時間：2022-08-30 10:51:53
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機電工程論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
課題名稱：車床C6140數控改造
一. 設計(或研究)的依據與意義
1: 機床數控化的必然
我國目前機床數控化率并不高,我國數控化機床年產量約為0.6—0.8萬臺,年產值約為18億元.機床的年產量數控化率為6%.可見我們的大多說制造行業和企業生產,加工裝備絕大多數是傳統的機床.用這種裝備加工出的產品普遍存在質量差,品種少,成本高,供貨期長,從而,在國際國內市場上缺乏競爭力,直接影響一個企業的產品,市場,效益,影響企業的生存和發展.所以必須大力提高機床的數控化率.
2:機床數控改造優勢
數控機床作為機電一體化的典型產品,在機械制造業中發揮著巨大的作用,很好地解決了現代械制造種結構復雜,精密,批量小,多變零件的加工問題,且能穩定產品得加工質量,大幅度提高生產效率.經過大量的實踐證明普通機床數控化改造具有一定的經濟性,實用性和穩定性.所以很多企業紛紛將現有機床改造成經濟型數控機床,這種做法具有投資少,見效快的特點.事實證明:用較少的資金,經普通機床改造成數控機床,可以為企業帶來可觀的經濟效益.
二. 本課題的研究方案
總體方案應考慮車床數控系統的運行方式,進給伺服系統的類型,數控系統CPU的選擇，以及進給傳動方式和執行結構的選擇等。采用的單片機對進給伺服步進電機及主軸電機進行開環控制。
根據技術指標中的最大加工尺寸，最高控制速度，以及數控系統的經濟性要求，決定選用8位的單片機作為數控系統的CPU。根據系統的功能要求，需要擴展功能存儲器，數據存儲器，鍵盤與顯示電路，I/O接口電路，D/A轉換電路，串接接口電路等，根據縱橫向步進電機選擇驅動電源種類。
設計硬件電路時CPU選用ATMEL公司的8位單片機AT89S52：擴展EPROM芯片W27C512用作程序存儲器，存放系統底層程序，擴展一片SRAM芯片6264用作數據存儲器，存放用戶程序;一些進出的信號均做隔離放大;模擬電壓的輸出借助于DAC0832;與PC機的串行通信經過MAX233芯片。使用Protel畫硬件電路圖，使用匯編語言設計控系統的部分軟件。
三：研究目標，主要特色及工作進度
將車床的縱橫向進給系統改成用微機控制的，能獨立運動的進給伺服系統;將手刀架換成自動換刀的電動刀架。這樣，利用數控裝置，車床就可以按預先輸入的加工指令進行切削加工。由于加工過程中的切削參數，切削次序和刀具都可按程序自動進行調節和更換，再加上縱橫向的聯動進給功能，所以，改造后的車床，就可以加工出各種形狀復雜的回轉零件，并能實現多工序集中車削，從而提高生產率和加工精度。
2. 國內外同類設計(或同類研究)的概況綜述
所謂質量監控，是指對工礦企業施工單位的監督管理工作，使其能夠按照規定的標準進行各項施工作業，從而提高工礦企業單位質量監控水平。工礦企業機電工程涵蓋的學科范圍比較廣泛，需要運用多個領域的知識，專業性很強，綜合性很高，一不注意，就會出現質量問題，對工作人員的人身及財產安全帶來嚴重的損害，給單位帶來很大的經濟損失。因此，對其進行質量監控，是實現機電設備正常運轉的關鍵，也可以在很大程度上推動工礦企業工業的進步，同時，它是工程項目的重要組成部分，提高了機械化和自動化水平，在提高工礦企業產量的同時，還能減少工作人員的勞動量，很大程度上節省了人力、物力與財力，在實踐過程中具有十分重要的指導意義，因此，我們應該認識到工礦企業機電工程的重要性，對其質量進行嚴格控制。
2機電設備安裝工程的特點
機電設備安裝工程是工礦企業企業施工過程中的一個重要環節，對工作人員的人身、財產安全有著十分重要的影響，對企業的經濟效益也十分關鍵?？偟膩碚f，它有以下特點：
2.1受到工礦企業周圍環境的影響
安裝工程中運用的大功率設備很多，工礦企業一般都處于人煙稀少、地質惡劣的環境中，生產條件卻比較嚴峻苛刻，而機電設備頻繁震動，損耗程度比較嚴重，工作效率和生產效率逐漸低下。
2.2涵蓋的學科范圍廣泛
涉及到的專業領域比較多，綜合性很強：機電設備在類型上、品種裝置上以及安裝流程上存在著很大的不同，涵蓋的學科范圍廣泛，設計到不同的專業領域，綜合性很強，這就需要單位引進、培養大量的專業技術人員。
2.3大型的、笨重的機電設備越來越多地被應用
安裝工程的規模比較大：隨著工礦企業工業的日益發展和科學技術的大幅度進步，對機電設備的依賴程度也越來越強，機電安裝設備的裝置日益龐大笨重，這就需要運用大量的大型的運輸設備，同時，對吊裝技術的要求也越來越高，使得安裝工程的規模變大，標準變得嚴格。
2.4安裝工程工期較長
安裝工程的工期長并且涉及到新材料、新技術等需要有新的、專業的技術指導：在安裝過程中，有很多大型的、精密的設備需要操作，對安裝的技術含量提出了更高的要求，檢測技術越來越復雜，在面對新工藝、新材料等情況時，需要有新的專業技術指導，使得安裝工程的工期很長。
3關于工礦企業機電安裝工程質量監控的幾點建議
3.1對承包商的資質進行嚴格審查，對其安裝工作進行全程監督
在進行工礦企業機電安裝工程時，應該對其整個過程加強監督，包括安裝前的招投標過程、安裝中的質量監控環節以及安裝后的質量把關。首先，在招投標過程中，應該杜絕暗箱操作，根據機電設備安裝工程的特點與其對施工條件的要求，對承包商進行合理選擇，對承包商的資質進行嚴格審查，在眾多對象中，選擇機電設備安裝經驗豐富的、具有完善的施工組織、擁有很強的施工技術的、能達到工礦企業單位施工標準的承包商。在承包商進行機電安裝工程的過程中，應該對其安裝工作進行全程監督，定期派遣管理人員進行巡查，確保嚴格按照規范進行操作，以保證機電設備安裝工程的質量達到招投標文件和合同的標準。在安裝完成后，應該派遣專業人員進行工程檢查，以確保質量過關，減少不必要的失誤。
3.2建立健全質量監控體系，完善質量檢驗工作制度，加強質量管控力度
在機電工程質量管理部門設立專門的質量監控小組，建立健全質量監控體系，形成一套科學完善的質量檢驗工作制度，對承包商的質量保證體系進行嚴格審查，對事前技術報告進行嚴格審批，對承包商提供的施工組織設計、施工技術措施設計和設計圖紙進行嚴格審核，在遇到變更設計或更改圖紙的情形時，要進行重新審核工作等，嚴格監管安裝質量。在進行安裝工作時，應該分清主次，對動力源和提升設備進行科學合理的安排之后，要求嚴格按照設計進行規范施工，減少返工次數，并且要按照常規安裝方式對設備進行安裝，不能急于求成、顛倒順序，否則只會達到適得其反的效果，使尾工量大大增加，拖慢安裝工程的進度，給單位造成一定的經濟損失。
3.3對于安裝前的圖紙設計嚴格把關
“工欲善其事，必先利其器”，因此，在進行機電安裝工程施工的圖紙設計時，應該對施工環境進行深入調查，科學設計施工圖紙，盡量減少與安裝工程的沖突，制定合理的施工方案，只有把這兩步做好了，才能達到事半功倍的效果。接著，質量監控部門應該加強對施工圖紙和施工方案的審核力度認真研究圖紙之間的關聯，確定彼此之間的關系，在進行每一個安裝環節時，重新對圖紙進行審核，并保證其與上一環節、下一環節能夠完美銜接，對于出現沖突的地方，要通過集體討論的方式最終確定解決方法，并對其進行及時地調整，保證安裝質量達到安裝技術標準，確保機電安裝工程的安全性。
3.4協調好安裝過程中的各個環節，對安裝質量嚴格要求
