北京奧運會主火炬照明系統(tǒng)設(shè)計

北京奧運會主火炬照明系統(tǒng)設(shè)計

第29屆北京奧運會于29日舉行。世界關(guān)注的焦點是北京。一場精彩的體育盛會讓北京贏得了世界的喝彩,“鳥巢”更成為北京新一代地標(biāo)性建筑。奧運期間,“鳥巢”中的奧運會主火炬一直在燈光的映襯下熊熊燃燒,而完成主火炬照明系統(tǒng)設(shè)計及現(xiàn)場調(diào)試的正是北方工業(yè)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師張衛(wèi)平和他帶領(lǐng)的綠色電源科研團隊。張衛(wèi)平的“電力電子”實驗室2008年7月中旬,北京奧運會開幕在即,張衛(wèi)平突然接到一個緊急的任務(wù),北京奧組委有關(guān)部門委托他負責(zé)設(shè)計國家體育場主火炬的照明系統(tǒng)。主火炬照明系統(tǒng)的設(shè)計和安裝調(diào)試任務(wù)非同一般,離奧運會開幕不到一個月,任務(wù)光榮而艱巨。張衛(wèi)平帶領(lǐng)科研團隊的成員,頂住壓力大膽攻關(guān),最終圓滿完成了主火炬照明系統(tǒng)的設(shè)計及現(xiàn)場調(diào)試任務(wù),贏得了北京奧組委及各界的充分肯定和贊揚?！傍B巢”主火炬的照明系統(tǒng)由20盞1.2kw的金屬鹵化物氣體放電燈、鎮(zhèn)流器和控制柜三部分組成,其核心技術(shù)是張衛(wèi)平教授及其綠色電源團隊10余年從事影視照明系統(tǒng)研究的成果。上世紀90年代,影視拍攝的照明設(shè)備完全依賴進口,價格高昂,國內(nèi)的生產(chǎn)廠商想制造替代產(chǎn)品卻因為沒有核心技術(shù)而一籌莫展。在當(dāng)時,這個技術(shù)難題難倒了許多科研院所,有的認為難度太大不敢接手,有的研究了半年時間卻毫無進展。1994年8月,原中國電影器材公司的領(lǐng)導(dǎo)找到了時任北方工業(yè)大學(xué)電工學(xué)實驗室主任的張衛(wèi)平,請他幫忙解決這項技術(shù)難題。面對這樣一塊“燙手的山芋”,張衛(wèi)平經(jīng)過再三考慮,抱著試試看的心態(tài)把項目接了下來。張衛(wèi)平把幾名專業(yè)教師組合到一起,臨時成立了課題小組,在一無相關(guān)經(jīng)驗、二無專業(yè)設(shè)備的條件下從零開始課題攻關(guān)。經(jīng)過7個多月的反復(fù)摸索、不斷試驗,終于研制出了國內(nèi)第一個用于影視拍攝的交流無頻閃電源。“交流無頻閃電源”的成功研制為張衛(wèi)平帶領(lǐng)的課題小組打開了一條全新的科研道路。在課題小組的基礎(chǔ)上,張衛(wèi)平組建了電力電子科研團隊,對影視照明設(shè)備進行深入研究和不斷改進。通過多年的探索,團隊研制的照明設(shè)備用電子電源替代了電感電源,運用了功率因數(shù)校正、抗諧波干擾、軟開關(guān)等多項先進技術(shù),能夠滿足當(dāng)前數(shù)字影像設(shè)備高速拍攝的各種嚴格甚至苛刻的要求。由此出發(fā),張衛(wèi)平進一步擴展科研思路,提出建立以研制“高效節(jié)能、無污染、抗干擾”的電源設(shè)備為主要方向的“綠色電源”實驗室。2000年實驗室成立,研發(fā)的交流無頻閃MH燈用電子電源得到了廣泛的應(yīng)用。這套設(shè)備不僅成為應(yīng)用在“鳥巢”中的唯一國產(chǎn)照明系統(tǒng),之前在2005年德國慕尼黑國際車展和2006年多哈亞運會等國際重大活動中也多次被采用。在張衛(wèi)平教授的帶領(lǐng)下,綠色電源實驗室在與相關(guān)企業(yè)合作研發(fā)的同時,積極申請北京及國家自然科學(xué)基金的資助,將橫向科研和縱向科研相結(jié)合,由應(yīng)用研究向應(yīng)用基礎(chǔ)研究邁進。