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1.1電力工程技術人員綜合素質較低
電力工程技術涉及到各個領域的專業知識，需要技術人員不僅熟練的掌握各種電網施工的技能，還要有豐富的實踐經驗，這樣才能夠確保電力工程技術得到充分的發揮，同時，隨著我國科學技術的迅速發展，很多技術的更新水平很快，電力工程技術人員要不斷的學習，緊跟時展的潮流，將一些先進的科學技術應用到電網建設當中。然而，我國的技術人員在這方面的能力非常欠缺，導致一些有關電力工程的科研項目與西方發達國家相差較遠，這不僅是技術人員自身能力的缺陷，也與國家政策的鼓勵機制有關，我國在電力工程技術的研究與應用方面不重視，沒有加大投資的力度，尤其的對技術人員的培訓力度不夠，很多技術人員將學習的理論與實踐脫節，起不到切實的創新功能，更容易導致施工過程中的失誤，增加電網建設的負擔，甚至有些技術人員違規操作，造成電力企業經濟效益與社會效益的損失。
1.2電力工程技術很難落實到實處
我國的電力企業遍布全國各個地區，一些經濟欠發達的地區在電力工程技術的應用方面就存在很多限制性因素，其中包括當地的經濟、政策等，使得先進的電力工程技術無法應用到實際的生產當中，還有一些電力企業為了節約成本而限制先進設備的購進，這不僅會影響生產效率，還會對電網的質量造成影響，嚴重制約電力企業的長遠發展。實際上，電力工程技術的落實需要注重各個環節，包括電力工程的設計和施工等方面，尤其是技術管理過程中要嚴格遵守規章制度，將個人的利益與企業利益結合在一起，確保電力工程技術的應用落實到實處。
2解決電力工程技術問題的有效舉措
2.1強化電力工程技術管理的控制
電力工程技術的管理是確保整個電力企業正常運營的關鍵環節，因此，建立健全電力工程技術管理機制是不容忽視的，首先，對于電力工程技術管理的控制要結合企業實際的發展情況，通過深化改革轉變傳統的發展觀念，尤其是國家電網的建設是關乎我國民生的重大的問題，對于技術的管理與控制也就是實現電力事業長遠發展的基礎。其次，電力工程技術的理念的提升需要滿足經濟市場發展大環境，可以充分借鑒西方發達國家的電力工程技術管理理念，尤其是電網施工中的技術問題與安全問題，幫助企業在激烈的市場競爭中占據一席之地，與此同時，可以使用網絡技術輔助電力工程的管理，例如施工材料、設備以及進度的控制等，從而提升電力工程技術的管理質量。最后要強調的就是電力工程技術人員綜合素質的提升，電力企業可以聘用專業技能高的專業型人才，也可以對現有的員工進行培訓，尤其是電網施工的技術人員，通過測試確保其能夠對所學的知識應用到實際的工作當中，同時實行相應的獎懲制度，鼓勵技術人員創新性和主觀能動性的發揮，為電力工程技術的發展儲備力量。
2.2電力工程技術的合理化應用
要想讓電力工程技術得到更好的應用就應當建立一種完善的管理機制和施工流程，也就是確保電網施工的有序進行，通過科學、合理的優化設計使得電力工程技術功能最大限度的發揮。在工程招標結束后，制定詳細的施工設計圖紙，對于細節部分的施工技術要有嚴格的要求，合同的簽訂要包含技術指標，在施工之前最好與用電客戶之間做好協商，保障電力工程施工質量，即使出現突發的情況也能夠采取適當的技術手段予以解決。
2.3電力工程技術在智能電網中的應用
最近幾年，我國更加重視智能電網的修建工作，這就涉及到電力工程技術的應用問題，智能電網為我國電力事業的發展做出了突出的貢獻，尤其是其開放性的通信系統提高了電網的智能化、自動化，不僅給人們的生活提供方面，更為電力企業成本的節約和供電質量的提升提供幫助。電力工程技術能夠提供堅強的網絡拓撲功能，建立靈活、安全的供電體系，然而，在全國性的電能分配上卻存在一些問題需要強化電力工程技術，智能電網施工中涉及到高壓建設，這無疑給電力工程技術提出了更高的要求，為了促進電網之間的協調發展可以優化電網的結構，將智能化的網絡建設與微網電源連接到一起，因此，技術人員一定要具備長遠發展的眼光，推動智能電網的建立與發展。最后要強調的就是電力工程技術在智能電網中應用離不開高級的電力設備，這是確保先進技術得到發揮的基礎，電子設備能夠控制和改善電網的供電狀態，實現電能與其他形式能量之間的轉換，尤其是數字化控制技術可以應用于故障電流的限制、靜止同步補償器以及多功能的固態開關等，總之，電力工程技術在智能電網中的應用前景極為廣闊，需要技術人員不斷研發與創新。
3結束語
【摘要】分析我院在電氣工程訓練實踐教學中存在的不足,提出一項教學改進措施,即對原有的實踐教學內容進行提煉和整合,增加有關電子產品制作方面的內容,加強電工電子技術在訓練中的應用,推進實踐教學和現代生產實踐的緊密結合。
【關鍵詞】電工電子技術實踐教學生產實踐
1引言
