時間：2023-03-27 16:48:48
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作者：董澤政 李綠萍 許哲 單位：上海衛(wèi)星工程研究所
常見的尋優(yōu)算法
對于各種約束的處理有兩種方式，一種是將其作為尋優(yōu)的目標函數(shù)，第二種方式是限定約束條件的范圍，如發(fā)射時間窗口限制和轉移時間限制。對于軌道設計中的尋優(yōu)問題，目前采用的尋優(yōu)策略是全局尋優(yōu)+局部尋優(yōu)的方法，即通過全局尋優(yōu)算法初步確定最優(yōu)值所在的區(qū)域，再通過局部尋優(yōu)方法確保解的極值性。局部尋優(yōu)算法局部尋優(yōu)算法需要給定初值，尋優(yōu)算法根據(jù)目標函數(shù)的性質尋找附近的極值。常用的局部尋優(yōu)算法有Nelder-Mead算法和序列二次規(guī)劃，優(yōu)點是不需要任何目標函數(shù)或是約束條件的梯度信息，可保證最終逼近最優(yōu)值，但其收斂較慢，計算量大。序列二次規(guī)劃算法利用梯度信息，尋找最優(yōu)解，其優(yōu)點是在極值附近時能夠快速收斂。序列二次規(guī)劃算法的計算量集中在Hessian矩陣上，計算量隨自變量維數(shù)非線性增加，因此有了一些簡化Hessian矩陣的計算方法，比較有名的（BFGS-LBFGS）即是一種通過一階偏導數(shù)來計算Hessian矩陣的算法。全局尋優(yōu)算法局部尋優(yōu)算法的優(yōu)勢是高效率和高精度，然而無法保證全局最優(yōu)，因此其尋優(yōu)能力具有局限性。對于深空軌道設計問題，不同極值之間性能指標相差較大，如圖。。中最大極值為3.7km/s，最小極值為2.1km/s，可見僅僅局部極值是無法滿足設計要求的。經(jīng)分析，適合在軌道設計中使用的全局搜尋算法主要有遺傳算法（GA）、差分進化法（DE）、粒子群算法（PSO）和模擬退火法（ASA）等，下面對各個算法進行簡要的說明并通過仿真算例來說明不同算法間的特點。遺傳算法（GA）：遺傳算法（GeneticAlgorithm,GA）由美國J.H.Holland教授首次提出的、以達爾文自然進化論和Mendel遺傳變異理論為基礎的求解復雜全局尋優(yōu)問題的仿生型算法。GA基于適者生存，優(yōu)勝劣汰的進化原則，對包含可能解的群體反復使用遺傳學的基本操作進行迭代，不斷進化群體，同時以全局并行的搜索技術來搜索尋優(yōu)全體中的最優(yōu)個體，以求得滿足約束的最優(yōu)解或準最優(yōu)解。GA應用廣泛，在深空軌道設計中逐漸得到重視[1，4]。作為一種新的全局尋優(yōu)搜索算法，遺傳算法具有簡單通用，魯棒性強，適用于并行處理以及應用范圍廣的顯著特點。差分進化算法（DE）：差分進化法是一種新的進化算法，由Storn和Price在1995年提出[5]，是一種隨機的啟發(fā)式搜索算法，主要特點是算法簡單、收斂速度快，所需專業(yè)領域知識少。通過國內(nèi)外大量研究發(fā)現(xiàn)，DE算法具有很強的收斂能力，比較適合于解決復雜的尋優(yōu)問題。當然差分進化算法也有一些自身的不足，由于DE算法的關鍵步驟“變異操作”是基于群體的差異向量信息來修正各個體的值，隨著進化代數(shù)的增加，各個體之間的差異化信息在逐漸縮小，以至于后期收斂速度變慢，甚至有時會陷入局部極值點。針對這一問題文獻[6]總結了幾種改進方法，改進的方法主要是自適應調(diào)整編譯因F和交叉概率CR上。粒子群(PSO)算法：一種啟發(fā)式全局尋優(yōu)算法，模擬生物群體的社會行為進行進化，充分利用群體內(nèi)部各個個體之間的關系。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結果啟發(fā)，PSO的基本概念源于對鳥群捕食行為的研究。PSO在函數(shù)尋優(yōu)等領域蘊含著廣闊的應用前景，在Kennedy和Eberhart之后很多學者都進行了這方面的研究。目前已提出了多種PSO改進算法[8,9,10]，并應用于深空軌道設計中，具體可參考文獻[2]。自適應模擬退火法（ASA）：基于熱力學理論，即對于高溫熔體，分子在其中的運動時不規(guī)則的隨機的。然而當溫度下降到熔點附近時，分子的運動就會受到一定的限制并逐漸趨于低能狀態(tài)，當能量最小時能量便產(chǎn)生了結晶。Kirkpatrick在1983年基于以上過程提出了模擬退火法，基本模擬退火法不是一個群體尋優(yōu)算法，文獻[11]將模擬退火法轉化成一種群體算法，顯著地增加其全局尋優(yōu)性能?；镜哪M退火算法由于收斂精度問題，搜索速度比較慢。目前改進的方法有將其和遺傳算法相結合的方法以及采用自適應機制調(diào)整控制參數(shù)的自適應模擬退火法（AdaptiveSimulatedAnnealing），本文采用自適應模擬退火法。多目標函數(shù)尋優(yōu)方法多目標函數(shù)尋優(yōu)方法可在深空軌道設計將速度增量和轉移期這兩個不同指標同時作為目標函數(shù)，便于在各個目標之間進行權衡，使目標性能盡可能達到Pareto意義下的最優(yōu)。NSGA2是目前用得最多的一種解決多目標尋優(yōu)問題的方法，由Deb等在2000年在NSGA基礎上進行改進而來，其特點是采用非優(yōu)超排序和排擠機制。其中非優(yōu)超排序機制保證搜索過程向Pareto最優(yōu)收斂，排擠機制保證了Pareto最優(yōu)解的多樣性。原始的NSGA算法復雜度為O(mN3)，而采用快速非優(yōu)超排序后，NSGAII算法復雜度將為O(mN2)。
仿真算例
以從地球發(fā)射至小行星阿波菲斯為例，研究不同尋優(yōu)算法在簡單雙脈沖問題中的應用。以地球-地球-木星轉移軌道為例，說明算法在帶行星借力的多脈沖星際轉移軌道中的應用。研究在兩種不同轉移策略下各種算法的性能，主要為目標函數(shù)調(diào)用次數(shù)、尋優(yōu)消耗時長、多目標函數(shù)尋優(yōu)方法的適用性。地球-阿波菲斯轉移方案搜索首先考慮直接從地球出發(fā)前往小行星阿波菲斯，轉移方式為雙脈沖方式，因此尋優(yōu)的自變量為發(fā)射時間0t和飛行時間1T，目標函數(shù)選擇兩次速度增量之和，即：（式略）窗口搜索范圍設為2017年1月1日～2021年1月1日，分別采用GA、DE、PSO、ASA四種尋優(yōu)算法，得到仿真結果。從表中可得到GA算法的表現(xiàn)最好，其函數(shù)調(diào)用次數(shù)和耗時最少，并且成功地進行了尋優(yōu)?？傊畬τ诤唵蔚碾p脈沖轉移而言，四種算法都較好地完成了尋優(yōu)。由計算結果可知，除粒子群算法PSO外，其他三種算法均成功收斂行時間與速度增量的Pareto解集。最短飛行時間為180天，對應的速度增量需求為5.1km/s；最小速度增量需求為4.90km/s，對應的飛行時間為290天。綜上所述，對于簡單的單目標函數(shù)-雙脈沖星際轉移問題，四種算法均能尋找到最優(yōu)的轉移窗口。對于多目標函數(shù)的情況，粒子群算法PSO收斂性差，無法完成轉移窗口設計，其他三種算法則能夠用來處理這類問題。
【中圖分類號】 TU722【文獻標識碼】 B 【文章編號】 1727-5123（2012）03-079-01
道路是國民經(jīng)濟的重要命脈，由于其特有的靈活性和優(yōu)越性，發(fā)揮著其他運輸方式不可替代的作用。道路建設又是國家最主要的基礎產(chǎn)業(yè)之一，它的迅速發(fā)展，對于促進國民經(jīng)濟，拉動其他相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有非常重要的意義。我國地域遼闊，多山嶺重丘，再加上我國正處于社會主義初級階段，經(jīng)濟發(fā)展不均衡，總體上水平不高，所以我國的道路建設更顯其對我國經(jīng)濟發(fā)展的特殊重要性。從某種程度上我們可以說，道路橋梁的質量問題往往是由于施工人員的麻痹大意造成的，對于道路橋梁施工過程中的應該注意、應該得到重視的問題，而施工人員沒有予以必要的注意。為此，對于道路橋梁的施工問題，有關人員必須予以足夠的重視。
1橋梁出現(xiàn)裂縫
道路橋梁出現(xiàn)裂縫不僅會影響結構的美觀和正常的使用，而且會削弱橋梁結構的強度和剛度，從而導致工程事故的發(fā)生。我國建設道路主要使用的材料是混凝土，而混凝土結構裂縫問題目前在道路建設的技術問題中具有普遍性，這其中除了是橋梁混凝土原材料質量差等原因，還有一部分原因是施工人員沒有合理使用混凝土造成的，如：沒有對混凝土強度等級加以重視，使混凝土曝露時間過長從而導致混凝土受潮變性；在施工過程中對混凝土的配合比沒有達到規(guī)范要求，只憑個人經(jīng)驗不按標準規(guī)定隨意配比；在澆灌混凝土過程中對混凝土振搗不足或力道過猛；在混凝土模拆除后，沒有給予必要的養(yǎng)護，導致混凝土體表缺水出現(xiàn)干裂等，為此，施工人員在施工過程中要對橋梁混凝土進行常規(guī)計算。我國規(guī)定鋼筋混凝土構件的最大裂縫寬度為0.2～0.3mm。此外，還要進行溫度裂縫計算，采取隔熱設計；考慮混凝土結構所處的位置，選擇合理的混凝土強度等級；對混凝土配筋率采用適當?shù)挠嬎隳Ｊ?，從材料性能方面和結構形式方面采取有效的綜合措施；加之以合理的施工工藝，按設計好的混凝土強度等級要求進行施工，控制水泥用量及水灰比，重視混凝土振搗技術，計算好拆模時間，選用一定份量的外加劑和摻合料（對收縮和水熱化影響較?。龅礁邷靥鞖鈺r使用井水拌制混凝土，這樣可以降低澆灌溫度。雖然橋梁混凝土結構中出現(xiàn)裂縫是不可避免的，但是施工人員應該根據(jù)裂縫的現(xiàn)狀和產(chǎn)生的原因采用合理的治理方法，確保道路橋梁竣工后的美觀外形和使用安全。
2橋梁鋼筋銹蝕
鋼筋的使用壽命與橋梁的使用壽命密切相關，橋梁鋼筋出現(xiàn)銹蝕的話會嚴重危害道路橋梁的使用壽命和安全。影響鋼筋銹蝕的因素有很多，如原材料、環(huán)境、施工等，以及其他諸如鋼筋應力狀態(tài)等因素也會導致鋼筋銹蝕。橋梁鋼筋銹蝕的機理很復雜，因此道路橋梁鋼筋防腐是一項系統(tǒng)工程，需要諸多措施綜合治理。施工工人在建設道路橋梁過程中就要加強橋梁鋼筋防護意識，要使用涂層鋼筋，這種鋼筋就是在普通低碳鋼表面加上防腐涂層，使其與腐蝕性環(huán)境（酸雨、尾氣、除冰劑等）隔離開來，這樣就能達到普通低碳鋼防腐目的。涂層材料不能被破壞，不管是在運輸、儲存還是在安裝過程中，這種材料在惡劣條件下具有一定的耐久性和持續(xù)性，在道路橋梁鋼筋使用壽命周期內(nèi)均能保持其結構功能。此外，施工工人還可以使用電化學防護法阻止橋梁鋼筋銹蝕。這種防護法具有一定的技術含量，就是使鋼筋攜帶足夠數(shù)量的多余電子，這樣無論腐蝕液體的硬度值如何，鋼筋都不會被腐蝕，始終處于穩(wěn)定狀態(tài)。對于已經(jīng)出現(xiàn)銹蝕的鋼筋要積極進行修復：清除掉所有出現(xiàn)銹蝕區(qū)域內(nèi)的混凝土，采用噴砂法除掉銹跡，根據(jù)實際情況增加一定數(shù)量的鋼筋以確保梁體內(nèi)的含筋量。最后一點要加以強調(diào)的是，施工工人在加強橋梁鋼筋防腐的同時要注意跟當?shù)氐膶嶋H情況結合起來，要根據(jù)道路橋梁的政治經(jīng)濟地位、氣候條件、地理位置等對橋梁進行分級，根據(jù)分級篩選符合使用要求的、經(jīng)濟合理的防腐材料。
3橋梁鋪裝層松散脫落
