电路设计理念范文1
随着市场经济发展进程的不断加快，高速公路的机电工程系统设计受到了越来越多业内人士的关注。高速公路使用者对出行路段的气候、车流量进行提前了解，已经成为了车辆驾驶人员保证安全行驶的重要方式。这就为收费站的监控、路段的监控以及供电等机电工程设计问题提出了新的要求。阐述了新形势下高速公路的使用者、运营商对高速公路机电工程设计的需求转变，旨在为机电工程的设计理念提供一个正确的转变方向。
关键词:
机电工程;高速公路;机电工程设计理念
1新形势下对高速公路机电工程设计的需求转变
1.1使用者对设计的需求
对于高速公路的使用者来说，在道路网络形成之前可供选择的路线很少，车辆驾驶人员对路线的选择方式就仅靠经验来决定。然而随着高速公路网络的形成和逐步完善以及信息技术的发展，驾驶人员对高速公路的服务性设施提出了更高的要求。如:路段情况、气候状态以及将信息进行实时传递等。出行人员在高速公路上行驶的过程中具体的需求为，在出行前可以对出行路线的长短、路况进行细致的了解，进而获得最好的出行方案。对于出行时高速公路的交通状态以及气候状态有个全面的了解，如有无影响交通畅通的突发事件、自然灾害等。对这些影响高速公路行驶安全的问题进行了了解，就可以及时的调整路线以避开发生突发事件的路段以及恶劣天气的时间段。对于这些需求可以通过无线电台、互联网等平台将高速公路的路况信息传递到每位高速公路的使用者。
1.2运营商对设计的需求
(1)对路况信息进行实时传递
随着经济的快速发展，高速公路的里程不断增加，这就为各个路段的运营商对所管理路段的安全运营提出了新的要求。运营商不仅要做好监控、收费的基本业务，还要对高速公路的使用安全做好相应的养护工作。高速公路各个路段的运营商不仅要对所监管的路段进行监控，还要对监控里所反映出的路面情况利用平台展示出来。具体的设计内容为，利用无线电台、广播以及互联网等平台对所监测到的交通运行状态进行报道，使驾驶人员可以合理的选择出行路径。
(2)提高运营管理人员的服务质量
运营管理人员的主要工作内容是对过往的车辆进行收费服务。提高其服务质量的方法是在收费亭内设置摄像机，这样就可以对收费员的服务过程进行实时监控。除此之外，还应制定收费服务人员的服务标准，如收费人员的仪表、服务态度等。这些都是提高运营管理工作人员服务质量的有效措施。
2新形势下对高速公路机电工程设计内容的需求
2.1机电工程系统架构
高速公路机电工程系统的传统架构是以通信系统来满足监控及收费业务的传输需求。我国原有的高速公路通信系统采用的是SDH设备架构，来对信息数据继续宁有效传递。然而，随着我国交通运输管理从路段走向了区域性的路段网络，这就需要通信系统所传输的视频更加清晰才能实现。建立更加强大的通信系统架构是当前形势下，对高速公路的路段、路段网络尽快实现迅速转换画面的重要手段。为了尽快实现高速公路建设使用更大的带宽，可将处于过渡阶段的视频传输业务从原有的通信系统中转移出来。对于一些语音、收费数据等较小的带宽，可将其保留在原有的SDH通信系统中。
2.2创新机电工程设计内容
现阶段，高速公路监控系统中对全景视频的应用以及逐步蔓延开来。多路视频的融合、广角镜头的增设等，都为图像及视频的储存、传输带来了一系列的技术难题。对于高速公路上车流量较大的收费站，需要根据车辆题型对其进行分类管理。如将客车与货车通过一定的区分，来改变收费站常规的收费模式，进一步提高了客车通行的工作效率。然而，现阶段客车与货车分流管理的高速公路收费站并不多。机电工程设计人员要对这一内容的转变形式进行适当的普及，以尽快让广大的车辆驾驶人员适应这种收费方式。
2.3建立监控信息汇总平台
高速公路的监控系统分为两类，一类是对路段进行的监控一类是对收费站进行的监控。由于这两项工作内容都分别属于不同的控制平台，这就需要监控分中心的工作人员对多个终端的展示内容进行操作。这不仅增大了值机员的工作内容，在一定程度上也增加了路况问题的发现时间。随着人们对高速公路安全行驶的实际需求，运营商应该建立起监控信息的汇总平台，以确保路况信息的及时传递。
3新形势下高速公路机电工程设计理念的变化
3.1硬件设计转变为设计问题解决方案
当前高速公路机电工程系统的运行方式都是独自运行的，这可以对运营过程中的信息数据进行直接打印。然而，随着经济的发展车流量增大，高速公路的发展已走向道路网络的发展方向。如此大规模的道路网络仅靠信息数据的打印，是不能满足对路况进行实时监控的实际需求的。所以，应改变原有的机电工程对硬件设备的设计方式。将新形势下出现的种种问题进行系统的分析，并提出切实的解决方案。这是高速公路机电工程设计方式的重大改变。
3.2单一的机电工程系统设计转变为多层级用户的设计
对新形势下的高速公路机电工程设计进行分析可以了解，机电工程系统的设计理念已从单一的系统设计方式转变为服务于多层级用户的设计方式。以往对独立系统业务的子系统进行设计的工作人员，在设计理念上存在一些局限性，就是只在解决一项业务的信息数据采、储存以及传输。对于这一问题可以在设计初期对高速公路的建设局面、运行需求进行系统的了解，从而发现进行独立设计的局限在哪里。是储存空间不足、通信设备不够还是系统功能在提升的过程中，原有的信息资源没有得到利用，明确了系统中的问题才能在设计的过程中对其进行解决。所以，在对高速公路机电工程系统进行设计前可对系统的各个层级用户展开一系列的调研工作，其目的是把控整体架构、分析变化。这才是满足新形势下高速公路建设需求有效手段。
3.3分析机电工程设计理念，提高实践效率
高速公路进行机电工程设计的依据来源于现有的设计规范文件，然而规范文件中并没有明确而系统的规范设计内容。健全的设计规范内容应该是具有工程实例来对规范的内容进行详尽的说明，而在缺少实例的情况下就要靠分析设计理念来进行机电工程系统设计。例如，对交通事故发现的主动性。这就可以通过一定的设计手段来解决，如在高速公路的沿线设置一些交通参数检侧器。交通参数检侧器就可以通过对断面交通流量、车道占用情况以及车速进行监控，并对交通事故对交通运行的影响程度做个合理的判断。然而对监控信息的这一判断需要通过设计一定的运行标准，如怎样的车速、车流量对交通会产生影响。怎样的影响程度显示出怎样的报道，这都是高速公路进行机电工程设计的主要内容。对于其他的那些机电工程设计方面在设计中没有体现规范的设计内容，要对其进行细致的调查、分析，以保证高速公路的机电工程设计工作不出现遗漏。
4总结
总而言之，高速公路机电工程系统中对各项设计内容的理念必须有所转变，否则根本满足不了日益扩大的高速公路建设管理需求。笔者对新形势下高速公路机电工程设计理念的变化内容进行系统的分析，其主要的理念转变包括:从硬件的设计转变为针对问题来设计解决方案的转变、单一的机电工程系统设计转变为多层级用户的设计理念以及分析机电工程设计理念从而提高实践工作效率。这些转变都在很大程度上加强了机电工程系统设计的有效性。
作者：李鑫 单位：山西省交通规划勘察设计院
参考文献:
［1］张维苏．新形势下高速公路机电工程设计理念［J］．中国交通信息化，2014，(8):28－30．
［2］张明月，韩彬．高速公路联网机电系统运维管理体系研究与探讨［J］．公路交通科技(应用技术版)，2013，(10):331－335．
［3］沈恂达．理念决定质量———关于高速公路机电工程项目设计的思考［J］．中国交通信息产业，2006，(4):15－22．
电路设计理念范文2
［关键词］高速公路；机电工程；设计理念
0引言
高速公路是目前道路交通基础设施体系中较为重要的一环，也是城市经济发展的前提条件之一。伴随着社会经济的迅猛发展，高速公路网络也在不断完善和扩大。在高速公路的规划设计中，机电工程占据了很大比例，其中包括监控系统、收费系统、通信系统、供配电照明系统等。设计人员应该秉持安全节能、现代化、智能化的原则进行机电设计，完善相关配套设施，做好机电系统与其他土建系统的交叉与合作，使高速公路的设计与发展得到优化，提升高速公路机电工程的建设质量。