電氣工程訓練是我院面向工科非電專業及大文科專業開設的一門公共實踐課程,學習的主要內容就是安全用電常識和基本的電工電子技術知識及實踐操作技能。
2實踐教學的現狀和改進措施
(1)實踐課程簡介
根據專業的不同,電氣工程訓練有兩個教學模式。對于工科非電專業,開設電氣工程訓練A,共40學時;圍繞三相籠型異步電動機的控制,訓練工科學生一些簡單的電氣控制方法、控制手段,使之理解電氣控制方面的基本知識和操作技能,了解電氣控制在工程中的應用。對于大文科專業,開設電氣工程訓練B,共40學時;通過室內照明電路的設計、安裝、調試與檢修實踐,讓學生懂得安全用電,學習常用電工工具和儀表的使用,掌握最基本的電工技能。
(2)實踐教學存在的不足之處
從近三年的教學實踐過程看,存在的不足之處有兩點:
第一,教學內容不夠充實,學生做起來前緊后松。為期一周的電工訓練,前三天的實踐內容是理論教學和基礎實踐;后兩天的內容是創新設計,占用時間偏長。
第二,教學實踐內容和現代生產實踐結合度不夠,電工電子技術含量偏低。電氣工程訓練A的實踐內容是交流電動機的交流接觸器控制線路;電氣工程訓練B的實踐內容是照明電路的安裝實踐,在電路中用的是電感式鎮流器。在科技發展日新月異的今天,這些電路已不是最常用的電路了。
(3)實踐教學改進措施
針對在電氣工程訓練中存在的現狀,對原有的實踐教學內容進行提煉和整合,在電氣工程訓練中增加電子產品制作的內容。對于非電專業的學生,可以選擇制作一些和已有的實踐項目相關且簡單實用的電氣產品。參加電氣工程訓練A的學生,可以選作PLC控制器;參加電氣工程訓練B的同學,可以選作電子鎮流器。學生在電工實踐過程中,通過對電氣產品的研制、組裝和調試的親身體驗,了解電工電子技術的應用,探知最前沿的科學技術,推進實踐教學和現代生產實踐的緊密結合。
3實踐教學改進后的實施方案
(1)實踐教學內容
電氣工程訓練實踐經過改進后的教學內容可概括為四個教學環節、六大教學模塊。四個教學環節包括理論教學、基礎實踐、創新設計和產品制作;六大教學模塊包括元器件認識、工具儀表使用、電路原理和電路設計、線路板制作、組裝和配線、調試和檢修。
在教學實踐過程中,六大教學模塊的實施是滲透在四個教學環節中完成的?？梢钥闯?和電氣工程訓練B相比,電氣工程訓練A的電工電子技術信息含量大、實踐操作難度高。
(2)教學實施方案
教學內容的難易程度以及時間安排不是一成不變的,在教學過程中需要把握三點:
第一,理論與實踐相結合。理論教師在理論教學環節主要講解安全用電常識、元器件認識與檢測、電氣原理圖識圖、實踐操作技能四方面知識。脫離實踐操作的理論知識不用講,和實踐操作聯系不大的理論知識要少講。通過理論教學,學生可以運用掌握的理論知識指導自己的電氣工程實踐,這才是理論教學的真正目的。
第二,因材施教。專業不同,采用的教學方法和教學手段就不同,講授的教學內容也不同;專業相同基礎不同,教學內容的側重點就不同,對三表學生要突出應用能力和實踐技能的[培養,對素質高、學習能力強的學生要進行精英培養。
第三,課內教學與課外活動相結合。對于參加電氣工程訓練興趣高、產品制作有獨到見解的學生,教師要積極引導,把課內教學內容和學生課外科研活動、素質教育活動有機結合起來,并給予必要的指導。
(3)激發學生興趣的方法
為了更好地完成教學任務,實現預期的教學目標,要充分調動學生參與實踐的主觀能動性,激發學生的興趣和培養創新意識。
第一,確定靈活、直觀的教學方法。在理論和實踐教學過程中,結合板書、多媒體課件及實物展示等教學手段,采用演示教學和漸進式啟發教學相結合的教學方式,在激發學生興趣、培養自學和獨立思考能力等方面下功夫,使教學效果不斷提升。對于基礎實踐項目,主要以演示教學為主,通過演示教學,學生把容易理解和接受的感性知識上升為可以指導自己實踐操作的理性知識。對于創新實踐項目,主要以漸進式啟發教學為主。通過啟發教學,開闊學生的思路,培養同學們獨立完成實踐項目的能力。
第二,采用不同的考核標準。在教學過程中,要根據不同專業、不同基礎的學生,調整實踐項目在量和質上的要求,制定相應的考核標準,讓每個學生都能體驗到完成實踐項目的成就感,激發學生的學習興趣。學生有了興趣,教學目的就容易達到了。
第三,實行多方位的獎勵制度。在基礎實踐環節,可以把一個班級分成幾組,組和組之間比賽,哪個組完成的又快又好,哪個組就有額外加分,并把名次寫在黑板上。這樣就能激發學生之間團結合作、協同作戰的意識和動力。在產品制作實踐環節,可以把課內教學和課外的素質教育活動相結合,給成績優異者頒發獲獎證書和獎金,鼓勵學生參加科研活動。
心電圖機是一種具有很高的技術指標和精密度的醫用電子檢測儀器[1]。隨著科學技術的發展,先進的電子技術越來越普遍地被應用到心電圖機上,新技術新工藝的應用,一方面使得心電圖機性能越來越先進,功能越來越完善,更具體積小重量輕、結構簡化的特點,但另一方面醫院使用心電圖機過程中也出現了一些問題,涉及病人的安全,心電檢測結果的準確及對心電圖機本身的養護與內部檢修等諸多方面[1]。
