自动化测试与控制系发展建设规划.docx
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自动化测试与控制系发展建设规划
自动化测试与控制系发展建设规划
（初稿）
二00二年十一月
一现状及问题
1.概述
自动化测试与控制系隶属于电气工程及自动化学院，拥有博士后流动站，一个一级学科，两个二级学科，一个本科专业，三个研究所，四个教研室。
本系的测控技术及仪器专业于1998年由原精密仪器专业、电磁测量技术专业、自动化仪表与控制系统专业和电子仪器及测量技术专业合并而成。
其中，在苏联专家指导下，1955年创建了精密仪器专业，1956年创建了电磁测量技术专业，1959年创建了自动化仪表与控制系统专业，1962年创建了电子仪器及测量技术专业。
这些专业是我国成立最早的一批专业，也是我国向前苏联学习的样本专业。
自动化测试与控制系国防特色突出，发展势头强劲。
四十多年来，本系不仅为国家培养了大批测量控制与仪器工程方面的高级技术人才，而且在仪器科学与技术研究领域取得了一系列重要成果，为我国的航天和国防事业以及国民经济的发展做出了应有的贡献，在国内外享有较高声誉。
2.师资队伍
自动化测试与控制系拥有一支职称结构、学历结构合理的以年轻人为主体的师资队伍，本系现有教职工113人，其中教授24人（含博士生导师16人、基础教学带头人1人），副教授（含副研究员及高级工程师）27人，讲师（含助理研究员及工程师）22人，助教（含研实员）13人。
师资队伍统计分析见表1、表2和表3所示。
表1：
师资队伍职称结构分表
职称
教授
博导
副教授
讲师
助教
人数
24
16
27
26
14
比例
21.2%
14.2%
23.9%
23%
12.4%
表2师资队伍年龄结构分布表
职称
合计
年龄
〉65
61-65
56-60
51-55
46-50
41-45
36-40
31-35
≤30
博导
16
2
4
3
1
2
4
教授
24
2
4
5
3
3
7
副教授
27
3
2
5
12
4
1
讲师
26
1
4
2
7
12
助教
14
2
12
合计
107
4
8
8
4
6
14
25
13
25
表3师资队伍学位结构分布表
学位
博士
硕士
学士
在读博士
人数
26
34
19
29
比例
23%
27.4%
16.8%
25.7%
3.学科建设
自动化测试与控制系拥有仪器科学与技术一级学科点（1998年），博士后流动站（1999年）以及精密仪器及机械、测试计量技术及仪器两个二级学科硕士学位授权点（1981年、1978年）和博士学位授权点（1990年、1986年）。
其中精密仪器及机械学科是黑龙江省重点学科（2000年）和全国重点学科（2001年），该学科具有“长江学者特聘教授”岗位（1999年），测试计量技术及仪器是国防科工委重点学科（2002年）和国防科工委重大专项技改建设学科（1999年）。
1996年以来，已完成国家自然科学基金、国家863高技术计划、国防和航天预研及型号项目共计53项，科研成果获国家科技进步二等奖1项、三等奖1项，省部级科技进步一等奖2项、二等奖10项、三等奖11项，科研总经费近6000万元，共发表学术论文700余篇，其中近150篇被SCI、EI、ISTP收录。
目前承担的国家自然科学基金和国防预研及型号项目52项，总经费达8000多万元。
本系经过多年的发展建设，形成的主要研究方向有：
自动化测试技术与系统，测量信号与信息处理技术及应用，现代传感技术及智能仪器，超精密测量技术与仪器工程，光电测量信息处理，辐射测温与热物性测试，基于配电网的工频通信和扩频通信技术及应用等。
这些研究方向的主要特色是：
注重高新技术在国防、航天领域的应用研究。