橋梁鋪裝層雖然在橋梁中所占的體積并不大，但是它對道路交通的順利運行是十分重要的。在相繼暴露出來的道路橋梁質量問題中， 橋梁鋪裝層的質量問題受到了一定的重視，在一些橋梁施工中，橋梁鋪裝層的施工質量往往被疏忽，施工工序控制不嚴，只注重表面功夫，在外觀質量上做文章，致使橋面鋪裝層過早出現(xiàn)裂縫，松散、脫落等問題，維修周期越來越短。橋梁鋪裝層在構造上屬于剛性結構，目前，我國的重載交通及超載現(xiàn)象越來越嚴重，鋪面層直接承受著車輛和行人荷載的沖擊，現(xiàn)行橋梁鋪裝層與重型或超重型汽車數(shù)量的迅速增多已不相適應，這樣就加重了橋梁鋪裝層的負荷，因此施工人員在建設橋梁鋪面層的過程中，要注意確保橋梁鋪裝層厚度，鋪裝材料應具有良好的彎曲性能，這樣可減弱或避免鋪裝層的彎曲開裂，要保證鋪裝材料在使用期間不出現(xiàn)明顯的開裂和其它問題。鋪層材料的防水層在施工過程中應予以充分重視，要保證鋪筑后基本不會透水，以防止水滲入材料引起各種水損壞，從而縮短橋梁鋪面層的使用壽命。對于處于非冰凍地區(qū)的道路橋梁，可以在橋梁鋪面層鋪上一定厚度的防水混凝土（厚度可達到8～10cm） ； 對于處于冰凍地區(qū)而可能出現(xiàn)裂紋的道路橋梁上，可以鋪上瀝青混凝土或者貼式混凝土，這種混凝土是柔性的，可以有效預防橋梁鋪裝層出現(xiàn)裂紋。
4橋梁施工人員素質不高
我國的道路建設工地多位于人少林密山高的地方，生活條件差，交通不便，這就要求道路施工人員具有堅定的工作信念，硬實的政治素質，樹立全心全意為人民服務的人生觀、價值觀，這樣才能真正做到以路為家，以路為業(yè)，安心為我國經(jīng)濟的騰飛和山區(qū)道路事業(yè)的發(fā)展做出貢獻。然而在現(xiàn)實生活中，有不少施工人員怕吃苦，怕受累，職業(yè)素質不高，遇到一點小困難就退縮畏怯，還有一些施工人員認為自己是科班出身，覺得自己懂技術、有文化，應付目前的技術問題綽綽有余，這是一種相當錯誤的觀念，施工人員要不斷學習新的專業(yè)知識，提高自身素養(yǎng)和能力。⑴施工人員要不斷提高自身的專業(yè)技術水平，更新知識，與時俱進，適應社會的發(fā)展要求。要使自己時刻牢記，當今時代科學技術突飛猛進，今天有用的知識，明天就有可能過時，只有不斷地學習才能不被這個社會淘汰； ⑵施工人員要多接觸、 學習管理、 法律、網(wǎng)絡等各個方面的知識，做到一專多能。除了懂得施工技術外，還要熟悉美學、環(huán)境保護、水文地質等相關知識，這樣才能造出既美觀又經(jīng)濟的橋梁；⑶施工人員要熟悉有關法律、索賠程序、合同條款等相關知識，我國已加入WTO，經(jīng)濟活動逐漸與國際接軌，施工人員要懂得維護工地單位的合法權益，造出符合規(guī)范的橋梁，提高我國的市場競爭力。
5結論，意義
道路工程施工質量控制是一項重要的工作， 不僅需要工程參與者能夠通力配合， 更需要足夠的責任心。在橋梁施工過程中要經(jīng)濟合理的使用材料資源，堅持施工原則，嚴格執(zhí)行國家現(xiàn)行的施工規(guī)范和國家批準的技術標準；積極推廣應用“可靠性施工”、“結構優(yōu)化施工”等現(xiàn)代施工辦法；要注意因地制宜，節(jié)省建設資金，就地取材等。這就需要施工工人和有關人員吸取經(jīng)驗，采取種種措施避免不良因素，保證橋梁質量。在道路工程建設中加強對施工質量的控制力度， 不僅能夠保證工程質量、 確保行車安全、 延長道路的使用壽命， 還能避免因返工或大修而給國家?guī)斫?jīng)濟損失。
參考文獻
1蒙云.橋梁加固與改造.人民交通出版社
2譫潤水.公路舊橋加固技術與實例.人民交通出版社
3湯繼銀.道路橋梁施工中應注意的問題分析及防治技術.建筑工程，
中圖分類號：G642.477 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）11-0200-02
本科畢業(yè)設計作為大學四年最后一個重要的教學環(huán)節(jié)，長期以來受到指導教師的重視和關注，創(chuàng)新研究了各種有效途徑，取得了很好的實踐效果。[1-3]筆者所在的課題組基于多年的本科畢業(yè)設計指導實踐經(jīng)驗，深入分析了國防科學技術大學軍事指揮類學生和工程技術類學生不同的特點，考慮到大范疇下單個畢業(yè)設計課題研究的局限性，分別設置了相應的專題作為畢業(yè)設計課題，受到了學生的廣泛好評。
在本科畢業(yè)設計指導實踐過程中，課題組基于專題式本科畢業(yè)設計指導方案，提出了“四課法”本科畢業(yè)設計專題指導方法。針對軍事指揮類學生，為促進空天作戰(zhàn)力量建設和“天戰(zhàn)”優(yōu)秀軍事指揮人才培養(yǎng)，基于空天作戰(zhàn)背景，設計了空天作戰(zhàn)專題作為畢業(yè)設計選題。另外，針對測控技術與儀器專業(yè)學生的專業(yè)特點，充分結合理論和實踐，軟件和硬件能力的雙重訓練，設計了衛(wèi)星測控專題作為畢業(yè)設計選題。通過空天作戰(zhàn)專題和衛(wèi)星測控專題本科畢業(yè)設計的指導研究與實踐，深入分析和總結了專題畢業(yè)設計指導的相關經(jīng)驗，對后續(xù)畢業(yè)設計指導工作具有重要的指導意義。
一、本科畢業(yè)設計專題設計
1.軍事指揮類學生本科畢業(yè)設計專題設計
自20世紀90年代至今，國際上發(fā)生了幾場較大規(guī)模的局部戰(zhàn)爭，其中一個不容忽視的重要特點便是空天領域的軍事應用，空天作戰(zhàn)的概念應運而生。空天作戰(zhàn)是指以航空航天力量為主，在其他有關力量的配合下，為達成一定的作戰(zhàn)目的，根據(jù)統(tǒng)一計劃和統(tǒng)一指揮，在空天戰(zhàn)場共同進行的以空天威懾、空天支援和空天攻防為主要方式的作戰(zhàn)行動。[4]未來戰(zhàn)爭，誰能夠掌握空天的“制高點”，誰必將掌握戰(zhàn)爭的主導權。近年來，世界主要軍事強國都爭先發(fā)展空天作戰(zhàn)力量，太空領域的競爭更趨激烈，空天戰(zhàn)場的地位將進一步凸顯。隨著航空航天技術的發(fā)展，未來高技術局部戰(zhàn)爭將首先從外層空間開始，空天戰(zhàn)場將成為敵對雙方激烈爭奪的戰(zhàn)略高地。
為了保衛(wèi)國家的空天安全，有效防御軍事強國的空天威脅，需要科學深入地研究空天作戰(zhàn)問題，理解和系統(tǒng)掌握空天作戰(zhàn)的有關理論，對空天作戰(zhàn)中的相關技術問題進行前沿探索。結合國防科學技術大學軍事指揮類學生的培養(yǎng)目標和特點，筆者所在的指導團隊結合空天作戰(zhàn)相關的人才培養(yǎng)的迫切需求，確定了“空天作戰(zhàn)專題”作為學生的本科畢業(yè)設計課題。因此，本畢業(yè)設計專題不僅具有很強的軍事應用背景，而且具有明確的研究意義。
以空天作戰(zhàn)為背景，從爭奪制天權的基本手段、空間信息的獲取及在空天作戰(zhàn)中的應用、空間環(huán)境監(jiān)測、美國空天作戰(zhàn)相關研究對我軍的啟示、空天作戰(zhàn)系統(tǒng)中的目標選擇、攻擊和防御等方面展開研究，精心設計了14個子課題以供14名軍事指揮類學生選擇，每個子課題都是空天作戰(zhàn)背景下相關問題的具體描述。專題包含的14個子課題是一個有機整體，有利于學生在畢業(yè)設計過程中資源共享，相互交流和探討，群策群力，在有限的畢業(yè)設計時間里掌握更多的相關知識。
2.工程技術類學生本科畢業(yè)設計專題設計
課題組所指導的工程技術類學生來自于測控技術與儀器專業(yè)（以下簡稱“測控專業(yè)”），該專業(yè)一直被學生稱為“萬精油”專業(yè)。因為測控專業(yè)所涉及的領域很寬，它集計算機、軟件、網(wǎng)路、傳感、電子、機械、光學等多種技術于一體，用于解決實際工程中的控制管理、信號獲取、傳輸和處理等一系列問題。[5]但隨著我國航天事業(yè)的飛速發(fā)展，“航天測控”成為測控專業(yè)學生耳熟能詳?shù)念I域，更愿意將本專業(yè)和航天技術的發(fā)展同等看待。航天測控是反映一個國家綜合科技實力的重要標志之一。作為當今世界最尖端的領域之一，航天測控涉及天文、天體力學、空間控制技術、電子信息、數(shù)值計算等多個尖端學科。作為測控專業(yè)的本科畢業(yè)生，迫切希望通過畢業(yè)設計更深入地了解航天測控相關的技術細節(jié)。
針對5名測控專業(yè)學生，以衛(wèi)星測控為背景，確定了“衛(wèi)星測控專題”作為學生的本科畢業(yè)設計課題。從衛(wèi)星測控星載儀器電路原理與設計、衛(wèi)星測控星載儀器信號設計與合成、衛(wèi)星測控星載儀器信號接收與處理、衛(wèi)星測控中的擴頻信號捕獲技術研究、衛(wèi)星測控中的擴頻信號跟蹤技術研究，精心設計了5個子課題，每個子課題都是衛(wèi)星測控信號流程中的重要環(huán)節(jié)，環(huán)環(huán)相扣，最終構建了一個完整的測控實驗平臺。有利于在畢業(yè)設計過程中培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神，加強學生間的交流與探討，共同將衛(wèi)星測控領域的技術細節(jié)理解的更加透徹。
二、“四課法”本科畢業(yè)設計專題指導實踐
專題式本科畢業(yè)設計與傳統(tǒng)的“一對一”本科畢業(yè)設計之間的不同之處在于學生從給定的子課題中選擇一個子課題開展畢業(yè)設計工作，所有學生要了解專題的整體情況，同時要求每人獨立完成一題。所有子課題是一個統(tǒng)一的整體，指導團隊通過開展相應的指導，確保每個學生都能在規(guī)定的時間內(nèi)進行較為深入的研究，最終完成優(yōu)秀的畢業(yè)論文。指導團隊包括10名教師，作為一個整體，由負責人協(xié)調(diào)進行全面指導工作，同時根據(jù)教師的專業(yè)特長，確定具體指導的子課題。在整個指導過程中，提出了“四課法”本科畢業(yè)設計專題指導方法，在四個重要階段集中指導，以確保畢業(yè)設計指導工作進行的更加高效。
1.下達任務課：明確任務，充分交代
在學生選定相應的子課題之后，教師將下發(fā)《本科畢業(yè)設計任務書》（簡稱《任務書》）。在學生初步理解《任務書》的基礎上，給學生們上第一課：下達任務課。
對于學生來說，本科畢業(yè)設計是一個全新的重要環(huán)節(jié)，它不同于前三年的課堂教學，也不同于任何之前進行過的教學、實驗等單一訓練，它是一個綜合的“項目”，所以學生在拿到《任務書》后會非常困惑，不知道具體該做什么，如何做。這就迫切要求教師能夠在第一時間把握學生的心理特點，針對他們的疑問，逐一解答他們的困惑。在下達任務課上，教師要積極引導學生“發(fā)問”，這樣才能有的放矢的解決他們最關心的難題，達到更好的指導效果。“好的開始，是成功的一半?！痹诘谝徽n上，教師要針對問題充分交代，幫助學生充分理解《任務書》的要求，讓他們明確自己的任務：需要哪些基礎知識，需要補充學習哪些新知識，任務的最終目標是什么，各個過程環(huán)節(jié)該如何實施？每一個方面都要交代清楚，讓學生徹底打消疑慮，給他們建立自信心，為接下來的畢業(yè)設計奠定堅實的基礎。
2.開題報告課：確定方向，引導思維
學生在充分理解《任務書》研究內(nèi)容的基礎上，通過查閱相關參考文獻，將各個任務進一步細化，提煉出課題的關鍵問題，提出課題研究的基本方法，并制定詳細的研究計劃，完成《本科畢業(yè)設計開題報告》（簡稱《開題報告》）。