由此,科研團隊實現(xiàn)了一步一個腳印,一年一個臺階。以綠色電源為依托,科研團隊2002年申請到北京市自然科學(xué)基金,2003年申請到國家自然科學(xué)基金小額資助項目,2004年申請到國家自然科學(xué)基金重點資助項目。2007年,團隊聯(lián)合西安交通大學(xué)、江蘇宏微集團,申請了由國家發(fā)展和改革委員會支持的國家新型電力電子器件產(chǎn)業(yè)化項目,項目科研總經(jīng)費達到450萬元。在對電力電子技術(shù)的學(xué)術(shù)研究過程中,張衛(wèi)平教授帶領(lǐng)科研團隊主持完成了國家“八五”和“九五”攻關(guān)項目各1項、國家自然科學(xué)基金項目3項、國家重點技術(shù)創(chuàng)新項目1項、北京市自然科學(xué)基金項目1項、省部級重點課題兩項。張衛(wèi)平作為科研團隊的領(lǐng)軍人物,在開關(guān)變換器的建模、控制、負載匹配等研究領(lǐng)域作出了突出貢獻。他本人發(fā)表學(xué)術(shù)論文82篇,其中30篇被EI或ISTP收錄,獲國家專利5項,編著出版教材與專著3部。張衛(wèi)平教授作為一名有著廣泛社會聲譽的電力電子專家,目前擔(dān)任北京理工大學(xué)兼職教授和博士生導(dǎo)師,是教育部電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會委員,中國電源學(xué)會常務(wù)理事、科普工作委員會主任,中國北京電源行業(yè)協(xié)會常務(wù)理事、專家工作委員會委員和IEEE會員。電力電子專業(yè)是一項復(fù)雜的課程一個中秋節(jié)的晚上,張衛(wèi)平教授突然接到電話,一家生產(chǎn)電源設(shè)備的公司向他求助,他們公司一批第二天即將出口巴西的電源產(chǎn)品發(fā)貨檢測時全部不能正常工作。張衛(wèi)平教授帶領(lǐng)團隊成員立即趕到了公司現(xiàn)場。經(jīng)過認真排查,發(fā)現(xiàn)是電源的電路設(shè)計存在缺陷,高負載下無法工作。張衛(wèi)平連夜為這批電源重新設(shè)計了電路,對其進行了改進。生產(chǎn)廠家按張衛(wèi)平教授的設(shè)計方案重新生產(chǎn),經(jīng)檢測產(chǎn)品全部合格,新生產(chǎn)出來的電源產(chǎn)品得以順利出口。張衛(wèi)平教授作為電力電子技術(shù)專家,從來都是這樣不分晝夜、不辭辛苦地奮戰(zhàn)在科研生產(chǎn)一線。科學(xué)探索的征途中容不得半點怠惰,需要的是鍥而不舍、刻苦鉆研的精神。張衛(wèi)平教授有一個習(xí)慣,看過的每一本書都要做詳細的筆記,他總是說:“書本是別人的,只有把它讀到腦子里才能變成自己的?！敝钡浇裉?他學(xué)生時代的課本和讀書筆記都還完好地保留著,而且放在手邊,在科研工作中遇到問題的時候就會拿出來翻翻,尋找解題的靈感和思路。從事電力電子學(xué)科教學(xué)20多年,張衛(wèi)平教授對于學(xué)科基本知識已經(jīng)爛熟于心,但每學(xué)期開學(xué)之前,他總是把新課本中的每道課后習(xí)題重做一遍,工工整整地謄寫下來。每堂課之前,他總是再三修改自己的課件和教學(xué)提綱,力求把知識更好地教授給學(xué)生。張衛(wèi)平教授對待學(xué)術(shù)和教學(xué)總是慎而又慎,在撰寫學(xué)術(shù)論文或授課講義時,他總要字斟句酌,反復(fù)修改,直到滿意為止。進入新千年,電力電子技術(shù)蓬勃發(fā)展,航空、航天、信息、新能源等領(lǐng)域急需掌握電力電子技術(shù)的專門人才,張衛(wèi)平作為電力電子專業(yè)的教師和研究者,深感肩上的責(zé)任重大。為了把握電力電子學(xué)科的前沿動態(tài),他出國時總會買一些國外的電力電子教科書和相關(guān)的科技資料。