1高速公路机电工程的概述
1.1概念
高速公路的机电工程设计包括机电技术、硬件管理、网络系统、照明设备、监控设备等与高速公路使用和管理有关的工程项目。机电设计在高速公路的日常使用中发挥了重要作用，设计人员必须进行实地考察才能进行合理规划。在高速公路的机电设计中，要对相关设备的具体参数进行合理规划，按照使用需求和实际情况，灵活选择设备配置，使设计方案能够满足管理和使用两个方面的需要。一般的高速公路设计与修建需要进行联合设计，机电工程与土建工程之间也有一定的交叉性和联系性，在进行机电设计的过程中，要注意设计的关联性，在保证质量的基础上节约施工成本，优化设计方案，提升高速公路机电设计的合理性。
1.2高速公路机电工程设计存在的问题
在传统的高速公路机电工程设计中，还存在一些不足需要改进。首先，机电工程系统设计的专业性和要求较高，需要设计人员根据设计经验和施工地实际情况进行合理设计，所使用的设备要符合国家相关标准的要求，通过技术创新和优化方式消除设计中的问题。其次，机电工程设计与高速公路的安全联系十分密切，需要经过反复勘察与审核才能施工。设计人员的技术水平是消除高速公路使用安全隐患的前提，设计单位必须安排专业的机电专业负责人进行方案设计，确保设计质量。高速公路的机电设计不是完全独立的，不同的设计部门之间要进行充分沟通，做好方案的融合与衔接工作。
2高速公路机电工程设计需求
2.1与使用者相关的设计需求
从高速公路使用者的角度分析，机电工程设计中，要将信息采集与传输作为考虑的主要内容。首先，在车主选择高速公路的路径方式时，主要依据个人经验，对高速公路的实时信息获取渠道很少。在新的机电设计理念下，要将高速公路上的车辆信息、路况信息等汇总形成一个完善的网络，并将这些信息及时传递给车主，方便车主进行合理选择。其次，天气状况、车流量等信息会影响高速公路的使用情况，如果高速公路上发生车祸，则需要快速将信息传递给相关单位，避免产生二次事故或公路拥堵，相关单位可以及时进行车辆疏导和分流。高速公路的安全问题与使用者有十分密切的联系，掌握充分的路况信息后能够进行及时救助。
2.2与管理者相关的设计需求
从高速公路的管理者角度考虑，要将与高速公路管理有关的情况纳入机电工程设计中。一方面，随着高速公路里程数的不断增加，管理部门的工作压力和工作量也在不断上升。为了加强对高速公路的道路养护，提供安全保障，需要建立完善的监控网络系统，通过系统随时调取和查看路况的实时信息。高速公路的修建质量会直接影响使用者的生命安全，及时对路面进行质量检查和道路养护，能够延长高速公路的使用寿命。另一方面，高速公路的使用牵扯了收费和效益问题，在对收费处进行管理时，需要搭建一定的服务系统，设计网络传输和其他相关硬件设备，并通过机电工程设计将其融合在一起，提高高速公路收费服务质量、减轻工作人员的工作压力。
3高速公路机电工程的设计内容
3.1系统设计与硬件布局
在高速公路的机电工程设计中，系统性的构架与规划是第一步。在机电系统内，一般使用SDH通信系统。随着高速公路交通网络的逐步扩展，小容量的通信系统已经不能负担庞大的信息数据量，而要搭建带宽更大、信息传输更稳定的系统。新系统可以将每个路段采集到的区域化信息以较清晰的方式传输汇总。在该系统内，可以迅速转换和传递高速公路收集的信息，提供较大的网络带宽，消除视频传输过程中花费较高、信号稳定性差的问题。机电系统的设计和搭建过程中，还涉及了许多硬件设计问题。在十分庞大的车流信息的压力下，需要优化和更新硬件系统，达到信息和数据实时传输的目的，帮助监控系统更好地实现车辆监控功能。在高速公路网络监控系统中，不仅要监控车辆信息，还要保障路况信息，如当隧道内发生火灾、车祸的情况时要及时警报，避免二次事故发生。
3.2信息监控平台的建立
高速公路的信息监控平台是高速公路机电设计迈向信息化、现代化的重要方式之一。在高速公路中安装了许多测速拍照和监控摄像装置，这些监控是分段、分级工作的。传统的监控方式需要将收集到的信息统一传输到控制平台，经由专业的工作人员操作处理。这种工作模式中间经过的程序比较复杂，还有一些人眼不能及时识别的重要信息，增加了工作处理时间。现代化高速公路机电设计中，需要引入更多的自动识别设备和信息处理监控平台，在降低工作人员压力的基础上提高工作效率。同时，在运营商和管理人员的帮助下，监控设备将采集的庞大信息转变为数据流，并进行快速传输，存储在数据库中，随时可以提取和查询，为与高速公路有关的其他部门工作提供基础性帮助。
3.3收费系统的分级结算
目前，我国的高速公路收费系统采取的是分级收费的方式，以收费站为点，形成一套完善的收费网络。高速公路的收费系统可以划分为人工和电子两种。人工模式主要使用了收费卡，是使用时间最长的一种收费模式，因为更具有灵活性、操作熟练等，在高速公路的收费系统中仍然被保留了下来。电子收费即人们常见的ETC收费系统，车主不用停车就可以直接完成信息录入和缴费任务，明显提高了高速公路的收费效率。在ETC收费系统中，通过车牌信息能够快速定位车辆驶入和驶离的位置，通过最短路径法规划的方式，将高速公路路费进行精准拆分，避免了重复缴费的情况。高速公路的收费系统要将车辆信息、图像数据等进行传输和汇总，辅助完成高速公路的管理工作，使收费站之间形成一种网络化的管理办法，其中的信息传递需要依靠强大的网络系统来完成。全国取消省界收费站后，收费方式逐渐过渡为开放式收费，由设置在路段的ETC门架系统按车辆行驶的实际路径分段扣费，匝道收费站暂时发挥交通控制作用。
3.4高速公路的供电系统
高速公路的供电系统是机电工程设计较为重要的一环。目前，在高速公路中使用的供电方式可以分为点式供电和链式供电两种。点式供电指在公路附近电网能源不充足的情况下，需要通过单独提供一路电压为10千伏的线路作为供电源。一般的点式供电主要应用在与城市距离较远的独立房建区域。为了提高点式供电模式的稳定性，还会使用发电机作为备用电源，避免在线路出现问题的情况下还能满足高速公路的照明要求。链式供电指在需要连续照明、监控通风消防等或用电需求较多且相对分散的情况下，通过设计一整个连通的电网进行供电。链式供电网络多应用于隧道及特大桥等特殊构造物处，网络中有多条电压为10千伏的电源。在链式供电网络中，可以形成多条回路进行供电，一般会根据距离进行划分，等距离的线路为一个回路。
3.5与其他项目的交叉性
高速公路的机电工程设计不是独立的，而是会与其他的土建项目形成交叉，在设计和建设的过程中，要对不同工程的交叉性加强关注。土建工程项目中，要为通信、电力等管道留出必要的线路走向，不同的部门之间应该加强前期的沟通交流，在保证安全的基础上，节约建造成本，达到建造目的。多方的项目设计人员应该互相熟悉彼此的设计方案，在主体工程地基的开挖过程中，将必要的管道线缆路由等区域预留出来。方案设计中，要注意符合国家相关标准要求，进行综合性考虑和规划。当出现设计冲突的情况时，要及时进行商讨和解决，设计完成的最终方案交由各个领域的专家进行审核后再进行施工，出现问题应该先停工上报，避免在施工过程中产生安全隐患。
4结语
高速公路机电工程建设与设计逐渐走向了信息化与现代化，需要在新时代背景下做好规划工作。在进行高速公路机电工程设计的过程中，可以分别从使用者和管理者两个角度进行分析，思考设计工作的重点，完善硬件系统的布局工作。在网络信息不断融入的影响下，高速公路也需要对网络通信、信息监控进行设计，明确多方的设计联系。利用高速公路的收费系统，可以进行分级后再将所有的信息传输汇总，按照人工通道、电子通道等划分收费信息。
主要参考文献
［1］曹宏敏.高速公路机电工程设计创新研究［J］.四川建材,2019(7):148-149.
