光纖傳感技術(shù)論文精選(九篇)

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第1篇：光纖傳感技術(shù)論文范文

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第2篇：光纖傳感技術(shù)論文范文

【關(guān)鍵詞】光纖光柵傳感器 數(shù)據(jù)采集 光纖布拉格光柵

光纖傳感器是通過(guò)檢測(cè)光信號(hào)來(lái)測(cè)量環(huán)境中參量變化（生物量、物理量或化學(xué)量），這些參量變化會(huì)引起光的傳輸特性變化。光纖傳感器有很多種類，按照傳感機(jī)理它可以分為強(qiáng)度型、干涉型和光纖布拉格光柵型這三種。這其中光纖布拉格光柵不僅具有強(qiáng)度型和干涉型的優(yōu)點(diǎn)，并且具有波長(zhǎng)分離能力強(qiáng)、靈敏度高、傳感精度好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。光纖光柵傳感器有著很大的發(fā)展前途，它可以在需要精確定位或者是絕對(duì)數(shù)字測(cè)量時(shí)，可以構(gòu)成多光柵空間分布單一光纖傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

本文研究的基于光纖光柵的數(shù)據(jù)采集，光纖光柵傳感器即采用的是光纖布拉格光柵，光纖光柵的原理如圖1所示。

光纖布拉格光柵的中心波長(zhǎng)隨著外界環(huán)境參量的變化而隨之變化，它廣泛應(yīng)用于壓力、溫度、應(yīng)變等參數(shù)的測(cè)量。

一、基于光纖光柵數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成

（一）光纖光柵傳感系統(tǒng)

該系統(tǒng)通過(guò)光纖光柵傳感器采集數(shù)據(jù)，這是該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前提條件。不同功能的光纖光柵傳感器能夠?qū)⒉煌奈锢韰⒘咳鐪囟?、壓力、?yīng)變和加速度等調(diào)制為相對(duì)應(yīng)的光柵波長(zhǎng)。光纖光柵傳感器輸出光波以后直接通過(guò)光纜便可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送。

（二）光纖光柵網(wǎng)絡(luò)分析系統(tǒng)

該系統(tǒng)作用是將光纖光柵傳感器采集的光信號(hào)經(jīng)光纜的遠(yuǎn)程傳輸后，將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量并以物理參量的方式在計(jì)算機(jī)終端記錄、顯示或存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。

該系統(tǒng)主要由光開(kāi)關(guān)、光纖光柵解調(diào)儀及光纖跳線組成。光纖光柵解調(diào)儀的作用是將光纖光柵中心波長(zhǎng)解調(diào)為數(shù)字信號(hào)。光開(kāi)關(guān)的主要作用是將多路光信號(hào)一起或是分別進(jìn)入光纖光柵解調(diào)儀，這樣就克服了光纖光柵通道數(shù)不能滿足工程應(yīng)用的缺點(diǎn)。

（三）光纖通訊傳輸網(wǎng)絡(luò)

該系統(tǒng)由光纜和光纖適配器等組成。光纜是光信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ溃饫w適配器連接光纜且損耗很低，這樣就可以避免工程現(xiàn)場(chǎng)的光纖熔接。單橋監(jiān)控室采用光纜以低損耗方式接連光纜，將遠(yuǎn)距離采集的光信號(hào)引入中心監(jiān)控室的數(shù)據(jù)處理及分析系統(tǒng)上。

（四）數(shù)據(jù)處理及分析系統(tǒng)

該系統(tǒng)是對(duì)采集后的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理且分析，為后續(xù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。該系統(tǒng)是由軟件系統(tǒng)組成，在現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)上運(yùn)行，為專家評(píng)估系統(tǒng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)平臺(tái)，是后續(xù)工作提供可靠的依據(jù)。

二、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在光纖數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，首先運(yùn)用了多線程技術(shù)，以保證數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)顯示界面和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)同時(shí)進(jìn)行；其次，運(yùn)用數(shù)據(jù)安全隊(duì)列來(lái)保護(hù)線程之間數(shù)據(jù)安全傳遞的同時(shí)，還要使采集到得數(shù)據(jù)可以在最快的時(shí)間內(nèi)得到顯示，最后在VS平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)程序，由于VS庫(kù)函數(shù)和空間豐富，編程環(huán)境界面友好，使得軟件不僅界面漂亮，而且開(kāi)發(fā)難度大大的降低。數(shù)據(jù)采集的流程圖3-5所示。

在基于光纖光柵數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，為了使數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存和實(shí)時(shí)顯示同時(shí)進(jìn)行，必須采用多線程技術(shù)。此外，還可以采用數(shù)據(jù)安全隊(duì)列使采集到的數(shù)據(jù)能夠在最快時(shí)間實(shí)現(xiàn)顯示并能夠保護(hù)線程之間數(shù)據(jù)的安全傳遞。由于VS平臺(tái)下庫(kù)函數(shù)和空間豐富、界面友好，采用VS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)程序可以使開(kāi)發(fā)難度大大降低且軟件界面漂亮。數(shù)據(jù)采集的流程圖如圖2所示。

三、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的程序?qū)崿F(xiàn)

隨著社會(huì)的發(fā)展，大型橋梁的安全問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視，為了保證橋梁運(yùn)行的安全性、可靠性及耐久性等，研究表明，得到科學(xué)管理的橋梁有著更好的安全性以及耐用性，橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)是橋梁建設(shè)中不可少的一部分，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)則是整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基石。對(duì)于橋梁健康監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō)，傳感器具有數(shù)量大、種類多，信號(hào)采集的儲(chǔ)存實(shí)時(shí)性高等要求，這樣對(duì)于數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)有較高要求。本文以武漢某大型斜拉橋?yàn)槔?，研究基于光纖光柵的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及具體實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)要求，傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。以某斜拉橋?yàn)槔慕】当O(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，系統(tǒng)采用光纖光柵應(yīng)力傳感器、光纖光柵溫度傳感器、光纖光柵位移傳感器、壓電式低頻加速度傳感器等等監(jiān)測(cè)斜拉橋應(yīng)力、溫度等參數(shù)。本文主要針對(duì)的是光纖光柵型傳感器，將采集到的光信號(hào)通過(guò)光纜傳輸后經(jīng)過(guò)解調(diào)儀解調(diào)，最后通過(guò)網(wǎng)口對(duì)解調(diào)儀采集到數(shù)字信號(hào)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，為后續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)做準(zhǔn)備。

光纖光柵解調(diào)儀具有以太網(wǎng)接口，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)程序有很多種方式，Windows Socket是其中比較簡(jiǎn)單的方法。本系統(tǒng)監(jiān)測(cè)對(duì)象比較多并且要求系統(tǒng)實(shí)時(shí)性高，多線程技術(shù)可以滿足系統(tǒng)要求，它支持系統(tǒng)一個(gè)進(jìn)程中執(zhí)行多個(gè)線程，多個(gè)操作可以在不同線程中同時(shí)進(jìn)行。光信號(hào)經(jīng)解調(diào)儀傳輸后是字節(jié)流，可以使用memmove函數(shù)對(duì)字節(jié)流進(jìn)行分解處理。

（一）光纖光柵傳感器的配置

數(shù)據(jù)采集方案的確定和傳輸方式的選擇一般是根據(jù)傳感器空間分布情況確定的。斜拉橋的跨度比較大，一般為幾百米到幾千米，橋上敷設(shè)的傳感器的數(shù)量種類也特別多，這個(gè)時(shí)候?yàn)榱藴p少信號(hào)在傳輸中受到干擾、衰減失真等情況，首先要對(duì)傳感器進(jìn)行配置，再選擇合適的數(shù)據(jù)采集方案和傳輸方式。

數(shù)據(jù)采集之前要確定傳感器的總數(shù)、解調(diào)儀的數(shù)量、所需通道數(shù)、采樣頻率和存儲(chǔ)頻率等各方面信息。傳感器的總數(shù)決定了數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的數(shù)量和數(shù)據(jù)的傳輸方式。傳感器的采樣頻率是由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的要求以及數(shù)據(jù)本身的動(dòng)態(tài)特性決定的。在進(jìn)行傳感器配置的時(shí)，采取四層結(jié)構(gòu)，采用樹(shù)形控件，應(yīng)用如圖3所示。第一層是光纖光柵系統(tǒng)，第二層是光纖光柵解調(diào)儀，第三層是通道，第四層是傳感器。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)首次運(yùn)行時(shí)要進(jìn)行初始配置，這樣才能提高系統(tǒng)的運(yùn)行速率。傳感器配置有兩種方式，一種是在界面進(jìn)行配置，第二種是修改配置文件的內(nèi)容。開(kāi)始配置時(shí)首先將配置信息顯示在界面上，對(duì)界面進(jìn)行配置，然后將數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)。

界面的配置步驟為：光纖系統(tǒng)總配置、光纖光柵解調(diào)儀配置、通道配置、傳感器配置。將每一個(gè)配置的傳感器編號(hào)，通過(guò)傳感器編號(hào)可以查詢具體信息。比如：傳感器的名稱、類別、位置、初始應(yīng)變、報(bào)警上限、報(bào)警下限、標(biāo)定系數(shù)、標(biāo)定斜率、是否要溫度補(bǔ)償、基準(zhǔn)波長(zhǎng)、標(biāo)定波長(zhǎng)、所屬的解調(diào)儀和通道數(shù)等信息。

（二）網(wǎng)口采集

武漢某斜拉橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需采集的信號(hào)數(shù)量大、實(shí)時(shí)性高、處理較復(fù)雜。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)將光纖光柵解調(diào)儀的信號(hào)通過(guò)網(wǎng)口以后，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、分析、轉(zhuǎn)化為相應(yīng)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析處理以及安全評(píng)估提供可靠地實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)是采用開(kāi)放式Windows系統(tǒng)平臺(tái)，軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境為Visual Studio 2005，把任務(wù)分成幾個(gè)獨(dú)立的線程，使用多線程方式，這樣就能夠保證數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性，用戶其他操作也能及時(shí)響應(yīng)，這樣提高了利用率和程序的運(yùn)行效率。

光纖光柵解調(diào)儀主要作用是把光纖光柵中心波長(zhǎng)解調(diào)出來(lái)，解調(diào)的機(jī)理有很多，本系統(tǒng)采用的解調(diào)原理是基于F―P濾波器的原理，基于網(wǎng)口的數(shù)據(jù)采集技術(shù)較成熟，解調(diào)儀的通信協(xié)議為UDP協(xié)議，傳輸速率要求能夠完全滿足系統(tǒng)要求。

對(duì)于UDP無(wú)連接的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，客戶機(jī)給服務(wù)機(jī)發(fā)送一個(gè)含有地址的數(shù)據(jù)報(bào)，客戶機(jī)和服務(wù)器并沒(méi)有建立連接。服務(wù)器是通過(guò)調(diào)用Recvfrom（）等待客戶端數(shù)據(jù)?；赨DP的socket編程思路為：首先創(chuàng)建套接字（socket），然后將套接字綁定到一個(gè)本地端口和地址上，等待接收的數(shù)據(jù)，最后關(guān)閉socket。

根據(jù)實(shí)際情況開(kāi)發(fā)服務(wù)端軟件基于UDP的，UDP能夠提供端口機(jī)制便于UDP用戶使用。UDP長(zhǎng)度中包括UDP本身長(zhǎng)度、源端口、目的端口、用戶數(shù)據(jù)和UDP校驗(yàn)等。實(shí)際開(kāi)發(fā)，端口號(hào)為5000，首先使用“ping”命令判斷測(cè)試網(wǎng)絡(luò)是否連通，原理為發(fā)送UDP數(shù)據(jù)包給對(duì)方主機(jī)，對(duì)方主機(jī)回復(fù)是否收到數(shù)據(jù)報(bào)，如果回復(fù)及時(shí)，則網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)連接，軟件流程如下圖4所示。

四、小結(jié)

光纖光柵傳感器使用越來(lái)越普遍，本文介紹基于光纖光柵傳感器的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成，對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)和介紹基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵技術(shù)，最后對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)例應(yīng)用。

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第3篇：光纖傳感技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：高等學(xué)校管理制度創(chuàng)新科技

科技創(chuàng)新作為高校創(chuàng)新的重要內(nèi)容，既是高校提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵，也是高校加快發(fā)展的主要?jiǎng)恿驮慈?，更是提高教師?duì)伍整體素質(zhì)和水平的重要手段。加強(qiáng)高校科技創(chuàng)新工作，對(duì)于提高高校創(chuàng)新能力和綜合實(shí)力，促進(jìn)高校持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)、科學(xué)發(fā)展具有重要意義。

西安石油大學(xué)在國(guó)家“十五”科技工作方針指導(dǎo)下，結(jié)合學(xué)校實(shí)際，以特色求生存，以創(chuàng)新求發(fā)展，深入實(shí)施科技精品工程，以制度創(chuàng)新為總抓手，通過(guò)優(yōu)化管理體制機(jī)制，營(yíng)造科研良好環(huán)境，發(fā)揮重大項(xiàng)目作用，加大科技獎(jiǎng)勵(lì)力度，規(guī)范科技評(píng)價(jià)體系，擴(kuò)大學(xué)術(shù)交流范圍等舉措，充分調(diào)動(dòng)全校教師投身科技創(chuàng)新的積極性、主動(dòng)性和自覺(jué)性，使學(xué)?？萍紕?chuàng)新工作實(shí)現(xiàn)持續(xù)健康發(fā)展。