《開題報告》是學生開始進行畢業(yè)設計實質性工作的第一步，也是畢業(yè)設計環(huán)節(jié)第一次由學生主導，向教師提交撰寫材料。開題報告課作為畢業(yè)設計指導的第二堂課，教師需要著重從以下幾個方面把握，協(xié)助他們確定明確的方向，引導學生的發(fā)散思維，為下一步畢業(yè)設計工作制定可行的計劃。
（1）對專題及子課題的認識：學生針對不太熟悉的專題領域，要了解自己子課題的研究內(nèi)容，必須要全面認識子課題所在的大專題背景。所以開題報告中，要簡要介紹自己對專題及課題的認識。
（2）本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢：要明確課題的具體研究內(nèi)容，首先要對國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀進行全面了解和梳理，準確分析它的發(fā)展趨勢，找準課題的研究方向。
（3）課題在理論與實踐上的意義：學生選擇一個子課題，最初對課題的意義并不完全清楚。通過開題報告課，教師根據(jù)學生分析的課題在理論與實踐上的意義，點評相關的內(nèi)容，為后續(xù)工作的展開明確方向。
（4）課題需要解決的關鍵理論問題和實際問題：課題研究的核心內(nèi)容是解決一定的理論問題和實際問題，這是學生必須把握的內(nèi)容，也是開題報告課最重要的部分。教師要根據(jù)學生《開題報告》的內(nèi)容分析他們的思路，從各子課題展開，確保每個學生都能理順課題的關鍵問題。
（5）課題研究的基本方法、實驗方案及技術路線的可行性論證，并估計在進行論文工作中可能遇到的困難、問題和解決措施：明確了需要解決的關鍵問題之后，學生在《開題報告》中對研究的基本方法及可行性進行分析。教師要客觀分析研究內(nèi)容的工作量和學生有效投入時間等因素，評價其可行性，及時修正不合理部分。此外，教師還要對論文工作中可能遇到的困難和問題與學生進行充分探討，引導學生提出相應的解決措施。
（6）論文研究的進展計劃：在有限的時間里，需要進行一定的研究工作。一般而言，時間較為緊張，通過制定詳細的研究進展計劃，劃分重要的檢查節(jié)點，有利于教師更有針對性的指導學生順利完成畢業(yè)設計任務。在開題報告課上，教師根據(jù)學生制定的論文研究進展計劃，分析其合理性和可考核性，并進行必要的調(diào)整。
3.中期檢查課：查看方法與思路，細致指導，廣泛討論
在學生畢業(yè)設計工作進行到一半時，實施“中期檢查課”。開題報告課上，已經(jīng)對整個畢業(yè)設計進行全面規(guī)劃和部署，在中期檢查節(jié)點應該完成哪些內(nèi)容，是有明確計劃的。因此在中期檢查課上，教師首先要查看研究方法是否正確，研究思路是否清晰，在更細節(jié)的方面加強指導，為后半部分的畢業(yè)設計定下方向。其次多個學生做同一個專題，有很多研究內(nèi)容和研究成果是可以提前進行資源共享的。教師要引導學生進行廣泛的討論，取長補短，齊頭并進，共同進步。另外，還要給每個學生吃下“定心丸”：大家一定能在規(guī)定的時間內(nèi)順利完成畢業(yè)設計工作，只需要稍稍調(diào)整心態(tài)，更加投入，按照《任務書》中的任務需要，對照《開題報告》中的研究思路，一步步朝著目標努力。
4.論文成稿課：查看內(nèi)容與數(shù)據(jù)，規(guī)定格式
在學生完成《本科畢業(yè)論文》（簡稱《論文》）初稿時，開設“論文成稿課”。事實上，從畢業(yè)設計之初，大部分學生就開始著手為撰寫畢業(yè)論文儲備有用的素材，認真思考，形成新的觀點進行論述。在論文成稿課上，教師要查看論文的內(nèi)容是否是學生獨自完成的，是否是帶有自己新觀點的論述；檢查相關的實驗數(shù)據(jù)是否真實可信，必要時進行相關的考證；其他方面也要嚴格把握，如語句是否通順，邏輯是否合理等，都要進行全面的指導；另外，還要查看論文格式是否完全符合規(guī)定。
除了以上重要的“四課”之外，在畢業(yè)設計實施過程中，由指導團隊負責人統(tǒng)一安排和部署，每周都有2～3名教師進行全面的指導；指導教師針對各自具體負責的子課題，定期和學生見面，了解畢業(yè)設計進展，進行現(xiàn)場指導，及時解決學生畢業(yè)設計過程中遇到的問題。此外，鼓勵學生通過電子郵件的方式和指導教師每周聯(lián)絡一次，學生向指導教師匯報畢業(yè)設計的進展情況，指導教師檢查學生的階段性完成情況，以確保指導工作落到實處。
三、感想與總結
在本次本科畢業(yè)設計工作中，針對軍事指揮類學生和工程技術類學生，均創(chuàng)新性地提出了“大專題”模式本科畢業(yè)設計團隊指導方案。對于選定該專題的學生，每個人都要花費一個學期的時間完成一個完整的畢業(yè)設計課題，畢業(yè)論文就是最終的成果形式。事實上，每個人除了自己的成果之外，還能在每次討論及最終答辯中汲取其他同學的研究成果，學到其他的新知識，達到知識共享。這就是專題式畢業(yè)設計最大的意義所在。
通過本次畢業(yè)設計研究與實踐發(fā)現(xiàn)：第一，空天作戰(zhàn)專題和衛(wèi)星測控專題都是全新的畢業(yè)設計課題，深受學生們的歡迎，兩專題可以作為固定課題以供后續(xù)的學生繼續(xù)研究和學習。第二，畢業(yè)設計指導過程中，教師要指導學生學習基礎理論、基本知識和基本方法，學生通過思考和提問，又能促進教師更多的思考，師生間碰撞出意想不到的火花，使學生學到更多新知識。第三，“四課法”本科畢業(yè)設計專題指導方法是通過多年實踐經(jīng)驗總結出來的，應用成效顯著。課堂上對學生進行針對性指導后，學生能更清晰地梳理自己的思路，調(diào)整自己的進度，學生之間也可以取長補短，資源共享，達到更好的效果。通過分析和總結相關經(jīng)驗，在后續(xù)的畢業(yè)設計指導工作中，教師將更有針對性地指導學生，讓他們在畢業(yè)設計過程中取得更大的進步。
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2 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的研究內(nèi)容
2.1 物聯(lián)網(wǎng)的體系結構
物聯(lián)網(wǎng)的概念是1999年美國Auto-ID中心首先提出的，最初的定義是通過射頻識別等信息傳感設備把所有物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理?，F(xiàn)在普遍認為物聯(lián)網(wǎng)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通對象實現(xiàn)互聯(lián)互通，具有普通對象設備化、自治終端互聯(lián)化和普適服務智能化特征的網(wǎng)絡。從物聯(lián)網(wǎng)的定義可以看出要實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)需要具有感知、通信與計算能力的智能信息傳感設備等實現(xiàn)全面感知，借助現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)和電信網(wǎng)來進行數(shù)據(jù)的可靠傳輸，以及數(shù)據(jù)的智能處理，進而實現(xiàn)人與人、物與物、人與物之間的互聯(lián)互通和智能信息服務。物聯(lián)網(wǎng)的體系結構可以根據(jù)信息生成、傳輸、處理和應用劃分為4個層次：感知識別層、網(wǎng)絡層、管理服務層和綜合應用層。其中感知層是物聯(lián)網(wǎng)信息的來源，包括各種類型的傳感器、RFID標簽和讀寫器、智能手機、智能家電以及智能測控設備等；網(wǎng)絡層實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，包括有線和無線網(wǎng)絡的接人層、會聚層和核心交換層；管理服務層實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、處理的和智能決策服務等，包括中間件、數(shù)據(jù)存儲與處理、數(shù)據(jù)挖掘與智能決策等；綜合應用層實現(xiàn)不同行業(yè)的綜合應用，包括智能物流、智能電網(wǎng)、智能交通、智能環(huán)保、智能醫(yī)療等。物聯(lián)網(wǎng)4層體系結構如圖1所示。
2.2 物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術和研究內(nèi)容
由物聯(lián)網(wǎng)的4層體系結構圖可以看出：感知層是物聯(lián)網(wǎng)應用的基礎，位于物聯(lián)網(wǎng)應用的最底層，也是物聯(lián)網(wǎng)區(qū)別于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的重要方面之一。感知層主要涉及RFID技術、無線傳感器網(wǎng)絡和控制技術、短距離無線通訊技術等主要關鍵技術。物聯(lián)網(wǎng)的應用層與具體的應用領域不同存在很大的差異，需要根據(jù)具體的應用來設計。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)傳輸技術、無線通信技術以及管理服務層涉及的數(shù)據(jù)存儲、云計算、數(shù)據(jù)挖掘等各種支撐技術都是物聯(lián)網(wǎng)應用和研究過程中涉及的主要技術和內(nèi)容。
由于物聯(lián)網(wǎng)的研究內(nèi)容比較寬泛而且涉及多學科的交叉，開設物聯(lián)網(wǎng)相關專業(yè)的高?，F(xiàn)有學科基礎、專業(yè)設置以及研究內(nèi)容的側重點都會有所不同，因此在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程設置以及培養(yǎng)方案方面會存在的一定的差異。由物聯(lián)網(wǎng)的4層體系結構，可以根據(jù)實際情況對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)設置不同的研究方向，如電子技術和嵌入式技術基礎較好的高?？梢詡戎赜诟兄獙釉O計和應用，計算機技術基礎較好的高校可以側重于物聯(lián)網(wǎng)應用層和信息服務層，網(wǎng)絡技術和通信技術基礎較好的高?？梢詡戎赜诰W(wǎng)絡層和管理服務層，還有各相關交叉專業(yè)設置較為全面、研究基礎較好的高校則可以在物聯(lián)網(wǎng)的各層都平衡發(fā)展。具體設置什么樣研究方向和培養(yǎng)方案，各高校需要根據(jù)自身的學科專業(yè)基礎和特點以及高校的行業(yè)背景，設置具有自己特色和優(yōu)勢的培養(yǎng)方案和側重研究方向。安徽理工大學是一所具有煤炭行業(yè)背景和醫(yī)學特色的理工類高校，目前設有相關的專業(yè)有：計算機科學與技術、電子技術與儀器、網(wǎng)絡信息安全、自動化、電子信息工專業(yè)提供論文寫作、寫作論文的服務，歡迎光臨dylw.net程、通信工程、電氣工程及其自動化等，具有較好的相關專業(yè)建設基礎，尤其是面向煤礦自動化和信息化應用領域有著較強的優(yōu)勢。因此，基于學校的行業(yè)背景和專業(yè)基礎現(xiàn)狀，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的側重點是物聯(lián)網(wǎng)的感知層設計和應用，兼顧管理服務層的相關技術研究，如中間件等。重點應用領域是礦山物聯(lián)網(wǎng)以及智能移動醫(yī)療，結合現(xiàn)有的網(wǎng)絡信息安全和計算機科學與技術等相關專業(yè)，制定符合學校實際和充分利用現(xiàn)有教學資源的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的培養(yǎng)方案。