如果有同事出國,他也會請其帶幾本基礎(chǔ)教材回來,一方面能夠及時把握國外電力電子學(xué)科領(lǐng)域的研究方向和水平,另一方面能夠從對國外基礎(chǔ)教材的研究中吸取新的課程教授的方式方法,把國外好的教學(xué)經(jīng)驗運用到自己的教學(xué)中。張衛(wèi)平教授在認真學(xué)習(xí)、研究國內(nèi)外教學(xué)成果的基礎(chǔ)上,結(jié)合我國工業(yè)界的發(fā)展現(xiàn)狀,提出了“器件為電路服務(wù),電路為系統(tǒng)服務(wù),系統(tǒng)為應(yīng)用服務(wù),教育為工業(yè)服務(wù)”和“推廣數(shù)值分析和設(shè)計方法”的教改思路,實施了一套與國際教學(xué)發(fā)展趨勢基本同步、與我國工業(yè)界需求和當(dāng)前技術(shù)發(fā)展基本一致,與學(xué)生已掌握的基礎(chǔ)知識基本協(xié)調(diào),時代特征鮮明的電力電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容體系,建立了以培養(yǎng)學(xué)生扎實經(jīng)典理論功底為根基,以強化學(xué)生工業(yè)應(yīng)用背景為空間的“頂天立地”的課堂教學(xué)方法,創(chuàng)建了常規(guī)基礎(chǔ)實驗、綜合設(shè)計實驗、創(chuàng)新研究計劃和高級演示實驗4個層次,以實驗研究為基礎(chǔ),多層次、多渠道培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的實踐教學(xué)體系。張衛(wèi)平教授對電力電子課程體系的改革和探索成果,被北京市教委教育教學(xué)改革專家組評價為“達到國內(nèi)領(lǐng)先水平,居世界先進水平”,大大推動了國內(nèi)電力電子課程教學(xué)改革的進程。由于在教學(xué)崗位上的辛勤耕耘和不倦探索,張衛(wèi)平教授為學(xué)校電力電子專業(yè)建設(shè)的發(fā)展作出了突出的貢獻。他主持創(chuàng)建的綠色電源實驗室作為學(xué)校電工電子實驗教學(xué)中心的重要組成部分,被評為市級實驗教學(xué)示范中心。由他主講的課程“電力電子技術(shù)基礎(chǔ)”先后被評為市級精品課程和國家級精品課程,他主持的教育教學(xué)改革成果獲得市級高校優(yōu)秀教學(xué)成果二等獎。他本人也榮獲了多項榮譽:1992年被評為北京市優(yōu)秀青年骨干教師,2006年入選“北京市屬市管高校拔尖創(chuàng)新人才”,2008年被評為北京市教學(xué)創(chuàng)新人才。張衛(wèi)平教授:從學(xué)生實際出發(fā),培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作精神和工程實踐素質(zhì)張衛(wèi)平教授的課堂常常是座無虛席,吸引了眾多學(xué)生。學(xué)生都說張老師所講授的課程雖然難,但大家都很愿意聽。他在課程講授中由問題講知識,以知識講思想,由思想講方法,由方法談系統(tǒng),由系統(tǒng)談應(yīng)用,讓學(xué)生培養(yǎng)興趣,精通經(jīng)典,啟迪思維,掌握方法,提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和解決實際問題的綜合能力。在教學(xué)中,他注重將學(xué)術(shù)優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為教學(xué)優(yōu)勢,將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容,及時更新課堂教學(xué)和實驗教學(xué)的內(nèi)容,使教學(xué)內(nèi)容和學(xué)科前沿保持一致,不斷得到更新和拓展。