案保持时间、确保档案信息完整性和更新及时性。二是传统档案管理办法不严格、管理体制不透明、管理制度不规范,在归档、保存过程中,档案来源广、数量多,容易受到管理员个人素质和管理部门责权不明的影响,造成审核随意、材料不齐、前后不一、甚至伪造篡改的情况层出不穷[2]。一旦实现数字智能化的人事档案管理,可通过电子管理权限分级、软件程序标准化审核等手段,规避人为因素造成的信息权威性、客观性降低的风险。
(2)数字智能化建设将切实提高档案管理工作效率。办事者排长队、文件资料垒成堆,是人事档案相关部门工作时的常见现象。人事档案在实际使用中大多由相关人员手工查阅目录、逐一登记、借阅复印等,在海量的档案库中定位某一份档案,再完成登记、更新、归档等操作,程序繁琐、工作量大、检索困难。尤其在档案外借时,大多通过人员携带、邮寄递送的实体方式实现。在寄送的过程中,不仅难以保护原始档案的机密性和完整性,而且耗时较长、人力成本高,不利于迅速开展下一步工作程序。在数字智能化的人事档案管理中,与时俱进地引入了云存储、网络加密传输等技术,档案的查询、修改、更新、传递等操作,都可在计算机及互联网上进行,加快了档案信息的更新和检索速度,确保了信息资源的时效性与机密性,有利于提高人事档案管理水平和工作效率。
(3)数字智能化建设将扩大人事档案利用范围和服务对象。随着市场经济的发展,人才流动日趋平常化,社会服务日趋多元化,除了在传统的人事聘用、离退休养老待遇方面发挥作用以外,在出国、医疗保险、婚育证明等社会公共功能中需要使用到人事档案的情况越来越多,跨单位、跨地区对人事档案的查阅、外借和移交等情况更是屡见不鲜。传统人事档案管理功能较弱,不利于信息统计与流转,已无法满足当下的形势需求。数字智能化的人事档案管理将更好地实现人事档案在社会公共管理体系的共享性和流转性,为更多的个人和机构提供人事档案服务。
(4)数字智能化建设将实现档案信息系统化、立体化。数字化档案库充分利用多媒体技术,实现了档案信息以图形、文档、声音、影像等多种形式存储,增强了人事档案的记录功能和显示功能。同时,还可利用数据仓库与数据挖掘等技术,对人员的年龄结构、专业结构等各方面进行统计分析,加强了档案信息的关联性,充分发挥人才需求预测、人才关系管理等作用,并能提供系统化、立体化的数据帮助企事业单位作出人事管理决策。
2 人事档案管理数字智能化进程的现状和存在问题
人事档案管理数字智能化主要包括2个部分:档案实体数字化和信息管理智能化。档案实体数字化是人事档案管理数字智能化进程的基础工作,主要是指把传统的纸质载体的档案资源转化为数字化的档案信息,以电子智能设备作为存储空间,以局域网、互联网等网络形式互相连接,利用计算机系统进行管理,形成结构有序的档案信息库。信息管理智能化主要是指人事档案信息的归档、核查、检索、统计、查阅、传输等功能,通过智能化软件,可在计算机和互联网上操作,从而实现档案资源的智能化管理和共享。
自20世纪90年代以来,计算机技术与现代通信技术的结合,使我国的人事档案工作正朝着数字化、网络化的方向发展。2000年,国家档案局将“加快现在档案数字化进程”列入了《全国档案事业发展“十五”计划》。但是由于我国人事档案管理工作推进数字智能化的时间较短、缺乏经验,目前在大部分组织、企事业单位中还存在以下问题影响了人事档案管理的数字智能化进程。
2.1 人事档案管理工作人才队伍的综合水平有待提高
一是人事档案管理工作的决策者仍然保持传统的管理理念,对档案管理数字智能化的理解不够透彻深入,还停留在概念层面,没有意识到数字化进程的紧迫性和必要性,不了解具体推进工作所需要的步骤、设备、流程及软硬件环境,导致贯彻落实数字智能化工作效果大打折扣。
二是人事档案管理工作的实际操作者还停留在传统保管型人员结构,缺乏现代化档案专业人才。数字化人事档案管理工作是结合了数字化技术和人事档案管理知识的新型工作,需要具有相关信息技术专业知识和丰富人事档案工作经验及综合分析统计能力的复合人才与之相适应。目前,企事业单位的大部分人事档案工作者都缺乏系统、专业的培训与学习,缺乏全面的知识结构和敏锐的信息意识,服务意识和综合素质不强,这成为阻碍人事档案数字智能化进程的一大障碍。
