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让复杂工程系统更安全运行——金沙集团娱乐场网址“全国高校黄大年式教师团队”纪实

发布时间:2023-09-25  点击:

不论暮来朝去,还是寒来暑往,金沙集团娱乐场网址矿山安全检测技术与自动化装备国家地方联合工程研究中心,总是忙忙碌碌,一派热闹。

每周三晚上7点半,周东华教授总会准时出现在研究中心2101会议室,参加团队的学术研讨会。所有团队成员,包括研究生全部出席。“研讨会非常重要,等同于上课,团队成员只有寒假,不放暑假,假期里研讨会也照常举行”,周东华告诉记者。

“任何微小的故障不能及时诊断出来,都可能引发重大事故。”这是周东华经常对团队成员说的一句话。

“复杂系统安全控制技术”,是让多数人一头雾水的专业用语,却是高速列车、战略导弹等制动的核心技术,也是周东华所带团队的研究方向。

多年来,周东华带领的一支由35名教师组成的团队围绕高速列车、智能制造、复杂电网等大型系统的核心关键问题进行集中攻坚。经过多年实践,团队针对前沿科学问题开展的科研攻关,取得一系列原创性与突破性研究成果,相关技术已在中车株洲所、中车四方高速列车制动系统、火箭军战略导弹平台等成功实现应用。

周东华团队中有35名教师。他们不只是35名教师,还是日复一日在实验室坐“冷板凳”,突破国外技术封锁,领跑世界科技前沿的研究生导师和学生们;是爬进地下、深入巷道为能源安全生产保驾护航的科研青年;是在课堂上着眼本土发展实际,在团队负责人的带领下,一次次点燃科技创新和超越引擎的领路人。

▇ 科研攻关 敢为人先

“脖子卡在哪里,团队就突破哪里”

“当你面临同样选择时,你是否会像他一样,义无反顾?”这句著名的“黄大年之问”,是黄大年谈起邓稼先等老一辈科学家时,在朋友圈写的。如同黄大年追忆邓稼先那样,在金沙集团娱乐场网址,周东华带领团队成员在各自的岗位上,将“黄大年之问”化为默默地科研教学行动。

2014年,周东华获批主持国家自然科学基金委重大项目“高速列车信息控制系统实时故障诊断与应用验证”。“以前,中国的高速列车制动系统都是进口的,其故障诊断均采用各部件超限报警的简单机制。比如,通过传感器感知车轴温度升高,超过设定阈值触发报警。但这种机制对微小故障、间歇故障和闭环故障无能为力。”

如何让高速列车在急速行驶的时候更安全?周东华思考的问题是关乎重大安全的事。这种解决方案,尚属空白。“以航空航天、核反应堆、大型石化装置等为代表的现代复杂系统规模越来越大,系统规模越大,就越容易发生故障,哪怕微小的故障,经过演化都有可能造成重大安全事故。”

2022年,团队核心成员钟麦英教授面对顶尖的科研专家开始了2022年度国家自然科学基金重点项目答辩。

这次汇报的主题是研究高铁高速运行状态下如何进行准确的故障预测,“以运行状态下监测为主体的主动安全保障技术是当今轨道交通装备智能化发展亟需的国际前沿技术,有助于形成具有原始创新的运行状态监测理论成果和核心技术,为全面提升高速列车安全运行水平和服役能力提供理论基础和技术支持”,钟麦英沉稳地汇报了团队的研究进展。几十年来,她始终战斗在国家重点攻关项目第一线,曾经多次获得国家自然科学奖、国家技术发明奖等成果奖励。

团队核心成员李智斌教授完成国家自然科学基金重点项目“平流层可重复使用长航时飞艇综合建模与优化协调控制”,在飞行任务辅助决策规划和控制关键技术上为平流层飞艇持久驻空的工程突破提供了理论基础和技术支撑,在全球率先实现平流层动力飞艇在临近空间“跨月级”驻空飞行。

团队核心成员王建东教授针对工业过程运行监控中报警系统干扰多、根源分析慢、协同监控难三大关键共性问题,在国家基金重点项目等科技项目支持下,经过十余年科研攻关,建立了涵盖报警生成、分析、控制的智能报警系统理论与方法的基本框架,填补了同类工业软件的国内外空白

团队核心成员朱延正教授2022年获批国家自然科学基金优秀青年科学基金项目“切换系统的容错控制与故障诊断”,着力解决多模态下故障的闭环传播机理、故障诊断与容错控制的集成设计等关键科学问题……

针对这些关键共性问题,在科研的征途中个人的力量是渺小的。但是集结了一支决心突破“卡脖子”技术的队伍,则能行稳致远。在周东华带领下,团队成员不断壮大:钟麦英、李智斌、王建东、朱延正、专攻控制理论信号处理的王子栋教授、专攻混杂系统理论的孙振东教授、专攻计算机视觉的单彩峰教授、专攻运筹学与控制论的张维海教授、研究矿用机器人的中国科协青年人才托举工程入选者张坤纷纷加入……日月如梭,周东华的团队在光阴荏苒中和时间赛跑,队伍成员最终达到35人。

7项国家基金重点项目、1项国家优青、19项国家自然科学基金面上和青年基金项目……总经费约4亿元;国家自然科学二等奖1项、省部级与全国学会科技奖励一等奖5项、二等奖8项;国内发明专利100余项,技术转让与成果转化40余项;17部学术著作、230余篇SCI论文;承办重要全国性会议16次,行业人才培训5710余人次,科普教育6500余人次……翻开团队的奋斗史,他们的名字和许多国家重大科技攻关及技术推广项目紧紧联系在一起。