工礦企業機電設備的安裝涉及到多個環節，沒有想象中那么簡單，相反，是十分復雜的，主要歷經井下的運輸、安裝和調試等過程，這就牽扯到多個施工單位，因此，質量監控部門應該處理好各個單位彼此之間的關系，進行及時地溝通與交流，使安裝過程中的各個環節能夠協調好，實現無瑕疵銜接，并對安裝質量進行嚴格要求，加強設備的驗收環節，使安裝工程實現完整性與高效性。而且，安裝完成后的后續工作應該及時進行，定期對機電設備進行檢查、維修與保養工作，嚴格按照操作流程和安全規章制度進行，減少安裝過程中的失誤，確保機電設備安裝的質量，避免帶病作業，盡量避免安全隱患，從而減少安全事故的發生，為工作人員的人身及財產安全提供強有力的保障，為單位帶來更大的經濟效益。
4結束語
1.1建立安全生產組織機構
為保證工程項目安全生產目標的實現，必須建立合理而有效的安全管理組織機構，為安全生產決策、指令的實施提供必要的組織保證。因此，工程項目班子確定后，應由項目經理負責組織成立安全文明施工、消防保衛領導小組。機構由項目經理、項目施工副經理、總工、安全管理人員、分包單位負責人、作業班組長等人員組成。
1.2制定安全管理目標
為了更好地開展工程項目施工安全工作，確保達到安全文明施工要求，需合理制定項目安全管理目標。主要內容應包括:(1)杜絕重大工傷事故、杜絕火災、爆炸及設備事故。(2)按《建筑施工安全檢查標準》(JGJ59－2011)對施工現場進行檢測考核，匯總表分值不低于85分。(3)安全隱患整改率100%。(4)職工三級安全教育率100%，作業人員進行全員進場安全教育培訓，特種作業人員持證上崗率100%。(5)粉塵、污水、噪聲符合項目所在城市規定要求。(6)爭創安全文明施工標準化示范工地。
2編制項目職業健康安全管理方案及應急救援預案
為了應對施工現場發生各種緊急意外情況，使職工的人身安全與健康切實得到保護，預防污染，減少緊急情況和事故帶來的損失，項目總工應組織工程技術和相關人員，根據項目安全管理目標，并結合工程特點，對環境、危險源進行辯識評價并確定重要環境因素、重大危險源清單，以此編制環境、職業健康安全目標、指標管理方案和應急救援預案。建筑工程項目施工過程中，常見的重要環境因素、重大危險源主要有以下幾個方面:
2.1重要環境因素
重要環境因素包括:噪聲排放、污水排放、固體廢棄物、粉塵排放、廢氣排放、能源消耗、化學危險品等。
2.2重大危險源
(1)高處墜落。在高層建筑施工作業中，由于作業人員的失誤和防護措施不到位，很容易發生作業人員的墜落事故。(2)物體打擊。包括高空作業時的墜落物，可能發生的砸傷、碰傷等傷害。(3)機械傷害。機械設備在作業過程中，由于操作人員違章操作或機械故障未被及時排除，發生絞、碾、碰、軋、擠等事故。(4)觸電傷害。施工現場用電不規范，如亂拉亂接，對電閘刀、接線盒、電動機及其傳輸系統等無可靠的防護，非專業人員進行用電作業等極易造成安全事故。(5)坍塌。主要是指在土方開挖中或深基坑施工中，造成土石方坍塌;拆除工程、及臨時設施等的部分或整體坍塌;腳手架坍塌、模板坍塌、拆除工程的坍塌、建筑物坍塌。(6)作業人員在施工現場，不能正確使用安全防護用具、用品也是發生人身傷害事故的原因。(7)特種作業人員未經培訓無證上崗，對所從事的作業規程似懂非懂，想當然做事而發生安全事故。(8)易燃、易爆及危險品不按嚴格的規章制度搬運、使用和保管時易發生安全事故。以上幾個方面的重大危險源是施工企業最常見的，也是重大事故隱患最突出的環節，在施工過程中如不認真識別并采取有效的防范控制措施，就有可能發生重大的安全事故。因此，項目部應根據重大危險源編制專項應急救援預案(內容見:《應急預案編制導則》GB/T29639－2013)，并組織演練，檢驗其適宜性和實作性，達到不斷持續改進的目的。
3制定項目安全管理制度
為認真貫徹落實“安全第一、預防為主、綜合治理”的方針，促進安全管理責任的有效落實，切實加強項目安全管理，保證從業人員在生產過程中的人身安全與健康，降低或減少各類安全事故的發生，確保項目安全生產，項目必須制定安全管理制度。主要安全管理制度有:三級安全教育制;安全技術交底制;班前檢查制;高大外腳手架、模板支護工程、大中型機械設備安裝、臨時用電安裝實行驗收制;周一安全活動制;定期檢查與隱患整改制;特種作業人員實行持證上崗制;實行安全生產獎罰制度與事故報告制;危急情況停工制;安全防火制度等。
4編制專項安全施工方案
為加強建筑工程安全生產監督管理，保障人民群眾生命財產安全，貫徹落實《中華人民共和國建筑法》、《中華人民共和國安全生產法》以及《建設工程安全生產管理條例》，規范建筑施工安全管理工作。工程開工前，項目總工應組織工程技術人員編制專項施工技術方案，如:高處作業、施工用電、腳手架工程、模板工程、土方工程、起重吊裝方案等，危險性較大的分部分項工程需編制專項施工方案，規模達到需專家論證要求的還需組織專家論證，并完善審批手續。
5落實“一崗雙責”制度，確保安全管理“四大體系”有效運轉
“一崗雙責”是指項目負責人既要管理施工隊伍，認真完成項目履約任務，又要抓好安全生產工作，即一個崗位兩個責任。(1)企業應與項目經理、安全員簽訂安全文明施工責任書，并向管理團隊進行開工前的安全文明施工(告誡)交底，明確各自的崗位安全職責。(2)為確保工程項目安全管理“四大體系”(即:技術支撐、施工執行、安全監督、物資保障)有效運轉，項目負責人應與各職能人員、分包方負責人、工段、班組長簽訂安全生產責任書，層層落實安全職責，按月考核并與項目績效工資掛鉤。
6建立總分包安全共管體系
工程項目單位為完成安全管理目標，實現對業主、員工及相關方的承諾，總包與分包應建立安全共管組織機構。分包合同簽訂后，由項目部與分包單位簽訂安全文明施工協議，建立總分包安全共管體系，編制安全共管實施方案，明確雙方安全管理職責，組織召開安全會議進行安全交底，并履行雙方簽字手續，實行安全合署辦公。6.1總包方權利、義務主要內容(1)嚴格執行國家及地方有關安全生產的法律法規、標準規范和規定，對施工現場的安全生產負總責。(2)制定項目各項安全生產規章制度，建立施工現場安全生產管理機構，配備專職安全生產管理人員，建立現場安全動態管理資料檔案。(3)負責組織分包方編制施工安全、文明施工措施方案，審核、審批安全、文明施工措施方案和費用預算。(4)負責審核、審批分包方編制的工程項目生產安全事故應急救援預案。(5)對項目安全生產費用負總責，審批分包方的安全生產、文明施工費使用計劃，并根據其落實情況進行撥付。(6)負責對分包方作進場安全總交底。(7)負責監督分包方對其施工人員進行入場安全教育、專項安全教育及培訓考核。(8)總包方對分包方的各項安全設施、設備具有監督、管理和檢查權;對分包方施工現場存在的安全隱患以及違章指揮、違章作業、違反勞動紀律的行為，有權進行糾正、教育和處分。6.2分包方權利、義務主要內容:(1)嚴格執行國家標準規范和規定以及總包方的安全生產規章制度，服從總包方的施工現場安全生產管理，并對本單位分承包的施工區域和作業活動的安全生產負總責。(2)分包方設立現場安全生產管理機構，按規定配備現場安全工程師、專職安全員和班組安全協管員。(3)按照總包方的要求及時準確上報安全管理資料。(4)負責根據本單位承擔的施工范圍和工作內容編制安全生產、文明施工方案和費用預算，報總包方審批。分包方必須嚴格按有關規定和方案落實安全措施，對本單位施工區域內安全防護設施、施工用電設備和臨時用電的搭設、拆除、維護和改造及其使用等負總責。