基于嵌入式技术楼宇智能化控制系统*
摘要:为了解决智能楼宇控制点种类和数量多的问题,设计了基于嵌入式技术的智能楼宇控制系统,系统采用MODBUS通
讯协议,485/232总线结构,最大通讯距离达1200m,通过区域控制器与控制模块数目自由组合组成控制网络的方法成功
解决这个问题,效果良好。
关键词:智能楼宇 MODBUS协议 485/232总线 区域控制器
0 引 言
智能楼宇最早出现在美国,我国的智能楼宇起源于
20世纪90年代,楼宇智能化是现代工业高科技的结晶,
是未来“信息高速公路”的主节点,是进入“数字时代”新
兴的产物。所谓楼宇自动化系统是对中央空调系统、通风
系统、给排水系统、照明系统、变配电系统、电梯系统进行
监控。随着高新信息技术和计算机网络技术的高速发展,
对建筑物的结构、系统、服务及管理的最优化组合的要求
越来越高[4]。系统控制的方式由过去的中央集中监控,转
而由高处理能力的现场控制器所取代的集散控制系统,本
文设计的楼宇自动化智能控制系统是专门为楼宇智能化
所设计,同霍尼韦尔、西门子等楼宇控制产品相比结构灵活,
控制简便,并且易于针对个体需求进行软件的二次开发。
1 网络结构
控制系统结构如图1所示,分为三个控制层。上层为
PC远程集中监控,下层为控制模块,中间层为现场区域控
制器。层与层之间通过RS232/485总线联网。
远程集中监控平台主要功能为提供即时的数据显示、
历史数据的保存维护和查询显示、故障报警和故障历史查
询、参数修改和查询。PC远程监控平台为主要人机界面,
所以上位机软件设计体现了如下三个优点:一是将控制网
络WEB化,可以将不同来源、不同格式的信息转变为统一
的格式,供具有统一界面的客户机浏览器浏览,以更好地
适应信息化社会的使用需要;二是建立了基于SQL SERV-
ER数据库的管理信息系统,提高了信息管理的功能;三是
采用开放式设计的网络结构,可以更方便地与其他系统
(如安保系统、消防系统)进行集成。软件基于delphi平台
开发,加载大量图形操作,简单方便。
控制模块包括四种,即数字量输入模块(Digital In-
put)、数字量输出模块(DigitalOutput)、模拟量输入模块
(Analog Input)、模拟量输出模块(AnalogOutput)。控制模
块是控制系统的主要执行机构,即采集数字量信号和模拟
量信号,也输出数字量信号和模拟量信号。因此每种模块
各自拥有单独的控制芯片,既接受现场区域控制器的控制
命令,又需要根据控制命令完成模块的输入输出功能。
中间层现场区域控制器既与PC远程监控平台进行通
讯,接受控制命令并上传实时数据,又通过控制模块采集
数据、执行控制命令。显然,现场区域控制器是整个控制
系统的核心枢纽,其重要性不言而喻,因此整个区域控制
器的软硬件设计无疑成为整个系统的重点和难点。
2 区域控制器
2.1硬件电路
区域控制器硬件电路主要由CPU、上下位机通讯接
口、EEPROM和时钟、键盘和触摸屏、液晶以及数字量/模
拟量输入输出单元组成。硬件结构如图2所示。
区域控制器CPU选用STC89C516RD2,这是一款新一
代抗干扰/高速/低功耗的单片机,指令代码完全兼容传统
8051单片机[1-3]。
区域控制器自身带有一定数目的数字量/模拟量输入
输出单元,可以在智能楼宇控制系统中作为控制模块的补
充,同时也可以使区域控制器单独作为产品配套控制器使
用,灵活多变。
时钟和EEPROM通过I2C总线与区域控制器CPU连
接。I2C总线用两条线(SDA和SCL)在芯片和模块间传
递信息。SDA为串行数据线, SCL为串行时钟线,这两条
线必须用一个上拉电阻与正电源相连,其数据只有在总线
不忙时才可传送。CPU是主设备,时钟和EEPROM是从
设备[9]。
