关键词：矿山机电专业 工学结合 培养模式
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2015）05-0140-01
引言
大力推行校企合作、工学结合的人才培养模式是目前我国职业教育的重点发展方向，也是职业院校改革创新的重要内容和改革试点。顺应高职院校发展的新形势，探索适应矿山机电专业发展的人才培养模式，一直是我们努力的目标。
一、工学结合教学模式改革现状
工学结合人才培养模式是一种学生在校理论学习和在企业生产实践交替进行，理论与实践结合、学用结合的合作培养模式。这种办学模式的主要特点是：在整个培养期间根据教学需要，安排学生多次到企业实习或顶岗工作。校企双方共同参与人才培养全过程。这种模式适用于理论技术要求比较高，实训时间要求长的专业。
因此，“工学结合”教学模式对于促进人才培养质量的提高、保证高职教育健康发展的重要途径、使人才的培养更加符合行业企业的需要具有重要意义。
目前我国高校的工学结合教学模式主要通过广泛开展校企合作，搭建起新的就业平台，拓展新的就业渠道；通过不断改革教学内容和教学方法，提高学生的工作技能和职业素养，培养企业需要的对口人才，促进学生充分就业。
目前产学合作的情况看，校企合作层次还停留在表面。在人才培养方案制定（修订）、专业建设、课程开发、教材建设等工作中，行业企业专家的参与度是远远不够的，合作的水平还比较低。这反映出我们的校企合作工作仍然停留在表层。
二、我院矿山机电专业职业岗位能力分析
永城职业学院2008年设置了煤矿开采技术专业，2008年建立了中央财政支持的煤矿安全培训基地，2012年学院与河南能源化工集团签署校企合作办学协议。在校企合作办学条件下，如何更好的为区域经济服务，特别背靠河南能源化工集团的诸多煤矿企业，如何培养出符合煤矿生产一线需求的高技能人才，是矿山机电专业“工学结合”教学模式改革的目标，也是改革的源动力。
1.矿山机电专业对应的职业岗位
主要就业单位：煤炭企业生产厂矿。
主要就业部门：机电队、运输队、安装队、供电队等。
可从事的工作岗位：毕业生可从事的工作岗位主要有矿井维修电工、矿井维修机工、设备安装工、变配电工、区队技术员等。
2.矿山机电专业典型工作任务
矿山机电专业岗位（群）典型工作任务如下所示：
机械零件测绘；计算机绘图；电子元器件选择与检修；电子产品；电机检修工具与仪表的选择及使用；电机故障检测；电气识图与绘图；
电气元件的选择与质检；电缆敷设；交直流电机的运行与维护；整流装置的故障检修；检测部件的故障检修；调节器的参数整定；继电器电气系统的运行维护；PLC程序的编制与调试；PLC电气控制系统的运行与检修；煤矿通风机、压风机、排水系统、提升机的运行管理与维护；煤矿采掘运机械的维护；矿用隔爆开关的电气原理图、接线图、元件布置图阅读；矿用隔爆开关的故障诊断与排除；液压控制元件的使用和检修；提升机电气系统原理图、接线图、元件布置图阅读；提升机电气系统的故障诊断与排除；通风机、压风机、排水设备的电气控制系统的故障诊断与处理；高、低压配电柜维护；继电保护系统的参数整定、运行、维护；电力系统的安全防范。
三、我院矿山机电专业人才培养模式的构建
1.工学结合的人才培养模式
经过多年的探索，矿山机电技术专业逐步形成了“四共、四融、四段”的人才培养模式，具体如下所示：
1.1校矿合作，实现“四共”：培养计划校矿共定；教学过程校矿共监；教育资源校矿共享；教学质量和学生就业校矿共管。
1.2学岗融通，实现“四融”：教学内容与职业岗位需求融通；学习场所与岗位工作环境融通；技能训练与岗位操作融通；技能考核与岗位证书融通。
1.3实施“四段”递进的教学模式：
第Ⅰ学段：第1、2学期，在校学习职业基础素质课和部分职业技能基础课，在校内实验室及实训基地进行职业基础技能训练，同时到订单企业进行岗位认知实习，了解企业现状，感受企业文化，熟悉工作岗位，培养职业基础能力。
第Ⅱ学段：第3、4学期和第5学期前半段，在校学习岗位操作技能课程、岗位核心技能课程、职业发展能力课程，根据职业岗位能力要求所构建的课程体系，采取任务驱动、项目导向、教学做一体化等具体教学模式，重点进行岗位工种操作技能训练，培养岗位单项能力。
第Ⅲ学段：第5学期后半段，在订单企业井下一线进行现场教师指导下的生产实习，初步适应真实的岗位工作环境，掌握岗位操作技能，在校内模拟采掘工作面进行强化技能实训，在指导教师的帮助下，达到在模拟环境下的真实训练要求。同时根据订单岗位要求进行相关职业资格鉴定，训练编写采掘工作面作业规程等，培养岗位综合能力。
第Ⅳ学段：第6学期，到订单企业一线以准员工身份顶岗实习，进行预就业岗位的综合技能和职业素质训练，达到能独立操作，实现与就业岗位“零距离”对接。在校矿双方指导教师的共同指导下，完成毕业设计，进行综合能力考评，培养岗位提升能力。
教学组织过程要适应订单企业的需要，满足岗位能力要求，及时调整教学方案，达到特色培养的目标。
2.工学结合的课程体系构建
矿山机电专业课程体系构建的依据是：根据矿山机电专业技术领域和职业岗位（群）的职业岗位标准，在专业建设委员会、企业专家和专任教师的共同合作下，对本专业毕业生主要就业岗位（矿井维修电工、矿井维修机工、变配电工、设备安装工和区队技术员岗位）进行典型工作任务分析，并在此基础上形成了职业能力分析表。
遵循职业能力培养是一个由浅入深、由简单到复杂、由局部到整体、由生硬到熟练再到自如的递增的规律。构建了矿山机电专业以岗位能力培养为主线的课程体系，该课程体系由基础课教学体系（含素质教育课程体系、基本能力课程体系、专业能力课程体系）和实践课程教学体系（包含基本技能训练、专业技能训练和综合技能训练环节）组成。
四、结束语
矿山机电专业学生参加工学结合，顶岗实习的学生，通过在企业的实习和锻炼，实现了真正意义上的人才培养与职业技能岗位的“零距离”对接，也给企业一个全面了解考查学生综合素质及能力的机会。学生对企业的生产及管理情况相对了解和熟悉，学生适应新环境时间的明显缩短；对企业来说，能用上相对了解和可靠的员工，减少培训和考察时间，对企业成本的降低和效益的提高相当有利；同时，也能提高员工的稳定率，促进学生就业率和稳定率的提高。
参考文献
[1]徐涵.工学结合概念内涵及其历史发展[J].职业技术教育.2008（07）
[2]教育部.教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见.（教高[2012]4号）