［2］赵晨.荷兰高速公路机电工程设计建设与管理对我国的启示［J］.公路交通科技:应用技术版,2018(6):302-305.
［3］李鑫.新形势下高速公路机电工程设计理念研究［J］.黑龙江交通科技,2015(11):179-181.
电路设计理念范文3
关键词：核电发展；海绵城市；核电站道路；设计
目前，绝大多数的已建核电站的建设采用的是传统道路设计，不能良好地应对暴雨天气增多带来的一些问题。这些问题包括：厂内路面面层和人行道面层不能渗水，厂前绿化区没有滞留、蓄水功能等，这些导致难以避免的地表径流聚集形成局部积水现象，积水携带了生产和生活垃圾对区域水文环境造成污染，同时也形成了不良景观，针对这些问题利用工程措施可以实现海绵城市理念对雨水滞留、储蓄、过滤和下渗的应用。
1海绵城市含义在工业建设中体现
海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和对应自然能变化等方面具有良好的“弹性”，例如，下雨的时候能够吸水、蓄水、渗水、净水，需要时能够将蓄存的水”释放”并加以利用。近年来，城市中越来越多的工业建设应用海绵城市理念进行技术方案设计，采用低影响开发单元技术，综合使用地表径流计算、降雨计算、地表污染物积累公式、LID设计参数进行设计，在效果分析和实际数据检测上取得了明显的效果。然而有很多大型工业建设项目选址远离城市，以核电站为例，通常必须距离10万人及以上人口规模的城镇一定距离，并且在人口密度小的区域内。核电站虽然远离城市，但是它确确实实是城市的一部分，同时人口数量也具有相当的规模，在建设期通常有包含各建设分包商约10万人以上的建设人员共同建设，在运行期包括所有行业通常也有10000至20000人的人口规模，远比一个普通工业项目规模大很多，核电基地俨然一个小城镇，因此，在核电站建设中亦应像海绵城市建设一样建立顺应自然的低影响开发模式将自然途径与人工措施相结合，在确保核电站防涝安全的前提下，扩大雨水在厂区的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。
2在核电站厂内道路工程设计中的应用分析
2.1在行车道路路面设计中的应用
目前，核电厂道路路面设计主要采用非透水性材料，在降雨情况下容易产生积水问题。若能采用下渗路面设计可以提高行车安全，减小地表径流。透水沥青混凝土材料是作为下渗路面材料里综合性能最好的选择，同时具备良好的价格优势。目前，透水沥青混凝土主要有两种结构类型，第一种类型是采用面层和不透水基层，在两层之间设置封层，充分保证了道路的稳定性与安全性，借助横坡将渗透入面层的雨水导入盲沟、绿化带和雨水排水管网达到净化、渗透排放的目的。这种类型的沥青混凝面层适用于核电厂厂内各等级道路和对外交通道路；第二种类型是采用透水面层和透水基层，在路基上设置一层反滤隔离层，雨水渗入路面后可以直接渗入路基。这种类型的沥青混凝土面层适用于核电厂停车场的道路。
2.2人行道采用透水性材料
目前，核电厂在厂区内道路中不设人行道的情况较多，通常在厂前区和生活区内道路中设人行道，但多数并未考虑选择透水性材料。在城市建设或是工业项目建设中采用透水砖这类透水性材料很常见，透水砖表面抗滑性好、强度高，同样非常适合应用于核电厂厂前区和生活区。它的结构层设置简便，可在人行道土基面上用粒径0.5~1cm的碎石做15cm厚的透水垫层，在垫层上铺设15cm厚透水水泥稳定基层，在面层上铺透水砖，透水砖之间缝隙宽度保持小于3mm，用中砂灌缝。这样的铺装路面透水性较好，平整度高，耐压、耐磨，尤其适用于人行道上兼顾停车需求时的铺装，不需要兼顾停车的人行道可以减去15cm垫层的厚度，更具经济性。衡量透水砖的重要参数主要是透水系数和抗压强度，一般情况下透水系数要求大于0.1mm/s，抗压强度平均值要求大于40MPa，足够满足使用需求。
2.3在道路绿化带区域的设计应用
目前，在核电站中厂前区、生活区的道路设置绿化带，对外交通道路依据周边道路现状情况设置绿化带，厂内道路不设置绿化带。海绵城市理念应用在道路绿化带区域常用的设计方法是结合道路绿化带和用地红线外绿地优先设计下沉式绿地、生物滞留带、雨水湿地等。路面雨水引导汇入绿化带，当用地红线内绿地空间不足时，将道路雨水引入用地红线外低影响的开发设施进行消纳。道路雨水进入道路绿化带前应利用沉淀池、前置塘等对进入绿地内的径流雨水进行预处理，防止径流雨水对绿地环境造成破坏。绿化带应该采用必要的防渗措施，防止径流雨水下渗时对道路路面及路基强度和稳定性造成破坏。在整个项目设计中应确保拥有充分的绿化面积，在暴雨天气时通过储蓄、渗透有效分雨水管的排水压力，避免厂前区和生活区内发生内涝，保持道路通畅。
2.4在路缘石中的设计应用
路缘石位于路边缘，用于隔离行车道和人行道，一般包括平缘石和立缘石，其中，平缘石标高与路面标高齐平，立缘石标高高于路面标高15~30cm。路缘石兼具排水设施功能，是指将路面汇集的径流水引入雨水口，平缘石不会阻挡径流水的流向，而立缘石由于兼顾分隔行车道和人行道的作用，在汇集导入雨水口的同时会阻碍路面雨水直接排入绿化带，这时可以采取打孔路缘石、间隔式路缘石的方法。
2.5在雨水口中的设计应用
雨水口是收集路面雨水径流的措施，也是收集雨水的起点，一般是在机动车道或是非机动车道边缘设计雨水口，收集效率有一定限制，尤其是发生暴雨时雨水汇集需要的时间比排放的时间长，容易发生内涝甚至有可能对水源造成污染。为了提高雨水口的畅通性以及避免水质发生污染，将雨水口设置在下凹形的绿化带中形成溢流式雨水口。雨水管的排出物口，应设置雨水前池、除砂装置并因地制宜选用雨水湿地、生物浮岛等生态储存净化设施。在通常的设计方法如车道边缘设置雨水口基础上，增设这种溢流式雨水口，将会是改善暴雨时迅速排水、避免内涝的有效手段。
2.6在道路边沟中的设计应用
核电站对外交通道路通常采用的是公路型道路，道路边沟比较常见，许多是水泥混凝土边沟，不仅会出现堵塞的现象，同时也不能达到净化雨水的目的。从设计方法上来说，采用植草沟代替混凝土边沟会改变拥堵的现象，在净化雨水、改善景观方面也发挥出难以替代的优势。植草沟按照地表径流在沟中传输方式一般分为传输性植草沟、干植草沟、湿植草沟。这三种沟边坡较小，占用土地面积较大，虽然各自适用性有差异，但是对于建设于远离城市的核电站对外交通道路都是适合的，其中更加节约投资、降低管理成本的做法是选择湿植草沟。在核电站建设中如果想更多地应用植草沟，可以考虑在核电站居住区应用干植草沟替代路边排水沟，定期割草保持干燥；在厂区前区停车场应用湿植草沟，过滤来自停车场的雨水径流使其周围土壤在较长时间内保持潮湿状态。海绵城市理念的引入边沟设计的应用将会促进设计的革新，不仅满足雨季汇集、输送和净化径流雨水，同时也将生态技术运用到污染控制上。
3结语
结合分析海绵城市理念引入核电站道路设计的各个方面，可以在一定程度上帮助解决内涝与水资源缺乏的问题，保证水质质量、降低污染程度，提升道路在雨季的安全性。在核电站的道路设计中积极推广海绵城市理念，采用工程措施达到循环应用水资源、有效储存水资源、生态净化水资源的目标，促进工业建设的健康发展。
参考文献
[1]张毅.低影响开发建设模式及效果评价应用研究[D].北京：北京建筑大学，2016.
