时间：2022-11-19 17:24:29
关键词：热负荷程序计算流程
1、引言
最近几年，由于受节能问题的推动，计算机技术应用于暖通空调工程领域中的首要问题是建筑物冷热负荷计算和建筑物能量分析。社会需求的驱使，要求把粗糙的稳态或准稳态计算方法向精确的动态计算方法过渡。在这个新兴的领域里，算法理论研究主要是对建筑热过程电算方法的研究，包括经典的稳定传热计算方法，有限差分法，谐波分析法，以及新出现的传递函数法等。其中古老的经典方法由于有了计算机做为工具，又产生了新的研究和应用动力。
在暖通空调专业所从事的设计工作中，要进行大量的重复的，繁杂的计算工作。特别是在最基本的冷热负荷计算中，需要查看大量的参数，处理大量的数据，而在不同的计算单元中又存在大量的重复性计算内容，这样就大大的降低了工作效率，同时由于计算工作的枯燥乏味，因而许多设计人员不愿详细进行计算，而采用了估算或简化计算的方法，这样就造成了负荷计算数据的不精确与不合理性。
2、开发工具的选择
随着计算机技术的普及，在各大高校计算机语言已成为我们暖通空调专业学生的必修课程，这样就为我们专业的电算化提供了契机。在这里，我以如今比较流行的计算机开发语言，微软公司的VisualBasic6.0为例（目前已成为大多数院校暖通空调专业的必修课程），来讲一下暖通专业中，有关计算程序设计的问题。MicrosoftVisualBasic开发语言是以BASIC语言为基础，可视化的、面向对象的、采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言，是一套完全独立的开发系统，它提供了开发MicrosoftWindows®应用程序的最迅速、最简捷的方法。VisualBasic最引入注目的特点就是它访问数据库的强大功能，而在我们的专业计算中这一点显得很重要，因为我们在计算中要进行大量的数据处理，并且在完整的系统计算中，数据结果能否充分共享是程序自动化程度、功能是否完善的重要因素。VisualBasic6.0不仅引入了功能强大的ADO作为存取数据的新标准，还提供了新的数据环境设计器，使得数据库编程更为灵活、简便。数据库表的索引是比表搜索更快的排序列表。每个索引输入项指向其相关的数据库行。
3、程序的实现流程
3.1控制中心设计
在进行程序设计之前，首先我们先要明确一下，我们要求程序能给我们提供什么样的功能，这样我们才能通过开发工具来实现我们的目的。我们知道程序的关键是计算的准确性问题，但同时也要保证她的易用性，在进行专业的计算之前，我们需要对整个程序作一个整体设计，如下图所示，我们对控制中心作以下功能设计：
能够进入各计算模块，并方便返回控制中心；
完成对用户参数的设置修改；
提供各计算模块的输出
软件系统流程图3-1
这样设计的目的在于各计算模块之间是相互独立的，设计是通过控制中心对各模块起到协调组织的作用，而同时，各个模块又是独立的，这样方便我们对各个模块分开设计。完成了计算中心的设计我们就可以分开进入各个计算模块的设计过程了，由于篇幅的限制，在这里我谨以供暖热负荷计算模块为例，向大家介绍一下程序的实现过程，希望能给同仁们共享。
3.2热负荷计算模块
供暖系统设计热负荷是供暖设计中最基本的数据。它直接影响供暖系统方案的选择、供暖管道管径和散热器等设备的确定、关系到供暖系统的使用和经济效果。与控制中心的设计思路相同，我们首先需要明确我们想要达到的目的，考虑热负荷计算的特点及程序使用的方便，我们对程序作以下功能设计：
为每一工程设置独立的存储空间；
能够对将要进行的工程计算项目进行管理，如新建、删除等；
能够重复进入已建立但未完成工程项目地继续计算过程；
计算用气象参数的自动调入；
各种规范规定的修正系数的自动选择或输入；
能够根据不同的已知条件选择正确的计算公式；
能够完成所有工程所需项目的计算；
能够对计算数据进行保存，修改，删除等操作；
完成计算最终数据的输出，打印等。
以上问题的解决，需要对软件进行整体的规划，才能满足各部分协调一致地为系统设计热负荷的计算顺利工作。采用如下计算流程，如图示：
热负荷计算模块流程图3-2
因为本系统可以进行工程的断点计算，所以需要对工程计算过程中的数据进行存储，故采用数据库系统来完成此项工作，首先在系统控制中心建立热负荷计算用数据库系统，而后以工程名称建立不同的数据表，每一个数据表代表一个独立计算单位，从而达到对数据随时保存的目的。
本过程为系统设计热负荷计算的核心部分，它需要完成房间9个部分的耗热量的计算过程，同时能随时存储每一部分的计算数据，对这一部分的计算程序需完成以下工作：
为每一房间建立独立的存储空间；
完成房间公用变量的存储过程；
计算包括所有可能引起房间耗热量的部分，每一部分互不影响，并能相应的存储到该房间的存储空间里；
能对各部分的计算数据进行汇总，最终得到该房间的设计热负荷；
能够对计算数据进行处理，如修改、删除、查找、打印等。对本计算部分的程序设计如下面的流程所示：
热负荷计算模块流程图3-3
以上各部分的计算原理大同小异，现以外墙耗热量计算为例，对软件的计算原理作一阐述：
a.点击外墙耗热量计算选项卡，进入外墙耗热量计算过程；
b.作为一个房间，可能不止有一面外墙，而对各面外墙来说，所使用的计算过程是相同的，这样就需要软件能重复地调用这一计算过程；
c.在计算的过程中需要对计算数据进行存储，并查看其范围是否合适，所以软件需要提供计算数据的查看功能；
d.计算过程中在调用外部计算工具时，需能提供传值功能，并对外门参数进行选择处理。
其计算原理流程图如下：
热负荷计算模块流程图3-4
软件需作如下处理：
外墙传热面积的自动计算；
外墙传热系数的计算或选择；
外墙朝向的选择；
计算数据的对应处理；
与计算模块的调用接口；
计算的连续性进行处理。
对于以上问题进行如下解决，输入外墙尺寸，软件自动计算其面积；传热系数通过选择窗口进行选择输入，对于不同的朝向分别进行计算；每一方向的外墙计算调用同一计算模块，最后对各方向计算结果进行叠加处理，得到外墙部分的总耗热量；将外墙部分耗热量添加到数据库中进行存储。其软件流程如下：
热负荷计算模块流程图3-5
其余各部分的计算原理与外墙耗热量计算原理基本相同，这里就不一一说明了，至此，供暖系统设计热负荷软件的计算流程已经全部完成。
4、结论
本文只是通过对程序流程的介绍来阐述一下专业程序开发的思路，其中的热负荷计算模块采用的是稳定传热计算方法，参见《供热工程》（（第三版）中国建筑工业出版社贺平孙刚编著）本文不再作详细介绍。作为具有专业特点的应用程序开发，每个人都可能有其独特的设计思路，无论采用何种设计流程，最终的目的都是一样的，提供精确的计算数据，满足专业设计的要求，同时能把设计人员从枯燥繁杂的计算中解脱出来，提高我们的工作效率。如今计算机技术的飞速发展也我们专业的计算机化程度提高提供了条件，作为开发工具而言，我们可以根据自身特点选用自己比较上手的语言。我们的专业知识如果能很好乘上计算机这个工具，一定会对我们专业的发展有极大的促进。在这里，希望大家多探讨，多交流，为我们专业的发展添砖加瓦。
参考资料：
1.《供热工程》（第三版）中国建筑工业出版社贺平孙刚编著
2.《实用供热空调设计手册》中国建筑工业出版社陆耀庆主编
3.《空调负荷实用计算法》中国建筑工业出版社单寄平主编
最近有人提出，对逐年剧增的电力空调负荷再不加以有效控制，就会像早年人口剧增未加控制一样，等到认识危害时，已经晚了。的确，给空调负荷“降温”已成当务之急。资深电力专家朱成章表示，空调等制冷负荷可以而且应该控制。 电网压力 记 者：近10多年来，我国空调制冷负荷发展迅速，给电力供应带来了怎样的压力？ 朱成章：20世纪90年代末期，电力供求缓和，电力价格优惠，使我国电空调、电采暖负荷得以超常规发展。现在我国一些城市住宅空调普及率已超过美国，如2002年上海市空调普及率为96.8％，而在气候比较炎热的美国南部地区空调普及率也只有93％。 据统计，目前我国约有家用空调9000多万台，装机电力需求9000多万千瓦；公共建筑空调装机约6000万千瓦；电风扇7.18亿台，有4300万千瓦装机功率。总计降温用电装机约1.93亿千瓦，一旦出现气候异常，大多数空调、电风扇投入使用，就会给整个电力系统带来极其沉重的压力。特别是在南方地区，进入夏季，很多城市的空调负荷比重接近甚至超过总用电负荷的三成， 近期对策 记者：从目前情况来看，要减少电力空调等降温负荷是有困难的，有没有可以“立竿见影”的节电办法，以减轻电网的供应压力呢？ 朱成章：近期可以采用的节电措施主要有6项，但都需要政府、企业及全社会共同推动。 1．实行家用空调市场能耗准入制度。据不完全统计，全国家用空调器己有400多个品牌，年产量在50万台以上的生产企业有20多家，其中六七家企业占据了国内一半以上的市场份额。现在，我国家用空调国家标准中规定的能效标准是比较低的，市场上销售的许多家用空调产品能效比连2.2都达不到。建议政府严格实行节能空调器认证制度，采取节能计价的一票否决制，将高耗能产品视为劣质产品逐出市场。以年销售家用空调器1500万台计算。能效比如能从2.2提高到2.85，估计可降低电力需求275万千瓦。 2．对已有家用空调器进行更新。对目前正在使用的9000多万台家用空调器进行一次普查，对于能效比低于2.50的空调器有计划地进行更新改造，政府可以给予更新改造户一定的补贴。如果每年能够更新1500万台，可降低电力需求275万千瓦。 3．对已有家用空调的换热器进行清洗，以提高效率。建议成立家用空调换热器清洗队伍。如果全国三分之一的家用空调器能够得到及时清洗，估计可降低电力负荷240万千瓦左右。 4．城市的“光彩工程”要禁止采用“内光外透”。采用“内光外透”违背了建筑节能的原则，内部照明散发的热量积蓄在建筑物内部，会加大空调系统负荷负担。建议城市“光彩工程”禁止采用“内光外透”，改用局部或全面泛光照明。 5．利用企事业单位应急发电机供电。在夏季空调负菏集中。电力严重短缺时，应该发动应急发电机投运发电。只要事先对应急发电机供电在技术上作出安排，并制定配套的激励政策，由此可以在全国范围内增加供电能力2000万千瓦左右。 6．推广蓄冰空调。过去几年，电力部门把推广蓄冰空调和蓄热式电锅炉作为改善负菏曲线形状、削峰填谷的重要措施。这两种技术的推广有两个前提条件：一是电空调、电锅炉用电是合理的；二是以两部制电价和峰谷分时电价作为经济鼓励措施。现在看来这两条都动摇了，电力不可能全部承担空调负荷，两部制电价、峰谷电价也始终未能走上正轨。因而，蓄冰空调宜在峰谷差大、两部制电价和峰谷分时电价走上正轨的条件下推广，否则没有实际意义。 长久之计 记者：电力承担空调等制冷负荷造成供应紧张，对能源资源的合理利用提出了挑战，从功能经济角度看，给空调负荷“降温”的长久之计是什么呢？ 朱成章：20世纪90年代，电力空调形成“一统天下”的格局，是我国能源市场机制不健全、宏观调控不力造成的。近年来，我国天然气虽逐渐普及，却由于气价较高而电价低、电力空调技术成熟而冷热电联产设备国内还不能制造等原因，使燃气空调还不为大家所熟悉，延缓了空调节能的推广。从长远看
【关键词】认知超负荷 教学设计 激发兴趣
提出问题
随着社会的发展，对学生应运语言的能力提出了极高的要求。在英语学习中越来越多的要求学生应用这门语言的能力，这就超出了学生的认知范围，造成学生的认知超负荷。《英语课程标准》指出：“基础教育阶段英语课程的任务是激发和培养学生学习英语的兴趣，使学生树立自信心，养成良好的学习习惯和形成有效的学习策略，发展自主学习的能力和合作精神。”认知负荷理论研究的主要目的就是在教学过程，最大限度地降低阻碍学习的认知负荷、优化促进学习的认知负荷，使学习者合理地利用有限的认知资源，达到最好的学习效果。（龚德英，2005）
