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1.1试验台结构设计
测试系统的作用是控制机械部件进行运作,其中,驱动部件带动试验台面部件,使其能够在床身上进行往复的运动;加载部件能够对被测导轨进行正确的加载,并且可以调节力的大小,从而使试验装置进行模拟加载跑合试验;并对相关寿命试验参数进行监测和采集。这些功能的实现需要搭建完善的测控硬件系统,并且根据所需要实现的功能,编制完善的试验控制软件、测试软件、数据分析软件等,使试验台能够按照预计的方案进行试验,并能够获得导轨副相关参数如:型号、载荷、震动等相对工作时间的变化曲线。本试验台主要由测控系统、加载力控制系统、驱动电机控制系统及数据采集系统组成。
1.2加载力控制系统
1.2.1试验的加载力分析
我国目前的寿命试验台可以进行单条导轨的试验,然而加载力不能变化,加载方式单一,不能提供高加载。为了提高试验效率,试验台面上表面设置相互平行的三条被测导轨副转接板,每条被测导轨副转接板上均设置一条被测导轨副,被测导轨副转接板可以根据被测导轨副型号的不同进行更换,保证了试验装置的通用性,因此需要三组加载力装置分别对三条被测导轨进行加载,实现被测导轨可以分别加载或是同时加载;由于工作时,导轨所承受的载荷是变化的,因此加载力的调节范围需要较大,并且现在厂家所使用的导轨最大承载可达到30t,根据以上要求,选择液压加载的方式,液压加载可以提供高压力(30t),并且其传动平稳,可以实现自动过载保护,具有使用寿命长、体积小、重量轻等优点,满足本试验台的需求。因此加载部件主要由龙门和三个液压缸组成,三个液压缸并排安装在龙门顶部,可分别对三条被测导轨副进行加载,并且可以根据实际加载要求更换不同上下加载工装。
1.2.2加载力控制系统设计
液压缸加载的控制分为加载动作的控制和加载力大小的控制。加载动作即为液压缸的伸出和缩回,可以通过三位四通电磁换向阀来控制;加载力的大小通过减压阀来控制。根据试验要求,现设计加载力控制的液动原理图,当液压站本身通路正常时,三个减压阀8接收到AO电压信号后,输出相应的压力,压力变送器可以监测减压阀输出压力的大小,换向阀10接收到减压阀给的压力信号后,可以给油缸11相应的液压力,换向阀的左右电磁铁的通断,可以控制油缸流量进入的方向,从而控制油缸的伸出和缩回动作,蓄能器7的作用是保压,可以避免电机长期连续工作。减压阀的控制信号AO要求可以通过程序提供0~10V的电压信号,工控机给输出卡信号,使板卡输出相应的模拟电压信号给减压阀,经分析PCI-1720是一款具有4路模拟量输出口的输出卡,可以提供0~10V范围的电压,满足试验需求。结合所选板卡及试验要求,设计加载力大小控制接线,工控机控制采集卡PCI-1720输出0~10V的电压信号,板卡VO口输出的电压信号发送给相应的减压阀,减压阀为液压缸的运动提供压力。电磁阀的控制信号DO要求所选的控制板卡可以给出六位的数字信号,每两位高低信号控制一个电磁阀,,当电磁阀右电磁铁为高信号,左电磁铁为低信号时,油缸的活塞向下运动,实现伸出动作;当电磁阀左电磁铁为高信号,右电磁铁为低信号时,油缸的活塞向上运动,实现缩回动作。经分析PCI-7260可以提供8通道大功率继电器输出,并且可以单独控制,满足试验需求。结合所选板卡及试验要求,设计电磁阀的控制接线,工控机控制板卡PCI-7260的NO和COM口向电磁阀发送数字信号,六个DO口分别控制三个液压缸的伸出与缩回动作。由于电磁阀里有磁铁线圈,当断电时,它会产生电感电流,其中与电磁阀并联的二极管就是为了释放这些电感电流,防止这些电流加在板卡的端口,影响板卡的性能。
1.3驱动电机控制系统
1.3.1电机控制的分析
,本试验台的运动通过在试验台面的一侧安装齿条,齿条与驱动部件中的齿轮啮合,在驱动部件的带动下实现试验台面部件往复运动的功能。驱动部件主要是由电机与减速器组成,电机的转速及其正反转一般是由变频器[9]控制的,变频器根据工控机输入的电压量,来控制电机的转速,从而控制试验台面的移动速度,并且变频器通过接受相应的数字信号可以控制电机的启动和停止;电机要实现正反转控制,将其电源的相序中任意两相对调即可,当试验台面运动到最大试验位置时,变频器会接收到相应的数字信号,并且可以输出信号给电机来改变转向。同时,由于电机的控制程序有出错的可能,使电机不能正常的正反转,所以还要设计一个急停开关,可以通过人工控制使机床瞬停。
1.3.2电机控制系统设计
变频器接收到的电压量和数字信号都可以由工控机的板卡提供,电机的启动、停止和正反转要求所选的控制板卡可以给出三位的数字信号,并可单独控制,经分析PCI-1716可以提供16位数字量输入/输出通道,并且可以提供0~10V的模拟输出,由于变频器输出的电流量比较高,但是板卡输出的的较小电流信号,因此选用继电器用于电机的控制系统中,起到电控开关的作用,根据所选板卡、电器元件及试验要求,设计使用五个继电器分别控制电机的停止、启动和正/反转信号开关以及正向到位和反向到位开关,当继电器的输入端接受到板卡PCI-1716相应DO口发出的数字信号后,继电器便处于接通状态,变频器的端口接受到信号后,在输出信号控制电机的电机的停止、启动和正/反转;正向到位和反向到位信号时要通过光电开关控制的,光电开关安装在试验台面试验范围的最远端,试验台面运动到最大试验距离时,会遮挡光电开关,光电开关给PCI-1716相应DI口的发出信号,通过工控机中所编程序控制反馈给电机正反转开关,改变电机的转向,从而实现试验台面的往复运动。正极限和反极限开关是由两个限位开关实现的,两个限位开关安装在试验台运动的最远端,串联接在变频器的急停端口处,一旦试验台接触或是人工触碰到任意限位开关,试验台都会当即停止,防止试验台冲出床身,造成事故。
1.4数据采集系统
1.4.1数据采集分析
试验台往复运行时,被测导轨的振动状态可以体现导轨的使用寿命状况,通过监测振动量相对工作时间的变化曲线,可以分析导轨的磨损状况;同时,加载力也要实时监测,确保被测导轨所承受的载荷是按预设的大小施加的;,由于液压系统中的油缸及油路管道对于减压阀输出的压强有损耗,所以减压阀的输出压强也需要进行监测。
1.4.2数据采集系统设计
振动量、加载力及液压力的采集都可以通过板卡采集,并传送给工控机中显示出来,经分析PCI-1716可以提供16路单端模拟量输入,满足试验需求,传感器将采集的信号传送到板卡的AI口,板卡将接收到信号传送给工控机,工控机将信号的变化曲线显示在电脑界面上,实现了实时监控被测导轨参数的目的。试验台进行寿命试验时,工控机通过输出卡PCI1716给变频器信号,变频器控制驱动电机的转速,使试验台按预计的速度运行,当试验台接触到光电开关时,光电开关给变频器信号,实现试验台的正反转,当试验台运行超过设计范围时,限位开关起到急停作用,工控机还可以通过控制采集卡的数字输出,来控制泵的使用,对被测导轨进行;试验台正常运行时,需要对被测导轨进行加载,PCI1720输出卡给减压阀相应的电压信号,使液压缸输出预计的压力,电磁阀接受PCI7260输出卡的数字信号,来控制液压缸的动作,液压力计记录液压缸的内部输出压强,力传感器监控被测导轨所受的加载力,帮助液压缸提供符合试验要求的加载力;试验台正常加载运行时,振动传感器不断的将采集到的三条导轨的机械振动量转化成电信号,电信号通过调理仪的分析转化,传送给采集卡PCI1716,从而可以在工控机的记录仪里观测到振动的变化曲线,记录试验台不同运行速度和不同加载力情况下的被测导轨振动变化曲线,从而来分析导轨的寿命。
2控制系统软件设计
根据试验的需求,系统的软件设计包括试验控制软件、测试软件、数据分析软件,针对本试验台所要实现的功能,控制软件主要是电机的控制、液压缸的加载及泵的控制,测试软件主要是液压缸压强、被测导轨加载力及振动变化曲线的监测,数据分析软件的功能主要是对于试验数据的分析、记录、调用及输出打印等。
2.1系统主程序流程图
系统主程序流程图,试验开始时,首先要确定被测滚动直线导轨副的型号和加载力大小及其试验环境,数据处理软件记录这些参数的设置,接着把被测件安装在被测导轨副转接板上,通过按键控制开启系统,为试验的进行做准备;接下来,启动加载液压缸对被测导轨副进行加载(先空转,然后逐步加载),通过控制伺服阀以及压力传感器的监测将载荷加至指定值,并保持载荷不变,来模拟导轨实际工况;然后,启动振动传感器,在线监测振动量的变化情况,启动电机控制系统,使工作台面按试验计划往复运作。在测试软件里,可以对振动量实时监测显示,试验者通过观察振动变化曲线来分析导轨使用寿命的状况。当变化曲线有异样时,需要观测被测导轨是否有点蚀,如果有的话,并且导轨的行程没有达到额定值,说明此产品不合格,数据处理软件记录下此不合格导轨的信息;若被测导轨没有发生点蚀现象并且行程达到额定值,则说明导轨的寿命合格,数据处理软件同样也记录下此合格导轨的信息,如此完成导轨的寿命试验。
2.2试验台程序主界面
程序的主界面是利用VisualBasic6.0编写的,程序的主界面,界面上包含了参数的设置、寿命试验的实施、加载力及振动的监测、板卡及电机的测试和被测导轨数据的分析,数据存储、数据查询及数据的输出报表等功能。
2.3寿命试验程序界面
寿命试验运行的程序界面,可以控制试验台往复运行以及加载力的控制。
2.4参数监测界面
,可以实时观测加载力的变化,振动变化曲线是通过iocomp控件来绘制的,纵坐标为板卡所收集到的传感器测得的信号。
2.5数据处理软件
本测控系统的数据处理软件是采用VisualBasic6.0编写,并结合Access数据库设计了导轨副寿命测量信息数据库、人员及测量标准数据库以及数据库管理软件,用于保存导轨副参数信息,寿命测量原始数据,分析数据结果等,能够很好地满足工厂的实际生产测量需要。
3试验台设计成果
为滚动直线导轨寿命试验台实物图,在已经设计好的试验台机械结构的基础上,运用上文所分析设计的测控系统,试验台面已经可以模拟工况的往复运行,并且液压加载系统可以为三根被测导轨提供0~30t的加载力,在加载力为30t时,试验台面可以最高速度正常运行,振动传感器所收集到的信号可以在参数监测界面进行监测,同时试验数据通过数据处理软件保存在数据库中,随时可以被调用分析。
4结束语
关键词:文控管理;资料;收集整理
前言:随着市场经济的不断发展,不断完善市场竞争机制,已经成为市场经济的必然要求。目前,竞争机制已经进入了各个领域,在石油建设工程项目管理方面也是这样。随着石油建设工程项目日益国际化,竞争更扩大为全球性竞争,项目管理便显得更为重要。按照现代管理学理论,工程项目管理一般由六大控制组成-HSE控制、信息控制、合同控制、进度控制、成本控制(对于业主方而言则是投资控制)和质量控制。其中HSE控制和信息控制是最基本的两项控制[1]。在传统的工程建设项目中信息控制是比较容易被忽略的一个环节。但从目前从事的外部项目中可以看出,文控工作的重要性越来越显露出来。
1文控管理工作的基本要求
文控是“文件信息控制”的简称[2]。文控工作在实际操作中,文控人员要对信息做出正确的判断和准确的传递,他可以将文件及时、准确地传递给信息需要的各个相关方面,既不可以人人都传,这不仅造成混乱,还增加工作量;又不可以少传,因为这样会使信息不够畅通,工作无法顺利执行。同时,要求文控人员具有一定的专业水平,在日常的工作中,通过与业主、监理和施工单位进行文件往来,熟悉并了解业主的习惯做法,以利于本单位文件信息的传输和沟通。
文控人员需要对项目整个过程中产生的各种形式的资料、文件、信息进行及时、恰当的处理,保证信息流通渠道畅通无阻,使项目各个层次、组织及成员能够及时、准确地了解和掌握其应当知道的信息,并能做出相应的和办法。
2.无损检测项目文控管理程序
2.1开工前期,细化分工,提前准备。
根据项目部人员配备情况,对项目各类人员的职责进行明确的分工。无损检测一般只设一名文控管理人员即资料员。资料员接到监理单位的检测指令后,及时通知检测机组,由机组长根据监理指令合理安排现场施工。由现场检测人员负责核对现场焊口与监理指令上的焊口有没有差别,如果没有出入,则按正常程序进行检测;如发现现场焊口与监理指令上焊口有不一致的情况,则通知资料员与监理联系进行确认。
