自动化工程实验中心
组成:
本实验中心隶属于自动化工程学院，主要由教学类实验室构成。根据各实验室功能和承担的课程类型，可分为检测技术与自动装置类、控制理论与控制工程类、计算机控制技术类3个实验室群共包含14个实验室，中心组成结构如下图所示：
图1 自动化工程实验中心组成结构图
本中心实验室为学校包括自动化、测控技术与仪器、热能动力、电气工程等10多个本科专业的专业课教学实验和实践课程服务。实验项目以设计性和综合性实验为主，培养学生更加扎实掌握关于信息、控制、网络等各方面的专业知识和技能。
部分实验室介绍
1、传感器与检测技术实验室
传感器与检测技术实验室面向自动化、测控技术与仪器、核电技术与控制工程、智能科学与技术等专业的本科生，拥有传感器与检测技术实验台、自组式传感器实验箱台、便携式数字存储示波器、可调直流稳压电源等，可进行检测技术、传感与检测技术、光电测试技术、热工测量仪表、测控系统综合与创新设计等多门课程的教学实验和综合设计。
传感器与检测技术实验台采用的传感器大部分是工业结构，便于学生加强对书本知识的理解，并运用模块化的设计思想，使实验贯穿整个教学过程，真正做到了理论与实践的有机结合。标准信号采集卡和控制功能的加入，拓宽了实验面，提高了实验水平，更有助于课程设计、毕业设计的开展，能够使学生在实验过程中通过信号的拾取、转换、分析，大大提高了其作为一个科技工作者应具有的基本操作技能与动手能力。
自组式传感器实验箱台构思新颖，可以通过自行搭建测量电路，让学生通过实验学会合理地选择传感器、实验器件，掌握检测的原理和方法，增强学生的动手机会，综合提高学生认真、仔细、动手、动脑的学习能力。
图2传感器与检测技术实验室
2、机器视觉及图像处理实验室
针对电力行业机器视觉技术教学与研究中的需求，本实验室构建了以机器视觉高性能工作站为核心的机器视觉教学实验系统，将虚拟服务器与高性能、多功能试验台相结合，在实验室配备的嵌入式计算机以及树莓派或学生自己电脑上实时远程控制多功能试验台，获取工业相机图像，完成如OCR&OCV、尺寸测量、颜色检测、缺陷检测等多种检测实验，培养学生对机器视觉知识的深入理解和掌握，锻炼学生的研究能力、创新思维以及独立解决技术难题的能力。实验室主要面向自动化、测控技术与仪器、核电技术与控制工程、智能科学与技术等专业本科生，为认识实习、毕业实习、毕业设计、大学生科创、学科竞赛等提供服务。
机器视觉教学实验系统构建了两台虚拟服务器，每台服务器均配备两块RTX3090 24G显卡，可同时满足10-20人获取工业相机图像。学生通过实验室内局域网或互联网访问服务器。服务器上游接入8台嵌入式计算机，提供包括图像测量、检测、定位、跟踪识别等多个图像处理软件，覆盖工业生产、机器视觉、智能交通等众多应用领域。服务器下游接入高速滚筒实验平台、传送带实验平台、旋转运动实验平台、平移运动实验平台等多个实验平台，可供学生完成机器视觉线扫描图像采集实验、物体多角度多状态图像采集实验、物体旋转状态图像采集实验、双目视觉实验等。
此外，实验室还自研了光伏板空中检测平台，通过整合先进的无人机技术、红外成像和可见光传感器，实现对光伏板阵列的高效监测。采用红外-可见光双模态数据采集方式，能准确捕捉光伏板的热量分布和外观特征，有效识别如局部发热、裂纹和表面污染等潜在问题。平台通过先进的自主飞行算法确保无人机精准悬停，实时控制飞行路径，最大程度提高数据采集的效率和准确性。所得数据集包括温度分布和可见光图像，为深度学习和数据分析提供宝贵资源，为光伏发电站运维管理提供及时准确的决策支持，推动清洁能源技术不断演进。
图3机器视觉及图像处理实验室
3、NI实验室
NI虚拟仪器实验室面向自动化、测控技术与仪器、核电技术与控制工程、智能科学与技术等专业的本科生，拥有多台基于LabVIEW设计的多功能虚拟仪器教学平台，并配有直流电机训练仪、能源转换板卡、电机执行器实验板、复杂机电控制实验板等多种不同的板卡，可以覆盖各种工程信号（热力学、机械信号等）数据采集，并利用LabVIEW软件进行信号的处理和分析，同时进行控制和仿真的建模设计，实现多种信号的测控、总线通讯等。