(5)分包方進場機械設備、設施應符合有關安全技術標準，對機械設備、設施的安全性和使用、維修安全全面負責。使(租)用大型機械設備時，應在安裝使用前向總包備案，特種機械設備還必須按規定向當地建設行政主管部門備案。(6)負責根據本單位承擔的施工范圍和工作內容編制工程項目生產安全事故應急救援預案，設立應急救援小組，落實應急救援器材、物資，報總包方審批、備案，根據總包方的要求組織演練。(7)接受總包方的進場安全總交底，根據本單位承擔的施工范圍和工作內容特點，在作業前對本單位從業人員進行有針對性的安全技術交底，并報總包方備案。(8)負責做好本單位從業人員的入場安全教育，嚴格執行“三級安全教育”制度、安全技術交底制度班前安全講話制度，并做好跟蹤檢查管理工作分包方必須。(9)分包方負責建立特種作業人員檔案，特種作業操作證報總包方審查、備案，特種作業人員必須持有效證件上崗。(10)每日對施工區域進行檢查，發現隱患及時整改。(11)負責為本單位從業人員辦理合法用工手續和工傷保險;必須為現場作業的職工辦理意外傷害保險，并支付保險費用。(12)負責為本單位從業人員提供符合國家標準的個人勞動防護用品，并監督、教育其正確佩帶和使用。(13)有權對施工現場安全生產工作提出意見和建議;有權拒絕總包方違反安全生產法律法規的工作指令。(14)在施工現場內發生生產安全事故后，必須立即向總包方報告，并立即啟動事故應急救援預案參加應急救援，并按規定逐級上報。同時，有義務配合開展事故調查工作。
7堅持實行重大危險源每日匯報制度
為貫徹“安全第一，預防為主，綜合治理”的方針，切實加強重大事故隱患、重大危險源的管理，有效預防重大危險源轉化為重大事故隱患或重大事故。項目安全管理人員，應根據工程不同時期的重大危險源以及采取的防護措施，通過各種通訊、QQ網絡或內部OA平臺，每日向企業安全主管部門匯報，便于上級實時掌握和了解施工現場安全生產狀況。
8加強現場安全監督檢查，糾正“三違”行為
在項目施工履約過程中，為了能夠及時發現和消除事故隱患，把可能發生的各種事故消滅在萌芽狀態，只有加強安全檢查，落實安全防護措施，糾正和處理“三違”行為，才是預防事故發生的重要手段，也是搞好安全管理工作的一種有效形式。(1)在工程項目實施過程中，每15天由項目施工經理組織安全文明施工領導小組人員，對所屬施工區域進行1次安全文明施工檢查，工段每周1次自查，發現問題及時糾正處理并作好書面文字記錄。(2)項目安全員必須認真履行安全職責，加強對施工現場重大危險源部位的監控和巡查，發現隱患及時糾正、處理，對習慣性違章行及屢教不改當事者，加大處罰力度，并作好書面文字記錄。(3)堅持領導檢查和帶班制度。為切實抓好安全生產，增強領導和職工安全意識，進一步落實安全生產責任制，加強對施工現場的安全管理，保障安全生產，項目負責人應在施工生產現場帶班生產，每月在現場帶班生產的實際時間不少于施工生產時間的80%(24天);分包負責人每月在現場帶班生產的實際時間不少于施工生產時間的90%(27天)，不得擅自脫崗。項目負責人和分包負責人帶班施工生產時，應全面掌握工程項目質量、安全生產狀況，加強對重點部位、關鍵環節的控制，及時消除隱患。項目級負責人現場帶班記錄，由項目部和項目管理單位安全主管部門存檔備查。(4)工程項目的上級安全主管部門，每月應對在建工程項目的安全文明施工情況進行一次檢查，把安全隱患圖片刊登在“安全隱患曝光欄”上進行曝光，并納入項目季度考核，促使項目進一步加強對施工現場的安全生產管理，降低或減少安全事故的發生，確保施工生產安全，實現工程項目職業健康安全管理目標、指標。
9結束語
為了實現其安全、穩定、經濟、可控、便捷、實用、美觀等功能，大橋機電系統設計一般主要包括:供電系統、照明系統、監控系統、通信系統、收費系統、景觀照明、大橋除濕、通航及防雷接地等。本文以幾個典型的大橋項目機電工程的近期費用作為研究基礎，結合項目的設計情況進行分析。由于項目的設計原則和設計方案對造價的影響很大，因此，本文首先對設計內容和原則進行分析。
2大橋機電系統的一般設計原則
大橋機電系統由于高速公路所在地區的具體條件和投資狀況等，設計方案會有所不同，但設計原則一般如下所示。
2．1收費系統
收費系統收費方式一般采用當地高速公路路網標準，結合該項目實際交通量情況及服務標準要求設計。但以現行高速公路的標準，一般采用半自動收費方式，并結合不停車收費的方式。采用非接觸IC卡作為通行卡。車型分類標準與當地收費總體規劃及路網內其他道路車型分類標準一致。采用分散式的兩級管理模式，即收費分中心和收費站。
2．2監控系統
監控系統遵循安全可靠、先進實用、系統性、協調性、易于操作、便于維護、可擴充性以及遠近結合(一次設計、分期實施)的原則進行設計，并符合國家和各相關部委的政策以及國家或部頒的現行標準和規范。
2．3通信系統
結合實際情況，通信系統設計原則如下:確保通信質量，系統功能可靠，技術先進;符合安徽省交通專用通信網的總體要求;系統設計經濟合理;系統具有自我診斷能力，有冗余功能;系統便于維護。
2．4景觀照明系統
通過對橋梁的不同部位做不同的照明設計，突出橋的結構整體性和空間流動性，使其在夜間有突出的形象和深刻的藝術效果。在夜景照明的設計中，橋梁道路的功能性照明優先，滿足橋面的行車要求。整體設計符合國家有關標準、規范，綠色照明，避免形成光污染。本著經濟、實用、節能的原則。
3大橋機電系統造價指標
將上述幾個大橋機電系統工程的造價進行計算整理后。
4對大橋機電造價經濟指標進行分析
4．1收費系統
大橋上設置收費站較少，橋區一般不設收費廣場、服務區等。多設置ETC車道，收費方式多采用全封閉式或半自動與不停車收費相結合的方式。橋梁由于荷載的考慮，可能會設置限載稱重等系統、ETC無人值守設備等。而上述類型設備費用一般較高，導致每千米造價指標高于一般公路沿線的造價指標。
4．2通信及通信管道系統
大橋通信系統考慮到整體布局的優化，以及便于規劃管理，提高服務水平。一般都設置緊急電話、語音電話、會議電視、大橋廣播等系統。特大橋對于傳輸設備要求較高，光纜敷設均采用分纜方式，敷設費用較大。因此每千米造價指標高于一般公路沿線的造價指標。
4．3供電照明系統
大橋供電一般采用中壓供電，中壓線纜規格較高?？紤]到橋上收費、通信、監控系統及照明設施較多，一般設置房建區變電站較密集。橋上照明要求較高，一般分為道路照明、收費廣場照明、內部照明及檢修設施、景觀照明及通航設施照明。所需照明燈具及配套線纜設施較多。綜上原因，其每千米造價指標高于一般公路沿線的造價指標。
4．4監控系統
橋上監控設施除一般設施外，還包含道路及路網的協調監控、跨江大橋的監控、氣象信息的檢測等子系統。橋上監控需考慮到水文原因，對于監控要求較一般公路要高，尤其是閉路電視系統及氣象信息監測、大型可變標志等，均設置較高等級。因此每千米造價指標高于一般公路沿線的造價指標。
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簡單來講，城市隧道是修建在城市地下，充分利用地下空間用作敷設各種市政設施以及供車輛行駛和行人通過的隧道。伴隨著城市化進程的加快以及工業化水平的提高，城市居民的數量迅速增加，城市隧道的數量也隨著不斷增加。北環快速路隧道位于北環快速路中段火車站地區，是蘇州市市政交通的重要組成部分，隧道全長1510米，其中暗埋段1155米，敞開段355米，為了保證隧道功能的有效發揮，在隧道中都設置有相應的機電系統，如照明系統、通風系統、火災檢測報警與消防系統等。
