船舶电气结题报告.doc

. . . . 一、船舶电气及自动化在教学计划中的地位和作用 随着计算机技术的高度发展，带动了该技术在船舶上的日益发展和广泛应用，展望21世纪船舶自动化技术，将不断向全船综合自动化这个高层次阶段发展。 船舶综合自动化，是集机舱自动化、航行自动化、信息一体化、装载自动化等于一体的多功能综合系统，该系统通常由二个工作母站、若干个分控制系统及若干个工作分站组成，通常一个工作母站设在机舱控制室另一个设在驾驶室。两个工作母站完全独立，可同时或单独操作，并互为备用。 分控制系统将根据船舶的种类和自动化的程度而定，例如主机遥控、机舱监测报警、电站管理、泵浦控制、液位遥测和压载控制，冷藏集装箱监控、自动导航等。所有工作母站和分控制系统采用高速传输技术组成一个综合网络系统，在网络上根据需要连接一定数量的工作分站，以达到在船舶重要部位对各设备进行监测、控制和操纵等目的。同时，其工作分站可以作为一个窗口，与船舶对外通信设备联网，借助于数据传输、电子邮件等各种通信手段，执行岸与船，船与船之间对话，进行各种信息交流；咨询、设备维护、故障诊断、资料查阅、备件查询、船舶管理等业务活动，从而最大程度地提高船舶航行的船舶机舱自动化系统是集机舱动力系统及辅助系统自动控制、监测、报警等于一体化的监控系统，船舶机舱自动化技术是船舶工业科技战略发展应用研究的重要技术之一，是涉及计算机网络、数字化信息技术、现代控制技术、通讯、信息处理、光纤、传感器、电力电子等多种学科和技术综合应用的一体化产物。机舱自动化系统包括主动力系统、发电系统等多个子系统的控制与监测，例如，主机遥控、机舱监测报警、电站管理、泵控制等，需要研究数字监控技术（包括单元系统模块技术、电子模块技术、系统接口模块技术）、光纤数字传输技术、网络技术（包括船用光纤、现场总线、工业以太网等技术）、智能柴油机电控技术、全电力电子技术、微机电技术等，以集成化、网络化、标准化、模块化、智能化、系列化等方式，向实现机舱综合自动化这个高层次阶段发展。其是开放式和网络化的未来船舶机舱自动化的创新模式，具有自动化程度高、可靠性高、维护简洁等特点。而船舶机舱自动化系统及设备技术是以计算机网络、现场总线技术为标志的集成平台管理系统IPMS技术、柴油机遥控技术、全自动电站及电能管理技术、全电力推进系统的监控技术、标准操控台的数字监控系统技术、设备软硬件模块化、标准化、系列化技术、船舶光纤数字传输技术、船舶机舱微机电系统的新技术、机舱自动化系统可靠性理论为基础上发展起来的。电站自动化系统和主机遥控系统应用实例，依据船舶自动化系统设计经验以及沪东厂成功建造的各型船舶，就船舶机舱自动化现状、功能和特性、现行规范对自动化船舶分级及入级设计要求、主要配置的监测、报警、辅机的遥控操作和自动切换以及自动化系统的试验、验收等进行了综述；较好地总结了船舶自动化系统的设计规律，基本理顺了船舶自动化系统设计思路，可以指导今后的船舶自动化造船设计工作。并以此为基础，关注船舶电气自动化的新技术及发展方向。并进而展望未来船舶自动化发展趋势，紧跟电气自动化的发展潮流，以适应现代的船舶造船设计之需要。使我们的造船设计水平再上新台阶，并为我国建造高水平的船舶作出贡献。船舶自动化是船舶科学技术的重要组成部分，其系统及设备发展极其迅速，更新换代的速度也是惊人的，而船舶自动化技术正朝着数字化、智能化、模块化、网络化、集成化的方向迅速发展，这也是21世纪国际船舶自动化技术发展总趋势.1,培养目标要充实 在船舶电气类专业教学计划中的培养目标应明确“应用型，技能型实用人才”，还必须注意增加竞争意识的培养和创造思维的培养，突出职业道德教育，加强全面综合职业能力和全面素质的培养。