基于虚拟仪器技术测控人才培养模式的研究与探索

鞠 虹 王丽飞 王 君 王振波

随着计算机技术的迅猛发展,虚拟仪器的概念逐步为工业界和学术界所认识并成为21世纪测试技术与仪器技术发展的一个重要方向,在研究、制造和开发等众多领域得到广泛应用。

1 虚拟仪器技术引领测控领域的时代潮流

随着信息检测和数据采集的需求越来越大,创新的步伐越来越快,虚拟仪器逐渐成为引领测控领域时代潮流的一种革新性的技术方案。虚拟仪器技术利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。在硬件方面,虚拟仪器技术可以提供“即测即用”的高效数据采集平台,它能使测试系统搭建和配置的时间成本降至最低。在软件方面,LabVIEW是一种图形化测量程序开发环境,仅需拖放控件调色板中的对象,使用交互式属性页定制其行为与外观,彻底改变测控的程序的开发,让编写程序变得简单、快捷、有趣。无论是否有相关经验,人们都能迅速、经济地连接测量与控制硬件、分析数据、共享结果并发布系统。

虚拟仪器系统的价格与具有相似功能的传统仪器相差无几,甚至要少很多。而且由于虚拟仪器在测量任务需要改变时具有更大的灵活性,因而随着时间的流逝,节省的成本也不断累计。可以预见的是,这些主流的商业可用技术将让虚拟仪器技术向更多的应用领域敞开大门。虚拟仪器技术在工业测量和控制领域中掀起一场变革,它正在逐渐替代手写程序开发测量软件和测试平台的传统仪器时代。

2 虚拟仪器技术推广和应用的现状

目前,虚拟仪器技术应用遍布电子、机械、通信、汽车制造、生物、医药、化工、科研、教育等各个行业领域。从日本的汽车测试、澳洲的心脏起搏器设计验证到英国电信电话线路性能测试,都使用虚拟仪器技术;全世界数以万计的工程师和科学家都在使用虚拟仪器技术绘制系统及控制的流程图,撰写检测与控制系统软件说明书;成千上万的仪器驱动采用LabVIEW语言编程设计检测与控制系统。目前,财富500强中85%的制造型企业已经选择虚拟仪器技术,大幅度减少自动化测试设备的尺寸,使工作效率提升10倍之多,而成本却只有传统仪器解决方案的一小部分。

虚拟仪器技术的应用也给传统的院校科研、教学带来巨大的变化。虚拟仪器实验室的建立可以帮助研究者提高工作效率,改进学生的学习方法。以往复杂的数据采集工作变得异常简便,教师和学生都可以集中时间和精力于结论的分析和有创意的概念上。目前,国内已经有很多知名高校开设虚拟仪器课程,并建立虚拟仪器实验室,这足见虚拟仪器技术对数据采集和仪器控制自动化领域发挥的重要作用,以及各个高校对虚拟仪器技术及对基于虚拟仪器技术的测量和控制人才培养的重视。由此可见,虚拟仪器技术在最高学府中的推广和应用是十分重要的,也是十分必要的。

3 学校开展虚拟仪器测控人才培养的必要性和重

要性

在高校,尤其是在中国石油大学,虚拟仪器技术的传授和推广具有十分重要的意义和应用价值。中国石油大学是有石油行业特色的国家直属重点大学,是石油、石化行业科学研究的重要基地,具有良好的科研条件和稳固而又广阔的科研市场,是塑造石油、石化行业专业人才的摇篮。石油开采、储运和加工行业中对仪器设备的设计、监测和检测无一不涉及仪器设备和测量及控制自动化领域。培养的学生毕业后要奔赴石油石化领域的各个工厂、企业、公司,他们其中的一部分将会成为设计师、工程师,这就要求他们不但要有过硬的专业知识,而且具备顺应虚拟仪器技术在测控领域引领的发展潮流的能力。一旦学生掌握虚拟仪器技术,就可以使他们具备根据不同应用环境而开发数据采集和仪器控制的能力,这对学生来说是一笔无形的财富,它不仅会增强学生就业时的竞争力,同时还会使他们在今后的测控和设计工作中更加得心应手、游刃有余。中国石油大学培养的学生具备多项专业基础和素养,专业技术储备和虚拟仪器技术的结合,使他们有希望成为复合型高级工程技术人才。

纵观国内外高校教育体制,为适用时代和科技发展的潮流,跟上创新的步伐,为了培养更有竞争力的复合型人才,借鉴清华、北大等知名高校虚拟仪器推广和应用的经验,中国石油大学开设虚拟仪器课程,建立虚拟仪器实验室是必要的,也是明智的选择。开设虚拟仪器技术的选修课,鼓励感兴趣的学生通过听课或者自学的方式学习虚拟仪器软硬件知识。另外,通过与虚拟仪器公司合作,获得虚拟仪器高校技术资源,建立虚拟仪器技术实验室,并结合相关的科研课题,培养学生兴趣,给学生巩固知识和实践应用的机会。同时,借此机会可以探索校内课程与企业需求相结合、教学与科研相结合、理论与实践相结合、传授与创新相结合的产学研合作的教育新机制和新模式,这也是素质教育研究的新契机。