[3]国务院.关于大力发展职业教育的决定.（国发〔2005〕35号）
关键词：智慧矿山；人才培养方案；调整建议
1智慧化矿山开采技术现状
我国大型能源集团，其信息化发展历程与全行业一样，也是随着国家科技的进步而进步的。（1）综合自动化系统、工业电视系统、瓦斯监测系统、束管系统、矿压监测系统、井下人员管理及定位系统、井下工业环网、组态软件等先进技术逐步在煤矿得到推广，为煤矿的安全生产起到了一定的保驾护航作用。（2）随着煤矿对信息化的进一步需求，煤矿信息化从单纯的制图逐步转向为煤矿矿图、数据的管理、更新等提供信息的共享和服务，同时也对煤矿通风安全专业应用和防治水管理等方面展开研究。（3）《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》提出：到2050年，“全面建成安全绿色、高效智能矿山技术体系，实现煤炭安全绿色、高效、智能生产。”综上所述，党和政府高度重视煤矿的信息化建设，通过30多年的发展，煤炭工业也已经取得了阶段性的成果，为项目的实施奠定了坚实的基础，但离智能矿山以及实现煤矿的完全信息化管理决策还有较远的距离。
2智慧矿山建设目标
以陕西华电榆横煤电有限责任公司小纪汗煤矿智能矿山建设为例。按照公司矿山智能化建设重点工作目标计划，结合矿井自身的发展现状，通过与国外内领先厂商合作，采用5G、云计算、大数据、人工智能、物联网等一系列先进技术，从设备、网络、平台以及上层应用多角度进行智能化的提升和改造，建立统一的网络传输系统，搭建智能化的数字平台，改造现有业务系统，并逐步建设更多的智能化新系统，在此基础上实现矿山智能感知、信息融合、系统联动、数据挖掘和决策支持，全面提升矿山安全生产与管理水平，改善工人井下作业环境，实现监控、生产、维护、安全等多环节少人化或无人化，最终达成矿山智能化的建设目标。智能矿山的总体建设内容如下。感知层：感知层的建设主要包括传感器和相对应的应用系统两部分，用于获取井下设备及环境的运行参数，数据，状态等信息，同时也负责对相关设备仪器进行反向的开停，运行状态调整等控制。本次小纪汗矿感知层的建设内容包括但不限于采掘、支护、通风、安全、提升、运输、辅助生产、供配电等系统的传感器及其信息化系统及附属设备如PLC、自动化设备、摄像头等。网络层：针对于小纪汗矿井下不同场景，将eLTE、5G以及WiFi6等无线网络技术相结合，实现井下移动通讯网络的全面覆盖，用于高清语音通话，视频通话，井下高清视频监控，传感器数据回传，工业远程控制等任务。eLTE和5G网络在井下的建设内容主要包括井下防爆基站，工业环网和相关供电设备，井上部分主要包括核心网和MEC，WiFi6的建设内容主要是井下防爆无线AP。计算资源层：计算资源层的主要建设任务是建设统一的云数据中心，包含云平台服务器、存储、网络设施等相关核心硬件，以及IT机柜及相关配套如电气设施、空调、防雷接地、环境监控系统、视频监控系统等附属设施。主要用于实现感知层各系统数据的采集、接入、整合、存储、交换、计算、输出，向上直接服务于数字平台层，向下通过传输层设备共同完成数据的上传下达工作。平台层：基于混合云方案，建设包括集成平台、AI平台、大数据平台、视频云平台、融合通信平台、智能办公平台、二三维GIS平台、以及IoT物联网平台等，做好智能矿山基础平台建设工作，实现小纪汗矿系统交互、数据融合，给上层应用提供AI、大数据、GIS、IoT等核心功能组件，使能矿山的智能化转型与升级。应用层：依据小纪汗矿目前需求与规划，前期计划建设小纪汗煤流智能监控等智能化系统，解决矿井综合信息集中展示、皮带智能化控制、人员作业规范化监控、IOC大屏BI展示等实际生产经营管理问题，提高小纪汗矿安全管理效率，进一步实现井下少人、无人化。
3现有采矿工程专业人才培养方案
目前，甘肃省内开设采矿工程或煤矿开采技术专业的学校有：陇东学院、兰州资源环境职业技术学院、甘肃能源化工职业学院三所学校。各校该专业现有人才培养方案中对毕业生的要求基本是：通过基础课程和专业课程的学习，能够掌握采矿工程专业的基本理论和实践操作技能，能够用于分析、解决采矿工程中的工程问题；能够利用先进技术方法进行矿业工艺系统与过程设计；能够通过设计实验、分析数据对采矿工程中的工程问题进行研究，进而得到相关结论。从采矿工程专业课程教学计划进程表可以看出，该专业开设的核心课程有：煤矿开采学、井巷工程、矿井通风与安全、矿山压力与岩层控制、矿山机械等。可以看出，各校该专业现有人才培养方案（2018年制定，适用2021、2022届毕业生）中对毕业生的要求、核心课程的设置基本是站在传统采矿技术基础上的，对智慧矿山建设很少涉及。
4对现有人才培养方案调整的建议
关键词：矿山机电专业；教学改革；职业教育
目前，传统课程教学模式还是职业教育的主导模式，教学方法、教学计划等也不够完善，加上职业院校自身的办学条件限制，专业教学质量的提升受到了严重影响。在传统教学模式下，学生真正参与实践的时间非常少，甚至部分学生直到毕业都没有参与过实践活动，学生的实践动手能力非常差，这导致矿山机电专业的学生毕业后，面临着严峻的就业形势，到岗就业后的问题也非常突出，学生不能胜任岗位工作。在实际工作中，学生动手能力差，理论无法真正落实到实践中，企业培养学生成为专业人才需要花费很大的精力、人力和物力，企业对人才应用的整体满意度低。对此，教师需要尽快转变当前矿山机电专业的教学计划，做好调整和革新，这是提升矿山机电专业人才就业竞争力的关键。
一、矿山机电专业教学中存在的主要问题
（一）课程和企业岗位缺乏对接，实用性有待提升
从目前开设了矿山机电专业的职业院校来看，其专业设置更多是为地方矿业服务的。这些职业院校所在地区大多有矿业基础，需要大量的矿山机电人才。而实际上，地区矿业岗位需要的人才与矿山机电专业课程培养的人才之间存在一定差距。这主要是因为相关职业院校在矿山机电专业的课程设置上，缺乏和企业实际需要的对接，没有做好充分的市场调研工作，这也导致职业院校课程设置中存在明显不足，学生对矿山机电专业的实用专业技术、理论和实践知识掌握不全面。同时在实际的岗位工作中，很多理论知识无法指导实践，学生花费精力学习的知识，若无法学以致用，就会影响他们学习课程知识的积极性，因此，矿山机电专业课程教学计划亟待改革。
（二）教学方法单一，创新不足