另外，还应体现使一部分学生毕业后升人高一层次院校继续深造的目标要求。 2、课程设置与教学突出综合职业能力培养 在课程设置上，增开相关课程，使相近的专业相互渗透。如在船舶专业中增开现代通讯技术课程，在通讯专业增开船舶电站课程等;在自动化专业基础上，派生出电力系统自动化专业等。同时，增加适应市场需求且能提高学生素质的选修课，如就业指导、普通话、公关礼仪、书法等课程，利于学生的职业转换。在教学计划中，调整课时，增加选修课时或利用课外活动课落实上述内容。 在教学内容上，注意实用性、先进性。从综合职业能力的需要来确定教育内容的深度和范围。要在基本概念、基本理论和基本方法及基本技能的基础上，删减那些繁琐公式的推导过程和偏深的理论分析，压缩专业理论课时，增加反映时代特点的新技术新内容，聘请企业有经验的技术人员到校进行实用技术讲座。 3、抓好教师职业能力的培养 提高教师的综合素质，满足教学的需求。基础课教师要了解并掌握1-2门专业基础知识，便于基础课与专业课知识之间的衔接;专业课教师至少能担任2-3门以上的专业课，或连续接任同一专业的不同专业课程，便于对教材知识的有效处理和学科间的衔接。另外，专业教师还要不断进行实践性实习，深人企业搞调研。 船舶电气的课程定位是培养满足STCW公约要求的、符合现代航运企业需求的、具有职业能力的航海人,特别是要培养在船舶电气设备管理和维护方面具有专门技术的轮机管理人员。本课程为海事局海船船员轮机员（二管轮三管轮）适任证书考试科目之一，学员通过本课程的学习，获得有关电路、电子技术、电机及控制、电力拖动控制线路及系统、船舶电站及自动装置、船舶照明系统、报警系统、船舶安全用电和安全管理、船舶电气管理人员的安全职责方面的基本知识、基本理论和基本技能。本课程的作用是使学生全面了解船舶电机与电气控制系统的全过程，掌握变压器船舶电机的结构及工作原理，学会电力拖动的基本知识和电力拖动的基本电路,了解船舶各种辅机的控制原理和方法.培养学员具有一定的船舶电气设备的管理能力，并能顺利通过操作级轮机员（二管轮三管轮）适任证书的考试。 近年来,随着“机电一体化”进程的加快,船舶取消电机员的工作已经提上日程,为使培养的学生既有理论基础,又有实际动手能力,满足船舶取消电机员后上船工作的要求,对船舶电气课程内容及教学方法必须进行改革。课程体系和教学内容的改革是教学改革的重点和难点，是人才培养模式改革的主要落脚点。在开展重点课程建设的同时开展专业课程群和精品课程建设，理顺课程体系和教学内容，加强综合课程建设。重点推进现代教育技术在教学中的应用和考试模式的改革;加强教材建设，积极推进立体化教材建设，包括文字教材、电子教材、多媒体课程和网络课程建设等。 加强校内外实践教学基地群建设，深化实践教学改革。理顺校内外实践教学基地管理体系，建立以仿真模拟职业真实环境的校内实践教学基地和使学生得到实务训练和顶岗实习的校外实践教学基地。改革实验实训管理体制，优化教学资源，利用实践教学资源积极开展对外技术服务。增加学生在校期间的实践教学时间，在课外时间开放实验实训教室，形成校内外实践教学基地形成优势互补的新格局。 “船舶电气设备及系统”是轮机工程专业一门主干课程。通过对它的学习,学生应能读懂电气线路,同时对电气线路出现的故障具有分析和排除的能力,以便为进一步有效、准确地排除故障打好基础。因此,该课程教学质量的好坏直接影响到轮机工程专业学生的职业素质。