理论依据
认知负荷理论是由澳大利亚教育心理学家Sweller及其同事提出的关于工作记忆负荷的教学设计理论。认知负荷理论区分了三种认知负荷：内在认知负荷（ Intrinsic Cognitive Load）、外在认知负荷（Extraneous Cognitive Load） 和相关认知负荷（ Germane Cognitive Load）。内在认知负荷由学习材料中元素间的交互活动（即学习材料的复杂性） 和学习者的先前知识决定，如果学习材料过于复杂或学习者的先前知识较匮乏，那么所导致的内在认知负荷就会比较高。外在认知负荷主要与学习材料的组织和呈现方式过于繁琐有关，被认为对学习没有直接贡献，比如相同的内容用文字和语音同时呈现就会产生不必要的外在认知负荷。相关认知负荷产生于学习者在信息加工未用完所有的认知资源时，这时学习者便可以把剩余的认知资源用到与学习有直接相关的认知加工（如重组、提取、比较和推理等） 中去，促进图式构建和自动化，从而促进学习。内在、外在和相关认知负荷遵循加法原则，总负荷不可以超过可利用的工作记忆资源，这样学习才会发生。认知负荷理论能帮助我们更好地认识教学过程中存在的问题，并能对我们解决问题起指导作用。在总的认知资源不变的情况下，内在认知负荷对于学习者来说基本是固定的，而我们可以通过采取有效的教学设计降低外在认知负荷，从而使得相关认知负荷增加，这样才能促进学习。
认知负荷理论在英语教学设计中的应用
认知负荷理论为中学课堂教学提供了理论支持，考虑认知负荷理论的教学模式将更有利于学习者的学习。因此，将认知负荷理论应用到英语教学过程中显得尤为重要。
一、内在认知负荷在教学设计中的应用
内在认知负荷与学习材料的复杂性和学习者专业水平之间的关联程度有关。如果学习材料比较复杂，而学习者在这方面的专业知识又比较欠缺，那么理解所要学习的学习材料就必须同时注意多个不同的元素，这些元素同时在工作记忆中进行加工，从而增加工作记忆的负担，产生高的内在认知负荷。相反，如果学习者在这一领域有较丰富的专业知识，那么他在学习相同的材料时就会比专业知识欠缺的学习者产生更少的内在认知负荷。因此，在英语教学过程中，首先给学生发放一些与教学内容相关的比较简单的辅助材料，在学习者认知结构中建立图式，帮助学生理解即将学习的新的内容。在教学过程中学习内容的呈现应该充分考虑初学者没有专业基础知识这一特点，将学习材料进行从易到难、从简单到复杂、从基础到高层的分块组织，以减少初学者对复杂学习材料的内在认知负荷。
二、外在认知负荷在教学设计中的应用
外在认知负荷与学习过程不直接相关，而是与学习材料的组织和呈现方式有关。对同一学习内容的学习，差的学习材料组织与呈现会使学习者需要更多的认知资源来进行与图式建构无关的活动，因而加重了学习者的认知负担。因此降低外在认知负荷势在必行。根据引起外在认知负荷的因素可知，优化学习材料的组织与呈现是降低外在认知负荷的一个重要途径。
中学生活泼好动，争强好胜，模仿力强，好奇心重，他们的性格特点决定了他们对英语课堂的要求应是轻松、愉快的。而游戏对保持学生英语学习兴趣、组织和呈现教学材料有着积极的作用。游戏要为教学内容服务，游戏是教学的一种形式、 一种手段， 不是目的。在教学中使用游戏是为了更好地教学， 让学生更容易接受教学内容。因而在设计游戏时， 我们必须根据教学内容来考虑游戏的内容、游戏的形式， 这样才能达到我们预期的效果，减少学生的外在认知负荷。教师应以全体学生为对象， 在最大范围内调动学生的积极性。但每个学生的实际情况又是不尽相同的， 所以教师在设计游戏时要注意学生的个别差异和兴趣爱好的区别， 并且确定游戏进行过程中各部分的难易程度， 让每个学生都活动起来。例如在教授一些动词时， 可以安排几个学生做动作， 教师呈现生词， 其余学生边跟着做动作， 边模仿发音。但到课结束时， 游戏的要求就改变了， 应该是教师做动作， 学生说单词， 或者干脆由一部分学生发指令， 另一部分学生根据命令做动作， 教师只需作为观众， 略加评点就可以了。
三、关联认知负荷在教学设计中的应用
关联认知负荷产生于学习者在学习某一个任务未用完所有的认知资源时，这时候学习者便可以把剩余的认知资源用到与学习有直接相关的加工（如图式建构）中去，让学习者在工作记忆中的元素活动中加入更高级的有意识的认知加工，从而支持图式构建。这样的加工也会增加认知负荷，不过这种认知负荷不会阻碍学习，反而会促进学习。因此在教学过程中要给学生总结归纳知识点，归纳增加了学习者的关联认知负荷，但随着学习的推进，归纳还同时降低了学习者的内在认知负荷。归纳本身就是一种有效的学习方法，在学习过程中对学习内容进行归纳不仅有利于梳理错综复杂的关系，还有利于学习者对内容的理解。
关键词：城市电网 负荷预测
随着我国电力企业体制改革的不断深入，电网经营企业将应运而生。城市电网（以下简称城网）规划和建设、改造工程可行性研究等工作，将成为电网经营企业主要的前期规划工作。城网规划和建设、改造工程可行性研究很大一部分工作量发生在10kV配电网。城网规划能否简单套用以往用于电源和超高压（220kV及以上）电网规划的负荷预测方法，很值得深入探讨。
1、负荷预测分类
城市电力负荷预测，按照作用的不同分为电量、负荷预测，空间负荷预测和负荷曲线预测。电量、负荷预测主要针对城市未来的电力需求量，对城市供电电源点的确定和发电规划具有重要的指导意义，其中电量、负荷预测又包括总量电量、负荷预测和产业行业电量、负荷预测；空间负荷预测可以得出负荷分布的地理位置、时间和数量，是高压变电站选址确定容量的基础，其准确性决定了城市电网规划方案的可操作性和适应性；负荷曲线预测可以通过日负荷曲线得出各种分类标准下总量负荷与分类负荷间的关系，是电量、负荷预测和空间负荷预测之间联系的纽带。因此，城市电力负荷预测，要根据城市的用地规划，以空间负荷分布预测为基础，采用多种负荷预测方法进行负荷及负荷分布预测。历史数据的完整程度直接影响着负荷预测工作的开展。一般来说，各地区总量的电量、负荷历史数据均较容易获得；但对于各产业行业来说，负荷数据的获得远比电量数据困难。因此，电量预测与负荷预测之间需要通过最大负荷利用小时数来联系。同样，其他各类负荷预测间也存在着各种关系。
2、负荷预测的基本流程
电网规划中的负荷预测是一个系统的工作，涉及的工作很多，不能盲目的进行，关键在于收集大量的历史数据，建立科学有效的预测模型，采用有效的算法，以历史数据为基础，进行大量试验性研究，总结经验，不断修正模型和算法，以真正反映负荷变化规律。
以下是该项工作的一个标准流程情况：
（1）确定负荷预测的目的；（2）资料的收集；（3）资料整理；（4）对收集的资料的初步分析；（5）建立预测模型；（6）预测结果分析。
3、负荷预测的方法
长期以来，国内外学者对电力负荷预测的理论进行了广泛而深入的研究，己经形成了诸多预测方法。如趋势外推预测技术、时间序列预测技术、回归模型预测技术、灰色模型预测技术等。电网规划中的负荷预测属于电力负荷预测中的中长期负荷预测，上述模型在中长期负荷预测中有重要的研究价值。
3.1 趋势外推法
就是根据负荷的变化趋势对未来负荷情况作出预测。电力负荷虽然具有随机性和不确定性，但在一定条件下，仍存在着明显的变化趋势，例如农业用电，在气候条件变化较小的冬季，日用电量相对稳定，表现为较平稳的变化趋势。这种变化趋势可为线性或非线性，周期性或非周期性等等。
3.2 时间序列法
时间序列法是一种最为常见的短期负荷预测方法，它是针对整个观测序列呈现出的某种随机过程的特性，去建立和估计产生实际序列的随机过程的模型，然后用这些模型去进行预测。它利用了电力负荷变动的惯性特征和时间上的延续性，通过对历史数据时间序列的分析处理，确定其基本特征和变化规律，预测未来负荷。
时间序列预测方法可分为确定型和随机性两类，确定型时间序列作为模型残差用于估计预测区间的大小随机型时间序列预测模型可以看作一个线性滤波器。根据线性滤波器的特性，时间序列可划为自回归、动平均自回归 - 动平均、累计式自回归 - 动平均、传递函数几类模型，其负荷预测过程一般分为模型识别、模型参数估计、模型检验、负荷预测、精度检验预测值修正 5 个阶段。
3.3 回归分析法
回归分析法就是根据负荷过去的历史资料，建立可以分析的数学模型，对未来的负荷进行预测。利用数理统计中的回归分析方法，通过对变量的观测数据进行分析确定变量之间的相互关系，从而实现预测。
3.4 灰色系统理论
灰色系统理论是我国学者邓聚龙教授于 1982 年在国际上首次提出的。目前已经在各领域得到广泛的应用灰色数学理论是把负荷序列看作一真实的系统输出，它是众多影响因子的综合作用结果。这些众多因子的未知性和不确定性，成为系统的灰色特性。灰色系统理论把负荷序列通过生成变换，使其变化为有规律的生成数列再建模，用于负荷预测。灰色模型法预测方法简单，样本需求量不大，在样本数量不充足的情况下采用此方法可以得到较好的预测效果，灰色系统通用模型为 GM（1，n），其中 GM（1，1）最为常用。
中长期电力负荷预测的方法很多，每种方法均有各自的特点和适用范围。除上述方法外，还不断有学者用专家系统理论、模糊数学等对预测方法进行负荷预测。
4、结语
随着电力市场的发展，负荷预测的重要性日益显现，并且对负荷预测精度的要求越来越高。传统的预测方法比较成熟，预测结果具有一定的参考价值，但要进一步提高预测精度，就需要对传统方法进行一些改进，同时随着现代科学技术的不断进步，理论研究的逐步深入，以灰色理论、专家系统理论、模糊数学等为代表的新兴交叉学科理论的出现，也为负荷预测的飞速发展提供了坚实的理论依据和数学基础。相信负荷预测的理论会越来越成熟，预测的精度越来越高。
参考文献
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[2] 董爽.电力系统短期负荷预测方法综述[J].黑龙江科技信息，2009，（29）.
Abstract： Under current position， when demand response is further promoted in China， studies of powercustomerload patterns would be significant. According to the cluster analysis based onsimilarities among the daily load curve of enterprises， we classify historical daily load curves of enterprises into several types. Besides designing a clustering algorithm， choosing an appropriateproximity measure （similarity or distance） to describe similarities among the daily load curve， it is of great importance to achieve satisfactory clustering results.
