06届本科毕业生鞠生培等创新团队参加实验室科研训练之...

06届本科毕业生鞠生培等创新团队参加实验室科研训练之案例鞠生培，男，江苏如皋人，2002年由普通高中考入徐州师范大学电气工程及自动化学院学习。宋文生，男，江苏邳州人，2003年由其它学校专转本考入徐州师范大学电气工程及自动化学院学习。吴友权，男，江苏金湖人，2001年考入考入徐州师范大学电气工程及自动化学院学习（专科专业），2003年由本专转本考入徐州师范大学电气工程及自动化学院学习。以上三位同学学习认真刻苦，成绩优良，勇于探索，敢于实践，踏实肯干，有良好的团队协作精神。自2003年进入我院电工电子实验中心参加科研训练，充分利用实验室的仪器设备，在老师的精心指导和帮助下，致力于课外实践和创新活动，积极参加老师的科研课题，为以后的研究工作打下了良好基础。三位同学在校期间利用课余时间进入实验室参加科技作品制作和科研活动，多次参加学院、学校举办的电子设计大赛，大学生科技成果展，大学生科研立项及全国电子设计大赛，第九届“挑战杯”飞利浦全国大学生课外学术科技作品竞赛，并积极参与教师的科研项目，并获得了可喜成绩。一、主要工作1．参加2005年全国大学生电子设计设计大赛2005年暑假，这三名刚刚修完大三课程的在校大学生参加全国电子设计大赛，这是对他们的挑战。根据参加规则，他们选择的题目是“悬挂运动控制系统”，该题目的任务要求是：设计一电机控制系统，控制物体在倾斜（仰角≤100度）的板上运动。在一白色底板上固定两个滑轮，两只电机（固定在板上）通过穿过滑轮的吊绳控制一物体在板上运动，运动范围为80cm×100cm。物体的形状不限，质量大于100克。物体上固定有浅色画笔，以便运动时能在板上画出运动轨迹。板上标有间距为1cm的浅色坐标线（不同于画笔颜色），左下角为直角坐标原点。这个题目是一个典型自动控制系统，并且要用到单片机控制的知识，对他们来说，在刚刚学完单片机与接口技术及自动控制系统课程，要完成该项任务是富有挑点性的。他们在选定题目后，在张兴奎、丁启胜两位老师的指导，更加深入学习单片机与接口技术及自动控制系统相关知识，利用整个暑假时间，查阅相关资料，制订可行的实施方案，选购相关元器件，为参加全国电子大赛做好充分准备。根据题目要求，他们所设计的该系统的功能是：在硬件上，利用单片机控制两台电动机的正反转，使悬挂的物体具有升降、左右、前后和沿预设曲线运动等功能，实现了使悬挂物体按设置坐标到达指定的目标位置。在软件设计上，其算法采用工业生产中的实验室科研训练典型案例“逐点比较插补法”来完成插补运算，在控制电机中采用步进控制思想，以达到了准确、稳定地控制电动机稳定地沿特定曲线运动的目的，从而控制了物体的运动轨迹与预期轨迹基本吻合。他们的参赛作品在比赛中较好地完成预期任务，并获得江苏赛区二等奖的好成绩。2．参加第九届“挑战杯”飞利浦全国大学生课外学术科技作品竞赛2005年他们申报参加第九届“挑战杯”飞利浦全国大学生课外学术科技作品竞名称是“巷道综合监控装置”，该作品源于张兴奎、伍斌、丁启胜等老师与徐州矿务集团签订的横向课题——“煤矿井下巷道综合监控装置”，鞠生培、宋文生和吴友权三名同学参与了该项目，主要协助老师做了部分PLC程序的编程、监控信号的显视、系统的安装调试等辅助工作。“巷道综合监控装置”是针对矿井斜巷人车共行、矿车超挂、矿车运行超速及双轨错车等不安全运行现象和事故隐患进行综合监控的保护装置；是以保证矿井安全生产及配合矿井安全管理而研制的安全监控设备，该装置的投入使用对煤矿安全生产、安全管理、避免违章操作、消除安全事故和提高安全意识具有重要意义，其直接影响表现在具有良好的社会效益上。该装置是PLC、传感器技术于一体的智能化监控装置，适用于煤矿斜巷运输生产及其它绞车运输场合。“巷道综合监控装置”具有显示时间、运行状态、违章报警、违章记录等功能，并可以查阅违章记录。正常工作时，显示器显示当前时间、巷道中的人数、绞车运行速度和所挂绞车数量，若有报警信号，则相应LED指示灯点亮。