二、船舶电气自动化现状 随着计算机通信技术日益成熟，在驾驶、轮机机舱管理等方面实现了全盘计算机控制。展望现在船舶自动化技术不断向全船自动化层次发展。即向集机舱自动化、航行自动化、机械自动化、装载自动化等于一体的多功能综合系统。该系统通常由两个工作站、若干个分控制系统及若干个工作分站组成，通常一个工作站设在机舱控制室，另一个设在驾驶室。两个工作站完全独立，可同时或单独操作，并互为备用。分控制系统将根据船舶种类和自动化程度而定，如主机遥控、机舱监测报警、电站管理、泵阀控制、液位遥测和压载控制、冷藏集装箱监控、自动导航等。所有工作母站和分控制系统采用高速传输技术组成一个综合网络系统，在网络上根据需要连接一定数量的工作分站，以达到在船舶重要部位对各设备进行监测和操纵等目的。同时，其工作分站可以作为一个窗口，与船舶对外通信设备联网，借助于数据传输、电子邮件等各种通信手段，执行岸与船、船与船之间对话，进行各种信息交流、咨询、设备维护、故障诊断、资料查阅、备件查询、船舶管理等业务活动，从而最大程度地提高船舶航行的安全性、可靠性和经济性。最新的船舶自动化设备技术的发展趋势是将程序控制分为小型的智能单位，就地操纵。21世纪将会有越来越多的新建船舶配套船舶综合自动化系统，用计算机进行全船智能管理，运行可靠，能预先检测故障，确定预防保养和维修，保证安全、经济地操作。 船舶电气自动化系统发展的趋势 1.系统监控的综合化 由于电气设备已经日趋通用化、模块化、系列化，可以做到组态灵活；计算机所有功能选择均能通过屏幕软件按钮直接完成，为系统监控的综合化提供了必要的基础。当然，根据需求不同仍旧存在着先进程度不同和性能要求不同的船舶，但是单机单控的系统必将逐步向综合监控的系统过渡。因为采用综合监控的形式，可以构成双重或多重冗余，对提高系统或者全船整体可靠性是有积极意义的。 2.系统的网络化 当前，数字化技术和总线技术应用已经相当成熟。现场总线是一种互联现场设备（或模块）与控制系统之间的双向数字通信网络。通常采用双层网，第一层为数据采集与传送网，第二层为控制网。为保证系统的可靠性，控制网络可采用冗余结构。考虑到危险分散原则，按系统又分成若干子网，如：推进系统、电力监控系统等独立子网。通过系统的网络化，功能上集各子系统之众，从可靠性出发又是一个分布式系统；在数据采集和控制平台上各分系统密切结合，但在系统结构上又是一个主动性极强的系统，在平台某系统局部受损时不影响独立工作；采用网络冗余和设备冗余设计及不间断后备电源，生存能力很强；具有图像控制功能，人机界面和对话效果良好。 网络系统的优势在于采用数字化和高层次的自动化技术代替大量繁琐的人工操作，提高工作效率是显而易见的。它有助于减少频繁操作和减轻人员疲劳，把船员从环境恶劣的工作场合中解放出来。船舶电气自动化领域展望 机电一体化使学科互相交叉渗透，电力与电子、强电与弱电更难分难解，人工智能和模糊技术的应用使船舶电气自动化领域将更加宽广，必将会对造船和航运业带来重大变革。 新一代大功率半导体电力电子器件，在材料、理论、机理、制造工艺和应用技术等方面的研究开发，将会取得突破性的进展，船舶设备将会进一步向高可靠、节能型方向发展，将会对船舶电力推进和辅机电力拖动技术带来重大变革；可编程序控制器和单片机将逐渐发展成为船舶控制中的一种普遍控制方式。计算机监控系统正在经历着从集中型计算机监控系统分散型微机监控系统集散型(分布式)多级、多微机监控系统网络型(智能式)计算机监控系统。而这些技术的发展会使船舶工业向着智能综合自动化、微机监视、智能控制、卫星通信导航、全球定位系统、船岸信息直接交流、全船自动化领域延伸得更深入。 