设备管理论文:项目化管理模式下医疗设备管理论文 1大型医疗设备项目化管理模式可行性分析 1.1大型医疗设备管理与项目特性的吻合 项目管理中的“项目”是指在资源、预算及时间等限定条件下依照规范完成的活动,主要包括三层含义:①项目有特定环境与要求的待完成任务;②必须要满足技术指标、数量、质量及性能等要求;③在规定的时间内利用财力、人力和物力等资源完成。大型医疗设备管理是一个动态过程,包括调研、采购、维修、保养及使用等环节,必须与以上定义相吻合。 1.2大型医疗设备管理与项目管理的共性 (1)复杂性。大型医疗设备管理全寿命周期运行过程中,有大量的技术与效益问题需要多部门、多科室之间协调解决,管理工作具有复杂性的特点。(2)约束性。大型医疗设备从论证采购到安装投入使用会受到多种因素的约束。设备费有预算约束;购置、安装、维护有人员岗位定额;技术资料有厂家保护性限制;投入临床使用有时间限定。降低约束性办法只能通过合理管理手段,提高综合效率来获得。(3)目标性。大型医疗设备管理的目标就是通过科学的管理,以较低的成本、有效的方式为医院医疗、教学、科研提供安全可靠的医疗设备,既促进技术建设和学科发展,又能保障患者治疗安全。 2大型医疗设备项目化管理模式的实施 2.1项目申购 根据临床科室提出设备购置申请,设备管理委员会列入计划并集中论证,并根据项目类别和论证结论,选定项目工程师。 2.2技术调研 由设备科、项目工程师、临床科室人员及相关管理人员组成技术调研小组,对设备进行市场调研和技术评估,内容主要包括价格、参数、性能、售后服务以及厂家资质等,形成主要设备参数表,按照质量、成本及效益原则结合参数表筛选设备供应商。 2.3商务采购 根据采购方案及标书相应内容,对设备的保修、配置、功能及其他常规条款与中标厂商进行约定及澄清,确保医院利益不受损害。 2.4合同执行 合同执行包括合同签订、设备到货、安装验收、人员培训及交付使用等工作。由项目工程师对其中各个环节进行协调。同时,项目工程师及设备所属科室相关人员要搜集、整理技术资料,以保证交付使用后设备能正常进行维护保养。 2.5使用跟踪 设备使用跟踪要贯穿全寿命周期。项目工程师要及时跟踪记录设备使用情况,并定期进行总结汇报。在保修期内要进行设备使用情况整体分析并形成书面报告,提出是否申请延长设备保修期建议;保修期后,做好保养及维修记录,对于出现的问题及时与厂家沟通,取得技术支持。 2.6报废管理 必须严格落实设备报废管理规定。对于拟报废设备,项目工程师要请示医院主管领导,协调生产厂商、设备科及临床科室对设备状况进行科学分析鉴定,并将分析结果上报设备管理委员会,由设备管理委员会集体决定。 3大型医疗设备项目化管理模式的意义 3.1有利于规范大型医疗设备管理行为 近年来,企业化运作方式和管理理念在现代医院管理中起到了重要的借鉴作用。大型医疗设备项目化管理就是企业化管理在医院管理中一项有益的尝试,项目负责人按照计划开展设备管理,根据项目进展对管理计划合理修正,使得大型医疗设备管理不断完善,以满足功能要求与目标期望值。 3.2有利于优化大型医疗设备管理资源 资金与资源之间的矛盾一直是制约医疗设备管理的重要因素,将时间、财力、物力及人力进行合理使用和分配是解决这一矛盾直接有效的方法。通过项目化管理模式,对大型医疗设备管理资源进行优化和整合,从而实现资源的充分利用,提高经济效益。 3.3有利于完善大型医疗设备管理体系 各级医疗卫生部门对医疗设备管理均有详细规定和规范流程,但实际工作中,不同医疗设备有着各自特点,不同医院也有各自具体情况,因此在医疗设备管理工作中拥有一套成熟、完善的管理方法和技术来完善管理体系十分必要。引入大型医疗设备项目化管理机制,可促使管理活动中体系化、规范化及科学化的构建。 4大型医疗设备项目化管理模式实施应注意的问题 4.1选准项目工程师 项目工程师通常在设备科人员中选择。医疗设备分类一般为:院内感染设备、公用医疗设备、病理与检验设备、肿瘤治疗设备、超声成像与放射设备及其他类设备。可将项目工程师专业特长与设备分类进行对应,发挥其特长。通过专业化分工以更积极、更专业、更高效的态度参与医疗设备全程管理。 4.2解决信息不对称问题 目前,大型医疗设备生产技术为少数国外公司垄断,医院在购买前虽然具有多向选择的优势,但在购买后的售后环节上很难摆脱卖方技术强势地位的尴尬局面,主要是由于技术屏蔽和信息不对称造成。因此,医院方面要高度重视设备信息存档和收集工作,在采购时就与供应厂商争得利益,寻求主动,将信息不对称带来的不良影响将至最低。 5结语 目前,我国大型医疗设备管理尚处于积极探索阶段,需要医疗设备管理工作者不断尝试引进先进科学的管理方法。在后续的研究中,可通过全程、系统的定量分析,使得项目管理模式在大型医疗设备管理中形成一整套系统的评估体系,引导医疗设备管理走上可持续发展轨道。 作者:李海瑛 单位:昆明市延安医院设备科 设备管理论文:选煤厂机电设备管理论文 1机电设备日常检修维护 (1)做好设备的预防性检修工作。预防性检修工作是设备未出现故障前按计划进行的检修,是以“预防为主、事前检修”的设备维修方式,保证设备安全运行,避免在生产过程中出现故障,提高设备运行效率。 (2)规范检修管理,提高检修质量。机电设备能够正常运行和存在的问题能够及时解决,是选煤生产的重要保障。为规范设备检修管理,提高检修质量,制定永锦选煤厂设备检修制度汇编。汇集了永锦选煤厂23中主要设备的日检、周检、月检、年检重点工作。不仅规范了检修管理,也为车间检修人员提供了一定参考,确保设备长周期、高效、稳定运行。 2明确设备管理机构与职责范围 建立以机电厂长为第一负责人的管理机构体系,明确第一负责人、主管科室、车间机电设备管理的职责范围。车间作为机电设备操作单位主要负责日常检修维护保养工作,由主管科室负责对检修工作进行验收,提高检修质量。运用“2+1”设备管理法:“2”是指设备管理的软管理和硬管理;“1”是指考核管理。软管理又叫资料管理,是对设备的资料档案台账的管理。硬管理是指检修人员对现场设备的日巡回检查、维护保养管理。由主管科室制定机电设备管理考核标准及评分办法,对设备的软管理及硬管理进行考核,确保各项管理制度执行到位。 3开展剖析式机电专项检查 机电设备管理工作重点为避免设备运行中出现故障,影响正常洗选生产。除机修工日巡回检查外,还应由机电主管厂长组织,各车间负责人参与对厂设备定期开展专项检查,能够及时发现并处理设备故障问题。机电设备主管科室制定每台生产设备检点的标准化检查项目,检查人员逐条对设备进行剖析式检查,检查出的问题纳入设备管理考核,保证设备运行无隐患,避免生产过程中出现故障。 4进行实操培训提高培训实用性 按照“谁管的员工谁负责培训”原则,选拔与本车间相关设备、工种的能讲会干技术骨干、岗位能手、专精技工、技师、高级技师,特别是在岗位操作上有着熟练经验的技能人才,担任实操培训教师。培训地点从培训室改到设备现场,针对设备易出现的故障及日常检修遇到的难点问题进行现场授课,提高培训的实用性。参加培训人员不局限于设备维护管理人员,人员范围扩展到一般岗位工作员工,确保每位员工做到岗位知识“零漏洞”、岗位技能“零缺陷”、岗位操作“零失误”,设备运行中出现的小故障能够及时处理,不影响选煤厂洗选正常生产。 5结语 选煤厂的机电设备管理,必须进行制度化、规范化、流程化管理。围绕安全生产方针,合理安排机电设备检修工作。从日常工作做起,以机电管理考核为保障,确保各项管理制度、标准执行到位,提高管理水平,保障机电设备正常、高效运行,为安全生产保驾护航。 作者:夏亚慧 单位:河南能源化工集团永锦选煤有限公司 设备管理论文:煤矿机电安全生产设备管理论文 1煤矿机电管理的重要性 (1)机电设备是煤炭企业生产的必备设备,不论井上、井下、生产、辅助,都离不开机电设备。 在煤矿生产中,机电设备往往需要长时间不间断工作,如果管理不善,有可能造成设备损坏,影响正常使用,从而影响部分或整个煤炭生产系统,在一定程度上给企业造成影响; (2)由于井下条件复杂,设备运行不利因素较多,机电设备涵盖范围广泛 机电设备的检查维修困难,一旦井下排水、供电、通风等大型设备出现故障,可能对井下安全造成影响,甚至会造成煤矿安全事故。因此,加强机电设备管理,是煤矿安全、高效生产的重要环节。 2目前煤矿机电设备管理存在的问题 (1)安全设施、保护装置不全。 在煤矿生产过程中,大多数煤矿生产事故都是由于缺乏设备现场保护装置引起的。目前,煤矿企业机电安全防护设备不足,不能满足安全生产的需要,部分设备缺少电控系统和制动装置。有些企业在追求利润同时,忽略了对机电设备的维护和更新,让设备超负荷、超期、带病运转,将会给设备的维修和维护带来很大困难,增加安全隐患,容易引发安全事故; (2)机电设备安全管理意识缺乏。 在生产中对井下设备重视不足,没有意识到机电设备管理对煤矿安全生产的重要性,虽然设立了机电管理部门,但通常把机电管理部门当作是辅助部门,管理制度不完善,落实不到位。由于企业管理观念的滞后,使设备的管理工作不能正常开展,定期维护和检修工作不能正常进行,只有在设备出现故障或异常后才进行维护,影响正常生产也降低了设备的运行周期。由于管理者的不重视,对小问题的忽视而造成的大事故屡见不鲜; (3)管理、检修制度不健全。 虽然煤矿企业每年在机电设备上投放大量的资金用于设备改造,但是缺乏内部的管理、检修与维护制度。机电设备在使用过程中的检修、维护是机电设备管理的重要环节,而煤矿企业为节约部分成本,在人员配置、管理等各个方面都有欠缺,对整个机电设备系统只用不修,忽略日常维护和检查,使设备出现线路老化、故障等原因而导致机电安全事故; (4)监督体系不完善。 煤矿机电设备安全管理,除了完善安全检修制度,还需设置监督管理体系。机电设备使用过程中对制度执行情况、设备维修情况、维护人员的专业技能等进行全面的监督管理。目前,煤矿监督体系还不健全,监查手段与技术落后,对新设备,新技术知识缺乏了解,监督人员在进行机电设备使用的监察时,不能做到绝对的公平和公正,工作中主观意识严重,缺乏客观公正的思想意识,使监督工作多走于形式,导致监督工作不够正规和严密。 3提高煤矿机电设备安全管理的措施 (1)提高管理人员素质。 要加强煤矿机电设备的安全管理,必须逐步提高煤矿机电设备安全管理人员的专业水平。对设备管理人员的专业知识、保养常识、维修技能进行全面培训,提高管理人员的专业素质和安全管理意识,保障机电设备的正常运行。 (2)建立和完善机电设备管理制度。 在煤矿企业生产的过程中,要不断建立和完善机电设备安全管理体系,健全《机电安全维护制度》、《机电安全巡检制度》,实行岗位责任制明确岗位职责。严格新设备进场检查,消除安全隐患。同时,对不同的机电设备制定不同的管理维护计划,制定应急预案应对突发情况,降低安全隐患及事故发生率。 (3)加强煤矿机电设备信息化建设。 随着现代化矿井的发展,煤矿机电设备的种类逐渐增多,建立机电设备安全管理信息系统能有效地提高安全管理的工作效率。对机电设备进行信息化改造,增加检测保护设置,发现机电故障能及时报警,有效排除隐患。机电管理人员可在工作的过程中把设备的种类、型号、出厂日期等基本信息输入系统内,并在机电设备的使用过程中,将机电设备从运行、维护、故障检修到报废淘汰的相关信息全部录入系统进行整理,这样通过调阅系统信息可直观了解设备的现状、使用情况等安全管理特点,能提高设备的管理效率。 (4)建立健全监督、激励机制。 建立和完善监督机制,对机电设备的巡检与维护工作的执行情况进行监督。同时完善激励机制,奖励工作中有突出贡献的员工,将监督机制与激励机制有效结合起来,提高员工的责任心,充分调动设备管理人员工作的积极性与主动性,便于设备管理工作的开展和落实,有效提高机电设备的安全性能。 作者:朱光耀 王潇 单位:台儿庄区煤炭工业局 设备管理论文:污水处理企业设备管理论文 1设备管理工作存在的问题 目前,污水处理企业设备管理仍采用传统管理模式,信息化程度不高,信息记录采用生产报表形式,管理复杂、效率低。随着新建厂区及管网的不断增加,设备种类及数量也越来越多,原有的管理模式和方法已不能满足企业发展需要,主要问题有以下几点: (1)由于污水厂的建设滞后于城市发展的需求,企业管理滞后于企业的快速发展,缺乏对设备的信息化管理,从而造成企业设备档案丢失,影响设备后续的维护保养、大中修及技改工作的开展。 (2)维修信息跟踪和统计不到位。以往的设备故障及维修记录均采用纸质记录,查询、统计困难。未能准确了解每台设备的历史维修情况及对应备件的更换情况,且数据的及时性、准确性得不到保障,进而无法为企业成本分析、预算审核及资产管理等提供数据支持。 (3)设备的维保计划执行落实不到位。制定的维护保养计划未能实时跟踪计划的落实情况,造成设备未能得到有效保养及定期维护。 (4)备品备件供应不及时。由于备件信息不规范,无预警和查询功能,备件采购及库存的管理不科学,延长了设备停机维修时间,增大了生产停运的风险。 2设备管理系统的开发与应用 为了克服传统管理模式的弊端,建立设备管理信息化平台,我们通过引入水处理行业专用开发软件WaterPro,建立了基于树状结构的设备管理系统,有利于系统的扩展。该系统在污水处理厂的推广应用,可加快设备管理的信息化建设,从而提升企业的管理水平和竞争力。系统主要功能体现在以下几个方面: 2.1设备资产台账管理 (1)设备资产台账负责企业所有设备资产信息的管理和查询,所有设备信息可以采用按厂区、设备分类及工艺分类3种方式进行查询,实现了设备资产台账的全生命周期管理。 (2)统一规范了各厂的设备分类、名称、编码、安装位置等基础信息,并建立设备台账与维修保养记录关联,可随时查询到任一台设备的历史维修保养记录,了解历史故障情况及维保成本。 (3)对每台设备建立管理档案,包括设备的技术参数、安装图文及技术资料都可上传存档,方便随时查询。 (4)通过各种KPI计算,可实时查看设备监控指标完成情况,为企业管理考核提供参考依据,同时,通过分析设备闲置及故障原因,可以为后期设备选型提供参考依据。 2.2维修管理 系统采用维修工单来实现维修信息的记录,发生故障后,现场人员需建立维修工单,选择对应故障设备,其中:设备名称、安装位置、编号等信息已自动关联,并填写故障信息。工单建立后,需提交进入对应工作审批流程,待维修完成后,需将维修信息:包括耗费工时、停机时间及备品备件消耗量等信息,在工单中反馈,流程审批相关人员也可以随时在系统中对维修工单的完成情况进行跟踪、查询。维修工单的特点在于: (1)维修保养工作的流程化,能够及时将设备现场信息上报、审批和处理,免去了中间不必要纸质文件的传送时间和等待时间; (2)维修工单建立后,可根据不同的维修工单类型,选择不同的审批流程进行流转,维修工单流程审批完成后,再执行维修工作,便于集中管理和实时监控; (3)系统将设备维修分为一般维修、大中修、技改及抢修,并将设备维修流程分为内部维修和外包维修流程,便于查询和数据的统计分析。 2.3维保计划管理 通过建立设备维护保养计划,设定每台设备的保养周期、保养内容、初始保养时间后,即可通过系统每月自动生成月度保养计划工单,也可以手动调整,再提交进入流程审批,最后下达到现场班组进行保养,实现了设备保养按计划落实,并可对各设备保养情况进行实时查询、跟踪,避免了遗漏和查询困难的问题。 2.4采购及库存管理 (1)该模块对采购的审批流程加以规范,采用工单审批流程来实现采购管理,并将采购管理分为:物料申购单、采购任务单、采购合同、采购订单及采购验收单,各工单均需经不同的审批工作流程; (2)建立了备件库,统一备件分类、名称、规格型号和单位等信息,避免备件重复采购; (3)建立备件预警,确保主要设备的最低库存量,并根据维修物资库存情况,自动产生申购单; (4)提供多种成本计算方法,如:先进先出、加权平均、平均成本等多种计算方式,便于选择不同的成本核算方式。 3系统应用现状及目标 3.1系统应用现状 (1)该系统的建立,完善了企业设备档案资料,将设备基础信息规范整理后,录入系统,可以随时查询、修改、导出及导入; (2)实现工单记录、查询、统计分析,有助于设备维护管理和故障分析; (3)建立设备保养计划,系统按设定的计划定期产生保养工单,并可实时跟踪查询进度情况,提高了设备保养的及时性,进而降低设备故障率; (4)实现了维修计划按时下达,并根据维修工单查询维修工作进展情况,对设备的维修进度进行实时跟踪; (5)通过设定备件的库存预警,降低了备件的库存,并保障维修备件的及时供应,系统会根据安全库存设定自动提醒备件的采购,可以实现不同库存的资源共享及调拨,保障了维修工作按时完成; (6)利用设备安装位置及设备唯一编码,可以准确跟踪设备的全寿命周期运行及维护情况,避免因设备位置调换而造成记录错误的事件发生。 3.2系统未来发展目标 (1)基于历史维修及保养记录,为设备大中修、技改及资产管理等工作提供依据; (2)建立与之相配套的管理制度,规范设备资产及备件管理,并整合企业所有资源,进行合理调配; (3)未来可以建立基于设备管理系统的KPI绩效管理考核体系; (4)远期,将设备管理系统与财务管理系统进行对接,使设备变动与物资消耗等信息实时反馈到财务系统,避免二次录入。 4结语 该系统的建立对污水处理企业设备管理工作带来了观念上和体制上的巨大改变,是实现污水处理企业信息化管理的第一步,其对企业的设备管理工作的改善是一个长期和不断完善的过程,需要软件系统和管理制度密切配合,更需要企业管理层的高度重视和大力推广,才能推动企业管理的信息化建设,今后该系统仍需在不断应用中进行优化完善。 作者:彭明仔 丘永亮 单位:广州市净水有限公司广东工贸职业技术学院 设备管理论文:煤矿安全生产机电设备管理论文 1煤矿安全生产中机电设备管理的意义 1.1提高经济效益 目前我国大多煤矿企业的机电设备都出现了陈旧老化的情况,缺乏必要的安全保障,机电设备部分型号的维修和养护都存在技术问题。我国煤炭企业的固定资产比例中有50%左右都是煤矿开采设备与设施,其是煤矿企业经营运作产生经济效益的关•安全技术保障体系•键因素,因此无法妥善的管理机电设备无疑会给煤矿企业的经济效益带来影响,无形中加大生产投入成本。因此机电设备管理在煤矿安全生产管理中能够提高企业的经济效益。 1.2保证开采安全 近几年频繁发生的煤矿安全事故给国家和群众带来了不小的经济和人员损失。在煤矿生产中安全是第一要素,当前煤矿发生瓦斯爆炸等安全事故有40%以上都是由于设备出现电火花造成,并且矿井下出现重大火灾的原因80%以上都是由于机电设备缺乏科学管理而造成的。由此可见,煤矿开采过程中规范管理机电设备的重大意义。 1.3提高生产效率 机电设备管理是煤矿生产管理的重要前提和基础,机电设备管理的工作范围甚广,涉及多种设备种类和专业技术,因此为了保证机电设备管理工作的正常开展就应该建立专业的机电设备管理小组,派设专人对设备进行定期检查和维修。设备在运行过程中如果出现异样要及时进行排查处理,从而保证设备的安全性和效率 2煤矿机电设备管理存在的问题 2.1设备管理观念薄弱 当前多种煤矿企业的设备管理观念还十分薄弱,仅仅处于凭借经验进行管理阶段,也不具备科学设备管理的制度和体系,而且在设备管理中也存在众多干扰因素。相关设备管理部门的管理层安全意识落后,管理制度欠缺,机电设备管理人员工作态度敷衍。为了追求高效益设备长期运行得不到维护修养,十分容易引发设备安全事故。 2.2设备管理体制不够完善 煤矿企业生产运营中管理层大多数只关注煤炭的产量和产生的经济效益,完全忽视了煤炭开采中机电设备的工作管理状况,这也是导致设备管理体制不完善的根本原因。机电管理部门是企业的重要安全部门,其主要工作责任就是对设备进行使用维护和管理。但是目前大多数机电管理部门往往形同虚设,只是将工作优秀放置于生产任务,没有对机电设备进行安全监督检查和管理。另外,煤矿企业内部没有设立机电设备专业化管理队伍对设备进行定期的维修检查,长此以往设备的异常情况得不到解决,容易引发大范围的设备故障,导致开采工作无法顺利开展。 2.3缺乏专业的技术人才 煤矿企业的从业环境艰苦,企业内部缺乏有效的激励制度因此难以留下高素质的技术人才。而当前在煤矿从事一线开采的工作人员大都没有经过专业的训练,设备使用技能和专业知识极其缺乏,而且安全意识低下。缺乏经验的从业人员往往因为操作不当导致煤矿安全事故频发。人才流失严重,设备使用人员素质有待提高的现状严重阻碍了煤矿生产顺利运行。 3煤矿生产中机电设备管理的措施 3.1提高机电设备管理观念 煤矿企业管理层要意识到煤矿开采过程中机电设备管理的重要性,从设备使用的环节入手进行严格的控制监督。(1)关注机电设备的安全环节,保证设备的安装质量,这是保证机电设备正常投入运行的基本前提;(2)选择适合矿井的机电设备是保证设备正常安全运行的关键,不能一味地追求设备的低成本,无视矿井的实际情况;(3)在设备运行的过程中机电设备管理部门要进行定期的跟踪监督,当设备出现异常时保证能够第一时间处理;(4)通过信息化技术掌握设备运行的各项数据,设计好的维修计划,制定完善的检测维修流程,并且详细的记录相应数据;(5)对于原先使用不合理的机电设备要进行淘汰和改造,对于存在安全隐患的设备要及时维修处理,提高设备使用的按去哪性能。 3.2完善机电设备管理体制 完善机电设备管理部门的体制,建立机电设备的管理制度。认真执行机电设备的管理与维护制度,规范员工使用设备的安全行为。根据实际情况来对设备的操作、维护、检修等进行详细的制度规范,让机电设备使用的每一个环节都有章可循。转换机电设备管理部门的工作重点,将煤矿开采的工作重心向安全生产转移,赋予其适当的安全管理权力,建立绩效激烈制度,提高设备管理技术人员的工作激情。由于机电设备每天都会完成高负荷的工作运转,工作强度相对较大,因此需要定期对设备进行检测和故障诊断。机电设备的检修不单单是未来降低机电设备的故障率,更为重要的是要延长设备的使用期限,降低煤矿开采的投入成本,进而提高经济效益。 3.3提高设备使用人员素质 煤矿开采人员的综合素质是保证煤矿开采安全的重要环节,因此煤矿企业应该定期组织一线员工进行机电设备管理和操作的培训,提高员工的整体素质和专业技能水平。在适当的实际组织安全事故演练,加强员工的实战反映能力和处理能力。另外,加大对员工安全意识的培训,开展思想教育座谈会,让员工意识到安全生产的重要性。 4结束语 煤矿生产中的机电设备管理对于保证煤矿开采的安全进行有着不可或缺的重大意义。完善机电设备管理现状必须从小事做起,定期检测设备的使用状态,出现异常及时处理维护,以便最大程度地避免安全事故的出现。提高机电设备管理意识,构建完善的设备管理维护制度,提高设备使用工作人员的专业素质,定期组织企业安全意识讲座和设备使用技能讲座,全面提高设备操作人员的综合素质,从而全方位的对煤矿生产中的机电设备进行管理,保证煤矿开采的安全进行。 作者:王世锋 单位:霍州煤电集团晋南煤业公司 设备管理论文:工程仪表设备管理论文 1仪表设备管理系统简介 仪表设备管理系统架构采用C/S(客户端/服务器)的分布式系统架构,主要由数据库服务器、通讯服务器和客户终端3部分组成。3个部分可安装在同一台PC机上,也可以依据工程实际情况选择分别安装在不同的PC机上。工程设计中一般将其建立在DCS控制系统基础之上,利用工业标准通信协议实现与DCS系统的无缝集成。仪表设备管理系统3个主要组成部分简单介绍如下:数据库服务器:对现场仪表设备实施连续监视和自动采集原始信息、实时运行数据及状态并实时存储,操作记录和维护记录等也存储在服务器中。同时也具有对现场仪表设备远程调试配置、故障诊断和维护分析等功能。通讯服务器:为上层应用软件与现场仪表设备提供通信桥梁,为多种通讯硬件提供通讯链路,实现各模块之间的数据交互。客户终端:提供友好直观的操作界面,完成对所有仪表设备的操作管理。仪表设备管理系统具有丰富的管理功能,其主要功能如下: 1)数据读取:仪表设备管理系统对所连接的智能仪表设备的实时数据、操作记录及描述信息等进行自动监视和读取,自动实现对相关数据的管理和实时存储。 2)设备组态:通过AMS可以对现场的智能设备进行组态配置管理,如:设置和变更组态信息,存储、比较和转换组态信息,同时支持以手动方式录入常规仪表设备的组态信息。 3)设备诊断:仪表设备管理系统具有诊断功能,通过轮询的方式检测所连接的智能仪表设备,对重要运行参数的异常状态以及信号线路的短路和断路进行报警,所有报警均被自动记录,实现智能仪表设备周期性诊断、检测。 4)预测性维护:预测性维护是仪表设备管理系统的主要功能;可以依据诊断信息和运行时间等自动制定维修计划,同时可以进行维修计划及维修记录地查看、查找与修改;生成待维修清单。 5)标定管理:利用仪表设备管理系统可完成标定方案的设计,根据校验数据自动生成符合国际标准的标定报告和趋势曲线,并以此判断仪表设备的老化和漂移程度。 6)文档管理:仪表设备管理系统具有强大的文档管理功能,所有相关的组态信息和操作信息均被自动记录和存储,可轻松生成各种统计报表和分析报告,同时具有设备台账管理、日志追踪和工作票等功能。 7)用户管理:仪表设备管理系统的用户管理功能将系统的访问权限划分为不同级别,不同级别的权限均设有密码保护,避免了未授权用户引起的误操作,满足操作管理安全要求。 2仪表设备管理系统的特点与优势 与传统维护管理方式相比,采用仪表设备管理系统具有显著优势,主要表现在以下几个方面。通过仪表设备管理系统可以远程读取仪表设备状态信息,实现仪表设备的远程在线组态配置,在线显示诊断结果,在线对仪表设备进行调校、量程和零点调整等,并自动完成系统的数据存储和管理。利用简易智能的设备组态,不需特殊的工程工具就能轻松完成所连接智能仪表设备的自动识别和注册。在安全区域完成仪表设备维护操作,大大降低了维护人员到危险区域进行维护操作的几率,提高了安全性,同时缩短维修时间,减少不必要的现场奔波,提高了人力效率。仪表设备管理系统基于EDDL和FDT/DTM技术提供了对不同品牌不同类型智能仪表设备的统一管理平台,可以方便快捷地对大量仪表进行管理,不需安装多种配置软件及升级,从而发挥了智能仪表设备的最大效益,实现了设备互操作,降低了人员培训及设备开发、维护等成本。在线诊断报警和预测性维护功能是仪表设备管理系统的优秀功能。利用自动读取的智能仪表设备的相关运行参数,并结合智能仪表设备本身所附带的诊断与报警功能,通过特定的分析算法,以友好直观的界面将报警诊断信息显示给相关维护和操作人员,便于维护和操作人员及早诊断出仪表设备存在的潜在问题,在影响生产之前确定、排查并解决问题。同时也为制定更符合成本效益的维修和检测计划提供了客观依据。利用在线诊断报警和预测性维护提高了仪表设备的工作性能和有效性,降低了库存,避免因非计划性停车和低效率造成利润损失。仪表设备管理系统具有强大的文档管理功能,自动记录所有与仪表设备相关的组态信息和操作信息,可方便地生成各种统计报表及分析报告,避免了繁琐的文档记录和审核,提高了工作效率,也提高了工厂的资产管理水平。仪表设备管理系统可以为用户提供更优的仪表设备性能表现,更快的生产装置开车时间和更加便捷、有效的工厂维护,帮助企业提高生产效能。 3工程设计中的几点注意事项 仪表设备管理系统应当采用近几年发展的新技术,并且是具有实际运行经验、运行良好的、成熟的、可靠的系统,技术性能应满足石油化工装置生产、控制、检测、优化与管理的需要。仪表设备管理系统应支持常规仪表设备的管理,对非智能仪表设备,可采用人工输入的方式建立管理档案;具有扩展能力,投入使用后,在不引起系统软件和组态修改的情况下可以方便地进行扩展;具有与全厂性的维护和诊断系统进行集成的能力;具有同上位信息系统进行通讯的开放接口,能够满足企业信息系统的信息要求。仪表设备管理系统必须具有自诊断功能,可以连续检测系统中软、硬件的故障,自动记录故障报警并能对故障进行确定,为维护人员提供指导。仪表设备管理系统所有的外设及接口应为主流的、通用的、商业化可互换的;系统软件应是已经与认证的软件,软件的版本和升级版本必须得到认可,软件允许运行点数应大于实际点数的1.5倍;系统服务器负荷,数据通讯及应用软件负荷均不应超过60%;电磁兼容性应符合IEC61000规定要求。系统供应商应进行系统性能计算,并提供相应的计算数据、计算依据及分析说明,其中应包括系统可用性和可靠性,各单元模块的可靠性数据应当是先进的。智能设备管理软件应有两年以上和3个以上的国内外用户的成功应用案例。工程设计中仪表设备管理系统应尽量与DCS系统同步规划,与DCS系统统一询价、采购,采用同一系统集成商的产品,并随DCS系统成套提供。仪表设备管理系统采用220VAC,50Hz双UPS不间断电源供电;24VDC电源采用模块化结构,采用1:1冗余模式,由系统供应商成套提供。接地工程采用等电位连接方式,与电气专业共用接地系统,应符合相关标准规范的最新版本。 4结束语 仪表设备管理系统提供了一种智能化科学化的仪表设备管理手段,改变了传统的仪表设备管理维护理念。利用仪表设备管理系统不仅可以显著降低仪表设备的管理维护成本,更为重要的是实现了预测性维护,大大提高了仪表设备的安全性、可靠性,有力地保证了生产装置的安全、平稳、长周期运行。仪表设备管理系统正逐渐受到越来越多的关注与重视,各国外控制系统厂商分别推出了自己的产品,主要有艾默生AMS系统、横河PRM系统、霍尼韦尔FDM等。近年来,国内控制系统厂商经过自主研发也相继推出了自己的产品,如:和利时HAMS系统、浙大中控SAMS系统,并且已投入多个现场实际运行,具有了成功应用案例,与国外厂商产品相比具有价格优势,为广大石油化工企业提供了更多的选择。 作者:潘文杰 单位:惠生工程中国有限公司 设备管理论文:教师计算机设备管理论文 一、教师计算机的管理使用 (1)加强计算机固定资产管理,确保各办公室计算机的正常使用。做到计算机领用有记录,要求教师人人作为第一责任人保管爱护好各自的计算机及附属设备,落实管理责任,教师使用计算机时需严格按规范操作,保持设备的完好状况。并有电教管理员专人负责计算机设备的正常运转,一旦发生故障及时上报,电教管理员及时给予维修,维修不好的,电教管理员及时与厂商售后取得联系,陪同售后工作人员对计算机进行修复,从而保证计算机设备的正常使用。 (2)充分发挥计算机在教育教学中的作用。我校教师利用计算机不断学习新的知识,参与上级组织的各项培训活动,查阅资料、认真备课、开发课件、进行班主任工作等,发挥了计算机设备的最大效能,提高了工作效率。 (3)明确工作纪律。明确规定办公计算机是教师进行教育教学的专用现代化设备,严格禁止任何人利用办公计算机下载安装与教育教学无关的软件,严禁在工作时间玩游戏、炒股,观看与教育教学无关的内容,高声放音乐影响他人,利用QQ等即时通讯软件进行网上聊天等做与工作无关的事,不在网络上不真实的信息、传播煽动性言论等。每位教师需根据学校要求,认真填写计算机使用记录并做好存档工作。 (4)要求教师爱护计算机,规范操作。防止机箱、显示器、键盘进水。吃东西、喝水时远离计算机。我校领导及电教管理人员定时对计算机的卫生及使用情况进行检查,并在全校教师例会上进行反馈。 二、班班通多媒体的管理使用 班班通多媒体工程在各班安装的各种设备,是学校进行教育教学的重要基础。上级为我校配备了42套班班通。为了使管理和使用规范化,我校出台了《育才小学班班通多媒体管理使用制度》,严格遵照制度进行管理与使用。 (1)各班班主任签字领用。班主任作为班班通多媒体设备管理第一责任人,负责设备的日常管理工作。要求做到防尘、防火、防淋、防潮、防盗。注意钥匙、投影机遥控板和白板笔的保管,特别要求注意白板的整洁干净,避免学生在上面用其他的东西乱涂乱画,避免学生使用手或其他不干净的东西擦拭。我校领导及电教管理人员定时对班班通设备的卫生及使用情况进行检查,并在全校教师例会上进行反馈。 (2)学校组织了班班通多媒体的使用培训,全体教师参与培训,专人对整个操作规程进行了系统的讲解与实践操作。从开启系统时的操作流程到关闭系统时的操作流程,以及在使用过程中如果出现意外断电或死机后的处理方法,需要注意的事项等方面进行了全面的培训。 (3)班班通设备应用课时率≥80%。所有教师都能根据实际使用班班通进行上课。运用白板交互功能进行板书和作业批改等常规操作并最大限度地挖掘电子白板的课堂批注、橡皮擦、聚光灯等功能,开展相应的教育教学活动。学校利用班班通多媒体设备组织学生收看国家重大新闻会议及实况直播,有效地对学生开展思想道德教育。各学科教师结合学科实际利用班班通资源教学,直观形象互动,提高了课堂教学效率。 (4)班主任日常检查设备使用情况,如发现设备出现故障及时上报学校电教管理员。电教管理员及时查明原因排除故障,维修不好的,电教管理员及时与班班通多媒体售后取得联系,陪同售后工作人员对多媒体设备进行修复,最大限度地保证班班通多媒体设备正常使用。 三、存在的困惑 (1)操作系统的问题。由于缺乏正版的软件,教师电脑及班班通计算机操作系统及办公软件容易出现一些问题,比如死机、打不开文件、无法正常使用等等。 (2)教师计算机使用的日常化,带来的各种问题也比较多,有的是硬件方面的,有的是软件方面的。特别是这批计算机容易开机死机,而且是经常性的,影响了正常的使用,也给了电教管理员不小的维修压力。厂商售后服务态度不错,但是很忙,有时候需要打四五个电话才能上门,对正常的教育教学工作有一定的影响。 (3)班班通设备维修较为复杂,一般问题学校的电教管理员都能及时处理,主要问题出在投影机上面,到目前为止,一共出现了5台投影机问题。打电话到太原售后,售后说他们也维修不了,让学校管理员联系上海的厂家,再由上海的厂家指派售后进行上门服务。而且是只能拿走返厂进行维修,中间环节较为麻烦,时间也比较长,一定程度影响了班班通的及时维修与正常使用。 四、采取的措施 (1)学校电教管理员想办法,“腿勤手勤”解决教师计算机及班班通操作系统及相关软件的问题,保证教师能及时使用。 (2)电教管理员对教师计算机使用方面的细节问题进行耐心细致的讲解与辅导。尽力维护与维修教师计算机,一般问题由电教管理员想办法解决,实在解决不了的,及时打电话给售后,进行认真的沟通,直到售后上门并陪同解决问题。 (3)针对班班通出现的问题,加强对教师使用班班通的全员培训与个别指导。要求教师严格按照操作规程使用。投影机出现问题电教管理员及时打电话和售后沟通,并且不断督促,直到问题得到圆满解决。 五、结束语 现代教育技术设备的使用,顺应时展的步伐,极大地提高了教育教学效率,促进了教育教学改革的深入,但同时也带来了一些需要解决的问题。这值得我们每一位电教工作者思考。 作者:寇志宏 单位:太原市小店区育才小学校 设备管理论文:煤矿井下机械设备管理论文 1原理与方法 1.1人工神经网络基本原理 人工神经网络是一个并行的分布式数据处理与决策系统,将人工神经网络理论应用到故障诊断当中,不仅能够提高诊断的数据处理速度和诊断精度,而且还能够按照人们的设定对特定工作环境进行学习,具有良好的环境适应能力。人工神经网络的模型时模拟人类的大脑结构和工作原理进行信息处理的,其基本单元是神经元其中,wi表示每个输入xi所占的权重,当wi为正数时表示该输入xi对神经元产生激励,为负数时代表该输入对神经元产生抑制。其中f(x)是一个非线性函数,可以是阈值函数或者Sigmoid函数中的一种,标准的BP神经网络由输入层、隐含层和输出层三层神经元结构构成,其结构如图3所示。BP神经网络通过输出层神经元的逐层向前传播,以将输出误差“分摊”隐含层和输入层的每个神经元,进而得到各个层单元的参考误差和相应的权值,最终使误差加权值能够满足系统的误差要求。 1.2决策树 决策树是从一些杂乱无章的数据中通过层层归纳总结,得到最终决策结果的过程,它的结构是自上而下的,在每一个节点处都要进行属性判断,每一个分支表示数据流的通路,每个分支的终点表示决策的一类属性。决策树的基本结构如图4所示。 2故障诊断系统设计 故障诊断系统将人工神经网络技术应用到专家系统,使系统具有了良好的学习功能,能够很好的适应矿井下复杂的工作环境,实现对采矿机械系统故障准确诊断的目的。 2.1建立训练样本 实验以河南平顶山煤矿的一款煤炭采掘机作为实验对象,首先对其正常的工作状态进行监测分析,然后分别对机头和电机底座的螺丝进行人为的松动,对系统的主轴和各个齿轮进行人为不同程度的破坏,建立训练集,对系统进行训练。 2.2预测模型的建立 该系统采用CC55号测振动点和振动强度分别为150dB、160dB、170dB、180dB、190dB、200dB、210dB、220dB作为人工神经网络的输入层,输出层包含一个神经单元,用于表示CC55号振动点的故障位置,中间层选择16个神经元对输出误差进行平摊,尽可能减小输出层的输出误差,最后利用判决树的结构对预测结果进行定性判决,最终输出故障原因预测结果。 2.3预测结果与分析 试验中通过多次实验对比,选定人工神经网络的最大迭代次数为2万次,学习精度为0.005,在WIN7系统上运行MATLAB2011建立煤矿采掘机的BP人工神经网络预测模型,并首先利用150~220dB的振动强度对模型进行训练,然后分别对各个部位的小故障进行预测分析。以采煤机的常见故障主轴轴承损坏为例进行说明,主轴轴承损坏会加大一部分波段的振动强度,如图5所示,该振动强度区域比较密集地分布在一个区域中,采用BP人工网络3级处理的方法能够高效且尽可能多地将该区域覆盖,具有良好的效果。BP神经网络预测误差与训练迭代次数的关系曲线如图6所示,由图6中可以看出,当训练次数达到6000次时,模型的预测误差远远小于0.005,达到了预期迭代20000次。 3结果与讨论 1)由于人工神经网络具有很好的自组织和广泛的学习能力,在得到充分的学习和训练后,网络能够达到很高的精度,且具有很好的收敛性,因此在煤矿井下机械设备故障诊断中可以通过建立BP-人工神经网络预测模型对机械设备的故障进行监测。 2)利用专家系统和判决树的判决结构对煤矿井下机械系统的故障原因进行定位判决,不仅保证了判决结果的准确度,而且还大大提高了系统的判决效率,同时降低了系统的复杂性。将专家系统与BP人工神经网络技术相结合对矿井下机械设备进行故障诊断,首先,克服了传统故障诊断系统的环境因素的限制,能够很好的适应井下的工做状态,对井下机械设备的工作状态进行实时监控;其次,提高了故障定位的精度,同时能够给出解决方案,为排除故障提供了有效的依据。 作者:董晓钧 单位:平煤神马建工集团安装处 设备管理论文:标准化设备管理论文 1地勘单位设备管理面临的问题 1.1流程少、流程模糊 首先,缺乏前期规划管理,重视设备审批管理而忽略设备使用及后期管理;各级部门领导在离、调岗位的时候,只进行财务收支方面的经济责任审计,忽视资产移交,即使移交也只是形式和账面上的移交,对本部门的设备“家底”不清楚,年度盘点多流于形式;其次,只重视计划审批和采购流程,在计划审批流程中缺乏相应的支撑性论证记录,由于采购计划表仅仅反应了设备需求的强烈程度,而不足以全面反应设备需求及投资收益分析,在实质上并不体现出决策依据;再次,设备管理考核缺乏相应管理流程,设备管理考核没有纳入到部门领导考核指标之内,使得部门领导对设备管理不重视甚至忽视该项工作。 1.2人力不足,使得设备管理人员少,多是兼职设备管理人员 对于设备管理人员来说,一则缺乏现场实践经验,二则没有相关机械设备理论知识。且缺乏相关机械理论知识。在管理和实际生产之间存在盲区,表现在有经验的维修技工缺乏,直接负责日常维修和保养的技工只对班组或者项目部负责,对于设备维修记录几近空白! 1.3设备管理在财务部门和生产部门口径不一致 各自为政,不能进行信息动态共享,财务部门只管账面,只注重其资金信息而忽视相关技术信息,且对折旧到期设备直接进行减少处理;生产部只管实物,注重的是相关技术信息。两者之间对设备管理分类也不一样,既没有统一的设备编码进行衔接,也没有相关规格型号互相印证,财务的账面与生产部的台帐之间没有有效的衔接,账面与实物核对比较困难。另外,当设备信息发生变动的时候,双方没法实现及时联动,账面与实物总是出现这样那样的不一致。由于财务部不参加实际盘点工作,并不对实物盘点的盘盈、盘亏结果进行总结和分析。另外,缺乏对设备的投资收益分析和总结。 1.4缺乏点检程序和考核机制缺乏相应的实施细则。 设备管理方面缺乏相应的点检流程和操作指南,设备的使用者也缺乏点检的意识。在考核机制上,虽然有总的考核方法,但是都是定性的评价,而缺乏可操作性较强的实施细则。 2解决设备管理的对策 通过PDCA过程方法对设备管理从流程上进行梳理。首先要梳理设备管理的整个流程。设备管理的第一步是规范设备的规划审批流程,确定设备的性能范围、标准、投资收益分析等,并形成一定的记录和文件;第二步就是设备的选型和采购,需要市场信息以及技术人员的技术支持,在选型和采购过程中,必然涉及到设备的评估流程、采购申请流程,需要诸如财务等相关部门的支持,这其中就需要有相应的诸如选型报告、采购合同、供方评价等文件支撑;以上都是属于事前控制,随之便是事中控制,通过检查或者实验等方式对采购的设备进行检验,验收过程需要建立验收的流程,并且有输入输出,输入就是验收的标准,输出就是验收的结果,记录相关验收数据和满意程度;设备的安装使用,需要有明确的作业指导书和作业标准,可以成为一个单独的流程;然后就是比较重要的设备维护流程,也需要明确的作业指导书和点检标准,设备维护不但技术性要求高,而且需要一定经验的积累,这就需要通过标准化将隐性的经验转化成显性的知识读物或者卡片;其他的设备盘点、报废、处置也均需要流程的控制和管理,有着其固定的输入与输出。其次,设备管理的标准化。设备管理在于管控,而根据PDCA过程管理思路,管控的意义在于控制,管控的手段在于控制记录,设备管理的标准化即是设备全寿命周期的标准化管理,主要体现在技术标准、工作标准和管理标准等几个方面,具体如下:①设备选型采购的标准化,按照设备的分类,设定选型采购标准;②设备安装调试的标准化,制定明确的安装调试作业指导书,根据设备的特点,需要专业安装调试的,要求厂家或供应商全程安装和调试;不需要专业安装调试的,按照作业指导书或者使用说明书进行安装和调试,做好相关记录;③设备运行维护和维修的标准化,一方面是技术操作的标准化,制定统一的操作使用说明书;一方面是设备点检和维护的标准化,根据设备的使用和维护说明书结合设备运行的实际特点制定对应的点检、维护保养作业指导书和运行记录表格;④报废处置的标准化,明确报废处置的条件和标准;⑤设备规划管理的标准化,在设备管理制度中明确设备规划的战略目标,设定设备规划的标准,在什么条件下需要进行设备规划,设备规划需要哪些方面的材料论证;⑥通过制度建设,将设备管理的基础管理、术语、各阶段的流程、作业指导书、考核指标、标牌标识等标准化和规范化,每个阶段都有相应的流程和制度规范,确定标准,制定制式记录表格,使得每个阶段都会产生相应的单据凭证和记录,通过每一份记录,在不增设岗位的情况下,我们看可以看到设备的每个阶段的动态信息,一则使得日常工作有“法”可依,二则使得设备管理考核有“据”可查。如果条件允许,每一份记录和单据凭证都通过电子化借助企业网站上传到企业数据库中心,这对企业设备的实时动态管理有很大的提升作用。 3结束语 标准化体系和流程管理虽然有着各自的范畴和系统,但是二者并不冲突,针对企业整体而言,可以这两种管理思想的精髓融合在一起,过程方法和标准化方法应用到企业单位每一项具体的工作中去,将每一项具体工作目标化、标准化和流程化,建立系统的综合管理体系,统筹企业短期利益和长远战略,这才是企业现代化管理的基础。只有在完成了对科学管理本质上的认识,走过科学管理的阶段,才能更好的迈进现代企业管理的丛林。 作者:刘润兴 单位:华北有色工程勘察院有限公司 设备管理论文:电力提灌工程机电设备管理论文 1机电设备的功能管理 高扬程电力提灌工程在提水过程中,各类设备所发挥出其本身效能就是它的基本功能。如变压器能改变电压,电动机能将电能转换为机械能,水泵能将机械能转换为水的压力能等。基本功能反映的是机电设备的使用价值,如果丧失了基本功能,它也就不存在使用价值了,设备本身也就没有存在的意义了。那么如何对机电设备的功能进行管理呢?就是通过技术手段对它的功能指标进行测试。例如按照水利电力部颁发的《泵站现场测试规程》,对功率、转速、扬程、流量等进行定期测量,判断是否达到额定指标,如果低于额定指标则认为功能已经下降,就要通过维修手段来弥补,如果功能下降严重,各种维修手段都无法弥补,并且耗资太大时,则考虑更换问题。但必须注意的是许多设备在设计制造过程中都有安全裕度,并遵循标准化,系列化技术政策中尺寸选取就高不就低的原则使设备的功能有冗裕,即设备可能实现的最大功能大于铭牌额定功能,这是考虑设备可靠性而增加的,事实上所测定的指标已经有所下降的功能。 2机电设备的可靠性管理 2.1机械设备的可靠性 机械设备的可靠性首先决定于组成元件和零部件的尺寸精度变化,也就是决定于构件和零部件在运转过程中的有形磨损(在机械学中,零件构成构件、构件构成机构,机构构成机器),磨损使它们的点、线、面等几何形态发生改变,从而破坏了传递运载的品质;其次,由于零部件和构件在工作中过度变形、断裂、表面锈蚀和内部机械物理性质变化等导致的失效;最后,零部件材质低劣,安装、检修时误差影响,运转时工作条件、工作环境变化,影响零部件、构件本身的可靠性。例如:(1)水泵轴承受传递载荷,在轴瓦内磨擦,要保持在规定时间内发挥正常功能。第一要求基本的质量指标全部合格,第二要求提供优良的工作条件,即良好的润滑、平稳的启动运行、限制倒转等;(2)水泵叶轮承受气蚀和冲刷,本身的材质和运行时间决定它的可靠性。 2.2电气设备的可靠性 (1)电气设备的绝缘:电力系统正常运行时,电气设备长期处在正常工作电压——额定电压下。但由于系统中某些参数的突然变化,有可能出现超过绝缘能力的电压使设备的绝缘击穿。又由于绝缘物受潮湿、污物、粉尘等侵害,使设备的绝缘强度下降;(2)导体的发热:电气设备的主导电回路长期通过额定工作电流,这时由于导体本身存在电阻和导体接头处的接触电阻,使导体发热,这些热量使导体绝缘老化,破坏电器性能;(3)电力系统的故障:电气设备在运行中发生各种各样的故障,其中短路故障是最严重的一种,由于发热及动力等效应,可能使电气设备遭严重破坏。根据类似特征,我们在对电气设备的可靠性管理时,首先要牢固树立“安全第一,预防为主”的思想。对绝缘问题,按水利电力部颁布的《电气设备预防性试验标准》每年春检进行扎实细致的试验,发现薄弱环节立即消除。同时下功夫改善电气设备的工作条件和使用环境;对发热问题,在电气设备使用前把导体的接头加强技术管理,通过增大接触面积,提高接触精度和光洁度,增大接触压力等技术手段来保证接触质量,在运行中加强通风冷却,将导体内部的热量散发出去;对电力系统的故障,针对经常性发生的问题设法在预防性检修中加以消除;对于短路故障,一方面要采取有力措施杜绝发生的一切隐患,另一方面要校验维护好自动保护装置,一旦短路发生,就要快速将故障设备从系统中切除出去。机电设备的可靠性管理就是在预计期限内不允许设备发生任何故障。可靠性管理的中心就是预防故障的发生,无故障设备就肯定可靠。所以平时加强保养维护,加强设备状态检查,在事故尚未出现之前就安排定期检修,以便消除隐患,并且通过试验测试仪器按国家和行业有关标准对各类设备进行试验和测试,然后将检查结果和试验数据进行综合分析,再通过空载试验来验证,从而得出具有置信度的可靠性结果。 3机电设备的维修管理 机电设备的维修是设备管理工作中最主要的技术任务。保证设备的可靠性,提高设备的利用率,并适时进行设备维修,是设备使用期间管理的首要大事。维修是延长设备使用寿命的唯一途径。设备在运行中由于磨擦、冲击、振动、疲劳、锈蚀、断裂、变形、变质、潮湿、发热、老化等影响,都会使它的功能降低或丧失。维修它的目的就是完善设备系统,提高或恢复设备的功能。修理的本质就是在物质形态给予补偿的同时,也补偿了它的使用价值。维修的优秀就是根据设备损坏情况,结合提水灌溉任务和作物生长的特点,对具体的设备选择正确的维修期限、维修方式和维修层次,安排维修计划并付诸实施。同时对维修技术、维修组织、物资材料供应等方面进行合理布局。返修、更换和改装是设备维修的三种形式,针对损坏的程度对症使用。根据修理的内容、范围、工作量可把维修分为大修、中修、小修、项修(专项维修)和改造等几种层次。大修是对设备进行全部或大部分解体,重点在于修复或更换基础大件。通过大修使其功能基本达到出厂水平;中修是对设备进行部分解体;小修是更换或修复即将失效的零部件或元器件;项修是专门针对发生故障或将发生故障的零部件,电气元件进行事先或事后修复的层次;设备改造是用新技术,新材料在原设备的基础上进行布局改进,以提高其功能和可靠性的层次。电力提灌工程机电设备的种类繁多,功能各异,运行时昼夜连续,不容间断,维修内容广泛,技术复杂、项目繁杂、环节众多、工序临乱、工种较多,因而吃透所有设备的状况,编制切实可行的维修计划、规定适宜的修理期限、选择合理的维修方式、制定正确的维修方案和维修人员专责制的组织形式,工具器材的合理运用,修后质量的验收标准,通过维修所达到的目标等都要形成严格的制度。用制度来约束设备的维修是行之有效的措施。一切维修工作都要在确保质量的前提下进行。在各个环节,各种因素上进行质量把关。树立人人重视维修质量,全员管理维修质量的良好风尚。在设备使用阶段,维修管理工作有两个基本职能,第一个基本职能是对维修过程中的各个环节进行预测、计划、组织、指挥、控制和协调,以保证不间断地、最经济地按预定计划和要求进行维修工作,从而获得最佳经济效益。总之,在机电设备维修管理时,根据掌握的情况和拥有的资料进行预测,制定计划,组织实施,以质量控制为关键,制定计划,组织计划的实施为优秀。 4机电设备的故障管理 故障是设备在规定时间内、规定条件下丧失规定功能的状况。故障是设备在使用中必然发生的现象,它的危害使设备暂时或永久地丧失功能。由于设备自身的原因,工作条件、环境影响等因素,设备的损坏是难免的。加上操作的偶然失误,都会造成设备的病态,所以故障管理就成为机电设备管理的一个部分。高扬程提灌工程的设备故障,有下面四个类型: 4.1突发性的破坏故障 如高压电气设备的绝缘击穿、放电、起弧、烧毁设备本身的现象。 4.2磨损性的危险故障 如大型电动机的轴瓦磨松后会发生扫膛的危险故障。 4.3间断性的临时故障 它多半是由外部原因引起的,如人工误操作,气温升高、载荷超量、小动物的危害等。消除这些外部干扰后,设备仍能正常运行。 4.4固有薄弱性故障 在制造和维修时使用的材料质量偏低,造成的先天不足,导致运行时所发生的故障。机电设备的故障管理,就是对设备状态进行监测、检查、巡视、诊断、分析和评价。努力增大对故障的预防性,以便利用相应的手段。另外,在对设备的使用,维护和修理中,尽量寻找减少和延缓故障的办法。 5结语 高扬程电力提灌工程机电设备管理的本质,就是以功能保障为前提、合理使用为宗旨、精心维修为手段、杜绝事故为目的,从而保证和延长它的使用寿命,否则不管机电设备的功能有多完善、技术性能有多先进,如不加强管理就会使其功能丧失,使用设备的人员如不具备相应的技术业务能力和良好的职业道德,就会造成人为损坏设备。如果设备在规定时间内不能保证工作,就会缩短它的使用寿命。如果不加强故障的预防就无法完成提水灌溉任务。如果不及时对设备维修,就会缩短它的使用寿命。如果不加强故障的预防就无法保证安全运行。所以忽视了哪个方面都无法保证设备的正常工作,工程效益将得不到充分发挥。我们机电行业的工作人员要足够地认识到机电设备管理的地位和重要性,不断提高科学管理水平,使管理思想、管理组织、管理方法、管理人材等方面逐步向规范化、科学化、现代化的方向迈进。 作者:文生垚 单位:白银市兴堡川电灌工程管理局 设备管理论文:电气设备管理论文 1电气设备管理过程中的常见问题 1.1电气设备本身质量不达标 在实际的生产过程中,很多电气设备出现故障时由于电气设备本身的质量并不符合相关规范。在企业尤其是一些小型企业在采购电气设备时,出于降低成本等因素的考虑,通常选择购买一些价格低廉的电气设备,这就使得其本身的质量得不到保障。使用这些不达标的电气设备进行生产活动,无异于是为生产安全埋下了一颗不定时炸弹,造成了极大的安全隐患。 1.2工作人员操作不规范 针对电气设备的操作、维护和维修,国家出台了相应的明确规定,但是在实际的操作过程中,很多工作人员并没有按照相关规定进行施工,违章操作普遍存在。有很多工作人员明知自己的行为不符合安全规范,但是为了图方便等原因,往往抱有“我一直是这么做,从没出过什么事故”的侥幸心理进行施工,这也就使得由于工作人员操作不当和违章操作造成的安全事故屡见报端。其次,在前文中已经提到,电气设备随着科技的发展也在不断地进行着更新换代,但是很多工作人员在上岗前并未接受全面系统的培训,而且在工作过程中对于电气设备的发展不甚了解,其在原有电气设备上的规范操作也可能并不适用于革新后的设备,这些诸多原因都有可能造成安全事故的发生。 1.3管理制度存在缺陷 前文中已经提到,很多企业尤其是中小型企业缺乏系统的、完善的电气设备管理制度,很多公司为了控制生产成本、减少支出,为违规购买价格低廉但质量不达标的电气设备。这种措施虽然在短时间内确实减少了企业支出,但是从长远发展的角度来看,一旦这些不合格的电气设备自身出现故障,会引起各类安全事故,让企业承担更大的损失。企业管理制度的缺陷同样体现在对从事与电气设备有关的工作人员的培训工作不到位。很多企业的领导层忽视了对这类工作人员的培训工作的重要性。而且制定的针对电气设备维护人员的操作规范时也很不完备,制度的不完善就会导致责任的不明确。同样,有些企业虽制定了相关规范,但是在实际的生产过程中并没有给予足够的监管力度,这也是导致工作人员责任心不够的原因之一。 2提高电气设备管理水平的措施 2.1提高从业人员的自身素质 从事电气设备维护、检修等工作的人员是与电气设备接触最多的人,也是电气设备管理的直接负责人。提高这类从业人员的自身素质,可以在很大程度上避免因电气设备故障所引发的一系列安全事故,避免给企业造成大的损失。首先,电气设备管理从业人员应该及时关注电气设备的发展动向,对电气设备发展的新趋势和新特点有充分的了解,应当注意从多种渠道了解和学习新型电气设备的操作方法,在不断地学习中完善自我,提高自己的职业素养。此外,电气设备管理人员在进行电气设备的安装、维护和检修等工作时,要严格按照现有的操作规范,杜绝违章操作,对同事的违章操作行为要立即制止,讲安全事故发生的可能性扼杀在源头。 2.2加强对电气设备的检修和维护 即使是质量达标的电气设备,在实际的生产过程中也会因为各种不可避免的因素而出现各种问题和故障,如果不即使加以处理,将造成无可挽回的后果和损失。为了保障电气设备在生产过程中的正常运行,企业要制定相关制度对电气设备进行定期的检修和维护。针对各类设备在生产过程中的实际使用情况,确定其相对应的检修周期,对各项监测数据进行记录和整理,分析设备出现故障的规律和周期性。还要加强对设备的不定期检查和维护,要对出现问题的设备进行及时的维修或更换。电气设备的正常运行是实现安全生产的重要保障,因此无论是企业的领导层还是电气设备管理人员都应该充分重视对设备的检修工作,保证电气设备的正常运行,为企业的安全生产保驾护航。 2.3企业应建立健全电气设备管理制度 前文中已经指出,电气设备管理过程中的很多问题的源头都在于企业的管理层对电气设备管理工作的不重视。安全生产是一个企业能实现长久发展的基础,而完善的规章制度则是保障生产安全的前提。为提高电气设备管理水平,首先要求企业相关负责人在采购电气设备时,要杜绝只注重眼前的蝇头小利,不考虑企业长远发展现象的发生。对电气设备的投入应以保证其质量合乎标准为前提,拒绝让质劣价廉的不合格电气设备进入企业。其次,要注重对从事电气设备管理的工作人员的培训工作,让员工对电气设备管理领域的相关动态有全面而充分的了解。同时要制定严格的电气设备管理制度,对违反规定的员工要给予严肃的批评和处理。要从制度层面引起电气设备管理人员对这一工作的充分重视。 3结语 电气设备管理工作是一个企业安全平稳运行的保障,但是客观来讲,很多企业的电气设备管理水平亟待提高,这需要多方的努力才能最终实现。企业要提升自己的综合竞争力,就必须完善企业自身的电气设备管理水平,保障企业的各项生产活动能够正常进行。要制定严格的电气设备定期检修制度,及时发现电气设备的潜在隐患,及时处理,将事故的发生扼杀在源头。电气设备管理人员也要注重对自身职业素养的提升,在工作过程中要严格遵守规章制度的要求,杜绝违章操作。避免因自身素质不过硬或者违规操作而导致事故的发生,为企业造成不可挽回的重大损失。 作者:邓钊斌 单位:维达纸业中国有限公司 设备管理论文:化工机械设备管理论文 1化工机械设备管理的相应措施 由于现代矿业生产中,机械设备常常要接触到高温、水汽、紫外线辐射等一系列腐蚀性的化学物质,对于机械设备造成了一定程度上的损伤,不仅影响到了正常的生产,同时也增加了后期对化工机械设备管理和维护保养方面的费用。这样一来,充分说明了对化工机械设备进行预先防腐处理的重要性,具体来说可从以下三个方面入手: 1.1注重化工机械设备的设计问题 要想从根本改善化工机械设备防腐问题,必须在设备的设计阶段做好基础工作,有效预防使用过程中的各种问题,并且相关设计人员要在着手设计化工机械设备之初,就充分考虑各种容易影响设备正常运行的不利因素,并采取各种科学的手段:(1)选用科学有效的技术,在设计上做好防腐工作;(2)在设备的结构设计阶段,要充分考虑到缝隙容易渗漏化学成分导致机械腐蚀的问题,做好设备的缝隙焊接工作,保证缝隙得到有效的控制;(3)在选择设备的材料时,要充分考虑该材料性能是否耐高温、耐腐蚀,能适应较为恶劣的环境;(4)要提前做好部分零件由于长期运作,接触腐蚀性的环境或者因素,而形成的腐蚀疲劳预防工作,例如,2013年至2014年间,采选公司对选矿线的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ系列生产线进行了技术改造,根据生产工艺的要求,在设备安装时就对主要设备—浮选机槽体、搅拌桶槽体进行防腐耐磨处理。 1.2注重化工机械设备的制造过程 要按照严格的流程以及规范来完成设备的制造,重视防腐工作在设备制造中的地位。要注意在进行投料环节时对材料的监督工作,并安排专业的技术人员对其过程以及使用的材料进行详细的检查与记录。值得引起重视的是,在进行设备的焊接工作时,要考虑到设备长期处于敏化温度下容易形成晶间贫铬的现象,因此要保证相关人员具有优良的焊接技术,在较短的时间内完成焊接工作并且对其进行及时的冷却,同时在具体操作时要谨慎细致避免发生不必要的问题。最后,还应该注意设备的尺寸问题、衬里问题、外观问题等。 1.3注重化工机械设备的后期维修与养护 除了做好以上几项工作以外,还应该重视设备的后期维修和养护工作,为化工机械设备的使用创造良好的条件,要及时进行设备在生产环节中所产生的工业废渣与残留化学液体的清理工作。同时,对于已发生腐蚀情况的设备要采取全面的养护工作,至于腐蚀情况较为严重的设备要及时进行更换,以免影响正常生产效率,降低产品质量,更甚至造成生产中的安全事故。在机械的后期维修与养护方面,主要工作内容包括以下两个方面:(1)常规的维修和养护,主要是对生产中所损坏的设备零件以及部位进行修理、保养或者更换等工作,使该设备能够重新投入正常的生产中;(2)计划性的维修与养护工作,即通过前期的检查与记录工作,发现部分设备的某些零件存在较大的安全隐患,因此对这些设备进行计划性的维修与更新。总之,设备的维修与养护在整个生产过程中起到了相当重要的作用,因此要引起相关人员足够的重视。 2化工机械设备保养与维护的具体流程 2.1化工机械设备的保养流程 对于设备的保养可以按照轻重缓急以及流程、步骤、工序、内容、形式的不同分为三个部分去进行:(1)以月份为时间单位,对化工机械设备进行定期的保养与维护工作。该项工作主要由相关技术管理人员进行监督、检验以及评估,并及时做好档案记录工作,作为工作考核的依据。该项保养工作的主要内容包括:化工机械设备零件的清洗和管道的疏通;检查与加固各连接部位的螺丝或者细小部件;检查各关键部位零件的损耗情况,并根据实际情况予以修整或者更换;(2)以年份为时间单位的定期设备保养,主要工作内容是对机械进行彻底的拆分检查,对内部损耗情况进行系统的了解,并根据实际情况进行保养与更换。同时,对设备的齿轮、水箱、油箱等内部结构进行彻底的清洁和轮换工作。最后还要对设备的各个线路和电器控制系统进行全面的检查,保证设备能够安全、可靠的运行;(3)以天为时间间隔对化工机械设备进行常规的保养工序,主要工作方式是在每天的工作开始前,按照系统的流程对化工机械设备进行例行的检查,确认设备能够正常顺畅的运行。同时,及时地对设备进行清洁工作,及时发现设备的安全隐患并排除。 2.2化工机械设备维护工作 化工机械设备的后期维护工作主要是指对设备进行维护和修理,主要包括设备零件的维修和更换,保证设备能够正常地投入使用,保证生产效率以及生产质量。后期的维护与修理工作对于延长设备的使用寿命起到了关键性的作用,因此,要引起足够的重视。对化工机械设备进行维护与修理,能够缓解设备在长期的运作中所产生的功能损耗,解除设备的安全隐患,从而能够有效延长设备的使用寿命,保证工作效率以及工作质量。 3结语 总而言之,在企业不断追求生产效率与经济效益的同时,也应当重视化工机械设备的保养与维护工作,这样才能够及时发现设备在运行中的问题,解除设备的故障隐患,减少因设备发生的故障问题而导致的经济损失,有效保证生产的正常运行,从而为企业创造更多的经济效益。 作者:陈小丽 单位:广东广业云硫矿业有限公司采选公司 设备管理论文:大型仪器设备管理论文 1强化顶层设计和统筹规划 强化学校层面的顶层设计和统筹规划,优化资源配置。根据学校对各学科发展的定位,结合学科发展的特色和需求,在充分整合现有大型仪器设备资源的基础上,做好大型仪器设备的配置规划工作。对于通用性强、开放共享程度高的大型仪器设备,由学校管理部门组织实验室建设委员会统一规划和定位,搭建校级的专管共享平台。将大型仪器设备购置的各类经费来源统一归到设备管理部门,统筹规划、分布实施,严格把好大型仪器设备的入口关。同时,积极探索多种共建共享模式和设备调研论证体系。 1.1学院间的共建共享模式 按照传统的观念,谁获得建设经费就由谁支配,各自为政地搭建教学实验平台、学科建设平台和科研实验平台,建立力量分散,资源有限。这样做,部分项目没有后续的经费保障,很难达成预期的建设目标。因此,建立学院间共建共享模式十分必要,购置大型仪器设备时,在学院间实现合理搭配,搭建公共平台,共建共享,避免重复购置。这样既能节约建设经费,又能避免使用机时不满而造成的闲置和浪费,同时,还能将有限的建设经费投入到刀刃上,有利于建设目标的顺利实现,有利于学科建设和发展。 1.2课题组间的共建共享模式 由于科研经费管理具有一定的特殊性,导致利用科研经费购置的大型仪器设备几乎没有开放共享,但是,其利用率又普遍偏低,存在部分课题组因经费不足而无能力购置需要的大型仪器设备的情况。因此,学校应制订政策鼓励并大力推行具有相同或相近研究方向的课题组,采用课题组间共建共享的组合建设模式,共同出资、专管共享,避免重复购置。这样,既能解决经费不足和利用率偏低的问题,又能节约大量的实验用房和人力投入,同时,通过有偿使用为设备的正常运行、维护保养和维修提供后续的经费保障,使设备能保持良好的运行状态,进入良性循环。 1.3学校与课题组间的共建共享模式 积极探索出一种学校和课题组共同出资购置大型仪器设备,学校指定专人管理的共建共享模式,鼓励课题组利用科研经费购置大型仪器设备,改善教学、科研条件。这类仪器要优先满足课题组科研实验的需要,同时,也无条件地对校内外实行开放共享。由于课题组在购置大型仪器设备时要出资,所以,这种模式既能解决经费不足的问题,又能充分调动课题组科研人员在做设备建设规划和调研、论证上的积极性、主动性和责任心。由此可见,这是一种学校和课题组双赢的共建共享模式。 1.4建立科学的调研论证制度 大型仪器设备购置前的调研、论证结果直接影响到了其后期的使用效益,调研论证不充分、选型不准确可能会使采购回来的设备不能满足教学、科研的实际需要,导致利用率低下,甚至出现闲置和浪费的情况。鉴于此,学校应建立科学的调研、论证制度,设立调研、论证专项经费,确保调研、论证落到实处。将大型仪器设备购置的必要性、技术的先进性、预期使用效益、开放共享的可行性、后续经费保障的来源和技术队伍保障等内容作为学校论证的重点,确保购置的大型仪器设备一定是学校教学、科研和学科建设所需要的设备,杜绝因前期调研、论证不充分导致使用效益差或闲置和浪费的情况发生。 2加强制度建设 通过强化学校层面的顶层设计和统筹规划,确保购置的大型仪器设备是学校教学、科研和学科建设实际所需的设备,是实现大型仪器设备开放共享、提高设备利用率和投资效益的基础。与此同时,要真正做到开放共享,为人才培养、科学研究和服务地方经济提供必要的条件保障。另外,还需要不断完善制度建设,激发大型设备管理者工作的积极性、主动性,提高他们的责任意识。 2.1加强技术队伍建设 我国高等学校仪器设备管理办法中明确规定,高校应配备数量足够、层次结构合理的技术队伍,确保高精尖大型仪器设备的正常运转,充分发挥设备的使用效益。因此,应高度重视大型仪器设备的技术队伍建设,在该人群的岗位待遇、职称评聘、职务晋升和培训安排等方面制订一系列的配套制度和措施,确保实验技术队伍具有良好的待遇和发展空间。通过实施“实验队伍培训计划”“实验室中青年骨干培养计划”“实验人员可以评聘正高职称”等一系列措施,培养一批基础理论扎实、具有较高业务水平和创新精神的实验技术队伍,确保大型仪器设备的操作、维护保养、功能开发和升级改造,创造性地开展实验研究和对外服务。同时,鼓励攻读学位,加强校内外同行的交流,以此来提升技术队伍的业务素质。凡是有利于提高大型仪器设备管理队伍业务水平和整体素质的路径,都应积极探索。 2.2完善经费管理和分配制度 日常运行、维护和维修的经费保障是大型仪器设备保持良好运行状态的前提。设立大型仪器设备开放基金和维修基金,制订科学、合理的大型仪器设备有偿使用收入分配制度是各高校公认的有效手段。设备管理部门应主动思考、积极争取,多渠道筹集资金,充实开放基金和维修基金。同时,要合理制订大型仪器设备有偿使用收入的分配制度。分配制度必须遵从有利于提高设备管理者的积极性和提高设备的完好率、利用率的角度出发,将大型仪器设备的运行、维护和维修所需经费形成制度化、常态化的投入机制。 2.3建立和完善奖惩制度 以大型仪器设备效益评价为基础,建立和完善效益评价指标体系,制订一系列的奖惩制度。比如,将效益评价结果纳入管理单位的绩效考核指标,与管理单位的绩效奖金挂钩。对于共享率和使用效益高、为人才培养和科研成果作出突出贡献的,制订专项奖励政策。同时,协调、配合相关管理部门的工作,将效益评价结果作为管理者职称评聘、职务晋升、考核评优的重要依据。对于效益评价差、拒绝共享的管理单位和管理者,视其情况给予批评和警告,甚至可以调整管理者的工作岗位,对设备管理单位征收设备闲置占用费。另外,建立大型仪器设备换管制度,对于连续两年使用效益差甚至闲置的大型仪器设备,将其纳入大型仪器设备换管平台,如果有其他教学科研单位需要,学校有权将其调拨给有需求的教学科研单位,发挥其应有的作用。通过这一系列的奖惩措施,激发设备管理者和管理单位的积极性和主动性,增强共享意识和责任感,主动思考大型仪器设备开放共享、使用效益等问题。 2.4建立自主上机测试制度 建立和完善自主上机测试制度,以危险系数小、设备稳定性高、不易发生故障的大型仪器设备为入口,鼓励大型仪器设备管理者对责任心强的学生进行培训,当接受培训的学生达到了培训的目的,具备自主上机测试的能力时,就发放独立操作技能证书,允许其预约后自主上机测试,也可聘请具备独立操作技能的研究生参与到大型仪器设备的管理和对外测试工作中,提高大型仪器设备的开放服务时间,提高大型设备的使用效益和人才培养质量。同时,大型仪器设备管理者将从烦琐的重复测试任务中解脱出来,重点开展大型仪器设备的功能利用、功能开发、新实验和新方法等研究工作。 3“虚”“实”结合 搭建开放共享服务体系是整合散布于学科平台、科研课题组中的大型仪器设备资源、推动大型仪器设备开放共享的重要手段。但是,盲目地建设校级实体分析测试中心将受到管理意识、设备自身条件、技术人员配备等诸多因素的制约,难以达到预期的目的。所以,应根据实际情况,采用“虚”“实”结合的方式构建完善的共享服务体系,集中整合具备条件、通用性较强、具有一定先进性的大型仪器设备,建立院级、校级的实体化分析测试中心。对于暂不具备条件纳入实体化分析测试中心的大型仪器设备,可以根据实际情况,建立虚拟共享服务平台,实行专管共用,利用网络信息化技术为扩大仪器设备的使用和宣传开拓新的空间,有效地解决了这部分大型仪器设备的开放共享等问题。 4结束语 总而言之,大型仪器设备管理是一项复杂的系统工程,每所高校的情况都不相同,不能完全照搬成功的模式。但是,我们可以汲取兄弟高校的经验、教训,勇于探索适合高校自身情况的管理模式,整合、优化大型仪器设备的资源配置,提高大型仪器设备的使用效益,为人才培养、学科建设、科学研究和服务地方经济提供先进的技术手段和优质的技术支撑环境,提高学校的教学、科研水平。 作者:彭世金 单位:西南石油大学实验室与设备管理处 设备管理论文:港口机械设备管理论文 1港口机械设备管理概述 1.1港口机械设备管理的含义 港口机械设备管理是一个有机的整体性活动,每一环节要素都是必不可少,各个环节紧密地联系在一起,一环扣一环,只要其中一个环节出现问题,就会不可避免地增加港口贸易运输作业的风险,威胁着人们的生命、财产安全。所以,对港口机械设备进行优化管理工作,是港口贸易运输产业发展的基础性措施,是保证港口贸易运输产业健康有序发展的最有力支撑,也是确保其高效运营,提升竞争力与生命力的关键所在。在系统结构上,机械设备管理活动,一般都是根据实际的操作情况,通过相应的调度以及维保改造等措施开展起来的。港口机械设备管理的系统结构主要是以机械设备自身的特性和用途为优秀,合理安排机械设备的使用,优化设备资源的配置情况,保证机械设备的合理被利用,减少不必要的浪费。整个港口设备管理是一个动态的、交相呼应的有机系统,每一环节之间相互联系,互为支撑,联动进行。在整个管理过程中所有的机械设备都将以自身信息为依据,被管理者进行平衡汇总到设备库中,设备库是一个相对活跃的区域,包括机械设备的入库、出库与还库等环节。 1.2港口机械设备管理的特性 港口机械设备由于体积较大、使用率较高、类型较多,在质量因素上存在着一定的特性,如质量控制难度较大,质量控制易受多种因素的影响,波动性较大,质量问题具有一定的隐蔽性。基于此,港口设备的管理工作具有难度系数高、灵活性强、注重细节的特点,在实践工程中将给管理人员带来一定的困难,但是随着经济的发展,科学技术水平的不断提高,新型科技成果被不断应用于港口机械设备的管理活动中来,港口机械设备具有大型化的特征。大型的机械设备虽然能够提升港口作业的效率水平,节约港口作业的原材料与投资,降低港口贸易企业的生产成本,同时能够适应一定的港口作业需要,但存在着使用空间受限、设备维修困难、新型技术推广与应用较难的困境。因此,机械设备的设计与管理面临着实现设备生产高速化,使用自动化的问题。当前港口研究领域中的重要课题是实现机械设备体积缩小的同时提高工作效率,机械设备的高速化运转及生产速度的提高是解决这一问题的重要途径。 2当前港口机械管理中存在的问题 2.1缺少专业的高素质的管理团队 当前,很大一部分企业为了短期效应,不注重设备管理工作,在管理上没有专业的人员,有时甚至是临时请来的维修人员,即使有自己专门的管理人员,也都是没有经过学习和培训的维修工作者,只是对设备进行修理,而不懂相关的管理知识。而且,港口作业条件的恶劣也增加了人员对此项工作的回避,很多管理专业的毕业生不愿意从事这方面的工作。另外,企业的老员工也由于工作环境及待遇问题,产生对工作的厌烦感。 2.2机械设备管理观念落后 很多港口企业忽视机械设备的管理工作,往往只注重短期的效益,没能认识到机械设备潜在的增值效应,对机械设备管理作用的认识不够深刻。在机械设备的革新上相对被动,不注重设备的及时更新换代,许多设备早已超出使用年限但还在用,无形中增加了港口作业的危险,威胁着员工的人身身及财产安全,不利于企业的健康可持续发展。港口机械设备管理在一定程度其作用具有一定的隐性效应,企业往往认识不到这一点,在进行作业成本控制时往往从机械设备的投入入手,减少机械设备的购置,加大使用率和使用年限以降低作业成本,最终导致机械寿命的缩短与事故的频发,给企业经营带来更大的经济损失。管理人员自身的管理意识较为薄弱,在具体操作过程中不进行系统的管理规划,这大大降低了机械设备的使用率与安全系数,导致重大港口机械设备安全事故的发生,严重威胁着人们的生命安全,加大了企业的经营风险,给企业发展带来较大的阻力。 2.3缺失科学合理的港口机械设备管理体制 在港口企业普遍存在着机械设备管理条例及相关规范性的制度问题,机械设备管理缺少统一的规划与制度规范,管理体系混乱,缺少细致的岗位分工。即使有些企业有一些规章、标准,但缺少对港口机械设备的针对性,在管理方面存在盲目性和随意性,管理人员往往没有形成统一的联动式的团队效应,而是完全独立出来,造成了资源与人员的巨大浪费,而且缺少有效的考核机制,激励效应较低,没能调动管理人员的积极主动性,缺少对企业及团队的认同。 2.4机械设备的维修保养水平较低,缺少对其的改造再利用 港口作业是一项高运作的生产经营过程,其在机械设备的使用上具有一定的高频率性和高强度性,容易导致设备损耗程度高,所以,基于高耗损性及安全运作的需要,管理人员在机械设备的维修保养上要下足功夫。然而,由于港口作业客观上存在着工作任务重、时间紧、工作量大并极具波动性,导致港口设备在维修保养及管理上很难落到实处,机械设备常常超负荷、超寿命运转。很多企业为了眼前的利益,对机械设备进行“重用轻管”的利用模式,造成机械设备老化现象严重,大大降低了机械设备的有用性。 3完善港口机械设备的有效途径 3.1打造高素质专业性管理团队 人员是港口机械设备的主体,高素质的专业管理团队是实现港口机械设备优化管理的基本保障。企业应积极引入高素质的专业管理人才,尤其中高级的技术工程师,同时,加强对老员工的教育培训,提高团队的整体素质,提升机械设备管理的有效价值。另外,管理人员除了要有高超的维修改造技术,还要有统筹规划的宏观管理观念,实现机械设备资源的合理配置,提高设备的使用效率与利用率,避免不必要的浪费和损失。 3.2优化港口机械设备管理体系,实现系统化、科学化管理 完善的港口机械设备管理体系是实现港口设备现代化、科学化和专业化管理的有力保障,同时也是实现管理运营活动整体可持续发展的有效途径。港口作业具有一定的高精度和高危险性,在操作上有较高的技术要求,这就需要企业在机械设备的管理及使用上制定一系列的标准、制度,保证作业的高效稳健运行。另外,要关注机械设备管理的各个环节,把握好每一环节的细节工作,同时从宏观上实现系统的整体联动性,结合港口作业的特点及企业的现状,进行有效管理。 4结语 港口机械设备的管理是一项集技术与管理为一体的复杂性、综合性工作,需要专业的技术支持和宏观的管理导向。机械设备管理人员应高度重视对自身综合素质的培养,企业也应结合实际情况,不断革新管理体制,引入科学先进的管理理念,从而达到港口机械设备的智能化、现代化、合理化管理,为港口作业保驾护航。 作者:童志银 李东 单位:唐山曹妃甸实业港务有限公司 设备管理论文:EM系统设备管理论文 一、基本概念 1.SAP。 SAP是一家德国公司的缩写,翻译成英文是“Systems,Applications,andProductsinDataProcessing”(数据处理中的系统、应用和产品);R/3是SAP公司的ERP产品。SAPR/3是一个基于客户/服务器结构(BS)和开放系统的、集成的企业资源计划系统;其功能覆盖企业的财会、后勤(销售分销、物料管理、生产计划、设备管理等)和人力资源管理等各个方面。 2.PM。 PM(PlantMaintenance,工厂维护或称设备管理)就是专门用于生产设备、固定资产的维修保养及管理的功能模块,它和SAP其他模块集成协作,共同完成设备的维修成本控制、备件的采购与翻修、设备的使用与运行纪录、维修技工的能力计划及工时确认、大中小修的计划与实施等业务。 3.NW。 NW(Netweaver),是SAP公司的另外一个开发平台,通过SAPNW平台既可以集成SAP与非SAP应用系统;也可以将各个系统通用的功能放入此平台中。其具有很强的图形处理能力。 4.EP。 EP(EnterprisePortal)企业门户,将企业不同系统的(B/S)结构的系统通过EP(网页)的方式展示处理,可以实现单点登陆,减少了访问多个系统的麻烦。 5.EM。 EM(EquipmentManagement),建立以企业资源计划(ERP)为基础的设备全生命周期和专业管理的信息系统(EM),EM系统由ERP系统中的扩充应用功能和在NetWeaver(NW)平台上开发的适用于各级操作层面的设备管理应用组成,业务流程与ERP系统无缝集成,主数据完全与ERP系统一致,通过企业门户(EP)将设备管理涉及的各个应用进行界面整合,实现单点登录和按角色分配的内容管理展示平台,方便用户的操作。 二、EM设备管理信息系统 1.EM系统主要功能。 EM系统主要包括6大功能:(1)设备基础数据管理,主要有各类主数据管理、设备文档管理、设备台帐/档案;(2)设备运行管理,主要有密封管理、润滑管理、设备运行记录;(3)维修管理,主要由原SAPPM模块承担(通知单管理、工单管理、采购订单管理)、维修费预算管理、合同台账、承包商考核;(4)设备专业管理,主要有设备检验管理、电气管理、仪表管理、腐蚀管理、零购更新计划管理;(5)设备综合管理,主要有设备检查考核、组织机构管理、设备人员管理;(6)系统配置。针对设备管理的实际需要开发了设备技术状况表、设备信息统计表、设备故障统计表、最差十台设备评比表、修理费多角度统计分析表等报表。不同的管理层用户通过多角度的分析报表和数据查询的功能,根据权限的控制可以确保数据不被伪造和篡改,使设备的全生命周期始终处在严密控制下,从而达到确保生产的安全进行,以及降低设备的运行成本的目的。 2.EM系统在设备管理上的应用。 2.1设备基础管理功能的应用,全面展现设备全生命周期的台帐信息、运行信息、维修信息、故障信息、备件更换信息,实现设备一台一档的电子化管理;同时也可根据需要查询到设备全生命周期内的所有相关文档,设备文档是设备的知识库,在EM系统中通过文档的创建、修改及综合查询,完善了文档的精细化管理。 2.2运行管理通过对计量点的扩展功能以及通知单增强功能的应用,实现了对设备运行时间、密封泄漏的线上记录;实现各种报表的分析功能;实现故障体系分析功能、密封点泄漏/消漏登记及统计查询功能;以及实现了能够应用报表查询功能可以实时查询设备的完好率、密封的泄漏率等相关信息,实时掌控设备的日常运行信息。 2.3维修管理中维修费预算管理实现了修理费由事后管理到事前管理,EM系统使用前工单建立时没有进行费用控制,只有在物装发货或实际业务发生结算时才进行费用控制,费用控制滞后,现在维修费预算管理功能可以在工单建立时就进行费用控制,加强了费用管理。维修管理中通知单的管理便于设备故障的统计、分析,工单管理简化了检修项目的统计,同时便于修理费的统计,利于费用的控制。承包商管理通过系统,统一标准,对各施工单位进行定期考核。 2.4专业管理中设备检验管理实现了设备检验管理基本数据维护及检验计划执行全过程,包括检验计划的维护,检验历史查看,超检台帐查看。并通过对检验计划过程的监控和设备检验结果的分析,对检验计划进行效果评价,及时调整维护周期,使设备检验维护计划工作更合理更有益于现场的管理和实施。通过不同颜色区分设备检验时间,以便提前安排检验。电气管理模块主要加强继电保护定值管理及继电保护/安全自动装置投退审核管理。仪表管理模块包括仪表自动化技术状况维护功能和变更管理,实现线上提报、审批、查询等功能,结构化信息管理,准确反映仪表管理的现状。由于腐蚀管理的腐蚀监测点、采样点数量多,监测频率、采样频率高,原始的手工作业面临工作繁,任务重,数据处理量大等困难,容易造成漏检、过检等工作失误,一方面给安全生产带来隐患;另一方面又重复工作,增加企业运营成本。另外,对于及时捕捉腐蚀异常点缺乏有效手段和工具,从而不能及时采取有效措施,防止因腐蚀造成的设备故障,给企业带来更大的损失。通过腐蚀监测管理应用,有效对腐蚀监测点、采样点、设备空视图、监测数据进行管理,有效减轻腐蚀管理人员的工作,将管理人员从繁琐的日常性事务中解放出来,从而有足够的时间和精力开展专业研究工作。同时提供管理人员腐蚀技术分析工具,便于有效分析腐蚀监测数据。 2.5综合管理中的设备大检查项目实现了对各级设备检查通知下达、检查细则维护、自查自改问题汇总及总结、设备检查问题汇总和总结及考核结果的全过程,将各类设备检查资料存放在统一的平台中,实现资源共享,资料保存齐全,解决了各专业对检查出的问题不能实时跟踪其整改情况的问题。同时可以随时查询问题的整改进展和查看检查相关信息。 2.6能够动态展现设备报表,通过及时对设备的日常维护信息线上录入,由系统报表对录入的数据进行分析,能实时掌握设备在日常管理中问题,以便及时制定方案,从而快速解决相应的问题。 三、结语 EM系统基本实现了对于设备管理的基本要求,为设备管理人员做好设备维护提供了一个资源共享的平台,在实际应用中逐渐发挥其强大的设备管理功能,但是我们同样认识到EM系统也需要进行不断改进和持续发展,对其后续的维护要有充分的思想准备,借助ERP系统的支持,发挥对企业设备管理工作的积极作用,不断实现设备管理的信息化,为企业的“安稳长满优”保驾护航。 作者:曹春红 单位:淮安清江石油化工有限责任公司
机电一体化技术在智能制造中的运用:试论机电一体化技术在企业智能制造中的发展与应用 摘要:文章重点介绍了机电一体化智能制造的概念、特点、支撑技术、研究内容和发展简况;并对智能制造与人工智能和计算机集成制造系统的关系作了简要介绍。 关键词:机电一体化 智能制造 制造企业 机电一体化又称机械电子学(Mechatronics,由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成)。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用,机电一体化技术获得前所未有的发展。现在的机电一体化技术,是机械和微电子技术紧密集合的一门技术,它的发展使冷冰冰的机器有了人性化和智能化。如今的现代化企业已经进入了崭新的智能制造时代。 一、智能制造的概念 智能制造应当包含智能制造技术(IMT)和智能制造系统(IMS)。因本文不涉及智能制造技术本身,只侧重于论述制造模式,所以重点讨论智能制造系统。智能制造技术是指利用计算机模拟制造专家的分析、判断、推理、构思和决策等智能活动,并将这些智能活动与智能机器有机地融合起来,将其贯穿应用于整个制造企业的各个子系统,以实现整个制造企业经营运作的高度柔性化和集成化,从而取代或延伸制造环境中专家的部分脑力劳动,并对制造业专家的智能信息进行收集、存储、完善、共享、继承和发展的一种极大地提高生产效率的先进制造技术。智能制造系统是指基于IMT,利用计算机综合应用人工智能技术、智能制造机器、技术、材料技术、现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、并行工程、生命科学和系统工程理论与方法,在国际标准化和互换性的基础上,使整个企业制造系统中的各个子系统分别智能化,并使制造系统形成由网络集成的、高度自动化的一种制造系统。 IMS是智能技术集成应用的环境,也是智能制造模式展现的载体。IMS理念建立在自组织、分布自治和社会生态学机制上,目的是通过设备柔性和计算机人工智能控制,自动地完成设计、加工、控制管理过程,旨在解决适应高度变化的环境制造的有效性。由于智能制造模式突出了知识在制造活动中的价值地位,而知识经济又是继工业经济后的主体经济形式,所以智能制造就成为影响未来经济发展过程的制造业的重要生产模式。 二、智能制造系统的特点 IMS具有以下几个特征: 一是自组织能力,二是自律能力,三是自学习和自维护能力,四是整个制造系统的智能集成,五是人机一体化智能系统,六是虚拟现实。 综上所述,可以看出IMS作为一种模式,它是集自动化、柔性化、集成化和智能化于一身,并不断向纵深发展的先进制造系统。 三、智能制造的支撑技术 人工智能技术; 并行工程; 虚拟制造技术; 信息网络技术。 四、智能制造主要研究内容及目标 1.智能制造主要研究内容 (1)智能制造理论和系统设计技术; (2)智能制造单元技术的集成; (3)智能机器的设计。 2.智能制造主要研究目标 (1)整个制造过程的全面智能化,在实际制造系统中,以机器智能取代人的部分脑力劳动作为主要目标,强调整个企业生产经营过程大范围的自组织能力。 (2)信息和制造智能的集成与共享,强调智能型的集成自动化。 五、智能制造的发展简况 1.国外发展简况 自20世纪80年代美国提出IMS概念以来,IMS一直受到众多国家的重视和关注。日本、美国、加拿大、澳大利亚、瑞士和欧洲自由贸易协定国在1991年1月联合开展了由日本首先于1990年4月提出的为期10年的IMS国际合作计划。 2.国内发展简况 我国20世纪80年代末也将“智能模拟”列入国家科技发展规划的主要课题,已在专家系统、模式识别、机器人方面取得了一批成果。1993年,中国国家自然科学基金委员会重点项目“智能制造技术基础的研究”获准设立,1994年开始实施,由华中理工大学、南京航空航天大学、西安交通大学和清华大学联合承担。研究内容为IMS基础理论、智能化单元技术、智能机器等。至今,已取得了不少可喜的研究成果。 综上所述,可以看出IMS是一种集自动化、柔性化、集成化和智能化于一身的制造模式,具有不断向纵深发展的高技术和高水平的先进制造系统,同时也是需要投入巨大科研力量去突破一个个技术难点的先进制造系统。目前研究的重点为虚拟企业、分布式智能系统、并行工程和基于的IMS。同时也应看到,这是一个人机一体化智能系统,只要努力追求人的智能和机器智能的有效结合,这样的系统就有可能实现。当然,这种实现是一个从初级到高级的发展过程。 总之,随着智能产品价值日益攀升,在可以预见的未来,IMS模式将成为下一代重要的生产模式。 (作者单位:淄博市技师学院) 机电一体化技术在智能制造中的运用:机电一体化技术在智能制造中的应用 摘 要:自从改革开放以来,我国的科学技术发展迅速,在工业生产中体现为微电子技术和自动化技术的应用,就目前的工业企业生产而言,机电一体化技术已经成为了我国工业发展过程中的一种强劲动力。机电一体化技术属于综合性的技术,它融合了电子、计算机、机械以及信息技术的优势,将生产设备进行有机的组合,利用信息设备对其进行控制,大幅度提升工业企业的生产效率。在智能制造过程中使用和发展机电一体化技术将是智能制造发展的大方向,在智能制造过程中,加强机电一体化技术的使用对于提升企业的生产能力,提升产品质量以及提升产品的科技含量具有重要意义。 关键词:机电一体化 智能制造 应用 机电一体化又称为机械电子学,随着科学技术的进步和经济的迅速发展,机电一体化技术在生产中逐步的得到了广泛的应用,尤其是在市场经济下竞争激烈的今天,机电一体化技术成为了工业生产的强劲动力,机电一体化技术将电子与机械进行紧密的集合,从而实现了人们对机械设备的智能化管理,新世纪的制造必然是智能制造。智能制造包含两重含义,即智能制造系统和智能制造技术,在目前的工业企业生产过程中,智能制造已经成为了制造业的主流,智能制造通过计算机模拟人脑,对制造过程中的各个环节进行分析、推理、判断以及进行生产的决策,从而实现整个企业生产过程的智能化以及高度人性化,以电脑的模拟分析代表人脑的分析过程,对生产过程进行准确的控制。该文介绍目前机电一体化技术的发展现状以及智能制造的概念,着重说明智能一体化技术在智能制造中的应用,希望对读者有所帮助。 1 机电一体化技术发展的现状 机电一体化技术是电子技术和机械技术的集合。机电一体化技术在20世纪60年代初步形成,这种技术的出现是为了满足工业生产的需要,在发展的最初阶段是通过电子手段对机械设备进行控制,提升企业的生产效率。最初的机电一体化技术十分简单,技术含量也不高,智能适用于简单小型设备的生产。经过几十年的发展,机电一体化技术已经逐步的融合了计算机技术的精华和微处理技术的精髓,尤其是进入21世纪以来,机电一体化技术又和信息技术以及电子技术等高新技术融合,模拟人脑对生产过程进行分析和判断,使生产逐步的智能化。 如今的机电一体化技术,尤其是在一些大型企业的生产过程中,涵盖了机械技术、电子技术、控制技术、计算机技术、声学技术、光学技术等。机电一体化技术的发展依赖众多科学技术的发展,机电一体化的发展是为了适合生产的实际需要,机电一体化技术将更加的智能化、模块化和网络化。机电一体化技术能够高度的模拟人脑,对整个的生产过程进行分析和判断,发出各种操作指令,完成复杂的生产,对生产所用的机械设备进行智能控制,整个生产的过程也十分的人性化,电脑代替人脑进行控制大大的减轻了人们工作的负担。目前,随着经济全球化进程的不断推进,工业生产已经不仅仅局限于某个区域,而是就地取材,遍布世界的各个角落,因此,机电一体化技术也有了新的含义,远程控制技术以及远程监视技术也在渐渐的被应用到机电一体化技术中来,机电一体化技术的发展是随着科学技术的发展和生产的需要而不断发展的,机电一体化技术有着广阔的发展空间。机电一体化技术的发展也势必会使企业打破自有的生产模式,逐步的实现模块化集成机电生产,统一机电产品的部分标准,规范生产过程,提升产品质量。 2 智能制造技术及其发展 随着科学技术的迅速发展,机械制造技术也不再拘泥于陈旧的生产模式,科学技术赋予了机械制造新的活力,机械制造技术正在逐渐的吸取各种技术的精华,实现自身的改革和进步。现如今,生产逐步的实现机械化,人们对于机械设备的需求不断加剧,为了满足这种需求,人们不断的研究新的技术提升机械生产效率。智能制造技术是目前机械制造技术的主流,智能制造技术是使机械设备自主驱动并且自主的控制机械设备的元件,实现机械设备系统控制的智能化,智能制造也必然是机械制造的主流趋势。智能制造能够储存大量的信息,能够有效的获取生产过程中的信息,能够对生产过程中出现的问题进行及时的处理,具有组织、学习、分析、优化、维护的功能。智能制造技术克服了传统制造中的诸多缺点,大幅度提升了产品的质量,提升了产品的合格率和科技含量。智能制造技术正在逐步的借助三维动态演示,模拟技术、计算机编程、多方向视图技术以及比例缩放等技术,对所要制造的产品进行设计和生产过程控制,使生产过程能够满足设计图纸的高精度需要。智能制造技术在大幅度提升制造效率的同时还能够实现人机的互动。 智能自造技术能够对产品的设计生产等各个环节进行有效的控制,减少了人工的劳动,解放了大量的劳动力,在劳动力紧缺和劳动力成本很高的今天,智能制造技术对于企业的生存和发展有着特殊的意义。另外,对于一些污染较重以及危险技术较高的生产制造单位而言,使用智能制造技术不失为最佳的选择,使用智能制造技术能够及时发现安全隐患,有利于企业的安全生产。一些具有特殊生产要求的企业必须使用智能制造技术以实现劳动工人无法实现的操作控制,智能制造技术的使用还在很大程度上减少了误差和人为失误的出现,提升了产品的质量和生产效率。 3 机电一体化技术在智能制造中的应用 智能制造技术随着生产的需要发展迅速,并在短短的十几年间广泛的应用到绝大多数的工业生产当中来。当前,机电一体化技术正在逐步的和智能制造技术进行结合,用以满足多样化的工业企业的生产需要,同时两种技术的有机结合也为两者的发展提供了更为广阔的发展空间。机电一体化技术在智能制造中的逐步应用必然会应用到一些优秀的技术。传感技术就是其中的优秀技术之一,传感技术如若应用到智能生产当中来必须要保证其准确性和灵敏性,并且保证传感器不被目标信号以外的其他信号所干扰,单纯的传感器是不行的,还要建立相应的传感器网络系统,传感器用于目标信号的收集,无线传感器网络实现信息的传输,通过计算机收集的信息进行分析和处理,最终达到对于整个生产过程的控制。就目前生产制造而言,主要采用的是非接触性的检测手段以及光纤电缆传感器,采用统一且标准化的接口,将设计的难度适当降低,主要开发成本较低的串行接口。 机械制造在国民经济中占有重要的地位,同时机械制造对于国家农业和工业的发展有着重要的意义,在我国,数控领域最早将机电一体化技术应用到智能制造中来,数控生产对于智能控制的要求非常高,其中还要涉及到模拟、信息处理等多种技术,在生产过程中,智能控制技术能够对无法进行建立模型的环节以及模糊的信心进行处理,优化整个生产过程的管理和控制。目前的数控机床主要采用多CPU和总主线的结构形式,通过在线诊断以及模糊智能控制技术,采用大型的储存设备、提升数控能力,提供二维和三维的仿真动态画面,对整个生产的过程实现多过程和多通道的控制。 自动机械和自动生产线也在智能制造中得到了很好的应用,其使用人机界面控制装置、光电控制系统以及可编程序控制装置等。机电一体化技术在智能制造中的极高体现表现为工业机器人的使用,工业机器人综合了人工智能、遥感技术、通讯技术、仿生学技术等,它可以对生产信息记性获取、识别和处理,工业机器人在目前工业生产中发挥着不可替代的作用。 4 结语 机电一体化技术技术的在智能制造中得到了极为广泛的应用,提升了以往低下的生产效率,革新了传统的生产模式,机电一体化技术在智能制造中广泛的应用是经济发展的结果,也是工业生产的需要,这种生产制造模式实现了技术的融合,提升了生产效率,推进了工业生产的革新。 机电一体化技术在智能制造中的运用:机电一体化技术在智能制造中的应用浅析 摘 要:随着经济的不断发展,科学技术也得到了极大的进步,各种新技术、新手段层出不穷,给人们的生产生活带来巨大的冲击。其中智能制造利用机电一体化技术发展十分迅速,并且提升了我国的机械制造水平。基于此,本文从智能制造概念出发,分析机电一体化技术在其中的具体应用,以供参考。 关键词:智能制造;机电一体化;应用 0 引言 随着科学技术的不断进步,机电一体化也得到了快速的发展,并且其生产应用范围逐步扩大,机电一体化技术已经成为工业化发展的动力。机电一体化技术实现了电子与机械的紧密结合,从而实现了对机械设备的智能化控制和管理,这也是智能制造的构成基础。在实际的生产制造中,智能制造基本上包含两方面的内容,一是智能制造系统,另一个是智能制造技术。智能制造已经成为社会工业化发展的主体,使工业生产更加的智能化、人性化,可以准确控制生产过程。而智能制造的发展离不开机电一体化技术,加强机电一体化技术在智能制造中的研究具有重要的现实意义。 1 智能制造概述 从目前的社会发展来看是,智能制造主要包含两方面的内容:一是智能制造技术(IMT)。主要指的是,技术人员借助计算机模拟系统,从而实现对某一系统的分析、决策等,节省了大量的人力和物力,研究人员只需通过计算机系统就可以实现系统的分析,有效保证了研发的可靠性,同时也保证了生产的实效性。二是智能制造系统(IMS)。可以简单地理解为人机一体化智能系统,由智能机器人和人类专家共同组成。它在应用的过程中,以计算机为主要工具,借助人类专家进行分析、构思以及决策等智能活动,代替制造工程中人力脑力活动。智能制造系统是智能制造技术的延伸,是集网络化、自动化技术于一体的制造系统,使整个子系统实现智能化运转。这也是本文应用研究的重点。 智能制造系统一方面是集成应用的主要场所,另一方面也是智能制造模式展现的主要载体。智能制造系统主要是基于社会生态学的根基上,借助计算机并通过人工智能的控制,从而实现设计、加工以及控制管理等各个阶段,该系统在高度变化较为显著的环境中较为适用。在智能制造模式中对知识体系的注重程度较高,知识经济也是新兴经济的主导模式,因此智能制造将引领未来社会制造业的潮流,成为发展的必然趋势与目标。 2 机电一体化技术的发展概况 机电一体化技术研究的时间比较长,在发展的初期人们并没有实现电子技术与机械技术的融合,还将其视为分裂的个体,主要是要靠电子技术在机械工业中的应用,来提高机械生产效率,提升产品质量。但是,在当时的发展阶段,机械工业与电子没有融合,还是独立的个体存在于机械生产中,使得其发展水平并没有达到预期的目的,应用范围也不大,该技术没有得到充分的发展。而随着计算机技术、信息技术等的发展,机电一体化又焕发了新的活力,在生产中得到广泛的应用,其在智能制造中的应用更是促进了整个机械行业的发展,使生产管理工作更加的智能化、自动化,为生产工作的开展提供了更加便捷的服务。 机电一体化囊括了多种技术,并且不断更新技术内容,保持技术的先进性。机电一体化技术借助电子技术,以人工智能的方式,借助计算机系统,从而实现对机械设备的自动化控制,使生产更加的便捷、高效。并且随着网络技术的出现和普及,出现了很多跨地域生产活动,这主要是借助远程操控系统实现的。机电一体化技术的应用,解决了很多生产中的难题,使生产活动更加规范化、自动化、规模化。 3 机电一体化技术在企业智能制造中的发展与应用 3.1 传感技术的应用 传感技术是机电一体化技术中的一个重要技术之一,由于其具有较高的精准性与敏捷性,可最大限度地免受来自外界其他信号对设备的影响,若将其应用于智能生产中则将会发挥巨大的作用,而普通的传感器则效果不显著,若要使用还需构建相对应的传感器网络系统,这样才能实现信息之间的对接与传输,并借助计算机将所收集到的信息进行整合与分析,从而使整个生产过程得以有效控制。纵观当前各大生产制造中所使用的传感器,我们发现其主要使用的是光纤电缆传感器,并使用标准化的接口,这样可大大降低设计的难度与标准,在一定程度上也可节约一定的成本。 3.2 数控生产中的应用 在我国机电一体化最早应用在数控加工技术中,对提升我国机械制造水平方面发挥了重要作用。机械制造业的发展水平直接关系到我国的工业化水平,将机电一体化技术应用到数控制造中,在提升机械加工精度以及机械加工效率方面发挥了重要的作用。数控生产的价值主要体现在加工精度上,所以数控生产对智能控制系统要求十分严格。目前数控机床中的智能控制系统基本上采用CPU和总主线模式。该模式利用在线诊断技术和智能控制技术,实行三维仿真,模拟数控技术加工的整个工程,为数控机床的实际操作提供重要的依据。 3.3 自动生产线与自动机械的应用 目前许多大规模生产企业基本上都采用了自动化生产线和自动生产机械。该技术主要是借助电子技术中的光电控制系统以及人机界面控制装置,从而对生产流程实现全面的控制。自动生产线与自动机械应用的范围十分的广泛,例如在电脑、手机等都已经实现了自动化生产线。智能制造企业在生产的过程中融合柔性制造系统(图1所示),主要利用计算机控制系统对生产设备进行有序的融合,即数控设备、计算机设备等生产要素实行一体化管理,从而实现集约化、网络化生产。 3.4 工业智能机器人 工业智能机器人是当前机电一体化技术在智能制造中最先进的应用,并且结合了多种先进技术,是人工智能技术、仿生学还有计算机系统等众多学科相互作用的新型成果。机器人是当期科学技术的研究重点,智能机器人技术是控制论、传感技术以及信息技术等综合体,我国在其研究上已经取得了一定的成绩,并且在生产行业中已经得到应用。工业智能机器人的出现,在提高产品质量,增加产量以及减轻员工劳动强度方面发挥重要作用。工业智能机器人在应用的过程中具有明显的优点:一是能够有效甄别信息资料;二是可快速地完成较为复杂的工作流程;三是生产的精准度高,可应用于军事生产制造中,受到社会各界的认可。 4 结束语 综上所述,智能制造是工业生产行业的主要发展趋势,实现了工业生产的自动化、智能化管理,有效提升了工业生产效率和产品质量,为企业创造更多的经济效益和社会价值。机电一体化是智能制造实现的重要技术条件,其运用水平也直接关系到智能制造功能的实现。因此一定要注重机电一体化技术在智能制造中的应用,促进智能制造更好的发展。 机电一体化技术在智能制造中的运用:机电一体化技术在企业智能制造中的发展与应用 [摘 要]随着科学技术的不断进步,机电一体化也得到了快速的发展,并且其生产应用范围逐步扩大,机电一体化技术已经成为工业化发展的动力。机电一体化技术实现了电子与机械的紧密结合,从而实现了对机械设备的智能化控制和管理,这也是智能制造的构成基础。在实际的生产制造中,智能制造基本上包含两方面的内容,一是智能制造系统,另一个是智能制造技术。智能制造已经成为社会工业化发展的主体,使工业生产更加的智能化、人性化,可以准确控制生产过程。而智能制造的发展离不开机电一体化技术,加强机电一体化技术在智能制造中的研究具有重要的现实意义。 [关键词]智能制造;机电一体化;应用 前言 在当前市场竞争日趋激烈的形势下,机械制造企业都在努力革新自己的生产技术和设备,探寻新的生产方式,而智能制造作为一种更加先进的生产方式,自然就引起了越来越多人的重视。现实中,智能制造一般包含两层含义,一层是实现智能制造过程中所需要用到的各种先进技术,另一层就是指代智能制造系统。智能制造技术的提出和应用目的就是为了实现智能生产方式,构建智能化的制造系统。可以这么说,在机械制造领域实现智能化制造也是机械制造发展的必然趋势,对提高生产管理能力、生产效率以及企业效益等均具有极其重要的现实意义。 1 智能控制系统种类 智能控制系统的好坏决定着机电一体化系统的优劣。广泛应用于机电一体化的智能控制系统有:神经网络系统、模糊控制系统、家控制系统以及分级递阶智能控制系统等等。分别给予介绍:(1)专家控制系统。该系统汇集人的知识、经验以及技能于一体,将其录入到计算机中,按照编制好的指令程序对运行控制系统进行操作;(2)分级递阶智能控制系统。该系统又被称为分级控制系统,基于自组织和自适应控制,通过组织级、执行级等发挥控制作用;(3)神经网络系统。在机电一体化中,神经网络系统的应用十分广泛,其控制原理是:通过人工神经元、神经细胞等,进行非线性映射、对人的智能进行模仿以及分布处理等.其优势是:适应性强,能够实现自组织控制等;(4)模糊控制系统。在专家模糊控制中实现了多层次知识的表达和利用,对于提高控制的智能化来说十分有利;基于神经网络的模糊控制能够实现相应的模糊逻辑控制功能。 2 机电一体化技术在企业智能制造中的发展与应用 2.1 传感技术的应用 传感技术是机电一体化技术中的一个重要技术之一,由于其具有较高的精准性与敏捷性,可最大限度地免受来自外界其他信号对设备的影响,若将其应用于智能生产中则将会发挥巨大的作用,而普通的传感器则效果不显著,若要使用还需构建相对应的传感器网络系统,这样才能实现信息之间的对接与传输,并借助计算机将所收集到的信息进行整合与分析,从而使整个生产过程得以有效控制。纵观当前各大生产制造中所使用的传感器,我们发现其主要使用的是光纤电缆传感器,并使用标准化的接口,这样可大大降低设计的难度与标准,在一定程度上也可节约一定的成本。 2.2 数控生产中的应用 在我国机电一体化最早应用在数控加工技术中,对提升我国机械制造水平方面发挥了重要作用。机械制造业的发展水平直接关系到我国的工业化水平,将机电一体化技术应用到数控制造中,在提升机械加工精度以及机械加工效率方面发挥了重要的作用。数控生产的价值主要体现在加工精度上,所以数控生产对智能控制系统要求十分严格。目前数控机床中的智能控制系统基本上采用CPU和总主线模式。该模式利用在线诊断技术和智能控制技术,实行三维仿真,模拟数控技术加工的整个工程,为数控机床的实际操作提供重要的依据。 2.3 自动生产线与自动机械的应用 目前许多大规模生产企业基本上都采用了自动化生产线和自动生产机械。该技术主要是借助电子技术中的光电控制系统以及人机界面控制装置,从而对生产流程实现全面的控制。自动生产线与自动机械应用的范围十分的广泛,例如在电脑、手机等都已经实现了自动化生产线。智能制造企业在生产的过程中融合柔性制造系统,主要利用计算机控制系统对生产设备进行有序的融合,即数控设备、计算机设备等生产要素实行一体化管理,从而实现集约化、网络化生产。 2.4 工业智能机器人 工业智能机器人是当前机电一体化技术在智能制造中最先进的应用,并且结合了多种先进技术,是人工智能技术、仿生学还有计算机系统等众多学科相互作用的新型成果。机器人是当期科学技术的研究重点,智能机器人技g是控制论、传感技术以及信息技术等综合体,我国在其研究上已经取得了一定的成绩,并且在生产行业中已经得到应用。工业智能机器人的出现,在提高产品质量,增加产量以及减轻员工劳动强度方面发挥重要作用。工业智能机器人在应用的过程中具有明显的优点:一是能够有效甄别信息资料;二是可快速地完成较为复杂的工作流程;三是生产的精准度高,可应用于军事生产制造中,受到社会各界的认可。 结束语 总而言之,机电一体化技术作为实现智能制造方式所不可获取的一种关键技术,将其与智能制造技术进行结合应用具有重要意义,必须引起我们高度的重视。此外,智能制造技术和机电一体化技术的结合还会推动二者各自拥有各大的发展空间,这对机械行业的未来发展也将产生巨大的积极作用。 机电一体化技术在智能制造中的运用:机电一体化技术在智能制造中的应用分析 摘要:进入21世纪以来,人工智能技术取得飞速发展,在工业制造中人工智能发挥的作用越来越明显,尤其在南方沿海发达地区,很多企业都已经几乎实现了100%智能化无人生产。在工业制造领域,机电一体化技术成为当前最炙手可热的技术和应用。本文主要立足于机电一体化人工智能技术所处的特殊的宏观时代背景,对其在机械制造领域的应用现状、呈现的特点及存在的问题等做梳理分析,结合当前最新的理论与发展实际,探讨改进的措施和对策。 关键词:机电一体化;智能制造;应用 随着经济社会的进步与发展,机电一体化在工业制造生产中的应用越来越广泛。所谓机电一体化,通俗讲就是机械电子学,是电子信息科学技术在工业制造领域中的应用。在当前激烈的市场竞争中,可以说机械化程度的强弱,已经成为企业竞争实力强弱的体现之一。因此,从企业发展的角度看,不断加强机电一体化技术的推进,是企业长久发展直观重要的推动因素。 1机电一体化的意义 所谓机电一体化,主要强调的是将机械技术与电子技术之间的结合,在当前计算机技术的高速发展,再加上网络技术的辅助性作用,使得机电一体化的发展提升到一个新的高度上来。从客观上来看,机电一体化已经成为集中计算机技术、信息技术与自动化技术等为一体的综合性技术体制。在未来,C电一体化会朝着更为广阔的应用空间发展。 2机电一体化发展的现状 机电一体化技术研究的时间比较常,在发展的初期人们并没有实现电子技术与机械技术的融合,还将其视为分裂的个体,主要是靠电子技术在机械工业中的应用,来提高机械生产效率,提升产品质量。但是,在当时的发展阶段,机械工业与电子没有融合,还是独立的个体存在于机械生产中,使得其发展水平并没有达到预期的水平和目标,应用范围也并不十分广泛,技术没有得到充分发展。 如今的机电一体化技术,尤其是在一些大型企业的生产过程中,涵盖了机械技术、电子技术、控制技术、计算机技术、声学技术、光学技术等。机电一体化技术的发展依赖众多科学技术的发展,机电一体化的发展是为了适合生产的实际需要,机电一体化技术将更加的智能化、模块化和网络化。机电一体化技术能够高度的模拟人脑,对整个的生产过程进行分析和判断,发出各种操作指令,完成复杂的生产,对生产所用的机械设备进行智能控制,整个生产的过程也十分的人性化,电脑代替人脑进行控制大大的减轻了人们工作的负担。当前,在全球化趋势的推动作用之下,工业生产已经并不单纯局限于某一个单独的领域当中,而是就地取材,遍布世界的诸多角落。所以,关于机电一体化的含义也被融入了新理念,因此,在现代化机电一体化技术当中,我们不难看到远程控制技术和远程监视技术的存在。伴随着科学技术的不断发展,机电一体化技术也处于不断完善与发展的过程当中,在未来,势必会突破原有的生产模式,从而对于机电产品的部分标准进行统一与规范。 3机电一体化技术在智能制造中的应用 3.1在自动生产和自动机械中的应用 当前,机电一体化在企业当中已经得到了广泛地应用,其中最为突出的就是智能化制造技术的应用,不仅体现了自动生产线在实际生产当中的运用,也体现了自动机械在实际生产当中的运用。无论是现代传感技术,还是电子技术,在实际生产当中都有着一定的运用。我们将计算机化的制造系统成为柔性制造系统技术,对于这一技术来说,将数控机床、计算机、工业机器人等进行连接,从而成为一个生产网络整体当中的生产技术。其存在着一个显著的优势,就是能够满足于生产部门所提出了相应问题[3]。 3.2计算机的集成化体制 基于当前的战略发展理念,借助于全局动态的形势,能够帮助促进整个计算机集成制造系统的完善与优化。在这一体系当中,其建立与组合,并不单纯是子系统的简单组合,而是立足于当前地系统,将各个部门之间的界线得以突破,在这一系统当中,制造系统是主干系统。对于企业本身来说,在其具有一定的集成性特征时,就能够对于生产因素当中的各项资源进行优化配置,从而在客观上保证生产开发水准的提升,使得企业当中所蕴含的潜力和发展潜力被激发出来。 3.3在工程建设当中的使用 机电一体化在工程建设当中的使用,能够体现在以下几个方面:首先,在建筑物照明系统的应用,在@一功能当中,主要能够通过通信系统和计算机控制系统联合实现的,因此,对于不同时段的照明系统,应当进行有效控制。在这一照明体系当中,对于照明时间的自动控制,能够帮助减少电能损耗,实现智能化控制。其次,在建筑内部空调系统的控制方面,也存在着智能化特征,利用比例积分调节器闭环的形势,从而对于不同季节的空调使用模式进行设置,这样能够实现空调的智能化调节,保证整个建筑物的室内空气的优化,从而最大程度上减少能量的损耗。 4机电一体化未来使用的方向 首先,在当前机电一体化趋势越来越明显的背景之下,其已经开始逐渐朝着微型化的方向发展,而就微型化发展本身而言,体现出来的是对于高新科技产品的发展与完善。就现有状况来看,由于卫星机电一体化产品在题记方面相对比较小,所以损耗的能量也不是很大,能够完成很多任务。 其次,从智能化角度上来看,工业领域对于人工智能的重视程度已经提升到一个新的程度上来,其中不仅涉及到机器人智能应用,也涉及到相应的数控智能应用。虽然当前的数控机床领域,并不能够与人类一样实现完全地智能化,但是,拥有部分人类智能的性能对于提升机电一体化产品的性能有着极强的帮助作用。 再次,无论机电一体化的发展方向如何,其最终目的始终是为人类服务,所以,在实际设计的过程当中,应当尽可能保存人性化的设计,在色彩和造型方面起到一致性,在满足上述条件之后,可以融入艺术性色彩。 5结语 总的来说,机电一体化设计对于人类的影响是极大的,这也是当前现代化经济发展的产物,也是多重高新技术的集合体。因此,在未来研究与发展的过程当中,有必要在智能性方面进行深入研究,从而实现生产方式的深化改革,保证生产质量和效率的提升,与以人为本的发展理念相契合。
医学图像处理论文:医学图像处理技术分析管理论文 论文关键词:医学图像处理图像分割图像配准图像融合纹理分析 论文摘要:随着医学成像和计算机辅助技术的发展,从二维医学图像到三维可视化技术成为研究的热点,本文介绍了医学图像处理技术的发展动态,对图像分割、纹理分析、图像配准和图像融合技术的现状及其发展进行了综述。在比较各种技术在相关领域中应用的基础上,提出了医学图像处理技术发展所面临的相关问题及其发展方向。 1.引言 近20多年来,医学影像已成为医学技术中发展最快的领域之一,其结果使临床医生对人体内部病变部位的观察更直接、更清晰,确诊率也更高。20世纪70年代初,X-CT的发明曾引发了医学影像领域的一场革命,与此同时,核磁共振成像象(MRI:MagneticResonanceImaging)、超声成像、数字射线照相术、发射型计算机成像和核素成像等也逐步发展。计算机和医学图像处理技术作为这些成像技术的发展基础,带动着现代医学诊断正产生着深刻的变革。各种新的医学成像方法的临床应用,使医学诊断和治疗技术取得了很大的进展,同时将各种成像技术得到的信息进行互补,也为临床诊断及生物医学研究提供了有力的科学依据。 在目前的影像医疗诊断中,主要是通过观察一组二维切片图象去发现病变体,往往需要借助医生的经验来判定。至于准确的确定病变体的空间位置、大小、几何形状及与周围生物组织的空间关系,仅通过观察二维切片图象是很难实现的。因此,利用计算机图象处理技术对二维切片图象进行分析和处理,实现对人体器官、软组织和病变体的分割提取、三维重建和三维显示,可以辅助医生对病变体及其它感兴趣的区域进行定性甚至定量的分析,可以大大提高医疗诊断的准确性和可靠性。此外,它在医疗教学、手术规划、手术仿真及各种医学研究中也能起重要的辅助作用。 本文对医学图像处理技术中的图像分割、纹理分析、图像配准和图像融合技术的现状及其发展进行了综述。 2.医学图像三维可视化技术 2.1三维可视化概述 医学图像的三维可视化的方法很多,但基本步骤大体相同,如图.。从#$/ ’(或超声等成像系统获得二维断层图像,然后需要将图像格式(如0(#1 )转化成计算机方便处理的格式。通过二维滤波,减少图像的噪声影响,提高信噪比和消除图像的尾迹。采取图像插值方法,对医学关键部位进行各向同性处理,获得体数据。经过三维滤波后,不同组织器官需要进行分割和归类,对同一部位的不同图像进行配准和融合,以利于进一步对某感兴趣部位的操作。根据不同的三维可视化要求和系统平台的能力,选择不同的方法进行三维体绘制,实现三维重构。 2.2关键技术: 图像分割是三维重构的基础,分割效果直接影像三维重构的精确度。图像分割是将图像分割成有意义的子区域,由于医学图像的各区域没有清楚的边界,为了解决在医学图像分割中遇到不确定性的问题,引入模糊理论的模糊阀值、模糊边界和模糊聚类等概念。快速准确的分离出解剖结构和定位区域位置和形状,自动或半自动的图像分割方法是非常重要的。在实际应用中有聚类法、统计学模型、弹性模型、区域生长、神经网络等适用于医学图像分割的具体方法。 由于可以对同一部位用不同的成像仪器多次成像,或用同一台仪器多次成像,这样产生了多模态图像。多模态图像提供的信息经常相互覆盖和具有互补性,为了综合使用多种成像模式以提供更全面的信息,需要对各个模态的原始图像进行配准和数据融合,其整个过程称为数据整合。整合的第一步是将多个医学图像的信息转换到一个公共的坐标框架内的研究,使多幅图像在空间域中达到几何位置的完全对应,称为三维医学图像的配准问题。建立配准关系后,将多个图像的数据合成表示的过程,称为融合。在医学应用中,不同模态的图像还提供了不互相覆盖的结构互补信息,比如,当CT提供的是骨信息,MRI提供的关于软组织的信息,所以可以用逻辑运算的方法来实现它们图像的合成。 当分割归类或数据整合结束后,对体数据进行体绘制。体绘制一般分为直接体绘制和间接体绘制,由于三维医学图像数据量很大,采用直接体绘制方法,计算量过重,特别在远程应用和交互操作中,所以一般多采用间接体绘制。在图形工作站上可以进行直接体绘制,近来随着计算机硬件快速发展,新的算法,如三维纹理映射技术,考虑了计算机图形硬件的特定功能及体绘制过程中的各种优化方法,从而大大地提高了直接体绘制的速度。体绘制根据所用的投影算法不同加以分类,分为以对象空间为序的算法(又称为体素投影法)和以图像空间为序的算法!又称为光线投射法",一般来说,体素投影法绘制的速度比光线投射法快。由于三维医学图像的绘制目的在于看见内部组织的细节,真实感并不是最重要的,所以在医学应用中的绘制要突出特定诊断所需要的信息,而忽略无关信息。另外,高度的可交互性是三维医学图像绘制的另一个要求,即要求一些常见操作,如旋转,放大,移动,具有很好的实时性,或至少是在一个可以忍受的响应时间内完成。这意味着在医学图像绘制中,绘制时间短的可视化方法更为实用。 未来的三维可视化技术将与虚拟现实技术相结合,不仅仅是获得体数据的工具,更主要的是能创造一个虚拟环境。 3.医学图像分割 医学图像分割就是一个根据区域间的相似或不同把图像分割成若干区域的过程。目前,主要以各种细胞、组织与器官的图像作为处理的对象,图像分割技术主要基于以下几种理论方法。 3.1基于统计学的方法 统计方法是近年来比较流行的医学图像分割方法。从统计学出发的图像分割方法把图像中各个像素点的灰度值看作是具有一定概率分布的随机变量,观察到的图像是对实际物体做了某种变换并加入噪声的结果,因而要正确分割图像,从统计学的角度来看,就是要找出以最大的概率得到该图像的物体组合。用吉布斯(Gibbs)分布表示的Markov随机场(MRF)模型,能够简单地通过势能形式表示图像像素之间的相互关系,因此周刚慧等结合人脑MR图像的空间关系定义Markov随机场的能量形式,然后通过最大后验概率(MAP)方法估计Markov随机场的参数,并通过迭代方法求解。层次MRF采用基于直方图的DAEM算法估计标准有限正交混合(SFNM)参数的全局最优值,并基于MRF先验参数的实际意义,采用一种近似的方法来简化这些参数的估计。林亚忠等采用的混合金字塔Gibbs随机场模型,有效地解决了传统最大后验估计计算量庞大和Gibbs随机场模型参数无监督及估计难等问题,使分割结果更为可靠。 3.2基于模糊集理论的方法 医学图像一般较为复杂,有许多不确定性和不精确性,也即模糊性。所以有人将模糊理论引入到图像处理与分析中,其中包括用模糊理论来解决分割问题。基于模糊理论的图形分割方法包括模糊阈值分割方法、模糊聚类分割方法等。模糊阈值分割技术利用不同的S型隶属函数来定义模糊目标,通过优化过程最后选择一个具有最小不确定性的S函数,用该函数表示目标像素之间的关系。这种方法的难点在于隶属函数的选择。模糊C均值聚类分割方法通过优化表示图像像素点与C各类中心之间的相似性的目标函数来获得局部极大值,从而得到最优聚类。Venkateswarlu等[改进计算过程,提出了一种快速的聚类算法。 3.2.1基于模糊理论的方法 模糊分割技术是在模糊集合理论基础上发展起来的,它可以很好地处理MR图像内在的模糊性和不确定性,而且对噪声不敏感。模糊分割技术主要有模糊阈值、模糊聚类、模糊边缘检测等。在各种模糊分割技术中,近年来模糊聚类技术,特别是模糊C-均值(FCM)聚类技术的应用最为广泛。FCM是一种非监督模糊聚类后的标定过程,非常适合存在不确定性和模糊性特点的MR图像。然而,FCM算法本质上是一种局部搜索寻优技术,它的迭代过程采用爬山技术来寻找最优解,因此容易陷入局部极小值,而得不到全局最优解。近年来相继出现了许多改进的FCM分割算法,其中快速模糊分割(FFCM)是最近模糊分割的研究热点。FFCM算法对传统FCM算法的初始化进行了改进,用K-均值聚类的结果作为模糊聚类中心的初值,通过减少FCM的迭代次数来提高模糊聚类的速度。它实际上是两次寻优的迭代过程,首先由K-均值聚类得到聚类中心的次最优解,再由FCM进行模糊聚类,最终得到图像的最优模糊分割。 3.2.2基于神经网络的方法 按拓扑机构来分,神经网络技术可分为前向神经网络、反馈神经网络和自组织映射神经网络。目前已有各种类型的神经网络应用于医学图像分割,如江宝钏等利用MRI多回波性,采用有指导的BP神经网络作为分类器,对脑部MR图像进行自动分割。而Ahmed和Farag则是用自组织Kohenen网络对CT/MRI脑切片图像进行分割和标注,并将具有几何不变性的图像特征以模式的形式输入到Kohenen网络,进行无指导的体素聚类,以得到感兴趣区域。模糊神经网络(FNN)分割技术越来越多地得到学者们的青睐,黄永锋等提出了一种基于FNN的颅脑MRI半自动分割技术,仅对神经网络处理前和处理后的数据进行模糊化和去模糊化,其分割结果表明FNN分割技术的抗噪和抗模糊能力更强。 3.2.3基于小波分析的分割方法 小波变换是近年来得到广泛应用的一种数学工具,由于它具有良好的时一频局部化特征、尺度变化特征和方向特征,因此在图像处理上得到了广泛的应用。 小波变换和分析作为一种多尺度多通道分析工具,比较适合对图像进行多尺度的边缘检测,典型的有如Mallat小波模极大值边缘检测算法[6 3.3基于知识的方法 基于知识的分割方法主要包括两方面的内容:(1)知识的获取,即归纳提取相关知识,建立知识库;(2)知识的应用,即有效地利用知识实现图像的自动分割。其知识来源主要有:(1)临床知识,即某种疾病的症状及它们所处的位置;(2)解剖学知识,即某器官的解剖学和形态学信息,及其几何学与拓扑学的关系,这种知识通常用图谱表示;(3)成像知识,这类知识与成像方法和具体设备有关;(4)统计知识,如MI的质子密度(PD)、T1和T2统计数据。Costin等提出了一种基于知识的模糊分割技术,首先对图像进行模糊化处理,然后利用相应的知识对各组织进行模糊边缘检测。而谢逢等则提出了一种基于知识的人脑三维医学图像分割显示的方法。首先,以框架为主要表示方法,建立完整的人脑三维知识模型,包含脑组织几何形态、生理功能、图像灰度三方面的信息;然后,采用“智能光线跟踪”方法,在模型知识指导下直接从体积数据中提取并显示各组织器官的表面。 3.4基于模型的方法 该方法根据图像的先验知识建立模型,有动态轮廓模型(ActiveContourModel,又称Snake)、组合优化模型等,其中Snake最为常用。Snake算法的能量函数采用积分运算,具有较好的抗噪性,对目标的局部模糊也不敏感,但其结果常依赖于参数初始化,不具有足够的拓扑适应性,因此很多学者将Snake与其它方法结合起来使用,如王蓓等利用图像的先验知识与Snake结合的方法,避开图像的一些局部极小点,克服了Snake方法的一些不足。Raquel等将径向基网络(RBFNNcc)与Snake相结合建立了一种混合模型,该模型具有以下特点:(1)该混合模型是静态网络和动态模型的有机结合;(2)Snake的初始化轮廓由RBFNNcc提供;(3)Snake的初始化轮廓给出了最佳的控制点;(4)Snake的能量方程中包含了图像的多谱信息。Luo等提出了一种将livewire算法与Snake相结合的医学图像序列的交互式分割算法,该算法的特点是在少数用户交互的基础上,可以快速可靠地得到一个医学图像序列的分割结果。 由于医学图像分割问题本身的困难性,目前的方法都是针对某个具体任务而言的,还没有一个通用的解决方法。综观近几年图像分割领域的文献,可见医学图像分割方法研究的几个显著特点:(1)学者们逐渐认识到现有任何一种单独的图像分割算法都难以对一般图像取得比较满意的结果,因而更加注重多种分割算法的有效结合;(2)在目前无法完全由计算机来完成图像分割任务的情况下,半自动的分割方法引起了人们的广泛注意,如何才能充分利用计算机的运算能力,使人仅在必要的时候进行必不可少的干预,从而得到满意的分割结果是交互式分割方法的优秀问题;(3)新的分割方法的研究主要以自动、精确、快速、自适应和鲁棒性等几个方向作为研究目标,经典分割技术与现代分割技术的综合利用(集成技术)是今后医学图像分割技术的发展方向。 4.医学图像配准和融合 医学图像可以分为解剖图像和功能图像2个部分。解剖图像主要描述人体形态信息,功能图像主要描述人体代谢信息。为了综合使用多种成像模式以提供更全面的信息,常常需要将有效信息进行整合。整合的第一步就是使多幅图像在空间域中达到几何位置的完全对应,这一步骤称为“配准”。整合的第二步就是将配准后图像进行信息的整合显示,这一步骤称为“融合”。 在临床诊断上,医生常常需要各种医学图像的支持,如CT、MRI、PET、SPECT以及超声图像等,但无论哪一类的医学图像往往都难以提供全面的信息,这就需要将患者的各种图像信息综合研究19],而要做到这一点,首先必须解决图像的配准(或叫匹配)和融合问题。医学图像配准是确定两幅或多幅医学图像像素的空间对应关系;而融合是指将不同形式的医学图像中的信息综合到一起,形成新的图像的过程。图像配准是图像融合必需的预处理技术,反过来,图像融合是图像配准的一个目的。 4.1医学图像配准 医学图像配准包括图像的定位和转换,即通过寻找一种空间变换使两幅图像对应点达到空间位置上的配准,配准的结果应使两幅图像上所有关键的解剖点或感兴趣的关键点达到匹配。20世纪90年代以来,医学图像配准的研究受到了国内外医学界和工程界的高度重视,1993年Petra等]综述了二维图像的配准方法,并根据配准基准的特性,将图像配准的方法分为两大类:基于外部特征(有框架)的图像配准和基于内部特征(无框架)的图像配准。基于外部特征的方法包括立体定位框架法、面膜法及皮肤标记法等。基于外部特征的图像配准,简单易行,易实现自动化,能够获得较高的精度,可以作为评估无框架配准算法的标准。但对标记物的放置要求高,只能用于同一患者不同影像模式之间的配准,不适用于患者之间和患者图像与图谱之间的配准,不能对历史图像做回溯性研究。基于内部特征的方法是根据一些用户能识别出的解剖点、医学图像中相对运动较小的结构及图像内部体素的灰度信息进行配准。基于内部特征的方法包括手工交互法、对应点配准法、结构配准法、矩配准法及相关配准法。基于内部特征的图像配准是一种交互性方法,可以进行回顾性研究,不会造成患者不适,故基于内部特征的图像配准成为研究的重点。 近年来,医学图像配准技术有了新的进展,在配准方法上应用了信息学的理论和方法,例如应用最大化的互信息量作为配准准则进行图像的配准,在配准对象方面从二维图像发展到三维多模医学图像的配准。例如Luo等利用最大互信息法对CT-MR和MR-PET三维全脑数据进行了配准,结果全部达到亚像素级配准精度。在医学图像配准技术方面引入信号处理技术,例如傅氏变换和小波变换。小波技术在空间和频域上具有良好的局部特性,在空间和频域都具有较高的分辨率,应用小波技术多分辨地描述图像细貌,使图像由粗到细的分级快速匹配,是近年来医学图像配准的发展之一。国内外学者在这方面作了大量的工作,如Sharman等提出了一种基于小波变换的自动配准刚体图像方法,使用小波变换获得多模图像特征点然后进行图像配准,提高了配准的准确性。另外,非线性配准也是近年来研究的热点,它对于非刚性对象的图像配准更加适用,配准结果更加准确。 目前许多医学图像配准技术主要是针对刚性体的配准,非刚性图像的配准虽然已经提出一些解决的方法,但同刚性图像相比还不成熟。另外,医学图像配准缺少实时性和准确性及有效的全自动的配准策略。向快速和准确方面改进算法,使用最优化策略改进图像配准以及对非刚性图像配准的研究是今后医学图像配准技术的发展方向。 4.2医学图像融合 图像融合的主要目的是通过对多幅图像间的冗余数据的处理来提高图像的可读性,对多幅图像间的互补信息的处理来提高图像的清晰度。不同的医学影像设备获取的影像反映了不同的信息:功能图像(SPECT、PET等)分辨率较差,但它提供的脏器功能代谢和血液流动信息是解剖图像所不能替代的;解剖图像(CT、MRI、B超等)以较高的分辨率提供了脏器的解剖形态信息,其中CT有利于更致密的组织的探测,而MRI能够提供软组织的更多信息。多模态医学图像的融合把有价值的生理功能信息与精确的解剖结构结合在一起,可以为临床提供更加全面和准确的资料。 医学图像的融合可分为图像融合的基础和融合图像的显示。(1)图像融合的基础:目前的图像融合技术可以分为2大类,一类是以图像像素为基础的融合法;另一类是以图像特征为基础的融合方法。以图像像素为基础的融合法模型可以表示为: 其中,为融合图像,为源图像,为相应的权重。以图像特征为基础的融合方法在原理上不够直观且算法复杂,但是其实现效果较好。图像融合的步骤一般为:①将源图像分别变换至一定变换域上;②在变换域上设计一定特征选择规则;③根据选取的规则在变换域上创建融合图像;④逆变换重建融合图像。(2)融合图像的显示:融合图像的显示方法可分成2种:空间维显示和时间维显示。 目前,医学图像融合技术中还存在较多困难与不足。首先,基本的理论框架和有效的广义融合模型尚未形成。以致现有的技术方法还只是针对具体病症、具体问题发挥作用,通用性相对较弱。研究的图像以CT、MRI、核医学图像为主,超声等成本较低的图像研究较少且研究主要集中于大脑、肿瘤成像等;其次,由于成像系统的成像原理的差异,其图像采集方式、格式以及图像的大小、质量、空间与时间特性等差异大,因此研究稳定且精度较高的全自动医学图像配准与融合方法是图像融合技术的难点之一;最后,缺乏能够客观评价不同融合方法融合效果优劣的标准,通常用目测的方法比较融合效果,有时还需要利用到医生的经验。 在图像融合技术研究中,不断有新的方法出现,其中小波变换在图像融合中的应用,基于有限元分析的非线性配准以及人工智能技术在图像融合中的应用将是今后图像融合研究的热点与方向。随着三维重建显示技术的发展,三维图像融合技术的研究也越来越受到重视,三维图像的融合和信息表达,也将是图像融合研究的一个重点。 5.医学图像纹理分析 一般认为图像的纹理特征描述物体表面灰度或颜色的变化,这种变化与物体自身属性有关,是某种纹理基元的重复。Sklansky早在1978年给出了一个较为适合于医学图像的纹理定义:“如果图像的一系列固有的统计特性或其它的特性是稳定的、缓慢变化的或者是近似周期的,那么则认为图像的区域具有不变的纹理”。纹理的不变性即指纹理图像的分析结果不会受到旋转、平移、以及其它几何处理的影响。目前从图像像素之间的关系角度,纹理分析方法主要包括以下几种。 5.1统计法 统计分析方法主要是基于图像像素的灰度值的分布与相互关系,找出反映这些关系的特征。基本原理是选择不同的统计量对纹理图像的统计特征进行提取。这类方法一般原理简单,较易实现,但适用范围受到限制。该方法主要适合医学图像中那些没有明显规则性的结构图像,特别适合于具有随机的、非均匀性的结构。统计分析方法中,最常用的是共生矩阵法,其中有灰度共生矩阵(graylevelco-occurrencematrix,GLCM)和灰度—梯度共生矩阵。杜克大学的R.Voracek等使用GLCM对肋间周边区提取的兴趣区(regionofinterest,ROI)进行计算,测出了有意义的纹理参数。另外,还有长游程法(runlengthmatrix,RLM),其纹理特征包括短游程优势、长游程优势、灰度非均匀化、游程非均匀化、游程百分比等,长游程法是对图像灰度关系的高阶统计,对于给定的灰度游程,粗的纹理具有较大的游程长度,而细的纹理具有较小的游程长度。 5.2结构法 结构分析方法是分析纹理图像的结构,从中获取结构特征。结构分析法首先将纹理看成是有许多纹理基元按照一定的位置规则组成的,然后分两个步骤处理(1)提取纹理基元;(2)推论纹理基元位置规律。目前主要用数学形态学方法处理纹理图像,该方法适合于规则和周期性纹理,但由于医学图像纹理通常不是很规则,因此该方法的应用也受到限制,实际中较少采用。 5.3模型法 模型分析方法认为一个像素与其邻域像素存在某种相互关系,这种关系可以是线性的,也可以是符合某种概率关系的。模型法通常有自回归模型、马尔科夫随机场模型、Gibbs随机场模型、分形模型,这些方法都是用模型系数来表征纹理图像,其关键在于首先要对纹理图像的结构进行分析以选择到最适合的模型,其次为如何估计这些模型系数。如何通过求模型参数来提取纹理特征,进行纹理分析,这类方法存在着计算量大,自然纹理很难用单一模型表达的缺点。 5.4频谱法 频谱分析方法主要基于滤波器理论,包括傅立叶变换法、Gabor变换法和小波变换法。 1973年Bajcsy使用傅立叶滤波器方法分析纹理。Indhal等利用2-D快速傅立叶变换对纹理图像进行频谱分析,从而获得纹理特征。该方法只能完成图像的频率分解,因而获得的信息不是很充分。1980年Laws对图像进行傅氏变换,得出图像的功率谱,从而提取纹理特征进行分析。 Gabor函数可以捕捉到相当多的纹理信息,且具有极佳的空间/频域联合分辨率,因此在实际中获得了较广泛的应用。小波变换法大体分金子塔形小波变换法和树形小波变换法(小波包法)。 小波变换在纹理分析中的应用是Mallat在1989年首先提出的,主要用二值小波变换(DiscreteWaveletTransform,DWT),之后各种小波变换被用于抽取纹理特征。传统的金字塔小波变换在各分解级仅对低频部分进行分解,所以利用金字塔小波变换进行纹理特征提取是仅利用了纹理图像低频子带的信息,但对某些纹理,其中高频子带仍含有有关纹理的重要特征信息(如对具有明显的不规则纹理的图像,即其高频子带仍含有有关纹理的重要特征)得不到利用。使用在每个分解级对所有的频率通道均进行分解的完全树结构小波变换提取特征,能够较全面地提取有关纹理特征。 由于医学图像及其纹理的复杂性,目前还不存在通用的适合各类医学图像进行纹理分析的方法,因而对于各类不同特点的医学图像就必须采取有针对性地最适合的纹理分析技术。另外,在应用某一种纹理分析方法对图像进行分析时,寻求最优的纹理特征与纹理参数也是目前医学图像纹理分析中的重点和难点。 6.总结 随着远程医疗技术的蓬勃发展,对医学图像处理提出的要求也越来越高。医学图像处理技术发展至今,各个学科的交叉渗透已是发展的必然趋势,其中还有很多亟待解决的问题。有效地提高医学图像处理技术的水平,与多学科理论的交叉融合、医务人员和理论技术人员之间的交流就显得越来越重要。多维、多参数以及多模式图像在临床诊断(包括病灶检测、定性,脏器功能评估,血流估计等)与治疗(包括三维定位、体积计算、外科手术规划等)中将发挥更大的作用。 医学图像处理论文:医学X射线图像处理算法初探 【摘 要】针对DR图像的特点,主要论述了应用灰色系统理论进行图像分割的算法。通过计算各像素点与初始聚类中心的灰色关联度,将像素点进行归类。然后,进行迭代运算,更新聚类中心,使得灰色关联度总和最小,获得最佳分割效果。 【关键词】DR图像;图像分割;灰色聚类;灰色关联度 0 引言 DR(digital radiography)图像相对其他X成像技术获得的图像具有较高的分辨率,图像细节显示清楚,便于后期处理等优点。但与传统光学成像相比,图像的分辨率处于较低水平。由于采用DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)图像格式,因此,处理方法也与传统数字图像处理存在不同[1]。 1 DR文件的读取 DR图像采用的DICOM格式与传统PC机上常见BMP格式不同,因此,要在PC机上处理DR图像就必须进行转换。目前,由DR图像转换成BMP格式图像大多数为32位增强彩色图像,即除了颜色的三个分量(RGB)外还有第四个分量:透明度(alpha)。所以,DR图像转换后的一个像素就由四个分量组成。由于X成像技术本身的特点,一个像素的alpha分量一般为0,而RGB三个分量的值是相等的。也就是说,转换后的DR图像实质上是一幅灰度图像。因此,读取图像数据时应按照32位真彩色格式处理,在后续处理时按256级灰度图像处理。 2 DR图像的平滑处理 如上原因,DR图像的平滑处理应使用灰度图像处理方法,因此,图像处理的复杂程度较低。常用平滑处理算法包括均值滤波、中值滤波等。 均值滤波是典型的线性滤波算法,处理时以目标像素为中心,取其周围全体像素的灰度平均值来代替原来的灰度值。均值滤波运算速度快,但不能很好地保护图像细节,使图像变得模糊。 与之对应,中值滤波法是一种非线性平滑技术,以目标像素点邻域窗口内的所有像素点灰度值的排序中间值为该像素点的灰度值某。由于需进行排序运算,因此计算效率较低,但对图像细节有很好的保护效果,滤波效果也较好。 3 DR图像的分割 传统的图像分割定义:把图像分成若干个具有特殊意义的区域,是由图像处理到图像分析的关键步骤。常用的算法主要包括:基于阈值的分割方法和基于边缘的分割方法等。由于DR图像的特殊性,上述两种算法均不能很好的完成图像分割工作。图2(a)为使用经典最大方差阈值法处理后的结果,图2(b)为使用经典Sobel算子处理后的结果。最大方差阈值法处理后,图像细节丢失严重;使用经典Sobel算子处理后,图像的细节保留较好,但无法分清主次。 笔者应用灰色系统理论中的灰色关联度方法对DR图像进行处理[2-4],进行了灰色聚类处理,取得了较好的分割效果。本算法属于聚类算法,具体算法为:首先,根据实际需要确定聚类数目和初始聚类中心;然后,计算DR图像中每个像素与各聚类中心中心的灰色关联度,并按照关联程度将像素点归类;最后,进行迭代运算,更新聚类中心,目的是使得灰色关联度总和最小。 4 结论 图3所示为对图1(a)进行灰色聚类处理后的结果,最终确定8个聚类中心(其中7个灰度值大于20,一个小于20,以此为背景),图4以彩色形式显示采用灰色聚类结果。由图3、图4可以看出采用灰色聚类算法可有效的对DR图像进行分割。 医学图像处理论文:基于实时自动拼接技术的医学图像处理系统研究 摘要:目前,图像拼贴技术在医学图像处理领域的发展趋势是实现图像的实时自动拼接。本文探讨了基于实时自动拼接技术的医学图像处理系统的主要技术和实现方案。 关键词:医学图像;图像采集;拼接技术;实时;自动 1引言 近年来,医学影像技术已成为医疗技术中发展最快的领域之一,图像拼接(Image Mosaic)是指将多幅具有重叠区域的序列图像通过图像预处理、图像变换、图像配准、图像融合等处理后,形成一幅包含各个图像序列内容的宽视角全景图像的技术。图像拼接技术是图像处理的重要研究领域,被广泛应用于卫星遥感、图像识别、医学图像分析及无人机监视和搜索、虚拟现实等方面。Shmuel Peleg等人在图像拼接理论和图像拼接方法上做了大量工作,为图像拼接在工程技术上的应用奠定了理论基础。Masanobu Shimada等人将图像拼接技术应用于雷达图像处理领域,用于监控森林植被的变化情况。国外Mustafa Suphi Erden课题组研制了针式共聚焦显微腹腔镜,在微创手术中截取部分视频图像,拼接成全景图像指导医生诊断治疗。国内的严壮志课题组提出基于特征检测、特征匹配、空间坐标转换和图像融合等方法的图像拼接技术,实现了连续X光片拼接的医学全景成像。 现有的传统医学成像设备,特别是显微成像设备,基本都是对组织的某一较小视野进行成像,设备最后采集到的是不同组织部位的多帧医学图像,需要医生对这些图像进行观察分析,根据自身医学知识与医疗经验来做出诊断。图像拼接技术的应用,能将多幅具有重叠区域的医学图像,通过图像变换、图像配准、图像融合等方法,自动拼接为大视野的清晰图像。该图像包含完整的医学病理信息,有助于医生全面了解病人病情。同时,系统能够自动追踪图像中的感兴趣区域,做出标记和注释,为医生提供诊断辅助。 2主要研究内容及关键技术 2.1主要研究内容 本系统的研究是通过研发基于实时自动图像拼接技术的医学图像分析系统,为医学实践中,实现显微镜、眼科设备、内窥镜等设备的数字化图像采集、图像自动分析处理,从而对医生的诊断、治疗起到辅助作用。 本系统的主要研究内容有基于CMOS的图像采集、实时自动图像拼接技术。 (1) 基于CMOS的图像采集 基于CMOS的高清图像采集系统的研发,包括图像和视频采集、图像的编码技术。兼顾红外光和可见光,实现图像的多波段自适应采集。具体功能还包括自动对焦、自动识别拍照功能,以及图像采集模块在各种医疗设备使用的适应性研究。 (2) 实时自动图像拼接技术 研究图像灰度处理、图像变换、图像配准、图像融合等算法,实现多帧医学图像或视频序列的实时自动图像拼接,输出具有计算机诊断辅助功能的大视野全景医学图像。能够自动跟踪图像中的感兴趣区域并做出标识和注释。 2.2关键技术 图像的拼接技术是本设计的关键,本设计提出对采集的多帧医学图像进行实时自动拼接,提供宽角度全景图像。同时,能够自动跟踪图像中的感兴趣区域并做出标识和注释。 3 系统设计思路 3.1 图像处理模块 图像传感器模块计划采用CMOS传感器为优秀做成独立硬件模块,通过高速数据线与图像处理模块连接。这样设计的优点在于模块可以根据不同的应用场合,进行合理布置。 图像编解码和图像处理模块的方案计划采用TI的soc方案。该方案可以完成图像编解码、图像处理功能。 3.2实时自动图像拼接技术研究 图像拼接的优秀技术是图像配准,关键在于准确找到相邻图像间重叠区域的位置及范围,进而通过图像融合的方法实现全景图像构建。图像配准通常有三类方法:基于灰度值的图像配准、基于变换域的图像配准和基于特征的图像配准。基于灰度值的图像配准方法实现方便,计算量小,但该方法对图像间的细微差别较敏感,抗干扰能力不强。基于变换域的图像配准可以缓解这个问题,且算法简洁,利于硬件的实现。不过该方法要求两幅图像的重叠区域不能少于50%,如果重叠区域过小,容易造成误配准。为了提高图像配准的精确度和速度,达到实时自动图像拼接的功能,本设计提出将基于灰度的网格配准和基于特征值配准相结合的方法。首先,对输入图像进行粗网格的分块处理,利用基于灰度的配准方法确定相似重叠区域。然后在重叠区域内进行基于SIFT(Scale-invariant feature transform)特征点提取和配准,这样就可以大大提高图像配准的速度。图像拼接算法的流程如图1所示。 4 结论 本文探讨了基于实时自动拼接技术的医学图像处理系统的主要技术和设计思路,有了自动的图像拼接技术,就能将多幅具有重叠区域的医学图像,通过图像处理的方法,自动拼接为大视野的清晰图像,为医生的诊断提供参考。 医学图像处理论文:产前超声医学图像处理 【摘要】 在目前我国所采用的医学成像方式中,超声诊断属于临床应用中较为常见的一种,以此相对应的医学图像自动处理形式可以有效提高综合的诊断准确性和诊断客观性。本文首先从超声医学的应用图像处理原理研究入手,详细阐述了相关的技术信息以及所具体应用算法,并对超声医学设计以及图像处理手法进行了可行性分析以及实际操作估算研究。此后,以产前的超声医学为基础对该类型技术进行了综合应用研究,其中包括了标准化切面的自动提取技术和应用生物学研究模式进行参数自动化测量处理。最后,对产前超声智能化发展和诊断进步方向进行了完整总结。 【关键词】 产前学 医学图像处理 生物学参数测量 前言:出生带来的生理缺陷是导致新生儿死亡率上升的主要原因,同时也是该部分原因给个人家庭以及集体社会带来了沉重的负担和影响,出生生理缺陷引发的新生儿问题发生概率也在逐年上升。目前来看,我国每年新生儿出生缺陷病例总数在逐年上升,同时,因为新生儿出生缺陷而消耗的医疗治疗费用也高达百亿元,本文首先从超生医学的相关图像处理方法入手,之后对该部分技术的临床应用进行了完整总结。 一、超声医学图像处理方法 1.1计算机的视觉 我国的计算机视觉处理手法与医学影像研究处理方法的结合一直是一个重点研究课题,同时也对我国传统的医学图像处理技术的发展产生了重要影响。在我国的计算机视觉领域目前已经研究总结了大量有价值的研究方法和研究技术。 1.1.1图像滤波 超声的图像滤波应用主要作用在于过滤掉斑点噪声。斑点噪声主要是因为人体内存在很多实际尺寸小于波长的人体组织机构,同时在后向的散射声波影响下而产生,斑点和噪声的出现进一步降低了在B超成像过程中的实际图像对比以及组织内可以提取的详细信息数据。通过调查研究可以发现,斑点噪声的模型可以大致划分为两个类别:完全性的随机模型、长阶次非随机模型、断阶次非随机模型。目前我国已经采用的多种超声成像滤波算法都可以实现一定程度的噪声过滤,并没有哪一个固定的滤波算法可以实现应用最优效果发挥,对于固定的图像成像分析可以采用多种定性以及定量形式进行计算,从而对各类型滤波进行对比分析,所以属于一种可行性较强的应用方案[1]。 1.1.2图像分割 医学的图像构成处理方法研究过程中,图像分割一直都是其中一个热门讨论课题。主要的图像分割目标在于按照合理的规则进行图像像素类型划分。早期的该部分技术主要有区域生长以及聚类,主要是借助图像的灰度信息,但是应用此类方法对于灰度值较为相近的两种类型物品难以区分,以边缘检测的方法进行分析需要结合梯度信息,但是该类型的方法没有较为敏感的噪声反应度,同时对于边缘较为模糊的物体提取存在困难,因为大部分的产科超声医学计算机成像质量较差,同时在操作过程中的待分割目标也较为复杂,所以需要利用更加多元化的信息处理方法才能取得更好的分割处理效果。形状先验操作形式是在活动的具体轮廓和活动模型的提出而受到重视,以神经网络信息计算方法为分割的主要目标,同时也可以通过学习一种合理的分割形式来提高分割效果[2]。 1.2机器学习 在我国的产前超声医学处理过程中,机器学习都占据重要的地位并发挥着重要的作用,主要是因为机器学习促进了我国的产前超声诊断以及智能化发展,对于部分没有充足精确度和分析推导较为困难的问题,可以利用实际案例中的自动学习算法提高准确性。近些年来,我国大部分的超声成像医学设备开始应用于临床实践中,从而丰富了总体的超声医学成像数据信息资源,进而也提高了机器学习在产前超声的医学应用可行性[3]。 二、产前的应用 国内学者对于标准切面自动化搜索研究成果已经较为丰富,获得了较大的研究进展,首先,提出了自动化的标准切面模型成像方法,该种方法需要人工进行参考切面处理,同时还应该根据实际的统计方法进行其他类型研究,上述工作多数都是以传统图像处理手段为基础,实际的有效性主要是以假设的正确性为基础,但是从另一个角度进行分析也难以满足所以复杂的要求。机器学习主要是可以实现自动化的训练数据信息提取,通过该种方法可以获得更加复杂同时可靠性较强的经验,同时还可以实现系统范化性能的良好实现。 结论:以超声图像为基础的医学诊断属于我国当前临床诊断中的重要方式,基于超声图像手段的医学诊断方式具有受损程度小、及时性强、非侵入等众多优点,从而让其在实际的诊断中得到了更为广泛的发展和应用。本文主要从产前超声医学为研究背景,对相关的医学图像处理方法以及处理手段的原理进行了综合分析和阐述,同时也对其中应用的关键性技术进行了综合分析,可以丰富该领域的研究成果。 医学图像处理论文:面向创新能力培养的“医学图像处理”实验教学改革研究 摘 要:以“医学图像处理”实验课程中培养学生创新实践能力为目的,以“医学图像处理”实验课程教学改革为例展开研究,通过实验教学改革,激发了医学院学生的学习积极性,培养了学生自主学习的能力,加强了学生学习的主动性,提高了学生的动手能力,提升了学生的创新能力和独立从事科研工作的能力。实践证明,教学改革方案对于提高学生解决实际问题能力和提高学生学习效率和学习效果有显著作用。 关键词:医学图像处理;实验改革;创新能力 医学科学的不断发展,有赖于医学自身认识能力的提高,更有赖富于独立思考能力和创新能力的医学人才的成长,在大学阶段培养和造就富于创新能力的医学人才,是时代赋予我们的神圣使命。 医学图像处理是一门系统地研究各种图像理论、技术和应用的较新的课程,实验教学在“医学图像处理”课程中起着越来越重要的作用,数字医学图像处理实验教学的目的在于让学生掌握医学成像和图像处理方面的基本原理、方法和发展趋势,培养学生解决该方面实际问题的能力。本文通过对医学图像处理实验课程进行改革研究,通过实践动手环节,有效培养医学生的独立思考和创新能力,并为医疗学科培养学生创新能力的实验教学模式提供借鉴。 一、培养学生的学习兴趣和独立思考的积极性 通过实验教学改革,设计新的实验方案,以培养学生的学习兴趣,增强主动参与意识。学生对实验内容产生了好奇,就会积极主动地查找相关资料,与老师和同学讨论。实验过程尝试多种教学方法,增强学生的学习动力,培养学生对实验内容的浓厚兴趣。同时,采用医院实际应用案例,培养学生独立思考的习惯和解决实际应用问题的能力。医学图像处理课程相关的数学理论抽象,算法难度偏大,给教师教学和学生学习造成了很大的困难。利用影像物理课程的“医学图像处理”实验教学中的Matlab软件使用Matlab图像处理工具箱函数将大大减轻图像数据的繁杂操作,使学生更加快捷地完成图像处理任务,可以把更多的精力倾注于各种图像处理算法的效果上。Matlab为医学影像专业的学生提供了一个很好的编程平台,使学生能够编程实现简单的图像处理算法,提高学生的独立思考能力和实际动手能力,使学生能更快、更好掌握图像处理和图像分析的基本理论和分析方法。对于医学图像处理这门课程的特点,布置大量上机操作训练,让学生体验图像处理的乐趣。例如,图像增强处理实验,图像增强技术是图像处理的重要内容,用来改善图像的质量,一幅视觉效果很差的图像,其灰度直方图都集中在很窄的一段区间内,为了增强该图像的对比度,提高图像的视觉效果,就需要采用一种图像增强方法。Matlab工具箱中有求直方图函数imhist和均衡化函数histeq函数,读取原始图像后,直接调用工具箱的相应函数就可以处理图像,可以让学生自己编写函数,尝试用不同的方法改善图像,将增强后的图像与原图像进行相比,观察处理结果,不断改进,这样就可以使学生对直方图均衡化图像增强方法产生兴趣。 二、通过开展研究性教学培养学生的自主学习和独立思考能力 开展研究性教学,培养学生在教学中的主动性和创造性,它是以培养学生的独立思考和创新实践能力为优秀的一种教学活动方式,可以提高学生的观察、操作、研究的能力且开发其创新思维。具体实施步骤为:首先,教师根据课程内容,提出问题,解释实验题目的内容和研究目标。其次,学生查阅文献资料,找到感兴趣的课题题目。再次,在教师的指导下,学生提出解决问题的方案,激发学生自主学习和探究的动机,鼓励学生自己编程调试实现,学生开动脑筋,亲自动手,开发了学生的创造力并使其对该学科产生兴趣。最后,实验总结和评价。实验结束,有针对性地找出典型实验,对于最优解决方案和尚有不足的解决方案,分别对各方案的研究方法、技术路线、研究结论进行总结和评价。以医学图像处理的直方图知识点为例,首先教师解释该实验题目的内容和研究目标,认识直方图在图像处理中的基本概念,接下来需要学生对教材的知识进行系统的掌握,并且要查阅相关资料,根据课本上直方图的数学公式,利用Matlab软件仿真出一幅图像的直方图分布,进而得出的仿真图与利用Matlab图像处理工具箱的imhist函数得到的直方图分布图片进行比较,根据两者图像曲线的相似度来判断自己编写的程序是否合理。学生完成上述步骤后,教师需进行实验总结和评价并对本实验进行统一演示,对共性问题统一解决,对个别问题应进行单独辅导。 三、充分利用实验室条件,通过实验室教学,解决一些图像处理问题 配合20学时的理论课程,安排了12学时的实验课。设计了5个多达20学时的实验内容供学生选择,其中验证性实验2个8学时,目的是巩固和掌握在医学图像处理理论内容中的基本的原理、算法及思想;综合性实验2个8学时,使理论课程中的重要知识点的综合运用能力得到提高;设计创新性实验1个4学时,运用理论知识解决实际问题、与本学科前沿研究相结合、注重培养学生创新能力的有效手段。选择图像处理中最重要的算法作为实验课教学的主要内容,覆盖了医学图像处理中图像增强、图像压缩、图像分割、图像特征描述、彩色图像处理等各个重要部分,并利用实验室开放管理的模式为学生课下做实验提供了条件,以满足因材施教,体现以学生为主体的思想,以及满足不同层次学生的需要。 四、通过实训基地教学,开展拓展性探究学习 通过医学院附属医院实训基地教学,了解社会对该课程应用方向的实际需求情况以及创新技术进行项目开发,积累实践经验和工作技能,培养地科研、生产实践一体化的创新型人才。增加课外设计实验,鼓励学生对算法改进或提出新的解决算法,加强学生的动手能力。加强科研训练,培养创新实践意识,重视实际研究性问题实验,有针对性地提出研究性问题,让学生利用所学知识进行解决。例如,我们提出了附属医院实际MRI图像分割问题,让学生利用图像分割的方法去解决,提高学生开展科学研究的能力。这些科研训练能提高学生思考问题、分析问题和解决问题的能力,培养其创新实践意识,从而提高学生开展科学研究的能力,为今后工作打下良好基础。 总之,针对医学图像处理课程的特点,结合学科组多年的教学经验,在实验教学实践等环节中对如何培养学生的创新思维这个课题进行了一些具有改革性的尝试,结合实验教学案例,简要阐述了如何利用实际的案例来激发学生的学习兴趣和培养创新动机。通过教学效果能够看出该实践可以有效地激发学生的兴趣,在培养学生的动手能力同时可以加深学生对实际问题的理解,加强了学生对知识综合运用和创新研究的能力。 作者简介:王克难,1961年2月出生,男,汉族,辽宁锦州人,副教授,从事物理学与电子技术教学工作。 医学图像处理论文:计算机技术在核医学图像处理系统中的应用研究 【摘要】:本文以下内容将对计算机技术在核医学图像处理系统中的应用进行研究和探讨,以供参考。 【关键词】:计算机技术;核医学;图像处理系统;应用 1、前言 核医学影像系统是通过探测标记有发射性示踪同位素的药物在人体内的分布和代谢来获得人体信息的医学图像处理系统,其中,γ相机是两维的显像设备,主要由探头和计算机系统两部分组成,探头部分检测到γ光子并输出它的位置、能量及其它相关信息,与探头相连接的控制台获取这些信息,数字化后将数据读入到内存中进行处理并最终计算得到可用于临床诊断和研究的核医学图像,可见对其研究具有非常重要的意义。本文以下内容将对计算机技术在核医学图像处理系统中的应用进行研究和探讨,以供参考。 2、核医学影像系统软件的总体结构 其软件系统主要由四个子系统组成,即影像信息管理子系统、图像采集子系统、图像处理与临床规程子系统和影像信息交换子系统。各子系统在形式上时互相独立的应用程序,可以分别运行在控制台、辅诊台和服务器上。其中影像信息管理子系统是整个系统的优秀,负责维护和管理整个系统的图像数据及病人,报告等其它相关信息。其它三个子系统的运行要依赖于该子系统的运行,它们不具备直接修改系统数据的权限,而只能通过影像信息管理子系统来获取、查询或更新系统的图像数据及其它信息。实际上影像信息管理子系统在其内部建立了一个数据库,它封装了对这个数据库的所有操作,这种集中式的数据管理保证了系统数据的安全性和一致性,也使得整个系统各模块的划分更加清晰和明确,同时也便于系统的扩展。 图像采集子系统完成数据的采集、成像和实时显示等工作,图像处理与临床规程子系统对采集得到的核医学图像进行显示、处理及进行定量的临床规程分析,影像信息交换子系统通过监听网络上的DICOM服务请求,核实后接受该请求,并响应其检索、存储以及获取图像的请求。 3、核医学图像处理系统总体框架设计及程序实现 数据库服务器总的来说有两种状态:监听状态和数据维护状态,在监听状态下,它能够接受来自采集端和处理端得请求,并分别调用相应的模块进行处理,在数据维护状态下,它能够完成通常的数据维护工作,同时,它也能够处理来自客户端的请求。因此,系统的总体框架是启动服务器后就立即进入监听状态,只有在维护人员登录以后,才启动相应的数据维护模块。 核医学影像系统的主要功能有两个,一个是实现数据库服务器功能,它在后台充当数据库服务器,可以提供数据查询、数据添加等功能;另一个是数据库维护功能,可以对数据库中的数据进行管理维护,分别介绍如下:第一,数据库服务器,其启动后,图像采集系统、图像处理系统和信息交换系统就可以连接到数据库上,完成数据查询、数据添加等工作。当数据库服务器启动后,系统就进入监听状态,可以处理客户端的请求。服务器在监听状态下,可以接受到网络上的连接请求,只有在检验用户名和密码后才接受查询和添加请求,这样大大提高了系统的安全性。客户端和服务器的链接是基于TCP/IP协议,按照我们自己定义的一套通讯协议来工作的。所有的这些操作都是在后台进行的,不需要任何人为操作,而且系统管理员可以通过查看日志来了解历史操作。第二,数据库维护功能。作为一个完善的数据库模块,必须提供一个安全可靠的数据库维护方案,ANMIS系统充分考虑到了这一点,其提供了许多方便安全的数据维护功能,系统可以为每个用户指定操作权限,不同权限的用户可以访问的数据和操作都是不同的,这样有利于系统安全。①数据显示模块,在该模块中,可以进行记录的逻辑删除和部分信息维护,可以选择多个病人,然后选择编辑即可编辑选中的病人记录。数据维护模块。在病人数据维护模块中,可以完成对病人数据信息的所有维护功能:编辑、添加、查找、逻辑删除、物理删除等。③数据备份和恢复模块。在图像文件的备份和恢复模块中,主要完成的功能是数据备份和数据恢复,其主要界面是两个树状控件组成,其中一个数控件显示未备份的图像文件,另一个显示即要备份的图像文件,选中文件可以通过中间的命令按钮,也可以通过菜单,甚至可以直接将图像文件从左边拖到右边。对于文件夹,则将其内的所有的图像文件全部选中,在选完文件后,按“备份”按钮即可备份。如果设置的是备份到默认目录,则系统自动向默认目录备份,如果设置的是指定备份目录,则系统提示选择备份目录,用户甚至可以为每一个文件制定备份目录。④用户管理模块。对于超级用户,他可以授权他人访问数据,设置其访问权限,也可以删除用户,同样,他也有权更改任何用户的密码,对于一些重要的系统参数,也只有超级用户才能更改。 4、结尾 利用计算机技术进行核医学图像处理显示出了科学技术的优越性,其可以为医生提供一个功能完备且强大,操作界面友好,自动化程度高,能够大大降低医生的劳动强度,相信,随着计算机技术的发展,其必将越来越广泛的被应用到医学的各个领域。 医学图像处理论文:医学图像处理与分析课程的实践教学改革研究 摘 要 医学图像处理与分析是生物医学工程专业的专业基础课之一。针对该课程的特点,提出一些实践教学环节的改革措施,包括实验和课程设计的开展以及第二课堂的实施。教学实践证明,本文所提教改经验能全面培养学生的学习技能,激发学生的学习兴趣,极大增强教学效果。 关键词 图像处理;图像分析;实践教学;教学改革 1 引言 生物医学工程是一个由理、工、医交叉融合的新兴学科,是多门工程学科向生物医学领域渗透的产物,包括生物信息学、医学图像处理、生物力学及生物材料、医疗器械等多个分支。其中,医学图像处理与分析是利用数学原理和方法,在计算机上针对不同医学影像设备(如CT、MRI、B超、PET、SPECT、显微镜等)产生的图像,按照实际需要进行处理、加工和分析。随着医学成像技术的发展与进步,图像处理技术在医学研究与临床诊断中的应用越来越广泛,因此,医学图像处理与分析这门课程的地位和作用也日益重要。 该课程是以数字图像处理为基础,介绍图像处理中的基本概念、理论和算法,特别针对医学图像处理研究中的基本问题以及解决这些问题的原理和实现方法,使学生能够编程将图像处理算法应用于医学图像的处理和分析,是生物医学工程及相关专业的优秀主干课程之一。 医学图像处理与分析这一课程起点高、难度大、理论和实践紧密结合,课程建设难度较大。虽然目前已有不少院校开展本课程的教学工作,但实际教学情况并不十分理想,主要表现在教材缺乏和实践环节较少。在中国期刊网上,以题名包含“医学图像处理”或“生物图像处理”以及题名中包含“教学”为检索条件,只获得文献18篇,其中涉及该课程实践教学的只有6篇,主要集中于虚拟实验室和实验教学系统的研发[1-6]上,可见在国内关于该课程的教学研究尚不多见。 笔者结合教学实践经验,在理论教学改革的基础上[7],提出一些实践教学环节的改革措施,以全面培养学生的学习技能,激发学习兴趣,改善教学效果。 2 实验与课程设计的开展 以“科研为教学服务,教学促进科研”为宗旨,采用MATLAB编程语言为实验教学平台,以医学图像处理知识为主,同时综合医学成像系统、医学电子学等相关课程的知识,编写《医学图像处理与分析课程的实验与课程设计指导书》,设置验证型、综合型和设计型三大类实验(参见表1)。其中,实验1~9为验证型实验,学生通过调用MATLAB中已有的图像处理程序来完成实验,加深对理论教学重点和难点的理解;实验10~14是综合型实验,学生针对医学图像的具体特点,综合运用多种算法达到图像处理的目的;实验15~24是设计型实验,给定实验目的和要求,学生自行设计实验方案并编程实现,培养他们查阅资料、分析问题和解决问题的能力[6-8]。 3 第二课堂的实施 为培养学生的科研实践能力,教师有意识地在课堂中简要介绍自己科研项目的基本情况,鼓励和引导学生参加自己的科研项目研究。这不仅增强了他们对该课程的学习兴趣和重视度,而且使他们亲身经历并体验了医学图像处理和分析知识怎样应用于科研和临床。 由于南通大学附属医院拥有门类齐全的现代化医疗仪器设备,因此鼓励学生利用假期在医院实习,特别是到影像科和检验科实习,学习和掌握各种仪器的功能和图像处理的场合,从而有助于他们将理论知识与实际问题相结合,提高实际工作的能力。 在教学过程中,适当融入一些就业方向的指导,介绍医学图像处理在医院和医疗器械公司的应用状况,同时简要介绍课程中没有涉及但与工作密切相关的最新最热门的医学图像处理知识,供学生课后自学和深入研究。这样一方面增强了学生的自信,获得了更好的教学效果;另一方面也拓宽了学生的视野,引导他们寻找自己发展的方向和目标。 4 结论 本文结合笔者多年来的教学经验,针对医学图像处理与分析课程的实践教学环节提出一些改革措施,秉承“加强基础、重视应用、培养能力”的宗旨,以“内容的基础性、方法的先进性、学科的交叉性”为原则,编写《医学图像处理与分析课程的实验与课程设计指导书》,积极开展第二课堂,实现教学、实验、科研三管齐下,课内、课外、理论、实践同时并举的教学格局,有效提升学生的综合知识水平和实验技能,为后续课程学习、毕业设计开展及科学研究奠定坚实基础。 医学图像处理论文:医学图像处理课程教学模式探索 摘要:在分析了医学图像处理课程特点的基础上,结合医学院校学生的实际情况,对课程教学模式开展了探索与实践。通过串烧式的课堂讲解和讨论、课程实验、教学环节的实施,设计开发基于matlab的医学图像处理教学平台系统,把教学与学生兴趣、能力很好地结合起来,新颖的考核方式得到学生肯定。 关键词:医学图像处理;理论教学;串烧;教学平台 我校在开设《数字图像处理》课程的基础上,结合医学院校图像处理的对象——医学图像(片)的特点开设了《医学图像处理》,是计算机各专业及影像学专业重要的专业基础课程。如何在学习图像处理技术的同时体现各专业特色,提高学生的图像处理技术的应用能力,是医学图像处理课程建设、课程改革的重要内容。现就接合经过两轮的课程教学活动,并融合学生的反馈信息,对该课程进行了教学模式的探索,希望有助于教学效果和教学水平的提高。 1 理论教学 1.1 专业素养的培育[1] 建立在数学及信号处理技术基础上的医学图像处理,以计算机算法为工具,并充分考虑解剖学的知识、临床医学的知识,对医学图像的采集、传输中产生的如噪声、失真、退化等现象分析处理,以提高医学图像的质量,并为后续的图像感兴趣区域的选取,病灶区域的分割等临床应用提供依据。但《医学图像处理》课程涉及的内容多、广,其中的算法更是以数学公式的推导为基础。而医学院校的学生普遍缺乏理工科知识,造成学生对理解抽象概念的困难,很易造成畏难情绪。与此同时,学生对通过本课程的学习对知识结构的构建及就业的帮助心存疑虑。缘于此,授课之初,需要进行专业素养教育。 1.1.1 按专业,分内容克服学生的畏难心理 因计算机专业与影像学专业的培养方向,教学内容和侧重点不同,计算机专业专注于各种图像处理算法和编程实现。而影像专业应从繁琐的数学公式的推导中解脱出来,而更注重实际应用,并进一步了深化对图像处理的理解、分析。 1.1.2 课程设置对就业的影响[2] 图像处理是计算机视觉、模式识别,图像理解、分析的基础。熟练掌握各种算法可以为将来从事如指纹、条码、人脸、虹膜识别、车辆和其他与医学图像相关工作提升竞争力。因具有医学知识背景,也可去医疗器械公司或医疗软件开发公司,当然因具备医学知识背景的同时,掌握图像处理的各种算法及实现为应聘到医院的医疗技术部门提供了保障,我校已有此专业学生成功应聘三甲医院的事例。通过这些学生身边鲜活的事例提高学生的自信心,拓宽学生的思路和视野,引导学生找到自己的发展方向和目标,因此可以更有效地利用时间。 1.2 打破了传统的章节式教学方法,探索“串烧”式教学 传统的灌输式教学中,重点内容并突出,讲解中存在片面性,局限性,没有深挖跨学科知识的内在关系。医学图像处理是一个注重实际应用的课程,应根据设置的专业特点设置知识点,并融合基于案例的教学内容,根据其内部逻辑关系“串烧”涉及的相关的知识。 1.2.1 内容选择上的“串烧” 医学图像处理教学的要求是了解医学图像的特点和图像处理的基本概念,掌握医学图像(片)处理的基本原理、技巧,能够利用计算机来完成对各种医学图像的处理,现以我校两专业的两本不同教材为基础,在充分涉列大量的医学图像处理技术、文献的基础上,根据各类知识点间的相关性以及课时要求将课程分为:医学图像的描述表达、图像的运算、图像的增强、图像的变换、形态学处理、图像分割及特征提取等专题。 “串烧”的医学图像处理的内容是完成后,接下来考虑如何在传授知识的过程“串烧”,如在讲授医学影像的运算操作时,如基本的“加”,“减”,“乘”,“除”时,把医学图像中的减景技术及数字减影在血管造影中的应用“串”到讲授内容中;在图像的采集表示时,可以“串”进各种成像设备及其成像原理,可以把数学运算中的差分运算内容串入医学图像的边缘检测算法中。 1.2.2 教学形式上的“串烧” 教学形式上采用了传统教学方式与“串烧”式教学相结合的形式,讲授基本知识时,以传统按授课方式为主,让学生了解对医学图像处理的整个过程。授课内容中选取了学生感兴趣的内容,让学生们图书馆自己查资料,寻根问源,调动学生学习的积极性,下次课时选一二名学生在课堂上对内容进行阐述,教师对学生阐述的内容进行补充[3]。选择了图像表示和图像分割两个知识点让学生在教学过程中的“客串”讲授,通过本环节的实施,充分调动了学生的积极性,激发了学习热情,迸发出许多有趣的想法,可以方便地了解学生对知识的掌握程度与存在的问题,与此同时,结合本课程的特点及影像学专业学生人数较少(08级71人,09级90人)的特点,把课堂教学过程移至计算机机房,可以边讲授边演示准备好的在临床中采集到的X 光、MRI等医学图片, 让学生直接观察对这些图片进行处理和改善的效果,课堂气氛非常活跃,授课效果较好。 1.2.3 充分利用多媒体教学技术,搭建医学图像处理平台[4]。 通过“串烧”方式的实施,使学生通过在课堂上的医学图像处理的演示,了解、掌握了各种医学图像处理方法和其在医学临床中的应用,但众多算法都需要计算机仿编程仿真实现,为缓解由此给学生带来的压力,提高学习效率,搭建了以淋球菌感染图为例的济宁医学院医学图像处理演示平台,学生通过平台的实用,加深了对所学的医学图像处理知识的理解,提高了学生的实际应用能力。 1.2.4 教师的医学知识积累 我校的信息工程学院的教师承担着医学图像处理课程的授课任务,授课教师虽有较高的计算机编程能力,但缺乏医学知识,使在为强调应用的影像专业学生上课时,在如何淡化数学推理,着重临床医学图像处理应用中遇到了很大的压力。特别是在第一轮次的讲授医学图像分割时,面对一个陌生的医学图像,不知道如何选择图像的特征点,纵有丰富的编程思想却无从下手。缘于此,医学图像处的授课教师需自觉地将医学和工程学结合,通过广泛的与医护人员的交流,并积极参加医学相关的知识讲座丰富自己医学方面的知识,我校信息工程学院组织的院内专家、学者的信息大讲堂是一有益的尝试。 2 实践教学[5] 实验教学是教学课程的重要组成部分,通过本环节的实施,不仅加深了对理论的理解,同时也培养了学生的独立思考、创新能力,虽然很多关于图像处理实验指导书,但他们中的大多数并不适用于医学院校的学生,接合医学院校学生的实际对相关的实验内容的选取及验收进行了相应的改革。 2.1 实验方案的实施 2.1.1 实验的准备 根据医学图像处理的要求,选用了工具箱使用方便,计算能力强的MATLAB软件作为实验教学软件,并准备好医学图像(片)的采集。 2.1.2 实验内容的选择 实验内容的选择上,考虑到不同的专业的特点和医学图像处理的内容,选择了医学影像的表达,图像运算,图像增强,图像变换,形态学处理,图像分割,特征提取等内容。根据难易程度分为基本实验、开放型实验和演示实验。让学生不仅学习图像处理的基本知识,并能独立进行实验设计,使学生快乐的获取知识,在实践中提升应用能力。 2.1.3 医工结合,分工协作 依托我校的教学医院中的众多的医疗影像设备,鼓励计算机和影像专业的学生假期期间多去医院参观实习,了解各种医疗设备仪器的功能,工作原理。为开放型实验的实施做好充分准备。 医学院校医学生最大优势是具有一定的医学基础,因此在为学生开设开放型实验时,充分考虑使医工学生相结合,每个开放型实验安排2名影像专业的学生,负责对相关医学图片的认识、理解和提炼。4名计算机专业的学生进行相应的编程实现。 2.1.4 实验的扩展-科学素养的提高 经过《医学图像处理》理论的讲授和实验教学活动的实施,学生具备了运用图像处理的基本理论知识处理具体医学图像的能力,为学生提供机会参与任课教师的研究活动,提高实践能力和创新能力。为学有余力且有兴趣的学生开设了基于任课教师的科研项目的课程设计,主要涉及到了涉及医学图像处理课程建设、动态医学图像处理算法展示又包括下一步医学图像处理的实验平台的搭建。通过学生的积极参与,一方面,加深了对所学专业知识的理解,同时培养学生主动学习的良好习惯,另一方面通过在理论教学、实践教学的“串烧”方式的实施,学生的团队意识得到明显提升。 3 验收考查环节 根据专业设置的特点和课时的安排,为准确反映出学生学习差异性,对传统的考核方式进行适当的调整,加强实施“一加一减一强化”[6]的系统的评估方法。“一减”:根据学科特点和各业课程设置对学生的要求,在不同专业不同试卷的前提下,改传统闭卷考试为开卷考试,在心理上减轻学生对数学公式推导和恐惧,也减少了记忆量,使学生可以更专注于医学图像处理应用、理解,“一加”,以加强学生的积极思维,勇于表达自己的想法的意识。“一强化”,主要指强化了实践环节验收的多样性,根据医工各专业特点,验收的侧重点体现出差异性。具体做法是,对医科生实验结果的验收,强调理解、临床应用、效果分析,而对工科生的实验结果的验收,主要侧重算法的编程实现。如对上图的淋球菌感染图进行分割实验时,以医科生的图像的特征选取的有效性、可行性,实验报告的撰写为主要对像,而工科生则侧重编程实现的效率,当然在后继的课程建设及课题中,工科学生做的课程网页,各种算法的flash动态展示也可成为验收结果,实践结果验证了学生对此考查验收方式给予的肯定。 4 结语 结合我校计算机、影像各专业对图像处理的要求和数字图像处理本身的特点,充分考虑医工学生的差异,对课程教学环节的实施过程进行了探讨,把教学、科研及学生能力结合起来,经过三个年级的教学节实施,学生的综合能力得以提高。与此同时,如何依托医科院校的医学优势,实现医工间“无缝连接”,培养具有医学特色的创新人才,必将需长期的探索研究。 [作者简介] 刘二林(1975.9-),男,济宁医学院,讲师,控制理论与控制工程专业,主要研究方向:图像处理、机器视觉、信息处理。 医学图像处理论文:医学图像处理与分析课程教学改革的探索 摘 要 医学图像处理与分析是生物医学工程专业的专业基础课之一。在简要介绍CDIO教学模式基础上,提出几点该课程教学改革的措施,包括融合多媒体教学和传统教学手段;引导学生整体把握知识点;调动学生的学习积极性;培养学生的实践动手能力;形成理工医结合的思维方式。教学实践证明,所提教改经验能全面培养学生的学习技能,激发学生的学习兴趣,很好地增强教学效果。 关键词 图像处理;图像分析;教学改革;教学模式;CDIO 医学图像处理与分析是研究图像处理的基本理论及其在生物医学工程中的应用的一门学科,是生物医学工程专业的专业必修课。该课程的任务是:系统介绍图像处理与分析的基本理论和基本方法,侧重使学生掌握其在生物科学领域的实际应用,目的是使学生系统掌握数字图像处理的基础概念、基本原理和实现方法,学习图像分析的基本理论、典型方法和实用技术,为在生物医学工程领域从事研究与开发打下扎实基础。 医学图像处理与分析课程理论抽象,涉及医学、计算机、数学、物理、信号处理等多个领域的知识,学科之间高度交叉、渗透,学生很难理解其中的相关知识和技术,因此课程起点高,教学难度大[1-2]。笔者在教学方法上也与时俱进,摒弃传统教学方法的弊端,引入新的教学模式和教学方法,实现培养高质量人才的目标。 本文提出笔者基于CDIO教学模式的医学图像处理与分析课程教学改革方面的一些经验。总体说来,该课程教学改革的主要思路是:以全新的教学理念为指导,以先进的教学手段和方法为桥梁,以学科交叉的眼光有机结合课程教学与课外教学、理论教学与实践教学、系统讲授与学生自学等多种方式,实现教学内容的完整性、前沿性、理论性与实践性,使学生掌握本门课程的理论框架与思维方法,掌握生物图像处理与分析的相关技能,能够采取合适的处理方法实现特定的医学图像处理目的。 1 CDIO教学模式 CDIO教学模式是近年来国外工程教育改革的最新成果,其中C代表构思(Conceive),D代表设计(Design),I代表实现(Implement),O代表运作(Operate)。CDIO模式是以产品研发到产品运行的生命周期为载体,强调让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式来学习工程,并以综合培养的方式使学生在多方面达到工程师的预定目标。实践证明,CDIO教学模式比传统教学模式适应面更宽,更有助于提高教学质量,尤为重要的是CDIO模式中的新评测标准,为工程教育的系统化发展奠定了基础[3]。 2 医学图像处理与分析教改措施 2.1 融合多媒体教学和传统教学手段 目前高校授课中普遍存在两种极端: 一种是只板书授课,形式单调,内容枯燥,课堂时间无法有效利用,知识容量小; 另一种则完全采用多媒体授课,课堂教学变成单纯地播放幻灯片,缺乏学生参与互动的空间和可能。 笔者强调打造“多媒体+板书”的高质量精品课堂: 一方面,优秀的教学课件能提升和精炼教材内容,通过利用图像、声音和动画等多媒体技术将教材中相关概念、算法、原理及应用转化成形象逼真的影像展示给学生,介绍和比较不同的图像处理方法应用于医学图像的不同效果,为学生提供生动的感性认识; 另一方面,将板书穿插于多媒体教学中,对图像处理算法的关键步骤进行推导和演算,同时展示教学进度、层次和重点,有利于学生对重要知识点的系统把握,有效避免知识讲授过程中的“碎片化”现象。 2.2 引导学生整体把握知识点 在教学过程中,引导学生从整体上把握学习的总体要求,理清教学知识点、学习难点以及学习技巧,对于落实课程的知识点非常关键。每一章教学伊始,首先提出本章主线,即要解决什么问题,以什么样的方法和步骤来解决问题,所介绍方法对于解决问题的优点何在。当教学内容章节较多,分成多次讲授时,这个主线将会反复强调,从而不断加强学生对有关内容学习目的性的认识,开展针对性的学习。 2.3 调动学生的学习积极性 德国教育学家第斯多惠认为:“教育的艺术不在于教授的本领,而在于激励、唤醒和鼓舞。”[4]心理学研究也表明,学习动机与学习效果之间的关系十分密切,不同性质的学习动机对于学习效果有不同的影响。学生的学习动机直接制约他们的学习积极性,影响学习效果。笔者在课堂教学中经常采用问题学习法(problem based learning,PBL),以提高学生的学习积极性,促进学生参与教学。学生通过图书馆以及网络等资源,查阅资料,系统分析,形成读书报告,再到课堂上讨论和交流,教师则主要起到布置任务和经典总结的作用[2,5]。这种启发式、互动式、讨论式、研究性等教学方法,能够充分调动学生的积极性和学习兴趣,培养学生的创新思维和研究能力。另外,还可以通过课程网站、在线聊天等现代交流手段,将课堂教学和课后辅导有机结合,建立多渠道的教学互动模式,使学生得到及时的指导,增强学生学习兴趣。 2.4 培养学生的实践动手能力 本课程是一门以实践为基础的课程,必须十分注重学生实践能力的培养和开发,使学生熟悉医学图像处理课程基本理论的同时,掌握如何通过计算机实现这些算法,能够将所学知识和设计的算法应用于医学图像处理和分析,能够根据具体临床需要对算法进行设计、改进和优化,使处理后的图像符合临床要求。为此,本课程设置了相关的课程设计环节,两周时间内要求学生完成5~6个实验,检验算法效果,最终形成实验报告。 2.5 形成理工医结合的思维方式 现代生物科学已经呈现高度综合和高度分化的发展趋势,作为生物医学工程领域的本科生,需要具备丰富扎实的理工科知识和一定基础的医学专业知识,才能在今后的工作中有所发展和创新。南通大学的生物医学工程本科专业设置于电子信息学院,隶属工科范畴,而学生的医学知识背景相对较弱。因此,本课程讲授时要注重与医学成像技术、医学电子学等课程的衔接和交叉,不仅在讲授某一种图像处理方法时突出重点、分化难点,更要将医学实例的处理融合于各章节,体现出理、工、医三者结合,对从方法论和认识论的较高层次上形成新的研究思维起到指导作用[2]。 3 结论 本文结合笔者多年来的教学经验,在简要介绍CDIO教学模式的基础上,针对医学图像处理与分析理论教学方面提出一些改革措施。实践表明,医学图像处理与分析课程教学应紧密结合医学实践,注重图像处理方法与具体医学应用的有机结合和交叉,激发学生的学习热情和创新思维能力。笔者今后还将围绕实践教学环节的改革开展一些有益的探索。 医学图像处理论文:双语教学在医学图像处理课程中的应用 摘 要 双语教学是一种新的培养人才的教育模式,通过在医学图像处理课程教学中应用双语教学,在各个教学环节进行研究与探索,发现在教师与学生英语水平、课堂教学方法、教材的选用及考核机制等方面存在一定问题,并提出相应的改进措施。 关键词 医学图像处理;双语教学;教材 双语教学是指除汉语外,用一门外语作为课堂主要用语进行学科的教学。作为一门国际化的语言,英语的重要性越来越被人了解。在高校中开展专业课的双语教学可以增强学生了解世界科技最新成果的能力,加快高等院校高层次教育与国际接轨的步伐。同时双语教学课堂可以为教师提供一个提高自身英语综合运用能力的训练机会,提高教师进行科学研究和国际学术交流的能力[1]。 医学图像处理是高校生物医学工程专业普遍开设的专业课程之一。近年来,河南科技大学医学技术与工程学院在开展多媒体教学的基础上,大胆尝试双语教学在本课程中的应用,根据教师的实际教学经验,结合大多数学生的反馈,总结在双语教学过程中发现的问题,并提出几项改进措施。 1 双语教学中存在的问题 1.1 从教师角度 学院生物医学工程专业的医学图像处理课程使用教材的是罗述谦等著的《医学图像处理与分析》,在应用双语教学之后,教材更换为Rafael C.Gonzalez教授所著的Digital Image Processing,该教材内容阐述清晰易懂,几乎覆盖了学生所必须掌握的全部基础知识。本书已被全世界500多所大学和研究所使用,是国际知名高校的经典教材。 对于担任本门课程的教师来说,需要反复理解中文和英文原版教材,在吃透教材内容的基础上,结合图像处理的最新技术制作多媒体课件,将原来准备好的中文课件转换为英文课件,并把原来已经讲熟练的课堂内容用英语讲授给学生。其中存在的问题有:1)教师之间对双语教学的认识有偏差,一部分教师认为双语教学应该完全用英语授课,而其他大多数教师认为既然是双语,那么可以用两种语言交叉授课,以学生理解为最终目的;2)教师的英语口语水平不够高,毕竟不是英语专业出身,平时用到口语的机会也不是很多,所以教师都对自己的口语不是百分百自信。 1.2 从学生角度 双语教学对学生的基础英语应用能力,尤其是听说能力要求较高。学生在课堂上本来就需要经过思考才能完全理解教师讲的内容,现在还要在听懂英语的基础上进行思考和继续听课,这对学生尤其是英语基础不是太好的学生来说是比较困难的。虽然大部分学生已经通过大学英语四级考试,甚至有部分学生已经通过大学英语六级考试,但他们的英语实际听说能力相对于应试能力却较为薄弱,仍然有可能听不懂教师的讲解,因此听说能力成为他们用英语进行学习和交流的主要问题。 医学图像处理课程中涉及许多医学图像,因此有关医学的英文词汇也出现不少。医学词汇较为难记,长单词较多,这也给学生的课堂听讲带来一定的困扰,影响了课堂内容的吸收,效果较差。 1.3 从考核角度 既然是双语授课,那么在考核时同样需要考虑到两种语言的问题。如果用全英文出试卷,恐怕会出现学生连题都看不懂的情况;如果用中文试卷,又无法体现双语教学的优势,难以考核教学的效果。 2 相应的改进措施 针对在双语教学中遇到的问题,思考后认为:在医学图像处理课程的双语教学中,应明确课程双语教学的目的仍是传授专业知识,这一点在教学过程中必须始终坚持,英语只是一种工具,否则专业课的双语教学就变成专业英语课。为实现这样的目标,结合师生的实际情况,提出相应的改进措施。 2.1 加强教师培训,提高讲课水平 双语教学成功与否取决于从事双语教学教师的水平,因此,加强授课教师的英语能力是十分必要的。学院与外语学院联系,请专业的英语口语教师为承担双语教学任务的教师开展英语培训,培训的内容包括教学过程中经常使用的教学专用术语以及学科中常用的英语阐述和评论能力。除此之外,学院还派青年教师到国内著名高校或国外学习进修,参加学术研讨会议和培训班等,提高教师的专业水平和英语能力。 除加强教师水平之外,还要更好地发挥多媒体教学手段在教学中的作用。对于较难理解的专业术语、句子等,在课件中用中英文对照帮助理解,这样可以保证即使英语水平较低的学生也能够领会教学中的基本内容。由于本课程是医学图像处理,因此在课件中可以多引入一些新型图像处理技术在医学图片中的应用。这些知识与本专业的其他专业课也有相关联之处,学生对这方面的内容较为感兴趣,课堂气氛活跃,教学效果良好。 2.2 发挥学生主体作用,增强学习兴趣 上课时教师应鼓励学生用英文发言、提问,加强师生之间及学生之间的英文沟通和交流能力,激发学生的学习热情和主动性,引导学生自主思维。授课结束,可由学生用英文做重点总结,然后教师补充。精选教学内容,对于一些常用的专业术语和句子,课堂上需要经常复习。引导学生逐步学会用英语结合专业知识进行思考分析,提高学生分析解决问题的能力,加深对授课内容的理解。双语教学难度大,只有充分调动学生的学习积极性,发挥他们的主体意识,才能取得良好效果[2]。 2.3 改进考核方法,提高教学质量 双语教学仍然是以学生为主体的,因此采取一个合理有效的考核方法能够激发学生的学习兴趣,取得良好的学习成绩。可以考虑作业、课后练习、实验报告采用全英文模式,在这种情况下,学生有时间在组织好英语答案的情况下进行回答。课堂上的讨论及问题回答以英文为主,必要时辅以中文解释,这样也可以锻炼学生的口语能力,并提高他们参与讨论的热情。最后的期末考试可以采取中英文结合的方式,对于一些相对简单的题目如填空题等可以用英文出题,要求英文回答;而一些较为复杂的问答或计算题,可允许学生用中英文作答。这些考核内容在最终成绩中所占的权重不同,如可定为平时成绩占总评成绩的30%,考试成绩占总评成绩的70%。这样的考核方式也可促进学生在平时的学习兴趣,加强日常的学习积累。 3总结 通过这些改进措施,能够提高学生对双语教学的学习兴趣,调动学习的积极性,使学生通过学习不仅能够学到专业知识,也提高了英语听说读写能力。双语教学作为一种较新的教学手段,仍然在实践中摸索,在教学过程中不断完善,只有不断地发现问题、解决问题、积累经验,才能更好地发挥双语教学的效果。 医学图像处理论文:医学图形图像处理在大专类医学院校医学信息学教育体系中的研究 【摘要】在信息高速发展的今天,医学信息学的涵盖已经悄悄的发生了变化,医学图形图像处理已经作为一个非常重要的内容而被纳入了医学信息学的范畴。国内的一些本科院校纷纷设置了相关专业,开设了相关教学内容。然而与此相比,大专类的医学院校,在这一块仍然处于空白状态。本文针对这一问题展开研究,拟提出医学图形图像处理在大专层次的教育当中的必要性与可行性。 【关键词】医学图形图像处理;信息学;大专;医学院校 一、引言 1999年6月9日,经纽约中华医学基金会(China Medical Board of New York,CMB)理事会批准资助,成立了国际医学教育专门委员会(1nstitute for Interna- tional Medical Education,IIME)。该委员会的任务是为制定医学教育“基本要求”提供指导。在该机构制定的培养要求当中,生物医学工程相关知识,特别是“医学图形图像处理”被作为基础知识要求被提出。[5][8] 当前我国数字化医院建设的重点是医院内部的数字化建设。为实现无胶片化,需要建立覆盖全院医疗和办公区域的网络和pacs系统,实现ct、核磁、x线、病理、彩超、电子胃镜等图像的网上数字化采集、传输、存储、调阅等功能。而这些方面,都需要从业者具备相关的专业知识。但是医学图形图像处理教学在专科层次教学当中处于盲区。经过调查国内各省的40多所相关大专院校,其中开展了医学信息教育的学校目前的有12所。[1]授课内容基本是信息检索,少数涉及到了一些医疗管理软件的应用,至于医学图形图像方面的课程,高专的医学信息学教育中没有涉及,因此在目前大专层次的医学信息学教育体系的现状是:医学信息教育停留在信息素养的培养的阶段,没有进一步的考虑医学信息的处理,也就是说没有提升到技能的层面上。 二、国内外关于医学信息学教育的现状分析 医学信息学是交叉学科,起源于美国。现今美国的医学信息涵盖面,已经不仅仅局限于医学情报,信息资源建设、检索,其内涵已经扩展到了转化研究信息学、医学图像信息学。[3][4] 德国是国际医学信息学会(IMIA)的官方国家成员,其医学信息学、生物测量和流行病学协会(GMDS)提出医学信息学(Medizinische Informatik,MI)内涵:应该包括医疗信息的收集、加工与提炼过程。具体研究内容包括:生物信息学,医学图像处理,信息检索、决策支持等。[9]国外一些发达国家,医学信息学已经从信息素养教育上升到了信息技术教育的程度,并形成了专科-研究生-博士研究生的完整培养体系。 20多年来,医学影像已成为医学技术中发展最快的领域之一,其结果使临床医生对人体内部病变部位的观察更直接、更清晰,确诊率也更高。20世纪70年代初,X-CT的发明曾引发了医学影像领域的一场革命,与此同时,核磁共振成像象(MRI:Magnetic Resonance Imaging)、超声成像、数字射线照相术、发射型计算机成像和核素成像等也逐步发展。计算机和医学图像处理技术作为这些成像技术的发展基础,带动着现代医学诊断正产生着深刻的变革。各种新的医学成像方法的临床应用,使医学诊断和治疗技术取得了很大的进展,同时将各种成像技术得到的信息进行互补,也为临床诊断及生物医学研究提供了有力的科学依据。而医学图形图像作为一门交叉学科,成为了一般医学本科院校临床专业与生物医学工程专业的主要的学科。 三、国内政策对于医学信息教育的扶持与指导方向 卫医研教发[2007]01号文件指出:卫生部医院管理研究所在相关部委的支持下,决定在全国开展“医疗卫生信息技术普及教育”工作,旨在建立和完善我国“医疗卫生行业信息技术教育体系”,并使之成为指导我国医疗卫生行业信息化建设对各类IT人才需求的重要依据;成为我国医疗卫生信息技术人员和医学院校学生走出国门与国际接轨的桥梁和纽带;成为我国全体医务人员和医学院校在校生必须掌握的一门现代化工具,从而提高医疗卫生行业的整体服务水平,为更多的患者提供更加优质的服务。 卫医研教发[2007]02号文件指出:加速推进信息技术在医疗服务、预防保健、卫生监督、科研教育等领域的广泛应用,普及医疗信息化知识,充分利用现代远程教育手段为广大医务人员提供继续教育机会,快速培养符合我国医疗卫生行业信息化建设急需的专业人才,满足人民群众日益增长医疗卫生服务需求。 卫医研教发[2007]03号文件指出:随着信息技术在医疗卫生领域的广泛应用,对“医信”复合型人才的需求已成为各级医疗机构在医疗信息化建设、应用和管理中急需解决的首要问题。 作为国内的大专院校,其教学的宗旨与目的是为基层输送大量的实用型医学人才,同时兼顾了向更高层次医学教育输送可持续培养的医学生。无论是从实用出发还是从可持续的培养出发,医学生在医学信息学上的教育都不容缺失。 四、目前医学信息教育环节当中的拓展方向 医学信息学是医学和计算机学科的结合,是医学发展的必经阶段。[2]该学科的发展需要大批掌握相关计算机技术和医学只是的高素质符合人才。 当前社会对于医学信息处理方面的人才需求量大,通过课程建设能够培养出符合社会要求的懂得医学信息处理应用类人才。使学生掌握医学图像的相关概念与图像处理中的图像变换,增强,恢复,压缩,图像的分割及特征提取等基本理论;掌握医学图像处理的基本理论、技术、方法、应用和进展;了解医学信息三维可视化的技术和基本实现方法;并在此基础上掌握医学图像处理的整体结构框架,逐渐形成观察、思考、分析和解决有关理论和实践问题的能力,并通过图像处理算法的编程来提高学生的动手能力。这样的才能使学生在数字化医院建设的大背景下适应需求,提高竞争力。[7] 五、专科层次开展医学图形图像教学的必要性和可行性 医学图像处理是当今各医学领域应用和需求广泛的一门学科,是生物医学工程专业的必修课程,也是计算机科学与技术(医学应用和医学智能信息处理方法)的专业主要课程。设置本课程的目的是:(1)使学生掌握数字图像的相关概念与图像处理中的图像变换,增强,恢复,压缩,图像的分割及特征提取等基本理论;(2)掌握医学图像处理的基本理论、技术、方法、应用和进展,并在此基础上掌握医学图像处理的整体结构框架;(3)掌握数字图像与医学图像处理的基本方法,逐渐形成观察、思考、分析和解决有关理论和实践问题的能力,并通过图像处理算法的编程来提高学生的动手能力。[7][8] 目前国内的专科院校鲜有开展这门学科的基础教育,主要原因是相关的教学条件要求较高(师资,设备)。但是做为专科院校,无论是从向基层输送基层的医疗服务人才这个方向来看,还是从为本科医疗院校输送继续教育人才方面来看,我们都有必要把这门重要的学科,在医学类专科层次进行普及性的基础教学。最为恰当的方式就是在医学信息学的教学内容中补充丰富医学图形图像内容。 专科层次的学生有他们的特点:基础和自学能力有待强化,而且在校学习时间比较短,他们需要和能够掌握的是跟专业相关的简易并实用的医学信息概念和技术,而不是高深的理论。根据专科学校的特点和学生基础情况,以及各用人单位(基层医院)对医学信息技术的需求情况,查阅国内外各医学院校医学信息专业教学资料,在现有计算机课程内容基础上,引入一定课时的医学数字图形图像处理,通过实践教学进行论证之后,完善出一套适合专科层次的教学大纲和实验大纲。 通过对大专医药各专业学生进行实用的医学信息技术与医学图形图像学教育,其目的是使学生更能适应各专业岗位的需求,从而提高专科层次毕业生就业竞争力;提高基层医疗卫生行业的整体服务水平,为更多的患者提供更加优质的服务。 医学图像处理论文:医学图像处理课程在线学习系统设计 摘要:《医学图像处理》作为生物医学工程专业的一门专业必修课,教学内容多,课时安排紧凑,不利于同学们对理论知识的消化理解,同时书本资料匮乏,电子资料不易搜索,导致了部分同学学习积极性不高,学习效率低下。在线学习系统作为一种新的教学模式,利用计算机互联网实现网络授课、学习、文档共享及师生在线交流,突破了传统教学的时空限制,具有资源共享、快捷高效等优点。该课题经过系统需求分析的调研,运用Dreamweaver软件开发平台、ASP动态网页制作和ACCESS数据库开发技术,通过编写VBScript脚本语言,设计完成了一个基于B/S网络框架的《医学图像处理》课程在线学习系统。 关键词:在线学习系统;ASP;ACCESS数据库 1系统开发环境及工具 本课题采用Windows XP及以上操作系统、ASP和ACCESS完成本次设计。ASP是美国微软公司出品的WEB编程语言,运行环境是微软出品的WEB服务器IIS。数据库采用ACCESS数据库。 其他软件包括:IE6以上、Dreamweaver7或更高的版本。 2在线学习系统的设计 2.1系统总体结构的设计 系统主要有以下模块构成:用户管理模块、公告栏模块、留言板模块、友情链接模块、下载资料模块、聊天室模块、在线练习模块。现对用户管理模块设计简单介绍。 用户管理模块主要包括用户注册、管理员审核、个人信息修改、删除用户等等操作,管理员、教师、学生都会涉及这一模块的制作。 图1管理员主页 2.2后台数据库的设计 人们把数据库设计分为需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库实施、数据库运行与维护6个阶段。概念结构设计就是对信息世界进行建模,常用的概念模型是E-R模型,它是P. P. S. Chen于1976年提出来的。 概念结构设计的任务是在需求分析阶段产生的需求说明书的基础上,按照特定的方法把它们抽象为一个不依赖于任何具体机器的数据模型,即概念模型。概念模型使设计者的注意力能够从复杂的实现细节中解脱出来,而只集中在最重要的信息的组织结构和处理模式上。 概念模型(E-R模型)的组成元素有:实体、属性、联系,E-R模型用E-R图来表示。实体是用户工作环境中所涉及的事务,属性是对实体特征的描述。 3在线学习系统的实现 在正确安装IIS之后,即可进行程序语言的编写和程序调试。 3.1连接数据库 不同数据库有不同的连接方法,对应ACCESS数据库,有字符串连接方法和DSN链接方法此处使用第一种,代码编写如下: 由于几乎所有的ASP动态网页都需要连接数据库,所以将以上字符串连接数据库方法粘贴到config文件下db.asp文件中,而在其他需要调用数据库的文件中调用此文件即可,调用方法为: 3.2功能模块的实现 在完成以上操作之后可以开始进入整站制作的过程,动态页面从流程图开始,涉及到的具体语句中只对较为重要的编程语言进行讲解。 3.2.1引用文件编写 由于在编写程序时,ASP本身提供的函数并不足以满足我们的所有应用,所以在设计时将经常用到的一些功能如:连接数据库语句、翻页功能等编写为引用文件,在需要使用这些功能的文件头部引用即可,将这些文件统一存放config文件夹下。 3.2.2模块实现 此处选取注册功能进行讲解。 在本站中,没有注册成功或者审核通过的用户无法浏览网站内容的。 用户注册功能是本站开始设计的第一个步骤,也是一个很基础的功能,以上叙述的设计过程是以后每一个功能模块都严格遵循的设计过程,在每一个模块完成之后,都要开始进行相应的运行与调试。 4系统运行与调试 4.1测试概述 本章根据用户需求,设计测试用例,对软件进行系统测试。并根据测试结果填写测试表格的测试结果栏。测试的重点是确保各项功能的正常运行。测试的目标是确保所开发的功能符合用户的需求。 4.2系统部分测试 在第四章设计系统实现中重点讲了注册功能的实现,此处也以注册页面的测试为例讲解测试步骤。 在Dreamweaver中打开register.asp页面,点击在浏览器中预览/调试按钮。根据流程图3,首先验证用户名或者密码为空情况: 验证同名用户是否能够注册: 注册成功时: 打开后台数据库文件,验证用户信息是否写入数据库中: 图7注册成功时数据库内容 可以看到最后一名用户就是刚刚注册的用户,其姓名、性别、联系方式等内容都与注册内容一致。u_check默认为空,在管理员审核通过之后用户即可登录本站。 5结论 本课题实现了一个基于ASP和ACCESS的医学图像处理在线学习系统,可供学生、教师、系统管理员三方用户安全使用,界面友好、功能完善、通用性强。其主要模块包括:公告管理、留言板管理、友情链接管理、学习资源管理、聊天室管理以及在线练习管理等。 该系统简介易用,投入使用之后可以利用计算机互联网实现网络授课、学习、文档共享及师生在线交流,突破了传统教学的时空限制,具有资源共享、快捷高效等优点,可以有效地促进该课程的理论和实验教学,帮助改善同学们的学习状况,常适用于高等院校的远程教学,具有非常广阔的应用前景,由于预算有限和时间仓促,本系统尚存在如下一些缺陷: 未能购买域名、将系统放在网上进行远程调试; 整站结构的设计还不够十分合理,网站结构使用了两种方式,既存在以身份为划分建立的admin、stu、teacher文件夹,也存在以功能为划分的message文件夹,可能造成网站投入使用之后的功能移植会比较繁琐; 系统缺乏统一的排版格式,而且为了节约空间,提高页面载入速率,网站所用图片很少,也没有复杂的布局结构,导致整站虽然简洁,但是缺乏美感,可能不足以在视觉上吸引同学; 多数页面只是实现了基本的功能,如添加习题、公告等,但是目前还缺乏实质性可以立即投入使用的内容; 友情链接功能与学习资料上传功能还面临路径和文件名不能包含中文字符的问题。 除此之外,随着浏览器版本的提升,众多浏览器厂商对安全性的控制更加严格,系统中很多html静态网页的特效不能显示,比如对于按钮或者图片,可以制作为鼠标放上去之后显示一些说明文字,但是在实际应用中chrome内核的浏览器选择直接直接忽视其内容,IE内核的浏览器会提示限制此文件显示可能访问计算机的活动内容,这样的页面会带给用户安全性能上的顾虑,但是,缺乏这些特效的网站在外观的吸引力方面又有所降低。 在线学习系统是一个正在兴起的应用领域,主要利用页面制作、数据库等技术实现网上教学的实时性、交互性、动态性。本系统突破一般多媒体辅助教学工具的思想,目的是尽可能将现实的活生生的教学环境和方法应用于网络教学中,提高学生网上学习的兴趣,从而真正提高网上教学质量。作为传统教学的延伸,信息化教学的作用正逐步被人们所重视,随着网络技术和多媒体技术的进步,信息化教学系统还会有更多的发展空间。 医学图像处理论文:医学图像处理课程的教学经验探讨 摘要:本文分析探讨了医学图像处理课程的特点,结合医药院校学生的实际情况,从课堂教学所用教案及实验教学所选软件和内容两个方面对医学图像处理课程教学方法进行了探讨。 关键词:医学图像;多媒体;Photoshop;MatLab 《医学图像处理》是以《数字图像处理》为基础,结合医学院校的特点和教学要求,以医学图像为处理方向,开展的一门课程。作为一门医科院校的工科课程,《医学图像处理》课程的对象是医学院校的工科学生,是生物医学工程、计算机科学等专业的必修课程。该门课程教授的是指将医学图像信号转换成的数字信号用计算机技术对其进行处理的算法和过程,要求学生既掌握基础的医学常识又有教深的计算机编程的经验。由于专业与课程的特殊性,导致该课程在教学过程中存在些许问题和困难:如学生没有较强的基础理论知识,听课过程中遇到困难,容易失去学习兴趣,不能掌握专业知识,或者只懂理论而不知道如何在计算机上编程实现应用。经过多轮的教学和不断的探索,将已有的一些经验做一个小结,以期对提升教学效果有所帮助。 1 多媒体动画教案的优势和应用 《医学数字图像处理》课程需要重点讲解的内容包括:图像运算、图像灰度变换、直方图处理、图像的空域增强及频域增强、图像分割、图像配准、图像复原、图像压缩编码、形态学处理等内容。图像处理课程涉及面广、跨度大、内容多,且具有较强的工程性,在教学上存在一定难度。多媒体动画教案的应用能将学生难以理解的抽象内容及复杂的变化过程,通过动态模拟和局部放大的手段,动态直观地展现在学生面前,将抽象的算法转换为浅显生动的形象[1]。 例如进行图像增强时常采用均值滤波和中值滤波算法,仅用数学公式教导的办法,因其较抽象导致效率低且效果不好,将算法步骤先用动画直观展现出来,再结合数学公式解释阐明,大大降低了学习难度,保证了学生的学习兴趣。又例如频域滤波法中的高通滤波算法可增强图像的高频分量而滤除图像的低频分量从而达到突出图像边缘的目的。这一算法是基于傅里叶变换及信号处理等抽象理论发展出来的,理解起来有一定的难度,在课堂上,首先给学生展示一张脑部CT图片及其对应的频域图,对应高通滤波算法逐渐改变滤波范围使原来的图像相应发生改变,让学生对脑部CT图片在计算机上进行逐步动态锐化,锐化后脑膜轮廓清晰可辨,达到了增强图像边缘的目的。利用多媒体教学,可以直观地看到图像在处理前后的明显变化,便于学生接受,增强了学生对重要概念的理解,提高了教学质量和课教学效率。多媒体的动态教学需要贯穿这个课程始终,例如讲解图像灰度变换时可以开窗算法为例,辅以显影效果不甚理想的医学图片如细胞显微图等讲解利用代数运算对图像进行处理的方法,并将处理后得到的增强图片与原图像加以比对,让学生真切地看到图像处理的作用,了解其价值和意义。此类例子还有很多,通过具体的医学图像实例进行直观生动的课堂演示,可以提高学生的学习兴趣让他们积极参与到教学过程中来,成为教学中的主体。 多媒体动画教案在教学中的作用不言而喻,因此制作合适的教案是能否成功完成教学任务的关键。经过多轮的摸索总结,我们发现教学案例的选择要结合实际,除了让学生掌握理论外,还要让他们知道学到的知识可以用到什么方面、怎么用。 2 实验教学工具与内容的选择 目前,医学图像处理教学选用比较多的软件有PhotoShop、Matlab和VC等。在实际教学中需根据学生的特点选择不同的医学图像处理教学软件,比如我们学院生物工程专业学生编程基础较弱,在学习医学图像处理时选择的是PhotoShop和Matlab,通过PhotoShop软件向学生展示各种医学图像处理算法的实现效果[2],而使用Matlab编程工具实现各种图像处理算法,另外调用Matlab图像处理工具箱中的系统函数可以实现医学图像的增强、分割等基本图像处理功能,可以让学生掌握一些基本的医学图像处理编程方法。而对于计算机专业的学生,由于他们系统地学过计算机课程,因此在医学图像处理实验教学时就采用VC编程实现各种图像算法。首先提供给学生一个用VC编写好的图像处理平台代码,然后交给学生如何在该平台上增删改他们所需要的图像处理算法。尽管直接使用VC++编写医学图像程序通常代码都比较长,学生比较难掌握,但是采用VC编程相对MatLab编程而言更容易实现可视化界面,编写出的程序可以模仿PhotoShop软件的部分功能,极大地提升了学生的学习兴趣。除此之外还可以使学生了解医学图像处理的每一个细节,彻底领悟医学图像处理各种实现算法的精髓,从而加深对抽象的医学图像处理理论的理解。 在实验内容的选择上多选用验证性算法,以期让学生通过实验巩固和加深对医学图像分析的各种常用算法的理解与掌握在我们的教学中;为了提高学生对实验的重视程度和实验积极性,将实验考核成绩引入总成绩,占到总成绩的10%-20%。 3 小结 本文对医学图像处理课程的特点,课堂教学方法及实验教学工具和内容的选择进行了探讨。由于医学图像处理课程难度大,理论性和实践性均很强,教师在教学时需根据医学院校学生理工基础弱,编程能力差的特点选择合适教学方法帮助学生克服困难,提升教学效果。 医学图像处理论文:计算机图像处理技术在医学中的应用 摘要:现代医学越来越离不开医学图像信息、医疗设备或系统的支持,在医学图像处理和医学设备中,超声成像、CT、磁共振、外科手术、中医舌像诊断都与计算机图像处理技术息息相关。 关键词:计算机技术;医学图像;图像处理技术 1医学图像的种类 随着计算机技术和医学的发展,医学图像信息在临床诊断中起着越来越重要的作用。目前,供医学研究和临床诊断所需要的医学图像多种多样,如:B超图像、MRI图像、CT图像、PET图像、SPECT图像、数字X光机(DR)图像、X射线图像、各种电子内窥镜图像、显微镜下病例切片和显微镜下细胞图像等。利用计算机技术处理这些图像,不仅可以提高医学临床诊断水平,还能为医学培训、医学研究与教学、计算机辅助临床外科手术等提供必要支持[1]。 2医学图像处理技术的内容 在医学图像处理中,计算机起着至关重要的作用。广义的图像处理技术包括:图像的获取、图像的存储、图像的传递、图像的处理和图像的输出,这些处理工作都需要用到计算机技术。狭义的图像处理主要研究计算机可以实现的算法,包括:1)几何处理:包括改变图像的大小,旋转、移动图像等。2)算数与逻辑预算:包括图像的加减乘除、与或非运算等。3)图像数字化:将模拟形式的图像转化成数字图像。4)图像变换:为了方便后续操作,改变图像的表示域和表示数据,如傅里叶变换、余弦变换、小波变换等等。5)图像增强:改善视觉效果和图像质量,如对比度增强、平滑、校正等等。6)图像复原:修复失真图像以尽量接近原始的未失真的图像,如频域中的恢复方法、最大熵恢复、运动模糊恢复等。7)图像压缩:为了有利于图像的传输和存储,将一个大的数据文件转换成较小的同性质的文件,如自适应编码压缩、基于人工神经网络和小波技术的压缩等。8)图像分割:将图像中感兴趣的部分分割出来,为后续图像分析和理解打基础,如边界检测、区域检测等等,具体可以参考文献[2]。9)图像的表示和描述:对已分割的图像进一步表示和描述,以更适合计算机进一步处理,如颜色提取、纹理提取、区域集合特性等等。10)图像分类识别:根据提取的特征来分类识别图像,如人工神经网络、支持向量机、模糊识别等。11)图像重建:将一组关于目标的某一剖面的一维(或二维)投影曲线,重构该剖面的二维(或三维)图像的技术,如投影重建、3D重建技术等。一般所说的图像处理指的是狭义的图像处理。 3计算机图像处理技术在医学中的应用 3.1图像处理技术在超声医学成像中的应用 超声成像过程中图像处理的方法有很多,其中主要的有图像平滑处理、图像伪色彩处理、图像纹理分析、图像分割、图像锐化处理,以及图像增强处理等图像处理方法[3]。在B超图像中,不可避免会出现噪声,噪声的存在对某一象素或某幅图像是有影响的,因此要平滑图像,去除噪声,为图像的后续处理做准备。为了使B超医生更好的识别B超图像信息,可以用不同的颜色来表示图像中的不同灰度级,达到图像增强的效果,可识别灰度差较小的像素,这种用彩色差别代替灰度差别而组成的图像,即为伪色彩图像。B超图像中存在颗粒状纹理,其主要有以下两种情况引起的,一种是B超图像本身的斑纹,是无用的信息,另一种是由被检查者的组织结构引起的,是有用的信息。正常和有病变的器官图像组织颗粒分布不同,即纹理也不同,因此,对B超图像进行纹理分析,从而判别病情。图像分割是将病变区域分割出来,以便测量其大小,体积等,为诊断提供必要数据。除此之外,还要用到图像锐化处理和图像增强等计算机技术处理B超图像。 3.2图像处理技术在CT和MRI中的应用 CT的本质是一种借助于计算机进行成像和数据处理的断层图像技术。虽然X线透视可使人们了解人体的内部结构,但只有CT通过计算机在排除散射线和重叠影像的干扰并对X线人体组织吸收系统矩阵作定量分析后,才从根本上解决了分辨率问题。计算机在CT系统中要完成图像去噪、图像的增强、图像重建等任务。没有计算机技术,CT设备的发展是不可想象的[4]。在磁共振中,图像处理技术包括图像去噪、图像增强、图像复原、图像三维重建等操作,磁共振成像也离不开计算机图像处理技术的支持。 3.3图像处理技术在图像引导外科手术中的应用 手术导航(Surgical Navigation)是近二十几年迅速发展的微创外科(Minimally Invasive Surgery,MIS)技术之一。图像引导外科系统利用医学影像和计算机图像处理技术,可在术前对患者多模态图像数据进行三维重建和可视化,获得三维模型,制定合理、定量的手术计划,开展术前模拟;在术中利用三维空间定位系统进行图像和病人物理空间的注册或配准,把患者的实际体位、手术器械的实时空间位置映射到患者的三维图像空间,对手术器械在空间中的位置实时采集并显示,医生通过观察三维图像中手术器械与病变部位的相对位置关系,对病人进行精确的手术治疗[5]。它把图像图形处理、空间立体定位、精密机械和外科手术等结合在一起。医学图像自动处理算法诸如图像分割、滤波、特征提取算法在图像引导外科中发挥着重要作用。 3.4图像处理技术在中医舌像诊断系统中的应用 计算机图像处理技术在舌象综合定量化研究中起着重要作用,也是舌诊现代化的发展方向之一。中医舌象诊断系统运用色度学、近代光学技术、图像处理技术和计算机硬件技术等学科技术,其中图像处理技术是关键技术之一。在该系统中,要对舌象进行预处理,包括去噪、图像分割等操作。建立颜色模型,根据模糊数学理论,确定有关舌象的定义域,进行特征提取和纹理分析等,这些都是计算机图像处理技术。 4结束语 现代医学越来越离不开医学图像信息的支持,在医学图像处理中,计算机技术起着至关重要的作用。在医学领域中,超声成像、CT、磁共振、外科手术、中医舌像诊断都与计算机图像处理技术息息相关。随着计算机技术和医学的发展,计算机图像处理技术会在医学领域中得到更广泛的应用,医学领域也更离开不计算机图像处理技术。 医学图像处理论文:远程高精度医学图像处理技术浅论 摘要:远程高精度医学图像处理技术是指满足医学质量及其要求,包含医学完整信息的高质量、高清晰、高精确的医学图像处理技术。它包括医学影像的采集、图像缝合、图像压缩、图像存储、图像传输及其图像的复原再现的过程。 关键词:远程医疗;高精度;医学图像;处理技术 一、远程高精度医学图像处理技术的概念以及特点 (一)远程高精度医学图像处理技术的概念 远程高精度医学图像处理技术是指满足医学质量及其要求,包含医学完整信息的高质量、高清晰、高精确的医学图像处理技术。它包括医学影像的采集、图像缝合、图像压缩、图像存储、图像传输及其图像的复原再现的过程。 (二)远程高精度医学图像处理技术的特点 通过国家构建的交互式计算机系统实现医学图像的静动态解析及其多点交互,完成了病理图像的无缝拼接,完善了医疗卫生事业的信息化、数字化的进程,无疑是中国科学技术的一大进步! 远程高精度医学图像处理技术运用计算机、通讯、 医学设备和现代技术,通过图像、数字数据信号、符号等将病人的病历资料远距离输送和传输,实现了医学专家和医生、病人之间在不同地方直接的交流和诊治。 二、国内外远程高精度医学图像处理技术的内容及方法 远程高精度医学图像处理技术与其他图像处理技术(传统高清视频会议系统)的区别和联系视频会议系统技术和高清视频会议系统(NETMEETING),一般的卫星传输,音视频压缩技术。 远程高精度医学图像处理技术的几个重要发展历程,远程高精度医学图像处理技术的技术实现及其高端设备全自动数字病理切片扫描仪的运用。 三、全自动数字病理切片扫描仪的应用 (一)全自动数字病理切片扫描仪的技术特点 远程高精度医学图像处理技术与其他图像处理技术的区别和联系:视频会议系统技术和高清视频会议系统一般的卫星传输。远程高精度多路医学动态解析转移及多点交互系统、远程静态医学图像交互式讨论系统、远程病理无缝缝合拼接及诊断数字技术系统病理工作站、远程手术指导系统、远程查房系统及其电子医院数码技术系统、远程高精度皮肤检查系统、体征检查内镜系统、远程医学影像阅片及讨论系统、及其远程培训及其教育系统。 实际上远程高精度医学图像的获得虚拟病理切片是利用电脑控制显微设备或者CCD镜头的上下运动,一张一张的通过面扫描自动采集放大后的图像,这种信号是计算机能够识别处理的数字信号,较以前的线扫描有了很大的提高,然后通过储存自动缝合拼结成一张信息完整的数字病理图片通过光纤发到服务器上或者其他计算机中,通过图象处理软件可以对图象进行编辑处理,这种能够虚拟观察的计算机可以被认为是虚拟显微镜,一个很大的图像通过软件的处理,可以压缩以后传到世界任何一个地方。 总体来说,数字病理切片技术应用显微图像数字化目前世界上和国内的应用上还停滞在局部图象扫描的数字化的水平上,就是通过显微镜或者摄象机或者数码相机中的CCD采集很多张或者上百张用来诊断病情或者做出分析并且复原出病理图象的照片,远程诊断和进行专家讨论,为专家提供了非常有用而真切的医学图像信息,使专家能够很快地浏览图片上的医学信息,非常方便而准确,节省了大量时间和资源,方便了医生和患者,它的推广给现代医学带来了观念性的技术变革。 (二)全自动数字病理切片扫描仪的应用实例分析 数字病理切片可以进行远程会诊和远程诊断病情,医院可以制作数字病理虚拟切片和一些病理资料通过软件进行查看和浏览,分析和判断并且得出病情的判断,医院可以收集病人会诊的病历资料进行局部的切片扫描,随意进行放大和压缩的进行观察也可以上传到服务器上,提供给大家查阅,对大病技术特别是肿瘤的病变有了很好的效果,也可以实现资源共享,完全达到病理资料的电子化、数字化、技术化。 四、高精度医学图像数字处理技术的发展展望 南非项目,西部为民工程,云南县县通工程,南方医院工程,协和医院,中山医院,瑞京医院的运用情况,印度运用情况,ATA年会及其科技部国际培训班情况,人类的安康,天下的福址,解决了人民的看病难看病贵,医疗资源分布的严重不均。天正在使用的绝大多数远程医疗系统采用了两种不同技术类型。一种叫做存储和传输,用于将数字图像从一个地方传到另一个地方。数字图像在原始拍摄处传输到另一个地方,这是一种非实时的典型应用。美国未来学家阿尔文?托夫功多年以前曾经预言:“未来医疗活动中,医生将面对计算机,根据屏幕显示的从远方传来的病人的各种信息对病人进行诊断和治疗,”这种局面己经到来。
