产教融合理念下化工仪表及自动化课程教学改革探究

本文以产教融合理念为基础,针对化工仪表及自动化课程教学进行改革研究。以学生学习反应釜温度PID控制参数整定设置知识点为例,从理论教学和产业应用两个角度分析微分时间常数TD取值对温控系统过渡过程特性影响及调节阀流量特性和控制死区等因素对TD值的限制问题,提升学生深刻理解TD常数意义。在此基础上,提出教学改革措施,旨在提高学生的实践能力和创新意识。本研究表明,通过产教融合的教学模式和教学方法,可以显著提高学生的对化工自动化课程的学习效果,为其未来的职业发展打下坚实的基础。

基于无线传感器网络的节能型水产养殖自动监控系统

水产养殖的规模化发展和人力成本的不断上升迫切需要建立水质参数的无人值守自动监控系统。该文提出了一种基于改进型低能耗分层分群协议(LEACH)的Zigbee无线传感网络的水质监测和基于西门子PLC的变频增氧控制系统。在LEACH-C通信协议中,由基站根据各节点剩余能量的估算值选定簇首,达到各节点供电电池剩余能量的均衡,同时从系统的实际控制精度出发,当节点测量到的溶解氧浓度值与上次发送值误差在0.02mg/L范围内时,不向簇首发送数据,达到节约供电电池能量的目的,经试验发现采用优化后的LEACH-C协议,比采用常规的LEACH协议网络有效寿命延长33.33%。适合鲈鱼生长的水体溶解氧质量浓度大于4.5mg/L,但随着浓度的上升增氧效率将逐步降低,因此设定应急增氧的区间为4.5～5.5mg/L。控制系统根据无线传感网络测量的溶解氧质量浓度值,采用PI-PID控制水体溶解氧浓度。保证了水体溶解氧质量浓度始终适合鱼类生长。通过试验验证,与人工粗略控制相比,这种控制方法大幅降低了人力成本和节约了51%的电能。该文可为水产养殖自动控制研究提供参考。

水产养殖参数无线测量网络的长生命周期研究

在水产养殖参数的无线测控网络中,测量节点能耗不均匀,个别节点由于能耗大过早失效,降低了网络的有效生命周期。该文对采用平面路由协议和低能量自适应分群分层路由协议(LEACH)的测控网络进行对比试验,发现采用LEACH协议网络的有效生命周期延长19%以上。在LEACH协议的水质参数测量网络中存在2个缺陷:一方面无线测控网络中每个簇的簇首功耗远远大于普通节点,LEACH协议通过等概率随机选择簇首部分改善了节点能耗的均衡性,但水产养殖参数监控中每个簇首功耗不同,为此在LEACH优化协议中依据节点剩余能量的多少选择簇首,使节点的剩余能量更趋均衡;另一方面水产养殖池中距离基站较远的节点容易提前失效,主要是因为监控面积大,簇首节点与基站采用单跳通信,远距离节点被选为簇首后向基站发送数据通信距离远,路径损耗采用多路径衰落信道模型,衰减指数为4。在优化协议中,对远距离簇首与基站通信采用双跳通信,使路径损耗采用自由空间信道模型,衰减指数为2。试验表明,无线传感网络有效生命周期延长了8%,各节点失效时间更趋接近。

基于Zigbee通信的节能型混合式机械增氧系统

构建了一套增氧系统,采用耕水机和微孔曝气增氧机混合增氧的模式,白天通过定时控制以耕水机工作为主,晚上或阴雨天缺氧时以微孔曝气增氧为主。在环境参数不断变化的情况下,为了保持溶解氧的稳定,控制方法采用误差反传的模糊神经网络控制。试验表明,在相同条件下采用混合式增氧控制较传统的叶轮式增氧可节约电能40.6%,提高产量31.9%,最终利润提高136.1%。水质参数测量采用Zigbee通信,通信协议采用优化的低能量自适应分层协议,并根据水体溶解氧测量的实际要求,设置参数测量的软、硬阈值以减少节点数据发送的次数,达到节能和供电电池剩余能量均衡的目的,试验表明优化后的无线传感网络寿命延长了58%。