关键词： 负荷模式；聚类算法；负荷预测
Key words： load patterns；clustering algorithm；load forecasting
中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）36-0129-04
0 引言
电力大客户绝大部分为工业企业用户，研究工业企业用户的负荷模式对于掌握区域负荷的空间分布有重要作用。并且，大型的企业在管理上由于生产安排有一定规律，因此许多日负荷曲线是“相似”的，企业的日负荷曲线总体上可能只呈现一定数目的负荷模式。通过研究企业历史负荷曲线数据，再根据企业自身的生产安排，可以预先确定企业未来的负荷的大致情况。通过仿真表明，本文的研究方法对大型企业是比较有效的。
1 电力负荷的模式分类
1.1 近邻测度
近邻测度包含相似测度函数与不相似测度函数。两个向量（可看作序列或曲线）之间相似性越大，其相似测度函数的函数值也越大，其不相似测度函数的函数值就越小；反过来，两个向量之间相似性越小，其不相似测度函数的函数值就越大，其相似测度函数的函数值就越小。
对两个向量x ，y，以下举例3种常见的不相似测度：
2 在确定客户未来日负荷曲线中的应用
企业的负荷曲线分类之后，企业根据生产安排、过往用电量等的历史数据，可以大致估计出未来数天的日用电量，由日用电量这个参数进行匹配可以确定企业未来数天的负荷模式。并且，企业在一段时间内负荷模式不变。
假定企业在一段时间内负荷曲线基本上是相似的，除去周末或停产维修等特殊情况，那么企业很容易预测出下一天的负荷曲线。如下图为从图1中挑选出连续8天（2014年8月8日～15日）的日负荷曲线（图7）。
通过负荷模式分类很容易将明显不同的一条负荷曲线区分出来，得到图8的结果，被单独区分曲线实际对应的日期为8月10日（周日）。
假设下一天（16日）的负荷模式与（a）类相同，日负荷曲线是相似的。取该负荷模式中最近三天（13、14、15日）的曲线来确定下一天的日负荷曲线，见图9。
更直观地，用坐标轴来表示。图12、图13的相似性说明了序列？着1，？着2，？着3是符合正态分布的。通过多个例子验证，大量的统计数据表明，总体上来序列{？着i}符合正态分布。
3 结论
本文通过聚类算法将电力客户的负荷曲线进行分类，形成负荷模式。负荷模式对于研究电力客户行为以及客户的负荷预测有重要作用。仿真分析结果表明，利用日负荷数据进行电力负荷模式分类是可行的，并且利用负荷模式对客户的日负荷进行预测的结果也是令人满意的。进一步探讨天气、温度、雨量、节假日等因素，还可以更深入地研究这些因素对负荷模式的影响。
参考文献：
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关键词： 多服务台队列； 泊松到达； 指数服务； 高负荷极限
中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）20?0011?03
排队现象是日常生活中经常出现的情况，大家通过研究不同模型的队长，负荷等指标获得排队系统的稳定性。鞅理论早在1939年就被前人提出[1]，Ward Whitt首先将鞅理论应用到排队论中[2]，为不同模型的高负荷极限的证明提供了一种新的思路。
1 介 绍
本文的主要内容是对[M/M/n]模型[3]的负荷过程的高负荷极限的鞅的表达式做出推导和证明。这种理论关于今后对其高负荷极限的证明是非常有效的，但是也是非常困难的。因此，先考虑[M/M/n]模型，泊松到达，指数服务。
在此致力于研究[M/M/n]模型，令到达率为[λ]，服务率为[μ]。令[W（t）]为[t]时刻的负荷过程，初始时负荷为[0]。另外考虑到达率允许增加的情况，在第[n]个模型中的到达率可以表示为：
[λnnμ， n≥1] （1）
[Wn（t）]为[t]时刻第[n]个模型的负荷，现在建立整个负荷过程[{Wn（t）：t≥0}]当[n∞]时的极限。现在，考虑刻画过程[{Xn（t）：t≥0}]定义为：
[Xn（t）Wn（t）n， t≥0] （2）
假设初始时[Xn（0）?X（0）]当[n∞]时，[Wn（0）]与到达过程和服务过程无关。且[{Xn（t）：t≥0}]在[D]空间上收敛。
2 QED规则下的多服务台的高负荷极限
建立多服务台马尔可夫模型的高负荷极限[4]，在QED规则下考虑一系列多服务台模型的高负荷极限，由条件[nμ-λnnβμ，n∞]给出。
3 样本路径结构
直接从随机过程[W]的样本路径开始，然后基于输入过程和服务时间来得出不同的结构。对于单位概率泊松过程的随机时间改变，首先，用[C（t）]表示[[0，t]]内的累积输入量，[S（t）]表示[[0，t]]内的累积服务量[3]。假设[{C（t）：t≥0}]和[{S（t）：t≥0}]为实值的有非负非降且右连续的样本路径的随机过程。初始时系统的负荷为[W（0）]且[W（0）]是独立于[C（t）]和[S（t）]的随机变量。[C]是由概单位率的泊松过程刻画的，速率为[λ]，令[Cλ（t）=C（λt），t≥0]，因此，[Cλ]是速率为[λ]的泊松过程；[S]是由单位概率的泊松过程刻画的，速率为[μ]，令[Sμ（t）=S（μt），t0]，[Sμ]是速率为[μ]的泊松过程。[L（t）]为闲期，[X（t）]为潜在负荷过程，且[X（t）W（0）+Cλ（t）-Sμ（t），t0]，则：
4 鞅的表达式
4.1 鞅引用
定义1（[Ft]?鞅） 一个随机过程[M={M（t）：t≥0}]在[σ]?域[F{Ft：t0}]上被称为鞅：若[M（t）]为[Ft]?适应的，对于任意的[t0]有[E[M（t）]0]，[E[M（t+s）Ft]=M（t）]是依概率1成立的，若[E[M（t+s）Ft]M（t）]是依概率1成立的，则称[M（t）]为下鞅[2]。
引理1（非负下鞅的Doob?Meyer分解定理） 若[Y]是具有非负样本路径的下鞅，对于任意的[t]有[E[Y（t）]
定义2（平方可积鞅） 对于适应某[σ]?域流的鞅[M={M（t）：t≥0}]，若任意[t≥0]，有[E[M（t）2]
4.2 鞅表示
泊松过程[C（t）]，[S（t）]和新过程[C（λt）]，[S（μt）]都是具有非降非负样本路径，在合适的[σ]?域下，这些随机过程都是下鞅，再减去补偿就得到所要的鞅，通过这种方式所构造的鞅[M]将被证明是平方可积鞅，且满足鞅表示[M2-M]。为了构造鞅表示，必须先考虑合适的[σ]?域[5][F={Ft：t≥0}]，其中[Ftσ（W（0），C（s），S（s）），t≥0]，包含所有零集。以下过程将被证明是[F]?鞅：
证明：由引理1及单位跳跃计数，可知这些条件满足补偿的定义，对于由停止定理[2]提供的单位概率泊松过程的随机时间改变的PQV 定理，再由文献[6]，运用鞅的停止定理及文献[7]和文献[8]中的结论可得。
5 结 论
考虑[Wn（t）]的刻画过程：
6 证明定理1
证明：应用连续映射定理在刻画的鞅表达式上，由随机过程极限知刻画的鞅弱收敛到独立的布朗运动[（Mn，1（t），Mn，2（t））?（λB1，μB2）]，在[D2D×D]上， [n∞]。[B1]，[B2]是两个独立的布朗运动。应用连续映射定理得[7]：
[Mn，1（t）-Mn，2（t）?λB1-μB2dλ+μB在D上，n∞] （14）
[B]是一个单独的标准布朗运动。然后运用函数[f：D×RD]，由[（y，b）]决定[x]的连续映射定理来确定鞅表达式：
[x（t）=b+y（t）-inf0≤s≤t{[b+y（s）]∧0}，t≥0] （15）
式中：[y]可由[Mn，1-Mn，2]来表示；[b]可由[Xn（0）]给出。式（14）中的随机过程有连续样本路径，[f：D×RD]是可测的，在连续极限处连续。首先刻画泊松过程：
[MC，n（t）C（nt）-ntn，MS，n（t）S（nt）-ntn，t≥0] （16）
将证明刻画鞅弱收敛到独立标准布朗运动：
[（Mn，1，Mn，2）?（λB1，μB2） 在D2上] （17）
定理2（独立泊松过程的FCLT） 若[C]和[S]都是独立的概率-1的泊松过程，那么在[D2D×D]上，[n∞]：
[MC，nt，MS，nt?B1，B2] （18）
式中：[MC，n（t），MS，n（t）]是上述刻画过程；[B1，B2]是标准布朗运动。可以证明式（17）的极限，现在介绍一个确定的和随机的时间改变。为此，令[e（t）t，t≥0]。
由此：
[ΦC，n（t）λntn=λt（λe）（t）] （19）
[ΦS，n（t）μntn=μt（μe）（t），t≥0] （20）
将建立以下可被看做FWLLN的流体极限，已经依分布收敛到一个确定的极限。为此，建立一个流体极限，考虑随机过程：
[ψS，n（t）Wn（t）n，t≥0] （21）
定理3（流体极限） 定义引理1的条件成立，则[2]：
[ΨS，n（t）?ωλ在D上，n∞] （22）
式中[ω（t）=1，t≥0]。
定理4（所有流体极限的FCLT） 若条件（22）成立，则：
[Mn，1，Mn，2?λB1，μB2 在D2上] （23）
证明：由式（18）～式（20）及随机过程极限中的定理可知：
[MC，nt，λe，MS，nt，μe）?B1，λe，B2，μe 在D4上] （24）
由连续映射定理及文献[1]中的定理，可以得到：
[Mn，1，Mn，2MC，nt?λe，MS，nt?μe ?B1?λe，B2?μe 在D2上，n∞] （25）
由布朗运动的基本性质可知：
[（B1?λe，B2?μe）d（λB1，μB2）]
那么在：
[Mn，1-Mn，2?λB1-μB2dλ+μB 在D上，n∞] （26）
由此定理1得证。
7 模拟仿真
仿真是通过顾客信息矩阵及队列信息矩阵来实现。仿真图中的横轴为时间，纵轴为负荷，由图1可以看出取[t=800，t=1 000]时，负荷都趋于平稳，即仿真效果良好，结论与实际相符。
8 结 语
本文在前人研究的基础上，对排队系统中“负荷”指标做出鞅证明，并通过Matlab软件做出模型仿真并加以分析。仿真结果表明，仿真效果良好，与实际相符。
参考文献
[1] ROSS S M. 随机过程[M].北京：中国统计出版社，1997.
[2] PANG Guo?dong， RISHI Talreja， WHITT Ward. Martingale proofs of many?server heavy?traffic limits for Markovian queues [M]. New York： Springer， 2007.
[3] WHITT Ward. Stochastic?process limits [M]. New York： Springer， 2002.
[4] ROGERS L C G， WILLIAMS D. Diffusions， Markov processes and martingales： Volume 2 [M]. Ito Calculus： Wiley， 1987.
[5] 严士健，王隽骧，刘秀芳.概率论基础[M].北京：科学出版社，1982.
[6] MANDELBAUM A， PAT G. State?dependent stochastic networks [J]. Annals of Applied Probability， 1998， 8（2）： 569?646.
[7] KHOSHNEVISAN D. Multiparameter processes： an introduction on random fields [M]. New York： Springer， 2002.