在我国最早开展了VXI总线技术和PXI总线技术及其在武器系统测试中的应用研究，研制了近20种国防型号的VXI总线自动测试系统，、并已应用在武器型号的科研开发和生产中，其中地地，舰空导弹测试系统已定型装备部队。
在我国军用测试设备的更新换代过程中起到了“排头兵”的作用。
注重开拓以国防为背景的新领域和新的学术方向。
本学科是我国最早开展数字水印处理技术、非线性滤波技术、矢量量化编码技术等方面研究工作的单位之一，在国内外产生了较大影响。
研究成果对国家信息安全、军用图像滤波及压缩领域有重要的军事意义，为这些新技术在国防工业中的应用奠定了基础，成为学科持续发展的新的生长点。
面向国防和航天开展现代传感技术及智能仪器关键技术研究。
基于MEMS技术的磁通门传感器、基于光纤技术的腐蚀传感器以及传感器数据融合的研究，将为高技术型传感器在国防工业中的应用提供技术保障。
面向国防和航天开展超精密仪器设计理论和关键技术的研究，提出了误差补偿与分离的新方法和超精密单元基准理论等，使研制的偶面圆度、圆柱度测量基准仪器的单元精度提高到纳米精度量级，成功应用于大型武器装备研制中。
注重航天测试领域高技术的创新研究和技术攻关。
多光谱辐射测温新理论、4波长、8波长和35波长多种辐射测量仪的研制成功，不仅使测温界的理想目标---与发射功率无关的真温辐射测量技术成为现实，而且为国际性难题“固体火箭发动机羽焰温度分布和羽流诊断技术”的解决提供了全新的技术途径。
面向国民经济主战场开展配电网通信理论与技术的研究。
由于配电网工频通信可实现跨变压器台区传输信息的独特工作机理，日益受到世界同行的关注。
其研究成果已在黑龙江省电力局和大庆油田高新技术开发公司产品化，应用前景广阔。
4.人才培养
自动化测试与控制系拥有一支以博导、硕导、基础学科带头人为首的具有较高学术水平和教学水平的教师队伍。
根据教育部本科专业的设置要求，制定了全系新的统一的教学计划，课程设置以电类为主，电、光、机相结合。
先后制定了电、光、机等各类课程教学计划54门，新增选修课20门。
为了强化管理，迅速提高教学水平，特别是青年教师的教学水平，全系成立了信号类课程小组、计算机类课程小组、传感技术类课程小组、仪器类课程小组、光学类课程小组及机械类课程小组。
每类课程小组由教学效果好、综合素质高的教师担任组长之职。
这样有利于充分发挥老教师传帮带的作用，更有利于年轻教师成长，迅速过教师关。
在研究生培养过程中，特别注重科研能力、创新能力、组织能力、新研究方向的开拓能力的培养。
为此，制定了严格的培养计划，严把开题、中期检查、答辩三大关，力争提供充足的经费，选题有明确的背景。
博士生选题范围是国家自然科学基金资助项目、博士点基金项目、预研项目以及重大工程项目中的关键技术研究，硕士生选题范围主要是各类工程应用课题，以科研促教学，研究所需的基地和实验条件由科研提供。
我系已有3人获“全国百名优秀博士论文”称号，是我系研究生培养质量和水平的集中体现。
96年以来，我系已招收本科生1436人，其中毕业1001人，博士生135人，其中毕业67人，硕士生335人，其中毕业270人。
本系硕士生毕业后，约有30%继续深造，继续攻读博士学位。
博士生毕业后约30%的学生进入博士后流动站。
进我系博士后流动站工作人员共计11人，其中出站3人。
获全国百名博士论文称号的3人，其中戴景民获首届全国百名优秀博士论文称号，赵春晖、牛夏牧分别于1999年、2001年获此称号。
5.实验室情况
（1）实验室建制
我系成立之后，根据学校指示精神和教学工作需要，在体制上对原有实验室进行整合，成立全系的测控技术实验中心。
全系实验室建制如下：
测
控
技
实
验
中
心
技术基础课实验室
大规模智能芯片应用及信号处理技术综合实验室（新建）
光电测试技术及仪器综合实验室
（新建）
公差与仪器零件实验室
专业课实验室