在工程项目开工进场报审时,由于施工单位较多,部分项目中业主和监理单位的管理力量不是太充分,因此对无损检测单位的报审资料要求的可能不是太严格。但部分报审资料,如开工报告、施工组织设计、HSE实施程序等文件要进入交工资料,但交工资料的审查有时要比开工时的还要严格。于是,问题就出现了:编制交工资料的时候还得做前期开工时期的工作。如果修改的资料涉及到业主和监理单位的签字,那就更加减缓了后期交工资料的编制进度。因此,进场报审材料要提前着手准备,并且要认真仔细,各种签字及日期应按照规定填写,签名一般要求手签,不要直接打印上去。
2.2过程控制,完整有序。
在项目施工过程中,文控管理的主要工作是登记监理指令,填写检测报告、回执单、日报、周报及月报,整理和回复业主及监理单位的通知,收集影像资料等工作。在以上的工作内容中指令汇总表既是过程控制资料又是交工资料的内容。文控管理员接到监理指令后应及时将拿到的指令填入指令汇总表中,作为过程控制资料,指令汇总表可以帮助资料员了解检测焊口的总量、已完成无损检测的焊口情况、返修焊口情况、接到指令而目前没有完成检测的焊口等信息,这样指令汇总表中的工作量成为上报日报、周报等报表的基础,因此指令汇总表是日常工作中比较重要的一个表格,应该将该表填写的尽量完整、正确。目前,所参与的长输管道项目,施工过程中一般不要求交检测报告(除了开工前焊工考试焊口的检测报告),而是等工程结束后再与交工资料一起移交给业主项目部。因此,个别无损检测项目在施工过程中没有形成检测报告的电子版,于是形成了工程完工后还得另外用几个月时间来输入检测报告的状况,既造成了人力的浪费又拖延了时间。项目开工时,业主通常会通过监理单位下发各种表格,其中一般会包括无损检测报告等常用表格。有了确定的表格,文控管理员完全可以在施工过程中每隔一段时间将电子版的检测报告输入电脑保存。根据以前参与的几个项目来总结,如果每周处理一次电子版的检测报告还是合适的。因为目前好多项目是按监理指令填写报告(一份指令写一份报告),由于各种原因一份指令中最早检测的一道口和最后检测的一道口可能会有1-2天甚至更长的时间间隔,如果每天处理一次报告的话,可能每天都得在报告中单独记下那些没有检测的焊口,这就增加了工作量并且容易将没有检测的焊口漏掉。因此,将处理报告的时间间隔选为一周还是合适的。另外,由于文控管理员有些是还没有参加过培训的,他们对专业知识还不是太熟悉,可能不能将报告中的工艺参数等数据填的完全正确。因此,在实际工作中还需要项目上的师傅帮助检查文控管理员填写的报告内容。至于回执单、日报、周报和月报,都是按照相关规定或监理单位要求的时间内上报的,因此对于这些内容重点是保证内容正确、数据准确、文件编号统一。
2.3交工阶段,认真仔细。
工程进入尾声时,文控管理员的主要任务就是整理交工资料了。按照业主项目部下发的交工资料管理规定或其它通知,将工程施工过程中形成的各种资料进行认真的整理,最终形成符合档案管理要求的交工资料。如果前期工作做得比较完善的话,这个阶段并不会花太长的时间,或许有两个星期的时间就可以完成了。
3.结语
由于文控管理工作涉及到工程建设的全部过程,因此要专人负责项目中的文控工作。只要文控管理员做好每个阶段的文控管理工作就可以满足过程控制和交工的要求。
参考文献:
[1] 余勇.文控信息管理在石油建设工程项目管理中的重要性用.化学工程与装备,2008,4:159.
作者:董泽政 李绿萍 许哲 单位:上海卫星工程研究所
常见的寻优算法
对于各种约束的处理有两种方式,一种是将其作为寻优的目标函数,第二种方式是限定约束条件的范围,如发射时间窗口限制和转移时间限制。对于轨道设计中的寻优问题,目前采用的寻优策略是全局寻优+局部寻优的方法,即通过全局寻优算法初步确定最优值所在的区域,再通过局部寻优方法确保解的极值性。局部寻优算法局部寻优算法需要给定初值,寻优算法根据目标函数的性质寻找附近的极值。常用的局部寻优算法有Nelder-Mead算法和序列二次规划,优点是不需要任何目标函数或是约束条件的梯度信息,可保证最终逼近最优值,但其收敛较慢,计算量大。序列二次规划算法利用梯度信息,寻找最优解,其优点是在极值附近时能够快速收敛。序列二次规划算法的计算量集中在Hessian矩阵上,计算量随自变量维数非线性增加,因此有了一些简化Hessian矩阵的计算方法,比较有名的(BFGS-LBFGS)即是一种通过一阶偏导数来计算Hessian矩阵的算法。全局寻优算法局部寻优算法的优势是高效率和高精度,然而无法保证全局最优,因此其寻优能力具有局限性。对于深空轨道设计问题,不同极值之间性能指标相差较大,如图。。中最大极值为3.7km/s,最小极值为2.1km/s,可见仅仅局部极值是无法满足设计要求的。经分析,适合在轨道设计中使用的全局搜寻算法主要有遗传算法(GA)、差分进化法(DE)、粒子群算法(PSO)和模拟退火法(ASA)等,下面对各个算法进行简要的说明并通过仿真算例来说明不同算法间的特点。遗传算法(GA):遗传算法(GeneticAlgorithm,GA)由美国J.H.Holland教授首次提出的、以达尔文自然进化论和Mendel遗传变异理论为基础的求解复杂全局寻优问题的仿生型算法。GA基于适者生存,优胜劣汰的进化原则,对包含可能解的群体反复使用遗传学的基本操作进行迭代,不断进化群体,同时以全局并行的搜索技术来搜索寻优全体中的最优个体,以求得满足约束的最优解或准最优解。GA应用广泛,在深空轨道设计中逐渐得到重视[1,4]。作为一种新的全局寻优搜索算法,遗传算法具有简单通用,鲁棒性强,适用于并行处理以及应用范围广的显著特点。差分进化算法(DE):差分进化法是一种新的进化算法,由Storn和Price在1995年提出[5],是一种随机的启发式搜索算法,主要特点是算法简单、收敛速度快,所需专业领域知识少。通过国内外大量研究发现,DE算法具有很强的收敛能力,比较适合于解决复杂的寻优问题。当然差分进化算法也有一些自身的不足,由于DE算法的关键步骤“变异操作”是基于群体的差异向量信息来修正各个体的值,随着进化代数的增加,各个体之间的差异化信息在逐渐缩小,以至于后期收敛速度变慢,甚至有时会陷入局部极值点。针对这一问题文献[6]总结了几种改进方法,改进的方法主要是自适应调整编译因F和交叉概率CR上。粒子群(PSO)算法:一种启发式全局寻优算法,模拟生物群体的社会行为进行进化,充分利用群体内部各个个体之间的关系。粒子群算法最早是由Kennedy和Eberhart于1995年[7]提出。受到人工生命的研究结果启发,PSO的基本概念源于对鸟群捕食行为的研究。PSO在函数寻优等领域蕴含着广阔的应用前景,在Kennedy和Eberhart之后很多学者都进行了这方面的研究。目前已提出了多种PSO改进算法[8,9,10],并应用于深空轨道设计中,具体可参考文献[2]。自适应模拟退火法(ASA):基于热力学理论,即对于高温熔体,分子在其中的运动时不规则的随机的。然而当温度下降到熔点附近时,分子的运动就会受到一定的限制并逐渐趋于低能状态,当能量最小时能量便产生了结晶。Kirkpatrick在1983年基于以上过程提出了模拟退火法,基本模拟退火法不是一个群体寻优算法,文献[11]将模拟退火法转化成一种群体算法,显著地增加其全局寻优性能。基本的模拟退火算法由于收敛精度问题,搜索速度比较慢。目前改进的方法有将其和遗传算法相结合的方法以及采用自适应机制调整控制参数的自适应模拟退火法(AdaptiveSimulatedAnnealing),本文采用自适应模拟退火法。多目标函数寻优方法多目标函数寻优方法可在深空轨道设计将速度增量和转移期这两个不同指标同时作为目标函数,便于在各个目标之间进行权衡,使目标性能尽可能达到Pareto意义下的最优。NSGA2是目前用得最多的一种解决多目标寻优问题的方法,由Deb等在2000年在NSGA基础上进行改进而来,其特点是采用非优超排序和排挤机制。其中非优超排序机制保证搜索过程向Pareto最优收敛,排挤机制保证了Pareto最优解的多样性。原始的NSGA算法复杂度为O(mN3),而采用快速非优超排序后,NSGAII算法复杂度将为O(mN2)。
仿真算例
以从地球发射至小行星阿波菲斯为例,研究不同寻优算法在简单双脉冲问题中的应用。以地球-地球-木星转移轨道为例,说明算法在带行星借力的多脉冲星际转移轨道中的应用。研究在两种不同转移策略下各种算法的性能,主要为目标函数调用次数、寻优消耗时长、多目标函数寻优方法的适用性。地球-阿波菲斯转移方案搜索首先考虑直接从地球出发前往小行星阿波菲斯,转移方式为双脉冲方式,因此寻优的自变量为发射时间0t和飞行时间1T,目标函数选择两次速度增量之和,即:(式略)窗口搜索范围设为2017年1月1日~2021年1月1日,分别采用GA、DE、PSO、ASA四种寻优算法,得到仿真结果。从表中可得到GA算法的表现最好,其函数调用次数和耗时最少,并且成功地进行了寻优。总之对于简单的双脉冲转移而言,四种算法都较好地完成了寻优。由计算结果可知,除粒子群算法PSO外,其他三种算法均成功收敛行时间与速度增量的Pareto解集。最短飞行时间为180天,对应的速度增量需求为5.1km/s;最小速度增量需求为4.90km/s,对应的飞行时间为290天。综上所述,对于简单的单目标函数-双脉冲星际转移问题,四种算法均能寻找到最优的转移窗口。对于多目标函数的情况,粒子群算法PSO收敛性差,无法完成转移窗口设计,其他三种算法则能够用来处理这类问题。
【关键词】物联网 课程 教学实践 应用能力
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006-9682(2012)06-0063-02
一、引 言
物联网(Internet of Things,IOT)又称传感网,指的是将无处不在的末端设备和设施,包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、视频监控系统和“外在使能”的各种资产、携带智能终端的个人与车辆等,通过各种无线或有线的通讯网络实现互联互通,从而提供安全可控乃至个性化的实时监控、定位溯源、报警联动、远程控制、安全防范等管理和服务功能,实现任何智能物体间的“管、控、营”一体化。物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展。目前物联网被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点,其应用范围几乎覆盖了各行各业。并且随着科学技术的不断发展,物联网技术将催生新的产业,形成新的经济增长点,其发展前景十分可观。鉴于此,2010年8月,教育部审批通过了35所高校获批开设物联网相关专业,新设专业将自2011年开始招生。在2011年,又有27所高校设置的“物联网”专业通过了教育部的审批。
二、教学实践与教学方法的初步探索
笔者所在的大学还未申报物联网专业,但与物联网技术相关的支撑专业门类比较齐全,如信息与通信工程、电子科学技术、计算机科学与技术、控制工程及测控技术及仪器等专业。基于此,笔者在2011年连续两个学期开设了物联网技术导论的公选课,学生选课非常踊跃,170人的选课规模每次都爆满,从这可以看出当前本科生对物联网等新生技术具有非常强的学习欲望。针对物联网技术的特点,在现有教学技术的基础上,对教学方案进行了初步探索。
1.合理选择教材
笔者结合选课学生的特点:不仅有理工科学生,还有社会科学类学生,选择了周洪波博士所编写的《物联网技术、应用、标准和商业模式》一书。此书以通俗易懂的方式,指导学生了解物联网世界,且不需要较强的专业背景,适应不同专业的学生。
2.严格修订教学大纲,合理安排教学内容。