三是人事档案的服务对象和用户群体有所变化。由于人事档案信息的查阅、传输等功能绝大部分依赖于网络实现,所以使服务模式发生了全新的变化,极大地拓宽了人事档案利用范围。人事档案所面对的服务对象也不再是单一、传统的用户群体和对口单位,服务对象和用户管理要求较高,同时需要用户也掌握相关技能。
2.2 相关标准、制度和软硬件基础设施建设跟不上数字智能化的发展要求
纵观开展人事档案管理数字智能化建设的企事业单位,虽均为人事档案管理部门配备了一些计算机设备,但由于人事档案管理需求随着社会发展和技术更新而不断变化,往往存在部分设施、设备老旧、缺乏数字智能化必备设施的问题。比如:识别软件版本低、扫描仪老旧导致扫描不清晰及人事档案管理系统与企事业单位的OA系统无法对接等。此外,由于缺乏相应的规范指导,也产生了数字化的人事档案格式标准不一、系统不兼容、难以统一管理等情况。
2.3 人事档案的实体数字化程度低、进度慢、质量差
数字化档案来源于电子文件的接收和将现有库存档案转化为数字格式。现有库存人事档案数字化的工作,主要通过计算机人工录入或采用扫描仪、数码相机等数码设备对纸质档案进行加工。一是由于人事档案管理历史悠久,大部分企业单位库存资料库庞大,但从事档案管理的工作人员十分有限,初期的转化工作量繁重,差错率大且复核困难。二是档案数字化目前缺乏相关的标准和规范,在扫描时容易出现扫描图像质量不佳、错扫漏扫、原件与扫描件无法对应、编号录入混乱、档案库软硬件设备达不到相应要求等现象,降低了档案实体数字化的质量。
2.4 人事档案数字化的安全防范工作有所欠缺
一是电子人事档案易于复制和传递,在享受方便快捷的同时,非法访问、程序漏洞等问题都容易造成重要信息泄露、档案被伪造篡改。二是人事档案管理系统中人员权责不明,导致某些资料多人重复编辑或者机密资料被越权限调阅修改等差错发生。三是硬件设施和软件环境跟不上,大部分企事业单位的人事档案管理部门的计算机、软件系统、网络环境建设还停留在基础阶段,对硬件损坏、系统崩溃、网络入侵等意外的安全防范措施不到位。
2.5 人事档案信息管理智能化的功能薄弱单一、不够完善
目前,大部分企事业单位都建立了基于数据库的档案业务管理系统,实现了业务管理的网络化和计算机化,但受软硬件设施水平和网络环境的局限,通常仅实现了企事业单位内部的检索、查阅、编辑、传递等基本功能,存储形式也多为单一文本[4]。对于人事档案的管理缺乏系统化模型,使得档案信息关联度低,不利于进行数据分析与挖掘,尤其跨单位、跨地区的人事档案接口不够完善,未能充分发挥智能化作用,离立体化系统化的管理还有一定距离。
3 人事档案管理数字智能化的新思路
3.1 不断加强人事档案工作人才队伍的培养
人事档案数字智能化需要全新的技术和设备的支持,传统的管理理念难以推进数字智能化的进程。首先,人事档案管理的决策者需由传统的实体档案管理理念向数字智能化的管理理念转变,加强对数字智能化的认识,在制定策略方针时考虑对新知识、新技能的教育培训投入和对软硬件设施的投资,注重复合型人事档案管理人才的储备与培养。其次,必须对人事档案管理人员进行全方位、多形式的教育和培训,提高工作队伍的综合素质,加速管理人员业务知识更新和专业结构调整,使其除了人事档案管理的基础知识外,进一步掌握计算机信息处理的专业技术,打造高素质的人事档案管理工作队伍。最后,对人事档案的服务对象和用户群体也需进行常识普及,推广学习人事档案数字系统的功能和操作步骤,使得人事档案在实际提供服务时顺利有效地发挥作用。
3.2 进一步完善人事档案管理相关标准制度和软硬件基础设施
实现真正的档案管理智能化,首先在体制方面,需制定完善的人事档案管理技术标准和规范,为人事档案数字化过程中的格式、质量、审核流程提供统一的指导标准,为数字信息标准化和规范化奠定良好的基础,提高管理智能化共享程度,同时明确人事档案管理数字化责权,制定和完善相关的规章制度,从政策和制度上规范数字智能化的建设、管理和利用。其次在硬件方面,配备先进的计算机、扫描仪等设备,使之适应系统中大量数据的快速处理、文字图片的扫描及声像资料的录入、网络系统的建设等功能需求,为人事档案管理数字智能化建设提供基本条件。最后在软件方面,需投入经费,开发具有良好开发性、服务性和共享性的人事档案管理系统,充分考虑到其所使用的数据库管理系统和各种信息采集设备、企业OA办公系统等的兼容性问题,逐步减少智能化技术在实际使用中各自为政的情况,提高软硬件系统的统一性和通用性。