凭借团队成员日复一日地潜心钻研、一次次实地调研、冥思苦想,跬步千里、久久为功,周东华团队硬是将我国复杂系统安全控制技术“顶”上了代表世界先进生产力的高地。高速列车运行有了更完备的安全保障、平流层动力飞艇临近空间“跨月级”驻空飞行得以实现、大电网运行的火电机组控制更加安全、深达百米的地下矿井智能运行更加规范……

▇ 科研育人 薪火相传

“学生捷报频传是最好褒奖”

如果说科学研究是知识创造,那么如何将创造的知识有效转化为知识传授,为学生解疑释惑,是高校教师的职责所在。指导研究生科研立项260余项,创新创业获奖621项,获全国大学生机器人大赛Robomaster比赛全国一等奖5次,指导学生在自动控制领域国际顶级期刊IEEE-TAC和Automatica上成功发表论文……团队成员始终围绕立德树人根本任务,将教书育人视为神圣职责,用心、用情、用行动不断诠释着“传道授业解惑”的师者使命。

为了强化控制学科应用型人才培养,周东华教授牵头编制了具有控制特色的本科教材,出版了控制系统故障诊断领域的国内第一本学术专著《控制系统的故障检测与诊断技术》;刘春晖教授不断丰富教学内容、创新教学方法、更新教学手段,打造了国家级一流本科课程《模拟电子技术》和省级一流本科课程《数字电子技术》,成为深受学生喜爱的“金课”;高正中教授多年来将科技创新与教育教学紧密交融,指导学生机器人协会参演节目《机器人总动员》入选2018年全国大中学生“五四”文艺汇演,带领学生社团荣获2020年全国高校百强学生社团称号;隋涛教授2023年获批的《虚拟仿真实验教学课程》国家级一流课程“煤矿副井提升机自动控制系统虚拟仿真实验”,为培养解决复杂工程问题能力的自动化及相关领域的应用创新型人才提供了一个教学科研平台……

“严师若父”,团队成员、青年教师纪洪泉始终坚持“不让一个学生掉队”。他们的课下时间不只是给了科研,还有为学生认真备课、答疑。当重修的学生面对毕业困难时,他主动了解情况,学生也经常跑教师办公室,“老师,我又来打扰您了”。“当看到学生顺利完成学业,并能够学以致用,不断创造新的价值时,作为教师由衷欣慰。”纪洪泉笑着说。

2023年3月,范俊峰教授从中央宣传部分管日常工作的副部长,文化和旅游部党组书记、部长胡和平手中接过了全国“最美高校辅导员”的证书。作为周东华团队中的一员,范俊峰将职业化、专业化、专家化作为追求的职业理想,主持山东高校辅导员名师工作室,探索出“六位一体”学风建设工作法,摸索出一条可复制、能推广的大学生创新创业能力培养模式,带出一支优秀的辅导员队伍,培育出一批堪当大任的时代新人。把学生当成了自己的“诗和远方”——这样的工作也成了周东华团队教师教书育人的一个缩影。

黄大年式教师团队负责人,既是教育家,又是科学家。一面,宛如园丁,在花圃育花;一面,要让花朵经风历雨、抗暑耐寒。一言一行潜移默化,只为让后来者成为“年轻的巨人”。

已发表录用6篇中科院一区学术论文,授权1项国内发明专利,第九届TCCT随机系统与控制专题大会优秀研究生论文一等奖、金沙集团娱乐场网址第十七届研究生十大科技精英获得者博士生王业政,凭借出色的学术成果顺利拿到了国家留学基金委的资助,目前在英国伦敦布鲁内尔大学进行为期一年的学术访问。“我十分珍惜祖国提供的宝贵访学机会,我会合理规划学习和生活,努力提高自身的专业水平,争取将来以最好的状态回报学校和国家。”王业政说。

2022年“中国大学生自强之星”徐越就是自动化专业2023届毕业生。回忆起校园生活,给他印象最深的有两件事:跟着高正中老师边学习边实践,疫情期间,研制出“多功能巡检防疫消杀机器人”;在高老师的耐心鼓励下,迎难而上,取得中国智能制造挑战赛华东区一等奖。

多年来,团队所有教授、副教授均为本科生上课,致力于培养具有浓厚家国情怀的时代新人。团队立足控制学科知识体系,深挖家国情怀、科学诚信、创新精神等思政元素,获批山东省课程思政示范课程3门。团队秉持“产出导向,多维协同,知行合一”的人才培养理念,建立了产教“四共”、科教“四融”、课程思政“四协”的多维协同育人模式。获批国家一流本科课程3门、山东省研究生优质课程3门,获山东省教学成果一等奖1项、二等奖4项,获全国教学创新大赛二等奖1项。团队重视教育教学研究,主持教育部新工科研究与实践项目等国家级教改项目3项、省部级7项,发表教研论文25篇……

正如当年黄大年放弃了在英国优越的工作和生活条件,踏上回国的航班,我校“黄大年式教师团队”的成员亦是如此,他们怀着满腔热忱,到祖国最需要的地方去,致力于国家的工业生产控制系统安全,在这片红色的热土上做一名朴实的“护航人”。

“我们做的,还远远不够,与众多的科研获奖相比,能够真正解决国家重大复杂难题,培养更多优秀的学生接续奋斗,才是我们更大的期望。”面对获奖,周东华反复说起。

有人说,黄大年精神化作了繁星,一颗星星不足以驱散黑暗,但是无数颗星星一定可以照亮夜空。(记者:任波)

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