农业工程类论文:试论农业工程类研究生培养的中外对比与改革 摘要:文章分析了中外农业工程类研究生培养的差异,主要从招生录取工作、培养目标、教学管理方法、教育教学方法、实践教学体系改革等方面提出了适合我国国情,符合我国现代农业工程技术需求的研究生创新培养改革对策。 关键词:农业工程;研究生;改革对策 一、引言 黑龙江省是我国的农业大省,是国家的重要粮食生产基地,具有北方的大农业特色,对现代化的大农业机械有着巨大的需求,因此对农业工程技术人才也有更强的要求。根据美国MSN的careerbuilder网站列出的美国未来十大工程师职业中,农业工程师被列为最被看好的职业之一,农业工程师的年薪位列十大工程师职业第四。在我国,根据《金陵晚报》2004年的社会调查结果显示,农业建筑环境与能源工程专业也是人才需求量较大的100个专业之一。作为高等农业院校,目前的首要任务就是培养卓越的农业工程类研究生,为农业工程事业提供优秀的高端人才,加强研究生创新能力培养,为研究适合北方寒地的现代化农机装备提供人才保障。近几年,伴随着教育部“卓越工程师”计划的开展和实施,高水平的农业工程类本科人才培养已经初见成效,然而与之配套的卓越研究生培养计划尚未广泛开展。因此,如何提高农业工程类研究生创新能力,完善农业工程类研究生培养体系是迫切需要研究的问题。本文通过对农业工程技术居世界前列的某国研究生培养体系与东北农业大学研究生培养体系的诸多方面的对比分析,提出了农业工程类研究生创新能力教育体系的改革之路,为完善农业工程类研究生培养体系和培养方案提供了实践基础。 二、中外研究生培养的差异 首先,在某国,由于各大学对研究生的招生和录取都拥有高度自主权,自主组织考试,自主命题,自主决定最后录取。所以这样的制度保证了某国各大学可以根据自身拥有的资源和办学特色,合理确定选拔标准和招生人数。而在我国,并不是所有的高校都能自主招生。其次,某国的本科生在本科学习阶段就可以进入导师的研究室进行实习和研究,非常有利于学生在本科阶段了解自己,确定自己的未来,是就业还是继续进行研究生学习。而我国研究生都是考上研究生以后才进入导师实验室学习和工作,为了获得最后学位,不管适合不适合都得坚持学习,如果实验室不适合,往往束缚了学生的兴趣和研究,学生和导师都很无奈。另外,由于经费获得方式不同,某国的研究生往往有很多机会参加学术交流和国际交流,并且每个研究室都有团队和学生一起解决问题,而国内农业院校的研究生培养大多是研究生直接面对导师,导师如果很繁忙,不能及时解决学生在学习中遇到的障碍,就会影响学生下一步的工作,往往使研究不能很好继续。最后由于某国数字信息化比较发达,很多事务和学习可以在网上完成,节约时间,提高效率。 三、农业工程类研究生创新培养的改革措施 1.招生录取工作改革。取消现有的研究生入学考试,接触教育和行政的捆绑,放权高校,各招生单位可以根据自身的情况确定考试形式、考试内容和招生人数。选拔的中心思想是侧重考查学生平时的学习状况,以及综合能力、表达能力、科研潜力的考查。引导学生加强平日知识的积累和多方面综合能力的提升而不是现在的考前突击和应试能力。引导学生选择本校作为继续深造的高校,这样可以提前熟悉研究室和导师,大大提前进入研究状态的时间,研究生的学制也不必是现在多数高校执行的3年制,2年研究生培养以及本科在研究室的前期培养已经完全可以。学生在大三下学期以及大四上学期的考研备考时间也被省去了,减轻了考研压力,解放了学生的时间,更多的时间可以用于思考未来的发展道路以及学术研究。与考研相应的各大考研机构也随着考研制度的改革烟消云散了。 2.培养目标改革。随着社会的不断进步,农业工程类的研究生培养除具有扎实的自然科学基础,较好的人文、艺术修养,勤奋进取的工作精神。掌握农业生物学、机械学、自动化技术及经营管理方面的基本理论,具备农业机械化及其自动化装备的构造原理与使用评价的基本知识之外,至少还要掌握一门外语,能进行简单英语交流,能阅读本专业外文文献,具备一定程度的写作与翻译能力。还必须要了解本专业前沿技术及发展趋势,具有机械化生产系统的规划设计、企业经营管理和农业机械化及其自动化控制装备的科研、开发、运用评价、营销等基本能力,具有较强的自学能力、创新意识和实践能力,综合素质高,具有基本开展科研工作的能力。这样才能适应社会主义市场经济体制和现代化建设需要,成为农业系统等领域从事研究与规划设计、装备开发与集成、经营与管理、教学与科研等方面工作的高级工程技术人才。 3.教学管理方法改革。教学管理以教学质量为优秀,着手建立全面教学质量监控体系,建构了教学检查、教学督导、教学评价三者结合,互相推进的教学质量监控体系。①全面教学工作检查。每学期进行一次中期教学工作检查,了解和把握教学活动的进程,监督和指导教学活动的正常开展,以使教学活动产生预期的结果。教学检查采取学院检查和系自查相结合的方式,内容主要是选择教学活动中影响教学质量的主要方面:教学大纲的执行情况,各类课程的教学内容和教学进度,课堂教学方法,学生学习风气,教学配套管理工作的运行情况等。根据每一学期教学工作的具体情况,每一次的教学检查都有不同的侧重点。检查的途径主要有通过系汇报、听课,召开教师或学生座谈会、问卷调查等。在教学上,教师均有完整的讲稿、教案、讲义、教学日历、教学大纲等教学文件,学院和系里不定期进行检查和抽查。②建立教学督导制度。建立健全教学督导制度,定期进行评教、评学,开展听课活动,召开师生教学座谈会。检查学生的学习情况,抽查学生作业和试卷,对测验和考试成绩进行分析研究。及早发现教学工作中的问题,扬长避短,发扬先进,总结经验,在学生培养过程起着监督和促进作用,以保证教学工作沿着正确的道路健康运行。聘请教学经验丰富的教师组成教学督导组,不定期到课堂听课,了解师生的教学情况。③领导听课。院系教研室领导每学期至少听课5次,不定期检查授课情况,了解师生的教学情况。④建立年轻教师培养制度。指导教师带新教师,主要是学习指导教师的教风、学风、作风,指导教师要定期考核新教师;同时新教师要听指导教师的讲课情况,掌握讲课的技巧、方法和驾驭课堂的能力。⑤解放导师繁杂事务,注重导师的继续培养。解放导师的繁杂事务,以便可以潜心进行科学研究和研究生的培养工作,而此项工作的前提是研究项目申报和职称评定合理化、规范化、简洁化。这些方面的改革将会对导师的工作带来革命性的改变。导师的在职培养首先采用国际院校交流项目、学术会议参与等多种渠道让导师在学术上进行继续深造,保持所在领域学术上先进性,其次要对导师的管理水平进行相应的指导和培养,可以采用定期邀请专家学者举行讲座、各导师互动交流等形式。最后,建立相应的研究生导师考核制度,规范和要求导师知识结构和学术上的创新。⑥加强学术交流。在经费允许的范围内,应当特别加强研究生对国内学术会议的参与,国际会议也要尽力支持,对于语言和多元文化的熏陶都有重大的意义。 4.教育教学方法改革。首先转变培养思想。以学生为中心,以培养创新型综合人才为目的,研究项目只是培养的载体,导师只是培养过程中的领路人。在强调导师作用的同时要充分发挥学生的潜力。其次要改革教学模式。教学内容上要加强基本理论培养,同时更加注重讲授学科领域的前沿科学以及多学科的交叉融合。上课的形式也要多样化,课堂不仅仅是老师的舞台,也是为学生提供表达思想和锻炼能力的舞台,使课堂成为讨论的会场,老师引导学生进行积极的思考和总结。考核方式上,摒弃现在应试考试的方式,采用阶段性总结报告以及学术前沿课题的研究报告等形式,尽力挖掘学生独立思考、推陈出新的潜能。再次,以最近发行的英文期刊为主,研究生一个学期至少进行2次发表演讲,以PPT展示的形式,向导师和研究室的其他人员进行讲解,附带有学生和导师的提问,由导师进行总结和指导分析。最后,引入多导师制度,定期开研讨会,加强师生交流。根据高校实际情况,确定导师团队,最少应该有2名导师,以便学生吸取不同导师的精华,并弥补导师外出时,研究生无人指导的空白。定期召开以研究室为单位的研讨会,副担当导师也同时参加,给予指导和建议。形成制度,加强导师和学生之间的对话,避免学生一个学期只见到导师几次的状况。 5.实践教学体系的改革。本专业的实践教学主要包括:军事训练、体育选课、金工实习、金属工艺生产实习、机械设计课程设计、汽车拖拉机驾驶实习、测量实习、新能源工程实习、毕业实习等。这其中有农业工程类学生所必修的实践教学,如金工实习、机械设计课程设计、驾驶实习等。也有专门针对本专业的实践教学:认识实习、测量实习、新能源工程实习。这些实习实践都能极大地锻炼学生的自身能力。开设专业实践环节,目的是要使学生全面地了解本专业的研究方向,了解本专业的学习内容、知识特点,增强感性认识,实践操作,为后续的学习和工作打下基础。让学生深入相关领域的企事业单位,将所学过的知识与实际相比较,加深对所学课程的理解,同时为就业奠定基础。 总之,我国农业工程类研究生培养,需要把握农业工程领域的需求和国际高等工程教育的发展趋势,围绕强化工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力这一优秀问题,通过借鉴国内外先进办学理念,构建布局合理、结构优化、涵盖人才培养方案、实践教学体系、产学研基地建设、师资队伍培养等内容的农业工程类研究生创新能力培养新体系。 作者简介:冯放(1979-),女,单位所在科室为东北农业大学理学院,系副主任,讲师,研究方向:物理教学与实验,农业工程。 农业工程类论文:农业院校基于网络集中控制的多媒体教室管理与维护―以仲恺农业工程学院为例 摘要:从多媒体教室管理与维护过程中遇到的问题出发,构建了基于多媒体网络中控系统的多媒体教室,充分应用多媒体网络中控系统的远程监控、智能化管理优势,并围绕这种技术手段建立相应的管理模式,通过技术手段结合管理手段提升多媒体教室管理与维护的水平与效率。 关键词:多媒体教室;网络中控;教育信息化 1 研究背景 我院多媒体教室从20世纪90年代的几间发展到现在的几十间,原先在同一幢教学楼的多媒体教室,现在已分布于整个校区的不同教学点,随着多媒体教室数量的不断增加,在多媒体教室设备的使用及管理上出现了一些问题,例如:因人手有限,无法同时为多个教室设备处置突发故障。个别使用人在使用结束后忘记关闭柜门、电脑、投影仪等,影响设备安全。在课外业余时间使用多媒体设备出现问题时无法及时响应处理,无法进行有效的监管等。此外,我校是农业院校,大部分教师均为非师范院校毕业,没有受过系统的教育技术理论与技能训练,多媒体设备使用技能还有待提高。 这些问题的存在,成为制约我们提高管理水平的瓶颈,根据这种情况,我们建成了一套便于远程监控和自动化管理的网络中控多媒体教室,现针对我院的实际情况,就通过网络集中控制的多媒体教室的建设与管理的问题,谈谈我们的体会。 2 基于多媒体网络中控系统的多媒体教室 2.1 系统技术原理 多媒体教室中控系统是对多媒体教室视音频设备、计算机、投影机、电动屏幕和教学环境进行管理与控制的系统,其控制原理及系统结构如图1所示。 总控制室的管理端电脑通过校园网将控制指令以TCP/IP协议包的方式传送到教室中控网络(接入)模块,再由教室中控的网络模块将收到的TCP/IP协议包转成中控主机能识别的RS232串口指令,最后由中控主机完成对教室多媒体设备的控制。另一方面,网络模块收集中控的一些重要状态的检测数据(如系统供电、投影开关、防盗状态等),当管理端电脑发出查询指令时,将状态数据转成IP包发给管理端电脑,实现在管理端电脑的管理软件按上显示这些状态数据,方便管理人员随时了解多媒体教室系统的使用状况。 多媒体教室集成了电脑网络及多种影音设备(音响、电脑、投影机等)。操作者需要对每个设备进行控制,并要完成信号在设备间切换;另外对于环境设备(灯光、电动屏幕、窗帘等),也需要操作者经常加以调整。针对以上控制分散的情况,多媒体电教室的中央控制系统提供了较佳的解决方案,它将多种设备的控制操作集中在一个控制面板上,可以方便地实现设备的控制及信号的切换,操作者通过直观的控制台操作,将复杂的电教设备及设备控制变得轻松自如。 教室多媒体中央控制系统把多媒体电脑、控制面板、中央控制主机、电源开关模块和影音设备等组合成有机的系统,各部分之间用通信电缆相连统。其中多媒体电脑、控制面板是指令发送中心,中央控制主机、电源开关模块则是指令接收和执行机构。系统组成结构如图2所示。 2.2 网络集中控制系统的应用 多媒体网络中控系统提供了强大的集中管理功能,不仅可实现上课教师对多媒体教室本地教学设备的控制,而且管理人员通过控制终端管理平台,可实现对分布在不同区域的每一间多媒体教室设备的远程控制和集中控制。 1) 利用中控终端管理平台,可远程对设备进行供电断电、开关投影仪、升降屏幕、开关电脑和监视屏幕等操作。远程切换投影仪、计算机、展台、音响设备等不同信号来源,有效调节音响设备音量。对个别使用人使用结束后忘关投影仪、电脑,未升起幕布等进行相应的安全保障处理。 2) 在中控终端管理平台上利用IP电话对讲系统远程指导教师操作使用,免除了一些联系沟通上的不便,对使用过程中产生的问题进行较好的交流。 3) 利用中控终端管理平台上多媒体教室电脑的远程协助和接管功能,由多媒体教室管理员远程接管教室内电脑主机,进行应用软件的安装和升级维护,省去现场等候和来回奔波受累的麻烦。接到教师的求助后,可在第一时间进行远程协助,及时解决常见的一般性故障问题,增加有效教学时间。 4) 按课表开启多媒体教室:可以根据课表对多媒体教室的相关设备进行定时开关,输入后的电子课表能与教务处提供的课表数据库动态同步更新。只有经过授权的上课教师才可在其授课时间内使用相应的多媒体教室设备进行教学,确保多媒体教学秩序的平稳,避免未经申请自行使用导致设备受损状况的出现。 5) 设备工作状态实时自动监测:联网可实时监测每个教室中控主机的供电、电脑的开关、投影机的开关、幕布的升降、投影灯泡使用时间的累计、音视频设备的工作状态,并通过网络实时反馈至中控终端管理平台,使每个教室的状态一清二楚。 3 多媒体教室管理模式的创新 虽然拥有这种技术上的先进性,然而技术是僵化的,而具有人性化的管理更是广大教师所热切期望的。我们在管理上主要做好三方面的工作: 3.1 创设优越的设备使用环境 随着多媒体教室的普及,教师应用教育技术水平的提高,特别是多媒体教学水平的提高,教师使用教室多媒体设备不应像以往那样需要申请、登记等手续,要给教师一个使用多媒体设备的宽松环境,只要教师想用就能用,而且好用。为了做到这一点,我们的做法是: 1) 提供给教师操作的中控面板的按键尽可能少,并且在控制台上贴一张简明扼要的使用说明,力求使用者只需花很少的时间,就能操作使用设备。 2) 教师想使用时只要用中控配来的IC卡在读卡器轻轻一刷,就能打开控制台面板以及计算机主机柜门的电子锁,教师就可以使用多媒体设备上课了。 3) 我们在每间教室的控制台上都装有一台IP电话,教师在使用时,若遇到使用上的问题,可以随时通过电话机与值班人员联系,及时解决教师在使用方面的后顾之忧。 4) 在每学期开学之初举办一期针对多媒体教室的多媒体设备使用方法的教育技术培训,使教师尽快熟悉设备的性能和正确使用方法,提高教师多媒体设备的应用能力,减少使用中的误操作。 3.2 建设高素质的管理队伍 在给教师们创造一个使用多媒体设备宽松环境的背后,必须有一支素质较高的管理队伍作为保证,也就是说,对教室多媒体设备的维护不能松懈,只有精心对多媒体设备进行维护,才能降低设备的故障率,才能提高教师使用多媒体设备的信心,才能保证多媒体教学的顺利进行,我们主要从以下几方面入手: 1) 网络中控多媒体教室由于技术含量较高,维护专业性强,管理人员应具备较强的专业能力。建立一支较高素质的管理队伍,以“服务教学”为宗旨,所招聘的管理人员要先进行业务培训,不但要求他们有精湛的技术,还要有乐于奉献的精神。 2) 建立健全规章制度,用岗位责任制去规范每个人的行为,比如,对值班人员的其中一个要求是,只要教学楼有一间教室在使用多媒体设备就不能擅离岗位,一定要等最后一间教室下课,关好所有教室的多媒体设备电源后,才能下班。 3.3 定期做好多媒体教室设备的维护、维修和保养 1) 由于教室多媒体设备的使用频率较高,所以设备出现这样或那样的故障是必然的,对故障设备的处理我们也有一定的处理原则:比如,对一些常见的一般性故障,好像设备按键接触不良等,能当场处理的就当场处理,不能马上处理好的,立即征求任课教师的意见,或马上调换教室,或改用其它授课方式,尽量减少由于设备故障而对教学造成的影响。 2) 为了提高多媒体设备的维修效率,对多媒体设备的软件与硬件的备份是必要的,实践证明,仅依靠厂家的售后服务,是不能保证故障设备的及时维修的。 3) 对教师和学生所反映的有关多媒体设备的问题,要求管理人员要做详细的记录,并根据所反映的情况,要迅速作出反应并及时进行处理,若处理不了则要及时向上级领导汇报。 4) 日常要对设备进行定期的检查和保养,通过检查可发现设备的一些潜在毛病,把设备的故障消灭在萌芽状态中,同时,对设备的使用与维修要建立档案,以便给日后设备的更新与维修提供依据。 4 结束语 基于网络中控的多媒体教室使管理人员可以通过远程控制的技术,及时维护和管理设备,保证设备尽可能地处于良好的工作状态,这不仅提高了管理人员的工作效率,减轻了工作强度。根据这种技术环境,我们建立起相应的管理机制,采取“三分技术,七分管理”的工作模式,有效地保证了多媒体教室正常运行,为学校的教学顺利开展提供了保障,使多媒体教室能更好的为教师和学生服务,促使教学质量更上一个新的台阶。 农业工程类论文:农业工程技术创新与可持续农业发展 摘 要:我们要清醒地看到,我国农业科技虽然取得了显著的进展,农业科技体系改革创新建设也取得了新的成绩,但是与世界农业强国相比,与我国的建设现代农业的需要相比,农业科技发展水平相对落后,原始创新和系统集成创新能力明显不足,现代农业工程技术的创新与应用差距更大。本文主要就农业工程技术创新与可持续农业发展进行具体的论述,以供参考。 关键词:农业工程;技术创新;可持续发展 引 言:农业的发展是国民经济增长的基础,是安天下、稳民心的战略产业。没有农业的现代化就没有国家的现代化,没有农村的繁荣稳定就没有全国的繁荣稳定,没有农民的全面小康也就没有全国人民的全面小康。而如果没有科技创新和科技支持,农业现代化不可能实现。因此,农业科技创新是实现我国农业现代化的关键,是农业发展的不竭源泉和持续动力。 1 农业工程技术创新与推广的必要性 1.1 实现农民持续增收和农业持续稳定增长,必须加快农业科技创新与推广 当前,我国农业发展的各种制约因素日益凸显,继续靠增加自然资源投入来增加农产品产出的余地已越来越小。正如党的十七大报告指出的那样,"农业稳定发展和农民持续增收难度加大"。要打破日益严峻的资源约束,实现农民持续增收和农业持续稳定增长,根本出路在于加快农业科技创新和推广,加大科技成果的转化和推广力度,提高资源和投入品的利用率。 1.2 发展现代农业必须加快农业科技创新与推广 十七届三中全会通过的《中共中央关于推进农村改革发展若干重大问题的决定》中明确提出,"着眼于建设现代农业,大力推进农业科技自主创新,加强原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新,不断促进农业技术集成化、劳动过程机械化、生产经营信息化"。因此,加快推进现代农业发展的进程,必须通过农业科技创新和推广,才能在农业生产经营中采用先进的科技知识和生产手段,突破传统的农业经营方式,增加对农业科学技术、资本等生产要素投入,提高农业集约化水平,提高耕地产出率、资源利用率和劳动生产率。 2 农业工程技术创新的重点领域 2.1 粮食作物超高产、高品质育种 保障粮食安全不仅关系到当前经济社会发展,而且关系到国家长远利益和民族生存根基。我国粮食总产量连续三年增加,但增幅并不大。畜牧业、加工业及新兴的生物能源产业对粮食的需求却逐年增加,国际粮食价格有可能因为能源农业的需求而提高,粮食的供求关系正在发生重大变化。 2.2 农产品优质高效安全生产技术 目前,食品安全已成为人们最关心的问题。为此,农业科技创新必须增强责任意识,加快研究生物疫苗、生物农药、生物肥料、饲料添加剂等高效安全农业生物制剂和高效健康种养模式,建立从"农田到餐桌"的农产品全程质量控制技术体系,提高食品的质量安全水平。 2.3 农产品精深加工技术 农产品精深加工是传统农业分化和演变的关键点。一是农业产业的分化,由传统的种养业向产前、产中和产后三大部门演变;二是农业劳动力就业的分化,由原来主要集中在农业产中就业向产前和产后演变,并逐步向现代工业化扩散;三是农业经营方式的分化,由传统的以生产初级产品为主向产加销、贸工农一体化经营演变;四是农民收入来源的分化,由原来单纯依靠种养业收入向依靠延伸农业产业链增加收入演变,美国等发达国家农产品加工业产值已达到农业增加值的3-5倍。 2.4 设施农业工程技术 设施农业包括设施栽培和设施养殖,如各类塑料大棚、各类温室和人工气候室,畜禽、水产和特种动物的设施养殖和现代化集约养殖小区等。发展设施农业在某种意义上就是增加耕地面积,增加农业生产时间和空间,增强生产的可控性。科技创新应在进一步节约成本,减小劳动强度,提高光能、热能利用率,改善农产品品质,增加生产效益上下工夫。 2.5 节水农业技术 随着我国工业化、城镇化的快速发展和我国水资源的状况变化,水资源缺乏将是我国现代农业发展最重要的制约因素。当前,我国农业灌溉总用水量4000亿立方左右,占总用水量的67%,加上其他农业用水,占到总用水量的80%,是全国水资源最大可能利用量的35%-40%。由于缺水,农业受旱面积越来越大,常年在3亿亩以上。同时农业用水浪费又是非常巨大的,全国农业用水利用率平均不足50%,年损失约2000亿立方,相当于全国工业和城市用水总和的2倍。因此,如何保障现代农业发展,特别是粮食安全,加强节水农业技术研究创新既是紧迫的要求,又是重大的长远的战略任务。 2.6 农业生态环境保护和资源综合利用技术 建设节约型社会对加强农业资源综合利用的要求越来越高。农业科技创新要更多地负起责任,加快发展生态农业技术、农业面源污染检测与防治技术和农村废弃物循环利用技术研究,特别是以污染治理和秸秆、肥料利用为重点,推进有机农业、生物质能源和食用菌等产业的发展,推进环境友好型和资源节约型农业的发展。 3 加快农业工程技术创新与可持续发展的举措 3.1 深化科技体制改革,构建国家农业科技创新体系 加快推进农业现代化,农业科技创新的历史任务艰巨。进一步深化科技体制改革,改进我国科技管理制度,完善项目申报、经费分配和过程管理办法,突出农业科研的公益性特征,探索新的科研组织模式和有效资助方式,形成有利于农业科研基础研究和公益研究健康快速发展的体制机制。同时必须建立适合国情的农业科技创新体系,做到有破有立,改革是手段,建立是根本,为构建国家创新体系奠定坚实的基础。 3.2 强化公益性农技机构改革,创新农技推广机制 强化农技推广机构公益性职能定位,积极推行"三权归县",明确职能任务,合理设置机构,科学核定编制,理顺管理体制,完善改革配套措施,提高工资待遇,全面建立岗位责任制度。加强水利、林业、气象等技术推广服务体系建设。鼓励创办、领办科技型企业以及技术合作组织等,积极发展校市联建、院县共建等多元推广模式,并给予公益性农技推广体系同等的政策支持。 3.3 着力提高农业科技自主创新能力 针对农业可持续发展的技术需求,以夺取农业科技制高点、增强科技发展后劲,提高农业竞争力为目标,全面提升科技自主创新能力。进一步加强动植物种质资源的收集、保存等基础性工作。着力提高农业知识创新、生物技术领域、机械化技术领域和信息技术领域的科技自主创新能力。 3.4 加强农业科技人才队伍建设,大力培训农村实用人才 按照农业科技用人规律和基本需求,分别构建国家高层次农业科研人才培养基地、高水平科研骨干培养基地、高水平科研辅助人员培养基地和高水平科研管理人才培养基地,加快构建、科学培养科技创新人才和团队。建立一套适应农业科技创新要求的人才培养、使用、评价和激励的机制和制度。加大新型农民和农村实用人才培训力度,扩大培训规模,提高补助标准,增强培训的针对性和实效性。充分发挥大专院校、农广校和科研推广单位的科技教育和人才资源优势,多层次、多渠道、多形式地开展农业科技大培训。 4 结语 总之,我国农业发展的现状已经不能够满足于我国人口的需求,因此要想获得较大的突破,就需要在农业工程中进行技术的创新。因此,就需要我国农业的发展具备有充足的前提准备,进一步确保我国农业不断进步和发展。 农业工程类论文:《农业工程与可持续发展》绪论教学方法探讨 摘 要:为更好地开展《农业工程与可持续发展》绪论课的讲授,笔者在教学中对该课程绪论部分的内容和教学方法进行了探索。首先引入农业概念及其发展历程,接着引出农业工程概念内涵。与此同时,指出当前我国农业存在的问题,为农业可持续发展主题的引入做出铺垫,并借助熵的概念进行农业可持续问题的讲解。最后引导学生正确认识农业发展,重视农业的可持续发展。 关键词:农业工程 可持续发展 教学方法 S着社会经济的发展,可持续发展的重要性正在逐步提升。《农业工程与可持续发展》作为农业机械化及其自动化专业的一门重要课程。通过本课程的学习,使农业工程相关专业学生从宏观角度理解工业工程专业与可持续发展之间的辩证关系。熟悉了解农业工程生产中的农业机械化、农产品加工和农业环境等方面与农业可持续发展之间的关系,培养学生可持续发展的理念。但是《农业工程与可持续发展》至今尚无直接的教材,为此,笔者在教学中,对该课程内容设置和教学方法进行了探索。 该文从我国基本国情出发,探讨《农业工程与可持续发展》课程绪论的教学内容和教学方法,引导学生更好地理解可持续发展的意义,以及农业工程与可持续发展的关系。 1 以“农业及其发展历程”引入课程内容 在教学中,为使课程更好地展开,首先将“农业及其发展历程”内容引入绪论课,以便使学生更清晰的了解农业的发展及其意义,更容易理解《农业工程与可持续发展》课程后续的主题内容。 “什么是农业?农业是怎么来的?”笔者从狭义和广义两个角度,对农业的定义进行了解释。在我国,农业是国民经济的基础[1],它是指人们利用生物的生长机理,采取人工培养和养殖的办法,以取得产品的物质生产活动。从狭义上讲,农业泛指种植业[2],它包括粮食作物、经济作物、饲料作物和绿肥等农作物的生产活动;从广义上讲,除种植业外,还包括林业、畜牧业、副业和渔业。这五业合在一起通常称为“大农业”。目前农业早已是国民经济中一个重要产业部门,是以土地资源为生产对象的部门,利用动物植物等生物的生长发育规律,通过人工培育来获得生产食品及工业原料的产业,属于第一产业[3]。 关于中国农业起源,可以借助古籍中许多美丽动听的传说故事进行讲解,这可以大大提高学生的学习兴趣和积极性。众所周知,我们经常把农业的起源归功于伟大的神农、后稷和黄帝或其他帝王、名臣等等[4]。在农业漫长的发展过程中,人们把农业生产划分为三个大的阶段:原始农业、传统农业和现代农业。 (1)原始农业――基本特征是完全依靠人力和简陋的木、石工具,模仿动植物自然生产过程进行自给自足的生产。 (2)传统农业――当人类进入封建社会后,开始学会制造铁犁和使用耕畜,生产力有了很大发展,开始打破原始社会那种封闭式的生产方式,逐渐进入较为开放的传统农业的发展模式。 (3)现代农业――是以生物技术和信息技术为先导的技术高度密集的产业,不仅提高土地生产率,并打破了农业生产季节性和地域性的限制,同时现代农业资源节约和可持续发展的绿色产业。 2 介绍农业工程的内涵 通过“农业及其发展历程”的教学,对“农业”进一步延伸,向学生讲解农业工程的内涵。农业工程是改善农业生产手段、生态环境和农村生活设施的各种工程技术、工程管理、工程理论的总称[5],是为农业生产和农村生活服务的综合性工程技术及其原理。自1910年内燃拖拉机问世,标志了现代农业工程的开始。 另外从当前农业工程学科构成角度给学生一个全面的介绍。目前农业工程已经发展成为多学科综合性的边缘学科,其科学技术研究的范围很广,总体归结为以下7个方面:农业机械化、农田水利和水土保持、土地利用工程、农村建筑和农业生物环境工程、农副产品加工工程、农村能源工程、农业电气化工程。农业工程在合理利用农业资源、保护生态环境、提高农业产出率等方面都有重大作用。 3 引入“农业可持续发展” 该课程教学的优秀内容就是“农业可持续发展”,而“农业可持续发展”又是从何时成为大众关注的热点呢?笔者从以下几个方面分析了“农业可持续发展”提出的背景。 自工业革命以来,许多国家相继走上了以工业化为主的发展道路。随着社会生产力的迅速提高和经济规模的不断扩大,人类创造了前所未有的物质财富。但是,却出现了全球范围内的环境破环、资源过度消耗和贫富差距加大等问题,乐赝胁和阻碍着人类社会的生存和发展。于是,人类不得不深刻反思沿袭已久的生存方式和思想观念,进而试图去寻找一条既能保证经济增长和社会发展,又能维护生态良性循环的全新的发展道路。 在农业方面,以美国为代表的工业化农业的发展模式在世界各地得到推广。自20世纪70年代末以来,我国开始大力发展机械化生产方式,利用化肥、农业提高作物产量,工业化模式的农业带来了严重的问题。以大化肥、大农药、大量消耗地下水为代价的,农业环境污染严重,长期下去存在严重的隐患[6]。“农业可持续发展”在这样的背景下被提出。我们要发展既能满足当代人对农副产品的需求,又不对后代人农副产品的需求构成威胁的农业发展模式,即可持续发展的农业模式。要解决未来可能将要面临的粮食安全问题,必须要回到循环性生态农业上来。从可持续发展的角度看,中国未来农业只能走“用地养地”、“精耕细作”配合一定现代化设备和生态技术的生态农业。 4 从熵的角度分析“农业可持续发展” 在教学过程中,笔者从熵的角度对农业工程的发展进行了剖析,以便使学生更加清晰理解农业可持续发展。1868年德国物理学家克劳修斯在物理学中发现和揭示了熵世界观的概念[7-8]。它告诉人们,物质和能量虽然是守恒的,但在表现形态上只能“沿着一个方向转换,即从可利用到不可利用,从有效到无效,从有序到无序”。为了创造工业文明,人类无节制的开采和消耗各类自然资源,这带来了严重的环境问题,影响人类的生存和发展[9]。 笔者探讨分析后得出结论,农业的实质就是通过绿色植物吸收与转化太阳能形成负熵。生物体的负熵机制如图1所示,以负熵为起点,并以这种负熵在流动过程中不断耗散的方式展开农业生产过程。 在教学中,笔者又尝试按照数学极限的思想,并提出一个极限公式(公式1),对农业可持续发展进行讲解。该极限公式可将其表示为如下的形式:以时间t为自变量,自然界的熵表示为时间t的函数,则 (1) 式中,C为相对常数,即人类生存的星球在某一时期能够忍受的熵。熵是最后不能再被转化做功的无效能量的总和。这种情况在封闭系统中表现明显,当熵达到最大值时,则表示一切有效能量均消耗殆尽。当有效能量和无效能量相等时(热力学第一定律的规定),则意味着系统进入了全面崩溃,或称“热寂”阶段[10]。只有当我们承认自己世界的有限性,有意识地尊重地球资源的极限,我们才能真正领会到地球的宝贵,从而做出对人类继续生存有重大意义的调整。 通过此部分内容的讲解可以有力的告诉学生,我们必须把熵定律作为价值判断的基础,只有发展低耗、节约,与自然和谐共存的、符合减熵原理和生态规律的农业,才能保持农业发展的可持续性。 5 探讨可持续发展的途径 该课程的最终目的就是正确引导学生理解和重视农业的可持续发展。虽然农业的快速发展带来了一系列的负面环境问题,尤其是工业化的农业,在带来农业快速发展的同时破坏了生态的可持续性。但是,我们必须正确认识农业发展,探讨农业可持续发展。在基于资源环境约束下,寻求一条节约能源、保护环境的可持续发展之路[11]。 在教学过程中,笔者启发学生积极主动思考农业工程可持续发展的新方法,总结出农业可持续发展必须具备以下要素。 正确认识学习可持续发展农业的优秀内容。以牺牲环境换取的经济效益的农业生产,只会让环境背上沉重的包袱的问题,而不会带来长久的效益,因此发展可持续农业已成为必然趋势。 利用系统思维和系统的科学体系去解决问题。我们面临的任何一个要解决的问题或要完成的任务其实都是系统。将农业工程看成大的系统,运用系统工程的理论和方法,结合农业科学技术研究农业系统的合理组建和最佳运行的过程技术。 学习以“绿色技术”为主题的农业工程技术。对农业机械及其自动化专业学生注入农业机械“绿色设计,绿色制造,绿色管理”的理念。 学会利用科学的思维方法寻找最优方案。根据可持续发展农业的性质和总目标,将问题分解为不同的组成因素,并按其相互影响及隶属关系按不同层次聚集组合,形成多层次的分析结构模型,使问题归结为最低层相对于最高层的相对重要权值的确定,进而寻找可持续发展的最优方案。 农业工程类论文:农业工程研究性教学课程评价指标体系构建研究 摘 要:在高校农业工程本科教学中推行研究性教学是高校课程改革,培养创新型和应用型农业工程人才的重要内容。在课程教学过程中颠覆传统教学理念,注重对教学过程的评价,构建一套科学合理的课程质量评价指标体系是研究性教学的重要组成部分。农业工程研究性教学课程评价指标体系的构建对于创新农业工程人才培养模式,提升学生的实践能力和自主学习能力具有重要的现实意义。 关键词:农业工程 研究性教学 评价体系 能力培养 近年恚研究性教学作为一种全新的教学方法和教学理念,已经为国内外众多高校所实践。研究性教学完全不同于传统的教学方式,它是将研究性、自主性的学习方式贯穿于学生的课程学习之中,学生的课程最终成绩将不再作为学习效果的唯一考核目标。以往的教学方式主要是以教师的讲授为主,学生被动的学习和接受,在这一教与学的过程中,教师是主体,学生是客体,有些学者习惯性地称这种教学模式为“填鸭式”。而研究性教学一改这一传统做法,创造性地将研究性教学方法、研究性学习模式引入课堂教学,教师不再是课程学习的主导,而是学生学习的引导者和组织者,学生则根据课程设置的一些环节和情境进行自主学习,同时参加一些科研活动,在科研性学习中掌握教学大纲中要求的知识点。这种先进的教学方法将教师和学生从枯燥的课堂讲授和学习中解放出来,增加了课堂互动,活跃了教与学的氛围,显著提高了学生的学习质量。这种教学方法注重对教学过程的考核,并实时监控这一过程中的每一个环节指标的完成情况,考核评价方式具有多元化、动态化的特征。而这种教学方法需要与一套科学、合理、可行的质量评价指标体系相配合才能显示出优越性。 本文是在原有研究成果的基础之上,以提高农业工程人才培养质量,改革高校农业工程人才培养模式为原则,结合农业工程研究性教学实践,探讨农业工程研究性教学课程评价指标体系的构建方法。 一、农业工程研究性教学课程评价指标体系构建意义 教学评价指标体系是研究性教学的重要内容,是考核评价研究性教学成效的标准。农业工程研究性教学就是在农业工程理论课程教学过程中,不但有教师课堂知识的讲授,同时配以针对专业的课题或实践环节,教师引导学生进行有针对性的科学研究工作,在实际工作中运用理论知识,并与实践相结合产生一些物化成果,如研究论文、研究报告等。同时,为了检验和评判教学效果,要制定一套合适的检验标准,即课程质量评价指标体系,对教学过程和结果进行有效评价,并采取实时动态的信息反馈机制,及时纠正和调整教学过程中存在的缺点和不足,使整个教学活动更趋合理和优质。教学质量评价是整个研究性教学的最后一个环节,也是决定教学活动能否成功的关键所在,对研究性教学活动起着引导和评判的作用,因此能否构建一套完整、科学、合理的评价指标体系将直接关系到教学目标能否实现,教学效果能够达成,研究性教学方向是否正确并继续开展下去。因此,开展农业工程研究性教学课程评价指标体系的构建对于有效开展研究性教学具有十分重要的意义。 二、农业工程研究性教学评价指标体系构建的基本原则 农业工程研究性教学具有区别于其它学科的自身优势及特征,因此在制定和构建课程质量评价指标体系时也应体现出课程与专业特色,要依据一定的原则。 (一)多元化原则 研究性教学本身就是一个既注重结果评价又兼顾过程评价,既有一般性考核,又有综合评判的一种新型教学模式。农业工程研究性教学具有自身特点,这就决定了课程质量评价指标体系必须是一个多元化、全方位的评价指标体系。这种多元化的特征不仅要体现在评价指标本身,同时还包括评价主体,除了教师和学生之外,评价主体还应有教学管理部门、教育行政部门,有同行专家的评价,也有校外、社会和家长的评价。只有这样,农业工程研究性教学的评价指标体系才是完整而科学的。 (二)系统性和科学性原则 一个评价指标体系只有具备系统、科学性的特征才能够进行有效而可信的评价。而农业工程的研究性教学是为了提升农业工程类学生的实践能力和自主创新能力,适应新世纪农业工程类人才发展需要而推行的一种全新教学方法,教学效果将决定今后农业工程领域人才的专业化水平和工作能力,因此,评价指标体系应更加系统和详尽,只有这样才能够有效提高课程教学质量,达到人才培养目标。 (三)动态化和过程性原则 农业工程研究性教学课程质量评价指标体系既有阶段性评价,也有综合性评价,在教学过程中信息的反馈是实时的、动态的,是教学组织者、引导者与教学活动的实时互动并对教学过程中出现的问题进行及时纠正与调整。相对于传统的结果性评价,农业工程研究性教学课程评价更注重过程性。而这种过程性始终贯穿于研究性教学活动的全过程,也是教学活动的主客体之间进行实时和动态信息传递和互动的全过程。 (四)客观性、科学性和公正性原则 农业工程研究性教学课程评价指标体系的构建基础是科学性,而评价过程中又要体现客观性和公正性。评价指标体系的科学性是评价环节的客观性、公正性的有力保障。评价指标体系没有客观性,则对课程教学效果和质量的评价就不具有可信度,不能真实反映教学实际。对研究性教学活动客观公正的评价是一种不受主管因素影响,不受外界其它不利因素干扰的真实客观评价。只有构建客观公正的评价指标体系,才能对研究性教学效果和质量做出真实有效的评价,才能发现并及时纠正教学方法自身的缺陷,有利于研究性教学活动继续开展下去。 三、构建农业工程研究性教学评价指标体系需解决的几个问题 (一)根据课程性质合理制定评价指标体系 课程性质不同,实施研究性教学过程中的评价方式和采用的评价指标也有较大差异。因此,不能机械地照搬套用已有的评价指标体系,要根据农业工程研究性教学的课程性质,科学合理地制定评价指标,这样才能够对教学活动进行有效评价。有些一级指标下可设置若干个二级指标、三级指标,保证指标的科学性、系统性和客观性,但过于详细和繁杂的考核指标必然会造成评价工作量的增加,降低了评价工作效率,因此指标数和侧重点要合适。 (二)评价指标体系要有助于教师教学水平学生能力的提升 农业工程实施研究性教学的目的是为了有效提升学生的实践能力、创新能力和自我学习能力。是要脱离传统的教学模式的束缚,使学生在教学过程中思维更加发散、视野更加开阔,更能激发学生的内动力,使其从被动地、机械地获取知识的方式变得更加积极主动。因此,这种模式下的课程评价指颂逑涤Ω能体现对学生能力提升方面的考核和教学实施评价。同时,教师在实施研究性教学过程中其实也是对自身教学水平和专业素质的提升,因此,评价指标体系也应注重对教师组织和引导学生进行研究性、自主性学习过程的考核与评价。 (三)科学合理地分配评价指标的分值和权重 针对农业工程不同的课程实施研究性教学,考核和评价的侧重点有所不同。课程评价指标的权重和分值要分配科学合理,需要详细和重点评价的环节,要尽量多设置下一级指标并分配相应考核分值。同时,对重点考核评价的方面,其考核评价指标要求应更高。这样才能对具体课程教学效果和教学过程做出科学、合理、可信的评价。 四、农业工程研究性课程教学评价指标体系构建 农业工程研究性教学课程教学评价内容主要包括:教学队伍、教学内容、教学方法、教学条件和教学效果。并可依据上述内容适当确定评价指标体系中的各级指标及其量化分数和权重。农业工程研究性课程教学评价指标体系应采取定性评价和定量评价相结合的方式,以提高评价结果的可靠性和可比性。具体评价指标及量化标准如表1所示。 本表说明: 一是本评价方案采用百分制记分,设置4个一级指标:教学队伍、教学内容、教学方法及教学手段以及教学效果,每一一级指标下设若干个二级指标、主要观测点及评价标准。对每一个单项一级指标和二级指标按照评分结果分为:优秀、良好、合格、基本合格和不合格。总体评价则根据总评价分数分为五个等级:优秀(90-100分)、良好(80-89分)、合格(70-79分)、基本合格(60-69分)和不合格(60分以下)。 二是同行评价及学生评价得分以各自的评价平均分计算。 三是学生学习中的物化成果包括:论文、研究报告、调研报告、项目申请、获得专利、参赛获奖等。每一项根据级别、等级和相关性给出具体分值。 五、结束语 教学质量评价本身不是目的,而是一种手段,不是为了证明什么,而是为了诊断和引导。因此,在农业工程研究性教学评价指标体系构建过程中需要引入激励机制,使教学过程更加开放、灵活。引导学生在研究工作中发展创造性思维方式,转变学习观念,注重理论联系实际,使自身的实践能力、创新能力得到有效提升,促进农业工程研究性教学的持续发展。 农业工程类论文:校企协同加强农业工程专业学位研究生实践创新能力培养 (河南农业大学机电工程学院,河南 郑州 450002) 摘要:为了促进校企协同,加强校企协同培养农业工程专业学位研究生实践创新能力培养。论述了农业工程专业学位研究生培养的特点和出现的问题,校企协同的重要性及相关研究的基本情况。针对农业工程专业硕士研究生培养的特点,在培养目标与体系、课程体系与教学资源建设、教学内容等方面的改革内容进行详细探讨。指出构建校企协同培养的模式对于提高研究生创新能力具有重要的现实意义。 关键词:校企协同;实践创新;农业工程 一、引言 随着高等教育的普及和社会对人才需求层次的提高,单一学术型硕士研究生已经无法满足社会对高层次创新创业型人才的需求,社会对人才需求的变化促使农业工程领域工程专业硕士学位的发展[1]。 目前专业学位研究生培养模式仍沿袭学术研究生,课程设置存在着教学与科研实践脱节等问题。课程教学安排上,授课时间过长,偏重理论知识的传授,实践锻炼少,忽视了对学生创新能力与综合素质的培养,对科研实践性环节、产学研相结合等不够重视[2]。由于专业限制等问题,农业工程学科的研究生课题与其他工科研究生相比,科研经费资助少,大多是自选课题,缺乏锻炼实践能力的环境,参加学术交流活动受限,从而不能及时了解到本领域的前沿成果和发展趋势,这些都限制了对专业学位研究生创新能力和实践能力的培养。专业学位研究生教学实践环节的企业定岗实习培养,是区别于学术研究生培养的重要环节,也是专业学位研究生接触社会、熟悉企业需求的重要环节。 二、改革内容 (一)培养目标与体系进一步深化改革 1.充分利用专业优势,培养目标体现专业特色。农业工程专业历史悠久,发展迅速,特色明@。培养目标的制定要体现专业特色,还应充分考虑合作企业对专业硕士培养的要求。培养农业工程领域创新与技术开发、工程设计与实施、技术攻关与技术改造、工程规划与管理、新技术推广与应用等方面的高层次复合型、应用型、工程技术及管理人才。涉及到现代制造技术中的机、光、电、液及微机软硬件应用技术等多个方面,具有专业面宽、适应性强的特点,能适应社会发展的需要。确实强调“创新性、应用性、特色性”,突出形成自己的人才培养特色。 2.培养规格要求充分适应社会需求。除要求学生能较好地掌握本专业的基础理论知识和基本技能外,还要具有一定的人文、社会科学、经营、法律、法规的基本知识;具有独立获得知识和分析、解决问题的能力;具有创新意识和创新能力等。 3.人才培养体系体现创新创业性。针对专业硕士学位研究生培养的特点和企业需求,教学内容强调理论性与应用性课程的有机结合,突出案例分析和实践研究;导师选择实行校企双导师制,以校内导师指导为主,企业导师参与各培养环节的指导工作。严格中期考核淘汰机制,论文研究应与企业生产实际相结合,具有明确的工程背景和应用价值,能为企业解决工程技术问题。 (二)课程体系与教学资源建设 1.合理构建课程体系。根据人才培养目标要求,学校在制定农业工程专业硕士课程教学计划时除按既定的领域培养方案进行课程选择外,还应充分考虑合作企业对专业硕士的培养的要求。在校企协同培养专业硕士的实践中,企业往往希望高校较有针对性地为其培养实用性的高层次技术人才,并且借助这一合作平台对企业的生产实际发挥技术支持、改造及创新作用。 2.借鉴国内外课程改革的成功经验。结合本专业发展前沿,面向经济社会发展需求,借鉴国内外课程改革的成功经验和成果,充分利用现代信息技术,优化课程设置,形成具有鲜明特色的专业课程。把专业课设置优质精炼,增加实践环节,设置创业教育类、专业拓展教育类、综合素质教育类三大模块。 3.加强教学资源建设。加强对各类教学资源的整合利用,通过协同开发和开放共享,形成与人才培养目标、人才培养方案和创新人才培养模式相适应的优质教学资源。开展多层面的、立体化的教学改革与研究,具体包括实施教育教学改革研究、科研教学团队建设、企业实践教育基地建设等项目。 (三)教学内容的改革 1.理论教学内容的改革。专业学位的课程设置以实际应用为导向,以职业需求为目标,以综合素养和应用知识与能力的提高为优秀。根据课程的特点,合理地精选教学内容,是课程内容改革成功的关键因素。使学生既能掌握课程的基本理论内容,又能了解到本学科的研究发展动态。 2.实践教学内容的改革。本专业的课程应用性和实践性都很强,没有大量的实践教学活动,不可能培养出综合能力强的学生。因此本专业在实践教学方面做了探索:①企业实践教育基地实际训练,重在培养学生的科研创新意识和创新能力;通过校企协同,实施“先顶岗实习、然后再回校学习”的教学方式,增强教育的时效性和针对性,提高学生的技术开发能力和技术服务能力。学生在基地专业实践期间由校内和基地两个指导教师共同制定专业实践计划,全程指导学生实践过程。②研究生带本科生从事独立科研活动,重在强化学生综合知识运用能力。 (四)实践教学体系的改革 1.利用多渠道实践创新活动,注重培养创新能力。充分利用学校和企业的各种学术交流与实践创新大赛环节,通过听本学科著名专家所作的报告,给学生一些启发。进行科学研究必须重视学术交流,可组织学生多参加一些交叉学科学术交流研讨会,多与相关或其他领域的研究人员进行交流,扩展自己的思路。培养学生的自主创新意识,着力提升学生的实践动手能力。 2.强化实践教学环节,注重实际工作技能的培养。针对本专业建立农业生产机械化研究生校企联合培养基地,将研究生引入科研训练和生产实践,在大胆的探索中培养和形成创新能力,在生产实习中聘请校外企业及农场中有实践经验的专家担任兼职教授,理论和实际相结合,来激发学生潜在的创造灵感。 3.加强基础条件建设,注重提高实践教学效果。随着创新型研究生培养计划的实施,基础条件建设仍需加强,增加经费添置创新性、设计性实验仪器设备;加强实习基地建设,探索基地建设、运行模式与人才培养的最优组合;增加2―3个科研教学校外培养基地,整体提高研究生实践创新的培养效果。 三、结论 农业工程专业学位研究生是为企业培养高层次的工程技术及管理人才而设立的。企业比高校更加清楚需要的是哪种人才,因此,校企协同培养的模式是培养具有应用能力和实践能力的人才的必由之路。校企协同,其实质是使高等教育与社会、生产融为一体,形成相互依存、相互促进、优势互补、密不可分的有机整体。研究生的创新实践能力需要在参与企业的实际生产、产品开发、解决实际问题的过程中,在真实感知的过程中培养的。校企协同推动研究生实践创新能力的培养,校企协同应向深层次、多领域拓展,进一步深化人才培养模式改革方案,实现校企协同共同创新、共同发展。 农业工程类论文:图像识别处理技术在农业工程中的应用 摘 要: 研究一种基于图像识别处理的粮虫检测方法,将图像识别处理技术应用于农业工程。首先使用灰度化、二值化、平滑以及锐化技术对粮虫图像进行预处理,使得图像更容易进行边缘检测和图像特征提取。之后使用四种边缘检测方法实现图像中待识别粮虫的边缘检测。使用粮虫图像的8种区域描述子特征作为粮虫识别模型的输入特征。最后选取常见的玉米象、拟谷盗和锯谷盗三种粮虫为研究对象,使用基于RBF神经网络的识别模型对三种粮虫图像的几何形态特征进行识别。 关键词: 粮虫检测; 特征提取; RBF神经网络; 图像识别 0 引 言 目前储粮害虫问题是世界上很多国家所面临的困难,在很多国家每年都会因为粮食害虫而损失很多粮食。在遭受到粮食害虫的侵害以后粮食的籽粒会被破坏,容易变质、Y块、发热以及发霉,另外在老化死去害虫尸体、粪便以及有毒液体的影响下粮食会受到较为严重的污染[1]。 总的来说,目前主要有四种方法来检测粮食害虫:首先是取样法,将所制作的扦样器按照区域定点的方法安装在储粮库内。采用电机或者人工的方法吸取粮食样本,然后交由技术人员分类、鉴别以及筛选,这样就可以对库区粮食害虫密度进行确定。这种方法需要较大的劳动量,降低了工作效率,另外人为主观因素容易对最后的结果产生影响,因此产生了较大的误差。其次是诱捕法,通过对粮食害虫生理特性以及习性的利用来采取合适的诱捕方式,主要包括粮食害虫生理特性诱集法以及陷阱式诱集法两种。但是在应用诱捕法的过程中需要制作诱导剂以及提取粮食害虫的信息素,由于具有较强的针对性,而且具有种类繁多的粮食害虫,因此所消耗的成本比较大,所以以上两种方法也存在着一定的缺陷。再次是声测法,通过对声音监测装置的应用,分析害虫爬行以及吃食时的声音,进而就可以获取粮食害虫密度信息。在应用这种方法的过程中会在周围产生较大的噪音,同时需要花费较大的资金来制造声音监测装置,所以目前这种方法并没有得到广泛的应用。最后一种方法是近红外反射光谱识别法,粮食害虫的C,H,N成分存在着很大的差距,因此就会产生不同的近红外线光谱,这种不同种类的粮食害虫就可以通过NIR 的扫描来进行识别。但是这种方法仍然存在着一定的缺陷,例如粮食的不完整颗粒以及颗粒大小等物理因素会对扫描结果产生一定的影响,使得无法获得准确和清晰的NIR 扫描图像[2?3]。 除了使用声音检测方法外,其他方法不利于实现自动化粮虫检测,人工检测方法效率低、成本高,因此本文研究一种基于图像识别处理的粮虫检测方法,将图像识别处理技术应用于农业工程。 1 粮虫图像预处理 1.1 图像灰度化处理 在分析粮虫图像的过程中首先需要进行图像颜色之间的转换,通常是将彩色转换为灰色,这样既能够加快图像的处理速度,另外还能够方便地将处理后的信息向原来的图像上进行转移。 通常利用最大值法、加权平均法以及平均值法来进行彩色图像和灰色图像之间的转换。本文在进行彩色图像灰度化处理的过程中主要采用了最大值法,这种方法比较简单,采用三原色R,G,B来对图像的灰度值进行描述[4]。 1.2 二值化 采用二值化手段来处理粮虫图像,这样能够重点显示对象区域,对于后续的分析和辨别非常有利。由于在灰度上目标图像与背景图像存在着较大的差距,因此可以根据灰度值的不同来对目标图像进行区分。分别用0和1来表示目标图像和背景图像,这样就能够实现灰色图像和二值图像之间的转换,具有较高的识别度。本文只对单个的背景和图像进行了分析。因此在数据对比的过程中使用了一个阈值Th,达到分类像素群的目的。将图像中的背景灰度值以及目标灰度值分别设置[5]为1和0。 1.3 图像平滑 本文使用邻域平均法对粮虫图像进行平滑处理。所应用的均值滤波的邻域平均法实际上就是进行空域平滑处理,首先在相同的窗口上放置图像,平均所有的像素灰度值,通过对中心部位像素灰度值的替代就能够达到平滑的目的。均值滤波和低通滤波器具有相同的作用,输出的图像可以用离散卷积来进行表示[6]。 1.4 图像锐化 通过对图像的锐化处理能够达到修复外部形状以及进行图像边缘聚焦的目的。通过图像灰度颜色的加深以及外援色彩数值的对比能够对图像的清晰度进行提升。目前Sobel算子、Laplace算子以及Robert算子是图像锐化过程中经常采用的算子,本文在图像锐化的过程中采用了Robert算子。 4 粮虫识别实验 本文选取常见的玉米象、拟谷盗和锯谷盗三种粮虫为研究对象,对其图像进行处理识别。分别使用边缘检测算子、边缘检测算子、边缘检测算子和边缘检测算子对其图像进行边缘检测,并提取其图像的面积A、周长P、相对面积RA、延伸率S、复杂度C、占空比B、等效面积圆半径R和偏心率E这八个特征用于对三种粮虫的识别,具体特征值如表1所示。 使用基于RBF神经网络的识别模型对三种粮虫图像的几何形态特征进行识别,识别原理如图2所示。 选取50张玉米象图像、50张拟谷盗图像和50张锯谷盗图像以及20张无粮虫图像对基于RBF神经网络的识别模型进行训练,提高其识别粮虫图像的泛化能力。 基于RBF神经网络的识别模型的输入向量为粮虫图像的八种特征,即输入节点数为8;基于RBF神经网络的识别模型的输出向量结果为玉米象图像、拟谷盗图像、锯谷盗图像以及无粮虫图像4种,即输出节点数为4;隐含层节点数根据经验公式计算。 分别使用20张玉米象图像、20张拟谷盗图像和20张锯谷盗图像对训练后的基于RBF神经网络的识别模型进行测试。 能够得到使用边缘检测算子、边缘检测算子、边缘检测算子和边缘检测算子对其图像进行边缘检测后,以及使用基于RBF神经网络的识别模型对粮虫图像的识别结果如图3所示。 从基于RBF神经网络识别模型的粮虫识别结果可以看出,分别使用边缘检测算子、边缘检测算子、边缘检测算子和边缘检测算子对其图像进行边缘检测后,识别模型对三种粮虫的平均识别率为80.65%,81.96%,80.34%和78.56%,说明在其他情况相同情况下,使用Sobel 边缘检测算子对粮虫图像边缘检测对于粮虫图像识别准确率是最有利的,而使用Laplacian 边缘检测算子后粮虫图像的识别率最低。 5 结 论 本文研究一种基于图像识别处理的粮虫检测方法,将图像识别处理技术应用于农业工程。选取常见的玉米象、拟谷盗和锯谷盗三种粮虫为研究对象,对其图像进行处理识别。分别使用边缘检测算子、边缘检测算子、边缘检测算子和边缘检测算子对其图像进行边缘检测,并提取其图像的面eA、周长P、相对面积RA、延伸率S、复杂度C、占空比B、等效面积圆半径R和偏心率E这八个特征用于对三种粮虫的识别,使用基于RBF神经网络的识别模型对三种粮虫图像的几何形态特征进行识别。结果表明,在本文的研究条件下,使用边缘检测算子对粮虫图像边缘检测对于粮虫图像识别准确率是最有利的,而使用边缘检测算子后粮虫图像的识别率最低。 农业工程类论文:现代农业工程人才社会需求分析及培养模式探讨 摘要:本文分析了现代农业工程人才的社会需求,根据我国目前农业发展需求,对创新型人才培养的形式进行深入探讨,为目前传统农业向现代农业的成功转型建设专业化人才队伍。 关键词:农业工程;培养模式;人才需求;教学改革 一、引言 从目前的发展程度看,国内农业工程与西方发达国家之间的距离还很大,而导致国内农业工程技术落后的一个重要原因是人才匮乏。2011年,在全国高校农业工程学术交流会上,专业人士就当前我国现代农业化人才结构模式存在的缺陷提出:必须及时改进农业工程人才培养模式,完善农业工程学科体系,以促进我国农业现代化的进一步发展。因此,结合我国由传统农业向现代农业转变的基本国情,调查农业工程人才的市场需求与发展模式,为具备创新精神与能力的高素质农业工程人才提供重要依据。 二、现代农业对农业工程人才的要求 根据当前各用人单位的发展需求,农业工程专业人才结构必须具备以下特点:(1)良好的人文素养。作为一个人的内在素质,人文素养在影响人的思维意识的同时,指导人的行为举动。(2)创新精神与能力。创新是一切生产活动的源头,正是在创新的推动下才有了科学技术水平的提高,进而有了生产活动的可持续发展。(3)专业视野广阔。拥有广阔的专业视野,就能拥有丰富的灵感与开阔的思路,这类员工解决问题的能力与水平也特别强。(4)实践能力强。不少用人企业反映,从大学招的新人数量虽多,但是大多只具备理论素养,实际动手能力却是捉襟见肘,根本不能满足企业的长远发展。(5)自主学习能力。用人单位普遍反映,刚走上工作岗位的毕业生还需要加强实践学习,所以是否具备一定的自主学习意识与能力,可以反映个体发展空间大小。(6)扎实的专业基础知识。农业工程专业培养的学生在工作中有一定的基础理论知识、农业方面的基础知识、工业方面的基础知识及技术设备、型号规格、检修维护、经营管理基础,能有效利用不同种类的信息技术。 总之,现代农业对农业工程人才的需求是培养模式复合型、所学专业综合化、实践教学大比重。显然,目前的本科教育甚至是研究生教育,无论从专业结构和教学方法上都难以适应这样的人才培养需求。 三、创新人才培养模式 在现代化农业发展的过程中,学校农业工程本科教育必须从人才结构类型出发,调整具体培养模式。如何培养具备创新能力且符合农业现代化需求的工程人才,已经成为摆在农业工程本科教育领域的紧迫任务[1]。由于技术更新与基础设施建设比较落后,目前国内水稻机械化种植覆盖率仅有16%;因为技术不足,设备短缺而耽误干燥处理,导致将近10%以上的粮食损失;而且,国内油菜种植面积也在大幅度缩水。引起这种现象出现的主要原因是,生产加工中人工成本份额太大,几乎超过60%。诸如类似的一系列问题需要专门人才进行研究,找到合适的应对策略。为此,高校必须加强教学改革,提高学科实力,转变人才培养模式。 1.优化人才培养模式。整合和改造原有农业工程所涉及的专业,以“基础扎实、途径宽、素质高、实力强、适应性强”为准则,突破专业局限,打造农业人才“大工程”培养规划方案。优化培养规划,在已有农业工程的结构下,整合基于机械工程、环境与能源、电气与电子工程等专业的课程体系,整合教W内容,构建全新的专业平台。同时,在农业工程本科专业中,采取分型培养模式。陕西西北农林科技大学机械与电子工程学院在农业工程技术人才培养方面采用分型培养模式,如图1所示。它以培养研究型和应用型人才为目标,优化和整合课程体系,坚持理论实践相统一、教学科研相统一、课内课外相统一,尊重学生的主体性与自主性,提高他们“发现问题、提出问题、分析问题、解决问题”的能力,培养具备一定的创新、探索能力。教学团队建设以人才分类培养模式为主,打造“研究型”、“工程应用型”两种性质的教学组织,适应不同人才的培养需求。前一种教学组织的构成人员主要是专业的教授和副教授。 在培养农业专业化人才机械操作能力的过程中,建立学生科研创新导师负责制,鼓励学生积极参与教师组织的科研活动。“工程应用型”教学组织主要由操作技能娴熟、理论基础渊博的教授、副教授和工程师构成,在农业机械化及自动化专业“工程应用型”人才办学中,坚持每个学生配置两个导师的模式。加强校企合作办学力度,与企业建立良好合作关系,聘请企业工程技术人员为副导师,通过以工程应用为优秀的训练和实践体系,培养学生技术集成、技术移植与技术实施能力。鼓励支持学生到生产第一线进行毕业设计,让学生在“三下乡”和暑期社会实践活动中发现问题,积极参与到企业的生产实际中,去发现问题和解决问题。构建导师组和研究组织的体制。选择不同年龄与研究领域的教师组成导师组,由导师组成员与优秀的本科生和硕士生形成研究组,在教师与学生的共同配合下,提高学生的研究水平,增强科学素养和实际操作能力。 2.创新教学模式。为了培养符合农业现代化发展需求的人才,提高农业科研生产类专业人才的创新能力,第一,学校教育必须坚持以学生为本,具备一定的“参与权”和“选择权”。在实际教学活动中,必须充分发挥“传道、授业、解惑”的职能,坚持以培养学生创新精神与能力为主要教学方向,在教学活动的主要环节中融入创新教育理念与方法。第二,将教学重点集中在学生身上,尊重学生的主体地位。第三,将单纯的黑板式教学转变为以启发式、讨论式、研究式为主的教学形式,激发学生学习热情。第四,将理论学习为主转变为理论、科研、实践的综合性和平衡化为主,在教学过程中增加科研力度,调动学生自主创造热情,培养创新能力,这能让学生学有所用,以用促学,达到很好的教学效果。 3.注重学生动手能力和创新能力的培养。在学校教育活动中,注重通过专门的教学活动设计和具体的教学方式来提高实际教学效果,包括学生的自主学习能力、有效的思维模式、实际动手能力、创新能力、沟通能力、解决问题的能力等[3]。 为了进一步提高学生科学研究能力,提高学生实际操作能力,培养他们成为具备创新精神与能力的人才,必须结合课程实验、课程设计、生产实习、毕业设计和课外创新等一系列活动,才能够实现教育目标,为我国农业工程事业的发展和农业现代化的充分发展做贡献。深入探索产、学、研结合的教育教学模式,加大高校与科研院校的合作力度,加深高校与企业的进一步联系。在为学生安排学校科研导师的同时,也应在企业内部为学生安排专门的企业导师,让企业优秀技术人员指导学生实际操作练习,使得学生能将理论知识应用到实际工作中,同时用实践丰富理论基础知识。另外,科研工作人员也应加强c企业间的联系,一起构建紧密合作型的研究开发中心,举办专门的技术创新活动竞赛,将农业工程专业人才的培养活动与企业发展、农业发展相联合,为社会主义建设事业的进步做出贡献。 四、结语 我国正处在传统农业向现代农业的转型时期,大量的创新型现代农业工程人才是不可或缺的。因此,一定要结合我国国情分析农业工程人才发展的社会需求,推进素质教育,创新人才培养模式,为我国现代农业的发展提供智力支持和科技支撑。 农业工程类论文:无人机在现代农业工程中的应用 摘 要:介绍了无人机技术在现代农业工程中的应用情况。详细阐述了无人机在国内外农业中的应用现状,分析了无人机技术在现代农业工程应用中的不足之处,最后从建立智慧农业的角度,在技术,市场以及政策三个方面探讨了我国农用无人机的发展方向。 关键词:无人机;现代农业;应用现状;发展方向 无人机产业作为新兴的产业近年来发展势头迅猛,伴随着技术的突破和成熟,无人机由于工作适用性好,操作灵活,方便快捷等优势在诸多领域得到了应用,并逐渐作为现代农业工程中的一种新型设备[1]。目前,无人机在现代农业工程中已经有了广泛的应用[1~5],进一步的解放了人力,提高了生产力,促进了农业的信息化和精准化。本文总结了国内外农用无人机的发展及应用现状,农用无人机在农业信息化,农作物植保以及农业精准化等方面应用广泛;了解了目前我国在农用无人机推广方面遇到的困难和阻碍,最后从建立智慧农业的角度,在技术,市场以及国家政策等方面探讨了我国农用无人机产业的发展方向。 1 国内外农用无人机应用现状 农用无人机在欧美,日本等发达国家应用较早。欧美国家由于农场集中度高、作业面积大,固定翼飞机发展较快;日本耕作面积小并且分散,适合发展轻型低速近距飞机,小型无人直升机发展迅速[5]。我国由于国情和技术等原因在农用无人机领域起步较晚,但近年来随着我国在无人机领域的研究不断深入,农用无人机的技术,研发速度以及机型,应用范围等得到了长足的进步[1~5]。总的来说,目前农用无人机主要用于农业信息化,农作物植保,农业精准化等领域。 1.1 农业信息化 无人机在农业信息化方面的应用主要体现在其可以作为遥感测绘平台,可以时时获得监测数据。无人机作为新型遥感和测绘平台,相比于传统的卫星航空观测更加方便灵活易实现,分辨率也更高,数据信息也具有相当或更高的准确度[3],因此在农业信息化领域得到了广泛的应用。比如,在土壤湿度监测方面,无人机也能起到重要作用[4]。监测区域土壤湿度有利于对农作物进行信息化管理。传统的土壤湿度监测站不能满足大面积、长期的土壤湿度动态实时监测的要求,限制了其在农业信息化、自动化方面的发展及应用,而光学设备在高空中会受到云层的阻碍[4],使观测不易实行,因此无人机的应用成为了解决问题的关键。无人机可以搭载可见光近红外光设备作为检测手段[4],通过对比图像的特性,得到关键信息,保证所建立的模型的高准确性,完成土壤湿度的合理化监测,信息采集与建模,是农业信息化的关键一步。 1.2 农作物植保 无人机技术在农作物植保方面主要体现在作物的病虫害监测以及农药喷洒[5]方面。病虫害是影响农作物产量和质量的关键因素之一,对于农药喷洒,传统的人工以及半人工的方式已经不能满足现代农业生产的规模化种植的需要,而且喷药人员中毒事件时有发生。无人机用于农药喷施就具有极大的优势,在国内外的应用中,日本等发达国家用于植保已经比较成熟[4],我国无人机植保起步较晚,但随着近年来无人机行业的火热,植保无人机一经推出便引起广泛关注。植保无人机可以有效地实现人和人药物的分离,安全高效。目前国内植保无人机领域的研究在不断加深,推广速度和市场认知度也在不断提高,植保无人机的市场前景非常广阔[2]。 1.3 农业精准化 农业精准化是当前农业发展的必然趋势,主要是利用信息技术来对农业进行定时、定量、定位进行管理与操作,目的是以最小的成本获取最大的利润收入,并且减少农业污染,改善农业生态环境,将资源利用最大化[2]。实现农业精准化要建立在农业信息化的基础之上,无人机可以随时的监测作物长势、土地条件变化、病虫害预防、农药肥料施用效果等信息,并作为农业生产决策的关键定量参考信息,从而可以有所依据的对作物进行相应的支持处理,既节省了资源,又实现了可持续发展。 2 无人机在现代农业应用存在不足 2.1 使用成本高 无人机作为新时代的农机相比于传统的农机存在成本高的劣势。例如,用于植保的无人机售价大都在5万~20万元之间,不具备可以推广的价格优势。目前国家相关的扶持政策很不完善,仅有几个省份将植保无人机纳入了购机补贴范围,成本过高使无人机推广受到了极大的阻碍。 2.2 专业人员缺失 由于我国农用无人机的起步晚以及体系建立不完善,无人机专业人员和服务人员数量严重不足[6],直接影响了无人机的推广应用。另外,农用无人机市场体系建立不完善,相应的市场标准缺失,也是造成推广困难的原因之一。 2.3 技术存在短板 据了解,我国进入市场的农用无人机在关键性能、可靠性、操作便利性等方面与日本等发达国家还存在差距[6],一些关键技术如控制系统、电池等制约了产品综合效能的发挥。 3 农用无人机发展方向 3.1 技术方面 目前应用于农业的无人机在技术上仍有较大的提升空间,因此,科研机构以及农机企业要进一步提高无人机的操控性能,续航能力,降低生产成本。 从建立智慧农业的角度看,农用无人机在技术,平台,管理系统等方面还有很长的路要走。农用无人机要紧随智能网联的发展方向,不断创新,力求在技术上有所突破。 3.2 市场方面 需建立完善的行业标准以及市场机制体系。农用无人机产业的推动、发展需要企业、科研机构,销售机构,售后机构等各方面的积极参与且充分合作。建立适应中国国情的技术标准、产品标准、行业规范等,推进售后,维修等服务机构建设,打造研发设计,生产制造,销售支持,使用维护等一系列关键环节,促使农用无人机行业健康发展。 3.3 政策方面 除了在技术上寻求稳定和突破,市场建立完善的体系之外,国家政策的扶持也是推广农用无人机的必要措施。政府需要继续加大重视支持力度,主要包括农业补贴政策的倾斜,农机目录的完善,对无人机生产、服务企业的政策扶持[6],农业作业低空开放等,保障农用无人机行业的推广以及智慧农业的建成。 4 结束语 目前,农用无人机在农业信息化,农作物植保,农业精准化等方面有了广泛的应用及发展前景,正处于行业的上升期。在我国农用无人机也已经有了长足的进步,但在无人机的成本,技术,市场,管理,专业人才等方面还存在不足,制约了农用无人机的推广和发展。因此,在技术上要进一步提高操作性,降低使用成本,并着眼未来,建立智能网联的农用无人机技术,实现信息化和精准化农业;市场方面要建立健全市场销售,服务体系,完善专业人才的培养;国家政策方面要加大重视支持力度促进农用无人机的推广使用。 农业工程类论文:农业工程类专业《工程力学》教改研究 摘要:根据《工程力学》课程特点,结合多年教学实践和经验,文章就《工程力学》课程的体系设计、教学内容编排、多媒体运用与模拟实验等几方面进行了深入探讨,提出《工程力学》课程建设应结合具体实际,以提高教学质量和效果为优秀,将培养具有较高综合素质人才的思想理念贯穿整个教学过程。 关键词:农业工程专业;《工程力学》;教学改革 一、引言 《工程力学》这门课的教学由我校工学院力学教研室承担,开设专业有环境工程、设施农业、食品工程和工程管理等,其中仅环境工程专业为必修课,其他专业均为选修课,总共56学时。课程体系包括静力学和材料力学两部分,是一门重要的专业技术基础课程。客观地说,《工程力学》这门课对非机械类学生,尤其对缺少必要的先修课程的学生来说比较抽象,难以理解。由于这门课理论性强、概念多,教师要讲清讲透问题本质,需要联系众多工程实例来建立概念,通过力学公理、法则及规律,经数学逻辑推理建立得出理论,然后应用于解决工程中的实际问题。生产实际中,物体的受力、变形、失效、破坏等现象随处可见;工程设计中,力学分析方法有着十分重要的引领指导作用。多年的教学实践,我们发现农业工程专业《工程力学》教学中存在着一些不容忽视的问题,一部分学生对《工程力学》课程不够重视,存在认识误区,认为与自己所学专业关系不大,学习时所花的精力和时间不够;甚至还有学生觉得公式定理太多,理论抽象,不易理解,存在畏难情绪,缺乏兴趣,这样导致学习这门课的效果不佳。经典力学包括工程力学,理论体系严密,逻辑性很强,我们学习《工程力学》,最重要的是学习它的思想方法和研究方法。学好力学,对我们今后走上工作岗位,从事生产科研具有指导作用。我们在建设《工程力学》优质课程中,应充分考虑学生学习这门课程的特点,教师在转变教学观念、改进教学方法的同时,要有针对性地培养学生的学习兴趣,调动学生的学习积极性,进而提高教学质量。 二、指导思想与基本要求 我校农业工程类专业《工程力学》课程已开设多年,学生反映良好,教师在多年教学实践中积累了不少经验,建设《工程力学》优质课程,可以作如下概括和总结。首先,凝聚共识,通过对《工程力学》进行改革,把基础公共工程教育和因材施教有机结合起来,着力提升学生的专业素养,提高学生通过自学获取和更新知识的能力、独立解决实际工程问题的能力以及创新能力;其次,改革着眼于我校农业工程类各专业本科教学的实际,把“因材施教和分层教学”的教育思想理念付诸具体实践;第三,力学教学的改革同样要适应现代科学技术和生产力的迅速发展要求,适应国民经济对新时代大学生基本素质和能力培养的需要,适应面向21世纪教学内容和课程体系改革的总体要求,这是我们进行《工程力学》教学改革的指导思想和要求。我校农业工程类专业学生(环境工程、食品工程、设施农业和工程管理等)与力学教研室所在的工学院(机电、能源和自动化类)学生在基本素质、基础知识的掌握等方面,客观上存在一定差距,实验教学要求不一样,教学培养目标不一样,学生今后的去向更是不同。机电、能源和自动化类学生有前修课程如机械制图、大学物理、金工实习、机械原理等知识做基础,在讲授材料力学内容时,学生较容易接受。农业工程类专业学生不同,有些专业学生学过大学物理、画法几何,有些专业甚至连这样的前修课程也没开设,如果不区别对待,采用同样的讲课模式,同样的语速,同样的互动方式,不少学生要即刻消化吸收教师讲授的内容就比较困难。因此,在《工程力学》教学实践中,教师应循序渐进地引入《工程力学》的实例和概念,让学生深入理解基本理论、基本概念和基本方法,重点突出农业工程类专业实际应用的特色,注重能力的培养,满足并保证教育部提出的课程教学基本要求。针对农业工程类专业的学生,教师授课的着力点应侧重工程应用和拓宽拓展知识面,培养工程意识和分析解决问题的能力。 三、内容编排与创新 针对农业工程类学生的特点、接受能力和教学大纲要求,在课程的内容编排上,力求做到循序渐进,由易到难。静力学部分包括静力学基本概念、汇交力系、力偶系、平面任意力系、空间任意力系与静力学专题等六章。如果以研究的问题进行重新整合,可以简单地划分为两部分,即力系的简化与等效替换一部分,力系的平衡条件与应用一部分。组织教学通常按照由一般到特殊的顺序,注意前后内容的衔接,可以很好地避免内容上的重复,使得力系的合力矩定理以及力的平衡方程的证明与推导等的解题思路和方法能够做到条理清晰、重点突出,既减轻了学习负担,又提高了效率。实践证明这样编排和讲授学生易于接受,是可行的,可以推广。材料力学部分主要讲授四种基本变形,即轴向拉伸与压缩、扭转、剪切和弯曲;另外还介绍组合变形、应力状态、强度理论和压杆稳定等问题。先讲解基本变形,后介绍组合变形,甚至可以把组合变形安排在应力状态之后讲解。四种基本变形其内力、应力公式是不一样的,但其研究方法和思路其实都是相通的。先作外力分析和内力分析,再作应力分析,建立强度条件及应用,最后作变形分析,建立刚度条件及应用。在初步理解的基础上,进一步总结对比各部分内容的知识点,可以让学生课后列一张基本内容一览表,表示四种基本变形的内力、应力、强度及刚度的计算式。这样,学生会加深对各种基本变形公式的理解和记忆。 四、多媒体运用与模拟实验 《工程力学》优质课程的建设,离不开先进的多媒体技术支持。《工程力学》这门课工程背景很强,一些工程实例,如工程结构、机构的动作及机器设备的工作状况可以通过屏幕活灵活现地展现,使学生能够将该课程与实际工程背景联系起来,增加感性认识,理解基本的概念和理论。多媒体图文并茂,动静结合,新颖有趣,生动形象,不仅吸引学生的注意力,更能激发学生的学习兴趣和求知欲。同时,多媒体技术的应用使教师的教学过程得到充分展示,尤其充分展现启发式教学的全过程。就拿“静力学基本概念”、“约束与约束力”、“材料在拉伸与压缩时的力学性能”这些单元来说,因为抽象概念较多,需要的图形和图片数量较多,以往教师课堂上板书的工作量很大。而利用先进的多媒体课件辅助教学,绝大多数学生基本上能够当堂消化课程的内容,而且随着多媒体技术的不断成熟和完善,课堂教学的效率和效果不断在提高。采用现代化的先进的教学手段并不意味着完全离开黑板粉笔。农业工程类专业开设《工程力学》课程的主要目的是培养和训练学生的逻辑思维能力和分析问题、解决问题的能力,培养学生的工程意识。传统的“黑板+粉笔”教学,有些时候更能将这一分析思考的过程直接地再现,尤其是在推导力学公式时,有其他媒体不可替代的作用。授课教师应根据各教学环节的具体内容适时采用最恰当的教学形式。引入力学概念时,利用多媒体技术给出直观生动形象的例子,便于学生理解消化;分析求解问题时,可借助粉笔黑板逐步展开,进行严密的逻辑推理,让学生真正体验到力学的美、逻辑的美。 从当前的教学形式来看,《工程力学》实验课依然是理论课的补充,基本任务是验证定理和公式,所以一般为验证型实验。从实验内容看,教师进行实验演示,学生用已经制作好的试件进行加载,测取实验数据。学生通过实验分析、归纳和讨论工程实际问题,有所收获,但这样的实验教学不利于培养学生的实际动手能力和创新能力。我校目前的现状是,由于授课班级较多,软硬件跟不上,把《工程力学》作为必修课的相关专业的学生才能进入实验室,选修课的学生甚至连实验室也进不了。为弥补这一缺憾,教师只能通过多媒体技术演示力学实验过程。目前国内不少大学网上模拟实验做得比较成功,可以有效利用网上资源,这有利于学生加深对课堂知识的认识理解。 五、结语 以上就建设《工程力学》优质课程谈了一下个人体会和粗略见解,还有不少模块有待进一步深入探讨,比如网上例题、习题的精选、师生互动、网上综合测试等环节都需要我们做深入讨论与研究。总而言之,优质课程建设的首要目标是提高学生的学习兴趣,提高教学质量和效果,这需要教师和学生的积极参与和关心。一个体系全新,内容适应新时展要求的《工程力学》优质课程的建设和完善是有相当难度的,这项工作既不可能一步到位,也不会只有唯一的“解答”,愿本文能成为农业工程类专业《工程力学》优质课程建设的铺垫。 农业工程类论文:施农业工程类专业实践教学质量监控体系构建 [摘 要]随着地方经济发展对人才需求的转型,人才培养定位也随之改变。尤其是现代农业的发展,急需高水平应用型设施农业工程类专业人才,而应用型人才的培养离不开实践教学。因此,针对目前设施农业工程类专业实践教学存在的问题进行剖析,构建设施农业工程类专业实践教学质量监控体系,包括构建实践教学质量标准系统,提出构建“2233”实践教学过程质量监控体系和构建实践教学信息收集、分析处理系统三个部分,并结合本校设施农业科学与工程专业实践教学质量监控情况,分析实践效果,可以为地方应用型高水平人才培养提供参考。 [关键词]设施农业科学;实践教学;质量监控;构建 实践教学是大学人才培养的重要过程,是巩固理论教学和加深对理论知识认知的重要途径,是理论联系实际、培养学生创新意识和能力、实践能力的重要载体。实践教学可以显著提高学生的综合素质,有利于学生价值观的形成。根据教育部、财政部下发的《高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》(教高[2011]6号)要求,要不断整合优势资源,切实提高高等教育的实践教学环节,尤其是农业工程类专业。传统的高等教育模式重基础理论的教学,轻实践教学,这种模式已经不适应现代农业经济发展的需求。近几年的中央一号文件都指出要发展现代农业,现代农业的发展离不开设施农业工程、离不开农业的信息化等现代技术。因此,设施农业工程类专业实践教学环节成为高等教育应用型人才培养的重要组成部分,该环节对学生的实践技能、创新创业能力以及可持续发展能力的培养有着不可替代的作用。而目前高等学校对实践教学环节重视程度不够,这导致实践没有起到应有的作用。随着地方经济的发展及人才需求的变化,高等教育人才培养目标定位也随之改变。应逐步开展对高等教育实践教学质量评价研究的改革,建立一套行之有效的实践教学质量监控体系,切实推动实践教学的创新和发展,以提高实践教学质量。本研究结合本校设施农业科学与工程专业的特点,探索出一套实践教学质量监控体系,旨在为地方高水平应用型人才培养提供参考。 一、 实践教学质量监控体系存在的问题 (一)实践教学质量监控体系不健全、不完善 实践教学质量监控的主要目的,是通过对各门实践教学环节的教学过程、效果及课程建设状况进行检查和评价,提高教师课堂教学的有效性及各教学环节的设计水平,从而提高实践教学整体质量,切实提高学生的实践能力。目前在高等教育质量教学体系中,与理论课程教学相比,实践教学质量监控受重视的程度不够,实践教学环节的质量监控内涵不明确,而且监控评价的体系与理论课程相似,不能真正起到对实践教学质量监控的作用。此外,实践教学质量监控过程也不规范,所有的专业实践教学监控评价方式都一样,而且时间比较固定,如农业设施建造与施工课程实践,在露地实践操作时遇到雨天,就要推迟实践,而顺延就会影响到其他课程的学习,这样就会影响到教学质量监控的合理性。目前,我校还缺乏系统地实践教学监控评价组织和科学的信息处理分析手段,质量监控没有真正发挥作用,这导致实践环节起不到应有的作用。 (二)实践教学质量监控缺乏标准 与理论教学相比,实践教学质量标准在制定过程中受环境条件及实践平台条件的限制,加之农业工程类专业的实践教学机动性较大,如同一实践项目,实践地点和时间都会发生一定的变化,因此实践环节的内容标准及考核标准就很难制定,同时过程监控也存在变数。尽管学校也建立了实践教学质量监控,但是由于没有建立实践教学质量标准体系,因此无法对学生、督导等监控收集的信息进行科学合理的分析处理。这使得监控过程缺乏依据,不能进行有效的监控,造成质量监控结果不科学,盲目性大。 (三)实践教学保障制度不完善 由于长期轻视实践教学环节,学校对实践教学的人、财、物投入较低,仍然按照实践项目及班级进行投入,这严重限制了实践教学的效果。如农业设施设备的使用和维护课程,由于实践教学条件有限,学生在实践中多是参观学习,真正动手的机会很少。这导致学生学习积极性的下降,同时也让实践教学失去了意义。由于很多指导教师尤其是青年教师,多是从实验室到实验室的博士,其理论研究能力很强,但是实践操作能力较差,这制约了实践教学环节的改革。 二、 实践教学质量监督体系的构建 (一)构建实践教学环节质量标准系统 为给实践教学质量的监督提供参照及规范实践教学,构建实践教学的质量标准,应根据人才培养目标确定实践环节内容,明确实践教学的培养目标、课程质量标准和实践课程考核标准等。但这些标准的制定也不是一成不变的。随着地方经济发展对人才需求的变化,实践教学质量标准也应随之改变。如我校以培养地方应用型高水平人才为目标,实践教学质量标准就要以高水平应用型人才培养为质量标准,即以培养“理论基础厚,实践能力强,创新意识强,创业能力强”为标准,在确定实践教学内容时要充分突出“实践能力和创新创业能力的培养”,在制定考核标准时,应采取过程性考核,强调实际操作能力的考核。 (二)构建实践教学过程质量监控体系 为进一步提高实践教学质量,结合我校人才培养目标,设施农业科学与工程专业初步构建了“2233”实践教学质量监控体系,即构建教学督导员和学生信息员两支队伍:教学督导员由学校和学院选派业务能力强、具有高职称的教师担任;学生信息员由班级学习委员担任。校、院二级监控,学校构建了实践教学监控体系,学院也根据不同专业的情况,针对实践环节构建了相应的监控体系。针对实践环节的教学、实践、质量采取教学运行管理、学生管理、教学质量管理三线管理,三线合力,切实提高实践教学质量。针对实践教学质量的评价,采取学生、教师、行业企业按照标准和一定的权重比例进行三方评价。两支队伍对实践教学内容、过程、方案、考核等进行随机、全方位督导和信息反馈;二级监控实行期初、期中、期末实践教学质量检查和各阶段实践教学巡查,制定相关实践教学管理规定或办法,形成实践教学制度并逐步完善;实行三线管理、三方评价。 (三)构建实践教学信息收集、分析处理系统 利用学校建立的教育信息化平台,加强实践教学质量监控全方位、全过程的指导、管理和考核。构建信息平台,针对实践教学评价信息的收集可以采取实时评教和期末评教相结合,学生评教和督导评教相结合,学生实践课程成绩与平时表现相结合等方式,充分挖掘收集的信息,科学分析,并将结果及时反馈给教师,让教师及时掌握教学情况,查找不足,提高实践教学质量。同时,把实践教学质量监督结果纳入教师年度考核指标体系,这样能提高实践指导教师的积极性。 三、应用效果 实践教学是提高教学质量的桥梁,应用型人才培养实践教学体系的构建和应用,是实现地方应用型高水平人才培养目标的重要途径和手段。我校2013年开始在设施农业科学与工程专业中实施实践环节教学质量监督,围绕人才培养目标,制定并完善质量监督体系,创新实践教学方法。为提高实践教学指导水平,应鼓励聘请行业企业专家指导实践教学,不断深化实践教学考核改革,加大课程考试内容、考核形式等方面的改革力度,规范考核程序,考核内容突出培养学生发现问题、分析问题及解决问题的能力,加大过程性考核比重。通过构建完善的实践教学质量监控体系,学生实践能力、创新创业能力有了显著的提高,如设施农业科学与工程专业学生在省级大学生“互联网+”大赛中获得较好成绩,在其他各类创新创业大赛中也取得较理想的成绩,并有多名学生创业,取得了较好的经济效益和社会效益。 农业工程类论文:“互联网+”下的农业工程机械智能化发展研究 [摘 要] 在“中国制造2025”浪潮下,智能制造使得高端数控机床,工业机器人,数字化工厂,个性化制造业呈现出新姿态。此文章将从“互联网+”和“中国制造2025”大背景下出发,就农业工程机械的智能化的优势、不足,特点三方面阐述智能化为今后农业工程机械行业的发展趋势。 [关键词] 农业工程机械 “互联网+” 智能化 自动化 绿色化 1 提出背景及现状 1.1 提出背景 十二届全国人大三次会议上,总理在政府工作报告中首次提出“互联网+”行动计划。2015年3月18日,工信部公布《关于开展2015年智能制造试点示范专项行动的通知》,提出2015年启动至少30个智能制造试点示范项目,2017年扩大试点范围,在全国推广有效的经验模式。试点示范的目的是使智能制造体系和公共服务平台初步成形,以促进工业转型升级,加快制造强国建设进程。互联网+下的农业工程机械智能化发展已然成为主流。 1.2 我国农业工程机械的发展现状 目前,国内农业工程机械行业中超过30%的企业处于智能化制造的起步阶段,35%的企业处于智能化制造的单项覆盖阶段,25%的企业处于智能化制造的集成提升初期阶段或过渡阶段,只有不足10%的企业处于智能化制造技术较全面突破性应用阶段。在今年的两会中所提出的“中国制造2025”,也意在坚持创新驱动、智能转型。智能化应用无疑已经成为今后农业工程机械行业的发展趋势! 2 “互联网+”下的农业工程机械智能化发展的优势与不足 2.1 研发能力不断提高。 随着互联网技术的广泛应用,在加快突破行业横向与纵向边界、区域边界、产业边界等趋势的同时,也进一步打破传统的封闭式研发模式,与各种相关资源有效融合,加快推动产业链整体科技创新能力提升。此外互联网以其独特的资源共享特征,一方面大大促进了行业间的经验交流,减少了制造时间,富余出更多的时间提高创新力,另一方面企业为保证竞争优势,自身的研发创造的积极性也比较高。 2.2 狭义的制造向广义的制造转变 传统的制造,只注重制造结果,而忽视了制造服务水平的提高,近年来,我国制造业企业越发重视制造服务,通过加强大数据和物联网技术应用,把产品的研发、制造、销售、服务结合起来不断提升服务能力和工作效率。 2.3 加速了机加工机床的更新换代 在互联网+的大趋势下,农业工程机械的智能化,自动化水平必然提高,产品质量与更新换代的速度快速上升,这对农业工程机械的制造带来了巨大的挑战,传统的机床无论从生产效率还是加工精度方面都不能达到要求,近年来,我国涌现出了数控热,好多企业实现了全数控,从生产和到质检全数字化,加速了我国机加工机床的更新换代。 2.4 企业技术的保密性和网络的安全性有待加强 互联网技术的便利我们不可否认,但是现阶段我国网络安全性还有待观察,网络信息的保密性还有待提高,而且企业的技术是企业竞争力的根本保证,现阶段我国部分企业仍没有打破传统企业的束缚,不愿共享经验,这是限制互联网+下的农业工程机械智能化发展需要解决的问题。 3 “互联网+”下的农业工程机械智能化发展的特点 3.1 自动化 在工业4.0的解决方案中,智能化工厂是一个重要方向,它主要涉及整个企业的生产物流管理、3D技术以及人机互动等在工业生产过程中的应用。保证产品的精度和质量从本质上来讲是控制产品的误差,而人为因素在产品误差中占有很大比重,简而言之,在制造生产过程中,越少有人参与自动化程度越高,产品的质量越容易保证。目前在农业工程机械产品生产中使用智能化机器人,已经是一个较为普遍的现象。比如我国自主品牌长城汽车公司,在生产车间引进了大量的智能机器人,一方面减少了人为因素产生的误差,另一方面智能机器人还能完成人无法完成的工作。 3.2 绿色化 随着人们生活水平的提高,“绿色”生活逐渐成了人们的追求目标,但是,近年来我国环境污染问题比较严重,这归根于工业不科学发展,只注重了经济效益而忽略了环境问题。农业工程机械智能化的内容之一就是绿色化,这种绿色化强调了动力装置、工作装置、材料等的绿色化,智能化使农业工程机械在最小污染与能耗的情况下工作,实现节能降耗的绿色化之路。此外在国家政策的刺激下,农业工程机械行业格局争夺也由产品经济耐用向着智能环保方面不断调整。这也意味着整个行业向绿色、智能转型,节能减排、绿色环保已经渗入到整个行业的发展中。 3.3 共享化 目前在我国,绝大多数农业工程机械已经实现了GPS的定位功能,厂商可以对农业工程机械实现简单的定位和数据采集,然后通过“农业工程机械互联网”(即在农业工程机械领域的互联网),将农业工程机械的当前位置、运行数据、运行状态实时上报给厂商维护中心,通过对故障进行建模和数据分析,为农业工程机械的高效率使用提供保障。而且厂商与厂商之间,厂商与顾客之间实现了资源的共享,提高了生产和物流效率。 结语 农业工程机械的智能化发展是“中国制造2025”和“工业4.0”的重要保证,作者从农业工程机械智能化发展的背景、优势、不足、特点三方面阐述农业工程机械智能化的发展方向,希望能给机械制造行业提供一定的理论借鉴。 农业工程类论文:自动化信息技术在农业工程中的应用分析 摘 要:实现农业自动化是我国农业发展的必然需求。目前,我国农业已经逐渐实现自动化。文章针对几种常见的自动化信息技术的应用进行了具体的分析,阐述了自动化信息技术在农业工程中的重要作用。 关键词:自动化信息技术;农业工程;应用 农业是我国国民经济中不可或缺的一部分。为促进农业发展,实现自动化是其发展的根本。针对我国农业发展特点来说,结构改造和技术的精细化和先进化应作为其基本要求。农业自动化信息技术是一项复杂的过程,这一过程需要技术人员具有专业的操作水平,以促进其积极作用的发挥。 一、地理信息系统的开发和使用 地域特征对农业产量具有较大影响,利用自动化信息系统可对地域情况进行正确的分析和测试,通过数据采集和储存了解地域情况。自动化信息技术是集地理科学、管理学、计算机网络技术为一体的综合学科,目前自动化信息技术能为使用者提供真实的三维地域信息。通过专业的平台建立,使农业生产地域管理更加精细化、降低自然条件对农业生产的影响。另外,在农业调查过程中,自动化信息技术具有更加明显的作用,自动化信息系统的建立将提供实时的图像分析,建立空间数据信息,使农业资源管理水平得到提高。辅助分析功能则有助于促进土地资源的合理利用,促进农业技术革新。 二、遥感技术在农业发展中的重要作用 遥感技术以电磁波技术为优秀,是利用电磁波的观测和分析对物体存在的环境进行正确的分析。遥感器的主要作用在于信号接收,实现对农业相关问题的管理和控制。遥感技术还实现了对农作物的长势特点进行分析,从而最终确定管理技术。通过这一技术,观测精度大大提高,其预测功能实现了对农作物的实时监测,对于农业发展具有十分重要的作用。 三、全球定位系统的应用 目前,全球定位系统是最为广泛的应用方式。全球定位系统即GPS系统,是农业先进技术发展的重要体现。主要由空间导航卫星、地面监控站与接收设备组成。通过这一系统可对农业操作过程和设备进行检测,是现代农业发展的重要表现之一,实现了农业信息定位。目前,美国在这一技术的应用具有先进性,通过远距离的定位功能实现了对农业生产过程进行分析,对于宏观调控和农业措施的实施具有积极意义。 四、虚拟仪器技术的重要作用 虚拟仪器技术的应用尚处于初级阶段,以计算机基础为基础,仪器仪表测量为辅的模拟仪器。其功能在于通过对实际生产的模拟过程和记录过程实现对农业发展的了解。现代虚拟技术是农业智能化的重要表现之一,在我国,农业播种中该技术具有一定的作用。通过虚拟技术,可获得落种性能、平均值等特点,从而使操作界面合理化、可视化,促进农业播种技术的完善,为农产品的生产提供良好的环境,促进其生长发育。还可通过实验的方式了解植株的生长过程,从而实现对种植过程的指导。在农产品选种过程中,也可通过虚拟实验的方式实现数据采集,再通过智能化系统得到植株的种植过程。 五、专家系统应用于农业工程 专家系统是农业生产系统之一,不仅在农业生产中,在多个行业具有广泛的应用。在以往的农业生产中,对于农民的经验、种植技巧具有较好要求。而专家系统的建立实现了新技术的实施,是农业生产的必然趋势。在我国农业发展中,专家系统的主要作用在于分析农业生产常见问题,并形成数据,对种植过程形成专业的种植策略,对不合理的施肥和管理过程进行调节。计算机网络是这一技术的重要工具,通过互联网的访问,即可获得对应的数据信息,在信息系统的形成过程中还建立了完整的数据库信息,也就是说,专家系统虽然解决了工作效率和技巧问题,但对于前期设计具有较高的要求。从这一角度分析,专家系统是人力与智能系统的结合过程,实现其积极作用需要操作人员具有专业的经验。同时,专业系统的建立具有复杂性特点,农业知识的建立要与其他知识进行分离,这也是专家系统的基本特征之一。 六、总结 自动化技术的发展具有必然性,也是我国国民经济发展的基本需求。自动化信息技术以地理信息系统、虚拟仪器技术和GPS系统为代表。未来,我国的农业信息技术将进一步改革和发展。当然,一些技术的发展还存在一定的局限性,对于技术和成本都具有较高的要求,如何实现其技术更新将对农业的发展起到积极作用。(作者单位:海南师范大学)
2017年7月8日,国务院印发《新一代人工智能发展规划》,为我国人工智能未来发展指明了方向,有望在2020年,将人工智能技术和应用处于世界先进地位,为改善民生提供一个新的途径。到2025年,可带动相关产业产值达5万亿元。国家对于人工智能的规划发展,表明了对于人工智能技术的认可和信赖。而电气自动化技术作为一个电气信息领域的新兴学科,其关乎生活中的大事小情,因此如何做好电气自动化控制影响着人们的生活,而引入人工智能则影响着电气自动化技术革新。 1人工智能技术简要概述 人工智能主要通过计算机来模拟人类的活动,设计出机器来代替人们工作,达到一个期望的效果。人工智能不仅是计算机科学的一个分支,还是自然科学和社会科学的交叉综合类学科,包含神经学、数学、行为学、控制学等学科。 2人工智能技术的特点 2.1适应性强 传统的控制方法是线性的、单路的控制,针对系统中的具体对象实施控制,虽然这种控制方法,达到了控制效果,但是针对系统中其他同类或非同类产品控制能力弱。而人工智能技术的引入,对于系统的控制从单路或者线性控制转变为非线性变结构控制,有利于复杂多变环境系统中的使用,可以依据不同的传感器信息,结合信息处理与决策机构,控制系统运行,适用范围更加广泛。 2.2操作简易化 传统的电气控制系统,在进行调试之前,需要了解电气系统设备,参考原理图,接线图以及系统中各个元件的连接关系,需要了解多种资料、综合分析,调试难度较高,花费时间较长。运用人工智能可以实现系统可视化,在控制台上可以直观形象的完成调正,操作简便对于操作人员的要求较低。在参数调节方面,需要不断试错,操作繁琐。通过计算机辅助技术进行模拟,实现参数精确化和简便化,再结合可视化的操作界面,方便快捷。 2.3抗干扰能力好 在电器自动控制系统中,利用人工智能技术对于电器工程系统中的设备实现系统化控制,自身系统稳定性高,受到外界干扰小,实时信息的获取,更加高效的调节,减少了人为因素对于系统的干扰,保证系统能够在稳定的参数下运行较长周期,降低系统运行误差。 3人工智能技术在电气自动化方面的实际应用 3.1精细化管理的实现 随着市场竞争越来越激烈,企业想要生存,需要不断提升竞争力。利用精细化管理,降低企业运营成本,提升企业运行质量是提升企业竞争力的重要手段之一。因此在电气自动化设备中,应不断提升设备的智能化水平,实现可靠性运行和预测性运维。为了实现配电智能化,通过PowerTag无线电能测量模块、多种智能FD控制元件进行系统的多重电能保护与实时能耗监测,以千里眼PC端及移动终端实现远程运维,确保用户可随时随地获取信息,最终达成精细化管理,提升便捷运维体验。 3.2优化电气设备设计 计算机辅助设计技术已经被广泛应用于机械制造、电子仪器行业。在电气自动化设备方面,也从传统设计方式向CAD设计以及CAE、CAM转变。传统的电气自动化设计依靠电气工程师根据相关标准进行设计,设计周期长,图形审查容易出现问题。依靠CAE和CAM软件,对于电路系统进行模拟,实现对于设计的验证与效果分析,让设计更加高效精确。通过遗传算法,利用遗传算法来计算在电气设备设计中较为关键的数据,求解出最优解,从而提升电气设备的设计水平。 3.3智能化电气工程系统诊断 智能化诊断主要是应用在两个方面,一个方面是问题发生前的预警,另一个方面是问题出现后的诊断。电气工程系统中,不管是设备还是电路出现问题,在系统中可能会出现预兆,例如一些数据的跳动,利用智能化监测技术,实时监测非正常数据,预判问题设备或者系统,采取停机或其他控制方式,降低事故发生率,实现提前预警。在故障出现以后,人工智能技术利用神经网络、模糊理论以及专家数据库就可以分析出问题所在,提高故障排除率,保证系统运行,降低企业损失。 3.4实时控制,图表化分析 智能化系统的使用,简化了系统的控制操作,将员工的工作交给了计算机控制实现,操作界面也从各种开关、按钮转变为可视化的电子屏。并且现有的智能控制系统中,实现了所有开关量、模拟量数据实时自动采集与处理,并能按照设计者预先设计好的要求进行定时批量的整理和存贮。 4总结 人工智能化技术的发展,为其他领域带来了新的发展机遇。传统的电气自动化控制系统在现代的市场竞争中,也有着自身的不足。而引入智能化技术可以消除或者缓解传统电气自动化控制技术的不足,实现故障诊断、可视化操作、数据实时分析与管控,协助企业实现精细化管理,降低企业运维成本。 参考文献 [1]魏海春,张堃.在电气自动化控制中人工智能技术的应用[J].自动化与仪器仪表,2013,(05):128-129. 作者:张麒轩 单位:辽宁科技学院
公路工程造价论文:公路工程造价管理论文 一、公路工程造价存在的问题分析 1.项目设计阶段控制不严格 工程项目设计阶段,主要就是对公路工程项目建造有一个准确的规划,那么就是将技术和经济结合的过程,这个阶段也是项目造价控制的最重要阶段,但是在我国项目的前期设计过程中,由于对其没有实施很好的监理控制制度,导致其设计过程容易受到造价水平以及其他一些方面的影响,产生较大的误差。设计人员在进行项目造价编制的过程中,没有充分发挥自己的主观能动性,只是注重套用定额,造价估算编制基本上都是属于静态管理,不能够真实地反映造价变化,一味地只追求工程品质高,使得工程造价过高,出现严重的不合理情况。 2.项目实施阶段缺乏主动控制 在公路工程项目建设管理过程中,存在很多的设计变更、索赔等事项,使得工程造价对于这些意料之外的因素不能够很好地进行控制,为投资超标留下了很大的隐患,因此,在项目实施阶段,一定要做好这方面的预测管理,对于可能存在的问题或者是设计变更情况等进行及早地调整和造价变更,避免出现预防发生偏差的现象。 3.工程竣工结算阶段控制不力 在公路工程施工结束以后,对于项目的审核和竣工结算都是工程造价过程中重要的控制环节,在我国当前的公路工程项目竣工结算过程中,很容易出现施工方多算施工成本的情况,而发包方为了降低工程项目成本支出,也会少算施工成本,这就使得发包方和施工方之间出现严重的讨价还价,两者之间的关系越闹越僵,工程结算款一拖再拖,影响了工程项目的交付使用和工程造价的确认,这就是为什么很多工程项目明明已经建造完成,但是需要过几个月甚至几年才可以交付的原因。尤其是在工程计算一拖再拖的过程中,很容易发生经济纠纷,从而增加了结算费用。 二、公路工程造价管理和控制的措施 1.投资估算和设计阶段工程造价的管理和控制措施 工程项目一旦完成了立项,那么设计阶段就是整个工程造价控制的重要阶段,设计是建设项目进行全面规划和具体实施意图的重要过程,是整个工程建设的灵魂,是处理我国施工技术和经济利益之间的控制管理阶段。设计阶段的工程造价控制对整个工程项目从投资到竣工结算过程产生着最重要影响,设计的优劣直接关系着整个项目的建设费用支出和成本大小,因此在设计阶段做好工程造价控制非常重要。设计人员在进行设计的过程中,需要对整个项目的建议书、可行性报告、设计任务书等进行详细地了解,对整个项目的沿线地质、地貌等进行实地考察,对于整个公路的建造环境有一个充分的了解和把握,再根据当前可以实施的建造施工工艺,从而确定合理的施工意图和施工图纸的完成,对于部分因为临时变化需要进行设计变更的过程,那么尽量将其控制在设计阶段。 2.招投标阶段工程造价的管理和控制措施 2.1严格做好资格预审招投标阶段是一个需要公平、公正选择承包方的过程,那么在这个过程中,一定要做好资格预审的把关,建设单位从财务能力、资质条件、施工经验和技术水平、施工人员水平、机械设备等方面进行严格的筛选,对于一些虽然有能力,但是信誉较低的单位眼严格抵制,确保选择的承办方能够按时、准确的完成施工建造。 2.2合理选择低价中标的企业在遵循公平、公正、公开的基本原则条件下,做好项目招投标程序的开标、评标、定标工作,虽然在进行招投标的过程中,希望中标企业工程造价越低越合理,但是也要设置一定的范围,避免一些单位出现恶意的成本竞争,从而对整个招投标过程和工程建设造成影响,注重结合实际情况和施工能力的审查,保证质量、工期的前提下合理选择低价中标企业。 3.施工阶段工程造价的管理和控制措施 在公路工程施工阶段一方面要加强对施工组织的建设和管理,选择适合的施工方案进行建造,另一方面也要正确的处理好施工进度和工程质量的关系,最好施工进度、工程质量和工程造价之间的关系处理。施工方案是决定整个工程全局的关键,因此施工方案确定以后,那么就需要对整个施工过程中的施工材料、施工技术、施工设备等进行相应的科学合理布置,承包商在选择施工方案的过程中,必须要考虑到其可行性、技术经济性等,从而在整个过程中,做好监督管理。对于施工进度和工程质量之间一定进行合理地设计,不能够一味地追求进度,从而造成工程项目质量不合格,要保证在满足工期和质量的条件下,最大限度地降低工程造价成本。 4.竣工结算阶段造价的管理和控制措施 工程竣工结算控制,首先必须要重视工程竣工结算工作,在竣工结算过程中,要避免出现发包方和施工方之间出现严重的讨价还价,出现经济纠纷,应该建立工程量清单核对备案制度和内部的审核制度,从而确保工程造价能够有一个准确的经济指标,通过推行外部的审计制度,从而由内到外做好工程竣工结算的造价管理和控制。 三、结束语 公路工程项目的工程造价控制和管理是一个系统的、科学的工作,是贯穿于整个工程项目从开始投资到最后竣工结算的重要控制内容。在工程项目建设过程中,只有进行系统地、合理地、全面地控制,才能够做到严格管理,提高资金的利用效率,降低成本,从而实现公路工程造价的合理控制和管理实施,创造更多的经济效益和社会效益。 作者:周维 单位:浙江省嵊泗县交通运输局 公路工程造价论文:公路工程造价管理系统设计论文 1系统设计原则 1.1稳定性和可靠性 系统建成并投入使用后,将成为支撑系统平稳运转的运行平台和开发新业务系统的基础平台,系统瘫痪的后果是难以想象的。因此系统必须在成本可以接受的条件下,从系统结构、设计方案、设备选型、厂商的技术服务与维护响应能力,备件供应能力等方面考虑,使得系统故障发生的可能性尽可能少,影响尽可能小,对各种可能出现的紧急情况有应急的工作方案和对策。 1.2跨平台性和可移植性 由于系统建设的复杂性要求,在设计时,要充分考虑系统的跨平台、跨系统、跨应用、跨地区性和在各种操作系统、不同的中间件平台上可移植。 1.3可维护性和可扩展性 要保证系统能在各种操作系统和不同的中间件平台上移植。系统设计做到信息内容统一,以便日后的系统维护。在数据中心设计过程中,充分考虑在未来若干年内的发展趋势,具有一定的前瞻性,并充分考虑了系统升级、扩容、扩充和维护的可行性。 2系统设计技术要求 (1)信息系统建议采用Java技术开发,应用成熟的技术框架来搭建,确保系统的稳定性和安全性。系统要求采用B/S模式,通过浏览器使用。数据库采用oracle10g或者11g。 (2)软件开发应追求安全性高、可靠性好、扩展性好、灵活方便的使用方式,提供负载平衡功能,充分解决多用户访问环境下的速度问题。 (3)系统设计提供相关技术的解决方案、数据结构设计方案,要达到国内领先水平,从系统架构、软件平台都要选择业内领先的产品。实现业务处理的数字化、规范化、科学化。建立完整的业务流管理及数据信息管理体系。 (4)采取集中应用方式,数据集中存储,方便与其他系统数据交互。集成的体系架构,各子系统之间可以实现无缝链接。 (5)建立合适的系统开发环境,开发过程要严格遵守J2EE规范,保证开发的软件能够平顺地跨平台移植。 (6)提供严密的权限认证的功能。可以方便地设定、更改权限。功能权限、数据权限应分别设置,具有系统操作记录与查询功能。保证软件开发设计人员在未经授权的情况下,无法登录数据库,无法使用本系统,保证数据的绝对安全性。 (7)提供方便的打印功能,各种打印报表可以灵活调整,调整时支持所见即所得。 (8)辅助软件的开发。包括强大的备份、数据恢复(支持异地备份与恢复)等功能。 (9)系统漏洞防护。一是产品本身的设计漏洞;二是配置不当造成的漏洞。采用漏洞扫描工具发现问题,并修改系统配置,将漏洞减少到最低限度。 3系统需求设计 该系统是公路工程造价管理使用的业务管理系统,是利用以往交通工程建设过程中积累的预算文件和基础数据,并按照现有价格信息和造价编制办法,充分发挥互联网技术优势,通过对大数据进行整合,开发形成公路工程造价管理系统,同时对造价监督管理进行创新性、实践性研究。 3.1工料机价格信息系统 (1)录入省内各地区材料价格; (2)录入省内各地区材料料场地理坐标及材料产量、规格等; (3)与路网地理图(如北斗系统、百度地图系统等)连接,自动计算材料到施工现场运距,自动计算材料到场价格; (4)生成省内各地区的材料单价文件,供造价审查直接调用。本系统包括省内各地区劳动力、材料、成品、半成品、设备、工器具等工料机市场价格、各原材料到场价格计算软件、机械台班费计算软件。本模块将定期更新(由于材料、设备等种类繁多以及科技发展的日新月异,新材料、新设备将不断出现,系统具备可随时扩充的功能),可以随时查阅到各地最新的和历史的价格信息,通过对历史资料的分析,并结合分析期的宏观及微观的各方面信息,为投资决策提供依据。通过人工及汽柴油单价可自动计算各机械台班单价,并自动生成省内各地区的单价文件,使用预算软件时可直接调用单价文件。首先收集料场信息,对料场注册信息进行审查,定期维护、审查料场的材料规格、产量、地理坐标等信息。入库形成本省的料场信息库。通过已建立的料场信息库对具体料场分布情况进行查询、对料场中的材料价格进行查询,提取有用的价格信息,为造价审查提供依据。通过与地理信息系统地图连接,计算出原材料到场的距离,并按照原材料单价、装卸次数、场外运输损耗等参数计算出原材料的到场价格。生成省内各地区的材料单价文件,将计算出的工料机单价生成excle文件并导出。 3.2定额管理系统 (1)部颁定额管理 (2)补充定额管理 (3)养护定额管理 (4)估算编制办法管理 (5)概算编制办法管理 (6)预算编制办法管理 (7)竣工决算编制办法管理本系统是对造价的编制依据及编制办法进行全面管理,及时更新定额及编制办法,按照编制办法生成省内各地区的费率文件,供造价审查直接调用。 3.3造价审查系统 (1)与工料机价格信息系统关联; (2)与定额管理系统关联; (3)项目工可估算审查,生成审查对比表; (4)项目概算审查,生成审查对比表; (5)项目预算审查,生成审查对比表; (6)项目投标控制价审查,形成审查对比表; (7)项目竣工决算审查,形成审查对比表。本系统通过与工料机价格信息系统、定额管理系统关联,对项目的估算、概算、预算、投标控制价、竣工决算进行审查,形成各项目的估算、概算、预算、决算的审查报表及审查报告。 3.4造价分析系统 (1)同一项目的“四算”对比分析 (2)不同项目的造价对比分析 (3)路基工程对比分析 (4)桥梁工程对比分析 (5)路面工程对比分析 (6)隧道工程对比分析 (7)交叉工程对比分析 (8)交通安全设施工程对比分析 (9)服务设施对比分析 (10)机电工程对比分析 (11)绿化工程对比分析 (12)征地拆迁费用对比分析 (13)勘察设计费用对比分析 (14)临时工程对比分析 (15)其他费用对比分析 (16)工程数量对比分析 (17)材料单价对比分析 (18)生成每公里造价趋势图本系统通过与造价审查系统关联,形成各项目的估算、概算、预算、决算的比较分析,同时对不同项目之间进行造价对比分析,自动生成各种造价指标,如每公里造价、每公里工程量、桥隧比、每公里占地、每公里混凝土量、每公里钢筋量、每平方米桥梁造价、每延米隧道造价等,通过对各种造价指标的分析,为设计方案比选提供依据,对交通工程造价进行科学有效的监督管理。 3.5云计算系统 (1)大数据云计算处理; (2)通过数据分析处理,使数据图像化,用于优化设计方案。运用大数据模型理论,全面建立造价管理云系统。通过云系统把实体工程转化为大数据,也可把大数据转化为实体工程,进而进行造价动态直观管理。首先进行硬件建设,在硬件的基础上研发软件模块。通过云计算系统,管理者可随时用设备终端查看各项目的各类别的造价指标及构成情况。也可通过云计算系统,模拟不同设计方案的造价情况,有效提高设计方案的科学合理性。通过云系统的管理,使工程造价更加透明,使造价编制更加准确,使造价管理更加科学,真正做到项目管理的决策可视化、管理智能化。 4结束语 该系统是按照辽宁省公路建设造价管理的实际特点进行设计的,使造价管理的业务流程完全采用信息化,极大地提高工作效率,同时使造价数据科学化、准确化、信息化。当然随着公路建设的不断变化,会出现新的造价管理特点,该系统需要及时更新以适应公路建设的需要。另外对云计算系统的设计还有待进一步开发,通过不断研究,终将实现公路工程造价管理的全面云计算系统的应用。 作者:王新志 单位:辽宁省交通工程造价管理中心 公路工程造价论文:公路工程造价论文 1 公路工程造价风险的基本特征 1.1 公路工程造价风险的全程性 公路工程的施工包括很多方面的内容,在整个工程的各个环节,由于各种不稳定和灵活性的要素的出现,都有可能引起公路的工程造价风险,对公路工程的造价产生影响。公路工程造价普遍的存在于公路工程的各个环节之中,是不以人的意识为转移的,而公路工程造价的风险同样具有不可转移性,它存在于整个过程之中,具有全程性的特点。 1.2 公路工程造价风险的灵活不稳定性 公路工程造价的风险存在于整个公路工程之中,受到各种因素的影响,造价风险都有可能发生变化,这就是工程造价风险的不稳定和不确定性。而受到各种因素的影响,公路工程造价风险可能不定时的被移除或者是得到控制,这就充分的体现了公路工程造价风险的灵活性。 1.3 公路工程造价风险的复杂多样性 公路工程项目具有范围广、规模大、周期长的特点,工程项目中的一些因素可能会导致工程造价出现风险问题,而受到一种或者是多种因素的影响,导致公路工程造价的风险具有复杂多样性。而且,如果是各种因素交互作用,再与外界的环境进行各种交叉影响,那这种复杂多样性就变得更加的复杂,这就使得公路工程造价风险显示出多层次和多样性的特点[2]。 1.4 公路工程造价风险缺乏主动性 公路工程整个过程中的各个环节,或者是各个因素,都能够激活造价风险,这是一种随机而变的现象。而且,受各种因素的影响,导致了公路工程造价风险的被动性,只是处于被动接受的状态,没有办法去主动地应对。 2 公路工程造价风险应对措施 在公路工程项目中,工程造价是需要加强控制的重要一环,因此,针对公共路工程造价中存在的风险进行分析,并采取相应的对策以提升工程造价水平具有重要意义。 2.1 控制型处置策略 (1)风险回避 最彻底的避免风险的方法就是风险回避法,它是指如果一个项目发生的风险概率很大或者是造成的损失非常严重,就采取中止这一项目的办法,以此来处理风险。当对某个项目进行了风险的识别和评估之后,发现项目具有不可避免的风险发生,而一旦发现这种风险,相关的管理人员无法很好的应对和处理,那就采取风险规避的办法,避免项目可能出现的不可估量的损失。 (2)损失控制 国家或者是企业必须要新出台一些政策或者是文件,对公路工程的机械租赁价格、机械台班、次要材料、周转材料、主要材料、工人费用等进行详细的规定,并且要积极地建立相应的信息数据库系统,可以实现各种数据资料的对比和分析,更好的对相关的费用进行处理和利用。除了费用方面的控制,还要对利率风险进行控制,比如说可以通过限制贷款额度、调整贷款方案和固定利率的办法,最大可能的减少业主的损失。除此之外,还要对工程变更风险进行控制,通过签订合同等方式,更好的加强公路工程设计项目的变更管理工作,防止因为出现过大的变动引起的不必要的风险和损失[3]。 (3)合同转移 所谓合同转移,就是公路工程的业主通过签订一些规范而且科学合理的保险合同,将工程项目可能产生的风险规避到相关的保险单位,从而最大可能的确保建设项目的人身安全以及财产安全。当然,还可以通过签订合同,将这些风险转嫁给承包商,进而更好的控制公路工程的造价。 2.2 财务性处理策略 (1)风险自留 风险自留包括主动风险自留和被动风险自留两种基本情况,主动的风险自留就是有计划的做好风险自留工作,通过采取一系列的相应措施,来控制可能发生或是已经发生的风险;被动风险自留是指由于相关的管理人员并没有意识到可能存在的风险,而且,即便是认识到风险的存在也不能很好的采取措施进行控制,而由此产生的后果只能交由自己承担。 (2)保险和担保转移 所谓保险转移,就是通过采取转移担保风险的办法,将可能出现的风险转移到保险公司或者是其他单位;担保转移就是按照合同的规定,将相应的担保责任转嫁到第三方身上,第三方负责担保责任的主要形式包括投标阶段递交的投标保证书、预付款阶段的保证书、承包商提供的履约保证书等等。 3 结束语 综上所述,我们知道公路工程造价的风险有着全程性、灵活不稳定性、复杂多变性和缺乏主动性等特点,这些特点就决定了工程造价风险的可能性和出现的危害性。通过对项目风险发生的概率、风险的危害性以及所造成的损失程度,包括其他一些综合因素进行概括和分析,就可以大致的了解公路工程造价可能出现的各种风险的危害程度,并根据这些风险,采取各种恰当的措施进行处置和应对,最大程度的将风险降低到最小。 作者:高阳 单位:江苏省交通科学研究院股份有限公司 公路工程造价论文:高速公路工程造价论文 1高速公路工程造价构成及影响因素分析 1.1高速公路工程造价构成 建筑安装工程费是指按照预定目标直接完成施工生产成果及对购置机械、设备进行定位、安装、调试的工作,占工程总造价的70%-80%;设备工具器具及家具购置费是指为工程项目所需的各种设备、工具、器具购置费用,一般占工程总造价的1%-2%;工程建设其他费是除去第一部分和第二部分费用以外的列支费用,一般占10%-20%;预备费主要用于开工前不可预见情况所增加的费用以及建设期内应对自然灾害、物价变动及政策调整等所准备的费用。 1.2高速公路工程造价影响因素 迄今为止,众多学者对公路工程造价影响因素都进行了一定程度的分析与研究,但还尚未进行系统、全面、深入的梳理。纵观学者们的研究成果,大体可以分为费用构成、工程属性、市场环境与组织管理三个方面。(1)费用构成视角。结合具体工程实例能够有针对性地分析高速公路工程造价的影响因素。黄永军[1]以天津市滨海新区海滨大道南段二期工程、天津市南港高速公路为例,主要针对经济指标进行分析,从费用组成、投资结构的角度得出路基工程、路面工程、桥涵工程、交叉工程及沿线设施、工程建设其他费共5个一级影响因素,并深入分析归纳出土石方、特殊路基处理、基层、面层、桥梁工程、交叉工程、服务设施、征地拆迁费及其他费用共9个二级影响因素。李清富等[2]以河南省高速公路工程决算资料为依托,对构成高速公路工程造价的主要费用进行分析,指出建安费与工程建设其他费的敏感度较高,然后针对建安费中的路基工程、路面工程、桥梁涵洞工程、建安费预留费用、临时工程、管理养护服务房屋、其他及沿线设施进行单因素敏感分析。还针对工料机费用(人工费、材料费和机械使用费)[3-5]进行具体分析,其中指出虽然材料费用是高速公路工程造价的主要影响因素,但人工费、机械使用费同样具有一定影响。另外,征地拆迁费[5,6]作为工程前期的主要费用,也在高速公路工程造价中占据着重要比例。(2)工程属性视角。高速公路具有其独特的特性,从工程属性入手分析的文献也非常广泛。王芳等[7]基于中国31个省份高速公路建设费用的系统调查,将高速公路分为山岭区、平原区,对建设开工时期、总工期、路基宽度、桥隧比、设计速度、车道数目的影响等进行量化研究。另外,还有公路等级[8-10]、设计交通量[8-10]、建设规模[3,6,10]、建设标准[3,5,6,10]、交叉工程数量[6]等这些因素均可能导致高速公路工程造价增加。(3)市场环境视角。高速公路作为基础设施的重要内容之一,必然受到环境的影响,不论是社会、经济、政治、法律、自然环境,以及工程周边环境,都有不同程度的影响[3,8,9]。市场因素直接影响高速公路工程造价,如材料价格上涨[6,10]、贷款利息增加[6]、环保要求提高[6]等。(4)组织管理视角。高速公路工程建设离不开实施主体,其工程参与方众多,涉及业主、设计单位、承包商、监理等,其中人为因素必然会对工程造价有所影响,如资金的安排[10],部门与人员职责划分[10]、工程承包模式[8]、人员素质[10]、工程制度、工程变更等。 2高速公路工程造价影响因素关系模型构建及分析 2.1模型建立 20世纪50年代,系统动力学首次被应用于行业系统分析,正是由于系统动力学能够为复杂、非线性系统提供分析、解决问题的途径,现被广泛用于分析行业、经济、社会和环境系统等[13,14]。系统动力学模型既可以是定性的也可以是定量的,量化模型可针对给定的研究问题进行模拟仿真,但当模型参数值存在诸多不确定性、疑惑时,定性模型更为合适[15]。本文主要建立定性模型,构建因果回路图以描述系统变量间的动态关系。高速公路工程造价的影响因素众多,涉及环境因素、管理因素、工程特性等,这些变量的变化可能导致高速公路工程造价上涨,需要采取一定行为、措施、机制等进行总结改进以优化高速公路工程造价,为后续高速公路工程的实施提供意见与参考。如图1所示,高速公路工程造价影响系统考虑了这些影响因素与所采取的行为、措施,并体现了高速公路工程造价的动态性、关联性。 2.2模型解析 (1)当建设规模扩大、建设标准要求提高、交叉工程密度增加等产生的工程属性导致设计方案与施工方案复杂程度有所提升,这就造成路基工程、路面工程、桥涵工程、交叉工程等各分项工程费用增加,这也就导致高速公路工程总造价的增加,这与预期目标的偏差就会越来越大,由此就要进行改进,改进的思路就要从源头进行考虑,即从设计上进行优化,对设计方案进行改良。回路关系:设计方案复杂程度施工方案复杂程度路基、路面、桥涵等各分项工程费用高速公路工程总造价费用偏差总结改进设计优化设计方案复杂程度。(2)既定的设计方案会影响征地拆迁费用,设计中明确的区域跨越正是征地拆迁费用的直接影响因素,且征地拆迁费用是高速公路工程造价前期准备工作的重要组成部分,其增加直接导致总造价的提升,进而造成费用偏差,随后的改进思路也需要从设计方案入手,优化设计。回路关系:设计方案复杂程度征地拆迁费用高速公路工程总造价费用偏差总结改进设计优化设计方案复杂程度。(3)水土保持、环境保护等政策导向也是征地拆费用的影响因素之一,有关土地保护的法律法规会直接影响征地拆迁成本的变化,多数为增加高速公路工程总造价,造成与预期目标偏差不断增大的现象生,改进的具体方向为进一步明晰规章制度,逐步深入了解并及时掌握社会政治环境的变化动向,从工程准备工作入手及早规避与防范,制定针对性措施。回路关系:环保等政策要求征地拆迁费用高速公路工程总造价费用偏差总结改进规章制度明晰社会政治环境变化环保等政策要求。(4)工料机费用受到机械选型、人员安排和材料价格的影响,大型机械的选择、工程队伍的增加、材料价格的上涨都会导致工料机费用增加,从而增加建筑安装工程费,造成总造价的增加。经过费用偏差分析,控制措施需要从工程建设过程入手,进行合理资源配置,合理设置管理人员与劳务队伍,以及大型机械的租赁或购买,而对材料价格的把握则需依赖市场调查,掌握经济环境变化,明确市场材料价格动态变化。回路关系:人员安排工料机费用建筑安装工程费高速公路工程总造价费用偏差总结改进过程把控资源配置人员安排。机械选型工料机费用建筑安装工程费高速公路工程总造价费用偏差总结改进过程把控资源配置机械选型。材料价格工料机费用建筑安装工程费高速公路工程总造价费用偏差总结改进市场调查经济环境变化材料价格。(5)工程建设其他费中容易产生变化的主要为建设期贷款利息及工程变更,建设期贷款利息增加及工程变更数量增多都会造成工程建设其他费上升,从而增加了总造价。变更的控制需要在工程建设过程中进行有效的变更管理,对工程变更进行多方核实、协调与沟通;建设期贷款利息的确定则要通过市场调查,了解经济环境变化。回路关系:工程变更工程建设其他费高速公路工程总造价费用偏差总结改进过程把控变更管理工程变更。建设期贷款利息工程建设其他费高速公路工程总造价费用偏差总结改进市场调查经济环境变化建设期贷款利息。 3结语 由于各高速公路工程之间存在差异性,其造价也存在异质性,同时涉及的多个专业分项也体现了高速公路工程造价的组合性,另外,高速公路工程作为重要基础设施,与社会、政治、经济等环境息息相关,动态性凸出。正是高速公路工程造价的这些特征导致其影响因素众多,而针对高速公路工程造价影响因素的研究,大多从案例分析的角度着手进行,极少将各因素之间的相互关系进行统一考虑。本文基于文献综述,运用系统动力学(SystemDynamics)建立高速公路工程造价影响因素的因果关系图,展示高速公路工程造价影响关系的动态模型。该模型包含了费用构成要素、组织管理要素、工程属性要素等,对各因素之间的回路关系进行了解析,从中明确了高速公路工程造价控制的方向与思路,然而研究结果还需进一步验证,以为高速公路工程建设提供参考与借鉴。 作者:耿亚娥 单位:北京北咨工程咨询有限公司 公路工程造价论文:公路工程造价估算论文 摘要:为提升公路工程造价估算的准确性,应用模糊神经网络法对公路工程造价进行估算。结合工程案例,详细探讨了公路工程造价估算中模糊神经网络的应用,结果表明,采用模糊神经网络方法能够有效降低公路工程造价估算结果的平均误差,可以极大程度提高工程造价计算精度,获得合理的造价。 关键词:公路工程;造价;估算;模糊 神经网络对于公路工程建设企业来说,工程估价的准确性与合理性,直接决定着项目投资决策的正确性,是分析工程项目可行性的主要环节,同时也是公路工程项目标底编制的主要控制标准,因此工程造价估算的准确性,是各建设单位研究的重点内容,其对加强公路工程项目成本管理,有着积极的作用。 1公路工程造价估算的必要性 公路工程管理工作中,造价管理是主要内容,此项工作直接影响着建设企业的效益与工程的质量,历来都是管理的优秀部分。工程造价估算是项目前期管理的重要内容,是实现项目成本控制目标的基础。造价估算能够为项目施工方提供成本控制方案编制的依据。在设计招标前,明确工程预计造价,能够避免招标环节恶意行为的发生。 2模糊神经网络应用流程优势 2.1模糊神经网络应用流程。近年来,公路工程造价估算工作中,多采取模糊神经网络来进行估算。公路工程造价估算,多是通过输入公路工程相关要求与特点,最后输出估算结果,这与模糊神经网络应用原理极为相似,其具体流程如下。(1)构建信息库基于已有工程信息,包括工程特征因素与工程造价等材料,构建造价信息库。(2)取值结合公路工程施工要求,明确各类特征因素,包括评价指标,确定数据取值。(3)选取输入与输出向量基于模糊神经思想法,在造价信息库内,至少选择3个已完成施工的项目,作为基础数据,以供神经网络学习与训练。输入向量选择为各类特征因素值,输出向量为造价估算值。(4)迭达运算基于系统内的造价数据来编制算法程序,以供神经网络学习,设计学习率,通过多次迭达运算,保障造价估算的准确性。2.2模糊神经网络的应用优势。公路工程造价估算中,采取模糊神经网络法,具有以下优点。(1)造价模型化利用模糊数学,可以高效处理模糊信息。采取对比已建设和新建的公路工程,进行定量化描述,使得相关问题可以模型化。(2)结果更为科学开展公路工程造价估算,应用模糊神经网络,再通过构建数学模型,进行数学计算分析,能够减少人为计算的误差,计算结果的准确性与科学性较高。(3)适应性强公路工程造价具有动态变化特性,模糊神经网络模型能够很好地适应此特性。此估算方法的应用,主要是依靠计算机,不仅运算速度快,而且运算精度较高。 3模糊神经网络在公路工程造价估算中的应用 模糊神经网络估算方法较多,文中选择BP神经网络法,是基于仿人脑的神经系统结构,具有较强的学习能力,为非线性自适应动态系统[1]。现对其在公路工程造价估算中的应用,做以下的分析。3.1公路工程样本描述与定量。公路工程构件主要包括底层、基层、面层等,工程造价是由各构件类型与价格等因素决定,实物工程量取决于工程结构设计参数。已建工程造价变动,主要是受到构件因素的影响,被称作是工程特征。基于工程特性,将公路工程划分为不同类别,若按照路面形式划分,主要包括沥青路面和水泥路面等,为特征类目。对于工程定量化,是按照特征类目,依据定额水平与工程特征,填入相关数据,如表1所示。 4结语 模糊神经网络的应用,主要是基于模糊数学与神经网络理论,借助类似工程之间存在的相似性,采用BP神经网络法进行公路工程造价估算,能够快速获得估算结果,具有较强的应用优势。 作者:钱强 单位:中建路桥集团有限公司 公路工程造价论文:公路工程设计阶段工程造价论文 1公路工程设计阶段工程造价控制存在的问题 设计单位不同,其设计水平也参差不齐,会体现出不同的设计风格,故同一个工程由不同的设计单位负责设计,则会出现两种不同的设计图纸,相应的,不同的设计图纸必然体现出不同的工程造价,因此施工企业在招标时,要对设计单位的资质水平做出全面评估,要求其多设计几套方案,择优采用,以督促设计单位可以更好的控制工程造价。一般情况下,公路工程设计采用招标的方式确定设计单位,但是一些项目在招标过程中未明确造价的控制要求,导致设计方案出现设计错误或者设计不全的问题,不仅会增加工程成本,而且会导致施工中频繁修改设计方案。 2公路工程设计阶段工程造价控制策略 针对上述问题,公路工程在设计阶段可以从以下几个方面着手控制工程造价。 2.1引进资产生命周期成本法 在公路项目投资决策阶段,就基于时间价值的角度对工程资产生命周期的成本构成要素进行全面分析,将资产的整个生命周期不同时期的成本还原至项目投资的最初阶段,用长期的、宏观的观点服务投资决策。在设计阶段基于时间价值的角度分析资产的生命周期成本,要充分考虑不同时期成本的构成及周期的跨度,要将所有的未来成本及效益确定下来,再通过折现的方法将其还原为现值,以对项目的经济价值做出准确、客观的评价。此外,还要充分考虑项目后续的运行维护成本,权衡建造成本与维修成本,实现资产生命周期成本最小化的投资目标。 2.2加强设计阶段的招投标管理 现阶段我国的经济发展已进入一个全新的时代,随着市场体制的不断完善,工程项目的招标、投标制度也越来越完善。工程招投标即是通过市场竞争手段将不合理的工程造价淘汰掉,选择于工程建设有利的、资质水平更高的单位。公路工程设计阶段实行合理的招投标管理,可以促进设计单位质量水平的提升,对工程的实际造价控制十分有利。在设计招标过程中,设计单位必须在其设计方案上体现出造价控制的效果,要对投资控制做出全面、具体的说明,最大程度上减少误差,促使设计单位严格把关每个细节问题,提升整个设计方案的科学性,在合理的范围内尽可能降低工程造价。此外,设计阶段的评标、定标过程中,建设单位要对工程评审机制进行完善,对设计单位的设计方案进行全面、深入的审核,以保证方案实施的安全性与先进性,通过设计方案评审进一步完善工程造价。 2.3严格控制设计变更 从某种程度上讲,控制设计变更是控制公路工程造价的重要措施,控制设计变更的频率是指根据相关部门已经批准的可行性报告及造价控制方案,但进行工程的初步限额设计。设计阶段进行限额设计时,并非一味的降低工程造价、减少项目投资,而是必须以保证工程使用价值为前提,根据项目的投资金额设计合理的方案,从设计阶段开始,尽量减少工程后续各个阶段不断要的工程变更,以保证工程实际造价不超过限额。可以说整个设计阶段都贯穿了变更的控制,除了要在各设计阶段全面落实外,还要在实际设计中的每道工序彻底践行,使得工程造价真正得到合理的控制。要求每个设计人员对工程的限额目标均有清楚的了解,保证每个专业限额设计的合理性,从而实现限额总目标。设计单位要加强施工图纸的审核,将图纸中的错误降低最低。如受各种主观因素或客观因素的影响必须进行设计变更,则尽量将变更发生于设计初期,尤其是一些设计变更比较重要,会对工程造价产生直接影响,则要将变更费用计算出来,再按照特定的流程进行处理,以保证工程造价的可控性。 3结束语 总之,公路工程项目体现出项目投资大、工程周期长的特点,一个公路工程投资动辙上千万或上亿元,且建设周期通常要数年之久,因此初始阶段的造价控制会对后续整个工程的成本管理产生决定性作用。工程设计阶段要结合现代的管理学要素,设计前做好积极、主动的动态分析,以降代设计成本、提高设计效益,从而保证项目造价控制的合理性。总而言之,设计阶段进行公路项目造价控制是现代管理应用于公路项目造价控制的有效措施,设计人员要认真开展各种成本管控活动,从而提高工程项目的效益。 作者:李艳隋园园单位:陕西交通职业技术学院 公路工程造价论文:公路工程造价管理论文 一、当前工程造价管理的主要问题 1.造价管理部门政出多门。由于我国长期的计划经济体制的影响,现存在多部门、多层次的工程造价管理机构,所以也就造成造价管理政策政出多门。诸如目前的造价咨询中介机构就面临着一种无所适从的境地。建设、计划、财政、审计等部门均有关于造价咨询中介机构的业务或资质的管理规定。不取得以上各部门的资质证书,造价咨询机构均无法正常开展工作。 2.所谓的“无标底”招标及招标工程人为压级压价,导致工程造价失真。招投标工程成本价的难以界定及其操作的困难,使工程招投标管理部门较难在中标价是否低于成本价这一关键问题上实施有效监控,致使部门业主为减少建设投资,利用建筑市场“僧多粥少”的现象,人为压级压价,致使“不合理”低价中标,同时也埋下了工程质量事故的隐患。 3.工程设计标准难以控制,浪费严重。部分设计人员缺乏责任心,人为提高安全系数造成巨大浪费。应中标施工单位的要求,人为变更设计,抬高标准,配合施工单位赚取超额“利润”。 4.部分新型材料价格失真,导致工程造价虚增。新型建筑材料日新月异,特别是装饰材料。由于信息不畅其价格异地差别极大。承包商利用部分业主的不知情,导致造价失控。 5.“三超现象”普遍存在。部分业主单位为了争取项目能顺利通过,采取“化整为零”,尽管压低概算造价,预留投资缺口,在建过程中通过追加投资,提高建设标准,结果导致概算超估算,预算超概算,决算时又超过预算。 6.有的审计机关存在“以审代结”现象,扰乱了工程造价管理的正常秩序。《建筑法》第十四条规定,从事建筑活动的专业技术人员,应当依法取得相应的执业资格证书,并在执业资格证书许可范围内从事建筑活动;根据《工程造价咨询单位管理办法》的规定,一切工程造价咨询中介机构(含各级审计事务所),均须向各级建设行政主管部门申办并经批准取得工程造价咨询单位资质证书,方能根据批准的资质等级在规定的从业范围内从事工程造价咨询和工程结算审核。但有的审计机关认为审计部门根据《审计法》对建设项目的工程预决算实行审计,而工程结算是竣工决算的组成部分,他们不须持证,只须凭审计职能就可直接对工程结算进行审计。审计部门的这种借行政手段干预正常的造价咨询中介机构承揽业务的做法严重扰乱了造价咨询市场秩序。 二、加强工程造价管理的若干对策 要使山区丘陵公路建设工程造价得到合理确定,有所控制,就必须在基本建设领域全方位加强工程造价管理。 1.加强工程建设全过程的造价管理。通过对竣工工程经济指标的测算,确定合理的工程投资估算指标和设计概算依据。通过加强投资估算管理和推行限额设计,合理确定工程的静态投资,充分预测动态投资,保证建设项目决策打足资金,不留缺口。加强设计阶段对造价的控制工作。在项目建设过程中和竣工验收时,应注意同设计方案对照检查,对工程造价有较大影响的设计变更,须经原项目批准机关认可,未经批准同意,擅自追加投资、改变设计、提高标准、扩大建筑面积的,审查造价时不予承认,有关部门还应追究责任。 2.加强工程招投标管理,合理确定工程造价。在市场经济条件下,工程造价管理的一个主要途径就是推行和完善招投标制,利用市场竞争达到优胜劣汰、合理确定工程造价的目的。 一是坚持公开、公平、公正、诚实信用原则,加强对投标的监督;二是工程造价管理部门要确定一套有效的工程造价和材料价格信息机制,提高评标专家的业务素质,对合理确定标底价及成本价等相关造价指标加强监控;三是在批准项目招标申请时应认真审查招标项目的资金落实情况,施工企业也应加强自我保护,不要盲目投标,谨慎择标;四是各级建设主管部门必须加强对标底和合同价的审查把关,一方面不干预交易各方的市场竞争,一方面保证价格竞争的合法性和合理性,依法维护建筑市场主体各方的合法权益。 3.加强工程预结(决)算环节的监督管理。针对工程预结(决)算环节较混乱的情况,除加强对编审从业人员的工作管理外,还应将此作为建设工程项目执法监察的重点,组织一次工程预结(决)算的检查。 4.加强工程造价咨询业管理。一方面要加大管理力度。理顺管理体制,通过有效的监督管理,保证咨询工作的科学性、技术性和公正性。另一方面要认真做好工程造价咨询执业人员的培训和资质管理工作,提高行业整体素质,充分发挥其在咨询服务和市场中介方面的不可替代的作用。 5.加强工程类别划分和收费许可管理。要制定有关的规章制度,防止工程类别划分的随意性。对违反规定随意压级压价的行为要严肃查处,决不姑息迁就。 总之,加强山区丘陵公路工程造价管理是一项涉及面广,难度大的复杂工作,只有在政府的大力支持下,相关部门全力配合,共同组织,形成合力,有效的控制工程造价,解决当前工程建设中随意压价,高估冒算及投资失控等问题,节约国家建设资金,维护咨询市场正常秩序,促进国民经济的健康发展。 公路工程造价论文:公路工程造价审查方法解析 摘要: 工程造价审查实际上是对造价结果合理性的一种主观回答,其优秀工作内容主要是判别三方面的合理性:首先数量是否正确;其次单价是否合理;再次费用构成是否有依据。随着“大项目”、“大合同”的推广应用,无论从审查方法选择还是审查手段采用都向审批部门提出了新要求。本文提出一种基于问题导向的工程造价审查方法运用,根据问题类型,制定基于问题假设范围的可能解决方向,确定解决问题的一般方法和特殊方法,从而获得解决问题最佳手段,促进审查结果最优逼近。 关键词: 工程造价;问题导向;审查方法;思路设计;方法运用;结构解析 工程造价确定是一项细致而复杂的工作,其确定过程往往会出现不同层面的差错。随着“大项目”、“大合同”的推广应用,无论从审查方法选择还是审查手段采用都向审批部门提出了新要求。大量实践表明,在问题的解决上,不在于解决方法本身孰优孰劣,而在于针对不同问题应该采用正确的审查方法,也即审查工作应遵循“问题导向”。研究制定一套符合工程技术、管理技术以及计算机技术应用规律的造价审查技术具有很强的现实意义。 1工程造价审查共识 1.1方法与优缺点 从工程造价内涵来看,工程造价是一门关注设计施工技术、项目管理、施工能力水平和项目所在地社会经济、地理地质、气候环境等的学科。因此,审查的优秀工作内容是对设计施工技术方案实现目标功能的合理价值判别,主要落实3方面的内容:首先数量是否正确;其次单价是否合理;再次费用构成是否有依据。 1.2原则与要求 (1)透过现象看本质。任何事物都有本质和表象之分。工程造价编制过程及其结果存在的问题是一种现象,审查人员应深入分析导致这一表象问题的本质原因。如“甲项目施工环境条件差,单价较低”、“乙项目砂石材料缺乏,地材预算单价应当较高”、“丙项目地质条件差,分部分项单价指标高”等等是各地审查(批)人员经常面临的问题,这类问题即属于现象。要把问题搞清楚,就需要刨根问底,逐步分层找出症结。诸如上述现象可能存在的问题,可以是工程造价人员对工程数量统计错误或者是材料设备单价计算错误,也可以是设计人员设计方案过于保守或者设计错误,还可以是造价技术人员对施工技术方案的模拟假设存在偏差等等。(2)分清主次抓重点。从工程造价形成过程来分析,工程数量和单价构成了工程造价的两个最关键要素。同时工程数量是由不同单位工程、分部分项工程设计施工技术集成而来的,单价是由实现技术功能而消耗的要素资源价值确定的。每一个视角都存在主要方面和次要方面,只要将工程数量和单价两个要素中存在的主要问题找出来并得到正确化解,其结果即能体现审查价值。 1.3问题与特征 公路工程是带状人工构筑物,而且其全过程建设周期一般为3~5年。工程项目间或不同合同间的单价、数量、费用往往不同,客观上不同项目存在造价结构差异。尽管任意两个项目没有完全相同的基因,但同行业项目合作方间有可比性是应该的。若存在同行业内企业间成本结构出现分化则表明存在本质性影响因素。 2工程造价审查困境 2.1内容与成果泛化 工程造价计算并非纯数学范畴论证,即便存在国家或行业标准规范,各单位或不同人员的编制成果往往也是个性化的,可将其归结为编制层面的工程造价“泛化”现象。具体表现在编制人员采用的施工技术方案假设及分部分项单价参考标准的长期静态应用。即便有更经济的技术措施,由于个人偏好也可能被忽略。这样往往造成结果不能客观反映整体存在问题,最终造成造价编制成果沿着程序之轨迹而束之高阁。 2.2审查技术偏差 国内对工程估算、概算、预算的审查绝大多数采用人工方式进行。突出表现为形式评审,主要以定额套用是否正确合理、费率记取是否正确、材料单价是否合理为主要核查内容。其他诸如对工程数量计算、施工组织设计的合理性,关键分部分项单价是否与近期历史价格相近,以及专项施工技术方案的合理性等较少进行系统分析评价。这类成果技术偏差的客观存在,必将影响审查结果的可靠性。 2.3投资控制管理制度难以落实 工程造价与工程技术最直接的关系就是前者具有从属性。一旦工程技术方案变化,工程造价将随之动态变化。由于自身的不确定性,导致工程造价阶段性成果难以有效转化为制度要求或行为约束。具体表现为:工程建设项目投资控制责任未落实,概算不足了,就根据需要按照管理程序进行调整。 2.4目标导向差异 公路建设是由投资人、项目业主、设计方、施工方、监理方等多方参与共同完成的。这些主体都表现为利益相关者,差别仅仅表现为利益索求差异。然而这些利益相关者的行为又决定着工程建设目标实现的过程和结果。利益协调并实现“求大同存小异”是普遍的做法。 3工程造价审查思路设计 审查思路设计是审查结论得到承认的基础,其主要目的是提供有利于论证观点的证据。公路工程造价具有动态性、多次计价性及阶段性等特点,其结果具有不同法律内涵。不同阶段造价确定依据及计算分析条件不尽相同,必然带来单一分析评价手段的局限性或者是差异性。结合长期工程实践,笔者采取了“以问题为导向,以成果合理为目标”的思路,提出了一种工程造价审查思路设计。即在充分对项目特征及建设条件进行全面调查了解基础上,系统分析送审成果存在问题,通过深入分析关键部分或局部问题,梳理工程造价成果可能存在不足,开展针对性分析调整,形成既能解决问题且能得出合理可行的评价结果,从而达到审查目的。 3.1建立工程造价审查控导体系 工程造价审查的优秀主要体现在基于批准设计图纸的工程数量计算和近期市场历史价格水平的测算。无论采用何种方法和手段,关键要将控导体系标准落实到具体的行为过程中,这样才能真正实现工程造价审查目标。从国内外实践来看,在工程造价审查过程中,基于数据库的历史标准建立,以及新知识发现能力是控导体系的优秀内容。因此,工程造价审查应按照量、价、费三个维度建立动态历史标准体系,以此构建出审查工作参照系。 3.2工程造价审查方法运用思路框架 工程造价审查方法运用强调审查思路要以发现问题为基础,以造价活动行为为对象,以择优解决问题为目标。由于不同阶段造价成果具有不同的作用意义,而且不同审查方法有其使用的前提条件。因此,在确定审查方法时,应首先分析成果存在问题,择优选择审查方法。 4工程造价审查方法运用 工程造价审查实际上是对造价结果合理性的一种主观回答。按照马克思主义哲学原理,审查方法是由送审成果的问题类别及性质决定的。要消除事物的矛盾,就必须抓住重点或关键问题。就公路工程造价审查工作而言,要找出重点环节现状与历史标准的差异,综合分析发生变化的内外因素,首先应着眼于公路建设项目设计施工技术系统和项目管理系统的整体集成优化,其次应立足项目实际特征,把握送审成果类型审查要点,抓住主要问题,再次采取针对性措施,有效化解存在问题。可见审查要点的把握和主要问题的解决方法制定是审查工作的主要任务。 4.1审查要点分析 经过长期的实践探索,公路建设项目一般遵循工可、初步设计、施工图设计、招标投标和项目实施五个阶段,而且其不同阶段的造价结果具有不同的法律内涵和形成条件。反思以往工程造价的审查,主要依据定额、编办进行形式审查,不以问题为导向,忽视了一些问题可能存在的主要方面。其实,造价审查不等同于造价编制,而且无论从审查目的、审查内容、审查对象,还是审查思路方法上来看,招标投标和实施阶段的造价成果审查有别于前期阶段。突出表现为各阶段审查要点不同。 4.2审查方法运用结构解析 从待审造价成果中得出审查结论,其合理性、可靠性依赖于审查思路设计的科学性和审查方法选择的合理性,而绝不是审查结论本身。当然,解决方法一般具有多样性,而且不同的方法不能保证都能获得多数人满意的结果。因此,在拟定工程造价审查方法时,应首先根据数量、单价和费用不同类型问题,梳理出各类问题因果关系,制定基于问题假设范围的可能解决方向,从而确定解决问题的一般方法和特殊方法,通过逐层逐步推理,获得问题解决最佳手段,促进审查结果最优逼近。 5结语 工程造价审查方法多种多样,而且因人而异。实践证明,并非所有方法都能应用到各个环节的造价文件审查。因此,进一步加强工程造价审查工作就要做到全面分析审查对象主要特征及其重点内容,准确解析设计技术方案,合理假设确定施工技术方案,深入分析各环节存在问题,科学运用审查方法,正确建立工程造价控导标准体系等工作。 作者:瞿国旭 单位:云南省交通运输厅工程造价管理局 公路工程造价论文:工程哲学公路工程造价因素解析 摘要: 工程造价的确定和分析具有一定的复杂性,其结果往往不存在唯一解。从工程哲学及工程技术特征角度,研究分析工程造价影响因素解析体系,对于提升合理确定工程造价价值、把握工程造价理论研发方向,建设公平、公正、共享、协调的工程建设市场具有重要意义。 关键词: 工程哲学;公路造价;量价费;维度分析;影响因素;解析 通常政府是公共工程建设项目的实际出资人,工程投资的合理确定及合理使用一直成为利益博弈者以及社会群体关注的焦点。如何利用好每一分钱,成功建造完成与自然和谐、适应,而且满足使用基本功能的一个工程,是工程界长期探索的内容。100多年前,以英国、美国为代表的工业社会国家先后产生了工程造价专业机构,长期基于工程实践成果,动态研究分析各类工程的资源消耗、价格、环境、劳动机械效率等规律,作为计算和确定工程造价的主要依据,而且,一直为欧美国家工程建设相关利益体服务到现在,并得到社会各界高度认可。目前国内对工程造价影响因素的分析绝大多数集中在宏观角度的定性分析、政策分析,缺乏理论支持和实践检验。即便少数学者依据基于工程单价、征地拆迁、贷款利息等某一方面开展了静态假设研究,但未实现真正意义上多因素综合影响研究。研究成果推广应用价值不高,实用性不强,而且无论从思路设计、问题解析都具有相似之处,更多的仅仅体现在计算手段及计算方法上的差异,还远不能满足工程建设管理需要。 1工程造价的哲学本质思考 工程是一个实际集成问题,哲学是一个理论问题。工程造价确定贯穿于工程项目建议、工可、初步设计、施工图设计、工程项目实施及工程竣工各个阶段中,本质内涵丰富。工程造价的本质内涵能够反映工程的直接价值、工程的资金需求、利益各方的责任义务以及项目的宏观规模等问题。 1.1工程造价的哲学分析 从马克思主义哲学原理这一角度,可以把工程造价本质内涵表述如下:公路工程造价本质特征具有普遍性,其遵循合理改造自然或保护自然而对相关科学知识、技术资源等进行的选择、整合和集成,通过协同、转化,体现工程价值化、物化和智化特征的融合和统一。客观上,没有两条完全一样的公路,即便在相同标准规范及自然地理条件下,也不存在一样的工程技术要素集成。因此,公路工程可以有多种设计、施工技术方案可供选择,而且相互作用关系复杂。(1)技术与经济的关系高速公路建设发展速度很快,在整个建设过程中,强调设计、施工和管理技术的同步发展。而且随着市场化水平的的逐步提高,项目相关方对各自利益的诉求越来越强烈。作为公共基础设施,公路建设的经济性是基础,脱离经济的技术是对国家、对社会及广大人民群众不负责任的的一种行为。因此,两者必须紧密结合起来决策。实践过程中,不能仅从技术或经济单方面分析问题,应当根据项目具体情况、实际环境条件,采用经济条件约束下的先进适用技术。(2)内因与外因的关系内因是根据,外因是条件。按照哲学原理,应坚持从内因外因全面看、高度重视内因、具体分析外因三个角度来分析事物发展过程。工程建设过程中受到来自内部、外部以及技术、经济、社会、管理等多因素的影响,主要表现为人、组织及群体间固有的复杂性,而且工程系统具有学习与自适应特征。从理论上和实践方面看,工程造价=∑数量×单价+∑费用。因此,可以将普遍意义的数量、单价和费用作为影响工程造价的直接内因,将影响工程数量、单价、费用变化的条件作为影响工程造价变化的外因。(3)整体与部分的关系整体占主导地位,整体由部分组成;整体统帅部分,部分约束整体。认识事物要立足整体,统筹全局,重视部分,用部分推动整体发展。工程造价是从客观现实出发,利用长期的实践经验综合确定工程静态直接工程价值的活动。上述(2)中,工程造价既可表示工程总投资,也可表示某一合同段的投标报价、签约合同价等概念。但不管其内涵意义怎么变化,均具有总造价之意,也即具有造价的整体之含义。相对而言,相应分项工程的数量、单价、费用,具有各分项内涵,也即代表造价的部分含义。按照上述整体与部分之辨析,认识和分析工程造价可以通过对数量、单价、费用的分类认识,做出合理的整体决策或评价。(4)主观与客观的关系客观决定主观,主观能反映客观,并对客观具有能动作用。主观要对社会有推动作用,必须要使主观符合客观。工程造价的确定是基于客观条件的主观技术选择与确定。按照工程建设项目立项决策、建设运营的管理流程来看,建设什么样的路、选择什么样的技术标准、以及选择什么样的组织来作为业主等为主观条件;项目选址、项目所需各类资源的采购供应条件、政府资金的构成比例、沿线社会经济发展状况、地理气候情况、建设项目实施时间等为客观条件。(5)工程哲学理论与工程造价现实问题的关系公路建设项目实践过程中,常出现甲企业的单价比乙企业的高,A项目每公里造价指标比B项目高、丙企业投标报价比丁企业低、C项目的管理费比D项目高、E项目桥梁同类结构造价指标比F项目高、M省的公路造价指标与N省差异较大、G项目业主管理的项目造价指标与H项目业主的差异大等现象。应该如何认识、处理和解决工程实践中遇到的各种问题,大家常常意见不一,难以达成共识。在工程活动中,工程造价具有独特的存在方式和哲学特征。通常工程问题的答案往往是非唯一性的,而且具有很强的实践经验性质和一定的艺术性。必须承认,上述现象本质各异,需要深入利用相关理论综合分析,特别要注重将正确的工程理念、工程思维落实到工程实践中。 1.2工程造价确定的维度分析 技术是工程的载体,而工程是技术的表现形式。从工程哲学角度来看,公路工程技术是建设公路活动中的设计、施工和管理等方面的针对性技术,不是技术一词泛指。一般情况下,公路工程建设过程是技术要素和非技术要素,如经济、管理、社会、资源、伦理和审美等要素的集成,而且,在特定情况下,非技术要素可能在工程活动中发挥比较重要的作用,这一规律也就决定了工程造价必将以集成性为根本的思维方式。因此,可以从技术要素和非技术角度对工程造价做进一步的认识。综上所述,造价确定思考的维度主要包括技术标准、资源经济、自然地理、社会环境、实施时间和项目业主。 1.3工程造价要素逻辑关系 工程造价是建设一项工程从立项到建设完成投入运营阶段的各种费用支出的总和,其表现为一个货币结果,同时又代表工程数量、单价及费用三要素间的因变量。从上述对工程造价哲学思考的分析来看,工程造价、工程数量、工程单价及工程费用之间作用关系较为复杂。因此,要认识清楚工程造价的变化,就必须找出其变化的根据和原因,把握工程造价确定的过程、条件和形成工程实物要素转化关系。利用长期工程实践经验定性分析可知:各要素本身既具有自身变化的动力,又具有相互影响而产生的动力,同时具有共性动力源,个性动力源。 2工程造价影响因素解析体系 工程是在一定条件下集成和优化完善的,一个单位工程,往往有多种技术、多种方案。如何在保证基本功能的前提下,花最小的投入获得既定的回报,在工程设计、施工过程中是一个优秀问题。同时在认识和理解工程时,工程决策者、设计者、项目业主、工程实施者和工程监督者往往具有不同的尺度,这突出表现在工程的价值决策、技术决策和实施决策上。上述现象的存在,除了项目参与人的专业技术能力及道德伦理外,还关联到人力、机械、材料、资金、环境、土地、信息等要素的合理组织与配置。基于工程造价本质定义,可以从“数量—单价—费用”的角度进行工程造价解析。数量、单价、费用实际上是工程造价的三个自变量表现形式。工程数量是从工可、设计到建设完成的实物消耗过程,它体现了实现工程既定目标和基本功能而消耗的必要的实物工程量;单价是完成每一计量单位对应工程内容所需的工、料、机费,以及管理成本、税金、工程风险、计划利润等的费用之和,它体现了计量单位工程的直接经济价值,在社会发展历程中,具有一定的变化周期,表现出一定时期的历史市场价格水平;费用是除工程建筑安装费之外的费用总称,包含设备工器具购置、征地拆迁、勘察设计、建设单位管理、咨询服务、研究实验、预留费用和贷款利息等费用。工程设计方案、施工方案、工程实践价格是从工程设计到工程造价确定的基础过程。而且,工程造价确定必须参照一般意义、正常条件和社会普遍认可的实践成果。因此,可以从方案合理、数量准确、因地造价、因市定价、竞争有序、道德伦理、组织有效和监督到位等8个方面进行解析。 2.1方案合理 工程造价确定是以科学的技术决策为基础的,是基于工程设计方案、施工方案是科学合理的假设。理论上讲,工程目标一旦确定,工程的基本功能就定性。设计方案一旦得到审批,即可视为工程设计方案是合理的。因此,方案合理是造价确定影响因素解析的一个主要评价对象。从方案产生的过程视角来看,工程造价分析还应考察直接参与生产、管理、设计人员的专业知识能力和道德素养。 2.2数量准确 工程数量是实现工程建设目标而消耗实物量的集中体现,也是工程直接静态价值的量化表现,同时还是计算确定工程造价的关键自变量。对工程造价确定而言,工程数量确定涉及工程设计产生的直接工程数量和为实现建设目标而在建设过程中产生的非直接工程量。如果生产、管理、设计人员的专业知识能力是足够的、诚信的,生产作业基础条件是已知的,设计施工方案审批后,则可计算确定出准确的工程数量。一个合理的设计施工方案,必然对应一个合理的工程数量,在给相关参与者带来合理的利益同时,能够促进社会经济可续发展。 2.3因地造价 世界上不存在两条完全一样的公路,从中微观角度讲每一项公路工程都是个性化的定制产品。同时,消耗的实物资源,在工程技术上是“没有价值区别”的物质资源,在工程造价过程中变成了“负载价值”、“用途不同”的物质资源。而且这种资源在地理空间上分布不均匀、不均衡。当然在国家层面相关标准统领下,以及多年专家实践经验的共识达成,在工程技术应用方面具有很多相通的内容。从另外一个角度讲,这种整体上的各异,是由同质的部分集成组合的不一样带来的结果(特殊技术除外)。因此,工程造价的分析确定应抓住“同质分项”(部分)这一牛鼻子,综合考虑当地的消耗资源分布和开发供应条件,以及各个部分的集成组合的实施条件(生产作业基础条件、地形气候、社会关系、自有资本),把建设项目的技术要素和非技术要素考虑进去,尽可能将纳入合同中不确定性内容及过程风险的边界明晰化、具体化,将交易的相关信息尽可能统一公开,特别是对工程成本有直接影响的部分,从而组合形成个性化的工程特征属性,即构造形成因地造价的理论计算模型。 2.4因市定价 应该承认,随着BT、BOT、PPP及其他带资建设等筹融资模式的兴起,工程造价与工程设计、施工技术的关系问题变得更加复杂。按照价格理论,价格决定的第一因素是价值。按照价值理论,主体不同,客体的价值就不同。因此,项目业主的不同、供应商的不同、承包人的不同、设计人的不同等将会一定程度影响到工程造价的不同。“量体裁衣”、“量力而行”、“尽力而为”这些都属于个体的独特性。当然价值的评价主要考量的是对社会的意义,从这个角度讲,它具有社会性,也应总体上反映人民群众的共同意愿。即便建设市场具有多元化的特点,但是通过市场这个广泛利益博弈平台,仍然可以追寻到相应工程单价的历史衡量尺度和道德规范。纵观国内外,建设项目有关各方都是以交易时期大多数工程建设项目分项工程历史单价、劳动力价格和材料设备交易价格作为价格确定的参照标准。同时,受市场客观的作用,工程造价的确定结果具有静态性质。因此应依据正常的市场交易行情分析确定工程造价,然后动态修正。 2.5竞争有序 竞争是获取工程建设项目承包权或经营权的主要方式,也是比较公正的通行证。随着“大项目”、“大管理”、“大技术”、“大合同”的出现,合作方的选择与过去传统概念的选择具有一定的差异,突出表现在双方的合作基础上。相对而言,双方的责任、义务、利益的关系较过去更为复杂。因此,相关竞争规则的制定和完善即显得尤为重要,而且可能造成事实上的寡头垄断。从而让国家或老百姓付出更大的代价(设置上限价的除外)。简言之,竞争规则、竞争程度必然成为造价的影响因素。当然这些因素又与项目业主这个主要责任主体的企业文化、员工能力及道德素养相关。 2.6职业伦理 工程建设项目参与人众多,职责分工具有多元化,职业从业人员的不同在处理相关人员关系时就会有不同的要求。因此,职业的专业性和决策的民主程度是利益矛盾的焦点所在。工程造价的确定,应将自身置于工程建设项目的环境中,而且项目参与人和企业都应坚持尊重、秉公、中立理念,并作为长期执业准则来遵守。尊重就是尊重事实,尊重合同当事人的权利;秉公就是平等对待当事人;中立即设计人员、管理人员、审批人员应当站在中立的角度做出各种判断和决策,为社会大众所信赖。 2.7组织有效 组织有效包含管理行为、个人努力、组织结构和组织状态四个方面,强调平均与共存、统一与稳定、共识与有序。公路工程建设项目涉及组织层级众多,协调沟通工作量大。同时,工程技术经济行为具有不可逆性质,工程方案一旦决策实施完成,必将计入工程成本,随之也将由纳税人来买单。因此,在项目实施过程中,应把参与人员对组织的忠诚、管理制度和企业文化对人员的约束、组织成员适当的自由裁量权和组织机构协调模式作为考核评价管理有效的主要指标。设计人员、施工技术人员、项目管理人员和决策审批人员是项目实施行为的主体,其在项目实施过程中理应具备的专业知识能力和职业道德素养是组织是否有效的重要影响因素。 2.8监督到位 监督到位优秀表现就是以工程建设目标为基础而开展的符合性监督,其主要任务是发现业务过程不合规的行为事实并将其存在问题解决在事前和事中。工程建设项目从立项到建设完成运营通车,是一个长期的过程,就工程技术经济的客观反映来看,包含建设项目的投资预估、投资估算、设计概预算、工程量清单预算和工程决算等关键环节。同时,这些环节也是与工程设计施工技术方案动态具体优化完善相协调一致的。由于不同角色的能力和职业道德素养差异,需要围绕既定建设目标对相关技术经济指标及工程活动行为进行监督,通过过程中的主要行为控制,促进整体目标的实现。如果过程控制不到位,将会造成工程技术经济的变化,从而影响工程项目的投资目标,甚至影响工程价值。 3结语 工程要实现最佳决策,必须要有工程理念、工程思维和工程意识作支撑。工程造价、工程数量、工程单价及工程费用之间相互之间均存相互影响关系,而且较为复杂。运用哲学思维解释和思考工程造价确定中的各种问题,是对工程实践中人、自然、工程关系和时间的总体把握。因此,要认识清楚工程造价的变化,就必须找出其变化的根据和原因,把握工程造价确定的过程、条件和形成工程实物要素转化关系。研究分析工程造价影响因素解析体系,对于提升合理确定工程造价价值、把握工程造价理论研发方向,建设公平、公正、共享、协调的工程建设市场具有重要意义。 作者:瞿国旭 单位:云南省交通运输厅工程造价管理局 公路工程造价论文:公路工程造价风险管理讨论 【摘要】 公路工程是一项系统工程,在工程中涉及到多方面的内容,具有范围广、时间跨度长、不确定因素多等特点,这使得公路工程的造价存在一定的风险。论文阐述了公路工程造价风险管理的内涵,并探讨了公路工程造价风险控制的具体措施,希望能对同行起到借鉴作用。 【关键词】 公路工程;全风险;管理;控制 1引言 从造价风险控制的程序上来看,在公路工程中进行造价风险管理,首先,应对公路工程相关的资料进行收集,在充分分析的基础上确定公路工程造价风险控制的目标,然后,根据工程的具体情况制定最佳的风险控制方案,从而对公路工程造价的风险进行处理[1]。从造价风险控制的方案来看,方案的选择是以控制风险为基础,其主要目的就是减少或者避免风险事件。一般来讲,公路工程的风险控制主要有两个方面,一个是前处理,一个是后处理。前处理主要是风险遏制、风险规避和风险转移;后处理是风险容忍、风险应急、风险消除以及风险分担,这两个方面共同构成了风险的控制。 2造价全风险管理控制的方案设计 2.1造价全风险控制的分类划分 公路工程具有范围广、时间跨度长、不确定因素多等特点,因此,对于其造价全风险的划分存在着很多不同的标准[2]。正常情况下,在识别阶段,对于风险的划分主要以对造价的影响特点为依据,而在造价风险的度量阶段,则主要是以度量特性为依据。对造价风险进行划分,其主要的目的是根据不同的风险来制定相应的管理和控制方案。 2.2不同风险的控制设计 根据公路工程风险理论可以知道,公路工程项目造价风险的控制设计及其各种方案的配合是建立在对不同风险产生不同程度的识别上。在此基础上方可有针对性地选择相应的控制管理方案。在公路工程的不同施工阶段,根据具体的风险类型,造价风险主要分为传递性风险和阶段性风险。下面就围绕传递性风险和阶段性风险的控制措施进行阐述。 3公路工程阶段性造价风险的控制 3.1正确定位建设标准 由于公路工程具有系统性等方面的特性,因此对于其造价的管理也应是系统性的[3]。这就要求在公路工程项目建设的初期确定一个正确的建设标准。在进行建设标准的定位时,应考虑到其影响因素较多且复杂,因此,这就要求应先对该公路工程项目在路网中的功能和作用进行分析,同时,还应确保其满足当地经济发展的需要。首先,应从整体的角度对公路工程进行定位,在此整体的框架下方可形成阶段性的定位。这样做的主要目的就是减少了因为建设标准设置过高而影响了工程的正常施工的可能。 3.2加强估算、概算、预算的编制 在对公路工程进行估算、概算以及预算编制之前,应先确定编制依据具有合法性、时效性和适应性。对于工程估算,应对其相应的指标进行合理运用,并根据市场的具体行情确定相关的材料、人工等的价格,对这些价格的控制应具有动态性。在进行概算和预算的编制时,应以正确的工程量清单为依据。此外,还需要应用施工企业的定额,计算出相对比较科学和合理的价格,才能对工程的造价进行有效的控制[4]。 3.3加强占地拆迁费用的控制 对于公路工程占地拆迁费用的控制,首先,应根据相关部门所颁布的资料对土地的类别进行正确的划分,如有必要可以请当地的国土局进行配合,在此基础上对征地费用进行计算,从而准确地编制公路征地和用地表。此外,对于工期较紧的公路工程,应与当地的土地管理部门进行配合,从而确保工期的顺利进行。 3.4招投标阶段的造价控制 在公路工程招投标阶段进行造价的控制,首先,应确保合适的招标方式,一般情况下,主要采用的招标方式为邀请招标。这种方式一方面减少了竞争成本,另一方面提高了效率。此外,还需要对公路工程标段的数量进行合理的确定。标段不宜过小,过小不仅会影响各个施工单位之间的协调性,同时还会对土方的调配效率造成影响。在进行招标时,业主要对相关的信息进行认真的审核,特别是对于招投标单位基本情况进行合理的评分和排序,要确定一个相对比较合适的单位[5]。确定完单位就要进行合同签订,这里要特别强调主要合同的规范性,并增强对合同的管理意识。 3.5加强竣工决算审查 公路工程造价的最后一个环节,就是竣工决算审查阶段。在这一环节中,应对公路工程的工程量、材料价格、相关费用等多方面的情况进行深入的审查。其中决算的审查主要包括图纸、工程变更等是否吻合,是否出现了重复计算等不规范的行为。如果出现设计变更的情况时,要看任务是否符合规范的要求,在满足规范的前提下,要看变更的费用是否包含到合同造价中。 4公路工程传递性造价风险的控制 4.1强化设计管理 在公路工程建设的整个过程中,包括可行性研究阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段等,对于项目整个过程中的每一个阶段均应进行严格的逐级审批。为了有效控制工程估价和预算,在设计阶段就要重视这个方面的内容,要进行相对科学的论证,并从多个设计方案中优选一个最佳的设计方案。设计过程中要积极推行限额设计,从而确保公路工程的造价满足技术性和经济性的要求。此外,在对施工图进行审查和设计变更时,应严格按照有关要求进行工程造价控制,从而减少由于设计变更所引起的经济损失。 4.2控制工程量变更 在每一阶段的工程施工完成之后,不要先急于支付工程款,要对工程量进行充分的计算,核实完毕后方可支付。要从工程变更的计价和计量两个方面进行审核。同时,对于计量结果应采取分级审批和监督的方式,从而确保审查的结果具有客观性[6]。 4.3控制材料涨价风险 在公路工程的整个施工过程中,影响总造价的主要内容是工程的施工材料,一般情况下,材料的费用占到了总费用的三分之二以上。因此,对于公路工程造价的控制应以材料的性价比控制为主。在对材料风险进行控制时,首先,应加强对材料的价格管理,对于材料的采购应以准确的材料价格为依据;其次,对于材料的选择应根据工程的具体情况确定最佳的材料;最后,对于材料的采购应采取招投标竞争机制. 5结语 公路工程投资金额巨大,对其各个阶段采取风险管理可以有效控制工程造价。结合工程实践经验,本文提出公路工程风险管理上应当采取传递性风险和阶段性风险管理,并概括出可行的风险管理实施策略措施。从工程实施效果来看,采取上述的风险控制管理措施,可以对公路工程造价的风险进行处理,有效消除风险事件发生的概率。 作者:刘慧广 单位:中建路桥集团有限公司 公路工程造价论文:公路工程造价评估系统设计 摘要: 建筑业作为国民经济支柱产业,它的发展和国家政策密切相关。现阶段国家建设投资结构、规模调控和信贷政策变化等对建筑行业产生直接影响。经济因素中税收政策、通货膨胀、外汇汇率浮动和价格调整等都会影响工程总成本,进而影响工程造价,存在不同程度的造价风险。建筑市场秩序不规范,监理机构不健全,造价从业人员素质低下,监理制度残缺不全等都会影响工程造价管理。我国工程造价难度和风险大,需要采取有效办法和措施,做好评估系统的设计。本文介绍了工程施工各阶段工程造价评估内容,对工程造价评估特征工程造价评估设计作了探究。 关键词: 工程造价;风险评估;措施 一、施工各阶段工程造价评估事项 (一)招标投标阶段 工程业主资信情况反映业主对合同履行的态度,因各种原因导致我国业主延迟付款,此现象长期普遍存在,业主信誉较差,故意克扣或拖欠工程款。 (二)勘察设计阶段 一些工程项目的设计方案没有完全确定时业主就开始招标,一些设计单位责任心不强,设计不充分或不完善甚至发生失误,不可避免给施工企业投标报价带来极大的风险。 (三)投标报价阶段 不少建筑施工企业为获得建筑工程,采取行贿等非法手段,或者为了竞争盲目压价投标和串标,获得工程后在建设期间亏损几率加大。 (四)项目实施阶段 不同的施工方案工程造价也不相同,每种施工方案无论传统的还是创新的都有自身独特优点和局限性,这就要求施工企业必须针对不同施工方法、施工技术条件而发生的工程造价进行考虑和评估,尤其是在采用新工艺、新技术时更应充分考虑工程变更和索赔风险。 1、不可预事项增大造价管理难度。一些工程业主不遵循施工规律,追赶工期。不严格按施工图纸和合同办事,在施工中经常修改和变更规划设计,致使施工企业施工准备随之改变,结果工程质量和工期难以保证。再则不少工程项目牵涉面广,内外协作复杂,需要做好协调工作,如工程拆迁、施工手续办理等,如果不能很好协调相关关系将会影响施工进度和施工企业经济效益。 2、监理单位工作质量好坏增大造价管理变数。监理工程师工作效率低,工作过于苛刻,故意拖延签证支付,监理工程师对索赔问题迟迟不提建议,作不出决定等致使后续工作难以顺利进行。 3、国家经济政策调整变化带来造价增多。建筑行业发展和国家政策紧密相联。国家建设投资、规模调控和信贷政策变化无常,极大影响建筑行业,影响施工企业业务和效益。主要表现在影响建筑材料单价,继而影响工程总成本。其经济风险包括通货膨胀、外汇汇率浮动、税收政策变化、物价上涨以及材料价格调整等。 二、工程造价评估主要特征 (一)工程造价评估方式具有独特的个性 每个工程项目有着自身用途、特点和规模,不能把甲工程造价预算工作评估方式用到乙工程项目上,不同工程项目有着各自不同的具体要求。 (二)工程造价预算本身金额巨大 工程项目大多需要大额资金,这些资金有些来自股东投资,有的来自银行贷款,工程实施成本特别高。所以在项目实施中,出现任何差错都会造成整体工程瘫痪。 (三)工程造价具有动态性和和层次性 工程项目处在不断发生变化之中,有些投资费用不能用准确金额来量化,而是要进行评估测算,有些费用的发生具有偶然性,不能对其进行正常测算。工程造价评估都会将评估数据提高,以免造成工程实施阶段资金断裂,同时在工程实施中具有一定逻辑性,一个过程滞后会造成整个工期延后。所以工程造价评估中要充分考虑有可能出现的异常。 三、工程造价评估设计 工程造价评估包括建设工程投资费用评估和工程价格评估,工程造价预算编制是项繁琐工作,必须谨慎对待,运用合适的技术并和经济相结合,要求编审人员具有一定专业技术知识,包括建筑设计、施工技术等建筑工程知识,需要具备预算业务素质。在实际工程造价评估中会因不同原因导致工作出现差错,比如说定额换算不合理、新技术新产品出现所导致价格差错等。再则一些单位为获得很高收入不从改善工程项目管理提高工程质量角度着手,而是采取多计工程量、高套定额单价、巧立名目等手段人为提高工程造价,导致工程造价评估项目繁多,计算过程复杂。因此需要做好工程造价评估设计。 (一)做好设计变更和签证造价评估 一般情况下开发、建设一个工程项目需要经历工程设计、决策、实施和竣工结算几个阶段,作为控制总体工程造价基础环节的工程设计阶段要提前注意加强对总工程造价管理,以便为总项目工程造价打好基础。 1、工程设计要符合相关标准,设计人员在设计中要坚持一定原则,从如何最大程度降低工程成本出发,作出的工设计要满足有关设计任务书和相关要求标准。 2、把好概算审核,便于整个项目工程造价管理。 3、切实做好限额设计,监理人员要在项目前期着手做好造价监理,以此不断提高相关设计人员责任感,把握在投资控制中的主动权,更好地做好项目经济决策以及对设计造价监理。项目建设单位要精选出优良的项目设计方案,有助于更好的控制设计阶段工程造价,实现降低工程造价,提高工程项目利润的目的。 4、工程建设前期监理要做好工程计量,施工单位要经过专业监理工程师对工程方案的检查,按施工合同内容填好各项数据,经监理工程师认证工程的可行性后再向建设单位申报,总监理工程师要从造价、项目具体情况出发审查工程变更方案,和相关部门进行协商将变更方案确定最后的费用变更,监理工程师要及时做好工程量统计,对在建工程量和计划进行比较,提出调整措施,并积极和有建设单位联系。项目监理机构要按合同内容进行结算,针对结算总额和施工单位协商。 (二)参与工程招投标 工程招投标是否成功对工程造价影响巨大。建设单位要根据已有条件提供完整的施工设计图纸、工程招标文件、工程量清单、合同条款和准入资格。施工企业要充分掌握招标文件精神实质,提出招标文件存在的问题和不足。比如对合同条款不明确、招标文件漏洞、技术规范不合理等,提出书面材料。在清单报价中要按自身实力和市场趋势变化,预测项目哪些因素合理,哪些不合理,要逐一分析,组织有关人员进行讨论,对全局性、关键性风险问题重点解剖。 (三)做好工程施工阶段造价管理 工程施工阶段要采取有效措施加强项目管理,工程质量、工程款支付及工程验收环节要加强风险防范。工程承包的风险和赢利并存,是矛盾和对立统一体,承担的风险越大赢利可能性和几率越高。要采取合理防范措施避免和减轻风险造成的不利影响,把可能风险损失控制到最低限度,增大企业经济效益。 (四)减少外部环境造成变动而带来的风险 各级政府或产业协会要产业发展和宏观环境变化信息,比如通过物价指数和居民消费价格指数,银行汇率变化来识别和分析通货膨胀因素引起的各种工程造价风险。又比如自然环境因素引起的工程费用增加。为此需要和气象部门沟通,预测项目施工期问气候情况以及由此增加的施工成本,从而采取相对应的防范措施,把成本增加的可能性消灭在萌芽之中。 (五)设立工程造价评估风险协调机制 工程造价管理理念和管理水平需经日积月累形成并提高,加强造价管理能力培训的同时增强对工程造价风险防控和处理能力。设立工程造价协调机制,跟踪工程造价可能出现的风险和矛盾,识别产生此问题的原因,再通过研究和沟通,采取措施,抵抗风险,为以后处理类似情况提供借鉴。 (六)重视风险控制,合理分解风险 做好造价评估,确保实现管理层下达的指令,造价风险评估包括政策和程序两方面,其关系相辅相成,政策规定如何做,在程序中就会让政策运行产生效果。政策是执行程序的基础。施工企业工程造价控制要按照业务流程设立风险控制,重要环节制定出详细的造价评估控制程序。 四、结语 工程造价评估在工程建设中发挥直观重要作用。工程造价主要针对工程从前期策划、可行性研究到实施全过程各环节所花费的总成本预算,对于工程整体完工和成本效益产生巨大影响,所以在实际工作中工程设计和工程造价要统一协调,相互配合,只有这样才能达到满意效果。 作者:崔靖 单位:驻马店市公路管理局 公路工程造价论文:公路工程造价管理绩效研究 一、公路工程造价人员管理绩效的含义 公路工程造价人员管理绩效就是公路建设所支出的费用要有专门的人员来进行核算,绩效是公路费用核算人员的一种工作表现,是对他们努力程度的一种折射,能够清楚地展现核算公路造价费用的工作效率。由此可见,公路造价人员的管理绩效是造价人员认真努力工作的最佳说明。只有对造价人员进行严格把控才可以促进他们工作效率的提升,才可以真正使他们的工作更加有利于公路建造。 二、公路工程造价人员管理绩效的必要性 在公路建设中,公路造价的核算非常重要,它有助于提高公路建设的积极性,为公路建设提供足够的价格参照,可以使公路工程有条不紊地进行下去,可以为公路工程的建设计划提供有效的数据资料,从而促进公路的建设和规划的有序进行。因此,对造价人员的管理绩效也十分重要,造价人员的管理绩效可以使造价工作更加明确,促进造价核算的开展,通过造价人员的绩效可以了解造价的真实性,从而更加有利于公路工程的建设。公路工程的建设需要有造价核算功能,只有使造价人员保持良好的工作状态,展现出好的管理绩效,才能使公路建设更加顺利,才能使公路建设在精确的造价管理绩效下获得更好的造价数据,促进公路建设顺利进行。 三、公路工程造价人员管理绩效存在的问题 1.绩效意识不足。 如今的公路工程造价人员没有足够强大的绩效意识,对工作得过且过,没有足够的耐心,只是粗心地进行造价核算,态度不端正,导致造价管理绩效偏差,使绩效低下。造价人员的态度不端正导致他们粗心对待工作,对工作中应该抓的细节部分不按照规定进行,使工作产生疏漏,使造价管理绩效不尽人意,给公路建设带来极大的损害。 2.缺乏创新性。 公路造价工作时,造价人员往往会按照规定来办理工作,而有些工作需要及时变通,但是公路造价人员因循守旧,固执于传统的办事方法,不思进取,不求创新,导致造价工作效益不高。这对于造价工作来说是一种低级错误,只有常常对造假工作进行反思,不断创新思路,才能使造价人员提高管理绩效,从而有益于公路的造价管理。 3.造价人员素质不高。 通常公路工程的造价人员都是由普通工人晋级就任的,即便任用专业的造价人员,也存在人员工作经验不足,素质不高的问题,这有碍于公路建设的发展。 4.监督体系不完善。 公路工程造价管理要具备完善的监督体系,对造价管理进行严密监督,以保障造价管理绩效的准确性、合理性和科学性,杜绝投机倒把。同时对公路造价管理的监督可以提高公路造价管理绩效的效率,使绩效管理更加适应公路的建设。 四、保障公路工程造价管理绩效的策略 1.提高公路建设人员的造价管理绩效意识。 对公路建设者要大力宣传造价管理绩效意识,使造价管理绩效成为造价管理人员真正关心的问题,只有这样,公路建设者才会更加努力地工作,严格执行造价管理工作,从而促进造价管理绩效的能动性,使造价管理绩效更加精准高效。 2.在公路造价管理工作中灵活应变。 要学会利用灵活的头脑,随机应变,机动地对待公路造价管理工作,以使公路造价管理工作变得更加简单、轻松,从而保障造价管理绩效的高水平,使公路建设更加符合现代化的建设要求。 3.加强对造价人员的培训。 对造价人员进行培训,提高他们的素质,提高他们的专业技术以及面对困难时的勇气,为造价管理绩效的准确合理科学制定提供强大助力。 4.加强造价管理绩效的监督。 只有做好造价管理绩效的监督工作,才能保障给造价管理绩效科学、顺利进行,才能使造价人员变压力为动力,从而使造价人员更加坚守岗位,努力工作,为实现完美的造价管理绩效而付出努力。 五、结语 公路建设有助于国家和社会的发展,要注重公路建设的细节,尤其是公路的造价管理绩效问题,它是遏制公路建设的主要因素,只有高度关注造价管理,才可以保障公路建设在一个合理稳定的费用范围内建设成功,这对社会和国家是一个巨大的改善。 作者:刘殷志 单位:大庆油田勘探开发研究院实验中心项目经理部 公路工程造价论文:公路工程造价指数指标探讨 1指标需求分析、推广应用前景 我国长期实行强调作业成本的定额计价方式的工程概预算制度。虽然在改革开放以来,强调交付成果市场价格的工程量清单计价机制已经确立,但工程造价管理的传统观念仍未完全突破,估概算指标、概预算定额之外的技术手段匮乏。例如,在成熟市场经济国家被广泛使用的工程造价指数,在我国仍处于研究和试行阶段,在公路行业的宏观和微观应用都很窄、影响较小,在我省还是空白,与公路计价方式的实际,与公路投资成本宏观表达和决策辅助的需求不适应。在我国工程建设行业中,公路建设领域较早采用工程量清单方式进行施工招投标计价和计量支付。工程量清单计价方式与定额计价方式从理念上有本质不同,从而造成了公路工程造价计价各阶段口径不统一,编制质量不理想,审查工作量大且缺乏评判标准,最终影响施工发承包交易的合理定价,或是合同履行过程中计量支付争议较多等情形屡有发生。这些现象的存在,不利于科学控制公路建设投资、促进公路建设市场健康发展。 2对交通运输发展的支撑作用 公路建设是交通运输发展的重要硬件基础。管好、用好公路建设投资,安全高效、优价保质组织公路工程建设项目实施,是交通系统完成国家和地方公路建设任务的基本职责。 (1)促进云南省公路工程造价管理技术进步对云南省公路造价指标进行分析和总结,构建符合工程建设实际情况的造价指标体系,将进一步完善公路工程造价计价依据,促进云南省公路工程造价管理技术进步。 (2)提升云南省公路建设项目的造价控制与管理水平云南省公路工程造价指数指标研究成果将直接为行业主管部门、业主单位对公路建设项目的造价预测、方案评审、控制工程建设的费用和单位工程造价提供服务,达到节约建设资金目的,同时也方便施工单位合理的组织施工,通过采用新技术、新工艺、新方法、新材料,提高施工水平,节约成本,降低造价,提高效益。 3国内、外同类技术的现状及发展趋势 3.1国内情况 (1)造价指数研究。中国建设工程造价管理协会(2011)完成了《中国工程造价指数体系与模型构建的研究》,系统研究了国外主要经济体工程造价指数主流形式和方法,针对我国实际提出了工程造价指数体系与模型构建的系统设想。新疆公路工程造价管理站(2009)完成了《公路工程造价指数研究》,经过分析比选,确定了新疆公路工程造价指数模型。浙江省交通厅工程定额站(2002)对该省公路工程概算等情况进行调查,统计汇总,共搜集全省9条高速公路、11条一、二级公路的造价资料,积累了大量的基础数据。分别按照劳务、机械、钢材、水泥、木料、地方材料、沥青和其他材料等八项进行分类统计分析,进行适当取舍后,确定了公路工程价格指数各因子的百公里基本量,建立了浙江省公路工程价格指数的数学模型。 (2)造价指标应用。新疆公路工程造价管理站(2009)完成了《公路工程造价指数研究》,以2005年为基期,测算了2006~2008三年的公路工程造价总指数,高速、一、二、三、四级公路工程造价指数,主要要素价格指数(按季度)。浙江省交通厅工程定额站从2013年第4季度开始,以2002年第四季度为基期,持续按季劳务、机械、钢材、水泥、木料、地方材料、沥青和其他材料等八项公路工程价格因子的指数,供该省公路工程的价格调整、合同价格结算依据。根据云南省交通运输厅工程造价管理局所掌握的历年公路工程投资数据、项目造价数据和材料价格信息数据,收集近期一些工程造价咨询公司历年公路工程造价咨询、审计业务数据。 3.2国外情况 美国ENR指数(民间组织),英国BIS指数(政府部门)、BCIS指数(民间组织)进行对比研究和参考采用其思路、方法。 4主要研究内容 4.1主要研究内容 4.1.1云南省公路工程造价指数序列模型构建研究 (1)公路工程建造成本总指数。主要研究内容是各等级公路的权重确定。 (2)各等级公路工程建造成本指数。主要研究内容是各等级公路建造成本组成项(路基工程建安工程费、路面工程建安工程费、桥梁工程建安工程费、隧道工程建安工程费、立交工程建安工程费、交通设施工程建安工程费、征地拆迁费、其他二类费用)的权重确定。 (3)各等级公路工程主要费用组成项指数。主要研究内容是主要费用组成项的指数测算模版(模拟工程量清单及基期单价)确定。 4.1.2云南省公路工程要素成本指数序列模型构建研究 (1)人工成本指数。 (2)施工机械成本指数。 (3)公路建设材料价格总指数。 (4)单项材料价格指数(沥青钢材水泥(燃油)混凝土骨料等)。 4.1.3云南省公路工程造价指标体系应用研究 我们以一定时期内我省公路工程造价成果为数据源,测算分析我省公路工程造价指标(高速公路、二级公路、三级公路、四级公路全线指标,高速公路、二级公路单位工程指标,四个等级共10项以内典型分部工程造价指标)。 4.2研究技术路线、技术方案和研究方法 在广泛收集国内外有关造价控制方面的研究资料基础上,并结合实体的公路工程项目,综合应用综合研究、分析比对、统计测算、反向验证等手段,开展本项目的研究。具体研究内容: (1)专业工程指数测算标准模版。专业工程标准模版为整个指数体系最重要的同度量基准。需设计某专业工程中分项工程的基准组成数量(即一个含典型分项工程及其数量配比的虚拟清单)。本模版的调整周期应作研究,应在相对固定的同时,又能及时反应公路工程建设标准的变动(量的变动)。本项研究内容可同指标应用体系相关研究内容同步开展。 (2)基期单价确定。在大量研究建成公路造价数据的基础上,固定基期单价,作为整个指数体系的基期(价格)基准。 (3)人工、材料、机械价格与建安工程费的相关关系分析。本课题初步设定的公路工程造价指数体系暂考虑不直接以人工、材料、施工机械等直接成本因素作为因子,主要原因有二:一是人工、材料、施工机械等直接成本因素的价格变化不一定及时反应到公路建设项目建造成本中(因工程造价主要在合同签订时议定,合同执行中的直接成本因素价格变化在一定幅度内不影响合同价格);二是人工、材料、施工机械等直接成本因素与工程造价的相关关系式难以测算(在定额计价模式下还存在这个可能性,但在市场报价模式下,这一测算的数据采集难度非常大,课题组判断为基本不可能模拟出比较贴合的算式)。但有了并行的建造成本指数序列和要素成本指数序列后,两个序列之间的相关关系分析是可行的且是必要的。指标应用—常用指标,全线指标可以通过技术特征的任意组合(根据需求)查询数据库提取符合查询条件的项目数据后,经统计分析求出,本课题可以根据对需求的研究,设定部分常用指标,如:四车道高速公路公里投资、主要费用项占比(公里费用);二车道二级公路公里投资指标;二车道二级公路公里建安工程费指标;高速公路征地拆迁费占总投资比重。指标应用—造价估测,新建项目的全线投资估测可以在数据库中输入技术特征作为查询条件,查询出符合条件的项目投资数据,对各费用组成项进行一定的技术修正后,重组估测指标。专业工程:可以是分部工程,也可以是分项工程,也可以是分部工程的扩大或分解。根据对指标的应用需求,以及在施工管理中的分包方式等因素综合研究确定。有条件时,可以将专业工程造价指标的研究进一步细化到工程量清单层级。指标应用:科学设定和测定的专业工程建安工程费指标实用性较强,可用于设计方案经济比选、快速投资估算、造价成果质量复核、招标控制价确定等。数据来源:专业工程建安工程费指标测算数据来源于报告期公路建设项目中标价。本课题还将研究对照采用施工分包市场价格测定专业工程建安工程费指标值的方法(但不进行实证环节的研究)。 5结语 本文可以为云南省公路工程造价管理确立宏观层面的统计数据生成方法,为公路投资的总体成本提供现状表达和分析预测;做好统计数据生成方法在微观层面也可以为公路建设发承包交易双方合理确定和有效控制公路工程造价提供依据,供其利用工程造价指标体系,动态地进行工程估算、概算、工程量清单计价以及做好工程价款结算工作,实现造价经济合理,构建节约型交通,具有重要的现实意义与推广应用价值。同时为公路工程投资监管提供依据。 作者:陈晓华 熊江东 金珠 毛月雯 李宛伽 单位:云南省交通运输厅工程造价管理局 公路工程造价论文:公路工程造价控制方法分析 1为什么要研究公路工程造价控制 我们人类的活动有一个特点就是总想用最少的代价取得最大的效益,尤其是在市场经济条件下,这种特点就更突出了。在公路修筑这件事情上也存在这个问题。由于公路修筑是个大工程,涉及的方方面面众多,无论时间空间跨度都比较大,还有很多难以预料的事情发生,所以,事先对很多事情做好预估并提前做好预防准备就成为关系到工程能否顺利进行能否按计划进行的一件大事,这其中就包括公路工程造价的预估和控制。具体说来,有如下几个方面的因素要求我们对公路工程的造价进行预估和控制: 1.1从工程的决策就要求对整个工程的造价作出预估。 现在我们进行公路工程施工的单位都是赢利性企业,这些企业在接下一个工程的时候,是需要对整个工程的造价做出预估的,然后再同交通系统的投资做个比较,如果感觉这个工程能赚钱,那么就会应承下来;如果通过比较觉得这个工程赚不来钱,就会要求投资方增加投资力度,否则就放弃这个施工项目。所以,在项目决策阶段就需要对工程造价作出评估。 1.2在设计阶段就要更加精确地明确整个工程的造价。 在工程设计阶段,就是整个工程的施工方案的确立阶段,要求对每一个路段用什么材料各需要修筑什么设施都作出明确的规划,与此同时根据以往的经验对每段路的的造价也就计算出来了。 1.3但是无论在设计过程中,设计人员多么经心方案设计得多么详细,在具体的施工过程中都会有一些超出预料的变化 比如,在修筑过程中遇到的土层是过去没有遇到的或者很少遇到的,因此没有估计到。就这一点变化,就会导致整个过程的一系列变化,比如,可能应对这新土层的需要新的设备但事先没有准备,开挖这新的土层可能需要更长的时间,这都会使工程的造价发生变化。又比如,由于修筑公路要持续较长的时间,在这期间施工材料、设备乃至人员的工资都发生了变化,这也导致工程造价的变化。再比如,在施工过程中突发了自然灾害如地震、水灾等等,也会导致工程造价的变化。 1.4人为的一些因素。 由于公路工程是营利性工程,所以,一些施工企业为了多赢利,人为地在施工过程中增加一些施工项目,这也会改变工程的造价。以上这些因素都会导致预估的工程造价发生变化,那么如何防范这些因素使工程造价被控制在一个容许的范围之内呢? 2如何使工程造价受到控制 2.1要采用现代化的科技手段对整个工程的施工方案进行周密的设计。 如前所说,整个工程的造价是在设计阶段就计算出来了,而这个计算是根据施工方案做出来的。毫无疑问,施工方案越符合实际那么根据方案计算出来的工程造价就越真实在施工过程中被修改的可能性就越小。所以,要使工程造价得到控制首先就要制定周密的符合实际情况的施工方案。而要制定出这样一个方案,一方面要对公路所经地域的地表建筑和各路段的近地层土质和其他地质情况调查清楚,一方面要对投资方的修筑意图搞清楚。要搞清楚公路所经地域的地表建筑和地质情况除了需要严肃认真一丝不苟的工作态度外,采用现代化的技术手段是很关键的一个因素。在过去,依靠人工去勘查,不但历时长,而且无论测量工人多么认真仔细都是有误差的,依据这些并非真实的数据去制定方案当然跟实际就会有差距。如果采用现代化的勘查手段呢,不但会大大提高勘查效率,而且会高精度地贴近实际,这样制定的施工方案就比较真实了,在施工过程中被改变的可能性就缩小了。另外,搞清楚投资方的修筑意图也很重要。一般说来,投资放在提出修筑意图时只是有一个大致的轮廓,一般不会提出十分明确的方案,这种模糊性正是将来有可能改变施工方案因而也改变工程造价的因素。所以,为了使这种可能性降到最小,就要在施工方案制定的过程中,反复与投资方沟通,用自己的专业知识去反复启发投资方使之修筑公路的目标越来越明确,只有这样才能最大程度地缩小施工方案被修改的范围,因而也使工程造价得到最大程度的保护。 2.2要严格公路工程设计变更的审批制度。 在前面我们提到公路工程的施工方案是有可能被人为的因素修改的。这是因为公路修筑这样的大工程会涉及到很多有各自利益的企业和部门,这些企业和部门是极有可能为了自己的利益而在施工过程中对施工方案作出修改的,比如某一施工部门在修筑某一路段时加修筑了防护栏,实际上这防护栏是没有必要添加的,只是因为加修这段防护栏施工单位可以增加施工工时乃至从防护材料上获得一些利益,诸如此类,如果没有对公路工程设计变更的审批制度或者对公路工程设计的变更审批不严格,那么在中国这样的过度,这种事情就会大量发生,就会大大改变原来的工程造价。所以建立严格的公路工程设计变更审批制度是防范工程造价大幅变动的重要举措。在我们国家,现在通行监理单位、设计单位、建设单位三级会审制度,就是说,公路工程的施工设计要发生变更,需要这三个单位都同意方可。但是,中国是个人情大国,重情分轻规则,如果虽有审批制度,但是不能严格执行,仍然会被某些不守规矩的人破坏,从而造成工程造价的变动甚至是巨大的变动,这在现实生活中不止一次发生过。所以,要防止工程造价被人为的改动,除了要制定相关的制度之外,更重要的是要制定有效的措施来严格执行,其中最重要的措施就是,谁同意更改的后果自负,比如更改之后如果造价大幅上涨就由责任人来承担上涨部分。如此一来,审批人就会审慎地使用手中的审批权了。不过这也不绝对,在民营企业中一般来讲这一点能做到,但是对国营企业来讲,由于最终由国家来承担责任损失,个人并不能承责,这种体制就很难使相关的审批制度得到严格的执行,所以说,在我们国家这方面需要加以完善的地方真是太多了。 2.3要改革旧有的工程造价的编制方法 我们国家原来有一个编制公路工程造价的基础性文件,这就是交通部下发的《公路工程机械台班费用定额》,但是应该看到,这个文件已经不适应现在市场经济的环境条件了。比如《定额》中规定的设备折旧费A、大维修费B和日常维护费C,是 以常数项的形式出现的,在计划经济时代,这样做是有道理的,因为那个时候物价十分稳定,而且一切都是由国家定价,十分确定。但是现在市场经济条件下,一切都是市场说了算,而市场是时时变化的,在这种情况下还沿用原来计划经济时代的定价方法显然是不合时宜的,所以,为了精确确定工程造价距要研究新的工程造价编制办法。比如《现值系数台班法》就是很好的一种,这种编制办法有如下一些优点:(1)有很强的可造作性,使用起来很灵活,能适应各种不同的情况。(2)他属于动态台班费用定额,能够比较合理地计算工程造价,符合现行的市场经济条件。(3)能够积极推动公路施工设备的更新和现代化,对提高工作效益有积极作用。 2.4科学建立施工设备材料的价格信息系统。 工程造价的预估是离不开在施工过程中所使用的施工设备和材料的价格计算的。但是由于这些设备和材料的价格是经常变化的,因此,追踪这种变化并设法对这些变化作出尽可能符合实际的判断,就成为工程造价预估的重要一环。由于公路施工使用到的设备和材料品类众多,而且历时较长,这样要想凭借人工的力量来实现这一目的就很渺茫了。在这个问题上,采用先进的科技手段比如电子计算机和现今纵横延伸的信息网络传播渠道就可以建立施工设备材料的价格信息系统,这个系统可以把各种施工设备和所用材料的历史价格和各地的价格一下子摆在人面前,供认研究和探讨,有了这些信息,我们就能够比较客观地来对工程造价作出贴合实际的预判了。 2.5正确使用固定价和非固定价。 在公路施工工程中,有一些工程历时较短,工程也较简单,在种情形下可以采用固定价的办法,这种办法的优点就是简单易行,比较省事。不好的地方就是可能同实际的造价有出入,不过由于工期较短,意外因素出现的可能性较小,这样即便有出入也不会很大,一般在可接受范围内。对于那些历史时间较长、工程很复杂、动态因素很多的公路工程,就不应该采用固定价的办法,而要采取非固定价。也就是在承包合同或投资包干协议中对调价范围和方法作出规定,使工程造价根据实际情况做一定的的浮动,这种方法比较灵活。 3结语 总而言之,公路工程造价涉及到方方面面的利益,如果不加以有效控制,就会损害各方面的利益,从而影响公路建设的健康发展,因此这不是一个小问题,应该引起有关部门的高度重视和切实的研究,并在实践中解决之。 作者:姚鹏飞 单位:中铁七局集团有限公司 公路工程造价论文:公路工程造价档案管理措施分析 1、领导重视是关键 只有领导重视才会做好工程造价档案管理工作。要将档案工作摆在重要议事日程,把造价文件材料形成、积累、整理和归档纳入工程技术人员职责考核范围,建档人员纳入工程设计师系统,参加项目方案评审,设计评审等会议,及时收集会议中形成文件材料,只有层层把关才能保证档案材料齐全、完整。 2、完善档案人员职称待遇是做好档案工作的基础 一个好的管理者,若要充分发挥档案人员的绩效水平,给予档案人员相应的职称待遇,是稳定档案人员的基础。对于管理手段先进、成绩突出的档案人员适时进行奖励,不必等着有各种指标空缺才可以提升待遇,在职称方面破格晋升,用扩大影响、提升待遇吸引并留住优秀档案人员,为档案人员提供充分的发展空间和施展自己才华机会。 3、提高工程造价档案贮存、收藏、开发利用是手段 采用缩微、光盘技术,可以极大地提高工程造价档案存贮密度,减少存贮空间。为日益增多档案存储和管理提出有效的解决途径,增强了档案部门的收藏能力,使档案部门存贮的信息量增大,运用现代信息处理技术手段来开发档案信息资源,提高档案信息的利用率。 4、实施工程造价档案资源数字化是信息化的保障 在造价工作中所用工具性资料,包括各类概预算定额、消耗量定额、取费文件、工程其他费取费相关文件、政策,注意行业内政策变化及新文件的。再如应收集整理完整的竣工决算资料,搜集各类工程定额的编制资料,工程造价中的典型案例,典型工程经济指标,与工程造价有关的法规政策,历年材价资料,补充预算定额资料等等。要认真分析总结归纳,使用先进的信息手段,把档案部门积累的各种造价资料加工转化成数字化的信息,建立起档案全文数据库和档案目录数据库。(本文来自于《陕西档案》杂志。《陕西档案》杂志简介详见。) 5、加强工程造价档案利用服务是目的 全方位扩大档案资源收集范围,档案收集不完整,有些内容就提供不出来,整理不科学,就难以检索和查找;归档范围和价值鉴定不准确,导致有价值的资料销毁,无价值的资料却占据库房,增加工作量和管理经费,这些缺陷,只有通过档案利用服务才能被发现,如果不开展档案利用服务工作,将档案资源束之高阁,就不会发现问题,只有随时了解工程造价档案需求动态,才能有针对性、超前为广大工程造价工作者提供服务。同时要注重培养一些有经营头脑和创新思维的、懂技术的复合型档案管理人才,开拓出“以档养档”有偿服务的新路子。 作者:丁春萍 单位:陕西省交通厅交通工程定额站 公路工程造价论文:高速公路工程造价预算优化 一、工程造价预算定额作用及意义 工程造价预算定额包含了整个工程项目从前期的设计出图到后期的工程施工、竣工验收的全部费用,其作用是,首先,能够保证对整个工程项目的总体投资与成本进行有效的控制,是对工程施工图的施工预算,对整个设计施工方案经济效益特性的主要指标。其次,工程造价预算定额能够对工程施工过程中涉及到的施工任务分配、工资结算一起其他相关的经济技术活动进行合理的编制分配,为工程的招投标、竣工验收提供依据于基础。3.高速公路工程造价预算定额特性高速公路建设项目甲方基本都是政府部门,因此其造价预算定额首先应该具有权威性与法定性,其定额水平一般符合社会经济生产力水平。因此,在进行施工图预算过程中要严格按照《公路工程预算定额》进行。在建设投资、招标工程编制与报价等方面,都不得随意更改造价预算定额内容与水平。其次,高速公路工程造价预算定额应当建立在科学性与真实性的基础之上。其预算定额的实现必须是遵循一定的科学技术理论,并辅之以现场调查研究与施工经验总结而来。最后,高速公路工程造价预算定额应当具有一定的稳定性以及时效性。对施工过程中的各种信息实时更新总结,已达到建设施工的高效率。同时在整个工程量上来看具有一定的稳定能力,整个工程消耗稳定在一定的水平。此外,施工项目由不同的工作部门共同完成,因此其造价预算也因不同的部门而分为相对独立的子系统。各个系统之间既有统一性,又具有局部针对性。 二、高速公路工程造价预算定额的优化 1.高速公路工程造价预算定额中存在的问题 改革开放以来,国内经济发展突飞猛进。公路作为连接各省各国之间的桥梁与枢纽,得到了越来越多的重视与建设,每年都会增加新开工的高速公路项目。高速公路工程造价预算定额作为高速公路建设中的重要一环,国内直到2006年之后才开始使用,因此预算定额问题繁多。首先,相关部门对高速公路工程造价预算定额认识肤浅,浅显的认为造价预算定额只是一项单纯的财务预算工作。在预算执行过程中,同样只有财务关注工程实际与预算差额,其他部门很少关注自身预算执行情况。其次,高速公路工程造价预算定额测算方式落后,与实际项目相差较大,大部分的预算方法停留在依据施工方法、技术与成本资料进行测算,无法真实反映项目施工情况。最后,高速公路工程造价预算定额缺乏有效的监督管理,在造价过程中出现不合理因素,导致偷工减料等情况的发生。 2.高速公路工程造价预算定额的优化方法 高速公路工程造价预算内容主要包含投资估算、预算以及概算等内容,其主要指标有单位路段内的建筑安装工程费用、设备仪器费用及其他工程建设费用,如土地补偿费等。在进行优化方法之前,首先应该明确造价指标与内容方面,这部分涉及到造价估算及审查等相关的决策。在进行造价预算定额制定过程中,在参考资料的基础上,从实际出发,工程造价中的设计标准与设施水平都是随着国家经济技术的发展而逐渐发展的,同时建筑材料成本也会有各个发展阶段的特点。因此一定要严格按照实际需求,确定合理的造价预算定额。其次,要做好基础资料的整理与分析,为高速公路造价预算定额进行合理制定创造条件,其资料构成主要有经过相关部门批准之后的项目建议书、项目可行性分析研究及资金投入估算、项目设计修正概算、施工图预算以及招投标报价、施工竣工结算、项目施工环境与市场条件等。在项目积累造价资料方面,主要有工程概况、造价与工程量资料以及相关的历史经验教训。在资料基础收集整理与分析过程中,编制人员要对其进行去伪存真,保证造价资料的真实性,抓住预算定额本质。再次,在管理水平与定额体制制定方面进行优化提高,降低工程造价。现有的高速公路工程造价预算定额体制存在着诸多的问题,对其进行深化改革,能够实现预算定额的公平与公正,防止因相关利益而产生的预算定额干扰。在管理水平方面,需要体现社会平均先进水平。采用先进的工艺技术降低工程造价,使得其项目在经济性与先进性方面取得良好的效益。 3.高速公路工程造价预算定额中的关系分析 高速公路工程造价预算定额中的先关的几个关系主要是灵活与统一、先进技术与现行设备匹配适应、预算定额的专业性与多样性等几个方面。首先,高速公路工程造价预算定额应该保证在项目施工过程中施工、管理与经营的统一标准,同时兼具不同的地域特点而采取灵活的预算定额方法。其次,先进生产技术的使用必然要涉及到与现行设备之间的兼容性,预算定额要同时具有先进性与较强适应性。最后,高速公路涉及行业众多,施工地域广泛,因此预算定额种类多样。在多样的基础上还应该具有专业性,这样才能最大限度的发挥预算定额的作用。 三、结语 高速公路工程造价预算定额作为工程项目中的最为重要的一环,能够从总体上对项目施工进行指导监督与竣工验收考核。对其进行优化,能够有效提高预算定额的实际工作效率。 作者:石陶 单位:广东省交通运输工程造价管理站 公路工程造价论文:公路工程招投标阶段的工程造价控制研究 摘要:随着我国经济的不断发展,我国建筑行业也到了发展的最佳时期,在建筑行业的发展过程中,工程招投标占有重要的作用,往往科研通过对工程施工的招投标控制来实现对建筑工程施工材料的最大化控制,降低生产成本.本文作者结合自身实践就我国的建筑工程的施工中工程的招投标的工程造价控制所起到的作用进行分析,以供同仁参考。 关键词:公路工程;招投标;造价控制 1当前的工程造价概述 我们通常所说的工程造价是指在工程建设的过程对工程实施各阶段的开支情况进行大致的分析,了解施工的用量,施工用量包括施工材料的花费以及施工资金的消耗.招投标阶段是施工过程的重要阶段,也是制定施工合同的重要阶段,因此在施工建设的过程中做好施工造价控制管理的有关工作,这对于提高施工效率也有着重要的作用。 2公路工程造价管理工作现状分析 我们可以通过施工造价的作用可以看出,工程造价是施工工程得以正常进行的基础,因此在施工建设的过程中需要施工人员严格按照施工要求,编制施工指导文件,对工程建设以及施工控制进行可靠性分析.总的来说,公路建设的过程是一个复杂的过程,在公路建设的过程中,总会有这样或者那样的因素来影响施工建设进度,因此要求施工人员参照多方面的因素来进行施工工作。我们通常提到的工程项目的造价控制一般包括工程投资决策阶段、招投标阶段、勘察设计阶段、项目的实施过程、工程的竣工阶段,在这几个过程中,招投标阶段是重点.招投标阶段主要就是项目负责人通过多方竞争,赢得项目的建设权.当然那一定要保证招标制度的公平-公正性,工程造价的影响贯穿在建筑工程施工的全过程中,工程造价对其的影响力是随着工程进程的不断推进递减的,换句话说,也就是在工程建设的最初阶段,是招投标的作用发挥得最大的时候.建筑工程的结束阶段,工程造价也就没有任何实质作用了.因此投资者在建筑施工工程中就可以通过工程造价的反馈作用提前了解到工程预计的花费量,在保证建筑工程施工质量的前提下,将工程的投资额降低到最小。 3公路工程招投标阶段造价存在问题 问题:(1)造价控制管理的各阶段严重脱节。由于工程的施工过程复杂,因此在施工的过程中可能涉及到多次计价,因此工程中的不同预算往往由不同的施工单位以及审计单位和相邻单位完成的,因此缺乏整体的统一性,也导致整个管理形式较分散,经常会出现地域垄断等现象;(2)控制价编制与投标价格不合理。工程施工过程中的招投标必须要遵守国家相应的法律法规,保证能在国家规定的最少时间限度里完成施工,而且这个过程必须要经过上级部门的审批。另外还需要对审批的结果批通过进行备案处理.在招投标阶段,经常会出现这种情况:招投标施工计划交由上级部门审核,但是出于主导地位的政府部门并不能够及时给予施工方的回复,等到回复的时候,原先制定好的施工方案和施工方案之间间隔的时间过长,施工方案中关于施工材料以及人工的花费已经不是原先的标准,可能会出现价格的上涨或者下跌,也就是招标控制价已经不能够准确地反映出施工中的花费状况,因此就会出现一些企业在进行施工报价时候为了获得施工中标,按照低于施工成本价的价格来进行报价.这样就导致在进行施工的时候往往因为施工的资金不到位,选择一些质量较差的施工材料来进行施工,为施工建筑埋下了安全隐患;(3)招标单位专业不专,人员不齐。当前我国的招投标企业单位混乱,缺乏统一的标准,机构的成员素质参差不齐,缺乏专业能力,因此在工程建设的过程中无法有效为招标项目把关,因此直接影响到招投标结果。 4加强工程造价的控制与管理的措施 随着我国交通公路的规模越来越扩大,工程造价能力急需要得到提高,我们可以通过以下几种措施来提高我国的工程造价控制能力:(1)严格按基本建设程序办事。近几年来,我国交通运输量不断增加,交通规模也不断增大,因此也就导致在建筑施工的过程中过程中出现越来越多的问题,当前的交通行业的相关人员也面临新的挑战和要求;(2)以设计为重点进行全过程的造价控制。要想保证整个施工过程的施工造价管理工作就需要着重落实施工的设计阶段,施工工作的设计阶段是整个施工工作的重点,可以通过设计阶段对全过程实现工程造价的控制和监督,因此我们在施工过程中要注意以下几点:①要建立建立制度对整个工程造价的过程进监督和管理工作,加强对整个过程的监督.将施工工程管理落实到施工工作的每一个阶段;②在施工的过程中要始终明确施工方案不是唯一的,因此要求施工方/监理方就施工工程中的问题进行讨论,对比各种施工方案,选择出合适的施工方案,如果当前没有合适的施工方案,还需要参照其他的施工方案或者重新制定施工方案;(3)项目实施过程中的造价控制。随着我国交通运输业的不断发展,我国的交通运输业也面临着越来越多的问题,其中最常见的就是公路施工中的费用预算问题,因此就要求施工人员针对施工中的费用问题要落实到实处,细化到具体的步骤,在保证施工质量的前提下降低生产成本,遇到工程费用的相关问题,找到问题发生的根源并对其进行解决,对施工工程中的工程造价管理进行及时的控制。 5总结 综上所述,要想保证施工质量就需要按照施工要求来对工程造价过程进行有效控制,而招投标是工程造价的关键阶段,因此需要施工人员在这个阶段里通过采取合适的方式,不断提高自己的专业水平,促进我国工程造价能力的提高,同时还需要政府和企事业单位不断完善自己的体制,共同促进国民经济的发展。 作者:苑晓雷 单位:四川路桥华东建设有限责任公司 公路工程造价论文:公路工程造价动态影响原因 摘要:在公路建设项目中,工程造价是十分重要的环节,它是决定项目启动的关键问题。因此在公路建设中,工程造价是一个值得研究和论证的事情。文章通过对公路工程建设过程中产生的动态因素的研究,探讨运用合理的手段控制这一系列的因素,最后达到控制成本、实现最大经济效益的目的。 关键词:公路工程造价;动态因素;造价控制;公路建设;控制措施 影响公路工程造价的因素有许多,主要包含静态方面的因素和动态方面的因素。在工程施工中,静态方面的因素可以通过一系列合理的控制手段予以控制,往往不会有太多的影响。但是,影响公路工程造价的动态因素却十分难以把控,稍有疏忽就可能造成重大的经济损失。影响公路工程造价的动态因素是指在公路建设过程中一些不断变化的、难以预计的影响公路造价的因素。 1影响公路工程造价动态因素的分类 由以上论述可知影响公路工程造价的因素包含方方面面,因此必须全寿命周期地去合理控制工程造价,对此进行了以下两点总结: 1.1施工过程中内部条件的变化 第一,工程设计的变化。工程设计是一个不断变化、不断改变的因素。工程设计首先会以一个初步的设计书的形式展现出来。然后公路工程项目从初步确定设计任务书,进行技术设计、施工设计,逐步跟上施工进度。由此可以看出,这是一个十分复杂、多变的过程。在此过程中,由于各种因素的不断影响,施工的具体情况可能发生变化。由于这些因素都是不可预知的,所以工程设计的变化要随之改变,而工程设计的变化将对公路工程造价产生巨大的影响;第二,施工变更。施工变更是实际施工过程中常常发生的问题,施工变更导致工程造价的变化也十分正常。这一动态的因素应当在施工之前充分考虑,并且要有一个完整的应对方案,这样才会降低这一因素所造成的影响;第三,技术标准变更。施工单位和承包单位在考虑实际情况下经常会有技术标准的调整,这一变化可能是主动的,也可能是被动的,但是却实实在在地对公路工程造价造成了巨大的影响,甚至是巨大的损失。 1.2施工过程中外界条件的变化 第一,材料价格的变化。设备材料的因素是公路工程建设的重要因素。设备材料的价格随市场而不断波动,而材料价格的波动将极大地影响材料所需的费用。这是一种不断变动因素,这种变动将极大地影响公路工程造价的情况。价格的因素是一个重要的因素,所以在公路工程中应该充分考虑这一因素的影响。第二,天气、地理条件变化。施工过程中,外界过程的变化是多变的,比如天气、地理的影响。这些细微的变化将牵一发而动全身,影响工程造价的具体情况。这种外界条件的变化是很难预测的,很难从一开始将这些因素计划在内。这种变化一旦出现将是不可逆转的,将极大影响公路工程建设的造价情况。第三,人工费用的变动。人工费用同样是一个不可忽视的因素。在公路工程建设过程中,公路建设的周期漫长、范围广泛、项目众多。人工费用不可能像预算中一样准确,产生变化是必然的,这种变化也将对公路工程造价造成影响。第四,自然灾害的因素同样是不可忽视的一个因素。公路工程的建设,随着公路建设的不断进行,公路工程范围的不断扩大,自然环境和地理环境的多变性,不能不考虑自然灾害的发生,并且这种灾害的发生是一种难以挽救的局面,这必然会对公路工程造价产生巨大的影响。 2对公路工程动态因素的控制措施 2.1前期控制措施 第一,投资决策阶段。公路工程的建设是一项漫长的过程,科学的投资决策十分重要。要有一个科学的、指导性的决策论断,要充分考虑项目的可实施性,充分考虑项目的多变性,将众多的因素考虑进来。在决策阶段对项目有一个科学、明确的指导直接影响着下一步工程项目的进展。要充分考虑项目的各种风险和隐患,并且提出相应的应对策略,这样才能以不变应万变。第二,设计阶段。设计方案在工程建设中起着举足轻重的作用。一个科学的、合理的设计方案将会极大地节省投资预算,相反,一个不合理的设计方案将会对工程建设造成难以挽回的影响。做到这一点要有一系列科学合理的论证方案,要有明确的指导方向和严格的管理措施,进一步提高设计方案水平,建立起一套完整的监督管理体系。比如要有明确的责任制和奖励惩罚制度,要有科学的竞争制度、合理的协调体系等。第三,招投标阶段。招投标的选择也至关重要。因为这是决定这一工程项目将会由谁承包、由谁负责的重大事项。有一个合理的竞争体制,通过综合比较、充分考虑、论证来选择一个优秀的承包单位也会在未来降低施工的风险,将造价的变化降到最小。 2.2施工阶段控制措施 施工阶段是公路工程的优秀环节,在这个过程中,应该充分考虑以下的环节:第一,协调好工程质量和工程造价的关系。要充分考虑质量的同时,降低施工的成本。考虑施工过程的多变性、安全性等问题。第二,充分考虑工程进度与工程造价的关系。要尽可能缩短施工期,降低成本,控制其中可能发生的风险。 2.3竣工及后续价阶段 施工结束并不是意味着项目的结束,还有许多的问题需要解决。例如要完成施工的验收报告,检验工程质量,完成最后的结算。同时还有后续的阶段仍然需要完成,要有一个科学合理的评价报告,对施工过程中出现的问题有一个合理的解决方法,尽量减少造价与实际施工成本的偏差。 3其他注意因素 3.1总体设计合理,建立科学有效的数据体系 在选择路线的过程中,要充分考虑地质因素、气候因素。要有科学合理的论证,加强科学调研。对不同的路段采取不同的应对方式,同时将上述因素考虑在工程造价的方案中。建立完善的数据体系,以便实时地掌握工程的实际状况。预防随时产生的变化,并及时做出相关的调整。建立科学合理的分析、预测网络,及时查找产生变化的原因,从而快速地采取相关的应对措施,以此来形成科学有效的数据体系。 3.2加强工程变更、进度管理及合同管理 工程变更是一个影响公路工程造价的动态因素,加强对工程变更的管理十分必要。第一,要有一个严格的变更审批制度,防止随意的变更,禁止多余的施工设计,控制造价变化;第二,应该要有完善的变更应对策略,防止变更产生的巨大影响;第三,要有一个合理的变更估价措施,严格控制工程变更的造价变化。施工进度的长短直接影响着施工过程中的造价变化。因此,应当在施工过程中有一个完善、严格的监管体系。实时掌握施工进展,防止工期拖延,保证工程可在计划内完成。同时要有健全的审查制度,在工程的计量和支付上严格把控、仔细审查。建设过程中,应当严格按照公路工程建设的合同办事,遵循实际情况和客观规律、基本程序办事,遵守公路工程造价的客观事实和经济规律。要合理控制公路工程建设过程中的动态因素,就要以合同为基本,慎重的决策,周密的计划。合同的变更将会从根本上改变原有的造价,造成不必要的风险。因此,在工程开始时,应该制定相应的防范措施。 3.3加强现场的组织管理,合理控制材料成本 施工现场的管理需要合理安排施工现场的各项资源,协调各个方面,做到物尽其用、人尽其才;做到资源的合理配置,进而降低造价成本,最终使得现场管理有体系、有组织。施工原材料的成本在工程造价中占有很大一部分比例,因此,应当在保证施工质量的同时尽可能地降低材料的成本,将材料成本控制在一个合理的区间内。 3.4技术手段和经济手段相结合,完善造价管理措施 技术与经济相结合是一种科学合理的方式,从而帮助我们进一步优化设计和施工,同时可以合理地控制工程的造价。综合考量经济和技术的各个方面将有利于我们发挥其优势,尽量避免各种动态因素所造成的造价变化,从而达到财力、人力、物力的完美配合,最后取得相应的经济效益。工程管理造价是一个技术含量很高的任务,也是一种新生事物。在实际的造价中,要与时俱进,用一种创新、科学的思维来完善造价。同时,也要充分地考虑可能发生的因素,研究相关的应对策略。还要进一步认识到众多的缺陷,运用科学的手段予以解决。当然也要注重科学的发展,节约成本,为工程的造价留足预算的空间。 4结语 公路工程的造价是一个综合性极强的工作。在实践中,公路工程造价又受到了众多动态因素的影响,比如在设计方面、施工方面、材料价格方面、自然方面、地质方面、气候方面乃至国家的政策方面,都是重要的影响因素。这些因素的作用使得公路工程造价的难度变得十分巨大。因此,在实践中应对上述方面予以充分重视,在公路工程建设的各个环节控制各类动态因素的产生与发展,只有这样才能保证公路工程造价的合理与准确。这一控制贯穿于整个工程建设的过程中,要随时发现、随时控制,从而将影响降到最低。 作者:苗宏 单位:中铁十五局集团第七工程有限公司 公路工程造价论文:公路工程造价成本控制浅谈 伴随着经济的腾飞,我国道路交通网趋于完善,对我国经济的持续健康发展起到支柱作用。随着我国公路工程的不断发展,已经产生了巨大的社会经济效益,但是不能忽视公路工程施工过程中的一些风险,由于公路工程成本巨大,施工过程中必须更加谨慎,必须严格按照国家相关标准进行施工与管理,其中工程造价成本控制是重中之重。公路工程造价成本控制是指利用科学手段合理确定投资成本、设计预算、施工图预算、发承包合同工程总价以及工程结算竣工决算,将工程造价成本控制在合理的范围之内,提高投资效益,使各方面的利益最大化。 1公路工程造价成本控制的可行性原则 (1)以工程前期阶段为优秀的工程造价成本控制。 工程成本主要包括工程造价,工程竣工交付使用后产生的管理费用,以及工程使用寿命到期后产生的拆迁费用等。施工前的投资与设计阶段是做到合理控制工程造价的关键,投资阶段很大程度上决定着工程造价,设计阶段决定着工程质量,影响到工程使用期间以及交付后产生的费用多寡。因此,以工程建设的前期阶段为工程造价成本控制的优秀,必然能创造更高的经济效益。 (2)积极主动控制。 工程造价成本控制不仅能反映出投资决策及设计施工的影响,而且合理的工程造价成本控制能间接影响投资决策以及设计施工的效益,主动地控制工程造价成本,达到成本控制的最优化,取得更加满意的效果。 (3)大力推广技术与经济结合模式。 大量工程实践表明,合理地控制工程造价成本,需要从组织、技术、经济等多方面采取措施。组织措施上,需要明确分工,清晰的项目组织结构;技术措施上,选择技术性较强的设计方案,严格审查初步设计、技术设计、施工图设计,大力推广节约型技术的使用;经济措施上,实时比较工程成本的计划值与实际值,推行奖惩措施,严格审查各项费用的支出。其中将经济与技术相结合是工程造价成本控制最有效的方式,必须在工程建设中将技术与经济有机结合,通过技术最优化选择、经济效益的评比分析,科学合理地处理技术与经济的统一对立关系,把好工程造价成本控制关。 2控制公路工程造价成本的有效策略 (1)投资决策阶段的成本控制 公路工程的投资决策实质上是一个选择与决定投资方向、数目的过程,是对工程的可行性、效益进行技术性验证的过程。特别是公路工程具有投资巨大、周期长、线多面广等特点,因此不同的设计方案会带来不同的经济效益,须全面对比分析不同设计方案的技术经济效应。对公路工程项目的投资决定正确与否,直接影响着工程建设的成败,决定着工程项目的造价高低以及后期所带来的投资回报。工程建设项目的大小直接决定着工程造价的高低,因此需从项目内部各因素之间的数量匹配、能力协调等方面考虑,合理确定项目规模的大小。作为编制可行性报告、评估项目可行性等的重要参考,衡量工程造价是否合理以及把控项目建设的重要尺度,选择与工程项目想匹配的建设标准,同时需满足相应国家、地方行业标准,能合理控制工程造价,有效提高工程建设项目的经济效益。充分考虑各种因素,选择合理的建设地点,建设地点选择的自然环境、工程地质情况很大程度上决定着工程质量的高低、工程建设的难易程度等,影响到工程造价。大力推行技术先进、经济效益良好的施工工艺。选择低能耗、高效益的施工设备。必须选择具有相应资质、满足项目建设要求的咨询机构与施工企业。 (2)设计阶段的成本控制 设计阶段的设计方案如果不合理,极易造成工程建设项目投资数额的增加,使得工程成本增大,因此设计阶段对工程建设项目的造价控制有着重要影响。在设计阶段控制工程造价的措施主要有:①对工程的可行性方案再次进行论证研究,对比分析不同的设计方案,选择经济效益最好、最合理的方案。②初步的设计阶段审查工作分为两次进行,第一次是内部审查,第二次是项目批复机构的审查。施工图的设计是设计阶段的最后阶段,在这一阶段,设计工作者需要参考已经批复的设计任务书,将详细的经济技术措施落实,完成工程项目全过程建设的规划、图纸设计等技术性工作,在保证工程建设项目的质量安全的基础上,选择科学合理的设计方案能在很大程度上降低工程成本。在施工图设计设计阶段的工程造价成本控制措施:①重视工程建设项目的资料收集,工程项目开建之前,设计人员需对项目建议书、设计任务书掌握清楚,了解项目所在地点的自然环境、地质水文情况等信息,与此同时,对新型的经济型工程材料及性能须有一定程度的了解。②实施限额设计,优化设计方案。通过实施限额设计对工程建设项目的总投资额做到有效控制,同时需对工程的重点项目的投资做到全面掌控。达到限额设计最佳效果的重点是解决设计过程中的技术问题。对于公路工程的设计必须选择经验丰富的设计工作人员,经验丰富的设计师能很好的保证设计质量,且达到经济实惠的目的。 3施工决策阶段的成本控制 公路施工阶段是指完成设计后并经过检查符合相关规范后进行实体建设的过程。施工阶段的工程造价成本控制措施:①选择具有相应资质、信誉良好的施工企业,制定出缜密合理的施工合同条款,保证施工企业保质保时的完成工程施工。施工企业的选择与施工合同的签订,对公路工程的造价成本的合理控制有着重大影响,因此合适的工程计价方式也非常重要。编制招投标文件之前,需了解现场的实际情况,有利于合理控制工程造价。②公路工程建设过程中受到一些不确定因素的影响,出现工程变更在所难免,随着工程量的增加或减少,工程造价也随着发生变动。针对工程中的变更,在计量过程中,必须在监理工程师的监督下按照相关规范标准进行计量工作。 作者:刘杰 单位:中煤第三建设(集团)有限责任公司
电力系统自动化技术论文:电力系统自动化计算机技术论文 1电力自动化系统概述 1.1变电系统自动化电力系统通过变电站和输电线路输送电能,在变电站运行过程中,仅仅依靠人工来监控电力供应,工作效率较低,并且难以及时进行信息反馈和实时监控。计算机技术在变电系统的应用,不仅极大地提高了监控精度和工作效率,而且帮助工作人员及时发现变电运行存在的问题,从而有针对性的采取有效措施,提高电力运行的可适应性和稳定性。在变电站自动化系统中应用计算机技术,光纤和计算机电缆作为最重要的媒介,实现了变电站二次设备的集成化、信息化和数字化。变电站系统利用计算机技术生产变电运行管理档案,变电系统自动化是电力系统发展的重要趋势。 1.2电网调度自动化电网调度自动化是电力系统自动化的重要基础,我国各级的电网调度自动化系统和计算机技术有着密切联系,终端设备主要有显示器、打印机、存储器、计算机网络接口等,这些设备都是经过计算机技术的整合,在电力系统局域网进行参数测量和状态检测。电网调度自动化系统主要实现在电力生产过程中,自动化分析和监控电网的运行状态、采集实时数据、评估电力系统安全状态、预测电力负荷、控制省级以上电网控制等,满足电力系统的运营要求。 1.3配电网系统自动化电力系统借助于计算机技术进行改造省级,实现电力系统网络化和配电智能化,配电网系统自动化分为三级结构:光线终端、配电子站和配电主站,配电网系统自动化有助于实现电力系统的资源共享,确保配电系统的安全稳定运行,保障电力系统的高效运行和高度自动化。 2电力系统自动化中计算机技术的应用 2.1电力一次设备在线状态检测近年来,我国电力部门积极引进先进的科学技术,和科研机构进行合作,在电力一次设备在线状态检测的研究中取得了很多的成就。电力一次设别在线状态检测可以长期连续地对电力系统一次设备如开关、断路器、变压器、汽轮机、发电机等设备的运行参数进行在线监测,通过实时监控一次设备的运行状态,科学分析电力一次设备运行参数的变化趋势,判断电力系统是否出现运行故障,及时对一次设备的维护保养,提高电力一次设备的利用率和使用性能。 2.2新型测控和继电保护装置光电式互感器技术在电力系统的应用,使得电力二次设备如继电保护、测控设备装置的功能和结构发生了很大变化。新型测控和继电保护装置省去了部分信号处理电路、A/D转换电路和隔离互感器,极大提高互感器的响应速度。 2.3智能化电力一次设备在电力系统中电力二次设备和一次设备的安装位置相距较远,两者之间用大电流控制电缆和强信号电力电缆连接。而智能化电力一次设备是指在设计电力一次设备结构时,充分考虑二次设备的运行,将电力二次设备的基本功能就地实现,节省大量的控制电缆和电力信号电缆,实现电力一次设备的保护和自带测量功能,如常见的箱式智能化变电站、智能化开关柜、智能化开关等。但是在实际的应用过程中,智能化电力一次设备很容易受到电力系统大电流断开造成的高强度电磁场干扰,其关键技术主要包括通信接口协议标准、电子部件和电磁兼容的供电电源等。 2.4光电式电力互感器电力互感器是输电线路的一种重要设备,其按照一定的比例将输电线路的大电流和高电压数值降到电力仪表可以测量到的数值,便于电力仪表的直接测量。但是,电力互感器的电压等级越高,其绝缘性能越差,并且设备的质量和体积也越大,动态的信号范围越来越小,导致输电线路的电流互感器饱和,甚至导致信号畸变。当前很多国家都成功研制了电子式互感器和光电式互感器,其相应的应用标准也逐渐完善。和普通电力互感器相比,光电式电力互感器的输出信号比较小,通常是毫安级,其很难通过较长的电缆线路将信号输送给相关的保护和测控装置,必须通过光电转换和模数转换将信号转换为数字信号之后,由光纤接口送出。 3结束语 电力系统自动化中的计算机技术的应用,推动了电力系统的快速发展,随着计算机科学技术的快速发展,计算机技术将在电力系统自动化中发挥着更加重要的作用。 作者:杨会宇单位:国网河南淇县供电公司 电力系统自动化技术论文:变电站电力系统自动化技术论文 1系统结构与性能 1.1系统性能特点:变电站综合自动化的监控和管理系统适应不同的工作环境,现场安装后可立即使用并稳定可靠运行。系统的软、硬件设备十分便于维护,各部件都具有自检和联机诊断校验的能力,为维护人员提供了完善的检测维护手段,包括在线的和离线的,都能准确!快速的进行故障定位,维护人员都能在现场自行处理。计算机监控和管理系统具有很高的可靠性(其平均无故障时间MTBF为:主要设备大于20000h,系统总体大于17000h。系统的软、硬件设备具有良好的容错能力。当各软、硬件功能与数据采集处理系统的通信出错,或当运行人员在操作时发生一般性错误时,均不引起系统的保护功能丧失或影响其它模块的正常运行。 1.2信息采集方式:对一个较先进的变电站综合自动化系统而言,其信号采集应该是可以完全分散分布和下放的,因为只有这样才能最大限度地减少二次控制电缆,简化二次回路。特别是在10kV变电站,可将测控部分合并在10kV保护装置内,根据模拟量对采样精度的不同要求,采用专用的电流输入口以接测量用。 1.3网络结构与通信:分散分布式结构,各间隔层与站级层所有控制指令、数据传送、信息交换等都是通过计算机数字通信实现的。这就对承担数字通信的物理介质的可靠性、实时性提出了非常高的要求。因此在变电站自动化向分散式系统发展时,采用计算机网络的优点来替代传统串口通信成为一种趋向。 2变电站电力系统自动化的技术发展途径 2.1神经网络控制技术的应用:由于神经网络具有本质的非线性特性、并行处理能力、强鲁棒性以及自组织自学习的能力,所以受到人们的普遍关注。神经网络是由大量简单的神经元以一定的方式连接而成的。神经网络将大量的信息隐含在其连接权值上,根据一定的学习算法调节权值,使神经网络实现从m维空间到n维空间复杂的非线性映射。 2.2模糊逻辑控制技术的应用:模糊方法使控制十分简单而易于掌握,在家用电器中也显示出优越性建立模型来实现控制是现代比较先进的方法,实践证明它有巨大的优越性!模糊控制理论的应用非常广泛。电热炉一般用恒温器来保持几档温度,以供烹饪者选用,模糊控制的方法很简单,输入量为温度及温度变化两个语言变量,每个语言的论域用 组语言变量互相跨接来描述。 2.3专家系统控制技术的应用:专家系统在电力系统中的应用范围很广,包括对电力系统处于警告状态或紧急状态的辨识,提供紧急处理,系统恢复控制,非常慢的状态转换分析,切负荷,系统规划,电压无功控制,故障点的隔离,配电系统自动化,调度员培训,电力系统的短期负荷预报,静态与动态安全分析,以及先进的人机接口等方面!虽然专家系统在电力系统中得到了广泛的应用,但仍存在一定的局限性,如难以模仿电力专家的创造性。 2.4线性最优控制技术的应用:最优控制是现代控制理论的一个重要组成部分,也是将最优化理论用于控制问题的一种体现。线性最优控制是目前诸多现代控制理论中应用最多,最成熟的一个分支。 3国内变电站自动化技术发展存在的问题 3.1不同产品的接口问题:接口是综合自动化系统中非常重要而又长期以来未得到妥善解决的问题之一,包括RTU、保护、小电流接地装置、故障录波、无功装置等与通信控制器、通信控制器与主站、通信控制器与模拟盘等设备之间的通信。这些不同厂家的产品要在数据接口方面沟通,需花费软件人员很大精力去协调数据格式、通信规约等问题。 3.2运行维护人员水平不高的问题:目前,变电站综合自动化系统绝大部分设备的维护依靠厂家,在专业管理上几乎没有专业队伍,出了设备缺陷即通知相应的厂家来处理,从而造成缺陷处理不及时等一系列问题。要想维护、管理好变电站综合自动化系统,首先要成立一只专业化的队伍,培养出一批能跨学科的复合型人才,加宽相关专业之间的了解和学习。其次,变电站综合自动化专业的划分应尽快明确,杜绝各基层单位“谁都管但谁都不管”的现象。 4变电站自动化系统应能实现的功能 4.1微机保护:是对站内所有的电气设备进行保护,包括线路保护,变压器保护,母线保护,电容器保护及备自投,低频减载等安全自动装置。各类保护应具有下列功能:故障记录转贴于。存储多套定值。显示和当地修改定值。与监控系统通信。根据监控系统命令发送故障信息,动作序列。当前整定值及自诊断信号。接收监控系统选择或修改定值,校对时钟等命令。 4.2数据采集及处理功能:包括状态数据,模拟数据和脉冲数据。状态量包括:断路器状态,隔离开关状态,变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号、事故跳闸总信号、预告信号等。目前这些信号大部分采用光电隔离方式输入系统,也可通过通信方式获得。常规变电站采集的典型模拟量包括:各段母线电压、线路电压,电流和有功、无功功率值。 4.3事件记录和故障录波测距:事件记录应包含保护动作序列记录,开关跳合记录。变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现,一是集中式配置专用故障录波器,并能与监控系统通信。另一种是分散型,即由微机保护装置兼作记录及测距计算,再将数字化的波型及测距结果送监控系统由监控系统存储和分析。 4.4控制和操作功能:操作人员可通过后台机屏幕对断路器,隔离开关,变压器分接头,电容器组投切进行远方操作。为了防止系统故障时无法操作被控设备,在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。 4.5系统的自诊断功能:系统内各插件应具有自诊断功能,并把数据送往后台机和远方调度中心。对装置本身实时自检功能,方便维护与维修,可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查,能快速发现装置内部的故障及缺陷,并给出提示,指出故障位置。 4.6数据处理和记录:历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容,它包括上一级调度中心,变电管理和保护专业要求的数据,主要有:①断路器动作次数;②断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数;③输电线路的有功、无功,变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大,最小值及其时间;④独立负荷有功、无功,每天的峰谷值及其时间;⑤控制操作及修改整定值的记录。 5结语 电力系统自动化控制技术近年来得到了快速的发展,并在电力行业展示出其独有的魅力,自动化控制技术的改进和自动化元器件性能的提高,对电力系统的稳定性、安全性和经济性起重要的作用。 作者:刘珍 单位:四川蜀能电力有限公司成都蜀达分公司 电力系统自动化技术论文:电力系统自动化技术安全管理论文 1人员管理存在问题在电网建设、发展中,急需具有专业素质的管理人员 但实际状况是,相关管理人员对于电力自动化技术的掌握度较低,缺乏专业化的技术。与此同时,电力系统的相关专业管理人才较为缺乏,对于一些新进入企业的工作人员,其专业素养的提升培养较为缺乏,从而致使在管理工作中遇到问题无法科学判定及处理的状况。此种状况问题的出现对于企业的经济获取造成了较大的损失,使得电力系统的维护工作花费成本有所增加。而且,如果在事故发生后无法及时、妥善的排除问题,那么对于电网系统安全性而言也极为不利。因此,积极培养出一个具有专业素养的管理人才团队对于自动化技术管理而言极为重要。 2电力系统自动化技术安全管理科学措施 2.1合理设计电力系统自动化技术 首先需做的便是在电网自动化设计期间,对其相关影响因素进行全面化的考量、分析。在电力自动化技术设计中,需注意对其采用分布式的设计方式,也就是指将各个设计单元分隔开来,以此帮助有效避免在某一个单元内部,出现各个组成部分相互影响的状况。另外,在自动化系统运行时,二次接线的状况经常会出现。针对这些二次接线点,应相应地对其系统做简化处理,积极采用多功能继电器来替代二次接线工作。之后再对主控制及其它开关柜运用分布式的设计方式,实现其内部接线的简化处理,避免出现因操作失误而导致的安全事故。最后需注意的是,对于电网系统的扩展、兼容性均应注意进一步的加强,以此促使在各电力设备中,自动化技术均有用武之地,满足其使用需求。 2.2提升电力系统自动化技术维护水准 现今社会呈现出信息化的发展趋势,电力自动化技术也得到了较大的关注。在自动化技术管理中,准确判定其发展形式及方向极为关键。如此一来,便能够充分且全面的掌握自动化技术的功能及优点所在,进一步提升其维护水准,为电网系统运行安全提供保障。近些年来科技的迅速发展使得信息技术发展趋势越发突显,因此,在电力自动化技术管理中也需注意灵活运用信息技术,积极开发一些数字变电站,确保电网的安全及高效运行。信息化技术的应用能够帮助将搜集整理电网中大量的运行数据,实现对电网技术的高效管理,并促使其智能化水准得到提升,使得电网运行更加安全。 2.3提升自动化技术管理人员专业素养 为了促使达成电力自动化技术管理的目标,具备专业素养的人才队伍建设极为重要。技术管理人员需在日常工作中丰富自身的知识储备,尽可能的满足市场发展需要,对市场竞争环境进行全面分析,合理降低工作成本,为电力事业发展提供助力。第一,充分考量企业发展需求,明确各工作人员的工作职责及要求标准,促使其在日常工作中处于一个动态学习的状态中。站在长远发展角度考量,依照企业发展需求来对工作状况进行科学调整,强化自主学习意识。第二,注意采用因岗施教法方式。对于企业内部员工的培训管理,应在对其岗位职责需求充分考量的基础上,采用因材施教的方式。丰富管理人员先进管理经验;提升技术人员专业技能。第三,积极创设浓厚学习气氛。采用外出交流、鼓励、举办技能竞赛等多种方式,进一步帮助增强企业内部员工的自主学习意识。 3结语 为了更好的促进电力事业的发展,确保电网系统的安全、经济运行极为重要。现今科技的迅速发展使得自动化技术频繁应用于电网系统运行中,电力自动化技术也开始由低级转至为高级,整体开始走向进步。对电力自动化技术实行安全、科学化管理,积极达成相关的管理目标,才能够帮助有效促进我国电网事业的良好发展,进一步促进社会经济发展。 作者:黄卫华 单位:国网天津武清供电有限公司 电力系统自动化技术论文:电力系统厂站自动化技术论文 1电力系统自动化概述 随着时代的发展,人们生活水平的提高,时代要求电力系统实现自动化运行与管理,同时也是有效解决现代城市电力需求办法。在现代计算机技术等的不断发展下,极大地改变了原来电力系统自动化内涵,在EMS系统中已经综合了PAS工程,而且开发电力系统故障管理数据软件技术也成熟起来,电力系统的CCCPE统一体自动化就是最好的见证。CCCPE软件管理系统把电力电子管理装置和通信以及计算机控制集合于一体,能够检测与监控电力运行故障,而且对管理的全程都可实现自动化监控,对电力系统的电力调度能够成功承担完成。就装配电力系统各种自动化设备来看,与其他投资相比,引入自动化设备所用投资比重不大,但重要性能够与投资的电力系统主设备媲美。在电力系统中引进先进的自动化设备在一定程度上能够促进系统主设备运行效率的提高,使运行故障避免发生,并能够使主设备的使用寿命最大限度的延长,使配置新设备的时间推迟,能节约资源,使电力公司在设备投资上节省。为使用电需求的日益增多状况得到满足,使电力系统供电量与用电量处于平衡好的状态,在管理电力系统运行中,管理电能就离不开自动调节与电力控制装置。在对电力自动调节与控制装置进行研发时,为使控制要求更好地得到满足,相关研究人员详细分类了电力系统自动装置,自动化装置能够在电力系统接入后正常运行;在异常状态下能够运行,并且自动化控制的电力保护装置可同时发挥功能,这是最常见的两种。文章以电力系统厂站中自动化装置应用状况对电力系统的自动化发展进行阐述。 2厂站自动化概述 2.1火电厂自动化 自我国火电厂建立自动化系统以来,共经历了“第一代”和“第二代”以及“第三代”数字控制系统三个阶段。把彼此孤立的各个机组,建立起系统为第一控制阶段的内容,没有产生理想的效果。第二阶段这一问题没有被解决,在火电厂自动化历史舞台也渐渐退出。就目前火电厂自动化发展状况来看,正是发展中的第三阶段,该阶段的支撑为具备开放式特征的工业自动化系统。立足第三代数字控制系统的实际工作状态及其效率角度进行分析,能够完成实时监控全场电力工作行为任务,并能够将其向电力调度部门及时提供,这样电力调度部门就可根据各机组工作状态,分配全厂经济计算数据。与此同时,第三代数字控制系统还能够向电力系统各个“分部”反馈电力调度部门各项工作指令,这样调度部门通过合理调度整个电力系统,使其能够处于正确与科学的工作状态之中。分析第三代数字控制系统实际工作水平,其工作性能能够满足火电厂自动化工作需求,其作为自动化技术类型在火电厂推广和发展是值得的。 2.2水电厂自动化 就我国水电厂自动化技术来看,其建立是以计算机监控系统为基础实现的。在其发展初期,主要系统类型为分布式系统。而当代水电厂自动化技术全面改革的实现是建立在计算机监控系统不断进步基础上全面铺开的。目前,就水电厂自动化发展来看,其主要技术类型为全开放和全分布式监控系统。全开放和全分布式监控系统与集中式和分层分布式系统相比,具有明显的可靠性和可维护性优势,在电力生产和运行工作中投入速度更快,因此人们更“器重”它。无人值班为下一步发展水电厂自动化技术方向,对于这一发展目标的实现,水电厂不仅要把内部计算机实时监控系统建立起来,还需要其他调度部门的配合,把整个电网自动化系统建立起来,从而使有效监视与采集整个电网信息数据能够实现,这样无人值班的发展目标就会在各个自动化系统相互监督下成功实现。 2.3变电站综合自动化 变电站的综合自动化作为自动化管理技术是把各项优秀技术集中为一体。在实际工作当中,其能够完成检测电力工作现场数据,并将在其他系统的支持下分析无法测量的数据,将记录下来,调度部门对其进一步分析和使用带来便利。目前,变电站综合自动化技术能够有效集中电力系统各个分散设备,实现有效调度电力系统各个设备。由于同质性为电力系统当中部分设备特征,因此为防止相互干扰和混淆调度指令信号,变电站综合自动化系统能够有效划分系统单元,以中央单元和间隔级单元呈现,综合自动化系统特点正体现于此,其优势也正在这里。 3厂站自动化技术的发展趋势 综合自动化技术为当今发电厂和变电站自动化技术,其主要特征为分层分布,在科学技术不断进步下,方兴未艾为其发展状态,以下为其大致发展趋势。电子、计算机、通信技术加速了厂站自动化技术的发展,IED兴起在20世纪末,被广泛地应用在工业自动化领域和电力自动化方面。IED实际就是一台嵌入式装置,具备微处理器等部件,对各种不同工业应用环境都能够满足,应用场合不同其软件也具有差异,电子电能表等就是比较典型的IED。以这一定义为依据,我们针对厂站自动化系统,可以以IED来看待其中的间隔层测控等装置。通常各种IED之间接口为工业现场总线或工业以太网,由于应用环境不同其信息交换协议也存在差异。特别强调一下,在厂站自动化领域中,PI的应用存在逐步扩大趋势。作为工业自动化产品的PLC比较经典,应用历史较长,目前处于发展与改进中,但在过去电力自动化行业相当长一段时间内,其被较为广泛地应用在电厂自动化机组单元控制外,在远动与继电保护领域运用极少。近来在厂站自动化领域,PLC的应用呈现出扩大和深化趋势,成为关注的焦点。 4结束语 综观当前我国电力事业发展整体状况,其主流趋势就是自动化能够贯穿于整个电力系统运行和调度之中,这对于未来电力事业发展而言,也是其主要走向。而作为电力系统,其电力调度实现自动化对于用电紧张局势可以发挥更好的缓解作用,并且在很大程度上有利于促进电力系统稳定运行状态的提高,从而使我国电网用户享受的电能更具有安全性和稳定性以及可靠性,为用电居民和用电企业正常生活和生产运行提供全面保证。文章以我国电力系统厂站自动化为研究对象,详细论述了其调度技术和发展趋势,把相关结论总结出来,以期为同行工作提供借鉴。 作者:黄年 单位:平南供电公司 电力系统自动化技术论文:电力系统自动化计算机技术论文 1三层应用模型 在新型的电力自动化系统中,多了一部分以往所没有的结构——应用服务器,处于三者正中间的位置。处于中间件的应用服务器在这一结构中,在对前置机的数据进行接纳的同时自动备份,历史数据的存在为数据访问中逻辑规则的实现开辟了路径而电力工作站的功能借助逻辑规则以及数据库得以实现。同时不能忽视的是DCOM是实现应用服务器和电力工作站通讯功能的基底,ADO则是应用服务器和数据库服务器实现通讯的依据。在这一模型的基础上,还有两个很大的优势。第一个就是使得软件自身的可扩充性得到了进一步的增加和推动,假如数据发生了相关的逻辑规则的变化,不需要改动其他,只需要将对应的中间件(应用服务器)就可以了,这个时候对于电力前端也不必担心,影响是微小的。第二个优势则是在安全性能上的保障,因为前后客户端没有直接的数据往来,而是通过应用服务器进行,这样以来便使得一些不安全因素得以避免。 2计算机技术在电力系统中的实现 2.1系统的应用服务器 在上文中所提及到的三层C/S结构,所添加的中间件的部位是最为重要的部分。这里将对中间件进行一个较为详尽的解释。这一部位具有强大的通信功能,同时自身的可扩展性可以得到极高的展现。由此使得客户机与服务器之间、服务器相互之间的数据传输稳定进行,实现两者群体之间的通信进行。结合在上文中所提到的功能的实现问题,可以知道,应用程序服务器在发挥本身程序功能的同时,又承担着DCOM服务器的角色。 2.2实时数据的获取和保存 应用程序服务器是承接实时数据的纽带。说到实时数据这里就要有所区分,实时数据是分为未处理的和已处理的两个部分,前者是存在于前置机中,后者则是具体的计算之后呈现的。这里需要提及到的是WinSock编程。当操作电力自动化时,内部存在一个存盘线程,位于后台部位,只要不是有系统出现暂停或者是退出的问题,就会一直运行。 2.3系统的应用逻辑 在文中我们所采用的三层C/S结构,应用逻辑是需要被定义在应用服务器端的,这样就可以达到所有用户共享这一资源的目的,假设遇到事物逻辑变化,则只需对服务器中的应用逻辑进行一定的更改即可。这样就使得客户端在运行和使用过程中减少了很多不必要的问题。 3计算机技术应用于电力系统自动化的价值和意义 当今社会的发展速度加快,对于电力的性能要求也进一步提高。将计算机技术应用与电力系统自动化的过程中,可以有效提升相关电力部门的管理水平和工作效率,自动化和智能化的优势得到很好的展现。另一方面则是在安全性方面更加有保障,由于计算机技术本身的自动化优势,可以将许多风险性事件的危险度降到最低,电力系统在自动化加强的同时,对电力使用的安全性能方面也有显著加强,使得安全性有效提高。计算机技术于电力系统自动化的应用过程中产生了极大的积极效益,促进了社会整体的进步与发展。 4结语 综上所述,在电力自动化系统中进行的数据传输本身便十分巨大,加之自身种类的多样性的存在,使得通讯功能的优劣成为了系统整体性能是否良好的至关重要的因素。简而言之,对于电力自动化系统中问题的探究,便是对前置机和数据服务器以及电力工作站等方面通讯问题的探究。在本篇论文中,为达到电力部门于工作过程中得以稳定操作,致力于探究编程技术的实现,以促进电力系统于运行中的有效性。 作者:李萍 电力系统自动化技术论文:计算机与电力系统自动化技术论文 1.电网调度自动化 电网调度自动化,简单来说,就是运用现代自动化技术,对电网进行调度和管理。电网调度自动化是电力系统自动化的重要组成部分,也是非常关键的内容。在我国,根据实际情况,对电网调度进行了相应的等级划分,由低到高依次为县级电网调度、地区电网调度、省级电网调度、大区电网调度以及国家电网调度。以县级电网调度自动化系统为例,其基本结构如下:在电网调度自动化中,计算机网络系统是最为关键的部分,其与服务器、工作站、显示器、变电站终端设备等在计算机系统的连接下形成了一个相对统一的整体,构成了电网调度自动化系统。在实际应用中,电网调度自动化所涉及的方面是非常广泛的,不仅需要对电网运行数据进行实时采集,还需要对电网运行中的安全性和可靠性进行有效评估,更需要对整个电力系统的运行状态和负荷能力进行预测,而这些功能的实现,都离不开计算机系统的支持。不同等级的电网调度对于计算机系统的需求也存在很大的差异,对于级别相对较低的电网调度自动化系统,可以选择PC机作为服务器或者工作站;而对于级别相对较高的电网调度自动化系统,由于电网容量更大,结构更加复杂,对于计算机系统的需求也较高,需要选择更加先进的计算机技术以及更加可靠的软件支撑。 2.智能电网技术 智能电网的基本网络结构如下:智能电网技术可以说是计算机技术与电力系统自动化技术有效结合的最佳范例,其中涵盖着相当多的技术,不仅电网的调度需要依靠智能电网技术对全局进行控制,而且智能电网技术同时也覆盖了发电、输变电、配电、调度等环节,计算机技术也随之深入到了电网运行的各个环节。在智能电网中,计算机技术的应用主要体现在稳定控制系统、调度自动化系统、柔性交流输电等方面,而正是由于计算机技术的应用和发展,才使得智能电网技术变得突飞猛进。从目前来看,我国构建智能电网的主要目标之一,就是利用现代数字化技术进行电网的建设。而在这个过程中,必然需要计算机技术的支持。首先是通信系统,利用现代通信技术,智能电网可以更好的对电网运行数据进行采集、传输和保护,需要电网建设人员的重视。在智能电网中应用通信系统,可以对电网的功能进行扩展,提升电网对于风险的抵抗能力,保障电网运行的稳定性和可靠性。同时,用户也可以通过通信系统,对智能电网服务系统进行访问,对电力相关的问题进行实时在线咨询,实行用户与供电企业之间的良好沟通。其次是信息管理系统,其同样是智能电网的重要组成部分,同样是以计算机技术为基础构建起来的。信息管理系统的功能主要是对信息的采集、处理、集成和显示,保障信息安全。信息管理系统在智能电网中的作用是非常重要的,例如,信息的采集和处理可以实现对各种信息的记录、归类、总结,方便人们进行查询;信息的集成可以有效提高智能电网的信息处理能力;信息显示可以为用户提供了解电网运行情况的平台;对于信息安全的保障则能够避免用户信息的泄露,使得用户的权益得到更好的保障。然后是网络拓扑,未来智能电网的结构必然是向着稳定性强、灵活性高的方向发展,而我国能源分布不均匀的情况使得发电区域和用电区域相距甚远,电力在传输过程中会出现大量的损耗。对此,我国在电力网络中加强了对于计算机技术的应用,通过直流联网工程等项目,对电网结构进行了优化和调整,从而有效确保了电网的经济高效运行。 3.变电站自动化 在电力系统中,变电站以及相关输配电线路的主要功能是方便供电企业与电力用户的相互沟通和联系。在应用计算机技术前,供电企业与电力用户之间的信息传递通常都是由人工方式进行,不仅效率低下,而且存在很大的滞后性。建设变电站自动化系统,融合计算机技术,可以极大地提高信息反馈效率,加强对于变电站的监控和管理,保证变电站的安全稳定运行。变电站自动化系统如下图所示:在不断的发展过程中,借助于计算机技术,变电站逐渐实现了自动化运行和管理,二次设备也开始朝着数字化的方向发展,并且随着计算机技术的不断深入,还将实现变电站的网络化和集成化。变电站自动化系统的出现,一方面,可以有效简化变电站的操作流程,实现无人值守,另一方面,也可以促进电网调度自动化的有效实现,必须得到电力技术人员的充分重视。 4.结语 总而言之,在当前科技发展的带动下,计算机技术得到了突飞猛进的发展,在电力系统中也得到了日益广泛的应用。将计算机技术和电力系统自动化技术有效结合在一起,可以推动电力系统自动化的快速发展,为电力用户创造一个稳定可靠的用电环境,进而促进我国社会经济的持续健康发展。 作者:马波 王惠丽 单位:国网河南省电力公司三门峡供电公司 电力系统自动化技术论文:电力系统调度自动化技术论文 1电力系统检测与控制功能 电力系统存在的作用不仅是为了满足人类的生产生活之需,而且还是电力企业追求发展成果与利润的基础。为了保证电力系统中的发电厂能够自动进行发电、电力的调度能够实现科学经济化和电网的安全稳定运行,电力系统的检测和控制功能就显得十分重要。电力调度自动化系统具备的电力系统检测与控制功能,能够为整个电力系统的调度自动化提供数据支撑。在电力系统运行过程中,检测系统对系统运行的各数据信息进行采集,利用计算机软件进行信息的分析和处理,将相关信息显示在终端设备上,调度员对相关信息与数据进行整理,依据制定好的对策和计划,让电力调度系统执行既定的调度方案。对于数据分析可能出现的异常情况,采取合适的控制动作,对系统进行控制,确保电力系统的安全、适用和可靠。 2电力系统调度自动化技术的应用现状 随着时代的发展,各种先进的技术不断出现并发展成熟,极大地改善了人类生产生活条件。电力作为人类使用的重要的能源之一,在与电力相关的领域,信息化水平逐渐提升。目前,电力系统已经实现了自动化运行,整个系统中的电力系统调度自动化技术也在不断发展,而且相关公司研发了许多的电力系统调度自动化功能系统,并将这些系统应用于我国的电力能源的实际调度之中,为社会的发展进步做出了巨大的贡献。目前,在我国电力系统调度自动化领域广泛采用的主要是符合国际公认标准的RISC工作站和POSIX操作系统接口。如下对几种应用广泛的电力系统调度自动化技术的应用详情做一个简要的介绍。 2.1、CC-2000电力系统调度自动化系统 CC-2000电力系统调度自动化系统作为一款面向现代的高水平的电力调度系统平台,是由我国电力研究领域领先的中国电力科学研究院、清华大学、东北电力集团公司等共同开发研制而成的。这个系统采用了分布式的结构和面向对象的技术,采用事件驱动和封装思想为此应用软件提供的透明的接口。整套系统利用分布式结构,将实时数据的采集、数据存储和数据处理以及其他各种应用按照功能的不同,分布在不同的结构层上,整个系统中某一部分出现故障,对整个系统其他部分的运行不产生影响,而且整个系统还能维持一定程度的正常运行。这套系统目前已在我国的国家调度中心和华北、东北等地的电网调度通信中心成功应用,对我国电力系统的安全、可靠和经济运行提供了支撑。 2.2、OPEN-2000能量管理系统 OPEN-2000能量管理系统是在1998年,由南京的南瑞集团公司开发出的一套对电网进行监控、采集数据、控制自动发电、电力系统应用软件、调度员培训仿真系统、配电管理等各种功能于一体的电力调度管理系统。这套系统具有开放性和分布式的特点,是电力系统调度自动化系统中较为先进的一种。这种系统是我国首次将IEC870-6系列的TASE.2协议集成于软件平台的系统。目前已在国家调度中心、湖北省调、广东省调、山西省调和深圳、上海等大中城市的调度中心安全稳定运行。 3电力系统调度自动化技术的发展前景 随着计算机技术、电子通信工程和数据库技术等的不断发展,使得电网系统调度自动化技术不断趋向发展成熟,极大地促进了我国电力事业的发展。如下,笔者结合时展潮流和相关科研进度,预测电力系统调度自动化技术的发展将会朝着如下方向前进。(1)可视化。当前,人们对于各种信息和数据更追求直观化的认知,因此,利用图像图形技术将原始的数字、表格、文字等呈现出来的资料转化为直观的可视化的图形图像信息,是时展的必然趋势,这也是电力系统调度自动化技术将来的一种重要发展方向。对于调度过程中,各种信息利用图形和图像表达出来,更加直观地方便相关人员对电网运行状况、调度情况等进行有效及时的掌握。(2)智能化。电力系统调度自动化的智能化技术是不久的将来,电力系统调度自动化系统即将实现的一种功能,这也是电力电力系统调度自动化技术发展到现阶段的必然结果。(3)数字化。近年来,在各领域数字化技术均得到了良好的应用。在电力系统调度自动化领域,其运用也会很快地实现。电力系统调度自动化技术的数字化利用先进的遥感技术、虚拟现实技术、GPS技术等新兴技术,应用到调度系统中,促进整个系统在可视化和智能化得以实现的同时,还利用先进的数字控制技术对电力调度过程进行有效良好的控制。 作者:李丽娜 刘雪梅 单位:国网冀北电力有限公司唐山供电公司 电力系统自动化技术论文:电力系统继电保护自动化技术论文 1继电保护自动化技术在电力系统中的实践应用 1.1继电保护自动化技术在电力系统中的应用 ①继电保护自动化技术在母线保护中的应用。母线继电保护主要包括两种,即相位对比保护以及差动保护。相位对比保护指的是通过相位的对比方式,提高系统保护母线的可靠性和有效性;差动保护是将特点以及变化都一致的电流互感器设置在母线元件上,当系统母线侧边端子和二次绕组进行连接之后,再将继电保护装置安装在系统母线差动位置。在大电流接地过程中,通过三相连接的方式实现;小电流接地过程中,在相间短路中设置系统母线保护,然后通过两相连接的方式实现。②继电保护自动化技术在发动机保护中的应用。发电机是电力系统的重要组成部分,保证发动机的安全、稳定运行至关重要。继电保护自动化技术在发电机保护中应用主要包括两个方面:一方面,重点保护,如果发电机定子绕组匝间发生短路故障,将会导致发电机的故障部位温度上升,破坏绝缘层,威胁发电机的安全运行,通过在定子绕组内安装匝间保护装置,能够有效的防止定子匝间短路故障的发生;如果发电机的单相接地产生的电流超过规定值,通过安装接地保护装置能够对发电机进行继电保护;通过将发电机中性点、电流、相位进行相互结合,能够形成纵联差动保护,实现对发电机的保护;另一方面,备用保护,过电压保护能够有效的防止发电机自负荷较低的状况下发生绝缘被击穿的现象;过电保护能够有效的实现对外部短路故障的保护,防止发生短路破坏发电机;当发电机定子绕组发生低负荷问题时,继电保护装置能够自动切断电源,并发出相应的报警信号,实现对发电机的保护。③继电保护自动化技术在变压器保护中的应用。变压器是电力系统的重要组成部分之一,对电力系统的运行安全性和稳定性具有非常重要的作用。继电保护自动化技术在变压器保护中的应用主要包括以下几个方面:其一,短路保护,变压器短路保护包括阻抗继电保护和过电流继电保护,阻抗继电保护主要是通过利用变压器阻抗元件产生的保护作用,阻抗元件运行一段时间之后,会自动切断电源,以此实现对变压器的保护;过电流继电保护主要是在变压器电源两边电源和时间元件中安装过电流继电保护装置,电流元件运行一段时间之后,会自动切断电源,进而实现对变压器的保护。其二,瓦斯保护,当变压器的油箱出现问题时,在故障电弧的作用下绝缘材料和油都会发生分解,产生有害气体,通过采用瓦斯保护,当油箱出现上述故障时,能够自动的启动保护动作,将变压器电源切断,同时发出警报信号通知维护人员赶到故障地点进行处理。其三,接地保护,对于不接地变压器保护,应该采取零序电压保护措施;对于直接接地变压器保护,应该采取零序电流保护。④继电保护自动化技术在线路接地保护中的应用。电力系统的线路错综复杂,接地方式也相对较多,因此电力系统的接地方式包括大电流型接地与小电流型接地,当出现大电流接地时,应该立刻切断电源,防止接地故障对电力系统造成的破坏;当发生小电流型接地时,继电保护装置会发出报警信号,电力系统在一定时间内依然可以运行。针对不同的接地故障,应该根据故障状况采取相应的保护措施,具体状况如下所示:其一,零序功率,当电力系统发生接地故障时,零序功率的方向发生变化,零序电流波动相对较小,以此实现对电力接地故障的预测以及保护;其二,零序电流,当电力系统线路发生接地故障时,零序电流会迅速上升,继电保护动作非常敏感,能够及时的采取切断电源的保护措施,对电力系统进行保护;其三,零序电压,电力系统在正常运行时,并不会产生零序电压,如果电力系统发生接地故障,会导致零序电压的产生,继电保护装置能够及时的发出相应的报警信号,同时电网维护人员通过观察电压表数值能够判断系统是否发生接地故障,主要是因为当电力系统发生接地故障时,电压数值会降低。 1.2实例分析 文章以某电网为例,该电网于2010年应用了继电保护自动化技术,2011年4月23日,110kV变压器主变低压侧继电保护动作,1号主变101开关跳闸,2号主变119、131开关过流保护动作跳闸,重合闸动作,合成功,电网维护人员赶到事故现场,设备并无异常,维护人员通过查看跳闸过的线路,两条线路故障都能够合闸成功,但是却导致越级跳闸。通过对故障进行分析,发现为线路故障,开关拒动,处理方法表现为:把故障开关隔离,恢复供电,然后通知检修人员认真检查,查实状况后采取措施进行检修。 2继电保护自动化技术的未来发展趋势 继电保护自动化技术的未来发展趋势主要包括以下几个方面:其一,智能化,近年来,人工智能技术在电力系统继电保护自动化中得到非常广泛的应用,例如模糊逻辑算法、遗传算法、神经网络等,通过将这些人工智能技术应用在继电保护自动化系统中,能够保证继电保护自动化系统正确判别故障,并具有智能化解决复杂问题的能力,进而实现继电保护的智能化;其二,网络化,计算机网络技术在国家经济建设以及能源发展中发挥了至关重要的作用,通过将网络化技术应用在电力继电保护系统中,利用计算机网络能够将主要设备的继电保护装置连接在一起,创建继电保护装置网络,能够显著的提高继电保护的可靠性,因此电力系统继电保护技术的网络化是未来发展的一种必然趋势;其三,计算机化,随着计算机技术的快速发展,自动化芯片控制的电路保护硬件已经从16位单CPU结构发展为32位CPU微机保护结构,显著的提高了继电保护的性能以及响应速度,继电保护自动化系统的计算机化已经成为不可逆转的发展趋势。 3结束语 总而言之,继电保护是电力系统的“哨兵”,通过将继电保护自动化技术应用在电力系统中,能够实现对电力系统的实时监控,当电力系统发生故障时,能够及时、准确的确定故障部位,并发出报警信号通知电网维护人员赶到故障地点将故障排除,尽可能的降低故障造成的影响,进而保证电力系统能够安全、稳定的运行。 作者:赵军 单位:陕西省地方电力(集团)有限公司甘泉县供电分公司 电力系统自动化技术论文:电力系统中的自动化技术论文 1几种自动化技术介绍 1.1主动对象数据库技术这种技术在电力系统监视及控制中应用较为广泛,对软件的继承性及封装性产生深远影响,同时对电力系统的开发及设计也具有革命性的推动作用。随着电力行业的快速发展,为了保证电力运行稳定性及安全性,应当大力推广最新的对象数据库技术。和一般数据库相比较,主动对象数据库技术具有主动性功能,利用自身携带的触发子实现电力运行中的监视功能,并利用对象函数对电力运行进行有效控制,以提高电力运行的稳定性。而传统的数据库技术的一些判断功能,主要依靠外界程序完成,所以安全性不高。主动对象数据库技术由于具有触发机制,再加上对象技术,便能对电力运行实现自动监控,并在数据读写的同时,对数据库进行管理及更新,完成了数据资源共享,也实现了电力系统运行稳定性。随着电力系统运行规模不断扩大,复杂性也相应提高,需要解决的供电问题有所增加,所以,主动对象数据库技术也应自动升级,并拓展功能范围,以适应复杂变化的电力运行系统,实现供电高效化。 1.2总线控制系统总线控制系统指的是将电力运行中的各个设备通过一定设施和控制室内部的仪表及设备连接起来,所形成的具有双向、多功能的通信网络。该系统是在传统的测量系统上发展起来的,只在传统装置中安装了微处理器,从而实现自动获取供电信息的能力。这些微处理器通过电缆相互连接,并和远程监控计算机也保持连接,使得微处理器获得的供电信息能够在网络内部传播,并通过远程控制计算机进一步处理,实现了信息在整个电力系统中的广泛传播。信息在不同微处理器中按照一定的通讯协议传输的,由于和监控计算机相连接,所以便实现了自动控制系统。总线控制系统具有开放性及分布涵盖范围广等特性,被作为电力系统的纽带,安装在总线上,从而形成网络系统,实现对电力运行中的信息进行有效控制、补偿计算、监控及优化等,所以,通过应用该技术,电力运行中的诸多内容能够得到快速解决,从而实现了运行高效性及稳定性。总线控制系统目前在我国电力运行中被广泛应用,通过传感器及变送器,经电力运行信息收集,输送给监控计算机,该计算机通过进一步分析处理,最后指令。该系统在结构上采用了控制器及变送器,将二者有机的而结合在一起,提高了抗电磁干扰能力,从而有效提高了电力系统的稳定性及精确性。另外,该系统在运行方式上采用分开的方式,将变送器安装在监控现场,而控制器则安装在控制室内部,这样有利于电力信号技术被采集,通过变送器输送给控制器,形成了一个简单的回路系统,从而避免了众多弊端。 1.3光互连并行处理器阵列该技术具有如下特点,首先,在运行中不受电容负载影响,从而具有较高的安全性及灵活性;其次,解决了诸多电力运行中的问题,如能够有效解决临界线长度限制问题,也可以解决线路输出端受限制问题。此外,能够连接在计算机系统内部,实现了减小时钟扭曲问题;再次,不受传输路径的限制,能够在光波导中自由传输,并不会和光束发生相互交叉。该技术结合了光子传输和电子交换,具有较强的灵活性及重构性,不受传输宽带的影响,具有较强的抗电磁干扰能力,所以在电力系统运行中具有广泛的应用潜力。此外,该技术能够对电力系统的自动控制及继电保护进行更新,并能够将继电保护水平进一步提高,使电力运行系统更加稳定、安全。 2自动化技术在电力运行中的应用 2.1在电力调度中的应用随着电力运行规模不断扩大,对电力调度系统的准确性及及时性也有进一步提高。在改进时,应采用信息技术及其它自动化设备,以提高调度效率,同时也应加快遥信、遥控设备使用力度,使电力设备的运行情况能够及时传送到网络上,被调度工作人员及时采集、分析,进而对调度制度作进一步完善。此外,通过使用先进设备,电力运行中的电压、电流及供电功率等情况都能及时被工作人员所知晓,从而提高了电力系统运行稳定性及安全性。 2.2在配网系统中的应用配电网涉及到众多环节,并具有一定的危险性,所以,加大自动化技术的使用力度,能够提高供电效率,也能够提高供电安全性。为了实现电网系统的高效运行,应加大自动化技术的使用力度,将计算机网络技术、通讯技术、自动监控技术及遥感等技术应用到设备运行检测中。使工作人员和电网设备保持统一状态。在配网中通过使用自动化技术,能够有效降低劳动成本,也能偶减少设备维护成本,更重要的是提高了供电效率,为企业增加了经济收入。 2.3在变电监控中的应用变电系统是电力运行中的重要环节,在供电规模扩大的同时,自动化技术应用要求也有所提高,所以,应加大自动化设备的使用力度,才能保证变电系统的高效运行。变电系统在自动化技术应用时,应加大最新设备的使用量,并配备相应的技术人员,使设备和人员相统一,从而实现变电系统、一次设备及二次设备的功效运行。如,应加大无功补偿技术的使用力度,使变电系统的电流、电压及供电功率始终处于稳定状态。另外,还要采用远程监控技术,对变电设备实施全方位监控,从而有效提高了设备运行的安全性及可靠性。 3结语 随着电力系统运行规模不断扩大,对运行效率也提出更高要求。必须加大自动化技术的应用力度,才能提高电力运行效率,满足现阶段人们的用电需求。本文就电力行业中自动化技术的应用进行分析,希望具有参考价值。 作者:胡孝奇单位:河南能信热电有限公司 电力系统自动化技术论文:电力系统下的电气自动化技术论文 1.电力服务实现智能化 在现代化生活中,电力已经渗透进各行各业,如果电力系统出现问题,很多行业将无法正常进行。由此可见,电力系统的正常运行显得如此重要。作为电力系统智能化的重要构成,电气自动化技术可以让操作人员在高精准度要求下实现系统设计,而且让系统实现自动化地进行自我分析所出现的故障,即系统运行的智能化。这种方式,可以让那个电力系统运行得更为高效准确。电力系统的高度自动化运行,让其服务功能得到了升级,实现了电力服务的智能化。 2.电气自动化技术在电力系统中的有效应用 2.1.本文经过研究分析,总结出现阶段电气自动化技术在电力系统中的应用主要包括以下几方面,下面,我们就来详细了解下。第一,仿真技术。在电力系统运行中,仿真技术是一项非常常用并且实用的技术,对于完善电力系统科学运行可谓是意义重大。仿真技术既可以应用到实验中,也可以应用到实践中,在实验过程中通过应用仿真技术,所得出的实验数据与实际数据非常相近,这样就可以避免重复大量的实际测量、实际运算等工作。同时,仿真技术在故障排除、分析中也得到广泛应用,有效的提高了对电力系统故障分析、排除工作的效率。 2.2.其次,就是智能技术。智能技术是电气自动化技术重要的表现形式之一,智能技术在电力系统中的应用可谓是发展迅速,并且发展空间非常巨大。在智能化系统的支持下,可以迅速发现电力系统运行中发生故障的所在之处,并且可以在最短时间内反馈给工作人员,提高了电力系统运行的灵敏度,有效降低了单位时间内的停电次数,提高了电力系统的运行效率。 2.3.实时动态监控技术。该技术也是电气自动化技术表现的一种形式,电力系统通过该技术的应用,可以对电力系统运行的各部分动态进行实时监控,并且可以对运行数据进行记录,并能及时反馈到操作室,对于预防电力系统运行事故的发展意义重大,提高了电力系统运行的安全性、可靠性。 2.4.柔性交流电系统技术。该技术是一种较为先进的处理技术,在电力系统运行过程中,该技术可以针对某些环节进行综合功能以及独立功能方面的处理,调控电力系统的关键性参数,该技术所涉及的技术是很多的,最为优秀的技术就是ASVC。该技术的优势就是调节的速度非常之快,可调节的范围也很大。所以,该技术在使用过程中,基本上没有噪音,也没有延迟,工作效率高,控制能力强。 3.电气自动化在电力系统中的应用趋势 自动化的发展则趋向于:第一,由开环监测向闭环控制发展,例如从系统功率总加到AGC(自动发电控制)。第二,由高电压等级向低电压扩展,例如从EMS(能量管理系统)到DMS(配电管理系统)。第三,由单个元件向部分区域及全系统发展,例如SCADA(监测控制与数据采集)的发展和区域稳定控制的发展。第四,由单一功能向多功能、一体化发展,例如变电站综合自动化的发展。第五,装置性能向数字化、快速化、灵活化发展,例如继电保护技术的演变。第六,追求的目标向最优化、协调化、智能化发展,例如励磁控制、潮流控制。第七,由以提高运行的安全、经济、效率为完成向管理、服务的自动化扩展,例如管理信息系统在电力系统中的应用。 4.结语: 综上所述,电力能力是当今世界发展应用最为广泛的能源之一,而电子自动化技术也是当今世界发最活跃、最充满生机且发展潜力巨大的技术之一,所以不断研究电气自动化技术在电力系统运行中的应用以及发展趋势对于我国经济社会的可持续发展意义重大,以上就是本文所研究的主要内容,希望可以给广大同行业者带来帮助和提供借鉴。 作者:尹荣海单位:辽宁大连金州林场 电力系统自动化技术论文:电力系统自动化技术安全管理论文 摘要:现在,随着社会经济的不断发展,国家电网得到了高度的应用,其应用的领域越来越广泛,而且,运行的效率得到了很大的提升。科学技术的发展,能够促进电力系统自动化的发展,然而,带那里系统自动化技术还是存在一定的局限性,电力系统的故障会导致大范围的停电,影响了人们的生活和工厂的生产。本文通过对电力系统现在运行的现状进行分析,并针对问题,提出可行的建议,促进电力系统自动化的发展。 关键词:电力系统;自动化技术;国家电网 现在,我国经济发展迅速,为了能够促进电力系统平稳的运行,就必须实现电力系统自动化技术的发展,减少电力系统自动化技术在使用中出现的故障,提高其可靠性。科技的发展促进了电力系统自动化的发展,电力系统也朝着更加高级的方向发展,能够实现整体的发展。为了能够实现对电力系统的安全管理,要进行合理的安排,对管理方针进行优化,协调各项管理内容,完善相关的水平,促进综合电网的发展。 1电力系统自动化技术的现状和问题 1.1电力系统自动化技术设计存在问题 我国的电力事业发展起步比较晚,与一些发达国家相比还是比较落后的,我国也进行了几次大规模的电力系统的改造,电力系统自动化技术还不够成熟,导致了现在电力系统自动化在设计中还没有形成标准化的范本,现在,我国在进行国家电网建设的过程中,由于电力系统自动化技术的局限性,导致了其不能提高效率,在电网的建设中还出现很多的事故。我国的电网建设还不成熟,虽然经过几次大规模的改造,但是还是不能解决城乡电网统一的问题。所以,在对电力系统自动化技术使用的过程中,电力系统自动化技术不能实现兼容性,在不同的设备上不能同时使用,其接口是不一样的,而且出现了设备之间不能连接的问题。现在,国家电网的覆盖范围比较大,各个地区在进行电网建设的过程中使用的技术是不统一的,使用的电力设备也是不同的,在对电力系统自动化技术设计的过程中,在管理上就应该采取不同的方法,这也给管理带来很大的难题。所以,在电力系统自动化技术设计的过程中,应该分析不同地区使用的电力设备的共同点,能够使自动化系统具有兼容性,可以在不同的设备上使用。 1.2电力系统自动化技术中的设备存在问题 在使用电力系统自动化技术中,设备很容易出现故障,导致安全事故的发生。电力设备和电力系统自动化技术的各项指标和不合格,在选择电力设备中,为了能够减少经济成本,他们就会忽视电力设备的性能,导致了一些实用性不强的电力设备也投入到使用中。在使用电力系统自动化技术的过程中,对技术的成分要求比较高,在工作的运行过程中没有制定安全标准。尤其是工作人员在管理中缺乏责任感,他们的专业知识也不够扎实,这就导致了他们在对自动化技术的操作上会存在失误,在电力系统自动化设备运行中会出现这样或那样的故障,在对电力系统自动化技术的管理上存在着经验不足的问题,对国家电网构成威胁。电力系统自动化技术在实际的使用中,会出现各类干扰问题,不能使系统稳定的运行,对电力系统产生很大的隐患。 1.3电力系统自动化技术在管理上存在问题 电力系统自动化技术在管理中需要高素质的人才,但是,在实际的管理中,这些管理人员的素质并没有达到要求,当电力系统自动化技术出现故障的时候,都依靠厂家来维修。电力系统自动化技术的维护人员匮乏,导致我国国家电网的安全受到威胁。所以,要解决这个问题,就要注重对电力系统自动化技术维护人员的培养,促进安全的宣传和教育,防止在使用中安全事故的发生。电力系统自动化技术的管理方案也不理想,这就导致了管理人员不负责任,相互推诿的现象发生。 2电力系统自动化技术的安全管理措施 2.1完善电力系统自动化技术的维护水平 在电力系统自动化技术维护方面,应该建立一支高素质的管理队伍,定期对管理人员进行培训,提高他们的综合素质,使他们扎实的专业知识和良好的修养,在维护设备中要富有责任心,从而能够从根本上解决电力系统自动化技术没有人管理的问题。现在,随着科学技术的进步,信息技术在各行各业得到了广泛的应用,所以,在电力系统的应用中,应该结合信息技术共同使用,建立数字化的电网,完善数字化变电站的建设,促进我国电网的发展。电力系统自动化技术可以借助信息技术进行管理,实现了全面的管理,能够进行数据的收集,防止数据在收集的过程中发生遗漏的问题,运用信息化技术实现电力系统自动化技术的综合管理,提高管理的智能化和可视化的水平,使我国的电网在运行中减少故障的发生,使运行的经济效益提高。 2.2强化电力系统自动化技术的管理 现在,随着科学技术的发展,电力系统自动化技术的使用越来越普及,所以,在管理工作中一定要实现全面的管理,掌握电力系统自动化技术的发展方向。应该科学的对电力系统自动化技术的模式进行分析,在电力系统自动化技术中,应该结合我国的经验,在规模建设上进行各种考虑,应该对电力系统自动化技术进行分布式的结构设计,能够将电力系统的各个设备分别进行管理和控制,电力系统的各个单元应该是相互独立的,防止各个单元的相互影响。在强化电力系统的可靠性时,应该实现系统使用的兼容性,在此基础上,实现电网功能的扩充。运用简化电力系统结构的方法,从而能够方便管理,在电力系统的设计中,可以简化二次接线,从而能够进行分布式的设计。 3结语 现在,我国的电力事业在不断的发展,但是,我国的电网建设还是存在一定的问题,容易导致停电问题,使人们的生活和生产受到影响,原因在于我国的电力系统自动化技术还存在一定的局限性,所以,应该强化对电力系统自动化技术的管理。 作者:朱坤双 单位:国网山东省电力公司应急管理中心 电力系统自动化技术论文:电力系统中的电气自动化技术 前言 电气自动化专业在我国最早开设于5O年代,名称为工业企业电气自动化。虽经历了几次重大的专业调整,但由于其专业面宽,适用性厂,一直到现在仍然焕发着勃勃生机。据教育部最新公布的本科专业设置目录,它属于工科电气信息类。新名称为电气二程及其自动化或自动化。 随着电力电子技术、微电子技术沟迅猛发展,原有的电力传动(电子拖动)控制的概念已经不能充分概抓现代生产自动化系流中承担第一线任务的全部控制设备。而且,电力拖动控制已经走出工厂,在交通、农场、办公室以及家用电器等领域获得了广泛运用。它的研究对象已经发展为运动控制系统,下面仅对有关电气自动化技术的新发展作一些介绍。 1、全控型电力电子开关逐步取代半控型晶闸管 5O年代末出现的晶闸管标志着运动控制的新纪元。它是第一代电子电力器件,在我国至今仍广泛用于直流和交流传动控制系统。随着交流变频技术的兴起,相继出现了全控式器件—— GTR、GTO、P—MOSEFT等。这是第二代电力电子器件。由于目前所能生产的电流/电压定额和开关时间的不同,各种器件各有其应用范围。 GTR的二次击穿现象以及其安全工作区受各项参数影响而变化和热容量小、过流能力低等问题,使得人们把主要精力放在根据不同的特性设计出合适的保护电路和驱动电路上,这也使得电路比较复杂,难以掌握。 GT0是一种用门极可关断的高压器件, 它的主要缺点是关断增益低,一般为4~5,这就需要一个十分庞大的关断驱动电路,且它的通态压降比普通晶闸管高,约为2~4.5V,开通di/dt和关断dv/dt也是限制GTO推广运用的另一原因,前者约为500A/u s,后者约为500V/u s,这就需要一个庞大的吸收电路。 由于GTR、GT0 等双极性全控性器件必须要有较大的控制电流,因而使门极控制电路非常庞大,从而促进厂新一代具有高输入阻抗的M0S结构电力半导体器件的一切。功率MOSFET是一种电压驱动器件,基本上不要求稳定的驱动电流,驱动电路只需要在器件开通时提供容性充电电流,而关断时提供放电电流即可,因此驱动电路很简单。它的开关时间很快,安全工作区十分稳定,但是P—MOSFET的通态电压降随着额定电压的增加而成倍增大,这就给制造高压P—MOSFET造成了很大困难。 IGBT是P—MOSFET工艺技术基础上的产物, 它兼有MOSFET高输入阻抗、高速特性和GTR大电流密度特性的混合器件。其开关速度比P—MOSFET低,但比GTR快 其通态电压降与GTR相拟约为1.5~3.5V,比P—MOSFET小得多,其关断存储时间和电流I、降时间为别为O.2~O.4 u s和O.2~1.5 s,因而有较高的工作频率,它具有宽而稳定的安个工作区,较高的效率,驱动电路简单等优点。 M0S控制晶闸管(MCT)是一种在它的单胞内集成了MOSFET的品闸管,利用M0S门来控制品闸管的开通和关断,具有晶闸管的低通态电压降,但其工作电流密度远高IGBT和GTR,在理论上可制成几千伏的阻断电压和几十千赫的开关频率,且其关断增益极高。 lGBT和MGT这一类复合型电力电子器件可以称为第三代器件。在器件的复合化的同时,模块即把变换器的双臂、半桥乃至全桥组合在一起大规模生产的器件也已进入实用。在模块化和复合化思路的基础上,其发展便是功率集成电路PIC(Power, Integrated Circute),在PIC中,不仅主回路的器件,而月驱动电路、过压过流保护、电流检测甚至温度自动控制等作用都集成到一起,形成一个整体,这可以算作第四代电力电子器件。 2、变换器电路从低频向高频方向发展 随着电力电子器件的更新,由它组成的变换器电路也必然要换代。应用普通晶闸管时,直流传功的变换器主要是相控整流,而交流变频动则是交一直一交变频器。当电力电子器件人第二代后,更多早采用PW M 变换器了、采用PW M 方式后,提高了功率因数,减少了高次谐波对电网的影响,解决了电动机在低频区的转矩脉动问题。 但是PW M 逆变器中的电压、电流的谐波分量产生的转矩脉动作用在定转子上,使电机绕组产生振动而发出噪声。为了解决这个问题,一种方法是提高开关频率,使之超过人耳能感受的范围,但是电力电子器件在高电压大电流的情况下导通或关断,开关损耗很大。开关损耗的存在限制了逆变器工作频率的提高。 3、交流调速控制理论日渐成熟 矢量控制的基本思想是仿照直流电动机的控制方式,把定子电流的磁场分量和转矩分量解祸开来,分别加以控制。这种解藕,实际上是把异步电动机的物理模型设法等效地变换成类似于直流电动机的模式,这种等效变换是借助于坐标变换完成的。它需要检测转子磁链的方向,且其性能易受转子参数,特别是转子回路时间常数的影响。加上矢量旋转变换的复杂性,使得实际的控制效果难于达到分析的结果。 大致来说,直接转矩控制,用空间矢量的分析方法,直接在定子坐标系下分析计算与控制电流电动机的转矩。采用定子磁场定向,借助于离散的两点式调节(Band—Band控制)产生PwM 信号,直接对逆变器的开关状态进行最佳控制,以获得转矩的高动态性能。 4、通用变频器开始大量投入实用 一般把系列化、批员化、占市场量最大的中小功率如400KVA以下的变频器称为通用变频器。从产品来看,第一代是普通功能型U/F控制型,多彩用16位CPU,第二代为高功能型U/F型,采用32位DSP,或双16位CPU进行控制,采用了磁通补偿器、转差补偿器和电流限制拄制器. 具有挖上机和“无跳闸”能力,也称为“无跳闸变频器”。这类变频器目前占市场份额最大、第三代为高动态性能矢量控制型。 5、单片机、集成电路及工业控制计算机的发展 以MCS一51代表的8位机虽然仍占主导地位 但功能简单,指令集短小,可靠性高,保密性高,适于大批量生产的PIC系列单片机及GM$97C(二系列单片机等正在推广,而且单片机的应用范围已开始扩展至智能仪器仪表或不太复杂的工业控制场合以充分发挥单片机的优势另外,单片机的开发手段也更加丰富,除用汇编语言外,更多地是采用模块化的C语言、PL/M 语言。 6、结束语 随着电力电子技术、微电子技术迅猛发展,原有的电力传动(电子拖动)控制的概念已经不能充分概抓现代生产自动化系流中承担第一线任务的全部控制设备。而且,电力拖动控制已经走出工厂,在交通、农场、办公室以及家用电器等领域获得了广泛运用。它的研究对象已经发展为运动控制系统,仅对有关电气自动化技术的新发展作一些介绍。 电力系统自动化技术论文:分析电力系统自动化技术 摘 要: 随着电力电子技术、微电子技术沟迅猛发展,原有的电力传动(电子拖动)控制的概念已经不能充分概抓现代生产自动化系流中承担第一线任务的全部控制设备。而且,电力拖动控制已经走出工厂,在交通、农场、办公室以及家用电器等领域获得了广泛运用。它的研究对象已经发展为运动控制系统,下面仅对有关电气自动化技术的新发展作一些介绍。 关键词:电力自动化;现场总线;无线通讯技术;变频器 1.引言 现今,创新的自动化系统控制着复杂的工艺流程,并确保过程运行的可靠及安全,为先进的维护策略打造了相应的基础。 电力过程自动化技术的日新月异和控制水平的不断提高搜企网版权所有,为电力工业解决能源资源和环境约束的矛盾创造了条件。随着社会及电力工业的发展,电力自动化的重要性与日剧增。传统的信息、通信和自动化技术之间的障碍正在逐渐消失。最新的技术,包括无线网络、现场总线、变频器及人机界面、控制软件等,大大提升了过程系统的效率和安全性能。 2.电力自动化的发展 我国是从20世纪60年代开始研制变电站自动化技术。变电站自动化技术经过数十年的发展已经达到一定的水平,在我国城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自动化技术实现无人值班,而且在220kV及以上的超高压变电站建设中也大量采用自动化新技术,从而大大提高了电网建设的现代化水平,增强了输配电和电网调度的可能性,降低了变电站建设的总造价,这已经成为不争的事实。然而,技术的发展是没有止境的,随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟,以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用,势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响,全数字化的变电站自动化系统即将出现。 3.电力自动化的实现技术 现场总线(Fieldbus)被誉为自动化领域的计算机局域网。信息技术的飞速发展,引起了自动化系统结构的变革,随着工业电网的日益复杂工业自动化网版权所有,人们对电网的安全要求也越来越高,现场总线控制技术作为一门新兴的控制技术必将取代过去的控制方式而应用在电力自动化中。 4.无线技术 无线通讯技术因其不必在厂区范围内进行繁杂、昂贵的布线,因而有着诱人的特质。位于现场的巡视和检修维护人员借此可保持和集中控制室等控制管理中心的联系,并实现信息共享。此外,无线技术还具有高度灵活性、易于使用、通过远程链接可实现远方设备或系统的可视化、参数调整和诊断等独特功能。无线技术的出现及快速进步,正在赋予电力工业领域以一种崭新的视角来观察问题,并由此在电力流程工业领域及资产管理领域,开创一个激动人心的新纪元。 尽管目前存在多种无线技术汉阳科技,但仅有几种特别适用于电力流程工业。这是因为无线信号通过空间传播的过程、搭载的数据容量(带宽)、抗RFI(射频干扰)/EMI(电磁干扰)干扰性、对物理屏障的易感性、可伸缩性、可靠性,还有成本,都因无线技术网络的不同而不同。因此,很多用户都倾向于“依据具体的应用场合,来选定合适的无线技术”。控制用的无线技术主要有GSM/GPRS(蜂窝)、9OOMHzRadios、wi-Fi(802.lla/b/g)、WIMAX(802.16)、ZigBee(802.15.4)、自组织网络等,其中尤以Wi-Fi和WIMAX应用增长速度最快,这是因为其在带宽和安全性能方面较优、在数据集中和网络化方面具备卓越的安全框架、具有主机数据集成的高度灵活性、高的鲁棒性及低的成本。 5.信息化技术 电力信息化包括电力生产、调度自动化和管理信息化两部分。厂站自动化历来是电力信息化的重点,大部分水电厂、火力发电厂以及变电站配备了计算机监控系统;相当一部分水电厂在进行改造后还实现了无人值班、少人值守。发电生产自动化监控系统的广泛应用大大提高了生产过程自动化水平。电力调度的自动化水平更是国际领先,目前电力调度自动化的各种系统,如SCADA、AGC以及EMS等已建成,省电力调度机构全部建立了SCADA系统,电网的三级调度100%实现了自动化。华北电力调度局自动化处处长郭子明说,早在20世纪70年代华北电力调度局就用晶体管计算机调度电力,从国产1 2 1机到1 7 6机,再到176双机,华北电力调度局全用过,到1978年已经基本实现了电网调度自动化。 6.安全技术 电力是社会的命脉之一,当今人类社会对电力系统的依赖已到了难以想象的程度。电力系统发生大灾变对于社会的影响是不可估量的,因此电力系统最重要的是运行的安全性,但这个问题在全世界均未得到很好解决,电力系统发生大灾变的概率小但后果极其严重,我国电力系统也出现过稳定破坏的重大事故。由于我国经济快速发展的需求,电力工业将会继续以空前的速度和规模发展。随着三峡电站、西电东送、南北互供和全国联网等重大工程的实施,我国必将出现世界上最大规模的电力系统。 7.传动技术 实现变频调速的装置称为变频器。变频器一般由整流器、滤波器、驱动电路、保护电路以及控制器(MCU/DSP)等部分组成。变频器作为节能降耗减排的利器之一,在电力设备中的应用已经极为广泛而成熟。对于变频器厂商而言,在未来三十年,变频器,尤其是高压变频器在电力节能降耗中的作用极为明显,变频器也成为越来越多电力行业改造技术的首选。 在业内,以ABB为首的电力自动化技术领导厂商,ABB建立了全球最大的变压器生产基地及绝缘体制造中心。自1998年成立以来,公司多次参与国家重点电力建设项目,凭借安全可靠、高效节能的产品性能而获得国内外用户的好评。其公司多种产品,包括:PLC、变流器、仪器仪表、机器人等产品都在电力行业中得到很好的应用。 8.人机界面 发电站、变电站、直流电源屏是十分重要的设备,随着科学技术的不断发展,搜企网,单片机技术的日趋完善,电力行业中对发电站、变电站设备提出了更高精密、更高质量的要求,直流电源屏是发电站、变电站二次设备中非常重要的设备,直流电源屏承担着向发电站、变电站提供直流控制保护电 源的作用,同时提供给高压开关及断路器的操作电源,因此直流电源屏的可靠性将直接关系到发电站的安全运行,直流电源屏的发展已经经历了很长的时间,从早期的直流发电机、磁饱和直流充电机到集成电路可控硅控制直流充电机、单片机控制可控硅充电机、高频开关电源充电机等,至目前直流电源屏已很成熟。直流电源屏整流充电部分仍然采用目前国际最流行的软开关技术,将工频交流经过多级变换,最后形成稳定的直流输出,直流电源屏系统控制的优秀部件是V80系列可编程控制器PLC,它将系统采集的输入输出模拟量以及开关量经过运算处理,最终控制高频开关电源模块使其按电池曲线及有人为设置的工作要求更可靠地工作。 9.结束语 电气自动化技术是当今世界最活跃、最充满生机、最富有开发前景的综合性学科与众多高新技术的合成。其应用范围十分广泛,几乎渗透到国民经济各个部门,随着我国科技技术的发展,电气自动化技术也随之提高。 电力系统自动化技术论文:新经济下电力系统自动化新技术的内涵与发展方向 [摘 要]随着计算机技术、控制技术及信息技术的发展,电力系统自动化面临着空前的变革。多媒体技术、智能控制将迅速进入电力系统自动化领域。 [关键词]新形势;电力系统自动化;发展 电力系统自动化是我们电力系统一直以来力求的发展方向,它包括:发电控制的自动化(agc已经实现,尚需发展)、电力调度的自动化(具有在线潮流监视,故障模拟的综合程序以及scada系统),实现了配电网的自动化,现今最热门的变电站综合自动化即建设综自站,实现更好的无人值班。 一、 电力系统自动化的基本概念 电力系统自动化的领域包括生产过程的自动检测、调节和控制,系统和元件的自动安全保护,网络信息的自动传输,系统生产的自动调度,以及企业的自动化经济管理等。电力系统自动化的主要目标是保证供电的电能质量(频率和电压)、系统运行的安全可靠,提高经济效益和管理效能。 二、变革性重要影响的三项新技术内容 (一)电力系统的智能控制 电力系统的控制研究与应用在过去的40多年中大体上可分为3个阶段:基于传递函数的单输入、单输出控制阶段;线性最优控制、非线性控制及多机系统协调控制阶段;智能控制阶段。智能控制是当今控制理论发展的新阶段,主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题。特别适于那些具有模型不确定性、具有强非线性、要求高度适应性的复杂系统。 (二)facts和dfacts 1、facts技术概念的提出 所谓“柔性交流输电系统技术”又称“灵活交流输电系统技术”,简称facts,就是在输电系统的重要部位,采用具有单独或综合功能的电力电子装置,对输电系统的主要参数(如电压、相位差、电抗等)进行调整控制,使输电更加可靠,具有更大的可控性和更高的效率。这是一种将电力电子技术、微机处理技术、控制技术等高新技术应用于高压输电系统,以提高系统可靠性、可控性、运行性能和电能质量,并可获取大量节电效益的新型综合技术。 2、facts的优秀装置asvc的研究现状 asvc由二相逆变器和并联电容器构成,其输出的三相交流电压与所接电网的三相电压同步。它不仅可校正稳态运行电压,而且可以在故障后的恢复期间稳定电压,因此对电网电压的控制能力很强。与旋转同步调相机相比,asvc的调节范围大,反应速度快,不会响应迟缓,没有转动设备的机械惯性、机械损耗和旋转噪声。 3、dfacts的研究态势 dfacts是指应用于配电系统中的灵活交流技术,它是hingorani于1988年针对配电网中供电质量提出的新概念。其主要内容是对供电质量的各种问题采用综合的解决办法,在配电网和大量商业用户的供电端使用新型电力电子控制器。 三、基于gps统一时钟的新一代ems和动态安全监控系统 (一)基于gps统一时钟的新一代ems 目前应用的电力系统监测手段,主要有侧重于记录电磁暂态过程的各种故障录波仪和侧重于系统稳态运行情况的监视控制与数据采集(scada)系统。前者记录数据冗余,记录时间较短,不同记录仪之间缺乏通信,使得对于系统整体动态特性分析困难;后者数据刷新间隔较长,只能用于分析系统的稳态特性。两者还具有一个共同的不足,即不同地点之间缺乏准确地共同时间标记,记录数据只是局部有效,难以用于对全系统动态行为的分析。 (二)基于gps的新一代动态安全监控系统 基于gps的新一代动态安全监控系统,是新动态安全监测系统与原有scada的结合。电力系统新一代动态安全监测系统,主要由同步定时系统,动态相量测量系统、通信系统和中央信号处理机四部分组成。采用gps实现的同步相量测量技术和光纤通信技术,为相量控制提供了实现的条件。 四、电力系统自动化的研究方向 (一)智能保护与变电站综合自动化 对电力系统电保护的新原理进行了研究,将国内外最新的人工智能、模糊理论、综合自动控制理论、自适应理论、网络通信、微机新技术等应用于新型继电保护装置中,使得新型继电保护装置具有智能控制的特点,大大提高电力系统的安全水平。 (二)电力市场理论与技术 基于我国目前的经济发展状况、电力市场发展的需要和电力工业技术经济的具体情况,认真研究了 力市场的运营模式,深入探讨并明确了运营流程中各步骤的具体规则;提出了适合我国现阶段电力市场运营模式的期货交易(年、月、日发电计划)、转运服务等模块的具体数学模型和算法,紧紧围绕当前我国模拟电力市场运营中亟待解决的理论问题。 (三)电力系统实时仿真系统 对电力负荷动态特性监测、电力系统实时仿真建模等方面进行了研究,引进了加拿大teqsim公司生产的电力系统数字模拟实时仿真系统,建成了全国高校第一家具备混合实时仿真环境的实验室。该仿真系统不仅可进行多种电力系统的稳态及暂态实验,提供大量实验数据,并可与多种控制装置构成闭环系统,协助科研人员进行新装置的测试,从而为研究智能保护及灵活输电系统的控制策略提供了一流的实验条件。 五、电力系统运行人员培训仿真系统及电气设备状态监测与故障诊断技术 电力系统运行人员培训仿真系统是针对我国电力企业职工岗位培训的迫切要求,将计算机、网络和多媒体技术的最新成果和传统的电力系统分析理论相结合,利用专家系统、智能cai(计算机辅助教学)理论,是进行电力系统知识教学、培训的一种强有力手段。 (一)配电网自动化 在中低压网络数字电子载波ndlc、配网的模型及高级应用软件pas、地理信息与配网scada一体化方面取得了重大技术突破。其中,ndlc采用了dsp数字信号处理技术,提高了载波接收灵敏度,解决了载波正在配电网上应用的衰耗、干扰、路由等技术难题。 (二)电力系统分析与控制 对在线测量技术、实时相角测量、电力系统稳定控制理论与技术、小电流接地选线方法、电力系统振荡机理及抑制方法、发电机跟踪同期技术、非线性励磁和调速控制、潮流计算的收敛性、电网调度自动化仿真、电力负荷预测方法、基于柔性数据收集与监控的电网故障诊断和恢复控制策略、电网故障诊断理论与技术等方面进行了研究。 (三)人工智能在电力系统中的应用 结合电力工业发展的需要,开展了将专家系统、人工神经网络、模糊逻辑以及进化理论应用到电力系统及其元件的运行分析、警报处理、故障诊断、规划设计等方面的实用研究。 (四)现代电力电子技术在电力系统中的应用 开展了电力电子装置控制理论和控制算法、各种电力电子装置在电力系统中的行为和作用、灵活交流输电系统、直流输电的微机控制技术、动态无功补偿技术、有源电力滤波技术、大容量交流电机变频调速技术和新型储能技术等方面的研究。 (五)电气设备状态监测与故障诊断技术 通过将传感器技术、光纤技术、计算机技术、数字信号处理技术以及模式识别技术等结合起来,针对电气设备绝缘监测方法和故障诊断的机理进行了详细的基础研究,开发了发电机、变压器、开关设备、电容型设备和直流系统等主要电气设备的监控系统,全面提高电气设备和电力系统的安全运行水平。 结束语 电力系统是一个庞大的综合性的系统,从发电、变电到配电,最后到用户的使用是一个整体连续的过程,这其中的任何一个环节都对电力系统的正常运行很所影响。在信息化高速发展的时代背景下,在电力系统中实现自动化是其发展的目标,可以对发电控制、电力调度和配网方面都实现自动化,不仅可以节省企业的运行成本,并且可以提高工作效率,增加企业的经济效益。 电力系统自动化技术论文:电力系统自动化未来发展新技术研究 摘要:变电站自动化系统是变电站的优秀系统,自动化系统的稳定性与先进性对变电站及电网的影响深远,先进稳定的自动化系统不仅可以保证电力企业经济效率,而且能保证广大用电户利益。现代社会对电能供应的“安全、可靠、经济、优质”等各项指标的要求越来越高,相应地,电力系统也不断地向自动化提出更高的要求。电力系统自动化技术不断地由低到高、由局部到整体发展,本文对此进行了详细的阐述。 关键词:电力系统自动化 发展 应用 变电站电力系统是把一些设备组装起来,用以切断或接通、改变或者调整电压,在电力系统中,变电站是输电和配电的集结点,变电站主要分为:升压变电站,主网变电站,二次变电站,配电站。电力系统综合自动化是基于科技发展和计算机网络技术的出现而逐步形成的一个概念,是一个综合发电厂、变电站、输配网络和用户的集成概念,其概念研究和实现的主要目的就是如何更好地掌控和监视电力从出厂到供应的全过程,使输配过程更有效和通畅。 1 电力系统自动化总的发展趋势 1.1 当今电力系统的自动控制技术正趋向于: ①在控制策略上日益向最优化、适应化、智能化、协调化、区域化发展。②在设计分析上日益要求面对多机系统模型来处理问题。③在理论工具上越来越多地借助于现代控制理论。④在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信的应用。⑤在研究人员的构成上益需要多“兵种”的联合作战。 1.2 整个电力系统自动化的发展则趋向于: ①由开环监测向闭环控制发展,例如从系统功率总加到agc(自动发电控制)。②由高电压等级向低电压扩展,例如从ems(能量管理系统)到dms(配电管理系统)。③由单个元件向部分区域及全系统发展,例如scada(监测控制与数据采集)的发展和区域稳定控制的发展。④由单一功能向多功能、一体化发展,例如变电站综合自动化的发展。⑤装置性能向数字化、快速化、灵活化发展,例如继电保护技术的演变。⑥追求的目标向最优化、协调化、智能化发展,例如励磁控制、潮流控制。⑦由以提高运行的安全、经济、效率为完成向管理、服务的自动化扩展,例如mis(管理信息系统)在电力系统中的应用。 近20年来,随着计算机技术、通信技术、控制技术的发展,现代电力系统已成为一个计算机(computer)、控制(control)、通信(communication)和电力装备及电力电子(power system equiqments and power electronics)的统一体,简称为“cccp”。其内涵不断深入,外延不断扩展。电力系统自动化处理的信息量越来越大,考虑的因素越来越多,直接可观可测的范围越来越广,能够闭环控制的对象越来越丰富。 2 具有变革性重要影响的三项新技术 2.1 电力系统的智能控制 电力系统的控制研究与应用在过去的40多年中大体上可分为三个阶段:基于传递函数的单输入、单输出控制阶段;线性最优控制、非线性控制及多机系统协调控制阶段;智能控制阶段。电力系统控制面临的主要技术困难有: ①电力系统是一个具有强非线性的、变参数(包含多种随机和不确定因素的、多种运行方式和故障方式并存)的动态大系统。②具有多目标寻优和在多种运行方式及故障方式下的鲁棒性要求。③不仅需要本地不同控制器间协调,也需要异地不同控制器间协调控制。 智能控制是当今控制理论发展的新的阶段,主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题;特别适于那些具有模型不确定性、具有强非线性、要求高度适应性的复杂系统。 智能控制在电力系统工程应用方面具有非常广阔的前景,其具体应用有快关汽门的人工神经网络适应控制,基于人工神经网络的励磁、电掣动、快关综合控制系统结构,多机系统中的asvg(新型静止无功发生器)的自学习功能等。 2.2 facts和dfacts 2.2.1 facts概念的提出 在电力系统的发展迫切需要先进的输配电技术来提高电压质量和系统稳定性的时候,一种改变传统输电能力的新技术——柔性交流输电系统(facts)技术悄然兴起。 所谓“柔性交流输电系统”技术又称“灵活交流输电系统”技术简称facts,就是在输电系统的重要部位,采用具有单独或综合功能的电力电子装置,对输电系统的主要参数(如电压、相位差、电抗等)进行调整控制,使输电更加可靠,具有更大的可控性和更高的效率。这是一种将电力电子技术、微机处理技术、控制技术等高新技术应用于高压输电系统,以提高系统可靠性、可控性、运行性能和电能质量,并可获取大量节电效益的新型综合技术。 2.2.2 facts的优秀装置之一——asvc的研究现状 各种facts装置的共同特点是:基于大功率电力电子器件的快速开关作用和所组成逆变器的逆变作用。asvc是包含了facts装置的各种优秀技术且结构比较简单的一种新型静止无功发生器。 asvc由二相逆变器和并联电容器构成,其输出的三相交流电压与所接电网的三相电压同步。它不仅可校正稳态运行电压,而且可以在故障后的恢复期间稳定电压,因此对电网电压的控制能力很强。与旋转同步调相机相比,asvc的调节范围大,反应速度快,不会发生响应迟缓,没有转动设备的机械惯性、机械损耗和旋转噪声,并且因为asvc是一种固态装置,所以能响应网络中的暂态也能响应稳态变化,因此其控制能力大大优于同步调相机。 2.2.3 dfacts的研究态势 随着高科技产业和信息化的发展,电力用户对供电质量和可靠性越来越敏感,电器设备的正常运行甚至使用寿命也与之越来越息息相关。可以说,信息时代对电能质量提出了越来越高的要求。 dfacts是指应用于配电系统中的灵活交流技术,它是hingorani于1988年针对配电网中供电质量提出的新概念。其主要内容是:对供电质量的各种问题采用综合的解决办法,在配电网和大量商业用户的供电端使用新型电力电子控制器。 3 基于gps统一时钟的新一代ems和动态安全监控系统 3.1 基于gps统一时钟的新一代ems 目前应用的电力系统监测手段主要有侧重于记录电磁暂态过程的各种故障录波仪和侧重于系统稳态运行情况的监视控制与数据采集(scada)系统。前者记录数据冗余,记录时间较短,不同记录仪之间缺乏通信,使得对于系统整体动态特性分析困难;后者数据刷新间隔较长,只能用于分析系统的稳态特性。两者还具有一个共同的不足,即不同地点之间缺乏准确的共同时间标记,记录数据只是局部有效,难以用于对全系统动态行为的分析。 3.2 基于gps的新一代动态安全监控系统 基于gps的新一代动态安全监控系统,是新动态安全监测系统与原有scada的结合。电力系统新一代动态安全监测系统,主要由同步定时系统,动态相量测量系统、通信系统和中央信号处理机四部分组成。采用gps实现的同步相量测量技术和光纤通信技术,为相量控制提供了实现的条件。gps技术与相量测量技术结合的产物——pmu(相量测量单元)设备,正逐步取代rtu设备实现电压、电流相量测量(相角和幅值)。 电力系统调度监测从稳态/准稳态监测向动态监测发展是必然趋势。gps技术和相量测量技术的结合标志着电力系统动态安全监测和实时控制时代的来临。 随着计算机技术,控制技术及信息技术的发展,电力系统自动化面临着空前的变革。多媒体技术、智能控制将迅速进入电力系统自动化领域,而信息技术的发展,不仅会推动电力系统监测的发展,也会推动电力系统控制向更高水平发展。 电力系统自动化技术论文:对电力系统中运用电气自动化控制技术的探讨 目前,现代电力电子技术的发展,电气工程及其自动化已迈向生产和社会生活的各个领域,如何培养和造就社会经济发展急需的具有工程实际应用能力的电气工程人才,集科学性、先进性、整体性、特色于一身的课程建设;理论与实践、知识与技能紧密结合的既能“动口”也能“动手”的“双师型”师资队伍建设;立足人才培养目标,按照高质量、高起点、高标准的原则,加强实验实训资源的整合方面对电气工程及其自动化建设进行了探讨。 1 电力系统中自动化控制技术 1.1 电网调度自动化 电网调度自动化主要组成部分,由电网调度控制中心的计算机网络系统、工作站、服务器、大屏蔽显示器、打印设备等,其主要是通过电力系统专用广域网连结的,下级电网调度控制中心、调度范围内的发电厂、变电站终端设备(如测量控制等装置)等构成。电网调度自动化的主要功能是:电力生产过程实时数据采集与监控电网运行安全分析、电力系统状态估计、电力负荷预测、自动发电控制(省级电网以上)、自动经济调度(省级电网以上)并适应电力市场运营的需求等。 1.2 变电站自动化 变电站自动化的目的是取代人工监视和电话人工操作,提高工作效率,扩大对变电站的监控功能,提高变电站的安全运行水平。变电站自动化的内容就是对站内运行的电气设备进行全方位的监视和有效控制,其特点是全微机化的装置替代各种常规电磁式设备;二次设备数字化、网络化、集成化,尽量采用计算机电缆或光纤代替电力信号电缆;操作监视实现计算机屏幕化:运行管理、记录统计实现自动化。变电站自动化除了满足变电站运行操作任务外还作为电网调度自动化不可分割的重要组成部分,是电力生产现代化的一个重要环节。 1.3 发电厂分散测控系统(dcs) 发电厂分散控制系统(dcs)一般采用分层分布式结构,由过程控制单元(pcu)、运行员工作站(0s)、工程师工作站(es)和冗余的高速数据通讯网络(以太网)组成。过程控制单元(pcu)由可冗余配置的主控模件(mcu)和智能i/0模件组成。mcu模件通过冗余的i/0总线与智能fo模件通讯。pcu直接面向生产过程,接受现场变送器、热电偶、热电阻、电气量、开关量、脉冲量等信号,经运算处理后进行运行参数、设备状态的实时显示和打印以及输出信号直接驱动执行机构,完成生产过程的监测、控制和联锁保护等功能。 运行员工作站(0s)和工程师工作站(es)提供了人机接口。运行员工作站接收pcu发来的信息和向pcu发出指令,为运行操作人员提供监视和控制机组运行的手段,工程师工作站为维护工程师提供系统组态设置和修改、系统诊断和维护等手段。 2 电子技术、计算机技术的发展不断推动电力系统自动化进步 随着上世纪八十年代单片机技术的发展和应用,我国电力系统自动化设备实现了全面的更新换代。国产的工业计算机和引进的pc机技术为电力系统调度自动化、电厂监控系统、变电站综合自动化奠定了基础。开发的应用软件可以实现电力系统实时数据采集、汇总、分类、分析、存档、显示、打印、报警、完成操作控制等任务。这~ 时期自动化存在的主要问题是系统结构、功能、通信协议等方面缺乏工业标准,不同厂家的设备不能互连;计算机与各设备的通信一般为星形点对点连结,主要采用低速率的串/并行口通信方式,系统实时性不太好,设备配置的灵活性也较差。 随着上世纪90年代高性能工作站、服务器及软件技术、信息处理技术、特别是高速网络技术的发展,电网调度自动化系统、电厂监控、变电站自动化、配电自动化的技术水平上了一个新台阶,产品逐步发展成为一种开放式、分布式、网络化、智能化的新模式。与上一代产品相比可以大幅度减少电力电缆、通信电缆的用量,设备体积小还减少了占地面积等从而降低了建设成本,同时大幅度提高了系统的技术性能,增加了设备配置的灵活性、互换性和可维护性,提高了系统运行的可靠性。最近几年以来,各种嵌入式产品的出现,例如嵌入式高性能微处理器、嵌入式计算机、嵌入式操作系统、嵌入式以太网等产品使电力系统中的装置类设备如测量控制设备、继电保护装置、数据通信控制器等得以再次更新换代,装置的硬件电路和应用程序结构简化,产品性能大大提高,装置信息处理速度更快,功耗更低,功能扩展能力更强。 3 当前电力系统自动化依赖it技术向前发展的重要技术 当前电力系统自动化依赖于电子技术、计算机技术继续向前发展的主要热点有:① 电力一次设备智能化;② 电力一次设备在线状态检测;③ 光电式电力互感器;④ 适应光电互感器技术的新型继电保护及测控装置;⑤特高压电网中的二次设备开发。 3.1 电力一次设备智能化 常规电力一次设备和二次设备安装地点一般相隔几十至几百米距离,互相间用强信号电力电缆和大电 流控制电缆连接,而电力一次设备智能化是指一次设备结构设计时考虑将常规二次设备的部分或全部功能就地实现,省却大量电力信号电缆和控制电缆,通常简述为一次设备自带测量和保护功能。如常见的“智能化开关”、“智能化开关柜”、“智能化箱式变电站”等。 电力一次设备智能化主要问题是电子部件经常受到现场大电流开断而引起的高强度电磁场干扰,关键技术是电磁兼容、电子部件的供电电源以及与外部通信接口协议标准等技术问题。 3.2 电力一次设备在线状态检测 对电力系统一次设备如发电机、汽轮机、变压器、断路器、开关等设备的重要运行参数进行长期连续的在线监测,不仅可 以监视设备实时运行状态,而且还能分析各种重要参数的变化趋势,判断有无存在故障的先兆,从而延长设备的维修保养周期,提高设备的利用率,为电力设备由定期检修向状态检修过度提供保障。近年来电力部门投入了很大力量与大学、科研单位合作或引进技术,开展在线状态检测技术研究和实践并取得了一些进展,但由于技术难度大,专业性强,检测环境条件恶劣,要开发出满意的产品还需一定时日。 3.3 光电式电力互感器 电力互感器是输电线路中不可缺少的重要设备,其作用是按一定比例关系将输电线路上的高电压和大电流数值降到可以用仪表直接测量的标准数值,以便用仪表直接测量。其缺点是随电压等级的升高绝缘难度越大,设备体积和质量也越大;信号动态范围小,导致电流互感器会出现饱和现象,或发生信号畸变;互感器的输出信号不能直接与微机化计量及保护设备接口。因此不少发达国家已经成功研究出新型光电式和电了式互感器,国际电工协会已了电子式电压、电流互感器的标准。国内也有大专院校和科研单位正在加紧研发并取得了可喜成果。目前主要问题是材料随温度系数的影响而使稳定性不够理想。另一关键技术是,光电互感器输出的信号比电磁式互感器输出的信号要小得多,一般是毫安级水平,不能像电磁式互感器那样可以通过较长的电缆线送给测控和保护装置,需要在就地转换为数字信号后通过光纤接口送出,模数转换、光电转换等电子电路部分在结构上需要与互感器进行一体化设计。在这里,电磁兼容、绝缘、耐环境条件、电子电路的供电电源同样是技术难点之一。 3.4 适应光电互感器技术的新型继电保护及测控装置 自从电力系统采用光电互感器技术后,与之相关的二次设备,如测控设备,继电保等装置的结构与内部功能将发生巨大的变化。首先节省了装置内部的隔离互感器、a/d转换电路及部分信号处理电路,从而提高了装置的响应速度。但需要解决的重要关键技术是为满足数值计算需要对相关的来自不同互感器的数据如何实现同步采样,其次是高效快速的数据交换通信协议的设计。 4 结束语 根据以上所述,电气工程及其自动化专业是电力系统的重要工作,因此,我们的工作人员应对其不断进行探索和研究,提高了电力安全可靠性。还要结合自己的工作经验进行分析。从而保证电力系统工作的安全与发展。