随着船舶电气化程度的提高，作为传输信息和能量的电缆品种会增多，纵横交叉、结构复杂，对船用电缆的要求愈来愈高。船舶电缆的安全可靠性，对船舶航行和安全有着重大影响，世界各国对舰船电缆的阻燃防火性能和安全等方面的要求将不断提高。进入新世纪，电缆制造新工艺和新材料的应用将可能有重大突破，如利用高能高压电子加速器对电缆绝缘进行辐照，可以提高电缆的耐温性、阻燃防火性和机械强度，大大延长电缆的寿命。 出于经济性和可靠性的考虑，在今后l0-20年左右，柴油发动机作为船舶原动机具有无可争议的地位。然而，石油面临枯竭，环境污染、生态受到破坏，使柴油发动机的地位受到了冲击。人们有可能通过技术上的突破而获得绿色能源。进入船舶实际应用还需要进行大量的研究和试验，要有一个相当长的时间，且初始投资高昂。这些领域也需要积极的探索和开发！ 三、 船舶电气与自动化教学存在问题的原因 教学是整个教育过程中的最为重要的环节，而教学中总是因为各种不同的原因都会存在的不同的问题，而我们电气与自动化中也存在不少的教学问题。而这些问题也桎梏着教学质量的提升，影响到学生素质和质量的提升，给学生的发展带来很大的影响。所以要不断的发现教学中存在的问题，并且找出出现这些问题的原因，并且想法找出解决问题的方法，总之最终将桎梏教学质量提升的问题剔除。一学生基础差一方面：我们的学生对于学习的认知方面比其他院校统招生要差很多，学习的积极性不是很高，这和在高中时养成的习惯有很大的关系。很多学生不知道该怎么学习并且还贪玩。另一方面：这门课应该说与现实生活的接触并不是很大，对于没有上过船的这部分学生来说无异是非常抽象的事物。二教学设备的不充分而今的教学是以增加学生的实际能力为前提，也就是要使得学生所学到的知识能够用于实际的生活和工作中，而不是单纯的书本知识，要使得知识变成自身的能力。这样就需要在教学过程中要用不断的实例来演示知识在实践中的应用，从而使得知识和实际动手的能力相结合。但是在实际的教学工作中，这些实例不能是空讲，通过存在或者不存在的例子，让学生空想实际的运动或演变过程，这样的教学太空洞，学生没有真实的感觉，这样反而使得学生对学习失去了兴趣。所以必要的学习设备是不可缺少的，让学生真正动手去做一下，不单单增加了学生的动手能力，使得知识和能力有机的结合，而且学生的学习兴趣会更加的浓厚，不断的去思考其中的运营与变化。只是而今所有的设备对这门课的支持并不是太够，很多的教学中的事项在现有的设备中并不能找到，这也就制约了教学工作的进行。3 多媒体教学无法实现多媒体教学是指在教学过程中，根据教学目标和教学对象的特点，通过教学设计，合理选择和运用现代教学媒体，并与传统教学手段有机组合，共同参与教学全过程，以多种媒体信息作用于学生，形成合理的教学过程结构，达到最优化的教学效果。自进入九十年代以来，多媒体技术迅速兴起、蓬勃发展，其应用已遍及国民经济与社会生活的各个角落，正在对人类的生产方式、工作方式乃至生活方式带来巨大的变革。因为多媒体具有图、文、声并茂甚至有活动影象这样的特点，具有许多对于教育、教学过程来说是特别宝贵的特性与功能，这些特性与功能是其他媒体(例如幻灯、投影、电影、录音、录像、电视等)所不具备或是不完全具备的。多媒体技术是以计算机为中心，把语音处理技术、图象处理技术、视听技术都集成在一起，而且把语音信号、图象信号先通过模数转换变成统一的数字信号，这样作以后，计算机就可以很方便地对它们进行存储、加工、控制、编辑、变换，还可以查询、检索。