就矿山机电专业的课程教学方法应用来看，很多教师长期采取单一的班级授课制教学，课程教学缺乏创新的模式和方法应用，这就导致课程教学缺乏趣味性和吸引力，学生对课程学习模式感到倦怠，学习积极性不高。目前，教育信息化继续发展深入，新的教学方法越来越多，这为课程教学改革和创新提供了可能。但是，对新的课程教学方法，矿山机电专业课程教师的学习和应用积极性不高，一些教师因循守旧，缺乏学习主动性，对新的课程教学方法是排斥的，导致专业课程教学创新改革缓慢，实际教学成效不高。
（三）实践教学比重不足，理论教学成为重心
矿山机电专业课程实际上是一门实践性很强的课程，而在具体的专业课程教学中，教师却忽视了这一点。很多专业课程教师将很多的时间和精力放在了专业课程的理论教学上，指导学生深入学习矿山相关机电设备的基本工作原理、内部架构、电路原理等，并反复要求学生强化理论训练，而在实践教学方面，花费的时间和精力却是比较有限的。所以很多专业学生虽然理论知识扎实，但是到具体的岗位工作时，很难灵活自如地应用知识，整体课程学习成效不理想。最后到了工作岗位中，学生的岗位竞争力不足，严重影响了他们的就业，不利于学生职业生涯的发展。此外，职业院校自身在实践教学基础设施建设上也存在很大的不足，学校建设的实验室、实践基地屈指可数，难以满足学生的实践学习需求，这需要职业院校整合优质资源，为实践教学提供支持。
二、矿山机电专业教学计划改革的必要性
就能源资源市场现状来看，市场对矿山资源和能源的需求量不断增长，随着矿山开采、加工等技术不断革新，矿山机电设备也越来越多。加快推进矿山机电技术发展，才能为矿山的高产、高效提供技术支持，才能实现产业化、规模化经营。这就需要大量的优质矿山机电专业人才作为基础和动力，而目前矿山机电专业的优质技术和应用型人才比较短缺。矿山机电专业作为职业教育的核心专业之一，专业建设目的就是为矿山生产领域培养对口人才。要想适应矿山人才市场需求，就必须加速矿山机电专业课程改革，做好教学改革和创新工作，推动高质量矿山机电专业人才培养。
三、矿山机电专业教学计划改革对策
（一）做好市场调研，优化课程设置
针对目前矿山机电专业人才岗位适应性不足的问题，职业院校应优化矿山机电专业课程设置，积极强化和企业的岗位对接，深入开展矿山人才市场的调研工作，明确目前矿山行业对机电专业人才的需求情况，了解在实际的岗位工作中，专业人才必须掌握的基本技能和素养，并以此作为优化课程设置的参考，确保矿山机电专业课程设置和矿山行业实际岗位需要相适应，这样学生在毕业后就可以快速适应岗位工作。在专业课程设置中，职业院校还需要对矿山机电专业这类实践课程进行理论和实践教学比重的科学划分，规划好理论课程和实践课程的课时，保证比重合理，让学生的专业学习真正达到理论联系实践，促进课程教学成效不断提升。
（二）创新教学理念，应用多样化教学方法
在矿山机电专业课程教学中，教师要加速教学观念的转变，把握当前教育理念变化，保持理念的先进性，学习和掌握先进的教育理念。同时，教师一定要始终保持终身学习的态度，在当前教育信息化的背景下，应该不断学习多样化的教学方法，提升自身的信息技术素养，运用信息技术等多途径、多样化的手段，开展丰富、有趣的实践教学，全面提升学生的学习兴趣，达到更加理想的专业课程教学效果。在具体的矿山机电专业课程教学中，为避免长期单一化的课程教学模式和方法应用，教师要自主学习和尝试在课程教学中应用多样化的课程创新方法，给学生以新鲜感，保持学生对课程学习的兴趣。例如，教师可以尝试在矿山机电专业课程中应用混合式教学法，通过线上线下相结合的教学模式，让学生成为学习的主体，给予学生更多的自主学习时间，让他们真正把学习看成是自己的事情，提升课堂教学效率，转变师生关系，构建更加科学高效的专业课堂教学模式。对此，职业院校要从学科建设、专业建设、人才培养、科学研究和科研平台等方面把握学院的基本情况，突出人才培养、基础研究、技术创新和服务行业等方面的优势和特色。
（三）强化实践教学，深化校企合作
针对职业院校矿山机电专业实践教学不足的问题，学校要加速资源整合，深化校企合作，借助企业资源和力量完善实践教学基础。在校企合作中，双方可以从矿山产品、制造工艺、技术细节和设备安全等方面进行交流，通过深度合作深化产学研结合。双方还可以就人才培养、技术需求和科学研究等方面进行交流与讨论。学校和企业要加强在需求对标、人才培养和科研合作方面的合作，面向国家重大战略需求，打通校企之间的沟通壁垒，加强科研转化，解决实际问题，还要深度落实产教融合、中高职衔接、校企合作项目，为地方各矿山企业提供有力的人才支撑和长远的保障，进一步提升矿山产业工人队伍素质和高技能人才培养水平，引领促进矿山产业发展和人才培养，共同构建校企利益共同体，形成校企之间的良性互动，实现资源共享、优势互补、携手发展、合作共赢，为地区煤电铝产业集群培养更多的实用型高技能人才，为地区经济发展作出更大贡献。在校企合作中，双方还要围绕推动“中国特色高水平高职学校和专业建设计划”项目建设、深入开展校企合作、产教融合，以实现政、校、行、企多赢局面为主题进行洽谈；着力提升校企合作深度、广度和水平，创新高等职业教育与产教融合发展的运行模式，精准对接区域人才需求，强化高职学校服务产业转型升级的能力，推动高职学校和行业企业形成命运共同体，为加快建设现代产业体系、增强产业核心竞争力提供有力支撑；要做到以“双高建设”为契机，在专业现代化建设、校企合作、科技开发、社会服务、制度创新等方面发力，继续发挥学院的品牌优势，为校企深度融合提供更广阔的舞台，弥补职业院校实践教学的不足，为推动地区经济发展、产业升级、企业振兴作出应有的贡献。
四、结语
矿山机电专业教学计划改革势在必行，而目前矿山机电专业教学中还存在许多问题，严重影响着矿山机电专业优质人才的培养。对此，职业院校需要深化矿山机电专业教学改革工作，强化和企业的对接，优化课程设置，提升课程教学实用技能和知识的传授比重；还要创新教学模式，深化校企合作，通过与企业的合作，为学生提供更多元的实习基地，增加学生的社会实践经验，同时也为企业成长提供专业的指导和内容，进而实现校企双赢，共同推动行业高质量发展。这对矿山机电专业人才高效培养意义重大，也是目前职业院校矿山机电专业课程改革和实践创新的必要措施。
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关键词：采矿工程；实践教学；达成度评价