為此,本文筆者結合自己近幾年來的實踐經驗,闡述醫院使用心電圖機過程中應注意的相關事項。
1使用前應加強人身安全方面的保護措施
當前,我國很多醫院使用的都是ECG6511、ECG6151等型號心電圖機,雖然這些儀器均采用了浮地設計,可以較好地防避電擊事故,但是在使用中為保證病人及使用者的人身安全,以及減少外界對心電圖機的干擾其外殼仍然需要接地。各級醫院心電圖室可根據自身的條件對儀器外殼作接地處理,最好安裝獨立的地線,也可利用自來水管或與大地接觸良好的金屬體作為接地線[3]。這里需要強調的是,在進行接地線連接時要除去接觸部位的銹斑或油漆,而煤氣管等有爆炸危險或有帶電危險的管線是絕對禁止用來接地的。
當心電圖機與其他一些檢測設備配合使用時,要求醫院心電圖室必須設置具有良好接觸的公共接地點。針對現在國內少部分醫院仍在使用無浮地隔離設計、輸入RL(黑線、接右腳)導程線直接與外殼相連的心電圖機的狀況,本文建議應立即停止使用這類儀器,以免發生電擊危險。
2使用中應盡量避免心電檢測的各種干擾
醫院的醫護人員使用心電圖機給病人做心電圖時,其所采集心電信號的準確性受到各種因素的干擾,因此,我們必須有針對性的采取措施來盡量避免心電檢測所受到的干擾[4]?，F分述如下:
2.1克服電磁干擾,避免人為加大干擾
通常醫院處在一個復雜的電磁場空間里,其中交流電網、無線通訊以及電子儀器都會產生干擾電壓,并且實際干擾電壓一般都大于人體心電信號,所以抗干擾準確檢測心電信號變得非常重要?，F代心電圖機通過采用數字技術、屏蔽技術等來盡可能的抑制干擾電壓,但是在醫院操作使用過程中,還需要采取一定的防范措施[4]。例如,給病人做心電圖的地點要遠離X光室、理療室、電梯、配電房、高壓線、電力線等,以盡可能地減少或避免電磁干擾,而且一般心電圖室本身還要有屏蔽設置。
2.2規范操作,避開電極和導聯線干擾
醫護人員使用心電圖機時要規范操作,絕不可將銀/氯化銀電極和鍍銀電極同時混用,否則會由于材料不同而產生很大的極化電壓;不能將使用的導電膏等電解質與電極外面的導聯線插頭等部件接觸,否則同樣會由于材料不同而使極化電壓增加;相關檢測結果表明,使用導聯線的走向不當也會造成干擾,正確的導聯線走向需要與病人身體方向相同[3]。另外,在做心電描記時,必須將全部導聯都與人體相應部位相連接,不得有部分導聯空置不接,進而可以有效地預防干擾的介入。
2.3調節好病人狀態,準確采集心電信號
醫護人員在給病人做心電圖時,務必要使其處于放松狀態且四肢可以自然擺動,否則極有可能出現肌電干擾現象;還有一點需要特別注意的是,如果病人的情緒不太穩定、呼吸頻率過快且每次吞吐量過大,這將會導致其自身心電信號發生漂移現象[4]。所以,對于上述可能會產生的兩種不良情形,筆者認為醫護人員需要先調節好病人的狀態才能進行心電檢測,或者等到病人的狀態恢復到符合心電檢測要求的狀態時再檢測,絕對不可以在病人處于不正常狀態下就對其采集心電信號。
3心電圖機保養與內部檢修過程中的注意事宜
醫院從購進心電圖機起就要面臨儀器保養與內部檢修的問題,這既需要醫護人員在平時的使用過程中注意易損壞部件的保養,還需要醫院內部儀器維護人員進行相關的檢修[5]。下文就這兩方面逐一加以介紹:
3.1心電圖機在使用過程中要注意保養
心電圖機作為一種精密度很高的電子醫療儀器,其作用簡單講是將微弱的人體電生理信號準確檢出,并放大輸出至顯示屏上。我們從這里便可以很容易想象,心電圖機前級檢出信號的準確與否直接決定了后級及整體輸出的準確性,最終的輸出結果將可能出現幾十倍以上的誤差[4]。關于心電圖機電極和導聯線的使用與保養,醫護人員需要注意以下五點[3]:①電極每次使用完應擦凈表面的導電膏或鹽水,從而盡可能地減少對電極的腐蝕;②如果發現鍍銀電極表面出現氧化或銹斑,這時使用絨布擦試即可,而決不能使用砂紙打磨;③如果發現電極變形、銀皮剝落或因磨損而使部分銅質曝露,這時就不能再繼續使用該電極;④心電圖機更換了的新電極不要立即使用,使用前應放在氯化鈉溶液中浸泡數小時;⑤導聯線使用完拔除各插頭時,必須用手捏住插頭拔出,不可拉著導線拽出,否則極易傷線甚至于斷線。
3.2心電圖機內部檢修過程中的注意事項
(1)在檢修心電圖機之前必須掌握儀器的操作方法,了解心電圖機的結構特點,弄懂電路工作原理[5]。這就告訴醫院的儀器維護人員,只有在掌握了心電圖機操作方法、清楚其結構特點以及電路工作原理的前提下,才能夠正確、高效地辨別儀器的真假故障,避免誤操作。