上位机通讯接口由控制器CPU通过SPI总线访问异
步通讯芯片MAX3100来实现。SPI总线采用三线同步接
口。主要特点是可以同时发出和接收串行数据;可以当作
主机或从机工作;提供频率可编程时钟;发送结束中断标
志;写冲突保护;总线竞争保护等;下位机通讯接口以串行
口中断的方式实现半双工通讯。
为了满足多种输入方式,控制器同时带有键盘和触摸
屏,即可以以按键方式键入控制命令,也可以直接点击触
摸屏实现。键盘采用独立式键盘;触摸屏选用电阻式触摸
屏,电阻式触摸屏屏幕主要由两个导电层组成,当手指触
摸屏幕时,两层导电层在触摸点位置就有了接触,电阻发
生变化,在X和Y两个方向上产生信号,然后由触摸屏控
制器侦测到这一接触点并计算出(X,Y)的位置。
2.2软件流程
智能楼宇控制系统所控制的点位种类多样,如温度、
湿度、流量、开关等。硬件电路依据数字量、模拟量以及输
入、输出提供了通用的接口,因此具体识别控制每个点位
则完全由软件完成。现场区域控制器作为整个系统的控
制核心,既要检测自身输入输出单元,完成显示,报警等功
能,又要根据上位机(PC)、控制模块提供信息发出控制决
策。因此软件流程包括初始化、故障检测与处理、控制算
法实现、上下位机通讯等
(图3),初始化包括数值
初始化、中断初始化,通讯
初始化,显示初始化;故障
检测包括通讯故障,反馈
故障,逻辑故障等;控制部
分主要是程序算法的实
现,对输入输出的智能控
制,包括键盘/触摸屏输入
及液晶输出,上位机通讯
即远程PC与区域控制器
通讯,而下位机通讯则是
区域控制器与控制模块之
间通讯[5-6]。
楼宇自动化控制系统
故障种类多样,故障处理方法又各有不同,因此故障的检
测和处理就成为程序设计的一个难点,针对这种情况,程
序采用了查表法(表1),成功的解决了这一难题。
楼宇自动化控制系统
故障种类多样,故障处理方法又各有不同,因此故障的检
测和处理就成为程序设计的一个难点,针对这种情况,程
序采用了查表法(表1),成功的解决了这一难题。
表中分5列,第一列为故障号;第二列为故障处理方
法,如1(停机),2(关机), 3(重启)···;第三列判断是
否联动,如0(否), 1(是),主要判断一些相互有关联的部
分出现故障是否需要同步处理;第四列所谓的报警延时主
要指某一现象视为故障的重复出现时间,目的是为了消除
抖动引起的误报;第五列延迟寄存器则存放报警延时,如
1(0.1秒级延时寄存器), 2(秒级延时), 3(分级延时)。
每条故障都要对应于表中的一条,实际应用中只需填写表
格,快捷方便。
上下位机通讯程序都采用MODBUS通讯协议[7-8],
Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通
过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太
网)和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标
准。通信时,此协议决定了每个控制器须要知道它们的设
备地址,识别按地址发来的消息,决定要产生何种行动。
如果需要回应,控制器将生成反馈信息并用Modbus协议
发出。控制器通信使用主—从技术,即仅一设备(主设
备)能初始化传输(查询)。其它设备(从设备)根据主设
备查询提供的数据作出相应反应。此系统中当主设备为
上位PC机时,现场区域控制器为从设备,当现场区域控制
器为主设备时,控制模块为从设备。Modbus协议建立了
主设备查询的格式:设备(或广播)地址、功能代码、所有
要发送的数据、一错误检测域。从设备回应消息也由Mod-
bus协议构成,包括确认要行动的域、任何要返回的数据、
和一错误检测域。如果在消息接收过程中发生一错误,或
