多传感器综述论文范文

在工业生产、科学研究中，几乎所有的参数获取都依靠传感器和检测仪表，一条生产流水线通常使用为数众多的温度、压力、流量、物位、重量、成分传感器和检测仪表。

在工业生产、科学研究中，几乎所有的参数获取都依靠传感器和检测仪表，一条生产流水线通常使用为数众多的温度、压力、流量、物位、重量、成分传感器和检测仪表。据介绍，2台300MW机组的传感器和检测仪表总数不少于2000，上海赛科一体化项目总共有80000个I/O点和1万多台FF总线装置，其中绝大多数是来自传感器和检测仪表的信号。

为了配合自动化学科专业发展战略研究，高等学校自动化专业教学指导分委员会分别对“研究主导型”本科自动化专业、“工程研究应用型”本科自动化专业、“应用技术主导型”本科自动化专业、“技术技能型”专科自动化专业的发展状况以及企事业单位对自动化专业人才培养意见与建议开展了相关的调研工作，撰写了五篇调研报告。本刊将选登有关内容。 研究主导型自动化专业学科概况 自动化技术的应用范围涉及工业、农业、交通、能源、国防等众多领域，具有广阔的发展前景。目前，全国开办自动化本科专业的高等院校有239所，其中设置有研究生院且有一个及一个以上“控制科学与工程”所属二级学科博士点的高等院校有29所。这29所高校，我们在这里称其为具有研究主导型自动化学科专业的高等院校。此次调研，共收集到其中的17所院校的自动化学科专业的现状材料。这些大学既有教育部直属的重点院校，也有国防科工委下属的重点院校，以及其他部委所属的重点院校。从地域上来看，遍布了我国的各大区域。 17所研究主导型大学中，学校均具有国家重点学科或省部级重点学科，或省部级重点实验室，或国家工程中心，能够从学科建设、博士生—硕士生—本科生一体化培养角度来建设高质量的本科教育。研究主导型大学均以培养具有高素质的人才为己任，以“综合性、研究型、开放式、国际化”为办学模式，以“高素质、厚基础、宽口径、创造性、重应用”的高层次人才为培养目标，以建立高水平的科学技术研究—教学研究基地、建成“国内一流、国际知名” 的研究型大学为奋进目标。 “研究主导型”自动化专业的培养目标与定位 自动化专业是一个通识教育基础上的宽口径专业，自动化专业面对各种人造系统和自然对象，进行信息获取、处理和利用，特别着重于对其行为的干涉和控制，以达到人们期望的目的。适应数字化、综合化和智能化的发展趋势，“研究主导型”自动化学科专业培养自动控制、电气工程、机电一体化、信息技术等领域的专门技术人才，培养具有电工、电子技术、运动控制、过程控制、控制理论、智能控制理论、模式识别与智能机器人、自动检测与仪表、计算机技术与应用、信息工程/网络技术等与自动化相关的领域从事系统分析、设计、仿真、运行、研究、开发、管理决策的高级工程技术人才。利用计算机、网络通信和电气、电子等学科的交叉优势，培养学生能在自动化系统、计算机与网络技术、先进制造技术、系统工程等宽广领域从事设计、研究、开发、运行和管理工作。 “研究主导型”自动化学科专业的毕业生应获得以下几方面的知识和能力：（1）具有扎实宽厚的自然科学基础，较好的人文社会科学基础。（2）掌握本专业领域必需的宽广的技术基础理论知识，主要包括电路理论、电子技术、控制理论、信息处理、计算机软硬件基础及应用等。（3）较好地掌握运动控制、过程控制、自动化仪表、电力电子技术、计算机应用及信息处理、复杂系统的建模与仿真等方面的知识，具有本专业领域1～2个专业方向的专业知识和技能，较深入地了解本学科专业的前沿和发展趋势以及工程应用的总体态势。（4）获得良好的系统分析、系统设计及系统开发方面的工程实践训练。（5）在本专业及相近专业领域内具备一定的科学（6）具有独立获取知识、提出问题、分析问题和解决问题的基本能力以及具有较强的创新意识和精神，具备一定的社会活动能力，具有环境保护和工程经济观点，受到工程设计方法和科学研究方法的初步训练。 （7）掌握一门外国语，能够较熟练地阅读本专业的外文书刊和外语初步交流能力。 “研究主导型”本科自动化专业教育教学现状 在17所研究主导型自动化专业所在学校中，已经有6所高校通过了教育部本科教学优秀评估，故从整体水平上来看，研究主导型自动化专业在师资、教材、实验室、实习基地、教学经费等方面有很好的基础。 理论教学体系教学现状 研究主导型本科自动化专业按照“宽专业、厚基础、重能力、高素质”的基本原则，根据“拓宽基础、淡化专业、强化实践、因材施教、分类培养”的基本要求制 定适合学分制要求的培养计划。把思想政治素质、文化素质、业务素质和身体心理素质的培养结合起来，把传授知识、培养能力、提高素质结合起来，培养基础扎实、知识面宽、具有创新意识和精神的高质量、高素质人才。课程知识体系可分为自然科学类课程、人文社会科学类课程、学科基础与专业基础类课程、专业选修类课程、科学实践与社会实践和全校公共选修类课程六个模块。自然科学类课程所占比重约为20%，人文社会科学类课程所占比重约为23%，学科基础与专业基础类课程所占比重约为25%，专业选修类课程所占比重约为5%，科学实践与社会实践所占比重约为22%，全校公共选修类课程所占比重约为5%。总学分为200分左右，总学时为2500小时左右。通识教育类课程约占总学时/学分的50%。 专业主干学科为控制科学与工程、电气工程、计算机科学与技术。主要专业基础类课程包括：电路原理（电路分析基础）、电子技术基础、微机原理及应用（微机原理与接口技术）、自动控制原理、信号分析与处理、软件工程、计算机网络与通讯等。专业方向与特色类课程主要包括：现代控制理论、机器人控制技术、运动控制、计算机控制技术、电气传动控制基础、流体控制系统、自动控制元件等。 在教材建设方面，研究主导型自动化专业都比较重视教材的建设、强调教材的更新率、强调教材的先进性，提倡双语教学、强调教学与国际接轨。目前，自动化类技术基础课与专业课程中自编教材所占比例平均为，其余为选用国内外先进教材，其中选用国外先进教材比例平均为。研究主导型自动化专业在自编教材数量/比例上差别也较大，自编教材数量多的学校，如清华大学，自编教材所占比例为；自编教材数量少的学校，自编教材所占比例不足10%。 表1 研究主导型自动化专业技术基础和专业教材建设与使用情况 类型 自编教材 选用国内先进教材 选用国外先进教材 比例 实践教学体系教学现状 在实践教学环节方面，研究主导型自动化专业依托学科建设经费充足、科学研究成果众多、教学经费较充足的优势，故实验设备较先进、手段方法多样。 近五年研究主导型自动化专业的大学在自动化专业实践教学上投入相对比较大，根据13所学校提供的数据，实验条件建设经费基本都在200万元以上，平均建设经费为492万，建设经费在500万元以上的学校有7所；实验条件建设经费最高达到1260万元，最低为120万元。 在各学校开设的教学实验中，研究主导型自动化专业注重电子类实验、控制基础实验、专业类实验数的综合性，综合性实验平均可达到50%～70%的水平，确实使学生通过实验提升了动手能力、创新能力和工程能力。课程设计与专业综合实验、生产实习学时充裕，种类多，使学生得到综合培养和锻炼。有些学校尝试了自主式生产实习，充分调动学生的自主性与积极性，使生产实习内容充实、任务饱满，学生不仅可以学以致用，而且培养了学生的综合素质。但近几年自主式生产实习出现了生产实习单位联系难、单位管理不正规、生产实习受考研影响比较大等情况。研究主导型自动化专业实践教学的平均情况见表2。 表2 研究主导型自动化专业实践教学情况项目 综合性电子类实验(％) 综合性控制基础实验 (%) 综合性专业类实验 (%) 加工工艺实习均周数 课程设计与专业综合实验均周数 生产实习均周数 毕业设计均周数 平均情况 研究主导型自动化专业毕业设计选材广泛，采取校企挂钩、与学科建设/科研项目结合的方法，提高本科毕业设计的水平与实用性，全方位提高学生的创新能力、动手能力和工程实践能力。 