[2]孙芳.基于海绵城市的城市道路系统化设计研究[D].西安：西安建筑科技大学，2015.
[3]赵志广.基于海绵城市理念的城市道路路面结构设计探讨[J].化工设计，2017（5）：207-208.
[4]中华人民共和国住房和城乡建设部透水砖路面技术规程：CJJ/T188—2012[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.
电路设计理念范文4
关键词：智能彩灯；独立增压装置
1RGB装置控制系统研究内容
（1）RGB多功能智能彩灯装置的电路系统以及其含有的WiFi的串口模块。（2）RGB多功能智能彩灯装置的控制系统。因为该装置中使用了光线、声音以及温度传感器，所以采用51系列的单片机来处理从外界环境中所采集到的数据，根据处理后得到的数据结果来控制灯光的变换，形成各种各样的色光。（3）RGB多功能智能彩灯的智能过程的控制。该功能模块采用智能化远程控制设计，远程控制可以分为无人值守自动制和人工控制两种模式。真正的实现RGB多功能智能彩灯的灯光色彩变换的精细化、智能化、可视化，达到对RGB多功能智能彩灯的精确管理、智能调节的目的。①无人值守自动控制模式。若系统根据实时的环境的情况产生预警的事件，系统将自动的发出后台的指令，设备则按照预先设定有序的智能化依次开启，对RGB多功能智能彩灯进行光线、声音以及温度等环境的因素进行调控作业，具有全自动行场频自适应能力和信号的检测能力，信源端信号的变化不需要用户的调节，完全适合无人值守的应用。②人工控制模式。则由管理或者工作人员根据实际的需要，通过远程控制RGB多功能智能彩灯中的环境调控的设备，适时调节RGB多功能灯笼的光线、声音的频率以及温度的变化，使该RGB灯笼的色光可以满足不同场合、用户的心理情感的需要。（4）RGB多功能智能灯笼的管理平台。主要实现应用微信、微博公众平台进行远程的管理以及监控，实现远程监控RGB多功能智能彩灯所采集的外界环境的变化、外界环境因素变化的历史数据等。
2RGB装置控制系统方案设计
该RGB多功能灯笼的智能识别以及监测系统采用模块化体系结构，总控制器通过采集各种传感器的信号，与设定的外界中的指标参数进行对照，并通过设备进行校正；其次，信号采集卡所形成的总控制器将外界环境中的目标参数传送到WiFi无线模块，通过无线传输功能，将环境参数传输到灯笼的总系统中的芯片中，用于图像的存储、编码传输等要求。然后，通过采集VGA信号、标准以及非标准的RGB的分量等信号源，将收集到的模拟量形成高清的VGA视频，最终可以使灯笼能够随着环境中的光线强度、声音的频率的变化以及检测、识别人的面部的表情来使该RGB灯笼所呈现出各种各样的色光。系统的总体方案设计图如图1所示。
3RGB装置控制系统设计
3.1RGB装置结构设计。本文设计的RGB彩灯的控制装置，包括以木棉花，记忆合金材质所构成的伞面，路灯的内部设有多个控制器模块，包括中央控制模块、终端控制模块、终端数据传输模块显示模块，按键设置模块、信息采集模块、无线通信模块以及空气增压装置；同时可增设太阳能板或扇页，用以收集太阳能和风能为其提供电能。整个系统利用太阳能，可分为两个模式：晴天模式与雨天模式.该RGB彩灯默认状态为晴天模式，灯笼上的木棉花材质的伞面以及的空气增压装置形成的雨伞默认关闭。当通过路灯上安装传感器感应路灯5米范围内是否有人，雨伞便会自动打开，在太阳猛烈时为路人带来一片荫凉。如果感应到有雨滴落下，路灯便自动转换成雨天模式，雨伞也将自动打开。这样，路灯就不仅局限于夜晚发挥其功能，在雨天及高温天气下同样可以发挥其作用，更是为城市带来了一丝生气。
3.2RGB装置控制信号系统设计。彩灯内部所包括的中央控制模块，中央控制模块内部设有控制器和单片机硬件电路，控制器的第一输入/输出可以和终端的控制模块进行双向连接，可以直接利用按键设置模块完成参数设置，应环境的所需，对RGB智能彩灯进行各项功能之间的变换，实现人机交互功能，内部控制器的第二输入也可和彩灯智能装置中的环境各方面实时信息采集模块和智能化图像的处理模块的输入端进行双向连接。实时信息的采集模块、智能化的图像的识别处理模块和终端输入模块双向连接，通过模块以及模块环境中光照强度、声音律动性以及场合中人的面部表情图像的模拟、检测，通过单片机处理将模拟量、图像等信息转变成数字化的信号，将计算机智能化和图像识别技术，A/D转换的有机融合。随后将收集到的数据传输至模块传递采集的实时信息，以完成无线网络通信功能。显示模块可由信息实时采集模块与终端控制模块间接连接，实时显示检测参数数值及智能装置的工作状态；再由按键设置模块对终端控制模块进行一定参数设置，改变智能彩灯装置的工作状态。LED显示装置安装在RGB智能彩灯的灯面的周围。前端控制器和单片机硬件电路、环境各方面实时信息采集模块、数据传输模块以及装置的中央控制模块安装在RGB智能彩灯的内部。RGB装置控制信号示意图如图2所示。
3.3RGB装置软硬件设计。采用模块化设计思想，完成智能环境监测系统硬件电路设计，主要包括:控制系统模块电路设计、串口WiFi模块电路设计、RGB和VGA信号采集模块的电路设计、声音频率检测模块电路设计、光照强度检测模块电路设计、检测、识别人的面部表情的模拟电路设计以及设备模块电路设计等。根据系统的功能要求，编写软件程序，主要包括软件系统的总体架构设计、初始模块设计、数据采集模块设计和无线通信模块设计等内容。利用C语言、SQLServer进行模块化程序设计与开发，包括系统主程序、数据采集模块、网络通信模块、数据存储方式等。
4小结
本文设计的多功能RGB彩灯装置可凭借外界环境中的声音强度、温度、光线强弱变化、人面部表情进行控制。RGB彩灯的控制装置以低成本、高可靠的方式有效解决了传统彩灯控制系统存在的问题，可以显著地提升节日彩灯的控制水平，提升电力应用效率，提高智能彩灯监控管理的自动化、智能化和网络化水平。但是由于各种条件限制，还需要进一步优化其外观和程序，使该装置更加人性化、智能化。
参考文献
[1]刘晓宇.电气自动控制系统的功能的探讨[J].绿色环保建材,2017,06:191.