2隧道機電工程養護管理
通常情況下，做好機電工程的養護管理，是非常重要的，需要隧道管理部門的重視。這里針對北環快速路隧道機電工程的養護管理進行簡要分析。
2.1存在的問題
由于地下隧道內部環境等因素的影響，機電設備在使用過程中，經常出現各種各樣的問題，主要表現在：
（1）電源切換問題：
在隧道機電工程中，為了確保各種機電設備的正常工作，設置有兩套電源系統，一套負責隧道內部負荷，另外一套則為備用，以避免突然斷電對于隧道安全的影響。不過，在該供電方案中，并沒有考慮到切換時間的長短問題，一旦斷電，即使是正常切換，斷電時間仍然超過1分鐘，影響隧道的運營安全。
（2）照明故障：
隧道照明系統中，主要依靠交流接觸器控制空氣開關的開合，實現照明設備的開啟和關閉。但是在使用過程中，發現其中存在的一些照明故障，一是頻繁法操作導致的線路不均勻熱脹冷縮，容易形成短路；二是在光源達到使用壽命后，其光效會有所降低，造成燈具內鎮流器、觸發器燒毀，嚴重時可能會引發短路事故；三是電纜絕緣性能差，甚至存在著線路，與配線管搭接短路的情況。（3）控制回路異常：控制回路異常表現在兩個方面，一是PLC控制器斷電故障，導致合閘信號無法及時發出，照明回路難以有效接通；二是終端負荷控制回路接收不到合閘控制信號，影響其有效動作。
2.2方法和措施
針對上述問題，做好機電工程日常養護管理工作，是非常必要的。這里從養護模式以及預防性養護措施兩個方面，對該隧道機電工程養護管理進行簡要分析。
（1）養護模式：
在該隧道中，機電系統涵蓋了照明系統、通風系統、火災檢測報警與消防系統、通信系統、供配電系統等多個方面，機電系統集成化程度非常高。在這樣的前提下，養護管理人員必須具備較高的專業技術水平和綜合素質。但是實際上，在隧道機電工程養護管理方面，并沒有專業的管理人才，一般都需要經過長期的積累，依靠管理人員自主提升。如果管理人員專業素質偏低或者缺乏相應的實踐經驗，則必然會影響機電系統維修的及時性和有效性，甚至可能會影響隧道的安全穩定運行。針對這樣的問題，機電養護部門應該充分重視起來，一方面，應該對在職人員進行專業培訓，提升其專業素質，另一方面，是在社會中大力招收專業技術人才，不斷充實管理隊伍。同時，在機電工程養護管理中，可以采用“自主+協作”的模式，在自主管理的基礎上，實現養護管理工作的外包，借助專業企業的技術力量，對隧道機電系統運行中可能存在的故障隱患進行排查和處理，避免和減少故障的發生，保證機電系統的正常運行。需要注意的是，在對專業維修單位進行選擇時，應該充分考慮其資質、技術力量、服務信譽和實踐經驗等，同時應用招投標的方式，對相關費用進行控制。而在自主養護管理過程中，應該結合養護任務，現場設立維護班組，配備具備豐富專業知識和實踐經驗的養護管理人員，結合專業工具，確保養護管理工作的快速有序開展。在北環快速路隧道中，機電工程養護管理的流程包括制定養護計劃、現場養護維修、交工驗收以及后續跟蹤評價。通過這種養護管理模式，不僅在很大程度上縮短了問題處理的時間，降低了隧道運營風險，同時也在一定程度上實現了對隧道運營成本的控制，提高了養護管理工作的整體水平。
（2）預防性養護管理：
對于隧道機電工程而言，其養護管理一般可以分為日常巡查、定期檢查、特殊檢查以及預防性維護、故障處理等。日常巡查和維護一般只是針對機電設備的運行環境、設備外觀等進行檢查，對于設備內部存在的故障和隱患，則無從知曉。因此，需要應用預防性檢查和試驗的方式，確保機電工程養護管理的有效性和可靠性。對于機電設備而言，在長期的運行過程中，會逐步出現老化問題，導致設備技術性能的降低。而即使部分設備處于間歇性運行或者長期停運狀態，同樣會受到溫度、濕度、灰塵等因素的影響，出現劣化，影響其使用性能。針對上述問題，可以通過預防性試驗，對設備的機械性能和絕緣性能進行分析和判定，能夠及時發現設備中存在的故障隱患，預防故障的發生。通常來講，電氣設備預防性試驗包括三個方面的內容，即電力設備的檢修和絕緣試驗，以及繼電保護裝置的調校。根據試驗得出的結果，可以明確設備所處的狀態，繼而分清輕重緩急，對設備進行依次更新和維修，保證設備的正常運行。
3結語
1.1通信系統的特點。
可以說，通信系統是當今高速公路機電工程中不可或缺的一部分，通過利用先進的同喜技術，將高速公路系統中有效的信息數據進行及時的傳輸，從而大大加快了高速公路的運行效率，真正實現了高速公路系統現代化的管理模式，為高速公路安全、穩定的運行奠定了堅實的基礎保障。
1.2收費系統的特點。
收費系統的建立是考慮到高速公路的經濟效益方面，其主要工作原理是依靠閉路監控電視、預備報警、計算機系統以及遠程對講機所完成的，一般來說，高速公路的收費系統主要分為收費站、收費通道、收費中心三部分，但這三者之間有著很大的區別，設計人員通常會對其分別設定權限限制，進一步提高了高速公路機電工程收費管理系統的安全性，從而避免非法人員的入侵進入，造成巨大的經濟損失。其次，這也為高速公路日后的檢修維護提供了充足的資金來源。
1.3供配電系統的特點。
隨著高速公路建設日益現代化的趨勢，其供配電系統也成為整個機電工程的基礎部分，它由低壓供電和高壓供電兩個模塊組成，保證整個高速公路機電系統24h不間斷供電。
1.4監控系統的特點。
高速公路機電工程中的監控系統主要由信息的采集系統、處理系統與系統三個模塊組成，機電工程監控采集系統的硬件組成部分由車輛檢測裝置、氣象檢測裝置、環境監測裝置與視頻監控裝置等構成，監控處理系統的硬件組成部分由電視監視裝置、綜合控制臺、通信控制裝置、中心計算機和地圖顯示裝置等構成，監控系統的硬件由實時信息顯示板、匝道信號裝置、無線電廣播與現代信息引導系統。
2我國高速公路機電工程施工中常見的問題
2.1設備質量要求高。
高速公路機電工程中的設備都必須有良好的質量保證，因為高速公路涉及的地域廣、環境復雜等特點都要求機電工程的相關設備要有過硬的質量保證。這些設備的質量一定要達到高速公路后期運營的質量要求，否則不僅會給整個高速公路的運營帶來成本上升，還會給高速公路的安全運營造成一定的不良影響。
2.2施工難度系數大、復雜程度高。
因為現代高速公路貫穿我國各個地區，因其地理條件的復雜性也成就了與之配套的機電工程有著較高的難度系數，另外因其高速公路的整體性，故而機電工程的施工環境也相當的復雜，這些都給高速公路機電工程的安裝工作展開加大了難度系數。
2.3施工進度緊張。
通常情況下，機電工程一般都是從高速公路建設后期所開展的，給予的施工時間較為緊張，并且，在實際的施工過程中，還需要進行一些后期的加固處理工程。如果施工單位施工前期準備工作不到位，導致施工階段出現了很多不必要的麻煩，大大延長了施工進度，使得機電工程的施工進度無法如期進行。那么，想要在有限的時間內完成一項大規模、復雜性較高的工程項目，還要保證其施工質量，致使原本并不充足的施工時間變得更加緊張。
3機電工程施工質量的控制策略
通過上文敘述，我們具體了解了機電工程中存在的一些問題，這些因素都嚴重影響了機電工程的施工質量。因此，針對這些問題，提出了以下幾點質量控制措施，從而確保高速工程機電工程的施工質量，促使整個高速公路工程建設得以順利開展。
3.1構建科學的機電工程建設方案。