3.3 确保现有库存传统人事档案数字化工作的有序进行
一是由于传统人事档案通常存量多,需要进行数字化转换的文件资料数量庞大,对其数字化的工作需分步、有序进行。第一步,对现有库存传统人事档案进行整理,由资深的人事档案管理人员按时间顺序对存量档案进行甄别,按轻重缓急,将损毁度高、利用率高、急需使用的档案分类挑出,优先进行数字化,制作并填写纸质档案数字化加工过程交接登记表单,避免错扫漏扫,然后做好目录数据准备,使档案数字化后可正确挂接。第二步,拆除装订人事档案原件,鉴定文件是否符合扫描要求,并对破损的档案进行页面修正与恢复。根据扫描档案的实际情况和国家档案局《数字化加工规范》,选择适宜的扫描方式、扫描色彩模式、扫描分辨率等,并做好登记工作。第三步,检查扫描后的图像数据质量,发现图像失真、模糊等不符合质量要求的情况应重新扫描,并对图像数据进行去除页面杂质、调整偏斜情况、相关信息拼接等处理,提高图像数据准确度。第四步,根据目录建库,对应存储,将数字化的人事档案汇总挂接,确保每一份人事档案档号在数据库中的一致性和唯一性,建立数据之间的关联关系。最后,对人事档案原件重新装订,保持排列不变,妥善保存,做到安全、准确、无遗漏。
二是合理运用扫描字符识别软件功能,将纸质文本类的人事档案转化成电子文本文件,实现真正意义上的全文数字化,为将来档案管理智能化的全文索引创造数据基础。但是,目前扫描仪字符识别软件功能的准确率参差不齐,因此采用先进的高速扫描仪和做好后期复核校对工作是不可缺少的。
三是对完成数字化的传统纸质人事档案进行装订,在成本允许的情况下,考虑采用频射识别(RFID)的电子标签技术进行原路归档,使日后实现数据化的电子人事档案可迅速、准确地定位到纸质人事档案原件的基本信息、位置和状态,实现对人事档案原件的数字智能化管理,为日后数据更新、恢复提供便利。
3.4 做好人事档案管理安全防范管理
在人事档案的实体环境管理方面,电子档案室是存储数字化人事档案的主要场所,为了使智能化设备和计算机系统能在相对安全可靠的环境下长时间稳定运行,一是实时监控、安全门禁和报警系统要到位,对档案室的重要设备和存储媒体采取严格的防盗措施。二是做好防水、防火、防静电措施,保证计算机设备运行需要的温度、湿度、洁净度,避免因意外发生导致智能化设备和存储系统损坏、消磁引起数据失真、丢失甚至系统停止运行。
在人事档案管理的虚拟环境管理方面,一是定期备份保障数字化人事档案安全,确保系统发生故障后仍能对档案进行恢复。二是在人事档案数据化过程中和档案传输过程中,做好加密工作,防止非法用户获取人事档案机密信息[4]。三是在人事档案智能化管理系统中,对用户进行权限分级和身份验证,并在相连的网络通信系统上设置网络防火墙,对未授权者进入系统获取人事档案做好访问控制。四是对人事档案智能管理系统定期查杀病毒和系统升级,防止来自外网对数据的入侵和破坏。
3.5 建立人事档案智能化管理系统平台
据了解,在企业单位的人事档案管理数字智能化进程中,通常侧重于档案信息数字化和档案设备电子化,而对人事档案管理系统智能化建设不够。以企事业单位管理为核心,以共享数据、提高效率、完善功能为宗旨,建立起人事档案智能化管理系统平台,可以实现企事业单位全新的人事管理理念与计算机网络智能化的结合,提高人事管理效率。完整的人事档案智能化管理系统平台应包括人事档案数据系统、人事档案使用系统、企业内部办公系统中的人事档案对接模块和公共门户系统的人事档案对接模块,通过一整套智能化软件系统平台,使得人事档案数据实现立体化、系统化,方便档案查询、报表管理、公共使用等,推进企业各部门对人事档案使用的自动化、网络化、数字化,有效完成资源共享和协同办公,提高工作效率和管理透明度,实现真正意义的管理全面智能化。
参考文献
[1]贺天琴.浅谈新形势下的人事档案管理信息化[J].信息与电脑,2010(11).
[2]刘影绘.纸质档案数字化加工中的几个问题[J].中国档案,2006(11).
[3]韩晓伟.数字化干部人事档案管理系统设计[D].济南:山东大学,2008.