素质、能力教育现状 研究主导型自动化专业以培养自动化学术研究型、技术应用复合型人才为主，并在工程实践中培养学术与应用复合型、高层次人才。研究主导型自动化专业的本科是以通识为主的专业教育。 研究主导型自动化专业普遍重视素质、能力教育，重视创新、创业意识与综合素质培养，尤其是人文素质、工程实践能力的培养。实行“边学习、边研究、边实践”的教育方式，培养学生的实践、研究与认知能力，创新意识和创造能力，提高综合素质。 研究主导型自动化专业通过建立创业教育基地，建立有开放实验室，结合学生的兴趣和专长，指导其设计、制作、调试有实组织学生参与创业实践，着力培养学生的创业素质和创业能力；广泛组织学生结合专业开展小发明、小创造和小制作活动，组织学生参与项目开发、科技成果推广和社会服务，让学生接触新知识、掌握新技术、探索新领域，鼓励学生文明、创造、实践，着力培养学生的创新精神和创新能力。 学生在校期间思维活跃，勤于思考，动手能力强。本专业学生积极参加大学生物理竞赛、数学竞赛，全国大学生电子设计竞赛，省级、全国大学生“挑战杯”课外科技作品竞赛，各类单片机设计应用大奖赛，国内、国际计算机程序大赛。 研究主导型自动化专业注重因材施教，注重培养模式的与时俱进。如南理工开办的电类联合班，从电类专业选拔优秀学生参加，三年可考研，自动化专业每年都有10多名学生进入电类联合班学习。另外，开办3+2(3年主修原专业，2年修读贸易或管理专业，毕业时可获双学位)，本专业每年都有十名左右学生进入修读。西安交通大学目前正在研讨试行的2+3+X的培养模式是更大范围的因材施教模式。 虽然研究主导型自动化专业具有国家投入大、师资力量强等优势，但目前大部分研究主导型自动化专业也还是受到教育资源的限制，还做不到大范围的因材施教，尤其是实践类培养环节，还不能保证所有学生有充裕的时间、充分的设备进行自主、创新性实验或进行科技创新活动。由于大部分研究主导型自动化专业免试推荐研究生比例在10%左右，所以大部分学生还将考研，因此对生产实习、本科毕业设计等教学环节的质量带来较大冲击，同时专业培养方案上也无法彻底实现本—硕、本—博一体化。 师资队伍结构现状 研究主导型自动化专业的师资队伍中，以教授为主导，以副教授为骨干，以讲师为基础；教授负责大部分课程的建设工作，副教授和讲师承担大部分课程的授课工作。目前，研究主导型自动化专业的教师队伍中，教授所占比重为，副教授所占比重为，教师中具有博士学位的教师所占比重为，教师中具有硕士学位的教师所占比重为。从数据中看出，目前教授数量少于副教授，但由于具有博士学位教师数量大，所以近几年内教授数量还会增多，而且年轻化。研究主导型自动化专业师资队伍的平均情况见表3。 目前，这17所大学自动化专业的平均本科生生师比为：1，还是比较好的。但是考虑到这些大学今后大力发展研究生教育的发展趋势，：1的本科生生师比数据还是不够让人满意的，尚需进一步加大师资力量的建设。目前这些大学的本科生招生规模基本不变、维持现有水平，少数学校到2005年的在校学生人数比现在会略有增加，也有少数学校削减了在校规模数。 表3 研究主导型自动化专业师资队伍情况项目 教授比例 副教授比例 讲师比例 助教比例 博士学位教师比例 硕士学位教师比例 教学验人员比例 生师比 平均 ： 就业情况现状 自动化专业的毕业生能在电子信息、生物工程、通信、计算机、电子商务、电力、交通、金融、机械以及轻纺等广泛领域从事技术和管理工作。毕业生进一步深造，除了攻读本专业硕士研究生以外，还可以攻读其他相关学科，如计算机、电子信息、通信、仪器仪表、管理、生物医学工程等专业的硕士研究生，深受培养单位欢迎。 据人事部最近发布的网上求职信息表明：与计算机总体需求量位列第一相对应，计算机求职人数高居榜首，而自动化及其相关专业总体需求量平均列前10位之内，但求职人数平均排名在第10位之后。这说明自动化及其相关专业目前暂时处在供略微小于需求的良性状态。