电路设计理念范文5
本文对目前在电子电气通信专业的课程高频电子线路实验提出了改进思路，针对目前在实验中采用软件仿真代替搭建实验电路的流行做法，提出了商榷。本文建议在低年级短学期阶段让学生接触电路板制作、高频防电磁干扰设计准则，通过制作通用高频电路板并调试高频电路，接触高频电路设计，激发学生今后学习电路的兴趣，培养电路调试能力，缩短未来高频电路实验需要的时间，在高频实验中将软件仿真和电路搭建调试结合，用软件仿真验证理论知识，用搭建电路实现功能。
关键词
电子线路；实验；仿真；电路搭建
1前言
高频电子线路课程，又称通信电子线路，是高校电子、电气、通信专业的必修课程，由于该课程工程实践性较强，通常必须配有相应的实验课程。通过调查目前国内高校针对该课程相应的实验课程设计，我们发现目前该课程理论阶段一般设置课时为36-64学时，而相应的实验通常有10-24课时。高频电路类似于乐高积木，即其每个部分基本功能实现都具有固定的经典电路，整体电路设计需要根据电路参数计算，在每个功能部分从几个经典电路中选择合适的一个即可，这样多个基本功能电路采用乐高积木般组合搭建而成最终电路，这点与低频电路不同，低频电路很多时候需要自己设计，而高频主要还是“搭积木”。这样看似乎该课程实验很简单，其实不然，在很多侧重理工的大学（通常这类大学对该课程要求更高、赋予更多课时），该课程和对应的实验课均被称为“杀手课程”，很多学生提起来都头疼。高频电路实验主要是对教授的经典电路进行验证，因此设计部分不是难点，实验的难点在于如何成功调试电路。在实际实验中常常会出现设计验证成功，但电路不成功的情况，比如高频振荡电路无论如何都无法起振、功率放大电路输出信号严重失真等现象，这源于高频电路中电磁干扰很严重，为消除电磁干扰对走线的粗细、走线的拐角、电源线的布设位置、接地处理、哪里需要添加去耦合电容、去耦合电容的容值选取多大等等均需要经验，因此有种说法：“能设计开发模拟高频电路的工程师如同老中医，越老越珍贵。”而这些知识理论上很容易，远比高频电路设计计算容易理解，但实际应用时颇有“大音希声，大象无形”的感慨———飘渺难以把握的感觉，调试相同的2个PCB版，一个很容易就调通了，另一个无论如何效果不好。
2当前实验课程设计现状及问题
正是为了避免高频电路设计容易、调试难的这个特点，当前很多学校在高频电路实验中普遍采用两种方式：（1）软件仿真，目前常用的实验仿真软件有Candence中的pSpice，NI公司的multisim，其中multisim在目前高校应用是最广泛的；（2）使用现成的调试好的实验板/箱，同学只需要改变电路中某个器件的参数，然后通过使用滤波器测试输出变化即可。在我们调研中发现以上两种方式目前前者约占60%出头，并且近几年来有越来越受欢迎的趋势，后者约占40%。无论采用以上哪种方式进行实验，均避开了电路调试这个环节，的确电路调试时间远大于设计所花费时间，并且可能最终电路还调试不好，而以上两种方式只有做实验快慢的问题，绝不会出现实验做不出的问题，老师减少了工作强度，学生能完成实验，大家皆大欢喜。我校高频电子线路实验以上两种方式都采用，我们对以上两种实验方式的反思来自于本校近几年毕业生的反馈，很多在学校动手能力较强、成绩比较好的学生反映，在实际工作中进行电路设计和调试，设计还比较简单，如何选择器件参数也会计算，但当PCB板做好需要调试时若电路出现问题，根本就不知所措，没有任何头绪，不知道从哪里开始排查，单位里老工程师问是否大学里做过实验？答曰做过，软件仿真直接在实验板上测试的。他们反馈希望在大学学习阶段尽早接触实际电路设计调试。我们认为仿真软件代替实验，固然可以使得实验变得简单，学生能够用鼠标键盘改变电路中某个元件的参数，轻而易举地测得某个位置参数变化对输出的影响，对所学理论有直观感性的认识，但亲手搭建实验电路也是必不可少的。因此目前对高频电路的设计实验，还是应该以软件仿真、实验板测试和实际电路设计调试相结合，不可简单用一个代替另一个。但做高频实际电路，需要的时间很长，不可控因素较多，而大学高频电路实验课程一般有10-24学时，有的学校甚至少至只有6学时，在如此少的时间内面对复杂电磁干扰下的电路，能调试成功电路的难度还是相当大，如果学生经过很长时间不能完成电路，他们就会感到沮丧，彻底丧失了学习的兴趣。
3实验改革思路
为了保证实验能达到验证电路设计理论、调试电路的目的，同时在此前提下将任务简单化，笔者提出了高频电路系列实验的改革方案，即“从娃娃抓起”，将该实验分两个分阶段完成，从大学一年级就逐步开始实施。改革的基本思路是将该实验进行分解，其中某些分解的部分与其他课程实验、实习、短学期相结合，并将这些结合后的实验结果用于后续的高频电路实验中，相当于拉长了该课程的实际实验学时，具体思路为将整个高频电路实验分为两个阶段：第一阶段为第二学期的短学期电子线路实习阶段，在此阶段完成部分高频电路实验内容；第二阶段为第六学期的高频电路实验阶段，在此阶段完成高频电路具体功能实现的调试和学习。
3.1第一阶段改革方案
首先由高频电路实验教师设计一个通用的高频电路实验版，在这个实验版上可以完成目前高频电路实验课程需要的所有实验。这步由高频电子线路实验课老师和理论课教师合作商讨完成，无需学生参与。教师将该通用板的原理图和PCB图交给负责一年级暑假电子线路实习的老师，通常电子、通信、电气专业在一年级暑假会有电子线路短学期实习，这时候学生们实际上还没有接触电路设计的任何理论知识，以往短学期实习是让他们学习使用制电路图软件，并最终做出实际电路，而电路多来自于在这之后的二年级低频电子线路课程，改革后将短学期实习内容略做修改：学习使用制版图的软件，学习高频防电磁干扰的基本设计理念，根据老师给出的原理图画出PCB图。由于此时的学生既没有电路基本知识也无调试电路板的经验，仅有在步骤（2）中学习到的一些理论，在此情况下他们画出的PCB图必然和能实际应用的PCB图有很大差异，因此需要短学期指导教师的纠错：在同学上交自己的PCB图后，短学期指导老师将高频电路实验老师设计的PCB图发给每个同学，同学自己比较两个PCB设计的差异，对照在步骤（2）中高频设计基本理念，分析自己的设计与老师给出的设计中有哪些不同？这些差异中哪些是无关紧要的？哪些部分是违背了高频设计基本理念的？写出总结报告，并根据参考图修改自己的通用电路板的PCB图，在此过程中有任何疑问可以与短学期指导老师和高频电子线路实验老师商榷，最终完成制版。电路焊接练习：当通用PCB版制成后，由高频电路实验老师给出高频电路中的几个常用电路（每个电路是PCB的一部分），由学生自行选择哪个电路（或者说PCB板哪个部分）进行焊接练习。考虑到此时的同学们没有电路分析知识，这里我们推荐选择高频振荡电路或者高频小信号放大电路，因为这两个电路调试相对简单，每个同学任选一个作为焊接电路，将分体元件焊接在PCB板上，分体元件由短学期指导老师统一采购分发给同学们。此过程没有改变电路实习短学期的教学目的———训练学生焊接电路，电路所使用的器件、各个器件参数均由高频电路实验老师指定，学生仅在此过程中练习焊接技术。短学期实习阶段的电路调试，此电路调试不同于高频电路实验课的调试，在此阶段同学们主要检查电路是否虚焊，有无短路等问题（这些问题必须在短学期解决），学会使用各种测量仪器，具体电路效果的调试需要应用电路理论知识解决问题，此阶段同学们还不具备条件，如果前面的调试都顺利完成，则老师可以指导学生完成进一步的简单效果测试。电路调试过程中，不仅负责电路实习的老师在场，高频电子线路实验老师也要在场，帮助带领同学们解决遇到的问题。由于短学期实习时间较长，并且时间集中，相比于高年级的实验课时时间上充裕了很多，通过电路调试中解决问题的过程，同学们学会了示波器等测试仪器的使用方法，由于电路原理对于一年级的同学还是没有概念的，因此每一步骤的调试都要在老师指导下进行，比如测量输入信号后测试三极管输出，三极管的输出放大信号应该是输入信号的多少倍，老师必须告诉同学倍数的范围在多少以内是合理的，诸如此类。对应高频电磁干扰的问题，老师不能直接告诉学生如何处理，而要求学生自己通过上网查资料的方式找答案，这部分知识对理论要求不高，所以学生即使没有学过电路知识也可以理解，再经过一段学生自己找资料解决问题的阶段后，高频电路实验老师帮助学生一起解决电磁干扰的问题。通过一年级的短学期经历，激发同学们对电路设计的兴趣，而兴趣往往是最好的老师，引导他们在二年级时学习低频电路有好奇心，学习的主观能动性更强，学习效果更好。低频电路是高频电路的基础课程，只有低频电路学好了，高频电路才有可能学好，所以适当调整一年级短学期实习内容，可以为后续课程打下良好的基础。另外，通过短学期的学习，学生有充裕的时间调试电路板，学习高频防止电磁干扰的方法等，这样可以提高在高频电路实验中的效率，减少调试电路所花费的时间。