从设备不能执行其命令,从设备将建立一错误消息并把它
作为回应发送出去。
例如:当主设备(现场区域控制器)发送如表2请求
时,此控制器连接的所有控制模块都接受这请求,但是只
有地址为1的控制模块对此请求应答,其他地址的控制模
块自动丢弃这帧数据,经CRC检验数据正确后,根据功能
码来处理此帧数据,此例中功能码为06,即向此寄存器地
址写寄存器数据,完成后从设备需回应与主机请求相同的
信息。
置区域控制器和各种控制模块数量,结构灵活多变,可以
适应多种输入输出信号,根据用户的实际需求开发控制软
件,真正达到量身定做成为一大特色。本智能控制系统已
经在多个楼宇智能化控制中使用,控制准确,运行稳定;另
外,区域控制器也可单独使用,作为产品配套控制器,成功
应用于除湿机、冷干机、Vocs气体清除装置等。
参考文献
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9赵学军·RS485总线测控模块的MODBUS扩展协议设计[J]·自动
化与仪表,2007年2期:37-40
智能楼宇设计论文编号:JD171 字数:31338,页数:62 前言
随着科技和经济的不断发展，智能化建筑正逐渐普及并为人们所接受。据初步统计表明，目前安装的智能化系统其使用效果都不是很理想。因而造成资源的严重浪费，产生这种现象的原因有多方面，不但与产品质量及产品和系统的兼容性有关，也与方案确定及设计、施工过程中的质量控制有密切的关系。因此选择一个好的设计是系统实施的关键。
尤其是现在，智能建筑内各种机电设备越来越多，越来越复杂，对机电设备的控制和管理要求也越来越高。因此，对机电设备进行控制和管理的楼宇自控系统要求越来越严格，这标志着智能建筑时代的到来。在目前高科技迅速发展的时代，节水、节电、节能，创造绿色工作环境、生活环境，已成为广大业主的一致要求，只有设计完整的楼宇自控系统，才能建成先进的智能建筑。智能建筑目前已成为楼宇建设发展的必然趋势。在其发展过程中，楼宇自控系统经历了从分散控制到集中控制，再到集散控制的几个阶段。现在，楼宇自控系统正向开放式现场总线系统发展。
所以说楼宇自控系统的发展越来越完善，只有这样才能达到当今人们的要求。楼宇自控系统的设计主要包括，空调通风监控系统、中央制冷监控系统、给排水系统、照明与动力系统/供配电系统、电梯监控系统等。对这些系统的优化设计是节能的最关键之处。因此被人们看的尤为重要。所以说设计是首要问题，在加上良好的监督管理机制以及好的施工方法必定会取得良好的效果。
目录
前言 1
1 智能建筑的组成及BAS系统总述 4
1.1 智能建筑简介 4
1.1.1 智能建筑的发展 4
1.1.2 智能建筑的特征 4
1.2 智能建筑的组成部分 4
1.3 BAS系统总述 5
1.4 BAS系统的配置 7
2 智能楼宇自控系统的设计要求 14
2.1 设计构思 ...14
2.1.1 基本要求 14
2.1.2 楼宇自控系统主体设计 14
2.2 设备选型 14
2.2.1 控制器选择 14
2.2.2 空调控制器选择 15
2.2.3 其他设备的选择 15
2.3 智能楼宇的负荷问题 17
2.3.1 用电负荷的预测 17
3 空调子系统的设计 20
3.1 空调系统空气处理设备的要求 20
3.2 空调风系统的要求 20
3.3 空调风系统的组成 21
3.4 空调水系统的组成 21
3.5 空调系统机组的要求 22
4 通、排风子系统的设计 24
5 冷、热源子系统的设计 25
5.1 冷源装置 25
5.1.1 选择制冷方式的要求 25
5.2 冷水机组的监测与控制 25
5.2.1 控制原理与要求 26
5.3 热源装置 28
5.4 热交换器的监测与控制 28