传感技术应用实验室
现场总线及过程控制实验室
电子仪器及自动测试技术实验室
精密仪器工程实验室
联合实验室
Zilog单片机实验中心（哈工大—美国德州仪器公司）
技术基础课的三个实验室，分别是我系电类、光学类和机械类课程的综合实验平台，可以为我系全部技术基础课和部分专业课服务。
其中大规模智能芯片应用及信号处理技术综合实验室和光电测试技术及仪器综合实验室是新建实验室，目前已得到重点共建经费80万元（其中大规模智能芯片应用及信号处理技术综合实验室50万元，光电测试技术及仪器综合实验室30万元）专业实验室维持原有格局，属测控技术实验中心的一部分。
目前由各教研室具体管理，按照原来各教研室的教学科研方向，承担一定的实验教学工作。
（2）实验室状况
实验室是限制我系发展的瓶颈之一，目前实验室建设远远不能满足我系教学发展的需要。
主要问题是：
新建实验室没有用房，大规模智能芯片应用及信号处理技术综合实验室仍在120实验室走廊中做实验，光电测试技术及仪器综合实验室目前在12专业一个房间里筹建，其面积不够用。
专业实验室仪器设备仪器老化，损坏严重，大部分专业实验室开不出新教学计划规定的实验课。
现有仪器设备不足，不能适应本科扩招的需要，现在12个学生共用一套仪器，不利于学生实践能力的培养。
实验经费不足。
我系各专业实验室长期没有得到学校支持，多年来处于勉强维持的状态。
6.现有房源
系办、资料室、各教研室及各实验室现有房源统计见表4
表4自动化测试与控制系现有房源面积
办公
资料室
实验室
科研
合计
系办
68m2
17m2
270m2
12教研室
60m2
15教研室
32m2
44.2m2
53教研室
150m2
62教研室
120m2
总计
7.学科建设中存在的问题
仪器科学与技术学科经过多年的发展建设，取得了很大成绩，但也存在不少问题，主要表现在：
科研方向和队伍分散，整体实力没有得到充分发挥，制约了学科的进一步发展。
本学科科研队伍实力雄厚，仅教授就有24人，其中博导16人，副教授26人，留学回国人员12人，人才优势明显。
但是，整个学科的科研方向分散，一个教授，甚至一个副教授就有自己的研究方向，没有形成金字塔式的学术梯队，学科的整体实力难以发挥，造成资源、人才浪费。
在学科带头人中缺少院士级的拔尖人才，与世界一流学科相比缺少国际大师级带头人。
青年学术带头人和学术骨干的培养有待进一步加强。
本学科现有的学术带头人和学术骨干无论是知识结构、创新能力，还是学术水平与世界一流学科相比，均存在一定差距。
科研基地建设亟待加强。
目前，虽然得到了211工程、985工程，国家重大专项技术改造经费的支持，科研基地条件得到了改善，但还没有建成国家重点实验室，严重制约了学科的发展。
前沿新兴研究方向开拓不够。
国际学术交流有待加强
二学科建设规划
1.建设目标
根据仪器科学与技术学科的现状和校、院发展规划，本学科的建设目标是达到国际一流学科。
“十五”末的建设目标是在1—2个研究方向上达到国际先进水平，建成一个国防重点实验室。
2.建设内容
发展优势及特色的科研方向
●超精密测量技术与仪器工程
重点研究超精密及纳米精度测量理论与技术和超精密及纳米精度仪器工程理论与技术
●自动化测试及系统集成理论与技术
重点研究新型总线技术，军工产品设计，制造，使用和维护通用测试平台技术和系统集成技术。
●辐射测温学与热物性测试技术
重点研究辐射测温技术，辐射传热理论与应用，材料热物性测试技术和红外目标仿真技术。
●光电测量与信息处理技术
重点研究数字图像非线性滤波技术及应用，数字水印处理系统关键算法及实现，激光、光纤测量技术，光电测控技术及仪器和光电信息处理技术。
●配电网通信技术
重点研究配电网强噪声条件下弱信号的提取方法，建立配电网数学模型，基于低压配电网的扩频通信技术。
