南京邮电大学丨攀登高峰的每一步都需要稳扎稳打

2022-03-02 13:18
媒体报导
摘要:即便T杯的登]顶之路困难重重,唐承乾、梁炜、梁博文三位同学在攀登的过程中也从未言弃。

“真的不用想太多,只管稳扎稳打,走好自己的每一步,等爬得高了你回头再看,会发现不知道什么时候就得了个国赛一等奖。”


这看似凡尔赛的玩笑,其实是本届TI杯H组国家一等奖获胜队伍三名成员一直践行的座右铭。来自南京邮电大学的唐承乾、梁炜、梁博文三人,在组队参加了不少设计竞赛并获奖后,于今年第一次参加TI杯,便凭借其作品的优异表现与创新思路斩获H组“用电器分析识别装置”国家一等奖,赢得了一众掌声。


左起:梁博文、唐承乾、郝学元(指导老师)、梁炜


优秀的人   

       会相互吸引


大一下学期,三位同学相识于TI与南邮共同开展的电赛冬令营,在当时这个学霸大牛云集的场合,他们怀抱着各自的兴趣方向与拔尖实力一拍即合,迅速组建了队伍,并在日后的TI与南邮合办的春季选拔赛与年中深入培训中形影不离,齐肩并进。TI与南邮的合作始于2011年,在双方之后共建的“南京邮电大学德州仪器技术中心”中,三位同学常常利用各自课余时间,在此通过实验课程接触TI微控制器以及各类模拟器件,积累实践经验的同时也巩固了电子设计能力。此外,TI还与南邮的肖建老师共同开展了“南京邮电大学电工电子实验中心系列课程改革”,为南邮的电子专业学生往后的进阶学习奠定了良好的基础。


始于电赛冬令营的长期磨合也增进了团队成员间的了解,让随后的分工更加默契。团队成员队长唐承乾同学自入学以来便深耕单片机,期间不断练习打磨,向着嵌入式人工智能的方向努力奔跑。梁博文同学擅长硬件设计调试,专注于电路知识,在大一就已经自学完数字电路与模拟电路等课程,基础知识十分扎实。而梁炜同学则“软硬兼修”,在三年单片机理论和实践的积累之上,对软件渐渐产生了兴趣,现在已经成了算法小能手。各有专攻的三名同学就这样组成了稳固的铁三角,朝着心中的目标稳步前进。


这三名志同道合的大学生将各自钻研电子工程知识的劲头拧成了一股绳,在先后参加完不少国家级电子设计竞赛并取得优异成绩后,他们将目光投向了业界公认颇具挑战的综合性竞赛——TI杯。然而这一次,他们也没有让人失望。


登顶之路

不可能一帆风顺


尽管这支梦之队实力相当强悍,他们在比赛的各个阶段也都曾遇到不少困难。


负责搭建硬件设备的梁博文回忆道:第一次硬件设备搭建完,我们的功耗和信号一个都没有达到要求。原来赛题要求装置在分析识别模式下的工作电流不大于15mA,但首次调试的参数就达到了18mA左右,且采集到的交流小信号不仅弱,还受干扰严重。这两个指标出乎意料的偏差给队伍带来了不少压力。


团队作品:用电器分析识别装置


并非等闲之辈的他们,也迅速凭借所学知识与实践经验分析出问题的关键所在:功耗大,就去除不必要的模块;受干扰严重就加上滤波电路,保证模数采集。然而登顶之路不可能一帆风顺,算法设计也遇到了困难。


题中7种用电器的任意组合,产生了2^7,即128种情况。即便他们事先有通过2019年国赛C、D题练手,练习过有十几种情况的情景,也仍旧难以在短时间内设计出能够实现如此多组合的算法。而设计难点也不仅仅在于对象数量的增多,还有对象的随机性。因为待测用电器是随机的,而非特性网络,可以通过网络特性标定。比赛时长只有四天三夜,他们必须在这段时间内设计出一种非常智能,且高度自适应的算法。


