劉朝華，李小花，肖小石，周少武

(湖南科技大學(xué) 信息與電氣工程學(xué)院,湖南 湘潭 411201)

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面向智能電網(wǎng)的電氣專(zhuān)業(yè)大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)探究

劉朝華，李小花，肖小石，周少武

(湖南科技大學(xué) 信息與電氣工程學(xué)院,湖南 湘潭 411201)

隨著智能電網(wǎng)的深入推進(jìn)，電力系統(tǒng)擁有巨大的數(shù)據(jù)信息。如何有效挖掘和利用電網(wǎng)大數(shù)據(jù)價(jià)值，對(duì)建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)具有重要意義。作為人才培養(yǎng)基地的高等院校需要對(duì)傳統(tǒng)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)進(jìn)行改革。從“智能電網(wǎng)”概念入手，闡述“智能電網(wǎng)”大數(shù)據(jù)背景下的傳統(tǒng)電氣專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)模式的局限。從智能電網(wǎng)背景下對(duì)電氣專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)人才需求特點(diǎn)出發(fā)、對(duì)智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系、培養(yǎng)方案進(jìn)行探討。

智能電網(wǎng)；大數(shù)據(jù)；電氣專(zhuān)業(yè)；課程體系；教學(xué)

近年來(lái)，全球能源危機(jī)問(wèn)題日益突出。為適應(yīng)能源可持續(xù)發(fā)展要求，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家率先提出“智能電網(wǎng)”的構(gòu)想，以保障電力高質(zhì)量、高可靠性、高效率等要求，“智能電網(wǎng)”業(yè)已成為全球電力系統(tǒng)發(fā)展的主流[1]。我國(guó)將智能電網(wǎng)建設(shè)列入國(guó)家“十二五”發(fā)展規(guī)劃，上升為國(guó)家戰(zhàn)略。

智能電網(wǎng)的實(shí)質(zhì)是在現(xiàn)有傳統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)電、輸變電、配電、調(diào)度、用電、管理等多個(gè)環(huán)節(jié)上，通過(guò)電力轉(zhuǎn)換、通信、自動(dòng)控制、物聯(lián)網(wǎng)感知、計(jì)算分析與決策等，在特征上主要表現(xiàn)為自我堅(jiān)強(qiáng)、自我調(diào)控、自我分析決策等信息自動(dòng)化、實(shí)時(shí)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)[2]。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的深入與發(fā)展，電力系統(tǒng)從發(fā)電、運(yùn)行、并網(wǎng)、傳輸、調(diào)度、用電、配電到設(shè)備檢/監(jiān)測(cè)等各個(gè)環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不斷累積，規(guī)模呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)并呈現(xiàn)大數(shù)據(jù)趨勢(shì)。面對(duì)異構(gòu)巨大電力數(shù)據(jù)，如何高效存儲(chǔ)和挖掘利用這些數(shù)據(jù)成為當(dāng)今電力生產(chǎn)和管理部門(mén)面臨的挑戰(zhàn)。

由于電力大數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含著重大的價(jià)值，充分挖掘潛在價(jià)值可提升電網(wǎng)系統(tǒng)自身的建設(shè)、管理、運(yùn)行水平至新的高度。同時(shí)，還可為其它工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)部門(mén)、政府管理部門(mén)和廣大用戶提供更好的服務(wù)和咨詢，最重要的是能夠?yàn)殡娏就卣故袌?chǎng)業(yè)務(wù)提供決策依據(jù)。如何對(duì)智能電網(wǎng)中的大數(shù)據(jù)進(jìn)行高效利用是當(dāng)前智能電網(wǎng)建設(shè)中的研究課題。與商業(yè)及互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的大數(shù)據(jù)研究與應(yīng)用相比，電力系統(tǒng)具有自身的特殊性和復(fù)雜性，智能電網(wǎng)中的大數(shù)據(jù)研究與應(yīng)用還有待進(jìn)一步加強(qiáng)[3]。隨著“智能電網(wǎng)”的深入推進(jìn)，智能電網(wǎng)方向的電氣專(zhuān)業(yè)人才的需求較大，為實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略目標(biāo)，電力企業(yè)將需要大量高水平的既精通電力系統(tǒng)又懂現(xiàn)代信息化技術(shù)的復(fù)合型人才。然而，現(xiàn)有大部分高校電氣專(zhuān)業(yè)智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)科學(xué)人才培養(yǎng)體系不完善。隨著智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)問(wèn)題日益突出，有關(guān)智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)人才需求極為短缺，給高校電氣專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)帶來(lái)了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。因此，建立科學(xué)有效的人才培養(yǎng)體系，培養(yǎng)能夠從事智能電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中大數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用的高級(jí)工程技術(shù)人才是高等學(xué)校面臨的一項(xiàng)十分重要的課題。