1　優(yōu)化管理體制機(jī)制，構(gòu)筑科技創(chuàng)新基地

創(chuàng)新基地包括各級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、工程技術(shù)研究中心和人文社會(huì)科學(xué)重點(diǎn)研究基地。創(chuàng)新基地建設(shè)是提高科技創(chuàng)新能力的重要手段，是進(jìn)行科研工作的基礎(chǔ)和保證，是匯聚科技人才的根本途徑。對(duì)創(chuàng)新基地建設(shè)而言，完善的科技管理體制和運(yùn)行機(jī)制是根本保證。為此，學(xué)校堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)，不斷創(chuàng)新科技管理制度，建立有利于發(fā)揮創(chuàng)新基地學(xué)術(shù)環(huán)境優(yōu)勢(shì)，有利于學(xué)科交叉、隊(duì)伍整合和資源共享，有利于調(diào)動(dòng)科技人員積極性，有利于優(yōu)秀拔尖人才脫穎而出的科技管理體制和運(yùn)行激勵(lì)機(jī)制。經(jīng)過(guò)廣泛調(diào)研和科學(xué)論證，相繼制定了“重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室管理辦法”、“工程技術(shù)研究中心管理辦法”、“人文社會(huì)科學(xué)重點(diǎn)研究基地管理辦法”等制度。同時(shí)學(xué)校也自籌資金7000多萬(wàn)元用于基地建設(shè)，使得制度的導(dǎo)向和引領(lǐng)作用更加凸顯。學(xué)校緊跟國(guó)家創(chuàng)新體系建設(shè)、西部大開(kāi)發(fā)、陜西建設(shè)西部強(qiáng)省的步伐，搶抓機(jī)遇，充分發(fā)揮石油石化主干學(xué)科優(yōu)勢(shì)、人才優(yōu)勢(shì)、成果優(yōu)勢(shì)，突出特色研究方向，通過(guò)資源整合、加強(qiáng)條件建設(shè)、技術(shù)裝備改造、增建實(shí)驗(yàn)室等舉措，使創(chuàng)新基地得到快速發(fā)展。目前學(xué)校已擁有2個(gè)聯(lián)合建設(shè)的國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，1個(gè)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，8個(gè)省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，7個(gè)省級(jí)工程技術(shù)和研究中心，1個(gè)省部級(jí)人文社會(huì)科學(xué)重點(diǎn)研究基地。

2　營(yíng)造良好科研環(huán)境，推進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)

高校由于“擴(kuò)招”導(dǎo)致教師缺編嚴(yán)重，使得青年教師過(guò)早地?fù)?dān)負(fù)起教學(xué)科研的重任。據(jù)調(diào)查，全校40歲以下的青年教師占整個(gè)教師隊(duì)伍的三分之二左右。青年教師以后要成為學(xué)校教學(xué)和科研的主力，但是他們普遍缺乏系統(tǒng)的科研訓(xùn)練，能力和經(jīng)驗(yàn)也都不足，也缺乏科研啟動(dòng)資金。為此，學(xué)校專門制定了《科技創(chuàng)新基金管理辦法》，引導(dǎo)和資助青年教師開(kāi)展科學(xué)研究工作。同時(shí)對(duì)獲得博士學(xué)位的教師，學(xué)校也給與科研啟動(dòng)金，資助他們開(kāi)展科學(xué)研究、參加學(xué)術(shù)交流。近幾年學(xué)校共投入200多萬(wàn)元，資助了200多位青年教師，占青年教師總數(shù)的三成以上。青年教師的科學(xué)研究能力得到了鍛煉和提高，他們中的許多人已快速成長(zhǎng)為學(xué)校教學(xué)科研的骨干。

3　發(fā)揮重大項(xiàng)目作用，凝聚科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)

科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的建設(shè)是高校教學(xué)、科研和學(xué)科建設(shè)的重要保障。要建設(shè)一流高校，必須要有一批素質(zhì)優(yōu)良、結(jié)構(gòu)合理、專兼結(jié)合、相對(duì)穩(wěn)定的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展綱要指出：“爭(zhēng)取政府資源是高校自身發(fā)展的需要，也是高校科技創(chuàng)新實(shí)力的集中展現(xiàn)。高校圍繞國(guó)家目標(biāo)開(kāi)展創(chuàng)新活動(dòng)，可以不斷提高自身創(chuàng)新能力和學(xué)術(shù)地位，促進(jìn)高質(zhì)量人才的培養(yǎng)，促進(jìn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的形成?！蹦壳?，許多高校都存在科研團(tuán)隊(duì)整體素質(zhì)不高、隊(duì)伍不穩(wěn)定的現(xiàn)象。針對(duì)國(guó)家級(jí)科研目標(biāo)開(kāi)展科技攻關(guān)，進(jìn)行學(xué)科交叉，可以穩(wěn)定科技隊(duì)伍，凝聚科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，改變這種現(xiàn)狀。

為了激勵(lì)教師積極爭(zhēng)取和承擔(dān)國(guó)家、省部級(jí)科研項(xiàng)目，同時(shí)保障高層次科研項(xiàng)目的順利實(shí)施，制定了《縱向科研項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)資助辦法》。學(xué)校組織各學(xué)科技術(shù)骨干組成科研團(tuán)隊(duì)，積極申請(qǐng)國(guó)家自科基金、社科基金、國(guó)家科技支撐計(jì)劃、國(guó)家“863”計(jì)劃及各省市設(shè)立的重大科技項(xiàng)目，以重大科技項(xiàng)目為載體凝聚科技力量，培育科技精品。幾年來(lái)，學(xué)校投入配套資金400多萬(wàn)元，極大地促進(jìn)了科學(xué)研究工作的發(fā)展。對(duì)加強(qiáng)科技團(tuán)隊(duì)建設(shè)，穩(wěn)定學(xué)術(shù)隊(duì)伍，堅(jiān)持自身特色，形成新的科研方向起到了重要作用。近五年，學(xué)校主持和參加國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目9項(xiàng)，參加國(guó)家“973”計(jì)劃項(xiàng)目5項(xiàng)，主持和參加國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目9項(xiàng)，主持和參加國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目17項(xiàng)。主持國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金項(xiàng)目3項(xiàng)。其中，我校承擔(dān)的國(guó)家“863”計(jì)劃“旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向可控偏心器工程化技術(shù)研究”項(xiàng)目，經(jīng)費(fèi)達(dá)1500萬(wàn)元，是建校以來(lái)第一個(gè)經(jīng)費(fèi)突破千萬(wàn)元的科研項(xiàng)目。學(xué)校科研經(jīng)費(fèi)大幅度增長(zhǎng)，由2003年的3100多萬(wàn)元增加到2008年的1億多元，年均增幅達(dá)30％以上。通過(guò)重大項(xiàng)目形成了多個(gè)穩(wěn)定的科研方向，凝聚了多支科研團(tuán)隊(duì)。比較典型的是“光纖光柵傳感技術(shù)研究”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，取得了多項(xiàng)創(chuàng)新成果，獲得了2008年“全國(guó)五一勞動(dòng)獎(jiǎng)狀”。

4　加大科技獎(jiǎng)勵(lì)力度，催生科技創(chuàng)新成果

學(xué)校革新科技獎(jiǎng)勵(lì)辦法，拓展授獎(jiǎng)范圍，加大獎(jiǎng)勵(lì)力度，制定了《科技獎(jiǎng)勵(lì)辦法》。對(duì)高水平的理論和技術(shù)成果進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)省部級(jí)以上的科技項(xiàng)目、獲省部級(jí)以上獎(jiǎng)勵(lì)的科技成果、獲授權(quán)的專利技術(shù)、高水平的論文、經(jīng)費(fèi)數(shù)額較大的橫向科研項(xiàng)目進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)。獎(jiǎng)勵(lì)以工資或現(xiàn)金形式兌現(xiàn)，幾年來(lái)共發(fā)放獎(jiǎng)金300多萬(wàn)元。此項(xiàng)制度在教師中反響很大，極大地鼓舞了大家的創(chuàng)新熱情，也調(diào)動(dòng)了更多的教師，特別是中青年教師的科研積極性，使得學(xué)?？萍脊ぷ鞒尸F(xiàn)出了“長(zhǎng)江后浪推前浪，一浪更比一浪強(qiáng)”的可喜局面，有力地促進(jìn)了學(xué)科建設(shè)和科技創(chuàng)新工作的跨越式發(fā)展。

近幾年學(xué)校主持完成的“氣田污水綜合處理與防腐阻垢技術(shù)”、“油氣管線分布式光纖光柵智能傳感系統(tǒng)研究”等4項(xiàng)成果榮獲陜西省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，“高溫高壓分布式光纖光柵傳感技術(shù)”成果榮獲2007年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)，此外學(xué)校還獲得了130多項(xiàng)各級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)。近五年6000余篇、被SCI、EI、ISTP收錄近500篇，出版學(xué)術(shù)專著100多部。

5　規(guī)范科技評(píng)價(jià)體系，激勵(lì)教師創(chuàng)新熱情

高校近年來(lái)存在單純以論文數(shù)量考核教師的現(xiàn)象，導(dǎo)致大量低水平重復(fù)的論文出現(xiàn)。學(xué)校為此制定了《權(quán)威期刊、核心期刊認(rèn)定辦法》，從自然科學(xué)到人文社會(huì)科學(xué)，從國(guó)內(nèi)核心期刊到國(guó)外核心期刊，從不同角度規(guī)范和引導(dǎo)教師通過(guò)科技創(chuàng)新和長(zhǎng)期積累，發(fā)表高質(zhì)量、高水平的學(xué)術(shù)論文，促進(jìn)學(xué)?？萍紕?chuàng)新工作再上新臺(tái)階。

學(xué)校的科技評(píng)價(jià)體系是引導(dǎo)教師進(jìn)行科技創(chuàng)新的指揮棒。在強(qiáng)化科技業(yè)績(jī)考核的同時(shí)，一定要處理好數(shù)量指標(biāo)與質(zhì)量指標(biāo)的關(guān)系。學(xué)校制定了《教師科技工作業(yè)績(jī)與成果量化計(jì)算辦法》，與學(xué)校的其他科技管理制度一起，形成了科技評(píng)價(jià)體系。此辦法的實(shí)施使得學(xué)?？萍汲晒J(rèn)定更加公平合理。科技工作業(yè)績(jī)?cè)u(píng)價(jià)更加科學(xué)規(guī)范，形成了積極有效的激勵(lì)機(jī)制，教師的科技創(chuàng)新熱情進(jìn)一步高漲。僅2008年一年就申請(qǐng)發(fā)明專利20多項(xiàng)，超過(guò)了學(xué)校前十年申請(qǐng)量的總和。

6　擴(kuò)大學(xué)術(shù)交流范圍，增強(qiáng)學(xué)校學(xué)術(shù)影響

學(xué)校的科學(xué)研究要想創(chuàng)一流，就要積極開(kāi)展各種學(xué)術(shù)合作與交流，就要選擇高水平的合作伙伴，了解本學(xué)科的前沿領(lǐng)域和發(fā)展方向，提高科學(xué)研究的起點(diǎn)。通過(guò)國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)交流可及時(shí)獲取最前沿的學(xué)術(shù)信息。許多創(chuàng)新的想法、概念和思路，往往就是在學(xué)術(shù)交流中提出或受到啟迪。

第4篇：光纖傳感技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞 光電信息 實(shí)踐教學(xué) 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Optical Engineering Professional Practice Teaching

System Construction and Exploration

XIAO Yanshan， WANG Fei， HE Huiling

（College of Science， China Three Gorges University， Yichang， Hubei 443002）

Abstract According to Optical Engineering expertise structural characteristics and social requirements， combined with our school practice for Optical Engineering practice teaching system optimization， raised my school Optical Engineering Professional Practice teaching training objectives， build professional practice teaching content， build professional practice teaching hierarchical， multi-module， the system architecture to further improve students 'knowledge， cultivate students' innovative spirit and practical ability， so that students can better serve the photovoltaic industry and the local economic and social development.

Key words optical; practice teaching; laboratory construction

0 引言

按照國(guó)家專業(yè)目錄的指導(dǎo)思想，我校光電信息工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)為：培養(yǎng)既具有扎實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)，又熟練掌握光電技術(shù)、光學(xué)工程、信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)應(yīng)用與控制方面的知識(shí)和各種實(shí)驗(yàn)測(cè)試技能，了解有關(guān)光學(xué)工程、光纖通信技術(shù)、電子技術(shù)、光電圖像處理等方面的基礎(chǔ)知識(shí)，能在光電系統(tǒng)與信息處理、光纖通信與傳感及其相關(guān)領(lǐng)域從事科研教學(xué)、科技開(kāi)發(fā)、工程技術(shù)及生產(chǎn)管理的綜合型人才。①與機(jī)械、電氣、電子、材料等專業(yè)相比，光電信息工程專業(yè)具有非常鮮明的特點(diǎn)，就是其知識(shí)的廣泛交叉性。②③本專業(yè)學(xué)生不僅在光電信息的獲取、傳遞、處理及應(yīng)用等方面具有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，同時(shí)還需在光電信息處理、光電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、光電技術(shù)及其應(yīng)用等專業(yè)領(lǐng)域具有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和熟練的實(shí)踐技能。④

針對(duì)本專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中普遍存在的實(shí)驗(yàn)課課時(shí)數(shù)不足、學(xué)生開(kāi)展自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)不多、學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力不強(qiáng)以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容明顯落后于技術(shù)發(fā)展等問(wèn)題，本文提出以行業(yè)和社會(huì)需求為導(dǎo)向、鼓勵(lì)學(xué)生自主探究和創(chuàng)新、專業(yè)實(shí)驗(yàn)與專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)理念，構(gòu)建科學(xué)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，建立分層次、多模塊、系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，進(jìn)一步優(yōu)化和完善學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

1 實(shí)踐教學(xué)體系的設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)踐教學(xué)層次設(shè)計(jì)

根據(jù)本專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的要求、功能及特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容可由基礎(chǔ)演示型、應(yīng)用提高型、綜合設(shè)計(jì)型以及研究創(chuàng)新型等四個(gè)不同層次的實(shí)驗(yàn)組成。

基礎(chǔ)演示型實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與光電專業(yè)基礎(chǔ)理論課內(nèi)容相對(duì)應(yīng)，進(jìn)行基本的專業(yè)技能訓(xùn)練。通過(guò)開(kāi)展這類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，幫助學(xué)生加深對(duì)所學(xué)專業(yè)課程內(nèi)容的理解與掌握，并使學(xué)生有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)正確使用本學(xué)科領(lǐng)域的常用儀表和設(shè)備。

應(yīng)用提高型實(shí)驗(yàn)：它是基礎(chǔ)演示型實(shí)驗(yàn)的提高和拓展，根據(jù)本專業(yè)發(fā)展方向和實(shí)驗(yàn)室特點(diǎn)，主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)包括光纖通信與傳感技術(shù)、光電檢測(cè)技術(shù)以及激光技術(shù)等。通過(guò)開(kāi)展這類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目幫助學(xué)生了解光電專業(yè)知識(shí)在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用領(lǐng)域、光電技術(shù)的應(yīng)用原理和測(cè)量方法，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，增強(qiáng)學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。⑤

綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)：它涉及的專業(yè)知識(shí)內(nèi)容較廣泛，包括光電檢測(cè)與傳感的部分實(shí)驗(yàn)，光纖通信的部分實(shí)驗(yàn)以及激光技術(shù)的部分實(shí)驗(yàn)。這類實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較豐富，實(shí)驗(yàn)儀器比較復(fù)雜，開(kāi)展這類實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。實(shí)驗(yàn)可在老師指導(dǎo)下，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)步驟，并由學(xué)生自行實(shí)施完成。