●智能测试及传感器信息处理技术
重点研究基于知识的智能测试和仿生测试及仪器工程，多传感器信息融合技术，基于数据融合的故障诊断技术，传感器动态校准及在线标定技术。
●过程检测与控制技术
主要研究集散控制系统和现场控制系统及其在军事装备和油田等过程检测与控制系统中的应用。
●大尺寸测量技术
重点研究大型构件光电瞄准技术，长度测量多参量补偿技术等。
●现代显示技术
开拓前沿新兴研究方向
●环境监测与生体信号检测技术
重点研究环境综合监测技术，非接触无损伤生体信号检测技术，生体信号处理技术。
●虚拟内装测试方法与理论
重点研究内装自测试的建模技术，基于边界扫描技术的BIT设计，武器系统内装自测试技术。
●武器系统电气电子设备等效试验理论与技术
主要研究可靠性或贮存寿命预测模型，强化环境、加速测试的可靠性试验理论与方法等。
●纳米技术
学术队伍建设
加大青年学科带头人和学术带头人的培养力度，为他们在学术上的快速成长创造有利条件。
利用特聘教授岗位与客座教授岗位，吸引海外高水平人才。
力争提高青年教师博士化率，使专业博士化率达到85%，45岁以下的青年学术骨干博士化率达95%，提升整体科研水平。
通过学科交叉和新方向的开辟，推出一批青年学术带头人和学术骨干。
本学科以一级学科建设为主线，首先形成一级学科七人领导小组，提出一级学科建设意见，并领导实施。
两个二级学科各自组成5人学科建设领导小组，具体落实二级学科的各项建设工作。
一级学科和二级学科统一规划，协调发展。
基地建设
在每个特色研究方向上，建立学科研究高水平公共平台，提升科研水平。
在新开辟的研究方向上，多方筹集资金，建立研究的基础平台，力争形成学科持续发展的新亮点。
3.标志性成果
经过三年建设到“十五”末，本学科科研实力有明显提升，取得一系列标志性成果，具体指标如下：
●争取本学科的一名资深教授成为工程院院士。
●平均每年科研经费1000—1500万元，鉴定项目15项，获国家级、部级奖8—10项。
●发表高水平论文150篇左右，其中SCI、EI源论文70篇以上。
●力争建成国防重点实验室
●出版学术专著2—5部
●力争培养“全国百名优秀博士论文”获得者1—2人。
三专业建设规划
1.专业构置
目前我系仅有测控技术与仪器一个专业。
现在光电信息工程专业正在筹建之中。
争取在3—5年内建立环境及生体检测技术专业。
测控技术与仪器专业由原来四个专业合并而成，办学基础坚实，师资力量雄厚。
完全有可能抽出部分教师创建新专业，以适应科技的发展。
光电信息工程专业已得到学校批准，正在筹建之中。
计划明年招生1—2个班。
该专业的基础课和技术基础课大部分与测控技术与仪器专业相同，根据需要，可将2002级、2001级的测控技术及仪器专业学生在专业课学习阶段转到光电信息工程专业。
环境及生体检测技术专业可以考虑在适当时机筹建。
随着国家对环境的重视，对该专业人才的需要日益突出，以及随着社会进步和人民生活水平的提高及宇航事业的发展，环境检测及生体信号检测将越来越受到重视，我系有这方面的教学、科研基础。
最近聘请英国Peter教授将在这两方面和我们进行合作研究、讲授课程。
我系将加强这方面的教学、研究工作，做好专业建设准备工作。
新专业建立仅在招生时利用专业名称，暂时不准备建立新的专业组织机构。
这样可以充分调度利用师资。
等到专业发展到一定程度，再根据工作需要，考虑是否建立专业教研室问题。
2.专业建设目标
测控技术与仪器专业要建成高水平的、国际一流国内名列前茅的专业。
该专业有雄厚的基础。
原来的电磁测量、精密仪器、电子仪器、工业自动化仪表专业都位于全国同类专业前列。
现在这几个专业合在一起，完全符合教育部专业调整精神（全国各高校象这样调整的专业并不多），新专业继承了原来各专业的基础，发挥特长，具有很强的实力。
目前我专业水平与天津大学、清华大学不相上下。
