后勤测控系统科研成果案例化方法探索与实践

税爱社 刘良兵 李明 方卫红 刘军

摘要：针对我院后勤测控系统课程教学中存在的实效性、实践性和针对性差等问题，将后勤测控系统建设典型科研成果“储油罐区监控系统”引入教学内容，探索与实践了科研成果案例化方法，并取得了良好的教学效果。

关键词：科研成果；案例化方法；储油罐区

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）17-0142-02

科研与教学相互转化、促进，科研反哺教学，已成为培养高水平创新型人才的重要技术途径。将科研成果中解决的若干关键问题，以教学案例的形式转化成内容完整、情节具体、过程详细的典型事例，对丰富学科专业教学内涵，促进理论与实践教学的有机结合，推动教学与科研的可持续协调发展具有重要意义。针对我院后勤测控系统课程教学中存在的实效性、实践性和针对性差等问题，将后勤测控系统典型科研成果引入教学内容，探索与实践了科研成果案例化方法，并取得了良好的教学效果。

一、后勤测控系统典型科研成果概述

后勤测控系统是以感知和控制后勤设施设备为目标，集成信息采集与自动控制硬件及软件于一体的自动化系统，主要包括数字化油库、自动化立体仓库及数字营区等。随着智能传感、现代控制、物联通信、智能识别、三维实景与管理技术的迅猛发展及其在后勤测控系统领域中的应用，现代后勤测控系统呈现出“信息采集自动化、信息传输网络化、信息资源可视化、安全管理智能化和供应保障精确化”的新局面，在后勤保障减员增效、提高作业安全、改善作业环境方面发挥了重要作用。

从测控实体对象和信息流动角度出发，后勤测控系统分为现场仪表层、分散控制层、集中管理层和应用服务层，各层间通过三层高效可靠的网络进行互联互通。现场仪表层主要由液位、压力、温度、流量、环境油气、泵、阀门及安防设备等感知和控制仪表组成；分散控制层主要由测控分机、网络交换机、路由器或集线器等组成；集中管理层主要由拼接大屏幕、服务器、工控机、客户电脑以及综合管理信息平台等组成；应用服务层主要由各级领导电脑及应用服务系统等组成。三层互联互通网络中，工业控制网，实现作业现场设施设备和控制器的互联；局域办公网，实现办公区与管控中心之间信息互联互通；综合信息网实现远程通信。从系统软件角度出发，后勤测控系统主要包括系统软件、组态软件及高级开发编程软件、应用软件及通信软件，其中应用软件包括现场分散控制层及集中管理层应用软件，现场控制站应用软件主要完成现场设施设备信息采集及控制，集中管理层应用软件主要完成现场监控及管理。

二、科研成果案例化方法

后勤测控系统科研成果是科研工作取得成效的标志之一，主要通过发表学术论文、申请专利、申报科研奖励及技术产品转化等形式体现，具有科学性、创新性、学术性、先进性及实用性等特征。通过科研成果案例化，一方面可拓展上述科研成果的应用服务范围，另一方面可聚焦实际科研活动中存在的关键问题，结合科研过程实践经验，优化重组成果内容，构建具有显明的实效性、实践性、完整性和典型性优势的鲜活教学案例。

（一）构建步骤

首先根据学员对象及教学任务，明确案例编写的宗旨及重点，结合科研成果，提出案例主题和问题。案例教学宗旨是为了促进理论和实践有机结合，在实践中验证理论、深化对理论的认识、发现新的规律，又用理论指导实践、引导实践，继而围绕教学目的展开案例研究工作。分三个阶段开展案例研究：第一阶段是科研成果、技术总结报告及相关文献资料的研究，熟悉案例的背景情况；第二阶段是咨询研究，通过现场调研、咨询及采访，了解案例所需的真实可靠的细节；第三阶段是建立科研成果的全物理仿真教学模型。然后撰写案例正文，过程可分为以下步骤：瞄准案例撰写的核心，提出储油罐区监控系统构建面临的难题；写好案例的开头，用有吸引力的背景和事件作案例的开头；呈现详实的背景材料，让学生了解事件的来龙去脉；围绕主题及系列问题，按时间顺序展开事件的全貌；留下一个思考和讨论的结尾空间；最后编写案例教学使用指南（提问、讨论、应对）等内容并做总结。

（二）案例正文的基本结构

为便于教学使用，案例正文的基本结构包括：标题，以不带暗示性的中性标题为宜；首页注释，简介编写者、案例涉及的知识点、案例的来源及使用要求等信息；中英文摘要及关键词；引言，介绍时间、地点、决策者及关键问题等信息；背景介绍，行业、单位、主要人物、事件等相關背景资料；内容，要求层次分明、概念准确及客观地描述事件的构成要素和基本过程，并反映客观存在的不同观点及其依据，其中涉及的新名词或英文缩写应有解释；小结；附件，与案例相关的图表、ppt等；思考题，启发学生找准案例分析的切入点，明确需要解决的重点问题。