通過(guò)以上三個(gè)層次實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生學(xué)習(xí)如何做好實(shí)驗(yàn)，掌握研究光電規(guī)律和分析光電實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的思想和方法，學(xué)會(huì)分析和評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，達(dá)到激發(fā)學(xué)習(xí)熱情、變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)的目的。由以前教師安排好實(shí)驗(yàn)、準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)儀器、學(xué)生來(lái)做實(shí)驗(yàn)的狀態(tài)，過(guò)渡到學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，自己準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)儀器完成實(shí)驗(yàn)，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合思維和創(chuàng)造能力。

研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)：主要安排融合各分支學(xué)科和交叉學(xué)科的綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。特別是突出光電技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息前沿科學(xué)發(fā)展的融合。部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目采用項(xiàng)目式管理模式，題目由學(xué)生自由選擇，實(shí)驗(yàn)時(shí)間不受限制，實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生實(shí)行全方位開(kāi)放。由學(xué)生自己查閱資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇實(shí)驗(yàn)儀器、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)、撰寫(xiě)總結(jié)報(bào)告并口頭交流，注重創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為學(xué)生提供發(fā)展個(gè)性和施展才能的機(jī)會(huì)。

1.2 實(shí)踐教學(xué)模塊設(shè)計(jì)

本專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)模塊可分為四類，如表1 所示。第一類是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，主要開(kāi)設(shè)在大一、大二學(xué)年。這一環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要有計(jì)算機(jī)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、物理實(shí)驗(yàn)、數(shù)電模電實(shí)驗(yàn)以及工程基礎(chǔ)訓(xùn)練。這一實(shí)驗(yàn)?zāi)K主要是學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行實(shí)物制作，從而提高動(dòng)手能力。第二類是專業(yè)課程設(shè)計(jì)，包括光電檢測(cè)與信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)、電子線路設(shè)計(jì)與PCB、光學(xué)軟件設(shè)計(jì)、光電子系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)等。課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與專業(yè)理論課知識(shí)相銜接，使學(xué)生將理論課中學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去。大三年級(jí)以后，每學(xué)期都開(kāi)設(shè)有專業(yè)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，而且課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容逐步與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合。第三類是專業(yè)綜合類實(shí)驗(yàn)，包括學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、光電子學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等。通過(guò)這類專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)，來(lái)系統(tǒng)訓(xùn)練學(xué)生的光電信息專業(yè)知識(shí)，提升學(xué)生的光電信息專業(yè)素養(yǎng)。第四類是社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐，包括生產(chǎn)實(shí)踐、畢業(yè)實(shí)習(xí)等。這類實(shí)驗(yàn)包括大學(xué)生光電設(shè)計(jì)競(jìng)賽、大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生數(shù)學(xué)建模大賽、寒暑期勤工儉學(xué)、畢業(yè)實(shí)習(xí)等。通過(guò)統(tǒng)籌安排這些實(shí)踐內(nèi)容，使學(xué)生盡快了解、認(rèn)識(shí)社會(huì)、企業(yè)對(duì)光電信息專業(yè)的實(shí)際需求，真正理解專業(yè)學(xué)習(xí)目的，以增加學(xué)生畢業(yè)后的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

表1 光電信息工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模塊

2 實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的實(shí)施

2.1 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

在大二年級(jí)之前完成全部基礎(chǔ)類實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，主要是關(guān)于儀器、儀表的使用、基本量測(cè)量、基本實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練和基本測(cè)量方法等，設(shè)計(jì)物理、電子學(xué)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)驗(yàn)的一些基本實(shí)驗(yàn)技能和基本知識(shí)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析能力和判斷能力。除了傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)，還包含學(xué)生自己動(dòng)手操作完成的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)探索獲取知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。

通過(guò)該實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，可以使學(xué)生具備基本實(shí)驗(yàn)技能，學(xué)會(huì)基本測(cè)量?jī)x器的使用，掌握基本的實(shí)驗(yàn)方法和經(jīng)驗(yàn)，為下一階段的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。⑥

2.2 課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)是實(shí)踐教學(xué)體系的重要環(huán)節(jié)，是理論課程的互補(bǔ)，理論課程中抽象的理論知識(shí)可以在課程設(shè)計(jì)中直觀地反映。指導(dǎo)老師根據(jù)所學(xué)專業(yè)課內(nèi)容給出多個(gè)設(shè)計(jì)題目，學(xué)生選擇后自己查閱相關(guān)資料對(duì)所選題目做出課程設(shè)計(jì)報(bào)告。課程設(shè)計(jì)分布在第2學(xué)年與第3學(xué)年，這一階段學(xué)生已經(jīng)有了一定的理論基礎(chǔ)及實(shí)踐基礎(chǔ)，可以完成相關(guān)課程設(shè)計(jì)要求。

通過(guò)課程設(shè)計(jì)這一實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，可以提升學(xué)生的思維能力，尤其是鍛煉學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.3 專業(yè)實(shí)驗(yàn)

充分利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室設(shè)備設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)，可將專業(yè)實(shí)驗(yàn)劃分到多個(gè)實(shí)驗(yàn)室，指導(dǎo)教師在固定實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)，學(xué)生分組完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)，有效地克服了實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)數(shù)不足的問(wèn)題。畢業(yè)設(shè)計(jì)是教學(xué)過(guò)程中最重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是本專業(yè)學(xué)生畢業(yè)前的一個(gè)重要的綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)。該實(shí)踐環(huán)節(jié)的任務(wù)是，通過(guò)指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生有針對(duì)性的指導(dǎo)，讓學(xué)生系統(tǒng)完成選題、文獻(xiàn)檢索、文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題、實(shí)證研究、論文撰寫(xiě)、論文修改、答辯等各個(gè)具體環(huán)節(jié)，深入探討專業(yè)知識(shí)，綜合運(yùn)用專業(yè)技能，學(xué)會(huì)選用合適的研究方法，從而完成畢業(yè)論文。畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的在于通過(guò)這些環(huán)節(jié)，使學(xué)生鞏固所學(xué)的光電專業(yè)知識(shí)和各項(xiàng)技能，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生開(kāi)拓務(wù)實(shí)的工作學(xué)習(xí)作風(fēng)、拓寬專業(yè)視野、鍛煉專業(yè)技能有很好的幫助作用。

2.4 社會(huì)實(shí)踐

社會(huì)實(shí)踐是本專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中非常重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)之一，實(shí)踐形式包括校內(nèi)實(shí)踐和校外實(shí)踐。通過(guò)社會(huì)實(shí)踐讓學(xué)生真正接觸、了解社會(huì)實(shí)際。一方面讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到光電信息專業(yè)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的地位和作用，了解光電信息技術(shù)的發(fā)展前沿;同時(shí)增加學(xué)生對(duì)光電信息專業(yè)的認(rèn)識(shí)和理解，通過(guò)本專業(yè)知識(shí)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用來(lái)鞏固所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力;最后通過(guò)社會(huì)實(shí)踐讓學(xué)生熟悉工程技術(shù)人員的工作職責(zé)和工作程序，學(xué)習(xí)組織和管理生產(chǎn)的初步知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)光電信息工程專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和社會(huì)對(duì)本專業(yè)學(xué)生的要求，結(jié)合我校實(shí)際對(duì)光電信息工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行優(yōu)化，在拓展學(xué)生專業(yè)知識(shí)面的同時(shí)，更加注重現(xiàn)代光電信息領(lǐng)域的高、新、尖技術(shù)，并且充分利用校內(nèi)外教學(xué)資源，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，促進(jìn)教學(xué)改革、科研和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

基金項(xiàng)目：三峽大學(xué)教研項(xiàng)目（J2014069）

注釋

① 中華人民共和國(guó)教育部高等教育司.中國(guó)普通高等學(xué)校本科專業(yè)設(shè)置大全[M].北京：高等教育出版社，2003：201-202.

② 郁道銀，蔡懷宇，葛寶臻，李清，陳曉冬.光電信息工程專業(yè)建設(shè)的探索與實(shí)踐[J].光學(xué)技術(shù)，2007（S1）：293-294.

③ 劉向東，劉旭，劉玉玲.從高等教育的發(fā)展到光學(xué)工程類專業(yè)研究型人才培養(yǎng)方案再調(diào)整的思考[J].光學(xué)技術(shù)，2007（S1）：276-277，279.

④ 劉蓉，侯宏錄，陳海濱.電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系優(yōu)化建設(shè)的探索[J].科級(jí)信息，2011（19）：198-199.

第5篇：光纖傳感技術(shù)論文范文

【論文摘要】：機(jī)電一體化是一種復(fù)合技術(shù)，是機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)、信息技術(shù)互相滲透的產(chǎn)物，是機(jī)電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文簡(jiǎn)述了機(jī)電一體化技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)組成和主要應(yīng)用領(lǐng)域，并指出其發(fā)展趨勢(shì)。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，引起了工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。

一、機(jī)電一體化的核心技術(shù)

機(jī)電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機(jī)械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動(dòng)單元等部分組成。因此，為加速推進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手：

（一） 機(jī)械本體技術(shù)

機(jī)械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮?，F(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，還應(yīng)考慮利用非金屬?gòu)?fù)合材料。只有機(jī)械本體減輕了重量，才有可能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的小型化，進(jìn)而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。

（二） 傳感技術(shù)

傳感器的問(wèn)題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢(shì)。對(duì)外部信息傳感器來(lái)說(shuō)，目前主要發(fā)展非接觸型檢測(cè)技術(shù)。

（三） 信息處理技術(shù)

機(jī)電一體化與微電子學(xué)的顯著進(jìn)步、信息處理設(shè)備（特別是微型計(jì)算機(jī)）的普及應(yīng)用緊密相連。為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時(shí)處理的輸入輸出的可靠性，進(jìn)而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。

（四） 驅(qū)動(dòng)技術(shù)

電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問(wèn)題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機(jī)以及控制專用組件-傳感器-電機(jī)三位一體的伺服驅(qū)動(dòng)單元。

（五） 接口技術(shù)

為了與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。目前，技術(shù)人員正致力于開(kāi)發(fā)低成本、高速串行的接口，來(lái)解決信號(hào)電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問(wèn)題。

（六） 軟件技術(shù)

軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化，包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

二、機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域

（一） 數(shù)控機(jī)床

數(shù)控機(jī)床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過(guò)40年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在：

1、 總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。

2、 開(kāi)放性設(shè)計(jì)，即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標(biāo)準(zhǔn)，能最大限度地提高用戶的使用效益。

3、 WOP技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實(shí)現(xiàn)二、三維加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機(jī)制。

4、 大容量存儲(chǔ)器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計(jì)，不僅豐富了數(shù)控功能，同時(shí)也加強(qiáng)了CNC系統(tǒng)的控制功能。

5、 能實(shí)現(xiàn)多過(guò)程、多通道控制，即具有一臺(tái)機(jī)床同時(shí)完成多個(gè)獨(dú)立加工任務(wù)或控制多臺(tái)和多種機(jī)床的能力，并將刀具破損檢測(cè)、物料搬運(yùn)、機(jī)械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。

6、 系統(tǒng)的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)功能，加強(qiáng)了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。

7、 以單板、單片機(jī)作為控制機(jī)，加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。

（二） 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）

CIMS的實(shí)現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡(jiǎn)單組合，而是全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來(lái)控制“物流”和“信息流”，實(shí)現(xiàn)從經(jīng)營(yíng)決策、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的有機(jī)結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。

（三） 柔性制造系統(tǒng)（FMS）

柔性制造系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)化的制造系統(tǒng)，主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、料盤(pán)、自動(dòng)搬運(yùn)小車和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)等組成。它可以隨機(jī)地、實(shí)時(shí)地、按量地按照裝配部門的要求，生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設(shè)計(jì)更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。

（四） 工業(yè)機(jī)器人

第1代機(jī)器人亦稱示教再現(xiàn)機(jī)器人，它們只能根據(jù)示教進(jìn)行重復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)工作環(huán)境和作業(yè)對(duì)象的變化缺乏適應(yīng)性和靈活性；第2代機(jī)器人帶有各種先進(jìn)的傳感元件，能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對(duì)象的簡(jiǎn)單信息，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理、分析，做出一定的判斷，對(duì)動(dòng)作進(jìn)行反饋控制，表現(xiàn)出低級(jí)智能，已開(kāi)始走向?qū)嵱没?；?代機(jī)器人即智能機(jī)器人，具有多種感知功能，可進(jìn)行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業(yè)環(huán)境中獨(dú)立行動(dòng)，與第5代計(jì)算機(jī)關(guān)系密切。

三、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景

縱觀國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，機(jī)電一體化將朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展：

（一） 智能化

智能化是機(jī)電一體化與傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化的主要區(qū)別之一，也是21世紀(jì)機(jī)電一體化的發(fā)展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機(jī)的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動(dòng)著機(jī)電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機(jī)電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動(dòng)。

（二） 系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開(kāi)放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意的剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強(qiáng)，一般除RS232等常用通信方式外，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重要。機(jī)電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機(jī)體，使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。

（三） 微型化

微型機(jī)電一體化系統(tǒng)高度融合了微機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù)，是機(jī)電一體化的一個(gè)新的發(fā)展方向。國(guó)外稱微電子機(jī)械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過(guò)1cm3，并正向微米、納米級(jí)方向發(fā)展。由于微機(jī)電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運(yùn)動(dòng)靈活等特點(diǎn)，可進(jìn)入一般機(jī)械無(wú)法進(jìn)入的空間并易于進(jìn)行精細(xì)操作，故在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國(guó)防等領(lǐng)域，都有廣闊的應(yīng)用前景。目前，利用半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中的蝕刻技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。

（四） 模塊化

模塊化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、信息接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的事，它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，同時(shí)也可以不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。

（五） 網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)機(jī)電一體化有重大影響，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類很多，面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。

（六

） 綠色化

工業(yè)的發(fā)達(dá)使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時(shí)也使資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染，于是綠色產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)生命周期中，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)危害或危害極小，資源利用率極高。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢時(shí)能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)是眾多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機(jī)械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的要求，而且是推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開(kāi)辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機(jī)械工業(yè)的必由之路。

參考文獻(xiàn)

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3、 王中杰，余章雄，柴天佑.智能控制綜述[J].基礎(chǔ)自動(dòng)化，2006(6).