3 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)目標和課程設置
3.1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)目標
在高等學校本科人才培養(yǎng)目標的前提下，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的研究內(nèi)容和市場需求定位，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)目標是：具有寬厚扎實的基礎知識，系統(tǒng)地掌握物聯(lián)網(wǎng)的相關理論、方法和技能，具備網(wǎng)絡技術、傳感技術、射頻識別技術、嵌入式技術、通信技術以及計算機技術等信息領域寬廣的專業(yè)知識，具有綜合運用所學知識解決物聯(lián)網(wǎng)中信息獲取、傳輸、處理問題的能力，能夠從事物聯(lián)網(wǎng)的通信架構、網(wǎng)絡協(xié)議和標準、無線傳感器、電子標簽射頻識別、信息安全等產(chǎn)品及系統(tǒng)的科學研究、工程設計、產(chǎn)品開發(fā)、技術管理與設備維護等工 作。
通過相關課程的學習，掌握必需的傳感器、電子、通信、單片機、RFID技術等知識和專業(yè)技能；掌握基本物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點、網(wǎng)關、網(wǎng)絡協(xié)議棧，有線和無線網(wǎng)絡技術原理，無線自組織組網(wǎng)、有線和無線網(wǎng)絡拓撲以及網(wǎng)絡安全技術等基礎理論和關鍵技術；熟練并系統(tǒng)地掌握物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)集成、物聯(lián)網(wǎng)硬件與軟件設計、互聯(lián)網(wǎng)應用等，具有綜合應用所學知識解決物聯(lián)網(wǎng)工程中實際問題的能力，包括：工程設計、設備制造、網(wǎng)絡運營和技術管理中的實際問題等能力；掌握基于無線傳感器網(wǎng)絡的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的開發(fā)、測試、推廣等知識，具有較強的綜合應用信息網(wǎng)絡相關知識解決問題的能力、綜合試驗能力與工程實踐能力；熟悉礦山物聯(lián)網(wǎng)的架構、應用環(huán)境和關鍵技術，并能夠進行系統(tǒng)設計和開發(fā)；熟悉物聯(lián)網(wǎng)在智能醫(yī)療領域的應用技術，并在現(xiàn)有醫(yī)院信息系統(tǒng)的基礎上，進行移動醫(yī)療的智能終端、醫(yī)療傳感設備、中間件、數(shù)據(jù)存儲、應用系統(tǒng)的設計和開發(fā)等。此外，還應具有較強的創(chuàng)新意識、創(chuàng)造性思維能力，能綜合運用多學科知識、技術和現(xiàn)代工程工具，將所學內(nèi)容應用到其他行業(yè)和應用領域。
3.2 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程設置
由于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是綜合多學科的新興專業(yè)，在課程的設置和教學內(nèi)容的安排上還不夠成熟和穩(wěn)定，還處于探索階段。需要根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標和實際教學情況，不斷地調(diào)整和優(yōu)化課程的設置。目前，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程設置基本上在現(xiàn)有較成熟的計算機科學技術和電子信息類專業(yè)的基礎上，增加與物聯(lián)網(wǎng)相關的核心課程，但側重點是物聯(lián)網(wǎng)技術及應用。結合學校相關專業(yè)課程設置現(xiàn)狀，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程分為以下幾個主要模塊：（1）公共基礎模塊；（2）專業(yè)必修課程模塊：（3）專業(yè)核心課程模塊；（4）專業(yè)任選課程模塊；（5）跨學科課程模塊；（6）實踐課程模塊；（7）素質拓展模塊。各模塊包含的主要課程如表1所示。
在課程的設置上既考慮了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的核心研究內(nèi)容和專業(yè)特色，同時考慮到物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是一門新興的專業(yè)，還沒有專門的碩士和博士學位點，目前基本上都是作為計算機或相關學科的一個研究方向，而計算機專業(yè)研究生入學考試的專業(yè)課實現(xiàn)國家統(tǒng)一命題，因此，在課程的設置上要能夠和計算機科學與技術專業(yè)核心課程實現(xiàn)無縫對接，使得物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)的學生能夠輕松實現(xiàn)進一步深造的愿望。基于這樣的一種現(xiàn)狀，學校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在必修課程模塊和核心課程模塊中分別開設了數(shù)據(jù)結構、計算機組成原理、計算機網(wǎng)絡、操作系統(tǒng)等相關的課程，同時開設了物聯(lián)網(wǎng)導論、無線傳感器網(wǎng)絡、RFID原理與應用，能夠滿足學生專業(yè)學習和考研深造的需要。為了突出物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)知識，在專業(yè)任選課程模塊中開設了大量與物專業(yè)提供論文寫作、寫作論文的服務，歡迎光臨dylw.net聯(lián)網(wǎng)和計算機相關和當前最為熱門的課程，充分體現(xiàn)了該專業(yè)方向的知識面寬、技術先進等特點。跨學科課程模塊的設置為進一步拓寬學生的知識面，了解煤礦行業(yè)的生產(chǎn)背景和主要技術裝備，為以后從事煤礦物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字礦山建設打下基礎。實踐課程模塊的設置是培養(yǎng)學生動手能力和學習興趣的重要教學環(huán)節(jié)，是達到學以致用的主要途徑，是整個教學過程不可缺少的內(nèi)容。素質拓展模塊通過組織多種形式和內(nèi)容的第二課堂教學活動，以培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力，促進個性發(fā)展，提高綜合素質。
4 人才培養(yǎng)和教學資源建設
4.1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)
高等學校的使命是培養(yǎng)人才，高校需要根據(jù)市場的需求和自身優(yōu)勢以及綜合其他因素來確定人才的培養(yǎng)模式。因此，對人才培養(yǎng)目標的定位能夠全面反映高校對合格人才的理解和時代需求。安徽理工大學是行業(yè)特色鮮明、理工類為主的綜合型大學，學校人才培養(yǎng)目標是：結合煤炭行業(yè)特色，培養(yǎng)“厚基礎、高素質、強能力、善創(chuàng)新”的創(chuàng)新型人才和高級專門人才。在人才培養(yǎng)過程中要構建多元化、多目標的培養(yǎng)模式，同時充分考慮學生就業(yè)、創(chuàng)業(yè)和繼續(xù)深造等不同要求，努力形成特色鮮明、層次清晰、模式多元、制度配套、保障有力的本科人才培養(yǎng)體系。在學校人才培養(yǎng)目標的指導下，借助現(xiàn)有相關專業(yè)的培養(yǎng)模式和經(jīng)驗，并結合物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的特點，對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)采用校企聯(lián)合培養(yǎng)的模式。
安徽理工大學是第二批“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”高校，目前在計算機科學與技術專業(yè)以及其他電子信息類專業(yè)的卓越工程師培養(yǎng)計劃和方案制定過程中積累了一定的經(jīng)驗，其核心培養(yǎng)方式是采取的3+X培養(yǎng)模式，主要措施是其中3年時間在學校進行相關基礎課和理論課的學習，至少1年時間采取校企聯(lián)合培養(yǎng)模式，通過將企業(yè)納入到人才培養(yǎng)主體地位，可以進行訂單式培養(yǎng)，大大增強學生對企業(yè)需求的了解和實踐動手能力。真正體現(xiàn)“卓越計劃”的3個特點，即行業(yè)企業(yè)深度參與培養(yǎng)過程；學校按通用標準和行業(yè)標準培養(yǎng)工程人才；強化培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新能力。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)主要是培養(yǎng)工程類的專門型應用人才，可以按照“卓越工程師”的培養(yǎng)模式進行培養(yǎng)。一方面是在現(xiàn)有教學資源的基礎上，加強物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)基礎理論和專業(yè)核心課程內(nèi)容的教學，另一方面加強實踐教學環(huán)節(jié)，尤其是引入相關企業(yè)的參與。目前，我校已與安徽徽斯頓電子科技有限公司以及安徽科艾網(wǎng)絡技術有限公司簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議，聯(lián)合培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才，由參與的公司提供相關課程的教學和實踐環(huán)節(jié)的平臺，并且公司有優(yōu)先挑選優(yōu)秀畢業(yè)生的權利。另外，安徽理工大學與附屬醫(yī)院安徽淮南東方醫(yī)院集團也簽訂了合作協(xié)議，共同研究和制訂數(shù)字移動醫(yī)療系統(tǒng)方案。移動數(shù)字醫(yī)療系統(tǒng)的實施可為學校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教師和學生提供了參與設計和開發(fā)的機會，同時也會為學生的培養(yǎng)提供很好的實習場所和平臺。另外，安徽理工大學與兩淮煤礦企業(yè)都建立了很好的合作關系，有著很好的合作基礎，雙方都在積極準備聯(lián)合培養(yǎng)礦山物聯(lián)網(wǎng)建設人才，進行校企深度合作，為拓展學校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)提供了很好的實踐和就業(yè)機會。此外，學校還與一些經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的相關企業(yè)建立實習基地，如上海、深圳、無錫、蕪湖等，為學生進入工作崗位前提供深入企業(yè)實習機會，為進一步就業(yè)打下了堅實的基礎。校企合作模式的效果已經(jīng)在學校的一些專業(yè)取得了很好的效果，校企合作是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)較為理想的模式。