机械工程自动化论文:机械工程自动化技术论文 1工艺粗糙,效率低下 我国对机械工程中自动化技术的投资相对较少,缺乏创新因素,专业技术较为落后。这使得机械工程中自动化技术的工艺较为粗糙,缺乏精密的技术设计,自动化的运用挑战颇大。由于自动化技术工艺粗糙,使得机械工程效率低下。原本短时间内可完成的工程操作,由于技术原因,并不能在较短的时间内顺利结束,若工程需反复操作,则用时越长,效率越低。 2机械工程中自动化技术的有效应用 自动化技术在机械工程中的应用主要包括集成自动化技术、柔性自动化技术和智能自动化技术三种,根据笔者经验,现主要分析这三种技术在机械工程中的运用: 2.1集成自动化技术的运用 集成自动化是指根据当前经济的发展和科学的改进,而做出的结构和标准的优化,以使机械制造更为精密,缩小误差。它的前提条件是要将机械制造系统的信息高度共享,根据各个信息的比较分析,寻得最为精密的生产技术,在机械工程中广泛应用,以达到提高总体机械效率的目的,避免在工程中出现的可防范的各种技术问题。该技术已在机械工程中得到了广泛的应用,集成自动化技术优势明显,可以说是通过资源共享来达到提高生产效率的效果。该技术普遍应用于系统设计,并且随着科学技术的发展,可达到充分发挥集成目的的作用。 2.2柔性自动化技术的运用 柔性自动化技术是指通过计算机应用,将数据输入到生产设备中,从而进行自动的技术生产。简言之,就是数控与生产的结合。其应用范围涵盖加工制造、产品设计等,是一种以计算机为优秀的信息与管理系统。在机械工程中,通过柔性自动化技术,生产者将生产过程通过计算机输入到生产设备中,生产设备可通过输入的信息,按照要求进行自动操作,依次完成复杂的生产过程。柔性自动化技术的显著特征就是足够精确,一定程度上可减少人力参与,节省人力资源,从而扩大生产利益。但柔性自动化技术对操作人员要求更为严格,若不甚操作有误导致输入信息与原信息存在差异,机械在自动生产的过程中则会按错误信息进行生产,造成更大的损失。因此,操作人员的高度集中也尤其重要。 2.3智能自动化技术的运用 智能自动化是三类技术中最为高端的自动化技术,它巧妙的结合了集成自动化技术和柔性自动化技术二者的优势,将集成自动化技术中的信息收集与柔性自动化技术中的计算机参与结合起来,使计算机进行自动的信息采集,同时分析采集得来的数据,形成了系统自动化,达到了人工智能的效果。智能自动化的主要优势将之前人力的信息采集和数据分析转变为计算机智能的信息采集和数据分析,大大提高了信息的精确性,缩短了数据分析过程的时间。当面临突发事件时,智能自动化技术就能凭借自身的适应能力准确做出判断并解决问题。该技术成功避免了集成自动化技术和柔性自动化技术的弊端,因此,是最为广泛适用的自动化技术。 3结束语 自动化技术在机械工程中的有效应用是科技发展的客观要求,自动化技术能够有效的提高机械效率,减少人力资源的浪费,扩大生产收益,因此,是当今社会广泛应用且前景光明的生产技术。 作者:马金山 单位:湖北省十堰市中铁十一局二公司 机械工程自动化论文:自动化技术下机械工程论文 1机械工程自动化技术现状分析 1.1机械自动化管理应用现状。依靠机械的方法实现自动控制的技术被称为机械自动化技术。就目前而言,我国机械自动化技术的管理应用模式上与国外相比还存在着滞后性,但由于机械自动化技术在国内应用非常广泛,而且行业前景也很好,使得一些机械工程企业在应用技术的过程中重视程度不够,管理方面也不成熟,缺乏系统性和科学性,而且缺乏创新意识,导致机械自动化技术整体更新过慢。 1.2机械工程自动化人才培养现状。对于机械工程自动化人才的管理,既缺乏技术人才的培养,也缺乏对技术人才的管理。机械工程自动化技术发展还处于初级阶段,因此专注于此方面的技术人才培养不足,造成人才匮乏现象。另外是对技术人才的管理,在人才培养上我国更加侧重于理论知识教育,使人才缺乏技术实践经验,直接造成了对人才全面发展的制约,对开展自动化技术应用也有着制约影响。我国的机械设计水平没有大幅度的提升,使得设计人员的技术水平也出现了停滞现象,这种现象直接使我国机械工程自动化呈封闭状态发展,造成发展状态不平衡。 2机械化工程自动技术的创新措施 针对目前我国机械化工程自动技术的现状,加强机械工程创新研究至关重要。在加强机械工程自动化技术措施的过程中,主要可以从三个方面进行加强: 2.1制定明确的战略方向。实现机械工程自动化是一个长期的工程,不能盲目进行操作。自动化主要是机械工程自动控制取代传统人工操作,这个过程要保证方向和目标的明确,要针对我国具体情况制定针对性的措施对策。在加强自动化过程中,要积极引进国外先进技术,学习创新理念,从理论上不断丰富机械技术。要在教育过程中加大对自动化知识的普及,使市场和机械行业发展以此为重要导向。国家相关部门要通过大力度的资金政策支持,促进科学技术研究,实现机械自动化产业链的形成。在明确发展方向的同时,要始终以实际情况为基本参照标准,以保证符合多元化市场发展规律。另外机械化自动技术的发展是以信息技术为一定基础的,因此要注重信息技术的应用和发展,以加快机械工程经营管理效率的提高,促进产业结构的完善。 2.2积极引进自动化设备及应用技术。从目前我国机械工程自动化技术应用情况来看,存在着一定的滞后现象,且发展态势落后于国外发达国家。没有实现高度自动化,计算机集成制造系统没有得到广泛应用,基础技术储备不足。在实践探索中要以自身发展特点为基础,积极借鉴国外经验,完善自身技术,实现技术突破和创新。现阶段的机械生产中,针对大批量零件加工仍采取流水作业模式,即以半自动化为主。针对这个环节我们要积极引进先进设备,提高机械自动化,既节省人力资源,同时也提升生产加工效率,对提升企业整体经济效益有着重要作用。在进行非大规模生产加工过程中,可以通过成熟技术人员进行数控机床加工,实现自动化技术应用。在自动化应用中不是进行单一复制,而是有针对性的进行侧重,对不同特性的产品进行优化。在信息化和新材料不断研究发展的新时期,给自动化技术应用带来更大发展空间。目前自动化技术正向开放式结构发展,驱动装置也向数字化方向发展。在系统上和通讯方式实现数字化和智能化是新一代自动化技术的新方向。在我国工业发展不断加快的新时期,机械工程自动化技术要大力推广,实现工业全面自动化、智能化。 2.3实现高质量技术人才培养。为真正实现机械工程自动化,要注重专业技术人才的培养。在人才培养中要加大教育体系建设,从教育着手,加大对自动化专业人才的教育投入。同时改变传统应试教育模式,积极鼓励学生理论与实践相结合,坚持“工学结合”理念,使专业人才在接受理论教育阶段接触机械自动化实践。通过教育机构与校外企业的联合合作,可以保证机械工程自动化人才是理论知识与实践技能兼备的复合型人才。针对目前专业自动化人才空缺现状,要结合科学理念进行培养和管理,在吸纳人才和应用人才的过程中,也要注重人才潜能挖掘,实现机械功能自动化技术创新,人才发展推动我国技术革新。 3机械工程自动化技术未来发展形势 我国科技的不断发展和创新推进机械工程行业发展迅猛,自动化技术将越来越广泛的应用于各行业领域中,实现自动化普及。机械工程自动化将真正实现创新、发展、科学,进一步向机械智能化迈进。同时在“中国梦”理念的指导下,自动化技术的应用形势将走向低碳、环保,实现设备环保、应用材料环保,使得机械工程自动化技术实现可持续发展。网络信息技术的高速发展,使机械自动化技术逐渐趋向网络化。实现网络化能够使自动化技术不受传统应用管理下的地域空间限制,使发展前景和空间更加广阔。因此,在未来的机械工程自动化技术应用中,要充分利用网络信息技术,同时结合管理技术、制造技术以及其他系统工程技术,促进完整的、系统的自动化技术体系形成。 结束语 综上所述,我们已经能清楚的了解到机械工程自动化技术对机械工程行业发展所带来的积极推动作用,但由于在技术方面还存在的一定的欠缺,所以的我国的机械工程自动化技术的水平还有待提高,除却技术方面的问题,应用和管理方面也存在着问题,其问题主要集中在人才空缺方面,所以注重专业技术人才的培养也成为促进我国机械工程自动化技术发展的一大前提。自动化措施目标与方向的明确性是机械工程领域中对自动化技术应用和发展长远性和实效性的保证。而机械工程自动化技术的发展也对我国经济发展起到了一定的促进作用。 作者:王普 机械工程自动化论文:自动化技术及机械工程论文 1机械工程自动化技术概述 机械工程自动化技术主要是指机械装置在没有外力干涉的情况下,按照事先预定的程序方法,通过机械力进行自动操作或控制的过程。在机械工程行业中应用自动化技术,实现加工对象的连续自动化生产,实现优化、有效的自动生产过程,加快生产投入物的变换和流动速度,进而促进整体机械工程行业的发展。 2机械工程自动化技术的现状及制约因素 从我国机械工程自动化技术应用的现状来看,其还处于刚性自动化、单自动化的阶段,但国外一些工业发达国家已经实现了机械自动化技术的集成化、智能化、柔性化发展。在机械自动化生产的管理方面,我国一些企业仍旧是采用传统的管理模式,而发达国家已实现了计算机全程控制管理,而且在机械生产模式、工业组织与管理方面也在不断升级与创新。由此可见,我国机械自动化的发展仍然存在诸多的不足之处,而制约我国机械工程自动化技术进一步发展的因素,主要为:缺乏相关技术人才、自动化技术应用范围不够宽广、自动化技术相对落后、缺乏自动化技术的科研投入、机械自动化技术的管理不够完善等。 3加强机械工程自动化技术的建议 3.1加强配套机械自动化技术的发展 所谓配套机械自动化技术,是指机械自动化技术既要发展主要机械设备的自动化,又要发展配套元件及控制系统的自动化。充分应用电子学、零件检查与机床装料自动化技术、电子计算机技术,大力推广程序数控机床,研究发展可靠、高效的自动化生产线、自动化控制系统、生产信息系统等。通过配套机械自动化技术的大力发展,使机械工程行业从生产制造开始到结束均能实现自动化生产,从而大力提高生产效率,促进生产效益 3.2重视低成本机械自动化技术的发展 根据形势分析来看,我国暂时还无法投入大量资金发展太多高科技、高成本的机械自动化技术,这种形势下,便应该先从投资少、见效快、成本低、前景广、潜力大、适合我国发展需要和国情的自动化技术着手,打好基础,慢慢向上发展。例如芬兰NOKOAData机工厂组装车间内拥有的一条可制造286/386/486微机的灵活生产线,该生产线在自动化设备应用的同时融入人工参与,将自动化技术与传统工艺完美结合,使其在保证造价较低的同时,具有柔性制造系统的性能。国外这种低成本、见效快的自动化技术我们均可借鉴参考,并结合我国基本国情,研发出适合国内机械工程发展的低成本自动化技术。 3.3重视机械工程自动化人才的培养 我国机械自动化技术之所以发展缓慢,与这方面人才的缺失有很大关系,因此,为促进机械工程及自动化技术的进一步发展,便要重视对机械工程自动化人才的培养。第一,需大力引进国外先进的机械自动化技术,同时加强对机械工程自动化教育活动的开展,使我国的科研实力逐渐增强。第二,机械工程自动化专业人才必须具备机械工程的研究、设计、制造以及自动化技术基础知识、基础理论、基本技术与应用的能力,能够在机械工程生产第一线从事材料加工机械、机械制造及自动化等方面工作。 4机械工程及自动化技术的发展前景 在科技的快速发展下,我国的机械工程及自动化技术也在不断朝前发展,但其在发展的同时,也突显出资源浪费、环境污染、产品开发及利用率低等问题。为促进机械工程及自动化技术的可持续发展,机械工程自动化技术朝着绿色环保、经济性、实用性等方面发展也是必然趋势。 (1)绿色环保的发展前景。机械工程行业在自动化技术的广泛应用下,虽然大幅度地提高了生产效率,但给生态环境也带来了严重破坏,因此,自动化技术的应用与发展应该以减少环境污染和资源浪费,倡导绿色生产战略为原则。 (2)经济性发展前景。我国很多企业在自动化技术的应用与发展中还较为落后,由此也导致了企业经济发展的缓慢,因此,为保证自动化技术能创造出更为可观的经济效益,各企业对现有技术设施不断改进与优化,在提高生产效率的同时使经济的发展得以满足,才能真正发挥机械工程自动化生产的作用。 (3)实用性发展趋势前景。机械工程自动化技术的发展,应该将企业的技术需要与生产需求作为最基础的条件,根本目的是生产出更高科技含量的产品,以此来满足消费者的需求,因此,重视机械工程及自动化技术的实用性发展,也是必然趋势。 综上所述,机械自动化技术是当代先进机械制造业技术的重要组成部分,也是当前机械工程领域涉及面比较广、研究比较活跃的技术,还是机械工程行业获取优势市场竞争力的关键手段。但我国机械工程及其自动化技术目前还不是很成熟,鉴于这种情况,更应该结合我国具体国情,充分参考国外先进经验,做好各项基础工作,循序渐进地进行优化与改善,不断提高机械自动化技术能力,才能使我国的机械工程及自动化技术与国际接轨,最终促进我国的机械工程行业向自动化的更高阶段迈进。 作者:刁荣飞 单位:西南石油大学机电工程学院 机械工程自动化论文:机械工程自动化技术论文 1机械工程简介 机械自动化是指在无人干预的状态下,设备装置根据预先制定的指令或者工序自动完成操作或者控制的全过程,机械自动化即通过控制设备或装置来实现对过程的制动化控制。机械工程是指通过提升设备来进行机械工程的建设,而在生产中,机械设备是必需的工具,包括粉碎设备、搬运机械及交通运输机械等。当前,在机械工程工作中,机械设备根据不同的制造方法与原理,包括不同的机械工程内容,也就是节能工程及其相互衔接的分支系统,比如机械应用与维护系统、机械制造系统和设计系统等。工程系统间的交叉重叠,可大幅提高技术融合的效果,也能够保证生产作业逐步迈向高层次。而在机械工程建设中,自动化技术是指在生产过程中,根据预设指令及程序,完成机械操作及控制的技术。机械工程自动化技术可提高运行效益,并提高工程系统间的控制水平。在未来的机械工程发展中,自动化技术将贯穿于工程中,这是必然的发展趋势和方向。 2机械工程中的自动化技术发展 从整体上看,机械工程自动化技术的发展,是由简单到复杂、从低级到高级,在这一发展历程中,自动化技术水平得以显著提升。在自动化技术发展过程中,其理念逐步渗透到机械工程中,并产生和完善了自动化控制中的程控技术框架、数控机床框架,建立了一套完整的控制单元标准。同时,在建设机械过程中,结构层次中的自动化组合安装完全实现,且构建了微型化控制装置,实现了机械自动化和一体化的建设目标。在电子计算机技术不断发展的背景下,自动化技术向多元化方向发展,且精细度明显提升。但是,当前的机械工程自动化技术,处于单子自动化阶段,在智能效果和整体集成化方面还比较欠缺。同时,机械工程自动化建设规模也比较小,技术含量不高,主要是缺乏自主知识产权和创新能力,束缚了自动化技术的发展。而国外的这一技术已比较成熟,实现了操作阶段即内容的自动化控制,效果显著。不过在发展中尚缺乏具有特色的高端产品,竞争实力比较弱。 3机械工程建设中的自动化技术 3.1机械工程建设中自动化技术的形式 当前,自动化技术水平不断提升,促进了机械工程建设的快速发展。在机械工程建设中,自动化技术主要表现在信息流的自动化控制、加工生产过程的自动控制、物流运输系统的自动化控制以及监测操作的自动化控制、系统设备的自动化控制。其中,信息流的自动化控制,是根据产品数据管理的需求,完成各项计算机辅助制造或者控制。数据产品中包含着大量的信息,自动化技术综合集成上述信息流,进而实现对产品的处理和控制,这也是实现信息处理与操作的关键所在。完成信息处理与控制后,在计算机设计的辅助下,自动化系统可不断优化设计理念和内容,经绘图及设计来构件机械工程自动化系统,最终大幅提升信息控制的可靠性和有效性。而对物流运输系统的自动化控制,主要包括系统设计和控制物料运输两个方面;系统设备的自动化控制是在生产过程中,合理调整参数以实现设备与零件的组建与成套生产;加工过程的自动化控制是通过加工循环设计与辅助设备的控制,实现加工件操作或设备的加工操作。最后,监测操作的自动化控制是经自动化控监测,提高系统运行的安全性与可控性,提高监测工作的整体效益。 3.2机械工程建设的主要内容 1)基于柔性自动化技术的机械工程建设内容。在机械工程建设过程中,柔性自动化技术的应用,是指建设人员将自动化技术看做构建机械功臣公共点基础,进而提升系统操作的有效性。其中,设计人员需对机械设备加工的目的加以明确,而在一般的机械工程操作上,实现设计的自动化,同时借助自动化操作设备和计算机技术,实现柔性自动化设计。在机械工程建设过程中,将提高生产效益作为建设主体,采取有效的措施,提高生产的数量和效益,同时也大幅降低工作强度,通过建立和完善高端计算机自动控制体系,将各项产品的效益提高到新水平。综上所述,数控技术为柔性自动化机械工程的优秀,在明确高端计算机内容的基础上,通过合理设置设备与布线,最大程度上提高柔性控制的效益。 2)基于集成自动化技术的机械工程建设内容。在机械工程建设中,集成自动化技术的应用是指设计人员先行确定设计目标,并根据操作与内容,设计出完整的框架。这要求设计人员了解和掌握生产流程,并明确生产中所需的各种信息,拓宽收集信息的途径,进而提高自动化控制的有效性。同时,将工程集成化效果视作设计主体,并综合运用高精度、集成性的设备,根据收集与监控原理,合理设置设备。在集成自动化建设中,明确工业系统设计内容,按照机械工程环境的变化,持续改进完善,最大程度上发挥集成控制的效益。 3)基于智能自动化技术的机械工程建设内容。在机械工程建设中,智能自动化控制技术是借助人工智能网络与神经网络原理,建设自动化控制体系。在构建自动化体系的过程中,设计人员需强化数据收集与分析的内容,有效提升智能化效果。同时,选取智能化设备,交叉应用智能技术与智能机械,并明确两者之间的交叉关系,进而形成一个统一的、集成化的机械优秀。此外,在构建自动化系统过程中,还必须强化和提高神经网络的识别能力及机械制造的适应能力,注重控制的质量与效益,并及时分析与处理突发事件以及问题。 4结语 在机械工程建设过程中,主要的目标是提升其集成化、标准化,通过集成化与标准化建设,提高生产的效益和质量。在机械工程建设中,自动化技术中的数据分析、处理效果和性能监测,可减少工程生产中的变形,这是机械工程的优秀和关键。在本文中,笔者从技术发展和技术应用两个方面探讨了该命题。 作者:罗旭单位:邵阳学院 机械工程自动化论文:对机械工程自动化技术存在的问题探讨 机械自动化指的就是在机械制造的过程中广泛的进行自动化技术的推广和应用,以此达到使加工,加快原材料的加工和流动速度。机械自动化技术的发展与广泛的应用,是机械制造业一个巨大的飞跃,也是机械制造业发展的主象实现连续自动生产的目标,进而实现生产过程和生产效率的优化流趋势。但我国机械自动化的水平依然处在初级阶段。因此,我国的机械自动化技术还需更加快速的发展,更加广泛、科学的应用。 一、机械工程自动化技术的现状及问题 1.机械工程自动化技术的现状 我国的机械自动化在自动化技术方面,还处于单子自动化、刚性自动化阶段。而工业发达国家自动化技术方面普遍实现了智能化、柔性化和集成化;在机械自动化的生产管理方面,我国的大多数企业依然采用传统的管理模式,而工业发达国家已经实现了计算机管理,并且在工业组织与管理 生产模式方面不断进行着创新和升级;在人才管理方面,没有好的、适宜的人才管理机制,理论人才过多,不够全面性;在机械设计方面,我国还没有做到及时更新,设计水平也没有很大的提升;在工艺水平方面,我国的数控加工技术还多停留在精细加工等初级阶段,在复合加工手段的采用上尚未真正掌握,仍处于追赶阶段。 2.机械工程自动化技术存在的问题 自动化技术在我国的机械工程中存在着一些问题,例如缺乏相关技术人才,自动化技术相对落后,自动化技术的应用范围不够宽广等等。人才是发展进步的关键,我国大多数人只有知识理论而没有实践经验技术,对人才的管理培养不够合理、全面。要结合理论和实践经验,不断研究创新,才能提高实际自动化技术。自动化技术的进步将会大大推动我国现代机械制造产业的发展和进步,但是我国的自动化技术尤其是数控系统是传统的封闭式体系结构,必须提高水平,改变落后的状况 我国的自动化技术应用的领域还不够广泛,缺乏自动化技术的科研投入和制定自动化技术的管理策略。 二、改善机械工程自动化技术的措施 1.充分认识机械自动化的发展方向 通过对机械制造工业发展的整体情况来看,机械自动化的发展是一个由浅入深、由简单到复杂的工程,在这个过程中,人工操作逐渐被自动化的控制器进行控制,生产方式也逐渐由传统的人工方式转变为素质化和自动化,这是人类社会的巨大进步,也是科技发展的重要成果。建国后,国家虽然在机械制造业方面投入了很大的精力,因为缺乏先进的科学技术,原有工业基础也相对薄弱,期间,我国的机械制造行业的发展劲头也大幅度减弱,我国的机械制造业在改革开放前一段时期内始终处于低水平状态。目前我国机械制造行业虽然有了突飞猛进的发展,与发达国家的机械制造业水平相比,我国的机械制造业技术水平还处于较低阶段。针对我国的具体国情,发展机械自动化技术,应该以企业的生产和发展的实际需要以及市场需求为基本导向,以“科技是第一生产力”为指导,大力发展科技创新,加大技术投资,优化产业链为首要任务。 2.加强机械自动化技术的发展力度 机械制造业作是我国基础工业,对国家经济基础命脉,机械制造业自动化技术的先进程度也决定了国家经济的强弱。我国经济发展很快,问题也相对较多,首先是能源的巨大消耗,和环境的破坏。虽然说我国的能源相对来说比较丰富,用我们13亿人口这个庞大的数字平均一下,就显得非常匮乏。党和国家在新的历史时期提出了经济发展要遵循 “节能减排”的目标,这样就要求我们在产业方面要加大科研创新力度,大力发展节能型产业和经济性产业,利用最少的能源创造最大的利润的同时要注重环境的保护和能源的可持续利用。发展机械自动化技术应该立足于自我研发,然后配套国外先进技术的引进,共同来完成技术的升级和改造,要重视降低能源消耗,并减少污染物的排放,走一条低成本的机械自动化发展之路。 3.合理地使用机械自动化技术 目前在我国,在数量较大的同类产品连续流水作业的切削加工生产中,自动化设备被仍然是以半自动机床、自动机床、组合机床及其组成的自动线、回转体零部件加工自动线等为主。在大批量的铸造、锻造、焊接、冲压、热处理以及装配等生产过程中,采用自动单机和自动线则是符合现实的,也是可行的。针对品种较多的成品生产,应该采用可快速重新调整的设备组成成组工段或者流水线 可更换主轴箱组合机床自动线、短自动线和复合制造单元从而实现成组自动化。针对单件小批量生产,应该从推广成组技术人手,适当发展采用数控机应用或加工中心。 4.注重自动化技术的发展趋势及前景 坚持走自动化技术的发展道路,对于机械自动化技术的发展至关重要。目前,机械制造自动化技术的发展向朝着数字化、绿色化与智能化方向发展。数字化是先进制造技术发展的优秀,是制造技术、计算机技术、网络技术与现代管理科学交叉作用的共同结果,这将是机械自动化技术发展的必由之路。随着人们对人类与环境之间的关系这一问题认识的逐渐加深,实现人类与环境之间的协调、可持续发展是当代经济发展必须遵循的原则。机械自动化技术的发展也同样要遵循这一原则,实现绿色化发展之路。近20年来,制造系统正在由原来的能量驱动型转变为信息驱动型,这就需要制造系统不但要具备一定的柔性,同时还要表现出一定的智能,实现在对大量复杂信息处理的同时,能够自主进行选择与处理这既是现代科学技术发展的必然结果,也是人类社会进步的重要标志。 总之,机械制造工程的自动化技术是企业不断追求的目标,通过利用自动化技术,企业产品实现集成化、智能化、虚拟化,需要管理、经营、技术进行不断地优化整合,从而达到提高产品的质量、降低产品的成本、提升服务质量等目的。面对全球市场上的激烈竞争和快速进步,机械制造自动化是我国机械制造行业的发展目标 我国的机械自动化必须不断进行借鉴和创新研究,提高我国机械制造的自动化技术能力,促使我国机械制造自动化水平与国际接轨,提高我国机械制造行业的国际竞争力。 机械工程自动化论文:自动化技术发展上的机械工程建设 1.机械工程概述 机械工程主要是通过提升机械设备,完成机械建设的内容。机械设备是生产事业中的必备工具,可以分为动力机械、搬运机械、交通运输机械、粉碎机械等。当前机械设备在工作的过程中需要依照不同原理及方法制造,可以产生不同机械工程内容,系节能工程相互配合及相互衔接的分支系统,如机械设计系统、机械制造系统、机械运用及维修系统等。机械工程系统之间的相互交叉及重叠提升了技术融合效果,提升了我国国民经济发展效益,是确保生产逐渐迈向高层次的关键。机械工程中的自动化技术主要指在实施机械生产的过程中依照程序和预设指令完成机械操作和控制的操作技术。通过机械工程自动化控制可以明显提升设备生产、运行效益,提升系统之间的管理控制质量。将自动化技术贯彻于机械工程,在今后的机械发展过程中势在必行。 2.机械工程中自动化技术发展现状 我国机械工程中的自动化技术发展经历了由简单到复杂,由低级到高级的过程,自动化技术已经得到了非常明显的提升。在上述发展的过程中自动化技术理念已经渗透到了西宫工程中,自动化生产控制中的数控、程控技术框架结构较为完善,已经形成了科学的控制单元标准。除此之外,在机械工程建设的过程中,我国还实现了结构层次中的自动化组合安装,完成了微型化控制装置构建、模板控制构建,实现了自动化及机械的一体化。随着电子计算机的不断发展,机械工程中的自动化技术呈现多样化,控制精度明显提升。 机械工程中自动化技术主要处于单子自动化阶段,整体集成性、智能性效果还存在一定欠缺。我国当前机械制造中的自动化建设规模较小,技术含量较低,在实施知识自主创新的过程中各项技术创新效果较差,这直接限制了自动化技术的发展。 当前国外在机械工程自动化技术发展的过程中已经形成了完善的发展系统,达到了操作阶段及操作内容的自动化控制,自动化控制效果较为显着。而国内虽然加大了自动化技术研究,提升了机械工程中的自动化经费投入,但是在发展的过程中没有形成具有自身特色的高端产品,缺乏典型自动化控制技术,整体竞争能力较为薄弱。 3.自动化技术中的机械工程建设 3.1自动化技术在机械工程中的表现形式 随着自动化技术的逐渐提升,机械工程建设得到了飞速发展。自动化技术在机械工程中的表现主要体现在对信息流的自动化控制、对物流供输系统的自动化控制、对加工中的自动化控制、对系统设备的自动化控制、对监测操作的自动化控制几方面。 信息流自动化可控制是依照产品数据管理需求实施的各项计算机辅助控制或计算机辅助制造。自动化技术通过对数据产品过程中的各项信息进行综合、集成,实现产品过程中的处理及控制,已经成为信息处理及控制的关键操作。上述信息处理完成后,自动化系统通过计算机设计,优化各项内容及设计理念,通过计算机辅助绘图及设计,完成机械工程自动化构建,有效提升了信息控制的有效性和可靠性。 对物流供输系统的自动化控制主要是通过物流运输系统设计及控制完成物料运输;对加工中的自动化控制主要是通过加工循环设计及辅助设备控制完成工件加工操作或设备加工操作;对系统设备的自动化控制主要是在系统生产过程中对参数调节,实现设备及零件控制,完成套件、组建;对监测操作的自动化控制主要是通过自动化监测提升监测的可控性,提升监测工作效益。 3.2基于自动化技术上的机械工程建设内容 3.2.1柔性自动化技术上的机械工程建设 在柔性化自动化技术上的机械工程建设过程中,相关人员要将提升自动化技术性操作作为构建基础,提升操作的有效性。设计人员要明确机械设备加工目的,在常规机械工程操作基础上设计自动化过程,依托计算机技术及自动化操作设备,完成柔性自动化设计。构建的过程中,人员要将提升机械工程生产效益作为建设的主体,提升生产数量和生产效益,降低人工强度,要通过建设高端计算机自动控制体系,提升产品的各项效益。柔性自动化机械工程要将数控技术为优秀,对高端计算机内容进行明确,合理布线和设置设备,最大限度发挥柔性控制效益。 3.2.2集成自动化技术上的机械工程建设 在集成自动化技术上的机械工程建设过程中,设计人员要首先定位设计方向,依托机械工程制造操作及内容,形成准确的设计框架。设计人员要对机械工程生产中的流程进行全面了解和认识,明确生产过程中的信息需求,合理设置信息收集途径,确保在集成自动化系统控制的过程中能够全方面收集有效信息,提升自动化控制的有效性。设计人员要将强化机械工程集成化效果作为设计的主体,对高精度、高集成性设备及操作进行运用,提升集成控制应用效果。例如在机械工程质量控制、数据库信息集成建设的过程中,设计人员可以合理选取自动化监测仪器、数据收集仪器,严格依照监控及收集原理,完成设备设置。除此之外,在集成自动化建设的过程中,人员还需对工业系统设计内容进行明确,依托机械工程环境变化,不断改进及完善,最大限度发挥集成控制效益。 3.2.3智能自动化技术上的机械工程建设 智能自动化技术上的机械工程建设主要是依托人工智能网络及神经网络原理实现自动化控制的体系。在上述体系构建的过程中,设计人员要对数据收集及分析内容进行强化,提升智能化效果。人员要选取智能化设备,对智能机械及智能技术进行交叉应用,确保两者之间紧密结合在一起,形成统一的、集成化的机械优秀。除此之外,在上述体系构建的过程中,设计人员还要对神经网络识别能力、机械制造中的适应能力进行强化,观察自动化控制效益及质量,对无法及时处理突发事件的系统要重新检查及分析,及时处理存在的问题。 4.总结 机械工程在发展的过程中要不断提升其标准化、集成化,最大限度改善生产、工作效益。自动化技术不仅提升了机械工程中的数据分析、处理效果,还加强了性能监测,降低了在机械生产过程中可能出现的问题,已经成为机械工程中的重中之重。在今后的机械工程建设中,设计人员要合理分析自动化技术,把握自动化发展进程,从根本上提升机械发展的经济效益及社会效益。 机械工程自动化论文:谈机械工程及自动化 随着中国经济的不断发展,机械自动化技术对中国工业的发展有着极大的影响和推动作用,随着中国加入WTO,重工业产业因为技术与生产力落后的原因,始终没有跟上世界同步水平,导致近年来,中国工业生产水平止步不前,而机械自动技术的产生,可以改变这尴尬的情况,帮助中国工业生产重振雄风,机械工程自动化技术是指在机械制造工业中应用计算机智能自动化生产技术,实现对加工对象的连续自动生产,不断优化自动生产的过程,提高工业生产的效益,加快生产投入物的加工变换,能有效提升生产的流动速度。 一、机械工程自动化的技术 中国作为一个发展中的国家,全部的技术都必须建立在一个基本前提上,那就是是否与我国的基本国情相匹配,是否能够带动我国经济、工业的发展,而不会造成严重的后遗症,所以,针对这些问题,我们看到,我国的当前的国情是,我国是通过不断消化吸收国外的柔性制造系统完成自身工业发展的不断成熟壮大,这是一个最基本的国情,而需要解决的方法就是,根据国外的先进技术,结合当前的实际情况,研制、开发和推广适合我国国情的技术。 我们国家目前应该在消化吸收、融汇贯通国际上的自动化技术理论的基础上,努力做到从我们国家机械制造业的实际情况出发,发展创新,形成有国情特征的发展自动化技术理论和学说,进行围绕计算机技术的柔性自动化技术开发研究。 针对我国目前的发展的整体情况,相关人士认为应当先发展低成本自动化技术,因为该项技术发展的潜力巨大,前景非常广阔,投资小而且见效迅速,对于目前中国的工业情况而言,是非常实用的技术,有利于提高生产的自动化程度,可以收到事半功倍的经济效果。 二、机械工程自动化的发展 以微电子技术、软件技术、计算机技术以及通信技术为优秀而引发的数字化、网络化、综合化、个性化信息技术革命,不仅能深刻地影响着全球的军事、社会、经济和科技的发展,而且也深刻影响着机械自动化的发展趋势。 光机电化方向 机械工程自动化的发展有一个极为重要的发展发展就是光机电化发展方向,因为在这一方向上,我们可以把整个进行有效的组合,在光机电化系统中,整个系统是由传感系统、信息处理系统、动力系统、能源、机械结构等部件组成,最重要系统则是光学感应系统,在机械自动化的发展中,通过引进光学技术,利用光学技术的先天优势,就能有效地改进机械自动化的传感系统、能源系统和信息处理系统。光机电化技术可省过去靠机械传动链连接的各个相关动作部分,改用几台电机分别驱动,或用电力电子器件,或用电子电控装置进行相关动作控制来实现。光机电化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节拍频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式,能以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序。 智能化方向 智能制造是20世纪80年展起来的一门新兴学科,具有很重要的前景,智能制造的涵义,有众多说法,可以认为智能制造是指将专家系统、模糊推理、人工神经网络和遗传基因等人工智能技术应用到控制中,解决多种复杂的决策问题,提高制造系统的水平和实用性,人工智能的作用是要代替熟练工人的技艺,具有学习工程技术人员实践经验和知识的能力,并能在生产实际中长期发挥作用。 全球信息化方向 随着全球信息化的程度不断加深,机械自动化也在往全球信息化方向发展着,据我们所知,在跨国的并购和国际产业转移的过程当中,全球化的另外两个特征:全球采购与配套、全球设计与制造,相应形成。众所周知,经济全球化的快速发展,拉动了信息化和信息技术的全面发展,信息化、信息技术的发展又推动了全球化的进程,如果没有全球的信息网络做为运行环境的支撑,我们根本无法想象,全球的工业、生产制造业是否还能继续维持下去。全世界的制造与设计,由于有了更广阔的信息与网络,不仅得到实现,并且能在24小时不间断地工作,全球采购与配套,只有借助了信息技术才能有效地进行。 三、机械工程自动化的进步 精密机械 精密机械是高科技制造业的基础,两者互动密切,相辅相成。机密机械工业的推动,可加速高科技产业升级,全面调整经济结构;高科技产业的发展,又可相对扩大对精密机械的市场需求,带动机械成长茁壮。精密机械技术包含了NG工具机,超精密加工技术,纳米加工技术,新精密机械技术等领域。 工具机技术 未来工具机产业将以发展高速切削、硬切削技术为主,而高速切削加工机之主要发展项目应以高速主轴及高速进给技术为主。在进给系统高速化方面,未来线性马达之应用应会普及化,故硬加速协助业者进行高速切削工具机相关技术之研发。 半导体制程设备技术 我国半导体工业在过去十年来蓬勃发展,已为半导体工业相关技术扎根,也带来信息相关产业的进步与发展。而今由于全球通信息产业日正当中,已有多家国内业者投入所需之Ⅲ-Ⅴ族半导体关键高速及高频元件生制造。目前Ⅲ-Ⅴ族半导体晶园厂量产技术尚在萌芽阶段,生产制程与设备尚有很大的改善空间。我国湾砷化镓产业已成型,且为全球唯一投入砷化镓晶园代工的地区,依各业者规划的产能计算,不仅可拿下近五成的晶圆制造市场,并有机会延续硅晶圆发展模式,再创另一个半导体产业高峰。 四、总结 当今科技的进步与市场的需求对于机械工程的建设提出了前所未有的挑战,同时又提供了更广阔的发展空间。正是这种挑战与机遇共存成为了机械工程发展的动力,在自身不断完善发展的同时又从各个学科领域中获得新的启示与技术支持提高改进和创新的能力。在广阔的市场需求与人才不断扩充的前提下,我们不仅要加强自身的建设与发展更要积极的向国际最尖端的领域学习借鉴,相信我国的机械工程会引领世界. 机械工程自动化论文:机械工程及自动化创新实践开发 引言:工程的本质在于创造,工程创造的内涵就是科学知识和技术的开发与应用。工程正是通过对辩学知识技术的开发与应用,创造世界上原先没有人工产品或系统来满足社会现实可能的需要。工程是一种创造力的专业,与社会生活中的其他专业有着不同的分工,以创造为自己的使命,这正是工程教育的本质特征和光荣任务。现代工程的定义具有鲜明的时代特征。2l世纪,世界将进入知识经济的时代,一切创新都依赖于高素质创造型人才,承担培养高素质创造型人才和发展科学文化双重任务的高等教育,必将成为国家创新体系的支柱和基础,寓有创造本质特征的工程教育应当更加突出创新意识和创造能力的培养等。 一、机械工程及其自动化专业创新实验开发研究的意义 随着世界经济一体化趋势不断增强,我国市场经济不断发展与完善,对现代工程的概念也产生了一种新的理论,即“工程是关于科学知识和技术的开发与应用,以使在物质、经济、人力、政治、法律和文化限制内满足社会需要的一种创造性专业”。从中我们可以看出,工程的本质在于创造,而创造的本质就是对科学知识和技术的开发与运用。从这个意义上理解,工程就可以理解为通过科学知识和技术的开发与应用,通过创造出当前没有的产品或者是系统,以此来满足经济和社会发展的需要。从某种意义上说,工程与其他的专业有着很大的区别,最为主要的就是工程专业可以理解为创造力专业,这也是工程教育的本质特征。当前,知识经济时代的到来,使得知识成为了人类社会进步的源动力,一切的经济活动和社会活动也都要依赖于知识的开发与运用,而高素质的创造型人才正是对知识的开发与运用的实施者,培养创造型人才也成为了当前我国教育事业的根本任务,对工程教育进行创新与改革也是当前高等教学改革的一个必然方向。 二、机械工程及其自动化专业综合创新实验的开发研究 通过对高校理工科专业教学体系的分析可以看出,实验教学被安排的位置是在理论教学之后,其实验的目的就在于为学生提供应用理论知识进行实践和应用的机会。工程能力也可以称之为创造能力,这是对于理工科学生基本的素质要求之一,因此可以说,创新实验教学的开发和研究,是为学生提供应用理论进行创造的平台,也是培养学生工程素质和创新能力的主要途径。综合创新实验的开发与研究是一项复杂的、系统的工程,需要以现代教育思想作为根本的指导思想,科学的处理实验教学与理论教学的关系。笔者认为,综合创新实验应当根据专业特点,同时结合学校教学的实际情况,在现有的实验设备的基础上,进行改进和研发,而不需要投入大量的资金进行新设备的购置,通过对现有的实验设备进行优化和整合,引入计算机技术和智能化技术,则能够实现对综合创新实验的整体优化,达到培养学生创新能力和实践能力的目标。综合创新实验的教学目的很明确,就是为了给学生提供一个工程应用教学环境,使学生通过实验来加强对理论知识的理解和掌握,并且学会用知识分析问题和解决问题,进而培养学生的综合能力。实施综合创新实验通常是在理论课教学结束之后,综合创新实验打破了学科之间的界限,其实验内容的设计以培养学生的创新能力作为指导思想。学生在完成一项创新实验的过程中,要对各种实验的设备进行熟练的掌握,也需要借助多个学科知识的综合运用,才能够完成实验。 机械工程及其自动化专业综合创新实验Ι 1、实验设备:细纱机,计算机,测试系统,机构测绘工具。 2、实验内容:(1)测绘细纱机钢领板运动机构;(2)应用测试系统检测钢领板运动规律;(3)根据检测的钢领板运动规律,反求设计控制凸轮机构;(4)对细纱机钢领板运动机构进行综合分析,提出新的设计方案;(5)在计算机上实现新设计方案的仿真设计或者虚拟设计。 机械工程及其自动化专业综合创新实验Ⅱ 1、实验设备:机器动力学实验台,计算机,测试系统。 2、实验内容:(1)应用测试系统检测机器动力学实验台,当载荷一定时,在安装飞轮和不安装轮飞两种状态下主轴转速的变化情况;(2)建立实验台等效主轴的运动方程,分析飞轮的调速作用;(3)按新给定的主轴运转不均匀系数反求设计飞轮;(4)在计算机上实现不同主轴运转不均匀系数条件下飞轮的仿真设计或者虚拟设计。 机械工程及其自动化专业综合创新实验Ⅲ 1、实验设备:1511织布机,计算机,测试系统,机构测绘工具。 2、实验内容:(1)测绘1511织布机打纬机构和棕框机构的机构运动简图;(2)应用测试系统检测检验棕框机构运动规律;(3)根据检测的棕框机构运动规律,反求设计棕框共轭凸轮机构;(4)对1511织布机打纬机构和棕框机构的运动进行综合分析,提出新的设计方案;(5)在计算机上实现新设计方案的仿真设计或者虚拟设计。 三、“机械工程及其自动化专业综合创新实验"的实施 系列“机械工程及其自动化专业综合创新实验”一般安排与课程设计同步进行。学生在指导教师的指导下完成基本实验内容,然后独立完成计算分析、创新设计以及在计算机上实现创新设计方案的仿真设计或虚拟设计等项内容,最后写出实验报告。系列“机械工程及其自动化专业综合创新实验”不仅重视学生动手能力的培养,更重要的是加强了学生综合应用所学知识分析问题、解决问题和创新思维能力的培养。系列“机械工程及自动化专业综合创新实验”是按照学生掌握知识由浅人深,认识问题由感性认识到理性认识过程设计的,它重视了学生综合创新能力的培养,形成了鲜明的特色。 明确培养目标制定具有工程特色的教学计划。随着科技进步,以计算机信息技术为标志的高新技术在机械制造领域的渗透、融合、应用,使得机械工程学科本身的内涵、外延同传统的观念相比有了质的变化, 企业要求该专业的毕业生不仅具备机械设计制造及其自动化方面的基础理论知识和应用能力,还应具备在工业生产第一线从事机械制造领域内的科技开发、设计制造、应用研究、运行管理和经营销售的能力,为了适应社会需求,就应在现代教育思想、教育理念的指导下,以培养具有工程素质的应用人才为目标,构建起新时期对该专业人才要求相适应的、与现代高新技术相融合的、与经济发展环境和资源条件相协调的教学计划体系,按照公共教育、专业教育、实践训练的培养策略,突出工程特色,既要有共性要求,又兼顾个性培养。公共教育部分要培养学生良好的人文素质, 人文与社会科学与自然科学从来就不是分割的, 很多科学技术中的突破来自于人文知识的灵感, 创新思维和创新精神的培养,也绝不是单纯的专业知识教育问题,通过对学生宽广的通识基础和深厚的自然科学理论基础的塑造,辅以工程哲学的教育,可以为工程素质培养奠定良好的基础。专业教育部分要系统学习专业基础课程和优秀课程,重视坚实的专业技能的培养,培养工程师的基本素质。在条件允许的情况下,可以为学生提供专业技能认证课程。实践训练部分则着重进行上手快、后劲足的实践能力与创新能力的训练,任何一个学年均有不同的实践教学环节,保证工程实践训练4年不断线,倡导以科研项目、工程现场、实验室研究为背景,进行系统的动手实践能力和创新能力培养。除了上述共性教育,还要对学生进行个性培养,如鼓励学生参加辅修专业的学习,选修感兴趣的其他专业,通过学习,扩大学生的知识面,以此加强跨专业、跨学科的复合型工程人才的培养。 机械工程自动化论文:对机械工程自动化设备安装技术探讨 机械设备安装是基本建设中的一个组成部分, 其安装质量的好坏和工期的长短, 对于项目投产的经济效益是息息相关的。而机械设备安装技术先进与否, 在其安装工程中又是起着重大作用的。从新中国建立至今, 我国机械设备安装技术不断发展。特别是改革开放以来, 在学习国外先进的安装技术的基础上不断创新, 已形成了一套完整的安装技术, 在世界同行中名列前茅。 一、 传统的机械设备安装技术 从5 0年代到80 年代, 我国机械设备安装采用传统工艺, 其安装工艺如图1所示。 从图1 中可看出, 各工序之间都有先后承接关系, 且工序内容也是必不可少的, 这是因为受到当时的技术、材料、装备、管理水平等的限制。下面对图中各工序的作用加以说明。 1.1 编制施工组织设计 机械设备安装能否做到质量优、工期短、消耗省、安全好, 施工组织设计的水平将起到重大作用。施工组织设计以各工序的先后次序排列的流线图表示施工进步, 井以此来计划工程施工所需的人员、机具、材料、运输等各方面工作。 1.2 基础验收 基础验收的项目包括: 基础的外形尺寸、混凝土的质量、地脚螺栓的埋设尺寸等。若检查不合格, 则用铲除、重新埋设、重新固定的方法进行修补处理, 处理完后再验收。 1.3 开箱清点 按设备清单清点箱内所装设备的零部件是否齐全、完好, 以查清箱内所装物品在运输过程中的遗失、损坏情况。 1.4 清洗检查、预装预调整 设备出厂是以零部件形式装箱, 运到现场开箱后要逐一清洗. 除去防锈剂和脏物,然后按现场的起重设备的能力进行整件组装或部件组装, 并调整确定有关参数, 如调定预紧力、调定间隙、调定位置等。 1.5 研磨法放置垫板 垫板的作用是: 承受设备的动、静载荷并将其传递至基础; 调整设备的标高与水平; 对于大尺寸或条形设备, 还可以通过垫板来校正底座的变形。 由于土建工程的施工精度低于机械设备的安装精度, 为了使垫板与基础混凝土贴合, 采用研磨法, 即用垫板在基础表面进行研磨。按安装标准要求, 垫板与基础表面的接触面积需大于70 % , 而且应保证垫板的水平度达到0.l mm/m。这是非常费时且乏味的操作, 且质量不易得到保证。 1. 6 设备吊装 设备从工地沿水平或垂直方向运到基础上就位的整个过程称为吊装。我国在这方面有丰富的经验, 并有不少书刊予以专门介绍。 1. 7 找平, 找正, 找标高 依照安装技术标准, 借助工具、量具, 利用中心标板及基础点, 将设备安装到设计所要求的空间的作业称为找平、找正、找标高(简称找正), 它是机械设备安装中的优秀工序。 1.8 传动件安装 工作机械部分安装完毕后, 再根据安装技术标准安装传动件—联接轴及联轴器。 1.9 二次灌浆 因采用垫板找正设备, 故在设备底座与基础之间形成了空腔。二次灌浆作业就是用混凝土借助模板将此空腔填满的操作。二次灌浆层起着保护垫板的作用, 也能起到承受部分载荷的作用(普通混凝土浇灌完毕后在养护中会收缩, 故不可能使其与设备底面全部接触, 因而不能指望二次灌浆层起到全部承载作用)。 1.10 试运转 试运转的目的在于检验设备的质量, 并在设备试运转中做最后的调整与修正。试运转的步骤是:先空载,后负荷;先单机,后联动。必须上一步骤检查合格后,才能进行下一步骤。 二、 当今的机械设备安装技术 从70 年代末期, 我国在武汉钢铁公司引进1 7 0 轧机工程中, 也引进了外国先进的机械设备安装技术。经过消化与发展, 现在我国的机械设备安装工艺演变为如图2 所示。 对比图2 与图1 可看出, 当今的机械设备安装工艺与传统的工艺有以下不同之处。 2.1 施工组织设计的方法有较大改变 由于计算机的应用, 因而编制施工进度已由网络法取代了条形法(即流线图), 施工次序按平行立体交叉的思维, 运用优化设计方法使机械设备安装总工期为最短, 各工序施工力量得到均衡发挥。 2.2 应用基础处理新技术 在基础处理方面, 由于新技术的推广应用, 在基础验收时常常发现预埋地脚螺栓不符合标准要求的情况. 过去是铲除混凝土重埋地脚螺栓, 现在可用环氧砂浆粘接的方法进行处理, 既方便又省工期。 2.3 用座浆法代替研磨法放置垫板 所谓座浆法, 就是在即将放置垫板的基础上凿出一个形如锅底的坑, 用微膨胀水泥砂浆打成馒头形的堆, 在堆上再放置垫板, 用手锤敲打垫板, 直至达到规定的标高及水平度, 养护三天后便可安装设备. 它取消了垫板在设备基础上进行研磨的作业, 既省工又能保证具有良好的接触面积, 其接触面积均能超过90 %. 2.4 采用大部件吊装 采用大部吊装乃至整台机器吊装, 节省了清洗检查、预装预调整工序, 节省了该工序所需的人工、材料与作业场地, 更为主要的是缩短了工期, 其经济效益是很明显的。实行大部件吊装, 开箱之后就可以将机器直接吊运到位进行校正作业。但是, 实行大部件吊装,必须具备如下条件: 机器要包装好, 不致因运输、存放而受损, 润滑材料应具有防锈作用, 即采用润滑、防锈两用油或脂; 要有足够的大吨位的起重运输设备, 否则无法将整机运到工地, 也无法将机器安放到指定的基础上; 制造厂必须具备机器能进行试运转的条件, 以便在厂内检验机器的装配质量, 因此制造厂应建立大功率的试验台, 为机器作单机试运转提供动力源; 凡作为大部件吊装的机器, 除注明起重吊钩位置外, 还应加工有专门供找正的平台。 2.5 试运转 因生产过程已采用计算机控制, 因此在联合试运转这一工序中可先在计算机上进行模拟操作, 顺行无误后再供给机械设备动力源, 进行联合试运转。 三、 机械设备安装技术的发展 事物总是按照简单—复杂—简单的过程呈螺旋形发展的, 机械设备安装技术亦是如此。特别是采用大部件吊装法之后, 在施工工地安装设备的场面已不是过去那种遍地堆放。采用这种方法, 既省工序, 又简化了操作, 加上运用计算机进行管理, 从而使施工工地呈现出有条不紊的局面。最近又推出了无垫板安装的新技术, 且已在工程实践中得到应用, 正在不断推广之中, 故今后机械设备安装工艺将如图3 框图所示。 无垫板安装设备, 是一种不用垫板的新技术。过去安装设备必须用垫板, 而垫板埋于二次灌浆层里, 不能回收,且耗量不少。以1 7 0 热连轧机安装为例, 1 台轧机的底座安装就用了6.4t 经机械加工的垫板。粗略估计在正常建设年度, 我国一年用于垫板的钢材近万吨。无垫??安装技术的关键是采用了新开发的早强高标号微膨胀且能自流灌浆的浇筑料,将这种浇筑料填充到二次灌浆层后, 由于浇筑料的微膨胀, 使二次灌浆层与设备底座底面贴实, 从而起到承载作用。采用无垫板安装的另一作用是找正改用斜铁器或小行程千斤顶。图4 为斜铁器的传动示意图。将斜铁器或小行程千斤顶放在原工艺该放垫板之处, 用来调整机器的空间位置, 即找正。调整完毕, 紧固地脚螺栓。为了回收斜铁器或小行程千斤顶, 在斜铁器或小行程千斤顶处留下空穴, 二次灌浆前用木模板沿空穴周围搭设, 二次灌 浆三天之后, 脱去木模板, 取出斜铁器或小千斤顶,再以普通混凝土填充空穴, 然后将二次灌浆层周边抹平。 我国对无垫安装技术的试验研究工作已完成, 已在宝山钢铁总厂热轧安装工程中大面积采用, 并取得明显的经济效益。 工程实践表明, 在我国推广无垫板安装技术的条件已经成熟。特别是具有早强高标号且能自流灌的浇筑料已由上海宝钢冶金建设公司研制成功, 其产品B Y一40 浇筑料已进入市场,并且为了满足用户的不同要求, 该公司可提供不同份量的包装料, 这为推广应用无垫板安装技术准备了主要的、关键的安装物质条件。 另外, 对于大型机械设备地脚螺栓的紧固, 也开始摒弃用吊车通过定滑轮起吊套在螺母上特别固定扳手的方法, 而改用液压螺母紧固器来紧固, 这可以精确地施加紧固力, 而且操作安全。 四、结语 在编制施工组织设计方面, 目前正在开发安装工程专家系统技术, 这必将给安装工程带来巨大的经济效益。 机械工程自动化论文:论机械工程与自动化中PLC技术的重要性 1 引言 PLC技术是一种将数字运算与机械操作综合起来使用的控制装置,起源于传统的继电器技术,后来发展成综合计算机技术、网络通信技术以及自动控制技术的自动化控制系统工程。目前,在机械工程及自动化领域中,PLC技术已经得到了广泛的应用,国内各行各业的自动化水平都得到了一定的提高,为国家的发展和人们生活水平的提高提供了技术支撑。本文对PLC技术在机械工程与自动化领域的重要性进行了分析,以供参考。 2 PLC技术及特点 PLC是目前工业领域单台设备自动化控制的典型设备,具有体积小、安装方便、编程容易、可靠性高以及不易受干扰的特点。近年来,PLC技术发展越来越快,软件、硬件以及技术开发也有了较大的进步,功能越来越强大,系统的兼容性和开发性越来越好,使PLC的性价比也越来越高。现在,PLC已经开始广泛应用在机械、化工、电力以及冶金等领域,成为自动化控制的重要支柱之一,大大推动了机械工程与自动化的发展进程。 PLC技术主要包括过程控制、位置控制、生产监控、顺序控制以及生产管理等,而完成这些复杂控制必须解决控制设备与PLC处理器优秀之间的通信问题,而通信技术最重要的是保证通信的正确性和稳定性。PLC技术的通信功能是最稳定的,下面对PLC技术进行数据传递或共享的特点进行具体的分析: 2.1 采用国际标准通信协议。PLC的生产厂家为了便于PLC的推广和用户使用的方便,规定使用统一的国际标准通信协议,这样不仅使不同的生产厂家的PLC系列产品的生产互换性大大提高,还极大的方便了用户进行维修,提高了PLC产品的通信开放程度。 2.2 现场总线的接口契合度。大多数PLC生产厂家都生产现场总线,并且在通信领域广泛使用,如目前在PLC中广泛使用并且已经进入国家标准的DeviceNet、Profibus、AS-I总线。这些现场总线与PLC接口的契合度极高,大大保证了通信的稳定性。 2.3 简单化的程序编辑。大多数PLC生产厂家为PLC用户设计了专门的计算机与PLC进行通信的软件,进行程序翻译,减轻了用户的编程工作量,使PLC编程不在受限于专业人员,大大降低了PLC编程的准入门槛。 3 PLC的应用及重要性分析 3.1 PLC技术在生产系统自动化控制中的应用 在自动化生产中,PLC一般通过模拟参数控制模块、位置控制模块、计数模块、主机模块、通信模块和I/O接口模块六个模块进行工业自动化生产控制。在实际工业生产时,PLC技术通过对生产过程的具体了解,根据生产过程中所需要控制的动作以及监控的对象,对PLC系统的控制模块进行合理调整和优化组合,最终以最少的模块和最合理的方式组建出一个功能全面而完善的自动化控制系统,可以保证生产过程的正确运行和对生产中的灵活控制调整。在PLC控制系统运行过程中,模拟参数模块主要功能是对整个生产过程进行监控,并向监控仪表传输控制语句,从而达到改善控制精度的目的,如控制锅炉温度的升降或保温工作,维护热处理的正常进行。 3.2 PLC技术在控制逻辑运算中的应用 对于自动化控制系统来说,PLC的另一个巨大作用是进行逻辑运算和数据处理,如开关量的控制、数据位处理、数据转换与传输、数据筛查与运算等功能。通过PLC的运算功能,来完成生产数据的处理,如数据采集、数据分析和工作总结,目前大多数食品、冶金以及造纸工业都利用PLC进行数据信息控制;通过PLC进行开关量的控制,可以有效的增加软接触点,提高工业自动化系统的质量,为企业节省大量的人力和物力成本,与传统的继电器相比,具有操作简单,可靠性好,控制迅速和维修方便的特点,目前已经基本代替了大部分继电器的工作。 3.3 PLC在系统控制和远程通信控制中的应用 在现代自动化控制系统中,PLC技术不仅用于控制其他的继续结构,还用于对自动化系统自身进行控制,也就是说,PLC技术能够对自身系统进行故障排查和逻辑错误纠正,这样的自动化控制系统才能够稳定运行。在实际工业自动化生产中,设备的每一个动作都会有自动化系统控制,同时应用系统的检测装置对执行过程中产生的累积误差进行调整,如果设备的运行状态异常,整个PLC系统的逻辑关系就会穿行混乱,PLC控制系统的就会通过这些混乱的逻辑关系进行故障诊断并报警。在PLC进行不同系统间远程通信控制时,只要保持联网通信模块和信息传输接口的正确性,PLC技术就能进行稳定的远程通信。 3.4 PLC技术在各个生产领域的重要性 目前,PLC已经成为世界上大多数国家实现机械工程自动化的标准设备,它的应用范围已经覆盖了冶金、化工、交通、娱乐和食品等所有的轻重工业领域,是自动化领域用途最广,也最为重要的控制设备。在2009年,全国的PLC生产件数高达一千五百万件,而2010年的产量达一千八百万件,2011年的最终产品达到了二千三百万件。经统计,这些PLC产品的最终使用的领域如表1所示。 表1 PLC的使用领域分布表 4 结束语 在工业化、信息化发展迅速的今天,机械工程及自动化的水平已经成为一个国家工业水平的代表,而PLC技术的发展是提高工业生产自动化水平的重要方面。本文通过对PLC在各个领域自动化设备中的应用,论述了PLC在机械工程与自动化方面的重要作用,为PLC在自动化控制领域的推广提供了支持。 机械工程自动化论文:机械工程自动化技术探讨 随着社会不断的发展,人们的生活水平和质量也不断地提高,对于日常生活和环境等各种需求也越来越高。不论是生活还是工作,人们对于各种方便和快捷服务的要求也越来越高。例如日常生活用具的自动化、通讯工具的自动化和机械设备自动化等等。有许多工作如果采用人工控制则较难完成,既花费很大的人力、物力和财力,又达不到预期的效果。通过自动化控制技术,可以合理利用各种设备,既节省能源又方便快捷。因此,机械自动化控制技术在现代建筑中是不可或缺的,对我国工程建设行业的发展有着非常重要的意义。 1 机械自控技术的发展现状 简单来讲,机械自动控制技术就是指通过使用机械控制设备,使被控对象自动地在无人控制的情况下按照预先设定的程序进行自行运作的一种方式。它是以数学的系统理论为基础,利用反馈原理自动地影响动态系统,使其输出值接近或达到人们的预定值。在机械制造业中应用自动化技术,实现加工对象的连续自动生产,实现优化有效的自动生产过程。近年来,很多发达国家的机械自动控制业已经达到较高的技术水平,绝大多数都是采用的都是机械自动化制造技术。目前,多数发达国家向机械制造自动化技术仍然得到不断地发展,并提出了许多新的机械制造系统,例如:智能制造系统、敏捷制造系统等等。自改革开放以来,我国的机械自动化制造技术已经有了翻天覆地的变化,在机械制造技术水平以及产品总量都在逐年提高。在我国,由于机械自动化技术水平不高,很多制造工艺都是借鉴国外先进的机械自动化制造技术,自主知识产权的品牌较少。 在激烈的市场竞争环境中,我国正处在经济发展的重要时期,必须对机械制造产业给予充分的重视,必须提高产品的质量,提高产品的竞争力,才能促进我国的机械制造技术更好地发展,在激烈的市场竞争中不被淘汰。随着科学技术的发展,机械自动化控制技术也不断地发展,第一代机械控制技术源于150多年前。由于计算机科学技术的诞生和发展,智能控制这种自动控制技术产生了,它是一种由定性方法和定量方法相结合之后进行控制的方式。要求由机器用类似于人的思维和经验来引导解决问题的过程。智能控制的优秀在于高层控制,高 文秘站: 2 工程建设中影响机械自动化技术的几点因素 2.1工程建设中的智能化系统的发展趋势 随着计算机、控制和通信等科学技术的不断发展,工程建设系统也越来越智能化。简单地说各种智能化系统在工程建设中是一种各种服务的传输、处理和信息采集的工具。在互联网技术和通信技术以及作为信息载体的智能卡技术,已成为人们日常生活和工作不可或缺的一部分,工程建设智能化也应该顺应信息技术的发展,利用这些技术来解决智能化工程建设中出现的各种问题,把这些技术作为智能建筑的技术基础。目前,可以将这些先进的技术整合成为一个统一的平台,并以此为工程建设和参与建设的人们提供过去需要多个系统提供的服务,经过整合后的新一代信息平台及其相应的服务可以从一栋建筑扩展到整个社区乃至整个城市。按照这种科学技术的发展路线来看,这种社会化信息平台的一个重要组成部分就是工程建设智能化系统,而建筑智能化系统所提供的各种服务也将成为这个信息平台的一种服务功能。因此,在科学技术不断进步的今天,以往根据不同服务功能构成的不同系统体系结构将会发生根本改变,如此一来,既可以避免投资重复造成的浪费,还可以充分发挥系统的功能。 2.2国家管理制度的变革对消除工程建设智能化系统发展的影响 原有的管理制度不适应工程建设智能化系统成为一个整体统一的系统,工程建设智能化工程涉及到建设、消防、公安和广电等行政主管部门。多部门管理、层层审批的管理模式已严重制约着工程建设的发展。随着中国改革开放,并加入世界贸易组织,这种阻碍已经得到了明显地改变。根据国家相关文件的规定,一个部门只能负责管理一件事,例如:产品质量管理按照《产品质量法》和国家质监总局的相关文件规定,由国家质监总局管理、工程设计和施工安装资质管理按照《建筑法》和《建筑法实施细则》的规定由建设部负责而与建筑智能化系统相关的业务如通信、消防、安防等则分别由信息产业部、公安部消防局、公安部技防办等管理。这种新的管理方式有利于把工程建设智能化系统作为一个整体统一的系统来实施,更值得一提的是,这将促进工程建设智能化系统各项业务的发展。 2.3对工程建设智能化系统的的认识 从智能化系统在工程建设中的发展来看,工程建设智能化系统的功能已经发生很大变化,最初工程建设和机电设备的一个主要部分是建筑智能化系统,它可以满足工程建设及其各种设备的管理需要。随着时间的变化,工程建设智能化系统不仅可以用来提高工程建设的服务和形象,还可以提高其管理和安全功能现在,工程建设智能化系统已经成为一个营运系统,为人们提供各种方便快捷的服务。随着科学技术的进步和制度的变革,在不久的将来,工程建设智能化系统会成为一种基础设施,为生活和工作在工程建设中的人们提供各种服务,例如电子商务、网上娱乐、物业管理、信息查询、通讯交流等增值 业务,成为一个具有投资价值的服务系统。为了这个目标的实现,我们应该对工程建设智能化系统重新理解和认识。 机械工程自动化论文:基于机械工程中自动化技术的研究 基于机械工程中自动化技术的研究 随着我国机械工程制造的步伐不断加快,自动化技术在机械工程中的应用也有了全新的发展。以前的自动化技术仅仅是单机的、局部形式的自动化,而现如今的自动化技术则是采用了集成科技和智能设备,在生产效率上有了大大的提高,从而使机械工程的产业发生了翻天覆地的变化。下面就简要分析一下自动化技术在机械工程中的应用,并且给出了相应的探讨。 1.自动化技术在机械工程中的应用 1.1柔性自动化技术的应用 所谓柔性自动化技术是伴随着计算机技术产生的,这种新兴的自动化技术不仅能够自动进行技术性的操作,而且在加工目标已经明确的情况下还能够知道该怎样去完成。然而在机械工程制造的过程中,恰恰需要这样的技术来提高生产效率,进而加快工业化的发展。目前,柔性自动化已经成为了机械工业制造中不可或缺的技术,它主要是采用以数控技术为优秀,通过把高端的计算机设备、信息科技手段以及机械生产技术三者有机的结合来发展机械工业制造。 将自动化技术应用到机械工程中对工业发展来说有着深远的意义。一方面,能够加快生产数量、提高生产效率,从而减轻工人的劳动强度。另一方面,能够提高生产质量、降低生产成本,进而扩大了产品的效益。可见,柔性自动化技术是各国乃至全世界机械工业制造行业发展的重要趋势。 1.2集成自动化技术的应用 所谓集成自动化技术就是对现有的信息技术加以改进,让整个机械工程制造过程更加具体,同时将生产流程中所涉及到的多种技术与相关的生产信息进行有效的集成,以扩大机械生产,强化集成功能的目的。鉴于以上优势,目前集成自动化技术在我国的机械工程制造业中已经受到普遍的认可,并且随着计算机集成系统的不断改进和不断的完善,使得集成自动化技术涵盖了许多方面,比如质量系统工程、数据库信息集成,还有一些比较复杂的工业系统设计。就目前的市场发展来看,该项技术的应用无论在产品的研发方面,还是产品的生产与控制方面都能够取得最佳的效益。 1.3 智能自动化技术的应用 所谓智能自动化技术就是采用人工智能、神经网络等知识来对一些事物进行模拟,使得系统能够发挥出人类的作用,比如分析数据或者是信息采集等,进而实现类似人脑工作的自动化技术。智能自动化技术不仅使用了智能化的机械,而且还运用了集成化的手段来实现自动控制,因此,我们可以将其称之为一门集智能、集成为一体的综合性的自动化技术。该项技术在机械工程技术应用的过程中,是将人工智能技术与产品制造过程进行有效的融合,一方面,不仅有利于自动化生产的整个流程的监控,减少人力资源的浪费的同时还能够大大提高机械生产效率;另一方面,该项技术利用了神经网络对信息进行识别的能力,使机械制造系统在运行过程中拥有较强的自组织学习和适应能力,以便对于机械生产过程中产生的突发事件能够快速的响应,并给予及时的解决。 2.自动化技术在机械工程中的未来发展 2.1自动化技术在机械工程中的实用性的发展 自动化技术在机械工程中的发展是要以企业的生产需要和技术需求为根本条件的,因为机械产品的制造其根本目的就是为了产品日后的应用,以便能够创造出更大的经济效益。而自动化技术恰恰能够为机械制造行业的发展创造出巨大的财富。然而,机械生产只在效益而非速度,如果机械工程中的自动化技术不能够满足一个国家的国民经济的发展和进步,那么制造行业就应该放慢自动化进程,避免过于追求速度而忽视了产品的质量。就目前我国的机械工程中自动化技术的应用现状来说,虽然形成了很大的规模,并且也产生了巨大的效益,但是仍有一大部分的生产企业还是处于发展的初级阶段,其自动化技术的应用并不成熟,而且在基础的扎实上还有所欠缺。因此,为了加快我国自动化技术子啊机械工程制造业中的应用,各大企业要对原有的技术设施不断的改进,不断的完善,为日后的企业发展创造更为有利的条件。 2.2 自动化技术在机械工程中的优秀发展 自动化技术的机械生产中的应用是由简单到复杂、由低级到高级、由缺陷到完善的一个系统性的、科技性的过程,并且该过程是要由原有的机械化向自动化进行的过渡,在生产上实现计算机、机械的自动控制。可见,自动化技术在机械生产中的应用要不断的适应市场的需求,可以建立一套灵活的自动化生产技术,在优秀技术之上加以改进就能够适应多种产品的生产需求,从而实现整个生产过程的自动化信息处理以及自动化检测和分析,进而能够自动的完成产品各个部分的自动生产。因此,我国在吸收国外先进的自动化技术和实践经验的同时要从本国基本国情出发,以现有的机械工程生产项目为前提,以满足经济发展的需要为导向,绝对不能够像“盲人摸象”一样,自动化技术的运功要有自己的创新,并且能够发挥出本国的优势。 3. 自动化技术在机械制造中的绿色发展 现如今,各大企业为了顺应先进科技的发展纷纷加快了产品的生产速度,这就对人们赖以生存的环境造成了严重的破坏。而机械工程制造行业恰恰为主要的发展行业,其在生产过程中必不可少的会带来环境的污染,威胁到人类的健康。而自动化技术的应用加重了环境的负担。这就迫不及待的需要机械制造产业的可持续发展过程中,人们能够尽早提倡绿色生产战略,以减少环境污染和资源的浪费,以便促进产品的生产开发和回收利用。 4.结语 总而言之,自动化技术在机械工程制造过程中的应用与发展已经成为我国机械制造行业的重要组成部分,它是降低原料成本、提高生产效率、避免人力资源的浪费的最为有利的途径,但是在产品的生产过程中要尽量减少对环境的污染,为人类的健康创造出更为和谐的条件。 机械工程自动化论文:机械工程自动化技术探讨 机械工程自动化技术探讨 随着社会不断的发展,人们的生活水平和质量也不断地提高,对于日常生活和环境等各种需求也越来越高。不论是生活还是工作,人们对于各种方便和快捷服务的要求也越来越高。例如日常生活用具的自动化、通讯工具的自动化和机械设备自动化等等。有许多工作如果采用人工控制则较难完成,既花费很大的人力、物力和财力,又达不到预期的效果。通过自动化控制技术,可以合理利用各种设备,既节省能源又方便快捷。因此,机械自动化控制技术在现代建筑中是不可或缺的,对我国工程建设行业的发展有着非常重要的意义。 1 机械自控技术的发展现状 简单来讲,机械自动控制技术就是指通过使用机械控制设备,使被控对象自动地在无人控制的情况下按照预先设定的程序进行自行运作的一种方式。它是以数学的系统理论为基础,利用反馈原理自动地影响动态系统,使其输出值接近或达到人们的预定值。在机械制造业中应用自动化技术,实现加工对象的连续自动生产,实现优化有效的自动生产过程。近年来,很多发达国家的机械自动控制业已经达到较高的技术水平,绝大多数都是采用的都是机械自动化制造技术。目前,多数发达国家向机械制造自动化技术仍然得到不断地发展,并提出了许多新的机械制造系统,例如:智能制造系统、敏捷制造系统等等。自改革开放以来,我国的机械自动化制造技术已经有了翻天覆地的变化,在机械制造技术水平以及产品总量都在逐年提高。在我国,由于机械自动化技术水平不高,很多制造工艺都是借鉴国外先进的机械自动化制造技术,自主知识产权的品牌较少。 在激烈的市场竞争环境中,我国正处在经济发展的重要时期,必须对机械制造产业给予充分的重视,必须提高产品的质量,提高产品的竞争力,才能促进我国的机械制造技术更好地发展,在激烈的市场竞争中不被淘汰。随着科学技术的发展,机械自动化控制技术也不断地发展,第一代机械控制技术源于150多年前。由于计算机科学技术的诞生和发展,智能控制这种自动控制技术产生了,它是一种由定性方法和定量方法相结合之后进行控制的方式。要求由机器用类似于人的思维和经验来引导解决问题的过程。智能控制的优秀在于高层控制,高层控制是通过对实际情境或过程进行操作而实现的。智能控制的主要技术方法有专家系统、模糊逻辑、遗传算法、神经网络等。随着科学的发展,智能技术正逐步应用于人们的日常生活中。 2 工程建设中影响机械自动化技术的几点因素 2.1工程建设中的智能化系统的发展趋势 随着计算机、控制和通信等科学技术的不断发展,工程建设系统也越来越智能化。简单地说各种智能化系统在工程建设中是一种各种服务的传输、处理和信息采集的工具。在互联网技术和通信技术以及作为信息载体的智能卡技术,已成为人们日常生活和工作不可或缺的一部分,工程建设智能化也应该顺应信息技术的发展,利用这些技术来解决智能化工程建设中出现的各种问题,把这些技术作为智能建筑的技术基础。目前,可以将这些先进的技术整合成为一个统一的平台,并以此为工程建设和参与建设的人们提供过去需要多个系统提供的服务,经过整合后的新一代信息平台及其相应的服务可以从一栋建筑扩展到整个社区乃至整个城市。按照这种科学技术的发展路线来看,这种社会化信息平台的一个重要组成部分就是工程建设智能化系统,而建筑智能化系统所提供的各种服务也将成为这个信息平台的一种服务功能。因此,在科学技术不断进步的今天,以往根据不同服务功能构成的不同系统体系结构将会发生根本改变,如此一来,既可以避免投资重复造成的浪费,还可以充分发挥系统的功能。 2.2国家管理制度的变革对消除工程建设智能化系统发展的影响 原有的管理制度不适应工程建设智能化系统成为一个整体统一的系统,工程建设智能化工程涉及到建设、消防、公安和广电等行政主管部门。多部门管理、层层审批的管理模式已严重制约着工程建设的发展。随着中国改革开放,并加入世界贸易组织,这种阻碍已经得到了明显地改变。根据国家相关文件的规定,一个部门只能负责管理一件事,例如:产品质量管理按照《产品质量法》和国家质监总局的相关文件规定,由国家质监总局管理、工程设计和施工安装资质管理按照《建筑法》和《建筑法实施细则》的规定由建设部负责?而与建筑智能化系统相关的业务如通信、消防、安防等则分别由信息产业部、公安部消防局、公安部技防办等管理。这种新的管理方式有利于把工程建设智能化系统作为一个整体统一的系统来实施,更值得一提的是,这将促进工程建设智能化系统各项业务的发展。 2.3对工程建设智能化系统的的认识 从智能化系统在工程建设中的发展来看,工程建设智能化系统的功能已经发生很大变化,最初工程建设和机电设备的一个主要部分是建筑智能化系统,它可以满足工程建设及其各种设备的管理需要。随着时间的变化,工程建设智能化系统不仅可以用来提高工程建设的服务和形象,还可以提高其管理和安全功能?现在,工程建设智能化系统已经成为一个营运系统,为人们提供各种方便快捷的服务。随着科学技术的进步和制度的变革,在不久的将来,工程建设智能化系统会成为一种基础设施,为生活和工作在工程建设中的人们提供各种服务,例如电子商务、网上娱乐、物业管理、信息查询、通讯交流等增值业务,成为一个具有投资价值的服务系统。为了这个目标的实现,我们应该对工程建设智能化系统重新理解和认识。 机械工程自动化论文:对机械工程自动化技术有关问题的探讨 对机械工程自动化技术有关问题的探讨 机械自动化技术的发展与广泛的应用,是机械制造业一个巨大的飞跃,也是机械制造业发展的主象实现连续自动生产的目标,进而实现生产过程和生产效率的优化流趋势。但我国机械自动化的水平依然处在初级阶段。因此,我国的机械自动化技术还需更加快速的发展,更加广泛、科学的应用。 1.机械工程自动化技术的现状及问题 1.1 机械工程自动化技术的现状 我国的机械自动化在自动化技术方面,还处于单子自动化、刚性自动化阶段。而工业发达国家自动化技术方面普遍实现了智能化、柔性化和集成化;在机械自动化的生产管理方面,我国的大多数企业依然采用传统的管理模式,而工业发达国家已经实现了计算机管理,并且在工业组织与管理 生产模式方面不断进行着创新和升级;在人才管理方面,没有好的、适宜的人才管理机制,理论人才过多,不够全面性;在机械设计方面,我国还没有做到及时更新,设计水平也没有很大的提升;在工艺水平方面,我国的数控加工技术还多停留在精细加工等初级阶段,在复合加工手段的采用上尚未真正掌握,仍处于追赶阶段。 1.2 机械工程自动化技术存在的问题 自动化技术在我国的机械工程中存在着一些问题,例如缺乏相关技术人才,自动化技术相对落后,自动化技术的应用范围不够宽广等等。人才是发展进步的关键,我国大多数人只有知识理论而没有实践经验技术,对人才的管理培养不够合理、全面。要结合理论和实践经验,不断研究创新,才能提高实际自动化技术。自动化技术的进步将会大大推动我国现代机械制造产业的发展和进步,但是我国的自动化技术尤其是数控系统是传统的封闭式体系结构,必须提高水平,改变落后的状况 我国的自动化技术应用的领域还不够广泛,缺乏自动化技术的科研投入和制定自动化技术的管理策略。 2.改善机械工程自动化技术的措施 综上所述,机械自动化水平的发展程度,不仅影响本国机械制造业的整体发展,同时也能直接显示出一个国家的工业发展水平和国民经的提高程度。从近年来我国机械自动化的发展趋势来看,应当采取以下几方面的改善措施: 2.1 充分认识机械自动化的发展方向 通过对机械制造工业发展的整体情况来看,机械自动化的发展是一个由浅入深、由简单到复杂的工程,在这个过程中,人工操作逐渐被自动化的控制器进行控制,生产方式也逐渐由传统的人工方式转变为素质化和自动化,这是人类社会的巨大进步,也是科技发展的重要成果。建国后,国家虽然在机械制造业方面投入了很大的精力,因为缺乏先进的科学技术,原有工业基础也相对薄弱,期间,我国的机械制造行业的发展劲头也大幅度减弱,我国的机械制造业在改革开放前一段时期内始终处于低水平状态。 改革开放以来,我国大力引进国外机械制造技术的引进和学习,国家重视教育行业,科研实力逐步增强,我国的机械制造业逐渐发展起来了。目前我国机械制造行业虽然有了突飞猛进的发展,与发达国家的机械制造业水平相比,我国的机械制造业技术水平还处于较低阶段。针对我国的具体国情,发展机械自动化技术,应该以企业的生产和发展的实际需要以及市场需求为基本导向,以“科技是第一生产力”为指导,大力发展科技创新,加大技术投资,优化产业链为首要任务。 2.2加强机械自动化技术的发展力度 机械制造业作是我国基础工业,对国家经济基础命脉,机械制造业自动化技术的先进程度也决定了国家经济的强弱。我国机械制造业各企业具有大量的通用设备,在发展机械自动化技术时,应将原有设备作为基础,合理调整机床布局,通过添置少量的数控设备,充分发挥电子计算机自动化管理的优势,充分发挥人的创造性,共同创造一个以人为中心、以信息自动化为先导,建立自主的单元化生产系统。我国经济发展很快,问题也相对较多,首先是能源的巨大消耗,和环境的破坏。虽然说我国的能源相对来说比较丰富,用我们13亿人口这个庞大的数字平均一下,就显得非常匮乏。党和国家在新的历史时期提出了经济发展要遵循 “节能减排”的目标,这样就要求我们在产业方面要加大科研创新力度,大力发展节能型产业和经济性产业,利用最少的能源创造最大的利润的同时要注重环境的保护和能源的可持续利用。发展机械自动化技术应该立足于自我研发,然后配套国外先进技术的引进,共同来完成技术的升级和改造,要重视降低能源消耗,并减少污染物的排放,走一条低成本的机械自动化发展之路。 2.3合理地使用机械自动化技术 目前,中国机械制造业同世界先进水准之间存在着阶段性的差距。在这种情况下,普遍应用电子计算机集成制造系统的高度自动化,并不具备相应的基础技术、发展经验和所需资金。因此,应该发展生产工艺成熟的大批量生产的自动化技术。目前在我国,在数量较大的同类产品连续流水作业的切削加工生产中,自动化设备被仍然是以半自动机床、自动机床、组合机床及其组成的自动线、回转体零部件加工自动线等为主。在大批量的铸造、锻造、焊接、冲压、热处理以及装配等生产过程中,采用自动单机和自动线则是符合现实的,也是可行的。针对品种较多的成品生产,应该采用可快速重新调整的设备组成成组工段或者流水线 可更换主轴箱组合机床自动线、短自动线和复合制造单元从而实现成组自动化。针对单件小批量生产,应该从推广成组技术人手,适当发展采用数控机应用或加工中心。 2.4 注重自动化技术的发展趋势及前景 走自动化技术的发展道路,对于机械自动化技术的发展至关重要。目前,机械制造自动化技术的发展向朝着数字化、绿色化与智能化方向发展。数字化是先进制造技术发展的优秀,是制造技术、计算机技术、网络技术与现代管理科学交叉作用的共同结果,这将是机械自动化技术发展的必由之路。随着人们对人类与环境之间的关系这一问题认识的逐渐加深,实现人类与环境之间的协调、可持续发展是当代经济发展必须遵循的原则。机械自动化技术的发展也同样要遵循这一原则,实现绿色化发展之路。 3.结语 总之,机械制造工程的自动化技术是企业不断追求的目标,通过利用自动化技术,企业产品实现集成化、智能化、虚拟化,需要管理、经营、技术进行不断地优化整合,从而达到提高产品的质量、降低产品的成本、提升服务质量等目的。面对全球市场上的激烈竞争和快速进步,机械制造自动化是我国机械制造行业的发展目标 我国的机械自动化必须不断进行借鉴和创新研究,提高我国机械制造的自动化技术能力,促使我国机械制造自动化水平与国际接轨,提高我国机械制造行业的国际竞争力。 机械工程自动化论文:自动化技术在机械工程中的运用 自动化技术在机械工程中的运用 广泛应用于机械工程中的自动化技术,随着国家机械工程制造的快速发展也得到了全新进展。相对于原来单机的、局部形式的自动化技术来说,现在采用了智能化设备与高科技的自动化技术在生产率上得到了大幅度的提高。所以说,机械工程的产业因为自动化技术的发展而得到了全新的变化。为此,笔者对自动化技术在机械工程中的应用进行了分析和探讨。 1机械工程中自动化技术的应用 1.1柔性自动化技术 柔性自动化技术是一种伴着计算机技术产生的新型的自动化技术,这种技术既能够自动的进行技术性的操作,也能够完成已经明确了的加工目标。在当今的机械工程制造产业中,就是需要这种能大大提高生产率的技术,从而推动工业化的发展[1]。目前,在机械工程制造中柔性自动化技术已经成为了不可缺少的一部分,它主要将数控技术作为优秀,通过有机的结合先进的信息科学技术、机械生产技术以及高端的计算机设备来发展机械工业制造。对于工业发展来说把自动化技术应用到机械工程中也有着重要意义:①可以大大的提高生产效率、增加生产数量,进而大大降低工人的劳动强度。②既能够降低生产成本,又能保证产品的质量,从而大大的增加了产品的效益。通过以上两点可以看出,现代机械工业制造行业的发展趋势是柔性自动化技术。 1.2集成自动化技术 集成自动化技术是指在现有的信息技术基础上加以改进,使整个机械工程中的制造过程更加的具体,与此同时把生产流程中所有相关的生产信息与技术有效地集成在一起的技术,这项技术的目的是加强集成功能、开拓机械生产[2]。目前为止,集成自动化技术凭借着上述优势得到了国家机械工程制造中的广泛认可。与此同时,集成自动化技术随着目前计算机集成系统的日益改善,也逐渐的包含了许多方面。从当今的市场发展上来看,这项技术从研发产品开始,到生产与控制产品,都能够获取最高的效益。 1.3智能自动化技术 这项技术不光采用了智能化的机械,并且还使用了集成化手段来达到自动控制。所以,可以把它看作是一项将集成与智能集为一体的自动化技术。这项技术把产品的制造过程和人工的智能技术在机械工程技术的应用过程中有效的融合在了一起,这样做具有以下两点好处:①有利于监控自动化生产的全部流程,在大幅度提高生产效率的同时,还能够节省人力资源;②由于此项技术借助了神经网络识别信息的功能,使机械的制造系统在工作的过程中获得相对较强的适应能力与自主组织学习能力[3],以便在机械生产的过程中遇到紧急的突发状况时快速的反应,并予以适当的解决。 2机械工程中自动化技术的发展趋势 2.1机械工程中自动化技术实用性的发展 在机械工程中自动化技术的发展要把企业的技术需要和生产需求作为最基本的条件,由于在机械工程中产品制造的根本目的是为了产品以后的应用,进而便于能够创造出更可观的经济效益[4]。而自动化技术正好可以为机械制造行业创造出相当可观的财富。但在机械生产中速度并不是最重要的,最重要的是效益,假如自动化技术不可以使国民经济的发展得到满足,那么为了避免因过分追求速度而影响了产品质量,这时候就应该放慢制造行业中的自动化进程。虽然自动化技术在我国的机械工程中已经形成了很大的规模,并且创造出了非常可观的效益,可是仍然有多数生产企业依然处在发展的初级阶段,它们在基础的扎实上还有一定的欠缺,在自动化技术的应用上根本不成熟。所以,为了加快我国机械工程制造业中自动化技术的应用,各大企业必须不断的对现有的技术设施进行改善,以便为今后企业的发展制造出更加有利的条件。 2.2机械工程中自动化技术的优秀发展 在机械生产中自动化技术的应用是从低级到高级、从简单到复杂、从缺陷到完善的一个科技性和系统性的过程,而且这个过程是需要从原来的机械化往自动化方向进行的过渡,达到计算机、机械在生产上的自动控制[5]。由此可以看出,机械生产中的自动化技术必须要不断地迎合市场的需要,可以在优秀技术的基础上加以改进和完善,创建一项灵活的、能够适应各种产品生产需求的自动化技术,从而使自动化信息处理、自动化检测和分析在整个生产过程中得以实现,进而可以自动的完成产品各部分的自动生产。所以,我国的机械工程不仅要吸纳国外先进的自动化技术与经验,更要从我国的基本国情出发,把现有的机械工程生产项目作为前提,将满足经济发展的需求作为导向。 3机械制造中自动化技术的绿色发展 目前,随着科学技术的飞速发展,各大企业也纷纷提高了产品的生产速度,这却严重破坏了人们赖以生存的环境。而机械制造行业在生产过程中,必然会给环境带来相当严重的污染,从而危害到人类的身体健康。而自动化技术的应用和发展则为环境的污染带来了更大的压力。因此,为了减少环境的污染、资源的浪费以及促进产品的生产开发和利用,在机械制造产业的可持续发展过程中,提倡绿色生产战略迫在眉睫。 4结束语 综上所述,在我国机械制造行业中自动化技术在机械工程制造过程中的应用、发展已成为了不可缺少的一部分,它是节约原料成本、提高生产效率及节省人力资源的最有效的途径,可在产品的生产过程中一定要尽量减少对环境造成的伤害,为人类拥有一个健康绿色的生活环境做出一份贡献。 机械工程自动化论文:关于自动化技术在机械工程中的应用研究 关于自动化技术在机械工程中的应用研究 随着机械制造步伐的逐步加快,机械工程中自动化技术的应用也得到了全面的发展。在过去,自动化技术的应用通常是局部、单机形式的自动化,而如今,自动化技术不仅综合了集成技术,还囊括了一系列先进的智能设备,因而大大提高了生产效率,使得机械工程领域产生了巨大的变化。随着自动化技术在机械工程中应用范围的不断扩大,自动化技术在机械工程中的应用现状、应用策略以及发展趋势等问题也就成为当前热议的话题。 1、我国自动化技术在机械工程中的应用现状分析 我国自动化技术在机械工程方面的应用情况仍处于单子及刚性自动化阶段,同国外发达国家相比差距仍相对较大,因为国外发达国家自动化技术的应用已经实现了普遍的柔性化、集成化及其智能化。 对于我国的多数企业而言,在机械工程的生产管理的自动化方面采用的仍是传统落后的管理模式,发达国家早已实现了信息化管理,且对于工业管理、组织以及生产模式等方面仍在逐步升级和创新。对于人才管理来说,我国缺乏一个科学有效的管理机制,且所谓的人才多为理论型人才,真正的理论实践型的全面人才远远不够。此外,对于机械设计方面而言,我国无法做到及时地更新,在设计能力方面也并无大幅度的提升。对于工艺水平而言,数控加工等相关技术仍停留于初级的精细加工阶段,还未真正掌握复合加工等先进手段。 对我国机械工程中自动化技术的应用情况进行分析可知,我国在此方面存在着不少问题,较为突出的问题是机械自动化技术全面人才的缺乏、自动化技术较为落后,且应用范围较为狭窄等。作为机械自动化技术发展的基础,相关技术人才的培养相当关键,由于我国在此方面的技术人员多数仅仅空有理论知识,而缺乏实践经验,因此,进行人才的培养过程中必须注意理论同实践的联系,这样方可真正实现自动化技术能力的不断提高,进而推动现代机械工程领域的不断进步。此外,我国还应改变数控系统中传统的封闭体系结构,不断提高自动化技术的管理策略及其科研投入,拓宽自动化技术在机械工程领域的应用范围。 2、机械工程中自动化技术的应用分析 2.1柔性自动化技术在机械工程中的应用分析 对于柔性自动化技术而言,其主要是随着计算机信息技术的发展而产生的,因而是一种新兴技术,此技术不仅可以实现技术性操作的自动化进行,还可以在明确加工目标的情况下进行智能操作。因此,将柔性自动化技术应用于机械工程中可以实现生产效率的提高,从而实现机械领域的工业化发展目标。如今,柔性技术已经成为机械工程中不可缺少的一部分,其将数控技术为优秀,同时结合先进的计算机信息化设备、信息科技技术及现代机械生产技术三个方面,推动了机械制造工业的不断发展和进步。由此可知,柔性自动化技术在机械工程中的应用,对于整个工业发展而言具有相当深远的意义,不仅能够实现生产数量及其生产效率的大幅提高,减轻劳动人员的工作强度,还大大提高了生产的质量,实现了生产成本的大幅降低以及产品效益的不断扩大。由此可见,柔性技术在机械制造行业的应用具有全球化趋势。 2.2集成自动化技术在机械工程中的应用分析 集成自动化技术主要指的是对目前现有信息技术不断进行改进,以确保机械制造过程更为具体化,此外,还负责将机械制造生产过程中相关的各种技术及其生产信息进行高效集成,以实现机械生产的不断扩大,最终实现集成能力的不断增强。正是由于具有如此多的优势,因此,如今集成技术在机械工程中的应用已受到了十分普遍的认可,且在信息集成系统不断发展和完善的过程中,集成自动化技术也得到了不断的发展。集成技术涵盖了众多方面,如数据库集成、质量系统工程以及一些复杂程度较高的工业系统设计。就如今的发展情况而言,集成自动化技术在机械工程领域的应用,无论对于产品研发,还是生产和控制都可以取得相当好的效益。 2.3智能自动化技术在机械工程中的应用分析 智能自动化技术指的是通过人工智能技术、神经网络等技术对某过程进行模拟,促使系统能够像人脑一样进行数据的分析或信息的采集,进而实现系统的自动化。此技术在实现机械智能化的同时,还通过集成化技术实现了控制的自动化,因而可以说是一门集智能技术和集成技术于一体的自动化综合技术。此技术在机械工程中的应用有效实现了人工智能技术以及机械制造过程的高效融合,不仅对生产过程的监控十分有利,有效降低了人力资源成本的投入,还实现了生产效率的大幅提高。此外,此技术通过神经网络实现信息的识别,因而使得机械系统运行时具有相对较强的自主适应能力,这对于生产过程中突发事件的快速响应及其解决十分有利。 3、自动化技术在机械工程中的未来发展情况分析 3.1自动化技术在机械工程中发展方向 机械工程中自动化技术应用的发展过程中必须以我国国情为 依据,从简单技术入手,逐步朝着复杂技术进行发展,进而建立起一套我国特色的机械自动化系统。如今,虽然我国在机械工程领域已经得到了一定程度的发展,但同国外先进国家相比差距仍相当大,在自动化技术在机械工程的应用过程中先进技术及其相关经验仍相对缺乏,这就要求我国实现机械领域自动化的过程仍有相当长的一段路要走。因此,就我国而言,为了实现机械工程自动化技术的更好发展,必须以我国具体国情为依据,不断进行自动化技术应用经验的积累,同时注重吸收外国在这一方面的先进技术水平,逐步推动机械工程中自动化应用技术的不断发展。 3.2机械自动化技术在企业中的应用和发展 对于自动化技术在机械工程中的应用而言,其主要目的还是为了投入生产,因此必然要在相关企业中进行应用和发展,此时必须以实际情况为依据,确保机械自动化技术的应用能够有效推动企业的发展。对于机械相关企业而言,在进行自动化技术的引入过程中必须先要对企业的实际情况进行考虑,无论是企业的经济能力还是未来发展都要进行认真考虑,以确保机械自动化技术能够产生长远的效益。 3.3自动化技术在机械工程中的应用过程中应注意的问题 进行机械工程自动化技术的应用过程中,必须注意稳固的抓好此项技术的应用过程,对此项技术的基础应用工作进行大力地推广。一面进行主机的发展,同时还要进行配套控制系统及机械自动化元件等的发展。此外,还要确保各种传感器、编程控制器、控制系统、系统及计算机软件和微处理机等方面技术的不断发展,以便为将来的进一步发展打下基础。除此以外,还应不断进行性能优良且应用水平高的自动化机电产品的研究。自动化技术在生产中进行应用的过程中很容易受到系统质量、结构、刚性等方面要求的影响,因此必须不断对其进行更新,以满足机械自动化技术应用方面的需求。 结语 综上所述,自动化技术在机械工程中的应用已逐步成为机械制造领域相当重要的组成部分,机械工程中自动化技术的应用不仅可以实现原料成本的大幅降低及生产效率的大幅提高,还是避免人力资源浪费的最为有效的途径,因此必须对其给予足够的重视。
建筑电气智能化技术研究:建筑电气工程中的智能化技术探究 摘要:建筑电气工程的智能化技术是改变传统电气自动化技术的一种改革模式也是一种创新手段,这种智能化的技术能够增加工作人员的工作效率,在节省时间的前提下还能够增强工作质量。能够将人力资源更加合理的进行利用,随着时间的推移,我国建筑智能化发展将会越来越壮大。 关键词:电气工程;智能化;技术应用 引言 随着人民生活水平的提高,人们对建筑住宅等也提出了更高的要求。市场竞争日益激烈,如何在建筑行业中脱颖而出,增强国际和国内市场的竞争力,唯一的出路就是充分将科学技术应用于社会生活中,实现建筑电气工程智能化技术发展。我们不仅要在建筑基础工程上提升水平,更要在建筑电气工程等其他辅助工程中更加完善服务质量,全面智能化,提升市场竞争力。 一、智能化技术在电气工程自动化控制中的重要性 1、可以简便地控制电气工程自动化模型 在电力系统运行过程中,使用智能技术使控制电气自动化模型能使这个操作过程简化,免去了很多复杂的工作。在电力运行体系中,假如电气工程自动化控制过程中的主要参数出现一丝变化,都有可能对整个电力体系的治理和控制造成困难。可是,智能化技术恰好能处理这一问题,智能化技术在电气工程自动化控制中得到了很好的利用,运用智能化技术不但可以让电力系统的参数越发精准,而且可以有效及时地减少电力故障的发生。 2、增强电力运行体系的整体控制力 在电气工程自动化控制过程中,如果利用智能化技术就能够及时节制电力体系中的有关电力装置和数据,平常我们使用智能化技术来组装电力运行体系控制器来保证电力系统的正常运转。尤其是在针对有关的电力装置实施调控的过程中还可以有用的施展自动化这一特有优点,可以对电力装置中存在的弊端实施必要的警示并且直接反馈信息。 3、确保电气工程自动化各个环节一致 电力体系的正常运转与各个环节的监控和经管是分不开的,经过利用智能化技能,以提高对全部电力运行体系的控制能力。经由过程对智能化技能的运用不只可以有效的提升电力体系的运行效力,并且还可以充分利用高科技,发挥其优点。 4、节能作用 有关智能化技术的优势,我们可以对电气工程进行远程控制操作,这样不仅可以提高整个电力运行系统的控制运行能力,并且可以节省人力、物力,从而达到节约能力资源的目的。 二、建筑电气工程智能化技术应用 在建筑电气工程中,智能化技术主要应用于建筑电气工程的自动化控制、建筑电气设备故障预测分析以及建筑电气设备的优化设计等。所以建筑电气工程的智能化技术应用分析主要包括:智能化技术在建筑电气工程自动化控制中的应用;智能化技术在建筑电气工程故障检测分析中的应用以及智能化技术在建筑电气工程电气设备优化设计中的应用等。 1、智能化技术在建筑电气化工程自动控制中的应用 在进行建筑电气工程过程中,不论是照明装置、变压器装置还是其他电器设备的安装,都需要安装自我控制系统和保护系统。这样才能在内部形成保护系统,有效的控制事故的发生,防止突发性的安全事故。在这种保护系统的应用中,我们就可以采用智能化技术,将电气工程中的电气设备等应用GPS定位系统,将其所在的位置进行定位,然后利用计算机传感技术,将电气设备、线路运行以及照明设施等的工作情况、运行状况等传送给计算机系统,技术人员根据电气设备,电路等知识设定系统程序。进而对各种电气的装置形成有效的控制,防范突发事故。再将计算机系统中所收集到的所有信息进行分析对比,形成良好的运行机制。以便于及时发现电气工程中存在的问题,从而能够进行有效的防控。最终实现了对建筑电气工程智能化管理。 2、智能化技术在建筑电气工程事故检测中的应用 将智能化技术应用到建筑电气工程的主要目的,就是使建筑中电气工程中设备的故障的检测更加便利。传统建筑电气工程的故障检测通常是由人力提供的,其浪费了大量人力物力,而且由于人力检测会受到一定专业,经验的限制,在事故检测过程中,容易因为人为因素导致失误,从而增加人们的安全隐患。如果将智能化应用到电气系统中,将会很好的解决这个问题。计算机系统根据电气设备的常规运行情况,进行程序编辑,一旦发生了计算机系统常规程序以外的情况,就可以通过设置警报等形式,通知到管理人或监控人,进而对发生问题的地方实行监控,重点管理。利用好智能化技术,不仅在于每一次事故的检测,同时还可以根据每次传送到电脑的数据,形成智能化故障分析系统,对所有发生问题的部分进行故障分析。电气工程智能化技术的应用,不仅能提前有效的检测故障,而且还可以做到防患于未然,增加建筑电气化工程的稳定性和安全性。 3、智能化技术在建筑电气工程电气设备优化设计中的应用 建筑电气工程是一项重要的建筑工程之一,基础建筑在建设过程中是建筑的主体,而电气工程作为辅助工程,在整个建筑工程项目中同样占有着非常重要的地位。电气工程会随着建筑水平的提高而不断优化,电气工程在设备优化过程中,如果将智能化技术融入到其中,将会使电气设备优化将得到全面高速的发展。在建筑电气工程中,可以考虑将智能化技术的遗传算法和专家系统两者应用到电气设备的优化中。 三、建筑电气工程中智能技术应用注意事项 1、经济 智能化技术在电气安装中的应用带来了技术优势,但是同时考虑到其技术成本,要从经济实用角度对技术进行调整,在保障精准性、可靠性的同时保证经济节约。因此,从建筑电气方案开始设计时就要考虑到智能化技术水准进行调整,参考当前技术水平对方案进行不断优化,应用安全可靠的技术时保障所提供建筑电气产品的合格性、可靠性与质量,通过新型简化系统更好的提供服务,从而达到降低造价、保证质量与保障实用的目标。 2、设计 建筑电气工程的智能化设计要遵循高效实用理念,制定合理目标,循序渐进的实现各项功能。对于设施较为复杂且设计、管理难度较高的建筑,要从方案设计伊始对其局限性、缺陷、功能、性能进行深入探讨,在追求创新、全面、功能齐全先进的同时兼顾质量,避免走上脱离现实的老路。另外,如果设计方案过于高端,还会增大实际施工难度,造成运行支出增多、投资成本加大、资源浪费等诸多后果,还不一定能达到预想结果,所以在应用时一定要坚持经济、实用理念,从建筑电气项目根本需求入手,选用最为合适的设备与技术进行施工,为后续运行、管理提供方便。 3、质量 虽然智能化技术本身在保障质量方面有先天优势,但是技术本身如果存在失误或缺陷,必定会造成严重后果,因此要依靠技术优势之外,对技术应用本身也要保持负责任的心态,做好设计方案的校对、数据的审核,确保每个细节都准确无误。 结束语 综上所述,建筑电气工程中智能化技术的应用可高效完成故障检测,有助于设计优化和自动化控制系统的运行,对于保障电气系统的安全、质量有积极意义,因此值得大力推广运用,但是使用智能化技术的过程中要加以注意,实现多方共赢。 建筑电气智能化技术研究:建筑电气工程的智能化技术应用分析 【摘要】本文主要围绕着建筑工程智能化技术展开论述,分析了建筑工程智能化技术的应用问题,希望能够为今后建筑工程智能化技术的施工和应用提供借鉴。 【关键词】建筑工程;智能化技术;应用 一、前言 当前,建筑电气工程智能化技术的应用非常广泛,如何提升建筑电气工程智能化技术的应用效果值得关注,因此,要进一步分析建筑工程电气智能化技术。 二、建筑电气工程概述 随着建筑业的发展,居民生活供电、给排水、照明、信息通信和安全防护等方面的要求越来越高,建筑电气工程也得到了很大的进步。同时,由于关联学科的增加,建筑业与其他学科交叉发展,逐渐衍生出一门综合性的技术,即建筑电气技术。建筑电气工程综合了信息技术、控制技术、电子技术和电工技术。当前,建筑电气工程的智能化趋势愈加明显。 以建筑供电系统为例,将微处理器安装在供电系统的高压、低压开关柜的智能断电器中,可以对供电系统的回路状态进行有效测控,使整个供电系统形成网络化布局,以数字化能源系统实现对系统的控制,对供电系统的运行状态进行实时监控和综合管理。建筑物的供电系统已不再是过去的强电设备,而是包含了电子、电工、信息、控制技术的综合性的应用系统。 在建筑电气工程中,约有70%以上的负荷是由电动机作为动力来源,建筑用电对供电系统的要求非常高。在供电设备的运行过程中,可能受到很多的干扰,其工作性能会受到很大的影响,导致建筑物的整体管理存在着很大漏洞。同时,为了满足人们信息通信等服务的需求,建筑电气工程中安装了网络通讯设备,通过对接线处理、防雷处理、布线技术、静电屏蔽等技术措施,保障人们的通信需求。 三、建筑电气工程智能化技术 社会经济在发展,科学技术也在不断的发展,人们对自身生活条件的要求也越来越高,对建筑的各个方面更是提出了更高更严格的要求,尤其是在建筑的电气化工程上。人们不仅要求有足够通畅的电气路线和设备,更是需要更加安全和适用的电气工程。而所谓的“建筑电气工程”主要包括了以下步骤: 首先是安装成套的建筑电柜和控制装备,有利于在整体上控制建筑中的电路;其次是安装电缆线和电线,这一步从整体上对电线分布和光缆的位置进行了规划;然后便是安装变压器以及一些动力装置,并在调试的过程中对出现的问题及时地进行解决和改进,保障施工完成之后的正常使用;这之后是各种细致的安装工作,如接地设置、母线、导管、照明装备等;最后便是施工完成之后的检查和验收,这一步极其重要,要将之前没有发现或改进的问题进行集中的研究处理,保障安全。 建筑电气工程建设随着社会经济的不断发展逐步的开始了更新和变革,开始运用越来越多的新科技和新技术,尤其是智能技术的使用,更是加快了建筑电气工程建设的信息化和科技化步伐。智能化技术就是人工智能技术,是由全球定位系统技术、紧密传感技术和高科技计算机技术相互综合之后的产物,总的来说是属于计算机技能智能化分支。人工智能化系统主要包括语言图像识别系统、处理系统、控制系统和专家系统等各个方面,而在建筑的电气工程建设中,人工智能主要是使用了控制系统,比如在电气电力方面的控制等。 科学合理地使用智能系统有助于自动化的发展,并且可以方便快捷地恢复设备的系统,加强使用装备的自我修护和保护能力。一旦发生了什么事故或者意外,可以及时地进行处理和解决。 四、建筑电气工程的智能化设备和技术的应用分析 1、建筑电气工程的智能化设备 建筑电气工程的智能化系统主要是通过建筑物内部分散安装的中央处理设备和远程处理机等实现的,以总线桥实现信息交换和通信,包括系统设备、系统输入设备和输出设备三种,按照智能化设备的结构方式可以分为以下几类:一是中央处理设备,主要包括中央电脑、显示屏、数字化仪、打印机和操作键盘组成。二是远程处理机,现代建筑一般采用TA6585和TA6711两种型号的远程处理设备,这两种设备与接收处理设备(RPU)的功能基本上是一致的,可以实现对建筑物的实时监控和数据通信。远程处理机也可以通过总线桥直接连接到M7的中央系统中,形成二级控制的专用系统。三是总线桥,总线桥是专门用于二级控制系统通信的处理器,总共有8条通信的线路,其中每一条通信线路可以连接到至少30个区域的控制器。四是控制键和测量元件。控制键主要包括继电器、二通阀和三通阀。由于不同型号的测量元件在流量传感器、湿度传感器、温度传感器、压差传感器等方面有所不同。 2、建筑电气工程的智能化技术的应用 目前,建筑电气工程注重将建筑物环境结构、住户服务、物业管理和智能化系统的结合,在建筑物的优化设计中,为住户提供舒适、安全和便捷的生活和工作环境。建筑电气工程的智能化和自动化要求对整个建筑物系统的给排水、供电、照明、通信、消防、电梯等众多生产生活设备进行实时监测和控制,不仅可以节省大量的人力、物力和财力,还能保证建筑物系统的运行安全。建筑物电气工程的智能化技术应用如下: 第一,远程处理机。建筑的自动控制系统和接收处理设备之间可以实现完全透明的通信,电气工程的智能化可以通过同一条线路的不同接收处理器来完成。从建筑电气工程的总体上来看,建筑电气工程智能化系统主要对空调主机的运行状态进行监控,因此可以将接收处理器安装在机房附近或者机房中,将空调控制系统用于安装之后的输入输出接口连接在旁边的照明控制、水位信号和水流量计中。同时,为了方便装修和维修工程,接收处理器接口处应预留300%左右的空间。 第二,建筑电气设备智能化系统线路。在建筑电气设备智能化系统的布线过程中,应对那些需要专门导向的线路如流量计线路、温度湿度的传感器线路、通信线路和水位开关线路等进行专门施工。电源线、控制电缆和信号电缆要分管、分槽布线,网光、网络控制器、计算机等设备的布线应与弱电工程共用接地干线。在建筑电气工程中,由于不同的电子设备属于不同的供电系统,其功率和抗干扰能力存在着差异,因此布线的要求也不同。电子设备与防雷接地在布线时可能会采用共同的接地装置,这时应该采用埋地的铠装电缆,以防止电子设备遭受雷击。对于抗干扰能力较弱的电子设备,不应与防雷接地共用,在布线过程中应与防雷接地保持在20m左右,而对抗干扰能力较强的设备,可以适当减小两者的距离,但也不应低于5m。 五、结束语 综上所述,建筑电气工程的智能化施工要采取有效的施工技术,在应用智能化技术的同时,应该明确智能化技术的特点和应用的方法,从而保证技术应用的效果。 建筑电气智能化技术研究:建筑电气工程的智能化技术应用 摘 要随着人们对于智能电气设备依赖程度的不断增加,人们对于建筑物电气工程的施工情况也予以了越来越高的关注。为了满足人们的需求,建筑单位开始将智能化技术运用到了电气工程施工之中。以智能化技术介绍为切入点,对智能化技术在建筑电气工程应用现状以及应用方式进行分析,并就智能化技术在建筑电气工程中的发展前景进行预估,期望能够为智能化技术在建筑电气工程中的立足与推广提供一定的帮助。 【关键词】应用领域 建筑电气工程 智能化技术 故障诊断 为了提高建筑工程的施工效率,保证工程的施工质量,建筑施工单位都对自身的施工技术进行了优化,并开始将现代化技术引进到了建筑工程的各个项目施工之中,整体应用效果较为理想,尤其是电气工程,在智能化技术运用之后,不仅减少了施工人员的工作量,同时也有效提高了电气施工的技术水平,保证了电气工程的施工质量。 1 智能化技术概述 智能化技术是以信息技术为依托的新型、综合性技术,以GPS定位技术、计算机技术以及精密传感技术的应用为主。智能化技术具有诸多优势,不仅能够代替人工进行危险性操作,提供工程施工安全性,同时机械自动化的操作,也切实提升了工程的施工进度,无论是在工程施工故障排除方面,还是在工程施工精度提升方面都发挥出了极大的作用。在市场竞争日益激烈的今天,该项技术的运用优势更加明显,已经被应用到了各个领域之中。 2 智能化技术在建筑电气工程的运用现状 2.1 智能化技术的应用范围较窄 由于建筑单位技术能力以及其他客观因素的限制,智能化技术只在部分领域得到了运用,像发动机以及电动机等等,但在其他建筑电气工程领域中,还是没有得到全面的应用,与生活化领域相比,应用范围较窄。因此可以判断出,智能化技术在建筑电气工程中的应用还处于初级阶段,发展空间较大。 2.2 智能化技术运用水平有待提高 虽然智能化技术的应用范围还没有达到全面普及的程度,但也得到了一定的发展,对建筑电气工程的施工起到了较为积极的作用。但如上一问题所述,目前在建筑电气工程中,智能化技术还处于低级水平,所以智能化技术还没有与工程各个项目达到融合的效果,在很多领域中,该项技术还处于理论阶段,整体实践运用水平相对较低。 3 建筑电气工程中,智能化技术的运用 3.1 在电气自动化控制中的运用 建筑物中的电气工程都需要24小时连续运作,单纯依靠人工无法适应这种强度的工作,必须要使用智能化技术建立自动保护系统以及控制系统,如果电气系统出现故障,系统会自动对故障进行控制与保护,避免出现严重后果。一方面要通过定位功能,对电气工程所有的电气设备装置配件以及线路位置进行确定;一方面要运用传感技术将电气工程各项运行情况上传到电脑终端,使相关人员能够及时对运行数据进行收集;另一方面计算机系统会通过电路、电机设备以及电磁场等方面的信息,对采集的数据进行科学的评估,从而按照上传的数据值对整体工程进行有效控制,实现智能化控制。 3.2 在电气故障诊断中的运用 电气工程场长期运行过程,难免会出现设备故障以及线路故障等方面的问题,对用户使用造成影响,而且如果没有及时对此进行修补,就会增加重大事故的发生机率,出现电气工程大面积瘫痪的情况。传统的故障断定手段不仅程序较为繁琐,而且需要大量的检测时间,其故障检测准确率也无法保障。而智能化技术的运用,可以有效改善传统检测工作中存在的缺陷,通过系统对电气工程进行精确的分析,在短时间内准确找到故障的发生位置,以及故障的发生原因,便于技术人员及时对故障进行排除。 3.3 在电气设备优化设计中的运用 在使用智能化技术对电气自动化设备设计进行优化时,通常会使用专家系统与遗传算法两种智能化技术。技术人员会利用遗传算法对生物遗传进行模仿的特点,对系统中的生化规律进行摸索,从而准确找到系统中存在的问题,并及时对其采取相应的优化措施。为了保证设备的优化质量,技术人员会将专家系统与遗传算法有机结合在一起,同时使用。 目前技术人员还研发出了模糊逻辑以及神经网络两种新的设备优化方式。基于物理方法的模糊逻辑,以及基于计算机算法的神经网络,打破了传统网络运算速度的束缚,能够设备优化效率得到了显著的提高。 4 智能化技术在建筑电气工程中的发展前景 通过对目前建筑电气工程中智能化技术应用现状的分析,我们推测出智能化技术在建筑电气工程中会拥有十分广阔的应用空间,预计今后智能化技术会向着两个方向进行发展: (1)智能化技术的应用范围会逐渐扩大。随着智能化技术在建筑电气工程中应用的不断深入,目前存在的智能化技术运用水平较低、应用领域范围较小等方面的问题都会得到显著的改善。智能化技术的运用水平会由原来的初级阶段逐步进行提升,运用领域也会逐渐得到扩充,建筑电气工程的施工情况也会随之得到改善。 (2)智能化技术的理论部分会与实践部分有机结合在一起。虽然国内电气工程智能化技术的理论研究水平较高,但实践水平始终没有得到显著的提升。现在行业专家已经认识到了这一问题,并开始对外国先进经验进行了借鉴,正在积极探索一条理论与实践有机结合的途径,相信不久的将来,这一目标必然能够达成,智能化技术会有效带动建筑电气工程的发展。 5 结束语 虽然目前建筑电气工程智能化技术的优势与功能还没有被完全挖掘出来,在运用水平方面以及运用领域方面还存在着一定的局限,但仍然在建筑电气工程中发挥着极大的作用,能够有效降低工程人员的工作强度,提高电气工程的维护水平以及故障排查效率,进而有效提高电气工程的整体运行质量,为广大用户带来更加稳定、安全的用电体验。希望通过本文的论述,能够为建筑电气工程智能化技术的应用与发展带来一定的启示。 作者简介 韩思宇(1995-),男,黑龙江省哈尔滨市人。在读本科。 作者单位 黑龙江工业学院 黑龙江省鸡西市 158100 建筑电气智能化技术研究:建筑电气工程的智能化技术应用分析 摘 要:近年来,随着人们生活质量水平的不断提升,建筑工程规模不断扩大。在建筑施工中,电气工程作为极为重要的施工环节,受到广泛的关注。所谓的电气工程,主要是对电缆线路、电气设备的配备安装。将计算机等先进技术应用在建筑工程中,能够有效的收集、分析和处理各类信息,促进建筑智能化的实现,使工作效率大幅提高,其意义重大。本文主要围绕建筑电气工程的智能化技术的发展意义,简要分析了电气智能化系统技术特点和技术的应用情况,希望能够进一步提升建筑电气工程的智能化技术水平。 关键词:建筑电气;智能化技术;应用 近年来,我国不断提高的社会经济水平促进了建筑工程规模的不断扩大,各类技术应用在建筑工程中日趋成熟。在工程的施工中,电气工程的智能化技术逐渐被广泛应用,智能化技术进一步提高了建筑的电气工程水平。智能化技术的广泛应用使施工人员的劳动量大幅降低,使施工操作更加精确,使工程进度不断加快进一步降低了施工成本。 一、建筑电气工程的智能化技术应用对现代建筑发展的意义 随着建筑电气工程的不断发展,人们对电气工程的质量要求也不断提高,为了提高建筑工程的品质,各种新技术在电气工程的应用也越来越广泛。智能化技术以其节约、环保、安全、智能的特点在建筑电气工程中应用广泛,智能化技术又叫人工智能技术,是综合了精密传感技术、 GPS 定位技术以及计算机技术的一种新兴应用技术。智能化技术主要应用在控制方面,例如电气控制等。主要系统包括自动控制系统、图像、语言识别系统、语言处理系统以及专家系统等。在建筑电气工程中应用智能化技术,可以提升建筑电气工工程的整体质量水平。一方面建筑电气工程的智能化技术的应用,可以实现对建筑物的整体管理和控制。 通过对建筑的电气工程进行实时监控,对建筑电气工程的运行情况及存在的问题进行分析,提高工程或系统装置等的整体可靠程度。而且能够帮助电气装置或者设备等实现自动化运行控制管理等内容,提高操作速度以及操作精准度,提高工程的可靠程度;另一方面可以有效地减少人工操作量、降低成本。另外建筑电气工程的智能化技术应用为人们提供了生活生产所需的水、天然气、电、湿度、温度等能源资源的需求,为人们的生产生活提供便利。同时,通过电子计算机的通信网络实现信息的实时共享,提高了建筑物的安全性,保障了人们生命和财产安全。如自动化的自动排烟设备、灭火设备、消防电梯、事故照明等,能在事故发生之后自动进行报警或者处理,减少了人员伤亡和财产的损失。 二、建筑电气设计原则以及建筑电气智能化系统技术特点 1、建筑电气设计原则。在建筑电气设计中,设计原则主要包括:经济、节约、效益原则,根据相关规范以及要求,从建筑工程实际配电方式、用电负荷以及变压器容量等用电情况出发,在不断整合整个建筑工程成本、效益、经济的同时,根据建筑工程给排水、动力、暖通等实际情况进行设计规划。在这个过程中,电气工程设计主要包括:电力负荷情况、建筑电压等级、供电电源、配电系统、设备配置、接地防雷保护、电气照明以及变电站选定等。在建筑电气工程规划、设计合理时,质量工程才能得到保障。其中,建筑电力负荷情况作为整个电气工程的重要载体,对整个建筑工程正常运行具有重要作用;配电系统以及电气设备选择作为整个电气工程的优秀,它是供电系统和建筑工程的重要内容;供电电源以及变电站位置确定则是整个电气工程的关键部分,接地防雷保护是整个建筑电气工程顺利运行的保障。另外,电气照明系统在建筑电气功能保护中,由于非常贴近居民生活,因此,电气照明合理设计逐渐成为建筑电气工程经济节能的重要目标。 2、建筑电气智能化系统技术特点。在智能化和建筑电气联合应用中,实现了建筑电气智能化系统,和传统建筑电气系统比较,具有明显的技术、工艺创新,它能在有限的能源利用中,达到安全监管、集中控制的目标。从技术领域来看,传统技术和现代技术相比,最大的不同点在于电气智能化体系,它将传统建筑逐渐分离成控制信息、电气设备以及各类子系统,再利用计算机网络系统逐渐形成统一协调、相互联系的整体性网络,从而实现控制信息和当代建筑电气管理、任务、资源共享重组。由于能源消耗较大,占整个当代建筑总能耗的45%左右,它在满足居民对工作环境、生活空间要求时,大量应用当代智能化技术方法、手段,从而在技术方法上最大限度的降低能源消耗;它可以根据建筑电气工程不同的环境以及实际要求,设定不同形式的运行方案,通过不同形式的建筑电气自动化控制方式,实现节能降耗的要求。 三、建筑电气工程的智能化技术的应用 1、智能技术在建筑电气自动化控制中的应用。一是智能化技术在电气设备中的应用,在电气化的领域中,电气化的操作是一个复杂的工作。因为它涉及的领域较多,需要高素质的人员才能进行控制。同时还要通过控制人员具备高度的责任感,来确保操作的良好进行;二是电气控制中人工智能的有效应用,电气控制在整个的建筑电气工程中间是关键的一个环节,实现电气控制的智能化就可以提高工作的效率、加快工程的进程、提高工程的质量、降低工程的成本。在电气工程中,我们的电气工程需要自我保护,我们通过将GPS的定位系统安装在里面来确定电气控制的线路。一旦出现问题,我们的计算机智能系统就会自动的传送出运行状况,然后对传出的数据进行分析,最后进行智能化的电气控制。 2、远程处理机。建筑的自动控制系统和接收处理设备之间可以实现完全透明的通信,电气工程的智能化可以通过同一条线路的不同接收处理器来完成。从建筑电气工程的总体上来看,建筑电气工程智能化系统主要对空调主机的运行状态进行监控,因此可以将接收处理器安装在机房附近或者机房中,将空调控制系统用于安装之后的输入输出接口连接在旁边的照明控制、水位信号和水流量计中。 3、建筑电气设备智能化系统线路。在建筑电气设备智能化系统的布线过程中,应对那些需要专门导向的线路如流量计线路、温度湿度的传感器线路、通信线路和水位开关线路等进行专门施工。电源线、控制电缆和信号电缆要分管、分槽布线,网光、网络控制器、计算机等设备的布线应与弱电工程共用接地干线。在建筑电气工程中,由于不同的电子设备属于不同的供电系统,其功率和抗干扰能力存在着差异,因此布线的要求也不同。电子设备与防雷接地在布线时可能会采用共同的接地装置,这时应该采用埋地的铠装电缆,以防止电子设备遭受雷击。 4、电气照明系统。智能电气照明成为目前建筑电气工程智能化工作的重要内容,电气照明系统可以从灯具、光源和照明控制系统三个方面进行努力。通过新型的采光材料和方法,可以充分利用自然光,能够减少电能的消耗。建筑的电气照明控制应包括现场控制、集中控制、照明控制、火灾控制等。所谓集中控制,即应设置一个中央监控照明系统,将电气照明信息进行收集,为设备的运行和维护提供依据。在建筑的电气照明系统中,可以在卫生间和楼梯通道处设置声控或红外控制的灯具,不仅能够方便住户的照明,还能节约电能。 四、结束语 在当今建筑行业发展中,建筑电气工程智能化已经成为发展的必然趋势,严重影响着电力系统的发展。所以,在实际应用中,需要按照电气工程设计原则、意义以及各种技术要求,对国内外先进技术经验进行不断整合,进一步完善和提升我国建筑电气工程智能化技术应用,使经济效益和社会效益有效提高。 建筑电气智能化技术研究:探究建筑电气工程的智能化技术应用 摘 要:建筑电气工程是一种和各种电气设备、照明设置和线路电缆有关的技术工程。计算机智能化中包含了智能化技术,在对建筑电气工程智能化技术应用的探究中起到重要作用。文章首先解释了建筑电气工程和智能化技术的含义,然后介绍了智能化技术在建筑工程上的应用,最后探究了在应用过程中存在的问题,并给出了解决方案。 关键词:建筑电气工程;智能化;技术应用 1.建筑电气工程和智能化技术概述 1.1建筑电气工程 伴随着现代社会科技的迅猛发展,智能化技术在电气工程中的普遍应用使得对建筑电气工程的要求越来越严格,要想保证智能化建筑高质量运转,一定要有电气技术的支持,其涉及到了很多种类的电气、电子设备,规格和功能作用也各不相同。建筑电气工程施工包含的工序十分复杂,具体有安装控制装置、安装电缆桥架及架上电缆、安装变压器、安装照明配电装置、安装发电装置,安装发电机组,开关插座接地装置等。安装成功之后,对整个装置进行试运行并对出现的错误进行改正、验收。 1.2智能化技术 所谓的人工智能技术又称为智能化技术,智能技术是GPS 技术、计算机技术等技术的综合体。智能化技术的优秀是利用对图像、语言等要素的识别,比如用语言处理、识别系统,用图像和文字分析系统以及专家系统等。随着时代的发展,智能技术加入了仿生学、自动控制、语言学等新的理论,逐渐构成了一个更加完整的系统。智能化技术不但提高了智能技术的稳定性,而且提高了它的运转速度,提高了经济效益,加强了它的系统性能。 2.智能化技术在建筑电气工程中的应用 智能化技术已经普遍的应用到建筑电气工程中,建筑电气工程中使用的智能化技术的应用主要有对建筑电气工程进行自动化控制、对建筑电气设备的故障进行有效的预测分析,另外还有对建筑电气设备的优化改进设计等。 2.1智能化技术在建筑电气工程自动化控制中的应用 在电气工程的自动化控制中,需要对电气设备进行定位,通过GPS 定位系统全面监控各种电气设备、线路的工作状况。计算机系统和技术人员将传感器技术传送出的运行数据进行分析,达到高效控制电气设备的目的,保证用电安全,实现了智能化的电气控制。 2.2智能化技术在建筑电气工程故障检测分析中的应用 系统的智能化检测可以检测出在控制中出现的故障。电气设备发生故障时,诊断不及时或不准确都会引发严重的损失,传统的检测方法耗费大量人力物力,不仅浪费时间而且准确率低。将智能化技术应用在在电力系统中,利用计算机技术监控电气设备的运行情况,形成智能化故障分析系统。通常采用模糊网络、神经网络和专家系统等方法进行故障分析,增加稳定性和安全性。 2.3智能化技术在建筑电气工程电气设备优化设计中的应用 近年来,电气工程在建筑中的应用不断增加,为了使电气设备优化得到快速发展,可以采用智能化技术对电气设备进行优化设计。提高建筑电气工程的电气设备的优化通常是结合了遗传算法和专家系统这两种方法。除此之外,还可以考虑运用模糊逻辑,利用物理方法进行设备的优化,另外对设备进行更高层次的优化还可使用神经网络的办法,提高运算速度。 3.建筑电气工程智能化技术存在的问题及解决方案 3.1智能化整体水平较低 目前我国建筑和电气领域发展速度很快,智能化技术在各个领域的发展日渐成熟,在建筑电气工程领域的发展也初具规模。但是仍处于未完全成熟阶段,经验匮乏,理论和实践不能做到很好的结合,需要深入探讨。 3.2智能化应用领域狭窄 当前,智能化技术在建筑电气工程中的应用只在电动机和发动机等部分领域有所发展,但其他生活化的领域内未实现全方位的应用。因此,目前我国智能化技术应用范围相对狭窄,还处在初始阶段,需要进一步提高。 3.3智能化缺乏创新 当今时代是不断发展的,创新在新技术的应用、进步和发展中起到重要作用。我国的建筑电气智能化的实践相对于理论研究而言是不成熟的。但是,问题在我国的智能化技术的实践中频频出现,创新不足,所以我们在今后发展过程中更要加强创新。 针对以上智能化技术存在的问题,为了使建筑电气工程智能化技术得到更好的发展,我们需要提出有效的解决方案。首先要扩大智能化适用的范畴,其次我们应该把智能化理论应用到实践中去,还要加强对智能化技术的创新和改革。 4.结束语 我国建筑电气智能化正处于初始阶段,各方面发展尚未成熟,在现代化建筑电气工程中,为顺应时展需要运用智能化技术,并且要不断发展创新,扩大其应用领域,将理论与实践相结合,提高我国建筑电气发展水平,提高竞争力,满足人们各方面需求。
工厂电气自动化控制技术研究:对于工厂中电气自动化控制技术的研究 摘要:目前,随着我国国民经济的快速发展以及科学技术的不断进步,工业企业的健康发展也得到了有效性提升与创新,而电气自动化控制技术更是在工厂实际生产活动中得到了广泛运用,这对于工厂的可持续发展来说具有至关重要的作用和意义。现阶段,电气自动化控制技术已开始成为工厂发展与生产的一种重要手段,且过去的传统型人工生产与操作技术已逐渐转变成现代的先进电气自动化控制技术。本文简要叙述了当前电气自动化控制技术的状况与发展,详细分析了工厂中电气自动化控制技术的各个重要功能,以期为工厂的日常生产活动提供更好的服务,最终使工厂取得最大化经济效益和社会效益。 关键词:电气自动化 控制技术 工厂 近年来,随着我国社会主义市场经济的快速发展以及电气自动化的不断进步,电气自动化控制技术已开始广泛应用于工厂中,成为工厂运行与操作的最佳手段。但在实际生产活动中,工厂仍缺乏一套健全完善的控制体系,导致系统快速运行与传输得不到保障,有关数据也无法及时更新[1]。因此,为了能够促进工厂中电气自动化控制技术不断向前发展,必须针对其在工厂中的实际应用情况采取有效性解决措施,以确保电气自动化控制技术能够在工厂中顺利施行,最终达到获取最大化经济效益和社会效益的目的。本文就工厂中的电气自动化控制技术展开进一步深入探讨。 1、当前电气自动化控制技术的状况与发展 电子信息技术对电气自动化控制技术的整个发展过程来说有着十分重要的作用,也就是说电气自动化控制技术在一定程度上取决于电子信息技术。自上世纪50年代以来,人们已开始越来越重视电气自动化技术,近年来更是广泛应用于各个领域中。 1.1电气自动化控制技术的实际状况 信息技术在电气自动化中得到广泛应用,这从管理的角度上看,电气自动化体系的相应业务数据处理正被信息技术逐步简化,有效监控了整个生产过程的实际动态情况,达到保证数据完整与全面的目的。而且信息技术在电气自动化装备的革新上也充分发挥着应有效用,例如微电子技术推动了电气自动化控制体系中存在的部分装备界限从传统定义转变成模糊化定义。在日常维护与检修工作中采用电气自动化控制技术能够促使系统更加容易操作,也就是电气自动化凭借计算机技术对系统进行控制,实现人机结合的良好操作界面,使系统控制日益灵活,同时能够快速产生集成效果,应用Windows操作平台在不同程度上均能够让维护与检修工作更加便利与直观[2]。 1.2电气自动化控制技术的发展 我国电气自动化应用最为广泛的地区是长三角地区和珠三角地区,主要是因为这两个地区属于我国的前沿阵地,与此同时还是我国市场经济的重要发展地区。位于长三角地区和珠三角地区的企业实施一系列电气自动化改革后,均获得了健康、稳定、持久的发展,并在激烈的竞争环境中迅速发展起来;而部分没有实施电气自动化改革的企业,因受到了次贷危机的影响开始逐步迈向衰退期。电气自动化除了能够显著提高企业的经济效益与社会效益外,还能够强化企业在市场中的优秀竞争力,使生产效率得以全面发挥。在大量减少用工的基础上,还能够进一步降低人为操作的失误率,这不仅节约了人员成本,还大大提升了企业的劳动生产率。 2、工厂中电气自动化控制技术的重要功能 在工业企业中实施电气自动化控制技术,主要是为了能够实现可持续发展与现代化生产,其对于工业企业的持久发展来说具有至关重要的作用和意义。因此,一定要在工业企业中全面发挥电气自动化控制技术的效用,并不断更新与完善其功能,只有这样工业企业才能健康、稳定的发展。下面本文就工厂中电气自动化控制技术的保护功能、测景功能、自动控制功能和监控功能展开讨论。 (1)保护功能。电气线路与设备实行自动化控制时,在不同条件下会产生各种不同的故障,如果电路电流高于设备电路规定的实际使用限度与范围,那么系统就会及时终止运行,而实现这一过程就要合理的制定出一套健全且完善的排除故障与检测体系,依照不同情况自动更换与调整系统设备的相应电流与线路,将保护设备的效用充分发挥出来[3]。 (2)测景功能。电气设备运行时,一定要做好相应的观察与测定工作,其主要是为了能够在日常运行活动中找出所存在的不足之处,并加以完善和改进,以达到提高电气设备生产效率与使用效率的目的。若想要全面了解与掌握工厂中电气设备的实际运行状况,就要合理选用测量线路的相应参数设备和仪表测试器,通过有效性措施做好观察与控制工作,最后利用已掌握和控制好的有关信息来完善与创新电气设备的运行及操作。 (3)自动控制功能。该功能主要为了控制具有庞大体积的大电流开关设备与高压开关设备。电气设备在实际运行工作中,通常会采用分散型操作方式来管理与控制整个系统,通过操作系统对分与闸进行全面控制,特别是电气设备出现突发性故障时,系统会及时切断电路,而为了实现这一过程就要合理科学的建立出一个能够自动管理与控制供电设备与电气操作设备的系统,只有这样才能及时有效地控制与管理整个供电设备,使电气自动化控制技术的自动控制功能得以实现,最终达到保证电气自动化控制技术正常运行的目的。 (4)监控功能。人们无法用肉眼分辨电气自动化控制技术是否存在电流,也无法分辨电气设备是否带电。针对这一情况,应有效的制定出与之相应的信号指示与信号标示,并加以完善[4]。比如采取故障声音与信号灯等各种提醒措施来严格控制与管理电气自动化控制设备,只有这样才能及时分析与掌握电气设备的实际运行情况和具体生产情况,这不仅大大提升了电气设备的日常维护效率,还有效缩短了人工处理故障时间。 3、工厂中电气自动化控制技术的前景与未来发展趋势 目前,随着我国国民经济的快速发展以及科技水平的不断提高,工业企业的各种电气设备生产工艺也得到了相应改进、完善与创新,尤其是在计算机技术运用方面更为突出,从传统型发展转变成智能化发展是必然趋势,也只有这样才能促进电气自动化控制技术不断向前发展。例如现阶段的电气自动化控制技术虽然已达到了自动化控制的目的,但在电气设备的自动控制上仍存在着一些守旧观念,还需对其采取有效性改进措施,以顺利转变成高效、便利和环保的控制方式[5]。尽管当前的电气自动化控制技术仍是把微计算机作为主要优秀的网络化自动控制体系,但在不同程度上均已表明电气控制技术与计算机技术相同,所以在此前提与计算机技术快速发展的条件下,电气自动化控制技术的前景与未来发展趋势一定会十分光明,最终迈向科学化与智能化的发展道路。 4、结束语 综上所述,根据过去的实际运行工作发现,工厂实施电气自动化控制技术不但能够获得显著成效,还可以得到最大化经济效益和社会效益。电气自动化控制技术的应用在很大程度上能够增强工厂电气设备在日常运行过程中的安全性、稳定性与可靠性,使操作程序更为简单快捷,大大减缓了工人劳动强度以及缩短了工人劳动时间。但近年来随着工业的快速发展以及生产规模的逐步壮大,许多电气设备的运用也开始出现各式各样的问题,针对这一情况必须要对电气自动化控制技术进行合理调整与改进,以便电气自动化控制技术能够为工厂生产提供更好的服务,最终使工厂获得最大化经济效益与社会效益。 工厂电气自动化控制技术研究:对工厂中电气自动化控制技术的探究 摘要:随着工业企业电气自动化的控制技术的不断应用和普及,电气自动化控制技术在工厂中的地位更是显得越来越重要,已经成为了工厂生产和发展重要技术之一,已经逐步替代了传统的人工生产和操作的模式,文中对电器自动化控制技术进行的逐步的分析和讨论,希望能起到一定的借鉴之处。 关键词: 工厂 电气自动化 控制技术 前言 在工厂中采用电气自动化控制技术, 可以说一直以来的效果和运行情况都非常的好, 在实际工作中采用自动化控制技术其可靠性非常的高, 稳定性方面也比较好,而且在实际操作过程中,其操作方法也非常的方便,但是,随着生产规模的发展和提高, 很多设备在应用方面还是出现了一些问题, 需要我们在实际工作中不断的对其完善和创新。 一、电气自动化控制技术的发展和现状 在电气自动化控制技术的发展过程中,电子信息技术的作用是不可忽视的,很大程度上来说,电气自动化控制技术是依赖于电子信息技术的,随着智能化控制的不断发展,它经历了从无到有的过程,并不断朝着更加成熟的方向发展。上世纪50 年代,人们是从电气设备的出现中得到启发,开始关注电气自动化技术,继电器和接触器开始投入电气运行,使得机器能够依据人的意愿以及事先设定的目标来进行工作;60年代开始,出现了现代控制理论,生产的过程控制及管理得到有效优化,进一步推进了自动化进程,电气自动化也得到了质的飞跃;70 年代,通信及微电子技术以迅猛的发展速度闯入人们的视野,电气自动化面临更为复杂的控制系统,仅仅借助以前的现代控制理论的技术难以应对,由此开始出现人工智能与计算机通信技术相结合的高新技术,大大促进了电气自动化的发展;直到80 年代,电气自动化控制技术已经发展得较为成熟,在很多领域得到了应用。分析电气自动化控制技术的现状,可以从两个方面入手。 1 电气自动化系统的信息化 信息技术不断渗透到电气自动化中,首先,从管理层面上来看,信息技术不断简化电气自动化系统中的业务数据处理,实现对生产过程的全面动态监控,确保数据的全面和完整;其次,在电气自动化设备的更新上,信息技术发挥着重要作用,比如:微电子技术使得电气自动化控制系统中的一些设备的界线由过去的定义明确向模糊化转变; 2在检修和维护上,电气自动化控制技术使系统更加简单和易操作 电气自动化依托计算机技术来实现对系统的控制,具有友好的人机操作界面,相应的控制系统灵活,并且易于集成,Windows 操作平台的使用使得维护和检修更加直观和简单。 二、电气自动化控制技术的主要功能 电气自动化控制技术是工业企业实现现代化生产和发展的重要手段和途径, 在工业企业发展中发挥着不可或缺的位置和地位,为此,为了能够让其为工业发展做出更多的贡献,发挥出更多的作用,我们一定要在其功能方面进行不断的完善和创新,下面我们就对其主要功能, 进行简单的论述和分析。 1电气自动化控制技术自动控制功能 在电气自动化控制技术自动控制功能中其控制的高压和大电流开关设备的体积都是非常庞大的,通常情况下,实际运行过程中,都是采用分散操作,对系统进行控制和管理的,使用操作系统来控制,分、和闸的,尤其是在设备如果发生故障的时候,那么系统就会自动的切断电路,为此,这就需要有一整套科学合理自动控制和管理电气操作设备, 以及供电设备的自动控制的系统,,可以及时的对供电设备进行有效的自动控制和管理, 让自动化控制技术可以实现自动控制功能, 为电气自动化控制技术运行提供有效的保障。 2电气自动化控制技术保护功能 电气设备和线路在进行自动化控制过程中,不同情况下有时候会发生一些故障, 有时电路的电流会超过设备电路的使用限度和范围, 这样系统就会自动的终止, 停止运行, 这就需要制定和完善出一整套检测和排除故障的手段和方法,根据不同的情况,可以及时的系统设备的线路和电流进行自动的调整和却换, 起到一定的保护设备的作用。 3电气自动化控制测景功能 为了能够不断的完善和提高电气设备的使用效率和生产效率, 我们要在电气设备运行过程中, 进行及时的观察和测定, 目的,是为了可以在运行中找到不足之处, 然后对其进行完善和创新, 如果想要在电气设备中及时的了解和掌握电气设备的工作情况和运行情况, 那么就需要我具备相应的仪表测试器以及测量线路的各种参数设备, 采用科学合理的手段和方式, 来对其进行有效的观察和控制,然后,通过控制和掌握相关的信息, 对其进行运行和操作不断的完善和创新。 4电气自动化控制技术的监控功能 电子自动化控制技术中,电,是我们用眼睛看不到的, 设备中是不是带电或者是不带电,我们从表面上是根本看不出来的,更别说是肉眼了,为此,为了能够更及时的对电气自动化控制技术进行, 及时的监控和控制, 这就需要我们制定和完善出一定的信号指示和标示, 例如采用信号灯或者是故障声音提醒的形式, 对电气自动化控制中的设备,进行及时的管理和控制,这样就会对电气设备的生产和运行情况及时的掌握和分析,提高了电气设备维护的效率,减少了人工排除故障的时间。关于监控的方式有: (1) 集中监控方式 这种监控方式优点是运行维护方便,控制站的防护要求不高,系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理,处理器的任务相当繁重,处理速度受到影响。由于电气设备全部进入监控,伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量增加,投资加大,长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时,隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线,由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位,造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂,查线不方便,大大增加了维护量,还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。 (2) 远程监控方式 远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用、节约材料、可靠性高、组态灵活等优点。由于各种现场总线的通讯速度不是很高,而电厂电气部分通讯量相对又比较大,所有这种方式适合于小系统监控,而不适应于全厂的电气自动化系统的构建。 (3)现场总线监控方式 现场总线监控方式使系统设计更加有针对性,对于不同的间隔可以有不同的功能,这样可以根据间隔的情况进行设计。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外,还可以减少大量的隔离设备、端子柜、I/O 卡件、模拟量变送器等,而且智能设备就地安装,与监控系统通过通信线连接,可以节省大量控制电缆,节约很多投资和安装维护工作量,从而降低成本。另外,各装置的功能相对独立,装置之间仅通过网络连接,网络组态灵活,使整个系统的可靠性大大提高,任一装置故障仅影响相应的元件,不会导致系统瘫痪。因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。 结束语 近些年以来, 电气自动化控制技术已经成为了工厂操作和运行的重要手段和方式, 在工厂的生产中,发挥重要的作用,但是在实际运行过程中, 如何建设和保证一整套科学合理的控制系统,保证系统的快速运行和传输,及时的更新和传输相关数据, 已经成了我们当今工业产业需要面临和及时解决的问题,为此,为了能够满足工厂中电气自动化控制技术的发展形式, 我们就一定要根据工业企业运用电气自动化控制技术的实际情况,解决相关的问题,为工厂电气自动化控制技术实施提供有效的保障。 工厂电气自动化控制技术研究:工厂中电气自动化控制技术的应用 摘要:在我国社会不断发展和进步的大背景下,工业企业的发展速度和趋势也在大幅度的提高和创新,电气自动化的控制技术已经得到了不断的应用和普及,电气自动化控制技术在工厂中的地位更是显得越来越重要,已经成为了工厂生产和发展重要技术之一。 关键词:工厂、电气自动化控制、应用 一、前言 电气自动化是一门以电气系统的运行、控制、研发为对象的实践应用性学科。人类社会发展到当代,解放人类的双手,最大程度实现机械运行与控制的自动化。不断创新,推动电气设备自动化的进一步深化发展,提高其系统运行使其向智能化方向发展智,强化电气自动化系统工作的安全性、稳定性,有利于企业生产效率的提升以及市场竞争力的增强。 二、电气自动化发展历程 电气自动化技术是与电子和信息技术紧密结合在一起的一门电气工程应用技术学科,在信息网络、电子技术、智能控制的推动下,电气自动化经历了从无到有、从发展到成熟的过程。 在上个世纪五十年代,第一次提出“自动化”概念,电力、电机等产品的出现催生了电气自动化,而继电器和接触器的发明和广泛应用使得机器能够根据人的意志和设定来完成事先安排好的判断及逻辑功能,推动了电气自动化的发展变革;在上个世纪六十年代,现代控制理论的提出和计算机的应用推进了自动控制和信息处理的结合进程,自动化进入综合自动化阶段,可以实现生产过程控制与管理的有效优化,电气自动化得到了质的飞跃;在上个世纪七十年代,随着通讯、IT、微电子等技术的快速发展,自动化对象逐渐延伸为大型复杂的系统,出现许多问题难以借助现代控制理论予以解决,通过研究这些问题使自动化理论和手段实现了革新,产生了综合利用系统工程、计算机、人工智能、通信技术等高新技术,应用于复杂系统的高级自动化系统,促进了电气自动化的快速发展;从上个世纪八十年代开始,电气自动化得到快速发展,目前已经较为成熟,电气自动化已是高新技术的重要组成部分,在工业、医学、国防、农业等领域得到了广泛的应用,极大地促进了人工智能、航空航天、交通、制造技术等诸多领域技术的发展,对国民经济的发展起到了重要的作用。 三、电气自动化控制技术的影响因素及应用 1、电气自动化控制技术的影响因素 (1)设备元器件质量问题 由于电气自动化控制设备元器件的生产厂家众多,产品质量高低不同。一般,生产设备元器件的厂家规模较小,没有健全的质量管理体系,其元器件质量难以合格;此外,在市场经济体制下,元器件厂家之间的恶性竞争会使部门厂家重价格二轻质量,造成电气自动化控制设备的可靠性指标偏低的现象,对设备的正常安全工作产生影响。 (2)工作环境多样,操作维护不当 不同的行业具有的工作环境,有些工作环境甚至是非常恶劣的。电气自动化控制设备需要面对多种多样的工作环境,以应对环境因素对电气自动化控制设备的不利影响。这些不利的环境因素主要包括气候因素、机械作用力因素与电磁干扰因素。 ①机械作用力因素,主要是指电气自动化控制设备在不同运载工具中可能会受到的各种机械作用力,例如,冲击、震荡以及离心加速力等,这些机械作用会严重影响和损坏电气自动化控制设备的元器件,或者改变其参数,或者致使其严重变形和断裂,或者造成设备金属件出现疲劳破坏; ②气候因素,主要包括湿度、温度、气压、大气污染、厌恶等,这些不利的环境因素会严重影响电气自动化控制设备的性能、损坏设备结构、运行运动灵活性以及温升过高等,甚至造成设备完全毁坏,无法正常工作; ③电磁干扰因素,该因素是非可见因素,但是不能忽视对电气自动化控制设备的不利影响,通常来讲,电气自动化控制设备的工作充斥着各种电磁波,这些电磁波会增大设备的输出噪声,造成其工作失稳,甚至对设备安全产生影响。 除此之外,人员因素的影响也非常重要。由于电气自动化控制设备比较复杂,掌握和熟练操作的难度较大,因此,操作人员不熟练和不正确的操作均会影响甚至损坏设备。 2、电气自动化控制技术的应用 随着电气自动化控制技术的发展。电气自动化控制的应用领域也越来越广阔,包括电气自动化控制用于电气产品优化设计、故障预测及诊断、控制与保护等。 (1)优化设计。电气产品的优化设计是一项复杂的工作,集中了理论学科知识和经验知识两方面的内容。在传统的电气产品设计中,主要采用的方法是设计经验结合大量的实验手段验证,缺乏足够的技术支持,工作量庞大,效率低下,难以得到合理最优的设计方案。随着计算机技术的突飞猛进,加上人工智能技术的运用,电器产品的设计从手工逐渐转向计算机辅助设计,极大地减少了产品从构思到设计到生产的时间,设计越来越优质化、高效化、智能化。遗传算法和专家系统是电气自动化控制技术用于优化设计的两种主要的方法。遗传算法的特点是直接对结构对象进行操作,具有内在的隐并行性和更好的全局寻优能力;能自动获取和指导优化的搜索空间,自适应地调整搜索方向,不需要确定的规则。遗传算法的这些性质非常适合于产品优化设计,因此广泛应用于电气产品的人工智能优化设计。专家系统应用人工智能技术和计算机技术,根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验,进行推理和判断,模拟人类专家的决策过程,以便解决那些需要人类专家处理的复杂问题。它也是产品优化设计的一个重要手段,目前仍处于研究阶段,实际运用较少,未来具有很大的发展前景。 (2)故障诊断。电气设备的故障具有非线性、不确定性和复杂性等特点,采用传统的方法诊断效率低、准确率不高。电气自动化控制方法的引进大大提高了故障诊断的准确率。模糊逻辑、专家系统、神经网络是电气智能化技术用于故障诊断的方法。例如电气自动化控制故障诊断技术运用于发电机及电动机进行的故障诊断时,将模糊理论与神经网络相结合,不仅保留了故障诊断知识的模糊性,还结合了神经网络学习能力强的优点,共同实现对电机故障的诊断,大大提高了故障诊断的准确率。 (3)智能控制。电气自动化控制技术是目前的主流技术,已经得到了广泛的应用,但未来的发展方向是电气智能化控制。智能化控制方法主要是专家系统控制、模糊控制、神经网络控制。目前主要应用于以下方面:对所有开关量、模拟量的实时数据进行采集与处理;对各主要设备和系统的运行状态进行实时智能监视;通过键盘或鼠标实现对系统的控制;记录故障并进行在线分析。 五、结语 作为现代先进科学的优秀技术和工业现代化的重要标志,电气自动化使使产品的控制、操作及监视,可以在无人(或少人)直接参与的条件下,根据预定的计划或程序自动地进行的技术。电气自动化控制可以显著提高工作的可靠性、运劳动生产率、行的经济性、改善劳动条件等,使人们告别了繁重的体力劳动、部分脑力劳动,避免在恶劣、危险的环境中工作,同样也能够增强人类认识世界、改造世界的能力。 工厂电气自动化控制技术研究:关于工厂电气自动化控制技术的探析 摘 要:目前,随着我国国民经济的快速发展以及科学技术的不断进步,工业企业的健康 发展也得到了有效性提升与创新,而电气自动化控制技术更是在工厂实际生产活动中得到了广泛运用,这对于工厂的可持续发展来说具有至关重要的作用和意义。现阶段,电气自动化控制技术已开始成为工厂发展与生产的一种重要手段,且过去的传统型人工生产与操作技术已逐渐转变成现代的先进电气自动化控制技术。本文简要叙述了当前电气自动化控制技术的状况与发展,详细分析了工厂中电气自动化控制技术的各个重要功能,以期为工厂的日常生产活动提供更好的服务,最终使工厂取得最大化经济效益和社会效益。 关键词:电气自动化控制技术 工厂 在工厂中采用电气自动化控制技术, 可以说一直以来的效果和运行情况都非常的好, 在实际工作中采用自动化控制技术其可靠性非常的高, 稳定性方面也比较好,而且在实际操作过程中,其操作方法也非常的方便,但是,随着生产规模的发展和提高, 很多设备在应用方面还是出现了一些问题, 需要我们在实际工作中不断的对其完善和创新。 一、电气自动化控制技术的发展和现状 在电气自动化控制技术的发展过程中,电子信息技术的作用是不可忽视的,很大程度上来说,电气自动化控制技术是依赖于电子信息技术的,随着智能化控制的不断发展,它经历了从无到有的过程,并不断朝着更加成熟的方向发展。上世纪50 年代,人们是从电气设备的出现中得到启发,开始关注电气自动化技术,继电器和接触器开始投入电气运行,使得机器能够依据人的意愿以及事先设定的目标来进行工作;60年代开始,出现了现代控制理论,生产的过程控制及管理得到有效优化,进一步推进了自动化进程,电气自动化也得到了质的飞跃;70 年代,通信及微电子技术以迅猛的发展速度闯入人们的视野,电气自动化面临更为复杂的控制系统,仅仅借助以前的现代控制理论的技术难以应对,由此开始出现人工智能与计算机通信技术相结合的高新技术,大大促进了电气自动化的发展;直到80 年代,电气自动化控制技术已经发展得较为成熟,在很多领域得到了应用。分析电气自动化控制技术的现状,可以从两个方面入手。 1.电气自动化系统的信息化 信息技术不断渗透到电气自动化中,首先,从管理层面上来看,信息技术不断简化电气自动化系统中的业务数据处理,实现对生产过程的全面动态监控,确保数据的全面和完整;其次,在电气自动化设备的更新上,信息技术发挥着重要作用,比如:微电子技术使得电气自动化控制系统中的一些设备的界线由过去的定义明确向模糊化转变 。 2.在检修和维护上,电气自动化控制技术使系统更加简单和易操作 电气自动化依托计算机技术来实现对系统的控制,具有很好的人机操作界面,相应的控制系统灵活,并且易于集成,Windows 操作平台的使用使得维护和检修更加直观和简单。 二、电气自动化控制技术的影响因素 1.设备元器件质量问题 由于电气自动化控制设备元器件的生产厂家众多,产品质量高低不同。一般,生产设备元器件的厂家规模较小,没有健全的质量管理体系,其元器件质量难以合格;此外,在市场经济体制下,元器件厂家之间的恶性竞争会使部门厂家重价格而轻质量,造成电气自动化控制设备的可靠性指标偏低的现象,对设备的正常控制和安全工作产生影响。 2.工作环境多样,操作维护不当 不同的行业具有不同的工作环境,有些工作环境甚至是非常恶劣的。电气自动化控制设备需要面对多种多样的工作环境,以应对环境因素对电气自动化控制设备的不利影响。这些不利的环境因素主要包括气候因素、机械作用力因素和电磁干扰因素等。 三、工厂中电气自动化控制技术的重要功能 在工业企业中实施电气自动化控制技术,主要是为了能够实现可持续发展与现代化生产,其对于工业企业的持久发展来说具有至关重要的作用和意义。因此,一定要在工业企业中全面发挥电气自动化控制技术的效用,并不断更新与完善其功能,只有这样工业企业才能健康、稳定的发展。下面本文就工厂中电气自动化控制技术的保护功能、测量功能、自动控制功能和监控功能展开讨论。 1.保护功能。电气线路与设备实行自动化控制时,在不同条件下会产生各种不同的故障,如果电路电流高于设备电路规定的实际使用限度与范围,那么系统就会及时终止运行,而实现这一过程就要合理的制定出一套健全且完善的排除故障与检测体系,依照不同情况自动更换与调整系统设备的相应电流与线路,将保护设备的效用充分发挥出来。 2.测量功能。电气设备运行时,一定要做好相应的观察与测定工作,其主要是为了能够在日常运行活动中找出所存在的不足之处,并加以完善和改进,以达到提高电气设备生产效率与使用效率的目的。若想要全面了解与掌握工厂中电气设备的实际运行状况,就要合理选用测量线路的相应参数设备和仪表测试器,通过有效性措施做好观察与控制工作,最后利用已掌握和控制好的有关信息来完善与创新电气设备的运行及操作。 四、工厂电气自动化控制技术的前景与未来发展趋势 目前,随着我国国民经济的快速发展以及科技水平的不断提高,工业企业的各种电气设备生产工艺也得到了相应改进、完善与创新,尤其是在计算机技术运用方面更为突出,从传统型发展转变成智能化发展是必然趋势,也只有这样才能促进电气自动化控制技术不断向前发展。尽管当前的电气自动化控制技术仍是把微计算机作为主要优秀的网络化自动控制体系,但在不同程度上均已表明电气控制技术与计算机技术相同,所以在此前提与计算机技术快速发展的条件下,电气自动化控制技术的前景与未来发展趋势一定会十分光明,最终迈向科学化与智能化的发展道路。 五、结束语 综上所述,根据过去的实际运行工作发现,工厂实施电气自动化控制技术不但能够获得显著成效,还可以得到最大化经济效益和社会效益。电气自动化控制技术的应用在很大程度上能够增强工厂电气设备在日常运行过程中的安全性、稳定性与可靠性,使操作程序更为简单快捷,大大减缓了工人劳动强度以及缩短了工人劳动时间。但近年来随着工业的快速发展以及生产规模的逐步壮大,许多电气设备的运用也开始出现各式各样的问题,针对这一情况必须要对电气自动化控制技术进行合理调整与改进,以便电气自动化控制技术能够为工厂生产提供更好的服务,最终使工厂获得最大化经济效益与社会效益。 工厂电气自动化控制技术研究:浅谈电气自动化控制技术在工厂实践中的应用 [摘 要]电气自动化控制技术在工厂企业中的应用非常广泛,随着科技发展和电气自动化程度的不断提高,电气自动化控制系统的开发和应用备受关注。本文阐述了工厂电气自动化控制技术的基本概念,以及该技术在工厂实践中的应用范围,同时对目前存在的问题进行简单分析。 [关键词]电气自动化 变换器 自动化控制 一、引言 随着科学技术的迅猛发展和社会的不断进步,工厂电气自动化控制技术发生了翻天覆地的变化和变革,突飞猛进。这不仅大大提高了社会、企业、生产线等各个层面上的工作效率,同时也提高了企业的自动化水平和电气管理水平。随着电气自动化控制技术的不断更新和广泛应用,人类研究出适用于各行各业的电气控制技术,同时也对电气管理的观念、方法、手段都提出了更高的要求和标准。本文主要介绍我国工厂企业电气自动化控制技术的应用、现状以及改善对策,通过分析电气自动化控制技术在工厂中的应用情况和发展特征,提出有利于改善工厂电气自动化控制技术的策略和方法。 二、工厂电气自动化控制技术 简而言之,工厂电气自动化控制技术主要是指由软件、机械和电子等共同构成的一个能够大大提高工厂生产速度和效率的控制系统,它主要依赖于先进的计算机和微电子等技术的支撑,目的在于精确保障工厂的生产效益过程。我国引进电气自动化控制技术最早始于二十世纪八十年代初期,当时主要将自动化控制技术应用于PLC、变频器和工控机等少数领域。这些新技术的运用和开发,大大地推动了整个中国制造业的自动化发展进程,为我国的现代化建设作出了不可替代的巨大贡献。 理论上看,所谓电气自动化,指的就是把电气设备控制、可编程序控制器电力拖动、电机学等结合在一起而形成的专业。电气自动化以其操作性强、设备简单、应用领域广等特点在经济社会发展中的各个领域得到广泛的应用。工厂中加强电气自动化控制有利于提高工厂效率,减少劳动费用支出,解放生产力,降低生产成本,缩短生产周期,增加工厂效益,促进企业的平稳较快发展。可以提高生产的柔性,增强产品对市场的适应性,提高产品质量,减少生产准备时间和库存,增加企业员工对企业的满足感,增加用户满意度等。简言之,电气自动化的目的在于提高生产效率,降低生产成本,从而实现生产效益的可持续性发展。但是,当前我国工厂中电气自动化控制技术较之西方发达国家相比仍存在一定的差距,电气自动化控制技术使用不够广泛,在使用过程中的控制和管理不够规范,不利于电气自动化应用能力的有效发挥,不能更好的促进国民经济的又好又快发展。因此,必须对工厂中电气自动化控制技术加以系统化的介绍和普及,使得各类工厂在电气自动化控制技术的应用过程中能够更好的发挥其作用,促进工厂效益的提高。 三、电气自动化控制技术在工厂实践中的应用 工厂中电气自动化控制技术几乎处处可见,任何一个现代化工厂都离不开电气自动化控制技术的支撑。笔者总结,自动化控制在工厂实践中的应用主要体现在以下几个方面: 第一,电气自动化控制技术在火电厂的应用。 电气自动化控制系统作为火力发电站主控制系统的重要内容,其主要任务是保持发电机组的各项输入和输出之间的能量平衡,同时要不断消除运行过程中内外干扰信号,以满足电网对于机组负荷的需求,确保机组稳定运行在火电厂中,电气自动化控制技术的主要功能是参与调频和调峰,接受电网负荷调度,控制汽机锅炉之间能量传输平衡,协调锅炉内燃料、引风、送风以及给水等各个子系统的控制。 第二,电气自动化控制技术应用于变换器电路的控制管理。 在工厂电气自动化控制技术中,变电器电路逐渐呈现出由低频向高频方向发展的趋势。随着科学技术的不断发展,我们发现PWM变换器能够更好的适应电气自动化控制设备的各项性能,在优化设备参数的同时,还能减少谐波对电网的影响,帮助我们解决低频区的电动机转矩脉动问题。因此,这种方式应该更好地在工厂电气自动化控制过程中广泛应用。 第三,电气自动化控制技术应用于监控管理。 工厂中电气自动化控制技术最为普及和常见的应用在于监控管理,比如:现场总线的监控,集中监控和远程监控等。现场总线监控工作的应用基础是以太网和现场总线等计算机网络技术的广泛应用,它在对监控系统进行设计的时候更有针对性,可以根据不同的间隔对其功能的利用、分析进行,从而可以在很大程度上减少大量的模拟量变送器和隔离设备,有利于减少成本支出,缩短工作周期,促进工厂电气自动化控制技术的更好发展;集中监控的优点在于简便易行,不论是维护工作和是运行工作以及系统设计,都具有很强的可操作性;相比而言,远程监控方式具有一定的局限性,往往只对较小的系统起到良好的监控效果,不适合全场的电气自动化系统的构建,但远程监控也有其自身的优点在于它能够最大限度的节约电缆的使用量,从而减少费用支出,具有很强的灵活性,可靠性也比较高。电气自动化控制技术使监控方式更加集中化,大量信息能够被中央控制器集中采集和分析、控制,达到良好的监控效果,降低运行费用,使各个功能模块之间的装置相对独立。 四、电气自动化控制技术的问题分析 随着科学技术的不断发展,以及Microsoft的Windows平台的广泛应用,使得电气自动化控制技术和计算机技术紧密结合。电气自动化控制是工业现代化发展的重要标志,也是现代科学技术的关键。依靠现代科学技术的进步是电气自动化控制发展的必然选择也是必然要求,对电气自动化企业来说,自动化技术可以大大降低人工的劳动强度和企业成本,提高检测的准确度和信息传输的时效性,为企业的生产过程提供进一步的技术保障体系,同时也可有效地避免安全事故的发生,保证设备的安全运行。目前,电气自动化控制经过长期发展和完善,取得了显著成效,但是仍然存在着一定的问题:第一,电气自动化控制系统的问题,目前,大多数发电厂中的升压站隔离开关的操作仍然使用传统的按钮操作模式,这种方式在运行时间相对较长时容易在开关节点处出现异常,最终导致无法正常操作等问题。目前市场上按钮质量无法得到保证,备品备件更换后使用寿命短,而且对运行设备进行按钮的更换风险大,使用成本高而且经济效益低,工厂内部使用的公用系统操作存在着使用不方便的问题。第二,电气自动化控制技术在监控应用中遇到的问题,传统监视系统无法实现对工厂内微机机电保护装置及电气自动装置的故障报告等信息的监视,操作人员无法直接查看到相关报告信息,对这些装置的运行状况无法准确掌握,无法及时采取相关信息。目前,这些报告信息的整理和保存均需要人工整理、存储和传输,且大多数工厂对电气自动化设备信息的监视仍然采用传统的中央信号光字牌,因此传统设备存在寿命短、成本高、耗能大、经济效益和社会效益差等问题。电气自动化控制系统在使用过程中,上述问题或弊端是难免的,这就要求企业在应用电气自动化控制系统时能够及时采取措施解决问题、排除障碍:随着电气化的不断发展,电气设备对操作人员的要求也越来越高,电气自动化控制系统在设计与安装时,往往忽略对操作人员培训工作,因此在电气自动化系统安装过程中,应随时让维护和操作该设备人员了解安装过程,这有助于操作人员对新系统产生感性认识。通过专业培训,操作人员能更好理解电气自动化控制系统,科学合理地应付突然出现故障及恶劣运行环境下维修,有利于设备的稳定顺行。 五、结束语 随着社会现代化发展和网络化的逐步普及,自动化控制涉及的产业和领域也在不断拓宽,同时促进了相关科学技术的更新,使得控制系统更加完善,自动化程度也越来越高。经济全球化的不断深入发,电气自动化工程控制系统在我国社会经济发展中起着越来越重要的作用。
上市公司财务困境分析:浅析上市公司财务困境 内容提要:本文以我国上市公司为研究对象,选取了70家处于财务困境的公司和70家财务正常的公司为样本,首先应用剖面分析和单变量判定分析,研究财务困境出现前5年内各年这二类公司21个财务指标的差异,最后选定6个为预测指标,应用Fisher线性判定分析、多元线性回归分析和Logistic回归分析三种方法,分别建立三种预测财务困境的模型。研究结果表明:(1)在财务困境发生前2年或1年,有16个财务指标的信息时效性较强,其中净资产报酬率的判别成功率较高;(2)三种模型均能在财务困境发生前做出相对准确的预测,在财务困境发生前4年的误判率在28%以内;(3)相对同一信息集而言,Logistic预测模型的误判率最低,财务困境发生前1年的误判率仅为6.47%。 一、财务困境预测模型研究的基本问题 财务困境(Financialdistress)又称“财务危机”(Financialcrisis),最严重的财务困境是“企业破产”(Bankruptcy)。企业因财务困境导致破产实际上是一种违约行为,所以财务困境又可称为“违约风险”(Defaultrisk)。事实上,企业陷入财务困境是一个逐步的过程,通常从财务正常渐渐发展到财务危机。实践中,大多数企业的财务困境都是由财务状况正常到逐步恶化,最终导致财务困境或破产的。因此,企业的财务困境不但具有先兆,而且是可预测的。正确地预测企业财务困境,对于保护投资者和债权人的利益、对于经营者防范财务危机、对于政府管理部门监控上市公司质量和证券市场风险,都具有重要的现实意义。纵观财务困境判定和预测模型的研究,涉及到三个基本问题:一是财务困境的定义;二是预测变量或判定指标的选择;三是计量方法的选择。 (一)财务困境的定义 关于财务困境的定义,有不同的观点。Carmiehael(1972)认为财务困境是企业履行义务时受阻,具体表现为流动性不足、权益不足、债务拖欠及资金不足四种形式。Ross等人(1999;2000)则认为可从四个方面定义企业的财务困境:第一,企业失败,即企业清算后仍无力支付债权人的债务;第二,法定破产,即企业和债权人向法院申请企业破产;第三,技术破产,即企业无法按期履行债务合约付息还本;第四,会计破产,即企业的账面净资产出现负数,资不抵债。从防范财务困境的角度看,“财务困境是指一个企业处于经营性现金流量不足以抵偿现有到期债务”,即技术破产。 在Beaver(1966)的研究中,79家“财务困境公司”包括59家破产公司、16家拖欠优先股股利公司和3家拖欠债务的公司,由此可见,Beaver把破产、拖欠优先股股利、拖欠债务界定为财务困境。Altman(1968)定义的财务困境是“进入法定破产的企业”。Deakin(1972)则认为财务困境公司“仅包括已经经历破产、无力偿债或为债权人利益而已经进行清算的公司”。 (二)预测变量的选择 财务困境预测模型因所用的信息类型不同分为财务指标信息类模型、现金流量信息类模型和市场收益率信息类模型。 1.财务指标信息类模型。Ahman(1968)等学者(Ahman,Haldeman和Narayanan,1980;Platt和Platt,1991)使用常规的财务指标,如负债比率、流动比率、净资产收益率和资产周转速度等,作为预测模型的变量进行财务困境预测。 尽管财务指标广泛且有效地应用于财务困境预测模型,但如何选择财务指标及是否存在最佳的财务指标来预测财务困境发生的概率却一直存在分歧。Harmer(1983)指出被选财务指标的相对独立性能提高模型的预测能力。Boritz(1991)区分出65个之多的财务指标作为预测变量。但是,自Z模型(1968)和ZETA模型(1977)发明后,还未出现更好的使用财务指标于预测财务困境的模型。 2.现金流量信息类模型。现金流量类信息的财务困境预测模型基于一个理财学的基本原理:公司的价值应等于预期的现金流量的净现值。如果公司没有足够的现金支付到期债务,而且又无其他途径获得资金时,那么公司最终将破产。因此,过去和现在的现金流量应能很好地反映公司的价值和破产概率。 在Gentry,Newbold和Whitford(1985a;1985b)研究的基础上,Aziz、Emanuel和Lawson(1988)发展了现金流量信息预测财务困境模型。公司的价值来自经营的、政府的、债权人的、股东的现金流量的折现值之和。他们根据配对的破产公司和非破产公司的数据,发现在破产前5年内两类公司的经营现金流量均值和现金支付的所得税均值有显著的差异。显然,这一结果是符合现实的。破产公司与非破产公司的经营性现金流量会因投资质量和经营效率的差异而不同,二者以现金支付的所得税也会因税收会计的处理差异而不同。Aziz、Emanuel和Lawson(1989)比较了Z模型、ZETA模型、现金流量模型预测企业发生财务困境的准确率,发现现金流量模型的预测效果较好。 3.市场收益率信息类模型。Beaver(1968)是使用股票市场收益率信息进行财务困境预测研究的先驱。他发现在有效的资本市场里,股票收益率也如同财务指标一样可以预测破产,但时间略滞后。Altman和Brenner(1981)的研究表明,破产公司的股票在破产前至少1年内在资本市场上表现欠佳。Clark和Weinstein(1983)发现破产公司股票在破产前至少3年内存在负的市场收益率。然而,他们也发现破产公告仍然向市场释放了新的信息。破产公司股票在破产公告日前后的两个月时间区段内平均将经历26%的资本损失。 Aharony,Jones和Swary(1980)提出了一个基于市场收益率方差的破产预测模型。他们发现在正式的破产公告日之前的4年内,破产公司的股票的市场收益率方差与一般公司存在差异。在接近破产公告日时,破产公司的股票的市场收益率方差变大。 (三)计量方法的选择 财务困境的预测模型因选用变量多少不同分为单变量预测模型和多变量预测模型;多变量预测模型因使用计量方法不同分为线性判定模型、线性概率模型和Logistic回归模型。 此外,值得注意的是,近年来财务困境预测的研究方法又有新的进展。网络神经遗传方法已经开始被应用于构建和估计财务困境预测模型。 (四)我国对企业财务困境预测的研究 在国内的研究中,吴世农、黄世忠(1986)曾介绍企业的破产分析指标和预测模型;陈静(1999)以1998年的27家ST公司和27家非ST公司,使用了1995—1997年的财务报表数据,进行了单变量分析和二类线性判定分析,在单变量判定分析中,发现在负债比率、流动比率、总资产收益率、净资产收益率4个财务指标中,流动比率与负债比率的误判率最低;在多元线性判定分析中,发现由负债比率、净资产收益率、流动比率、营运资本/总资产、总资产周转率6个指标构建的模型,在ST发生的前3年能较好地预测ST。张玲(2000)以120家公司为研究对象,使用其中60家公司的财务数据估计二类线性判别模型,并使用另外60家公司进行模型检验,发现模型具有超前4年的预测结果。 二、本文的样本和研究方法 本文与以前我国上市公司财务困境的研究有所不同。第一,样本新、时间长、容量大。本文研究的ST样本包括1998—2000年发生ST的公司,即A股市场上全部的ST公司,同时剔除了非正常的ST公司;此外,样本数据的收集时间延至公司发生ST前5年,样本时间跨度较长。选入研究的ST样本公司70家和相对应的非ST样本公司70家,样本容量达到了140家,可望在一定程度上降低估计和预测误差。第二,选择多种研究方法,建立单变量判定模型和三种多变量判定模型,并比较各种模型在财务困境预测中的效率。 (一)财务困境公司的样本选定 本文从我国A股市场上3年中出现的82家ST公司中界定出70家公司作为财务困境公司,进行财务困境预测研究。它们是:(1)连续两年亏损,包括因对财务报告调整导致连续两年亏损的“连亏”公司,共51家;(2)一年亏损但最近一个会计年度的股东权益低于注册资本,即“巨亏”公司,共16家;(3)因注册会计师意见而特别处理的,共3家。但排除了:(1)上市两年内就进入特别处理的公司,共8家。排除原因是财务数据过少和存在严重的包装上市嫌疑,因此与样本中的其他公司不具有同质性;(2)因巨额或有负债进行特别处理的公司,共2家。排除原因是或有负债属偶发事件,不是由企业正常经营造成的,与其他样本公司不具有同质性;(3)因自然灾害、重大事故等进行特别处理的,共2家,原因同(2)。 (二)研究程序和计量方法 本研究首先计算140家样本公司的盈利增长比率、股东权益收益率等21个财务指标,这些指标综合反映了企业的盈利能力、长短期偿债能力、营运能力、成长能力和企业规模。在此基础上,使用剖面分析对样本中的财务困境公司和非财务困境公司在财务困境发生前5年期间历年的21个财务指标进行对比分析,探讨对企业陷入财务困境影响显著的变量。其后,应用单变量分析,选择4个财务指标为例估计单变量判定模型。最后,筛选和确定对企业陷入财务困境影响最为显著的6个指标为模型的判定指标,应用线性概率模型、Fisher二类线性判定模型、Logistic模型三种计量方法,建立和估计财务困境的预测模型,并比较这三种模型的预测效果。 三、实证研究 (一)剖面分析 首先分组计算70家财务困境公司和70家非财务困境公司的21个财务指标在财务困境发生前1至5年的平均值和标准差等描述性统计量,比较这二组在21个财务指标各年的平均值是否具有显著差异,其次计算各年的Z统计检验量,结果如表1所示。剖面分析结果表明:(1)在ST发生的前1和2年,财务困境公司和非财务困境公司的17个财务指标的平均值存在显著的差异;(2)Z值随着ST发生时间的临近而显著增大,即二组的财务指标平均值的差异随ST发生时间的临近而扩大。由此可见,在所选的21个财务指标中,除利息保障倍数、存货周转率、Log(总资产)和Idg(净资产)外,其余17个在财务困境发生前1至2年中具有显著的预测能力。 (二)单变量判定分析 本文选择净资产报酬率、负债比例、营运资产与总资产的比例和资产周转率4个财务指标,应用单变量判定分析分别建立4个单变量预测模型,通过确定模型的最佳判定点,可以判定某一企业在财务困境发生前1至5年其是否会陷入财务困境。估计模型的结果如表2至表5所示。 表2净资产报酬率在财务困境前1-5年的判定模型 由表2至表5可见:(1)从各个单变量判定模型的判定效果来看,净资产报酬率的判定模型误差最小;营运资本/总资产的判定模型和负债比率的判定模型误差次之,资产周转率的判定模型误差最大。(2)财务指标作为预测变量具有信息含量和时效性,其信息含量随着时间的推移而递减,即指标值离财务困境发生的时间愈短,信息含量愈多,预测的准确性愈高,反之信息含量愈少,预测准确性愈低。(3)结合剖面分析,在两组均值的差异性检验中非常显著的财务指标,在单变量判定分析中的误判率却较高。例如,财务困境公司与非财务困境公司两组的负债比率在财务困境前1年的Z统计量为7.0696,差异性非常显著,但在单变量判定分析中误判比率却高达24.46%。以上结果表明,应用不同研究方法分析同一个指标所得结果不同。我们认为,这是因为在剖面分析的z检验中,误判率不仅与两组的均值有关,而且与两组的样本分布的状况有关。因此,应用不同判定分析方法构建的单指标判定模型,结论往往相互冲突。 (三)多元线性判定模型的变量选择分析 本研究首先应用LPM,采用逐步回归选择变量方法,对5年的样本数据依次进行回归,从21个变量中选择若干变量。选择的标准是:F值的概率值小于0.10时进入,大于0.11时剔除。 利用财务困境前1至5年的数据,分别进行逐步回归,结果如表6所示。我们最终选取了Xl(盈利增长指数)、X3(资产报酬率)、X7(流动比率)、X11(长期负债与股东权益比率)、X12(营运资本与总资产比)、X19(资产周转率)等6个指标作为多元判定分析的变量。选取这些指标的原因是:(1)以财务困境前1年的逐步回归结果为主,参考其他年份的回归结果。由剖面分析可知,财务困境前1年的财务指标作为财务困境预测的信息含量最多,时效性最强;离财务困境发生的时间越远,指标的信息含量越少,时效性越差。所以,财务困境前1年逐步回归所得的变量全部入选。结合其他年份特别是财务困境前2年的结果,营运资本总资产比、速动比率、负债比率、应收账款周转率是表现较好的变量。(2)兼顾全面综合的信息反映,适当避免同类信息的重复反映。首先,财务困境前1年逐步回归所得的变量盈利增长指数、资产报酬率、长期负债股东权益比率、资产周转率分别是反映企业成长能力、盈利能力、长期偿债能力、营运能力的指标,但没有反映短期偿债能力的指标。营运资本与总资产比是财务困境前2年逐步回归所得的变量之一,而且参数估计值的显著性水平在0.05之上,故也把该变量作为预测变量之一。其次,速动比率是反映短期偿债能力的指标,但更能全面反映短期偿债能力是流动比率,结合剖面分析,历年两组间的流动比率和速动比率均值差异性检验统计量Z值比较接近,表明这二个指标都能反映的两组的差异性。因此,从反映短期偿债能力的全面性来考虑,我们在建模时选择了流动比率,舍弃了速动比率。再次,考虑到若企业短期偿债能力较强,会减少其在短期内陷入财务困境的概率,因此把短期偿债能力的两个指标——营运资本与总资产比和流动比率同时引入预测变量组合,加强短期偿债能力信息在预测中的比重。第四,负债比率与长期负债股东权益比同是反映企业长期偿债能力的指标,长期负债股东权益比已在财务困境前1年引入了变量组合,为避免信息的重复反映,舍弃了负债比率。最后,应收账款周转率与总资产周转率同是反映营运能力的指标,但应收账款周转率不及总资产周转率反映全面,所以反映营运能力的指标选用总资产周转率,舍弃应收账款周转率。 四、结论与启示 第一,我国上市公司的财务指标包含着预测财务困境的信息含量,因此其财务困境具有可预测性。第二,在我国上市公司陷入财务困境的前1年和前2年,本文所选的21个财务指标中16个指标具有判定和预测财务困境的信息含量,但各个指标的信息含量不同,预测财务困境的准确率不同。在单变量分析中,净资产报酬率的判定效果较好。第三,多变量判定模型优于单变量判定模型。第四,比较三种判定模型的效果表明,Logistic模型的判定准确性最高。 上市公司财务困境分析:上市公司财务困境预测研究述评 【摘要】本文系统地回顾和总结了国内外财务困境预测领域中的主要成果和问题,并从五个方面进行较为深入地分析,最后提出兼顾利益相关者的财务困境预测框架和敏感性分析方法,力图改进原有框架,丰富该领域研究。 【关键词】上市公司;财务困境;预测;数据挖掘 财务困境预测研究是财务管理领域中的一个关键课题。Wanke等(2014)更指出,财务困境预测对上市公司、投资者甚至整个经济体都有着重要意义。 本文系统梳理了本领域的代表文献,从财务困境定义、研究样本设计、预测变量选择、统计方法应用、预测精度判定方面对国内外学者研究进行综述,并分析、改进,最后提出兼顾利益相关者的预测框架和敏感性分析方法。 一、财务困境定义 Beaver(1966)指出了财务困境的重大影响,认为与破产、透支银行存款、偿付债券困难等存在直接联系。Altman(1993)提出四大后果,并指出破产最接近财务困境的法律定义。Dong Yu(2012)量化了特征,即经营困难、连续3年亏损、无法用现金偿还到期债务并满足日常支出。有鉴于国内证券市场兴起较晚,退市机制尚不完善,学者们大多选取“ST”上市公司作为标志。吴俊杰(2006)将“*ST”定义为陷入财务困境。 二、样本数据设计 建立配对的健康公司样本时,现有研究大多选取的控制因素为行业、会计年度和资产规模,并借此控制偏差。多数实证研究采用一一配对抽样,可能把作为配对标准的因素排除;此外还可能造成两类公司比例与总体中不一致,夸大正确率。Usai等(2009)增加了重复的随机二次抽样检验。 三、预测指标选择 目前预测指标的选取处于探索阶段,上述预测指标(表31)后,评价指标体系逐步形成了财务和非财务指标体系,引入股权结构(袁康来等,2009)、EVA(梁杰等,2011)、财务重述(王晓光,2014)等。 四、建模方法运用 (一)统计技术模型 Fitzpatrick(1932)首次采用单变量模型进行预测。Beaver(1966)提出了更完善的单变量模型。此后,Altman(1968)创建了多元变量模型;Ohlson(1980)用logistic模型预测。在国内陈晓等(2000)首次将Logistic回归引入。优势是模型易于理解使用;劣势是样本个数要求、线性形式处理非线性问题、处理定性指标能力弱。 (二)现代分析模型 Feng Yu Lin等(2001)将判别分析、Logistic、神经网络及决策树模型组合建立了三类混合模型。姚靠华等(2005)用决策树剪枝,肖鹏等(2009)用模糊支持向量机,拓展了现代分析模型的应用。优势是计算机进行大量数据处理、无需分布假设;劣势是缺乏完整理论说明、过程无法明确确认。 五、预测准确率 由于使用的Logistic和Probit方法理论上不存在最优分割点,故一类错误减少意味着另一类错误增加。学者们大多假定先验概率为50%,而实际情况下不会陷入财务困境的概率高于陷入财务困境的概率,将健康预测为财务困境很有可能因投资者谨慎造成投资收益下降,其损失要远小于反向的投资损失。 六、总结及重构设想 (一)财务困境定义 尽管两阶段划分法有利于提高预测准确性,但未将利益相关者纳入考量。而现代财务风险在企业及利益相关者间的传导更容易,应放弃利益相关者行为外生的假定,在预测阶段将其视为内生。 (二)预测指标选取 恶化的财务比率是陷入财务困境的表现之一,直接原因是外界环境变化及经营决策等。只有沿财务风险传导路径,寻找直接因素纳入模型,才能真正提高预测力。 (三)模型具体设定 如果将财务困境范围精细化,并加入利益相关者,构成的新框架并不排斥现有的建模方法,而是从经济过程出发,同时嵌入利益相关者,财务指标地位相对下降。 (四)预测精度判定 研究中常假定两类错误成本相同,以误判率最小为原则建立准则,以预测精度高低来评价效率。而财务困境误判为健康的代价远高于健康误判为财务困境,如何平衡并提升预测准确率,仍需讨论。 (五)敏感性分析 需要对在利益相关者影响下的企业状况在未来的变化进行预期,同时对影响进行敏感性分析,提高预测能力。 作者简介: 彭晓敏(1993-),女,汉族,四川成都人,西南财经大学会计学院,研究方向:会计理论与实务。 上市公司财务困境分析:上市公司财务困境研究综述 [提要] 上市公司财务困境相关研究在我国目前尚处在初期阶段,与国外相比国内的研究无论是深度还是广度上都显得不足。通过对近年来国内外专家学者取得的学术成就进行评述,从而为我国上市公司财务困境研究提供方向。 关键词:财务困境;相关研究;综述 任何一个上市公司都有可能由于自身的问题或者外部原因,在激烈的资本市场竞争中陷入财务困境。因此,公司的投资者或债权人等与公司利益息息相关的人,就会采取一些方法来对公司是否会陷入财务困境进行预测,上市公司也会采取相应措施来摆脱或规避财务困境。国内外研究人员从多角度切入,对上市公司财务困境的问题开展了深入的研究。 一、国外关于财务困境的研究 1、对财务困境概念的界定及解释。关于财务困境的定义,国外学者早年因为西方企业破产法的完备,所以大部分定义都是围绕企业破产而界定,直到1999年Ross提出四个方面界定财务困境的观点,得到了学术界的认同。 Beaver(1966)认为上市公司只要出现破产清算、债务无力偿还、无法继续支付优先股股利等任一现象时,即视为公司陷入财务困境。Altman(1968)认为满足破产法相关要求的公司,即为陷入财务困境的公司。他认为公司在破产前要经历三个阶段:公司经营出现问题、公司无法偿还负债和公司进入法定破产。Ross(1999)从公司无力偿还到期债务,公司申请进入法定破产流程,公司无法偿还债权人的债务,公司资不抵债等四个方面界定上市公司陷入财务困境。 2、财务困境的预测研究。国外的研究者主要通过统计方法建立模型对财务困境进行预测。Coats和Fant(1993)经过研究发现,无论单变量还是多变量预测模型,均存在线性假设不足的情况。因此,提出使用神经网络系统对财务困境公司的破产进行预测,以此弥补线性假设不足的情况。Ohlson(1980)选取大量上市公司和破产公司作为样本,利用逻辑回归的方法进行建模分析。研究证明,公司规模、资本结构、公司业绩和公司的变现能力四个因素显著影响公司破产概率。 3、财务困境与公司业绩之间的关系研究。国外研究者针对财务困境与公司业绩的研究方面,主要致力于公司选择高杠杆还是低杠杆经营与财务困境之间关系的研究。Ofek(1999)通过对1998年陷入财务困境上市公司的资本结构进行研究,研究表明,高杠杆经营显著增加了企业短期陷入财务困境的概率。Opler和Titman(2006)通过研究企业营业收入、投资收益率、净利润增长率等指标,发现处于低迷时期的行业中,基于顾客心理、竞争者压力和经营策略等因素,导致高杠杆企业在市场中失去更多利润。 4、财务困境与公司重组研究。国外研究者对财务困境与公司重组的研究,大多放在公司经历财务困境后所采取措施上,大致围绕在经营和财务两方面:在经营方面,如高层管理人员的变动、组织上的战略和结构的变化;Gilchrist(2005)研究证明2000~2004年进行债务重组的企业,其中超过半数都曾进行过更换高层管理人员。在财务方面,如股权转让、领导层更换、资产置换、缩减股利等。Zurada(2012)研究了2010~2011年纽交所陷入财务困境公司对股利政策的调整,研究表明,几乎所有公司都采取减少股利的方式来应对企业面临的财务困境。 5、财务困境与公司治理研究。国外研究者在财务困境与公司治理方面上的研究,主要是围绕着公司股权激励、董事会结构、投资者利益保护三个方面对上市公司出现财务困境的相关性进行研究。Barristan(2003)通过对企业业绩与高层管理者的薪酬进行考察,发现企业高层管理人员存在追求个人利益而放弃股东权益最大化目标的现象。Margaery和Petyr(2011)通过对财务困境的银行董事会结构、银行内控制度、高管薪酬进行分析。研究结果表明,如果首席执行官的薪酬未能和公司整体价值相互关联的话,首席执行官可能出现短期决策的现象,未能从企业长远考虑,增加了企业陷入财务困境的可能性。 二、国内关于财务困境的研究 1、对财务困境概念的界定及解释。鉴于我国作为社会主义发展中国家,目前一些金融制度尚未完善。因此,大部分国内学者如陈静等均将ST公司认定为财务困境公司。2000年4月沪深两市证券交易所又对这一条款的异常情况进行了完善。因此国内学者们至今仍将ST公司作为财务困境公司的代表进行研究。 2、财务困境的预测研究。我国学者在对上市公司财务困境预测研究上,主要是借鉴国外学者的做法,利用模型对国内上市公司是否会出现财务困境进行预测。吴世农、卢贤义(2001)通过比对国内外常用的几种分析方法,分别建立模型对我国上市公司财务困境进行预测。研究表明,Logit财务困境回归分析模型较为准确。吴俊杰(2006)以2003年或2004年上市公司是否陷入财务困境为标准选择样本公司,利用逻辑回归、神经网络决策树等算法建立了上市公司的财务困境预测模型,实验证明无论从准确率、容错能力、可理解性的方面考虑,决策树算法均不同程度地优于逻辑回归和神经网络。 3、财务困境与公司业绩之间的关系研究。我国学者在财务困境和公司业绩方面的研究上,大多围绕在对上市公司陷入财务困境后产生的财务困境成本以及困境期公司所损失的利益两方面进行研究。吕长江(2004)论证了上市公司业绩与财务困境之间的内在联系。实证分析表明,间接财务困境成本与企业经营业绩有着显著正相关的联系。困境期企业所损失的价值将随着负债率的升高而增大。吴世农、章之旺(2005)选择了经营业绩观和权益价值观,两种角度对A股市场40家已脱离ST的公司数据进行分析。实证表明,纵使这些企业成功的摆脱了财务困境,但股票市场的投资者仍对这些公司保留怀疑态度。 4、财务困境与企业重组研究。我国学者在财务困境与企业重组方面的研究,主要是选取我国A股市场的ST公司作为样本进行实证分析,对财务困境公司重组的绩效进行评价。张玲、曾志坚(2003)选取了投资回报率、每股盈余、净资产收益率等指标对2000年所有进行重组的公司进行了绩效考核。研究表明,重组后的公司资本结构也均未达到理想状态,无论ST与否,我国当前公司重组绩效均未达到预期目的。李秉祥(2003)通过考察我国目前ST公司债务重组的模式,得出了如下结论:我国当前债务重组模式流于形式,出于公司盈余管理和母子公司之间关联方交易的目的居多,而真正对公司产业进行调整,公司治理结构进行完善,面向企业未来的战略性重组的ST公司相对较少。 5、财务困境与公司治理研究。我国学者在财务困境与公司治理这个研究方向,近年来取得了丰硕的学术成果。其中,既有整体论证上市公司治理结构与财务困境的相关性关系,又有采取不同角度选择一个层面对公司治理与财务困境的关系进行研究。姜付秀、张敏等(2009)选取了A股市场2005年的上市公司作为研究对象,对公司领导层过度自信与企业扩大规模及财务困境之间的关系进行实证检验。研究表明,公司领导层过度自信变量显著影响公司的扩张速度,过度自信领导层进行的决策将增加企业陷入财务困境的概率。胡旭(2012)选取了2010年A股市场中的全部74家ST公司作为研究数据,利用逻辑回归模型对公司治理结构与财务困境两者之间的内在联系进行实证检验。研究表明,两者存在一定内在联系,公司权力机关的设置和运行过程中一旦处于不良状态,将有可能导致企业陷入财务困境。 三、未来研究展望 回顾国内外近几年有关上市公司财务困境的研究,我们能够看到国外学者依靠国外金融市场的成熟和完善,以及相关法律体系的完备。对上市公司财务困境进行了多角度全方位的研究。相比之下,1990年我国才陆续设立沪深两个证券交易所。2001年我国才开始推行上市公司退市制度,2015年5月才出现首家退市公司*ST二重。我国金融市场的发展从1990年开始到2015年只有短短二十几年的时间。目前,我国企业破产法律体系上尚未完备,企业实质性重组的数量较少,导致我国上市公司财务困境的相关研究缺乏大量客观实际的数据,因此国内研究处于初期阶段不足为怪。 那么,当下我国上市公司财务困境未来的研究方向又在何方呢?随着我国金融市场的不断完善,投资者将更多的关注财务困境与公司治理之间的关系以及企业陷入困境后重组所带来的改变。这些将成为我们未来的研究趋势,使我们能够更好地对上市公司进行监督管理、改善上市公司的业绩、保障投资者的利益不被侵害,并能够为陷入财务困境的上市公司提供脱困措施。 上市公司财务困境分析:探讨上市公司财务困境的推断 内容提要:本文以我国上市公司为研究对象,选取了70家处于财务困境的公司和70家财务正常的公司为样本,首先应用剖面分析和单变量判定分析,研究财务困境出现前5年内各年这二类公司21个财务指标的差异,最后选定6个为猜测指标,应用Fisher线性判定分析、多元线性回归分析和Logistic回归分析三种方法,分别建立三种猜测财务困境的模型。研究结果表明:在财务困境发生前2年或1年,有16个财务指标的信息时效性较强,其中净资产报酬率的判别成功率较高;三种模型均能在财务困境发生前做出相对准确的猜测,在财务困境发生前4年的误判率在28%以内;相对同一信息集而言,Logistic猜测模型的误判率最低,财务困境发生前1年的误判率仅为6.47%。 一、财务困境猜测模型研究的基本问题 财务困境又称“财务危机”,最严重的财务困境是“企业破产”。企业因财务困境导致破产实际上是一种违约行为,所以财务困境又可称为“违约风险”。事实上,企业陷入财务困境是一个逐步的过程,通常从财务正常渐渐发展到财务危机。实践中,大多数企业的财务困境都是由财务状况正常到逐步恶化,最终导致财务困境或破产的。因此,企业的财务困境不但具有先兆,而且是可猜测的。正确地猜测企业财务困境,对于保护投资者和债权人的利益、对于经营者防范财务危机、对于政府治理部门监控上市公司质量和证券市场风险,都具有重要的现实意义。纵观财务困境判定和猜测模型的研究,涉及到三个基本问题:一是财务困境的定义;二是猜测变量或判定指标的选择;三是计量方法的选择。 财务困境的定义 关于财务困境的定义,有不同的观点。Carmiehael认为财务困境是企业履行义务时受阻,具体表现为流动性不足、权益不足、债务拖欠及资金不足四种形式。Ross等人则认为可从四个方面定义企业的财务困境:第一,企业失败,即企业清算后仍无力支付债权人的债务;第二,法定破产,即企业和债权人向法院申请企业破产;第三,技术破产,即企业无法按期履行债务合约付息还本;第四,会计破产,即企业的账面净资产出现负数,资不抵债。从防范财务困境的角度看,“财务困境是指一个企业处于经营性现金流量不足以抵偿现有到期债务”,即技术破产。 在Beaver的研究中,79家“财务困境公司”包括59家破产公司、16家拖欠优先股股利公司和3家拖欠债务的公司,由此可见,Beaver把破产、拖欠优先股股利、拖欠债务界定为财务困境。Altman定义的财务困境是“进入法定破产的企业”。Deakin则认为财务困境公司“仅包括已经经历破产、无力偿债或为债权人利益而已经进行清算的公司”。 猜测变量的选择 财务困境猜测模型因所用的信息类型不同分为财务指标信息类模型、现金流量信息类模型和市场收益率信息类模型。 1.财务指标信息类模型。Ahman等学者使用常规的财务指标,如负债比率、流动比率、净资产收益率和资产周转速度等,作为猜测模型的变量进行财务困境猜测。 尽管财务指标广泛且有效地应用于财务困境猜测模型,但如何选择财务指标及是否存在最佳的财务指标来猜测财务困境发生的概率却一直存在分歧。Harmer指出被选财务指标的相对独立性能提高模型的猜测能力。Boritz区分出65个之多的财务指标作为猜测变量。但是,自Z模型和ZETA模型发明后,还未出现更好的使用财务指标于猜测财务困境的模型。 2.现金流量信息类模型。现金流量类信息的财务困境猜测模型基于一个理财学的基本原理:公司的价值应等于预期的现金流量的净现值。假如公司没有足够的现金支付到期债务,而且又无其他途径获得资金时,那么公司最终将破产。因此,过去和现在的现金流量应能很好地反映公司的价值和破产概率。 在Gentry,Newbold和Whitford研究的基础上,Aziz、Emanuel和Lawson发展了现金流量信息猜测财务困境模型。公司的价值来自经营的、政府的、债权人的、股东的现金流量的折现值之和。他们根据配对的破产公司和非破产公司的数据,发现在破产前5年内两类公司的经营现金流量均值和现金支付的所得税均值有显著的差异。显然,这一结果是符合现实的。破产公司与非破产公司的经营性现金流量会因投资质量和经营效率的差异而不同,二者以现金支付的所得税也会因税收会计的处理差异而不同。Aziz、Emanuel和Lawson比较了Z模型、ZETA模型、现金流量模型猜测企业发生财务困境的准确率,发现现金流量模型的猜测效果较好。 3.市场收益率信息类模型。Beaver是使用股票市场收益率信息进行财务困境猜测研究的先驱。他发现在有效的资本市场里,股票收益率也如同财务指标一样可以猜测破产,但时间略滞后。Altman和Brenner的研究表明,破产公司的股票在破产前至少1年内在资本市场上表现欠佳。Clark和Weinstein发现破产公司股票在破产前至少3年内存在负的市场收益率。然而,他们也发现破产公告仍然向市场释放了新的信息。破产公司股票在破产公告日前后的两个月时间区段内平均将经历26%的资本损失。 Aharony,Jones和Swary提出了一个基于市场收益率方差的破产猜测模型。他们发现在正式的破产公告日之前的4年内,破产公司的股票的市场收益率方差与一般公司存在差异。在接近破产公告日时,破产公司的股票的市场收益率方差变大。 计量方法的选择 财务困境的猜测模型因选用变量多少不同分为单变量猜测模型和多变量猜测模型;多变量猜测模型因使用计量方法不同分为线性判定模型、线性概率模型和Logistic回归模型。 此外,值得注重的是,近年来财务困境猜测的研究方法又有新的进展。网络神经遗传方法已经开始被应用于构建和估计财务困境猜测模型。 我国对企业财务困境猜测的研究 在国内的研究中,吴世农、黄世忠曾介绍企业的破产分析指标和猜测模型;陈静以1998年的27家ST公司和27家非ST公司,使用了1995—1997年的财务报表数据,进行了单变量分析和二类线性判定分析,在单变量判定分析中,发现在负债比率、流动比率、总资产收益率、净资产收益率4个财务指标中,流动比率与负债比率的误判率最低;在多元线性判定分析中,发现由负债比率、净资产收益率、流动比率、营运资本/总资产、总资产周转率6个指标构建的模型,在ST发生的前3年能较好地猜测ST。张玲以120家公司为研究对象,使用其中60家公司的财务数据估计二类线性判别模型,并使用另外60家公司进行模型检验,发现模型具有超前4年的猜测结果。 二、本文的样本和研究方法 本文与以前我国上市公司财务困境的研究有所不同。第一,样本新、时间长、容量大。本文研究的ST样本包括1998—2000年发生ST的公司,即A股市场上全部的ST公司,同时剔除了非正常的ST公司;此外,样本数据的收集时间延至公司发生ST前5年,样本时间跨度较长。选入研究的ST样本公司70家和相对应的非ST样本公司70家,样本容量达到了140家,可望在一定程度上降低估计和猜测误差。第二,选择多种研究方法,建立单变量判定模型和三种多变量判定模型,并比较各种模型在财务困境猜测中的效率。 财务困境公司的样本选定 本文从我国A股市场上3年中出现的82家ST公司中界定出70家公司作为财务困境公司,进行财务困境猜测研究。它们是:连续两年亏损,包括因对财务报告调整导致连续两年亏损的“连亏”公司,共51家;一年亏损但最近一个会计年度的股东权益低于注册资本,即“巨亏”公司,共16家;因注册会计师意见而非凡处理的,共3家。但排除了:上市两年内就进入非凡处理的公司,共8家。排除原因是财务数据过少和存在严重的包装上市嫌疑,因此与样本中的其他公司不具有同质性;因巨额或有负债进行非凡处理的公司,共2家。排除原因是或有负债属偶发事件,不是由企业正常经营造成的,与其他样本公司不具有同质性;因自然灾难、重大事故等进行非凡处理的,共2家,原因同。 研究程序和计量方法 本研究首先计算140家样本公司的盈利增长比率、股东权益收益率等21个财务指标,这些指标综合反映了企业的盈利能力、长短期偿债能力、营运能力、成长能力和企业规模。在此基础上,使用剖面分析对样本中的财务困境公司和非财务困境公司在财务困境发生前5年期间历年的21个财务指标进行对比分析,探讨对企业陷入财务困境影响显著的变量。其后,应用单变量分析,选择4个财务指标为例估计单变量判定模型。最后,筛选和确定对企业陷入财务困境影响最为显著的6个指标为模型的判定指标,应用线性概率模型、Fisher二类线性判定模型、Logistic模型三种计量方法,建立和估计财务困境的猜测模型,并比较这三种模型的猜测效果。 三、实证研究 剖面分析 首先分组计算70家财务困境公司和70家非财务困境公司的21个财务指标在财务困境发生前1至5年的平均值和标准差等描述性统计量,比较这二组在21个财务指标各年的平均值是否具有显著差异,其次计算各年的Z统计检验量,结果如表1所示。剖面分析结果表明:在ST发生的前1和2年,财务困境公司和非财务困境公司的17个财务指标的平均值存在显著的差异;Z值随着ST发生时间的临近而显著增大,即二组的财务指标平均值的差异随ST发生时间的临近而扩大。由此可见,在所选的21个财务指标中,除利息保障倍数、存货周转率、Log和Idg外,其余17个在财务困境发生前1至2年中具有显著的猜测能力。 四、结论与启示 第一,我国上市公司的财务指标包含着猜测财务困境的信息含量,因此其财务困境具有可猜测性。第二,在我国上市公司陷入财务困境的前1年和前2年,本文所选的21个财务指标中16个指标具有判定和猜测财务困境的信息含量,但各个指标的信息含量不同,猜测财务困境的准确率不同。在单变量分析中,净资产报酬率的判定效果较好。第三,多变量判定模型优于单变量判定模型。第四,比较三种判定模型的效果表明,Logistic模型的判定准确性最高。
医学统计学教学研究:医学统计学课堂教学 摘要:生物信息学的蓬勃发展已使医学研究由宏观逐步探索到微观。医学统计学作为一门医学院校的基础课程,其理论和方法在医学研究的新要求下其理论和方法也有了新的发展与应用。将生物信息学知识带入医学统计学课堂教学,介绍医学统计学的新发展,不但能使学员了解到本学科的前沿研究内容,有效地激发学员的学习兴趣,还能使他们掌握生物信息学研究的工具,提高今后从事医学科研工作的能力。 关键词:生物信息学医学统计学课堂教学 生物信息学融合了生物技术、计算机技术、数学和统计学的大量方法,已逐渐成为发现生命过程中所蕴涵知识的一门重要学科。其基本问题主要包括:DNA分析、蛋白质结构分析、分子进化。医学统计学作为医科院校的基础课程之一,长期以来其理论和方法就广泛应用于临床医学、基础医学的各类研究中。随着生物新技术的诞生,在推动生物信息学发展的同时,医学研究对象也由宏观的病人、生物组织拓展到微观的基因领域,所面对的实验数据在性质和结构上也都有所不同,这对医学统计学的应用提出了新的更高的要求。 目前,医学统计学的很多原理和方法已成功地应用于这些新研究之中,并在此基础之上有了新的发展和改进。如概率分布的知识与序列相似性分析、蛋白质分类等技术密切相关;方差分析、非参数检验方法经改进和结合后在基因表达数据的前期分析中发挥了较好的作用;而聚类分析、判别分析、相关分析这些大家所熟知的统计学方法更是在基因分类和调控网络的建立中得到了广泛的应用。在进行医学统计学课堂教学时加入生物信息学方面的应用实例,不仅可以使学员了解本学科研究的前沿和医学、生物信息学研究的新发展,还可以提高学员对于医学统计学理论学习的兴趣,掌握先进的生物实验数据分析方法,提高今后从事医学科研的能力。下面,本文在回顾医学统计学授课主要内容的基础上,就医学和生物信息学中的可能应用举例如下: 一、概率分布 概率分布(probabilitydistribution)是医学统计学中多种统计分析方法的理论基础。授课内容一般包括:二项分布、Possion分布、正态分布、t分布、F分布等。 借助概率分布常常可以帮助我们了解生命指标的特征、医学现象的发生规律等等。例如,临床检验中计量实验室指标的参考值范围就是依据正态分布和t分布的原理计算得到;许多医学试验的“阳性”结果服从二项分布,因此它被广泛用于化学毒性的生物鉴定、样本中某疾病阳性率的区间估计等;而一定人群中诸如遗传缺陷、癌症等发病率很低的非传染性疾病患病数或死亡数的分布,单位面积(或容积)内细菌数的分布等都服从Poisson分布,我们就可以借助Poisson分布的原理定量地对上述现象进行研究。 在生物信息学中概率分布也有一定应用。例如,Poisson分布可以用于基因(蛋白质)序列的相似性分析。被研究者广泛使用的分析工具BLAST(BasicLocalAlignmentSearchTool)能迅速将研究者提交的蛋白质(或DNA)数据与公开数据库进行相似性序列比对。对于序列a和b,BLAST发现的高得分匹配区称为HSPs。而HSP得分超过阈值t的概率P(H(a,b) t)可以依据Poisson分布的性质计算得到。 二、假设检验 假设检验(hypothesis)是医学统计学中统计推断部分的重要内容。假设检验根据反证法和小概率原理,首先依据资料性质和所需解决的问题,建立检验假设;在假设该检验假设成立的前提下,采用适当的检验方法,根据样本算得相应的检验统计量;最后,依据概率分布的特点和算得的检验统计量的大小来判断是否支持所建立的检验假设,进而推断总体上该假设是否成立。其基本方法包括:u检验、t检验、方差分析(ANOVA)和非参数检验方法。 假设检验为医学研究提供了一种很好的由样本推断总体的方法。例如,随机抽取某市一定年龄段中100名儿童,将其平均身高(样本均数)与该年龄段儿童应有的标准平均身高(总体均数)做u检验,其检验结果可以帮助我们推断出该市该年龄段儿童身高是否与标准身高一致,为了解该市该年龄段儿童的生长发育水平提供参考。又如,医学中常常可以采用t检验、秩和检验比较两种药物的疗效有无差别;用2检验比较不同治疗方法的有效率是否相同等等。 这些假设检验的方法在生物实验资料的分析前期应用较多,但由于研究目的和资料性质不同,一般会对某些方法进行适当调整和结合。 例如,基于基因芯片实验数据寻找差异表达基因的问题。基因芯片(genechip)是近年来实验分子生物学的技术突破之一,它允许研究者在一次实验中获得成千上万条基因在设定实验条件下的表达数据。为了从这海量的数据中寻找有意义的信息,在对基因表达数据进行分析的过程中,找到那些在若干实验组中表达水平有明显差异的基因是比较基础和前期的方法。这些基因常常被称为“差异表达基因”,或者“显著性基因”。如果将不同实验条件下某条基因表达水平的重复测量数据看作一个样本,寻找差异表达基因的问题其实就可以采用假设检验方法加以解决。 如果表达数据服从正态分布,可以采用t-检验(或者方差分析)比较两样本(或多样本)平均表达水平的差异。 但是,由于表达数据很难满足正态性假定,目前常用的方法基于非参数检验的思想,并对其进行了改进。该方法分为两步:首先,选择一个统计量对基因排秩,用秩代替表达值本身;其次,为排秩统计量选择一个判别值,在其之上的值判定为差异显著。常用的排秩统计量有:任一特定基因在重复序列中表达水平M值的均值;考虑到基因在不同序列上变异程度的统计量,其中,s是M的标准差;以及用经验Bayes方法修正后的t-统计量:,修正值a由M的方差s2的均数和标准差估计得到。 三、一些高级统计方法在基因研究中的应用 (一)聚类分析 聚类分析(clusteringanalysis)是按照“物以类聚”的原则,根据聚类对象的某些性质与特征,运用统计分析的方法,将聚类对象比较相似或相近的归并为同一类。使得各类内的差异相对较小,类与类间的差异相对较大1。聚类分析作为一种探索性的统计分析方法,其基本内容包括:相似性度量方法、系统聚类法(HierarchicalClustering)、K-means聚类法、SOM方法等。 聚类分析可以帮助我们解决医学中诸如:人的体型分类,某种疾病从发生、发展到治愈不同阶段的划分,青少年生长发育分期的确定等问题。 近年来随着基因表达谱数据的不断积累,聚类分析已成为发掘基因信息的有效工具。在基因表达研究中,一项主要的任务是从基因表达数据中识别出基因的共同表达模式,由此将基因分成不同的种类,以便更为深入地了解其生物功能及关联性。这种探索完全未知的数据特征的方法就是聚类分析,生物信息学中又称为无监督的分析(UnsupervisedAnalysis)。常用方法是利用基因表达数据对基因(样本)进行聚类,将具有相同表达模式的基因(样本)聚为一类,根据聚类结果通过已知基因(样本)的功能去认识那些未知功能的基因。对于基因表达数据而言,系统聚类法易于使用、应用广泛,其结果——系统树图能提供一个可视化的数据结构,直观具体,便于理解。而在几种相似性的计算方法中,平均联接法(AverageLinkageClustering)一般能给出较为合理的聚类结果2。 (二)判别分析 判别分析(discriminantanalysis)是根据观测到的某些指标的数据对所研究的对象建立判别函数,并进行分类的一种多元统计分析方法。它与聚类分析都是研究分类问题,所不同的是判别分析是在已知分类的前提下,判定观察对象的归属3。其基本方法包括:Fisher线性判别(FLD)、最邻近分类法(k-NearestNeighborClassifiers)、分类树算法(ClassificationTreeAlgorithm),人工神经网络(ANNs)和支持向量机(SVMs)。 判别分析常用于临床辅助鉴别诊断,计量诊断学就是以判别分析为主要基础迅速发展起来的一门科学。如临床医生根据患者的主诉、体征及检查结果作出诊断;根据各种症状的严重程度预测病人的预后或进行某些治疗方法的疗效评估;以及流行病学中某些疾病的早期预报,环境污染程度的坚定及环保措施、劳保措施的效果评估等。 在生物信息学针对基因的研究工作中,由于借助了精确的生物实验,研究者通常能得到基因(样本)的准确分类,如,基因的功能类、样本归结于疾病(正常)状态等等。当利用了这些分类信息时,就可以采用判别分析的方法对基因进行分类,生物信息学中又称为有监督的分析(SupervisedAnalysis)。例如,基因表达数据分析中,对于已经过滤的基因,前三种方法的应用较为简单。而支持向量机(SVMs)和人工神经网络(ANNs)是两种较新,但很有应用前景的方法。 (三)相关分析 相关分析(correlationanalysis)是医学统计学中研究两变量间关系的重要方法。它借助相关系数来衡量两变量之间的关系是否存在、关系的强弱,以及相互影响的方向。其基本内容包括:线性相关系数、秩相关系数、相关系数的检验、典型相关分析等。 我们常常可以借助相关分析判断研究者所感兴趣的两个医学现象之间是否存在联系。例如,采用秩相关分析我们发现某种食物中黄曲霉毒素相对含量与肝癌死亡率间存在正相关关系;采用线性相关方法发现中年女性体重与血压之间具有非常密切的正相关关系等等。 生物信息学中可以利用相关分析建立基因调控网络。如果将两个不同的基因在不同实验条件下的表达看作是两个变量,相关分析所研究的正是两者之间的调控关系。如采用线性相关系数进行两基因关系的分析时,其大小反应了基因调控关系的强弱,符号则反应了两基因是协同关系(相关系数为正),还是抑制关系(相关系数为负)。 四、意义 生物信息学不仅是医学统计学的研究前沿,更是医学研究由宏观向微观拓展的重要领域,其研究内容已逐渐为多数医学院校的学员了解和熟悉。而如何对新技术产生的生物实验数据进行准确合理的分析,却成为生物信息学研究的主要瓶颈之一。 在医学统计学课堂教学中引入生物信息学实例,而不仅仅局限于常见的医学、卫生领域的例子,将难以理解的统计理论和方法与前沿的生物实例相结合,拓宽了学员的视野,提高了学员的学习兴趣,更可以加深对所学知识的理解;与此同时,使学员掌握了生物实验数据的先进分析方法,扩大了学员的知识面,提高了他们今后开展医学科研工作的能力。 医学统计学教学研究:医学统计学教学路径探索 一、教材改革 1增强教学内容的针对性 职业教育倡导以能力为本位,这点和应试教育是完全不同的,在教授理论知识的同时,更应注重学生实践能力的培养。传统的教育内容包括3方面:基本概念和方法,公式来源、推导和详细的手工计算步骤,统计结果的解释与分析[2]。虽然掌握基本的知识点能使学生更好地理解、应用相关的统计学知识,但对一名医学生而言,冗长的公式推导、诸多公式的适用范围等都是枯燥的。所以,笔者认为医学生只要掌握统计学思考问题的基本方式、解决问题的基本思路和一些基本的统计学方法及其应用的前提条件以及结果的解释即可。医学统计学教材应重点介绍医学中常用的统计方法,并将统计理论与医学实际数据结合在一起,增加学生的感性认识。最后,还应适当增加统计软件部分,对医学生而言,重点是培养统计思维和解决实际问题的能力。 2教学方式、方法改革 在教学中遵循从典型事例的个别特点推出同类事物的普遍特征,再由普遍特征上升到掌握事物的发展规律原则,提高学生对客观世界的认识。和传统的教师讲授、学生听的方法不同,案例教学法侧重实践和案例的讲解分析,以启迪学生思维,强调教学过程中学生的主动参与,引导学生运用已学理论知识,去分析、归纳、演绎、推理、总结,从而达到巩固知识的目的。在案例教学法中,应严格筛选案例,案例应是多维的,形成一个反映统计学不同内容和不同方法的统计教学案例体系。案例应尽可能做到简单、常见、典型、有针对性,能够反映本学科的重点和难点。教师在筛选案例时还应做到紧扣章节内容,若用一个案例可以贯穿前后章节的知识点,则教师应反复讲解让学生加深理解。案例教学具有针对性、实践性、应用性、示范性及团体合作等优点,能克服传统统计学教学中的弊端,在教学中可将其与传统的讲授相结合。另外,教师也可以采用直观、有趣的方式进行教学,例如采用统计漫画、统计诗歌、统计幽默等方式,寓教于乐,使枯燥乏味的统计学课程变得生动有趣。 3增加上机实训时间 实践的主要目的是加强学生的职业技能培训,理论联系实际。对于医学统计学教学而言,应增加学生上机练习的时间,提高上机练习的效率。教师可在上课前录入相关数据,减少学生因输入大量数据而占用课堂的教学、练习时间。在上机实训中注重培养学生综合应用统计学知识的能力,使学生所学的知识系统化、条理化。在应用软件方面,让学生掌握Excel统计图表绘制、基本数据整理编辑功能。SPSS是一款界面友好、易学易用、功能强大的国际通用统计软件包,它基本包括了医学统计学常见、常用的内容,学生学习起来积极性较高,教师讲授重点是t检验、卡方检验、方差分析等内容。在理论课上,可选用功能比较全面的计算器(具有普通运算和统计运算两方面功能)。学生对于计算器的一般运算和函数运算的功能较为熟悉,但对于计算器的统计学功能了解甚少,所以在理论课上安排使用计算器统计功能的教学,在较短时间内轻松完成复杂的计算,可减少课堂时间的占用,提高效率,使教师有更多的时间指导学生。在案例教学实践中,以统计软件作为案例教学的辅助工具,不仅可以满足学生对大量数据进行处理和分析的需要,而且统计分析结果以图形的形式表现出来,可使案例教学更加直观,加深学生对相关知识的理解。 二、加强学生的专业思想教育 1突出学科重要性 首先,应向学生阐明医学统计学的重要性。医学统计学是研究医学领域内数据的科学,是一种方法学,它能指导医学生在医学研究与实践中有效地获取数据、正确地分析数据以合理地解释所得到的结果。因此在教学中应以医学为背景,注重解决实际问题能力的培养。虽然我们发现在校生对统计学的重要性普遍认识不足,但医学生只要经历一定的临床工作或医学科研后,就会真正体会到统计学的重要性,知道统计学知识对他们很重要,并渴望有机会弥补统计学知识[3]。 2激发学生学习兴趣 针对本课程数据多、公式多、推导多、运算多等特点,在理论授课时注意语言的易懂、幽默性,思维的严谨、合理性,内容的有趣、互动性,尽量把抽象的概念、难理解的公式直观化,使学生便于理解。抽象的问题变得生动、形象、具体,从而增加课堂信息容量,提高学生学习兴趣。在上机实训时,充分利用计算工具,使学生比较熟练地运用计算器和统计软件,简化运算过程,提高学习积极性[4]。另外,在有条件的情况下,可以让学生参与到教师的科研课题中,带学生进入统计学的科研领域,激发学生学习兴趣。 三、提高教师自身素质 提高教学质量的关键在于教师,没有高素质的教师就难以培养出高素质的学生。高职学校与普通高校在人才培养方面是有区别的,必须体现出其职业教育的特色———学有所长、学有所用,使学生能够真正适应社会,服务社会[5]。因此,高职高专教师应具备扎实的理论功底,合理优化的专业知识结构,在课堂上真正成为学生学习知识的顾问,解决问题的参谋。医学统计学是一门应用型学科,它要求教师不但要精通统计学的基本原理和方法,还要有一定的医学背景,这样在授课过程中,才能将理论与实践有机地联系起来。此外,还要求教师具有熟练的计算机操作能力、较高的外语水平和统计方法的实际应用能力。 四、改革考核方式 考核是教学的重要环节,可以评价学生的学习效果和教师的教学质量,以指导教学、推动教学。传统的考核方式以笔试为主,考核方式改革后,减少了笔试成绩在期末总评中的比例,增加上机考核成绩所占比例,两项成绩在期末总评中的比例可达60%~80%,其余20%~40%由平时上机练习、课堂提问、讨论课等平时成绩组成。另外在理论、实训考试中既要注重知识应用的考核,又要注重案例分析的考核,从而不断培养学生的逻辑思维和分析能力。(本文作者:杨艳单位:保山中医药高等专科学校) 医学统计学教学研究:医学统计学课堂教学论文 一、概率分布 概率分布(probabilitydistribution)是医学统计学中多种统计分析方法的理论基础。授课内容一般包括:二项分布、Possion分布、正态分布、t分布、F分布等。 借助概率分布常常可以帮助我们了解生命指标的特征、医学现象的发生规律等等。例如,临床检验中计量实验室指标的参考值范围就是依据正态分布和t分布的原理计算得到;许多医学试验的“阳性”结果服从二项分布,因此它被广泛用于化学毒性的生物鉴定、样本中某疾病阳性率的区间估计等;而一定人群中诸如遗传缺陷、癌症等发病率很低的非传染性疾病患病数或死亡数的分布,单位面积(或容积)内细菌数的分布等都服从Poisson分布,我们就可以借助Poisson分布的原理定量地对上述现象进行研究。 在生物信息学中概率分布也有一定应用。例如,Poisson分布可以用于基因(蛋白质)序列的相似性分析。被研究者广泛使用的分析工具BLAST(BasicLocalAlignmentSearchTool)能迅速将研究者提交的蛋白质(或DNA)数据与公开数据库进行相似性序列比对。对于序列a和b,BLAST发现的高得分匹配区称为HSPs。而HSP得分超过阈值t的概率P(H(a,b) t)可以依据Poisson分布的性质计算得到。 二、假设检验 假设检验(hypothesis)是医学统计学中统计推断部分的重要内容。假设检验根据反证法和小概率原理,首先依据资料性质和所需解决的问题,建立检验假设;在假设该检验假设成立的前提下,采用适当的检验方法,根据样本算得相应的检验统计量;最后,依据概率分布的特点和算得的检验统计量的大小来判断是否支持所建立的检验假设,进而推断总体上该假设是否成立。其基本方法包括:u检验、t检验、方差分析(ANOVA)和非参数检验方法。 假设检验为医学研究提供了一种很好的由样本推断总体的方法。例如,随机抽取某市一定年龄段中100名儿童,将其平均身高(样本均数)与该年龄段儿童应有的标准平均身高(总体均数)做u检验,其检验结果可以帮助我们推断出该市该年龄段儿童身高是否与标准身高一致,为了解该市该年龄段儿童的生长发育水平提供参考。又如,医学中常常可以采用t检验、秩和检验比较两种药物的疗效有无差别;用2检验比较不同治疗方法的有效率是否相同等等。 这些假设检验的方法在生物实验资料的分析前期应用较多,但由于研究目的和资料性质不同,一般会对某些方法进行适当调整和结合。 例如,基于基因芯片实验数据寻找差异表达基因的问题。基因芯片(genechip)是近年来实验分子生物学的技术突破之一,它允许研究者在一次实验中获得成千上万条基因在设定实验条件下的表达数据。为了从这海量的数据中寻找有意义的信息,在对基因表达数据进行分析的过程中,找到那些在若干实验组中表达水平有明显差异的基因是比较基础和前期的方法。这些基因常常被称为“差异表达基因”,或者“显著性基因”。如果将不同实验条件下某条基因表达水平的重复测量数据看作一个样本,寻找差异表达基因的问题其实就可以采用假设检验方法加以解决。 如果表达数据服从正态分布,可以采用t-检验(或者方差分析)比较两样本(或多样本)平均表达水平的差异。 但是,由于表达数据很难满足正态性假定,目前常用的方法基于非参数检验的思想,并对其进行了改进。该方法分为两步:首先,选择一个统计量对基因排秩,用秩代替表达值本身;其次,为排秩统计量选择一个判别值,在其之上的值判定为差异显著。常用的排秩统计量有:任一特定基因在重复序列中表达水平M值的均值;考虑到基因在不同序列上变异程度的统计量,其中,s是M的标准差;以及用经验Bayes方法修正后的t-统计量:,修正值a由M的方差s2的均数和标准差估计得到。三、一些高级统计方法在基因研究中的应用 (一)聚类分析 聚类分析(clusteringanalysis)是按照“物以类聚”的原则,根据聚类对象的某些性质与特征,运用统计分析的方法,将聚类对象比较相似或相近的归并为同一类。使得各类内的差异相对较小,类与类间的差异相对较大1。聚类分析作为一种探索性的统计分析方法,其基本内容包括:相似性度量方法、系统聚类法(HierarchicalClustering)、K-means聚类法、SOM方法等。 聚类分析可以帮助我们解决医学中诸如:人的体型分类,某种疾病从发生、发展到治愈不同阶段的划分,青少年生长发育分期的确定等问题。 近年来随着基因表达谱数据的不断积累,聚类分析已成为发掘基因信息的有效工具。在基因表达研究中,一项主要的任务是从基因表达数据中识别出基因的共同表达模式,由此将基因分成不同的种类,以便更为深入地了解其生物功能及关联性。这种探索完全未知的数据特征的方法就是聚类分析,生物信息学中又称为无监督的分析(UnsupervisedAnalysis)。常用方法是利用基因表达数据对基因(样本)进行聚类,将具有相同表达模式的基因(样本)聚为一类,根据聚类结果通过已知基因(样本)的功能去认识那些未知功能的基因。对于基因表达数据而言,系统聚类法易于使用、应用广泛,其结果——系统树图能提供一个可视化的数据结构,直观具体,便于理解。而在几种相似性的计算方法中,平均联接法(AverageLinkageClustering)一般能给出较为合理的聚类结果2。 (二)判别分析 判别分析(discriminantanalysis)是根据观测到的某些指标的数据对所研究的对象建立判别函数,并进行分类的一种多元统计分析方法。它与聚类分析都是研究分类问题,所不同的是判别分析是在已知分类的前提下,判定观察对象的归属3。其基本方法包括:Fisher线性判别(FLD)、最邻近分类法(k-NearestNeighborClassifiers)、分类树算法(ClassificationTreeAlgorithm),人工神经网络(ANNs)和支持向量机(SVMs)。 判别分析常用于临床辅助鉴别诊断,计量诊断学就是以判别分析为主要基础迅速发展起来的一门科学。如临床医生根据患者的主诉、体征及检查结果作出诊断;根据各种症状的严重程度预测病人的预后或进行某些治疗方法的疗效评估;以及流行病学中某些疾病的早期预报,环境污染程度的坚定及环保措施、劳保措施的效果评估等。 在生物信息学针对基因的研究工作中,由于借助了精确的生物实验,研究者通常能得到基因(样本)的准确分类,如,基因的功能类、样本归结于疾病(正常)状态等等。当利用了这些分类信息时,就可以采用判别分析的方法对基因进行分类,生物信息学中又称为有监督的分析(SupervisedAnalysis)。例如,基因表达数据分析中,对于已经过滤的基因,前三种方法的应用较为简单。而支持向量机(SVMs)和人工神经网络(ANNs)是两种较新,但很有应用前景的方法。 (三)相关分析 相关分析(correlationanalysis)是医学统计学中研究两变量间关系的重要方法。它借助相关系数来衡量两变量之间的关系是否存在、关系的强弱,以及相互影响的方向。其基本内容包括:线性相关系数、秩相关系数、相关系数的检验、典型相关分析等。 我们常常可以借助相关分析判断研究者所感兴趣的两个医学现象之间是否存在联系。例如,采用秩相关分析我们发现某种食物中黄曲霉毒素相对含量与肝癌死亡率间存在正相关关系;采用线性相关方法发现中年女性体重与血压之间具有非常密切的正相关关系等等。 生物信息学中可以利用相关分析建立基因调控网络。如果将两个不同的基因在不同实验条件下的表达看作是两个变量,相关分析所研究的正是两者之间的调控关系。如采用线性相关系数进行两基因关系的分析时,其大小反应了基因调控关系的强弱,符号则反应了两基因是协同关系(相关系数为正),还是抑制关系(相关系数为负)。 四、意义 生物信息学不仅是医学统计学的研究前沿,更是医学研究由宏观向微观拓展的重要领域,其研究内容已逐渐为多数医学院校的学员了解和熟悉。而如何对新技术产生的生物实验数据进行准确合理的分析,却成为生物信息学研究的主要瓶颈之一。 在医学统计学课堂教学中引入生物信息学实例,而不仅仅局限于常见的医学、卫生领域的例子,将难以理解的统计理论和方法与前沿的生物实例相结合,拓宽了学员的视野,提高了学员的学习兴趣,更可以加深对所学知识的理解;与此同时,使学员掌握了生物实验数据的先进分析方法,扩大了学员的知识面,提高了他们今后开展医学科研工作的能力。 还有一些医学统计学方法目前也逐渐应用于生物信息学研究中,诸如:遗传算法、熵理论等等。但这些方法已经超出了医学统计学课堂教学的范围,我们将尝试在第二课堂或选修课中,作为补充知识进行讲授,供那些学有余力的学员学习交流摘要:生物信息学的蓬勃发展已使医学研究由宏观逐步探索到微观。医学统计学作为一门医学院校的基础课程,其理论和方法在医学研究的新要求下其理论和方法也有了新的发展与应用。将生物信息学知识带入医学统计学课堂教学,介绍医学统计学的新发展,不但能使学员了解到本学科的前沿研究内容,有效地激发学员的学习兴趣,还能使他们掌握生物信息学研究的工具,提高今后从事医学科研工作的能力。 关键词:生物信息学医学统计学课堂教学 医学统计学教学研究:医学统计学教学管理论文 教育是科技进步和经济振兴的基础,在全国上下贯彻落实《中国教育发展改革和发展纲要》《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》和全国教育工作会议精神的今天,高等教育为适应这一新形式,推进素质教育,培养大批高质量、高素质的各类专门人才已进行着多方面的改革。 众所周知,医学是理论性、实践性很强的学科。医学统计学更是一门既有复杂理论知识,又有丰富应用技巧的医学专业基础课程。它是科研设计、资料的搜集、整理和分析的灵魂,应用于居民健康状况评价、医疗卫生实践和医学科研,涉及基础医学、临床医学、预防医学等多学科领域。其教学内容贯穿于研究设计到论文撰写的全过程。如何适应新形势,迅速推广医学统计学的基础知识,在满足医学科研需要的同时实现医学统计学的自身发展,是医学统计教育面临的重要课题。我国医学统计教育面临的主要问题是:①教学对象的数学基础普遍较差,教学手段落后。②医学研究进一步向宏观和微观发展,信息数据更加复杂化、多元化和大数量化。我们利用多媒体计算机辅助教学CAI系统具备较好的独立性、可参与性与知识的全面、系统性,以及多媒体组合的高效性等诸多优点,解决了上述问题。利用多媒体技术,我们可以让学生做到“所学即所见、所闻即所学”,适当拓宽内容的深度和广度,提高灵活性,大大增强学生的参与感和实践能力,以创造传统教学手段所达不到的效果。同时,还可利用计算机对学生的学习进行评估并决定进度,实现因材施教。 进入21世纪以后,信息技术飞速发展,现代统计工具从计算器发展到计算机为主,能应用相关的统计软件处理医学科研数据已成为必备的能力。否则,一方面有人不懂得选用正确的统计方法,使大量的信息和统计数据得不到有效的利用;另一方面又盲目使用计算机和统计软件,不管是什么研究类型的数据都简单地交给计算机处理,用计算机取代统计,势必造成大量统计方法的滥用和误用。医学研究的许多数据关系到病人的治疗、转归,甚至生死,统计方法的误用会导致严重的论理问题。我们利用计算机、统计软件、多媒体教学课件相结合,使课堂教学摆脱大量的繁琐演算的束缚,在单位时间内讲授的信息量将会大幅度增加。统计学教学不再是数据的罗列和公式的堆砌,而是研究设计的艺术和数据表达的艺术,并使学生体会到统计思维和推理的乐趣。 近年来我们进行了一些改革措施,取得了相应的成果,现总结如下: 一、积极申报院级教学研究立项的课题: (1)医学统计学多媒体CAI教学系统的研究和应用(2001年) (2)医学研究生统计学课程教学模式的改革(2002年) (3)《心理统计学》多媒体课件的制作及题库的构建(2004年) 另外开了《医学科研数据管理与统计分析》选修课 二、进行了一系列的教学改革措施: (1)教学内容上所进行的改革,具体做到了“四增三减”:减少了目前已无必要讲授的详细手工计算步骤与技巧;减少了复杂的公式推导,改为公式内涵的剖析;减少了部分浅显内容,改为自学或课堂讨论;增加了“实验设计和调查设计”;增加了“医学统计学软件使用”;增加了“多元统计分析”;增加了“医学统计应用错误的诊断”。 (2)在教学手段上进行了以下几方面的改革:建立了医学统计学多媒体CAI教学系统;开设了统计学电脑实验课;开设了“医学统计应用错误的诊断”讨论课。 (3)在考试内容和形式上的改革:着重考核医学统计学综合分析能力以及正确应用统计方法和纠正错误能力。不考死记硬背、公式和定理。 三、发表相关论文: (1)医学科研论文中t检验误用分析皖南医学院学报2002,21(2) (2)医学科研论文中x2检验误用分析皖南医学院学报(论文待发表) (3)皖南地区中学生伤害危险因素的病例对照研究,中华流行病学杂志,2003,24(7) (4)胆石病病因的临床流行病学研究现代预防医学2001,28(4) 四、编写的教材: (1)《医学科研方法与临床流行病学》(2003.8,安徽大学出版社) (2)《预防医学》(第2版)(2003.8,人民军医出版社) (3)《心理统计学》(2004.8,安徽大学出版社与北京科学技术出版社) (4)《心理评估学》(2004.5,安徽大学出版社与北京科学技术出版社) (5)《卫生统计学实习指导》(2003.10,安徽大学出版社) (6)《流行病学实习指导》(2002.8,中国科学技术大学出版社) 五、成果创新点: (1)将统计学软件、多媒体教学模式首次引入我院医学统计学教学之中; (2)将统计思维和科研创造性实践相结合,注重学生科研能力的培养; (3)改革了医学统计学的教学内容、教学手段、考试方法; (4)首次在我院学生中开设“医学科研统计应用错误的诊断”讨论形式的教学模式 (5)特别注重教师主导作用与学生能动性统一 (6)编写“医学统计学”相关教材 六、成果应用情况: (1)已经将改革的内容应用于我院专科生、本科生和硕士生的“医学统计学”; (2)在本科生和硕士生的教学手段上采用“多媒体CAI教学”模式; (3)在考试内容已作了相应的改革; (4)已经将“医学科研统计应用错误的诊断”应用于皖南医学院学报的论文审阅之中。 以上是对近年来“医学统计教学模式改革”的总结,我们突出了“医学统计学教学课件、医学统计学软件和医学统计应用错误的诊断”三方面的教学改革,敬请各位专家评审,不足之处,请多提宝贵意见,非常希望我们的教学成果能得到各位专家的肯定。 医学统计学教学研究:《医学统计学》双语教学改革研究与实践 【摘 要】医学统计教学改革以讲授SPSS统计软件,结合中医学专业最新国内外相关研究成果中的统计设计和统计方法,解决目前医学统计教学中存在的潜在问题,有效地提高中医药院校学生的统计实践能力和专业科研能力。 【关键词】医学统计学;教学改革;科研论文;SPSS软件 医学统计学是医药专业学生的必修课程之一,此课程的教学效果直接关系到医学专业和药学专业学生的科研能力,因此我校基于中医学专业本硕连读实验班《医学统计学》课程施行了教学改革,采用双语教学模式,结合SPSS软件讲授英文医学论文中的统计设计与统计方法,提高学生的基本科研素养,培养学生统计设计思维和解决科研中遇到的实际问题的能力。 1 增加统计软件SPSS实验课 医学统计课程定理内容较多且抽象难懂,而医学院校的学生数学基础薄弱,传统的教学方式会使学生对医学统计的理论知识难理解,也会导致医学统计学的教学效果不达标。因此,在教学改革实验课上进行SPSS的讲解和教学演示,教授学生统计软件SPSS菜单中的统计方法英文表达和如何解读统计软件输出的结果,这样可以简化计算过程,提高学生学习医学统计的学习兴趣,还能行之有效的增强学生解决实际问题的能力。SPSS统计软件具有操作简单,容易被学生掌握。过去用计算器要经过很多步骤计算和画图,现在用统计软件画出来的频数直方图、散点图、箱图、回归曲线既快又准。SPSS统计软件教学大量地节省了教学的板书时间,增加了学生的信息量,开阔了学生的统计知识面,进一步达到医学统计学教学改革的目的,即不是注重传统的统计概念,而是更专业的强调医学统计学的使用条件和具体实施方法,发挥统计的实际应用作用。 2 进行医学统计学的双语教学 本次教改的主要目的是要提高学生的科研能力,而目前的现状是中医药在医学研究发展方面的贡献没有西医显著,所以这就要求我们加紧与国外医学研究者增加交流,把我们的最新成果用统计学验证其医学方面的研究意义。因此,中医药院校的学生应在提高自身的统计学应用能力的前提下,熟悉英文表达,在日常教学中逐渐用英语把实验结果和统计学方法用英文表达出来,那么这种教育改革对于学生自身素质的提高、社会竞争力的提高都是非常有帮助的。所以在本次教改日中,我们增加了统计学专业术语的英文表达方式,真正的达到学以致用的目的,也是为我们的国粹――中医与中药的国际化发展增添一份力量。 3 注重统计分析,实现医学统计学的专业课题融合 医学课题完成的质量与水平离不开统计分析,只有正确、有效的医学统计分析,才能得出可信的结论。医学统计分析是将医学专业知识与统计学知识相结合,运用统计学原理和方法虽所得资料进行科学的加工、整理和分析,用正确的统计指标和方法描述取得的结果,并作出科学的推断。在课题的具体研究中,实验设计和统计方法的选择是学生遇到的最大困难,大多数学生能想到的统计方法不是相关回归就是t检验或方差分析,并没有在实验之前想好课题研究的统计设计方案。因此,在本次教学改革中我们对常用的设计方案:完全随机设计、配对设计、随机区组设计、拉丁方设计、序贯设计、析因设计、正交设计等,并结合课题做了具体的实例讲解,实现了医学统计学的专业课题融合。 教学中增加前沿国际学术论文统计方法分析环节,一是,看医学论文中的统计方法表达方式,二是,和学生专业融合,学到最新最快的医学研究方向,当然这要和医学专业的专业课教师先沟通,筛选适合学生参考学习的科学研究结果。 4 网络教学,增加师生交流 使用网络教学进行第二课堂辅助教学。本次教学改革为了提高医学统计课程教学质量,充分利用教学资源增加师生交流的网络教学。在我校的校园青果软件中,在医学统计课程的网页中制作了常用的统计模型和统计实例分析,极大地丰富了教学资源和教学手段。同时帮助学生校正修改参加大学生创业项目和大学生挑战杯项目中所遇到的统计问题,进一步增加了学生学习医学统计学的积极性,使学生能主动地参与医学统计学的科研实践,提高了教学效果。
