时间：2023-01-31 12:40:49
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目前制定实现规范并比较适用于复用的组件模型有CORBA/ORB、COM/ActiveX、JavaBean以及.NET等。通过对以上组件模型的研究与对比，本系统选定.NET中的WindowsForms作为本实时测控软件的组件模型，使用.NETFramework的公共语言运行时，组件都建立在一个共同的底层基础上，不再定义使用复杂的管道接口，对象可以直接交互访问，有利于组件的自由配置，同时，利用.NET技术的分层结构特点,采用“搭积本”的方式生产软件，大大提高软件开发效率。
2基于组件技术的实时测控软件开发
2.1软件架构设计
在组件技术中，一个组件就是一个接口集，它通过接口对功能进行封装。因此，对于同一个应用程序架构，只要其使用的接口集合不变，即可通过更换支持同样接口集的组件来获得不同应用，也可重复利用同一个组件或对组件进行二次开发。而基于组件建立的软件架构和应用开发，其最大优点在于可以复用的应用结构和软件单元。实时测控软件主要是对实时测控数据的处理、评估和显示，而测控数据主要包括光测、雷测、遥测及GPS测量等类型，其处理过程通常包括数据采集、数据解析、数据处理和结果评估等四个部分，针对以上4种数据类型，在基于组件技术思想下，其处理架构可统一进行设计，如图1所示。针对靶场测控系统中光测、雷测、遥测及GPS测量等数据处理应用，通过将数据采集组件、数据解析组件、数据处理组件、结果评估组件替换成相应功能的组件，即可实现在保持软件架构不变的前提下开发出不同的应用系统。
2.2基于组件技术的软件升级维护
组件接口是对某一功能的一套抽象描述，具有封装性，它通过接口与其功能实现分离开了，并以接口作为客户与组件（或组件之间）交互的唯一方式，因此，只要保持接口不变，就可以将系统中的组件用新的组件替换，以随时进行系统升级维护。下面以实时测控数据处理软件中的雷测数据处理应用为例，其软件的架构如图2所示。当需要对系统进行升级维护时，在软件架构完全保持不变的前提下，对具体的组件进行替换，只要保持接口不变，程序无需重新编译链接，系统即可通过使用更新后组件中的新接口来获得新特性，从而实现系统的升级维护。
2.3利用组件复用技术实现软件功能扩展
组件复用是利用已有组件创建新组件，即通过第三方产品来构建自己产品。组件复用是通过包容和聚合来实现的，包容时外部组件包含内部组件的接口，它由外部组件接收此调用请求再交由内部组件来处理，聚合时外部组件直接调用内部组件的接口，它让内部组件直接处理该调用请求。在C++语言，通过在外部组件中增加内部组件接口，并把调用请求转发给内部组件即可实现包容，对于聚合，在内部组件中维护一个外部组件接口指针（如m_pUnknownOuter），通过委托机制，让内部组件接口提出的查询接口请求由一个委托接口转发至外部组件，再由外部组件接口查询内部组件。这样就可以实现一致的访问，即不管是通过外部组件的接口，还是内部组件的接口，都可以查询到内外组件所支持的接口集合。在实际应用中，软件开发不仅有大量的、功能强大的商业化组件可以使用，而且有应用广泛的、成熟的靶场测控系统专用组件可以使用，如组件化的数据接收、量纲复用、坐标转换、滤波平滑、精度评估等功能模块。因此，利用好组件复用技术可以有效扩展靶场测控数据处理系统的软件功能，对于靶场测控系统建设具有重要的现实意义。
3结束语
建设工程质量检测是国家进行工程质量监管的重要手段，在工程质量监督管理中发挥着重要的监控威慑作用。当前国内建设工程质量检测行业仍然存在着不规范的市场行为，检测机构的检测工作中时有弄虚作假，试样做假、漏检、少检的行为发生。规范建设工程质量检测行业的市场行为，加强建设工程质量检测机构的管理能力，提升建设工程质量检测机构的工作质量势在必行。信息化管理方法的运用能够在一定程度上保障建设工程质量检测过程中检测数据的真实性、公正性、可靠性。建设工程质量检测的信息化管理是指在工程质量检测机构中，利用计算机自动化技术、网络技术以及现代通讯技术等手段对建设工程质量检测机构及其所属各部门的检测业务进行综合管理，为建设工程质量检测机构的整体运行提供全面、自动化的管理及各种服务。目前，全国较发达地区已经相继建立了较为完善的检测机构信息化监管系统，对涉及建筑结构安全的力值检测参数如混凝土抗压强度、钢筋力学性能指标等必须实时上传试验结果，对于非力值检测参数的检测报告必须上传关键页面。除此之外，某些地区如广州市正在推行混凝土试块芯片植入技术，对于混凝土试块一律要求植入混凝土芯片，检测机构不得接收无芯片的混凝土试块，试块必须进行扫描识别之后方可进行试验，无芯片的混凝土抗压强度报告不得作为验收报告采用。然而目前检测机构的信息化管理运作中依然存在不少问题，如网络传输不顺畅，导致数据无法实时上传；存储设备容量不够，导致部分数据丢失；监管系统安全性不足，数据被他人利用等。其中，当前最突出的问题是信息化管理仅仅停留在对试验数据的监控，疏忽了对试验流程与过程的监管，即无法保证样品的真实性或试验过程的规范性，容易出现“偷梁换柱”等问题，即试样制假或试验作假等现象。有鉴于此，本研究以上述问题为出发点，应用现代信息网络技术，对试验流程与试验数据进行“双控”，确保试验结果的真实性和检测报告的有效性，为真实评价工程质量提供科学依据。
2设计原理与系统架构
2.1技术原理
根据检测监管业务需要，对试验流程进行全过程监控，包括收样、样品制备、数据采集等过程。主要体现于两个方面：第一方面，通过高清摄像枪对样品接收和样品制备过程进行实时记录；另一方面通过在试验机电脑上安装视频采集卡，自动采集试验机电脑屏幕的数字信号，通过图像处理器转换成与摄像机信号一致的模拟信号。最后利用现有的CATV技术，将电脑屏幕数字信号与摄像机信号整合在一起，通过光纤传输至硬盘录像机，实现实时的监控、存储功能，通过录像回放功能实现对历史记录的查询。通过登陆客户端软件或ip登录访问服务器电脑，可以实现在办公室对检测过程的动态监控。本部通过现有的vpn网络，连接到检测中心服务器后浏览视频、回放录像，实现远程监控。
2.2系统架构
本系统主要有前端的数据采集装置包括高清摄像枪和视屏采集卡，数据传输介质（光纤），数据接收与存储设备（硬盘录像机）、网络交换机、服务器电脑以及客户端软件组成。系统架构如图1所示。（1）高清摄像枪用于监控样品接收与存放、样品制作、抗压试验等过程，对试验过程规范性与样品的真实性进行实时监管，避免弄虚作假现象的发生。（2）视屏采集卡自动采集试验机电脑屏幕的数字信号，并通过内置转换器转换成与摄像枪信号一致的模拟信号，对试验参数、试验数据、以及曲线的形态进行实时监控，确保试验过程的规范性和数据真实性。（3）光纤作为信号传输介质，将高清摄像枪与视频采集卡的信号传输至硬盘录像机，相比同轴电缆，光纤传输速度快，降低信号延迟；传输损失少，保证视屏质量。（4）网络交换机实现与局域网内的电脑及服务器电脑互联，可以通过局域网访问硬盘录像机。（5）硬盘录像机数据接收和存储终端，实时接收光纤传至的信号并存储，并可以对历史记录按时间进行查询。（6）服务器将若干硬盘录像机通过网络交换机串联至服务器电脑，通过访问服务器电脑可以同时访问局域网内所有的硬盘录像机，实现一机多控。本部通过现有的vpn网络，连接到检测中心服务器后浏览视频、回放录像。（7）客户端软件除了通过ip访问服务器电脑以外，可以通过安装客户端软件对局域网内的硬盘录像机进行访问，相比于ip访问，使用管理更简便。