5.4.1 控制原理与要求 28
5.4.2 热交换器运行参数及状态的检测 29
6 给排水子系统的设计 32
6.1 生活给水监控系统 32
6.2 高位水箱供水方式 32
6.2.1 控制原理与要求 32
6.2.2 水泵运行参数及状态的检测 33
6.3 生活排水监控系统 34
6.3.1 污水泵控制原理与要求 34
6.3.2 污水泵运行参数及状态的检测 35
7 供配电及照明系统的设计 37
7.1 供配电系统 37
7.1.1 供配电运行参数及状态的检测 37
7.2 照明系统 40
8 技术经济分析 42
9 结论 44
致谢 45
参考文献 46
附录A 47
附录B 55以上回答来自:
【摘要】 在人类进入信息时代的今天，信息和信息技术已成为社会发展的基本动力。特别是进入20世纪90年代以来，因特网的蓬勃发展和电子商务的迅速崛起，数字化、网络化、电子化正在成为世界由工业社会走向信息社会的新的经济运行模式。企业信息化成为中国信息化领域最受关注的发展重点，并被明确为我国“信息化带动工业化”战略国策的实施重点。党的十六大再次充分强调了信息化战略的重要性和迫切性，而作为国民经济发展的重要力量，房地产企业进行信息化建设更是刻不容缓。
在人类进入信息时代的今天，信息和信息技术已成为社会发展的基本动力。特别是进入20世纪90年代以来，因特网的蓬勃发展和电子商务的迅速崛起，数字化、网络化、电子化正在成为世界由工业社会走向信息社会的新的经济运行模式。企业信息化成为中国信息化领域最受关注的发展重点，并被明确为我国“信息化带动工业化”战略国策的实施重点。党的十六大再次充分强调了信息化战略的重要性和迫切性，而作为国民经济发展的重要力量，房地产企业进行信息化建设更是刻不容缓。
一、房地产企业信息化的概念
企业信息化是国家信息化的基础，是国家信息化的重要组成部分。企业信息化是指企业利用现代信息技术，通过信息资源的深入开发和广泛利用，不断提高生产、经营、管理、决策的效率和水平，进而提高企业经济效益和企业竞争力的过程。具体到一个企业，就是要实现企业生产过程的自动化、管理方式的网络化、决策支持的智能化和商务运营的电子化。
房地产企业信息化是指房地产企业利用现代信息技术，通过对信息资源的深化开发和广泛利用，不断提高房地产企业决策、开发、经营、物业管理的效率和水平，进而提高房地产企业的经济效益和市场竞争力的过程。知识经济时代要求以知识和信息为增值的主体和对象，要求知识和信息成为企业具有竞争力的核心要素，要求企业的所有员工都要高度重视知识和信息的作用，这就迫使企业去进行信息化建设，而企业信息化又恰恰提供了一个知识和信息被获取、被增值的平台。当前，房地产企业竞争力的高低完全取决于对信息的获取和处理能力。企业的生存和发展要靠正确的决策，而决策的基础就是信息。房地产企业要准确、快速地获取和处理信息，信息化是必然的选择，它可大大减少人力资源，提高效率，加快信息处理的速度，提高信息的准确性和可靠性。房地产企业信息化可以通过辅助管理和辅助决策，准确及时地把握市场信息，从而获得更多的商机。还可以提高企业对市场的反应能力，提高决策的正确性和预见性，从而大大提高房地产企业的竞争实力。
二、我国房地产企业信息化存在的问题
2003年 “中国企业信息化500强”的评选结果和 “中国企业500强”的榜单相比，各个行业在国民经济中的地位和其信息化水平大体相当。一般市场化程度高，和国际接轨比较早的行业，信息化程度比较高，如IT、通信、金融、汽车、电力等行业，在企业信息化500强中占的比重最高。前15强中除了排在第14位的中国五金矿业进出口总公司外，其余14 家全部是这五个行业中的尖兵。而在这次评出的信息化500强中，房地产企业却大都名落孙山，挤进500强名单的也只有4家，而且名次也都不好：北京城建 104名、万科132名、河北建设集团189名、建业住宅集团470。虽然现有的数据还不支持进一步的分析，但房地产企业信息化程度和企业实力不成比例是这次排名中最突出的问题。