医院网络安全论文篇1 医院信息化建设中计算机网络面临多种不同类型的威胁,主要包括管理风险、硬件风险以及软件风险等,对不同类型风险要分别进行评估,并针对性地进行安全管理与维护。从发展趋势来看,我国医院信息化建设日趋成熟。但不可否认,国内医院信息化建设也存在相应的局限性,与西方一些发达国家相比,信息化建设相对滞后,信息化建设存在诸多问题,给信息化建设发展带来了不便。为此,医院应在优化和更新信息化建设的同时进行全面的风险评估,并采取控制措施有效控制潜在风险,在医院信息化建设中加强计算机网络安全管理与维护,这是一个不可替代且非常重要的环节。 1医院信息化建设中计算机网络安全管理与维护需求分析 对于信息化建设的安全管理与维护,每个人的理解不同,也可能有不同的答案。这是由于医院的网络拓扑、关键服务器的位置、带宽、协议、设备、互联网接口、防火墙配置和安全性等方面都可能导致风险。因此,对医院信息化建设中计算机网络进行全面审查,并提出风险分析报告和改进建议尤为重要。医院做好信息化建设中计算机网络安全管理与维护工作,可以使医院非常准确地了解自身网络或其他相关应用系统的安全状况,以及医院信息安全管理体系,对医院的系统性风险进行评估,确认医院信息化建设中可能存在的安全风险问题。此外,对网络和应用系统的信息安全进行评估,可以进一步实施风险分类处理,使医院能够避免或减少未来可能因信息化建设中计算机网络安全管理与维护问题而造成的损失。同时,医院必须建立科学的信息化建设安全技术体系和管理监督体系,使医院能够针对信息化建设制定有针对性的安全策略,并根据计算机网络风险评估结果进行管理,以保证医院信息化建设的安全。为更好地服务患者,近年来,医院信息化建设越来越深入,医院业务对信息化建设的依赖性也越来越大。为了向患者提供良好的医疗服务,医院信息化建设中计算机网络必须确保安全和可持续服务。除了传统的信息化建设安全管理,医院对信息化建设风险管理也有特定的要求,必须有效解决网络开放性和安全性之间的紧张关系,有效防止未授权访问和系统中断攻击。从技术层面来看,除了传统的杀毒程序、防火墙等安全措施外,医院信息化建设的安全需求主要表现在以下几个方面:(1)内外网安全通信:在使用医院的信息化建设时,对内部网络、专用网络以及外部网络之间的信息交换有安全要求。(2)域控制:必须严格控制医院的网络。只有经过认证的设备才能访问网络,并且可以明确限制其访问权限。(3)信息传输中的加密:医院信息化建设的应用涵盖了多个部门,在传递信息的过程中,需要采用加密方法对信息进行加密。(4)数据备份与容灾:医院信息化建设中计算机网络安全系统应该包括灾难恢复和数据备份,最好是异地备份。这些对医院信息化建设的安全要求,要求医院严格有效地管理计算机网络安全。计算机网络安全管理与维护作为医院信息化建设安全管理的重要内容,对于医院了解当前信息化建设安全形势,完善信息化建设安全管理措施,保障信息正常运行和发展,具有十分重要的作用和意义。 2医院信息化建设现状分析与计算机网络安全风险分析 对于医院来说,信息化建设是管理创新的主要内容,为医院高效快速发展奠定了良好的基础。信息化建设就是充分利用先进的互联网技术、云计算等技术,将业务过程中产生的各类信息数字化,进而对数据进行分析、控制和整合,并运用专业的方法进行综合管理。其主要有以下特点:(1)得益于信息技术的强大支持,医院的很多方面都实现了网络同步,保证了患者信息、医疗服务系统、药品管理以及诊疗信息的一致性。(2)医疗服务管理超越以往的管理组织结构,医院可以充分利用资源,将其集成到网络化的管理系统中,优化传统的医疗服务管理流程,更新和完善医疗服务信息,为医院相关人员进行医疗服务预测、分析和控制提供便利条件。虽然医院信息化建设带来了很多优势,但目前我国医院在信息化建设进程中存在的问题,多是医院领导的认知不准确。从国内医院信息化建设的全过程来看,很多医院忽视了战略举措的重要性,没有对医院的发展大方向和规模做出明确的判断和规划。很多医院盲目跟风进行信息化建设,忽视了信息化建设的特点与医院自身发展的特点、医院内部员工的整体素质以及内部结构的结合,各种短板会在医院发展的中后期逐渐暴露出来,对医院的发展造成了负面影响。综合而看,主要包括以下风险:(1)管理风险:在医院信息化建设中计算机网络的设计和应用过程中容易产生管理风险。如果医院管理层在构建信息化建设时没有明确的目标或目标方法对所选的信息化建设进行综合评估,医院内部存在医疗服务信息不对称,医院的反应和管理会对信息化建设的创建产生负面影响,不仅无法适应医院自身活动和经营管理的特点,还会影响医院的可持续发展。(2)硬件风险:医院的信息化建设离不开计算机网络设备等硬件的投入,但是一些硬件对环境的要求较高,很容易因环境因素导致硬件设备问题。比如雷击、高温、潮湿、意外断电等都有可能造成硬件问题,从而导致计算机网络安全问题。此外,部分医院的硬件升级慢,过于节省成本,重视效益,导致计算机网络设备老化、落后,无法适应医院的发展需求,也会一定程度上导致计算机网络安全问题。(3)软件风险:软件是计算机网络的重要组成部分,当医院充分利用信息技术时,如果服务软件的使用出现任何问题,就会增加医院经营的风险。现阶段,市场上出现了越来越多类型的服务软件。但是,不同软件技术的质量水平不尽相同,有些医疗服务软件甚至与当前的系统环境条件不相适应,给医院的安全带来了很多风险。此外,在大数据时代背景下,如何保证医疗服务数据信息获取的安全性问题成为信息化建设风险的主要内容。数据的获取方式变得更加多样化,尤其是随着第三方系统的广泛使用,不可避免地会影响其安全和隐私。可见医院的信息化建设伴随着诸多外部风险,软硬件、医院内部组织结构与信息化建设技术人员水平等多种因素都会对计算机网络的正常运行有重要影响,任何环节出现偏差都会产生负面影响,无形中增加了信息风险、安全风险等,影响医院信息化建设的可持续发展。 3医院信息化建设中计算机网络安全管理与维护 3.1医院信息化建设中计算机网络安全风险评估技术 随着信息化建设在医院业务中发挥越来越重要的作用,评估信息化建设安全作为信息化建设安全管理的重要组成部分。目前,有多种风险评估理论,在具体实施方法和风险计算上有所不同。下面介绍几种风险评估技术:(1)HazOp:HazOp是Hazardandoperabilitystudy的缩写,意思是危害及可操作性研究。HazOp分析由专家组执行,是一种检查系统潜在危险的结构化方法。专家对所有可能偏离系统正常设计的异常问题进行头脑风暴,分析偏离正常运行的原因、可能性、可能的后果和后果的严重程度。而这种偏差是通过将一套标准应用到系统的正常设计中而产生的。因此,如果分析产生偏差的原因,并采取适当的措施防止偏差,就可以防止系统出现故障。(2)Markov:主要有两种方法:Markov链和Markov过程。齐次Markov链的特点是状态之间的转移速率是恒定的,而非齐次Markov链的特点则相反。状态之间的转移速率是可变的并且是时间的函数。(3)层次分析法:该方法适用于复杂问题管理的多组分、多用途分析,广泛应用于区域经济发展规划比较、科技成果评价、资源规划分析、医院人员素质评价等。(4)BP神经网络方法:目前BP神经网络在很大程度上还是需要依赖开发者的经验知识,因此,通过训练样本创建BP神经网络合理模型的过程被称为艺术创作的过程,是一个复杂、烦琐和困难的过程。风险评估过程基本上包括三个阶段。(1)准备阶段:在这个阶段,医院需要对计算机网络安全有一个全面的了解,并对计算机网络安全的风险评估进行分析。只有了解计算机网络安全的全部内容,才能保证评估工作完整,没有漏洞。相反,如果在风险评估中没有充分理解计算机网络安全,不仅会损失大量人力物力,而且会对医院的信息化建设造成不可逆转的影响[3]。(2)根据计算机网络安全风险评估的特点,成立专门的评估团队,确保风险评估报告的专业性和一致性。此外,评估报告需要明确识别计算机网络安全中可能出现的各种风险,为制定管理层应对措施提供坚实的基础。(3)将风险评估报告提交给医院管理部门,相关人员根据风险报告对计算机网络安全进行修改和调整,以确保计划的稳健性。 3.2医院信息化建设中计算机网络安全管理 (1)防止病毒入侵,提高信息化建设的安全性。医院需要从不同的角度维护系统安全,采用多种方法防止病毒进入计算机网络。一方面,医院必须安装杀毒软件,实时跟踪病毒感染情况,对病毒和目标进行全面监控;另一方面,增强保护整个计算机网络安全系统免受病毒侵害的能力,定期更新和优化,不时更新和提高杀毒软件的防护能力。(2)加强计算机网络安全管控。实践表明,医院信息化建设中计算机网络安全风险主要与技术水平和管理方式有关。医院可以在计算机网络的设计和测试过程中检查自身系统技术水平,发现问题及时采取相应措施,医院需要制定完善的保障措施,以及操作规程,防止因内部控制不完善导致资产流失。(3)进行网络访问控制:网络访问控制就是对医院计算机网络的访问身份进行控制,只有经过认证的设备才能访问网络,并且可以明确限制其访问权限。此外,对于医院的管理者赋予不同的访问权限,不同层级的人可以接触到的信息与自身的级别对应。在进行医院信息化建设时,可以根据医院的不同部门以及不同业务类型对地址段进行分配,并对服务器等重点位置进行重点保护。(4)智能报警系统:智能报警系统作为确保数据信息全面准确、及时可靠的重要安全管理屏障,要以可靠、合格、有效作为维护的实施原则,并根据政策变化及时更新,监控医院内所有设备的安全情况。逻辑框架采用传统的LEC安全风险评估模型,触发值循环引导每日定时扫描,自动模式识别安全风险,进入系统弹窗配置,实现智能安全管理无盲区。报警系统要配置报警蜂鸣器,显示在HMI窗口中,出现预警云平台立即反应,自动传出风险提示。同时,管理系统对所有接入设备的访问情况进行登记,形成历史数据库,并形成集状态监测、风险评估、趋势预警等功能于一体的智能预警系统。 3.3医院信息化建设中计算机网络安全维护 在进行计算机网络安全维护时,首先要根据医院的实际情况,制定维护预算,预算主要包括硬件设备补充和网络改造的费用,对于老旧设备要及时淘汰,及时更新软件信息,修补系统漏洞等,此外,要针对计算机网络重点位置设置备份系统,关键线路采用冗余设计,关键设备配置UPS,避免断电影响。其次,要优化计算机网络安全设计。医院在信息化建设的前期建设中应选择高效、优质的供应商。保证信息化建设的硬件、软件以及网络的质量,要有效避免因软硬件缺陷和功能不足的不良后果。根据医院的实际情况设计计算机网络时,需要进一步明确医院信息化建设的结构要求,提高计算机网络安全质量。同时,计算机网络在投入运行前必须对其可靠性和安全性进行测试,以发现计算机网络的软硬件以及运行环境是否存在问题,并及时采取相应的措施进行处理。 4结束语 从目前国内医院信息化建设情况来看,多数医院信息化建设中计算机网络安全仍存在不足,大部分医院的计算机网络安全管理仍缺乏清晰的规划,存在盲目跟风的现象。医院信息化建设不仅有效地提高了医疗服务管理的质量和效率,而且在指导和管理其运营方面发挥了重要作用。在医院信息化建设中计算机网络安全尤为重要。因此,医院在信息化建设的过程中需要了解计算机网络安全隐藏的各种风险因素,全面进行风险评估,并及时制定应对措施,避免风险因素造成损失。 作者:田鸣 金朝 刘司淼 单位:北京市通州区中西医结合医院 医院网络安全论文篇2 在医院不断发展的背景下,通过医院信息系统的设计,可以提高医院工作的效率,而且也可以推动行业的信息化、科学化发展。但是,由于医院信息系统的特殊性,以及网络信息资源的多样化,如果系统缺少安全防护方案,会导致网络安全问题频发,如计算机病毒、黑客攻击等,这些问题若不能技术处理,都会降低医院信息系统的安全性,无法提高医院网络安全管理的整体效率。因此,在当前医院发展中,为了提高信息系统的管理效率,系统维护人员应该认识到网络安全的重要性,通过安全隐患的分析,设置安全性的管理及维护方案,提高医院信息系统的使用效率,规范网络安全性,为行业的持续发展提供参考。 1医院信息系统网络安全管理的必要性 通过对医院信息系统运行状况的分析,网络安全管理是十分必要的内容:第一,由于医院信息系统的特殊性,其作为医院日常工作中十分重要的组成,通过系统的运用可以降低医务人员的工作难度,而且可以辅助医院管理层进行决策,稳步提高医院各项工作效率;第二,医院中的门诊、急诊通常要求信息系统24小时不间断运行,也一定不能出现数据丢失的问题,因此,医院中的局域网在数据传输中,安全性是保证医院正常工作的核心,通过网络安全管理,可以保证医院信息系统的正常运行,避免不必要的人力、物力以及资源浪费[1]。 2医院信息系统中的网络安全问题 (1)内部因素医院的信息管理中,网络设备作为信息交换及互通的渠道,在医院的信息管理中占据着十分重要的地位,网络安全性会对工作效率、工作质量等造成影响。但是,受到医院服务模式的现实影响,在医院信息系统运用中,存在着一些网络安全问题:第一,网络设备的影响。在部分医院的医院信息系统设计中,存在着网络基础设施相对滞后的问题,导致网络线路敷设不达标,降低网络信息资源的安全性[2]。如,在TP-LINK等网络设备使用中,存在着设备质量较差的问题,这种问题会降低医院的工作效率,而且也无法保证网络信息的安全性。第二,受到医院软件信息系统的影响,医院信息系统中的部分软件存在着制作水平差异大的问题,由于这些软件本身的限制,在一定程度上增加了系统运行的安全性,严重的会给系统的运用造成隐患,降低设备使用的整体效果。第三,操作问题。根据医院信息系统的使用特点,系统的用户名及操作密码的设置相对简单,部分操作者疏于对密码的保护,出现了多人共用密码的现象,这种情况会增加网络系统的安全风险[3]。(2)外部因素医院信息系统中的网络安全问题主要包括:第一,设备工作环境。由于医院的特殊性,要求部分信息系统不间断的运行,在这一因素的影响下,会增加医院信息系统的设备负荷,当遇到环境温度、清洁度等因素的限制时,会降低设备的使用效果,严重的会对信息系统造成严重的危害,无法提高医院信息系统的使用效果。第二,系统病毒。根据医院信息系统的运行特点,当系统遭到病毒威胁,若系统无保护装置,会对计算机网络的正常运行造成隐患,影响网络系统使用的安全性。如,在操作人员使用U盘传送文件时,如果U盘中存在着隐藏病毒,当与任何一台电脑连接,都会对系统造成病毒感染,严重的会威胁医院信息系统的安全性。第三,黑客入侵。由于网络环境的特殊性,在医院信息系统使用的情况下,如果遇到病毒入侵的问题,会增加系统运行的隐患,而且也无法发挥信息资源的安全使用效果,严重的会威胁整个医院信息系统,降低网络信息管理的安全性[4]。 3医院信息系统中网络安全管理的优化策略 (1)细化网络安全管理制度结合医院信息系统的运行现状,在网络安全管理中,为了发挥各项网络安全管理的优势,项目责任部门需要根据系统的使用情况,设置网络安全管理制度:第一,建立健全的服务器管理制度,在医院信息系统中的网络安全管理中,由于网络服务器作为支持系统运行的核心,通过对服务器的日常管理,可以对医院信息系统的日常工作情况进行记录分析,分析重点观察数据,并对各项数据信息的传输进行实时监控,提高数据记录及使用的整体效果。第二,在医院信息系统的网络安全管理中,需要建立信息数据管理系统,由专业的人员进行设备的操作及管理,保证各项数据信息的真实性、有效性,避免数据偏差问题的出现,提高医院信息系统安全管理的效果。第三,落实人员培训及管理工作。通过对医院信息系统安全管理工作的分析,在安全管理制度建立中,需要加强对操作人员的培训,提高操作人员的紧急应变能力,而且,医院的内部也应该建立规范性的信息系统管理流程,通过这种针对性管理内容的设定,及时进行医院信息系统的管理,避免安全管理制度不规范对信息系统使用造成的影响。第四,在医院信息系统的安全管理中,也应该设置安全制度及应急预案制度,通过这些内容的制定,可以帮助操作人员及时应对医院信息系统的安全性突发事件,而且也可以维持医院系统的正常运行,实现医院网络信息的安全维护及实时管理[5]。(2)细化系统设备的安全维护方案在医院信息系统的安全管理中,为了保证系统的正常运行,需要将系统设备的安全维护及管理作为重点,通常情况下,在系统设备的安全维护中需要做到:第一,细化环境管理方案。对于医院信息系统而言,在实际的工作中,需要具备良好的工作环境,所以,医院需要设置中心机房,对医院的各个计算机系统进行监控。将机房的温度控制在21-26℃之间,湿度保持在20-70%的状态,通过规范性维护标准的设定,实现中心机房系统的正常运行;第二,电源管理,在医院信息系统的电源管理中,即使是在断电的情况下,也应该保障系统设备的正常运行。所以,医院一定要安装大型的发电设备,维持并保证医院信息系统的正常运行,避免由于供电不足造成的数据丢失。第三,网络设备的安全管理。在医院信息系统的网络安全维护及管理中,设备维护人员需要根据系统的运行情况,对计算机系统的内部信息进行处理,结合互联网技术的使用特点,对路由器、交换机以及集线器等设备的运行状态进行分析,规范设备的使用情况,为设备的定期操作及检查提供参考[6]。(3)加强服务器的安全维护结合医院信息系统的运行特点,服务器的安全维护也是十分重要的。首先,在服务器的日常维护中,设备人员需要根据医院信息系统服务器的基本特点,对设备仪器的使用情况进行分析,并通过日常维护、检查方案的设定等,规范设备的维护及检验方案,提高设备软件的使用效果,同时也可以实现计算机系统的运行及维护目的。对于医院信息系统服务器的日常维护人员,要掌握系统日常维护的基本方案,通过设备使用状以及设备运行情况的综合分析,对计算机系统定期检查,如果发现故障隐患要及时维护,逐步延长设备的使用寿命。其次,在服务器灾难性问题分析中,需要对计算机的软件、硬件等进行综合性的分析,稳步提高数据管理的安全性,并加强对网络信息系统的管理效率,避免设备隐患对系统正常运行造成的影响。如,在医院信息系统工作站的管理维护中,设备维护人员需要根据信息系统的运行状态,对医院的各项数据入口进行监督,保证医院各项信息录入的精准性[7]。(4)强调数据的安全备份根据医院信息系统的使用特点,在医院内部的管理工作中,通过信息管理方案的设定以及新兴管理内容的调整,可以充分保证医院信息系统的安全性,在信息处理以及信息收集的过程中,会保证医院信息系统的安全运行。在数据安全及备份处理中,为了增强计算机硬件及软件系统的使用效果,设备维护人员要提高对信息系统操作状态的认识,避免数据丢失及盗用问题的出现,规范医院信息系统的安全维护行为,避免数据丢失对医院信息系统正常运行带来的限制[8]。 4结束语 总而言之,在医院信息系统安全管理中,为了提高设备维护及使用效果,设备维护人员应该结合设备的使用状态,对系统的运行状况进行分析,并通过设备维护方案的确定以及处理方案的完善,保证医院信息系统的正常运行,避免设备安全隐患的出现,充分满足医院信息系统的安全管理及维护需求。通常情况下,在医院信息系统的安全管理中,设备维护人员要及时发现设备使用中存在的问题,根据医院信息系统的特殊性,设置针对性的处理方案,并通过安全管理制度的设定、维护方案的调整以及服务器管理方案的细化等,提高医院信息系统的运行效率,避免信息系统数据隐患的出现。 作者:王蜀锋 单位:绵阳万江眼科医院 医院网络安全论文篇3 1概述 随着现代科技水平的不断提高,大量信息技术不断应用于各行各业运转过程中,为行业整体的发展提供了极大地促进作用。而医院作为社会运转过程的重要环节,为了提高现代医院服务水平,医院管理人员可以加强计算机、网络信息、大数据、云计算等先进技术的应用,以此来建立起现代化医疗卫生信息系统(如下图1所示),以此来促进医院日常运转与服务水平的提高,确保各项工作稳定高效地进行下去。同时,加强医院信息化建设工作的开展,能够有效提高医院自身的核心竞争力,为医疗卫生行业整体发展打下优良的基础。而在日常工作中,为了避免网络安全问题影响医院信息化建设工作的进行与发展,医院管理层及技术人员需要对信息化建设各个环节进行严格管控,严格遵循规范标准与管理制度进行操作管理[1]。 2网络安全对医院信息化建设的重要作用 通常情况下,在现代医院运转过程中,通过加强信息化建设工作的开展,医护人员可以借助数据处理技术收集病患信息,并进行分析研究,以此来提高医护人员的工作效率,使其更加便利的为病患人群提供服务与帮助。不过,由于某些不法分子为了获取一些利益,会以黑客攻击或计算机病毒入侵等方式,侵入医院信息系统中,获取相应的数据信息,由此而引起医院内部系统网络安全问题的出现,对医院及医疗行业整体运转的安全性与稳定性造成威胁。为了解决这些问题,医院管理层需要积极联合有关部门,加强网络安全防护工作的开展,定期开展网络安全教育等工作的开展,提升医护人员网络安全意识,避免由于人为操作失误导致网络安全问题的出现,在另一方面,还可以向社会招聘专业网络维护人员,借助现代化技术与设备设施,保障医院信息系统运转的安全性,对患者隐私及医院自身信息安全进行保护,进而促进医院及医疗卫生行业整体健康稳定的运转与发展。 3医院信息化建设网络安全的常见问题 3.1网络环境安全方面的问题 当医院信息化建设网络安全工作开展时,其工作水平极易受到周边环境方面的影响。而由于部分医院自身经济水平与综合实力相对较低,在信息化建设网络安全工作中没有足够的经济与资源支持,其技术团队技术成熟度不足,在信息储存设备方面会选择一些简单便宜的设备,以此来节省成本支出,不过,这一行为不仅无法有效保障信息化建设的水平,还会增加信息泄露问题出现的概率;在另一方面,当医院信息化建设工作中,其设备机房会受到水电火灾害问题的影响,甚至出现人为盗窃计算机等设备,由此导致信息化建设外部环境安全受到影响与威胁,进一步增加了网络安全问题出现的概率[2]。 3.2系统软件安全方面的问题 当医院信息系统运转时,相关软件占据着极为重要的位置,决定着系统运转的效率与稳定性。而在部分医院信息化建设工作开展时,由于操作人员自身专业素质与技术能力相对较低,且部分操作人员团队协作能力不足,在对软件进行编译时极易出现失误与疏忽问题,导致软件内部出现漏洞问题,如果检测人员没有及时发现,在后期工作中极易受到黑客、计算机病毒及木马程序等因素的侵入破坏,导致大量医院机密信息及病患隐私出现丢失,影响医院的正常运转,同时造成不良的社会影响。 3.3数据安全方面的问题 在大数据技术应用及发展的过程中,各行各业在日常运转过程中都会产生大量数据信息,通过收集这些信息并分析,能够直观反映出相关行业运转与发展的水平,而不法分子则可以借助这些信息,制定盗窃、破坏等方案,影响整体的稳定运转。例如在医院信息化建设过程中,人们可以借助手机APP等技术进行就医、购药及验证自身信息等看,这些过程都会涉及到信息传输,如果医院内部信息系统存在隐患与漏洞问题时,极易受到黑客等不法分子的窃取,并将其应用于某些犯罪活动中。 3.4制度安全方面的问题 除此之外,当医院信息化建设网络安全工作开展时,其还会存在制度安全方面的问题,其主要是由于部分医院管理层对信息化建设及网络安全工作缺乏足够重视,在日常工作中没有采用足够的专业技术与管理人员,且考核管理标准存在较大的缺陷与漏洞,再加之网络安全管理人员没有进行有效的宣传教育,部分医护人员在工作过程中会出现一些不规范操作现象,导致医院信息系统出现安全隐患与漏洞问题,且无法及时发现与处理,黑客等不法分子会借助这些隐患漏洞侵入医院系统中盗窃信息并进行破坏,由此而引起网络安全问题,进而阻碍医院自身的健康发展[3]。 4影响医院信息化建设网络安全的具体因素 4.1缺乏完善的管理制度 在任何一项工作开展时,科学有效的管理制度能够有效保障相关工作的顺利进行,保障相关单位整体的正常运转与发展。不过,在部分医院信息化建设过程中,由于决策者受传统观念的影响较深,其对信息化建设工作缺乏足够的了解与重视,其所采用的技术方式与人员缺乏足够的专业性,在实际工作中依旧以传统制度与标准进行规范管理,不仅无法保障信息化建设效率与质量,还会对网络安全管理人员造成影响,逐渐降低其自身的责任与安全意识,在后期工作中极易引起网络安全问题,阻碍着医院网络信息系统的建设与发展。 4.2网络外部环境因素 同时,当医院信息化建设网络安全工作开展,还会受到外部环境因素的影响,其主要是由于部分医院内部机房湿度、温度等条件与规定标准相差较大,不仅无法满足设备运转需要,还会对设备造成一定侵蚀、损坏,另一方面,部分机电设备供电过程出现不稳定或断电现象,导致计算机等设备无法正常运转,极易导致网络系统出现崩溃现象,影响医院网络信息系统的安全性。 4.3缺乏有效的安全策略 由医院信息系统网络极易受到不良因素的影响而出现安全问题,对系统自身及医院整体运转造成威胁,技术人员需要加强防火墙等防护技术的应用,并结合相应的安全策略,避免计算机病毒、黑客等因素的侵入,保障系统自身安全性。甚至没有对网络信息系统设置防火墙等防护技术,再加之管理制度等方面存在缺陷,当部分医护人员出现失误操作与非法访问时,无法进行有效拦截,由此导致系统内部出现安全隐患与漏洞,对医院内部信息的安全性造成极大威胁[3]。 4.4黑客攻击 众所周知,黑客攻击在现代计算机网络领域中属于极为常见的威胁问题之一,其主要是由于黑客通过网络系统中存在的漏洞进行攻击,进入系统内部获取自身所需要的信息,又或是对其他信息进行破坏,影响着相关工作的顺利进行。而由于医院信息系统存在较强的特殊性,如果部分工作人员以内部网络连接外网时,黑客会根据网络接入口进行攻击,导致医院信息出现泄漏丢失,对医院自身及医疗行业整体发展造成阻碍。 4.5计算机病毒 信息技术的不断发展带动着计算机病毒更新换代速度的提升,其传播速度、传染范围得到极大地提高。在部分医院信息化建设过程中,如果某一计算机设备受到病毒攻击而出现问题时,计算机病毒会通过医院内部信息网络系统快速感染其他设备,由此导致医院信息系统整体出现瘫痪等问题,影响着医院整体的运转。 4.6信息系统稳定性不足 当医院信息化建设网络安全稳定性不足同样属于常见问题之一,其主要是由于部分医院管理人员对该项工作缺乏足够的重视与投入,其采用的技术成熟度不足,当信息系统建设完成之后依旧存在缺陷、漏洞与安全隐患问题,极易受到黑客与计算机病毒等因素的入侵影响,降低信息系统及网络整体的安全性。同时,由于部分医护人员自身信息化素养水平较低,在日常工作中极易出现失误操作,极易导致数据信息真实性与完整性受到破坏,同样会影响医院信息化建设及运转[4]。 5加强医院信息化建设网络安全防护的具体对策 5.1加强网络运行环境的净化处理 (1)加强外部网络环境的净化。为了加强医院信息化建设网络安全防护工作的开展,医院管理人员首先需要加强对信息化建设及网络安全等方面的重视,并加强现代化技术与设备设施的应用,对外部网络环境进行净化处理,避免计算机病毒、黑客等因素侵入到医院网络系统中。同时,医院管理层可以组织专业技术人员,创建内部局域网络,并设置密码密钥,并结合网闸方式的应用,当医院内部网与外部网络连接时,可以对木马、病毒等进行检测,当发现病毒时可以及时隔离,保障内部网络的安全性。(2)加强医院机房的科学管理。由于机房环境同样会影响医院网络系统运转的稳定性与安全性。为此,在日常工作中,技术人员需要在机房内外安装大量监控设备,实现360度无死角的监控,当发现不法分子实施盗窃时可以及时向保卫等部门进行示警,对机房硬件设备设施的安全性进行保障。在另一方面,医院领导需要提高对信息化建设及网络安全的重视,并投入大量资金资源成本,完善机房门禁、空调及灭火消防等系统,此外,管理人员需要定期组织人员对机房进行其清洁处理,保障机房内部环境的整洁性。 5.2加强数据备份与恢复的规划管理 当医院信息化建设出现网络安全问题时,其数据信息极易出现泄露丢失等问题,影响着医院后期的正常运转。为了避免这些问题的出现,在日常工作中及时将数据信息整理备份与上传,并借助云计算等技术进行加密处理,保障信息的安全性。而当医院信息系统受到木马程序等问题的影响时,需要由技术人员及时处理,修补漏洞,之后根据备份上传的数据进行恢复,保障信息系统及医院整体的正常运转。 5.3加强管理制度的完善 信息化建设及网络安全等工作中缺乏先进完善的管理制度,导致技术人员在日常工作中缺乏规范标准,极易出现操作失误等问题,对信息系统的安全性与稳定性造成影响。为了解决这些问题,需明确网络安全对信息化建设的重要性,并根据有关部门的政策规定等,结合传统管理制度内容,以此来制定出更加健全完善的管理制度,对各个部门工作人员进行规范管理。同时,管理人员还需要制定一套应急预防方案,当信息系统出现网络安全等问题时,技术人员能够及时进行处理,对网络安全问题的危害性进行控制,在最大程度上降低医院的损失[5]。 5.4加强杀毒软件、防火墙的应用 通常情况下,木马程序、计算机病毒属于常见的网络安全影响因素之一,且传播速度较快,危害范围较广,对大量计算机及信息系统的安全性造成极大威胁。为了提高医院信息化建设网络安全水平的提高,技术人员需要对各类计算机病毒与木马程序进行充分了解,并加强防火墙技术与杀毒软件的应用,在医院内部网络与外部网络之间设立一道屏障,筛选安全的数据信息,避免病毒进入计算机设备及系统内部。同时,还可以借助杀毒软件定期对系统进行检测,寻找潜伏的病毒,进一步保障医院信息系统的安全性。 5.5加强专业安全管理团队的组建 除了以上措施之外,为了加强医院信息化建设网络安全防护水平的提高,还需要加强专业安全管理团队的组建,明确网络安全对信息化建设及医院整体运转与发展的重要性,以此为基础加强与有关部门的联系配合,积极组织培训教育活动,对医院内部网络管理人员进行培养教育,提高其专业素养与安全意识等,同时,对医院内部网络及信息系统进行定期的安全监测,定期开展网络安全防护宣传教育活动,对医院内部医护人员网络安全意识进行培养提高,为医院内部信息系统整体安全性提供充分的保障[6]。 6结语 综上所述,随着现代科技水平的不断提高,为了强化提高医院日常运转与发展的水平,医院领导需要加强信息化建设工作的开展,并根据有关部门的政策规定,完善管理制度,加强现代化技术与设备设施的应用,组建专业化安全管理团队,提高医院内部信息系统及网络的安全性,避免传统网络安全问题的出现,对医院内部医护人员及病患人群的隐私信息进行有效保护,进而促进医院自身及现代医疗卫生行业整体的健康发展。 参考文献: [1]杨帆.医院信息化建设中计算机网络安全管理与维护[J].信息与电脑(理论版),2019(14):225-226. [2]江润平.对医院信息化建设中网络安全防护的对策研讨[J].信息与电脑(理论版),2019(14):206-207. [3]施豪杰.探究医院信息化建设中的网络安全与防护策略[J].网络安全技术与应用,2019(12):130-131. [4]赵立新.医院信息化建设中计算机网络安全管理维护措施探析[J].信息与电脑(理论版),2020,32(06):178-180. [5]刘小宇,李璐.医院信息化建设中网络安全及防护的探析[J].网络安全技术与应用,2021(10):131-132. [6]陶博皓.大型医院网络安全防护体系的架构设计和应用[J].电子技术与软件工程,2021(20):235-236. 作者:徐大志 单位:江苏省盐城市亭湖区卫生健康委员会信息中心
在网络信息技术不断发展的背景下,计算机信息处理技术被广泛运用在各个行业之中,使我国实现了数字化、网络化的发展。通过计算机信息技术的运用,会产生大量的数据资源,这种技术虽然可以满足人们的工作及生活需求,但是海量数据的出现增加了计算机系统的信息储存,影响计算机的运行效率。因此,计算机信息技术处理中,应该通过大数据资源的利用,可以满足信息技术使用的容量高、增长速度快以及信息多样化的使用需求,提高信息处理的整体效率,改变计算机信息处理系统运营中存在的问题,为计算机信息技术效率的提升提供支持。 1大数据的相关内容 1.1大数据概念 大数据主要是指传统数据处理软件无法处理的数据集,大数据存在着容量高、增长速度快以及信息多样化的特点,通过大数据的使用,可以展现出成本效益以及创新的信息处理形式,实现信息数据挖掘的有效性[1]。 1.2大数据的特点 在大数据发展的背景下,其特点体现在以下几个方面:第一,信息量庞大的特点。大数据主要是指可以突破1ZP的数量级,这种数据存储形式相当于传统数据储存形式的几何式翻倍。第二,速度快。在大数据资源信息处理中,大数据的信息流量是实时存储的,通过专业大数据处理器的使用可以在信息交流中实现高速传输。第三,结构多样化的特点。大数据的组成并不是单一的、固定的模式,其内容一般包括文本信息、网页框架以及图像等内容,由于处理格式的差异性在某种程度上增加了信息处理的难度[2]。 2大数据时代背景下的计算机信息处理所面临的挑战 2.1对信息安全要求更高 在大数据时展中,网络信息技术得到广泛运用,这种背景下人们对网络信息的安全性要求逐渐提升。网络环境中,人们在网络购物、网络支付平台使用中,较为关注平台的私密性以及安全性,若在计算机信息技术使用中缺少保护,会影响网络信息处理的安全性,为人们的财产造成风险。所以,在网络信息技术发展中,为了实现对人们信息的保护,应该建立有效的网络安全监督平台,使大数据背景下计算机信息技术的处理得到安全运用。 2.2专业人才需求不断提升 伴随大数据网络信息的发展,大数据网络技术得到了人们的关注,技术型人才成为行业关注的焦点。在大数据网络信息技术使用中,专业人才成为行业的需求,为了保证大数据新处理的高效性,相关数据库管理者应该提高自身的安全性,通过大数据信息技术的使用以及专业方案的构建,实现网络信息的保护,充分满足网络信息技术使用的基本需求,提升大数据网络资源的运用效率[3]。 3大数据时代背景下的计算机信息处理方式 3.1分布式存储技术的运用 伴随大数据网络时代的发展,计算机信息技术处理中通过分布式存储方法的运用,可以实现大数据信息资源的储存,改变了以往信息存储的限制性问题,通过网络专线以及高速网络资源的利用,形成多个数据库,实现总分形式的数据逻辑管理。在分布式存储技术使用中,系统结构在同一个数据中得到运用,而且,通过不同的分布以及不同的存储,可以实现不同数据系统之间逻辑关系的确定,实现数据分离及统一的最终目的。而且在分布式存储技术使用中,也解决了海量数据对信息的存储问题,计算机信息技术通过多种服务器的共同使用,提高数据存储的整体效率,解决网络信息技术使用中存在的资源不足问题[4]。 3.2数据挖掘技术的运用 结合当前大数据资源的使用状况,在计算机技术中通过数据挖掘技术的使用,可以体现出人工智能处理技术的优势。数据挖机系统通过仿生学手段的利用,按照人类的思考方式将数据进行统一处理,之后根据项目需求构建决策信息,完善对人类行为的指导。通常状况下,在数据挖掘技术使用中,其基本的组成包括以下内容:第一,数据资源的选取。在大数据背景下,计算机信息技术使用中通过数据的预处理进行数据资源的选取;第二,对选取之后的数据进行无效数据、冗余数据以及零数据进行清理、删除;第三,通过数据挖掘技术的使用进行信息的分析;第四,数据分析及评估。通过专门应用系统的使用实现对数据的分析、展示。在数据挖掘技术使用中,通常采用了人工智能的方法进行数据处理,这种设计处理技术一般包括了决策树、聚类以及神经网络等,根据数据技术进行数据的直观展示,提高计算机信息技术处理的整体效率。例如,在大数据时代背景下的计算机信息处理中,通过聚类技术的使用,其作为数据挖掘分类技术,在使用该种技术是需要将定义分为不同的簇群。其中k-means算法作为一种常用的计算形式,主要是通过制定簇群个数的确定,将源数据生成簇群中心,之后通过离中心距离计算项目的确定,实现对数据的收集处理,将对应的数据个数作为簇群中心,可以提高源数据以及簇中心计算的有效性,之后在限定数据的范围内进行数据的生成,提高数据结果计算的有效性。在数据源头上进行分类,可以将数据中心以及新的平均数值作为重点,提高项目结算的有效性。通过k-means算法的使用,能够实现平均簇群个数的确定,实现限定簇群个数的有效处理,提高数据结算结果的价值[5]。 3.3信息安全技术的运用 信息安全技术作为大数据背景下较为重要的内容,可以实现大数据信息资源的保密处理。在信息安全技术处理中,其技术通常包括数据加密技术、身份认证技术、隧道技术等,通过这些信息技术的运用,可以充分保证网络信息资源使用的安全性,但是也不能完全实现对数据信息的安全保障,因此,在大数据背景下,为了实现信息安全技术使用的安全性,应该将网络信息技术的使用以及网络安全信息系统的构建作为重点,强调网络信息运维部门以及相关部门的监控力度,通过IT网络框架理念的确定以及数据资源的信息处理,提高计算机技术使用的安全性,进而维持网络信息方案使用的安全性。通过对计算机信息技术的安全运用,通过数据加密技术的处理,可以实现网络信息技术使用的有效性,结合不同加密算法对数据资源进行分析,充分保证网络信息技术使用的安全性。在数据加密算法使用中,通过不同加密算法的运用,在通过数据项目的调节通过MD5算法对数据进行加密储存,这种素案发通过村塾数据验证的处理,可以实现信息技术安全使用的基本需求。MD5算法作为一种不可逆的计算方式,按照原始数据添加、数据分解以及数据出书计算的形式,通过任意数字以及任意符号的使用,对计算机技术的数据资源进行统计,提高网络信息资源使用的安全性、有效性,在该种算法中,当完成身份认证之后系统用户会输入登录凭证,系统会对MD5加密处理,之后自动生成固定的128字节进行数据传输,通过与数据库的存储对比,完成用户身份的验证。在数据传输中,加密技术应该在接受终端上进行原始数据的确认,提供数据加密处理不同算法的使用等,提高密钥处理的有效性,而且,通过密钥管理技术的使用,可以有效提升数据加密信息处理的安全度,为大数据背景下计算机安全处理的保密性提供参考[6]。 4大数据时代背景下的计算机信息处理的发展趋势 在大数据发展背景下,为了提高计算机技术使用的安全性、稳定性,应该根据网络信息技术的发展方向,进行信息处理方法的创新。首先,在云计算网络发展中,通过云计算技术的使用,其作为优秀的计算机技术形式,可以提高信息技术的处理效率,而且能够及时改变网络信息处理的问题。云计算技术使用中可以将网络软件作为基础,通过编程性、回应性数据的分析,可以构成云计算网,这种云计算网络可能够增强网络存储、信息技术存储能力等,拓宽计算机技术的使用范围。其次,实现计算机安全技术的创新发展。在大数据发展背景下,通过各个数据系统的运用以及网络资源的连接,可以在个人终端设备上进行信息资源的共享,实现网络信息的开放性,但是整个过程中增加了网络安全风险,使计算机安全信息受到威胁。因此,在大数据网络信息处理中,通过网络数据安全性的增加,可以提高大数据安全管理的有效性,并逐渐形成安全管理体系,实现网络计算机网络信息技术的安全发展[7]。 5结束语 总而言之,在大数据发展背景下,通过网络信息技术的运用可以结合大数据的特点,进行网络信息资源的安全、有效处理,提高网络信息处理的整体效率,推动网络信息技术的创新发展。对于计算机技术处理人员,应该认识到信息资源处理中所面临的挑战,结合这些问题构建针对性的处理方法,通过大数据资源的安全、有效运用,保证网络信息资源传输的安全性、实时性。而且,在大数据背景下的计算机信息处理技术使用中,也应该通过分布式存储技术、数据挖掘技术以及信息安全技术的运用等,进行网络信息资源的查询,提高网络信息资源处理的有效性,推动计算机技术的安全发展。 参考文献: [1]冯燕茹,闫婷.基于大数据背景下的计算机信息处理技术思考[J].数字技术与应用,2016(7):238-238. [2]李伟,江明夏.大数据时代下的计算机信息处理技术[J].信息通信,2014(8):129-129. [3]张翠.浅析大数据时代的计算机信息处理技术[J].农民致富之友,2017(9):234-234. [4]彭英,李佐军.“大数据”视角下计算机信息处理技术分析[J].天津中德应用技术大学学报,2016(6):108-110. [5]高杨.大数据时代的计算机信息处理技术[J].科技风,2018(12):69-69. [6]邱成相,苏有邦.“大数据”时代背景下计算机信息处理技术研究[J].数字技术与应用,2016(7). [7]冯思毅.大数据时代背景下计算机信息处理技术[J].数字通信世界,2018,160(4):83. 作者:储向向 单位:江南大学
科学与管理论文:科学理论与企业管理论文 1行为科学对企业管理的影响 在组织行为科学中比较经典的激励理论是美国马斯洛的需求层次理论、美国学者赫茨伯格等人提出的双因素理论以及决策模型理论。首先,马斯洛的需求层次理论认为人类的需求分为生理的需要、安全的需要、友好与归属的需要、尊重的需要和自我实现的需要等5个等级。这五种需求的依次上升,呈金字塔式的结构。根据马斯洛的需求理论,企业可以建立灵活的激励政策,充分发掘员工的潜能。双因素理论是指“激励——保健”理论。该理论认为在一定条件下,影响人的工作积极性的因素有两类:一类是避免不良情绪的需要,一类是激励因素。前者与工作环境、人际关系、工作待遇等有关。如果没有这些因素,那么员工的工作积极性会很低,但如果有这些因素,并不一定能够调动员工的积极性。后者是指员工才能得到赏识、拥有较好的发展机会等因素,这些因素能够激励员工产生强烈的工作欲望。在决策模型中,目标函数采用效用函数形式,可以有多种表现形式,如非物质因素等。另外,在决策方式上,采用满意准则。这比传统的最优化准则更具有人性化。企业的决策者从“以人为本”的角度出发,寻求满意解,而不是“最优解”,这样的决策更具有实用性。 2行为科学在现代管理中应用的误区 2.1企业不够重视行为科学理论的应用 我国的企业,尤其是国企和中小企业,进行现代化管理的起步比较晚,不够重视行为科学在企业管理中的应用。很多企业依然采用传统的管理方式。例如,很多国企采用终生制的人事管理方式,员工一旦进入相应的单位编制,就不会因为工作绩效差而被辞退。这种终生制的方式对于员工没有激励作用,员工的工作积极性差,因此企业的效益很差。传统的管理方式不能充分考虑到人的不同方面的需求,出现了企业提供条件与员工需求不平衡的现象。如岗位与员工能力不适应、晋升机制不完善等。长期以来,这些问题导致员工的工作积极性下降,企业员工士气低落,严重的甚至出现了整个管理团队辞职的事情。不科学的管理方式为企业的管理带来严重的隐患,成为企业前进道路上的障碍。 2.2对行为科学理论认识不够深刻 行为科学理论引入我国已经有一段的时间,很多企业已经逐渐在利用这种理论来进行员工的管理,但是效果却一直不好。究其原因就是我国的企业对行为科学理论认识不够深刻、不够全面。行为科学与心理研究具有一定的相似性,在企业应用中需要咨询相关的心理咨询师。在中国,由于文化的特殊性,公众普遍对心理咨询师具有一定的偏见。很多人将心理问题与精神问题划等号。因此,很多企业没有借助相关心理咨询师的帮助,直接进行行为科学理论的使用。然而,要想获得员工的性格特质、倾向等方面的信息和结论就必须进行相关心理方面的调研。通过调研了解员工的性格、潜能等,然后企业可以实现岗位与员工能力相匹配。 3在现代化管理中应用行为科学理论的具体途径 3.1企业要重视行为科学理论的应用 行为科学理论的应用是企业做好人力资源管理的基础。通过行为科学理论的学习,企业的领导和相关的人力资源管理人员可以洞察到企业员工内心的真实需求,然后根据不同情况予以相应的满足。这样可以充分地发掘员工的潜能,进而提高企业组织绩效。因此,企业应该十分重视相关理论的应用。首先,领导层需要学习相关的行为科学理论。企业领导可以通过咨询、自学、参加EMBA班进行行为科学理论的学习。然后,针对企业员工,尤其是人力资源管理部门的员工,企业需要进行相关行为科学理论的培训。企业可以聘请相关的专家、学者对该种理论进行深入透彻的剖析。然后结合本企业的现状进行讲解、分析,使得行为科学理论由抽象变为具体。例如怎样在本企业内部具体应用的马斯洛需求理论,本企业的各种因素与双因素理论是怎样对应的等。 3.2企业要全面认识行为科学理论 由于对行为科学理论的片面认识,企业不能很好地应用行为科学理论。要想全面、深刻地认识行为科学理论,企业的相关管理人员需要进行踏实、认真的学习。然后,企业需要克服文化的偏见,正确地认识与行为科学相关的心理学以及心理咨询师。通过心理咨询师的分析,企业可以获得企业员工性格倾向,从而更好地进行岗位的分配。企业可以进一步建立员工的心理档案。由于现代生活压力很大,员工由于工作压力、生活压力等,有可能出现一定的心理问题。这样心理咨询师通过员工的心理档案可以全面系统的了解员工的心理状况,然后进行及时地疏导,使员工摆脱压力的困扰,全身心的投入到工作中来。全面地认识行为科学理论可以帮助企业更好地做好企业的人力资源管理工作。全面的认识行为科学理论使企业可以更准确地了解员工的真实诉求,主动进行人力资源管理,提高了人力资源管理水平。例如,人力资源管理人员发现某员工最近一段时间总是请假,并且闷闷不乐。针对这些问题,人力资源管理人员可以通过合理的手段了解员工最近的生活状况。然后在企业内部尽全力帮助员工解决问题。 3.3以人为本 二十一世纪企业的竞争最终是人才的竞争。因此,企业需要想尽千万百计吸引优秀的人才,然后创造良好的条件留住优秀的人才。要做到这些企业需要以人为本。首先,根据相关行为科学理论的应用,企业需要制定合理的薪酬福利制度。使之能够满足员工不同层次的需求又能激励员工以主人翁的态度对待企业和工作。然后,企业需要与员工之间进行良好的沟通,认真考虑员工提出来的工作中问题。这样长期以来员工就会与领导层建立信任。员工与领导层之间信任能够使员工对企业产生依赖感和归属感。这样有助于企业推行新的政策和管理模式,加快企业的发展步伐。例如,丰田生产方式(精益生产)这一模式的推进在一开始就需要员工与企业领导之间很强的信任感。这样,员工才能将基层存在的问题真实地、完整地反映给企业领导,然后通过企业整体力量来解决这些问题,进而提高企业的现代化科学管理水平。 4结束语 行为科学理论为企业进行人力资源管理提供了科学的理论依据。根据行为科学的相关理论,企业决策者能够更加清晰地看到员工的真正需求,然后采取相应的激励措施,最大程度上鼓舞员工士气,创造优秀的企业文化。另外,组织行为学理论在管理中的应用使得企业更加人性化,更加关注企业员工的需求,并且尽可能满足员工的需求。这些作用使得企业现代 化管理受益。虽然,在实际应用还存在一定误区,但是为了能够进一步提高企业的管理水平,增大企业经济收益,企业领导应该充分重视行为科学理论的应用,应该踏实地学习这种理论,使之在管理中被很好地利用。 科学与管理论文:科学管理与公共管理论文 1.科学管理与公共管理 在浩瀚的管理思想史上弗雷德里克•温斯洛•泰罗的效率革命推动了“以追求效率和系统化”的时代到来,科学管理被管理学界盛赞为一个时代的繁荣,同时效率革命也为整个管理史唱响了赞歌。泰罗提出的科学管理思想包括经济人的前提假设,“胡萝卜加大棒”的管理方式与职能工长制的监督方式,为管理思想注入新鲜血液的参谋制,任务管理与劳资共同利益说。这些震撼管理思想界的新提法奠定了泰罗在管理学界“科学管理之父”的地位。而后“以泰罗为中心,在美国进一步传播效能主义的还有卡尔•巴思、H•L•甘特、弗兰克•吉尔布雷斯和莉莲•吉尔布雷斯、莫里斯•库克、哈林顿•埃默森等。”泰罗的追随者们一起缔造了管理思想界的科学管理时代。他的追随者对科学管理思想进一步扩充发展,卡尔•巴思作为泰罗最正统的追随者严格执行了泰罗的方法;H•L•甘特的任务加奖金制度和甘特图发展了科学管理思想;吉尔布雷斯夫妇试图为科学管理正名,“科学管理是培养工人,而不是扼杀工人”;哈林顿•埃默森将伦理运用到管理咨询中,积极传播效率主义;莫里斯•库克把效率主义扩大到教育部门和市政组织。正是他们的共同努力与探索成就了科学管理思想的金字塔,同时也为管理学理论和实践奠定了发展基础,而公共管理也有幸承袭科学管理的雨露。公共管理从西欧中世纪的城市自治到中国古代的基层自治,走过了人类发展历史的春夏秋冬。经过实践与理论的充实和发展,公共管理的现代趋势是社会自治和政府公共行政的良性互动。在市场经济条件下,政府公共行政是公共管理的主体,大范围的公共事务依靠政府提供,社会自治则是补充,二者的良性互动成为现代公共管理的趋势。美国科学管理对公共管理的贡献王婷(西北大学,陕西西安710122)现代公共管理解决公共生活中涉及关乎公众公共利益的公共问题,从而实现公共利益,不仅对社会提供高效优质的服务,而且关注社会的公平正义,而公共管理的主体除了政府之外还有包括公共事业单位,非营利组织,社会团体,企业,第三部门等多元主体在内的非政府组织。管理活动自古就与人类生存发展息息相关,科学管理时代的出现为管理实践提供了发展的基石。公共管理作为管理实践的一种,与科学管理有着不解的渊源,科学管理与公共管理在理论与实践的碰撞中擦出了火花。 2.科学管理对公共管理实践与理论的贡献 2.1科学管理对公共管理实践的贡献 在科学管理兴起之后,一些行政学家开始通过科学管理来寻求政府行政效率的问题所在,而这一探索对公共管理中政府公共行政也同样适用。泰罗系统阐述的科学管理理论虽然来源于对美国私营部门的研究,但却为公共行政提供了方法,即使泰罗没有着力关注公共部门,却也在这一领域具有广泛地影响。一套完整的理论少不了一种契合的运行方式,泰罗的科学管理中的最佳工作方式使公共行政模式的运作成为可能。科学管理中的最佳工作方式和政治行政二分法、正式官僚制一起构成了传统行政模式的基础,这一模式为公共管理提供了政府公共行政运作的实践“路标”。泰罗通过对时间与动作研究、任务管理制、职能工长制的探索发掘了现代管理中的效率原则。著名学者欧文•休斯说,“工厂装配线是体现泰罗思想的主要社会领域,但政府运用科学管理的时间并不比它晚多少。”也正因为如此,泰罗的科学管理在公共行政领域一直占据着重要地位,为管理实践提供了专业化的管理知识,而这种管理知识恰巧也是公共行政管理所需要的。科学管理为政府公共行政实践提供了一种有效的参考,这种方式与传统公共行政模式中的官僚制模式配合形成了传统公共行政的运作模式。科学管理中任务管理制以工时研究为基础,制定精心的计划,管理部门以明确的责任来制定工作制度。泰罗的“工时研究”被移植到政府管理中来,深刻地影响了政府的职位分类,在政府管理中推广职位分类,奠定了公务员管理的基础和依据,建立了人事管理的统一体系,为公共管理提供了一种整体运行模式;职能工长制则作为一种监督方式配合任务管理的顺利实施;标准化工作和任务管理制为公共管理中政府公共行政提供了运行方式,使政府公共行政有了高效运作的可能。科学管理中时间与动作的研究提倡一种最佳的工作方式,任何工作都应该遵循一种标准化的工作方式,使用标准化的工具、机器和材料,并使作业环境标准化,强调效率与工作绩效。虽然传统的行政模式随着政府改革的深入遭到许多质疑,但是科学管理为公共管理领域政府公共行政提供了运行“标尺”。公共管理领域的改革从未休止,人类一直在探寻最佳的政府公共行政运作模式,从传统行政时期到新公共管理时期,科学管理理论并没有随着科学管理时代的逝去而淡化,而是依然在为后来不断发展的管理理论提供借鉴和做出贡献。 2.2科学管理对公共管理理论的贡献 随着20世纪80年代以来政府规模的扩大,财政经济危机,官僚主义和社会问题的不断凸显,西方主要发达国家开始了声势浩大的政府再造运动。“政府管理的运作亦发生了相应变化,即由传统的、官僚的、层级节制的、缺乏弹性的公共行政,向市场导向的、因应变化的、深具弹性的公共管理转变。”欧文•休斯认为,一种完整的理论必须要有一种工作方式与组织方式。然而随着政府改革,政府再造的深入,“新公共管理运动”如火如荼地展开,传统行政模式渐渐淡出政府改革的蓝图,被新公共管理所取代。但这并不意味着科学管理理论的淡出,作为20世纪20年代声名大振的科学管理时代的理论支柱,即使在新公共管理时代,甚至后新公共管理时代都难以掩盖它的光芒。科学管理理论不仅仅能为传统公共行政模式所用,同样也可以为新公共管理理论作出贡献,而新公共管理运动发展的实践也证明了这一点。新公共管理打破了传统公共行政管理的相对封闭系统,将私营部门管理方法和市场竞争机制,广泛地用于公共部门管理之中,强调公共管理行政主体多元化。公共管理领域中这一全新的的价值取向表明:新公共管理不仅是政府行政管理形式上的变革,而且是在意识形态领域关于国家角色的突破,是对国家、社会、公民关系所作的全新思考与实践。科学管理理论在这一全新视角下同样为新公共管理理论的发展奠定了基础。新公共管理中对工作绩效的重视使绩效工资得到重视,而新公共管理关于人事管理的部分却与绩效工资有着水与鱼的密切关系。绩效工资的管理方式与泰罗的追随者H•L•甘特提出的任务加奖金制如出一辙,H•L•甘特的思想主要受泰罗影响,“在高工资地开支的过程中,甘特看到了激励制度的一些不同的可能性”他发明的任务加奖金制度可以说是绩效工资的前身,正是有了科学管理时代任务加奖金制的提出才有了后来绩效工资制的发展。而这种理论基奠为现代管理中绩效工资制奠定了应用基础。虽然在新公共管理运动的大背景下科学管理的最佳工作方式在实践运用过程中受到质疑,但是新公共管理依然是在最佳工作方式的基础之上进行改革的,泰罗的科学管理是基础性的奠基,有了这一奠基才有了新公共管理运动的发展,新公共管理并不是对科学管理最佳工作方式的全盘否定,而是在肯定其基础性作用的同时指出其引发的问题,进一步寻求解决问题的方法,是对最佳工作方式的完善和发展。新公共管理强调“顾客导向”认为公民应该被看做顾客,而政府则是公共服务和公共产品的提供者,是为顾客服务的,应该奉行“顾客即上帝”的遵旨。即使在新公共管理时代政府的角色发生了转变,但是政府的运行依然需要最佳的工作方式,科学管理最佳工作方式的理念对新公共管理运动而言并没有过时。新公共管理也强调结果导向,注重产出,认为效率和效力缺一不可,强调政府的“掌舵”角色,注重授权、目标使命、产出、分权模式,在政府公共管理领域中引入市场竞争机制,调动各方面的力量,降低公共产品和服务的供给成本,提高公共经济效率。而这与泰罗科学管理的效率革命殊途同归,都是寻求最有效率的结果导向,唯一的不同就是所应用的对象,泰罗的效率革命完全可以被看做新公共管理的奠基。传统公共行政模式无疑是一去不返,而新公共管理运动及其所引发的公共管理模式的变革,也将成为一股不可逆转的时代潮流。但是深究这盛世华章的背后,是科学管理的理论奠基为这一时代的繁荣提供了生长的土壤。 3.结语 美国科学管理作为现代管理学的发端和起源,为管理思想做出了巨大的贡献。一百年过去了,现代管理实践与思想中不断涌现着各种流派,但泰罗的科学管理可以被盛赞为这些流派的基石,是管理实践与理论的路标。虽然科学管理也曾遭受质疑,但是作为管理实践变革的指挥棒,它的价值意涵并不褪色。公共管理是人类政治生活必不可少的管理实践,作为公共管理改革的现代风向标“新公共管理”运动更是在政府公共行政改革中掀起了一阵狂潮。新公共管理理论是对新的环境背景下对政府公共行政改革所作的努力,科学管理为公共管理提供了运行的最佳方式。在新公共管理运动热潮中,虽然“泰罗主义”同“官僚制”一起遭受到批判,但是新公共管理理论并不是对科学管理的全盘否决,而是在科学管理的基础上所作的进一步的理论探究,是改进和创新。科学管理的价值对于现代管理而言是巨大的,同时对于公共管理的贡献也是不可否认的,其实践与理论价值更值得学界的进一步挖掘,科学管理对公共管理的贡献不仅仅是影响其发展,更重要的是其基奠作用,为公共管理乃至新公共管理的发展提供了生长肥料,因此科学管理之于公共管理,是土壤,是基奠,更是跳板。 作者:王婷 单位:西北大学 科学与管理论文:基于科学性与合理性的医院管理论文 1管理与制度脱节,脱离了管理的本质 在管理学中管理与制度是相生相辅的关系,管理的执行依托于制度的制定,制度制定的成效又依托于管理中的实践成果和反馈情况。医院作为企业中特殊的行业当然也要紧随改革的潮流,大力倡导宣扬医院管理在医院工作中的突出地位。但是在看似正确的理念下,却呈现出人文主义与科学制度在实践中严重背离。一些三甲医院为了迎合时代的发展,过分地强调制度之上的理念引导与个人素质,完全忽略制度的约束与制度的规范。评判一个医院的整体绩效水平不仅要关注医院的技术水平,还要关注优质的服务态度[3]。医院的管理固然重要,但是仅靠刚性的管理来提升员工的行为准则,提倡医德医风是远远不够的。优质的管理还要依附强有力的、切实可行的规章制度来保障医疗水平和服务态度的执行。缺失了制度的支撑,医院的医疗活动便失去了对员工的凝聚力和领导力,所追捧的医院文化和标榜的精神文明便会失去其吸引力,同时也缺少了从自觉到不自觉意识转化的动力。最终使隐形层面做得不伦不类而显性内容无法得到真正落实,难免使医院的管理流于形式主义弊端。由此可见,只有医院管理与医院制度相互配套,才能确保医院的和谐发展。 2管理与医务活动脱节,使医院管理建设出现偏差 精神文明建设从提出到至今一直被各类企业所推崇,不论企业家或是管理者,从精神文明建设的推广中看到了管理中的一种新型力量,这种抽象的新型力量与“霍桑试验”所提倡的人的行为和态度是紧密相连的,金钱对于工作的产出并不能起到决定性的作用,群体规范、群体行为才是个体工作的主要因素,在管理理念上都是如出一辙,都更加以人的情感为本。医院工作管理也不例外,那么如何在工作当中体现群体的情感走向?如何加强该群体的精神文化?如何提升群体的凝聚力?很多企业通过开展各种各样的活动来体现。这无疑是一种最直接、最简单,同时又能让员工一目了然、第一时间感知的有效方法。但是在实践中,随着环境的改变,实行对象素质的参差不齐,领导者想要获得的效果不同等,这些因素使得医院的管理与医院活动脱节的情况愈演愈烈。形成这样的问题所在,归纳下来主要是因为:1)箩筐化的现状。伴随着新医改的推行和传统管理理念的转变,近几年医院在管理方面上更多的趋于人性化,将管理视为竞争力的优秀力量,尤其是在以中医药为主的医院里,“以人为本”的工作理念尤其重要。但是在医院推行活动时,由于定位不准、目标模糊、跟风造势等因素,将活动视为一个大箩筐、大熔炉,不论是否适合于本院的定位,不论是否与管理建设相关联,通通将其扔进活动的箩筐内,致使医院活动不但不能很好地配合医院管理建设,反而使两者之间“差之毫厘,失之千里”[4]。2)简单化现状。这里所说的简单化是指概念上的混淆,很多一级三甲医院错把医院活动当做医院管理的方法之一。这种简单的相等,使医院管理建设流于一项必须完成的任务,不但使其形式主义化,难以调动员工积极性,并且使医院活动难以发挥对管理的积极作用,形成上文所提到的隐性不明确,显现不到位的误区管理。3)表面化现状。医院的管理是一个长期形成并不断创新的过程,不是一蹴而就,也不是短期内拼凑而成的。很多医院为了给员工和患者留有一个良好文化环境的视觉形象,将活动停留在表面上追求多少的层面上,忽视了内涵本质的建设,难以形成一套系统的体系,结果是“丢了西瓜找芝麻”,使医院管理建设出现了偏差与盲从。 3加强医院管理建设的途径 3.1构建优秀价值观,确保医院管理顺利实施医院优秀价值观的确立从广义上来说是医院文化的确立,在医院文化中想要构建坚实有力、被员工和患者共同认可的优秀价值观就必须层层做起。我们先要明确文化的建成不是一蹴而就,而是要经历漫长的过程才会形成的抽象物质,它分为表层即医院的物质符号,中层即医院的行为准则与制度文化,深层即医院的优秀层,主要指医院的精神与优秀价值观[4]。只有经过这一漫长复杂的过程,医院优秀价值观的确立才能沿着初始愿望进行,才能时时与医院的管理方法相结合,才能解决上一章节所提到的医院管理与管理理念脱节的现象。那么在现实的医院管理中如何构建优秀价值观,解决理念与管理的脱节?概括来说需要完成以下几步:1)统一员工优秀价值的认同感。人的情感是医院发展中最优秀的财富,是医院文化形成的重要因素。在市场进程的多元化与人力资源管理方法的不断升级的今天,使员工的素质和对医院工作的认知感有不同层次的差异,这样的差异性无疑给管理工作带来了很大的风险与难度。而统一化则是管理中最基本的要求,员工只有做到目标统一、情感认同度一致才能谈及之后的管理内容。2)规范团队优秀价值观。团队优秀价值观是指这一有效组织内的所有成员对团队目标、道德标准、行为规范、管理制度都是持有认同的态度。通过树立团队优秀价值观,增强科室凝聚力,确保医院价值观朝着正确的方向发展,同时还要注重培养主人翁的意识,强调忧患意识。3)确立医院优秀价值观。在以1),2)为基础的前提下,医院优秀价值观的形成就是一个顺其自然演化的结果。医院优秀价值观一旦被认可,对于医院未来的发展、医德医风的呈现、医疗技术水平的提升、人员科室层次的提高等方面都起着中流砥柱的作用。4)创立品牌文化。在医院优秀价值观统领医院文化与管理的同时,我们还应重点打造医院的品牌化管理,尤其在中医药的管理中更要突出中医特色,创新中医科的服务项目,利用各种载体宣传品牌文化,紧扣民生,为医院的管理奠定精神基础。从而摆脱将管理视为一种摆设、一句空洞口号的管理困境,使医院管理在执行中能够降低难度顺利进行。 3.2建立目标管理(MBO),明确管理思路目标管理也称“成果管理”“责任制管理”,是以目标为导向、以人为中心、以成果为标准的现代流行的管理方法之一。通过自上而下确定工作目标,在工作中实行“自我管理”“自我控制”,再以自下而上保障目标实现的流程来确保管理的科学性、实效性。在医院管理中依旧离不开目标管理的制定,同时它对于制度的强化也有着不容忽视的作用。在市场激烈的竞争环境中,如何确立目标管理,如何使目标管理更好地服务于医院管理,是现代医院管理者必须思考的问题。我们可以通过以下几点来梳理总结:1)明确医院的战略愿景、战略管理思路,这一思路的确定是一个比较宽泛的定义,依据医院的宏观定位和微观分析进行确立,同时还要借鉴成功的医院管理经验,扬长避短;2)依据战略思想合理制定目标管理,使短期目标与长期目标相互配套,在工作中及时反馈,避免长、短期目标脱节,定期检查目标管理制定的科学合理性,检测与工作进程是否匹配,尽力避免目标制定的不实用性;3)将目标管理的任务合理分配到各个科室及各个人员身上,实行责任制管理,以每月绩效的评比、任务的完成情况与晋升制度相联系,以此来调动科室成员工作的积极性;4)鼓励并提倡医护工作者参与到医院制定相关管理政策的讨论中,将实际工作中遇到的困难难题及时提出,以便员工在熟悉自身目标并认同管理的基础上刷新业绩;5)完善人性化管理服务,以患者舒适度、满意度为中心,将管理的规范性渗透到每个工作细节中。 3.3对内开展员工帮助计划(EAP)、对外实行患者帮助计划(PAP)EAP与PAP是目前在国外比较流行的一种提高组织绩效、管理模式,关心、尊重员工在工作中的情感心理因素等企业管理中先进的管理技术的新型模式。在世界500强中有90%都建立了EAP管理模式,并且美国已有1/4的人享受着EAP的管理服务,在未来10年内EAP计划将会作为组织中重要的管理方法之一运行在各行各业的管理工作中。EAP概念的提出是因为一方面随着中国经济的急速发展要求所有参与者都必须具备健康的生理与心理投入到经济建设当中,另一方面由于市场化的进程使人们的生活节奏加快,对物质需求越来越大,人际关系的处理变成当代人面临的最大挑战,人的发展与社会适应力和竞争力的联系越来越密切,因此使组织机构的高层管理者将员工的心理健康放在了更高层面上来研究[1]。同时EAP随着近几年的成熟发展,在服务内容上已包含了很多方面,比如职业生涯困扰、婚姻生活问题、法律纠纷、生活工作压力、理财误区等方面,全面为人的需求而服务。医院作为“治病救人”的特殊企业,常常在工作中遇到不可测事件,比如我们常说的医疗事件,使“白衣天使”变成了“罪魁祸首”等医疗事故使医护人员在心理上承受了巨大的社会舆论压力,导致在以后的工作中医患关系日益紧张。因此在医院管理中有步骤地实施EAP计划管理是非常有必要的。具体来说我们可以从以下几点考虑:1)通过专业管理人员进行专业指导、培训与咨询,了解医护工作者的心理动态,及时解决心理疾病,缓解心理压力,提高绩效,改善组织中的工作氛围;2)帮助员工了解外部环境压力源,减少外部环境中不和谐的因素;3)及时处理压力因素的反应,包括生理、心理、行为等负面情绪的疏导;4)改变个体的不足之处,树立正确的行为模式;5)丰富医院的文体活动内容,使医护人员在紧张的工作之余缓解心理压力,提高工作积极性。PAP(患者帮助计划)是在EAP的前提下开发出来的,2种计划的目的和方法是相似的,都是利用人文管理的方法达到人心理的健康。而PAP与EAP相比较而言,主要是指对就诊患者及对流动人口的帮助,主要突出在对外的心理辅导和心理帮助上[1]。我们知道医院管理的压力一方面来源于医护人员本身对管理模式的认同度,另一方面来源于患者对医院的整体评价。在很多就诊情况下,许多患者因对疾病不了解,特别是以中医药为主的医院,由于患者因恐惧感而产生的心理压力,使症状发生改变,从而影响医生的就诊。再加上前来就诊的患者都是高危人群,即使是一些资源条件比较好的三甲医院,也大都忽视了患者的心理状况,缺乏对于患者心理疾病的诊断能力。由此可见心理疾病在整个疾病过程和病理变化中起到至关重要的作用。医护人员在与患者沟通交流时一定要注意患者心理的解压,调节患者焦虑、恐惧等情绪。因此在医院管理中开展PAP管理计划显得非常重要而且非常必要。医院工作者只有从制度上、认识上、能力上、方法上重视患者的心理问题才能对症下药。为此医院管理中既要重视技术创新和医技医德的提升,又要建立心理学意义上的患者帮助计划,减少“看病贵”“看病难”的现状,使EAP和PAP2种计划在实际工作中发挥现实意义。 3.4规范制度管理,提升医院管理建设管理建设方向的对与否离不开制度的指引,管理模式运营情况的顺利与否离不开制度的保障。“无规矩不成方圆”,医院的建设离不开一套行之有效的规章制度,它是全体成员共同遵守的行为指南和评价标准,它的建立不仅仅是用来约束员工的行为准则、言谈举止,更是以制度的规范来体现管理,体现医院管理部门的水准和能力,充分展示医院的精神面貌和规范整齐[5]。但是就目前医院管理来看,很多三甲医院在管理与制度的规范和制定上存在相当大的脱节。比如,医院的挂号问题一直是困扰患者的一大难题,“挂号难”的情况在医院中屡见不鲜。出现这样的情况虽有很多因素造成,例如医院的人力资源不够、管理混乱等,但是最根本的还是缺乏制度的规范化。再比如员工缺乏对本院优秀文化的认同感,对管理制度采取抵制心态,管理理念和标榜的精神力量对员工失去吸引力等,致使员工不重视制度的规范,导致隐性和显性层面的工作无法真正落实。那么如何才能避免管理与制度的脱节现象,使二者相互配套、相辅相成呢?通过总结有以下几点:1)依据本院办院宗旨、办院理念,把握制度制定的方向;2)依照本院的组织结构,调整制度当中不合理之处;3)每月开展医院听议会,从各科室中选取员工代表,依据对患者提出的意见和不满之处的整理,及时提出解决方案并参与到制度修改当中;4)管理人员加强监督,不定时抽查科室、员工的在岗情况,在形成人本主义的管理方式下也要提倡铁的纪律;5)依据本院患者流量,合理计划医生人数和就诊时间,可设立“三线相通”的医师团队,其中一线以值班医师为主,二线以主治医师为主,三线以该科室的学科带头人为主,三线相互独立,相互联系,严防患者找不到医师的情况,保障患者24h可以畅通找到医师就诊;6)严格遵守制度的要求,合理制定奖惩制度,畅通反馈渠道,真正做到公平、公正、透明。 4结语 医院管理是今后医院的发展趋势,是医院管理理念确立的重要环节,为未来医院自身管理体系的建立奠定了重要基础。完善医院的管理工作,提升医院的管理水平,调整医院管理的方法一方面对于医院的发展起到推动作用,另一方面还可以为医院获得经济效益与社会效益的双赢局面。因此只有加强制度的建立,规范制度的合理性,重视制度在管理中的作用,医院的管理才能发挥作用,才能使医院管理建设日趋成熟,逐渐步入正轨。 作者:王冠男窦红莉单位:宁夏医科大学 科学与管理论文:计算机科学与技术经济管理论文 1、计算机科学与技术在经济管理中所体现的作用 在进行经济管理工作的时候,需要从工作中出现的庞大的信息进行分析和处理,这些数据是重要的资源公司和机构需要这些资源做了分析、决策。然而,经济管理人员如何处理这些信息,从而使这些资源能够得到更好的决策服务,是经济管理人员需要不断探索的问题,在很多的研究过程中相关的许多研究人员已经取得了较为合适的方法去处理数据,但这些方法往往并不适用于人们获得大量正确的感官使自己不足以判定自己的决定或感觉。不过由于计算机技术的发展,让人们在处理这些数据的过程中,获得了很大的方便,因为电脑可以有效地对大量的数据进行处理,分析,因此,计算机科学与技术,经济管理提供了在工作过程中带来极大的方便。 2、计算机科学与技术在经济管理过程中的应用形式 2.1运用人工神经网络的形式来对信息进行分析 在动物界的神经传递过程,以及两者之间的神经元有突触,发挥信息的一对神经元之间传递的作用。在传送过程中会被用来传播若干神经递质,这些不同类型的神经递质的那些神经元接收时的轴突,会有许多分支。神经递质中的信息传送的神经元再传递到受体细胞,然后。这种形式的信息传递有很多好处,研究人员受到这些启示后,他们发明了一种自组织特征映射算法,以实现有效的传递信息。因此对计算机技术,其在外界的时间表达的发展以及当前正在使用的方式为数值向量,并且对于神经系统,这也是在该信号中的信息的传播的移位。因此,使用计算机技术进行的信息的神经之间的信息发送处理,具有非常相似的地方。 2.2这种人工神经网络的信息处理方式具备的功能 有关信息处理这个人工神经网络,它是基于神经网络的生物的形式来学习了,那里的人工神经网络的这个系统,也就是现在的一些智能计算机功能与神经系统的生物学特性有很大一部分是类似的,。第一,它具有如下特性反映在存储器中,因为它是基于生物神经模型来设计,因此,其在信息存储和分析,将在第一保留该信息,并且还具有关联存储器的功能。其次,它具有的功能,可以是非线性映射。因为在许多实现该操作,不能够建立的输入信息与输出的数量之间的线性关系,因此设计了许多熟悉的模型不能在其他信息处理系统来执行。然而,使用人工神经网络的设计方法,使得它可以满足非线性映射信息处理的过程中,也可以设置在设计过程中大量的非线性数学模型,并且每个字段可以是得到了应用。另外,该人工神经网络的信息处理模式中,还可以输入的信息来确定和实现有效的分类,原本存在于该信息的信息处理是不容易的分离和鉴定的问题,以便有效的解决方案。最后一个是,它可以具有的信息和输入,并输出将是一种有效的处理数据知识的内容的功能,因为该人工神经网络模型具有神经传递在生物学的特性,所以它可以在信息到达时,它的分析和信息处理为那些谁满足要利用的条件,并存储。这使信息的处理时,数据可根据它们的特性进行分类和分析。 3、人工神经网络的信息处理技术在经济管理中的应用 计算机科学与技术带来的这个神经网络的信息处理模式的发展过程中,因为它的一些特性和功能,已有效地用于许多领域,解决了传统的信息处理那些不能够解决谁的问题,并取得了良好的效果。因此,目前的做法是,不仅能够使用在经济管理过程信息,还是在医药,工程和其他经济领域已被广泛使用。由于计算机模拟人类思维与人类思考有着极大的相似度,因此在经济管理和其他需要人类思维仔细工作的领域中计算机就可以代替人类进行大量的思考,从而减少人脑处理数据的时间提升效率的同时也降低了人们的劳动脑力,提升了工作品质。 3.1在信贷分析过程中需要对这种信息处理技术加以利用 对于信贷分析,信贷评估机构是有自己的特点,所以在信息化的过程,因为这些公司带来不同形式的信息,制作过程,以判断其可信度,大的问题,这是很难判断出来,使很多时候会带来大量的经济损失。然而,采用这种判断方法的人工神经网络的信息技术,将上有效地解决这些问题完成的。在这些贷款时,信用评级公司,只需要输入信息编码到它,你可以分析数据,由于数额较大的信息输入,使评价过程更加准确地完成更多的工作。利用这种技术,不仅可以做到的准确度,而且还避免了主观的思维操作者的形式。这是这些优点的存在,使得其被非常广泛地应用于在企业风险分析的过程。 3.2使用这种方法可以对市场做到更准确的预测 在经济管理过程中,需要对一些看起来似乎是有效的市场进行分析,并做相关的未来发展趋势的预测,在决策过程,这些预测结果能够起到参考作用,使得投资的风险可以减小。利用人工神经网络预测市场上的信息处理技术,使得市场价格走势和走势进行了考虑和分析,让一个可靠的市场模型可以被创建。例如,在期货市场上使用这种技术,可以预测其未来的价格。而这项技术也已经在股市应用。随着科学技术和计算机技术的发展日趋成熟,使得在其工作过程中已经能够针对非常复杂的工作得到了良好的解决方案。在经济管理过程,从而产生大量的数据,使用传统方法是难以解决的,但是利用计算机科学和技术,我们可以模仿人在神经传递中的处理信息的方式来进行处理,利用它们工作为人类提供了极大的方便。 4、结束语 综上所述,我国经济管理随着电子计算机科技的不断发展和科技电子计算机智能化的不断进步,以往很多经济管理类的工作也逐渐有了更方便的工作方式,既减轻了工作人员的负担又提升了相关产业的发展,电子计算机技术和软件工程的开发在经济学领域的帮助不言而喻,因此在推广及普及电子计算机技术上相关的部门要下足功夫,为了使我国经济市场电子化进程早日实现一定要不断开发新型的电子计算机技术和相关软件,做到与时俱进。 作者:徐世宇单位:黑龙江省机场管理集团有限公司信息管理部 科学与管理论文:环境科学与实验室管理论文 1开放实验室发展模式现状 在以往的时间里,高校对于实验室的管理往往是封闭的,只有在课程需要的时候才予以开放。这样一来,学生不仅无法获取仪器使用的条件和机会,而且也无法将仪器的作用充分发挥出来。意识到该问题之后,高校开展实施开放实验室,从教学目标的角度出发,尽可能为学生提供仪器的使用条件,为学生创造了自主实验和个性化学习的机会和平台。这种开放式管理模式,不仅大大提高了仪器的利用率,而且对培养学生的动手能力和创新能力也具有重要意义。为了更好地将实验室的作用在教学中充分发挥出来,高校在对实验室进行建设的时候,除了对硬件设施进行完善之外,还在学术氛围、学术理念以及科研体系等软件环境方法形成了自己的特色,以此来构建全方位、多层次的开放服务体系,使实验室的作用得以最大程度的发挥,从而更好地服务与教学和科研活动。 2综合性、设计性实验现状 在综合性、设计性实验模式下,学生不仅要从多学科角度出发,对实验方案进行科学合理的构建,而且还要运用已掌握的知识在实验中发现问题、分析问题和解决问题。由此可见,相对于一些普通的验证性实验来说,综合性、设计性实验更加能够培养学生的综合能力。伴随着素质教育改革的不断深入,综合性、设计性实验的有效开展也逐渐被各学科教师所重视起来。为了能够使综合性、设计性实验的开展达到预期的目的,教师首先应该对实验开展的目标进行充分明确,并结合教学内容,对实验方案进行合理设计,一般来说,实验的难度不宜过大,且要具有较强的操作性,这样才能够激发学生对实验的积极性和主动性。其次,实验的内容应该尽可能全面,使学生通过实验操作,能够达到扩展知识,提高认知水平的目的,以此来推动教学目标的顺利实现。 3开放实验室与开展综合设计性实验相结合的发展模式 为了进一步对开放实验室管理的创新进行研究,本文主要以某高校为例,采取开放实验室与开展综合设计性实验相结合的发展模式对实验室进行管理,并在研究过程中发现问题,解决问题,以此来更好地对管理方式进行完善。 3.1研究内容和方法 3.1.1开放环境科学基础实验室 为了便于对实验室进行管理,在不浪费资源的前提下,实现仪器的充分利用,高校对实验室的开放时间设定为每年的下半学期,以此来避免毕业论文实验和研究生论文实验的高峰期。开放对象则主要是环境科学与工程专业大三、大四的学生。但大四学生并不是作为学生参与实验,而是以实验室管理人的身份对实验操作进行指导。因此,大四学生选择的人数不宜过多,8-10人即可,同时,必须确保这些学生具备综合性、设计性实验的经验。 3.1.2开展综合性、设计性实验 综合性、设计性实验的开展大致可分为三个阶段,第一阶段,作为实验管理人员的大四学生,需要大量阅读与专业相关的文献资料,并结合环境科学基础实验的内容来对综合性、设计性实验方案进行制定并进行实验前期活动的准备工作;第二阶段,参与实验的大三学生,需要根据具体人数分为若干小组,并在已经设计好的几个实验方案中选择一个,在大四学生的指导下,利用课余时间完成实验操作,并结合实验开展的具体情况,撰写实验报告。第三阶段,大四学生将每组的实验撰写报告进行收集整理,并组织相关教师和实验员对此次综合性、设计性实验的开展效果进行分析,对实验开展中存在的问题进行总结,并在此基础上提出针对性的解决措施,以此来提高实验教学的整体质量。 3.2开放实验室创新的效果与问题将开放实验室与开展综合设计性实验相结合,由高年级学生作为管理人员对低年级学生进行指导,教师和实验员则作为监督员对实验开展的整体过程进行有效监督。这样的管理模式具有诸多优势,归纳起来,大致可以体现在以下几个方面: ①增进师生之间的交流,由于实验室开放的时间并不是在课堂上,因此,学生和教师之间有更多的时间交流、沟通,共同营造一个轻松和谐的交流氛围。在这种氛围下,学生能够畅所欲言,将自己的想法大胆地表达出来,对实验过程中出现的问题,也会积极主动地去思考,这样一来,无论是专业知识,学习方法,还是人际交往,学生都能够有所收获。 ②强化学生的自主创新意识,处于大三阶段的学生,在经过两年多的学习之后,对于一些专业知识也已经有了一个略微全面的了解,这个时候,学生往往希望参与一些实验,从而将理论与实践有效结合起来,做到对知识的深入掌握与了解。此阶段正是培养学生自主创新的最佳时期,实验过程中,对于实验选题、材料准备、实验方法的选择以及实验操作等,都可以安排学生来自主完成,以此来进一步强化学生的自主创新意识。 ③加强常规实验技能和动手能力,上文中提到,环境科学与工程专业的综合性、设计性实验的开展,都是以基础实验为依据开展的,这样一来,不仅能够强化和巩固课堂中所学习的内容,而且也可以让学生有机会掌握一些仪器的使用方法和应用原理,拓宽学生的知识面,为日后的学习奠定坚实的基础。 ④文献检索和综合知识能力的提升,由于综合性、设计性实验的开展需要学生自主选题,这就要求学生要阅读大量的文献和资料,并从中提取有用的信息。久而久之,学生的文献检索能力和综合知识能力必然会得到大幅度提升。但这种管理模式也存在一些有待完善的地方,比如说,高年级学生的专业知识水平不高,在对实验方案进行设计的时候,内容较单一,且操作性不强;实验时间大多安排在学生的课余时间,使本该1天完成的实验,需要花费2-3天才能完成,导致实验缺乏连贯性,甚至还会影响到实验的准确性。以上这些问题都是在未来时间里,需要重点解决的问题,应该引起相关部门的高度重视。 4结语 综上所述,在环境科学与工程专业课程的开展中,开放实验室所起到的作用是不容忽视的,做好实验室的科学管理是确保各项教学活动顺利开展的前提。因此,在未来的时间里,管理部门必须对实验室管理工作给予高度重视。本文所介绍的综合性、设计性实验相结合实验室管理模式,不仅具有较强的可操作性,能够激发学生获取知识的积极性和主动性,而且还能够从根本上提高教学质量,提升实验室的利用率。由此可见,该管理模式符合高等教育深化改革的目标。 作者:周振明陈朝述蒙冕武单位:广西师范大学环境与资源学院 科学与管理论文:科学理论与企业管理论文 1行为科学对企业管理的影响 在组织行为科学中比较经典的激励理论是美国马斯洛的需求层次理论、美国学者赫茨伯格等人提出的双因素理论以及决策模型理论。首先,马斯洛的需求层次理论认为人类的需求分为生理的需要、安全的需要、友好与归属的需要、尊重的需要和自我实现的需要等5个等级。这五种需求的依次上升,呈金字塔式的结构。根据马斯洛的需求理论,企业可以建立灵活的激励政策,充分发掘员工的潜能。双因素理论是指“激励——保健”理论。该理论认为在一定条件下,影响人的工作积极性的因素有两类:一类是避免不良情绪的需要,一类是激励因素。前者与工作环境、人际关系、工作待遇等有关。如果没有这些因素,那么员工的工作积极性会很低,但如果有这些因素,并不一定能够调动员工的积极性。后者是指员工才能得到赏识、拥有较好的发展机会等因素,这些因素能够激励员工产生强烈的工作欲望。在决策模型中,目标函数采用效用函数形式,可以有多种表现形式,如非物质因素等。另外,在决策方式上,采用满意准则。这比传统的最优化准则更具有人性化。企业的决策者从“以人为本”的角度出发,寻求满意解,而不是“最优解”,这样的决策更具有实用性。 2行为科学在现代管理中应用的误区 2.1企业不够重视行为科学理论的应用 我国的企业,尤其是国企和中小企业,进行现代化管理的起步比较晚,不够重视行为科学在企业管理中的应用。很多企业依然采用传统的管理方式。例如,很多国企采用终生制的人事管理方式,员工一旦进入相应的单位编制,就不会因为工作绩效差而被辞退。这种终生制的方式对于员工没有激励作用,员工的工作积极性差,因此企业的效益很差。传统的管理方式不能充分考虑到人的不同方面的需求,出现了企业提供条件与员工需求不平衡的现象。如岗位与员工能力不适应、晋升机制不完善等。长期以来,这些问题导致员工的工作积极性下降,企业员工士气低落,严重的甚至出现了整个管理团队辞职的事情。不科学的管理方式为企业的管理带来严重的隐患,成为企业前进道路上的障碍。 2.2对行为科学理论认识不够深刻 行为科学理论引入我国已经有一段的时间,很多企业已经逐渐在利用这种理论来进行员工的管理,但是效果却一直不好。究其原因就是我国的企业对行为科学理论认识不够深刻、不够全面。行为科学与心理研究具有一定的相似性,在企业应用中需要咨询相关的心理咨询师。在中国,由于文化的特殊性,公众普遍对心理咨询师具有一定的偏见。很多人将心理问题与精神问题划等号。因此,很多企业没有借助相关心理咨询师的帮助,直接进行行为科学理论的使用。然而,要想获得员工的性格特质、倾向等方面的信息和结论就必须进行相关心理方面的调研。通过调研了解员工的性格、潜能等,然后企业可以实现岗位与员工能力相匹配。 3在现代化管理中应用行为科学理论的具体途径 3.1企业要重视行为科学理论的应用 行为科学理论的应用是企业做好人力资源管理的基础。通过行为科学理论的学习,企业的领导和相关的人力资源管理人员可以洞察到企业员工内心的真实需求,然后根据不同情况予以相应的满足。这样可以充分地发掘员工的潜能,进而提高企业组织绩效。因此,企业应该十分重视相关理论的应用。首先,领导层需要学习相关的行为科学理论。企业领导可以通过咨询、自学、参加EMBA班进行行为科学理论的学习。然后,针对企业员工,尤其是人力资源管理部门的员工,企业需要进行相关行为科学理论的培训。企业可以聘请相关的专家、学者对该种理论进行深入透彻的剖析。然后结合本企业的现状进行讲解、分析,使得行为科学理论由抽象变为具体。例如怎样在本企业内部具体应用的马斯洛需求理论,本企业的各种因素与双因素理论是怎样对应的等。 3.2企业要全面认识行为科学理论 由于对行为科学理论的片面认识,企业不能很好地应用行为科学理论。要想全面、深刻地认识行为科学理论,企业的相关管理人员需要进行踏实、认真的学习。然后,企业需要克服文化的偏见,正确地认识与行为科学相关的心理学以及心理咨询师。通过心理咨询师的分析,企业可以获得企业员工性格倾向,从而更好地进行岗位的分配。企业可以进一步建立员工的心理档案。由于现代生活压力很大,员工由于工作压力、生活压力等,有可能出现一定的心理问题。这样心理咨询师通过员工的心理档案可以全面系统的了解员工的心理状况,然后进行及时地疏导,使员工摆脱压力的困扰,全身心的投入到工作中来。全面地认识行为科学理论可以帮助企业更好地做好企业的人力资源管理工作。全面的认识行为科学理论使企业可以更准确地了解员工的真实诉求,主动进行人力资源管理,提高了人力资源管理水平。例如,人力资源管理人员发现某员工最近一段时间总是请假,并且闷闷不乐。针对这些问题,人力资源管理人员可以通过合理的手段了解员工最近的生活状况。然后在企业内部尽全力帮助员工解决问题。 3.3以人为本 二十一世纪企业的竞争最终是人才的竞争。因此,企业需要想尽千万百计吸引优秀的人才,然后创造良好的条件留住优秀的人才。要做到这些企业需要以人为本。首先,根据相关行为科学理论的应用,企业需要制定合理的薪酬福利制度。使之能够满足员工不同层次的需求又能激励员工以主人翁的态度对待企业和工作。然后,企业需要与员工之间进行良好的沟通,认真考虑员工提出来的工作中问题。这样长期以来员工就会与领导层建立信任。员工与领导层之间信任能够使员工对企业产生依赖感和归属感。这样有助于企业推行新的政策和管理模式,加快企业的发展步伐。例如,丰田生产方式(精益生产)这一模式的推进在一开始就需要员工与企业领导之间很强的信任感。这样,员工才能将基层存在的问题真实地、完整地反映给企业领导,然后通过企业整体力量来解决这些问题,进而提高企业的现代化科学管理水平。 4结束语 行为科学理论为企业进行人力资源管理提供了科学的理论依据。根据行为科学的相关理论,企业决策者能够更加清晰地看到员工的真正需求,然后采取相应的激励措施,最大程度上鼓舞员工士气,创造优秀的企业文化。另外,组织行为学理论在管理中的应用使得企业更加人性化,更加关注企业员工的需求,并且尽可能满足员工的需求。这些作用使得企业现代化管理受益。虽然,在实际应用还存在一定误区,但是为了能够进一步提高企业的管理水平,增大企业经济收益,企业领导应该充分重视行为科学理论的应用,应该踏实地学习这种理论,使之在管理中被很好地利用。 作者:王曰飞单位:光大金控资产管理有限公司 科学与管理论文:科学发展观成本控制与管理论文 内容摘要:“坚持以人为本,树立全面、协调、可持续的发展观,促进经济社会和人的全面发展”是从国家发展全局出发提出的一种全新的科学发展观。本文以这一科学发展观为基点,界定社会成本控制和管理的涵义,分析了目前社会成本增大的现实原因,并提出其相应的控制和管理的对策。 关键词:科学发展观社会成本社会成本控制和管理 坚持以科学发展观统领经济社会发展全局,要深化对科学发展观基本内涵和精神实质的认识,推进社会主义和谐社会建设。“坚持以人为本,树立全面、协调、可持续的发展观,促进经济社会和人的全面发展”这是以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导,从新世纪新阶段和国家事业发展全局出发提出的一种全新的科学发展观。强调更快、更好的发展是科学发展观的出发点;以人为本是科学发展观的重要规定;实现统筹兼顾是科学发展观的根本要求(孙向军,2005)。传统观念认为发展就是单纯的追求经济增长,科学发展观改变了这一认识。从科学发展观的角度看,单纯的经济增长不等于社会发展,社会的发展是多方位的。这就要求我们用科学发展观的理论和方法指导各个领域和环节的健康发展。科学发展观的这一思路也适用于社会成本的控制与管理。 社会成本控制与管理的涵义和实质 成本是经济学中一个普遍的经济范畴,美国会计协会与标准委员会对成本做了如下定义:“成本是为了一定目的而付出的(或可能付出的)用货币测定的价值牺牲。”经济学最优秀的问题是资源有效配置的问题,而这一问题产生的前提是这样一个基本经济事实:资源是稀缺的。这就构成了机会成本概念的基础。不管是国家、厂商还是个人,拥有的资源都是有限的。而任何资源都可能有多种不同的用途。一般在使用资源的时候,总试图在不同的用途中去选择能够带来最大收益的用途。另一方面,当我们选定了某种资源的用途,就放弃了资源用于各种用途的“机会”,放弃这些机会也就意味着放弃了在这些用途中可能得到的收益。在这个意义上,被放弃的收益也就成为一种“成本”。严格地说,机会成本是指由于将资源用于某种特定的用途而放弃的其他各种用途所能带来的最高收益,通常并不是实际发生的成本,而是在选择资源用途时所产生的观念上的成本。机会成本的概念对经济分析非常重要,它是用经济学的眼光对资源进行估计的成本。虽然精确计算机会成本常常带有一定的主观随意性,但它的大小的估计对于资源的使用方向来说具有决定性的影响。 以上考虑的是每一种单项资源的机会成本,而一个国家的经营需要使用许多种资源,那么,从经济分析的观点出发,国家经营的总成本就应该将所使用的所有资源的机会成本都考虑在内,这就是国家经营的总的机会成本。我们把如此计算出来的总成本称为国家经营的经济成本,也就是说,经济成本等于国家所有投入要素的机会成本之和。故成本控制与管理必须在效率的基础上谋求各种利益相关者之间的价值公平。政府必须从社会公众角度出发,全面衡量各经济组织产品或服务寿命周期内的成本与效益,以社会成本最小化,而不是以制造成本或顾客成本最小化作为成本决策的依据,此即社会成本控制。它通过运用影子价格法和机会成本法,综合考虑经济组织行为对有关各方环境的影响来实施宏观的成本控制,此时成本控制管理战略演进为一个由全体经济组织构成的整体国家与环境融为一体的开放性系统。 社会成本增大的原因 社会成本是一国的政府、经济组织及个人发生的一切成本的总和。目前我国社会成本增大也就由以下几个方面的原因导致: 政府社会成本过大。其一是政府机构和官员有预算规模最大化的偏好。原因有二:政府机构规模越大,则可以获得的预算越大(傅光明,2002);政府支出的大小与官员权力大小成正向关系。其二是政府的管理效率低下。其三是政府决策失误导致的社会损失。其四是政府官员“失节”,即贪污腐败造成的损失。其五是政府效率失常引起的损失。 人力资源成本增长过快。其增长趋势主要来源于人力资源的激烈竞争;工资的比较差异和劳动力价值的自我认识也是诱发人力成本过快增长的主要因素;我国的一些宏观经济政策也导致劳动时间的减少,在劳动效率变化不大的状况下,致使人力资源成本升高;教育费用增长过快,合格劳动力培训成本急剧上涨,未来人力成本普遍增长。 资源价格不断攀升。这里指自然资源和生态环境。自然资源是人类社会赖以生存和发展的基本来源,一国的自然资源状况决定了社会劳动生产率的高低,对产业结构和生产力布局有着决定性影响。2000年我国石油及成品油价格与国际接轨,加之自身能源结构不合理,导致自然资源价格飙升。日益严重的环境污染和生态平衡的破坏,对经济发展的制约越来越明显,因而治理环境的成本日益增大。 融资成本和科技创新成本的升高。从理论上看我国企业的融资渠道较多,但渠道大多不畅通。如商业银行的利率已降至历史最低水平;股票筹资市场不规范等。科技创新是一国发展和保持竞争力的重要条件,但目前我国普遍不具备科技创新的能力和条件,主要在于缺乏巨大的资金投入和风险分担模式。 社会成本控制与管理的具体对策 面对社会成本逐步增长的不利形势,我们应采取切实措施对其加以控制和管理。具体对策如下: 控制和管理政府社会成本的对策。其整体思路:使最广大的社会公众积极参与改革实践和改革政策的制定与选择过程,这是经济改革公正性的基本保证;继续深化政治体制改革,使其与经济体制的巨大变化相适应,是使改革过程中的利益再分配符合社会偏好的基本保障;改进政府的工作制度和工作程序,如政府的纵向层次和横向幅度以及该结构基础上的管理规则;建立起完善的社会福利保障体系,对改革的受损者予以补偿;处理好社会公平与社会效率之间的关系。 其具体举措为:努力提高各级政府决策者及全体成员的成本控制意识;用市场机制推进区域发展;加快组织体制改革;大力推进人事制度改革,开发人力资源强化干部效能的管理与考核;加快财政体制改革;创新公共物品提供方式;创新政务服务;加快职务消费制度改革;大力推进电子商务;政府要重视基本生产和生活资料的生产和储备,保持物价稳定;进一步加大整顿和规范市场秩序的力度,促使企业规模经营。 控制和管理企业成本的对策。企业自身要加强管理,提高管理效率,提高企业资源的利用效率,减少闲置和无效消耗,以降低成本,同时加强对各种创新风险的评估,避免风险损失。具体举措有:企业应树立成本控制观念,树立战略成本委员会,把成本控制应用于价值链管理;企业应实行差异化战略,掌握好知识资本成本,为此需要有很强的研究与开发能力,以及有能够确保激励知识型员工创新型的激励机制和管理机制;在成本控制方法上需推行作业成本法,全面控制成本;公司产品价值是不断积累的动态过程,包括采购、制造、销售等服务流程,在此过程中需减少非增值作业流程,实现企业价值和成本配比的最优化。 科学与管理论文:科学发展观与建筑企业管理论文 摘要:企业文化是企业的灵魂,企业文化建设得好,就能实现优化管理,提高管理效率。本文从中国企业500强之一的湖南建工集团存在的传统文化入手,分析传统文化对建筑企业文化的双重影响,论证建筑企业如何通过传统文化与现代文化的融合实现管理的效率、效果和效益,以期达到指导建筑企业构建企业文化以及让企业文化在建筑企业中发挥其应有作用的目的。 关键词:建筑企业管理;传统文化;现代文化融合 1前言 建筑企业文化是在其长期发展过程中形成的维持自身生存乃至繁荣昌盛的精神财富,其主要内容是企业价值观、企业精神、企业经营之道、企业风尚、企业员工共同遵守的道德规范。在企业管理中,只有实现传统文化与现代文化的融合,才能用文化激励员工的积极性与创造力,凝炼企业的优秀竞争能力,实现优化管理,提高管理效率。 2企业管理中的传统文化探源- 2.1企业管理中的儒家文化 儒家文化主要包括仁、义、礼、智、信、恕、庸、忠、孝、悌等范畴,湖南建工集团经营思想的发展传承了儒家文化的诚信、人治和以人为本的精髓,坚持以人为本和改革、发展、稳定的方针,突出重点,统筹兼顾,使“经济效益、社会效益、生态效益”,“母公司、子公司、分公司”,“企业、社会、员工“之间的利益日趋统一,实现了“物质文明、精神文明、政治文明”的协调发展。 2.2企业管理中的法家文化 法家文化主张法治,而且提出了一整套的理论和方法。市场经济从某种意义上来讲就是法制经济,法家文化中的“法治”思想,为湖南建工集团建立相对集权的总公司和制定、完善整套的公司管理制度提供了有效的理论依据。 2.3企业管理中的道家文化 道家文化以“道”为优秀范畴、以“自然”和“无为”为基本观念、追求人性朴真和精神自由。21世纪的前六年,是我国人世后与国际接轨、市场经济逐步走向成熟的关键时期,湖南建工集团实现了自身的跳跃式发展,道家文化中“无为而治”的思想在其发展过程中得到了较好的彰显。湖南建工集团坚持以生产经营为中心,提出“全员入市”的经营理念,按照市场经济的要求开展经营活动,在本世纪的头几年迅速崛起,并跻身于中国企业5∞强行列。 3传统文化对建筑企业管理的双重影响 3.1传统文化对企业管理的积极影响 3.1.1儒家文化对企业管理的积极影响儒家文化特别是它饱含的以人为中心的人本主义思想,为现代企业管理提供了源头活水。 3.1.1.1有利于形成义利并举义以生利的价值观念 儒家将价值观的问题论述为义与利的关系问题。孔子说:“君子喻于义,小人喻于利”(《论语·里仁》),儒家非常强调义,甚至要求“合利取义”,但这并不是说儒家就不重视利,孔子又说:“礼以行义,义以生利,利以平民,政之大节也”(《春秋左传·成公二年》)义可以产生利,且只要符合义的要求,就可以追求利。湖南建工集团在经营管理中所确立起来的“一流、超越、精作、奉献”的企业精神,就是对“义”与“利”关系的最好诠释,即要用一流的精品建筑回报社会和业主,“义”在前,“利”在后,以义(公利)为先,可能会使集团暂时损失一定的利益,但其公益行为必能为集团营造一个良好的舆论环境和经济环境,从而开辟广阔的发展前景,这于企业实有百利而无一害。反之,若局限于短期利益,搞豆腐渣工程,可能使企业获取暴利,但必将背上不义之名,声誉扫地,到头来只能为业主冷落,被市场淘汰,甚至受到法律的严惩,最终失去应得之利。 3.1.1.2有利于形成群体至上克己奉公的工作作风 儒家文化以维护稳定和群体协调为宗旨,认为人从道德修养到社会价值实现的过程,要经过格、致、诚、正、修、齐、治、平这八目。其中“修身”是根本,它是个人自我塑造和自我完善的问题,而齐家治国平天下则将个人价值置于群体之中进行衡量和评定。湖南建工集团非常重视团队建设,培养员工和集团荣辱与共的感情和高度的敬业精神,增强集团的凝聚力和稳定性。同时,尊重员工个性的张扬,充分发挥员工个人的创造性和主动性,为其自我实现提供良好的环境和机会,从而产生对集团的满意感,增强其归属感。组织与个人相辅相成,使集团成为实现个人价值与奉献群体相结合、充满活力和战斗力的团队,使集团的维系和发展具有更坚实的基础。 3.1.1.3有利于形成以人为本以和为贵的人际关系 儒家文化主张“和”,即以和为贵,孟子提出“天时不如地利,地利不如人和”的思想,把人心向背看作是管理者是否具备“人和”的基本条件。湖南建工集团坚持以人为本的管理观念,以和谐为最高原则来处理人与人之间的关系,为集团的跨越式发展谋求优良的内外环境。何况,该集团是一个拥有近20个分公司(子公司)的大型建筑企业集团,如果片面追求一团和气,忽视各单位的个性而扼杀差异性,必然使思想僵化,不利于资源的优化整合,甚至会出现决策危机。所以,他们力求通过各单位和各种不同因素的差异互补来寻求集团各要素的最佳组合。 3.1.2法家文化对企业管理的积极影响 3.1.2.1有利于形成论功行赏的劳资分配观 法家文化“法治”思想的实践意义之一是“定分止争”,也就是明确物的所有权;之二是“兴功惧暴”,即鼓励人们立战功,而使那些不法之徒感到恐惧。“法治”思想在现代企业管理中的运用就是促使企业建立奖罚分明的管理制度,湖南建工集团在这一点上与绝大多数现代企业同出一辙,现行公司制度都是论功行赏,而不是论血缘关系行赏。赏罚分明不仅是传统文化所阐述的最基本的管理原则,而且是现代企业管理中都要坚持的出发点和归宿点。 3.1.2.2有利于形成好利恶害的激励观 法家认为人有“好利恶害”或“就利避害”的本性,商鞅得出结论:“人生有好恶,故民可治也。”现代企业不仅要尊重员工的需要,而且要主动研究员工的需要,制定有效的措施满足员工的需要。湖南建工集团并不否认员工正当的利益追求,而且把这种利益公开化,鼓励集团员工通过自己的努力拥有小车、豪宅,这不仅使员工找回了自我,而且使集团在严格的制度管理下多了一份人性化的关怀,从而增强了凝聚力,焕发了创造力。 3.1.2.3有利于形成改革图新的发展观 法家文化提出“不法古,不循今”的历史观,反对保守的复古思想,主张锐意改革。现代企业管理要依据变化的市场经济所提出的新问题,不断修订、完善管理制度。湖南建工集团站在时代改革的前列,与时俱进地出台新政策,修改、完善各项管理制度,从普通企业到集团公司再到董事会制的大型企业集团,没有哪项制度停留在过往的环境中。 3.1.3道家文化对企业管理的积极影响3.1.3.1有利于形成软性管理的领导策略 在道家文化中,包含着一系列软性管理的理念和智慧,已被世界上一些著名的管理学家所吸收并运用于管理实践。“无为而治”给管理者提倡的是一种“抓大放小”的领导策略,也是一种人性化的管理之道,要求遵循自然规律,为当为之事,不为不当为之事。将这一思想运用于现代企业管理中,就要求管理者因势利导,顺其自然,严格按事物本身规律办事。湖南建工集团在管理中,高层领导主要着眼于关乎全局的战略性决策的出台,而将日常事务的决策权下放到子公司、分公司,以充分调动下属的工作积极性,各级管理者各司其职、协力奋进。 3.1.3.2有利于推进员工个性的修炼 道家文化主张师法自然、宁静尚柔,这一传统文化的精髓在现代企业管理中的应用体现在:强调修养人生,修炼个性。建筑行业竞争激烈,但竞争规则有待进一步规范,在这种现实状态下,建筑从业人员在与人打交道的过程中,尤其要加强修养,平衡心态,正确对待接揽业务中的成与败,以一种积极争取而顺乎自然的心境处理已经发生或将要发生的各类问题。自然,这对于在经营上处于优势的湖南建工集团的员工也不例外。 3.2传统文化对企业管理的消极影响 3.2.1可能繁衍保守的管理思想 儒家“中庸之道”主张用正确的“大道”来治理民众,这是孔孟政治思想体系的方法论原则。遵循着这一文化取向,人们言行举止重不温不火而轻奋发有为,重墨守成规而轻与时俱进。这一文化观念与现代企业管理坚持和倡导的解放思想、开拓进取、与时俱进的新理念大相径庭。 3.2.2可能助长企业管理中的家长制作风 传统文化礼教范畴中的“三纲五常”礼制滋生出的长官为尊的“家长制”文化观念,成为在现代企业管理中弘扬先进文化的严重障碍。这一文化取向在企业发展中,无疑也助长官僚主义的家长制作风,严重影响和谐企业的建设。 3.2.3可能滋生企业管理中唯心观念的颓废文化 传统文化中根植的封建迷信的谶纬之学的消极思想演化出的唯心观念颓废文化,与现代企业中需要引进的先进文化格格不入。建筑企业中一些管理者放弃高远的理想和斗志而笃信神仙菩萨,或拆除某些建筑,以避让“凶险之兆”,或大兴土木,修建豪华祖坟,以期占尽风水、永享高官厚禄之福。 4建筑企业管理中传统文化与现代文化的融合之路 4.1突出先进文化的前进方向,继承并发扬传统文化中的积极因素 不言而喻,现代企业文化的建设要把弘扬传统文化、发挥传统文化的积极作用和努力体现时代特征和时代要求有机结合起来,去其糟粕、取其精华,古为今用、推陈出新。 4.1.1把建立仁德的企业形象内化为品牌形象 未来企业竞争主要是品牌竞争,品牌是一种内化的文化,我国博大精深的儒家文化是现代企业品牌塑造的原动力。“仁德”等传统文化中积极的价值取向通过品牌塑造最终-将渗透在企业的发展模式和员工的行为方式中。湖南建工集团以体现仁德之义的“一流、超越、精作、奉献”的企业精神为优秀理念,以塑造“湖南建工”品牌、打造建筑航母为目标,在经营规模上连续几年跨越“百亿元”大关,连续几年跻身中国企业500强,中国承包商和工程设计企业双60强,名列湖南百强企业,荣获21项中国建筑工程鲁班奖,加上资质准人的广泛提升,以及建工新城的落成,极大地提升了集团自身的品牌形象。当然,现代文化追求更自由、更个性、充满想象力和创造力的生活,只有将传统文化与现代文化相融合,才能为品牌注入新的内涵。 4.1.2将“和”升华为现代企业间的和谐竞争 传统文化中的“以和为贵”为和谐企业的建设找到了很好的注脚。实现传统文化与现代文化的融合,必然要求人们普遍追求立足于竞争的和谐或以和谐为目标的竞争。现代建筑企业需要以超前的眼光,从更高的基点看待竞争,必须真正意识到发展是需要和谐社会环境的,而且必须为和谐的社会环境付出相应成本——包括纳税和资助社会公益事业。把竞争上升到和谐的竞争,客观上要求企业实现竞争观念的创新,即要形成平等、互利、合作、双赢、互补的竞争观念。湖南建工集团确立了“全员入市,健康提速,以人为本,品牌领先”的发展理念和“壮大母体,全员负责,资源共享,内外联动”的发展思路,从而赢得了“母子同步腾飞,航母得以启航”的良好局面。 4.1.3创设管理制度与企业文化紧密结合的管理环境 法家文化主张“法治”,反对“人治”。将法家精神贯彻于现代企业管理制度建设,要求企业把持续经营的基础建立在一套廉明公正的组织规范和平等客观的标准之上,这也可以说是一种企业的法制文化,而且传统的法制观念要与宪法、法律的要求一致,规章制度要与时代的要求适应。湖南建工集团的管理制度与企业文化紧密结合的管理环境,充分体现了湖南建工独特的价值观——一流、超越、精作、奉献,即追求一流、超越、精作的建筑与服务,以奉献与回报社会。 4.1.4创新顺其自然的、授权的和宽松的管理方式 道家文化主张的是一种顺其自然的、授权的和宽松的管理方式,这也是一种哲学理念,与中国文化“天人合一”的传统价值观一脉相承,也会对企业文化建设起到借鉴作用。在现代企业文化中,应更加注重企业精神、企业价值观的人格化和“人企合一”的境界。湖南建工集团放开各子公司的手脚,为他们创造宽松的发展环境,鼓励它们在激烈的市场竞争中求生存、求发展,极大地推进了母子同步前行。 4.2积极推进传统文化与现代文化融合,抵制并改造传统文化的消极因素 面对新世纪以创新为优秀的知识经济的严峻挑战,必须以科学的态度将传统文化整合成与技术创新为驱动相适应的新的文化形态。当前,尤其以以下工作最为重要:培养公平竞争意识,建立创新激励机制,完善市场经济制度;培育法治精神,建立公正的竞争环境;追求科学精神,提供创新的永恒动力。惟其如此,才能使建筑企业由大变强,立于不败之地。 4.3沿着先进文化的发展方向,改进企业管理,提高企业管理的效率、效果、效益 科学的管理能优化整合资源,提高管理效率,取得良好的管理效果、创造良好的社会效益和经济效益。沿着先进文化的发展方向,通过建立并用优秀的企业文化来促进企业管理,已成为众多企业管理者的共识。建筑企业必须具有世界眼光,继承和发扬优秀文化,充分体现时代精神和创新精神,才能改进管理,提高“三效”。 4.3.1追求和谐崇尚和美,提高管理效率 改进企业管理,就要谋求和谐的内外部环境,只有这样,才能有效整合各种资源,增强凝聚力,充分调动方方面面的积极性,达到提高管理效率的目的。在儒、法、道为代表的传统文化中,和谐问题是优秀和要义,体现了中华民族热爱和平、追求和谐的精神。当前,建筑企业正处于图强奋进的关键期,如何以“和”求效是值得重视的问题。 4.3.2见利思义推己及人,提高管理效果 员工在市场经济中增强自立意识、竞争意识、效率意识的同时,市场经济的负面效应和消极因素,又孕育了拜金主义、享乐主义、见利忘义、损人利己、不讲信用、坑蒙欺诈等现象。沿着先进文化的发展方向,就要在企业倡导见利思义的精神,以取得优良的管理效果。湖南建工集团把培育质量文化作为企业的一项重要工作来抓,严格质量目标管理,每搞完一项工程,通过不断总结、概括、宣传和推广,逐渐形成富有自己特色的质量文化,从而使整个集团出现了“大局稳定,效益回升,上下同步,共同发展”的新局面。 4.3.3兼容并蓄有容乃大,提高管理效益 企业效益应该是社会效益与经济效益的结合,这是引导每一个企业沿着先进文化方向建设现代企业文化的航标。在企业文化建设中,要汲取传统文化的精神营养,既要实现传统文化与现代文化的融合,又要实现中国文化与世界文化的融合,古为今用,洋为中用,才能最大限度地整合资源,提高管理效益。值得引起关注的是,我国建筑企业在国外的项目不断增多,面对世界范围内各种文化的相互激荡,企业管理者要引导得力、措施得当、运用得法,这样才能有效实现文化的融合,才能在企业管理中通过建立优秀的企业文化推动企业管理的创新,从而达到提高企业管理社会效益和经济效益共同提高的目的。 科学与管理论文:科学发展观与市场经济管理论文 党的十七大报告阐述了科学发展观的科学内涵、精神实质和根本要求,揭示了科学发展与社会主义市场经济互相依存的辩证关系。深刻领会和把握科学发展观与社会主义市场经济的内在有机联系,对于在更深层次上理解中国特色社会主义理论体系并用以指导全面建设小康社会的实践,具有重要意义。 科学发展观在社会主义市场经济体制建立和完善的过程中形成 实现科学发展和完善社会主义市场经济体制都是发展中国特色社会主义必须坚持的重要战略指针。一个是经济社会发展的方向、原则、方式和要求,一个是经济运行的体制和机制,实质是发展与改革的关系。前者是发展中国特色社会主义的根本任务,后者是发展中国特色社会主义的基本动力,二者互相依存、缺一不可。科学发展观的第一要义是发展,科学发展要求实现以社会主义社会生产力发展为中心的经济社会全面发展。社会主义市场经济体制则主要属于生产关系范畴,并涉及上层建筑的某些环节。对于社会主义社会来说,要靠生产力的提升带动社会全面发展,推动基本经济制度完善,实现共同富裕和人的全面发展;而生产关系的完善,则为生产力的发展提供制度保障和强大动力。 科学发展观是在改革开放和社会主义市场经济体制建立和完善的过程中形成的。邓小平同志指出,“社会主义和市场经济之间不存在根本矛盾。问题是用什么方法才能更有力地发展社会生产力。”他强调,“计划和市场都是经济手段”。党的十四大报告指出,建立社会主义市场经济体制的目的在于“进一步发展生产力”。党的十六届三中全会通过的《中共中央关于完善社会主义市场经济体制若干问题的决定》,完整地提出“以人为本,全面、协调、可持续”的科学发展观,把“五个统筹”作为“完善社会主义市场经济体制的目标和任务”的重要任务和重要途径。党的十七大报告在把握我国发展阶段性特征的基础上,进一步揭示了二者之间的辩证关系。这表明,科学发展观是在社会主义市场经济理论和实践的发展过程中逐步形成的。 完善的社会主义市场经济体制为科学发展提供保障 同志指出,深入贯彻科学发展观,要求我们继续深化改革开放,完善社会主义市场经济体制,着力构建充满活力、富有效率、更加开放、有利于科学发展的体制机制,为发展中国特色社会主义提供强大动力和体制保障。这表明,完善的社会主义市场经济体制是科学发展的重要平台和体制保障。 社会生产力发展既是市场经济发育的基础,又以后者的发育程度为动力。一方面,社会分工和供求关系通过市场相联接;另一方面,市场竞争形成优胜劣汰机制,价格信号引导资源优化配置,价值规律、供求规律和竞争规律形成巨大合力,推动社会生产力向前发展。而市场经济一旦与社会主义制度相结合,便会走上新的轨道,使两种优势在更高层次上耦合,迸发出更大的活力。我国近30年改革开放的实践证明了这种体制的优越性,证明了只有以社会主义市场经济为取向的改革开放,“才能发展中国、发展社会主义、发展马克思主义”。中国要实现科学发展,必须全面深化改革、扩大开放,完善社会主义市场经济体制,更好发挥市场配置资源的基础性作用。 科学发展观引领社会主义市场经济健康发展 市场经济也存在缺陷和“失灵”,因而政府引导和市场手段的有机统一和综合运用是现代市场经济的一个重要特征。科学发展观是对社会主义市场经济规律认识的升华,对于发展社会主义市场经济具有重要指导作用。 科学发展观规定了社会主义市场经济的根本宗旨,回答了为什么发展、实现什么样的发展、怎样发展的问题。科学发展观强调坚持以人为本,做到发展为了人民、发展依靠人民、发展成果由人民共享;强调坚持中国特色社会主义“四位一体”的总体布局,全面推进社会主义经济、政治、文化、社会建设;强调转变发展方式,提高发展质量和效益,实现又好又快发展。 科学发展观坚持在充分发挥市场配置资源基础性作用的同时,不断完善宏观调控。“统筹城乡发展、区域发展、经济社会发展、人与自然和谐发展、国内发展和对外开放,统筹中央和地方关系,统筹个人利益和集体利益、局部利益和整体利益、当前利益和长远利益,充分调动各方面积极性”,就是要协调发挥政府和市场“两只手”的作用,把握发展规律、创新发展理念、转变发展方式、破解发展难题,实现经济社会全面协调可持续发展。 科学发展观扩展了社会主义市场经济的外延,赋予其可持续发展的新内涵。科学发展观要求我们不仅利用市场经济加快发展,而且努力使市场经济发展服从、服务于可持续发展;把遵循经济规律和遵循自然规律结合起来,在社会主义市场经济体制下推进资源节约型和环境友好型社会建设。 科学发展观坚持统筹国内发展和对外开放,统筹国内国际两个大局,为我们提高对外开放水平指明了方向。当代市场经济的一个突出特点是国际性、开放性。科学发展观指引我们实施独立自主、互利共赢的开放战略,把“引进来”与“走出去”更好地结合起来,利用好国内国际两个市场、两种资源。 科学与管理论文:生产力与科学管理论文 [摘要]科学管理通过有效发挥人的主观能动性,建设先进的制度文明,推动科学技术向生产力的转化。因此,应该重视科学管理对生产力的积极作用。 [关键词]科学管理;生产力;社会发展 一 从哲学的视角看管理,其本质是处在一定社会关系体系中的人,通过经济、行政、法律、教育等方式,运用数学模型、计算机技术、系统科学等方法和手段,对自然资源、人、财、物、时间、空间、信息、社会关系等,进行规划、控制、协调等活动,使之从无序到有序,产生良好效益,实现人类活动目标的过程。 管理既然是这样一种活动过程,就不可避免会有科学合理的管理和不恰当的错误的管理之分,因此,笼统地说“管理是生产力”是不科学的,应该说科学管理是生产力。 科学管理理论是基于泰罗科学管理基础之上更为深刻的认识,即按照客观世界内在规律和人性发展的客观需要进行管理活动,重视定量分析和战略规划,强调哲学思维和方法对管理的指导作用,把管理的外部环境和内在发展需要统一起来,按照人类共同的道德价值观,坚持自然、社会、人本身和谐、可持续发展的原则,把管理看成是一个不断和周围环境相适应的复杂的过程。 第一,管理是主体按照客观事物本身的内在规律,通过自主性活动实现管理目标的过程。社会越发达,事物之间联系的多样性、复杂性呈现给我们的也越多,孤立地、静止地、片面地认识和处理问题难以发现隐藏在事物内部的本质和规律。因此,成功的管理必然是在变化中寻找本质和规律并适应其发展。 第二,管理必须适合和满足人性发展的需要,管理的终极目标是实现人的全面发展。管理思想发展史表明:在从一种管理方式演变成另一种管理方式的过程中,生产力发展导致经济组织形式变化是根本原因,人性发展的新需要是重要条件。高等教育的普及提高了人的科学文化水平,网络空间构成的虚拟世界改变了人们的工作方式、生活方式和思维方式,以往群体劳动、集中生产基础上形成的管理方式,已经不适应知识经济社会的发展的要求,自然以人为本、科学管理的时代开始了。 第三,整体性思维、复杂性思维、过程哲学思想是现代科学管理的哲学方法论基础。管理活动作为一项综合性活动,涉及许多方面内容,自然科学方法、社会科学理论、技术科学成果以及关于人的科学的新认识是科学管理赖以存在和进一步发展的基础。没有这些学科的进步就没有管理学的发展。 第四,坚持自然、社会、人类可持续发展是科学管理的显著特征。自然是人类生存和发展的物质基础,由于过多人口形成的物质需求压力,人类粗放式的生产经营方式,以及不合理的分配方式,使自然资源受到严重破坏,出现了土壤沙化、资源短缺、森林面积减少、气候异常、各种污染加剧等一系列后果。这些结果的出现进一步加大了不同国家和地区以及种族之间的利益纷争,导致国家、地区间矛盾冲突不断,影响人类和平发展。 第五,科学管理要以人类共同利益和价值观为最高准则。世界是一个普遍联系的整体,许多问题的解决仅靠一个地区、一个国家是不行的,需要全球各国通力合作,从人类的共同利益出发加以解决。任何个人、组织、国家都不应该为了自己的利益牺牲人类共同的幸福。 二 科学管理是生产力,但不是传统意义上的生产力。传统的生产力概念是建立在牛顿力学机械观线性思维基础上的,认为“生产力是人们征服自然、改造自然,创造物质财富的能力”。其不足之处在于:一是把人放在和自然界完全对立的基础上,忘记了人是自然界的一部分,人依赖自然,应当与自然界共繁荣,而不是征服自然。二是只看到了物质生产力,忽视了精神生产力和人自身的生产力。固然,物质生产是人类社会赖以存在的基础,是决定政治生活和其他生活的前提。但是,自从有人类以来,人们从来没有停止过精神生产和人自身的生产;而且,随着物质财富的增长,精神生产和人自身的生产成为社会越来越重要的内容,成为推动物质生产进步,实现人自由而全面发展的优秀。 用系统论观点和复杂性思维方式及过程哲学思想认识生产力。生产力是一个开放的动态系统,是系统与要素,结构与功能的统一体,是处在不同生产关系体系中的人,能动地从自然界获取物质生产资料,创造精神财富,促进人自身自由全面发展的一种能力。这种能力是自然生产力和社会生产力的统一体。其中社会生产力包含物质生产力、精神生产力、人自身生产的能力。 自然生产力,“就是客观存在于生态自然界同时又与人类的生产活动密切相关,并直接、间接影响生产活动的各种自然力量的总和,是自然界的自然力和生产力的统称”。自然力就是自然界天然形成的与人的劳动无关,影响和作用于人们生活的力量。在人类早期,自然力对人们的生活和劳动起了根本性作用,决定了国家民族的富足程度。正如马克思所说:“由于自然条件的生产率不同,同量劳动会体现为较多或较少的产品或使用价值。”由于人类活动能力的提高,部分自然界成了打上人类烙印的“人化的自然”或称人的思想“物化的世界”,从而形成一种非天然的自然界的劳动生产力。这种非天然的自然界的生产力已经成为制约人们生存和发展的一种外在力量。 社会生产力是以实践着的人为主体和终极目标的物质生产力、精神生产力、人本身生产力的复合体。马克思、恩格斯指出,社会生产是物质生产、精神生产和生命的生产的有机统一,社会生产力因此有物质生产力、精神生产力和人的生产力三个方面。“不应把社会活动的这三个方面看作是三个不同的阶段,而只应看作是三个方面……从历史的最初时期起,从第一批人出现时,三者就同时存在着,就是现在也还在历史上起着作用”。 第一,一切历史的第一个前提是人们为了满足生活需要必须进行物质生产。物质生产力是人们利用工具,把自己的劳动作用于劳动对象,从自然界获取物质生活资料的能力。包括生产工具、劳动对象、劳动资料和具有实践能力的人。马克思曾经说,各种经济时代的区分,不在于生产什么,而在于怎样生产,用什么劳动工具进行生产。生产工具的制造和使用、劳动对象的扩大,都离不开生产中人的力量。物质生产力提供的物质财富数量和质量决定社会人口的数量和质量,也直接影响人类精神生产的能力。因此,在人类发展相当长的历史时期,追求物质生产力发展成为人们活动的最高目标,经济增长是实践活动的中心内容。 第二,当物质生产力发展到一定阶段,社会积累了大量财富,精神劳动从物质劳动中分离出来,真正的精神生产便出现了。精神生产力是人们在物质生产基础上,发展自己思维、情感、意志、审美、创造性等精神品质的能力,包括思想及其物化的技术形态和制度产品。弗里德里希·李斯特认为,“思想与意识的自由对生产力影响很大”;还说,艺术家通过他的作品,对人类精神意志,对社会生产力发生作用,但是要享受艺术事先必须具有购得它的物质手段,因此,艺术家对于物质生产,对于节约行为也具有提供诱因的作用。李斯特提出,生产力主要在于个人的智力和社会条件,一个国家通过改进其社会和智力条件,就能够运用现有的物质资本,使生产力提高十倍。精神生产力的成果表现为文学、艺术、政治、法律思想、科学、宗教,也表现为制度产品,如:经济制度、政治制度、法律制度、公共制度以及社会的公序良俗。精神生产力不仅是物质生产力发展到一定阶段的产物,而且还是促进物质生产力进一步发展的条件。进入知识经济社会后,知识和信息成为生产力的重要因素,机器代替人的劳动,生产效率大大提高,产业结构发生变化,直接从事物质生产的人将越来越少,从事精神生产的人会越来越多,精神生产力的提高以及由此推动人的发展,成为人类活动的价值追求。第三,人自身的生产是社会生产力发展的根本动力和终极目标。人是社会生活和实践的主体,人的物质需要和精神需要以及种的繁衍是人活动的内在原动力。人类的终极目标是实现自由而全面的发展。人自身生产表现在三个方面:第一,人口的生产。“生命的生产,无论是通过劳动而达到的自己生命的生产,或是通过生育而达到的他人生命的生产,就立即表现为双重关系:一方面是自然关系,另一方面是社会关系。”人口的生产既是一种自然行为,也是一种社会行为。作为自然人繁衍后代,受自然生产力和社会生产力制约,每一个社会的生产力水平,只能提供一定数量人口所必须的生活资料,只能提供一定社会条件下人最大的发展空间。第二,人的社会化。只有经过社会化的人才是社会实践和认识的主体,社会化的过程是人的另一种生产过程。这种生产过程主要包括两个方面:一方面是现实的物质生产和精神生产活动形成人的社会化需要和适应社会的各种劳动技能,以及作为有尊严的人的交往能力、认识能力、审美能力;另一方面是具有普遍意义的教育活动,通过教育传授生产和生活知识、经验,培养适合特定社会要求的道德品质、价值观、思维方式和行为方式。通过教育,人类优秀的文化遗产得以继承,新社会发展需要的知识体系获得广泛传播,新社会的实践主体经过社会化和良好的教育,实现人力资源向人力资本的转化。第三,自由而全面发展的人。迄今为止的一切社会,由于生产本身不发达、分配制度不合理,导致人总是处在片面发展和异化中。表现为劳动者为社会生产出财富的同时,却为自己生产出贫困。劳动者的各种需求、劳动能力的提高、体力和脑力的恢复、甚至生育和抚养子女,都被看成资本再生产过程中的一个环节。人被异化成机器的一部分,资本的奴隶,失去了人的尊严、自由和全面性。只有在社会物质生产、精神生产充分发展的基础上,实现社会关系的根本性变革,真正自由而全面发展的人才能产生。 三 生产力是由各种自然要素和社会要素联接起来的有机整体。各种要素的结合方式、结合程度、结合效果反映了人的能动性力量,体现了科学管理的发展水平。如果把生产力的自然要素和社会要素比作鱼网的经纬线,那么科学管理就是使其成为具有捕鱼功能的鱼网的纽结。科学管理不是生产力的硬件——机器、厂房、设备,也不是生产力的软件——先进的科学思想、良好的职业道德,而是把生产力硬件、软件结合起来的组织件。科学管理是根据生产力总体变化规律,从整体出发协调生产力系统诸要素之间关系,使之达到优化状态的过程。科学管理是生产力主要体现在三大方面,即科学技术转化为现实的生产力;人作为生产力主体能动性的实现;有利于人全面发展的制度文明建设。 马克思指出:不论生产的社会形式如何,劳动者和生产资料始终是生产的因素。但是两者在彼此分离的情况下,只在可能性上是生产要素。凡是进行生产就必须使它们结合起来。只有在科学管理条件下,各种要素有效地结合,才能形成现实生产力。同样的道理,就像单个人不在自己头脑支配下使自己的肌肉活动起来,就不能对自然界发生作用一样,没有生产的组织指挥,生产运动就不能有秩序地运作和运转。 人们常说科技是第_生产力,但科学、技术本身是人类精神劳动的成果,并不是现实生产力。因此,在诺斯看来,科学技术本身是制度创新和组织变迁的结果。科学技术是把“双刃剑”,决定其正确发挥作用和效能的是科学管理。 科学管理是生产力主要是通过人的因素实现的。亚当·斯密在历史上第一次确定了人在财富创造中的主体地位,他指出:每个人改善自身境况的一致的、经常的、不断的努力是社会财富、国民财富以及私人财富所赖以产生的重大因素。李斯特则更加重视人的主体性地位,他说:不论何处,不论何时,国家的福利同人民的智力、道德与勤奋总是成正比例的,财富就随着这些因素而增进或减退。人的自由、智力与教化在国家力量上的影响,因此也就是在国家生产力与财富上的影响……国家每年的最大开支,是应该用于后一代的教育,应该用于国家未来生产力的促进和培养上的。李斯特还特别强调人的精神生产力的重要,他说,财富的生产力比财富本身更重要,那些养猪和制丸药的是生产者,教师也是生产者,前者生产的是物质产品。后者生产的是生产力。有些人能够使下一代成为生产者,有些人能促进这一代人的道德和宗教品质,有些人能够提高人的精神力量,有些人能使病人继续保持他的生产力,有些人能使人权和公道得到保障,有些人则由于他们的艺术给人们精神上的愉快享受,能够有助于人们生产情绪高涨。国家要发展生产力必须高度重视精神生产者的劳动,重视对以往文化历史遗产的继承和发展。 科学与管理论文:浅析全球化视域的管理科学与工程硕士培养模式探讨 论文关键词:全球化 管理科学与工程 培养模式 论文摘要:“全球化”是20世纪80年代以来在世界范围日益西现的新现象,是当今时代的基本特征。经济的全球化直接推动教育尤其是高等教育的全球化,用全球化的视角分析教育领域是全球化研究在方法论上的一个重要贡献,也是高教研究的一种新兴学术研究范式。管理科学与工程学科旨在通过研究人类管理活动规律为经济组织运行达到最佳状态提供科学的理论、方法和方案,必须也必然确立“全球化”教育理念。 当前经济全球化的浪潮正席卷整个信息社会,经济全球化必将导致人才国际化。人才国际化不仅表现在人才定义与观念、使用与流动、竞争与评价、环境与待遇的国际化,更突出地表现在人才素质与培养的国际化。本文着重探究全球化理念在管理学高层次人才培养模式改革上的理论与实践。 一、管理科学与工程人才培养模式改革是有效适应经济社会全球化的必然选择 人才资源是第一资源,人才战略是第一战略。我国现代化建设迫切需要大批高素质、高层次的具有扎实专业基础知识、较强管理能力与国际视野的新型管理人才。人类社会需要管理,管理需要科学,管理科学业已成为信息社会促进经济优化发展的重要手段。管理科学与工程学科作为管理学门类下的一级学科,定量研究组织的决策、运营与管理模式规律,其研究内容具有普遍性和工具性两个特点,其学科性质决定了其人才培养目标的“国际标准”,培养具有创新能力和符合国际发展趋势的高素质管理人才是有效适应经济社会全球化的必然要求。人才培养模式是院校为学生构建的知识、能力、素质结构,以及实现这种结构的方式,包括人才的培养目标、培养规格和基本培养方式,它从根本上规定了人才特征,集中体现了教育思想和观念。经济全球化亚需革新管理科学与工程研究生培养模式、确立全球化教育理念:其一人才国际化既是经济全球化的客观要求和必然趋势,也是经济全球化必不可缺少的基础和条件;其二树立全球化教育理念是高教领域积极应对经济全球化挑战的现实选择;其三全球化管理理念是适应管理革命和管理科学学科发展的内在要求;其四人才培养模式改革是适应研究生教育发展模式和培养价值由均衡、渐进、学术型向复合、应用、创新型转变的客观需要。 人才队伍靠教育事业培养,人才素质由培养模式决定。研究生教育是培养高层次人才的主渠道,培塑全球化战略理念、革新管理科学与工程硕士培养模式、探索全球化条件下我国高级管理人才队伍建设方略是时代和教育发展的必然要求,对加强我国现代化建设、推进经济社会转型意义重大。 二、全球化视域的管理科学与工程硕士培养的特征与面临实际 专业的人才培养模式,是给该专业的受教育者制定一个培养结构,以及实现这一结构的培养方案。这一培养模式集中体现了该专业的教育思想和教育观念,并且规定了这一专业的人才培养特征,其实质就是培养什么样的人才。 (一)全球化背景下管理科学与工程人才特征 一是人才培养目标为管理型人才。具有综合素质结构和能力结构,更强调自主学习能力和岗位适应性。相比专业型人才,要求具有更“宽”、“专”、“交”的知识结构、具有更强的实践技能和管理能力,具有更高的管理、组织、执行的综合素质和岗位拓展能力。 二是人才素质要求与国际社会趋同。应该具备以下的基本条件:全球视野、创新能力、复合型知识结构、高信息敏感度、良好的人际关系协调能力、较强的组织能力与学习能力、良好的跨文化沟通能力以及国际化的运作水平与能力等,这业已成为国际通行的高素质管理型人才的衡量标准。 三是人才培养方式要求走向国际化。具体体现在:目标认同国际化,能否适应国际经济社会发展的需要,已成为管理型人才培养的出发点和落脚点;教育体制的多样化,例如方兴未艾的国内外联合办学模式正成为拔尖人才的成才渠道;课程设置综合化,更着眼于复合型人才的培养;教育手段现代化。另外,还有学生来源的国际化、师资队伍的国际化、人才培训的国际化等。 (二)管理型人才培养中出现的问题及根源 当前,在管理型人才培养中,存在着一些有待解决的矛盾问题。总体而言,一是专业设置与分类不规范,二是培养目标定位不明确,三是培养模式“社会化”程度有待提高。具体而言:一是以学术标准设置的课程模式应对培养复合型管理人才的矛盾。教学计划中课程设置不够合理。目前,教学计划中的课程多是“以系统知识传授为优秀”的传统模式。片面强调专业知识传授,对学生毕业后的多元社会工作环境和角色重视不够,一定程度上忽略了学生的管理能力的培养。课程设置应坚持以下原则和方向:注重综合素质培养、体现学科发展前沿和优化课程体系结构。 二是工科主导的培养取向与管理型研究生实用价值要求的矛盾。管理科学与工程是一门横跨经济、管理、数学、系统、信息、计算机、工程技术等多学科门类的交叉学科专业。但诸多院校把它截然列为工科专业或文科专业,而不是回归管理学这一社会科学的学科本质,单方面强调专业基础知识的学习与科研创新能力培养,一定程度上忽视了管理能力的培养。 三是缺乏健全的管理实践平台和浓厚的管理实践环境氛围。管理实践、实习环节少,实施困难.管理型人才对研究生能力素质要求较高,要求有较多的管理实践活动,但由于受到传统观念、课时、经费、场所等因素的限制,造成管理人才以课程式的学习和考试型的评价为主,造成与管理实践相脱离、理论学习多、管理实践少甚至缺乏的局面,管理学硕士教学内容和教学方法本科化,忽视管理能力的培养,与本科教育某种程度上只是时间上的延续和理论层次的简单提升。 四是管理型人才培养的师资要求高与院校符合要求的导师少的矛盾。管理型人才需要理论水平与实践能力双重优秀素质,其培养对导师的理论水平和管理能力都有较高的要求,不仅要求导师有较高的教学和科研水平,而且也要求导师具有丰富的社会管理经历和经验,但现实中这种学、管兼修的“双师型”导师十分匾乏。 三、全球化视野中的管理科学与工程硕士培养的战略实施 (一)目标定位 人才培养目标内涵清晰与否,直接影响到人才培养的质量与水平。针对国际化视野下现代化建设对高级管理人才的需求,把培养目标定位为专业管理型应用人才。具体要求是;一是要具有坚定的政治素养;二是要具备完善的知识结构。在本领域内有较坚实的经济学、管理学和系统工程学理论基础的复合型高级管理人才;三是要具有综合的能力结构.具有较强的沟通协调和组织能力,可从事专门管理工作,胜任本专业或相邻专业的教学、科研工作,或从事生产、经营和服务等管理系统的规划、设计、运作、评价和咨询等工作;四是具有扎实的创新能力.管理科学与工程专业是管理理论与管理实践紧密结合的学科,不仅要求具有严谨求实的科学态度和作风,更需要具有创新求实精神和良好的科研道德. (二)模式选择 一是确立“高层次应用型”人才培养规格.“以人为本,注重能力,创新教学”的应用型人才培养理念构成当前管理科学与工程硕士人才培养模式的基本思想体系。“以人为本”主要体现了一种教育思想和教育理念,就是以学生为本,把社会所要求的、具有全面综合素质的人才放在一切教育活动的中心。“注重能力”主要体现了培养人才的内容和重点。在培养对象上,主要面向在职人员;在培养目标上,侧重于应用型人才的培养,注重知识、能力和素质的协调发展,尤其注重能力和素质的培养;在课程结构和教学内容上,以应用性为主,加强理论与实践相结合,注重实践性教学环节的训练。“创新教学”主要体现在教学活动和教学模式上。通过积极探索,形成了与现代远程开放教育相适应的开放的、灵活多样的“两主三多”教学模式:以学生为主体、以教师为主导,利用多种教学资源、多种互动方式、多种导学模式进行教学。 二是构建“综合性、学习型、开放式、国际化”的人才培养平台.注重人才培养方案整体优化.专业、专业大类以“知识、能力、素质协调发展”为主线,构建“平台-模块”式的培养方案。专业培养方案的结构:在公共基础课平台、专业基础课平台上,设置若干个课程模块,课程体系坚持学术标准和应用标准的统一。“综合性”是指知识结构的综合性、能力与素质构成的综合性,具有较强的综合能力与分析能力,掌握系统思维与分析能力。“学习型”指确立终身学习理念,构建学习型组织的意识与技能.综合性、学习型、开放式、国际化的是辨证统一的,倡导革新人才培养模式与变化中的管理实践的进行互动。 三是实施“学习+管理+研究”人才培养方案。在教学方式,进行创新。借鉴“双元制”模式,即以德国为代表的人才培养模式,由社会和院校共同担负培养人才的任务,按照社会对人才的要求组织教学和岗位培训。这样,学生能较熟练地掌握岗位所需的技术,毕业就能很快地顶岗工作,普遍受到企业的欢迎,这种模式曾被誉为德国经济振兴的“秘密武器”。亦可借鉴CBE模式,即以加拿大、美国为代表的人才培养模式。这种人才培养模式以能力为基础,它的优秀是从管理岗位的需要出发,确定能力目标。通过有代表性的企业专家组成的课程开发委员会,制定能力分解表(课程开发表),以这些能力为目标,设置课程,组织教学内容,最后考核是否达到这些能力要求。 四是推进教学体系改革优化。首先是教学内容改革。教学内容改革是必须以培养高素质管理人才为优秀,重点突出信息社会管理特色。要用全新的观点重新审视课堂理论、具体实践与人员素质的关系,对培训教材按照社会实际需要进行结构和内容上的调整。其次是教学方法改革。对教学方法进行新的探索,采取导师指导与专业指导组集体培养相结合的方式,坚持研究生培养统一标准与因材施教相结合的原则,贯彻系统理论学习与科研并重的原则,采取课堂讲授与自学、讨论相结合,校内学习与校外实践相结合等教学方法,实现从“以系统知识传授为优秀”的传统教学方法向“以学生为中心、导师为主导”的互动教学方法的转变。再次是学习方式改革。学员在学习过程中,应改变被动式接受的教学方式,积极探索“建构主义”的学习理念,建立以发现和探究为优秀的学习模式,同时积极参与到各种部队管理实践中,实现学与用的互动。 五是注重“三大实践”的有机结合。实践训练体系包括科技竞赛、社会调查、学术活动、组织管理、科学研究等。一是社会实践。深人企业、社会,进行同本专业方向有关的调查、分析与实践活动;二是教学实践。在教学活动中,要求研究生担任1 ~2门课程的助教或主讲任务,并规定一定的学时数。这是培养研究生、提高业务能力和表达能力的重要环节;三是科学研究实践。培养和提高科学研究能力,是研究生阶段的重要内容。包括参加学术报告、文献检索、撰写学术论文和参加导师课题或项目等。尤其要实施以学位论文为中心的质量监控。学位论文工作是培养硕士研究生综合运用所学知识,掌握科学研究的基本方法,提高科研能力解决管理实际间题能力的重要环节。要着力把握四个阶段:一是开题报告,二是实证研究或现场实习,三是论文撰写,四是组织答辩。 六是打造高素质的“学管型”师资队伍。要培养高素质的管理型人才,必须建立起一支高素质的管理型导师队伍。要求导师既有比较丰富的理论知识,又有丰富的管理实践经验。换言之,既能做导师教授,又能做高层次的管理者,避免“理论型人才培养管理型人才”的现象。为构建高素质的师资队伍,在方式上可以采取“送、下、带、引”的方式:“送”就是选拔部分导师出国或到兄弟院校进行深造,重点是针对管理实践能力强而理论相对薄弱的导师;“下”就是让部分导师下到社会单位进行挂职锻炼,重点是有理论基础而社会管理经验相对缺乏的导师;“带”就是以老带新,以强带弱;“引”就是从其它实力较强的院校、社会机构引进优秀人才,或直接从社会行政管理部门、社会实践领域聘请既有丰富管理经验又有较高文化素养的专家担任兼职导师。 科学与管理论文:浅析论科学技术在现代社会管理科学与工程中的功能 论文关键词:科学技术;管理科学与工程;社会功能 论文摘要:本文从认知、生产力、社会变革、生态调节和经济五个不同的方面描述了科学技术在现代社会管理科学与工程中的功能,对科学技术在现代社会管理科学与工程中发挥的有利作用加以阐述,说明了科学技术是第一生产力,对丰富人们的精神生活,更新人们的思想观念等具有重要意义。 随着科技的进步,人类生活的各个方面都在发生着巨大的变化。这种变化的动因之——科学技术,己成为世人关注的焦点。科学是人类在长期认识和改造世界的历史过程中所积累起来的认识世界事物的知识体系;技术是指人类根据生产实践经验和应用科学原理而发展成的各种工艺操作方法和技能以及物化的各种生产手段和物质装备。科学技术,包含着科学和技术两个概念,它们虽属于不同的范畴,但两者之间相互渗透,相辅相成,有着密不可分的联系。科学是技术的理论指导,结合生产实际进行开发研究,得出新的方法;技术是科学的理论基础,是科学的实际运用,是科学和生产的中介,没有技术,科学对生产就没有实际意义。然而技术对科学也有巨大的反作用,在技术开发过程中所出现的新的现象和提出新问题,可以扩展科学研究的领域,技术能为科学研究提供必要的仪器设备。 近代科学技术的进步,有力地促进了资本主义的机器工业和社会化大生产的发展,马克思明确提出了“科学技术是生产力”的观点,科学技术就其生产和发展过程而言,是一种社会活动,是由生产决定的;就其内容属性而言,科学技术是一种生产实践经验和社会意识的结晶,就其实际的功能而言,科学技术是以知识形态为特征的“一般社会生产力”和“直接生产力”。科学技术在现代社会管理科学与工程中的功能,主要表现在提高人类的认知能力、推动经济发展、促进社会变革和协调人与自然界的关系等方面。其主要功能包括: (一)认知功能 科学技术对人类战胜迷信、愚昧,对文化教育的发展,对改变人的精神和道德面貌,都能起到促进作用,这些就是科学技术在现代社会管理科学与工程中认知功能的体现。 首先,科学是自然界本来面目的反映,它揭示了自然界的客观现律。成为了人们批判宗教迷信和旧的习惯势力,宏扬理性、解放思想的有力武器;其次,科学技术的发展改变着文化教育的内容,并且往往决定着教育改革的方向,为全面提高人类智能状况,开发人类的智力资源创造条件;再次,在科学研究的历史过程中形成了尊重实践、实事求是、追求真理、勇于创新的科学精神,大大推进了人类社会精神文明的发展进程。 (二)生产力功能 近代资本主义制度确立后,资产阶级依靠科学技术进步,使社会生产力得到前所未有的发展。进入20世纪后,科学技术逐步成为了生产力诸要素的主导要素尤其是第二次世界大战以后,科学技术已成为现代经济发展中最主要的驱动力。在新的历史条件下,邓小平继承马克思的思想,在现代社会管理科学与工程中极其深刻地指出了科学技术作为第一生产力的地位和作用,进一步阐明了科学技术在现代社会管理科学与工程中的生产力功能。 (三)社会变革功能 马克思“把科学首先看成是历史的有力杠杆,看成是最高意义上的革命力量”,在历史上首次揭示了科学技术的社会变革功能。科学技术变革社会的作用首先表现在对生产力的促进。生产力的大发展本身就是社会变革表现的一个方面,而且它还是其他社会变革的前提和基础;其次,科学技术促进生产力发展的结果,或迟或早会引起生产关系和社会制度的变革。当然,社会制度的变革不可能仅仅依靠科学技术的力量,在这里,科学技术的作用就在于给新的社会制度的产生奠定物质技术基础;再次,在我国的社会主义社会,科学技术的社会变革功能进一步得到发挥。尤其是改革开放以来,科学技术在现代社会管理科学与工程中创造了空前巨大的社会生产力,经济得以高速发展,人民生活水平不断改善,社会主义政治和经济制度日益巩固。 (四)生态调节功能 科学技术的发展大大提高了人类改造自然界的能力,但同时也出现了盲目使用这些能力,造成生态环境迅速恶化的趋势。科学技术在现代社会管理科学与工程中的生态调节功能,就是在掌握自然规律、正确认识人类对自然过程干预不当所引起后果的基础上,有计划、有目的地调节和控制人类改造自然的活动,创造一个适合人类生存和可持续发展的自然环境。当然,生态环境问题必须在充分发挥科学技术在现代社会管理科学与工程中的生态调节功能的同时,加强社会的改造和管理、严格立法、执法,实行综合治理,才可能有效地解决。 (五)经济功能 在当代,科学技术作为复杂社会系统中的一个子系统,以自身的功能为社会服务并影响社会,最主要的就是促进社会经济的发展。科学技术带来了经济结构的深刻调整,科技进步不仅导致了生产力的发展和劳动生产率的提高,而且改变了整个经济生产的产品结构、劳动力结构及资源和资金的配置,从而导致经济结构中最主要部分—产业结构的不断变革和日益高级化。人类历史上无论是由农业经济到工业经济再到知识经济,还是由劳动力密集型到资本密集型、技术和知识密集型,或者由粗放式到集约式经济形态及其结构的转变,都是由科技的巨大推动作用所促成的。 基于上述问题,科学技术与社会逐渐成为一个新兴的、独立的研究方向,通常简称为STS。科学(Science)、技术(Technology),社会((Society)的研究简称为STS研究,它探讨和揭示科学、技术和社会三者之间的复杂关系,研究科学、技术对社会产生的正负效应。其目的是要改变科学和技术分离,防止科学、技术和社会脱节的状态,使科学、技术更好地造福于人类。 可以说,科学技术在现代管理科学与工程中的功能具有广泛性,现代社会生活的方方面面都会受科学技术发展的影响、制约和促进。不同的历史时期,虽然科学技术带来的影响深度和广度上有所不同,但是勿庸置疑,每个时代的科学技术都深刻的影响到了那个时代的生活。科学技术是第一生产力。放眼古今中外,人类社会的每一项进步,都伴随着科学技术的进步。尤其是现代科学技术的突飞猛进,为社会生产力发展和人类的文明开辟了更为广阔的空间,为人类创造了巨大的物质财富和精神财富。随着知识经济时代的到来,科学技术永无止境的发展及其无限的创造力,必定还会继续为人类文明作出更加巨大的贡献。 科学与管理论文:教师评价与学校的科学管理 内容摘要: 本文从教师评价的概念入手,研究了教师评价原则和功能,并在此基础上探讨了教师评价与学校科学管理的关系。 关键词:教师评价 教育评价 教育科研 教育管理 教育评价是教育科学研究的重要领域之一。教师评价是整个教育评价中的一个极其重要的组成部分。 当前,很多学校都进行了学校内部管理体制改革,其主要内容是学校内部实行校长负责制、教职工聘任制、校内结构工资制和工资总额 包干。再加上教师专业技术职务的评审工作已制度化,这些新问题的出现,促使了教师评价的工作必须走上科学化的轨道。如果没有对教师的比较客观、比较科学的评价,那么对教师专业技术职务的评定及对教师的奖惩就会成为问题。 为了进一步提高学校的教育教学质量,学校的管理必须科学化。在学校诸多的管理工作中,对教师的管理是最为重要的环节。能够科学地、客观地评价教师的工作,应该是实现对教师管理科学化的最重要的标志。因此,随着学校科学管理水平的提高,学校管理者就愈加感到教师评价工作的重要。 一、教师评价的概念 教师评价属于教育评价的大范畴,所以我们首先要弄清教育评价的概念。教育评价是在一定的教育价值观的指导下,根据一定的教育目 标,遵循一定的程序,运用科学的方法,借助现代技术广泛收集评价信息,全面地对教育现象进行价值判断,从而为教育决策提供依据,改进教育服务的过程。 从教育评价的概念就可以界定教师评价的概念。我们认为,教师的评价应是在正确的教育价值的指导下,根据学校的教育目标和教师所应承担的任务,按照规定的程序,运用科学的方法,借助现代技术广泛收集评价信息,对教师个体的工作质量进行价值的判断,从而为教师改进工作,为学校领导加强和改进教师队伍的管理与建设及进行决策提供依据的过程。基于上述的认识,实施对教师的评价必须明确以下几点: 1、教师评价的根本目的在于:确立衡量一个教师的标准,充分发挥教育评价的导向、激励、改进的功能。通过评价过程的反馈、调控的作用,促进每个教师不断总结、不断改进自己的工作,调动广大教师的工作积极性和创造性,同时也促进学校的领导不断加强对教师队伍的管理和建设,最终达到全面提高学校的教育教学质量的目的。 2、对于教师评价的依据应是:正确的教育价值观、学校的教育目标、教师的根本任务及国家教委颁布的有关教师职业道德规范要求。 3、教师的工作具有与其他行业的工作不同的复杂性。如教师工作对象的复杂多变性;教育教学过程的多因素、多变化,可比因素不易确定;教育周期长,教育效果滞后;教育成果的集体性等等。因此,对教师工作质量的评价只凭学校领导的主观印象,或只凭学生成绩及只凭群众的选票都是不全面、不科学的,因而也是不准确和不公正的。运用现代教育评价的手段和方法,就可以在很大程度上克服上述的弊端。鉴于教师工作的复杂性,在评价方法上务必采用定量和定性相结合的办法,同时要对教师的全部工作进行多指标、多方位的综合分析和判断,这样才能使教师工作质量的评价更科学、更准确,更能反映每个教师工作的真实情况。 二、教师评价的原则 评价的基本原则是评价的理论依据、指导思想的具体体现,也是对评价工作的基本要求。正确的评价原则不仅是统一人们的思想和行动的规范,而且是指导、控制、协调评价过程的保证。在评价过程中,正确贯彻各项原则,不仅利于端正主评、被评人员的态度,克服主观性、片面性、随意性,提高评价的信度和效度,而且有利于加强评价的规范化、科学化、有序化的程度,增强评价的客观性、准确性。教师评价属于教育评价的范畴之内,因此,教育评价所应遵循的原则也就是教师评价所应遵循的原则。 1、方向性原则,指对于教师的评价一定要有利于学校实现教育目标,有利于端正办学 方向,有利于树立正确的教育质量观、人才观。如果方向不明确,教师评价就会走上歧途,同时会对学校贯彻教育方针带来消极影响。因此,确定正确的方向是教师评价工作的重要前提。在评价中,必须对每个教师的思想品德、工作态度、业务水平、教书育人和教学的能力、工作效绩作出公正、准确而又全面的价值判断,充分发挥评价的导向作用。 2、客观性原则,即科学性原则。就是在教师评价时,必须采取客观的、实事求是的态度,从客观实际出发,获取真实信息,抓住本质的 东西进行分析。 教师所从事的是以脑力劳动为主的,既劳心又劳力的特殊的复杂劳动。这种劳动的复杂性表现为劳动对象的复杂性、劳动过程的复杂性、 劳动成果的复杂性。另外,教师的劳动又富有创造性,教育工作又有周期长,教育效果滞后的特点。这些在评价教师时均应给予充分考虑,这样才能使评价更符合客观实际。 3、全面性原则,是指在确定和运用评价标准时要全面、不可片面。贯彻全面性原则,一方面要抓住评价标准的全面性,另一方面还要抓 住评价过程,广泛全面收集评价信息。 教育本身就是一个多层次、多因素、多变量的动态系统,教师的工作也是多层次、多变量构成的一个有机的整体结构。因此,在对教师 评价时,要进行多指标、多方位、多层次的分析和判断,力求真实准确的反映教师工作的全貌。作为评价的信息和资料,要尽可能全面、准确、真实,不能凭片面的材料,少数人的反映进行评价。 全面性原则并不是把各评价要素不分主次、不区分重点与非重点,也决不是把各指标数量简单相加,而是应配以不同的数量进行综合的 评价。 4、主体性原则,是指明确被评价者在评价中的地位和作用。 长期以来,人们一提评价,就是上级对下级、领导对教师或是教师对学生的评价、考核,因而视被评价者为客体。这种认识是不全面的,从实践的效果及发展的趋势来看,强调自我评价,强调被评价者的主体性,使其处于主动的地位,产生积极参与的意识,这既使评价产生更加积极的效果,也是主体性原则的具体体现.在对教师的评价中,教师既是评价的客体,又是评价的主体。因此,要尊重教师在评价中的主体地位,充分调动每个教师的主动性、积极 性、自觉性。这样才能使评价的过程真正成为教师的自我认识,自我分析,自我改进,自我完善和自我教育的过程,使教师的评价工作达到预期的目的。 5、可行性原则,是指评价的指标、标准可行;评价的方法及运用的技术手段可行;工作安排可行。指标和标准要切实注意从实际出发, 防止要求过高或过低。方法和技术手段既要注意科学性,又要注意简便易行。工作安排要求与学校的日常工作相结合,不要增加很多额外负担。 在当前,开展对教师工作评价时,科学性原则尤为重要。因为这项工作目前还是处于刚刚起步阶段,所以应该允许它要经历一个过程, 由不完善到逐渐完善,由不够科学到逐渐科学化。这也是教师逐渐适应的过程,同时也是广大教师逐渐学习教育评价的过程。评价的指标和标准不可生搬硬套,一定要结合本学校的实际,同时一定要取得教师的认同。不要形成对教师的评价是领导强加给教师们的,这不利于发挥教师在评价中的主体作用。采用的评价方法和技术手段也要让教师心中清楚,懂得为什么要采用这种方法和技术手段。即让教师在参与评价的过程中学习一些有关教育评价的理论和知识。学校领导切忌用自己的愿望,主观的设想强加给教师们,否则再科学,再完善的评价方案也是不可行的。 6、定性与定量相结合的原则,在对教师工作进行评价时,这条原则尤为重要。有些评价要素的标准可以量化,就可采用定量分析。这种 分析能比较准确的反映客观实际,防止主观性。但是在评价教育活动的质量和效益时,采用定量的方法就很困难了,特别是关系到人的思想、情感、意志等都具有模糊性。若这时强求用精确的数字去表示本身是模糊性质的事物,这不仅不客观,而且也是不科学的。因此,在进行教师评价时,必须遵从定性与定量相结合的原则。这也正是教师工作的复杂性所决定的,切不可片面认为只有定量评价才是科学的,在实际工作中也应防止这种倾向。 三、评价的功能 1、导向功能 对教师评价的指标体系和评价标准是给教师的成长和发展指明了方向 ,因而对教师的评价过程自然会具有导向的功能。 2、 激励功能 评价可以使被评价者看到自己的成就和不足,能够激起干部,教师,职工,学生发扬优点,促进人们工作的主动性与热情,激励人们将全部精力投入工作,学习。这是评价的一种心理功能,驱动被评价者的内部活力。因而评价在客观上也对学校、干部、教师、职工、学生起着督促作用,激励其内部潜藏的积极因素的发挥。 3、反馈矫正功能 通过评价的反馈作用,及时获得教育过程,教育效果的信息,可以使我们客观,准确的把握学校工作或教师工作的状况,也可以使我们清楚的看到学校工作或教师工作中的长处与短处。这样便于学校和教师经常调节工作的目标与进程,及时调节、及时强化、及时矫正,使学校和教师的工作不断地得到完善,得到改进,从而达到提高教育教学工作质量的目的。 4、 鉴定功能 对一所学校,一位教师进行评价,必然会有评价的结果,这评价的结果会对学校,教师具有鉴定的功能。只要评价的指标体系,评价标准,评价办法是科学的、全面的、客观的,那么评价的结论也必然是科学的、全面的、客观的。因此,通过评价来对学校、教师的工作进行鉴定也必然是科学的、全面的、客观的。 但是,如果在评价中只是着眼于评价的鉴定功能,那么我们的评价工作就会偏离轨道而走上弯路。所以,在评价工作中要特别注意发挥前三个功能的作用。现代管理学派是以决策为着眼点的。评价学生的主要目的不是为了把学生分等,目的应该使学生明确的知道自己的长处和短处,同时也为了便于教师了解学生,能够面对学生不断改进自己的教育教学工作。评价教师的主要目的也不是在于评级和奖惩,而是在于使教师更加了解自己的工作状况,从而去不断改进自己的工作。同时,也便于使学校的领导通过对教师的评价,看到在学校管理中存在的不足,从而去改进学校的管理工作。对教师的评价一般是形成性评价,而不是终结性评价,因而在对教师的评价中应充分发挥评价的导向、激励和反馈、矫正的功能。总之,应强调评价的主要目的是为了便于改进工作,是对被评价者达到预期目标的保证和鞭策。 四、教育评价与学校的科学管理 学校管理科学化的重要标志之一就是实现对教师队伍管理的科学化,因为对教师的管理无疑是学校诸多管理中最重要的内容。对于教师的 评价就是加强对教师队伍管理和建设的一个有力措施,是实现教师队伍管理科学化的正确途径。因此,教师的评价是实现学校管理化科学化有效措施。 1、教师评价的指标体系和评价标准为教师队伍的科学管理提供了可靠的依据和客观的标准。 管理的主要职能是组织、协调和控制,领导的主要职能是引导和带领。学校的领导既是管理者又是领导者,只有抓好对教师队伍的科学管 理,才能率领全体教师齐心协力去实现学校的目标。对学校教师队伍管理的优秀问题就是实施教师的目标管理。我们所制定的教师评价的指标体系和评价标准,就是根据学校的教育目标、教师的任务而制定的,而且这套指标体系和评价标准、评价办法均应符合现代化教育评价的科学的指导思想、原则、方法、程序。这样才能为学校领导加强教师队伍建设,实施目标管理提供可靠的依据和客观的标准。过去我们对教师的评价往往是经验型的,因而容易出现主观、片面和评价标准随意性强,评价依据不一致、不系统等问题。由于评价本身不够科学,所以也将导致对教师队伍的管理缺乏科学性,势必对教育科学带来不利的影响。与此相反,科学的教师评价的指标体系和评价标准是可靠的和客观的,这必将促使教师队伍的管理科学化。 2、 教师评价工作有利于完善教师队伍科学管理的过程。 所谓的科学管理过程是各个管理环节相互联系的有目的、有秩序的系统控制过程。学管理的科学系统过程包含计划、实施、检查、总结等 基本环节。学校对教师队伍的科学管理就应不断完善这些基本管理环节。多年以来,由于没有系统的教师评价制度,使对教师管理的基本环节或者相互脱节不能形成有序的系统,或者环节残缺失去应有的管理效果。例如:只有制定计划、组织实施的环节,而没有评价的制度,因而使检查、总结等环节落了空。实施了科学的教师评价工作,就为落实这些环节提供了有效途径。我们不但要重视评价的本身,更要重视对评价结果的分析,这样就可以完善对教师队伍科学管理的环节,逐步健全了教师队伍管理科学化的过程。 3、教师评价为学校强化教师队伍的科学管理提供丰富可靠的信息,为教育决策提供依据。 反馈渠道畅通,才能获得可靠而又丰富的信息,才能在此基础上进行正确的决策。学校领导加强教师队伍管理和建设的根本任务是知人善任,合理使用教师,有计划有目的的培养和提高教师的素质。这就需要学校领导要全面、准确、深入的了解每个教师,不仅要了解教师的整体情况,还要了解每个教师的具体情况。过去没有系统的教师管理评价制度,学校领导很难对全校教师的情况了解得很全面、很准确、很客观,这就给学校领导在任用、培养、提高教师的素质等方面的决策带来很大的困难。实施教师的评价,学校领导就可以及时获得关于教师工作的大量可靠的反馈信息,使学校领导对每个教师的情况形成全面准确的认识,为正确的决策提供了可靠的依据。 科学与管理论文:现代项目管理与落实科学发展观 [内容摘要] 项目管理模式有着悠久的历史和广泛的应用基础,是一种科学的、先进的组织管理方式,它蕴含着先进的生产管理思想与高科技的现代化管理内容。项目管理伴随着科技革命的进步而不断发展,体现了系统工程与马克思主义哲学的根本思想与精神,为我们全面落实科学发展观,推进经济、政治、文化、社会的全面发展与和谐共建,提供了坚实的理论与实践基础。 [关 键 词] 项目管理;科技革命;科学发展观 一、引言 2003年2月1日,美国“哥伦比亚号”航天飞机在返回地面时失事,罪魁祸首是由于一块很小的耐热材料受到了外部物体的撞击而脱落,导致航天飞机在返回地面时耐不住与大气层的摩擦所产生的高热而空中解体。构成航天飞机的全部零件约有260万个,而每一个零件出现瑕疵或纰漏都可能会造成致命的后果。这个惨剧又一次证明了系统理论的一个结论:随着现代人造系统的规模越来越大,要想保证系统运转的高质高效、准确无误则变得越来越困难。现实生活中,社会经济系统就是一个非常复杂多变的人造大系统,其中又包括大大小小的许多子系统,而每一个子系统的每一个环节出现问题,都可能会导致整个系统的运行出现障碍。如何组织、管理这些复杂系统的有效运行且能不断适应可持续发展的要求,则是一个十分重要的战略性问题。 项目是一个特殊的将被完成的有限任务,它是在一定时间内,满足一系列特定目标的多项相关工作的总称。而项目管理是组织管理的一个分支,是以项目为对象的系统管理方法,它通过一个临时性的专门柔性组织,对项目进行高效率的计划、组织、指导和控制,以实现项目全过程的动态管理和项目目标的综合协调与优化。项目管理的全过程都贯穿着系统工程的思想,比如项目管理注重整体管理,实际上这是哲学思想的整体宇宙观、归纳和演绎、分析与综合的科学思维方法的具体应用。项目管理理论与系统论、管理学、计算机技术等学科相互渗透,使得项目管理理论发展成为一门完整的交叉学科。 二、项目管理的发展历程及其应用 项目管理(MBP,Management By Project)最初形成于20世纪30年代,二战前夕Gantt图被用于计划和控制军事工程与建设项目,比较典型的案例是美国军方研制原子弹的曼哈顿计划。50年代项目管理理论进入了推广发展阶段,70年代以后,项目管理理论进入了成熟与完善阶段,各类项目日益复杂、建设规模日趋庞大,项目外部环境变化频繁。项目管理的应用范围也在不断扩大。 1.古代项目管理思想的应用。古代项目管理的实践活动,可以追溯到古埃及金字塔、欧洲古教堂以及一些古运河、大桥、城堡等的建设之中。比如我国古代有一个“丁谓施工”的故事,就蕴含着项目管理的思想与方法。 据说宋真宗在位时皇宫起火,一夜之间大片的宫室楼台、殿阁亭榭变成了废墟,于是,宋真宗派当时的晋国公丁谓主持修复这些工程。当时,要完成这项重大的建筑工程,面临三大问题:第一,需要把大量的废墟垃圾清理掉;第二,要运来大批木材和石料;第三,要运来大量新土。无论是运走垃圾还是运来建筑材料和新土,都涉及到大量的运输问题。如果安排不当,施工现场会杂乱无章,正常的交通和生活秩序都会受到严重影响。丁谓认真研究了该工程之后,制定了这样的施工方案。首先,从施工现场向外挖了若干条大深沟,把挖出来的土作为施工需要的新土备用,解决了新土问题。其次,从城外把汴水引入所挖的大沟中,可以利用木排及船只运送木材石料,解决了木材石料的运输问题。最后,等到材料运输任务完成之后,再把沟中的水排掉,把工地上的垃圾填入沟内,使大沟重新变为平地。归纳起来,“丁谓施工”就是这样一个过程:挖沟(取土)引水入沟(水道运输)填沟(处理垃圾)。按照这个施工方案,不仅节约了许多时间和经费,而且使工地秩序井然,使城内的交通和生活秩序不受施工太大的影响。因此可以说,“丁谓施工”的确是一套非常科学的施工方案,其中蕴含着丰富的项目管理原则与方法。 2.现代项目管理的发展历程。对于现代项目管理的出现,比较有说服力的事件主要有:(1)1917年,亨利·甘特(Gantt)发明了著名的甘特图,使项目经理按日历制作任务图表,用于日常工作安排;(2)40年代,美国军方研制原子弹的曼哈顿计划;(3)1957年,杜邦公司将关键路径法(CPM)应用于设备维修,使维修停工时间由125小时锐减为7小时;(4)1958年,在北极星导弹设计中,应用计划评审技术(PERT),将项目任务之间的关系模型化,将设计完成时间缩短了两年;(5)60年代著名的阿波罗登月计划,采用了网络计划技术使此耗资300亿美元、2万家企业参加、40万人参与、700万个零部件的项目顺利完成。 3.项目管理在社会经济活动中的应用。在国外,项目管理软件已拥有一个非常成熟的市场。在美国,DEO(能源部)、DOT(交通部)等政府部门,在项目建设时不但自己使用项目管理软件,并规定参与方也得用项目管理软件对项目进行管理。摩托罗拉是世界著名的通信设备和服务供应商,在20世纪90年代就启动了一个旨在改善其项目管理能力的计划。总部设在瑞士的国际ABB工程公司在90多个国家运营,要求公司的大部分工作实行良好的项目管理。英国、德国、加拿大、法国等国家的政府机构,其投资项目都要求使用项目管理软件进行管理。 我国在第一个五年计划时期,就投资建设了156个重点建设项目,到2002年在各种项目上的投资以万亿计,其中大型项目投资达到2000个,几乎涵盖了经济、文化、科教、国防等所有重要领域,诸如银行贷款项目,能源、交通、水利等基础设施项目,以及房地产、农业发展、工业企业技改、环保、扶贫、科研教育、文化体育、体制改革等项目。另一方面,随着我国经济活动日益融入全球经济体系,涉外经济项目的比例也将越来越高,国内外形势的发展要求项目管理采用国际通用方式,这就使得我们对项目管理的需求更为迫切。 在全球化大背景下,国内大中型项目的数量、投资额度、资金来源和货币种类的多元化以及管理上的复杂性都大大超过以前,现代化、国际化的项目建设必须用科学的方法进行管理。现在我国已经开始实行政府采购制度、招投标制度、项目监理制度、政府审批制度等等,都是国家加大监管力度、杜绝暗箱操作、确保项目建设质量的具体措施。当前,传统大型企业、高新技术企业、政府机关、社会团体等,都开始把项目管理模式作为解决组织管理问题的一个重要工具和方法。 项目管理是一种适用于任何责任重大、关系复杂、时间紧迫、资源有限的一次任务的管理方法。近年来,随着经济全球化和知识经济时代的到来,这类任务越来越多。为了适应并推动科学技术革命的发展,当今世界上许多发达国家都把目光投向项目管理。美国学者David Cleland认为:在应付全球化的市场变动中,项目管理和战略管理将起到关键性作用,美国著名杂志《Fortune》预测项目经理将成为21世纪年轻人首选的职业。由此看来,项目管理正成为社会管理和企业管理的重要内容。 三、现代项目管理模式是落实科学发展观的战略选择 现代科学技术的发生和发展,为人类认识与改造这个世界提供了必要的知识和方法,使人们的思想观念和思维方式产生了革命性变革。具体来说,现代科技革命使生产力诸要素发生了质的变化,进而导致组织结构和经济效益的进一步优化。因此,它即是生产组织方式的革命,同时也是生产力运行方式的革命。 1.科学发展观是马克思主义科技观的具体应用。价值是客体满足主体需要的功能和作用,价值观是价值意识的最高形式,它是建立在一定价值评价基础上的价值信念。科技价值观是对科技地位、作用和社会功能的根本观点,是对科技功能作用的概括和总结,是对科学技术同人类社会的价值关系的反映。马克思主义的科技价值观是对科技地位作用和社会功能的根本观点,是对科技功能作用的概括和总结,是科技同人类社会价值关系的反映。 科学是一种特殊的生产力,与其他形式的生产力相比,它具有一般性、馈赠性、条件性三个特点。一般性是指科学具有一般生产力的非物质特性,即精神性和意识性;馈赠性是指科学只要偿还了它所耗费的代价,便会像自然生产力一样一劳永逸的向社会馈赠;条件性是指科学巨大的馈赠性是有条件性的,那就是科学向直接生产力转化的经济费用。而且,马克思主义关于科学技术的观点还认为:科学理论物化为产品是一个相当复杂的过程,而这一过程的实现需要投入巨大的资金,否则科学的社会生产力的特性就难以发挥出来。 科学发展观是以为总书记的党中央站在历史和时代的高度,总结国内外发展的经验教训,吸收人类文明进步新成果基础上提出来的。它是我们党对建设中国特色社会主义规律性认识的升华,是我们党执政理念的飞跃,是马克思主义发展理论的重大创新,是指导发展的世界观和方法论的集中体现,是统领经济社会发展全局、推进社会主义现代化必须长期坚持的重要指导思想。 2.现代项目管理模式是全面落实科学发展观的战略选择。科学发展观突出了一个发展的主题,坚持了历史唯物主义关于生产力发展的首要地位和社会全面进步的统一;强调了以人为本,坚持了历史唯物主义人民群众是社会发展主体与利益主体的统一;强调解决好城乡发展不平衡实现社会有机体的统一;强调可持续发展解决经济发展与环境资源的矛盾,达到自然观与社会发展观的统一;把人的全面自由发展作为人的发展的终极目标,坚持了历史尺度和价值尺度的统一。科学发展观的目标是促进人与自然的和谐,实现经济发展和人口、资源、环境相协调,坚持走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路,保证一代接一代地永续发展。 科技进步日新月异,科技发明到实际应用的时间越来越短,新科技革命方兴未艾。新一代的数字技术、网络技术等新技术的突破极有可能引发某些产业的革命性变革,经济全球化和竞争国际化的趋势,客户化、小批量、多品种、快速交货的不断增加的要求,各种新技术的涌现和应用,都加剧了市场的快速变化。为了适应科学技术和经营环境的急剧变化,降低经营风险及满足个性化要求,企业不断推出新产品、新技术、新工艺和各种改革措施,而这些仅用常规的运行管理是难以应付的,必须组成专门的项目班子,采用现代的企业项目管理方法,实现项目管理的现代化。 全面落实科学发展观是我们一切工作的出发点和落脚点,更是我们建设新型工业化国家所必须长期遵循的基本原则。而现代项目管理模式作为社会经济组织管理的先进方式,则是我们全面落实科学发展观的战略选择与必由之路。概而言之,当前我们要想实现发展观的根本转变,全面落实科学发展观的宏伟目标,就必须用科学先进的管理思想与方法替代传统落后的管理思想与方法,把现代项目管理模式应用到科学发展观的每一个环节和内容,推进我国社会主义现代化建设的进程。 科学与管理论文:高校学生社团的规范管理与科学引导 【论文关键词】学生社团 管理 引导 【论文摘要】学生社团是高校学生自发、自主开展活动的主要形式。当前学生社团的发展存在着短期、无序、零散现象,因此,规范管理是学生社团存在的前提条件,科学引导是促进学生社团有序发展的必要保证。 一 随着素质教育、创新教育的不断深入,大学校园内学生社团越来越多。学生社团对丰富学生业余生活,提高学生自身素质,活跃校园文化氛围发挥着越来越重要的作用。在大学校园,学生社团是一道不可缺少的独特风景。但是,热闹纷繁的社团活动中也时有不谐之音传出,应当引起学生工作者的注意。 1.学生社团的无序现象 学生社团多是学生自发建立的,有时一夜之间,会出现几个社团,一张海报的张贴之时,就是某个社团成立之日。有的高校对学生社团管理严格,制订社团管理办法,社团的成立、变更、注销都需要登记。有的高校由于扩招,已无力顾及学生社团的管理,究竟有多少学生社团,社团属何种性质,社团内部管理如何,既无统计,也无指导,完全是一种自生自灭的无序状态。 2.学生社团的短期现象 究其形成原因,主要有三点:一是应时性社团,因一时流行或一时兴起建立了社团,结果时过境迁,社团也就不存在了;二是社团负责人的时限性,负责人毕业了,社团也“毕业”了;三是社团建立的随机性,本来建团就无基础,一旦话不投机,互不欣赏,大家便会各奔东西,社团也随之消失。 3.学生社团的功利现象 由于社会功利主义思潮的影响,高校学生社团的组建也会带有功利色彩。有的学生没有当上班级、学生会干部,就通过其他途径为自己寻求一个表现的机会,认为组建社团一样可以表现自己。有的学生认为,组建社团可以满足自己的某些欲望,做好了可以入党、受到表彰等。给自己找一条表现途径,这本无可厚非,但人为地加入功利色彩,则会形成一种不良风气,是一种过分的表现欲。 4.学生社团的小团体现象 三人五人一个社团,几十人一个社团,文化、艺术、科研、体育分类不明,无章程可循。尽管多数社团的组织是规范的,但也的确出现了非正式组织的小团体社团,有些社团成员全是同乡,是实质上的“同乡会”。有的社团成员间重私人感情、讲朋友义气,这些小团体会直接影响班级和系科的正常工作,在评先、评优活动中产生负面影响。 二 新的形势迫切要求对学生社团进行规范管理和科学引导。要做好这项工作,首先要对社团特征有清醒的认识。 1.学生社团具有自育性 学校一切工作都具有教育性,大学教育是灵魂教育,“是一个让你成为一个更完善的人的地方。”大学生的培育方式分为他育和自育。学生社团是自我教育的一种形式,具有很强的自育性。一是社团有集体主义培养功能。由于现在高校上课普遍使用流动教室,班集体已失去了某种固定基础,按时入教室,准时离课堂,互相之间缺少交流的机会。同学几年,叫不出名字的现象每每存在。而学生社团联系紧密,团结较好,形成了一个新的整体,大家为这个集体的建立和发展付出努力,集体的整合力和凝聚力也因社团而生。二是培养了协作精神。一个社团是一个“团队”,无私的协作、帮助是社团精神的表现,“一切为了我们的社团”,是社团成员的共同心声,他们团结协作、共同进步,以求得本社团以最佳形象立于校园。通过社团活动的组织和开展,社团成员的思想素质、文化素质、业务素质都有不同程度的提高,他们的管理能力和协调能力,在社团的基础活动中也有所加强。社团成员之间,社团与社团之间,社团与班级、学生会组织之间的正常交往和有益联系,既锻炼了社团成员能力,又完善了他们的人格。 2.学生社团的自主性 学生社团的初建,完全源于学生的自发行为。部分学生有着共同的兴趣、爱好或对某一学科的共同偏爱,都会直接促成一个社团的建立,他们之间的约定也都是出于自发、自愿。从学生社团建立的实质来看,学生社团是学生自信、自立的直接产物,是独立于班级、学生会之外的自发组织,具有较强的自主性。诸如社团章程的建立、社团的发展规划、内部管理、经费来源、活动内容的确定、社团负责人的选拔以及社团成员的吸收原则等,几乎都是自主完成的。此外,学生社团成员大多来源于学生,活动又是在学生之中,所以,社团活动在一定程度上是学生志趣、愿望和“喜怒哀乐”的最直接“展板”,社团成员也因其学生身份可以和周围同学进行有效的沟通,以便迅速、生动地反映学生自己的心声。院系对学生社团的管理仅仅体现在引导上,而不是在领导方面。 3.学生社团的专业性 学生社团多建在院系、年级或班级中。一方面,各成员之间专业相通,彼此熟悉,联系便利,有利于活动的开展;另一方面,有些社团依据现实条件成立,有的仅限于本班级、本系科中组建,这就决定了学生社团的专业性特点。另外,学生的主要任务是学习,这使学生社团带有“从师”的印迹。在成立社团之初,他们会征求许多老师的意见,社团建立后,他们又会聘请德高望重或学有专长的老师做社团的顾问和指导教师,学生社团的发展与老师的关注和指导密不可分。 4.学生社团具有创新性 “创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力”。高等教育的优秀是技术和人才培养,应“具有思想上的创造性”。学生社团已在形式和内容上不断创新。现在的学生社团活动已包含了对文化发展方向的展望,对艺术活动形式的进一步探索以及对科研活动形式的最新尝试,这些较以前的社团活动都有一定的提高。一些老社团,也时时注意以崭新的活动内容和形式出现在师生面前,使老社团长存常新。这些,靠的就是创新精神,而这种创新精神又往往会直接推动院系校园文化活动的进一步发展。 5.学生社团的科研性 学生社团的科研性在很大程度上取决于学校的科研氛围,科研氛围浓郁的高校,学生社团的科研色彩随之而浓厚。各种类型的科研讲座、课题立项、学生协助教师共同完成科研项目以及“文化、科技、卫生”“三下乡”活动中的科普宣传等,都是学生社团体现出的科研性特点。当然,并不是所有的学生社团都具有科研性质。 6.学生社团的服务性 立足校园、服务社会,是众多社团的组建原则和办团宗旨。义务宣传、义务咨询、义务传递信息、义务搬运服务等是完全意义上的服务,而文艺社团、表演社团、科研社团所进行的各类活动,更多地表现出服务的间接性,是一种以表演或传播为形式的精神文化辐射,是更高意义上的服务。 三 针对以上学生社团的客观特性,加强对学生社团的科学引导和规范管理已不容忽视。如何使学生社团健康发展,如何使众多社团渐入佳境,需要学生工作者共同探讨。 1.建立章程、定期检查,注意学生社团管理的规范化 任何社团,都需要用一定的章程进行约束和管理,避免随意性,增强规范性。所有社团必需在以学习为主的基础上开展活动,要建立社团管理的章程,要规范学生社团的各项活动,做到有章可依。二是要注意对学生社团的科学引导。社团虽为学生组建,但不能听之任之,要注意及时加以引导,使组织措施具体落实。思想工作一定要跟上,尤其是一些表演性很强的社团,更要注意纪律要求。三是要注意对社团工作的检查、总结和评比。按照一定的时限要求,定期对学生社团的活动情况进行评估、检查,使社团各项活动上“道”上“轨”,成为真正意义上的“规范社团”、“明星社团”。四是注意社团的更新与淘汰。学生办团的积极性要予以保护,但也不能任其发展,对于一些时限性很强、管理不规范、活动不正常的散乱社团,要及时清理。 2.健全制度、强化管理,注意学生社团管理的制度化 规范化与制度化有区别又有联系。这里的制度化主要指两点:一是社团的组织制度,包括对社团章程的认定、组建原则、活动形式的认可、时间场地的安排、经费来源的确定等,都必须按制度进行规范管理,讲求实效,实事求是,切实把好组建关。二是社团内部的管理制度,要帮助社团建立一套有序的、民主的内部管理制度,从社团负责人的选拔、确定到各社团成员的发展以及活动经费的管理等都要有章可循,违章必究。 3.活动公开、群众参评,注意学生社团的公开化 社团面对的是广大同学,社团的对外形象也是社团全体成员集体行为的直接结果。因此,社团的活动要公开,要做到广而告之。社团的自治和发展要通过活动公开实现,让大家参评,切实达到约束和提高的目的。 4.纵向发展、横向联系,注意学生社团的联通化 由于社团的建立多在院系或班级基础上,所以社团的活动不可避免地会有一定的局限性。作为学生工作者,应有针对性地鼓励和支持一些优秀社团走出院系,走出校门,加强对外联系,在自身纵向发展的同时实现横向联系。这种横向联系也将打破专业和学校界限,达到互相学习、取长补短的目的。各社团在加强联系的过程中,也要切实从本社团的实际出发,向更高、更强的方向努力。请进来,走出去,学习别人,促进自己。 5.求存求精、树立形象,注意学生社团活动的经常化 任何一个社团的成立,都有其现实的基础。组建后如何继续发展,如何将本社团推向周围的小环境或大环境,这是摆在社团面前的一个现实问题。大多数学生社团的成果是通过定期活动表现出来的。应注意引导社团定期以活动的形式,给本社团的成员提供发挥特长和总结成果的机会,让非社团成员也有了解和学习的机会,从而树立起本社团在周围环境中的良好形象,促进社团工作的开展。开展活动是社团的生存点,是社团得以被大众认可和继续存活的基础,应注意用活动来宣传和提高社团,用活动来丰富和发展社团,从根本上说,是用社团的活动保存社团。当然,社团的活动要定期、定质、定量,要有“精品”意识,还要注意由精英型、活动型向普及型、科研型发展,让更多的学生参与进来,这也是新时期社团的发展趋势,这些都还需要我们学生工作者因势施导,不断实践。 科学与管理论文:俄罗斯社会科学研究的组织与管理 管理结构 俄罗斯社会科学管理结构也发生了变化。按其职能和隶属关系分为以下5组。 第一组,由联邦、部和主管部门以及基层科研机构组成的自上而下的科学管理体系。联邦一级的管理结构包括:总统和总统行政事务管理局;政府和中央机关管理机构。总统行政事务管理局下设科学技术政策委员会,并由总统助理专门负责科研问题。政府和中央一级的科学管理机构包括:俄罗斯联邦会议及其下属科学、文化、教育、保健与生态委员会和科学分委员会;国家杜马及其下属教育和科学委员会与科学分委员会;中央机关中的科学和教育部;跨主管部门科技政策协调委员会。部和主管部门一级的管理机构包括:俄罗斯科学和技术政策部;科学、高等教育和技术部;科学院等。基层科研管理机构包括:科学中心;研究所;地方研究机构以及仍处于萌芽状态的独立研究机构。 第二组,随着改革不断深入和社会对科学需求的变化,俄罗斯境内最大的社会科学研究中心——俄罗斯科学院社会科学研究的组织结构发生了某些变化,新增设了一些市场需要的科研机构,那些过时的、脱离市场需求的机构被撤销了。自20世纪90年代以来,俄罗斯科学院除保留了原苏联科学院时期设置的4个社会科学学部(即历史学部,经济学部,哲学、社会学、心理学和法学学部,文学和语言学部)以外,新增设了世界经济与国际关系学部,原社会科学总部被撤销了。目前各学部的科研组织结构具体变化如下: 历史学部除保留原有的考古学研究所、通史研究所、俄罗斯史研究所(原苏联史研究所)、斯拉夫和巴尔干学研究所、米克卢霍一马克来民族学和人类学研究所、东方学研究所、俄罗斯科学院档案馆(原苏联科学院档案馆)以外,新增设了物质文明史研究所、彼得大帝民族学和人类学博物馆。学部设以下学术委员会:历史研究理论和方法论问题委员会,俄罗斯革命史问题学术委员会,社会改革与革命史问题学术委员会,俄罗斯国际关系与对外政策史学术委员会,亚洲、非洲和拉丁美洲民族一般发展史和特殊发展史学术委员会,宗教在历史中的作用学术委员会,世界历史过程中的俄罗斯学术委员会,俄罗斯与世界经济史问题学术委员会,历史编纂学和历史科学学术委员会,历史人口学和历史地理学学术委员会,古文献学、档案学和历史-语文邻近学科委员会,历史研究中的数学方法和电子计算机应用委员会,纹章学委员会,俄罗斯历史学家全国委员会(原苏联历史学家全国委员会),斯拉夫文化研究与普及学术委员会。撤销了伟大十月社会主义革命史学术委员会,社会学问题学术委员会,东方学学术委员会,斯拉夫学学术委员会,苏联外交学术委员会,科学史学术委员会,社会主义和共产主义史学术委员会,历史地理学和制图学学术委员会,考古学学术委员会,国民经济历史科学数据委员会,苏联历史学家全国委员会,俄罗斯巴勒斯坦协会。对以下学术机构实行科学方法论领导:俄罗斯国家历史公共图书馆,西伯利亚分院历史、语文和哲学研究所,俄罗斯国防部军事史研究所,布良斯克社会科学研究所,雅库茨克科学中心语言、文学和历史研究所,远东分院远东民族史、考古学和人类学研究所,乌拉尔分院历史和考古学研究所,乌法科学中心历史、语言和文学研究所,达吉斯坦科学中心历史研究所,鞑靼斯坦科学院伊勃拉吉莫夫语言、文学和历史研究所,乌拉尔分院卡累利阿科学中心和科米科学中心语言、文学和历史研究所,卡尔梅克社会科学研究所。 哲学、社会学、心理学和法学学部保留了原有的国家与法研究所、哲学研究所、心理学研究所和社会学研究所,新增设了社会、政治研究所和人学研究所。撤销了自然科学和工程学史研究所。设以下学术委员会和协会:哲学教研室圣彼得堡哲学教研室、俄罗斯国际法协会(原全苏国际法协会),俄罗斯政治科学协会(原全苏政治科学协会),俄罗斯美学协会,俄罗斯心理学家协会,俄罗斯社会学家协会(原苏联社会学协会),全俄社会学家和人口学家协会,俄罗斯哲学协会(原苏联哲学协会),科技史和科技哲学全国委员会,人的活力问题科教中心,科技哲学和社会学问题学术委员会,俄罗斯生物伦理学全国委员会。撤销了国家、政府和法的发展学术委员会,无神论和宗教批判综合研究学术委员会,宇宙空间法律问题委员会。 经济学部除保留了原有的中央经济数学研究所,圣彼得堡经济和数学研究所,农工联合企业社会、经济发展问题研究所,远东研究所,索契科学研究中心,生产力和自然资源研究委员会(原生产力委员会),经济理论和企业经营教研室,经济研究所,社会、经济问题研究所,人口社会经济问题研究所,沃洛格达科学协作中心。新增设了国民经济预测研究所,市场问题研究所,国际经济与政治研究所,就业问题研究所,对外经济研究所,国民经济研究院与俄罗斯科学院过渡时期经济问题研究所。撤销了计划和标准科学研究所,全苏控制论科学研究所,国际社会主义体系经济研究所,国际工人运动研究所。设以下学术委员会:市场经济及其职能机制形成问题学术委员会,经济最佳职能系统理论基础学术委员会,农业改革问题学术委员会,地区经济与国际关系问题学术委员会,社会和文化发展综合问题学术委员会,俄罗斯经济部和俄罗斯科学院人口和劳动资源问题学术委员会,中国综合研究学术委员会,经济科研机构协会。撤销了从社会主义向共产主义过渡经济学术委员会,“两个体系和不发达国家经济竞赛”学术委员会,苏联国民经济概况学术委员会,价格形成的基础学术委员会,国民经济最佳计划与管理学术委员会,人口的社会和经济问题学术委员会,苏联生产力配置学术委员会,基金、基本投资和新设备学术委员会,生产的经济核算和物质刺激学术委员会,生产力委员会,发展中国家问题学术委员会。对以下机构实行科学方法论领导:俄罗斯经济部和俄罗斯科学院过渡时期经济政策研究所,西伯利亚分院工业生产的经济与组织研究所,雅库特科学中心北部自然资源的综合开发经济研究所,布里雅特科学中心社会经济研究所,远东分院经济研究所,阿穆尔斯克综合科学研究所,乌拉尔分院经济研究所,科米科学中心北部经济与社会问题研究所,乌菲姆科学中心经济研究所,科拉科学中心经济问题研究所,卡累利阿科学中心经济部和俄罗斯科学院达吉斯坦科学中心社会经济研究所。 世界经济与国际关系学部下设世界经济与国际关系研究所,美国和加拿大研究所,欧洲研究所,非洲研究所,拉丁美洲研究所,比较政治学与工人运动研究所,世界研究所。成立了美国问题综合研究学术委员会,非洲国家经济、社会、政治和文化发展问题学术委员会。 文学和语言学部保留了原有的高尔基世界文学研究所,俄罗斯文学研究所(普希金之家),俄罗斯语言研究所,语言学研究所,卡尔梅克社会科学研究所,外语教研室,圣彼得堡外语教研室,伊勃拉吉莫夫语言、文学和历史研究所。设有“俄罗斯和世界精神文化(语言、文学、民俗学和艺术)基础研究规划”学术委员会,世界文化史学术委员会,民俗学学术委员会,俄罗斯斯拉夫学全国委员会,俄罗斯联邦突厥学家全国委员会,俄罗斯芬兰—乌戈尔语系语言学家全国委员会,语文科学史委员会,普希金委员会。撤销了当代世界文学发展学术委员会,苏联民族语言发展学术委员会,“马列主义文艺理论、诗学和小说风格学问题”学术委员会,俄罗斯古典小说史学术委员会,苏联语言学理论学术委员会,词汇学和词典学学术委员会,民间创作学术委员会,方言学和语言史学术委员会,苏联斯拉夫语文学家委员会。 第三组,支持科学发展的基金会。对于俄罗斯社会科学来讲,基金会的成立是俄罗斯人文社会科学研究组织与管理系统中出现的一种全新的科研管理形式,是俄罗斯改革的直接结果。目前,俄罗斯有三个较大的基金会——俄罗斯基础研究基金会、俄罗斯人文科学基金会和俄罗斯技术发展基金会。此外还有一些小型的基金会,其中包括地区的、地方的和城市的基金会。上述三大基金会属国家独立机构,同俄罗斯科学院、科学和技术政策部有密切联系,但其工作性质有原则区别。它们的成立为俄罗斯人文社会科学家的科研课题和论著的出版提供了物质保障,活跃了人文社会科学研究,引进了竞争机制和初步创建了专家鉴定体系。除此之外,在这一组中还应该包括外国在俄罗斯设立的基金会,它们之所以能在俄罗斯科学舞台上出现也完全是同俄罗斯的改革分不开的。因此,它们的出现也可算作俄罗斯科学结构发生变化的一个新特点。尽管它们不涉及俄罗斯科学研究管理结构,但它们给予了俄罗斯科学组织或机构以及部分学者非常现实的财政支持。 第四组,“社会组织”的成立,包括各种学术团体、职业学者联合会、研究院或协会、各种国际研究院或协会。它们在规模上、结构上、权威性和其他参数上都各不相同。这些社会组织的成立,说明俄罗斯科研人员积极性的高涨和科学结构化的进程远远没有结束。另外,随着改革不断深入,我们还可以发现在俄罗斯科学管理系统中由部级单位和科研机构联手成立的两个机构:一是由科学和技术政策部与俄罗斯科学院主席团联合成立的地区科技合作中心,该中心的出现说明国家科技政策发展的新方向;二是由科学和技术政策部与国家科学、高等教育和技术部联合成立的共和国专家鉴定委员会科研咨询中心。该中心是独立机构,负责对科研规划和草案的鉴定与评估,落实国家科技政策。共和国专家鉴定委员会科学咨询中心的成立标志着过去时期在数量上占统治地位的主管部门鉴定委员会评定的质的变化,即中心采用非意识形态化的、客观的、独立的和正确的现代方法对研究规划与草案作出恰如其份的鉴定结论,真正发挥专家鉴定应尽的职能作用。 第五组,“科学和科学服务”部门所有制的新形式。最近几年,随着经济改革和大规模私有化的深入发展,在俄罗斯科学组织中出现了独立的科研机构或部门。这些机构和部门的建立或是靠原先属于国家的科研组织和企业的私有化,或是靠有关“科学和科学服务”部门的各种私人企业而建立起来的。但由于俄罗斯今天仍处于“混乱时代”(俄罗斯人用这个本来专指俄国16世纪末17世纪初变乱迭起的那个时期的术语来表征和指称当今的俄罗斯),加之有关数据不全,甚至在一部著作中前后说法都不一致,所以对于目前俄罗斯的国有与私人独立科研机构或部门在数量上的对比关系很难作出评价。再者,这里所讲的俄罗斯改革时期出现的独立科研机构又往往集中在部门科学系统和工厂科学系统内,也有一部分是设在科学院科学系统和高等院校科学系统的“科学和科学服务”部门以及科学中心内,其研究对象多为自然科学或自然科学与社会科学的交叉学科,所以在此不做过多描述。 三、科研经费 俄罗斯在改革年代已形成自己一套新的科研资金筹措系统。科研经费除主要依靠国家预算拨款外,还依靠部分预算外资金,以及大企业家、高等院校、私人非盈利组织、国外和学术组织的资助和捐赠。 苏联解体后,俄罗斯科研经费(包括人文社会科学研究经费)的国家预算拨款分为5个方面:(1)部和主管部门;(2)专项预算基金;(3)优先发展规划;(4)支持学科带头人和主要学派的竞争资金;(5)基础科学和基础教育计算机联网和数据库的建设资金。资金管理由俄罗斯科学和技术政策部负责。 1.部和主管部门的科研经费 该项预算内科研经费包括科学院系统、部门科学系统和高教科学系统的拨款。由于俄罗斯社会科学机构主要集中在科学院系统的俄罗斯科学院内,所以在部和主管部门的预算拨款中着重介绍俄罗斯科学院的科研经费。 俄罗斯科学院预算内科研经费分为两大部分:一是日常经费;二是科研机关、其他科学设施和工程项目的建设投资。日常经费主要包括“基础研究”预算经费。俄罗斯科学院的“基础研究”预算经费分属于俄罗斯科学院院部、西伯利亚分院、乌拉尔分院和远东分院,其结构共分四大项:地质考察;住房补贴;科研机构经费;专项计划开支。后者又分为科学文献出版费、购买图书文献费、优秀学者和青年学者的国家奖学金、研究所科研设备费、房屋修缮费、国际学术交流活动经费、俄罗斯科学院博物馆开支、俄罗斯科学院主席团经费、俄罗斯科学院管理的储备金等19项支出。科研机构经费包括科研费用和工资。俄罗斯科学院院部的“基础研究”预算经费,由俄罗斯科学院主席团决定和直接拨给下属18个学部(其中包括5个社会科学方面的学部),科学中心,圣彼得堡科学中心主席团,俄罗斯科学院机关。最后,各学部和科学中心等根据下属科研机构具体预算申请情况再进行分配。 2.专项预算基金 该项预算拨款包括对俄罗斯基础研究基金会、俄罗斯人文科学基金会、科技领域小企业发展基金会的拨款。因后者主要资助的是具体企业经营方面的应用研究,所以在此不作介绍,而主要介绍前两个基金会的经费与管理。 根据1992年4月27日俄罗斯总统第426号《成立俄罗斯基础研究基金会》的命令,俄罗斯政府每年向俄罗斯基础研究基金会拨款3%的联邦科学预算资金。1992年11月3日俄罗斯政府通过第845号《关于俄罗斯基础研究基金会》的决议,正式批准基金会章程。一个月以后基金会课题招标工作启动。1993~1994年共认真审查了3.6万份申请,(包括人文社会科学方面的2000份申请),其中6000份获得资助,资助率只占16.6%。资助率不高的原因并非完全由于内容偏差和质量不高所致,而是由于资金有限。为此,俄罗斯政府于1994年将俄罗斯基础研究基金会3%的联邦科学预算拨款提高到4%,从而缓解了基金会1995和1996年的科研计划招标活动。 俄罗斯基础研究基金会绝大部分资金主要用于研究报告和出版基金。1993年,这两项费用占基金会预算拨款总额的60%,1994占75%。除此之外,基金会对举办学术会议、科研集体的物质基础设施和信息化系统及数据库的建设也给予资助。俄罗斯基础研究基金会的活动经费(包括场地租赁费、人员待遇、技术装备费、专家鉴定费等)只占费用总额的1.2%。 俄罗斯人文科学基金会是于1994年11月在俄罗斯基础研究基金会的基础上成立起来的。因此,1994年头10个月,俄罗斯人文科学基金会的经费是从俄罗斯基础研究基金会那里分得的,1994年最后几个月的经费则由俄罗斯政府通过国家科学和技术政策部拨给的,这笔联邦预算经费共计53亿卢布。也就是说,俄罗斯人文科学基金会1994年的经费来自两个渠道,共计142亿卢布。据俄罗斯科学研究与统计中心的统计资料证实,1995年国家从“基础研究和科技进步”联邦预算中共拨给俄罗斯人文科学基金会236.656亿卢布,1996年——481.511亿卢布,1997年——1361亿卢布。俄罗斯人文科学基金会的预算拨款主要用于资助人文社会科学方面个人或小集体的课题研究、出版、考察、会议、国际交流等活动。 以上数据表明,近年来俄罗斯政府通过俄罗斯人文科学基金会为课题研究和著作出版等提供的经费呈逐年上升趋势。这在某种程度上不仅解决了人文社会科学成果出版难的问题,同时也使人文社会科学家间接地获得了国家拨款的资助,缓解了人文科学家工资收入偏低的局面,稳定了科研队伍。 3.优先发展规划经费 该项预算内拨款包括以下7项规划用费:(1)国家科学中心发展规划研制经费;(2)国家科技规划研制经费;(3)地区科学中心和地区科研规划研制经费;(4)国际性草案和规划研制经费;(5)重点国民经济规划和草案研制经费;(6)科学创新基础设施发展规划研制经费;(7)急需购置仪器和设备规划以及其他经费。其中,国家科技规划、重点国民经济规划和草案以及国际性草案和规划从苏联解体后就开始列入了俄罗斯联邦预算拨款项目,其余各项从1993年和1994年才开始立项并同时列入国家预算拨款。近年来,俄罗斯政府根据俄罗斯科学改革发展战略和俄罗斯社会需要,对科研优先发展方向作了适当调整:撤销了俄罗斯大学发展规划;增加了科学创新基础设施发展规划、急需购置仪器和设备规划以及其他规划的拨款项目;把国家科学中心发展规划放到了科学发展的重中之重的位置;地区科学中心和地区科研规划也从原来的第七位升至第三位。 在规划的管理上,每项规划都设有各自的学术委员会,其成员主要是从事相应问题研究的科研机构的代表。基础科学研究方面的一些规划,除每项规划设有学术委员会外,还设有科学政策委员会。科学政策委员会不仅有俄罗斯科研机构代表参加,而且有国际组织的代表参加。此外,还有一些规划是按学科划分的,每一学科都设有自己的学术委员会。这些委员会主要负责专家鉴定,具体草案的筛选、审核和成果评估工作。从总体上看,在学术委员会中都设有一个由主席、副主席、学术秘书和学科委员会主席组成的领导优秀小组。优秀小组每年举行1-2次会议,主要解决向各个学科规划拨款和与资金划拨有关的资金分配问题。
如今,世界已经进入发展大数据的黄金时代,各国纷纷制定大数据发展规划,从政策层面引导企业重视大数据技术并加以利用,以提高经济效益与优秀竞争力。而对企业财务管理而言,大数据时代不仅为其提供更有价值的分析技术和信息,还将颠覆传统管理模式,引起巨大变革。所以应对大数据时代下的挑战,不断提高财务管理水平,这是企业面临的一项重要课题。 一、大数据时代对财务管理提出的挑战 (一)数据安全挑战 大数据时代的到来推动移动互联网技术高速发展,企业将大数据技术引入财务管理之后,真正打破时空的局限,且大多工作都可以利用计算机网络开展,但网络的安全性还缺乏保障,企业相关的财务数据联系商业机密与企业的发展,所以财务数据的安全与隐私问题是企业在大数据时代下必须解决的关键性问题。 (二)管理转型挑战 企业财务管理模式在大数据时代下逐渐从管理型转变成价值型,大数据技术也为财务信息系统的智能化、远程化与实时化等提供可靠技术支持,信息化管理模式已经是提升企业价值的重要杠杆之一,致使管理型财务转向价值型财务体系。这就要求财务人员在价值的管理与创造上投入更多时间与精力,企业也要将财务部门提升到战略优秀地位,推动财务管理成功转型。 (三)数据分析挑战 财务管理领域最重要的、最有价值的阶段就是分析财务数据,这指的是财务人员挖掘并分析海量财务大数据,将其中有价值的信息提取出来。尽管大数据技术为财务人员获取数据提供坚持支撑,但同时也大大增加分析财务数据的难度,使财务人员面临更高的工作要求。在传统财务管理中,财务人员利用简单计算工具就能计算数据,在大数据时代下就要应用先进IT技术,认识大数据的挑战,提高数据分析技术应用能力,提高信息素养。 二、大数据时代下加强企业财务管理的策略建议 (一)优化财务管理模式与方法 大数据时代给企业的经营管理与发展带来宝贵机遇,同时在管理的内涵与技术上提出挑战,财务管理更是如此。为适应大数据时代的信息化发展、数据规模大且高度整合、信息更新速度快等特点,企业务必须不断调整财务管理机制,创新其工作模式与方法,确保财务管理走向信息化与智能化。一是优化财务管理方法,及时建立新的财务分析模型。在实践中,企业要利用大数据分析的积极作用,在日常工作中利用新模型优化配置内部财务资源,并有效管控成本,提高财务管理工作效率。二是优化财务管理组织结构,进一步明确职能分工。企业必须打破传统部门职能分工的界限,合理设计财务部门内部结构,让财务人员明确责任,为整合企业的业务信息与财务信息奠定基础。三是优化财务风险防范,建立健全预警机制,加强预算管理。财务信息在大数据时代下的因果链条更完整,传导性更强,需要企业在财务管理工作中注意培养财务人员风险意识,完善风险预警机制,基于大数据技术识别风险、分析风险,让企业获取准确的、全面的决策信息。与此同时,企业要注意加强预算管理,有效规避复杂市场环境的风险,尤其要注意维护大数据财务信息的安全性。大数据是网络信息化的产物,因网络具有虚拟化和流动性强等特点,使得系统和数据面临诸多安全问题,包括病毒、木马、钓鱼软件、恶意软件等,均会导致企业敏感财务信息被外泄,数据在网络和服务器存储以及在平台中应用等过程均容易被泄露,或被第三方窃取。所以企业要保护好商业秘密,保证数据的质量与安全,预防数据垄断与人为操纵等问题的发生,有效防范风险,保证企业安全有序发展。 (二)不断促进财务管理的转型 为满足大数据发展要求,企业有必要调整传统财务管理的各个环节,以便紧跟网络信息时代数据大爆炸的步伐,在原有基础上更新,不断促进财务管理的成功转型。一是促进财务管理数据成功转型。传统财务管理要先基于会计核算对部分原始数据进行收集、分类、登记、传送、归来、存储和总结,接着把原始数据转化成可用经济信息,科学开展财务分析活动,对企业经营活动给出正确的评价,并预计、测试未来企业的经济活动。到了大数据时代,财务管理数据在数量与表现形式上都发生重大变革,应积极改变单一性会计数据,使其转为导向性数据,实现对两个及以上的数据的解构,成功将数据转化成数据仓库与财务信息仓库,加深对数据的认知与识别,做到去伪存真。二是促进会计核算成功转型。企业在大数据时代下可构建有机结合业务与财务信息的系统,以便统一制度、流程与数据收集,基于先进大数据技术实时录入企业财务数据,固化会计核算流程,从而自动生成财务报告。三是促进财务管理人员成功转型。大数据时代下的企业财务管理工作需要财务人员完成,如果财务人员无法随着时代的进步不断优化自身知识结构,就势必会被时代淘汰。因此,企业要引导财务人员在大数据时代下要摆脱财务专业的束缚,从财务管理团队里挖掘宏观经济人才以及销售人才等,要求财务人员不仅要有较强专业知识技能,还要熟练应用移动互联网技术,提高会计电算化业务处理能力,更好地适应大数据时代对财务管理提出的要求与挑战。四是促进财务资金管理成功转型。过去的财务管理任务主要是加强对资金的控制,而大数据时代下的财务管理不仅要控制资金,还要结合层次不同的产融,基于资本市场不断改善企业资本结构,从而利用资本市场直接融资,把过去单一资金管理转变成资本运营、价值管理、产业运营以及资产管理等企业资金管理模式,提高财务管理质量。 (三)构建财务管理智能系统 大数据涵盖的信息有巨大价值,只是密度值较低,因而大数据的焦点在于从海量数据里挖掘有潜在价值的信息。所以企业在财务管理工作中应积极应用商业智能,通过新技术新方法及时快速地将财务大数据转化成有价值的、可提供决策支持的信息,积极构建起企业的财务管理智能系统,成功结合企业的财务管理和商业智能,提高财务管理技术含量。一是加强财务分析,对于企业过去的和现在的财务大数据,构建并利用财务分析系统,通过数据挖掘分类技术、数据预测技术等,对财务大数据实施更深度的加工和整理、分析、评价,以便全面准确地掌握企业的投资活动、筹资活动以及经营活动等的偿债能力,了解企业的运营能力以及盈利能力、发展能力等情况,为企业的经营管理者、债权者以及投资者、其他关心企业的个人与组织等充分了解企业过去的表现,科学评估企业目前的情况,合理预测企业今后的发展形势,为正确的估价与决策提供准确及时的信息依据。二是加强财务预测,其内容主要有预测资金、预测成本与费用、预测营业收入、预测销售额、预测利润等,为企业财务管理人员掌握今后的不确定性提供帮助与参考。企业要在大数据时代下构建财务预算系统,实时监控执行财务预算的情况,了解完成预算的结果,适应市场经济环境的不断变化,持续调整并健全企业财务预算方案,从而不断增强随机应变能力。企业的财务预算系统利用商业智能里的回归技术、神经网络技术等,不断完善系统功能,更准确、更快速地预测企业今后的财务状况以及经营成果。三是加强财务决策支持,即选取并确定企业财务方案和财务政策,目的在于确定出最令人满意的方案。企业财务决策的主要内容包括投资决策、筹资决策、股利分配决策等,它们均可利用财务决策支持系统完成,同时基于前沿商业智能技术,将有价值的数据从海量财务大数据中提取出来,实行数据联机分析处理,让企业管理层获得决策支持。 三、结语 大数据时代对企业的发展和进步有重要意义,要求企业管理者务必要正确认识大数据对财务管理提出的挑战,充分了解财务管理在大数据时代下发生的改版,积极优化财务管理模式与方法,促进财务管理不断转型,从而构建起财务管理智能系统,并探索更多行之有效的策略提高财务管理水平,保证企业财务管理满足大数据时代的发展需要,为企业的稳定健康发展提供强有力的支撑。 作者:彭琳
电气自动化论文:智能技术电气自动化控制论文 一、智能技术的优势 与传统的自动化技术相比,智能控制无模型运转,提高了电气系统的管控效率。同时,智能技术的精度更高,减少了设计中的不可预测问题。因而设计对象模型阶段中便会存在不能估量或是预测的问题。人工智能技术实现了系统的实时调节,利用鲁棒性变化和响应时间提高其工作能力,实现自动化过程。智能技术已经成为现代企业管控的必然趋势,与传统的管控装置相比具有先进性,满足电气自动化工程建设的需求。针对不常见的数据,传统的自动化控制技术无法完成评估工作,但智能技术的出现解决了这一问题,实现了对系统录入信息的有效很快速处理。针对不同的对象,智能技术可显示不同的管控效果,使管控的效果具有针对性。但在目前的智能技术发展程度下,多种控制对象问题无法解决。因此,应从技术方面对智能技术进一步剖析和研究,促进该技术的完善,才能对我国工业以及相关行业的发展起到积极作用。 二、人工智能技术应用 基于电气自动化的复杂性,其操作过程应精细且注重细节。一旦操作失误,将导致系统故障甚至造成安全事故。因此,人工智能技术应用的优秀技术在于程序化问题,将复杂化的程序通过智能手段转化为简便化。通过系统日常资料的分析,对设备故障采取积极的应对措施。在具体应用过程中,人工智能技术主要表现为以下几个方面。 (一)智能化设计分析 人工智能技术关系到电力工程以及电路的设计。在传统的设计模式下,工作人员的工作量大,需要大量的试验验证,并且对不合理部分进行改进。因此常出现考虑不周全的问题,处理问题的效率较低,对于难度较大的问题,传统的处理方案无法解决。这使得智能化设计成为必然。现阶段,电力企业逐步实现了智能化设计,全面考察了问题的难度,提高了处理问题的能力和效率。但同时,智能设计对于操作人员提出了更高的要求,要求其掌握专业知识和智能系统操作技巧,并且操作人员还应具有与时俱进的精神,对智能系统进行适当的改良设计。利用人工智能设计,可有效提高数据分析的准确性,将复杂问题简单化。 (二)PLC技术应用 随着电力企业规模的扩大,电力生产对于技术具有更高的要求,基于此的PLC技术成为企业生产和建设的重要目标。PLC技术是一种常见的人工智能技术,目前主要应用于工业、电力企业,具有良好的效果。其是在继电控制装置基础上发展起来的智能技术,该系统的主要作用在于优化了系统工艺流程,从而根据企业需求对运营现状进行调整,确保其运营的协调性。PLC技术以自动控制系统为主,手动控制技术为辅。对于提高电力系统生产实践具有重要作用。在电力生产中,PLC人工智能化技术的使用还实现了自动化目标切换,继电器逐渐代替了实物元件,不但提高而来管控效率,还确保了系统的运行安全。 (三)智能诊断和CAD技术应用 智能诊断系统的出现是电气运行复杂化的结果。该诊断系统要求操作人员具有较多的实践经验,改善了传统模式的手工设计方案,充分体现了信息时代的优势。科技的发展也使得CAD技术逐渐实现了智能化,缩短了产品设计实践。智能化技术优化了CAD技术,对产品设计质量的提高具有积极作用。目前,在电力系统中,遗传算法是人工智能技术的重要表现之一,通过科学的计算方法,提高了数据统计和计算的精确度。基于遗传算法的重要作用,应得到企业的重视。在电力系统运行过程中,如何区分故障和征兆是一个难题,智能化技术通过专家系统和神经网络系统可快速有效的分析出系统故障和安全隐患,并提供一定的解决办法,确保了电力系统的运行问题。 (四)神经网络技术应用 神经网络系统是智能技术的重要体现之一,其作用在于分析和处理系统故障。可对系统故障进行准确定位,并且减少了定位时间。同时,还可完成对非初始速度及负载转矩的有效管控。神经系统设计具有多样性,具有反向学习功能。利用神经网络系统的两个子系统,可实现对机电参数转子速度和电子流的评判和管控。目前,智能神经网络系统主要应用于分析模式和信号处理上。由于其包含非线性函数估算装置,因此对于电气自动化控制具有积极作用。其主要优势在于无需对控制对象建立数学模型,因此工作效率高,噪音小。 三、总结 随着科技的不断发展,电气自动化控制系统逐渐实现了数字化和智能化。智能技术的使用提高了自动化控制的效率,基于人工智能理论的智能技术是电力企业发展的必然。智能技术不仅是计算机技术的重要组成部分,也对计算机技术具有一定的依附性。但目前,智能技术的应用尚存在一定的缺陷,甚至存在一定的错误。基于此,应提高操作人员对智能控制化技术的认识,以保证智能化技术的可持续发展。 作者:许武文 单位:海南师范大学 电气自动化论文:无功补偿技术电气自动化论文 1无功补偿 为了满足电力网和负荷端的电压水平,保证电网的顺利运行,无功补偿技术应运而生,被广泛应用于高压电网和低压电网中,对维系电网的稳定性有重要的意义。利用无功补偿技术,会在一定程度上降低电力网中的损耗,从而减少电能运输过程中的损耗,提高电能的使用效率;利用无功补偿技术,能有效提升电网中供电设备的容量,有效控制配电系统的电压损耗。为了保证无功补偿技术的运行效果,在电力网和负荷端应该设置电容器、调相机等相应的无功电源。在电力系统中,无功功率最多的电气设备当属异步电动机和变压器等电感性负荷,它们占80%.在实际操作中,供电企业可以采用静态或动态无功补偿方式,以保证各项设备的正常运行。 2电力无功补偿的关键技术 在电气自动化工程中,电力无功补偿的电力负荷功率因数是重要的技术指标。在电力系统中,功率因数越大越好,功率因素越大,无功功率的传输就会大大减少,从而减少有功功率的损耗。因此,在电气自动化工程中,应该适当提高电力负荷的功率因数,有效改善电压质量。另外,并联电容器补偿无功功率也是电力无功补偿的重要关键技术。用电容器的无功补偿能够有效降低电网线损,为用户提供优质的电压。其中,在电容器投入和切除的过程中,无功补偿电压会发生变化。 3具体应用 3.1设计真空断路器 在电气自动化中,利用无功补偿设计能够有效节约成本,被广泛应用于实际工作中。借助于无功补偿技术,将固定滤波器与合闸管调节电抗器有机结合起来,从而形成新的无功补偿装置。在实际使用过程中,有效保证了滤波器的电流平衡,最大限度地满足电气自动化系统的功率因数需求,在短时间内实现对系统的无功补偿,从而在降低能耗方面发挥重要的作用。 3.2对用电客户进行无功补偿 在对用电客户进行无功补偿的过程中,主要的实现途径有2种:①利用无功补偿使用户的实际电力功率因数与国家预期的电力功率因素相符,逐渐增多电费补偿,增强群众的节能意识,对用户实现无功补偿;②将无功补偿技术应用于用户内部配网中,有效降低无功消耗,减轻能源压力。通过这2种途径可以有效降低能耗,减轻用户的经济压力。 3.3对回路电流进行无功补偿 在对电流回路进行无功补偿的工程中,主要手段是借助固定滤波器来实现。借助固定滤波器调节饱和电感器,改变其内部的磁能饱和程度,从而改变感性电流,最终实现对回路电流进行无功补偿的效果。在这个过程中,回路中的感性电流与固定滤波器中的多余电容性相互抵消,从而保证了电流的平衡性。然后,用串联的方法将滤波器和电抗器连接在一起,实现两者的电压串联,调节降压按钮就可以实现对电压的调控,降低电网中的电压,最终实现无功补偿的效果。 3.4应用实例——以某变电站为例 在实际生活中,该变电站是一个供电中心,承担着整个区域的供电任务。由于区域内用户的需求不同,所以,其供电的电压等级也分为好多不同的类型。在配电过程中,按照“分级补偿、就地平衡”的原则,在配电过程中普遍采用了无功补偿技术,平衡了配电线路和电力用户的无功功率,使变电站无需再单独承担无功电力。在该变电站的配电过程中,容性无功补偿装置得到了广泛的应用,在该区域的电力配网中发挥着重要作用,极大地降低了电力输送过程中的能量损耗,并且对负荷两侧的无功补偿也起到了兼顾的作用。在使用过程中,容性无功补偿装置的相关性质是根据主变压器容量来确定的,一般确定为主变压器容量的10%~30%.在变电站的实际操作过程中,如果主变压器的最大负荷为35~110kV,则必须保证高压侧功率因数要大于0.95.如果主变压器的单台容量大于40MVA,则应该为每台主变压器配置2组以上的容性无功补偿装置,以确保无功补偿技术能够正常运转,保证技术的使用效果,实现降低能耗的目标。在该变电站的实践过程中,应该以自身的无功损耗补偿为主。为了确定最佳的补偿容量,在实践中应该遵循以下3个原则:①保证无功补偿技术的主要应用场所是主变压器的无功损耗,空载状态和负载状态下的无功损耗都包含于其中;②如果主变压器长期处于轻负荷状态,则补偿容量可以直接选取最小值补偿;③对于负荷重的主变压器,应该先提高电压幅度,根据电压幅度的具体状态选择补偿容量。 4结束语 随着我国经济的发展,电气自动化工程控制系统成为了我国经济体系中的重要组成部分,对推动经济的发展有非常重要的作用。尤其是无功补偿技术在电气自动化中的应用,极大地降低了电能线损,提高了电网的稳定性和安全性,为用户提供了优质电压。现阶段,随着科技的发展,无功补偿技术也在不断完善和发展,在电网中发挥着越来越重要的作用,电力企业应该重视对无功补偿技术的研究和创新,从而推动我国电气自动化工程的发展。 作者:李剑薇 单位:中国葛洲坝集团第三工程有限公司 电气自动化论文:数字技术工业电气自动化论文 1我国工业电气自动化的发展现状 工业电气自动化主要是针对产品的选材、加工、装配等工序,在我国经济发展过程中是极为重要的,但是随着近年来我国工业电气自动化的不断发展,工业电气自动化获得了广阔的发展空间。随着我国工业电气自动化规模的不断扩大,对于工业电气自动化水平的提高还是需要一定的加强。我国的工业电气自动化的水平与国外工业电气自动化的水平相比还存在一定差距,就当前我国工业电气自动化的生产状况而言,我国的工业电气自动化产品还是处于中低档的产品。随着工业电气自动化发展,工业电气工程以及自动化系统虽得到了深入发展,但是其没有针对实际问题进行针对发展,几乎所有工业项目都是采取的一个集成控制系统,这往往与工程的实际需要相违背,根据已有的技术进行系统设计,但是系统模式并没有很大的变化,这也导致了生产成本的上升,而且我国对工业电气工程以及自动化的设计并没有创新性,多数都是引进国外的设计,缺乏相关专业人才,如果要进行工业电气工程及其自动化系统创新设计则会消耗过多时间。工业电气工程以及自动化系统在网络布线以及应用软件设计上还存在以下问题:网络控制技术不佳、软件设计时间过长、系统安全性低等,对系统成功运行直接产生影响。此外系统运行的网络结构复杂,难以操作,应用起来容易因为操作不规范对系统稳定性造成一些干扰,再加上控制技术所需要的精确性、准确性与网络构架的复杂性。 2工业电气自动化数字技术的应用情况 2.1数字技术在航空工业中的应用 航空市场发展问题对于我国的经济发展都是极为重要的,就我国当前的航空市场现状而言,已经存在许多的航空巨头,但是我国实际的航空技术水平与国外航空技术水平相比还是存在一定差距的,尽管随着我国航空技术也在迅速发展,差距正在不断缩小,但是对于一些高科技技术缺乏相应的自主创新产权,多数需要依靠国外技术。对于大多数的航空机械加工都是需要高精度的工业技术来实现,但是我国明显还是无法实现的,如果通过人工也是无法实现的,实际航空机械器件所使用的合金就是我国当前工业技术无法实现的,所以加强我国工业电气自动化中数字技术的发展对于我国航空技术的发展十分重要。 2.2数字技术在汽车工业中的应用 随着经济的发展,人们生活水平的不断提高,汽车的使用量不断提高,这对于汽车工业的发展无疑是一个巨大的发展机会。我国当前工业电气自动化的生产水平要想满足当前汽车工业的发展,应加强数字技术在汽车工业中的应用,提高汽车工业生产力的发展,提高我国汽车工业加工效率,通过应用数字技术发展汽车工业的柔性生产线,此外,还需要结合虚拟工业技术、集成控制技术等。 2.3数字技术的高性价比 把数字技术大量地运用到实际的工业电气中去,从而实现工业电气自动化,这样就能够让设备实现最大化地高效运行等智能化工作状态。运用数字技术能够实现设备数据资料收集一体化等功能,实现设备智能化控制和工作。数字技术能够为企业节约大量的时间和成本。例如,用仪器设备进行数据收集分析时,可以利用数字技术中的测试、样品分析定位,在线数据分析和结果评估来进行数据的收集和分析,这样就能够在设备收集的数据和分析出的数据之间进行很好的比较和分析,并且还可以运用多项数字技术来进行多设备之间的数据收集和相互比较,这可以大大节约因为多设备数据量大而造成的工作量大容易失误等问题。在工业电气自动化中运用数字技术可以大大提升设备的精确度,实现最大化的设备性价比的提升。 3数字技术在工业电气自动化的发展趋势 数字技术对于工业发展有着重要作用,所以在工业电气自动化中加强应用数字技术对于工业电气自动化的发展是极为重要的。在未来数字技术的发展中,数字技术主要用于智能化系统的发展,通过数字技术控制各个模块进行工业生产,对于工业效率的发展需要重视应该数字技术。在未来数字技术主要是用于智能化控制,例如电机参数的自适应控制、自动识别负载控制、自动选型控制等智能化控制,所以数字技术的发展主要是向智能化控制方向发展。只有不断加深数字技术在工业自动化方面的影响,才能够推进我国工业电气自动化的发展和创新。 4结语 综上所述,我们可以发现,随着世界经济形势的不断发展,我国经济也得到了快速的发展,但是我国工业电气自动化问题还是需要进行全面的解决,工业电气自动化数字技术的发展应用问题需要得到重视,应加强我国工业电气自动化数字技术的应用,提高我国工业电气自动化水平的发展。 作者:印明江 单位:辽宁省鞍山经济开发区达道湾街道经济贸易发展中心 电气自动化论文:冶金行业电气自动化技术论文 1、电气自动化元件在冶金行业的应用 电气自动化元件在冶金行业的应用非常广泛,常见的一些自动化元件例如:继电器:一种输入回路和输出回路的电子控制装置,其运作方式是通过控制电流,从而在电路中达到一个转换电路、控制电流等作用,是常见的电路安全装置。高压隔离开关:自动化系统中稳定性较高的一种安全保护装置,保证电路使用过程中操作人员的人身安全,隔离高压电源对人身和设备可能存在的安全隐患。高压熔断器:当电路电流超过负载或者超出规定值的一段时间后,高压熔断器会自动融化从而分离电流,断开电源,有效保证电路及人身安全。传感器:感知外界的信息并将其转化为可用信号的一种检测装置,被广泛应用于各个生产加工环节。传感器由敏感原件和转换组件两部分构成,常见的传感器有压力传感器(将压力变化转变为电流或电压的传感器)、温度传感器(能感受温度变化并将其转换为可输出信号的传感器)、流量传感器(可以感受流体流量并将其转换为输出信号的传感器)。 2、PLC技术在冶金行业的应用 PLC作为电气自动化技术现已在冶金行业中得以广泛运用。其本身是一种数字运算操作的电子装置,在工业生产环境的各个角落都可以得到有效利用。PLC技术的工作原理是通过可编程储存器来执行各种逻辑顺序运算,正确的完成指令,在工业生产中,PLC技术可以通过数字模拟输入输出的进给量与操作量,从而控制各类机械的生产过程。目前,PLC技术也被广泛应用与冶金行业,以此保障高温高电压的工作环境下,设备和操作人员的安全。其常见的实际应用,例如:物料管理系统中,PLC技术可以控制不同仓库的物料管理,并且实现有效控制。对物料进行编码储存管理,高效的运算能力可以保证大型仓库的物流管理实现可调节、高效运作的模式。同时可以连接各仓库系统中的通讯网络,保证良好的通讯网络构建。在冶金生产中,常见的生产原料和生产单位称重、同时将所得数据进行有效整理,这都是现如今PLC技术实际应用中可以轻松完成的,其在很大程度上提高了控制系统的自动化程度,为冶金行业的生产提供了有力保障。冶金生产中最难以解决的废料、废水处理问题,现如今也已经采用PLC技术代替原有的处理系统。首先,原有处理系统是利用离子交换树脂,从而将废水吸收。但这种做法对于使用时效不长的树脂原料耗损巨大,缺点明显。如今所采用的PLC自动化控制系统,可以通过高效的控制,让树脂还原处理系统与离子交换系统同时运行,即保证了废水的有效清除,又能保证工作的可循环性和稳定性,极大的提高了工作效率。 3、电气自动化技术在冶金行业中未来的发展方向 3.1提高自动化控制程度 随着工业发展的不断进步,市场对于生产要求的不断提高,高效稳定的工业化生产才能更好的满足市场的需要。在冶金行业中,自动化控制系统已经越来越符合工业生产的要求,其综合性、有效性实现了冶金过程中的快速判断和快速处理,保障了工作质量,同时提高产量、减少原材料消耗、减少废弃物污染以及保障设备和人员的安全。因此,提高电气自动化的控制程度已经成为在众多企业的竞争中脱颖而出的重要因素。 3.2提高自主集成数字化的控制水平 通过对整套控制系统进行实时监控,从而提高控制的有效性和安全性,并且实现对冶金过程的准确把握,避免出现操作失误。对于自主集成的数字化控制系统,要做到实时监控有效把握,不断提高数据探索技术的应用水平。 3.3提高自动化服务的水平 自动化系统在冶金生产中的发展方向,就是要通过优化与升级,在服务水平上做到精确稳定,减少故障与误差,提高服务标准,在今后的电气自动化发展中向着智能化、信息化以及微型化的发展方向不断前进,实现自动化系统的更高效利用。 4、结语 综上所述,冶金行业生产多在环境恶劣的条件下进行,其制作工艺流程繁多并且要求精确,对生产的产品质量要求很高,因此对先进技术的应用就显得尤为重要。电气自动化技术在冶金生产的过程中具有非常重要的地位和作用,其本身就代表着先进的生产力,只有更好的将电气自动化技术与冶金行业的生产相结合,才能提高行业竞争力,为社会创造出更大的价值。 作者:唐琦 陈汝强 电气自动化论文:热电企业电气自动化技术论文 1电气自动化 1.1定义 电气自动化技术是集计算机技术、现代通信技术和现代网络技术为一体的技术总称。其在热电企业中的应用,有利于热电企业的自动化管理、远程控制技术、协议和规范的实现。电气自动化技术是当前电力企业发展的必然趋势。 1.2特点和作用 1.2.1实时仿真 在电力系统中的应用,保障了其电力系统的正常、可靠、稳定的运行。在店里系统的运作过程中,保证了暂时状态和稳定状态,并对其运行的数据资料进行有效的收集,为工作人员对电力系统的仿真运营和故障模拟提供了数据支持。 1.2.2智能优化 电气自动化技术的应用,实现并提高了电力系统的运行智能化,辅助工作人员进行故障分析,确定故障所在位置,从而保障了电力系统的正常、稳定的运行,促进了电力系统的进一步发展,同时也确保了人们的生产、生活。 1.3发展趋势 随着社会经济和科学技术的不断发展,电气自动化技术的应用也愈发广泛,其未来的发展趋势也是我们该持续关注的。随着计算机技术和多媒体信息技术的发展,电子智能化与设备信息共享化的使用范围广泛,其在电气自动化技术中的使用也将越来越普遍。因此,我国的电气自动化技术将会朝着计算机技术和多媒体信息技术的发展方向发展。电力系统的保护、控制、测量等方面的问题,是确保电气化技术在系统的应用中合理、科学的前提。因此,保护、控制、测量一体化发展,是电气自动化技术未来发展的又一新趋势。随着我国各大电力产业的发展,电力系统中的数据集更为庞大,数据处理速度要求也越来越高。因此,以太网技术的应用,满足我国热电企业和各大电力系统的发展需求,是电气自动技术的又一发展趋势。 2电气自动化在热电企业中的应用 2.1电气自动化技术对热电企业的作用 2.1.1提升热电企业的发电效率 电网的规模随着经济和城市发展进一步扩大化,以满足城市发展和人民的生活需求。传统的发电技术以及发电设备,已经不能满足当前的发电要求。相较之下,电气自动化技术的应用,有效地提升了热电企业的发电效率,满足当前社会需要。 2.1.2降低热电企业的发电成本 热电企业主要采用煤炭、石油等能源进行火力发电,在发电过程中会有煤炭、石油燃烧不充分的现象,导致资源利用不充分,造成资源浪费。电气自动化技术的应用,能让煤炭、石油等在发电过程中充分燃烧,进而提高了资源的利用率,降低了热电企业的发电成本。 2.1.3优化热电企业的资源配置 电气自动化技术可将热电企业中发电的煤炭、石油等材料和资源进行合理分配,并对发电设备在发电时出现的故障能够及时地处理,及时、有效的维护和处理,有利于发电设备的质量和性能的保障,以及热电企业的正常运行。 2.2热电企业一体化过程中的应用 在热电企业的运行过程中,电气自动化技术的应用可实现其发电设备、锅炉以及机组等的一体化运行,将其进行结构上的深层次调整,使得热电企业在监督、控制、管理等方面在方式上得以调整。电气自动化技术的应用,使得热电企业中的机械、锅炉、机组实现系统上的统一控制,并对其重要的设备、运行参数以及信息的记录、汇总等分析、决策。在电气自动化技术的控制功能和调整功能的基础下,有利于热电企业分布式控制系统的建立,从而简化监控系统,降低热电企业的监督、管理、控制成本,帮助热电企业获得更多的经济效益。与此同时,热电企业的一体化设备、监督、管理的建立,有利于企业信息的采集,从而形成统一管理的运营体制,提高工作效率,保障运营状态。 2.3热电企业系统建设中的应用 电气自动化技术在热电企业的电气自动化系统的建设中,可对其系统的运营和故障进行检测、诊断,预先发现系统存在的隐患,并对其进行处理和保护控制,从而保证系统的正常运行。 2.4热电企业电气通信中的应用 由于当前热电企业要向远程控制和交互控制发展,从而需要建立适应其发展的通信系统,对热工工艺的连锁问题进行处理,电气后台系统实际应用水平的提高,加强初级阶段的运行监视功能,对其系统的控制逻辑和水平、自动化以及管理水平进行实质性的提高,以实现电气全通信模式。 2.5热电企业通用网络平台建设中的应用 热电企业选择适合整个自动化系统的网络通用产品,实现企业管理层对发电现场控制设备的网络实时监控,并确保设备的控制、管理系统和监督系统之间的信息传输,以实现企业的集成化。由此可见,通用网络的建设对热电企业的电气自动化系统的运用有着至关重要的作用。 3结束语 综上所述,电气自动化技术在热电企业中的应用,是符合时展的需要,也是热电企业以及其他电力企业进一步发展的必然选择。我国的热电企业想要适应时代需要,稳定发展,就要充分利用电气自动化技术的各个功能,建立全面完整的智能自动化系统,引导热电企业的自动化发展。 作者:杜威 单位:郑州燃气发电有限公司 电气自动化论文:电气自动化控制系统论文 1电气自动化控制系统的特点 (1)电气自动化的系统的排布有着属于自己的独有的一些特点,电气的设备并不是统一的安排在同一个地方,而是根据需求的不同被分别安装在各自的配电室和电机的控制中心,由于,系统的排布中有着大量的配件,在处理所执行的信息时,工作量很大,从而导致机器的维修难度加大,但是,由于它的操作频率相对于较低,电气设备有着高要求,动作的速度也相对较快,在40ms以内就可以完成一个保护的动作。 (2)显示控制屏按钮齐全,显示直观,指示灯寿命长,光效好,可靠性强。控制计算机不仅具有动态协调能力,还可以存储记录,分析相关报告。其启动控制方式大小不一,如小功率采用直接启动的控制方式,大功率采用星形或三角形启动控制的方式,还有的采用变频调速控制的方式。这些不同的控制方式很好的确保了生产设备的运行稳定。 (3)确保运行时各种数据处理和信息收集的准确性,同时提出相应的应急措施,确保电气系统可以在最好的状态下运行。设备一旦出现故障,人可以马上进行连锁控制,非常人性化。 2电气自动化控制系统的设计原则 (1)优化供配电的设计,促进电能的合理利用。设计时首先考虑的是设计的适应性,满足工程的动力、供应、控制和安全等要求制定,以满足建筑运行的要求,同时可以使它的运行处于一种安全的环境中。 (2)提高设备运行效率,力求简单、经济、使用以及维修方便。在整个的设计过程中,安全和满足工程的运行时整个设计的基本前提,在该前提下,一方面要注意不断的扩大工程的效益,另一方面也要注意不断的降低工程的成本,这就要求工作人员不仅仅应该使控制系统简单经济,而且还要使得系统的使用、维护方便、成本低,不宜盲目的追求自动化和高指标。 (3)合理调整负荷,提高设备利用率。在设计的过程中,要尽可能的提高系统的质量,使它的的负荷量在一个合理的范围内,当在一个特殊的用电环境中,可以合理的选取节能方法,提高店的利用率。 3电气自动化控制系统发展的现状 我国的电气自动化技术和国外发达国家相比差距仍然很大。到现在为止DCS系统的应用在自动化控制系统中仍然有着重要的不可取代的地位。 (1)电气自动化工程的分散控制系统,它是由过程控制和过程监控来组成的计算机系统,该系统的基本思想是集中操作、分级管理、配置灵活和组态方便四大方面,在生产、生活中的应用非常的广泛。但是该系统缺点明显,如可靠性能低,维修困难;生产厂家之间缺乏统一的标准,维修互换性低;价格昂贵等。 (2)WindowsNT和IE是电气自动化控制系统的标准语言规范。第一点是,在电气自动化领域,具有灵活性和易集成化等优点的人机界面操作,已成为一种主流的发展方向。第二点是,对于电气自动化控制系统的维护难度减小。 (3)监控的集中化。其缺点是处理速度缓慢,成本费用大,可靠性能低、设备很难扩容操作、故障查找难度大等。 (4)信息的集成化。在存储和读取信息时,需要使用规定的浏览器才可以访问到信息,并且信息技术会在电气自动化设施、系统和机器中进行横向扩展比较。 4电气自动化控制系统的发展趋势 随着我国经济的不断发展,科技的不断进步,伴随而来的是电气自动化控制系统技术方面的竞争,不但竞争愈演愈烈。同时,此系统对节约有效资源,降低成本费用,甚至改变我国工业的发展都有着积极意义。所以,我们必须根据自身的发展情况,来对自动化控制系统进行相应的规划,积极的发挥自己的有力的条件,实现我国的自主研发,只有这样才有可能在有限的时间内抢占先机。 (1)软件地位大大提升。随着信息技术的发展,网络技术以及计算机发展与应用的广阔前景,尤其是OPC技术、IEC61131标准和Win-dows平台的发展与广泛应用,计算机在电气自动化控制系统融合方面的作用,已无可替代。 (2)电气自动化控制系统统一化、信息化。为了独立开发系统,更为了方便达到客户要求,使得电气设备、计算机监管体系和企业工程管理体系之间数据信息能够及时的传递和畅通的交流,那么需要对电气自动化控制系统进行统一化的管理。此外,信息化是电气自动化控制系统的另一发展趋势,即实现设备与网络技术结合,实现网络自动化和管控一体化。也就是说信息技术不仅渗透在管理层面上,同时在应用信息技术的基础上迅猛发展。 (3)科技的不断发展是电气自动化行业的关键,由于电气自动化是结合了多门学科的一项技术工程,在它的组成原件方面科技的含量比较高,由于在自动化的关键技术是大部分的企业都没有属于自己的知识产权,造成同行业的企业以较低的价格和各种的渠道来加大自己的竞争力,所以,技术的不断发展的选择是整个自动化行业的突破点,也是关于电气行业长远发展的关键所在。只有在不断的科技发展中,电气自动化制系统不断突破,才能在全球化市场竞争中,立于不败之地。 (4)电气自动化工程生产安全化。技术的安全集成化是电气自动化工程在控制系统方面的的一个发展方向,保证系统的安全性,即人、机、环境三者的安全实现是该部分的重要点。在非安全状态时,用户要如何选择利用最低费用实现安全方案制定问题。 (5)人才专业化。未来的电气自动化控制系统需要更加专业的技术型人才。电气自动化控制系统,是高度智能化和集成化的系统,决定了研发制造人员的强技术专业性,与其相关岗位的操作人员的专业性。如对电气自动化控制系统,在进行安装的过程中就应该安排岗位人员进行培训,让他们熟悉整个系统的安装流程,加深技术人员对于自动化系统的认知,让技术员工必须掌握操作系统硬件、软件的相关实际技术要点和保养维修知识,避免人为降低系统工程的安全与可靠性。 作者:田素锋,范玉斌 单位:信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司天津分公司 电气自动化论文:数字技术电气自动化论文 1数字技术的可操作性强 数字化技术在使用过程中通过数字量和模拟量进行命令的传达与指令,并在随后环节中摆脱人力进行。整个过程中呈现出应用简单、逻辑性强、安全省力的特点,既可以对某一信息进行识别和正误准确分辨,还能在不浪费人力资源的同时减少物质资源的使用。与传统的传输介质不同,数字技术把电缆、网络、光纤均纳入到介质的选择上来。运用数字技术进行电气化革新,具备着以下特点:(1)数字技术运用的编程接口是基于标准化平台的,这种接口使用寿命长,编程周期短,因其独特的优点大大扩大了它的应用范围。(2)计算机技术呈现出迅猛发展的态势,微软技术也越来越改变着人们的生活。如Windows、NT以及Explorer等的运用使人们之间的交流更加便捷,并日益转变为人们语言与规范的示范化平台,成为我们的生活中不可或缺的关键角色。这也是该技术展现其魅力的表现所在。 2数字技术在电气自动化中的创新 当然,数字技术在自动化中所展现的优势有目共睹,但仍然存在着某些缺陷,比如说缺乏经验充足的技术者。所以,为了使数字技术朝向更高更广的方向发展并使它趋于完美,我们将目光锁定在了对其使用过程的改进与创新上。 2.1充分将光线技术运用在电气自动化中 在近些年来光纤技术的发展是不容小觑的。光纤因其多种优良特点在多个领域得到充分应用。为提高数字技术的可靠性,在电气自动化改革的过程中我们可以采取光纤作为连结点,在采集和控制数据。同时,因电气自动化需要基于标准化的程序接口才能够顺利运作,所以为解决这一难题,可以引进PC平台自动化技术,以TCP/IP作为衡量通讯的标准参考,这样一来,在ERP与MES的系统连接上PC平台自动化技术将发挥着其优势作用,这就为满足使用者多方面的需求提供了方法,进而电气自动化的应用程度和应用范围也在技术的引领下得到更进一步的提高。 2.2充分将GOOSE虚端子运用在电气自动化中 GOOSE虚端子可谓说是带动了世界范围内的应用浪潮。究其原因,主要有以下几点:(1)工程的调试原本是一个复杂而繁琐的过程,GOOSE虚端子的运用将这个过程变得更为快捷,而且也更加通俗易懂;(2)GOOSE技术可以控制线路以及开关,将全站都掌握在控制范围之内,而且,它所具备的跳合闸功能也可能在最短时间内保护整个系统,在智能终端和测控装置之间上的信息交互所显现出来的优势对电气自动化的影响是巨大的;(3)与传统的二次回路相比,GOOSE具有进步性的优势,以智能本体终端来说,它的高效性表现在它能够将工作过程中的一系列程序简单化,使对信号管理的控制工作变得便捷。 2.3充分将程序化的操作理念运用在电气自动化中 对软件部分的执行能力是工作过程中的重要一环,当然,数字化中对其的要求亦是如此。实际操作时,对设置预界面、确认各个开关是必须要做好的工作。而有小部分的前期工作也是在还未接到调度命令之前就需要必须准备好的,比如对票务等的核查工作、及时有效的数据存储工作等等。可以说,程序化操作理念的加强,是对整个系统功能得以顺利而有效进行的基础,是确保使用者多方面、多角度、多层次的需求可以得以落实的切实方法和必要手段。 3结语 当今来看,数字技术的应用与人们的生活和工作有着千丝万缕的联系,因此,人们也越来越期待它未来的发展走向。目前,数字技术在电气自动化的应用领域越来越展现出日益扩大的态势,并已逐渐扩大到了电力系统等等。我们有理由相信,在科学发展与进步的未来,数字技术的应用领域将得到很大程度的扩大,我国的经济也将进一步的腾飞。 作者:张锦荣 单位:邵阳学院 电气自动化论文:水电站电气自动化论文 1、水电站中电气自动化的应用场合 1.1水轮发电机组的自动控制 应用过程:机组监控设备将监测数据传送至控制室计算机,计算机启动预先设定的运行程序并判断机组运行状况,然后再依照相关逻辑规则发出控制(或调整)指令。应用内容:⑴实现机组开、关,调相转发电,发电转调相等项目的智能化控制。⑵实时计算最佳运行机组数并自动控制,在机组间智能分配负荷(包括自主调节有功和无功),从而维系水轮发电机的低成本运行。⑶当机组出现意外或者外部系统发生事故而导致频率降低,预设程序通过启动备用机组来维持系统稳定;反之,汛期来临频率过高时,预设程序会关闭一些机组。 1.2主要辅助设备运行状态的监控 在水电站中,围绕发电机组有一些主要的辅助设备,这些设备的运行工况同样影响着电站的稳定生产。电气自动化在这里有了广泛的应用。应用过程:通过“监测设备——控制设备——控制节点”的方式,将辅助设备运行数据发送至计算机,计算机通过数据库和预设规则比对,判断辅助设备的健康状态并相应控制设备的电气参数。应用内容:⑴检测定子和转子回路是否正常;⑵检测定子绕组的铁芯温度是否正常;⑶检查机组润滑度及变速系统、制冷系统等是否正常;⑷以上无论哪部分出现问题,电气自动化系统都会迅速启动应急程序和保护措施,同时将故障信息上传警报。 1.3主要电气设备的监控和保护 水力发电的输出离不开变压器、母线、开关柜、输电线路等主要电气设备。对这些设备的监控和保护成了水电站电气自动化应用的必然内容。应用过程:通过PT、CT等设备采集到的电气量,判断设备是否有故障,并视故障情况作出反应。应用表现:⑴对不立即危害发电机组的异常情况(如机组冷却水源中断、机组温度超限、油槽油面异常、推力轴承或者导轴承温度升高等),只发警告以引起运行人员的注意;⑵对于超过保护整定限值的故障情况(如机组过速且调速器失灵、导水叶剪断、铜管爆破等),电气自动化系统不但跳开断路器和,还同时关闭机组进水闸门。 1.4机组外辅助设备的监控 完整的水电站拥有数量众多的水泵、空压机、油泵等机组外电气设备,以及浩大的水工建筑物。电气自动化在这一块的应用为:⑴控制水泵等设备的运行状态,故障时及时投入备用设备;⑵检测大坝闸门是否可正常启动,检测拦污栅是否堵塞,当水位过高过低时引发自动报警。 2、PLC技术应用展开 PLC即可编程控制器。在水电站电气自动化中,可应用PLC来控制几乎所有设备的生产过程。⑴在轴流桨式水轮机调速器中的应用。轴流浆式水轮机厂家一般会提供所谓“协联曲线”(即描述不同水头下浆叶转角与导叶开度的关系的曲线),以指导电站生产。但实际运行时,上下游水位及水轮机水头处于不断变化之中,某些情况下会远离厂家参数,因此按协联曲线运行不一定能达到最佳状态。采用PLC技术后,可先针对不同上、下游水位及水头情况,手动协联浆叶和导叶,在获得最佳协联曲线后修改原厂家曲线并输人至PLC控制器,从而使机组能时时处在最佳状态。⑵在水库式电站调速器中的应用。水库式电站的运行水头波动范围较大,其调速器与启动开度一般按水轮机设计水头确定。但当水头降低或水头远高于设计标准时,为保证机组额定转速,往往需要更换调速器控制芯片,改变开度指示仪电阻(串接或移除),工作量较大。在采用PLC技术后,则可依据水头高低设计出相应程序,依照程序来自动改变启动开度。 3、电气自动化瓶颈 虽然电气自动化给水电站自动运行带来了方便,但其自身发展存在一定瓶颈,主要体现在:因电气自动化的基础是实现对设备的全面监测,因此整个自动化系统的监控模块非常之多,这样就导致通信网络较为复杂且通信速度、通信质量面临挑战。随着新技术(如光纤通信技术)的推进,相信电气自动化瓶颈能够得到解决。 4、结语 水电站实施电气自动化,一方面可提高工作效率、减少人力投入,另一方面也能保证上网电能的质量,是新时期水电发展的必然趋势。虽然电气自动化在应用中存在一定的技术瓶颈,但随着智能电网技术、信息化技术的日新月异,所有问题将得到有效解决。 作者:马振强 单位:大唐甘肃祁连水电有限公司 电气自动化论文:水厂监控系统电气自动化论文 1硬件设计 水厂总体监控方案的确定应以水处理为依据,包括泵站控制系统、沉淀和过滤控制系统、恒压供水控制系统、混凝投药控制系统、加氯消毒控制系统、排污处理控制系统等工艺管理,水处理工艺流程为:取水口加药反应沉淀过滤消毒加压市区管网。根据工艺要求和控制指标,应运用MPI网络将水处理的各个子系统连为一体,在控制中心通过组态软件对其进行监控,总体控制方案为:混凝投药控制器和加氯消毒控制器采用S7-300PLC,其余采用S7-200PLC,组态软件为力控6.0,采用的网络结构为单元级和现场级。以泵站控制系统为例,其控制方案为:采用S7-200PLC作为控制平台,负责对泵站数据的采集,泵站和控制中心的通信通过外置式GSM调制解调器来实现,触摸屏为就地控制接口,系统框图如图1。 2软件设计 根据设计好的各子系统的硬件配置,设计PLC控制软件、组态监控软件和触摸屏控制软件,以泵站控制系统为例,其任务是按照控制中心的指令,向水厂提供水源,并对泵站的水泵运行情况、供电等信息进行实时采集,然后传送给控制中心,实现泵站无人值守。根据泵站工艺,在SMS工作原理指导下,提供短信息服务,发送规则为开机/关机、系统出现故障、定时设置和控制中心命令。为达到泵站无人值守的设计要求,可通过标准的RS—2485串行通信网络和自由口模式,自主选择通信协议,以此构成PLC的分布式网络。PLC软件设计流程为:初始化接受信息并处理水泵控制压力、流量采集并处理故障信息采集并处理信息发送;根据系统的工艺要求,开发界面应包括启始界面、模式选择界面(分为自动运行和手动操作)、报警界面及帮助界面等。 3水厂自动化监控系统的特点及功能 3WN6是一种经济型低压智能断路器,通过模块化的工程设计,可确保通讯、保护、测量等功能更为可靠稳定,且便于拆卸和维修,能够在线对开关功能进行数字化编辑。正常生产时,操作人员通过S7-315系统上的触摸屏模拟流程和触摸按钮,便可以准确掌握各系统的工艺流程及设备运行情况,并可以通过自动运行或手动操作两种控制方式来控制各设备的开和停,便于设备的检修及事故的处理。本系统联网后,便可实现现场监控、远程控制和后台在线组态等功能,操作人员在后台微机上便可以准确掌握各配电室低压开关的分/合情况及水厂装置的运行情况,系统可以动态显示各电气设备的电压、电流的波动情况,实时性更强。此外,还可以随机记录越限事件、报警信息等,为生产管理和事故控制提供了很大的便利性。PLC的推广应用是水厂自动化监控系统得以建立的关键,该编程控制器简单易用、可靠性高,而且通讯联网功能强,根据水厂的水处理工艺和工程设计要求,对各净水环节的硬件系统和软件系统进行设计,满足了水厂自动化生产和管理的需求。 4结论 根据水厂自动化监控系统的控制要求,对水厂监控系统的软硬件进行设计,建立一种低压电气自动化解决方法,更好地发挥水厂监控系统的功能。该系统先期完成PLC系统的调试,在实际应用中完成后台软件的调试工作,投入运行后,运行一直比较稳定,达到了取得了预期的控制效果,克服了传统电力控制模式存在的问题,可为工艺管理及故障原因查找提供科学的依据,同时监控系统的自动运行也极大地解放了人力资源,降低了各种人为事故的发生率,使设备故障的维修变得更为容易、迅速,真正实现了低压电气管理的科学化。在水处理工艺不断进步的背景下,采用现代控制理论及计算机技术对传统水厂处理工艺进行革新,使其朝着标准化、自动化、智能化的方向发展,已经成为一种趋势。 作者:李荣学 电气自动化论文:火力发电电气自动化技术论文 1基本作用 1.1提高效率 我国总体用电量随着居民生活水平的提高,呈现日益上升趋势。根据近几年的发电效率而言,发电量明显无法满足居民用电量,特别是夏天分时段的供电,严重影响了居民的正常生活。随着家用电器的增加,居民用电量也日益攀升,电力厂相应的发电要求也随之提高。传统发电系统存在的问题,严重影响发电量和发电效益的提高,致使居民用电要求无法得到满足。而电气自动化技术在火力发电中的应用,有效提高了发电效率,解决了这一问题[2]。电气自动化技术通过收集有用数据进行分析,制定出具体可行的实施方案,在运行时间的强度方面做好有效规划,在满足居民用电的同时,减少发电过程中产生的资源浪费。 1.2降低成本 煤和石油是传统的发电材料,发电技术落后,很难完成发电强度的准确分析,对发电量的控制也存在问题,容易出现发电过多或不足现象。另外,由于人工操作的原因,也存在资源燃烧不充分所造成的浪费问题。而电气自动化技术可以使用计算机软件,准确算出资源充分燃烧所需的时间,大大提高资源的使用效率。在火力发电中使用电气自动化技术,既能提高发电厂的发电效率,也能满足居民在用电量方面的需求。在降低发电成本的同时,更好地实现了电量供应目标。 1.3优化配置 合理分配资源是火力发电过程中的重要内容,需要重点注意。发电厂内设备比较多,为达到供电要求,通常需要长时间的同时运转。而发电设备作为机械,有一定的运作限度,运转时间过长或进行超负荷运转,都会影响设备的运作效率,严重情况下会损坏设备。而电气自动化技术可以准确计算出设备所需运转时间,在出现超负荷情况下可自动停止,待设备冷却后再进行运转。因此,发电设备在电气自动化技术下可以进行轮流休养,设备的运转效率得到提升,使用年限也得到有效保障。另外,电气自动化技术可以对设备故障进行报警,及时提醒管理人员发现并解决问题。以往数据的输入可以实现对设备的人工模拟操作,最大程度提高设备的使用效率。 2应用现状 在设备保护方面的应用。电气自动化技术在设备保护方面的应用包括联锁保护、装置保护、继电保护和防雷保护。电气自动化技术在设备出现异常情况时,会及时关闭闸门,使故障设备停止生产运行,对设备进行有效的联锁保护。电气自动化技术能够协调搭配火力发电厂中的危机保安器、安全门等保护装置,在排除外因干扰的前提下,完成电气操作运行指令。继电保护是通过连接计算机和继电器,构建自动化的控制模式,实现继电器在火力发电厂运行过程中的有效调控。电气自动化技术对电力设备的保护控制,通过使用防雷器,减少雷击对电机设备产生的干扰。在常规控制方面的应用。电气自动化技术在常规控制方面的应用有集中控制、就地控制、自动控制和故障控制。在集中控制中,电气自动化技术有效组合了发电机组、炉锅和汽轮机,实现了控制操作的集中化,设备运行效率得到明显提高。就地控制是针对规模相对比较小的火力发电厂采用的控制方式,通过连接重要设备及装置,实现设备的整体运行[3]。自动控制即自动化的电能生产,在减少设备运行错误的同时,电能生产的难度也相应降低,电能产量与经济效益也得到提高。在故障控制中,技术人员只需通过计算机监控运行设备,可以及时发现设备故障并解决。对于比较小的设备故障,系统可根据操作指令自动进行处理。 3系统配置 3.1I/O监控 I/O监控是一种集中监控方式,设备中电器的所有馈线都需要设置对应的I/O接口,通过电缆连接各个I/O通道,设备在进行A/D处理后进入DCS状态,由此使整个发电工厂的设备处于DCS的监控之下。I/O监控在运行过程中,方便进行维护,问题发现和解决速度快,优势明显。相对比较低的监控防护等级,降低了DCS的造价,也有效降低了发电所需的成本。而I/O监控所涉及范围包括所有电气设备,工程量大且比较复杂。电气设备的增加,无疑会加大监控范围,致使监控运行压力增加。监控范围以及空间跨度的扩大,也相应增加了电缆的距离,DCS的可靠性受到一定程度的干扰。 3.2远程智能I/O控制 远程智能I/O控制,作为一种监控技术,在生产中的应用领域比较广泛。远程智能I/O控制的采用,相对减少了人力资源的使用,操作人员可在远程接触中实现对电气设备的智能控制,有效缓解了操作人员的工作压力,降低了工作强度。火力发电过程中,I/O信号通过电缆连接加采集柜,利用光纤或者双绞线实现加采集柜与DCS控制器的连接,从而进行数据传输。远程智能I/O控制不需要操作人员进行近距离接触,在电缆铺设方面节省了部分安装费用。另外,I/O控制可以自动对所收集数据进行检查、处理和校正。而在电量变送器、卡件和模拟量卡件方面,I/O控制也无法减少。 3.3总线控制 总线控制技术在电气设备上的应用,通常需要利用3G技术来实现,通信技术、计算机技术和控制技术三者的配合和促进,是信息技术和网络技术在设备控制领域有效发展的重要基础。总线控制技术通过避开DCS控制站中的输入、输出单元,改变了传统DCS控制中的集中和分散相结合控制体系。传统集散结合的控制模式,在部分电气设备的管理上是统一进行的,缺乏针对性和及时性。而总线控制技术,有效解决了这一问题,对电气设备进行高度的分散管理和分散控制。 4创新手段 4.1单元炉机组的统一 电气自动化技术在火力发电应用中的创新,需要实现发电厂电、机、炉的一体化,形成单元制的监控运行方式。火力发电厂中的DCS控制可通过这种监控方式,分析和总结火电机组整体的运行参数以及状态信息,发掘火电机组的最大潜力,其自身独具的控制功能在得到发挥的同时,也在一定程度上缩小了控制范围,对监控系统进行了相应的简化,有效降低了造价成本[4]。另外,在采集火力发电中有关电厂信息管理系统的信息方面,统一单元炉机组有重要的促进作用,实现了火电电网运行管理的统一和加强,中调AGC的相关要求和指令也逐一完成,电网工作效率提高,整个运行处于最佳、最经济状态。单元炉机组的统一,有效提高了火电机组的自动化水平,其监控水平也得到相应提升。 4.2控制保护手段的创新 在传统火力发电中,系统控制方式是报警,联锁是其采用的保护手段,而这种控制保护手段,仅仅适用于带有波动性的超限报警和联锁跳机。电气自动化技术的创新应用,通过计算机技术实现控制和保护目的,在检测电气自动化系统运营、诊断出现故障的过程中,火电设备系统的隐患能够提前被发现,控制保护策略也可以及时进行改善,如主动性的控制和保护措施的采用,可以自动调整系统故障的控制范围,实现有效的防范,从而保证电气自动化系统的正常运转。此外,控制保护手段的创新,也使电气自动化系统在设备维护上处于主动防患状态,设备出现的故障能够及时发现和处理。 4.3电气的全通信控制 就目前情况来看,电气自动化系统在火力发电中的应用,还无法达到DCS控制系统的要求,在DCS控制系统基础上实现的电气全通信控制方式也无法得到满足。通信的速度以及系统的可靠性都需要有一定的提升,而DCS控制系统与电气自动化系统之间所存留的部分硬接线,也是需要解决的问题[5]。电气全通信控制模式的形成,需要解决好热工工艺连锁方面的问题,在实际应用上提高电气后台系统的水平,对于初期阶段的基础运转监控功能,还需要不断丰富,在实际操作过程中,提高电气自动化系统控制的逻辑性,在控制水平、运行管理水平以及自动化水平方面不断提升。 4.4通用网络结构的构建 在电气自动化系统成功生产运营过程中,通用网络结构的构建有重要的推动作用。电气自动化技术在火力发电中的创新应用,需要选择合适的网络通讯产品,能够在扩展自动化办公环境的基础上,实现元件甚至电气自动化系统整体范围内的使用,以电厂管理层为基础,发挥对现场设备的监控功能,保证计算机控制系统、管理系统以及控制设备之间信息传输的畅通性,实现整体集中运行的自动化。 5结语 火力发电作为我国电力结构的主要部分,在持续发展和应用创新方面需要不断努力,而电气自动化技术在火力发电中的应用和创新是重点。电气自动化技术的推广,需要根据实际应用情况,了解相应的应用问题,并不断改进和创新应用方法,节省生产费用,提高生产效益,满足发展需求,促进我国经济的持续、稳定发展。 作者:吴思祺 单位:武汉轻工大学电气与电子工程学院 电气自动化论文:变电站电气自动化技术论文 1变电站中电气自动化技术的应用 1.1在变电站计算机监控系统中的应用 当前,计算机技术发展迅猛,在各行各业中都得到了普遍的应用。对于变电站的运行来说,计算机技术也具有十分重要的作用,促进了变电站各系统中各电气设备运行监控和监测的实现,变电站运行安全性的提升。通过将通信技术和网络技术的有机融合,在变电站的计算机监测系统中应用电气自动化技术,能够很好的扩展变电站计算机监控系统的范围。此外,对变电站运行中产生的各种故障和问题还可以及时的进行相应的处理。 1.2对变电站设备故障和事件播录测距可以及时准确的记录 电气自动化在变电站中的应用,可以对各种设备的故障和事件播录测距进行准确的记录。记录事件的内容主要包括:运行设备的开关跳合情况和对动作序列进行保护。此外,通过对各种配置进行选用,能够实现监控系统中的通信功能,并对监控系统的应用来实现对故障和存储事件进行分析。 1.3在变电站自行诊断中的应用 计算机技术、网络、通信技术以及电气自动化技术是变电站的自行诊断功能得以实现的基础。通过实时监测和分析对比变电站中各项运行的数据,能够快速的将故障点找出来,并对故障及时的进行自行修复。通过在变电站自行诊断中的应用,电气自动化技术不但能够减少故障发生的几率,同事还可以有效降低工作人员的工作量,促进变电站系统运行效率的提升。 1.4在变电站数据采集及处理中的应用 对变电站的数据进行收集和处理是变电站中电气自动化技术应用的重要体现,是变电站自动化系统中十分重要的环节。变电站运行中的数字信号以及模拟信号能够将将变电站中的脉冲和状态数据等各项数据体现出来,是变电站数据运行的基本形式。而对变电站中各种数据,例如对故障跳闸、断路器状态、故障警告,以及隔离开关的状态等进行对比分析,对其进行命令处理。 1.5在变电站计算机保护系统中的应用 在变电站中,电气自动化技术的一个重要作用就是对计算机系统进行保护。通过对各电气设备中的信号技术进行处理,通过通信技术将各自运行的状态信息传送给计算机,再通过计算机技术检测和保护变电站中的电气设备,能够对变压器以及线路等起到保护作用。一旦变电站的运行当中出现故障,计算机就可以分析所收到的故障信息,并对相应的故障发出处理命令,并由相应的电气设备来对命令进行,对故障进行处理。这样就可以对计算机系统起到较好的保护功能,因此在变电站中应用电气自动化技术对于计算机的保护具有非常重要的作用,在很大程度上能够促进变电站运行安全性的提升。 2电气自动化技术在变电所中的应用前景 伴随着科学技术以及数字化时代的发展,电气化自动化技术在变电站中的应用也会发展到一个新的阶段。随着数字化技术、计算机技术以及网络通信技术的不断成熟和完善,电气自动化技术必然会和变电站实现更好的融合,实现对变电站进行更加科学、合理的设计与规划,同时促进变电站运行自动化水平的大大提升,进而使变电站在其运行的过程中可以更加快速的对各种问题进行自动处理,促进变电站更加安全、有效的运行,也促使变电站的运行得到更好的提升。 3结语 总之,在变电站整个的电力能源传输当中,电气自动化技术发挥着必不可少的重要功效。由于电气自动化技术的应用,不但可以使变电站的运行更加的可靠高效,还能够通过电气自动化技术促进电力服务智能化的实现,从而促进电力系统自动化和数字化的实现。随着信息时代的发展,作为电力能源输送的重要枢纽,变电站的运作方式也应相应的进行调整,进而通过对技术进行改革不断的促进电力输送可靠性的提升。 作者:徐首通 单位:曲阜师范大学工学院 电气自动化论文:电气自动化技术分析论文 1电气自动化控制技术的特点 ①该技术能够提高生产效率,节省成本支出。在不锈钢企业中应用电气自动化控制技术是顺应社会经济发展的主要经营方式之一,它能够使不锈钢企业在一些特殊的环境中,如高辐射、极寒等条件下,减少人工输出的劳动力,依靠电气自动化控制技术能够自动进行生产操作,减少恶劣条件对人们身体的伤害,同时还能够为企业节省劳动力费用支出,提高工作效率,同时还能够推动社会的发展。②该技术在生产过程中控制准确、反应灵敏。电气自动化控制技术的应用系统处理的信息量不多、控制对象少,操作频率低,在控制过程中比较方便操作。同时该技术在信号传输能力方面反应灵敏,传输速度快,能够较快、准确地进行远程信号控制。此外,该系统有较强的抗干扰能力和较高的可靠性,能够有效对系统进行保护。③该技术的更新周期短,同时发展速度快。该技术能够在社会经济的快速发展进程中,得到较快的更新与发展,能够使电气自动化控制技术得到较快发展,在企业应用中能够发挥更大的作用。 2电气自动化控制技术的应用案例 自动化系统主要是利用PLC控制系统、现场面板、各类仪表,还有网络通信设备等对水泵、阀门一些设备实现全面联动控制,例如当泵站进水压力低于设定值时,系统将会发出报警信号,系统会自动停止水泵的运行,恒压供水和智能调压供水主要是系统根据设定的出口压力,来控制水泵的自动开启或停止,并调节变频器来实现。一般情况下,在启动水泵时,是先启动水泵再打开出水阀门,关闭是需要先关闭出水阀门,再停水泵。上位机的智能:①在线监控进出口压力、流量、泵阀运行状态、机泵的电力参数(电压、电流、频率等)。②在线监控各设备、电气的故障和报警信号,对于临时性的报警和故障信号,应通过上位机手动复位,不需要到现场复位。③可以记录保存规定的所有运行参数和报警信号,并能将数据保存3年以上,同时还可对泵站设备进行远程操作。同时可以通过上位机进行修改各种设定值。例如我们根据不同时间段可自动变换预设的出口压力值;根据机泵的工作时间,可自动轮值切换机泵;UPS备用电源用于给中控室提供电源储备,满足自动化系统设备、网络通信设备和视频监控设备8h的供电。 3结语 无人值守泵站运行的成功案例表明电气自动化控制技术在实际的企业生产中能够发挥十分重要的作用,把自动化控制系统的优点和特征运用到不锈钢企业的实际生产当中能够使生产效率提高,给相关的工作与生活提供更多的便利,进而不仅能够促进企业的快速发展,同时也能够促进社会经济的高速发展。电气自动化控制技术未来的发展空间十分广阔,因此,相关企业应该要大力鼓励学习电气自动化控制技术,结合企业实际的生产发展现状,积极探索更多的电气自动化控制技术,进而使之能够在企业的长期发展以及国家的长期发展过程中发挥自身最大的作用。 作者:刘文斌 单位:唐钢不锈钢有限责任公司 电气自动化论文:电厂电气自动化方案设计论文 1电气自动化系统的构成 电厂电气自动化系统不同于热工操作系统,在操作频率上较低,但是系统的保护性能可靠性较高,在结构上简单易连锁,只要两台相关的电气控制系统就能保证其控制的自动性,所以,电厂电气的自动化系统需要及时的构建合理的联网方式和操作系统来提高其可靠性,也只有这样才能使电厂电气的自动化系统能够安全的运行下去。电厂电气的自动化系统的结构组成是分层分布式系统,主要包括通信控制层和站控层以及间隔层。首先,第一部分是通信的控制层,需要使用不同的通信方式实现不同装置之间的数据转换工作。也可以说网络技术以及通信技术的快速发展作为电厂电气自动化系统发展强有力的支持,同时也为电厂电气的自动化系统在功能和结构上的进一步发展提供了更为广阔的发展平台,比如通过以太网技术实现数据与工作装置之间的数据转换工作,还可以通过现场的总线以及其他的一些主要设备来实现对于主控单元以及间隔层的通信工作,进而实现现代智能且有效的管理模式。电厂电气的自动化系统在逐步的向现代与智能控制的方面发展,其中主要的表现有两个方面,即间隔层和站控层。其次,在站控层方面,它是电厂电气的自动化系统的主控装置,不断的收集并有效处理相关的数据对于整个的控制系统进行监视和有效控制的作用,所以监督和控制系统也在逐步的向自动化管理水平提高其全面高效运行的水平。最后,在间隔层方面,存在智能设备和相关的保护装置,这些装置主要需要通过现场的总线以及其接口进行通信工作,这一趋势主要向着系统的综合化以及网络化的方向快速发展。所以,需要根据间隔层对设备不同程度的特殊要求,另外还可以采用以太网来实现通信。 2电气自动化系统控制方案的设计意义 电厂电气的自动化系统与传统的电厂自动化系统相比较,电厂电气的自动化系统能够自动的与电波的脉冲信号连接起来,进而能够发送出电力报表信号,这也就能实现厂用系统的智能功能,同时也能够显示出发电机运行的状态是否正常,进而能够更加精准的进行定值管理以及在线审核功能。除此之外,能够对故障的出现进行及时的诊断和维修工作,有效提升电气系统的实用性以及有效性。电气自动化系统控制方案最重要的设计意义就在于,将各个独立运行的电气装置通过连线或者是以太网来连接成一个整体的系统,进而减少传统连接方式的缺点,而造成的高成本,这对与企业的稳定性发展也有着非常关键的作用。电厂电气的自动化系统可以通过以太网这一通信科技技术来减少员工的劳动量或者是降低整个的运行成本并且提高其经济的效益,电气自动化系统控制方案的设计能够为电厂的技术带来了进一步的提高。 3电气自动化系统的监控方案 传统的电厂电气监控系统主要能够实现对于电气部分信息的采集以及远程控制功能的实现。但是总体来讲,其信息量还是比较小的,而且信息的类型也比较单一。但是电气自动化系统的监控方案主要侧重在电气系统的监控方面以及自动化监控技术的有效运用。电气自动化系统监控的模式分为两种,其一是,优于传统的监控方案集中模式,有效集中而且非常易于管理但是可靠性很弱。其二是,对于不同的分层结构继续进行管理以及数据的交换。进行装置间的数据交换主要通过站控层的转发以及工作站来实现,有一些非常重要的信息要通过有效的方式连接。还有一些非常重要的信息需要通过主控单元以及双向数据进行交换,另外一些不重要的信息要通过站控层的转发或者是相关的工作站来实现交换。电气自动化系统的监控方案有很高的实时性以及可靠性。在电厂自动化技术以及监控方案的应用中有许多需要注意的问题,如监控系统主站设备,整个系统的装置分组以及主控单元的保护等等。 4结束语 近年来,电力市场的发展脚步在迅速加快,而且网络科学技术也在不断的进步,这就要求电厂要加快其技术水平的改革与创新,进而能使电气自动化技术得到广泛的应用。电厂电气自动化系统的应用在加快我国电力市场化的进程的同时也提高我国电力系统的技术水平,进而保障我国电厂的安全稳定运行,而且还能够对我国的整体电力系统技术的提升有着非凡的意义。 作者:霍延川 单位:哈尔滨电气集团阿城继电器有限责任公司 电气自动化论文:电气自动化电气工程论文 一、电气自动化在电气工程中的设计理念 1远程监控式设计理念 远程监控系统是指通过一个电脑终端对所有其他地方的设备进行控制的技术。在电气工程中应用这种设计理念不仅可以大幅度减少电缆的增加量,还可以节约安装及材料方面的成本支出,产生较高的组态灵活性和可靠性,并实现高效益的生产规模。但由于电气工程中电气通讯量比较大,且现场总线通讯速度较低,在遇到信号较差的地方时就会限制这种远程监控式的功能。所以远程监控式的设计理念只能应用于系统监控相对较小的电气工程中,而不适用于建立全长自动化的控制系统。 2集中化监控式设计理念 所谓集中化是指所有的运行项目都在一个系统中运行。具有操作简单、对控制站方面的要求较低、系统运行及维护方便的特点。单个分散的监控无论是处理器的安装,还是电缆的连接,都非常繁琐,而且众多的电缆搅合在一起,对于处理速度会造成严重影响,不但使得投资成本增加,而且还使系统的安全可靠性能下降。而将集中化的监控式设计理念应用于电气工程中不仅可以减少成本支出,还方便实行统一监控,促进电气工程的有序运行,满足工程的需要。因此集中化监控式的设计理念被广泛应用于电气工程中。 3现场总线监控式设计理念 现场总线监控式技术是现阶段电气工程中应用最为广泛的一项技术,具有高效性。该项技术是建立在电气工程实际应用基础之上的,不同间隔采取相对应的技术性措施。在具体操作中,主要采取现场安装的工作方式,电缆连接方式要不断优化,以有效地降低电气工程中设备的投入成本。在简化电缆连接方式,并降低设备投入的同时,还要减少设备的隔离以及端子柜的使用,不但提高了电气工程安全可靠运行,而且增加了电气工程的运营效益。 二、电气自动化在电气工程中的实现方式 1计算机自动控制、调节及操作的实现方式 这种实现方式是指在遵照调度方案的前提下,为实现能够对电缆起关闭作用的设备进行控制和调节,电力系统能够自主并合理有效地利用现场控制命令。转换和设置相关设备的运行方式如电网开/闭、限制修改操作、各种整定值以及报警信号复归等。 2人机联系功能 这种实现方式是指电气自动化系统通过允许电气设备的操作,其中包括鼠标、键盘与打印机等设备,达到调整所有电气设备运行画面并对定值进行不断修改、实时监控、调节与打印数据的目的。而且,利用这种方式开发应用程序也非常方便。但只是操作人员在操作台上操作,则只能完成控制调节和监控所有的电气设备以及设置参数值等操作。 三、电气自动化在电气工程中的融合应用 1电气自动化在电气管理中的应用 在电气工程管理中应用电气自动化技术充分体现了对高新技术的应用,这一过程中注重对编程的调试。不仅要采集流量、温度及压力等等数据,还要对于所获得的大量数据进行检测,发挥其输出控制功能以及技术处理功能,使得设备的维护量和投资额大幅度降低,有效地保证了设备管理及控制的精度和温度性。对于电气工程管理而言,应用电气自动化技术能够有效地遏制可能出现在电气工程施工过程中的弄虚作假、敷衍了事的情况。 2电气自动化在电网调度中的应用 对于实现电网调度过程的自动化而言,电气自动化技术主要是其应用性领域的界定,即利用电气系统局域网络实现电厂、变电站终端以及下级调度中心三者之间连接。在应用领域中,由网络连接中心服务器、电网调度打印设备、大屏显示器等。在电网调度中,电气自动化技术的应用,不仅可以对电气系统的运行状态进行实时性的评估,还可以对电力负荷进行预测为基础进行经济调度,为实现电网安全可靠的运行还可以对数据进行实时性采取、处理和监控,以适应现代化市场运营的需求。 3电气自动化在分散测控系统中的应用 其应用采用的是分层分布的结构,主要由以太网、工作站、数据高速通讯网以及过程控制单元等组成。对工作站而言主要分为两种:即工程师和运行员,主要负责提供人机接口。其中,直接应用于生产的过程控制单元,其运行状态的实现是通过检测设备,并对于设备以有效控制,实现对于整个生产过程的检测并实施连锁性的保护和控制;而过程控制单元以及工作站所输出的信息以及发出的指令,都要由运行员工作站接受。工程师工作站的职能,是负责设置工程师并进行必要的诊断及维护工作。 4电气自动化在变电站中的应用 传统变电站的自动化实现监视的功能主要是采用电磁装置,而现在的电气自动化技术可以自动地进行监视和操作,在变电站中应用电气自动化技术不仅加强了变电站的监控能力,还大幅度地提高了变电站的运行水平和效率。另外电磁装置被全微机设备所取代还实现了操作及监视过程的屏幕化与运行及管理过程的自动化。 四、结语 随着电气工程的发展,电气自动化逐渐成为电气工程的支撑,为工业发展提供了基础与动力,同时也标志着一个国家的经济发展水平。因此为适应社会发展需要、实现电气工程系统高效、安全、稳定的运行、满足工程的需要、提高电气行业的水平,将电气自动化与电气工程融合应用在一起是非常必要的。 作者:李怀升 张黎明 单位:陇县供电分公司 电气自动化论文:电力系统下的电气自动化技术论文 1.电力服务实现智能化 在现代化生活中,电力已经渗透进各行各业,如果电力系统出现问题,很多行业将无法正常进行。由此可见,电力系统的正常运行显得如此重要。作为电力系统智能化的重要构成,电气自动化技术可以让操作人员在高精准度要求下实现系统设计,而且让系统实现自动化地进行自我分析所出现的故障,即系统运行的智能化。这种方式,可以让那个电力系统运行得更为高效准确。电力系统的高度自动化运行,让其服务功能得到了升级,实现了电力服务的智能化。 2.电气自动化技术在电力系统中的有效应用 2.1.本文经过研究分析,总结出现阶段电气自动化技术在电力系统中的应用主要包括以下几方面,下面,我们就来详细了解下。第一,仿真技术。在电力系统运行中,仿真技术是一项非常常用并且实用的技术,对于完善电力系统科学运行可谓是意义重大。仿真技术既可以应用到实验中,也可以应用到实践中,在实验过程中通过应用仿真技术,所得出的实验数据与实际数据非常相近,这样就可以避免重复大量的实际测量、实际运算等工作。同时,仿真技术在故障排除、分析中也得到广泛应用,有效的提高了对电力系统故障分析、排除工作的效率。 2.2.其次,就是智能技术。智能技术是电气自动化技术重要的表现形式之一,智能技术在电力系统中的应用可谓是发展迅速,并且发展空间非常巨大。在智能化系统的支持下,可以迅速发现电力系统运行中发生故障的所在之处,并且可以在最短时间内反馈给工作人员,提高了电力系统运行的灵敏度,有效降低了单位时间内的停电次数,提高了电力系统的运行效率。 2.3.实时动态监控技术。该技术也是电气自动化技术表现的一种形式,电力系统通过该技术的应用,可以对电力系统运行的各部分动态进行实时监控,并且可以对运行数据进行记录,并能及时反馈到操作室,对于预防电力系统运行事故的发展意义重大,提高了电力系统运行的安全性、可靠性。 2.4.柔性交流电系统技术。该技术是一种较为先进的处理技术,在电力系统运行过程中,该技术可以针对某些环节进行综合功能以及独立功能方面的处理,调控电力系统的关键性参数,该技术所涉及的技术是很多的,最为优秀的技术就是ASVC。该技术的优势就是调节的速度非常之快,可调节的范围也很大。所以,该技术在使用过程中,基本上没有噪音,也没有延迟,工作效率高,控制能力强。 3.电气自动化在电力系统中的应用趋势 自动化的发展则趋向于:第一,由开环监测向闭环控制发展,例如从系统功率总加到AGC(自动发电控制)。第二,由高电压等级向低电压扩展,例如从EMS(能量管理系统)到DMS(配电管理系统)。第三,由单个元件向部分区域及全系统发展,例如SCADA(监测控制与数据采集)的发展和区域稳定控制的发展。第四,由单一功能向多功能、一体化发展,例如变电站综合自动化的发展。第五,装置性能向数字化、快速化、灵活化发展,例如继电保护技术的演变。第六,追求的目标向最优化、协调化、智能化发展,例如励磁控制、潮流控制。第七,由以提高运行的安全、经济、效率为完成向管理、服务的自动化扩展,例如管理信息系统在电力系统中的应用。 4.结语: 综上所述,电力能力是当今世界发展应用最为广泛的能源之一,而电子自动化技术也是当今世界发最活跃、最充满生机且发展潜力巨大的技术之一,所以不断研究电气自动化技术在电力系统运行中的应用以及发展趋势对于我国经济社会的可持续发展意义重大,以上就是本文所研究的主要内容,希望可以给广大同行业者带来帮助和提供借鉴。 作者:尹荣海单位:辽宁大连金州林场 电气自动化论文:电气自动化节能设计技术论文 1我国现阶段钢铁冶炼系统的节能问题 钢铁冶炼系统中,节能技术的问题,主要表现在方法单一上。我国钢铁冶炼行业运营中,节能一直是社会关注的问题,虽然钢铁冶炼行业积极提倡节能,但是其在实际节能中,仍旧采用的是单一的节能技术,无法在根本上降低钢铁冶炼的能源消耗,很难提高钢铁冶炼生产的效率。钢铁冶炼系统中,如果要引入先进的节能途径,就要以冶炼系统的整体为主,需要消耗大量的资金,如果缺乏资金支持,钢铁冶炼系统的节能技术,就无法落实到位。钢铁冶炼行业,综合考虑到钢铁利用率、节能减排指标等,已经注意到成本投入在冶炼系统节能中的重要性,关键问题是,社会对钢铁的利用率,不能为钢铁冶炼行业带去足够的资金效益,进而阻碍了节能新技术的发展,增加了钢铁冶炼系统的节能压力。 2电气工程及其自动化中存在的问题 2.1能耗大。虽然电气工程自动化技术的出现为人类的发展进步做出了巨大贡献,但是我们不能因此就看不到其本身存在的弊端,其中,摆在当前最为棘手的问题就是对于能源的消耗过大。在电气工程自动的发展系统本身带有复杂性,被应用的范围逐步扩大,对于能源的需求量也与日俱增。电气自动化是以消耗电能为主,作为当下最为先进的技术之一,对其本身最为基础的要求就是要做到在运作过程中保证误差小,并且准确有效,所以,就需要大批量的电气设备共同运作,如此,对于电能的消耗可谓是不计其数,与我们国家提出的走绿色节能的可持续发展道路存在差距。2.2质量水平较低。就现阶段的发展而言,电气工程自动化技术已经得到的飞速的提升,但纵观整体发展情况而言,其质量水平还处在发展低端。尤其是最近几年,人们对于生活追求的品质不断攀升,相应地也加大了对电气自动化水平的要求,但是我国对这一领域研究的时间还不是很长,对于相应的管理流程和先进的发展模式还不能很好的予以把控,特别是在自动化工厂的生产环节,相关人员只关心结果而忽略过程中的质量问题。但是,众所周知的是,如果电气的生产质量得不到有效的保证,就会发生一系列的用电事故,严重的会造成爆炸、火灾等重大安全事故出现,需要引起人们的深思。2.3集成化程度低。 顾名思义,集成化的主要运作原理就是把所有需要的东西做还集合工作,上文已经提到过,虽然电气工程自动化近年来的发展势头迅猛,但由于起步过晚, 虽然在努力的向集成化方面靠拢,确切的来说,现在还处于自动化阶段,技术水平发展有限,集成化技术还不成熟,各个体系和功能之间还无法做到有效的集成连接。所以,还达不到及时实现资源的有效共享,在一定程度上影响了电气自动化功能的发挥,使电气自动化工程技术滞后。 3对电气自动化工程中节能设计技术 3.1减少线路传输产生的耗损。由于无法对线路上的电流做出改变,所以也只能通过减少电阻来有效降低电能在传输中产生的耗损。所以,可以从这几方面做起,减少导线电阻:(1)使用功率较小导线;(2)使用相对较短的导线。这样做可以避免在布线过程中少走弯路,减少人员的工作量,有效减少电能耗损,同时在安装变压器时候与负荷中心保持较短的距离,也是减少供电的距离;(3)使用截面积大较大的导线,如果条件允许,可以选用较大截面积的导线,有效减少电阻产生的耗损。3.2无功补偿。电力系统在运行的过程中,配电设备中的无功功率占有较大的容量,所以存在较为严重的电能耗损的情况,不仅影响到电压,还对整个电能的质量造成不良的影响。对使用者来说,无功功率主要表现在功率低,尤其是当功率过低的时候,用户需要向相关部门缴纳一定的罚款,因此如果说能够使用合适的无功补偿设备,就可以保证功率的平衡,有效提高供电质量。工作人员在操作中要尽量减少对电能不必要的耗损,从而确保电气工程的安全运行。如果导线受到电阻的影响,那么由电机产生的电能就不能被变压器更好的吸收,同时没被吸收的那些电能在电流传输的过程中会被释放出来。同时由于无功功率产生了一定的作用,因此可以让电容器和无功功率进行抵消。利用电气相关设备在进行无功补偿时候,有几处要格外注意:(1)利用电容器在进行无功补偿的时候,一定要根据电压容量,电压负荷,自然功率,目标功率等参数来确定电容器的容量,同时如果在无功补偿的环节中发现产生了谐波,需要通过串联定量电抗器来消除谐波;(2)以参数的物理量来确定无功的电流,功率的参数,从而有效避免投切振荡现象。 4结束语 综上所述,电气自动化对于节能设计的要求是为了响应绿色生产的理念,也是为了响应可持续发展的需求,同时也是时展的必然趋势。虽然我国现阶段在电气自动化的节能设计中取得了显著的进步,但是随着社会的发展,电气自动化节能技术仍然需要进行不断完善和发展,不断优化配电设计,在科学利用电力资源的同时,还需要不断提高电力系统的运行效率,并最终达到节能的目的。 作者:吴尚坤 单位:山东钢铁集团日照有限公司 电气自动化论文:建筑工程电气自动化施工管理论文 摘要:现阶段,伴随着我国基础设施建设相关进程的不断加快,建筑工程中电气自动化相关技术的应用已然成为了该行业领域的热点话题。众所周知,施工管理工作作为施工项目中工作进程科学性以及有效性的相应保证,在实际建筑工程电气自动化项目施工中具有着较高的实际作用,因此对建筑工程电气自动化施工项目中施工管理相关工作进行分析就具有着一定的研究价值。现就笔者观点,浅析建筑工程电气自动化的施工管理内容与应用现状。 关键词:建筑工程;电气自动化;自动化;施工管理 电气自动化作为自动化技术领域中的一大重点分支,包含着较为繁琐的工作内容以及较为庞大的施工运行体制。实际电气自动化施工工程的建设工作也包含着较为广泛的实际内容,主要包含配电系统、照明系统、动力系统、弱电系统、保护系统、防雷接地六大系统的实际建设工作。就此而言,如此庞大的系统性工程施工如若想要保证其施工工程中工作运行的稳定性以及科学性,对其进行施工管理工作就存在着相应的价值。但现如今,我国在建筑工程电气自动化的相关施工工作中施工管理工作的建设现状并不十分完善,在实际施工过程中依旧存在着施工管理的缺失以及施工管理体系建设不完善的现状,就此来看在建筑工程电气自动化相关施工工作中进行工程管理有效性的相关研究就具有着一定的积极价值。 一、我国建筑施工中电气自动化施工管理现状分析 就我国当前多数建筑工程的实际施工现状来看,实际工程管理工作中存在着普遍性的缺失。其中,管理体制建设以及管理工作内涵缺失作为我国建筑工程中的实际现状,具有着较高的研究价值。就其缺失现状来看,我国建筑工程中存在的相关缺失现状主要体现在以下两个方面。现就其实际缺失内容,浅析我国建筑工程电气自动化施工管理建设工作的主要重点内容。1.缺乏完善健全的管理体制。由于电气自动化相关施工工程在我国建筑施工单位中具有着工作强度大、工作内容丰富以及实际施工工作覆盖面较广的特点,在电气自动化相关施工工程中进行施工管理就需要对电气自动化相关工程施工领域的各个细节进行覆盖。这一施工方式就与传统的建筑工程施工方式存在着较大的区别,管理工作的实际职能也与传统建筑工程施工管理的职能存在着较大的差异性。就此看来,传统的工程施工管理工作在管理内容上以及管理机制的构建方面都需要得到相应的加强。然而就我国建筑工程电气自动化工程施工管理的现状来看,多数施工工程的管理者都没有对管理体制的构建做到较为深化的认识,实际管理机制的构建依旧进行着与传统管理体制的构建模式完全相同的方式进行。这就使得我国建筑工程在电气自动化相关施工工作中表现出了较为不完善的实际管理体制,管理工作的实际内涵出现了目的与实际不符的现状。管理体制的完善性对管理工作的实际进行具有着较为高度的促进作用,进行较为完善的实际管理体制建设也能直接提升我国电气自动化相关建筑施工工程的质量提升,并直接提高电气自动化相关建筑工程的品质以及效率。就此看来,缺乏健全的电气工程自动化相关建筑工程管理体制作为我国建筑施工工程中较为严重的缺失,需要得到相关革新。2.缺乏正确的管理方法。由于电气自动化相关建筑工程在管理机制以及管理模式上均与传统的建筑施工工程存在着较为明显的差异性,因而在实际管理方法上也存在着相应的差异性。因建筑工程电气自动化工程的工程量较多,且涉及面广等特点,这使得电气自动化工程施工管理需要负责的内容较多。为了保证施工管理充分发挥作用,通常在具体执行施工管理之前根据建筑工程实际情况及电气自动化施工特点及要求,合理规划设计施工管理方案,选用适合的管理方法,以便在电气自动化施工中有计划的、有序的执行施工管理。但就我国建筑工程电气自动化相关施工工程的管理现状来看,管理的方法以及实际内容与传统建筑工程依旧存在着较大的相似度。这在提升了实际管理机制的效率同时却忽视了电气自动化相关建筑工程与传统建筑工程之间的体制差异,进而在实际管理工作上存在着重点管理方向缺失的问题。相关管理者在实际管理工作进行之前,往往忽视了对实际管理机制覆盖面的实际考察,在实际管理方法上也一味采用着较为固定的管理内容与管理手段,这在电气自动化相关施工工程的实际进行中往往只能降低施工工程的有效性,并降低管理机制发挥的实际效力,进而导致后续电气自动化施工中按照方案所实施的施工管理方法不尽人意,使施工管理效果不佳,不利于保证电气自动化工程质量。 二、优化建筑工程电气自动化的施工管理相关有效措施分析 由于现阶段我国在建筑工程相关电气自动化施工工程中依旧存在着较多方面的缺失,既制约了我国建筑施工领域的实际发展,同时对我国电气自动化相关领域的施工工程存在着管理工作相关的实际制约性,因而就我国建筑工程领域的实际发展前景而言,对建筑工程相关电气自动化施工管理进行优化革新具有着较大的积极意义与研究价值。为保证我国建筑工程相关电气自动化施工工作的高效性,笔者建议从以下方面开展相关优化工作。1.做好电气自动化相关施工工作的准备工作。良好的准备工作在一定意义上来讲能够为后续施工工作提供有效的管理工作的相关帮助。因此为提升我国建筑工程相关电气自动化施工管理,对电气自动化相关施工工程进行施工工作准备阶段的监督提升具有着良好的应用价值。首先,应当做好施工工程的前期准备。由于电气自动化相关施工工程能够有效在后续施工工作中对管理的实际内容进行优化与简化。电气自动化相关施工工作由于其存在着较为广泛的涉及内容,因而在准备阶段如果没有对实际设计内容进行较为良好的优化,实际施工工作没有了相应依据则会导致因设计施工不合理而返工或施工工作不达标而引发建筑施工的质量问题。而相应质量问题的变数一旦产生,就会对传统的建筑施工电气自动化相关工作的管理问题造成影响。其次,应保证设备选型的科学性。由于建筑工程中电气自动化相关施工工程的实际内容较为丰富,在设备的使用方面也存在着相应的广泛需求,因而就建筑施工的实际内涵来看,想要保证工程管理工作的科学性,在设备选型方面同样应加强相应重视型号、规格不同的电气设备的性能和标准,进而对采购的电气设备进行质量检查、功能测试、使用分析,进而根据不同设备的相应质量来满足对于施工工作的具体要求。2.电气工程自动化施工管理。在实际施工管理的直接提升方面,需要管理者对以下两方面进行管理工作的革新加强。首先,需要监督工作人员加强做好日常的监督检查工作。在工程施工过程中就需要结合建筑工程实际情况及电气自动化施工要求,规范化、合理化地实施施工质量管理,可以有效控制电气自动化施工工艺,避免质量隐患遗留。加强施工管理的实际规范性,不仅能够促进工程施工相关工作人员提升自我防范意识,在实际施工管理工作中加强对管理工作的重视程度,且就其施工管理的工作内容来看需要使施工人员端正态度,并就实际管理职能来完善其管理的相关体系,做到建筑工程电气自动化相关施工的科学性与完善性。 作者:黄炎 单位:中国二十二冶集团有限公司 电气自动化论文:冶金行业电气自动化技术论文 随着中国工业技术、经济的转型,钢铁企业的淘汰与重组,钢铁企业的冶炼技术越来越精准,钢铁企业的高端设备越来越多,电气自动化水平越来越高。虽然冶金行业电气自动化水平得到了提高,但仍然不能满足工业技术发展的要求,不能满足钢铁企业生产效率的要求。只有改进和优化冶金电气自动化技术,才能提高钢铁企业的生产产量,提高经济效率,加快冶金行业的快速发展。 1、冶金电气自动化技术的特点 我国钢铁企业自动化水平还不够高,普及不够,大部分钢铁企业存在生产技术内容太广,生产工艺太复杂和电气自动化依赖太强等特点。 1.1冶金生产技术涉及内容太广 钢铁企业冶炼环节多,涉及内容非常广泛,生产过程中涉及物理变化和化学变化,生产过程中突变因素多,冶炼过程涉及的技术非常复杂,生产过程中要控制好生产原材料,监控物理变化参数和环境的化学参数。电气自动化控制系统应该能控制或跟踪生产过程的全过程,电气自动化控制系统涉及内容非常广泛,只有这样的控制系统才能保证生产过程的安全性,提高冶炼产品的产量,提高钢铁企业的经济效益。 1.2冶金生产工艺太复杂 冶金生产工艺复杂,实际生产过程中工艺流程比较全,冶金电气自动化控制系统要覆盖全生产过程,实现软件与硬件的配合,优化生产过程。冶金电气自动化系统呈现技术难度高,虽然技术人员具有非常专业的知识,掌握专业技巧,这样才能真正做到提高生产效益。 1.3冶金自动化高依赖电气技术 随着我国钢铁联合企业的生产能力的扩大,大部分小钢铁企业重新组合,形成更具竞争优势的联合企业。这些企业大量引进全自动化生产线,电气自动化水平不断提高,几乎涵盖了冶金全过程,冶金自动化高依赖电气技术,通过电气技术完成信号采集、信号转换和结果运算等操作,实现钢铁企业的全自动化。 2、冶金电气自动化技术应用现状 冶金电气自动化系统是利用智能控制技术、计算机网络技术、神经网络技术、监控技术等控制和管理冶金企业生产过程中的各环节。就钢铁企业来说,通过冶金电气自动化控制系统控制轧钢、高炉、转炉,铸造等技术环节,解决冶金过程中高温,高热等问题,为钢铁企业生产解决了许多实际困难。许多大型钢铁企业设计或改造了许多电气自动化控制系统,这些系统都能实实现人工智能操作,自动化操纵体系是单位操纵体系的主要构成,普遍运用在单位制造管制的每个环节,其中最重要的运用是智能化操纵技术%智能化技术中的专家体系,模糊操纵,神经网络等技术被运用到钢铁行业的轧钢体系、高炉、转炉、连铸车间、轧钢调节体系等,版型在线监测、冷热轧薄板、维修保养监控等功能。通过中央计算机系统控制各个子系统,实现子模块与子模块之间的转换。冶金电气自动化控制系统使用现场总线技术,数据交换传送技术,电脑合成技术等,推动冶金过程的标准化,程序化;通过人工智能技术,使用机器人手臂特自动化设备提高冶金企业的生产力,让钢铁企业取得长足的发展,提高市场竞争力。 3、冶金电气自动化技术应用前景 我国许多大型钢铁联合企业通过引进电气自动化技术,整合行业信息化水平,通过自动化控制系统提高生产控制精度,提高产品质量,进一步压缩生产成本,降低资源消耗。这些电气自动化控制系统增加了冶金生产过程的稳定性、可靠性和安全性。从这些电气自动化控制系统可以总结出我国冶金电气自动化技术的应用前景,包括低成本自动化、行业信息化、智能控制、冶炼过程控制和综合一体化控制等方面。 3.1低成本自动化 所谓低成本自动化是利用高精尖技术,通过自动化技术科学合理投资,减少投资成本,降低投资风险。许多中小型钢铁企业通过使用微型计算机作服务器,精准的实现对全过程、全流通实现电气自动化控制,为企业实现了低成本自动化,也解决了中小型企业的约束。 3.2行业信息化 所谓钢铁行业信息化就通过计算机系统,实现信息资源共享,实现企业信息化管理的标准化和系统化。大部分钢铁企业通过电气自动化控制系统采集生产过程中的原始数据,利用信息化技术手段分析和研究这些原始数据,使用科学管理决策分析软件,挖掘潜在数据,为企业的发展提供科学合理的数据支持。 3.3智能控制 虽然电气自动化控制系统广泛应用自适应、优化、模型预测等控制策略,但仍然不能满足技术的要求,因为传统的PID控制理论是适应数学模型复杂且变化大的特点,而智能控制对总控制程序具有良好的适应性,尤其是对于复杂程度较高的综合控制系统,能分级控制智能设备,有着很大的发展空间。 3.4冶炼过程控制 电气自动化控制系统可以对产品质量监督、环保监控及物流跟踪等多个方而实施全过程监控。电气自动化控制系统采用新型传感器、数据融合处理等高精尖技术对原材料质量、钢水纯度、熔渣成分、温度、固废监控等环节进行全程控制,提高钢铁企业的效益。 3.5综合一体化控制 电气自动化综合一体化控制系统是未来的发展方向,这种系统打破了传统的计算机、仪表、电气在控制设备方面的专业界限与分工,实现了逻辑控制对模拟量进行控制的难题,极大地提高了系统的实用性与操作性。简化了程序,降低了成本,电气自动化综合一体化控制系统系统将是钢铁行业电气自动化发展的重要方向。 4、结语 冶金电气自动化系统是使用计算机网络技术,人工智能技术和自动化技术实现的控制系统,优化与改进冶金电气自动化控制技术,可以提高冶金行业的生产效率利用自动化控制技术,可以保证生产流程更加规范,还可以保证我国冶金行业更好的发展电气自动化控制是冶金行业发展的主流趋势,对冶金企业的发展力向有着引导作用。钢铁企业要积极主动引进或改造自动化控制系统,提高钢铁企业的市场竞争力,增加钢铁企业冶炼产量,提高企业的经济效益,促进可持续发展。 作者:辛娅玲 单位:新钢公司自动化部