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）02-0124-02
引言：
我国的工程教育认证工作开始于2006年，是我国工程师制度改革工作的基础和重要组成部分[1]。毕业要求达成度评价是围绕工程教育专业认证“能力为导向、学生为中心、持续改进”的理念，对学生达到毕业要求、达成人才培养目标的程度开展评价[2]。实践教学是本科教学的重要组成部分，对支撑学生的毕业要求有着重要作用，工科高校都非常重视实践性教学[3]。采矿工程专业实践教学体系由课内实验教学、工程实践教学、综合设计教学等3个环节组成。根据每个环节的不同其毕业要求达成度的要求也有所不同。每个环节都对毕业要求有所支撑，并通过毕业要求达成度评价表对教学环节对毕业要求各指标点进行分解、对应，明确实践环节对毕业要求的支撑以及相应的评价方法和措施。
一、培养目标分解
采矿工程专业培养目标包括：工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和团队、沟通、项目管理和终身学习等十二个方面。每个方面涵盖的内容不同，如设计/开发解决方案方面要求学生能够设计针对矿山开采的设计方案，设计满足开采方案特定需求的生产、运输、通风、排水、供电、紧急避险等系统、采矿工艺流程，并能够在矿山设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。具体可以分解成4个指标点：矿山开采方案设计；采矿工艺设计；采掘新技术开发和社会环境因素分析。实践教学内容要能够有力地支撑毕业要求就是要具体到支撑某几个指标点，当多个教学环节支撑同一个指标点时，要对各个教学环节支撑指标点的权重进行划分，保证多个教学环节权重相加值为1。这样，在对实践教学毕业要求达成度评价时，只需要重点考察实践教学对必要要求各指标点的达成情况就可以评价实践教学对毕业要求达成度的支撑。下面就以采矿工程专业实践教学的环节为例进行简单说明。
二、实践教学达成度评价
采矿工程专业实践教学体系包括课内实验教学、工程实践教学、综合设计教学等3个环节。课内实验教学主要包括：采矿工程综合实验，电子电工设计和计算机基本技能训练等3项。以采矿工程综合实验为例，该实践环节对毕业要求的支撑在于：毕业要求3下的指标点4采掘新技术开发这一指标的30%；毕业要求4下的指标点1独立完成实验方案设计这一指标的35%和毕业要求4下的指标点2正确的操作实验装置，安全地开展实验这一指标的40%。
将以上信息都汇总于表1《采矿工程综合实验》毕业要求达成度评价表中，并根据完成指标点的特点制定相应的评价依据和评价方式。表中，达成目标值即指该实践环节对该指标点的支撑权重，对应的评价依据中的分值即为该部分内容在该实践环节考核时所占分数。进行成绩评阅时将学生该部分得分的平均值与该部分总分相除得到加权平均值再乘以达成目标值即得到该年度学生该部分的评价值。为进行课程的持续改进，在评价表中还要列出进行课程持续改进的相关措施。
工程实践教学包括：金工实习、地质实习、测量实习、认识实习、生产实习和毕业实习。综合设计包括：机械设计基础课程设计、采矿学课程设计、通风课程设计和毕业设计同样的也可以采用类似的方法进行毕业要求达成度的评价。
三、总结
在实践教学体系中，各环节和课程的教学内容、教学方法、教学目标及其评估方法均不相同，每个环节、课程相对独立，但环节间、课程间以及与相关理论课程间相互关联、紧密结合，使实践体系以及整个课程体系形成一个有机的整体。利用毕业要求达成度评价表能够反映知识点与毕业要求指标点的对应关系以及评价方法，比较直观地了解到实践环节对学生毕业要求达成度的支撑情况。
参考文献：
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Mining Engineering Students Practice Teaching Graduation Requirements to Achieve Degree Evaluation
SUN Wei-bo，WANG Yan，SHAO Xiao-ping，ZHAO Bing-zhao，DING Zi-wei
（Energy College，Xi'an University of Science and Technology，Xi'an，Shaanxi 710054，China）
关键词 专业认证 测绘工程 质量监控 课程体系
中图分类号：G642 文献标识码：A
经济全球化发展，推动了工程技术职业全球化和工程专业人才跨国流动，相应地推动了高等工程教育适应全球化发展趋势。由于不同国家、地区工程教育的体制和办学条件不同，如何界定和评价其办学水平、人才培养质量，实施各国工程教育专业可比性和等效性的专业认证，是工程专业教育界和工程技术界共同关注的问题。另一方面，我国高等院校工科专业培养出的工程科技人才总量居世界前列，但存在着一系列问题。究其原因，一是进入新世纪以来，我国高等教育已从精英教育扩展为大众教育，与精英阶段培养出的“杰出工程师”相比，目前教育质量落差较大，越来越引起公众的不满；二是我国工程教育面向工程实际的工程技术教育相当欠缺，迫切需要寻求提高教学质量的有效管理、评估体系。本文结合专业认证，探讨如何设置测绘工程专业课程体系，以提高测绘专业教育质量，培养学生对采矿行业发展的适应性、促进专业国际互认，提升专业国际竞争力。
目前国际上，工程教育的学位互认协议有《华盛顿协议》、《悉尼协议》、《都柏林协议》和《首尔协议》等4个，其中《华盛顿协议》被普遍认为是最具权威性、国际化程度最高、体系较为完整的工程教育专业互认协议。《华盛顿协议》是一个有关工程学士学位专业鉴定国际相互承认的协议，1989年签约之初，这个协议覆盖了3大洲的6个国家，即美国、加拿大、英国、爱尔兰、澳大利亚和新西兰，目前《华盛顿协议》已经在世界范围内享有声誉，吸引了覆盖27国的欧洲国家工程协会联合会前来谈判入盟问题。我国在2005年、2007年、2009年作为华盛顿协议体系的观察员参加，2013年11月在韩国首尔召开的国际工程联盟大会上，《华盛顿协议》全会一致通过接纳我国为该协议签约成员，我国成为该协议组织第二十一个成员，这在一定程度上表明我国工程教育规模取得高速发展，位居世界第一的同时，质量也得到了国际社会的认可。中国矿业大学测绘学科于2013年5月接受并通过了中国工程教育认证协会的专业认证。笔者有幸参与组织、实施了本次专业认证工作。以下是笔者作为专业认证全程准备工作主要参与者的一些认识和体会，以供其他院校参考。