教学大纲不仅是进行教学内容及进度的依据,也是考试考查的依据,更是教学质量评估的依据。一个好的教学大纲,非常有利于教学质量的提高。在教学内容上,首先讲述物联网产业的发展与机遇,让同学们明白物联网技术无论是在经济、生活以及国家战略上都有非常重要的前景。让同学们掌握互联网、物联网以及它们的区别与联系,并了解基于四大技术的物联网支柱产业群,分别为RFID从业人员、传感网从业人员、M2M人群以及工业信息化人群;其次,着重讲述物联网产业链,即Device、Connect以及Manage(DCM)三层系统,或者也可称之为感知层、网络层和应用层。让学生了解物联网的通讯与连接,包括短距离无线通讯技术、长距离无线通讯技术、短距离有线通讯技术和长距离有线通讯技术。在物联网应用方面,通过物联网在城市市政管理、农业园林、医疗保健、智能楼宇和交通运输等方面和同学们进行交流和探讨。并通过介绍各种传感器的原理与技术,让同学们对整个物联网系统有更进一步的了解。
3.教学方法和教学互动
物联网是个实用性很强、发展前景很广的技术。将来物联网会发展到什么程度,对人类的科技和生活会产生什么影响,都是一个未知数。因而在教学过程中,笔者非常注意和学生互动,让同学们发挥自己的想象力,尽量去描绘50年,甚至100年后因物联网的存在,人们的生活所发生的翻天覆地的变化。在上课过程中,笔者既有讲述的环节,有和学生互动的环节,更有让学生分组讨论的环节。笔者希望此课程是个开放的课程,学生不仅能学到知识,更能发挥自己的主观能动性。同时,通过运用多媒体等途径来呈现物联网所存在的问题和发展前景,请同学们利用已有知识,并发挥自己的想象尝试提出解决方案,设置悬念,然后抓住重点、热点作深入分析,最后上升为理论知识。从而使课程生动形象,对错分明,环环相扣,印象深刻,气氛活跃。当然,这种讲课方式有一个前提,那就是建立在师生间平等、相互理解的基础上。这种授课方式,就是师生间的相互沟通,实现这种沟通,理解是基础,也即心灵交融,才能实现交往、沟通。
4.考核方式
为了适应物联网技术应用型人才培养目标的要求,笔者在考核方式上突出强调学生对物联网技术的基本概念掌握和发展前景设想,同时考查学生的论文写作能力,从而实现对学习过程的督促与考核,客观完整地评价学生的学习效果。在考核的评价标准上学生的成绩由学生上课过程中的讨论报告、出勤率和最终课程论文三个部分组成。其中讨论报告占20%,出勤率占20%,最终课程论文占60%。这种考核方式既能让学生进一步了解物联网技术,又能发挥学生的想象力和主动性,并能让学生初步掌握科技论文的写作格式和写作方法。
三、结束语
物联网是一个新兴的产业和技术,笔者依据物联网专业的特点,结合我校应用型人才的培养目标,从物联网专业设置的现状、教学内容、教学方法和考核方式等方面进行了初步的探讨。经过几个学期的教学探索,摸清了教学规律,优化了教学过程,改进了教学方法,使学生具有合理的知识结构,理论与实践相结合,从而具有解决实际问题的能力、开放的思维和协作能力,能够畅想未来,把握经济、社会和科学发展的大趋势,以适应社会经济和本科生教育信息化发展的需要,成为能够适应21世纪新挑战的复合型高端人才。
参考文献
1 周洪波.物联网技术、应用、标准和商业模式[M].北京:电子工业出版社,2010
2 康晓慧、罗霄凤、张梅等.植物病理学方向研究生教学改革与探索[J].安徽农业科学,2012(2):1225~1227
3 张玉梅.物联网在高校中的应用前景分析[J].学术研究,2011(10):82~83
关键词:创新能力 培养 课程改革 实践
党的十报告中指出:“全面实施素质教育,深化教育领域综合改革,着力提高教育质量,培养学生社会责任感、创新精神和实践能力”。同志提出的“中国特色、世界水平的现代教育”是“两个一百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴梦的重要组成部分。刘延东同志在2014年高校咨询会上也提出:“要把立德树人、提高质量贯穿综合改革全过程,创新人才培养机制,切实落实人才培养中心地位”。当前,高校在人才培养模式、课程教学内容和方法、实践教学环节等方面还存在着一些不足,如何培养创新人才是高校教育工作者需要着重关注和实践的课题。我校电气信息类专业结合2014版培养计划修订,做了部分课程的教学改革与实践尝试,现与大家交流学习。
一、主要改革内容及实施情况
(一)充分发挥培养计划在引领学生创新能力
在2014级电类学生培养计划修订中,对电类三个专业的学科基础课、专业核心课、专业方向课、专业选修课、集中实践教学环节进行课程调整、学时调整。充分发挥培养计划在引领学生创新能力培养中的核心作用。
(1)2014级船舶电子电气工程专业教学计划修订情况
在学科基础课中:一是新增加了“电路原理图与PCB设计”课程(32学时实验);二是将“单片机原理及应用”课程(36+20)改为“单片机原理及应用”课程(32学时理论)及“单片机原理及应用实验”课程(32学时实验)两门课程;三是将“电路分析”课程(52+16)改为理论与实验分别独立的两门课程。
在专业核心课中:取消了“船舶通信与导航”课,改列为专业选修课。
在专业选修课中:取消了电子综合设计辅导(2学分、24+8学时、第5学期)课,新增加了“电子技术创新实验辅导”实验课程(1学分、32学时实验、第5学期)。
在集中实践教学环节中:一是取消了“电子技术课程设计”(2学分、2周、第3学期)新增了针对性更强的两门“模拟电子技术课程设计”(1.5学分、1.5周、第4学期)及“数字电子技术课程设计”(1学分、1周、第4学期)课;二是将“单片机课程设计”(1学分、1周、第5学期)改成(1.5学分、1.5周、第4学期);三是取消了“船舶电气设计与检验课程设计”(1学分、1周、第6学期),新增了“船舶机舱测控系统课程设计”(1.5学分、1.5周、第6学期)。
(2)2014级电气工程及其自动化专业教学计划修订情况
在学科基础课中:一是取消了“电气工程导论”课程;二是取消了“计算机辅助设计”,新增加了“电路原理图与PCB设计”课程(32学时实验);三是将“单片机原理及应用”课程(42+16)改为“单片机原理及应用”课程(32学时理论)及“单片机原理及应用实验”课程(32学时实验)两门课程;四是将“电路分析”课程(52+16)改为理论与实验独立的两门课程。
在专业核心课中:一是将“单片机原理及应用”调整到学科基础课;二是取消了“供配电系统”课程(2.5学分、36+4学时、第7学期),改增为“工厂供电”课程(3学分、40+8、第7学期);三是将“检测与转换技术”(2学分、26+6学时、第4学期)学分调整为(2.5学分、28+12学时、第4学期);四是将“自动控制原理”课程(3.5学分、48+8学时、第5学期)学分调整为(4学分、52+12学时、第5学期)。
在专业方向课中:一是取消了“变压器应用技术”课程(2学分、28+4学时、第7学期);二是取消了“船舶动力装置与辅助机械”(2学分、28+4学时、第6学期)课;
在专业选修课中:一是取消了6门课程,分别是:信号与系统、文献检索、企业管理、电气工程专题讲座、集散控制系统、电子综合设计辅导;二是新增“电子技术创新实验辅导”(1学分、32学时实验、第5学期)、“新能源技术”(1学分、16学时、第5学期)两门课程;三是将“AUTOCAD”课程(2学分、16+16上机、第5学期)改为实验课程(1学分、32学上机、第5学期)。
在集中实践教学环节中:一是取消了“专业综合课程设计”(2学分、2周、第7学期);二是新增了“测控技术课程设计”(1学分、1周、第5学期)及“电气控制技术课程设计” (1学分、1周、第6学期)两门课程。
(3)2014级电子信息工程专业教学计划修订情况
在学科基础课中:一是取消“计算机辅助设计”(16+16)课,改成了“电路原理图与PCB设计”课程(32学时实验);二是增加了由专业核心课调整来“单片机原理及应用”课程(32学时理论)及“单片机原理及应用实验”课程(32学时实验);三是将“电路分析”课程(52+16)改为理论(56)与实验(16) 两门独立的课程。
在专业核心课中:取消了“信息论与编码”(24+8)课程并调整“单片机原理及应用”课程(40+16)到学科基础课。
在专业方向课中:一是在通信系统方向:将“程控交换”(32)课程换成为“移动通信”(22+10)课程;二是在嵌入系统方向:将“ARM处理器原理及应用”改为“嵌入式系统”(22+10),新增“ 计算机操作系统”(16+16(上机))及调整来“ 电子综合设计辅导”(16+16);而“DSP原理及应用”、 “多媒体技术”、“ 电子设计自动化”调整到专业选修课中;三是取消了电子系统设计方向。
在专业选修课中:一是取消了“复变函数与积分变换”、“JaVa语言程序设计”、“数据结构”、“数据库技术及应用”、“Linux软件设计”、“计算机接口与通信”、“自动控制原理”、“电视原理”8门课程;二是由专业方向课调整来“DSP原理及应用”、“多媒体技术”、“电子设计自动化”3门选修课;三是新增“专业导论”、“学科前沿信息”、“新能源技术”、“现代控制理论[双语] ”、“信息论与编码”、“集成电路设计”、“计算机网络安全”7门课程。
在集中实践教学环节中:一是取消了“电子设计方向专业课程设计”(2学分、2周、第7学期);二是新增了“工程训练C”(1周,1学分),调整了“模拟电子技术课程设计”(2周,2学分)、“数字电子技术课程设计”(2周,2学分)、“单片机原理及应用课程设计”(4周,2学分)。
(二)加强几门关键课程的课改示范工作,提升课程在电子能力培养中的关键作用
(1)电子综合设计辅导课程的教改实施情况
电子综合设计辅导课程是训练学生综合设计能力的课程。学院2009年起将原来的“电装实习”改成(电子装配)“工程训练”和“电子综合设计辅导”(2学分、24+8学时、第5学期)两门课程,并结合课余电子制作训练作为补充。电子综合设计辅导课程每一年的设计制作内容在原有的基础上都有新增,加强设计内容的新型性和实用性,至今实验室已有50多个设计实训模数电路板。2014版培养计划中“电子综合设计辅导”课程调整为实验课程“电子技术创新实验辅导”(实验30学时)。
电子装配工艺训练对学生的知识基础要求较低,在原2010版教学计划中安排在大一第二学期进行,重点是训练学生的电子电路焊接技术,为以后的电子装配打下基础。教学时数为一周,时间上分散进行,历时半个学期。电子综合设计辅导课程是学生进行电子设计的入门课,除公选课、选修课形式外,兴趣小组形式的学习培养也是一个最有成效的环节,使得对电子设计有基础、有兴趣的同学得到充分发挥与提升能力。对电子制作训练做到有计划性,一般分为四个阶段:
第一阶段:为电子制作基本能力训练。安排在入学后的第二学期,以兴趣小组形式进行。内容主要为:焊接技术训练、认识基本元器件(学会万用表的使用)、识图、音频放大电路制作。
第二阶段:电子制作入门训练。安排在入学后的第三学期,以公选课的形式进行。主要学习绘图、制作与测量(学习Protel(Altium Designer)软件的使用,学会常用电子仪器的使用,利用波形图分析电路的工作状态,分析能力训练),内容有:简单电源电路、电动机驱动电路、光控灯开关电路、温控加热器电路等。
第三阶段:电子设计基础训练。主要是结合理论知识设计电路,安排在入学后的第四学期,以选修课的形式进行。内容有:音响电路(含音调电路、功率放大器电路)、隔离放大器电路、充电器电路等。
第四阶段:电子设计综合能力提高训练。主要为综合设计中、大规模电路,安排在入学后的第五学期,以选修课的形式进行。内容有:抢答器电路、开关电源电路、数控电源电路、无线通信电路、锁相环振荡电路、转速检测电路、充电器电路。
(2)单片机原理及应用课程的教改情况
单片机作为电子自动化控制的主要手段,其作用越来越重要。我院该课程为省级精品课程,课程组老师进行了一系列的教学实践,编写了新的教学文件,每年修改电子教案、课件,出版新的教材与实验指导书,不断完善学习资源,实施电子考试等等,为学生的自动化电子设计起到了重要的支撑作用。在2014版教学计划中理论学时改为32,实验改为独立设课,学时为32,课程设计为1.5周。单片机实验电路板全部为校内老师设计制作,实验室至今有单片机综合应用设计电路板30多件。
(3)新增电子技术实践公选课