(2)在對儀器拆卸修理之前應注意檢查是否有人為故障因素,如在遇到干擾嚴重或某些導聯無心電信號的故障時,不要忙著拆卸主機[5]。儀器維護人員通過對環境因素及導聯線電極進行檢查,可以簡單快捷地判斷出一些因醫護人員操作不規范而造成的電極與導聯線間導聯無信號的故障。
(3)在使用儀器進行信號跟蹤檢查時,一定不要使導聯線空載,要將導聯線接好模擬信號產生器之后再通電檢查。這是因為心電圖機屬于靈敏度很高的儀器,在導聯線空接的情況下,特別是在接觸人體時會感應到很大的干擾信號,極有可能產生新的心電圖機故障[4]。
4結束語
縱觀全文,本文主要對醫院使用心電圖機所涉及的人身安全保護、心電檢測干擾規避以及對心電圖機本身的養護與內部檢修方面的進行了探討,這對于當前國內醫院如何科學使用心電圖機具有重要的指導意義。同時,使用心電圖機還有許多需要注意的地方,如開機前的準備工作,電極的正確安放,機內電池正確使用,心電圖機的定標,阻尼調整等諸多細小問題,希望使用者在使用過程中加以注意和總結。
參考文獻:
[1]陳和益,張維蘭,嚴瑛等.醫院心電圖機的檢定管理與質量保障[J].衛生事業及醫院管理,2006,21(08):84~85
[2]鄭智雄.加強心電圖機的計量檢定確保其量值的準確性[J].中國護理管理,2007,12(04):126~127
[3]馮侯蘭,韓芳等.心電圖檢查時應注意的幾個問題[J].基層醫學論壇,2003,11(03):84~85
電氣工程及其自動化技術與人們的日常生活是息息相關的，他滲透到我們生活中的各個方面，例如人們平時使用的插座、開關都是電氣工程及其自動化在生活中的具體表現，由于人們在電氣工程的需求量日益增加，所以電氣工程的發展也越來越快，現今，電氣工程自動化已經進入到高校的教學課程之中，隨著學生們對電氣工程自動化知識的學習，也會使得未來工業的發展有著源源不斷的復合型人才。
2電氣工程及其自動化技術的設計
在現實當中，電氣工程及其自動化的設計應該從軟件和硬件兩方面來考慮，在一般情況下，硬件的設計要放在軟件設計的前面，根據實際電氣工程的需要，對電子元器件進行針對性選擇，第一步，應該設置一個中央服務器，將先進的計算機系統作為整個電氣工程自動化的核心；第二步，對的輔助設備進行選擇，比如控制器以及傳感器；第三步，對所有設備進行連接，組成一個完整的具有發出指令、傳達指令、接收指令以及完成指令工作程序的電氣工程自動化設備。然而在實際的電氣工程及其自動化設計時，不僅要遵循以上說的理論，還要根據實際的情況，包括環境、空間等因素，對電氣工程及其自動化的設計進行合理化更改。由于生產線是現實已經存在的，電氣自動化設計必須依靠原本的生產模型進行設計，因此，對硬件的安裝也有著相當高的要求，設備的體積不能過大，也不能過小，過大會導致空間的擁擠，過小又會影響操作，所以設計人員一定要到安裝地點進行實際的考察，然后，根據實際的數據，對設備的型號進行最終的確定。在硬件設計順利完成之后，還要設計相應的軟件系統，現進市面上，有著很多不同類型的自動化控制系統軟件。但是為了將自動化水平提升到最大化，企業都會選取優質的軟件公司，這些軟件公司將會根據企業生產情況以及硬件安裝情況對自動化軟件進行設計。
3電氣工程及其自動化的應用
3.1電氣工程及其自動化技術在變電站的應用電力設備運行的平穩、安全以及可靠是電氣工程及其自動化技術的基本保障，所以對電力設備進行在線監控、系統保護以及調動控制等措施是必不可少的，但是由于社會經濟的不斷發展，科學技術的不斷進步，變電站的電力設備也逐漸增多，并且電力設備之間的聯通方式也越來越復雜，為了確保電網的安全運行，電業部門，投入了大量的人力物力和資金，將電氣工程自動化技術引入到了變電站的設備控制之中，應用全微機化設備代替了原有的常規電磁式設備，應用計算機光纜或者電纜作為了電力信號電纜，使得變電站控制中心對變電站設備的控制變得快速而又安全。所以電氣工程及其自動化也成為了變電站建設過程中的重要組成部分，進而保證了變電站的自動化調控模式的高效率，所以對變電站實施自動化改造是必不可少的。
不斷升級的系統、不斷革新換代的電氣設備，給電氣工程功能設置提供了多種可能，但同時，也為現代控制技術的應用提出了更多服務要求，其中最為突出的幾方面內容有：
（一）能高效、準確控制電氣工程現代控制技術以數字信息為載體，所以通常利用發送數字、代碼、信息的方式指令，來完成控制操作。為確保多個指令能夠第一時間發送出去、準確傳送到指定功能模塊、正確指導系統工作，系統必須設置獨立、且具備抗干擾能力的信息交流中心，依靠其交互功能，實現信息的生成、傳播、控制與管理。
（二）能全面監控電氣工程運行狀態大多數電氣工程的裝置和設備都是全天候運行的，長時間工作，勢必會導致運行故障的發生，為此，現代控制技術還要擔負起監控電氣工程運行狀態的責任，24小時監督工程內各系統設備的運行狀態，如發現故障，應立即報警信息，同時，指明故障位置、故障源、故障影響，以及相關故障資料。工作人員接收到信息后，可第一時間做出反映，修復系統、設備，使電氣工程盡快恢復運行。
