一、微专业简介

本微专业面向国家“双碳”战略和新型电力系统建设需求，践行“勤奋、严谨、求实、创新”校训精神，依托学校能源与动力工程（水动方向）国家级一流专业的深厚积淀，聚焦“水电+抽蓄+AI+机器人”前沿交叉领域，培养具有强烈社会主义建设使命感、德智体美劳全面发展，能够融合运用人工智能、机器人、数字孪生、虚拟电厂等前沿技术，解决水力发电及抽水蓄能智慧水电站复杂工程问题的复合应用型人才。它是传统水动专业的重要拓展和数智化升级补充。

二、微专业特色

本微专业课程体系以“水电+抽蓄”为工程场景，以“AI+机器人”为技术驱动，以“虚拟电厂+电力市场”为价值延伸，构建“基础认知→技术赋能→系统集成→市场应用→综合实践”五阶递进式课程模块。突出产教融合，强化实训实操，使学生既懂水电机理，又会智能工具，能跨界解决智慧水电站及新型电力系统中的复杂工程问题。

三、培养目标

学生将系统掌握水力发电及抽水蓄能基本原理，精通AI故障诊断、智能巡检机器人操作、数字孪生建模、虚拟电厂聚合及新型电力市场交易等核心技能。具备跨学科创新能力和工程实践能力，能在智慧水电、抽水蓄能、虚拟电厂等领域从事技术开发、运维管理、市场分析等工作。预期毕业后能够成为智慧水电、抽水蓄能及新型电力系统领域的技术骨干或项目管理人才。

具体培养目标如下：掌握水力发电、抽水蓄能电站的基本原理与运行特性，系统学习人工智能、机器人、数字孪生在智慧水电领域的应用方法，构建“水电+AI+机器人”的复合知识体系；具备智能巡检机器人操作与部署、水电机组AI故障诊断建模、数字孪生平台数据可视化、虚拟电厂聚合运营及电力市场交易分析等实践能力，能独立完成智慧水电站相关项目的方案设计与运维优化；塑造精益求精的工程伦理与绿色能源创新价值观，将个人发展融入新型电力系统建设和国家“双碳”战略，践行“绿水青山就是金山银山”理念，培养服务国家能源革命的时代担当。

四、课程设置

1.总学时=理论学时+实践学时（实践教学含实验和上机教学），总学时=线上学时+线下学时；

2.“考核方式”填写考试、考查；“开课单位”填写任课教师所在的教学单位；“修读学期”按照最长修读时间2年制内实际开课学期填写，用数字1、2、3、4表示。

五、课程简介

1. 水电与抽水蓄能电站概论：本课程是微专业的基础入门课，系统介绍水力发电与抽水蓄能电站的基本原理、关键设备与运行特性。内容包括：水能资源评估与水电站类型、水轮机与发电机结构原理、抽水蓄能电站工作原理与工况转换、可逆式机组特点、上水库与下水库设计要点、水电站在新型电力系统中的功能定位（调峰、调频、备用、黑启动等）。结合国内外典型工程案例（如三峡、溪洛渡、天荒坪等），使学生建立对水电及抽水蓄能系统的整体认知，为后续AI与机器人技术应用奠定工程背景。

2. 人工智能在水电中的应用：本课程聚焦人工智能核心技术在水电领域的落地应用。内容包括：机器学习与深度学习基础（回归、分类、聚类、神经网络等）；水电大数据来源（振动、温度、压力、流量等时序数据）与预处理方法；AI在水电机组状态评估、效率优化、负荷分配中的应用；基于深度学习的来水预测与水库调度优化；自然语言处理在水电运维报告自动生成中的初步探索。通过Python/TensorFlow实训，学生将完成水电机组振动趋势预测等小型项目，培养AI赋能水电的实战能力。

3. 水电智能巡检机器人技术：本课程围绕水电厂智能巡检需求，讲解工业机器人在水电站廊道、地下厂房、大坝等复杂环境下的应用技术。内容包括：机器人运动控制基础、自主导航与路径规划、多传感器融合（激光雷达、可见光、红外热成像、声学成像）感知技术；水电站典型巡检目标识别（设备温度异常、渗漏、异响、表计读数等）；机器人远程管控平台操作与巡检数据管理。通过虚拟仿真实验，学生将模拟部署水电站智能巡检方案，体验“机器换人”的智慧运维新模式。

4. 水电机组AI故障诊断与预测维护：本课程聚焦水轮机、发电机、变压器等关键设备的健康管理。内容包括：设备常见故障模式与机理（振动、气蚀、轴承过热、绕组绝缘劣化等）；基于信号处理的特征提取方法（时域、频域、时频域）；监督学习与无监督学习在故障识别中的应用；深度学习（CNN、RNN、LSTM）用于故障趋势预测；预测性维护策略设计与健康报告生成。通过真实水电机组数据实训，学生将训练故障诊断模型并制定维护建议，掌握从数据到决策的全流程。

