后勤測控系統(tǒng)科研成果案例化方法探索與實踐

稅愛社 劉良兵 李明 方衛(wèi)紅 劉軍

摘要：針對我院后勤測控系統(tǒng)課程教學中存在的實效性、實踐性和針對性差等問題，將后勤測控系統(tǒng)建設(shè)典型科研成果“儲油罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)”引入教學內(nèi)容，探索與實踐了科研成果案例化方法，并取得了良好的教學效果。

關(guān)鍵詞：科研成果；案例化方法；儲油罐區(qū)

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）17-0142-02

科研與教學相互轉(zhuǎn)化、促進，科研反哺教學，已成為培養(yǎng)高水平創(chuàng)新型人才的重要技術(shù)途徑。將科研成果中解決的若干關(guān)鍵問題，以教學案例的形式轉(zhuǎn)化成內(nèi)容完整、情節(jié)具體、過程詳細的典型事例，對豐富學科專業(yè)教學內(nèi)涵，促進理論與實踐教學的有機結(jié)合，推動教學與科研的可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。針對我院后勤測控系統(tǒng)課程教學中存在的實效性、實踐性和針對性差等問題，將后勤測控系統(tǒng)典型科研成果引入教學內(nèi)容，探索與實踐了科研成果案例化方法，并取得了良好的教學效果。

一、后勤測控系統(tǒng)典型科研成果概述

后勤測控系統(tǒng)是以感知和控制后勤設(shè)施設(shè)備為目標，集成信息采集與自動控制硬件及軟件于一體的自動化系統(tǒng)，主要包括數(shù)字化油庫、自動化立體倉庫及數(shù)字營區(qū)等。隨著智能傳感、現(xiàn)代控制、物聯(lián)通信、智能識別、三維實景與管理技術(shù)的迅猛發(fā)展及其在后勤測控系統(tǒng)領(lǐng)域中的應用，現(xiàn)代后勤測控系統(tǒng)呈現(xiàn)出“信息采集自動化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、信息資源可視化、安全管理智能化和供應保障精確化”的新局面，在后勤保障減員增效、提高作業(yè)安全、改善作業(yè)環(huán)境方面發(fā)揮了重要作用。

從測控實體對象和信息流動角度出發(fā)，后勤測控系統(tǒng)分為現(xiàn)場儀表層、分散控制層、集中管理層和應用服務層，各層間通過三層高效可靠的網(wǎng)絡(luò)進行互聯(lián)互通?，F(xiàn)場儀表層主要由液位、壓力、溫度、流量、環(huán)境油氣、泵、閥門及安防設(shè)備等感知和控制儀表組成；分散控制層主要由測控分機、網(wǎng)絡(luò)交換機、路由器或集線器等組成；集中管理層主要由拼接大屏幕、服務器、工控機、客戶電腦以及綜合管理信息平臺等組成；應用服務層主要由各級領(lǐng)導電腦及應用服務系統(tǒng)等組成。三層互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)中，工業(yè)控制網(wǎng)，實現(xiàn)作業(yè)現(xiàn)場設(shè)施設(shè)備和控制器的互聯(lián)；局域辦公網(wǎng)，實現(xiàn)辦公區(qū)與管控中心之間信息互聯(lián)互通；綜合信息網(wǎng)實現(xiàn)遠程通信。從系統(tǒng)軟件角度出發(fā)，后勤測控系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)軟件、組態(tài)軟件及高級開發(fā)編程軟件、應用軟件及通信軟件，其中應用軟件包括現(xiàn)場分散控制層及集中管理層應用軟件，現(xiàn)場控制站應用軟件主要完成現(xiàn)場設(shè)施設(shè)備信息采集及控制，集中管理層應用軟件主要完成現(xiàn)場監(jiān)控及管理。

二、科研成果案例化方法

后勤測控系統(tǒng)科研成果是科研工作取得成效的標志之一，主要通過發(fā)表學術(shù)論文、申請專利、申報科研獎勵及技術(shù)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化等形式體現(xiàn)，具有科學性、創(chuàng)新性、學術(shù)性、先進性及實用性等特征。通過科研成果案例化，一方面可拓展上述科研成果的應用服務范圍，另一方面可聚焦實際科研活動中存在的關(guān)鍵問題，結(jié)合科研過程實踐經(jīng)驗，優(yōu)化重組成果內(nèi)容，構(gòu)建具有顯明的實效性、實踐性、完整性和典型性優(yōu)勢的鮮活教學案例。