3.2第二阶段改革方案
我们建议在高频电路实验中将软件仿真与硬件电路调试结合，进行实验设计，比如在经典高频功率放大器电路实验中，先用软件仿真电路，通过更改负载值、基极电压，调整分压值，更改输入电源电压等，在软件中观察输出电压、电流的变化，并画出对应曲线，将该曲线与理论曲线相比较，验证理论，正如前面所述，这样实验花费时间较少，难度低，学生都能做出来，不会有挫败感进而丧失学习的兴趣。然后固定各部分参数值，让学生使用他们自己一年级短学期制作的分离元件搭建高频功率放大电路，进行功能调试，即用焊接好的电路板达到设计功能要求，由于已经在一年级处理过电磁干扰的问题了，此时工作量大为减少，他们面对新的高频电路无法工作时，惶恐感没那么强烈，多少还是有些经验的，加上实验老师的辅导协同帮助，绝大部分同学有能力在规定时间内解决问题。然后我们采用反向设计法进行实验：在现成的实验箱中任选一功能模块，这些模块都是二层电路板设计，对这个功能首先学生进行电路设计，为加快时间只需完成原理图设计即可，然后学生被要求画出试验箱中该模块的电路，比较自己设计的电路与实际电路之间的异同，分析为什么会出现这些差异？这些差异哪些是允许的、无关紧要的，哪些是由于设计不当引发而必须改正的，写出分析报告。通过反向设计，同学们能体会到理论和实践的差异，在今后的工作中不可掉以轻心，多思考，积累经验。
4总结
我们三年前进行高频电子线路课程改革，在改革的第一年在一年级同学短学期期间也要求二年级同学一道参与制作PCB板、焊接元器件，到了三年级下学期这些同学学习高频电路时，他们已经迫不及待要验证自己以往的劳动成果了，调试电路时主动性大大增强，几乎没有人像以往那样什么问题都等老师来解决，很多同学自发组成讨论组，自己上网查资料，基本能做到独立调试好电路，相比用软件仿真和用实验板，教师在该课程实验阶段的工作量会有些增加，同学们在规定学时内完成实验电路调试也是可行的，教师和学生的压力均在可承受范围内，但实际能力得到了更多的锻炼。
作者：侯俊 陈文 单位：上海理工大学光电信息与计算机工程学院 上海应用技术学院
参考文献
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电路设计理念范文6
关键词：嵌入式系统设计课程教学；实验内容；实践能力
对于军队院校而言，嵌入式系统设计课程是一门将实践性、系统性贯穿始终的高层次电子技术专业基础课程，也是电子技术专业理论课程与专业课程之间的桥梁和纽带。它要求学员能够了解将理论知识应用于工程实践的方法，初步掌握电子技术系统级工程实践技能，进而使学员提高自主学习能力、自信心及实践活动的统筹规划能力，最终提升自身的综合素质。然而，以往嵌入式系统设计课程采用传统的教学方法，即先介绍可编程逻辑器件的结构特点，然后介绍EDA开发环境的使用方法，接着详细讲解硬件描述语言语法结构，最后通过举例进行说明。学员普遍反映教员讲授内容多，枯燥乏味，上课的时候都能听懂，但具体做设计时却无从下手，同时一些学员产生了畏难情绪，甚至有不少学员对该课程产生了强烈的排斥感。另外，传统的教学方法是以教员和教材为中心，实践操作的内容和步骤都已给出，学员按照罗列好的内容和步骤就可以完成实验任务，因此很多学员只是机械地完成教员布置的任务，并不知道自己做了什么。换言之，传统的教学方法忽视了对学员知识获取和运用能力的培养，难以调动学员的学习兴趣和积极性，导致学员理论与实践脱节。究其原因，主要是教员上课过分依赖教材，在教学中理论授课占用时间较多，讲授的知识点多、难、复杂且知识点之间的衔接性不好，同时给学员动手操作、自主实践的时间较少，导致学员被动学习，无法运用理论知识解决实际问题[1-2]。针对嵌入式系统设计课程教学存在的问题，笔者突出课程的实践性、系统性特点，紧跟电子技术发展前沿，紧密联系过程实际，遵循“面向应用、案例驱动”的指导思想，以嵌入式系统的工程应用为主线，以嵌入式系统的组成单元及其运行规律为研究对象，在教学设计、教学内容、教学方法及考核方式等方面提出了创新策略，力求在教学时落实“学员为主体，教员为主导”的理念，营造自主实践的浓厚氛围，以提升学员在实践过程中发现问题、分析问题和解决问题的能力。实践结果表明，学员学习的积极性和主动性明显提高，且创新意识和创新能力得到显著增强。
一、加强教学设计，将理论与实验任务相融合
嵌入式系统设计课程内容涵盖硬件描述语言、EDA设计软件、FPGA内部硬件结构，以及FPGA配置、IP核等。可见，它既包含了语言的学习，又包含了应用软件的使用，还包含了电路的软硬件设计与实现，内容相当广泛。为了解决理论授课枯燥乏味的问题，笔者采用任务驱动教学法将理论知识融入实验任务中，即将教学过程设计成若干个任务模块，以完成任务为驱动，围绕任务展开知识点的讲授与重温，教学效果有了明显提高。例如，将QuartusII开发环境、原理图输入法及实验箱硬件电路的理论学习融入半加器的设计实现任务中。其中，在Verilog硬件描述语言讲解过程中，教员要将语言基本要素和三种建模方式的学习融入半加器和3线-8线译码器的设计过程，具体做法如表1所示。即将行为描述语句与层次化设计方法融入计数器和分频器的设计与实现中，让学员初步掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法，同时将IP核的知识融入正弦信号发生器的设计中。通过这些实验的讲解和练习，学员能够初步掌握硬件描述语言的语法规则、常用数据类型及建模方法等，且能够结合实验箱实现具体电路设计。这样将理论与实验任务相融合，以任务为明线，把培养学员的知识与技能作为暗线，充分体现了“学员为主体，教员为主导”的理念。教员现场演示任务实现的过程时，可以有意设计一些编程陷阱，加深学员对难点或易错点的理解和记忆。例如，在定义reg型变量后采用assign语句进行赋值，程序运行时会报错，这样可加深学员对寄存器变量和线网型变量的认识。另外，通过编写与调试程序，学员能切身体会到“任何一个小小的疏忽，哪怕是一个标点用错了，整个程序都将无法运行或不能得到正确的结果。因此，在今后的工作岗位上需养成认真、细心和严谨的作风”。将理论知识的讲授与实验任务相结合，教学方式直观，有助于学员掌握知识点，且有一定的趣味性，能吸引学员的注意力，激发学员学习的主动性，同时能促使学员将所学知识运用到具体的任务中，体会到成功的喜悦，学习兴趣也会大幅提高[3-4]。
二、合理安排实验内容，建立分层衔接的内容体系