仅就业率而言，以2000年为例，据《中国青年报》报道，2000年全国自动化专业仅初次就业率就高达92%以上。最新信息表明：自动化专业就业率仍在保持相当良好的上升态势。 17所研究主导型自动化专业的院校中，有15所提供了自动化专业本科生近三年一次就业率的情况。其中，本科生一次就业率在96%～100%之间的学校有10所，占15所学校中的；一次就业率在90%～95%之间的学校有3所，占15所学校中的20%；一次就业率在85%～89%之间的学校有2所，占15所学校中的。这些学校的自动化专业中，认为本专业与本校其他专业相比，本科生一次就业率情况好的学校数为10所，占学校总数的；认为本专业与本校其他专业相比，本科生一次就业率情况为中上水平的学校数为5所，占学校总数的。此次调查数据与上述人事部评述相符合。表4 研究主导型自动化专业本科毕业生一次就业率情况就业率 96%～100% 90%～95% 85%～89% 84%以下 学校数量 10 3 2 0 学校百分比 20% 0注：“中南大学”、“西安交通大学”两所学校未列入统计（表格中无数据）。表5 研究主导型自动化专业本科毕业生就业情况与本校其他专业的比较就业率级别 好 中上 中下 差 学校数量 10 5 0 0 学校百分比 0 0注：缺“中南大学”、“西安交通大学”、“大连理工大学”的数据。 研究主导型自动化专业本科毕业生的去向情况大体分布在读研究生、国有大中企业、政府、军队机关、科研院（所）、民营企业、个体户、出国学习等方面。但各个学校各类毕业生占总毕业生的比例情况却差别较大，从中也能体现出研究主导型自动化专业的高校之间也有较大差距。以应届本科生读研究生的比率为例，最高的为清华大学， 读研率为；读研率在40%～50%之间的学校有3所；读研率在30%～40%之间的学校有0所；读研率在20%～30%之间的学校有6所；读研率在10%～20%之间的学校有4所。 研究主导型自动化专业本科毕业生的去向情况见表6。从表中数据可以看出，研究主导型大学自动化专业本科毕业生大部分流向研究生深造、国有大中企业与科研院所，所占比重在2/3以上。研究生的平均比例30%以上，也体现出这类大学的特点。 通过上述数据，可得到结论：自动化专业是一门横跨众多应用学科的、偏基础性的工科专业，在广大的工业领域有需求。同时由于研究主导型自动化专业有很好的社会声誉，所以本专业的学生就业较理想。表6 研究主导型自动化学科专业2001-2003年毕业生就业去向就业种类 研究生 国有大中企业 政府、军队机关 科研院（所） 民营企业 个体户 出国学习 待 业 平均比例 17% 专业特色现状 自动化学科的历史沿革中一直具有很强的实际背景，航天、航空、交通、电力、生产制造等行业的需求是自动化学科的诞生和发展的主要动力。因此，本学科的发展必须坚持需求牵引。目前， 以“信息化带动工业化”、以“信息化改造传统产业”已经成为我国的基本国策，自动化技术是信息技术在传统产业应用的重要接口和切入点，自动化学科应该也能够为实现国家战略目标和国民经济的跨越式发展发挥重要作用。 与国内同类学科相比，研究主导型自动化学科专业具有显著的研究特色与较高的理论和实验技术水平，在智能控制理论及应用技术、模式识别与智能信息融合处理、智能仪器与多传感器信息处理等研究方向上形成了鲜明的特色和优势，研究成果突出。各学校专业拥有实力雄厚的科研队伍和优秀的学术带头人，学术思想活跃，学术素质优秀 ，在国内享有很高的学术地位，有许多人担任国际国内重要学术期刊的顾问、编委。在人才培养方面，形成了博士、硕士、学士系列化的学位和非学位教育体系，培养了大批优秀的自动化专业工程技术人才，毕业生素质高，受到了用人单位的一致好评，多年来学生一次就业率一直居于相关专业前列。 研究主导型自动化学科专业在本科生培养中，始终坚持“厚基础、宽口径、重能力、高素质”的原则，专业办学上强调宽口径，有较强的基础理论教学，注重实施素质教育、加强实践环节、突出创新能力和计算机系统的开发与应用能力的培养；注重发挥学科优势，教学、科研和学科建设互相渗透，注重科研成果转化为教学实验装置，本科教育与研究生培养互相衔接。 