针对大学生电子设计竞赛中发现的理论教学与学生实践应用能力脱离现象比较严重的问题,从2014年下半年开始学院在二年级学生中设立“电子技术实践”公选课程,从学生学习电子技术知识的初始阶段就引导学生向技术应用方向发展,培养学生理论联系实际、实际凝练为理论知识的能力,拓展学生的创新思维能力。电子技术实践课程在一定程度上打破课程的专业界限、学科界限,使得知识、技术、信息等多方面融会贯通,在还不能完全打破现有教学模式的情况下,以教学实验班的形式增加一个补充教学环节,以音频功率放大器的设计制作为立足点,从应用目标出发搜索知识点,解决技术问题,培养思维方式。电子技术实践公选课作为教学模式创新探索,在教学过程中最大程度地改变学生被教师控制之下被动地学习的局面,改变单纯死记硬背完成学业的局面,转而让学生养成从解决问题的角度去思考、查找知识,提高学生的主观能动性、创新意识。在教学环节上将实验教学、理论教学、课程设计三点连成一线。在教学效果上力求学以致用,学有所用,以适应大学生电子设计竞赛的要求,适应技能考证的要求,适应用人单位对应用型人才的需求。
(三)编写、修订教材、教案,建立完善教师与学生教学学习资源
编写出版《电子综合设计常用模块与实例指导》、《单片机设计实例集》等实践指导教材;为学生开展考证培训修订《电子工程师考证培训讲义》等;编写新的教学文件及电子教案、课件等,建立完善教师与学生教学学习资源。
一是修订出版了《单片机实验与课程设计指导(Proteus仿真版)》、《电子设计常用模块与实例》、《单片机设计实例选集(一)》、《51系列单片机原理及应用》等实践指导性强的教材;二是在原网络课程的基础上进行了单片机慕课网站的建设,新编了150题左右的作业练习题库;三是修改2014级教学大纲、电子教案及课件;四是设计开发2014级用的新实验电路板并用于每年的学生电子设计竞赛训练。
(四)加强实践能力培训,提高学生的综合能力
加强实践能力培训,提高学科竞赛的获奖数量、提高学生、专利证书数量、提高学生电子工程师/板级工程师/电工等从职证书数量。
(1)加强了学科竞赛的辅导力度。一是组织学生电子协会,每周至少开展一次活动,以加强低年级同学的基础技能训练;二是与飞思卡尔智能汽车竞赛相结合,利用各种提高学生能力的资源,充实学生的实践活动;三是培养充实指导教师力量,2014年学院的指导教师队伍扩大至9人,落实了组队学生与指导教师的互选环节,密切指导教师与参赛学生的联系,特别是在暑期中通过明确训练计划、训练内容增加指导教师的投入精力;四是针对大学生电子设计竞赛中发现的理论教学与学生实践应用能力脱离现象比较严重的问题,从2014年下半年开始在二年级学生中设立电子技术实践公选课程,在教学效果上力求学以致用,学有所用,以适应大学生电子设计竞赛的要求。
(2)重视指导学生、申报专利工作,培养科学研究能力 。通过学生课程设计、毕业设计、电子竞赛、省创新研究项目等实践,指导学生以论文或专利的形式固化研究成果,近年来学生发表的电子设计类论文、实用专利、省大学生科技创新(电子电气类)项目、国家级大学生创新创业训练项目增加明显。
(3)加强校内电子工程师等考证培训工作。学院培训中心通过了市职业技能鉴定条件验收,成立了市“职业技能鉴定所”和电工方面考证员,可进行中、高级电工,中、高级维修电工,初级电子设计工程师、板级设计工程师、单片机C语言程序设计师7种电子电气类证书的证书认定,为学生培训考评提供了极大的便利。
(4)加强了毕业设计真题实做的要求。学院将毕业设计任务早计划、早布置,以提高毕业设计论文的真题实做时间,现一般是在第7学期初就布置任务,毕业论文答辩分二次进行,在较长的时间内可给学生留出较多时间完成高质量的毕业设计论文,学生毕业设计真题实做的比例在90%以上。
(五)落实考证考级替代学分考试的制度
落实考证考级替代学分考试的制度,将提高从职能力的技能考证、考级、竞赛奖等纳入到教学学分中。
学院出台了关于《本科生毕业设计(论文)替代管理办法》(试行)的文件,规定了5类学生学业成果(考证、考级、论文、专利、竞赛奖)或经学院本科毕业设计(论文)工作小组认定可以代替毕业设计(论文)的其他成果可替代毕业设计(论文)学分。
二、实践成果
两年间,学生在电子工程师、电工考证、学科竞赛获奖方面成绩提高明显,取得电子工程师证书30 人;电工证书192人;在大学生电子设计竞赛中,获省一等奖学生为9人,二等奖学生为18人,三等奖学生为21人;在全国(省)飞思卡尔智能汽车竞赛及智能机器人大赛中获一等奖6人,特等奖2人,二等奖9人,三等奖24人。两年间,学生发表电子设计类论文10篇,取得电子设计类实用专利35项。
三、不足分析
一是教学计划改革后课时量压缩造成教师“抢课”现象,并由课程门数增多及投入精力不足造成教学改革的实践效果下降;二是团队精神在学院教改项目中体现不够,大多数教师还是安于老的教学方式,教改积极性不高,大范围的教改项目推进困难。
提高教学质量不仅需要领导重视,更需要教师的人人参与。教学改革不能停留在口号上,更应建立在教师行动上。高校要把提高教师的影响力与学生的竞争力作为学校发展的基本目标,以社会需求为导向,进一步改革人才培养模式,为社会输送合格的创新创业型应用人才。
参考文献:
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[2] 张军国,刘西瑞,张健,燕飞,阚江明. 以电子设计大赛为契机 加强大学生创新能力与实践能力的培养[J]. 中国林业教育,2009,S1:93-95.
随着计算机技术、互联网技术、无线通信技术、传感器技术、嵌入式技术等飞速发展,物联网的研究和应用也得到快速发展,并越来越引起各国的高度重视。物联网甚至被称为继计算机和互联网之后的又一次信息产业革命。美国于2008年末由IBM提出“智慧地球”概念后,“智慧地球”框架下多个典型智能解决方案已经在全球推广;欧盟于2009年6月了全球首个国家级物联网发展战略规划;韩国和日本等发达国家也都分别提出了“U-Japan”和“U-Korea”信息化战略,其核心内容都是利用无所不在的泛在网络技术实现人与人、物与物、人与物之间连接,让民众可以随时随地享有科技智慧服务。我国政府于2009年8月提出“感知中国”的战略构想,并由政府、科研院所和企业建立相关研究基地和成立物联网产业联盟。可见物联网技术以及相关产业已经成为各国下一个必争的战略制高点。而任何一个新兴产业和行业的发展,都需要大量的专门技术人才,物联网的发展同样也不例外。目前,我国物联网专业人才还非常紧缺,人才的培养还处于起步阶段,而大批专门人才培养主要依靠高等学校来承担。在这样一个大的环境和背景下,国家教育部于2010年批准在35所高校设立物联网工程和传感网技术本科专业,并于2011年开始招生。另外,全国有将近20所高职高专院校以及独立学院开设了物联网工程专业。物联网工程专业是一个多学科高度交叉的新兴专业,如何培养出合格的、符合市场需求的物联网专业人才是高校面临的一个主要问题。南于物联网本身技术复杂、牵涉面广,涉及多学科的交叉,这就必然对人才的培养和专业建设都需要进行全新的考虑。笔者结合安徽理工大学物联网工程专业建设和实践,对物联网丁程专业人才培养和教学资源建设进行了一些初步的探索,为高校物联网工程专业人才培养和专业建设提供指导和参考
2 物联网工程专业的研究内容
2.1 物联网的体系结构
物联网的概念是1999年美国Auto-ID中心首先提出的,最初的定义是通过射频识别等信息传感设备把所有物品与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。现在普遍认为物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体,让所有能够被独立寻址的普通对象实现互联互通,具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化特征的网络。从物联网的定义可以看出要实现物联网需要具有感知、通信与计算能力的智能信息传感设备等实现全面感知,借助现有的互联网和电信网来进行数据的可靠传输,以及数据的智能处理,进而实现人与人、物与物、人与物之间的互联互通和智能信息服务。物联网的体系结构可以根据信息生成、传输、处理和应用划分为4个层次:感知识别层、网络层、管理服务层和综合应用层。其中感知层是物联网信息的来源,包括各种类型的传感器、RFID标签和读写器、智能手机、智能家电以及智能测控设备等;网络层实现数据的传输,包括有线和无线网络的接人层、会聚层和核心交换层;管理服务层实现数据存储、处理的和智能决策服务等,包括中间件、数据存储与处理、数据挖掘与智能决策等;综合应用层实现不同行业的综合应用,包括智能物流、智能电网、智能交通、智能环保、智能医疗等。物联网4层体系结构如图1所示。
2.2 物联网关键技术和研究内容
由物联网的4层体系结构图可以看出:感知层是物联网应用的基础,位于物联网应用的最底层,也是物联网区别于传统互联网的重要方面之一。感知层主要涉及RFID技术、无线传感器网络和控制技术、短距离无线通讯技术等主要关键技术。物联网的应用层与具体的应用领域不同存在很大的差异,需要根据具体的应用来设计。物联网网络层的数据传输技术、无线通信技术以及管理服务层涉及的数据存储、云计算、数据挖掘等各种支撑技术都是物联网应用和研究过程中涉及的主要技术和内容。
由于物联网的研究内容比较宽泛而且涉及多学科的交叉,开设物联网相关专业的高校现有学科基础、专业设置以及研究内容的侧重点都会有所不同,因此在物联网工程专业的课程设置以及培养方案方面会存在的一定的差异。由物联网的4层体系结构,可以根据实际情况对物联网工程专业设置不同的研究方向,如电子技术和嵌入式技术基础较好的高校可以侧重于感知层设计和应用,计算机技术基础较好的高校可以侧重于物联网应用层和信息服务层,网络技术和通信技术基础较好的高校可以侧重于网络层和管理服务层,还有各相关交叉专业设置较为全面、研究基础较好的高校则可以在物联网的各层都平衡发展。具体设置什么样研究方向和培养方案,各高校需要根据自身的学科专业基础和特点以及高校的行业背景,设置具有自己特色和优势的培养方案和侧重研究方向。安徽理工大学是一所具有煤炭行业背景和医学特色的理工类高校,目前设有相关的专业有:计算机科学与技术、电子技术与仪器、网络信息安全、自动化、电子信息工专业提供论文写作、写作论文的服务,欢迎光临dylw.net程、通信工程、电气工程及其自动化等,具有较好的相关专业建设基础,尤其是面向煤矿自动化和信息化应用领域有着较强的优势。因此,基于学校的行业背景和专业基础现状,物联网工程专业的侧重点是物联网的感知层设计和应用,兼顾管理服务层的相关技术研究,如中间件等。重点应用领域是矿山物联网以及智能移动医疗,结合现有的网络信息安全和计算机科学与技术等相关专业,制定符合学校实际和充分利用现有教学资源的物联网工程专业的培养方案。
3 物联网工程专业培养目标和课程设置
3.1 物联网工程专业培养目标
在高等学校本科人才培养目标的前提下,根据物联网专业的研究内容和市场需求定位,物联网工程专业培养目标是:具有宽厚扎实的基础知识,系统地掌握物联网的相关理论、方法和技能,具备网络技术、传感技术、射频识别技术、嵌入式技术、通信技术以及计算机技术等信息领域宽广的专业知识,具有综合运用所学知识解决物联网中信息获取、传输、处理问题的能力,能够从事物联网的通信架构、网络协议和标准、无线传感器、电子标签射频识别、信息安全等产品及系统的科学研究、工程设计、产品开发、技术管理与设备维护等工 作。
通过相关课程的学习,掌握必需的传感器、电子、通信、单片机、RFID技术等知识和专业技能;掌握基本物联网节点、网关、网络协议栈,有线和无线网络技术原理,无线自组织组网、有线和无线网络拓扑以及网络安全技术等基础理论和关键技术;熟练并系统地掌握物联网应用系统集成、物联网硬件与软件设计、互联网应用等,具有综合应用所学知识解决物联网工程中实际问题的能力,包括:工程设计、设备制造、网络运营和技术管理中的实际问题等能力;掌握基于无线传感器网络的物联网业务的开发、测试、推广等知识,具有较强的综合应用信息网络相关知识解决问题的能力、综合试验能力与工程实践能力;熟悉矿山物联网的架构、应用环境和关键技术,并能够进行系统设计和开发;熟悉物联网在智能医疗领域的应用技术,并在现有医院信息系统的基础上,进行移动医疗的智能终端、医疗传感设备、中间件、数据存储、应用系统的设计和开发等。此外,还应具有较强的创新意识、创造性思维能力,能综合运用多学科知识、技术和现代工程工具,将所学内容应用到其他行业和应用领域。