精准医学论文:精准医学的基础研究和临床转化 人类基因组计划的完成使得人类得以从基因的角度透析疾病?而后分子和细胞生物学的多层次的表观基因组?转录组?蛋白质组?脂质组?微生物组?代谢组以及暴露组的研究使得能够从分子和细胞水平解读疾病发生和发展?同时,大量临床试验数据及经验的积累,为实施大规模队列研究和人类表型组计划打下基础?测序技术的迅猛发展以及超级计算机对生物大数据的处理能力也使得精确分析表型与遗传因素之间关系成为可能? 组学研究?大规模队列试验和数据处理是精准医学的优秀?精准医学是综合个体遗传因素及环境因素信息与表型关联的个体化医学模式,是在大数据驱动下的一门多学科交叉学科?鉴于我国巨大的医疗资源需求的现状,研究和实施适合我国国情的精准医学计划旨在解决以“群体”为对象的传统医学诊断误差大?用药非精准以及医疗资源浪费大的难题,具有积极的社会意义和经济意义?本文就精准医学的提出和发展基础,以及国内相关研究进展进行综述? 1从循证医学到精准医学 在2008年提出以表述分子诊断使得医生不用依赖于直觉和经验便可以明确诊断?循证医学时代强调“群体”的临床证据,而忽视了“个体”的复杂性以及“个体”的遗传特性和环境因素的差异性?循证医学过分关注群体统计学差异,忽视了临床实践的真正意义;而精准医学正是关注于“个体”:这便决定未来的医学模式将从循证医学转变为精准医学?“精准医学(precision medicine)”一词最早是由哈佛大学商学院商业战略家Clayton Christensen但是,当时这个描述并没有引起太多的关注?2011年美国国立研究委员会下属的“发展新疾病分类法框架委员会”发表的《迈向精准医学:建立一个生物医学知识网络和一个新疾病分类法框架》蓝图,作为“个体化医学”的新表述形式,“精准医学”才开始被广泛重视?精准医学是指为每位病患的个体特征制定医疗方案,根据对某种疾病的易感性或特定治疗方案的反应将患者个体分成亚群;然后将预防或治疗措施集中于有效病患,而免去给无效患者带来费用和副作用?“精准”包括“准确(accurate)”和“精密(precise)”两重含义?精准医学根据病人个体特异性制定个性化精准预防?精准诊断和精准治疗方案,是具有颠覆性的医学新模式?2015年初,奥巴马政府在国情咨文中提出美国的“精准医学计划(precision medicine initiative,PMI)”,并为精准医学计划的5个具体内容在2016财年预算案中提出2.15亿美元预算?“精准医学计划”是以遗传信息的发现和人类基因组计划的实施为基础,依靠百万志愿者的基因组信息和临床信息的大数据来支撑癌症与其它多基因病研究,转变相关管理部门的监管方式,寻求公立机构和私立机构良好合作的大型全国性乃至全球性前瞻性项目?从循证医学到精准医学是一个粗放到精确的过程:循证医学关注于“群体”统计学差异,精准医学则关注于“个体”组学特征;循证医学强调随机对照数据,精准医学强调分子生物学证据? 2精准医学研究的优秀和基础 基因组研究中新产生的流行病学数据转换为与未来临床应用相关的信息?组学技术的质量和标准是精准医学的关键之一?精准医学临床转化的基础和关键环节:通过对患者遗传特性的研究和分型,在我国原创抗癌新药西达本胺(组蛋白去乙酰化酶抑制剂)的研发和上市过程中,药物基因组学便起到了极大的促进作用?精准医学研究的主要目的是通过标准化的各种大型的队列研究和多种组学研究,寻找疾病的新的生物标志物以完善疾病分类;完善后的新疾病分型通过药物基因组学等手段进行临床转化,达到个体化的精准医疗(Fig 2)?其中大型队列研究是精准医学的优秀;多种组学研究是精准医学的基础,其中药物基因组学?药物表观基因组学以及药物蛋白组学等是精准医疗临床转化的桥梁;大数据的标准化处理与发掘是精准医学的重要凭据? 2.1大型队列研究 作为精准医学研究的优秀,大规模队列研究通过对大规模健康和疾病人群的随访信息和临床样本的收集,进行多层次综合性的组学研究,有利于发现疾病早期诊疗的生物标志物?其中新药临床试验由于规范度高?标准化好等优势,是精准医学大规模队列研究中规范样本和表型数据的重要来源?医院生物样本和临床信息是精准医学的宝贵资源和重要前提,由于其复杂的多样性,其可靠性成为决定精准医学成败的关键? 欧洲癌症与营养关系的前瞻研究计划(european pro-spective investigation into cancer and nutrition,EPIC)自二十世纪末起开始调查膳食?代谢及遗传因素与癌症发病之间的关系?EPIC通过对10个欧洲国家的50万余人群的长期随访(其中2.6万人后期发展为癌症),以及对900万例样本的收集和分析,研究了不同膳食类型?遗传多态性等与癌症发生发展的关系?其研究结果对降低癌症发病率?减轻癌症患者的痛苦并延长患者的生存期具有积极的意义? 欧洲遗传和基因组流行病学网络(european network forgenetic and genomic epidemiology,ENGAGE)荟萃了13个国家的39份队列研究中超过60万的研究对象?其目的是通过将欧洲及其他种群队列遗传和ENGAGE使得研究人员能够确定大量的影响代谢?行为和心血管性状的新易感基因,并研究基因和生活方式的因素之间的相互作用? 电子医疗记录(electric medicine record,EMR)作为数字化的临床信息记录,具有标准统一?可读性强等特点?电子医疗记录基因组学网络(eMERGE网络)是EMR的发展?自2007年成立以来,eMERGE网络已经在基因组学和生物信息学领域取得了长足的进步,是基因组学研究的一个强大且非常具有成本效益的工具? 精准医学论文:论高职高专院校口腔医学的精准医学教育 摘 要: 随着医疗卫生事业以及口腔医学的发展,高职高专口腔医学学专业的生存以及毕业生的就业成为了较大的困难,造成了比较突出的医疗矛盾。因此明确培养目标,改变培养方式,将精准医学教育以及创业教育有机结合,才能实现高职高专口腔医学生的长远发展,解决就业以及医生缺口等问题。 关键词:高职高专 口腔医学 精准医学教育 创业教育 中国作为口腔疾病的高发国家,我国目前的口腔医学教育和口腔卫生事业与发达国家相比差距很大,且地区发展不均衡,广大农村基层地区的人们仍得不到正规有效的口腔医疗卫生服务。因此,高医学院校为社会培养服务于基层的高素质口腔医学专业应用型人才是解决当前基层口腔医疗人才需求问题的重要措施。但是由于种种原因,高职医学院校口腔医学专业在教学模式上普遍存在专业培养目标不明确、课程设置高度模仿五年制本科、口腔基础和专业课程课时不足、教学内容应用性不强、教学手段单一落后、实践教学环节薄弱等问题,严重影响了教学效果,致使培养出来的毕业生岗位适应性差,动手能力不强,难以适应基层工作岗位的需要。 如何培养出符合基层需要的合格口腔医学人才是高职医学院校不可回避的问题,漯河医学高等专科学校口腔系在深入行业基层调研的基础上,将精准医疗的理念与高职高专口腔医学教育相结合,开展三年制高职高专口腔医学精准医学教育改革研究,提出“河南口腔”的宏伟目标,现就口腔人才需求调研、职业能力、教学改革等方面进行探讨。 一、基层口腔医疗人才的需求 1.专业能力 专业能力主要是指从事某一职业的专业能力。专业技术能力是岗位职业能力的优秀和基础,是高职高专教育的重点内容。本着精准医学教育的理念,为基层培养口腔医学专业人才,成就河南口腔的伟大梦想。我校口腔系经过基层调研,现将专业技术能力总结如下。 2.创业能力 在“大众创业、万众创新”的号召下,在现阶段全国经济不景气,中国GDP增速首次突破了7%的大背景下,鼓励创新创业是具有划时代的意义。高职高专口腔医学毕业生能通过创新创业开辟一条新通道,在这个开放有规则的社会和市场里,每个人都有可能通过自己的努力拓展自己的人生,获取更好的生活[1]。 二、口腔医学专业教学综合改革建设 1.以执业医师考试为基础满足个体需求的课程设置 医师资格考试是评价一名医学毕业生是否具备从业资格的基本知识与技能考试,是国家医师管理制度的优秀内容。口腔医学作为更具实践操作性的学科,其执业医师考试具有自己的特点。在口腔执业医师考试实施十年后,2009 年考试大纲进行了修订,不仅增加了考试的范围和内容,同时评分标准也更加细化和规范。因此,我校口腔医学教育应在课程设置、学时安排等方面进行调整和改革。由专门研究执业医师考试的教师负责分析执业考试执考点以及权重分,并且以此重新定义教学课程标准以及各科以及理论实践技能的课时分配。两年课程根据需要进行优化组合,将综合英语纳入选修课,学生可以根据自己制定的自身发展目标以及规划进行选择。同时适当增加解剖病理等医学基础课程的比例,为我系学生的可持续发展奠定基础。增设口腔设备学、口腔市场拓展与营销、河南各市文化集锦等课程为学生更好的了解口腔医疗行业现状、个人创业奠定基础。 2.创业教育实践课程体系的构建 我系结合本校以及河南省实际情况出发,在实习阶段,通过带教老师进行系统的创业知识培训,使创业教育贯穿整个过程。同时鼓励学生参与到医院以及门诊的运作管理当中,激励学生与患者的沟通能力,并邀请国内外创业的成功人士,行业专家做创业方面的讲座。 3.教学模式方法的调整 高职高专口腔医学专业的学生在校时间相对较短,课程任务量繁重,如何让学生在短时间内掌握书本上的重难点,一直是困扰教师的问题所在。我校口腔医学系制定了临床见习--理论讲解--实训室操作--生产实习互相渗透的教学方式。让学生在学习书本知识前了解,实训操作后让知识更加形象具体,帮助学生理解。为学生以后临床执业以及应对考试打下坚实的基础。同时学校制定了每一学年的的临床见习规划,返校后进行见习交流。 单纯的课堂讲述已经不能适应当前形势对医学生培养提出的更高的要求。现代口腔医学培养出的应该是技能与人文并重,良好的沟通能力与终身学习能力兼备。我校口腔系在以授课为基础的教学(lecturebasedlearning,LBL)模式下,对某些疾病采取以问题为中心的教学(problem-based learning,PBL)模式,引入以案例为中心的教学(case-based learning)方法进行教学,同时MOOC(massive open onlinecourses)为学生提供自主式学习平台。实验室采用标准化病人、虚拟诊室等虚拟口腔科常见疾病诊疗程序,训练学生标准化接诊。医患角色扮演,加强课堂趣味性,充分调动学生参与的积极性,使枯燥的理论知识与临床训练无缝对接,为口腔医学生向医生的角色转换做好充分的知识及心理储备,更快的适应临床工作。 创业能力与精准医学教育是高职高专口腔医学生应对就业压力及适应社会的积极探索。尽管精准医学教育在我院仍处于起步阶段,但通过对精准医学的重视及课程体系的建设和评价机制的完善,高职高专口腔医学学生创新创业能力也会随着精准医学教育得改革而不断得到深化。 精准医学论文:什么是精准医学 《百科知识》上的文章,许多并不因时间的流逝而失去阅读价值,现在看来,仍有新意和值得回味;《百科知识》上的文章,许多还被选作省、市、区、县各种类型考试的阅读材料,看得多了,阅读理解和作文水平自会有提高。这便是“阅读”栏目设立的初衷,希望能对读者朋友有所帮助。 ①2015年1月20日美国总统奥巴马在2015年美国国情咨文演讲中宣布,美国将投入2.15亿元启动一项名为精准医学的计划。 ②精准医学也称精准医疗,是一种根据人群的具体基因、环境和生活方式以及个体差异来进行疾病治疗的新兴方法。 ③精准医疗的具体做法是先对大量的个人和患者进行基因组测序,以建立一个庞大的医学数据信息库,然后研究人员通过研究分析比对不同个体的基因信息,进一步了解各种疾病的共同原因和特殊(个体)原因,从而开发出针对特定患者特定疾病突变(治病)基因的治药物和治疗方法。当然,也针对健康人群进行个性化的预防保健。例如,西妥昔单抗对治疗一些人的大肠癌有效,伊马替尼对治疗一些人的慢性骨髓性白血病有效,但是这两种药并非对所有大肠癌和慢性骨髓性白血病都有效。原因在于,如果一个人的RAS基因发生了突变,则西妥昔单抗治疗大肠癌就无效,如果一个人的T315I基因发生了突变,则伊马替尼治疗慢性骨髓性白血病就无效。所以,对于大肠癌病人和慢性骨髓性白血病人就得对其进行基因组测序,以决定用什么药。 ④精准医学的提出,意味着人类医学进入了一个新时代,其意义深远。首先实施精准医疗,用于检测临床药物治疗效果的病例数将会大幅下降,治疗效果也会大幅提高。例如,2000人每日服用阿司匹林,坚持2年以上,才能防止一起首次心脏病突发事件,即需要治疗的病例数为2000,尽管患有同一种病的人都在吃同一种药,但每个人的基因不同,药物效果也不一样。如果基因测序之后,就可以“一对一”(一种药物对应一种基因)地有效地进行心脏病突发预防。其次,实施精准医疗还会为治疗癌症等顽固性疾病找到新的突破口,为实现多种疾病的个性化治疗提供了有价值信息。美国医学家研究发现每种癌症都有自己的基因印记,通过这些基因印记的分析,就能找到最佳的用药方案。安德森癌症中心采用了精准医学的治疗方式仅三个月之后,所有的患者都比预期的生存时间加长了,大部分患者的癌细胞消失40%到60%, 个别患者的癌细胞消失了90%。 ⑤精准医学为全世界疾病患者带来了福音,但也面临着重重难题。具体体现在基因测序技术许多国家尤其是发展中国家还没有完全掌握。另外,对一个人进行基因测序需要2周时间,费用约为1000美元,很多患者负担不起。再者,测序容易,分析基因组困难,要从一个人海量的基因组信息中找到与疾病相关的基因犹如大海捞针。最后,基因测序会触及有关医学隐私权的法规规定,可能还会引发社会难题。 ⑥当然,办法总比困难多,精准医疗正稳步向前发展,让所有人获得能够保障自己和家人健康的个性化医疗已为期不远了。 精准医学论文:谈精准医学时代“基因组学”在医学研究生培养中的重要性 [摘要] 精准医学是医学科学发展趋势,基因组学是实现精准医学的重要手段。常见病、罕见病的基因组学研究及药物基因组学在精准医学时代得到广泛应用。因此,基因组学教学应紧跟学科发展的步伐,使医学研究生既能掌握基因组学的基础知识,又能及时了解最新的基因组学发展及应用,通过学习这门课程提高研究生的科研能力和水平,并为他们将来从事临床工作打下良好的基础。这也要求基因组学教学模式进行相应调整,适应精准医学时代基因组学快速发展的要求,拓展医学研究生的基础知识面,培养出具有多个学科交叉背景的医学人才。 [关键词] 精准医学;基因组学;医学研究生;培养 精准医学是以个体化医疗为基础、随着基因组测序技术快速进步以及生物信息与大数据科学的交叉应用而发展起来的新型医学概念与医疗模式。2015年1月20日,美国总统奥巴马发表讲话,呼吁美国要增加医学研究经费,推动个体化基因组学研究,依据个人基因信息为癌症及其他疾病患者制订个体医疗方案,拉开了精准医学的大幕。精准医学体现了医学科学发展趋势,也代表了临床实践发展的方向,必将在不远的将来惠及国民健康及疾病防治。基因组学研究是实现精准医学的重要手段。本文就精准医学时代培养医学研究生利用基因组学进行科研工作和疾病诊疗的重要性以及基因组学教学模式的调整进行初步探讨。 1 精准医学的本质 精准医学是通过基因组、蛋白质组等组学技术和其他前沿科技,依据患者内在生物学信息及临床特点,在分子学水平为疾病提供更加精细的分类及诊断,从而对患者进行个性化精准治疗,以期达到治疗效果最大化和副作用最小化的一门订制医疗模式[1]。精确、准时、共享、个体化是精准医学的四要素。 精准医学研究的主要目的是通过标准化的各种大型的队列研究和多种组学研究,寻找疾病的新的生物标志物以完善疾病分类;完善后的新疾病分型通过药物基因组学等手段进行临床转化,达到个体化的精准医疗[2]。如何将精准医学基础研究成果转化,服务于临床实践,将是精准医学模式下需要着重思考的问题。 2 基因组学在精准医学中的重要作用 基因组学属于生命科学最活跃的研究领域之一,包括结构基因组学和功能基因组学,是研究生物基因组的组成、组内各基因的精确结构、相互关系及表达调控的科学。基因组学对生物的研究比传统遗传学全面而系统。随着人类基因组草图的公布及第二代测序技术的发展,基因组学研究揭开新的一页,使医学工作者对疾病机制及其诊断和治疗有了新的认识。基因组学是多组学研究的基础,能够发现包括单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNPs)、插入与缺失(insertions and deletions,InDels)、基因组结构变异(structure variations,SVs)及拷贝数变化(copy number variations,CNVs)等在内的疾病特异性突变,以及包括DNA甲基化在内的表观遗传学层面的调控机制;转录组水平的测序还有助于了解基因在转录水平的表达差异和调控机制。第二代测序技术使基因组检测成本大大降低,速度快速提升,使得针对普通个人的基因组应用成为可能。个体基因组为精准医学的临床应用(个体化医疗)提供基础。因此,基因组学研究是实现精准医学的重要手段,在精准医学时代对基因组学应用能力的培养具有重要意义。 精准医学论文:精准医疗将引领未来医学新时代 我国正在制定“精准医疗”战略规划,并且这一规划被纳入到“十三五”重大科技专项,将改变现有诊疗模式、引领未来医学新时代 医疗和网络技术双重推动下,精准医疗正在成为潜力巨大的市场。随着人们健康意识的提高,为病人量身定制最佳治疗方案,不仅可以实现治疗效果最大化和副作用最小化,还会给全球健康和医疗产业带来巨大变革。目前的精准治疗在大数据技术、基因诊断、肿瘤免疫细胞治疗以及干细胞药物研发等技术的推动下,距离“治未病”的预防理念已经不远。目前我国正在制定“精准医疗”战略规划,并且这一规划被纳入到“十三五”重大科技专项。在未来,精准医疗将改变现有的诊断、治疗模式,引领未来医学的新时代。 事件 精准医疗纳入中国“十三五”规划 “精准医疗”的概念距今天并不遥远。20世纪初,人类基因组计划开始萌芽并快速发展,人类从此才有了基因组学的概念。随后直到3年前,奥巴马提出精准医疗计划(PMI),才让精准医疗开始大规模见诸报端。 目前,“精准医疗”还没有明确的定义,美国国立卫生研究院(NIH)给出的定义是:一个建立在了解个体基因、环境以及生活方式基础上的新兴疾病治疗和预防方法。而中国“清华系”的定义是:集合现代科技手段与传统医学方法,科学认知人体机能和疾病本质,以最有效、最安全、最经济的医疗服务获取个体和社会健康效益最大化的新型医学范畴。最简单的定义则是“针对合适的人在合适的时间给出合适剂量的对症药物”的医疗技术。 “精准医疗”其实质与中医的“治未病”非常相似。 中国工程院院士程京认为,精准医疗应当包括精准检测、精准调理、精准诊断和精准治疗几大方面。在他看来,精准检测和精准调理尤为重要,充分体现了中医“治未病”的预防理念。“精准医疗可以帮助我们了解自身有哪些疾病的易感基因,从而采取相应的应对措施。”比如说利用一个基因芯片可以检测人体近 3000 个基因位点,预测 13 大类、150 种疾病的患病风险。目前中国的中医体质分类就体现了精准调理的理念。在现代科学技术体系下,精准医疗需要的个体化检测方法目前有 10 多种,检测项目数百种。比如肺癌,现在已经能达到 16 种标准的检测。美国生物医药制药公司,正在研发 907 种针对 100 多种疾病的药物和医疗,其中包括 338 个单抗药物,250 个疫苗,93 个重组蛋白、60 个细胞疗法、45 个基因治疗、30 个特殊药物。 精准医疗具有广阔的应用前景,在大数据技术、基因诊断、肿瘤免疫细胞治疗以及干细胞药物研发的技术带领下,我国也意识到其重要性。随后在2015年2月,批示科技部和国家卫生计生委,要求成立中国精准医疗战略专家组;3月,科技部召开了首次精准医学战略专家会议;4月,卫计委和科技部进一步完善精准医疗计划并将提交国务院。到了2016年3月,精准医疗正式被纳入中国“十三五”规划。 随着精准医疗被纳入中国“十三五”规划,如何进一步挖掘我国医健领域巨大的发展潜力,积极推进精准医疗、医疗创新创业、产融合作等,成为我国医疗界关注的重点。2016年9月10日下午,为全面贯彻落实《国家精准医疗“十三五”规划》,由海上丝绸之路投资基金管理中心、海上丝绸之路医疗控股集团有限公司联合主办的“全国百家精准医疗医院签约仪式”在北京国家会议中心举行。会上,有53家医院与主办方签订了战略合作。未来将采取建设、收购、重组的方式,在三年内完成全国百家精准医疗医院布局,实现国家精准医疗战略规划。 目前的精室搅普在和大健康产业一起,有望在顺应全球经济发展潮流的基础上实现提速增量、跨界融合和创新发展。 2016年11月19日,在“第六届Bio4P精准医疗创新论坛暨2016中国医健创新创业大会”上,中国工程院院士、北京大学医学部主任詹启敏说:“作为未来大健康产业发展的重要方向,基于大数据、认知计算等技术的精准医疗的实现、个人基因测序的普及正在给全球健康和医疗产业带来巨大变革。” 背景 精准医疗将引领未来医学新时代 现代生物医药科技的发展受益最大的就是医疗产业。国际领域精准医疗的建立主要源自美国医学界2011年首次提出“精准医学”概念。作为一种可以将个人基因、环境与生活习惯差异考虑在内的疾病预防与处置的新兴方法,精准医疗强调了几个以前难以考量的参量,及个体化、基因组测序技术以及生物信息与大数据科学的交叉应用。但是随着基因组测序技术快速进步和大数据科学的发展,这种新型医学概念与医疗模式得到了广泛的认同,并且取得了很多意想不到的成就。 比如我国属于出生缺陷高发国,保守估计我国出生缺陷的总发生率至少在4%―6%,每年大约有80万―120万出生缺陷患儿出生,每年因神经管畸形造成的经济损失达到2亿元。在新生儿重症监护室中,一些孩子一出生就需要靠自己的能力存活下来,此时风险度最高。如何用基因检测的办法,把濒临危险的孩子挽救回来,这是非常重要的。 2016年6月8日,复旦大学附属儿科医院成立“儿童精准医学中心”。主要利用精准医学的干预有望降低高危目标新生儿死亡率。比如新生儿单基因疾病单例模式全外显子测序(singletonWES)作为一线分子检测技术已经开始用于新生儿的临床检测。 复旦大学附属儿科医院副院长周文浩指出,精准医疗在保障新生儿安全大有作为。“有一个孩子在出生时做了基因检测,发现有分子突变型的糖尿病,如果按传统医学方式治疗,就得注射胰岛素,根本没产生效果,后来用磺脲类药物治疗后发育情况得到了改善。“这可谓精准医疗给医生当头棒喝,原来教科书教给的东西需要重新审视。”周文浩说。他表示,其病房一年收六七千个孩子,仅医生肉眼能够看到明显畸形和遗传相关联的是3000例左右。如果按照传统做法,究竟是什么样的基因问题造成的,并不清楚。如今,他们的平台建成后,他们对2000多个孩子遗传相关的分子原因进行了逐一筛查,其中40%非常明确地找到了病因。” 这还只是精准医疗潜在应用的冰山一角。 2016年5月10日,由国家心血管病中心组织编撰的《中国心血管病报告2015》正式出炉。报告显示,2014年心血管病患者约2.9亿,每5个成年人中即有1人罹患心血管病。每年因心血管病死亡的人数约350万,居各种疾病之首。癌症、心血管以及遗传疾病等是高度复杂且高度个性化的疾病,治疗癌症、心血管以及遗传疾病等需要对每个病例进行详细分析。只有利用精准医疗模式,抛弃通用的解决方案,才能为找到个性化的医疗救治模式奠定基础。 目前,跨界 IT 大鳄们也都在布局精准医疗。比如重组创立新的控股公司 Alphabet 的谷歌,就开始对基因组分析技术大量投入。在2007年至 2016 年间, 谷歌已向 23andMe、 Foundation Medicine、 Flatiron Health、 DNAnexus等公司投资。google X实验室启动的Baseline Study项目,目的就是大量收集人类基因组标本并利用大数据合成健康人类基因图谱。这些都为精准医疗的未来发展增添无限想象。 焦点 精准医疗目前面临诸多挑战 作为当前大健康产业发展最为活跃的细分领域,精准医疗融合了生物信息分析、医疗大数据以及生物医药、高性能医疗设备、移动医疗等前沿技术,成为人类疾病治疗和健康管理的发展方向,也是众多医疗机构、制药企业、医疗设备研发制造企业、医疗服务机构积极争夺的市场,更是国家医疗健康体系建设重大领域之一。 精准医疗确实有着美好的前景,但是也要看到,精准医疗计划的夙愿虽好,挑战却不少。 首先,常见疾病变得小众化,技术新难度大,治疗费用愈发高昂。由于针对不同基因子类型的疾病,药物变得越来越精准,因此受益于该药的人数也越来越少。其结果就是,开发出来的药物越来越有效,但所面对的市场空间却越来越小。 比如目前精准医疗已涉及无创产前、辅助生殖、单基因病、新生儿筛查、肿瘤个体化治疗、遗传性肿瘤筛查、心血管病筛查、血液病筛查等。其中,肿瘤领域被业内视为未来最大的市场。据了解,目前肿瘤基因组已发现2000个已知和潜在的基因靶点,上百个肿瘤驱动基因已被确证,但真正完成靶点药物开发的并不多。 其次,是需要克服数据问题。精准医疗的精准化、个性化必须基于数据进行,中国精准医疗当前最缺的就是中国人的癌症数据库。“美国恶性肿瘤患者五年内存活率达到85%,中国仅有25%,在中国,很多患者发现癌症时已经到了晚期,精准医疗的运作已经迫在眉睫。”卫生部原副部长何界生认为,精准医疗就是“量体裁衣”,制订个性化的治疗方案,这涉及到临床医学、药学、护理学、预防学等领域。个体之间基因、环境与生活习惯有差异,精准医疗立足于基因大数据之上,是把这些因素都考虑在内的疾病预防和处置的新型方法。 第三,则是病人数据隐私的保护问题愈发凸显。随着医疗数据采集、加工和应用,数据泄露时有发生,进而带来患者隐私的泄露。数据泄露会危及患者个人隐私,如孕妇个人信息的泄露,可能带来的一系列推销、诈骗等问题。而在大数据环境下隐私泄露的危险,不仅仅限于其泄露本身,还在于在此数据的基础上对于下一步行为的预测与判断。目前在中国个人信息经常被贩卖,在未来基因组信息将成为个人身份及隐私的重要部分,如何更好地保护个体数据隐私,构筑数据安全网络,将是不得不考虑的问题。 为了解决这些问题,我国反应速度不亚于其他发达国家,国家层面高度重视精准医疗研究应用工作,在政策、资金、技术等方面都给予了支持,我国临床资源丰富,存在大量样本,为精准医疗的研发实施提供了便利。目前精准医疗计划获得众多政策利好支持。 比如中国科技部提出,到2030年,我国将在精准医疗领域投入600亿元。《科技部关于国家重点研发计划精准医学研究等重点专项2016年度项目申报指南的通知》指出,精准医疗将是2016年优先启动的重点专项之一,并正式进入实施阶段。该年度的科研专项涵盖八大目标,包括构建百万人以上的自然人群国家大型健康队列和重大疾病专病队列,建立生物医学大数据共享平台及大规模研发生物标志物、靶标、制剂的实验和分析技术体系,建设中国人群典型疾病精准医学临床方案的示范、应用和推广体系,推动一批精准治疗药物和分子检测技术产品进入国家医保目录等。 此外在临床领域,“十三五”期间我国生物医药产业将重点发展重大疾病化W药物、生物技术药物、新疫苗、新型细胞治疗制剂等多个创新药物品类,同时发展生物3D打印技术等重大医疗技术。这些政策和资金的加速落地实施,对推动我国精准医疗行业发展有着重要的作用。 启示 新产业发展政策引导非常关键 由于精准医学目前刚刚起步,一定会遇到在技术创新、法律法规、伦理层面等带来的挑战。“精准医学最大的风险不是医生,也不是院长,而是政策。一个好的政策可以让精准医学的技术发展得很好。”上海交通大学医学院附属仁济医院医务部部长张继东说。“现在国家提倡精准医学,这是很好的助推,但还面临着真正落地的障碍,即如何在医院中实施,这是政策层面的东西。” 精准医学是医学发展的要求和目标,精准医疗是这个时代大众对健康的需求,也是医学和临床发展的需求,在这个发展过程中,科技创新是唯一的动力。但是如果法律法规不完善、隐私保护缺失,则会影响国内精准医疗落地。 特别是由于精准医学将改变原有的诊疗模式,比如基因数据的应用、数据的分析和治疗方案的提出,都属于医疗界的巨大创新。例如当前,国内临床医疗多局限于依靠病人主诉、临床症状、生理生化指标和影像学改变来确定疾病情况。但在组织器官改变的下面,是大量的深层次分子生物学改变,包括遗传背景、变异、免疫和内分泌改变。以癌症早期诊断为例,发达国家的早期诊断率为50%以上,北欧甚至高达70%-80%,而中国不足 20%。 精确医疗的实践,必然需要解决一系列的支付、伦理、医患等问题,所以非常需要政策来引导,与此同时,从业者非常有必要将技术向老百姓用得起这样的方向努力,而不是过度地夸大,不然这个行业也会发展受挫。 目前国家层面已经有了部分政策安排。比如2015年发改委的《实施新兴产业重大工程包的通知》中,“新型健康技术惠民工程”子项所支持的主要方向就是针对基因检测。《实施新兴产业重大工程包的通知》第二条指出,“充分发挥基因检测等新型医疗技术以及现代中药在疾病防治方面的作用,提升群众健康保障能力。一是支持拥有优秀技术、创新能力和相关资质的机构,采取网络化布局,率先建设30个基因检测技术应用示范中心,以开展遗传病和出生缺陷基因筛查为重点,推动基因检测等先进健康技术普及惠民,引领重大创新成果的产业化。” 2016年6月国家科技管理信息系统公共服务平台《关于对国家重点研发计划“精准医学研究”2016年度项目安排进行公示的通知》是将61个精准医学方面的重点项目信息进行公示,并首度明确了精准医学的应用、商业规划、技术开发等,在业内被视为精准医学发展的指南。 业内人士表示,开展精准医疗是国际医学发展的趋势,尽快切入有可能弯道超车;随着社会逐渐进入老龄化,医疗方面的负担越来越重,医疗产业是刚性内需且边际效应巨大,可以有效拉动整体经济发展。但是同时在过去的两年里,由于信息不对称,国内精准医疗市场出现投资火爆但需求疲软的现象,这增加了精准医疗落地过程中的不确定性。所以如何在未来行业内部努力地挤破“泡沫”也是政策引导的重要方向。 精准医学论文:基于精准扶贫视角对贫困医学生学习倦怠的现状及原因分析 一、精准扶贫背景分析 据资料记载,我国目前还有贫困人口7 000万人,2013年,在湘西考察时指出:扶贫要实事求是,因地制宜;要精准扶贫,切忌喊口号,也不要定好高骛远的目标。中国共产党的第一个百年目标就是要在2020年全面建成小康社会,当前,我们正站在第13个五年计划的第一年,扶贫攻坚任重而道远。 赣南原中央苏区仍是全国较大的集中连片特殊困难地区,经济发展基础薄弱,群众生产生活条件艰苦,教育基础条件差。据调查,有30%的人口上学困难,21%的人口看病难,医疗设备简陋。 教育扶贫是中央扶贫攻坚“五大工程”之一,中央提出治贫先治愚,扶贫先扶智。国家将在教育经费方面向贫困地区倾斜,帮助贫困地区改善办学条件,给予贫困家庭特殊关爱。 在扶贫工作中,不仅要治标,更要治本,让贫困家庭在思想上先脱贫,从精神上先富进来,从“富脑袋”到“富口袋”,帮助贫困家庭树立摆脱贫困的勇气和信心,让贫困家庭的孩子也能平等地接受良好的教育,阻断贫困代际传递。 二、学习倦怠概述 1969年,Bradley在研究中提出“倦怠”(Burnout)一词。1974年,Freuberger用“倦怠”一词来描述长期的职业压力引起的身体、情绪、精神等负面体验,引起了广泛关注。 一开始,关于倦怠的学术研究主要集中在服务行业。对职业倦怠理论研究颇有影响的学者Maslach(1981)认为,由于工作压力无法缓解,出现了情感上的衰竭,导致身心疲乏、疏远的消极态度、负面的自我评价,以及在工作中缺乏成就感等综合症状。随着研究的深入,“倦怠”一词开始进入到社会各个领域。 20世纪80年代,Pines和Meier认为学习倦怠是指学生由于长期的学习压力而产生的精力衰竭,对学习活动丧失兴趣,失去热情并逐渐疏远、冷淡的态度。由此引发了对学习倦怠的研究热潮。 我国对学习倦怠的研究相对较晚,其中连榕和杨丽娴关于学习倦怠的研究被引用得最多。连榕和杨丽娴认为,学习倦怠是由于学习压力和学习兴趣的缺乏而导致的消极态度和行为。学习倦怠主要表现为个体身上的消极情绪,学习兴趣和学习动力减退,进而导致学习活动的低效甚至无效,出现退缩和回避行为,例如,早退、逃课、休学、退学等行为,这直接导致学习成绩下降,个体成就感降低。 三、基于精准扶贫视角对贫困医学生学习倦怠的现状及原因分析 1.贫困医学生学习倦怠的现状 一是情绪低落,心情沮丧。学习倦怠在情绪方面表现为情绪低落,意志力不强,学习兴趣减退,注意力不集中,容易感到疲劳,形成挫折感,产生厌学情绪,不利于学生的身心健康。 二是行为退缩,消极回避。学生由于情绪低落、缺乏学习兴趣,所以经常不认真听课,上课玩手机、看小说、打游戏、看电影。通宵娱乐导致上课无精打采,对其他活动逐渐丧失兴趣,不愿参加班级活动,兴趣范围缩小,不愿运动,只喜欢抱着手机静静待着,人际交往圈子变小,这些直接导致学习成绩的下降。 三是自我成就感低。情绪的低落、行为的退缩,导致学习成绩的下降,这将影响到学生对自身能力的评价,认为自己无法掌控一切,对自己的评价降低、否定自己,这将越发影响到学生的学习积极性和信心。 2.贫困医学生学习倦怠原因“铁三角因素”分析 贫困医学生学习倦怠的原因可以概括为“铁三角因素”:个体因素、客体因素和环境因素,这三者构成了三角形的三个角,相互影响,相互依靠,相互渗透。任何一个因素的变化,必将影响其他因素,最终影响学习倦怠的状态。所以,贫困医学生学习倦怠状态的形成是个体因素、客体因素和环境因素共同作用的结果。 一是个体因素。从唯物辩证法的角度讲,内部原因才是事物发生变化的根本原因。贫困医学生学习倦怠的根本原因是个体因素。 第一,学习兴趣不高。学生原有的学习基础不扎实,考试成绩不理想,缺乏学习的信心,导致学习兴趣不高。第二,人格特征影响。贫困医学生受成长环境和家庭背景的影响,大多情绪不稳定,喜忧无常,比较内向,沉默寡言,比较自卑,在学校成绩不是很理想,感到自己对学习和未来无能为力,而这些特征容易导致他们对学习、环境产生抵触情绪。第三,有不少研究表明,自我效能感、自尊水平能有效反映学习倦怠情况,自我效能感水平高,外显自尊低,学习倦怠水平也低;相反,自我效能感水平低,学习倦怠水平就高。第四,应对方式是指对应激状态下的行为模式,一般采用积极的、成熟的应对方式,学习倦怠水平就偏低。贫困医学生性格内向、自卑,对外界多采用消极、不成熟的应对方式,极易引起高水平的学习倦怠状态。 二是客体因素。这里所指的客体是相对个体本身而言的,主要包括社会支持系统和学业压力。 社会支持系统是指个人在自己的社会关系网络中所能获得的,来自他人的物质和精神上的帮助和支援。在校生的社会支持主要来源于父母、教师、朋友和同学。研究表明,及时的社会支持能有效缓解学生在学习生活方面的压力和负面情绪,从而降低学习倦怠水平。 学生的主要任务是学习。医学课程的紧凑、医学行业的严谨、就业压力的增加等客观压力导致贫困医学生心理压力加大。医学生承担着社会、父母、教师等的殷切期望,这些期望容易转化成学生的主观压力,尤其是贫困学生,家庭经济状况本来就不太好,更容易出现思想包袱,形成巨大的心理压力。 三是环境因素。环境因素主要指宏观的大环境,包括校园环境、社会环境。 学校环境主要指学风的影响。随着大学生教育由精英式教育转变为大众式教育,大学的大门放开了,考入大学已经不是件难事,所以学校的生源变多了,生源素质相对就降低了。现在在大学校园里,有不少学生上课玩手机、逃课、谈恋爱、兼职打工。有些大学生加入学生会的动机不纯,是为了赚取人脉资源,获得“权力”。相比较而言,大学的学习氛围不够浓厚,尤其在大学一、二年级更明显。这与现在的大学“宽进宽出”有关系,扩招让学生觉得进入大学不是件难事,同时“宽出”又使学生觉得毕业不用担心,迟早会毕业,学校肯定会发文凭,所以学习没有了压力。贫困医学生由于性格和家庭经济状况等原因,缺乏人际交往的技能,没有自己的人脉圈子,在人际交往过程中容易封闭自己,在这种享乐主义的校园环境下,更无心读书,放弃了刻苦学习的信念,产生了学习倦怠。 从社会环境看,我国正处于社会转型期,价值观多样化,信息网络发达。大学生好奇心重、求知欲强,但心智不够成熟,容易受到不良信息的影响。不少大学生受到社会不良风气的影响,价值观迷失,缺乏自控力,在实用主义、拜金主义、享乐主义等思想的影响下,容易形成攀比心理,比物质享受,不比精神提升,一切向钱看,道德诚信缺失,产生了急功近利的浮躁心理。贫困学生由于家庭经济状况等因素的影响,在和同学交往中,常被同学误会,易受到歧视或忽视,因此情绪长期低落,学习积极性下降,学习热情消失,产生了厌学情绪。 课 题:本文是赣州市社会科学研究课题(编号:16434)阶段性成果。 (作者单位:龚超,江西省赣州卫生学校、赣南卫生健康职业学院;刘林娇,赣州师范高等专科学校) 精准医学论文:医学大数据重塑整个精准医疗体系 医学大数据的架构具有很强的扩展性,在获取人体的基本数据以后,不仅可以构建人体的解剖结构和生理结构,而且可以从分子层面去构建微观模型。例如,基于一些复杂的数学模型,可以从DNA序列推演到mRNA结构,最后构建这段DNA序列表达的蛋白结构。近年来包括医学在内的多种学科不断交叉融合,学术界的交流以及创业公司都在努力推动多种技术的融合。在医学上不仅仅牵涉到临床医学,同时涉及生物学、分子生物学、细胞生物学、化学等等,以及自动化,包括检测、统计、分析、影像等方面都会涉及。当然,数学肯定是最基础的,建立数学模型、复杂的算法都跟数学基础息息相关。新兴的大数据即数据科学,也离不开基础的计算机科学。所以,未来医学是众多学科融合的综合科学,大数据的价值是众多领域量化的数据融合,这就是技术趋势。 市场需求是重要驱动 去解决实际临床问题更多依赖于医生的经验,不论是生理层面还是分子层面许多都还没有被完全的量化,而是记录在医生的经验当中。医院也已经采集到很多数据,存放在不同的计算机系统中,但是基本以数据孤岛的形式存在,并没有被充分利用和挖掘,而这些其实就是做基础研究最重要的数据。 医学大数据发展有三大价值驱动力,首先是生活质量的提高,人们对生命质量或者是健康质量的不断追求和高标准的要求;其次是在高品质生命健康需求下促使成的生命科学技术的进步;最后是基于生命科学技术进步的临床手段不断丰富,临床治疗质量不断提高,这就是整个医学大数据价值驱动的优秀。此外,巨大的患者人体组织器官替换的市场需求也是重要的驱动因素。 整个再生医学行业的大背景是全球每年大概有8000多万的各种组织器官的需求,包括脏器器官、软骨、胰、颅颌面、眼膜等,目前只能通过捐献满足,而捐献所能满足的需求是非常有限的。所以,众多科学家希望可以获得除了捐献以外的方式来替代和满足大量的需求。脱细胞异体移植是正在研究的一种方法,即从供体上取出的组织脱细胞后,种植受体的细胞进行培养,然后再移植到新物体上。比如猪或牛跟腱组织取出来进行脱细胞处理,然后异体组织移植。自体移植的方法可能会造成二次创伤,而异体移植也可能因为分子层面未被认知的部分影响生物的生存。所以,眼下的科学家研究采用人工合成、天然高分子或者生物仿生等材料,构建人体组织器官的结构,如骨骼的结构,把细胞种植在上面,然后再做培养骨骼的移植,目前大量的实验证明这种方法是可行的。每个人的人体骨骼从头到脚的结构都不一样,不同骨骼的功能也不一样,有的是起支撑作用,有的是为神经和血管等提供营养供给载体,有的起保护脏器的作用。因此需要针对每个患者的骨骼等受损组织器官的微结构进行精准构建,而组织器官微结构的精准构建需要通过艾科赛龙进行精准的解析并构建,然后才能提供给临床去做治疗。在中国通过捐献方式获得器官移植的每150万人当中,只有1万例获得捐献,其余的因未能得到及时治疗而死亡。癌症、新发肿瘤、心脑血管疾病等患者数量,再加些意外创伤、事故等患者人数,再生医学技术的需求将越来越大,并且日趋紧迫。 国内对精准医疗的理解主要是停留在基因层面上,而精准医疗的概念在外科领域最早被提出,精准医疗其实是针对个体化治疗的、针对个性化各器官的医疗服务。例如,骨组织的修复,完整的骨组织功能重建,需要匹配生理环境,这也是精准治疗的范畴。重塑精准医疗的整个流程首先是基础数据的采集,这是医学大数据的挖掘的基础,数据的采集方式很多,包括临床经验数据、自动化设备的影像数据(CT、MRI)、基因测序数据等。其次是数据的解读与分析,通过建立相应数学模型、采用机器学习等技术对医学数据进行挖掘。接下来是临床治疗和技术支持,把数据解读和分析的结果变成实用、落地的产品或方案,用于临床治疗或技术支持,如个性化解决方案、手术导航板及个性化植入物等。再者结合个性化治疗的量化指标,跟踪随访、复诊,形成精准医疗的闭环。最后,将汇聚众多的临床经验、数据进行完整的解析与融合,形成精准医疗完整的路径和思路,从而建立巨大的精准医疗系统。这个系统不仅包含外科,也会涵盖内科。借助这样一套巨大的系统,将骨骼等外科以及脏器等内科学所涵盖的组织器官量化解析,从数据开始重塑整个精准医疗体系。 数据融合让结论更精准 人体生理环境下各种数据是有相互关联性的,单个数据拿出来,如影像数据与血液的检测数据,与单个细胞或者干细胞是什么关系?在人体外的彼此间的关系不大,所以必须构建彼此之间相互关联的系统,模仿人体真实环境。搭建这样的系统涉及的数据非常庞大,通常需要通过多层的运算,应用较为普遍的人工神经网络。人工神经网络的架构与人体神经系统有些类似,通过计算机模拟神经网络的运行方式来构建,据说谷歌已经可以建立50到100多层的神经网络运算,而通常应用只有几层。在实际应用中,艾科赛龙没有建立那么复杂的关系,但会经过多个环节的处理以达到更好的效果。人工神经网络的单神经元通常由计算单元、连接单元和计算结果组成,再由多层神经元建立神经网络。计算单元对外面获取的信息进行计算,获得信息分配的权重,也是经验值,对计算结果再进行加权、综合等处理,经过多层的运算,就形成人工神经网络的基础架构。 拥有海量数据和建立分析的系统架构后,利用相关专业的算法和分析的数学模型进行挖掘,从而获取最终结果。海量数据和庞大的工作量,需要有效利用计算机的计算与运算能力,通过机器学习和深度学习赋予计算机一定的智能,并结合人工神经网络实现自动化架构。 建立这样一套架构的目的是要经过大量数据对机器进行训练,使得机器可以相对独立地计算与判断,并得出相对精准的结论。艾科赛龙做的骨科学领域,基于几万例的数据不断地对机器进行训练,机器现在可以独自进行计算与判断,并得出相当精确的结论。基于深度学习和人工神经网络架构运算,得出的数据和结果是结构化的。这个结果就是结合临床和医学,进行定量计算、结构解析、判别细胞毒性和癌症病变等,以及对肿瘤标识和药物筛选,甚至是组织构建和再生。所以量化与解析的目标就是解析人体的组织的微环境及微结构。骨骼结构可以看做脱细胞之后的物理结构,微环境就是组织生存的复杂的生理环境,最终的目标就是要解析组织的微结构和微环境,具体表现为细胞与细胞之间、细胞与组织之间、组织与组织之间的相互作用。例如解析血管的微环境和微组织,需要清楚认识血管细胞与构成管壁的肌细胞,甚至脂肪细胞之间的关系,即细胞与细胞之间的关系,以及组织与组织之间的关系,血管的毛细血管网络化以后,如何向组织渗透营养、输送营养等。最后将多领域的数据融合,经过缺失量化和精准构建,可以做到精确统计、精确预测,最终精确地输出一个产品或者是一个结论。 再生医学技术是用医学、生物学、化学等多个学科与工程学相结合的方式,重新构建或修复人体或动物失去功能的组织、器官,使其具备正常的生理功能。具体包括多功能干细胞诱变、细胞迁移、组织再生修复,组织替代等。修复组织结构和生理结构以后,再生医学技术最终目的是要恢复生理功能。再生技术最重要的环节是干细胞,几种有代表性的干细胞定向诱变,如iPS、MSCs等在技术和实验中已经比较成熟。再生技术与干细胞的结合的路径首先是通过种子细胞培养获得组织细胞。然后通过对组织器官的精准解析和构建,并结合生物3D打印构造仿生的微结构和微环境。接着将培养的组织细胞与仿生微结构在微环境下进行活性的培养,激活构建的组织器官的功能。活性培养完之后就构建了具备相对完整功能的组织器官,从而可以继续进行临床治疗。经过整个过程的治疗,患者能够最大限度地恢复缺失的组织生理功能,从而真正提高患者治疗质量。 精准医学论文:医学模式的第三次变革 2015年1月,美国总统奥巴马在国情咨文中首次提及精准医疗计划。随后,这一概念持续升温。仅仅一个月以后,我国就成立了中国精准医疗战略专家组,并于2015年3月召开了国家精准医疗战略专家会议,计划在2030年前在精准医疗领域投入600亿。可以说,精准医疗已经成为全球医学界的新共识,并迅速上升到国家战略层面。 相对于精准医疗在医学界的大热,不少非医疗界人士却对此表示难以理解。如果只是强调疗效精准,治好病、治对病,又有什么新意可言呢?病人来医院,图的不就是这些吗?现在才开始热捧“精准”,难道说以前的治疗都是瞎蒙?即便是部分医务人员,也可能不以为然。毕竟从医学发展的角度来讲,医学进步本身就是精准化的过程。从传统的望闻问切,发展到现代检验、影像技术,本身就是不断校正、不断精准。 “精准医疗”的实质是什么呢?简而言之,精准医疗是运用现代遗传技术、分子影像技术、生物信息技术等,结合患者生活环境和临床数据,实现精准的疾病分类及诊断,制定个性化疾病预防和治疗方案。它的诞生有三大契机,分别是人类基因组测序技术的革新、生物医学分析技术的进步和大数据分析工具的出现,这也就决定了它和以往医学模式的本质区别。 过去,医生诊治疾病往往是从“经验”出发,根据患者的症状(如是否发热、腹痛)来做判断,即“经验医学”。如今,医生诊治疾病主要基于查体、问诊,以及影像学、化验室检查结果,在拿到足够的证据后,再进行诊治,也叫“循证医学”。而在精准医疗的时代,医生先通过基因测序等新型检测技术,得到患者的DNA信息、代谢产物、微生物,蛋白质组等生物大数据信息,再通过云端技术把患者的数据与大数据结果进行比较分析,找到疾病原因和治疗靶点,并对一种疾病的不同状态和过程进行精确分类,最后通过靶向治疗,“精准打击”病灶。 在我看来,精准医学至少有三大优点:第一,提高治疗的有效性;第二,降低不必要的药物副作用;第三,节约医疗费用。通过基因测序技术预测未来可能会患有哪些疾病,从而更好地预防;一旦患上了某种疾病,可以早期诊断;治疗针对性也更强,用药会在最佳剂量和最小副作用,以及最精准用药时间的前提下进行。而做到了以上几点,也就避免了临床治疗中不必要的盲目用药,去除无意义甚至有害的诊治措施,从而极大降低医疗费用。用奥巴马自己的话来说,就是“在正确的时间 ,给正确的人以正确的治疗 ,而且次次如此”。 当然,我们也不能神化精准医疗。所谓精准,永远是相对的。百分之百的精准,即便在理论上也难以做到。认为它可以彻底消灭疾病,更不现实。因为治疗结果并非完全由基因决定,还受到生活环境、教育程度及其他诸多因素的影响。同时,由于人类对自身及疾病的认识尚存在局限,现有的知识体系、科学模式(包括精准医学)亦非尽善尽美。 王国斌 华中科技大学附属协和医院院长、教授、博士生导师,中国医师协会微创专业委员会副主任委员,中华医学会外科分会委员、胃肠学组副组长,湖北省外科腔镜学会主任委员,武汉市科协副主席,武汉市外科学分会主任委员。先后荣获“全国百名优秀院长”“湖北省劳动模范”等荣誉称号。 精准医学论文:微创医学理念的发展对精准医学发展的借鉴意义 摘要:现代外科学在近30年里的快速发展得益于微创、微创外科、微创医学等概念和理念的提出。作者对"微创"、"微创外科"、"微创医学"的概念和内涵以及发展过程进行了深入的研究和思考,认为微创医学理念的发展对精准医学的发展具有借鉴意义。精准医学不应被简单认为是个体化医疗。精准医学应该是一个完整的医学体系,是对微创医学的继承与发展。 关键词:微创外科;微创医学;精准医学 精准医学是2015年的热门词汇。在美国总统奥巴马提出精准医学发展战略,计划于2016年投入2.15亿美元来推动其发展[1]之后,中国也迅速出台了自己的发展战略。然而,目前所提出的精准医学都是借助于基因组测序技术、生物信息技术以及大数据对某一疾病类型进行生物标志物的分析与鉴定,寻找到疾病产生原因和治疗的靶点,同时对一种疾病的不同状态和过程进行更精确的亚分类,从而实现对疾病和特定患者的精确的和个性化的治疗。这一理念的提出能够推动现代医学的进一步发展。但是,如果做为一个新的医学体系来提出,笔者认为目前的理念还有一定局限性。 现代外科学在近30年里的快速发展得益于微创、微创外科、微创医学等概念和理念的提出。我们对"微创"、"微创外科"、"微创医学"等概念和内涵以及发展过程进行了深入地研究和分析,借鉴微创医学理念发展的哲学思想,对精准医学的未来进行了思考与展望。 1微创医学理念的发展 英国泌尿外科医生Payne于1985年第一次使用"minimally invasion procedure"这个词汇[2]。这个词汇被认为是今天微创外科这个概念的最早来源。事实上,微创外科被广泛接受和应用是继德国医生(1986)和法国医生(1987)完成了腹腔镜切除胆囊术并应用了"minimally invasion surgery,MIS"这个词汇之后。当时的微创外科的概念比较狭隘,它特指腔镜技术,而像超声介入技术、X线介入技术和纤维内镜技术都不属于微创外科;另外它在内容上强调的是技术,缺乏一个完善、系统的理念。虽然微创是临床医学发展的重要方向之一,但以当时微创外科的概念和内涵并不能构建一个新的医学体系。2004年,王永光[3]提出微创医学的概念,标志着一个新的医学体系--微创医学的建立。 在微创医学的理论体系下,微创的理念向着诊断微创化,治疗微创化,人文社会微创化延伸。①诊断微创化:胃镜在传统基础上缩小了外径,由原来的9.8~12mm降至5.6mm。检查的途径也由从口腔插入改为从鼻腔插入,使患者的咽喉反射程度降到最低[4]。目前的全自动血液分析仪在不久的将来将被手持式血液分析所取代,这种分析仪所需的血液标本仅约0.2 mL,检测过程只需2 min。随着科学技术的进步和发展,更多的微创诊断技术和设备将出现,造福于人类。②治疗微创化包括治疗技术微创化和治疗策略微创化。微创治疗技术除了腹腔镜技术,还包括内镜外科治疗技术:主要包括经内镜逆行性胰胆管造影术(ERCP)和经内镜乳头括约肌切开的鼻胆管引流术(ENBD)以及肠镜下结肠梗阻内支架减压导管引流术等。介入治疗技术:主要包括超声或X线引导下的经皮经肝穿刺胆管引流术(PTCD)、胆囊引流术(PTGD)和腹腔脓肿引流术等等。微创治疗策略的提出是建立在微创医学的理念之上的。1993年,损伤控制手术概念的提出催生了"损伤控制性外科"理念。这一理念的确立和推广,不断推动越来越多的外科医师对急腹症的传统治疗进行反思,进而助推了多种急腹症治疗策略的转变,在严重急腹症及其并发症处理方面尤为明显,最具代表性的疾病为急性肠系膜血管病变、严重闭合性腹部损伤和急性重症胰腺炎等[5]。加速康复外科(fast-track surgery)是另一微创治疗策略,主要是通过优化围手术期各种处理,减少手术及其相关的创伤和应激,从而加速患者康复、减少并发症和缩短住院时间。③人文社会微创化:随着医学模式向生物心理社会医学模式的转变,人们的心理因素得到越来越多的关注。微创医学的理念是在给患者带来更好的治疗、服务的同时,使患者在整个医疗行为过程中,心理、精神创伤降到最低,经济负担降到最低。 所以,微创医学理念丰富了微创外科的内涵,赋予了微创外科更为广阔的发展空间。在这样一个理论体系的支撑下,当今的微创外科发展的趋势是,①多元技术的组合应用,如腹腔镜联合胆道镜,腹腔镜联合肠镜或胃镜等. 手术适应症的逐渐扩大。如腹腔镜技术由原来的择期胆囊切除术扩到急诊胆囊切除,由胃肠道良性疾病的治疗扩展到肿瘤的治疗。由简单的手术迈向复杂的手术,如目前的腹腔镜胰十二指肠切除术。 治疗越来越遵循循证医学的依据,逐渐走向规范化。④技术与理念并行发展。微创外科不再单纯是一种技术,更是一种理念。2微创医学理念发展的哲学思想 微创医学理念的发展极大地促进了当代外科学的发展。它给我们的启示是:理念和技术是一个学科的两个最基本要素。理念是技术发展的方向,技术是理念发展的手段。理念和技术是密不可分的,它们互相依存、互相渗透、互相转化、互相促进。所以对于一个新的学科,我们要善于发现其所处的发展阶段,在理念和技术两者之间选择相对滞后的一个去加以发展。只有这样才能促进一个学科更好、更快的走向成熟。 3精准医学发展的思考及展望 精准医学的提出是建立在现有高度发达的科技之上的。与现有高度发达的科技相比,目前的精准医学理念比较狭隘。精准医学的精髓不外乎是追求最佳的诊断、治疗效果,最小的创伤。所以从这一点出发,借鉴微创医学理念发展的哲学思想,笔者认为精准医学与微创医学是一脉相承的,精准医学应该是微创医学的继承与发展,不应该被简单的认为是个体化医疗。他同样应该是从诊断到治疗,从技术到策略,从疾病到人文的一个完整的理论体系。精准医学中的精准不但是诊断上的精准,更有治疗上的精准;不但是医疗技术的精准,也要有医疗策略的精准;不但要有疾病管理的精准,也要有人文关怀的精准。 在精准医学时代,疾病的诊治将上升到一个新的高度。肿瘤患者在接受治疗前首先行基因组检测,医生根据每个患者的基因组特点制定最佳的个体化治疗方案。经自然腔道内镜外科手术(natural orifice transluminal endoscopic surgery,NOTES)将依托先进的技术设备,能够胜任更复杂的操作,同时也将得到更多循证医学证据的支持,可能会成为精准外科的时代先锋。机器人手术在精准外科时代将扮演着极为重要的角色。机器人手术系统向更小、更轻便、更方便移动方向发展将是必然趋势,并有望实现多方面的技术优化[6]。随着影像学技术的发展,光学分子影像手术导航技术正在迅速崛起[7,8],在精准外科时代将被广泛应用于患者的术中诊疗中。现代医学人文精神需要现代医生具备超于常人的一切优良精神品质:仁爱、利他、热心、周到、尊重、谦虚、果断、沉着,科学而不迷信、冷静而不盲目、进取而不保守[9]。而在精准外科时代,外科医生不但要具有上述一般的品质,还要倾听患者及其家属的声音,针对每个患者不同的疾病,不同的心理状态,甚至不同的家庭社会背景而给与更精准的人文关怀。 综上所述,我们认为只有把精准医学作为一个完整的医学体系来发展,才能依托现有的先进的技术,更好、更全面地促进当代医学的发展。精准医学时代的到来必将带给我们更广阔的发展空间,同时也给我们带来新的挑战。 精准医学论文:“精准医学”变革 6月1日,2015年美国临床肿瘤学年会新闻会宣布了两项致力于扩展“精准医学”(precision medicine)范畴的临床研究计划――N C I -MATCH和TAPUR,相继于今年7月与年底启动患者招募,或将给携带特定基因突变的癌症患者带来靶向治疗的新希望。美国国家癌症研究所所长Doug Lowy如是评价NCIMATCH研究:“它堪称一项独特的、突破性试验,它是肿瘤领域内首个蕴含所有‘精准医学’理念的有益临床尝试,未来极有可能改写癌症治疗。” 今年1月20日美国总统国情咨文会场上美国总统奥巴马提出的“精准医学计划”,使人们仿佛可以遥望到开启癌症和糖尿病治愈大门的那一天,它所引领的“医学新时代”也将不日降临。 在美国,“精准医学”或已步入发展快轨。 旧词新解 奥巴马规划的“精准医学计划”主要涉猎五方面内容:第一,启动“百万人基因组计划”,将全力支持美国国立卫生研究院1.38亿美元,首先征集百万志愿者并做好队列及对照,建立临床相关“史无前例的大数据”,收集基因组数据与临床信息。第二,寻找引发癌症的遗传因素,将资助美国国立癌症研究所78万美元,继续美国已经开展的癌症基因组研究计划(TCGA)。第三,建立评估基因检测的新方法,美国食品药品监督管理局将获1000万美元资助,特别扶持新一代测序技术的评估和审批通道,保护知识产权与有关版权管理,以保证“精准医学”和相关创新需求。第四,制定一系列相关标准和政策,美国国家医疗信息技术协作办公室将得到500万美元财力支撑,用于保护个人隐私和各种数据安全。第五,推行公私合作模式(PPP),届时将邀请企业家和非盈利组织参与其中。 官方解读称,计划可基本被划归为三个层面,即科学内容,政府职能转变、法规标准建立,以及公私合作、社会参与。不仅如此,奥巴马还为该蓝图设定了四大要素――正确的治疗、正确的时机、共享和个体化信息。 事实上,“精准医学”并非一个横空出世的全新概念,最早在2011年11月1日以美国医学院名义发表的“迈向精准医学”(Towards precision medicine)的报告中,已首次向世人全面、详尽地阐述了“精准医学”,主要提及其是在疾病新分类基础上“循病施治”,创建适用于生物医学研究和疾病新分类的知识网络。 在部分专业人士的观念里,精准医学、个性化医学、个体化医学无非是同一事物的不同称谓,甚至为数不少的临床医生以正在践行个性化医学和个体化医学而沾沾自喜。在美国加州米尔斯半岛健康服务糖尿病研究所医疗主任David C.Klonoff的心目中亦是如此,他认可“精准医学”本质上等同于个体化医学,只是绝大多数正在开展基因组学归类疾病、指导个体化治疗的科学家更青睐于选用“精准医学”表达而已。 剖析为何会出现“精准医学”与“个体化医学”之间新陈代谢的动因,Klonoff解释为,最主要的原因在于后者已然无法承载基因组学分析所持续发酵出的特殊增益。美国科学促进会主席Philip Sharp曾将发现DNA双螺旋结构、人类基因组计划分称为生命科学的第一次和第二次革命,正是“基因组学时代”向“精准医学”展开了双臂。 另一个重要原因归功于人们已然开始借助大数据实现个体化界定疾病和分层患者的现实趋向。目前,全球网民数量已超越20亿人大关,至少50亿人拥有个人手机。不仅于此,遥感器每天都在持续生成海量的结构化或非结构化混杂数据。相关预测显示,到2020年,遥感装置联网量有望达到500亿台,届时预测数据生成能力也将提升44倍。 再有,业已证实人类基因组包含有超过30亿个碱基对。过去十年间,个人基因组测序成本一降再降,现行费用水准使得作为“精准医学”立足点之一的基因组分析不再遥未可及。参考国家人类基因组研究所报告:2001年,个人基因组测序需花费9500万美元;2011年,相应费用大幅缩水至2.1万美元;2014年,首款千美元基因组测序项目赫然问世。 正是得益于大规模生物数据库(如人类基因组测序)、定性/定量患者特征的强效方法(如蛋白质组学、代谢组学、基因组学、细胞组分检测以及移动医疗科技)、大数据计算机分析技术突飞猛进(图1),“精准医学”的内涵与范畴业已今非昔比。 试问,“精准医学”身为何物?简言之,就是临床医生通过详尽掌握患者乃至人群的基因组信息、生物标志物、表型特点或心理特征数据,从相同临床症状的人群中准确甄别出特定患者,进而提供能够充分满足个体患者需求的治疗措施。从某种意义上讲,诊断方法和治疗手段变革所驱动或激发出的医疗新局面或许才是“精准医学”的精髓所在。最大化改善临床预后,将不必要的特定治疗相关不良反应风险降至最低,正是“精准医学”的愿景目标与存世价值。 求新求变 自从开启疾病分类与循诊治疗历程至今,不变的是,人类医疗实践的基石无时无刻不辉映着“精准医学”准则;变的更多的是,人们研发诊断方法、治疗手段的前行步伐。 “精准医学”将如何改变临床实践?不妨从两个临床实例一窥究竟。多年来,人类与感染性疾病的抗争战略早已转变为鉴定病原体、有效抗菌药物治疗。对于细菌性感染,临床医生全然可以依据实验室检测结果或仅凭实践经验,判断出致病微生物的药物敏感谱,进而优选适宜抗生素初始治疗。一旦实现床旁细菌或病毒检测,理论上即时掌握它们对治疗药物的可能敏感性、迅速初始恰当治疗的梦想也可成真,过度处方广谱抗感染药物、继发高抗生素耐药率的多年尴尬则将被尘封如历史。 再有较为典型的“精准医学”实践是临床血液科医生将重组生物制剂作为替代治疗之选。重组凝血因子Ⅷ、Ⅸ的问世,曾使一度陷入治疗绝境的血友病患者重拾生存希望。然而,精准完成血友病分型诊断是治疗成功的前提。如今,凭借可以长期、稳定必需凝血因子治疗水平的突出优势,基因治疗即将再次改变血友病患者的命运。 特别值得一提的是,近年检测特定基因异常已逐渐成为临床癌症诊断与治疗决策的关键评判标准(表1)。今天,人们牢记于心的包含解剖学、组织学指标在内的传统肺癌分类,正遭遇到来自及其他基因标志物分子检测手段的迅猛挑战。虽然非小细胞肺癌患者罕见融合基因(携带率 伴随着遗传学、信息学与影像学的交互融合,伴随着细胞分选、实验胚胎学、蛋白质组学以及代谢组学技术的更新迭代,“精准医学”的触角正在不知不觉地延展开来,它不仅将全新界定疾病分类,而且必然深刻影响着临床医生的诊疗决策与患者的预后结局(图2)。 在不断涌现的新技术家族中,遗传学和下一代DNA测序方法堪称翘楚。目前,全外显子组或基因组测序实际花费已不足1000美元的事实,彻底拉近了人们与遗传学检测的距离。理论上,遗传学检测结果能够指导临床医生对患者的诊断分类、治疗反应、临床预后做出早期判别。在实践中,依据2型多发性内分泌腺瘤的分子诊断结果,临床内分泌医生除需要建议患者接受预防性甲状腺切除术外,还应该常规完成甲状腺髓样瘤、嗜铬细胞瘤和甲状旁腺功能亢进症筛查,同时使无辜家庭成员免遭过度排查之累。 从严格意义上讲,尽管影像学深刻地改变临床治疗路径是无可争辩的现实,但是它并非“精准医学”的构成要件。大概在三十年前,为防止发生穿孔等严重并发症,很多重度腹痛患者需要借助外科手术。现今,通过无创影像学检查――腹部CT、超声――实现术前敏感、特异性诊断阑尾炎已然司空见惯。正电子发射计算机断层显像(PET)提供的额外信息既是临床医生探查常规影像学方法力所不能及的代谢活跃肿瘤(如霍奇金淋巴瘤)的利器,同时对指导制定有效干预方案无可或缺。 不难预见,承载了浩瀚临床信息数据的电子病历未来将借助计算机程序升级担负起三大临床职能:其一,识别存在疾病危险因素的患者,例如哪些糖尿病和低密度脂蛋白胆固醇水平升高患者没能遵医嘱服用他汀类药物;其二,遵从指南要求筛选出适宜人群,例如根据患者的年龄、家族史判断结肠镜检查实际需求;其三,依从药物基因组学指南建议,优选治疗药物、执行药物管理。 一旦遗传学检测成本真正实现“亲民”,相关遗传学或药物组学检测数据必会被预设入电子病历系统,实现为临床医生提供更为准确可行的细节信息,诸如哪些患者携带凝血因子Ⅴ Leiden,哪些患者无法耐受氯吡格雷治疗,采取哪些恰当的保护措施才能确保适应证患者医疗安全…… 必须谨记的是,无论新技术如何先进与颠覆,都无法替代医生对个体患者的临床判断。事实上,功能强大的电子病历系统也难免隐藏着错误信息,饱含的大量相关信息甚至可能对特定患者的治疗决策无关紧要。 根据Klonoff的预想,不久的明天,人们将会看到一个新鲜事物――“精准糖尿病诊所”。它虽有多学科建制,却更聚焦于为糖尿病前期患者提供预防服务,满足糖尿病患者临床靶向治疗需求。诊所将会充分借助糖尿病高新技术设备和mHealth工具,针对源于自我血糖监测、持续血糖监测系统的数据流装配无线传输与释义设备,所有数据均可被无线上传至云端,供患者、家属和卫生保健专家后续浏览。此外,它还能充分共享穿戴式检测装置提供的生理学指标、运动轨迹、睡眠示踪或膳食信息,为监督患者的治疗依从性贡献新的解决方案,帮助临床医生明确患者预后不良是否可能归因于剂量递增,判定启动新治疗方案的最佳时机等。在“精准糖尿病诊所”,患者有权申请接受像基因组测序、循环生物标志物等最前沿的生物标志物检测。 到那时,“准糖尿病诊所”将身兼数职:一是,获取与咨询遗传学和Omics信息;二是,基于实验室检查、传感器信息、数字化图像和个体化数据分析,评估与咨询数字化遗传表型状态;三是,提供以传感器为基础的行为评估与生活方式咨询;四是,在基因组学指导下处方药物治疗。 尽管患者、临床医生、卫生系统、支付方与诊断/制药行业各有所求,但必须基于“精准医学”构建起利益共享集团:身为患者,希望充分知晓疾病、预后以及最有效治疗措施的利弊信息;作为临床医生和卫生系统,必须在群体医疗服务准则基础上权衡个体患者需求,实现利益共享;诊断试验换代和新药频出可能将进一步拉高医疗服务支出,医疗保险支付方难免质疑并做出成本负担与临床获益到底孰轻孰重的决断;对于制药企业,所探求研发的新药往往可能出现替代现有高利润治疗手段的得失局面(图3)。 毋庸置疑,“精准医学”需要目前的医疗体系发生一次革命性变化,继而建立起一套新的业态格局与诊疗体系。 整合重组 当被问及“精准医学”所面临的最艰巨现实挑战时,美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院J.Larry Jameson教授的答案是“如何攻克逐步细化疾病分类这一复杂难关”。 在漫长的医学发展历程中,素存有关疾病分类的两大阵营之辩,其中“统合派”倾向于将相关疾病归为一类,而“分割派”极力主张更为精准地细分并定义病种。恰恰是近年兴起的遗传学和生物标志物检测,打破了相对持平多年的分争格局,“分割派”秤盘上的筹码日趋持重。 不仅仅是疾病分类将变得愈发复杂,归功于下一代基因测序技术,新的遗传变异也正在以惊人的增速不断挑战着人们愈发绷紧的神经。尽管部分基因突变被确证与某种疾病息息相关,但是它们在疾病发生、进展和转归全过程中到底发挥何种作用仍不尽而知。 面对时下信息与临床指南“爆炸时代”,临床医生该何去何从?不管你愿意不愿意,靠记忆吃饭的辉煌已一去不复返,信息在更大程度上承载的是辅助功能,人们更需要能够驾驭信息所直接告知或拼凑出的事实,并做出理性决断。事实上,初级卫生保健提供者在今天已渐渐成为“精准医学”征途中最富于挑战性的角色。他们必须坚守住临床医疗服务体系的前沿阵地,既要做好“健康守门人”――从发病前、疾病早期实施关键性“上游”干预,还需要成为临床转诊流程的“导引者”。作为“精准医学”的实现要素,越来越多的转诊实践需要初级卫生保健提供者遵循可及信息与指南建议,实现部分患者与适宜专科医生的精准桥接。 尤其对于不具备强遗传易感性的获得性疾病患者而言,较理想的生物标志物对于协助临床医生尽早识别疾病、指导合理治疗不可或缺。近年各国财政对此投入丰厚,尽管诊断与治疗成为不可分割的两大医疗服务节点,但是相比诊断试验的更新换代速度,新药研发产出却难尽如人意。 在当前已经实现靶向改变部分恶性肿瘤遗传背景的前提下,研究者将未来攻坚目标设定为癌症患者的靶向免疫治疗,抗肿瘤途径抗体、免疫检测点抑制剂、自体T细胞特异性抗原等均被囊括其中。“诊断-治疗耦联”必将成为未来免疫治疗的优秀标识。 DNA测序技术的发展使探究微生物群成为可能,也使人类开始正视机体皮肤和黏膜腔内存在着的令人无比惊讶的庞大生态系统。越来越多的证据表明,机体微生物群并非生而不变,实际上是人类后天免疫功能、生命早期组织器官形成、饮食方式、抗生素暴露以及其他环境因素的综合作用结果。针对肥胖、心血管病、囊性纤维化、炎症性肠病、皮肤疾病、自闭症和癌症高危患者微生物群的研究方兴未艾,为真正实现精准干预排除障碍。 “精准医学”蕴含的又一个极具前景的发展机遇在于,通过先进技术辅助个体患者的急性期干预,迄今最耳熟能详的经典范例是应用自动除颤器挽救恶性心律失常患者。再试问,人们能否借助传感装置或生物标志物预先筛选出可能发生早产乃至先兆子痫事件的女性?答案是肯定的,只是时间问题。今天,使用移动医疗技术监测健康数据不再是新鲜事儿,更何况其与个人健康档案充分整合早已被提上日程。不仅如此,行为健康也被圈入“精准医学”范畴,以设计反馈系统或订制专属激励方案为最鲜明特征。 因而,人们必须重视整合可能推动“精准医学”实现的各型各类技术突破,后者最终将产生建设性抑或破坏性结局,根本上决定于人们能否驾驭海量的新实践真知与合理规划日益丰富的治疗选择。 “精准医学”还将引发的重要改变之一是,利益共享集团中的各方亟需顺势完成模式再造:医学院校的课程设置,需要重视培养未来医生或行业管理者的信息管理能力;临床医生理应在信息学支持和强大计算机运算功能的背景下兑现优化信息管理与精准临床决策;为顺畅合理的专科医疗服务供给,卫生系统亟需完成路径设计;监管机构、医疗保险支付方,则该适当履行评估和支持职能。 除医疗服务行业变革外,美国医学研究新任主席Victor Dzau推测,未来半个世纪,“精准医学计划”将为美国医疗领域创造出数千亿美元价值。 克难制胜 根据美国国立卫生研究院院长Francis S.Collins介绍,“精准医学计划”的短期目标是为癌症患者寻找更多更好的治疗方法,长期目标则是为实现人类健康保障和所有疾病治疗提供有价值的知识信息。 在“精准医学”的探索实现道路上,Klonoff指出,人们无可回避地需要破解技术壁垒与跨越临床沟壑。 首先要解决的是四大技术难关。第一是“分析关”:现有的大规模数据库可以被细分为多个大型数据存储库、电子数据表、移动应用程序、随机存取内存缓存、外部云、视频以及非结构化社交媒体网站,但相互之间往往呈现孤立并存业态,新的分析工具必须通过对各类数据的分析和解释工作,挖掘出有实践价值的临床线索。第二是“适用关”:医疗机构借助大数据构建出的用户网关极其重要,如此便可实现有效分解查询并快速、准确地合成结果。网关界面必须包含理想的用户界面,得以促成高效数据挖掘。第三是“隐私关”:构成大型数据库相关数据来源的隐私性必须得到充分保障。第四是“安全关”:确保医疗结构患者相关数据的安全性。 Klonoff以“精准医学诊所”为对象,给出了四大临床成功前提。第一是治疗特异性:经由传感器及其他数据化检测工具导出的遗传表型、行为数据,可以成为临床医生制定个体化治疗方案的有力依据。但是对于部分基因变异,迄今尚没有形成确切的靶向治疗共识。第二是成本控制:尽管近年来基因组测序与结果推断成本降幅显著,但是对患者而言,经济负担依旧是不可忽视的现实忧虑。第三是医疗保险支付:截至目前,医疗保险支付仍旧未覆盖于此。第四是精确性:精准医学相关检测方法必须具有优越的特异性,以多基因疾病2型糖尿病为例,每个候选基因对于发病风险的增益作用均极其有限,远远逊色于不健康生活方式涉及多脏器系统的长期确切危害。 无论你是否承认,“精准医学”不仅已然步入临床医生、卫生系统、医药行业,乃至患者和政策制定者的视野,而且或将提速整体医学发展进程。也许哪天会从人类的字典中消失,但它在医疗实践长河中必定将留下不可磨灭的时代烙印。 精准医学论文:精准医学时代的医疗质量建设 2015年,“精准医学”成为一大热词。1月,美国总统奥巴马提出“精准医学计划”;3月,我国召开首次精准医学战略专家会议,筹划启动精准医学计划;其后,各大医疗机构对精准医学研究及应用日益广泛。 不同机构对精准医学的理解不同,应用也不尽相同。 四大质量管理新趋势 精准医学是应用现代遗传技术、分子影像技术、生物信息技术等,结合患者生活环境和临床数据,实现精准的疾病分类及诊断,制定个性化疾病预防和治疗方案的一种医学模式。这是目前被广泛使用的精准医学概念。 对此,南京军区南京总医院院长史兆荣并不完全认同:精准医学的现行概念过于偏重利用现代科学技术提高诊断和治疗方案的精准化,对治疗技术手段的精准化体现不够,导致有人将“精准医学”等同于“个性化医疗”。史兆荣认为,“治疗手段本身的精准化,应该是精准医学的重要组成部分。作为一种医学模式,精准医学的精准要体现在预防、诊断、治疗、康复等整个过程。” “从医学发展的历程上来讲,我们追求医学进步的过程就是一步一步迈向精准化的过程。”在他看来,不仅仅是治疗手段,医疗诊断手段由传统的视触叩听发展到现代检验、影像等技术,本身也是一个不断走向精准化的过程。他表示,精准医学和传医学的区别在于,精准医学对疾病犹如精确制导导弹,精准高效;而传统医学对疾病犹如榴弹炮群,广覆盖、欠精准,疗效不高。 鉴于对精准医学的理解,作为医院管理者,史兆荣把“精准医学”理念纳入医疗管理全过程的各个环节、细节,引导医务人员由传统医疗的疾病预防、诊断、治疗向精准医学的预防、诊断、治疗思维模式转变。只有这样,疾病的诊疗才更精准、更有效,患者获益更多。 “精准医学”时代的医疗质量建设呈现出新趋势,也对医院的医疗质量建设提出新要求,史兆荣总结为四个方面。 第一,精准医学时代医疗行业将更加注重内涵发展。从临床用药看,“精准医学”时代靶向用药将成为常规。史兆荣认为,虽然靶向治疗费用昂贵,但变为常规后相关医疗费用势必大幅降低,国家必将通过提高临床用药效能降低医疗费用的无效消耗。在这种情况下,医院的发展模式必然发生深刻变化。 第二,医院需要优化学科布局。“精准医学”的发展首先是基于现代遗传技术和生物信息分析的疾病分类体系建立,新的疾病分类体系将推动形成以疾病为单元的诊疗体系。因此,医院有必要从学科设置多元化与人才队伍专病化两方面着手优化学科布局,适应“精准医学”发展趋势,夯实精准医学时代医疗质量建设的学科基础。 第三,精准医学发展离不开信息技术支撑,因此,医院需要构建强大的医疗信息平台,建立完善的信息质量保障机制,提高临床诊疗信息的准确性。 第四,医院必须不断健全创新机制,激发创新活力。“精准医学时代诊疗行为的个体化和精准化,必然创造出更多的新技术、新疗法和新药物。在精准医学时代,创新将成为医学领域的新常态。”史兆荣建议,医院在创新诊疗技术同时务须健全创新机制,畅通由医学研究向临床应用的转化渠道。 夯实医疗技术规范化管理 现代医学的一个重要特点是高科技成果在各医学领域的广泛应用,以大力增强人类同疾病的抗争本领。高新医疗技术的临床应用丰富了诊疗手段,促进了医学的发展,提高了群众的健康水平,同时也引发出诸多安全隐患。南京军区南京总医院副院长杨国斌强调,加强医疗技术临床应用准入和监督管理意义重大。 医疗技术是医疗机构及医务人员以诊断、治疗疾病为目的采取的诊断、治疗措施,包括诊断性技术和治疗性技术。今年5月,国务院发文取消“非行政许可审批”;7月,国家卫生计生委发文取消第三类医疗技术临床应用准入审批;8月,江苏省等省市卫生计生委发文取消第三类医疗技术临床应用准入审批。 杨国斌表示,在新环境下,第一类医疗技术由医疗机构自行管理;第二类医疗技术由医疗机构自行管理,省级卫生行政部门事中、事后监管;第三类医疗技术由医疗机构承担主体责任,各级卫生部门事中、事后监管。“简政放权”提高了效率、降低了成本,有利于医疗新技术研发应用和人才培养,但是医疗机构需要承担审查、审批、应用、管理等一揽子责任,面临监管缺失或失控风险。 他认为,我国医疗技术分类管理目前存在四大不足,需要及时反思。 首先,由于分级诊疗尚未落实到位,大量患者继续涌向大医院而基层医院依旧缺少病源,影响了一、二类医疗技术的广泛应用。三级医院不得不将大量医疗资源用于治疗本该由基层医院收治的患者,不仅持续造成医疗资源浪费和就医难局面,也严重阻碍了医疗技术的创新研究与应用发展。 其次,虽然当前有相关卫生行政部门负责监管,国家也相继出台相关政策,但法律法规建设不够完善,执行力度有待加强。部分医院超范围开展医疗技术、非法开展合作治疗等现象,在一些中小医院表现尤为突出,如很多科室被承包给非医疗机构以实现商业运作模式,造成不良社会影响。 再者,有些医院不能实事求是做自我评估,盲目跟从、模仿其他医院开展新技术新项目,自身基本条件是否具备、时机是否成熟、可能带来的哪些后果等评估不够,出现科室盲目申请、医院盲目上报、上级部门盲目批准,或干脆自行其事、盲目开展,导致超能力、超范围执业现象较为普遍。 最后,受市场经济利益驱动,部分医疗机构及医务人员盲目追逐收益,哪项技术有“钱”景就开展哪项技术,甚至不惜违法犯罪。 那么。医疗机构该如何应对?杨国斌给出六大策略――充分认识形势责任,完善组织机构建设,严把技术准入关口,强化临床应用监管,规范技术档案管理,加强技术创新培育。 他补充指出,完善组织机构建设时不仅要成立“医疗技术临床应用管理专业委员会”、建立医疗技术评估专家库,同时要设立专门的审核监督机构,依托第三方审核机构开展医疗技术审查评估。 快速康复外科是趋势 谈及技术创新时,南京军区南京总医院普通外科研究所副所长江志伟表示,“可以说,加速康复外科就是一个集成创新。创新有三个层次:一个层次是原始创新,这个很难;第二个层次是集成创新;第三个层次是改良引进、再创新。加速康复外科就是集外科精准操作、现代麻醉、优良护理为一体的集成创新成果,堪称外科领域的航空母舰。” 传统围手术期管理要求患者长时间禁饮食、长时间卧床、置入各种导管,住院时间长。而加速康复外科汇集外科、麻醉、护理、营养、理疗、行政等资源,强调无痛、无应激、无风险,采用有循证医学证据的一系列围手术期优化处理措施,减少手术患者生理、心理的创伤应激,实现快速康复,节省医疗费用。 据江志伟介绍,2007年,南京军区南京总医院在国内率先提出“加速康复外科”理念。2011年,医院划拨出17张床位探索加速康复外科发展,当年收治1421位患者,手术达到382台次,平均住院日仅为4.37天。 谈及加速康复外科的处理措施与传统方法有何不同,他解释道:术前,无需肠道准备,不需彻夜禁食;术后,不再常规留置鼻胃管减压,不放置或早期拔除腹腔引流管和导尿管,早期饮水、进食,早期下床活动……加速康复外科带来的效果颠覆了传统外科手术。2012年,加速康复外科概念被首次写入外科研究生教材。 虽然效果显著,但江志伟坦承,在传播理念的同时亟需政府的政策支撑,以加强、加速康复外科学的推广壮大。 麻醉学功不可没 加速康复外科是一门多学科交叉的概念,是一系列术前、术中、术后措施的综合应用,术前措施包括术前咨询和培训、禁食要求,预防深静脉血栓、预防性抗生素、预防镇痛;术中措施包括体温控制、手术径路/切口、引流、麻醉、体液控制;术后措施包括术后镇痛、早期活动、限制静脉补液量、术后营养支持以及防治恶心、呕吐。其中,麻醉起到不可估量的作用。 南京军区南京总医院麻醉科主任李伟彦指出:“没有完备的加速康复麻醉就不可能有加速康复外科的存在与成功。加速康复外科的优秀是减少创伤和应激,在这个前提下,外科医生尽可能微创治疗,麻醉医生则需尽可能保护患者、减少应激反应。”术前,麻醉医生、护士进行评估同时需对患者及家属行术前宣教辅导,告知患者可能采取的麻醉方式、手术镇痛措施、各康复阶段可能出现的问题。 最为重要的是,加速康复外科建议通过术前“预防镇痛”积极控制患者的疼痛。“预防镇痛就是过去常说的超前镇痛,是指将控制围术期疼痛的给药时机提前到手术开始前和手术过程中,达到降低疼痛触发的不良生理反应、减少术后痛觉过敏的目的。”李伟彦介绍,目前共识认为,术前给予非甾体抗炎药对于围手术镇痛的临床获益明显。 在围手术期,加速康复外科还要求优化麻醉方法。优化麻醉方法包括:在全麻时使用起效快、作用时间短的麻醉剂,如地氟烷、七氟醚,以及短效的阿片类药,如瑞芬太尼等,从而保证患者在麻醉后能快速清醒,有利于术后早期活动;神经阻滞是最有效的术后止痛方法,同时它可以减少由于手术引起的神经及内分泌代谢应激反应;术后持续硬膜外止痛24? 48h,可以有效地减少大手术后的应激反应。再如外周神经阻滞、脊神经阻滞或硬膜外止痛等局部麻醉技术不仅可以有效止痛,而且还有其他优点,如有利于保护肺功能、减少心血管负担、减少术后肠麻痹等。 李伟彦表示,采取麻醉方法时应该优先采用复合式麻醉技术,其中很重要的一大措施是麻醉深度监测。它的作用是最大限度地预防术中知晓发生、避免麻醉过深、促进全麻恢复,监测方式主要包括吸入麻醉监测呼吸末麻醉药浓度,静脉麻醉采用脑电双频指数监测麻醉深度。 在术后操作中,李伟彦提醒应警惕术后镇痛不足的现象。“术后镇痛不足普遍存在,术后镇痛质量不高的原因并不是新技术或新药发展不足所致,而主要应归咎于不能正确地应用传统药物、方法或者管理不当。”他建议,应根据手术类型和患者情况实施个体化镇痛。 李伟彦总结指出:“麻醉学科在快速康复外科的发展壮大进程中大有所为,它把传统认为外科医生要提供最佳手术条件、保障患者围术期安全的简单职责,拓展为要确保患者的合并疾病得到最佳处理、促进患者术后康复的更高层面。” 质量管理借力信息技术 随着信息化技术的深入应用,医院质量管理有了更为强大的助力工具。南京军区南京总医院医务部副主任刘玉秀谈到:“采用信息化进行全局性管理并使其成为重要的基础设施,正上升成为大多数医院建设发展的战略选择。当前,以信息技术为支撑的医疗质量管理成为必然路径。” 随着更多人工智慧、传感技术等高科技在医疗行业的深入应用,医疗服务正在走向真正意义的智能化,推动医疗事业的繁荣发展,远程医疗、移动医疗、移动查房技术的应用也让医疗服务逐步走进寻常百姓的生活。 对于医疗质量,则是指医疗服务过程、诊疗技术效果及生活质量满足患者预期康复标准的程度。如何应用信息技术提升医疗质量,为患者提供更好的服务? “只有想不到,没有做不到。”刘玉秀表示,信息化技术无处不在,因此在使用信息化提升医疗质量服务时需要有明确的策略。 对此,他颇有管理心得:“第一,要以医院的信息系统和电子病历为重点。第二,要以患者为中心。这是医院,不是商场,这就要求必须以患者为中心,必须以员工为优秀,必须以群众的健康作为管理目标,不仅要主抓疾病管理,还不能疏忽预防、康复等健康管理事项。第三,管理的最终目标是提升治疗效果,这就需要借助信息化策略。我们要利用信息化为医院管理服务提升医疗服务质量,一定是通过管理引导信息化走向,而不是让信息化导引医院的管理走向。” 作为支撑医院管理的重要手段与技术,要想提升管理质量,应该全面提升医院信息化水平。因此,必须要解决信息孤岛问题,必须解决临床业务和管理工作过程中所有环节的信息覆盖问题,必须解决外部接口问题。对于医院而言,通常表现为三条线的主轴管理――临床信息系统、管理信息系统、服务信息系统,在三条主线之下实行各个分系统的全面覆盖,实现全人员、全要素、全过程、全环节覆盖。 “信息技术支撑医疗质量管理的本质,是对医疗业务信息流的监管。”刘玉秀一语中的。他表示,采用信息技术手段可以强化医疗活动事前预警、环节控制,构建一整套科学、规范、长效的医疗质量信息管控体系,将医疗质量安全管理活动常态化、制度化、信息化,在规范医疗行为、提高医疗质量、减少医疗纠纷以及确保患者安全等方面均能取得较为理想的效果(图1)。 刘玉秀肯定,以质量安全为目标、依托电子病历、实现制度执行自动化,这是医院医疗质量精细化管理的必由之路。 同时,他提出医疗质量管理信息化支持需遵循五大原则:其一,构建完善的临床应用系统,确保患者安全;其二,构建全面的临床辅诊系统,加强临床支持;其三,构建医疗质量管理平台,实行全程管控;其四,构建人性化服务系统,提升服务品质;其五,构建打通孤岛的数据中心,集成利用信息资源。 面对数据的开发与利用,他认为,要确保数据来源真实可靠,要关注信息产生的正确性和准确性、自动化流程的实现、信息的获取技术、信息之间的关联、信息的多维度利用、信息对管理和决策的支持、质量管理、信息在科研等方面的利用。此外,要建立统一的数据中心,有效开展数据收集、数据加工、数据应用三个层面的工作,充分利用医院沉淀的数据,促进医疗质量和分析决策水平的提升。 精准医学论文:浅谈精准医学在血液肿瘤治疗中的应用 【摘要】精准医疗近期在医学治疗领域炙手可热,推动肿瘤个体化治疗的应用。本文初步介绍精准医学的概念及理念,以酪氨酸激酶抑制剂伊马替尼治疗慢性粒细胞白血病(CML)为例,介绍精准医学概念在血液肿瘤治疗中的应用,以及耐药基因筛选谱和肿瘤基因或分子谱替代肿瘤类型治疗的初步研究,以期对这一热门领域有更深刻的认识。 【关键词】精准医学;血液病;靶向治疗 美国总统奥巴马在2015年国情咨文演讲中谈到了“人类基因组计划”(Human Genome Project)所取得的成果,并宣布了新的项目――精准医疗计划(Precision Medicine Initiative)。精准医疗由个性化医疗(personalized medicine)的概念进化而来。对精准医学在肿瘤个体化治疗中的应用,以助于对这一新概念的更好认识和应用。 1 什么是精准医学? 美国“精准医学”计划主要体现为:启动“百万人基因组计划”;做好队列(cohort)及对照,建立与临床有关的“史无前例的大数据”;寻找引发癌症的遗传因素,继续美国已经开始的癌症基因组研究计划;建立评估基因检测的新方法,保护知识产权与有关版权的管理和保证精准医学和相关创新的需求;制定一系列的相关标准和政策,保护个人隐私和各种数据;PPP(Public-Private-Partnership,公私合作)模式:企业家和非盈利组织参加。上述内容又可以概括为三方面,即科学内容(百万美国人测序与癌症基因组);政府功能的相应改变及法规标准的建立,以及公私合作,社会参与。白宫科学技术办公室科学部副主任Jo Handelsman1将精准医学描述为“一种考虑人群基因、环境和生活方式个体差异的促进健康和治疗疾病的新方法”。事实上,在20世纪80年代后期,不同机构的研究人员就已经发现了一种过表达HER2蛋白的侵袭性乳腺癌亚型。1998年美国食品和药物管理局(FDA)批准的曲妥珠单抗是首个癌症分子靶向治疗,用于治疗HER2过表达的转移性乳腺癌患者,但当时没有考虑影响疗效的分子和遗传因素。 2 精准医学在血液病治疗中的应用 慢性粒细胞白血病(CML)是一种骨髓中干细胞DNA异常引起的造血干细胞疾病,9号和22号染色体片段易位产生的异常蛋白酪氨酸激酶称之为BCR-ABL,可引起白细胞无限制地增殖,凋亡减少,最终导致白细胞数目的急剧增加。伊马替尼(imatinib) 2是一种酪氨酸激酶抑制剂,对B CR-ABL酪氨酸激酶有特异性抑制作用,已成为CML一线治疗。早期在伊马替尼治疗慢性髓细胞白血病的临床试验研究中发现,一部分患者对靶向治疗原发耐药,或逐渐反应不佳,进一步基因检测发现存在T315I突变。迄今为止,发现耐药突变尤其是T315I突变的患者占Bcr-Abl突变的10%-20%,目前被批准为CML的酪氨酸激酶抑制治疗包括:伊马替尼、尼罗替尼、和达沙替尼,根据患者基因检测选择能覆盖耐药基因的治疗,可促进临床疗效。因此,目前提出的精准医学,主要是对肿瘤基因谱测序,进而研发靶向特异性生物标志的治疗,用于具有特异性生物标志阳性的敏感肿瘤患者。 肿瘤的另一种精准医学应用是根据肿瘤基因或分子谱替代肿瘤类型,对患者采用个体化治疗策略。诺华公司最近推出了一项名为 “Signature” 的临床试验计划3,根据遗传学分类选择靶向新药进行治疗,而不考虑患者是乳腺癌,肺癌还是其他肿瘤类型。诺华公司描述这项试验为“患者方案”试验,因为是根据识别患者的分子标志物进行的新药治疗。这些试验正在研究的治疗包括buparlisib,dovitinib,binimetinib,encorafenib和sonidegib。Sloan Kettering纪念癌症中心(MSKCC)的“篮子试验”也是类似的概念4,将具有相同的分子靶点的不同肿瘤患者进行同一种靶向药物治疗。 3 未来发展方向 个体化医学在全球风起云涌,基因测序技术也相应的蓬勃发展,尤其是个体化用药基因检测与无创产前DNA检测,形成了个体化诊疗的重要基础。个体化诊疗或个体化医学是以每个患者的信息为基础决定治疗方案,从基因组成或表达变化的差异来把握治疗效果或毒副作用等应答的个性,对每个患者进行最适宜的药物疗法治疗,如癌症的药物有效率为25%,风湿性关节炎的药物有效率为50%,而同一药物在不同个体内的效果差异最高可达300倍。著名遗传学家贺林院士表示,转化医学 = 精准医学 = 个性化医疗,转化医学是口号, 精准医学是标准,个体化医学是目标,而遗传咨询是纽带,贯穿始终。在血液学肿瘤的研究和学习中,个体化治疗的理念由来已久,新的靶向药物甚至对传统化疗以及移植提出挑战,有望取代传统治疗,进一步改善疗效。随着国内医学发展与国际的迅速接轨,相信未来基于靶向药物的个体化治疗策略将使更多肿瘤患者获益。 精准医学论文:精准医学的意义 2015年1月20日美国总统奥巴马在2015年美国国情咨文演讲中宣布,美国将启动一项名为精准医学的计划。他说,美国已经完成了人类基因组计划,而且消灭了小儿麻痹症,这意味着美国已经使人类医学迈入一个新的时代,接下来就要致力于治愈癌症和糖尿病等疾病,让所有人获得需要保障自己和家人健康的个性化的信息和医疗。 精准医学是什么? 精准医学也称精准医疗,尽管人们可以在字面上大致理解这一计划,但对于这一计划的准确含义还是有模糊的地方,或者见仁见智。 奥巴马在国情咨文演讲中对精准医学做了解释,即基于患者的基因或生理来定制治疗方案。唯一一位既参加起草1987年人类基因组计划报告,也参与精准医学计划报告撰写的华盛顿大学的欧森博士认为,精准医学就是个性化医疗,这其实就是医学实践的正常形式,而分子水平信息的正确使用会使医学更精准。 美国白宫科学技术办公室科学部副主任乔・汉德尔斯曼则称,精准医学是“一种考虑人群基因、环境和生活方式、个体差异的促进健康和治疗疾病的新兴方法”。 这些解释都有一个共同点,即基于每个个体的基因差异而进行的个体化治疗才是有效的,这样的医疗才更有效率,因而称为精准医学。这也正如要根据一个人的身高和胖瘦来量体裁衣一样。由于精准医学的基础是根据每个人的基因组来看病和治病,因此精准医学在时间上是承接人类基因组计划,而在本质上是对现行的以药物治疗为主体的医疗进行改革,因而将影响和改变未来的医疗、药物研发和药物使用。 进一步理解或深入理解,精准医学就是先对大量的个人和患者进行基因组测序,以建立一个庞大的医学数据信息库,然后研究人员通过研究分析比对不同个体的基因信息,进一步了解各种疾病的共同原因和特殊(个体)原因,从而开发出针对特定患者特定疾病突变(致病)基因的靶向药物和治疗方法,当然,也针对健康人群进行个性化的预防保健。 无效治疗提供的证据 精准医学提出的根据是,每个人的基因组都有差异,正如世界上没有完全相同的两片绿叶,所以,要根据每个个体的基因组来治疗疾病。不过,早在20世纪80年代产生的另一个科学概念也为精准医学提供了证据,这就是需要治疗的病例数(NNT)。 需要治疗的病例数概念兴起于20世纪80年代,是一种对临床药物或其他医疗效果的评价指标,指的是,有多少人接受治疗或预防治疗(服药)才能确保其中一人有效或受益。经过大量的临床调查,需要治疗的病例数显示的药物治疗的低效令人吃惊。例如,如果2000人每日服用阿司匹林,坚持2年以上,才能防止一起首次心脏病突发事件,即需要治疗的病例数为2000。同样,当哮喘病发作时,有8个人使用类固醇药物,才能避免一人入院,也即对一个人有效,需要治疗的病例数为8。如果鼻窦炎发作,15个人使用抗生素,只有其中1例会改善或治愈,所以需要治疗的病例数为15。原因在于,尽管所有患同一种病的人都在吃同一种或同一类药物,但是,每个人的基因是不同的,因此,服用同样的药物未必对每个人都有效。 在疾病的预防上,也有同样的机理。在欧美,如果一个人发生过一次心脏病,为了避免以后再次复发,对其推荐的是地中海饮食,这种饮食是,多吃蔬菜、水果、鱼、海鲜、豆类、坚果类食物,其次是谷类,并且烹饪时要用植物油来代替动物油,尤其提倡用橄榄油。但是,调查发现,30位心脏病发作的幸存者采用地中海饮食要坚持4年,才可产生防止1人死亡的效果。 地中海饮食也被视为对从未得过心脏病但有患心脏病风险的人有预防作用。结果是61人坚持地中海饮食5年,才有1人会避免心脏病突发、卒中或死亡。显然,这样低的预防效果基本上难以让人们相信地中海饮食的预防作用,而且,要让人们坚持地中海饮食4~5年才会达到一起预防效果,很难让更多的人坚持这样的生活方式。 那么,被视为对某一疾病有效的药物和可能预防某种疾病的生活方式为何对不同的人效果不同,或者效果有时低下呢?原因还在于每个人的基因有差异。这从癌症的化学药物治疗可以得到验证。西妥昔单抗治疗一些人的大肠癌有效,同样,伊马替尼治疗一些人的慢性骨髓性白血病也有效,但是,这两种药并非对所有大肠癌和慢性骨髓性白血病都有效。 原因在于,如果一个人的RAS基因发生了突变,则西妥昔单抗治疗大肠癌就无效;如果一个人的T315I基因发生了突变,则伊马替尼治疗慢性骨髓性白血病就无效。所以,对于大肠癌病人和慢性骨髓性白血病病人就得对其进行基因组测序,以决定用什么药。 精准医学的具体做法 精准医学的内容显然已经跨越了仅仅对病人,如癌症病人依据基因组的不同来治疗的范畴,而是要对所有人进行基因组测序,以决定对病人如何用药和对健康人如何进行预防。所以,美国的精准医学计划有比较具体的做法。 精准医学计划主要是先招募100万名甚至更多的志愿者进行基因组测序,把他们的基因组数据加入到美国的全国生物信息库(生物银行)中,由研究人员对这些基因信息进行分析归类,从而为药物研发和疾病预防提供有效的针对性信息和做法。 对庞大的个人基因组测序当然需要资金保证,因此,美国计划从2015年10月开始投入2.15亿美元用于精准医学计划。具体的资金分配是:1.3亿美元分配给美国国立卫生研究院(NIH),用于首批志愿者的招募和基因测序;7000万美元分配给美国国立卫生研究院的癌症研究所,用于解码肿瘤基因及资助开发新的疗法;1000万美元分配给美国食品与药物管理局(FDA),以便该机构在需要协调精准医学项目时,允许其引进相关的技术和专家;500万美元分配给国家协调委员会卫生信息技术部,用以建立保护个人隐私的相关标准,以确保精准医学参与者的健康隐私和数据信息的安全。 不过,精准医学并非只是美国一个国家在进行,2014年8月,英国也出台了一个精准医学计划,但是没有称其为精准医学,而是叫作10万基因组计划,这个计划其实就是更早的时候英国千人基因组计划的升级版,也就是通过对个人基因组进行测序,确定引起癌症和其他疑难疾病的基因,并且要区分在不同个体中有哪些不同的基因对共同的疾病,如癌症起了作用。 英国对10万基因组计划投入的资金是3亿英镑,而且并非只对癌症患者特定的癌症基因进行测序,而是要对参与者进行全基因组测序。英国的计划是,在2017年全部完成10万人的基因组测序,目前已完成了1000多人的基因组测序,计划在2015年完成1万人的基因组测序。对10万人的基因组测序数据将整合进英国公共医疗体系当中,以便研究人员对不同疾病的病因,以及对相同疾病的不同个体的病因进行分析,找出具有针对性的靶目标,如生物标记,进行药物研发和个性化治疗。 精准医学的难题 美国医学界其实早在2011年就提出了精准医学的概念,但是,由于种种原因和困难,这一计划一直难以启动和实施。奥巴马在2015年1月20日宣布精准医学计划后,美国国立卫生研究院院长弗朗西斯・科林斯也比较慎重地称,精准医学计划的短期目标是为癌症找到更多更好的治疗手段,长期目标则是为实现多种疾病的个性化治疗提供有价值的信息。 精准医学现在主要在一些癌症治疗上带来治疗方式的转变,比如,有越来越多的乳腺癌、肺癌、肠癌、黑色素瘤和白血病患者会在治疗中接受基因组检测,医生可根据每个人的基因组差异制定最佳治疗方案。但是,精准医学可能遭遇技术和社会方面的难题。 技术上的难题主要是基因组的测序技术、测序速度和经费。第一个人类基因组计划测序耗时大约13年,耗费30亿美元,可谓费时费力费钱。但现在基因测序技术已经发展到第三代。对一个人全基因组测序需要2周时间,费用需要约1000美元。在费用上已经能让普通人承受得起。 即便如此,现在的基因组测序也还面临另一个难题,即测序容易,分析基因组困难。因为要从一个人海量的基因组信息中找到与疾病相关的多种基因犹如大海捞针。但是,技术问题可以逐步解决,从而能使基因组测序和分析又快又高效。例如,最近美国国家儿童医院的彼得・怀特博士团队就研发了一种基因组分析软件,可以在个人的基因组中找到致病基因,时间从过去的几周缩短到90分钟。 这个基因分析软件称为“丘吉尔”,可以自动输入个人基因组测序的原始序列资料,通过一系列密集复杂的计算,最终分析出有临床或者科研意义的遗传基因变异。由于这个分析基因组的软件在分析过程中每一步都有优化,因而能显著减少分析时间,但不损害数据的完整性,而且分析可百分之百重复。未来,由于技术越来越先进,基因组的测序也许会更快更便宜。 不过,精准医学的社会难题可能更难以解决,例如,如何把一些已经进行基因组测序的个人研究结果与国家项目结合起来。曾在人类基因组计划中做出重大贡献的美国知名学者克雷格・文特尔领衔的团队在2014年就宣布一项计划,打算在2020年前完成100万个个人基因组测序。他认为,由于基因组测序会触及有关医学隐私权的法规规定,“我们不能简单地把数据库混在一起使用。白宫打算把现有志愿者纳入精准医学项目的想法听起来有些天真了”。 不过,美国国立卫生研究院院长科林斯回应说,混合数据库的做法虽然充满挑战,但不是不可行。“这是能办到的事情,但显然我们还需要为此付出许多努力。” 精准医学论文:口腔精准医学:现状与挑战 [摘要] 精准医学是人类基因组计划的延续,是医学发展的必然产物,是一种考虑人群基因、环境及生活方式个体差异的促进健康和治疗疾病的新兴医学模式。本文首次提出口腔精准医学的概念,以口腔典型疾病为例,结合近期的研究成果与学者观点,阐述口腔精准医学对口腔学科发展的指导意义及实现口腔精准医学将面对的机遇与挑战。 [关键词] 精准医学; 口腔精准医学; 个体化医疗; 生物样本库 2011年美国科学院、美国工程院、美国国立卫生研究院及美国科学委员会共同发出“迈向精准医学”的倡议,并首次提出了精准医学(precision me-dicine)概念[1]。精准医学可归纳为P4医学,即前瞻性(predictive)、预防性(preventive)、个体化(personalized)及参与性(participatory)[2]。精准医学是以个体化医疗为基础,随着各种高通量组学技术快速进步以及生物信息与大数据共享的交叉应用而发展起来的新型医学概念与医疗模式。精准医学有赖于基因组、转录组、蛋白组、代谢组等组学技术和生物医学前沿技术,对大样本人群与特定疾病类型进行生物标记物的分析与鉴定、验证与应用,从而精确寻找疾病的原因和治疗的靶点,并对一种疾病不同状态和过程进行精确亚型分类,最终实现对疾病和特定患者进行个体化精准诊疗,提高疾病诊治与预防效益。 精准医学研究正成为国际医学领域的前沿与焦点。美国总统奥巴马在2015年国情咨文演讲中正式提出了“精准医学计划”(Precision Medicine Initia-tive),拟研究个体遗传变异在疾病发生、发展中的作用,了解疾病治疗的分子基础,加速推动个体化精准医疗的发展。精准医学也引起了众多国内医学工作者的关注。王辰院士领衔的研究团队已制定了临床常见病种的个体化精准治疗指南,通过中国健康促进基金会平台,在国内上百家三甲医院建立精准医学中心,根据患者基因特征,开展个体化精准药物治疗,取得很好的效果。 口腔医学作为医学的重要组成部分,许多口腔疾病都基于个体遗传与环境因素,全身系统性疾病与口腔健康也有着十分密切的关系。现代口腔医学需主动参与全球医学研究前沿,构建新的口腔疾病知识网络,优化口腔疾病个体预防、诊断及治疗,提高口腔医疗的均等性、可及性和先进性,降低重大口腔疾病的发病率,提升疑难疾病的治愈率,实现口腔精准医学(precision stomatology),促进中国医疗事业的发展。 1 口腔疾病的精准医疗 当前口腔疾病的诊治主要基于临床症状和病理学表现,但一些临床或病理分型相同的疾病,经过相同临床治疗的效果并不相同,提示现有口腔疾病诊疗远未达到个体化水平。口腔精准医学应当深入研究个体差异对口腔疾病发生、发展的影响,根据疾病发生的遗传背景,结合环境与宿主生活习惯等因素,建立新的口腔疾病知识网络,实现个体化的疾病“精准预防”与“精准诊治”。下文以口腔医学各学科典型疾病为例,结合近期相关研究进展,阐述口腔精准医学对各学科发展的指导意义。 1.1 口腔癌 美国的精准医学计划主要从肿瘤防治新途径入手,旨在基于分子标志物对肿瘤进行分类,并针对关键分子靶点制定个性化的治疗方案,促进疾病的预后[2-3]。口腔癌是头颈部最常见的恶性肿瘤之一,主要包括唇癌、牙龈癌、舌癌、软硬腭癌、颌骨癌、口底癌、口咽癌、涎腺癌和上颌窦癌以及发生于颜面部皮肤黏膜的癌症等。广义的口腔癌包括眼眶以下、颈部以上范围内所发生的癌症,绝大部分属于鳞状上皮细胞癌,统称为头颈部鳞状细胞癌(head and neck squamous cell carcinoma,HNSCC)。中国是HNSCC的高发地区。全球HNSCC致死率在癌症致死率中排名第六,诊断后5年生存率不及50%,属预后较差、毁容性疾病。过去30年间,手术、放疗及化疗等治疗手段的发展对HNSCC患者生存率的提高有限。如何早期检测HNSCC病损,寻找有效药物靶标治疗晚期和复发患者,是亟待解决的难题。获得与临床相关的癌变分子标记,实现早期诊断、有效阻断、靶向治疗,成为HNSCC精准医疗的关键。 鉴于口腔肿瘤与唾液在解剖学上的密切关系,以及唾液生物学样本易获取、转运、保存的生物学特点,近年来唾液组学借助各种高通量组学技术,从大规模口腔癌患者人群唾液样本中筛选出大量的生物标记物,为口腔肿瘤的早期诊断与个体化治疗提供了众多潜在的分子靶点。美国加州大学牙学院科学家团队建立了唾液组学知识网络,包括Saliva Ontology和SdxMart两大功能模块,前者通过统一的语言,实现不同研究者间以及唾液组学与其他系统组学间的数据对接;后者通过可视化界面,实现对口腔癌及其他常见口腔疾病在蛋白组、转录组、非编码小RNA、代谢组等层面分子标记物查找,旨在有效整合与共享唾液组学研究数据与临床资源,促进基础研究成果向临床口腔癌精准医疗的转化[4]。 近期针对头颈部肿瘤组织的高通量测序研究表明,多数HNSCC中存在一些基因突变[5-8],包括p53信号通路相关的TP53[9]、与有丝分裂相关的PIK3CA[10]以及Notch信号通路相关基因(Notch1、Notch2以及Notch3)等[11]。另外,血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)基因突变(936 C T)以及GSTM1功能失活突变均被证实与亚洲人群口腔癌的易感性密切相关[12-13]。针对上述分子靶点设计个体化基因治疗,将有助于实现口腔癌的精准治疗。四川大学华西口腔医院李龙江教授团队对口腔癌不同阶段患者接受基因治疗敏感性的临床研究积累了长期经验,近期研究发现重组腺病毒p53基因治疗结合常规化疗可显著提高口腔鳞状细胞癌三期患者的生存率,但对口腔癌四期患者生存率无明显促进效果[14],提示建立针对口腔癌临床分期的个体化精准医疗势在必行。 值得注意的是,约有62%的口腔鳞状细胞癌来源于口腔潜在恶性病损(oral potential malignant le-sion,OPML),后者主要包括白斑、红斑及扁平苔藓等口腔黏膜疾病。对于OPML患者,早期诊断与恶变风险评估尤为重要,早期干预能够显著提高患者生存率及生活质量[15]。目前研究[16]已发现一些可导致OPML恶变的风险因素,包括病理组织学改变和环境因素,然而通过这些风险因素来判断OPML是否可能恶变仍然存在一定的局限性[15]。研究发现个体基因背景与OPML恶变与否显著相关。具有恶变倾向的白斑病变组织中观察到p53高表达,或p53低表达的同时伴有Ki67高表达[17];具有恶变倾向的红斑病变组织中p53突变率较高[18]。通过对不同阶段OPML及口腔黏膜原位癌患者的病变组织样本进行组学分析,发现了一些功能基因拷贝数改变以及mi-RNA改变与OPML进程密切相关[15,19],提示基因转录调控及转录后调控可能参与了OPML恶变过程。深入研究个体基因信息与OPML转归的关系,建立新的疾病分类体系,对早期诊断及精准治疗具有恶变倾向的OPML有重要意义。 1.2 口腔感染性疾病 龋病是最常见的口腔感染性疾病,可对牙体硬组织造成不可逆的损害,因此个体的龋病风险评估及早期干预尤为重要。通过动物实验及临床回顾性研究,已发现了一系列患龋风险因素,包括致龋微生物检出率、高糖饮食、口干症等。然而近期研究显示,部分人群即使暴露于高致龋风险因素,其患龋率仍较低,而一些较少暴露于上述龋病风险因素的人群,其患龋率却比较高,提示现有龋病风险评估系统尚存在局限性,可能与忽略了个体遗传背景及缺乏对个体口腔微生物群落结构与功能的整体评价有关。动物实验[20]及流行病学调查发现遗传因素与龋病发生相关[21];进一步通过连锁分析及关联分析,发现某些参与釉质发育、味觉喜好、唾液组成及宿主免疫的基因与龋病易感性相关[22-23]。随着高通量测序技术的发展,全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)作为一种非假说驱动的开放式研究,已成为筛选、鉴定更多与龋易感性相关基因的有力手段[24-27]。Shaffer等[24]早在2011年对3~12岁乳牙列患龋儿童进行了全基因组扫描与关联分析,发现包括ACTN2、EDARADD、EPHA7、LPO、MPPED2、MTR、ZMPSTE24在内的7个新基因与患龋风险密切相关。进一步整合现有龋病相关GWAS研究数据进行meta分析发现,MPPED2与乳牙患龋风险显著相关,而ACTN2与乳牙和恒牙患龋风险均显著相关,提示MPPED2和ACTN2可为龋病精准预测和精准治疗提供潜在分子靶点[28]。 牙周病也是常见的口腔感染性疾病。1999年牙周病分类世界研讨会根据牙周病的临床表现、牙周微生物群落、全身系统性疾病等因素,将牙周炎分为4类:慢性牙周炎、侵袭性牙周炎、全身系统疾病伴发性牙周炎及坏死性牙周炎。由于早期慢性牙周炎与侵袭性牙周炎在临床表现、微生物群落、组织学形态等方面无法精确鉴别,现有牙周病分类系统已无法有效指导临床医生对一些个体进行早期干预,导致一些侵袭性牙周炎患者在已造成较严重牙周组织损害后才得到针对性治疗。有研究[29]指出可通过家族聚集、基因信息及一些环境因素对侵袭性牙周炎进行风险评估。Kebschull等[30-31]通过对120例慢性牙周炎或侵袭性牙周炎患者的牙周组织进行转录组分析,并通过计算机进行聚类分析将所有样本分为两类;发现基于转录组信息进行的分类与个体牙周炎相关指标(炎症破坏程度、牙周微生物群落等)更为相符。上述研究提示:根据个体基因信息与牙周疾病的关系,对牙周炎进行全新的分子生物学分类,可对牙周炎风险进行精准评估,从而对一些高风险人群进行预防及早期治疗。 由于人体是由人自身细胞及定植于人体内部及表面微生物共同组成的超级复合体[32],对影响人体功能及健康的第二基因组――微生物组进行系统性、群落性和差异性研究,也必将为口腔精准医学提供新模式。借助于高通量测序与生物信息学技术的发展,学者们[33-34]对健康与疾病状态下口腔微生物群落多样性及功能组成进行了深度扫描,研究结果发现了大量与龋病、牙周病及口腔黏膜感染相关的微生物与功能基因簇,为疾病的精准预测与诊疗提供了海量的生物学标记。以龋病为例,除公认的链球菌、乳杆菌及放线菌外,丙酸杆菌、韦荣菌、颗粒链球菌、纤毛菌等多种细菌在健康及疾病人群之间的分布存在显著差异,这些细菌在疾病发生中的作用及其对疾病风险预测的价值有待深入研究。 发生在牙齿不同部位(釉质、牙骨质及牙本质)的龋损组织内微生物组成也存在显著差异,龋病不同进展阶段的微生物组成也发生了明显演替[35],提示对临床表现不一和/或处于疾病不同发展阶段的人群采用单一的检测、诊断及治疗龋病的方式必将造成部分患者的防治失败,发展口腔精准医学在龋病防治领域势在必行。在对牙周病相关微生物组的研究过程中,研究者不但筛选出了牙周病状态下差异分布的微生物群落组成,还发掘出了差异性富集的功能基因及转录子。笔者所在课题组采用人体微生物功能基因组芯片技术发现了编码毒力因子、氨基酸代谢、糖胺聚糖代谢和嘧啶代谢相关的功能基因在牙周炎患者中大量富集[36]。最近一项针对牙周炎患者龈下菌斑宏转录组的研究[37]发现,绝大多数表达上调的致病毒力因子主要来自一些以往被忽视的微生物。除龋病及牙周病这两大口腔最常见的感染性疾病外,笔者所在课题组对放疗导致口腔黏膜炎患者口腔细菌组成进行了全面分析,发现拟杆菌属、费克蓝姆菌属、葡萄球菌属组成丰度在放疗性黏膜炎发生、发展过程中产生了显著变化,这些差异性分布微生物表型是否可作为疾病预防及诊断的分子生物学标记亟待证实。 口腔常见感染性疾病防治研究进展提示,口腔精准医学需全面考虑宿主遗传因素与微生物群落因素对口腔常见感染性疾病发生、发展的影响。找寻与疾病发生密切相关的宿主基因及优秀微生物组,建立全面的疾病风险评估系统,可建立更为有效个体化预防措施和治疗方法,如基于优秀微生物群落组成与功能的椅旁诊疗系统和分子靶标疫苗,以及基于宿主易感基因的个体化基因治疗。 1.3 唇腭裂(cleft lip and palate,CLP) CLP是一种由环境和遗传因素交互作用所导致的多基因遗传性疾病,是人类常见的出生缺陷。在世界范围内,CLP发病率约为1.7‰。CLP不但直接影响患者发音、听力、吞咽等生理功能,还可影响患者长期心理健康,严重影响患者生存质量。口腔精准医学对CLP的诊治目标是:深入研究CLP发生的遗传机制,根据不同分子生物学发病机理对CLP进行分类,实现精确的早期诊断,甚至胚胎期个体化基因治疗。由于颌面部发育过程中有多种基因与信号传导通路参与,任何环节的错误都有可能导致CLP发生,具有显著的遗传异质性,因此对CLP遗传机制的研究较为困难[38]。通过以家系或人群作为研究对象,采用连锁分析[39]、外显子测序[40]、GWAS[41]等遗传学研究手段,筛选与CLP发生相关的基因,进一步通过动物实验,验证并探究这些基因在CLP发生过程中的作用,目前已发现IRF6基因、Wnt/β- catenin及BMP信号通路等功能异常与CLP发生密切相关。进一步整合遗传学研究成果,以不同表型的CLP为研究对象,一方面采用组学研究方法,发现更多与疾病发生相关的基因;另一方面优化前瞻性功能研究模型,探索不同基因异常导致CLP发生的分子机制,对实现CLP的精准医疗有重要意义。 1.4 错畸形 错畸形由遗传因素与环境因素共同作用而产生,Angle错分类将其分为Ⅰ~Ⅲ类。对于个别类型错畸形,通过早期预防矫治、阻断矫治等干预措施,能阻碍其发生、减轻其畸变程度或改善后续的治疗效果。然而基于家族遗传史、早期口腔检查及影像学检查等,难以在早期对疾病进行精确的风险评估及诊断。深入研究错畸形发生的遗传机制,将利于错畸形早期诊断,并可通过基因信息判断某些患者的治疗效果[42]。 目前普遍认为Ⅲ类错畸形是一种多基因遗传性疾病[43],但也有家系研究[44]表明Ⅲ类错畸形为单基因遗传疾病,具有孟德尔遗传疾病特征,提示Ⅲ类错畸形可能存在拥有不同遗传发病机理的亚型。全基因组连锁分析发现一些基因座上的遗传信息改变与Ⅲ类错畸形发生相关[43]。关联分析发现一些影响髁突软骨生长的基因,如IHH、PTHLH、VEGF、RUNX2、SOX9等,与Ⅲ类错畸形的发生密切相关[43]。 通过对4个家系进行外显子测序,发现DUSP6的一个错义突变与Ⅲ类错畸形显著相关[45]。通过GWAS等手段可获得更多与错畸形发生相关的候选基因,进一步对候选基因的机制研究亦将阐明其与错畸形发生及预后的关系,最终可实现通过个体遗传信息对某些错畸形进行早期诊断并进行传统的早期治疗,甚至针对某些导致错畸形发生的遗传因素进行精确的基因治疗。 1.5 牙列缺损与缺失 牙列缺损、缺失是口腔最常见疾病之一,严重影响咬合功能和全身健康。种植义齿修复是目前治疗牙列缺损、缺失的理想方案,成功率高达90%,但是一旦牙种植失败将对患者造成一定的经济损失与健康危害。骨整合是牙种植修复成功的重要标志之一,其过程类似骨愈合,依赖于宿主的组织修复能力及免疫反应。临床研究发现一些骨整合失败的风险因素,包括吸烟、系统性疾病、手术感染与创伤等因素。然而尚有一些骨整合失败病例并不能完全由以上临床指标解释。一些学者[46]发现牙种植失败存在聚集现象,即常发生于某些特定人群。目前认为牙种植失败存在遗传易感性[47],发现和鉴定与牙种植体失败相关的个体遗传信息,一方面可精准评估个体牙种植失败风险,为高风险人群制定个性化修复方案;另一方面可在高风险人群牙种植修复过程中进行精准靶向干预,提高牙种植成功率[47]。 目前针对牙种植失败相关遗传因素的研究仍局限于对一些参与骨代谢的基因进行关联分析,研究发现IL1B[48]和MMP1[49]等基因与牙种植体失败相关。为能更全面地发现与牙种植失败相关的基因多态性,GWAS、外显子测序等高通量研究技术将是有力的工具。此外,还需建立更多的动物模型研究,对候选基因进行功能验证,并探究其分子机制。 1.6 其他 目前关于儿童口腔疾病发生、发展的分子机制研究相对较少。儿童早期龋(early childhood caries,ECC)定义为71月龄以下儿童发生的乳牙龋损。ECC病因与其他类型龋病有一致性,但亦存在一些特有的风险因素[50],如产妇口腔健康情况以及生活习惯(糖、果汁摄入等)。遗传因素也是ECC病因的重要组成部分,Bagherian等[51]发现ECC患儿基因组HLA-DRB1等位基因频率显著高于无龋组儿童。基于现有研究对ECC经行风险评估与早期预防仍具有局限性,需要更广泛而深入的研究。 牙釉质发育不全(amelogenesis imperfecta,AI)是一系列影响釉质形成或矿化过程的遗传性疾病,具有多种表型以及遗传异质性。迄今已经发现数十种基因异常与非综合征型先天性AI发生相关,包括AMELX、ENAM、AMBN及MMP20等[52-53]。进一步以不同表型AI为研究对象,利用组学研究手段发现更多的与疾病发生相关基因突变,通过机制研究探索其发病的分子生物学机理,可为AI的基因诊断与基因治疗奠定基础。 另外,上述一些口腔疾病(如CLP、错畸形等)的“精准预防”与“精准诊治”与儿童口腔医学范畴有明显重叠。儿童口腔医学的特点决定其应当承担个体早期信息采集工作,推动口腔精准医学相关研究与临床进展。 2 实现口腔精准医学的挑战 2.1 构建口腔疾病知识新网络 现有口腔疾病定义与分类存在局限性,即主要基于疾病的临床表现及组织病理学改变,但一些临床指标及病理学指标的判读具有主观性,导致一些疾病的诊断不够精确。以表型为依据的疾病分类方式对一些在分子机制上不同而表型相似的疾病无法精确区分,导致采取同一种治疗方法针对不同患者取得的疗效差异显著。另外,某些疾病的临床表现、组织病理学表现具有滞后性,传统方法往往只有在疾病已造成严重损害时才能进行相应诊疗。口腔精准医学要求针对口腔疾病发生的分子机制进行深入研究,对口腔疾病进行新的分子生物学定义或分类,从而形成口腔疾病知识新网络[1]。口腔精准医学所构建的口腔疾病知识新网络应具有系统性、准确性、个体化及前瞻性,并以实现口腔疾病椅旁诊疗与口腔卫生宣教为主要目标。具体需实现对当前已获得及后续将要获得的高通量组学研究(基因组、转录组、蛋白组、代谢组)海量数据和患者临床信息的结构化存储和数据管理,实现临床采样、样本分析、患者临床信息、牙医诊疗方案等优秀步骤的高效整合;开发数据库快速检索和智能化数据挖掘工具,进行多角度样本对比与聚类,挖掘分子遗传信息与患者临床表现及检测报告的相关性,通过各种交互式、可视化、图形化操作界面,最终自动生成口腔精准医学诊断报告与治疗方案,服务于牙医和患者。 笔者所在研究团队在长期从事口腔内科学相关基础与应用基础研究上,正在着手建立口腔菌群临床助诊系统。该系统的建立将实现椅旁采集个体口腔菌群样本,应用高通量测序技术获得菌种组成等数据,匹配宿主临床信息,实现海量测序数据与患者口腔健康状态的结构化存储和数据管理;围绕显微成像与宏基因组学两类数据,通过智能化的数据挖掘,自动生成口腔微生物群落临床助诊系统检测报告,并根据牙医和患者需求,通过电脑、iPAD和智能手机等新一代医患沟通工具,探索和示范新一代移动远程口腔医疗系统,对口腔感染性疾病进行“精准预防”及“精准诊断”。 2.2 组建口腔生物样本库 精准医学建立在大规模人群组学研究基础上,依赖于高质量、大数量的生物样本,包括人体血液、尿液、病变组织及微生物群落等。因此,建立具有完整临床信息的高质量生物样本库是21世纪个体化精准医疗的关键[54]。 生物样本库要求采集范围广,即要求纳入的个体数量多,又要求采集的样本种类多。例如丹麦国家生物样本库,含有1 500万份生物样本,包括血浆、血清、DNA等样本,全国每天新增入库的样本约有1 000多份[54]。口腔精准医学生物样本库不但包括血液、组织、DNA等生物学样本,还应包括口腔菌斑、唾液等样本。 生物样本库的建立还需配套的管理与安全维护工具:首先,样本库应当实时动态更新,以确保基于生物学样本的研究能准确揭示疾病动态变化的分子机理;其次,用于组学研究的生物样本需在较长时间内维持高质量,一些易降解破坏的DNA、RNA样本需要科学的保存;另外,在生物样本库的建立过程中还需加强对与之配套的信息化管理数据库的安全维护,特别注意在各生物样本库数据共享过程中针对涉及个人遗传信息方面的隐私保护。 随着“十二五”国家科技计划的推进,我国的生物样本库建设取得了蓬勃发展,其中临床疾病样本库和流行病研究人群对列样本库备受关注。笔者课题组在“十二五”国家科技支撑计划项目支持下,充分利用依托单位四川大学华西口腔医院巨大的临床患者资源,建立了口腔临床样本采集规范,包括严格的纳入排除标准、样品采样(唾液、软组织、菌斑)、标记和转送、样品处理、鉴定、分类、保存标准。在该系列流程的规范下,四川大学口腔疾病研究国家重点实验室已建立了我国人口腔微生物组资源库。在口腔生物样本库的建设过程中,国际同行在临床资源采集与安全管理方面有哪些可借鉴的经验,国内多中心联合样本库建设现状、遇到问题和困难,如何提高国内口腔生物样本库样本的数量与质量,加强生物样本实体库与信息库的安全管理,加速建设紧密围绕口腔临床重大疾病的生物样本库进而为口腔精准医疗提供有力的支持,是我们将长期面临的一系列的实际问题。 3 结语 精准医学模式的提出集合了诸多现代医学科技发展的知识与技术体系,体现了现代医学理念“简单到复杂,复杂到精准”的发展趋势,也代表了临床实践发展的方向。尽管现阶段美国的精准医学计划主要旨在实现肿瘤的精准医疗,但在这场围绕精准医学开展的未来医学格局的竞争中,应立足国情,明确自身优势,从肿瘤和非肿瘤疾病两方面入手,加速利用我国巨大的患者资源转化为促进临床诊疗技术进步的战略资源。与传统口腔医学模式相比,口腔精准医学旨在把人们对口腔疾病机制的认识与生物大数据和信息科学整合交叉,精确进行疾病分类及诊断,为疾病患者提供更具针对性和有效性的防疗措施,既有生物大数据的整合性,也有个体化疾病诊治的针对性和实时检测先进性。有理由相信,口腔精准医学将带来一场新的医疗革命,并将深刻影响未来医疗模式。在口腔精准医学临床研究方面,中国与美国处于同一起跑线,亟需国家大力投入与布局,整体提升我国口腔精准医疗水平及其转化应用领域的优秀竞争力,为国家科学技术的发展、全面实现科学技术总体规划目标和造福人类做出更有力的推动和重大的贡献。 精准医学论文:精准医学是什么 大家恐怕都有这样的体验,某一种病用同一种药治疗,对这个患者疗效很好,但对另一个患者却效果很差,这说明每个人本身的体质等方面与他人是有不同的。最简单的如男性与女性不同,老年人与中年人不同等。中医主要把感冒分为风热与风寒两型,一定要用不同的方药治疗,否则疗效差甚至加重,这就是辨证论治,以后发展为同病异证,同证异病。不过几千年前的辨证用的是四诊(望、闻、问、切),是比较粗浅的。以后发展了影像学、检验医学等,检查得更详细了,如今更发展了分子诊断,可以检测每个人的基因情况。发现某些肿瘤基因改变,因而发明了针对这基因的靶向治疗,提高了药物疗效。所以提出了“个体化医疗”,认为每个患者的治疗应该因人而异,实施个体化、差异化的治疗和预防方案。 从个体化医疗到精准医学 随着医学科学和基因组学、代谢组学等的发展,感到以上这些还不够,于是2011年11月美国医学院提出了“迈向精准医学”的报告,阐述了精准医学的概念。就是在疾病新分类基础上循病施治,创建适用于生物医学研究和疾病新分类的知识网络,使患者得到最合理的治疗。实际上,精准医学是根据患者不同的基因型、代谢状态、生活方式(包括膳食、运动、吸烟等)、心理精神情况及环境,制定出最合理的治疗及预防方案。 此时已经发现了某些肺癌的基因突变而创造出一些靶向性的治疗药物,而提高了疗效。对某些携带BCR-ABL融合基因的慢性髓性白血病患者发明了伊马替尼治疗。对某些胃肠道基质性肿瘤发明了拉美替尼治疗等。这些发明使原来的不治之症有了希望。 2013年发生一件事更使V大群众震惊。美国著名影星安吉丽娜・朱莉外表健康,但因其母亲46岁就患卵巢癌,后又患乳腺癌,于56岁去世,其他亲戚也有类似情况,故去做了基因测序,发现了BRCA-1基因有突变。一般美国妇女乳腺癌的患病率为12%,有此突变者诊断为罕见的单基因遗传病――遗传性乳腺癌卵巢癌综合征,此病的乳腺癌患病率达87%。故她决定作了双侧乳腺预防性切除,保留了皮肤,几个月后用假体充填,使外观正常,以后她又切除了卵巢。她患乳腺癌的风险由87%降到5%。她自己写文章给《纽约时报》,传至全球,影响很大,使美国妇女做基因测序者增加了2~3倍。这虽然不是一个精准治疗的例子,但对于预防医学是一个新课题。 精准医学:医学发展的必然 这些医学上的进展使美国总统奥巴马于2015年1月的新年国情咨文中宣布启动“精准医学计划”,拨款2.15亿美元,交美国国立卫生研究院牵头,以加速精准医学的研究。计划分为两部分,首先是癌症临床试验研究,主要方向为癌症的靶向治疗。以后是全美国的大型人群队列研究,预期征集100万美国人的各种资料,进行长期前瞻性随访研究。包括各种疾病如糖尿病、心血管病及上述的罕见病等。这远期计划十分巨大,预计要许多年才能完成。此计划于2016年正式行动,已有些结果。如根据BRAF、EGFR及ALK基因的有关突变来把黑色素瘤及肺癌进行分型。正在对此研制靶向药物。 我国科技部于2016年3月8日了国家重点研发计划“精准医学研究”等重点专项的指南,提出以我国常见高发、危害重大的疾病及若干相对较多的罕见病为切入点,构建百万人的自然人群健康队列及重大疾病队列,建立大数据共享平台等。如此大的计划恐怕要相当长时间才能有结果。 我们要明确,虽然以上举的例子大多与基因有关,但精准医学决不仅仅是基因组学的研究,还应该包括目前已知的全身健康监测指标、性别、种族、环境、生活方式、生物学,以及心理、精神状态等。尤其要重视这些内容之间的相互影响及关系,因此是十分复杂的。 精准医学的研究与基因组学、代谢组学、微生物组学、蛋白组学等的发展分不开,而且要动用大数据分析。当然,在收集这上百万人的大数据时,还必须考虑个人隐私的保密、伦理和道德等问题,要加以解决。 之所以要提出精准医学,就是因为目前的医学还有不精准的地方,中医和现代医学都是如此。上述的个体化医疗,大致上可与精准医学通用,都要求对每个患者量身定制各种治疗方案,问题是医师“量”得完整不完整,准确不准确。 我们目前的医疗上不精准的地方很多,一般的误诊不少,如以精准医学的角度来看就更多。对同一种病,所用药物各个医师往往不同,效果也有差异,各种检查也有假阳性和假阴性。国外认为乳房X线检查及前列腺特异抗原测定假阳性很多,所以有人提出男性体格检查时不测前列腺特异抗原,如此等等。对于我们医师来说,应该有职业道德,应该尽我们所能,向精准医学发展,认真检查患者,多做思考分析。即使在目前不精准的医学中,尽量多精准一些,以有利于患者。另外希望国内外的精准医学研究能够加速,多出成果以造福患者。
计算机控制系统和机械自动化的进步,在我国的各个生产领域中开始广泛应用智能控制系统。随着科技的飞速发展,自动变速箱在工程机械领域得到了广泛的应用[1]。其可靠性和稳定性在很大程度上决定了整车的质量和安全性。因此,研究基于自动变速箱控制系统诊断的自动化测试,有助于分析自动变速箱故障,提高产品质量。 1CAN总线技术及测量原理 1.1CAN总线技术 控制器局域网总线(ControllerAreaNet-work,CAN)是串行总线,其是根据国际标准支持分布式控制或实时控制,属于现场总线范畴。ISO已经将CAN确立为国际标准。同时,CAN是一种多主总线,可以通过同轴电缆或是双绞线来进行信号传输。CAN总线是RobertBosch在20世纪80年代开发的串行通信协议,其通信速度最高可以达到1Mbps。因为具有众多优势,所以在高速网络和多线网络领域中具有广泛应用,包括实时性好、通信可靠、可以检测任何错误、设计成本低等[2]。 1.2CAN总线结构 CAN总线参考模型中,包括物理层和数据链路层等层次结构。物理层则分为3种模式,分别是位编码、位时间和同步;而数据链路层则可以分为逻辑链路控制子层、MAC媒体访问控制子层。 1.3CAN总线技术及测量原理 通过CAN总线对于自动变速箱测量、故障诊断系统进行信号采集工作,采用2个信号采集传感器网络的信号,然后将采集到的信号传送给计算机,实现计算、显示、状态指示、声光报警等功能。主机主要是通过ISA访问控制器传输数据。如图2所示为CAN总线的测量原理图。如图3所示为CAN总线与传感器网络之间的数据交换图。 2变速箱故障类型 2.1变速箱类型简要分析 变速箱是一种改变发动机转速和扭矩的机构。变速箱可以固定或分挡改变输出轴和输入轴的传动比。变速箱由变速传动机构和控制机构组成,一些变速箱还具有功率接收机制。传动机构一般都是普通齿轮传动,也有一些是用的行星齿轮传动。而变速箱的类型包括AT变速箱、CVT变速箱(为机械无级自动变速器)、AMT变速箱(为电控机械式自动变速箱)、双离合器变速箱(变速箱中有2个离合器[3])。工程机械变速箱结构复杂,可分为机械子系统和液压子系统。因为自动变速箱的内部零件多,工作环境差,连续工作时间长,出现故障的可能性也大大增加。另外而自动变速箱内部零件之间具有紧密的关联,任意一个部件出现问题,都会导致自动变速箱无法继续运行,其他部件的性能也会受到这些部件故障的影响。传动轴运行不正常会导致轴环、轴承以及齿轮等部件受到不同程度的损伤;而齿轮运行出现问题,也会导致传动轴出现故障,受到不正常冲击。龚洪浪在《基于CAN总线的拖拉机无级变速箱故障诊断系统研究》[4]中提出工程机械自动变速箱的零部件故障发生的比率如表1所示。在检测工程机械自动变速箱的故障时,其检测重点需要放在传动轴承和齿轮、油压传感器、控制器端口、转速传感器等故障。自动变速箱的齿轮工艺结构十分复杂,经过高速、长期运行之后,发生故障的概率非常高,所以是自动变速箱中最容易出现故障的零部件。自动变速箱齿轮故障常见的包括磨损、点蚀、胶合、断齿和加工装配故障等。自动变速箱的传动轴承结构比较简单,但是其承担着非常重要的作用,能够有效降低传动摩擦因数和固定传动轴。传动轴承故障会影响自动变速箱的工作稳定性。传动轴承故障包括磨损、胶合、疲劳剥落、变形、腐蚀和加工装配故障等。转速传感器故障主要表现为无法启动发动机。如果超出规定阻值范围,则意味着传感器损坏,需要更换。控制器端口常见故障主要包括静态流异常、限流电阻发热等,通常情况下可以根据指示灯来判断是否存在控制器端口故障。油压传感器故障非常常见,发动机机油储存量多少、机油脏或粘稠、机油稀等均会导致油压传感器故障。 2.2自动变速箱常见故障 自动变速箱是当前工程机械的关键设备之一,但是因为自动变速箱结构精密、动作频繁,且工作环境差,导致自动变速箱的故障成了一个常见问题。 2.2.1换挡时系统冲击偏大 在工程机械启动和行驶过程中,工程机械在自动变速箱调挡或自动换挡过程中发生剧烈振动或振动幅度偏大,或是在行驶期间,自动变速箱在换挡时,车身因为换挡而突然震动,从而导致驾驶人员的生命安全带来严重威胁,并且留下严重的心理阴影。此故障的主要原因是怠速和发动机温度偏高等存在问题,也可能是因为蓄压箱的活塞卡住、工程机械重要元件损坏丢失等原因。 2.2.2客观原因造成工程机械无法正常行驶 当换挡控制手柄处于前进挡和后退挡时,由于以下原因将会导致工程机械不工作:①手柄故障或与控制器连接异常等故障;②自动变速器油底壳温度传感器损坏;③主油路部件损坏;④进油滤网堵塞。 2.2.3出现打滑,车辆行驶异常 变速箱打滑很容易导致驱动无力。当踩下油门,发动机转速增加后,速度不会增加。工程机械爬坡时,发动机加速很快,但爬坡能力仍然很弱。故障的主要原因是:①液压油的油位和液压油质量不符合要求;②由于主油路路由或者其他的因素导致油压偏低。 2.2.4换挡问题 自动变速器换挡出现没有后退挡、无法升挡等,无法实现较高的换挡。而此故障的主要原因是工程机械的换挡电磁阀锁定可能损坏[5]。 2.2.5声响出现异常 行驶过程中的自动变速箱产生异响,但是在空挡状态下,则无异常现象。而造成异响的原因主要有两方面:①油泵严重磨损,导致油面偏高或偏低;②换挡执行元件存在异响。 3改善故障系统设计的方法 如图4所示为CAN总线驱动模块流程图。变速箱故障诊断系统通过编程实现了系统硬件平台的预定功能,包括控制模块信息采集与处理、人机交互、总线信息传输等众多功能。而软件设计包括显示模块、信息采集模块、总线驱动模块等。在总线驱动程序中,需要发动缓冲区、初始化、定义接收和指针,定义指向CAN节点的指针,设置波特率和节点过滤箱,以便可以中断CAN和接收数据[6]。 3.1硬件系统结构自动化应用分析 基于CAN总线的无级变速箱故障诊断系统的硬件结构如图5所示。基于CAN总线的工程机械自动变速箱的故障诊断系统中,设置数据传送、数据接收、故障诊断报警等软硬件控制设备。通过CNA总线与传感箱网络相连,将车速信号、车身振动信号等信息传送给变速箱控制器TCU控制器,由控制器来分析信号,对故障信息进行解释和传输,最后在人机车载显示器上显示并报警可能导致事故的故障信息[7]。此外,在SD卡存储器对于这些数据进行维修。在需要的情况下,通过GPRS无线数据传输模块将信息传递给云平台,由其发送给远程服务器,方便查询。同时,嵌入式控制器能够处理信息,方便远程监测工程机械。 3.2故障诊断程序 在软件定时中断程序中添加信号极值的诊断程序,每200ms执行一次。分别将工程机械的离合器分离行程传感器、换挡位置传感器、选挡位置传感器、变速器输入轴速传感器等各自的最大值和最小值进行比较。如果结果超出正常范围,意味着传感器存在故障。工程机械每10ms发送一组行车实时数据,每200ms执行一次传感器诊断检测程序。如果出现传感器故障,则先诊断出的故障会被后续新的故障覆盖,故障诊断会显示最新的故障。但是,为了避免故障被新的故障掩盖,实施分批诊断的方式,每次只执行一种传感器的检测,这样即便几个传感器同时发生故障,也可以及时发现。 4实验测试 为了检查自动变速箱控制系统的故障诊断效果,本文对工程机械自动变速箱控制系统故障处理效果进行分析,验证系统的可行性和有效性,该系统应安装工程机械上开展了实际测试。工程机械挂4挡时,传动轴转速约为1000r/min左右,通过对系统采集的速度信号、振动信号进行时域分析。结果发现,分别在30和60时间段出现波峰,意味着自动变速箱4挡位置故障。分析后发现齿轮磨损情况比较严重,并且点蚀现象也非常严重,存在部分断齿现象,导致自动变速箱在车辆运行期间出现大幅振动。测试结果符合工程机械自动变速箱的实际故障,证实了自动变速箱控制系统对于故障诊断效果显著。如图6和图7所示。 5结语 近年来,工程机械发展迅速,但是复杂程度也随之提升。因此,工程机械的故障诊断技术已成为一个重要的研究热点。基于CAN总线的自动变速箱故障诊断系统可对工程机械自动变速箱的故障进行诊断。试验结果表示,能够准确检测变速箱故障,具有较高的测量精度,便于现场维护人员和远程维护。 [参考文献] [1]励敏.奥迪Q5L舒适CAN总线系统故障导致无法启动的诊断与分析[J].汽车与配件,2021,(24):64-67. [2]陈希霞,王文妍,刘庆春,等.基于CAN总线的医疗设备实时监测与故障诊断系统设计实现[J].智慧健康,2016,2(8):33-37. [3]宋健.卡罗拉1ZR-FE发动机CAN总线系统故障排除及诊断经验总结[J].汽车实用技术,2014,(2):96-98. [4]龚洪浪.基于CAN总线的拖拉机无级变速箱故障诊断系统研究[J].农机化研究,2018,40(2):257-261. [5]吴春志,冯辅周,吴守军,等.一种有效的不均衡样本生成方法及其在行星变速箱故障诊断中的应用[J].兵工学报,2019,40(7):1349-1357. [6]吴守军,冯辅周,吴春志,等.基于VMD-DE的坦克行星变速箱故障诊断方法研究[J].振动与冲击,2020,39(10):170-179. [7]何雷,刘溯奇,蒋婷,等.基于改进LMD与BP神经网络的变速箱故障诊断[J].机械传动,2020,44(1):171-176. 作者:赵裕聪 单位:江苏汇智高端工程机械创新中心有限公司
网络新技术论文:创新网络绩效高新技术论文 1创新网络绩效是整个技术创新网络成果大小的具体表现 形成创新网络最根本的目标是为了获得创新绩效。绩效的好坏体现出整个高新技术企业创新网络的成功与否,是企业获得市场竞争力最关键的影响因素。创新的成果越多,能转化成实际创新产品的可能性越大。要研究创新网络绩效,对于创新收益、创新产品的市场占有率和创新网络产生专利数之间的关系和作用路径的研究必不可少。在整个高新技术企业技术创新网络中,各要素表现的相互关系如下:企业研发经费投入力度在很大程度上影响创新网络能力的大小,创新网络能力越大,对于其他成员的吸引力越大,越容易参与到创新网络中来,以期获得网络整体创新成果,当参与的创新成员达到一定的规模和数量时,研究与开发的创新成果成功应用于生产或成为专利技术标准的机会上升,标准数量增加,整个创新网络的创新绩效增加,企业的市场竞争能力急剧增强。当创新网络绩效提升后又反过来增加企业研究经费的投入力度,以此形成良性循环。基于上述的分析,本文为更系统、动态地探讨在高新技术企业技术创新网络中创新网络能力对于其绩效的影响路径及其他变量对它们的敏感度,将其分为五个子模块:创新网络能力模块;企业研发经费投入力度模块;标准数量模块;新加入科研机构数量模块和创新网络绩效模块。 2理论分析与系统动力学建模 已有文献表明,技术创新网络中的优秀成员包括企业、销售商、顾客、供应商、科研机构、地方政府、中介服务等机构。李大为认为,技术创新过程中各行为主体在协同行为和交互作用中形成了包括关联企业、大学及科研机构、地方政府部门、中介组织及金融机构等[27]。Ritter指出,企业与其他外部关系不仅仅包括供应商、客户,还应该包括销售商、竞争者、政府、科研机构(大学、研究所)和咨询机构[28]。尽管不同行业的技术创新网络不尽相同,但其基本结构都是由网络节点和节点间的联系两方面构成。对于高新技术企业创新网络,其基本结点包括焦点企业、供应商、客户、科研院所、政府、中介机构等,它们分别在创新网络中发挥着不同作用,众多的不同要素聚集在一起,其目的是推动高新技术企业创新网络新技术或新知识的产生、流动、更新和转化,最终提高技术创新网络绩效。这个创新网络包含知识的共享与转移、系统创新成员的流动、R D的投入与产出等各种传递回路,形成许多非线性的作用过程。在这个过程中,通过对人才、资金、物质及信息等创新要素的合理配置,形成一个具有整体性与动态性的复杂网络系统。本文在扩充吴传荣的技术创新网络因果关系图的基础上[1],通过新加入的科研机构数量、标准数量、企业研发经费投入力度等中间变量,构建了系统动力学模型,探索创新网络能力与创新绩效的交互作用。模型中各变量的因果关系如图1所示。根据网络能力理论,提升网络能力会增强与其他机构的联系程度。因此,高新技术企业的创新网络能力越大,企业与大学科研机构的合作力度越强。合作力度加大后,双方沟通程度得到进一步提升。根据知识网络相关理论,网络中各成员为了弥补自己在竞争中的劣势,以知识合作和知识交流为渠道,在网络中互相吸收共性知识和各方独立拥有的优势知识,知识转移的真实性和有效性不断提高。随着创新网络中知识的有效积累,网络对外部环境的动荡性和不确定性会不断减少,企业对于外界和市场的把握程度相应提高,会对创新产品相关项目投入更多的研究经费和科技创新人员。当高新技术企业的创新人员增加时,创新产品开发数量会相应地扩大,企业的创新收益也会增多。按照协同理论的思想,当优秀企业的利益不断增加时,与之相关联的其他网络成员的利益也会相应的提升,最终使整个技术创新网络绩效增加。一般情况下,当企业在某方面获得了新利益时,在追求更多利润的驱动下,企业必然会投入更多的R D经费,企业专利的数量得到增加。企业的优秀竞争力进一步增强,在市场中的地位相应提高,从而吸引更多的科研机构加入这个技术创新网络中,最终增强了整个技术创新网络的创新能力。随着企业和网络中其他成员合作力度的进一步加大,整个网络的创新管理会变得比以前简单有效。比如,企业与供应商合作力度加深,供应商能够更加充分地掌握企业的开发进展、市场销售等情况,从而可以在最短的时间内满足企业的各种需求。因此,创新管理的成本会减少,而创新收益会增加。通过上述因果影响因素的分析,认为创新网络吸引力将会得到有效提升,可以吸引科研机构的加入,增加网络中的创新人才和标准从业人员,最终导致企业的行业标准数量增加、标准化推进的速度和力度加大,从而使整个创新网络的创新能力增强。 3模型流量图和方程式分析 在图1的基础上,将整个系统分为五个子模块,分别为创新网络能力模块(见图2)、企业研发经费投入力度模块(见图3)、标准数量模块(见图4)、新加入科研机构数量模块(见图5)和创新网络绩效模块(见图6)。在深入分析各子模块的基础上,考虑各子模块之间的相互关系,最后探索整个网络。这些子模块本身就是一个复杂的系统,其内部包含各种各样的关系,同时各个模块之间又交织成一个大系统。模型中大部分变量间的函数关系是在分析流量图中每个相邻变量因果关系的基础上得到的,少部分常变量的取值是在研究市场数据规律的基础上得到的。比如,模型中把市场竞争度看成是随机函数而不是一个定量的市场平均值;市场需求信息延迟和标准化推进延迟是用更加贴近高新技术企业实际需求和预期目标的随机函数来表示的,这样使模型更加贴近了实际情况。流量图中涉及的各方程式符号含义见表1~表4。 4模型仿真与结果分析 4.1选取案例分析 在2012年和2013年中,通过与企业技术创新项目经理和相关高层的交流以及对这家企业技术创新项目的跟踪调查,获取相关研究数据。高新技术企业具有技术含量高、技术变化迅速和创新密集的特征。选取的高新技术企业虽然成立时间不久,但是相关产品的技术创新水平位于整个制造行业前10名左右,此公司员工150人,是一家上市公司控股的中小企业,同时每隔1~2年,在原有创新产品的基础上,增加国外先进技术,使得产品的更新速度极其迅速。在整个企业营业收入中,创新产品带来的利润达44%左右。较好地满足了Eisenhardt提出的案例研究中案例选择的标准[29]。因此,选择这家企业作为中国高新技术企业具有一定的代表性和合理性。 4.2模型中变量的表示和取值 本部分采用VensimDSS对模型进行仿真测试。VensimDSS是一种十分有效的可视化仿真工具。用户利用它可以探究引起变量变化的原因、考察该变量影响整个模型的路径和程度。根据模拟数据和历史数据的吻合度可以清晰地判断模型是否合理。在此基础上,通过对相关参数灵敏度的分析,使模型进一步优化。模型数据源自于一家非常具有代表性的高新技术企业,详细数据见表1~表4。模型的研究周期为1个月,整个研究跨度为100个月。 4.3状态变量动态关系及其拟合优度分析 检验模型中各状态变量的因果关系具有重要的意义。因果关系的合理度是检验模型对于现实系统拟合度的试金石。状态变量之间的变化关系可能在短时间内符合实际的需要,但是随着时间的推移,它们之间的关系是否还能足够代表早期的关系,有待深究。它们之间的动态关系见图7。图7表明,企业研发经费投入力度与创新网络能力随时间的变化趋势基本呈现等比例上升。企业研发经费投入力度加大,随之创新网络能力也会加大。相互之间的动态关系在整个时间跨度内与因果关系图中的关系吻合度很高。标准数量与创新网络能力在100个月周期里,在前20个月里,它们之间的上升趋势与因果图中完全吻合。在后80个月,虽然彼此上升的趋势没变,但随着时间的推移,创新网络能力上升的速度比标准数量的速度要快。创新网络绩效变动幅度很大,尤其在前10个月增长速度极快。第10个月后,它的趋势基本不随时间的推移而变化。新加入科研机构在前10个月呈上升趋势,第10个月后基本稳定。检验系统动力学模型的拟合度对于模型的实际推广同样具有重大意义。此模型利用前29个月的模拟数据与高新技术企业的历史数据进行对比。用新加入科研机构数量测量模型的拟合度,见表5。前30个月技术创新网络中新加入科研机构数量的模拟值与高新技术企业的实际数据相对误差平均值为4.35%。误差在可靠的范围内,说明模型拟合性好、符合实际,可以在企业未来的创新决策中提供合理的指导意见。模型能够普及的程度是衡量已建立模型好坏的重要尺度。一方面,系统动力学模型在很大程度上是依据主观经验,构建的方程不可能完全符合现实情况。另一方面,技术创新是一个高不确定、高风险、高投资的一系列活动。因此,检验系统动力学模型的稳定性十分必要。由于状态变量是模型中最关键的变量,检验它们的稳定性对于整个模型具有很好的代表性。把Timestep从1提高到3,考察它们的变化趋势,如图8所示。从图8可知,当Timestep从1提高到3时,企业研发经费投入力度前30个月里交替上升,在后70个月里,虽然它较之前略微有所提高,但是它们在整个研究跨度里基本保持一致的变化趋势。创新网络绩效虽然在前5个月有较明显的变化,后95个月也有微小差异,但是在整个研究跨度里,它的整体趋势没有出现较大变化。创新网络能力在时间步长改变前后基本没有变化。新加入科研机构数量在前15个月里有较大的变化。时间步长加大,科研机构的增加速度反而会减慢。但是在后85个月里,时间步长的变化不再影响新加入科研机构的数量。标准数量基本没有变化,前后交替上升。因此,可以说明模型对于参数的变动不灵敏,模型可以较好地在实际中运用。 4.4模型结果执行与优化分析 系统动力学仿真结果的最终目标是为企业决策提供依据。R D投入占科技投入比例影响企业在创新项目上投入金额的大小,从而最终决定企业利润的数额,这是企业关心的优秀问题。研究R D投入占科技投入比例在不同取值下它对企业研发经费投入力度、创新网络绩效、创新网络能力的影响。把R D投入占科技投入比例从0.2提高到0.5,它们三者的变化趋势如图9所示。图9表明,fR D从0.2提高到0.5,受技术创新网络中复杂环境的影响,企业研发经费投入力度上升幅度很小。然而,创新网络能力和创新网络绩效却基本没有变化。结果表明,企业如果盲目加大投入力度,对于整个技术创新网络绩效的增加并不会有明显的作用。在整个创新网络中,影响创新网络绩效的因素很多,它们之间构成了复杂的影响系统,单一变动fR D并不能带来有效成果。创新网络绩效是企业最关心的指标之一,深入探索时间步长对于创新网络绩效的敏感度同样具有重要意义。如图10和图11所示。从图8可知,Timestep从1提高到3,创新网络绩效有小幅度的变化。而图10表明,当时间步长从1提高到2,创新网络绩效没有任何变化。但是当时间步长从1直接大幅度跳跃到4,创新网络绩效如图11所示。在第3个月和第30个月这段时间,创新绩效随时间的变化是以最初的创新网络绩效为中线振幅越来越小的波浪型图线。经过反复仿真,当Timestep维持在2.8左右,整个创新绩效稳定提升到一定数值。即当企业与地方政府合作力度因子Sgr取值为0.30028;创新成果淘汰比例fA取值为0.40028;科研机构退出比例fy取值为0.10056时,网络风险最小,创新网络绩效在较高的水平上最平稳。 5结语 本文通过对已有文献的研究与总结,结合高新技术企业技术创新过程的特征,在综合考察各参与主体相互作用的动态情况下,构建其技术创新网络的动力学模型,探索了创新网络能力对创新绩效的影响路径及其网络中其他变量对它们的敏感度。并利用VensimDSS对模型进行仿真,得到初步结论:(1)在复杂的技术创新系统中,只单纯地加大研究经费的投入,并不能取到预期的成果。一方面,网络系统中包含几十个直接或间接因素影响预期目标。变动复杂系统中某一因素,经过非线性的集合和融化,可能原本很敏感的因素变得十分不敏感。另一方面,在反复模拟过程中,并不能保证每次模拟的环境都完全一样,这是模型本身带来的误差。(2)企业与地方政府合作力度因子取值接近0.30028,创新成果淘汰比例取值接近0.40028,科研机构退出比例取值接近0.10056时,整个创新网络绩效在较大的取值上保持稳定。(3)当供应商合作力度因子取0.9且时间步长取3左右时,整个创新网络的创新管理成本平均值最低。可以看出,网络中不同的主体有不同的价值诉求,因此对于整个网络系统,并不是高新技术企业和地方政府合作力度越大越好。地方政府和企业合作,最终的目标是为地方政府或者整个国家带来创新价值。比如,政府在网络成果利益分配上会有一定的要求,要求创新绩效必须给地方政府带来利益。政府对高新技术企业创新的不确定性也会提出一定的要求,要求在一定范围内维持稳定的效益。因此,可能减弱了企业把创新绩效转化为实际产品的机会和能力。高新技术企业网络能力的企业绩效提升路径研究多基于全球范围内普遍存在的企业生存和成长现象展开,但对基于网络能力的企业绩效研究则是一个极富挑战性的工作。由于研究问题的复杂性和时间的有限性,本研究还存在许多不足,需要在今后的研究工作中进一步深入探讨和完善。第一,模型和结论的可推广性有待深究。系统动力学虽然是解决非线性复杂系统关系的有效方法,但是模型的精度还有待提高。尤其对于方程的构建,很大程度是局限于研究者本身的知识水平和见识。第二,选取对象的代表性有待考察。本文仅仅以一家高新技术企业作为整个中国高新技术企业的代表。它的代表程度有多高值得进一步商榷。其他企业能否可以直接利用它得出的一些指导性建议同样值得深究。第三,模型系统的边界精度有待探索。整个创新网络的边界遵循了模型边界的一般原则。钟永光认为,现实系统的各种对象往往存在着千丝万缕的联系,如果尽可能地一一可虑,就有可能把许多不重要的因素考虑到模型中去,这样会使得模型十分庞大,可能迷失自己,太少可能又不能精确模拟现实系统[30]。不同的研究对象和目的,边界的选取也不尽相同。在遵循一定原则的同时,模型边界的确定能否有更加精确的数学方法还有待深究。 作者:游达明 李志鹏 杨晓辉 单位:中南大学 网络新技术论文:光纤网络的新技术特征论文 摘要:光纤通信是以光波为载波,利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介,通过光电变换,用光来传输信息的通信系统。从国家骨干通信网到城域网以及到用户的接入网,基本上都是采用光纤通信的方式实现的。 关键词:光纤网络传输容量超高速超长距离DWDM自动交换光网络 一、光纤网络的发展现状和发展需求 光纤通信是以光波为载波,利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介,通过光电变换,用光来传输信息的通信系统。从国家骨干通信网到城域网以及到用户的接入网,基本上都是采用光纤通信的方式实现的。光纤通信技术和计算机技术是信息化的两大优秀支柱,计算机负责把信息数字化,输入网络中去;光纤则负责信息传输的重任。目前,我国累计敷设光缆近400万公里,累计光纤用量近8000万公里。随着当代社会和经济的发展,信息容量日益剧增,为提高信息的传输速度和容量,光纤通信技术有了突破性的发展,成为继微电子技术之后信息领域中的重要技术。 随着网上办公、3G移动通信、远程移动存储等新业务的应用,人们对光纤通信网的传输速度和容量需求不断增长,甚至有些地区的单用户接入速度要求达到1Gb/s,因此必须建设速度更快、容量更大的光纤通信网才能满足人们日益增长的通信需求。为了满足更高的用户服务质量要求,对基层传输协议的更新也是很重要的。光纤网络快速发展的另一个应用领域是网格计算以及商业化的云计算,在未来几年,这样的计算将不再仅仅局限于科学计算,而将进一步扩展到商业领域和军事应用领域。如在军事上成功应用的传感器网格和美国国防部耗资几十亿美元的“全球信息栅格”计划,都是网格计算的应用。 二、光纤网络的新技术 2.1光纤高速传输技术 人们需要光纤网络的超高速、超大容量,但到目前为止我们能够利用的最理想传输媒介仍然是光。因为只有利用光谱才能带给我们充裕的带宽。光纤高速传输技术现正沿着扩大单一波长传输容量、超长距离传输和密集波分复用(DWDM)系统三个方向在发展。单一光纤的数据传输容量在20年里提升了万余倍;超长距离实现了1.28T(128x10G)无再生传送8000Km;波分复用实验室最高水平已做到273个波长、每波长40Gb。 2.2宽带接入 光纤网络必须要有的支持,各种宽带服务与应用才能开展起来,网络容量的潜力才能真正发挥。宽带接入技术五花八门,主要有以下四种:一是基于高速数字用户线(VDSL);二是基于以太网无源光网(EPON)的光纤到家(FTTH);三是自由空间光系统(FSO);四是无线局域网(WLAN)。 2.3无源光网络 无源光网络(PON)的概念由来已久,它具有节省光纤资源、减少线路和外部设备的故障率,提高系统可靠性,节省维护成本、对网络协议透明的的特点,在光接入网中扮演着越来越重要的角色。同时,以太网(Ethernet)技术以其简便实用,价格低廉、易维护、可扩展、标准化和广泛的商用软硬件支持的特性,几乎完全统治了局域网,随着IP业务在城域和干线传输中所占的比例不断攀升,以太网也在通过传输速率、可管理性等方面的改进,逐渐向接入、城域甚至骨干网上渗透。而以太网与PON的结合,便产生了以太网无源光网络(EPON)。它同时具备了以太网和PON的优点,被认为是下一代网络中主要的宽带接入技术。它通过一个单一的光纤接入系统,实现数据、语音及视频的综合业务接入,并具有良好的经济性。业内人士普遍认为,FTTH是宽带接入的最终解决方式,而EPON也将成为一种主流宽带接入技术。由于EPON网络结构的特点,宽带入户的特殊优越性,使得全世界的专家都一致认为,无源光网络是实现“三网合一”和解决信息高速公路“最后一公里”的最佳传输媒介。 2.4自动交换光网络 下一代的光网络是以软交换技术为优秀,采用容量巨大高密集波分系统,具有自动配置功能的大容量光交换机,新一代的光路由器,各种适合于不同场合运用的低端光系统(如MSTP和RPR),组成的智能光网络。早在2002年AT T在OFC上就称“智能光网络目前就已经成为现实”。构建高效灵活的自动交换光网络的重要节点设备光交叉连接设备(OXC)和光分插复用设备(OADM),随着这些设备的发展,智能光网络有了新的发展,也就是自动交换光网络(ASON),其最突出的特征是在光传送网中引入了独立的智能控制平面,利用控制平面来完成路由自动发现、呼叫连接管理、保护恢复等,从而对网络实施动态呼叫连接管理。 目前,光网络的发展主要是利用DWDM技术扩大传输容量,但是,随着光分插复用(OADM)和光交叉连接(OXC)技术的逐步成熟,原来只是提供带宽传送的波长本身也能成为组网(分插、交换、路由)的资源。同时,在扩大传输容量的同时,如何有效的运行、管理和维护如此大规模的网络已经被人们提上日程。目前,光网络的管理与控制仍然采用类似于SDH网络的传统模式,光网络只作为简单的传送介质。这种传统的传输业务与通信业务分别控制与管理的模式,使当前提供宽带通道仍然只能采用静态配置方式,不能灵活提供各种需要的带宽。 随着IP业务快速的增长及IP业务量本身的不确定性和不可预见性,使得对网络带宽的动态分配要求越来越迫切。这种不可预见的业务需求要求具有很强动态性能的新型光网络出现,以适应新业务的需求。另外,在当前竞争激烈的通信市场上,提供"即时服务"已经成为电信运营商竞争的关键优势。因此,人们将在未来优秀光网络中引入动态的网络配置方式,或称"自动交换",以满足数据/互联网的无法预测的动态特性。这将充分提高网络的资源利用率,从而降低网络成本。为此,ITU-T等国际标准化机构提出自动交换光网络(ASON)的概念作为下一代光网络的标准草案。ASON这一概念的提出,是光传送网的一大突破,它将交换功能引入了光层,促进了通信网两大技术--传输和交换的进一步革新和融合。 ASON是一个智能化的光网络,它采用客户/服务器(Client/Server)的体系结构,具有定义明确的接口,可以使网络资源按照用户的需求快速动态的分配,同时具有快速的网络恢复和自愈能力,能够保证网络的可靠性和提供灵活的路由功能。现有的光通信系统大都采用电路交换技术,而发展中的自动交换光网络凭借其"智能"交换技术为用户提供了交叉连接、交换和路由等强大的功能,从而实现了网络的高速率和协议透明性。 ASON网络体系主要由智能光传输设备、智能光交换设备和智能光终端设备组成,并通过专门的智能化的分布式控制软件平台完成ASON内的自动连接和交换的控制。ASON通过将网元智能化,改集中式管理为分布式管理,将原来网管的许多功能下放到各网元中,从而实现了网络的实时管理。使许多原来需要人工参与的工作使得网络本身去完成,这极大地增强了整个网络的服务效率,使ASON能够给用户提供灵活、快速的服务。 三、结语 专家分析说,随着全球电信业的转型,光通信又一次进入蓬勃发展时期,而这次发展涉及的范围更广,技术更新更难,影响面也更宽。我国在超高速率、超大容量、超长距离光通信方面取得的突破,尤其是基于40Gb/s系统的超高速超大容量光传输技术的应用,将大大改善通信网的结构,人们期望的真正的全光网络的时代也会在不远的将来到来,满足社会信息传输需求,并将产生巨大的社会效益和经济效益。 网络新技术论文:网络信息新技术传播管理论文 摘要:本文探讨了网络传播中的信息开发利用新技术,包括数据采掘和知识发现技术、XML、自动分类与自动摘要、智能搜索引擎技术,并讨论他们对新闻传播工作的影响。 关键词:网络传播,数据采掘,知识发现,XML,自动分类,自动摘要,智能搜索引擎 在网络时代,广大新闻传播工作者和受众面临信息过载的难题。人们一方面被信息淹没,一方面却饥饿于知识和有用信息。大量的信息不能进行及时有效的开发利用。面对信息爆炸,如何才能不被信息的大海所淹没,从中及时发现知识、有用的信息、新闻、或新闻线索,使信息真正成为资源,正在成为各国研究的热点。从技术上看,目前主要有种解决方案。 一数据采掘和知识发现技术 在某种意义上说目前我们不是缺少信息,而是被信息淹没了。在因特网上有无穷的信息和数据。目前的数据库系统和搜索引擎可以高效地实现数据的统计、查询等功能,但是无法发现数据中存在的关系和规则,无法根据现有的数据预测未来的发展趋势,缺乏挖掘数据背后隐藏的有用的信息、知识、新闻、或新闻线索的手段,导致了“数据爆炸但知识贫乏”的现象。人们需要有新的、更有效的手段对各种大量数据进行挖掘以发挥其潜能,数据挖掘正是在这样的应用需求环境下产生并迅速发展起来的,它的出现为自动和智能地把海量的数据转化为知识、有用的信息、新闻、或新闻线索提供了手段。 数据采掘与知识发现(KDD)一词首次出现在1989年8月举行的第11届国际联合人工智能学术会议上。知识发现(KnowledgeDiscovery)研究的主要目标是采用有效的算法,从大量现有或历史数据集合中发现并找出最初未知、但最终可理解的有用知识,并用简明的方式显示出来。 数据采掘(DataMining)就是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的原始数据中,提取隐含在其中的、先前未知的、但又是潜在有用的信息和知识的过程。数据采掘在一些文献中有些相近似的名称,如数据开采、发现知识(KDD)、知识采掘、知识抽取、知识考察、数据融合(DataFusion)等。 知识发现是一个从数据中提取出有效的、新颖的、潜在有用的并能最终被人理解的知识、有用的信息、新闻、或新闻线索的过程。知识发现是从数据库和中发现知识的整个过程,而数据挖掘是整个过程中的一个步骤。因为数据挖掘是知识发现整个过程中最重要的步骤,所以我们通常将知识发现和数据挖掘作为同义词使用而不加区分。 数据采掘的工具目前,国外有许多研究机构、公司和学术组织从事数据采掘工具的研制和开发。这些工具主要采用基于人工智能的技术,包括决策树、规则归纳、神经元网络、可视化、模糊建模、簇聚等,另外也采用了传统的统计方法。 知识发现技术可以帮助我们从网上大量的原始数据和信息海洋中,挖掘出能反映其中规律的知识提供新闻工作者和网民。 在知识发现的基础上可以构成虚拟知识共享系统。虚拟团体是一个分布式的组织,它的成员是一组在网络上协同工作的同行,他们依靠网络的支持相互合作、共享知识,可以快速有效地解决问题。新闻工作者之间、网民之间,新闻工作者与网民之间可以构成虚拟团体,进行交互式信息传播,进行新闻、信息、知识的交流与共享。 虚拟知识共享系统包括:(1)先进的知识获取技术。帮助成员搜索、处理知识,从中提炼专家经验。(2)支持多用户的Web开发,以使成员定制自己的Web站点。(3)可以自适应团体需求的自组织式的新闻、信息、知识存储。 二XML HTML是目前因特网上广泛应用的标记语言。其优点是非常简单;固定的样式;简易且标准的连接;支持表格;编程简单。但是也存在难以扩展;交互性差;语义性差;单向的超链接:链路丢失后不能自动纠正;动态内容需要下载的部件太多;致使搜索引擎返回的结果过多;缺乏对双字节或多国文字的支持等不足。尤其是目前基于HTML的搜索引擎存在着返回结果太多,检索精度差的弊端。而XML可以有效地克服这些不足。 XML句法可标注出文档的结构和目的,这样就可缩小检索范围,提高提高检索精度。例如,用户想购买二手车,就可将查询限制为用于描述“汽车销售”的标识中。 XM能帮助人们辨别模糊词义。自然语言中的词经常多义、多指,网络信息检索系统不能分辨哪一种意思是查询中的,哪一种是文档中的。XML有助于解决词义模糊问题,提高检索的准确性。如,用户使用“brown”作检索词,他有可能想查找由DonaldBrown所写的论文,由BrownUniversity出版的论文,或有关brownbear的论文。如果用户明确想查询[author]Brown[/author],[university]Brown[/university],还是[subject]brown[/subject],就会提高检索准确性。 XML使得能用结构相邻关系来替代物理相邻关系进行检索结果相关性排序。XML可允许利用非文本数据,如数值数据、地理位置、温度值等进行检索。 三智能搜索引擎技术 目前,计算机信息检索功能已经从基本的布尔检索、截词检索、邻近检索、短语检索、字段检索发展为高级的加权检索、自然语言检索、相关信息反馈检索、模糊检索和概念检索。网络信息检索优秀工具是搜索引擎。 搜索引擎的目的是帮助新闻工作者和受众寻找信息资源。在因特网环境下,其典型实现是基于关键词匹配的信息检索机制。搜索引擎主要由四部分组成:搜索器,索引器,检索器,用户接口。搜索器的功能是在互联网中发现和搜索信息。它要尽可能快、尽可能多地搜集各种类型的信息,同时还要定期更新已有信息,避免死连接和无效连接。索引器的功能是理解搜索器所搜索的信息,从中抽取出索引项,用于表示文档以及生成文档库的索引表,建立起自己的物理索引数据库。一个搜索引擎的有效性在很大程度取决于索引的质量。检索器的功能是根据用户的查询在索引库中快速检出文档,进行文档与查询的相关度评价,对将要输出的结果进行排序,并实现某种用户相关性反馈机制。用户接口的作用是输入用户查询、显示查询结果,提供用户相关性反馈机制。 [page_break] 搜索引擎的工作原理搜索引擎起源于传统的信息全文检索理论,即计算机程序通过扫描每一篇文章中的每一个词,建立以词为单位的倒排文件,检索程序根据检索词在每一篇文章中出现的频率和每一个检索词在一篇文章中出现的概率,对包含这些检索词的文章进行排序,最后输出排序的结果。互联网搜索引擎除了需要有全文检索系统之外,还要有所谓的“蜘蛛”(SPIDER)系统,即能够从互联网上自动收集网页的数据搜集系统。蜘蛛将搜集所得的网页内容交给索引和检索系统处理,就形成了我们常见的互联网搜索引擎系统。当然,一个完整的搜索引擎系统还需要有一个搜索结果的页面生成系统,也就是要把检索结果高效地组装成互联网页面。当系统的访问量(PAGEVIEW)变大时,页面生成系统往往会成为整个系统的瓶颈。与传统的信息检索理论研究不同,搜索引擎的用户看重的是系统的稳定性、速度、易用性和返回的信息量及相关度。 据专家评测,目前主要的搜索引擎返回的相关结果的比率不足45%,其原因是现有的Internet搜索引擎拥有极少量的知识,并且是面向最一般的用户模型。不划分知识领域,不对用户建立任何描述以及使用关键词匹配的交互方式,都限制了搜索引擎的使用效率。由此提出了智能搜索引擎的概念。 智能搜索引擎应具有的特点新一代中文智能搜索引擎是一个基于汉语语法、词的上下文和语义等中文信息处理技术,自动收集、识别Internet网上的WWW和News信息,智能化地提取摘要和关键词、建立索引、提供查询和对不良信息的监控、报警功能和网络信息自动发现和查询系统。它以加权的启发式搜索算法控制信息资源的搜集,采用了一种加权的启发式搜索算法,系统根据用户配置的领域导向词和资源服务器所在地域信息,以启发式函数计算每个URL的权值,并选择权值高的URL优先访问。 智能搜索引擎可以根据互联网本身的链接结构对相关网站用自动方法进行分类,再加上结构严谨,萃取精华的开放式信息目录,为每一个查询迅速提供准确的结果。 智能搜索引擎可以预期用户的需求,并可有效地抑制关键词的多义性。如Eastman、Kodak都在尝试在它们的Intranet中使用更加智能化、知识化和专业化的搜索引擎。目前比较成功的智能搜索引擎有FSA,Eloise,InFind,CompassWare和FAQFinder。 InFind是一个类似于元搜索引擎的产品,但支持自然语言、模糊检索,可将结果自动去重、聚类,并可返回对所有搜索引擎并发查询的结果,其检索结果根据分类排列。 芝加哥大学人工智能实验室开发的FAQFinder。它是一个具有问答式界面的智能搜索引擎。在获知用户问题后,它查询FAQ文件以给出比较合适的回答。FAQFinder的内核由五个互联联系的技术环节构成:(1)基于统计方法建立FAQ文件。这是由FAQFinder中的工具Smart完成的。(2)用一个由简单名词和动词短语构成的文法树分析用户的查询,以得到一个用于支持内容匹配的描述。(3)问题识别者(QuestionRecognizer)操作文法树以辨识问题从属的类别。(4)使用语义网分析与概念匹配技术,找出与用户查询最近似的问题。(5)FAQFinder将得到的匹配返回给用户。如果没有近似的匹配,则将使用一个启发式的策略。 智能搜索引擎还可以采用协同式检索方法。该方法一般用于一个特定的用户(如一个或一组新闻工作者、一个新闻媒体、一个或一组受众)。协同式方法有时又称为公众学习方法,它将其他用户的反应反馈给当前的用户。系统不去计算分类项目的相似程度,而是计算用户之间的相似程度。协同式方法不分析分类项目的内容。协同式方法一般用于非文本化的数据,如电影、音乐等,但是也有的系统将其用于文本数据的挖掘,如新闻过滤等。已有一些系统用于电子邮件处理、会议时序安排、电子新闻过滤和娱乐节目推荐。 与智能搜索引擎技术相关的还有信息智能“推”技术和个性化检索技术。 基于网民和新闻工作者访问互联网的特点,在用户拉取信息的搜索过程中,根据其输入的关键词,通过机器学习,可以识别和预测其兴趣或偏好,从而有针对性、及时地向网民和新闻工作者主动推送相关知识和最新信息、新闻和新闻线索。推送的形式可采用频道式推送、邮件式推送、网页式推送或专用式推送。目前已有构造Web访问模式树(WAPtree)的算法,可从大量信息访问日志中挖掘用户访问信息的模式。也可从用户访问文档的超链接来预测用户的访问偏好,其知识发现采用关联性法则。 个性化检索要求能够网络信息检索系统能够学习网民和新闻工作者的兴趣、适应其兴趣的变化并提出检索建议。一般采用分布式Agent技术,例如在客户机上运行用户接口Agent,表示用户个性化模式,在服务器上运行信息检索管理Agent,相当于中介信息检索服务器,实现与各引擎的交互,用户Agent用户开始一项个性化查询quest,通过与个性化模式库中模式的类比学习,产生净化了的个性化检索模式,提交信息Agent协调模块选择相关信息检索。返回的检索结果通过信息滤波,送交显示模块,新闻工作者和网民通过浏览返回的结果,确认是否为感兴趣的文档,若为感兴趣的文档,就提交相关反馈文档模块并进行聚类,产生个性化模式,同时存入该用户的个性化模式库中,如果用户不满意,也可以将确认结果提交给强化学习模块,进行交互学习,进一步净化检索结果。 网络新技术论文:TD-LTE无线网络规划新技术初步探讨 目前,TD―LTE实验网和预商用网络建设正在全球范围内如火如茶地展开。中国移动公司在六个重点城市承担了TD-LTE规模试验网络外场测试工作。在外场测试中,性能和组网方面测试作为重要内容,将为商用网络的大规模部署奠定基础。相应地,无线网络规划新技术研究和软件工具的开发也被提上日程。 首先,TD―LTE无线网络规划流程与3G区别不大,主要包括需求分析、规模估算、站址选择、网络仿真、参数规划,始终贯穿于TD―LTE网络规划及优化各个阶段。TD―LTE采用了OFDM和MlMO多天线等多项先进技术,承载着高清视频、即摄即传等特有业务类型,需要无线网络规划中特别考虑。由于TD-LTE:~线网络规划涉及很多参数输入和最优组合,复杂高,需要软件工具支撑,因此我们开发了TD―LTE无线网络规划工具,基本实现覆盖、容量规划、自动选站、RF参数规划等部分功能。 其次,我们一起讨论TD―LTE自动选站问题,也是工程建设中关键一环。目前,2G/3G站址都是宝贵的站址资源,根据需求,从中选择符合要求的最优站点,也可以新增部分站点。我们的方案是通过采用智能局部搜索的最优化技术,自动运算获得优选站址和新增站址信息。优势在于省去了采集、校正和分析传播模型相关测试数据相关的工作量。另一方面,创新性地改变了现有基站的选址方式,使选址工作由手工操作转变成智能自动地完成。算法平衡了RSRP、RSRQ、S1NR等指标,获取全局最优方案,快速输出现存站点中,满足网络KPI情况下,可以使用的站点信息,体现出优化工作前移的思想,节约运营商在勘站、建站等方面的大量费用,为快速建设TD-LTE网络提供了重要的支撑工具。 第三点讨论的主题是TD―LTE网络容量仿真方法。在目前常用的TD―LTE无线网络数据业务网络规划仿真方法中,动态仿真方法需要海量的数据运算及硬件存储,实现复杂,运行效率低,对支撑平台要求高,实用性差。极少应用在网络规划仿真中。另一方面,基于快照的Monte-Carlo静态仿真不能够准确反映用户在TD-LTE网络下业务用户感知或者是满足一定业务QoS下的网络容量。为此,我们提出一种基于半动态仿真实现高精度TD―LTE网络数据业务的网络规划仿真方法。通过兼容Monte―Carlo仿真在空间上静止的特点与动态仿真在时间上“运动”(考虑前后TTI之间的相关性)的特点,彻底规避了动态仿真的庞大存储量和计算量问题。在TD―LTE数据业务网络规划仿真中将不同TTl在时间上关联起来,准确反映uE在一段时间内稳定的业务行为,输出较为符合实际网络的各类业务平均速率和符合实际网络的小区吞吐量。 第四点,我们就TD-LTE场景划分和优化问题进行汇报。研究内容是借鉴TD-SCDMA网络优化的思路,通过移植到TD-LTE中,在网络规划阶段就关联到后期网络优化中。通过划分不同地理场景和无线场景,根据TD覆盖场景特点建模,在不同场景配置不同优化参数。在此基础上提出TD―LTE多场景优化机制,目的在于提升网络指标、改善用户感知、提高优化效率、降低优化成本。 第五点谈谈TD―LTE无线网络RF参数自动优化问题。目前天馈优化主要是靠根据DT测试发现问题进行手工局部调整。这种方法缺陷在于针对局部问题优化,基于人工经验,效率低,不适合大量应用,考虑因素有限。通过开发1套TD―LTE自动天馈优化工具,将天馈参数的联合优化设置,快速达到优化目标。预估优化效果,无需反复路测,缩短优化时间。均衡考虑各无线网络指标,保证优化效果。通过工具软件开发,实现自动输出天馈参数优化方案,降低了网络优化时间和成本。 TD-LTE商用化进程任重道远,产业链各方需扎扎实实研究TD-LTE无线网络规划基础性和前瞻性创新技术,为TD―LTE网络规划和建设提供技术支持。在此也呼吁集产业界之力,尽早开发出满足移动公司大规模网络部署需求TD-LTE网络规划商用软件,更好支撑促进TD-LTE产业发展。 网络新技术论文:用DOL新技术组建高性价比无盘网络教室 摘要:DOL(Disk On LAN)无盘网络以全新的通信模式、高效的网络利用、低廉的服务器要求、灵活又方便多样的工作站配置迅速得到了业界的认可。很多网吧、电脑游戏厅都已经从原来的有盘网络改成了DOL无盘网络,由此可见DOL的性能及管理的方便性高与有盘网络,我们用DOL新技术组建高性价比网络教室是完全可行的。 关键词:无盘网络;DOL;服务器;无盘工作站;网络教室 1 引言 什么是无盘网络?简言之,一个网络中的所有工作站上都不安装硬盘,而全部通过网络服务器来启动,这样的网络就是无盘网络,这些工作站被称为无盘工作站。 没接触过无盘网络的人可能会很快对这样的网络产生兴趣,每台工作站省掉一个硬盘,一套三四十台机器的网络省掉的钱就相当可观,这可能是每个刚接触无盘网络的人的第一印象。的确,省钱是无盘网络的一大重要优点,而实际上无盘网络的最主要优点却并不是省钱。无盘网络的最主要优点应该是“管理和维护”。 作为网络管理员的教师们可能对"管理和维护"有比较深的认识,网络管理员的主要工作就是要保证一个网络能正常运行。一个普通的有盘网络,如一个网络教室,如果网络中的工作站出了什么问题,开不了机、上不了网,或者网络中的软件要升级,比如说这个网络教室中工作站本来安装了Office97,而现在要全部升级为Office2000,这时网络管理员就要忙起来了,他要负责把每台机器都调整好,安装上新的软件,甚至每台机器的硬盘都要重新格式化、分区、安装好系统……也许过不了多久,系统又被学生不小心破坏掉,于是又是繁琐的安装、调试……麻烦不说,还要耽误工作影响用户的正常使用。 因此,一种新的网络结构:无盘网络出现了。无盘网络的本意一个是为了降低工作站的成本,另一个就是为了管理和维护的方便。试想,如果把工作站要用到的操作系统的文件和软件文件都放到服务器上,系统的管理和维护、软件的升级都只需要在服务器上完成,这对网络管理员来说的确是福音。 DOL(Disk On LAN)无盘系统是局域网应用中的新技术,它将充分发挥了网络、硬件和操作系统的潜能,自从出现后迅速在深圳、南京、福州、南昌、长沙、内蒙、成都、云南等地的网吧掀起一遍无盘的浪潮,获得了众多用户的一致认可!该技术在性能上、在管理的方便性上都超过了有盘网络,有盘能运行的,DOL无盘不但全部能运行,而且运行更稳定、更快、内容更多、维护更简单,DOL无盘系统在校园网、网吧、游戏网、企业网、证券网、电子酒店、KTV包房VOD系统等局域网中正在迅速发展。 DOL无盘教学网的好处:服务器价格低廉,使用DOS操作系统,不需配置驱动程序,出现故障可随时更换;工作站电脑不需要硬盘,节约能源,节省成本,减少了硬件投入与维护;启动和运行跟有盘一样快,解决了速度瓶颈,在千兆网络上70台机器同时上网。联机工作等速度不受影响;系统不怕被破坏,能自动还原,无需频繁重装系统;系统可以内置各种大型教学软件,且随着市面上的新教学软件的出现在不断升级,保证你的教学时刻是最新、最全、最大限度吸引生源。 2 DOL 无盘网络教室的特点 2.1 硬件要求低、配置简单 (1)服务器:不需要使用专业的服务器及SCSI硬盘,普通的INTEL 845、865主板配置双IDE硬盘及1―2G内存即可胜任。操作系统使用无版权问题的DOS,且不需配置驱动程序,如果服务器损坏,只需将硬盘和内存插接到另外一台机器上,开机即可作为服务器工作; (2)客户机:只要求有Realtek 8139或RTL8100集成网卡,不用硬盘,其它配置无特殊要求,只与希望运行的操作系统和应用程序有关。采用DOL系统后,绝大部份软件的运行速度会比有盘更快;如可以在P3 550 128M的机器上运行Win XP和Office XP,开机自检完成后25秒进系统,完全可满足计算机初、中级及办公自动化的培训要求; (3)网络:100M/1000M网络到桌面,最好交换机有1000M端口。 2.2 运行速度快 (1)DOL系统充分考虑到网络环境的运行特点,在网络通信协议和磁盘驱动的处理上都进行了优化,服务器端可采用多块千兆网卡,并行运行;DOL服务器用海量内存作为磁盘的缓存,客户机的磁盘读写操作只与服务器的内存进行数据交换,因此远程启动的客户机启动运行迅速、流畅,远远超过本地硬盘的速度。所有客户机电脑同时重启动完成所需时间仅在1分钟之内。 (2)不必安装防火墙和杀毒软件,不用对网上的文件,网页,邮件进行扫描,因此上网收发邮件的速度更快。 2.3 系统安装更简单(只要有一个系统盘,3分钟内可以开机上课) (1)只要在任意一台客户机上安装完操作系统及共用的软件;将安装好系统的硬盘挂到DOL服务器上;打开局域网内所有电脑(无需硬盘)立即可以使用,不用化费大量时间每台安装系统,也不用象其它无盘系统需要上传操作系统; (2)更换操作系统,只要更换服务器的系统盘(可选用抽屉式活动硬盘盒),重新开机便可使用,只需3分钟,也就是说每个任课老师可以带自己的系统盘来上课; (3)采用多种方式以简化客户机的配置过程,在服务器上可以自动、批量或个别指定任何一台客户机的IP地址网关、DNS和工作站名称等; (4) 新的工作站,插上网线开机认一遍机器的驱动就可以使用。把这一状态保存下来即可。 2.4 软件更新方便 (1)管理员在客户机端使用“超级客户机”启动,只需在这台客户机上进行一次操作,即可实现整个网络软件的更新。软件更新只要在一台学生机上进行,在服务器上将其共享后,其它学生机重新开机即可使用; (2)可以在客户正在使用电脑时,安装新的软件,在需要使用时再共享出来; (3)如果新装的软件暂时不用,可以关闭共享,如不需要再用,只要删除共享,不会影响原来的使用,更不会留下任何的软件垃圾; (4)客户机也可以安装或更新软件,如果新安装的软件不再需要,不用卸载,只要按下还原键,再启动就可以。 2.5 系统更稳定 (1)去除了客户机上的硬盘,也就去除了病毒的存储介质,使从局域网内部感染病毒的机会降低为零; (2)DOL服务器中没有常规的Windows 操作系统,不支持常规的网络访问方式,也不可能感染病毒; (3)客户的所有写入均为虚拟操作。可以做硬盘分区,格式化,修改和删除文件,系统启动时一按还原键(可以设定为自动还原),统统复原。服务器中的系统盘只读不写,不会被修改; (4)支持服务器多网卡和网卡备援, 服务器端可以有多块网卡同时为客户机提供服务,可以为客户机指定从哪块网卡启动运行,以达到服务器负载均衡的目的,避免网络阻塞。在指定的网卡有故障时,客户机可以从备援网卡启动; (5)每个磁盘映像有两个还原点,管理员可以在任何时间把磁盘还原到指定的还原点。每台客户机也有两个还原点可用,用户可以在任何时间把系统还原到指定的还原点,管理员还可以将其设定为自动还原。 2.6 支持多种硬件软件配置 (1)DOL系统支持多种硬件配置,多种硬件型号的客户机可以共用同一个网络硬盘映像,因此即使是在不同硬件的客户机上,也可完成软件的同步安装和更新; (2)DOL系统支持多种软件配置,多种软件配置的客户机可以共用同一个DOL服务器,一个DOL服务器最多可同时提供4种操作系统(98/2000/XP/2003),8种硬件配置。利用客户机的备份还原功能,理论上可以将服务器提供的8种配置扩展为24种配置。 2.7 运行成本更低 (1)硬盘是电脑中易损配件,无盘电脑的故障率更低,不但能减少维护费用,更可以节约配件更换的开支; (2)客户机上不用安装硬盘,不但可省下运行时的电费。还可以减少热量散发,省下不少空调费用(每个机房按50台电脑估算约可节约3KW的电能消耗)。 2.8 软件兼容好 DOL软件优秀采用硬件存储设备驱动程序模型,通过网络把服务器上的映像文件模拟为与本地硬盘一模一样的“硬盘”,由于该驱动程序处于系统的最底层,对所有上层的文件系统和应用程序都是透明的,因此使用本系统的客户机稳定可靠、软件兼容性极佳,客户机的操作与普通有硬盘的计算机没有任何区别。目前已通过DOL系统测试的软件: 3 多媒体计算机网络教室配置方案 3.1 要求 能满足目前所有的教育课程的培训需要。 (1)为满足计算机网络培训需要,每台电脑要求独立运行一个服务器版的操作系统,Win2003,Win2000 server,Win2000 advance server。学生在配置完成后,重启电脑时,能够保存,在下个班级上课时能够清空。(通常有盘电脑能设置,能保存但清空不方便;一般的无盘电脑设置后不能保存;DOL可以做到。) (2)能满足多媒体,网页制作,办公自动化,CAD,3DMAX,编程等教学要求。 (3)对电脑维护类课程,可以做硬盘分区,格式化,安装、删除软件,软件配置等操作,在下一个班级上课时可以对所做的所有操作全部清空(只需要一分钟)。 (4)可以引导多个上课环境(DOL一个系统盘可以引导4个不同的操作系统同,8个不同的用户环境。) (5)每个任课老师可以打造自己的教学环境,上课时只要把自己做好的系统盘插到服务器上,开机便可使用。 3.2 网络拓扑图 3.3 硬件配置和费用估算 3.4 优点 (1)50台电脑的网络教室只花费十万元左右,性价比突出; (2)采用普通的网络结构,布线、管理简单,维护方便; (3)服务器未使用动辄数千元的SCSI硬盘、服务器主板和专用的CPU、内存等,而是使用了价格低廉的IDE硬盘、865主板、赛扬CPU及DDR内存;服务器的搭建十分简单,和工作站的本质区别在于安装了DOL系统和配备了较大的内存、硬盘,服务器一旦出现故障,只需用任何一台工作站替代即可继续工作; (4)由于虚拟系统的与服务器无关性,每个任课老师可以打造自己的教学环境,上课时只要把自己做好的虚拟系统盘插到服务器上,开机便可使用。 4 结束语 DOL无盘系统平台,可以完全替代现有学校机房硬盘加保护卡的使用方式,兼容教学中常用的信息技术教育和学校管理所需的各种软件和硬件环境,易于搭建出低成本、高效益、全功能、易维护的计算机教学及办公网络,是学校搭建网络教室的首选。 网络新技术论文:基于人工神经网络BP算法在电能质量检测分析监控新技术应用研究 摘要:人工神经网络BP算法在农村电力短期负荷多变量预测结构发生了重大变化,探索一种人工神经网络BP算法在农村电力短期负荷的多变量质量检测相空间融合方案,以及新型智能电网中的物联网信息聚合技术,和每一分量质量检测采用互信息法进行最佳延迟时间的选择,及最优嵌入维数则采用最小BP算法,预测误差法进行电压波形发生畸变引起电压波动和闪变以及三相不平衡。 关键词:电能质量检测;BP算法;人工神经网络 1电能质量新技术研究 人工神经网络BP算法在农村电力短期负荷多变量预测结构发生了重大变化,探索一种神经网络BP算法在农村电力短期负荷的多变量质量检测相空间融合方案以及新型智能电网中的物联网信息聚合技术,同时针对每一分量质量检测采用互信息法进行最佳延迟时间的选择,最优嵌入维数则采用最小BP算法预测误差法进行电压波形发生畸变成引起电压波动和闪变以及三相不平衡等,对供电电能质量造成严重的干扰或“污染”。 2电能质量检测新技术 2.1当前电能质量检测原理 对电能质量进行监测是获得电能质量信息的直接途径,虽然只局限于持续性和稳定性指标的检测,而传统的基于有效值的检测技术由于时间窗太长,仅测有效值已不能精确描述实际的电能质量问题,因此需发展满足以下要求的新检测技术:(1)能捕捉快速瞬时干扰的波形;(2)需要测量各次谐波以及间谐波的幅值、相位,需要有足够高的采样速率,以便能测得相当高次谐波的信息;(3)建立有效的分析和自动辨识系统,使之能反映各种电能质量指标的特征及其随时间的变化规律。 2.2电能质量新技术应用 基于电能质量在硬件和软件上应用平台主要有数字信息聚合技术处理、物联网信息聚合技术等新技术以及新的如小波变换的BP算法。电能质量检测对于系统实时性和支持复杂算法的特殊要求,提出一种基于双CPU的嵌入式实时系统解决方案。基于连续小波变换的信号奇异性检测原理及其在电能质量暂态信号检测中的应用进行了详细的研究,通过基于标准偏差估计的小波消噪算法,有效排除了噪声干扰,实现了精确的故障时刻定位。基于小波变换的理论,结合电能质量检测数据的特点,将基于小波变换系数的门限方法应用于电能质量检测数据的压缩。基于电能质量检测系统的组成部分和该系统不但能实现电网数据的精确采样分析电网的各项电能质量指标,并以直观的图形显示出来。 3电能质量新技术分析原理 电能质量的分析计算涉及对各种干扰源和电力系统的数学算法,由于干扰源性质各异,干扰的频谱从0Hz到GHz的广宽范围内,建立干扰源和物联网聚合电网元件准确的数学模型有时困难很大,有赖于电网基础资料的可信度。近年来,基于数字技术的各种分析方法已在以下电能质量领域中得到应用:分析谐波在网络中的分布波形畸变及在网络中的传播;分析各种电能质量控制装置在解决相关问题方面的作用;多个控制装置的协调以及与其他控制器的综合控制等问题。目前所采用的方法为: (1)时域仿真方法该方法在电能质量分析中的应用最为广泛,其主要的用途是利用各种时域仿真程序对电能质量问题中的各种暂态现象进行研究。 (2)频域分析方法该方法主要用于谐波问题的分析计算,包括频率扫描,谐波潮流计算等。即在非线性负载的动态特性,常规的谐波潮流计算法基础上,对非线性负载进行仿真计算,从而得到动态谐波潮流解。 (3)基于变换的方法这里主要指Fourier变换方法、短时Fourier变换方法和小波变换方法。作为经典的信号分析方法Fourier变换具有正交、完备等许多优点,而且有象FFT这样的快速Fourier算法,因此已在电能质量分析领域中得到广泛应用。但在运用FR时,必须满足以下条件:满足采样定理的要求,即采样频率必须是最高信号频率的两倍以上;被分析的波形必须是稳态的、随时间周期变化。 4电能质量研究中的人工智能新技术 (1)专家系统成本较高且在开发过程中耗时过长,但依然出现了很多应用。这些主要体现在对畸变的电压和波形进行分类;对电能质量问题的解决方案在专家系统架构下进行开发;测量和分析电能质量及电力系统电磁兼容性和识别电能质量可扩展的系统。 (2)根据历史数据和一些影响负荷变化的因素变量来推断将来时刻的负荷值。具有原理和结构简单、研究速度快、外推特性好的等特点。也存在历史数据要求高、无法详细地考虑各种影响负荷的因素,模型初始化难度较大,需要丰富的经验和较高的技巧的缺陷。 (3)滑法指数平滑法是一种曲线拟合法,在短期负荷研究中,一般用过去数周的同类型日的相同时刻的负荷组成一组时间上有序的观测值,然后对该数组进行加权平均就得到所需的负荷值。 (4)序列法就是根据负荷的历史资料设法建立时间序列的数学模型,并在该模型的基础上建立负荷研究的数学表达式,对未来的负荷进行研究。 (5)神经网络BP算法在农村电力短期负荷预测的主要思想是把电能质量检测分析监控分为两个阶段:第一阶段(正向传播过程),给出输入电能质量检测分析监控信息采集通过输入电能质量检测分析监控层经隐含层逐层处理中心数据采集来的信息并计算每个单元各个节点的实际输出电能质量检测分析监控技术;第二阶段(反向过程),若在输出层未能得到中心数据采集期望的输出值,则逐层递归地计算实际输出电能质量检测分析监控与期望输出电能质量检测分析监控短期负荷之差值(即误差),以便根据电能质量检测分析监控短期负荷此差值调结权值,就是可对每一个电能质量检测分析监控短期负荷权值计算出接收单元的误差值与发送单元的激活值的积。因为这个积和误差对权重的(负)微商成正比(又称梯度下降算法),把它叫做权重误差微商。电能质量检测分析监控短期负荷规则的指导思想:对电网权值和阈值的修正要沿着表现函数下降最快的方向-负梯度方向如下: 5结语 基于人工神经网络BP算法在电能质量检测分析监控新技术应用研究两个趋势:其中之一就是全智能控制化,自动对电能质量问题进行识别和数据处理,从而实现全面的无人监控功能;另一个则是通信技术远程化和同时针对每一分量混沌时间序列采用互信息法进行最佳延迟时间的选择,最优嵌入维数则采用最小BP算法预测误差法进行确定。所以远程化就可以适应不同层次的监控要求,从而使电能质量的监控点能够分布到电网中的任何地方,并且具有良好的在线功能。利用计算机VPN和以太网网络技术的更新融合,为不同地点供电系统电能质量的远程集中监测和分析数据建立主要包括GPRS授时技术进行与GIS多点同步采样,同时建立WEB网络平台和大型数据库管理供电网络运行数据供电系统的稳定。 作者简介:池安祥,重庆市綦南供电局助理工程师;康鸿飞,重庆市綦南供电局助理工程师;徐奉英,重庆市綦南供电局助理工程师。 网络新技术论文:关于网络安全新技术研究 摘要:目前,宽带网的普及,业界电子商务的开展,海量的网络信息,日趋丰富的网络功能使得“网上办公”条件已经成熟。随着我国电子政务的进一步发展,政府对企事业单位的管理将更多地从网络上进行,因此企业办公将不再局限于传统模式,而是将内部办公计算机通过局域网连接起来,形成信息化办公的群体效益,而企业内部网络搭上Internet互联网这个信息高速直通车后,使得信息交换传递更加快捷及时,现代办公已经发展到办公信息化的时代。然而随着信息化在我国的不断深入与发展,网络安全问题也日益成为我们关注的焦点。 关键词:网络隔离; 防火墙;局域网;网络安全 1 前言 随着Internet的飞速发展以及我国政府信息化为代表的电子政务的蓬勃发展,宽带网已经得到普及,业界电子商务的开展,海量的网络信息,日趋丰富的网络功能使得“网上办公”条件已经成熟。,办公信息化带来了办公效率质的飞跃,但办公信息化的安全,特别是内部办公网络的安全问题,也极大地引起人们的关注和思考。信息安全性要求和政府办公效率问题一度使人们陷入两难境地。2000年1月1日起正式实施的《计算机信息系统国际联网保密管理规定》中更是明确规定:“凡涉及国家秘密的计算机信息系统,不得直接或间接地与国际互联网或者其他公共信息网络相连接,必须实行物理隔离”。 2 网络隔离技术简介 2.1 网络隔离技术的发展历程 最早研究网络隔离技术的国家有美国、以色列和俄罗斯,我国提出物理隔离是在20世纪90年代的中后期。网络隔离概念最早是国外军方以“物理隔离”提出来的,不过直到现在,也没有完整的关于网络隔离技术的定义和标准,现在一般称之为“GAP Technology”,意为网络隔离。 网络隔离技术的发展到目前为止经历了以下五个发展阶段: 1) 完全的物理隔离。内部网络与外部网络为两套网络,它们之间完全的物理隔离。 2) 硬件隔离卡隔离。在客户端增加一块硬件卡,客户端硬盘或其他存储设备首先连接到该卡,然后再转接到主板上,通过该卡能控制客户端硬盘或其他存储设备。 3) 数据转移隔离。利用转移系统分时复制文件的途径来实现隔离。 4) 空气开关隔离。通过使用单刀双掷开关,使得内外部网络分时访问临时缓存器来完成数据交换的。 5) 安全通道隔离。通过专用通信硬件和私有不可路由协议等安全机制来实现内外部网络的隔离和数据交换,不仅解决了以前隔离技术存在的问题,并有效地把内外部网络隔离开来,而且高效地实现了内外网数据的安全交换,透明支持多种网络应用,成为当前隔离技术的发展方向。 2.2 网络隔离技术原理 网络隔离产品采用了网络隔离技术,是使用带有多种控制功能的固态开关读写介质连接两个独立主机系统的信息安全设备。由于两个独立主机系统之间,不存在通信的物理连接、逻辑连接、信息传输命令、信息传输协议,不存在依据协议的信息包转发,只有数据文件的无协议“摆渡”,且对固态存储介质只有“读”和“写”两个命令。所以,网络隔离产品从物理上隔离、阻断了具有潜在攻击可能的一切连接,使“黑客”无法入侵、无法攻击、无法破坏,实现了真正的安全。 3 防火墙的体系架构 3.1 防火墙的体系架构 目前的防火墙大都依赖于对数据包的信息进行检查,检查的重点是网络协议的信息。防火墙主要查看IP包中的IP包头、TCP包头、应用层包头以及数据加载的包头,要了解防火墙的具体架构,就需要分析它是检查的那一层协议的信息。根据OSI模型,防火墙架构包含以下几种:包过滤防火墙,电路网关防火墙,应用网关防火墙,状态检测包过滤防火墙和切换防火墙。 3.1.1 网络隔离设备的体系架构 防火墙是建立在内外网边界上的过滤封锁机制,内部网络被认为是安全和可信赖的,而外部网络被认为是不安全和不可信赖的。防火墙的作用是防止不希望的、未经授权的通信进出被保护的内部网络。防火墙对网络安全的保护程度,很大程度上取决于防火墙的体系架构。 3.1.2 网络隔离设备的实现机制 网络隔离设备由内网处理单元、外网处理单元和专用隔离硬件组成。网络隔离硬件包括一个独立的固态存储单元和一个独立的调度和控制单元,内网处理单元和外网处理单元在同一时刻最多只有一个同固态存储单元建立非TCP/IP协议的数据连接,并通过私有协议进行数据的交换。下面提到的外网指不可信网络(如Internet),内网指高安全性的内部专用网。 通常情况下,网络隔离系统的外网处理单元与外网相连,内网处理单元与内网相连,外网和内网是完全断开的。 3.2 安全性分析比较 防火墙设备侧重于网络层到应用层的策略隔离,操作系统、内部系统的漏洞、通用协议的缺陷等都成为不安全的潜在因素。 首先由防火墙的体系架构可知,防火墙可能会产生网络层短路,从而导致伪造合法数据包带来的危害;防火墙还难于抵御数据驱动式攻击,即大量合法的数据包将导致网络阻塞而使正常通信瘫痪。其次,防火墙很难阻止由通用协议本身漏洞发起的入侵。第三,防火墙系统本身的缺陷也是影响内部网络安全的重要因素,当防火墙主机被控制后,内部受保护网络就会暴露无疑。第四,要使防火墙发挥有效的安全性,需要正确、合理的配置防火墙相关的安全策略,而配置的复杂程度不仅带来烦琐的工作量,同时也增加了配置不当带来的安全隐患。 3.3 各自定位的分析比较 3.3.1 解决目前防火墙存在的根本问题 1) 防火墙对操作系统的依赖,因为操作系统也有漏洞。黑客攻击防火墙,一般先攻击其操作系统,控制了操作系统,即控制了防火墙。而网络隔离产品在内、外部主机系统中嵌入安全加固的操作系统,并且内部主机的操作系统对外部攻击者是不可见的; 2) TCP/IP的协议漏洞; 3) 防火墙、内网和DMZ同时直接连接; 4) 应用协议的漏洞,因为命令和指令可能是非法的; 5) 安全策略的漏洞:在防火墙的安全策略,对于一个厉害的黑客来说是暴露的,他可通过利用错误配置的安全策略,侵入到您公司的内网。 3.3.2 网络隔离技术的指导思想与防火墙有很大的不同 1) 防火墙的思路是在保障互联互通的前提下,尽可能安全; 2) 网络隔离技术的思路是在保证必须安全的前提下,尽可能互联互通。 3.3.3 体系架构不同 网络隔离产品一般为双机或三机系统,而防火墙由一台处理机组成,为单机系统。而网络隔离设备实现了OSI模型七层的断开和应用层内容的检查机制,因而不会产生网络层短路,消除了基于网络协议的攻击。 3.3.4 设备本身的安全性不同 防火墙为单机系统,无法彻底消除操作系统的漏洞的威胁。一旦其操作系统被恶意攻击,防火墙完全处于被黑客控制之中,那么受防火墙保护的另一端网络就完全暴露在攻击之下。受保护网络的安全程度,很大程度上取决于防火墙自身的安全强度。而网络隔离产品由于采用了可靠的双机系统结构,可以提供从硬件、协议到内容的全方位安全保护。即使外部主机系统被曝光,也无法对内部主机系统进行攻击,因为内部主机系统和外部主机系统是物理隔离的。 3.3.5 安全规则配置的复杂程度不同 防火墙主要依据网络管理工程师配置的规则进行安全检查,其安全性的高低与规则配置情况密切相关。规则配置十分复杂,规则最终所起的作用不仅与每条规则有关,而且与每条规则的先后顺序、规则之间的相关性都有很大关系。网络管理工程师必须仔细检查每条规则,以保证其结果是其预期的结果。 从另一个方面讲,防火墙的配置要求网络管理工程师有较高的网络知识和技术水平。防火墙只是一个被动的安全策略执行设备,防火墙不能防止策略配置不当或错误配置引起的安全威胁,规则配置错误将造成不安全通道打开。 而网络隔离设备无需进行复杂的规则配置,只需设定一些内外网访问政策。网络隔离设备仅允许定制的信息进行交换,即使出现错误,也至多是数据不再允许传输,而不会造成重大安全事故。 3.3.6 是否防止内部的泄密行为 网络隔离与信息交换系统采用内容过滤和检查机制来防止泄密,另外具有严格的身份认证机制,因此不仅使信息网络的抗攻击能力大大增强,而且有效地防范了信息外泄事件的发生。而防火墙一般不具有这些安全机制,内部的用户主动泄密,防火墙是无能为力的。 3.3.7 内部支持的协议不同 防火墙由于采用标准的TCP/IP协议,不能防止利用标准网络协议中的缺陷进行的攻击。一旦防火墙准许某些标准网络协议,防火墙不能防止利用该协议中的缺陷进行的攻击。 而网络隔离产品内外网主机之间不存在依据协议的信息包转发,只有数据文件的无协议“摆渡”,因此最大程度上减少了由于标准协议所带来的安全漏洞。 3.3.8 对未知网络攻击的防范能力不同 目前发现的攻击,按照分类,有基于应用协议漏洞的,有基于TCP/IP协议漏洞的,有基于命令的,有基于包的,有基于操作系统的。网络隔离产品从根本上解决了这五种类型的攻击。因此,新的攻击,只要是基于上述五种原理的,不管是已知的,还是未知的,都可以阻止。而防火墙没有从根本上解决基于操作系统、应用协议、TCP/IP协议等漏洞造成的安全问题,从而缺乏对未知网络攻击的防范能力。 3.3.9 安全性和处理速度的矛盾 防火墙在安全性、效率和功能方面的矛盾比较突出。防火墙的技术结构,往往是安全性高效率就低,效率高就会以安全性为代价。而网络隔离产品私有硬件隔离交换,不存在安全性和处理速度的矛盾。 3.4 发展趋势的分析比较 针对目前防火墙存在的安全缺陷,防火墙技术会向具有入侵防御功能的智能化方向发展,同时网络架构的不断升级要求防火墙处理能力的不断提高。 目前网络安全市场上,以防火墙为优秀的安全体系架构实现的安全保障体系未能有效的防止频频发生的网络攻击,以及防火墙集成的IDS造成的漏报误报,这些都要求未来的防火墙具有更高的安全性,集成IPS的防火墙将逐步取代集成IDS的防火墙。通过集成多种功能设计,例如包括VPN、AAA、PKI、IPSec等多种附加功能,提高防火墙的可管理和可控能力,不断增强防火墙的抗DoS攻击能力,同时利用统计、记忆、概率和决策的智能方法对数据进行识别来达到访问控制的目的。具备集中的网络管理平台,支持双机热备份、负载均衡和多出口路由以及IPv6等将是未来防火墙的发展重点。 网络隔离技术经过几个阶段的发展,目前正处于第五代网络隔离设备的研发阶段。网络隔离技术正向易用性、应用融合化等方向发展,网络隔离技术在负载均衡、冗余备份、硬件密码加速、易集成管理等方面还需要进一步的改进,同时更好地集成入侵防御和加密通道、数字证书等技术,将成为新一代网络隔离产品发展的趋势。为了更好的满足我国提出的内网、外网和公网的网络体系结构,从成本和易管理方面出发,三网或多网的网络隔离设备也将成为网络隔离技术的一个发展方向。 4 结束语 网络隔离是一项网络安全技术,网络隔离可能对防泄密管理有很大的帮助,但这不意味着网络隔离是一项完全的防泄密技术。将网络隔离技术完全等同于防泄密技术是一种错误的理解。实际上即使是网络隔离,也没有解决类似于电磁辐射所导致的泄密,只有防电磁辐射泄密技术如TEMPEST才能解决这类问题。 网络隔离是目前最好的网络安全技术,它消除了基于网络和基于协议的安全威胁,但网络隔离技术也存在局限性,对非网络的威胁如内容安全,就无法从理论上彻底排除,就像人工拷盘一样,交换的数据本身可能带有病毒,即使查杀病毒也不一定可以查杀干净。但它不是网络安全问题,不存在攻击和入侵之类的威胁。如果用户确定交换的内容是完全可信和可控的,那么网络隔离是用户解决网络安全问题的最佳选择。 网络新技术论文:网络入侵检测系统NIDS的新技术研究 摘要:该文在阐释入侵检测系统与网络入侵检测系统概念、原理的基础上,分析了现有网络入侵检测系统在攻击检测方面存在的不足与问题,并针对存在的问题提出了具体的改进策略与建议。以期对新型网络入侵检测系统的研究与应用有所启迪。 关键词:网络入侵检测系统;NIDS;改进 随着计算机和因特网的普及与应用,大量的个人、企业与政府机构信息开始保存在于计算机和网络服务器中,这就对信息安全提出了更高要求,对安全解决方案的需求与日俱增。现有的网络、信息安全解决方案中最常用的就是防火墙。传统意义上依靠防火墙建立网络组织结构,常常是“外紧内松”,能够有效阻止外部人员的入侵,但对内部人员所做的攻击却无能为力。而入侵检测系统的成功研发与应用,是对防火墙缺陷的有益补充。入侵检测系统能够在入侵攻击发生时或者对系统造成危害前,检测到入侵攻击,并驱逐入侵攻击,有效减少因为入侵造成的损失。入侵检测系统因此也被称为继防火墙之后的第二道安全保护锁。本文欲在阐释入侵检测系统概念、分类的基础上,分析现有网络入侵检测系统在攻击检测方面存在的问题,并针对存在的问题提出具体的改进策略与建议。 1 IDS与NIDS概述 1.1入侵检测系统(IDS) 入侵的含义,从广义上讲,包括攻击发起者通过非正常手段取得合法的计算机系统控制权,也包括攻击者利用收集到的漏洞信息,恶意的对计算机及网络系统造成拒绝访问、使用等危害的行为。而入侵检测,便是发觉、发现入侵行为的过程。它通常是通过对计算机或网络系统中若干个关键点进行信息收集,以此来判断、分析、发现计算机或网络系统中存在的违反安全规定、安全策略的行为或者曾被攻击过的迹象。能够实现上述功能的件、硬件或得它们的组合,即是所谓的入侵检测系统(IDS)。与其他计算机、网络安全产品不同,入侵检测系统更多的具有智能特点,它可以对收集的数据进行分析、判断,进而得出有用的结果。有效的入侵检测系统能够简化、降低计算机和网络管理人员的工作程序和工作量, 1.2 网络入侵检测系统(NIDS) 网络入侵检测系统的最大特点之一,就是检测数据来源于网络,而非传统的主机。在以太环境下,它主要利用网卡的混杂模式来获取监测网段中的数据包,其保护着整个网段信息安全的任务。而在交换环境下,网络入侵检测系统为了获取到有用的数据需要对其进行精心的设计。网络入侵检测系统功能的实现,是通过对所收集数据三类特征的对比来发现可能存在的入侵行为的。这三类特征分别是:串、端口和数据包头三者的特征。串特征表现为在数据正文中出现代表某种攻击意义的字符串;端口特征则是通过对特定数据连接端口查看来发现可能存在的入侵,如:木马程序大多都是通过指向特定的端口来接收控制信息。数据包头特征是指所检测到的数据包头中存在码位上的非法的组合,最为典型的例子就是Winnuke。 2 网络入侵检测系统检测方面存在的不足 网络入侵检测系统常用的检测方法有异常检测、特征检测、协议分析和状态检测等。在实际中的应用中入侵检测系统通常都是多种检测方法的组合。但这同样不能保证入侵检测系统的有效性,其中一个重要原因就是自身存在的设计缺陷。具体主要表现为以下几点: 2.1 异常检测方面 异常检测通常使用统计的方法来实现。它是以大量的原始审计记录为基础的,如果单纯的使用统计来实现入侵检测功能,则对不会或很少影响统计规律的入侵审计记录予以忽略,即使已经有了明显的入侵特征。并且采用统计方法实现的入侵检测系统在大量的入侵行为发生情况下,被训练成适应模式。在入侵者发现入侵活动被监视时,可以对统计人侵检测系统中统计方法进行研究,有意识的在该系统可以接受的范围内制造审计事件,逐步使入侵检测系统将入侵事件当作正常事件来对待。 2.2 特征检测方面 一个困扰着网络入侵检测系统的问题就是,现有检测规则的更新永远落后于攻击手段。现实情况是,一个新的系统漏洞的公布,可能就会立即出现利用该漏洞攻击的方法或手段,但与之相适应的检测、防护规则却可能需要很长时间才能研发出来,弥补该漏洞。现实中存在着一个发现新入侵方法到用户升级安全规则库和知识库的时间差,对于恶意的入侵者,这个时间差就已足够入侵者发动入侵攻击行为。并且,既使公布了可以防范攻击的检测规则,也可能存在误报率过高问题,而对真正的攻击却起不到防护作用。现在有越来越多的恶意入侵者,或者所谓的黑客有不公布他们发现的漏洞的倾向,这就为攻击特征的总结带来无形中的困难。 2.3 系统实现方面 由于受网络入侵检测系统保护的网络、主机及其内部五花八门程序影响,既使是对同一个协议分析,实现的方法也不尽相同。入侵者很有可能利用不同系统中不同的实现方法的差异来进行目标系统信息的收集或者进行选择性的攻击。由于网络入侵检测系统不可能智能化到通晓这些不同系统的不同实现方法,故而也就可能被入侵者成功绕过。同时,在外在检测方法方面也存在着入侵变体、协议、及TCP/IP协议等方面局限的限制。 3 网络入侵检测系统的改进 网络入侵检测系统结构改进的原则是:“网络入侵检测系统知道得越多、越智能,其效果就更好”。首先引入网络环境信息的概念,它表示网络入侵检测系统所处网络的各种相关的信息,体现了网络入侵检测系对所网络情况的认知与把握。网络环境信息,主要“主机特征信息”、“主机评估价值”以及“网络拓扑信息”等和当前网络相关的所有信息。改进的网络入侵检测系统主要就围绕网络环境信息展开,通过对网络环境信息的获取、利用与维护,达到对当前网络入侵检测系统的改进目的。 3.1 网络环境信息的获取 1)主机特征信息的被动发现 一般情况下网络接口设备都在“混杂模式”下工作,通过与目标网络的并联,来侦听通信数据,抓取数据包。数据包获取后,再进行协议分析。抓取的数据包在协议分析后,被送到“入侵数据分析器”中进行入侵分析,主要是对这个包的副本进行分析,以此来判断是否可能含有主机特征信息,如果可能,则被送至“网络环境信息分析器”中进行主机特征信息分析。该过程主要采用被动发现技术。但网络情况的不断变化的,所以应该采用“发现”的动态的、长期的过程来实现,可以考虑与主动发现技术结合起来,取长补短。 2)主机评估价值的产生 对于主机评估价值,管理员可以有意识的予以把握,而不是被动的应用。可以采用以下两种设置方式:1)自动生成。管理员可以通过预先设置自动主机评估价值的生成规则,由系统自动动态生成。2)手动生成。对于有特别重要的、有特殊用途或意义的,或者对配置要求可能长期不变的设备,进行手动设定主机评估价值。 3.2 网络环境信息的维护 这里我们主要讨论,建立、维护带有“针对信息”的入侵规则库的改进。改进的网络入侵检测系统的入侵规则最好还是以snort规则为基础,加入“针对信息”,即通常所说的本入侵可能针对的群体范围。 3.3 网络环境信息的利用 当前的网络环境信息的利用可以说是很不明确的,随着对网络环境信息的发现和分析研究的深入,应该会更高效地利用。如:利用网络环境信息数据库对入侵信息进行必要的过滤和分拣,生成针对特定“主机评估价值”的分类安全信息,过滤掉不会对目标主机产生威胁的信息;而按主机对安全日志信息进行分类及必要的排序后,可以更加的直观与突出,有助于管理员采取不同的应对策略或方案。 4 结束语 在未来的工作与研究中,我们希望再实现一个较完整的“网络入侵检测系统”原型,将文中提到改进方法予以进一步验证和改进。同时,随着被动网络发现研究的深入,网络环境信息的利用方式可能会越来越多样化、越来越明确。本文通过对现有的网络入侵检测系统的分析,发现了其中存在的问题,即“无效告警情况多,对所处的环境一无所知”,以此提出一些改进方法,以期能够开阔思路开展进一步的深入研究。 网络新技术论文:房地产缩减开发成本与数字网络新技术在房地产营销中的应用 【摘 要】随着现代经济和社会的发展,信息技术和网络技术在人们日常的生产生活中发挥的作用越来越大,但是在房地产行业当中却是刚刚起步,基于目前房地产行业价格居高不下,房地产行业的市场存量逐年增加,所以论文主要是探讨房地产缩减开发成本与数字网络新技术是如何推动房地产营销的。 1 引言 随着现代科技和经济的发展,城市中信息技术越发的普及,各种生产活动似乎都用到了信息技术。而且随着城市化进程的加快,人们的思想认识也越来越开放,对生活的品质十分的看重。但是城市建设用地却在逐年减少,房屋开发建设所需的新科技和新型环保材料等成本持续攀升,导致房屋价格迅速上升,造成了房地产的市场储存量增加。 2 在网络技术的支持下房地产缩减开发成本的具体方法 房地产的市场储存量过大,排除我们国家经济宏观调控的因素,更多是因为价格机制波动大的原因造成的。根据经济规律,价格下降会促进产品的销售,并且会出现供不应求的情况;价格上升,则会出现供大于求的情形。拿房屋来讲,人们还是想要购买的,可却是心有余而力不足。因为近年来房价一直在上升,而且居高不下,目前还在上涨,普通民众的工资水平却没有上调,薪资水平与持续攀升的房价不是正比例关系,所以要想减少房屋的市场储存量,打开营销市场,必须从要从房价着手,缩减房屋开放的成本。 现在是网络化的时代,缩减房地产开发成本,可以借助互联网的模拟统筹和精密的计算分析对房地产的开发成本进行有效的控制和管理。一般来说,房地产开发工程是一个十分复杂的施工过程,对各种资源的调配和分布以及施工进程等有着既定的目标,但是在实际的施工过程中,总是会出现各种各样的问题,所以在对房地产行业的成本进行A估时一定要留有一定的度,把工程的建设控制在上下可浮动的度里就可以了,还有一点需要兼顾的是项目管理与成本控制的相关人员的职业涵养与专业度,这也是控制房产项目成本的一大关键因素。房地产项目成本控制大致可以分为三个大的阶段,事前、事中、事后。具体可以在以下几个方面进行缩减调控。 2.1 前期的设计阶段 众所周知规划设计阶段对整个工程建设的影响非常大,所以房地产开发企业在进行房地产项目开发时要做的第一点就是要转变观念,与从前的旧思想说再见,过去在工程的规划设计时我们比较倾向于房屋的外型、规模,其次才会考虑价格方面,现在我们要做到的就是达到施工费用与房屋建设效果的双重目标。介于网络信息技术的模拟性,我们可以通过模拟建筑群效果和规模,来规划所需的费用。 2.2 招投标阶段的成本控制 房地产开发商应对整个项目的开发做好定位、营运方案,并向各有关职能部门及所委托的工程管理公司就营运方案进行技术交底,给出明确的各项成本控制指标,对成本控制、开发意图有一个统一的意识。 2.3 项目实施阶段的成本控制 工程实施尤其阶段性特点,也就是每个阶段都存在着成本管理与控制的问题,所以每个环节必须要严格把关,注意成本的缩减和工程建设的保质保量。 2.4 审计阶段的成本控制 为更仔细地做好审价结算,房地产开发企业可以引用市场机制,与建设咨询公司签订协议,聘用造价工程师长期驻守,专门协助房地产企业复审复核各竣工房地产项目的决算资料。 3 开发成本的缩减对房地产营销的影响 毋庸置疑,根据经济的规律,价格战术一旦施展成功,将从很大程度上促进我国房地产行业的发展,对于房地产营销来说更是一个极大的契机。成本得到有效的控制后,房屋的销售活动肯定会顺利开展,且必定是如火如荼的一派繁荣景象。虽然说房地产开发成本的缩减促进了房屋的销售,但是对于房屋销售者,必须要加强管理,同时要提高售卖人员的行业素质,避免出现为了获得经济利益,而出现一房多卖的现象以及房屋倒买倒卖的情况。还有一点需要注意的是,禁止房屋炒作,有部分心术不正之人会乘房屋促销季,大肆购买房屋,等到房价回升时,高价卖出,所以在房地产营销热季一定要严格控制这种行为。 4 数字网络新技术在房地产营销中的应用 4.1数字网络新技术在房地产营销中的具体应用――网络营销 数字网络新技术的应用,对于房地产营销最大的作用应该就是网络营销的技术[1]。顾名思义,网络营销就是利用计算机互联网进行市场推广的活动,突出特点就是以计算机和网络技术为依托的市场营销行为。网络营销是网络新技术和市场营销相结合的一种方式,单纯的强调某一方面是万万不可的,并且随着经济和数字网络技术的发展,网络营销已经成为了企业营销体系中不可缺少的重要组成部分。 4.2 网络营销相比单纯的市场营销具有哪些优势 ①针对性传播。通过网络技术可以实现一对一的交易,销售者可以针对某一特定的消费者进行宣传,或者是为其量身打造,以便促进合作。②生动形象、立体可见。数字化的网络技术,可以将产品的特点通过声音、图片、视频等形式展现出来,可以给消费者更直观的感受和体验。而且,有研究证明,通过这种全方位的展现方式可以让消费者有身临其境的感觉。③网络销售的成本低。利用网络技术进行产品的和销售,具有很低的成本,而且由于虚拟技术的发展使得产品展现的空间有着无限大的可能性,相比传统销售的纸质宣传和条幅等,节省了很大的成本。④即时性和可互动性。现在的销售是一种即时性的交易,消费者看到自己心仪的物品会向客服人员询问产品的相关问题,如果回复不及时,可能会丧失一个顾客,网络销售的即时性和互动性,解决了这样的问题,保证了沟通的畅通性。 4.3 房地产项目在网络营销方面的方式分析 ①可以通过各种网站对公司的项目和产品M行宣传。公司可以设置自己的网站,建立自己的企业文化,也可以用来进行对产品的宣传和展现,也可以通过微博、微信或者空间等进行宣传,加大企业产品的宣传,扩大企业影响力。现在在一、二线城市,房地产项目在销售时都会选择搜狐等门户网站或如搜房、焦点房地产网及各地区的房地产信息专业网站上广告。②定期对自己的项目产品进行网上调研,接受意见反馈。网上市场调研可以承担的主要工作包括:市场分析、产品和服务研究、市场营销策略研究等。在Internet上房地产企业可以开展低成本、高效、范围广泛的市场研究,为正确预测市场需求、做出市场决策打下扎实的基础[2]。③房地产的网上销售。现在网上销售产品已经不是什么新鲜事物,通过当当网买书、通过淘宝网买运动鞋或衣服、通过携程网定房旅游,是很多上网一族的实际体验,但房地产其价值的高昂和产品的特殊性,显然制约着网上销售的开展。至今,还没有哪一家企业通过互联网实现过完整的房地产销售。但这并不等于房地产的网上销售不可作为,针对房地产的特点,结合互联网技术的进步,在网上销售住房仍有其操作的空间。④网络客户服务平台。营销专家说过,现代市场营销已经由产品销售阶段进入客户服务阶段,企业客户服务质量的高低是企业优秀竞争力之一。国内成功的房地产企业,非常重视客户服务工作,对内,企业成立了专门的客户服务部,对外,成立了专门的客户活动组织。 5 结语 房地产缩减开发成本与数字网络新技术对地产企业的发展而言是至关重要的,文章先是讨论了房地产企业的项目成本控制的基本理论问题,找到了房地产行业缩减开发成本的有效方法,构建了合理的高效的房地产成本管理与控制的方法。同时文章也就数字网络新技术在房地产营销中的作用,进行了详细的探讨和分析。 网络新技术论文:面向家庭宽带用户全业务光纤网络新技术的应用 【摘要】 伴随着家庭宽带的普及,电信运营商的竞争也随之而起。竞争促进着技术的进步,作为电信界的主旋律,全业务催生着光纤和光缆的大规模应用。基于光配线网络技术,华为提出了智能光配线网络技术。本文从全业务背景下光纤光缆的应用现状、对技术的要求、iODN技术的引入和无跳接光交箱的引入,对面向家庭宽带用户全业务网络新技术的应用进行了简要阐述。 【关键词】 家庭宽带用户 全业务 光纤 新技术 一、全业务背景下光纤光缆的应用 1、现状。中国移动、中国联通、中国电信作为我国当今三大运营商,均具有移动电话和固定电话的经营牌照。全业务,在此时便成为了一个亮眼的词汇,因为中国移动、中国联通、中国电信的业务范围从原有的移动和固定的语音、数据服务,拓展到互联网领域业务和一些增值业务。网络通信技术的进步离不开光纤光缆技术的大范围运用。作为当时电信界的主旋律,全业务,催生着光纤和光缆的大规模应用。在全业务的大背景下 ,在各大运营商的长期发展中,这个行业已经形成了一个符合其发展趋势的光纤网络框架。如下图所示,该光纤网络框架大致分为接入层、汇聚层和骨干层。 2、对技术的要求。光纤网络的快速发展对着技术有着必要的要求,主要包括光纤类型的选择和光缆结构的选择。G.652和G.655光纤是当下主要使用的两种光纤类型。光缆结构多种多样,不过经过了长期的技术考核和实际应用考验,这其中较为出色的光缆结构有如下几种:骨架式光缆结构、层绞式光缆结构、中心束管式光缆结构、8字型光缆结构和气吹架空型光缆结构。骨架式光缆结构、层绞式光缆结构多用于骨干层和汇聚层,层绞式光缆结构、中心束管式光缆结构适合用于接入层,8字型光缆结构和气吹架空型光缆结构则适用于末端的引入层。光纤光缆线路建设在全业务的背景下,在默默无名了几年后,实现了冷启动,迎来了又一个高峰。由于受到各大运营商的高度重视,光缆资源已经被列为企业发展的具有战略性的基础物资。 二、iODN(智能光配线网络)技术的引入 2.1 iODN(智能光配线网络)技术简介 在FTTH快速建设的推动下,华为提出了iODN技术,即智能光配线网络(智能ODN),iODN技术能够结合光纤实现信息的同步和无误的传输,以及信息的高效录入和便捷管理。不同于中兴提出的eODN和烽火公司提出的sODN,华为提出的iODN配合设备上的LED灯和相关可视化软件提示后,能够使得光纤精确的、高效的、全自动的进行系统维护。与此同时,iODN作为底层架构,可以允许在其上面进行外延开发和开源研究等。 2.2 iODN(智能光配线网络)的技术特点 (1)准确的查找端口位置:通过读取采集到的etag信息,以及参照LED灯的被点亮情况,智能光配线网络系统可以准确的查找到端口位置,并进行协助检修,提高了检修的效率;(2)采集识别端口信息:在全自动情况下,智能光配线网络系统通过对光线连接器的实时监控,以接口作为媒介,动态监控端口状态并且实时进行自动报警;(3)实时更新信息的功能:当实际参数与系统预置的参数存在差异时,智能光配线网络系统终端会进行自动报警,且在维修后实时同步核对数据,实现信息的实时更新。 2.3 iODN(智能光配网络)技术的不足 在华为提出iODN解决方案后,iODN在世界上多个项目中已经得到应用,不过由于我国对其还没有形成统一的规范,这就导致了不同厂商的适配性和兼容性会存在较大的差异。因此,智能光配线网络技术在当下的背景下还存在一定的局限性。 三、无跳接光交箱的引入 在面向家庭宽带用户的全业务光纤网络新技术背景下,无跳接光交箱拥有着客观的应用场景。无跳接光交箱是PON网络中配线光缆段的不可或缺的设备,无跳接光交箱向上连接着馈线光缆,向下连接着光分路器以及配线光缆。无跳接光交箱分为托盘式和插片式两种,托盘式和插片式大体相似,主要不同在于分光电源处。顾名思义,托盘式无跳接光交箱的分光单元为托盘式,插片式无跳接光交箱的分光单元为插片式。在FTTH快速建设的大工程中,无跳接光交箱起着举足轻重的作用,相对于传统光缆交接箱,无跳接光交箱的优点如下,包括:可以使光纤在箱体内整齐摆放,方便维护;可以极大的提高光资源的利用率;可以有效的降低光衰减的损耗。 总结:综述所述,家庭宽带已经进入了千家万户,在用户获得便利的同时,作为新技术的另一受利者,运营商同时也在推动着技术的发展。 网络新技术论文:4G无线网络规划新技术应用前景分析 【摘要】 当今社会,科学技术步入了高速发展的时代,4G网络覆盖范围越来越大,进一步地突显了现代信息技术所具有的优势。在未来日子里,考虑到4G 网络未来网络发展趋势和新的建设要求,将会对规划设计技术提出了更高的新的要求。4G网络建设是以面向用户需求为根本目标,着重强调把规模领先的优势转变为客户感知领先的端到端系统优势。因此,本文将会对4G无线网络规划新技术及其应用前景进行研究和分析。 【关键词】 4G 网络规划 无线网络新技术 应用前景 一、4G 的定义 4G,即第四代移动通信技术。该技术主要包括两种制式:即FDD-LTE和TD-LTE。4G的下载速率能够达到100Mbps以上,并且具备低时延的特点。由此可见,4G的优越性是不言而喻的。 二、无线网络规划的重要意义 当前,是我国电信行业进行4G网络建设的初期阶段,各大运营商在启动大规模的网络建设之前,做好充分准备,进行全面性的、系统性的规划4G网络则极其重要,不仅如此,这还关乎到未来4G网络的建设和发展方向,运营商的投资效益和成本回收也将会受其影响,对国有资产的有效管理和利用的重要性更是不可衡量的。之所以,无线网络规划,对于4G的网络建设和发展有着非常重要的意义。 三、4G无线网络规划新技术 大家都知道,在很长的一段时间内,语音业务是我们的移动通信系统的主要业务。但是,考虑到近年来科技高速发展,社会正在不断进步,信息技术也因此焕发了新的面貌。现在,数据分组业务在市场上的分量越来越重,并且其发展的速度是空前的,难以控制的,它将会很快超越语音业务并成为主流。然而,4G网络在这种发展中所占有的地位是无法替代的,如果想日后随时随地地接入网络的话,一些新的前沿的技术是必不可少的。 3.1 精细化规划 伴随着移动通讯业务的快速发展,运营商和用户越来越关注通信网络质量,精细化覆盖已经成为运营商增加业务量、提高服务质量的重要方式。一般来说,对于大面积信号盲区和信号微弱区域的问题,传统覆盖方式都是可以解决的,但对于深度覆盖薄弱的问题却无法彻底地解决。根据以上思路,在无线网络规划方面必须追求精细化,从而逐步建设优质LTE网络。此外,为了4G网络的精品化发展,在现有的4G网络中,最好先进行案例测试和建设,以达到验证无线网络精品化的效果。因此,精细化的规划无线网络,需要点、线、面系统配合,多种场景解决方案互相配合,围绕点、线、面系统来对短板区域展开;同时根据问题区域的资源配置情况以及场景特点,匹配相应的场景解决方案进行规划。 3.2 无线网络仿真 无线网络仿真技术,主要可以分为动态仿真(连续时间仿真)和静态仿真两种。前者通过建立真实的时序环境,对网络中的各种复杂因素进行真实环境模拟,且引入真实的处理机时延。