（三）案例使用说明的基本结构

为了便于教学实施，案例使用说明的基本结构包括：教学目的与用途；涉及知识点；配套教材；课件；启发思考题；分析思路；理论依据与分析；背景信息；关键要点；建议课堂计划。

三、科研成果案例化实例

（一）确立案例主题

油库储油罐区监控系统涉及的技术问题主要有：如何实时、准确、可靠、经济地采集点多、面广的储油罐监控信息，实现大范围的数据共享；如何基于多参数实时数据，进行智能分析、处理，进一步提高计量精度；如何基于监控信息及数据，进行储油罐区油料平衡分析，提高储油罐区安全管理的智能化水平等，是后勤测控系统最具典型性及针对性的科研成果，因此确立储油罐区监控系统构建为案例主题，重点培养学生提出问题、分析问题及解决问题的能力。

（二）熟悉案例背景

1.储油罐区概况。油库储油罐区是油料保障的重要基地，具有分布范围广，安全防爆要求高，监控点多，布线复杂，自动化系统的水平和垂直集成难度大的特点。某油库现有洞库立式储油罐×个，半地下立式储油罐×个，中继卧式油罐××个，放空罐×个，储油区距办公区×公里，收油作业区距储油区×公里，距办公区××公里，是一个储油罐类型较全、兼有储备库和供应库特点的油库。

2.监控系统结构与组成。针对上述油库储油罐的实际情况，系统体系结构分为三层，底层为油罐一次仪表，包括液位计、温度传感器、压力传感器、可燃气浓度传感器等，通过测控分机接入中间层。中间层为分布式现场总线测控网络。上层为TCP/IP油库局域网。

3.监控系统功能。油罐自动计量；油罐状态实时监测与报警；系统参数设定与修改；油罐信息自动显示与管理；网络浏览与可视信息服务。

（三）明确案例问题

围绕课程教学目标，主要明确系统研究成果中关键技术处理中解决的核心问题。

1.储油罐液位计选型。储油罐液位计是油罐测量的主要仪表，其技术性能直接影响油罐测量的精度和可靠性。针对不同油品和不同储油罐类型，存在的问题是如何选择，才能充分发挥液位计使用性能，达到高性价比、高精度的液位测量。

2.测控分机设计。测控分机完成传感器数据采集与执行器自动控制等功能。针对不同测控信号，存在的问题是如何进行硬件设计和软件开发。

3.混合测量模型建立。为实现多参数的实时监测和质量计量，并保证计量精度系统采用混合法油罐自动计量，主要设备包括：高精度液位计测量油高；安装于罐壁底部和罐顶部的高精度智能压力变送器测量油品压力和气相压力；多点温度传感器测量油品平均温度。针对多参数测量存在的问题是如何根据直接测量参数及储油罐容积表，计算平均密度、视体积，标准体积和质量，即如何建立混合测量模型。

4.现场总线标准的选择。现场总线因其具有双向数字化、开放性、分散性以及对现场环境的适应性等特点而获得了非常广泛的应用。由于目前有影响力的现场总线标准有多种，存在的问题是选择何种现场总线标准。

5.油量平衡分析模型建立。分析油料平衡，控制油料泄漏和损耗，是油罐监控系统的重要任务之一，存在的问题是如何建立油量平衡分析模型。

（四）撰写教学案例

撰写储油罐区监控系统构建案例的目的是使学员明确测控系统技术现状，深入认识测控系统结构、功能及技术指标，进一步掌握测控系统关键技术处理方法。为此，围绕下述五大系列问题，按时间顺序展开研究过程的全貌：问题一是罐区监控系统技术现状；问题二是罐区监控系统结构；问题三是罐区监控管理系统功能；问题四是罐区监控管理系统技术指标；问题五是罐区监控管理系统关键技术处理方法，其中涵盖了案例的若干核心问题。

（五）案例教学安排

后勤测控系统课程是我院自动化类本科的专业课，也是自动化类任职教育的必选课，由测控系统理论基础、技术基础及系统设计三大部分教学内容构成。在学生初步掌握有关后勤测控系统的理论与技术的基础上，系统设计部分进行案例教学改革，以期使学生进一步熟悉传感及控制技术的应用方法，了解测控系统集成技术，具备应用所学知识对测控系统进行构思、分析及创新设计的能力。

四、结论

储油罐区监控系统构建案例在我院本科及任职教学应用结果表明，构建的案例涉及了国内外同类技术对比、技术原理、关键技术及创新点等研究内容，涵盖了课程教学标准相关教学内容，体现了监控系统的最新科技理论和实践成果，充实、更新了理论与实践教学内容，从系统调研、系统分析、方案设计、系统开发及运行维护的各个阶段，促进了课程教学水平和学员创新实践能力的提高。

参考文献：

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