1 专业认证标准
认证标准分为通用标准和专业补充标准两部分。通用标准是各工程教育专业应该达到的基本要求；专业补充标准是在通用标准基础之上根据本专业特点提出的特有的具体要求。
1.1 通用标准
通用标准共包含7个方面的内容：（1）学生，包括专业吸引优秀生源、学生指导、学生表现跟踪与评估、转专业、转学等制度；（2）培养目标，包括毕业要求、培养目标修订；（3）毕业要求，包括专业知识、基础知识、职业道德、人文科学素养、创新和团队精神、国际视野、终身学习等；（4）持续改进，包括教学过程质量监控机制、毕业生跟踪反馈机制、社会评价机制等；（5）课程体系，包括数学与自然科学、工程基础、专业基础、专业课、工程实践、毕业设计（论文）、人文社会科学类等课程；（6）师资队伍，包括教师人数、教师结构、企业或行业专家作为兼职教师、教师工程背景、教师教学时间等；（7）支持条件，包括教室、实验室及设备实习基地、计算机和网络以及图书资料资源、教学经费、教师队伍建设、教学管理与服务规范等。在上述通用标准中，课程体系方面的内容很模糊，只给出了工程教育专业应在哪些方面开设课程，并没具体的课程名称。
1.2 专业补充标准
专业必须满足相应的专业补充标准。专业补充标准规定了相应专业在课程体系、师资队伍和支持条件方面的特殊要求。测绘专业补充标准包括3个方面：
课程体系，分为理论课程、实践环节和毕业设计（论文）。理论课程包括：（1）数学、物理类课程，其中数学类课程应包括高等数学、概率论和数理统计及线性代数等基本知识。物理类课程应包括力学、振动、狭义相对论力学基础、光学、分子物理学和热力学、电磁学等基础知识；（2）工程基础类课程，主要包括工程力学、计算机与信息技术基础、工程制图及电工与电子技术等；（3）专业基础类课，教学内容为：测量学、误差理论与测量数据处理等；（4）专业类课程，作为煤炭行业特色高校，除大地测量学基础、摄影测量基础、GPS现代定位技术等核心知识需要掌握外，必须掌握的核心内容还应该包括矿山开采及沉陷控制工程、矿山测量学及土地复垦工程等。实践环节包括：（1）课程设计：大地测量学课程设计、工程测量课程设计等；（2）现场实习：认识实习、生产实习及毕业实习，建立相对稳定的实习基地，密切产学研合作，使学生认识和参与生产实践；（3）科技创新等多种形式的实践活动。在毕业设计（论文）一项，要求选题应符合本专业的培养目标并且以工程设计为主，需有明确的应用背景。
师资队伍。有两点要求，一是从事本专业主干课程教学工作的教师其本科、硕士和博士学位中，必须有毕业于采矿工程专业，部分教师具有相关专业学习经历，二是要求专业教师具有工程背景，即从事本专业教学（含实验教学）工作的80%以上的教师至少要有6个月以上的厂矿企业或工程实践经历。
支持条件，包括专业资料、实验条件和实践基地。一是专业资料，要求配备各种高质量的（含最新的）、充足的教材、参考书和相关的中外文图书、期刊、工具手册、电子资源等各类资料，其中包括国内外典型测绘工程案例；二是实验条件，一是要求实验设备完备、充足、性能优良，满足各类课程教学实验的需要，且实验室布置合理、安全，二是要求实验技术人员数量充足，指导学生进行专业课程等方面的实验；三是实践基地，需拥有校内外实习基地、产学研合作基地和以校外矿山企业为主的实践基地。
从上述通用标准和测绘工程专业补充标准可看出，课程体系是培养目标细化的基础，师资队伍是教学质量监控体系和保障体系，可保证课程目标的实现，而支撑条件是课程教学的配套体系，对培养目标、师资队伍建设等方面产生促进作用。因此，要使学生毕业时达到培养目标要求，最基础的是要加强课程体系的建设。
2 课程体系建设
2.1 以培养目标为细化标准，进行课程体系设置
测绘工程专业的目标是“培养掌握空间信息采集、表达、处理与利用知识的高级工程技术人才”。要求学生毕业后能通过运用全站仪、陀螺经纬仪、计算机、遥感、卫星定位、地理信息系统等现代化仪器手段或常规测绘方法，在城建、土地、房地产、矿山、交通、水利等部门从事各种工程的测量制图、勘测设计、资源环境信息分析处理及相关的设计管理和科学研究工作，如城市与厂矿工程测量、测量数据处理与计算机制图。地理与土地信息系统开发、地籍测量与房地产管理、变形与沉陷观测及其控制、国土资源评价与管理等。
衡量培养目标实现的标准是看学生是否掌握了空间信息采集、表达与处理等方面的基本能力和知识，即学生应掌握：（1）测绘学科的基本理论和基本知识；（2）测绘工程的设计及实施方法；（3）基础测绘、矿山测量、土地复垦等技术；（4）先进的测绘生产组织和技术管理基本能力以及测绘新技术研究和开发的初步能力；（5）国家有关采测绘生产的基本方针、政策和法规；（6）测绘学科的发展动态；（7）文献检索、资料查询的基本方法。具备前述7个方面的知识和能力，才能毕业。为使学生达到培养目标，可从毕业生具有上述7个方面的要求进行课程设置，如开设画法几何及工程制图、测量学基础、大地测量学基础、摄影测量基础、测绘工程专业英语、现代测绘新技术、测绘法律法规、文献检索与科技论文写作等。以测绘工程专业培养目标为依据进行课程设置，符合专业认证中测绘专业补充标准“专业基础类、专业类课程”要求。
2.2 以专业认证标准为基础，进行课程体系设置
专业认证一个重要内容，就是强调学生的实践，针对这要求，需要加强“面向工程实际”的工程技术教育，可设置各类课程设计和实习，训练学生的动手和实践能力。因此，除理论课程体系外，还要设置实践课，如测量学基础实习、矿山认识实习、摄影测量基础实习、基础地形图测绘生产实习、测绘毕业实习、大地测量课程设计、通风安全学课程设计，另外在有条件的厂矿企业，建设一批产学研基地，为实践课顺利进行提供实景场所。专业认证一个显著的特色是要求企业或行业专家作为兼职教师参与学生教学，来自现场的教师把行业发展形势和需求反馈到教学，使学生所学的知识能真正解决现场需要，因此，可设置一些反映行业形势的课程，如数字化测绘、现代测绘新技术、矿山测量新技术等课程作为选修课，供学生学习。另外，测绘专业属于工科，除开设一些诸如马克思主义基本原理概论、思想和中国特色社会主义理论体系概论、中国近现代史纲要、思想道德修养与法律基础、大学生心理健康教育与指导等必要的人文社会科学课程外，还需按照工程认证“通用标准”并结合“测绘专业补充标准”设置数学、力学和信息基础课程，如高等数学、线性代数、数理统计和概率论、大学物理、理论力学、材料力学、弹性力学、电工与电子技术、计算机与信息技术基础等。