由于国外没有仪器仪表专业，因此不好与国外相比。
要建设成世界一流的专业，必须有一流的教师、一流的实验室、一流的教材。
我们将采取具体措施加强专业建设。
光电信息工程专业正在筹建，目标是国内前列，力争早日跨入世界一流水平。
专业特点应突出光电结合、光电测试技术，发挥我校我系特长。
目前要尽快明确培养目标，制定教学计划，组织师资力量，尽早开出专业课。
环境和生体检测技术专业筹建尚需3—5年。
目前要加强该领域的研究工作，不断了解世界先进水平，争取在科学研究方面有所成就。
与此同时，可开设一些讲座和选修课。
另外可以根据需要，引进人才，为创建专业做准备。
3.师资队伍建设
办好专业的关键在教师，要建设一流专业，必须有一流的师资队伍。
培养名师
培养较年轻的有一定教学经验、教学效果好的老师，尽快成为全校有名的教师。
如我系的彭喜元、蒋秀珍、赵永平、张毅刚等青年教师，很有培养前途。
系里创造条件，支持他们在教学上尽快成长，向“大师”级人物发展。
加强青年教师的培养
各教研室给青年教师的教学定位，主攻一门或几门课程，每个青年教师由一名老教师负责，一帮一地指导青年教师，使他们尽早过教学关。
让青年教师在知识水平、教学方法上迅速提高，成为合格的教师。
4.实验室建设
一流的专业必须有一流的实验室。
我系实验教学环节薄弱，必须加大力度。
实验室建设应该向高水平、开放式、能开出多种实验的综合实验室方向发展。
（详见实验室建设部分）
5.教材建设
我系曾出版过一些在全国颇有影响的教材。
现在教师对编写教材不感兴趣。
一是因科研工作忙，二是因为学校政策导向问题，教师普遍认为编写教材的投入大，产出小。
教材对专业的发展，对扩大专业知名度的影响很大，应该鼓励编写教材。
为此应采取一些措施。
做好教材建设规划，根据专业培养目标和教学需要，制定教材建设规划，包括电子出版物、网络教材等。
编写的教材内容要注意紧跟当代科技发展，理论联系实际。
教材中要注意体现出对学生创新精神的培养，如在习题、思考题及实验中注意培养学生的思维能力和创新精神。
充分调动教师的积极性，系里制定奖励制度，鼓励大家编写教材，出精品。
系里帮助教师联系出版社，解决教师出书难的问题。
争取在5年内出版15—20本教材。
重点课程建设。
把我系的主干技术基础课和专业课建设成重点课程，如单片机原理机应用、光学工程、机械学基础、传感技术及应用等课程很有基础，可以首批建设。
四人才培养规划
学校是国家输送人才的场所，培养人才是学校的头等大事。
为国家输送高水平、高综合素质的人才是学校义不容辞的职责。
在本科生培养方面，结合国防要求，充分利用信息领域的新理论、新技术培养学生的工程应用能力、技术创新和系统集成能力，使其具有很强的工程和国防特色。
规划“十五”期间内培养本科生1000人以上。
在研究生培养方面，结合本学科相关理论的前沿课题和高水平国防科研项目，以理论为指导，强化实际科研训练，培养研究生的独立科研能力和解决工程关键技术的能力。
特别强调理论水平和国防科研方向的特色，以创造性科研为主，通过高水平的科研培养研究生、博士生的开拓精神、创造精神和敬业精神。
规划“十五”期间内培养博士生155名左右，硕士生500—600名。
为了全面高质量完成“十五”期间人才培养计划，必须在以下几个方面给与足够的重视。
1.培养高水平的教师队伍
一流的教师才能培养出一流的学生，可见教师队伍的水平直接影响学生的培养质量。
培养青年教师提高专业水平，要求教师必须坚持先过科研关，再过教学关的原则。
只有这样，讲课才能生动具体，理论联系实际，才能充分调动学生的学习兴趣和积极性。
教学要老、中、青相结合，特别要注重青年教师充实到教学一线。
充分发挥老教师传帮带的作用，提高青年教师的教学水平。
鼓励青年教师攻读博士学位，提高学术水平。