[关键词]负荷预测 预测模型 灰色理论
一、概述
电力系统负荷预测是实现电力系统安全、经济运行的基础，对一个电力系统而言，提高电网运行的安全性和经济性，改善电能质量，都依赖于准确的负荷预测。因此，负荷预测的关键是提高准确度。此外，从发展来看，负荷预测也是我国实现电力市场的必备条件，具有重要的理论意义和实用价值。
负荷预测是从已知的用电需求出发，考虑政治、经济、气候等相关因素，对未来的用电需求做出的预测。负荷预测包括两方面的含义：对未来需求量（功率）的预测和未来用电量（能量）的预测。电力需求量的预测决定发电、输电、配电系统新增容量的大小；电能预测决定发电设备的类型（如调峰机组、基荷机组等）。
根据不同的预测目的，负荷预测可分为超短期、短期和中长期的预报。一般说来，一小时以内的负荷预测为超短期负荷预测，用于安全监视、预防性控制和紧急状态处理；日负荷和周负荷预测为短期负荷预测，分别用于安排日调度计划和周调度计划；月至年的负荷预测为中期负荷预测，主要确定电网的运行方式和设备大修计划等。
二、负荷预测模型的基本要求
电力负荷预测是依据负荷历史资料及相关影响因素建立一个模型，然后对该模型进行评价后用来预报，无论采用什么计算方法，都离不开建立在历史数据及相关因素上的预测模型，模型精度决定了预测的准确性。
（一）负荷预测模型应能满足下述要求
1．提供包含有长期预测、中期预测、短期预测、超短期预测等各种方式的预报手段，而且预测的时间间隔可由用户自定义。
2．预测模型应能反映负荷随季节、星期及一天内24小时等周期性波动的特点，又能反映负荷自然增长的内在规律，同时能反映负荷受气温、日照等气象条件的影响。
3．对于包括节假日在内的广义特殊事件的负荷预测应建立专用预测模型，且能提前预测。
4．提供各种类型的预测方法与模型，并且能对历史数据的合理性进行检查、修正，具备误差分析和自动不良数据检测、辨识功能。
5．预测系统应当既可进行整个区域或电网系统的负荷预测，又能进行分地区电网系统的负荷预测；既可以进行离线负荷预测，也可以进行实时在线负荷预测；
（二）提高负荷预测准确性的难度
1．气象因素一直是影响负荷的主要因素，特别是对短期负荷预测的影响尤为重要，不同的气象因素影响程度又随用户类别而异，作为可估计的随机事件，气象预报的不准确会造成预测结果的双重误差。
2．特殊事件的不确定性将造成负荷预测的较大误差，当今特殊事件的出现趋于频繁，给预测带来了难度。
3．反映负荷周期性、趋势性及与影响因素之间关系的样本数目难以确定。
4．随机负荷部分并非平稳的随机序列。
5．网省级大电网负荷变化有较强的统计规律性，预测结果较准确。而地区级电网的统计规律不甚明显，不能稳定地指导负荷预测。
任何一种算法都不能保证在所有情况下精度很高，要想提高负荷预测的精度，我们还需要做大量的工作。
三、提高负荷预测精度的措施
（一）原始数据的预处理
我们都知道，任何负荷预测都是基于原始数据的，因此，原始数据的正确与否决定预测结果的精度。而原始数据往往都是从ems系统实时采集的，由于动态的数据采集有时会出现通道故障、拥堵等现象，相应的数据采集程序就会中断，造成了原始数据的错误与不真实。所以，在程序设计中，首先应针对原始的各种不真实现象进行预处理，力求将设备造成的随机的影响据之于预测过程之外。
（二）随机因素（冲击负荷）捕捉
大家都知道，在负荷的构成中有许多类似于电炉、轧钢等冲击性的负荷，这种负荷的特点是起停快、持续时间短、随机性强、数值较大，而负荷预测的精度要求在2％以内。因此处理好冲击负荷的影响对于提高精度有很大的影响。所以在原始数据的处理中必须考虑到冲击负荷。我们使用的方法是有效值法，通过对冲击负荷的分析和处理，得到其有效值，然后叠加到平滑后的负荷曲线上，这样的处理结果便可以应用于负荷预测中了。
（三）提高影响因素的预测精度以及影响因素的量化处理
负荷预测不仅仅要使用历史数据，还要考虑各种对负荷有较大影响的因素，如气象因素、政治因素、重大活动等。这些因素都会与历史数据一样作为预测程序的输入值。因此，这些因素的准确度直接会对负荷预测结果造成影响。因此，必须对这一类数据必须进行适当的量化处理：一是依靠经验值，并且调试后不断改进，力求准确，二是由程序识别，通过回归等方法动态赋值。前一种方法比较简单，但很难准确，后一种方法虽然理论上比较成熟，但由于模型不确定，实现起来很困难，具体应用哪一种方法，要视实际情况而定。
（四）比较预测模式，寻求最优方案
对于中国目前的电力结构，在一个网省调下面有许多供电区域，往往是以地域划分的。而实际需要的结果却是一个整体的负荷。因此便产生了单独预测和整体预测两种模式，究竟哪一种模式比较好，则需要从实践中去试验。
从电网的负荷预测实践来看，单独预测后叠加与整体预测各有优缺点。由于各类影响因素的分布区域不同，单独预测时可以通过细化考虑的因素比较真实，以气象因素为例，电网的地区气象条件不同，可以各自考虑，应该说更准确些，但这样做也有缺陷，一方面是一般都采用一种方法进行预测，其误差方向比较一致，这样叠加后产生更大的误差，另一方面各供电区域的预测叠加后并非是我们所需求的用于发电安排的负荷，还要通过换算，考虑到厂用电情况，而厂用电率一般并不是一个精确的数值，如此势必带来误差。若采用整体预测，原始数据便是我们用于安排发电计划的数据，各种因素虽然不能直接使用，但可以通过负荷比例进行等值拟合后作为整体预测的输入量，这样只会有一次误差。从实践中看，后一种方式虽比较模糊，但由于大电网效应，精度较前一种方式高。
当然，具体采用哪一种方式要根据实践的检验而定，前一种模式在理论上比较成熟，但在算法的选择上不能单一。我们都知道，任何一种算法都无法在所有情况下达到较高的精度，这与负荷结构以及负荷特性有直接的关系。
（五）做好负荷日的类型分析
在做负荷预测的时候，对于历史数据的选择很有学问，力求使用与预测日同类型的历史负荷数据。这样不但可以去除好多非同类型日数据的干扰，而且可以提高迭代收敛速度，简单计算。但是，对负荷日进行精确分类是相当困难的，需要大量的经验和比较。目前最简单的分类是休息日和工作日，这样的划分太粗糙，不能满足实际的需要，真正实用化的分类还需要大量的判据。负荷日类型一般可以根据以下几个方面科学分类：负荷特性，一般指负荷曲线轮廓；负荷值大小；气象等有关因素；工作日、休息日、节假日。在这几个方面中最重要的是负荷特性和负荷值，但这个判据比较难于归纳分析，而后两种判据易于判别。因此，实际中主要根据后两种判据进行分类。
（六）利用约束条件进行预测结果修正
负荷预测应包括电力预测和电量预测，我们常使用的是电力预测，因为这也是需要的最终结果。但电量预测也是相当有用的，它不会像电力预测的随机性那么大，可以作为电力预测的修正约束条件。
以最大、最小值配合分配系数法的电力预测为例，这种方法只需要预测出预测日的最大、最小值，用同类型日的历史数据计算出分配系数，即曲线趋势，经分配计算后便可以得到预测日的预测曲线。这种方法比较简单、实用、计算量小，但随机性较大，若最大、最小值由于受历史坏数据或冲击负荷的影响偏差过大，就会使整个曲线抬高或降低，而电量受冲击负荷的影响较小，利用电量预测进行约束，便可以得到较好的修正曲线。
四、灰色理论在负荷预测中的实际应用
（一）灰色理论概念
灰色系统理论是由邓聚龙教授于1982年在国际上首先提出的，长期以来普遍应用于国民经济的工业控制、经济预测、产量预测等硬科学领域和软科学领域，成为这些领域预测、决策、分析、控制的有利工具。
灰色系统理论认为客观世界是物质的世界，也是信息的世界。根据对客观系统所了解的信息量的多少，灰色系统理论把客观系统分为：信息完全已知的系统白色系统、信息完全未知的系统黑色系统，以及信息部分已知、部分未知的系统灰色系统。对灰色系统的研究的主要目的在于对灰色系统建模，也就是根据已知信息建立灰色系统的数学模型，从而预测灰色系统的未知信息。灰色系统理论把任何随机过程都看作在一定时空区域中变化的灰色过程，而随机变量则被看作为灰色量。灰色量所表现的无规律的离散时空数列是潜在的规律性的表现。灰色系统理论首先通过数据灰色生成把原始数据数列处理成适合于灰色建模的有规律的数列。在得到预测值数列以后，同样还要进行数据还原得到实际系统的预测数据，所以可以说灰色过程实质上是对生成数列建模。在处理技术上，灰色过程是通过对原始数据的整理来找数的规律的，而其他的一些处理方法则是按统计规律和先验规律来处理数据的。按统计规律和先验规律处理数据的方法是建立在大样本量的基础上，而且要求数据规律是典型的规律，而对于非典型的规律（如非平稳、非高斯分布、非白噪声），则是难以处理的。而灰色过程却没有这样限制，灰色模型通常只需4个以上的数据就可以建模，而且不必知道原始数据具有的先验特征。
（二）灰色系统预测方法基本原理
灰色系统是指部分信息已知，部分信息未知的系统。灰色系统理论的实质是将无规律的原始数据进行累加生成，得到规律性较强的生成数列后再重新建模。由生成模型得到的数据再通过累加生成的逆运算累减生成得到还原模型，由还原模型作为预测模型。灰色模型是预测工作的基础模型。以灰色系统理论的gm（1，1）模型为基础的预测，叫灰色预测。它可以分为以下7类：
1.数列预测：对某一事物发展变化趋势的预测。2.灾变预测：即灾变出现时间的预测，灾变有多种，如洪水、干旱、涝等灾害。3.季节灾变预测：指对灾害出现在一年内的某个特定时区的预测。4.拓朴预测：也叫波形预测、整体预测，是用gm（1，1）模型来预测未来发展变化的整个波形。5.系统预测：指对系统的综合研究所进行的综合预测。6.包络gm（1，1）灰色区间预测：参考数列分布趋势构造一个上、下包络线为边界的灰色预测带，建立上、下2个包络模型。7.激励阻尼预测：将激励、阻尼因数以量化形式反映在gm（1，1）模型中的预测，叫激励阻尼预测。
(三)《基于灰色理论的电力负荷预测系统》
《基于灰色理论的电力负荷预测系统》目前以汉化visual basic 6.0开发图形显示部分，以汉化的access2000数据库支持数据管理部分。程序代码在win98以上操作系统均通过调试，运行环境为：中文 window98
以上操作系统。
《基于灰色理论的电力负荷预测系统》是一个以中长期负荷预测为目标的预测系统，具备5年之内年度预测的基本功能。该软件设计思路如下：采用灰色理论为设计的基本理论，采用原始数据的一次累加生成序列（1-ago）和gm（1，1）模型为建模基础！在实际设计中通过对命令按钮的click事件触发原始数据，按照指定的模型进行计算。在最后预测的显示过程中，通过建立的控件数组text10（0-4）与最终计算结果相匹配，显示在文本框中。其主要特点为：
1.强大的数据库功能:本系统采用data控件与access2000关系型数据库相连。关系型数据库是目前最流行的数据库，可以采用现代数学理论和方法对数据进行处理，它提供了结构化的查询语言sql.各项操作都是通过记录集完成的。记录集是一个对象，一个记录集是数据库中的一组记录，可以是整个数据表或表的一部分。在原始数据的输入方面，操作人员可直接通过表输入并修改数据，也可在系统上直接操作。
2.欲改进及增加的功能：①将预测结果数据与数据库相结合，能够将预测数据保存到数据库中。②进一步改进预测精度，如从在原始数据上采用更精确的插值算法；在预测模型上增加一个系数，将天气及节假日影响加入到最终预测结果中。
五、结束语
负荷预测是电力系统调度、实时控制、运行计划和发展规划的前提，是一个电网调度部门和规划部门所必须具有的基本信息。提高负荷预测技术水平，有利于计划用电管理，有利于合理安排电网运行方式和机组检修计划，有利于节煤、节油和降低发电成本，有利于制定合理的电源建设规划，有利于提高电力系统的经济效益和社会效益。因此，负荷预测已成为实现电力系统管理现代化的重要内容。
几十年来各种可能的算法均在负荷预测课题上试验过了，目前实用的算法主要有：线性外推法、线性回归法、人工神经网络法、灰色系统法和专家系统方法等。各种算法均有一定的适用场合，可以说没有一个算法适用于各种负荷预测模型而精度比其它算法都高。
灰色系统理论把一般系统论、信息论、控制论的观点和方法延伸到社会、经济、生态等抽象系统，并结合数学方法，发展成为一套解决信息不完备系统即灰色系统的理论和方法。它对未来的研究具有重要意义。由电力系统实际情况可知：用电量及负荷增长受经济发展、产业结构、居民收入水平、气候等诸多因素的影响，其中一些因素是确定的，而一些因素则不确定，故可把它看作一个灰色系统。
但目前gm（1，1）模型在实际应用中还存在局限性，比较适用于具有较强指数规律的负荷序列，只能描述单调的变化过程，而对于特殊的负荷增长方式，例如当负荷按照“s”型曲线进行增长或增长处于饱和阶段时，若采用该灰色模型则预测误差较大，预测精度不满足实际要求。
灰色预测法作为电力系统需电量预测方法之一，已成为重要的研究手段，但尚有许多方面有待于进一步研究，如寻求更有效的、更符合电力系统需电量发展规律的原始数据处理方法。
总之负荷预测的结果是电力系统运行的基础数据，其精度直接影响运行的安全性和经济性。因此，提高其精度也是每个负荷预测人员追求的最高目标。
参考文献：
[1]刘晨晖，电力系统负荷预报理论与方法。哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1987.