信息技术在美国、欧洲等房地产行业中的应用已很普及，行业发展的信息化程度较高。而我国的房地产行业起步较晚，虽然随着信息技术的日益普及和房地产行业在国内的迅猛发展，经过房地产界的一批有识之士的实践，我国的房地产信息化已取得了卓有成效的成果，但整体水平仍然较低，而且地区差异较大，东西部发展不平衡。同国外相比，信息技术在中国房地产产业中的应用和发展仍存在诸多制约因素。
具体表现在以下几个方面：
1、网络基础设施配备较差。网络在我国尚处于初级阶段，基础设施配备较差。在我国这几年虽然在网络建设上投入了很大的精力，但是我们还有很长的路要走。国际电信联盟对全球 178 个国家和地区，依据以下标准：固定电话和移动电话的普及率、上网费用、国民素质、上网连线速度、使用因特网人数占全国总人口的比例等等。对世界各个国家和地区因特网普及情况的最新排名，北欧诸国位居榜首，我国内地地区名列第 84位，属于中等普及国家。我国网络基础设施建设情况任重道远。
2、技术软件落后。这里所指的软件，并不单指计算机软件，而是指我国的计算机技术、通讯技术、网络安全技术整体水平不高。在我国目前普及的操作系统以及应用软件都是国外知名厂商开发研制的，而国内自行开发研制的非常少；而网络安全问题仍然是一个全球关注，急需解决的难题。这种情况严重的制约了我们信息技术更快的发展。
3、法律、银行支付体系不配套。房地产电子商务的发展除了要有发达的计算机网络外，还需要完善的法律体系、税收体系、便利的银行支付体系与之相配套。我国目前尚无针对网络规范及网络犯罪的法律；我国的税收及征税体系不完善。由于这些社会软件不配套，房地产电子商务的普及需要一段时间的磨合。
三、房地产企业信息化的内容
房地产企业信息化所包含的内容有其自身的行业特点，主要由以下部分组成：
1、房地产项目设计信息化。房地产企业的设计应该采用先进的计算机手段，如计算机辅助设计、计算机辅助制造技术，实现房地产设计自动化、智能化，缩短开发，试制的周期，提高房地产设计的产品质量，增加房地产产品品种。
2、房地产项目生产过程信息化。就是要实现生产过程的智能化。一方面要利用计算机技术对老设备进行改造，使生产技术装备智能化。另一方面采用智能仪器和电子计算机对生产过程进行检测、处理、控制，实现生产的自动化。这是确保产品质量、增加产量、降低成本的关键环节，是企业获得高效益的技术途径。
3、房地产产品/服务销售信息化。利用现代信息技术和全新的方法概念，如客户关系管理、电子商务、网络销售等手段，实现房地产企业产品/服务销售的信息化，扩大销售降低成本，增进客户满意度。
4、房地产企业管理信息化。学习和运用先进的管理理论，借助现代信息技术把对企业全过程生产经营活动的管理转变为对信息的管理，减少管理层次，削掉不增值环节，建立起科学的管理体制，实现物资流、资金流、信息流的最佳组合。
5、房地产企业决策信息化。利用现代信息技术获取、处理企业内外部信息并进行科学决策，提高决策水平和速度。
四、房地产企业信息化的实施步骤
1、对企业内部的人员进行培训。进行信息化及管理知识的培训是项目实施过程中一个基础环节，应组织业务与技术骨干配合服务商，尽快实现技术对接和知识转移。此外，多角度、分层次地对企业全员进行理念灌输和操作培训是必不可少的。通过有步骤、全方位的培训，营造项目实施的理论环境和知识平台。
2、对企业的业务流程进行分析、改造、重组。业务流程是信息化系统的提纲，只有提纲清晰，才能纲举目张。按要求绘制当前运行的组织结构和业务流程，与服务商共同对设计、采购、生产、销售、库存、财务等管理流程进行优化重组，是确定组织功能和进行结构调整的有效途径和具体方式。