“进人指示”提示人员入口位置，“自检报警”只有在复位或上电时起作用，对各个传感器、绞车状态和按键进行检测。按下功能键则进入违章记录查阅状态，此时显示器显示违章时间、违章次数及类型，其中“人数”一栏显示违章次数，相应LED指示违章类型。通过上、下翻页按键可以查看上一条或下一条记录。“巷道综合监控装置”的主要技术特点是功能全、性能稳定、操作使用方便、安装维护简单、可靠性高、抗干扰能力强、通用性强、应用范围广。目前该产品已在徐州矿务集团张集煤矿应用，在煤矿安全中发挥着重要作用，并给煤矿安全生产产生良好的社会效益和经济效益，同时可使煤矿安全生产的技术水平大幅提高，正在进一步推广应用。鞠生培、宋文生和吴友权三名同学在参与该项科研项目的过程中，在张兴奎等老师的大力指导下，深入煤矿井下现场熟悉情况，了解整套装置的功能，并按照老师的要求积极开展工作，做了大量具体工作，使之学习了从事科研工作的步骤和方法，提高了分析和解决生产实际问题的能力，为以后开展创新和科研工作打下良好基础。该作品在参加第九届“挑战杯”飞利浦全国大学生课外学术科技作品竞赛中荣获二等奖的好成绩。3．积极参加大学生科研立项工作鞠生培、宋文生和吴友权三名同学在搞好学习和参与教师科研项目的基础上，积极参加学校组织的大学生科研立项工作，并如期结题。（1）鞠生培同学于2005年11月申报“小型直流电机调速定位控制系统”项目，获徐州师范大学第6届学生科研课题科技类项目立项，鞠生培同学为项目负责人，宋文生、吴友权来参加者。“小型直流电机调速定位控制系统”是以单片机为核心，构成微型计算机电机控制系统。整个系统由控制器、显示器、键盘、驱动控制电路等主要部分组成。系统功能为：系统控制两台或三台小型电机的正转和反转，使悬挂物体具有上升、下降、左右移动和沿特定曲线移动的功能。实现了使悬挂物按设置的功能、设置坐标，达到指定的目标位置。同时兼有动态显示悬挂物坐标、语音提示等辅助功能。利用红外线传感器测距、测速，起到控制电机沿特定路线运动的功能。系统的软件采用模块化、步进状态控制的思想，结构清晰、逻辑功能较强。采用了工业生产中比较常用的“逐点比较插补法”来完成插补运算，达到了准确、稳定地控制电机稳定沿特定曲线运动的目的，从而控制了物体的运动轨迹与预期轨迹比较吻合。并且系统采用了一系列软硬件抗干扰措施，提高了整个系统的可靠性。系统结构简单，能够实现设计功能。本系统以单片机为核心构成微型计算机控制系统，控制多台小型电机（直流、交流、步进电机）进行变速运行和定位的控制系统，在工业生产中有广泛的应用前景，系统的主要功能为：①系统可以实现对多部（2～3）小型电机综合控制，实现对吊装物在平面或空间进行坐标定位；②在平面或空间范围内可实现按设定曲线（直线、圆弧等）变速运行；③可实现坐标设定，动态显示坐标；④语音提示操作顺序，最终显示运行时间。研究该课题的意义：小型直流电机调速定位控制系统应用在物料储运系统中，完成对进库的物料按预定的规则位置进行存储，按预定的要求将需出库的物料进行搬运，并对所有的物料进行综合管理，实现了储运综合自动化。鞠生培同学在开展该项课题的研究与毕业设计相结合，在查阅了大量资料的基础上，在指导教师的指导下，完成硬件系统设计和软件的编写，并做出实物模型，并进行系统安装调试，使之达到预期目标，在毕业前该课题顺利结题。（２）宋文生同学于2005年11月申报“皮带综合保护集控系统”项目，获徐州师范大学第6届学生科研课题科技类项目立项，宋文生同学为项目负责人，鞠生培、吴友权为参加者。煤矿生产中，皮带机事故严重影响煤矿安全生产，威胁着职工生命财产安全。《煤矿安全规程》中，对于采掘使用皮带运输机要求有“煤位、低速、跑偏、超温洒水、烟雾报警、张力”6项保护。为了满足安全生产和质量标准化工作的需要，国内许多厂家和公司研制了不同的皮带综合保护控制系统，但其综合性能和指标还存在许多不足，有待进一步改进和提高，对于所存在的问题我们经过了充分的论证和研究得出一套更先进的系统方案。