2.3 以毕业生服务行业为特色，进行课程体系设置
专业认证体现出的基本思想、基本条件和基本要求，是同一类型专业培养目标和规格要达到的最低标准，是专业建设质量的最低门槛。专业的特色建设是鼓励专业的个性发展，体现专业建设的差异性，强化特色，突出能力，探索适应社会不同类型人才需求的人才培养模式，为社会提供高质量的专门人才。中国矿业大学是一所以培养煤矿人才为主要目标的高校，其培养的测绘工程专业学生除从事常规的基础测绘、工程测量等行业工作外，还有相当一部分学生从事煤炭行业的测绘相关工作。因此，需针对我校的行业特点设置一些特色课程，如矿山开采沉陷学、土地复垦学等。
关键词：采矿工程；人才培养；卓越工程师；教学体系
作者简介：郭惟嘉（1957-），男，山东济南人，山东科技大学资源与环境工程学院院长，教授；刘音（1973-），女，陕西杨凌人，山东科技大学资源与环境工程学院博士研究生。（山东 青岛 266590）
中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）36-0045-01
山东科技大学采矿专业已有60余年的办学历史，通过近年来对采矿工程专业人才需求的调研和煤矿企业对毕业生质量的反馈，近年来山东科技大学（以下简称“我校”）采矿工程专业毕业生在实践能力和创新能力方面有明显弱化的现象，由此反映出目前传统的教学环节已不能满足卓越采矿工程师人才培养的需要。结合教育部实施“卓越工程师计划”，探索如何通过改革采矿工程专业教学体系，提高学生教学效果，培养出具有创新精神和实践能力相结合的卓越工程师，是采矿卓越工程师人才培养教学体系研究重点。
一、采矿工程专业教学体系目前存在的主要问题
采矿工程专业教学体系目前存在的主要问题包括：人才培养模式单一，适应性不足；培养目标不清楚，学术化倾向严重；课程体系与产业结构调整不适应；工程性缺失和实践环节薄弱；教师队伍缺乏工程经历；产学研合作教育不到位。
二、卓越采矿工程师教学体系的要求与设计
我校卓越采矿工程师的培养计划依据“卓越工程师教育培养计划”，旨在培养工程实践能力强、具备创新精神、适应经济社会发展需要的高素质煤矿行业工程技术人才。针对目前采矿工程专业教学体系存在的问题，卓越采矿工程师培养体系重点放在三个方面：一是要求煤矿行业企业深度参与培养过程；二是学校按照煤矿行业标准培养工程人才；三是强化采矿工程专业学生的创新能力和工程实践能力。由此看出，采矿卓越工程师培养教学体系的关键不仅在于校内实践，更在于在煤矿企业综合实践的实施效果。
为满足以上要求，我校采矿工程专业将卓越工程师人才培养方案与以前的“3+1”定单式人才培养方案相结合，实施校企对接，实行“3+1”培养模式，让企业纳入整个人才培养过程。学生三年在校重点学习数理基础、人文管理和专业知识，第四年到签约单位进行工程实践、毕业实习与毕业设计。这一培养模式既为煤矿企业培养了急需的人才，又可有效解决就业问题，突出了对学生的工程实践和创新能力培养。
三、卓越工程师教学体系改革研究
构建突出特色、强实践、重创新的人才培养体系。采矿工程专业依托专业丰富优质的教学科研资源，并将工程实践能力与创新能力培养贯穿整个四年的教学过程中，构建了横向上相互关联、纵向上相互贯通的人才培养体系。该人才培养体系主要包括系统的教学体系和强有力的保障体系，其中教学体系是核心，主要包含理论教学体系、实践教学体系以及创新能力培养体系（见图1）。
理论体系改革中根据培养目标的要求，注意整体优化，突出特色，主要从三个方面做起：
第一，确定能充分体现采矿工程专业的主干课程。主要有以下7门课程组成：“岩石力学”、“煤矿开采学”、“井巷工程”、“矿井设计”、“矿井通风与安全”、“矿山压力与岩层控制”、“矿井特殊开采”。通过主干课程体系和课程内容的改革使采矿专业课程体系趋于合理，教学内容和教材选用也将进一步优化。
第二，精炼教学内容，实现七个“结合”：着眼于专业的拓展，实现煤矿开采与非煤固体矿床开采相结合、地下开采与露天开采相结合；满足采矿技术发展的需要，实现采矿与机电相结合、采矿与信息技术结合；体现多学科的相互渗透，实现采矿与岩土工程相结合；满足企业发展需要，实现采矿与计算机应用相结合、采矿与环境工程相结合。
第三，加强精品课程和特色教材建设。我校采矿工程专业在矿山压力与控制、矿井特殊开采等方向具有优势和特色，科研成果突出。将优秀科研成果引入教学全过程，教学成果突出，建设了“开采损害与环境保护”、“矿井通风与安全”国家精品课程2门、“矿山压力与控制”校精品课程1门；出版特色教材5本，其中《矿山压力与控制》获省优秀教材一等奖，《开采损害与环境保护》、《矿井通风与安全》获省优秀教材二等奖，实现了科研与教学有机融合。
实践教学体系改革。根据“卓越计划”培养目标，进一步加强实验室和实习基地建设。利用部级重点实验室和省级实验示范中心平台，扩大实验室开放力度，提高实验室综合利用率；与煤矿企业加强合作，建立稳定的校内外实习基地，为学生的实习、设计、科研实践等创造良好的实践环境；引进煤矿企业的资源和设备，模拟现场工程环境，建立实习模拟矿井，既可节约实习经费也可让学生对矿井有全面的了解。
创建完善的创新能力培养体系。人才培养方案强调课程教学、工程实践与创新能力培养的有机融合，使创新能力培养贯穿整个教学环节，通过多环节训练使学生逐步树立工程意识，学会工程思维方法，不断提高综合素质。通过主干课程教学方式方法的改革、学生参与教师科研项目、开放国家重点实验室、鼓励学生参加各级各类科技竞赛等，学生的创新能力得到极大提高。
加强“双师型”师资队伍建设。首先完善校内专任教师到矿山企业、科研部门学习交流及矿山企业、科研部门高技能人才到校兼职授课的制度和机制。山东科技大学已与山东能源集团签订了全面合作培养采矿专业人才的协议，为教师的现场实践提供了可靠的基地；本专业每年将安排1～2名青年教师到煤矿企业工程岗位工作，或通过实际工程项目设计、科学研究等积累工程实践经验。其次，从煤矿企业、科研部门聘请工程实践经验丰富的工程技术人员担任兼职教师，承担部分专业课程的教学任务，或担任本科生的现场指导老师，承担指导毕业设计等任务。