3、组织具体实施。全程贯彻 “整体规划、分步实施”的原则，把企业当前需要与 长远发展结合起来。通常是将项目分解为财务、采购、生产、销售、库存等几个模块逐一实施。加强对项目实施进度的组织管理，严格控制系统实施内容和范围的随意变动。按实施要求，对各类基础数据进行整理与核对，确保录入系统的数据正确有效。
4、建立良好的绩效评价机制。项目正式实施进入正常状态一段时间后，就要对照系统实施目标，对企业业务流程各节点和运营链进行业绩和效能的评价，具体考核在以下三方面是否取得突破性进展：（1）通过预算编制、执行和评价过程，强化企业的监控指导职能；（2）通过随时可以查询的各类报表及业务信息，便于公司决策层针对市场变化及时做出反应；（3）通过不断积累的业务数据和分析指标，提高资源流同步化能力和系统决策水平。
改善措施要遵循“企业竞争力最大化”原则，涉及具体部门的特殊业务需求，要与服务商论证后分别对系统予以修正，使系统更贴近运营方式，确保健康稳定运行。
5、提高信息化应用水平。系统的成功
上线仅仅是企业信息化的起步，重要的是在以后的应用中发挥其作用。首先是要充分利用系统，不断获得经营战略和经济效益的投资回报。同时要尽快建立起自己的咨询与系统维护队伍，并积极培养系统应用与维护的后续梯队，推动企业持续性的管理变革与应用深化。
五、房地产企业信息化的发展趋势
房地产企业信息化未来的发展前景，可以从以下几个方面展望：
1、住宅发展智能化。网络时代人们对家居的要求是高度智能化，在21世纪发展智能化住宅具有极大的市场潜力。住宅的智能化功能将被列为评价楼盘综合性能的不可缺少的一个重要指标。社区提供与外界进行数据交换的软硬件设施和服务是家居功能向外拓展的必要条件。智能化的物业管理深入到各单位住宅，真正实现建筑智能化到社区管理的智能化。
2、大力发展房地产行业的电子商务。随着信息化建设的推进，电子商务的市场在全球范围内急剧扩大，各发达国家都把发展电子商务作为拓展全球市场的有效手段。在这种良好的外部环境下，房地产电 子商务将会成为21世纪整个产业发展的一大亮点和推动产业发展的巨大动力。房地产电子商务在目前可从企业与企业间的电子商务方式、企业对客户的服务方式、网上信息发布、建立虚拟企业及虚拟政府等方面的业务展开。
3、进一步完善房地产网站功能。随着网络的普及，互联网将成为房地产信息发布的主要渠道，这将彻底改变传统的购房方式。房地产网站建设将为购房者提供全天候、全方位的市场服务新模式，将会扩大房地产信息服务的内容，建立房地产在线咨询服务系统，引入城市电子地图，实现网上售楼。在今后相当长的时间内，互补性的房地产专业网站之间开始合作，网站在市场、技术、内容上获得发展机会；作为工作平台和交易平台，与传统产业展开广泛的合作，从而提高旧经济的运作效率；同时房地产企业上网的数量将明显增加。
4、房地产企业业务高度信息化。对于传统的房地产产业来说，企业信息化程度的高低是决定企业成败的关键。与未来网络社会相适应，不论是普通的消费者还是专业的房地产企业，都将要求房地产业务的高度信息化。同样在企业与企业合作当中，也只有运用了网络信息技术，才能保证有更多的市场机会。
随着人们对信息技术认识的不断加深，政府、企业对信息化建设重要性的认识，房地产信息技术的利用在中国已取得了长足的发展，信息技术的价值和作用在房地产行业正得到逐步体现。在全球一体化发展的趋势下，中国房地产业界正以积极的态度，迎接加入WTO后在信息技术方面的交流与合作。
“人工智能”是大学本科自动化专业所开设的一门专业选修课，为了能够调动自动化专业的学生对本课程学习的积极性，对《人工智能》这门专业选修课程的 教学 方法 进行了探索和 总结 。以下是我整理分享的关于人工智能结课论文的相关 文章 ，欢迎阅读!