（三）具有較高的安全性對于電氣工程而言，“安全”是生產不可忽視的重要原則之一，因此，為避免內、外部環境因素給電氣工程造成運行障礙和影響，現代控制技術不但要具備監控能力，還要擁有較強的自清自查能力，可獨立清除、控制安全隱患。同時，現代控制技術還應針對電氣工程眾多管理項目，設置單元模塊（如：運行監控模塊、電氣工程設施養護模塊、數據管理模塊、工作人員維護操作模塊、電子工程管理模塊等），通過層層過濾的方式，提高技術應用的安全性。只有這樣，現代控制技術才能為電氣工程提供安全、可靠的運行環境。
二、現代控制技術在電氣工程中的應用
（一）幫助電氣工程創建完整的控制系統眾所周知，電氣工程由多個系統結構構成，要想讓這些單元結構能夠獨立、連續的完成工作，現代控制技術應承擔選擇功能、設置功能、計劃功能、解釋功能等多種責任。首先，在各功能模塊上設置監控器，監測它們的操作行為、運行狀態，并以數據的形式記錄，轉存到數據庫中，如此，控制技術既可以依靠“復制數據”找出控制方式，又能隨時檢索系統運行信息，查找故障問題；其次，創建中樞系統、裝置、設備的聯動控制機制，以“作業任務”的形式分配任務，以便于系統可以同步、集中處理重要“運行信息”，不耽誤電氣工程正常工作；最后，因為電氣工程系統、裝置、設備的運行功能復雜、多樣，所以要想正確下達指令，明確指令內容要求相對困難，利用現代控制技術，可將許多復雜的指令編撰成“編碼”，由翻譯器統一處理，如此一來，不僅方便了操作，電氣工程控制管理效率、水平也會大大提升。
（二）科學選擇控制系統設備計算機網絡技術的發展，給電氣工程控制管理提供了多個便利條件、多種選擇可能，所以，作為控制管理的中樞，現代控制技術必須慎重選擇控制系統設備，使其與電氣工程形成配合，達到最佳管理效果。一方面，控制系統設備要具備信息分類、收集、檢索、處理功能，將復雜、且數目龐大的電氣工程數據集中整合到數據庫中，根據管理、控制需要，高效檢索、準確處理、順利傳遞出去；另一方面，控制系統設備還應具備信息翻譯、解釋、轉換能力，因為電氣工程中的裝置、設備不可能使用統一的編碼、指令形式，所以如果兩個運行系統、裝置的指令信息代碼不同，控制設備應能夠兼容分辨，做出正確的處理和判斷，完成智能化、自動化控制。
（三）加強電氣工程內、外部環境管理電氣工程內、外部工作環境的監測工作是其安全生產工作的重中之重，所以，現代控制技術管理工作的重要內容便是環境監測、管理，主要內容包括：監控電氣工程電流、溫度、濕度、電壓、電功率等基礎運行指標數據，如發現階段時間內這些指標數據出現較大波動變化，會立即發出報警信號；管理、控制電氣工程內其他非主要工作設備的運行狀態，比如啟動空調、除濕設備、穩壓設備、變壓設備、變頻設備等。
三、現代控制技術應用發展趨勢
未來幾年，電氣工程將走上“自動化”發展道路，并逐步引入“智能化控制”系統，實現電力、電能的高效化、安全化生產。由此可見，現代控制技術會向“智能化控制技術”、“模糊控制技術”、“非線性技術”領域發展。因為，智能設備是實現自動生產的必要保證和唯一手段，所以無論是電氣工程的生產管理過程，還是信息傳遞過程，能夠獨立、自主、準確完成控制行為的智能設備必然會走上電氣工程發展的歷史舞臺，成為技術發展的主力軍。此外，針對電氣工程無法在模糊條件下落實控制手段這一問題，模糊控制技術也為其提供了很好的解決方法，通過采用計算機控制技術形成控制與反饋的具有閉環結構特點的現代數字控制系統，其應用價值更高。非線性控制技術的研發，主要依賴于線性控制理論發展，為向電氣工程提供穩定、簡約的控制系統，非線性控制技術將電氣工程中的非線性系統的某一鄰域做反饋線性化的處理，同時利用微分幾何理論等現代控制理論進行反饋，如此，顯性化數據便可正確、完整的呈現給控制管理者，幫助其做出科學、合理的控制決策。
水利水電工程往往規模大、投資多、施工難度大，因而在工程設計和管理過程中，確定合理的施工方法，優化選擇施工機械及配套組合，制訂切合實際的施工進度計劃，高效簡便地對施工信息進行管理，直觀形象地反映復雜施工過程，對于確保工程建設如期完成和降低工程造價都是至關重要的。為達到上述目的，除了在施工組織設計中要充分考慮工程特點和具體施工各種條件外，若能在事先對工程施工的運行發展過程和施工中各項活動的協調關系等狀況進行預測和評價，將對工程施工組織計劃的正確決策提供可靠的依據?？梢暬抡婕夹g的產生與發展正好適應了這種客觀需要，它為解決施工中上述問題開辟了新的途徑。