本实验室可开展虚拟仪器、测控系统综合与创新设计、智能仪器仪表、自动控制原理、运动控制、图像处理、测控仪器仪表及设计制作技术、测控仪器联网技术等课程的实验教学，通过构建多学科交叉的新工科教学实验室，不断强化动手实验与项目实践，提高学生的创新、动手与工程实践能力。同时加强设备共享和利用，引入NI的学生科创平台如机器人套件Tetrix myRIO套件等，满足学生创新项目和科技实践比赛等需求。
图4 NI实验室 |
4、智能机器人实验室
智能机器人实验室拥有机械臂系统教学平台、移动机器人系统教学平台和机器人视觉处理教学平台，致力于培养学生在机器人技术领域的综合能力，涵盖机械臂和移动机器人两大方向的实验内容。
实验室面向自动化、智能科学与技术等专业的本科生以及控制工程、人工智能等专业的研究生，支持基于ROS的机械臂与移动机器人系统开发、双目摄像机视觉检测、大语言模型结合具身智能体等课程的基础实验和进阶实验，通过理论与实践相结合的方式，使学生深入探索现代机器人技术的核心原理与应用，为他们在工业自动化、智能制造等领域的职业发展奠定坚实基础。此外，智能机器人实验室还为教师和科研人员提供教学、研究与验证的平台，同时也为企业提供智能机器人系统的开发、咨询和培训服务。
图5智能机器人实验室
5、过程控制与DCS实验室
本实验室拥有6套CS4000型、4套AE2000A1型、1套AE2000A3型高级过程控制实验装置和1套THJDS-1型高级过程控制实训装置。实验装置提供的被控对象是实际过程工业中典型的温度、压力、流量、液位等对象，实验装置采用的测量变送装置、执行机构和控制器等均为目前实际工业控制系统中使用的主流产品。这些实验装置可为学生提供从简单控制到复杂控制、从基本实验到拓展实验等实验、实训内容，学生通过接触实际被控对象和控制装置，可加强对理论知识的理解和认识，掌握控制系统设计的原理和方法，达到理论学习与实际应用的紧密结合。目前“过程控制与DCS实验室”已成为学生开展专业课学习、课程设计、毕业设计、科创活动的重要场所，在提升学生工程应用能力和创新意识的教学过程中发挥着重要的作用。
图6 过程控制与DCS实验室
6、罗克韦尔自动化实验室
罗克韦尔自动化实验室是学校与罗克韦尔自动化（中国）有限公司共建的实验室，该实验室面向自动化工程学院各专业本科生和研究生，可用于可编程控制技术等课程的实验教学以及课程设计、毕业设计和学科竞赛等。实验室共有20台HOTS平台、10台工控机、3台丝杠可供使用，实验平台使用AB公司的PLC，配有变频器、流水灯、编码器、触摸屏等设备，并配有交换机可将以上设备与实验室内所有工控机同时连入局域网，满足各种范围内的教学和设计要求。
图7 罗克韦尔自动化实验室
7、燃气-蒸汽联合循环仿真及控制实验室
燃气-蒸汽联合循环发电机组仿真及控制平台面向自动化、测控技术与仪器、核电技术与控制工程、智能科学与技术等专业的本科生和控制科学与工程学术型硕士以及控制工程专业学位硕士，主要用于火电机组仿真实习（本科生）、电站对象建模与仿真（本科生）、火电机组控制系统设计（控制工程专硕）等课程以及控制系统分析与设计类课程设计、毕业设计的实验场地，也是教师和研究生开展联合循环机组控制优化、故障预警和诊断、燃机智慧电站等科研和产学研活动的平台。
燃气-蒸汽联合循环发电机组仿真、控制、优化平台提供了GE、西门子、三菱、安萨尔多4种典型的9F级燃气-蒸汽联合循环机组的仿真系统以及1个分布式能源仿真系统。通过一机多模和分组操作功能，可以实现各类机组从冷态、温态、热态和极热态启动到满负荷的操作以及从满负荷到热备用及冷态停机过程，对设备或系统进行可靠性试验及联锁保护试验。平台还能模拟电厂实时运行中的异常和故障，实现控制逻辑的分析和组态，并可用于机组故障预警和诊断、性能优化等研究。
燃气-蒸汽联合循环发电机组模型采用有机玻璃、金属构件，主体包括燃气-蒸汽发电厂主机设备工艺布局；设备包括F级燃气轮机、余热锅炉系统、蒸汽轮机、发电机、辅助设施等，采用电动、灯光、立体、标识、色彩等现代化技术；主体设备透明立体或剖视展现，工质管道采用分色LED灯光工艺流程演示工艺流程。该模型向学生清晰地展现了燃气-蒸汽联合循环发电机组主设备的内部结构、重要设备的连接形式和主要管路系统的流程，可提升教学效果。