计算机智能制造系统研究探索 篇6
1.1 计算机制造系统的起源
1974年, Joseph Harrington博士 (美国) 在“Computer Integrated Manufacturing”中提出计算机集成制造 (CIM) 的概念, 其基本观点如下:1) 企业的各个环节是一个不可分割的整体, 需要统一考虑;2) 整个生产制造过程实质上是对信息的采集、传递和加工处理的过程, 最终形成的产品可看做是信息的物质表现。计算机集成制造系统 (CIMS) 是基干CIM思想而构建的系统, 是集现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术于一体的系统。尽管计算机集成制造 (CIM) 已经不是一个新概念, 但在过去的30多年中不断有新的内容融入其中。计算机对CIMS各领域的集成起着核心作用。
计算机在制造系统自动化硬件 (即机床、物料处理与搬运着装置等) 与系统软件的集成中起着主导作用, Kusiak和Heragu (1988) 提供了这方面的详细讨论。
CIM概念曾一度被认为能够应付现代制造所面临的各种挑战, 人们常常错误地假设企业的组织结构和过程能够自动地通过全面引入计算机技术而得到改进 (Warnecke, 1993) 。不幸的是直到后来人们才认识到, CIM带给企业的似乎更多的是问题而不是改进。
1.2 计算制造系统的应用
不同企业在实施CIMS系统工程进所面临的问题不同。CIM的目的是对系统的完全集成与优化, 并将企业活动系统化。但由于集成系统的规模庞大以及高度集中, CIM在实施过程中必然导致投资大、周期长并缺乏管理上的灵活性。此外, 这种过分强调自动化的CIM系统将导致企业应对企业环境变化时的灵活性和适应性下降, CIM的管理逻辑所倡导的以人为本、持续发展和不断创新的企业文化格格不入。为了克服这些问题, 人们提出请多新概念并开展了新的先进制造系统, 其中:柔性制造系统 (FMS) 强调系统的柔性, 智能制造系统 (IMS) 强调系统的可重组性、协作性和适应性;而Holonic制造系统和基于智能体的制造系统是最新的两种典型的智能制造系统。
2 智能制造系统
智能制造从20世纪80年代发展起来, 成为继集成化、柔性化后制造技术发展的又一重要阶段。所谓智能制造系统 (intelligent manufacturing system, IMS) 是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统。IMS在制造过程中能进行一系列智能活动, 诸如分析、推理、判断、构思和决策等, 旨在通过人与智能机器的合作, 扩大、延伸或部分取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。
国际智能制造系统联盟于1995年正式成立, 它是一个工业主导国际化研究开发合作组织, 其目的是通过国际合作来开发未来的制造和加工技术 (Hayshi, 1993) 。联盟成员包括来自澳大利亚、加拿大、欧盟、日本、韩国、瑞士以及美国的公司、大学和研究所。下面列举部分IMS联盟的研究方向说明智能制造系统研究所覆盖的范围。
2.1 产品全生命周期方面的研究方向
制造系统的未来模式, 如“敏捷制造”、“分形工厂”、“仿生制造”以及“Holonic制造系统”;用于制造信息处理的智能通信网络系统;环境保护、减少能源和原材料消耗;可回收性和可修复性;经济合理分析方法。
2.2 在加工过程方面, 下列研究方向旨在快速响应迅速变化的需求, 节约人力和材料资源, 以及改善工人的劳动条件
化工企业的无污染制造, 旨在研究制造活动和环境之间的相互作用, 如减少废气排放、减少污染物丢弃以及产品生合周期预评估系统;采用最小能源消耗满足制造需求的高能制造过程, 如:能源消耗最小化、为减少能源消耗而进行的循环处理、能量储存装置、能量储存生产管理技术;制造过程中的技术创新, 包括快速生产不同零件的“快速成型法” (RPM) , 以及能灵活响应不同劳动条件、生产条件或材料变化的制造过程;改善组成制造系统过程模块的灵活性与自治性, 如:开放分布式系统, 其模块能够与无人系统、人机混合系统以及劳动密集型系统相匹配;可重组制造系统 (RMS) , 这种系统能够在产品发生变化时, 自行调速 (重新配置) 其体系结构及组成部件;改善不同制造单元或功能模块间的交互和协调, 如制造系统的开放标准以及信息系统互联协议。
2.3 策略、规划、设计工具方面的研究方向