4.2 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學資源建設
物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的培養(yǎng)，除了有定位準確的培養(yǎng)目標和合適的培養(yǎng)模式之外，還需要有配套的軟硬件教學資源的支撐，教學資源是培養(yǎng)合格人才的重要保證。一個專業(yè)辦學水平的高低往往與該專業(yè)的師資、實驗室、教材、實習場所等建設水平有關。對于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)這樣一門新興專業(yè)，面臨的專業(yè)教學問題更為嚴重和急迫。學校在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設過程中，相應地采取了一些有效措施來保證高水平的教學資源。
（1）物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)師資隊伍的建設。這是所有教學資源中最為重要的部分，沒有好的師資很難想象能夠培養(yǎng)出優(yōu)秀的人才。因此，學校和學院都非常重視教師的培養(yǎng)，培養(yǎng)的方式主要是從學院中挑選出一部分對物聯(lián)網(wǎng)感興趣而且嵌入式技術以及軟件開發(fā)能力過硬的教師組建成物聯(lián)網(wǎng)科研團隊和教學團隊，通過申專業(yè)提供論文寫作、寫作論文的服務，歡迎光臨dylw.net請物聯(lián)網(wǎng)相關課題展開物聯(lián)網(wǎng)理論和應用研究，目前已有2項物聯(lián)網(wǎng)相關的國家自然科學基金項目，5項省部級物聯(lián)網(wǎng)應用課題，多項企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用橫向課題，通過科研課題工作的深入展開和研究，大大提高了教師對物聯(lián)網(wǎng)理論的理解和實踐應用水平，對推動物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教學水平起到明顯的促進作用。除此之外，學院利用寒暑假時間組織部分教師到北京、無錫、長沙等地參加“全國高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學和研討”“高級物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)工程師物”等教學和專業(yè)技術的培訓，通過培訓進一步提高教師的物聯(lián)網(wǎng)教學水平和專業(yè)技能，然后再通過校內(nèi)的研討和講座帶動更多教師物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)水平的提高。
（2）教材建設也是辦好專業(yè)必不可少的環(huán)節(jié)。由于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是新建專業(yè)，雖然已經(jīng)出版了一些不錯的物聯(lián)網(wǎng)方面的圖書，但適合作為本科教學的好教材還是鳳毛麟角，而且大多是技術類或普及類。因此，在教材的建設方面還有很多的工作需要做。我們根據(jù)開設的課程和目前已有教材的現(xiàn)狀，挑選出相對較好的基本教材和參考書，通過大家閱讀討論，然后根據(jù)制定的教學計劃，來確定講授的內(nèi)容和學生需要自學的內(nèi)容，并整理教學講義和課件，為后續(xù)教材建設做好準備。通過這一環(huán)節(jié)，充分提高了對教學內(nèi)容細節(jié)的掌握和理解，也對物聯(lián)網(wǎng)技術掌握得更為全面。
（3）實驗室建設是實踐教學環(huán)節(jié)的有力保障。為了能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)實驗教學的需求，學院對物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設投入了大量的建設經(jīng)費，實驗室采購了北京西普陽光教育科技有限公司的SimpleRFID射頻識別實驗教學系統(tǒng)，并向安徽福訊信息技術有限公司訂制了無線傳感網(wǎng)絡教學系實驗系統(tǒng)。在物聯(lián)網(wǎng)實驗建設過程中，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學團隊全程參與整個實驗室建設過程，對系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、運行都進行全面掌握；專業(yè)提供論文寫作、寫作論文的服務，歡迎光臨dylw.net并邀請物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)開發(fā)的T程技術人員給教師做專門的技術培訓和講座，進一步提高了教師的理論水平和實踐水平。通過師資、教材和實驗竄3個環(huán)節(jié)的建設，目前學校已經(jīng)具有較高水平的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學團隊和完善的教學配套資源，完全能夠按照既定的教學目標和計劃來進行物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的培養(yǎng)。當然，任何一個新的專業(yè)的開設，都需要一定時間的建設和完善，在建設的過程中要不斷探索和完善，并借鑒其他高校的成功經(jīng)驗，及時修正不合理的方面。
5 結語
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)和教學資源建設，是所有高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在辦學過程中需要考慮和解決的問題，而特色人才培養(yǎng)模式和高水平教學資源建設是辦好物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的前提，因此，各個高校應根據(jù)各自不同的辦學基礎和行業(yè)特點，著眼于市場需求和自身的辦學優(yōu)勢，在體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)共同特點的基礎上，要突出物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的行業(yè)特色，這樣培養(yǎng)出的人才更能滿足市場需求和具有更寬的就業(yè)面。
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[2]劉云浩.物聯(lián)網(wǎng)導論[M].北京：科學出版社，2011：3-6.
中圖分類號 TP387 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)071-0184-02
中央空調(diào)系統(tǒng)是一個龐大復雜的系統(tǒng)，主要包括：空調(diào)冷熱源系統(tǒng)、水或空氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等，空調(diào)系統(tǒng)能耗與影響因素之間是一種多變量、強耦合、嚴重非線性的關系，具有很強的動態(tài)性。而人工神經(jīng)網(wǎng)絡可以實現(xiàn)從輸入到輸出的任意非線性映射，能夠模擬高度非線性系統(tǒng)，具有較強的學習能力、自適應能力、容錯能力和聯(lián)想能力，已成為復雜的非線性系統(tǒng)建模、仿真、預測的新型工具，人工神經(jīng)網(wǎng)絡自20世紀40年代初被首度提出來以后，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，廣泛運用于模式識別和圖像處理、控制與優(yōu)化、人工智能等方面。隨著我國空調(diào)事業(yè)的快速發(fā)展及節(jié)能減排新形下，人工神經(jīng)網(wǎng)絡在空調(diào)系統(tǒng)中的運用越來越受到廣大暖通空調(diào)研究者的關注。
1 神經(jīng)網(wǎng)絡
神經(jīng)網(wǎng)絡是對人腦或生物神經(jīng)網(wǎng)絡的抽象和建模，具有從環(huán)境學習的能力，以類似生物的交互方式適應環(huán)境。人工神經(jīng)網(wǎng)絡是一個由大量簡單的神經(jīng)元廣泛聯(lián)接組成的復合系統(tǒng)，當系統(tǒng)被訓練達到平衡后，由各個神經(jīng)元的權值組成的整個網(wǎng)絡的分布狀態(tài)，就是所求的結果。網(wǎng)絡學習的過程也就是各神經(jīng)元權值的調(diào)整過程。人工神經(jīng)網(wǎng)絡根據(jù)連接方式不同可以分為兩大類：無反饋的前向神經(jīng)網(wǎng)絡和相互連接型網(wǎng)絡（包括反饋網(wǎng)絡），圖1為BP神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)結構簡圖，BP網(wǎng)絡就是一種誤差反向傳播的前向網(wǎng)絡，神經(jīng)網(wǎng)絡的學習算法總體來講可分為有監(jiān)督學習和無監(jiān)督學習。人工神經(jīng)網(wǎng)絡的具有強容錯性、冗余性、魯棒性和信息分布式并行處理及快速進行大量計算能力特點， 能適應復雜環(huán)境和進行多目標控制。
圖1 BP網(wǎng)絡系統(tǒng)結構
2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡在空調(diào)系統(tǒng)中的應用
2.1 空調(diào)風系統(tǒng)方面的應用
