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学科交融丰富专业支持 服务转型引领行业发展
——记温州大学浙江省低压电器技术创新服务平台
作者:尹恬然  来源:宣传部   编辑:新闻中心  时间:2019-04-09  浏览:

2018年10月19日,在一场由河南电视台、郑州工程技术学院网络电视台主办的“智慧校园·安全用电”公益讲座上,主讲人温州大学数理与电子信息工程学院教授、浙江省低压电器技术创新服务平台、浙江省低压电器工程技术研究院中心主任、浙江省电气工程重点学科带头人吴桂初的一番发言,赢得了满堂喝彩。他的精彩讲解,不但普及了安全用电常识与电气火灾预防知识,也详尽展示了他所在科研团队的最新智能化技术研究成果,让到场的听众感受到“温州力量”在推动全国“智慧消防”革新承担的重要角色。

平台主任吴桂初、浙江大榕树科技有限公司总经理林健接受主持人访问

低压电器是温州的支柱产业之一,是温州市政府倡导的“五一〇产业培育提升工程”的重要组成部分,其产量、市场占有率、出口创汇均居全国第一,已远远领先于京津、上海、佛山、天水、遵义五大低压电器生产基地。随着技术的革新进步,温州低压电器行业进入了转型升级时期,提升低压电器的制造水平及科技附加值,成了助力温州经济腾飞的新考验,对于人才、技术、创新性成果的需求缺口越来越大,而浙江省低压电器技术创新服务平台、浙江省低压电器工程技术研究中心,作为温州大学名下的浙江省科技创新服务平台与浙江省重点实验室之一,极大地填补了这一缺口,对于推动温州低压电器产业转型升级提供了巨大支持。

浙江省温州低压电器技术创新服务平台是省科技厅2009年底批准启动建设的省级科技创新服务平台,由温州大学、国家工业电器质量监督检验中心、浙江检验检疫科学技术研究院低压电器实验室和浙江省机电设计研究院有限公司共同建设。平台下设4个创新研究机构,3个科技服务机构和5个试验基地。

近日,记者走进坐落于温州大学学院路校区的浙江省温州低压电器技术创新服务平台,近距离感受这所全国领先的重点研究室,是如何发挥大学培养人才与科技创新的双重作用,推动温州甚至浙江低压电器行业转型升级的。

筚路蓝缕:走科研联系地方产业道路

2005年,原温州师范学院与原温州大学合并,建立了新温州大学。同年,温州大学智能电子电器重点实验室和单片机与嵌入式系统应用研究所成立;2006年,温州市智能电子电器行业研究中心成立,并成为温州市重点实验室之一。实验室筹备之初,这支团队之所以将目光聚焦于智能电子电器,就是考虑到要与地方产业相联系,为地方企业解决难题,推动产业升级发展,才能让实验室发挥出更大的价值。

2007年,正泰集团为了解决漏电保护电器的可靠性难题,在全国范围内公开招标“漏电线路板老化检测”项目,这就让这支新兴团队看到了机遇,也意识到了挑战。传统的漏电线路板老化检测都是由技术工人手动完成的,不但耗时耗力,还存在着检测结果不准确等问题。面对这一难题,由温州大学吴桂初、叶鹏等人组成的这支科研团队,攻艰克难,勇于创新,开发出了一套漏电线路板老化智能检测系统——打开这只能够模拟不同情境的大“箱子”,将线路板安插好之后,就能开始检测,将遇高温老化、发生漏电的不合格电路板一一淘汰。

正是这项科研成果,不但为这支年轻的团队赢得了一笔又一笔的巨额科研经费,也填补了国内低压电器业“智能老化检测线路板”领域的空白,创造出天文数字的巨大价值。就是这样,实验室建立之初,在学科与专业尚未完备的情况下,因这套富有突破的漏电线路板老化智能检测系统一炮而响,在低压电器产业的舞台上大放异彩,声名大振,引得多家媒体争先报道,也在行业中颇享美誉度与信赖度。

而实验室建立初期,另一项为人称道的科研成果就是业界熟悉的“温州大学恒流源”。在我们的日常生活中,断路器作为低压配电装置中使用最广泛的一种保护电器,一般被安装在配电箱里,默默地守护着电力系统的用电安全,也是低压电器行业的龙头产品。当电流强度超过其设定保护值时,断路器就能自动切断电源,也就是我们俗称的“跳闸”或“保险丝断了”,以保证过大的电流不会烧毁线路、设备和引发电气火灾。如何确定这位安全用电的“守护者”是否资质合格?如何知道它的承载多大的短路电流“跳闸”?如何检测它在过载电流下的负载时长?手工检测的精准度难以保证,而人工成本却逐年上升,这就成了困扰企业的一道难题。