对《人工智能》专业选修课教学的几点体会
摘要：“人工智能”是大学本科自动化专业所开设的一门专业选修课，为了能够调动自动化专业的学生对本课程学习的积极性，提高《人工智能》专业选修课的教学效果，我们结合近几年的实际教学 经验 ，从优选教材、考核方式、教学内容调整、教学手段的改进和实践教学等方面对《人工智能》这门专业选修课程的教学方法进行了探索和总结。
关键词：人工智能 优选教材 考核方式内容 手段 实践
人工智能(Aritificial Intelligence，英文缩写为AI)是一门综合了应用数学、自动控制、模式识别、系统工程、计算机科学和心理学等多种学科交叉融合而发展起来的的一门新型学科，是21世纪三大尖端技术(基因工程、纳米科学、人工智能)之一。它是研究智能机器所执行的通常与人类智能有关的职能行为，如推理、证明、感知、规划和问题求解等思维活动，来解决人类处理的复杂问题。人工智能紧跟世界社会进步和科技发展的步伐，与时俱进，有关人工智能的许多研究成果已经广泛应用到国防建设、工业生产、国民生活中的各个领域。在信息网络和知识经济时代，人工智能现已成为一个广受重视且有着广阔应用潜能的前沿学科，必将为推动科学技术的进步和产业的发展发挥更大的作用。因此在我国的大中专院校中开展人工智能这门课的教学与科研工作显得十分紧迫。迄今为止，全国绝大多数工科院校中的自动控制、计算机/软件工程、电气工程、机械工程、应用数学等相关专业都开设了人工智能这门课程。南京邮电大学自动化学院自2005年成立至今，一直将“人工智能”列为自动化专业本科生的选修课程，到目前为止已经有八年的历史了。由于南京邮电大学是一所以邮电、通信、电子、计算机、自动化为特色的工科院校，因此，学校所开设的许多专业都迫切需要用人工智能理论和方法解决科研中的实际问题。在问题需求的推动下，南邮人经过多年的努力工作，在人工智能科研方面取得了丰硕的成果，如物联网学院所开发的现代智能物流系统、自动化学院所开发的城市交通流量控制与决策系统，为本课程的开设提供了典型的教学案例。我们结合近几年的实际教学经验，从优选教材、考核方式、教学内容调整、教学手段的改进和实践教学等方面对人工智能课程教学方法进行了总结归纳。
一、优选教材
目前，国内有关人工智能课程的中英版教材种类非常多，遵循实用、简单、够用的原则，再经过授课老师和学生们的共同调研，我们选用由中南大学蔡自兴教授主编的《人工智能及其应用》第三版作为南邮本课程的授课教材。本书覆盖的人工智能知识体系比较全面，包含知识表示、搜索推理、模糊计算、专家系统等。本书主要针对计算机、自动化、电气工程等本科专业的学生所编写，内容基础，难度适中。蔡教授所编写的这本教材全面地介绍了人工智能的研究内容与应用领域，做到了内容新颖、简单易懂、兼顾基础和应用，受到了全国广大师生们的一致好评，多年的教学实践证明我们所选择的教材是恰当的、正确的。
二、考核方式
在全国大部分高等院校，“人工智能”这门课大都选择开卷考试的方式来进行考核。为了强化学生对人工智能这门课基础知识的掌握，南京邮电大学自动化学院选用闭卷考试的方式来进行考核。为了打消部分学生想在期末闭卷考试中通过作弊手段来完成人工智能这门课考核的侥幸心理，我们加强了对学生平时考勤成绩、课下作业成绩和实验成绩的考核，从而杜绝了“一纸定成绩”的现象。我们对人工智能这门课的最后期末成绩是按如下权重来划分的：平时考勤成绩占10%、课下作业成绩占10%、实验成绩占20%、最后的期末考试卷面成绩只占60%。为了克服国家现行 教育 体制的弊端，避免学生“机械式”地的应对教学和考试，我们对考试题型进行了调整，不再是以往的填空、选择、简答等题型，而是改为以解决实际问题为导向的应用题型为主，这样学生只需要在理解授课内容的基础上利用自己的思维来解题就可以了，这也体现了国家目前正在提倡的应用型教学导向。
三、教学内容调整