改革传统的课堂和实践教学方法、考核方式，以适应采矿卓越工程师培养的需要。由于卓越工程师型的学生依据其培养方案有半年的毕业实习是在煤矿现场进行，学生的毕业实习成绩也将由现场实习指导教师和学校指导教师共同评定。学生的毕业论文由学校和煤矿企业的技术人员共同审核。审核合格可参加答辩；审核不合格须重做，来年进行答辩。毕业答辩委员会则由学校专业教师和签约单位的技术人员共同组成，共同参加学生的毕业答辩。认识实习、生产实习和课程设计的考核也可改变传统单一的笔试考核方式，通过笔试、现场答辩以及设计作业等方式综合考核学生的知识应用能力和创造性思维能力。
[关键词]无速度传感器；矿山电机车；交互式mras
中图分类号：tf046.6 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2014）20-0093-02
0 引言
交流异步电机结构简单、运行可靠、维护方便，已经逐渐成为铁道及矿山运输等领域主要的牵引动力设备。在矿山机车交流传动系统中，通常需要转速的闭环控制。矿山电机车无速度传感器技术可以降低系统成本，省去了速度传感器及其连接电缆的费用；缩小电机轴向体积，提高单位空间内的输出功率；提高系统工作的可靠性，降低事故发生率，非常适合矿山等不允许安装速度传感器的场合应用。在我国，用于矿山电机车的无速度传感器技术还比较少见[1]，只有少数科研成果得到了实际应用，但精度较低，抗干扰能力差，在井下恶劣的工作环境中，经常出现较大的误差，影响系统的正常工作。
无速度传感器技术经过几十年的发展基本形成了三条思路：①开环计算转速；②闭环构造转速；③利用电动机结构上的特征提取转速信号[2]。常用的方法有直接计算法、模型参考自适应法（mras）、观测器法、转子齿谐波法、卡尔曼滤波法、高频注入法和智能控制法等[3-7]。其中，直接计算法和mras已经在工业现场得到了实际应用，例如西门子、安川等公司生产的变频器都实现了基于mras的无速度传感器技术，但仍有一些问题需要解决。例如受定子电阻变化等不确定因素的影响，速度辨识的精度有限，难以在矿山这样恶劣的工作环境中实现机车速度的精确辨识。本文利用交互式mras理论实现定子电阻的准确辨识，以降低定子电阻变化对转子磁链和电机车转速估计精度的影响，从而实现转速的准确估计。该法具有结构简单，对电机参数变化鲁棒性强的特点，易于工程实现。
1 交互式mras系统
考虑到矿山电机车工作路况颠簸、粉尘多和井下环境潮湿等实际问题，矿山电机车比较适合采用无速度传感器技术。用于矿山电机车的无速度传感器技术首先应该具有较强的鲁棒性，其次，系统结构应该尽可能简单，便于工程应用。为此，本文依据异步电机的数学模型，采用了结构相对简单的交互式mras法，并增加了电机定子电阻的辨识，以增强系统对电机参数变化的鲁棒性。
图1为交互式mras原理框图，由电压模型、电流模型、定子电阻辨识和速度辨识四部分组成。系统的输入量是电机定子重构电压值和定子电流实际值的α、β轴分量，输出量是电机定子电阻估计值和转速的估计值。
1.1 定子电压重构
无速度传感器技术在进行电机磁链和转速估计时，需要测量定子电压和电流信号。由于定子电压信号多为pwm波，通常需要对电压信号进行滤波。滤波的实现比较麻烦，而且会带来定子电压相位的滞后。一种比较实用的方法是利用直流母线电压和pwm开关函数重构定子电压信号。逆变器在一个开关周期内输出电压重构公式如下[8]：
1.2 转速和定子电阻辨识
基于转子磁链的模型mras法主要存在三方面问题：①低速范围内的精度较低。由于矿山电机车较少工作于低速范围，因此这一点不作重点考虑。②转子磁链电压模型中含有定子电阻，受绕组温度变化和集肤效应的影响，定子电阻会发生较大变化，直接影响磁链的观测精度。准确的定子电阻辨识可以解决此问题。③电压转子磁链模型中纯积分环节会产生直流漂移和初始值问题。通常可以利用低通滤波代替纯积分环节，或者采用反电动势模型和无功功率模型代替传统的转子磁链模型。其中，低通滤波可以抑制直流漂移问题，但仍有直流成分存在，且有一定的相位误差；反电动势模型则易受电机漏感变化的影响，可以在反电动势模型基础上，定义一个新的变量[9]：
可见，模型中不含有电机漏感和纯积分环节，因此可以有效解决传统电压模型的纯积分问题，且不易受电机漏感变化影响。如图1所示，由于式（11）中不含有速度信号，式（12）不含有定子电阻项。因此，系统以式（11）作为参考模型，式（12）作为可调模型来计算电机的转速
；再以式（12）作为参考模型，式（11）作为可调模型计算电机的定子电阻。在参考模型准确的前提下，通过选择合适的pi自适应律，可以使转速和定子电阻的估计值收敛于真实值。
2 仿真结果及分析
考虑到矿山电机车频繁加速、减速和负载变化的实际情况，分别改变电机的给定速度、负载和定子电阻值对该方案进行验证。系统的参数为：rs=0.92ω，rr=0.73ω，ls=0.083h，lr=0.083h，lm=0.079h；转子磁链给定值为0.8wb；速给定值为：在0秒～2秒内，由0rad/s升高至100rad/s，之后保持不变；负载转矩给定值为：0秒～5秒内为2n.m，5秒时突加负载至4n.m；8秒时，将电机的转子电阻rs升高至原值的1.5倍。
图2-3是利用交互式mras理论实现的定子电阻估计值波形和转速估计值波形。其中，图3中的转速信号将作为系统的速度反馈信号，进行速度闭环控制。图4是在没有定子电阻辨识情况下的估计转速的波形图，不作为系统的反馈速度。
由图2-4可见，在给定速度变化、负载突变以及定子电阻发生变化的情况下，交互式mras法都可以较准确的估计电机的定子电阻和转速，响应速度快、稳态精度较高，转速估计值与电机实际转速波形基本相同。而在没有定子电阻的辨识的情况下，8s后估计速度波形受定子电阻变化影响出现较大波动，误差很明显。
3 结语
提出了一种基于交互式mras的矿山电机车速度辨识方法，替代目前广泛使用的速度传感器。为了使系统具有结构简单和鲁棒性强的特点，本文选择交互式mras理论实现了转速和定子电阻的准确辨识，增强了系统对电机定子电阻变化的鲁棒性。仿真结果证明该方案具有响应速度快、稳态精度高和鲁棒性强的特点，为下一步该技术在实践中的具体实施奠定了理论基础。
参考文献
[1] 张旭宁，郑泽东，李永东.矿山机车无速度传感器矢量控制系统[j].电气传动，2010，40（41）：15-19，31.