梁炜同学在调试作品


面对数量如此庞大的组合,他们毅然放弃了传统的特性参数判断,转而从相似度切入,凭借皮尔逊相似度算法来判断用电器。在题目提供的学习时间内,他们采集了用电器各自的幅频、相频曲线,借助算法推导出任意组合情况下的幅频与相频。有了这些数据,识别情况时,只需要遍历对比,选取相似度最高的输出即可。


即便TI杯的登顶之路困难重重,三位同学在攀登的过程中也从未言弃。


从实际出发      

    拒绝“做题”


当被问及队伍的装置为何会被选为国赛一等奖时,同学们很有信心的回答道:“我们的装置很成熟,不仅完成了赛题要求,我们还自己增添了创新功能,几乎都可以直接投入应用了。”


原来,最终呈现的装置不仅实现了通过蓝牙模块向手机传输用电情况,更能够在手机上显示波形,如果进一步以局域网模块替代蓝牙模块更可实现局域网数据传输,应用场景更进一步被打开。例如,对消防要求十分严格的实验室,学生寝室等场景,都需要该装置对同个插排的多个用电器的状态进行电流以及电压的监控,从而确保消防安全万无一失。


得益于三位同学不单单满足于“做题”的自驱力,队伍从实际角度出发探寻赛题背后的需求,并赋予作品灵活的可拓展性与应用场景,充分发挥自身的优势与创新能力,相信这也是他们能够在首次参加TI杯就斩获国赛一等奖的主要原因。


笑谈趣事享经验     

    电赛精神续相传


在谈及经历了本次比赛有哪些经验可以分享时,同学们打趣地谈到了两点,第一是针对涉及到大电压、大电容的题目,一定要注意安全操作规范,切勿因为时间紧迫抢进度而忽视了规范。“零线接火线,快乐似神仙”是流行在南京邮电大学电子设计实验室的一句俏皮话。当梁博文同学在分享趣事的时候,不由自主地回忆起这句话,并总结到安全上电的重要性。“安全上电”对于电赛参与者来说的确是一个老生常谈的问题,不少团队确实就是因为不规范的操作,导致失误而前功尽弃,最终同理想的成绩失之交臂。这也是三位同学通过之前的电赛经历总结出来的宝贵经验。这次,同学们针对涉及到220V交流电的H题,做足了准备:橡胶手套、专门防触电的220V隔离变压器等装备一应俱全,充分的准备和高度的安全意识确保了过程中的万无一失,这也未尝不是团队最终胜出的重要因素。


合理分工,劳逸结合也相当重要。即使面对紧张的赛程,也要做好休息和睡眠的安排。在这次电赛中,团队最重大的“争执”不是围绕装置和技术方案,而是源起于“床”的分配。“我们最开始只买了两张床,起初是设想两人休息,第三位同学可以继续制作,加快进度,结果有一个时间点,我们三个人都同时想要休息,”唐同学的话语中带着些许笑意,“之后如果条件允许,还是尽量劳逸结合,确保大家都能得到充分的休息和睡眠。”无论是“安全上电”还是“保证睡眠”,同学们一个个鲜活朴实的案例中都凝练出最终的决胜之道,也为后来的学弟学妹提供了最“接地气”的经验和指导。


的确,所谓电赛的传承,不仅是电子工程知识在莘莘学子中传承和发扬光大,同时传承的也是一届届学生通过亲身实践而传承下来的各种趣事、轶事。这些生动的案例不仅是亲历者毕生难忘的一段美好回忆,同时也会成为学弟妹中口口相传的实践经验。年轻学子对电赛的热情既源于对知识的渴望,也源于这一件件趣事、轶事背后真正的兴趣和热爱。希望南京邮电大学,以及全国其他高校的电子工程学子们,能够在这些故事和分享的背后,通过四天三夜的历练,真正找到自己的兴趣所在,并为解决未来工程设计难题而继续奋发向上。