电气工程学院“十四五”实验室建设规划.docx

电气工程学院“十四五”实验室建设规划根据我校“十四五”事业发展规划，为进一步促进电气工程学院实验室建设工作，特制定本规划。一、实验（IJH）室建设现状（一）实验室状况目前，电气工程学院实验室总面积为4337平方米，实验设备资产总计为1849.48万元。实验室构架为4个大实验室，包含29个分室。四大实验室分别是电力工程实验室、电气技术实验室、电信技术实验室、CDIO创新实验室；其中电力工程实验室包含动态模拟电厂等10个分室，主要为强电类实践教学提供所需条件，电气技术实验室包含电力电子室等11个分室，主要为控制类实践教学提供所需条件，电信技术实验室包含现代电信技术室等8个分室，主要为弱电类实践教学提供所需条件。目前本部门实验室有专职管理人员5人、兼职管理人员2人。（二）实验室建设电气工程学院一直以来就积极进行实验室建设，从2003年起，陆续获得省财政资助实验室建设项目13个，其中有11项以教学为主的实验室建设项目，如“自动测控技术”、“控制技术”、“现代电信技术实验室”、“现代电子产品生产过程实训室”等等，1项为XX省示范实践教学基地：电力工程实训基地，1项以科研为主的实验室建设项目：“柔性电力技术研究与创新平台电气工程学院现有电气工程及其自动化、新能源科学与工程、自动化（新批准）3个本科专业，还有发电厂及电力系统、电气自动化技术、电子信息工程技术、供用电技术、风力发电设备及电网自动化等5个专科专业。“十四五”期间计划申报一个电子信息类本科专业，同时供用电技术、风力发电设备及电网自动化等专科专业根据专业动态调整的需要已陆续停止招生。上述实验室基本满足电气工程学院各专业目前已开设课程教学需要。但要满足电气工程及其自动化专业高标准需要，还需一定投入；还不能较好地满足新能源科学与工程本科专业后续开出部分课程的需要；要满足自动化专业及规划中的信息工程专业需要，还需较大投入；若要满足相关学科科研需要，仍需大量投入。二、存在主要问题随着学院电气工程及自动化、新能源本科专业的发展,与自动化的获批及建设，以及信息工程本科专业规划申报准备的需要，实验室无论是场地、设备、人员等方面均存在着相应的问题，具体体现如下：1 .新能源技术类实验室建设还需加强主要是光伏发电、光热发电原理性实验条件还有所不足,原风电实训室风场控制效果不够合理。2 .电力类实验室需要整合与提升在原有基础上，电力设计类实验要求有所增加，电力技术仿真实验、电气安全、高压类实验条件有提升的必要，原有变电站自动化（供用电实验室项目）部分需改进，以提高利用率。3 .控制技术类实验室还有欠缺未建有专门的过程控制类实验室，尤其是过程控制实验室，是电气工程及自动化、自动化本科专业的重点需要。另外一些控制器实验设备，如“如状态空间设计法的应用、一级倒立摆的控制器设计、二级倒立摆的控制器设计、双旋翼飞行器的自适应控制器设计”类实验设备也需要新建。嵌入式系统以51单片机为主，无ARM、DSP数字控制实验设备。随着本科专业的发展，相应的实验室或设备的建设已十分需要。4 .检测与电子信息类实验室急待改善信息与通信基础综合实验设备已十分落后，目前高频电子技术、信号与原理、通信原理、程控交换、光纤通信的实验设备已有十年以上，而且数量较少，将影响到自动化、信息工程等专业的实验教学需求。电子工艺焊接实训设备已十分落后，现在电子工艺的实训设备主要以手工焊接为主，需要新增电子贴片技术实训设备。5 .创新与科研类实验室需加大投入力度上述实验条件在教学需求上有所欠缺的同时，距离科研上的要求相差更多，从建设电气工程重点学科出发，还需加大投入。