3系统实施
图2和图3是分别利用客户端软件和iP登陆访问，对试验过程和试验环境进行的全方位监控。以混凝土芯样抗压强度检测详细阐述监控流程，具体如下。
3.1样品安全管理监控
委托方完成登记委托后，将样品放置于芯样样品存放区集中保管，在存放区安装高清摄像枪，配合大门口的监控信号，对样品进行全面安全监视，如下图4、图5所示。
3.2样品制备流程监控
芯样的制备流程主要包括芯样接收、开箱验样、盲样编号、芯样切割、芯样打磨、芯样补平等6个阶段，对上述6个关键节点布设视屏监控，如下图6、图7、图8、图9、图10、图11所示。杜绝芯样制备环节的不正规操作，保证样品真实性、试验过程规范性，确保试验结果可靠性。
3.3抗压试验“双控”
“一控”是对样品的真实性进行确认，避免试验人员调换样品，高清摄像枪可以清晰捕捉样品编号，确保是真实样品，如图12所示；对试样的破坏过程及破坏形态是否正常进行判定，如试样偏心受压导致提前破坏或样品未完全破坏而试验机误判试验终点等现象；“二控”是对试验机电脑屏幕的监控，监控试验数据采集是否正常，试验曲线走势是否正常，是否发生试样尚未破坏而试验机停止采集数据、曲线下落时间与试样的破型时间不一致等现象的发生，如图13所示。
4结束语
1测量技术中装置的基本原理
物理学中的泊松方程的微分形式为2=-ρ/ε，其中ρ代表电荷密度，它在空间上是一个三维方程。若只考虑x方向的泊松方程，则有式（1）。（1）图1为测量装置的物理模型，模型的上、下电极通过侧壁连接，它们之间的距离为d。设装置里面充满了电荷密度为ρ的电荷，同时在它的作用下，在上、下电极上形成电压U0。模型的下电极上装有静电式电场传感器。图1模型中还建立了x轴坐标，其方向以下电极的表面为起点，向上电极方向为正。所建立的物理模型在x方向上的电场只与电荷ρ有关，与外电场无关，即两端电极上只有装置空间的电荷作用，与外电场无关。解方程（1）得式（2）。(/)1duxcdx=?ρε?+（2）式（2）等式的du/dx即为上、下电极间的电场强度。对式（2）求解得式电极间的电压表达式（3）。2u=(?ρ/ε)?x/2+c1?x+c2（3）在边界条件x=0，电压u=U0；x=d，电压u=U0时，求得112dcρε?=×，c2=U0，将112dcρε?=×代入式（2）得两端间的电场强度Ex。()2xdExρε=??（4）当x=0时，012dEρε?=×；当x=d时，12ddEρε?=?×当x=d/2时，Ed/2=0。通过上面分析，在x=0处存在空间电荷密度与电极表面的电场强度有直接的线性关系，即02Edερ?=×所以只要通过传感器测量出E0，就可通过计算求出空间电荷密度ρ。
2测量技术中传感器设计
静电传感器的设计原理模型是基本上是在静电场中放置一个导体，导体表面就会产生感应电荷，当电场变化时感应电荷也变化，使导体内部电荷的移动形成微弱电流。根据微弱电流的变化或电荷移动所产生的效应，就可知电场的变化。但在实际测量中，传感器所在的静电场中电场基本不变或缓变，不易测量所处在静电场的变化。该传感器的设计方法采用静电式场强测量方式，采用遮挡片遮挡的形式对一个导体的屏蔽和去屏装置，可以周期性地实现屏蔽和去屏的动态效果，产生因动态变化感应到的感生电荷。其设计原理如图2所示。旋转叶片和固定叶片都是由金属制作的扇形叶片，旋转叶片在马达的带动下以屏蔽固定叶片电场的方式达到调制作用。设固定叶片在面积S上的感应电荷q=D?S=ε?E?S，在一定的空间电荷密度ρ作用下，电场E是保持不变的，所以可通过旋转叶片的调制作用改变S，从而有式（5）。dqdsiEdtdt==ε??（5）通过式（5）将电场信号转化为电流信号，且电流值与面积的变化率有关。dsdt可通过图3进行分析。图3为旋转叶片开始遮断电场线示意图，有2122?S=×ω×?t×R×则面积S有式（6）。20tS=∫ωRdt（6）将式（6）式代入（5）式得：20200()2tdRdtiEfERdtω=ε=πε∫（7）式（7）中，f表示电动机的频率。同理，当旋转叶片离开固定叶片区域时，调制出的电流方向相反，如此反复，就可得到周期性的方波电流信号，经采样电阻后又可将电流信号转化为电压信号，最后经抗干扰和放大处理后即可被CPU采样。图4为传感器的调制机理时序图，可见正电荷与负电荷相位相反，通过它即可辨别电荷极性。
3测量技术中校正方法的建立
关键词: 桩基工程 检测质量 控制
中图分类号： O213.1 文献标识码： A
桩基工程质量决定建筑物的安危, 关系到国家和人民生命财产的安全。所以, 桩基工程质量控制是建筑工程质量控制的重要环节, 也是技术难度较大的一个环节, 质量检测是桩基工程质量控制的必要手段, 检测结果是桩基工程质量验收的科学依据, 所以桩基工程检测质量控制问题显得至关重要。本文拟根据检测技术规范, 结合实际检测经验, 提出几点看法, 供同仁商榷。
1 建筑基桩检测技术要求
1. 1 桩基检测现行有效的依据规范主要是: 中华人民共和国行业标准 5建筑基桩检测技术规范6 JGJ106- 2003 ( 以下简称5规范6)。5规范6规定: 工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性抽样检测。现行5建筑地基基础工程施工质量验收规范 6 (GB50202- 2002)和5建筑地基基础设计规范6 (GB50007- 2002)都以强制性条文的形式规定, 工程桩应进行单桩承载力检验,混凝土桩桩身完整性检测也是上述两规范质量检验标准中的主要项目。工程实际操作时, 宜先进行完整性检测, 然后再有针对性地做承载力检测, 以对整体施工质量作出评估。
1. 2 检测方法的选择目前列入5规范6的检测方法有 7种, 即: 单桩竖向抗压静载试验、 单桩竖向抗拔静载试验、 单桩水平静载试验、 钻芯法、 低应变法、 高应变法和声波透射法。这 7种方法是基桩检测中最常用的检测方法。对于冲孔桩、 挖孔桩和沉管灌注桩以及预制桩等桩型, 可采用其中多种甚至全部方法进行检测; 但对异型桩、 组合型桩, 这 7种方法就不能完全实用 (如高、 低应变动测法和声透法 )。因此在具体选择检测方法时, 应根据检测目的、 内容和要求, 结合各检测方法的适用范围和检测能力, 考虑设计、 地质条件、 施工因素和工程重要性等情况确定, 不允许超适用范围滥用。同时也要兼顾实施中的经济合理性, 即在满足正确评价的前提下, 做到快速经济。除中小直径灌注桩外, 大直径灌注桩完整性检测一般可同时选用两种或多种的方法检测, 使各种方法能相互补充印证, 优势互补。另外, 对设计等级高、 地质条件复杂、 施工质量变异性大的桩基, 或低应变完整性判定可能有技术困难时, 提倡采用直接法 (静载试验、 钻芯和开挖 )进行验证。桩的动测法是静荷载试验的补充, 不应也不能完全代替静荷载试验。