[关键词]电荷中心论 万有引力的电本质 地磁场 物质波 光波
一、 电荷中心论
物理学中已经引入了重力中心（重心）、质量中心（质心）、动量中心等概念，我们在这里引入电荷中心（荷心）的概念，定义如下：
①、物体中所有正电荷可认为集中于一点，这一点叫做物体的正电荷中心，简称正荷心。
②、物体中所有负电荷可认为集中于一点，这一点叫做物体的负电荷中心，简称负荷心。
这两个中心的位置，在平均意义上分别代表着物体中正负电荷的分布中心。
二、电荷中心论的三点基本假设：
①对任意一个物体来说，正负荷心在任意时刻不可能绝对重合，这两个中心总存在一定的距离，它们的平均距离用r0表示.
②通常情况下，物体中的负荷心以r0为半径，绕正荷心高速旋转，转速约为6.6×1015r/s，在平均意义上物体中的正荷心与质心重合。
③对任意一个净电荷为零的物体来说，其单位质量内正负荷心所含电荷量的数值均为Q0=9.648534147×107c/kg≈9.6×107c/kg,质量为m千克的任何物体内其正负荷心所含电荷量的数值均可表示为Q= Q0×m。
三、正电荷中心的受力情况
既然正荷心与质心重合，所以，我们研究正荷心的受力情况就等于研究质心的受力情况。当两物体发生相互作用时，两负荷心绕各自正荷心旋转时的平面和相位差是随时间而改变的，服从概率论统计规律。
图中的四个图分别表示质量相等的两个物体a和b发生相互作用时，两负荷心在某四个时刻的位置，这四个位置出现的概率相等，其中R表示两质心的距离。由图可知：r1< r2< r0< r3≈ r4 << R，隔离正荷心（质心）b并对其进行受力分析（本文均以向右为力的正方向），当两电荷心出现在图中四个位置时质心b受到的合力分别为：
两负荷心在图中四个位置时质心b所受到的合力的平均值为：
如果两负荷心旋转时的转轴始终与两质心连线垂直，那么在任意一个周期内质心b受到的合力的平均值为：
设某一时刻两负荷心旋转时的转轴与质心连线的夹角分别为β1和β2，那么质心b所受合力在两质心连线上的分量的瞬时值为：
而平均值为：
得出质心b受到的引力为：
四、万有引力的电本质
根据以上分析我们给出任意两质点间的万有引力为：
例如对于太阳来说地球中的B为：
则地球中的正荷心所受引力为：f地=5.4×1024B地M地2=5.4×1024×1.8×10-52×（5.976×1024）2=3.5×1022（N）太阳对地球的万有引力为:
根据万有引力的电本质可推出万有引力应当与介质有关。
五、关于地磁场
地球中负荷心绕正荷心旋转时的转轴，在地轴上（且与地轴不完全重合的轴上）占有极微小的优势，从而使地球具有全球性的磁场（且地磁北极和南极与地理南极与北极不完全重合），这就是地磁场产生的原因。
六、关于重力加速度和物质波
由①式可以看出，负荷心在绕正荷心旋转时，在任意一个周内质心分别要受到一次引力和斥力作用，而引力总大于斥力，所以质心表现为引力，引力场中重力加速度的方向在每一个周期内都要变化一次，即重力加速度的频率约为6.6×1015HZ，正因为如此，物质在引力场中运动时的具有波动性，这就是物质波和光波的本质。
由③式可以看出，当β1=0（或β2=0）时，质心所受合力为零，也即在负电荷心转轴上质心所受合力为零。由于地球中的负荷心旋转时的转轴在地轴上占有微小优势，可预言在地球的两极附近重力加速度，而在赤道附近重力加速度。
七、真空中光速率不变及光线在引力场中的偏转的原因
可以预言光子并非真正的中性粒子（由于它的磁矩极小，现代技术无法预测出），在光子中负荷心绕正荷心（质心）旋转时，其转轴始终在运动方向上，即质心在运动方向上所受万有引力始终为零，所以光子的速率不受引力场影响。这就是真空中光速率不变的真正原因。而质心在垂直于运动方向上的万有引力不为零，所以光子在引力场中运动时，光线要偏向引力场，这就是光线在引力场中偏转的真正原因，并非空间弯曲。
光波的频率与负荷心绕正荷心旋转时的转速相等。
八、结束语
本文应用电荷中心论述了万有引力的电本质，并应用万有引力的电本质解释了地磁场，物质波、光波产生的原因，以及光的速率不受引力场影响和光线在引力场中偏转等现象。
关键词:认知负荷理论;高中化学必修教材;教材调研
文章编号:1005-6629(2010)07-0031-04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
认知负荷理论(Cognitive Load Theory)[1]由澳大利亚心理学家约翰・斯威勒(John Sweller)在1988 年首次提出。所谓的认知负荷是指同时被要求施加在工作记忆上的智力活动的全部数量[2],即工作记忆必须注意和处理的内容总和。认知负荷理论提出了三种基本类型的认知负荷:内部认知负荷、外部认知负荷和相关认知负荷。 由于元素间交互形成的认知负荷称为内部认知负荷(Intrinsic Cognitive Load), 它取决于所要学习材料的本质与学习者的专业知识之间的交互程度。外部认知负荷(Extraneous Cognitive Load)是超越内部认知负荷的额外负荷,它主要是由设计不当的教学引起。相关认知负荷(Germane Cognitive Load)是指与促进图式构建和图式自动化过程相关的认知负荷。三种类型的认知负荷是相互叠加的。为了促进有效学习的发生,在教学过程中应尽可能减少外部认知负荷,增加相关认知负荷,并且使总的认知负荷不超出学习者能承受的认知负荷范围,否则,就会产生较低的认知效率[3]。认知负荷理论的提出和发展为“以生为本”地研究教材和教学问题开辟了一个崭新的领域。
1研究问题
化学教学的理想状态是,每个学生都能根据自己的兴趣和目标,利用各种各样丰富的化学学习和实验资源来获得知识和培养能力,并能随时得到有效的指导。但时下化学教育资源匮乏,学生在很多时候只能利用有限的学习材料进行自学来实现自身发展。目前我国的高中化学必修教材质量如何?它们适合学生自学吗?还有哪些地方需要加以改进?这些都是人们常问却又没有根本解决的问题。根据认知心理学的最新研究成果,学习材料是否有利于学生自学,可以从它们引起学生认知负荷的角度来加以比较与分析。
对于化学教材来说,它们主要能够引起学生的“内部”和“相关”两个方面的认知负荷。一般来说,化学教材主要在内容指导语、内容线索、核心知识提示、内容前后联系、文字与图表间的空间距离、文字与图表的匹配程度、图表内容的比例、实验探究操作性等方面影响学生学习时的“内部认知负荷”[4];而教材内容的时代性、实践性、趣味性、与日常生活的联系、对日常生活的指导意义、关注人类未来发展和学法指导等方面则会影响到学生学习时的“相关认知负荷”。本研究基于化学教材引起学生学习时不同类型“认知负荷”的特点,并以这些特点为评价指标,设计和编制了一份调查问卷,通过调查学习者对“苏教版”和“人教版”化学必修教材的内容选择和呈现方式的认识和反馈,从认知负荷理论的角度对两个版本的化学新教材(必修)进行比较研究,以期获得化学新教材在“学生自学”方面的整体水平和具体的改进建议。
2 研究设计
本研究中使用的调查问卷主要从“内部认知负荷”和“相关认知负荷”两个维度分别设计评价项目,每个评价项目都有五个不同的选项供调查者选择,这些选项为:“完全不同意”(赋值为1)、“基本不同意”(赋值为2)、“基本同意”(赋值为3)、“非常同意”(赋值为4)和“完全同意”(赋值为5)。其中,用于检测化学必修教材给学习者带来的内部认知负荷大小的评价项目共十项(总分为50分),十项得分之和越接近于50,说明教材引起的学生内部认知负荷越小,越有利于学生学习;用于检测教材给学习者带来的相关认知负荷大小的评价项目也为十项(总分也为50分),十项得分之和越接近于50,说明教材引起的学生相关认知负荷越大,就越能调动学生的学习积极性,即教材受学生的欢迎程度就越高。
为了增强研究结论的信度,本研究随机选取了江苏省两所普通高级中学(其中一所学校使用“苏教版”高中化学教材,另一所学校使用“人教版”高中化学教材)作为调查对象选取的来源学校。为了避免学生自身的知识水平对调查结果造成的影响,在每所学校任意选择两个高一普通班作为调查班级,每个班级50人,调查对象共200人,经过筛选后的有效问卷177张。177名调查对象中有男生88人(占被调查者总数的49.7 %), 女生89人(占被调查者总数的50.3 %), 男女生的比例相当。同时,这些调查对象中有79人使用“人教版”化学教材(占被调查者总数的44.6 %), 有98人使用“苏教版”化学教材(占被调查者总数的55.4 %), 也就是说使用两个版本化学教材的被调查者数量也是大体相当的。问卷调查所获得的数据,利用教育统计软件包SPSS 11.5进行统计与分析。
3研究结论
通过对收集到的有效问卷的相关评价项目中学生的作答情况进行数据统计和分析,可以得到以下一些主要结论。
3.1高中化学必修教材整体上利于学生自学
教材引起学生的认知负荷总量可以被用来从整体上说明它们利于学生自学的程度。调查结果显示,现行的两套高中化学必修教材都较有利于学生的自学。两套教材在引起学生总认知负荷方面的得分情况如图1所示。
由图1可以看出,两个版本的化学教材在引起学生认知负荷总量方面及格率分别达到63 %和65 %,都较有利于学生学习和使用。
通过独立样本的T检验,“苏教版”和“人教版”化学必修教材在认知负荷总量方面的检验结果显示,P=0.726>0.05,这表明对引起学生认知负荷总量来说,教材版本之间的差异没有显著性意义。既然两版教材在引起认知负荷总量方面没有显著差异,那么它们在帮助学生自学时,会因性别差异而引起不同的认知负荷总量吗?由表1中的独立样本的T检验结果可以看出,男生和女生使用化学教材时,在认知负荷总量方面的检验结果显示,P=0.794>0.05,这表明对引起学生认知负荷总量来说,不同性别之间也没有显著性意义。也就是说,两版高中化学必修教材不论对男生,还是对女生,都较有利于他们自学。
虽然两版教材在整体上没有显著性差异,但它们在引起学生不同类型的认知负荷方面有没有具体的差异呢?
