高校電氣工程實(shí)驗(yàn)室智慧化建設(shè)的問(wèn)題與對(duì)策探究

摘要：隨著我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化的高速發(fā)展，將電氣自動(dòng)化技術(shù)更好地應(yīng)用于電氣工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，以逐步提高實(shí)驗(yàn)室的安全性和智慧性，是當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室智慧化建設(shè)的重要目標(biāo)。本文根據(jù)高校實(shí)驗(yàn)室智慧化發(fā)展理念，結(jié)合現(xiàn)階段電氣工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過(guò)程中存在的問(wèn)題，對(duì)新形勢(shì)下電氣工程實(shí)驗(yàn)室智慧化建設(shè)對(duì)策進(jìn)行了探索，以促進(jìn)電氣工程實(shí)驗(yàn)室的高效發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化技術(shù);實(shí)驗(yàn)室;智慧化;發(fā)展

1. 高校電氣工程實(shí)驗(yàn)室智慧化建設(shè)的重要性

現(xiàn)代智慧化實(shí)驗(yàn)室是高校教學(xué)與科研創(chuàng)新的有力保障，我國(guó)部分地處偏遠(yuǎn)地區(qū)的高校由于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的陳舊與老化，信息化管理人員不足，使得電氣工程實(shí)驗(yàn)室相關(guān)電氣設(shè)備頻繁出現(xiàn)故障，管理與建設(shè)相對(duì)落后，建設(shè)一個(gè)安全性高、可視化強(qiáng)的智慧實(shí)驗(yàn)室，將電氣自動(dòng)化技術(shù)與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)相結(jié)合以提高高校電氣工程實(shí)驗(yàn)室智能化水平顯得尤為重要。同時(shí)，高校電氣工程智慧化實(shí)驗(yàn)室能夠突破時(shí)間與地點(diǎn)的限制，營(yíng)造良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，儀器設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行能夠保障課堂教學(xué)的有序進(jìn)行，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與創(chuàng)造能力[1]，教師也可以結(jié)合學(xué)生實(shí)踐內(nèi)容和實(shí)踐中遇到的問(wèn)題，優(yōu)化教學(xué)方案，對(duì)整個(gè)教學(xué)具有導(dǎo)向作用。

2.當(dāng)前電氣工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過(guò)程中存在的問(wèn)題

2.1儀器設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定

電氣工程實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和低值易耗品種類(lèi)繁多，儀器設(shè)備使用頻率高，在不斷地運(yùn)行過(guò)程中將導(dǎo)致電壓和頻率的不穩(wěn)定，進(jìn)而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差大，儀器設(shè)備自身運(yùn)行不穩(wěn)定等問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致儀器設(shè)備損壞故障，再加上不能有效的實(shí)時(shí)監(jiān)控儀器設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，使部分實(shí)驗(yàn)設(shè)備長(zhǎng)期處于待修狀態(tài)，致使實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用率不高，影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

2.2落后的“機(jī)械化”管理模式

電氣工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)對(duì)環(huán)境和設(shè)備管理要求較高，眾多的電氣設(shè)備和精密儀器需要大量的經(jīng)費(fèi)投入。但受高校大學(xué)排行榜的影響，在經(jīng)費(fèi)有限的情況下，高校往往優(yōu)先配置師資隊(duì)伍、學(xué)科建設(shè)和科研等領(lǐng)域，對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理投入捉襟見(jiàn)肘。查國(guó)清[2]等對(duì)187所高校調(diào)研顯示，有27.27%的高校未設(shè)置實(shí)驗(yàn)室安全專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、安全設(shè)施和基礎(chǔ)保障等方面配備不到位。