充分发挥多媒体教学的优势，对于培养学生的创造思维，具有重要作用。大家知道，在传统的教学过程中一切都是由教师决定。从教学内容、教学策略、教学方法、教学步骤甚至学生做的练习都是教师事先安排好的，学生只能被动地参与这个过程，即处于被灌输的状态。而在多媒体计算机这样的交互式学习环境中学生则可以按照自己的学习基础、学习兴趣来选择自己所要学习的内容，可以选择适合自己水平的练习，如果教学软件编得更好，连教学模式也可以选择，比如说，可以用个别化教学模式，也可以用协商讨论的模式。使计算机象学习伙伴一样和你进行讨论交流。也就是说，学生在这样的交互式学习环境中有了主动参与的可能，而不是一切都由教师安排好，学生只能被动接受。按认知学习理论的观点，人的认识不是外界刺激直接给予的，而是外界刺激与人的内部心理过程相互作用产生的，必须发挥学生的主动性、积极性，才能获得有效的认知，这种主动参与性就为学生的主动性、积极性的发挥创造了很好的条件。人机交互、立即反馈是多媒体技术的显著特点，是任何其他媒体所没有的。多媒体计算机进一步把电视机所具有的视听合一功能与计算机的交互功能结合在一起，产生出一种新的图文并茂的、丰富多彩的人机交互方式，而且可以立即反馈。这样一种交互方式对于教学过程具有重要意义，它能够有效地激发学生的学习兴趣，使学生产生强烈的学习欲望，从而形成学习动机。交互性是多媒体计算机所独有的，正是因为这个特点使得多媒体计算机不仅是教学的手段方法，而且成为改变传统教学模式乃至教学思想的一个重要因素。那么，与普通教学相比，多媒体教学的优势在哪里：1.直观性，能突破视觉的限制，多角度地观察对象，并能够突出要点，有助于概念的理解和方法的掌握图文声像并茂，多角度调动学生的情绪、注意力和兴趣.2.动态性，有利于反映概念及过程，能有效地突破教学难点.3.交互性，学生有更多的参与，学习更为主动，并通过创造反思的环境，有利于学生形成新的认知结构.4.通过多媒体实验实现了对普通实验的扩充，并通过对真实情景的再现和模拟，培养学生的探索、创造能力.5.可重复性，有利于突破教学中的难点和克服遗忘.6.针对性，使针对不同层次学生的教学成为可能.7.大信息量、大容量性，节约了空间和时间，提高了教学效率。现在我们学校的多媒体教室并不是很多下一步应该多建设多媒体教室，满足教学的需要。四、船舶电气与自动化教学最优化措施 船舶电气与自动化这门课程是集机舱自动化、航行自动化、信息一体化、装载自动化等于一体的多功能综合系统，并且课程的分布相对分散由很多部分组合而成。讲好这门课主要应采取了理论与实训相结合的方法进行授课，尽可能的让学生能够多接触实物从而掌握更多的理论知识。 就这门课的教学最优化措施做一下介绍 这门课程定位是培养满足STCW公约要求的、符合现代航运企业需求的、具有职业能力的航海人,特别是要培养在船舶电气设备管理和维护方面具有专门技术的轮机管理人员。本课程为海事局海船船员轮机员（二管轮三管轮）适任证书考试科目之一，学员通过本课程的学习，获得有关电路、电子技术、电机及控制、电力拖动控制线路及系统、船舶电站及自动装置、船舶照明系统、报警系统、船舶安全用电和安全管理、船舶电气管理人员的安全职责方面的基本知识、基本理论和基本技能。本课程的作用是使学生全面了解船舶电机与电气控制系统的全过程，掌握变压器船舶电机的结构及工作原理，学会电力拖动的基本知识和电力拖动的基本电路,了解船舶各种辅机的控制原理和方法.培养学员具有一定的船舶电气设备的管理能力，并能顺利通过操作级轮机船舶电气课程内容及教学方法必须进行改革。