1. 3 检测开始的时间对于低应变法或声波透射法, 受检桩混凝土强度至少达到设计强度的 70%, 且不应小于 15M Pa ; 当采用钻芯法时, 受检桩混凝土强度应达到设计值; 承载力检测时, 除桩身强度应符合规定外, 尚应满足土层休止时间的要求。
2桩身完整性检测质量控制
2. 1对桩基工程质量进行检测, 必须检测桩身完整性。工程实践证明, 常用的低应变动测方法对桩身完整性的检测, 能较为可靠地发现一定深度范围内基桩的质量问题 (如裂缝、夹泥、 缩颈、 离析等 )及其严重程度。随着检测技术的发展,现行技术已能对传统的静载荷试验不能直接说明的桩身完整性问题作出定性分析, 并据此对桩进行分类, 便于发现问题,为基础处理提供依据。
2. 2 对于水泥土桩, 则不宜采用低应变动测检查桩身质量。这是因为水泥土桩桩材是水泥与原地基土进行搅拌混合所形成的一种桩体, 其桩身性质介于刚性桩与柔性桩之间, 它的刚度、 抗压强度和抗侧压力作用小于刚性桩而大于柔性桩, 因而对其质量的检测不能套用刚性桩的检测方法。
2. 3钻芯法可对桩身质量进行直观定性分析, 能检测桩身混凝土强度、 混凝土离析和胶结、 混凝土级配搅拌情况、 桩底沉渣 (桩身夹渣 )或桩底持力层情况、 基岩的承载力和完整性情况, 检测结果准确率高。对钻孔灌注桩、 人工挖孔桩而言,其直径一般较大, 当对其桩身质量进行低应变动测后有质量问题需进一步确认时, 可采用钻芯法检测桩身质量。钻芯法与超声波透射法相结合, 可用于重要工程的大直径灌注桩。
2. 4 基桩低应变法动测的关键是要取得准确、 可靠的测试信号, 所以现场检测人员应操作熟练, 有丰富的动测信号分析经验, 现场应及时排除干扰信号。遇到异常信号时, 应分析原因, 多换几个检测点, 特别对大直径桩, 桩截面各部位的运动不均匀性会增加, 桩浅部的阻抗变化往往表现出明显的方向性, 故应增加检测点数量, 每个检测点的采集信号不宜少于 3个, 通过叠加平均提高信躁比。现场应保证采集到一致性好、真正反映基桩质量特性的动测信号。
2. 5桩顶条件和桩头处理好坏直接影响测试信号的质量。因此, 要求受检桩桩顶的混凝土质量、 截面尺寸应与桩身设计条件基本等同。检测人员在分析动测测试信号时, 应仔细分清哪些是缺陷波或缺陷谐振峰, 哪些是因桩身构造、 成桩工艺、 土层影响造成的类似缺陷信号特征。另外, 根据测试信号幅值大小判定缺陷程度, 除受缺陷程度影响外, 还受桩周土阻尼大小及缺陷所处的深度位置影响。相同程度的缺陷因桩周土岩性不同或缺陷深度不同, 在测试信号中其幅值大小各异。因此, 如何正确判定缺陷程度, 特别是缺陷十分明显时, 如何区分是Ó类桩还是 Ô类桩, 应仔细对照桩型、 地质条件、 施工情况结合当地经验综合分析判断; 不仅如此, 还应结合基础和上部结构型式对桩的承载安全性要求, 考虑桩身承载力不足引发桩身结构破坏的可能性, 进行缺陷类别划分, 不宜单凭测试信号定论, 有疑问的必须验证检测, 以保证检测的科学性、 准确性和公正性。
3 承载力检测质量控制
3. 1 桩基是埋入地下的隐蔽工程, 其质量较难控制, 特别是就地灌注桩, 更易出现影响桩基安全使用的各种质量问题。单桩的极限承载力, 迄今也还不能象结构工程那样, 单纯通过理论计算予以确定, 因为桩的承载力与桩型、 桩材、 成桩工艺以及地层土特性等众多复杂的因素有关。因此在较重大的工程, 要求通过一定数量的静荷载压桩试验来确定桩的承载力,作为设计的依据。
3. 2 现在对桩基承载力的检测, 常用的方法有静载荷试验、高应变法检测。高应变法属于动测法的一种, 其适用范围受一定的限制, 在进行灌注桩的竖向抗压承载力检测时, 应具有现场实测经验和本地区相近条件下的可靠对比验证资料; 对于大直径扩底桩和 Q) s曲线具有缓变形特征的大直径灌注桩, 不宜采用本方法进行竖向抗压承载力检测。虽然静载荷试验比高应变法费用高、 所耗实验时间长, 有时受场地限制等原因, 但是静载荷试验仍然是检测基桩承载力最直接、 最准确、 最可靠的方法。
3. 3 为保证静载试验结果的准确性, 所有试验仪器仪表必须经过计量部门检定合格, 并在有效期内使用。当采用压力表测定油压时, 为保证测量精度, 其精度等级应优于或等于 014级, 不得使用 115级压力表控制加载。当油路工作压力较高时, 有时出现油管爆裂、 接头漏油、 油泵加压不足造成千斤顶出力受限、 压力表线性度变差等情况, 所以应选用耐压高、 工作压力大和量程大的油管、 油泵和压力表。
3. 4 静载试验在所有试验设备安装完毕之后, 应进行一次系统检查。其方法是对试桩加一较小的荷载进行预压, 其目的是消除整个量测系统和被检桩本身由于安装、 桩头处理等人
为因素造成的间隙而引起的非桩身沉降; 排除千斤顶和管路中之空气; 检查管路接头、 阀门等是否漏油等。如一切正常,卸载至零, 待百分表显示的读数稳定后, 并记录百分表初始读数, 即可开始进行正式加载。
3. 5 静载试验应保证有足够的荷载反力, 试验过程应及时补压, 以使真实反映每级荷载作用下的桩顶沉降。为控制检测质量, 加载到最后一级, 监理人员要到现场见证签字。当桩身存在水平整合型缝隙、 桩端有沉查或吊脚时, 在较低竖向荷载时常出现本级荷载沉降超过上一级荷载对应沉降 5倍的陡降, 当缝隙闭合或桩端与硬持力层接触后, 随着持载时间或荷载增加, 变形梯度逐渐变缓; 当桩身强度不足桩被压断时, 也会出现陡降, 但与前相反, 随着沉降增加, 荷载不能维持甚至大幅降低。所以, 出现陡降后不宜立即卸荷, 而应使桩下沉量超过 40mm, 以大致判断造成陡降的原因。
参考文献
[ 1]中国建筑科学研究院主编 # 建筑基桩检测技术规范( JGJ 106- 2003)# 北京: 中国建筑工业出版社, 2003
随着现代工业技术的发展，数控机床的应用越来越广泛,使得产品的加工精度有了极大的提高。在这种形势下,传统的测量工具及测量方法已不能满足检测需求。在精密测量中,三坐标测量机扮演了重要角色。然而由于三坐标测量机价格昂贵,绝大多数中小型企业无能力购买使用。考虑到NC机床结构上与三坐标测量机相似,有可能利用其进行坐标测量。数控机床和三坐标测量机均是机电一体化的数字控制自动化机械。数控机床是将被加工对象进行数字化处理,然后,利用数字信息进行控制,从而加工出合格产品。而三坐标测量机则是在已加工好的产品上,利用测头与工件型面接触测得一系列点的坐标值,进而计算出尺寸、形位误差值的测量设备。数控机床与三坐标测量机均利用坐标轴移动实现自身功能。基于这一共同点,本文试图在不改变数控机床CNC控制系统的条件下(直接从CNC经光电隔离得到X、Y、Z二进制数值,必须改变机床CNC系统),将数控机床功能加以扩展,附加适当装置组成检测系统,实现利用数控机床进行测量的功能。
1.总体方案
本文设计的检测系统是利用数控机床及其控制系统,附加测头、摄像头、控制盒、计算机等装置组成的检测系统,其组成如图1所示。利用这个系统进行测量,其工作原理是利用摄像头捕捉数控机床屏幕上显示有坐标值的图像画面,再对捕捉到的图像进行处理,识别出坐标数值,间接得到被测点坐标,并在此基础上求得尺寸、形位误差值,以完成数据采集与数据处理,实现精密测量的功能。