由于機電工程施工具備施工時間緊張、施工難度大的特點，想要確保在預期時間內完成高質量的機電工程，就必須根據高速公路整體的施工情況進行規劃，并著重于機電工程建設方案的制定，充分做好施工前期的準備工作，對一些容易出現的質量問題，進行事先預估分析，并采取有效的應對措施，為機電工程爭取更多寶貴的施工時間，促使每一個施工環節油條不紊的進行，這樣也使得機電工程的施工質量得到了極大的保障。
3.2加強機電工程設備采購監控。
高速公路要求機電工程的設備要具備相應的質量標準，達到一定的安裝、調試與運營的技術要求。只有良好高的機電設備才能保證機電工程施工期間緊張有序的進行，排除不合理的突況占用時間，保證機電工程基礎質量經得起高速公路后期投入使用的實際考驗。于是需要在采購機電設備時加強質量管理，同時對機電設備安裝材料進行質量測試，對每個機電設備都詳細羅列了技術參數標準，實現了機電工程設備質量的管控。
3.3加強機電工程施工的監督管理。
高速公路機電工程的特點要求進一步加強其施工的監督管理，做好工廠監督和駐場檢測與后期調試，同時在日常巡視中注重質量管理，構建合理的監管體系，另一方面也會在聯合設計階段就將機電工程有機融入到設計范圍內，進而加強了機電工程的質量保證。
4結語
【關鍵字】高速公路，機電工程，電力監控系統，作用
中圖分類號：U412.36+6 文獻標識碼：A 文章編號：
一．前言
高速公路綜合電力監控系統是近年來隨著高速公路的發展而不斷興起的系統，是為了適應現代化高速公路管理的需要。綜合電力監控系統能夠實現高速公路的自動化管理，同時還能促使高速公路的管理更加的科學化。本文筆者結合自己多年來在高速公路綜合電力監控系統方面的研究，現簡要談談機電工程電力監控系統在高速公路中的作用，希望能夠使電力監控系統廣泛的應用于高速公路，同時為電力監控系統的不斷發展作應有的貢獻。
二．高速公路綜合電力監控需求分析
在以往高速公路沿線的收費站、互通樞紐、服務區、隧道或隧道群變電站或隧道監控室全部靠人工進行日常表計抄錄、操作控制、日常維護、故障巡查等，因此．每個變電站或隧道監控都要配備24小時值班人員，人工成本高，效率十分低。高速公路綜合電力監控系統需求如下：
（一）監視高速公路全線關鍵設備的工作狀態和故障報警，如市電停電或高壓柜故障、發電機故障、收費站UPS故障、隧道埋地變故障、隧道風機故障等，確保高速公路安全暢通：
（二）對站的高低壓配電室、發電機室及隧道進行視頻遙視：變電站偷盜報警及外場電力或照明電纜偷盜報警：
（三）對站高低壓配電室和發電機室進行溫度遙測，并根據測量溫度控制室內通風風機：對隧道一氧化碳進行遙測，并根據一氧化碳濃度對隧道風機進行啟?？刂疲?/p>
（四）站點實現無人值守，故障自動定位：
（五）數據、視頻及報警信息滿足高速公路分布式實時遠程傳輸要求：
（六）滿足高速公路所處環境和管理運行所要求的可靠性與安全性要求：
（七）與高速公路運行管理模式相適應，全線綜合電力監控數據無紙記錄，自動統計，自動顯示與打印。
三．簡談機電工程電力監控系統作用
1．有著遙信、遙測及遙控的作用
通過現場的控制的網絡，整個電力設備的運行的情況以及電量等等各種信息，將會通過光纖輸送到控制樞紐并自動的存放到數據庫中。只需要觀察工作站內監控系統的熒光屏幕，工作人員能夠直觀的知道設備運行的具體的情況、電量、設備開關等情況，顯示甚至自動地打印所有的電量上下波動的的曲線、潮流越線報警和設備出現故障時的報警，并經過監控中心來遠程控制電力開關和設備。通過自身攜帶有通信接口的微機繼電保護設備，檢測線路的三相電壓、電流，功率、電量、頻率、設備溫度、斷路器狀態等數據，實現速斷保護、過流保護以及重合閘等保護功能。
2．數據處理
數據處理的功能非常的強大，具體包括：遙測數據綜合的處理、系統的統計、報表的生成、數據的整合、事件順序記錄的處理；非尋常的情況、趨勢弧線的生成以及操作的記錄等提示的告警和打印；歷史文檔的采集、分析、整理和保存。
歷史數據庫管理系統根據實時數據的存儲的具體的情況，定時將數據從實時數據庫轉存到歷史數據庫中，以實現數據的交換和傳輸。
3．人機界面
機電工程電力監控系統能夠模擬接線圖的一些功能，比如報警的功能、實時顯示的功能、數據查詢的功能、圖形自動編輯的功能等。此外，機電工程電力監控系統還具有系統的自動的對時、容錯、安全管理、通道監視和站端系統維護等功能。
三．監控系統組成
高速公路供配電系統的主要負荷有：收費、通信、監控設施的用電；服務設施、管養設施、收費站等場區用電；特殊區段的動力及照明用電等。受當地電網條件和地理條件的限制，路段變配電所通常都為分散獨立設置，同時配備柴油發電機組或者采用雙電源和UPS作為備用電源以提高一、二級負荷供電可靠性。機電工程電力監控系統采用分布式設計，利用網絡通信技術和網絡控制技術將高、低壓設備進行組網，實現供配電的綜合自動化和網絡管理化。土千網絡采用單模光纖，組成光纖環網。對于設備相對集中的區域，用通信網關構成現場子網?，F場設備采用RS一485／422或RS一232等通信接口和現場總線接入到通信集中器，集中接入主干網絡。整個機電工程電力監控系統由監控中心、配電 站和通信系統(數據傳輸網絡)組成。
1.監控中心
監控中心是機電工程電力監控系統的核心，采用多機單網模式，包括監控工作站、數據服務器、通信服務器、網絡交換機、 激光打印機等。監控中心軟件系統由服務器操作系統、工作站操作系統、支持軟件、數據庫管理系統和電力監控系統軟件組成。監控中心負責數據的集中通信、分析計算，可實時顯示系統一
次主接線圖、二次設備配置圖、系統運行的曲線圖、電量報表、保護定值等各種數據信息，并且可隨時打印各種數據報表、故障信息、歷史記錄等，通過人機接口，實現對整個配電網(照明、動力等)的監控管理。
2．通信系統
通信系統在機電工程電力監控系統中處于關鍵的地位，它能夠把控制中心的控制命令準確無誤的傳送到數量眾多的遠方終端，反映并搜集遠方設備的運行情況的數據信息，并提交到監控中心?？梢赃@么說，通訊系統就像快遞員，負責著把信息從監控終端傳遞到各個端口。
四．監控系統建設必要性
一般來說，監控系統的主要功能是對全線路面的交通、天氣等狀況的搜集與分析整理，但是在實際工作中，人們往往忽視機電工程電力監控系統的作用。而在實際運營的機電系統的維護過程中，機電T程電力監控系統在監控系統中是不可或缺的一部分。建立完善的機電工程電力監控系統，關系到收費系統是否能夠正常、便捷的工作。
想要采用高速公路聯網收費的方式，就必須有可靠的高速公路收費系統，同時要求該系統能夠便利、穩定的工作。要保證收費系統順利的工作，就必須保證供電系統能為整個系統提供正常的運作環境。一旦發生停電的現象，雖然收費站收費系統所配備的專用UPS可以保證至少30min的供電，若是超過這個規定的上限的時間，市電仍然無法正常的供應，而備用柴油發電機又沒有自動切換啟動，則收費站將在UPS電量耗盡后癱瘓，這將影響整個聯網收費片區的收費工作。故而，我們必須在機電工程電力監測系統上做文章，加大投入，建立高效的機電工程電力監控系統。這樣，就能夠迅速的發現問題，及時的排除問題，由監控中心統一集中監控，很顯然這樣就能夠大大的提高設備運行的可靠性和安全性，以實現供電系統的高效性、科學性、自動性的目標。
另外，現階段小偷盜竊高速公路沿線的電纜的情況非常的普遍，如果建立了機電工程電力監控系統，就可以對全線的外場設備的供電情況進行有效的監控，當小偷切斷電纜的時候，外場設備供電系統就會中斷，監控中心的工作人員就會快速的收到供電異常報警信息，并根據外場設備的具體的里程樁號通知路政隊的工作人員上路巡查，這在一定的程度上，為當場抓獲盜竊者提供了可能性，能夠極大的震懾電纜盜竊者，保衛高速公路沿線的電纜的安全。因此，機電工程電力監控系統是高速公路監控系統中不可缺少的重要的組成部分，一個相對完整的監控系統毫無疑問應該包含一個科學、高效、全方位的機電工程電力監控系統。