对于本科生而言，人工智能这门课程所需要讲授的内容实在太多，由于课时所限，我们必须精简教学内容，让学生在掌握基础知识的同时，也能够了解它的具体应用。因此，我们将人工智能这门课程的教学内容分为两个部分：第一部分是基本理论和方法，包括人工智能的概述、知识表示方法、确定性推理方法等;第二部分为人工智能研究成果的具体应用，包括神经元网络计算、模糊智能计算、专家知识库系统、机器语言学习等。通过对教材内容的合理调整和安排，使得授课计划能够比较全面地覆盖了人工智能这门课程的基本知识点，从而满足了学生们的求知需求。
四、教学手段的改进
(一) 激发学生的学习兴趣
经过长时间的教学我们发现，在选修“人工智能”这门课程时，每个学生的心中所想各有不同，这些学生在刚开始学习时兴趣还比较强烈，但随着教学内容变得越来越抽象，学生逐渐对这本课的学习失去了信心，甚至上课时间不去听课，使授课教师对教学也渐渐失去了信心，导致恶性循环，严重影响了教学质量。针对这种现象，我们认为，在开课前充分激发学生的学习兴趣是很有必要的。我们要结合学校的实验条件，开课前给学生演示“机器人医疗服务”实验，通过该实验的演示，让学生们看到机器人能够给病人提供多项人性化的服务，理解人工智能技术在开发医疗服务机器人多项关键技术中的应用，让学生在开课前能够对本课程的学习产生极大的兴趣，实践证明这种方法是有效的。
(二) 借助多媒体教学
多媒体教学是现代教学过程中一种非常重要的形式，它往往根据教学目的和学生们的特点，通过合理的设计、选择教材内容，应用公式、图形、文字、视频等多种媒体信息进行有机组合并通过电脑和投影机显示出来，与传统教学手段相结合，形成合理的教学过程结构，达到最优化的教学效果。人工智能这门课具有针对性强、内容抽象、公式繁琐等特点，学生学习起来比较困难，为了让学生生动、形象地学习该课程，我们在教学过程中充分利用了多媒体技术来组织教学。例如在课堂教学过程中播放南邮自动化学院梁志伟博士带领学生所开发的“智能 足球 机器人”比赛片段;让学生在线观看北京大学工学院谢广明博士带领学生所开发的“自主视觉机器鱼”录像片段等。在讲解某些重要的求解算法时，借助Matlab软件和投影机，直接展现该算法的求解过程，从而改善了课程教学的形式，提高了教学质量。 (三)提倡课堂 辩论
我们在教学过程中打破了传统的“老师讲课学生听课”的教学模式，多次组织课堂辩论，辩论的主题包括人工智能研究过程中出现的技术困惑、人工智能研究成果转化中的市场前景等。如组织了“电脑PK人脑”“电脑是否让电视消失”“电脑的未来发展方向在哪里”等一系列 辩论会 。经过激烈的辩论，无论正方还是反方都感觉自己收获很大，增长了知识，开阔了眼界。在教学过程中通过将学生由“被动听课”角色变换为“主动参与”角色，大大地调动了学生的学习积极性，从而提高了课堂教学质量。
五、实践教学
实践教学是课堂教学不可缺少的重要组成部分，通过让学生亲自动手实验来对理论知识进行检验和应用是目前国内外各个大学提高学生综合素质、增强学生市场竞争力的重要手段。人工智能实验教学的目的是让学生通过亲自动手体会授课中的各种智能控制算法，从而使学生能够更加形象地掌握课本知识。人工智能教学计划安排了4学时实验课，设置了“传教士和野人过河”“机器人路径规划”这两个人工智能问题，要求学生独立完成这2个实验题目的编程，并书写实验 报告 。通过实验，学生动手实践了课堂上所掌握的理论知识，加深了对智能算法的理解。
人工智能是一门实用性较强的课程，我们总结了近几年来的教学经验，从优选教材、考核方式、教学内容调整、教学手段的改进和实践教学五个方面对人工智能课程教学进行了总结。从学生的反馈来看，我们所总结的教学经验对于指导新教师讲授“人工智能”这门课程具有积极的作用，需要指出的是，我们仍有很多不足之处，需要在以后的教学过程中不断努力完善，提高自己的教学能力，争取更好的教学效果。
参考文献
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本研究得到了江苏省2011年度研究生双语授课教学试点项目—“模式识别与智能系统”项目经费的资助。
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