当前许多制造企业具有纵横交织的组织结构, 企业组织结构向扁平化进行转化需要持续不断的组织变革、系统工程的应用实践。以下是一些有效的方法学和工具:
支持业务过程重组 (BPR) 的方法和工具;支持制造策略分析与建模工具;支持扩展企业或虚拟企业 (VE) 的决策支持工具。
人、组织、社会方面的研究方向:提升与改善制造企业形象;改善企业职工教育和培训;自治的境外工厂管理;企业技术知识共享, 包括知识的保存、开发及访问;新制造模式性能评价指标的研究。
2.4 虚拟企业及扩展企业方面的研究方向
扩展企业是企业对市场驱动需求的一种反应策略, 企业的管理范围延伸到企业之外的外部资源。在日趋激烈的全球竞争环境下, 保持企业的核心竞争力是一个企业成功之本, 为提高便于市场竞争力, 产品的售后服务等环节需要利用世界范围内的各种资源以提供全球化的服务, 变化的市场则需要可变的资源组合来适应。扩展企业的最终目标是拥有可根据客户需要随时组合的制造和服务资源。这种模式也可应用于大型连锁企业, 因为在大型连锁企业的旗帜下实际上包含了许多小型的、擅长不同业务的自治企业个体。
摘要：文章从计算机制造系统的起源、应用阐述了智能制造系统研究所覆盖的范围主要有产品全生命周期方面的研究方向、在加工过程方面, 下列研究方向旨在快速响应迅速变化的需求, 节约人力和材料资源, 以及改善工人的劳动条件、策略、规划、设计工具方面的研究方向、虚拟企业及扩展企业方面的研究方向、扩展企业的动作需要最新的通信和数据库技术支持等5个方面。
关键词：计算机制造系统,智能制造系统,研究探索
参考文献
智能仪表课程教学研究与探索 篇7
课程的教学目的是让学生掌握智能仪表的基本工作原理和设计方法,综合培养学生的系统设计思想和工程实践能力。随着科学技术的发展,社会迫切需要一批具有扎实的理论知识和技能和有一定创新能力的人才。鉴于此,我们在改革教学方法,加强实践环节、注重个性发展和提高学生创新能力等方面进行了一些探索。
一、课程理论教学的改革
课程理论知识教学环节的问题在于教学方法、手段陈旧。教师是以教材的章节顺序,依次讲述每个知识点,使学生在学习过程中无法建立系统性和全局观。理论教学的改革主要有以下4方面。
1. 案例教学
案例教学法采用先任务或应用、后方法、再原理的模式。以实际情境和问题为思考的出发点,让学生从具体问题着手做理论思考和分析,设想解决问题的途径,探讨方法的科学性、合理性,最终理解有关理论。
例如:在讲授显示章节时,选择不同的显示方式(如LED,数码管,CRT,LCD等),通过对同一任务的功能实现,可比较各种显示的特点及区别。实例可在生活中方便找到。以案例为基础展开学习和教学过程的方法,更能激发学生的学习热情与兴趣,加深学生对基本原理、概念的理解和应用。
2. 任务驱动式教学
任务驱动式教学是指让学生在教师预先给定的“任务”的驱动下进行学习,目的是引导学生由简到繁、由易到难、循序渐进地完成一系列“任务”,从而使其获得清晰的思路、方法和知识脉络,在完成“任务”的过程中,培养其分析问题、解决问题以及程序设计的能力。
在相关章节的开始,布置大作业的基本要求,章节结束后,在规定时间内网络提交作业。大作业可以是一个设计任务(例如:多通道数据采集系统),也可以是某个方向的资料查询(例如:通信协议的发展)。
本课程结束后,教学任务安排2周的课程设计。在课程的开始周,布置课程设计任务、基本功能和技术指标。任务功能的选定基于有输入输出通道的设计、键盘、显示、通信等功能。例如:多路温度巡检仪、无纸记录仪、智能家居安防系统设计等题目。
3. 引入多媒体技术
由于智能仪表课程有一半时间是在教室学习理论课,为了避免授课内容不直观、枯燥,造成理论与实践脱节。我们引入多媒体技术,利用Proteus教学仿真平台的良好性能,在讲解原理的同时,可直观地演示案例的工作全过程,达到所见即所得的效果。
4. 建立网络平台
随着互联网的高速发展,通过几年的努力,该课程已建立了资源共享的网络平台。目前主要有以下几方面内容:电子课件、课程案例、虚拟实验室、教学大纲、参考书籍、实验指导、辅助教学软件、专项讨论区和答疑区等。该平台是学生课内学习的延伸,为学生自学创造了良好的学习条件。
二、课程实践教学的改革
课程实践环节的问题在于实验设备陈旧匮乏,开放资源少,实验手段落后。由于实验多为验证型实验,造成学生动手机会少,束缚了学生的求知欲和探索欲。严重违背了课程的开放性、灵活性和先进性的设计理念。实践教学的改革主要有以下4方面。
1. 实验教学的改革