首先，由于高校學(xué)生缺少課外使用實(shí)驗(yàn)室的權(quán)限，導(dǎo)致電氣工程實(shí)驗(yàn)室使用過(guò)程中部分儀器設(shè)備的利用率不高，出現(xiàn)嚴(yán)重資源浪費(fèi)的問(wèn)題，當(dāng)實(shí)驗(yàn)室未處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，無(wú)法有效判定有人無(wú)人情況和有無(wú)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行情況，設(shè)備運(yùn)行配置邏輯性差，無(wú)法實(shí)時(shí)控制管理，造成能源消耗較大。其次，無(wú)法高效監(jiān)控進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室操作人員，導(dǎo)致儀器設(shè)備誤操作。當(dāng)前電氣工程實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化管理不成熟，不能充分利用大數(shù)據(jù)分析記錄設(shè)備運(yùn)行能耗，仍然處于落后的“機(jī)械化”管理模式。

2.3電氣自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)不到位

目前，我國(guó)大多數(shù)高校制訂了實(shí)驗(yàn)室安全管理制度，但部分高校電氣工程等專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室安全管理建設(shè)規(guī)劃不足，制度不規(guī)范、不完善。陽(yáng)富強(qiáng)等研究表明，實(shí)驗(yàn)室安全受人、機(jī)、環(huán)和管等多種因素影響，各個(gè)因素之間又相互作用，容易產(chǎn)生耦合效應(yīng)，增加了安全管理難度[3]。電氣工程實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化安全運(yùn)行存在突出問(wèn)題：一、實(shí)驗(yàn)室電氣自動(dòng)化設(shè)置缺乏必要的緊急切斷應(yīng)急系統(tǒng)等自動(dòng)化安全保證技術(shù)措施;二、用來(lái)監(jiān)測(cè)電氣工程實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的可視化數(shù)據(jù)顯示及存儲(chǔ)記錄不能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)代化建設(shè)中運(yùn)行維護(hù)需求;三、電氣工程實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)環(huán)境狀態(tài)無(wú)法實(shí)現(xiàn)可視化數(shù)據(jù)分析。另外，高校缺乏科學(xué)的電氣工程實(shí)驗(yàn)室安全檢查體系，隱患整改不到位、安全檢查不扎實(shí)、問(wèn)責(zé)浮于形式等問(wèn)題較為突出。

3.電氣工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過(guò)程中的智慧化應(yīng)用

3.1加強(qiáng)電氣工程實(shí)驗(yàn)室電氣系統(tǒng)智慧化運(yùn)行

為了解決電氣工程實(shí)驗(yàn)室傳統(tǒng)運(yùn)行模式帶來(lái)的局限性與弊端，必須利用新技術(shù)、新思維進(jìn)行智慧化建設(shè)來(lái)提高電壓和頻率的穩(wěn)定性。當(dāng)前，電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展迅速，借用云技術(shù)構(gòu)建一套智慧化、現(xiàn)代化、虛擬化的計(jì)算機(jī)桌面系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各類(lèi)實(shí)驗(yàn)室從中心服務(wù)器到存儲(chǔ)空間再到機(jī)房終端的虛擬化，形成更加安全、高效的云端教學(xué)來(lái)提高資源利用率，同時(shí)，可以在電氣工程實(shí)驗(yàn)室供電系統(tǒng)始端增加一個(gè)滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)室負(fù)荷容量的UPS不間斷電源裝置，保障電氣系統(tǒng)穩(wěn)定性，進(jìn)而提升集中實(shí)驗(yàn)室管理水平。

3.2電氣工程實(shí)驗(yàn)室智慧化管理模式

針對(duì)落后的“機(jī)械化”管理模式，電氣工程實(shí)驗(yàn)室應(yīng)采用不同的智慧化模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。