第6篇：光纖傳感技術(shù)論文范文

王文生，博士，研究員，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所副所長(zhǎng)，科技部國(guó)家農(nóng)村信息化專家委員會(huì)評(píng)審組組長(zhǎng)，農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專家委員會(huì)成員。主要研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算在農(nóng)業(yè)農(nóng)村應(yīng)用，運(yùn)用新一代信息技術(shù)解決“三農(nóng)”問(wèn)題。部分科研成果先后入選科技部國(guó)家“十一五”重大成果和農(nóng)業(yè)部十年重大科技成果，獲國(guó)家專利和軟件登記30多項(xiàng)，在國(guó)內(nèi)外發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇，出版英文《信息和通信技術(shù)對(duì)中國(guó)農(nóng)戶的影響》專著1部，主編《中國(guó)農(nóng)村信息化服務(wù)模式與機(jī)制研究》《農(nóng)業(yè)網(wǎng)格技術(shù)研究與應(yīng)用》《大數(shù)據(jù)與農(nóng)業(yè)應(yīng)用》著作3部，參編中英文著作6部。

大數(shù)據(jù)主要來(lái)源于大聯(lián)網(wǎng)、大集中、大移動(dòng)等信息技術(shù)的社會(huì)應(yīng)用，不但是信息技術(shù)從單項(xiàng)應(yīng)用到多項(xiàng)融合的結(jié)果，而且是信息技術(shù)從前端簡(jiǎn)單處理向后端復(fù)雜分析演變的表現(xiàn)，更是社會(huì)高度信息化的必然產(chǎn)物。大數(shù)據(jù)將給我們帶來(lái)更大的視野和更新的發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而改變我們的生活、工作和思維方式。許多科學(xué)家預(yù)言，在21世紀(jì)，無(wú)論是自然科學(xué)領(lǐng)域還是社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)都將帶來(lái)無(wú)限的發(fā)展機(jī)遇。

計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)已有30多年的歷史了，經(jīng)歷了從起步、普及、提高、推進(jìn)等一系列階段。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，農(nóng)業(yè)與農(nóng)村信息技術(shù)的研究和應(yīng)用進(jìn)入高速發(fā)展階段，已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要標(biāo)志。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中每一項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步，都從某種程度上加深了農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)存在和研究的必要性。

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，一直非常重視全國(guó)性的農(nóng)業(yè)科技信息資源數(shù)據(jù)資源建設(shè)。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域是大數(shù)據(jù)產(chǎn)生的無(wú)盡源泉，具有浩大的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。隨著各種智能傳感終端在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)來(lái)源更加廣泛、新穎、迅速，類型更加多樣，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)體量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、模態(tài)多變、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、關(guān)聯(lián)度高，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)相關(guān)應(yīng)用研究，其意義將非常明顯。

一、 大數(shù)據(jù)

與云計(jì)算的橫空出世非常相似，大數(shù)據(jù)似乎也在一夜之間家喻戶曉。但略有不同的是，云計(jì)算發(fā)展早期主要由企業(yè)推動(dòng)，而大數(shù)據(jù)則幾乎同時(shí)得到了政府、企業(yè)、學(xué)術(shù)界等各界的共同青睞。大數(shù)據(jù)最早是由著名未來(lái)學(xué)家阿爾文?托夫勒在1980年提出的，他在《第三次浪潮》書(shū)中，將大數(shù)據(jù)稱為“第三次浪潮的華彩樂(lè)章”。大數(shù)據(jù)具備3個(gè)基本特征：體量浩大（volume）、模態(tài)繁多（variety）、生成快速（velocity），或者就是簡(jiǎn)單的“3V”，即龐大容量、極快速度、種類豐富的數(shù)據(jù)。

二、 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)

（一）農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)內(nèi)涵

農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)主要是對(duì)各種農(nóng)業(yè)對(duì)象、關(guān)系、行為的客觀反映，一直以來(lái)都是農(nóng)業(yè)研究和應(yīng)用的重要內(nèi)容，但是由于技術(shù)、理念、思維等原因，對(duì)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的開(kāi)發(fā)和利用程度不夠，一些深藏的價(jià)值關(guān)系不能被有效發(fā)現(xiàn)。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)在各行各業(yè)廣泛研究，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)也逐漸成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)解決的問(wèn)題不是存量數(shù)據(jù)激活的問(wèn)題，而是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的快速采集和利用的問(wèn)題；農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)解決的問(wèn)題不是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)集成共享的問(wèn)題，而是不同行業(yè)、不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)交叉分析的問(wèn)題。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)至少包括下述幾層含義：

基于智能終端、移動(dòng)終端、視頻終端、音頻終端等現(xiàn)代信息采集技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、加工以及農(nóng)產(chǎn)品流通、消費(fèi)等過(guò)程中廣泛使用，文本、圖形、圖像、視頻、聲音、文檔等結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)被大量采集，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的獲取方式、獲取時(shí)間、獲取空間、獲取范圍、獲取力度發(fā)生深刻變化，極大地提高農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的采集能力。

跨領(lǐng)域、跨行業(yè)、跨學(xué)科、多結(jié)構(gòu)的交叉、綜合、關(guān)聯(lián)的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)集成共享平臺(tái)取代了關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)成為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理的主要形式，基于數(shù)據(jù)流、批處理的大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越頻繁，交互可視化、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析、智能管理等技術(shù)在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源、設(shè)施農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)等環(huán)節(jié)大量應(yīng)用。

農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的政府、科研機(jī)構(gòu)、高校、企業(yè)達(dá)成競(jìng)爭(zhēng)與合作的平衡，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)協(xié)同效應(yīng)得到更好的體現(xiàn)。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)形成一個(gè)可持續(xù)、可循環(huán)、高效、完整的生態(tài)圈，數(shù)據(jù)隔離的局面被打破，不同部門樂(lè)于將自己的數(shù)據(jù)共享出來(lái)，全局、整體的產(chǎn)業(yè)鏈得以形成，數(shù)據(jù)獲取的成本、渠道大大降低。

大數(shù)據(jù)的理念、思維被政府、企業(yè)、農(nóng)民等廣泛接受，海量的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)成為決策的依據(jù)和基礎(chǔ)，天氣信息、食品安全、消費(fèi)需求、生產(chǎn)成本、市場(chǎng)價(jià)格等多源數(shù)據(jù)被用來(lái)預(yù)測(cè)農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格走勢(shì)，耕地?cái)?shù)量、農(nóng)田質(zhì)量、氣候變化、作物品種、栽培技術(shù)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、農(nóng)資配置、國(guó)際市場(chǎng)糧價(jià)等多種因素用來(lái)分析糧食安全問(wèn)題，政府決策更加精準(zhǔn)，政府管理能力、企業(yè)服務(wù)水平、農(nóng)民生產(chǎn)能力都得到大幅度提高。

（二）農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)獲取

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)獲取是指利用信息技術(shù)將農(nóng)業(yè)要素?cái)?shù)字化并進(jìn)行有效采集、傳輸?shù)倪^(guò)程。目前，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)積累還處于相對(duì)初級(jí)階段，達(dá)不到電信、金融、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)積累水平。然而農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集方式的變化，自動(dòng)化、智能化、人工化信息終端的大量涌現(xiàn)，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、高清以及長(zhǎng)久保存等需求，使得農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)成為可能。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)源來(lái)自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)科技、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)流通等方方面面，不同的數(shù)據(jù)源，對(duì)應(yīng)不同的數(shù)據(jù)獲取技術(shù)。從目前情況分析，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)獲取主要包括以下幾方面。

1. 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)獲取

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)獲取是指對(duì)與動(dòng)植物生長(zhǎng)密切相關(guān)的空氣溫濕度、土壤溫濕度、營(yíng)養(yǎng)元素、CO2含量、氣壓、光照等環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、采集，主要依靠農(nóng)業(yè)智能傳感器技術(shù)、傳感網(wǎng)技術(shù)等。隨著多學(xué)科交叉技術(shù)的綜合應(yīng)用，光纖傳感器、MEMS（micro-electro mechanical systems）微機(jī)電系統(tǒng)、仿生傳感器、電化學(xué)傳感器等新一代傳感器技術(shù)以及光譜、多光譜、高光譜、核磁共振等先進(jìn)檢測(cè)方法在植物、土壤、環(huán)境信息采集方面廣泛應(yīng)用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)的精度、廣度、頻度大幅度提高。與此同時(shí)，傳感器終端的成本逐漸降低，大范圍、分布式、多點(diǎn)部署成為現(xiàn)實(shí)，數(shù)據(jù)量呈級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。

2. 生命信息智能感知

生命信息智能感知是指對(duì)動(dòng)、植物生長(zhǎng)過(guò)程中的生理、生長(zhǎng)、發(fā)育、活動(dòng)規(guī)律等生物生理數(shù)據(jù)進(jìn)行感知、記錄，如檢測(cè)植物中的氮元素含量、植物生理信息指標(biāo)，測(cè)量動(dòng)物體溫、運(yùn)動(dòng)軌跡等。常用的生命信息感知技術(shù)包括光譜技術(shù)、機(jī)器視覺(jué)技術(shù)、人工嗅覺(jué)技術(shù)、熱紅外技術(shù)等。生命信息智能感知改變了原有的、以經(jīng)驗(yàn)為主的、人工檢測(cè)模式，使生命信號(hào)感知更加科學(xué)、更加智能，實(shí)時(shí)性、動(dòng)態(tài)性、有效性得到大大提高。農(nóng)業(yè)生命信息是對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)象本身的數(shù)字化描述，是對(duì)生命個(gè)體進(jìn)行監(jiān)測(cè)管理的重要依據(jù)，具有典型的時(shí)效性。

3. 農(nóng)田變量信息快速采集

農(nóng)田變量信息快速采集主要是對(duì)農(nóng)田中的土壤含水量、肥力、土壤有機(jī)質(zhì)、土壤壓實(shí)、耕作層深度和作物病、蟲(chóng)、草害及作物苗情分布信息采集，一般分為接觸式傳感技術(shù)、非接觸式遙感技術(shù)。國(guó)內(nèi)在農(nóng)田空間信息快速采集技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)積累了較豐富的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，已設(shè)計(jì)出便攜式土壤養(yǎng)分測(cè)試儀、基于時(shí)域反射儀（TDR）原理的土壤水分及電導(dǎo)率測(cè)試儀、基于光纖傳感器土壤pH值測(cè)試儀，并在作物病蟲(chóng)草害的識(shí)別、作物生長(zhǎng)特性與生理參數(shù)的快速獲取等方面開(kāi)展了有益的探索。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)信息化的重要方向，快速、有效采集和描述影響作物生長(zhǎng)環(huán)境的空間變量信息，是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的重要基礎(chǔ)。高密度、高速度、高準(zhǔn)確度的農(nóng)田信息具有數(shù)據(jù)量大、時(shí)效強(qiáng)、關(guān)聯(lián)度高等特點(diǎn)。農(nóng)田變量信息主要服務(wù)于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)性、精準(zhǔn)性等特點(diǎn)，屬于局部、微觀、持續(xù)的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)。

4. 農(nóng)業(yè)遙感數(shù)據(jù)獲取

農(nóng)業(yè)遙感數(shù)據(jù)獲取是指利用衛(wèi)星、飛行器等對(duì)地面農(nóng)業(yè)目標(biāo)進(jìn)行大范圍監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)獲取，主要采用遙感技術(shù)。遙感技術(shù)是一種空間信息獲取技術(shù)，具有獲取數(shù)據(jù)范圍大、獲取信息速度快、周期短、獲取信息手段多、信息量大等特點(diǎn)。農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)可以客觀、準(zhǔn)確、及時(shí)地提供作物生態(tài)環(huán)境和作物生長(zhǎng)的各種信息，主要應(yīng)用在農(nóng)用地資源的監(jiān)測(cè)與保護(hù)、農(nóng)作物大面積估產(chǎn)與長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)、作物模擬模型等幾個(gè)方面。農(nóng)業(yè)遙感數(shù)據(jù)能反映大面積、長(zhǎng)時(shí)間的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況，屬于宏觀、全局層面的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)。

5. 農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)采集

農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)采集是指對(duì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、質(zhì)量、需求、庫(kù)存、進(jìn)出口、市場(chǎng)行情、生產(chǎn)成本等數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集，涉及農(nóng)業(yè)流通、農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格、農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全等，具有較強(qiáng)的突發(fā)性、動(dòng)態(tài)性、實(shí)時(shí)性、變化性，一般由“智能終端+通信網(wǎng)絡(luò)+專業(yè)群體”組成。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)終端諸如手機(jī)、筆記本、平板電腦等隨處可見(jiàn)，加上網(wǎng)絡(luò)的寬帶化發(fā)展以及集成電路的升級(jí)，人類已經(jīng)步入了真正的移動(dòng)信息時(shí)代，基于智能終端的農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)采集越來(lái)越頻繁，數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，圖片、視頻等數(shù)據(jù)格式激增?；?G的基層農(nóng)技推廣平臺(tái)等是農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)采集的典型應(yīng)用。

6. 農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)抓取

農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)抓取指利用爬蟲(chóng)等網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)抓取技術(shù)對(duì)網(wǎng)站、論壇、微博、博客中涉農(nóng)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、定向采集的過(guò)程。網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)（網(wǎng)頁(yè)蜘蛛），是一種按照一定的規(guī)則，自動(dòng)地抓取萬(wàn)維網(wǎng)信息的程序或者腳本，有廣度優(yōu)先、深度優(yōu)先2種策略。農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)是在互聯(lián)網(wǎng)層面對(duì)農(nóng)業(yè)各方面的客觀反映，具有規(guī)模大、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化、異構(gòu)性、分布性、數(shù)據(jù)涌現(xiàn)等特點(diǎn)。搜農(nóng)、農(nóng)搜等搜索引擎都是基于主題爬蟲(chóng)的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)獲取平臺(tái)，在農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)獲取方面具有一定基礎(chǔ)。

（三）農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)現(xiàn)狀

1. 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)重要性日益凸顯

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)、農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)遙感、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中應(yīng)用取得了非常顯著的成果。云存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)等技術(shù)為數(shù)據(jù)的海量存儲(chǔ)提供了可能，傳感器、遙感數(shù)據(jù)、移動(dòng)終端、網(wǎng)絡(luò)等都積累了大量的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)。伴隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的飛速發(fā)展，農(nóng)業(yè)信息化的發(fā)展必然從“技術(shù)驅(qū)動(dòng)”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”轉(zhuǎn)變。目前，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域都在積極部署農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)相關(guān)方面的研究，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)重要性日益凸顯。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所發(fā)起了信息聯(lián)盟，旨在促進(jìn)涉農(nóng)信息資源與專家隊(duì)伍的集成、共享，聯(lián)合推進(jìn)農(nóng)業(yè)信息云服務(wù)；山東農(nóng)業(yè)大學(xué)發(fā)起了農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（http：//.cn/），以期促進(jìn)大數(shù)據(jù)在山東農(nóng)業(yè)領(lǐng)域研究及成果應(yīng)用發(fā)展。2014年，科學(xué)數(shù)據(jù)大會(huì)舉行，專門設(shè)立農(nóng)業(yè)與農(nóng)村信息化大數(shù)據(jù)技術(shù)與應(yīng)用分論壇。