國外從20世紀70年代開始提出循環網絡仿真技術（CYCLONE），至今已發展了一系列的工程仿真應用軟件，但這些研究成果及仿真軟件主要應用于土木工程施工如高層建筑施工、土石方工程等。20世紀80年代初，天津大學率先在全國開展水利水電工程施工過程仿真方法研究，在近20年的發展中取得了大量開拓性的成果和社會效益。近年來，又在推動水利水電工程設計和管理向可視化、數字化方向發展方面做了大量研究工作。借助于計算機科學、系統科學和工程科學與技術的迅速發展，重點研究了三維動態可視化仿真理論與方法及其在水利水電工程中的應用，獲得了一系列富有創新性的理論方法與應用研究成果。
在開展可視化仿真及其在水利水電工程中的應用研究工作中，存在以下三個關鍵技術問題：
1．可視化技術與系統仿真技術結合的途徑
建立基于GIS的交互式可視化仿真系統框架，將可視化技術與系統仿真的各個環節相結合，實現仿真建模可視化、仿真計算可視化、仿真結果可視化。
2．可視化仿真技術在水利水電工程中的應用問題
根據水利水電工程的特點和實際需要，將可視化仿真技術與具體的工程問題相結合，提出可視化仿真技術在水利水電工程中應用的具體途徑。
3．可視化仿真軟件的通用化問題
水利水電工程施工系統仿真軟件的通用化不僅是關鍵技術問題之一，而且是推廣應用的前提。
二、基于GIS的三維動態可視化仿真技術
1．可視化仿真涵義
可視化仿真（VisualSimulationVS）是計算機可視化技術和系統建模技術相結合后形成的一種新型仿真技術，其實質是采用圖形或圖像方式對仿真計算過程的跟蹤、駕馭和結果的后處理，同時實現仿真軟件界面的可視化，具有迅速、高效、直觀、形象的建模特點。使用可視化技術以后，系統的子模塊用形象的圖形來表示，并可通過鼠標在屏幕上直觀形象的操作，就可以完成整個仿真任務。一般可視化仿真包含三個重要的環節，即仿真計算過程可視化、仿真結果可視化、仿真建模過程的可視化。
2．全過程動態仿真理論與方法
全過程動態仿真理論融合了面向對象的圖形輔助建模、動態仿真、網絡計劃分析與優化、動態演示、數據庫等技術，把整個施工過程作為一個整體，對施工全過程進行跟蹤模擬。
全過程動態仿真理論的特點就是體現了系統工程的思想。它是針對整個水利水電工程施工系統進行的，所有的優化及調配目標是使整個系統達到最優，而不是局部達到最優。它把整個施工過程作為一個大的系統，綜合考慮系統中各個單項工程之間、各個工作面之間相互影響、相互制約的關系，分析整體的施工進度、施工強度等關鍵問題，獲得更為真實的施工情況，從而達到為施工組織設計提供科學依據的目的。仿真流程圖見圖1。
3．面向對象的圖形輔助仿真建模技術
仿真是一種基于模型的活動，建模是仿真過程中十分重要的一個環節。如何能夠實現簡化而又靈活的建模過程是仿真研究的重要課題。
面向對象方法的應用使建模過程變得自然直觀，用戶可以把被仿真系統的各種活動都看成對象，并根據這些對象的類屬關系和本身特性直接構造仿真模型。這種建模過程十分類似于人類所習慣的對客觀世界中事件分類的思維過程，所以使仿真用戶感到由物理模型到計算機模型的過渡非常自然。面向對象方法的繼承性，使仿真系統十分容易擴充。同時，利用對象類層次結構的合理設計，可以達到最高的代碼重用率。
在系統仿真中應用圖形技術，能夠描述許多用語言難以表達的信息，圖形輔助建模就是利用鼠標在計算機屏幕上繪制系統模型或用模型庫中已有的系統元件拼合系統模型。
面向對象的圖形輔助建模的基礎是系統的可分性，即認為系統是由子系統組成的，而子系統又可分解成更原始的子系統。由于這種性質的存在，構造模型的方式是通過連接組成系統模型的成分模型（子模型）來建造總體模型。對于一個復雜的施工系統而言，按施工系統的層次性，可將其分解為相對簡單和獨立的子系統，而子系統間的相互聯系和影響可在子系統模型間設置相應耦合接口而加以協調，這樣可將各個子模型拼接起來而構成整體系統模型。施工系統的運行規律通過施工系統模型中各實體的屬性與狀態的變化來反映和體現。根據上述，便形成了面向對象的圖形輔助仿真建模思想。
4．基于GIS的較全面的仿真三維動態數字模型構造及其可視化方法
（1）數字地形模型建立
地表數字地形模型（DigitalTerrainModelDTM）是整個工程施工三維數字模型的重要組成部分，這里既是所有工程建筑物布置及施工活動的場所，也是施工過程中地形動態填挖的受體。水利水電工程一般均建在地形起伏較大的高原和山區，因此施工區地表DTM采用TIN模型來實現。建立工程地表DTM由地形等高線原始數據按一定的算法生成TIN模型。
（2）動態實體參數化數字建模
按照實體對象的屬性，可將其分別用點、線、面、體等四類圖形數據結構來表達。動態實體的數字模型尚需反映其屬性信息，幾何圖形與其屬性的一一對應關系建立可利用GIS的空間數據組織結構來實現。同時為反映工程施工的動態過程，在其數據結構中除了描述幾何特征及屬性外，還體現時間特征。