3.2两版必修教材各有所长,应相互借鉴
具体来看,教材的认知负荷总量主要由其引起的“内部”认知负荷和“相关”认知负荷两个部分组成。从这两个部分出发来具体分析两个版本的教材,结果发现它们有以下特点(见图2和图3所示):
从图2可以看出,“苏教版”教材在引起学生内部认知负荷方面比“人教版”教材的及格率要高,这说明“苏教版”教材在内容组织方面较“人教版”教材更有利于学生认知和自学。而图3则显示,“人教版”教材在内容呈现方面优于“苏教版”教材,它能够在更大程度上调动学生学习化学的积极性。
基于以上分析,我们可以看出,两版化学教材各有所长。因此,“苏教版”教材在精心组织内容的同时,需要吸收“人教版”教材在内容呈现方面的优势;而“人教版”教材则需更加关注知识内容的组织思路。只要二者相互借鉴,取长补短,就能更加有利于全体高中学生的自学和发展。
在分析调查数据的过程中,研究也发现两版化学必修教材中尚存一些需要解决的共性问题,值得加以研究和思考。
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3.3两版教材存在尚需解决的共性问题
为了更加充分地反映两版教材引起学生认知负荷的具体情况,本文利用“偏度”来反映学生的作答情况,具体内容见表2。对于某一个评价指标来说,如果“偏度”值越接近于+1,那么选择中间值3以前选项的学生比例就越高;而如果“偏度”值越接近于-1,那么选择中间值3以后选项的学生比例就越高。在本研究中,学生对某一评价指标作答的“偏度”值越接近于-1,那就说明在该指标方面,教材引起他们的认知负荷是有利于他们自学的;反之,教材在该指标方面是不利于学生自学的。
从表2的对比中可以看出,对于不同的评价指标,两版化学必修教材表现出不同的优缺点,而它们存在的共性问题主要表现在“教材的内容主线”、“章节的核心知识点”和“教材中学生探究的内容比例”等三个方面。
(1)教材的内容主线
内容主线的清晰程度将直接影响化学教材引起学生内部认知负荷的大小。内容主线越明晰易见,教材给学生自学时带来的认知负荷就越小,从而越有利于学生自学。当问到“在阅读化学教材时能否很快发现教材内容的主线”时,调查结果如表3所示。
由表2和表3看出,对于该指标来说,被调查者针对两版本必修教材,选择1、2和3的累积百分数分别为82.3 %和74.5 %,数据的直方图都呈正偏态(偏度分别为+0.373和+0.233)。这表明有相当数量的被调查者认为两版教材的内容主线他们并不是很容易就能发现,也即学生在阅读教材时产生了较高的内部认知负荷,教材不太利于他们自学。因此,化学教材在修订时,应该充分考虑这一因素,让教材内容的主线更加清晰,从而帮助学生更好地利用教材学习。
(2)章节的核心知识点
内容组织良好的化学教材,应该能够帮助学生很容易从中找到章节内容的核心知识点,从而引起学习者较小的内部认知负荷。当问及“找到章节核心知识点的难易程度”时,被调查者的回答结果如表4所示。
由表2和表4可知,对于章节中的核心知识点,被调查者针对两版必修教材,选择1、2和3的累积百分数分别为79.7 %和67.3 %,数据的直方图也呈正偏态(偏度分别为+0.453和+0.263)。由此可见,许多调查者并不能很好地在教材中找到章节内容的核心知识点,也就是说,教材呈现给学生的内容重点并不是很突出,造成了学生较大的认知负荷,从而不利于他们高效地学习新知识。因此,化学教材应该改变内容呈现的主次,突出并引导学生发现章节内容的核心知识点。
(3)教材中学生探究的内容比例
学生探究的内容比例越大,化学教材引起学习者的相关认知负荷就越大,也就越有利于激发他们的学习兴趣。被调查者对“教材中学生探究内容的比例”调查项的反馈结果如表5所示。
对于该内容主题的调查,被调查者针对两版本必修教材,选择1、2和3的累积百分数分别为84.8 %和77.6 %,数据的直方图呈正偏态(偏度分别为+0.628和+0.304)。这表明超过七成的被调查者都认为教材中供他们动手探究的内容比例过小,即教材在关注个体探究活动的内容呈现方面引起了学生较小的相关认知负荷,这将不利于学生学习积极性的发挥。因此,两版化学必修教材应该适当增大学生探究的内容比例,以激发他们的化学学习兴趣和学习动力。
4 研究启示
在化学新课程不断推进的过程中,教材的发展水平将会直接影响到课程实施的成效。基于以上研究,我们可以得出以下一些启示。
4.1 基于学习者需求研究化学教材问题
作为教师教和学生学的重要资源和工具,化学教材在新课程实施过程中扮演着非常重要的角色。我们在思考“给”学生什么样教材的同时,不妨换一种视角,也许只有在充分考虑了学生“要”什么样教材的基础上,才能编写出更加有利于他们学习的教科书。也就是说,从学生认知的角度研究教材的编写水平和存在问题是一种重要的教材研究方法。通过以上研究可以发现,两版高中化学必修教材在整体上是较利于学生自学的,但它们也在一些方面没有很好地满足学生的自学需求(具体内容见表2)。因此,为了提高化学教材辅助学生自学的水平,我们在思考和研究教材问题时,要充分考虑学生的需求,特别是不同层次学生的具体需求,这样才能让化学教材更具针对性,从而促进每一个学生的基础发展和个性发展。
4.2精心组织化学教材的内容体系
化学课程标准给出了中学阶段学生应知、应会的具体学习内容,但没有规定这些内容应该在教材和教学中以怎样的线索加以组织。从认知负荷理论的角度来看,教材内容体系的组织线索是否明晰,教材内容的核心知识点是否明确,教材内容前后是否连贯等方面都会影响学习者在自学时的认知负荷。因此,现行的高中化学新教材应多添加一些学习引导和核心知识点的提示,适当提高化学实验活动的可操作性,并注意与初中化学教材内容的过渡与衔接,这些策略都有助于降低学生学习时的内部认知负荷,从而有利于他们利用化学教材进行自学。
4.3合理设计化学教材的呈现方式
好的教材呈现方式既可以降低学生自学时的难度,同时也能激发他们的学习兴趣。认知负荷理论认为,图表可以有效地降低学生在自学教材时的内部认知负荷,而生动的图片、有趣的活动、教材内容与社会生活的联系等方面都能增加学生自学时的相关认知负荷,从而转化为他们学习的动力。因此,化学教材在编写和修订的过程中应该适当增加图片和表格的比例,多用鲜活的图片和精彩的活动为内容载体,将较多的社会生活元素融入教材内容之中,向学生呈现他们易懂、爱看的学习内容,从而促进他们的化学学习。
参考文献:
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关键词：电力；统计分析；统计预测
统计工作的最后一步是撰写统计分析报告，分析报告是发挥统计整体功能、表现统计成果的重要步骤，其有利于发现统计工作中存在的问题。
一、统计分析报告的特点类型
统计分析工作的特点就是数量性，因此统计分析报告就是用数字说话，以事实描述，然后进行议论分析。统计分析报告用简洁的语言表述丰富的统计内涵，做到语言简练意赅。这种独特的表达方式也说明了与其它文体的显著差别。
（一）统计分析报告的特点
1.统计分析报告的是基于大量的调查数据，既要有数据又要有分析，即要提出问题又要有解决问题的措施，因此统计分析报告要比总结报告更加精准。
2.统计分析报告要求从更宽的面上交代背景，用较多的篇幅和事实系统集中地阐述问题、解剖矛盾，比新闻报道更全面具体。
3.统计分析报告必须运用大量的数据材料揭示规律性，在论证文章观点阐述某种看法时比学术论文更侧重用数据、事实说话，深入浅出，虚实结合。
（二）统计分析报告的类型
统计分析报告的类型有许多种，下面就几种经常使用的类型略作说明。
1.进度型统计分析报告。进度型统计分析报告也被称为定期统计分析报告，其分析目的是为了让企业管理阶层能偶实时了解工作的进度和检查企业计划的实施情况，其一般按周、月、季度等编写。
2.专题性统计分析报告。是利用统计资料， 进行分析投资建设中的某一方面、某一环节而深入研究编写的分析报告。
3.预测性统计分析报告.是在分析过去和现在的大量准确的统计资料基础上、运用统计预测方法、对未来发展趋势做出较为合理的判断和数量预测，它具有数量性、预见性、差异性、可控性的特点。
二、统计分析预测
电力企业的统计工作具有大量的数据优点，除了对其进行统计分析之外，对电力企业来说更要充分的利用统计分析进行供电情况进行预测，更重要的是对电力的负荷的调研和分析。
伴随着我国用电结构的调整我国的电力供需矛盾得到一定程度的缓解，国内各大电网负荷特性也都发生了根本性的变化，电网运行的特性是电力负荷的特性趋向于正常。各大电网集团的的最大负荷普遍持续高速的增长，电力峰谷差率增大，负荷率下降，水源枯水期和电力高峰期电力供应紧张，电网的调峰难度增大，对电网的正常运行带来很大的安全隐患，因此，对电力负荷的统计、分析和预测对电力企业来说越来越显的重要。
下面论述的是对电力负荷的预测和预警的相关指标，包括了一些还正处于在探索和实践的指标。(1)日最大电力负荷，一天之中电力负荷最大的一段。电能表的计量有一个小时、半个小时、一刻钟和瞬间负荷，日最大电力负荷一般采用的是整点的最大负荷。(2)日平均电力负荷，每天电力用量除以24小时得到的日平均电力负荷。(3)日最小电力负荷，一天之中电力负荷最小的一个时间段，和日最大电力负荷一样，其一般使用的也是整点的电力最小负荷。 (4)月内最大三日平均电力负荷，任意月份内电力负荷最大三日的平均值，也即是每一月内，取电力负荷最大三天中的整点的最大电力负荷，求这三天的平均电力负荷值，该值即是在这个月中的最大三日平均值。对电力负荷的实际分析中，电力的最大负荷是一个最高水平的状态，并不是偶然的电力负荷，其既具有代表性。发达国家一般都是采用月内最大三日平均值最为最大电力负荷。 (5) 日负荷率(γ)，反映一天内的电力负荷平复程度，是日平均电力负荷和日最大电力负荷的一个比值，一天之内若负荷的变化比较大，则日负荷的曲线就会陡峭，日电力负荷率越低，反之则越高。 (6) 日最小负荷率(β)，反映一天内的负荷变化的趋势，是日最小负荷和日最大负荷的比值。一般为了满足电网调峰的需要，在分析电网调峰能力时通常使用的是接近或者是最小的日最小负荷率（去除节假日外），而并非采用平均最小负荷。(7)日峰谷差率，是日最大电力负荷除以日最大电力负荷与最小负荷的差值所得的数值。和日最小负荷率均值一样日峰谷差率反映的也是一天内的电力负荷变化的幅度。