2. 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)積累初具規(guī)模

我國(guó)農(nóng)業(yè)信息化研究長(zhǎng)期以來(lái)一直非常重視農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的積累，目前農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)已經(jīng)具備了一定的規(guī)模，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主，視頻、圖片等數(shù)據(jù)量也在不斷攀升。農(nóng)業(yè)科學(xué)數(shù)據(jù)共享中心（試點(diǎn)）項(xiàng)目于2003年正式啟動(dòng)，重點(diǎn)采集作物科學(xué)、動(dòng)物科學(xué)與動(dòng)物醫(yī)學(xué)類科學(xué)、農(nóng)業(yè)科技基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等農(nóng)業(yè)科技類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。截至2012年，農(nóng)業(yè)科學(xué)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)總量448.93GB。全國(guó)基層農(nóng)技推廣信息化平臺(tái)，構(gòu)建了糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物、蔬菜、果樹(shù)、畜牧等農(nóng)業(yè)技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，面向全國(guó)70萬(wàn)農(nóng)技員提供服務(wù)，總記錄超過(guò)10萬(wàn)條，視頻數(shù)據(jù)超過(guò)5000個(gè)。中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中心研發(fā)的地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)（http：///），現(xiàn)有地學(xué)遙感數(shù)據(jù)資源約280 TB，以中國(guó)區(qū)域?yàn)橹?，覆蓋全球地理范圍。中國(guó)作物種質(zhì)資源信息網(wǎng)（CGRIS），擁有糧食、 纖維、油料、 蔬菜、果樹(shù)、糖、煙、茶、桑、牧草、綠肥、熱作等200種作物，41萬(wàn)份品種、種質(zhì)、基因信息。

3. 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)研究具備了一定基礎(chǔ)

農(nóng)業(yè)信息化研究工作一直與農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)密切相關(guān)，相關(guān)方面的研究主要集中在監(jiān)測(cè)與預(yù)警、數(shù)據(jù)挖掘、信息服務(wù)等方面，基于數(shù)據(jù)的農(nóng)業(yè)信息處理分析具備了一定的基礎(chǔ)條件。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)與農(nóng)業(yè)相關(guān)的主要監(jiān)測(cè)、預(yù)警系統(tǒng)共有84個(gè)，其中食物保障預(yù)警系統(tǒng)12個(gè)，食品安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)18個(gè)，市場(chǎng)分析與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)35個(gè)，作物分析與預(yù)警系統(tǒng)19個(gè)；中國(guó)搜農(nóng)作為國(guó)內(nèi)首款農(nóng)業(yè)垂直搜索引擎，持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行6年，獲取了海量的農(nóng)業(yè)信息，信息總量超過(guò)100TB，信息更新周期平均為30min，目前每周平均信息增長(zhǎng)量3GB，每天監(jiān)控3萬(wàn)多個(gè)農(nóng)業(yè)網(wǎng)站的超過(guò)2萬(wàn)多個(gè)農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)、集貿(mào)市場(chǎng)的2萬(wàn)多個(gè)農(nóng)產(chǎn)品品種的價(jià)格、供求等信息。

三、 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用展望

基于大數(shù)據(jù)的理論和技術(shù)，不斷推進(jìn)傳統(tǒng)領(lǐng)域創(chuàng)新與應(yīng)用實(shí)踐，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了新的生長(zhǎng)點(diǎn)。在農(nóng)業(yè)信息化不斷發(fā)展的過(guò)程中，已有部分領(lǐng)域完成了大數(shù)據(jù)積累，具備了利用大數(shù)據(jù)理論與技術(shù)進(jìn)行深入數(shù)據(jù)分析和價(jià)值發(fā)現(xiàn)的條件。根據(jù)當(dāng)前農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展的現(xiàn)狀，筆者認(rèn)為大數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在以下幾個(gè)方面。

（一）精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)可靠決策支持系統(tǒng)

變量決策分析是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系中的核心，致力于根據(jù)農(nóng)田小區(qū)作物產(chǎn)量和相關(guān)因素，在農(nóng)田內(nèi)的空間差異性，實(shí)施分布式的處方農(nóng)作。高密度的農(nóng)田信息獲取后，怎樣根據(jù)這些不同角度的農(nóng)田信息，推出一整套具有可實(shí)施性的精準(zhǔn)管理措施，是需要多學(xué)科交叉的研究課題。專家系統(tǒng)、作物模擬模型、作物生產(chǎn)決策支持系統(tǒng)傳統(tǒng)的生產(chǎn)決策技術(shù)取得了一些成果，但效果并不理想。利用大數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)，集成作物自身生長(zhǎng)發(fā)育情況以及作物生長(zhǎng)環(huán)境中的氣候、土壤、生物、栽培措施因子等數(shù)據(jù)，綜合考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，突破專家系統(tǒng)、模擬模型在多結(jié)構(gòu)、高密度數(shù)據(jù)處理方面的不足，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策者提供精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)、高效、可靠的輔助決策。

（二）國(guó)家農(nóng)村綜合信息服務(wù)系統(tǒng)

國(guó)家農(nóng)村綜合信息服務(wù)，按照“平臺(tái)上移，服務(wù)下延”的思路，集成與整合各分散的信息資源與系統(tǒng)，在全國(guó)范圍實(shí)現(xiàn)信息資源的共享，數(shù)據(jù)資源體量大、數(shù)據(jù)處理流程復(fù)雜、信息服務(wù)模式多樣，需要實(shí)現(xiàn)海量農(nóng)業(yè)信息化數(shù)據(jù)獲取、傳輸、加工、服務(wù)一體化處理。利用大數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)，研究復(fù)雜多樣、動(dòng)態(tài)時(shí)變用戶需求的快速聚焦與大規(guī)模服務(wù)及用戶動(dòng)態(tài)需求組合的學(xué)習(xí)和進(jìn)化機(jī)制模型，突破農(nóng)戶需求智能聚焦技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息服務(wù)按需分配以及云環(huán)境下大規(guī)模部署的智能系統(tǒng)服務(wù)與龐大“三農(nóng)”用戶群的多樣性、地域性、時(shí)變性等個(gè)性化需求快速對(duì)接。

（三）農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)預(yù)警是指對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、市場(chǎng)運(yùn)行、消費(fèi)需求、進(jìn)出口貿(mào)易及供需平衡等情況進(jìn)行的全產(chǎn)業(yè)鏈信息采集、數(shù)據(jù)分析、預(yù)測(cè)預(yù)警與信息，其主要任務(wù)包括感知市場(chǎng)異常波動(dòng)、實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)、及時(shí)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件、推動(dòng)管理關(guān)口前移等。2002年以來(lái)，農(nóng)業(yè)部開(kāi)始建立農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，啟動(dòng)了稻谷、小麥等關(guān)系國(guó)計(jì)民生的7種重點(diǎn)農(nóng)產(chǎn)品的市場(chǎng)監(jiān)測(cè)預(yù)警工作。目前，監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)已在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)草害、農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格、農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)等領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛應(yīng)用。利用大數(shù)據(jù)智能分析和挖掘技術(shù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息流監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)預(yù)警多維模擬等，大幅度提高農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警的準(zhǔn)確性。

（四）天地網(wǎng)一體化農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

農(nóng)情信息遙感監(jiān)測(cè)主要是指利用遙感等信息技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況信息，如作物面積、長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量信息、農(nóng)業(yè)災(zāi)害信息、農(nóng)業(yè)資源信息等進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和綜合評(píng)價(jià)，輔助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策的過(guò)程。基于遙感-地面-無(wú)線傳感網(wǎng)的一體化農(nóng)情信息獲取體系，在解決了數(shù)據(jù)時(shí)空不連續(xù)的難點(diǎn)的同時(shí)，也帶來(lái)了海量農(nóng)情數(shù)據(jù)融合處理的問(wèn)題。與此同時(shí)，遙感技術(shù)飛速發(fā)展，特別是傳感器分辨率的提高、新型傳感器的應(yīng)用等，遙感影像的數(shù)據(jù)量急劇增加，海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、快速產(chǎn)生、信息提取、融合應(yīng)用等，為遙感數(shù)據(jù)分析帶來(lái)了挑戰(zhàn)。利用大數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)，研究天地網(wǎng)一體化農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的多源多類數(shù)據(jù)的智能融合與分析、定量化反演以及網(wǎng)絡(luò)化集成與共享關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全局?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)與跨學(xué)科的數(shù)據(jù)集成和互操作，為農(nóng)業(yè)遙感信息的深入分析提供支撐。

（五）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)

第7篇：光纖傳感技術(shù)論文范文

(一)背景及意義

二十一世紀(jì)我國(guó)將面臨人口眾多、交通擁擠、醫(yī)院容量有限,以及由于獨(dú)生子政策導(dǎo)致的日益嚴(yán)重的人口老齡化等一系列嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題,遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展可望為我們提供一個(gè)緩解上述問(wèn)題的有效途徑。最簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)程醫(yī)療形式是通過(guò)PSTN(公共電話網(wǎng)絡(luò))進(jìn)行心電(ECGs)的遠(yuǎn)程解釋,但目前的遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)研究與試驗(yàn)則是伴隨當(dāng)前IT技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的一個(gè)范圍更加廣泛,意義更加深遠(yuǎn)的新興領(lǐng)域。它是現(xiàn)代通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物,它利用電子通訊及多媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離醫(yī)學(xué)檢測(cè),監(jiān)護(hù),咨詢,急救,保健,診斷,治療,以及遠(yuǎn)距離教育和管理等等。遠(yuǎn)程醫(yī)療旨在通過(guò)提供一種管理良好、高效和跨越時(shí)空障礙的全新醫(yī)療保健服務(wù)模式,最終達(dá)到共享醫(yī)療保健資源,降低醫(yī)療保健費(fèi)用,提高醫(yī)療效率和質(zhì)量的目的。另外,在戰(zhàn)場(chǎng)救護(hù),交通等意外事故危重病人的緊急處理等方面,遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)也有很大的應(yīng)用價(jià)值!廣義地講,遠(yuǎn)程醫(yī)療是指醫(yī)護(hù)人員利用通訊和電子技術(shù)來(lái)跨越時(shí)空障礙、向人們提供醫(yī)療保健服務(wù)。根據(jù)不同的應(yīng)用,遠(yuǎn)程醫(yī)療又可分類為遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù),遠(yuǎn)程治療,遠(yuǎn)程會(huì)診和遠(yuǎn)程教育等等。

(二)發(fā)展過(guò)程

最早的遠(yuǎn)程醫(yī)療雛形可以追溯到1905年Einthoven等人利用電話線進(jìn)行的心電圖數(shù)據(jù)傳輸實(shí)驗(yàn)。但真正具有一定實(shí)用價(jià)值的遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)在50年代才開(kāi)始出現(xiàn),該系統(tǒng)可以通過(guò)電話線和專用線傳送簡(jiǎn)單的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)。而在70~80年代遠(yuǎn)程醫(yī)療開(kāi)始利用電視系統(tǒng)傳輸醫(yī)學(xué)圖像,即以遠(yuǎn)程放射醫(yī)學(xué)(Tele-radiology)為主。隨著現(xiàn)代微電子學(xué)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,在90年代人們開(kāi)始實(shí)踐與評(píng)估該系統(tǒng)在遠(yuǎn)程醫(yī)療咨詢、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程專家會(huì)診等多方面的應(yīng)用。近幾年來(lái),隨著醫(yī)用數(shù)字影象設(shè)備如CT、MRI、B超以及DSA等的迅速普及,促使越來(lái)越多的醫(yī)院采用數(shù)字圖像存儲(chǔ)通訊系統(tǒng)(PACS,PictureArchivingandCommunicationSystem),逐步實(shí)現(xiàn)醫(yī)院的無(wú)膠片管理,為普及遠(yuǎn)程醫(yī)療奠定了良好基礎(chǔ)。當(dāng)前,遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)技術(shù)的技術(shù)支持有:交互視頻影像設(shè)備(interactivevideo),高分辨監(jiān)視器(high-resolutionmonitors),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(computernetworks),蜂窩電話(cellulartelephones),高速開(kāi)關(guān)系統(tǒng)(high-speedswitchsystems),以及以光纖和衛(wèi)星通信為核心的信息高速公路等。需要說(shuō)明的是,在目前的中國(guó),由于網(wǎng)絡(luò)的普及面仍然十分有限,在一些中小縣城市,既缺少高水平的醫(yī)療專家又缺少足夠帶寬的信息網(wǎng)絡(luò),患者的經(jīng)濟(jì)能力也十分有限。在這種背景下,基于電話線的遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)在一定程度上滿足了當(dāng)前的需求,顯示出了一定的發(fā)展空間,值得國(guó)內(nèi)的醫(yī)療電子企業(yè)重視。