實體建模若采用參數化建模方法，可大大簡化建模過程。參數化實體建模是一種通過相關幾何關系組合一系列用參數控制的特征部件而構造整個幾何結構模型的技術。整個建模過程可描述成一組特征部件的組裝過程，而每個部件都由一些關鍵的參數來定義。
（3）地形動態填挖
地形填挖表現為DTM模型的修改，實質上是對地形TIN模型進行操作。即用足夠大的開挖（填筑）初始形體面轉化的TIN模型，與地形TIN兩者生成相交邊界，再從地形TIN上沿相交線切去填挖初始形體面所包含的地形區域，同時從填挖形體TIN模型中以相交線為邊界切去多余的開挖（填筑）邊坡區域，最后把兩個修正后的TIN合并構成一個經填挖后的地形DTM。在填挖計算過程中可同時得到填挖區域表面積與填挖體的工程量。
5．基于GIS的三維動態演示方法
基于GIS的三維動態演示是對任意時刻系統仿真面貌的再現，它反映了仿真系統內部數據場的動態變化過程。利用仿真模塊得到工程系統的動態信息，包括時間、建筑物幾何形狀及其屬性等，生成工程施工系統各環節某一動態變化單元i對應的圖元（施工、水位單元等）任意時刻t的面貌Vi（t），則t時刻的工程整體面貌可表示為V（t）＝Σvi（t），n為總的圖元數。其中，vi（t）＝fi（Xi，Yi，Xi，t），表示在動態施工過程中，包含時間信息的圖元的幾何形狀，它隨時間的變化而變化。把工程施工任意時刻的整體面貌貯存在圖形庫中，并與其一一對應的屬性數據建立聯系，從而在動畫演示時，按時間順序讀取圖形庫中的形體數據及相對應的屬性信息，不斷更新繪圖變量和屬性變量賦值，同時不斷刷新屏幕顯示。這樣就實現了整體工程施工過程的三維面貌及相應信息的動態顯示。
6．基于GIS的交互式可視化仿真系統結構
基于GIS系統仿真的可視化表現在建模過程中利用GIS的信息可視化采集，以及在仿真可視化操作過程中利用GIS的動態信息可視化表達。由于GIS特有的空間信息組織機制，使得其實現這些功能有著先天的優勢。同時，在可視化仿真系統中，用戶可根據顯示的圖像交互控制仿真的各個階段，直到對所模擬的現象獲得理解與洞察。在這一過程中，用戶可以通過系統提供的操作界面隨著可視化仿真系統反饋的結果來同步保持交互對仿真過程的控制。
圖2表示的是一個基于GIS的系統交互式可視化仿真的框架模型，在此模型中清晰地反映了GIS在系統仿真中結合的具體環節，以及用戶控制仿真進程的實現手段。
三、可視化仿真技術在水利水電工程中的應用研究
1．復雜地下洞室群施工動態可視化仿真與優化方法研究
地下廠房系統施工開挖量大，施工強度高，施工條件復雜，是一個極其復雜的過程。由于工序的作業時間的隨機性，容易產生隨機排隊現象而影響其他作業；由于地下洞室系統縱橫交錯，布置密集，高差大，施工通道少，使得各工序配合與相互干擾錯綜復雜；在安排各個洞室施工先后順序及隧洞施工順序時，需要考慮對工程的總工期、圍巖穩定、通風散煙條件、施工強度以及交通運輸等問題的影響。各個洞室施工在時間、空間上的邏輯關系復雜，傳統橫道圖難以直觀地揭示其復雜的時空關系。因而僅靠設計人員采用傳統的方法分析計算，難以確定合理的施工機械設備配套方案、制定合理的施工進度計劃和施工組織設計方案，難以全面、快速、準確地掌握施工全過程。
基于上述問題，提出了復雜地下廠房施工系統可視化仿真理論方法，并研制開發了相應的計算機軟件ESAS，其基本構成見圖3。通過地下洞室群施工全過程動態仿真，可以對施工過程進行定量計算與分析，進行多方案的比較和優化，直到得出滿意方案。
2．水利水電工程施工導截流三維動態可視化仿真方法研究
水利水電工程施工導流設計和管理過程，往往需要涉及大量的數據及圖形信息，如壩區的水文、地形、地質資料以及樞紐設計、施工場地布置和施工導流方案設計等各種數據及圖紙。高效、簡便地對這些信息進行管理，是提高設計效率及施工管理水平的關鍵之一。同時，施工導流方案設計是施工組織設計的重要環節，其設計過程復雜，對不同的導流方案很難進行直觀的比較，所以實現施工導流形象直觀的表達具有重大的現實意義。
為此，提出水利水電工程施工導截流三維動態可視化仿真理論與方法，并實現施工導截流可視化信息管理與三維動態演示系統CDMIS。此系統充分利用地理信息系統（GIS強大的空間數據分析與處理能力，建立三維施工導截流場地布置模型，以及在此基礎上實現可視化的信息查詢及管理等功能，從而實現設計過程中信息的可視化管理，同時實現施工導截流三維動態演示。水電工程施工導截流三維動態可視化仿真系統（CDMIS）結構圖見圖4。
3．混凝土壩施工過程三維動態可視化仿真與優化方法研究