(8) 月不均衡系数(σ)，是指平均日电力负荷和该月份内最大日电力负荷的比值。(9)季度不均衡系数(ρ)，是指全年各月最大电力负荷的平均值和该年份内最大电力负荷的比值。其主要反映的是全年内月最大负荷的不均衡性。 (10) 年平均日负荷率(γav)，指的是全年内日电力负荷的一个平均值。 (11)年平均月负荷率(σav)，指的是全年每个月份的日平均电量的总和与全年每个月份的最大日电量总和的比值。
三、结论
总之，对电力负荷进行统计分析是有效防范电力企业发展风险的重要工作，一直以来受到政府、电力企业和相关部门的高度关注。电力企业的发展关系到我国国民经济发展，电力统计分析与预测是提高电力企业经济效益、保障电力工业健康发展的重要手段。在市场经济体制下研究电力供给与需求的动态变化，及时监测、分析当前和未来电力供需情况具有重要意义。
参考文献：
[1] 陈春琴. 数理统计分析在电力企业负荷预测中的应用[J]. 华东电力, 2006, (05)
[2] 刘丽萍. 试论科学开展电量分析预测[J]. 江苏科技信息, 2009, (02)
关键词：举重运动 快速力量 专项训练
一、前言
力量对运动成绩的关键影响作用为人们所熟知，举重专项力量训练也成为体育科学研究和举重训练实践的热点。―般和专项训练的关系要根据运动员的训练水平、个的人特点，训练阶段的特征以及其它一些次要因素的情况而发生变化。在当代的训练理论中，一般和专项训练的理想关系，在很大程度上依赖于它们对训练效果的相互影响。这种影响可以是积极的，也可以是消极的。消极影响主要是在进行大负荷时没有安排足够的一般训练所致。因此，一个合乎逻辑的训练系统要依据下列练习进行安排：
1.尽可能与比赛动作一致的练习。
2.在特性和动作结构上与第一类练习接近的练习。
运动训练研究证明：“专项力量水平的提高，是按比例协调发展的不同性质力量训练，的多因素的综合力量训练效应。专项力量训练与专项技术和专项运动能力训练科学的溶为一体，是尽快提高专项成绩最有效的方法。
二、举重快速力量的训练
进行举重快速力量训练，其中就包含着两个方面：力量和速度，二者缺一不可的。力量和速度直接对功率的贡献值，严格的限制并不存在，这里只有两极存在，一极的方向是力量，另一极则是速度，事实上力量与速度不能脱离对方而单独存在，这也正是二者永远有机结合在一起的[1]。张英波指出[2]，运动员速度力量水平对于竞技能力具有重要的决定性作用，对于高水平运动员，以尽量快的速率进行较重负荷练习能够更有效地提高速度力量水平。比勒的研究认为，单位时间按内肌肉的最大收缩速度是快速力量的决定因素。此外最大力量、高频率的刺激、肌肉的纤维组成，白肌纤维占优势，肌肉内协调性，肌肉间协调性等因素也影响最大收缩速度，因此，运动员快速力量增长空间的可训练因素应该是训练改善的主要目标[3]。而训练方法和手段的是以人体适应的生理学机制为基础，围绕以上特点开发和设计的。
三、快速力量训练的方法和手段
国内外训练学领域的专家、学者经过不断探索，创造了多种有效提高速度力量的训练方法。为了能更好的发展速度力量，我们需对每种方法手段的优势与不足进行详细分析，仔细甄别，综合评价，以满足科学研究与训练实践的需要。王保成[4]将快速力量训练方法分为负重练习法和不负重练习法，并将采用小重量发展动作速度的练习归为不负重。徒手专项快速力量训练，与专项技术相结合。下面主要探讨具体的训练方法和手段。
1.大、中、小负荷训练
按照传统的力量训练理论，快速完成小负荷（最大负荷的75%以下）和中等负荷（75%～85%）的力量训练，有助于提高动作的速度，这种理论观点认为：中、小负荷训练可以使肌肉产生快速收缩，能够较好的发展速度力量[5]。然而实践证明：大负荷85%～95%以上）高强度的快速力量训练的效果要优于中、小负荷的力量训练。小负荷快速训练法对提高速度力量的幅度有限[6]。大负荷较中小负荷快速训练，更有利于兴奋大脑运动中枢，使之向运动单位发放刺激的频率和强度成倍增加，动员更多的快肌纤维参加工作。
2.最大功率训练
最大功率训练法是在力量训练时用人体最大爆发功率负荷进行训练的一种训练方法。根据希尔测定的负荷和收缩速度的曲线关系可知，用这个最佳力量负荷做最快速度练习的负荷强度就基本接近人体最大功率负荷，这就是最大爆发功率训练[7]。最大功率训练法是基于专门性原则，针对爆发性用力的项目如短跑、跳跃、投掷等提出的。这种在理论上与该类型运动项目的肌肉工作形式较为一致的训练方法。
2.1最大功率法的训练效果
采用最大功率方法进行训练是否能够在实践中获得理想效果，可以使运动员的实际运动能力得到有效增强，与其他力量训练方法相比是否能够获得更为显著的效益，是需要关心的问题。探讨运动员所具有的最大输出功率和运动能力之间的关系，很多实验研究证实了二者存在密切相关这一观点[8]。
最大功率训练的效果与传统的最大力量训练相比较。需要证实训练效果的特异性。最大力量的增长能够有效促进快速力量的提高，最大力量与快速力量间的相关系数为0.72， 其相关性研究也表明了这一点。Jidovtseff 等实验表明：功率-速度曲线的变化显示，力量训练使卧推动作早期的运动能力增强，是否与启动力量相关需进一步验证，而速度训练加强了动作后期的推进活动。表明了不同方式的力量训练效果的特异性，对爆发力项目采用最大功率训练法提供了明确的理论依据。将最大力量和最大速度两种训练方式结合，对提高整个动作全程的运动能力是否能取得更好的训练效果需进一步探讨。Cormie 和Harris研究结果反映出，结合大负重和高功率两种方法的训练，对提高运动员实际运动能力效果更强，也显示出与大负重训练相比，最大功率训练能够产生独特的训练效果。Linnamo 等以8 名无训练经历的青年男性为受试者，分别以爆发式负重和大负重进，行腿举的一次训练，肌电变化情况表现为：在爆发式负重期间的肌电平均功率频率和中位频率显著高于大负重动作期间。该研究认为：爆发式运动可能动员了更多的快收缩运动单位，对神经肌肉系统有较大的影响[9]。最大力量与最大功率训练方法的训练效果比较，以短距离冲刺跑为指标的快速运动能力的增强，最大功率训练方法有明显效果。
2.2最大功率法在举重运动中的应用和发展方向
精确控制的最大功率训练在理论上需要连续进行个体化的练习动作的功率测试，因此开发具有专门性和实用性的最大功率测试和训练装置甚为必要。最大功率训练的爆发式动作特征体现较高训练强度和较低负荷量的特点。在训练和比赛周期内，应用该方法对运动员爆发力的保持和提高显示出了优势，方法学上是很大的进步。举重运动中，身体上下肢环节快速发力功率特征，及与整体发力间的关系探讨仍然存在一定的操作难度。但也是未来这一领域的发展方向。
2.3最大功率法的理论基础
最大功率法的理论基础为希尔方程。方程成立的理想化条件为，肌肉在克服重物收缩时存在的加速度忽略不计，收缩速度近似为匀速；肌肉的收缩力量重物的重力相等。在此基础上建立了速度力量素质训练的理论与方法，用负荷总量与平均动作速度乘积的最大值定义速度力量素质，以最大负荷重量的60～70%作为发展速度力量素质的最佳负荷重量范围.陈松马启伟，以HILL定理为基础，制定负荷重量和速度负荷，适宜重量负荷、速度负荷；动作速度定量调控，训练实验表明对提高运动员快速力量有很好的效果。
白石、史玉琴，通过对对Hill方程的推导过程，分析方程中功率和速度之间的关系，指出其主要反映外在负荷与肌肉收缩平均速度关系，不是肌肉收缩时的力-速关系方程，该方程没有反映出肌肉组织所固有的独特力学特质。弹性体的负载-平均速度间的关系与，弹性体的回缩力-速度关系完全不同，前者曲线为双曲线型，后者为椭圆形。尹洪满、葛春林、李世明 利用生物力学的测量和理论计算方法，论证了人体多环节多肌群共同参与完成的整体动作的力-速特点不适于用希尔方程。指出：在研究整体动作对重物作用的功率时，加速度不可忽略；重物平均动量，也不能等同于人体对重物的作用功率。实验研究发现：最大功率值对应的负荷重量小于最大动量值对应的负荷重量，且差异明显，发展人体整体动作的最大功率，可以有效的提高整体的肌肉收缩功率，但是发展重物在人体整体动作作用下的最大动量，对于提高整体动作肌肉收缩功率作用不明显。实验也证明：速度力量达到最大值时，肌肉力量与肌肉收缩的速度并非达到最大，二者结合的最佳值都大约等于速度和力量最大值的1/3，并非理论计算的最大值。
举重运动不是单一肌肉或环节完成的动作极少，作为多环节多肌群共同参与完成的整体动作。因此以单一肌肉生理收缩特征为基础的希尔方程存在着一定的理论缺陷，另外在对抗外界负荷（质量较大）情况下，加速度是必然在一定的时间时程内存在的。 因此，最大功率法在快速力量训练理论和方法也得到了实践的检验，在举重运动快速力量训练中仍占有一席之地。
3.3最大力量+最大速度训练
用最大力量训练与最快速度训练相结合成为一种具有良好训练效果的速度力量训练方法。是在最大负荷练习后，紧接着进行一至几次的小负荷或徒手练习的最快速度的力量练习方法。最大负荷用力时，大脑皮质运动中枢会发放强而集中的高频冲动。对参与收缩的不同类型的肌肉纤维数量有积极影响。为快速用力准备了强大的动力势能，运动中枢处于最佳的兴奋状态。动员尽可能多的肌纤维参加工作。如没有轻负荷快速练习前的最大负荷练习所造成的“势能”，爆发用力时想快也快不起来，没有大负荷练习后的轻负荷快速运动，其“势能”再大也不会转变成快的“动能”，无法建立快速爆发力的动力定型。因而它达到任何单一练习都达不到预期的快速力量训练效果。在举重下肢力量训练中可以广泛应用。
3.4.振动力量训练的补充作用
全身振动训练法是一种新兴的肌肉力量训练方法，可以有效提高中枢神经系统之间的协调性，使屈伸肌的最大力量、爆发力和协调性、柔韧性等得到同时协调地发展。振动训练与抗阻力量训练相 比，两者的生理机制相似，均是透过刺激肌梭的伸展反射以及肌纤维弹性能的应用，来达到提升运动表现以及训练的目的，但振动训练省却了身体与地面的冲击，属于闭锁链的运动型式，而这似乎有益于降低发生运动伤害的风险。振动训练（Vibration Training）与常规阻力训练的组合被认为比传统单一的阻力训练效果更好。另外，振动训练提高优秀运动员肌肉力量和做功能力的效果非常明显。在振动训练过程中，振动的强度和负荷量越大，肌肉力量和做功能力的提高越大，运动员下肢爆发力，输出功率、快速力量有明显增长。但是，作为一种有效的快速力量训练方法，震动训练的负荷确定一直是困扰训练实践的一个难题，振动训练如何与举重专项要求相结合，也是其未来需要进一步研究和实践的方向。
参考文献
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（湖南师范大学教育科学学院， 410081）?