變風量系統(tǒng)（VAV系統(tǒng)）的基本思想是：當室內(nèi)負荷發(fā)生變化時，改變送入室內(nèi)風量，以滿足室內(nèi)人員的舒適性或工藝性要求，實現(xiàn)送風量的自動調(diào)節(jié)，最大限度地減少風機動力，節(jié)約運行能耗。目前對變風量空調(diào)控制方法傳統(tǒng)方法主要有：定靜壓控制、變靜壓控制、總風量控制等，但多數(shù)局限于的PID控制理論，對變風量空調(diào)這種非線性系統(tǒng)的控制精度難以保證。朱為明等人在VAV系統(tǒng)中采用神經(jīng)網(wǎng)絡預測優(yōu)化算法對變風量空調(diào)進行控制，神經(jīng)網(wǎng)絡預測優(yōu)化算法控制過程的節(jié)能范圍為：6％-13.5％，與PID控制方法相比，神經(jīng)網(wǎng)絡預測優(yōu)化算法的控制量之和減少6%以上，具有較好的節(jié)能效果。
2.2 空調(diào)水系統(tǒng)方面的應用
中央空調(diào)水系統(tǒng)主要包括冷卻水和冷凍水系統(tǒng)，對于大型系統(tǒng)，管道長，系統(tǒng)熱容量大、慣性大，被控系統(tǒng)水溫和流速變化速度較慢，滯后現(xiàn)象嚴重，是一種典型的大滯后系統(tǒng)，對于過程純滯后非線性特性，目前過程控制傳統(tǒng)算法不具備克服滯后影響的能力，在穩(wěn)定性和響應速度上都難以達到較好的性能指標。周洪煜等人利用了神經(jīng)網(wǎng)絡的非線性逼近特性、自學習、自組織的能力以及預測控制的滾動優(yōu)化和反饋校正的特性，建立起的中央空調(diào)水系統(tǒng)的動態(tài)模型，作為預測控制器的預測模型，不需要對被控對象進行精確的辨識， 提出的多變量神經(jīng)網(wǎng)絡預測控制系統(tǒng)具有優(yōu)良的控制效果，實現(xiàn)了空調(diào)水系統(tǒng)的自適應控制。何厚鍵等人在中央空調(diào)水系統(tǒng)的建模與優(yōu)化研究中，利用前饋型網(wǎng)絡結合BP算法建立了冷卻塔和制冷機的神經(jīng)網(wǎng)絡模型，解決的具有高度非線性的中央空調(diào)水系統(tǒng)設備的建模問題。
2.3 制冷系統(tǒng)方面的應用
神經(jīng)網(wǎng)絡在空調(diào)中的制冷系統(tǒng)應用，主要體現(xiàn)在制冷機組優(yōu)化控制和制冷系統(tǒng)的故障診斷兩方面。在中央空調(diào)系統(tǒng)中制冷機組是能耗最大的設備，對制冷機組進行優(yōu)化控制，提高其運行效率，是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的重要途徑之一。趙健等人在分析了影響壓縮機運行效率的主要因素基礎上，建立了以壓縮機入口制冷劑溫度、壓縮機出口制冷劑溫度和負荷為輸入量，最佳吸氣壓力輸出為輸出量的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型。通過在線修正制冷機的吸氣壓力工作點，解決變負荷下，制冷機優(yōu)化控制問題，大幅度提高制冷性能參數(shù)COP的值，降低了制冷機的運行能耗，與采用額定工況相比，采用神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化控制方法的制冷機節(jié)能量約為44.8%。
故障診斷是一種了解和掌握設備在使用過程中的技術，確定其整體或局部是否正常，早期發(fā)現(xiàn)故障及其原因并能預報故障發(fā)展趨勢的技術。在制冷系統(tǒng)的故障診斷方面，神經(jīng)網(wǎng)絡也發(fā)揮著重要作用，隨著我國空調(diào)制冷事的蓬勃發(fā)展，制冷系統(tǒng)越來越復雜，故障的潛在發(fā)生點也越來越多，制冷設備的故障檢測與診斷越來越受到人們的重視。胡正定等人在分析制冷系統(tǒng)常見故障特征的基礎上，建立以壓縮機進口溫度、蒸發(fā)器進口溫度、冷媒水進口溫度、冷媒水出口溫度、壓縮機排氣壓力、壓縮機吸氣壓力、壓縮機出口溫度、冷凝器出口溫度等8特征征參數(shù)作為輸入量，故障模式作為輸出量的補償模糊神經(jīng)網(wǎng)絡模型。仿真結果表明，系統(tǒng)的診斷結果且有較高的準確率。李中領等人在空調(diào)系統(tǒng)故障診斷中利用神經(jīng)網(wǎng)絡建立了三層BP網(wǎng)絡模型，輸入層節(jié)點個數(shù)為4，對應于4種故障現(xiàn)象，隱含層單元個數(shù)為4，輸出層節(jié)點個數(shù)為12，對應于12種故障原因，輸出節(jié)點值的大小反映了故障出現(xiàn)的可能性。
2.4 負荷預測方面的應用
空調(diào)系統(tǒng)逐時負荷的準確預測是實現(xiàn)現(xiàn)代控制的前提之一，準確預測空調(diào)負荷對空調(diào)高效節(jié)能運行具有重大意義，影響空調(diào)負荷的因素有空氣溫度、濕度、太陽輻射強度、人員、設備運行情況等，空調(diào)負荷與影響因素之間是嚴重非線性的關系，具有動態(tài)性。
2.5 空調(diào)制冷系統(tǒng)的仿真設計方面的應用
制冷空調(diào)產(chǎn)品設計中，大量地依賴樣機的反復制作與調(diào)試，使得產(chǎn)品的設計周期延長，并影響性能優(yōu)化，用計算機仿真代替樣機試驗，在計算機上面實現(xiàn)優(yōu)化設計，使得制冷空調(diào)裝置仿真技術近年來得到了迅速發(fā)展 。
2.6 大型建筑運行能耗的評價方面的應用
大型公共建筑指非住宅的民用建筑，包括辦公樓、商場、賓館、醫(yī)院、學校等，大型公共建筑用能特點是單位面積耗能非常高，為每年100 kW/m2-300 kW/m2，而且我國大型公共建筑能源系統(tǒng)效率較低，浪費嚴重，其電耗超過公共建筑節(jié)能設計標準規(guī)定指標的10倍以上。大型公共建筑中央空調(diào)系統(tǒng)運行能耗的科學評價是對大型公共建筑進行用能科學管理的重要基礎，趙靖等人基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡，將冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、其它設備月平均功率、運行時間和氣象特征共七個作為預測因子，空調(diào)系統(tǒng)總能耗為輸出量，建立了大型公共建筑系統(tǒng)運行能耗的預測評價模型，仿真結果表明，網(wǎng)絡的平均預測誤差輸出值約為3.3E-014，可以滿足實際應用的要求。
3 發(fā)展方向
人工神經(jīng)網(wǎng)絡基于較強的學習能力、自適應能力、容錯能力和聯(lián)想能力，在暖通空調(diào)領域中的應用已經(jīng)取得了突破性的進展。今后的發(fā)展方向主要有兩個方面，首先，不斷改進神經(jīng)網(wǎng)絡性能，提高其預測和控制精確度；另外，逐步使神經(jīng)網(wǎng)絡的實現(xiàn)由軟件實現(xiàn)過渡到硬件實現(xiàn)，擴大其在空調(diào)領域的應用范圍，也是今后的研究方向之一。
參考文獻
[1]胡守仁.神經(jīng)網(wǎng)絡導論[M].北京:國防科技大學出版社,1999.
在教育部[2007]2號文件《關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見》中，明確提出要“深化教育教學改革，全面加強大學生素質和能力培養(yǎng)”。目前，我國高等教育對于人才的培養(yǎng)還是按專業(yè)進行的。專業(yè)素質是大學生綜合素質的重要組成部分，大學作為專業(yè)教育實施的載體，對學生專業(yè)素質的培養(yǎng)與建立責無旁貸。實踐證明，工科應用型層次學校的人才培養(yǎng)更具針對性。鑒于學生的實際情況，及社會對于人才的需求，“夯實專業(yè)基礎，抓好專業(yè)教育”，使畢業(yè)生具備良好的專業(yè)素質對于其就業(yè)和工作意義重大。
一、專業(yè)素質培養(yǎng)與建立的方法和途徑
1.專業(yè)素質的培養(yǎng)起始于通識教育。學生專業(yè)素質的培養(yǎng)是起始于本科教育的基礎教學(即通識教育)階段，并在學習過程中逐步積累與建立的。在通識教育及公共基礎課的設置中，從人才培養(yǎng)的角度分析，工程數(shù)學、大學物理及實驗、大學應用語文等課程的開設都在為培養(yǎng)學生的專業(yè)素質打基礎。使之初步具備一定的邏輯思維能力、工程計算與實際動手操作能力，以及運用科學與規(guī)范的語言，撰寫工程報告的能力，并有待通過后續(xù)的專業(yè)教育進一步鞏固與完善。
2.注重專業(yè)素質教育，開展專業(yè)教學。我們強調(diào)，工科的專業(yè)教學不能再像傳統(tǒng)教學模式一樣，只注重專業(yè)知識，忽略專業(yè)素質。為此，制定與之相適應的人才培養(yǎng)方案及相應的環(huán)節(jié)來保證，明確專業(yè)方向，圍繞專業(yè)素質的培養(yǎng)與建立，實施專業(yè)教育。
專業(yè)課教學，實際上是專業(yè)知識與專業(yè)技術的教學。為使工科學生能更好地學習專業(yè)知識，更扎實地培養(yǎng)專業(yè)素質，教師不應只滿足于傳授知識，而應多方位、多角度地啟發(fā)學生如何提出問題、思考問題和解決問題，培養(yǎng)他們的實際操作能力和創(chuàng)新能力，從而為社會培養(yǎng)更多的高素質人才。因此，在課堂上應注重引導學生對于概念的理解和思維能力的培養(yǎng)，簡化教材重點原理論證與推導，在培養(yǎng)學生邏輯思維能力的同時，加強形象思維能力的培養(yǎng)。這對激發(fā)學生學習興趣，提高學生專業(yè)素質有重要意義。結合工程實際，引入案例教學，突出專業(yè)知識、理論與工程實際的對接，對于專業(yè)素質教育幫助很大；恰當運用多媒體輔助教學，根據(jù)教材內(nèi)容，追蹤專業(yè)前沿動態(tài)，既開拓了學生的專業(yè)視野，加強對基本概念的認識，又激發(fā)了學生的求知欲望，掌握科技發(fā)展的新動態(tài)，減小理論與實際之間的差距，有助于學生科學思維方式的培養(yǎng)。
3.加強技能訓練，提高專業(yè)素質。作為一名工科學生，除了學習專業(yè)知識外，還必須熟練掌握一定的與生產(chǎn)實際相聯(lián)系的實踐技能。這對他今后的學習、研究及從事其他工作都將受益無窮。技能訓練，能培養(yǎng)學生一絲不茍的工作態(tài)度、工作方法和不怕困難、不怕挫折的科學精神和審美能力，同時也能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。
4.豐富的實踐教學活動，加強專業(yè)素質教育。實踐教學是應用型高等教育的重要組成部分，是培養(yǎng)學生專業(yè)素質的有效途徑。近幾年在“培養(yǎng)應用人才”的辦學目標指導下，北華大學加快了實踐教學建設速度，逐步建立了科學的實踐教學管理體系。實踐教學體系由實踐教學環(huán)節(jié)、實踐教學環(huán)境、實踐教學隊伍和實踐教學管理四部分組成。實踐教學環(huán)節(jié)：包括實驗、實習、設計、集中實訓、畢業(yè)實習、畢業(yè)論文(設計)六種基本教學形式。經(jīng)過多年積累，已形成了下列幾種主要形式：教學實習與教學實踐相結合，在社會服務中深化專業(yè)知識；承接社會項目，以項目帶實習；畢業(yè)實習與就業(yè)相結合，學生在實習中接受用人單位的考察，為就業(yè)打基礎；學歷教育與專業(yè)培訓相結合；依托行業(yè)，開展學生實習。為了建立科學的實踐教學體系，在08版專業(yè)培養(yǎng)計劃的修訂中，本科實踐教學環(huán)節(jié)學分將增大到35。