四．結束語
高速公路綜合電力監控系統的設計對于高速公路的現代化自動管理具有重要意義，應該注重加強這方面的研究和應用。
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關鍵詞：高速公路，機電工程，施工管理
中圖分類號：U412.36+6文獻標識碼： A
引言：高速公路施工建設工程量大、涉及方面廣，機電工程施工，是高速公路施工的重要組成部分。機電工程施工主要涵蓋了收費、通信以及信息監控系統建設，相關供配電、通風、照明以及消防系統建設等等，它對于整個高速公路工程項目能否有效營運起著至關重要的作用。當前，我國在高速公路機電工程建設管理方面還有許多值得研究的問題，對于施工管理各個階段的系統化研究還有待進一步加強。因而，主要立足于工作實際，將高速公路機電工程施工管理劃分為幾個階段進行系統研究。
1、高速公路機電工程類型
機電工程是高速公路施工過程的重要組成部分，由通信系統、監控系統和收費系統組成。通信系統主要在各種收費、監控以及管理中負責數據和圖像、語音方面的信息輸送，它是公路交通服務質量的保障，對于公路的安全、高效、舒適和暢通起著核心的作用，是整個公路管理系統的中心。監控系統負責對整個公路交通上發生的情況進行監控和檢測，它將收集到的交通設施和交通環境數據或圖像信息傳達到指揮中心，以便相關人員能及時對公路交通的設施和環境進行了解，從而及時對公路交通可能發生的意外情況進行控制和處理，換言之，公路運行管理就是以監控系統為手段實現的。公路交通收費系統是采集征收車輛通行費和交易數據，并將其及時傳輸到指揮中心，避免原始數據流失帶來收費上的財務漏洞，它通過監控系統對收費系統進行圖像監視，確保監控系統有嚴密的交通數據。
高速公路機電安裝施工準備
高速公路交通機電工程的施工與其他的施工工作配合進行，當土建工程和房建工程進度達到工作并符合需要的施工條件時，機電工程施工方可展開。公路交通機電工程隊進入現場后要以事先簽訂的機電監理合同為依據，開展前期的公路交通機電監理工作，主要包括聯合設計、選擇設備型號等。同時，相關安裝工作人員要完成如下工作：a）對合同文件、招標文件以及技術規范、施工設計圖進行了解；b）對施工設計圖中出現的技術指標進行校對、核算；c）對整個公路交通機電工程的范圍和工程量清單和質量有所掌握；d）對具體公路交通機電工程中擬定要采取的新技術和新工藝的特點以及本次工程的重點、難點要事先進行查閱和了解；e）有針對性地制訂監理實施的計劃，對于承包方所提供的資料，諸如施工組織設計方案、施工單位的施工資質證明以及項目經理應該具有的法人授權書、進出口材料和設備的商檢證明等資料進行審核，最終確保施工現場有專人對防火、防盜和環境衛生、安全等情況進行管理，以總監為首，對機電安裝施工規劃進行編制，明確施工管理過程的目標，按步驟完成整個安裝工程工作。
3、高速公路機電設備安裝施工階段
高速公路交通機電工程中包含有大量的標準和非標準機電電子產品。這部分的電子產品不但需要配備廠商的檢驗報告，還需要在施工前組織專業人員陪同業主和承包方對其進行檢驗，檢驗項目包括外觀、規格型號和數量、備份等隨機資料。在機電工程建設進入現場施工以及設備采購與安裝階段，項口管理人員的重點就是相關機電設備的廠驗以及現場施工質量的抽檢。在完成施工圖設計后，工程承包商與相關供貨商簽訂供貨合同，等到供貨商生產產品自檢合格之后，相關工程建設單位和監理到設備生產廠，借助廠家自身完善的試驗來檢測設備，并且對照既定的招標文件以及施工圖的技術性能要求，對擬供的機電產品進行系統全面的測試，對于符合規定的機電設備進行登記并且整理其出廠編號，并且索取相關產品的合格證書以及質?？?另一方而，要進行現場施工質量的抽檢，由于高速公路機電工程項口涉及的專業比較多，機電設備與材料也是五花八門，因而不能像主體工程項目那樣建立十分完善的工地實驗室，所以需要進行相應的自檢于抽檢。只有對材料進行嚴格的把關，在工程的各項具體工序進行嚴格監理，不許不合格產品進入工程施工中，才能使整個公路交通機電工程具有優良的質量。在進行各項施工工作的時候，要每天對施工設備的使用情況進行檢測，一旦發現問題，要及時處理，對故障進行排除和修復。
4、高速公路機電設備安裝及調試
設備安裝時要注意現場控制箱體的成排安裝，確保就地安裝的箱體能保持垂直和平整，并將水平、垂直和相鄰的距離控制在2mm以內，確保良好的接地效果?，F場控制器的安裝要在干燥晴朗的季節進行，同時對現場控制器的端子、電池、電路板等配件加以檢查，確保當中不存在腐蝕和開焊等損壞現象后，才可以進行安裝。管、線設備在接線前要對線號進行標記。線號編制要用統一的漢語拼音或者英文縮寫等。對于接線軟線要區分處理，對電纜中間的接頭一定要注意防水處理，相關焊接、掛錫操作一定要按照規程和驗收規范來實施。在進入機電設備調試與試運行階段，相關單位要根據既定的招標文件以及機電施工圖的技術性能要求對整體工程系統的功能進行詳細的檢查驗收，并且對高速公路機電工程建設的可靠性、完善性以及安全性進行評價。評價的重點放在相關的軟件設計流程的評判上。對于實際工程量清單中據實計量的細口，比如工程光纜、電纜以及管材等實際發生的具體數量進行復測;并且要檢查所提供的備品以及備件是否齊全。在完成這些相關的程序之后，機電工程才開始進行試運行。
5、安裝進度、質量和安全控制
高速公路機電工程安裝時要對工程進度進行控制，尤其要注意分區的施工管理，另外如果承包方在合同試運行的三個月內無法達到指標要求，承包方和建設方則要就再一次的連續試運行的開始日期進行協商。試運行期間至少要無障礙地持續運行30d后，才能進行下一道交工驗收工作。公路交通機電工程交工驗收主要有兩個方面的內容：一是在驗收的時候，以國家部門頒布的規范和規定為標準，按照設計要求和圖紙進行公路交通機電工程的施工；二是在進行技術驗收的時候，要對各項設備的檢查系統和測試報告進行驗收，對于各項設備的數量、規格和型號以及安裝零部件應該按照設計和合同的要求進行監理和檢驗，對檢測的項目和竣工資料進行記錄和總結，最后進行資料的編制和總結，經監理工程師審批后，才算完成交工驗收程序。對于交工驗收時發現不符合標準的，要提出修復和補救要求，并跟蹤檢查，直到工程承包方滿意，使整個高速公路交通機電工程的設計達到預計的要求。在缺陷項目修復后，還要進行二次驗收，監理部門提交施工材料和工程質量的評估報告給市政設施部門進行審核，最后制作竣工文件。
6、結語
高速公路安裝工程的順利實施是對多學科專業知識的綜合運用，是公路交通實現現代化運營和管理的重要方法。因此在安裝工程施工中，對于承包方和管理方的相關專業知識和施工經驗都有比較高的要求，另一方面也要求施工人員和監理人員有高度的責任感，以及較好的素質和業務能力。當今科技的發展日新月異，因此要求機電管理人員要隨著機電技術的更新，努力提高自身的專業水平和專業素質，使整個公路交通機電工程的質量、安裝進度和造價都能達到目標，使工程質量也能取得預期的效果。
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英文名稱：Journal of Henan Mechanical and Electrical Engineering College
主管單位：河南省教育廳