笔者认真梳理教学内容，将课程内容划分为组合逻辑电路设计、时序逻辑电路设计、PIO端口控制、电路设计等八个任务模块，每个任务模块设置由浅入深的基础性、设计性、提高性三个层次内容。如图1所示，以时序逻辑电路设计为例，学员首先完成基础性实验任意进制计数器设计和分频器设计。在这个过程中，学员在熟悉时序逻辑电路设计的方法后，逐步增加难度，完成设计性实验内容数字秒表的设计，即通过小型数字系统设计让学员学习系统设计的方法。此时，提高性内容数字钟设计与制作的难度应进一步加大，且具有一定的综合性。该内容整合了组合逻辑电路设计中的BCD七段显示译码器设计、时序逻辑电路设计中的计数器设计和分频器设计、PIO端口控制模块中的键盘控制等内容。同时，在任务难度设置上分为基本功能和拓展功能两部分，且所有学员都能完成基本功能部分的设计。另外，在能力培养方面，教员要鼓励实践能力强、思维活跃的学员进行拓展创新。图1时序逻辑电路设计与实现实验内容分为必做和选做两个部分。基础性和设计性实验作为必做实验，并要求在创新电子教学实验开发平台完成设计、程序下载及调试。基础性实验阶段，教员边讲授边让学员实践，实验前要强调实验注意事项。对于设计性实验，教员仅做引导性的讲授，要求学员根据实验教程的内容自行设计，当遇到问题时再询问教员。通过基础性和设计性实验环节，能够提高学员运用所学知识解决实际问题的能力，使学员真正从理论走向实践。而提高性实验作为选做实验，实验题目由教员给出，也可以由学员自拟题目，同时教员要鼓励学员在基础性和设计性实验的基础上将所学知识进行整合与扩展，并以2～4人自由组合的团队形式完成设计任务。当设计中出现问题时，教员要鼓励学员讨论解决或自行查阅资料解决，从而培养学员自主学习能力、沟通交流能力、与人合作能力及信息处理能力[5]。将实验内容分为基础性、设计性、提高性三个层次，前一层次是后一层次的基础，同时将熟练掌握开发模式和开发过程作为主线贯穿于理论教学与实验操作过程，可增强课程的层次性和连续性。对于前两个层次引导学员完成设计过程，包括新建文本文件、建立工程项目、选择芯片、编译与综合、引脚分配、硬件连接、器件下载编程、编程后的硬件测试。在第三个层次中，教员要通过深化元器件设计、元器件例化和状态机设计等提升学员综合电路设计能力，让学员理解自顶向下的设计理念。这样内容设置由易到难、循序渐进，学员上手快，能够体会到完成任务的成就感，因此学习积极性会大大提高。
三、改进实践教学方法，突出学员主体地位
根据嵌入式系统设计课程内容的特点及教学对象的特点，教员在教学方法的选择方面需遵循科学、灵活的原则。同时，教员要摒弃“填鸭式”“抱着走”的教学方法，将课堂、实验室交给学员，充分发挥学员的主观能动性及潜力，以增强课程教学的活力和效果。针对学员逻辑思维能力强的特点，教员在教学方法上应该采用启发式引导，以适应课时数量少的实际情况。具体来说，教员应采用演示、指导、调查、发放辅导材料等方式，促使学员做好课前预习和知识准备；在授课和辅导时，灵活选择研究式、案例式、项目驱动式等教学方法。在基础性实验阶段，由于学员尚未熟悉设计方法和技巧，此时可采用指导式教学。即教员通过分析典型案例，引导学员掌握电路设计的一般方法和步骤。启发式教学主要应用在设计性实验阶段，即教员只讲重点内容，学员在教员的启发引导下，独立进行实验，自主分析、解决实验过程中遇到的各种问题。此时，学员头脑中没有过多的条条框框，有充分的时间去思考、动手、讨论，操作的积极性会大大提高。而在提高性实验阶段，教员则采用互动式和探究式教学方法，要求学员自行设计实验方案和步骤，自己解决问题。在这一过程中，教员和学员进行了角色的相互转换，即教员从“演员”转变为“导演”，学员从“观众”转变为“演员”，从而大大激发了学员学习的兴趣和主动性，进而突出了学员在学习中的主体地位，有利于学员的个性发挥及学员创新能力的培养。另外，授课过程中教员要注意优秀学员的表现，适时向他们知识延展和学科前沿信息，利用好优秀学员的影响力和感召力，且在辅导过程中，注意培养学员的组织协调能力，促使学员互帮互学、共同研究；教员要对学习困难的学员进行辅导，不但要做课程内容的辅导，还要循循善诱地了解他们的个性和特点，做到不使一人掉队。此外，教员要注意引导学员进行课后的研究、思考和总结，实现教与学的统一，最终提高教学效率[6-8]。比如，教员要引导学员充分利用网络资源学习他人的设计经验和方法，特别是利用“全国大学生电子设计大赛”平台激发学员学习兴趣，同时鼓励学员到实验室做自己感兴趣的设计，从而达到“以点带面”的良性循环效果，增加学员学习该课程的兴趣，最终促进学员创新能力的提升。
四、改革考核方式，重视学员实践能力培养
电路设计理念范文7
关键词：民用建筑；照明设施；镇流器；智能控制
随着社会经济事业的不断发展，基础设施不断完善，对能源消耗也越来越大，如何降低能源消耗，实现能源可持续发展，建设美丽、绿色、健康的家园环境是各级工作者的重要工作。其中，以节约民用建筑电气照明设施消耗的能源为一个突破口，民用建筑日常用电中，照明用电占比20%左右，若通过改进电气照明设施节约照明耗能，则可实现降低能源消耗、节能减排、促进我国生态环境的建设。民用建筑降低电气照明设施能源消耗，还可以降低人们用电成本支出，提高人们的生活质量，提高人们建设家园的积极性，促进全面建设生态文明美丽家园。
1民用建筑电气照明设施在节能方面的不足之处
1.1电气照明设备未采用高效节能发光源、未采用高效照明灯具
民用建筑电气照明设施若未采用高效节能发光源、未采用高效照明灯具，则从根本上未达到节能减排的要求，所以无法到达降低能源消耗的要求。民用建筑未采用高效节能发光源，是人们依然使用传统的白炽灯等大功率低亮度的发光源，其中，白炽灯钨丝熔点很高，实现其照明作用需要消耗大量电流，增大了民用建筑照明设施对能源的需求，无法达到节能目的；人们若未采用高效照明灯具，则无法集中发光源发散的光线，使照明效果降低，人们就会增大发光功率达到照明亮度要求，无法实现节能照明的总要求。
1.2民用建筑电气照明设施未采用智能控制系统
民用建筑若未采用电气照明设施智能化控制系统，则会增大照明设施耗能指数，无法根据周边环境及时对照明设施采取对应调整，无法及时实现节约能源的目的。民用建筑未采用智能化照明控制系统，无法从三个方面调节发光源达到节能目的：一是对灯光的开关无法根据环境和住户的需求定时开关，照明设施工作时间无法调控，尤其是户外的照明设施；二是照明亮度无法根据环境和住户要求进行调控，在不同场景时无法转换灯光亮度就无法达到节能的目的；三是发光源的数量无法根据实际情况进行个性化控制，发光源数量选择单一，无法满足住户需求，无法通过控制照明数量达到节约能耗的目标。
1.3电气照明设施中的电路设计时间久远，不符合节能要求
民用电气照明设施中的电路设计时间久远，未采用最前沿的设计理念，以前的电路设计过程中未充分考虑到节能环节，所以大部分电路只能保证其基本供电功能，以前的电路设计中，电线材质导电性弱、导线横截面积较小、导线布置较长、导线错综复杂，增大了传输总电阻，使电能在导线中损耗较大，能源在传输过程中以热能的形式被浪费掉，无法足量传输到发光源，降低了能源有效使用率，达不到节约能源的要求。
1.4电气照明设施中镇流器使用不当，民用建筑利用自然光效率较低
电气照明设施中的镇流器使用不恰当，会造成能源大量损耗，电能通过镇流器线圈转化为热能，时间较长的时候，还会使发光源损坏，增加照明设施维修成本。民用建筑不能按照照明设施实际功率要求使用镇流器，不仅会损耗照明设施，同时还会增大发光源启动电能损耗，达不到节约能源的目的，根据不同发光源的需求使用不同类型的镇流器才是节约能耗的方法。现阶段，民用建筑对太阳光利用率较低，未通过改善民用建筑结构增大自然光利用率，未通过建设太阳能模块实现能量转化，为民用建筑夜间提供照明，从而达到节约电能的目的。
2针对民用建筑电气照明设施节能不足之处的优化措施