(三)適宜范圍和初步的臨床效果

遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)(Tele-medicine)最大的作用在于它對(duì)農(nóng)村和不發(fā)達(dá)國(guó)家的那些得不到良好服務(wù)的人群提供健康護(hù)理服務(wù)。在這些地方,合格醫(yī)生的缺乏是一個(gè)很大的問(wèn)題。其他需要遠(yuǎn)程醫(yī)療的地方包括:邊遠(yuǎn)的兵站,需要保密的地方,出院后病人的監(jiān)護(hù),家庭監(jiān)護(hù),病人教育,醫(yī)學(xué)教育等。有些醫(yī)學(xué)部門,如放射學(xué)(radiology),病理學(xué)(pathology)和心臟病學(xué)(cardiology),他們需要高保真的電子醫(yī)務(wù)數(shù)據(jù)和圖像為診斷服務(wù),因而特別適合于采用遠(yuǎn)程醫(yī)療。隨著遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)的成熟,它能夠提供服務(wù)的醫(yī)學(xué)部門和范圍也會(huì)隨之相應(yīng)地增加。比如,以下這些領(lǐng)域的遠(yuǎn)程醫(yī)療實(shí)踐正在逐步增多:矯形外科學(xué)(orthopedics),皮膚病學(xué)(dermatology),精神病學(xué)(psychiatry),腫瘤學(xué)(oncology),神經(jīng)病學(xué)(neurology),兒科學(xué)(pediatrics),產(chǎn)科學(xué)(obstetrics),風(fēng)濕病學(xué)(rheumatology),血液學(xué)(hematology),耳咽喉科學(xué)(otolaryngology),眼科學(xué)(ophthalmol-ogy),泌尿科學(xué)(urology),外科(surgery)等?？偟膩?lái)說(shuō),有關(guān)報(bào)告顯示,遠(yuǎn)程醫(yī)療提供了醫(yī)生與遠(yuǎn)端之間的可靠的高質(zhì)量的數(shù)據(jù)和音頻視頻通信。通過(guò)將遠(yuǎn)程醫(yī)療和直接的醫(yī)生診斷相比較發(fā)現(xiàn),二者沒(méi)有大的差異。這些初步的結(jié)果說(shuō)明,遠(yuǎn)程醫(yī)療提供了與醫(yī)院相當(dāng)?shù)姆?wù)質(zhì)量。目前,遠(yuǎn)程醫(yī)療已被成功地用于直接的病人監(jiān)護(hù),它明顯地改進(jìn)了醫(yī)生的診斷能力和對(duì)病人的處理選擇。遠(yuǎn)程醫(yī)療在臨床醫(yī)學(xué)中的作用已被完全證實(shí),它的使用情況已經(jīng)超過(guò)了立法和行政部門的步伐。因此,在未來(lái)健康監(jiān)護(hù)工業(yè)的發(fā)展策略中,遠(yuǎn)程醫(yī)療應(yīng)是一個(gè)不可忽略的因素。一個(gè)重要的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)“所有”:方便地實(shí)現(xiàn)所有的醫(yī)學(xué)服務(wù)和面向所有的地方。

(四)遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)與信息技術(shù)

很顯然,遠(yuǎn)程醫(yī)療(Tele-medicine)應(yīng)當(dāng)有許多不同的系統(tǒng)和技術(shù)要求(分級(jí)的)。但大致可分為兩類:實(shí)時(shí)的(RealTime,RT)和先收集后處理的(store-and-forward,SAF)。對(duì)于RT交互模式,病人與現(xiàn)場(chǎng)醫(yī)生或護(hù)理人員一起在遠(yuǎn)處,專家在醫(yī)學(xué)中心。對(duì)于SAF模式,所有相關(guān)的信息(數(shù)據(jù)、圖形、圖像等)用電子方式傳到專家處,在這里,專家的反應(yīng)不必是立即的。在大多數(shù)情況下,幾小時(shí)或幾天后才能收到專家的報(bào)告。一種理想的遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)當(dāng)然是同時(shí)具備RT和SAF兩種模式,但顯然這種復(fù)合模式意味著顯著增加的費(fèi)用。例如,一個(gè)理想的RT-SAF組合,需要在急診室內(nèi)或附近有一個(gè)基站,并在遠(yuǎn)處有多個(gè)對(duì)病人實(shí)施治療計(jì)劃的地方,那里帶有診斷室或移動(dòng)的監(jiān)護(hù)單元?；拘枰锌刂葡到y(tǒng)或工作站、在線的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)、視頻相機(jī)和監(jiān)護(hù)儀、微型耳機(jī)和話筒以及圖形圖像輸入設(shè)備。在遠(yuǎn)端,需要有完全可移動(dòng)的視頻相機(jī)和監(jiān)護(hù)儀、各種診斷設(shè)備、圖形圖像輸入設(shè)備、PC或工作站等。如上所述,當(dāng)前的技術(shù)可以使得遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)具有可靠的高質(zhì)量的數(shù)據(jù)和視頻-音頻通信(在醫(yī)學(xué)中心的醫(yī)生和遠(yuǎn)端病人之間),能夠提供與到醫(yī)院就診相當(dāng)?shù)姆?wù)。隨著遠(yuǎn)程醫(yī)療的范圍和廣度的擴(kuò)展,需要進(jìn)一步關(guān)注的技術(shù)和臨床問(wèn)題包括:傳輸?shù)膱D像、視頻信息的知覺(jué)質(zhì)量以及其他臨床完善性所要求的程序;當(dāng)前技術(shù)能夠提供的檢查的透徹性,以及遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)和當(dāng)前臨床常規(guī)檢查的有機(jī)結(jié)合問(wèn)題等。遠(yuǎn)程醫(yī)療當(dāng)中的一個(gè)重要技術(shù)成份是通信系統(tǒng),它的基本的傳輸介質(zhì)是銅質(zhì)電纜、光導(dǎo)纖維,微波中繼,衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)。一個(gè)混合的網(wǎng)絡(luò)可能是,衛(wèi)星傳送用于很遠(yuǎn)距離的情況,光纖用于視頻圖像,銅電纜傳數(shù)據(jù)、信號(hào)和控制信息。RT、SAF兩種模式的通信要求都可以預(yù)測(cè)。RT模式要求短時(shí)間內(nèi)傳送大量的信息,它強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)是傳輸、交換和交互的時(shí)間。它的決定性因素是容許能力(傳輸速率和帶寬)。而SAF模式則對(duì)傳輸速率和帶寬的要求不大。只要能將整塊的數(shù)據(jù)傳送就行。一般的多媒體遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)應(yīng)具有獲取、傳輸、處理和顯示圖像、圖形、語(yǔ)音、文字和生理信息的功能。按照遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)的組成劃分,它一般由三個(gè)部分構(gòu)成:用戶終端設(shè)備,醫(yī)療中心終端設(shè)備和聯(lián)系中心與用戶的通訊信息網(wǎng)絡(luò)。不同的遠(yuǎn)程醫(yī)療應(yīng)用,對(duì)通訊系統(tǒng)和系統(tǒng)終端設(shè)計(jì)又有不同的要求。相應(yīng)的設(shè)備費(fèi)用也依要求的不同而變動(dòng)較大。

(五)相關(guān)的有待解決的技術(shù)問(wèn)題

仍然有待解決的,與遠(yuǎn)程醫(yī)療全面、廣泛地實(shí)施有關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題包括:數(shù)碼醫(yī)院的建立,目前有些醫(yī)院己有醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS)和圖像歸檔與通信系統(tǒng)(PACS—picturearchivingandcommunicationsystem)和DICOM(Digitalimagingandcommuni-cationsinmedicine)。醫(yī)院現(xiàn)有的這些系統(tǒng)是遠(yuǎn)程醫(yī)療的重要組成部分,它們的擴(kuò)展是建立遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)的一個(gè)有利條件。此外,還需要建立標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)學(xué)信息庫(kù);開(kāi)發(fā)功能可靠、操作方便的終端設(shè)備•以及接口技術(shù)問(wèn)題,因?yàn)檫h(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)涉及多種醫(yī)療設(shè)備與通訊系統(tǒng)的連接,建立通用的標(biāo)準(zhǔn)接口將會(huì)減少系統(tǒng)建立時(shí)的復(fù)雜程度和節(jié)省費(fèi)用;系統(tǒng)加密問(wèn)題,以確保醫(yī)療數(shù)據(jù)在通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸中的安全性,維護(hù)病人的隱私權(quán);家庭以及偏遠(yuǎn)地區(qū)的寬頻通訊問(wèn)題,初期通訊網(wǎng)絡(luò)的鋪建應(yīng)考慮到遠(yuǎn)程醫(yī)療的用途。目前,有關(guān)研究主要集中在:(1)人-機(jī)接口和通訊網(wǎng)絡(luò)的研究,主要解決各種信息的有效上網(wǎng)和傳送;(2)傳感器技術(shù)的研究,目標(biāo)在于研制有源、無(wú)線和小型的換能器,實(shí)現(xiàn)生理信號(hào)的方便而可靠、準(zhǔn)確而無(wú)損的測(cè)量;(3)各種先進(jìn)的數(shù)據(jù)與圖像壓縮方法的研究,在盡可能減低有用信息丟失的同時(shí),達(dá)到盡可能高的壓縮率,最終實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療數(shù)據(jù)與圖形圖像信息的的高效傳輸;(4)醫(yī)學(xué)信息與數(shù)據(jù)傳輸安全問(wèn)題的研究,為相應(yīng)的立法等提供技術(shù)保證。

二、醫(yī)學(xué)成像技術(shù)與三維醫(yī)學(xué)圖像處理

(一)醫(yī)學(xué)成像技術(shù)

1895年德國(guó)物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線,并被應(yīng)用于醫(yī)學(xué),產(chǎn)生了以X光照片為標(biāo)志的醫(yī)學(xué)影象學(xué)。此后的整個(gè)20世紀(jì)可以說(shuō)是醫(yī)學(xué)成像的盛世。面對(duì)各種紛紛涌現(xiàn)的眾多成像模式,我們不僅要問(wèn):這些成像技術(shù)各有何特點(diǎn)?它們的發(fā)展前景又如何呢?到目前為止出現(xiàn)的所有成像方法,幾乎都與核或電磁有關(guān)。如果從利用的電磁波的頻率高低上對(duì)醫(yī)學(xué)成像模式進(jìn)行分類,在靜態(tài)場(chǎng)領(lǐng)域有電生理成像,低頻領(lǐng)域有阻抗CT,高頻領(lǐng)域有微波CT,光領(lǐng)域有光學(xué)CT,在更高的頻率領(lǐng)域有X線CT。其中X線CT早已進(jìn)入實(shí)用的階段。此外還有利用磁場(chǎng)相互作用機(jī)制的磁共振成像技術(shù)(MRI)。加上最近受到重視的一些功能成像方法,如功能磁共振成(fMRI)和正電子發(fā)射斷層掃描技術(shù)(PositronEmissionTomography,PET)等,如此眾多的醫(yī)學(xué)影象手段提供了大量的有關(guān)病人的各種信息,包括形態(tài)的和功能的、靜態(tài)的和動(dòng)態(tài)的等,被廣泛應(yīng)用于診斷和治療,成為現(xiàn)代化中必不可少的手段和工具。

1•電阻抗斷層成像技術(shù)

電阻抗斷層成像技術(shù)(ElectricalImpedanceTomography,EIT)是近些年來(lái)興起的一項(xiàng)醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。其基本思想是利用人體組織的電特性差異形成人體內(nèi)部的圖像。它通過(guò)體表電極向人體送入一交流電流,在體表不同部位測(cè)量產(chǎn)生的電壓值,由此重檢一幅電極位置平面的人體組織電特性圖像。這種圖像不僅包含了解剖學(xué)信息,更為重要的是,某些組織和器官的電特性隨其功能狀態(tài)而改變,因此圖像也包含了功能信息在內(nèi)。此外加上對(duì)人體幾乎無(wú)創(chuàng)傷、廉價(jià)、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),EIT受到了日益廣泛的關(guān)注。但由于受到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和算法等因素的限制,目前該技術(shù)并不十分成熟,基本處于實(shí)驗(yàn)室階段。EIT技術(shù)根據(jù)測(cè)量目標(biāo)的不同可以分為兩類:靜態(tài)EIT和動(dòng)態(tài)EIT。靜態(tài)EIT以測(cè)量對(duì)象內(nèi)部電阻(導(dǎo))率的分布為成像目標(biāo);而動(dòng)態(tài)EIT則是測(cè)量對(duì)象內(nèi)部的電阻(導(dǎo))率的相對(duì)變化量的分布為成像目標(biāo)。由于動(dòng)態(tài)EIT技術(shù)只需反映阻抗的相對(duì)變化量,相應(yīng)地,其算法簡(jiǎn)便、快速,可以實(shí)時(shí)成像,而且系統(tǒng)對(duì)具體目標(biāo)形狀有較高的魯棒性。雖然由于假設(shè)條件難以滿足、推導(dǎo)過(guò)程不嚴(yán)格等缺點(diǎn)使得動(dòng)態(tài)EIT的成像質(zhì)量不高,但由于其對(duì)人體形狀和電極擺放位置的適應(yīng)性強(qiáng)、能反映變化的信息等優(yōu)于靜態(tài)EIT的這些優(yōu)點(diǎn),它已被用來(lái)進(jìn)行臨床研究。相信隨著算法的改進(jìn)和成像質(zhì)量的提高,動(dòng)態(tài)EIT有望在臨床上發(fā)揮更大的作用。

2•電生理成像技術(shù)

電生理成像技術(shù)指基于體表電磁信號(hào)的觀測(cè),進(jìn)行的體內(nèi)電活動(dòng)情況成像的技術(shù)。具體有心電磁和腦電磁問(wèn)題兩大類。但兩類問(wèn)題在技術(shù)上是密切相關(guān)的,它們分別是利用測(cè)量得到的心電圖(Electrocardiogram,ECG)和腦電圖(Electroen-cephalogram,EEG)來(lái)研究人體的功能。這里以腦電為例,其中又可以分為兩個(gè)層次,一為腦電源反演,一為成像。在成像方面,人們希望能從頭皮上獲得的空間分辨率較低的電位分布推算出皮層表面上空間分辨率較高的腦電電位分布,因也稱為高分辨率EEG成像。人們相繼發(fā)展了等效源方法(Sidmanetal,1992;Yao,2000),有限電阻網(wǎng)絡(luò)法(楊福生等,1999),和球諧譜分析方法(Yao,1995)。腦電源反演就是利用測(cè)得的頭皮電位,推算顱骨內(nèi)腦電活動(dòng)源的空間位置的一項(xiàng)技術(shù)。其具體方法有非線性優(yōu)化算法和子空間分解算法。在這些方法中,大都是以某一時(shí)刻的電位觀測(cè)值為已知信息,唯有子空間分解算法是直接建立在一段觀測(cè)記錄之上,從而較好地同時(shí)利用了觀測(cè)記錄中的時(shí)間和空間信息,因而受到了廣泛的重視(Mosher,1992;堯德中,2000)。電生理成像技術(shù)與其它的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)如CT、MRI等相比,具有其不可替代的獨(dú)特功能。它檢測(cè)的是生物體的自發(fā)(或誘發(fā))的功能信息,是一種真正的非損傷性的成像技術(shù),且可以進(jìn)行長(zhǎng)期檢測(cè),而fMRI等只能檢測(cè)誘發(fā)的間接的功能信息。另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是它具有很高的時(shí)間分辨率。目前的一個(gè)重要發(fā)展方向是,電生理成像技術(shù)與其它影像技術(shù)相結(jié)合(如EEG與fMRI結(jié)合),實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),以得到兩“高”(高時(shí)間分辨率和高空間分辨率)的結(jié)果,幫助研究人員進(jìn)行更精確的分析和判斷。