本文选用图1所示的检测系统,是完全独立于机床之外的附加检测装置,对机床本身的性能没有影响。它是在不改变机床本体和原有功能的基础上,利用机床的X、Y、Z坐标移动性能,将刀具换成测量头测出工件上某点的位置。例如,要测量工件上A点到B点的距离,就相当于用对刀的方法确定A点坐标(xA,yA,zA)、B点坐标(xB,yB,zB),则A、B两点的距离为d=√x2+y2+z2,其中x=xA-xB;y=yA-yB;z=zA-zB。显然,这是一种通过测量点的坐标获取测量结果的方法。
2.硬件配置
系统的硬件包括测量头、控制盒及摄像头。
2.1测头
测头的基本功能是触发、瞄准和过零发讯。测头分为机械式、光电式、电气式三种。测头性能的好坏,决定着测量方式的难易、测量精度的高低。本文选用我国生产的应用极为广泛的硬线连接式导电式测头,它属于接触式测头,为通用型球头测头,能测定高度、槽宽、孔径和轮廓形状等。使用时,可以将测头半径和测出的数据输入到计算机中进行数据处理,然后自动输出被测值。测量方便、准确,易操作。
2.2控制盒
控制盒是本测量系统重要的硬件配置,是实现测量控制和数控机床与测量系统接口的关键装置。其性能的好坏直接影响测量系统的功能和可靠性。从测量系统的功能完善和先进性、实用性考虑,控制盒的核心控制部分选用80C51单片机与8255A接口芯片,通过编程实现测量系统的控制与通讯。控制盒工作过程如图2所示。当触头接触工件时,产生触发信号,触发器D接收到低电平信号,向单片机发出中断请求,通过程序实现延时功能,并通过8255A接口,使继电器1接通,打开摄像头,进行拍照。拍照完毕,继电器1断开,继电器2接通,控制伺服系统动作进行下一次测量。
2.3摄像头
将数控机床屏幕上带有坐标值的图像导入到计算机中,需要图像采集装置。本文选用的是Logitech快看视讯版TM网络摄像头,它具有高质量CMOS感应器,其静态和动态分辨率均达到640×480像素(VGA)。帧速度为:最高30帧/秒,图像清晰,可以满足测量系统的要求。
3.软件设计
软件设计的两个关键内容是字符识别及数据处理。
3.1字符识别
从数控机床屏幕图像中获取的坐标数值,首先须将摄像头拍到的图片文件转化为计算机可以处理的文本信息,此过程需要通过字符识别技术完成。字符识别算法分为三种:模板匹配法、特征法和笔画结构法。由于需识别的字符种类少,本文开发的软件系统中用了模板匹配法及特征法,借助VB编程实现。算法的主要过程如图3所示。
其中,预处理的目的是为特征提取及字符学习提供方便,主要运用平滑去噪、图像的二值化处理,使图像更清晰、准确。特征提取即提取字符特征模式作为区分字符的特征量。主要方法是利用细化骨架的方法提取字符骨架,然后利用穿线法获得单个字符的特征。运用此系统检测时,先对机床屏幕的显示字体进行学习,建立标准模板。将每一个单独的字符划分成A×B个像素(Pixels),字符的一些特征像素与标准模板比较,如果相似程度达到95%,那么,就可以认为该标准模板上的字符为所要识别的字符,逐一将要识别的这些字符进行判断分类和确认,最后得到识别结果。将其存入计算机,待数据处理时取用。
3.2数据处理
数据处理是针对离散采样数据点的集合,用一定的数学模型进行计算以获得测量结果的过程。由于应用本测量系统测得值均为一些要素表面离散点的坐标,要测出需要的几何元素误差值,需进行相应的数学推导。在评定尺寸误差时,借助了空间解析几何及向量知识对各种几何要素的测量给出了准确的计算公式。对于形位误差的测量,依据的原则为最小条件及最小二乘法。例如:对直线度误差的评定,依据最小二乘原理,根据测得的若干点的坐标,建立最小二乘线的方程y=ax+b,其中最小二乘线的参数a,b由式(1)求得:
将此直线方程化为一般式:
ax-y+b=0(2)
然后,求得各个测量点到该最小二乘线的距离
取Δ=2dmax,此为任意方向上的直线度误差。从而实现直线度检测功能。检测系统计算项目如图4所示。
4.测量实例
图5所示,待测公差项目是φ25孔轴线的直线度公差为φ0.005mm。利用此系统检测时,先将孔沿轴向划分为N个截面(本例取N=5),测得每一截面上,孔内表面上的三个点的坐标(见表1),根据三点定圆的原则,可以求得各截面圆对应的孔心位置,将此N个孔心的坐标xi,yi代入式(1),拟合最小二乘直线y=ax+b,将各圆心点的坐标代入式(3),即可求出各中心点到该直线的距离,那么,误差Δ2dmax。
数据处理结果Δ=2dmax=φ0.008mm>φ0.005mm,因此该孔不合格。
【关键词】温度控制；热计量供热系统；节能技术对策
供暖体制改革越来越多地受到重视，与供热收费改革密切相关、互为充分的必要条件就是温度控制与热量计量的发展问题，这是节能与环保事业发展的必然要求。在这样的背景下，计量与温控技术得到了快速发展。本文针对温控计量节能技术相关问题及对策进行阐述。
1.应用先进的温度控制与热计量技术，实现供热节能
以我国供暖现状，采暖能耗指标是同类气候条件下发达国家的3-5倍，而且供暖效果也远远不如，能耗大量浪费的原因中固然有百姓用户节能意识淡薄、收费体制不能刺激节能，但主要的原因还是因为我们设计、施工与运行管理的落后。笔者认为正确的做法是温控与热量并重，相辅相成，甚至温控更加重要。供热单位先提高自身水平，提高室内热舒适度，也就是提高服务质量，再合理地向用户收费，促节能事业发展。
2.户内系统和户外系统相结合，减少能耗
目前有一种趋势：认为讲温控就是要在室内安装温度控制阀，讲计量就是在户内安装热量表，至于户外控制就可以不被重视了。温控与计量是不是只要针对户内系统，户外就可以忽视呢？对于一个户内控制设备完善的系统（安装了温控阀和热量表），如果没有相应的户外控制，很难保证户内设备正常地工作。如果户外水力失调严重，温控阀不能工作在正常工况下，压头大就会频繁地开关甚至产生噪音，压头太小会始终常开而室内温度不足；热量表也可能工作在额定之外的流量下，测量不准确。如果外网不能根据户内工况变化相应调节，如：水泵不能变频、压差不能稳定的情况下，水泵、锅炉或换热器的效率也不能保证。如果户内采取了节能手段，而户外没有配合措施，一方面会引起管网水力热力工况的失调，另一方面室内节省的能量不能体现在热源的节能上，节能这一根本目的就没有实现。所以我们认为好的户内控制一定要与户外控制相结合。
随着先进计量、控制设备不断应用于系统中，分户计量供热系统逐步在我国发展起来。从用能的角度看分户计量供热的技术能够有效利用自由热，提倡用户的行为调节，以减少能耗；另一方面，从用户出发它能够提高室内热环境的舒适性。在散热器上安装温控阀为实现这些目标提供了有效手段。当温控阀被设定在某一值时，它可以通过感温包测量室内温度，实时调节散热器流量以符合设定值。如果热网的运行工况可以最大限度的满足各个用户的需求，那么温控阀控制的散热器供暖房间温度就不会出现过冷过热的情形。但是舒适度因人因时而异，提高用户的舒适程度不仅要求在设计温度18℃时保持室温仅有微小的波动，而且应该尽可能的满足用户希望提高室内温度的要求。
3.温控计量与集中供热系统相适应，提高节能效率
我们采取“拿来主义”来消化学习国外的温控计量技术，包括消化和应用国外的产品，但是外来的产品并不适应我国的现有系统，除了水质问题和管理问题外，还有许技术问题。如：系统末端压差、系统规模大小、设备工作环境等都存在很大的不同，不做任何改变就应用在一起很难得到正常的效果。如有的示范工程，产品应用效果不好，出现一些问题，厂家就提出要彻底地改变中国的供热系统，殊不知，对中国这一巨大规模的供热体系，改变是一个渐进的过程，需要一定的时间，不可能一蹴而就。谁应该去适应谁并不存在一个分明的界限，但是合理的寻求结合点，花最小的投入去获得最大的回报，这个工作非常重要。