宋文生同学设计的皮带综合保护集控系统功能及特色为：①该系统是皮带运输机综合保护集散控制系统，将综合保护与监控管理融为一体；②全部主、从机均采用单片机作为主控核心，提高了系统的整体可靠性；③系统具有试验和自检功能，对传感器参数具有适应和整定功能④皮带综合保护集控系统可显示当前日期及时间，巡显各部皮带机的实时运行状态⑤对各从机进行实时通讯、综合监测、报警、闭锁，并按时间进行故障记录存储及查阅。此系统除了具有常规的皮带运输机综合保护装置按《煤矿安全规程》中要求的“煤位、低速、跑偏、超温洒水、烟雾报警、张力”6项保护功能之外，还具有集散控制功能强、可靠性高、方便安全管理等特点。宋文生同学的此项课题是张兴奎、丁启胜等老师与徐州市劳力达橡塑制品有限公司合作的科研项目的一部分，在项目中他协助老师完成了大量程序的编写工作及系统的安装调试工作。在此项目的研发过程中（宋文生在毕业实习和毕业设计阶段），徐州市劳力达橡塑制品有限公司与其提前签订就业协议，让其毕业后到该公司工作，并提前半年发给其工资。宋文生毕业后即到了该公司上班，负责该项目的技术工作，受到该公司的重用。目前该项产品已被徐州市劳力达橡塑制品有限公司广泛应用于煤矿皮带机上，其性能已达到国内同类产品的先进水平。（３）吴友权同学于2005年11月申报“远程液位监控系统”项目，获徐州师范大学第6届学生科研课题科技类项目立项，吴友权同学为项目负责人，鞠生培、宋文生为参加者。“远程液位监控系统”以单片机为核心，构成微型计算机控制子系统，实现对远程的多液位进行监控，保证多液位在一定范围内维持恒定。多个子系统连网通讯构成一套微机集散控制系统。该系统通过多点压力检测，监视动态液位并显示，通过液位的检测来实现定量液体输送和计量；主从式两级系统完成系统的管理和报表功能；实现对液位的上、下限报警，并对报警记录进行存储和查阅；主从机进行实时通讯、综合监测、报警、闭锁，并按时间进行故障记录存储及查阅；系统成本低，安装方便，使用维护简单。此系统除了具有常规的液位监控系统的功能外，还具有成本低、可靠性高，并可实现远程监控，便于综合管理。４．其它科技科技活动鞠生培、宋文生和吴友权三名同学还积极参加学院、学校的电子设计大赛、大学生科技成果展等活动，同样也取得了丰硕成果。二、相关成绩一份耕耘一份收获，鞠生培、宋文生和吴友权三名同学组成的创新团队，在学习好专业课程的基础上（三位同学多次获得学校优秀学生奖学金），积极参加科技作品制作和科技创新、科研立项等活动，取得了丰硕成果，该团队获奖情况见表1。表1鞠生培、宋文生和吴友权三名同学科技活动获奖统计表序号科技活动名称作品名称获奖人获奖等级时间1全国大学生电子设计大赛江苏省赛区便携式汽车称重仪鞠生培宋文生吴友权二等奖2005．112第九届挑战杯飞利浦全国大学生课外学术科技作品竞赛巷道综合监控装置鞠生培宋文生吴友权二等奖2005．123校第大学生科技成果展简易便携哑人说话机王世敏鞠生培一等奖2005．64校大电子设计大赛智能遥控系统鞠生培二等奖2005．115校大电子设计大赛多功能控制器宋文生三等奖2005．116校大电子设计大赛无触点搅拌器吴友权三等奖2005．117校大电子设计大赛交通灯定时控制系统张明鞠生培一等奖2005．118院第三届电子设计大赛反应测试器宋文生蒋焱三等奖2004．69院第三届电子设计大赛具有语音功能的电阻电容电感测试仪鞠生培优秀奖2004．610校大学生立项科技课题远程液位监控系统吴友权2005．1211校大学生立项科技课题小型直流电机调速定位控制系统鞠生培2005．1212校大学生立项科技课题皮带综合保护集控系统宋文生2005．12三、结语鞠生培、宋文生和吴友权三名同学组成的科技创新活动团队是我院大学生科技创新活动的一个缩影，除此以外，我院其他广大同学也积极踊跃参加科技创新活动，使我院形成了一个良好的创新活动氛围。鞠生培、宋文生和吴友权三名同学在科技科技创新活动中所取得的成绩与其辛勤劳动是分不开的，与我院的良好的创新活动