主辦單位：河南機電高等?？茖W校
出版周期：雙月刊
出版地址：河南省新鄉市
語
種：中文
開
本：16開
國際刊號：1008-2093
國內刊號：41-1270/TH
郵發代號：
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1993
期刊收錄：
核心期刊：
期刊榮譽：
Caj-cd規范獲獎期刊
聯系方式
關鍵詞：公路隧道；交通誘導；交通控制；仿真；控制策略
中圖分類號：TP311.52
由于公路隧道自身的特殊性，其事故發生率比普通路段顯著增高，造成了不同程度的人員傷亡和經濟損失，其安全運營管理問題也越來越突出，如何使公路隧道交通誘導與控制系統安全控制交通成為隧道運行的一個重要課題。文獻[1-3]分別從本科教學、公路隧道照明節能控制、特長隧道的構思三個方面探討了公路隧道控制系統的設計與實現，側重點各有所不同。本文從軟件與硬件結合的角度出發，探討了公路隧道交通誘導仿真平臺的設計與實現，為模擬處理隧道內的交通事故提供一個實踐平臺。
1 公路隧道交通誘導仿真平臺的分析
1.1 公路隧道系統構成
2.2 硬件設計
2.3 軟件設計
3 基于MCS-51單片機和Visual C++的公路隧道交通誘導仿真平臺的實現
3.1 上位機與主單片機通信實現
4 結論
論文簡要介紹了公路隧道系統構成及交通誘導控制模式，并應用Proteus軟件對部分交通控制誘導策略進行了仿真實現。上位機軟件通過串口軟件進行連接，可以通過改變上位機軟件的操作模式在Proteus仿真軟件上顯示公路隧道中機電的運行模式，從而可以較為清楚的顯示出不同事故狀態下的誘導策略。
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工程理論知識與產品設計的實際應用之間的轉化成為實驗教學的關鍵，打造一個適合工業設計學生學習工程類知識，并能與產品創新設計實踐相結合的專業課工程實驗教學大平臺極具實際教學意義。該文通過分析河海大學機電工程學院工業設計系工程實驗教學中存在的實際問題，在工程實驗教學大平臺建設所需相關設備已具雛形的基礎上，針對團隊教師在工程實驗教學及科研的特長，提出搭建適合工科院校工業設計的工程實驗教學大平臺的建設構想并進行了實踐。
關鍵詞
工科類;工業設計;工程實驗教學;大平臺建設
我國高校工業設計專業設置主要分為兩大類，藝術類工業設計和工科類工業設計，即藝術型和工科型。工業設計專業的課程設置也因各自之所長及傾向性不同而不盡相同。我國的工業設計教育已經走過了20多年的歷程，從早期的美術教育體系中逐漸走了出來，向著綜合型體系發展，工業設計中的工科類課程逐漸受到重視［1］。目前國內工業設計專業開設的課程可以分為學科基礎課、專業基礎課和專業課三大類。工科類課程，如力學、電工學、材料學、工藝學、機械設計等均屬學科基礎課，來自于工科學科基礎課程教學大平臺，其重要性隨著我國工業設計的發展以及設計領域的擴大，越來越得到重視［2］。要培養學生的創造性思維、創新能力以及解決問題的能力，全面實現專業培養目標，就必須對長期以來工業設計工科類課程一般采用工程設計專業的教材和教學方法這一教學模式進行改革。
1工科工業設計專業工程實驗教學大平臺建設的重要性
工程理論課程教學改革成為研究的重點，而工程實驗教學的改革卻被忽視，特別是專業課中的工程實驗教學，涵蓋專業基礎課和專業主干課，是工科學科基礎課程教學大平臺的重要教學補充，是深化學生應用工程知識提高產品創新設計能力的重要環節。打造專業課中的工程實驗教學大平臺(以下簡稱大平臺)，是將工程理論知識和設計專業知識進行融合的關鍵實踐渠道。該平臺上包含眾多實驗課程，核心實驗課程有產品模型制作，設計材料———設計材料認知實驗，設計心理學———人類心理感知實驗，人機工程學———人體尺寸測量及眼動儀實驗，產品設計I———產品拆裝工程實驗，展示設計———產品新媒體展示實驗等。工科院校的學科特點決定了學生只有更具實踐操作能力才更具就業升學競爭力。區別于藝術院校工設專業學生重外觀設計的美觀性而輕視功能結構的工程可行性，工科院校工設專業學生依托工科背景的知識能力結構，在設計領域更具長足的發展優勢。這種工科背景知識能力體系的建立，一方面需要在工科院校工科學科基礎課程教學大平臺的支持下，打下堅實的產品設計工程知識基礎;另一方面則需要專業課中的工程實驗教學大平臺的拓展，提升產品的創新設計能力。對于工科工業設計專業，實驗教學體系的架構及實驗教學內容需要將工科特色和設計教育特點進行融合，既不能生搬硬套機械專業的實驗教學模式，又不能完全拋棄工程類知識要點而流于形式上的設計。工程理論知識與產品設計的實際應用轉化成為實驗教學的關鍵，打造一個適合工業設計學生學習工程類知識，并能與產品創新設計實踐結合起來的大平臺極具實際教學意義［3］。
2專業課中的工程實驗教學存在的問題
由于對實驗教學重視程度不足，實驗設備制約等原因，專業課中的工程實驗教學存在諸多問題，特別是實驗教學課程的工程理論知識與設計實踐的結合性不強，實驗設計針對性差，實驗教學內容滯后于最新工程發展趨勢，實驗教學手段創新程度不夠無法引起學生興趣［4］。
2.1設備多有閑置
我們到相關院校走訪調研，發現普遍存在的問題是工程實驗設備多有閑置。在專業建設之初或進行專業評估時，院校會投入較多資金進行實驗室建設，其中存在相當程度的盲目采購，為了視覺上的“高大上”而不是實際的實驗課程需要。其次，受工業設計專業重外觀輕實用的教學誤區影響，存在部分教師和學生寧愿在電腦上出效果圖紙上談兵，也不愿通過工程實驗檢驗產品可行性的錯誤的設計觀念，導致實驗教學中設備閑置情況時有發生，特別是在工程實驗教學中的應用不夠充分［5］。
2.2教學體系建設不完善
因設計專業的特殊性，部分工程實驗課程無法從理論課程中分離出來，理論教學和實驗教學由專業教師一把抓;而部分工程實驗課程是由藝術教育背景的教師講授，工科教育背景的專業教師沒有完全發揮特長。專業課實驗教學體系亟須改革，特別是工程實驗課程需要根據設備及課程特點合理安排師資，科學開設課程進行實驗教學［6］。
2.3以工程實驗教學驅動產品創新設計的動力不足
多數設計院校專業教師重視從設計學科的角度以傳統的造型方式探索設計的多種可能性，而在如何通過工程實驗教學提升學生創造力方面意識淡薄。學生以工程知識驅動產品創新設計的意識不足，對工科課程整體不夠重視，導致對專業課中的工程實驗課程不夠重視，輕視理論與實際的結合，造成產品設計中看不中用，鮮有通過機構創新、材料創新、人機交互方式創新的設計新作品。
3工程實驗教學大平臺的建設思路
3.1實驗教學體系梳理
3.1.1調研工科類兄弟院校工設專業實驗教學發展狀況
團隊教師在相關兄弟院校進行了廣泛考察，對實驗室建設、實驗教學體系設置、實驗課程設置、實驗教學內容及方式，進行了全面的分析和比較，總結了各自特點和優劣勢。針對專業課中的核心工程實驗課的實驗設計方法進行的學習，對實驗教學方式進行的討論，為河海大學機電工程學院工程實驗教學大平臺建設提供了參考。
3.1.2研究工科學科基礎課程教學大平臺中的實驗課程
工科學科基礎課程教學大平臺的理論課程及實驗，一般是由無任何設計教育背景的純工科教師授課，必然存在講授內容從工程理論出發而不涉及工業設計應用的問題;設計專業學生理論學習往往如看天書，而課程實驗則是跑龍套走過場。這就要求研究工科學科基礎課程教學大平臺中的實驗課程研究，使之適合設計專業學生學習，并與大平臺中的實驗課程順利銜接。研究與設計相關聯課程的設置合理性，使得教師從工業設計應用角度進行理論講授和實驗設計，并通過課程中的科學性及系統性的實驗教學提升設計專業學生對于工程類知識的理解和應用水平，為后期專業課中的相關教學應用打好基礎。