3.2 物联网工程专业课程设置
由于物联网工程专业是综合多学科的新兴专业,在课程的设置和教学内容的安排上还不够成熟和稳定,还处于探索阶段。需要根据专业培养目标和实际教学情况,不断地调整和优化课程的设置。目前,物联网专业课程设置基本上在现有较成熟的计算机科学技术和电子信息类专业的基础上,增加与物联网相关的核心课程,但侧重点是物联网技术及应用。结合学校相关专业课程设置现状,物联网专业课程分为以下几个主要模块:(1)公共基础模块;(2)专业必修课程模块:(3)专业核心课程模块;(4)专业任选课程模块;(5)跨学科课程模块;(6)实践课程模块;(7)素质拓展模块。各模块包含的主要课程如表1所示。
在课程的设置上既考虑了物联网专业的核心研究内容和专业特色,同时考虑到物联网专业是一门新兴的专业,还没有专门的硕士和博士学位点,目前基本上都是作为计算机或相关学科的一个研究方向,而计算机专业研究生入学考试的专业课实现国家统一命题,因此,在课程的设置上要能够和计算机科学与技术专业核心课程实现无缝对接,使得物联网工程专业培养的学生能够轻松实现进一步深造的愿望。基于这样的一种现状,学校物联网工程专业在必修课程模块和核心课程模块中分别开设了数据结构、计算机组成原理、计算机网络、操作系统等相关的课程,同时开设了物联网导论、无线传感器网络、RFID原理与应用,能够满足学生专业学习和考研深造的需要。为了突出物联网专业知识,在专业任选课程模块中开设了大量与物专业提供论文写作、写作论文的服务,欢迎光临dylw.net联网和计算机相关和当前最为热门的课程,充分体现了该专业方向的知识面宽、技术先进等特点。跨学科课程模块的设置为进一步拓宽学生的知识面,了解煤矿行业的生产背景和主要技术装备,为以后从事煤矿物联网和数字矿山建设打下基础。实践课程模块的设置是培养学生动手能力和学习兴趣的重要教学环节,是达到学以致用的主要途径,是整个教学过程不可缺少的内容。素质拓展模块通过组织多种形式和内容的第二课堂教学活动,以培养学生创新精神和实践能力,促进个性发展,提高综合素质。
4 人才培养和教学资源建设
4.1 物联网工程专业人才培养
高等学校的使命是培养人才,高校需要根据市场的需求和自身优势以及综合其他因素来确定人才的培养模式。因此,对人才培养目标的定位能够全面反映高校对合格人才的理解和时代需求。安徽理工大学是行业特色鲜明、理工类为主的综合型大学,学校人才培养目标是:结合煤炭行业特色,培养“厚基础、高素质、强能力、善创新”的创新型人才和高级专门人才。在人才培养过程中要构建多元化、多目标的培养模式,同时充分考虑学生就业、创业和继续深造等不同要求,努力形成特色鲜明、层次清晰、模式多元、制度配套、保障有力的本科人才培养体系。在学校人才培养目标的指导下,借助现有相关专业的培养模式和经验,并结合物联网工程专业的特点,对物联网工程专业的人才培养采用校企联合培养的模式。
安徽理工大学是第二批“卓越工程师教育培养计划”高校,目前在计算机科学与技术专业以及其他电子信息类专业的卓越工程师培养计划和方案制定过程中积累了一定的经验,其核心培养方式是采取的3+X培养模式,主要措施是其中3年时间在学校进行相关基础课和理论课的学习,至少1年时间采取校企联合培养模式,通过将企业纳入到人才培养主体地位,可以进行订单式培养,大大增强学生对企业需求的了解和实践动手能力。真正体现“卓越计划”的3个特点,即行业企业深度参与培养过程;学校按通用标准和行业标准培养工程人才;强化培养学生的工程能力和创新能力。物联网工程专业主要是培养工程类的专门型应用人才,可以按照“卓越工程师”的培养模式进行培养。一方面是在现有教学资源的基础上,加强物联网专业基础理论和专业核心课程内容的教学,另一方面加强实践教学环节,尤其是引入相关企业的参与。目前,我校已与安徽徽斯顿电子科技有限公司以及安徽科艾网络技术有限公司签订了战略合作协议,联合培养物联网专业人才,由参与的公司提供相关课程的教学和实践环节的平台,并且公司有优先挑选优秀毕业生的权利。另外,安徽理工大学与附属医院安徽淮南东方医院集团也签订了合作协议,共同研究和制订数字移动医疗系统方案。移动数字医疗系统的实施可为学校物联网专业教师和学生提供了参与设计和开发的机会,同时也会为学生的培养提供很好的实习场所和平台。另外,安徽理工大学与两淮煤矿企业都建立了很好的合作关系,有着很好的合作基础,双方都在积极准备联合培养矿山物联网建设人才,进行校企深度合作,为拓展学校物联网专业人才培养提供了很好的实践和就业机会。此外,学校还与一些经济发达地区的相关企业建立实习基地,如上海、深圳、无锡、芜湖等,为学生进入工作岗位前提供深入企业实习机会,为进一步就业打下了坚实的基础。校企合作模式的效果已经在学校的一些专业取得了很好的效果,校企合作是物联网专业人才培养较为理想的模式。
4.2 物联网工程专业教学资源建设
物联网专业人才的培养,除了有定位准确的培养目标和合适的培养模式之外,还需要有配套的软硬件教学资源的支撑,教学资源是培养合格人才的重要保证。一个专业办学水平的高低往往与该专业的师资、实验室、教材、实习场所等建设水平有关。对于物联网专业这样一门新兴专业,面临的专业教学问题更为严重和急迫。学校在物联网专业建设过程中,相应地采取了一些有效措施来保证高水平的教学资源。
(1)物联网专业师资队伍的建设。这是所有教学资源中最为重要的部分,没有好的师资很难想象能够培养出优秀的人才。因此,学校和学院都非常重视教师的培养,培养的方式主要是从学院中挑选出一部分对物联网感兴趣而且嵌入式技术以及软件开发能力过硬的教师组建成物联网科研团队和教学团队,通过申专业提供论文写作、写作论文的服务,欢迎光临dylw.net请物联网相关课题展开物联网理论和应用研究,目前已有2项物联网相关的国家自然科学基金项目,5项省部级物联网应用课题,多项企业物联网应用横向课题,通过科研课题工作的深入展开和研究,大大提高了教师对物联网理论的理解和实践应用水平,对推动物联网专业的教学水平起到明显的促进作用。除此之外,学院利用寒暑假时间组织部分教师到北京、无锡、长沙等地参加“全国高校物联网专业教学和研讨”“高级物联网开发工程师物”等教学和专业技术的培训,通过培训进一步提高教师的物联网教学水平和专业技能,然后再通过校内的研讨和讲座带动更多教师物联网专业水平的提高。
(2)教材建设也是办好专业必不可少的环节。由于物联网专业是新建专业,虽然已经出版了一些不错的物联网方面的图书,但适合作为本科教学的好教材还是凤毛麟角,而且大多是技术类或普及类。因此,在教材的建设方面还有很多的工作需要做。我们根据开设的课程和目前已有教材的现状,挑选出相对较好的基本教材和参考书,通过大家阅读讨论,然后根据制定的教学计划,来确定讲授的内容和学生需要自学的内容,并整理教学讲义和课件,为后续教材建设做好准备。通过这一环节,充分提高了对教学内容细节的掌握和理解,也对物联网技术掌握得更为全面。
(3)实验室建设是实践教学环节的有力保障。为了能够满足物联网实验教学的需求,学院对物联网实验室建设投入了大量的建设经费,实验室采购了北京西普阳光教育科技有限公司的SimpleRFID射频识别实验教学系统,并向安徽福讯信息技术有限公司订制了无线传感网络教学系实验系统。在物联网实验建设过程中,物联网专业教学团队全程参与整个实验室建设过程,对系统的安装、调试、运行都进行全面掌握;专业提供论文写作、写作论文的服务,欢迎光临dylw.net并邀请物联网实验系统开发的T程技术人员给教师做专门的技术培训和讲座,进一步提高了教师的理论水平和实践水平。通过师资、教材和实验窜3个环节的建设,目前学校已经具有较高水平的物联网专业教学团队和完善的教学配套资源,完全能够按照既定的教学目标和计划来进行物联网专业人才的培养。当然,任何一个新的专业的开设,都需要一定时间的建设和完善,在建设的过程中要不断探索和完善,并借鉴其他高校的成功经验,及时修正不合理的方面。
5 结语
物联网工程专业的人才培养和教学资源建设,是所有高校物联网工程专业在办学过程中需要考虑和解决的问题,而特色人才培养模式和高水平教学资源建设是办好物联网专业的前提,因此,各个高校应根据各自不同的办学基础和行业特点,着眼于市场需求和自身的办学优势,在体现物联网工程专业共同特点的基础上,要突出物联网工程专业的行业特色,这样培养出的人才更能满足市场需求和具有更宽的就业面。
参考文献:
[1]吴功宜,吴英.物联网工程导论[M].北京:机械工业出版社,2012:1-5.
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[3]吴功宜.对物联网工程专业教学体系建设的思考[J].计算机教育,2010(21):26-29.
关键词:电子产品设计;CDIO;工学结合;课程改革
作者简介:潘世华(1968-),男,江西武宁人,宁波城市职业技术学院高级工程师,研究方向为电子信息专业教学与管理、电路与系统应用开发;徐济惠(1964-),男,浙江宁波人,宁波城市职业技术学院副教授,研究方向为电子信息专业教学与管理。
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1001-7518(2015)14-0069-05
作为国际上高等工程教育改革的新成果,CDIO教学模式已被国内多所本科院校引入[1]。CDIO强调基于工程项目全过程的学习,即在工程项目或产品的构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)、运行(Operate)过程中,来学习理论和进行实践。CDIO工程项目教学模式和我国当今高职主流教育理念一致,而且更系统、全面、深入、彻底地体现了“工学结合”教学理念[2];CDIO教育模式确定的l2 条标准和4个层面的大纲,在高职教学中具有很强的可操作性,相比于德国双元制教学模式,更符合国情。CDIO先进的教育理念对高职工科类课程教学改革具有较好的指导作用,笔者在“电子产品设计”工学结合课程改革中,结合实际情况,贯彻“做中学”和基于项目全过程学习理念,在教学中引入CDIO,以进一步提升课程教学有效性。
一、“电子产品设计”课程教学分析
“电子产品设计”课程是应用电子技术专业的一门核心课程。该课程是在电子电路基础知识、电路设计、软件编程、传感器应用、制作工艺等前序课程的基础上,采用真实项目来训练和培养学生具备智能电子产品设计的基本能力,课程综合性较强,涵盖的知识覆盖面宽,同时课程所涉及的专业知识和技能需紧跟现代电子信息技术的发展,更新速度较快。如果按照传统的电子产品设计方面的教学,从电子产品设计的导论、模拟电路设计规则和案例、数字电路设计规则和案例、单片机应用的硬件系统和软件系统、应用程序设计,到控制系统设计,内容较多且过多强调各种电子产品的设计方法和电路模块典型案例的学习,而忽略了在实际产品项目中的应用,学习环节与实际设计过程脱节,教学效果不佳,学生的学习过程往往是在被动地接受知识,不能真正培养学生项目设计应用能力;或者是采用技能实训式的教学,学生按照样品(往往容易过时)电子产品进行设计和制作,不能紧跟技术的发展对实际项目进行需求分析、方案设计、程序设计、调试分析,学生只是按部就班完成实训任务,而对整个工程项目没有建立完整的概念,学生学习惰性大,不能培养专业兴趣,缺少主动参与的热情;课程结束后学生的技能可能得到一定的提高,但其电子产品设计创新能力不强,难以达到课程教学要求。
针对以上课程教学的分析,将CDIO“基于工程项目全过程”的教学理念贯彻到电子产品设计课程,进行工学结合课程设计与课堂教学的改革[3],其基本思路如下:
(一)课程内容设计时融入CDIO理念
选取来自生产和工程应用实际的案例,将若干个真实的智能电子产品列为课程教学载体(如自动超声波测距仪,数字温度测控器,智能红外窗帘控制器,数字电子密码锁,智能循轨小车等),编写按CDIO理念的校本教材或讲义,教学中根据实际产品设计过程来强化构思、设计、实现、运行的项目设计过程,融“教学做”一体,实现能力的训练。