静态仿真则通过在计算机上建立离散时序事件,来进行模拟网络行为。虽然处理机的处理时延在这种方法被忽略了。现在主流的网络仿真工具均采用第二种方案实现。仿真可依据网络整体拓扑结构综合评估区域的覆盖达标情况,评估维度更为全面,其缺点在于室内覆盖评估经度较低。对于成功使用仿真技术,在很大程度上有利于4G 网络的进一步推广,人类的信息技术也将会取得进一步的发展,是4G 改革过程中不可缺少的一项技术。 3.3 MR数据分析 在未来的日子里,人们的需求将会随着时代的进步而将不断增多。通过MR数据分析来评估和优化无线网络,能够更真实地反映用户感知,快速精准地定位网络问题,可以有效提高网优用户满意度和工作效率。目前,基于MR数据的优化逐渐得到大家的重视,不仅用于干扰评估、覆盖评估及参数分析优化等,还应用到用户投诉关联分析中,取得了不错的效果。我们还需要更进一步开发基于MR的分析优化方法,为日益扩大的网络规模和日益复杂的优化工作提供有力的支撑。 四、4G 网络规划新技术应用及前景分析 可以肯定的是,市场需求的必然结果是4G 网络的不断推广。这和无线网络当前及未来的用户及业务需求、差异化的性能要求与精细化的网络实现、数据与话音业务端到端的性能要求、对保持竞争优势和高投资回报率的强烈要求有着密切的联系。但是,目前的网络技术还可以有很大的提升空间,并没有完全达到我们的期望值,还需要不断的去完善和发展。 4.1 确立以用户与需求为中心的新目标 在以往的网络规划当中,我们一贯的目标是以网络为中心的。但是,既然网络的优秀宗旨是要服务于民,则放置在首位的应当是用户的需求,尽量地满足用户,并围绕其需求进一步的展开,以将网络技术提升到一个更高的水平。通过我们不断的努力和追求,设立4G网络建设新目标,以面向用户需求为根本,尽最大的努力来满足客户的各方面需求,以保证客户在使用4G 网络时更加顺畅和便捷。 4.2 打造多维度渗透与融合的新手段 以规划设计技术角度来看,相对于2G/3G 网络,4G 网络呈现出了更多的软特性,包括与用户及业务类型、网络覆盖及干扰等相关的软容量特性,与用户及业务分布、功能及参数配置等相关的软覆盖特性,这些特性决定了必须将4G无线网规划与用户及业务发展规划、网络运维、网络优化进行紧密衔接与相互渗透,形成闭环的规划设计流程。之所以,4G 无线网络规划设计更加注重了与其它环节的相互作用。 4.3 推动大数据应用的新趋势 在4G网络规划设计工作中,引入大数据处理的应用需求与工具成果,包括在需求分析阶段引入深度覆盖需求发现平台,在系统间干扰排查阶段引入的系统间干扰排查工具,在网络结构及系统内干扰分析阶段引入的预规划工具,在网络仿真阶段引入的网络仿真平台等。和传统的测试验证方式和理论分析相对比,一方面,用户及业务特征得到了充分体现,使网络规划设计与用户需求和建网效益产生了直接关联;另一方面,大数据应用还可以做到分析整网的全样本量,保障了分析的全面性和精准度。另外,万事具有两面性。所以也应看到目前所存在的种种问题,比如针对大数据应用存在的价值挖掘不充分、数据规范性欠缺、关联性不足等,后续需要不断完善。 4.4 实现竞争与合作的新格局 当前,4G网络的竞争激烈化,以及电信公司运营带来的站址资源同质化的挑战。使得4G 网络规划的优秀要求变得更加明确,即如何实现差异化的竞争优势、使网络投资收益率得到保障。而保障网络投资收益率的无线规划要求优秀是“精确”,即运营商提出的 4G 无线网络建设,在规划、设计、施工、优化等环节上一定要做到高度精准,包括把握需求、设计方案、组织实施、分配投资、开展优化等方面力求更加“精确”。 五、总结 随着高速发展的信息技术,我们的生产与生活的水平也越来越高,但如果离开了信息技术的发展,将会变得举步维艰。 4G 网络的大范围覆盖,无疑是造福于人民。而4G 网络技术的进一步探索与研究,将会带领世界的科技水平进入一个全新的纪元。 网络新技术论文:中国联通网络重构与新技术应用实践 摘要:提出了中国联通面向云端双中心的解耦与集约型网络架构――CUBE-Net 2.0。CUBE-Net 2.0实现了在总体建设与运营成本最低的优化目标下,用户与数据双中心的网络格局。针对CUBE-Net 2.0和企业云服务的具体要求,介绍了E-CUBE网络发展概况和主要应用场景,以及通过E-CUBE实现网络跨层跨域协同的关键技术。认为结合E-CUBE网络演进与发展方向,电信运营商需要构建新的运营生态来适应网络的变革。 关键词:网络架构;产业互联网;软件定义网络(SDN);网络功能虚拟化(NFV);云计算 1 运营商面临的挑战 近些年,随着网络承载业务的丰富,通信技术(CT)与信息技术(IT)的深度融合,运营商在当前网络运营中面临网络连接数和流量增长推动网络规模快速膨胀,业务云化和终端虚拟化颠覆网络全局流量模型,专有网络和专有设备极大增加网络经营压力,互联网业务创新加快驱动网络智能化转型等一系列挑战。 (1)网络连接数和流量增长推动网络规模快速膨胀。 未来10年,将有海量的设备连入网络,连接将变得无处不在。宽带从连接50亿人增加到连接500亿物,同时宽带流量将有10倍的增长。家庭千兆以及个人百兆接入成为普遍服务,而一些新业务(如4 K/8 K视频、虚拟现实游戏、汽车无人驾驶等)对网络丢包率、时延等的服务质量(QoS)要求更苛刻。 (2)业务云化和终端虚拟化颠覆网络全局流量模型。 随着云计算的发展和大规模移动网络的建设,用户对宽带的需求已从基于覆盖的连接,转向基于内容和社交体验的连接。传统电信业务流量主要服务于网络终端节点之间的通信,符合泊松分布模型;而互联网流量和流向则由热点内容牵引,难于准确预测。数据中心成为主要流量生产和分发中心,呈现无尺度分布的特征,且与现有电信网络部署架构不匹配。 (3)专有网络和专有设备极大增加网络经营压力。 随着固定和移动网络覆盖范围的扩大,网络规模日趋庞大。网络服务需要由具有不同功能属性的多个专业网络组合提供,各专业网络彼此之间条块化分割,能力层次不齐,业务的端到端部署和优化困难。同时,传统设备研发和部署体系封闭,网元功能单一和受限,功能扩展和性能提升困难,导致新业务的创新乏力以及响应滞后,无法满足互联网应用对服务的动态请求。 (4)互联网业务创新加快驱动网络智能化转型。 互联网业务创新需要更加智能弹性的网络服务,网络需要及时洞察用户需求,实时响应用户需求。今天运营商的网络难以满足互联网业务创新对网络的灵活性、扩展性、智能化、低成本等要求。 面对这些挑战,中国联通对于网络服务的定义也从狭义的连接和转发服务向广义的信息转发、存储和计算一体化服务,并在2015年对外正式了新一代的网络架构CUBE-Net 2.0[1],作为中国联通面向未来网络转型和技术演进的总体指导框架。 2 中国联通CUBE-Net 2.0网络架构 2.1 架构理念 CUBE-Net 2.0以泛在超宽带网络为基础,并引入云计算、软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)技术进行网络的重构和改造,使得基础网络具备开放、弹性、敏捷等新的技术特征,形成网络即服务(NaaS)的架构理念(顶层架构如图1所示)。其主要的技术理念体现为3个方面:以泛在的宽带为基础,通过云网协同的手段实现弹性的网络。 2.2 关键特征 为实现上述技术理念,CUBE-Net 2.0的顶层架构特征可概括为:面向云端双中心的解耦与集约型网络架构。 在秉持总体建设与运营成本最低的一个原则下,CUBE-Net 2.0将逐步形成“用户”与“数据”双中心格局,网络将更多服务于用户与数据间的沟通以及数据本身的分发处理。对于云服务,网络的灵活性、动态性、开放性和资源的快速提供尤为重要,网络建设理念也需要实现由“云随网动”到“网随云动”的转型。随着移动宽带的发展和智能终端的普及,“用户中心”将更多地体现为移动智能终端和物联网终端;而“数据中心”则成为信息通信服务的基础依托,网络将由纯粹的连接型哑管道转型为具备更强智能和一定计算/存储能力的“云网络”宽带基础设施。 其次,通过服务功能、逻辑功能和部署功能的三维解耦,实现弹性灵活的网络服务。针对传统网络紧耦合不灵活的束缚,功能“解耦”将是实现网络弹性化的基本手段,CUBE-Net 2.0将网络按服务功能的不同划分为用户域、互通域和数据域3个服务功能域。其中,用户域负责实现用户与用户间的通信服务,涉及用户接入网内流量以及用户接入网间的流量;互通域负责用户与云服务之间的通信服务,涉及用户上传到云服务的流量和云服务下发到用户的流量;数据域负责云数据中心间的通信(DCI)以及云数据的分发服务(利用内容分发网络(CDN)将内容数据由基地云分发到边缘云),涉及数据中心间流量以及云数据的分发流量。 除此之外,CUBE-Net 2.0还将打造高效经济的网络基础。通过由厂家提供的设备模型与控制器网络模型的两层建模,现网络设备控制面与转发面解耦、控制器集中化部署,对全网形成统一的调度策略。同时,在软硬件解耦的基础上,将计算/存储/网络资源池组化,通过引入NFV的管理和编排(MANO)实现对虚拟网络功能、网络服务的生命周期管理,并通过与SDN、服务链的协同交互实现网络远程、自动、智能的快速部署,形成控制平面的集约。通过构建网络大数据平台、挖掘数据价值,实现数据管理的集约。 3 面向产业互联网应用的E-CUBE网络 3.1 服务定位 中国联通在CUBE-Net 2.0整体架构下,针对向企业提供“云专线”的新型服务,提出了涵盖企业-企业,企业-互联网,企业-数据中心(DC),DC-DC之间的专线场景的产业互联网络解决方案[2-4]。产业互联网络解决方案具备了分钟级开通业务的敏捷属性、按需提供差异化的专线服务能力的服务等级协议(SLA)属性、支持资源和网络控制多层次开放的开放属性和诸如虚拟用户终端设备(vCPE)、虚拟防火墙(vFW)等虚拟增值服务的增值属性。 3.2 技术架构 产业互联网络解决方案的优秀使能技术是SDN/NFV[5],为支持企业端到端的“云专线”业务体验,需要包含4个领域:云接入、云互联、云DC网和跨域管理控制协同,具体如图2所示。 云接入用于企业分支接入到DC或Internet场景,根据不同企业的需求提供差异化专线接入方式,根据接入方式不同,可以为企业提供差异化功能和质量要求的用户终端设备(CPE)设备。 在CUBE-Net架构下,用户终端和云数据中心成为网络服务的双中心,这就实现DCI,即从用户中心节点到数据中心节点骨干平面之间的互联。云互联骨干网引入SDN技术,实现专线业务自动发放和动态优化、调整。云互联转发面将采取多协议标签交换(MPLS)L3虚拟专用网络(VPN)over MPLS-TE方式承载企业租户L2/L3互联业务。 云DC网是支撑DC运转的网络设备和组网技术的总称。云DC网将以SDN构建业务感知网络,不仅支撑传统DC的机架资源出租,还可以对企业提供虚拟DC(vDC)服务。云DC网也是支持电信NFV和网络功能云化(NFC)的基础,是构成未来产业互联网基础设施的重要支撑。 跨域管控协同基于CUBE-Net 2.0定义的“云化的网络服务平面”实现,在云化的服务平面内,主要新技术是SDN控制、协同和NFV管理(NFVM)。VNFM负责对云化的虚拟网络功能进行生命周期的管理,SDN控制器负责对物理转发和虚拟转发网络功能进行集中控制和自动化。这包含两个层面的协同:管理和控制。以VPN业务自动发放为例,对象存储(OSS)/网元管理系统(EMS)完成物理设备VPN初始化配置、虚拟设备生命周期管理;控制器完成业务的动态发放和闭环控制。跨域控制协同是指一个端到端的服务提供,需要SDN、NFV构筑一个统一的协同编排层来实现,并通过统一的协同层将服务需求按照业务逻辑分解、分配给SDN、NFV,进而实现业务的敏捷和自动化。 3.3 组网结构 为实现端到端连接,产业互联网络解决方案的基础网络包括DC内网络、DCI、DC接入网络和传送网络,其基础网络架构如图3所示。其中,DC物理网络采用树-脊柱(LEAF-SPINE)二层架构,LEAF用于连接服务器或机架,SPINE用于下行连接LEAF,上行LEAF和SPINE之间通过10 GE/40 GE互联,每个DC都有直连链路连接到城域路由器(CR)、综合承载传送网(UTN)汇聚CR和DCI PE CR。对于DCI,每个DC部署两台路由器(DCI PE),用于实现彼此之间全连接(MESH)的双归属互联。对于DC接入网络,企业CPE通过城域网或UTN接入,采取虚拟可扩展局域网(VxLAN)Overlay专线或者MPLS专线技术。UTN与DC互联网络之间有直连链路。企业集团总部一般光纤直连到DCI骨干平面,企业分支一般通过UTN网络汇聚后接入DCI骨干平面。传送网络是支撑DC接入和DC互联的底层基础网络,采取标准化的GE/STM-1与企业对接,保障跨厂家跨域的端到端质量。 3.4 应用实践 3.4.1 SD-UTN场景 在CUBE-Net 2.0的框架下,中国联通对本地UTN进行了SDN化升级,并结合虚拟化技术以及IP/MPLS转发机制,打造了软件定义(SD)-UTN网络[6]。SD-UTN主要用于承载城和传送包括移动互联网、企业专线在内的各类电信级业务。SD-UTN的引入,可以简化移动回传网的运维,实现集客专线业务的协同。 SD-UTN的网络架构由数据平面、控制平面、管理平面和应用平面4个部分组成(如图4所示[6])。其中,控制平面功能将不再完全分布于每台设备上,而是集中到SDN 控制器实现。在控制平面(SDN控制器)的上层应增加应用平面。管理平面除对数据平面网元进行管理外,还需管理控制平面,并且与控制平面和应用平面互通,联合提供网络的管控能力。 3.4.2 DCI鼍 在产业互联网技术架构下,DCI是支撑企业端到端“云专线”业务所必需的4个领域中的重要一支。由于SDN技术可以分离网络的控制平面与转发平面,对DCI的SDN化升级也是实现云互联的必由之路。 基于SDN的DCI业务可以帮助企业实现云到云、企业到云的连接,进而实现业务的快速灵活提供功能。基于SDN的DCI系统[7],由应用层、协同层、控制层、转发层构成,整体网络架构如图5所示[7]。 网络转发层主要由路由器设备组成,和控制层通过Netconf/分组集中器(PCE)/边界网关协议-链路状态(BGP-LS)/命令行界面(CLI)等协议或方式交互。转发层利用VxLAN等技术,可以实现不同云之间的连接。控制层主要由控制器构成,控制器向下对转发层的DC对接能力、TE能力等配置进行下发,向上通过Restful等协议和协同层协同器交互。协同层主要由协同器构成,兼具协同和业务编排功能,协同层提供基于Restconf等协议的北向接口给应用层调用。应用层由各种应用软件构成,这些软件由Portal、后台数据库等组成。SDN控制器的北向接口支持第三方APP调用网络资源,云控制平台可以通过插件调用基于SDN的DCI服务,实现连接的快速调整。 4 E-CUBE网络演进与发展 E-CUBE网络的落地也随着概念的提出在积极展开,中国联通产业互联网络解决方案发展规划如图6所示。2016年,已实现基于IP A网完成云互联网的SDN化改造,网络覆盖到省会一级和海外POP点,支持运营商和跨国企业区域总部以及企业DC的敏捷接入需求。未来3年的发展将依托于IP A网和UTN网络逐步落地。2017年,将基于分布全国的UTN网络完成云接入网的SDN化改造,并在转发面和控制面实现与A网的端到端互通。支持企业分支的敏捷专线需求。2018年,在云承载网络(云互联和云接入)敏捷的基础上,进一步通过协同层实现云业务与网络专线的一体化服务能力。 网络新技术论文:长三角高新技术企业创新网络中关系管理能力与利用式合作创新关系研究 摘要:已有文献对关系管理能力、利用式合作创新进行了研究,但鲜有探讨关系管理能力对利用式合作创新的影响以及网络中心度的调节作用机制。文章以209家长三角高新技术企业为研究对象,对关系管理能力和利用式合作创新的理论关系及网络中心度的调节作用进行了实证研究,结果表明:关系管理能力与利用式合作创新呈正向关系;网络中心度强化关系管理能力与利用式合作创新的正向关系。 P键词:关系管理能力;利用式合作创新;网络中心度 一、 引言 本文整合网络社会资本理论和创新搜寻理论,构建关系管理能力、利用式合作创新的关系模型,以期在三方面做出贡献:一是深入研究关系管理能力的内涵和发起能力、交流能力和协调能力三个维度的分类;二是目前学者研究探讨关系管理能力对利用式合作创新的影响机制较少,本文重点研究探讨关系管理能力与利用式合作创新的理论关系;三是揭示在不同的网络中心度情境下,在关系管理能力对利用式合作创新的影响中产生的不同作用。 二、 理论与假设 1. 关系管理能力是利用式合作创新的重要影响因素。 关系管理能力也被称为联盟能力、关系能力、协同能力、网络能力等(Dyer Hatch,2006),指根据外界环境变化(Gulati,1995),发展、管理、利用和协调外部各层次网络关系(Ritter Gemunden,2003),以获得相关资源要素、引导创新网络变化的能力(邢小强和仝允桓,2007)。关系管理能力决定了企业角色、发展(Ritter Gemunden,2003),对其参与创新网络的创新行为、过程以及创新结果状态具有重要影响(Collis,1994;Hagedoorn et al.,2006)。在创新网络中通过关系管理能力,可以在吸收、积累、内化和应用外部成员企业知识的过程中激荡出新创意和想法,进而激发合作创新方式(Henderson,1993)。已有的研究较多是从资源观、知识观的角度,从网络结构等因素(Capaldo,2007)探讨关系管理能力如何影响影响创新。 学者们最早从20世纪90年代就逐步研究关系管理能力。Moller和Halinen(1999)最初将关系管理能力视为单维度的概念,定位关系管理能力为组织与组织间单一的关系。以后学者们对关系管理能力的研究越来越深入,将关系管理能力划分为多维度。在萧维嘉(2012)等学者研究成果的基础上,本文将关系管理能力划分为发起能力、交流能力和协调能力三个维度。发起能力指建立网络关系的能力,即企业寻找、选择网络合作伙伴,积极与潜在的同行企业、高校或科研院所、客户、供应商等建立合作关系。交流能力指企业与网络合作伙伴企业之间在技术、信息、人员、资本等多方面进行交流的能力。协调能力指构建与利用创新合作规则和解决冲突的机制,确保企业与企业间保持一致的行为,促使合作创新行为顺利开展的能力。 2. 研究假设。 (1)关系管理能力和利用式合作创新。 ①发起能力对利用式合作创新的影响:发起能力使企业在自身和网络合作伙伴基础上,提高和拓展企业技术、范式,利用已有的资源或机会,开发新技术或新产品(Lee lee,2003)。发起能力强的企业可以挑选适合的网络合作伙伴成员,获得、利用基于自身和网络合作伙伴的资源,从而拥有关系租金(Lavie,2004),促进利用式创新。 假设1:企业的发起能力与其利用式合作创新正相关。 ②交流能力对利用式合作创新的影响:企业交流能力越强,越能提高相互沟通的频率,增强利用企业已有资源、技术的效率。随着交流能力的增强,企业将与网络合作伙伴间的沟通形成惯例,导致企业在已有资源和技术基础上进行微调的利用式合作创新。通过沟通惯例获得的资源使得企业更加注重使用原有信息。如果交流能力不强,网络成员间易发生猜疑、怀疑,增加交易成本,将严重影响利用式合作创新(Zerni et al.,2010)。 假设2:企业的交流能力与其利用式合作创新正相关。 ③协调能力对利用式合作创新的影响:协调能力有利于促进形成创新网络成员间的专有资产,在利用式合作创新中企业使用的大都是网络成员伙伴的已有知识,而且这些知识存在于创新网络成员的企业内部。网络成员间的专有资产更有可能促进企业对网络合作成员中创新伙伴有关隐性知识、技术的利用、消化和吸收(Uzzi,1997),增加情感(任胜钢等,2011),增加网络成员的稳定性,有利于企业在现有产品、技术基础上组织开展较小的利用式创新。同时,协调能力有利于突出合作目标和团队合作,企业和网络成员交换、整合各自技术、知识信息以及不同思想、观点,确保企业对创新网络成员易于管理,促进对已有知识、技术资源的理解、应用,增强产品、工艺的创新开发,提高利用式合作创新的高效性(Triandis,1995)。 假设3:企业的协调能力与其利用式合作创新正相关。 (2)网络中心度的调节作用。 ①网络中心度对发起能力与利用式合作创新之间关系的调节影响。网络中心度高的企业能吸引到更多的网络成员开展合作,在创新合作中稳步增强关系质量和强度(王晓娟,2008)。企业位于创新网络中心位置,则其具有丰富的网络节点资源,对于创新网络成员具有更大的吸引力,可以增加与更多具有互补资源的优秀企业合作的机会,从而在众多有联系的节点中挑选出合适的创新合作伙伴(Powell et al.,1996)。与处于网络边缘位置的企业相比,网络中心位置集聚资源的磁场效应更强,更利于利用式合作创新(程聪等,2014)。 假设4:企业的发起能力与利用式合作创新的正向关系受到网络中心度的正向调节,即企业具有较强的网络中心度时,企业发起能力与其利用式合作创新的正向关系会受到显著强化。 ②网络中心度对交流能力与利用式合作创新之间关系的调节影响。企业的网络中心度较高,伴随着信息、资产、声誉的流动,企业能够在短时间内快速获取丰富知识,提供更多推动利用式合作创新的技术要素(Nooteboom Gusing,2004)。处于创新网络中心位置的企业是创新网络中各长远间技术、信息沟通的通道,集聚了创新网络内各种不同的技术和信息流,企业对于信息数量和质量的把握得天独厚(Bell,2005)。网络中心度高的企业与其他企业联结程度高,易于复杂嵌入性知识的转移、交流(Gnyawali,2001),有利于和其他创新网络成员基于外部信息和内部现有知识进行技术开发、交流互动,增强利用式合作创新(Powell et al.,1996)。 假设5:企业的交流能力与利用式合作创新的正向关系受到网络中心度的正向调节,即企业具有较强的网络中心度时,企业交流能力与其利用式合作创新的正向关系会受到显著强化。 ③网络中心度对协调能力与利用式合作创新之间关系的调节影响。处于网络中心位置的企业在创新网络中具有很高的权威,地位、权力和威望较高(Wasserman Faust,1994)。 这些企业与创新网络内各成员将的联结对合作伙伴的资源承诺增加,合作伙伴的关系质量也会提升,有利于企业和合作伙伴成员间协调冲突、解决问题(Rowley et al.,2000)。在利用式合作创新中,要素具有一定的稳定性,较高的网络中心度为企业提供了更多进行利用式合作创新的技术知识和信息(Nooteboom Gilsing,2004)。 假设6:企业的协调能力与利用式合作创新的正向关系受到网络中心度的正向调节,即企业具有较强的网络中心度时,企业网络关系协调能力与其利用式合作创新的正向关系会受到显著强化。 三、 研究设计与分析结果 1. 研究样本与数据收集。本文将信息技术、节能环保、装备制造、新材料、新能源、智能装备、汽车、生物医药等战略性新兴产业领域企业作为研究对象,问卷发放区域在长三角区域,以上海市为主,重点聚焦在上海临港产业区、漕河泾开发区、张江高新区和苏州工业区、杭州工业区等部级园区。预测试阶段的问卷发放、回收以及小样本梳理后,本文采用最终形成的调查问卷进行正式调研;整个问卷发放和回收过程历时4个月,在正式数据收集阶段,共回收问卷280份,其中有效问卷209份,回收有效率74.6%。 2. 变量与测量。 (1)关系管理能力的测度。发起能力。借鉴Inkpen和Tsang(2005)、朱秀梅等(2010)和方刚(2014)等学者关于发起能力的测度题项,运用Kaiser-Meyer-Olkin方法,得到KMO值是0.784(χ2=239.444,4df, p 交流能力。借鉴Lavie(2004)、Gilsing和Nooteboom(2004)关于协调能力的4个测度题项,利用Kaiser-Meyer-Olkin方法,得到KMO值是0.771(χ2=194.942,4df,p f调能力。借鉴Gilsing和Nooteboom(2004)和Achim Walter等(2006)关于协调能力的测度题项,基于Kaiser-Meyer-Olkin方法,得到 KMO值是0.757(χ2=184.813,4df, p (2)利用式合作创新的测度。本文借鉴Morgan和Berthon(2008)、Atuahene-Gima和Murray(2007)关于利用式合作创新创新的4个测度题项,采用Kaiser-Meyer-Olkin方法,得到KMO值是0.673(χ2=122.981,4df,p (3)网络中心度的测度。本文借鉴李文博等(2008)和邬爱其(2007)关于网络中心度的5个测度题项,利用Kaiser-Meyer-Olkin的方法,得到KMO值为0.813(χ2=332.816, 5df, p 为确保研究结果可靠性,本文选取了员工人数、企业年限、销售规模等变量作为控制变量,采取层级式多元回归方法进行数据分析。本文对关系管理能力和网络中心度进行了中心化处理,以避免加入关系管理能力与网络中心度的交互项后导致多重共线性问题。 3. 实证分析与结果。根据关系管理能力对利用式合作创新以及网络中心度的层级回归结果表1,关系管理能力中的发起能力、交流能力、协调能力均与利用式合作创新呈现正向相关关系,标准化的回归系数分别是0.105(p 四、 结论与展望 1. 研究结论。本文以长三角209家企业为样本,运用网络社会资本和创新搜寻等理论就企业关系管理能力对利用式合作创新的作用机制进行了实证研究,取得了一些有意义的研究成果。首先,关系管理能力突出了关系建立、互动、关系资本及冲突的协调解决,体现在企业从自身出发,依靠自身及网络社会资本处理与创新网络内其他企业的合作关系,并与网络内企业共同协同发展。其次,发起能力、交流能力和协调能力通过不同的路径影响利用式合作创新,但都与利用式合作创新存在正相关关系。第三,网络中心度代表了企业在创新网络中的资源、权力和地位,往往位于信息、资源通道的节点中心,会是企业信息、技术交易和合作的桥梁,增强了利用式合作创新。 本文对于管理实践具有重要启示:第一,关系管理能力是利用式合作创新的重要影响因素,对于创新网络中的企业而言,在加强自身内部能力建设的同时,应主动参与到利用式合作创新中,有计划、有目的地与合作伙伴交流、互动和协调;第二,关系管理能力中发起能力、交流能力和协调能力同等重要,企业在这三个方面都需重视,以在利用式合作创新中获得和利用网络资源蕴含的价值;第三,当企业致力于利用式合作创新时,可以主动占据创新网络的中央位置,汇聚焦点知识和信息,正向推动创新网络朝有利于企业的方向变化。 2. 不足与未来研究展望。一是本文以长三角的高新技术企业作为样本数据分析对象,产业领域具有一定的局限性,一定程度上会影响研究结论的普适性,未来可以在全国范围内增加数据样本。二是本文仅仅研究了209家长三角高新技术企业的横截面数据,对这些企业不同发展阶段、发展时期的动态数据进行分析,未来可以进一步研究关系管理能力、利用式合作创新在不同发展阶段的变化,对其动态变化作更深入研究。三是本文只对网络中心度对关系管理能力与合作创新之间的调节影响机制进行了分析,未来研究可以考虑将结构洞、网络异质性、网络密度等变量纳入综合分析,进一步补充和完善“关系管理能力―利用式合作创新”的理论关系。 作者简介:王玉(1953-),女,汉族,浙江省宁波市人,上海财经大学国际工商管理学院教授、博士生导师,研究方向为战略管理;邓艳宾(1978-),男,汉族,河南省安阳市人,上海财经大学国际工商管理学院博士生,研究方向为组织与战略管理。 网络新技术论文:计算机网络新技术及发展初探 摘要:计算机网络技术是通信技术与计算机技术相结合的产物。计算机网络是按照网络协议,将地球上分散的、独立的计算机相互连接的集合。计算机网络具有共享硬件、软件和数据资源的功能,具有对共享数据资源集中处理及管理和维护的能力。本文将对网络关键技术及其新发展进行概述。 关键词:计算机;网络;新技术 1计算机网络传输介质技术? 1.1双绞线 用于公共电话交换系统,可分为屏蔽双绞线和无屏蔽双绞线; 1.2同轴电缆 具有传输频带宽,话路容量大,抗干扰性能好,传输速率高等优点; 1.3光纤 具有载波频率高,通信容量大,传输损耗小,不受外界电磁场干扰,体积小,重量轻等优点,是计算机网络通信领域中最具竞争性的一种传输介质; 1.4视线介质通信 包括无线电通信、微波通信、红外线通信等利用空间传输电磁波技术实现的通信。 1.5卫星通信 一个静止轨道的同步卫星只需要经过一次中继,就可以覆盖地球表面积三分之一的地区。 2计算机网络交换技术 2.1电路交换网 电路交换网进行数据通信交换时,首先申请通信的物理通路,通路建立后通信双方开始通信并传输数据; 2.2存储转发交换网 在进行数据通信交换时,先将数据在交换装置控制下存入缓冲器中暂存,并对存储的数据进行一些必要的处理。 2.3混合交换网 这种网同时采用存储转发和电路交换两种方式进行数据交换。 2.4高速交换网 高速交换网采用ATM异步传输模式、帧中继FR.及语音传输等技术。 3公用网络传输技术 3.1X.25协议 X.25协议是应用较广泛的一种传输协议。它规定了网桥和路由器等通信O备如何在连接线路上打包和选择路由。 3.2帧中继 帧中继是继X.25后发展起来的数据通信方式。它通过按需要分配带宽来处理分段信息传输增加带外信号来实现。帧中继这种新技术在局域网的互连中得到广泛应用。 3.3ISDN ISDN是基于单一通信网络、能够提供包括语音、文字、数据、图像等综合业务的数字网。ISDN通过标准POTS线路传送数据。速率可以达到128kbps。 3.4千兆快速以太网 千兆快速以太网较快速以太网速度提高了10倍,达到1000Mbps。通常用光纤、6类非屏蔽双绞线进行组网。 3.5ATM异步传输模式 ATM异步传输模式是一种高速面向连接的、标准化的传输、复用交换技术。它使用了由53B(字节)组成的传输分组,可以同时传送各种不同类型的数据,包括视频和音频。在25Mbps-655Mbps的数据范围内提供专用带宽。 3.6B-ISDN宽带综合业务数字网 B-ISDN宽带综合业务数字网是基于光缆网络使用异步传输模式(ATM),通过SONET同步光缆网络进行数据交换传输的新一代ISDN网络。 3.7蓝牙技术 蓝牙技术是一种短距离的无线连接技术标准。其实质内容是要建立通用的无线电空中接口及其控制软件的公开标准。蓝牙技术主要面向网络中各类数据及语音设备,如PC机、笔记本电脑等。 3.8无线AP 无线AP是无线局域网中的接入点和无线网关。作用类似于有线网络中的集线器。 3.9大容量无线网 大容量无线网是以蜂窝式移动数字通信网实现个人数据通信的技术。美国微软公司与美国移动通信公司已联合投资90亿美元开发卫星蜂窝网,建立21世纪的个人数据通信。 3.10空间信息高速公路 空间信息高速公路是美国规划全球Internet通信卫星计划,休斯公司已经筹划开发的空间信息技术。 4宽带用户入网技术? 4.1DSL数字用户链路网 以铜质电话线为传输介质的传输技术组合,包括ADSL、HDSL和RADSL等,一般称之为XDSL技术。 ADSL非对称数字用户线路是运行在原有普通电话线上的一种新的高速宽带技术,利用现有的一对电话铜线,分别传送数据和语音信号,数据信号不通过电话交换机设备,不需要拨号一直在线,属于一种专线上网方式。 HDSL高比特率数字用户线路是一种对称的DSL技术,可以利用现有电话线中的两对或三对双绞线来提供全双工的1.544Mbps(T1)或2.048kbps(E1)数字连接能力。优点是充分利用现有电缆实现扩容,可以解决少量用户传输宽带信号的要求。 RADSL速率自适应非对称数字用户环路是自适应速率的ADSL技术。可以根据双绞线质量和传输距离动态地提交640kbps到22Mbps的下行速率。以及从272kbps到1.088Mbps的下行速率。 4.2Home PNA对称式数据传输技术 Home PNA对称式数据传输技术的双向传输带宽均为1Mbps或10Mbps。其传输距离一般为100~300m。Home PNA技术运用现有的电话线高速接入互联网。不需要改变原有电话的设置,而且上网速度很快。 4.3Cable接入技术 可以使有线电视公司利用现有HFC(光纤铜轴混合网)网络提供了宽带业务。HFC在一个500户左右的光节点覆盖区可以提供60路模拟广播电视和每户至少2路电话、速率至少高达10Mbps的数据业务。 4.4光纤接入技术 光纤接入技术是指在光纤用户网中局端与用户之间完全以光纤作为传输介质的接入网技术。光纤用户网具有带宽大、传输速度快、传输距离远、抗干扰能力强等特点。 4.5无线接入技术 利用无线技术作为传输媒介向用户提供宽带接入服务。除了传统的无线局域网络接入外,卫星宽带技术正在迅速发展。用户通过计算机的调制解调器和卫星配合接入互联网,从而获得高速互联网传输、定向发送数据、网站广播等服务。 5网络安全技术 5.1端到端的安全技术 主要指用户(包括)之间的加密、鉴别和数据完整性的维护。 5.2端系统的安全技术 主要涉及防火墙技术。 5.3安全服务质量 主要指如何保证合法用户的带宽。防止用户非法占用带宽。 5.4安全的网络基础设施 主要涉及路由器、城名服务器,以及网络控制信息和管理信息的安全问题。 6计算机网络的未来技术 6.1开放技术 开放的体系结构、开放的接口标准,使各种异构系统便于互联和具有高度的互操作性,归根结底是标准化技术问题。 6.2集成技术 表现在网络的各种服务与多媒体应用的高度集成,在同一个网络上,允许各种消息传递。既能提供单点传输,也能提供多点传递;既能提供无特殊服务质量要求的信息传输,也能提供有一定时延和差错要求的确保服务质量的实时传递。 6.3高性能技术 表现在网络提供高速率的传输、高效率的协议处理和高品质的网络服务。 6.4智能化技术 表现在网络的传输和处理上。能向用户提供更为方便、友好的应用接口。在路由选择、拥塞控制和网络管理等方面显示出更强的主动性。尤其是主动网络的技术研究,使得网络内执行的计算能动态地变化,该变化可以是/用户指定0或/应用指定0,而且用户数据可以利用这些计算。计算机网络技术的未来趋势是优化网络体系结构、提高网络传输效率和解决网络关键技术。 网络新技术论文:需求驱动下的“网络新技术专题”教学探索 摘 要 采用需求驱动进行网络新技术专题课程教学,讨论了教学所涉及的主要技术专题,对各专题对应的需求进行了分析,探讨了以需求为中心的专题教学方法,包括专题选取,专题讲授方法,学生在教学中的主体性,并给出了在需求变化后的一般应对方法。 关键词 需求驱动 教学改革 网络新技术专题 0 引言 需求和教学之间存在着固有的关系:教学服务于需求,需求推动教学。在教学中应重视需求,如:文献[1]认为分专业层次进行大学英语教学的前提是深入科学分析英语的社会需求;文献[2] 通过需求分析,改革大学英语教学;文献[3]讨论了以社会需求为导向提高体育院校英语专业教学质量等。网络新技术专题这门课程是网络工程专业的专业选修课,在计算机网络这门课程的基础上讲授有关网络技术的新的理论和应用等,使学生了解计算机网络前沿,跟踪计算机网络学科的新发展,掌握在该领域进行研究工作的基本方法。在信息时代,计算机网络技术发展迅速,涉及很多方面,单纯从新的角度来展开课程的教学存在着不足之处,围绕需求开展是一种有益的探索,也能在一定程序上提升学生的就I技能。 1 主要网络新技术专题与对应需求分析 (1)光接入网。光接入网由于采用光纤通信,因此具有带宽、防电磁干扰、性能等多方面的优点,可有效解决用户的固定宽带接入需求,因此在生活当中已经越来越得到广泛的使用,同时也是未来的发展重点,如:FTTH。 (2)宽带移动因特网。人们需要随时随地的使用网络,宽带移动因特网可有效解决用户在移动过程中实现宽带接入需求,如:3D导航、云端游戏、移动支付等。 (3)主动网络。主动网络允许在网络节点运行特定的程序代码,使得网络具有可编程性,因此可以利用主动网络的这个特性开展新的网络应用,合理利用主动网络技术也可改进网络带宽性能需求。 (4)网络存储。目前需要存储的信息越来越大,并且需要在网络中频繁传输,网络存储技术即用于解决数据存储的网络化需求,如:FC SAN。 (5)Agent技术。可以在特定环境下自主运行,移动Agent还可以从一个节点迁移到其它节点,的这些特性可用于解决新的网络应用需求,如:合理应用移动Agent进行查询可以有效利用带宽。 (6)软交换。软交换吧呼叫控制功能分离出来,从而在网络建设、网络管理以及为运营商提供各种新的业务等方面都存在优越性,使用软交换技术也可以更好地服务于用户。 (7)家庭网络。家庭中的电器设备越来越多,家庭网络将家庭中的各种电器之间通过网络进行连接,实现智能家居,可以有效改善生活体验需求。 (8)无线传感器网络。通过无线传感器网络用户可收集到来自传感器所覆盖区域的被感知对象的信息,进而有效的利用这些消息。随着传感器及其采集信息的种类越来越丰富,其应用领域也越来越多,如:环境监测、医疗护理。 (9)云计算。云计算可以通过网络按需访问所提供的共享的计算资源,提供基于互联网的相关服务,可以满足按需使用计算资源的需求。 (10)软件定义网络。带宽需求是一种基本的网络需求,网络带宽追求越宽越好,但目前所能提供的带宽总是有限的。现在进入了大数据时代,数据量增长迅速,因此有效利用带宽进行数据传输显得越来越重要,SDN可以实现对网络流量的灵活控制,从而实现更好地利用带宽。 2 以需求为中心的专题教学探索 2.1 专题选题原则 (1)与专业知识体系相适应。在整个专业体系中,该门课程主要让学生了解网络的最新发展,在知识层面要区别与计算机网络,要把新发展反映出来,首先适合介绍网络新技术及其发展概况,然后再逐个专题介绍。另外譬如新一代因特网协议IPV6尽管在计算机网络教程里有介绍,应用也相对比较普及,这种专题也可以引入进来,但应侧重在移动IPV6以及IPV6的发展趋势上。 (2)是网络新技术热点应用问题。热点应用问题一般具有广泛的需求,可以作为选题的一个考虑因素。 (3)与社会需求相适应。任何一项技术,脱离了社会需求,则缺乏生命力,需要分析目前主流网络新技术的需求在哪里,是一种适合特定领域使用的还是适合各个领域普及的,是符合单位内部应用的还是因特网范围适用的。还要考虑这种技术是暂时满足需求或者有很强的竞争力具有较长的生存期,如ADSL技术作为一种网络接入技术在过去一段时间满足了用户的宽带接入需求,ITU-T也在制定下一代ADSL的相关技术标准。但和PON技术相比,本课程选择介绍PON技术。 2.2 专题讲授方法 (1)典型应用场景。专题围绕应用展开,从课堂教学的角度,最好先引入一种典型应用场景,这样使技术和应用能够紧密的结合,也能提高学生的学习兴趣,以及让学生了解如何解决实际应用问题。如:在介绍MapReduce编程模型时,可以引入大规模WEB访问日志分析作为典型应用场景。 (2)解决方案。给出应用场景之后,按照教学思路接下来即给出解决方案,尽管解决方案有很多种,但教学的目的是为了介绍相应的网络新技术,也就是说前面的应用场景就是为导入新技术服务的,当然要考虑这种解决方案尽量是最佳解决方案,至少要是一种合理解决方案。 (3)与传统技术Ρ取=樯苄录际跏保要突出这种技术的优势。当然任何一种技术都是有它的长处也存在着不足之处。在讲授时和传统技术对比也是很有必要的,传统技术一般比较成熟,在过去甚至未来一段时间一般也能满足相应的需求,在讲授替代新技术时要从多方面进行对比分析,这样既容易让学生理解又容易让学生对该技术有个全面的认识。 2.3 学生的主体性体现 (1)根据专题给出应用场景。在本课程的教学中,专题可以采取“应用场景――解决方案――其它应用场景”三个步骤进行,前面的两个步骤即应用场景及解决方案由教师给出,第三个步骤由学生给出。这样学生会去充分发掘还有哪些场景是适合用这种技术去解决的,发现问题是解决的问题的前提,在教学中引导学生发现问题比单纯的介绍一种技术更有启发价值。 (2)给出自己对专题的理解。当然作为一个专题,在课堂上教师的教授总是有限的,并且有些技术本来就还在发展当中,因此在课程的教学过程当中适合设置一个环节,即由学生自己给出对相应专题的理解。当然不是在讲授完之后就立即让学生发表意见,尽管这样在一定程度上可以了解课堂教学效果,但作为本课程,适合采用让学生课后通过充分查阅相关文献书籍等,再给出学生自己对专题的理解。这样处理有三个目的:一是锻炼学生的自学能力,二是提高学生的科研水平,三是让学生对该专题有更充分的认识。 (3)以小组为单位开展讨论。本课程适合在专题介绍的最后一个环节开展小组讨论,小组的组建根据小组人数随机组建,讨论方式采取规定时间,根据专题情况给出合适的讨论时间,讨论完成后,由每个小组选出代表进行发言。讨论可以交流彼此的看法,也同时是学生课后学习该专题的动力,只有在自己有所理解的基础上才有发言权,才能得到其他同学的认可。 2.4 需求变化应对方法 (1)应用场景变化。需求是不断变化的,当然相应的应用场景也在变化。如大数据处理:离线计算需求可以使用MapReduce框架,需要计算效率较高的交互式应用环境则可以采用Spark框架,Storm框架则在实时性较高的流式计算具有优势。 (2)技术升级。技术是不断发展的,教学过程中要注意技术的升级变化。如:Hadoop 从1.0 发展到2.0之后有哪些变化。 (3)教学中的专题更新情况。在近几年的教学实践中,对专题进行了部分调整,具体情况及原因见表2。 3 结语 有效开展网络新技术专题的教学需要考虑到各种情况,同时也要适应网络技术的发展变化,采用需求驱动法开展该课程的教学在实用性方面表现突出,也具有较好的可操作性。
一、引言 现代审计起源于16世纪的意大利,经历了账项审计和制度审计,逐渐演变为现在的风险导向审计。风险导向审计于20世纪末在我国会计师事务所中得到广泛应用,它以审计风险模型为基础,通过评估企业的重大错报风险水平来执行后续审计程序,以发现企业是否存在重大错报,以企业的财务数据和非财务信息为审计对象,审计方法包括核对法、审阅法、查询法、分析法等。但是,近几年,随着科学技术的发展,财务舞弊的案例越来越多,据Wind数据库统计,自2015年以来,A股上市公司共发生近130起财务舞弊案件,在康美药业舞弊一案中,广东正中珠江会计师事务所更是被处以25亿元的连带赔偿责任,难道风险导向审计不适用于资本市场了吗?文章认为,现代风险导向审计依然是最先进的审计体系,但是由于企业身处大数据、云计算、区块链、人工智能等智慧环境下,现代风险导向审计应当与时俱进,依托这些先进技术来拓展审计思路、丰富审计方法、提高审计效率。 二、智慧审计环境 (一)大数据 大数据,又被称为巨量资料,具体可分为结构化、半结构化和非结构化数据,咨询机构调查报告显示,随着互联网信息技术的发展,非结构化数据在企业的数据库中占比超过80%,非结构化数据可以补充非会计量化信息[1],与会计信息相互印证,是获取企业经营管理信息的重要来源,如何分析提取大数据中的有效信息以加深对企业的了解,是智慧审计变革的重要一步。 (二)区块链 区块链,就是一个又一个区块组成的链条。每一个区块中保存了一定的信息,它们按照时间顺序连接成链条。如果要修改区块链中的信息,必须征得半数以上节点的同意并修改所有节点中的信息,而这些节点通常掌握在不同的主体手中,因此篡改区块链中的信息是一件很困难的事。相比于传统的网络,区块链的核心优势是去中心化、开放、不可篡改等,将区块链技术与现代审计发展需求相结合之后,可将其用于数据采集、分析、运输、存储等环节,保证审计证据获取的公正性和一致性,提高数据运行效率,降低审计实施成本[2]。文章将从两个方面分析如何将区块链技术应用到审计工作中。 (三)人工智能 人工智能是计算机科学的一个分支,它是一门新的科学技术,是研究、开发用于模拟、扩展人的智能的理论技术,通过人工智能相关技术知识,可以生产出一些智能机器,它们用与人类相似的方式思考和反应,比如我们耳熟能详的自动驾驶、家用机器人和专家系统等[3]。人工智能不仅可以应用于高新技术方面,在审计工作中也可以提供一些技术支持,人工智能对审计的影响主要体现在劳动密集型任务的自动化,即人工智能可以完成审计过程中结构化和重复性的任务,从而达到提高审计效率和效果的目的。以德勤为代表,四大国际会计师事务所均有对人工智能辅助审计的探索。 (四)云计算 云计算本质上是数据分析处理工具,将庞大的数据处理程序分解成无数个小程序,再运用计算机系统分析处理这些小程序,最终得到结果并返回给用户,网络“云”和服务器系统是云计算发挥作用的主要助手,云计算是一种重要的信息处理技术,数据存储能力强大,具有高效的数据处理能力,兼具成本低廉的优点,简单来说,通过云计算,可以在很短的时间内处理数以万计的数据[4]。现代审计处于互联网审计环境下,电子审计证据也逐步常态化,随着云计算的深入发展,数据存储能力和数据分析频率也会随之提升,这在审计领域也会产生巨大影响。 三、智慧审计变革 (一)大数据助力错报风险评估 大数据在公司业务活动中的应用日益广泛,审计工作人员所面对的审计对象和审计环境也随之变化,审计对象从之前繁琐笨重的纸质材料逐渐向电子化、平台化、智能化的财会信息靠拢。此外,审计工作也面临着新的挑战,随着研究型审计发展的日益健全,大数据也逐步贯穿于审计工作的方方面面,比如确定决策、制订计划、完善审计实施等[5]。在风险导向审计模式下,审计工作可分为审计计划、风险评估、风险应对以及出具审计报告四个阶段。在风险评估阶段,审计师可运用大数据对被审计单位及其环境进行分析与评估、识别财务舞弊风险,因此在组建审计小组时,更注重对具备信息系统审计、计算机科学等知识背景的审计人员的配备。审计人员应当充分利用数据分析相关软件,对相关信息进行检查审核。企业的非财务信息中也包含许多数据,在风险评估阶段,审计人员可以利用Python软件在新闻网站等公开媒体中获取企业相关信息,从而看企业的外部声誉是否良好,此外,可以利用State软件看企业的会计信息是否前后一致,比如,看企业的营业收入、客户数量、供应商数量、库存商品等会计项目的变动是否具有一致性和相关性,还可以用PowerBI、Excel等可视化软件,比较会计项目各年、各季度的变动,将其和行业水平进行对比,看其变动是否具备合理性,利用数据分析软件对企业进行横向对比和纵向对比,以此来评估企业的重大错报风险水平。在大数据时代以前,审计工作人员在评估认定层面的重大错报风险时,由于其重点关注等认层面的存在性、完整性和真实性,往往强调从账簿追溯到凭证或者由凭证记录至账簿这一过程,即重视审计证据的先后逻辑关系,随着大数据技术的深入应用,审计证据向电子化、复杂化方向发展,因果关系较难被发现。因此,审计人员更倾向于寻找审计证据之间的相关性,比如采购、生产、销售这一链条应当是完整的,这些环节之间具有相关性,那么财务记录也应当是相互关联的,以此可以探索公司是否存在舞弊行为。 (二)区块链促进审计实时性 首先,区块链技术会增强常规取证程序的完整性和可追溯性。区块链中记录的信息,具有清晰完整的事件演进脉络,不可更改和删除,且可通过共识机制和加密算法保证其真实性和安全性。审计师可以加入区块链网络,下载完整的交易账本,也会留下追溯路径,用来验证审计工作是否完成到位。当区块链取代ERP等主流信息系统,并且业务数据、财务会计数据均已存储于区块链之中时,许多常规审计取证程序,如检查、函证、重新计算等可以用计算机自动程序来替代。例如,当被审计单位与其开户银行、供应商、经销商或消费者形成一个联盟链或私有链时,交易各方就没有必要将同一交易在各自的数据库中重复记录,而是通过统一的分布式账本共享交易数据,此外,企业不需要定期执行对账和调节程序,审计师也不需要向第三方寄送询证函。区块链能够将审计师从机械、繁复的审核、验证工作中解脱出来,使其将精力投入到更有价值的分析性工作中。其次,区块链有助于提高审计报告的时效性。现有会计信息系统中,往往在业务发生5~10天后,财务部门才会进行相关记录,而事务所通常会在公司财务信息公布1个月后开启审计工作,从业务发生到会计记录再到外部审计,在时间上具有一定的滞后性,这不利于外部投资者及时使用审计报告做出投资决策,而区块链技术有助于推动实时审计成为现实。德勤会计师事务所指出,当被审计公司的某一重要交易类别记录于区块链之上时,审计就有可能开发出基于区块链的持续审计工具。如果区块链技术可以实现财务信息的实时记录,那么基于区块链的实时审计也可能成为现实。例如,基于区块链技术的智能合同在持续审计、实时审计的落地方面起到明显的推动作用。审计工作人员可以将公司的控制协议录入智能合同,由智能合同监控会计记账或经营流程,相当于智能合同实时实施控制测试,有利于智能化、实时性审计工作的开展。 (三)人工智能加速审计自动化 人工智能对审计工作的帮助主要体现在实质性程序的执行中,在审计工作中,先执行控制测试,再执行实质性程序,实质性程序是指运用检查、观察、访谈、函证等审计方法获取直接证据,通过计算和分析性复核等审计方法对所获取证据的真实性进行核查,最后评估被审计单位财务报表是否存在重大错报风险,得出审计结论[6]。人工智能可以在函证、检查、计算等方面辅助审计人员,检查是指审计人员通过核查原始凭证,以检验会计账簿的真实性,由于抽样本身暗含一定的风险,被审计单位的舞弊行为或错报信息可能就隐藏在未被抽取的样本中,由于未被抽样,审计人员可能会忽略被审计单位的舞弊行为,在人工智能的协助下,全样本审计或许会成为现实,大部分企业已启用电子凭证,人工智能利用图像识别技术可以快速抓取有效信息,避免了传统审计中翻阅纸质凭证获取相关信息的低效率和枯燥等问题。在计算方面,人工智能技术可以协助审计人员重新计算累计折旧、累计摊销、固定资产期初期末净值和相关税费,还可以按照会计记账逻辑和记账程序,复核从记账凭证到会计总账的数据是否登记错误,人工智能计算迅速且数据容量大,节省审计人员时间,使其有更多精力投入到分析性复核等需要职业判断的地方。此外,除了这些重复性工作,人工智能技术还可以运用人工神经网络辅助分析风险评估审计工作,运用专家系统开展控制性测试、实质性测试和被审单位持续经营判断等。 (四)云计算完善审计资源共享 在云审计环境下,优化审计数据采集和存储系统是必然的。事务所外部审计未来大概率不会采用年审现场收集财务数据的方法,而是着手搭建云审计数据采集系统,在该系统下,被审计单位的财务信息可以按照其运行时间和运行规律,源源不断地存储在云平台中,且其存储时间、操作人员、存储分类、何时被查看等都有记录,这可以保证数据收集的一致性和审计工作的透明性,审计人员获取需要的财务信息时,也会更加高效方便,这也为后续利用云计算进行大数据分析做好准备[7]。此外,为促进会计工作的一致性,被审计单位的所有财务数据都要上传至云平台,这样有利于一体化财务流程管理。在传统模式下,信息资源被分散在不同的部门,由于部门间沟通不畅等问题,这些资源难以得到充分整合和合理利用,当所有信息和资源都集中在统一的云平台后,各部门按各自需求获取相应信息资源,减少了信息壁垒,有利于企业总体价值的提高。对事务来说,也可以借鉴企业的云审计平台模式,一套完整的审计流程所创造的有用资源包括被审计数据、工作底稿、取证程序、审计方法等,这些工作成果可以为下一年年审或相似公司审计时提供参考,应存储在云平台中让员工学习借鉴,在以后审计工作中遇到同行业相同公司时,也可以借鉴之前的审计工作,对审计工作中遇到的特殊难题,可以构建专门的数据库进行记录,以便于以后进行反思总结、员工培训等。优化云审计共享系统可以帮助事务所不断反思进取,拓展和丰富审计资源体系。 四、结论与建议 在当今信息化社会,许多企业在追求数字化转型以谋求企业的可持续发展,区块链、云计算、人工智能等先进技术也被更多企业所运用,以提高企业的创新能力。因此,作为中介机构的会计师事务所也应积极适应智能环境,修正之前的审计方法以面对客户转型带来的审计挑战,首先基于数据分析工具对海量数据进行多维度分析比较,辅助评估错报风险;其次运用区块链技术实现取证程序可追溯,开展实时性、持续性审计;最后通过人工智能技术完成结构化、重复性工作,实现全样本审计,依托云计算技术将数据备份至云平台,优化审计资源共享系统。注册会计师协会应制定相应的奖励措施,鼓励会计师事务所在智慧风险审计领域积极探索,发挥创新精神,创造出适应智慧审计环境的风险审计体系。文章认为,对政府有关部门和注册会计师协会来说,应认真研究和评估大数据、区块链、人工智能、云计算等高新技术对会计、审计行业的潜在影响,积极推动会计、审计行业的技术创新和商业变革,必要情况下对审计准则进行相应修订,以反映智能审计环境对审计实务提出的要求。对会计师事务所及其从业人员来说,应该积极探索智慧审计环境下传统审计转型和升级的途径,制定适应智慧审计环境的发展目标和经营战略,通过专家讲座、员工培训、人才引进等途径提高审计工作人员在智慧风险审计方面的工作能力,适应审计环境的改变,对新兴技术加以运用,努力提高自身审计水平。 参考文献: [1]王雪荣,侯伟龙.大数据审计研究综述与展望:基于Citespace的知识图谱分析[J].会计之友,2021(23):78-86. [2]陈波,邬培琴.区块链技术会颠覆审计行业吗?———对区块链环境下审计模式的探讨[J].中国注册会计师,2019(11):110-114. [3]赵卫国.人工智能在风险导向审计中的应用[J].合作经济与科技,2021(24):146-147. [4]孙超,郑石桥.云计算对审计取证的影响:一个理论框架[J].财会通讯,2021(3):24-26. [5]茅芯,李勇,李卫星.基于技术创新的智慧型内部审计的探索与研究[J].中国内部审计,2020(11):25-34. [6]刘杰,廖捷,董海云.人工智能与审计变革[J].财会通讯,2019(13):19-25. [7]赵琼花.云会计环境下审计方法的改善与审计模式优化[J].现代审计与会计,2021(12):32-33. 作者:周可可 单位:南京审计大学
煤矿机电设备变频节能技术探讨:煤矿机电设备变频节能技术研究 【摘 要】变频节能技术是当今机电设备节能技术的重要内容之一,是当今社会高度重视的一种节能方法。在煤矿行业中,其矿井生产系统的电力消耗是整个行业用电的主要部分,占总用电的80%-90%。本文就煤矿行业中机电设备的变频节能技术的应用进行了研究,旨在给煤矿行业提供参考意见。 【关键词】变频节能技术;煤矿机电;研究 0.引言 随着人们节能意识的不断深入,越来越多的人认识到了节能的环境效益和经济效益。在我国的煤矿行业中,机电变频节能技术逐渐得到广泛的应用,为煤矿行业的节能和机械的平稳调节做出了重要贡献。加强对变频节能技术的作用机理分析,和相关改良方法的分析,进而保证变频节能技术在煤矿行业的应用,这是非常具有研究价值的。 1.机电变频技能技术的应用原理 变频节能技术是一种新型的电能技术,其与传统的交流点有较大的区别。该技术主要是通过变频调速技术将交流电的固定频率进行调动,将其变成一种可以利用的变动资源。变频节能技术在当今的交流调速得到了快速的发展和广泛的应用。在实际的应用过程中,我们要把握变频节能技术的以下应用:一是功率器件的应用,当今常用的智能功率模块为IPM,可以将变频的功率不断的增大,比原有的GTR和IGBT更为先进[1]。二是压频比(U1/f)的控制方式得到了很大的革新,主要体现在矢量控制方法以及直接的转矩控制的出现上,它使得变频节能技术在实际中的应用范围更加的扩大。三是当今的变频节能技术研发方向是人工神经网络和模糊自优化等控制方式。这将使得变频技术可以进行更大范围的集成系统的集中,其技术也从原有的单一数字信息处理转变成了较为先进的专用集成电路。四是变频的功能也得到了越来越综合的应用,已经不再停留在基本的调速功能上,还有通信功能以及编程序参数辨识功能。 2.变频节能技术分析 2.1变频技术在机械动力荷载设备中的应用 变频技术在机械动力荷载设备中的应用主要有两大类:一是应用在传动调速上,另一种是应用在静止电源上。在变频传动调速应用上,其主要目的就是通过电机调速进而降低电能的消耗,主要作用的对象是电动机,其中水泵、风机是其主要作用的设备。传统的水泵、风机的流量和风量的控制方法是通过调节节流阀或者挡风板来完成的,这在调节措施简单易行,可以基本满足工作需求,但是这调节模式在节能角度上没有任何作用,在相关的统计中可以发现这类设备一般是一直运行,其停机时间较短。变频技术通过对电流的转速进行控制,不但可以满足工作的需求,还能有效的节约能源。 2.2交流四象限变频器在煤矿行业中机电设备的应用 煤矿行业中的采掘设备的工作环境有自身的特殊性,其输送机、提升机、电铲等设备需要频繁的启停、调速,这就需要变频器可以进行四象限工作。四象限变频器可以将电流的全波 整流桥变化成智能功率模块(IPM)组成的可控整流桥[2]。如果电机设备处于电动状态,四象限变频器与两象限的变频器工作方式一样。当电机处于发电状态时,四象限变频器将会使得原有的整流电路变成逆变电路,而原来的逆变电路则会变成整流电路,使得电机电力回馈到电网中去。 2.3普通变频器在煤矿机电设备中的应用 普通变频器是当今最应用最为广泛的变频器之一,其不但在煤矿行业得到了广泛应用,在其他行业中也存在普遍的应用。普通变频器的发展方向除了节能外,还表现在控制的灵活性、智能性和操作简单性上。 3.电力变压器节能技术分析 随着我国经济的不断发展,对能源的消耗也越来越大,对我国电力装机的发展起到了极大的推动作用,但是这个推动作用远远不能满足经济发展带来的巨大能源缺口。当今的能源矛盾是制约我国经济发展的一大阻力,如何实现我国经济的快速增长和实现可持续发展战略,就需要我们大力的进行能源的节流工作。在电能源方面需要我们从电力的生产、供应以及消费上进行全程的节能监控,降低电能的损坏,提升能源的利用率。 3.1合理的进行变压器容量的配置 相关的资料显示,变压器最大效率的发挥需要保证平均负荷率是其额定容量的55%到80%之间。但是在实际操作过程中,变压器的功率及其负载数值是不断变化的,并且存在超载运作的可能性,所以在进行变压器容量选择时不必硬按其最大功率来,应根据线路正常功率水平来选择。如果变压器的容量配置过大,就会出现空载损耗加大现象;但是如果过小则会出现变压器负载过大,超出其负荷,就会出现变压器负载损耗问题。 3.2合理进行变压器的类型和数量的选择 在进行变压器的类型和数量的选择时,要根据企业的现实需求来考虑,保证变压器损耗的降低和企业能源需求的满足。通常需要根据以下原则来进行选择:一是合理台数的选择。通常情况下企业的主要负荷为三级负荷,这就只需要装设一台变压器;如果企业的一、二级负荷占的比例相对较高,需要两个电源来供电,这种情况下需要装设两台变压器。部分特殊情况要进行多台小型变压器的安装,例如作业条件和运输条件限制的井下变电站。二是优先进行低能耗、高效率的变压器的选择[3]。变压器自身的技能性能是整个线路技能的重要构成,其可以有效改善空载时出现的漏磁损耗、铁损耗以及负载时其负载电流在变压器线圈上的电阻损耗。 3.3提高变压器的功率 负载功率因素的波动对变压器的功率有重要的影响,功率的降低会影响变压器的效率,增加变压器的损耗。所有的用电设备都会消耗一定的无功功率,这是无法避免的,但是可以一定程度上降低这个消耗。通常在电网系统内安装移相电容器,以此来降低负载的功率因素,降低无功功率的消耗。与此同时,移相电容器还可以降低设备用电的实际电流,一定程度上补偿了无功电流,对提升整个变压器的利用率以及降低线路的损耗等方面有极大的作用。 4.结语 社会经济的发展以及节能意识的不断深入,变频技能技术的应用也将越来越广泛。可以预见的未来的电能节能技术必然有变频技能技术的一片天空,煤矿行业是电能消耗的重要行业之一,对其电机设备的变频技能技术改造势在必行。加强对其变频技能技术的改造和应用,可以有效的提升行业的生产效率,有效的提升电能的利用率,提升行业的经济效益。 煤矿机电设备变频节能技术探讨:对煤矿机电设备变频节能技术的应用探讨 摘要:节能安全,提高效率是当前煤矿生产中最重要的两条生产原则。在当代科技迅速发展的今天,同时也面临着严重的资源能源短缺的问题,为了更好的实现节能安全,提高煤矿生产效率,就必须对煤矿的机电设备进行改进,增大机电设备的使用性能,提高其技术含量。其中变频节能技术的应用大大的提高了煤矿机电设备的节能性能和调节功能,使煤矿生产中所使用的机电设备的条件得到了很好的改善。现本文就通过分析变频技术的应用原理,来探讨我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用,并指出来变频节能技术的应用前景是非常广阔的。 关键词:煤矿机电设备 变频节能 技术应用 我国是一个煤矿资源丰富的煤矿大国,在我国的地表土层中,蕴藏着巨大的煤矿资源。煤矿业的发展为我国的国民经济增长带来很大的推动作用。然而我国的煤矿开采业的现状却依然不乐观,遍布全国的煤矿中,尤其是一些小煤矿,其开采技术还较为传统落后,生产中的安全问题依然没有得到有效的保障,并且煤矿生产的效率较低,生产耗能较大。为了改变这一现状,变频节能技术逐渐被应用在煤矿机电设备的技术中,在经过理论与实践的结合后,变频节能技术在煤矿机电设备的应用中表现出良好的使用性能,具有很大的推广应用价值,在提高煤矿生产效率,实现节能安全和有效机械调节等方面有着重要的作用。 一、煤矿机电设备变频节能技术的应用现状与原理 由于煤矿生产中,对于生产安全的问题要求较为严格,所以变频节能技术并没有轻易的在煤矿机电设备中进行应用。但随着电子信息技术的发展以及节能理念的推广,变频节能技术逐渐被应用于煤矿生产的机电设备中,如矿井提升机、空压机、采煤机、皮带输送机等。在经过实践应用后发现,采用节能变频技术的机电设备的运转效率大大提高,且比之前未采用该技术的同一机电设备的耗能量有了很大幅度的降低,同时也缩减了设备维修养护的开支,促进了煤矿产业经济效益的提升[1]。而为煤矿机电设备的性能改善作出很大贡献的变频节能技术的应用原理是什么呢?原来变频节能技术具有和其他传统的交流电不一样的特点,它主要运用了变频调速技术将交流电的固定频率转化成为了一种能够被充分利用的变动资源。 首先是在功率器件方面。经过了 GTR IGBT的更替发展起来的智能功率模块 IPM,能够将变频的功率不断地增大。其次是压频比(U/f)控制方式得到很大改进是控制理论上的革新,这方面的创新主要的是采用了矢量的控制办法和进行直接的转矩控制,能够将实际当中的变频节能技术应用到更大的范围内。 其次是在新的研发方向上,出现了模糊自优化控制和人工神经网络等控制方法的创新,整个变频技术的集成系统能够获得更大范围上的集中,技术也由原来比较单一的数字信息处理,发展到目前比较先进的高级专用集成电路。从单片机开始,先后产生了数字信号处理器(DPS),精简指令集计算机(RISC),出现的高级专用集成电路(ASIC)。最后是在整个变频的功能上,获得了越来越高的综合应用,不仅是具有比较基本的调速功能,而且还具有编程序参数辨识及通信等功能。利用电力半导体器件的通断作用把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的电能控制装置称作“变频器”。变频调速就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的[2]。 二、变频节能技术在我国煤矿机电设备中应用分析 2.1 在采煤机中的应用 目前,采煤机变频调速系统已从“一拖二”发展到“一拖一”,我国能量回馈型四象限运行的交流变颈调速采煤技术处于世界领先水平,国产电牵引采煤机行走功率最大 2×110KW,变频器电压380V,能够实现额定转速下恒定转矩调速,额定转速以上恒定功率调速及两台变频器之间的主从控制和转矩平衡。从现场运行情况来看,四象限变频器调速电牵引采煤机对大倾角工作面能较大范围内调节制动力矩,维持牵引速度基本不变,机器没有发生下滑跑车的现象,结构简单、控制灵活。操作方便、速度调节可靠。 2.2 在提升机中的应用 提升机是煤矿当中的一项重要的机电设备,对煤矿的生产和人员安全有着重大的作用。传统的采用在电动机转子电路内接入金属电阻的方法虽然也能够到达调速的目的,但是在实际当中,常常会存在着很大的安全隐患和对电能的大量消耗。在提升机当中使用变频节能技术,主要的是选用交流四象限变频调速系统配上变频防爆提升机,实现数学信息化的控制,在完备的输入和输出接口当中,实现对提升机的远程控制,确保提升机完成担负着输送物料和人员的重要任务[3]。 2.3 在皮带输送机中的应用 变频技术在皮带机方面的应用具有和提升机相同的原理。在皮带将井下的煤炭运送到地面上的过程当中,更大地发挥摩擦力的牵引作用,通过张力变形和摩擦力带动物体在支撑辊轮上运动,成功地完成煤炭运送工作。在传统的皮带机运输过程当中,采用液力耦合器来实现皮带机的软启动,这常常容易造成皮带断裂和老化。采用变频技能技术主要是降低电机启动时的电流波动,减少机电内内的机械冲击和发热的情况。使得皮带机的传送功能能够获得最大的发挥,解决功率平均和同步问题。 2.4 在流体负荷设备中的应用 变频节能技术在流体负荷设备中的应用主要体现在风机和泵所采用的变频调速。在风机中变频调速的应用越来越多,同时出现了为煤矿特殊环境专门设计的变频调速装置。改造后的风机,实际转速较改进前最低转速下降了很多。电机实际输出功率为改进前前导器半关闭时的 1/3 风量和风压,更加适合矿井特性,每年可节约大量的电费。而变频调速在矿区给水、给液用泵中应用灵活,明显降低了设备的机械冲击,增加了工艺系统控制的灵活性,提高了产品质量。可以灵活的控制抽水泵的平滑起停、适时加减速,保证了井下液位的恒定,降低了泵空转时间和频繁起停带来的大量能耗,机械设备的损耗也相应降低,保证了生产的安全高效运行。 就我矿来看,提升机等机电设备应用了此变频节能技术之后,其节能效果相当好,节约了 20~30%的能源消耗。按照当前变频节能技术在煤矿机电设备中应用的现状来看,其发展前景是非常广阔的,尤其是在社会对能源需求量越来越大的情况下,使用高效节能安全的变频节能技术必然成为煤矿机电设备发展的主要趋势,除了现有的几种已经使用变频节能技术的机电设备,还有很多其他的煤矿机电设备亟待改进,为此,发展与之相匹配的变频节能技术是非常有必要的。 煤矿机电设备变频节能技术探讨:关于煤矿机电设备变频节能技术的应用探究 【摘 要】 现如今经济飞速发展,带动科学不断地进步,使得我国的煤炭行业在技术上和工艺上也出现了革新,这为我国现阶段在提高经济增长做出了很大的贡献。但是,现阶段我们的能源供应和经济的发展步调不相一致,所以出现了能源供应不足使得经济发展缓慢的问题。所以,在这一条件下,技术上改革创新成为下一步的目标,然而,变频节能技术正是这一目标下的产物,它是一种特别有效的节能技术。本篇文章主要对其在煤矿中的应用进行一系列的探索与分析。 【关键词】 机电设备 煤矿 变频节能 1 引言 众所周知,我国的煤炭储备丰富,我国的地下有着巨大的煤矿资源。在我国的前期乃至当下,煤矿业也有着举足轻重的重要作用,对经济的发展做出巨大贡献。但是,我国现阶段的煤矿开采业却很是萧条,纵观全国的煤矿,特别是一些小煤矿,他们的开采技术很落后,而且职工的安全问题得不到有力的保证,这造成了我国的煤炭采出率低下。所以我国加大技术创新的投入,最终使得变频节能技术在各大煤矿中应用越来越多,通过我们的实践考察,变频节能技术越发成熟,在机电设备的应用中效果较佳。同时变频节能技术的出现在推动我国煤炭业的发展,提高了采煤效率,实现了真正意义上的节能和低碳,在安全上也有着巨大的意义。 2 变频节能技术的应用现状及其原理 变频节能技术在减少能源的消耗上起的的作用很是显著,同时也是这一重因素使其在国际上的关注度也在节节攀升。对于其中的变频调速技术来说,它是一种很先进的电动机驱动方式,它的优势在于它不仅能使电动机的转速最经济,同时还能达到节能的显著目标。变频调速的主要革新在于其对电力半导体器件的利用更为有效,它利用半导体的通断来控制电压和一层不变的工频交流电在一定情况下改变,让其变成电压可变或者频率可变的交流电,通常我们称这种控制装置为“变频器”。所谓变频器的工作原理如下所示:主要的方式还是由交流变直流再变交流的方式,具体说来就是通过整流器将工频交流电转变成直流电,最后在转变为电压可控或频率可控的交流电源,最后在供给电动机使用的过程。一般来说,这种变频器的电路有以下几个部分组成,分别是其控制作用的部分、其逆变作用的部分、起整流作用的部分和中间的直流部分。具体来说,起逆流作用的部分是一种三相桥式逆变器IGBT,这种逆变器的不同在于其输出的波形的脉冲宽度的,它是变频技术的优秀之一,所以在变频节能技术中的地位和作用都是无与伦比的。而起整流作用的部分,它所用的是一种不可控的三相桥式整流器。下面在具体说一下中间直流部分,它的作用也比较重要,主要的作用是对无功功率的缓冲和储能并过滤脉冲波。 随着国际大环境的经济发展,近年来新的科技技术和成果迸发出现,这为变频技术的发展带来了机遇和挑战。变频技术的能够得到发展的优势在于:(1)在控制理论上,变频的控制的模式不同于以前,它得到了较为完善的改进,不仅如此,它在实践中的应用上包括矢量的控制模式和转矩的控制模式上应用非常广。(2)在器件的功率上,三相桥式逆变器(TGBT)和GTR的应用取得了很大的成功,并有着成为主流的发展趋势。(3)在调节转速的系统上,调速系统不论从准确度还是集成的程度上,都取得了很大的进步,性能也是有了较大的提高,例如在单片机中,数字信号处理器(DPS)、精简指令集计算机(RISC)等都得到了较好的应用。(4)在其功能上,现在的变频器在综合性能上越来越高,在操作上越来越智能化,现如今它不仅仅能够完成我们需要的调速,而且还能再通信和参数的识别上取得较好的效果。 3 变频节能技术在煤矿机电设备中的应用分析 随着变频节能技术被越来越多的利用,可以发现它在节能和安全上有着很大的优势。就目前来讲,它在煤矿行业中机电设备的应用就非常广泛。笔者通过大量的文献和实地的对煤矿机电设备的研究,将从其在提升机、采煤机、皮带输送机和流体负荷设备等上的应用进行一一论述。 3.1 提升机中变频技术的应用 首先,提升机在煤矿生产中的作用不言而喻,它是一种可以保障工作人员安全的机电设备,在生产过程中起着很良好的作用。比如传统的将金属电阻用于电动机转子电路中,即使是能够起到调速的作用,但是,真正的操作起来却存在很多的问题,特别是安全问题,其次就是电能的消耗量非常大的问题。然而我们现在所使用的变频节能技术实现了数字信息化控制,它是将变频防爆提升机和四象限变频调速系统协调运用,提升机的远程控制可以用输出和输入接口控制,这样做能够保证物料和工作人员的安全高效的输送。 3.2 变频技术在采煤机中的应用 随着变频技术的应用,采煤机中的变频技术也得到了一定的运用,以前的采煤机都是“一拖二”,而运用了变频技术之后可以实现“一拖一”,很大的提高了效益,现阶段我国的采煤机的运行功率大到近3000kw,相对应的电压是3300V,不仅能够在额定转速下完成恒定转矩调速,而且还能再额定转速之上时完成恒定功率调速,甚至能够实现两台变频器的转矩平衡和主从控制。在实际的运行中可以看出,四象变频器的运用可以对大倾角面的制动力矩进行调节,使得牵引速度维持不变,不会出现机器下滑的问题,这样设计的优点:可靠的调节速度、操作方便、结构简单、控制灵活等。 采煤机的控制。(1)采煤机的操作控制。首先就采煤机的停机和启动控制来说,它是将磁力启动器先导和采煤机的控制回路通过一根控制芯线来连接,组成一个远程的闭合回路。当通电后,采煤机左侧的泵电机和割电机运行,使得变压器输出575V的交流电,然后再供给变频调速电控装置。大概再过5-7s的延时后,右侧的割电机启动。停机的过程有5个部分:变频器箱盖板上的总停按钮1S2、左右端头站的总停、左右遥控器的总停。在启动的电路中接进了泵电机和割电机的温接点。同时也将瓦斯接点与其他的故障接点一起接进启动的电路中。所以,不论是那一台检测到瓦斯浓度过高或温度超限,都能断开回路,从而确保安全工作。(2)运输机控制。当操作人员将变频器腔盖上的1S3按下时,就能够在采煤机上对运输机进行停机的控制,但是也只能控制停机,不能控制运输机的启动。例如当对采煤机进行检修时,运输机应该处于关闭状态。(3)电磁阀控制。对于电磁阀来说,采煤机上所使用的是五个隔爆电磁阀,他们分别对牵引机制动闸的松、抱进行控制,对采煤机上左右摇臂的升降进行控制。具体操作如,左右摇臂的升降是通过,左右遥控器上的上行键、下行键或者是手动来实现。程序的制动是通过PLC来控制的。 3.3 皮带输送机中变频技术的应用 变频技术在皮带的传输机中的运用原理和在提升机中运用的原理的相差无几。皮带传输机的原理主要是通过发挥摩擦力的作用来实现传输的,在运用了变频技术后,它能够更好的将摩擦力的作用发挥出来,从而能够很好的实现煤炭的输送。在过去的皮带传输机中,通常是对皮带进行软启动,这样一来很容易出现一些问题,这样做会使皮带出现易老化,甚至断裂的情况。运用了新技术之后,变频技术能够将电机的启动电流降低,此外还能避免一些机械冲击和机械过热的现象。如此一来就很好的解决了功率平均和同步的问题,能够最大限度的提高传输机的效率。 3.4 流体负荷设备中变频技术的应用 流体负荷设备中变频技术的运用主要是在风机和泵中的变频调速中体现出来,就日前来说,变频调速在风机中的应用越来越广,甚至是在一些特殊的情况中也能够使用,例如煤矿。与没有改进的风机相比,改进后的实际转速降低了,能够满足煤矿中转速的需求,这样就能够实现完成正常工作的前提下减少了电能的消耗,为企业的节约了电费。变频技术在泵中的应用也数见不鲜,在煤矿给水的灵活运用就比之以前对机械的冲击大大降低,同时使得整个工艺流程变得灵活。此外,还能够实现对抽水泵的加速和减速的控制,启动和停机的控制更加灵活。能够保持井下液位不变,从而减少了泵的频繁启停和空转的时间所引起的能量消耗,而且还降低了设备的机械损耗,保障了煤炭业的高效安全运作。 4 在煤矿机电设备中变频节能技术的展望 众所周知,自从变频技术的出现,其在煤矿中的应用也越来越多,对我国的煤炭业的发展带来了强大的技术支持,因此不难看出其在未来的发展状况必将很大。同时随着我国的经济的日趋发展,煤炭业对变频技术的应用也将是一大趋势。我国的矿产资源丰富,所以在未来必会有很多的矿山需要开采,当然对机电设备的应用就不可少,所以与之对应的变频节能技术就会在节能方面发挥着巨大的作用。综上所述,未来是个技术化时代,所以变频节能技术在煤矿的设备中的应用必将前途光明。 5 结语 我国是一个地大物博,矿产资源极其丰富的国家。所以煤矿在数量和规模上都是非常大的,当然对于机电设备的使用量也就非常巨大。这就为变频技术的发展提供了肥沃的土壤。在我国,我们一直倡导节能减排、低碳环保,所以在煤炭的开采中实现节能减排、提高效率的目标就得依靠技术的革新,然而变频技术能够满足上述目标,所以在我国的煤炭业中推广这一技术,不仅为企业带来巨大的效益,甚至对我国的经济和社会的发展都具有一定的推动作用。 煤矿机电设备变频节能技术探讨:变频节能技术在煤矿机电设备中的应用分析 摘 要:相较其他国家而言,我国煤矿井下机电设备系统与科学管理水平较为落后,矿井环境信息很难实现控制和共享。笔者结合了传统煤矿机电设备生产模式的基础上,提出了一种基于变频节能技术的煤矿机电设备安全生产结构,实现了井上监控与井下煤矿自控,本文着重阐述了变频节能技术的安全生产设计与实现,希望对我国煤矿安全生产有所助益。 关键字:煤矿;变频节能技术;机电设备;应用 当前,我国的煤矿开采业的现状很不乐观,遍布全国的煤矿中,尤其是一些小煤矿,其开采技术还较为传统落后,生产中的安全问题依然没有得到有效的保障,并且煤矿生产的效率较低,生产耗能较大。为了改变这一现状,变频节能技术逐渐被应用在煤矿机电设备的技术中,在经过理论与实践的结合后,变频节能技术在煤矿机电设备的应用中表现出良好的使用性能,具有很大的推广应用价值,在提高煤矿生产效率,实现节能安全和有效机械调节等方面有着重要的作用。 一、变频节能技术在煤矿机电设备中的应用准备 1. 规范制度,端正思想 我们知道,一个良好的组织机构,除具备较好的运行机制和管理制度之外,还应该具有健全的岗位制度而且能够将之贯彻执行。因此,井下机电设备系统在煤矿井下排水的应用过程中,我们很需要一个合适的技术管理结构,以便于明确各个技术人员的职权问题,保证个人任务到位,避免权力交叉和责任推诿的现象发生,这些问题都可以通过建立健全的岗位责任制度得以解决。 2. 加强煤矿机电设备管理 对于煤矿机电设备控制而言,加强设备巡视管理工作的重要性可见一斑,预防设备异常的发生是煤矿机电设备运行管理的主要内容。为了保障煤矿机电设备的安全性与使用性,应该建立完善的设备定检制度,井下机电设备控制系统设备需要进行定期的检测,对于一些使用频率高的机械设备,更是要依据规定检测并建立相应的维护记录以随时了解其运转状态,保证其正常的运行和及时的维护。 3. 提高煤矿机电设备自动化的技术管理 由于煤矿机电设备控制存在很大程度上的特殊性,而作为贯彻于自动化控制整个流程的重要要素,技术管理在中的作用不容小觑。利用收集到的信息对生产、资源活动进行整改,并指导施工作业;还可以预见资源管理风险,采取一系列的事前措施,给煤矿企业的安全运营提供信息,将运营事故突发率降至最低。 二、变频节能技术在煤矿机电设备中的应用 1.井下变频器漏泄通信综合系统 变频器漏泄通信综合传输系统最早由加拿大矿通公司研发并使用,如今已广泛被世界煤矿公司作为煤矿变频器漏泄通信系统,技术上具有很强的综合服务的能力,一定程度上也表现了国际先进的煤矿变频器通信传输水平。该系统提供了十六路单向模拟视频通道和三十二路语音/数据通道,可以很好地实现煤矿生产过程中各种信号的传输。在变频器漏泄系统的中心是前端单元,并从中延伸出四条漏泄电缆,分别连接井下四个不同方向,同时也接地面天线,以确保地面移动通信的稳定性。上行信号占用带宽经解复用后输出给相应的监测、监控系统或电话交换系统;下行信号经频分复用调制在规定频率范围内,并将信号送入变频器漏泄电缆下行传输。十六路视频信号单向上行,并连接相应的监视器显示数据。 2.故障检测技术的应用 作为煤矿安全生产检测工作的关键性内容,信息的获得无疑至关重要,而获得信息的主要手段就是故障检测技术。在煤矿变频器自控系统中,通过煤矿安全生产现有的客观资料,我们可以初步确定远程检测的初始方案,进而在煤矿运营过程中根据故障检测数值、经验方法等内容,开展反馈分析等工作,修正初步方案与施工网络计划,以保证工程按照最优的设计与施工方案进行。因此,变频器故障检测工作的重要性也就显而易见了。针对我国煤矿井下开采中的一些不安全因素,变频器故障检测技术在远程检测中的应用能够很好的解决此类问题,它不但可以很好地掌握工程的工作运营状态,利用检测数据对流量方案进行整改,并指导开采质量作业;还可以预见事故风险,采取一系列的事前措施,给建筑的安全管理提供信息,保证了煤矿安全生产的稳定性。 3. 高压节能监测技术及全自动变频恒温运行 作为煤矿安全生产监控工作的关键性内容,信息的获得无疑至关重要,而获得信息的主要手段就是监测技术。在煤矿高压节能模式下,通过煤矿安全生产现有的客观资料,我们可以初步确定远程监控的初始方案,进而在煤矿工程运营过程中根据监测数值、经验方法等内容,开展反馈分析等工作,修正初步方案与施工网络计划,以保证工程按照最优的设计与施工方案进行。因此,变频器监控工作的重要性也就显而易见了。针对我国煤矿工程质量中的一些不安全因素,变频器监测技术在远程监控中的应用能够很好的解决此类问题,它不但可以很好地掌握工程的工作运营状态,利用监控数据对流量方案进行整改,并指导开采质量作业;还可以预见事故风险,采取一系列的事前措施,给煤矿的安全管理提供信息,将事故突发率降至最低。 4. 井下带式输送机通信综合系统 带式输送机通信综合传输系统最早由加拿大矿通公司研发并使用,如今已广泛被世界煤矿公司作为煤矿带式输送机通信系统,技术上具有很强的综合服务的能力,一定程度上也表现了国际先进的煤矿带式输送机通信传输水平。该系统提供了十六路单向模拟视频通道和三十二路语音/数据通道,可以很好地实现煤矿生产过程中各种信号的传输。在带式输送机系统的中心是前端单元,并从中延伸出四条电缆,分别连接井下四个不同方向,同时也接地面天线,以确保地面移动通信的稳定性。上行信号占用带宽经解复用后输出给相应的监测、控制系统或电话交换系统;下行信号经频分复用调制在规定频率范围内,并将信号送入带式输送机电缆下行传输。 三、结束语 当前,变频节能技术具备非常强大的控制功能,在主菜单和与源功能的有机结合的基础上,通过引入智能软件技术和监测技术,并在多个领域结合彼此,相互渗透,从而给煤矿机电设备领域带来了强烈的生命力。如今变频节能技术的发展方向无疑是系统化、智能化与小型化,以确保在煤矿井下带式输送机控制系统使用变频节能技术的同时,能够很好地满足煤矿井下带式输送机控制的安全需求,并最终减免工人的劳动强度,有效改善煤矿井下环境,以达到节约生产能耗的可持续发展目标。 煤矿机电设备变频节能技术探讨:分析变频节能技术在我国煤矿机电设备中的应用 【摘 要】随着社会科学技术的发展,在我国煤炭生产行业中也不断的应用新技术、新工艺。并且取得了较大程度上的提高,为整个行业的水平提高以及国民经济的发展都作出了贡献。但在目前情况下,我国的能源供给增长与经济发展速度不能保持一定的一致性,所以节能安全和提高效率就是当前煤矿生产中最重要的生产原则了,因此,必须通过"开源节流"的办法及时而有效的解决能源供给问题。在这一背景之下,变频节能技术应运而生,它是一种效果较好的节流方法?。现本文就通过分析变频技术的应用原理,来探讨我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用,并指出来变频节能技术的应用前景是非常广阔的。 【关键词】煤矿;机电设备;变频节能;技术应用 我国的矿产资源比较丰富,在地表土层中蕴藏着巨大的煤矿资源,煤矿业对推动我国的经济发展是显而易见的,先以成为带动经济快速增长的重要的中坚力量。然而我国的煤矿开采业的现状却依然不乐观,遍布全国的煤矿中,尤其是一些小煤矿,其开采技术还较为传统落后,生产中的安全问题依然没有得到有效的保障,并且煤矿生产的效率较低,生产耗能较大。为了改变这一现状,变频节能技术逐渐被应用在煤矿机电设备的技术中,在经过理论与实践的结合后,变频节能技术在煤矿机电设备的应用中表现出良好的使用性能,具有很大的推广应用价值,在提高煤矿生产效率,实现节能安全和有效机械调节等方面有着重要的作用。 1 煤矿机电设备变频节能技术的应用现状与原理 由于煤矿生产中,对于生产安全的问题要求较为严格,所以变频节能技术并没有轻易的在煤矿机电设备中进行应用。但随着电子信息技术的发展以及节能理念的推广,变频节能技术逐渐被应用于煤矿生产的机电设备中,如矿井提升机、空压机、采煤机、皮带输送机等。在经过实践应用后发现,采用节能变频技术的机电设备的运转效率大大提高,且比之前未采用该技术的同一机电设备的耗能量有了很大幅度的降低,同时也缩减了设备维修养护的开支,促进了煤矿产业经济效益的提升。 而为煤矿机电设备的性能改善作出很大贡献的变频节能技术的应用原理是什么呢?原来变频节能技术具有和其他传统的交流电不一样的特点,它主要运用了变频调速技术将交流电的固定频率转化成为了一种能够被充分利用的变动资源。首先是在功率器件方面。经过了GTR IGBT 的更替发展起来的智能功率模块IPM,能够将变频的功率不断地增大。其次是压频比(U/f)控制方式得到很大改进是控制理论上的革新,这方面的创新主要的是采用了矢量的控制办法和进行直接的转矩控制,能够将实际当中的变频节能技术应用到更大的范围内。 其次是在新的研发方向上,出现了模糊自优化控制和人工神经网络等控制方法的创新,整个变频技术的集成系统能够获得更大范围上的集中,技术也由原来比较单一的数字信息处理,发展到目前比较先进的高级专用集成电路。从单片机开始,先后产生了数字信号处理器(DPS),精简指令集计算机(RISC),出现的高级专用集成电路(ASIC)。 最后是在整个变频的功能上,获得了越来越高的综合应用,不仅是具有比较基本的调速功能,而且还具有编程序参数辨识及通信等功能。利用电力半导体器件的通断作用把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的电能控制装置称作“变频器”。变频调速就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的。 2 变频节能技术在我国煤矿机电设备中应用分析 在经过一段时间的发展后,变频节能技术在我国煤矿机电设备的技术中逐渐得到了广泛的应用。笔者结合自身对煤矿机电设备的了解以及对节能变频技术的深入研究,对变频节能技术在采煤机、提升机、皮带输送机以及流体负荷设备等煤矿机电设备中的应用做出以下分析: 2.1 在采煤机中的应用 目前,采煤机变频调速系统已从“一拖二”发展到“一拖一”,我国能量回馈型四象限运行的交流变颈调速采煤技术处于世界领先水平,国产电牵引采煤机行走功率最大2×110KW,变频器电压380V,能够实现额定转速下恒定转矩调速,额定转速以上恒定功率调速及两台变频器之间的主从控制和转矩平衡。从现场运行情况来看,四象限变频器调速电牵引采煤机对大倾角工作面能较大范围内调节制动力矩,维持牵引速度基本不变,机器没有发生下滑跑车的现象,结构简单、控制灵活。操作方便、速度调节可靠。 2.2 在提升机中的应用 提升机是煤矿当中的一项重要的机电设备,对煤矿的生产和人员安全有着重大的作用。传统的采用在电动机转子电路内接入金属电阻的方法虽然也能够到达调速的目的,但是在实际当中,常常会存在着很大的安全隐患和对电能的大量消耗。在提升机当中使用变频节能技术,主要的是选用交流四象限变频调速系统配上变频防爆提升机,实现数学信息的化的控制,在完备的输入和输出接口当中,实现对提升机的远程控制,确保提升机完成担负着输送物料和人员的重要任务。 2.3 在皮带输送机中的应用 变频技术在皮带机方面的应用具有和提升机相同的原理。在皮带将井下的煤炭运送到地面上的过程当中,更大地发挥摩擦力的牵引作用,通过张力变形和摩擦力带动物体在支撑辊轮上运动,成功地完成煤炭运送工作。在传统的皮带机运输过程当中,采用液力耦合器来实现皮带机的软启动,这常常容易造成皮带断裂和老化。采用变频技能技术主要是降低电机启动时的电流波动,减少机电内内的机械冲击和发热的情况。使得皮带机的传送功能能够获得最大的发挥,解决功率平均和同步问题。 2.4 在流体负荷设备中的应用 变频节能技术在流体负荷设备中的应用主要体现在风机和泵所采用的变频调速。在风机中变频调速的应用越来越多,同时出现了为煤矿特殊环境专门设计的变频调速装置。改造后的风机,实际转速较改进前最低转速下降了很多。电机实际输出功率为改进前前导器半关闭时的1/3 风量和风压,更加适合矿井特性,每年可节约大量的电费。而变频调速在矿区给水、给液用泵中应用灵活,明显降低了设备的机械冲击,增加了工艺系统控制的灵活性,提高了产品质量。可以灵活的控制抽水泵的平滑起停、适时加减速,保证了井下液位的恒定,降低了泵空转时间和频繁起停带来的大量能耗,机械设备的损耗也相应降低,保证了生产的安全高效运行。 3 结束语 就我矿来看,提升机等机电设备应用了此变频节能技术之后,其节能效果相当好,节约了20~30%的能源消耗。按照当前变频节能技术在煤矿机电设备中应用的现状来看,其发展前景是非常广阔的,尤其是在社会对能源需求量越来越大的情况下,使用高效节能安全的变频节能技术必然成为煤矿机电设备发展的主要趋势,除了现有的几种已经使用变频节能技术的机电设备,还有很多其他的煤矿机电设备亟待改进,为此,发展与之相匹配的变频节能技术是非常有必要的。
住宅建筑论文:住宅设计建筑节能论文 1.优化住宅区建筑节能设计 1.1优化建筑屋面设计 屋顶是建筑物外围护结构中发挥室内外温差传热的重要部分。只有提高屋面的保温隔热性能,才能提高抵抗夏季室外的外热作用的能力。建筑节能屋面主要包括:倒置式屋面、屋面绿化、蓄水屋面和色坡屋面。其中,倒置式屋面是将传统屋面构造中的保温层和防水层颠倒,保温层放在隔水层的上面。屋面绿化可以大幅度地降低建筑物的能量消耗,减少温室气体的排放,增加城市的绿地面积,改善城市的“热岛效应”。蓄水层面的主要功能是利用水蒸发吸热的特点,消耗水层中的热量,从而降低屋面的传热量和屋面温度。色坡屋面是目前最常用的一种屋面。因为现在大多数的建筑物都采用平屋顶,在太阳辐射最强的正午,太阳光线对于坡面是斜射的,但是在平屋顶上是直射的,采用非金属淡色坡面反射太阳光达到了65%,这样可以节约25%的能源消耗。 1.2优化护围结构墙体设计 高层建筑的外围护墙体耗能量较大,占整个建筑物的25%,建筑物的体型变化和耗能成正比,体型越大,耗能越多。因此在国外,一般圆塔形的建筑物比较多,比如美国洛杉矶的好运饭店,法国戴高乐机场的候机楼。因为在面积同样的情况下,圆的周长最短,这样就减少了建筑物外露的面积。因此,高层建筑物的体型变化应该简单。首先,外墙是高层建筑的围护结构中最重要的部分,围护结构采用的是填充材料。其次,为了减轻建筑物的压力,提高保温效能和隔热效果,采用轻质高效的保温材料。最后,围护结构的材料分别放在内侧和外侧,因此在气温比较低的地区,应该把保温层设置在外侧,可以减少墙体内产生的冷凝水。 1.3优化门窗节能设计 外门窗是住宅区散热性能最差的部位,其耗能占到总耗能的70%,在其中传热损失为30%,冷风渗透为30%。所以在保证室内通风,温暖和美观的前提下,应该减少住宅区的外门窗洞口的面积,保证外门窗的封闭性,有效防止冷风的渗透,只有这样,才能提高外门窗的保温效果。应该从以下几个方面减少外门窗的传热量:(1)把住宅的窗墙比例控制在一个合理的范围内。住宅的窗墙比是窗户洞口面积与房间立面单元面积(即建筑层高与开间定位线围成的面积)之比。(2)保证住宅区外窗的封闭性,减少冷空气的渗透。可以使用泡沫塑料密封条进行密封,也可以采用质量较好、密封性能很好的门窗材料。在门框和墙体之间的缝隙间,采用弹性的松软型材料、弹性密封的材料,比如密封膏。在门框和窗扇之间的密封,可以采用橡胶和泡沫密封条,回风槽等。采用各种弹性的压条完成扇和玻璃之间的密封。 (3)提高住宅区门窗的保温性能。在户门和阳台门的设计上,应该考虑到防火和防盗的要求,在门里填充填充聚苯乙烯板或岩棉板等绝热性能比较好的材料,最好选用钢塑复合窗和塑料窗,这样可以避免金属窗产生的冷桥,也可以采用双玻璃和三玻璃。中空玻璃、镀膜玻璃、低辐射的玻璃都可以有效提高门窗的封闭性。 1.4优化太阳能与建筑物一体化 随着城市经济建设的加快和人们生活水平的提高,城市花园住宅成了居民共同的追求,为了应对严重的能源危机和环境污染,需要大力开发和利用清洁能源,而太阳能就是最好的清洁能源,促进太阳能产品在城市花园住宅区的应用不仅可以实现住宅建筑节能设计的目标,也可以促进未来住宅全部太阳能化。随着太阳能在现代建筑中应用越来越广泛,消费者不仅要求太阳能的节能性,还要求建筑物的美观。太阳能与建筑一体化就是将太阳能设施和建筑物结合起来,利用太阳能集热器,突破传统的屋顶覆盖层的屋顶保温层,不仅可以达到屋顶建筑的简单美观,还可以减低建筑施工的成本。 2.结束语 综上所述,随着我国政府对住宅建筑节能的进一步重视,我国住宅建筑节能技术得到很大提升,有效地缓解了我国的能源危机。但是,在我国现代化的建筑节能中还存在一些问题:建筑节能的设计手段落后单一,很多情况下,对于住宅区建筑节能设计只涉及到对房屋外围护机构进行保温设计。对于住宅房屋的热工参数,单独依靠供货产家提供的说明,缺乏可靠性。因此,需要优化建筑屋面设计,优化太阳能与建筑物一体化,优化护围结构墙体设计,优化门窗节能设计。 作者:郭亮 单位:临汾市建筑勘察设计院 住宅建筑论文:村镇住宅建筑节能论文 1村镇住宅建筑节能适宜技术评价的影响因素及指标体系的建立 1.1技术评价影响因素 (1)技术本身。在选择节能技术时,须充分考虑先进性、成熟性和配套性等,以实现节能的目标。此外,新节能技术的选择应用还须考虑和旧有技术的相关性,相关性越大,技术人员掌握的时间就越短,技术应用的成功性就越大。村镇居民在选择节能技术时须选择一些较成熟、风险小的技术。 (2)社会效益。村镇住宅进行节能建设不仅可以为居民营造一个良好的生活环境,还有助于居民生活水平、文化程度的提高,并且在一定程度上提高就业率,在美化村镇的同时,提升村镇住宅在社会中的影响力。 (3)经济效益。村镇住宅采用节能技术势必会在短期内提高建筑工程的成本、加重居住者的经济负担。因此,节能技术只有在创新中考虑到建造者的经济承受能力,在推广中让居住者认识到长期收益和短期成本之间的关系,才能实现更广泛的普及。 (4)环境效益。环境质量的改变是由多项指标反映,同时由于大多数人类活动对环境的影响都存在滞后性,使环境效益的计量和评价存在很大困难。节能技术的研究和应用要结合微观效益和宏观效益处理好短期经济利益与长期可持续发展之间的关系。 1.2村镇住宅建筑节能适宜技术评价指标体系的建立 村镇住宅建筑节能技术适宜度将技术及材料的先进性作为评价对象,从多个维度出发涵盖了若干具有层次性和结构性的指标序列,所有指标序列相互影响、彼此联系,是建筑节能技术发展的综合性评价体系。依照技术评价的理论基础和评价维度,村镇住宅建筑节能技术评价指标体系的建立要将定性和定量评价相结合,遵循系统性、简明性、层次性和可行性等原则,在不同条件下具有可调整的弹性空间。本文从节能技术的可行性经济性、先进性出发,以实现项目的可持续发展为最终目标。 2模糊综合评价模型 将评价指标体系分为3个层次,目标层、准则层和指标层。准则层指标集为S={s1,s2,…,sm},指标层指标集为Si={si1,si2,…,sin}。 3实例分析 选取北方寒冷地区某经济条件中等的村镇进行实证研究,在对该村镇住宅建筑节能技术适宜性的评价中,将评价集划分为5级,即V={v1(优),v2(良),v3(一般),v4(差),v5(较差)}={5,4,3,2,1}。根据该村镇住宅节能建设的实际情况,对其推广应用的墙体节能技术CS板进行适宜性评价,邀请来自房地产、设计院、施工单位和高校等建筑方面专家,对待测墙体节能技术CS板的各层指标重要性分别进行比较,构造判断矩阵并求出各项指标的指标权重。按照模糊综合评价模型设计的方法,统计每个因素各评价赞同的专家数,用赞同的专家数所占比例作为隶属度构建评价矩阵。 4结束语 我国不同地域间的气候特征、经济发展水平、风俗文化等均不尽相同,村镇住宅建筑节能适宜技术的评价关键在于选择因地制宜的节能技术。采用模糊综合评价方法能够比较客观的反映被评价对象,在实践中具有较强的操作可行性。然而,本文只针对其中一种节能技术进行评价,并且各指标的隶属度具有一定程度的主观性,其结果难免存在误差。因此,为提高评价结果的准确性,还需进行更深入的研究,以期在村镇住宅的建设中能够推进适宜的节能技术,实现可持续发展。 作者:刘戈 黄明强 单位:天津城市建设学院管理工程系 天津城镇化与新农村建设研究中心 厦门理工学院土木工程与建筑学院 住宅建筑论文:绿色建筑住宅施工技术论文 1、绿色建筑住宅施工技术应用存在的问题 1.1绿色建筑住宅施工中材料使用问题 一方面,一些企业对施工材料的使用还停留在常规方法,在建筑住宅施工过程中没有建立符合绿色建筑住宅施工要求的材料使用制度,使领料、用料等环节出现浪费的可能,导致绿色建筑住宅施工过程出现过大的材料浪费,不但影响了绿色建筑住宅施工的成本目标实现,也会影响绿色建筑住宅施工的环境目标的达成。另一方面,一些绿色建筑住宅施工过程中还停留在自制混凝土和砂浆的状态,由于没有使用集约化的预制砂浆和商品混凝土,出现材料上的巨大浪费,既影响对环境的有效保护,也形成对绿色建筑住宅施工造价的失控威胁。此外,绿色建筑住宅施工中一些材料没有做到再生和利用,这会加大绿色建筑住宅施工的成本负担,而且也会导致绿色建筑住宅的施工材料出现对环境的污染和破坏等问题。 1.2绿色建筑住宅施工中水资源利用问题 绿色建筑住宅施工过程中讲求对水资源的重复利用和有效回收,这样才能做到对环境尽量少的压力,也才能更有效地利用水资源。但是,一些绿色建筑住宅施工企业在设计沉降井、沉淀池的过程中出现数量不足、容量不够的问题,既影响了污水的收集、利用,也影响了施工中对水资源需求的满足,并且在特殊天气下大量的污水会溢出井池,给整个市政网络带来污染问题。此外,一些绿色建筑住宅施工企业没有充分利用施工废水、降水、地表水等潜在的水资源,只是一味开发地下水或盲目利用市政水网,这只能会造成绿色建筑住宅施工成本的上升。杨锦程大连经济技术开发区恒益房地产开发有限公司辽宁大连116600 2、绿色建筑住宅施工技术的应用要点 2.1做好对环境的保护 一方面,要在绿色建筑住宅施工人员之间树立良好的环保意识,要根据绿色建筑住宅施工的特点,以外在和内发的两种方式建立起施工人员的环保观念,可以在绿色建筑住宅施工前和施工过程中,通过宣传、教育等手段来提高绿色建筑住宅施工人员对环保的认知,建立起绿色建筑住宅的理念,将绿色建筑住宅施工的措施和要点落实到实际施工之中。另一方面,要加对绿色建筑住宅施工现场的保护,将施工现场进行合理划分,建立每天施工现场垃圾分类回收的制度,对需要通风环境进行作业时必须使用空压机做好送风措施,加强对绿色建筑住宅施工中对扬尘的管理,使用安全网、喷淋等措施来进行降尘,土方运输时,应该尽可能使用封闭式的土方运输车,减少土方在运输过程中的掉落。此外,要建立绿色建筑住宅施工的合理体系,将绿色建筑住宅的环保目标与施工目标有效地统和,形成以环保来约束绿色建筑住宅施工,以绿色建筑住宅施工实现环保目标的良性互动关系,做到对绿色建筑住宅建设综合任务的保障。 2.2做好材料及资源的利用 一方面,在绿色建筑住宅现场模板作业进行时,可以通过一些严格管理措施,通过对废模板的合理再利用,达到对模板原料的有效控制,在节约模板原材料和控制成本的基础上,使得模板的利用效率达到最大。另一方面,在绿色建筑住宅施工现场混凝土作业中,必须对混凝土用量严格控制,在每次浇筑之前必须要先进行用量计算,再上报供应计划,施工现场剩余的混凝土用作门窗洞口的浇筑;此外,应该尽量在绿色建筑住宅施工中采用商用混凝土,通过集约化地拌制和运输做到对水泥、电力和运力的高效利用,进而降低绿色建筑住宅施工中的浪费与污染,实现对绿色建筑住宅施工技术更为全面地支持。 2.3做好水资源的利用 要结合绿色建筑住宅施工的实际,分别确定水资源的取用方式和利用措施,特别要制定好绿色建筑住宅施工的节水方法。当绿色建筑住宅施工所处区域地下水丰富时,可以采用人工挖孔的方式设置积水井,通过对地下水资源的有效调节和开发以实现对地下水进行充分的利用。可以在绿色建筑住宅施工场地附近设计沉淀井将地表径流、地表突水、施工废水、雨水等水体排入井内,通过沉淀、凝聚和过滤实现在绿色建筑住宅施工中的重复利用。在沉降井口可以设置加压泵,这样可以提高供水的效率,满足施工、洗车机、搅拌机等建设和机械用水的需要。当绿色建筑住宅施工出现在水资源紧张的区域时应该考虑适当引用市政用水,但要注意节约用水,要建立绿色建筑住宅施工现场水资源控制的体系,实现对宝贵的市政用水最大限度的利用和重复使用。此外应该对绿色建筑住宅施工生活区域的用水设施做到节水处理,在生活区避免采用自动喷淋系统,防止水资源出现巨大浪费;绿色建筑住宅施工所有的厨房、卫生间内均使用节水式龙头、阀门来供水,实现对水资源的节约;建立绿色建筑住宅施工节水的目标,通过目标考评和节水效果评比,以物质奖励的方式来实现对节水目标的支撑。 2.4做好土地资源的利用 绿色建筑住宅施工中应该对所有施工地段在不同阶段的作业范围进行规划,确定绿色建筑住宅施工材料堆积的区域,设置科学的绿色建筑住宅施工生活区域。此外,应该有效地利用绿色建筑住宅的地下室顶板,对绿色建筑住宅施工办公区及物品和材料摆放区域进行合理布置,使土地资源的利用得到提升。要充分进行系统性规划,通过利用绿色建筑住宅基坑开挖后的土方对一期地下室周边土方回填,这样不但可以避免了场外土方的多次运输,也可以有效降低施工的成本,并可以做到对土地资源更为高效地利用。 3、结语 绿色建筑住宅是建筑行业和社会发展的趋向也是未来建筑企业重磁选机的不利影响。而且胶泵只需开两台,减少了二段磁选机给矿量,降低了选别浓度,提高了选别效率。二段磁选品味相对三台胶泵供矿提高2个百分点左右,系统稳定最终超额完成全年任务。 作者:杨锦程 单位:大连经济技术开发区恒益房地产开发有限公司 住宅建筑论文:设计高层混凝土住宅建筑抗震论文 1高层混凝土住宅建筑抗震结构设计要求 关于高层混凝土住宅建筑抗震结构设计,应该持续改进高层混凝土住宅结构的延展性,达到合理的刚度和强度要求,提升高层混凝土住宅建筑抗震结构的抗震能力。 2高层混凝土建筑抗震结构设计对策 2.1场地和地基的选择 关于高层建筑的抗震效果,地基的情况和场地状况较会产生直接的作用,也称为建筑抗震设计的基础。如何选择地基和场地,一定要详细清楚当地的地震活动状况,仔细勘查地质情况,并获取全方位的数据资料,从而可以有效的进行综合评价和研究,正确的评判当地的抗震设计等级。采用一切办法去规避不利于抗震设计的地方,如果不能规避的场地,我们要做针对性的处理。在选择高层建筑地基时,首选的是较高密实度的基土和岩石,将有利于提升建筑地基的抗震能力,切勿采用哪些不适合抗震的软性地基土。务必要采用合理的措施对达不到地震需求的地基进行改善和加固,从而让它满足抗震要求。 2.2建筑结构的规则性 为了实现可靠性的建筑,达到合理分布承载的力量需要,在设计建筑结构时,务必要达到建筑结构的规则性需要,尽量让抗侧力结构可以简单明了。对于建筑结构平面布置图,多选用比较规整的图形,主要是由于规则的图形能够确保建筑遇到何种情况时都能实现均匀分布的承载力。应该尽量规避一些复杂多变的建筑结构平面,那是由于不规则的图形便于引起建筑结构的钢心和质心间的错乱不堪。如果遭遇地震,钢心距离就会变大,刚性达不到要求,从而使得建筑物出现倒塌的结果。 2.3建筑结构材料的选取 高层建筑在遭遇地震时安全性能很大程度上都由于建筑结构材料来决定。现实中,高层建筑抗震结构设计的本质问题就是整合相应构件的延性,同时要做调和工作,最终目标是确保遭遇地震时建筑能够稳定安全。而对于钢筋来说,应该选择那些具备较好韧性的材料。关于垂直方向受力的钢筋,以HRB335级、HRB400级的热轧钢筋为准,箍筋则是采用热轧钢筋,型号为HPB235、HRB335、HRB40级。在选用建筑结构材料时,务必要充分了解材料抗震的要求。同时,还要考虑其中的造价和成本控制问题。所以说,选用建筑结构材料应该寻求抗震新性能和建筑成本平衡点,只有两者的协调统一,才能确保用最少的材料实现最好的抗震能力。 2.4隔震和消能减震设计 某些高层建筑需要非常严格的抗震要求,要满足一般的抗震效果,还必须实现消能、隔振的效果。所以,要达到上述目标,第一,正确选择地基和场地,首选那些较高密实度的地基,这样可以避免发生轻地震时其能量对建筑产生的损害,减少共振发生几率。建筑物不同,其隔振系数也是不一样的。所以说,在设计建筑结构的过程中,务必要根据实际情况来详细研究,选取适宜的隔震支座,还要综合分析风力产生的负荷作用。那些具有消能、隔振要求的建筑构件,延性好的材料是比较适合的,强度能够满足要求,能够确保建筑物受地震时减弱破坏。 2.5抗侧力体形的优化 在一般性构造的高楼中,刚超过柔,那些刚性结构方案的高楼,主体结构遭遇的损害少,如果发生地震时其结构变形也不大,围护墙、隔墙等非结构部件也会破坏较少,受到较好的保护。结构的超静定次数也会增强,遭遇地震时的塑性铰变大,耗费较多的地震能量。结构也会在强地震情况下更加具有承受力,而不至于倾倒。改观结构屈服机制,并确保结构出现损害时依据整体屈服机制工作,并不依靠楼层屈服机制。设计结构的原则是强压弱拉、强剪弱弯、强柱弱梁和强节弱杆。设计结构理应选择轴力小的水平杆件,成为关键的耗能杆件,尽量的产生弯曲耗能,确保实现构件的较强的耗能能力和不小的延性。 2.6常用的加固设计 要想能够较好的提升建筑结构的抗震能力,加固措施务必要结合建筑结构现实状况进行,选用加固方法务必要综合如下因素全面分析:如果结构设计出现误差和缺陷,就要结合现实问题来加固和增加构件,也可以采用较高抗震能力的构件作为替代品。如要提高整体刚度和承载力,可通过设置套箍、增大原截面和增加构件的方法来实现。多数建筑结构整体性连接不满足抗震的规范要求,应该有目的地调整结构,可以降低损害,分散地震力。为避免发生地震时引起破坏,应该对于那些同建筑结构无关紧要的构件进行加固处理。 3结语 依据现在抗震设计要求,高层建筑抗震结构设计应该提升设备和结构的关系,设计者要结合建筑工程抗震概念的相关知识,并融合自己的实践经验来正确判断,找到经济效果好、结构安全的平衡点,寻求方便易做的三步、二步设防的科学抗震设计方法,从而适应科技和经济的快速进步,达到人们的需要。 作者:李翠伟 单位:江西省赣州市华城建筑设计有限责任公司 住宅建筑论文:农村住宅建筑节能论文 1评价指标体系的建立 根据对江苏地区农村住宅建筑节能的分析,并通过统计大量文献中对农村住宅建筑节能指标的描述,可将江苏地区农村住宅建筑节能评价指标归纳为建筑外形设计、围护结构、设备节能、新能源的利用这四个主要方面进行评价。对这四个指标做进一步分解,可以得出19个子指标, 2江苏地区农村住宅建筑节能的综合评价方法 2.1信息熵方法对建筑节能评价指标的筛选 为了从已经构建的初始评价指标中提取主要评价指标,可以采用信息熵法剔除其中对评价影响不大的指标。具体操作步骤及方法如下:第一步:将初始的指标矩阵进行标准化处理。假定所选的评估对象有N个,初始的指标有M个,则可以构建N×M阶的矩阵,定义为矩阵A。按照式(1)进行标准化后的矩阵为A′。a′ij=(1)第二步:熵值的求取。令pj表示熵值,则,Πij=pj=-ΠijlnΠij(2)第三步:熵权的确定。Wj表示求出的熵权的大小,则,Wj=(3)第四步:确定某个评价指标的具体权重。权重值用Qj表示,则,Qj=(4)第五步:将第三步求出的熵权与第四步求出的具体权重进行结合,剔除冗余指标,确保评价的稳定性。 2.2BP神经网络方法对农村住宅建筑节能的综合评价 BP神经网络可以用于逼近任意的一个非线性的函数,同时具有超强的自适应以及存储能力。采用BP神经进行评价时,其运行的主要思想就是将搜集到数据输入到该系统中,然后系统进行自我训练,拟合各指标间的最优关系,并自动记忆、存储所选指标对综合评价对象的影响权值,继而对类似对象做出客观的评价。在进行BP神经网络训练之前需要构建BP神经网络结构,主要需要以下参数。 (1)BP神经网络的节点数与层数的确定BP神经网络结构的确定需先确定输入、输出层节点数、隐含层的层数以及隐含层节点。输入层节点数为指标个数,输出层节点数为建筑节能综合评价指标。在规模不大的情况下,常采用一个隐含层。隐含层节点数可根据式(5)确定。Ny=(5)其中,Ny表示隐含层节点数;Ni表示输入层节点数;No表示输出层节点数;NP表示训练样本个数。 (2)BP神经网络相关参数的确定确定BP神经网络结构后,需要确定网络函数的选取、初始权重的确定、期望误差、学习速率、训练次数等相关参数。 3江苏农村住宅建筑节能的综合评价 首先对初始建立的评价指标进行筛选,剔除其中可能对评价结果有干扰的影响因素。聘请10位专家对初始的评价指标进行打分,然后依据信息熵方法进行处理,最终得出的综合评价指标包括b11、b12、b13、b14、b21、b22、b23、b24、b25、b31、b32、b33、b41、b45、b46这15个评价指标。采用三层BP神经网络模型,即输入层、隐含层、输出层各一层,输入节点数为选定的评价指标数15,根据式(5)确定隐含层的节点数为7,输出节点数为1。函数采用Sigmoid函数,初始权值为[0,1]区间的较小的数,误差期望为0.01,学习速率为0.001,训练次数为10000次。笔者选取了江苏省某地区的6个农村住宅建筑作为评价对象,以其中的5个作为训练样本。数据主要是通过调查得到并做归一化处理,聘请相关专家对这几个样本进行综合评分,用t表示。经过训练,将第六个样本作为评价对象,采用该模型进行综合评价,各指标的初始值见表3。采用经训练后的BP神经网络模型进行综合评价,得出的最终评价结果为0.932,这与通过专家打分法得出的评价值0.927相比,误差为0.005,相对误差为0.5%。这充分说明采用BP神经网络模型进行综合评价是可行的,且其评价的精度比较高。 4结语 影响农村住宅建筑节能的评价指标有很多,评价指标又是准确评价的基础,因此本文采用信息熵方法排除冗余因素的影响。在评价指标确定的基础上,结合BP神经网络精度高的优点对农村住宅建筑节能进行综合评价。通过实例分析可以发现:将这两种方法结合起来对农村住宅建筑节能进行综合评价,不仅具有较强的实用性,而且简化了模型,提高了运算速度及评价的精度。 作者:包相相 杨和礼 徐洁 单位:武汉大学土木建筑工程学院 住宅建筑论文:住宅节能建筑环保论文 1引言 能源问题已经成为当今世界共同关注的问题,能源短缺成为制约经济发展的重要因素。住宅建筑作本身是巨大的能源消费者。随着我国人民生活水平的不断提高,住宅能耗占全国能源消费总量的比例也逐年增加。在我国政府提出建设“节能省地型住宅”和“2020年建筑节能远景规划目标”,的今天,坚持可持续发展原则,节约能源,已成为住宅建筑节能设计的重要工作。 2住宅建筑节能的内容 2.1住宅建筑节能的定义 住宅建筑节能是指通过采用合理的建筑设计和选用符合节能要求的新型墙体材料、屋面隔热材料、门窗、空调等措施,执行建筑节能规范标准,加强住宅建筑耗能设备的管理和使用,合理设计建筑结构的热工性能,提高其照明、采暖、给排水及通风系统的运行效率及利用可再生资源的能力,从而降低建筑物的能源消耗。 2.2住宅建筑节能的控制内容 ①合理规划节能方案根据住宅所在地环境特点,依照国家及地方住宅建筑节能标准,综合考虑住宅开发、利用、维护成本,合理地规划设计节能方案,保证住宅建筑节能效果。②合理利用节能材料节能材料进场前应按照规范标准及设计要求认真核对,审核有关质量保证资料、技术推广证书。对于保温隔热材料、隔热型材、外窗及中空玻璃、幕墙玻璃、散热器、风机盘管机组、低压配电系统的电缆、电线在使用前应根据有关规范要求取样试验合格。 3现有住宅工程建筑节能存在的问题 3.1节能材料的选择 目前,建材市场上主要供应的节能材料种类单一,且大多为一次性能源,而且大多节能材料从国外引进,价格较高、具有自主知识产权、能够形成主流产品与技术的不多,难以满足日益增长的市场需求,为推广使用节能材料带来难度。另外部分开发商片面的追求降低住宅建筑节能成本,不会综合考虑节能效果、建筑节能的全部费用等因素;或者缺乏对节能新产品的了解,往往造成节能材料选择使用不当,影响住宅建筑的节能效果。 3.2住宅建筑节能规划与设计 目前,多数新建的住宅建筑在进行规划、设计时仅考虑建筑物的外观及造型,不重视绿化景观设计及相关配套工程的建设,相关规划部门也只要求住宅的方位与周围的有关参照物相一致(如道路),忽视住宅小区与周围环境相协调,未考虑住宅建筑的日照及自然通风要求,不能保证房屋的最佳朝向。住宅节能设计在我国还处于起步和发展阶段,还没有一套成熟、通用的体系,某些不成熟的节能技术,通常会产生一些垃圾建筑及建筑垃圾,降低了住宅的耐久性,不利于建筑结构的稳定,损坏建筑结构主体,缩短房屋的寿命,例如外墙内保温、外墙自保温、夹芯保温等做法所产生的一些问题正在加剧一些垃圾建筑和建筑垃圾的产生。 3.3节能住宅的检测与验收方法不完善 建筑热工法是目前国内外检测建筑节能达标与否常用方法,建筑墙体的传热系数是建筑热工法的一项重要指标。热工法现场测量的内容主要包括:热流密度、室内外气温、保温建筑墙体的内外表面温度以及热流计的两表面温度。此测试方法是以被测试墙体单元的热工性能代表整栋楼或整个小区的墙体热工性能。此方法的缺点是具有代表性的测点难以确定,难以准确而全面的确定整个住宅小区内所有建筑墙体及屋面的热工性能。另外,保温工程作为一项重要的分项工程,目前仍缺少相应的检测验收标准,国家建筑安装统一验收标准中也没有相关内容的规定,施工质量难以检验、保证。 4住宅建筑节能设计措施 4.1既有住宅的节能改造措施 非节能既有建筑主要有两类,一类是已装修的并居住多年的,这类建筑往往是建成多年的老房子,装修比较简陋,居住结构也不合理,各类设施老化,居住者本身为中下等收入群体;另一类是未装修过的新住宅。对于前者,节能改造要首先考虑成本,以最经济、效果最明显的地方下手,无需大动干戈;后者在装修环节中需加入一系列的节能措施。这二者都可以通过墙体、屋面、房屋结构、门窗的改造达到节能效果。既有住宅建筑节能技术改造的推广与实施对实现《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》中的节能目标具有很大的促进作用。我们不仅在节能改造的技术上需要进一步探索,用最简便、最经济的措施达到最好的节能效果,而且还需要改变陈旧的观念,加大经济投入力度,推出切实可行的管理方法。 4.2新住宅的节能设计措施 应该从可持续发展及发展循环经济的角度来定位节能住宅以及节能技术,根据住宅的全生命周期来规划设计建设。针对以上存在的问题,应该从以下几个方面来解决:①节能住宅要进行科学合理的规划、设计住宅建筑的布局规划应根据当地的气候特点,因地制宜,使建筑物的整体布置和平面布置有利于利用太阳能和利于自然通风,保留小区内自然水域面积,尽量减少硬化地面,增加绿化,形成适合居住的小区气候。规划过程中还应该注意建筑物的最佳朝向,采用南北向或接近南北向,使得建筑物可以合理利用太阳能,达到“冬暖夏凉”的效果。房屋的单体设计应控制其体型系数,应该增加房屋的进深,减少体形系数,以减少其外围结构的热损失,减小建筑能耗。②提高建筑结构的保温性能建筑围护结构的保温隔热性能是影响建筑能耗最直接的因素。建筑围护结构主要有屋顶、外墙和外窗三部分组成。屋顶应采用高效的保温隔热屋面,其传热系数和热工性能应满足规范规定,在条件允许的情况下可以采取屋顶绿化等措施;外墙采用新型的低热转移值的节能墙体材料;外窗是建筑外围结构热工性能最差的环节,因此提高建筑外围结构节能性能的有效途径是控制窗墙比,提高窗户的保温隔热性能。③提高设备的能效比及利用新能源随着我国的经济发展,南方地区的居民夏季对空调的需求和使用逐年增长,另外北方地区冬季还需要供暖。能效比是空调、供暖等设备的重要的竞技性指标,能效比越高,说明该设备越节能。所以应优先选用符合国家规定的节能型空调和供暖设备。要实现住宅节能,一方面要通过降低建筑能耗;另一方面是利用新能源,减少消耗常规能源。例如,合理利用太阳能,采用太阳能集中供热水系统。④完善节能设计规范标准节能技术与传统工艺有着很大的区别,施工技术要求更高,技术难度更高。目前国家及各级政府部门也相继出台相应的规范和标准,对节能设计起到一定的指导作用,但是有些规范可操作性差。因此,在节能建筑施工前,要结合现有规范标准制定详细的技术交底,编制完善的、操作性强的、能够指导施工全过程的施工组织文件,加强施工人员的技术培训,严格按照施工规范施工。⑤完善对节能住宅的检测和验收方法节能住宅的检测和验收主要包括节能效果的检测和施工质量的验收。首先要对住宅节能体系进行认真检测,根据其离散程度,确定可靠的保证率。同时加强对各施工工序的专项检查和监理工作,规范、完善对节能效果和施工质量的验收方法。 5结语 要通过检测建筑物外围结构的热工性能和房间气密性检测住宅节能效果;要通过检测住宅的耐久性、抗风性、抗渗透性、抗冻融等检测其施工质量。从而形成一系列完善、科学的检测和验收方法,来保证住宅节能效果和推动节能技术和节能住宅的发展。 住宅建筑论文:住宅节能技术建筑工程论文 1当前我国住宅节能技术存在的问题 住宅建筑的节能问题包括的方面很多,甚至一些智能化的建筑还需要考虑系统的优化问题,这里仅仅就当前我们面临的几个主要能耗漏洞说明我们的问题。 1.1外围保护结构保温方法不合理 当前,一些住宅建筑为了减低成本,在建筑外围护保温工作中使用了内保温、夹芯墙等方法,这种保温方法导致的结果是内外墙两层皮,分别被置于不同的温度环境中,时间一长就会导致二者发生不同的形变力,导致墙体发生多处的裂缝,既影响装修的美观,又无法达到良好的节能效果,并间接危机建筑物的安全性。 1.2建筑设计过程中对于节能的设计标准过低 目前,由于一些开发商认为能源消耗费用是业主直接支付的,国家对于建筑能耗问题也没有明确操作的强行标准,导致一些大部分建筑开发商不愿意在节能上投入成本。在建的住宅绝大部分无法满足节能建筑的基本要求,多数为高能耗的建筑。同时,加上建筑施工过程能耗也比较严重,最终我们的住宅是发达国家能耗的2-3倍,至于建筑垃圾、环境污染等成本更高。 1.3建筑材料不环保,消耗资源多 当前我国的建筑节能材料主要是聚苯板和聚氨酯,它们都属于消耗石油资源的大户。据统计,生产一吨聚苯板需要消耗石油两吨,聚氨酯的石油消耗与其相当。当前我国房地产行业的发展急速扩展,石油资源捉襟见肘,建筑材料生产行业经消耗了将近一半的石油资源,让人触目惊心。 1.4供热系统不合理造成能耗浪费严重 当前,我国北方地区大部分都是采取集中供暖措施,按照住宅面积收费,对于用户的实际使用情况缺少监控,住宅里面没人而仍然在消耗热能的情况普遍存在,同时,也存在部分住宅的热能由于关闭不严而泄露,导致能量浪费严重。 1.5在设计施工中对于再生能源的利用不够 只有极少的建筑能够大规模地使用太阳能资源进行能源采集。对于水、电以及各种能源的消耗缺乏循环利用的设计,建筑材料缺乏废旧资源的回收利用。对于利用建筑设计来进行空间布局节能更是缺乏研究。对于屋面以及地面等的节能问题几乎没有企业在施工设计时进行考虑。 2建设节能住宅的基本技术措施 2.1注意住宅的整体性 当前,我国很多的住宅的主体建设与装修是分开进行的,业主在装修阶段对住宅的原有布局与基本设施(如基础水电、墙体窗洞等)会进行改建,这会造成资源的浪费。如果在建筑设计与施工中,把建筑施工与室内的设计进行融合,将减少资源的浪费。同时,可以吸取发达国家工厂化住宅建筑的经验,推进标准化、模块化的建筑建设,通过国家给标准化建筑制定具体的统一数据标准,能够大大减少施工与装修工作中的浪费,而且能够发挥整体节能优势,提供能源的使用效率。 2.2重视建筑结构本身的节能效果 在传统的规划设计中,设计师考虑的往往是容积率、日照间距、空间形态、以及建筑与环境等问题,很少重视设计中的节能问题。其实,建筑本身结构的采光与通风问题是非常重要的,房间的纵深、门窗的位置、外墙的凹凸、楼道的设计等对于采光与通风有着很大的影响。减少太阳辐射、增加自然通风可以节约能源。例如:根据不同的地区设计不同的结构;建筑的朝向面向当地夏季的主导风向;窗户的设计要有利于形成过堂风等,都应该成为设计的基本原则。 2.3要充分重视再生能源的利用 要充分利用太阳能的优势,根据住宅的形态、构造、设备的特点,让多项太阳能技术搭配使用,如穿孔金属板太阳能集热墙、太阳能组合屋面板、太阳能热水系统的综合应用等。利用地源热泵技术,利用地下水等深水层温度相对保持稳定的特点,与地能进行冷热交换提供所需的冷热源。在建筑材料上,要重视各种环保新材料的使用,但是要防止将废旧的钢筋等不合格材料用于建筑。 2.4设计过程遵循节能原则 随着建筑能耗问题的日益突出,要求建筑师在优化设计方案时把节能作为设计的一个标准,树立循环经济理念,做到最低限度地资源和能源消耗,最大限度地减少对自然生态环境的破坏。 3未来住宅建筑节能的相关技术趋势 住宅建筑的节能主要还是要通过做好建筑的规划设计工作,采用新的技术手段,转变服务理念与消费理念来实现。具体在建筑技术上要做到: 3.1建筑构造设计上 首先,要坚持做到增加住宅的进深空间,减小外部形体系数,这样外部形体系数越小,外墙面积就越小,使用的围护材料越少,同时保温效果更好,也就更容易节能;其次,住宅的朝向与布局要合理,结合我国不同地域的特点,最大化利用区域气候的潜在优势,使得建筑在夏季能够减少太阳的辐射量,做到自然通风,减少空调的使用量,冬季能加大太阳辐射面积,最大限度利用太阳能资源;再次,注重住宅屋顶的保温隔热设计,顶层尽量采用坡屋顶,这样既丰富了建筑造型,又有利于保温隔热;同时,要重视窗户与墙体的比例,减小能量消耗。 3.2在建筑材料的选用上 要注意墙体材料和隔热保温材料的选用。首先,墙体材料在建材中约占70%,要充分利用本地资源取代粘土生产粉煤灰烧结砖。目前加气混凝土是集承重和绝热为一体的材料,属于在节能上达标的材料,蒸压轻质加气混凝土板具有质轻、保温、隔热、防火等优良性能,应用于新结构体系如钢结构中是比较理想的。其次,要重视保温材料的使用选择,墙体传热在建筑物总体传热中占比例最大,在大力推广外墙保温技术的同时,要加强新型节能材料的开发和利用,例如保温涂料综合了涂料以及保温材料的双重特点,有一定强度及弹性的保温层,是一种理想的保温材料。再次,重视节能门窗和节能玻璃的使用,目前国内外研究并推广使用的节能玻璃主要有:中空玻璃、真空玻璃和镀膜玻璃等。能大大地提高节能的效果。同时,在施工中要重视生态水泥的使用,包括:环保型高性能贝利特水泥,低钙型新型水硬性胶凝材料,碱矿渣水泥等。重视建筑垃圾的综合利用,对固体废弃物加以筛分、破碎后制成建筑垃圾砖或用作路基垫层及地基垫层,走循环经济之路。 3.3在住宅的冷暖设备上 住宅建筑在设计时应考虑到建筑供热系统和制冷系统的平衡。充分采用变频空调和蓄冷空调技术,尽力实行集中冷暖供应系统,并对使用过程进行严格管理与维护。增加一次性投入,做好建筑的太阳能集热与地热采集使用设备的建设。装备好自力式调节阀,加大智能化控制设备的建设,装备好按户调节热量及温控装置,按户热量表计量装置,空调系统热量回收系统等的建设。这些新技术的使用必须与智能化控制结合,形成整体的技术控制平台,使得住宅不仅在建设阶段减少能耗,更靠使用过程中的管理保证能耗的减低。 4结论 节能住宅的一次性投入是比较大的,但是其节能效应并不时能用经济投入本身能够衡量的。建筑节能是未来发展的趋势,建筑节能离不开科技的创新,这需要我们进一步加强技术创新与使用,逐步在技术成熟的情况下促进节能建筑的普及。 住宅建筑论文:住宅绿化建筑环保论文 一、国外建筑住宅区绿化理论的发展 20世纪60年代以前,欧美国家在建筑设计方面形成名为“生物气候地方主义”的设计理论;20世纪60年代以后,随着深层次生态学、生物建筑运动、盖娅运动的发展以及可持续发展思想的完善,生态设计的理论大丰富,出现了一批利用太阳能、覆土、地下空间等优秀单体建筑实例。 1、20世纪60年代,美籍意大利建筑师保罗;索勒瑞(Paola;Soleri)把生态学(Ecology)和建筑学(Architecture)两词合并为"Arology",提出"生态建筑学"的新理念。阿科桑底(Arcosanti)是他进行"生态建筑学"探索的一个实例。该项工程位于凤凰城(Phoenix)北70英里处,面积为860英亩的土地上。1969年美国著名风景建筑师麦克哈格(LanL.McHarg)所著的《设计结合自然》一书的出版,标志着生态建筑学的正式诞生,并从理论上站住了脚。 2、20世纪末,美国凯特。奥利维亚。塞申斯提出的“绿道”的概念,在环居住区绿化境保护、利益、美学上有巨大的价值,将对我们有很好借鉴作用。使居住区的绿地也成为这个巨大的循环系统的成员。1994年法国出台了新的居住区绿地标准,其中明确规定住宅组公园、小区公园、居住区公园的绿地定额、服务半径、绿地面积和平均每人绿地面积。 二、国内对住宅绿化的研究 1、国内对于住宅园林的设计历史悠久 中国古典园林从苑囿发展成人工山水园林类型,历经3000余年的历史演进才日臻完善,凝聚了中华民族政治思想、社会经济、文化艺术、科学技术和自然观念发展的全部精华。中国传统文化强调天人合一,知行合一,情景合一,强调整体至上,人伦道德,中府和谐等思想,不仅丰富园林设计时的素材,还增加了园林景观的文化内涵。 2、传统的封建社会中存在的贵族园林毕竟不能代表今天大众化的住宅绿化设计 但是传统的中国园林设计思想与国外的建筑生态绿化思想在今天均影响了我国的住宅环境绿化设计。查阅各种资料发现,当前对于住宅小区绿化规划设计方面的文章很多,关于原则的规定与阐释也很多。如:贾俊丽的《住宅区绿化环境规划设计中的几点思考》对国内外住宅小区绿化环境规划理念及其现状进行了分析,针对人们对居住环境和居住功能的需求,阐述了居住区绿化规划设计的原则,提出了居住区绿化规划设计的措施。浙江千岛湖国家森林公园徐高福的《住宅区绿化建设初探》,2005年《广东林勘设计》第4期等均以生态住宅为主要内容。根据国内外研究现状和发展趋势,提出了住宅区绿化植物多样性选择和生态优化配置模式,对人居环境绿化建设提供了指导性的建议。《安徽农学通报(下半月刊)》中福建省惠安县林业局的杜海阳撰写的“城市住宅绿化环境设计的现状及思考”,通过对城市住宅绿化环境设计的现状进行分析,提出了城市住宅小区绿化设计应具备的原则,以及充分认识住宅小区园林植物的功能性,使栽植树种的生物学特性和绿化地区的立地条件相适应,以利该树种良好的生长发育,充分展示其良好的功能,达到预期的效果。类似的研究非常多,这里不一一赘述。当期总体来说,国内对有关的设计的研究非常多,政府对于这方面的规定与要求也逐步在规范,但是整体来说都还不够成熟。 三、我国住宅绿化建设的历史 1、中国园林有着悠久的历史,苏州的园林是世界著名的文化遗产。中华人民共和国成立后,由于各种原因,在相当长的一段时间内忽视了对环境景观的建设。20世纪80年代开始建设实验小区,在考虑并开始注重环境的营造,提出了人要居住在优美的环境中。进入90年代,扩大试点后,环境景观概念进一步深化。后来,随着个人住购房时代的来临,开发商也逐渐意识到环境景观是一个很重要的卖点,带来了生态小区和绿色小区概念的流行。近来,住宅创新的中心思想就是如何实现“以人为本、天人合一”,达到自然与人的相通和统一,求得人文环境与自然生态环境的和谐与融合。 2、在不久前召开的“国家康居示范工程和住宅产业化技术创新大会”上,建设部住宅产业化促进中心正式推出了历时两年多编制的《居住区环境景观设计导则》(试行稿)。提出了居住区环境景观设计的五项基本原则:美化生活环境是为了体现社区文化的社会性原则,注重节能节材合理用地的经济性原则、生态原则、地域性原则和历史性原则。这部国内首次推出的居住区环境景观设计指导性文件以景观来塑造人的交往空间形态,突出了“场所+景观”的设计原则,有助于工程技术人员对居住区环境景观的总体把握和判断。 3、在我国经济发达地区,随着人们环境意识的增强,住宅小区的环境质量也越来越受到重视,许多以绿色、生态、健康为理念的住宅小区拔地而起,但在实际设计和营造的过程中还存在着一些误区。多数开发商仅仅把绿色生态住宅更多作为一种营销手段;认为生态住宅不是当务之急;。真正了解生态住宅的人群仍属少数。主要表现在:为求新、奇、特,北方开发商常常重金迁移了南方的名贵树木,却没有考虑其生长所必要的气候条件;为美化居住区所规划设计的景观环境,有时却成为束缚业主的藩篱,使之难以亲近;为体现水景而建造的湖泊,却因未考虑安全防范措施,成为吞噬幼童的杀手。很多已建成的居住区景观不仅投资大,而且只具有观赏性,没有实用功能性,人性化的设计更少,缺少交往空间。 住宅建筑论文:我国城市住宅建筑节能论文 一、建筑耗能的现状与节能的必要性 目前,我国处于社会主义初级阶段,以公有制为主体多种所有制经济共同发展的基本经济制度,对于新兴的城市和拥挤的人口,采用的是学习或者抄袭西方的建筑来解决人们的住房问题,在当时的环境下,这确实是一个好的方法。但科技在进步,推动着社会经济的发展,随着我国社会主义市场经济的不断完善,以前的建筑越来越不符合人们对住房的要求。气候的变化带来许多问题,我国居民大部分分布在北方,因此,夏天时需要有一个更好地散热空间与传热机制,冬天时,则需要更加充足的阳光照射。人们生活水平的提高,也要求有更大的绿化面积,由于尚未规划的建筑以及材料的使用并不是处于对环保的考虑,越来越不能满足人们对冬暖夏凉、照明设计的要求。为了加快经济的发展,必须对城市建筑进行节能减排的设计。 二、影响建筑节能的因素 2.1建筑产品不合格 我国的现代建筑起步晚,建筑规划不合理,且大部分以实心黏土砖为主。建筑产品的特点主要体现在,空间上的固定性、体积的庞大性以及其多样性。为了达到建筑保温的这个目的,在科技不发达、建筑设计不规范的条件下,我国主要采用的材料为实心黏土砖,但这样造成了极大地资源浪费。为了保证建筑的稳定及其节能,对墙体的设计有着许多的做法,如粉§煤灰等空心砖的使用就是一大创新,加上钢筋混凝土对墙体|的加固,既解决了建筑的稳定又节能。这是否意味着问题的解g决,技术的进步呢,其实还有许多地方为了片面的达到建筑节g能的需求,一味的苛减材料的使用,许多建筑好像是节约了材5料,但由于在建筑时,并没有完全使用节能材料,导致在后期为|了满足保温等需求,反而支出了更多的材料,造成了资源浪费。g 2.2建筑节能设计不合理 我国的城市住宅主要以小区为主,各种新兴的小区为了埋吸引顾客,只顾其经济效益,为了容纳更多的居民居住,在建筑风格上借鉴国外的风格,丝毫不考虑当地是否适合这样的建筑,这样的建筑是否可以达到人们的需求,对日照需求、空间形态考虑的不周全’小区内的绿化也只是为了配合小区建筑的风格设计制作的,窗户的设计与制作也是为了美观,在材质与大小上没有完全的一套体系,在建筑规划之初时,没有最大限度的与自然环境共处。人们在冬季要求室内可以保温,空调在使用时的这一想法可以实现,但是由于住宅规划之初不合理,使得房屋无法很好地保证暖气的停留’密封性不好以及屋顶的保温能力差’导致了大量的能源被过度使用’甚至浪费。夏天时,没有依靠大自然固有的能力’建立起绿色防风墙,失去了植物遮挡阳光的功能,室内的冷气也流失的更快,这同样也造成了能源的浪费。如果能在建筑设计之处,设计者认真考虑这个问题,将重点放在绿色植被对建筑的防护,以及建筑的朝向、间距,将很好的建设夏冬季节对空调的使用量,从而可以达到节能的目的。 三、建筑节能的基本要求及技术措施 3.1优化建筑规划设计 在建筑规划设计之初,对于这方面的要求如果能够严格,那么势必可以减少对能源的消耗,达到节能的要求。在建筑规划时,首先要考虑的不仅仅是小区的内部容量、房屋间冬季的曰照时间、房屋在空间上排列的形态、建筑物的外观及造型上的独特和别具一格,对于緑化景观的设计和相关配套工程的建设也是相当重要的。小区的风格并不一定要符合中国古代的建筑,与小区现有的风格建筑相配套也是相当重要的,但不能过于重视图案化,小区内的绿化对于小区内部的小气候有着很重要的影响,甚至可以通过小区绿色规划,改善人们的生活质量。在规划时’要尽量把节能减排的目的作为设计的重点,做好设计是进行建筑的第一步,注重绿化面积以及绿化排列方式的同时,要把建筑单位中墙体保温、屋顶保温隔热、采用密闭性好的门窗等作为节能设计的重点,从而解决许多单体在施工图设计阶段难以解决的问题。为了更好地实现节能减排的目的’做好建筑规划设计就是做好了节能的第一步。小区内的小气候是我们必须要考虑的问题,这就要求建筑规划者在规划设计的时候,充分考虑建筑与外部环境的关系,在引进外部植物的时候,不能仅仅依赖于是否与小区内部的建筑相符合,而应当将绿色设计与建筑技术和能源利用有效地结合,夏季在使用空调时,绿色植被可以降温,住宅本身可以最大程度上减少溫度的流失,使得室内得以冷却,冬季时,植被可以带来温暖,住宅面向南方向阳面应当可以更加容易让阳光渗进来,使得住宅可以获得更多的热量,从而达到温暖的目的,由此,就可以在最大限度上减少对能源的消耗。 四、总结 为了达到节能的目的,我们应当在总体规划上为建筑节能创造良好的先决条件。一个地区的建筑必须要从当地的气候考虑,我国大部分居民集中在偏北方,此时建筑的朝向、建筑的间距就显得尤为重要。 作者:费东山 单位:马鞍山市城乡规划设计院有限责任公司 住宅建筑论文:绿色住宅建筑节能论文 一、绿色建筑节能技术 1.1围护结构 (1)对于外墙围护结构来说,可对住宅应用EPS外保温系统墙体,不仅仅冬季墙体内表面不会出现结露现象,对于冬、夏两季期间墙体内部也不可能出现冷凝现象,这为外墙节能和室内热舒适环境奠定基础。 (2)屋面保温系统。对建筑的平屋面采用种植屋面系统,对坡屋面则可考虑采用例置式节能系统。从工程实践效果来看,建筑采用节能屋面,在冬季采暖期间,内表面温度远高于室内空气的露点温度,根本不会产生表面结露现象。而对于夏冬两季,节能坡屋面的保温层上下表面的水蒸气分压力都低于其对应的饱和水燕气分压力,因此不会产生冷凝现象。而针对种植平屋面的绿色节能措施来说,鉴于其保温材料上下两表面都设置了防水层材料,保护层〔抗渗细石混凝土或抗渗砂浆〕又覆盖了较厚的土层,造成整个屋面层的水蒸气渗透动力较小,所以不可能发生内部冷凝。 (3)对于外窗节能技术主要集中在传热系数和遮阳系数两个方面考虑。传热系数是衡量由温差引起的的通过外窗的热流量的参数,是导热、对流和辐射三种传热方式的综合体现。传热系数越大,则会导致窗户的保温隔热能力就越差,通过窗户的能量损失就越多。而遮阳系数则是体现玻璃阻隔太阳热幅射的能力。显然,对于绿色建筑来说,其为了能到绿色效果,其选取外窗方面,应当选择高保温隔热性能的外窗构造及合理的遮阳系数。当前,控制外窗传热系数的技术主要是集中于增加空气层的数量、提高空气层的厚度、使用惰性气体填充、添加保温隔热膜、采用真空玻璃以及良好的保温隔热性能窗框等。而控制外窗玻璃遮阳系数的重要措施则是通过采用光谱选择性的阳光控制膜,如LOW-E膜和SUN—E膜等。 1.2遮阳系统 与建筑其他部分围护结构相比,外窗属于薄壁轻质构件,其热工性能最差,因此是建筑能耗损失的最薄弱的环节。因此选择合适的建筑遮阳设备或者系统是实现绿色建筑的重要手段之一。为了能有效地实现“零”能耗的节能目标,根据建筑外窗朝向的不同以及采光控制要求,选择不同的活动外遮阳系统,具体为南向一层采用自动控制的活动百叶铝合金外遮阳,二层则可采用活动外遮阳和太能能集热器固定的遮阳,对于有天窗的则可选取活动的软布艺外遮阳方式。 1.3可再生能源利用 (1)地源热泵空调系统。通过利用该类型空调可以使使住宅外的空调外挂箱消失,提高建筑外立面原有的平整。地源是一种通过利用地热资源的高效节能、零污染、低运行成木的高效节能空调系统,包括土壤式〔垂直埋管和水平埋管)、地下水式等多种应用方式。 (2)从长远来看,可再生能源将是未来人类的主要能源来源,而太阳能发电的商业化开发和利用已经成为重要的发展方向。对于太阳能光伏屋顶发电系统以其易于安装、功率稳定、寿命长久等优势而成为当前重要的光伏应用。而在经济、技术较为发达的长三角、珠三角等地区已经基本具备了太阳能光伏发电系统大规模安装条件。 二、工程实例 2.1物质节能 为了能达到有效的绿色建筑,在建筑物质材料方面应首当其冲。如考虑通过采用建筑土方来对建筑局部进行覆土,以达到保温效果,同时也作为绿化的基质,也可以减少渣土外运。建筑结构所采用的混凝土,有低水泥掺量和再生骨料两种。对于墙体材料则可以采用回收混凝土制作的混凝土砌块。为了能充分利用屋面雨水,可以对屋面雨水以及生活污水等进行收集,然后用于冲厕、喷晒植物等用途。对屋面采取绿化处理,这样可以增加建筑的绿色覆盖率,同时可以达到保温邓作用。 2.2能源节能 对于绿色建筑来说,必须对能源采取措施以达到有效的节能效果。如对建筑围护结构应当采取有效的保温隔热措施,以达到自然通风,同时在夏季能遮阳,冬季则采暖保温等,从而可以减小人工空调使用,则可以达到自然舒适性以及节省能源效果。对于某些建筑物带中庭时,则可以对中庭采取绿化处理使其成为一个气候缓冲区,对其他居住空间与中庭之间通过采用墙体来隔开,从而可以有利于高湿、严寒等极端气候条件下减少能耗、提高舒适性。此时中庭被包围在舒适空间之中,屋顶有优良的热工性能候也有一定的舒适性。从实施情况来看,为了能得到有效的能源节能效果,可以考虑从围护结构、自然通风以及天然采光方面入手。(1)针对围护结构应当选取保温性能好材料,而且应强度密封性。如外墙考虑采用保温系统;窗采用塑钢窗框时,应当选取双层真空玻璃。(2)自然通风。可考虑建筑中部设有封闭的中庭,在中庭顶部设置有可以开启的天窗,通过天窗来改善自然通风效果。同时对于起居室以及卧室等应当朝向夏季主导风向,从而形成了穿堂风。(3)天然采光。对于独立住宅来说,其较易于天然采光,但对于进深较大情况,则采光效果并不好。为此对于传统住宅则来说,往往以院落和天井解决这问题。或者通过营造一个中庭来获得昼光。为了整个建筑能在极端气候条件下能保持较小的体形系数,此中庭应采取保温屋盖,而且可采用较大面积的天窗,天窗上面可设遮阳篷来避免夏季阳光直射。 2.3建筑设备利用 为了能达到绿色建筑设计,通过利用建筑设备来来获取自然界的能源来应用到住宅住户日常的生活中,是重要的途径之一。(1)地源热泵系统。针对我国地热能源丰富,通过利用地热系统来充分利用地热能源相当关键。如对于上海地区,由于地下水位较高适合采取土壤埋管。(2)采用冷热辐射顶棚加新风系统的空调方式,在墙壁和顶棚内埋设毛细循环管道进行辐射制冷和采暖。该系统采暖热媒温度低,而冷媒温度较高,结合智能监测与控制,效率高于普通的空调系统,提高了室内气候舒适度与空气质量。 三、结语 绿色建筑的概念应当是具有综合性,应当不仅衡量建筑对外界环境的影响,同时又涉及建筑内部环境质量。绿色建筑的目标是通过优化围护结构,如通过采取高效的外墙外保温系统、倒置式的保温与种植屋面;同时通过在建筑中采用可再生能源等措施。 作者:曾于平 单位:广州市开源建筑设计有限公司 住宅建筑论文:中小住宅建筑设计法论文 1中小住宅建筑设计中可能出现的问题 随着经济的快速发展,人们的物质生活水平得到了较大的提升,对于居住环境及户内品质都有了更高的要求。开发商在这种新市场行情下,若想取得更大的市场份额,就要将“低建筑密度、高绿化率”作为定位目标。即使在“90平方米,70%”的政策环境下,也要努力做到这一点。但是现阶段最常面对的问题就是:若单层建筑面积较小,在容积率不改变的情况下,楼栋数和楼层数就会增加,楼栋数的增加就意味着楼间距会有所缩小。同时还要综合考虑每个地方的日照标准,要保证各栋楼达到国家要求的最低日照时间,就要对楼栋数量以及楼层数进行严格的控制。所以楼栋数、楼栋间距和容积率之间务必要取得较好的平衡。但为了实现在一定容积率的前提下的“低建筑密度、高绿化率”的设计目标,那么就需要放弃一梯两户或一梯三户等不经济的设计。由原本一梯最多四户转变为一梯最少四户,增加单栋建筑面积,减少楼栋数量。就最简单的中小住宅项目来讲,将底层的建筑面积设置为S1,建筑用地总面积设置为S2,总建筑面积设置为S,容积率为2,建筑密度为20%,这样即为:S1=0.2,S2=252,S=10S1,能够建设10层;在项目容积率低于2的情况下,可以按照小高层项目进行设定开发,能够保证较低的建筑密度。相反,若项目设定为高层住宅,容积率就是主要的考虑因素。小高层的消防标准相对较低,楼内公共交通面积要求较小。高品质、大户型的住宅项目一般会选用一梯两户作为主要户型。楼栋间间距的大小,取决于楼房建筑的高低,楼房建筑高度和楼栋间距是呈正相关关系。在建造低容积率的开发项目时,就要求设计者在设计的过程中达到“低建筑密度,高绿化率”的居住环境要求。低容积率的开发项目,在技术上的要求也没有那么严苛,所以也不存在一些根本性的技术问题。目前我国的基本国情就是人口众多,但是人均土地资源紧缺,在城市开发过程中,各地政府都在贯彻节约土地资源这一基本政策。在城市土地公开招标的文件中,很多都会要求中小户型占到一定的比例,以满足经济实力较弱的刚需群体的需求。当前建筑开发商面临的首要问题就是如何在既保证住宅品质的前提下又能够解决好高容积率这个问题。 2高容积率的中小住宅建筑设计 2.1总平面布置 总平面布置的基本要求就是在“低建筑密度,高绿化率”的开发理念下,为居民营造优越的居住环境。要想使此目标得以实现,需要从以下几个方面着手:首先就是做到最大可能的减少楼栋数。在平面上就应该适度地考虑如何加大单层的建筑面积,争取做到每栋单元能够达到六户左右的同时,还能够做到可以多单元拼接,使楼栋间布置更加合理、组合更加灵活。这么做的优点不仅可以体现在增加单栋建筑面积上,还体现在居民用户公摊面积比例大大降低。其次就是充分利用建筑高度上限,增加建筑层数,同时合理设置建筑层高,若在每层原有的基础上再降低2cm左右,这样一栋建筑物就可以多出两层的建筑面积。向上增加层数和平面上加大单层建筑面积这两种方法相比较之后会发现,竖向上增加层数此种方法优于平面上加大单层建筑面积方法,究其原因是一旦使用加大单层建筑面积和降低层高这两种方法,就不可避免地以牺牲住宅品质为代价。户均建筑面积的降低是规划指标是否变动的基础和前提,通常情况下,户均建筑面积的降低,就会带动总户数的增加,总户数的增加必然也会导致规划指标的增加。随着各方面的增加,建筑商会面临一系列的问题,其中最主要的问题就是车位数的增加。停车位的增加,必然导致居民居住环境的下降,要想解决此类问题,小区建设者应该以地下停车位为主,地面停车位为辅,争取最大限度地降低车辆对小区居民生活的影响。 2.2建筑单位综合性设计分析 2.2.1建筑面积公摊比例研究分析 理性购房者对于建筑面积公摊比例是比较重视的。力争将其控制在15%以内,若高于20%,购房者就会很难接受。18层以上高层设计,一梯2户、4户中,每一层公共交通面积大约设计为40m2或者是70m2。根据每一户建筑面积90m2计算,建筑面积公摊比例分别为22.22%、19.44%。因此说,90m2以下中小住宅单元若想控制公摊面积,最好是选用一梯5、6的户型。同时,建筑设计需要对电梯、楼梯、过道等公共交通空间进行综合优化,以使其面积低于上述标准。通过降低公共交通面积的方式降低建筑面积公摊比例是建筑设计首要思考的。 2.2.2精细化户型设计分析 现代住宅主要由客厅、书房、卫生间、卧室、餐厅、阳台等组成,通过适度的联系空间进行组合,这样才能保证动静分区。根据不同的产品定位以及客户所需,进行差异化和针对性的户型设计是十分必要的。但是在“90平方米,70%”的政策要求下,住宅的户型设计只是满足这些还是远远不够的,而是要求建筑师在限定的面积内设计出高品质的户内居住空间。建筑师在设计过程中应重视对人的行为方式和人体工程学进行综合性思考。应将灶台、洗菜池、冰箱、洗衣机、洁具三大件等小元素纳入户型设计的综合考量之中。住宅内每一寸空间都需要进行精细化的设计,这样才能保证在户型设计过程中,做的面积可控、功能齐全、尺度适当、空间整齐。 2.2.3避免出现无效空间 随着相关条例的出现,以往房地产发展过程中备受关注的“大与豪”设计理念已经转变为舒适、自由的新理念。要去除户型设计中“大与豪”的弊病,就应该将其中的无效空间去除掉,所谓的无效空间就是:空间在压缩或是消除之后所具备的功能不会消除。(1)客厅:在降低无效空间的选择上,客厅是最有潜质的。客厅的主要功能就是视听。客厅内安装壁挂式彩电已是流行趋势,电视视距最佳为3.54m。U型沙发长边大约为3.8m。试听空间只有在3.5m~4m之间才是舒适的。所以适当地压缩客厅面宽可减少无效空间,同时也不会对客厅空间的功能完整性造成太大影响。(2)卫生间:卫生间内功能完善。很多情况下,业主很难接受马桶正对门的设计方式,但是要是马桶不正对门设计的情况下,布置方式就会增加无效空间。在设计上到底是迁就业主的喜好还是坚持科学合理性设计,这是一个很难的选择。(3)厨房与餐厅:厨房长边开门和餐厅并联,此种方式两者之间有着较短的距离,联系也是相对比较便捷的。U型灶台布置占用面积较小,有着较高的操作效率。方正的餐厅空间更加适合餐桌的放置,无效空间最小。(4)阳台:阳台所具备的功能,除去晾晒以及养鸟种花等功能之外,不同的家庭会根据自身爱好丰富阳台内容。在同样的面积上,大面宽小进深的阳台所具备的使用功能更加全面。(5)卧室:卧室除了摆放床、床头柜之外,还需要考虑衣柜的位置。若卧室空间过于局促,在设计上,应考虑尽量设计低窗台凸窗,因其不计入建筑面积,又能拓展室内空间,开阔视野。 3结语 相关文件出台之后,各地区政府对于“90平方米,70%”这一政策标准进行了深一层次的细化,现阶段内很多开发商会通过打擦边球的方式增加赠送面积,相关政府部门会加大控制力度。房地产行业现在已经进入了全品质时代,住宅商品房需要增加卖点才能保证销售量。在新的政策环境下,住宅户型设计的灵感以及创新需要有所提升。所以说,房地行业已经进入了全新的设计时代,建筑师需要不断地提升自身素质才能保证不被市场淘汰。 作者:杨儆 单位:厦门华旸建筑工程设计有限公司 住宅建筑论文:住宅建筑之建筑设计论文 1住宅建筑的布局和体型设计 住宅建筑周围的自然地理环境、建筑的朝向、楼体之间的间距、建筑高度以及住宅小区内的道路分布和广场绿地等都会对住宅区的采光、空气流通和局地小气候等产生重要影响,进而影响到住宅建筑的能源消耗。因此,在对住宅建筑进行设计的时候,要充分的考虑到住宅建筑与周围自然地理环境的融合,充分的融入居民生活习惯和当地的人文民俗风情,在建筑结构布局、住宅朝向、楼体之间的间距以及太阳辐射等方面对住宅建筑布局进行综合考虑。首先,在建筑布局方面,要在整体上考虑住宅区的布局,保证住宅楼之间的间距,在每个建筑单体上考虑住宅的朝向、功能设计,实现各户的通风和采光要求,满足居民行车、停车和日常活动的需求。其次,在建筑体型设计方面,要尽量的优化居民需求与节能要求之间的关系,一般来说,住宅建筑体型应当尽量的简单,较少凸凹形体设计,建筑节能体型系数一般在0.3以内,住宅的进深应当适度的扩大,一般为10米到14米,长度控制在55米左右较为适宜。另外,在设计过程中应对建筑单体的组合方案进行合理设计,加强通风和采光优化设计,让居民尽量的运用自然条件满足自身对冷热的需求,减少空调使用量,降低能耗。 2住宅建筑平面节能设计 建筑的平面设计是基于满足住户家庭构成、生活习惯和生活态度等方面要求的角度提出的,主要包括住宅建筑功能的多样性设计、房屋的采光通风性能设计、住宅舒适度设计、住宅建筑面积的合理利用率以及房屋功能布局设计等五个重要方面。而建筑节能设计除了要满足这个五个方面的要求之外,还要对住宅建筑的平面布局形状、局部热环境分布以及温度阻尼区的设置等因素进行综合考量。首先呢,住宅建筑的平面布局应当尽量的保持规整,在保证安全性的情况下尽量的减少建筑外围的护栏结构面积,这样能够实现夏季减少辐射、冬季增加室内光照面积的目的,进而降低住宅建筑的能源消耗。其次,在热环境设计方面,要将住宅中的上下高度相对较低的厨房、厕所、过厅等设计在整个房屋的北侧,将卧室、客厅等设计在南侧,这样就能够提高住宅对太阳能利用度的大大提高,进而达到降低能耗的目的。另外,要在住宅建筑中设计一定的温度阻尼区,例如设计封闭式的楼梯间、对屋面上的入孔进行密封处理,减少住宅建筑的传热损失。 3住宅建筑的围护结构和材料设计 (1)住宅建筑的屋面节能设计。屋面在整个住宅建筑的面积中所占的比例不大,但是屋面对顶层楼房的舒适度有着重要的影响,在顶层楼房的节能设计中具有十分重要的作用。首先,在屋面保温层材料选择方面不宜选择密度较高的保温材料,避免造成屋面厚度过大。其次,吸水率较大的保温材料也不宜在屋面上使用,这种材料会在大大降低屋面的保温效果。目前,高校保温材料保温屋面、倒置式保温屋面等节能屋面已经在住宅建筑中得到广泛的应用。此外,在生态建筑理念下,很多建筑采用的种植屋面、遮阳屋面等也能够大大降低屋面的能源消耗。(2)住宅建筑的墙体节能设计。建筑墙体在整个住宅建筑中的面积比例比较大,目前经常采用的住宅建筑墙体节能设计主要是复合墙体节能,这种墙体是在原有的墙体主结构上根据实际建设要求增加一层或者是几层复合的绝热保温材料,进而对墙体的热工性能产生积极影响。根据复合节能材料与墙体主结构之间的位置关系,住宅建筑的墙体节能设计主要分为墙体内部保温技术和外部保温技术两大类,其中墙体外部保温技术是目前大力推广的一种节能设计方案,这种节能设计不仅能够满足新建住宅区的节能设计要求,而且在旧楼改造中也能够起到积极的作用。(3)住宅建筑的外窗节能设计。住宅建筑的外窗窗框材料选择、玻璃的种类以及遮阳措施都会对建筑的热工性能产生影响。因此,为了实现降低能耗的需求,应当在住宅建筑中尽量的使用新型保温节能外窗,在材料选择上注重热工性能较好的材料使用。另外,窗墙面积的设计也对住宅建筑的节能产生有效影响,窗墙面积直接影响到住宅的空调系统能耗量,因此在设计过程中,要根据实际情况合理的控制,一般北向的房屋北向面积不大于25%,南向房屋南向面积不超过35%,而东西向房屋面积不超过30%。 4结语 在能源消耗量日益增加的今天,作为建筑重要内容的住宅建筑节能设计对节约建筑能耗,实现建筑业的可持续健康发展有着重要意义。住宅建筑节能设计是一项复杂、系统的工程,需要对周围环境、人们需求和建筑功能等方面的各种因素进行综合考量,在布局、体型、平面设计以及外围结构等方面采取节能措施,完善住宅建筑的节能设计。 作者:董玮 单位:厦门滕王阁房地产开发有限公司 住宅建筑论文:住宅建筑地域文化论文 1弄巧成拙 中国传统文化是我国历史传承过程中的瑰宝,其主要反映了我国历代劳动人民的智慧和力量,对于我国的文化传承有着极为深远的影响意义。随着我国现代文化建设工作力度的不断加深,我国人民对于传统文化的继承重视度又再次提高,因此一股“复古”建筑风也席卷了神州大地。但目前仍有一部分地区的建筑设计在运用传统地域文化时存在着较大的问题。例如在以北方古建风格框架下新建的居住群落,却大量出现了南方古建构件和纹饰,致使弄巧成拙。 2东拼西凑 随着全球化经济的不断深入,国际文化对于我国地域文化的影响也比较大,使得我国国内的建筑业有了快速进步的机会。但在这过程中可以看出,部门设计者在设计住宅建筑时,不仅不顾当地文化特点全盘照搬西方建筑,而且还有一些自认为聪明的设计者,采取了“东拼西凑”的方法,完全改变了原有文化特色的美感。例如在中式风格的小区楼体上加装西式风格的阁楼或装饰,使得整体建筑显得不伦不类,给人感觉像是小儿拼图一般。这种东拼西凑的方法不仅不能够展现我国的地域文化特色,同时还使得西方建筑特色无法完全发挥,影响整体建筑的美感。 3优化地域文化在住宅建筑设计中的措施 3.1了解中国地域文化特点 想要在现代建筑中引用中国地域文化,首先就必须要了解中国地域文化的特点。建筑设计人员不能够采取闭门造车的方式,应该到当地地区进行走访研究,获得最直接的材料。我国各地的地域文化特色均不相同,南北之间、东西之间、民族之间都有着一定的差异,尤其是在少数民族聚居的地区,想要设计出一个较好的住宅建筑首先就要了解当地少数民族的居住习惯和历史文化背景,将民族文化特点融入到建筑中去,这样才能够符合现代人对于审美的需求。 3.2提炼地域文化精髓,传承中华历史文明 建筑是凝固的音乐,也是历史文明传承的载体。北方的四合院,蒙古族的蒙古包,客家人的土楼等等,都极具地域文化特色。所以,在现代住宅设计中,应充分挖掘本区域文化的精髓,运用建筑的语言,如建筑造型、建筑色彩、建筑材料等要素展现地域文化,传承历史文明。同时还要处理好西方文化对地域文化的影响。在日益国际化的今天,西方的文化对于当今一些国人来说仍然存在着较大的吸引力,而很多设计者也正是看中了这一点才不断地将西方文化运用到住宅建筑中。但在运用西方地域文化过程中,不能够一味的照搬照抄,或者胡乱运用,首先也需要了解西方地域文化的特色和历史背景,只有深入了解了才能够知道其设计理念,才能够将其合理融入我国的建筑业中。以日本建筑为例,其大部分古代建筑均是仿制我国唐朝建筑风格,但在长期的衍变过程中形成了自己的文化特点,并且反过来影响着我国的建筑,这不得不说是一种成功。 4结语 地域文化对于建筑业的影响较大,在现代住宅建筑的兴建过程中起着较大的作用,但相关设计者在运用地域文化的同时也需要对其进行了解,否则只能够使建筑不伦不类。 作者:潘春亮 单位:潍坊工程职业学院 住宅建筑论文:山地高层住宅建筑设计法论文 近些年来,发展最火的行业非房地产行业莫属,而与其相关度最高的建筑行业也随之迎来了不可多得的发展机遇,也是在如火如荼地发展着,在这其中,山地高层建筑顺势兴起,得到了施工企业、设计单位的青睐和民众的普遍欢迎,但是根据其名称我们不难发现,山地高层建筑的主要施工场所是山地,这就意味着建筑施工的客观环境不同于一般的施工,山地与一般的平地相比,自然条件更为复杂多变,会更多地受到外部自然环境的影响和制约,此外,高层建筑的施工难度也是一般高度的建筑物无法比拟的,综合山地和高层两个方面的因素,就对山地高层住宅建筑的设计人员提出了较为严格的要求,设计人员的各方面水平必须要高,在对建筑进行设计的时候应该做到因地制宜,具体问题具体分析,充分地结合山地的自然条件,设计出科学、合理、可行、有效的施工方案,保险起见,应该有多套备用的方案,如果设计出令住户满意的山地高层住宅建筑,将会为建筑施工单位带来更为丰厚的利润,促进建筑施工单位健康持续和长远发展。 1山地高层建筑设计法思想 设计师在对山地高层住宅进行设计时,在设计思想上应该遵循以下三项原则或趋势: (1)山地高层建筑的施工环境具很大的特殊性,山地的地形和气候气温条件都是比较特殊的,因此,设计山地高层建筑的时候,设计人员切不可肆意而为、主观臆断,一定要把山地的全部条件考虑在内,包括地质、地形、地势、气候、气温、河流水源等,充分地结合住宅设计与山地自然条件、自然景观的关系。山地还有其优点,山地景观是其自身最大的优势和特色,所以山地住宅建筑的设计不应该忽略了山地的景观,建筑和景观之间应该相互结合、相互映衬,实现二者的有机统一,突出人与自然和谐共处的设计理念; (2)山地高层住宅建筑一般都是远离市区的,距离问题使得居住在山地住宅区的居民无法享用市区内的基础设施,鉴于此,为了保证市区居民和山地居民权利的平等性,应该考虑到山地居住区居民的感受,也应该像市区一样建立完备的基础服务设施,本着以人为本的理念设计山地的高层住宅,使得人性化的设计理念自然地融入到山地高层建筑设计法,最终实现便利山地居住区居民生活生产、提高生活水平和生活质量的目的,优化对山地道路的设计,便利山地居住区的出行,与外界加强联系; (3)建筑物如果坐落在山区中,尤其是高层住宅,更应该实现建筑物与山区自然环境的结合,这就考察到了山地高层建筑设计法师的洞察力,作为建筑物的设计者,自身应该具备较强的生态理念和环境意识,使得设计体现出人与自然地和谐共处与平衡发展,力求符合低碳环保理念。 2山地高层建筑设计法手段 2.1山地高层住宅设计要与山地地形相结合 任何建筑工程项目在施工之前的必备工作都是仔细地勘察施工场地的地形地质,山地高层建筑也不例外,甚至是更有必要,毕竟其处在山区这样一个特殊的位置上,设计人员在正式制定建筑设计法方案之前,就要亲自去施工场地勘察山地的地形,一定要详细、仔细与全面,因为山地高层建筑的建造依据和出发点就是山地的地形。为了增强所获取的地形信息的精准性,设计人员可以利用地理信息系统进行数据的采集与整理,地理信息系统可以自动地实现地形与建筑物的完美结合。当然设计人员始终是设计主体,其首要任务就是分析和研究建筑所选地址的平面,根据山地平面情况确定建筑物的具体坐落位置和形状,如果能保证原有的生态系统不被破坏,可以对原有的地形进行适当合理的改造,以促进施工的顺利进行,保证施工质量和施工的安全性。高层住宅建筑应该尽可能地适应山地地形,根据地形的高低、地势的坡度、高低变化来确定高层建筑的设计要点。 2.2突出山地高层住宅设计特色 为了增强山地高层建筑的欣赏性,使居民更加赏心悦目,设计师在进行设计的时候应该突出山地高层住宅设计特色,提高设计质量,而要想提高住宅品质,最基本的就是实现建筑物与山地具体情况的真正结合,发挥和利用山地天然形成的地形、地貌以及各种自然景观的优势,以此彰显山地高层住宅设计特色。举例来说,如果山地中的水渠较多,那么山水生态就是不错的一种设计理念,可以利用天然的水源设计喷泉或瀑布,这些都是住宅区域亮丽的风景线,着重突出住宅区域的绿色性质,实现自古以来的山水结合,创建一种原生态的、宜家宜居生活环境,使人们感觉生活在世外桃源一样。此外,台地的连接方式是由山地的起伏状况决定的,因此,设计师可以就地取材,利用山地的自然起伏状况体现山地住宅区的空间感,实现建筑物与自然环境、山谷与山顶的完美结合,山地高层住宅区域品质自然而然得到提升。 2.3强调室内设计与室外设计的统一 设计师在进行住宅设计的时候,不但要考虑到住宅小区的整体设计风格,还要很好地设计不同单元的户型,实现整体与部分的结合与统一,以外在的建筑造型、户型设计为依托加强居民之间的内心交流与情感互动。为了提高山地高层住宅区的识别性,也为了方便居民的休闲娱乐,提高居民的生活质量和生活水平,更为了为建筑施工单位树立一个良好的外在形象,可以选择在合适的位置建造一个广场。同时为了适应时展潮流、顺应时展理念,设计工作应该本着节能、环保、绿色、贴近自然的原则进行,体现人与自然的和平共处。 2.4合理组织山地住宅空间秩序 由于山地占地面积较大,山地高层住宅区域也比一般高层住宅区域要大,对于这种规模较大的小区,设计人员应该重视空间秩序组织建设,将道路交通设计纳入到建筑设计法当中。在设计阶段,设计师可以充分利用山地住宅区中的台地和楼梯设计,将人流从住宅区入口广场向住宅区内景观主轴引导,并可在住宅区内的中间台地进行集合广场设计,使人流能够自动分散到住宅区内的各个台地中,避免了人流拥挤和人车冲突问题的出现。 2.5结合山体对基面进行设计 建筑基面设计是建筑设计法中的重点,基面主要是指主体建筑入口位置和外部空间之间的建筑层面。在对山地高层住宅基面进行设计时,设计师应该注意将其与山体进行结合,由于在山地高层住宅中多是采用架空建筑形式,因而使得建筑基面与建筑底面出现不在同一层面的现象,这时设计师可以对基面进行景观设计,以丰富山地住宅区内的景观。 3结语 和普通的建筑设计法不同,山地高层建筑住宅处在较为特殊的自然环境当中,所以设计人员在对山地高层住宅建筑进行设计的时候应该充分考虑到自然要素,实现建筑与自然景观的有机结合,既要保护山地的生态环境,又要充分利用山地的有利条件,争取实现对山区自然资源和能源的最大利用,以最少的投入建设出最完美的山地高层住宅建筑,为住户提供一个良好的居住环境和生活场所,并促进建筑单位的持续发展。 作者:赵鸣之 胡猛 单位:十堰市建筑设计法研究院 住宅建筑论文:策划及设计住宅建筑项目论文 由于时代的进步和经济水平的提高,人们的生活方式不断的更新和变化,对居住的理性和观念有了更新的认识,从而已不再是满足一般意义上的住房要求,在社会环境、居住环境和居住质量方面,有了突破性的发展,这就要求我们不能只是从单一的住宅技术设计来着手,还应从居住建筑项目的总体策划来研究。 1居住面积的变化 由于生活水平的提高,各种生活设施的发展,人均居住面积在不断提高,上世纪70年代,贵阳市人均居住面积仅2.9m2,现在已经超过10m2。 2居住套型的变化 人均居住面积的提高并不意味着大面积套型的大量出现,而是多种套型类型的综合策划。(1)户型平均人口的变化:上世纪80年代以来家庭平均每户人口规模不断缩小,1990年为3.96人,2010年为3.10人,2012年为3.02人。《城市居住区规划设计规范》(GB50180)中,90年代按3.5人计算,2002年版降为3.2人。(2)城市单人户和2人户大量增加:2000年至2010年,1人户数翻倍,2人户增加68%,2000年这两类家庭占全部家庭户数的1/4,到2010年已接近40%,共计1.6亿户。(3)国家政策的保障要求:为适应广大居民的要求,国家提出了保障性住房的建设要求及其一系列政策,2006年国务院办公厅转发了建设部等九部门《关于调整住房供应结构稳定住房价格的意见》,要求商品住房套型建筑面积90m2以下的住房面积所占比重必须达到开发总面积的70%以上,并提出了城镇廉租房的建设要求。(4)由此,住房的套型除受控制的大户型外,中小套型为90m2/户以下,经济适用房为60m2/户,廉租房40m2/户。又由于1~2人户的增多提出了“单居住空间户”的要求,即只设一间兼起居的卧室、有厨房和卫生间共组成的最小套型(以下简称《单居套型》)这种单居套型不同于“单身公寓”。“单身公寓”属集体宿舍类型,不设厨房,最多仅有简易的微波炉或电磁炉操作台或设公共备餐间,且居住人无产权。(5)“单居套型”《住宅设计规范》(GB50096-2011)中对单居套型的使用面积,规定不应小于22m2,其中兼起居的卧室不应小于12m2,厨房不应小于3.5m2,三件卫生设备集中布置在卫生间不应小于2.5m2,这种套型住宅在国外有较长的历史,一直是常见的居住套型,在国内也已有不少的工程案例,贵阳也已建有多个建筑项目。单居套型可作为廉租房中的户型应按廉租房面积标准控制,也可作为产权房的户型,此时,可按照市场需求,从建筑面积35~50m2均可,在住建部组织的廉租房优秀设计方案中,单居套型的套内使用面积为22.47m2,套内建筑面积为27.6m2(不含阳台),如图1:贵阳某工程的单居套型,套内建筑面积34.7m2(不含阳台)如图2:此单居套型可以与其他类套型组合在同一单元之中,也可以作为单一的单居套型住宅独立集中设计,但作为廉租房不能与产权房组合在同一单元,产权房和廉租房必须各自单独成栋设置,以利于管理。 3居住环境要求 随着居住方式的发展与生活水平的提高,人们不再只是满足对住房的需求,而是对环境有了更高的要求,这是包括居住环境和社会环境。居住环境一方面是对住宅本身的通风、日照、采暖、绿化、节能和建筑质量的要求,即居住舒适度的要求;另一方面是对居住环境即所处小区、地段的环境要求,包括空气质量、声、光、热、水、电、景观、卫生等;如绿化、公共活动空间设施、商业服务和文化教育条件、交通、噪声以及小区服务、管理等等。社会环境包括文化环境、人际交流环境、安全环境、健身环境以及养老物业等等。这些都必须从城市总体规划要求着手,作好小区规划、建筑项目策划进而才能做好住宅的建筑设计。 4住宅建筑项目策划 住宅建筑项目的策划要有前瞻性,从社会和城市的总体发展来研究,对不同收入的群众,不同标准的住宅建筑项目,不要单一分开设置,可采取混合居住的策划思路,即在同一区域内,除部分较高标准的住房外,同时安排有保障性套型、经济适用房、单居套型以及廉租房等,不同类型的住宅适当配置,更有利于社会融洽、邻里亲善,并可在社区内开展非正规劳动就业、社区服务形成不同标准的统一要求、良好环境的共同追求,有利于社会的和谐发展,符合社会公正的总体要求。特别是在廉租房和扶贫搬迁房建设中,有的将其集中在城市边缘地带,交通不便,设施不全、远离亲朋、不便就业。不易儿童入学,往往有被隔离冷落的感受。 5绿色建筑和健康建筑的发展与研究 绿色建筑的要求与评价,已提到日程上,国家标准《绿色建筑评价标准》(GB50378-2006)和贵州省标准《绿色建筑评价标准》(DBJ52/T065-2013)均已相继实施,我省除公建有多项建筑按绿色标准实施外,在住宅建筑中也已出现按绿色住宅建筑进行设计的建筑项目。《健康住宅建筑技术规程》(CECS179:2009)以颁布多年,北京等许多城市以做了健康住宅的试点工程研究和实施。绿色住宅建筑和健康住宅在总体要求上是有很多共同之处的,特别是在策划和设计阶段,两者的要求内容是一致的,因此,我们在工程策划和设计中应充分研究,特别是有关控制性建筑项目。健康住宅有两个层面的要求,即生理健康和心理健康。绿色住宅建筑主要控制建筑项目中,均与健康有密切关联,如住宅小区的绿地率、公共活动场地及其设施要求、日照和通风要求等,既是生理健康的必要环境,也是心理健康的前提,此环境的优劣影响人际交往,也必然对心理健康有很大的影响。 6生态环境设计 (1)住宅建筑项目策划和设计中,要遵从城市总体规划。选址必须符合居住环境的要求,交通方便并以公共交通优先的原则,特别是廉租房和单居套型住宅,为期方便劳动就业和工作,减少不必要的交通阻塞和大气污染现象,是应充分考虑的。建筑设计要从城市空间设计的整体角度考虑。开始设计的时候,应因地制宜根据不同的土地特征,选择适应的建筑容积率和建筑密度,根据当地气候、日照和风力特点选择建筑适宜的布局形式和间距标准。尽量适应当地的地形地貌,减少建设过程中的土方施工量,减少对生态环境的破坏,对历史遗迹和原生植被进行最大限度的保护,使其成为整体规划的一部分。在不对生态环境造成破坏的同时还要考虑居住区域日照、噪音、污染以及交通等方面的因素。(2)崇尚生态型、环保型的环境设计理念建筑物是大自然的一份子,关注和处理环境之间的关系。这种关系体现在:①对自然资源的充分考虑:如利用天然采光、自然通风的方式来改善建筑物内的环境和空气质量,减少对空调系统和照明系统的依赖,从而达到降低能耗的目的;②对污染物的考虑:在建筑平面布局和设计中,通过考虑建筑的进风口和排风口位置,使建筑物有良好的通风性能,可以避免污染物的增加;③尽可能使用无污染、易降解、可再生的环保材料;④设计师还要注意严格控制装修房内的空气质量,对住宅中可能造成环境污染的污染源,进行控制和治理。(3)绿地率是居住小区评价的控制性建筑项目,其面积、尺度以及其日照要求等必须按照《城市居住区规划设计规范》规定进行配置。此外,要大量提倡屋顶绿化和竖向绿化。对低层和部分多层公建的屋面,可按社区活动和管理要求设置屋顶活动空间;对其他屋面包括高层住宅的屋面,应采取必要的措施,允许屋顶住户进行屋顶绿化,这不仅对顶层住户的屋顶保温隔热和室外活动有利,对整个小区乃至全地区的减少太用辐射和净化空气都是有利的,当然,屋顶除绿化外,不得搭建违章建筑。对竖向绿化也要大力提倡,在户型设计中,可留出必要的开放空间和共享空间;每户的阳台上要有种花设施,如栏板加设花槽等。(4)结合绿化做好公共活动场地的设计,包括老年人、儿童运动等场地,也是社区的人文交流和健康的必须。此外,在高层建筑的底部可设架空层,优化空气的对流,设置健身场所。(5)日照。每套住宅均必须满足日照要求,但有的设计中仅仅只是一个次要卧室有日照,或两套住户连通后,以“两代居”的名义,借用其中一套日照条件较好的套型,使其“满足”有关要求;虽可行,但不是优秀设计,更达不到绿色健康住宅的要求。对绿色住宅套型,起居室不宜朝北,起居室或主卧室要满足日照条件。住宅建筑的最好朝向是南北向布局,贵州境内的最佳朝向宜为南偏东30°至南偏西15°,但对全单居套型住宅建筑和廉租房住宅建筑来说,若全部按南北向布置,则北向套型达不到日照要求。根据贵州的气候特点可按东西向布置,可满足每户的日照条件。但朝西的户型要做好外遮阳,并应进行一体化设计。如此,在总体规划中,住宅楼可做城凹型布局,将主楼南北向布局,而将单居套型和廉租房布置在端部,并做好开敞式的公共院落布局,此种布局,在高层建筑满足日照间距的条件下,端部加设多层单居套型或廉租房,还有利于提高建筑容积率。 7应用新技术新材料 在建筑设计过程中,要更多利用新技术新材料,真正地将新技术转化为生产力。如使用节能环保的新型墙体材料,提高墙体的热工性能,采用节能型电气照明系统和智能楼宇控制的自然采光,使用新型的玻璃产品,来改善室内的光热环境,降低噪声音量,以提高建筑物的碳纤维塑料的结构强度和降低建筑物本身的重量,还可以在环境构筑物中利用薄膜结构和壳结构,丰富建筑物的整体形式。 8高效节能的绿色生态住宅 我国是一个人口众多、生产力水平较低且各地不平衡、耕地资源匮乏的国家。在城市化进程中,我国居民的住房需求将是居高不下的,这样必然造成对土地资源的需求越来越强烈。在各类消费品中,住宅是其中耐久性最长、耗用资源最多、同生态环境结合最紧密的产品。这就要求在设计住宅的过程中,要注意水、电、供热、制冷及生活垃圾处理的设计。在使用自然资源时,要将节约能源和保护环境两方面结合起来。 9结束语 随着时代的进步和居住理念的变化,人们对居住条件环境的要求越来越高,需要建立类型丰富和高科技产品的现代住宅,必须在策划和设计中建立新的观念,设计出健康舒适的绿色健康住宅。 作者:刘欣 单位:贵州省建筑设计研究院 住宅建筑论文:中原地区住宅建筑论文 摘要:本文归纳了住宅建筑常使用的空调方式,探讨了这些空调方式在舒适性、初投资、能效比、分户计量、运行管理、使用寿命等方面的特性,对于住宅建筑设计选择合理的空调方式以及建筑节能等方面具有一定的指导意义。 关键词:VRV系统户式中央空调集中供热供冷 1、引言 目前我国新建商品住宅小区飞速三年来每年住宅竣工面积近五亿平方米。随着人们对城市环境的日益重视和能源结构的调整中原和北方地区新建小区一般不采用燃煤锅炉房供热如郑州市政府规定为了改善市内大气环境,2001年前市区内10tˆh以下燃煤锅炉要拆除改为清洁的供热方式。对于黄河中下游地区的城市住宅热环境不仅要考虑采暖问题而且要统一考虑采暖和空调的需求问题。正确选择合理的住宅采暖空调方式不仅关系到住宅热环境的舒适性同时还关系到能源的利用效率和环境保护。本文对目前适用于中原地区的四种空调方式进行了比较并得到相关结论。 2、四种空调方式的特点 住宅建筑和公共建筑在空调形式和使用上有以下区别(1)公共建筑多采用集中空调而住宅建筑以采用分体式空调机组为主;(2)公共建筑空调的同时使用率高而住宅建筑的同时使用率低;(3)住宅建筑层高低人员、新风负荷小其冷热量指标比公共建筑小;(4)公共建筑的使用时间以白天为主而住宅建筑的使用时间以夜晚为主。因此住宅建筑空调设计应与公共建筑空调设计不同。 目前住宅建筑常用的空调方式有房间空调器、多联变冷媒流量热泵空调系统(即VRV系统)、户式中央空调和小区集中供冷供热系统。这些空调方式各有特色适应不同的建筑功能、不同的消费层次、不同的地区条件和不同的投资来源在相当一段时期内将同时存在发展。 2.1房间空调器的特点 目前我国常用的房间空调器主要有窗式空调器和分体空调器。房间空调器的优点是(1)性能好质量可靠维修率低;(2)安装、使用方便;(3)冷(热)量调节方便;(4)计量方便。但房间空调器的缺点也很突出(1)能效比低;(2)室内舒适度差;(3)无法采集新风;(4)冬季气温低、湿度高时供热量不足;(5)室外机破坏了建筑外观;(6)房间空调器的热风、噪声、凝结水成了城市的新公害;(7)城市环境的污染使室外机组效率逐年下降耗电量逐年增加。 2.2多联机或多联变频变冷媒流量热泵系统的特点 这类机组的优点是(1)使用灵活计量简单容易;(2)室内机有多种形式可以适应各种室内装修;(3)管径小便于埋墙敷设而节省建筑空间;(4)如果配上自控其运行调节十分方便也可实现节能运行。其缺点是(1)由于VRV系统的技术附加值高因此其价格昂贵约是一般房间空调器的一倍多;(2)没有摆脱一般房间空调器的模式对室内环境的改善程度有限;(3)其系统的能效比仍较低;(4)维修较困难。 2.3户式中央空调的特点 目前户式中央空调常用的有两种形式一种是空气—空气热泵机组制备冷(热)风的小型全空气系统通过风管将冷(热)风送到每个房间(简称风管型),由于风管再加上保温层而比较粗所以对住宅建筑的层高有要求。该系统的最大优点是可以获得高质量的室内空气品质同时还可以引入新风并可利用室外新风实现过渡季节的全新风调节且风管型不易滴水同时由于是直接蒸发式和不用水泵因而能效比高于空气—水热泵型耗电量较小。另一种是空气—水热泵式冷热水机组(简称水管型),机组制备冷(热)水供应室内多台风机盘管由于水管较细容易拐弯和穿梁适应于我国目前多数住宅的层高但能耗大于风管型施工要求较高。 户式中央空调的优点是(1)舒适性强;(2)便于计量;(3)节约投资节省了建设锅炉房、空调机房及管路外网的大量投资节省了用地和物业管理人员的设置同时由于供暖、制冷共用风机盘管末端装置从而节约了暖气片的投资;(4)节约能源(用户可根据自己的实际情况确定室内温度或开关空调机);(5)无氟利昂进户;(6)只有一台室外机放在阳台上[1]对建筑立面小;(7)当采用涡旋式压缩机时其能效比比壁挂式分体房间空调器高。 户式中央空调的缺点是(1)室外机容量大噪声较大;(2)冬季气温低、湿度高时供热量不足;(3)机组属空气源热泵能效比较低;(4)室外机在日晒雨淋、酸雨、污染空气的恶劣环境下机组效率会逐年下降;(5)价格比房间空调器高[2]。 2.4小区集中供热供冷的特点 小区集中供热供冷形式上与常规的集中空调基本相同有的还加上集中热水供应成为冷ˆ热ˆ热水三联供。住宅集中空调有其鲜明的特点一是其空调负荷参差系数大;二是空调同时使用系数低空调设备必须具备较大的容量调节能力。 小区集中供热供冷空调系统的优点是(1)室内热舒适性好风机盘管噪声低;(2)冷水机组的寿命远大于热泵机组;(3)不产生噪声无废热气、冷凝水排放不破坏建筑立面。其缺点是(1)一次性投资过高;(2)运行管理复杂应有物业管理公司专业化管理;(3)分户计量与空调系统收费技术复杂。 尽管小区集中供热供冷是小区住宅建筑空调的趋势符合“绿色建筑”的要求但是由于对造价与投资、能耗与使用费、分户计量、运行维护管理、冷热量调节、政策与法规等还需要进一步房调方式地产商和住户往往顾虑重重因此建设的工程不多[3]。 3、不同空调方式的比较 随着人民生活水平的提高采暖与制冷空调已成为住宅建筑必不可少的组成部分。对于不同的建筑形式与功能、不同的消费层次、不同的地区条件、不同的投资来源等诸多条件选择合理的空调方式非常重要。一方面其决定建筑环境的热舒适性另一方面它还关系到建筑节能和环境保护这一问题而后者关系到可持续发展战略。对于以上介绍的四种空调方式笔者经过调查研究就它们在舒适性、初投资、能效比、分户计量、运动管理、对建筑外观的等方面的性能做了较全面的比较见表1。 4、结论与展望 通过以上的分析比较可以得出以下结论: (1)“绿色住宅”是人类对21世纪住宅提出的要求。“绿色住宅”提供给住户住宅环境的将是舒适、空气品质良好、高效和运转费用低。房间空调器、VRV系统显然难以胜任,户式中央空调和小区集中供热供冷具有强大的生命力。 (2)房间空调器和VRV系统由于其安装、调节的方便性在我国现阶段仍广泛采用。目前户式中央空调和小区集中供热供冷方式主要在高档住宅中。 住宅建筑论文:住宅建筑施工现场管理论文 摘要:分析了住宅建筑施工安全管理的特点,施工现场安全管理必须坚持的原则。根据住宅建筑的特点,提出了必须进行现场的危险源识别的工作,以便一让所有的管理人员都对施工现场危险的存在有一个深刻的认识,为了克服住宅建筑“点大面广”难以全面管理的不足,建立安全识别系统。 关键词:安全识别;管理;住宅建筑;施工现场 1住宅建筑施工现场安全识别管理的特点 建筑施工现场属于高危险的作业环境,其安全管理的特点有: 1.1施工环境十分复杂 建筑施工是由沉重的建筑材料,不同功用的大小施工机具,多工种密集的操作人员,在地下、地表、高空多层次作业面上每时每刻都在变更作业结构,全方位时空立体交叉运作系统。 1.2施工环境难以全面控制 (1)复杂的承包关系。 建筑施工实行多层次、多行业、多部门承包的管理体制,多种承包商同时进入现场又各自组织作业,而每次施工地点变化时承包商也有变化,这就造成特别难以协调的不稳定的管理体系。 (2)复杂的施工队伍。 一方面是各大建筑企业本身的技术队伍质量不稳定,流动性很大,加之乡镇、集体、个人建筑队技术工人少,质量又差,这就构成了建筑施工基础管理上的先天缺陷;同时又有不同地区、较低文化技术品质、甚至是完全没有现代化安全生产观念的又未受到必要培训的临时工大量涌入高危险性施工现场。 (3)施工质量直接影响建筑物的质量安全。 由于施工质量引发的建筑物部分坍塌或整体倒塌的恶性事故已发生很多,既造成施工过程中伤亡,也曾造成用户及周围人员伤亡。因此建筑施工安全管理与施工质量管理密切相关,这就扩大了安全管理的职责范围,同时也使安全管理需要与材料品质、工艺方法、工序组织等管理相衔接。从而提高了安全管理的技术难度。 2住宅建筑施工现场安全管理必须处理好的关系 2.1安全与危险并存 安全与危险在同一事物的运动中是相互对立的,相互依赖而存在的。因为有危险,才要进行安全管理,以防止危险。安全与危险并非是等量并存、平静相处。保持生产的安全状态,必须采取多种措施,以预防为主,危险因素是完全可以控制的。危险因素是客观地存在于事物运动之中的,自然是可知的,也是可控的。 2.2安全与生产的统一 生产有了安全保障,才能持续、稳定发展。生产活动中事故层出不穷,生产势必陷于混乱,甚至瘫痪状态。当生产安全发生矛盾,危及职工生命或国家财产时,生产活动停下来整顿、消除危险因素以后,生产形势会变得更好。“安全第一”的提法,决非把安全摆到生产之上。忽视安全自然是一种错误。 2.3安全与质量的包涵 质量与安全交互作用,互为因果。安全第一,质量第一,两个第一并不矛盾。安全第一是从保护生产因素的角度提出的,而质量第一则是从关心产品成果的角度而强调的。安全为质量服务,质量需要安全保证。生产过程丢掉哪一头,都要陷于失控状态。 2.4安全与速度互保 生产的蛮干、乱干,在侥幸中求得的快,缺乏真实与可靠,一旦酿成不幸,非但无速度可言,反而会延误时间。速度应以安全作保障,安全是速度。安全与速度成正比例关系。当速度与安全发生矛盾时,暂时减缓速度,保证安全才是正确的做法。 2.5安全与效益的兼顾 安全技术措施的实施,定会改善劳动条件,调动职工的积极性,焕发劳动热情,带来经济效益,足以使原来的投入得以补偿。从这个意义上说,安全与效益完全是一致的。安全促进了效益的增长。在安全管理中,投入要适度,工料要适当,精打细算,统筹安排。既要保证安全生产,又要经济合理,还要考虑力所能及。单纯为了省钱而忽视安全生产,或单纯追求不惜资金盲目高标准,都不可取。 3住宅建筑施工现场安全管理必须坚持的原则 3.1管生产同时管安全 国务院在《关于加强企业生产中安全工作的几项规定》中明确指出:“各级领导人员在管理生产的同时,必须负责管理安全工作”。“企业中各有关专职机构,都应该在各自业务范围内,对实现安全生产的要求负责。” 管生产同时管安全,不仅是对各级领导人员明确安全管理责任,同时,也向一切与生产有关的机构、人员,明确了业务范围内的安全管理责任。各级人员安全生产责任制度的建立,管理责任的落实,体现了管生产同时管安全。 3.2必须贯彻预防为主的方针 贯彻预防为主,要端正对生产中不安全因素的认识,端正消除不安全因素的态度,选准消除不安全因素的时机。在安排与布置生产内容的时候,针对施工生产中可能出现的危险因素,采取措施予以消除是最佳选择。在生产活动过程中,经常检查、及时发现不安全因素,采取措施,明确责任,尽快地、坚决地予以消除,是安全管理应有的鲜明态度。 3.3安全管理重在控制 进行安全管理的目的是预防、消灭事故,防止或消除事故伤害,保护劳动者的安全与健康。事故的发生,是由于人的不安全行为运动轨迹与物的不安全状态运动轨迹的交叉。从事故发生的原理,也说明了对生产因素状态的控制,应该当作安全管理重点,而不能把约束当作安全管理的重点,是因为约束缺乏带有强制性的手段。 4住宅建筑施工现场安全识别系统的建立 部分小区采用过进出现场出入证制度,但由于人员流动过大,小区进出口过多,而难以收到理想的成效。特别是到了小区的后期,将近竣工验收阶段,由于大多数的施工围墙都已拆除,一部分心急的购房户急于参观自己的新房,给现场的安全管理带来了很大的困难。单单靠为数不多的安全管理员来一一管理,非常困难也不太实际。因此就非常有必要建立施工现场的安全识别系统,提醒和警示进出施工现场的人员,哪些地方是安全的,哪些地方是不安全的;我们在进入不安全的地方应该注意什么,应该做哪些预防和防护措施;哪些是能做的,哪些是不能做的等等。因此,施工现场的安全管理首先是人的管理。 4.1个人因素事故致因模型 是一个建立在人的认知和行为调整阶段的事故致因模型,这个模型表示的是:潜在危险存在的情况下,由于个人因素的作用,事故的发生或避免。在工作情况中,个人因素的不同能够对事故的发生造成影响。图中的虚线表示的是意外情况导致的事故,因为在实际情况中,有时安全的行为并不一定绝对可以避免事故,不安全的行为也并不一定绝对导致事故的发生。 4.2安全识别系统 (1)SVI系统。 安全识别(SVI)系统是根据企业所处的行业特点及行业安全标准,结合企业的安全文化理念,形成企业安全方面的识别系统。它指导企业“安全视觉标识”(安全标识、安全色、安全宣传教育设施、安全形象标识等)的设计和实施,提高“安全标识”的统一性、标准性、系统性和艺术性。 (2)SVI系统的构成。 ①统一的识别形象标识:可以是抽象的或具象的。 ②企业安全标准色:企业为塑造特有的安全形象、传递安全信息而确定的某一特定的色彩或一组色彩,运用在所有的视觉传达设计媒体上,透过色彩特有的知觉刺激与心理反应,表达企业的安全理念,引起受众的视觉及心理关注。企业在选择安全标准色时,要参考国家标准“安全色(GB2893-2001)”。 ③确定的空间或媒介:如车间、办公室、生产设备、生产设施、生产工器具等。 ④规范的安全标志:安全标志、标语、标牌等(有国家或国际标准的要符合标准要求)。 ⑤基本信息:行业规范的安全标准,它是SVI建立的基础;其他安全信息,如针对不同对象、不同场所、不同情况的必要安全信息。 ⑥信息的传递途径:即安全理念的传播途径,SVI系统将标志牌、招贴、企业环境、交通工具、服装服饰、广告媒体、招牌及包装系统等作为安全理念的传播途径。 ⑦明确的理念:企业安全理念有其丰富的内容和构成要素,这些内容和要素构成了安全理念识别系统。它主要包括:安全文化、安全方针、安全行为准则、企业安全观等。 ⑧依存的文化基础:无论理念、表现形式和文案,都要基于一种单一或多元的文化背景,形成统一的文化特色和文化品味。 4.3住宅建筑SYI系统建立的具体措施 (1)要求各个施工单位在进场施工前,都要进行施工现场的危险源的辩识工作,并及时提交工程监理部和工程项目部,由监理部和项目部进行评议、分析并进行汇总,然后统一发放到各施工单位项目经理手中,要求按照统一的标准进行危险源的预防工作。 (2)工程项目部和监理部按照国家标准“安全色(GB2893-2001)”设置统一的标准,并要求各施工单位要统一安全标志牌的悬挂位置,以方便进出现场的人员进行辨别。 (3)在小区现场各个主要的通道边树立安全宣传牌,将在小区现场内所有使用的标志牌的意义进行解释,并画出详细的小区内的道路交通示意图,以方便进出小区的人员,特别是那些对施工现场的安全防范不太了解的人员对安全标志的辩识,让进出小区的每一个人都能了解一些基本的安全防护措施,这样就能尽可能的消除由于管理不能及时到位所产生的安全隐患。 (4)在小区沿着主干道的施工围墙上书写上安全标语,时刻给进入小区施工现场的人员以提醒。在醒目的位置,以图画的形式反映施工现场的安全隐患,以及危害的严重后果。 (5)要求各施工单位在其负责建设的标段的主入口出,设置“五牌一图”,并根据各自施工单位的实际,提出安全管理目标,实行安全目标责任制上墙。 (6)在每个施工区域内,要求设置安全宣传栏,结合工程现场的实际情况进行安全宣传。对工程现场每个月的安全生产的形势进行分析,总结经验教训,公布安全生产的奖惩情况。这样可以对现场人员进行教育,对违反安全生产条例的人员进行鞭策。 (7)要求各个施工单位的安全管理人员所佩带的安全帽的颜色要统一,以便于辨认,方便管理。 住宅建筑论文:住宅建设中建筑材料分析论文 几千年华夏文明发展进程中,我们的祖先伐木烧窑、掘土做砖,创造了举世瞩目的辉煌建筑成就。但是,随着时代进步、社会经济发展。人口的增长,相应的对建筑需求量也同步增加,传统建设方式的弊端日益明显,目前我国仅烧制红砖一项,既每年毁坏耕地1万多公顷,其中良田6千多公顷,用煤量超过4000万吨、同时砖厂占地约7万公顷。如此大规模的消耗不可再生资源,尤其是对我们技术落后、人口众多、资源相对缺少的发展中国家来说实在是不堪重负。 鉴于以上情况,国家很早既开始投入大量资金和人力进行新型建材、新型建筑体系的研究和开发,并于20多年前既已开始了混凝土小型空心砌块替代红砖的尝试。经过多年的摸索,已经发展出混凝土小型空心砌块、煤渣混凝土小型空心砌块、陶粒混凝土小型空心砌块、蒸汽加压混凝土小型空心砌块等多种砌块材料,完成了配套的建设规程、规范,积累了建设经验。但是由于混凝土砌块在材料特性上有别于传统的粘土砖。设计施工稍有不慎就可能出现冷、热、裂、渗、漏等问题。因此,直到目前仍不能被市场普遍接受,而急需国家政策引导和专业建筑人士的技术革新。为此,1999年在沈阳阳光花园3号和4号住宅楼建设中采用的配筋混凝土小型空心砌块。在设计中,为重点解决砌块建筑传统的质量问题。 1、设计和施工方案 (1)采用外墙夹芯保温复合墙体构造。由外向内依次为90mm厚装饰劈裂砌块选、20mm厚空气层、70mm厚聚苯板(由根据不同保温节能要求可变)、190mm厚承重混凝土配筋小型空心砌块。采用该墙体构造虽然施工工艺要求较高,且单以墙体计算的话成本有所增加;但一方面保温层在主体结构外侧减少了承重砌块受温度影响而产生的变形;可以有效解决墙体开裂问题;另一方面保温层与外饰面之间设20mm厚空气层,同时在饰面砌块上敷设导水麻丝和出水孔构造,将外墙面雨水和受风压作用渗透到空气层的滞留水有组织排出,解决了渗、漏的问题。 (2)结构圈梁。因承抬饰面砌块而出挑,无法进行外保温处理,寒冷气候中容易形成冷桥,故局部采用内保温。 (3)为加强结构整体性、延展性,提高抗震能力。特别是为了防止混凝土小型空心砌块由于体积变形、支撑体沉降等原因产生裂缝,承重砌块墙体每两皮敷设水平钢筋网片一层,以加强横向连接。 (4)饰面砌块。主要由结构圈梁承抬。为加强牢度而设置了水平拉接构件与承重墙体拉接,拉接件竖向间距400mm,水平间距400mm. (5)电气管线。经与相关专业设计人员协调,将电气管线坚向敷设于承重砌块芯孔中,墙体孔洞、埋件等全都预留、预埋。解决了砌块墙体不允许凿打的问题,也为管线使用过程中围护、更新提供了方便。 (6)混凝土砌块。除受温度影响体积胀缩变化较大以外,受湿度影响也会使其材料性能产生和不良变化。因此室内卫生间、厨房等较潮湿处也相应进行防水隔湿处理——首先是将相应墙体内侧做防水隔湿处理;其次是厨卫进行整体设计,管束集中定位。坚向管束设管道井隐蔽处理,水平方向将卫生间结构底板下沉400mm,将洁具排水弯头和水平构件置于本层,这样的设计处理既减少了隐患,又便于维修,避免户间干扰。 沈阳阳光花园住宅楼在建设过程中,使我们对配筋混凝土小型空心砌块应用于住宅建筑领域有了较全面深入的了解,明确认识到混凝土砌块作为一种新型墙体材料有着很大的应用推广价值,开发潜力十分巨大。针对我国的目前土地、煤炭等不可再生资源贫乏,远远不能满足社会发展需要,同时资源利用率低、消费严重的现实情况,开发混凝土小型空心砌块材料更可以说是当务之急、势在必行。 2、混凝土小型空心砌块的相关信息 2.1国际上的混凝土小型空心砌块 其研究和应用已经有近百年历史,特别是近几十年大规模工业化生产和建设逐渐成为主流,更使得这一材料的优势得以充分展现,被国际建筑市场所广泛认同。仅以各国混凝土小型空心砌块的产量相对于其墙体材料总产量所占的比例来看:美国约占34%、非律宾约占50%、泰国更高达55%、而我国则仅占0.5%左右,可见我国市场远未得到开发。 2.2混凝土砌块 ①正确分析砌体结构的受力情况和变形原因,采取有效的构造措施改善砌体的受力条件,并根据不同情况合理布置控制。②以配筋方式实现柔性连接,加强砌体结构的整体性和延展性。 2.3混凝土小型空心砌块与传统粘土砖的比较优势 ①节约土地资源,对国家的长期发展具有战略意义。②节省能源,平均能源消耗量仅为粘土砖的46%;③自重轻,有效减少墙体自重20%~40%.相应的可以减少基础设计宽度,减少配筋量,同时抗地震能力增强。④缩短建设周期40%,提高劳动效率。⑤降低建设成本,节约资金,根据实际工程决算,每平方米降低成本约10%.⑥环保贡献突出:一方面降低能耗、降低施工垃圾量减少环境污染,另一方面有效利用工业废物降低工业排放量。⑦装饰面层可工厂化生产,可变性强,造型新颖。 综上所述,广泛采用混凝土小型空心砌块所产生的社会综合经济效益是十分明显的,随着研发工作逐步深入,实践经验不断积累,技术难点将逐步克服,这一新型建筑材料的市场优势将更加明显。相信不远的将来,肯定会在建筑领域获得大规模的推广应用,为国家建设做出巨大贡献。 住宅建筑论文:住宅建筑排水管理论文 摘要:根据工程设计经验结合国家标准GBJl5—88(97版)《建筑给水排水设计规范》的修订,阐述了住宅建筑设计中排水系统的选择,排水管道的敷设要求设备、管材选用应注意的问题。 关键词:住宅建筑给排水设计 随着我国经济建设的快速发展,人民生活水平的提高,对居住建筑的要求也越来越高。人们在关注住宅的建筑面积、户型、朝向的同时,也越来越关注住宅的优秀部分厨房、卫生间的设计。排水管道设计的正确与否与居住环境卫生有着直接的关联。建设部城镇住宅研究所制定的《小康型住宅厨房卫生间设计通则》(BK—94—21),中国建筑标准设计研究所出版的国家标准图《住宅卫生间》(01SJ914》《住宅厨房》(01SJ913),对厨房、卫生间的设计给出了统一的指导原则,对提高住宅建筑给排水的设计水平起到了积极的作用。现结合我们公司近年在住宅建筑设计上的实践,谈谈住宅建筑排水管道的设计。 1排水系统的选择 住宅建筑室内排水系统是采用污水、废水分流还是采用污水、废水合流,应根据所在城市室外排水制度、市政主管部门的要求及是否有利于综合利用与处理要求来确定。《建筑给水排水设计规范》GBJl5—88(97版)(以下称“规范”)第3.1.2条当生活污水需经粪池处理时,其粪便污水宜与生活废水分流。当有污水处理厂时,生活废水与粪便污水宜合流排出。此条款在各地执行情况也不相同。北京市、深圳市、广州市都有城市污水外理厂,生活污水在排人城市污水管网前按地方主管部门的要求均需设化粪简单处理。北京市、深圳市建筑物的排水系统采用的是合流制(建筑物采用中水系统除外),而广州市建筑物的排水系统则采用的是分流制,生活废水在化粪池后与粪便污水合并排人城市污水管网。从提高建筑物的卫生标准来讲,广州市的做法是合理的,污、废水分流还可以减小化粪池的容积,有利于嫌氧菌腐化发酵分解有机物,提高化粪池的污水处理效果,有城市污水处理厂还要设化粪池的目的是由于城市(尤其是居住小区)的快速发展,污水处理厂的建设不能适应城市建设的要求,污水处理构筑物处于超负荷的运转,为减轻污水处理厂的负担而设置化粪池。污、废水分流制的缺点是增加了室内的排水立管及室外检查井的数量。《建筑给水排水设计规范》GBJl5—2000(送审稿)(以下称“规范送审稿”)增加了“建筑物使用性质对卫生标准要求较高时”应采用污、废水分流的条款,既也可根据建筑物的标准来决定排水系统。 2专用透气立管 “规范”第3.4.14条表3.4.14—1、表3.4.14—2给出了生活排水立管的最大排水能力,对流量超过表中的规定值,是采用增大一号立管管径还是专用通气立管各设计单位的作法也不一致。在广州市及深圳市,排水立管设在建筑外墙上,立管的布置不受管井大小限制,一般多采用设专用通气立管,排水立管每隔二层与专用通气立管以H管连接。在上海市地方标准《住宅建筑设计标准》中规定“多层住宅连接坐便器的污水立管,应设置专用通气立管,隔层设H管“设置专用通气立管的标准更高些。在北京市一般采用增大一号立管管径的方法(高档住宅楼除外)。采用哪种方式更合理更安全呢?笔者经过这些年的设计实践及回访业主,推荐设专用通气立管。我公司的统一技术标准中规定,小高层(十层—十二层)及高层住宅应设专用通气立管。在工程回访中发现,不设专用通气立管的住宅,最下面一层卫生间的大便器内有翻气泡的现象发生,住户对此投诉的较多。设专用通气立管的住宅,基本上无此现象发生。由于污水立管的水流流速大,污水排出管的水流流速小,在立管底部管道内产生正压区,这个正压区使靠近立管底部的卫生器具内的水封遇受破坏,卫生器具内发生翻气泡。专用通气立管的设置可平衡排水立管内的气流,减少正压区的正压值,使其不足以对卫生器具内的水封形成威胁。“规范送审稿”中增加了“建筑标准要求较高的多层住宅和公共建筑、10层及10层以上高层建筑的生活污水立管可设置专用通气立管”的条款是必要的。 3排水管道布置和敷设 3.1对住宅建筑底层设架空层、商场或商铺的情况,上部排水立管必须在底层进行转换,以不影响底层的使用功能。转换后的出户管有应少于二根,宜控制在4根左右。排水横干管的管径不应大于DN200,采用DNl50为宜。表1为铸铁管、表2为塑料管排水横干管的设计参数。排水横干管所服务的户数宜超过100户。在实际工程中发现有的设计将一栋楼的排水立管均汇到一根排水横干管上出户,若发生管道堵塞或破裂将影响整栋楼的用户,是不安全的。出户管过多,在地下室外墙上所预留的防水套管(设地下车库的住宅楼)及室外的检查井均增多,给施工及室外环境带来不利。 3.2设有专用通气立管的住宅楼,底层卫生器具的排水管道是否还要与其它楼层管道分开单独排出?“规范”并没有给出要求,第3.3.18条表3.3.18适应的前提是排水立管仅设置伸顶通气立管。在专用通气立管一节的分析中我们知道,专用通气立管的设置是可以防止卫生器具水封遇受破坏、内部冒气泡现象的发生。也就是说,排水立管设有专用通气立管时,其底层卫生器具的排水支管可以接到排水立管上。但住宅内排水管道在使用过程的复杂性,排水管道内有固体废物的存在,影响排水的通畅,使与排水立管底部连接的卫生器具有溢水的可能,此现象在实际工程中也有发生。因此,底层卫生器具的排水管道不接到排水立管上为好,应单独排出,排水立管需要进行转换时,底层卫生器具的排水支管可以接到排水横干管上,连接点距立管底部下游水平距离不宜小于3.Om,不得小于1.5m。对满足不了上述要求的排水支管,应以单独的排出管排至室外检查井。排水横支管的管径“规范”3.4.15条规定按立管工作高度小于等于3m的数值确定,但在条文说明中又推荐按立管工作高度小于等于2m的数值确定,给设计人员在设计中的选用造成混乱。建设部建筑设计院编著的《民用建筑给水排水设计技术措施》中推荐按立管工作高度小于等于2m的数值确定,笔者也认为按立管工作高度小于等于2m的数值确定比较合理,在工程设计中的应用也没有发生问题。在立管工作高度为3m时DNl00不通气的生活排水立管的最大排水能力为2.41/s,对应卫生器具的排水当量为1.78—2.78,而浴盆的排水量为3,也就是说卫生间只设浴盆及大便器时其排水支管的管径DNl00已满足不了排水量的要求,而要加大到DNl50,这显然是不合理的,“规范送审稿”也已将底层卫生器具单独排出时其管道的排水能力改为按立管工作高度小于等于2m的数值确定。 4屋面及阳台雨水的排出 位于住户上部的屋面,雨水斗不能采用65型或87型雨水斗(雨水横管不能走在住宅内部),而应用侧墙式雨水斗。但在用侧墙式雨水斗时其最大汇水面积不能套用《建筑给水排水设计手册》表4.3—3的数值,而应按《屋面工程技术规程》(GB50207—94)第4.3.10条的规定,一个侧墙式雨水斗最大汇水面积宜小于200㎡。侧墙式雨水斗的构造见标准图集01S302《雨水斗》。阳台雨水应设专用的立管由无水封地漏来收集,而不应接到屋面雨水立管上。屋面雨水立管内的压力分布是由负压到正压的一个变换过程,零压力点的位置约在距立管末端以上1/3—1/2的高度处,将阳台雨水地漏接到屋面雨水立管上部负压区,将通过地漏吸人大量的空气,影响雨水立管的水量;将阳台雨水地漏接到屋面雨水立管下部正压区,则有返水倒灌的可能,在实际工程中发生的频率是很高的。屋面雨水与阳台雨水各自分开是必要的,不能因为在建筑立面上增多了几根雨水立管而将其合并。阳台雨水应排到室外雨水检查井中,而不应排到污水检查井中。有的城市为了解决住户将厨房洗涤盆移到服务阳台并将洗涤污水排到阳台地漏内的问题,由建设局下文要求将阳台雨水立管排到污水检查中,这种规定是不安全的。对于起居室及卧室的阳台是不存在有污水的排人,阳台雨水地漏是无水封的,即使采用有水封的地漏,水封由于长时间得不到补充,会逐渐蒸发掉,污水系统内的废气就会跑到起居室内,污染环境,不能为了解决某个问题而又引起新的问题。 5管材及附件 5.1UPVC排水塑料管已在住宅建筑中得到了广泛的应用,取得了成功经验,但也存在缺点及不足。最大的问题是噪声远大于铸铁管,管壁隔音效果较差,对日常生活有一定的影响。为解决噪声问题,在UPVC管内壁增加了凸起的螺旋型导流线,使水流条件得到改善,有效的降低了噪声,即目前市场上的UPVC螺旋管。为解决管壁隔音效果较差的问题,又开发了UPVC芯层发泡管(PSP管,)不仅具有传统UPVC实壁管的优点,还具有高抗冲击、隔音、阻燃、绝缘、热稳定性好的特性。排水管道设于室内时,应优先选用螺旋管、芯层发泡管或离心铸造排水铸铁管。目前许多城市都有住宅建筑高度小于100m时,生活排水管和雨水管应采用硬聚氯乙烯管的地方规定,以政府行政作用的角度来推广排水塑料管。在实际工程中,设计人员应根据不同的情况灵活的加以掌握。高屋住宅底层排水立管需要转换时,排水横干管、转换层以下的排水立管、出产管应采用离心铸造排水铸铁管,提高排水管道因堵塞后下部管路系统为受压状态时的承压能力,提高整个排水管道系统的安全度。 5.2地漏是排水管道系统中的一个重要附件,功能就是排除地面的积水,在住宅建筑中,地漏主要设在卫生间,厨房可不设置。这是由于在厨房中,地面不可能形成积水,只有少量的溅水,用抹布即可保持地面的干净。若将洗衣机设于厨房时,洗衣机的排水可采用在其旁边的排水管道上设一管径为DN32带存水弯的排水接口,采用上排水洗衣机。“规范”第 3.2.8A规定地漏的水封深度不得小于50mm,是依据排水管道系统内压力的波动值和水封蒸发等因素确定的。水封的深度越高,越有利于防止因管道内压力的波动对其的破坏。下面介绍一种水封度达到80mm并具有防虹吸功能的直埋地漏,适合于淋浴间的排水。如图1所示,在密封筒体上设有供气体流动的旁通槽,管道内气压发生波动时,使进人地漏内的气体由旁通槽通过,保证地漏内的水封不被负压破坏。密封筒的高度又保证80mm水封的存在。 6结束语 住宅建筑的排水管道系统看似简单,但确与我们的生活息息相关,关系到了人民的生命安全、身心健康,应引起设计人员高度重视。正确的选择系统的形式、节水且噪音低的卫生设备、全适的管材及附件,满足人们对居室内环境的要求。 住宅建筑论文:住宅建筑规范管理论文 摘要:通过对比了《住宅建筑规范》与国家现行消防技术标准有关规定的差异,提出了住宅消防设计的观点。 关键词:规范住宅消防设计 1前言 《住宅建筑规范》于2005年11月30日,于2006年3月1日实施。《住宅建筑规范》(以下简称住规)和《建筑设计防火规范》(以下简称建规)、《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称高规)都是国家现行技术标准,但对于住宅的防火设计内容有着不尽相同的规定,特别是关于住宅的安全疏散和消防设施的具体规定差异较大,给建筑设计和消防设计审核工作带来了分歧,甚至造成了混乱的局面。 2《住宅建筑规范》与现行消防规范规定的不同之处 2.1住宅建筑的概念 《住规》2.0.1条规定明确了住宅建筑的定义为供家庭居住使用的建筑,包含与其他功能空间处于同一建筑中的住宅部分。《高规》没有规定住宅的具体概念,只有明确商住楼和综合楼的概念,根据《高规》3.0.1条规定,商住楼为公共建筑,公共建筑与居住建筑的消防设计有着迥然不同的要求。 2.2建筑层数 《住规》9.1.6条规定,当住宅和其他功能空间处于同一建筑物内时,应将住宅部分的层数与其他功能空间的层数叠加计算建筑层数,当建筑中有一层或若干层的层高超过3m时,应对这些层按其高度总和除以3m进行层数计算,余数不足1.5m时,多出部分不计入建筑层数,余数大于或等于1.5m时,多出部分按一层计算。《高规》没有明确建筑层数的确定方法,建筑层数是一个自然层的概念。建筑层数是建筑物消防设计的重要参数,建筑层数的不同可能决定建筑物的分类差别,从而决定建筑物的消防设计要求也不同。 2.3消防车道 《住规》9.8.1条规定,10层及10层以上的住宅建筑应设置环形消防车道,或至少沿建筑的一个长边设置消防车道。《高规》4.3.1条规定,高层建筑的周围应设环形消防车道,当设环形消防车道有困难时,可沿高层建筑的两个长边设置消防车道。《住规》规定的可沿高层住宅建筑的一个长边设置消防车道和《高规》规定的应沿高层建筑的两个长边设置消防车道的要求明显冲突。 2.4消防电梯 《住规》9.8.3规定:12层及12层以上的住宅应设置消防电梯。《高规》6.3.1规定:塔式住宅、12层及12层以上的单元式和通廊式住宅。《住规》规定建筑物设置消防电梯的决定参数只是建筑层数,而《高规》规定建筑物消防电梯的设置条件,不仅考虑建筑物的层数,而且考虑了建筑物的形式。 2.5疏散宽度 《住规》5.2.1规定:走廊和公共部位通道的净宽不应小于1.2m;5.2.3规定:楼梯梯段净宽不应小于1.1m。《建规》5.3.13规定:疏散走道和楼梯的最小宽度不应小于1.1m,不超过六层的单元式住宅中一边设有栏杆的疏散楼梯,其最小宽度可不小于1m。《高规》6.1.9规定:居住建筑走道净宽单面布房不小于1.2m,双面布房不小于1.3m;6.2.9规定:居住建筑疏散楼梯的最小宽度为1.1m。《住规》对走道和楼梯疏散宽度的规定比较统一、简单明了,而《建规》、《高规》规定了不同情况下的具体要求。 2.6安全疏散 《住规》9.5.1规定:10层以下的住宅建筑,当住宅单元任一层的建筑面积大于650m2,或任一套房的户门至安全出口的距离大于15m时,该住宅单元每层的安全出口不应少于2个;10层及10层以上但不超过18层的住宅建筑,当住宅单元任一层的建筑面积大于650m2,或任一套房的户门至安全出口的距离大于10m时,该住宅单元每层的安全出口不应少于2个;19层及19层以上的住宅建筑,每个住宅单元每层的安全出口不应少于2个。《高规》6.1.1规定:18层及18层以下,每层不超过8户、建筑面积不超过650m2,且设有一座防烟楼梯和消防电梯的塔式住宅可设一个安全出口;18层及18层以下每个单元设有一座通向屋顶的疏散楼梯,单元之间的楼梯通过屋顶连通,符合条件的可设一个安全出口;超过18层,每个单元设有一座通向屋顶的疏散楼梯,18层以上部分每层相邻单元通过阳台或廊连通,符合条件的可设一个安全出口。《住规》关于安全疏散的规定只是考虑了疏散距离(或建筑面积)和建筑层数两个因素,而《高规》的具体规定比较复杂。 2.7消防给水与灭火设施 《住规》9.6.2规定:35层及35层以上的住宅建筑应设置自动喷水灭火系统。《高规》7.6.1规定:高度超过100m的高层建筑,除不设集中空调且户门为甲级防火门的住宅的户内用房外均应设自动喷水灭火系统。《住规》规定住宅设置自动喷水灭火系统的依据参数是建筑层数,《高规》规定住宅设置自动喷水灭火系统的依据参数是建筑高度,两者规定在具体工程要求上容易产生分歧。例如住宅建筑为34层,层高为3m,建筑高度为102m,按《住规》规定不需设置自动喷水灭火系统,按《高规》则应设置自动喷水灭火系统。又如一住宅,35层,层高2.8m,高度98m,按《住规》规定应设置自动喷水灭火系统,按《高规》规定不需设置自动喷水灭火系统。 2.8火灾自动报警系统 《住规》9.7.2规定:35层及35层以上的住宅建筑应设置火灾自动报警系统。《高规》9.4.1规定:建筑高度超过100m的高层建筑,均应设火灾自动报警系统。根据两个技术标准的不同规定,住宅火灾自动报警系统设置要求的差异与自动喷水灭火系统设置的分歧一样出现。 2.9消防供电 《住规》9.7.1规定:10层及10层以上的住宅建筑的消防供电不应低于二级负荷要求。《高规》9.1.1规定:一类高层建筑应按一级负荷要求供电,二类高层建筑应按二级负荷要求供电。显而易见,《高规》对住宅建筑消防用电的要求高于《住规》的相应规定。 3建议 3.1明确住宅建筑的概念 住宅建筑与公共建筑相比,具有单元面积小、人员少、火灾荷载小、火灾危险性小、火灾损失小、火灾社会影响不大的特点,住宅建筑的消防设计要求明显低于公共建筑,不管住宅建筑是否和其他功能空间的处于同一建筑物内,都有必要把住宅建筑和其他功能建筑区分开来,以体现建筑防火设计的“安全适用、经济合理”原则。 《建规》和《高规》也应明确住宅建筑的概念,保持概念的统一。由于住宅建筑和其他功能建筑的火灾危险性不同,当住宅与其他功能空间处于同一建筑内时,不论是高层还是多层建筑,住宅部分与非住宅部分之间都应采用不开门窗洞口的耐火极限不低于1.5h的不燃烧体楼板和2.00h的不燃烧体隔墙与住宅部分完全封堵,且住宅部分的安全出口和疏散楼梯应独立设置。 3.2确定建筑层数 建筑高度是直接影响到火灾时建筑内人员疏散的难易程度、外部救援的难易程度以及火灾可能导致财产损失的大小的直接参数。但住宅建筑每个防火分区面积都不大,而且有较好的防火分隔,火灾蔓延扩大受到一定限制,危害性较小,从解决安全性和经济性的矛盾出发,住宅建筑以层数作为衡量高度的指标。《住规》关于住宅建筑层数的规定,很好地结合了建筑高度和建筑层数两个参数,在住宅消防设计上,具有十分积极的意义,其他防火设计规范可参照执行。 3.3按具体情况设置消防车道 消防车道的设置应以有利于消防车容易靠近建筑物、顺利开展外部消防扑救和人员搭救为基准要求。住宅建筑一般建筑宽度不大,火灾危险性较小,消防车道的设置要求可以低于公共建筑。但在建筑物设置环形消防车道有困难的条件下,要求沿建筑物一个长边或两个长边设置消防车道,应根据建筑物的具体情况而定。如住宅建筑沿宽度方向只布置一户住宅或布置的多户住宅之间有通道连通,则可沿建筑物的一个长边设置消防车道;如住宅建筑沿宽度方向布置的多户住宅之间没有通道连通,则至少应沿建筑物的两个长边设置消防车道,或设置环形消防车道。 3.4消防电梯的设置 消防电梯是火灾情况下供消防队员扑救火灾之用。建筑物设置消防电梯主要考虑消防队员的体能条件和徒步登高能力,确保消防队员能适应高层建筑的火灾扑灭工作,因此建筑高度是建筑物设置消防电梯的主要依据。住宅火灾,不论是塔式住宅还是其他形式的住宅,特点大致相同,都具有可燃物少、难于蔓延的特点,住宅建筑消防电梯的设置可以不考虑建筑的形式。建筑层数是衡量住宅建筑高度的参数,消防电梯的设置可以建筑层数作为依据参数。 3.5疏散宽度的确定 疏散宽度与疏散人数和百人宽度指标成正比。从现行的国家消防技术标准来看,疏散走道和疏散楼梯的百人宽度指标是一致的,在特定的建筑物中,疏散人数是一定的,疏散走道和疏散楼梯的疏散宽度也应一致。可能考虑火灾时疏散楼梯的安全性比疏散楼梯的高,现行消防规范规定疏散走道的最小疏散宽度比疏散楼梯的最小疏散宽度一般要大一些。住宅建筑疏散走道和疏散楼梯的宽度应经实际计算确定,疏散宽度的决定因素是疏散人数,与房间的布置形式没有直接关系。针对住宅建筑一般具有人员少、人员对疏散线路熟悉和疏散走道不长的特点,建议疏散走道和疏散楼梯的最小疏散宽度都为1.1m。 3.6安全出口的数量 安全出口的数量,取决于疏散人数、疏散距离和建筑高度。住宅建筑的人数一般不多,按标准设置的安全出口一般能满足疏散宽度的要求。也就是说,住宅建筑的安全出口数量取决于疏散距离和建筑高度。《高规》规定的单元之间通过屋顶连通和相邻单元通过阳台或廊连通的方式,在实际使用过程中,由于屋顶空间的利用和管理问题,往往无法实现连通功能。 《住规》根据建筑层数和疏散距离(或建筑面积)的不同,硬性规定了住宅建筑的安全出口数量,作者认为是可取的。 3.7消防设施的设置 建筑火灾扑救的难易程度与建筑高度有直接关系,《高规》和《住规》关于消防设施设置的有关规定充分体现另了这一点。不同的是,《高规》在住宅建筑的有关规定中,把建筑层数作为衡量建筑高度的参数。建筑高度和建筑层数两个参数在一般情况下大致相对应,但在一些特殊情况下有所差异。考虑高层住宅建筑与多层住宅建筑的划分以建筑层数为依据,高层住宅建筑的分类也以建筑层数为依据,为统一起见,建议在消防设施的设置规定中引入衡量建筑高度的建筑层数这一参数,以避免分歧。 3.8消防供电的要求 一类高层住宅建筑和一类高层公共建筑的火灾危险性不同,住宅火灾一般具有火灾荷载小、蔓延难、损失少的特点,一类高层住宅建筑的消防供电要求可以适当降低,高层住宅建筑的消防供电不应低于二级负荷要求即可。 4结束语 对于《建规》、《高规》和《住规》关于住宅建筑消防设计的有关规定,相关规范管理组应尽快沟通协调,以一定的形式予以统一明确,以消除住宅建筑消防设计的分歧和争执。 住宅建筑论文:钢结住宅建筑业管理论文 摘要:随着我国钢结构住宅的技术和规范的日益完善,钢结构住宅凭借高性价比和工业化生产的优点,成为了建筑业的一匹“黑马”。在城市化进程高速发展和人居环境日益提升的今天,钢结构住宅表现出了良好的发展前景。 关键词:钢结构住宅工业化市场化 1.钢结构住宅成长的外部环境 我国的钢结构住宅起步比较晚。上世纪90年代,国家建设部和国家经贸委一致通过,将"轻型钢结构住宅建筑通用体系的开发和应用"作为我国建筑业用钢的突破点,并正式列入国家重点技术创新项目。这一举措为我国的钢结构发展奠定了基础。 进入21世纪,随着我国城市进程的加快和人民生活水平的提高,住宅也成为第一为消费。国家也把发展住宅建设作为拉动国民经济增长的重要环节。同时也出台了一系列的辅助政策。2000年5月建设部建筑用钢协调组在京召开了"全国建筑用钢技术发展研讨会",会上成立了钢结构专家组,讨论了国家建筑钢结构产业"十五"计划和2010年发展规划纲要及建筑钢结构工程技术政策。并确定"十五"期间应以住宅钢结构为发展重点。2002年11月5日建设部建筑金属结构协会钢结构委员会组织钢结构专家组召开"钢结构住宅产业研讨会",总结示范工程经验,带动全国住宅钢结构体系的发展和提供整体建设水平。2003年4月6日中国建筑金属结构协会钢结构委员会与北京国瑞通信息技术有限公司联合举办了"2003年上海钢结构住宅产业与住宅科技博览会",在会上,通过展示近年钢结构住宅的试点、示范工程和钢结构配套体系的科研成果,总结经验、加强信息交流,并加大了钢结构住宅的宣传力度。这些条件都极大地促进了我国钢结构住宅建筑产业的快速发展。 2.钢结构住宅“钱景”诱人 90年代以来,国家政策大力支持、建设部积极推广钢结构住宅的发展和应用。国务院1999年指示:发展钢结构住宅,扩大钢结构住宅的市场占有率,加速住宅产业化过程;国家经贸委在《2000年建筑业技术发展方向和重点》中明确:要建立现代化住宅产业工业体系,重点进行轻钢结构体系、住宅节能体系和新型建筑材料的开发;国家建设部和冶金工业局已于1999年发出通知,要求各省市在建筑钢工程中推广应用国产H型钢,并出台了相关政策。我国钢结构住宅产业化已蓄势待发。 从1999年北京埃姆思特钢结构住宅技术有限公司引进美国MST式轻钢结构住宅样房到现在,全国各地钢结构住宅如雨后春笋般破土而出。北京、上海、天津、山东、安徽、广东等地建了大量低层、多层、高层钢结构住宅试点示范工程.这些试点示范工程的成功,体现钢结构住宅发展的良好势头。 我国钢结构虽有十年的发展历史,但钢结构住宅目前还只是刚起步,而在美国、英国等国家发展和应用钢结构建筑已有上百年历史,如日本的钢结构建筑占建筑总面积的50%左右,韩国约占20%。美国等国家建筑业用钢材占国家钢材产量的比例高达50%,而我国建筑用钢仅占钢材产量比例的20%。钢结构建筑在整个建筑中所占比重,发达国家达到50%以上,但在我国却不到5%,建筑钢结构用钢量只占我国钢产量的1.5%~2%,差距十分巨大。因此中国钢结构市场的要求及产业的发展具有广阔的前景。 就浙江省而言,浙江房产是全国房产的领头羊。在全国房产中具有举足轻重的作用。休闲永远是浙江人生活的主题,住宅的个性化永远是我们不变的住居理念。钢结构住宅宽敞的空间恰好提供了一个DIY的平台。因此这样一个以自我为中心的生活主题,势必会成为浙江人的新贵。如今,由于国家的宏观调控作用,房市出现了前所未有的低迷。在这个时机推出钢结构住宅,利用钢结构住宅的优势来吸引市民目光,刺激消费,增加市场的购买力,有着事半功倍的作用。这是一个千载难逢的机会。 3.钢结构住宅的优点 轻钢结构住宅是目前最具有发展潜力的环保节能型住宅,在欧美及日本等经济发达国家已被普及性推广,它不仅代替了传统的住宅模式,而且完全使用工业化生产的建材,集众多优点于一身,是二十一世纪人类社会居住环境的最佳产品。 1)替代传统的红砖及混凝土。钢结构住宅突破了中国“秦砖汉瓦”式的传统建造模式,被誉为“第四次住宅革命。它工业化程度高,便于形成标准的建筑体系,实现了构件的工厂化和施工的机械化生产。 2)节能效果好,不仅高于木结构住宅,而且比砖混住宅节能60%以上。建筑服务期满拆除时,钢结构材料可全部回收。 3)钢结构住宅强度大,抗风、抗震性能好。特别是在地震区,钢结构住宅同砖混结构住宅比较,具有压倒性的优势。 4)外形设计自如,室内大空间无梁无柱,跨度可达12米。这也是钢结构住宅的最大的优点。钢结构宽敞的空间正好给了业主一个根据自己的爱好来布置自己的生活空间,再也不用因为承重墙、构造柱来影响房子个性化的设计。 5)地基及基础的处理非常简单,且由于主体和基础中设有防潮层,防潮效果会更加突出。 6)施工速度快、周期短、全天候施工,不受季节影响,施工周期短,钢结构的自重轻,干式施工无污染、无燥音。是环保型建筑的典范。 7)户内的有效平面增大,比相应的砖混和钢筋混凝土结构提高了6%。增大了有效的生活空间。 8)保温隔热隔音效果突出。 4.工程实例 目前北京、天津、山东、安徽、上海、广东等地新建了大量的钢结构住宅试点示范工程。这些工程深受当地居民的欢迎,取得了显著的成绩。如:北京亦庄经济技术开发区青年公寓。建筑面积:12万㎡,由6栋单身公寓(10万㎡)和公共建筑(锅炉房食堂等)(2万㎡)组成。地点:北京亦庄经济技术开发区。用途:开发区单身职工居住。结构型式:混凝土优秀筒+钢框架。梁柱:热轧H型钢,楼板:组合混凝土压型钢板,外墙:粉煤灰砌块+加气混凝土板,内墙:防火石膏板+轻钢龙骨。防火措施:加气混凝土板+石膏板+薄型防火涂料。现场用工:2.52工日/㎡、而砖混结构为7~8工日/㎡。是砖混结构的1/3。工程造价(达到粗装饰):1150元/㎡。和砖混结构造价持平。用钢量:37㎏/㎡(仅为200元/㎡,是总造价的17.4%)。钢结构吊装:一栋住宅楼仅用20天(670吨)。施工工期:仅为砖混结构的一半。 我们从上面例子可以看出,无论是从材料、造价还是工期,钢结构住宅都具有很明显的优势,因此,如何推广钢结构住宅,让广大的市民了解,接受,喜欢钢结构住宅就显得尤为重要。 5.钢结构住宅应注意的几个问题 1、钢结构住宅建筑要以建筑设计为主导,其他专业紧密互动配合。钢结构住宅建筑除要遵循住宅建筑设计一般原则外、要注重解决: (1)如何发挥钢结构的优势?梁跨度可增大、开间更灵活、为住户创造更大的空间。但又如何避免钢结构带来的建筑平、立面单调呆板。 (2)要解决钢结构住宅建筑防火、防腐蚀问题。特别是在多雨的浙江,防腐、防锈工作处理的好坏直接影响到钢结构住宅的推广。 2、选择和开发外墙板,是钢结构住宅建筑推广中的关键问题之一。除满足外墙板的各项技术要求外,还要做到墙板原材料应地之宜、工厂化生产、运输、安装连接方便。 3、钢结构要做到安全合理、节点构造方便可靠、并为构件制作、运输、吊装创造条件。 4、建筑设备与钢结构住宅配合,是住户首先遇到的问题。因此如何采用先进的技术来开发适合于钢结构住宅的各项设备是我们必须要解决的问题。 5、钢结构住宅的造价是房地产开发商最关心的问题。钢结构住宅应定位于中、高挡住宅,钢结构住宅建筑是一项系统工程,应从设计、制造、运输、安装、维修和管理等环节着手加强管理和协调,从而达到降低成本,提高综合经济效益的目的。 眼下,我国钢结构住宅的发展所需的技术和规范都基本得到了解决,目前的主要矛盾已不是也不是能不能做的问题,要不要做的问题,而是要如何把它做好、做精的问题。萧山在国内享有“钢结构之乡”的美誉。因此我们要用可靠的质量和良好的服务来打响钢结构住宅起航的第一炮,带动浙江乃至全国钢结构住宅的发展,并逐步把钢结构住宅市场化和工业化。钢结构住宅建设的热潮已经来临,把握市场就要抓住机遇,在提倡环保和节能的今天,钢结构住宅必定会引领未来房市的发展。