如缺乏“水环境无线网络传感器”研究型实验平台，影响了高层次项目的申报与协同创新开发；电力系统、电力电子技术科研实验条件还需逐步改善。6 .本部门尚缺先进的实验管理系统平台改进管理。7 .实验室专职管理人员需要增强。需要补充专门和专业实验室工作人员。同时缺乏专门的电子竞赛、挑战杯等学科竞赛与创新项目指导型及有较强应用型科研能力的实验教师。三、“十四五”规划建设思路与目标（一）建设原则满足应用型本科院校建设的需要，以专业教学与学科建设需求为重点。在教学方面，实验室建设秉持SWH-CDIO-E工程教育理念以“四大能力”培养为核心，提高学生的自主学习、合作沟通和创新实践能力。在学科建设方面，实验室建设应以提升教师的科研及本科学生应用性工程能力培养为目标，同时为教师协同创新、高层次项目申报、科研成果转化提供服务。（二）建设目标逐步满足电气工程学院现有电气工程及其自动化、新能源科学与工程、自动化等3个本科专业的教学需求。为申报信息工程本科专业做好教学条件准备，同时为电气工程、控制、信息等学科的发展提供条件，特别是电气工程重点学科的建设目标。（三）建设思路1 .通过整合、改造、新建等形式满足本科教学需求，进而完全达到本科专业评估为要求。2 .结合一主、二合、四能、五化的电气专业群人才培养特色，积极打造应用型本科人才培养的实践平台，满足各项专业建设要求，满足SWHCDIO教学实践的需要，满足项目制教学等课程改革实践的需要。3 .推进创新创业教育落实，进一步加强创新实验室、开放性实验室的建设，进一步探索并实践学生自主学习中心的运行模式，进一步提升开设综合性、设计性、创新性等三性实验条件。4 .围绕学科发展，重点加强电气工程重点学科建设。5 .以示范实验中心的要求为标准加强实验室建设，加强实验室管理队伍建设，并打造科学、规范的管理系统平台。四、建设计划在十四五期间，为了适应应用型人才培养的要求，建立更加完善的本科实验教学环境。新建、扩建部分实验室，进一步整合实验资源，完善仪器设备，在实验用房、仪器设备品种、设备台套数等方面进一步投入和优化，研制和开发教学仪器，如工程化、综合化的专业教学设备以及SWH-CDlO创新教学设备，重点建设形成如下实验教学平台：专业基础实验平台、专业实验教学平台、创新及科研平台、管理网络平台。（一）实验室硬件环境建设计划建设“太阳能应用实验室”、“过程控制实验室”、“电力仿真及安全实验室”、“数字控制及系统建模实验室（含通信综合）”、"水环境无线网络传感器研究与创新平台”、“风电及变电站自动化实验室（改建）”六个综合实验室的建设工作，建设经费投入约1520万元，新增实验室面积涉及约770m2,具体如下。1 .太阳能应用实验室可在原有新能源与智能微电网实验室基础上增建。重点满足新能源科学与工程本科专业太阳能利用技术类课程的实验、课程设计及科研的需要，开展实验，如：光伏并网发电系统认识、功能验证以及技术指标测试模拟实验；光伏并网发电创新性设计和研究；太阳能光热利用实验等。实验室计划建设年度：2016年。所需经费300万元，新增实验室面积150m2,主要实验设备为光伏并网发电模拟实验系统以及太阳能光热利用实验系统。2 .过程控制实验室满足电气工程及自动化、自动化、电气自动化技术等本专科专业自动控制类课程实验、实训及科研的需要，围绕工业过程控制四大参数，开展实验，如：过程控制系统组成认识实验、被控对象特性测试实验、位式控制系统实验、单回路控制系统实验、串级控制系统的实验、比值控制系统实验等。实验室计划建设年度：2017年。所需经费250万元。新增实验室面积200(m2),主要实验设备可参考CS4000过程控制实验系统。