目前, 高校電氣專(zhuān)業(yè)中智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理方向的人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)薄弱，難以適應(yīng)國(guó)家新型電力系統(tǒng)建設(shè)信息化、自動(dòng)化、數(shù)字化的急切需求。針對(duì)以上問(wèn)題，本文從“智能電網(wǎng)”大數(shù)據(jù)背景下電氣專(zhuān)業(yè)人才需求特點(diǎn)、培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系與培養(yǎng)方案進(jìn)行探討，期望建立新的人才培養(yǎng)模式，力求能培養(yǎng)出適應(yīng)智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)環(huán)境的高素質(zhì)電氣技術(shù)人才。

1　傳統(tǒng)電氣專(zhuān)業(yè)教育模式的局限

傳統(tǒng)電氣專(zhuān)業(yè)著重于發(fā)電、配電以及電網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行，主要培養(yǎng)學(xué)生掌握電機(jī)電器、電力電子技術(shù)、高壓與絕緣、自動(dòng)控制技術(shù)等方面知識(shí)[4]。學(xué)生通過(guò)系統(tǒng)學(xué)習(xí)電氣工程、應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制理論等課程后，能夠從事與電氣工程有關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行、運(yùn)動(dòng)控制與電力拖動(dòng)、電力電子、電子技術(shù)、電力系統(tǒng)調(diào)度與管理等。而“智能電網(wǎng)”背景下的電氣專(zhuān)業(yè)涉及的范圍更廣、信息量更大、智能化程度更高，包括了信息、感知、通信、計(jì)算與分析、挖掘與決策等方面諸多新技術(shù)，更要體現(xiàn)出大數(shù)據(jù)科學(xué)的思維。因此，在“智能電網(wǎng)”背景下電氣專(zhuān)業(yè)學(xué)生不僅要有寬泛的基礎(chǔ)理論與專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還應(yīng)具備數(shù)據(jù)科學(xué)思維及創(chuàng)新精神。

2　智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)特點(diǎn)及對(duì)電氣人才的要求

隨著電力信息化的推進(jìn)和智能變電站、智能電表、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)檢修系統(tǒng)、測(cè)控一體化系統(tǒng)以及電力系統(tǒng)信息管理系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，電力數(shù)據(jù)的規(guī)模和種類(lèi)快速增長(zhǎng)，這些信息共同構(gòu)成了智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)。智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)，包括用電信息采集系統(tǒng)、營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)、廣域監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電管理系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、設(shè)備檢測(cè)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；另一類(lèi)是外部數(shù)據(jù)，包括氣象信息系統(tǒng)、公共服務(wù)部門(mén)和互聯(lián)網(wǎng)信息。其數(shù)據(jù)特征有：數(shù)據(jù)具有分布性；數(shù)據(jù)量大、維度多、數(shù)據(jù)種類(lèi)多、存儲(chǔ)要求高；數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含著巨大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)價(jià)值；數(shù)據(jù)間關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，且實(shí)時(shí)性要求高。