[2] 陈伯时，杨耕.无速度传感器高性能交流调速控制的三条思路及其发展建议[j].电气传动，2006，36（1）：3-8.
[3] 朝泽云.无速度传感器矢量控制系统的若干问题研究[d].武汉：华中科技大学，2006：101- 105.
作者简介
[关键词]无速度传感器；矿山电机车；交互式MRAS
中图分类号：TF046.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0093-02
0 引言
交流异步电机结构简单、运行可靠、维护方便，已经逐渐成为铁道及矿山运输等领域主要的牵引动力设备。在矿山机车交流传动系统中，通常需要转速的闭环控制。矿山电机车无速度传感器技术可以降低系统成本，省去了速度传感器及其连接电缆的费用；缩小电机轴向体积，提高单位空间内的输出功率；提高系统工作的可靠性，降低事故发生率，非常适合矿山等不允许安装速度传感器的场合应用。在我国，用于矿山电机车的无速度传感器技术还比较少见[1]，只有少数科研成果得到了实际应用，但精度较低，抗干扰能力差，在井下恶劣的工作环境中，经常出现较大的误差，影响系统的正常工作。
无速度传感器技术经过几十年的发展基本形成了三条思路：①开环计算转速；②闭环构造转速；③利用电动机结构上的特征提取转速信号[2]。常用的方法有直接计算法、模型参考自适应法（MRAS）、观测器法、转子齿谐波法、卡尔曼滤波法、高频注入法和智能控制法等[3-7]。其中，直接计算法和MRAS已经在工业现场得到了实际应用，例如西门子、安川等公司生产的变频器都实现了基于MRAS的无速度传感器技术，但仍有一些问题需要解决。例如受定子电阻变化等不确定因素的影响，速度辨识的精度有限，难以在矿山这样恶劣的工作环境中实现机车速度的精确辨识。本文利用交互式MRAS理论实现定子电阻的准确辨识，以降低定子电阻变化对转子磁链和电机车转速估计精度的影响，从而实现转速的准确估计。该法具有结构简单，对电机参数变化鲁棒性强的特点，易于工程实现。
1 交互式MRAS系统
考虑到矿山电机车工作路况颠簸、粉尘多和井下环境潮湿等实际问题，矿山电机车比较适合采用无速度传感器技术。用于矿山电机车的无速度传感器技术首先应该具有较强的鲁棒性，其次，系统结构应该尽可能简单，便于工程应用。为此，本文依据异步电机的数学模型，采用了结构相对简单的交互式MRAS法，并增加了电机定子电阻的辨识，以增强系统对电机参数变化的鲁棒性。
图1为交互式MRAS原理框图，由电压模型、电流模型、定子电阻辨识和速度辨识四部分组成。系统的输入量是电机定子重构电压值和定子电流实际值的α、β轴分量，输出量是电机定子电阻估计值和转速的估计值。
1.1 定子电压重构
无速度传感器技术在进行电机磁链和转速估计时，需要测量定子电压和电流信号。由于定子电压信号多为PWM波，通常需要对电压信号进行滤波。滤波的实现比较麻烦，而且会带来定子电压相位的滞后。一种比较实用的方法是利用直流母线电压和PWM开关函数重构定子电压信号。逆变器在一个开关周期内输出电压重构公式如下[8]：
1.2 转速和定子电阻辨识
基于转子磁链的模型MRAS法主要存在三方面问题：①低速范围内的精度较低。由于矿山电机车较少工作于低速范围，因此这一点不作重点考虑。②转子磁链电压模型中含有定子电阻，受绕组温度变化和集肤效应的影响，定子电阻会发生较大变化，直接影响磁链的观测精度。准确的定子电阻辨识可以解决此问题。③电压转子磁链模型中纯积分环节会产生直流漂移和初始值问题。通常可以利用低通滤波代替纯积分环节，或者采用反电动势模型和无功功率模型代替传统的转子磁链模型。其中，低通滤波可以抑制直流漂移问题，但仍有直流成分存在，且有一定的相位误差；反电动势模型则易受电机漏感变化的影响，可以在反电动势模型基础上，定义一个新的变量[9]：
可见，模型中不含有电机漏感和纯积分环节，因此可以有效解决传统电压模型的纯积分问题，且不易受电机漏感变化影响。如图1所示，由于式（11）中不含有速度信号，式（12）不含有定子电阻项。因此，系统以式（11）作为参考模型，式（12）作为可调模型来计算电机的转速；再以式（12）作为参考模型，式（11）作为可调模型计算电机的定子电阻。在参考模型准确的前提下，通过选择合适的PI自适应律，可以使转速和定子电阻的估计值收敛于真实值。
2 仿真结果及分析
考虑到矿山电机车频繁加速、减速和负载变化的实际情况，分别改变电机的给定速度、负载和定子电阻值对该方案进行验证。系统的参数为：Rs=0.92Ω，Rr=0.73Ω，Ls=0.083H，Lr=0.083H，Lm=0.079H；转子磁链给定值为0.8Wb；速给定值为：在0秒～2秒内，由0rad/s升高至100rad/s，之后保持不变；负载转矩给定值为：0秒～5秒内为2N.m，5秒时突加负载至4N.m；8秒时，将电机的转子电阻Rs升高至原值的1.5倍。
图2-3是利用交互式MRAS理论实现的定子电阻估计值波形和转速估计值波形。其中，图3中的转速信号将作为系统的速度反馈信号，进行速度闭环控制。图4是在没有定子电阻辨识情况下的估计转速的波形图，不作为系统的反馈速度。
由图2-4可见，在给定速度变化、负载突变以及定子电阻发生变化的情况下，交互式MRAS法都可以较准确的估计电机的定子电阻和转速，响应速度快、稳态精度较高，转速估计值与电机实际转速波形基本相同。而在没有定子电阻的辨识的情况下，8s后估计速度波形受定子电阻变化影响出现较大波动，误差很明显。
3 结语
提出了一种基于交互式MRAS的矿山电机车速度辨识方法，替代目前广泛使用的速度传感器。为了使系统具有结构简单和鲁棒性强的特点，本文选择交互式MRAS理论实现了转速和定子电阻的准确辨识，增强了系统对电机定子电阻变化的鲁棒性。仿真结果证明该方案具有响应速度快、稳态精度高和鲁棒性强的特点，为下一步该技术在实践中的具体实施奠定了理论基础。
参考文献
[1] 张旭宁，郑泽东，李永东.矿山机车无速度传感器矢量控制系统[J].电气传动，2010，40（41）：15-19，31.
[2] 陈伯时，杨耕.无速度传感器高性能交流调速控制的三条思路及其发展建议[J].电气传动，2006，36（1）：3-8.
[3] 朝泽云.无速度传感器矢量控制系统的若干问题研究[D].武汉：华中科技大学，2006：101- 105.
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