3 .电力仿真及安全实验室该实验室兼顾科研和实践教学。该实验室具体功能是：围绕包括微电网能量优化和核协调控制、电网可靠性和电网规划策略、电网优化调度等方面开展研究工作。进行电力生产安全技术方面的实践教学。实验室计划建设年度：2017年。所需经费250万元，新增实验室面积100m2,主要实验设备是电力系统仿真软件和相应的计算机设备、电力生产安全技术教学用具包括验电棒、安全服、假人等。4 .数字控制及系统建模实验室(含通信综合)满足信息工程、电气工程及自动化、自动化、电气自动化技术等本专科专业的数据通信类课程实验、实训及科研的需要，计划改建原高频电子技术、信号与系统、通信原理实验室。满足电气工程及自动化、自动化、电气自动化技术、信息工程等本科专科专业的数据通信、数字控制、电子工艺类课程的实验、实训I、科研需要，新建DSP数字控制、ARM嵌入式系统、控制器及系统建模等实验设备。新建电子贴片技术实训室。实验室计划建设年度：2018年，所需经费300万元，在充分利用原实验用房的情况下，新增实验室面积200(m2),主要实验设备如下：(1)数据通信类实验设备：通信原理综合实验箱、高频电子线路实验箱、信号与系统实验箱、移动通信综合实验箱、光纤通信原理实验箱、数字程控交换原理实验箱、MatIab通信仿真平台、物联网虚拟仿真平台。(2)数据控制类实验设备：DSP数字控制、ARM嵌入式系统实验箱，一级倒立摆的控制器、二级倒立摆的控制器、双旋翼飞行器的自适应控制器。(3)电子贴片技术实训设备。5 .水环境无线网络传感器研究与创新平台科研为主实验室，满足“电力系统及其自动化”学科“农村水电信息化方向”建设及校级“水环境云计算立体无线传感网络”协同创新中心建设需要，以“科教并重、创新设计、服务产业”为宗旨，着眼水利水文产业链的技术服务与人才培养需求，以“学科发展、科研创新、学做一体”为目标开展相关建设，较好地服务于电气工程及自动化、新能源科学与工程、电子信息工程技术等本、专科专业的科研与实践教学工作。重点开展“无线网络传感器；无线传感网络；水环境云计算技术、水环境检测与预警技术；水利物联网；4G通信技术应用；GlS防汛模型及信息显示技术；防涝排水管网负荷预测和调度；水电信息化产品及系统”方面实验、实训及研究工作。实验室计划建设年度:2018年，计划建设经费220万元。新增实验室面积120（m2）o主要设备如下：室外分布式环境检测传感器网络（包括水文、水质检测节点；气象检测点；空气质量检测点；土壤检测节点；无线图像监测节点）；无线网络传感器研究与创新平台（包括：基础型无线网络传感器开发平台；科研型无线传网络感器综合开发平台；立体型水环境无线网络传感器开发平台；小水电、风电、太阳能监控及优化调度无线网络传感器研究开发平台；农产品无线网络传感器研究开发平台；防涝排水管网无线传感网络及决策支持系统研究开发平台）；云计算及云服务研发实践平台；LCD大屏视频系统综合研究与创新平台;水环境无线网络传感器开发辅助设备。6 .风电及变电站自动化实验室（改建）（1）风力发电实验室改造部分原风力发电实验室建设于2011年，主要由模拟风场风力源系统（室外）、环境测量系统（传感器室外）、小风力发电机（室外）、小风电实验台、MW级双馈异步风力发电仿真机组、模拟风力控制柜、并网开关柜、双馈变流柜、机组控制柜、总控台等十大部分构成。由于该系统是属设备厂家首次创新开发，经过多年的使用，逐步暴露出原设计的某些方面的不足，需要进行功能性的改造，以更好地适应风力发电系统的实验和研究。