实验教学的设计以学生为主体,遵循“点—线—面”原则,按照基础性实验、综合性实验、设计性实验依次递进组织内容。原则上减少验证性实验,增加学习开发实验,扩大自主设计实验。其中,基础性实验和综合性实验属于学习环节。设计性实验(指大作业和课程设计)属于自主设计环节。基础性实验是各种实践教学的基础,实验内容与理论课的课程大纲紧密相关,是课程重点。综合性实验是基础性实验的综合运用,是从验证性实验到设计性实验的转变过程,培养学生独立设计开发应用系统的能力。设计性实验是学生设计创新的窗口,以Proteus仿真平台为基础,由学生自己动手设计制作电子系统,培养学生实际动手能力。我们正努力将智能仪表的实践教学渗透于课程的每一环节。
2. 建立虚拟实验室教学平台
针对本课程突出的系统性、实践性强,消耗量大的特点,通过多年的教学和探索,我们在教学中引入Proteus教学仿真平台。该平台可通过图形仿真模拟的方式,模拟实际电路。学生在系统论证后,通过设计电路,可在平台上直接搭建系统,不仅省去了购买元器件、制电路板、购买仿真器材,购买测量仪器等资金投入,而且可实时仿真,实验结果所见即所得。
在实践过程中,仿真平台是学生进行科技创新的良好工具,所有实践创新活动可利用此平台进行仿真后,再利用实验室资源进行实际系统验证,这样可充分利用实验设备等各种实验资源。
经过4年网络平台的建设,已有大量学生借助此平台进行学习和设计,成为课程设计、毕业设计、电子设计大赛等设计环节的重要组成部分。同时,我们也根据仪表行业的发展、元器件的发展和学生提出的需求,不断更新实验内容,不断完善网络平台的建设。
3. 科研引入教学
为了使学生能渗入到实际设计生产中,了解新的设计理念、新技术和行业新趋势。将有兴趣的学生引入到横向科研项目中,通过课余时间参与研发活动,提高学生综合应用知识的能力和独立解决问题的能力。教学团队近4年中立项纵向课题:校级6项,省级1项,国家级1项。横向课题3项,学生通过参与科学研究,将所学知识与实际工程相结合,从而提高学生综合运用知识的能力。
4. 实践环节成绩评定的改革
成绩评定的标准也是学生对待实践环节的态度是否端正、积极的主要因素之一。在以教师为主导、学生为主体的创新型人才培养模式下,成绩评定的方法不再以报告为惟一评分材料。评分标准更注重创新和动手能力:注重提交内容的可重现性,而不是报告是否完整,书写是否工整;更注重实践过程,而不是千篇一律的实验结果。在自主设计类的题目中,鼓励学生采用不同的方法完成个性设计。加大实践环节的成绩在课程总成绩的权重,激发学生设计的积极性和创新性。
三、结束语
针对以上教学手段、教学方法以及实践环节的改革,在实践教学中取得了一些成效。通过理论与实践相结合的教学方法,加强学生的实践环节,使学生在从事系统设计时,有系统化、结构化和模块化的设计理念。可融会贯通地、灵活有效地利用所掌握的资源,通过各方案的论证比较,选取最适合的方案和实现手段。从而增加学生对综合设计性题目的理解,消除学生对系统设计的神秘感和恐惧感,树立自信心。
摘要：智能仪表是一门综合设计实践类课程。为了提高教学效果,营造良好的教学氛围,必须开展科学的教学方法和手段的改革,从而激发学生的学习积极性,提高学生的实践能力。
关键词：智能仪表,教学改革,综合实践
参考文献
[1]徐和飞,牛秦洲,蒋存波.电气信息类专业基础主干课程教学模式的探索与实践[J].高教论坛,2009,9:60～61
[2]唐鸿儒,黄亚忠,夏扬,等.智能仪表设计基础课程教学实践[J].电气电子教学学报,2009,31(3):27～28
智能校园建设探索研究 篇8
在实际应用中,通常需要对温控对象进行动态温度控制,如精密的高低温试验仪器[8]、注塑和挤压等热加工工艺中的模具[9]、车载冷暖两用箱、用作智能材料微驱动器的形状记忆合金[10]等。其中,尽可能地缩短TEC温控的响应时间,扩大温度控制范围具有重要意义。比如在智能结构中起驱动作用的形状记忆合金,决定其性能优劣的一个关键参数是响应频率,它主要受加热或冷却速度的影响[11,12,13]。因此全面地考察在实际用于中的各种因素如环境、工作电流等对TEC温控效果的影响,实现快速、准确、精密的温度控制,对充分发挥温控对象的特殊性能具有重要的意义。
本研究基于TEC的工作特点,选用导热性好的铝合金与TEC结合,设计了一种新型智能温控材料,系统地考察了材料周边环境、散热方式、控制算法、工作电流等因素对响应时间和温控范围的影响,为智能温控材料系统的实际应用提供了大量重要的基础数据。
1 智能温控材料系统的工作原理及制作工艺