(二)在教学手段、教学方法中引入CDIO模式,提高教学有效性
在教学实施中按照构思、设计、实现、运行的思路来组织电子产品设计项目的教学,采用小组合作的方式承担电子产品设计任务,增强学生团队协作素质。
(三)在教学考核评价中融入CDIO理念
在课程的教学中不仅重视学生的设计成果,更要重视学生学习的信息反馈,将学生的各种意见和建议纳入到教学中,并关注学生在课程学习各阶段中,各方面能力是否得到有效提高。不仅要重视培养学生课程所要求的关键技能,而且强调其电子专业职业意识和产品设计团队协作能力。
二、融入CDIO教学理念的“电子产品设计”项目课程改革
借鉴CDIO的教学模式,在“电子产品设计”课程的教学改革中引入CDIO的项目全过程理念,在课程教学目标、教学内容、校本教材、教学手段与方法、评价考核体系等方面进行改革探索。
(一)借鉴CDIO大纲,在课程教学培养目标中贯穿CDIO工程教育理念
通过专业工作岗位需求分析,智能电子产品设计能力是高职应用电子技术专业学生就业后要从事的主要工作岗位所必须具备的技能。“电子产品设计”课程是综合性和实践性很强的课程,要通过电子产品研发的工程项目化方法来实施教学,因此可以借鉴CDIO大纲中确定对工程师培养目标的方法,并根据本专业对电子产品研发助理岗位的职业素质和职业能力要求,来确定课程的教学培养目标[4],包括课程的核心知识、关键能力和职业素质目标,如图1所示。
在CDIO教学模式中,强调要把对学生的专业核心知识、关键能力和职业素质目标的培养融入到课程学习的各个环节,其核心是以学生为中心的基于工程项目全过程的一体化教育。这样,“电子产品设计”课程的教学目标就应为:训练和培养学生的智能电子产品研发制作的基本能力,学生应掌握智能电子产品研发的所采用的技术手段,研发的基本流程,在初次就业阶段能够胜任研发助理的工作岗位,并在经过三到五年的发展,能够逐步提升到电子产品研发工程师的岗位。具体来说,就是在课程中要培养学生智能电子产品设计的实际能力,包括电路设计与模块选用能力,PCB设计与制作能力,单片机编程与应用调试能力,产品样机制作与综合测试能力,设计归档文件编制能力等等,这也是将前序课程所学知识进行系统的综合应用,从而积累一定程度的电子产品研发与制作的经验,为学生毕业后能尽快进入岗位角色提供技术和心理上的支撑。
(二)依据CDIO能力大纲,构建课程教学内容
课程教学内容的合理设计,是课程培养目标得以实现的前提。在确定课程教学内容时,需要深入调研电子行业发展动态和专业人才需求变化趋势,结合用人单位实际工作岗位的能力需求分析,在专业建设指导委员会的指导下,依据CDIO能力大纲的要求,通过分析具体的电子产品研发工作过程,将课程理论知识、实践能力、职业素质、素质拓展有机融合,来构建电子产品设计课程教学内容,其过程如图2所示。
具体的教学内容设计,即确定教学项目载体后,各项目的教学内容也要贯穿CDIO 模式的工程教育理念,以自动超声波测距仪产品设计项目为例,图3给出了该教学项目应用CDIO模式进行课程内容设计的过程。
(三)按照CDIO理念构建教学过程
在确定了教学内容,完成教学项目设计的基础上,根据电子产品研发岗位的具体工作过程,按照CDIO基于工程项目全过程的理念构建课程项目的教学过程。如图4 所示,对应真实的电子产品研发的工作过程,进行课程教学过程的重构和组合。
重构得到的每个教学过程,都设计成一个独立的教学单元。一个项目的不同的教学单元之间有着是前后承接联系,教学过程要有意识地贯穿CDIO基于工程项目全过程的系统化理念。
(四)项目化实施课程教学,依据CDIO改革教学方法
在“电子产品设计”课程教学实施中,体现CDIO理念,是以具体设计项目为核心展开的。同时也要结合教学规律和学生的认知规律,整个课程实施中采用难度递进与项目并列相结合的方式,学生的专业能力程度能够从“生疏”到“熟练”、再到“独立完成”,不断提高。如图5所示,实施中,选取两到三个复杂程度递进的典型电子产品作为教学载体,例如数字温度测控器、自动超声波测距仪,智能红外窗帘控制器,并根据每个产品的项目研发过程进行教学内容的整合、序化,形成项目的八个教学单元任务[5]。每个研发项目过程相同,但重复的是过程,不同的是内容,相同名称的任务有各自的难点、重点内容,已达到能力的提升和巩固。
依据CDIO,教师和学生的教与学两种角色在课程项目实施过程中有各自的定位[6],如图6所示,不再是教师讲、学生听的灌输式教学方法了。本课程的项目化课堂教学方法,以学生为主体,尤其强调探究式、自主式学习的教学方法。在教师的指导下,一个个相对独立的项目交由学生自己处理,进行信息收集与任务分析、方案论证设计、电路设计与计算、PCB设计与制作、控制程序编制与调试、样机制作与综合调试、测试等工作任务,教师在项目实施中故意创设一些问题情境,通过问题引发学生对工作过程的反思,激发他们加深学习理论知识的愿望。
由于本课程的项目都是综合性项目,采用以小组为单位组织学习进行项目实施,这样与实际的工程设计情境是一致的,也锻炼了学生的团结协作职业素质。同时也要认识到,有部分学生在小组中可能会处于被动地位,不愿或不能主动参与到项目的实施中,这样会降低课程的有效性,导致学生两极分化更严重。所以,要求科学地划分工作学习小组,组建工作小组时要考虑多个因素进行优化,要综合考虑项目的难易程度、实训室条件、班级总人数、学生个人能力等方面,还有考虑优差生搭配、男女生搭配、学生自愿组队等因素。小组成员不宜过多,一般三人一组,可以分配硬件工程师、软件工程师、项目经理等角色,项目实施时各有侧重又互相配合,在项目过程中也可以轮换角色。
在企业中,进行综合性电子产品研发时,项目团队要按时间节点完成任务,加班加点是经常性的事。本课程实施的综合性电子产品的设计项目,仅仅依靠不连续的课堂时间完成任务,往往是不可能的。因此,课程项目的实施也采用企业化管理,需要利用课外时间加班加点完成任务。实际上,课堂时间多数是用来讨论、教师解惑、排除故障的。
(五)按CDIO理念编写校本教材或讲义
依CDIO实施的项目化课程教学,选用的教学载体要紧跟技术的进步和企业真实产品的变化,没有现成的配套教材,而传统教材是以学科的系统性组织教材内容,并不适用项目化课程教学。为了不影响课程的实施质量,需要编写项目课程教材或讲义。项目化课程教材要以行动导向教学为特色,按项目形式来划分教材的整体结构,以每个项目的推进实施过程以及各项目之间的逻辑关联来融合和串联课程的理论知识和能力培养要求。编写教材是应遵循以下原则:
1.以项目为单位组织教材内容,打破以学科为中心的体系。
2.教材选取的各项目类型要合理,有单项性的也有综合性的,有封闭性的也有开放性的。
3.所选取的各项目载体之间要有一定的逻辑关系,项目内容能覆盖课程所有工作任务。
4.教材结构要能实现教学做一体化学习,在教学中可操作性强。
5.理论知识能够合理地分配到各项目内容中,学时分配合理。
6.有一定的地方经济特色,有效激发学生的学习兴趣。
(六)在课程考核评价体系中遵照CDIO学习考核标准
依照CDIO考核评价标准,学生的课程学习结果评价应该多元化进行。在这里,课程考核评价的主要目的不再是选拔或甄别学生,而是在于要激发学生潜能,发挥其个性和创造力,促进其自信心和技能持续发展。因此,和传统课程考核方法不同,本课程以多元化行程性(过程性)考核为主,终结性目标考核为辅。如果行程性考核不充分,将导致单元任务模块乃至整个项目的质量得不到保证。
课程按电子产品项目的研发过程实施,行程性考核就尤为重要。前一个单元任务没有完成好,就开始后一个任务,在产品功能、性能、质量中必留下隐患,是实际产品研发的一大忌。缺乏行程性考核,课程实施的效果势必大打折扣。
行程性考核方式,要把对学生学习的评价考核覆盖到整个课程的教学实施过程。
1.行程性考核标准要合理分配课程项目、单元任务评价元素的权重(如表1)。要将日常学习态度、课程实施中各分单元任务完成程度、任务进度、完成单元任务时表现的创新创造能力、项目综合完成程度等都纳入到课程考核评价成绩中来,避免以最终结果“一锤定音”的评价方式。
2.课程的行程性考核,不全部由教师进行,应该有在教师指导和监督下,利用小组互评、组内评价、个人自评的形式,这样可以让教师从繁重的行程性考核评价工作中解放出来,同时学生通过自我评价,提高学生的综合职业能力。另外,为了便于行程性考核评价的具体实施,需要制定课程项目每一个单元任务的考核评价标准(如表2)。
3.行程性考核评价,不仅要考核项目完成的结果,考核学生对技能和知识的掌握和理解,而且更应关注学生在项目任务执行过程中表现出来的的专业素质与态度的形成和发展。
在“电子产品设计”工学结合课程教学改革和实施中,合理地引入CDIO“基于工程项目全过程”的教学理念,以真实产品设计与制作全过程来组织教学,对课程的教学目标、内容、教学方法、讲义教材、考核评价方法都进行改造改革,激发学生的创新思维。在实施中不仅能利于学生对课程核心知识和专业技能的掌握,也可有效促进学生的自主学习能力与实际工程理念。深入探索和推广CDIO教学理念,推进系统性的高职CDIO工科教育模式的改革,引导相关专业建设和课程设置、教学内容和方法改革,更有利于创新型技术技能人才的培养。
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【关键词】智能电网 新能源 原动力 智能电网技术
1 背景
随着传统能源的枯竭和环境的恶化,全世界逐步达成共识,要大力开发新技术,使用清洁能源。各种能源最终以电能的形式被人们使用,电力行业对于节能减排至关重要。同时人们开始思考如何提高大电网的安全性稳定性并使电网具有坚强和自愈的特性。智能电网是21世纪重大科技创新和发展趋势,相比于传统电网,智能电网可以提高电网效率,提高能源安全,改善电能质量,提高电网的稳定性与安全性,完善电力市场,促进社会经济发展,实现低碳环保可持续发展。与此同时,现代通信、信息、计算机、微电子和电力电子技术的迅速发展并引入电网应用,为电网自动化提供了有力工具。
2 智能电网的概念和特点
2.1 智能电网的概念
智能电网不是一个单独的设备、应用、系统或网络,甚至不是一个单独的理念。对于什么是智能电网这个问题,学术上没有一个统一的定义。美国能源部和电力公司普遍遵循一个主题:智能电网利用通信技术和信息技术来优化从供应者到消费者的电力传输和配电。图1所示为智能电网的基本概念。
天津大学余贻鑫认为:智能电网是自动的和广泛分布的能量交换网络,它具有电力和信息双向流动的特点,同时它能够监测从发电厂到用户电器之间的所有元件,它将分布式计算和提供实时信息的通信的优越性用于电网,并使之能够维持设备层面上即时的供需平衡。
2.2 智能电网的特点
目前国际上对智能电网的特点基本达成共识,即自愈、安全、兼容、交互、协调、高效、优质集成等。
2.2.1 坚强和智能是现代智能电网发展的本质
坚强意味着电网具有很强的安全性,稳定性,有极强的抵御风险的能力。智能意味着高度自动化和自愈能力。
2.2.2 自愈
对电网的运行状态进行连续的在线自我评估,并采取预防性的控制手段,消除故障隐患;故障发生时,在没有或少量人工干预下,能够快速隔离故障、自我恢复。
2.2.3 互动
使电力供应商与消费者建立实时信息联系,及时向用户通知电价、停电消息以及其他一些服务信息,而用户也可以将自己的用电计划及时反馈给供应商,平衡供需关系,有力于电网稳定性。同时通过市场交易激励电力市场主体参与电网安全管理,提升电力系统的安全运行水平。
2.2.4 优质电能供应
用户对电能质量越来越重视。智能电网可以根据不同的电力价格提供不同等级的电能。随着电力电子技术、测控技术和通信技术的发展,智能电网可以实现电能质量问题的快速诊断和解决方案,对于线路故障等故障引起的质量波动,它的高级组件可以使用最新的超导、储能、电力电子等方面的研究成果提高电能质量。
2.2.5 兼容各种发电和储能系统
智能电网不仅可以兼容大规模集中式的电厂,还将兼容不断增多的分布式能源(DER)。分布式能源包括分布式电源和储能。表1显示了分布式发电与传统发电单元的关键差异。