多年實踐表明，教、科、產(chǎn)一體化的人才培養(yǎng)模式極大地提高了應用型人才的培養(yǎng)效果，畢業(yè)生上手快，適應工作能力強。“雙師型”的教師隊伍，更為學生提供了工程實踐的機會。在培養(yǎng)學生實踐與科技創(chuàng)新能力方面探索并實踐了“基地+項目培育+導師制”的大學生實踐與科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系，取得了顯著效果。使參與的大多數(shù)學生都能夠受到工程項目的培育，具備了初步的工作經(jīng)驗。所培養(yǎng)的學生多次在國家、省、校級的電子設計大賽、挑戰(zhàn)杯競賽、艦空航天比賽等專業(yè)競賽中取得優(yōu)異成績。
5.專業(yè)指導輔助專業(yè)素質的養(yǎng)成。本科學習階段，專業(yè)指導貫穿始終。從新生入學起就為自動化等專業(yè)各班配備專業(yè)導師。專業(yè)導師由理論與實踐教學經(jīng)驗豐富、責任心強的專業(yè)教師擔任，結合學生自身的興趣與特點，引導專業(yè)方向，全過程陪伴與指導學生的學習、就業(yè)工作。同時，為大二學生設置專業(yè)導論課程，系統(tǒng)地引導專業(yè)學習。另外，每學期分專業(yè)開設專業(yè)指導講座。這些舉措，有力地輔助了專業(yè)素質的養(yǎng)成。
二、專業(yè)素質引領學生就業(yè)工作
1.以過硬的專業(yè)素質進行對口就業(yè)。對于專業(yè)知識掌握好、專業(yè)素質過硬的學生而言，提倡進行專業(yè)對口就業(yè)，鼓勵學生依托行業(yè)就業(yè)。
引導、支持學生借助專業(yè)優(yōu)勢，憑借北華大學在有色、冶金系統(tǒng)的良好口碑，依托行業(yè)就業(yè)。鼓勵學生從基層做起，面向基層、面向民營就業(yè)，到艱苦的環(huán)境中鍛煉，積極響應國家號召，支援國家建設，到祖國最需要的地方去。每年吸引、接待一定數(shù)量的有色、冶金系統(tǒng)的企業(yè)、公司到學校舉辦專場招聘會，取得了顯著的成效，簽約率高達40％左右。這其中，畢業(yè)生良好的專業(yè)素質是成功就業(yè)的重要保證。
2.依托專業(yè)素質拓寬就業(yè)渠道。本科自動化學科專業(yè)分為研究主導型、工程研究應用型以及應用技術主導型三類。各類自動化專業(yè)的培養(yǎng)目標與定位是不同的。依此類推，北華大學的工科專業(yè)應屬于應用技術主導型，以應用型人才培養(yǎng)為主線。對于部分就業(yè)困難的學生，我們提倡依托專業(yè)素質，突出專業(yè)背景，尋求邊緣就業(yè)，進一步拓寬就業(yè)渠道。例如，在具有一定專業(yè)要求的銷售、管理等就業(yè)崗位，憑借專業(yè)素質與專業(yè)背景，其就業(yè)優(yōu)勢明顯異于純粹的學習銷售、管理等專業(yè)的畢業(yè)生。通過積極的引導，解決了部分學生的就業(yè)，明顯提高了就業(yè)率。這一研究成果應用于相關的電氣工程及其自動化、測控技術與儀器、通信工程、電子信息科學與技術等工科專業(yè)，起到了很好的指導作用。
一、前言
信用卡是由商業(yè)銀行向社會發(fā)行的具有消費信用、轉帳結算、存取現(xiàn)金等或全部功能的信用支付工具. 歷史上第一張銀行信用卡于20世紀50年代誕生于美國,經(jīng)過50多年的發(fā)展,目前信用卡已在全球95%以上的國家得到廣泛受理,超過十億人在使用信用卡。二十世紀八十年代,隨著改革開放和市場經(jīng)濟的發(fā)展,信用卡作為電子化和現(xiàn)代化的消費金融支付工具開始進入中國。在人民銀行、銀監(jiān)會等監(jiān)管部門的大力支持和各商業(yè)銀行的積極推動下,20多年來,信用卡逐漸被我國廣大消費者普遍接受,受理環(huán)境逐漸改善和健全。 中國銀聯(lián)(2003)的一份研究報告在對國外銀行卡產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式進行比較的基礎上，提出了我國銀行卡產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式選擇:政府扶持+市場競爭+國際合作。這種產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式導致我國商業(yè)銀行信用卡自2002年以來獲得了跨越式的發(fā)展。據(jù)央行數(shù)據(jù)顯示，截至2009年四季度末，全國各類商業(yè)銀行累計發(fā)行信用卡18 555.56 萬張, 同比增長30.4％，占銀行卡發(fā)行總量的9%；信用卡授信總額進一步增加，達到13 634.96億元，同比增加39.1％；信用卡期末應償信貸總額（信用卡透支余額）為2457.58億元，同比增加55.3%，占金融機構人民幣居民戶短期消費性貸款余額的38.5%，信用卡短期信貸消費規(guī)模不斷擴大；信用卡交易總額達3.5萬億元,占社會消費品零售總額的比例突破27%。但自2008年以來，全國商業(yè)銀行信用卡發(fā)卡量同比增長率持續(xù)回落，信用卡逾期半年未償信貸總額大幅增加，占期末應償信貸總額比例同比上升；另一方面，商業(yè)銀行在發(fā)卡規(guī)模擴大的同時面臨信用卡激活率偏低導致的管理成本和各項費用的上升、卡均收入增長緩慢等問題,其信用卡業(yè)務盈利能力不容樂觀。
二、商業(yè)銀行信用卡發(fā)展現(xiàn)狀及問題分析
（一）商業(yè)銀行信用卡發(fā)展現(xiàn)狀分析 規(guī)模經(jīng)濟（Economy of scale）是指在一特定時期內(nèi)，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大，產(chǎn)品平均成本下降所引起的收益的增加,反映各種投入增加引起生產(chǎn)規(guī)模擴大時產(chǎn)量的變動情況。一般認為規(guī)模經(jīng)濟形成的原因主要在于以下方面：一個企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模擴大時可以使用更加先進的設備；可以實現(xiàn)有利于技術提高的精細分工，進而充分發(fā)揮管理人員的效率；可以對產(chǎn)品進行綜合利用等。當然，規(guī)模并非越大越好，當規(guī)模擴大一定程度時，企業(yè)內(nèi)部機制難以協(xié)調(diào)，管理與指揮系統(tǒng)十分龐雜，效率和收益均將會下降。規(guī)模經(jīng)濟與規(guī)模收益(Return of scale)相聯(lián)系。當企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大導致產(chǎn)出更大比例、更小比例或者同比的增加時，生產(chǎn)表現(xiàn)為遞增、遞減或者不變。經(jīng)濟學家通常認為，大多數(shù)生產(chǎn)活動應當能夠達到規(guī)模收益不變,即不變規(guī)模收益是最“自然”現(xiàn)象，因為企業(yè)可能會復制正在進行的生產(chǎn)方式。銀行卡業(yè)務作為零售業(yè)務，先期投入較大，固定成本明顯，同時服務對象是每次消費的數(shù)量遠遠比不上工業(yè)消費的個人。因此，對于發(fā)卡機構而言，通過擴大生產(chǎn)（發(fā)卡）規(guī)模、攤薄固定成本，增加收入，是實現(xiàn)盈利的必然路徑，即銀行卡產(chǎn)業(yè)理論上是一個典型的存在規(guī)模經(jīng)濟的產(chǎn)業(yè)。假設商業(yè)銀行在信用卡業(yè)務中的投入包括人力（L）、資本（K），在技術條件不變的情況下，在某一特定時期，各種投入的增加引起生產(chǎn)規(guī)模（發(fā)卡量）擴大時信用卡消費交易額、信用卡透支余額及信用卡業(yè)務收入應同比例或者更大比例增長。這種關系用數(shù)學關系可表述為：tf（L，K）≥f（tL，tK）…（1）。多年來國內(nèi)各商業(yè)銀行都實行了先“跑馬圈地”搶占市場份額，擴大發(fā)卡規(guī)模的信用卡業(yè)務經(jīng)營模式，希望通過信用卡產(chǎn)品絕對量的增加來降低單位成本，并通過業(yè)務提升來增加收入并最終實現(xiàn)盈利。這種模式使各商業(yè)銀行的信用卡發(fā)卡數(shù)量自2005以來出現(xiàn)了快速擴張，同時，信用卡消費交易額和信用卡透支余額持續(xù)大幅增長見（圖1）。以下將以占行業(yè)發(fā)卡量60%以上份額的工行、招行、建行和交行等四家銀行2005年至2009信用卡業(yè)務相關數(shù)據(jù)進行分析，以此考察商業(yè)銀行信用卡業(yè)務的投入與產(chǎn)出之間的變動關系,并據(jù)此分析其規(guī)模經(jīng)濟情況。對（圖1）數(shù)據(jù)計算分析后發(fā)現(xiàn)：2006年至2009年，工、招、建、交四大銀行信用卡累計發(fā)卡量（發(fā)卡規(guī)模）的平均發(fā)展速度為1.642，即信用卡業(yè)務的投入年平均增長1.642倍；而信用卡消費交易額平均發(fā)展速度為1.762，信用卡透支余額平均發(fā)展速度則為1.953。由于信用卡消費交易額決定商戶回傭收入的高低，而對美國信用卡透支與盈利的相關性研究表明，透支利息的65.6%可以由透支余額解釋（鄧璽，2007），因此理論上信用卡消費交易額和透支余額的增幅可以近似代表信用卡業(yè)務產(chǎn)出的增幅，即信用卡業(yè)務的產(chǎn)出年平均增長1.762倍（或1.953倍）。根據(jù)（1）式，則有：tf（L，K）>f（tL，tK）…（2）。所有的t都大于1。根據(jù)（2）式，可以初步得出：2005年至2009年，由于投入的增加（發(fā)卡規(guī)模擴大）帶來了產(chǎn)出（消費交易額和透支余額）更大比例的增長，因此，從理論上看，商業(yè)銀行信用卡業(yè)務的發(fā)展符合規(guī)模經(jīng)濟的要求。但信用卡消費交易額及透支余額大幅增長的同時，商業(yè)銀行信用卡業(yè)務盈利情況卻不容樂觀。據(jù)騰訊網(wǎng)聯(lián)合中央財經(jīng)大學銀行業(yè)研究中心的《2010中國信用卡評測報告》顯示，近年來各商業(yè)銀行為搶占市場片面追求發(fā)卡量，在大規(guī)模發(fā)卡的同時，忽視信用卡動戶率和使用率的提高，產(chǎn)生了大量的“睡眠卡”導致管理成本和各項費用的上升，而透支/消費偏低和行業(yè)激烈競爭引起的商戶回傭率下降導致信用卡收入?yún)s增長緩慢。以發(fā)卡量最大和第二的工商銀行、招商銀行為例來進行分析。（1）2005年至2009年工商銀行信用卡發(fā)卡量、消費交易額、透支余額及卡均消費額增長狀況。對（圖2）數(shù)據(jù)進行計算后可以得到：2006年至2009年,工商銀行信用卡發(fā)卡規(guī)模平均發(fā)展速度為1.626，而信用卡年消費交易額平均發(fā)展速度為1.595,卡均消費額平均發(fā)展速度僅為0.981；2005年至2009年工商銀行的透支/消費分別為4.95%、4.92%、5.09%、6.70%、8.21%,2006-2009年的平均發(fā)展速度為1.135。據(jù)以上分析，可以發(fā)現(xiàn)，作為發(fā)卡規(guī)模最大的銀行，工商銀行信用卡業(yè)務在發(fā)展過程中存在以下問題：產(chǎn)出（消費交易額）的增長不如投入（發(fā)卡規(guī)模）增加的速度,反映該行信用卡使用率偏低，客戶持卡消費積極性不高；卡均消費年平均增長的倍數(shù)小于1，反映出該行在擴大發(fā)卡規(guī)模的過程中忽視單卡收益的提高，信用卡動戶率偏低；透支/消費比低，且增長緩慢，反映該行利息收入偏低。（2）招商銀行2005年至2009年信用卡發(fā)卡規(guī)模、消費交易額、透支余額及信用卡年收入總額增長狀況。對（圖3）數(shù)據(jù)分析后可以得出： 2006年至2009年，招商銀行信用卡發(fā)卡規(guī)模平均發(fā)展速度為1.561，同時，信用卡消費交易額平均發(fā)展速度為1.739,而信用卡年收入總額平均發(fā)展速度為1.664；卡均消費額平均發(fā)展速度為1.114，卡均收入平均增長幅度為1.066；2005年至2009年的透支/消費分別為4.94%、5.42%、5.94%、5.60%、4.45%,2006-2009年的平均僅發(fā)展速度為0.974,小于1，出現(xiàn)負增長。據(jù)以上分析認為，作為發(fā)卡規(guī)模第二且已宣布盈利的銀行，招商銀行在信用卡業(yè)務快速發(fā)展的過程中也面臨以下問題：信用卡年收入的增長慢于信用卡消費交易額的增長、卡均收入的增幅不如卡均消費；透支/消費 偏低且出現(xiàn)負增長。