课程体系和教学内容的改革是教学改革的重点和难点，是人才培养模式改革的主要落脚点。在开展重点课程建设的同时开展专业课程群和精品课程建设，理顺课程体系和教学内容，加强综合课程建设。重点推进现代教育技术在教学中的应用和考试模式的改革;加强教材建设，积极推进立体化教材建设，包括文字教材、电子教材、多媒体课程和网络课程建设等。 加强校内外实践教学基地群建设，深化实践教学改革。理顺校内外实践教学基地管理体系，建立以仿真模拟职业真实环境的校内实践教学基地和使学生得到实务训练和顶岗实习的校外实践教学基地。改革实验实训管理体制，优化教学资源，利用实践教学资源积极开展对外技术服务。增加学生在校期间的实践教学时间，在课外时间开放实验实训教室，形成校内外实践教学基地形成优势互补的新格局。 “船舶电气设备及系统”是轮机工程专业一门主干课程。通过对它的学习,学生应能读懂电气线路,同时对电气线路出现的故障具有分析和排除的能力,以便为进一步有效、准确地排除故障打好基础。因此,该课程教学质量的好坏直接影响到轮机工程专业学生的职业素质。多年教学经验表明，一、学生基础较差一方面：我们的学生对于学习的认知方面比其他院校统招生要差很多，学习的积极性不是很高，这和在高中时养成的习惯有很大的关系。很多学生不知道该怎么学习并且还贪玩。另一方面：这门课应该说与现实生活的接触并不是很大，对于没有上过船的这部分学生来说无异是非常抽象的事物。对于此，教学手段现代化，是深化教学改革的一个时代课题。通过现代化的考核机制使学生重视实操训练，激发学生的学习积极性从而带动理论课的学习。这样让学生在十分接近实践的环境下完成操作考核项目，提高学生的训练积极性。虽然我校配置了较完整的实验和训练设备，但设备的数量和质量都已落后于现代航海实践教学，大部分设备配置数量少，在实际运作过程中只能分大组，达不到熟练操作的要求。 二、多媒体教学无法实现多媒体教学是指在教学过程中，根据教学目标和教学对象的特点，通过教学设计，合理选择和运用现代教学媒体，并与传统教学手段有机组合，共同参与教学全过程，以多种媒体信息作用于学生，形成合理的教学过程结构，达到最优化的教学效果。因为多媒体具有图、文、声并茂甚至有活动影象这样的特点，具有许多对于教育、教学过程来说是特别宝贵的特性与功能，这些特性与功能是其他媒体(例如幻灯、投影、电影、录音、录像、电视等)所不具备或是不完全具备的。多媒体技术是以计算机为中心，把语音处理技术、图象处理技术、视听技术都集成在一起，而且把语音信号、图象信号先通过模数转换变成统一的数字信号，这样作以后，计算机就可以很方便地对它们进行存储、加工、控制、编辑、变换，还可以查询、检索。充分发挥多媒体教学的优势，对于培养学生的创造思维，具有重要作用。大家知道，在传统的教学过程中一切都是由教师决定。从教学内容、教学策略、教学方法、教学步骤甚至学生做的练习都是教师事先安排好的，学生只能被动地参与这个过程，即处于被灌输的状态。而在多媒体计算机这样的交互式学习环境中学生则可以按照自己的学习基础、学习兴趣来选择自己所要学习的内容，可以选择适合自己水平的练习，如果教学软件编得更好，连教学模式也可以选择，比如说，可以用个别化教学模式，也可以用协商讨论的模式。使计算机象学习伙伴一样和你进行讨论交流。也就是说，学生在这样的交互式学习环境中有了主动参与的可能，而不是一切都由教师安排好，学生只能被动接受。按认知学习理论的观点，人的认识不是外界刺激直接给予的，而是外界刺激与人的内部心理过程相互作用产生的，必须发挥学生的主动性、积极性，才能获得有效的认知，