如图1所示,智能温控材料系统主要由热电制冷器(TEC)、温控对象(铝合金)、温度传感器、控制器、驱动电路和散热器等六个部分组成。控制器将温度传感器采集到的温控对象的实际温度与目标温度或预定温度进行对比计算,通过驱动电路调整输入TEC的电流大小和方向,进而调节TEC两端吸收或放出的热量,实现对温控对象的智能温度控制。另外,为了确保智能温控材料系统能够正常工作,需要将TEC热端产生的热量通过散热器及时散失到周围环境中。
实验中热电制冷器选用天津精易公司生产的TEC1-4905,其最大产冷量达15.8W。选取2mm厚铝合金片作为温度控制对象,铝合金与TEC冷端通过导热性能良好的导热硅胶粘结固定。散热器采用铝制翅片式散热片,在散热片下方使用风扇进行强迫风冷散热或通过水流进行水冷散热。控制器以ATmega8535单片机为核心,采用Pt100铂电阻温度传感器分别采集铝合金温度和目标温度。驱动电路采用能量转换效率较高的H桥驱动电路,由四个场效应管组成。单片机通过内置的A/D转换对铂电阻采集到的温度信号进行处理得到温度值,根据铝合金温度和目标温度的偏差调节TEC工作电流的大小和方向,使铝合金表面温度迅速对目标温度的变化做出响应。此外,在温控系统中设计RS232串口与计算机进行通讯,可以实时采集温度数据。
2 智能温控材料系统温控性能的影响因素分析
提高智能温控材料的响应速度是保证智能材料的温度跟随目标温度的变化或者预定指令做出快速响应的重要参数。为了提高温控响应速度,除了选择具有较大制冷能力的TEC、降低系统内各个接触面的热阻外,另一个重要途径就是优化系统工作参数,保证系统在一定温度控制精度基础上,发挥TEC的最大制冷或加热的能力。
影响智能温控材料温控效果的主要因素包括TEC冷端合金周边的热环境、热端的散热方式、控制系统的控制算法、TEC的工作电流等。
2.1 合金周边环境的影响
为考察周边环境对于智能温控材料表面温度变化的影响,使用聚氨酯泡沫(导热系数0.034W/m·K)对TEC冷端负载即铝合金片周围进行隔热(环境1),与不采取隔热措施(环境2)比较,在其他工作参数相同的情况下铝合金温度变化如图2所示。由图2可知,在开始降温阶段,两种环境下合金的降温速率基本相同,说明环境对智能材料的响应时间影响不大;然而,环境1对应的平衡温度(即最低温度)小于环境2,表明更有利于制冷。
根据半导体制冷理论,TEC的产冷量Q0可由下述公式计算[7]:
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式中:α为塞贝克系数(V/K),由组成TEC的半导体材料种类决定;I是通过TEC的电流(A);R和K分别是TEC的电阻(Ω)和热导(W/K);Tc是TEC冷端温度(K);ΔT为TEC热端温度Th与冷端温度Tc之差(K)。
由公式(1)可推测,当其它条件不变时,产冷量Q0越小,则Tc越小,意味着铝合金能够达到更低的平衡温度,这种情况下智能温控材料系统的温控范围稍大。
2.2 散热方式的影响
TEC热端散热采用强迫风冷和水冷两种方式,分别测试在通过相同电流时两种散热方式下铝合金温度变化,结果见图3。在其它工作参数相同的前提下,与风冷相比,采用水冷进行散热时铝合金能够达到更低的平衡温度。这是因为水冷散热效率较高,可以吸收更多的热量使TEC热端温度保持在一个更低的水平,从而降低了合金温度。但两种散热方式下铝合金片的降温速率接近,初始阶段其降温速率均为1.1℃/s。考虑到实际应用中水冷的实现较为复杂,而且也不能提高系统的变温速率,因此在后面的实验中均采用强迫风冷形式对TEC热端进行散热。
2.3 控制算法的影响
目前应用最为广泛的控制算法为PID控制。本工作通过实验调试出合理的控制参数,使温控材料在保证一定控制精度的基础上,提高系统响应速度。如图5所示,采用PID控制温度精度较高(±0.3℃),但是响应时间较长(82s)。
为了进一步提高响应速度,本工作对算法进行了改进,即设定一个阈值,当合金温度与目标温度的偏差大于阈值时,控制TEC工作电流恒定在最大工作电流值,从而使铝合金获得最大降温速率;当合金温度与目标温度的偏差小于阈值时,进行PID控制使铝合金温度稳定在目标温度。从理论上讲,这个阈值越接近零,越有利于提高响应速度。然而在实际应用中,如图4所示,当设定阈值较小时,合金可以在较短时间内降至目标温度,但会继续降温至目标温度以下,然后逐渐回升至目标温度并达到稳定,即存在温度过冲;而设定阈值过大时,铝合金温度在控制过程中虽然没有过冲现象,但响应时间较长。不同阈值对系统温控效果的影响如表1所示。由表1的数据可知,在本实验条件下取阈值为4℃时,智能温控材料没有发生过冲现象,而且响应时间很小(与阈值为1℃相近)。因此,在改进PID控制中确定阈值为4℃。