3•微波CT

微波CT可以說(shuō)是一種比較新的成像模式,它是1978年才被提出來(lái)的。它的基本原理是:利用電磁波的傳輸特性,通過(guò)測(cè)定透過(guò)身體的電磁波來(lái)重建體內(nèi)圖像。微波CT大體可以分為兩大類:被動(dòng)測(cè)定型和主動(dòng)測(cè)定型。被動(dòng)測(cè)定型也可以稱為無(wú)源型,利用的是由生物體發(fā)出的屬于微波范圍的那一部分電磁波,如人體熱輻射等,最終獲得熱圖像(因此,類似的還有紅外成像);主動(dòng)測(cè)定型也叫有源型,是用外部入射微波照射生物體,然后利用透過(guò)微波和反射微波重構(gòu)圖像,獲得的是形態(tài)圖像。微波CT作為一種醫(yī)學(xué)成像模式,它的主要特點(diǎn)是,同X-CT相比更容易查出癌變組織;與超聲相比更有利于肺的診斷;不存在電離輻射的危險(xiǎn)性。微波CT需要解決的最大問(wèn)題是如何提高空間分辨率。要想提高分辨率,必須縮短波長(zhǎng),提高頻率,但波長(zhǎng)愈短其在體內(nèi)的衰減愈大。同時(shí),微波在介質(zhì)中傳播時(shí)產(chǎn)生的衍射和散射會(huì)造成重建圖像的模糊。所以提高微波CT的圖像分辨率是一件極為困難的工作。隨著技術(shù)的進(jìn)步和圖像分辨率的提高,微波CT將很有希望成為新一代的醫(yī)學(xué)成像手段。

4•光學(xué)CT

光學(xué)CT也將是21世紀(jì)的重要研究領(lǐng)域。其基本思路是將光輸入待測(cè)組織,測(cè)量其輸出,重建該組織。由于人體對(duì)可見(jiàn)光是屏蔽的,但對(duì)紅外或紅外波段的光有一定的穿透能力,利用它進(jìn)行斷層成像。光學(xué)CT大致可以分為內(nèi)稟(Intrinsic)光學(xué)成像、光學(xué)相干層析成像、光子遷移技術(shù)成像等幾種。內(nèi)稟信號(hào)指的是,由組織活動(dòng)(如神經(jīng)元活動(dòng))引起的有關(guān)物質(zhì)成分、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變而導(dǎo)致起光學(xué)特性發(fā)生變化,而這種變化在與某些特定波長(zhǎng)的光量子相互作用后得到的包含了這些特性的光信號(hào)。通過(guò)成像儀器探測(cè)到這些光信號(hào)的某一時(shí)間間隔內(nèi)的空間分布,進(jìn)而重建組織圖像。無(wú)損傷內(nèi)稟光學(xué)成像方法近年來(lái)正加緊研究,以期用于人腦功能的研究。光學(xué)相干層析成像,即將光學(xué)相干剖析術(shù)(OCT)用于成像,它是采用低相干的近紅外光作為光源,采用特制干涉儀完成光的相干選通,這樣接收到的信號(hào)就只包含尺度相應(yīng)于相干長(zhǎng)度的一薄層生物組織的信息。若同時(shí)加以掃描,就能得到三維剖析圖像。OCT技術(shù)從提出至今雖然只有短短幾年的時(shí)間,但已表現(xiàn)出極為誘人的應(yīng)用前景。目前它已在視網(wǎng)膜及黃斑疾病的早期診斷,皮膚、腸、胚胎檢測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮出巨大的作用。這種技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)外在生物光學(xué)方面的一個(gè)活躍點(diǎn)。利用靈敏的探測(cè)器和適當(dāng)?shù)闹貦z算法,就可以確定測(cè)量組織的光學(xué)特性。通過(guò)檢測(cè)組織的光學(xué)特性,可用于腫瘤診斷、代謝狀態(tài)動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)、藥物分析及光動(dòng)力學(xué)治療等場(chǎng)合。光子遷移技術(shù)成像(PhotonMigrationImaging,PMI)利用的是在紅光和近紅外光譜區(qū),生物組織的某些不同成分對(duì)于光的散射和吸收表現(xiàn)出不同特性,而且在不同生理狀態(tài)下的組織光學(xué)參數(shù)也不大相同。高頻調(diào)控的正弦入射光經(jīng)組織傳播后,由于吸收和散射延遲了光子行程時(shí)間,引起了相位和光子能量密度的變化,顯著和精確的相位變化體現(xiàn)了吸收的變化。光學(xué)方法正處于迅速發(fā)展之中,一方面,與XCT、MRI等其它成像方法相比,光學(xué)CT具有價(jià)格低廉、運(yùn)行安全,另一方面,它體積小重量輕,特征信號(hào)容易獲得,技術(shù)發(fā)展成熟。光學(xué)CT還有一個(gè)吸引人的優(yōu)勢(shì)是,它在空間分辨力和時(shí)間分辨力這兩個(gè)基本的成像性能上可以說(shuō)是首屈一指,目前已達(dá)約5mm的物方象素和每秒25幀以上的視頻速度。因而可以預(yù)料,光學(xué)CT會(huì)在醫(yī)學(xué)研究和臨床等方面發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

5•正電子發(fā)射斷層掃描技術(shù)

正電子發(fā)射斷層掃描技術(shù)(PositronEmissionTomography,PET)作為一種傳統(tǒng)的核醫(yī)學(xué)成像技術(shù),它的歷史可以追溯到1932年,在那一年CarlAnderson在研究宇宙射線所拍的云室照片時(shí)發(fā)現(xiàn)了β+的存在;此后不久ErnestLawrence發(fā)明了可發(fā)射β+核素的回旋加速器,這些是實(shí)施PET的兩個(gè)不可缺少的前提條件。PET的成像原理是,將由發(fā)射正電子β+的核素標(biāo)記的藥物由靜脈注入人體,隨血液循環(huán)至全身。正電子與人體內(nèi)的電子相遇并湮滅產(chǎn)生兩個(gè)背對(duì)背的γ光子,這對(duì)具有確定能量的光子可以穿透人體,被體外的探測(cè)器接收,從而得到正電子在體內(nèi)的三維密度分布及這種分布隨時(shí)間變化的信息。PET的標(biāo)記藥物很豐富,且這些核素的半衰期都很短,病人所受到的輻射劑量可以說(shuō)是微乎其微,并可在短期內(nèi)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量。盡管PET具有近乎無(wú)損的測(cè)量、三維動(dòng)態(tài)成像、定量檢測(cè)化學(xué)物質(zhì)分布及實(shí)現(xiàn)真正的功能成像等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),但早期由于對(duì)短壽命核素認(rèn)識(shí)的不足及探測(cè)技術(shù)缺乏等原因,直到1976年第一臺(tái)全身(whole-body)PET才正式投入市場(chǎng)并應(yīng)用于臨床。此后PET才真正開(kāi)始進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的時(shí)期。目前全世界已有上百家的PET中心,利用PET進(jìn)行臨床醫(yī)學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、腦科學(xué)等方面的研究。在臨床方面,主要用于診斷神經(jīng)類疾病、心臟疾病、癌癥等,也可輔助設(shè)計(jì)治療方案和評(píng)估藥物療效,并可用于探討一些神經(jīng)類疾病的發(fā)病機(jī)制。因?yàn)楦鞣N精神類疾病,如癲癇、精神分裂癥、癡呆等,以及腦腫瘤、腦血管病等,都將引起血流、葡萄糖和氧代謝的異常,PET即可通過(guò)測(cè)量這些生理參數(shù)來(lái)診斷疾病。同時(shí),PET的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)也給神經(jīng)科學(xué)提供了觀測(cè)手段,被越來(lái)越多地用來(lái)研究人類的學(xué)習(xí)、思維、記憶等的生理機(jī)制,幫助人類進(jìn)一步了解自身。因?yàn)榻o正常人不同的刺激(如光、語(yǔ)言等)或讓其進(jìn)行不同的活動(dòng)(如記憶、學(xué)習(xí)、喜怒哀樂(lè)等),也將引起不同腦區(qū)域的血流和代謝的變化,進(jìn)而幫助研究腦的功能。相信在不遠(yuǎn)的將來(lái),隨著PET技術(shù)的進(jìn)一步成熟,PET將會(huì)成為診斷和研究上不可缺少的工具。

6•X-線成像技術(shù)

X-線成像技術(shù)可以說(shuō)是在醫(yī)院當(dāng)中應(yīng)用的最傳統(tǒng)、最廣泛的一種醫(yī)學(xué)影象技術(shù)。X-線圖像建立在當(dāng)X-線透過(guò)人體時(shí),各種臟器與組織對(duì)X-線的不同吸收程度的基礎(chǔ)上,因而接收端將得到不同強(qiáng)度的射線,傳統(tǒng)的做法是將之記錄在膠片上得到X膠片。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,這種傳統(tǒng)方法的弊端日趨突顯出來(lái)。當(dāng)X-線圖像一旦形成,其圖像質(zhì)量便不能做進(jìn)一步改善;不便于計(jì)算機(jī)處理,也不便于存儲(chǔ)、傳輸和共享等。在評(píng)價(jià)20世紀(jì)X成像技術(shù)時(shí),多數(shù)資深專家均認(rèn)為影像的數(shù)字化是最新、最熱門及最重要的進(jìn)展。數(shù)字化成像可以利用大容量磁、光盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù),以數(shù)字化的電子方式存儲(chǔ)、管理、傳送、處理、顯示醫(yī)學(xué)影象及相關(guān)信息,使臨床醫(yī)學(xué)徹底擺脫對(duì)傳統(tǒng)硬拷貝技術(shù)的依賴,真正實(shí)現(xiàn)X-攝影的無(wú)膠片化。目前采用的直接數(shù)字化X-線影象的方法主要有兩種:直接X(jué)-線影象探測(cè)儀(DirectRadiographyDetector,DRD)和平板探測(cè)儀(FlatPanelDetector,FPD)。DRD最早由Sterling公司申請(qǐng)專利,現(xiàn)已進(jìn)入商品化階段。FPD由Trexell公司研制成功。這兩項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展方向均是設(shè)法進(jìn)一步提高分辨率和實(shí)時(shí)性。數(shù)字影像可以說(shuō)是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生。1981年第15屆國(guó)際放射醫(yī)學(xué)會(huì)議上首次展出了數(shù)字放射新產(chǎn)品。進(jìn)入90年代中后期,國(guó)外已經(jīng)推出了多種新型的數(shù)字化X-線影象裝置;傳統(tǒng)X-線裝置中的X-線乳腺影像設(shè)備也已數(shù)字化。到目前為止,市場(chǎng)上的數(shù)字化的X-線影像設(shè)備已占70%以上?？梢灶A(yù)期,數(shù)字化的X-線影像設(shè)備將逐步成為市場(chǎng)的主宰,并將使21世紀(jì)的X-線診斷發(fā)生令人矚目的變化。

7•磁共振成像(MRI)

在磁共振成像(MagneticResonanceImaging,MRI)領(lǐng)域,自從1946年哈佛大學(xué)的E•M•Purcell和斯坦福大學(xué)的F•Bloch發(fā)現(xiàn)了核磁共振現(xiàn)象并因此獲得1952年諾貝爾物理獎(jiǎng)起,直到70年代初,它一直沿著高分辨核磁共振波譜學(xué)的方向發(fā)展,成為化學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域研究分子結(jié)構(gòu)不可缺少的分析工具。1972年R•Damadian注冊(cè)了第一個(gè)關(guān)于核磁共振成像的專利,提出了磁共振成像的思想,并指出可以用磁共振成像儀掃描人體檢查疾病。1982年MRI掃描儀開(kāi)始應(yīng)用于臨床。由于質(zhì)子(1H)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,磁性較強(qiáng),是構(gòu)成水、脂肪和碳水化合物的基本成分,所以目前醫(yī)學(xué)上主要利用質(zhì)子(1H)進(jìn)行MRI成像。其成像主要利用磁共振原理,以一定寬度的射頻脈沖磁場(chǎng)使具有磁性核的原子產(chǎn)生共振激發(fā);被激發(fā)的原子核的退激時(shí)間的長(zhǎng)短反映了磁性核周圍的環(huán)境情況。通過(guò)測(cè)量生物組織退激過(guò)程中磁化強(qiáng)度的變化,即可獲取反映內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像。磁共振成像由于其空間分辨率高、對(duì)人體危害性小、又能提供大量的解剖結(jié)構(gòu)信息等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于臨床診斷。隨著技術(shù)的發(fā)展和需求的提高,動(dòng)態(tài)成像或功能成像是未來(lái)世紀(jì)MRI的研究方向(functionalMRI,fMRI)。一個(gè)成功的應(yīng)用是用外面的造影劑或內(nèi)生的血氧度相關(guān)效應(yīng)(BOLD)描述視覺(jué)皮層的活動(dòng)。BOLD的成像原理是基于血紅蛋白的磁化率隨脫氧過(guò)程而急劇變化。在靜脈血管內(nèi)脫氧血紅蛋白濃度發(fā)生變化時(shí),會(huì)在血管周圍引起磁場(chǎng)畸變,而這種變化可以被探測(cè)記錄下來(lái)。在功能神經(jīng)科學(xué)研究領(lǐng)域中,BOLD成像有很多優(yōu)點(diǎn)。這類研究完全非侵入性,產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)與解剖結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)是完全配準(zhǔn)的。BOLD技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較好,它在解釋大腦在正常和病理狀態(tài)的功能方面很有前途。迄今為止,fMRI雖然只有短短幾年的歷史,但理論與實(shí)驗(yàn)都已取得了許多有重要意義的結(jié)果。它的最大優(yōu)點(diǎn)是無(wú)損傷(不用外源介質(zhì)),可以直接進(jìn)行反復(fù)的非侵入性的功能測(cè)量。與同樣屬于功能成像的PET相比,fMRI則是更新的技術(shù),成像速度比PET快,而且提供了更好的空間分辨率。fMRI未來(lái)的發(fā)展方向是,一要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)fMRI信號(hào)的實(shí)質(zhì)的認(rèn)識(shí)和理解,這是基本的前提。另一方面,從實(shí)驗(yàn)設(shè)備的硬件和軟件的結(jié)合上進(jìn)一步提高靈敏度和分辨率(包括時(shí)間分辨率和空間分辨率),這是核磁共振現(xiàn)象的本質(zhì)決定的一個(gè)永恒的研究主題。除了以上與電磁或射線相關(guān)的成像技術(shù)外,還有基于超聲波的多種結(jié)構(gòu)、組織和功能的成像技術(shù),這里不再詳述。