2.2.6 活跃市场
智能电网对电力市场有推进作用。智能电网实现了用户与供电商“双向通信”和“双向电力传输”,使普通用户参与进电力市场,甚至有部分用户可实现自给自足。智能电网为实时电力市场提供完善的技术,发电侧与用户的互动性增强,电网的运行效率更高。可以吸引更多的电力市场参与者,分散市场风险,使电力生产、输送、销售等环节更高效,更公平。同时消费者通过与生产商的“双向通信”可以获得实时电价,制定用电计划并反馈给供电商,使电力市场价格更合理。
3 智能电网的驱动因素
建设智能电网的价值和效益是综合的,如图2所示,主要包括以下方面:
(1)改善系统可靠性。
(2)改善电网可信赖性。
(3)改善电网运行的经济性。
(4)改善电网运营效率。
3.1能源需求不断增加
全世界正面对着人口不断增加和不可再生能源不断递减的严峻挑战。目前的传统能源只够维持几十年到200年之间,图3所示为不断减少的能源。能源是经济社会发展的保证,从国家层面上讲,必须提高能源利用效率,走能源更安全,环境更友好的道路。新世纪以来电能成为越来越重要的能源,中国电能占终端能源消费的比重每提高1个百分点,单位GDP能耗可下降4%。我们必须处理好可靠的能源供给、环境的可持续发展以及经济的不断发展之间的矛盾。智能电网可以实现安全、高效、清洁的能源目标。
3.2 电网复杂度越来越高
随着电力系统的范围和复杂度的不断增加,各个电力系统之间的互连也更加迫切。为了降低大规模电力系统发生故障的可能性,对电网的安全性,稳定性提出了新的更高的要求,要求用更加智能化的电力系统来满足不断发展的电力需求。2003年美国东北地区大停电引起全世界的关注,这场停电给该区域造成了约60亿美元的损失。这场停电充分反映了大规模电网的脆弱性。智能电网通过实时采集数据,经过数据优化分析完成自我诊断,采取预防性控制,极大的保证电力的可靠运行。
3.3 电力用户的需要
电力用户对电网的可靠性和电能质量提出越来越高的要求。建设智能电网后,电网可靠性和电能质量将会有很大的提高。智能电网的高可靠性不仅可以减小未来停电事故发生的频率,还能使电网从事故中更快的恢复。
3.4 分布式能源(DER)的接入
智能电网将允许不同类型的发电及储能系统接入电网,分布式发电(DER)有利于高效的连接发电侧和用户侧,使双方同时参与电力系统的优化运行,同时可以摆脱对单一能源的依赖,提高电网可靠性。风能和太阳能是目前大力发展的清洁能源,它们具有间歇性,无法预测。大规模风电和太阳发电的接入给电网安全稳定运行带来极大的挑战,也极大的制约了它们的并网。智能电网技术可提高电网管理大规模间接性可再生能源发电的能力,对间歇性能源发电的峰和谷作出即刻的反应,从而吸纳更多的可再生能源。
4 构建智能电网的技术体系
智能电网主要由4部分构成:高级量测体系(AMI);高级配电体系(ADO);高级输电体系(ATO);高级资产管理(AAM)。智能电网4个部分之间是密切相关的,表现在以下方面:
(1) AMI同用户建立通信联系提供带时标的系统信息。
(2)ADO使用AMI的通信收集配电信息改善配电运行。
(3) ATO使用ADO信息改善输电系统运行和管理输电阻塞,使用AMI让用户能够访问市场。
(4) AAM使用AMI,ADO和ATO的信息与控制改善运行效率和资产使用。综合文献,图4表示了智能电网技术组成。
4.1 高级量测体系(AMI)
智能电网按一定顺序建设可以降低成本,减小难度。一般把AMI视为实现智能电网的第一步。AMI不是一个独立的技术体系,它包括家庭网络系统,智能表计,本地通信网络,连接电力公司数据中心的通信网络,表计数据管理系统和数据集成平台。智能表计可将耗能情况和电网实时信息传给本地用户,电力公司利用AMI的历史数据和实时数据来帮助优化电网运行。AMI通过网络将电网、用户、电商联成一个整体,是用户直接参与到电力市场的同时,也将大力提高电力企业的运行机制。
4.2 高级配电体系(ADO)
通常110kV及以下电力网络属于配电网络,配电网络直接面向用电用户,是保证电网运行稳定,电能质量和提高运行效率的关键环节。我国要实现智能电网的要求,智能配电要重点研究。ADO的技术组成主要包括:高级配电自动化、智能通用变压器、DER运行、微网运行和需求响应。ATO具有自愈和不间断供电功能;将设备进行可视化管理,为运行人员调度决策提供技术支持;实现与用户的双向互动;实施状态检修与在线监测,延长设备寿命。
4.3 高级输电体系(ATO)
ATO强调阻塞管理和降低大规模停运的风险,通过新型电力电子装置和超导研发装置研发实现优化电力系统的运行参数或网络参数,提高交流电力系统线路的输电能力。其技术组成主要有:(1)变电站自动化;(2)输电的地理信息系统;(3)广域量测系统;(4)高速信息处理;(5)高级保护与控制;(6)模拟、仿真和可视化工具;(7)高级的输电网络元件,如电力电子(灵活交流输电,固态开关等)、先进的导体和超导装置;(8)先进的区域电网运行。
4.4 高级资产管理(AAM)
AAM是智能电网主要技术之一,功能包括优化资产使用运行、输配电网规、基于条件的维修、工程设计与建造、顾客服务、工作与资产管理及模拟仿真。实现AAM需要在系统中装设大量可以提供系统参数和设备“健康”状况的高级传感器。AAM的应用使电力资产时刻处于最佳工作状态,从而对电力资产的优化和科学管理起到积极作用。
5 智能电网的关键技术
实现智能电网,需要研发和应用一系列技术。综合文献,这些技术可以被归纳为以下5个关键技术领域:
(1)集成通信。
(2)传感与测量
(3)高级电力设施
(4)高级控制方法
(5)决策支持。
5.1 集成通信
集成通信技术是5个关键技术中的基础,也是整个智能电网所必须的。集成通信技术包括:(1)电力宽频通信。(2)无线通信技术。(3)其它通信技术。
5.2 传感与测量
5.2.1 智能电表
智能电表既可以收集,检测信息,又可以作为连接供电侧和用电侧的桥梁。在智能电网架构下,要求智能电表具有实时计量的功能,以提供带时标的电量信息,为电网高效节能管理提供了有用的实时信息,同时也要求它具有双向通信的功能
5.2.2 广域测量系统(WAMS)
广域测量系统是由基于全球定位系统(GPS)的同步相量测量装置PMU 群及其通信系统组成。它可以动态地测量和计算电力系统的运行状态相量和发电机功角。
5.2.3 电网设备的在线监测
该技术包括电气量以及非电气量的监测。采用先进的传感器通过对以上各状态量的监视,可完成电网设备的在线诊断,为实施电网设备的状态检修和管理提供必要的信息。
5.3 高级电力设施
高级电力设施在电网中起着非常重要的作用,可以实现更高输电容量、更优系统稳定性和电能质量、增强电力效率和实时的系统诊断。高级电力设施主要包括:(1)电力电子装置;(2)超导装置;(3)分布式发电及储能装置;(4)电网友好型装置等。
5.4 高级控制方法
现代控制理论、优化理论和人工智能技术在控制领域的综合应用形成了先进的控制技术。高级控制方法是用来分析、诊断和预测智能电网状况的装置和算法,并决策和采取合适正确的动作去排除、缓解或者避免电力短缺和电能质量问题。
5.5 决策支持
很多情况下,给予管理人员思考的时间是很少的。管理人员需要实时的电力设备信息和工具来快速做出决定。决策支持系统可识别和确定电网中的实时问题及发展趋势,然后运用知识库和科学推理方法进行分析,以提出解决问题和决策支持的方案,并将相应的系统情况、多种选择以及每种选择的可行性等展示给运行人员。
6 结语
智能电网在世界范围内尚属于新生事物,不同国家具有不同的现实情况和关注焦点,因而发展的重点也有所不同。但智能电网在世界范围内已成为电网发展的总趋势,同传统电网相比智能电网具有更宽广的安全稳定分析与控制,可以利用的信息更多更准确。它可以保证电力系统高安全、高可靠、高质量、高效率和电力价格合理,提高国家的能源安全和环境保护。
我国智能电网的发展应立足于国情需要,制定一个适合中国国情的目标,以便少走弯路,尽快实现智能电网的目标。欧美国家将重点放在发展智能配电网上,而我国在重视ATO的同时,也应对AMI、ADO和AAM予以足够的重视。考虑到新能源发电的特点及其发展远景, 我国也应该把新能源的利用作为我国智能电网发展的重心。
参 考 文 献
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作者简介
李昂(1994-),男,山东省菏泽市人。现就读于四川大学大学电气信息学院。专业为电气工程及其自动化。
赵彦一(1993-),男,辽宁省鞍山市人。现就读于四川大学大学电气信息学院。专业为电气工程及其自动化。
刘博文(1992-),男,北京市人。现就读于四川大学大学电气信息学院。专业为电气工程及其自动化。
关键词:商业银行 信用卡 发展 规模经济 对策建议
一、前言
信用卡是由商业银行向社会发行的具有消费信用、转帐结算、存取现金等或全部功能的信用支付工具. 历史上第一张银行信用卡于20世纪50年代诞生于美国,经过50多年的发展,目前信用卡已在全球95%以上的国家得到广泛受理,超过十亿人在使用信用卡。二十世纪八十年代,随着改革开放和市场经济的发展,信用卡作为电子化和现代化的消费金融支付工具开始进入中国。在人民银行、银监会等监管部门的大力支持和各商业银行的积极推动下,20多年来,信用卡逐渐被我国广大消费者普遍接受,受理环境逐渐改善和健全。 中国银联(2003)的一份研究报告在对国外银行卡产业发展模式进行比较的基础上,提出了我国银行卡产业发展模式选择:政府扶持+市场竞争+国际合作。这种产业发展模式导致我国商业银行信用卡自2002年以来获得了跨越式的发展。据央行数据显示,截至2009年四季度末,全国各类商业银行累计发行信用卡18 555.56 万张, 同比增长30.4%,占银行卡发行总量的9%;信用卡授信总额进一步增加,达到13 634.96亿元,同比增加39.1%;信用卡期末应偿信贷总额(信用卡透支余额)为2457.58亿元,同比增加55.3%,占金融机构人民币居民户短期消费性贷款余额的38.5%,信用卡短期信贷消费规模不断扩大;信用卡交易总额达3.5万亿元,占社会消费品零售总额的比例突破27%。但自2008年以来,全国商业银行信用卡发卡量同比增长率持续回落,信用卡逾期半年未偿信贷总额大幅增加,占期末应偿信贷总额比例同比上升;另一方面,商业银行在发卡规模扩大的同时面临信用卡激活率偏低导致的管理成本和各项费用的上升、卡均收入增长缓慢等问题,其信用卡业务盈利能力不容乐观。
二、商业银行信用卡发展现状及问题分析