（二）商業(yè)銀行信用卡發(fā)展問題分析 綜合以上分析，可以看出：（1）商業(yè)銀行信用卡業(yè)務經(jīng)過幾年的高速發(fā)展，發(fā)卡規(guī)模獲得了快速的擴張，但自2008年以來規(guī)模擴張的速度已經(jīng)放緩。同時，信用卡產(chǎn)出（消費交易額與透支額）的增長快于信用卡投入（發(fā)卡規(guī)模）的增加，從理論上看，這符合規(guī)模經(jīng)濟的發(fā)展要求。 （2）各商業(yè)銀行在發(fā)卡規(guī)模擴大的同時，存在規(guī)模收益（信用卡消費交易額）增長與之不同步的問題，反映出商業(yè)銀行偏重數(shù)量忽視質量，信用卡動戶率和使用率較低，持卡人持卡消費不活躍，信用卡持卡人的用卡和消費積極性有待因一步提高。（3）信用卡消費交易額、年末透支余額增速較快，但存在透支/消費偏低，且增長緩慢的問題，反映商業(yè)銀行信用卡業(yè)務發(fā)展過程中利息收入增長較慢，占總收入比重偏低。據(jù)統(tǒng)計，美國VISA. MASTER兩大信用卡品牌2000年至2005年加上懲罰性收入和預借現(xiàn)金收入廣義的利息收入比重達到了平均為80.1%，而我國招商銀行作為信用卡業(yè)務最為成功的銀行之一，其該比重2009年也僅占47.87%。（4）信用卡消費交易額、信用卡業(yè)務收入快速增長，但存在信用卡業(yè)務收入的增速慢于消費交易額的問題，反映出我國商戶交換費率偏低導致商戶回傭收入普遍較低的現(xiàn)狀。
三、商業(yè)銀行信用卡發(fā)展困境的原因分析
（一）信用卡產(chǎn)品同質化，消費者用卡積極性不強據(jù)CTR的《2008年中國城市居民信用卡使用狀況及品牌表現(xiàn)研究報告》顯示，中國信用卡市場存在較強的同質化現(xiàn)象，各品牌間尚未形成顯著差異，僅有五分之一的用戶忠誠于信用卡品牌，忠誠度在全球處于最低水平。較低的品牌忠誠度表明信用卡目前在中國屬于“購買低介入度”產(chǎn)品，用戶在選擇時購買過程比較簡單，常表現(xiàn)為沖動購買，因而購買過程的便利性是品牌選擇的關鍵考慮因素。據(jù)CTR調(diào)查顯示，盡管有近七成潛在用戶表示將去柜臺申請信用卡，但實際上大多數(shù)用戶是通過營銷員上門辦理方式申請的信用卡，原因正是上門辦理提供了沖動性申卡的機會和申卡的便利性。在行業(yè)激烈的競爭和產(chǎn)品同質化背景下，消費者辦卡的沖動性減弱，這在一定程度上造成了各商業(yè)銀行發(fā)卡量增速的減緩。同時，較低的品牌忠誠度使得信用卡用戶在辦卡后用卡積極性減弱，導致部分信用卡成為“死卡”或者“睡眠卡”。據(jù)益派咨詢公布的ePanel Voice-2010年一季度全國信用卡用戶調(diào)查結果顯示，14家全國性商業(yè)銀行的信用卡用戶的平均信用卡激活率僅為77.5%，有高達22.5%的用戶雖然擁有信用卡，但一直沒有激活。在各家銀行中，信用卡激活率最高的為90%，而最低的僅有57%。
（二）商戶交換費率與國際市場脫軌，銀行卡收單市場不規(guī)范 國際上商戶支付發(fā)卡機構的交換費率最低為1%,最高為4% ,而我國信用卡行業(yè)經(jīng)營模式仍較為粗放,收單市場不規(guī)范,零交換費率、交換費單筆封頂及商戶代碼套用現(xiàn)象較為嚴重,造成整個行業(yè)商戶平均交換費率不斷下降。截至2009年末,按行業(yè)平均水平計算,我國商戶付給發(fā)卡機構的交換費率平均在0.4% ,遠低于發(fā)達國家和港臺地區(qū)信用卡的平均交換費率。這種狀況導致商業(yè)銀行在信用卡發(fā)卡規(guī)模擴大的同時商戶回傭收入占比卻呈下降趨勢，嚴重影響了商業(yè)銀行信用卡業(yè)務的盈利狀況。截至2009年,我國發(fā)行信用卡的58家銀行中僅有6家對外宣布盈利或盈虧平衡。
（三）信用卡欺詐風險加劇，影響了消費者信用卡的使用 近年來商業(yè)銀行信用卡業(yè)務發(fā)展迅速，隨之引發(fā)的信用卡風險問題也日益受到居民的關注和擔憂。據(jù)來自中國人民銀行的數(shù)據(jù)顯示，2009年1月至8月，全國公安機關共立信用卡詐騙案件6362起、涉案金額4.4億元，分別是2008年同期的2倍和2.38倍。而2011年1月至4月，我國銀行卡犯罪案件就達到了6700多起，涉案金額高達59.6億元。目前存在的信用卡欺詐主要包括未經(jīng)授權或同意，冒用或盜用持卡人遺失的銀行卡進行欺騙易的失竊卡欺詐、用虛假身份或未經(jīng)同意冒用他人身份獲取銀行卡進行交易獲取商品或服務的虛假申請及惡意透支等，這三種傳統(tǒng)類型的信用卡欺詐占到了全部的九成以上，且上述三類案件在數(shù)量上有明顯上升趨勢，并出現(xiàn)了相互融合的現(xiàn)象。隨著信用卡業(yè)務規(guī)模的迅速擴張和競爭的日趨激烈，各類欺詐風險頻發(fā)的態(tài)勢，加上媒體報道對此類風險負面效應的擴大化已引起消費者對信用卡用卡環(huán)境的擔憂，從而導致其辦卡意愿的下降，同時在很大程度上也影響了持卡人用卡積極性和信心，進而產(chǎn)生商業(yè)銀行信用卡動戶率和使用率較低的情況。
四、商業(yè)銀行信用卡發(fā)展的對策建議
（一）加大信用卡產(chǎn)品的創(chuàng)新研發(fā)及營銷激勵機制商業(yè)銀行應細分市場，準確定位，從產(chǎn)品概念、產(chǎn)品服務和產(chǎn)品影響等方面入手進行信用卡產(chǎn)品創(chuàng)新，通過設計和組合產(chǎn)品要素，形成富有針對性的增值服務，實現(xiàn)對目標客戶的差異化服務，以期在提高產(chǎn)品質量的同時獲得發(fā)行量的上升和客戶群的擴大。包括創(chuàng)新產(chǎn)品概念，以消費心理、消費行為乃至消費預期上的認同感和趨同性為依據(jù)，吸引和鎖定目標客戶群；創(chuàng)新產(chǎn)品服務，吸引合作伙伴，構建增值服務平臺，通過增值服務滿足客戶差異化需求；創(chuàng)新產(chǎn)品形象，形成極具特色的產(chǎn)品品牌，通過客戶的品牌認同來提升客戶的產(chǎn)品忠誠度。商業(yè)銀行應實行科學、合理、均衡的信用卡營銷激勵機制，改變對營銷人員實施單一以發(fā)卡數(shù)量作為考核指標的激勵機制。除了發(fā)卡量以外，商業(yè)銀行還可以把服務內(nèi)容、信用卡忠誠度和滿意度、信用卡成本收益綜合測算、動戶率和投訴率等列為考核指標對業(yè)務員進行綜合考核，促使其在營銷過程中關注客戶的“質”，并始終秉承“服務之上”的營銷理念。通過改善服務質量來激活“沉睡用戶”，同時提升現(xiàn)有活躍用戶的消費頻次和水平，形成持續(xù)的用戶黏性，從而提高信用卡的動戶率和使用率及透支/消費，改善信用卡業(yè)務的盈利狀況。
（二）加快修訂和完善信用卡收單相關業(yè)務規(guī)范 建議按照價格法的規(guī)定對銀行發(fā)卡成本、商戶收單成本進行測算,依照市場規(guī)則對交換費率及交換費單筆封頂規(guī)范進行修訂和完善。除國家評定認可的慈善機構可使用零交換費率外,取消其他機構的零交換費率使用規(guī)定,為此類商戶設定新的發(fā)卡機構交換費率標準；取消交換費單筆封頂,對批發(fā)類、房地產(chǎn)類、汽車類等商戶可實行階梯型(累進遞減)交換費率政策，以此增加商業(yè)銀行信用卡業(yè)務的信息交換收入。
（三）加強用卡環(huán)境的建設，增強消費者用卡的信心（1）政府應加快出臺個人信息保護相關的法律法規(guī)，建設全國個人信息安全體系。公民個人信息的保護不僅與個人息息相關，更關系著國家信用體系、金融體系以及相關領域的安全。隨著信息化社會中大量個人信息被收集利用，個人信息保護的需求也日益迫切。盡管2009年底剛剛通過的《中華人民共和國侵權責任法》將隱私權納入保護范圍，但我國目前還沒有制訂專門的《個人信息保護法》，涉及個人信息保護的規(guī)范散見于不同法律法規(guī)、規(guī)章以下的規(guī)范性文件以及行業(yè)規(guī)范之中。因此，應盡快出臺《個人信息保護法》及相應監(jiān)管制度，并逐步形成全國范圍內(nèi)的個人信息安全體系。（2）商業(yè)銀行應加強對商戶POS機具的管理。金融危機以來，我國利用商戶POS機進行非法套現(xiàn)金額成倍躥升。據(jù)來自公安部的數(shù)據(jù)顯示，2007年我國非法套現(xiàn)金額為1.95億元，2009年則為25.8億元。而不法分子通過偽造他人身份證申領信用卡從事信用卡非法套現(xiàn)的案件也時有發(fā)生，由此對信用卡用卡環(huán)境產(chǎn)生了非常不利影響，非法套現(xiàn)已經(jīng)成為商業(yè)銀行信用卡業(yè)務的最大威脅，并給金融安全帶來嚴重隱患。從目前中國信用卡壞賬產(chǎn)生根源分析，特約商戶端虛假交易，非法套現(xiàn)是產(chǎn)生信用卡欺詐的主要來源之一。因此，商業(yè)銀行應規(guī)范POS機具的設立程序，嚴格特約商戶準入，建立類似于貸款審批前的等級評價體制；要加強對特約商戶培訓、監(jiān)督和管理，禁止分單交易，加強短期頻繁交易卡片與POS機監(jiān)控。如加強對特約商戶收單業(yè)務行為和異常交易或變化情況的動態(tài)監(jiān)控，特別對新準入特約商戶應建立嚴格的授權管理制度，并采取重點測控措施；收單銀行和發(fā)卡銀行要相互配合，對可疑交易信息必要時可采用先行拒付的非常規(guī)手段。（3）強化信用文化建設，引導持卡人誠實用卡，并加強個人信息管理。控制和防范信用風險,改善用卡環(huán)境，除了加強發(fā)卡機構、立法監(jiān)督監(jiān)管、個人征信機構、第三方網(wǎng)絡支付進行風險控制與管理外,還要依賴于持卡人的誠實守信，加強信用文化建設；同時，持卡人還應注意保護家庭、工作、身份證號碼、銀行帳號及密碼等個人信息資料，防止個人資料被不法分子濫用造成信用卡虛假申請并進行惡意透支消費的信用卡欺詐行為。
參考文獻：
［1］鄧璽：《我國信用卡盈利途徑初探》，《復旦大學碩士學位論文》2007年。