图8 燃气-蒸汽联合循环仿真及控制实验室
8、智能工厂自动化系统实验室
智能工厂自动化系统实验室面向自动化、测控技术与仪器、核电技术与控制工程、智能科学与技术等专业的本科生，主要用于复杂工业网络与智能生产自动化系统综合实训、控制系统设计综合实践等课程以及毕业设计、科创活动、学科竞赛、应用型本科职业技能证书考核的实验场地。
实验室由6套工业复杂网络通讯实训系统和1套智能工厂综合实训平台组成。该实验室给出了智能制造背景下智能工厂的整体结构，提供了工业云技术、工业网络技术、PLC技术、先进检测技术、机器人技术等多种与工程实际应用相结合的学习场景，可实现智能工厂从企业层、管理层、操作层、控制层到现场层的全集成。
工业复杂网络通讯实训系统采用工业级网络部件，包括工业以太网交换机、工业无线通讯设备、光纤模块，并通过PLC、触摸屏、近场通讯设备及各种IO设备，构成具有工业应用背景的各种复杂度的网络通讯结构。该系统支持从简单的工业以太网线的制作、网络部件安装，到网络配置、网络管理、故障诊断，再到网络可靠性、信息安全，最后到综合设计实践全面的实训内容，能够满足工业网络通讯工程教育的需求。
智能工厂综合实训平台由主件供料站、次品分拣站、方向调整站、正反调整站、产品组装站、产品分检站及机器人站7个工作站组成，系统完成一个触点开关的组装和仓储过程。从主料件仓库出料到高度检测判断其是否为合格品，再经过再次方向调整，完成主料件的位置状态确定，在组装工站将两部分辅料装配到主料件上，完成产品的组装。在分拣站通过颜色检测区分不同的产品，分别放入相应的物流通道中。在机器人站通过1个ABB六轴机械手将主料件放置在规定的仓储货架中。该实训系统还提供了智能网关，可以实现生产数据与工业云的连接。
图9 智能工厂自动化系统实验室
9、工业控制网络实验室
工业控制网络实验室针对工业控制网络教学与研究中的需求，构建了多种现场总线和工业以太网实验平台，该平台能够完成变送器、控制器、执行器功能模块之间传递输入输出信号，完成工业控制网络系统的各项任务等实验功能，能满足自动化、测控技术与仪器等专业本科生工业控制网络课程的教学与实验。
工业控制网络技术将多个分散在生产现场，具有数字通信能力的测量控制仪表作为网络节点，采用公开、规范的通信协议，以现场总线作为通信连接的纽带，把现场控制设备连接成可以相互沟通信息，共同完成自控任务的网络系统与控制系统。在实验室中可以了解到目前典型工业控制网络如PROFIBUS、Modbus、FF、HART等现场总线和PROFINET、EtherCAT、Ethernet/Powerlink等工业以太网，以及WIA-PA、Wireless HART等工业无线网络。通过工业控制网络系统的集成技术、应用实例与实验实践过程，使学生熟练了解和掌握典型工业控制网络及其应用技术。
图10 工业控制网络实验室
10、嵌入式计算机实验室
嵌入式系统实验室承担了自动化、核电技术与控制工程、智能科学与技术等专业本科生以及控制工程、人工智能等专业研究生的《嵌入式系统》、《认识实习》、《智能自主系统综合实践》等实验实践课程教学。本实验室努力为学生提供一个理论和实践相融合的课内生态环境，注重培养学生的动手实践和科学创新能力，让他们能够应用嵌入式人工智能结合智能车、无人机和移动机器人解决现实世界中的问题。
实验室导入全国大学生智能汽车竞赛内容，紧密结合我校能源电力的行业特色，围绕智能驾驶和电力巡检两大主题开设八大类实验项目。通过嵌入式系统和摄像头交互，要求学生综合应用计算机视觉、人工智能、自控原理等专业课程知识，以及软件编程和电子技术等先修课程内容。在智能驾驶中实现车道线识别、视觉避障，构建可以自主移动的智能小车;在电力巡检中实现电力安全点及电力设备识别，为自主移动智能小车进行能源电力赋能。并通过举行课内考核竞赛，提升学生团队协作与创新学习能力，促进学生参与学科比赛。进一步通过无人机目标识别、跟踪和电力设备缺陷检测教学，并在智能小车的基础上升级智能移动机器人，实现基于无人机和移动机器人的电力设备巡检实践任务，从而为毕业设计环节以及今后的工作打下扎实的基础。
图11嵌入式计算机实验室