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湖南大学教授王耀南:开拓智能自动化新天地

  “智能化”、“自动化”是目前高科技领域的流行语,当它们渗透到我们身边各个角落时,科学离我们并不遥远。然而,当人们在尽享智能化、自动化的高科技成果带来的便捷生活时,有没有想到这些成果的创造者?日前,“千年学府科技纪行”采访组专访了国内自动化领域的知名专家、湖南大学电气与信息工程学院院长王耀南教授,走进了他的自动化世界。

  上世纪80年代末,王耀南开始涉足工业自动化与装备领域,经过多年的探索研究,先后主持完成了国家“863”计划项目、国家自然科学基金项目、中德国际合作重大项目等多项国家重点项目。“十年磨一剑”,他和他的课题组所取得的成果“高速灌装生产线智能检测分拣成套装备研制及其推广应用”、“智能图像信息处理方法及其在工业系统中的应用”等分别荣获国家科学技术进步奖二等奖等多项奖励。

  为民族大型灌装自动化生产线装上“巧手”“慧眼”

  据了解,目前啤酒、饮料、医药等灌装生产厂家大都使用可回收容器,但容器在运输、使用过程中都不可避免地受到污染和损坏。为保证产品质量,厂家必须对灌装前后容器和产品质量进行严格检测和次品分拣操作。目前国内大多采用人工进行检测与分拣。但人工存在速度慢、检测质量受人为因素影响、食品卫生安全标准难以保障等一系列弊端。那么,当前存不存在可替代人工、专门进行自动检测与分拣的机器呢?答案是:有。但是,这些机器只能从德国和美国高价进口。

  “为打破国外技术垄断,填补国内空白,中国人必须研发出自己的大型灌装自动化检测分拣成套装备。”王耀南郑重地说。通过课题组的多年努力,2003年我国首台高速自动化流水线上的多传感器融合智能空瓶检测机器人在湖南大学诞生,这一“聪明宝贝”可满足流水生产线上啤酒瓶、纯净水瓶、药瓶等各种空瓶的检测需求。在此基础上,课题组进一步研制出智能灌封质量检测机、包装生产线检测分拣机器人以及智能机械手自动分拣系统、柔性和旋转式分离装置等重大成套智能化装备,实现了多项关键技术的突破。

  首先,项目研制了一双“慧眼”,用机器视觉测量与识别技术代替人眼来观察、检测、分析灌装产品质量。

  其次,项目研制了一双“巧手”,实现了用机械手代替人手,完成次品分离和分拣工作。

  “在技术性能上,它与国外同类产品没有任何差别。”王耀南告诉我们,“随着我们的技术在国内多家啤酒、制药、饮料、包装、轻工生产企业中的成功推广,国外同类产品不同程度上出现价格下调,这就是打破技术垄断的直接效益。”

  “千里眼”突破“特殊作业环境”限制

  王耀南说:“所谓自动化,最终目的就是要把人类从危险、污脏、繁琐的劳动中解放出来。”针对我国工业安全生产、危险与恶劣场合等特殊作业环境对远程监控、无人作业和遥控操作的迫切需求,1996年,他组建了自己的研究团队,就智能视觉信息获取与处理、运动目标跟踪和远程监控等进行系统深入的研究。实现智能图像的精确识别、分析,将多运动目标准确锁定,这是一道世界性的技术难题。为攻克这一难关,研究组经多年研究、反复论证和调试,终于在2001年取得了突破性进展。王耀南给这个凝聚多年心血的成果取了个意味深长的名字:Builder,意即开拓者。在此基础上,他们自主研制了系列智能监控跟踪控制关键设备,研发出集动态环境感知、自动预警和远程图像监控等功能于一体的复杂工业智能监控软件系统,解决了复杂作业环境下远程监控与遥控操作等重大技术难题。

  据介绍,该项目的技术成果已广泛用于工业生产监控、智能交通、智能机器人、国防等行业,取得了良好的社会经济效益。

  “绿色”机电自动化装备走进“东西南北”

  节能降耗和绿色环保是我国当前工业发展进程中必须面对的两大主题。而在作为能源和能耗大户的电力电气行业,其大型机电自动化装备的技术水平对系统能耗和绿色生产有直接影响。

  机电自动化装备也要走“绿色”之路,王耀南课题组提出了大型泵站、发电机组与输变电系统的动态运行建模与仿真等高效节能的电力与电气自动化装备的优化设计新方法和新技术,有效提高了电力电气系统的运行效率,降低了能耗。研发了集实时数据采集、自动控制、状态监测、先进优化调度、现场维护与管理等功能于一体的系列综合自动化技术装备,建立了教育部输变电新技术工程研究中心及成果推广应用示范基地,解决了电力电气综合自动化系统在重大工程应用中的多项关键技术难题。

  目前,该技术成果已走进“东西南北”,推广应用于南水北调工程中的大型泵站综合自动化系统,三峡工程中的分布式发电控制与保护系统、水轮发电机组优化运行控制系统、水电站变电站综合自动化系统,西电东输工程中的大型输变电控制系统等国家重大工程项目中。

  致力于“中国创造”

  理论服务于实际,实际中提升理论。依托多年的项目研究经验和成果,王耀南出版了《智能控制系统》、《机器人智能控制工程》、《智能信息处理技术》等5部在国内外具有较大影响的学术专著,在国内外知名刊物发表了论文270多篇,其中SCI收录26篇、SCI引用75篇次、EI收录109篇,为推动自动化和信息技术学科的发展作出了重大贡献。

  但作为湖南省“首届科技领军人物”、湖南省最高科技成就奖“光召科技奖”获得者、国家“百千万人才工程”第一二层次人选、全国优秀骨干教师,王耀南并不满足于当前的成绩。谈及未来的研究计划,他饱含激情地说:“工业自动化水平已成为衡量国家综合国力的重要指标,而我国在该领域相对于欧美、日本等发达国家仍有较大差距,特别是在大型工业自动化技术装备方面,我们一定要在现有基础上加速前进,打破国外技术垄断,努力将‘中国制造’转变成为‘中国创造’,从而提升整个国家技术品位。”听着王耀南充满激情和自信的话语,看着面前的一项项科技创新成果,我们坚信这支科研尖兵队伍一定会有更多的“中国创造”,而在建设创新型国家进程中我们需要太多王耀南式的科技创新领军人物!

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