自动化控制论文:人工智能技术电气自动化控制论文 1人工智能技术的特点和优势 人工智能技术是人类科学技术不断发展进步的必然结果,也是工业发展过程中,促进工业自动化科学化发展的重要推动力量。在人工智能技术的发展中,科技的发展和工业技术的进步会促进人工智能技术的发展;反之,人工智能技术的进步,可以完成那些人类自身无法办到、技术条件效果不好的生产技术操作。当前的人工智能主要是计算机技术的发展结果,随着计算机技术的飞速发展,通过对计算机信息特点和操作性能的了解和设计,使计算机操作系统具有更多更先进的人工化反应,并在实际的信息技术处理过程中,通过其系统内部的人工化、智能化识别和处理系统,对电气自动化控制和其他工业技术领域在运行中的问题进行自主解决。如今,人工智能技术已经取得了较大的进步,其研究发展项目也越来越多,越来越先进,实用性越来越强。人工智能技术已经广泛运用与工业自动化、过程控制和电子信息处理等先进的技术领域。人工智能技术通过模糊理论算法、遗传算法和模糊神经算法等方式,可以在电气自动化控制中,采取更灵活多变的控制方式,对电气自动化设备运行中的不稳定因素和动态变化进行自主的调整,从而保障其运行的准确和高效,减少出错率。人工智能技术的运用,可以大大减少在电气自动化控制等领域的人力成本,并且能够解决一些工作人员无法有效监控和解决的问题,做到及时有效。 2人工智能技术在电气自动化控制中的应用 2.1人工智能控制实现了数据的采集及处理功能 在电气设备的运行过程中,数据的采集和处理是了解电气设备自动化控制情况,发现运行过程中的问题和提出解决办法的重要依据。在传统的自动化控制中,由于技术水平和实际运行中的动态变化,数据的采集和传输无法做到准确和稳定,保存数据容易出现丢失的情况。人工智能技术的使用,可以保障电气自动化运行过程中对动态信息的及时收集和稳定传输,对相关数据的保存工作也更安全,这就提高了电气自动化的控制水平,充分保障了电气运行中的安全性和稳定性。 2.2人工智能控制实现了系统运行监视机报警功能 电气自动化控制是用电气的可编程控制器,控制继电器,带动执行机构,完成预期设计动作的过程。在此过程中,系统内部各部分之间的运行都要严格按照设计模型和函数计算的基础上进行,如果系统中的一点出现问题,就会造成整个自动控制系统的故障。在以往的自动化控制系统运行中,对系统内部各部分之间的运行数据和运行状态进行实时监测,对运行中的特殊情况进行及时的报警处理,帮助自动化系统及时处理可能出现的故障,提醒电气管理人员加强对电气系统的管理。 2.3人工智能控制实现了操作控制功能 电气自动化控制的主要特征之一就是通过计算机的一键操作,就可以实现对电气系统的整体控制,保障电气自动化运行符合现实的需要。传统的自动化系统的操作,需要靠人工对系统各个环节进行人工操作,从而促进自动化系统内部的协调和配合,这种方式既降低了自动化运行的效率,也增加了自动化系统的故障发生频率。人工智能技术对电气自动化系统的控制,是通过各种先进的算法,按照电气自动化的需求,对自动化系统进行自动化和智能化设计,从而实现对电气自动化控制系统的同时操作,大大提高了自动化控制的效率,减少了单独指令操作中容易出现的不协调情况的发生。 3人工智能技术在电气自动化控制中的控制方式 3.1模糊控制 模糊控制以模糊推理和模糊语言变量等为理论基础,并以专家经验作为模糊控制的规则。模糊控制就是在被控制的对象的模糊模型的基础之上,运用模糊控制器,实现对电气控制系统的控制。在实际控制设计过程中,通过对计算机控制系统的使用,使电气自动化系统形成具有反馈通道的闭环结构的数字控制系统,从而达到对电气自动化系统的科学控制。 3.2专家控制 专家控制是指在进行电气自动化控制过程中,利用相关的系统控制理论和控制技术的结合,通过对以往控制经验的模拟和学习,实现电气自动化控制中智能控制技术的实施。这种控制方式具有很强的灵活性,在实际运行中,面对控制要求和系统运行情况,专家控制可以自觉选取控制率,并通过自我调整,强化对工作环境的适应。 3.3网络神经控制 网络神经控制的原理就是基于对人脑神经元的活动模拟,以逼近原理为依据的网络建模。神经控制是有学习能力的,属于学习控制,对电气自动化控制中出现的新问题可以及时提出有效的解决办法,并通过对相关技术问题的分析解决,提高自身的人工智能水平。 4结语 人工智能技术是科技发展到一定程度的必然结果,也是促进科技继续发展和工业自动化技术更加进步的重要推动力量。电气自动化控制的操作要求使人工智能在电气自动化中的运用越来越广,随着人工智能技术的发展,电气自动化控制技术也将逐渐提高,系统运行效率也会不断增强。 作者:姜关胜 单位:75240部队 自动化控制论文:智能技术电气自动化控制论文 一、智能技术的优势 与传统的自动化技术相比,智能控制无模型运转,提高了电气系统的管控效率。同时,智能技术的精度更高,减少了设计中的不可预测问题。因而设计对象模型阶段中便会存在不能估量或是预测的问题。人工智能技术实现了系统的实时调节,利用鲁棒性变化和响应时间提高其工作能力,实现自动化过程。智能技术已经成为现代企业管控的必然趋势,与传统的管控装置相比具有先进性,满足电气自动化工程建设的需求。针对不常见的数据,传统的自动化控制技术无法完成评估工作,但智能技术的出现解决了这一问题,实现了对系统录入信息的有效很快速处理。针对不同的对象,智能技术可显示不同的管控效果,使管控的效果具有针对性。但在目前的智能技术发展程度下,多种控制对象问题无法解决。因此,应从技术方面对智能技术进一步剖析和研究,促进该技术的完善,才能对我国工业以及相关行业的发展起到积极作用。 二、人工智能技术应用 基于电气自动化的复杂性,其操作过程应精细且注重细节。一旦操作失误,将导致系统故障甚至造成安全事故。因此,人工智能技术应用的优秀技术在于程序化问题,将复杂化的程序通过智能手段转化为简便化。通过系统日常资料的分析,对设备故障采取积极的应对措施。在具体应用过程中,人工智能技术主要表现为以下几个方面。 (一)智能化设计分析 人工智能技术关系到电力工程以及电路的设计。在传统的设计模式下,工作人员的工作量大,需要大量的试验验证,并且对不合理部分进行改进。因此常出现考虑不周全的问题,处理问题的效率较低,对于难度较大的问题,传统的处理方案无法解决。这使得智能化设计成为必然。现阶段,电力企业逐步实现了智能化设计,全面考察了问题的难度,提高了处理问题的能力和效率。但同时,智能设计对于操作人员提出了更高的要求,要求其掌握专业知识和智能系统操作技巧,并且操作人员还应具有与时俱进的精神,对智能系统进行适当的改良设计。利用人工智能设计,可有效提高数据分析的准确性,将复杂问题简单化。 (二)PLC技术应用 随着电力企业规模的扩大,电力生产对于技术具有更高的要求,基于此的PLC技术成为企业生产和建设的重要目标。PLC技术是一种常见的人工智能技术,目前主要应用于工业、电力企业,具有良好的效果。其是在继电控制装置基础上发展起来的智能技术,该系统的主要作用在于优化了系统工艺流程,从而根据企业需求对运营现状进行调整,确保其运营的协调性。PLC技术以自动控制系统为主,手动控制技术为辅。对于提高电力系统生产实践具有重要作用。在电力生产中,PLC人工智能化技术的使用还实现了自动化目标切换,继电器逐渐代替了实物元件,不但提高而来管控效率,还确保了系统的运行安全。 (三)智能诊断和CAD技术应用 智能诊断系统的出现是电气运行复杂化的结果。该诊断系统要求操作人员具有较多的实践经验,改善了传统模式的手工设计方案,充分体现了信息时代的优势。科技的发展也使得CAD技术逐渐实现了智能化,缩短了产品设计实践。智能化技术优化了CAD技术,对产品设计质量的提高具有积极作用。目前,在电力系统中,遗传算法是人工智能技术的重要表现之一,通过科学的计算方法,提高了数据统计和计算的精确度。基于遗传算法的重要作用,应得到企业的重视。在电力系统运行过程中,如何区分故障和征兆是一个难题,智能化技术通过专家系统和神经网络系统可快速有效的分析出系统故障和安全隐患,并提供一定的解决办法,确保了电力系统的运行问题。 (四)神经网络技术应用 神经网络系统是智能技术的重要体现之一,其作用在于分析和处理系统故障。可对系统故障进行准确定位,并且减少了定位时间。同时,还可完成对非初始速度及负载转矩的有效管控。神经系统设计具有多样性,具有反向学习功能。利用神经网络系统的两个子系统,可实现对机电参数转子速度和电子流的评判和管控。目前,智能神经网络系统主要应用于分析模式和信号处理上。由于其包含非线性函数估算装置,因此对于电气自动化控制具有积极作用。其主要优势在于无需对控制对象建立数学模型,因此工作效率高,噪音小。 三、总结 随着科技的不断发展,电气自动化控制系统逐渐实现了数字化和智能化。智能技术的使用提高了自动化控制的效率,基于人工智能理论的智能技术是电力企业发展的必然。智能技术不仅是计算机技术的重要组成部分,也对计算机技术具有一定的依附性。但目前,智能技术的应用尚存在一定的缺陷,甚至存在一定的错误。基于此,应提高操作人员对智能控制化技术的认识,以保证智能化技术的可持续发展。 作者:许武文 单位:海南师范大学 自动化控制论文:智能化技术下电气工程自动化控制论文 1智能化技术的理论基础 从20世纪50年代开始,一直到现在的几十年探索中,人工智能化已经可以像人一样进行感应与行动,凭借着高效率、高精度以及高协调性等特点超越来传统的控制技术。随着计算机技术的不断发展,对人的思维能力进行模拟的构想现在已经得到了实现,后来在程序语言编制上,智能化模拟的可实施性也得到而来增加。随着电气工程自动化控制技术的不断发展,智能化技术的市场得到不断拓宽,这种技术的应用不仅可以使电气工程的工作速度得到提高,同时还在电气工程中节约了大量的人力与物力[1]。智能化技术在整个电气自动化控制行业中主要是利用不断实践来进行的,其中包含的内容十分广泛并复杂。智能化技术属于计算机高端技术的一种,因此要想很好的掌握其应用,那么必须要具备专业性计算机理论知识。智能化技术不仅有效有提升了电气自动化控制的工作效率,同时也也很大程度上降低了工作人员的压力,优化了资源配置,促进了电气工程自动化系统的稳定运作。 2智能化技术的主要特点分析 对于很多人来说,智能化技术是一个陌生的词汇,然而它却与我们的生活息息相关,下面我们就对它的主要特点进行阐述,帮助大家深入理解智能化技术。作为电力系统中的关键环节,电气工程自动化控制对电力系统的正常运行存在着决定性的作用,为了保证电气工程的顺利发展,从而有效提升恒业的整体水平,对智能化技术进行应用是大势所趋。 2.1高精度与高效率 在电气工程自动化控制中,精度与效率是两项重要指标,在智能化技术指导留下,对多个CPU与高速CPU芯片进行使用,电气工程控制工作效率与精度得到了显著的提高。 2.2多系统控制 智能化技术的应用可以有效减少相关工序,同时还能使工作效率得到显著提高,目前该项技术在电气工程自动化控制中的实际应用正朝着系统控制的方向发展着。 2.3科学计算的可见性 在电气工程自动化控制中,智能化技术的应用可以对数据进行有效的处理,不仅可以通过文字和语言进行信息交流,同时还能利用图形与动画实现信息交流,这在很大程度上提升了工作的效率。 3智能化技术在电气工程自动化控制中的应用 在电气工程自动化控制系统中应用智能化技术,有效提升了系统的工作效率,降低了工作人员的压力,对于电气工程自动化控制中智能化技术的应用主要体现在三个方面:(1)怎样将智能化技术应用到电气工程中对病因的诊断与维修之中;(2)如何对电气产品与设备进行优化设计;(3)通过怎样的形式对电气工程智能化控制进行实现。 3.1对电气工程自动化控制中的病因进行诊断 利用传统的人工方式对电气工程系统中的病因进行诊断是非常复杂的,同时对工作人员的要求也非常高,而且也不能对病因进行准确的诊断。在电气工程自动化控制中难免会发生一些设备和数据问题,依靠人工诊断方式往往不能对病因进行及时的诊断与处理。而智能化技术的应用不仅可以使病因诊断的效率得到明显提高,同时还可以使定时检测与诊断得到实现,在这一过程中很多问题的出现都会得到避免。 3.2对电气工程设计进行优化 在传统电气工程设计中,往往需要通过工作人员在工作过程中进行反复的实验才能完成。在这一过程中工作人员很有可能不会考虑到一些具体情况。如果真的出现复杂性的问题,也不能对其进行及时的解决,在这种情况下,工作人员不仅要掌握大量的专业设计知识,同时还要很好的将自己已经掌握的理论知识运用到实际应用中。智能化技术得到应用以后,设计人员就可以利用计算机网络和相应的软件对电气工程自动化控制进行设计,这样一来,设计数据的准确性得到而来增加,同时设计样式也非常丰富,另外,还能对一些复杂问题进行及时的处理,电气工程自动化控制的顺利运行就得到而来有效的保证。 3.3对整个电气工程进行自动化控制 电气工程控制系统中存在着很多控制环节,智能化技术的应用正好可以使对整个电气工程的自动化控制得到实现。智能化技术在应用过程中通过神经网络与模糊控制等方式实现对电气工程的自动化控制。其中,神经网络控制的应用是非常关键的,它可以进行反向的算法,同时具有多层次的结构。在神经网络控制的子系统中,其中的一个子系统可以结合系统参数对转子的速度进行调控与判断,而另一个子系统就可以按照以上参数对转子的速度进行判断与控制。目前神经网络控制已经在识别模式以及信号处理等方面得到了广泛的应用。智能化手段的应用使电气工程的远距离与无人操控自动化控制得到了实现,通过公司局域网的帮助,智能化技术的应用使得对电气系统各环节的实际运行情况进行了详细的反馈分析。 4结语 综上所述,电气工程自动化领域中智能化技术的应用已经取得了显著的成就,同时智能化技术还会逐渐在其他各领域中得到广泛应用。在目前激烈的市场环境中,对电气自动化控制的要求逐渐升高,在这种情况下,需要相关工作人员在目前理论研究的基础上进行深入的分析和研究,不断增强电气工程中自动化控制的性能,只有这样,才能使电气系统的工作效率得到进一步提高,进而使人们的各种需求得到满足,最终促进企业的市场地位得到显著的提升。 作者:张华平 单位:泰州机电高等职业技术学校 自动化控制论文:灌区闸门远程自动化控制系统 摘要:本文以国内某大型灌区为例,在灌区远程测报系统的基础上进行了闸门自动控制研究,通过无线调制解调器连接上位机(PC机)与下位机(单片机),将下位机采集到的数据传输到上位机,根据用户要求的流量控制闸门的开度和时间,为灌区的运行和管理提供保证,为提高系统的可靠性,采用了一些可供类似工程借鉴的可行技术。 关键词:远程自动化控制 闸门 单片机 闸门调节是灌区工程中经常采用的手段,闸门控制的研究对于节约能源、确保水利工程的正常运行、提高水资源的利用效率和节约用水具有重要的意义。目前国内大部分灌区已基本实现流量数据的自动采集和监测,并把数据传输到管理部门,但是在根据有关数据进行远程自动监测和控制方面成熟的经验非常少。国外特别是欧美等先进国家在这方面已经达到较高的水平,如美国的SRP灌区自动化灌溉系统,可以同时采集100多点的水位、闸门开度和其他信息,通过计算机处理后,控制几百座闸门、150多处泵站的运行。本文以国内某大型灌区为例,对闸门的自动监控进行了研究。 1、系统的总体设计 本系统采用无线数据传输技术,分一个主站和若干个子站,通过无线调制解调器构成一个无线通讯网络,对多个断面的数据信息进行采集、传输、处理和控制。系统的总体结构图如图1所示。下位机中的传感器把引水渠中的水位值和各闸门的开度值经转换后送给编码器,编码器对水位及闸门开度信号进行编码,在通过避雷器将编码信号传给数采仪,数采仪将数据进行初步加工和处理后由无线调制解调器传给上位机,上位机即系统主站,可分别与不同的子站建立联系,查询各测点的数据,并按照用户的要求对各闸门进行控制,下位机中的控制箱接收到此信息,经过计算,发出控制信号自动控制闸门到一定的开度,达到自动控制的目的。 图1 闸门远程自动监测与控制结构图 2、下位机系统设计 设计下位机重点在于闸门自动控制箱的设计,本文提出闸门的运行控制模式,并进行可靠性处理,然后利用无线传输设备与上位机进行通讯,传输数据。 2.1 下位机硬件电路设计 本系统采用AT89系列单片机,采用矩阵式键盘进行输入数据,键盘提供切换键、时间设置键、控制键三个按键,通过三个按键显示水位、流量、闸门开度、日期和时间。切换键实现上述四个功能的转换,时间设置键用于修改日期和时间,控制键用于对电机启停进行控制。 2.2 闸门控制系统设计 本系统下位机接收到上位机传来的要求流量值(或水位值),当要求的流量值(或水位值)与系统所测的流量值(或水位值)不一致时,单片机启键闭合,闸门电动装置控制箱自动启动电机,提升或下降闸门,当所要求的流量值(或水位值)与当前所测流量值(或水位值)相等时,单片机闭键闭合,电机自动停止,达到自动控制的目的。 闸门的运行控制模式有实时型控制模式和定时型控制模式两种,在实时型控制模式中,上位机根据用户要求的流量,利用流量—水位关系曲线把要求的流量换算成要求的水位,然后和下位机联系,下位机接到信号后,由电动装置控制箱控制电机的正反转,达到要求时停止转动。定时控制模式要求用户输入所期望的流量值和要求闸门动作的时间,下位机的控制箱在规定的时间里自动开启和关闭闸门,进行控制。 2.3 无线通讯设备SRM6100调制解调器 SRM6100无线调制解调器原是美国Data-Linc Group公司生产的军用产品,现应用于民用。它提供最可靠和最高性能的串行无线通讯方法,在2.4GHz-2.483GHz频段应用智能频谱跳频技术,在无阻挡物的情况下,两调制解调器之间的通讯距离可达32.18公里, 可实现PLC(可编程控制器)和工作站之间的无线连接。SRM6100应用跳频,扩频和32位误码矫正技术保证数据传输的可靠性。无需昂贵的射频点检测技术。射频数据传输速率为188kbps。并且不需要FCC点现场许可证。SRM6100支持多种组态,包括点对点通讯和多点通讯。多点通讯对子站数目无限制。并且SRM6100可做为中继器工作,以达到扩展通讯距离或克服阻挡物通讯的目的。 2.4 下位机可靠性处理 为了精确控制电动闸门的关闭,避免电动闸门在工作中出现过载破坏或关闭不严的现象,本系统在电动轴上安装了转矩传感器,用来监测闸门输出轴的转动力矩,以判断闸门是否关严、是否被卡住。闸门电动装置用于检测和控制闸门的开度,本系统在转动轴上安装了光电码盘,考虑到闸门可能出现频繁的正反转交替,为了避免错位和丢码,采用双光耦技术,光耦输出的两路信号经74221双单稳触发器进行整形,89C51的INT0和INT1对其进行计数、计时,并判断转动方向,计算闸门开度。电动闸门在工作中若出现异常现象,系统会自动报警,切断电机电源并显示故障情况。 2.5 下位机软件设计 下位机的软件设计分为闸门自动装置控制箱程序设计和串行口中断服务程序设计两部分。闸门自动装置控制箱程序设计主要完成数据采集、存储、显示、按键操作等功能,串行口中断服务的程序完成下位机向上位机数据的传送和用户设定参数的接收。控制箱程序的主框图如下: 3、上位机设计 上位机的软件部分采用VB6.0为开发工具,将各个功能模块化,分别解决相应问题,再将各个模块组装,构成上位机软件系统的优秀,上位机软件系统的结构如图3所示,通信模块位于最底层,其余模块功能的实现都直接或间接建立在此模块的基础上,本文利用VB的API函数编写串口通讯程序,程序的框图如图4所示。数据管理模块的主要作用就是为水位、流量、闸位等建立数据库,并对其进行管理。 4、结语 本文以国内某灌区为例,全面分析了灌区闸门自动化控制系统的整体结构及其设计,对其软件开发和硬件选择作了全面阐述,并总结了提高自动化系统可靠性的经验,为提高灌区现代化管理水平提供了有利的工具,具有较高的使用价值和广泛的应用前景。 自动化控制论文:上海闵行水厂排泥水处理的自动化控制 摘要:目前在全国自来水行业中,几乎没有一家自来水厂对排泥水处理自动化控制进行系统的研究和应用。前几年上海市自来水公司在对水厂排泥水处理工艺研究的基础上,在闵行水厂一车间(净水能力7×104m?3/d)进行了排泥水处理生产性研究。为了能与国际接轨,同时与目前水厂的自动化相适应,在确定合理的处理工艺后配以高度的自动化,使系统在PLC中央控制下达到自动运行的程度,为今后水厂排泥水处理自动控制提供了有益的设计依据和参数。 关键词:排泥水处理 自动控制 水能力 1 排泥水处理的自动控制 针对上述工艺,要实现自动运行,必须解决下列问题: ① 排泥水截留池如何自动控制; ② 如何自动排放浓缩池的浓缩污泥; ③ 平衡池的污泥量如何控制; ④ 如何自动配制PAM溶液; ⑤ 如何对离心脱水机的PAM加注进行自动控制; ⑥ 当某泵发生故障时,如何保证系统继续运行; ⑦ 作为一个排泥水处理工程,如何协调整个系统的运行。 2 各单体的自控原理与设计 2.1 截留池的运行控制模式 截留池主要用来收集沉淀池排泥水和离心脱水机的分离水,而后由输送泵将排泥水从截留池输送至浓缩池。水厂采用了智能化泵吸—虹吸排泥方式,排泥时间和排泥水量都随原水的浊度和泥沙沉降特性而变化。在截留池中安装一个液位仪,一个搅拌器(用于均匀池中的泥水浓度,不使泥沙沉淀下来)。通过截留池液位的高和低来控制输送泵和控制池中搅拌器的开和停。为了对进入浓缩池的排泥水量进行控制,在排泥水输送管道上安装了一个流量计,用来反映进入浓缩池的排泥水水量,并且采用变频器实施对输送泵的流量控制,达到对浓缩池进水流量的控制。 2.2 浓缩池的自控设计 浓缩池的作用是将较低浓度排泥水变成较高浓度的污泥水,而后送到平衡池。如何对较高浓度的污泥进行自动排放是浓缩池能否自动运行的关键。由于浓缩池运行时间和进浓缩池的排泥水水量具有不确定性,故定时排放污泥行不通;由于浓缩池液位稳定,故也不能用液位仪。这里唯一变化的是浓缩污泥的浓度,所以在浓缩池中设计安装一个浓度计,用污泥浓度数值的高和低来自动控制排泥泵的开和停,即浓缩污泥的排放。通过对开始排泥和终止排泥的污泥浓度值进行设置,可达到:①使浓缩池始终高效运行;②控制平衡池的污泥浓度。 2.3 平衡池的自控设计 平衡池是一个缓冲池,主要作用是保证进离心脱水机的污泥浓度稳定。对它的控制主要有两点:①池中污泥要均匀;②池中污泥水不能溢出,也不能排空,所以在池中安装一个液位仪和一个搅拌器。搅拌器的作用是均匀池中浓缩污泥浓度,不使泥沙沉淀下来。液位的高低则决定浓缩池排泥泵、离心机进泥泵和搅拌器的开和停。 2.4 配制自动化 高分子絮凝剂一般为颗粒状或粉末状固体,不能直接投放到污泥水中,必须采用一配制系统。该系统可分为五部分:①粉末储存器,用以储存足量的PAM固体;②螺旋投加器,由两支小型螺旋输送杆组成,用以均匀地将PAM固体送入斗型输送器,它的出口开启、关闭受一时间继电器控制;③斗型输送器与水射器,用来承接PAM固体,并使之与水均匀混合而后送至搅拌熟化池;④搅拌熟化池,用以搅拌PAM与水的混合液,让PAM与水充分混合熟化;⑤投加池,用以承接搅拌熟化池来的PAM溶液,以供PAM投加泵投入离心机中。整个配制系统应能如下运行:首先确定配制浓度,计算出投加固体量和投加时间,而后通过时间继电器确定投加时间。一旦固体投入漏斗后,则自来水将与固体料混合,并由压力水通过水射器送至搅拌池搅拌熟化,搅拌池溶液达到某液位时,水源自动关闭。当投加池PAM溶液用到某低液位时,系统将自动打开搅拌池的投放出口,配制好的PAM溶液由搅拌池送至投加池,然后系统自动再配制溶液,整个系统能周而复始自动配制溶液以用于离心脱水机的PAM絮凝剂投加。 2.5 离心脱水机及加药量的自控 离心脱水机的作用是将浓缩污泥进行固液分离,是固液分离好坏的关键脱水机械。要使泥与水能很好地分离,除了离心机的转速、差速控制因素之外,PAM投加量的自动控制是至关重要的。投加量的控制涉及到进泥量、进泥浓度、加注量和加注率的选定。对这些问题的设计思路是:①对进泥浓度进行监测,在平衡池中安装了一个污泥浓度计,以显示进入离心机的浓缩污泥浓度;②对进泥量进行监控,在进泥管道上安装一个流量计,在污泥泵上加一个变频器控制,以控制进泥量;③加注量则采用计量加注泵来控制PAM絮凝剂的加注,PAM絮凝剂则完全由PAM自动配制系统供应,这样能完美地实施离心脱水机和加药量的自动控制。 2.6 泵的故障排除 对每一环节中的泵都配备一台备用泵,并对每一污泥泵安装流量传感器,设置流量报警,对进离心机的污泥泵设置压力报警,同时每个泵给出一个运行状态信号,一旦某泵发生故障,备用泵能自动切换。泵的轮番使用通过PLC进行。 2.7 全系统的控制 系统采用了SLC 500小型可编程控制器族作为中央控制,它具有一个固定的控制器以及模块化控制器,模块化控制器在系统配置方面相当灵活,配以各类继电器就能设计一个用于本系统的控制器系统,使各单位协调运作,以达到运行的自动化。 与此同时也采用Panelview 550扁平面板终端设备提供快速和直观的显示。整个系统控制灵活、显示直观、设置简便、操作容易。 3 系统的运行自控 3.1 截留池的运行 沉淀池排泥水经管道流入截留池,池中液位开始上升。PLC接收来自截留池液位仪的信号,当达到某一高度后,PLC发出指令,开启输送泵,排泥水由输送泵送至浓缩池,输送量则由流量计显示并反馈到PLC,PLC可通过变频器对输送泵进行流量控制。 在实际运行中,设置输送泵启动液位为1.5m,停止液位为1.0m;搅拌器的启动为1.0m,停止为0.5m;输送的排泥水量为80~150m3/h。 3.2 浓缩池的运行 浓缩池一旦进水即开始运行。池中的浓度计连续监测池中某点位污泥浓度的变化,信号随时反馈给PLC。当达到某一浓度后,PLC发出指令开启浓缩池至平衡池的排泥泵,较高浓度的浓缩污泥就被送入平衡池积蓄起来。 沉淀池停止排泥之后,截留池的水位会慢慢下降,PLC收到截留池低液位信号后发出指令,停止输送泵运作,浓缩池也停止运行。但排泥泵的运行会降低浓缩池内污泥浓度,PLC在收到浓缩池浓度计的低浓度信号后即发出指令,停止排泥泵运行。 在实际运作中,将排泥泵的启动设置在池内污泥浓度为1.0%,停止浓度为0.1%。 3.3 平衡池的运行 平衡池的运行主要通过对浓缩池排泥泵的限定设置以及对离心机进料污泥泵的限定设置来控制。? 在实际运作中,设置排泥泵的启动液位为3.0 m,停止为3.5 m。这样,整个排泥水的收集、浓缩、积蓄就在PLC控制下周而复始,自动运行,无人操作。 3.4 离心机污泥脱水的运行 PLC收到离心机开启信号后,延时发出指令,自动开启离心机进泥泵、PAM加注计量泵和螺旋输送器,并接受来自进泥流量计和加注计量泵的信号。根据平衡池污泥浓度计的数值、进泥流量计的数值、PAM配制浓度、最佳加注率,就可以确定计量投加泵的流量,并通过PLC设置。这样PLC自动控制PAM加注泵变频器的设定频率值以控制投加量,离心脱水机对浓缩污泥的固液分离就可自动进行。 在实际运行中,PAM投加量的确定须依据进泥量和进泥浓度而定,加注率一般设定在1.0~1.5 kg/t干泥。 对所有泵都配有报警装置和备用泵并通过PLC控制,一旦运行泵发生故障,报警信号发至PLC,则PLC会自动控制切换备用泵运行,以保证在对故障泵进行维修时不影响系统的连续自动运行。 4 结论 综上所述,采用PLC作为中央控制,配以液位仪、浓度计、流量计作为一级仪表组合,自动连续监测运行状况,并将监测值实时送到PLC。PLC发出指令,指令会通过中间开关继电器和变频器,对系统的泵等设备进行开停、流量变化等控制,以达到运行的高度自动化。? 通过PLC的终端显示面板,也可以随时对运行参数进行重新设置,以达到最佳运行条件。在整个系统的运行中,达到了无人操作的程度。 自动化控制论文:水工业自动化控制技术的发展趋势 摘要:工业自动化领域的发展趋势:控制系统的智能化、分散化、网络化及管理控制一体化。 关键词:水工业 自动化控制技术 1 控制系统的智能化、分散化、网络化 工业自动化领域的发展趋势之一是控制系统的智能化、分散化、网络化,而现场总线的崛起正是这一发展趋势的标志。 1.1现场总线的崛起 半个多世纪以来,工业自动化领域的过程控制体系历经基地式仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统(DCS)等4代过程控制系统,当前我国水工业自动化的主流水平即处于以PLC为基础的DCS系统阶段。这里要说明一点,DCS既是一个过程控制体系的名称,有时也表示为由制造厂商出售的一个起完整作用而集成的集散控制系统产品,这种DCS系统相对较为封闭,而目前水工业自动化的DCS系统多数是由用户集成的,因此相对较为开放。 与早期的一些控制系统相比,DCS系统在功能和性能上有了很大进步,可以在此基础上实现装置级、车间级的优化和分散控制,但其仍然是一种模拟数字混合系统,从现场到PLC或计算机之间的检测、反馈与操作指令等信号传递,仍旧依靠大量的一对一的布线来实现。这种信号传递关系称之为信号传输,而不是数据通信,难以实现仪表之间的信息交换,因而呼唤着具备通信功能的、传输信号全数字化的仪表与系统的出现,从而由集散控制过渡到彻底的分散控制,正是在这种需求的驱动下,自20世纪80年代中期起,现场总线便应运而生,并通过激烈的市场竞争而不断崛起。 现场总线是应用在生产现场的全数字化、实时、双向、多节点的数字通信系统。现场总线技术将专用的CPU置入传统的测控仪表,使它们各自都具有了数字计算和通信能力,即所谓“智能化”;采用可进行简单连接的双绞线、同轴电缆等作为联系的纽带,把挂接在总线上作为网络节点的多个现场级测控仪表连接成网络,并按公开、规范的通信协议,使现场测控仪表之间及其与远程监控计算机之间实现数据传输与信息交换,形成多种适应实际需要的控制系统,即所谓“网络化”;由于这些网上的节点都是具备智能的可通信产品,因而它所需要的控制信息(如实时测量数据)不采取向PLC或计算机存取的方式,而可直接从处于同等层上的另一个节点上获取,在现场总线控制系统(FCS)的环境下,借助其计算和通信能力,在现场就可进行许多复杂计算,形成真正分散在现场的完整的控制系统,提高了系统的自治性和可靠性。 FCS成为发展的趋势之一,是它改变了传统控制系统的结构,形成了新型的网络集成全分布系统,采用全数字通信,具有开放式、全分布、可互操作性及现场环境适应性等特点,形成了从测控设备到监控计算机的全数字通信网络,顺应了控制网络的发展要求。 1.2现场总线的现状和标准化问题 目前,国内、外的现场总线有60几种之多,由于这一新技术所具有的潜在而巨大的市场前景,在商业利益的驱动下,导致了近年来制订现场总线国际标准大战。在市场和技术发展需要统一的国际标准的呼声下,修改后的IEC 61158.3~6标准最终于2000年1月4日获得通过。该标准包括了8种类型的现场总线子集,它们分别是:①基金会现场总线FF(原有的技术规范IEC 61158);②Control Net;③Profibus;④P—Net;⑤FF HSE;⑥Swift Net;⑦Word FIP;⑧Intferbus。这8种现场总线中,④、⑥是用于有限领域的专用现场总线;②、③、⑦、⑧是由PLC为基础的控制系统发展而来,本质上以远程I/O总线技术为基础,通常不具备通过总线向现场设备供电和本征安全性能;①、⑤则由传统DCS控制系统发展而来,具有总线供电和本征安全功能;①、⑧属于现场设备级总线,②、⑤属于监控级现场总线;③、⑦则是包括两个层次的现场总线。 以上8种类型的现场总线采用完全不同的通信协议,例如:Profibus采用的是令牌环和主/从站方式;FFHSE是CSMA/CD方式;WordFIP是总线裁决方式。因此,要这8种现场总线实现相互兼容和互操作几无可能。面对这种多总线并存的局面,系统集成将面临更为复杂的任务,系统集成技术也将会有很大的发展。 1.3现场总线的新动向—工业以太网 长期以来的标准之争,实际上已延缓了现场总线的发展速度。为了加快新一代系统的发展,人们开始寻求新的出路,一个新的动向是从现场总线转向Ethernet,用以太网作为高速现场总线框架的主传。以太网是计算机应用最广泛的网络技术,在IT领域已被使用多年,已有广泛的硬、软件开发技术支持,更重要的是启用以太网作为高速现场总线框架,可以使现场总线技术和计算机网络技术的主流技术很好地融合起来。为了促进Ethernet在工业领域的应用,国际上成立了工业以太网协会,开展工业以太网关键技术的研究。此外,开发设备网供应商协会(ODVA)已经了在工厂现场使用以太网的全球性标准——以太网/IP标准。该标准使用户在采用开放的工业应用层网络的同时,能利用可买到的现成的以太网物理介质和组件,也即由多个供应商所提供的可互操作的以太网产品。随着网络技术的发展,以太网应用于工业领域所要面对的网络可确定性问题、环境适应性问题、包括总线供电和本征安全问题都会迅速得到解决。 2 管理控制一体化 工业自动化领域的另一个发展趋势是管理控制系统的一体化。 2.1何谓管控一体化 在市场经济与信息时代的飞速发展中,企业内部之间以及与外部交换信息的需求不断扩大,现代工业企业对生产的管理要求不断提高,这种要求已不局限于通常意义上的对生产现场状态的监视和控制,同时还要求把现场信息和管理信息结合起来。管控一体化就是建立全集成的、开放的、全厂综合自动化的信息平台,把企业的横向通信(同一层不同节点的通信)和纵向通信(上、下层之间的通信)紧密联系在一起,通过对经营决策、管理、计划、调度、过程优化、故障诊断、现场控制等信息的综合处理,形成一个意义更广泛的综合管理系统。 2.2现场总线为管控一体化铺平了道路 企业信息网络是管控信息集成的基本条件,没有信息网络就不可能实现企业横向和纵向信息的沟通和汇集,建网的目标在于实现全企业范围内的信息资源共享,以及与外部世界的信息沟通。 水工业和一般企业网络大致可分为3层,即企业管理层,过程监控层和现场控制层。 管控一体化解决方案中的现场控制层由现场总线设备和控制网段构成,把传统的集散系统控制站(如水处理企业的PLC分站)的功能分散到了现场总线设备,此时的控制站实际是一个虚拟的控制站。现场总线技术与产品所形成的底层网络,充分发挥其使测控设备具有通信能力的特点,为控制网络与通用数据网络的连接提供了方便。企业信息网络是管控一体化的基础,现场总线则为构建管控一体化网络铺平了道路;过程监控层由局域网段以及连接在局域网段的担任监控任务的工作站或控制器组成,现场总线网络通过现场总线接口与过程监控层相连,或者监控层直接由现场总线来担当;监控站可以完成对控制系统的组态,执行对控制系统的监控、报警、维护及人机交互等功能;企业管理层由各种服务器和客户机等组成,用于集成企业的各种信息,实现与Internet的连接,完成管理、决策和商务应用的各种功能。 2.3管控一体化的支持环境与系统集成 基于系统之间横向数据交换及控制系统与管理层和现场仪表间纵向数据交换日益增加,现场总线的应用越来越广泛,制造厂商的产品也日益开放。由于多种总线并存已成定局,管控系统建立统一的数据管理、统一的通信、统一的组态和编程软件的一体化解决方案受到了各厂家的重视。同时,采用分布式网络系统,采用C/S或B/S结构,可以在实现企业各层次功能模型的同时,实现网络连接在结构上的简化,从而形成以实时和关系数据库为中心的数据集成环境,为实现数据资源共享的目标奠定了基础。 如前所述,在多总线并存的局面下,系统集成成为实现管控一体化信息系统的中心任务。系统集成是要按照一定的方法和策略将相同或不相同厂商的现场总线产品相互连接,并使上层应用与下层现场设备之间完成双向数据沟通,使之成为一个可以满足用户需求的整体。因此,系统集成既包括硬件产品的集成,也包括软件产品的集成。对硬件集成来说,需要借助网桥、网关沟通总线接口。一般同种总线的网段采用中继器实现网段的延伸,采用网桥实现不同速率网段之间的连接;不同类型的总线网段之间以及现场总线与以太网等异构网络之间采用网关实现互连,如公司与生产厂或其他部门距离较远时,采用公共数据网或电话网来实现局域网的连接,这在水工业的城市污水处理和截流系统、自来水厂站之间及供水管网调度系统等方面也是经常会遇到的问题。因此可以预计,今后这类通信接口产品将会变得很热门,从软件集成来说,通过OPC、ODBC等技术使得不同系统之间的准确、高速、大量的数据交换得以实现,能将实时控制、可视化操作、信息分析、系统诊断等功能集成到一个紧凑的软件包中,具有很大的硬件灵活性,并且可以提供与多种管理软件的连通性,从而可较为经济地解决管控系统之间的连接。 目前各个国家都在竞相开发自己的现场总线技术与产品,形成以现场总线为基础的一体化解决方案下的企业信息系统。现在已经推出产品的如西门子公司以Profibus总线为基础的PCS7、罗斯蒙特公司的基于FF总线的Plantweb等,管控一体化软件则有美国信肯通公司的Think DO、Lntellntion公司的iFIX等。 3 对水工业自动化发展的思考 综上所述,现场总线技术的发展,引起了自动化系统结构和自动化控制概念的变革,进一步推动了管控一体化企业信息系统的建立,它集计算机技术、信息技术和自动化技术为一体,成为流程工业自动化发展的趋势。随着市场经济的发展和加入WTO的临近,工业企业面临前所未有的发展机遇和愈加严峻的挑战,对企业的生产经营管理提出了更高的要求。管控一体化企业信息系统的建立,将是增强企业竞争力的重要途径,问题是对于水工业来说,这种必要性到底有多大?水工业尽管有自己的特殊性,但在实现生产过程和经营过程的整体优化,在保障运行安全的前提下获取最大的经济效益上与其他工业应是相同的。特别是信息技术的不断发展,网络的普及,将会使管控一体化的重要性日益显露出来,由以PLC为基础的集散型控制系统向以现场总线为基础的管控一体化分布式网络信息系统过渡是必然的。 要构建管控一体化网络,必先以现场总线所形成的底层网络为基础,但目前国内对现场总线技术的应用还比较迟缓,原因之一是观望和等待一个单一的现场总线国际标准的确立,但客观事实是IEC通过了8种总线标准,估计这种多总线并存的局面在短时间之内也不会改观;原因之二是现场总线在系统集成上存在困难,条件还不成熟,尤其是由国家支持研制开发的FF总线,其OEM产品的开发和应用也还要假以时日;此外还存在总线产品互操作性的认定和可靠性等方面的问题。因此在目前情况下,一方面要密切关注现场总线标准的新的发展动态,同时还应结合水工业的具体条件,对诸如如何保护和利用现有资源,对原来的DCS系统进行改造,选用何种总线以及如何组网和系统集成等问题加以研究和讨论,并建议国家城市给水排水工程技术研究中心成立一个机构,像建设部、科委下属智能建筑技术推广中心的LonWorks现场总线协作网一样,负责跟踪现场总线技术的发展、信息技术交流,指导行业对这一新技术的推广和应用,以促进水工业自动化发展的进程。 自动化控制论文:论长寿排水公司污水处理厂自动化控制 摘要:本文介绍了长寿污水处理厂实施自动化控制的实践,论证了自动化系统对污水处理运行管理的重要作用,提出了智能化是自控系统发展方向的观点。 关键词:污水处理厂 自动化控制 设备改造 1.污水处理可能对三峡库来说还算是一个新星的行业,在三峡库区新建的污水处理厂中,大部分设置了自动化控制系统,力求对整个污水处理过程实行全面监控。但由于这项工作尚处在实践摸索阶段,与国外水平相比存在较大差距,主要问题是: (l)主要控制设备功能不稳定,特别是在线仪表的准确性和稳定性来看,不能完全达到由计算机控制的要求。 (2)自控水平低,距智能化自动控制还有很大差距。 (3)运行条件变化范围大,某些工艺环节尚在不断调整。 (4)运行操作人员尚不能对工艺进行全方位控制操作。 由于以上条件限制,大多数污水处理厂的自控系统只能发挥监视和对部分设备进行远程控制的功能。长寿污水处理厂针对以上问题,自2003年5月试运行到现在来看,根据实际运行,并通过对部分设备的改造和完善,加之对现场运行操作人员的技术培训,使中控室具有集中控制、监视、现场故障报警等功能。操作人员可在中控室进行操作,为安全稳定运行提供了保障。 2. 长寿排水公司自控概况 长寿污水处理厂处理长寿区20万人生活污水及工业废水,我厂监控系统采用工业以太网集中控制系统。此系统包括1个监控中心(中控室)、6个现场PLC站(模拟屏PLC0、配电间站PLC1加药间站PLC2、脱水间PLC3、PLC4站和紫外光PLC5站)。配电间站主要控制提升泵站、格栅井、沉砂池、氧化沟、二沉池、回流泵站、剩余泵站、贮泥池的自动运行;模拟屏站主要对模拟屏的数据处理控制;加药间站主要是对加药间的自动控制;脱水间2个站分别对1号和2号脱水机进行自动控制,紫外光站是对紫外光消毒系统进行控制。中控室则对全厂设备的控制操作及监视。现场分站采用的PLC可编程控制系统是美国AB公司以太网系统。 3. 对设备的改造与完善 长寿污水处理厂从试运行以来,由于现场电气及机械设备存在一些问题,直接影响了自控系统的正常运行。根据存在的问题,结合实际运行情况及工艺要求,对自动化控制系统的现场控制设备进行了部分技术改造。 3.1 对现场一些设备进行改造 由于我厂增加了一台脱水机和PLC柜,为了把新增的这台脱水机PLC柜的运行信号联到中控室,避免重新进行布线。使用交换机联接两台脱水间PLC柜,通过一根信号线接到中控室交换机。改造现场和配电机曝气机的二次控制回路,解决了中控室不能控制曝气机启停的问题。 1号2号氧化沟的变频曝气机由于控制转换开关处在开关柜 控制和机旁控制方式时,变频器模拟量4~20mA电流输入电路断开,使得不能输入变频器运行频率,变频器控制失效,不能运行。经考虑,短接模拟量电流输入的转换开关控制回路。 变频器频率信号(模拟量)、运行信号(开关量)没有输出给 PLC,使得上位机无法判断曝气机是否运行。过后经自动化人员改进后,只给出变频器频率信号(模拟量),运行信号可有可无(开关量)。 3.2 对PLC源程序的修改、优化 试运行中,我厂由于采用的是巡检制度,将各分散值班点集中到中心控制室值班操作。所以必须对比较重要的报警参数根据实际情况做进一步的修改。通过对PLC可编程控制器的源程序进行修改、编译,主要是启停液位、报警液位、逻辑控制、出水流量、加药间液位、提升泵站液位差等。不仅实现了设备按工艺流程运行的要求,而且机械设备运行的准确性、安全性有了很大提高,电气故障大为减少。故障点检查也很方便,大大降低了电气设备的故障率,使现场自动运行更加稳定。更主要的是为自动化控制的顺利实现创造了条件。 另外对高压配电系统和一套独立的监控系统,如出现任何故障不仅有指示灯光报警,而且还配有语音报警系统,使值班人员一目了然,可清楚地判断故障发生的部位并做及时处理,避免事故的发生。 3.4 安装视频监视系统的 为了让操作人员真正在中控室控制全厂、监视全厂、管理全厂,长寿污水处理厂于2002安装了BAXALL系列摄像机视频监视系统。它配合原有的自控仪表,对进水粗格栅、细格栅、提升泵、排砂泵、搅拌机、砂水分离机、氧化沟曝气机、二沉池、回流泵站、剩余污泥泵站、脱水间、办公室等10多个场所的现场情况,进行24小时全天候监视。 这套视频监视系统运行可靠。在中控室里,通过对摄像机的遥控。可以监视全厂20多个部位工艺设备的运行情况。如果按工艺流程在现场巡查一遍,需要30分钟左右,而通过视频监视系统,几分钟就可以对全厂工况浏览一遍,大大提高了工作效率。 3.5 提升泵站和格栅井的控制 污水提升泵站安装两台潜水泵一用一备,在上位机设定常用/备用,按如下原理进行控制: 当泵站内水位达到1.70m时,一台泵启动 ; 当水位降至0.80m时,水泵停机,并发出报警信号。 粗、细格栅分别有时间控制/液位差控制,2种控制方法,我厂现在用的是时间控制。 格栅井安装粗、细格栅机两台,运行依据其前、后超声波液位差计测得的水位差进行控制。 当粗格栅机前,后超声波液位差计测得的水位差超过20cm,粗格栅机、皮带轮输送机自动开机。 当粗格栅机前,后超声波液位差计测得的水位差降至10cm,粗格栅机、皮带轮输送机自动停机。 当细格栅机前,后超声波液位差计测得的水位差超过30cm,细格栅机、螺旋输送机,压榨机自动开机。 当细格栅机前,后超声波液位差计测得的水位差降至20cm,细格栅机、螺旋输送机,压榨机自动停机。 粗格栅、细格栅还可以通过在上位机设定运行、停止间隔时间的方式定时开启停止。当格栅每运行15分钟后停15分钟。皮带输送机、螺旋输送机与格栅联动,及格栅运行时,同时运行。 两组涡流沉砂池,每组涡流沉砂池内安装一台搅拌机和排砂泵,搅拌机长期运行。排砂泵把池底的污物抽送至砂水分离器。排砂泵每运行10分钟后停20分钟,时用,砂水分离器与排砂泵同时工作,以上设备均可在中心控制室监控。 3.6 氧化沟的自动控制 本工程氧化沟设两组,日处理污水能力40000m3/d,每组氧化沟设计日处理能力2万m3/d。每组氧化沟PDSL-325(C)型倒伞型表面曝气机三台,其中1#,3#机组为恒速,逆时钟方向运转,单台机组充氧量为119kgO2/h;2#机组为变频调速,顺时针方向运转,单台机组充氧量为23~119kgO2/h,电机功率均为55KW;每组氧化沟安装两台溶解氧检测仪(DO仪)和一台污泥浓度检测仪(MLSS仪),一台DO仪和MLSS仪安装在接近出水口处,另一台DO仪安装在缺氧区。另一组氧化沟设备与该组氧化沟对称,倒伞型表面曝气机的运行按照氧化沟内溶解氧值(DO值)进行自动控制,其DO值以接近出水口处的DO仪的测定值为准。 当DO值在0.2mg/L DO值 1.2mg/L范围内时三台电机都开启;当DO值在1.2mg/L DO值 3.0mg/L范围内时开一台恒速机和一台变频调速机;其中变频调速机的调速频率分为五段(频率随着DO值减小而增大);当DO值在3.0mg/L DO值 4.0mg/L范围内时只开一台恒速机。如果DO值不在以上范围内那么开一台恒速机和一台变频调速机(频率固定)。 氧化沟内设一台污泥浓度(MLSS)测定仪,将MLSS测定仪测定值传送至中控室,用于调节活性污泥回流泵站及电动套筒阀的运行。 氧化沟内安装的各检测仪器(如DO仪、MLSS仪)的数据,由PLC1进行采集。然后PLC1将采集的数据通过控制层网络送至中控室用于控制相关设备运转。 3.7 回流泵站的自动控制 污泥回流泵站安装潜水轴流泵两台,按如下原理进行控制: 在泵站出水侧及吸水侧(套筒阀井处)各设一台超声波水位计,出水侧设两个水位,一个正常水位7.8m,一个报警水位8.4m,吸水侧设四个水位,一个正常水位5.30m,一个启动水位5.00m,一个高限报警水位5.80m,一个低限报警水位4.40m; 当两个氧化沟的污泥浓度同时高于3000mg/L时,开启1台污泥回流泵,如果其中任何一个氧化沟的污泥浓度低于3000mg/L时只开启2台污泥回流泵。 本控制程序能使两泵交替工作(统计工作时间),负荷均等,从而延长二泵工作寿命。 3.8 剩余泵站和贮泥池的自动控制 本泵站安装100QW70-7-3型潜水排污泵一台,其工作原理如下: 当贮泥池液位低于2.0m时,剩余污泥泵自动开启。当贮泥池液位高于4.5m时,剩余污泥泵站剩余污泥泵根据液位计信号自动停止运行,贮泥池液位在中心控制室显示及报警。另外,当贮泥池水位计超过贮泥池设定的最高水位或最低0.5m时,水泵亦由中控室控制自动切断水泵电源,泵站停止工作。 贮泥池安装超声波液位计,当液位为1.5m时,向脱水间PLC发出污泥泵停泵停止运行信号。 3.9 加药间的自动控制 溶解、溶液池为两组,每组2 m;每组内安一台搅拌机,和超声波液位计一套,工况一用一备; 溶解池加料加水后,搅拌机工作15分钟,搅拌机停车,溶液池的液位预报警(液位现场确定); 当一格溶解池最低液位时(液位现场确定),自动关停药液输出电磁阀同时开启另一溶液池的电磁阀; FeCl3液按照出水流量计信号自动调节频率,手动调节冲程控制投加量,使其出水水质达到国家一级排放标准。 3.10 紫外光的自动控制 紫外光消毒采用的是德国威得高系统,控制方式采用的是液位控制,并由液位控制出水的电动阀门自动行动,使液位始终保持在1.7m,紫外光灯启动±5%左右。 3.11 脱水间的自动控制 脱水间加药池设有一液位探头,当液位低于设计标准时,脱水机停止。 脱水机的控制主要还是以人工控制为主,操作人员在PLC柜在启停各个设备。 3.12 现场仪表的控制 我厂的主要仪表有:液位计、进水PH值、溶解氧、污泥浓度、COD在线仪、浊度仪、出水流量计(其中大部分的在线仪表都自带得有温度计)。 显示的具体形式以具体数值显示为主,操作人员可直观地读取各种数据。 3.13 高压配电系统监视功能 此功能主要是对高压配电及供电系统的开关是合是断,通过在上住机(CRT)显示来提示有关人员。具体显示以示意图的形式实现。 3.14 时间累计、故障次数和报警功能 主要功能是对所有设备运行的时间进行统计。报警功能是对设备运行出现的故障都有灯光和声音提示,准确及时地提示操作人员哪台设备出现了故障。故障出现时,运行设备立即停止运行。此部分功能的实现,为有关人员确定设备大修时间及日常保养次数提供了依据。 4. 自控系统的使用效果 4.1 快速准确地反映运行异常情况 当现场现出任何的异常情况,可通过监控系统和上位机系统一目了然的看出问题。有设备出现故障、上位机同时报警并停止该设备的运行,相应地计算机作故障情况记录,方便设备故障排除、管理、维护等。 4.2 促进了职工技求素质的提高 实行自控,运行人员合并值班操作,对职工素质的要求也相应地变为复合型,这就进一步激发了职工特别是青年职工学文化、学技术的积极性。 4.3 为降低运行成本创造了条件 5. 自控系统的发展前景是智能化 从长寿排水公司自动化控制水平看,只是完成了人对设备简单的机械性能的操作,这种系统在智能化高度发达的今天显得很粗糙。因为污水处理的可变因素很多,有水量、浓度、温度、气量、微生物状态、系统配水情况。供电情况、机械运行情况等等,是一个非常复杂的系统,只靠预先设定的简单程序就想控制好生产全过程是不可能的。我们需要一种更高级的控制系统,使之能对生产过程出现的各种数据给予采集、计算、分析,得出目前运行状态是否正常的结论,并能给操作人员以有益的提示,从而使自动化控制能够真正实现智能化。 自动化控制论文:滴灌系统的自动化控制的研究 摘要:本文介绍了引进的以色列先进的滴灌技术,同时从滴灌系统、节水效果到滴灌的自动化控制作了详尽阐叙,并对百果园第二期工程建设提出了滴灌系统的设想,以此范例,作出了在我国果园灌水实现滴灌自动化的一般方法和建议。 关键词:计算机 自动化 电磁阀 1 简介 是国家果茶良种场XX省优质果茶良种繁育场,是国家“九五”种子工程在湖南实施的重点项目,建于1998年8月,1999年三月由农业部授名为“国家(湖南)果茶良种场”。 厂址位于XX市西郊雷锋大道7公里处,占地面积620亩。为加速实施全省农业结构的调整,先后从美国?法国?埃及?日本及国内10多个省市科研育种单位引进优质果茶品种资源158个,优质果茶种苗40多万株,建成果茶母本园150亩。每年可向社会提供优质果茶苗木200多万株,果茶母(接)穗1万公斤以上,生产优质果茶产品1000吨以上。 果茶场也是省城第一座以品茶、园艺、垂钓为主题的农业观光园。这里空气清新,景色怡人。春有草莓、樱桃、“明前”茶;夏有枇杷、苹果、葡萄、桃、李、杨梅、无花果与瓜类;秋有板栗、柿、枣、梨、猕猴桃;冬有柑桔、橙类等。一年四季。百果飘香,是个名副其实的“百果园”。 该厂第二期工程将于2003年完成,面积将扩至1000多亩。年生产优质果茶苗木将达到1000万株,优质果茶产品产量也将成倍增加,更多的农业高新技术将落户该场。果茶苗木和产品的生产、检测、采后处理、加工和多种农业观光设施将全部完善和配置。届时,一个全新的高科技生态农业示范、观光园将会展现在你的面前。 百果园是农业高科技的结晶,而滴灌系统是其中的重中之重。百果园现建成的620亩果园,全部由从以色列引进的先进滴喷灌系统控制,该园地势起伏较大,最高处海拔达86.60m,最低处64.72m,传统灌水方式很难进行,而先进的滴灌系统由于对地形的适应能力强,而且特别适应山地丘陵地区,所以滴灌正好大施其能,由低处水库中取水,经过过滤加压,然后由遍布全园的各种管道把带有肥料、除虫剂的水准确地送到每片需水地园中,保证果树的正常需水。不过其系统自动化程度不高,全园仅能使用微机控制电磁阀的开启,不能精确实现作物的轮灌、对灌水时间和灌水量还不能实现有效的控制,有望进一步提高。 2 滴灌系统 滴灌就是滴水灌溉技术,它是利用低压管道系统,使滴灌水成点滴地、缓慢地、均匀而又定量地浸润作物根系最发达的区域,使作物主要根系活动区的土壤始终保持在最优含水状态。滴灌不同于传统的地面灌溉湿润全面积土壤,因此滴灌有节约灌溉用水量、促进作物生长和提高产量的作用,是一种很有发展前途的局部灌水技术。 百果园主要种植柑桔、葡萄、水蜜桃、茶等低矮果树,如果采用其它灌水方法,不仅浪费水资源,而且很难保证满足果树的需水量,而滴灌具有省水节能、省工省地省肥、操作简单,易于实现自动化、对土壤地形适应性强、保护和保持生态环境等优点,所以滴灌成为了百果园地首选。 2.1百果园滴灌系统的组成 百果园滴灌系统主要由水源、首部枢纽、输配水管网和尾部设备灌水器以及流量、压力控制部件和测量仪表等组成,如图所示。全园滴灌系统组成示意图: 1.水源 2.水泵 3.供水管 4.蓄水池 5.逆止阀 6.施肥开关 7. 灌水总开关 8.压力表 9. 主过滤器 10. 水表 11. 支管 12. 微喷头 13. 滴头 14. 毛管(滴灌带、渗灌管) 15.滴灌支管 16.尾部开关(电磁阀) 17.冲洗阀 18.肥料罐 19.肥量调节阀 20.施肥器 21.干管 2.1.1 水源 江河、湖泊、水库、井、渠、泉等水质符合微灌要求的均可作为水源,百果园采用从园中的水库中取水。 2.1.2 首部枢纽 百果园的首部枢纽包括泵组、动力机、肥料罐、过滤设备、控制阀、进排气阀、压力表、流量计等。其作用是从水库中取水增压并将其处理成符合微灌要求的水流送到系统中去。百果园中采用五级加压式离心泵,在水库中取水,现取现用,计划建一水塔蓄水。 2.1.3 输配水管网 输配水管网的作用是将首部枢纽处理过的水按照要求输送分配到每个灌水单元和灌水器。包括干、支管和毛管三级管道,毛管是微灌系统末级管道,其上安装或连接灌水器。微灌系统中直径小于或等于63毫米的管道常用聚乙烯(PE)管材,大于63毫米的常用聚氯乙烯(PVC)管材。百果园中干、支管采用PVC管和UPVC管,毛管采用PE管。 2.1.4 尾部设备 尾部设备是微灌系统的关键部件,包括微管和与之相联的灌水器(小微管、滴头、微喷头、滴灌带、渗灌头、渗灌管等)插杆等。灌水器将微灌系统上游所来的压力水消能后将水成滴状、雾状等施于所需灌溉的作物根部或叶面。 2.2 百果园滴灌灌溉系统 灌溉系统的第一期工程是由以色列的普拉斯托公司负责承建,全园采用先进的滴、喷灌相结合的微灌节水技术,是我国南方发展节水农业的典范,其具体情况见下: 2.2.1 设计原则 滴灌灌溉系统设计除了满足节水、节能、省力等之外,通常应遵循以下主要原则: ①必须满足果园果树生长对水分的要求; ②灌溉系统设计应结合耕作实际,便于操作; ③应使所选择的灌水方法既能满足作物的灌溉要求,又不因灌溉而造成病害、虫害的发生; ④在尽可能的情况下,灌溉系统设计时应考虑施肥及喷药装置; ⑤在尽可能的情况下,应使灌溉系统在满足灌溉要求的同时,工程建设的综合造价最小。 2.2.2 设计步骤 2.2.2.1资料的收集在系统设计时,必须掌握以下资料: ①地形资料:根据实际情况测绘大比例尺地形图,其中包括果园的平面布置、道路、水源位置、高差等。 ②土壤资料:主要是土壤理化性质、地下水埋藏深度和土层厚度等。土壤理化性质主要包括土壤类别、干容重、含盐情况、土壤田间持水率等。 ③气象资料:区域年均降雨量及季节分布、平均气温、极端气温(包括最高、最低气温)、最大冻土层深度、无霜期、蒸腾蒸发资料等。 ④水源资料:水源属性(个人或集体)、种类、水源位置、水质、含沙情况、水位、供水能力、利用和配套情况等。若水源为机井时,还应调查机井的静水位和动水位,当地下水水位较浅时,一定要调查清楚地下水位及其周年变化规律。若水源为渠水时,应调查清楚水源的含泥沙种类、含沙量、水位、供水时间、可能的配水时间等。同时,还应特别注意水源的保证率问题,不论是只用于果园的水源还是与周围大田混用的水源,都应考虑这个问题。 ⑤百果园作物种植资料:其中包括作物的种类、种植密度(其中最主要的是行距和株距)等。 ⑥百果园的环境资料:包括百果园周围的地形、交通和供电等。 2.2.2.2 灌水方法的选择灌水方法选择适当与否,除了影响工程投资外,还直接影响着灌溉系统的效益发挥和灌溉保证率。因此,应根据作物种类、作物的种植制度、种植季节、水源情况、果园设施情况、工程区社会经济情况等,合理地选择相对投资较省、灌溉保证率较高且有利于果园果树生长的灌水方法。百果园灌溉系统的灌水方法采用以滴灌为主,滴喷灌相结合的方式。 2.2.2.3 滴灌系统布置,百果园滴灌系统的管道分干管、支管和毛管等三级,布置时干、支、毛三级管道要求尽量相互垂直,以使管道长度和水头损失最小。通常情况下,园内一般出水毛管平行于种植方向,支管垂直于种植方向。 2.2.2.5 滴灌系统控制灌溉面积大小的计算在灌溉水源能够得到充分保证的条件下,滴灌面积的大小取决于管道的输水能力。对于水源流量不能满足整个区域需要时,滴灌面积为 2.2.2.6 管网水力计算滴灌系统各级管道布置好以后,即可从最末端或最不利毛管位置开始,逐级推算各级管道的水头损失(包括沿程水头损失和局部水头损失)。在设计中,同一条支管上的第一条毛管最前端出水孔处水头与最末一条毛管最末端出水孔处水头之间的差值,不超过滴头设计工作压力的20%,流量差值不超过10%;对于采用压力补偿式滴水器时,仅要求区域内滴头流量差值不超过10%,并据此确定支、毛管的最大设计长度;在滴灌中,由于管网中水流压力通常小于0.3兆帕,所以多选用PVC塑料管道。 管道中水流在运动过程中的压力损失通常包括沿程阻力损失和局部阻力损失。工程设计中塑料管道的沿程阻力损失常选用式(4-1 6)、(4-17)计算,局部阻力损失常用式(4-18)计算。 ①沿程阻力损失hf 当管道有多个出水口时,管道的沿程阻力应考虑多口出流对沿程阻力的折减问题,多口出流折减系数k,对应计算公式 工程设计中为了计算方便,局部阻力损失也常按沿程阻力损失hf的10%估算。 2.2.2.7 管道系统设计包括各级管道的管材与管径的选择、各级固定管道的纵剖面设计、管道系统的结构设计。 ① 管材的选择:可用于灌溉的管道种类很多,应该根据滴灌区的具体情况,如地质、地形、气候、运输、供应以及使用环境和工作压力等条件,结合各种管材的特性及适用条件进行选择。一般情况下,对于地理固定管道,可选用钢筋混凝土管、钢丝网水泥管、石棉水泥管、铸铁管和硬塑料管。钢管易锈蚀和腐蚀,最好不要选用。随着材料工业的发展,地埋管道多选用塑料管。选用塑料管时一定要注意,不同材质的塑料管在几何尺寸相同的情况下可承受的工作压力相差甚远,特别是在使用低密度聚乙烯管(PE管)时,一定要注意管壁的厚度是否达到了能承受系统所要求压力的厚度,若没有达到,千万不能使用,否则将会埋下隐患,造成运行时管道发生爆破,甚至导致整个管道系统瘫痪。用于滴灌地埋管道的塑料管,最好选用硬聚氯乙烯管(UPVC管)。对于口径150毫米以上的地埋管道,硬聚氯乙烯管在性能价格比上的优势下降,应通过技术经济分析选择合适的管材。塑料管经常暴露在阳光下使用,易老化,缩短使用寿命。因此,地面移动管最好不采用塑料管。 ② 管径的选择:当轮灌编组和轮灌顺序确定之后,各级管道在每一轮灌组所通过的流量即可知道。通常选用同一级管道在各轮灌组中可能通过的最大流量,作为本级管道的设计流量,依据这个设计流量来确定管道的管径。若某一级管道,其最大流量通过的时间占管道总过水时间的比例甚小,也可选取一个出现次数较多的次大流量,作为管道的设计流量来确定管径。同一级管道的不同管段通过的最大流量不同时,可分段确定设计流量。(a)支管管径的确定:支管是指直接安装竖管和滴头的那一级管道。支管管径的选择主要依据灌溉均匀的原则。管径选得越大,支管运行时的水头损失就越小,同一支管上各滴头的实际工作压力和灌水量就越接近,灌溉均匀度就越接近设计状况。但这样增大了支管的投资,对移动支管来说还增加了拆装、搬移的劳动强度。管径选得小,支管投资减少,移动作业的劳动强度降低,但由于运行时支管内水头损失增大,同一支管上各滴头的实际工作压力和灌水量差别增大,结果造成果园各处受水量不一致,影响滴灌质量。为了保证同一支管上各滴头实际出水量的相对偏差不大于20%,国家标准GBJ85-85规定:同一支管上任意两个滴头之间的工作压力差应在滴头设计工作压力的20%以内。显然,支管若在平坦的地面上铺设,其首末两端滴头间的工作压力差应最大。若支管铺设在地形起伏的地面上,则其最大的工作压力差并不见得发生在首末滴头之间。考虑地形高差Z的影响时上述规定可表示为 许的水头损失即为从式(4-20) 可以看出:逆坡铺设支管时,允许的hw的值小,即选用的支管管径应大些;顺坡铺设支管时,因Z的值本身为负值,其允许的hw的值可以比0.2hp大些,也就是说因支管顺坡铺设时,因地形坡降弥补了支管内的部分水力坡降,选用的支管管径可适当的小些。 当一条支管选用同管径的管子时,从支管首端到朱端,由于沿程出流,支管内的流速水头逐次减小,抵消了局部水头损失,所以计算支管内水头损失时,可直接用沿程水头损失来代替其总水头损失,即h'f=hw,式(4-20)可改写为 滴头选定后,满头的设计工作压力可从滴头性能表中查得。两滴头进水口高程差(实际上就是两滴头所在地的地面高差)可以从系统平面布置图中查取。则h'f即可求出。利用公式h'f=FfLQm/db,在其他参数已知的情况下反求管径d,d就是该支管可选用的最小管径的计算值。因管材的管径已标准化、系列化。因此,还需按管材的标准管径将计算出的管径规范取整。对滴灌系统的支管,考虑到运行与管理的方便,最大的管径一般不超过100毫米,并且应尽量使各支管取相同的管径,至少也需在一个作业区中统一。对于固定管道式滴灌系统,地理支管的管径可以不同,但规格不宜太多,同一条支管一般最多变径两次。 (b)支管以上各级管道管径的确定:一般情况下,这些管道的管径是在满足下一级管道流量和压力的前提下按费用最小的原则选择的。管道的费用常用年费用来表示。随着管径的增大,管道的投资造价(常用折旧费表示)将随之增高,而管道的年运行费随之降低。因此,客观上必定有一种管径,会使上述两种费用之和为最低,这种管径就是我们要选择的管径,称之为经济管径。经济管径中对应的流速称为经济流速。图4-7就是用最小年费用法计算经济管径的原理示意图。用这种方法确定管径概念清楚,但计算相当繁琐,往往需要分别计算出多种管径的年投资和年运行费,比较后再确定。随着科学技术的进步,计算机技术的飞速发展,许多优化设计方法,如微分法、动态规划法等已在管道灌溉管网的设计中得到应用,具体方法可参阅有关书籍。 对于规模不太大的滴灌工程,也可用式(4-22)、式(4-23)的经验公式估算管道的直径: 容是确定各级固定管道在平面上的位置及各种管道附件的位置。管道的纵剖面应力求平顺,减少折点,有起伏时应避免产生负压。 ⅰ 埋深及坡度:地埋管的埋深指管径距地面的垂直距离,埋深应根据当地的气候条件、地面荷载和机耕要求确定。一般管道在公路下埋深应为0.7~1.2米;在农村机耕道下埋深为0.5~0.9米。地埋管的坡度主要视地形条件而定,同时也应考虑地基好坏及管径大小。一般在地形条件许可的情况下,管径小、基础稳定性好的管道坡度可陡一点;反之应缓些。总的来说,管道坡度不得超过1:1,通常控制在1:1.5~1:3以下。 ⅱ 管道连接及附件:地埋管道的连接多采用承插或黏接的形式,转向处用弯头,分水处用三通或四通接头,管径改变处采用异径接头,管道末端用堵头。为方便施工和安装,同类管件应考虑其规格尽量统一。 为了按计划进行输水、配水、管道系统上应装置必要的控制阀。白果园中为了实现灌水的有效控制,设置了30多个电子阀.而且各级管道的首端还设了进水阀或水分阀;当管道过长或压力变化过大时,设置节制阀。为保证管道的安全运行,还安装一些附设装置。自压系统的进水口和各类水泵吸水管的底端应分别设置拦污棚和滤网,管道起伏的高处应设排气装置,自压系统进水阀后的干管上设高度高出水源水面高程的通气管,管道起伏的低处及管道末端设泄水装置,管道可能发生最大水锤压力处设置安全阀。 2.3 评价 从整体上来看,XX白果园的滴灌系统是建设的比较完善的一套滴水灌溉系统,设计施工都符合现代滴灌的要求,是一套先进的现代化滴水灌溉系统,而且产生了很好的经济效果。不过当时考虑到经济条件的限制,其毛管采用了单行直线布置,灌水均匀度不高,鉴于对多种毛管布置形式的比较分析,笔者认为百果园应改进为双行毛管平行布置;而且其控制系统自动化程度不高,全园仅能使用微机控制电磁阀的开启,不能精确实现作物的轮灌、对灌水时间和灌水量都不能实现有效的控制,故需进一步对其控制系统加以设计改进。正在建设的二期工程应该吸收一期工程中的好的经验,改进一期工程中的不足,特别是应该实现灌水的全自动控制。 3 灌溉自动化控制系统 灌溉中的滴灌系统,能很方便实现自动化控制,灌水的自动化控制能有效的实现节水灌溉,也是农业实现现代化的要求。对微灌的自动化控制,根据控制系统运行的方式不同,一般可分为手动控制、半自动控制和全自动控制三类: ①手动控制系统 系统的所有操作均由人工完成,如水泵、阀门的开启、关闭,灌溉时间的长短,何时灌溉等等。这类系统的优点是成本较低,控制部分技术含量不高,便于使用和维护,很适合在我国广大农村推广。不足之处是使用的方便性较差,不适宜控制大面积的灌溉。 ②全自动控制系统 系统不要人直接参与,通过预先编制好的控制程序和根据反映作物需水的某些参数可以长时间地自动启闭水泵和自动按一定的轮灌顺序进行灌溉。人的作用只是调整控制程序和检修控制设备。这种系统中,除灌水器、管道、管件及水泵、电机外,还包括中央控制器、自动阀、传感器(土壤水分传感器、温度传感器、压力传感器、水位传感器和雨量传感器等)及电线等。 ③半自动控制系统 系统中在灌溉区域没有安装传感器,灌水时间、灌水量和灌溉周期等均是根据预先编制的程序,而不是根据作物和土壤水分及气象资料的反馈信息来控制的。这类系统的自动化程度不等,有的一部分实行自动控制,有的是几部分进行自动控制。 为了对先进的滴灌自动化控制系统有具体认识和了解,下面我们将对滴灌的自动化控制作详细介绍: 3.1 滴灌首部控制枢纽 滴灌自动化系统的基本控制方法有:时间控制、水量控制和反馈控制三种。时间控制系统是按预定好的时间放水或关水;水量控制系统是按照设计的配水量放水或关水;反馈控制系统是根据灌区内湿度感受器的反应,然后将信号传送到首部控制枢纽部分来关水或放水。滴灌系统更便于完全实现自动化,这在地多人少、劳力紧张的边远地区,沙漠地带的防护林区,铁路路基沿线,经济力量雄厚的城郊蔬菜种植区显得特别重要。目前,国外发达国家在滴灌区普遍使用了计算机管理系统,并通过专用的滴灌系统软件来控制和检测作物生长、土壤状况和气象趋势,取得了良好的效果。大大提高了现代化的土壤水分、作物生长测定技术的可能性和实用性,具有农艺上的综合性,为人们充分利用现代化仪器设备在滴灌系统中应用提供了巨大的潜力。滴灌系统软件根据作物对水分的需求和土壤墒情制定出合理的灌溉计划和作物管理计划。 3.2 作物生产管理计划制定 控制软件系统应能提供一套科学的管理系统,它通过提高作物产量和品质以及减少用水量来提高水分利用效率,能给农民及有关用户提供一套针对灌溉方案制定作物生产管理的先进、完善的管理系统,用户能够使用它获得他们的每一块农田的土壤水分状况图,方便的数据资料存取能够得到每一块农田的准确土壤水分含量,还能够确定准确的日水分利用量,能够给每块农田制定出合理的灌溉管理决策,能够根据每一块农田各自的灌水量需求对不同农田进行灌溉优先排序,以便制定优化灌溉计划使农场或用户获得整体最高产量。 控制软件系统应能允许灌溉管理者根据作物水分需求和作物对灌溉的反应制定合理的灌溉计划,作为一个完整的灌溉计划和作物生产管理软件包,它能够对灌溉决策的制定和作物管理进行数据资料存储、运算处理、显示输出。土壤水分数据资料主要由中子探测仪、石膏电阻块和张力计测定获得。天气数据资料由自动气象站获得,作物生长资料如籽粒大小(直径)、株高和叶片硝酸盐含量等可直接田间测定,根据相应的作物响应,作物生长资料结合土壤水分资料能够制定出合理的灌溉计划,通过实际调查能够提高作物产量、品质和水分利用效率的管理技术能够详细地验证作物生长、土壤水分和气候之间的关系,因此能很好地解决一些灌溉管理和作物生长问题,其中包括过量灌溉导致的灌溉水排渗问题、肥料向根部以下淋溶损失问题以及为了达到高产稳产目标的籽粒重和穗粒数或结果率的控制管理问题。 3.3 滴灌系统灌溉计划制定 滴灌系统灌溉计划一般是指确定何时进行灌溉及应该的灌溉量,灌溉计划的应用可消除代价巨大的不可预测的农业灾害,如在作物生长临界期由于土壤类型和作物自身生长能力,不同的农田具有不同的土壤水分亏缺量和日水分利用量,因此不同的农田需要不同的灌溉计划。农民通过土壤水分测定技术利用软件处理和显示不同层次土壤水分特征,能加深对发生于土壤内的各种过程的理解,以便进行更精细的灌溉计划和灌溉管理决策的制定,以确保土壤水分总是保持作物生长所需的最佳含水量。 当土壤水分和被作物利用的水分的准确数量被测定后,通过软件可以计算下一次滴灌的日期和准确的灌水量,它将考虑当前每天水分利用状况、天气变化和历史资料来帮助管理者制定以后的灌水计划。它把农田从最干到最湿分为不同等级。了解需要灌溉补充的水量有助于协调不同用户之间和同一用户内部的水分供给,充分了解雨后何时开始灌溉能使农民最大限度地利用自然降水,而把灌水过多和灌水不及造成地危险减到最小。 3.4 土壤水分时间图和深度图的应用 3.4.1 时间图 时间显示某一指定土壤容积含水量、根区土壤含水量或作物响应随时间的变化。时间图的基本显示:直线表示根区土壤含水量的饱和点和需灌溉补充点;供给的和有效的灌溉和降雨情况;箭头指示预测的灌溉日期;关于水分饱和点、需灌溉补充点、当前和过去的土壤水分测定值及计划安排的灌水日期和灌水量的总结表;作物生长及其对灌溉管理技术措施的响应;该软件所做的时间图可进行大小调整,通过调整纵坐标轴上的最大值和最小值及横坐标上的日期范围能够把图形中用户想要的区域或作物生长期内的某特定阶段的图形放大。图形能够进行叠加来同时比较不同地点的田块或不同年份的数据。当季和前季的作物的生长,土壤水分和天气资料的叠加图形比较灌溉管理达到高度的协调一致。用户可以选择任何关键数据来建立相互作用关系图。 3.4.2 深度图 深度图显示土壤容积含水量沿土壤剖面随深度的变化而变化的情况,通过该软件和现代化仪器结合能够迅速直接测定和分析土壤水的剖面分布情况。根区吸收水分模式可以在深度图中看到,对深度图分析能使农民确定每一种农作物包括块根作物在土壤剖面中被研究的土壤体积范围和土壤剖面的每一深度层的作物利用的水分数量、土壤紧实度、土壤质地变化、高石灰岩含量、地下水位和盐分等问题能够通过对根部活动的仔细分析而发现。深度图也可以用来确定渗入和排出土壤剖面的水分的运动状况及深度和数量,从中能够给定灌溉饱和点和需灌溉补充点的准确设计值。灌溉或降水后从土壤的根区排出的水分数量能够通过深度图准确测定,根据可以调节灌溉所用时间以避免水分从土壤剖面排出而损失,控制土壤剖面排出水的数量将防止地下水水位地升高和土壤养分的淋溶损失,同时也将降低灌水及滴灌水及抽水的成本。深度图是一个非常有用的工具,能够解决在不同类型土壤中灌溉水的水平和垂直运动的关键问题,通过分别绘制灌溉前和灌溉后距滴管不同距离的各个点的土壤水分含量图可比较灌溉水的运动状况,用户能够利用研究所得的结果来减少水分和肥料排渗,同时确保作物根系能够一直得到适量的水分。 3.5 软件的程序特点 3.5.1程序结构 滴管软件的数据存储于一个树状结构,这使得制定灌溉方案是查询数据资料非常方便。管理人员可能负责管理几个农场或几块农田,每个农场或农田可能有许多检测点,每一个检测点都有一套不同时间收集的实际测定的读数记录。输入的数据经过计算机软件处理,能显示有关每一单个田块的详细资料,还能够向农民分别显示每一年的作物种植的详细资料。能够显示农场的每个监测田块或某一年份的每一监测点的情况,指明灌溉饱和点和需灌溉补充点,当前作物日水分使用情况,土壤水分平衡和预测出的三次灌溉的日期,土壤水分含量和作物日用水量的测定值,对未来作物在整个生长季节的长期的用水量作出估算。显示某一具体的时期的每一深度层的土壤水分含量的读数记录和根区的总水分含量,同时显示土壤水分需要量,中子仪测定并估算的日水分使用量。利用滴灌软件可进行数据资料综合分析,从中总结重要的信息形成报告,以帮助制定每日的管理决策方案。同时也可以编辑出前几个生长季的作物生长、水分管理。土壤等数据资料,并进行综合分析,为以后的灌溉方案制定提出更合理更完善的评价标准。该软件程序的所以结构层次能为所选择的农场、监测点和某一日期建立报告。报告分为五种:深度图、时间图、记录读数报告。监测点报告和灌溉计划报告。用户可以根据自己的需要已及自己微机系统对程序进行修改编译,选择公制和英制计量单位进行数据资料综合分析,将田间测定得到的数据读数记录自动粘贴到没一个具体的农场栏、监测点栏和日期栏。每一个监测点的测定日期,时间及估计的水分日利用量能够在粘贴之前输入。 3.5.2 数据输入在读数记录屏幕中可以人工录入和显示田间实际收集的数据,如土壤水分张力计的读数、作物籽粒大小。有关作物的数据可以测定得到,作物生长参数与土壤水分含量相关联可以确定作物生长期的水分需求量。气候数据资料可以人工输入或由气象站自动装载。天气数据参数的个数没有限制,它可以与任一个作物生长测定值和任一水平的土壤水分含量相关联制作相互作用关系图。从气象数据资料中可以得到蒸发损失的总水分量的数据并且把它与测定的日水分使用量相比较来调整该地区的作物灌溉计划。 3.5.3 软件的数据处理利用滴管软件可以计算使土壤剖面达到灌溉饱和点所需的准确时间数。同时计算自从播种或其他生长时期(如发芽、开花等)以来的天数,使土壤水分能够与过去多年的作物生长资料数据参数同步分析,以确定作物水分利用效率。使用作物累积日水分方程。能够很好地评估作物总产量,尤其是对于玉米、小麦和棉花。可以通过作物-水分方程和气象资料估算理论产量。通过速率方程,计算作物生长速率。计算作物当前日水分利用量占整个生长季日水分利用量地比例。同时也可计算不同水分含量地土壤水分变化速率,这些速率地变化表明土壤紧实问题和土壤干旱地程度。滴灌软件可以分析某一作物在生长季内日水分利用状况地资料。结合现代先进地土壤水分测定仪器使用,该软件能够指导我们最有效地利用有限的水资源获得最大农业效益。例如能够确定每次灌溉的准确时间和灌水量。同时减小过量灌溉和水分不足对产量的影响。建立各种不同作物之间水分利用及水分利用效率的差异;建立如不同品种、土壤紧实情况、不同的耕作史等不同条件下水分利用及水分利用效率的差异;建立现代耕作技术和传统耕作技术条件下的水分利用效率的关系。确定灌溉和降水的利用效率,用以观察分析根系吸收水分模式。有助于合理管理地下水和盐化问题,能够减少土壤养分的淋溶损失问题。建立土壤水分含量、作物长势及天气状况的数据库以使作物产量和质量获得持续稳定的提高,使高效农业可持续发展。 3.6灌溉自动化控制系统 要实现灌水的自动化,必须有自动灌溉控制器,该装置由土壤湿度传感器、控制器和电磁阀组成,能够按土壤墒情和作物需水特性实施自动灌溉(沟灌、喷灌、滴灌、渗灌),达到高产、高效、和节水的目的。适用于庭院花圃、苗圃、果园、菜地和农地。随着经济发展,庭院花圃、苗圃水分的自动灌溉倍受欢迎。它能省水省事,使花木生长更好。一亩庭院花圃、苗圃地投资1.0-1.5万元,可以建立自动灌溉控制系统。自动灌溉控制系统可以实现科学灌溉,节能、省水,使菜地和农地产量和质量明显提高。智能化,精准化灌溉技术是伴随着计算机应用技术、传感器制造技术、塑料工业技术的提高而逐步实现的 自动化计算机灌溉控制系统大约在80年代初由雨鸟公司、摩托罗拉等几家公司开发、研制成功,并投入使用。由于技术复杂、应用难度大,价格高昂,这种控制设备最早应用于高尔夫球场灌溉系统的控制上。90年代,计算机工业的硬件、软件飞速发展,使得灌溉系统中央计算机系统操作难度越来越小,功能越来越丰富,价格也逐渐降了下来。这种系统在园林绿化上用得也越来越多了起来,雨鸟公司针对不同用途,研制、开发出了中央计算机控制系统:Maxicom 智能化灌溉中央计算机控制系统具有如下功能: ① 动采集各种气象数据,计算并记录蒸发蒸腾量ET; ② 根据前一天的ET值自动编制当天灌溉程序并实施灌溉; ③ 可由连接的土壤湿度传感器、风速传感器、雨量传感器等干涉程序,启动、关闭、暂停灌溉系统; ④ 连接流量传感器可自动监测、记录、警示由于输水管断裂引起的漏水及电磁阀故障;最大限度利用管网输水能力; ⑤ 运行程序而不起动灌溉系统(干运行),测试程序合理性,不合理时预先修改; ⑥ 自动记录、显示、储存各灌溉站的运行时间;自动记录、显示、储存传感器反馈数据,以积累资料,修改程序,修改系统等。 ⑦ 频繁灌溉功能:可将设计好的灌水延续时间分成若干时段,以便提供足够的土壤入渗时间,减少坡地或粘性土地地面径流损失。 ⑧ 一套中央计算机系统可控制无数台田间控制系统(称为卫星站),一套中央计算机控制系统可控制小到一个公园, 大到上百个公园,甚至全城的所有灌溉系统。 ⑨ 储存数百套灌溉程序;一台田间控制器(卫星站)可使4个轮灌区独立灌溉或同时灌溉。 ⑩ 手动干涉灌溉系统:可在阀门上手动启、闭系统,可在田间卫星站上手动控制系统,也可在计算机上手动启、闭任何一站,任何一个电磁阀。可控制灌溉系统以外的其它设备,如:道路或公共场所灯光,大门、喷泉、水泵等 自动化中央计算机控制系统主要由中央计算机,集群控制器(CCU),田间控制器(卫星站),电磁阀构成。中央计算机可装置在任何一个地方。比如:一套中央计算机系统控制50个公园的灌溉系统。中央计算机可安装在市园林局认为合适的位置。CCU安装在各个公园内。中央计算机与CCU之间的通讯,可采用有线连接(近距离),无线连接,电话线连接或移动通讯方法连接。一台CCU最多可连接28个田间控制器。CCU与田间控制器之间同样可选上述数种通讯方式。 由中央计算机到终端电磁阀的工作过程为:中央计算机编程,并将程序下达到CCU。CCU将各轮灌区灌溉控制程序再发到相关田间控制器。田间控制器依中央计算机制作的程序启闭各轮灌区电磁阀。如下图所示: 中央计算机上的初始程序由控制人员编制,之后,计算机每日自动收集由气象站采集的气象数据,计算ET值,并不断对原有程序自动修改。如遇传感器传来异常信息(如降雨,过分干燥,系统漏水...),自动中断或暂停程序,待异常情况排除后,继续恢复程序运行。 如果将智能泵站连接到中央计算机控制系统上,则效果会更好。这样从水泵到电磁阀之间复杂的系统将由一个高度智能化的系统管理起来,可做到最大限度地节水、节能,最大限度地保护系统设备运行,避免灌溉系统常发生的下列几种问题: ① 过量灌溉或灌水不足,浪费水资源或不能满足植物需水; ② 管网破裂,漏失水; ③ 系统运行压力不合理; ④ 水泵运行效率低下; ⑤ 地形起伏不平时或土壤入渗率低产生地面径流,浪费宝贵的水资源; ⑥ 降雨时,灌溉系统照常灌溉; ⑦ 管理、维护成本高。 3.7 百果园灌溉的自动化控制设计 百果园一期工程灌水基本实现了半自动化控制,可以使用电脑控制各电磁阀的开启。我们可在其基础上加以改进与提高,使其实现灌水的全自动化,具体见下: 3.7.1 控制原理 自动化控制采用电子技术对田间土壤温湿度、空气温湿度等技术参数进行采集,输入计算机,按最优方案,控制各个阀门的开启及水泵的运行状态,科学有效地控制灌水时间、灌水量、灌水均匀度,为项目区作物提供一个良好的地、水、肥、气、热条件,促使其高产、稳产。同时进行控制软件及优化灌溉制度的研究,最终形成灌溉专家决策系统。另外,通过变频器控制改变电机转速,调节管道压力,为管道、滴灌等其他灌溉工程的自动化提供依据。具体包括以下几个方面: ① 田间土壤含水量、盐分、地温、空气温度、湿度、降水、风速、管道压力等参数的自动化采集 ② 自动化控制设计安装 ③ 监控软件设计 ④ 变频系统设计,通过改变水压力,为微喷、滴灌等工程的自动化提供依据 ⑤ 系统运行管理模式评价,包括系统评价、灌水指标、灌溉制度等 3.7.2 控制系统的组成 欲实现真正意义上的全自动控制,需要控制田间参数及对象很多,例如土壤湿度、盐分、空气温度、相对湿度、降水量、风速、管道压力、阀门开启、水泵电机旋转等,都要送入控制器。考虑到要控制的对象较多,又要满足良好的人机界面要求,可以采用工业控制计算机作为整个控制系统的优秀,来协调各部分的工作。 系统的组成如下图所示,整个系统的工作主要工控机和变频器两部分来控制,其中变频器主要用于控制水泵电机的旋转,工控机主要用来采集田间土壤及气象指标,按照设定的程序,控制各地块中电磁阀的开启,并通过变频器控制电机的运行状态,协调整个系统的工作。 3.7.3 监控软件监控软件是工控机能够完成控制功能的重要基础,监控软件设计的好坏直接关系到整个系统的质量和可靠性。根据项目要求及滴灌的特点,笔者建议百果园采用雨鸟公司的“Maxicom”中央控制系统,该软件只需用户输入各地块种植作物种类及种植日期,系统便会自动计算当前作物所处生育期,确定出各自要求的土壤状况及气象信号,控制水泵电机的运行状态及阀门的开启,自动完成整个灌水过程,完全不需要人工干预,实现全自动控制。 该控制软件在此所完成的主要功能及特点如下: ① 自动采集田间数据:系统根据软件中所预先设定的时间,自动地采集土壤湿度、温度风速、雨量等参数,进行相应的处理后,实时显示在屏幕上。 ② 作物生育期的判断:当管理人员输入各地块所种植的作物及种植日期后,系统便根据计算机时钟自动计算出各种作物已种植的天数,判断出作物所处的生育期,自动查找资料库中所存的原始资料,确定出当前作物最适宜的土壤含水量及灌水定额。 ③ 滴灌的全自动控制:系统采集田间及气象数据后,将当前各地块土壤含水量与作物适宜含水量相比较,若土壤实际含水量小于作物要求下限值,便自动开启该地块的第一个电磁阀。进行灌溉。达到所需灌水定额后,自动关闭第一个电磁阀,同时开启下一个电磁阀,直到完成整个地块的灌溉任务。灌溉过程中,若出现温度过低、风速过大以及降雨过程等天气时,系统会自动暂停当前的灌溉任务,并保存当前状态。当气象条件满足时,继续进行未完成的任务。 ④ 形式多样的控制方式:全自动控制外,系统还允许管理人员采用半自动、手动等控制方式。全自动方式只需运行人员输入各地块的作物信息,系统便会根据作物、土壤、气象等条件自动完成灌溉的全过程,无需人工干预。所谓半自动方式,是指系统允许用户根据实际情况控制开停机。用户可人为启动某个阀门,或某个地块,甚至是所有地块均轮灌一次。当然这些操作全部都是通过键盘或鼠标来完成的,而且在工控机屏幕上均有明显的提示。所谓手动方式是指人工去开启各个电磁阀,笔者建议百果园选用美国雨鸟公司生产的电磁阀:手动、电动两用阀门,既可手动,又可电动,使用非常方便。当手动打开某个电磁阀时,喷头出水,主干管道压力开始下降,系统会自动通过变频器升高水泵电机转速,维持管道压力的恒定,直到完成灌溉任务。 ⑤ 丰富的办公自动化功能:系统在运行过程中,可自动生成各种定时、日、月、年报表,并通过打印机打印出来。其内容包括各种气象及土壤参数,可从各报表中得到土壤湿度变化曲线、日最高风速、月平均气温、全年总降水量等原始资料,为用户研究当地的气象及土壤变化情况提供翔实的依据。 ⑥ 良好的可维持性:可维护性是衡量软件质量好坏的重要指标之一,在编写本系统时我们也充分考虑了这一点,例如用户在种植一类新作物时,可能系统的资料库中并没有该作物,便无法确定其适宜土壤含水量和灌水定额。此时,用户可按自定义按钮,通过鼠标各键盘输出这些参数,系统便会根据用户所定义的数值运行。另外,用户还可很方便地修改灌水定额、管道压力等参数,满足实际情况的需要。 ⑥ 友好的人机界面:系统中大部分界面均为示意图形,实时显示各传感器送来的数值及系统当前的运行状态,一目了然。需要用户操作的部分全部为中文界面,工作人员无需学习便可完成所有操作。另外,在任一界面下,用户都可以通过按帮助按钮得到相应的提示,指导用户完成相应的功能。 3.7.4 效果 百果园通过增加自动化控制系统后,灌水时间、灌水量和灌溉周期等完全根据果树某些需水参数自动启闭水泵和自动灌溉,人的作用仅仅是调整控制程序和检修控制设备。既提高了水的有效利用率,又节省了人力,同时也提高了果树的产量,可以产生良好的经济效果。 3.8 第二期工程的设想 正在建设第二期工程计划今年完工,第二期工程的滴灌系统我建议基本上参照第一期工程建设,也采用滴喷灌相结合的方式,其水源计划应采用水塔蓄水,用以缓解枯水期水库少水的矛盾,该可以区采用先进的电脑全自动控制方式,实行精确灌水,管道布置采用固定式(干管、支管)和移动式(毛管)的有机结合。二期工程应该吸收一期工程中的好的经验,改进一期工程中毛管布置形式的不足,还特别是应该增加灌水的全自动控制部分,实现灌水的全自动化,精确控制作物的有效灌水。 4 存在的问题及建议 通过对滴灌系统的学习与认识,笔者系统的学习了滴灌这种先进的果园节水灌溉方法,在实践的基础上深化了理论,并对滴灌和滴灌系统有一些不成熟的认识与建议。 4.1 滴灌的优缺点 4.1.1 百果园滴灌的优点 4.1.1.1 水的有效利用率高,在滴灌条件下,灌溉水湿润部分土壤表面,可有效减少土壤水分的无效蒸发。同时,由于滴灌仅湿润作物根部附近土壤,其他区域土壤水分含量较低,因此,可防止杂草的生长。滴灌系统不产生地面径流,且易掌握精确的施水深度,节水效果达50%-90%。 4.1.1.2 环境湿度低,滴灌灌水后,土壤根系通透条件良好,通过注入水中的肥料,可以提供足够的水分和养分,使土壤水分处于能满足作物要求的稳定和较低吸力状态,灌水区域地面蒸发量也小,这样可以有效控制保护地内的湿度,使果园中作物的病虫害的发生频率大大降低,也降低了农药的施用量。 4.1.1.3 提高作物产品品质,由于滴灌能够及时适量供水、供肥,它可以在提高农作物产量的同时,提高和改善农产品的品质,使果园的农产品商品率大大提高,经济效益高。 4.1.1.4 滴灌对地形和土壤的适应能力较强,由于滴头能够在较大的工作压力范围内工作,且滴头的出流均匀,所以滴灌适宜于地形有起伏的地块和不同种类的土壤。同时,滴灌还可减少中耕除草,也不会造成地面土壤板结。 4.1.2 百果园滴灌的缺点 4.1.2.1滴灌的滴头很容易堵塞和磨损,产生灌水的不均,严重影响节水效果。 4.1.2.2滴灌的各管道的压力有所差异,会产生局部压力过高而使管道容易损坏,滴头的压力不均甚至会产生雾化,损坏滴头,浪费水资源。 4.1.2.3 滴灌一般仅润湿作物根系区土体的一部分,所以作物根系的发展可能限制在围绕每一滴头的湿润区,这样容易产生作物根系的腐烂,进而引起作物倒伏。 4.1.2.4 滴灌的管道布置要充分利用当地地势与地形,在原则的基础上加以灵活运用,如干管的布置、毛管的布置,取水方式等。 4.2 滴灌的建议 4.2.1 百果园应加强灌水的自动化控制,保证各种果树的精准灌水,实现精确的节水灌溉 4.2.2 滴灌的水量应该有保证,应该建一水塔蓄水,确保枯水期各种果树的需水要求 4.2.3 滴灌的毛管布置应采用单行带环形状态管布置和双行平行布置相结合,确保果树灌水均匀度。 4.2.4 滴灌技术的应用应该和其他节水灌溉技术相结合,互相补给,更好的发挥优势。 4.2.5 国家应鼓励进行滴灌技术的研究,加大科研推广投入的力度,研制开发经济实用的滴灌管材,解决滴头易堵塞的难题等,滴水灌溉技术应该在政府的规划安排下,由政府投资和农民出资相结的优惠政策下在全国范围鼓励推广发展。 5 结束语 滴灌是一种高效节能省水增产的微灌灌溉技术,它具有很多优点,适合我国的国情,具有很强的推广优势,而且很方便实现灌溉的全自动控制,滴灌将成为二十一世纪发展我国节水灌溉的重点,是加速我国农业实现节水灌溉、精准农业和设施农业的有效途径,将更好的促进我国农业的现代化!的滴灌自动化系统在经济上是合理的,技术上是可行的,将成为我国南方生态农业建设的典范! 自动化控制论文:1992lxm工业蒸汽锅炉的自动化控制过程与实现 摘要:本文叙述了工业锅炉控制系统的工作原理,具体阐述了锅炉控制中的几个重要的控制回路的控制算法,以及变频器在锅炉改造中的应用,提出了锅炉控制系统的基本设计思路和各个环节控制实现方法。 关键词:工业蒸汽锅炉 炉膛负压 蒸汽压力 变频控制 水位三冲量 一、引言 锅炉微机控制,是近年来开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物,我国现有中、小型锅炉30多万台,每年耗煤量占我国原煤产量的1/3,目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态。提高热效率,降低耗煤量,降低耗电量,用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。 工业锅炉采用微机控制和原有的仪表控制方式相比具有以下明显优势: 1.直观而集中的显示锅炉各运行参数。能快速计算出机组在正常运行和启停过程中的有用数据,能在显示器上同时显示锅炉运行的水位、压力、炉膛负压、烟气含量、测点温度、燃煤量等数十个运行参量的瞬时值、累计值及给定值,并能按需要在锅炉的结构示意画面的相应位置上显示出参数值。给人直观形象,减少观察的疲劳和失误; 2.可以按需要随时打印或定时打印,能对运行状况进行准确地记录,便于事故追查和分析,防止事故的瞒报漏报现象; 3.在运行中可以随时方便的修改各种运行参数的控制值,并修改系统的控制参数; 4.减少了显示仪表,还可利用软件来代替许多复杂的仪表单元,(例如加法器、微分器、滤波器、限幅报警器等),从而减少了投资也减少了故障率; 5.提高锅炉的热效率。从已在运行的锅炉来看,采用计算机控制后热效率可比以前提高5-10%,据用户统计,一台20T的锅炉,全年平均负荷70%,以平均热效率提高5%计,全年节煤800吨,按每吨煤380元计算每年节约304000元; 6.锅炉系统中包含鼓风机,引风机,给水泵,等大功率电动机,由于锅炉本身特性和选型的因素,这些风机大部分时间里是不会满负荷输出的,原有方式采用阀门和挡板控制流量,浪费非常严重。通过对风机水泵进行变频控制可以平均节电达到30%-40%; 7.锅炉是一个多输入多数出、非线性动态对象,诸多调解量和被调量间存在着耦合通道。例如当锅炉的负荷变化时,所有的被调量都会发生变化。故而理想控制应该采用多变量解偶控制方案。而建立解偶模型和算法通过计算机实现比较方便; 8.锅炉微机控制系统经扩展后可构成分级控制系统,可与工厂内其他节点构成工业以太网。这是企业现代化管理不可缺少的; 9.作为锅炉控制装置,其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行,减轻操作人员的劳动强度。在采用计算机控制的锅炉控制系统中,有十分周到的安全机制,可以设置多点声光报警,和自动连锁停炉。杜绝由于人为疏忽造成的重大事故。 综合以上所述种种优点可以预见采用计算机控制锅炉系统是行业的大势所趋。下面我们来共同探讨锅炉控制系统的原理和结构。 二、锅炉控制系统的一般结构与工作原理 常见的工业锅炉系统如图1所示。首先除氧水通过给水泵进入给水调节阀,通过给水调节阀进入省煤器,冷水在经过省煤器的过程中被由炉膛排出的烟气预热,变成温水进入汽包,在汽包内加热至沸腾产生蒸汽,为了保证有最大的蒸发面因此水位要保持在锅炉上汽包的中线位置,蒸汽通过主蒸汽阀输出。空气经过鼓风机进入空气预热器,在经过空气预热器的过程中被由炉膛排出的烟气预热,变成热空气进入炉膛。煤经过煤斗落在炉排上,在炉排的缓慢转动下煤进入炉膛被前面的火点燃,在燃烧过程中发出热量加热汽包中的水,同时产生热烟气。在引风机的抽吸作用下经过省煤气和空气预热器,把预热传导给进入锅炉的水和空气。通过这种方式使锅炉的热能得到节约。降温后的烟气经过除尘器除尘,去硫等一系列净化工艺通过烟囱排出。 锅炉微机控制系统,一般由以下几部分组成,即由锅炉本体、一次仪表、PLC、上位机、手自动切换操作、执行机构及阀、电机等部分组成,一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧量、转速等量转换成电压、电流等送入微机。控制系统包括手动和自动操作部分,手动控制时由操作人员手动控制,用操作器控制变频器、滑差电机及阀等,自动控制时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。微机对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常、可靠地运行,除此以外为保证锅炉运行的安全,在进行微机系统设计时,对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置常规仪表及报警装置,以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置,以免锅炉发生重大事故。 微机控制系统由工控机、显示器、打印机、PLC、手操器、报警装置等组成,能完成对给水、给煤、鼓风、引风等进行自动控制,使锅炉的汽包水位、蒸汽压力保持在规定的数值上,以保证锅炉的安全运行,平稳操作,达到降低煤耗、提高供送汽质量的目的,同时对运行参数如压力、温度等有流程动态模拟图画面并配有数字说明,还可对汽包水位、压力、炉温等进行越限报警,发出声光信号,还可定时打印出十几种运行参数的数据。以形成生产日志和班、日产耗统计报表,有定时打印、随机打印、自定义时间段打印等几种方式。 锅炉控制系统的硬件配置,目前有几种,功能较好首推可编程序控制器PLC,适合于多台大型锅炉控制,由于PLC具有输入输出光电隔离、停电保护、自诊断等功能,所以抗干扰能力强,能置于环境恶劣的工业现场中,故障率低。PLC编程简单,易于通信和联网,多台PLC进行链接及与计算机进行链接,实现一台计算机和若干台PLC构成分布式控制网络,另外使用PLC加上位机的控制系统具有很好的扩容性,如需要增加控制点或控制回路只需添加少量输入输出模块即可,为以后的控制系统升级改造和其他功能的添加打下良好基础,也为以后一机多炉控制系统等其他工厂级自动化网络打下良好基础。虽然,从短期的角度看价格稍高,如果从长远观点看,其寿命长,故障率低,易于维修,值得选用。 三、锅炉控制系统中各控制回路的介绍 锅炉控制系统,一般有蒸汽压力、汽包液位、炉膛负压、除氧器水位、除氧器压力等控制系统。锅炉的燃烧控制实质上是能量平衡系统,它以蒸汽压力作为能量平衡指标,不断根据用汽量与压力的变化调整燃料量与送风量,同时保证燃料的充分燃烧及热量的充分利用。 3.1 锅炉给水控制回路 给水自动调节的任务是使给水流量适应锅炉的蒸发量,以维持汽包水位在允许的范围内。给水自动调节的另一个任务是保持给水稳定。在整个控制回路中要全面考虑这两方面的任务。在控制回路中被调参数是汽包水位(H),调节机构是给水调解阀,调节量是给水流量(W)。 对汽包水位调节系统产生扰动的因素有蒸发量D、炉膛热负荷(燃料量M),给水量(W)。 ① 蒸发量D扰动作用下水位对象的动态特性 当给水流量不变,蒸发量忽然增加D时,如果只从物质不平衡角度来看,则反映曲线如图2(a)中的H1(t)所示,但由于蒸发量增加时,汽包容积增加,水位将上升,水位的反映曲线如图2(a)中的H2(t) 所示。H1(t)和H2(t)相结合,实际的水位阶跃反应曲线如图2(a)中的H(t)所示。 ② 炉膛负荷扰动(燃料量M扰动)时水位对象的动态特性 燃料量增加M时,蒸发量大于给水量,水位下降。但开始是由于有虚假水位存在,水位线上升,然后再下降。如图2(b)中所示。 ③ 给水流量(W)扰动时的水位对象的动态特性 当蒸发量不变,而给水量阶跃扰动时。汽包水位如图2(c)所示。在开始阶段。由于刚进入得水水温较低。使汽水混合物中的汽泡吞量减少。水位下降,如图2(c)中的H1(t)所示。而H2(t)反映了物质不平衡引起的水位变化,H1(t)和H2(t)相加得到了总的给水量扰动的阶跃反应曲线H(t)。 由于给水调节对象没有自平衡能力,又存在滞后。因此在一般锅炉控制系统中汽包液位回路采用闭环三冲量调节系统。所谓三冲量调节系统就是把给水流量W,汽包水位H,蒸汽流量D三个变量通过运算后调节给水阀的调节系统。具体调节过程方框图如图3所示。 先通过蒸汽流量变送器和给水流量变送器取得各自的信号乘以相应的比例系数,通过比例系数可以调节蒸汽流量或给水流量对调节系统的影响力度。通过差压变送器取得水位信号作为主调节信号H。如果水位设定值为G,那么在平衡条件下应有D*Dk-W*Wk+H-G=0的关系式存在。其中Dk为蒸汽流量系数 Wk为给水流量系数。如果再设定时,保证在稳态下D*Dk=W*Wk那么就可以得到H=G。此时调节器的输出就与符合对应,给水阀停在某一位置上。若有一个或多个信号发生变化,平衡状态被破坏,PI调节模块的输出必将发生变化。当水位升高了,则调节模块的输出信号就减小,使得给水调节阀关小。反之,当水位降低时,调节模块的输出值增大,使给水阀开大。实践证明三冲量给水单极自动调节系统能保持水位稳定,且给水调节阀动作平稳。 锅炉给水系统中还有一个比较重要的控制回路是给水压力回路,因为汽包内压力较高,要给锅炉补水必须提供更高的压力,给水压力回路的作用是提高水压,使水能够正常注入汽包。但在蒸汽流量未达到满负荷时,对给水流量的要求也不高。在老式的锅炉系统中一般采用给水泵一直以工频方式运转,用回流阀降低水压防止爆管,现在一般采用通过变频器恒压供水的方式控制水压,具体实现方式是: 系统下达指令由变频器自动启动第一台泵运行,系统检测给水管的水压,当变频器频率上升到工频时,如水压未达到设定的压力值,系统自动将第一台电机切换至工频直供电,并由变频器拖动第二台水泵运行,如变频器运行到工频状态时供水母管压力仍未达到设定压力值系统自动将第二台水泵切换至工频直供电,再由变频器拖动第三台运行,依次类推,直至压力达到设定值。若锅炉需要的给水量减少,变频控制系统可自动降低变频器的运行频率,如变频器的频率到零仍不能满足要求,则变频器自动切换至前一台水泵进行变频运行,依次类推。变频恒压供水控制系统的实质是:始终利用一台变频器自动调整水泵的转速,切换时间以管网的实际压力和设定压力的差值决定,同时保证管网的压力动态恒定。值得注意的是为了防止变频器报警停机或其他故障造成水泵不转会引起锅炉缺水,所以应该加反馈装置确保变频器正常工作。 除此之外锅炉的供水系统中还包括除氧器压力控制和除氧器水位控制,除氧器压力控制主要是为了保证除氧器口有足够的蒸汽压力用于将软化水除氧,这是一个单闭环控制回路,输入参数是除氧器压力输出参数控制除氧器进汽阀。除氧器水位控制主要是为了保证除氧器内有足够的水提供给锅炉,这是一个单闭环控制回路输入参数,是除氧器水位输出参数控制除氧器进水阀。 3.2 锅炉燃烧调节系统 燃烧过程自动调节系统的选择虽然与燃烧的种类和供给系统、燃烧方式以及锅炉与负荷的联结方式都有关系,但是燃烧过程自动调节的任务都是一样的。归纳起来,燃烧过程自动调节系统有三大任务: ① 维持汽压恒定。汽压的变化表示锅炉蒸汽量和负荷的耗汽量不相适应,必须相应地改变燃料量,以改变锅炉的蒸汽量。 ② 保证燃烧过程的经济性。当燃料量改变时,必须相应地调节送风量,使它与燃料量相配合,保证燃烧过程有较高的经济性。 ③ 调节引风量与送风量相配合,以保证炉膛压力不变。 燃烧调节系统一般有三个被调参数,汽压p、烟气含氧量a和炉膛负压pt。一般有3个调节量,他们是燃料量M,送风量F和引风量Y。燃烧调节系统的调节对象对于燃料量,根据燃料种类的不同可能是炉排电机,也可能是燃料阀。对于送风量和引风量一般是挡板执行机构或变频器。 燃烧调节系统是一个多参数变量调节系统。这种调节系统通常把它简化成互相联系,密切配合但又相对独立的3个单变量系统来实现。为便于分析,下面我们按3个系统来分别分析。这三个系统分别是以燃料量维持锅炉压力恒定的蒸汽压力调节系统,以送风量维持锅炉经济燃烧的送风调节系统,以引风量维持炉膛负压稳定的炉膛负压调节系统。 3.2.1 蒸汽压力调节对象的特性 引起蒸汽压力变化的主要原因是燃料量和用汽负荷发生变化。其动态特性如下。 ① 燃料量扰动下的汽压变化特性 在用汽负荷不变的情况下,如锅炉燃料量(B)发生B的阶跃扰动,此时汽压的飞升曲线如图4(a)所示。此时对象没有自平衡能力,具有较大的迟滞和惯性。但如果锅炉出口的用汽阀门开度不变,那么由于汽压因燃料量扰动而发生变化时,蒸汽流量也将发生变化。由于汽压变化时,蒸汽流量增大自发地限制了汽压的变化,因此对象有平衡能力。此时汽压的飞升曲线如图4(b)所示。 ② 用汽负荷扰动下的汽压变化特性 负荷阶跃扰动下,汽压变化的动态特性也有下列两种情况:当用汽阀门阶跃扰动时,对象表现出具有自平衡能力,没有延迟,但有较大的惯性,并有一个与阀门变化成比例的启始飞跃,飞升曲线如图4(c)所示;当用汽量阶跃扰动时,其飞升曲线如图4(d)所示,此时对象没有自平衡能力,如果不及时增加进入锅炉的燃料量,那么,汽压将一直下降。 3.2.2 送风自动调节对象的特性 送风调节系统的工作好坏,直接影响炉膛的空气过剩系数的变化也就是排出烟气的含氧量。引起空气过剩系数变化的主要扰动是燃料量和送风量配比。风量扰动下对象的动态特性具有较大的自平衡能力,几乎没有延迟和惯性,近似为一比例环节。而燃料量扰动时,需经过输送和燃烧过程而略有延迟。由于送风系统几乎没有延迟和惯性。所以在燃料充足的情况下送风量的大小将比较直接的反应在锅炉的蒸汽压力上。那么怎样才能保证股风量和燃料量的搭配适宜,这里我们引入了风煤比这个概念。风煤比就是在当前风量下所能燃烧的煤的最大值。在控制作用中风煤比主要是根据当前风量来限制炉排的转速,防止由于风量不够导致煤不能充分燃烧。该参数对节煤和环保都有很大意义。因为如果不能充分燃烧将会导致煤渣的含炭量增高,这样比较浪费煤,同时还会造成烟气含炭量增高影响排放。 3.2.3 炉膛负压自动调节对象的特性 炉膛负压自动调节对象的动态特性较好,但扰动通道的飞升时间很短,飞升速度很快。 根据以上对燃烧系统调节对象的分析,下面我们针对燃烧自动控制系统三个任务对控制采用的方案进行分析。 燃烧过程控制系统一般采用的控制流程图如图5(a)所示,先通过蒸汽压力变送器经滤波后取得信号,与设定蒸汽压力进行比较,判断出鼓风PI调节器调节的方向和大小,通过鼓风PI调节单元计算出鼓风变频器的输出大小。同时把该信号输出给风煤比计算单元,相应的算出在当时的风量下炉排的最大输出值。再把蒸汽压力的差值信号送给炉排PI调节器,通过炉排PI调节单元计算出炉排变频器的输出大小。经过风煤比限位,输出给炉排变频器。在实际调试过程中我们往往把鼓风PI调节中的比例系数设的比炉排PI单元的大,这样可以很好的保证鼓风系统对蒸汽压力的敏感度要高于炉排。实践证明通过该方法控制下锅炉的蒸汽压力稳定性好,在蒸汽负荷变化时相应程度高。灰渣含碳量低。 炉膛负压的大小对于节能影响很大。负压大,被烟气带走的热量大,热损失增加,煤耗量增大,理想运行状态应在微负压状态。它能明显增加悬浮煤颗粒在炉膛内的滞留时间,增加沉降,减少飞灰,使煤充分燃烧提高热效率。但由于负荷变化,需要改变给煤量和送风量,随之也要改变引风量,以保证炉膛负压的稳定,但由于系统有一定的滞后时间,为避免鼓风变化而引起炉膛负压的波动,系统中引入鼓风信号作为前馈信号对引风机进行超前调节。炉膛负压控制系统一般采用的控制流程图如图5(b)所示,调节原理比较简单属于单闭环调节系统,它的输入量是炉膛负压输出量是引风变频器,同时引入鼓风量作为前馈信号。 另外系统各回路中都设置了手自动两种操作方式,为了实现无扰动切换,系统引入了各控制对象的反馈值,在手动操作时PLC输出会自动跟踪控制对象的反馈,当切换到自动状态时可以进行无扰动切换,使系统平稳的过渡到自动状态。 四、锅炉控制系统组成结构 上面我们针对锅炉控制系统的各控制回路原理的做了简要分析,依据以上分析,我们知道构建一个可靠的、智能随动的智能控制系统是保证锅炉安全生产的基础。锅炉控制系统是典型的多变量、纯滞后、强耦合的控制系统,如果不能在控制策略和软件实现上很好地解决多变量解偶关系和滞后响应问题,那么,实施智能锅炉控制系统改造后同样也将无法实现预期的目标。 在控制系统设计上我们采用集中控制分散驱动(P—T方案)的集散控制思想,把控制系统分为三层: a) 信息管理层:完成系统关键技术数据的设定、实时数据和运行状态的监视与控制、历史数据的查看、数据报表的记录与打印、报警与故障的提示处理等功能;主要由上位工控机(IPC)、组态开发软件、应用程序、通讯模块等组成; b) 控制层:主要完成各种控制动作命令、实时数据的采样与处理、连锁动作的关联表达、控制算法的实现、异常现象的自动处理等功能;主要由可编程逻辑控制器(PLC)的开关量模块、模拟量模块、智能PID调节仪、变频器、PLC应用程序等组成; c) 设备层:主要接受来自PLC的控制命令,执行相应的动作或提供相应的检测数据。主要由断路器、交流接触器、压力变送器、温度变送器、流量变送器、电动开关阀、模拟信号隔离分配器等组成。 五、结束语 综上所述,锅炉控制系统改造具有很好的市场发展空间和投资收益前景,值得广泛地推广。它不仅能够通过自动化控制技术实现安全生产的目的,还能够节煤节电并能使排放更环保,总之锅炉的计算机自动化控制是锅炉行业发展的大势所趋,也是一项利国利民的发展方向。 自动化控制论文:水工业自动化控制技术的发展趋势 摘要:工业自动化领域的发展趋势:控制系统的智能化、分散化、网络化及管理控制一体化。 关键词:水工业 自动化控制技术 1 控制系统的智能化、分散化、网络化 工业自动化领域的发展趋势之一是控制系统的智能化、分散化、网络化,而现场总线的崛起正是这一发展趋势的标志。 1.1现场总线的崛起 半个多世纪以来,工业自动化领域的过程控制体系历经基地式仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统(DCS)等4代过程控制系统,当前我国水工业自动化的主流水平即处于以PLC为基础的DCS系统阶段。这里要说明一点,DCS既是一个过程控制体系的名称,有时也表示为由制造厂商出售的一个起完整作用而集成的集散控制系统产品,这种DCS系统相对较为封闭,而目前水工业自动化的DCS系统多数是由用户集成的,因此相对较为开放。 与早期的一些控制系统相比,DCS系统在功能和性能上有了很大进步,可以在此基础上实现装置级、车间级的优化和分散控制,但其仍然是一种模拟数字混合系统,从现场到PLC或计算机之间的检测、反馈与操作指令等信号传递,仍旧依靠大量的一对一的布线来实现。这种信号传递关系称之为信号传输,而不是数据通信,难以实现仪表之间的信息交换,因而呼唤着具备通信功能的、传输信号全数字化的仪表与系统的出现,从而由集散控制过渡到彻底的分散控制,正是在这种需求的驱动下,自20世纪80年代中期起,现场总线便应运而生,并通过激烈的市场竞争而不断崛起。 现场总线是应用在生产现场的全数字化、实时、双向、多节点的数字通信系统。现场总线技术将专用的CPU置入传统的测控仪表,使它们各自都具有了数字计算和通信能力,即所谓“智能化”;采用可进行简单连接的双绞线、同轴电缆等作为联系的纽带,把挂接在总线上作为网络节点的多个现场级测控仪表连接成网络,并按公开、规范的通信协议,使现场测控仪表之间及其与远程监控计算机之间实现数据传输与信息交换,形成多种适应实际需要的控制系统,即所谓“网络化”;由于这些网上的节点都是具备智能的可通信产品,因而它所需要的控制信息(如实时测量数据)不采取向PLC或计算机存取的方式,而可直接从处于同等层上的另一个节点上获取,在现场总线控制系统(FCS)的环境下,借助其计算和通信能力,在现场就可进行许多复杂计算,形成真正分散在现场的完整的控制系统,提高了系统的自治性和可靠性。 FCS成为发展的趋势之一,是它改变了传统控制系统的结构,形成了新型的网络集成全分布系统,采用全数字通信,具有开放式、全分布、可互操作性及现场环境适应性等特点,形成了从测控设备到监控计算机的全数字通信网络,顺应了控制网络的发展要求。 1.2现场总线的现状和标准化问题 目前,国内、外的现场总线有60几种之多,由于这一新技术所具有的潜在而巨大的市场前景,在商业利益的驱动下,导致了近年来制订现场总线国际标准大战。在市场和技术发展需要统一的国际标准的呼声下,修改后的IEC 61158.3~6标准最终于2000年1月4日获得通过。该标准包括了8种类型的现场总线子集,它们分别是:①基金会现场总线FF(原有的技术规范IEC 61158);②Control Net;③Profibus;④P—Net;⑤FF HSE;⑥Swift Net;⑦Word FIP;⑧Intferbus。这8种现场总线中,④、⑥是用于有限领域的专用现场总线;②、③、⑦、⑧是由PLC为基础的控制系统发展而来,本质上以远程I/O总线技术为基础,通常不具备通过总线向现场设备供电和本征安全性能;①、⑤则由传统DCS控制系统发展而来,具有总线供电和本征安全功能;①、⑧属于现场设备级总线,②、⑤属于监控级现场总线;③、⑦则是包括两个层次的现场总线。 以上8种类型的现场总线采用完全不同的通信协议,例如:Profibus采用的是令牌环和主/从站方式;FFHSE是CSMA/CD方式;WordFIP是总线裁决方式。因此,要这8种现场总线实现相互兼容和互操作几无可能。面对这种多总线并存的局面,系统集成将面临更为复杂的任务,系统集成技术也将会有很大的发展。 1.3现场总线的新动向—工业以太网 长期以来的标准之争,实际上已延缓了现场总线的发展速度。为了加快新一代系统的发展,人们开始寻求新的出路,一个新的动向是从现场总线转向Ethernet,用以太网作为高速现场总线框架的主传。以太网是计算机应用最广泛的网络技术,在IT领域已被使用多年,已有广泛的硬、软件开发技术支持,更重要的是启用以太网作为高速现场总线框架,可以使现场总线技术和计算机网络技术的主流技术很好地融合起来。为了促进Ethernet在工业领域的应用,国际上成立了工业以太网协会,开展工业以太网关键技术的研究。此外,开发设备网供应商协会(ODVA)已经了在工厂现场使用以太网的全球性标准——以太网/IP标准。该标准使用户在采用开放的工业应用层网络的同时,能利用可买到的现成的以太网物理介质和组件,也即由多个供应商所提供的可互操作的以太网产品。随着网络技术的发展,以太网应用于工业领域所要面对的网络可确定性问题、环境适应性问题、包括总线供电和本征安全问题都会迅速得到解决。 2 管理控制一体化 工业自动化领域的另一个发展趋势是管理控制系统的一体化。 2.1何谓管控一体化 在市场经济与信息时代的飞速发展中,企业内部之间以及与外部交换信息的需求不断扩大,现代工业企业对生产的管理要求不断提高,这种要求已不局限于通常意义上的对生产现场状态的监视和控制,同时还要求把现场信息和管理信息结合起来。管控一体化就是建立全集成的、开放的、全厂综合自动化的信息平台,把企业的横向通信(同一层不同节点的通信)和纵向通信(上、下层之间的通信)紧密联系在一起,通过对经营决策、管理、计划、调度、过程优化、故障诊断、现场控制等信息的综合处理,形成一个意义更广泛的综合管理系统。 2.2现场总线为管控一体化铺平了道路 企业信息网络是管控信息集成的基本条件,没有信息网络就不可能实现企业横向和纵向信息的沟通和汇集,建网的目标在于实现全企业范围内的信息资源共享,以及与外部世界的信息沟通。 水工业和一般企业网络大致可分为3层,即企业管理层,过程监控层和现场控制层。 管控一体化解决方案中的现场控制层由现场总线设备和控制网段构成,把传统的集散系统控制站(如水处理企业的PLC分站)的功能分散到了现场总线设备,此时的控制站实际是一个虚拟的控制站。现场总线技术与产品所形成的底层网络,充分发挥其使测控设备具有通信能力的特点,为控制网络与通用数据网络的连接提供了方便。企业信息网络是管控一体化的基础,现场总线则为构建管控一体化网络铺平了道路;过程监控层由局域网段以及连接在局域网段的担任监控任务的工作站或控制器组成,现场总线网络通过现场总线接口与过程监控层相连,或者监控层直接由现场总线来担当;监控站可以完成对控制系统的组态,执行对控制系统的监控、报警、维护及人机交互等功能;企业管理层由各种服务器和客户机等组成,用于集成企业的各种信息,实现与Internet的连接,完成管理、决策和商务应用的各种功能。 2.3管控一体化的支持环境与系统集成 基于系统之间横向数据交换及控制系统与管理层和现场仪表间纵向数据交换日益增加,现场总线的应用越来越广泛,制造厂商的产品也日益开放。由于多种总线并存已成定局,管控系统建立统一的数据管理、统一的通信、统一的组态和编程软件的一体化解决方案受到了各厂家的重视。同时,采用分布式网络系统,采用C/S或B/S结构,可以在实现企业各层次功能模型的同时,实现网络连接在结构上的简化,从而形成以实时和关系数据库为中心的数据集成环境,为实现数据资源共享的目标奠定了基础。 如前所述,在多总线并存的局面下,系统集成成为实现管控一体化信息系统的中心任务。系统集成是要按照一定的方法和策略将相同或不相同厂商的现场总线产品相互连接,并使上层应用与下层现场设备之间完成双向数据沟通,使之成为一个可以满足用户需求的整体。因此,系统集成既包括硬件产品的集成,也包括软件产品的集成。对硬件集成来说,需要借助网桥、网关沟通总线接口。一般同种总线的网段采用中继器实现网段的延伸,采用网桥实现不同速率网段之间的连接;不同类型的总线网段之间以及现场总线与以太网等异构网络之间采用网关实现互连,如公司与生产厂或其他部门距离较远时,采用公共数据网或电话网来实现局域网的连接,这在水工业的城市污水处理和截流系统、自来水厂站之间及供水管网调度系统等方面也是经常会遇到的问题。因此可以预计,今后这类通信接口产品将会变得很热门,从软件集成来说,通过OPC、ODBC等技术使得不同系统之间的准确、高速、大量的数据交换得以实现,能将实时控制、可视化操作、信息分析、系统诊断等功能集成到一个紧凑的软件包中,具有很大的硬件灵活性,并且可以提供与多种管理软件的连通性,从而可较为经济地解决管控系统之间的连接。 目前各个国家都在竞相开发自己的现场总线技术与产品,形成以现场总线为基础的一体化解决方案下的企业信息系统。现在已经推出产品的如西门子公司以Profibus总线为基础的PCS7、罗斯蒙特公司的基于FF总线的Plantweb等,管控一体化软件则有美国信肯通公司的Think DO、Lntellntion公司的iFIX等。 3 对水工业自动化发展的思考 综上所述,现场总线技术的发展,引起了自动化系统结构和自动化控制概念的变革,进一步推动了管控一体化企业信息系统的建立,它集计算机技术、信息技术和自动化技术为一体,成为流程工业自动化发展的趋势。随着市场经济的发展和加入WTO的临近,工业企业面临前所未有的发展机遇和愈加严峻的挑战,对企业的生产经营管理提出了更高的要求。管控一体化企业信息系统的建立,将是增强企业竞争力的重要途径,问题是对于水工业来说,这种必要性到底有多大?水工业尽管有自己的特殊性,但在实现生产过程和经营过程的整体优化,在保障运行安全的前提下获取最大的经济效益上与其他工业应是相同的。特别是信息技术的不断发展,网络的普及,将会使管控一体化的重要性日益显露出来,由以PLC为基础的集散型控制系统向以现场总线为基础的管控一体化分布式网络信息系统过渡是必然的。 要构建管控一体化网络,必先以现场总线所形成的底层网络为基础,但目前国内对现场总线技术的应用还比较迟缓,原因之一是观望和等待一个单一的现场总线国际标准的确立,但客观事实是IEC通过了8种总线标准,估计这种多总线并存的局面在短时间之内也不会改观;原因之二是现场总线在系统集成上存在困难,条件还不成熟,尤其是由国家支持研制开发的FF总线,其OEM产品的开发和应用也还要假以时日;此外还存在总线产品互操作性的认定和可靠性等方面的问题。因此在目前情况下,一方面要密切关注现场总线标准的新的发展动态,同时还应结合水工业的具体条件,对诸如如何保护和利用现有资源,对原来的DCS系统进行改造,选用何种总线以及如何组网和系统集成等问题加以研究和讨论,并建议国家城市给水排水工程技术研究中心成立一个机构,像建设部、科委下属智能建筑技术推广中心的LonWorks现场总线协作网一样,负责跟踪现场总线技术的发展、信息技术交流,指导行业对这一新技术的推广和应用,以促进水工业自动化发展的进程。 自动化控制论文:上海闵行水厂排泥水处理的自动化控制 摘要:目前在全国自来水行业中,几乎没有一家自来水厂对排泥水处理自动化控制进行系统的研究和应用。前几年上海市自来水公司在对水厂排泥水处理工艺研究的基础上,在闵行水厂一车间(净水能力7×104m?3/d)进行了排泥水处理生产性研究。为了能与国际接轨,同时与目前水厂的自动化相适应,在确定合理的处理工艺后配以高度的自动化,使系统在PLC中央控制下达到自动运行的程度,为今后水厂排泥水处理自动控制提供了有益的设计依据和参数。 关键词:排泥水处理 自动控制 水能力 1 排泥水处理的自动控制 排泥水处理采用的工艺流程见图1。 针对上述工艺,要实现自动运行,必须解决下列问题: ① 排泥水截留池如何自动控制; ② 如何自动排放浓缩池的浓缩污泥; ③ 平衡池的污泥量如何控制; ④ 如何自动配制PAM溶液; ⑤ 如何对离心脱水机的PAM加注进行自动控制; ⑥ 当某泵发生故障时,如何保证系统继续运行; ⑦ 作为一个排泥水处理工程,如何协调整个系统的运行。 2 各单体的自控原理与设计 2.1 截留池的运行控制模式 截留池主要用来收集沉淀池排泥水和离心脱水机的分离水,而后由输送泵将排泥水从截留池输送至浓缩池。水厂采用了智能化泵吸—虹吸排泥方式,排泥时间和排泥水量都随原水的浊度和泥沙沉降特性而变化。在截留池中安装一个液位仪,一个搅拌器(用于均匀池中的泥水浓度,不使泥沙沉淀下来)。通过截留池液位的高和低来控制输送泵和控制池中搅拌器的开和停。为了对进入浓缩池的排泥水量进行控制,在排泥水输送管道上安装了一个流量计,用来反映进入浓缩池的排泥水水量,并且采用变频器实施对输送泵的流量控制,达到对浓缩池进水流量的控制。 2.2 浓缩池的自控设计 浓缩池的作用是将较低浓度排泥水变成较高浓度的污泥水,而后送到平衡池。如何对较高浓度的污泥进行自动排放是浓缩池能否自动运行的关键。由于浓缩池运行时间和进浓缩池的排泥水水量具有不确定性,故定时排放污泥行不通;由于浓缩池液位稳定,故也不能用液位仪。这里唯一变化的是浓缩污泥的浓度,所以在浓缩池中设计安装一个浓度计,用污泥浓度数值的高和低来自动控制排泥泵的开和停,即浓缩污泥的排放。通过对开始排泥和终止排泥的污泥浓度值进行设置,可达到:①使浓缩池始终高效运行;②控制平衡池的污泥浓度。 2.3 平衡池的自控设计 平衡池是一个缓冲池,主要作用是保证进离心脱水机的污泥浓度稳定。对它的控制主要有两点:①池中污泥要均匀;②池中污泥水不能溢出,也不能排空,所以在池中安装一个液位仪和一个搅拌器。搅拌器的作用是均匀池中浓缩污泥浓度,不使泥沙沉淀下来。液位的高低则决定浓缩池排泥泵、离心机进泥泵和搅拌器的开和停。 2.4 配制自动化 高分子絮凝剂一般为颗粒状或粉末状固体,不能直接投放到污泥水中,必须采用一配制系统。该系统可分为五部分:①粉末储存器,用以储存足量的PAM固体;②螺旋投加器,由两支小型螺旋输送杆组成,用以均匀地将PAM固体送入斗型输送器,它的出口开启、关闭受一时间继电器控制;③斗型输送器与水射器,用来承接PAM固体,并使之与水均匀混合而后送至搅拌熟化池;④搅拌熟化池,用以搅拌PAM与水的混合液,让PAM与水充分混合熟化;⑤投加池,用以承接搅拌熟化池来的PAM溶液,以供PAM投加泵投入离心机中。整个配制系统应能如下运行:首先确定配制浓度,计算出投加固体量和投加时间,而后通过时间继电器确定投加时间。一旦固体投入漏斗后,则自来水将与固体料混合,并由压力水通过水射器送至搅拌池搅拌熟化,搅拌池溶液达到某液位时,水源自动关闭。当投加池PAM溶液用到某低液位时,系统将自动打开搅拌池的投放出口,配制好的PAM溶液由搅拌池送至投加池,然后系统自动再配制溶液,整个系统能周而复始自动配制溶液以用于离心脱水机的PAM絮凝剂投加。 2.5 离心脱水机及加药量的自控 离心脱水机的作用是将浓缩污泥进行固液分离,是固液分离好坏的关键脱水机械。要使泥与水能很好地分离,除了离心机的转速、差速控制因素之外,PAM投加量的自动控制是至关重要的。投加量的控制涉及到进泥量、进泥浓度、加注量和加注率的选定。对这些问题的设计思路是:①对进泥浓度进行监测,在平衡池中安装了一个污泥浓度计,以显示进入离心机的浓缩污泥浓度;②对进泥量进行监控,在进泥管道上安装一个流量计,在污泥泵上加一个变频器控制,以控制进泥量;③加注量则采用计量加注泵来控制PAM絮凝剂的加注,PAM絮凝剂则完全由PAM自动配制系统供应,这样能完美地实施离心脱水机和加药量的自动控制。 2.6 泵的故障排除 对每一环节中的泵都配备一台备用泵,并对每一污泥泵安装流量传感器,设置流量报警,对进离心机的污泥泵设置压力报警,同时每个泵给出一个运行状态信号,一旦某泵发生故障,备用泵能自动切换。泵的轮番使用通过PLC进行。 2.7 全系统的控制 系统采用了SLC 500小型可编程控制器族作为中央控制,它具有一个固定的控制器以及模块化控制器,模块化控制器在系统配置方面相当灵活,配以各类继电器就能设计一个用于本系统的控制器系统,使各单位协调运作,以达到运行的自动化。 与此同时也采用Panelview 550扁平面板终端设备提供快速和直观的显示。整个系统控制灵活、显示直观、设置简便、操作容易。 3 系统的运行自控 3.1 截留池的运行 沉淀池排泥水经管道流入截留池,池中液位开始上升。PLC接收来自截留池液位仪的信号,当达到某一高度后,PLC发出指令,开启输送泵,排泥水由输送泵送至浓缩池,输送量则由流量计显示并反馈到PLC,PLC可通过变频器对输送泵进行流量控制。 在实际运行中,设置输送泵启动液位为1.5m,停止液位为1.0m;搅拌器的启动为1.0m,停止为0.5m;输送的排泥水量为80~150m3/h。 3.2 浓缩池的运行 浓缩池一旦进水即开始运行。池中的浓度计连续监测池中某点位污泥浓度的变化,信号随时反馈给PLC。当达到某一浓度后,PLC发出指令开启浓缩池至平衡池的排泥泵,较高浓度的浓缩污泥就被送入平衡池积蓄起来。 沉淀池停止排泥之后,截留池的水位会慢慢下降,PLC收到截留池低液位信号后发出指令,停止输送泵运作,浓缩池也停止运行。但排泥泵的运行会降低浓缩池内污泥浓度,PLC在收到浓缩池浓度计的低浓度信号后即发出指令,停止排泥泵运行。 在实际运作中,将排泥泵的启动设置在池内污泥浓度为1.0%,停止浓度为0.1%。 3.3 平衡池的运行 平衡池的运行主要通过对浓缩池排泥泵的限定设置以及对离心机进料污泥泵的限定设置来控制。? 在实际运作中,设置排泥泵的启动液位为3.0 m,停止为3.5 m。这样,整个排泥水的收集、浓缩、积蓄就在PLC控制下周而复始,自动运行,无人操作。 3.4 离心机污泥脱水的运行 PLC收到离心机开启信号后,延时发出指令,自动开启离心机进泥泵、PAM加注计量泵和螺旋输送器,并接受来自进泥流量计和加注计量泵的信号。根据平衡池污泥浓度计的数值、进泥流量计的数值、PAM配制浓度、最佳加注率,就可以确定计量投加泵的流量,并通过PLC设置。这样PLC自动控制PAM加注泵变频器的设定频率值以控制投加量,离心脱水机对浓缩污泥的固液分离就可自动进行。 在实际运行中,PAM投加量的确定须依据进泥量和进泥浓度而定,加注率一般设定在1.0~1.5 kg/t干泥。 对所有泵都配有报警装置和备用泵并通过PLC控制,一旦运行泵发生故障,报警信号发至PLC,则PLC会自动控制切换备用泵运行,以保证在对故障泵进行维修时不影响系统的连续自动运行。 4 结论 综上所述,采用PLC作为中央控制,配以液位仪、浓度计、流量计作为一级仪表组合,自动连续监测运行状况,并将监测值实时送到PLC。PLC发出指令,指令会通过中间开关继电器和变频器,对系统的泵等设备进行开停、流量变化等控制,以达到运行的高度自动化。? 通过PLC的终端显示面板,也可以随时对运行参数进行重新设置,以达到最佳运行条件。在整个系统的运行中,达到了无人操作的程度。 自动化控制论文:论长寿排水公司污水处理厂自动化控制 摘要:本文介绍了长寿污水处理厂实施自动化控制的实践,论证了自动化系统对污水处理运行管理的重要作用,提出了智能化是自控系统发展方向的观点。 关键词:污水处理厂 自动化控制 设备改造 1.污水处理可能对三峡库来说还算是一个新星的行业,在三峡库区新建的污水处理厂中,大部分设置了自动化控制系统,力求对整个污水处理过程实行全面监控。但由于这项工作尚处在实践摸索阶段,与国外水平相比存在较大差距,主要问题是: (l)主要控制设备功能不稳定,特别是在线仪表的准确性和稳定性来看,不能完全达到由计算机控制的要求。 (2)自控水平低,距智能化自动控制还有很大差距。 (3)运行条件变化范围大,某些工艺环节尚在不断调整。 (4)运行操作人员尚不能对工艺进行全方位控制操作。 由于以上条件限制,大多数污水处理厂的自控系统只能发挥监视和对部分设备进行远程控制的功能。长寿污水处理厂针对以上问题,自2003年5月试运行到现在来看,根据实际运行,并通过对部分设备的改造和完善,加之对现场运行操作人员的技术培训,使中控室具有集中控制、监视、现场故障报警等功能。操作人员可在中控室进行操作,为安全稳定运行提供了保障。 2. 长寿排水公司自控概况 长寿污水处理厂处理长寿区20万人生活污水及工业废水,我厂监控系统采用工业以太网集中控制系统。此系统包括1个监控中心(中控室)、6个现场PLC站(模拟屏PLC0、配电间站PLC1加药间站PLC2、脱水间PLC3、PLC4站和紫外光PLC5站)。配电间站主要控制提升泵站、格栅井、沉砂池、氧化沟、二沉池、回流泵站、剩余泵站、贮泥池的自动运行;模拟屏站主要对模拟屏的数据处理控制;加药间站主要是对加药间的自动控制;脱水间2个站分别对1号和2号脱水机进行自动控制,紫外光站是对紫外光消毒系统进行控制。中控室则对全厂设备的控制操作及监视。现场分站采用的PLC可编程控制系统是美国AB公司以太网系统。 3. 对设备的改造与完善 长寿污水处理厂从试运行以来,由于现场电气及机械设备存在一些问题,直接影响了自控系统的正常运行。根据存在的问题,结合实际运行情况及工艺要求,对自动化控制系统的现场控制设备进行了部分技术改造。 3.1 对现场一些设备进行改造 由于我厂增加了一台脱水机和PLC柜,为了把新增的这台脱水机PLC柜的运行信号联到中控室,避免重新进行布线。使用交换机联接两台脱水间PLC柜,通过一根信号线接到中控室交换机。改造现场和配电机曝气机的二次控制回路,解决了中控室不能控制曝气机启停的问题。 1号2号氧化沟的变频曝气机由于控制转换开关处在开关柜 控制和机旁控制方式时,变频器模拟量4~20mA电流输入电路断开,使得不能输入变频器运行频率,变频器控制失效,不能运行。经考虑,短接模拟量电流输入的转换开关控制回路。 变频器频率信号(模拟量)、运行信号(开关量)没有输出给 PLC,使得上位机无法判断曝气机是否运行。过后经自动化人员改进后,只给出变频器频率信号(模拟量),运行信号可有可无(开关量)。 3.2 对PLC源程序的修改、优化 试运行中,我厂由于采用的是巡检制度,将各分散值班点集中到中心控制室值班操作。所以必须对比较重要的报警参数根据实际情况做进一步的修改。通过对PLC可编程控制器的源程序进行修改、编译,主要是启停液位、报警液位、逻辑控制、出水流量、加药间液位、提升泵站液位差等。不仅实现了设备按工艺流程运行的要求,而且机械设备运行的准确性、安全性有了很大提高,电气故障大为减少。故障点检查也很方便,大大降低了电气设备的故障率,使现场自动运行更加稳定。更主要的是为自动化控制的顺利实现创造了条件。 另外对高压配电系统和一套独立的监控系统,如出现任何故障不仅有指示灯光报警,而且还配有语音报警系统,使值班人员一目了然,可清楚地判断故障发生的部位并做及时处理,避免事故的发生。 3.4 安装视频监视系统的 为了让操作人员真正在中控室控制全厂、监视全厂、管理全厂,长寿污水处理厂于2002安装了BAXALL系列摄像机视频监视系统。它配合原有的自控仪表,对进水粗格栅、细格栅、提升泵、排砂泵、搅拌机、砂水分离机、氧化沟曝气机、二沉池、回流泵站、剩余污泥泵站、脱水间、办公室等10多个场所的现场情况,进行24小时全天候监视。 这套视频监视系统运行可靠。在中控室里,通过对摄像机的遥控。可以监视全厂20多个部位工艺设备的运行情况。如果按工艺流程在现场巡查一遍,需要30分钟左右,而通过视频监视系统,几分钟就可以对全厂工况浏览一遍,大大提高了工作效率。 3.5 提升泵站和格栅井的控制 污水提升泵站安装两台潜水泵一用一备,在上位机设定常用/备用,按如下原理进行控制: 当泵站内水位达到1.70m时,一台泵启动 ; 当水位降至0.80m时,水泵停机,并发出报警信号。 粗、细格栅分别有时间控制/液位差控制,2种控制方法,我厂现在用的是时间控制。 格栅井安装粗、细格栅机两台,运行依据其前、后超声波液位差计测得的水位差进行控制。 当粗格栅机前,后超声波液位差计测得的水位差超过20cm,粗格栅机、皮带轮输送机自动开机。 当粗格栅机前,后超声波液位差计测得的水位差降至10cm,粗格栅机、皮带轮输送机自动停机。 当细格栅机前,后超声波液位差计测得的水位差超过30cm,细格栅机、螺旋输送机,压榨机自动开机。 当细格栅机前,后超声波液位差计测得的水位差降至20cm,细格栅机、螺旋输送机,压榨机自动停机。 粗格栅、细格栅还可以通过在上位机设定运行、停止间隔时间的方式定时开启停止。当格栅每运行15分钟后停15分钟。皮带输送机、螺旋输送机与格栅联动,及格栅运行时,同时运行。 两组涡流沉砂池,每组涡流沉砂池内安装一台搅拌机和排砂泵,搅拌机长期运行。排砂泵把池底的污物抽送至砂水分离器。排砂泵每运行10分钟后停20分钟,时用,砂水分离器与排砂泵同时工作,以上设备均可在中心控制室监控。 3.6 氧化沟的自动控制 本工程氧化沟设两组,日处理污水能力40000m3/d,每组氧化沟设计日处理能力2万m3/d。每组氧化沟PDSL-325(C)型倒伞型表面曝气机三台,其中1#,3#机组为恒速,逆时钟方向运转,单台机组充氧量为119kgO2/h;2#机组为变频调速,顺时针方向运转,单台机组充氧量为23~119kgO2/h,电机功率均为55KW;每组氧化沟安装两台溶解氧检测仪(DO仪)和一台污泥浓度检测仪(MLSS仪),一台DO仪和MLSS仪安装在接近出水口处,另一台DO仪安装在缺氧区。另一组氧化沟设备与该组氧化沟对称,倒伞型表面曝气机的运行按照氧化沟内溶解氧值(DO值)进行自动控制,其DO值以接近出水口处的DO仪的测定值为准。 当DO值在0.2mg/L DO值 1.2mg/L范围内时三台电机都开启;当DO值在1.2mg/L DO值 3.0mg/L范围内时开一台恒速机和一台变频调速机;其中变频调速机的调速频率分为五段(频率随着DO值减小而增大);当DO值在3.0mg/L DO值 4.0mg/L范围内时只开一台恒速机。如果DO值不在以上范围内那么开一台恒速机和一台变频调速机(频率固定)。 氧化沟内设一台污泥浓度(MLSS)测定仪,将MLSS测定仪测定值传送至中控室,用于调节活性污泥回流泵站及电动套筒阀的运行。 氧化沟内安装的各检测仪器(如DO仪、MLSS仪)的数据,由PLC1进行采集。然后PLC1将采集的数据通过控制层网络送至中控室用于控制相关设备运转。 3.7 回流泵站的自动控制 污泥回流泵站安装潜水轴流泵两台,按如下原理进行控制: 在泵站出水侧及吸水侧(套筒阀井处)各设一台超声波水位计,出水侧设两个水位,一个正常水位7.8m,一个报警水位8.4m,吸水侧设四个水位,一个正常水位5.30m,一个启动水位5.00m,一个高限报警水位5.80m,一个低限报警水位4.40m; 当两个氧化沟的污泥浓度同时高于3000mg/L时,开启1台污泥回流泵,如果其中任何一个氧化沟的污泥浓度低于3000mg/L时只开启2台污泥回流泵。 本控制程序能使两泵交替工作(统计工作时间),负荷均等,从而延长二泵工作寿命。 3.8 剩余泵站和贮泥池的自动控制 本泵站安装100QW70-7-3型潜水排污泵一台,其工作原理如下: 当贮泥池液位低于2.0m时,剩余污泥泵自动开启。当贮泥池液位高于4.5m时,剩余污泥泵站剩余污泥泵根据液位计信号自动停止运行,贮泥池液位在中心控制室显示及报警。另外,当贮泥池水位计超过贮泥池设定的最高水位或最低0.5m时,水泵亦由中控室控制自动切断水泵电源,泵站停止工作。 贮泥池安装超声波液位计,当液位为1.5m时,向脱水间PLC发出污泥泵停泵停止运行信号。 3.9 加药间的自动控制 溶解、溶液池为两组,每组2 m;每组内安一台搅拌机,和超声波液位计一套,工况一用一备; 溶解池加料加水后,搅拌机工作15分钟,搅拌机停车,溶液池的液位预报警(液位现场确定); 当一格溶解池最低液位时(液位现场确定),自动关停药液输出电磁阀同时开启另一溶液池的电磁阀; FeCl3液按照出水流量计信号自动调节频率,手动调节冲程控制投加量,使其出水水质达到国家一级排放标准。 3.10 紫外光的自动控制 紫外光消毒采用的是德国威得高系统,控制方式采用的是液位控制,并由液位控制出水的电动阀门自动行动,使液位始终保持在1.7m,紫外光灯启动±5%左右。 3.11 脱水间的自动控制 脱水间加药池设有一液位探头,当液位低于设计标准时,脱水机停止。 脱水机的控制主要还是以人工控制为主,操作人员在PLC柜在启停各个设备。 3.12 现场仪表的控制 我厂的主要仪表有:液位计、进水PH值、溶解氧、污泥浓度、COD在线仪、浊度仪、出水流量计(其中大部分的在线仪表都自带得有温度计)。 显示的具体形式以具体数值显示为主,操作人员可直观地读取各种数据。 3.13 高压配电系统监视功能 此功能主要是对高压配电及供电系统的开关是合是断,通过在上住机(CRT)显示来提示有关人员。具体显示以示意图的形式实现。 3.14 时间累计、故障次数和报警功能 主要功能是对所有设备运行的时间进行统计。报警功能是对设备运行出现的故障都有灯光和声音提示,准确及时地提示操作人员哪台设备出现了故障。故障出现时,运行设备立即停止运行。此部分功能的实现,为有关人员确定设备大修时间及日常保养次数提供了依据。 4. 自控系统的使用效果 4.1 快速准确地反映运行异常情况 当现场现出任何的异常情况,可通过监控系统和上位机系统一目了然的看出问题。有设备出现故障、上位机同时报警并停止该设备的运行,相应地计算机作故障情况记录,方便设备故障排除、管理、维护等。 4.2 促进了职工技求素质的提高 实行自控,运行人员合并值班操作,对职工素质的要求也相应地变为复合型,这就进一步激发了职工特别是青年职工学文化、学技术的积极性。 4.3 为降低运行成本创造了条件 5. 自控系统的发展前景是智能化 从长寿排水公司自动化控制水平看,只是完成了人对设备简单的机械性能的操作,这种系统在智能化高度发达的今天显得很粗糙。因为污水处理的可变因素很多,有水量、浓度、温度、气量、微生物状态、系统配水情况。供电情况、机械运行情况等等,是一个非常复杂的系统,只靠预先设定的简单程序就想控制好生产全过程是不可能的。我们需要一种更高级的控制系统,使之能对生产过程出现的各种数据给予采集、计算、分析,得出目前运行状态是否正常的结论,并能给操作人员以有益的提示,从而使自动化控制能够真正实现智能化。 自动化控制论文:滴灌系统的自动化控制的研究 摘要:本文介绍了引进的以色列先进的滴灌技术,同时从滴灌系统、节水效果到滴灌的自动化控制作了详尽阐叙,并对百果园第二期工程建设提出了滴灌系统的设想,以此范例,作出了在我国果园灌水实现滴灌自动化的一般方法和建议。 关键词:计算机 自动化 电磁阀 1 简介 是国家果茶良种场XX省优质果茶良种繁育场,是国家“九五”种子工程在湖南实施的重点项目,建于1998年8月,1999年三月由农业部授名为“国家(湖南)果茶良种场”。 厂址位于XX市西郊雷锋大道7公里处,占地面积620亩。为加速实施全省农业结构的调整,先后从美国?法国?埃及?日本及国内10多个省市科研育种单位引进优质果茶品种资源158个,优质果茶种苗40多万株,建成果茶母本园150亩。每年可向社会提供优质果茶苗木200多万株,果茶母(接)穗1万公斤以上,生产优质果茶产品1000吨以上。 果茶场也是省城第一座以品茶、园艺、垂钓为主题的农业观光园。这里空气清新,景色怡人。春有草莓、樱桃、“明前”茶;夏有枇杷、苹果、葡萄、桃、李、杨梅、无花果与瓜类;秋有板栗、柿、枣、梨、猕猴桃;冬有柑桔、橙类等。一年四季。百果飘香,是个名副其实的“百果园”。 该厂第二期工程将于2003年完成,面积将扩至1000多亩。年生产优质果茶苗木将达到1000万株,优质果茶产品产量也将成倍增加,更多的农业高新技术将落户该场。果茶苗木和产品的生产、检测、采后处理、加工和多种农业观光设施将全部完善和配置。届时,一个全新的高科技生态农业示范、观光园将会展现在你的面前。 百果园是农业高科技的结晶,而滴灌系统是其中的重中之重。百果园现建成的620亩果园,全部由从以色列引进的先进滴喷灌系统控制,该园地势起伏较大,最高处海拔达86.60m,最低处64.72m,传统灌水方式很难进行,而先进的滴灌系统由于对地形的适应能力强,而且特别适应山地丘陵地区,所以滴灌正好大施其能,由低处水库中取水,经过过滤加压,然后由遍布全园的各种管道把带有肥料、除虫剂的水准确地送到每片需水地园中,保证果树的正常需水。不过其系统自动化程度不高,全园仅能使用微机控制电磁阀的开启,不能精确实现作物的轮灌、对灌水时间和灌水量还不能实现有效的控制,有望进一步提高。 2 滴灌系统 滴灌就是滴水灌溉技术,它是利用低压管道系统,使滴灌水成点滴地、缓慢地、均匀而又定量地浸润作物根系最发达的区域,使作物主要根系活动区的土壤始终保持在最优含水状态。滴灌不同于传统的地面灌溉湿润全面积土壤,因此滴灌有节约灌溉用水量、促进作物生长和提高产量的作用,是一种很有发展前途的局部灌水技术。 百果园主要种植柑桔、葡萄、水蜜桃、茶等低矮果树,如果采用其它灌水方法,不仅浪费水资源,而且很难保证满足果树的需水量,而滴灌具有省水节能、省工省地省肥、操作简单,易于实现自动化、对土壤地形适应性强、保护和保持生态环境等优点,所以滴灌成为了百果园地首选。 2.1百果园滴灌系统的组成 百果园滴灌系统主要由水源、首部枢纽、输配水管网和尾部设备灌水器以及流量、压力控制部件和测量仪表等组成,如图所示。全园滴灌系统组成示意图: 1.水源 2.水泵 3.供水管 4.蓄水池 5.逆止阀 6.施肥开关 7. 灌水总开关 8.压力表 9. 主过滤器 10. 水表 11. 支管 12. 微喷头 13. 滴头 14. 毛管(滴灌带、渗灌管) 15.滴灌支管 16.尾部开关(电磁阀) 17.冲洗阀 18.肥料罐 19.肥量调节阀 20.施肥器 21.干管 2.1.1 水源 江河、湖泊、水库、井、渠、泉等水质符合微灌要求的均可作为水源,百果园采用从园中的水库中取水。 2.1.2 首部枢纽 百果园的首部枢纽包括泵组、动力机、肥料罐、过滤设备、控制阀、进排气阀、压力表、流量计等。其作用是从水库中取水增压并将其处理成符合微灌要求的水流送到系统中去。百果园中采用五级加压式离心泵,在水库中取水,现取现用,计划建一水塔蓄水。 2.1.3 输配水管网 输配水管网的作用是将首部枢纽处理过的水按照要求输送分配到每个灌水单元和灌水器。包括干、支管和毛管三级管道,毛管是微灌系统末级管道,其上安装或连接灌水器。微灌系统中直径小于或等于63毫米的管道常用聚乙烯(PE)管材,大于63毫米的常用聚氯乙烯(PVC)管材。百果园中干、支管采用PVC管和UPVC管,毛管采用PE管。 2.1.4 尾部设备 尾部设备是微灌系统的关键部件,包括微管和与之相联的灌水器(小微管、滴头、微喷头、滴灌带、渗灌头、渗灌管等)插杆等。灌水器将微灌系统上游所来的压力水消能后将水成滴状、雾状等施于所需灌溉的作物根部或叶面。 2.2 百果园滴灌灌溉系统 灌溉系统的第一期工程是由以色列的普拉斯托公司负责承建,全园采用先进的滴、喷灌相结合的微灌节水技术,是我国南方发展节水农业的典范,其具体情况见下: 2.2.1 设计原则 滴灌灌溉系统设计除了满足节水、节能、省力等之外,通常应遵循以下主要原则: ①必须满足果园果树生长对水分的要求; ②灌溉系统设计应结合耕作实际,便于操作; ③应使所选择的灌水方法既能满足作物的灌溉要求,又不因灌溉而造成病害、虫害的发生; ④在尽可能的情况下,灌溉系统设计时应考虑施肥及喷药装置; ⑤在尽可能的情况下,应使灌溉系统在满足灌溉要求的同时,工程建设的综合造价最小。 2.2.2 设计步骤 2.2.2.1资料的收集在系统设计时,必须掌握以下资料: ①地形资料:根据实际情况测绘大比例尺地形图,其中包括果园的平面布置、道路、水源位置、高差等。 ②土壤资料:主要是土壤理化性质、地下水埋藏深度和土层厚度等。土壤理化性质主要包括土壤类别、干容重、含盐情况、土壤田间持水率等。 ③气象资料:区域年均降雨量及季节分布、平均气温、极端气温(包括最高、最低气温)、最大冻土层深度、无霜期、蒸腾蒸发资料等。 ④水源资料:水源属性(个人或集体)、种类、水源位置、水质、含沙情况、水位、供水能力、利用和配套情况等。若水源为机井时,还应调查机井的静水位和动水位,当地下水水位较浅时,一定要调查清楚地下水位及其周年变化规律。若水源为渠水时,应调查清楚水源的含泥沙种类、含沙量、水位、供水时间、可能的配水时间等。同时,还应特别注意水源的保证率问题,不论是只用于果园的水源还是与周围大田混用的水源,都应考虑这个问题。 ⑤百果园作物种植资料:其中包括作物的种类、种植密度(其中最主要的是行距和株距)等。 ⑥百果园的环境资料:包括百果园周围的地形、交通和供电等。 2.2.2.2 灌水方法的选择灌水方法选择适当与否,除了影响工程投资外,还直接影响着灌溉系统的效益发挥和灌溉保证率。因此,应根据作物种类、作物的种植制度、种植季节、水源情况、果园设施情况、工程区社会经济情况等,合理地选择相对投资较省、灌溉保证率较高且有利于果园果树生长的灌水方法。百果园灌溉系统的灌水方法采用以滴灌为主,滴喷灌相结合的方式。 2.2.2.3 滴灌系统布置,百果园滴灌系统的管道分干管、支管和毛管等三级,布置时干、支、毛三级管道要求尽量相互垂直,以使管道长度和水头损失最小。通常情况下,园内一般出水毛管平行于种植方向,支管垂直于种植方向。 2.2.2.4 滴灌灌溉制度的拟定 ①灌水定额:是指作为滴灌系统设计的单位面积上的一次灌水量,如果用灌水深度表示,可用式(4-8)计算,即 H——计划湿润层深度(米),一般蔬菜0.20-0.30米深根蔬菜或果树0.3-1.0米; p——土壤湿润比,70%-90%。 ②设计灌水周期:滴灌设计灌水周期是指按一定的灌水定额灌水后,在作物适宜土壤含水率的条件下,保障作物正常生长的可能延续时间T,用式(4-9)计算,即 ③一次灌水延续时间:一次灌水延续时间是指把设计灌水定额水量,在不产生径流的条件下,均匀分布于果园田间所用的灌水时间,用式(4-10)计算,即 i. 轮灌区数目的确定:(a)对于固定式滴灌系统,轮灌区数目可按式(4-11)计算:(b)对于移动式滴灌系统,则有: ii. 一条毛管的控制灌溉面积:(a)对于固定式滴灌系统,毛管固定在一个位置上灌水,控制面积为 f=SeL (4-13) 式中 f——每条毛管控制的灌溉面积(平方米) L——毛管长度(米),移动式滴灌系统中为出流毛管长度。 (b)对于移动式滴灌系统,一条毛管控制的灌溉面积为 2.2.2.5 滴灌系统控制灌溉面积大小的计算在灌溉水源能够得到充分保证的条件下,滴灌面积的大小取决于管道的输水能力。对于水源流量不能满足整个区域需要时,滴灌面积为 2.2.2.6 管网水力计算滴灌系统各级管道布置好以后,即可从最末端或最不利毛管位置开始,逐级推算各级管道的水头损失(包括沿程水头损失和局部水头损失)。在设计中,同一条支管上的第一条毛管最前端出水孔处水头与最末一条毛管最末端出水孔处水头之间的差值,不超过滴头设计工作压力的20%,流量差值不超过10%;对于采用压力补偿式滴水器时,仅要求区域内滴头流量差值不超过10%,并据此确定支、毛管的最大设计长度;在滴灌中,由于管网中水流压力通常小于0.3兆帕,所以多选用PVC塑料管道。 管道中水流在运动过程中的压力损失通常包括沿程阻力损失和局部阻力损失。工程设计中塑料管道的沿程阻力损失常选用式(4-1 6)、(4-17)计算,局部阻力损失常用式(4-18)计算。 ①沿程阻力损失hf 当管道有多个出水口时,管道的沿程阻力应考虑多口出流对沿程阻力的折减问题,多口出流折减系数k,对应计算公式 ②局部阻力hj 工程设计中为了计算方便,局部阻力损失也常按沿程阻力损失hf的10%估算。 2.2.2.7 管道系统设计包括各级管道的管材与管径的选择、各级固定管道的纵剖面设计、管道系统的结构设计。 ① 管材的选择:可用于灌溉的管道种类很多,应该根据滴灌区的具体情况,如地质、地形、气候、运输、供应以及使用环境和工作压力等条件,结合各种管材的特性及适用条件进行选择。一般情况下,对于地理固定管道,可选用钢筋混凝土管、钢丝网水泥管、石棉水泥管、铸铁管和硬塑料管。钢管易锈蚀和腐蚀,最好不要选用。随着材料工业的发展,地埋管道多选用塑料管。选用塑料管时一定要注意,不同材质的塑料管在几何尺寸相同的情况下可承受的工作压力相差甚远,特别是在使用低密度聚乙烯管(PE管)时,一定要注意管壁的厚度是否达到了能承受系统所要求压力的厚度,若没有达到,千万不能使用,否则将会埋下隐患,造成运行时管道发生爆破,甚至导致整个管道系统瘫痪。用于滴灌地埋管道的塑料管,最好选用硬聚氯乙烯管(UPVC管)。对于口径150毫米以上的地埋管道,硬聚氯乙烯管在性能价格比上的优势下降,应通过技术经济分析选择合适的管材。塑料管经常暴露在阳光下使用,易老化,缩短使用寿命。因此,地面移动管最好不采用塑料管。 ② 管径的选择:当轮灌编组和轮灌顺序确定之后,各级管道在每一轮灌组所通过的流量即可知道。通常选用同一级管道在各轮灌组中可能通过的最大流量,作为本级管道的设计流量,依据这个设计流量来确定管道的管径。若某一级管道,其最大流量通过的时间占管道总过水时间的比例甚小,也可选取一个出现次数较多的次大流量,作为管道的设计流量来确定管径。同一级管道的不同管段通过的最大流量不同时,可分段确定设计流量。(a)支管管径的确定:支管是指直接安装竖管和滴头的那一级管道。支管管径的选择主要依据灌溉均匀的原则。管径选得越大,支管运行时的水头损失就越小,同一支管上各滴头的实际工作压力和灌水量就越接近,灌溉均匀度就越接近设计状况。但这样增大了支管的投资,对移动支管来说还增加了拆装、搬移的劳动强度。管径选得小,支管投资减少,移动作业的劳动强度降低,但由于运行时支管内水头损失增大,同一支管上各滴头的实际工作压力和灌水量差别增大,结果造成果园各处受水量不一致,影响滴灌质量。为了保证同一支管上各滴头实际出水量的相对偏差不大于20%,国家标准GBJ85-85规定:同一支管上任意两个滴头之间的工作压力差应在滴头设计工作压力的20%以内。显然,支管若在平坦的地面上铺设,其首末两端滴头间的工作压力差应最大。若支管铺设在地形起伏的地面上,则其最大的工作压力差并不见得发生在首末滴头之间。考虑地形高差Z的影响时上述规定可表示为 许的水头损失即为从式(4-20) 可以看出:逆坡铺设支管时,允许的hw的值小,即选用的支管管径应大些;顺坡铺设支管时,因Z的值本身为负值,其允许的hw的值可以比0.2hp大些,也就是说因支管顺坡铺设时,因地形坡降弥补了支管内的部分水力坡降,选用的支管管径可适当的小些。 当一条支管选用同管径的管子时,从支管首端到朱端,由于沿程出流,支管内的流速水头逐次减小,抵消了局部水头损失,所以计算支管内水头损失时,可直接用沿程水头损失来代替其总水头损失,即h'f=hw,式(4-20)可改写为 滴头选定后,满头的设计工作压力可从滴头性能表中查得。两滴头进水口高程差(实际上就是两滴头所在地的地面高差)可以从系统平面布置图中查取。则h'f即可求出。利用公式h'f=FfLQm/db,在其他参数已知的情况下反求管径d,d就是该支管可选用的最小管径的计算值。因管材的管径已标准化、系列化。因此,还需按管材的标准管径将计算出的管径规范取整。对滴灌系统的支管,考虑到运行与管理的方便,最大的管径一般不超过100毫米,并且应尽量使各支管取相同的管径,至少也需在一个作业区中统一。对于固定管道式滴灌系统,地理支管的管径可以不同,但规格不宜太多,同一条支管一般最多变径两次。 (b)支管以上各级管道管径的确定:一般情况下,这些管道的管径是在满足下一级管道流量和压力的前提下按费用最小的原则选择的。管道的费用常用年费用来表示。随着管径的增大,管道的投资造价(常用折旧费表示)将随之增高,而管道的年运行费随之降低。因此,客观上必定有一种管径,会使上述两种费用之和为最低,这种管径就是我们要选择的管径,称之为经济管径。经济管径中对应的流速称为经济流速。图4-7就是用最小年费用法计算经济管径的原理示意图。用这种方法确定管径概念清楚,但计算相当繁琐,往往需要分别计算出多种管径的年投资和年运行费,比较后再确定。随着科学技术的进步,计算机技术的飞速发展,许多优化设计方法,如微分法、动态规划法等已在管道灌溉管网的设计中得到应用,具体方法可参阅有关书籍。 对于规模不太大的滴灌工程,也可用式(4-22)、式(4-23)的经验公式估算管道的直径: 容是确定各级固定管道在平面上的位置及各种管道附件的位置。管道的纵剖面应力求平顺,减少折点,有起伏时应避免产生负压。 ⅰ 埋深及坡度:地埋管的埋深指管径距地面的垂直距离,埋深应根据当地的气候条件、地面荷载和机耕要求确定。一般管道在公路下埋深应为0.7~1.2米;在农村机耕道下埋深为0.5~0.9米。地埋管的坡度主要视地形条件而定,同时也应考虑地基好坏及管径大小。一般在地形条件许可的情况下,管径小、基础稳定性好的管道坡度可陡一点;反之应缓些。总的来说,管道坡度不得超过1:1,通常控制在1:1.5~1:3以下。 ⅱ 管道连接及附件:地埋管道的连接多采用承插或黏接的形式,转向处用弯头,分水处用三通或四通接头,管径改变处采用异径接头,管道末端用堵头。为方便施工和安装,同类管件应考虑其规格尽量统一。 为了按计划进行输水、配水、管道系统上应装置必要的控制阀。白果园中为了实现灌水的有效控制,设置了30多个电子阀.而且各级管道的首端还设了进水阀或水分阀;当管道过长或压力变化过大时,设置节制阀。为保证管道的安全运行,还安装一些附设装置。自压系统的进水口和各类水泵吸水管的底端应分别设置拦污棚和滤网,管道起伏的高处应设排气装置,自压系统进水阀后的干管上设高度高出水源水面高程的通气管,管道起伏的低处及管道末端设泄水装置,管道可能发生最大水锤压力处设置安全阀。 2.3 评价 从整体上来看,XX白果园的滴灌系统是建设的比较完善的一套滴水灌溉系统,设计施工都符合现代滴灌的要求,是一套先进的现代化滴水灌溉系统,而且产生了很好的经济效果。不过当时考虑到经济条件的限制,其毛管采用了单行直线布置,灌水均匀度不高,鉴于对多种毛管布置形式的比较分析,笔者认为百果园应改进为双行毛管平行布置;而且其控制系统自动化程度不高,全园仅能使用微机控制电磁阀的开启,不能精确实现作物的轮灌、对灌水时间和灌水量都不能实现有效的控制,故需进一步对其控制系统加以设计改进。正在建设的二期工程应该吸收一期工程中的好的经验,改进一期工程中的不足,特别是应该实现灌水的全自动控制。 3 灌溉自动化控制系统 灌溉中的滴灌系统,能很方便实现自动化控制,灌水的自动化控制能有效的实现节水灌溉,也是农业实现现代化的要求。对微灌的自动化控制,根据控制系统运行的方式不同,一般可分为手动控制、半自动控制和全自动控制三类: ①手动控制系统 系统的所有操作均由人工完成,如水泵、阀门的开启、关闭,灌溉时间的长短,何时灌溉等等。这类系统的优点是成本较低,控制部分技术含量不高,便于使用和维护,很适合在我国广大农村推广。不足之处是使用的方便性较差,不适宜控制大面积的灌溉。 ②全自动控制系统 系统不要人直接参与,通过预先编制好的控制程序和根据反映作物需水的某些参数可以长时间地自动启闭水泵和自动按一定的轮灌顺序进行灌溉。人的作用只是调整控制程序和检修控制设备。这种系统中,除灌水器、管道、管件及水泵、电机外,还包括中央控制器、自动阀、传感器(土壤水分传感器、温度传感器、压力传感器、水位传感器和雨量传感器等)及电线等。 ③半自动控制系统 系统中在灌溉区域没有安装传感器,灌水时间、灌水量和灌溉周期等均是根据预先编制的程序,而不是根据作物和土壤水分及气象资料的反馈信息来控制的。这类系统的自动化程度不等,有的一部分实行自动控制,有的是几部分进行自动控制。 为了对先进的滴灌自动化控制系统有具体认识和了解,下面我们将对滴灌的自动化控制作详细介绍: 3.1 滴灌首部控制枢纽 滴灌自动化系统的基本控制方法有:时间控制、水量控制和反馈控制三种。时间控制系统是按预定好的时间放水或关水;水量控制系统是按照设计的配水量放水或关水;反馈控制系统是根据灌区内湿度感受器的反应,然后将信号传送到首部控制枢纽部分来关水或放水。滴灌系统更便于完全实现自动化,这在地多人少、劳力紧张的边远地区,沙漠地带的防护林区,铁路路基沿线,经济力量雄厚的城郊蔬菜种植区显得特别重要。目前,国外发达国家在滴灌区普遍使用了计算机管理系统,并通过专用的滴灌系统软件来控制和检测作物生长、土壤状况和气象趋势,取得了良好的效果。大大提高了现代化的土壤水分、作物生长测定技术的可能性和实用性,具有农艺上的综合性,为人们充分利用现代化仪器设备在滴灌系统中应用提供了巨大的潜力。滴灌系统软件根据作物对水分的需求和土壤墒情制定出合理的灌溉计划和作物管理计划。 3.2 作物生产管理计划制定 控制软件系统应能提供一套科学的管理系统,它通过提高作物产量和品质以及减少用水量来提高水分利用效率,能给农民及有关用户提供一套针对灌溉方案制定作物生产管理的先进、完善的管理系统,用户能够使用它获得他们的每一块农田的土壤水分状况图,方便的数据资料存取能够得到每一块农田的准确土壤水分含量,还能够确定准确的日水分利用量,能够给每块农田制定出合理的灌溉管理决策,能够根据每一块农田各自的灌水量需求对不同农田进行灌溉优先排序,以便制定优化灌溉计划使农场或用户获得整体最高产量。 控制软件系统应能允许灌溉管理者根据作物水分需求和作物对灌溉的反应制定合理的灌溉计划,作为一个完整的灌溉计划和作物生产管理软件包,它能够对灌溉决策的制定和作物管理进行数据资料存储、运算处理、显示输出。土壤水分数据资料主要由中子探测仪、石膏电阻块和张力计测定获得。天气数据资料由自动气象站获得,作物生长资料如籽粒大小(直径)、株高和叶片硝酸盐含量等可直接田间测定,根据相应的作物响应,作物生长资料结合土壤水分资料能够制定出合理的灌溉计划,通过实际调查能够提高作物产量、品质和水分利用效率的管理技术能够详细地验证作物生长、土壤水分和气候之间的关系,因此能很好地解决一些灌溉管理和作物生长问题,其中包括过量灌溉导致的灌溉水排渗问题、肥料向根部以下淋溶损失问题以及为了达到高产稳产目标的籽粒重和穗粒数或结果率的控制管理问题。 3.3 滴灌系统灌溉计划制定 滴灌系统灌溉计划一般是指确定何时进行灌溉及应该的灌溉量,灌溉计划的应用可消除代价巨大的不可预测的农业灾害,如在作物生长临界期由于土壤类型和作物自身生长能力,不同的农田具有不同的土壤水分亏缺量和日水分利用量,因此不同的农田需要不同的灌溉计划。农民通过土壤水分测定技术利用软件处理和显示不同层次土壤水分特征,能加深对发生于土壤内的各种过程的理解,以便进行更精细的灌溉计划和灌溉管理决策的制定,以确保土壤水分总是保持作物生长所需的最佳含水量。 当土壤水分和被作物利用的水分的准确数量被测定后,通过软件可以计算下一次滴灌的日期和准确的灌水量,它将考虑当前每天水分利用状况、天气变化和历史资料来帮助管理者制定以后的灌水计划。它把农田从最干到最湿分为不同等级。了解需要灌溉补充的水量有助于协调不同用户之间和同一用户内部的水分供给,充分了解雨后何时开始灌溉能使农民最大限度地利用自然降水,而把灌水过多和灌水不及造成地危险减到最小。 3.4 土壤水分时间图和深度图的应用 3.4.1 时间图 时间显示某一指定土壤容积含水量、根区土壤含水量或作物响应随时间的变化。时间图的基本显示:直线表示根区土壤含水量的饱和点和需灌溉补充点;供给的和有效的灌溉和降雨情况;箭头指示预测的灌溉日期;关于水分饱和点、需灌溉补充点、当前和过去的土壤水分测定值及计划安排的灌水日期和灌水量的总结表;作物生长及其对灌溉管理技术措施的响应;该软件所做的时间图可进行大小调整,通过调整纵坐标轴上的最大值和最小值及横坐标上的日期范围能够把图形中用户想要的区域或作物生长期内的某特定阶段的图形放大。图形能够进行叠加来同时比较不同地点的田块或不同年份的数据。当季和前季的作物的生长,土壤水分和天气资料的叠加图形比较灌溉管理达到高度的协调一致。用户可以选择任何关键数据来建立相互作用关系图。 3.4.2 深度图 深度图显示土壤容积含水量沿土壤剖面随深度的变化而变化的情况,通过该软件和现代化仪器结合能够迅速直接测定和分析土壤水的剖面分布情况。根区吸收水分模式可以在深度图中看到,对深度图分析能使农民确定每一种农作物包括块根作物在土壤剖面中被研究的土壤体积范围和土壤剖面的每一深度层的作物利用的水分数量、土壤紧实度、土壤质地变化、高石灰岩含量、地下水位和盐分等问题能够通过对根部活动的仔细分析而发现。深度图也可以用来确定渗入和排出土壤剖面的水分的运动状况及深度和数量,从中能够给定灌溉饱和点和需灌溉补充点的准确设计值。灌溉或降水后从土壤的根区排出的水分数量能够通过深度图准确测定,根据可以调节灌溉所用时间以避免水分从土壤剖面排出而损失,控制土壤剖面排出水的数量将防止地下水水位地升高和土壤养分的淋溶损失,同时也将降低灌水及滴灌水及抽水的成本。深度图是一个非常有用的工具,能够解决在不同类型土壤中灌溉水的水平和垂直运动的关键问题,通过分别绘制灌溉前和灌溉后距滴管不同距离的各个点的土壤水分含量图可比较灌溉水的运动状况,用户能够利用研究所得的结果来减少水分和肥料排渗,同时确保作物根系能够一直得到适量的水分。 3.5 软件的程序特点 3.5.1程序结构 滴管软件的数据存储于一个树状结构,这使得制定灌溉方案是查询数据资料非常方便。管理人员可能负责管理几个农场或几块农田,每个农场或农田可能有许多检测点,每一个检测点都有一套不同时间收集的实际测定的读数记录。输入的数据经过计算机软件处理,能显示有关每一单个田块的详细资料,还能够向农民分别显示每一年的作物种植的详细资料。能够显示农场的每个监测田块或某一年份的每一监测点的情况,指明灌溉饱和点和需灌溉补充点,当前作物日水分使用情况,土壤水分平衡和预测出的三次灌溉的日期,土壤水分含量和作物日用水量的测定值,对未来作物在整个生长季节的长期的用水量作出估算。显示某一具体的时期的每一深度层的土壤水分含量的读数记录和根区的总水分含量,同时显示土壤水分需要量,中子仪测定并估算的日水分使用量。利用滴灌软件可进行数据资料综合分析,从中总结重要的信息形成报告,以帮助制定每日的管理决策方案。同时也可以编辑出前几个生长季的作物生长、水分管理。土壤等数据资料,并进行综合分析,为以后的灌溉方案制定提出更合理更完善的评价标准。该软件程序的所以结构层次能为所选择的农场、监测点和某一日期建立报告。报告分为五种:深度图、时间图、记录读数报告。监测点报告和灌溉计划报告。用户可以根据自己的需要已及自己微机系统对程序进行修改编译,选择公制和英制计量单位进行数据资料综合分析,将田间测定得到的数据读数记录自动粘贴到没一个具体的农场栏、监测点栏和日期栏。每一个监测点的测定日期,时间及估计的水分日利用量能够在粘贴之前输入。 3.5.2 数据输入在读数记录屏幕中可以人工录入和显示田间实际收集的数据,如土壤水分张力计的读数、作物籽粒大小。有关作物的数据可以测定得到,作物生长参数与土壤水分含量相关联可以确定作物生长期的水分需求量。气候数据资料可以人工输入或由气象站自动装载。天气数据参数的个数没有限制,它可以与任一个作物生长测定值和任一水平的土壤水分含量相关联制作相互作用关系图。从气象数据资料中可以得到蒸发损失的总水分量的数据并且把它与测定的日水分使用量相比较来调整该地区的作物灌溉计划。 3.5.3 软件的数据处理利用滴管软件可以计算使土壤剖面达到灌溉饱和点所需的准确时间数。同时计算自从播种或其他生长时期(如发芽、开花等)以来的天数,使土壤水分能够与过去多年的作物生长资料数据参数同步分析,以确定作物水分利用效率。使用作物累积日水分方程。能够很好地评估作物总产量,尤其是对于玉米、小麦和棉花。可以通过作物-水分方程和气象资料估算理论产量。通过速率方程,计算作物生长速率。计算作物当前日水分利用量占整个生长季日水分利用量地比例。同时也可计算不同水分含量地土壤水分变化速率,这些速率地变化表明土壤紧实问题和土壤干旱地程度。滴灌软件可以分析某一作物在生长季内日水分利用状况地资料。结合现代先进地土壤水分测定仪器使用,该软件能够指导我们最有效地利用有限的水资源获得最大农业效益。例如能够确定每次灌溉的准确时间和灌水量。同时减小过量灌溉和水分不足对产量的影响。建立各种不同作物之间水分利用及水分利用效率的差异;建立如不同品种、土壤紧实情况、不同的耕作史等不同条件下水分利用及水分利用效率的差异;建立现代耕作技术和传统耕作技术条件下的水分利用效率的关系。确定灌溉和降水的利用效率,用以观察分析根系吸收水分模式。有助于合理管理地下水和盐化问题,能够减少土壤养分的淋溶损失问题。建立土壤水分含量、作物长势及天气状况的数据库以使作物产量和质量获得持续稳定的提高,使高效农业可持续发展。 3.6灌溉自动化控制系统 要实现灌水的自动化,必须有自动灌溉控制器,该装置由土壤湿度传感器、控制器和电磁阀组成,能够按土壤墒情和作物需水特性实施自动灌溉(沟灌、喷灌、滴灌、渗灌),达到高产、高效、和节水的目的。适用于庭院花圃、苗圃、果园、菜地和农地。随着经济发展,庭院花圃、苗圃水分的自动灌溉倍受欢迎。它能省水省事,使花木生长更好。一亩庭院花圃、苗圃地投资1.0-1.5万元,可以建立自动灌溉控制系统。自动灌溉控制系统可以实现科学灌溉,节能、省水,使菜地和农地产量和质量明显提高。智能化,精准化灌溉技术是伴随着计算机应用技术、传感器制造技术、塑料工业技术的提高而逐步实现的 自动化计算机灌溉控制系统大约在80年代初由雨鸟公司、摩托罗拉等几家公司开发、研制成功,并投入使用。由于技术复杂、应用难度大,价格高昂,这种控制设备最早应用于高尔夫球场灌溉系统的控制上。90年代,计算机工业的硬件、软件飞速发展,使得灌溉系统中央计算机系统操作难度越来越小,功能越来越丰富,价格也逐渐降了下来。这种系统在园林绿化上用得也越来越多了起来,雨鸟公司针对不同用途,研制、开发出了中央计算机控制系统:Maxicom 智能化灌溉中央计算机控制系统具有如下功能: ① 动采集各种气象数据,计算并记录蒸发蒸腾量ET; ② 根据前一天的ET值自动编制当天灌溉程序并实施灌溉; ③ 可由连接的土壤湿度传感器、风速传感器、雨量传感器等干涉程序,启动、关闭、暂停灌溉系统; ④ 连接流量传感器可自动监测、记录、警示由于输水管断裂引起的漏水及电磁阀故障;最大限度利用管网输水能力; ⑤ 运行程序而不起动灌溉系统(干运行),测试程序合理性,不合理时预先修改; ⑥ 自动记录、显示、储存各灌溉站的运行时间;自动记录、显示、储存传感器反馈数据,以积累资料,修改程序,修改系统等。 ⑦ 频繁灌溉功能:可将设计好的灌水延续时间分成若干时段,以便提供足够的土壤入渗时间,减少坡地或粘性土地地面径流损失。 ⑧ 一套中央计算机系统可控制无数台田间控制系统(称为卫星站),一套中央计算机控制系统可控制小到一个公园, 大到上百个公园,甚至全城的所有灌溉系统。 ⑨ 储存数百套灌溉程序;一台田间控制器(卫星站)可使4个轮灌区独立灌溉或同时灌溉。 ⑩ 手动干涉灌溉系统:可在阀门上手动启、闭系统,可在田间卫星站上手动控制系统,也可在计算机上手动启、闭任何一站,任何一个电磁阀。可控制灌溉系统以外的其它设备,如:道路或公共场所灯光,大门、喷泉、水泵等 自动化中央计算机控制系统主要由中央计算机,集群控制器(CCU),田间控制器(卫星站),电磁阀构成。中央计算机可装置在任何一个地方。比如:一套中央计算机系统控制50个公园的灌溉系统。中央计算机可安装在市园林局认为合适的位置。CCU安装在各个公园内。中央计算机与CCU之间的通讯,可采用有线连接(近距离),无线连接,电话线连接或移动通讯方法连接。一台CCU最多可连接28个田间控制器。CCU与田间控制器之间同样可选上述数种通讯方式。 由中央计算机到终端电磁阀的工作过程为:中央计算机编程,并将程序下达到CCU。CCU将各轮灌区灌溉控制程序再发到相关田间控制器。田间控制器依中央计算机制作的程序启闭各轮灌区电磁阀。如下图所示: 中央计算机上的初始程序由控制人员编制,之后,计算机每日自动收集由气象站采集的气象数据,计算ET值,并不断对原有程序自动修改。如遇传感器传来异常信息(如降雨,过分干燥,系统漏水...),自动中断或暂停程序,待异常情况排除后,继续恢复程序运行。 如果将智能泵站连接到中央计算机控制系统上,则效果会更好。这样从水泵到电磁阀之间复杂的系统将由一个高度智能化的系统管理起来,可做到最大限度地节水、节能,最大限度地保护系统设备运行,避免灌溉系统常发生的下列几种问题: ① 过量灌溉或灌水不足,浪费水资源或不能满足植物需水; ② 管网破裂,漏失水; ③ 系统运行压力不合理; ④ 水泵运行效率低下; ⑤ 地形起伏不平时或土壤入渗率低产生地面径流,浪费宝贵的水资源; ⑥ 降雨时,灌溉系统照常灌溉; ⑦ 管理、维护成本高。 3.7 百果园灌溉的自动化控制设计 百果园一期工程灌水基本实现了半自动化控制,可以使用电脑控制各电磁阀的开启。我们可在其基础上加以改进与提高,使其实现灌水的全自动化,具体见下: 3.7.1 控制原理 自动化控制采用电子技术对田间土壤温湿度、空气温湿度等技术参数进行采集,输入计算机,按最优方案,控制各个阀门的开启及水泵的运行状态,科学有效地控制灌水时间、灌水量、灌水均匀度,为项目区作物提供一个良好的地、水、肥、气、热条件,促使其高产、稳产。同时进行控制软件及优化灌溉制度的研究,最终形成灌溉专家决策系统。另外,通过变频器控制改变电机转速,调节管道压力,为管道、滴灌等其他灌溉工程的自动化提供依据。具体包括以下几个方面: ① 田间土壤含水量、盐分、地温、空气温度、湿度、降水、风速、管道压力等参数的自动化采集 ② 自动化控制设计安装 ③ 监控软件设计 ④ 变频系统设计,通过改变水压力,为微喷、滴灌等工程的自动化提供依据 ⑤ 系统运行管理模式评价,包括系统评价、灌水指标、灌溉制度等 3.7.2 控制系统的组成 欲实现真正意义上的全自动控制,需要控制田间参数及对象很多,例如土壤湿度、盐分、空气温度、相对湿度、降水量、风速、管道压力、阀门开启、水泵电机旋转等,都要送入控制器。考虑到要控制的对象较多,又要满足良好的人机界面要求,可以采用工业控制计算机作为整个控制系统的优秀,来协调各部分的工作。 系统的组成如下图所示,整个系统的工作主要工控机和变频器两部分来控制,其中变频器主要用于控制水泵电机的旋转,工控机主要用来采集田间土壤及气象指标,按照设定的程序,控制各地块中电磁阀的开启,并通过变频器控制电机的运行状态,协调整个系统的工作。 3.7.3 监控软件监控软件是工控机能够完成控制功能的重要基础,监控软件设计的好坏直接关系到整个系统的质量和可靠性。根据项目要求及滴灌的特点,笔者建议百果园采用雨鸟公司的“Maxicom”中央控制系统,该软件只需用户输入各地块种植作物种类及种植日期,系统便会自动计算当前作物所处生育期,确定出各自要求的土壤状况及气象信号,控制水泵电机的运行状态及阀门的开启,自动完成整个灌水过程,完全不需要人工干预,实现全自动控制。 该控制软件在此所完成的主要功能及特点如下: ① 自动采集田间数据:系统根据软件中所预先设定的时间,自动地采集土壤湿度、温度风速、雨量等参数,进行相应的处理后,实时显示在屏幕上。 ② 作物生育期的判断:当管理人员输入各地块所种植的作物及种植日期后,系统便根据计算机时钟自动计算出各种作物已种植的天数,判断出作物所处的生育期,自动查找资料库中所存的原始资料,确定出当前作物最适宜的土壤含水量及灌水定额。 ③ 滴灌的全自动控制:系统采集田间及气象数据后,将当前各地块土壤含水量与作物适宜含水量相比较,若土壤实际含水量小于作物要求下限值,便自动开启该地块的第一个电磁阀。进行灌溉。达到所需灌水定额后,自动关闭第一个电磁阀,同时开启下一个电磁阀,直到完成整个地块的灌溉任务。灌溉过程中,若出现温度过低、风速过大以及降雨过程等天气时,系统会自动暂停当前的灌溉任务,并保存当前状态。当气象条件满足时,继续进行未完成的任务。 ④ 形式多样的控制方式:全自动控制外,系统还允许管理人员采用半自动、手动等控制方式。全自动方式只需运行人员输入各地块的作物信息,系统便会根据作物、土壤、气象等条件自动完成灌溉的全过程,无需人工干预。所谓半自动方式,是指系统允许用户根据实际情况控制开停机。用户可人为启动某个阀门,或某个地块,甚至是所有地块均轮灌一次。当然这些操作全部都是通过键盘或鼠标来完成的,而且在工控机屏幕上均有明显的提示。所谓手动方式是指人工去开启各个电磁阀,笔者建议百果园选用美国雨鸟公司生产的电磁阀:手动、电动两用阀门,既可手动,又可电动,使用非常方便。当手动打开某个电磁阀时,喷头出水,主干管道压力开始下降,系统会自动通过变频器升高水泵电机转速,维持管道压力的恒定,直到完成灌溉任务。 ⑤ 丰富的办公自动化功能:系统在运行过程中,可自动生成各种定时、日、月、年报表,并通过打印机打印出来。其内容包括各种气象及土壤参数,可从各报表中得到土壤湿度变化曲线、日最高风速、月平均气温、全年总降水量等原始资料,为用户研究当地的气象及土壤变化情况提供翔实的依据。 ⑥ 良好的可维持性:可维护性是衡量软件质量好坏的重要指标之一,在编写本系统时我们也充分考虑了这一点,例如用户在种植一类新作物时,可能系统的资料库中并没有该作物,便无法确定其适宜土壤含水量和灌水定额。此时,用户可按自定义按钮,通过鼠标各键盘输出这些参数,系统便会根据用户所定义的数值运行。另外,用户还可很方便地修改灌水定额、管道压力等参数,满足实际情况的需要。 ⑥ 友好的人机界面:系统中大部分界面均为示意图形,实时显示各传感器送来的数值及系统当前的运行状态,一目了然。需要用户操作的部分全部为中文界面,工作人员无需学习便可完成所有操作。另外,在任一界面下,用户都可以通过按帮助按钮得到相应的提示,指导用户完成相应的功能。 3.7.4 效果 百果园通过增加自动化控制系统后,灌水时间、灌水量和灌溉周期等完全根据果树某些需水参数自动启闭水泵和自动灌溉,人的作用仅仅是调整控制程序和检修控制设备。既提高了水的有效利用率,又节省了人力,同时也提高了果树的产量,可以产生良好的经济效果。 3.8 第二期工程的设想 正在建设第二期工程计划今年完工,第二期工程的滴灌系统我建议基本上参照第一期工程建设,也采用滴喷灌相结合的方式,其水源计划应采用水塔蓄水,用以缓解枯水期水库少水的矛盾,该可以区采用先进的电脑全自动控制方式,实行精确灌水,管道布置采用固定式(干管、支管)和移动式(毛管)的有机结合。二期工程应该吸收一期工程中的好的经验,改进一期工程中毛管布置形式的不足,还特别是应该增加灌水的全自动控制部分,实现灌水的全自动化,精确控制作物的有效灌水。 4 存在的问题及建议 通过对滴灌系统的学习与认识,笔者系统的学习了滴灌这种先进的果园节水灌溉方法,在实践的基础上深化了理论,并对滴灌和滴灌系统有一些不成熟的认识与建议。 4.1 滴灌的优缺点 4.1.1 百果园滴灌的优点 4.1.1.1 水的有效利用率高,在滴灌条件下,灌溉水湿润部分土壤表面,可有效减少土壤水分的无效蒸发。同时,由于滴灌仅湿润作物根部附近土壤,其他区域土壤水分含量较低,因此,可防止杂草的生长。滴灌系统不产生地面径流,且易掌握精确的施水深度,节水效果达50%-90%。 4.1.1.2 环境湿度低,滴灌灌水后,土壤根系通透条件良好,通过注入水中的肥料,可以提供足够的水分和养分,使土壤水分处于能满足作物要求的稳定和较低吸力状态,灌水区域地面蒸发量也小,这样可以有效控制保护地内的湿度,使果园中作物的病虫害的发生频率大大降低,也降低了农药的施用量。 4.1.1.3 提高作物产品品质,由于滴灌能够及时适量供水、供肥,它可以在提高农作物产量的同时,提高和改善农产品的品质,使果园的农产品商品率大大提高,经济效益高。 4.1.1.4 滴灌对地形和土壤的适应能力较强,由于滴头能够在较大的工作压力范围内工作,且滴头的出流均匀,所以滴灌适宜于地形有起伏的地块和不同种类的土壤。同时,滴灌还可减少中耕除草,也不会造成地面土壤板结。 4.1.2 百果园滴灌的缺点 4.1.2.1滴灌的滴头很容易堵塞和磨损,产生灌水的不均,严重影响节水效果。 4.1.2.2滴灌的各管道的压力有所差异,会产生局部压力过高而使管道容易损坏,滴头的压力不均甚至会产生雾化,损坏滴头,浪费水资源。 4.1.2.3 滴灌一般仅润湿作物根系区土体的一部分,所以作物根系的发展可能限制在围绕每一滴头的湿润区,这样容易产生作物根系的腐烂,进而引起作物倒伏。 4.1.2.4 滴灌的管道布置要充分利用当地地势与地形,在原则的基础上加以灵活运用,如干管的布置、毛管的布置,取水方式等。 4.2 滴灌的建议 4.2.1 百果园应加强灌水的自动化控制,保证各种果树的精准灌水,实现精确的节水灌溉 4.2.2 滴灌的水量应该有保证,应该建一水塔蓄水,确保枯水期各种果树的需水要求 4.2.3 滴灌的毛管布置应采用单行带环形状态管布置和双行平行布置相结合,确保果树灌水均匀度。 4.2.4 滴灌技术的应用应该和其他节水灌溉技术相结合,互相补给,更好的发挥优势。 4.2.5 国家应鼓励进行滴灌技术的研究,加大科研推广投入的力度,研制开发经济实用的滴灌管材,解决滴头易堵塞的难题等,滴水灌溉技术应该在政府的规划安排下,由政府投资和农民出资相结的优惠政策下在全国范围鼓励推广发展。 5 结束语 滴灌是一种高效节能省水增产的微灌灌溉技术,它具有很多优点,适合我国的国情,具有很强的推广优势,而且很方便实现灌溉的全自动控制,滴灌将成为二十一世纪发展我国节水灌溉的重点,是加速我国农业实现节水灌溉、精准农业和设施农业的有效途径,将更好的促进我国农业的现代化!的滴灌自动化系统在经济上是合理的,技术上是可行的,将成为我国南方生态农业建设的典范! 自动化控制论文:楼宇自动化控制网络技术的新发展 摘要:简要介绍了楼宇自动化系统,分析了传统集散控制系统和新兴的现场总线控制系统优缺点以及应用,并介绍了楼宇自控领域中流行的4种现场总线。说明了以太网技术的发展以及在楼宇自控领域中的最新应用情况,对现场总线控制系统和以太网进行了比较 关键词:楼宇自动化控制网络 现场总线控制系统 以太网 楼宇自动化系统 目前日益流行的智能建筑(InteUigent Buidings)是建筑技术与计算机信息技术相结合的产物,是信息社会的需要,也是未来建筑发展的方向。智能建筑主要由楼宇自动化系统(Buiding Automation system,缩写为BAS)、通信自动化系统(CAS)和办公自动化系统(OAS)三大系统组成。其中,楼宇自动化系统是智能建筑中最基本和最重要的组成部分。楼宇自动化系统是利用计算机及其网络技术、自动控制技术和通信技术构建的高度自动化的综合管理和控制系统,将大楼内部各种设备连接到一个控制网络上,通过网络对其进行综合的控制,这些设备包括空调、照明设备、电梯、消防设备、安防设备等等。它确保建筑物内的舒适和安全的办公环境,同时实现高效节能的要求。 2 现场控制系统FCS的出现以及在楼宇自控中的应用 上个世纪七八十年代,伴随着计算机可靠性提高,价格大幅下降,出现了由多个计算机递阶构成的集中、分散相结合的分布式控制系统(Distributed ControlSystem,简称DCS)。DCS是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种综合控制系统。它的测量变送仪表一般是模拟仪表,因此它属于一种模拟数字混合控制系统,这种系统较以前的各种控制系统有了较大的进步。DCS在工业自动化控制领域获得了广泛的应用,也开始应用到楼宇自动化控制领域。但是DCS存在如下一些缺点: (1)安装费用高。采用一台仪表、一对传输线的接线方式,导致接线庞杂、工程周期长、安装费用高、维护困难; (2)可靠性差。模拟信号传输精度低,而且抗干扰性差; (3)系统封闭。各厂家的产品自成系统,系统封闭、不开放,难以实现产品的互换与互操作以及组成更大范围的网络系统。 上个世纪90年代以来,随着控制技术、计算机技术、通信技术的发展,出现了基于现场总线的控制系统(FCS),FCS克服了DCS的缺点,它是一种全数字化的、全分散的、全开放、可互操作和开放式互连的新一代控制系统。目前,现场总线技术已经成为自动化技术中的一个热点,备受国内外自动化设备制造商与用户的关注。FCS极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量,使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。与传统的DCS(分布式控制系统)相比,FCS具有可靠性高、可维护性好、成本低、实时性好、实现了控制管理一体化的结构体系等优点。现场总线的出现,为工业自动化带来了一场深层次的革命,从而开创了工业自动控制的新纪元,被誉为自动化领域的计算机局域网。鉴于FCS的许多优点,控制专家们纷纷预言“FCS将取代DCS成为2l世纪控制系统的主流。”现在,FCS已经被应用到楼宇自动化控制领域。 2.1应用于楼字自动化领域的几种现场总线 由于诱人的市场商机和不同的应用领域的存在,世界一些大公司或公司联盟纷纷提出自己的现场总线协议标准。据不完全统计,目前国际上有40种宣称为开放型的现场总线标准。这些协议根据国际标准化组织(ISO)的计算机网络开放式互连系统的OSI参考模型来制定的。大多数现场总线只是用其中的一、二和七层协议。于是现场总线呈现杂乱纷呈的局面。在这些现场总线中不乏优异的现场总线,如CAN、Modbus、Profibus、Lonworks、BACnet、DeviceNet等等。其中Lonworks、BACnet、CAN、EIB等现场总线在楼宇自动化领域获得了、较广泛的应用。尽管基于现场总线的Fcs克服了DCS的许多缺点,但还是有一些不如人意的地方,最明显的缺点:多种现场总线并存而互不兼容,导致FCS的可互操作性只能在同一种现场总线系统中实现。后面将对FCS的缺点做进一步说明。 (1)LonWorks 美国Echelon公司1991年推出了LON (Local 0penation Networks)技术,又称Lonworks技术。它得到了众多计算机厂家、系统集成商、仪器仪表以及软件公司的大力支持,已经在楼宇自动化、工业自动化、电力系统供配、消防监控、停车场管理等领域获得广泛应用。具体地说LonWorks具有以下优点: ①网络结构灵活、组网方便。它支持多种网络拓扑形式,包括总线型、星型、树型、自由拓扑型等,这样可适应复杂的现场环境,方便现场布线; ②支持多种传输介质。包括双绞线、同轴电缆、电力线、光纤、无线射频等;两种传输速率:78bps和1.25Mbps,最大传输距离由网络拓扑形式和传输介质决定,一般可从500m到2700m。可接人的节点最多为32385个; ③完善的珏发工具。提供完善的系统开发环境,采用开放的NEURON C语言,它是ANSI C语言的扩展; ④无主的网络系统。LonWorks网络中各节点的地位相同,网络管理可设在任一节点处,并可安装多个网络管理器; ⑤开发LonWorks网络节点的时间较短,也易于维护。LonWorks采用的LonTalk协议固化在Echelon公司的Neuron芯片中,这样可以节省开发LonWorks网络节点的时间,也方便维护。 同其它现场总线一样,LonWorks也有自身的缺点。首先,LonWorks的实时性、处理大量数据的能力有些欠缺;其次,由于LonWorks依赖于Echelon公司的Neuron芯片,所以它的完全开放性也受到一些质疑。尽管LonWorks存在一些不足,但是LonWorks的FCS还在楼宇自动化领域获得了广泛的应用。世界上有2万多家OEM厂商生产LonWorks相关产品,其中种类已达3500多种。目前世界上已安装有500多万个LonWorks节点,LonT~k协议也被接纳为欧洲CENTC247、CEN TC205的一部分。自1996年以来,LonWorks也开始在国内获得大量的应用。在建设部的支持下,国内一些研究所和企业开始陆续开发出基于LonWorks的楼宇自动化控制系统,并在一些新建智能大厦和建设部智能化小区试点工程中得到应用。 (2)BACnet BACnet是作为世界上第一个楼宇自动控制网络的数据通信协议。它代表了智能建筑发展的主流趋势。BAcnet不是软件或硬件,也不是固件,严格地说,BAcnet并不是现场总线,而是一种网络协议,即通信规则。为不同商家产品的系统之间进行信息交流提供平台和支持。BACnet详细阐述了系统组成单元相互分享数据实现的途径、使用的通信介质、可以使用的功能以及信息如何翻译的全部规则。BACnet采用了Etherent、ARCNET、MS/TP、PTP、LonTalk五种网络技术进行通信。可根据系统通信是和通信速度选择不同的网络技术。相对其它现场总线,BACnet标准最大的优点是可以与Etherent、LonWorks等网络进行无缝集成。不过BACnet主要为解决不同厂家的楼宇自控系统相互间的通讯问题设计,并不太适用于智能传感器、执行器等末端设备。BACnet标准已在全球得到了广泛的应用,全球生产和经营楼宇设备和楼宇自控设备的主要厂商均支持BACnet标准。BACnet在不到10年的时间内就从一个行业学会标准迅速成为楼宇自控领域中唯一的ISO标准。虽然我国是WTO和ISO成员国,但是BACnet在我国建筑领域中的应用范围还是相对较小,而且在工程中采用的BACnet产品和技术也基本上全部是从国外引进的,还没有真正意义上的国产化BACnet相关产品。 (3)CAN CAN总线最初是德国Bosch公司为汽车监控控制系统设计提出的,现在它已经成为一种国际标准,在电力、石化、空调、建筑等行业均有应用。CAN具有以下优点: ①采用8字节的短帧传送,故传输时间短、抗干扰性强: ②具有多种错误校验方式,形成强大的差错控制能力。而且在严重错误的情况下,节点会自动离线,避免影响总线上其它节点; ③采用无损坏的仲裁技术; 4 CAN芯片不但价格低而且供应商多。 CAN缺点是:CAN总线上最多可挂接110个节点,这不完全能满足整个智能建筑的需要。不过可以通过利用中继器进行扩展,相对其它一些现场总线,CAN总线技术比较简单,CAN相关产品的开发费用也远远低于其它现场总线技术产品的开发费用。因此,很早国内就有一些企业推出了基于CAN总线的楼宇自控的相关产品。如狮岛、索龙集团开发出了$2000楼宇自控系统。 (4)EIB EIB是欧洲安装总线(European Installation Bus)的缩写。它在1990年被提出,经过十多年的发展,成为欧洲最有影响的建筑智能化现场总线标准,在欧洲得到了进300家厂商的支持。1999年EIB被引进中国的智能化建筑领域,并在上海同济大学建立了EIB认证技术培训中心。在短短的几年里,国内的会展中心、博物馆、办公大楼、别墅等场所的灯光、窗帘、空调等控制和安防系统方面获得了广泛应用,如厦门国际会展中心、大连国贸中心、浙江人民大会堂等。国内的EIB项目基本上被ABB公司和SIMENS公司所垄断。 3 以太网开始进入楼宇自控领域 以太网发展至今已有20年历程,作为局域网组网的主要技术,以其简单、价廉、高带宽、维护方便以及不断发展等优点一直在局域网领域中牢牢占据着统治地位。近年来,以太网技术获得了快速地发展。交换型和全双功以太网的出现,克服了传统以太网的共享公共传输媒体和半双功传输的弱点,实现了站点独占传输媒体并同时收发数据,也减少了网络上的数据碰撞。以太网的标准不断更新和扩展,目前的以太网不仅在物理层(包括拓扑结构、传输速率、传输媒体),并且在数据链路层与原来的传统以太网标准有了很大的进步,以太网标准系列已扩展成20余个。现在已太网不但由局域网向着接入网和城域网领域发展,同时开始进入工业控制和楼宇自控领域。新的IEEE802.3af标准开始对以太网供电作出了规定,它消除了以太网技术进入现场控制领域的一个严重障碍。目前,3Com、华为、DLINK等公司开始提供符合IEEE802.3af标准的交换机产品。另外,一些现场总线的协会或组织也开始提出基于其现场总线的开放式以太网标准,即工业以太网标准,如ODVA(开放DeviceNet供货商协会)和CI(ContolNet国际组织)的EtherNet/IP标准、FF(现场总线基金会)的HSE(Hig}l Speed Ethemet,高速以太网)、Profibus国际组织的ProfiNet。支持这些工业以太网标准的交换机、网卡等产品也开始出现,如MOXA公司的EDS-508系列工业以太网交换机(支持EtherNet/IP)、北京航天华辉自动化技术有限公司的AnyBus-S IO/100M(支持Ethemet/IP和Modbus/TCP)等。美国VDC(Venture Development Corp.)调查报告指出,Ethemet在工业控制领域中的应用将越来越广泛,市场占有率将从2000年的ll%增加到2005年的23%。 伴随着以太网技术在工业控制领域的成功应用,以太网技术也必将越来越多地渗透到楼宇自控领域。目前,以太网多用于基于现场总线的楼宇自控网络集成到智能建筑中的信息网(如图l所示),在一些新开发的楼宇自控系统中,以太网直接进入了控制层,如北京楼宇自动化中心开发的基于以太网的ENC-2001IP智能建筑测控系统。ENC-200liP控制系统的结构如图2所示。一般的空调、照明等系统通过ENC参量控制模块集成到以太网上;带有RS232或RS485接口的系统通过网关转换模块集成到以太网上;IP电话以及IP摄像机直接连接到以太网上。 在楼宇自控网络中采用基于现场总线的FCS的优点是: ①可靠性、实时性好。现场总线为工业控制设计 图1楼宇自控网络集成到信息网的,有屏蔽、接地与防爆等措施,同时其实时性也比采用CSMA/CD的以太网的时实性好; ②用户的投资成本低。现在,开放的现场总线技术已经比较成熟,有很多公司提供的相关产品可供选择。其缺点是:实现现场总线无缝接人以太网复杂,当多种现场总线共存在一个系统中时,集成起来更复杂,系统的扩展性差。 在楼宇自控网络中采用以太网的优点是:实现了从管理层(信息网)到现场设备控制层(控制网)的“一网到底”,即实现人们期望的通信协议的兼容和统一;这样系统扩展起来也比较方便;与智能建筑中其它系统(信息网通信自动化系统和办公自动化系统)集成起来更加容易。其缺点是:首先,目前开发基于以太网的控制系统产品的难度较大,开发费用和成本相对还是较高,用户可以选择的厂商也很有限,垄断利润较高,研发成本还没有被消化,这些都导致产品价格过高。其次,以太网的实时性、可靠性等方面还有待进一步完善。 4 结束语 就目前而言,不管是应用在楼宇自控网络中的基于现场总线的FCS还是以太网,都有其优点和缺点。随着时间的推移和技术的进步,它们也必将会被进一步完善。据统计,我国目前有从事楼宇自动化业务的企业3000家以上,产品供应商约3000家。另外,随着我国绍济的快速发展和人们生活水平的不断提高,建筑和社区的数字化建设正在兴起,FCS和以太网都必将在楼宇自控领域中获得更广泛的应用,在今后相当长的时间内,两者在竞争的同时也将继续并存。 自动化控制论文:灌区闸门远程自动化控制系统 摘要:本文以国内某大型灌区为例,在灌区远程测报系统的基础上进行了闸门自动控制研究,通过无线调制解调器连接上位机(PC机)与下位机(单片机),将下位机采集到的数据传输到上位机,根据用户要求的流量控制闸门的开度和时间,为灌区的运行和管理提供保证,为提高系统的可靠性,采用了一些可供类似工程借鉴的可行技术。 关键词:远程自动化控制 闸门 单片机 闸门调节是灌区工程中经常采用的手段,闸门控制的研究对于节约能源、确保水利工程的正常运行、提高水资源的利用效率和节约用水具有重要的意义。目前国内大部分灌区已基本实现流量数据的自动采集和监测,并把数据传输到管理部门,但是在根据有关数据进行远程自动监测和控制方面成熟的经验非常少。国外特别是欧美等先进国家在这方面已经达到较高的水平,如美国的SRP灌区自动化灌溉系统,可以同时采集100多点的水位、闸门开度和其他信息,通过计算机处理后,控制几百座闸门、150多处泵站的运行。本文以国内某大型灌区为例,对闸门的自动监控进行了研究。 1、系统的总体设计 本系统采用无线数据传输技术,分一个主站和若干个子站,通过无线调制解调器构成一个无线通讯网络,对多个断面的数据信息进行采集、传输、处理和控制。系统的总体结构图如图1所示。下位机中的传感器把引水渠中的水位值和各闸门的开度值经转换后送给编码器,编码器对水位及闸门开度信号进行编码,在通过避雷器将编码信号传给数采仪,数采仪将数据进行初步加工和处理后由无线调制解调器传给上位机,上位机即系统主站,可分别与不同的子站建立联系,查询各测点的数据,并按照用户的要求对各闸门进行控制,下位机中的控制箱接收到此信息,经过计算,发出控制信号自动控制闸门到一定的开度,达到自动控制的目的。 图1 闸门远程自动监测与控制结构图 2、下位机系统设计 设计下位机重点在于闸门自动控制箱的设计,本文提出闸门的运行控制模式,并进行可靠性处理,然后利用无线传输设备与上位机进行通讯,传输数据。 2.1 下位机硬件电路设计 本系统采用AT89系列单片机,采用矩阵式键盘进行输入数据,键盘提供切换键、时间设置键、控制键三个按键,通过三个按键显示水位、流量、闸门开度、日期和时间。切换键实现上述四个功能的转换,时间设置键用于修改日期和时间,控制键用于对电机启停进行控制。 2.2 闸门控制系统设计 本系统下位机接收到上位机传来的要求流量值(或水位值),当要求的流量值(或水位值)与系统所测的流量值(或水位值)不一致时,单片机启键闭合,闸门电动装置控制箱自动启动电机,提升或下降闸门,当所要求的流量值(或水位值)与当前所测流量值(或水位值)相等时,单片机闭键闭合,电机自动停止,达到自动控制的目的。 闸门的运行控制模式有实时型控制模式和定时型控制模式两种,在实时型控制模式中,上位机根据用户要求的流量,利用流量—水位关系曲线把要求的流量换算成要求的水位,然后和下位机联系,下位机接到信号后,由电动装置控制箱控制电机的正反转,达到要求时停止转动。定时控制模式要求用户输入所期望的流量值和要求闸门动作的时间,下位机的控制箱在规定的时间里自动开启和关闭闸门,进行控制。 2.3 无线通讯设备SRM6100调制解调器 SRM6100无线调制解调器原是美国Data-Linc Group公司生产的军用产品,现应用于民用。它提供最可靠和最高性能的串行无线通讯方法,在2.4GHz-2.483GHz频段应用智能频谱跳频技术,在无阻挡物的情况下,两调制解调器之间的通讯距离可达32.18公里, 可实现PLC(可编程控制器)和工作站之间的无线连接。SRM6100应用跳频,扩频和32位误码矫正技术保证数据传输的可靠性。无需昂贵的射频点检测技术。射频数据传输速率为188kbps。并且不需要FCC点现场许可证。SRM6100支持多种组态,包括点对点通讯和多点通讯。多点通讯对子站数目无限制。并且SRM6100可做为中继器工作,以达到扩展通讯距离或克服阻挡物通讯的目的。 2.4 下位机可靠性处理 为了精确控制电动闸门的关闭,避免电动闸门在工作中出现过载破坏或关闭不严的现象,本系统在电动轴上安装了转矩传感器,用来监测闸门输出轴的转动力矩,以判断闸门是否关严、是否被卡住。闸门电动装置用于检测和控制闸门的开度,本系统在转动轴上安装了光电码盘,考虑到闸门可能出现频繁的正反转交替,为了避免错位和丢码,采用双光耦技术,光耦输出的两路信号经74221双单稳触发器进行整形,89C51的INT0和INT1对其进行计数、计时,并判断转动方向,计算闸门开度。电动闸门在工作中若出现异常现象,系统会自动报警,切断电机电源并显示故障情况。 2.5 下位机软件设计 下位机的软件设计分为闸门自动装置控制箱程序设计和串行口中断服务程序设计两部分。闸门自动装置控制箱程序设计主要完成数据采集、存储、显示、按键操作等功能,串行口中断服务的程序完成下位机向上位机数据的传送和用户设定参数的接收。控制箱程序的主框图如下: 图2、闸门自动控制程序流程图 3、上位机设计 上位机的软件部分采用VB6.0为开发工具,将各个功能模块化,分别解决相应问题,再将各个模块组装,构成上位机软件系统的优秀,上位机软件系统的结构如图3所示,通信模块位于最底层,其余模块功能的实现都直接或间接建立在此模块的基础上,本文利用VB的API函数编写串口通讯程序,程序的框图如图4所示。数据管理模块的主要作用就是为水位、流量、闸位等建立数据库,并对其进行管理。 4、结语 本文以国内某灌区为例,全面分析了灌区闸门自动化控制系统的整体结构及其设计,对其软件开发和硬件选择作了全面阐述,并总结了提高自动化系统可靠性的经验,为提高灌区现代化管理水平提供了有利的工具,具有较高的使用价值和广泛的应用前景。 自动化控制论文:基于PLC井下主排水泵综合自动化控制的研究 摘 要:智能高效的地排放矿井涌水,对保障煤矿安全生产意义重大。本系统采用plc和组态软件对井下排水系统进行智能控制,中心控制器采用s7-300系列plc,利用传感器对各参数进行采集,通过软件编程等完成了避峰就谷、自动轮换等节能优化排水过程,本系统还具有故障监测和保护功能,主要包括过压、过流、漏电保护、水泵漏水保护、流量、压力保护。上位机使用组态王进行操作,可实现远程监控,实时显示信息,井下排水调试运行证明该系统提高了生产效率,节省能耗,降低了生产成本。 关键词:plc;组态;智能高效;远程控制 引言 现在许多煤矿采用传统的继电器控制方法代替煤矿工作人员的监测的方法是非常复杂的[1-3],并且需要一个相对繁重的人力消耗。为了满足矿井排水系统的需求,采用plc和组态软件结合设计自动化排水系统,通过工业以太网进行远程控制,不仅提高了水泵的运行和使用效率,更重要的是节省能耗,降低生产成本。同时,本系统具有故障监测和保护功能[4]。 1 排水系统的控制 1.1 排水系统的总体控制要求 (1)水泵自动运行原则;(2)“避峰填谷”原则;(3)系统保护原则:a.漏水保护;b.超温保护;c.过电流保护;d.两种工作方式切换;e.系统远程监控原则。 1.2 排水系统的控制策略 水泵房中水泵的运行主要是根据液位传感器提供的液位,结合自动控制程序,在保证安全条件下的水仓水位和水仓所能容纳的最大涌水量做出相应的判断,决定投入运行的水泵数量和运行时间。由于煤矿井下的水位条件非常复杂,无法建立精确的数学模型对涌水量进行准确的定量描述,所以,选择九点控制策略,通过对水位信号的实时采集,根据相邻两次采集的水位变化量和采集的时间间隔得到水位的变化率,并以此作为系统的控制依据水位的变化量和变化率,进而提高了排水系统应对不规则的涌水能力。 九点控制策略的基本原理如图1所示,该控制策略的优秀即为九点控制器。控制系统预先设定被控制量的基准值,此基准设定值与传感器检测的数值比较得到误差 ,此误差作为九点控制器的输入量。 在图1中,r即为系统预先设定的基准值;c为传感器检测的数值即为系统的输出量;e为控制参量的变化量,由系统设定的基准值 r与系统的被控量c之间的差值,即e=r-c。uc为九点控制器的输出量,是根据控制参量的变化量e和控制参量的变化率■的实际状态所决定的。 2 系统的硬件设计 2.1 排水系统的硬件结构 为满足上述基本要求,系统的控制部分硬件是以s7-300可编程控制器为优秀控制芯片。在此plc基础上,又扩展了模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块、通信模块和上位机监控中心。图2为系统硬件整体框图。 图2 控制系统硬件整体框图 2.2 传感器的选择 2.2.1 井下水仓液位检测传感器。本系统采用投入式液位传感器,该传感器是一种测量液位的压力传感器,基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理,采用隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器,将静压转换为电信号,再经过温度补偿和线性修正,转化成标准电信号。 2.2.2 温度传感器。系统选择工业用的红外测温仪实时监测点击的轴温。原理是将物体发射的红外线具有的辐射能转变成电信号,红外线辐射能的大小与物体本身的温度相对应,根据转变成电信号大小,可以确定物体的温度。 2.3 排水管路系统的阀门选型 本系统所选用的电动闸阀是zb180-24/400型矿用隔爆型电动闸阀,并配有kxbc系列隔爆型控制箱,该控制箱是zb系列电动阀门的专用控制装置,具有短路保护、过载保护、欠压保护等功能,并设置了行程控制、远方/就地控制的切换功能,反馈到plc的到位等信号皆为无源点输出,有较强的抗干扰能力。电动球阀选用了qmb5型隔爆电动球阀,密封性好、动作速度快、动作可靠、故障率低。控制电压为dc24v,可由plc输出继电器直接驱动,采用霍尔传感器检测到位信号,比传统的机械触电更为准确,提高了控制精度。 2.4 水管流量监测 本系统选用lcz-803型超声波时差流量计,该流量计采用了先进的多脉冲技术、信号数字化处理技术及纠错技术,能够有效地抵抗来自变频设备的干扰、电磁场的干扰和系统流态的干扰。 2.5 真空度检测 r 本系统选用kgy4型负压(压力)传感器,属于矿用本质安全型设备,可对管道中的气体的差力压进行连续监测,并实时的显示被测点的差压值。 2.6 水泵出口压力检测 本系统选用kgy7型压力传感器,属于矿用本质安全型设备,可对管道中的气体、液体的压力进行连续监测,并实时的显示被测点的表压值。 3 控制系统软件设计 该井下排水系统中的软件设计中要包括:主程序设计、水泵自动运行子程序设计、“避峰填谷”子程序设计、系统保护子程序设计、两种工作方式切换子程序设计和系统初始化子程序设计。系统软件设计框图如图3所示: 在系统开始运行后,首先需要是检查plc是否有故障,设备是否有故障,如果有故障,系统马上停止,等待工作人员检测排除故障。在主程序中,选择系统的运行方式,是手动运行还是自动运行,以及选择那个水泵那个管道记性具体的选择。 4 通信及上位机监控系统的实现 现在使用的是西门子的315-2pn/dp cpu,cpu本身集成了工业以太网接口,可以直接使用网线将现场的plc和工控机连接在一起。在工控机中安装simatic net作为opc服务器,组态软件中opc link作为标准的opc接口,这样上位机组态软件就可以和下位机plc进行数据交换了。 图5 远程监控总体示意图 本系统采用组态软件为“组态王”,该软件开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点明显。根据实际的运行流程,本系统需要按照排水系统的具体要求画出如下操作画面:水泵房需监测的量主要有水位,水泵吸水管真空度,水泵出水口压力,水泵电机轴温度,电机定子温度,出水管流量等。其中总监视画面、手动画面、历史曲线画面如图6-图8所示: 5 结束语 文中针对煤矿井下排水设备自动化程度不高的现状,研究设计了plc 控制与上位机相结合的煤矿井下自动排水系统。系统选用s7-300 系列plc和“组态王”软件编制的自动监测程序,用其监视设备的运行情况及各个运行参数,实现了泵房无人值守、设备安全可靠运行,减少了人力投入,提高了工作效率。 作者简介:王军,本科生,电气工程及其自动化。 自动化控制论文:电气自动化控制系统的应用及发展趋势研究 【摘 要】随着我国改革开放的不断深入和国民经济的飞速发展,我国的工业化进程也不断地得到推进,而在现代的工业体系和社会发展中。电气自动化控制系统发挥着非常重要的作用。文章简要地介绍了电气自动化控制系统的功能、特点及应用,并对未来的发展趋势进行分析研究。 【关键词】电气自动化;系统;应用;发展趋势 电气自动化控制系统作为现代先进科学技术的优秀领域,引领着现代化工业的发展方向,对于社会和企业的全面发展都起到了不可估量的作用。首先电气自动化控制系统能够最大程度地减少劳动力成本和强度,提高检测的精确度,增强传输信息的有效性和实时性,确保了企业生产活动的顺利展开。另外,电气自动化控制系统大大地减少了事故的发生,保障生产设备的安全运行。在当今的电子时代,各项信息技术在我国各行各业的广泛的使用,电气自动化控制极大的推动了我国的信息化和智能化的发展,为我国工业向现代化方向发展奠定了坚实的科技基础。 1.电气自动化控制系统的功能及特点 1.1电气自动化控制系统的功能 依照单元机组运行特点,将厂用电源同变压器组都归入到ecs监控中,实现的功能主要有以下几个方面:a.实现lps系统与直流系统的监视;b.能够有效的控制发电机组;c.能够实现对柴油发电机组的控制和保护;d.220kv/500kv开关的手动同期并网和自动同期并网;e.控制和操作柴油发电机组及保安电源;f.实现对低压厂用电源的控制;g.实现了手动控制和自动化控制的并网;h.低压厂用电源的操作、监视和低压备自投装置控制。 1.2电气自动化控制的特点 首先电气自动化控制系统控制的信息采集对象较少、数量较小、操作频率低,但是要求快速和准确;其次对于电气装置必须要具有可靠性较高的保护系统,和强抗干扰性能,同时,需要程序动作速度要快;另外电气自动化控制系统以顺序控制和数据采集系统为主。所以机组电气系统归入dcs控制,需要控制系统具备较高可靠性。除了实现正常的起停与运行操作,更重要的是能够做到实时监测,显示运行状态异常及事故状态下的状态及数据,而且提供相对应的操作指导以及应急处理的措施方法,实现电气自动化系统在自控前提下的安全准确运行。 2.电气自动化技术的应用 随着计算机技术的普及和推广,我国的计算机控制技术被应广泛的用到各个环节,包含变电站发电、配电等各个不同的环节。同时也正是由于计算机技术的支撑,给我国电力系统的飞速的发展起到了巨大的推动作用。而最显著的就是下面几种技术的应用。 2.1智能电网技术 智能电网是指将计算机与自动化技术结合起来,从而对整个电力系统形成一个有效的控制技术,则被称为智能电网技术。该技术涵盖了电力系统的各个环节,包含从发电、配电等各个环节。其中的变电站的控制系统和稳定系统也被应用到计算机的系统中。电网技术的应用推动了电网技术一体化及其调度自动化的发展,而电网技术的一体化加强了电力系统中配电模型及高级软件等技术的发展,同时提高了数字信息技术处理能力。 2.2仿真技术 目前我国的电力系统自动化程度不断加强,它不仅能够呈现大量的实验数据,而且可以支持多项操作同时进行,同时能实施同步控制,并能够帮助实验人员测试新的装置,所以仿真技术为电力系统提供了较好的实验条件,有助于对电力系统实施动态监控及仿真建模等技术的应用,既有利于操作又易于控制。 2.3智能技术 电气自动化技术加强了电力系统的控制技术。不仅是在操作方面,在电网的监控方面也提供不少的帮助。例如:一个地方的电网出现故障,通过电脑的监控就可得知,以最短的时间通知电力部门修复,降低危险的发生。电力系统中自动化技术不需要人工的操作,可以自动的对电网中出现的问题及时反应在计算机上,自动化技术可以自动的对该故障进行解决。 2.4远程及现场监控的同时实现 远程监控系统要求现场总线的通讯速度不能太高,适用范围较窄。目前,全场电器自动化控制系统主要利用现场总线的监控形式。随着现场总线的不断发展,融入了很多智能化的电气自动控制系统。所以现代的现场监控的通讯总线主要利用了智能设备与自动化系统模式之间的数据交换,其中利用的串行电缆能够连接起主机、内部存储程序、中央处理器等智能设备,与此同时能够实现对远 程传输的vfd、起动电容、仪表、自动开关等设备。因此,大数据高容量的数据通过中央控制器进行采集会达到较好的效果。 3.未来发展趋势 3.1电气自动化控制系统的统一化 电气自动化控制系统对于产品的安装、调试、维护等功能的实现都起着重要的作用,减少了从设计到产品之间的时间,降低了生产成本。电气自动化控制系统的主要发展趋势就是能够把电气自动化系统通用化,电气自动化网络结构应该保障现场的设施、计算机的监管体系、企业工程的管理体系之间数据交流的畅通。 3.2电气自动化工程的生产将更加的安全 电气自动化工程控制系统的一个发展方向就是安全防范技术的集成化,重点就是如何保证系统的安全性,即人、机、环境三者的安全实现。在非安全状态时,用户要如何选择利用最低费用实现安全方案制定的问题。从硬件设备到软件设备,从公共设施层到网络层,对电气自动化控制系统的安全与防范设计进行全面的研究。 3.3电气自动化工程控制系统的创新技术 目前电气自动化控制系统的发展正在从单一设备转变成为向集成化多元化系统化的发展。电气自动化工业企业应该不断的提升自身的技术创新能力,对于具有自主知识产权的电气自动化工程控制系统加大科研的投入,为电气自动化的研究提供更加广阔的空间。而政府同样应该意识到电气自动化工程控制系统在经济发展当中的主导力量,加强政策上的扶持,建立和完善机制体系。企业应该打开自主创新的新局面,转变经济增长的模式,提高自主创新的实践能力。 3.4电气自动化控制系统的标准化接口 由于电气自动化控制系统采用了比较成熟的标准化技术,从而极大程度减少了工程的成本与时间,完成了多通道的数据交互。当企业在进行系统交互数据的过程中,需要采用微软操作系统。ip系统也被广泛运用在办公室通讯中,自动化控制与管理通过计算机系统建立连接。标准化的程序接口保证了厂家之间进行软硬件的数据交换,使通讯产生的困难真正的得到了解决。 4.结语 电气自动化在国民经济发展中发挥着极其重要的作用,能够有效提高行业领域整体的自动化水平,特别是行业的运行管理水平。并且电气化控制系统可以大大节省企业的成本,提高设备、生产线等的可靠性。当前的电气化自动控制系统已经在众多领域崭露头角并发挥重要作用,未来电气自动化控制系统也必将有长足的进步和发展,为企业和国民创造更多的经济、社会效益。 自动化控制论文:自动化控制在水泥工业中的应用分析 摘 要 自动化控制在从最初的单板机发展到单片机再到微型计算机和工业控制机,控制水平有了长足的发展,在水泥工业的应用中,国内的自动化控制有一定程度的滞后。水泥生产中逐步实现了生产全过程的自动化,对生产过程中各项指标进行检测监控,包括生料质量、游离氧化钙、水泥细度以及水泥回转窑筒体温度,促进水泥质量提升。 关键词 自动化;水泥;温度 1 自动化技术的应用状况分析 从20世纪80年代开始,立窑水泥生产中开始运用计算机技术,伴随着该技术的不断发展,其在水泥行业的应用也有了提升。从最开始垄断性质的8位微处理器单板机到单片机为优秀进行配料和成球控制,再到微型计算机以及工业控制机的应用,档次都在不断的提升,自动控制也取得了更佳的效果。相对于国外水泥行业的计算机控制应用情况,国内发展相对较慢,在技术方面相对于产品开发也存在滞后,计算机在水泥行业的推广会加速技术发展以适应需求。 水泥行业的自动化技术应用初期,主要是体现在自动化仪表,重点环节是生产配料,通过检测计量与仪表控制相配合来实现。随着配合预加水成球技术的发展,通过微机来实现对立窑煅烧过程进行自动控制,相对之前的自动控制达到了一个新的高度,但真正实现立窑水泥生产的权限自动控制还是在计算机新技术的应用后,通过集散式控制方式来对生产过程进行控制和监督管理。 对自动控制的发展过程分析可发现,随着技术的发展,控制环节增多、控制算法更高级、技术功能更充实和更全面的应用。早期的自动控制仅仅是实现了对生料和配料过程的控制,后期逐步实现对预加水成球及立窑等工序的控制,再到全程监控。控制的算法则是从单参数的pid控制逐步演变为如模糊逻辑控制等智能、综合控制。技术功能从单纯的显示和监控演变为对生产过程的全面自动控制。而自动控制的范围也发展到分析化验、生产调度和数据管理多个方面的控制网络。 2 生产过程的自动化控制 相对于单片机控制,20世纪90年代后期的可靠性更高的集散控制系统dcs可实现操作人员在总控室对全系统进行控制。工控机上的画面显示包括流程图、分组控制、分组启停、分组趋势记录以及报警等,通过这些画面能了解到全厂的生产情况,对于需要了解的详细内容页可以通过点击获取,鼠标点击就能对整个系统进行操作。水泥企业在产业结构调整中,dcs系统的应用能有效降低人工使用费用,提升设备效率而减少了成本。 集散型控制系统一般由管理命令系统mcs、过程控制单元pcu以及工程师工作站ews三部分组成,通过厂还环路来实现连接。mcs是操作人员调整参数、开停现场设备以及监控工况的系统,其实现主要是通过对pcu的操作来实现。pcu的部件有i/o供电电源、模件供电电源、i/o从端子模件、i/o从模件以及冗余多功能处理器模件mfc等。mfc为一种增强型控制处理器,具有多环路的批处理、模拟和顺序,在系统中,mfc都使用了冗余配置。i/o端子模件和从模件来间接mfc和现场设备之间的通信。模件总线负责pcu内模件之间的通信,总线接口模件和厂环接口模件负责pcu机柜之间的通信。ews主要是实现制作画面图像、设计组态程序以及对pcu主模件进行管理功能和检测系统参数,其组成为计算机接口单元和pc机组成。厂环通讯系统为双环冗余的可靠环路通讯,是无主次封闭系统。厂环实现了mcs、ews和pcu之间的连接以及各点的通讯。 3 检测技术探讨 水泥生产过程中的检测随着精密仪器、光学、粉体技术以及微电子学的发展而逐步提升,加强了再现性和可靠性,这里主要介绍下面5类。 3.1 计量装置与机电一体化 该技术主要是为了实现整体最佳化,初级系统为集成电路来提升机械设备的效率,高级系统则是通过计算机的应用来实现智能化生产,在现今水泥生产中,两类运用都较多。机电一体化系统通常包括五部分:机械装置、变送器和传感器、检测装置、驱动器和执行器、信息处理部分以及接口。常见的计量装置有冲击式流量计、电子皮带秤、天平式定量给料器和转子秤以及空气输送在线流量计等。这类装置都是具有较高的可靠性,能对信息进行检测和反馈到上级控制系统来完成生产过程的自动化。 3.2 生料质量控制系统 对于生料化学成分稳定性的检查收到的影响因 较多,包括人磨原料成分出现的波动、生料粉磨系统的滞后以及原料成分分析的不及时。而该控制系统的应用就能控制实时参数、虚拟校正以及固定批量校正,以此达到对原料配比的实时调控。该系统的组成包括x射线荧光粉成分分析仪、γ射线分析仪以及通讯接口装置,其中,γ射线分析仪主要是对原料成分进行检测,实现超前控制。 3.3 游离氧化钙的在线检测 水泥生产中一个非常重要的环节就是煅烧,以实现从生料到熟料的转变,对熟料的检测监控主要包括单位体积密度和fcao含量。国内的检测为离线检测,其测定是进行取样、粉磨和制样后采取化学分析法或x荧光分析仪来实现。为保证熟料质量,更好的方法是在线检测技术,在线检测仪的应用就是对信号进行测定,通过配套软件来对回转窑的煅烧进行优化控制。 3.4 水泥细度的在线检测 水泥颗粒在0.1 μm到100 μm,但决定其强度的颗粒主要集中在3 μm到30 μm,因此水泥的性能和其颗粒的粒度分布有很大关系。对于水泥细度的在线检测主要是以下几个方面:对水泥细度的测定为实时监控,对相关参数能随时打印,包括平均粒径和水泥比表面积;该技术能在监控水泥细度的基础上诊断粉磨系统的操作状态;在监控反馈信息的基础上,对选粉机操作参数进行调整来提升水泥品质。国内水泥行业在使用该技术上采用激光粒度仪来进行补充分析以保证更好的监控磨机状态。 3.5 水泥回转窑筒体温度检测和保护 窑筒体温度扫描检测系统可对生产情况进行监控,保证回转窑筒体不出现耐火砖烧坏脱落。该系统可对窑筒体温度进行不间断、长时间的监控,操作人员通过观察其反应的窑内状况来进行操作以提高运转率,系统的显示包括窑径向和轴向的温度曲线、温度的最大值和最小值以及温度分布的二、三维色相图。工业电视与比色高温计系统能实现和生产过程控制的系统联网,对窑内的煅烧情况进行电视监控。国内水泥行业在引进该技术后进行二次开发而更好的使用。 4 水泥行业中ethernet网络的应用 ethernet技术的应用更好的实现了现场设备的通讯。ethernet技术有着极高的通信速率,对于同等数据吞吐量,更高的速率则有着更低的网络负荷、更小的延时以及更低几率的网络碰撞。其次,采用星型网络拓扑结构,通过交换机划分网络。ethernet交换机有着存储和转发数据的功能,能实现输入、输出数据帧的缓冲而不出现碰撞,也可对数据传输过程进行过滤,保证在本地网段下进行各网段节点间的传输,这样不会经过主干网而降低网络负荷。而全双工通信保证了端口间双绞线在进行接收和发送时不出现冲突,与交换式集线器的使用减低碰撞几率的同时又不存在冲突域,使得ethernet通信具有更好的实时性和确定性。
机械制造自动化技术是一个集机械、光学技术应用以及信息技术操作等技术于一身的综合体,不仅是现代机械制造业中不可缺少的技术类型之一,也是人类应用于高新技术领域的好帮手。因此,将该项技术与现代通信技术融合,来代替人工操作,不仅有利于人工智能技术的发展,还能大大缩短工业产品的生产周期,以顺应当下绿色环保的科学理念。 1当前机械制造自动化技术的应用现状 随着科学技术的发展和进步,计算机制造系统也逐渐集成化和高速化,大大促进了我国机械制造自动化技术的发展和革新。但是从本质上来看,我国机械制造自动化技术依然处于发展和萌芽的状态,较国外发达国家相比还有很大的差距。具体表现为:首先,在管理模式上来说,国外发达国家大多以应用计算机系统进行集约型管理,而且设置了专门的管理组织对体制和生产模式进行高效管理,从而不断推出高新型的管理技术,但我国大部分企业依然采取计算机辅助管理,依靠人力资源分散进行,大大降低了产品生产效率,其次,在功能设计方面,发达国家通过引进人才和高新技术等方式,不断创新发展设计方法,CAD技术就是其中之一,但我国CAD技术的应用水平还处于初级阶段,没有得到快速发展;再次,在制造工艺上,很多国家已经采取了新型的加工技术和工艺,如纳米科技、精密加工技术以及激光等人工智能技术,大大提升了工业产品的产值,但我国对于上述技术的应用还不够全面和具体。最后,在自动化技术方面,国外一些国家已经普遍掌握了数控机床以及柔性制造系统等,生产流程逐渐朝着集约化和高效化的方向发展,但我国依然沿用传统的生产流水线,发展缓慢。 2自动化技术在机械制造业中的应用分析 2.1信息系统的自动化技术 首先是计算机辅助工艺设计。计算机辅助工艺设计作为机械自动化技术和辅助技术之间的桥梁和纽带,提升设计质量,不仅可以强化产品工业流程,还能进一步促进生产质量。基于此,CAPP技术的功能基本为:向计算机信息系统中输入有关信息,在确定工艺路线和工艺流程的同时,促进设计工序和内容,以及选择合理的加工工具等。在对设计成本进行估算的同时,输出工艺文件,从而拟定设计合同,保障技术单位和客户双方共同利益。在机械制造行业领域中,通过采取计算机辅助设计工艺,可以彻底将人力解放出来,改善传统手工编制代码的流程,减少生产时间的同时,大大提升编制的正确性和稳定性,为开发新技术提供条件。其次是计算机集成系统,可以帮助机械制造系统形成集约化的发展,增加各个环节之间相互渗透的职能和作用。同时,在人力的指导之下,将图纸信息和各种资源数据进行采集和加工,避免重复劳动所带来的时间消耗问题,从而保障产品的设计工艺和生产效率。 2.2供输和装配的自动化 物流供输系统,作为机械制造自动化流程中重要的环节之一,可以在原材料生产和加工之后,将成品运输到相关的指定地点,在保障制作过程流畅性和系统性的同时,完善自动化物流体系的建设。其中涉及的组件包括之行划软件系统以及单机自动装置等。按照相关的技术要求,完成搬运、检测以及组合等步骤,整理产品生产的配套设施,全面提升工业产品的生产质量,简化流程。 2.3虚拟化技术 伴随着电子信息技术的发展,将计算机虚拟技术应用到机械制造自动化流程当中,成为信息时展的必然趋势。虚拟化技术采取计算机技术和控制理论等,将一系列高新技术和产能融入到计算机系统之中,例如通过将计算机仿真技术和信息控制技术高度结合,在实际制造机械时,可以使操作过程完全虚拟化和模拟化,减少由于人为失误造成的隐存问题,使机械产品更加智能化。同时,虚拟技术的应用,也大大减少了核算成本,有利于提升制造企业的优秀竞争实力。 2.4加工系统自动化和检测自动化技术 传统的机械制造过程,有大量的重复活动,限制了生产效率。但是加入自动化技术,可以自由地装卸各类工件和数据,优化自动化过程中的加工系统,从而大大减少人力劳动,提升操作的精确度。同时,检测系统的自动化技术,能够将一些复杂的工序融入到计算机辅助工业产品设计系统中,从而引用智能设备网络技术、人工智能技术以及神经网络技术等,检测电流信息数据信号,从而提升工业产品设计的精确度。 3机械制造自动化技术的发展趋势研究 3.1数字化 数字化作为机械制造自动化技术发展的关键和优秀,能够集制造技术、电子信息技术和管理于一身,强化数字设计和制造技术等环节。尤其是对于制造设备来说,想要控制参数数据就需要以数字信号形式表现出来;但是对于制造型企业来说,数据信息、图形数据以及文案图像等都是通过数字形式在企业内部高速传播的,这样不仅能够顺应市场发展的趋势,还能快速搜集行业信息,促进企业的高速运行。因此,在数组制造的环节下,想要实现加工领域跨国、跨地区的发展,就需要在企业、生产车间以及每个员工中找到一个计算生产结点,保证技能的公式化表达。而这些操作都是与数字化密不可分的。 3.2集成化 新时期,在机械制造自动化技术发展的过程中,集成化是主要的发展方向。同时,面对当前自动化技术在机械制造业中的应用现状,技术人员应该不断革新自动化生产模式,将计算机组合和计算机辅助技术作为基础,然后通过科学合理的整合,将机械制造系统作为一个发展整体和生产趋势来研究。除此之外,将系统模块化,然后再找出其中的关联和影响模型,将自动化管理系统、自动化制造系统以及产品自动化信息数据囊括其中,在保证产品生产效率和质量的前提下,提升自动化集成效率。因此,在未来的机械制造自动化技术发展过程中,集成度会逐渐加深,对整个领域的发展奠定坚实的理论基础。 3.3智能化 机械制造业的发展重点就是智能化,就是要求在机械生产和加工的过程中,实现高效的人机互动,从而大大加深机械制造系统的适应能力和操作能力。尤其是在未来的机械加工行业中,智能化一定会越来越受到重视,在自动化机械技术发展革新之后,推动机械制造业的发展和进步。基于此可以发现,智能化制造模式是自动化和集约化模式的结合,其能够深入发展到高新技术水平的领域之中,促进机器和人高效互动的同时,将模拟化技术和柔性化技术延伸到制造业的各个环节之中,在进行实际的机械制造过程中,能够对技术、产品、生产工艺以及各项数据进行判断、总结、分析和认证,得到科学的决策依据,从而为制造型企业提升品牌竞争力,实现社会效益和经济效益的有机统一。 4结语 综上所述,机械制造自动化技术在实际应用的过程中,由于起步较晚与较发达国家相比还存在一定的差距。因此,机械制造企业需要不断提升以创造力为优秀的竞争意识,促进信息系统的自动化、供输和装配的自动化以及加工系统自动化和检测自动化,只有这样,才能实现工业产品加工的智能化和集约化,从而促进整个机械制造业的发展和进步。 参考文献 [1]张振.机械制造自动化技术发展趋势研究[J].建材与装饰,2016(50):218-219. [2]王玮琼.自动化技术及在机械制造中的应用[J].时代农机,2015,42(11):27-37. [3]廉冰娴.探讨有关机械制造与自动化技术应用[J].现代制造技术与装备,2015(6):145-148. 作者:李战义 单位:济宁市技师学院
光通信技术论文:数据中心光通信技术点滴谈 摘 要: 随着信息时代的到来,数据中心的流量已经占据世界通信网络流量的大部分。当前,光通信技术被广泛应用到数据中心,包括几米距离的服务器连接,也包括全球多地数据中心的对接。在本文中,笔者对数据中心的光通信技术进行了深入介绍,包括广域网、城域网、数据中心内部的光通信技术,在此基础上,笔者对相关领域中的技术方案展开探讨与比对。 关键词:数据中心 光通信技术 互联网技术 在当前社会中,互联网技术已经成为影响人们生活与工作的重要因素。在互联网上,无论是游戏娱乐,还是商务与社交,都会产生大量的信息数据,这些信息数据量正以指数级不断增长。大部分的互联网业务及相应的信息处理与计算都是在数据中心内完成的。在数据中心内,网络连接起成千上万台服务器,所有服务器共同协作,一起完成工作任务。截止到目前为止,光纤通信产业已经发展了50多年。1977年,首个商用光纤通信系统推出,其为45Mbit/s的容量,目前,单模光纤的容量已经超过了100Mbit/s,无论是长距离的信息传输还是短距离的信息传输吗,都能够见到光纤通信的身影。2008年,数据中心对于光纤的需求开始超越电信运营商,数据中心开始成为光纤通信的第一市场。 一、数据中心网络架构状况 一般来说,大型互联网公司数据中心网络架构涵盖广域网、城域网与数据中心内网。在广域网的作用下,世界各地的数据中心能够有效连接起来。根据架构方面的不同,可以进步将其划分为外部通道进入的数据中心与公共互联网进入的数据中心。为了避免出现用户体验差、访问延时等问题,网络运营商会在用户集中点周边构建起POP点,从而借助专线而与数据中心对接。 通常某一地区的数据中心由多个稻葜行墓餐构成,这样能够满足备份的需求,同时也便于构建起超级化的虚拟数据中心,单个数据中心建设起来比较简单,借助城域网,这些数据中心能够有效对接。对了应对延时等问题,各个数据中心的距离应控制在80km内。 在各个数据中心内部,有成千上万台服务器在工作,这些服务器借助内网而有效连接。数据中心的服务器一般具有可扩展性,能够增加服务器的数量,并且无须改变网络架构。在实际网络设计中,成本是必须要考虑的重要因素,在架构设计的过程中确保成本与性能平衡。就目前来看,多数数据中心都运用多层结构,网络架构呈现出扁平化的发展趋势。 二、广域网下的光通信技术 光通信技术在长距离传输中具有显著优势,其能够支持两点间的大宽带信息传输。在早期,该技术主要被应用于长途干线网。在长距离信息传输中,首要解决的问题是光纤损耗、光纤线性损伤与非线性损伤。目前,干线传输网中的最重要技术就是数字相干光通信技术,在这种技术的应用下,接收机的灵敏度得到了显著提升。其借助正交香味与正交极化方向来对信号进行调制,在强度方面由一维增加到四维,频谱效率有很大提升。在使用数字信号处理技术来处理发射与接收时,会带来一定的损伤,可以在电领域中借助数字信号处理技术进行补偿,从而使得整个系统的设计与管理更加简单化。系统容量也与香农极限更为接近。在陆地与跨洋系统中,SD-FEC技术与光放大器技术的应用使得无电中继传输距离能够达到3000km与10000km。随着网络流量的不断上升,但借助硬件已经难以满足用户的需求,尤其是光纤传统容量已经要达到香农极限了。只有将软件与硬件有效结合,才可以在广域网内构建起具有开放性的光传输网,从而提升整个网络效率。 三、城域网下的光通信技术 从增长速度来看,城域网要比干线网络的流量增速快很多,城域网将发展为光通信的第一市场。数据中心的城域网和电信运营商的城域网有显著不同。前者的节点比较少,业务也单一化,多采用点对点的传输系统,然而由于对数据传输的需求非常大,所以对容量也有着极高的要求。作为当前最热门的研究领域,数据中心城域网得到了学者们的广泛关注。在检测技术方面,能够划分为相干检测与直接检测,相干检测运用的是数字相干光通信技术,与广域网内的相干光通信技术极为相似。然而由于传输距离非常短,所以能够被有效简化,比方说采用低廉的硅光器件、HD-FEC等。在直接检测方案中,则有多种技术,如OOK技术,其对器件的带宽有很高的要求,并且对光纤色散匹配有着非常高的要求。针对此,人们使用高阶强度进行调制,如四电平幅度调制等。DMT技术在直接检测中也有着广泛的应用,其其实为多载波技术的一种,对各个载波运用不同的调制格式,能够最大限度地优化整个信道的频谱效率。城域网数据中心光互联采用交换机与路由器而实现。最近几年来,一种新的设备形态出现,交换机与路由器能够直接出采光,也就是说将彩光光模块直接植入到交换机或路由器中。 四、数据中心内的光互联技术 在数据中心内部,各个链路的距离都非常短,最多也不超过几百米。即便是超大型的数据中心,也很少有超过2km的链路。然而随着信息数据量的增加,以往的铜缆难以满足实际工作的需要,大部分的数据中心都开始采用光互连技术。由于距离非常短,光纤铺设起来非常容易,且多运用平行链路,这样互联的速率得到有效保障。在发射处。信号被分割成为多个平行的通道,在驱动电路的作用下,能够借助光纤实现传输,抵达接收端,再转换为电信号。随着以太网技术的提出,光通道速率得到了进一步提升,成本与功耗都较之前低很多。在交换机速度提升的过程中,电子走线会给信号带来很大损伤,针对此,可以将光模块植入交换机中,形成板载光模块,这样能够有效地避免信号损伤,并提升面板的密度。无论是板载光模块还是光电集成模块,均对器件有着非常高的要求,一旦出现问题,需要更换整个交换机电路板。 五、结束语 在本文中,笔者对广域网、城域网与数据中心内网中光通信技术的应用情况进行介绍。无论是远距离传输,还是近距离的连接,光通信技术都成为重要的信息传输载体。对于未来的数据中心来说,光通信技术将直接影响其发展走向。提升光传输通道的容量与效率将是提升整个数据中心运作效率的重要路径。 作者简介:陈卓(1975.4-) 男,籍贯:广西,大学本科,工作单位:中国移动通信集团广西有限公司,研究方向:云计算 数据中心 信息安全。 光通信技术论文:关于光通信技术在电力通信系统中的发展应用 【摘要】:随着经济的发展与社会的进步,尤其是人们生活水平的日益提高、对于用电量的需求日益增大。而光通信技术对于促进电力体统的发展具有重要的作用。本文主要就光通信技术在电力通信系统中的应用意义及应用方法两个方面的内容展开论述。 【关键字】:光通信技术;电力通信;系统应用;意义;应用方法 引言 电力系统是一个集发电、变电、输电、配电为一体的复杂的系统。为了对电力系统进行科学高效的管理,我国现在正在推动智能电网的建设。而智能电网其中一项重要的内容就是智能化的电力通信系统。这个智能化的电力通信系统具有网络化、信息化、一体化、高效化的特点,对于保障电力运行系统的安全和高效管理具有重要的意义。因此、我们需要运用具有现代化的方式进行电力通信系统的建设。而光通信技术就是这样一个具有科学化、现代化的技术。所以,我们需要对于光通信技术在电力通信系统运用的意义及应用的方法进行科学研究。 1、光通信技术在电力通信系统中的应用意义 现在我国主要应用的是一种新型的ASON光通信技术,它是集传递信号与交换信号为一体的一种技术,对于保障电力通信系统的安全、处理各种线路问题提供了有力的技术支持。除此之外,这种新型的光通信技术还具有网络布置的优点,可以有效的提高我国光传输电网的应用功能与应用质量,全面的为广大的用电群体提供更好的服务。 2、光通信技术在电力通信系统中的应用方法 2.1制定科学的组网方案 光通信技术在电力通信系统中的应用方法是制定出科学的光通信组网方案,实现光通信技术的有效应用。具体的方案主要有两种。第一种方案,利用现代的网络通信技术进行对于目前使用的电力传输网络进行科学化与标准化的改进,融入先进的光通信技术、比如:ASON技术,实现科学化现代化的电力网络通信的建立与完善,形成良好的电力通信系统,全力保障电力的科学运行。第二种方案,利用现代的网路科技对于目前应用的网络传输平面进行网络化的升级与改造,全面的保障电网的有效运行。总之,电力工作人员需要从实际出发、具体问题具体分析,对于需要进行光通信技术应用的地方进行权衡利弊的科学规划,创建一个高效的网络电力通信系统运行模式。 2.2精心挑选光通信技术设施设备 精心挑选光通信技术设备设施也是进行光通信技术在电力通信系统中应用的一个重要方法。目前我国主要进行光通信技术设施设备生产的厂家有华为公司、中兴公司。我们进行现代化、标准化的光通信技术的网络应用,需要从这些知名公司生产的优质产品中进行设施与设备的挑选,以保障质量与应用的要求。同时,进行这些设备与设施的挑选时需要注意以下几个方面。第一,设备设施的网络节点槽位数量规模要很大,总线路带涉及的范围要很广。第二,设施设备要具有良好的安全性能与通用性能,为今后的智能化电力通信系统的建设提供有力的保障。第三,电力工作人员对于卡板的挑选要使其可以保障现阶段工程的要求。第四,卡板要具有热备份的功能。第五,光通信技术应用的设备设施要与低阶业务交叉调度项目的基本要求相适应,保障这些设施设备可以投入到正常运行。第六,在电力通信系统中,多方向线路的应用要尽量在多个业务卡板中,使整个的业务运行出现事故的概率大大降低。 2.3进行高效的业务规划分析 光通信技术在电力通信系统中应用的又一个方法是进行高效的业务规划分析。首先,进行高效的业务分析与规划,拉近业务与业务之间的距离。其次,进行科学的规划、使网络跳数出现的次数要少。再次,进行有效规划、保证网络负载均衡。最后,对于光通信技术的应用情况进行有效的观察与监督,使规划分析的业务与实际的落实情况一致,最大限度的保障光通信技术的功能得以有效发挥。同时,对于光通信技术的应用进行高效规划,对于促进我国经济的发展与保障人民的用电需求也具有重要作用。 3、光通信的发展技术 3.1SON技术 所谓的ASON其实和其它的光信息网络体制一样,就是利用ASON技术来完成信息传输的新型网络。其技术优秀是,在光传输信息网络平台上利用ASON技术进人控制平台,以实现网络资源的实时分配计划和按需分配计划。简答的来说,它是一种具有交换功能的新时代电网。ASON技术是可以进行网络连接和自动交换功能的新一代光网技术。传统的网元只具有两个层面:设备层面、网管层面。而ASON加你个控制层面引人其中构成了三个层面。并且将网管层面功能转移到控制层面,采用了分布式的控制将传输、数据和交换结合起来。 3.2OTN 技术。OTN技术是在对SHD技术的借鉴之上,引人了开销理念。在其中OTN技术定义了三个光层概念:OCH、OMSN、OTSN。定义了域内和域间的网络接口。运用了FEC技术增强了线路容差。WDM基A下的OTN技术拥有一套完善的体制结构,其体制内容包括:第一,规定OTN机制下的光层与电层具有网络生存机制。第二,对所有客户进行任意的透明传输。第三,提供FEC纠错能力。第四,OTN技术下的网组具有分级管理特征,对各个层级都具有特定的管理体制。 3.3EPON技术的组网方式 EPON技术的组网方式的组网方式主要是对局端和分散器的连接方式进行改变。其中将局端和分散器的连接方式变为一条光纤,这样减少了局端到用户之间不必要的成本并且提高了传输效率。利用EPON技术的组网方式拥有着维护简单、供高带宽、网络覆盖面积大范围广、网络可靠性高及简化网络乘此的特点。 结语 对于光通信技术在电力通信系统中的应用问题进行科学的研究与实施,可以有效地促进电力通信系统朝着现代化、科技化、信息化、一体化的目标迈进,保障我国智能电网的建设与完善。 光通信技术论文:这些年的光通信技术 近年来随着智能化的发展,一大批企业纷纷涉足通信行业,希望在通信市场中分得一杯羹。随着越来越多的通信企业对行业应用领域的不断发掘与拓展,各类前沿通信技术正在逐渐进入人们的日常生活。 5G信道编码技术 静止和移动场景、短包和长包场景的外场测试增益稳定性能优异,与高频毫米波频段上的组合测试实现了高达27Gbps的业务速率。5G要实现的10Gbps甚至20Gbps的峰值速率、千亿的连接、1毫秒的时延能力,必须以革命性的基础技术创新来提升网络性能。 高效信道编码技术以尽可能小的业务开销增加信息传输的可靠性,信道编码效率的提升将直接反映到频谱效率的改善。构造可达到信道容量或者可逼近信道容量(Shannon限)的信道编码方法,以及可实用的线牲复杂度的译码算法一直是信道编码技术研究的目标。 芯片光传输 频宽密度增加10至50倍研究 半导体技术的精进让芯片可执行更多运算,但却无法增加芯片间通讯的频宽。目前芯片传输所消耗的功率已超过芯片功耗预算的20%,这项新技术在低功耗的情况下改善一个数量级的芯片通信频宽,替目前面临瓶颈的电晶体技术立下新的里程碑。使用光学元件进行芯片到记忆体的传输将可降低功耗并增加时脉,未来还可能协助达到百万兆等级(Exascale)的运算。 光子神经形态芯片 利用光子解决了神经网络电路速度受限这一难题。神经网络电路已在计算领域掀起风暴,科学家希望制造出更强大的神经网络电路,其关键在于制造出能像神经元那样工作的电路或称神经形态芯片,但此类电路的主要问题是要提高速度。 光子计算是计算科学领域的“明日之星”,与电子相比,光子拥有更多带宽,能快速处理更多数据。但光子数据处理系统制造成本较高,因此一直未被广泛采用。 所以这将开启一个全新的光子计算产业,硅光子神经网络可能会成为更加庞大的、可以扩展信息处理的硅光子系统家族的“排头兵”。 利用城市现有光纤 实现远距离量子传输技术 这是首次在现有的城市光缆中实验量子传输。此前研究人员仅仅能够在实验室环境下实现这一距离的量子传送,通过量子传送的方式可以实现加密信息的绝对安全传输,其允许信息发送者将“无形信息”发送给接受者,而在量子网络上是无法实现信息拦截的。 在实验室外进行量子传输,涉及到一系列问题,是一个全新的挑战,该实验克服了这些问题,是未来量子互联网发展的一个重要里程碑。 光纤传输技术 可供全球48亿人通话 随着AR/VR、4K高清等技术不断涌现,在互联网+、物联网、大数据、云计算、智慧城市等多个产业领域都依赖海量数据的高速传输,这就需要底层的信息高速公路越宽越好。多芯单模技术,就好比在一根光纤中开辟了多条并行道路,让总运力大为提升。 芯片到芯片通信技术 该项目引入硅光电技术和WDM作为提升容量、降低功耗的路由机制,将分别在光引擎级和板级实现1.6Tb/s和25.6Tb/s的吞吐量。在服务器机架设计中采用芯片到芯片通信是目前高端服务器产业发展的热点,可以有效增加数据吞吐能力,并减少物理空间、网络复杂度、开关及线缆的用量和能耗。 最高密度光纤传输技术 这一研发打破了光纤芯线的传输容量界限,在全球范围内开展起来。但若考虑实际可利用的光纤直径的上限和芯线弯曲度分布控制性等问题,不仅芯线数量增加,如果模块数量增加的话,1根光纤超越50个隧道相对比较困难。 NTT等公司将通过这项研究,随着今后数据通信量的增加,多贝脱比特处,其1000倍的检测点方面也可满足信赖性较高的光纤,实现道路的开通。此次研l的光纤,将于2020年推向实用化,在持续增加的数据通信需求方面,有望持续满足光纤传输基础。 光子集成多光子纠缠量子态以及片上光频梳研究 此次研究在Si3N4微环内成功实现了可见光光频梳,得到跨越S-C-L三个通信波段的频率间隔为200GHz的纠缠光子对。这在大规模集成的片上纠缠光子源已成为量子应用技术发展的迫切需求。 该研究开创了片上产生和控制复杂量子态的时代,并提供了一个可规模化集成的光量子信息处理平台。该工作是继片上并行预报(Heraled)单光子源和片上交叉偏振纠缠光子对之后在光子集成片上量子光学研究上的又一重要进展。 光纤传输速率突破1Tb/s 2016年10月,诺基亚贝尔实验室、德意志电信T-Lab实验室以 及慕尼黑工业大学(TechnicalUniversityofMunich,TUM)在一次光纤通信现场试验中,通过一项新的调制技术,研究人员达到了前所未有的传输容量和光谱效率。当可调传输速率随着信道情况和通信量需求而进行动态适应的时候,光网络的灵活性和性能可以得到最大化。 作为安全保障的欧洲路由技术(SafeandSecureEuropeanRouting,SASER)项目的一部分,这个在德意志电信已经部署的光纤网络上进行的实验达到了1Tb/s的传输速率。PCS新调制方式的试验,在给定的信道上达到更高的传输容量,显著地改善了光通信的光谱效率。PCS聪明地以相比于小幅度的星座点更低的频率来使用那些具有大幅度的星座点来传输信号,这样平均来讲对于噪声和其他损伤具有更好的适应性,这使得能够对传输速率进行调整以完美地适应传输信道,从而得到30%的容量提升。德意志电信提供了一个独特的网络基础设施来评估和演示类似此类的高度创新的传输技术。将来它还将支持更高层级的测试场景和技术,并在已经铺设的光纤基础设施上增加容量、覆盖距离以及灵活性。 基于LED实现610Mbps单路实时传输 2016年1月,中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室主持的北京市科技计划课题“室内高速可见光通信系统收发器件与越区切换技术研发”宣布已按计划完成。 研究团队委托中国泰尔实验室对单路实时610Mbps的可见光通信进行了第三方测试,结果呈现良好,基于1瓦荧光型白光LED和PIN探测器在OOK调制下单路实时传输平均速率610Mbps,在传输距离为6.2米时,平均误码率为3.5e-5量级,远低于前向纠错的误码率上限要求3.8e-3。 可见光通信这项无线光通信新技术比传统的无线电通信技术更加符合无线通信技术的发展方向(高速、大容量、安全),未来会催生很多创新应用。中国有众多的LED企业和广阔的半导体照明市场,这种基础优势是其他国家难以企及的,可见光通信技术的实用化研究应该引起业界的充分重视。 光通信技术论文:空间激光通信技术最新进展与趋势 摘 要:光钎通信系统已经被推向我国通信市场,但是研究人员对高速通信系统的关注程度更高。对此,我国通信部门已经对空间激光通信技术展开了研究分析。空间激光通信技术相比传统的通信技术具有以下应用优势:一是传输速率高,二是天线尺寸小,三是抗干扰性强,四是保密性好。很多国家都在加大空间激光通信技术的研究力度和资金量,特别是ESA。长距离的通信也只能依靠空间激光通信技术才能实现,这是光钎通信技术无法实现的。由此可以看出,空间激光通信技术具有广阔的发展前景。 关键词:空间激光通信技g 最新进展 趋势 空间激光通信具有通信容量大,通信速率、抗干扰能力强,抗截获能力强和重量轻等多种优点,是以激光为载波,在空间中实现多种信息进行无线传输的通信方式。从历年的空间激光通信技术的发展历程来看,ESA的作用不可小视,ESA代表空间激光通信技术的最高水平,对于空间激光通信技术的发展有很大影响。但是,对于我国而言,我国空间激光通信技术还处在发展的初级阶段,还在摸索空间激光通信技术的发展方向,可结合本国的情况借鉴发达国家空间激光通信技术的发展经验。 1 空间激光通信技术最新进展 目前,国内外空间激光通信发展迅速,欧洲、美国、日本、德国等地区和国家对空间激光通信技术进行了大量的研究,为空间激光通信技术做出了巨大的研究贡献。如表1所示,展示了近几年美国等国在空间激光通信技术研究方面比较有代表性的成果。 2 空间激光通信技术发展趋势 2.1 直接探测体制发展 相比而言,空间激光通信直接探测体制的结构比较简单,操作起来比较方便,因而被广泛应用于第一代激光通信系统内部。但是,从实际空间激光通信环境来看,光强度对通信系统的影响比较大,而且会受到噪音的干扰,空间激光通信直接探测体制无法满足空间激光通信系统的运行需求,敏感度较低。经过空间激光通信专业人士的多年研究,ESA于2008年被安装在卫星上,对空间激光通信系统进行端口检测,同时也对相干通信展开了实验分析,误码率非常小,而且信息传输的速度非常快。目前,空间激光通信技术还将不断完善。为了不断提高激光通信系统的实用性和通用性,未来的发展趋势是探测体制的发展从单一体制向复合探测体制转变。 2.2 传统量子通信的变革 1980年量子通信被首次提出,量子通信应用了加密技术,可以保证传输信息的绝对安全,量子通信一提出就受到了人们的广泛关注。2004年,经过多位空间激光通信科学家的研究实验,实现了量子通信的远距离传输,量子通信可以透过地面大气依旧保持纠缠特性。2006年,量子通信实现了超远距离的空间通信。截止到目前为止,我国科学家对于量子通信的研究已经创造了新的历史。量子通信具有巨大的发展潜力,空间激光通信研究人员也正是看重了量子通信的这一巨大发展潜力,研究人员从2002―2007年展开了多项研究,总结出影响量子通信的多种因素。经过几年的发展,传统量子通信的变革研究的技术逐渐成熟,正在快速向实用化、加密化迈进。将卫星光通信与量子光通信相结合,进行卫星光通信中的量子密钥分发是卫星光通信保密技术一个新的发展方向。 2.3 光子集成化升级 空间激光通信光子技术包括:一是光纤光学,二是集成光学,三是微光子学。光子技术具有以下特点和优点:一是损耗较小,二是协议透明,三是抗干扰性强,四是不诱导电磁干扰,五是重量小,六是体积小,七是柔韧性好,八是无互相耦合。空间激光通信光子技术特别适合应用于航天环境中;1990年,美国经过实验证明光子技术确实可以应用于航天器中;2002年,研发部门加大了研究光子技术的资金量,研究的内容为:一是通信链路,二是模数转换,三是频率转换,四是本振生成,五是光束形成网络,六是传感,七是成像光纤;2009年,西方国家发射出的卫星上就设置了光子器件。如今,空间激光通信光子技术正朝着光子PCB的方向发展,空间激光通信技术标准也在不断提高。 2.4 天基网络的一体化演变 空间激光通信技术发展的最终目标是实现全球数据覆盖,与地面形成网络链路。在空间激光通信技术的研究初期,研究人员把更多的精力放在空间激光通信链路的研究和实验上。2000年后,研究人员开始加大天基网络一体化演变的研究力度。如今,空间激光通信研究人员提出了天基混合网络结构,并对天基网络的性能和所带来的经济效益做出了研究分析。但是,我国的天基网络一体化演变还处在理论研究阶段,还未真正实践,还有很多空间激光通信技术问题亟需解决。 2.5 空间激光通信向深空迈进 人们一直想更加深入地了解星空,国外发达国家自20世纪90年代初期便开始了以激光通信作为深空探测通信方式的相关研究。近几年人们对天空的探索热潮一直不退。如今,研究人员把探索星空的希望寄托在空间激光通信技术上,西方国家也在加大空间激光通信技术应用于卫星上的研究力度。空间激光通信研究人员经过多年的努力,收到了不错的成果。在ESA和NASA(美国国家航空航天局)未来的深空探测计划中,激光通信将成为深空探测活动的主要通信方式。 3 结语 从实际空间激光通信环境来看,光强度对通信系统的影响比较大,而且会受到噪音的干扰,直接探测体制无法满足空间激光通信系统的运行需求,敏感度较低。2004年,经过多位科学家的研究实验,量子远距离的传输通信实现了,透过地面大气量子通信可以依旧保持纠缠特性。如今,光子技术正朝着光子PCB的方向发展,空间激光通信技术标准也在不断提高。空间激光通信技术发展的最终目标是实现全球数据覆盖,与地面形成网络链路。但是,我国的天基网络一体化演变还处在理论研究阶段,还未真正实践,还有很多空间激光通信技术问题亟需解决。截止到目前为止,我国科学家对于空间激光通信的研究已经创造了新的历史。 光通信技术论文:空间光通信技术的发展与展望 摘 要目前自由空间通信技术在各个领域应用十分广泛,其是一种以激光束为传播信号,大气为传播介质的新型通信技术。随着社会的进步以及科学技术的不断发展,空间光通信技术也取得了突破性的进展,成为现代社会信息交流的基础。本文通过对空间光通信技术的概述以及在我国的发展现状,对空间光通信的关键技术进行了分析,并对其发展和应用进行了深入的探讨。 【关键词】空间光通信技术 关键技术 天线技术 随着科学技术的不断进步,人们对空间通信技术的研究也愈加深入,目前空间技术中的大功率轨道运载技术以及大容量卫星技术已经趋于成熟,促进了空间光通信技术的发展。当前人们对网络传输的速率要求有明显提升,因此对空间通信技术的要求也高,空间光通信技术能够适应现代社会快速发展的需求,有效的提高通信数据的传输率,广泛的引用在保密通信、局域网互联、城域网扩展等领域,为现代社会的发展提供可靠高效的技术保障。 1 空间光通信技术概述 传统的空间通信技术的载体是微波,但是这种技术已经远远不能满足现代社会发展的需求,随着通信技术的研究发展,空间通信技术逐渐发展到以激光为载波、大气为传输介质的光通信技术,作为一种新型的宽带通信技术,这种技术一方面继承了微波通信的优势,另一方面还增加了光纤通信的特点,其基本的原理是激光传输技术和光电转换技术。该技术在进行两点传输时,发射端和接收端设置有高灵敏度的激光的发生器和接收器,以及配备光学望远镜,发射端将电信号调制为光信号发出后,是以直线传播的方式穿过自由空间到达接收端,其中光学望远镜控制激光的发射方向和接收方向,接收端在接收到光信号后再调制为电信号,实现双工通信。空间光通信的优势是通信容量大以及传输速度快,且成本低,安装简便。 2 我国空间光通信技术发展现状 一直以来,卫星技术是我国进行空间探测的重要手段,并提供相应的技术保障,但是以微波为载体的空间技术已经无法满足快速发展的社会需求。在发达国家空间光通信技术的研究已经取得了极大进展,但是在我国空间光通信技术还处于起步阶段,因此只能借鉴国外先进的研究结果。我国的光通信技术发展至今已经取得了不错的成就。在“十五”和“十一五”期间,我国首次成功的进行了星地激光通信实验,以海洋二号卫星平台为搭建平台,这次实验标志着我国的卫星光通信技术已经进入空间试验阶段。随着连续波大功率半导体激光器技术、空分复用技术、智能天线技术等的发展,光通信技术也不断的拉长传输距离,增大传输容量,提高了可靠性,拓宽了适用范围。在“九五”期间我国已经开始基于激光大气通信理论对空间光通信跟踪技术进行深入研究,并取得了一定成就。 3 空间光通信关键技术 3.1 原子探针层析技术 原子探针层析技术(APT)在空间光通信系统中负责实现通信连接的功能,是当前空间分辨率较高的分析测试技术,能够分辨原子种类,并对其空间位置进行直观的重构,比较真实的显示出不同元素原子的三维空间分布。APT是应用在空间光通信系统的服务器中,当服务器的网络探测到信息时,APT服务器开始扫描通信链路,确认信息双方的位置,确认后开始获取信息,并锁定通信目标,随后完成光通信连接。 3.2 天线技术 天线技术是采用收发一体的天线实现空间光通信系统中的双向互逆功能,提升空间光通信的传输性能。该技术的实现主要依靠天线阵、波束形成网络以及波束形成算法,在发射器将电信号转化为光信号后传输到发射天线后,天线技术利用波束形成算法计算发射功率,并发射出光束;接收天线对光束进行接收,主要是利用信号在不同的传播方向的差异性,将相同频率、相同时隙的信号进行区分,有效的降低了光信损失,使空间光通信更加稳定可靠。 3.3 捕获技术 捕获技术是空间光通信系统的关键技术,是能够实现通信的先决条件。主要原理是监视和跟踪目标特定的光电,来实现运动捕捉。利用捕获技术能够捕捉空间点的运行轨迹和具体位置,为实现空间光通信垫定基础。 4 空间光通信技术的发展及应用 当前空间光通信技术已经实现了可行性,并在各个领域都有应用,一定程度上推动了现代社会的发展,当前面临的主要问题是如何实现星际自由空间光通信。在信息高速增长的现代社会环境下,空间光通信技术的发展目标是提升传输的可靠性、提高传输速率以及扩展传输距离。随着三网融合,现代通信的发展方向是数字化和智能化,因此我国要想在激烈竞争的国际背景下有所突破,就要现空间光通信系统的智能化以及数字化。主要的研究方向如下:大气信道的研究,大气是对信号影响最大的干扰因素,会在接收端产生一定的信噪比,解决大气信道干扰能够提升空间光通信技术的通信速率和拓宽通信距离;传输可靠性的研究,主要是研究信号接收和信号源,需要激光器产生的信号具有光束窄、频率高的特丹,因此对其功率以及稳定性要进行深入研究;保密性的研究,当前自由空间光通信技术的通信信道是开放的,这样会造成不法分子在不切断光束的情况下窃取信息,因此要进一步完善空间光通信技术的保密性和安全性。今后空间光通信技术将会在宽带接入市场中成为主流,与微波通信技术互为补充,微波系统在大区域范围内实现低速通信,空间光通信技术在小区域范围内实现高速通信,更加便利的为用户提供可靠稳定的服务,还能在恶劣环境下充当备份通信服务。 5 结束语 综上所述,空间光通信技术在现代社会中逐渐发挥不可替代的作用,其发射率高、灵敏度高以及安全保密性良好的特点,可以满足卫星通信的需求,并与其他通信技术互为补充,实现了光纤的告诉传输,并带动了三网融合的发展,促进电子政务、电子商务、远程医疗等信息化建设领域。空间光通信技术的发展空间广阔,并会为我们生活带来更多的便捷。 作者单位 1.中移(杭州)信息技术有限公司 浙江省杭州市 311100 2.浙江树人大学(基础部) 浙江省杭州市 310015 光通信技术论文:室内可见光通信技术的研究 [摘 要]随着社会时代的发展与科学技术的不断进步,作为一种新型技术,室内可见光通信技术具有无电磁干扰、节约能源等显著优势,越来越得到人们的认可,成为当前社会发展中被大力推广的一种技术。就当前的社会大背景来看,人们正一步步提高着对室内可见光通信技术的研究与关注,此举有助于可见光通信技术在室内设计中充分发挥其优势作用。本文主要对室内可见光通信技术的国内外发展现状及其工作技术原理进行了简要分析,并对其目前的关键技术进行了详细研究。 [关键词]室内 可见光 通信技术 前言 随着时代的发展与科技的进步,室内可见光通信技术得到快速的发展与应用,逐渐走入千家万户,为人民的生产生活带来便利,此外,随着其广泛应用,室内其他相关设备的应用年限也随之得到一定的延长,由此可见,室内可见光通信技术的应用不仅拓宽了我国通信系统的发展道路,在一定程度上提升了信息的传输效率,还在其他方面起到一系列的正面影响,促进了科学技术的应用发展,以下是对室内可见光通信技术的简要介绍与探索研究,希望未来我国的室内可见光通信技术可以得到更多的发展与创新,为社会的发展提供新动力。 1.室内可见光通信技术简介 室内可见光通信技术是指利用室内可见光照明设备的相关功能来实现信息传递,此技术最初起源于日本,于2000年左右由日本的相关技术人士提出。随后,世界各地的相关专业人员大胆创新研发,2008年,经过大量的科技实践,专业的室内可见光通信系统终于成功问世,但由于各种因素的影响,其技术并不完善,传输范围仍然受到一定程度的限制。相较于国外,我国的室内可见光通信技术起步相对较晚,在外国已经进行了大量的实践研究后,国内的相关研究人士于2006年终于提出发展国内的室内可见光通信技术系统的研究思想,并在两年内经过无数的理论探索与实践,终于完成可见光通信技术的远程传输,在真正意义上解决掉可见光通信技术传输距离较短的重大困扰。事实上,先进的室内可见光通信技术的成功研发,一方面可以使照明设备在具备自身照明功能的同时,还拥有信息传递的功能,不仅在一定程度上改善了信息传递的方式方法,也在很大程度上加快了信息传递的效率;另一方面也方便了人们的生产生活,在顺应了时代的发展的同时,满足了社会的发展需求。为当代社会的发展与人民生产生活的进步起到一定的推动作用,具有广阔的应用前景。 2.室内可见光通信技术原理 事实上,室内可见光通信的基本原理并不复杂,其原理是利用灯光的“明”与“暗”分别来对应数字信号“0”与“1”,然后将待发射的广播、图像、影像、音频等信息进行调制,再加载到LED灯光上,最终通过LED灯光的高频闪烁原理将接收到的信号再次传递,从而完成室内可见光的通信过程。众所周知,白光LED区别于传统的光源,其响应速度极快,具有低压供电,利用电场作用发光,寿命长,辐射性低,稳定性高等物理优势,不会对人眼造成消极影响,兼具照明和通信两种功能,成为实现室内可见光的无线通信功能的媒介。与此同时,在信号的接收端通常存在着光电探测元件,具有将刚刚接收到的可见光的信号进行放大和解调处理的功能,从而将其再次还原为广播、图像、影像、音频等信号,即室内可见光通信的基本原理是信号的转换与循环。 3.室内可见光通信技术分类 3.1 分集接收技术 室内可见光通信系统的正常运行需要很多关键技术的支持,分集接收技术就是其中之一,目前来看,传统的通信方式极易受到外界环境及其他不良因素的干扰,而分集接收技术的应用可以简单地解决这个难题,换言之,分集接收技术的主要作用就是防止室内可见光通信系统在信息传递的过程中由于外界干扰而出现信号失真的情况。就现今的科技水平来看,分集接收技术可以说是室内可见光通信系统得以顺利运行的最有力保障也是最不可或缺的重要技术之一。分集接收技术的工作原理是在室内可见光通信系统中应用信号探测器。也就是说,在利用室内可见光通信系统来传递信息时,需要相应的工作人员对待接收信号进行信号检测,然后在所有的检测结果中挑选出信噪比更大的信号,再对此进行信号传递工作,在这个过程中必不可少要用到的仪器就是上文所提到的探测器。由此可见,分集接收技术的合理应用可以在很大程度上确保信息的真实性与有效性。 3.2 正交频分复用技术 正交频分复用技术,用英文表示即OFDM ,是除了上文中所论述的分集接收技术外,用以保证室内可见光通信系统的正常运行的另一种主要技术。该技术于2001年由日本相关技术人员首次研发出来,凭借其强大的功能,随后得以广泛应用,不同于分集接收技术可以抵抗外界干扰的功能,正交频分复用技术主要用于提高数据传输的效率。正交频分复用技术的主要应用原理是将数据传输所利用的通信系统分离,再以一定的规律分为众多不同的通信信道,众多子信道的正交可以在一定程度上提高数据传输的时效性,从而达到提高信号传输的效率的目的目标。 3.3 信道编码技术 事实上,室内可见光通信系统与其他普遍存在的通信系统有很多相似之处,例如,它们在信息传递的过程中都极易遭到外界环境及其他因素的影响,并因此出现数据乱码的问题,较为常见的现象是部分通信图像中出现马赛克,导致信息传输的中断。这时,倘若应用信道编码技术,就可以在信道系统出现乱码的问题时,对该问题进行有效的解决,从而大大的降低了由于信道误码所导致的信息传输中断的现象的发生,在很大程度上降低了该现象所造成的负面影响。另一方面,由于信道编码技术的应用,为室内可见光通信系统提供了很强的抗干扰能力,同时,信息传递的安全性与有序性也随之大幅度提高。此外,在传统的室内可见光通信系统中,由于距离的限制,信息传输时常被迫中断,长距离的信息传递如何进行一直是困扰相关技术工作人员的一大难题,然而,随着信道编码技术的出现与应用,传统系统中的信息传输难题迎刃而解,信道编码技术的应用延长了信息传递的距离,为用户提供了更方便的信息传输方式与功能。 3.4 光码分多址技术 光码分多址技术,在英文中表示为OCDMA ,与上述三种主要技术的功能不同,其在室内可见光通信系统中的主要作用是将不同用户之间的数据信息区别开来,防止混淆与错误传输。目前,为了便于用户的信息传递,室内可见光通信系统要求用户使用相同的光源来进行信息传递,虽然此要求在一定程度上对信息传递起到推动作用,但从另一方面来看,此要求也在很大程度上增加了区别不同用户信息的难度。这时,光码分多址技术的应用解决了@个难题,在用户利用信息进行数据传输时,相关的技术工作人员可以通过适配器将不同用户的信息进行有效隔离,以此阻断数据信息混淆情况的发生。此外,光码分多址技术的应用给不同的用户分配了各自专属的地址,将数据信息混淆的几率降到最低,由此将信息传递的准确性大幅度提高,为信息的传递提供了良好的环境。 4.结语 综上所述,室内可见光通信技术是一种新型的通信技术,具有节约能源等传统通信技术无可比拟的优势,也因此成为最符合当前的社会大背景的通信技术。但是社会还在不断发展进步,室内可见光通信技术也随之面临着更多崭新的发展机遇。目前,可见光通信系统中已经应用了一些关键技术,但这些技术也应与时俱进,使室内可见光通信系统变得更加完善,为用户提供更加良好的信息传输环境,为信息传递的安全性提供更强有力的保障,为社会发展发挥更加积极的作用。 激光通信技术的前景及应用 【摘要】现阶段我国的科学技术有了迅速的发展.一些先进的技术已经在实际生产生活中得到了广泛应用,激光通信技术正是在发展中的一项先进应用技术,对人们的生产生活有着重要的促进作用。基于此,本文则主要就激光通信技术的发展前景以及实际的应用进行详细分析探究,希望借此能对其发展起到一定促进作用。 【关键词】激光通信技术 发展前景 应用 当前的电信体制的改革过程中,对一些先进的技术有了应用,从而将实际的工作效率得到了有效提升,激光通信技术在主要就是通过激光在大气信道当中的点对点数据的传输,来实现信息传输功能的。在这一发展背景下加强激光通信技术的理论研究就有着实质性意义。 一、激光通信技术的优势及主要特征分析 1.1 激光通信技术的优势分析 激光通信技术在当前的广泛应用主要是基于其自身的技术优势,这些优势主要体现在通信的安全保密,由于激光的直线定向传播方式,使得其自身发射的光束比较狭窄有着较好的方向性,所以在实际的数据信息传递过程中就有着较强的保密性,除非是在链路上被截断,除此之外数据不会被泄露。还有就是这一通信技术能够不需授权执照,设备间无射频信号干扰,并且在实施的成本层面较为低廉,从造价上来看是光纤通信工程的1/5左右。不仅如此,最为重要的就是建网的速度相对较快只需要进行在通信点上实施设备安装即可,并且在协议的透明性方面较好设备的尺寸小。 1.2 激光通信技术的主要特征分析 激光通信技术自身有着鲜明的特征,将激光通信和微波通信相比较而言,对无线电频率资源不会占用,并且有着较好的电磁兼容性,在抗干扰能够上也比较强。不会对人体造成危害,另外就是在通信的品质上较好,传输的带宽较大。激光通信技术通过小功率红外激光束或者是脉冲作为信道,然后在空间直接传送分组数据,再进行数据语音以及图像信息双向传送,在实际的选择性以及灵敏度方面都相对较强。 二、激光通信技术的发展前景及应用 1、激光通信技术的发展前景分析。我国的科学技术不断进步过程中,激光通信技术在今后的发展前景也将会比较广阔,激光通信技术在长时间的发展中取得了较好的成果,其在传输的远距离问题上得到了解决,并且节省了大量的通信成本,实现了和卫星技术共同发展的目标。但激光通信技术在发展中也有着一定的问题,最为重要的就是激光通信技术的发射接收的设备相对比较复杂,并且需要独立的场所放置,在安装维护的难度上相对较大。从当前的实际解决的策略来看,主要是将光纤网络与之相结合,并且对通信设备的安装维护不足问题得到了有效弥补。激光通信技术在今后的发展中,将在城市网络通信方面成为主要的应用技术,在激光通信技术的进一步发展优化过程中,其技术的优点将会得到进一步的突出。未来的发展过程中,通信技术和卫星技术的结合度将会更加的紧密,由于光纤通信技术自身的局限性,在城市网络通信中的应用汇有着诸多的不足,在这一情况下激光通信技术就会为城市通信提供重要的技术依据,从而有效的保证城市网络通信传输速率以及带宽的有效增长。 2、激光通信技术的应用。激光通信技术在实际生活当中也有着比较广泛的应用,其中在企业的内部网互联上的应用作用就比较突出,企业的局域网在各网段通常会被大楼建筑或者是道路阻断,而FS0设备的安装就比较适合应对这~问题,从而实现企业内各局域网段的互联,并能够有效的解决大楼间的复杂地貌所带来的挖沟布线的难题。另外在临时的通信以及应急抢通的场合也能得到实际的应用,在电视现场直播高质量数字图像信号过程中,采取的微波信号会受到一些因素的干扰,所以在紧急的情况下能够通过FSO加以应用,从而在抗干扰的能力上能够得到有效加强,并且还有着较大的带宽容量。对一些紧急的事故发生时需要通信,对于光缆的抢通就比较花费时间,并且在效率上也得不到有效提升,虽然微波的应用能够比较迅速,但随着通信业务的增加对实际的需求也得不到有效满足,所以通过激光通信技术不仅在效率上能够得到有效提升,同时在带宽上也能满足实际的需求。将激光通信技术在高压电的工作去数据采集以及传输方面的应用也能够得到效率上的提高,在具体的应用过程中,通过将光发射天线安装在高压区,光接收天线安装在低压区,对其数据的采集主要是通过数据在光传播中加以传输,然后再经过光接收天线对数据进行接收,在整个传输的过程中不会受到干扰,所以这就加强了实际的工作效率。 三、结语 总而言之,当前的通信产业发展过程中,随着一些先进的技术不断的优化发展,两者的有机结合使得在生活中的技术应用也比较广泛,对生产工作的效率有了大幅增长。无线激光通信技术对传统通信技术的不足有了弥补,在未来的发展过程中相信能够进一步的得到发展。 光通信技术论文:关于卫星光通信技术发展及其影响因素的研究 摘要:卫星光通信技术的发展与应用对于实现高速大容量远距离数据通信传输有重要价值,可为多个领域提供优质通信服务。本文介绍了卫星光通信技术发展状况,并对卫星光通信技术的影响因素与应用进行了探讨,希望能为光通信技术的发展与应用服务。 关键词:卫星;光通信技术;发展;影响因素 卫星通信作为应用领域较多、范围较广的一种方式,本身所承担的责任越来越大,科学实验、对地观测、国土资源管理等诸多工作对于传输信息量的要求越来越大,对于传输信息的准确性、可靠性、安全性、实时性都有了更高的要求,这就促使卫星通信技术不断进步、创新,从而更好的服务国计民生。卫星光通信技术作为目前应用较广的一种通信技术,是当前研究热点之一,研究技术发展及其影响因素有助于未来更好的探索发展前进方向。 1.卫星光通信技术发展 近年来卫星光通信技术最典型的一次发展应用就是天宫一号天空授课,利用光通信技术、天链数据“中转站”传送双向实时授课画面,实现天地之间的视频提问和回答,这无疑对卫星光通信技术应用优势的极大认可与发挥,对于该技术的进一步应用与创新提供了可靠参考。卫星光通信网络的建立必须依靠数据中继卫星建立星间链路,这意味着必须解决解决高速运动的卫星之间的捕获与跟踪,对精度要求极高,光通信所采用的星间链路波段主要以光波波段与微波波段,光波段通信的通信调制带宽可显著增大,数据率也突破Gb/s甚至更高。 目前卫星光通信技术的发展瞄准了导航数据、高分辨卫星遥感、测绘等大容量数据的即时传输与处理需求,以提升通信应用综合效益与价值为目标,对高速大容量微波、激光数据压缩传输与处理优秀技术与高效微波、激光数据压缩与数据传输设备等进行深入研究,打造卫星数据传输与处理应用产业链。卫星光通信技术的应用开辟了全新的通信频道,使调制带宽显著增加,将光功率集中在非常窄的光束中,器件的尺寸、重量、功耗明显降低,各通信链路间的电磁干扰小、保密性强且显著减少了地面基站,具有多重优势。目前卫星激光通信包括深空、同步轨道、低轨道、中轨道卫星间的光通信,有GEO-GEO、GEO-LEO、LEO-LEO、LEO-地面等多种形式,同时还包括卫星与地面站之间的通信。随着元器件发展,卫星光通信技术已基本成熟,并逐渐向商业化方向发展,美国、欧洲、日本等国家都制定了多项有关卫星激光通信的研究计划,对卫星激光通信系统所涉及到的各项关键技术展开了全面深入的研究,近几年逐步进入实用化阶段,特别是小卫星星座之间激光星间链路的实现与成熟,必将进一步促进其商业化发展与应用,为未来必将成为未来超大容量卫星通信的最主要的途径。 2.卫星光通信技术的影响因素 卫星光通信技术的应用受大气、温度、天气、背景光、飞行平台的相对运动等多种因素干扰。 应用微波以及光波进行卫星通信会受到大气衰减影响导致光束弯曲、扩散,大气本身对微波与光波的吸收、折射、散射等会导致通信传输信号能量减弱,在二氧化碳、水蒸气、臭氧层等影响下导致通信质量与效率受到影响,这对于卫星光波通信的干扰极大。为最大限度的削减这一负面影响,对于光波与微波要尽量选择最佳工作波长,使其提升在大气窗口重点的透过率,要着重提升激光器本身的输出功率与接收机本身的灵敏度,以确保通信质量。大气中的湍流与折射现象会导致光束扩散弯曲引发波前失真,导致传输误码率上升,另外大气中悬浮粒子引起的米氏散射、瑞利散射也会导微波与光波功率下降,在卫星光通信中必须通过增加接收面积或者应用自适应光学技术来减少以上现象带来的干扰。 卫星光通信中温度的变化对于传输质量也有一定影响,比如系统终端不同平台位置、不同设备、不同材料因膨胀系数有所差异因此易形成温度梯度干扰传输,同时还会影响传输、指向精度,加剧设备损伤、降低设备使用寿命,因此必须严格控制设备器材中不同材料的膨胀系数,并配合有效控温举措确保通信传输质量。天气对卫星光通信传输的干扰主要以恶劣天气如冰雪雹雾等为主,其会干扰大气中光波与微波的传输,通过应用大气仿衰减、散射、湍流等举措即可保障传输效果。背景光以太阳光、月光、星光、反射光等为主,其会干扰卫星通信链路的建立与通信传输质量,为削弱背景光干扰作用,要考虑通过采取缩小接收面积、应用窄带滤光器等举措确保通信传输。另外,飞行平台的相对运动对于光波、微波远距离传输通信也有一定负面影响,会造成指向不确定等问题,可通过实时监测、设置超前瞄准参数或者轨道预报来提升指向准确性。 3.卫星光通信技术的应用 卫星光通信技术在我国诸多领域都有所应用,为国民生产与经济发展提供了支持与保障。光通信技术中捕获跟踪瞄准技术的应用使得光波的捕获与接收更加精准,超高速率调制技术的应用进一步增大了通信容量,抗干扰技术的应用提升了接收灵敏度与接收质量,卫星与地面设备传输技术的应用进一步削弱了通信传输过程中负面干扰因素带来的影响,为卫星光通信传输质量提供了切实保障。 卫星光通信技术目前在我国的应用最典型的以海洋二号卫星为主,该卫星具备全天候、全天时、全球连续探测风浪流潮及温度等海洋动力环境信息的能力,为海洋环境监测与资源开发提供了有效支持,另外还有助于高效监测风暴潮和巨浪等极端海洋现象,提高海洋灾害预警的时效性,提供识别大洋中的锋面和中尺度涡的重要大洋渔场信息,为大洋渔业资源开发提供技术保障,卫星获取的数据能够有效监测全球海平面变化和极地冰盖变化,为研究全球气候变化提供科学依据,其配合海洋一号卫星可为完善我国海洋立体监测体系、提升对地观测卫星调查、监测能力提供可靠保障。 4.结束语 综上所述,卫星光通信技术的发展对于现代高速大容量数据传输有重要价值,可满足多个领域内数据通信传输要求,对于进一步发展高精尖通信技术、推动国内航天海洋探测发展有重要价值。 光通信技术论文:试论空间激光通信技术最新进展与趋势 【摘要】 随着科学技术的不断的发展和进步,空间激光通信技术在现代超宽带卫星通信工作中的应用也越来越广泛,开展空间激光通信技术最新进展和趋势的探究,分析空间激光通信技术的应用以及应用的性能,可以促使我国的空间激光通信技术的应用获得更加良好的发展空间和更加光明的发展前景。 【关键词】 空间激光通信技术 进展与趋势 引言:随着社会对于信息技术的应用要求的不断提升,人们对于具有高频率以及高效率的信息传播技术的应用的重视程度,也在不断的提升。因此探究空间激光通信技术最新的进展和趋势的重要性不可忽视。由于空间激光技术所具有的载波频率,远高于微波通信技术所具有的载波频率,因此空间激光通信技术的广泛应用,是应时代的需求而生,具有必然性。 一、空间通信激光技术的最新进展探究 通信激光技术在全世界范围内都被广泛的应用,发达国家也将发展、进步以及完善通信技术作为重要的研究之一。空间通信激光技术随着各项研究的全面实施,也取得了巨大的发展和进步。 1.1空间通信激光技术的最新进展探究中的月球激光通信验证技术探究 月球激光通信验证技术是美国主要开展的空间通信激光技术。月球激光通信验证技术实施的主要目的,是建立绕月飞行器同地面之间的双向的通信渠道,从而可以有效的实现信息的探测的灵敏度得以有效的提升。同时,由于月球激光通信验证技术的灵敏度较为理想,月球激光通信验证技术的技术服务终端,终端的体积较小,质量也相对偏低,并且月球激光通信验证技术的应用过程中所需要消耗的能源也相对较少,因此空间通信激光技术的最新进展探究中的月球激光通信验证技术探究,对于促进信息技术的发展,具有不可忽视的时代意义。 1.2空间通信激光技术的最新进展探究中的欧洲数据中继卫星系统 欧洲数据中继卫星系统是德国主要研究的空间通信激光技术之一。欧洲数据中继卫星系统实施的主要目的,是通过卫星群体的建造,有效的实现无人机与地面站之间的中继服务的顺利的开展[1]。由于欧洲数据中继卫星系统具有较为完善的激光通信服务终端,具有十分可观的码速率,因此欧洲数据中继卫星系统的应用可以使得空间通信过程中,信息的捕捉时间被有效的缩短。因此欧洲数据中继卫星系统的应用的探究十分的具有可行性。 1.3空间通信激光技术的最新进展探究中的星间光通信工程试探技术 星间光通信工程试探技术是日本主要研究的空间通信激光技术之一。星间光通信工程试探技术的应用过程的主要内容,时间里“阿蒂米斯”卫星与任务卫星之间的双向空间激光通信渠道。从而实现双线链路传输速率的同时有效提升。星间光通信工程试探技术的应用,促使了地轨卫星与机动光学地面,建立完善的空间通信激光的平台的可能性,得以有效的实现。因此空间通信激光技术的最新进展探究中,星间光通信工程试探技术的探究和应用,对于空间通信激光技术的应用具有十分有效的发展和完善作用[2]。 二、空间通信激光技术的进展趋势探究 随着各个国家的不断的计划和完善,空间通信激光技术的发展速度较为客观,同时很多技术上存在的障碍也被有效的解决。例如高效准确的获取、对准以及追踪技术、大气湍流效应挽救技术、高功率激光发射技术,以及具有较高的灵敏度的激光接受技术,这些技术的完善和其全面发展,都使得空间通信激光技术具有十分理想的发展趋势。 开展空间通信激光技术的进展趋势探究,可以有效的明确机制从直接检测向关联检测以及综合检测的转变,同时空间通信激光的进展趋势还包括:通信波长的波段的不断过渡、纳米技术在空间通信激光技术应用过程中的有效融合以及经典光通信与量子光通信之间的有效结合[3]。 探究空间通信激光技术的进展趋势可知,由于空间激光通信的宽带优势十分明显,因此成为空间宽带通讯的最重要的渠道,是空间通信激光技术进展的趋势。 结束语:探究空间激光通信技术最新进展与趋势,首先应当明确空间激光通信技术最新进展:月球激光通信验证技术和欧洲数据中继卫星系统以及星间光通信工程试探技术,进而开展空间通信激光技术的进展趋势探究。通过探究空间激光通信技术最新进展与趋势可知,空间激光通信技术的广泛应用,是应时代的需求而生,具有必然性。将发达国家的空间激光通信技术应用到我国的空间宽带通信发展中,将为我国的空间宽带通信技术的发展带来巨大的推动力。 光通信技术论文:论述卫星光通信技术的发展与应用 摘 要:在现代化社会中,信息量的不断增加推动了通信技术的日益发展,促使通信技术运用的通信频段不断升级,最后形成了光波频段。因此,在航天事业中应用的卫星光通信技术的地位至关重要。卫星光通信技术是卫星通信技术中的新型技术类型。本文简单分析了卫星光通信技术的发展概况以及具体的应用,仅供参考。 关键词:卫星光;通信技术;发展与应用 随着我国卫星技术的进步和社会对信息的需要,需要使用卫星进行信息传播的情况越来越多,为了保障信息的实时性和快速性,需要卫星通信过程中越来越高频段的使用。同时,现代化的卫星星座技术的提高也需要星间链路的建立,利用激光远胜于使用微波,但是激光产生的降雨影响比较大。通过选择适当的波长和在不同的地点分设地面站的方式,可以有效地克服激光带来的不良影响。卫星光通信技术具有广阔的发展空间。 一、卫星光通信技术的工作原理 首先,在对地表网络系统中的通信信号进行处理后,经过编码和调控,将通信信号加载后使其进入地球上的激发发射设备中,促使激光脉冲的信号发出,发射的工作通过光学卫星天线进行。在大气层的通道处理后,借助通信卫星来负责接收信号、进行解调,在卫星上实现光通信技术,将信号转输到地面的光学卫星天线上继续工作、进行译码、解调的任务,进而达到两个卫星地球站的全光双工通信的目的。 二、卫星光通信技术的基本特征 与一般的卫星微波相比,卫星光通信技术具有很多特征。包括: (1)拓展了新型的卫星通信渠道,扩大了卫星通信的容量,使数据传输的速度达到100Gb/s,而且运用卫星光通信技术具有潜在的优点。在现阶段,我国的卫星中的微波带宽度是2GHz( Ku波段和C波段)左右,但是激光的频带宽大于105GHz,通信设施中不会有多余信号的干扰。 (2)减轻了卫星通信设备的重量,特别是对于卫星运载的设施来说,重量的减轻能够降低耗费的能源量。有利于延长卫星的使用年限,提高星上的处理效率。 (3)增强了卫星通信过程的保密工作。使用激光进行卫星通信能够起到有效的指向作用,而且发射过程中的激光束很窄,一般的发散角都属于毫弧级别的,因此在通信过程中具有良好的保密性。 (4)卫星光通信技术能够有效的避开干扰因素,而且要优于卫星微波通信技术。 (5)卫星光通信也具有明显的缺点。最重要的是激光星地链路受大气中的降雨、烟尘、雾霆的影响比微波大。 三、卫星光通信技术发展的现状 现阶段,卫星光通信技术已成为卫星技术中的研究热点之一。对于卫星通信网,实时通信必须建立星间链路。建立星间链路所采用的波段可有两种选择:微波波段和光波波段。目前,卫星微波通信使用的频段在300MHz到300GHz之间,而卫星光通信的频段为300THz。可见,采用光波段进行通信时的通信调制带宽可以显著增大,通信的数据率可达数Gb/s或更高。激光通信终端具有较小的终端体积和重量,极大的降低了发射成木,同时具有很强的抗干扰能力和保密性,又可减少地而站数量,因此卫星光通信技术已日益成为各国研究的重点,美国、欧洲、日木等已全而开展了此方面的研究,目前已进入空间试验阶段。 随着低轨小卫星数量的显著增加,需要高数据率、低功耗、体积小、价格低的星上通信终端,激光星间链路终端正是满足了这种需求。而商业需求和空间信息高速公路的发展,对激光星间链路技术的要求更加迫切,这些商业需求已经成为美国和欧洲等国激光星间链路研究的巨大推动力,并正促使其向商业应用转化。美国NASA正在寻求激光星间链路的潜在应用并作了相应计划,要求工业界要考虑实际需要生产,欧洲工业界也已开始了对可获利的激光星间链路市场的竞争。 日本开展卫星光通信的研究尽管较晚,但是进展却很快。日木已于1995年利用装于ETS-VI卫星上的光通信终端成功地与地而站进行了光通信实验,尽管此次实验的数据率仅为1.04 Mb/s,但这是世界上首次成功进行的星地光通信试验。日本的宇宙开发事业团(NASDA)还将与ESA共同进行卫星光通信的实验,实验将在日本的光学星间通信试验卫星与ESA的ARTEMIS之间进行。 然而,我国在卫星光通信领域的研究起步较晚展到实质阶段.与欧、美、日等国的差距较大。因此,我们必须高度予以重视,提高卫星光通信领域研究的投入。借鉴国外的经验,加快研究的进程,力争尽快赶上世界发达国家的研究水平。 四、卫星光通信技术的应用 1、数据中继 如低轨地球观测卫星landsat,它所取得的庞大数据通过同步卫星TDRS(踉踪和数据中继卫星)传送到地球站。如果地球站直接接收中、低轨卫星所取得的数据,就必须在地面均匀地配置多个地球站,因为一个地球站可以接收的轨道范围有限。这样的系统将是非常昂贵的。而且在星上搭载数据记录设备,当卫星进入地球站视野时传送所记录的数据。因记录容量有限。对于要不断获取多信道图象数据等庞大数据的系统并不合适。为此,引入通过同步轨道上的中继卫星。将数据传送到地球站的系统。该系统只需三顺同步卫星,就可覆盖低、中轨卫星的几乎所有轨道。也有人提出将这种系统用于象闪电卫星那样的椭圆轨道卫星与GEO卫星间的中继。 2、编组应用和数据交换 在世界范围内,InteISAT卫星在卫星通信过程中的使用已经将近30年了。现阶段,在大西洋、太平洋等地区的上方都分别有4~7颗正在运行的卫星或者备用的卫星,在对应的通信轨道上运行。这些卫星借助微波组成的路线实现与不同地区间的地面站的联系工作。为了满足将来通信世界的各类需求,需要在众多的轨道上,使用编组的方式,将多个相邻的卫星联结在一起。从某种程度上来说,如果不同地区的地面站打算与同属一组的某一颗卫星组成微波线路,地面站需要与同组内的任意一颗卫星互换所得的工作数据,同时还需要与其他地区的地面站之间统一进行数据的储存和获取。这样的做法有利于提升卫星微波的频率,同时还能够提高卫星轨道的使用效率。在卫星光通信技术适用的过程中,光ISL技术受到干扰的程度最小,在系统的联结工作中具有较大的灵活性。 3、支持卫星发射和深空通信 ISL技术还可用于卫星发射时对火箭的跟踪、控制.或支持卫星入轨。该技术已在发射使用TDRS系统的卫星和宇宙飞船时使用。此外,在深空通信中,用光能在比微波宽得多的频段上建成高效率的通信系统。 五、结语 在信息资料的传播工作中运用光频段的手段是现代化卫星通信技术发展的必经之路。在卫星技术工作的过程中,卫星光通信技术的进步不但能够适应现代化卫星技术进步的过程,同时其过程的研究也具有非常关键的现实意义。卫星光通信技术有利于保证我国航天事业和航天技术在世界上的排名,能够增强我国的国防实力和民族实力。研究卫星光通信技术的概况与应用,有利于卫星光通信技术的进一步创新,对我国具有重大的意义。 光通信技术论文:室内LED可见光通信技术分析 摘 要:本文主要分析了LED可见光通信的基本原理及关键技术,然后就LED可见光通信的未来应用进行展望,以期促进LED可见光通信技术的发展与完善。 关键词:室内LED;可见光通信;应用展望 LED可见光通信系统具有十分广阔的应用前景。但当前LED可见光通信技术还不够成熟,距离商用还有一定差距,仍需要我们不断加强研究以进一步优化系统的各项性能。 一、室内LED可见光通信原理简介 室内LED可见光通信的基本原理是利用灯光的“明”和“暗”来分别表示数字信号“0”和“1”,然后将广播、图像、音频、影像等待发射的信息调制后加载到LED灯光上,通过LED灯光的高频闪烁将信号传送出去。由于LED响应速度极快,不会对人眼造成影响,因此能够在正常照明的同时实现无线通信功能。在信号接收端一般设置有光电探测元件,可以对接收到的可见光信号进行放大和解调处理,进而将其重新还原成广播、音频、影像等信号。 二、室内LED可见光通信的关键技术 1.光源布局 一般情况下,光源布局要考虑两点:一是组成阵列光源的内部LED灯的数量及排列方式;二是整个室内LED光源的分布。在室内光源设计中,为满足国际照明标准,通常将LED光源设计为白光LED阵列形式,构成各LED阵列的LED个数由LED间隔大小决定,而间隔大小需要综合考虑中心区域的光强度。在LED排列问题上,则要充分考虑信号接收面的照度要求与光强分布。同时在设计LED数量及排列时,还要考虑码间串扰问题。为提高通信质量,还应结合房间大小及内部设施陈列,尽量使室内同一水平面上的光功率保持一致,防止出现通信死角。此外,考虑到行人、设施等造成的遮挡,不可避免地会产生一些阴影区,对此可通过增加光源数量来减少阴影效应,但过多的光路径又会引发严重的码间干扰,因此根据室内实际情况科学设计LED阵列光源是提高通信效果的关键。 2.驱动电路优化 LED可见光通信系统设计中有一个非常重要的参数――调制带宽,它直接影响着LED调制能力的高低,进而决定着无线光通信系统的传输速率。调制带宽通常取决于有源区载流子复合寿命与PN结电容,在LED制造过程中,普遍采取的措施为减少载流子复合寿命与控制寄生电容,或者使用多芯片型白光LED,除此之外,通过对驱动电路进行优化设计也能有效地提升调制带宽。在综合电磁、噪声、温漂、光功率补偿等干扰因素的基础上,LED可见光高速调制驱动电路可设计为以下形式,如图1所示。 其中,BG代表晶体管,Dz代表稳压二极管,BG1与BG2构成发射极耦合式开关,BG3和Dz构成恒流源电路,能够稳定地为LED支路供应驱动电流。又因为此电路超出了线性范围工作,就算输入端过激励,也不会出现饱和,故开关速率十分高,理论上这种电路可实现300Mb/s的信号调制。 3. OFDM技术 OFDM即正交频分复用,该技术的主要原理就是把高速串行数据转变为相对低速的多路并行数据,然后分别对不同的载波加以调制。OFDM技术拥有极强的抗多径能力,如今已在高速无线通信中得到了普及应用。在LED可见光通信中,由于多路径会导致码间干扰,严重影响系统传输速率,因此通过引入OFDM技术来控制码间干扰是一个十分理想的选择。 目前,已有研究人员针对OFDM在LED可见光通信中的应用提出了一些可行方案,其中比较成熟的一种方案如下:该方案由LED照明阵列、电力线调制器、OFDM解调器3部分构成,信源电信号在发射端完成OFDM编码,并通过一直流偏置实现对LED光源的调制。经调制的光信号在接收端完成解调,并通过提取导频信号实现对信道状态的实时监测和更新。OFDM应用于无线光通信系统时,需要将高速串行数据以并行方式调制到多个正交子载波上,以减少码速率、消除码间干扰,同时还要在各OFDM符号间添加保护间隔,以彻底除去残余的码间干扰。 4.信道编码技术 赵俊、陈长缨研发了一种能够用于LED可见光通信的mBnB分组编码技术。该技术所采用的分组码在通信领域中已有十分广泛的应用,通俗而言,就是把原始信息码字以m比特为单位加以分组,并按照特定规则,以另外每组为n比特的码字进行表示,最后将新得到的分组用NRZ或RZ码的格式传输出去。其中,m n,且两者都是正整数,通常n=m+1。目前比较常见的编码形式有1B2B、3B4B、6B8B等。这种编码技术的优点如下:一是功率谱的形状相对较好;二是消除了基线漂移现象;三是能够稳定地进行误码监测和字同步。已有研究表明,6B8B编码的光信号在0.5m~2.5m距离内的通信十分稳定,不会因LED数量、串口模块分频等因素而受到显著影响。采用6B8B编码,能够在确保信号高速传输的基础上,使通信距离突破2.5m。 5.分集接收技术 分集接收的基本原理就是在接收机上设置多个方向的光电探测元件,并对不同方向上探测到的信号加以对比分析,然后选择其中信噪比最大的信号来完成通信,该技术在解决码间干扰和抗阴影效应方面具有良好的表现。在设计分集接收电路时,需要按照信号传输速率的高低将其分成两类:在通信速率较低的情况下(一般将100M以下作为低速率),使用低速率分集接收装置,即直接对多个信号进行叠加,从整体上增强信号功率。在传输速率较高的情况下,考虑到码间干扰问题,无法对信号进行简单叠加,需要增加一个专门的控制电路来进行信号评估和选择。通常而言,在高速通信过程中,直射链接方向的信噪比最高,因此优先将最贴近直射链接的方向作为信号接收方向。在采用分集接收技术的光接收机上,探测器尽可能均匀地分布在一个半球面上,从而能够以较少的探测器数量实现多个方向上的稳定接收效果,除非接收机被整个遮挡才有可能出现信号中断。 6.自适应传输技术 自适应传输技术能够有效克服LED可见光通信中的信噪比波动问题。在自适应收发器的发射端,有一个专门的DSP(信号处理器)负责机电定向系统的实时控制。DSP在通信系统中的普及和应用,在一定程度上改善了系统的信噪比,并且灵活性更强。同时,对于白噪声、多路径干扰等,也能够通过相应的信号处理手段加以解决。在自适应收发器的接收端,由于使用了单一的光电检测器,使得光前端设计大大简化,并通过某种定向机制使光能量作用于单个信道,从而减小了接收端视场,有效避免了环境噪声对通信稳定性的干扰,增强了系统对多路径畸变的抵抗能力。 三、LED可见光通信技术的应用展望 LED可见光通信技术有着十分广阔的应用前景,只要是基于LED的照明和指示装置均可以通过增加通信功能而获得一些全新的用途。例如,在博物馆中,可以在LED指示灯中加载相关展品的解说信号,只要游客携带了具有可见光通信功能的移动设备,就能随时获取展品的解说信息;在LED大屏幕或广告牌上加载相应的信号后,人们可以直接用手机等设备下载屏幕上的内容和信息,如广告信息、交通信息等;在车辆照明领域,可以为汽车前照灯增加信息传输功能,将车辆载重、车牌号、车速等信息自动发送到各类交通监测装置上,轻松完成缴费、登记、测速等功能,极大地方便了车辆信息的采集和管理,同时车辆尾灯也可用于向后面的车辆发送刹车、路况等信息,从而大大提高交通运输的安全性。 结语 LED可见光通信技术不占用无线频谱资源,可以直接对无处不在的照明灯光加以利用,在节能环保的同时实现高速无线通信功能。但目前该技术仍处于实验研究阶段,虽然研究人员已经针对光源布局、驱动电路优化、OFDM、信道编码等进行了大量的研究工作,但依然有一些技术难关亟待人们去攻克,相信在研究人员的不懈努力之下,LED可见光通信技术必将在未来社会中大放光彩。 光通信技术论文:光通信技术在电力通信系统中的应用研究 摘 要:随着社会的发展,电力通信系统已经成为社会主义市场经济持续进步的关键点所在。但是经济的发展和社会的进步对电力通信系统提出了更高的要求,不光要求成本的降低,还需要性能的提升。将光通信技术应用在电力通信系统中,不仅可以大幅度降低电力通信系统的运行成本,还可以提高整个电力通信系统的稳定性。因此,文章从电力通信网存在的问题入手,首先分析了光通信技术在电力系统中的应用,然后研究了光通信技术在电力通信系统中应用的关键点,以期为相关的研究提供可参考的意见。 关键词:光通信;电力通信;应用关键 1 电力通信网存在的问题 电力通信网主要分为电力配电网和电力调度网两种,主要是以电压为依据对两者进行划分。在整个电力系统中,电力通信网发挥着至关重要的作用。 因此,要进一步推动电力通信网的发展,满足当前社会的需求,就必须从当前电力通信网存在的问题入手,然后研究改进的措施。以当前的实际情况而言,电力通讯网存在的问题主要有以下两个。 1.1 DWDM设备组网不能满足实际的需求 以目前的实际情况而言,我国的大多数省份还在延用较为传统的MSTP设备组网,只有很少的一部分在使用DWDM设备网。但是,随着我国只能电网的不断发展,整个电力通信网络的负荷越来越大,已经不能满足社会的实际需求。这在一定程度上阻碍了我国电力通信网络的发展,迫切的需要系统升级。 1.2 自动化水平较低 在我国电力通信网络的发展中,长期存在着“重发轻供不管用”的现象。因此,电力通信网络的自动化水平很低,电力网架的结构也较为薄弱。 特别是在近几年中,社会的需求越来越大,当前的设备已经远远不能满足需求。因此,迫切的需要进行智能化的建设,提高供电水平,保证电力通信网络的正常运行。 2 光通信技术在电力系统中的应用分析 社会的发展给技术的进步提供了动力,电力通信网络的技术也是如此。由于社会的需求,电力通信网络的技术发展速度较快,在短时间内就趋于成熟。在电力通信网络中,光通信有着重要的作用,将之融入到电力通信系统中已经成为必然趋势。 光通信技术有三个发展的过程,也是三次技术的改革,代表技术分别是SHD技术、MSTP技术和ASON技术。在我国的目前阶段,ASON技术的应用最为广泛,也是最大化的缩小了我国和国际之间的电力通信技术差距。 ASON技术集合了信号的交换和传递,通过信号指令来完成一些列的需求动作,是一种新型的光通信技术。SHD技术、MSTP技术在不同的阶段也发挥了不可替代的作用,但是其电路保护和传送电路的技术还很不成熟,在发展中逐渐显露出了自身的弊端。因此,ASON技术发展了起来,不仅结合了前两者的优点,更实现了电路保护和维持电力网络的稳定性,给国家电力通信系统的发展和完善奠定了基础。 光通信技术在一定程度上对科学技术的依赖性较强,也需要较好的载体。以目前的情况而言,光通信技术需要电力光缆作为其载体。而我国的电力光缆数量以较快的速度增加,实现了大范围的覆盖,给技术实现提供了可能。 基于此,作为当前光通信技术的优秀,ASON技术融入到了当代电力通信系统中,增强了电力通信网络的功能,提升了其运行的质量,已经成为我国电力通信系统的技术发展趋势。 3 光通信技术在电力通信系统中应用的关键点 光通信技术应用在电力通信系统中,不仅提高了电力网络运行的安全性,还增加了电力通信网络的传输功能。因此,在科学技术高速发展的社会环境下,把握好光通信技术在电力系统中应用的关键点,将有利于提升光通信技术与电力通信网络的融合,推动电力通信网络发展的同时使光通信技术更加成熟。具体而言,光通信技术在电力系统中应用的关键点主要体现在以下几个方面。 3.1 组网方案的确定 光通信技术在电力通信网络中的组网方案主要有两种。第一种方案是以网络技术为前提,然后再引入光通信技术,然后把电力通信网络进行优化,实现其传输的标准化改造。 网络技术是这种方案的关键点,需要把软件和硬件配合起来,然后引入光通信技术,完善传统的电力通信网络。这种方案的优点就在于不仅实现了电力通信网络和时代的结合,更加快了电力通信网络反应的速度。第二种方案是在电力通信网络和光通信技术融合后再加入网络技术,和第一种方案的区别就在于,这种方案是在确定的传输平面下展开的,可塑性较弱。但是这种方案更加稳定,传输效率也更高,能够保障电力通信网络传输安全性。 电力通信网络融合光通信技术后的组网方案各有利弊,因此在选择的时候一定要考虑到自身的实际情况。特别是不同的技术要求和结构框架性能的要求,一定要从整体出发,挑选组网方案时,综合利弊,科学的选择组网模式。当然,电力通信网络的组网方案也有很强的灵活性,当工作有特殊的需求时,可以自主增加相应的模块,完善电力通信网络的性能。电力通信网络的组网方案确定后,其性能和框架虽然可以有小的调整,但是大的结构已经确定下来,若是选择错误,将对整个电力通信网络造成较大的影响,甚至影响电力通信网络的正常使用。基于此,选择组网方案的时候,一定要合理,切合实际的需求。 3.2 设施设备的选择 科学技术的发展给我们的生活带来了更多的便利,同时也对其运行的设施和设备提出了更高的要求。电力通信网络也是如此,特别是其优秀的光通信技术,对设备的依赖性很强,这是发挥其性能和优势的基础所在。因此,要建立标准化和规范化的电力通信网络,必须选择最恰当的设施和设备。在选择设备的时候,可以从以下几点入手考虑。 3.2.1 通用性和安全性的考虑 为了保障电力通信网络的正常运行,在遇到突发情况的时候也可以正常工作,在设置网络节点槽位数量的时候,一定要多预留几个出来,同时总线路带涉及的范围也要更广,这是从整体出发,保障设备的安全性。同时,在设备的选择时,一定要考虑到通用性,方便设备发生故障后的维修和更换。 3.2.2 卡板的挑选 在挑选卡板的时候,必须严格按照工程的要求进行,给卡板留出备份选择。卡板是线路排布的重要零件,选择卡板直接涉及到了后续的传输系统。因此,要从工程的整体入手,结合实际的情况,针对性的选择卡板。 3.2.3 设备的契合性 在选择设备的时候一定要符合光通信技术的要求,从现阶段的任务要求考虑实际的设备选择。若基本性能要求无法满足光通信的需求,就会造成后续的设备无法正常使用,严重影响电力通信网络的性能。 3.2.4 线路安排的分散性 电力通信网络的多方线路要尽量分散在不同的业务卡板内,这就可以避免单个卡板的损坏影响到整个电力通信网络。可以采用分线的方式,选择恰当的分线设备,使不同的业务卡板在电力通信网络中承担想同的作用。这样,当一个业务卡板发生问题后,不会影响电力通信网络的整体,保障电力通信网络的正常运行。 3.3 业务规划分析 光通信技术最大的优势就在于它可以提供不同层次和不同性能的网络传输服务,因此电力通信系统在规划业务的时候就可以从自身的实际情况入手,挑选利益最大化的方案和措施。 首先要考虑的就是业务和业务之间的距离最短,这样就可以最大化的节约成本,使运营的收益最大化。 其次,在距离想同的基础上,要选择跳数最少的网络,保证电力通信网络运行的稳定性,减少维护的支出。 最后,还要保证网络负荷的均匀,这样可以给电力通信网络的运行增加一层保障。在后期的运行中,还要有效的观察和监督电力网络通信的观察,根据实际情况管理网络中的项目,最大化的发挥光通信在电力通信网络中的优势。 电力通信网络的运营也有商业化的性质,需要靠盈利来维持日常的工作,还需要靠业务的合理性规划来实现自身的完善和发展。因此,电力通信网络的业务规划可以从商业的角度考虑,然后结合科学的分析,找出最优的规划方案。而具体的方案就是从光通信的特点入手,分别分析其运行的特点和运行的成本,然后综合考虑相应的取舍,最终实现业务的合理规划。 光通信技术在当代电力通信系统中有着极其重要的作用,虽然在较短的时间内取得了很大的发展,但是也有自身的问题存在。在实际的应用中,一定要结合自身的实际情况,在实践中不断检验和完善,让其发挥应有的作用,推动国民经济的发展。 4 结 语 光通信技术在电力通信网络中的应用较为广泛,很好的解决了传统技术的弊端,让电力通信网络的发展更加迅速。本文分析了电力通信网络的问题,也针对当前光通信技术在电力通信网络中的应用分析了关键点,希望可以给电力通信网络与光通信技术的更好融合提供一定的参考意见。 光通信技术论文:可见光通信技术仍存缺陷 近日,国内可见光通信技术取得重要突破,该技术的产业化可能和商业前景得到了广泛的关注。 可见光通信技术是一种新型的无线通信技术。它将通信和照明合为一体,具有节省能源的特性。与此同时,高速数据传输能力和不占用通信频谱资源也是可见光通信技术引起广泛关注的重要因素。然而,该技术也有其局限性和适用场景:例如传送光线不能够被阻挡,基本不具备通信穿透能力;波长太短导致受散射、反射、多径的影响很大;适用业务场景暂时不够清晰等。 德国物理学家Herald Haas正计划利用该技术拓展未来可以与目前传统WiFi技术形成互补的Li-Fi技术。这一预期中的技术能带来很高的数据传输速度。而且,Haas在技术设计中,希望能够充分利用目前的可见光设备,在不需要频谱监管的情况之下开展高速通信。通过这两种相互补充的技术,目前WiFi技术所出现的带宽不足、接入不稳定等问题有望得到解决,尤其是在一些点对点需要高速数据传输的场合―例如医院内的海量检测数据的高速传送场景。 可以预想的是,短期之内,可见光通信技术还将会在一些特种行业或是具有特殊非移动环境下高速数据传送的应用中使用,而不会成为WiFi或是蜂窝移动通信技术的竞争者。技术的应用范围和领域应该是作为主要通信技术的补充性技术,在行业应用领域会带来非常丰富的想象空间。 在普通民用场景方面,该技术存在以下缺陷。例如难以具备移动性、需要点对点在通信过程中连接、穿透能力弱等。因此该技术在普通民用场景目前难以实现产业化。 可见光通信技术如果能够成功地实现产业化,那么能源将被可见光替换,能源和信息的分布式网络将能够共享实现。或许到了那一刻,我们才能够真正体会到该技术对社会变化的真正推动。 光通信技术论文:LED可见光通信技术在专利申请中的演进 【摘要】 LED可见光通信技术利用LED照明设备进行高速通信、数据传输,具有广阔的应用前景。本文对LED可见光通信技术在专利申请中的主要技术分支演进行介绍。 【关键字】 LED 可见光通信 专利 演进 一、引言 可见光通信作为一种新兴的无线通信技术,具有如下优点: 1、可见光通信技术利用LED灯可以高速调制的特性,既实现了照明,又实现了上网通信; 2、可见光通信技术无电磁污染; 3、可见光通信技术具有高速通信的能力。 因此,可见光通信正受到越来越多的瞩目。 二、LED可见光通信技术在专利中的演进过程 笔者使用如下关键词在专利库中进行检索:可见光通信(Visible Light Communication,VLC); 发光二级管(lightemitting diode,LED)。检索截止时间为2014年5月29日,获得287篇发明专利文献。基于可见光接收端装置、发送端光源、通信中调制方式三个方面对主要技术分支演进进行介绍: 2.1 可见光通信在接收装置中演进 申请日为2003年,申请号为JP2003183092的专利公开了一种通过接收LED光来接收通信信息的可见光信息接收方式;申请日为2004年,申请号为KR20040056593的专利公开了一种使用摄像机接收通信信息的可见光信息接收方式;申请日为2005年,申请号为JP2005088869公开了一种使用照相机接收通信信息的可见光信息接收方式;申请日为2007年,申请号为JP2007063809公开了一种通过太阳能电池面板的输出变化来检测接收的照明光,并对接收到的照明光进行解调、显示的可见光信息接收方式。 2.2 可见光通信在发射端光源中演进 申请日为2005年, 申请号为JP2005088869、JP2005265694的专利公开了一种使用多色光源发送通信信息的可见光信息发送方式;申请日为2008年,申请号为JP2008196165的专利公开了一种使用单一光源,在回射光中叠加数据的可见光信息发送方式;申请日为2010年,申请号为EP10720372的专利公开了一种使用单一光源,借助于脉宽调制光源(LED)进行数据传输的可见光信息发送方式;申请日为2011年,申请号为CN201110190263的专利公开了一种使用白光LED驱动电路进行数据传输的可见光信息发送方式;申请日为2012年,申请号为CN201210060963的专利公开了一种使用有机电激发光二级管OLED数据传输的可见光信息发送方式。 2.3 可见光通信在通信调制方式中演进 申请日为2008年, 申请号为JP2008298941、JP2008298942的专利公开了一种使用OFDM进行可见光信息调制的方式;申请日为2011年,申请号为CN20118000246的专利公开了使一种用OFDMA调制发送,SC-FDMA接收的可见光信息调制方式;申请日为2011年,申请号为CN201110190263的专利公开了一种使用CJ-OFDM调制的可见光信息调制方式;申请日为2013年,申请号为CN201310167388、CN201310343233的专利分别公开了一种使用码分多址扩频的可见光信息调制方式以及一种使用OFDM调制,分频接收的可见光信息调制方式。 三、审查实践应用示例 通过对LED可见光通信专利技术演进的梳理,可以帮助审查员在审查时快速理解所审案件涉及的技术手段处于该领域发展所处的阶段,并迅速找到对比文件。 申请号:201210060944; 发明名称:基于LED可见光通信的智能照明系统; 申请人:郭丰亮 本案权利要求如下: 1.一种基于LED可见光通信的智能照明系统,其特征在于,包括:传感器模块、LED可见光通信模块、调整模块,所述传感器模块将感应到的信息送入LED可见光通信模块,所述调整模块根据传感器模块检测到的信息对LED灯进行调整,所述传感器模块通过所述LED可见光通信模块与所述调整模块连接。 首先判断本申请属于LED可将光通信领域的申请,技术效果是利用LED可见光通信技术实现照明系统在自控制时的数据传输。然后通过对LED可将光通信专利技术发展路线的梳理,可以很快定位到技术发展路线中的照明系统自控制分支,并且现有技术中已经有大量采用LED可见光通信技术来解决照明系统中的信号传输问题,如2011年8月公开的CN102164436A专利申请,其发明名称即为基于可见光通信接收机的自适应照明系统,显然该申请的技术方案也是通过可见光通信技术来解决照明系统中的信号传输问题,因此将其作为对比文件用来评述三性,从而可以提高检索效率。 光通信技术论文:新型材料有望带来超快全光通信技术 美国普渡大学研究人员开发出一种新的“等离子氧化材料”,有望带来超快全光通信技术,至少比传统技术要快10倍。相关在美国光学协会的《光学》杂志上。 光通信是用激光脉冲沿光纤来传输信息,用于电话服务、互联网和有线电视;而全光技术无论是数据流还是控制信号都是光脉冲,不用任何电信号来控制系统。论文第一作者、博士生纳萨尼尔・金赛说,对数据传输来说,能调制反射光的量是必要条件,“我们能设计一种薄膜使反射光增加或减少,利用光反射的增减来编码数据,反射的变化会导致传输的变化。” 研究人员证明了铝掺杂氧化锌(AZO)制造出的光学薄膜材料是可调制的。他们用铝掺杂氧化锌,在氧化锌中浸满了铝原子以改变材料的光学性质,使它在特定波长下变得像一种金属,而在其他波长下像高电阻介质。AZO薄膜的折射率接近于零,它能利用电子云状的表面等离激元来控制光。脉冲激光会改变AZO的折射率,从而调制反射光的量。这种材料能在近红外光谱范围工作,可用在光通讯中,并与互补金属氧化物半导体(CMOS)兼容。 研究人员的设想是利用这种材料来创造一种“全光等离子调制器”,或叫光学晶体管。在电子设备中,硅基晶体管负责开关电源、放大信号。光学晶体管是用光而不是电来执行类似任务,会使系统运行大大加速。用脉冲激光照射这种材料,材料中的电子会从一个能级(价带)移动到更高能级(导带),留下空穴,并最终与这些空穴再次结合。晶体管开关的速度受限于完成这一周期的时间。在他们的AZO薄膜中,这一周期约为350飞秒,比晶体硅要快约5000倍。把这种速度提升转化到设备中,至少比传统硅基电子设备要快10倍。