首先，采用智慧化數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊和人機(jī)接口模塊，通過(guò)大數(shù)據(jù)分類(lèi)查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)各個(gè)設(shè)備、各個(gè)時(shí)間段的歷史數(shù)據(jù)，管理人員通過(guò)HUI交互屏幕查看畫(huà)面，可以形象直觀地觀察各種實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)而了解系統(tǒng)和各運(yùn)行設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況以及當(dāng)前觀察對(duì)象的變化趨勢(shì)，還可直接在畫(huà)面上實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)、調(diào)節(jié)、設(shè)定及手動(dòng)緊急鎖定等操作。其次，采用智慧化用戶(hù)管理模塊，為便于實(shí)時(shí)監(jiān)控電氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，根據(jù)操作人員的技術(shù)水平及管理權(quán)限，對(duì)用戶(hù)名、口令、操作權(quán)限、監(jiān)控范圍等進(jìn)行分級(jí)分類(lèi)設(shè)置，對(duì)重要的控制使用口令密碼確認(rèn)方式，對(duì)操作員的重要操作給予記錄。最后，采用智慧化事故查詢(xún)模塊，在實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)發(fā)生故障后，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)全部或部分實(shí)時(shí)信息以及對(duì)事故發(fā)生時(shí)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析、對(duì)比和顯示，以曲線(xiàn)、表格等形式展現(xiàn)出來(lái)，為用戶(hù)分析事故原因提供必要的信息，以便采取相應(yīng)措施。

3.3電氣工程實(shí)驗(yàn)室智慧化安全監(jiān)測(cè)

電氣工程實(shí)驗(yàn)室智慧化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)包含以下應(yīng)用措施：一、電氣工程實(shí)驗(yàn)室應(yīng)建設(shè)有自動(dòng)化可視化自檢自啟系統(tǒng)，由使用部門(mén)設(shè)定自檢自啟時(shí)間周期，在假期及實(shí)驗(yàn)空置期對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行預(yù)運(yùn)行及記錄上報(bào)隱患問(wèn)題，并配備緊急切斷控制系統(tǒng)，減少安全事故得發(fā)生;二、電氣工程實(shí)驗(yàn)室智慧化建設(shè)應(yīng)結(jié)合組態(tài)軟件等進(jìn)行智慧自動(dòng)化平臺(tái)組建，通過(guò)各項(xiàng)傳感器等反饋信息在PC端或手機(jī)客戶(hù)終端上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息可視化呈現(xiàn)，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行可視化管理。三、電氣工程實(shí)驗(yàn)室智慧化建設(shè)方案中應(yīng)對(duì)門(mén)體開(kāi)關(guān)狀態(tài)、房間溫濕度狀態(tài)、房間壓力梯度、房間照明燈具開(kāi)啟狀態(tài)、實(shí)驗(yàn)室空調(diào)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)、暖通模擬量（開(kāi)關(guān)量）閥門(mén)狀態(tài)、滅菌殺毒裝置（臭氧發(fā)生器、紫外線(xiàn)滅菌燈）運(yùn)行狀態(tài)等環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境狀態(tài)可視化。另外，電氣工程實(shí)驗(yàn)室智慧化建設(shè)過(guò)程中應(yīng)切實(shí)履行起各級(jí)主體責(zé)任，堅(jiān)持“誰(shuí)使用誰(shuí)負(fù)責(zé)、誰(shuí)主管誰(shuí)負(fù)責(zé)”原則，逐級(jí)分層落實(shí)安全責(zé)任制，促成科學(xué)的電氣工程實(shí)驗(yàn)室安全檢查體系。

結(jié)語(yǔ)

電氣工程實(shí)驗(yàn)室智慧化建設(shè)和管理是目前高校實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的必然趨勢(shì)，將理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、信息化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)有機(jī)結(jié)合離不開(kāi)智慧化的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)?？梢暬瘮?shù)據(jù)的完整展現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室設(shè)備及環(huán)境運(yùn)行的指標(biāo)化、可視化，使得實(shí)驗(yàn)室管理人員能夠清晰直觀地觀測(cè)到每一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行狀態(tài)。我國(guó)高校應(yīng)根據(jù)自身學(xué)校的實(shí)際情況和專(zhuān)業(yè)特色加強(qiáng)電氣工程實(shí)驗(yàn)室智慧化建設(shè)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室資源，強(qiáng)化責(zé)任意識(shí)，促進(jìn)電氣工程實(shí)驗(yàn)室向智慧化、可視化、安全化方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

翟峰，男（1989.3-），漢族山東萊陽(yáng)，本科，助理實(shí)驗(yàn)師，電氣工程及其自動(dòng)化方向，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院。