断路器

针对企业面临的这一困扰,实验室团队逐一攻克各项难题,研发多项关键技术:为解决瞬时大电流供给难题,团队研究了多磁路光纤同步控制、负载阻抗动态识别和混合式谐波补偿方法的瞬时大电流发生技术;为解决效率与精度、可靠性之间的矛盾,研究了基于热等效预测和精准电流在线驱动相结合的保护特性快速在线检测技术……在这些技术成果的基础上,实验室研发了用于自动检测断路器的短路保护、过载保护、漏电保护特性的数字式程控恒流源,它不但可以通过计算机操控改变电流大小变化,而且可以保证检测电流恒定,还大大缩短检测时间,因此在业界广受赞誉,被亲切地称为“温州大学恒流源”,很快在低压电器行业得到了广泛应用,也让实验室团队再次载誉而归,在全国声名大噪。

2009年,浙江省温州低压电器技术创新服务平台的成立,标志着温州大学在该领域的研究迈上了一个新的台阶,这让温州大学能够更好地为地方服务。同年,浙江省低压电器智能技术重点实验室建设立项。2010年,浙江省低压电器创新战略联盟成立,正泰等十多家低压电器龙头企业都位列其中,温州大学作为副理事长兼秘书长单位,将学校科研团队与行业领军企业紧密结合,提高了温州大学服务地方的主动性与能动性。在实验室十几位科研工作者的不懈努力下,浙江省科学技术奖、浙江省重点科技创新团队等众多浙江省科技厅颁布的科研奖项都尽收囊中。

融会贯通:一支来自“各行各业”的科研团队

令人颇感惊异的是,这支研发出许多震动产业的成果的科研团队中,几乎没有一位是低压电器科班出身,物理学、电子信息、电气工程、软件工程……来自各种相关专业的学者专家齐聚一堂,使得学科间的融合成为可能,他们将各行各业的专业知识运用到低压电器智能制造领域,打破传统单一专业的思维局限,将温州大学的低压电器技术创新研究成果推上了一个又一个新台阶。

据了解,在乐清,小型断路器的生产需求每天多达600多万只,即使生产节拍能达到1秒钟生产1只的生产线,8个小时也只能生产2万8千只,且人力投入与质量问题都为生产带来压力。实验室团队在研发出“温州大学恒流源”的基础上,致力于检测装备和装配装备自动化研发与技术革新,打造出一条断路器自动化装备生产线,不但生产节拍快,节约70%的一线熟练工人人力,其检测精度还提高了一倍。这一系列项目,在2016年获得了浙江省重大专项立项,2017年获得温州市重大专项立项,与天正、德力西、聚创电气、深科自动化等知名企业相协作,将研发成果及时应用实践。目前,该项目已基本完成,并将在今年项目验收,也成为了实验室近期的重大研究成果之一。

除此之外,在低压电器产品智能化生产领域,实验室团队也做出了大量努力:机械结构、电子模块、互联网通讯、物联网、大数据及云计算前沿知识的运用,为传统低压电器产品智能化提供了丰富多元的技术支持,比如,让一个普通的断路器,在电器智能化时代,除了具备保护电器的功能外,还能够实现远程控制及双向信息通讯。

近年来,电力系统故障成了引发火灾的一大元凶,不但国内电气火灾比例高,在国外也是一个令人头疼的难题,去年9月2日巴西国家博物馆的大火,就是由于电气故障造成的一起全人类的悲剧。吴桂初带领的专业团队,敏锐地看到,传统电气火灾消防监控产品在当下已经暴露出极为明显的局限性。

针对这一情况,这支科研团队利用打通学科的智能化技术,联合多家企业,研发了具备24小时全天候监控、无线通讯实时报警的电气火灾监控设备,能够及时有效地检测出电路可能存在的漏电、短路、过载、温度过高等八大故障隐患。同时,利用大数据集成、云计算、物联网等技术构建起一个大数据平台,实现了用户、运维、监管部门三方联动,多方监控,从源头上杜绝电气火灾隐患,构建出了一张安全用电火灾防控网,推动“传统消防”向“智慧消防”转变的革新。

 