4.热计量方法
目前，按户计量热量使用的方法基本有以下3 种：
一是直接测定用户从供暖系统中用热量。该方法需对入户系统的流量及供回水温度进行测量，采用的仪表为热量表。该方法的特点是：原理准确，但价格较贵，安装复杂，并且在小流量时，计量误差较大。目前在法国、瑞典等国应用较多。
二是通过测定用户散热设备的散热量来确定用热量。该方法是利用散热器平均温度与室内温度差值的函数关系来确定散热器的散热量。该方法采用的仪表为热量分配表，常用的有蒸发式和电子式2 种。蒸发式热分配表的特点是价格较低，安装方便，但计量准确性较差；电子式热量分配表的特点是计量较准确、方便，价格比蒸发式热分配表高，并且可在户外读值。
三是通过测定用户的热负荷来确定用热量。该方法是测定室内外温度并对供暖季内的室内外温差累积求和，然后乘以房间常数（如体积热指标等）来确定收费。该方法采用的仪表为测温仪表，但有时将记忆散热器温控阀的设定温度作典型室内温度，而将某一基准温度作室外温度。该方法的特点是：安装容易，价格较低。但由于遵循相同舒适度缴纳相同热费的原则，用户的热费只与设定的或测得的室温有关，而与实际用热量无关，因此，开窗等浪费能源的现象无法约束，不利于节能。目前美国和法国有所使用。
5.实施换热站监控系统应用
换热站监控中心（MCC）是整个监控系统的中枢神经，具有整体协调、远程控制和调度功能。它将采集现场过程的数据，通过通讯网络（WAN）这条连接各换热站与监控中心的桥梁和纽带，对数据进行传输。换热站监控中心（MMC）实现对换热站的监测、控制、管网分析、故障诊断、报警、报表、打印、历史数据处理、趋势显示等功能，并且对各个换热站的设备参数进行远程下载与控制，以确保热网高效经济运行。其中控制中心还具有数据库检索与分析功能，调度中心把各换热站采集来的数据存入历史数据库，数据库除供历史报表打印、数据终端检索外，还要定期或不定期进行数据分析。
我公司换热站监控系统现场采集和显示的数据有：室外温度、换热机组一、二次侧供回水温度、压力，补水流量、软化水箱及污水池的水位，地面液位信号、循环泵、补水泵的运行状态、调节阀开度、温度报警等，以上信号在监控中心都可以实时监视，并且可以对循环泵、补水泵、排污泵、电动调节阀等运行状态进行实时控制。
换热站监控中心可采集现场数据、实现对换热站的监测和控制，管网分析、故障诊断、巡检人员的考勤情况、打印报表、历史数据处理、趋势显示、实时参数、历史数据在网上给授权用户等功能，以及对各换热站设备参数进行远传下载与控制，热网监控中心可实现循环泵、补水泵、排污泵的启停等控制，以确保高效经济运行。
实施换热站监控系统有两个主要特点：一是实施热网监控避免了热量在输送环节中的浪费；二是实施热网监控室温容易控制，控制手段有自动恒温控主动调节控制，避免了温度失调、利用了自由热、实现了经济运行，而传统的集中供热就难以实现这些控制。新型的集中供暖系统采用了温控与热计量技术，就可以提高效率、减少浪费、增加控手段，就可以与新型采暖方式同等竞争，夺回价格优势，争取市场份额。 [科]
【参考文献】
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【关键词】地方本科院校；测控技术与仪器专业；毕业设计；教学改革
引言
毕业设计工作是人才培养环节中最重要的一环,是本科生运用自己所学的基本理论、基本知识和基本技能解决实际问题能力、独立工作能力和创新创业能力的重要途径，是一个知识深化和升华的关键教学过程，也是对学生大学四年的学习效果、学习成果和创新创业能力等综合素质的全面检验[1]。本文基于地方本科邵阳学院技术应用型人才的培养目标，根据测控专业的培养模式及学校与地方实际情况，有针对性地探索新的毕业设计模式力求符合人才培养规律、适合当前社会现状。为了进一步提高本科生毕业设计的教学质量，逐步完善各项质量管理制度，提高学生的毕业设计质量，促进技术应用型人才的创新、创业能力的培养。下面主要是多年指导本科毕业设计的实践体会。
1测控专业毕业设计特点
测控专业是仪器科学与技术一级学科中唯一的本科专业，伴随科学技术的发展、尤其是超大规模集成电路和传感检测技术、计算机技术、通信技术的快速发展,测控技术领域也同样发生了较大变化。由最初的纯机械结构、机电结合、机光电结合等简单结构逐步发展为集传感检测技术、计算机技术、通信技术、电子信息技术、现代光学、精密机械等高新技术于一体的复杂工程系统,其工程应用也从检测数据采集、结合超大规模集成电路技术逐步转变为信号发生、信号采集、信号传输、信号调理以及自动控制过程为一体的复杂测控系统[1-8]。尤其是二十一世纪以来，随着计算机技术的飞速发展、更新换代的周期越来越短，加上网络通信技术、算法软件技术、工业新材料的微纳米技术的蓬勃发展,测量与控制技术、仪器仪表技术也有转向微型、网络型、虚拟型和智能型的发展趋势,从而使仪器科学和其他多学科技术相交叉、相融合的属性日趋明显。邵阳学院作为地方本科院校，主要培养适应地方经济建设和社会发展需要的，具有从事信息检测、处理、控制及仪器仪表分析、设计、运行、维护、管理、教育工作的基础扎实、实践能力强、综合素质高、具有创新意识的应用型高级专门人才。针对培养目标,测控专业课程设置力求从知识技术、素质能力等方面构建专业课程体系,该体系的基本框架如图1所示。强化学生专业素养和创新创业能力的训练与培养，构建了“课外研学”和“工程实践”两类“3+1”实践教学体系。课外研学分为社会实践、技能考核、科研训练加创业实践；工程实践由基础实践、专业实践、工程设计加工程师执业技能训练（如图2所示），两类实践训练形式上互为补充，内容上互相渗透。
2对邵阳学院测控专业学生毕业设计的探索与成效
2.1毕业设计的选题和开题
从2013届到2017届测控毕业的学生来看，每届学生的选题工作从前一年的11月开始，尽量要求教师结合自己的科研项目进行命题，参加各种学科竞赛学生也可以利用优势，在教师的指引下把自己感兴趣的项目作为毕业设计课题，在选题方面，选题程序采用“指导教师出课题--教研室审题--学生、教师双向选择--指导教师下达任务书—院里审核”的程序。四年的实践中，共征集论文题目大于学生选题人数的25%，保证学生一人一题，为学生选题提供了较大的空间。这些课题结合了教学、科研、生产实际的需要，切实做到了与理论研究、应用研究、技术开发、工程设计紧密结合，具有一定的理论价值和实用价值。开题工作一般在前一年的年底完成，保证学生有充足的时间和精力去查阅资料、设计技术方案、完成开题报告。前期要求每一位准毕业生必须进行开题报告答辩，由答辩小组成员集体评议设计方案的可行性、保证学生有一个正确的努力方向。
2.2校企联合指导毕业设计