3.1.3研究大平臺的核心實驗課程的實驗教學設計方法
大平臺的核心實驗課程是以專業課中的設計研究和應用為目標，結合工科學科基礎課程教學大平臺中的課程知識點和實驗手段后凝練提升而成的。研究實驗設計的方式方法，研究實驗課題設置的科學性、合理性，對確保學生通過相關實驗教學掌握工程知識，提升創新設計能力尤為重要。要求實驗教師從教學內容、教學方法、課程作業、考核方式等多方面、多角度深入進行改革。
3.2搭建大平臺設備基礎
結合前期對兄弟院校的調研成果、本專業學生和相關教師的意見，從實驗設備特點及團隊教師特長出發，對大平臺的建設進行規劃，形成可行的平臺建設方案。完成大平臺的體系搭建、整體實驗課程設置更新、實驗教學內容方向確定等多項工作。機電工程學院已采購的實驗設備包括激光非接觸式三維掃描儀(逆向工程實驗)、小型產品雕刻機(3D打印實驗)、快速成型機(快速成型實驗)。人機工程實驗室(眼動測試、人體尺寸測量、人體反應度測試)和產品拆裝工程實驗室(產品內部工程結構認知)等工業設計核心實驗室建設完成，并有多臺套數位板及觸摸屏(數字化產品快速表達、產品人機操作界面演示、產品新媒體展示)?，F階段機電工程學院設備覆蓋了產品創新設計的全過程，形成了建設大平臺的設備基礎。
3.3整合教學師資力量
在機電工程學院可用于工程實驗教學的設備基礎上，對其能支撐的各種實驗教學課程進行系統研究。組織相關教師根據科研方向和特長，對實驗設備的操作流程和實驗項目進行學習和探索，以兼有工科和設計教育雙重背景的教師擔任平臺中核心實驗課程教學。旨在傳統實驗教學的基礎上針對工程實驗教學進行改革創新，嘗試在數字化設計大背景下進行實驗教學的改革探索，搭建覆蓋工業設計專業主干課的大平臺，設置融會貫通相關工科知識的工程實驗教學內容，以及巧妙結合我系設備的實驗教學，以形成產品創新設計流程的全覆蓋。
3.4建設支持產學研全面合作的大平臺
在實驗教學的基本功能基礎上，挖掘出支持教師科研、支持學生素質與能力創新訓練、支持研究所對外進行企業項目合作的諸多可能性，使得產學研有機融合，達到學生、教師、系所的全面能力提升。鼓勵教師將科研項目引入該平臺的工程實驗教學環節，根據實驗設備的科研使用現狀，拓寬將科研項目引入實驗教學的可能性及相關途徑，形成基于科研項目的實驗教學模式。通過開放性的工程實驗教學平臺，使學生能在該平臺支持下進行相關素質能力訓練和學科競賽，進行創新創業訓練等，達到該平臺在實驗教學之外的其他功能。最終將大平臺延伸到校企合作環節，以建立產學研結合并創收的良好局面。
4工程實驗教學大平臺的建設效果
4.1完成大平臺中核心工程實驗課程教學設計
實驗教學設計力求避免生搬硬套機械類專業的實驗教學模式，正視設計專業學生對于工程實驗的區別性需求，及針對學生特點選擇實驗課題，突出工程知識點和產品創新設計的融合。團隊教師合作進行多門實驗課程建設，編制實驗教學大綱，撰寫實驗指導書，并進行相關實驗教學實踐。以48學時的“產品設計I”為例，專門拆出8學時進行產品拆裝工程實驗，由工科背景和設計背景兼有的實驗教師進行實驗教學組織，并邀請電動工具修理店師傅現場進行示范講解;學生分組根據實驗任務書進行產品拆裝，并撰寫實驗報告書;同時進行PPT和視頻，學生反饋良好。
4.2校級教改項目資金支持
大平臺中核心工程實驗教學課程依托的專業課程全部得到校級教改項目資金支持。以《工業設計創新教學團隊建設》項目為依托，結合《產品設計I研究性教學課程培養》項目、《人機工程學核心課程的建設與實踐教育教學研究課題》項目，及3個翻轉課堂實踐項目《設計材料及加工工藝》《產品設計II》《展示設計》，團隊教師以產品創新設計為目標，在相關專業課程中進行了工程實驗教學的初步探索，力求通過教學理念創新和授課方式革新提升實驗教學質量。
4.3將教師科研項目滲透到實驗教學設計中
以大平臺為依托，團隊教師將科研項目和研究方向滲透到實驗教學設計中，建設了多支學生產品創新設計團隊，如逆向工程創新設計團隊、3D打印產品服務體系創新設計團隊、人機工程實驗眼動分析實驗團隊等。同時通過各種設計比賽、學生素質與能力項目培養及創新創業訓練計劃，摸索出以工程實驗教學驅動產品創新設計的諸多教學方式。獲得15項大學生創新創業訓練計劃資金支持，其中8項為國家級創新創業訓練計劃，課題均與教師科研方向相關，內容涵蓋產品數字化虛擬展示設計、家具用品DIY設計、火災救援逃生后裝備產品服務體系設計、傳統水利農具改良設計等，在大平臺的支持下完成概念孵化和后期設計工作。在工程實驗教學推動下，我系學生設計作品在國際級及國家級比賽中屢獲殊榮。
4.4完成多本教材編寫并出版發行
《產品造型設計材料與工藝》(普通高等教育“十一五”國家級規劃教材)，獲得江蘇省精品教材稱號。該書從設計專業學生角度出發，重新對知識體系進行構建，書中涉及大量產品設計材料與工藝實際應用案例?！豆I設計創新實驗訓練》(普通高等教育“十二五”規劃教材)，是基于機電工程學院部分工程實驗設備進行的實驗教學內容總結。書中涉及了產品拆裝工程實驗、逆向工程實驗、快速成型實驗及產品虛擬展示實驗等工程實驗教學重要環節?！懂a品改良設計》(高等院校設計藝術系列教材)總結了“產品設計I”授課教師多年的教學經驗，集中展示了工程實驗教學環節案例及學生成果。同時，團隊教師在工程實驗教學和相關工程研究領域發表多篇論文，成果顯著。
5結束語
機電工程學院大平臺建設周期長、工作任務重，其中也出現了部分問題，尚處于不斷調整階段。該平臺建設需要學院領導高度的認同及支持，也需要本系教師自身科研水平和教學能力的提升，更需要團隊持之以恒的實驗教學實踐才能初見成效。希望本文能為工科工業設計兄弟院校提供建設經驗并誠懇期待交流。
作者：馮亞娟 周妍黎 嚴波 丁治中 單位：河海大學機電工程學院
參考文獻
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［3］韓霞，楊恩源.我校工業設計專業逆向工程實驗的開發與研究［C］//北京高等教育實驗室工作研究會2009年學術研討會論文集.北京:北京高等教育實驗室工作研究會，2009:213－218.
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英文名稱：Journal of Henan Polytechnic University(Natural Science)
主管單位：河南省教育廳
主辦單位：河南理工大學
出版周期：雙月刊
出版地址：河南省焦作市
語
種：中文
開
本：16開
國際刊號：1007-7332
國內刊號：41-1384/N
郵發代號：3891
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1981
期刊收錄：
CA 化學文摘(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
核心期刊：
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽：
Caj-cd規范獲獎期刊
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