选派优秀青年教师出国深造。
鼓励青年教师扩大视野，学科交叉，开创新的学科生长点。
2.建立和完善实验基地
针对本科教学和研究生教学的特点，建立不同层次、不同档次的实验基地，根据全系新的统一的教学计划，将新建“大规模智能芯片应用实验室”和“现代工程光学实验室”。
完善“电子测量技术实验室”、“控制技术及系统实验室”、“仪器工程实验室”和“公差与仪器零件实验室”。
实验教学要密切配合课堂教学，实验室建设要坚持高标准，紧跟科技发展的步伐。
要建立综合型、开放式实验室，满足培养学生创新能力和素质教育的需要。
3.注重课程内容的更新和教材建设
专业课内容要随科技的发展不断进行更新，以保证教学内容的先进性。
按照新教学大纲进行教材建设，专业基础课要注意加强基础理论及其应用，专业课内容要新颖，知识面要宽。
鼓励教师编写教材。
4.注重研究生创新能力的培养
优化研究生的课程设置，对课程内容和体系进行改革，加强研究生动手能力和理论研究能力的培养。
结合高水平的科研项目，采取有效措施培养研究生的创新能力。
五实验室建设规划
1.加强综合型开放式实验室建设
实验室要建设成综合型实验室，能为多门课程服务，以提高设备的使用率，建设大规模智能仪器实验室，可以同时开设10门课程实验。
实验室向开放式发展，逐渐实现学生可自己选择设计实验，在教师指导下进行实验。
这样可以大大提高学生的动手能力，培养创新精神。
2.建设面向全校的实验室，为全校各专业教学服务
单片机应用技术实验室
我校有11个专业开设单片机类课程14门，为了避免低水平重复建设，提高实验水平，教务处在五、六年前就计划建设全校的单片机应用技术实验室，而且将此实验室安排在我系，我系已得到学校部分资。
，单片机实验室是我系新建的大规模智能仪器实验室的一部分。
现在已购置半个小班的先进开发器计算机和通用仪器，而且得到美国Zilog公司和台湾凌阳公司支持的单片机设备，在现有基础上，进一步增加设备，可以迅速建成面向全校的单片机实验室。
建设面向全校的传感技术应用实验室
传感技术是当代科技发展的热点，其应用日益普及，我校自动化、机电一体化、机械类等许多专业都开设相应课程。
传感技术是我系重要专业课，我系原12专业、62专业有相当深厚的教学基础和科研基础，如郭振芹教授主编的“非电量测量”和强锡富教授主编的“传感器”在全国影响很大。
现在我系的传感技术应用实验室（原62专业实验室）在教务处支持下已更新了部分设备，为全系本科生开实验课。
在此基础上，增加实验设备，可为全校其它专业服务。
根据我系传感技术的教学科研能力和现有资源，完全可以尽快建成面向全校的高水平传感技术应用实验室。
争取建立面向全校的光电测试技术综合实验室
光电技术应用日益广泛，一些专业开设相应课程，我系将在满足本系实验教学基础上，争取增加仪器设备，扩大实验内容，争取办成面向全校的实验室。
3.按专业方向加强专业实验室建设
现有的专业实验室（即原属于四个专业，12、15、62、53专业）服务于不同的专业方向，开设相应专业课实验。
实验室的原有仪器设备已不能适应当代测量技术的发展，不能满足教学需要。
例如：
现场总线和控制仪表发展迅速，原来的15实验室根本没有这样的仪器设备。
这个方向是我系教学重要方向，必须尽快发展起来，传感技术应用实验室准备兼作面向全校的实验室，电子仪器及自动测试技术实验室、精密工程实验室的仪器设备很陈旧，实验室没有先进电子仪器、GP-IB自动测试设备、PXI、VXI等设备，亟待加强建设。
4.加强与国内外著名公司联系，建立联合实验室
我系已与美国德州仪器公司、Zilog公司合作建立联合实验室（目前实验室用房尚未解决），已收到捐赠的仪器设备。
德国公司、台湾凌阳公司、台湾
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