(二)三維醫(yī)學(xué)圖像處理

醫(yī)學(xué)圖像處理是指對(duì)已獲得的圖像作進(jìn)一步的處理,其目的或者是使不夠清晰的圖像復(fù)原,或者是為了突出圖像中的某些特征信息,或者是對(duì)圖像做模式分類等。隨著技術(shù)的發(fā)展,醫(yī)學(xué)圖像的處理已開(kāi)始從二維轉(zhuǎn)向了三維,以求從中獲得更多的有用信息。三維醫(yī)學(xué)圖像分析所包含的研究問(wèn)題很廣,目前主要有:圖像的分割、邊緣檢測(cè)、多模式圖像和數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)(Registration)和融合(Fusion)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、圖像的快速重建和顯示、圖像處理算法性能評(píng)估、信息集成(Informationintegration)和傳輸技術(shù)等。所有這些的研究都可以集中到如下兩個(gè)方面:

1•圖像的融合和可視化

醫(yī)學(xué)影象技術(shù)的發(fā)展為臨床診斷和治療提供了包括解剖圖像和功能圖像在內(nèi)的多種圖像模式。臨床上通常需要將同一個(gè)病人的多種成像結(jié)果結(jié)合起來(lái)進(jìn)行分析,以提高醫(yī)學(xué)診斷和治療水平。比如在放射治療中,CT掃描可以用于計(jì)算放射劑量的分布,而MRI可以很好地定位病灶區(qū)域的輪廓。常規(guī)的方法(如將幾張圖像膠片掛在燈箱上)使醫(yī)生很難對(duì)幾幅不同的圖像進(jìn)行定量分析,首先要解決的這幾幅圖像的嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題。所謂醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)與融合,就是通過(guò)尋找某種空間變換,用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)使各種影象模式統(tǒng)一在一個(gè)公共坐標(biāo)系里,融合成一個(gè)新的影象模式顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上,使多幅圖像的對(duì)應(yīng)點(diǎn)達(dá)到空間位置和解剖結(jié)構(gòu)上的完全一致,并突出顯示病灶或感興趣部位,幫助醫(yī)生進(jìn)行臨床診斷,制定放射治療計(jì)劃和評(píng)價(jià)等。近年來(lái)醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)和融合技術(shù)的研究和應(yīng)用日趨受到醫(yī)學(xué)界和工程界的重視。對(duì)醫(yī)學(xué)圖像匹配方法的分類可以有多種不同的標(biāo)準(zhǔn)。1993年,VandenElsen等人對(duì)醫(yī)學(xué)圖像匹配的方法進(jìn)行了分類,歸納出了多達(dá)七種分類標(biāo)準(zhǔn)。一般的匹配方法的實(shí)現(xiàn)步驟為:特征提取;特征配對(duì);選取圖象之間的幾何變換、確定參數(shù);執(zhí)行變換。基于特征點(diǎn)選取的不同,匹配算法可以分為兩種:基于外部特征的圖像配準(zhǔn)方法和基于內(nèi)部特征的圖像配準(zhǔn)方法。基于外部特征的圖像配準(zhǔn)通常是在研究對(duì)象上設(shè)置一些標(biāo)志點(diǎn)(如采用螺絲植入骨頭方法固定立體定位框架等),使這些標(biāo)志點(diǎn)在不同的影象模式中均有顯示,然后以這些共同的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)。這種配準(zhǔn)方法因?yàn)椴皇軋D像畸變等因素的影響,所以精度很高,可達(dá)1~2mm,可以作為評(píng)估基于內(nèi)部特征的圖像配準(zhǔn)方法的標(biāo)準(zhǔn)。但其植入式的特點(diǎn)會(huì)給患者帶來(lái)一定的痛苦,一般僅限于手術(shù)室使用。目前的研究集中在基于內(nèi)部特征的圖像配準(zhǔn)方法上,這種方法一般是用圖像分割方法提取醫(yī)學(xué)圖像中相對(duì)運(yùn)動(dòng)較小的解剖結(jié)構(gòu),如點(diǎn)(血管分叉點(diǎn)等)、2D輪廓線、3D曲面等。用這些提取出來(lái)的特征對(duì)之間的位置變化和變形來(lái)確定圖像之間的變換和配準(zhǔn)。配準(zhǔn)的精度取決于圖像分割的準(zhǔn)確性。這種方法優(yōu)點(diǎn)之一就是其回溯性,即以前獲取的圖像(沒(méi)有外標(biāo)記點(diǎn))也可以用內(nèi)部特征點(diǎn)進(jìn)行匹配。目前,基于內(nèi)部特征的圖像配準(zhǔn)方法比較成熟并已廣泛應(yīng)用于臨床。但目前大多數(shù)模糊動(dòng)態(tài)圖像的精確分割和特征提取仍是一個(gè)尚未完全解決的問(wèn)題。最近又發(fā)展了一種直接利用所謂的基于體素相似性的配準(zhǔn)方法,又稱為相關(guān)性方法,它是直接利用不同成像模式的灰度信息的統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行全局最優(yōu)化匹配,不需要進(jìn)行分割和特征提取。因此這種方法一般都較為穩(wěn)定,并能獲得相當(dāng)準(zhǔn)確的結(jié)果。但是它的缺點(diǎn)是對(duì)圖像中的噪聲信號(hào)敏感,計(jì)算量巨大。在目前出現(xiàn)的各種相關(guān)性算法,如互相關(guān)法(correlation)、聯(lián)合熵法(jointentropy)、相對(duì)熵法(relativeentropy)等算法當(dāng)中,臨床評(píng)估的結(jié)果是相對(duì)熵法(又稱為互信息法,mutualinformation)是最精確的。醫(yī)學(xué)影像的三維重建和可視化也是一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題。常規(guī)影像如CT、MRI等得到的均為組織的二維切片,醫(yī)生很難直接利用它們進(jìn)行分析、診斷和治療。三維醫(yī)學(xué)圖像的重建將有助于觀察復(fù)雜結(jié)構(gòu)的立體形態(tài);有利于醫(yī)生制定放射治療計(jì)劃;有助于神經(jīng)外科手術(shù)的實(shí)施;有助于對(duì)不同治療方案進(jìn)行評(píng)估等。對(duì)三維圖像重建算法的研究,近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了許多探討。目前通用的做法是,先從切片圖像中提取出物體輪廓信息,重建三維結(jié)構(gòu),再由計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的光線跟蹤法(RayTracing),根據(jù)一定的光照模型和給定的觀察角度、光源強(qiáng)度和方位來(lái)模擬自然景物光照效果,計(jì)算物體表面各點(diǎn)的灰度值,最終構(gòu)成一幅近似自然景物的三維組織或器官圖像。目前各種各樣的圖像所涉及的數(shù)據(jù)量越來(lái)越大,各種算法也越來(lái)越復(fù)雜,所以處理時(shí)間也較長(zhǎng),而用戶則希望實(shí)時(shí)、快速地得到圖像處理結(jié)果,及時(shí)用于診斷與治療。因此,醫(yī)學(xué)圖像處理的加速也是一個(gè)主要的研究方向。為了提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度,當(dāng)然有許多方法可以考慮。除了算法上的改進(jìn)外,應(yīng)用多處理器進(jìn)行醫(yī)學(xué)圖像處理與分析的加速是一種不錯(cuò)的方法。在有些情況下可以直接利用DSP進(jìn)行加速。

2•基于影象的計(jì)算機(jī)輔助治療方法及系統(tǒng)

發(fā)展各種醫(yī)學(xué)影象的最終目的就是為了更細(xì)致的了解人體的結(jié)構(gòu)和功能,輔助醫(yī)生對(duì)病人做出診斷和治療,提高人類的生活質(zhì)量。目前以此為目標(biāo)的研究主要有:基于影象的三維放療計(jì)劃系統(tǒng)、立體外科手術(shù)仿真系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)中的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)等。在過(guò)去的放射治療時(shí),先有醫(yī)生根據(jù)CT或MRI膠片上的定位標(biāo)志點(diǎn)來(lái)計(jì)算病灶的三維坐標(biāo),然后根據(jù)病灶位置和形狀布置焦點(diǎn),經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)算出等劑量線,在燈箱上用打印輸出的劑量線與膠片上的病灶進(jìn)行對(duì)比,如不吻合則重新規(guī)劃焦點(diǎn)。反復(fù)重復(fù)直到滿意為止。最后計(jì)算出每個(gè)焦點(diǎn)的治療時(shí)間。總的說(shuō)來(lái)這個(gè)過(guò)程很不方便,而且可能會(huì)引起很大的誤差。目前臨床上開(kāi)始采用的三維放射治療計(jì)劃系統(tǒng)則大大方便了腫瘤醫(yī)師的工作。在整個(gè)治療計(jì)劃的計(jì)算機(jī)化過(guò)程中,可以說(shuō)是涉及到了三維醫(yī)學(xué)圖像處理的各個(gè)環(huán)節(jié),如圖像配準(zhǔn)與融合、輪廓提取、三維重建等。三維放療計(jì)劃系統(tǒng)的推出不僅提高了醫(yī)生的工作效率,而且精度大大提高,是以后腫瘤治療中心制定放療計(jì)劃的常規(guī)工具。今后放射治療的方向是適形放射治療(ConformalRadiotherapy,CR)。該方法通過(guò)旋轉(zhuǎn)照射或靜態(tài)多射野照射,使得高劑量區(qū)劑量分布的形狀在三維上與靶區(qū)(病灶)的實(shí)際形狀一致,同時(shí)盡可能地降低靶區(qū)周圍的健康組織和重要器官(如脊髓)的照射量,從而大大提高治療效果。CR由于能夠調(diào)整射野內(nèi)的射線強(qiáng)度分布,故又稱為調(diào)強(qiáng)放療(Intensity-modulationRadiotherapy,IMRT)。調(diào)強(qiáng)算法根據(jù)醫(yī)生指定的限制因素計(jì)算每個(gè)射野的最接近醫(yī)生要求的強(qiáng)度分布,是一個(gè)典型的多參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題。1989年,英國(guó)科學(xué)家S•Webb首次提出采用模擬退火法求解最佳強(qiáng)度分布。此后各種調(diào)強(qiáng)算法可以說(shuō)是層出不窮,成為當(dāng)今放療中的一個(gè)熱點(diǎn)。隨著多葉準(zhǔn)直器技術(shù)(Multiple-LeafCollimator,MLC)的發(fā)展,醫(yī)生可望給出單次腫瘤致死劑量,起到外科手術(shù)的效果。虛擬現(xiàn)實(shí)(VirtualReality,VR)就是力求部分或全部地用一個(gè)計(jì)算機(jī)合成的人工環(huán)境代替一個(gè)現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)環(huán)境,讓使用者在這個(gè)三維環(huán)境中實(shí)時(shí)漫游和交互操作。VR是綜合人機(jī)界面、圖形學(xué)、傳感技術(shù)、高性能計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)等的一門新興學(xué)科,涉及學(xué)科面廣且發(fā)展十分迅速。VR在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景非常廣泛,Rosen認(rèn)為,VR將構(gòu)成最終實(shí)用的手術(shù)模擬器。隨著醫(yī)學(xué)成像可視化和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展,科學(xué)家們已經(jīng)有可能建立起一個(gè)具有部分人體特性的虛擬人體。由美國(guó)國(guó)家醫(yī)學(xué)圖書(shū)館(NLM)發(fā)起的可視人計(jì)劃(VisibleHumanProjects,VHP)正是基于這樣的目的。虛擬人體可以提供模擬的診斷、治療、計(jì)算機(jī)成像、內(nèi)窺鏡手術(shù)等等。例如在內(nèi)窺鏡手術(shù)中,外科醫(yī)生通過(guò)觀察電視屏幕來(lái)操作插入病人體內(nèi)的手術(shù)器械。虛擬環(huán)境技術(shù)可大大改善這種手術(shù)過(guò)程。事實(shí)上,虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)(Virtualendoscopy)是目前發(fā)展比較快的一個(gè)方面。

三、網(wǎng)絡(luò)化醫(yī)學(xué)儀器人才的培養(yǎng)

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的范疇很廣,各高校的側(cè)重點(diǎn)各不相同。我校本學(xué)科專業(yè)與其它高校相比具有明顯的時(shí)代特色。我們一向以電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)為支撐平臺(tái),強(qiáng)調(diào)與生物醫(yī)學(xué)、醫(yī)療儀器相結(jié)合,在醫(yī)療儀器的智能控制、管理方面有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。隨著以上醫(yī)學(xué)信息技術(shù)的發(fā)展,我們提出了依拓本校的優(yōu)勢(shì)專業(yè)如通信、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、儀器測(cè)試等,在我校生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)化、智能化醫(yī)學(xué)儀器方向人才的設(shè)想。

(一)培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)化醫(yī)學(xué)儀器人才的依據(jù)

計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展,世界正進(jìn)入一個(gè)數(shù)字化的時(shí)代。在醫(yī)療領(lǐng)域,數(shù)字診斷設(shè)備也逐漸成為一種新標(biāo)準(zhǔn),被越來(lái)越多的醫(yī)院和用戶所接受。各大廠商相繼推出數(shù)字X光機(jī)、CT、B超等,在一些發(fā)達(dá)國(guó)家,已經(jīng)取代常規(guī)設(shè)備成為臨床診斷的主流。醫(yī)療設(shè)備已經(jīng)到了一個(gè)更新?lián)Q代的時(shí)期。而DICOM標(biāo)準(zhǔn)的制訂,則使醫(yī)療信息實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)模式的資源共享和遠(yuǎn)程傳輸。無(wú)疑,數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化將是21世紀(jì)醫(yī)學(xué)發(fā)展的主流。而遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)則以其迅猛的發(fā)展勢(shì)頭為人們勾畫(huà)出了一幅“讓每一位醫(yī)生都成為專家,讓每一位患者都能請(qǐng)得到專家”的美好前景。社會(huì)的需求為高等院校的人才培養(yǎng)提出了新的要求,同時(shí)具有醫(yī)學(xué)知識(shí)和網(wǎng)絡(luò)技能的復(fù)合型人才將會(huì)受到社會(huì)的廣泛青睞。“網(wǎng)絡(luò)化醫(yī)學(xué)儀器”作為本學(xué)科領(lǐng)域出現(xiàn)的新方向,在國(guó)內(nèi)外沒(méi)有現(xiàn)成的模式可以借鑒,為此我們提出了以下建設(shè)計(jì)劃。