混凝土壩施工，考慮到溫度、應力、澆筑機械設備布置和澆筑能力等因素的影響，需將混凝土壩體按一定的原則進行分縫分塊澆筑。由于混凝土壩澆筑量大，澆筑塊數以千、萬計，澆筑塊之間的施工約束條件十分復雜，這就給安排澆筑順序和進度帶來極大閑難，使人工安排澆筑塊、澆筑順序幾乎成為不可能。目前在制定混凝土壩施工組織計劃時，傳統的方法是憑經驗用類比的方法按月升高若干澆筑層和混凝土澆筑強度等指標來控制施工計劃的進程。這種方法由于缺乏系統的定量計算分析，在論證施工各階段的筑壩進度以及各混凝土壩段升高過程是否能滿足大壩施工各方面的要求時總感到論據不足。
隨著計算機和系統仿真技術的迅速發展，尤其是系統仿真技術在復雜系統運行中的推廣應用，使得有可能在計算機上實現對混凝上壩施工的動態過程的仿真實驗。事先擬定不同的混凝土壩施工方案，并對施工動態過程進行仿真，可預測不同施工方案下混凝土施工進程的各項定量指標，這對制定合理的混凝土壩施工進度計劃將提供科學可靠的決策依據。在充分考慮各種澆筑施工影響因素的情況下，建立混凝土壩施工系統的數學邏輯模型，并在此模型基礎上編制計算機仿真軟件。通過選取各種可能的機械配套方案及輸入不同的施工技術參數進行大壩施工過程的仿真計算，可得到最優機械配套的數量、機械的利用率、混凝土月澆筑強度、逐月累計混凝土澆筑方量過程曲線。同時還可得到相應某施工方案下大壩澆筑施工的詳細進度計劃、各控制階段的筑壩進程面貌等。而且通過混凝土壩澆筑仿真還可對其不同的澆筑規則對壩體上升進程的影響進行分析和研究。
同時，利用基于GIS的三維動態演示系統來表現復雜混凝土壩施工過程。通過建立坐標系，把現實世界的事物在計算機中對應位置重現出來，建立實體的數字模型，并按照一定方式將實體與其屬性一一對應，從而反映實體的靜態空間特征。同時利用過程信息，生成三維動畫，為描述復雜的施工過程提供可視化手段。
4．水利水電工程施工總布置三維動態可視化仿真方法研究
水利水電工程施工總布置是對工程施工場地在施工期間進行的空間規劃。由于水利水電工程施工場地布置幾乎包括了一切地上、地下已有的、擬建的建筑物，一切為施工服務的臨時性建筑物（包括砂石加工系統、混凝土系統等），因此布置過程非常復雜。
對樞紐主要建筑物施工全過程進行分析，并在此基礎上實現各建筑物施工關系之間的協調，以實現直觀的施工總布置形象全過程三維動態仿真，使施工場地布置隨工程進度計劃盡可能形象、直觀、迅速地演示現場施工場地變化過程。不僅能直觀顯示樞紐施工組織設計的成果，而且將極大地方便工程施工總布置決策及管理。水電站施工總布置可視化仿真系統（CLMIS）的總體結構見圖5。
四、結束語
可視化仿真的理論和方法包括全過程動態仿真理論、圖形輔助仿真建模方法、基于GIS的三維動態數字模型構造及其可視化方法、基于GIS的三維動態演示方法及基于GIS的交互式可視化仿真系統結構等，實現了仿真建模、仿真計算過程及成果的可視化。
1.在現場總線中應用電力工程自動化技術
在有著多種形式與構架存在于現場的總線當中，是利用技術處理的形式，向主控設備中傳輸電力工程設備上的相應參數，之后通過管理人員對圖形的判斷、數據的分析進行主控，進而有效的處理相應的信息，并且通過回路將傳遞處理結果和科學決策迅速的傳遞給待指令的設備中，對設備的動作有效的予以實現，進而對電力工程自動化的控制調節有效的給予完成。在實際現場總線中，對電力工程自動化技術進行應用，維護和安全過程的集約化是其主要優勢所在，對于投資控制和技術優勢的實現上會帶來非常巨大的幫助，有助于電力工程自動化目標在高質量、低成本和快速度的情況下有效的予以完成。例如下圖中，就充分展現了電力工程自動化技術在現場總線中的應用：在這個圖中，利用遠程控制中心，對施工現場中的站級計算機進行控制，之后利用CAN網絡相間隔層中進行傳遞，進而地現場總線中的CAN網絡和I/O單元進行控制，其充分的展現出了自動化系統的功能，有效的解決了以前人工控制中的不足，大大提升了現場總線中的工作規范性和合理性。
2.在自動補償中對電力工程自動化技術進行應用
自動化補償的方式，能夠有效的統一起來固定和動態的補償方式，令補償實現穩定、分項和快速的目標，對于傳統補償結構和技術上的不足之處能夠有效的進行優化處理。使用智能化電容器是現階段自動化補償的重點和關鍵所在，智能電容器對自動而精確的投切予以實現，針對于電力工程的準確補償能夠有效的予以實現，此外，可以很好地防止傳統補償方式沖擊影響保護功能的情況發生，對于整個電力工程的有效發展上都會帶來非常巨大的幫助。
3.建立電力工程自動化數據庫
控制和監督電力工程的功能可以通過數據庫來有效的給予實現，這對于提升電力工程自身的利用價值和提升電力工程處理問題的準確率上會帶來非常巨大的幫助。此外，將可靠的數據為轉化為有關操作的具體信息提供出來，將規范和準確的指導為設備的操作提供出來。并且，在數據庫技術不斷發展的前提下，及其進一步的研究監控系統中觸發子和對象的函數，對于控制更加復雜的功能和電力系統自動監視的復雜功能上也能夠有效的予以實現，這樣對于生活和工業生產的需求能夠在更大的程度上給予滿足。
二、結語