針對(duì)智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的特征，要求數(shù)據(jù)科學(xué)專(zhuān)業(yè)人員利用現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理技術(shù)對(duì)電力行業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取與感知、挖掘與分析，并設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)處理程序?qū)ζ溥M(jìn)行加工應(yīng)用。具體而言之，必須掌握以下技術(shù)：1)數(shù)據(jù)管理技術(shù)。由于電力系統(tǒng)的復(fù)雜性，數(shù)據(jù)質(zhì)量不高，數(shù)據(jù)分散，要求專(zhuān)業(yè)人員利用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)(包括大容量存儲(chǔ)技術(shù)，關(guān)系型、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù))、數(shù)據(jù)抽取技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)、數(shù)據(jù)清洗和過(guò)濾技術(shù)等對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。2)數(shù)據(jù)處理技術(shù)。由于電力數(shù)據(jù)的海量增長(zhǎng)，考慮電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要性與時(shí)效性，要求專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員利用分布式計(jì)算技術(shù)、內(nèi)存計(jì)算技術(shù)、流計(jì)算技術(shù)對(duì)電力大數(shù)據(jù)進(jìn)行快速高效能處理，降低資源能耗。3)數(shù)據(jù)可視化技術(shù)。由于電力數(shù)據(jù)類(lèi)型復(fù)雜，需要專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員利用可視化技術(shù)、空間信息展示技術(shù)、以及歷史信息流展示技術(shù)來(lái)表示電力數(shù)據(jù)的直觀性和可視性，以提升電力數(shù)據(jù)內(nèi)在的實(shí)際價(jià)值并展現(xiàn)給用戶參考。4)數(shù)據(jù)分析技術(shù)。由于電力數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，單位數(shù)據(jù)價(jià)值低，要求專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員利用數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)對(duì)電力數(shù)據(jù)在線分析、關(guān)聯(lián)度分析，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)。

3　智能電網(wǎng)背景下高校電氣專(zhuān)業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)培養(yǎng)模式構(gòu)建

基于以上背景，高校應(yīng)順應(yīng)智能電網(wǎng)技術(shù)前沿理論和技術(shù)發(fā)展以及新型電力系統(tǒng)建設(shè)需求，立足于智能電網(wǎng)對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)以及整體素質(zhì)的要求，緊密結(jié)合電力行業(yè)部門(mén)的協(xié)同合作，通過(guò)核心課程設(shè)置、校企協(xié)作辦學(xué)培養(yǎng)方式等教學(xué)環(huán)節(jié)的綜合改革，培養(yǎng)具備堅(jiān)實(shí)的電力系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)背景和“數(shù)據(jù)科學(xué)”基礎(chǔ)以及“大數(shù)據(jù)處理技術(shù)”實(shí)踐應(yīng)用能力的智能電網(wǎng)專(zhuān)門(mén)人才。

3.1面向智能電網(wǎng)的電氣本科大數(shù)據(jù)人才專(zhuān)業(yè)核心課程設(shè)置

為適應(yīng)智能電網(wǎng)信息化、自動(dòng)化、數(shù)字化的急迫需求，需要在原有電氣專(zhuān)業(yè)本科培養(yǎng)目標(biāo)與課程設(shè)置的基礎(chǔ)上調(diào)整、優(yōu)化人才培養(yǎng)方案和課程體系。通過(guò)對(duì)智能電網(wǎng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，增設(shè)智能電網(wǎng)知識(shí)和電力大數(shù)據(jù)科學(xué)方面的課程。在智能電網(wǎng)知識(shí)方面應(yīng)增加智能電網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電力系統(tǒng)通信與智能電網(wǎng)通信技術(shù)、智能電網(wǎng)信息安全、智能電網(wǎng)先進(jìn)傳感技術(shù)、智能電網(wǎng)綜合監(jiān)控技術(shù)、電力營(yíng)銷(xiāo)與信息化系統(tǒng)等課程。在大數(shù)據(jù)技術(shù)知識(shí)方面可以考慮開(kāi)設(shè)數(shù)據(jù)科學(xué)導(dǎo)論、數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、統(tǒng)計(jì)程序、數(shù)據(jù)挖掘、并行算法與程序設(shè)計(jì)、大數(shù)據(jù)分析、預(yù)測(cè)分析和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)可視化、商業(yè)分析、云計(jì)算技術(shù)、Hadoop與MapReduce大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)軟件等課程，增強(qiáng)學(xué)生掌握大數(shù)據(jù)技術(shù)的理論水平與實(shí)踐能力。