微生物发酵床养猪模式的关键技术研究与应用

发酵床养猪技术是一种基于环境保护理念的绿色养殖技术,实现了无污染、低排放的目的,缓解了养猪业对环境造成的压力。与常规水泥地面饲养方式相比,发酵床养殖模式可显著改善猪舍环境和猪的福利状况,有利于猪健康生长,并改善生产性能和猪肉品质,其安全性和经济性优势明显,应用前景广阔。综述了发酵床养猪技术的原理、特点、应用及目前存在的问题,为发酵床的研究和应用提供参考。

水产养殖复合式自动增氧系统设计与试验

针对我国规模化、高密度化水产养殖中机械增氧方式单一和增氧效率偏低的问题,提出利用耕水机白天以低功率驱动养殖池水体上下循环,促进各层水体中的藻类循环到上层,通过光合作用大幅度提高水体溶解氧含量,以减少其他增氧机械应急增氧。分析了溶解氧含量测量节点对测量误差的二次抛物线自修正,进行了可变因子与固定因子模糊变频增氧控制、复合增氧与单一机械增氧的对比试验。通过试验发现,可变因子模糊变频控制可更快提高水体溶解氧含量,在额定区域内更稳定;在晴朗白天、无应急增氧情况下,复合增氧模式下养殖池水体溶解氧分布不仅上下层均匀,而且整个水体吸收了更多藻类光合作用产生的氧气;在应急增氧情况下,复合增氧模式下养殖池不仅各层水体溶解氧含量得到提高,而且耕水机驱散了叶轮增氧机附近的高溶解氧含量水体,有利于提高增氧机效率。试验表明,复合增氧模式下晴天单个养殖池每天节约电能7.80 kW·h,第3季度节约电能587.34 kW·h,表明水产养殖中复合式机械增氧有利于节约电能。

基于LEACH协议的水产养殖参数智能监控系统

提出了基于LEACH(Low energy adaptive clustering hierarchy)协议的水产养殖溶解氧参数低功耗无线测量网络和溶解氧浓度的智能变频控制技术。无线传感网络中簇首对测量节点的数据先进行融合,然后发送到基站。针对水体溶解氧参数变化缓慢的特点,规定在每一帧内变化小于0.1 mg/L时,不再向簇首发送数据。簇首调整各节点在该帧内数据发送时隙,延长簇首和节点的休眠时间,降低了功耗。PLC根据溶解氧参数的变化一方面通过变频器控制叶轮增氧机,在白天水体溶解氧质量浓度大于5.0 mg/L时,叶轮增氧机低速'耕水',充分利用自然界的风能、光能和藻类的光合作用改善水质;另一方面当溶解氧质量浓度低于5.0 mg/L下限时,采用模糊变频控制迅速缩小误差,在接近控制目标后,变频器输出稳定。通过试验验证,相对于人工粗略控制,节约电能42.3%以上,产量提高11.8%,综合经济收益提高41.3%。

中小剂量环磷酰胺间隙疗法治疗重症肌无力

目的:观察中小剂量环磷酰胺间隙疗法治疗重症肌无力的疗效和不良反应.方法:选择综合治疗效果不佳的ⅡB型或Ⅳ型难治性重症肌无力患者15例,给予环磷酰胺0.2 g/d静脉滴注,6 d为1个疗程,间隔1～3个月重复1次,共3～6个疗程,随访0.5～3年.结果:15例患者治疗1个月后症状开始改善,治疗3个月后疗效评价:显效8例,有效7例.随访0.5～3年,不良反应少而轻微,仅少数患者用药时出现恶心,用药后短期脱发,均不需特殊处理.结论:中小剂量环磷酰胺间隙疗法治疗重症肌无力疗效可靠,无严重不良反应,值得进一步观察试用.