5. 智慧水电站数字孪生与智能运维：本课程讲解数字孪生技术如何构建智慧水电站的“数字大脑”。内容包括：数字孪生概念与五维模型（物理实体、虚拟实体、数据连接、服务系统、孪生数据）；水电厂三维建模基础（BIM轻量化、设备模型构建）；工业互联网平台数据采集与边缘计算；设备状态实时映射与健康评分；基于数字孪生的智能运维决策（巡检路径优化、维修工单自动派发）。通过实操搭建简易数字孪生看板（如机组振动实时可视化），培养学生面向智慧水电的综合集成能力。

6. 虚拟电厂与新型电力市场：本课程对接新型电力系统与电力市场化改革需求。内容包括：虚拟电厂（VPP）的概念、架构与聚合资源类型（水电、抽蓄、储能、可调负荷）；水电/抽蓄在VPP中的调节价值与参与方式；新型电力市场体系（中长期、现货、辅助服务、容量市场）交易机制；水电参与电力市场的报价策略与收益模型；容量电价、绿电交易、碳交易与水电的多市场协同。通过模拟交易案例研讨，学生将分析水电站在不同市场场景下的最优报价策略，培养电力市场思维。

7. 智慧水电数智化综合实训：本课程为微专业顶石（Capstone）课程，以项目为导向，整合前序课程所学技能。学生分组完成一个贯穿“巡检→诊断→孪生→交易”全链条的综合项目：① 基于机器人巡检数据识别设备异常；② 利用AI模型对给定机组数据进行故障预警分析；③ 搭建简易数字孪生界面展示机组健康状态；④ 设计水电站在虚拟电厂中的市场交易策略并测算收益。通过方案设计、软件操作、成果汇报与专家点评，全面锻炼学生解决复杂工程问题的跨学科能力与团队协作精神。

六、培养模式

采用“线上线下混合+案例驱动+项目实训”模式。理论课程通过在线平台自主学习，线下开展研讨与案例分析；实践课程依托省级虚拟仿真实验平台、工业机器人实训室，开展AI建模、机器人巡检仿真、数字孪生看板搭建等实操。引入企业真实项目案例，邀请企业工程师参与教学，组织到智慧水电站现场参观实习。

采用校企合作培养模式，借助华北水利水电大学能源与动力工程学院能源与动力工程专业和河南空港数字城市开发建设有限公司的教学资源，理论授课与实践教学虚实结合的教学模式。

七、教学安排与修业年限

上课时间：每学期开设两门课程。本学期自第四周即9月15日起正常开课，一般在周内晚上或周末开课。

上课校区：花园校区

修业年限：2年

八、考核与证书

学生获得主修专业学士学位资格，并按要求修完智水慧电 × AI & Robotics，微专业培养方案规定的课程和实践环节规定的7门课程，共计16学分。修满规定学分且考核合格者，经能源与动力工程学院审核、教务处审定后，随主修专业毕业证书发放“智水慧电 × AI & Robotics”微专业证书。微专业成绩单独记载，不计入主修专业绩点。

九、学费

微专业按学分收费。收费标准严格按照《河南省教育厅、河南省发展和改革委员会、河南省财政厅关于进一步规范普通高校收费管理的通知》（豫教财〔2007〕74号）和学校《华北水利水电大学学分制学费收费管理办法》（华水政〔2022〕92号）文件的有关规定执行。

修读微专业的学生须在开课前依据收费标准按照总学分一次性交纳学费费用，具体安排另行通知。

十、招生与选拔

（一）招生对象及规模

招生对象：面向全校理工类本科生，优先招收能源与动力工程（水动/热动）、电气工程、自动化、计算机等专业二年级及以上学生。

招生规模：每届30人。

招生条件：要求修过高等数学、大学物理，主修课程平均绩点≥2.5，无不及格及违纪记录。

（二）报名时间及方式

报名时间及方式根据学校统一安排。详情可加入能源与动力工程学院智水慧电 × AI & Robotics微专业QQ群咨询（QQ群：559713603），了解报名细节、课程安排等相关信息，群内会及时解答各类问题。

（三）选拔流程

由微专业所在学院对所有报名学生进行资格审查，根据报名情况择优确定录取名单。

联 系 人：张老师

联系电话：0371-65790091

邮    箱：ncwucepe@163.com

 附件1.“智水慧电 × AI & Robotics”微专业修读申请表.docx