（一）構(gòu)建步驟

首先根據(jù)學員對象及教學任務，明確案例編寫的宗旨及重點，結(jié)合科研成果，提出案例主題和問題。案例教學宗旨是為了促進理論和實踐有機結(jié)合，在實踐中驗證理論、深化對理論的認識、發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律，又用理論指導實踐、引導實踐，繼而圍繞教學目的展開案例研究工作。分三個階段開展案例研究：第一階段是科研成果、技術(shù)總結(jié)報告及相關(guān)文獻資料的研究，熟悉案例的背景情況；第二階段是咨詢研究，通過現(xiàn)場調(diào)研、咨詢及采訪，了解案例所需的真實可靠的細節(jié)；第三階段是建立科研成果的全物理仿真教學模型。然后撰寫案例正文，過程可分為以下步驟：瞄準案例撰寫的核心，提出儲油罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建面臨的難題；寫好案例的開頭，用有吸引力的背景和事件作案例的開頭；呈現(xiàn)詳實的背景材料，讓學生了解事件的來龍去脈；圍繞主題及系列問題，按時間順序展開事件的全貌；留下一個思考和討論的結(jié)尾空間；最后編寫案例教學使用指南（提問、討論、應對）等內(nèi)容并做總結(jié)。

（二）案例正文的基本結(jié)構(gòu)

為便于教學使用，案例正文的基本結(jié)構(gòu)包括：標題，以不帶暗示性的中性標題為宜；首頁注釋，簡介編寫者、案例涉及的知識點、案例的來源及使用要求等信息；中英文摘要及關(guān)鍵詞；引言，介紹時間、地點、決策者及關(guān)鍵問題等信息；背景介紹，行業(yè)、單位、主要人物、事件等相關(guān)背景資料；內(nèi)容，要求層次分明、概念準確及客觀地描述事件的構(gòu)成要素和基本過程，并反映客觀存在的不同觀點及其依據(jù)，其中涉及的新名詞或英文縮寫應有解釋；小結(jié)；附件，與案例相關(guān)的圖表、ppt等；思考題，啟發(fā)學生找準案例分析的切入點，明確需要解決的重點問題。

（三）案例使用說明的基本結(jié)構(gòu)

為了便于教學實施，案例使用說明的基本結(jié)構(gòu)包括：教學目的與用途；涉及知識點；配套教材；課件；啟發(fā)思考題；分析思路；理論依據(jù)與分析；背景信息；關(guān)鍵要點；建議課堂計劃。

三、科研成果案例化實例

（一）確立案例主題

油庫儲油罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)涉及的技術(shù)問題主要有：如何實時、準確、可靠、經(jīng)濟地采集點多、面廣的儲油罐監(jiān)控信息，實現(xiàn)大范圍的數(shù)據(jù)共享；如何基于多參數(shù)實時數(shù)據(jù)，進行智能分析、處理，進一步提高計量精度；如何基于監(jiān)控信息及數(shù)據(jù)，進行儲油罐區(qū)油料平衡分析，提高儲油罐區(qū)安全管理的智能化水平等，是后勤測控系統(tǒng)最具典型性及針對性的科研成果，因此確立儲油罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建為案例主題，重點培養(yǎng)學生提出問題、分析問題及解決問題的能力。

（二）熟悉案例背景

1.儲油罐區(qū)概況。油庫儲油罐區(qū)是油料保障的重要基地，具有分布范圍廣，安全防爆要求高，監(jiān)控點多，布線復雜，自動化系統(tǒng)的水平和垂直集成難度大的特點。某油庫現(xiàn)有洞庫立式儲油罐×個，半地下立式儲油罐×個，中繼臥式油罐××個，放空罐×個，儲油區(qū)距辦公區(qū)×公里，收油作業(yè)區(qū)距儲油區(qū)×公里，距辦公區(qū)××公里，是一個儲油罐類型較全、兼有儲備庫和供應庫特點的油庫。