水产养殖中复合精确自动增氧技术研究

提出了一种日常情况下利用耕水机改善水质和应急情况下采用叶轮增氧机增氧的复合自动增氧模式。耕水机通过太阳能电池驱动昼夜不停耕动水体,不仅释放了底层水体有害物质,而且通过水体中藻类的光合作用极大提高了整个水体溶解氧浓度,大幅减少了叶轮增氧机应急增氧时间。水体溶解氧浓度通过ZigBee无线传感网络实时监控,低于设定下限值时,启动应急变频增氧,高于上限时停止增氧,控制方式采用增量式PID控制。试验结果表明,复合增氧方式与单一增氧方式相比,节省了约65%的电能、80%的人力成本和20%的药品等,总体利润增加20%以上。

基于嵌入式Webserver的电网监测系统

利用现有以太网资源远程监测电网运行参数,讨论了应用高速单片机SX52BD构建用于电网监测的嵌入式Webserver的具体方案,使基于单片机SX52BD的测控设备可以方便地连接到以太网。采用以太网接口控制模式,在Windows98操作系统环境下,实行电网参数的远程网络监控。

单片机嵌入式系统在远程电网监测系统中的应用

介绍应用UBICOM公司的SX52BD单片机构建用于远程电网监测的嵌入式系统的具方案,使基于单片机的测控设备可以方便地连接到以太网,实行电网参数的远程网络监控。

基于DSP技术的矿井瓦斯传感器的设计

针对煤矿井下使用的瓦斯传感器普遍存在的测量精度低、零点漂移严重、调校周期短的情况,对原来基于八位微处理器的传感器进行了升级,采用了TI公司的DSP微处理器,很好地解决了上述问题。

重症肌无力的研究历程与现状

生理学研究显示重症肌无力是一种神经肌肉传递障碍性疾病。免疫学研究提示重症肌无力是一种自身免疫性疾病。识别抗乙酰胆碱受体抗体拉开了重症肌无力现代研究的序幕。免疫方面的变化导致了生理上的异常。重症肌无力中与抗体结合的是乙酰胆碱受体的α亚单位。自身免疫反应的分子基础已经明确。目前对自身免疫性重症肌无力的治疗虽有效但不理想。对先天性重症肌无力也有更深入的了解。

“C语言程序设计”课程教学的探索与研究

本文从学生学习的内外动机两方面对提高“C语言程序设计”的教学效果进行了探讨，并通过对一个动画程序的运行与解释，阐述了如何加深学生对难点、重点的理解。

CAN通信技术在矿井瓦斯浓度远程测控系统中的应用

介绍了检测瓦斯浓度的催化燃烧法。利用P89LPC938单片机和SJA1000CAN控制器构建底层通信节点,设计了基于CAN通信技术的瓦斯测控系统。该系统解决了RS-485通信距离短的问题,并提高了通信可靠性。

光照对猪的影响

光照对养猪生产的影响,国外研究较多,研究结果亦比较一致。适宜的自然和人工光照,通过猪的眼睛和皮肤感受器等对猪的生长发育、性机能活动、生理生化指标和一系列代谢过程都起重要作用,而且能改善猪舍卫生状况。本人在1984年曾做过增加光照对仔猪增重、耗料影响试验及经济效益的分析,现据有关的国外资料及本人的试验作一简介。

基于CAN总线通讯网络的小型电力网测控系统

分析了小型电力网测控系统的总体方案,以及测控端的电路结构和CAN通讯网接口连接技术,同时阐述了下位机CAN通讯网的设计及实现。

MCGS组态技术在PLC项目化教学中的应用

西门子S7-1200PLC项目化教学中许多变量在控制过程中不断变化,博途编程软件的状态监控难以全面监控各变量实时变化。MCGS组态软件可以通过对现场数据采集处理,以动画显示、数值显示等方式解决工程问题。本文分析了S7-1200的伺服运动控制,结合MCGS组态监控,为项目化教学提供了更为直观的控制效果。MCGS上位机编程和PLC底层程序设计融合项目化教学有利于提高学生工程应用能力。

"跨学科课程"教学在项目研究中的实践

STEM教育实施的关键在于课程.由于跨学科课程教学内容丰富、教学方法灵活多变,能为学生提供不竭的学习兴趣与动力.由于课程内容的特殊性、学生的能力培养需求,需要改变该课程的理念(包括知识和技能体系、教学内容的梯度设计、学生思维方式的转化),将跨学科课程通过项目式教学这一载体,抓住学生的兴趣和学习动力,培养学生的科学技术素养,提高学生的21世纪技能.