3.2科研促進(jìn)智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)模式

智能電網(wǎng)與大數(shù)據(jù)科學(xué)都是發(fā)展中的學(xué)科專(zhuān)業(yè)，其學(xué)科理論體系還不完善。當(dāng)今世界電力信息化和智能化發(fā)展迅速,很多工程中的問(wèn)題還有待進(jìn)一步探索與實(shí)踐，許多新理論、新方法有待進(jìn)一步挖掘。這就要求高校在人才培養(yǎng)過(guò)程中需要走在理論與實(shí)踐的前沿，既要探索智能電網(wǎng)中的大數(shù)據(jù)科學(xué)理論方法，又要解決智能電網(wǎng)中的大數(shù)據(jù)實(shí)際問(wèn)題，為國(guó)家建設(shè)智能化信息化電網(wǎng)提供智力支持和人才保障。因此，高校要加強(qiáng)智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)科學(xué)研究，將最新研究成果展現(xiàn)在大學(xué)課堂上，形成“研教合一”，這樣更有利于培養(yǎng)智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)創(chuàng)新性人才。

3.3校企合作的智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)模式

智能電網(wǎng)具有很強(qiáng)的行業(yè)背景，高校培養(yǎng)的人才能否適應(yīng)行業(yè)發(fā)展是檢驗(yàn)人才培養(yǎng)質(zhì)量的試金石。這要求院校與企業(yè)、行業(yè)建立良好的合作關(guān)系。筆者認(rèn)為可以通過(guò)以下兩種模式進(jìn)行校企合作辦學(xué)。一是聘請(qǐng)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)技術(shù)骨干或行業(yè)專(zhuān)家來(lái)校承擔(dān)教學(xué)任務(wù)，共同參與學(xué)校培養(yǎng)方案的制定。選派企業(yè)資深技術(shù)專(zhuān)家指導(dǎo)教師和學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，幫助教師了解行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)、提高實(shí)踐能力；不定期邀請(qǐng)行業(yè)工程技術(shù)人員來(lái)校做報(bào)告，提升學(xué)生對(duì)前瞻性、前沿性學(xué)術(shù)與技術(shù)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，拓展學(xué)生的專(zhuān)業(yè)視野。二是引入行業(yè)實(shí)際案例教學(xué)，通過(guò)引入智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理實(shí)際案例與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，讓學(xué)生實(shí)際接觸電力工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，建立對(duì)電力工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的感性認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。不定期選派智能電網(wǎng)方向的學(xué)生到電力企業(yè)行業(yè)實(shí)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決工程實(shí)際中的大數(shù)據(jù)問(wèn)題的能力。

4　結(jié)語(yǔ)

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的深入與發(fā)展，電網(wǎng)中從發(fā)電、運(yùn)行、并網(wǎng)、傳輸、調(diào)度、用電、配電到設(shè)備檢/監(jiān)測(cè)等各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生了多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)為智能電網(wǎng)的建設(shè)提供了機(jī)遇，但面對(duì)智能電網(wǎng)中的巨大信息量，如何高效處理和利用這些數(shù)據(jù)成為當(dāng)今電力部門(mén)面臨的挑戰(zhàn)，同時(shí)也給高校電力信息技術(shù)人才培養(yǎng)提出了新的要求。為適應(yīng)新時(shí)代下電力系統(tǒng)發(fā)展要求，高等院校需要對(duì)傳統(tǒng)電氣專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)進(jìn)行改革。新形式下高等院校的電氣專(zhuān)業(yè)教育需要在培養(yǎng)目標(biāo)、課程設(shè)置、教學(xué)方式等方面進(jìn)行綜合改革，才能培養(yǎng)出在理論知識(shí)和實(shí)踐能力方面符合智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)需求的電氣專(zhuān)業(yè)人才。

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(責(zé)任校對(duì)王小飛)

10.13582/j.cnki.1674-5884.2016.07.023

20160112

劉朝華(1983-)，男，湖南衡陽(yáng)人，講師，博士，主要從事電氣與自動(dòng)控制技術(shù)的教學(xué)與研究。

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1674-5884(2016)07-0069-03