如：室外的模拟风场，由于小型风机极易受外界自然风的干扰而很难实现对风控制，造成风场模拟功能难以实现，故在此基础上需要减少风机的台数，加设围栏，减小自然风的干扰；MW级双馈异步风力发电仿真机组虽然可以实现软件控制仿真机组的运行，但难以根据室外模拟风场的现场风的状况数据来控制异步风力发电仿真机组的运行，因此需要在控制系统上加以改进，使仿真机组的运行能适应模拟风场的风况变化；添加电网模拟器，跟双馈异步仿真机组对接，以更好的实现并网发电的仿真。实验室计划建设年度：2019年。所需经费100万元，无需新增实验室用房，主要实验设备为电网模拟器、测风用的传感器、控制软件的更新以及室外模拟风场的基建改造工程等。（2）供用电实验室改造部分供用电实验室建于2009年，主要设备有2台干式变压器，5台IOkV真空断路器，1台IOkV电压互感器柜，9台低压配电柜，4台控制屏及中央信号屏，4台保护屏，5台直流屏。该实验室是为了帮助学生了解高、低压配电设备及相应的保护；设备的运行与维护；对外的各种培训。由于原来的每一个设备是只能独立使用，尚未构成一个完整的配电系统,无法实现系统运行。为了更好的发挥该实验室的功能，建议去除蓄电池，改造直流设备；架设二次连接线，使二次成为一个系统。系统的连接需要耗费大量的设计方面的工作。具体费用需请施工单位列出预算清单。实验室计划建设年度：2019年。所需经费50万元，无需新增实验室用房，费用主要用于改造直流设备，加设连接线以及设计方面的费用。（二）实验室软件环境建设1 .进一步完善科学规范的实验室运行管理制度在校级层面的一系列实验室管理规章制度基础上，本二级学院进一步制定切实可行的实验中心的具体管理制度和管理方法，包括物资管理、设备采购、考勤管理制度、实验室运行管理、安全管理等等，形成实验室管理完善的制度体系。2 .实验室中心管理平台建设结合新兴特色专业（电气工程及其自动化专业）项目建设，加强实验室信息网络化建设和管理，打造实验中心管理平台。该部分建设融合在“电力仿真及安全实验室”建设中，可见附表3.平台初步构想所实现功能：网上实现学习、查询、预约、师生交互等；实验教学内容资料上网，包括实验仪器设备资料、规章制度等等，专业资源库连接。3 .进一步创新实践实验室运行模式为大力推进SWH-CDIO教学改革以及创新创业教育实践,积极进行开放实验室、创新实验室的运行机制探索，进一步推进学生自主管理、促进学生自主学习的模式。(S)实验室队伍建设建成一支实验与理论教学互通，教学、科研、技术融合，热爱实验教学、勇于创新、结构合理，适应应用型本科院校的建设需要的实验教学队伍。十四五期间计划进一步加强实验教学与管理人员的业务培训与交流学习；积极培养或引进有较强学科竞赛指导能力及科研能力的实验教师，促进实验队伍学科教学、竞赛指导和科研水平的提高。随着实验室条件建设计划的实施，到2020年本二级学院专业实验教学队伍预计达35人以上，其中实验室专职管理人员7人，兼职管理人员4人。五、主要措施与保障1 .学校以应用型本科院校为建设目标，本规划的建设目标与学校的发展相一致。学校升本后，学校的实验室建设经费不断增加，并有充分的保障。学校有一系列规范的实验室建设管理制度。2 .电气工程学院实验室有较好的前期条件建设基础，目前有省本科新兴特色专业建设项目、电气工程省重点学科建设任务、校示范实验室中心建设任务和多项教改、课改各级项目等等为载体。3 .电气工程学院有着经验丰富的实验室管理队伍和实验室建设队伍，为该规划的实施提供了有力的保障。4 .在本规划制定前，各教研室做了较为充分的调研，并针对电力与新能源、信息与控制等两个领域分别做了规划,为本规划的制定提供支撑。