研究主导型自动化学科专业设有工业（企业）自动化、楼宇自动化、电机与电器、电力系统及其自动化、飞行控制等专业方向。学生受到在电工电子、信息控制、计算机技术应用等方面的基本工程训练。以电为主，集机、电、液、控制和计算机为一体，突出分析计算、强弱电并举、系统与元件相结合、软硬件相结合的特色，使学生在本专业领域内具有解决专业工程技术问题的能力。 研究主导型院校的自动化学科专业，具有一定的行业特色，如武器、冶金、航天、航空、交通、能源与电力、制造等，因此各院校的专业培养方案与课程设置上也体现出了各自的培养特色。各院校的自然科学基础、人文社会科学基础、专业基础课程、实践环节方面基本一致，在专业方向类课程设置方面，则体现出各校的特色，特色课程包括：工业自动化网络技术、电气照明、数控机床、计算机仿真、CIMS系统导论、流体传动及控制、飞行控制、导航系统、热力设备、流体力学、泵与风机、热工理论基础等。 调查结论通过对17所研究主导型大学的自动化专业的培养目标、专业定位、理论教学体系、实践教学体系、素质能力教育、师资队伍结构、学生就业情况以及专业特色等现状进行调查分析，基本可得出以下结论：（1）培养目标明确，定位起点高，以培养具有厚基础、宽口径、高素质、创造型的高层次自动化专业人才为己任。（2）以“综合性、研究型、重应用、开放式、国际化”的办学模式组织教学；以建成“国内一流、国际知名的研究主导型自动化专业”为奋进目标。（3）理论教学、实践教学、素质能力教育相统一，各类课程与知识结构比重设置合理，知识体系与课程体系体现出自动化专业的明显特点与特有的办学模式。理论教学充分体现出厚基础、宽口径；实践教学具有明显的重应用、创造性训练特点；素质能力教育贯穿于自动化专业培养教学的各个阶段于环节之中。（4）研究主导型自动化专业名师大家云集，师资队伍雄厚，最近几年表现出博士学位教师比重逐年上升，教师队伍年龄逐年下降，基本呈现出向高学历、年轻化的方向发展。（5）多年来，研究主导型自动化专业本科生就业相对其他专业，在各学校均处于中上水平，并保持良好的上升态势。其中有1/3以上读研继续深造。就业去向依次为攻读研究生、国有大中型企业、政府部门、军队机关、科研院所、民营企业、个体户和出国学习，其中攻读研究生和进入国有大中型企业与科研院所的从业比例2/3强，充分体现出研究主导型自动化专业的优势和特点。（6）自动化专业学科已形成了完整的理论体系和有着宽广的实际应用背景，在面对自然对象和各种人造系统进行信息获取、信息处理和信息利用时，有丰富的理论支撑和广泛的应用领域，特别在以“信息化带动工业化”、“信息化改造传统产业”进程中，自动化将起到不可替代的桥梁纽带作用。在人才培养方面，形成了学士、硕士、博士系列化的学位教育体系。在本科教育阶段，为进一步发挥学生的潜能，因材施教，在实行教改班的基础上，部分院校分别实行了三年可考研的电类联合班，三年主修自动化专业、两年复修贸易或管理专业的双学位模式。目前，正在研讨试行2+3+X的本—硕—博贯通的培养模式，将在更大范围发挥学生潜能和研究主导型大学的资源优势。开展校际、省级和全国“电子设计竞赛”、“挑战杯竞赛”、“课外科技作品竞赛”等活动，激发学生的学习兴趣爱好和培养他们的科学创造力。 研究主导型自动化专业优势明显，特点突出，但也存在某些不足和值得改进提高的方面。（1）学生受考研、就业与评价标准等因素影响，实践环节、毕业设计大打折扣，实践能力，特别是动手能力训练受到削弱。（2）由于受经费、教学条件和考核标准等因素影响，有重视软件、轻视硬件训练的倾向，造成学生硬件实际动手能力下降。（3）引用国外先进教材比例偏低，国内具有高水平和突出特色的教材偏少，办学模式单一，缺乏各自的特点和多样化风格。（4）由于选修课程开出率低，课程选择灵活性差，学生接受反映新技术、新方法、新理论的课程内容机会偏少。