2.監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成。針對上述油庫儲油罐的實際情況，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分為三層，底層為油罐一次儀表，包括液位計、溫度傳感器、壓力傳感器、可燃氣濃度傳感器等，通過測控分機接入中間層。中間層為分布式現(xiàn)場總線測控網(wǎng)絡(luò)。上層為TCP/IP油庫局域網(wǎng)。

3.監(jiān)控系統(tǒng)功能。油罐自動計量；油罐狀態(tài)實時監(jiān)測與報警；系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定與修改；油罐信息自動顯示與管理；網(wǎng)絡(luò)瀏覽與可視信息服務。

（三）明確案例問題

圍繞課程教學目標，主要明確系統(tǒng)研究成果中關(guān)鍵技術(shù)處理中解決的核心問題。

1.儲油罐液位計選型。儲油罐液位計是油罐測量的主要儀表，其技術(shù)性能直接影響油罐測量的精度和可靠性。針對不同油品和不同儲油罐類型，存在的問題是如何選擇，才能充分發(fā)揮液位計使用性能，達到高性價比、高精度的液位測量。

2.測控分機設(shè)計。測控分機完成傳感器數(shù)據(jù)采集與執(zhí)行器自動控制等功能。針對不同測控信號，存在的問題是如何進行硬件設(shè)計和軟件開發(fā)。

3.混合測量模型建立。為實現(xiàn)多參數(shù)的實時監(jiān)測和質(zhì)量計量，并保證計量精度系統(tǒng)采用混合法油罐自動計量，主要設(shè)備包括：高精度液位計測量油高；安裝于罐壁底部和罐頂部的高精度智能壓力變送器測量油品壓力和氣相壓力；多點溫度傳感器測量油品平均溫度。針對多參數(shù)測量存在的問題是如何根據(jù)直接測量參數(shù)及儲油罐容積表，計算平均密度、視體積，標準體積和質(zhì)量，即如何建立混合測量模型。

4.現(xiàn)場總線標準的選擇?，F(xiàn)場總線因其具有雙向數(shù)字化、開放性、分散性以及對現(xiàn)場環(huán)境的適應性等特點而獲得了非常廣泛的應用。由于目前有影響力的現(xiàn)場總線標準有多種，存在的問題是選擇何種現(xiàn)場總線標準。

5.油量平衡分析模型建立。分析油料平衡，控制油料泄漏和損耗，是油罐監(jiān)控系統(tǒng)的重要任務之一，存在的問題是如何建立油量平衡分析模型。

（四）撰寫教學案例

撰寫儲油罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建案例的目的是使學員明確測控系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀，深入認識測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能及技術(shù)指標，進一步掌握測控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)處理方法。為此，圍繞下述五大系列問題，按時間順序展開研究過程的全貌：問題一是罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀；問題二是罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；問題三是罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)功能；問題四是罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)技術(shù)指標；問題五是罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)處理方法，其中涵蓋了案例的若干核心問題。

（五）案例教學安排

后勤測控系統(tǒng)課程是我院自動化類本科的專業(yè)課，也是自動化類任職教育的必選課，由測控系統(tǒng)理論基礎(chǔ)、技術(shù)基礎(chǔ)及系統(tǒng)設(shè)計三大部分教學內(nèi)容構(gòu)成。在學生初步掌握有關(guān)后勤測控系統(tǒng)的理論與技術(shù)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)設(shè)計部分進行案例教學改革，以期使學生進一步熟悉傳感及控制技術(shù)的應用方法，了解測控系統(tǒng)集成技術(shù)，具備應用所學知識對測控系統(tǒng)進行構(gòu)思、分析及創(chuàng)新設(shè)計的能力。

四、結(jié)論

儲油罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建案例在我院本科及任職教學應用結(jié)果表明，構(gòu)建的案例涉及了國內(nèi)外同類技術(shù)對比、技術(shù)原理、關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點等研究內(nèi)容，涵蓋了課程教學標準相關(guān)教學內(nèi)容，體現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)的最新科技理論和實踐成果，充實、更新了理論與實踐教學內(nèi)容，從系統(tǒng)調(diào)研、系統(tǒng)分析、方案設(shè)計、系統(tǒng)開發(fā)及運行維護的各個階段，促進了課程教學水平和學員創(chuàng)新實踐能力的提高。

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