部分学生在毕业设计之前或者设计期间已经和企业或者公司签订了三方协议，用人单位要求准毕业生到公司去一边在公司岗前培训、做工程项目的同时完成毕业设计，对学生而言也是十分乐意的事，她（他）们可以工作拿到薪水，同时又能顺利完成毕业设计。甚至有些公司还会在工作经费、仪器设备、项目场地和技术力量上给予相应的支持政策。已签约的学生对公司而言，是公司未来的员工，是公司的新鲜血液，从政策、人力、财力上进行支持，是培养员工的主人翁精神。增强企业的育人社会责任感，对企业和学生而言是双赢。校企联合指导毕业设计一般采用双方共同指导，模式主要以公司企业为主导、学校教师为辅助。通常设计题目由企业提供，学校和企业协商确定，校内教师一般负责设计过程管理，审核设计的进度和各阶段完成情况；学生设计的具体内容一般由企业技术人员进行详细的指导并提供相应的技术资料，协调毕业生与现场人员、相关公司之间的关系。校企联合指导学生完成毕业设计，既可以增加校内教师了解公司企业的机会，了解行业的最新技术动态，又可以提高教师的解决实际复杂工程的能力，提升教师科研能力。近四年来测控技术与仪器专业和校外公司联合指导毕业设计的准毕业生人数呈现逐年增加的发展趋势。
2.3落实三个阶段的检查
毕业设计工作学校一般有前期、中期、后期检查工作，相应地各院系、教研室配合学校检查，先行进行自查。前期:重点检查设计任务书是否按时发给学生，任务书的填写是否符合学校规范、任务书中的技术指标是否合理，开题工作的具体情况，包括学生是否进行了开题报告的答辩，是否有记录，开题报告格式是否符合要求，设计方案是否可行。指导教师的指导记录是否属实。中期:重点检查指导老师的指导记录情况，学生的毕业设计进度是否拖后，学生的中英文翻译完成情况，文献综述、设计的方案、图纸等毕业设计(论文)过程材料，及时发现问题，并采取切实可行的措施尽快解决。后期:重点检查毕业设计的答辩情况、学生的毕业设计质量，包括附件材料的签字，设计指标是否完成，设计内容合理性，格式的规范性，考评答辩相关材料审查。近四年测控专业的实践表明，及时检查对设计过程中出现的问题能够早发现、早解决，有效地提高了毕业设计的质量，培养学生的实践能力。
2.4严把考评答辩和成绩关
近四届工作相比，每一年的考核工作在上一年的基础上有改善，基本上是执行资格审查、评阅、最终成果审查的环节前重点加了现场考评，对每一届测控方向的学生凡是单片机、PLC及仿真类课题必须要有仿真结果或实物装置，理论研究类课题必须要有理论推导过程及应用介绍，此环节的增加对提高学生设计（论文）成果质量起到了显著作用。多样化设计必须参加各项审查。学生交出的论文不出现自己以及指导教师的名字，然后交给不同的教师进行评阅，这种“准盲型”供评阅人完成评阅。评阅人与指导教师必须不同，穿插评阅不同组学生的成果，并有充足的评阅时间，可以从总体上把握学生的成果水平，对学生的成果给出客观的评价。答辩资格审查。答辩资格审查内容包括:（1）任务书（双面打印），（2）开题报告，（3）毕业设计日志，（4）论文报告，（5）论文（必须是完整论文1本，论文内含有比较完整的原理图），（6）仿真或实物，（7）中英文翻译，（8）进度考核表（要求指导教师签字），（9）评阅表（要求指导教师写好评阅意见），（10）其他与设计有关的资料。答辩程序和成绩评定。测控专业毕业设计（论文）答辩小组组织实施。参加答辩的学生分为两类：（1）考评和论文评阅通过指导老师推荐评优及本人申请评阅的学生；（2）从考评和论文评审通过，并且合格的但未被推优的学生中自己抽签产生。抽签办法为：答辩前30分钟抽签，随机从各指导老师所带学生中，抽出30%的学生进行答辩。未被抽中的同学，成绩在良好与及格之间视现场考评和论文评阅进行成绩评定。推选优秀学生毕业设计（比例为10%）和不合格者（比例为至少10%）参加院级答辩。在答辩整个过程中，应详细做好答辩原始记录（专用记录本），专业答辩领导小组指定专人（秘书）负责记录，答辩时，至少要保证有5位答辩教师在现场。成绩评定，需经历三个阶段：第一阶段（现场考评），第二阶段（论文评审），第三阶段（答辩）。连续通过三个阶段考核者，近两年新增学生的毕业设计（论文）进行知网，全部通过者方能获得及格（含及格）以上成绩等级（目前成绩综合评定实行五等级：优秀、良好、中等、及格和不及格）。答辩期间，由学校督导组对各答辩小组现场答辩情况进行巡视和现场点评与指导。学生设计的最后成绩由三部分构成:指导老师初评成绩、评阅老师成绩、答辩成绩，比例是3:3:4。答辩意见不一致或者对成绩评定结论有异议者，交由院答辩小组及院答辩委员会研究决定。
3结束语
本科毕业设计是学生本科学习过程的重要阶段,指出了地方院校测控专业毕业设计质量中存在的主要问题，重点对毕业设计的选题、开题、中期检查和答辩等进行过程监控。毕业设计结合教师科研项目，实现产学研结合，提升测控专业学生的技能，培养创新创业型人才。
参考文献：
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关键词：测控技术与仪器；毕业设计；产学研结合；教学改革
作者简介：李雅峰（1979-），男，陕西汉中人，天津工业大学机械工程学院，讲师；郗涛（1974-），男，山西阳泉人，天津工业大学机械工程学院，副教授。（天津 300387）
基金项目：本文系天津工业大学教育教学改革立项重点项目（项目编号：06323）的研究成果。
中图分类号：G642.477 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）22-0181-03
毕业设计是本科教学过程中时间最长的综合实践环节，是对本科生四年课程学习和实践的总结，是毕业生步入实际职业生涯或者接受研究生教育的教学准备。同时本科毕业设计是对高校教育培养质量的重要评价指标，对于提高学生的创新素质和应用能力，增强学生在择业竞争力等诸方面具有重要意义。
测控技术与仪器专业是仪器科学与技术一级学科的重要分支，主要学习光机电一体化的精密仪器理论、控制理论和测控仪器的设计方法，以及测控系统的设计、应用及开发能力。天津工业大学测控技术与仪器专业在国内高校中的起步较晚，与同城拥有“精密测试技术及仪器”国家重点实验室及“仪器仪表”博士后流动站的天津大学相比，在软硬实力方面也有不小的差距。
因此从向国家教委申报测控技术与仪器专业之始，为有创新、有特色的办好测控专业，对该专业包括毕业设计的各个教学环节进行了探索，其人才培养模式也是目前天津工业大学亟需研究的问题。
本文立足天津工业大学创新性应用型人才的培养目标，根据测控技术与仪器专业的培养模式与现状，针对当前毕业设计环节存在的问题，探索符合人才培养规律与学校现状的毕业设计模式，逐步完善毕业设计过程的各项质量管理机制，提高毕业论文质量并促进应用型人才创新能力的培养。
一、测控专业毕业设计存在的问题
首先是就业与考研的影响，这也是全国所有高校都存在的问题。天津工业大学的毕业设计教学环节安排在大四第二学期，而此阶段正值本科毕业生择业就业的关键期。很多用人单位要求已签约的学生提前入职或实习；另外没有签约的学生离校奔波赶场求职，把全部精力都投入到找工作之中；通过国家研究生分数线的学生，每年的三四月进入复试环节，导致这些学生在此期间无暇顾及自己的毕业设计。
其次是部分学生对毕业设计的重视程度不够，态度不认真，不少学生认为毕业设计就是走形式，不论论文优劣和答辩表现好坏都能最终通过。毕业设计进度不能按照计划进行，各环节步骤拖延，以及后期的赶工导致论文粗制滥造、抄袭现象严重。