2.1民用建筑采用高效节能发光源，采用高效照明灯具
采用高效节能发光源取代传统白炽灯等高耗能的照明设施，提高照明设施光照度、提高照明设施照明范围、提高电能转化效率。民用建筑落实采用高效能发光源，可以采用LED照明设备，LED电子照明设施节能效果明显，从整体上来讲是利用最少的能量产生最大的照明效果。LED主要由发光二极管构成，除了能量转化效率高之外，还具有体积小、使用寿命长、易于塑型等多方面的优点，是现阶段节约照明能耗的高效发光源。民用建筑为节约能源，还应该采用高效照明灯具，高效照明灯具，不仅可以提高光源光线聚合度，从而降低光源功率输出，降低能源消耗，还可以提高照明设备美观度，增加附加价值。高效照明灯具，利用光的发射、折射原理，通过改变光线路径，提高电气照明效果，使用较小的功率，得到日常照明需要。
2.2民用建筑应及时建设电气照明设施智能控制系统
民用建筑应及时安装电气照明设施智能化控制系统，安装此类系统之后，对于民用建筑内外的照明设施可以实现便捷控制，实现能源高效利用。电气照明设施智能控制系统主要是基于物联网基础之上，在互联网上设置对应参数控制照明设施，主要包括三个方面，以便达到节能目的。一是对照明设施定时开关的定时，例如：民用建筑户外路灯因冬天和夏天日落时间不同，可以根据住户需要设定不同的开关路灯时间，减少户外路灯常亮等不利于节能情况；二是智能化控制室内照明设施亮度，住户通过不同的亮度需要，设定不同的灯光亮度，例如：读书时灯光较亮，看电影时灯光较弱。灯光亮度可以根据需要进行个性化设置；三是照明数量的智能化控制，住户根据不同地方的需要进行个性化设置系统参数控制灯光数量，例如：举办室内活动室可开启各种装饰灯光，而日常生活只需要简单的照明灯光。民用建筑安装智能灯光控制系统，目的是节约能源，减少灯光无效的浪费。
2.3优化民用建筑电气设施照明线路，降低线路损耗
优化民用建筑照明设施的电路设计，通过科学的设计方法，优化线路规划，取得减少线路热损耗的作用，减少能源消耗，提升能源转化光能效率。民用建筑可以采用导电性能好的导线，通过采购横截面积较大的导线、材质较好的导线进行照明设施线路铺设，降低了总电阻，就会减少电能热损耗。同时，通过优化电路铺设方案，减少电线铺设总长度，减少电线与电线之间的干扰，通过改善灯饰布局，增大灯光照亮范围，减少电能使用，增大能源使用效率，达到国家要求的节能减排标准。
2.4合理使用镇流器，提高民用建筑对自然光的利用率
合理使用镇流器，将减少电能在启动灯光时的热损耗，提高能源转化效率，同时，根据不同照明设施的额定功率采用不同的镇流器，将大幅度提高能源转化效率。电子镇流器不仅可以提高电能的转化效率，大幅度降低能源的热损耗，还可以增加照明设施的使用寿命，同时电子镇流器还具有可调节电流的作用，可以和照明设施智能控制系统相结合，实现照明设施节约能源的目的，降低照明设施后期维护成本的目的。通过提高建筑对自然光的利用率，减少照明设施对电能的使用达到降低能源使用、减少环境污染的目的。民用建筑可以在顶部安装太阳能收集板，将太阳能转化为电能储存起来，等到晚上的时候，再将电能转化为光能，供住户日常照明所需，实现减少民用建筑对电能的使用，从侧面实现节约能源的目的。
3总结
民用建筑电气照明设施节能措施，可以采用高效节能发光源、高效照明灯具、建设民用建筑电气照明设施智能化控制系统、优化照明设施电路设计、减少电路热损耗、合理使用镇流器、提高建筑对自然光的使用效率等，达到节约电气照明设施使用能源的目的。民用建筑需要进行科学的技术攻关，提高技术参数，实现电气设施节能的目的。民用建筑减少使用电能20%，可将电能供应给其他产业的发展，促进我国总体经济发展。未来，将在各方面实现节能减排，采用优于LED的照明发光源、更优质的线路等，最终民用建筑照明消耗能源将越来越少。
参考文献
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电路设计理念范文8
课堂教学的目的主要是为了整体性增强学生对知识概念的掌握情况，通过课程体系与核心内容整合。以往的课堂教学中对于实践实验操作缺乏重视，仅是重视理论知识的讲解，但是，由于《电子电路与系统实验》课程属于实验性较强的课程，因此，急需撤销传统的模拟电子电路实验教学模式。另外，理论课教学中常常采用二极管、电阻、电子管道等实验器件作为基本例子。从理论上来说运用器件为例能够充分地在学生面前展现，实现情景教学。但实际上电子器件在日常生活很少接触，因此，器件为例授课方式显得略为抽象。单从课程内容就能了解，电子电路与系统基础实验课程主要还是以实验教学为主。现代电子科技技术的运用，主要依靠电子教育的实验操作获得，通过实验操作逐步补充与完善电路知识以及掌握电路测量，从而为将来的电子科技技术运用打下坚实的基础。从教学内容看来，实验分为多层次，由浅入深、由简单到复杂，需要使用的实验器件、训练仪器种类繁杂。但多数学校的实验设备未能达到要求，学生的实操也因此受到限制，无法通过实践操作完成学习目标，以至于无法熟练地掌握实验操作步骤。与此同时，在考核过程中教师往往忽略实验过程与结果的重要性，教师对学生考核时常以理论成绩判定学生掌握的能力，造成学生与现代科技技术人才需求脱节。从上述内容看来，电子电路与系统基础实验教学过程存在很大的缺陷，例如：理论概念整体性强、实验设备不完善、过分重视理论成绩等。教学方式运用不当不仅会增加学生的学习压力，同时还会使学生学习积极性有所降低，学生长时期处于这样的学习环境下，不但没有提高自身的学习能力，还无法增加课堂的有效性。所以，教学改革势在必行。
2改变教学模式
EDA技术中最常用的两个工具软件是Protel与Multisim，其中Multisim软件是加拿大图像交互技术公司推出的以Win-dows为基础的电子线路仿真工具，具有操作简单、实用性强等特点，在高校电子工程类专业教学中具有广泛的应用价值。因此，电子电路与系统基础实验理论课程教学可合理运用EAD技术模式，实现一对一教学，通过软件仿真效果让学生直接接触实验器件，并模拟实验操作。通过EDA技术仿真教学过程，让学生做理论概念分析，扩展学生的研究思维，提高对理论知识的了解，从而大大提高学生对理论知识的理解能力与掌握能力。由于教学实验设备不足，通过仿真效果可以弥补了部分实验教学的缺失，在仿真操作软件中把握操作原理，建立仿真实验电路设计理念。虽然，仿真技术能够让学生在最大程度上了解实验内容，但其无法代替真实的实验。因此，教师在课堂教学中应该结合实践操作进行教学，确保学生从根本上掌握电子实验学。目前高校的实验设备不完善，电子电路与系统基础实验课程主要以实验为主，实验种类层次多，故此为了满足电子电路实验多层次教学要求，必须进行教学改革。首先，必须增加学校实验设备，满足学生对实验学习要求。其次，开发电路综合实验平台，平台中所需要的电流电阻模块、按键模块、实验功能模块等模块与模块之间独立分配。这样，某个模块出现故障不会影响其他模块的正常运作，就如电子电阻模块在测试中，电流的切断不会使按键模块出现停止运作的情况，方便学生判断器具的好坏程度。平台具有开放性、通用性等优势，因此，学生可在平台自由设计实验，提高动手能力与脑部活动，为电子电路与系统基础实验学习提供良好帮助。课程考核若过分重视理论成绩而忽略实验结果，会让学生产生松懈心理，出现不在乎实验操作教学的情况，会造成学生脱离现代科技技术人才需求。因此教师兼顾学生理论知识的同时，也要重视学生实验过程与结果，只有教师充分重视，学生方能重视。把考核的比重平均分布，将理论成绩、实验过程、实验结果三个等分，按照学生的完成率评分。通过这种考核方式，能客观反映学生的学习能力、实验技能、动手能力，并能充分调动学生学习的积极性，为走向现代科技技术发展岗位做好充分准备。
3结语