張衛(wèi)平教授的課讓每一位聽課的學(xué)生受益匪淺,也讓越來越多的學(xué)生喜歡上了電力電子這門學(xué)科。電子信息工程本科專業(yè)2000級學(xué)生張東輝就是在張衛(wèi)平教授的課堂上對電力電子產(chǎn)生了極大的興趣。在張教授的指導(dǎo)下,他在三年級時就進入實驗室開展課題研究,不久后參加了大學(xué)生電子設(shè)計競賽,憑借在“高頻功率放大器”設(shè)計上的突出成果獲得全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽北京賽區(qū)二等獎。隨后,他又進入了科研團隊參與教師課題研究,本科在讀期間就發(fā)表了學(xué)術(shù)文章,其結(jié)合實際課題完成的畢業(yè)設(shè)計還參加了國家專利的申請。談起張衛(wèi)平教授,張東輝滿懷感激地說:“是張老師手把手把我領(lǐng)進電力電子學(xué)科的大門。”現(xiàn)在的張東輝在航天院研究所工作,專門從事電力電子方面的研究,電力電子已經(jīng)成為他終身選擇的事業(yè)。鼓勵本科生參與科學(xué)研究,帶領(lǐng)他們走入實驗室是張衛(wèi)平教授在學(xué)生培養(yǎng)上的一個顯著特點。為了幫助學(xué)生順利完成試驗課題,他經(jīng)常與學(xué)生在實驗室里工作到深夜,同學(xué)生一起在實驗室度過很多個節(jié)假日。張衛(wèi)平教授廣博深厚的專業(yè)學(xué)識、勤奮忘我的敬業(yè)態(tài)度和刨根問底的鉆研精神深深感染了他的學(xué)生。在他的帶動和輔導(dǎo)下,許多學(xué)生在科研上取得了突出的成績。近5年來,他指導(dǎo)的本科生、研究生47人,在讀期間發(fā)表論文38篇,其中IEEE收錄18篇,EI收錄6篇,ISTP收錄13篇。他指導(dǎo)的本科畢業(yè)生在畢業(yè)設(shè)計中可以達到完成一個完整的電力電子小系統(tǒng)設(shè)計的水平。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,鼓勵學(xué)生參加課外科技活動,培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作精神和工程實踐素質(zhì)是張衛(wèi)平教授教書育人的一項重點工作。每兩年一屆的全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽,是由教育部主辦,面向全國大學(xué)生開展的信息與電子類學(xué)科最高水平的一項賽事,北方工業(yè)大學(xué)的參賽學(xué)生一直有著驕人的戰(zhàn)績。從2001年起,凡涉及電力電子技術(shù)內(nèi)容的題目,均獲得全國獎項,其中獲全國一等獎兩項,全國二等獎兩項,市級獎勵10余項。這些成績的取得與作為電力電子教學(xué)團隊負責(zé)人的張衛(wèi)平教授有著密切的關(guān)系,他本人作為指導(dǎo)教師曾獲得過4個全國獎項?！敖虝鞘侄?育人是目的?！睆埿l(wèi)平教授經(jīng)常告訴年輕教師,要善待學(xué)生,不要因為學(xué)生不懂而責(zé)備學(xué)生,作為教師必須首先愛學(xué)生,才能去教育學(xué)生。張衛(wèi)平教授在擔(dān)任本科生班導(dǎo)師時,關(guān)心班級學(xué)生生活的各個方面,鼓勵班級學(xué)生刻苦學(xué)習(xí)、全面發(fā)展,所帶班級學(xué)生的大學(xué)英語四級一次性通過率在全校名列前茅,兩次獲得北京市優(yōu)秀班集體稱號。張衛(wèi)平教授獲得了眾多榮譽,2006年,他被學(xué)生評選為第一屆校級“十佳教師”,200