再次是选题带有盲目性。部分学生既不了解选题的主要内容，又对自己的个人能力估计不足，仅凭毕业设计题目名称和对指导教师的喜好进行选题，结果在毕业设计过程中才发现选题和自己的专业特长以及职业方向相去甚远，从而产生倦怠和消极情绪；部分学生选择毕业设计课题时，避难就易只求完成，不向优秀毕业设计方向努力，从而影响了毕业设计的进度和质量。
最后还有个别指导教师毕业设计选题过于陈旧，实质内容多年不变，或是题目虽有变化但是内容不变。有的教师放松对学生的要求，没能达到每周见面辅导两次的要求，或安排给自己的研究生进行指导，在中期检查和答辩时给分随意，造成毕业设计质量下降。
二、对天津工业大学测控专业学生毕业设计的探索与成效
1.以竞赛和科研为基础的毕业设计
学生参加学科竞赛和科研项目可以有效的把毕业设计时间前移，并且对毕业设计题目有所准备和认识。各种学科竞赛始终贯穿于测控技术与仪器专业的综合性实践教学环节中，以赛代练的方法能培养学生的专业技术和创新能力，把毕业设计作为学科竞赛项目的一个拓展和深入，参加过学科竞赛的同学继续在教师指导下深入，使其可以延续性地完成过去感兴趣的方向。
此外毕业设计可以结合在指导教师的科研任务中。科研项目所能提供的设备、场地、经费可以有效提高他们的动手能力和科研能力，同时有利于提高毕业设计质量，另外也能调动广大学生的积极性，使其更加善于观察和解决现实存在的问题。本科生毕业设计作为教师科研项目的子课题，可以加快教师科研项目的研究进度，使教师更有时间和精力在战略上掌控和把握自己的科研项目。
通过近三年对测控专业本科毕业生的统计，省部级以上科技竞赛的获奖比例达到全部学生人数的65%以上，参加指导教师科研项目进行助研活动的学生有23%，最终绝大多数学生的毕业设计选题与自己的竞赛项目和科研任务有关。通过近年来获得的成绩表明，以竞赛和科研为导向的培养模式，是提高毕业设计质量的有效途径。
2.大力支持校企联合指导毕业设计
毕业设计期间，许多用人单位希望学生能到单位去边做毕业设计，边进行上岗培训，而学生也愿意到单位进行毕业设计，在工作学习的同时还可以得到一些薪酬。学生到就业单位进行毕业设计可以很大程度的保证毕业生做毕业设计的时间，还可以充分利用企业的经费、仪器、场地和技术力量，完成企业需要的技术课题。对于企业而言，这些已签约准备进入到企业的学生就是未来的员工，这使得企业有强烈的育人责任感，因而从人力、物力、财力等方面给予大力支持。
校企联合毕业设计采用共同指导的方式，以企业为主、学校为辅。毕业设计题目经校企共同协商确定，校内指导教师负责过程管理，制定进度计划，监督设计过程，并负责审核毕业设计的进度状况和完成情况；企业工程技术人员则负责对学生具体设计内容进行指导，提供相关技术资料，以及学生与工作现场、设计企业单位关系的协调。
学校和企业共同指导学生完成科研与工程课题，可以增加学校教师了解企业技术发展和技术应用的机会，有利于提高教师的实际工程能力，为教师科研工作提供了许多便利。近三年来测控专业校企联合指导毕业设计的毕业生人数有逐渐增加的趋势，校内教师联系和管理在岗学生，使企业不把学生当成一个廉价劳动力来使用，控制好毕业设计的进度状况和保证质量，也是今后毕业设计管理体系中的重要课题。
3.选题突出天津工业大学纺织特色和地方产业优势
天津工业大学纺织科学与工程学科是国家重点学科，有百年办学的历史和经验，并拥有以“先进纺织复合材料”国家重点实验室为代表的一批高水平研究基地，依托纺织学科优势天津工业大学测控技术与仪器专业毕业设计选题中也要突出纺织特色，使用新的技术手段和技术路线对纺织工艺、纺织材料的检测以及纺织设备和纺织过程进行控制。不但可以利用学校重点学科的先进设备进行实验，而且将纺织专业与测控专业结合起来，尽可能满足学生的兴趣和爱好以及就业的需要，使得学生成为具有纺织和纺机知识的复合型人才。测控专业的毕业生每年在择业期也能搭上校内大批纺织类企事业单位招聘的顺风车，每年有30%以上的本专业毕业生进入纺织类企事业单位，从事测量与控制、仪器与系统设计制造、开发研究以及生产运行管理等工作。
此外，在本专业学生的培养过程中主动与地方优势产业对接，注重服务于地方特色产业，对扩大就业范围、提高就业率以及实现应用型人才的培养目标具有重要意义。天津工业大学所在的天津市具有风力发电产业集成优势，在各产业园区共有近百家风电设备整机和风电产业配件的制造厂商，在风电制造领域如叶片材料、增速齿轮箱、发电机以及风电控制设备等方面都具有较强实力。以风电为载体的测量与控制毕业设计选题，可以让本专业的毕业生在天津地区的就业市场上具有特色优势，特别是进入歌美飒、维斯塔斯、苏司兰等大型国际名牌风电企业的毕业生也增加了很多。测控技术与仪器专业的毕业设计选题突出了与地方优势产业相结合的特点，积极联系相关企业的技术研究中心，有针对性地解决实际问题，提高了就业竞争力。通过对近3年测控专业毕业生进行分析，发现有73.3%的毕业生选择留津就业，其中有48.6%的毕业生进入纺织、风电等地方优势特色行业中进行就业。
4.完善毕业设计质量监控与保障体系
首先，在毕业设计选题阶段要坚持模式创新，毕业设计内容要有一定的深度和广度，要注意与专业知识结构的联系；要体现本专业新工艺、新技术的研究方向，体现专业特点和学校地区优势特色，体现实际意义与经济效益。首先系主任先对毕业设计题目进行考察把关，然后测控系的指导教师开教研会讨论各个题目的工作量、层次和深度等，集思广益保证每个设计选题的内容和方向，最后在毕业设计选题阶段，指导教师需要向学生公开设计任务书，并且实行指导教师和学生双向选择，这样既避免了学生选题过于集中，又能防止学生盲目选题。
其次，天津工业大学制定了完整的毕业设计工作管理规范，对毕业设计的选题、开题、中期检查、评阅、答辩等一系列环节进行审核。在2013年的毕业设计中，天津工业大学教务处首次启用了网上毕业设计信息管理系统，能行之有效地提高毕业设计效率，并成为监控毕业设计质量的良好平台。该系统使学生和教师都能在程序框架中明确自己的职责，能够使师生之间互相评价与互相监督，同时教务管理人员也可以随时登陆信息系统检查毕业设计进度，并对完成情况进行考核。
最后，毕业设计答辩是检验毕业设计质量的重要阶段。毕业设计答辩以毕业设计过程中的工作态度、毕业设计方案设计、结论与论据、外文翻译质量以及答辩思路条理和问题回答等六大项作为答辩成绩依据。近三年来测控专业毕业答辩如果有校企联合毕业设计的毕业生，则必须邀请企业技术人员作为答辩小组的成员，以保证答辩中技术性问题环节。答辩采用末尾淘汰制，每个答辩小组排名最后的两位学生需要进行集中式二次答辩，二次答辩小组成员均由各组组长再要求一位督导组成，以严格把握毕业设计的质量。同时，为给低年级学生提前进行毕业设计的启蒙，答辩环节提倡并组织测控专业低年级学生进行观摩，以提前培养学生认真对待毕业设计的态度。
5.加大教师交流、学生奖励和抽查评优
首先，毕业设计指导教师互相交流和学习可以增加毕业设计工作经验，调整思路和工作方法，提高工作质量和效率。比如测控专业的教师和信息学院、自动化学院相近专业的教师进行交流，与其共享技术资料和开放实验室等。对于纺织、纺机等的测试与控制毕业设计选题，可以邀请纺织工程学科的教师进行团队式毕业设计指导，这样更利于指导教师和毕业生成长，保证毕业设计质量。