摘 要： 随机选取124名大学生为被试，采用双任务范式，考察了不同中央执行负荷对贝叶斯推理的影响。结果发现：（1）中央执行负荷影响贝叶斯推理成绩。具体来讲，这种影响的程度伴随着负荷强度的增加而增加，无负荷条件下的推理成绩最好，低负荷条件下次之，高负荷条件下最差。（2）只有在无负荷和低负荷条件下方体现出贝叶斯促进效应，在高负荷条件下没能体现出自然频数的促进效应。这表明，工作记忆资源是贝叶斯促进效应发生的充分非必要条件：贝叶斯推理过程中，可用于推理的资源较多时，贝叶斯促进效应才发生；当工作记忆资源不足时，促进效应不会发生。
关键词 ：中央执行负荷；贝叶斯推理；贝叶斯促进
1引言
日常生活中，尽管基于不确定事件的决策非常重要，可人们对概率信息进行推理的表现却相当差。一个典型的例子就是贝叶斯推理，人们总是忽视基础概率。以下是心理学研究文献中被广泛引用的一个贝叶斯推理任务——经典乳腺癌问题[1]：
参加常规X光透视检查的40岁妇女中，患乳腺癌的概率是1%。如果一个妇女患了乳腺癌，她的胸透片呈阳性的概率是80%。如果一个妇女没有患乳腺癌，她的胸透片呈阳性的概率是9.6%。一个该年龄段的妇女，她的胸透片呈阳性，那么她实际患乳腺癌的概率是多少？（7.8%）
对于其影响因素，以往研究主要从内容（情境）效应[2,3,4,5,6]、概率信息数据格式[7,8,9,10,11,12]、概率信息获取方式[13]和推理者因素等方面进行了探讨，但对个体差异方面的研究仅仅分析了知识背景[11,14,15]、认知风格[16]、学习风格[17]、数字运算能力[18]、情绪状态[19]以及认知反应能力[12,20]的影响，而工作记忆作为人类认知资源的核心，其与贝叶斯推理的关系却鲜有文献涉及。
个体许多认知活动如算术、推理等都受到工作记忆系统的影响。工作记忆系统一般分成语音环路、视觉空间模板、情景缓冲器和中央执行系统[21,22]。其中中央执行系统是核心,它在很多高级认知任务中起着关键作用。不少学者认为工作记忆中央执行系统功能可分离,它包含抑制、转换过程、刷新以及双任务协调四种基本亚成分。Baddeley表明工作记忆中央执行成分在算术行为中发挥着重要作用[23]。由于双任务实验能很好地研究算术认知中涉及的中央执行成分[24,25,26]，也有研究指出，引入一个辅助任务是考查一个加工过程是否取决于该认知资源的一种有效途径[27,28,29,30,31,32,33]。因此，本实验拟设计双重任务实验，通过直接给个体工作记忆一个负荷来操纵可获得的工作记忆资源来探讨工作记忆在推理过程中的深层机制。
此外，Sloman和Over把在自然频数表征条件下贝叶斯推理成绩得到改善的现象称为贝叶斯促进（Bayesianfacilitation）[9]，并得到诸多研究的证实[7,8,9,10,11,12]。可有研究发现，对于不同个体而言，并非任何情况下都会体现出自然频数的促进效应[18]。那么，工作记忆负荷是否对自然频数的促进效应也存在影响？
鉴于此，本研究拟在以往工作记忆与其他各类推理关系研究的基础上，从工作记忆负荷入手并结合概率表征对两者作进一步探讨，以期进一步揭示人们贝叶斯推理的认知过程与规律、指导人们进行有效地决策和判断。本研究假设：（1）工作记忆负荷与贝叶斯推理成绩密切相关，工作记忆负荷越高，被试的推理成绩越差；（2）存在自然频数的促进效应，但并非任何一种负荷条件下都呈现出频数的促进效应。
2方法
2.1被试
实验被试为某大学136名大学生，年龄在18——24岁之间，视力或矫正视力正常，无色盲，母语均为汉语。所有的被试系自愿参加实验，均未学过或不了解贝叶斯定理。
2.2材料和仪器
次级任务采用司继伟[34]设计的字母排序任务和字母再认任务。主任务随机抽取LiqiZhu[35]编制的10道贝叶斯问题（所有题目均同质）中的2道作为实验2的推理材料。将推理题转换成800×600像素图片，白底黑字，文字为21号宋体（字母为34号），1.5倍行距，文字在图片中央。实验材料采用E-Prime2.0编制与运行，呈现在19英寸的DELL电脑屏幕上，显示器刷新频率150Hz，分辨率1024×768。同一推理题目均以标准概率和自然频数2种版本呈现。
2.3设计
采用3（负荷：高、低、无）×2（数据格式：标准概率、自然频数）双因素被试间设计。因变量为被试在2道贝叶斯推理题目上的得分（回答正确1道计1分，错误计0分，总分为0——2分）。
2.4程序
（1）无负荷任务实验程序：被试只进行贝叶斯推理任务。先呈现500ms“+”注视点，之后呈现推理题（限时3分钟），得出答案后按键反应，在弹出的答题框中输入计算结果。
（2）高负荷任务实验程序：被试进行字母排序和推理任务。先呈现500ms“+”注视点，之后出现一个字母串，要求被试识记字母并排序，字母串持续1s后消失，然后呈现4s“+”注视点。之后呈现推理题（限时3分钟），得出答案后按键反应，在弹出的答题框中输入结果，最后在弹出的方框中按顺序输入字母序列。
（3）低负荷任务实验程序：被试进行字母再认和推理任务。先呈现500ms“+”注视点，之后出现一串字母，要求被试记忆，字母串持续1s后消失，然后呈现4s“+”注视点。之后出现推理题（限时3分钟），得出答案后按键反应，在弹出的答题框中输入结果，最后判断某字母是否属于刚刚出现过的字母串当中，若出现过，则在弹出方框中输入“YES”，反之则输入“NO”。
所有程序都包括1道练习题和2道贝叶斯推理题。实验结束后赠送被试一份小礼品。
3结果与分析
4名被试没有完成2道推理题或由于实验中断导致他们的数据被剔除。为了确保负荷控制有效，被试的工作记忆必须努力记住字母或进行正确排序，这可以从正式实验中回答的正确率的平均数来判别他们有没有做到这一点[34]。分别计算每个被试在2次字母排序任务上的平均得分（识记并排序准确1个字母计1分）和字母再认任务上的平均得分（回答正确计1分，错误计0分），以3个标准差作为分界线，剔除低于平均数3个标准差的8个数据，剩余124名被试的数据得以保留。推理成绩与标准答案的差异在1%以内的结果均视为“正确”，反之视为“错误”，回答正确1道计1分，错误计0分，总分为0——2分，利用spss13.0进行统计分析，结果见表1。
经双因素方差分析表明，工作记忆负荷主效应显著，F（2,118）=5.861，p<.05，具体表现为：比较三种工作记忆负荷条件下被试的推理成绩，无负荷条件下最好，低负荷条件下次之，高负荷条件下最差。数据格式主效应显著，F（1,118）=13.896，p<.05，具体表现为：被试在自然频数条件下的推理成绩显著好于标准概率条件下的推理成绩。工作记忆负荷和数据格式的交互作用显著，F（2,118）=7.838，p<.05。进一步简单效应分析发现：(1)在自然频数水平上，工作记忆负荷效应显著，F（2,119）=12.02，p<.05，具体表现为：在自然频数水平上，无负荷组的推理成绩显著好于低负荷组，低负荷组显著好于高负荷组。(2)在标准概率水平上，工作记忆负荷效应不显著，F（2,119）=0.23，p>.05。（3）在低工作记忆负荷水平上，数据格式效应显著，F（1,120）=7.90，p<.05，即：在低工作记忆负荷水平上，被试在自然频数版本上的推理成绩显著好于在标准概率版本上的推理成绩；（4）在无负荷水平上，数据格式效应显著，F（1,120）=18.49，p<.05，具体表现为：在无负荷情况下，被试在自然频数版本上的推理成绩显著好于在标准概率版本上的推理成绩。（5）在高负荷水平上，数据格式效应不显著，F（1,120）=0.74，p>.05。具体表现为：在高负荷水平上，被试在两类数据格式上的推理成绩的差异不显著。
4讨论
4.1中央执行负荷对贝叶斯推理的影响
实验结果显示，中央执行负荷影响贝叶斯推理成绩。具体来讲，这种影响的程度伴随着负荷强度的增加而增加，无负荷条件下的推理成绩最好，低负荷条件下次之，高负荷条件下最差[F（2,118）=5.861，p<.05]。对于个体而言，其工作记忆资源是相对稳定且有限的，当次级任务占用较多的工作记忆资源时，他们用于解决主任务的资源就相对较少了。三种条件下，字母排序占用工作记忆资源最多，因此在高负荷条件下，被试可用于解决贝叶斯推理的认知资源最少，所以推理成绩最差。字母再认任务比字母排序任务相对简单，占用资源较少，因此用于解决推理任务的工作记忆资源就多，所以在低负荷条件下被试的推理成绩得到显著改善。而无负荷条件下，没有其他的任务与推理任务争夺有限的工作记忆资源，所以被试在此条件下的成绩最佳。这与EliseLesage[36]等的研究结果相一致。他们要求被试在完成贝叶斯推理任务的同时完成点的复制任务，结果发现，在无负荷条件下（只需完成推理）的贝叶斯推理成绩显著好于有负荷条件下（需要完成推理任务和点复制任务）的推理成绩。对实验结果进一步分析发现，只有在自然频数条件下，中央执行负荷的这种差异才显著[F（2,119）=12.02，p<.05]。这无疑再一次证明，标准概率条件下的推理任务比自然频数更难，即使有充足的工作记忆资源用于推理任务也无法得出有效的结果。
4.2贝叶斯促进效应
Sloman和Over（2003）把在自然频数条件下贝叶斯推理成绩得到改善的现象称为贝叶斯促进（Bayesianfacilitation）。实验体现了明显的贝叶斯促进效应：被试在自然频数版本上的推理成绩显著好于在标准概率版本上的推理成绩[F（1,68）=22.574，p<.05；F（1,118）=13.896，p<.05]。这与Gigerenzer和Hoffrage[7]、Cosmides和Tooby[8]的研究结果相一致。但值得一提的是，贝叶斯促进效应并非在任何条件下都会体现，换言之，贝叶斯促进效应的发生是有条件的。实验结果显示，在低负荷和无负荷条件下，被试在自然频数版本上的推理成绩显著好于在标准概率版本上的推理成绩[F（1,120）=7.90，p<.05；F（1,120）=18.49，p<.05]，但在高负荷条件下，两者之间的差异却不显著[F（1,120）=0.74，p>.05]。这表明，贝叶斯促进效应只在低负荷和无负荷条件下才得到了体现，在高负荷条件下并没有发现这一促进效应。究其原因可能在于，工作记忆资源作为推理时非常重要的认知资源，在高负荷条件下，次级任务（字母排序）占用了较多的工作记忆资源，而用于完成主任务的工作记忆资源却很少，所以导致被试在两个版本推理题上的成绩均较差。在低负荷或无负荷条件下的情况恰恰相反。被试绝大部分的工作记忆资源都用于加工推理任务，虽然在标准概率格式的推理题上表现较差，却能够较好地完成相对简单的以自然频数呈现的推理题。
4.3生态理性框架和嵌套集合假设之争
对于用自然频数代替标准概率为什么可以促进贝叶斯推理的原因，影响较大的理论有生态理性框架（EcologicalRationalityFramework）和嵌套集合理论（NestedSetsTheory）两种。两种理论假设的最大区别在于可获得的执行认知资源的作用。生态理性框架认为：人们在自然数条件下表现更好是因为一个高度分化的模块自动加工自然频数。由于这个模块的功能与认知资源无关，因此认知能力和贝叶斯推理成绩两者之间没有任何关联，即使是低认知能力的个体在自然频数的条件下也能够获得正确答案。双重加工模型框架下的嵌套集合理论认为使得问题集合结构清晰的格式将会触发分析系统。该系统将使用执行认知资源来计算正确的答案。因此，人们在自然频数条件下表现更好的原因是他们能够动用自己的分析能力。这也就是说，激起清晰嵌套集合表征的条件下，被试的推理成绩应该与个体的一般认知能力有关联：认知资源越多，越有可能获得正确答案。相反，嵌套集合表征比较模糊的条件下，问题格式就不能激发被试的分析系统。
工作记忆是非常重要的认知资源。按照生态理性框架的理解，在标准概率格式下，推理成绩与工作记忆能力将会呈强相关。少数高工作记忆能力的个体在“非自然频数”、困难的条件下运用频数运算法则也能够计算出正确答案。然而，在自然频数条件下，当运算法则接收到正确的输入（自然频数），不管是高工作记忆能力还是低工作记忆能力的个体，他们的表现应该相当。相反，嵌套集合理论则认为工作记忆资源和推理成绩之间有积极联系，尤其是在贝叶斯得到促进和改善的条件下，因为在这种条件下分析系统得以激活。实验发现，在自然频数条件下，与高负荷情况（由于次级任务占用了较多的工作记忆资源，推理者用于解决贝叶斯推理任务的工作记忆资源较少）相比，在低负荷、无负荷（推理者用于解决贝叶斯推理的工作记忆资源较多）情况下，被试的推理成绩更好。这表明，被试在自然频数条件下的推理成绩的好坏取决于可获得的工作记忆资源，可获得的工作记忆资源越多，推理成绩越好。因此，本研究结果支持嵌套集合假设的观点。
5结论
本研究得出以下主要结论：
（1）工作记忆资源是贝叶斯推理成绩的重要影响因素，即贝叶斯推理成绩的好坏取决于工作记忆资源：可获得的工作记忆资源越多，个体的推理成绩就更好。
（2）工作记忆资源是贝叶斯促进效应发生的充分非必要条件：贝叶斯推理过程中，可用于推理的资源较多时，贝叶斯促进效应才发生；当工作记忆资源不足时，促进效应不会发生。总而言之，并非所有人都能从变换概率表征这一重要途径上同等获利。
（3）本研究结果为嵌套集合理论提供了证据，驳斥了生态理性框架的观点。
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