(一)商业银行信用卡发展现状分析 规模经济(Economy of scale)是指在一特定时期内,随着生产规模的扩大,产品平均成本下降所引起的收益的增加,反映各种投入增加引起生产规模扩大时产量的变动情况。一般认为规模经济形成的原因主要在于以下方面:一个企业生产规模扩大时可以使用更加先进的设备;可以实现有利于技术提高的精细分工,进而充分发挥管理人员的效率;可以对产品进行综合利用等。当然,规模并非越大越好,当规模扩大一定程度时,企业内部机制难以协调,管理与指挥系统十分庞杂,效率和收益均将会下降。规模经济与规模收益(Return of scale)相联系。当企业生产规模的扩大导致产出更大比例、更小比例或者同比的增加时,生产表现为递增、递减或者不变。经济学家通常认为,大多数生产活动应当能够达到规模收益不变,即不变规模收益是最“自然”现象,因为企业可能会复制正在进行的生产方式。银行卡业务作为零售业务,先期投入较大,固定成本明显,同时服务对象是每次消费的数量远远比不上工业消费的个人。因此,对于发卡机构而言,通过扩大生产(发卡)规模、摊薄固定成本,增加收入,是实现盈利的必然路径,即银行卡产业理论上是一个典型的存在规模经济的产业。假设商业银行在信用卡业务中的投入包括人力(L)、资本(K),在技术条件不变的情况下,在某一特定时期,各种投入的增加引起生产规模(发卡量)扩大时信用卡消费交易额、信用卡透支余额及信用卡业务收入应同比例或者更大比例增长。这种关系用数学关系可表述为:tf(L,K)≥f(tL,tK)…(1)。多年来国内各商业银行都实行了先“跑马圈地”抢占市场份额,扩大发卡规模的信用卡业务经营模式,希望通过信用卡产品绝对量的增加来降低单位成本,并通过业务提升来增加收入并最终实现盈利。这种模式使各商业银行的信用卡发卡数量自2005以来出现了快速扩张,同时,信用卡消费交易额和信用卡透支余额持续大幅增长见(图1)。以下将以占行业发卡量60%以上份额的工行、招行、建行和交行等四家银行2005年至2009信用卡业务相关数据进行分析,以此考察商业银行信用卡业务的投入与产出之间的变动关系,并据此分析其规模经济情况。对(图1)数据计算分析后发现:2006年至2009年,工、招、建、交四大银行信用卡累计发卡量(发卡规模)的平均发展速度为1.642,即信用卡业务的投入年平均增长1.642倍;而信用卡消费交易额平均发展速度为1.762,信用卡透支余额平均发展速度则为1.953。由于信用卡消费交易额决定商户回佣收入的高低,而对美国信用卡透支与盈利的相关性研究表明,透支利息的65.6%可以由透支余额解释(邓玺,2007),因此理论上信用卡消费交易额和透支余额的增幅可以近似代表信用卡业务产出的增幅,即信用卡业务的产出年平均增长1.762倍(或1.953倍)。根据(1)式,则有:tf(L,K)>f(tL,tK)…(2)。所有的t都大于1。根据(2)式,可以初步得出:2005年至2009年,由于投入的增加(发卡规模扩大)带来了产出(消费交易额和透支余额)更大比例的增长,因此,从理论上看,商业银行信用卡业务的发展符合规模经济的要求。但信用卡消费交易额及透支余额大幅增长的同时,商业银行信用卡业务盈利情况却不容乐观。据腾讯网联合中央财经大学银行业研究中心的《2010中国信用卡评测报告》显示,近年来各商业银行为抢占市场片面追求发卡量,在大规模发卡的同时,忽视信用卡动户率和使用率的提高,产生了大量的“睡眠卡”导致管理成本和各项费用的上升,而透支/消费偏低和行业激烈竞争引起的商户回佣率下降导致信用卡收入却增长缓慢。以发卡量最大和第二的工商银行、招商银行为例来进行分析。(1)2005年至2009年工商银行信用卡发卡量、消费交易额、透支余额及卡均消费额增长状况。对(图2)数据进行计算后可以得到:2006年至2009年,工商银行信用卡发卡规模平均发展速度为1.626,而信用卡年消费交易额平均发展速度为1.595,卡均消费额平均发展速度仅为0.981;2005年至2009年工商银行的透支/消费分别为4.95%、4.92%、5.09%、6.70%、8.21%,2006-2009年的平均发展速度为1.135。据以上分析,可以发现,作为发卡规模最大的银行,工商银行信用卡业务在发展过程中存在以下问题:产出(消费交易额)的增长不如投入(发卡规模)增加的速度,反映该行信用卡使用率偏低,客户持卡消费积极性不高;卡均消费年平均增长的倍数小于1,反映出该行在扩大发卡规模的过程中忽视单卡收益的提高,信用卡动户率偏低;透支/消费比低,且增长缓慢,反映该行利息收入偏低。(2)招商银行2005年至2009年信用卡发卡规模、消费交易额、透支余额及信用卡年收入总额增长状况。对(图3)数据分析后可以得出: 2006年至2009年,招商银行信用卡发卡规模平均发展速度为1.561,同时,信用卡消费交易额平均发展速度为1.739,而信用卡年收入总额平均发展速度为1.664;卡均消费额平均发展速度为1.114,卡均收入平均增长幅度为1.066;2005年至2009年的透支/消费分别为4.94%、5.42%、5.94%、5.60%、4.45%,2006-2009年的平均仅发展速度为0.974,小于1,出现负增长。据以上分析认为,作为发卡规模第二且已宣布盈利的银行,招商银行在信用卡业务快速发展的过程中也面临以下问题:信用卡年收入的增长慢于信用卡消费交易额的增长、卡均收入的增幅不如卡均消费;透支/消费 偏低且出现负增长。
(二)商业银行信用卡发展问题分析 综合以上分析,可以看出:(1)商业银行信用卡业务经过几年的高速发展,发卡规模获得了快速的扩张,但自2008年以来规模扩张的速度已经放缓。同时,信用卡产出(消费交易额与透支额)的增长快于信用卡投入(发卡规模)的增加,从理论上看,这符合规模经济的发展要求。 (2)各商业银行在发卡规模扩大的同时,存在规模收益(信用卡消费交易额)增长与之不同步的问题,反映出商业银行偏重数量忽视质量,信用卡动户率和使用率较低,持卡人持卡消费不活跃,信用卡持卡人的用卡和消费积极性有待因一步提高。(3)信用卡消费交易额、年末透支余额增速较快,但存在透支/消费偏低,且增长缓慢的问题,反映商业银行信用卡业务发展过程中利息收入增长较慢,占总收入比重偏低。据统计,美国VISA. MASTER两大信用卡品牌2000年至2005年加上惩罚性收入和预借现金收入广义的利息收入比重达到了平均为80.1%,而我国招商银行作为信用卡业务最为成功的银行之一,其该比重2009年也仅占47.87%。(4)信用卡消费交易额、信用卡业务收入快速增长,但存在信用卡业务收入的增速慢于消费交易额的问题,反映出我国商户交换费率偏低导致商户回佣收入普遍较低的现状。
三、商业银行信用卡发展困境的原因分析
(一)信用卡产品同质化,消费者用卡积极性不强据CTR的《2008年中国城市居民信用卡使用状况及品牌表现研究报告》显示,中国信用卡市场存在较强的同质化现象,各品牌间尚未形成显著差异,仅有五分之一的用户忠诚于信用卡品牌,忠诚度在全球处于最低水平。较低的品牌忠诚度表明信用卡目前在中国属于“购买低介入度”产品,用户在选择时购买过程比较简单,常表现为冲动购买,因而购买过程的便利性是品牌选择的关键考虑因素。据CTR调查显示,尽管有近七成潜在用户表示将去柜台申请信用卡,但实际上大多数用户是通过营销员上门办理方式申请的信用卡,原因正是上门办理提供了冲动性申卡的机会和申卡的便利性。在行业激烈的竞争和产品同质化背景下,消费者办卡的冲动性减弱,这在一定程度上造成了各商业银行发卡量增速的减缓。同时,较低的品牌忠诚度使得信用卡用户在办卡后用卡积极性减弱,导致部分信用卡成为“死卡”或者“睡眠卡”。据益派咨询公布的ePanel Voice-2010年一季度全国信用卡用户调查结果显示,14家全国性商业银行的信用卡用户的平均信用卡激活率仅为77.5%,有高达22.5%的用户虽然拥有信用卡,但一直没有激活。在各家银行中,信用卡激活率最高的为90%,而最低的仅有57%。
(二)商户交换费率与国际市场脱轨,银行卡收单市场不规范 国际上商户支付发卡机构的交换费率最低为1%,最高为4% ,而我国信用卡行业经营模式仍较为粗放,收单市场不规范,零交换费率、交换费单笔封顶及商户代码套用现象较为严重,造成整个行业商户平均交换费率不断下降。截至2009年末,按行业平均水平计算,我国商户付给发卡机构的交换费率平均在0.4% ,远低于发达国家和港台地区信用卡的平均交换费率。这种状况导致商业银行在信用卡发卡规模扩大的同时商户回佣收入占比却呈下降趋势,严重影响了商业银行信用卡业务的盈利状况。截至2009年,我国发行信用卡的58家银行中仅有6家对外宣布盈利或盈亏平衡。
(三)信用卡欺诈风险加剧,影响了消费者信用卡的使用 近年来商业银行信用卡业务发展迅速,随之引发的信用卡风险问题也日益受到居民的关注和担忧。据来自中国人民银行的数据显示,2009年1月至8月,全国公安机关共立信用卡诈骗案件6362起、涉案金额4.4亿元,分别是2008年同期的2倍和2.38倍。而2011年1月至4月,我国银行卡犯罪案件就达到了6700多起,涉案金额高达59.6亿元。目前存在的信用卡欺诈主要包括未经授权或同意,冒用或盗用持卡人遗失的银行卡进行欺骗易的失窃卡欺诈、用虚假身份或未经同意冒用他人身份获取银行卡进行交易获取商品或服务的虚假申请及恶意透支等,这三种传统类型的信用卡欺诈占到了全部的九成以上,且上述三类案件在数量上有明显上升趋势,并出现了相互融合的现象。随着信用卡业务规模的迅速扩张和竞争的日趋激烈,各类欺诈风险频发的态势,加上媒体报道对此类风险负面效应的扩大化已引起消费者对信用卡用卡环境的担忧,从而导致其办卡意愿的下降,同时在很大程度上也影响了持卡人用卡积极性和信心,进而产生商业银行信用卡动户率和使用率较低的情况。
四、商业银行信用卡发展的对策建议
(一)加大信用卡产品的创新研发及营销激励机制商业银行应细分市场,准确定位,从产品概念、产品服务和产品影响等方面入手进行信用卡产品创新,通过设计和组合产品要素,形成富有针对性的增值服务,实现对目标客户的差异化服务,以期在提高产品质量的同时获得发行量的上升和客户群的扩大。包括创新产品概念,以消费心理、消费行为乃至消费预期上的认同感和趋同性为依据,吸引和锁定目标客户群;创新产品服务,吸引合作伙伴,构建增值服务平台,通过增值服务满足客户差异化需求;创新产品形象,形成极具特色的产品品牌,通过客户的品牌认同来提升客户的产品忠诚度。商业银行应实行科学、合理、均衡的信用卡营销激励机制,改变对营销人员实施单一以发卡数量作为考核指标的激励机制。除了发卡量以外,商业银行还可以把服务内容、信用卡忠诚度和满意度、信用卡成本收益综合测算、动户率和投诉率等列为考核指标对业务员进行综合考核,促使其在营销过程中关注客户的“质”,并始终秉承“服务之上”的营销理念。通过改善服务质量来激活“沉睡用户”,同时提升现有活跃用户的消费频次和水平,形成持续的用户黏性,从而提高信用卡的动户率和使用率及透支/消费,改善信用卡业务的盈利状况。
(二)加快修订和完善信用卡收单相关业务规范 建议按照价格法的规定对银行发卡成本、商户收单成本进行测算,依照市场规则对交换费率及交换费单笔封顶规范进行修订和完善。除国家评定认可的慈善机构可使用零交换费率外,取消其他机构的零交换费率使用规定,为此类商户设定新的发卡机构交换费率标准;取消交换费单笔封顶,对批发类、房地产类、汽车类等商户可实行阶梯型(累进递减)交换费率政策,以此增加商业银行信用卡业务的信息交换收入。
(三)加强用卡环境的建设,增强消费者用卡的信心(1)政府应加快出台个人信息保护相关的法律法规,建设全国个人信息安全体系。公民个人信息的保护不仅与个人息息相关,更关系着国家信用体系、金融体系以及相关领域的安全。随着信息化社会中大量个人信息被收集利用,个人信息保护的需求也日益迫切。尽管2009年底刚刚通过的《中华人民共和国侵权责任法》将隐私权纳入保护范围,但我国目前还没有制订专门的《个人信息保护法》,涉及个人信息保护的规范散见于不同法律法规、规章以下的规范性文件以及行业规范之中。因此,应尽快出台《个人信息保护法》及相应监管制度,并逐步形成全国范围内的个人信息安全体系。(2)商业银行应加强对商户POS机具的管理。金融危机以来,我国利用商户POS机进行非法套现金额成倍蹿升。据来自公安部的数据显示,2007年我国非法套现金额为1.95亿元,2009年则为25.8亿元。而不法分子通过伪造他人身份证申领信用卡从事信用卡非法套现的案件也时有发生,由此对信用卡用卡环境产生了非常不利影响,非法套现已经成为商业银行信用卡业务的最大威胁,并给金融安全带来严重隐患。从目前中国信用卡坏账产生根源分析,特约商户端虚假交易,非法套现是产生信用卡欺诈的主要来源之一。因此,商业银行应规范POS机具的设立程序,严格特约商户准入,建立类似于贷款审批前的等级评价体制;要加强对特约商户培训、监督和管理,禁止分单交易,加强短期频繁交易卡片与POS机监控。如加强对特约商户收单业务行为和异常交易或变化情况的动态监控,特别对新准入特约商户应建立严格的授权管理制度,并采取重点测控措施;收单银行和发卡银行要相互配合,对可疑交易信息必要时可采用先行拒付的非常规手段。(3)强化信用文化建设,引导持卡人诚实用卡,并加强个人信息管理。控制和防范信用风险,改善用卡环境,除了加强发卡机构、立法监督监管、个人征信机构、第三方网络支付进行风险控制与管理外,还要依赖于持卡人的诚实守信,加强信用文化建设;同时,持卡人还应注意保护家庭、工作、身份证号码、银行帐号及密码等个人信息资料,防止个人资料被不法分子滥用造成信用卡虚假申请并进行恶意透支消费的信用卡欺诈行为。
参考文献:
[1]邓玺:《我国信用卡盈利途径初探》,《复旦大学硕士学位论文》2007年。
[2]梁小民:《西方经济学导论》,北京大学出版社1996年版。