由图5可知,改进PID控制的响应时间为45s,远远小于改进前PID控制下合金降温曲线对应的响应时间(82s);进一步地,将改进PID控制的合金降温曲线与给TEC通过恒定最大工作电流(3A)时的合金降温曲线进行比较,可以看出改进PID控制算法下合金温度下降速率与恒定最大工作电流下的降温速率几乎相等,而且响应时间也极为接近,说明改进PID算法下降温速率已接近该实验条件下系统的极限降温速率,即基本达到了最小的响应时间。
2.4 电流的影响
由公式(1)可知,不同工作电流下TEC的制冷量不同,从而对系统的温控效果如响应时间和温控范围产生显著影响。
在实验中调节TEC的输入电流分别为0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,4.0,4.5 A,设定目标温度为0℃,采用改进PID算法,得到的合金温度与时间的关系曲线如图6所示。由图6可知,随着电流的提高,合金的温度响应时间逐渐减小,当电流等于3.5A时,响应时间为仅为20.5s。
在实验中不设定目标温度,分别给TEC输入一系列工作电流,则根据铝合金能达到的最低温度确定该条件下智能温控材料的温控范围,如图7所示。由图7可知,随着电流增大,铝合金达到的最低温度逐渐下降,当工作电流为3.5～4.5A时,铝合金能够达到的最低温度为-22℃左右。
由此可见,随着TEC工作电流的增大,铝合金降温速率增大,可达到的最低温度降低,因此温控范围也随之增大,但电流超过3.5A增幅逐渐减小。由公式(1)可知,TEC的产冷量与电流呈二次函数关系,因此随着电流的增大,TEC的产冷量随之增大,但当电流增加到一定程度产冷量的增加幅度变小。电流增大到一定程度后,再增大电流反而会降低TEC的产冷量,同时增大电流也导致系统的消耗电功率增大,所以针对一个具体的应用具有一个合适的电流。
3 智能温控材料系统的温控效果分析
智能温控系统设计的目标是通过温度传感器不断感知外部目标温度的变化,通过控制器和驱动电路调节TEC的工作电流使系统中铝合金的温度随目标温度变化做出快速响应,因此对智能温控材料系统温控效果的分析是系统研制中的一个重要组成部分。
在温控效果分析实验中,所用的智能温控材料系统采用改进的PID控制算法,热端通过强迫风冷进行散热,调节直流电源输出电流为3.5A,并在铝合金和TEC周围覆盖隔热材料以减少环境的影响,目标温度的复杂变化通过另一个TEC来实现。图8是智能温控材料随目标温度变化的响应曲线。当目标温度变化较慢时,如图8a所示,在整个变化过程中合金温度和目标温度两条曲线几乎重合在一起,表明该智能温控材料可以根据目标温度的变化快速响应,使合金温度与目标温度保持一致;当目标温度发生阶跃变化时,如图8b所示,合金温度需要经过一定时间才能达到目标温度,此时合金的变温速率是本实验条件下的极限变温速率。显然,当目标温度的变化速率小于该极限变温速率,智能温控材料系统能够对目标温度的变化形成很好的跟随。
(a)目标温度变化较慢;(b)目标温度发生阶跃变化
4 结论
(1) 与采用强迫风冷相比,水冷时智能温控材料系统的温控范围更大,但两种散热方式下铝合金片的降温速率基本一致,即在散热能力满足需求的条件下使用风冷可以达到相同的变温能力。
(2) 采用PID控制不能充分发挥TEC的制冷能力,特别是当TEC冷端温度与目标温度接近时这种问题更为突出,采用引入阈值的改进的PID控制算法可以显著地降低智能温控材料达到目标温度的响应时间。
(3) 工作电流对温控效果影响较大,工作电流越大,合金能达到的最低温度越小,系统响应时间越小,但随着电流的增加可达到的最低温度和响应时间变化的幅度逐渐变小,当电流增大到一定程度后温控范围和响应时间基本不变,继续增大电流反而增加功耗,降低系统制冷效率。
(4) 智能温控材料系统的最大变温速率由系统硬件组成、算法和工作条件决定,当目标温度的变化速率小于系统的最大变温速率时,智能温控材料可以根据目标温度的复杂变化做出快速响应,使合金温度与目标温度始终保持一致。
摘要：研制了一种基于热电制冷器(TEC)的智能温控材料系统,系统地考察了材料周边环境、散热方式、控制算法、工作电流等因素对系统温控效果的影响。在此基础上,确定了该智能温控材料系统合理的工作条件,对温控效果的实验分析表明:该智能温控材料温度可以根据目标温度的复杂变化快速做出响应,表现出良好的智能温控能力。