其次，天津工业大学加大了对获得优秀毕业设计学生的奖励，提供科研基金鼓励学生投稿、申请专利、软件著作权等。天津工业大学将学生毕业设计与毕业评优和就业挂钩，作为综合素质考核的条件之一，对测评结果优良的学生优先向用人单位推荐。近几年来测控系每年都安排优秀毕业设计的学生作讲座，和低年级的学生交流，使低年级学生对毕业设计有初步的认识。从而促使学生平时就注重综合素质的提高，激发其个人潜能，有利于提高专业人才培养质量。
此外天津工业大学也辅助以抽样评估工作对本科生毕业设计进行质量监控，特别是对抽查的本科生毕业论文进行，以减少和杜绝论文的抄袭。由于校级教务部门质量监控的范围有限，只能抽查全体毕业生中的很小的一部分，因此毕业设计质量保证体系要从根本上依托二级学院和教研室，特别是指导教师的力量。另外，鼓励指导教师和学生参加各级毕业设计评优比赛，在各级评比中找出差距和不足，进一步提高毕业设计质量。从2012年开始测控专业所有毕业生的论文都要经过论文抄袭自查环节，此举也使整个毕业设计管理工作更加严格，毕业生撰写毕业设计时更加认真和具有创新性。
三、总结
高等院校的职能经历了由培养技术人才兼顾科学研究，再扩展到对接产业服务社会的过程。而毕业设计是高等教育中的一项理论密切联系实践的综合环节，是毕业生理论水平、创新思维、自学能力等素质的全面展示。经过近八年的教学探索和实践，天津工业大学测控技术与仪器专业已经形成了以纺织设备与产品信号检测、光学测量以及机电控制特色，侧重于测量与控制、仪器与系统设计制造等专业能力的培养。作为高等学校教学计划中最后的综合性教学环节的毕业设计，初步取得了一定的成效和经验，并且得到了较好的社会评价和用人单位的认可，但随着社会经济的发展、科技水平的提高以及教学改革的深化，测控技术与仪器专业的毕业设计模式仍需不断改进。
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关键词：微灌，计算机控制，推广应用
1.工程概况
莱芜市钢城区黄庄镇，是中国黄金桃之乡，优质黄金桃种植生产基地，该项目位于黄庄镇东北部黄金桃主产区，控制灌溉总面积4000亩，项目区原无灌溉设施，经常遭受干旱威胁，严重威胁黄金桃产量和品质。近年来实施了计算机控制微灌工程项目，共建成了中心控制管理房及附属设施1处、蓄水池5座、各类灌溉管道 40km。自动控制部分安装中心控制计算机1套，在田间埋设各类控制信号模块40个、进口2英寸电磁阀40个、土壤墒情传感器4个；沿干、支管道铺设电源线、信号线、计算机网络线、电磁阀控制线8km，金属屏蔽管3km，在支管管道安装水表、压力表等量测设备，另外还配备UPS电源、避雷器等稳压和过电压保护装置。
2.计算机控制系统的工作原理及配置
2.1 自动化控制系统工作原理
计算机控制系统主要是接收土壤水分传感器采集的数据，当采集数据达到土壤含水量下限值时，控制系统发出开阀指令，控制器打开电磁阀门，按照预先设定的灌水强度和灌水量进行灌溉，本组灌溉完毕打开下一组电磁阀，同时关闭本组电磁阀，直到整个灌溉过程结束。在整个灌溉过程中，灌溉强度、灌水量均可根据不同作物品种、当时的土壤含水量进行人工设定。系统可对土壤含水量、管网压力、流量、灌水量等进行实时控制，并将灌水时间、日期、灌水总量等数据存储并可随时打印。
2.2 自动化控制系统的配置
自动控制系统由上位机和采集控制模块相结合，是目前配置较为可靠的方案。采集控制模块对于系统的扩展灵活方便。土壤水分传感器是自动控制系统的关键部件，其灵敏度和可靠性直接关系到能否适时启闭供水设备可靠灌溉。论文格式。管道上的电磁阀均按照预先分组连接到控制模块上，启闭受计算机软件控制。
2.3 系统的软、硬件设计及功能
系统软件分为上位机监控软件和采集控制模块软件两部分。上位机软件包括通讯程序、监控画面和打印程序。采集控制模块采用梯形图编写。
系统硬件设计按功能可划分为监控、控制两部分。系统监控部分由上位机和打印机组成，用来实时处理采集控制模块采集的数据并据设定值进行逻辑判断，向控制站采集控制模块发送控制命令。系统控制部分由采集控制模块、土壤水分传感器、压力流量传感器及电磁阀等组成。该部分作用是采集流量压力信号并送入上位机进行处理，同时执行上位机发送的控制命令，对电磁阀进行控制操作。
3.自动化控制系统方案设计
3.1 自动化控制系统站点布局
整个高效经济作物种植区内，控制灌溉总面积4000亩，全部采用小管出流灌溉，分布于项目区内的5座蓄水池为灌溉水源，由安置于中央控制室内的计算机分别负责控制5座水池按需供水。每种灌溉区域和每座水池都安装一套中心测控单元——测控终端。包括：采集控制模块，用来完成数据采集和控制驱动任务；传感器，完成数据测量与传输任务。测控终端通过Rs485信号网络与中心控制室内主计算机相连，自动进行数据采集、传输、指令接收和驱动控制，实现远程测控功能，从而使田间地块灌溉自动化。
3.2 自动化控制系统网络结构布局
由于本项目区周围需灌溉的农田面积较大，各测控点距中央控室距离不等，为此，控制系统采用了二级分布式网络化测控系统拓扑结构。该结构具有以下先进特点：(1)保持网络距离、测控终端的扩展、传感器和伺服机构的增加，在原有工程的基础上扩大系统规模。(2)不同种类、不同通讯协议、不同传输速率的智能终端共用网络介质，进一步提供了系统扩展的灵活性。(3)部分远程测控终端的故障或脱网维护，不影响其他部分的正常工作。
3.3 自动化控制系统布线
微灌工程中埋设了各类管线，其中有不同管径的灌溉输水管道、强电电缆线、弱电信号线等。现场弱电信号总线采用4芯1.5mm2铜芯电缆，其中2芯传输 24VDC电源，另外2芯传输RS-485网络信号。论文格式。电磁阀驱动线采用每电磁阀1．5mm2的2芯24VAC电缆。通信网络采用RS-485双绞线，通信波特率9600bps、自定义奇校验、帧协议、帧校验格式，自动切换。
4.计算机控制系统的特点
本项目系统测控选择了高性价比的测控设备，具有高可靠性、直观性、安全性等特点。系统不但支持测控对象数量、测控终端数量、软件功能、远程信息共享等方面的开放扩展性，而且对于操作人员的技术水平要求较低，技术维护工作简单易行，完全能够满足农业生产的野外工作环境要求。本项目实现了以下技术创新：(1)设计了多媒体动画界面，可对全灌区实时动态动画模拟，对灌溉作业远程实时操作。(2)根据作物品种、土壤含水量，编制科学合理的灌溉计划，避免了大水漫灌和灌水不足，为作物稳产高产奠定了基础。(3)使用了1:1隔离变压器，有效避免了雷击、过电压等强电干扰对设备的损害，延长了设备的使用寿命。(4)测控终端使用了通用采集控制模块代替了传统PLC可编程控制器，既方便了管理又降低了工程造价。
5.自动化控制系统的应用效果
计算机控制系统在微灌工程中的成功应用，是自动化控制技术在其适用领域内一个很大的突破，实现了根据不同作物不同需水量，实时科学灌溉和水资源的高效利用，经济效益和社会效益显著，推广应用前景广阔。论文格式。工程运行证明，该系统具有节水、省工等特点，降低了农业生产成本和管理成本。果园小管出流与地面灌相比，桃树每亩增产220kg，每亩年节水175m3,节水61％。该工程提高了灌溉水的利用率，减少了深层渗漏和棵间蒸发，节省了水资源。为微灌计算机控制和微灌工程建设探索出了成功经验，推动了微灌技术的发展。