智慧用电火灾隐患监管平台

在低压电器技术创新服务平台的电子组件测试室中,可以通过智慧用电火灾隐患监管平台大屏幕,看到详尽的联网单位、设备的用电情况信息,轻击鼠标,就能看到每一台联网设备的功率、电压、电流、温度等信息。记者看到,当前有24987户单位、46207台设备联网在线,足不出户,海量用电信息一目了然。同时,这一平台的终端还能与手机相连,让用户无论身在何处,掏出手机,就能对家中的用电情况了如指掌。

据工作人员介绍,当检查出用电隐患时,这一平台不仅能第一时间向用户、运维及监管部门发出警报,还能根据收集到的历史数据,提前做出预判,及时提供电路分析,优化解决方案。

通过手机端,也能一目了然

对于许多单位,尤其是老旧小区及化工工厂的防火防灾工作而言,温州大学这支科研团队研发开发的电气火灾监控设备与大数据平台,将“智慧用电”具体化、常态化,无疑是一大创举。在产品智能化领域,实验室的相关研究成果获得了2018浙江省科技进步二等奖,这也是对这支科研团队的一次大力认可。

鼎力相助:扶持创业、人才培养两不误

在创新驱动发展的战略背景下,浙江省科技厅向全省企业及创业者发放“创新券”,为企业及创业者寻求科技服务、共享科研仪器买单,以此推动大众创业万众创新,促进科技资源开放共享。

响应省科技厅的号召,浙江省温州低压电器技术创新服务平台充分发挥科研载体作用,帮助企业及创业者及时申请创新券额度,提高资源转化效率,同时降低技术创新成本。近年来,平台向众多省内中小企业提供检测分析和技术研发服务,不但受助企业及创业者对于平台提供的服务评价颇高,平台收到的创新券数量也在省内名类前茅。

在走访实验室的过程中,在工作人员的带领下,记者参观了其中几间对外提供服务的实验室。一间布满“尖刺”的实验室引起了记者的好奇,实验室的章老师向记者介绍,这是一间743电波暗室,房间中密布的“尖刺”是由特殊材料制成的,可以吸收干扰性的电磁波,从而为辐射发射、辐射抗扰度实验提供“无干扰”环境,也让测试结果更为精确。

743电波暗室

而另一间持续发出巨大声响、名叫“寿命试验室”的房间,则用于低压电器电寿命测试,进入房间,地上的警戒线为这间实验室增添了几分紧张感,向来者诉说两边诺大电箱中巨大电流的危险性,一声声短促的巨响,原来来自机器不断地搬动开关,章老师介绍,这些仪器正在测试被测开关的分断极限与寿命长短,“机器平均6秒钟打一次分合,一直打到被测物坏为止,整个周期可能需要好几个月。”正是这样无数次的反复,才能检测出产品寿命是否符合国家标准,让电器安全有了保障。

寿命试验室

被测试的开关

还有未来感十足的虚拟现实试验室、机器人和机器视觉实验室、设备仪器多样的分段实验室等,都展现出温州大学低压电器技术创新的卓越科研成果及优秀服务能力。

虚拟现实试验室中,工作人员正在讲解流水线的模型

在这一间间实验室中,总能看到许多年轻的面孔,这与低压电器实验室团队的科研产业教学融合教育理念密不可分。在团队带头人吴桂初教授看来,学生中潜藏着一大批优秀的人才以待发掘,大批量组织学生参与到科研项目中,把课堂搬到了实验室和车间,直接在研发、生产的第一线进行电器产业相关知识的教学,由科研一线人员手把手地辅导学生进行应用技术与开发研究。而在课程设置上,根据企业需要特别开设了电器方面的若干课程,加强工程应用能力的培养。自专业设立以来,每年约有1/4的毕业生到温州电器相关行业工作,人才培育质量得到企业的广泛认可。该专业2013年入选教育部第三批“卓越工程师教育培养计划”试点专业,2016年获浙江省一流学科建设支持,2017年获批一级硕士点,并作为温州大学首批申报博士点进行培育和重点建设,并入选浙江省十三五特色专业,获温州大学最具竞争力专业综合奖。全国电子设计竞赛斩获佳绩、在“挑战杯”中国大学生创业计划大赛中捧得金奖……这些累累硕果,都验证了课堂理论与实践操作相结合的培养思路取了的成效。

科研平台和电器产业战略联盟为学生培养提供师资、学生研究项目和竞赛指导,学生也可以在校期间加盟教师项目,开展科研工作和毕业设计,并有少量毕业生会到科研平台工作。专业学科建设依托温州特色产业和国家、省部级科研平台,为温州的特色产业培养优秀工程技术人才。温州大学这间重点实验室所具备的行业优势和学科支撑在全省乃至全国,都是独一无二的。

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