电气控制论文:PLC与电气控制论文 1工作过程导向课程开发的内涵 工作过程导向的课程是以职业工作的岗位能力作为课程培养的优秀内容及目标,这与传统基于知识体系的课程有着本质的区别,其课程的内涵也有着自己显著的特征.基于工作过程导向的课程其内涵包括三个方面:教学目标、教学内容、教学组织.(1)教学目标:将职业优秀能力的习得作为课程的主要教学目标.工作过程导向的课程定位与目标就与传统课程有着本质区别,工作过程导向的课程其本质目的是使学生通过课程的学习获得从事某一职业必须具备的能力,也有文献称为职业行动能力.目前在职业教育中,虽然已经对这一目标取得了共识,但是很多教育工作者将职业能力等同为职业技能,这是不科学的.职业技能仅仅是从事某一职业岗位所需的具体操作能力,而职业能力是一个更加广义的范畴,包含情感能力、构思能力、反思能力等,明确这一区别对课程开发具有实践指导意义.(2)课程内容:将工作岗位能力的获得作为课程的主要教学内容.工作过程导向的课程在课程内容上区别于传统课程在于其教学的内容的选取是根据职业工作的需要来选取教学内容,而不是根据学科的知识结构来选取教学内容.根据这种方式来选取教学内容实际上对传统的理论知识进行了弱化,而与实践紧密相关的隐性知识的地位得到了加强.隐性知识无论是获得、表述还是传授难度都较显性知识要高,这是为职业教育工作者提出了挑战.更高层次的教育在于培养以及激发学生的自主获得隐性知识的习惯和能力,这对职业教育受教育者的职业生涯更加重要,也是目前职业教育工作者还较少关注的一个问题.(3)教学组织:将工作岗位的进阶作为课程内容安排的主要方式.课程教学的组织是课程建设中的一个重要方面,传统课程的教学组织是按照知识的逻辑关系进行组织,这显然与工作过程导向的课程所要实现的教学目标不相适应.职业特征是工作过程导向的课程优秀,按照工作岗位的进阶来组织其教学就成为课程开发过程中所应该遵循的准则,其组织过程也是对原有知识体系结构进行分拆,进而根据工作行为的动态过程进行重构的过程.目前从事职业教育的工作者对知识体系的组织方式有着很大的思维惯性,这使得在工作过程导向的课程组织过程中常常难以达到“实至名归”的状态.总结工作过程导向课程内涵可以用图1表示其三个方面. 2工作过程导向的《电气控制与PLC》课程开发过程 《电气控制与PLC》作为一门职业岗位特征十分明显的课程,传统的知识系统型课程已经难以适应该课程的教学要求,迫切需要按照工作过程导向进行该课程的开发.根据此课程的特点,工作过程导向的《电气控制与PLC》课程开发过程如图2所示.在课程开发过程中,通过专任教师与不同合作对象的配合,使其能够与该课程对应的工作过程零距离,使所承担的教学活动能够培养出胜任工作岗位的合格工作者.(1)在岗位能力调研阶段,通过任课教师通过到企业与工程技术人员一起进行实地调研,明确《电气控制与PLC》所对应的工作岗位是维修电工,该工作岗位具体需要的优秀技术能力为机电设备电气控制安装与维修.(2)在岗位任务分析阶段,任课教师与行业专家一起具体分析课程对应的维修电工岗位典型的工作的任务,也为课程内容选取和学习情景的构造积累素材和奠定基础.(3)在课程结构组织阶段,任课教师在职教专家的指导下对与本课程相关的其他课程进行整合,避免教学内容遗漏与重复.(4)在课程内容选取阶段,任课教师根据前面确定的岗位能力、岗位任务以及课程整合的结构,在岗位能手的协助下选取本课程具体的内容,同时也将学习情境构造完成.(5)在教学活动实施阶段,任课教师与学生在构造的学习情境下完成预定的教学任务.(6)在教学完成后,任课教师在教育专家的指导下对本课程的教学质量进行评估,并提出改进意见,促进今后的课程建设工作. 3结束语 我国传统的职业教育历来重视知识的传授而忽视工作实践能力的培养,工作过程导向的课程将课程的教学目标直接瞄准学生将来所从事的工作岗位,教学内容也以工作任务为载体开展教学活动,更有利于学生的职业能力的培养.本文在分析工作过程导向课程内涵的基础上,开发了机电一体化技术专业优秀课程:《电气控制与PLC》,该课程以应用于机电一体化技术专业的教学中,取得了很好的效果. 作者:单位:宋雷 王文蓉 陈湘 广东技术师范学院机电学院 广州科技贸易职业学院 广州戴卡旭铝铸件有限公司 电气控制论文:虚拟训练系统电气控制论文 1系统优点 (1)职业性:知识和内容符合课程标准要求,满足机电一体化专业电气设备维护工作的要求,符合学员的认知规律和知识水平。(2)实践性:虚拟训练系统内容应贴近实践,有效辅助实践技能的形成。(3)情景性:设置的训练场景仿真实际生产过程,营造情景化训练氛围,学员能真实体验训练过程。(4)过程性:训练的设置要注意知识的产生发展规律,注重训练的过程的科学合理性,注重阶段性检查,注重层层推进性。(5)趣味性:表现形式形象生动,包含趣味,从而有效提高学员学习训练的积极性。 2所采用关键技术与实现途径 2.13D建模与Web3D技术 目前三维建模技术已经非常成熟,利用3D建模技术构建电动机、常用低压电器三维模型,采用层次建模方法,利用树状结构表示电动机、常用低压电器的各个组成部分。该系统是基于网络实施虚拟教学的,网络传输受带宽的限制,所以3D模型不能设计过于精细,建模完成后需要二次优化处理,在保证不失真的情况下,尽量减少面数以缩小模型文件大小,然后通过插件导出Web3D软件所支持的文件格式,在本系统中三维模型采用SolidWorks2012进行设计,通过3DMAX2012进行渲染,再利用Cult3D进行3D模型交互设计,利用Flash面向对象编程技术实现控制线路安装、调试与故障排除虚拟操作,然后通过IE浏览器。 2.2人机交互技术 根据电气设备零部件操作的关系,利用Cult3D和FlashActionScript技术,在模型中添加各种交互功能,建立Web3D和Flash对象,实现虚拟训练。 2.3网络集成技术 本系统采用B/S模式,综合应用Web3D、Asp、Jscript、HTML及网络数据库等技术,构建一个基于Web浏览器和虚拟现实技术的电气设备虚拟训练系统。其中,Asp技术负责界面显示,MySQL数据库技术负责数据的存储,Web3D和Flash技术建立交互式电气设备模型,共同实现电气设备的三维可视化展示和(二维、三维)虚拟训练系统。 3推广应用前景和效益分析 整个系统研制完成后经试验,性能较好,安全稳定可靠,满足训练,达到与实装一样的训练效果。可应用于《电力拖动控制与PLC》、《电机与电气控制设备》等专业主干课程的技能训练,用于学生教学与训练,可增强对器件结构组成、控制线路工作原理与操作技能的掌握,提高学生专业理论和专业技能,适应岗位任职需要,满足电气设备维护岗位随着设备信息化的不断提高对电气设备操作维护人员技能的要求,进而加快学员能力素质的形成,使训练效率与效果得到显著提高。 作者:胡永胜 单位:第二炮兵工程大学士官学院 电气控制论文:线路设计与电气控制论文 1电气控制线路设计的原则 1.1线路设计控制方式通用化原则 通用化指的就是制定的线路设计方案,可以使生产机械设备加工不同性质对象。所以,在电气控制线路设计过程中,一定要尽可能选择满足设计要求,并且在实践活动中可以普遍运用的线路设计方案,进而符合生产机械设备、工艺等方面的要求,保证电气控制线路设计工作的有序完成。 1.2线路设计控制电路电源可靠性原则 电路电源是电气控制工程中确保机械设备正常运行的基础与前提,一定要予以高度重视。在进行线路设计的时候,一定要对配电方案、接地回路、线路布局等因素进行全面的考虑,确保电路电源负载处在标准范围以内。与此同时,一定要加强控制系统各电路的设置,避免其互相影响,并且,防止出现振蕴、电路过热等问题。除此之外,当线路控制非常简单的时候,可以选择电网电源;当生产机械设备自动化程度比较高的时候,可以选择直流电源。 2强化电气控制线路设计的策略 2.1尽可能减少连接导线 在设计电气控制线路的时候,设计人员一定要充分考虑各元器件的位置设定,尽可能减少配线连接导线。如图1(a)所示线路连接是不合理的,主要原因就是,一般按钮是安装在操作台上的,而接触器是安装在电气柜中的,也就是说,在设计控制线路的时候,需要从电气柜中二次引出连接导线,使其和操作台进行连接,所以,一般而言,均是将启动按钮和停止按钮进行直接相连,这样就可以减少一次引出连接导线。如图1(b)所示线路连接是合理的。 2.2确保连接电器的线圈正确 一般而言,电压线圈是禁止串联使用的,如图2(a)所示线路连接是不正确的,主要原因就是,其阻抗不相同,进而非常容易导致出现两个线圈电压分配不均衡的现象。尽管两个线圈型号一致,外加电压是其额定电压之和,那也线路也不可以进行这样的连接,因为不管是如何连接导线,所有电器动作总是存在着先后之分,而当其中一个接触器动作的时候,其线圈阻抗就会逐渐增加,进而造成该线圈的电压也随之增加,进而出现另一个接触器无法吸合的情况,出现线圈被烧坏的问题。如果是两个电感量相差较大的电器线圈,也是不可以进行并联的。如图2(b)所示的直流电磁铁YA、继电器KA并联,在此连接形式下,接通电源之后,能够进行正常运行,但是切断电源之后,就会因为电磁铁线圈电感量大于继电器线圈电感量,出现继电器电感量释放快的情况,但是电磁铁线圈产生的自感电动势就会致使继电器出现吸合现象,导致继电器出现误动作。如图2(c)所示线路连接是正确的。 3结束语 总而言之,电气控制线路和机械机电设备应用有着非常密切的联系,正确选择电气控制方案,合理选择电气控制线路,可以有效提高机械机电设备的运行效率,并且保证机械机电设备的正常、安全、可靠运行,对提高生产效率与效益有着一定的积极作用。所以,一定要重视电气控制线路设计工作的分析与研究,保证其具有较好的科学性。 作者:唐亦敏 电气控制论文:过压继电器与电气控制论文 1过流继电器的整定方式 在过流继电器进行整定时,关键的组成部分为电路开关、电流发生器、整流器、测试电流表、单相交流低压电源、毫伏表,在电路运行中,过流继电器可以充分发挥各项保护功能,比如过压保护、欠压保护、过流保护等。在过流继电器运行之前,对于三相电流的流过值应该提前设置,一旦三相电流出现故障,整个继电保护装置都会处于故障状态之下,在故障情形下,显示屏会将电流流过值显示出来,可以通过人工干预和延时设置方式对这一状态进行改变,在电流变化的情形下,继电保护器可以给予修改,对跳闸实施延时操作;如果在线路运行过程中,电压一直处于较高状态,继电保护装置就会启动过压保护功能,实施相应的保护措施,此外还会启动报警方式,比如闪灯、警告音等,如果继电保护器发生故障,在液晶显示屏上,电压值变化情况也会显示出来,此时可以通过人工干预和延时设置等方案对这一问题进行改善;在设备大的运行过程中,如果电压一直处于偏低状态,继电保护器开启的保护模式为欠压保护功能,当故障状态恢复正常后,此种保护功能可以实现实时关闭,自动退出故障状态。在过流继电器实施整定的过程中,首先应该进行通电试验,在完全断开高速开关的情形下,实施升压试验与降压试验,对电力电压的整定情况给予密切观察,一旦电压处于稳定状态,整定工作便可以立即开展,在实际整定过程中,对于相关检验装置的变化情况应该仔细观察,比如毫伏表、电压表、电流表等,相关数据的变化情况应该给予及时记录,通过此操作,不仅能使系统的稳定性得到提升,还能营造一个安全的作业环境,让操作人员放心、有效的开展工作。 2过压继电器的整定方式 在过压继电器实施整定操作时,关键的构成部分为单相调压器、倍压整流型电压发生器、测试电压表、单相交流低压电源、电路开关等,可以对不同状态的故障实施保护,比如动态断相、静态断相、欠压、错相、电压不平衡以及过压等内容。在电气设备运行过程中,如果出现断相问题,此时开展的保护措施为动态断相保护;在设备处于非工作状态时,一旦出现断相问题,此时开展保护措施为静态错相保护功能;在线路运行过程中,如果电压一直处于偏高状态,可以实施过压保护;当三相电压出现不平衡问题时,电压不平衡的保护模式会立即启动,有效的改善这一故障;在线路运行过程中,出现错误电源输入的情况下,可以启动错相保护措施;一般在线路运行都提前设有预设电压,如果线路电压处于较低状态,可以开启欠压保护,是一种有效的保护方式。在过压继电器实施整定过程时,首先应该进行初次通电试验,在具体的试验过程中,应该将高速开关断开,在继电保护器的基础上,有针对性的开展整定电路,进而实施降压试验,在试验过程中,对于压升与压降的情形应该给予密切观察,是否有异常情况存在,当压升与压降恢复到正常范围后,可以立即合上告诉开关。当合上高速开关后,接下来对过压继电器进行再次整定。在实施整定过程时,对于电压表的指示情况、过压继电器动作应该实时密切观察,对各种情况给予严格记录,所有操作完成后,再对过压继电器进行调整。在电路运行过程中,对于保护对象,继电保护器可以实时监控和判别,针对具体的异常情况,比如警告信号、动作信号等,选择必要的断路方法,迅速自动切断有异常表现的设备元件,实现故障的有效恢复,起到隔离的作用和保护作用,促进电气设备的安全、稳定运行。 3结束语 综上所述,在电气设备安全、稳定的运行过程中,继电保护器是重要的控制部分,在电气设备运行和生产等环节中,可以有效地实现各种保护功能,在对继电保护器实施整定工作的基础上,应该维护好控制系统功能的良好性能,促进电气系统的稳定运行。 作者:屠光超 单位:江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院 电气控制论文:PLC编辑程序电气控制论文 1指令的基本功能分析 初学者在学习S7-200系列PLC指令时不必过分强调掌握了多少指令。只需要掌握一些基本的指令并能编辑出50行以上的有效程序解决问题即可。随后在程序规模编辑扩大的基础上,继续提升指令的掌握量即可。例如,(1)按照软件快捷键学习时我只是掌握F4、F6和F9功能而已。(2)按照实际功能可分为条件运算指令和输出控制指令及程序处理指令。所谓条件运算指令,必须了解的是取正位、反位、比较指令,其中比较指令往往涉及到字、字节处理指令。输出指令中置位和复位指令的优先级别都高于普通线圈指令。(3)按照控制对象规模可以分为(单)位操作指令和多位操作指令。S7-200系列PLC对字和字节的划分自有一套法则,认定字节高低位是以位书的高低为正序,而认定字节在字和字节或字在双字中的高低是以字节号为反序的。如MB31为M的最大字节。则MW最大为MW30,MD为MD28,其加减乘除运算后,高低位依次是MB28、MB29、MB30和MB31。 很多有经验的编程者实际操作时,程序也不是信手沾来的。PLC虽然很多人按照国际管理已经称为PC了,但是其逻辑分析功能仍然是学习的主导。什么是逻辑?逻辑就是一种不能有错误的逐步推断。以下面两个实例分析程序设计要求和逻辑建立。很简单,程序是一种逻辑,算法。因此,逻辑需要也可以纸面建立,如下工步序号所示。 3程序的分块分段处理 所谓程序的分块、分段编辑和执行处理,就是我们在编辑程序的时候有意将程序分成一块一块的单独编辑后汇总;校验运行程序的时候我们也分段观察不同输入下的输出。S7-200系列PLC主要划分程序的方法是:(1)主子程序:适应比较大段的分块程序;(2)顺控程序:适应条件转换多,但是每块不大的程序设计;(3)跳转、FOR、NEXT等条件指令。本文仅论述顺控程序的一些潜在要求。所谓顺控程序,就是通过SCR和S位控制的块程序的开头,SCRE结尾,SCRT跳出的不宜太长的指令块。但是,S7-200系列PLC在使用时有一些潜在的要求需要使用者注意。(1)程序划块是以S0.0开头的,一旦进入某一块程序时,块外的程序仍在一个扫描周期内循环执行。(2)进入块后,跳出的唯一方式是将所有的S位置零。如果跳到一个并不存在的块内。如S31.7是空块,则除了系统重启没有返回PLC程序的其他方法了。(3)此外S指令顺控程序最需要注意的就是对于输出的控制。置位和复位指令是可以带出块的。而且复位指令的优先级高于普通的线圈输出。那么,在一个块内如果PLC程序使用了复位指令,下一个块内重新使该位上电就不能使用普通的线圈输出指令,而必须是置位指令。 4结语 编辑程序不是一步到位的工作,但是整体教授时还是有若干经验,主要来讲就是基础的把握和逻辑的建立,也即首先要分清输入、输出的关系:理清分支、逻辑顺序、考虑隐含条件、掌握输出的矛盾性。隐含条件分为两类:(1)程序设计要求没有直接提到但是设计者思维必须想到的常理性要求;(2)各系列PLC中自己程序的潜在要求。 作者:张艳梅 电气控制论文:PLC技术机械电气控制论文 1在机械电气控制装置中PLC技术的类型分析 在机械电气控制装置中应用PLC的另外一种形式,分散的控制机械电气控制装置是它在装置中进行应用的主要作用所在,运用集中的方式进行管理,将装置当中的危险部分尽最大限度的予以分离,对装置进而进行有效的控制与监督,简单的来讲,确保机械电气控制装置的稳定、高效和安全应用是DCS系统的主要作用。通过PLC技术组合而成的DCS系统对计算机有效的进行利用,确保DCS系统对现场控制站、监测站等场所的信息能够准确的进行接受,利用对信息的收集、整合与处理等,确保最佳的状态能够存在于控制装置当中,一旦有故障存在于装置当中,就会立刻的获得信息,并且有效的分散故障,对装置重新进行调整,防止整个装置的运行不会受到故障部分的影响,但是,在机械电气装置中要想将DCS系统的作用充分的发挥出来,需要确保构成这个系统的显示单元、控制单元和通信总线等构成部分的合理性,构成有效的、完整的DCS系统,确保该系统的功能可以有效的被使用,为对机械电气装置进行优化将良好的条件创造出来。 2应用分析 (1)对PLC技术的应用类型上进行确定。为了在机械电气控制装置当中对PLC技术进行应用,就要对PLC技术类型上进行确定,在整个设计应用环节当中这项工作有着基础性的作用,将PLC技术的使用类型确定出来是非常关键的,为确保选取的类型在机械电气装置中能够得到有效的应用,应该与机械电气控制装置的整个情况上予以结合进行合理的选取。(2)控制开关量逻辑。在机械电气控制领域当中应用PLC技术,PLC的基本工作内容当中就包含了开关量逻辑控制,原始的继电器可以有PLC装置和它的内部技术进行取代,一起实现对电路的顺序控制和逻辑控制,在开关量逻辑控制中应用PLC技术,它的控制对象不单纯的只是对一台设备进行控制,还可以在生产线路中将PLC装置拥有的开关量逻辑控制接入进去,使其能够控制组合机床和生产线。(3)控制模拟量。在工业生产中模拟量是一种术语,指的是可能出现在生产中的变量,然而人们对这样的变量却没有办法进行预测,例如速度的变量、温度的变量等。生产的进度和生产的质量会受到模拟量的影响,一定要采取一定的方式来控制模拟量,但是并没有可行的技术存在于传统的工业生产当中,直到出现了PLC技术之后,才实现了对模拟量的控制,在电气控制系统和电气模拟装置当中应用了PLC技术,而且在应用的时候有效的控制模拟量,实现数字化和模拟量之间的有效转化,令其被控制器能够很好的进行控制。(4)集中性对系统控制。主要是有多个设备和一台功能大的中央PLC坚实系统构成了该控制系统,并且构成了一个计算控制系统,这个系统拥有中央集成式的功能。在这个系统当中,不相同的设备当中可以利用运行的顺序和适宜的方式构成一个通过中央PLC系统一起处理的程序,由此发现,和单一式的控制系统进行比较这种集中式的控制系统有着运行效率高、成本低的优越性,但是也有一定的弊端存在于其中,一旦需要改变其中某一控制对象的程序时,需要停止整个控制PLC控制系统的运行,造成别的控制对象也需要被迫停止工作。(5)分散性系统控制。在这个系统当中,每个控制对象在PLC控制系统当中都是经过分别处理而成的,并且各个PLC控制之间都可以利用合理的信号传输来将内部网络的连锁反应上予以实现,来将控制任务上予以完成,或者对传输信号利用上位机经过总线实施传递。在该系统当中,对机械控制方式的应用主要是众多机械生产线的控制形式,使用相应的数据在不同的生产线之间进行连接,有不同的PLC对不同的控制对象进行控制,如果需要停止运转其中的某一台PLC,不会影响到其他的控制器。近些年,科学技术进入了一个全新发展的阶段,能够将过程控制和PLC技术有效的结合起来,对底层的控制任务因此就能更好的给予完成。(6)运动控制。利用PLC技术能够对直线运动和圆周运动等进行有效的控制,在控制系统里面,以前的控制模式直接的作用在执行机构和传感器当中,该系统可以利用运动控制模块来完成工作,例如可以在驱动步进电机和多轴位控制模块当中进行运用等。 3结语 随着科学技术的发展与进步为我国机械电气工程的发展带来了巨大的推动作用,并且在机械电气控制装置当中逐渐的将PLC技术应用了进来,它不但能够有效的控制装置运行中的故障,将FCS系统和DCS系统在不同的环境下分别进行应用,确保了电气控制系统稳定、正常的运行,是现阶段机械电气部门应该积极借鉴的技术手段之一。 作者:阮国强 单位:唐山曹妃甸实业港务有限公司 电气控制论文:DCS系统与发电厂电气控制论文 1、DCS用于发电厂电气控制系统的优势以及目的 1.1DCS系统的开放性与灵活性特征 从设计角度而言,DCS系统设计环节具有系列化、标准化、开放化等特点,系统通信方式是以局域网网络为基础,从而实现稳定可靠而又高效的信息传输。按照发电厂电气控制系统的实际功能需求,对DCS系统功能进行相应扩充及优化,由于是按照模块化设计方案执行,因此能够相当快捷的把计算机添加到系统通信网络中,或者是进行一些计算机的删除,在这个过程中对其他计算机的运行情况不存在不良影响。DCS系统在运行时,对于组态软件而言,其软件和硬件组件能够利用不同的流程应用对象的方式实现。具体实现方式是对测量信号、控制信号以及其对应连接关系进行确定,基于控制算法库对控制规律进行选择,还有就是按照图形库对基础图形监控画面进行调用,因此整个控制系统的构成相对简单和灵活,具有很高的可行性。 1.2DCS系统的可靠性特征 由于DCS系统在运行时,每一台计算机都具有分散系统控制的功能,并且可以独立实现,因此要求系统结构采用容错设计方案。这种方案哪怕是其中一台计算机出现问题,也无法对DCS系统整体功能产生直接影响。而且由于在DCS系统中,每一台独立的计算机所承担的任务相对单一,因此从功能实现方式分析,对结构、软件固定的计算机设备进行选择,从而对计算机运行的稳定可靠性的提高起到一定的促进作用。 1.3控制功能齐全的特征 具有较多的控制算法,把批处理控制、顺序控制还有连续控制进行了集合,不仅实现了自适应、前馈与串级的控制,还实现了解耦与预测控制,还能引入要求的特殊控制算法。DCS系统构成方式具有非常好的灵活性。处于底层的过程控制级往往存在着分散的数据采集站、现场控制站等就地实现控制与数据采集功能,再经由数据通信网络传输至生产监控级计算机,生产监控级接受来源于过程控制级的数据并对其实施对应的集中操作管理。 1.4完全集控运行 DCS系统可以实现全部电气设备进行监控和操作,和机组控制组成一个综合自动化系统,帮助运行人员能够在任何一台DCS终端上实现电气系统整个机组进行监控和管理,使得单元机组具备了监控集控运行的功能。 1.5提升电气控制稳定可靠性 对于DCS系统来说,其本身的稳定可靠性非常明显,其不仅取代了原本继电器,还取代了固态逻辑,主要因为运用了配置冗余这一手段,这样便减少了操作终端,更重要的控制系统稳定可靠性显著地提升。除此之外,其内部里面拥有许多联动逻辑,明显减少了人为失误,主要由于对操作闭锁及操作准许检查逻辑进行设置。 2、电厂电气系统纳入DCS监控的范围 按照电气控制具有的特征以及单元机组运行过程的特性,需要把发电机变压器组这一电气系统控制纳入DCS监控,也要把电源这一电气系统的控制纳入。由升压站至电厂侧的主厂房里面存在的厂用电快切系统及自动同期系统、发变组系统、高压启备电源系统、柴油发电机组、直流系统及UPS系统这些电气系统都要纳入DCS监控之中。 3、发电厂DCS控制方式 把DCS系统应用到发电厂之中的电气控制系统里面的时候,需要遵循以下原则:把之前计算机数字化设备当成前提,发挥电气控制的全部功能。发电厂电气控制系统中最普通的故障录波设备、发电机励磁调节设备而言,对应的工作情况、动作状况等都以数字化处理为基础,利用通讯方式将信息传输到DCS系统中。控制系统和DCS系统要独立运行,这一点也非常重要,对于保障发电厂电气系统运行安全有直接影响。DCS系统实现时,电气系统输入信息和输出指令等都是以通讯的方式呈现,一方面能够保障系统的独立安全的运行,另一方面还可以节约在DCS系统的电线、电缆等设备投资。最重要的是输入DCS系统中的数据信息将应用于机组综合控制及全厂信息系统。当运行后一段时间后,达到相关负荷标准后,可以利用自动或人为的方式。机组停机时,主控回路传递对应的控制操作指令,对电气系统进行操作,使其切换到关闭状态。其存在以下几项特征:促使专门控制装置的优点与数字化装置的通讯优点得以发挥,不仅促使系统总体构成的经济性与实用性明显提升,也促使它的可靠性变得更高;信息集中就是这种形式的分散控制。对于此类分散控制系统来说,其经常需要涉及到各种厂商的不同设备,热工控制以及电气控制都存在较为清楚的界面,能够根据之前的专业化系统设计、调试与维修;此时只要对通讯问题进行良好地处理,通常之下,组成的整体控制系统依然属于真正的分散控制系统;能够让之前阐述的电气控制进入DCS之中. 4、DCS系统应用时的注意事项 4.1分配电气控制功能方面 从分配电气控制系统的功能而言,发电厂电气控制系统在运行过程中,对应的工作参数及控制逻辑关系都要先经过科学计算和调试,而且系统运行模式一旦形成就进入恒定状态,不能轻易变动,如果要对控制系统逻辑关系进行调整,需要经过工程师站进行代码传输,恰好DCS系统不支持代码在线传输,因此这个过程有可能带动控制系统内部其他程序出现误操作,所以需要注意电气控制功能分配的问题。 4.2装置时钟配合方面 针对装置时钟配合方面而言,发电厂电气控制系统引入DCS系统,可以实现对整个电气控制系统的集中控制,相互独立而且布局分散的终端处理器共同联合工作,从而促进控制任务顺利完成。 4.3系统设计的配合问题 配合对DCS系统的设计相当重要,和后期的运行状态存在关联,进行设计的时候,务必综合考虑问题。之前进行的设计,大都为电气专业对清单实施简单地列举,然后安排热控专业的实施装置,系统具体运用的时候,此类设计方式不能充分地发挥很好的性能,相当不利于系统运行。因此为让系统可以良好地适应实际性能的发挥,进行设计的时候,需要安排至少两个专业一起进行,应认真地分析系统规模、容量与功能的分配,认真地计算实际上进入DCS的量,对于其在实际运行中所要表现出来的功能,以及软硬件的配置等,均应实施有效的论证,确保系统能够高效顺利地运行。 4.4系统调试问题 当DCS系统用于电气控制系统之中之后,需要进行和之前不一样的系统调试工作。在之前,进行系统调试工作的时候,需要分开进行热控系统调试与电气系统的调试,对应专业的人员相当熟悉自己所学的专业,进行调试会有好的效果。当进入到DCS系统里面后,热控调试工作者不能完全了解电气系统,同时电气人员也不完全了解DCS系统,进而导致调试功能的缺失。因此为确保系统顺利地运行,要于调试环节,有效地安排人员,确保整个的优化,确保整个系统可以顺利稳定地运行。 5、总结 总的来说,本文以DCS系统在发电厂电气控制系统的应用为优秀,先对DCS系统的开放性、灵活性、可靠性以及功能齐全等优势进行总结,继而研究发电厂电气控制系统引入DCS系统过程中,控制系统和DCS系统二者之间要保持相对独立的运行关系。这个设计方案中电气控制系统的相关装置设备运行情况、数据参数等要以数据通讯方式传输到DCS系统,保证二者相互独立运行,并且运行安全、稳定、可靠。 作者:王玉栋 单位:武汉轻工大学电气与电子工程学院 电气控制论文:机床电气控制论文 1课内项目选取 1.1电动机典型电气控制系统设计与实现: (1)金型铸造厂冷却电气控制系统的设计与实现;(2)高炉车间往复运料车电气控制系统设计与实现;(3)吉化污水处理厂1号排水泵电气控制系统设计与实现;(4)整流车间水冷自动投切控制系统的设计与实现。 1.2常用机床电气控制线路的故障诊断与检修: (1)‘巨达机械厂23040摇臂钻床电气控制线路的故障诊断与检修;(2)恒达机械厂x62w万能铣床电气控制线路的故障诊断与检修;(3)‘巨达机械厂20/5t桥式起重机控制线路的故障诊断与检修。 2课外项目选取 2.1电动机典型电气控制系统设计与实现 (1)物流传输线自动控制系统的设计;(2)一汽轻型喷涂车间搅动泵电气控制系统的设计。常用机床电气控制线路的故障诊断与检修:(1)‘巨达机械厂M7120平面磨床电气控制线路的故障诊断与检修;(2)恒达机械厂23040摇臂钻床电气控制线路的故障诊断与检修;(3)‘巨达机械厂电动葫芦电气控制线路的故障诊断与检修。 2.2知识处理项目(1一4)技能点 电路的设计;电路的布局;电路的装接;电路的调试。知识点:器件的识别;器件的检查;器件的选取;自锁电路;联锁电路;互锁电路;时间控制;降压起动;顺序控制。项目(5一7)技能点:机床操作;机床电气故障维修;起重机操作;起重机电气故障维修。知识点:机床电路识读;机床控制电路分析;机床电路故障分析;起重机电路识读;起重机控制电路分析;起重机电路故障分析。 3实施过程(例:龙山机械厂工业风机电气控制线路的设计) 3.1教师(甲方)活动提出工作任务。 3.2学生(乙方)活动 (1)按计划方案设计冷却系统电气控制原理图;(2)根据被控系统的电路参数选择低压电器元件型号及导线规格;(3)列出冷却系统电气控制线路元器件清单;(4)根据现场安装条件及控制要求设计控制柜柜体;(5)根据已设计的柜体尺寸来设计电气元件布置图;(6)根据电器元件布置图设计电气安装接线图。 3.3教师(甲方)活动 教师巡回指导并提问。54甲方提高制冷速度,需要提高电动机转速,给出新的生产任务书。55乙方根据任务书中电动机参数的改变重新选取电器元件的型号及导线规格。 4考核方案 对学生在项目实施过程中的表现进行跟踪记录,注重能力考核;教学考核方法和企业作效能考核方法相结合;教师考核与学生评价相结合;技能考核和综合素质考核相结合。 5结语 新的教学方法已经在多个电气自动化专业教学班学生中开展实施,学生的学习兴趣有所提高;学生基本养成独立学习的习惯;学生的创新能力得到提高;分析问题、解决问题的能力增强;学生团队合作意识增强;实现学生的“零距离”上岗。 作者:杨勇 单位:吉林电子信息职业技术学院 电气控制论文:电机与电气控制论文 1.制定任务 “机电理实一体化”教学模式中,根据教学内容和电工考核知识点将项目划分为三大模块的内容:模块一为常用低压电器的识别和检修。要求学生能正确识别常用的几种低压电器:熔断器、开关、交流接触器、热继电器,熟知分类、功能、基本结构、工作原理,熟记图形符号和文字符号。模块二为电动机典型控制线路的安装,此模块是整个教学过程的重点,具体教学内容和课时安排如表1所示。模块三为常用机床电气控制电路的分析。主要内容包括CA6140型车床电气控制电路的分析及检修;M7120磨床电气控制电路的分析及检修;Z3040摇臂钻床的分析与检修;X62W型卧式铣床电气控制电路的分析及检修;T68卧式镗床电气控制电路的分析及检修。 2.分组实施 任务布置下去之后,下面就是组织学生分小组,每个小组分3~4人。分小组的时候,考虑到学生的层次不同,要求按照动手能力的强弱合理分配。考虑到原来的实验环节中,学生依赖心理比较强,等老师示范之后再动手,主动性不高,效果也不好。这次在《电机与电气控制技术》实践教学过程中采用了一些新办法,事实证明学生的积极主动性得到了很大的提高,整个教学环节中洋溢着求知好学的气氛。师生共同发现问题、解决问题,收获颇丰。具体的实施过程就是首先打破过去的“组长化”,不再固定哪个学生讲解、汇报,人人都有可能是组长。这样的话,学生就不会再抱着等靠的心理,因为每个人都可能被抽到,所以每个人都会认真地对待理论课和实践课,学习的积极性显著提高。在给学生布置任务的时候,要培养他们独立思考问题,用实践去验证理论的好习惯。通过实践,学生会发现每次项目在实施过程中都会出现一些问题,在不断的发现问题过程中,学生积累了很多解决问题的经验,将理论知识点也掌握得更加牢固。由于每次都能将所学知识实用化,学生的积极性也得到了提高。 3.教师队伍一体化 “理实一体化”教学模式对教师队伍的建设提出了更高的要求。要实施一体化教学,要求教师不但具有扎实的理论基础,更要有娴熟的实践技能,丰富的现场解决问题的能力。我系的专业教师95%以上都取得了双师证,50%以上的教师有过企业顶岗锻炼的经历。同时为了加强教师素质,系里积极与企业建立联系,聘请专业技术人员来学校实训中心辅导,将积累的大量实践经验传授给教师,真正做到教师队伍的理实一体化。 4.项目考核 传统的教学考核主要是平时占40%,期末考试占60%,体现不出实践的考核成绩,学生纯粹为了考试而学习。采用一体化的模式之后,考核中也量化了实训的成绩。平时成绩按照小组打分,参照各组平时的理论讲述,动手能力,合作情况,竞赛结果逐一给分,占30%;课程设计实训成绩占30%;期末考试卷面成绩占40%。通过这种考核方式,综合反映出学生的掌握情况,促进了学生的学习积极性。综上所述,“高职院校采用理实一体化”教学模式可以改善多年以来一成不变的教学方式,改变学习环境对提高学生的学习积极性,激发学生的学习兴趣,提高教学质量。这种模式不但适用于《电机与电气控制》这门课,还可以用于机电类其他实用性较强的专业。只有不断的摸索创新,才能找到更适合高职高专院校学生的教学模式,使学生更能得到社会的认可。 作者:江琴 单位:淮南联合大学实训中心 电气控制论文:项目化教学电气控制论文 1教学程序设计 教学程序设计的好坏,完全决定了该课程是否是遵循了项目化教学的特点,即如何实现“项目引领、任务驱动,讲、做、练一体化”为特点的项目化教学。本课程的教学以“充分发挥学生的主体作用为指导思想,培养学生的自主探究、自主发展的综合素质为目标,课程的各个教学情境按照“资讯一计划一决策一实施一检查一评价”的行动体系方式来组织教学。(l)课堂引入。即通过类比与对比的方法,援引生活当中的一些案例,让学生获得充分的感性认识,激发学生的学习兴趣。接着给出本项目的要求和目的,为学以致用,激发学生学习兴趣和自学埋下伏笔。(2)资讯讲授。其主要以课件及动画的演示并配合以适当的板书为主要的教学方法来进行讲授各个项目所涉及到的知识点,也即我们所说的“讲,,、“做,,、“练”一体化中老师的“讲”的过程。学生通过资讯的学习,来完成老师布置的项目任务,即我们所说的项目任务驱动法,这样学生能够学以致用,做到边学边练,激发了学生的学习兴趣。(3)项目决策。项目决策就是全组人员通过分析这个项目的具体的任务要求,来制定完成任务的路径与方法。通过该环节的练习,使得学生把所学到的知识全部联系起来,构成了一个整体,锻炼了学生的独立思考问题的能力,使得其综合应用能力得到了加强与提高。(4)项目计划。项目计划就是分析项目的具体的任务要求,通过信息查询、收集与整理、分析、总结等手段,来制定具体的工作进度表,通过该环节的学与练,锻炼了学生的项目管理的能力,使得其组织和实施项目的能力得到加强。学生的职业能力与素质、解决实际问题的能力得到了提高。(5)项目实施。通过资讯的讲授、决策的分析、计划的制定,接下来就是项目的实施,在项目实施过程中,完全体现了讲”、“做”、“练”一体化中学生的“做”和练的过程,在该教学环节中,学生作为主体,教师作为辅助者,完全体现了学生的主观能动性,项目实施的全部过程完全由学生自己独立来完成,老师只是起到了临时指导的作用,即当学生遇到难解的问题时,给与适当的启发与指导。这是一个学与做的过程。通过该环节的练习,锻炼了学生的动手能力,激发了学习的兴趣,培养了其创新及解决实际问题的能力。(6)项目检查。当项目实施完毕,还要经过最后一步:检查,检查可以通过自查、同学互查,最后教师检查来进行,通过检查可以发现一些未发现的错误,经过老师最后的检查,无误之后才可以进行通电调试运行,这样可以避免人身和设备造成不必要的损坏,确保项目最终成功调试、完成,通过本环节的练习,可以培养学生养成按照“电气工程操作规范”来进行操作的良好的习惯。(7)项目评价。每个项目采用单元式评价的方式,即以学习情境的工作任务为单元,从专业能力、方法能力及完成速度等方面,结合每个单元的评价标准,由老师给出每个项目的成绩。某单元评价标准如表所示:通过以上的教学程序,将教学目标、教学评价和教学过程组成一个有机的整体,促进了教学目标的实现,实现了学生的主动发展。 2教学方法 教学程序即课堂教学的组织方法,而教学方法即老师在上课过程中,所采取的具体的授课方式。我们改革了传统的教学方法,实施了教师与学生互动的交互性与灵活性的实践的教学方法,目的是突出学生在实践教学中的主体地位,调动其学习积极性,唤起学生对知识、能力的渴望与追求,具体的实施的教学方法如下:(l)理论与实践并轨教学法。即改革过去大班上课为小班上课,现在每个小班的人数为30人左右,把两个大班分成三个小班,把课堂搬进实验室,采用理论与实践并轨的教学法,使学生真正掌握这门课的精髓。通过几年的实践,效果明显。(2)分层递进式教学法。就是使学生由单元到系统,由简单到复杂,由浅入深、循循渐进地进行了实践教学。教师只提出设计要求,启发思路,学生自主设计,独立思考。(3)课外延伸式教学法。如果学生在课内时间没有按要求完成实践内容,必须在课余时间完成,才算整个课内实践内容完成,否则不能验收与签到。(4)巡回指导法。教师巡回指导,发现问题时,针对教学内容,具体问题具体分析,给予适时的启发与指导。(5)竞赛激励式教学法。在各个项目的实施过程当中,利用分组进行对比试验和竞赛,把比赛成绩作为单元考核的一部分,记入最终的学期总评成绩,目的是引导学生主动创新实践,激励学生勤于思考、勇于探索,团结协作。(队总结巩固法。根据各组任务的完成情况,分别归纳总结其注意事项,进一步提高学生对实际问题处理的方法和技巧。(7)层次分组法。教师将学生分组,按知识水平、操作技能将学生分为A、B、C三个层,然后组成2或3人为一组的协作小组,各组中分别包含A、B、C三个层的学生,这样可相互帮助,互相合作,集大家智慧去完成不同层次的任务。(8)层次指导法。即根据具体的项目任务的不同,老师指导学生的方法分为全指导法、半指导法和零指导法。全指导法即布置第一个项目任务的时候,即在任务的驱动下,由老师来启发、引导学生去完成任务,使学生明确了plc控制系统设计的步骤,学会了设计的过程。在下面的项目任务中,教师采取半指导法,学生尝试着独立来完成项目任务,其充分发挥了学生的主观能动性,使学生主动去触摸知识,探索知识,极大的调动了学习的积极性。在最后的项目研究报告中,采取零指导的方法,即整个项目任务包括项目决策、项目计划、项目的实施以及项目的最终检查等,全由学生通过小组讨论、交流来独立完成,其充分体现了教师为主导、学生为主体的原则,在实施过程中,完全体现了讲”、“做”、“练”一体化中学生的“做”和练的过程。 3教学手段 课程的教学要想获得最佳的教学效果,教学实施过程中还要辅以现代化的教学手段,在良好的教学程序设计下和恰当的教学方法的实施的前提下,再辅以现代化的教学手段来辅助教学,会使教学效果更上一层楼。本课程教学实施过程主要通过以下几个教学手段来实现:(l)多媒体课件的制作。采用信息技术教学手段,制作多媒体教学课件,以Flash动画的形式进行演示PLC系统的控制过程,图文并茂,提纲掣领,易于理解,有效地调动了学生的研究性和探索性学习的积极性。(2)数字化资源。我们自主开发了现代电气控制技术网络辅助教学平台,该网站包括教学指导、教学资源、课程标准、授课计划、教案、学习资源库、参考文献、授课录像等。可以和老师进行在线的交流与探讨,所有的教学资源可在网上浏览和下载,任何学生在任何时候、任何地方都能借助网络自主学习。(3)虚拟仿真教学。本课程在教学中采用了大量的虚拟仿真技术,利用三菱PLC仿真教学软件,学生可以在机房、宿舍、教室等地方进行三菱PLC指令的学习,加快了学习的进度,提高了学习的效率。(4)一体化实训室。我们把课堂建搬进实训室,利用实训室的多媒体教学设备、计算机网络教学资源和实验实训设备,使学生真正做到边学、边做、边练。(5)技能比赛。通过组织学生科技创新、维修电工大赛、PLC技术大赛、机电产品设计大赛等系列活动,丰富了学生课余生活,培养了学生的专业技能和创新能力。 4考核方案设计 模块化教学区别于传统的填鸭式教学的一个重要的特点就是完全废除传统的笔试考试模式,采取单元式评价与综合评价相结合的过程评价,建立了课程评价体系。《现代电气控制技术》课程以学习情境的工作任务为单元,从以「几个方面进行评价:(l)各个项目的完成情况。占学期总评成绩的25%,每个项目都有自己的评价标准,主要从系统的设计的态度、创新性、设计图纸、技术文件的整理等方面及操作的合理性、安全性、软件设计、安装工艺、调试、解决问题的能力、调试结果等方面进行考核。(2)平时成绩考核。占学期总评成绩的25ty0,通过课后作业、课堂讨论、课堂提问、课堂纪律的遵守情况及实训室规则遵守情况来考核。(3)项目研究报告完成情况考核。占学期总评成绩的20%,主要从书写是否认真、项目报告格式是否正确、是否独立完成、内容是否有错误等方面进行考核。(4)答辩。占学期总评成绩的30%,根据提交上来的研究报告,从回答内容是否准确、流利,有无错漏等方面考核。 5结论 通过以上教学程序、教学方法和教学手段等的实施,使该门课程真正实现项目化教学的精髓,即项目引领、任务驱动、讲做练一体化,使培养出来的学生动手能力强,领会能力高,具有自主式学习、探索式学习、研究式学习和扑捉新知识与新技术的能力,更加符合21世纪人才培养的需求。 作者:杜虹 陈福兰 单位:南通航运职业技术学院 电气控制论文:机电产品电气控制论文 一、课程标准的确定 课程建设是专业建设的优秀,课程标准是课程的灵魂[2],是编选教材、组织教学、评价课程教学质量和进行教学管理的主要依据,是加强课程建设,实现专业人才培养目标的重要保障。课程标准是教学大纲的继承和发展,二者都是规范教学的纲领性文件,是根据人才培养方案制订的,是人才培养实施过程的体现。“机电产品电气控制”课程标准以学生职业能力和职业技能形成为重点来确定课程的教学内容标准,一是体现职业性原则,参照职业资格标准编写,充分体现职业性和岗位性要求;二是突出能力原则,以能力分析为基础设计课程,以能力培养为中心组织教学、以能力形成为目标引导学生学习,建立工学结合、任务驱动、项目导向的有效教学模式,以企业认可的能力指标体系评价学习成果;三是可学习性原则,“以学生为本”,突出学生的主体地位,以学生已有的知识和能力为依据,以学生的现有经验为起点,以学生的生活经验为基础,满足学生的兴趣与需求。“机电产品电气控制”课程标准涵盖电气控制和PLC两大类共八个项目。电气控制包括送料小车电气控制线路运行维护、C650-2车床电气控制线路运行维护、Z3040B钻床电气控制线路运行维护、X62W铣床电气控制线路运行维护等四个项目;PLC包括多种液体自动混合装置的PLC控制设计、十字路通灯控制、呼叫送料小车控制、PLC在C650-2车床电气控制系统改造中的应用等四个项目,每个项目由若干个人任务组成。 二、与实训设备相一致的教材建设 “机电产品电气控制”课程采用自编教材。教材的编写紧密结合实现技能型人才培养目标,从内容选材、教学方法、学习方法、实训配套等方面突出高职教育的特点,突出应用能力培养的特点,摆脱理论分析长而深的模式,增加并充实应用实例的内容,对职业岗位所需知识和能力结构进行恰当的设计安排。在知识的实用性、综合性上多下功夫,理论联系实际,加强操作与实训,把学生应用能力培养融汇于教材之中,并贯穿始终[3]。在内容组织上,以符合教学要求的工作过程为基础,由简单到复杂,由单一到综合,层层递进,将职业岗位所需的理论知识系统的串在一起,教材内容基本涵盖了基本电气控制规律、机床电气控制系统,PLC控制系统的组成。由浅入深,由易到难,每个部分都有实践训练,指导学生能够主动学习、提高效率,动手能力能够得到逐步提高。在教材编排上,打破以往教材先理论后实践的编写模式,以典型工作任务和任务的完整性及为主线,以提高职业能力为线索,理论知识够用为度编排教材内容。教材共有与《课程标准》内容相一致的八个学习项目,根据项目理论知识要求,将项目分解成各个子任务,每个子任务都有自己独立的知识点和训练内容,完成了子任务的学习,也就完成了整个项目的学习,并能使知识融会贯通。编写教材时充分体现“以学生为中心”“教中学,学中做”的职业教育理念,强调以学生直接经验形式掌握融于各项实践行动中的知识和技能,以学生能力培养为本位。 三、教学方法的改革 树立以学生为主体,教师为主导的教学理念。学习不仅是为了获取技术,还需要在获取技术的活动中,培养学生的方法能力、社会能力,使学生不仅要有技术适应能力,更重要的是有能力对社会、经济负责的态度,参与设计和创造未来的技术和劳动世界,因此在教学过程中注重强调教师对学生引导的行为。针对不同的教学实施环节,我们选用了不同的教学模式。1.教、学、做一体化教学模式教、学、做一体化教学模式是一边进行知识讲解和操作示范,一边让学生进行课程同步训练,符合学生认知规律。将知识点溶解到任务的实现中,完成学生对知识的理解和应用,能循序渐进地使学生最大限度地掌握知识。教、学、做三者融合,“教”为指导,“学”为过程,“做”为中心。学生在学了以后立即实施,实施完毕再进行总结,加强了对理论知识的掌握程度,巩固了知识在脑海中的印象。教、学、做一体化教学模式有利于学生利用教学软件、仿真软件等课程资源解决课程疑问,提高学习主动性。2.项目引导,任务驱动化教学模式项目引导,任务驱动化教学模式是在校内维修电工实训室、机床电气实训室及PLC实训室完成。围绕“控制线路的设计、安装、调试和运行维护”这一学习情境,把工作过程分成了8个项目,采取项目引导任务驱动,一步一台阶引导学生自主完成基本电气控制线路、机床电气、PLC综合技能实训领域的学习过程。在完成职业活动的学习过程中,也逐步训练和培养了学生系统的工作方法和严谨的工作作风,培养了学生具有良好的职业道德、团队协作能力与沟通能力和较强的工作责任心。教学过程贯彻“学生主体,教师主导”的原则,从教师指导学习教师引导学习学生自主学习。教师的指导作用逐步减弱,学生的主体作用逐步加强[4]。3.基于网络资源的自主学习这种方法突破了时空的限制,通过网络教学将学习延伸到课堂之外。我们将课程教学课件、实训课件和PLC编程软件与仿真软件挂接到课程网站。很多时候,学生在课堂实践中并不能通过一两次的模仿操作就可以理解操作要领和知识点的,少数学生不能独立及时完成一次完整的操作任务。因此,反复练习是提高理解和掌握技能的重要手段。 四、评价体系的改革 实践考核更注重学生的工作过程、职业素养,而非结果。同时,把学生的平时操行纳入考核的范围,对平时表现突出的优秀学生,给予加分;纪律及学习态度不好的,酌情减分。采取以过程考核为主的多元化考核方式的各部分考核所占的比例如下:职业素质考核方法:沿纵向以项目为单元,逐项考核。即在学生完成每个项目的工作任务和实操训练之后,对学生完成该项目的工作任务过程中的能力给予评价和认定。当本课程全部项目的工作任务和实操训练完成后,将各项目考核成绩累加。横向重点考核学生能力发展的渐进过程,即随着学习内容的扩展,评价学生完成工作任务的质量、合作能力及个人素质等,将纵向和横向的考核成绩按比例综合,即为学生学习本课程的最终成绩。 五、结束语 “机电产品电气控制”是一门理论和实践都有着一定教学难度的专业优秀课程,学生对该课程的掌握直接影响到日后工作中解决实际工程问题的专业技术能力。“机电产品电气控制”课程改革以培养高技能人才为宗旨,以工学结合为指导思想,以就业为导向,通过一体化项目化式教学,把课堂讲授的内容与实际工程项目结合起来,把各个知识点融合在实际的项目中,学生通过亲自动手完成项目实训。在完成项目的过程中,通过从模仿到自行设计的过渡,激发了学生的学习兴趣,培养和锻炼了分析问题和解决问题的实际能力,在实践中构建了电气控制知识体系,取得了较好的教学效果。 作者:王进满 单位:嘉兴职业技术学院 电气控制论文:自动化专业电气控制论文 1将理论与实际相结合,激发学生的主动学习热情 在电气控制和自动化专业的教学中,传统的教学方式是将理论课教学与实验课教学严格分开,虽然教学相对集中,但是这种以教师作为课堂教学中心的教学方式导致学生无法做好知识的衔接。将课堂直接设立实验室展开教学,可以做到教师的教学和学生的学习交替,建立起师生之间的互动,使得学生主动探索精神被激发起来,提高了学生对于电气控制和自动化专业的学习兴趣。 2建立电气控制和自动化专业与企业之间的合作 电气控制和自动化专业具有较强的理论性,专业知识的抽象性很高。中职学生知识基础较为薄弱,因此要系统地掌握专业知识较为困难。那么,就可以考虑调整教学方法。鉴于中职学校是适应社会的需要培养专业适用性人才,中职学校可以与企业建立起合作关系,也为学生建立良好的实习环境,并为将来的就业打下良好的基础。二年级的学生以专业技术的学习为主,可以进人到企业中一边实际操作一边学习,将理论知识恰当地应用于实际工作中,在加深对理论知识的更深层次理解的同时,实际操作中还可以对于理论知识中的不足予以补充。学校与企业的合作促进了教师教学与学生之间的互动关系,使得学生的专业技术能力有所提高,同时企业也可以对于前来实习的学生的综合能力给予评价,以优先选择更为适合企业发展的人才。 3尊重学生的个性特点,组织电气控制和自动化专业技能竞赛 每一名学生都有自己的个性,在专业技能上亦是如此。比如,在可编程控制器和微处理器技术的教学中,学生需要掌握的基本技能就是能够熟练地操作计算机,掌握微电子控制技术。在课堂教学中,采用互动教学方法,就是要将学生的兴趣爱好融人到技术知识教学中,在引导学生兴趣的同时,使学生能够主动地配合教师,以形成师生之间的有效互动。为了培养学生对知识的探索精神,并挖掘学生的潜在能力,可以组织专业知识竞赛,并以设计发明活动的形式展开。学生以高涨的学习热情,将自己所掌握的专业知识充分地运用于技术小发明中,不断地思考,深人地探索,试图以推陈出新的方式获得胜利。而技能竞赛活动的展开,是建立“在就业为导向”的基础上的,也是为了社会培养高技能的人才。 4互动教学法实施 将互动教学法应用于“PLC控制系统安装及调试”的课程教学中。这个课程所涉及到内容包括PLC控制系统的安装、调试以及维护。考虑到电气控制和自动化专业的学生毕业后要从事的工作性质,在教学中要将教学模式建立在学生的职业生涯中。对于工作任务的调配,首先是接受控制任务,对于被控制的对象予以分析,经过分配系统的输人(输出)处理之后,将系统的二次接线图绘制出来,然后就进人到控制程序的编写、系统的接线安装和调试以及验收环节。在实施互动教学中,每一个教学情境都是建立在具体的工作任务基础上的。通过师生之间采取各种形式的互动,使得学生能够自主地参与到课堂教学中,包括以教师为主导的教学准备工作以及演示工作,都是围绕着学生的兴趣爱好而展开的。学生在课堂情境的感染力下,就会去模仿,并以自己的方式练习。在整个的互动教学中,所强调的不仅是工作任务完成结果,更为强调完成任务的过程。特别是学生模仿教师演示,教师要负责指导工作,以使学生能够按照计划完成操作,并达到预期的效果。 5结论 综上所述,对于电气控制和自动化专业学生的培养,除了要提高学生的理论知识水平之外,还要注重在此基础上的专业技术操作能力的培养,以利于学生毕业离校之后,能够很快地融人到社会当中,参与人才竞争。 作者:胡杰 电气控制论文:机自专业电气控制论文 一、传统教学模式下存在的问题 传统的教学模式通常以课堂灌输与讲授为主,辅以试验巩固。由于本身课时有限,加之继电器接触器线路的设计应用环节复杂,电气元件图形符号种类繁多、PLC寻址方式和基本指令不易识记等,加之双语教学过程中,教师课堂表述英语用量大,学生接受能力参差不齐,造成课堂教学效果很不理想。1.中英文双语教学学生听力差异双语教学过程中,既要把机自专业知识讲透,还要大力提升英语表述的比例。[3]这样造成的结果是,外语听力稍差的学生需要教师重复解释,或者中文翻译,基础好的学生反而收听重复,使得课时进度受到影响,双语教学的效果大打折扣。2.课堂与实验教学双语比重不同课堂授课使用双语而实验只有中文的教学方法,使得双语教学效果甚微。根据随机调查反映,课堂教学环节双语教学比重大,学生熟悉各个电气元件的英文名称,会用基本的语言进行控制环节的动作描述,但到了实验与实践环节,遭遇了只用中文的尴尬,学生没有配套的双语实验环境。3.双语教辅和资料配套不足目前在国内外还没有发现正式出版的针对机自专业电气控制技术课程的双语或英文原版教材,配套的双语辅助资料、手册等也不多见,无形中增加了双语教学的难度。4.双语教学的评价方法有待改善根据该课程的性质,在教学考核环节既要注重机自专业知识考核,还要兼顾双语基本素质的考查,更要考核学生语言表达与实际操作等诸多能力,仅靠卷面考试和实验得分的单一评价方法显然不合时宜。5.其他问题比如课内互动方式、交流和作业等实践能力培养环节的双语环境建设问题。 二、解决对策 1.[4]CDIO理念提出了将学生作为学习的主体,强调学生的主动性,教师只是组织者和管理者,属于次要位置;CDIO理念强调课程之间的有机联系,对学生特别是教师的思维提出了更高要求;CDIO理念重视学生团队意识和合作意识的培养,取代了学生过多追求高分而“单打独斗”的学习偏见;在教学方法上,倡导以学生主动学习为为主,主讲教师引导帮助为辅等等。在电气控制技术双语教学整个环节中充分运用构思、设计、实现和运作四大法宝,即从重点与非重点、理论与实践、基础与应用等方向对教学内容进行充分构思;教学模式和途径进行多元设计;运用课堂、专业实验室、开放实验室和厂矿企业多层次多方位的教学实现;平时教学启发、引导与实践操作锻炼相结合,专家、教师评价和学生自评相结合进行课程质量考评运作体系。2.双语教学过程的策略与运用(1)双语教学大纲的科学制订。在该课程原有中文教学大纲的基础上,聘请校内外专家、长期授课的一线教师、学生代表,甚至包括PLC、继电接触器生产商在内组成大纲制定小组,探讨该课程涉及的最新技术前沿,列举最新技术产品,根据专业建设目标和课程要求、学生自身特点以及实践环节客观要求,制订切实可行的教学大纲,既反映先进技术的时代特征又密切联系实际,使得制定的教学大纲成为指导双语教学的纲领性文件。(2)课堂教学的多元模式改革。在课堂授课中除了传统板书模式之外,充分运用多媒体现代化教学方法,增加多媒体、视频、音频等教学方式的比重,以最大幅度减小学生对听力的过分依赖,从而避免听力基础参差不齐带来的不良效果。同时,利用CDIO理念,教师应加大课堂互动设计的力度,培养学生团队学习能力和主动学习意识,从而建立双语互动的学习环境,引导学生自适应双语思维的学习意识。(3)探索双语实验教学新模式。实验教师对实验内容和方法的设计,要充分运用双语方法和手段,提高学生口语表达能力,激发学生深入钻研的兴趣。(4)增加双语教材和课外辅助资料投入。好的教材是步入知识之门的敲门砖,特别是双语教材,吸取国外教材在感性认识、广泛性、趣味性等方面的长处,增加图片、实例、提问和思考等多元模块,使得教学内容在保证逻辑性和严密性的前提下内容更加丰富,更易理解和识记,富有趣味性。(5)建立双语教学的考核与评价体系。考核与评价虽然是每门课程结束后不可或缺的环节,但也绝不能因此成为课程学习过程的指挥棒,单为应付考试必然影响双语教学的初衷,背离课程教学目标和意义。结合课堂教学、互动表现、实践操作、卷面考核和作业等环节,建立尊重客观实际的考核体系,引导学生在平时就注重双语学习的良好习惯,摒弃死记硬背、不问所以然的不良学习方法,并为教师下次授课和改进教学方法提供科学数据与案例。(6)主讲教师的双语素质培养。主讲教师是双语教学各个环节得以实施的统领者、组织者和管理者,其语言素质、组织能力、思维灵活性,甚至一举一动都直接关系到各环节的实施效果,应保证教师双语综合素质培养的投入,有条件的最好到国外接收真实外语环境的锻炼和熏陶,接受并学习先进的教学方法和理念,这样才能反馈到实际教学中,从而使学生受益。 三、结语 电气控制双语课程的开设是为了培养机械类新世纪优秀专门人才,增强人才全球视野的重要选择,符合高校机械工程专业新时期发展需要,符合国家装备制造业人才培养接轨世界的战略需要。课程能否体现双语特征,教学过程能否实现良性互动,课后能否得到科学、客观的评价,达到优质、理想的教学预期,给高校任课教师、专家,乃至管理者提出了更高的要求,规范机自专业双语教学过程,实现双语培养模式的理想目标,将是一个动态的、长期的工作过程。 作者:付海龙 贾光政 王金东 夏法锋 张慧超 单位:东北石油大学机械科学与工程学院 电气控制论文:热源厂电气控制论文 1输煤系统 由永磁分选机、上煤平皮带机、上煤斜皮带机及上煤给煤机组成。热源厂上煤过程都是在每天的一段时间快速完成,不需要全天连续运行,所以本人认为上煤系统所有电机都应该直接启动,不需要变频器控制。这样既能够节省投资,也能够快速完成锅炉上煤。上煤系统需要采用连锁控制,启动顺序为:永磁分选机上煤平皮带机上煤斜皮带机上煤给煤机。停止相反。由于近几年热源厂建设规模都比较大,上煤平廊和上煤斜廊也都比较长,为了防止上煤皮带过长,发生皮带跑偏等紧急情况,需要设置皮带跑偏开关和紧急拉绳开关。从本人的实践经验来看,皮带跑偏开关和紧急拉绳开关触点应设置在上煤平皮带或上煤斜皮带控制回路中,而不应该设置在控制总回路中。例如,上煤斜皮带出现故障,按下斜皮带跑偏开关或斜皮带拉绳开关,斜皮带将停止运行,相应的上煤给煤机和永磁分选机也均将停止运行,而上煤平皮带机还正常运行,这样就避免了上煤平皮带堆煤情况发生。如果皮带跑偏开关和紧急拉绳开关触点设置控制总回路中。一旦出现故障,按下皮带跑偏开关或皮带拉绳开关,将造成整个输煤系统所有电机全部停止运行,皮带上大量堆煤,给下一次输煤造成隐患和困难。以上输煤系统控制柜配电间,本人觉得宜设置在输煤廊转运层下面比较合理,这样便于上煤工作人员操作。同时也节省大量电缆投资。输煤系统所有电机均设就地控制、本控制柜控制以及手动、自动连锁顺序控制。就地控制优先。一般情况下输煤系统都不在热源厂集中控制室进行集中控制,如果需要在集中控制室设置输煤系统集中控制,集中控制室应设模拟监视屏,以监视输煤系统各机械设备的顺序启停、运行方式的选择及发送指令、重大故障的显示等。 2除渣系统 除渣系统一般由斜链除渣机、水平板链除渣机及渣斗鄂式阀门组成。以上除渣系统控制柜,也应该与水系统配电柜设置设在同一配电间内比较合理,这样便于管理。除渣系统需要采用连锁控制,启动顺序为:斜链除渣机水平板链除渣机。停止相反。渣斗鄂式阀门不参与连锁控制。除渣系统中斜链除渣机、水平板链除渣机设就地控制、集中控制、本控制柜控制以及手动、自动连锁顺序控制。就地控制优先。渣斗鄂式阀门设置在现场,现场就地控制。斜链除渣机、水平板链除渣机采用变频器调速控制,以达到节能效果。由于除渣系统在整个采暖期需要连续运行,根据除渣量需要变频调速,所以就地控制中需要设置调速开关,达到现场控制除渣机运行速度。锅炉系统、输煤系统、除渣系统按要求设置连锁控制,均可根据程序按逆流方向延时启动,程序停车时,顺流方向延时停车。当运行过程中,任一设备故障停车时,按顺流方向设备前的各设备立即停车,该设备之后的设备延时停车。集中控制是指在热源厂设置一个集中控制室,水系统、锅炉系统、除渣系统需要集中控制的所有电机,在集中控制室就可以实行集中连锁控制。集中控制包括电气连锁实现集中控制和采用DCS计算机控制两种。中、小型热源厂一般采用电气连锁实现集中控制;大型及部分中型热源厂一般都采用DCS计算机控制实现集中控制。热源厂当年全部投入运行,就可以采用DCS计算机控制实现集中控制。如果当年不能够全部投入运行,需要分批投入,就需要先采用电气连锁实现集中控制,待全部投入再利用DCS计算机控制实现集中控制。这种分批投入运行的方式会增加投资费用。 3电缆敷设方式 随着热源厂建设规模越来越大,热力系统管道也越来越多、越来越粗,给电缆敷设造成许多困难。水泵间墙上水管道比较多,电缆沿桥架敷设非常容易与水管道撞车,给施工、运行及以后电气维护造成困难,宜采用电缆沿电缆沟敷设;锅炉间管道较少,宜采用电缆沿电缆桥架敷设方式;风机间两侧墙上管道较少,前后墙上管道较多,故风机间宜采用电缆沿电缆沟和电缆桥架相结合的敷设方式;上煤廊和除渣廊,均宜采用电缆沿电缆桥架敷设。建筑为钢结构的热源厂,柱跨度较大,大跨度电缆桥架也不容易固定,宜全部采用电缆沿电缆沟敷设。电缆桥架不宜选用槽式电缆桥架,虽然槽式电缆桥架美观、干净,但散热效果不好,施工安装也不方便。宜选用梯形电缆桥架,散热效果好,也便于施工安装。 4结语 当前,我国供热区域规划热负荷较大,并且热负荷增长较快,建设及改造大、中型热源厂工程十分必要。在设计阶段,必须结合热源厂实际情况,进行合理电气控制,减少甚至消除热源厂电气控制及电缆敷设的缺陷,最大限度地保证设备安全、可靠运行。 作者:苏阳 单位:沈阳市热力工程设计研究院 电气控制论文:铣床电气控制论文 1、机器的加速系统完成是通过主轴和工作台之间的加速来实现功能 在加速过程中,要看选定的啮齿是否进入到预定的啮齿相咬合。如果选定的啮齿没有咬合,那么就要进行电动机作业,然后把啮齿放到适应的地方,这样就对齿轮正常咬合提供基本的保证。零部件的加工中,要注意的是电动机的主轴启动后,随后工作台再参与到作业中,这样做的目的是保障设备的安全性。 2、PLC的选择和硬件电路设计 PLC的设计中,是采取日本三菱的40mr型的可编程控制器,这样先进的控制器,才既能满足铣床电气的控制要求,又能满足其故障辨析的需求。40mr的输入口有二十四个,输出口十六个,共计四十个I/O端口。采用输入输出一体化的组件构成,是此控制器的一大亮点。这样不但装配工作和调控实验工作非常便利,输入的反应速度也大大的提高,而且还可以进行I/O端口的扩展。 2.1输入输出端口 开关量是以铣床升降台电气控制的需求为依据的,总共有十九个开关,是供给PLC检测的输入信号,而十四个输出信号,也是由PLC进行输出。 2.2控制器具有良好的控制功能 我们以PLC的I/O分配为依据,可以得知控制对象的特征和需求。进而用PLC的输入和输出接口连接相对应的电气设备,这样不但达到控制的目的,还能够检测设备故障。具体的I/O分配在表一中可以体现出来,当然在I/O端口的地址分配完毕后,才可以进行PLC硬件的设计。 3、IIAX的控制软件设计 PLC控制软件的设计依据铣床控制的需求来进行设计。在系统设计PLC软件的思路中,为了让程序开发环境更加简单易设计,应用了两个辅助性的继电器来完成。编程过程中采纳互锁功能的设计理念,是为了让系统的安全系数大大提高。当然在互锁的过程中,还分别对Y002、Y003进行串联,这样设计的目的是在常闭触点的同时,对KM2、KM3的保护做的更加完美。这样的一连串设计,实现了整个铣床控制系统的有效组合,可靠性大大提高。编程中,各个控制方式是以独立的方式来完成的,这样就保证了在铣床控制系统中,工作方式的进行可以很好的用开关量来实现,这样就让程序构成一目了然,提高了编程的便利性。 4、故障的诊断设计 运用PLC本身具有的运算和逻辑的功能是故障诊断的基础,这样的运算和逻辑功能就是在铣床运行过程中,把整个过程中不同状态下的作业状况与所储存的正确状态进行对比。如果发现不相符时,就必须要做出检测,在允许的范围内,就不予报警;如果超过所规定的范围,就要进行警报处理。在被控设备工作的正常运作中,无论是系统的输入输出信号,还是继电器内部的信号,都存在着一定的逻辑关系,这样才能够保证机器的有序进行。当硬件运行过程中,左右开关同时闭合,警报响起,然后再由工作人员查找开关中要修理的零部件。这样就通过逻辑运算的功能完成了其他的如接触器、电机的警报处理。 5、结语 在本文中通过实例来表述了PLC具有故障辨析和电气控制的功能。因为对这种技术的提升和运用,从而把铣床控制系统的危险性和事故率降低到最低,从而提升了设施的自动化水准和产品的品质,为我国铣床加工行业自动化故障诊断发展做出了一点贡献。 作者:李克培 电气控制论文:冰库门电气控制论文 1故障产生的原因分析 1.1冰库内环境因素对设备的影响 现在冰库系统中使用的是机械式传感器来控制内部风机的运行与停止,由于冰库内湿度大,温度比较低,传感器结冰比较严重,就直接导致传感器动作部件锈蚀与损坏,风机不能正常工作。 1.2工作人员在管理中对设备的影响 由于冰库在管理中的特殊性,工作人员需要在冰库管理的过程中频繁出入,这样就加快了传感器机械部件和照明供电开关的磨损,如果不关灯又会造成灯具的损坏,对冰库管理和设备正常运行带来困难。 2改造方案 2.1风机系统改造方案 (1)自动控制:合上电源主开关QS,将转换开关S1、S2打至“自动”工作模式,AC220V主电源通过变压器T转变为AC24V控制电源,当冰库门处于关门状态时,电子感应开关SR受到感应,控制电源通过转换开关S1、电子感应开关闭合触点SR,使延时继电器线圈KT得电,延时闭合触点KT2、KT3延时闭合,给控制箱内的PLC一个风机运行的闭合信号,由PLC来控制主接触器得电动作,使冰库内风机运行;同时,延时断开(常闭)触点KT1延时断开,主接器KM失电,主触点KM失电复位,冰库内照明系统断电,照明熄灭。当管理人员进行冰库时,冰库门被打开,电子感应开关接收不到感应信号,触点SR断开,延时继电器KT失电,延时闭合触点KT2、KT3复位,断开风机运行信号,风机停止运行;同时,延时断开(常闭)触点KT1复位闭合,控制电源通过转换开关S2、延时断开(常闭)触点KT1,使主接触器KM得电,主触点KM闭合,照明系统得电,照明点亮。(2)手动控制:将转换开关S1、S2转至“手动”工作模式,合上电源主开关QS,AC220主电源通过变压器T转变为AC24V控制电源,在“手动”工作模式下,无论冰库门处于关门或开门状态,冰库内风机与照明的工作不受电子感应开关的控制,只能手动通过转换开关S1、S2来控制其运行与停止。 2.2保护功能 (1)在自动工作模式下,通过利用延时继电器KT得电延时动作的工作特性,防止了冰库开关门时造成电子感应开关误动作使得风机和照明频繁得电,有效的提高了设备的工作效率和使用寿命。(2)联锁保护:在自动工作模式下,当延时继电器KT得电时,控制风机工作的延时闭合触点KT2、KT3与串在照明控制回路中的延时断开(常闭)触点KT1形成联锁控制,防止了风机与照明的同时工作,有效的改善了设备的工作环境与使用寿命。 3改造可行性分析 3.1机械限位开关该船目前采用的是,按钮式限位开关是利用机械运动部件碰撞限位开关的推杆来控制其触点动作的开关电器,用来控制机械运动部件的行程和变换运动方向、速度及程序控制。按钮式限位开关主要推杆(1)、反力弹簧(2)、触头(3)或微动开关及外壳等部分组成。借助机械件上的撞块触动操作机构,推动微动开关,使触点闭合或断开。机械限位开关的优点:内部结构简单,价格低廉。机械限位开关的缺点:触点动作时需要通过外界运行部件碰撞来控制,受外界工作环境影响较大,推杆、弹簧及微动开关容易锈蚀磨损。 3.2电子式感应接近开关 功能简介电子式感应接近开关是一种金属感应的线性器件,接通电源后,在开关的咸应面将产生一个交变磁场,当金属物体接近此感应面时,金属中产生涡流面吸取了振荡器的能量,使振荡器输出幅度线性衰减,然后根据衰减量的变化来完成无接触检测物体的目的。性能指标表1设备性能指标数据用途与特点电子式感应接近开关不需要直接与物体接触进行动作,无机械动作部件,工作时不受灰尘等非金属因素的影响,并且低功耗、长寿命,可使用在各种恶劣条件下。 4结束语 冰库门控制系统的改造方案功能实现简单、工作可靠性高、电子元件使用寿命长;改善了管理人员的工作条件及对冰库的管理,同时还大大提高冰库内电气设备的工作环境及使用寿命,确保了船舶主电网的稳定,为船舶的海上航行安全打下了坚实的基础。 作者:王树仁 唐然 黄杰 单位:中国卫星海上测控部 电气控制论文:电气供热效果与电气控制论文 伴随着我国的综合性市场分析经济控制,逐步加强综合性经济快速的发展过程控制,从而逐步实现良好的电气自动化速度变化控制管理,采用合理化的综合性电气控制完善电气的供热效果分析的应用,实现良好的热力工作的有效化发展控制管理,从而实现电气控制的供热保护、自动化控制、有效化功效作用分析和良好的热力效果监控,从而保证有效化的综合性电气控制过程,实现我国综合性电气供热的控制效用管理过程分析。 1电气的综合性供热工作的技术控制租用 由于供热热力公司的各项设备和线路的自动化技术分析运作,实现良好的综合性作用条件控制,逐步实现良好的电气控制故障的分析过程控制。例如,针对电电气电路的相关设备进行额定电路线路数据控制,制定良好的综合性系统自动化运行,实现综合性供热公司的相关进度分析,提高有效化的最大线路的额定电路压力控制,完成系统的自动化运行,保证良好的正常运作。为了构建良好的综合性故障检测控制过程,实现系统的综合性设备机制控制,防止各项数据的有效化分析,控制电气控制技术中设备的电流大小,完善供热线路的逐步控制管理,从而完善供热系统综合性的设备功能分析,实现最高效率的有效化设备保护。 2电气自动化的综合性供热控制的作用 在热力公司供热技术分析过程中,对电气自动化控制过程进行最大电流设备控制,对电气供热的压力、电流等设备的有效化控制,从而保证热力公司整个供热的效果运作,加强综合性系统管理分析,对电气设备的相关操控设备进行故障分析,防止出现系统内部的电路中断,造成综合性系统的终止。合理的控制电气供热的效果控制,构成合理化的科学供热设备分析,从而保证有效化的科学管理控制过程,逐步形成系统的综合性电气设备操作控制过程,完善供热电气供电的控制管理,完善供电设备的有效化运作效率控制,确保综合性的供热系统安全化运行过程。 3电气控制技术的功效测量过程分析 在供热效果电气控制过程中,通过对电气自动化的效果高校生产管理,加深综合性使用效率控制,加强设备的有效化运行过程,保证良好的效果测试分析测定过程,从而完善电气运行过程中的设备观察测定控制过程,及时发展电气设备过程中的相关运行过程,保证良好的设备存在供热效果分析。合理化的加强综合性电气设备效果控制,加深有效化的使用控制效率,积极加强综合性电气供热技术的控制过程,实现电气控制技术过程中的现场总线技术分析,对各个分散过程中的相关数据进行调控,加强总额还行供热网络设备的网络节点控制,提高有效化的综合性参数分析,保证良好的网络系统自动化分析过程,提高电气的技术控制管理,实现良好的数据分析过程,提高综合性的电气设备运行效率控制。 4电气的供热效果控制监控作用 根据电气的综合性效果控制,对电气设备的相关用电效果进行分析,加强综合性监控控制管理,实现良好的信号指标质控管理。例如,在供热控制过程中,合理的控制电气自动化的设备控制,实现电气运行过程中的相关故障分析,实现对电气供热设备运行的有效化分析和管理,从而逐步加深各个设备故障处理,改善电气设备过程中的相关故常处理过程分析,减少故障信号灯的闪亮次数,实现良好的电气设备控制管理,实现良好的研究分析控制过程,最大限度的保证低故障、高运行效果的控制管理,从而完善各项设备的有效化运行,实现合理化的缩短故障处理时间,保证对电气设备维护过程质量的效果分析,提高综合性电气设备维护的质量控制管理。 5结语 综上所述,通过对电气控制的供热原理的有效化控制,对电气系统和线路设计过程进行分析,保证编程和生产的机械电气控制管理。伴随着电气控制技术的供热效果应用,合理化的实现经济社会效益的有效化协调控制,实现良好的供热效率控制,降低企业的综合性管理控制,加强电气供热效果的层次分析过程,实现良好的综合性发展需求管理,保证良好的有效化电气改革分析。 作者:赵立波 单位:哈尔滨佛雷克斯热能技术发展有限公司 电气控制论文:智能化技术电气控制论文 1控制技术在电气工程中的应用 电气工程是以计算机为操作平台,现代控制技术的应用可以为住户提供技术信息,在实现信息共享的同时,为住户提供极大的便利。在电气工程中,电气控制控制技术以电气工程的实时监控为基础,及时分析系统反馈的运行数据,并评价系统的运行状况,以便于能够及时、有效的发现运行故障,提高了电气工程的安全性;同时在节能环保的基础上极大的保证了居民生命财产的安全。 2电气控制技术的发展阶段 2.1手动化到自动化 电气控制技术的初始阶段是手工控制阶段,随着科学技术的发展,手工操作逐渐迈向了半自动化操作阶段,并随着应用经验的积累和科学技术的进步,逐渐实现了自动化。其主要的表现形式为控制方法和控制设备的自动化,这一阶段的电气控制技术是一次革命化的变化,极大解放了人力资源,优化了人力资源配置,为电气控制技术的发展奠定了基础。 2.2简单化到智能化 电气控制技术实现简单的自动化后,还需要借助人力的操作,因此其故障率一直比较的高,同时这些失误通过控制人力操作是难以避免的。因此,相关的专家把研究的重点放在了更高级的电气控制技术上,尤其是智能化技术更是科学家研究的重点,自动化的电气控制技术不可避免的会出现故障问题,人为故障比率较高,但是智能化控制技术则提高了机器的改错能力,极大提高了系统运行的可靠性,因此,电气控制技术实现了智能化的控制是一次深层次的革命,实现了控制技术的质的飞跃。 2.3逻辑化到网络化 电气控制技术在漫长的发展历史中已经实现了智能化的发展模式,但是随着人们需求的提高,智能化的控制技术已经不能满足时展的需求,因此进行控制技术的革新势在必行,尤其是简化控制技术是革新的重点。当前电器控制技术面临着从逻辑化到网络化的发展趋势,海量的统计数据整理发展到了信息化的处理模式,电气控制技术的控制原理也从单一的触头硬接线逻辑控制系统发展到了微处理器或者微计算机为中心的网络化自动控制系统,同时其控制设备的体积减小,设备操作更加简洁。 3智能化技术在电气工程中的应用 智能化技术在电气工程中应用取得了很好的效果,在自动化控制、设备故障监测、工程优化等方面发挥着重要作用,提高了自动化程度、加快了电气工程的设备事故监测维修速度,极大地优化了电气工程。 3.1智能化技术理论基础 人工智能技术的概念在20世纪50年代提出,随后被其他领域行业普遍接受采纳,并且智能化技术的应用广泛推展。电气工程是人类从事各种生产活动的基本技术要素,作为计算机技术中高端分支的智能化技术正逐渐被应用其中。人工智能技术通过模拟人的智能的方法和技术,开发研究升级的科学技术,人工智能的工作目的是设计出和人类智能相似的机器,以解决工作出现的复杂情况变化,提高工作的效率和精度,通过调查研究显示,在电气工程的自动化控制中使用智能化操作技术能合理整合电气工程中的资源配置,降低成本。 3.2智能技术在电气自动化控制中的应用 智能化技术在电气设备中的应用,涉及的工作领域较多,分工较为明确,是一项很复杂的工作,需要有极强的技术和人才支撑,同时还需要控制人员有较高的责任感和操作能力。另外,要加强电气控制中人工智能的有效使用,电气控制是整个工程中的重要一环,在电气工程中,要加强自动化控制的保护,把GPS定位系统安装在电气控制线路中,通过定位系统控制电气控制的线路工作,以便于能及时的传输、反馈电气工程中的运行数据,并做出智能化分析,及时采用有效的智能化控制措施。 3.3智能技术在电气工程故障检测分析中的应用 在电气工程中,可以使用智能化的控制手段进行系统故障的监测,通过问题的及时反馈,进行智能化的数据分析,以便于进行故障的维修,并能够进一步的实施监控措施,在故障检测中常用的方法有神经网络、模糊网络、专家系统等。对于电气的变压器、发动机、发电机进行有效的监控,利用智能化监测系统能清晰的判断故障的所在,通常在系统中采用模糊理论、神经网络、专家系统来分析,从而提高了工作效率和精度。尤其是在变压器的故障监控中,传统的诊断方法技术是通过检测变压箱中的气体来判断故障,其方法较为复杂、检测时间长,检测精确度差,很难有效的解决故障。 3.4智能技术在电气工程电气设备优化中的应用 主要包含两个方面:①智能化技术的遗传算法,这种算法是通过模仿生物遗传,利用生物的进化规律进行智能搜索和运算,利用生物遗传规律的完美型来优化系统内部缺陷。②智能化专家系统,通过设置完善的数据分析软件,把存在的问题和缺陷进行自我优化。在实际的工程中,一般要结合两种优化措施,以便达到最佳的优化效果。此外,在智能化系统中,也采用模糊逻辑、神经网络的方法进行设备的优化升级,其主要的作用原理是:利用物理学的方法和神经网络的方法进行设备和计算机算法的升级优化,从而解决了神经网络运算的速度问题,极大地提升了计算机的运行处理速度和智能化反应速度。 4数控技术在电气工程中的应用 4.1数控技术的电气工程中的应用前景 数控技术是一种数字化的控制方式,借助于精密的信息处理系统实现了系统数据的监控,同时通过传输系统把相关指令传输到控制中心,控制中心配备的高效、即时的控制系统,可以快速处理传输数据,并做出相关的指令。数控技术在各个领域中发挥着重要作用,数控在20世纪末技术已经逐渐得到了完善,各种系统内的漏洞也逐渐完善化,从而解决了一系列的工程问题,因此为了更好的实现控制技术的安全,保证了电气工程人员的人身安全,实现电气设备的自动化、无人化、程序化、数据化的操作模式应当前数控技术发展的重点。 4.2数控技术在电气工程中应用的合理性与科学性 电气工程系统较为复杂,同时也是一个连续性的工程,因此,数控技术的应用应当结合电气工程的实际,确保电气工程中数控技术运用的合理性与科学性。数控技术的基础环节是数控体系,通常而言,数控体系的完成需要借助于服务主机和控制器,并通过两者之间的连接方式来确定系统的安全性和可靠性。当前KVM主机在电气工程中应用广泛,常采用CATS链接和KVM链接两种模式与数控系统机房进行连接,而本地的控制中心则通过KVM主机收集的信息数据来了解整个电气系统的运行状况,并根据运行数据对系统稳定性做出相应的评估。服务器的功能则是将系统的运行状况转化为数字化的电信号,同时担负着数据的存储和调取功能,这就提高了系统信息存储的科学化和全面,方便了控制工作的进行。此外控制中心也可以根据系统的运行做出相应的指令调整,而指令调整的信息也以同样的方式存储早服务器主机中,方面以后的信息调取工作。远程控制中心则是利用各种网络设备和电气系统与本地控制中心实现有效链接,在同一时内监控多个电气系统,常常应用于较为高层的片区系统。 4.3数控技术对电气工程设备运行环境的监控 数控技术在电气工程的一个重要作用就是运行环境的监控,包括对电气系统运行环境、管理环境的监控。对于电气系统环境的监控包括运行环境湿度和温度、电压、电量等,根据设置的参数来确定外部环境和内部控制系统的匹配度,如果电气控制监控系统的数据出现了异常,例如温度不稳、电压过大或者过小等情况都会造成内部环境的异常,而这些数据都会被及时反馈到控制中心,控制中心接收到相关数据信号后就会与预先设定的警戒值进行比较,从而根据比对的数据做出相应的判断,同时发出有效的指令信号。 5结语 总而言之,电气控制技术的发展象征人类文明的进步,电气控制技术涉及的电气原理、电气线路、电气系统也逐渐复杂,当前,随着我国科学技术的不断快速发展,电气控制技术也获得了飞速发展,为人类提供了极大的便利,同时还要求电气控制技术要向着智能化和数控化的技术方向发展,以便更好的满足时代的发展需求。 作者:吴桂林 单位:湖北三宁化工股份有限公司
1引言 现代检测技术是指采用当今先进的传感、信息处理、建模与推理等技术实现常规仪表、方法和手段无法直接获取的待测参数的检测。随着现代科学技术的飞速发展,检测技术已经从一般的单参数测量逐渐发展为相关多参数的综合自动检测,在航空航天、国防军事、医疗诊断、环境保护、工业、农业、交通运输等领域发挥着越来越大的作用。现代检测技术课程作为北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院控制科学与工程方向研究生的一门专业课,反映了近十年来信息技术、人工智能算法等在检测系统中的最新应用,对培养研究生运用检测理论、新型传感器及信号分析处理方法解决实际参数测量问题的能力具有十分重要的意义,将为学生在本学科领域从事科研工作奠定基础。研究生课程与本科生课程相比,不仅定位不同,授课对象也存在很大差别。90后的研究生绝大多数为独生子女,自我意识强,团队协作能力和社会责任感偏弱。相对于本科生而言,他们心理成熟、思想独立,知识结构层次多样化,社会阅历丰富,更容易受到就业压力以及社会浮躁大环境的影响。此外,“互联网+”时代对研究生课程的知识获取、教学模式、教学实践和教育平台都产生很大的影响[1]。因此,如何利用研究生课程平台,结合研究生特点,激发学生对所学专业的兴趣,着重培养学生分析问题、解决问题以及创新能力和团队协作精神,是值得深入思考的问题。北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院从现代检测技术课程的课程定位、教学内容与实施、教学方法、教学资源等多方面进行探索和尝试,经过几年的积累,获得良好的课堂教学效果。 2课程定位与教学目标 一门研究生课程要有明确的课程定位,课程特色要突出,即“检测专业特色+航空航天特色”并重,既要夯实专业基础,又要及时把握学科前沿,具有一定的国际视野。简言之,检测技术是为了获取信息,获取信息的流程包括传感器—信号调理—信号采集—信号处理—信号显示—信号输出等环节。本课程开设之前,由于院系拆分等历史原因,检测专业的研究生课程体系不够完善,缺乏传感器以及多传感器信息融合的相关课程内容。因此,本课程的授课内容主要集中于“传感器”“信号调理”“信号采集”和“信号处理”四部分,作为学院其他检测专业课程的有效补充,以便为学生提供一个完整的信息获取知识体系和架构。课程内容每年更新,着力把握检测技术前沿,将最新的技术发展趋势引入课堂,开阔学生的眼界和视野,培养学生对本专业的兴趣和探索精神。而本课程的教学目标是要求学生具有正确、合理地选择常用传感器和检测方法,分析、设计检测系统的能力,并为深入学习其他专业方向课程奠定良好的基础。一门课程的教学效果不仅仅依赖于课程定位,还与教师自身定位密不可分。本课程有明确的教师定位,授课教师具有很好的亲和力,与学生保持良好的师生关系,用激情和感染力影响学生,努力认识每一位学生,充分利用积极心理学,鼓励学生勇于表达自己的观点,让每一位学生参与课程的教学和讨论。 3教学内容与实施 课程的教学内容包括六部分:绪论、现代检测系统的基础知识、先进传感器技术、多传感器信息融合、微弱信号检测和软测量技术。1)绪论主要介绍课程教学安排,以及检测技术的地位和作用、检测系统的组成与分类、检测技术的发展趋势和最新引用,介绍一些国家重大型号中典型的检测案例。2)现代检测系统的基础知识主要讲解检测系统的基础和学生容易混淆的内容,包括不确定度应用、有效数字、检测系统动静态特性等内容,作为本科生到研究生课程的有效过渡,同时为本科不是自动化专业的学生奠定后续顺利学习专业课的基础。3)先进传感器技术主要介绍机器人传感器、光纤传感器、生物传感器和模糊传感器四部分内容:机器人传感器以学生熟悉的应用引出多种类型的传感器;光纤传感器和生物传感器是近十年发展迅速的两类传感器;而模糊传感器是一种特殊的非传统、将模糊数学引入测量领域;用自然语言符号代替数值测量的传感器。这样安排有利于学生构建全面的知识结构。4)多传感器信息融合主要介绍多传感器信息融合的基础知识和常用的融合算法,包括基于Bayes估计的多传感器信息融合、基于D-S证据理论的多传感器信息融合和基于神经网络的多传感器信息融合。5)微弱信号检测主要介绍微弱信号检测的基础、常见噪声类别及特点、常用微弱信号检测方法,重点讲解锁定放大器等方法。6)软测量技术主要介绍软测量需求和基本概念、设计步骤,包括辅助变量的选取、测量数据的处理、软测量模型的建立、在线校正、软测量的工业应用等方面。讲解完教学大纲要求内容后,布置课程设计作业,同时进行总复习。课程的教学方式灵活多样,倡导开放式课堂教学,在满足课程教学大纲要求的前提下,不唯教材所束缚,将本领域最先进的技术前沿信息补充到课堂教学中,推行课堂讨论、中英文论文阅读指导等启发式、研讨式和案例式教学方法,努力营造一个轻松、开放的教学环境,营造互动互惠的教学氛围,鼓励学生提问和相互讨论,引导学生积极思考,激发学生自主学习和探究知识的动机,增强学生参与课堂教学内容的积极性和自觉性。同时,通过布置不同的设计作业,鼓励学生从设计需求出发,把握设计的优秀问题,勇于探索和创新,培养分析和解决实际问题的能力。授课形式多样化,注重与学生间的互动,除了多媒体课件+板书+视频资料播放外,还尝试部分内容(如机器人传感器)采用英文课件,将国内外与课程内容紧密相关的研究成果引入课件和课堂中;并根据每章节的内容查找很多符合主题的中英文期刊文章,课上提纲挈领讲解,要求学生课外阅读,增大学生课外阅读量,提高其对专业知识的理解力和领悟力,并在设计报告中考核其课外阅读效果。还有部分内容如检测技术基础知识,课上主要讲解学生容易混淆内容,余下内容供少数本科没有检测基础的学生课下自学。为了客观评价学生的学习能力和学习效果,并且鼓励学生积极思考和大胆创新,课程考核并非“一考定终身”,而是采用多元化的评价体系,考查学生的基础知识,分析问题、解决问题以及学以致用的能力,鼓励学生大胆创新。课程考核和评价分为三方面。1)平日出勤及讨论参与情况。课程上有很多互动讨论环节,根据学生参与互动积极性和思维活跃度等方面综合评判。2)随机安排3~4次随堂测试。3)课程设计报告。为了大力培养学生具有创新思维的研究能力,课程采用考查方式,即每年设定三个题目,要求学生完成设计需求,采用MATLAB或者Python等语言编程实现并且撰写设计报告提交,同时提交设计源代码。课程设计作业源于学生的生活,以激励学生思考和解决身边的检测问题,鼓励学生大胆创新。学生参与热情很高,课程设计报告总体完成质量好。此外,部分有难度的题目尝试采用合作形式完成,要求学生明确标注设计分工,旨在培养学生相互沟通、相互协作的精神和能力,并通过每一届学生不同题目设计报告的积累,逐步建立设计报告资源库,以启发下一届学生的设计思维。部分课程设计报告题目(每年布置三个题目供学生选择,题目每年更新):基于多传感器信息融合的飞行目标识别;道路车辆的车型分类设计;学生听课认真的综合评估方法设计;老师讲课认真的综合评估方法设计;红外传感器多源数据融合方法设计;情绪模糊传感器的设计。为了锻炼学生之间的沟通能力和协作能力,部分设计题目尝试两人合作完成,要求合作小组标注清楚设计分工。合作尝试很成功,设计作业的深度和完成质量明显优于往年,学生将所学的知识做到融会贯通,设计并编程实现设计报告的设计需求,圆满完成预期的教学目标。对于学生提交的设计报告,任课教师逐份认真评审,并将设计报告的评语反馈给每一个学生。 4立体化教学资源建设 在课程涉及内容理论知识基础上,不断补充最新的工程案例、研究热点和发展趋势,经过不断积累,课程教学资源日渐丰富。 作者:杨波,北京航空航天大学,教授,研究方向为检测技术与自动化装置;闫蓓、于劲松,北京航空航天大学系副主任,副教授, 研究方向为检测技术与自动化装置;刘颖异,北京航空航天大学,讲师,研究方向为检测技术与自动化装置(100191)。
智能化建筑论文:建筑物智能化网络设计研究思考论文 摘要:本文讨论了网络布局、综合布线和弱电方面的技术,配合图片进行描述,以及从中获得的现实指导意义。 关键词:智能建筑;网络设计 1绪论 智能建筑(IntelligentBuilding)简称IB,是信息时代和计算机应用科学的必然产物,是现代高科技与建筑完美结合。它一般被认为是利用系统集成方法,将计算机技术、通讯技术、信息技术和建筑艺术有机结合,通过对设备的自动监控,对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其建筑的优化组合,所获得的投资合理、适合信息社会要求并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。 2需求分析和设计标准 时下,智能建筑正向着集成化、智能化、协调化方向发展,实现智能化管理已成为重要标志。国外对智能大楼的研究早在80年代初就开始了,并在大厦出租率、投资回收率、经济效益等方面取得成功。在设计上考虑了以下几点:①实用性——即能支持各种数据通信、多媒体技术以及信息管理系统等,并且能适应现代和未来技术的发展,保证15~20年不落后;②灵活性——即任意信息点能够连接不同类型的设备,如微机、打印机、终端、服务器等;③开放性——即能支持任何厂家的任意网络产品,支持任意网络结构(总线型、星型、环型等);④模块化——结构化布线系统中除去固定于建筑物内的水平线缆外,其所有的接插件都是积木式的标准件,以方便使用管理和扩充;⑤扩展性——实施后的结构化布线系统是可扩充的,以便将来有更大的需求时,很容易将设备安装进去;⑥经济性——一次性投资,维护费用极低,使整体投资达到最佳。 3智能建筑中的弱电系统 智能建筑弱电技术的定义为智能建筑弱电系统是以建筑环境和系统集成为平台,主要通过综合布线系统作为传输网络基础通道,由各种弱电技术与建筑环境的各种设施有机结合和综合运用形成各个子系统,从而构成了符合智能建筑功能等方面要求的建筑环境。 智能建筑中的弱电主要有两类:一类是国家规定的安全电压等级及控制电压等低电压电能,有交流与直流之分,如24V直流控制电源,或应急照明灯备用电源。另一类是载有语音、图像、数据等信息的信息源,如电话、电视、计算机的信息。 智能建筑弱电技术基本涵义仍然是原来意义上的弱电技术,只不过随着现代弱电高新技术的迅速发展,智能建筑中的弱电技术应用越来越广泛。它是由现代计算机技术、现代通信技术、现代自动控制技术和现代图像显示技术、综合布线技术、系统集成技术等现代信息技术以及其他现代高新技术与建筑技术的有机结合构成的,弱电技术的应用程度决定了智能建筑的智能化程度。 在总体结构上,我们建议设置一个中央控制室,所有子系统的控制中心(包括消防控制中心)都集中到中控室,这样做既方便了管理又节省了不少人力、财力、物力。考虑到各种因素,中控室可以用玻璃墙隔成不同的区域,以放置各子系统的控制柜。 在各子系统配置上①安全防范系统:闭路电视监控系统:对大厦主要部位进行24小时实施监视。并作记录,以便发生事故后备查。②信息管理系统:停车场系统:智能收费和管理系统。楼宇控制系统:实现机电设备的监控从而节约能源、节省经费;实现所有智能系统的集中管理。③信息网络系统:以太网接入:为增值服务提供平台。有线及卫星系统:获得娱乐的主要手段。综合布线系统:建立通讯网络(即信息网络)基础通道。手机信号放大系统:处处无手机信号盲区。 网络拓扑结构设计(如图1) 综合布线系统结构(如图2) 综合布线系统应采用星型拓扑结构,该结构下的每个分支子系统都是相对独立的单元,对每个分支单元系统改动都不影响其他子系统。参考国际标准的规定,将建筑物综合布线系统分为六个子系统:①工作区子系统②配线(水平)子系统③干线(垂直)子系统④设备间子系统⑤管理子系统⑥建筑群子系统。(如图3) 工作区子系统(如图4)工作区子系统由终端设备连接到信息插座的连线(或软线)组成。它包括装配软线、连接件和连接所需的扩展软线,并在终端设备和输入/输出(I/O)之间搭接,相当于电话配线系统中连接话机的用户线及话机终端部分。在智能大厦综合布线系统中,工作区常用术语服务区(coveragearea)替代,通常服务区大于工作区。终端设备可以是电话、微机和数据终端,也可以是仪器仪表、传感器探测器。 水平布线子系统(如图5)水平区子系统应由工作区用的信息插座,楼层分配线设备至信息插座的水平电缆、楼层配线设备和跳线等组成。一般情况,水平电缆应采用4对双绞线电缆。在水平子系统有高速率应用的场合,应采用光缆,即光纤到桌面。水平子系统根据整个综合布线系统的要求,应在二级交接间、交接间或设备间的配线设备上进行连接,以构成电话、数据、电视系统和监视系统,并方便地进行管理。水平子系统的电缆长度应小于90米,信息插座应在内部做固定线连接。 管理间子系统(如图6)管理间子系统应由交接间的配线设备,输入/输出设备等组成,也可应用于设备间子系统中。其主要设备是配线架、跳线、交换机或集线器、理线器、机柜等。其主要功能是对本层楼所有的信息点实现配线管理及功能变换,以及连接本楼层的水平子系统和垂直干线子系统。 垂直干线子系统(如图7)垂直干线子系统应由设备间子系统、管理子系统和水平子系统的引入口设备之间的相互连接电缆组成。它连接通讯室、设备间和入口设备,包括主干电缆、中间交换和主交接、机械终端和用于主干到主干交换的接插线或插头。主干布线要采用星形拓扑结构,接地应符合EIA/TIA607规定的要求。垂直干线子系统应由设备间的配线设备和跳线以及设备间至各楼层分配线间的连接电缆组成。 设备间子系统(如图8)设备间子系统应由综合布线系统的建筑物进线设备、电话、数据、计算机等各种主机设备及其保安配线设备等组成。设备间内的所有进线终端设备应采用色标区别各类用途的配线区。设备间子系统是布线系统最主要的管理区域,所有楼层的资料都由电缆或光纤电缆传送至此。通常,此系统安装在计算机系统、网络系统和程控机系统的主机房内。 建筑群子系统(如图9)建筑群子系统由二个以上建筑物的电话、数据、监视系统组成一个建筑群综合布线系统,其连接各建筑物之间的缆线和配线设备,组成建筑群子系统。建筑群子系统所需要的硬件主要包括:导线、电缆、光缆以及防止电缆上的脉冲进入建筑物的电气保护装置等。综合布线拓扑结构以及典型配置(综合布线拓扑结构)(如图10) 典型配置为每个工作区有二个或以上信息插座;每个工作区的配线电缆为2条4对对绞电缆;采用增值接式或插接交接硬件;每个工作区的干线电缆至少4对对绞线。 4综合布线以及测试技术 在综合布线系统工程实施过程中,由于线缆、铜缆、光缆和接插件以及相应配套的产品是我们和用户共同选定的,虽然这些线缆和接插件都满足IS011801、EIA/TIA568A、TSB-36、TSB-40、TSB-67等标准,产品均通过了UL认证,但因设计和实施过程中是将这些线缆和接插件有机地结合在一起的,其整个工程过程中加入了大量的人为因素,必将对整个缆线系统在诸如连接正确性,接续可靠性,短路,开路,信号衰减,近端串扰(NEXT),突发性干扰,计算机网络的连接可靠性,误码率及整体性能等方面产生很大的影响。因此,有必要在诸方面对整个布线系统进行全面测试,以向用户证明缆线系统的安装和网络系统安装是合格的。综合布线的质量至关重要,事实上,计算机网络工作时,设备是很少出故障的,所产生的错误有60%是安装问题,因此认真测试保证质量是确保网络安全运行的关键。公务员之家 对综合布线测试技术而言,第一,验证测试。第二,链路或信道的认证测试。 对于光缆链路的关键物理参数:衰减:①衰减是光在光沿光纤传输过程中光功率的减少。②对光纤网络总衰减的计算:光纤损耗(LOSS)是指光纤输出端的功率Powerout与发射到光纤时的功率Powerin的比值。③损耗是同光纤的长度成正比的,所以总衰减不仅表明了光纤损耗本身,还反映了光纤的长度。④光缆损耗因子(α):为反映光纤衰减的特性,我们引进光缆损耗因子的概念。⑤对衰减进行测量:因为光纤连接到光源和光功率计时不可避免地会引入额外的损耗。所以在现场测试时就必须先进行对测试仪的测试参考点的设置(即归零的设置)。对于测试参考点有好几种的方法,主要是根据所测试的链路对象来选用的这些方法,在光缆布线系统中,由于光纤本身的长度通常不长,所以在测试方法上会更加注重连接器和测试跳线上。回波损耗:反射损耗又称为回波损耗,它是指在光纤连接处,后向反射光相对输入光的比率的分贝数,回波损耗愈大愈好,以减少反射光对光源和系统的影响。改进回波损耗的方法是,尽量选用将光纤端面加工成球面或斜球面是改进回波损耗的有效方法。插入损耗:插入损耗是指光纤中的光信号通过活动连接器之后,其输出光功率相对输入光功率的比率的分贝数。插入损耗愈小愈好。插入损耗的测量方法同衰减的测量方法相同。 5总结 现在,人类建筑行为有很大程度资源、环境的破坏。日本研究表明:在环境总体污染中与建筑业有关的占34%。在能源方面,建筑业也是个耗能大户,据统计,全球50%的能量消耗与建筑的建造与使用过程中有关。而智能建筑可以提高设备功能,减少运行人员,而且利用控制系统,可有效的节约能源消耗,降低运行成本。智能建筑不仅仅可为人们提供舒适,便利的环境,还具有可持续发展的节能功效。智能建筑应该成为人类与自然和谐共存,可持续发展的建筑。 随着信息社会的到来,由于自动控制技术及计算机技术的发展,智能建筑发展的比例越来越大。因此,智能建筑要走节能、拥有健康环境的可持续发展道路是必然的。 智能化建筑论文:现在建筑智能化安防可行性分析论文 1问题的提出 随着我国城市建设的飞速发展,城市中智能化大厦、酒店、小区等建筑数量将会成倍增长。智能建筑其“智能”主要表现在弱电子系统方面,智能建筑弱电子系统中,安全防范子系统的重要性越来越突出,而传统的采用模拟传输方式的安防系统存在如下问题:首先是需要大量的布线施工,视频线、控制线、电源线等;其次是随着监控点数的增加(成百上千),相应的线材的数量也非常惊人,甚至出现过弱电线缆多到无法穿过大厦弱电竖井的情况;最后,传统的模拟监控系统在远程监控、传输以及与其它系统的集成等方面都存在诸多瓶颈。越来越多的问题迫使工程商、集成商、用户寻求更好的解决方案,而数字化安防显然是一条必选之路。 2数字化安防 网络视频服务器是第三代全数字化视频集中监控系统的优秀设备,属于最新一类的数字化监控产品,利用它可以将传统摄像机捕捉的图像进行数字化编码处理后,通过局域网、广域网、无线网络、Internet或其它网络方式传送到网络所延伸到的任何地方,千里之外的网络终端用户通过普通电脑就可以对远程图像进行实时的监控、录像、管理。网络视频服务器基于网络实现动态图像实时传输的特点,使得以往必须局限在区域范围的图像监控系统,变得可以不受时间与地域的限制。 应用网络视频服务器实现的数字化安防系统,上述问题将迎刃而解。首先,基于大厦的千兆甚至万兆局域网传输,系统的部署更加灵活,且摆脱繁琐的布线施工;其次,由于在前端监控点就将模拟信号转换为数字信息流,所以,无论是远程、本地监控,还是与其它系统的集成都变得易如反掌。 目前,网络视频服务器的数字化解决方案已相对比较成熟,国内有多家产品供应商已能提供单路、双路、四路等系列网络视频服务器。下面结合天地伟业公司的典型网络视频服务器,详细介绍一下数字化安防方案。 3天地伟业解决方案 3.1系统实现,前端视频、控制、告警信息,由网络视频服务器编码后,通过楼宇主干网上传到监控中心,完成实时监控,掌握楼宇整体情况。监控中心可配置监控主机、存储服务器、管理服务器、解码器等,对前端监控设备进行管理、告警信息的查询、图像浏览和控制等功能。在系统增加新的监控点时,只须将该监控点网络视频服务器接入网络并在中心做简单配置即可,系统各项功能和运行状态不受扩建影响。 整个系统部署实施非常快捷简单,每层楼可根据监控点数配置天地伟业单路、两路或四路网络视频服务器,或直接安装天地伟业网络一体球,网络视频服务器或网络一体球接入楼层交换机,通过大厦千兆局域网将图像信息传输到监控中心。系统变传统的模拟视频监控为数字化监控,使得原来的模拟图像等信息成为网络内传输的“数据流”。 3.2系统优势基于网络视频的数字化安防系统具有如下优势: (1)高性能处理系统优秀设备采用高性能的嵌入式处理单元以及嵌入式实时操作系统RTOS,保障系统长时间稳定运行。 (2)内置Web服务器内置Web服务器,支持TCP/IP、UDP等相关网络协议,支持多种网络环境。 (3)安装简易、即插即用无须像传统方式那样繁琐的布线,只要利用现有的网络资源,通过IP地址的标识,即可任意进行操作,并且使用时用户界面友好,安装简单。 (4)成本低廉相应于包括所有特性的其它产品,天地伟业网络视频产品提供一种可靠和低价位的网上图像设备,极大解决了“分散监控”、“集中管理”、“远程传输”之间的矛盾。通过网络化应用,大幅减少线材及人力费用,降低了成本。 (5)先进的图像压缩技术天地伟业网络视频服务器以MPEG4/H264格式生成高质量的图像文件,在提供每秒25帧的高画质图像传输的同时,存储空间大大降低。 (6)远程实时监控能够同时解决集中管理与远距离监控,能在世界任何一个角落通过网络进行远端访问。 (7)网络安全天地伟业系列网络视频产品提供用户级密码保护、特殊指定的IP地址接入保护、分级权限保护等功能。 智能化建筑论文:管理建筑智能化设计论文 1、前言 建筑智能化在不断发展完善,高新技术不断推出,智能控制水平越来越高。建筑智能化其实质是信息产业的综合应用和体现,其建设过程涉及多个专业领域,是综合的系统工程。在建筑智能化建设中,前期的设计过程,显得十分重要。 智能化系统作为建筑物的“电脑”,设计原则应当是具有设备的先进性,配置的合理性,安全的可靠性和费用的经济性。为了适应加入世界贸易组织(WTO)后呈现的影响,我们应该对以往认真总结回顾,尽可能地化解各种不利因素,规范建筑智能化系统工程的管理。笔者仅以微不足道的工作体会,针对建筑智能化设计过程中的不足之处,从管理角度谈些非常肤浅的认识和对策。 2、建筑智能化设计过程中存在的不足 2.1主观设计倾向在本文的参考文献(1)中,作者归纳出四种值得我们注意的主观设计倾向: 第一种是简单化。 例如:设计楼宇自动化系统保证恒湿,没有采用湿度调整设备; 第二种是概念化。 突出表现在综合布线设计上,水平线缆不问情由地一律采用超五类UTP(非屏蔽双绞线),甚至对所有的语音点都采用6类线缆也非常舍得; 第三种是形式化。 在设计中不分条件,只管堆砌技术形式,结果沦落成摆设。 第四种是理想化。 所谓理想化设计就是把运行状态静态化,忽视大环境条件和系统运行的动态特性。 2.2重广告轻标准 由于建筑智能化技术覆盖面广,涉及的行业多,所以在工程建设中需要遵循规范,便于业主、设计师、工程师、承包商、供应商,在各阶段用统一的语言交流和运作。 可是时常看到有些技术方案,在不同程度上轻视标准。例如,在设计依据中罗列了不少标准文件名,设计内容却不符合标准,或者依据的仍是旧标准。 许多方案设计者热衷于厂家的广告,很重视广告跟踪。给出的设计方案富有广告性,大量的篇幅是在为厂家做广告宣传,甚至就是厂家广告宣传的翻版。 2.3缺乏整体把握犹如设备“堆积” 本着“以人为本”的原则,建筑智能化的规划与设计应当是面向功能,为功能的实现而合理配置,并且尽量优化组合。然而有的设计者可能是设备集成商兼商,为了得到更多的经济利益,把“最好”、“最先进”的设备都“堆积”到设计中;或许有的设计者是只从局部考虑,而没有考虑到能否和被设计的的建筑、环境相配合的问题,缺乏从整体上把握“智能化”;有的设计者还以“备份”为由,加大设备数量,实际上所增设备却从来是备而无用。 3、设计过程中存在不足的原因 设计者都希望自己的设计,对建筑物日后的运作起到一定的智能化作用。之所以存在如上所述的不足,可能有多方面的原因。 3.1很难全面掌握建筑智能化技术和设计方法 不同建筑物,基于用户档次,应用环境等因素,对设备配置以及运行的要求,皆有不同的需要。必须既要量体裁衣式设计,防止与现实脱节,又要照顾到日后的发展,有冗余地设计,做到恰到好处,切忌“高不成,低不就”。不要盲目追求与国际接轨,向亮点工程看齐,而一味的参考国外,参考高档工程。 设计人员因为很难全面掌握建筑智能化技术和设计方法,或者由于业主往往期望在本系统、本地区等范围内成为亮点,提出过高的需求,而不能正确地进行设计,合理地配置。有时候,设计者对于供应商供货的要求,硬件方面的技术指标没有具体说明,或者重视述说了硬件方面的要求,而疏忽了对其软件方面的要求,致使设计时在总体思路上,或者对于系统日常运作细节的考虑,可能出现这样或那样的问题。 3.2没有及时跟进科技进步 建筑智能化技术是个有始无终的科技进步过程,随着信息产业的发展,随着应用的提高,不断有新技术加入,也会不断地有新的问题产生。设计人员由于工作的忙碌,没有及时跟进,在设计中仍然沿用着过去不知那年那月的培训。 3.3各子系统设计缺少协调 子系统的设计,通常是在建筑设计院主设计完成后开始的,往往留给各子系统的设计空间相当有限,进而给每个子系统对其他子系统的设计要求和建议带来不便,或者总体设计师没有注意在各子系统设计时对智能化系统的指导,设计上缺少协调。 4、把好设计关的对策 4.1启用建筑智能化顾问公司 如何在当前的技术、经济条件下进行优化,取得最大效果是智能化建筑设计的优秀。应选择对建筑智能化技术有经验的建筑设计单位,负责施行以总体设计师为优秀的、包含建筑师、各所需专业的一体化和优化设计。应在设计阶段的一开始就启用建筑智能化顾问公司,配合、协调以总体设计师为优秀的主设计,协助用户做需求调研并形成报告;向用户介绍智能化系统各专业的设计方案;提供招标需要的技术文件;完善主设计的设计建议书,并且要说明各专业对其他专业的设计建议和特殊要求,形成专业设计之间的衔接。招标文件不应由参加投标的集成商、工程商提供,以利于公平竞争;招标文件不应设置“陷阱”。 4.2技术评审至关重要 工程前期做好对初步设计、详细设计的技术评审,对以后的建设过程至关重要,因 为很多事情在工程设计确定之后,要改变就比较复杂。与其在建设过程中要花数倍的精力来修正,倒不如在前期把好设计关,给施工以及竣工验收创造良好的开端,促进工程的良性运作。技术评审要审查设计是否满足技术要求,是工程管理的重要组成部分。技术评审不仅要考虑与设计有关的技术工作,而且还要考虑智能化系统工程的其它方面。技术评审意味着一种“关卡”,这种“关卡”用来确定进入下一阶段的准备就绪状态。 5、技术评审 国内外建筑业采用的工程发包模式有多种,其设计阶段都有初步设计和施工设计之分,有的将施工设计放在招投标之前进行,有的将施工设计放在招投标之后进行。 5.1基本的技术评审 初步设计评审:该评审是在初步设计完成后进行,评审合格表示可以进入招投标阶段,或进入施工设计。初步设计评审不应与评标合并进行,因为投标者有多家,如果不能安排充分的时间,搞突击,就会走马观花。初步设计评审要为每个子系统及其功能上的相关组合进行评审,要对初步设计方案在全系统级的优化进行评审,要研究系统的可靠性、可维性、可用性、安全性和可实施性等等,为进入施工设计尽量提供更多的建议和分析。 施工设计评审:审定施工设计是否符合初步设计和招标书的要求。如果符合,业主和中标施工承包商则可以签署合同,便可以由中标者开始各种所需要的准备工作,为采购和施工作好过渡;如果不符或由于招标后设备选型改变、采纳了优化建议等,中标施工承包商应对施工设计作出修正和深化设计,直至全部相符。 施工设计评审认可的施工设计是具体施工的依据,时间要恰当,评审之后不要过多的变动,对采购和施工准备有不利的影响;进行地过晚,则可能推迟施工进度,整个工程期将拖延。在具体施工之前,应进行施工交底。 5.2技术评审的过程及注意事项 5.2.1评审的准备 评审的准备工作,应由业主技术负责人组织,恰当挑选设计者、专家,以最少的成员组成一个精干的评审小组;评审组的成员应充分地掌握被评审的专业,能胜任被评审专业的评审,以便参审者之间不用在交换意见上花费过多的时间;业主在评审前应准备好议事日程安排、评审项目和成套资料,以免到了评审会上措手不及;成套资料不能过多,如果超过了被评审的范围,不仅导致不必要的资料费用,而且有限的评审时间,也会导致评审质量的损失。 5.2.2评审的进行 应当保证评审组充分地审查所有的项目,并提供协调过的评论和指导;应当鼓励所有参审者采取坦率、公正和客观的态度,参审者之间应当通力协作;通过对问题正当地提出疑问,来找出设计的缺陷。 5.2.3评审的结束 应公布技术评审备忘录,备忘录应确认技术评审的记录汇编及更改项目,认可技术评审已完成。备忘录应包括会议中提出的重要评论、结论、决策和建议的概述及理由。 5.2.4评审的注意事项 要从“关卡”出发确定评审方针、议事日程、参加人员等各种评审活动; 应由总设计师负责制定技术评审计划概要和评审进度,并由业主认可; 应当给子系统设计者提供参加评审的机会,便于对各子系统进行正确的评审; 要有施工保障方面的职能部门(例如,基建处、供应处)参与评审; 物业管理部门,也应参加系统的设计审核,看看是否符合使用需要; 只要有可能,在技术评审中应当采用计算机辅助分析方法;不能企图采用简易方法完成优良的技术评审,充足的时间、合适的评审范围、高素质的参审人员,对评审工作的成功起重大作用。并且,最好要指定每个项目的负责人。 6、结束语 更广泛、更充分的市场机遇,更激烈、更残酷的国内外竞争,要求建筑智能化系统工程要管理创新,才能持续不断地适应。笔者建议,在各省、市应当建立高水准的技术评审班子,成立相应的权威性机构。 智能化建筑论文:我国智能化技术建筑电气论文 1智能化技术 智能化技术是改变了传统的建筑方式和建筑手段,将建筑当中融入了现代的一些科技手段,例如计算机技术手段以及一些其他的高科技技术手段,这些智能化的技术手段使得建筑行业快速的发展。除此之外现如今的建筑行业当中还融入了一些仿生学和形象化的技术手段,使得建筑行业的产物更受人们的喜爱。 2智能化技术在建筑电气工程中间的应用 2.1智能技术在建筑电气自动化控制中的应用 2.1.1智能化技术在电气设备中的应用 智能化的设备虽然能够为现如今的建筑行业带来非常大的改变和惊喜,但是与此同时智能化技术所需要的技术手段型人才也是匮乏的。对于这一方面,笔者认为只有高素质的人才才具备操作此项工作技术的手段,因为建筑行业的智能化技术需要了解多方面的知识和领域,所以不仅仅需要操作人员具有出色的技术水平,还应当具备强烈的责任感。 2.1.2电气控制中人工智能的有效应用 电气控制系统可以将原有传统的建筑电气自控系统进行有效的改革,我们可以将GPS定位系统安装到建筑的作品当中,这样我们的相关工作人员会在第一时间发现建筑当中出现的问题与故障。并在第一时间提出解决方案。在传统的电气工程行业当中,往往会由于人工的问题而导致工程的延误或是工程的人工失误,自从拥有智能化的技术之后,这种失误的情况大大的减少了。 2.2智能化技术在建筑电气工程故障检测分析中的应用 2.2.1利用智能化技术进行控制 利用智能化技术进行控制也是通过运用当今的一些技术手段对建筑实时的进行质量监控,一旦发现建筑出现任何的质量问题就可以通过互联网将问题进行网上传送,这种具有网络化的传输技术是传统建筑行业当中不存在的一些技术手段。现如今已经有了很多的行业在运用着智能化的技术在进行行业的改革和技术的改进,智能化的引入不仅仅能够帮助人们节省更多的时间,还能够在很大程度上增高电气工程的工作效率,使得从前容易出现错误的一些失误不再发生。 2.2.2利用智能化技术解决出现的一些问题 利用智能化技术对于建筑当中出现的一些问题尽心解决,电气工程中间经常会出现一些故障问题,但是如果利用传统的检测方式很容易造成诊断的错误。传统的诊断方式比较复杂,出错率还是比较高的。然而利用一些高科技的信息技术手段对建筑质量进行检测不仅仅错误率低,检查速度快,还能够增加工作效率。 2.3智能化技术在建筑电气工程电气设备优化设计中的应用 智能技术的优化通常是根据一些自然界的现象进行技术的优化,例如在建筑当中可以采用仿生学的方式模仿进行建筑,或者是利用其它的自然理论进行电气工程的优化。在二十一世纪当中,任何的事物都在不断的进行着优化,建筑电子工程电气设备优化能够有助于建筑行业的发展和壮大,是我国建筑行业的一大发展重要发展前景。 3对电气工程的智能化技术进行未来展望 智能化技术在建筑工程当中的应用是比较成功的,在当今的社会当中,任何的技术都在不断的进行着创新和改革,在时代的进步和发展当中,要是建筑电气工程的智能化技术没有过多的创新和改革就会被其他的技术所超越,所以在此笔者建议有关部门要时刻的对建筑电气工程当中的智能化技术进行创新和改革,只有这样才能不被社会所淘汰。笔者认为我国已经在不断的向着发达国家的方向前进,只有不断的发现新事物才能够在优胜劣汰的生存制度当中存生下来,我国是一个发展中国家,拥有着很大的发展潜力和发展空间,仅对目前的情况来看,智能化的电气工程应用可以说是我国进步的开端,也是我国未来发展的前进方向所在。 4结束语 建筑电气工程的智能化技术是改变传统电气自动化技术的一种改革模式也是一种创新手段,这种智能化的技术能够增加工作人员的工作效率,在节省时间的前提下还能够增强工作质量。能够将人力资源更加合理的进行利用,随着时间的推移,我国建筑智能化发展将会越来越壮大。 作者:肖凯文 单位:成都理工大学核技术与自动化工程学院 智能化建筑论文:智能化设计建筑电气论文 一、智能建筑及智能建筑电气节能概述 1.智能建筑概述 智能建筑是指通过采用计算机技术、智能技术等现代化技术,将建筑设备管理系统、信息化系统、公共安全系统等进行优化组合,为居住者提供一个便利、舒适、人性化的建筑环境。智能建筑以其最优化的电气组合设计,为使用者在节省开支、人身安全等方面提供了极大的便利。 2.智能建筑电气节能概述 智能建筑能否实现,取决于智能化电气能否实现高效节能。电气能耗作为建筑能耗的主要组成部分,将成为设计者重点改进的目标。因此,智能化电气行业着眼于优化并创新智能化建筑的节能方案。在进行优化节能方案的过程中,其中心设计环节是对建筑中的控制系统和供配电系统进行智能化的控制管理。 二、我国智能化建筑电气节能的发展现状 目前,我国在智能化建筑电气节能方面取得了很多突破行的进展。但是,由于我国智能化建筑的理论体系不够完善,实践操作经验不足,导致我国智能建筑的优势没有得到发挥,其推广范围也非常有限,使用者并未从中体会到智能化建筑带来的优越性。一直以来,建筑耗能一直是我国各种能源消耗的主要来源,而建筑耗能中的电气耗能有占了很大比例,因此,我国对智能化建筑电气节能的研究都是从能源消耗的角度出发的。如何实现对建筑各个系统的智能化和环保节能化就成了智能化建筑节能优化设计的关键性问题。 三、我国智能化建筑电气节能存在的问题 通过研究我国智能化建筑的发展现状,发现我国在智能化建筑电气节能方面存在许多不完善的因素,这些因素严重制约了智能化建筑行业的发展,具体问题有以下几个方面。 1.通风设计不合理。 智能建筑的通风与设计不合理将会使空调冷量超出标准。一些中央空调的使用,如果在建筑过程中出现不合理的设计,就会造成智能通风不畅、运行制度不合理等,从而导致空调耗冷量的增加。 2.照明光源的控制方式不合理。 照明耗电量是建筑耗电量中的重要因素,如果照明开关控制和节能系统控制设计存在缺陷,就会对建筑耗能产生很大的影响,进而给电气节能系统带来非常不良的影响。 3.智能化建筑电气节能系统缺乏全 面有效的协调。智能化建筑电气节能系统设计出现漏洞,就会导致节能系统的实际运行效率偏低。从而导致系统的节能效果不明显甚至没有效果,节能设施安装困难等。因此,合理有效的协调统筹是电气节能系统有效运行的关键。 4.缺乏全面的质量安全监督。 由于设计师对缺乏技术应用的实践经验,会造成建筑电气系统中节能技术缺乏实用性。再加上我国在此方面缺乏比较系统的研究,因此在优化方案的实施过程中缺乏其实际节能效果的发挥。 5.辅助设施安装不到位。 在取暖通风系统和给排水系统安装设备时,如果没有选择合适的设备,或者是系统运行方式设计不合理,不仅达不到节能的效果,还会带来智能化建筑电气设计施工中的高耗能问题。根据以上问题,我们要设计出合理科学的优化方案,提高能源的利用效率,从而达到节能系统的高效运行。 四、我国智能化建筑电气节 能优化设计方案智能建筑电气节能优化设计的目的在于减少能耗,这需要从电气的多个方面进行考虑,包括建筑用电设备的特点、用电负荷容量和设备具体布置。要对这些问题进行仔细的分析,从而科学、合理地建设供配电节能设施,确保设备的正常运行。 1).设计原则 智能化建筑电气节能设计需符合以下的原则:1.必须保证建筑物的正常使用,实现建筑物的基本功能,能为使用者提供完整全面的功能服务。2.在进行节能系统设计时,必须考虑节能系统的实际运行成本,要对节能方式和设备材料进行合理的选择,对其运行成本进行有效的控制。3.在进行系统设计时,要减少对不必要能源的损耗。当一些不必要的耗能量较多时,要对改因素进行优化,根据建筑物的实际情况选择合理的节能方式,以减少建筑物能源利用的损失。4.节能应该与保护环境相结合。在设计节能系统时,要提高能源的利用率,选择对环境有益的优化方案。在控制成本的前提下,实现能源的节约和环境的保护。优化方案的设计对通风、空调及供给水系统的电气节能优化要根据建筑物电力的需求情况,与风机设备的配置要求,选择经济合理的环保产品;在空调的选择方面,尽量选择节能环保、零排放的产品。目前广泛使用的水源热泵空调就是很好的选择,跟传统空调相比,其机组耗能有很大的优势;在设计供水系统时,要选择既能净化水质,又能节能环保的产品,这样才能达到节能的效果,无负压供水设备就是很好的选择。 2)对照明系统的优化设计 在设计照明系统时,灯具的选择很大程度上影响了电气节能系统的节能效果。采用智能照明灯具,可以节约电量的使用;声光控开关的灯具,也能有效减少资源的浪费。而建筑中的采光设计也非常重要,要加大对自然光的利用,加强此方面的设计,采用采光井来提高室内通光。 3)供电系统的优化设计 在进行供电系统的设计时,要充分考虑兼职用电设备的特点、用电设备的具体布局等多方面因素,从而保证供电系统的节能效果。具体可以从用电电压和供配电布线方面考虑。保证用电电压的稳定性和减少能源的损失,从而达到节能环保的目的。 4)充分考虑再生资源的利用 资源的循环利用也是设计节能系统的关键。目前广泛利用的再生资源包括太阳能和风能,在设计系统时,充分考虑这些再生资源,可以减少高耗能设备的使用,增加能源的利用率。墙体利用节能保温材料,室内装饰使用低耗能产品,都能在达到节能环保的同时,也使使用者享受到舒适的使用效果。 五、结语 智能化建筑节能系统可以有效的减少资源的消耗,使人们享受到良好的生活环境。只有采用节能系统,才能减少环境污染,保证建筑行业的可持续发展。因此,设计师在设计建筑的过程中,要将环保节能理念融入建筑设计中,保证资源的有效利用,实现智能化建筑电气节能系统的优势。在注重智能化节能系统设计的同时,也要加强对质量监控系统设备安全性的重视,从而达到智能化建筑电气节能设备的安全有效功能。 作者:林青 单位:邢台职业技术学院 智能化建筑论文:建筑智能化工程管理论文 一、建筑智能化工程管理中存在的问题 智能化建筑在我国的发展时间相对较短,在实际管理中,存在着许多的不足和问题,从而影响了建筑的质量和安全。这些问题主要表现在: (1)缺乏系统性的规划理念: 受时间、技术等因素的限制,当前许多建设单位对于智能建筑没有一个相对清晰明确的理解,在施工管理中常常会提出一些不切实际的要求,而工程的承建单位由于缺乏合理的规划理念以及专业的管理人员,存在外行管内行的问题,从而影响工程管理的整体水平。 (2)设计过程与实际脱节: 对于智能化建筑的设计,一般都是委托专业的设计院进行。但是,目前许多设计院对于智能化建筑的设计理解不深,重视不足,往往只是停留在传统的弱电系统层面上,没有对智能系统进行全面细致地规划设计。同时,在设计过程中,整体设计理念不强,片面强调自动化与通信技术及相关功能的应用,只是对自动化、电子、通信技术产品的简单堆砌,多数智能化工程设计滞后于建筑设计,使得建筑设计图纸中难以兼顾智能系统,造成设计中存在相应的质量隐患,难以满足实际施工的要求。 (3)管理人员专业素质偏低: 一直以来,我国在工程管理人员准入制度的建设方面,存在着许多不足和问题,很多工程管理人员都是凭借关系参与到工程管理中,缺乏专业的管理技术,在实际管理中存在盲目指挥的现象,严重影响了建筑工程管理的质量和效率。不仅如此,对于工程技术人员的选拔、任免和奖惩等,一般都是由施工单位的人事部门进行的,在管理方面相对比较随意。 二、建筑智能化工程管理技术实施要点 建筑工程项目的管理工作,具有几个基本的特点,包括目标的明确性、责任的明确性、管理的复杂性和科学性等。要想确保建筑智能化工程管理的有效进行,需要采取合理有效的措施和方法,提升管理工作的有效性和针对性。 1建立组织保证制度。 对于组织保证制度的建立,需要从以下几个方面入手: (1)强化目标管理,针对工程项目的整体目标,进行逐层分解,层层落实,按照工程以及分部分项工程,落实到具体的负责人,明确其各自的责任和义务,制定合理有效的措施,通过细致的操作,确保工程施工质量目标的实现。 (2)针对分部分项工程的特点,制定相应的质量控制程序,健全信息反馈系统,并定期开展质量统计分析,随时掌握工程的质量动态,从而实现对分项工程的全面质量控制。 (3)树立全面质量管理的思想和理念,建立相应的管理体系,引导全体员工树立“质量第一、为用户服务”的思想理念,确保工程的施工质量。 (4)对施工流程进行优化管理,做好每一道工序的施工技术交底工作,加强对于员工的技术培训。同时,要对物资材料的质量进行严格控制,杜绝不合格产品流入施工现场;要做好施工器械的保养和维护工作,确保其始终处于良好的工作状态;要采用质量预控法,将事后检查转变为事前控制,达到预控为主的质量管理目标。 2健全质量保证体系。 在建筑工程中,物资材料的质量直接影响着整个工程的施工质量,因此,对质量保证体系进行健全,做好物资质量管理,是非常重要的。首先,要结合工程的实际需求,对物资材料进行确定,选择信誉良好的供应商,确保其具备足够的能力,为建筑机电安装工程提供设备的全部型号规格和数量,保证工程中使用的设备材料的一致性。其次,根据国家的相关规定和标准,做好物资的检验工作,通过抽样检验和试验等方式,确保物资的质量和性能。然后,在对材料进行验收后,要及时填写《综合验收单》,明确合同单号、材料单号、数量、外观等,并由验收人员签字确认。 3强化智能建筑设计。 在对智能建筑进行设计时,必须以实际需求为主要依据,确保设计方案能够切实满足建筑的要求。设计工作必须坚持多元化和个性化,对于不同地域、不同性质以及不同规模的建筑,应该采取针对性的设计方案。对于建筑设计人员而言,应该加强与建筑工程师的交流和配合,将土建工程的设计与智能化系统设计紧密结合起来,确保建筑作品的合理性。 4改善人员管理方式。 管理人员对于智能化建筑工程的管理工作有着极其重要的作用,在建筑工程管理中,可以提高管理人员的管理水平,重视细节管理,对决策方式进行改善,逐步提升管理效率和管理质量。同时,要加强对于施工人员的培训,提升其对于专业技能的熟练程度,严格执行操控标准,提高操作效率,从而保证整个工程项目实施中的技术水准,减少误操作和违规操作的发生。 三、结语 总而言之,在当前信息化技术飞速发展的带动下,智能化建筑逐渐得到发展和普及,并成为建筑行业发展的一种良好趋势,具有良好的发展前景和市场潜力,做好智能建筑的管理工作是非常重要的。对于建筑施工企业而言,应该健全智能化管理体系,完善施工设计水平,为建筑智能化工程的管理工作提供相应的支持,进而推动智能化建筑的发展。 作者:吴建 单位:四川省通宇建筑智能工程有限公司 智能化建筑论文:智能化技术建筑电气论文 1建筑电气工程施工以及其智能化技术 自从我国开始实施城乡一体化政策以来,我国建筑行业就飞速发展,居民生活用水供电、照明通信以及安全防护等等相关要求也日益提高,这都促使建筑电气给工程带来了极大的进步。同时由于建筑行业与其他关联学科之间的交叉合作也使得建筑电气技术这门综合性技术应运而生,而建筑电气工程技术包含了电子技术、电工技术、信息技术以及控制技术。当前建筑领域电气化工程更加追求安全稳定和适用,一般建筑电气工程主要包括几方面内容:第一,安装相应成套建筑电柜、控制设备以用来整体控制建筑电路;第二,根据建筑整体电线光缆分布规划来安装相应电缆电线;第三,安装变压器以及其它动力装置,调试运行相关设备并确保设备运行无异,施工完毕后也能够照常使用(有问题就要及时解决改进);第四,还有其它繁琐的设备线路安装,如接地、母线导管、照明等等。完成这些后就要进行综合检查验收,通过实现所有电气工程运行使用状况集中解决研究和处理电气工程没有发现或者有待改进的问题,以策万全。所谓的智能化技术就是人工智能技术的简称,是全球定位系统技术、传感技术、高科技计算机技术以及信息通讯技术等综合产物,从某种程度上而言,它是计算机智能运用的分支,其智能化系统主要有语音图像信息识别传递、信息控制和处理系统,专家系统等等,在建筑电气工程领域,人工智能就充分运用了相关系统功能,比如电气电力的控制等。建筑电气工程智能化技术的科学使用不仅能够快速方便相关设备系统的自我修复、保护功能的恢复和完善,还能够有效提高建筑电气工程施工进度和施工质量,因此也使得大量专业研究人员持续不断的探索研究,以推进我国建筑电气工程智能化技术的发展和应用。 2建筑电气工程中智能化技术的具体应用 随着人们对建筑电气工程智能化技术应用方面的日益了解,其在当前建筑电气中的控制系统,故障预测、判断分析以及电气工程设备优化等等方面都有了较为广泛的应用,这直接提升了建筑电气工程技术层次,具体如下: 2.1在建筑电气工程控制系统中的应用 众所周知,建筑行业电气工程项目施工操作技术性、专业性和复杂性都较高,尤其是电气工程的精细度方面,而且以往传统施工过程中这部分项目就很容易出现故障,这对工程项目施工效率和质量影响极为不利。为了有效控制避免这些意料外的故障和电气问题,进行电气工程施工时就必须要构建相应的自我控制防御和保护体系,从而更好地进行事故后的检测排除。在这些自我控制保护系统中就充分运用到了智能化技术,通过智能化技术中的定位系统就能够有效帮助管理人员确认掌握工程设备、装置和线路位置,并借助良好的传感技术将其运行状态信息传输到计算机,然后转化为相应数据分析总结,将其与原本储存信息进行比对,这样就能够动态掌握电气工程运行状况,一旦有异常也能够及时发觉并确认异常原因,而相关管理人员也能够及时快速应对解决,通过该步骤流程来实现电气工程施工的自动化控制和动态管理。 2.2在建筑电气工程故障预测分析中的应用 在电气工程施工中利用智能化技术不仅能够实现有效控制,还能够快速检测、反馈出电气工程问题所在,系统通过故障警报来传递告知工程异常,然后对发生故障的部位进行智能数据传递,从而方便专业人员进行更深层次的智能监控和分析,通过常用神经网络、模糊网络或者专家系统等等来帮助预测分析工程故障,最后提出有效的解决方案。比如电气设备变压器、发动机、发电机等等发生故障就需要维修人员及时有效处理。然而电气设备故障发生率不低,且其故障诊断不及时、不准确都会导致事态更为严重,传统变压器故障检测方法就是通过检查变压箱里面的气体并对该气体成分进行分析来判断故障与否,由此可见传统人为检测不仅耗时耗力,还需要将故障部分拆除开来,其准确率还不高,还容易导致电气线路的二次破坏,而智能化技术的应用就完全克服了这些问题,直接简化了其气体提取步骤,系统会直接显示变压器气体成分等相关信息,大大提高了其检测效率和质量,准确性更高,可以说智能化技术在建筑电气工程故障分析判断方面应用效果显著。 2.3在建筑电气工程设备改建优化方面的应用 在建筑电气工程设备的改建和设计优化领域,智能化技术的应用优势也极为明显,通过智能化领域中的关键性技术,遗传算法和专家系统的科学使用能够快速提升设备运算处理数据效率速度,对设备系统的优化升级也有重大促进作用。前者是一种高科技的计算机模型,通过大自然生化过程反应总结出的达尔文生物净化原理和遗传机理科学归纳生物进化规律,然后在实际运算使用过程中利用该规律进行搜索,并对该系统的弊端进行改进优化。而后者则主要是专业地对设备隐患缺陷进行科学论证分析,尽量确保该电气线路能够稳定正常运行。一般建筑电气工程管理人员会综合运用这两种方法来优化升级相关设备,此外还可以运用模糊理论的物理学方法和神经网络中将计算机中间算法进行升级来提高运算速率的方法,这也能够大大优化其设备升级质量和过程,从而提高建筑电气工程设计和施工质量。 3结束语 一言以蔽之,现代建筑行业电气工程智能化技术和水平越高,其为建筑行业带去的产业技术价值和社会效益就越高,为人们带去的舒适、便捷、安全的生活质量就越高,同时能够快速、及时有效应对各种威胁人们生命财产和健康事故,如火灾、抢劫等等,这有效提高了我国建筑市场安全管理能力,并直接促进我国建筑行业的繁荣发展。虽然当前我国建筑行业电气工程智能化技术还处于未成熟的发展阶段,但是相信凭借建筑工程师们孜孜不倦的努力,一定会加快实现赶超国际先进水平的目标。 作者:杜永艺 单位:广州市天河区建设工程质量安全监督站 智能化建筑论文:国内智能化建筑电气工程论文 1建筑电气工程施工以及其智能化技术 自从我国开始实施城乡一体化政策以来,我国建筑行业就飞速发展,居民生活用水供电、照明通信以及安全防护等等相关要求也日益提高,这都促使建筑电气给工程带来了极大的进步。同时由于建筑行业与其他关联学科之间的交叉合作也使得建筑电气技术这门综合性技术应运而生,而建筑电气工程技术包含了电子技术、电工技术、信息技术以及控制技术。当前建筑领域电气化工程更加追求安全稳定和适用,一般建筑电气工程主要包括几方面内容:第一,安装相应成套建筑电柜、控制设备以用来整体控制建筑电路;第二,根据建筑整体电线光缆分布规划来安装相应电缆电线;第三,安装变压器以及其它动力装置,调试运行相关设备并确保设备运行无异,施工完毕后也能够照常使用(有问题就要及时解决改进);第四,还有其它繁琐的设备线路安装,如接地、母线导管、照明等等。完成这些后就要进行综合检查验收,通过实现所有电气工程运行使用状况集中解决研究和处理电气工程没有发现或者有待改进的问题,以策万全。所谓的智能化技术就是人工智能技术的简称,是全球定位系统技术、传感技术、高科技计算机技术以及信息通讯技术等综合产物,从某种程度上而言,它是计算机智能运用的分支,其智能化系统主要有语音图像信息识别传递、信息控制和处理系统,专家系统等等,在建筑电气工程领域,人工智能就充分运用了相关系统功能,比如电气电力的控制等。建筑电气工程智能化技术的科学使用不仅能够快速方便相关设备系统的自我修复、保护功能的恢复和完善,还能够有效提高建筑电气工程施工进度和施工质量,因此也使得大量专业研究人员持续不断的探索研究,以推进我国建筑电气工程智能化技术的发展和应用。 2建筑电气工程中智能化技术的具体应用 随着人们对建筑电气工程智能化技术应用方面的日益了解,其在当前建筑电气中的控制系统,故障预测、判断分析以及电气工程设备优化等等方面都有了较为广泛的应用,这直接提升了建筑电气工程技术层次,具体如下: 2.1在建筑电气工程控制系统中的应用 众所周知,建筑行业电气工程项目施工操作技术性、专业性和复杂性都较高,尤其是电气工程的精细度方面,而且以往传统施工过程中这部分项目就很容易出现故障,这对工程项目施工效率和质量影响极为不利。为了有效控制避免这些意料外的故障和电气问题,进行电气工程施工时就必须要构建相应的自我控制防御和保护体系,从而更好地进行事故后的检测排除。在这些自我控制保护系统中就充分运用到了智能化技术,通过智能化技术中的定位系统就能够有效帮助管理人员确认掌握工程设备、装置和线路位置,并借助良好的传感技术将其运行状态信息传输到计算机,然后转化为相应数据分析总结,将其与原本储存信息进行比对,这样就能够动态掌握电气工程运行状况,一旦有异常也能够及时发觉并确认异常原因,而相关管理人员也能够及时快速应对解决,通过该步骤流程来实现电气工程施工的自动化控制和动态管理。 2.2在建筑电气工程故障预测分析中的应用 在电气工程施工中利用智能化技术不仅能够实现有效控制,还能够快速检测、反馈出电气工程问题所在,系统通过故障警报来传递告知工程异常,然后对发生故障的部位进行智能数据传递,从而方便专业人员进行更深层次的智能监控和分析,通过常用神经网络、模糊网络或者专家系统等等来帮助预测分析工程故障,最后提出有效的解决方案。比如电气设备变压器、发动机、发电机等等发生故障就需要维修人员及时有效处理。然而电气设备故障发生率不低,且其故障诊断不及时、不准确都会导致事态更为严重,传统变压器故障检测方法就是通过检查变压箱里面的气体并对该气体成分进行分析来判断故障与否,由此可见传统人为检测不仅耗时耗力,还需要将故障部分拆除开来,其准确率还不高,还容易导致电气线路的二次破坏,而智能化技术的应用就完全克服了这些问题,直接简化了其气体提取步骤,系统会直接显示变压器气体成分等相关信息,大大提高了其检测效率和质量,准确性更高,可以说智能化技术在建筑电气工程故障分析判断方面应用效果显著。 2.3在建筑电气工程设备改建优化方面的应用 在建筑电气工程设备的改建和设计优化领域,智能化技术的应用优势也极为明显,通过智能化领域中的关键性技术,遗传算法和专家系统的科学使用能够快速提升设备运算处理数据效率速度,对设备系统的优化升级也有重大促进作用。前者是一种高科技的计算机模型,通过大自然生化过程反应总结出的达尔文生物净化原理和遗传机理科学归纳生物进化规律,然后在实际运算使用过程中利用该规律进行搜索,并对该系统的弊端进行改进优化。而后者则主要是专业地对设备隐患缺陷进行科学论证分析,尽量确保该电气线路能够稳定正常运行。一般建筑电气工程管理人员会综合运用这两种方法来优化升级相关设备,此外还可以运用模糊理论的物理学方法和神经网络中将计算机中间算法进行升级来提高运算速率的方法,这也能够大大优化其设备升级质量和过程,从而提高建筑电气工程设计和施工质量。 3结束语 一言以蔽之,现代建筑行业电气工程智能化技术和水平越高,其为建筑行业带去的产业技术价值和社会效益就越高,为人们带去的舒适、便捷、安全的生活质量就越高,同时能够快速、及时有效应对各种威胁人们生命财产和健康事故,如火灾、抢劫等等,这有效提高了我国建筑市场安全管理能力,并直接促进我国建筑行业的繁荣发展。虽然当前我国建筑行业电气工程智能化技术还处于未成熟的发展阶段,但是相信凭借建筑工程师们孜孜不倦的努力,一定会加快实现赶超国际先进水平的目标。 作者:杜永艺 单位:广州市天河区建设工程质量安全监督站 智能化建筑论文:智能化建筑电气工程论文 1建筑电气工程的概念 随着我国经济的不断发展,我国国民对于物质生活的要求越来越高。电力已经成为目前我国居民和办公人员不可缺少的助力,因此在我国的建筑业中,对于电气工程质量的要求也就越来越严格,同时各类新型技术也被广泛地应用在这一方面。建筑的电气工程在施工时分为很多道工序,其分别为对配电柜及控制系统的设计和安装、对电缆桥架的安装、对电缆线路的铺设、对电线杆及其配套设备的安装、对变压器的安装、对照明装置及其他动力装置的设置、备用电源的安装、电动机的安装、电加热器线路安装、各线路导管的安装、对外设灯具的安装、避雷设备安装、电力开关的安装以及其余电力装置辅助设施的安装等。另外,在整个电气工程施工结束后,还需要对电气工程的整体质量进行具有针对性的验收工作。 2智能化技术的概念 智能化技术又被称为人工智能技术,其是利用人体仿生学,采用计算机模拟处理模式的一种技术。目前,智能化技术在国际上已经得到了广泛的应用,早在20世纪50年代就已经有人提出了智能化技术的概念,虽然现在仍有一些科学家对智能化技术抱有怀疑态度,但现代智能化技术给人们的生活和工作带来的方便是不言而喻的。智能化技术主要是通过对图像、声音、语言等条件的识别,进行智能化处理系统的运算,并对机械、计算机系统、照明工具、交通工具等进行自动化控制,使得人工劳动量下降,同时也增加了相关设备运行的稳定性和准确率。将智能化技术应用于建筑业已经不是新鲜话题,发达国家早在20世纪末期已经开始将智能化技术运用在现代建筑业中,如电气系统的控制。如今,智能化技术中还加入了更多学科的理论,例如自动化、仿生学以及语言学等。在建筑业电气工程中加入智能化系统能够有效保证建筑内电气系统的自动化运行和控制,提高电气控制和运行系统的稳定性、有效性和运行速度,还可以通过智能化系统增加电气装置的自我防护能力。 3智能化技术在建筑电气工程中的应用 将智能化技术应用于建筑的电气工程中,其主要是由于智能化技术具有控制自动化、检测自动化等优点,更加重要的是,对于智能化技术的引用可以帮助电气设备更好地进行优化和升级,并以此为人们更好地提供服务。 1)智能化技术应用于建筑电气工程中的控制自动化特点。 在建筑的电气工程建设中,对于电气系统的控制和保护机制是工程中最为重要的一个环节。在现代电气工程中,对于电气系统的自动控制和自我防护能力有着较高的要求。在当今社会,我国的用电量正在逐年提升,不论是普通居民建筑、企业办公建筑、工厂生产建筑还是军工实验建筑等,都需要极大的用电量,这也为我国电力部门提出了一定的挑战。而在用电量急速增长的今天,用电安全问题已经成为了老百姓关心的重要问题之一,一栋建筑电气系统使用安全与否与其控制系统有着直接的关系。传统的电气系统中,对于电力输送系统的安全防护措施包括保险丝断电措施、线路绝缘措施、紧急拉闸措施等,这些安全措施比较原始,对于现代建筑用电安全起不到根本保护作用,而且这些均是被动保护机制,例如保险丝断电措施,即是当线路内电流过高,其引起的温度变化已经超过了保险丝的熔点,这时保险丝自然熔断,减少过高的电流对电气的伤害。而现代智能化技术则不同,它是采用传感和定位技术对供电网络中各电气的供电情况进行实时监控,一旦某一区域电量异常,智能化系统就会对异常电流所能产生的伤害进行高速运算,如果结果是对电器设备有损伤,则智能系统就会自动切断供电,保证电器设备及使用人员安全,这是一个主动的防护过程。 2)智能化技术应用于建筑电气工程中的检测自动化特点。 在电气系统投入使用后,对于系统的检测维护工作也是一个保证电气系统稳定工作的重要环节。在传统的检测维护工作中,工人在事故发生时需要逐一对系统进行检查,采用排除法进行故障点的寻找,这种模式极其消耗人工,同时工作效率也十分低。由此很容易引发相关设备损坏加重,或者对使用人员的生命造成威胁。而将智能化技术引入到电气工程中后,可以利用智能化系统的自动检测特点,将整栋建筑或一个区域内的供电网情况输入计算机,并由计算机进行监控和检测的工作。一旦事故发生,计算机可以通过事故所在区域附近的传感器和检测设备对故障进行定位,同时利用智能化计算机处理系统对事故进行有效地分析。相关检测人员只需要根据智能化系统锁定的事故地点和事故类型对其进行排除和维修工作。智能化系统在对事故进行检测时,其所需要的检测时间较少,对于事故的反应灵敏,而且智能化系统通过专家系统或模糊逻辑分析系统可以对事故类型进行有效分析,得出的结论比较准确。这样就可以提高检修人员的工作效率,使其在到达事故现场前已经能够对事故的处理方法做出一个大致的规划,节省了现场抢救维修的时间,减少了电气设备的损失,提高了电力使用者的安全系数。 3)智能化技术应用于建筑电气工程中电气设备的优化和升级。 将智能化技术应用在建筑的电气工程建设中,不仅仅可以提高电气工程的质量,提升电气系统在使用过程中的稳定性与维修时的高效性。同时,其还可以进一步促进相关电气系统设备的优化和升级。智能化技术拥有两大优秀优势,一是遗传算法,二是专家系统,这两项优势能够使智能化系统实现对电气系统管理和检测的自动化。同时,如果将这两个系统应用在电气系统设备的改造和革新工作上,可以研发出更多具有高新科技含量的相关设备,从根本上提升和促进电气设备的发展。 4结语 21世纪是科技的世纪,各类高新科技在现代都得到了快速的发展。智能化系统作为人类迈向新纪元的基础,将其应用在建筑电气系统中能够有效提高电气系统的自动化管理效果,减少人工消耗,增加用电的安全性。 作者:李凌琦 单位:西昌学院工程技术学院 智能化建筑论文:智能化英语建筑电气论文 一、建筑电气与智能化专业英语的教学思考 (一)教学内容 1.选择适合建筑电气与智能化专业特点的教材。 由于建筑电气与智能化专业为新兴专业,目前国内缺少专门为本专业而编写的专业英语教材,虽然现在关于建筑和电气以及智能方面的专业英语教材繁多,但每类的侧重点都不同,不能全面地体现建筑电气与智能化专业的特点。因此选择合适的专业英语教材对专业英语的学习是十分重要的。 2.精选与实际工程相联系的英语资料。 建筑电气与智能化专业作为建筑行业中的一个分支,也具有建筑业的典型特点,该专业涉及建筑物的规划、设计、施工、使用以及维护的全过程,是一门实践性很强的学科,因此其学习仅仅停留在书本上的知识是远远不够的,必须理论联系实际。在教学过程中,以课本知识为前提的情况下,给学生介绍一些智能建筑、建筑物信息系统、楼宇控制、建筑节能等具体的专业英语资料,同时结合专业图片,使学生将已经学过的专业知识和相关的英语词汇联系起来,使他们真正克服中英文之间的差异,实现理论与实际的相结合。 (二)教学方式 1.以学生为主体、激发学习热情。 专业英语课程不同于普通的大学英语课程,需要大量的专业知识作为铺垫,所以专业英语的课程设置必须与专业课程同步,一般在大三甚至大四的教学学期,相对于公共英语课程有时间的滞后性,造成学生对英语的学习不十分连贯。再加之专业英语学习的难度远高于之前的基础英语,即要求学生对专业知识有全面准确的了解,又要求学生有良好的英语素养,因此经常造成学生对专业外语的学习产生厌倦。所以在专业英语的教学过程中,要时刻以学生为主体,在授课过程中加入一些教师与学生互动的环节。针对不同的授课内容,组成不同的单元,在每个单元中加入与课程相关的具体问题,这样能够将专业知识与专业英语内容有效的衔接起来,达到更好的教学效果。为了更好地培养学生自主学习的能力,使学生具有终身学习的意识。在教学过程中增加一些需要预先进行准备的教学内容,在课堂上采用提问或者让学生讲授的环节,这样既可以调动学生学习的积极性,同时又能培养学生自学的能力,使其终身受益。这样通过提问或是课堂讨论的方式,引导学生自主学习,从而达到启发和引导学生主动学习,充分发挥其主观能动性,使之产生对专业英语学习的兴趣。 2.采用多种教学手段,活跃课堂气氛。 由于专业英语的学习需要一定的英语基础,对于一些英语基础不是很好的同学,如果采用传统的黑板加教科书的授课模式,学生往往容易上课“开小差”。为了使建筑电气与智能化专业英语教学效果更为理想,在授课过程中不仅采用传统的黑板式的授课方式,主要讲解一些专业词汇和重点句型等,这样便于学生跟上老师的思路,同时有利于学生记录笔记。对于一些专业的外文资料,为了能够让学生更加容易接受,采用多媒体的授课方式,这样可以通过大量的图片信息,加强对学生的视觉冲击,学生更容易精力集中。同时适当加入一些专业英语的录像或情景对话等,这样可以使学生更加直观地理解教学内容。同时使课堂气氛更加活跃,并能够达到提高课堂教学效果的目标。 3.注重工程实际与专业英语的联系。 建筑电气与智能化专业是多学科的交叉和融会。专业技术从业人员主要从事工业与民用建筑电气及智能化相关的工程设计、系统集成、信息处理、建筑电气设计、建筑智能化设计、智能建筑管理、施工、设备安装与调试工作。建筑电气与智能化专业是一门对工程实际要求很高的学科。在专业英语的教学过程中,如果采用基础英语的教学方法,仅仅依靠课本的知识,将不能使学生更好地适应未来工作。因此,专业英语的教学内容需要添加一定的工程实际知识。主要是在授课环节上加入一些专业英文图纸或国外工程实例的讲解,由于学生掌握了一定的专业知识,在专业知识的铺垫下,学生更容易理解专业英文图纸中的英文词汇。这样学习专业英语知识的同时,又可以巩固学生专业知识,达到良好的学习效果。 4.针对学生自身情况,设定特设的教学环节。 由于我校建筑电气与智能化专业的专业英语课程一般都可设在大四的第一学期,这个学期又适逢学生找工作的学期。随着建筑行业国际化的推进,现在社会对毕业生的要求越来越高,有时在单位的面试中不仅需要学生有中文的简历,还需要学生有英文的简历,针对这一实际情况,在专业英语的授课过程中,加入一些英语简历制作和英语专业知识基础知识的课程环节。针对学生毕业后可能的具体就行方向,给学生讲解几份有代表性的英文简历样本,在学习英语简历制作的同时,也让学生熟悉和专业知识相关的一些专业术语。另外,越来越多的招聘单位在其面试过程中都增加了英语面试环节。因此,在专业英语课程中增加专门的应聘知识单元,同时通过模拟单位英语面试情景,使学生在掌握专业英语知识的同时,还能够培养学生的综合应变能力。由于本身学生对于与就业相关的知识非常的感兴趣,这样更加容易激发学生的学习热情,达到良好的学习效果。 二、结束语 建筑电气与智能化专业英语是培养学生综合能力的重要工具,其根本目的是为了培养和提高学生在专业上的英语应用能力,在全面素质教育中占有重要地位。目前专业英语教学中还存在一些问题,如师资、教材及教学方法等方面存在缺陷与不足,影响了专业英语的教学质量。只有多对专业英语予以足够重视,充分发挥教与学两个方面的积极性、创造性,增加学生工程实践能力的培养,才能更好地提高建筑电气与智能化专业英语的教学质量,培养适应社会发展需求的“复合型”人才。 作者:于兰 单位:长春工程学院能源动力工程学院 智能化建筑论文:智能化建筑电气论文 1智能化建筑电气技术的发展思路综述 智能化建筑电气行业要想获得持续的发展,就要做好电气产品质量和安全工作。电气设备是建筑装饰工程的重要组成部分,电气设备的质量、安全以及环保水平的高低,对电气建筑装饰工程的舒适度有着重要的影响。电气设备行业要想获得更好的发展,就要实现电气设备的智能化。建筑电气产品中的智能水平和安全水平都要不断地提高,调整其产业结构。就目前而言,建筑电气行业中存在的主要问题就是传统的制造模式和销售模式没有得到改善,其经营方式还是粗放型的经营方式,存在能源浪费的现象。随着智能化建筑电气系统在现代建筑中的运用,智能化建筑电气技术的相关标准也要不断地提高。随着智能化建筑电气技术的不断发展和成熟,人们对建筑在信息交换、建筑安全性、建筑舒适性以及建筑便利性和节能型等方面有了更高的要求。因此,建筑电气技术要向智能化的方向不断发展,满足当下人们的需求。 2主要关键技术的实践 2.1TN-S在智能化建筑电气中的应用 TN-S系统指的是一种把中性线和保护接地线严格分开的低压配电系统,即一个三相四线加保护接地线的接地系统。中性线和保护接地线除了在变压器中性点要共同接地以外,两线之间不再有任何的连接。在系统正常运行的过程中,中性线是带电的,保护接地线则不带电。TN-S接地系统中,有基准电位,可以确保其安全性,保护接地线不允许断电,对地上也不可能产生电压,因此,电气设备的金属外壳接在保护接地线上,可以确保其安全性和可靠性。TN-S作为一种智能建筑电气的接线系统,在智能化建筑电气中得到了广泛的使用。在智能建筑中,单相用电的设备比较多,存在单相负荷较高的情况,三相负荷之间是不平衡的,因此在中性线中会带有随机的电流。同时,智能建筑物中采用了大量的荧光灯来用作照明,会产生大量的三相谐波,并会加在中性线上,加大了中性线的电流量,如果把电气设备接到中性线上的话,就会造成电击或者火光情况的发生。如果把中性线和保护接地线一起连接到外部设备的外壳上,其危险性会更大,所有连接到设备外壳上的设备,都会带电,会扩大电击事故的范围。如果把中性线和保护接地线均匀的连接在一起,除了会发生以上所述的事故意外,还会对设备的正常工作造成影响,使得设备不能正常的工作。因此,智能建筑物在建筑的过程中,要把握好PS-N系统技术,对其进行正确的使用。 2.2TN-C-S在智能化建筑电气中的应用 TN-C-S系统是由两个接地系统组成的。一个接地系统是TN-C系统,另一个接地系统是TN-S接地系统,分界面在中性线和保护接地线的连接点上。TN-C-S系统主要是用在智能建筑物的供电区域的变电场所,在进户之前采用的是TN-C系统,用在进户的地方重复接地;TN-S系统是在进户之后使用的,TN-S系统相对于TN-C系统而言,其安全性更高,对于保护用户的安全和电气设备的安全有更高的保障。在采取接地引线的过程中,都是从接地体的一个位置引出,要选择正确的接地电阻值,以此来确保电子设备可以获得一个等电位的基准点,所以,TN-C-S系统可以作为智能建筑物的另一种接地系统。 2.3交流状态下的接地 交流电的零线应与地线区别开,一般三相交流电有中性点,电源侧的中性点可以直接接地的,但是并不代表家用的零线可以接地,因为是家用侧不是电源侧。有些家用电器外壳接地是为了人身安全,不属于交流电回路中。 2.4安全保护接地的思路构建 安全保护接地就是将电器设备中不带电的金属设备和接地体之间进行良好的金属相接,用中性线把建筑物内的用电设备以及电器设备周围的金属构件连接起来。在连接的过程中,严禁把中性线和保护接地线相连。在现代的智能建筑物中,要求保护用电设备的设备有很多,对于强电设备和弱电设备都要做好保护措施,如果没有做好保护措施的话,当设备的绝缘体损坏时,就可能造成安全事故的发生。在并联电路中,电流和电阻是呈反比关系的,当接地的电阻越小时,流经人体的电流也就会越小,人去触碰设备的时候,也不会对其产生影响。 2.5基于防雷构建下的接地构架 在智能化的建筑中,具有大量的电子设备以及大量的布线系统,他们都是属于耐压级低、容易受到干扰和雷击的部分。因此,智能化建筑的所有功能接地,都要以防雷为基础,按照一级负荷防雷的保护措施进行设计,设计多层防雷系统。 3智能化建筑电气中的未来发展思路 就我国来说,对于智能化建筑电气技术的应用,还处在一个新兴的技术领域,随着科学技术的不断发展,还会有更多的智能建筑技术出现,智能化建筑电气可以对其他先进的技术加以引用,把其他先进智能建筑物的技术渗透到这一领域中,促进智能化建筑电气领域更进一步的发展,使得该技术更加成熟和完善。 4总结 总而言之,随着科学技术的进一步发展,我国的建筑正在朝着多元化的智能建筑发展,电气技术作为智能化建筑的重要技术之一,加强对电气技术的利用,对提高智能建筑的智能化水平具有重要作用。 作者:李晓丽 宋孝洋 单位:郑州学府电子工程技术有限公司 智能化建筑论文:弱电智能化系统建筑工程论文 1前言 建筑弱电系统就是指在建筑动力和其他强电相比较电压和电流相对较低的供电或者功能性系统。而在建筑中电气工程的基础就是建筑的弱电系统,以此形成的建筑的智能化弱电系统可以有效的提高建筑电气施工过程中的服务能力,同时也对建筑本身的功能有所拓展,使之可以与外界进行信息交互,间接的提高了整个建筑电气化系统的运行效果和标准。所以研究弱电智能化系统在建筑工程中的应用也就十分必要。 2弱点智能化系统的概述 建筑的施工阶段是重要的工程环节,提高建筑水平和建设智能化已经是施工技术发展的重要内容和方向。弱电智能化系统是随着电子技术发展而形成的,该技术和系统的出现将智能化技术引入到建筑设备中,并使之为建筑工程和建筑功能所用。其中包括计算机网络、防雷系统、楼宇自动控制系统、电子巡更系统、不简单电源系统、家具智能化等等,都是弱点智能化系统中的成员。弱电智能化系统不仅仅涉及到的是系统因素,还涉及到施工的材料、技术路线、设备等因素。在实际的应用中,系统为整个建筑所提供的是对建筑施工、设备管理、通信网络的综合性利用,其营造的是安全、高效、舒适、便利的建筑环境。 3弱点智能化系统在建筑工程中应用的相关因素 3.1计算机系统 计算机是智能化的重要基础,任何智能化系统都不能离开计算机系统的支持,不论是简单或者复杂的系统都不能脱离计算机而独立存在。因此智能化系统必须借助计算机的强大计算和分析功能。而与计算机直接相关的就是信息系统,且信息系统主要是网络信息系统,其凸显的管理作用,即利用计算机和信息处理系统对整个智能化的系统进行管理和信息处理。其中计算机配合网络即可实现对弱电系统的管理与控制,也就让弱点系统智能化。所以计算机在弱点智能化系统中是最为重要的基础。 3.2信息传输 智能化系统必须借助海量的信息才能实现智能目标,因此通信系统和技术就成为智能化系统的重要支持性技术。其负责为智能控制进行各种数据的传输,现代的通讯技术已经更加多元化,宽带、无线通信、多媒体通讯、ATM通信技术都在不同的弱点系统中发挥着重要的作用。尤其是数字化、高速化的信息传输技术的出现,其促进了建筑弱电智能化系统完善与发展,提升了系统内信息与系统外信息的交互效果,提升了弱电智能化系统的应用效果。 3.3系统施工管理 弱电智能化系统所涉及的专业十分丰富,因此在施工管理中必须突出技术的先进性,这样才能有效的保证弱电智能化系统的应用效果。帮助工程选择和采用最佳的施工工序。根据建筑施工的专业指导,工程管理是工程优秀的管理环节,如果要提高建筑弱电智能化系统的施工水平。所以在管理中应明确了解智能化系统的关键问题,选择更加适应技术特点的管理措施和制度,以此保证弱电智能化系统的应用效果。 3.4技术管理 技术管理就是针对弱电智能化系统应用进行指导的技术性方案和措施,弱电工程必须在工程中按照合同和技术设计的要求进行,这样才能为弱电智能化系统的应用打下良好的基础,所以在实施中必须突出技术管理的作用。保证所有的弱电施工工艺和技术标准满足工程需求。技术管理应负责制定和监督执行作为详细的规范文件,保证施工人员都明确弱电智能化系统应用的操作步骤和技术要点,以此提高弱电系统乃至弱电智能化系统的施工质量和应用效果。 4弱电智能化系统的应用 4.1管线预埋控制 管线预埋是对智能化系统的硬件进行构造,对网络设备进行设置。该环节是智能化系统应用的基础。弱电工程中,管线预埋是十分重要的,其与传统工程不同,其复杂性更强。除了对复杂性进行了解以及施工图分析外,还应重视对现场管线的修正和调整监督,对存在的预埋漏洞和错误等进行及时的改正,保证网络布置合理且准确。 4.2材料质量控制 任何建筑材料的选择都会影响建筑的质量,所以智能化系统也不例外,其在应用中必须重视对设备和材料的选择,尤其应对其质量进行严格的监督与管理。一旦出现问题对系统的影响将是致命的。材料是建筑的基础,也是系统的基础,所以设计和管理人员应对材料进行慎重的选择和采购质量控制,即从供应商入手监督和提高材料质量,保证其信息准确,材料合格。、 4.3模块连接技术 在弱电智能化系统中会出现多个功能性模块吗,将这些功能模块进行连接就构成了一个完善的系统,所以在这些模块连接也是弱电智能系统应用的重要环节,也是在工程中最为常见的连接方式。在施工作业中对建筑智能系统进行施工,应对不同的类型模块进行了解和分类,并对其进行有效的连接,保证不同的模块与其所归属的系统连接,从而形成不同功能的智能化系统。 4.4防雷系统 雷电容易对弱电系统产生干扰,所以弱电智能化系统应具备防雷系统和相关技术。在防雷技术的应用中应重视对网络和优秀控制设备的雷电防护,如电脑、采集终端、控制装置等,应足够重视。这些设备容易在雷电中受到影响而失效,且价值相对高。所以在防雷措施的选择和应用中,应对这些设备做强化保护。在实际的应用中工作人员应重视对电位的平衡,保证隔离屏蔽的效果,同时引入过流、过压的保护措施,以此达到整体防雷的效果。 5结语 综上弱电智能化系统在建筑中的应用,可以提高我国建筑电气工程水平。同时也应注意的是在智能化系统应用中应重视对其施工环节与质量严格控制,保证弱电智能化系统在应用中起到应有的效果,帮助建筑工程实现更多的功能,并达到环保节能的效果。 作者:罗坚恒单位:广东科信智能系统工程有限公司 智能化建筑论文:医院智能化建筑设计论文 1医技病房大楼智能化建设内容 第一人民医院病房大楼具有建筑设备自动化系统,即“楼宇自控系统、综合布线系统、电视系统及安保自动化系统”等四个系统。病房大楼设有信息化控制机房,消防控制室等,智能化医院采用了空调系统、集中采暖系统和病房以及家庭化设计,病房内具有带洗涤设备的独立卫生间和电话、广播、电视设备,医院大楼内部可实现自动控制的温度、湿度及新风量,可为医护人员提供安全舒适、通信现代化的办公环境,提高办公效率;还能为患者提供一个有序、优良的就医环境,也可体现现代化医院要求的“以人为本”的理念。病房大楼含HIS管理功能,包括门诊管理,电子处方,住院管理,病区管理,药品管理,经济核算,院长查询等系统管理模块。 1.1医技病房大楼管理信息模块 现代医院提高医疗护理质量首先是建立医院信息管理系统,满足提高经济效益和社会效益的共同需要。两条信息线贯穿系统内部的框架:第一,病人信息线;第二,费用信息线,以此为总体框架来构造和组织整个系统。全面的医院信息管理系统(HIS)完成了国有信息的全过程捕捉和动态管理,从而做到便捷患者的门诊医疗过程,优化患者就医环境,改变目前患者排队多、等待时间长、医患秩序严重混乱的局面。设备管理系统(BAS),病房大楼的医疗设备包括:1)中心供氧,本设计采用液氧气化系统,应进行系统中各种设备的布局设计,传输管道的安装设计。2)中心吸引,系统由负压吸引站,管道,吸引终端组成。3)压缩空气,病房用于呼吸机的驱动气源。4)笑气供应回收:手术过程的麻醉气体。5)洁净手术部:洁净手术室采用过滤器,对室内空气进行循环过滤,以达到除菌效果。手术室的湿度,温度,进风量,空气余压,洁净度需要监视控制。6)层流病房:用于血液病科白血病的治疗病房,空气洁净度达到100级要求。7)多媒体示教中心:病房大楼集医疗门诊、教学探讨和科学研究于一体,医疗手术的观摩和指导是不可或缺的。手术过程通过手术室的摄像机传送到示教室供学生学习,家属和医护人员通过手术过程记录下来作为存档以备参考。8)能耗计量系统:病房楼各护理单元电量,水量,医用气体,空调热能实现量化管理。9)中心对讲:手术网络配有独立的机柜及交换机,手术室常规在吊塔设置6类数据点,数据终端布置在病房大楼的手术室的墙上,每间手术室设置电话点或者呼叫对讲分机,实现了手术室与护士站的随时联系和双向通话。 1.2医技病房大楼设备集成管理 第一人民医院病房楼的设备分为两大类:建筑医疗设备和普通楼宇设备。系统的设置应符合适用性强,维修方便的要求,设备投入运营后,能保证不间断开通,具“手动”和“自动”双重功能,实现分散监视和集中控制原则,既要防止系统、设备之间过于依靠而缺乏处理的灵活性,又要避免大量工程的资金投入。 2医技病房大楼设计要点 2.1医技病房大楼的综合布线系统 综合布线系统所有其他系统的承载平台是综合布线系统,因此在设计综合布线系统时采取审慎的态度,设计包括电视电话网络和计算机网络。计算机网络系统分为医疗设备专网,医院信息管理内网,病房网,不同网络大楼的布线系统作为病房楼内的语言、数据、通信等系统的传媒。鉴于现代化病房楼环境对网络通讯(CNS)、自动化办公(OA)等系统的传输的需求,在布线方面要求具有高度灵活性、可靠性及综合性,并且要求易扩容、应面向未来的发展方向及方便维护和管理。 2.2高速稳定的网络平台是智能化系统所必需的 第一人民医院病房大楼信息网络平台特点分析对于大中型综合性医院建设投入大、影响面广,网络方案的设计显得非常有必要。网络平台需求利用目前先进的网络通信技术和设备,架设一个“功能齐全,接口丰富,技术先进,安全可靠”的网络基础平台。“利用千兆以太网技术,实现网络系统千兆做主干、百兆交换到桌面,既具备稳定的性能,又具备良好的升级能力,从而全方位支持用户的信息处理与交换的传输、操作和策略服务”;网络安全需求,随着计算机网络的发展,基于网络的应用日渐增多,网络用户的增多,网络病毒的泛滥,网络的安全性和可靠性成为了系统建设的主要问题。我们可以运用多种技术,如VLAN,QOS,防病毒体系等,对办公网和互联网进行控制,使网络之间在未授权的情况下不能互相访问,保证系统内部的安全。 3智能化意义 综上所述,智能化的终极目标是:1)服务患者,体现人性化服务。将目前国内外先进的“通信技术、计算机系统、网络系统、信息技术系统、办公自动化技术、自动化控制技术”等运用在本次设计中。2)为医生提供方便,便于辅助诊疗。在提供智能人性化的就医和就医环境的前提下,减少管理人员、降低能量消耗、实现安全可靠运行、提高服务响应速度,使建成后的病房大楼高效、稳定的运转。3)为医院管理者提供决策,提高管理效能。医院医疗、科研、教育的网络化管理,促进国内外医学界的交流与合作,提高医院的诊疗水平和能力,更好的满足周边地区人民群众对医疗卫生服务的需求。 作者:张海军 单位:中铁十七局集团有限公司勘察设计院 智能化建筑论文:建筑智能化特色的教育形式 作者:李孟歆 栾方军 刘剑 张锐 单位:沈阳建筑大学 信息学院 1.电气信息类专业课程设置的特点。我校电气信息类专业工程师培养计划在分析国内外现行本科培养模式和社会需求对本专业毕业生的要求与期望的基础上,明确了国际工业发展趋势对人才的要求和培养国际化工程师的目标,并以工程师能力培养大纲和培养计划为指导,形成了个人能力、人际能力及系统设计能力的培养理念,确定了以项目设计为导向的综合培养方式。专业课程设置的主要特点体现在如下几个方面:①通过成长沙龙、社会实践等多种活动与环节,开展工程师职业道德方面的学习与训练。②通过导师制,加强教授对学生的辅导,尤其是在职业道德、诚信和职业素质上的指导。③以课程群的方式将全部专业优秀课程有机地结合起来,避免相关课程之间的内容重复,减少授课学时,同时有利于教师以相互有机联系的方式传授专业知识,也便于学生灵活地掌握知识,以培养学生掌握学习科学知识的能力。④通过工程项目的团队设计,突出提升工程设计能力和协同工作能力培养,并实现工程科学知识大拓宽。以实际工程项目的具体实施为主线贯穿专业课教学过程,旨在培养学生的创新意识和能力、团结协作精神和理论联系实际的学风,加强学生工程实践能力的培养和训练,提高学生进行项目设计的能力。⑤加强实验与动手能力的培养,在可开设实验的课程中增加实验课时,使实验实践环节能更好地与课堂教学结合。 2.完善电气信息类专业培养计划。培养计划除了合理安排涵盖本专业的专业知识、个人能力的课程外,更精心规划和设置了独具特色的实习实验项目,以引导学生的学习兴趣、培养学生的各种能力。工程师培养计划中所倡导的个人能力、团队能力、系统的适应与调控能力是需要通过反复训练、终生学习而逐步增长的。重点体现在以下几个方面:①应对工程能力有明确的接触、训练和应用要求并反映在课程考核中。至少有一门鼓励跨学科、鼓励创新、鼓励创业的设计、制造的选修课。②在教学方法上,采用以探究式研讨授课为主的教学方式。在教学过程中教师应从实际或已有知识中提出问题,引导学生思考,运用所学知识探究新的规律和知识;针对现在的学生缺少实际动手能力的状况,在教学中安排了丰富的设计性和综合性实验,尽量让学生亲自动手和全身心投入进行。③在对学生学习效果的评估上,建立多种评估方式。组成专家评价组对课程计划与课程内容进行监控与评估。专家评价组成员包括各类企业负责人、同行专家、相关专业毕业生,以及其他社会知名人士等。同时建立毕业生就业跟踪反馈机制。对本专业毕业生定期跟踪,通过他们及时反馈现行本科专业培养方案、课程体系和教学内容与社会需求的紧密度。 3.改善师资结构。师资队伍建设事关重要,我校电气信息类专业经多年建设,已形成一支高学历、高职称、高素质的师资队伍。为了进一步改善大类专业师资结构,我校实行专兼结合,适应专业教学要求,淡化基础课教师和专业课教师、理论教师和研究型教师的界限,逐步实现一专多能。①从企业中聘请具有工程实践经验的师资。加强校企合作,提高教师队伍建设,聘请企业技术专家、高级管理人员担任讲座教授,聘请企业经营管理人员为专业教研室兼职教师。②改善教师的工程背景结构。引进专业教师成员时注重专业结构的合理性,重点引进具有工程实践经验的人员,合理配置传统的学术型教师和实践型师资,使得专业师资队伍结构更合理。③增加教师数量。虽然在现阶段本专业教师数量符合学校生师比的要求,但是随着专业的发展和学科的需要,为加强培养本专业学生的动手能力和实施工程师培养计划的需要,每年最少增加2名交叉学科专业教师,满足本专业工程培养的需要。 4.企业培养方案的实施。电气信息类专业的“工程培养计划”要求以实际工程为背景,使学生具备在企业与社会环境下的工程综合能力。因此,企业培养成为本计划不可或缺的一个部分。本计划将分为校内学习和企业学习两个培养阶段。按照“3+1”的培养模式,学生将有一年的时间在企业环境下学习,将与参加“工程师培养计划”的企业共同完成学生在企业学习期间的培养目标。学生在学校指导教师和企业导师的共同指导下,通过企业文化体验、企业介绍、轮岗学习、定岗学习等实践学习环节进行企业培养阶段的学习。学生在企业导师的指导下顶岗工作,结合自己在企业培养阶段的实际工作,完成毕业设计(论文)。因此,企业培养是以在企业内顶岗工作为学习载体,以毕业设计(论文)的选题与展开为抓手,在企业与社会实践环境下有计划地训练学生的工程综合能力,落实工程师培养企业学习阶段的学习目标。 沈阳建筑大学电气信息类专业卓越人才培养经过几年的实践,从“培养什么人”和“如何培养人才”这二个基本问题出发,采用符合工程实践要求和人才成长规律的培养方法,从实际应用情况,社会需求情况出发,对国内外相关专业教学体系进行了比较分析,在课程设置中注意课程的整体性和合理性,体现建筑智能化特色,以特色求发展,以质量求生存,充分体现了我校培养学生个性,适应当前智能建筑技术和信息技术的发展需求。 智能化建筑论文:智能化建筑电气论文 一、人才培养体系的构建 1.总体框架。建筑电气与智能化专业实行多学科交叉背景下通识教育基础上的宽口径专业教育,培养基础厚、专业面宽、具有自主学习能力的复合型人才。在构建本专业人才培养体系时,结合本专业多学科融合的特点,在传统的电类课程基础上,特别强化了信息技术的应用。我们设置了通识课程、学科基础课程、专业课程和实践环节四个平台,共计57门必修和选修教学课程,12门课程设计以及工程认识、金工实习、生产实习、毕业实习、毕业设计和科技创新训练等实践教学环节。 2.特色。(1)知识结构合理、完整。建筑电气与智能化专业是由电气工程、控制科学与工程、土木工程和计算机科学与技术四个学科共同建设的。为确保知识结构的完整性和合理性,我们在教学内容上以建筑作为研究对象,突出强弱电结合,以自动控制技术、计算机技术、通信技术为主要内容,并在此基础上不断充实交叉学科的相关背景知识。(2)教学平台设置全面,加强实践环节。建筑电气与智能化专业人才培养体系按四个教学平台设置,包括通识课程平台、学科基础课程平台、专业课程平台以及实践环节平台。通识课程平台包括:工具性知识课程、人文社科类课程和自然科学类课程。学科基础课程平台主要包括电路、电子技术、控制理论、信息处理、计算机软硬件基础、网络通信原理等方面的课程。实践环节平台包括各类课程实验、实习、设计和社会实践以及科研训练等多种领域和形式,在此平台中我们构建科技创新训练项目,开展科技创新活动,特别强调学生创新思维、创新方法和创新能力的培养。(3)知识领域、知识单元、知识点划分准确。建筑电气与智能化专业内涵丰富,涉及面广,我们淡化课程的概念,强调优秀加选修的知识结构。在确定本专业的基本要求基础上,兼顾我校的办学特色,构建了知识领域、知识单元、知识点的体系结构,并对每个知识点的学生掌握程度进行了具体描述。一门课程可以按照知识领域进行设置,也可以由若干知识领域中的部分知识单元组成。一个知识领域的知识单元的内容知识点可以分布在不同的课程中,力求创新,办出特色。(4)优秀课程明确。建筑电气与智能化专业属于交叉学科专业,且创办历史不长,因此确立本专业的优秀课程是十分必要的。优秀课程应该能实现对全部优秀知识单元的完整覆盖。我们在构建人才培养体系时明确了学科基础课优秀课程和专业优秀课程。其中学科基础课优秀课程主要包括电路、电子技术、自动控制原理、微机原理、计算机网络与通信等,专业优秀课程主要包括建筑供配电与照明、建筑电气控制技术、建筑设备自动化系统、建筑物信息设施系统等。 二、人才培养方案的改革 我们承担了南通大学重点教育研究项目《建筑电气与智能化本科专业人才培养体系的构建和培养方案的改革》,根据“加强基础、淡化专业、注重能力、柔性灵活”的改革方案,探索电气工程及其自动化、自动化和建筑电气与智能化专业结合的“电气类”专业建设、“工程化”实践教学,课堂内外创新教育有机结合,提高学生的创新能力。 1.跟踪学科发展、构建“电气类”创新人才培养模式。(1)根据“电气类”专业建设原则,按专业大类培养,强化系列课程和优秀课程,重视实践能力,着重学生的创新素质和创新能力的培养,实行“3+1”的培养模式,前三年按“电气类”大类统一培养,后一年按柔性专业方向分流。(2)淡化专业教研室的界限,建立相互联系的课程组,课程组负责组织和实施各个专业教学、课程优化、教学方法的研究与实践,促进教学体质的弹性化。(3)开设执业注册工程师和电类职业技术资格培训班,提高学生的实践应用能力,培养工程应用型人才。开设“电气类”创新研究实验班,开展大学生全国机器人比赛、电子设计竞赛、智能建筑竟赛、挑战杯等竞赛活动,实现创新教育和前沿研究相结合,为培养工程科学型人才打基础。(4)推行多媒体教学和双语教学,提高教学质量和教学效率。建立闭卷、开卷、课程论文、课堂讨论、实验测试和论文报告等多文化综合考试评价系统。注重知识、能力和创新的综合协调发展。 2.以创新为指导,建立“工程化”实践教学体系。(1)“工程化”实践教学体系按照层次和体系进行划分。按体系划分为实验教学子体系和工程训练子体系。工程训练子体系覆盖了所有层次,从大学一年级到四年级,工程训练不断线、层次化、体系化、多元化,每一层次的工程训练都是对该层次基础性实验教学的工程训练和综合提升。(2)实行分层次、分步骤的工程训练方法,选拔优秀学生参加各类大学生科技竞赛活动。(3)加强数字化、综合化和系统化实验,促进实践教学体系的改革。 3.加强教材建设,创新教学内容。(1)目前建筑电气与智能化专业由于办学历史较短,缺乏经典教材,但该专业发展迅速,部分知识内容需及时更新。针对现有教材建设中存有的问题,按照“电气类”专业培养目标和课程设置,我们必须注重专业知识与相关学科的融合,注重智能建筑技术发展趋势,编写高质量的系列讲义和专业教材。(2)建筑电气与智能化专业属交叉学科,学生的知识面要求较广,教学内容多与授课学时少的矛盾比较突出,这要求我们必须科学、合理地选用教材,创新教学内容,裁减或压缩相关课程中的相同内容,合理压缩课内授课学时,在人才培养方案中多设置选修课,增加实践环节,有效利用和规划学生的课余时间。 4.整合教学资源,优化师资队伍。(1)建筑电气与智能化专业是一个多学科融合的专业,该专业的师资队伍中需具备各个学科的教师,因此我们应该改革目前专业教研室教师只负责本专业的教学和科研的局面,加强各专业教研室的合作,整合教学资源,建立一支具有学术造诣较高的学术带头人、知识、职称、学历及年龄结构合理的师资队伍。(2)加强与企业、科研机构、设计院所多渠道、多形式的紧密型合作,通过选派教师到国内外知名高校、设计院所进修和参与科研项目,丰富本专业教师的工程实践经验,提高教师解决实际问题的能力,为培养本专业创新型人才打下良好的基础。 三、结束语 建筑电气与智能化是一个新的技术领域,也是学科和专业建设的一个新领域,该专业的建设目前尚不完善,诸多方面有待进一步研究探索。本文结合我校该专业的建设与实践,对以下几个方面进行了探索和总结,可为兄弟院校该专业的建设提供借鉴和参考。 1.根据我校的实际情况,确定了本专业的人才培养目标。 2.在本专业人才培养体系构建的原则基础上,设计了人才培养体系的总体框架,该框架体现了知识结构合理、完整,教学平台设置全面,知识领域、知识单元、知识点划分准确以及优秀课程明确的特点。 3.研究了本专业人才培养方案的改革,提出了构建“电气类”创新人才培养模式、建立“工程化”实践教学体系、创新教学内容和优化师资队伍的新构想。 作者:王胜锋瞿遂春邱爱兵单位:南通大学电气工程学院 智能化建筑论文:弱电智能化建筑工程论文 1建筑工程弱电智能化设计的基本原则 (1)可靠性。在弱电智能化系统设计时,要保证弱电智能化系统中各个子系统可以互相独立,保证任何子系统出现故障后不会对其他的子系统造成影响,整个系统要可靠、稳定; (2)实用性。弱电智能化系统设计要可以实现语音、数据、多媒体、图像、设备监控等功能,除了可以为用户提供信息互通和生活娱乐以外,还要可以为用户提供一个安全的生活环境; (3)扩展性。考虑到信息网络技术发展迅猛,为了适应未来的使用需要。在设计时,要注意弱电智能系统的可扩展性; (4)经济性。由于弱电智能化系统是由多个子系统构成的,不同的子系统又由不同的部分构成。在设计时,设计出一个经济、合理的智能化系统是设计者需要重点考虑的; (5)标准性。在设计弱电智能化系统时,要遵循设计标准开展设计工作,从而保证日后维护工作的顺利开展。 2弱电智能化建筑工程的构成 2.1综合布线系统 综合布线系统又叫做结构化布线系统,是一种灵敏度高、集成化、模块化的传输网络,主要用来进行语音和数据的传输。建筑中的语音信息、数据信息、多媒体信息也是利用这个网络系统来进行传输的,综合布线作为智能建筑的基础,是整个建筑的神经系统,在布线时要按照如下要求进行设计: (1)灵活性。在进行综合布线时,要注意布线的灵活性,根据实际需要进行灵活的设置。部门和楼层要根据实际要求建立信息传输网络。所有需要的位置都可以连入电话机、计算机、打印机和传真机; (2)适用效果。综合布线系统除了要满足语音网络和数据网络的发展需求,还要可以适应通信网络和计算机网络的发展,支持视频、语音、数据、多媒体等信息的传输,为建筑控制系统提供网络基础; (3)模块化。在布置线缆时,要根据线缆的性能和设计要求进行布置,对应的接口和设备都是标准化和模块化的,日后维护管理和使用都比较方便; (4)具有良好的扩展性。要保证系统可以满足用户将来的使用需求,布线要具有良好的扩展性。 2.2建筑设备自动化系统 建筑设备自动化系统又叫做设备监控系统,主要用于对建筑中的空调、电力、防灾、电梯、车库、给排水等进行监控和管理。主要目标是实现设备的自动化管理、自动化监控和自动化能源管理,为人们提供一个节能、安全的生活环境和工作环境。设备自动化系统作为设备智能化建设的基础,如果设备自动化不能实现,就更谈不上建筑的智能化,所以,建筑设备系统智能化在系统中发挥着重要的作用。当前,主要使用集散型计算机控制系统,可以实现设备的分散控制和集中管理。此系统主要由执行器和传感器、总控计算机、通信网络、直接数字控制器构成。在设计建筑设备的监控系统时,一般使用多层次网络系统。对于一些中型系统一般使用由现场设备和管理层构成的网络系统。对于一些大型的系统一般使用现场、控制和管理三个网络控制层。对于一些小型系统,一般使用两层网络系统和单层网络系统。 2.3安全防护系统 安全防护系统是弱电智能化系统中不可或缺的组成部分,除了可以为用户提供更加高效、便捷的生活方式,并且可以为用户提供一个安全的生活环境。安全防护系统主要由视频监控安防系统、入侵报警系统、电子巡查系统、停车场管理系统、访客对讲系统。一般安全防护系统主要布置在出入口、楼层周围、广场、顶层、楼层通道、管控中心、财务部门等。 3弱电智能化系统的设计 3.1综合布线系统的设计 设计综合布线系统时,主要将线缆设计和管道设计完成,包括设备间、进线间、弱电箱设计、电信间、数据网络、语音和线缆的设计。结合当前系统布线的发展要求,系统使用开放式的星型拓扑结构进行布线。 3.1.1工作区的系统设计: (1)在各个公共区域布置了无线AP的接入点,系统设计时,无线覆盖主要包括了公共区域的覆盖、办公区域的覆盖。无线系统使用加密认证的方式接入; (2)公寓、住宅部分每一户都配备了多媒体智能集成配线箱。在箱中设置了电话、电视、数据功能的转换模块,并且配置了计算机网络集线器; (3)餐厅均预留了一个弱电箱,并且在各个弱电箱中设置了两个语音点和数据点,其中操作间的语音点和数据点主要用来进行语音通信以及厨房打印机进行联网打印。餐饮区的语音点和数据点主要用于收银、电子餐牌和通讯。 3.1.2水平子系统的设计。水平子系统设计时使用可以支持100M带宽的非屏蔽双绞线进行布置,系统的线缆的长度都是根据设计要求进行施工,电信间中安装的语音电缆、数据电缆、网络机柜都是利用110型配线架模块结构和非屏蔽配线架进行设计,楼板和墙中使用KBG20金属管进行布置。每一个金属管穿入两根五类线,不仅可以达到数据传输的要求,并且可以利用跳线使语音点和数据点之间可以互相转换。 3.1.3干线子系统的设计。干线使用六芯OM3室内多模光纤进行数据的传输。语音干线使用二十五对电缆,六芯OM3室内的多模光纤传输距离可以达到300m,防火等级可以达到OFNR。主干的电缆和水平桥架经过后,连入到各个楼层的电信间。进而组成一个干线系统,外线电缆数据的进线使用的光纤由运营商提供,利用光纤配线架将六芯OM3室内多模光纤转接到各个电信间的接入层中。外线电缆进行使用由电信上提供的光纤,并沿桥架进行铺设。 3.2自动化系统的设计 自动化系统主要分为管理层和控制层。监控室布置在建筑的空调控制室中,并利用以太网对网络控制器和中心点进行连接。布置于大楼监控设备处的数字控制器使用RS485总线连入到网络控制器上,在竖井和吊顶中敷设线缆金属管。系统使用集散式控制系统进行控制。管理层设备按照TCP/IP协议进行数据的传输。现场设备按照BACnet标准进行传输。控制器利用控制中心和网络控制器进行信息的传输。当信息中断后,要保证各个DDC都可以独自工作。系统利用RS485接口将DDC连入到网络控制器上,所有设备系统均满足RS485的通信协议。 3.3安全防范设计 3.3.1报警系统的设计。项目报警系统使用总线控制结构进行设计,报警中心主要在防控中心和消防中心设计。在出现意外后系统可以及时找出报警位置,将位置在显示器上显示出来,并发出报警灯光。保安人员可以根据具体情况来进行撤防、布防等操作,可以在电子地图上进行操作,并利用报警管理软件发出警报。有异常情况出现时,控制室中的显示屏会自行切换到摄像机中的画面或者报警区域,从而使监控人员可以实时了解情况,并及时进行处理。此外,系统可以进行报警联动录像、报警联动视频切换、报警联动云台位置预置等。 3.3.2视频安防系统。系统安防监控中心在消防控制室中布置,使用数模结合的方式进行安防监控。监控录像根据使用要求进行保存,并且可以根据需要进行调动。系统监控网络传输使用二级架构进行传输,视频监控点的网线均连入到交换机。交换机之间使用网线或光纤进行连接,使用以太网通信技术达到数据传输和数据备份的目的。在智能建筑施工的过程中,弱电智能化是智能化建筑的基础。本文重点对弱电工程智能化的设计原则和基本构成进行介绍,并对弱电智能化的设计进行了探讨。相信随着信息技术的不断发展,智能化系统会逐步完善,会显著改善人们生活环境的舒适度和便利性。 作者:王进文林川单位:中航工业西安航空计算技术研究所 智能化建筑论文:建筑智能化中的项目管理论文 1智能化建筑的新特点 智能设备的安装和调试过程十分复杂,同时也是智能建筑施工过程的一个重要的环节,不仅调试的内容非常的多,而且耗费时间长,质量要求也十分高,因此,智能设备的调试和安装所要耗费的时间将占据智能工程总工期的一大半,并且,就目前我国使用的智能设备而言,大部分都来源于国外进口的产品。这对技术和施工要求都非常得高,不仅需要土建方面的倾力配合,还需要调试、安装、计算机和自动化设备的共同配合,因此,就全新的智能建筑而言,其施工工作十分地繁杂。 2建筑智能化系统中项目管理工作所存在的问题 2.1对智能化认识不够 智能化建筑在建筑行业的广泛引入可为建筑商带来巨大的经济效益,但由于其引入时间过短,人们对智能建筑项目管理方面的认识仍存在着诸多不足,甚至出现错误的认识,由此导致了智能化技术相关人员的严重缺乏以及智能化系统中项目管理的不够完善。 2.2技术人员的能力缺乏 就智能化建筑的项目管理来说,目前,我国现在在智能建筑中所使用的智能化设备主要由国外引进的,而国内相关的专业性教学和专业型人才非常少,外加智能建筑人才必须具备熟识建筑、智能化和技术机等多方面的能力。因此,就目前我国智能化建筑行业而言,技术人员处于严重缺乏的阶段。 2.3信息量匮乏市场发展不完善 随着信息化时代的到来,人们身边充斥着各种信息,而且这些信息中还存在着大量的垃圾信息,而也正因为信息量的巨大,如何进行信息的筛选则具有极为重要的意义,因为信息是人们进行选择的重要基础,错误的信息往往会造成错误的选择,这一观点在智能化项目管理工作中的作用表现得尤为突出,而同样也是因为信息的匮乏,导致了我国智能化建筑市场的发展的不够完善。 2.4设备技术选取的不恰当 智能化施工的专业与技术要求非常的严格,同时技术要求也非常得高,而技术的不够完善,常会导致在图纸设计等方面存在着一定的差错与偏差,就目前而言,我国的智能化建筑行业在技术上仍存在着不足,设备的选取也不尽完善。 3如何正确的实现智能建筑的项目管理工作 3.1培养专业型人才 面对我国目前智能化工程专业人才严重缺乏的现状,企业应该从自身的实际情况出发,根据公司的实际需求,努力的培养专业型人才,加大在专业技术人才培养上的人力物力的投入,不断地给予企业专业技术人员以继续学习深造和技术交流的机会。同时,在培养专业技术人才的基础上,要订立统一的标准与规章制度,进而有效地提高企业员工的工作效率,有效地降低差错率。 3.2加强控制力度 就目前我国的智能化建筑市场的发展情况来看,仍然存在着大量的不足和混乱的现状,面对这一情况,我国做出相应的规定表示,在智能建筑的设计上一定要由专业的设计公司进行设计,并由该公司全权负责,同时,避免对建筑项目进行大包大揽的现象。另外,在整个智能化建筑施工的过程中要加强对施工质量、施工进度的控制力度,进而促进整个智能化建筑的快速发展与进步。 4结束语 随着科学技术的快速发展与进步,我国的智能化建筑迅速发展起来,但由于目前正处于智能化与建筑工程相融合的初级阶段,因此,还存在着专业技术人才的严重缺乏、能化的发展不够发达等多种问题。因此,通过加强控制力度、培养专业人才等方式来促进我国智能化建筑的发展,提高建筑企业的经济收入具有至关重要的作用。文章通过深入地分析我国目前智能化建筑所存在的不足现状、出现的新特点以及做好建筑智能化系统施工的项目管理的具体措施等问题,希望能够给予相关的工作人员以小小的帮助与启发,进而有效的提高技术人员的工作效率,促进我国智能化建筑行业的快速发展与进步。 作者:王刚单位:安徽讯飞智元信息科技有限公司
建筑电气智能化论文:我国智能化技术建筑电气论文 1智能化技术 智能化技术是改变了传统的建筑方式和建筑手段,将建筑当中融入了现代的一些科技手段,例如计算机技术手段以及一些其他的高科技技术手段,这些智能化的技术手段使得建筑行业快速的发展。除此之外现如今的建筑行业当中还融入了一些仿生学和形象化的技术手段,使得建筑行业的产物更受人们的喜爱。 2智能化技术在建筑电气工程中间的应用 2.1智能技术在建筑电气自动化控制中的应用 2.1.1智能化技术在电气设备中的应用 智能化的设备虽然能够为现如今的建筑行业带来非常大的改变和惊喜,但是与此同时智能化技术所需要的技术手段型人才也是匮乏的。对于这一方面,笔者认为只有高素质的人才才具备操作此项工作技术的手段,因为建筑行业的智能化技术需要了解多方面的知识和领域,所以不仅仅需要操作人员具有出色的技术水平,还应当具备强烈的责任感。 2.1.2电气控制中人工智能的有效应用 电气控制系统可以将原有传统的建筑电气自控系统进行有效的改革,我们可以将GPS定位系统安装到建筑的作品当中,这样我们的相关工作人员会在第一时间发现建筑当中出现的问题与故障。并在第一时间提出解决方案。在传统的电气工程行业当中,往往会由于人工的问题而导致工程的延误或是工程的人工失误,自从拥有智能化的技术之后,这种失误的情况大大的减少了。 2.2智能化技术在建筑电气工程故障检测分析中的应用 2.2.1利用智能化技术进行控制 利用智能化技术进行控制也是通过运用当今的一些技术手段对建筑实时的进行质量监控,一旦发现建筑出现任何的质量问题就可以通过互联网将问题进行网上传送,这种具有网络化的传输技术是传统建筑行业当中不存在的一些技术手段。现如今已经有了很多的行业在运用着智能化的技术在进行行业的改革和技术的改进,智能化的引入不仅仅能够帮助人们节省更多的时间,还能够在很大程度上增高电气工程的工作效率,使得从前容易出现错误的一些失误不再发生。 2.2.2利用智能化技术解决出现的一些问题 利用智能化技术对于建筑当中出现的一些问题尽心解决,电气工程中间经常会出现一些故障问题,但是如果利用传统的检测方式很容易造成诊断的错误。传统的诊断方式比较复杂,出错率还是比较高的。然而利用一些高科技的信息技术手段对建筑质量进行检测不仅仅错误率低,检查速度快,还能够增加工作效率。 2.3智能化技术在建筑电气工程电气设备优化设计中的应用 智能技术的优化通常是根据一些自然界的现象进行技术的优化,例如在建筑当中可以采用仿生学的方式模仿进行建筑,或者是利用其它的自然理论进行电气工程的优化。在二十一世纪当中,任何的事物都在不断的进行着优化,建筑电子工程电气设备优化能够有助于建筑行业的发展和壮大,是我国建筑行业的一大发展重要发展前景。 3对电气工程的智能化技术进行未来展望 智能化技术在建筑工程当中的应用是比较成功的,在当今的社会当中,任何的技术都在不断的进行着创新和改革,在时代的进步和发展当中,要是建筑电气工程的智能化技术没有过多的创新和改革就会被其他的技术所超越,所以在此笔者建议有关部门要时刻的对建筑电气工程当中的智能化技术进行创新和改革,只有这样才能不被社会所淘汰。笔者认为我国已经在不断的向着发达国家的方向前进,只有不断的发现新事物才能够在优胜劣汰的生存制度当中存生下来,我国是一个发展中国家,拥有着很大的发展潜力和发展空间,仅对目前的情况来看,智能化的电气工程应用可以说是我国进步的开端,也是我国未来发展的前进方向所在。 4结束语 建筑电气工程的智能化技术是改变传统电气自动化技术的一种改革模式也是一种创新手段,这种智能化的技术能够增加工作人员的工作效率,在节省时间的前提下还能够增强工作质量。能够将人力资源更加合理的进行利用,随着时间的推移,我国建筑智能化发展将会越来越壮大。 作者:肖凯文 单位:成都理工大学核技术与自动化工程学院 建筑电气智能化论文:智能化设计建筑电气论文 一、智能建筑及智能建筑电气节能概述 1.智能建筑概述 智能建筑是指通过采用计算机技术、智能技术等现代化技术,将建筑设备管理系统、信息化系统、公共安全系统等进行优化组合,为居住者提供一个便利、舒适、人性化的建筑环境。智能建筑以其最优化的电气组合设计,为使用者在节省开支、人身安全等方面提供了极大的便利。 2.智能建筑电气节能概述 智能建筑能否实现,取决于智能化电气能否实现高效节能。电气能耗作为建筑能耗的主要组成部分,将成为设计者重点改进的目标。因此,智能化电气行业着眼于优化并创新智能化建筑的节能方案。在进行优化节能方案的过程中,其中心设计环节是对建筑中的控制系统和供配电系统进行智能化的控制管理。 二、我国智能化建筑电气节能的发展现状 目前,我国在智能化建筑电气节能方面取得了很多突破行的进展。但是,由于我国智能化建筑的理论体系不够完善,实践操作经验不足,导致我国智能建筑的优势没有得到发挥,其推广范围也非常有限,使用者并未从中体会到智能化建筑带来的优越性。一直以来,建筑耗能一直是我国各种能源消耗的主要来源,而建筑耗能中的电气耗能有占了很大比例,因此,我国对智能化建筑电气节能的研究都是从能源消耗的角度出发的。如何实现对建筑各个系统的智能化和环保节能化就成了智能化建筑节能优化设计的关键性问题。 三、我国智能化建筑电气节能存在的问题 通过研究我国智能化建筑的发展现状,发现我国在智能化建筑电气节能方面存在许多不完善的因素,这些因素严重制约了智能化建筑行业的发展,具体问题有以下几个方面。 1.通风设计不合理。 智能建筑的通风与设计不合理将会使空调冷量超出标准。一些中央空调的使用,如果在建筑过程中出现不合理的设计,就会造成智能通风不畅、运行制度不合理等,从而导致空调耗冷量的增加。 2.照明光源的控制方式不合理。 照明耗电量是建筑耗电量中的重要因素,如果照明开关控制和节能系统控制设计存在缺陷,就会对建筑耗能产生很大的影响,进而给电气节能系统带来非常不良的影响。 3.智能化建筑电气节能系统缺乏全 面有效的协调。智能化建筑电气节能系统设计出现漏洞,就会导致节能系统的实际运行效率偏低。从而导致系统的节能效果不明显甚至没有效果,节能设施安装困难等。因此,合理有效的协调统筹是电气节能系统有效运行的关键。 4.缺乏全面的质量安全监督。 由于设计师对缺乏技术应用的实践经验,会造成建筑电气系统中节能技术缺乏实用性。再加上我国在此方面缺乏比较系统的研究,因此在优化方案的实施过程中缺乏其实际节能效果的发挥。 5.辅助设施安装不到位。 在取暖通风系统和给排水系统安装设备时,如果没有选择合适的设备,或者是系统运行方式设计不合理,不仅达不到节能的效果,还会带来智能化建筑电气设计施工中的高耗能问题。根据以上问题,我们要设计出合理科学的优化方案,提高能源的利用效率,从而达到节能系统的高效运行。 四、我国智能化建筑电气节 能优化设计方案智能建筑电气节能优化设计的目的在于减少能耗,这需要从电气的多个方面进行考虑,包括建筑用电设备的特点、用电负荷容量和设备具体布置。要对这些问题进行仔细的分析,从而科学、合理地建设供配电节能设施,确保设备的正常运行。 1).设计原则 智能化建筑电气节能设计需符合以下的原则:1.必须保证建筑物的正常使用,实现建筑物的基本功能,能为使用者提供完整全面的功能服务。2.在进行节能系统设计时,必须考虑节能系统的实际运行成本,要对节能方式和设备材料进行合理的选择,对其运行成本进行有效的控制。3.在进行系统设计时,要减少对不必要能源的损耗。当一些不必要的耗能量较多时,要对改因素进行优化,根据建筑物的实际情况选择合理的节能方式,以减少建筑物能源利用的损失。4.节能应该与保护环境相结合。在设计节能系统时,要提高能源的利用率,选择对环境有益的优化方案。在控制成本的前提下,实现能源的节约和环境的保护。优化方案的设计对通风、空调及供给水系统的电气节能优化要根据建筑物电力的需求情况,与风机设备的配置要求,选择经济合理的环保产品;在空调的选择方面,尽量选择节能环保、零排放的产品。目前广泛使用的水源热泵空调就是很好的选择,跟传统空调相比,其机组耗能有很大的优势;在设计供水系统时,要选择既能净化水质,又能节能环保的产品,这样才能达到节能的效果,无负压供水设备就是很好的选择。 2)对照明系统的优化设计 在设计照明系统时,灯具的选择很大程度上影响了电气节能系统的节能效果。采用智能照明灯具,可以节约电量的使用;声光控开关的灯具,也能有效减少资源的浪费。而建筑中的采光设计也非常重要,要加大对自然光的利用,加强此方面的设计,采用采光井来提高室内通光。 3)供电系统的优化设计 在进行供电系统的设计时,要充分考虑兼职用电设备的特点、用电设备的具体布局等多方面因素,从而保证供电系统的节能效果。具体可以从用电电压和供配电布线方面考虑。保证用电电压的稳定性和减少能源的损失,从而达到节能环保的目的。 4)充分考虑再生资源的利用 资源的循环利用也是设计节能系统的关键。目前广泛利用的再生资源包括太阳能和风能,在设计系统时,充分考虑这些再生资源,可以减少高耗能设备的使用,增加能源的利用率。墙体利用节能保温材料,室内装饰使用低耗能产品,都能在达到节能环保的同时,也使使用者享受到舒适的使用效果。 五、结语 智能化建筑节能系统可以有效的减少资源的消耗,使人们享受到良好的生活环境。只有采用节能系统,才能减少环境污染,保证建筑行业的可持续发展。因此,设计师在设计建筑的过程中,要将环保节能理念融入建筑设计中,保证资源的有效利用,实现智能化建筑电气节能系统的优势。在注重智能化节能系统设计的同时,也要加强对质量监控系统设备安全性的重视,从而达到智能化建筑电气节能设备的安全有效功能。 作者:林青 单位:邢台职业技术学院 建筑电气智能化论文:智能化技术建筑电气论文 1建筑电气工程施工以及其智能化技术 自从我国开始实施城乡一体化政策以来,我国建筑行业就飞速发展,居民生活用水供电、照明通信以及安全防护等等相关要求也日益提高,这都促使建筑电气给工程带来了极大的进步。同时由于建筑行业与其他关联学科之间的交叉合作也使得建筑电气技术这门综合性技术应运而生,而建筑电气工程技术包含了电子技术、电工技术、信息技术以及控制技术。当前建筑领域电气化工程更加追求安全稳定和适用,一般建筑电气工程主要包括几方面内容:第一,安装相应成套建筑电柜、控制设备以用来整体控制建筑电路;第二,根据建筑整体电线光缆分布规划来安装相应电缆电线;第三,安装变压器以及其它动力装置,调试运行相关设备并确保设备运行无异,施工完毕后也能够照常使用(有问题就要及时解决改进);第四,还有其它繁琐的设备线路安装,如接地、母线导管、照明等等。完成这些后就要进行综合检查验收,通过实现所有电气工程运行使用状况集中解决研究和处理电气工程没有发现或者有待改进的问题,以策万全。所谓的智能化技术就是人工智能技术的简称,是全球定位系统技术、传感技术、高科技计算机技术以及信息通讯技术等综合产物,从某种程度上而言,它是计算机智能运用的分支,其智能化系统主要有语音图像信息识别传递、信息控制和处理系统,专家系统等等,在建筑电气工程领域,人工智能就充分运用了相关系统功能,比如电气电力的控制等。建筑电气工程智能化技术的科学使用不仅能够快速方便相关设备系统的自我修复、保护功能的恢复和完善,还能够有效提高建筑电气工程施工进度和施工质量,因此也使得大量专业研究人员持续不断的探索研究,以推进我国建筑电气工程智能化技术的发展和应用。 2建筑电气工程中智能化技术的具体应用 随着人们对建筑电气工程智能化技术应用方面的日益了解,其在当前建筑电气中的控制系统,故障预测、判断分析以及电气工程设备优化等等方面都有了较为广泛的应用,这直接提升了建筑电气工程技术层次,具体如下: 2.1在建筑电气工程控制系统中的应用 众所周知,建筑行业电气工程项目施工操作技术性、专业性和复杂性都较高,尤其是电气工程的精细度方面,而且以往传统施工过程中这部分项目就很容易出现故障,这对工程项目施工效率和质量影响极为不利。为了有效控制避免这些意料外的故障和电气问题,进行电气工程施工时就必须要构建相应的自我控制防御和保护体系,从而更好地进行事故后的检测排除。在这些自我控制保护系统中就充分运用到了智能化技术,通过智能化技术中的定位系统就能够有效帮助管理人员确认掌握工程设备、装置和线路位置,并借助良好的传感技术将其运行状态信息传输到计算机,然后转化为相应数据分析总结,将其与原本储存信息进行比对,这样就能够动态掌握电气工程运行状况,一旦有异常也能够及时发觉并确认异常原因,而相关管理人员也能够及时快速应对解决,通过该步骤流程来实现电气工程施工的自动化控制和动态管理。 2.2在建筑电气工程故障预测分析中的应用 在电气工程施工中利用智能化技术不仅能够实现有效控制,还能够快速检测、反馈出电气工程问题所在,系统通过故障警报来传递告知工程异常,然后对发生故障的部位进行智能数据传递,从而方便专业人员进行更深层次的智能监控和分析,通过常用神经网络、模糊网络或者专家系统等等来帮助预测分析工程故障,最后提出有效的解决方案。比如电气设备变压器、发动机、发电机等等发生故障就需要维修人员及时有效处理。然而电气设备故障发生率不低,且其故障诊断不及时、不准确都会导致事态更为严重,传统变压器故障检测方法就是通过检查变压箱里面的气体并对该气体成分进行分析来判断故障与否,由此可见传统人为检测不仅耗时耗力,还需要将故障部分拆除开来,其准确率还不高,还容易导致电气线路的二次破坏,而智能化技术的应用就完全克服了这些问题,直接简化了其气体提取步骤,系统会直接显示变压器气体成分等相关信息,大大提高了其检测效率和质量,准确性更高,可以说智能化技术在建筑电气工程故障分析判断方面应用效果显著。 2.3在建筑电气工程设备改建优化方面的应用 在建筑电气工程设备的改建和设计优化领域,智能化技术的应用优势也极为明显,通过智能化领域中的关键性技术,遗传算法和专家系统的科学使用能够快速提升设备运算处理数据效率速度,对设备系统的优化升级也有重大促进作用。前者是一种高科技的计算机模型,通过大自然生化过程反应总结出的达尔文生物净化原理和遗传机理科学归纳生物进化规律,然后在实际运算使用过程中利用该规律进行搜索,并对该系统的弊端进行改进优化。而后者则主要是专业地对设备隐患缺陷进行科学论证分析,尽量确保该电气线路能够稳定正常运行。一般建筑电气工程管理人员会综合运用这两种方法来优化升级相关设备,此外还可以运用模糊理论的物理学方法和神经网络中将计算机中间算法进行升级来提高运算速率的方法,这也能够大大优化其设备升级质量和过程,从而提高建筑电气工程设计和施工质量。 3结束语 一言以蔽之,现代建筑行业电气工程智能化技术和水平越高,其为建筑行业带去的产业技术价值和社会效益就越高,为人们带去的舒适、便捷、安全的生活质量就越高,同时能够快速、及时有效应对各种威胁人们生命财产和健康事故,如火灾、抢劫等等,这有效提高了我国建筑市场安全管理能力,并直接促进我国建筑行业的繁荣发展。虽然当前我国建筑行业电气工程智能化技术还处于未成熟的发展阶段,但是相信凭借建筑工程师们孜孜不倦的努力,一定会加快实现赶超国际先进水平的目标。 作者:杜永艺 单位:广州市天河区建设工程质量安全监督站 建筑电气智能化论文:国内智能化建筑电气工程论文 1建筑电气工程施工以及其智能化技术 自从我国开始实施城乡一体化政策以来,我国建筑行业就飞速发展,居民生活用水供电、照明通信以及安全防护等等相关要求也日益提高,这都促使建筑电气给工程带来了极大的进步。同时由于建筑行业与其他关联学科之间的交叉合作也使得建筑电气技术这门综合性技术应运而生,而建筑电气工程技术包含了电子技术、电工技术、信息技术以及控制技术。当前建筑领域电气化工程更加追求安全稳定和适用,一般建筑电气工程主要包括几方面内容:第一,安装相应成套建筑电柜、控制设备以用来整体控制建筑电路;第二,根据建筑整体电线光缆分布规划来安装相应电缆电线;第三,安装变压器以及其它动力装置,调试运行相关设备并确保设备运行无异,施工完毕后也能够照常使用(有问题就要及时解决改进);第四,还有其它繁琐的设备线路安装,如接地、母线导管、照明等等。完成这些后就要进行综合检查验收,通过实现所有电气工程运行使用状况集中解决研究和处理电气工程没有发现或者有待改进的问题,以策万全。所谓的智能化技术就是人工智能技术的简称,是全球定位系统技术、传感技术、高科技计算机技术以及信息通讯技术等综合产物,从某种程度上而言,它是计算机智能运用的分支,其智能化系统主要有语音图像信息识别传递、信息控制和处理系统,专家系统等等,在建筑电气工程领域,人工智能就充分运用了相关系统功能,比如电气电力的控制等。建筑电气工程智能化技术的科学使用不仅能够快速方便相关设备系统的自我修复、保护功能的恢复和完善,还能够有效提高建筑电气工程施工进度和施工质量,因此也使得大量专业研究人员持续不断的探索研究,以推进我国建筑电气工程智能化技术的发展和应用。 2建筑电气工程中智能化技术的具体应用 随着人们对建筑电气工程智能化技术应用方面的日益了解,其在当前建筑电气中的控制系统,故障预测、判断分析以及电气工程设备优化等等方面都有了较为广泛的应用,这直接提升了建筑电气工程技术层次,具体如下: 2.1在建筑电气工程控制系统中的应用 众所周知,建筑行业电气工程项目施工操作技术性、专业性和复杂性都较高,尤其是电气工程的精细度方面,而且以往传统施工过程中这部分项目就很容易出现故障,这对工程项目施工效率和质量影响极为不利。为了有效控制避免这些意料外的故障和电气问题,进行电气工程施工时就必须要构建相应的自我控制防御和保护体系,从而更好地进行事故后的检测排除。在这些自我控制保护系统中就充分运用到了智能化技术,通过智能化技术中的定位系统就能够有效帮助管理人员确认掌握工程设备、装置和线路位置,并借助良好的传感技术将其运行状态信息传输到计算机,然后转化为相应数据分析总结,将其与原本储存信息进行比对,这样就能够动态掌握电气工程运行状况,一旦有异常也能够及时发觉并确认异常原因,而相关管理人员也能够及时快速应对解决,通过该步骤流程来实现电气工程施工的自动化控制和动态管理。 2.2在建筑电气工程故障预测分析中的应用 在电气工程施工中利用智能化技术不仅能够实现有效控制,还能够快速检测、反馈出电气工程问题所在,系统通过故障警报来传递告知工程异常,然后对发生故障的部位进行智能数据传递,从而方便专业人员进行更深层次的智能监控和分析,通过常用神经网络、模糊网络或者专家系统等等来帮助预测分析工程故障,最后提出有效的解决方案。比如电气设备变压器、发动机、发电机等等发生故障就需要维修人员及时有效处理。然而电气设备故障发生率不低,且其故障诊断不及时、不准确都会导致事态更为严重,传统变压器故障检测方法就是通过检查变压箱里面的气体并对该气体成分进行分析来判断故障与否,由此可见传统人为检测不仅耗时耗力,还需要将故障部分拆除开来,其准确率还不高,还容易导致电气线路的二次破坏,而智能化技术的应用就完全克服了这些问题,直接简化了其气体提取步骤,系统会直接显示变压器气体成分等相关信息,大大提高了其检测效率和质量,准确性更高,可以说智能化技术在建筑电气工程故障分析判断方面应用效果显著。 2.3在建筑电气工程设备改建优化方面的应用 在建筑电气工程设备的改建和设计优化领域,智能化技术的应用优势也极为明显,通过智能化领域中的关键性技术,遗传算法和专家系统的科学使用能够快速提升设备运算处理数据效率速度,对设备系统的优化升级也有重大促进作用。前者是一种高科技的计算机模型,通过大自然生化过程反应总结出的达尔文生物净化原理和遗传机理科学归纳生物进化规律,然后在实际运算使用过程中利用该规律进行搜索,并对该系统的弊端进行改进优化。而后者则主要是专业地对设备隐患缺陷进行科学论证分析,尽量确保该电气线路能够稳定正常运行。一般建筑电气工程管理人员会综合运用这两种方法来优化升级相关设备,此外还可以运用模糊理论的物理学方法和神经网络中将计算机中间算法进行升级来提高运算速率的方法,这也能够大大优化其设备升级质量和过程,从而提高建筑电气工程设计和施工质量。 3结束语 一言以蔽之,现代建筑行业电气工程智能化技术和水平越高,其为建筑行业带去的产业技术价值和社会效益就越高,为人们带去的舒适、便捷、安全的生活质量就越高,同时能够快速、及时有效应对各种威胁人们生命财产和健康事故,如火灾、抢劫等等,这有效提高了我国建筑市场安全管理能力,并直接促进我国建筑行业的繁荣发展。虽然当前我国建筑行业电气工程智能化技术还处于未成熟的发展阶段,但是相信凭借建筑工程师们孜孜不倦的努力,一定会加快实现赶超国际先进水平的目标。 作者:杜永艺 单位:广州市天河区建设工程质量安全监督站 建筑电气智能化论文:智能化建筑电气工程论文 1建筑电气工程的概念 随着我国经济的不断发展,我国国民对于物质生活的要求越来越高。电力已经成为目前我国居民和办公人员不可缺少的助力,因此在我国的建筑业中,对于电气工程质量的要求也就越来越严格,同时各类新型技术也被广泛地应用在这一方面。建筑的电气工程在施工时分为很多道工序,其分别为对配电柜及控制系统的设计和安装、对电缆桥架的安装、对电缆线路的铺设、对电线杆及其配套设备的安装、对变压器的安装、对照明装置及其他动力装置的设置、备用电源的安装、电动机的安装、电加热器线路安装、各线路导管的安装、对外设灯具的安装、避雷设备安装、电力开关的安装以及其余电力装置辅助设施的安装等。另外,在整个电气工程施工结束后,还需要对电气工程的整体质量进行具有针对性的验收工作。 2智能化技术的概念 智能化技术又被称为人工智能技术,其是利用人体仿生学,采用计算机模拟处理模式的一种技术。目前,智能化技术在国际上已经得到了广泛的应用,早在20世纪50年代就已经有人提出了智能化技术的概念,虽然现在仍有一些科学家对智能化技术抱有怀疑态度,但现代智能化技术给人们的生活和工作带来的方便是不言而喻的。智能化技术主要是通过对图像、声音、语言等条件的识别,进行智能化处理系统的运算,并对机械、计算机系统、照明工具、交通工具等进行自动化控制,使得人工劳动量下降,同时也增加了相关设备运行的稳定性和准确率。将智能化技术应用于建筑业已经不是新鲜话题,发达国家早在20世纪末期已经开始将智能化技术运用在现代建筑业中,如电气系统的控制。如今,智能化技术中还加入了更多学科的理论,例如自动化、仿生学以及语言学等。在建筑业电气工程中加入智能化系统能够有效保证建筑内电气系统的自动化运行和控制,提高电气控制和运行系统的稳定性、有效性和运行速度,还可以通过智能化系统增加电气装置的自我防护能力。 3智能化技术在建筑电气工程中的应用 将智能化技术应用于建筑的电气工程中,其主要是由于智能化技术具有控制自动化、检测自动化等优点,更加重要的是,对于智能化技术的引用可以帮助电气设备更好地进行优化和升级,并以此为人们更好地提供服务。 1)智能化技术应用于建筑电气工程中的控制自动化特点。 在建筑的电气工程建设中,对于电气系统的控制和保护机制是工程中最为重要的一个环节。在现代电气工程中,对于电气系统的自动控制和自我防护能力有着较高的要求。在当今社会,我国的用电量正在逐年提升,不论是普通居民建筑、企业办公建筑、工厂生产建筑还是军工实验建筑等,都需要极大的用电量,这也为我国电力部门提出了一定的挑战。而在用电量急速增长的今天,用电安全问题已经成为了老百姓关心的重要问题之一,一栋建筑电气系统使用安全与否与其控制系统有着直接的关系。传统的电气系统中,对于电力输送系统的安全防护措施包括保险丝断电措施、线路绝缘措施、紧急拉闸措施等,这些安全措施比较原始,对于现代建筑用电安全起不到根本保护作用,而且这些均是被动保护机制,例如保险丝断电措施,即是当线路内电流过高,其引起的温度变化已经超过了保险丝的熔点,这时保险丝自然熔断,减少过高的电流对电气的伤害。而现代智能化技术则不同,它是采用传感和定位技术对供电网络中各电气的供电情况进行实时监控,一旦某一区域电量异常,智能化系统就会对异常电流所能产生的伤害进行高速运算,如果结果是对电器设备有损伤,则智能系统就会自动切断供电,保证电器设备及使用人员安全,这是一个主动的防护过程。 2)智能化技术应用于建筑电气工程中的检测自动化特点。 在电气系统投入使用后,对于系统的检测维护工作也是一个保证电气系统稳定工作的重要环节。在传统的检测维护工作中,工人在事故发生时需要逐一对系统进行检查,采用排除法进行故障点的寻找,这种模式极其消耗人工,同时工作效率也十分低。由此很容易引发相关设备损坏加重,或者对使用人员的生命造成威胁。而将智能化技术引入到电气工程中后,可以利用智能化系统的自动检测特点,将整栋建筑或一个区域内的供电网情况输入计算机,并由计算机进行监控和检测的工作。一旦事故发生,计算机可以通过事故所在区域附近的传感器和检测设备对故障进行定位,同时利用智能化计算机处理系统对事故进行有效地分析。相关检测人员只需要根据智能化系统锁定的事故地点和事故类型对其进行排除和维修工作。智能化系统在对事故进行检测时,其所需要的检测时间较少,对于事故的反应灵敏,而且智能化系统通过专家系统或模糊逻辑分析系统可以对事故类型进行有效分析,得出的结论比较准确。这样就可以提高检修人员的工作效率,使其在到达事故现场前已经能够对事故的处理方法做出一个大致的规划,节省了现场抢救维修的时间,减少了电气设备的损失,提高了电力使用者的安全系数。 3)智能化技术应用于建筑电气工程中电气设备的优化和升级。 将智能化技术应用在建筑的电气工程建设中,不仅仅可以提高电气工程的质量,提升电气系统在使用过程中的稳定性与维修时的高效性。同时,其还可以进一步促进相关电气系统设备的优化和升级。智能化技术拥有两大优秀优势,一是遗传算法,二是专家系统,这两项优势能够使智能化系统实现对电气系统管理和检测的自动化。同时,如果将这两个系统应用在电气系统设备的改造和革新工作上,可以研发出更多具有高新科技含量的相关设备,从根本上提升和促进电气设备的发展。 4结语 21世纪是科技的世纪,各类高新科技在现代都得到了快速的发展。智能化系统作为人类迈向新纪元的基础,将其应用在建筑电气系统中能够有效提高电气系统的自动化管理效果,减少人工消耗,增加用电的安全性。 作者:李凌琦 单位:西昌学院工程技术学院 建筑电气智能化论文:智能化英语建筑电气论文 一、建筑电气与智能化专业英语的教学思考 (一)教学内容 1.选择适合建筑电气与智能化专业特点的教材。 由于建筑电气与智能化专业为新兴专业,目前国内缺少专门为本专业而编写的专业英语教材,虽然现在关于建筑和电气以及智能方面的专业英语教材繁多,但每类的侧重点都不同,不能全面地体现建筑电气与智能化专业的特点。因此选择合适的专业英语教材对专业英语的学习是十分重要的。 2.精选与实际工程相联系的英语资料。 建筑电气与智能化专业作为建筑行业中的一个分支,也具有建筑业的典型特点,该专业涉及建筑物的规划、设计、施工、使用以及维护的全过程,是一门实践性很强的学科,因此其学习仅仅停留在书本上的知识是远远不够的,必须理论联系实际。在教学过程中,以课本知识为前提的情况下,给学生介绍一些智能建筑、建筑物信息系统、楼宇控制、建筑节能等具体的专业英语资料,同时结合专业图片,使学生将已经学过的专业知识和相关的英语词汇联系起来,使他们真正克服中英文之间的差异,实现理论与实际的相结合。 (二)教学方式 1.以学生为主体、激发学习热情。 专业英语课程不同于普通的大学英语课程,需要大量的专业知识作为铺垫,所以专业英语的课程设置必须与专业课程同步,一般在大三甚至大四的教学学期,相对于公共英语课程有时间的滞后性,造成学生对英语的学习不十分连贯。再加之专业英语学习的难度远高于之前的基础英语,即要求学生对专业知识有全面准确的了解,又要求学生有良好的英语素养,因此经常造成学生对专业外语的学习产生厌倦。所以在专业英语的教学过程中,要时刻以学生为主体,在授课过程中加入一些教师与学生互动的环节。针对不同的授课内容,组成不同的单元,在每个单元中加入与课程相关的具体问题,这样能够将专业知识与专业英语内容有效的衔接起来,达到更好的教学效果。为了更好地培养学生自主学习的能力,使学生具有终身学习的意识。在教学过程中增加一些需要预先进行准备的教学内容,在课堂上采用提问或者让学生讲授的环节,这样既可以调动学生学习的积极性,同时又能培养学生自学的能力,使其终身受益。这样通过提问或是课堂讨论的方式,引导学生自主学习,从而达到启发和引导学生主动学习,充分发挥其主观能动性,使之产生对专业英语学习的兴趣。 2.采用多种教学手段,活跃课堂气氛。 由于专业英语的学习需要一定的英语基础,对于一些英语基础不是很好的同学,如果采用传统的黑板加教科书的授课模式,学生往往容易上课“开小差”。为了使建筑电气与智能化专业英语教学效果更为理想,在授课过程中不仅采用传统的黑板式的授课方式,主要讲解一些专业词汇和重点句型等,这样便于学生跟上老师的思路,同时有利于学生记录笔记。对于一些专业的外文资料,为了能够让学生更加容易接受,采用多媒体的授课方式,这样可以通过大量的图片信息,加强对学生的视觉冲击,学生更容易精力集中。同时适当加入一些专业英语的录像或情景对话等,这样可以使学生更加直观地理解教学内容。同时使课堂气氛更加活跃,并能够达到提高课堂教学效果的目标。 3.注重工程实际与专业英语的联系。 建筑电气与智能化专业是多学科的交叉和融会。专业技术从业人员主要从事工业与民用建筑电气及智能化相关的工程设计、系统集成、信息处理、建筑电气设计、建筑智能化设计、智能建筑管理、施工、设备安装与调试工作。建筑电气与智能化专业是一门对工程实际要求很高的学科。在专业英语的教学过程中,如果采用基础英语的教学方法,仅仅依靠课本的知识,将不能使学生更好地适应未来工作。因此,专业英语的教学内容需要添加一定的工程实际知识。主要是在授课环节上加入一些专业英文图纸或国外工程实例的讲解,由于学生掌握了一定的专业知识,在专业知识的铺垫下,学生更容易理解专业英文图纸中的英文词汇。这样学习专业英语知识的同时,又可以巩固学生专业知识,达到良好的学习效果。 4.针对学生自身情况,设定特设的教学环节。 由于我校建筑电气与智能化专业的专业英语课程一般都可设在大四的第一学期,这个学期又适逢学生找工作的学期。随着建筑行业国际化的推进,现在社会对毕业生的要求越来越高,有时在单位的面试中不仅需要学生有中文的简历,还需要学生有英文的简历,针对这一实际情况,在专业英语的授课过程中,加入一些英语简历制作和英语专业知识基础知识的课程环节。针对学生毕业后可能的具体就行方向,给学生讲解几份有代表性的英文简历样本,在学习英语简历制作的同时,也让学生熟悉和专业知识相关的一些专业术语。另外,越来越多的招聘单位在其面试过程中都增加了英语面试环节。因此,在专业英语课程中增加专门的应聘知识单元,同时通过模拟单位英语面试情景,使学生在掌握专业英语知识的同时,还能够培养学生的综合应变能力。由于本身学生对于与就业相关的知识非常的感兴趣,这样更加容易激发学生的学习热情,达到良好的学习效果。 二、结束语 建筑电气与智能化专业英语是培养学生综合能力的重要工具,其根本目的是为了培养和提高学生在专业上的英语应用能力,在全面素质教育中占有重要地位。目前专业英语教学中还存在一些问题,如师资、教材及教学方法等方面存在缺陷与不足,影响了专业英语的教学质量。只有多对专业英语予以足够重视,充分发挥教与学两个方面的积极性、创造性,增加学生工程实践能力的培养,才能更好地提高建筑电气与智能化专业英语的教学质量,培养适应社会发展需求的“复合型”人才。 作者:于兰 单位:长春工程学院能源动力工程学院 建筑电气智能化论文:智能化建筑电气论文 1智能化建筑电气技术的发展思路综述 智能化建筑电气行业要想获得持续的发展,就要做好电气产品质量和安全工作。电气设备是建筑装饰工程的重要组成部分,电气设备的质量、安全以及环保水平的高低,对电气建筑装饰工程的舒适度有着重要的影响。电气设备行业要想获得更好的发展,就要实现电气设备的智能化。建筑电气产品中的智能水平和安全水平都要不断地提高,调整其产业结构。就目前而言,建筑电气行业中存在的主要问题就是传统的制造模式和销售模式没有得到改善,其经营方式还是粗放型的经营方式,存在能源浪费的现象。随着智能化建筑电气系统在现代建筑中的运用,智能化建筑电气技术的相关标准也要不断地提高。随着智能化建筑电气技术的不断发展和成熟,人们对建筑在信息交换、建筑安全性、建筑舒适性以及建筑便利性和节能型等方面有了更高的要求。因此,建筑电气技术要向智能化的方向不断发展,满足当下人们的需求。 2主要关键技术的实践 2.1TN-S在智能化建筑电气中的应用 TN-S系统指的是一种把中性线和保护接地线严格分开的低压配电系统,即一个三相四线加保护接地线的接地系统。中性线和保护接地线除了在变压器中性点要共同接地以外,两线之间不再有任何的连接。在系统正常运行的过程中,中性线是带电的,保护接地线则不带电。TN-S接地系统中,有基准电位,可以确保其安全性,保护接地线不允许断电,对地上也不可能产生电压,因此,电气设备的金属外壳接在保护接地线上,可以确保其安全性和可靠性。TN-S作为一种智能建筑电气的接线系统,在智能化建筑电气中得到了广泛的使用。在智能建筑中,单相用电的设备比较多,存在单相负荷较高的情况,三相负荷之间是不平衡的,因此在中性线中会带有随机的电流。同时,智能建筑物中采用了大量的荧光灯来用作照明,会产生大量的三相谐波,并会加在中性线上,加大了中性线的电流量,如果把电气设备接到中性线上的话,就会造成电击或者火光情况的发生。如果把中性线和保护接地线一起连接到外部设备的外壳上,其危险性会更大,所有连接到设备外壳上的设备,都会带电,会扩大电击事故的范围。如果把中性线和保护接地线均匀的连接在一起,除了会发生以上所述的事故意外,还会对设备的正常工作造成影响,使得设备不能正常的工作。因此,智能建筑物在建筑的过程中,要把握好PS-N系统技术,对其进行正确的使用。 2.2TN-C-S在智能化建筑电气中的应用 TN-C-S系统是由两个接地系统组成的。一个接地系统是TN-C系统,另一个接地系统是TN-S接地系统,分界面在中性线和保护接地线的连接点上。TN-C-S系统主要是用在智能建筑物的供电区域的变电场所,在进户之前采用的是TN-C系统,用在进户的地方重复接地;TN-S系统是在进户之后使用的,TN-S系统相对于TN-C系统而言,其安全性更高,对于保护用户的安全和电气设备的安全有更高的保障。在采取接地引线的过程中,都是从接地体的一个位置引出,要选择正确的接地电阻值,以此来确保电子设备可以获得一个等电位的基准点,所以,TN-C-S系统可以作为智能建筑物的另一种接地系统。 2.3交流状态下的接地 交流电的零线应与地线区别开,一般三相交流电有中性点,电源侧的中性点可以直接接地的,但是并不代表家用的零线可以接地,因为是家用侧不是电源侧。有些家用电器外壳接地是为了人身安全,不属于交流电回路中。 2.4安全保护接地的思路构建 安全保护接地就是将电器设备中不带电的金属设备和接地体之间进行良好的金属相接,用中性线把建筑物内的用电设备以及电器设备周围的金属构件连接起来。在连接的过程中,严禁把中性线和保护接地线相连。在现代的智能建筑物中,要求保护用电设备的设备有很多,对于强电设备和弱电设备都要做好保护措施,如果没有做好保护措施的话,当设备的绝缘体损坏时,就可能造成安全事故的发生。在并联电路中,电流和电阻是呈反比关系的,当接地的电阻越小时,流经人体的电流也就会越小,人去触碰设备的时候,也不会对其产生影响。 2.5基于防雷构建下的接地构架 在智能化的建筑中,具有大量的电子设备以及大量的布线系统,他们都是属于耐压级低、容易受到干扰和雷击的部分。因此,智能化建筑的所有功能接地,都要以防雷为基础,按照一级负荷防雷的保护措施进行设计,设计多层防雷系统。 3智能化建筑电气中的未来发展思路 就我国来说,对于智能化建筑电气技术的应用,还处在一个新兴的技术领域,随着科学技术的不断发展,还会有更多的智能建筑技术出现,智能化建筑电气可以对其他先进的技术加以引用,把其他先进智能建筑物的技术渗透到这一领域中,促进智能化建筑电气领域更进一步的发展,使得该技术更加成熟和完善。 4总结 总而言之,随着科学技术的进一步发展,我国的建筑正在朝着多元化的智能建筑发展,电气技术作为智能化建筑的重要技术之一,加强对电气技术的利用,对提高智能建筑的智能化水平具有重要作用。 作者:李晓丽 宋孝洋 单位:郑州学府电子工程技术有限公司 建筑电气智能化论文:建筑电气工程智能化技术应用 1建筑电气工程的智能化设备与技术的应用分析 1.1建筑电气工程的智能化设备 智能化系统主要是经由建筑物里面分散装置的远程处理机和中央处理设备等来实现,以总线桥来实现信息的通信和交换,包括输出设备、系统输入设备和系统设备三种,根据智能化设备的构造方式可分为以下的几种:中央处理设备,其主要包括的是显示屏、中央电脑、数字化仪、操作键盘和打印机组成;远程处理机,一般都采用TA6711以及TA6585两种型号的远程处理设备,这两种设备和接收处理设备的功能差不多是相同的,能够实现对建筑物的数据通信和实时监控,远程处理机也能经过总线桥直接的连到M7的中央系统之中,变成二级控制的独用系统;总线桥是主要用在二级操控系统通信的处理器之中,共有八条通信的线路,每一条通信的线路能够连到起码三十个地区的控制器;测量元件和控制键,不一样型号的测量元件在湿度传感器、流量传感器、压差传感器和温度传感器等方面是不一样的,控制键主要包括的是三通阀、二通阀和继电器。 1.2建筑电气工程的智能化技术的应用 当前,建筑电气工程重视把建筑物环境构造、物流管理、住户服务和智能化系统相结合,在建筑物的改良设计之中,为住户提供便捷、安全、舒适的生活以及工作环境,建筑电气工程的智能化需要对全部建筑物系统的照明、供电和排水等较多的生活设备展开实时控制和监测,不但能够节省大量的财力、人力和物力,还可以确保建筑物系统运行的安全。建筑物电气工程的智能化技术应用如以下所述。 1.2.1远程处理机 建筑的接收处理设备和自动操控系统间能够实现彻底透明的通讯,电气工程的智能化能够经由同一条线路的异同接收处理器来实现。从建筑电气工程的综合上比较,建筑电气工程智能化系统关键是对空调主机的执行状态展开监控,因此能够把接收处理器装置在机房周围或者是机房之中,把空调操控系统用于装置后的输出输入接口连接在周围的水流量计中、水位信号和照明控制中。 1.2.2建筑电气设备智能化系统的线路 建筑电气设备智能化系统布线的过程之中,应当对需要特别导向的线路如温度湿度的传感器线路、流量计线路、水位开关线路和通信线路等展开专门的施工。控制电缆、电源线和信号电缆要分槽布线、分管、网络控制器、网光和计算机等配置的布线应当和弱电工程一起接地干线。在建筑电气工程之中,因为不一样的电子设备属于不一样的供电系统,其抗干扰能力和功率有差异的存在,所以对布线的要求也是不一样的。防雷接地和电子设备在布线的时候或许会使用共同的接地设备,这个时候应当使用埋地的装电缆,以避免电子设备遭雷击。对抗干扰能力比较弱的电子设备,不应该和防雷接地共用,在布线的过程之中应当和防雷接地维持在二十米左右,而对于抗干扰能力比较强的设备,可以恰当的缩小两者的距离,但也不能小于五米。 1.2.3电气照明系统 智能电气照明变成当前建筑电气工程智能化之中非常重要的内容,电气照明系统能够从照明控制系统、光源和灯具三个方面展开。根据新型的采光方法和材料,能够充分的利用自然光,可以降低电能的耗费。建筑的电气照明操控应当包括集中控制、现场控制、火灾控制和照明控制等。集中控制就是应当配置一个中央监控照明系统,把电气照明的信息实行收集,为设备的维护与运行提供根据。现场控制就是对一些重点的地方安置智能开关,以220V交流电源对其进行直接的供电,与此同时在内部装置一个信息接收器,经过遥控器来对现场进行操控。在电气照明系统之中,可在楼梯通道处和卫生间配置红外控制或者声控的灯具,不仅可以方便住户的照明,还可以节约电能。随着建筑的发展,多层建筑业和高层建筑愈来愈多,因此建筑的防火要求也愈来愈高。 2建筑电气工程的智能化技术应用的意义 在人们的生活中建筑电气工程的智能化技术应用是非常重要,它为人们提供了生活生产之中不可缺少的电、天然气、水、湿度以及温度等能源,为人们的生活生产提供了方便。与此同时,经过电子计算机的通信网络达成信息的共享。根据对建筑的电气工程展开实时的监管,对建筑电气工程的运作状况和具有的问题展开分析,加强了建筑物的安全性,确保了人们的生命和财产的安全。比如自动化的灭火装备、消防电梯、自动排烟和设备事故照明等,能够在事故发生后自动的报警或处理,降低了人员的伤亡以及财产的损失。 3结束语 综上所述,智能化技术在各行各业之中都得到了非常普遍的应用,随着建筑业的不断发展,现代建筑电气工程的智能化水平也愈来愈高,不但为人们创造出非常方便、舒适和安全的生活生产环境,还能够对事故展开自动的应急处理和监测。倘若智能化技术能够在电气工程自动化之中获得充分的体现的话,我们的电气自动化工程必定会有一个很好的前程。 作者:杨慧名 单位:广州宝贤华瀚建筑工程设计有限公司南昌分公司 建筑电气智能化论文:建筑电气智能化发展探析 摘要:智能建筑的发展关键在电气智能化技术。距世界上第一座智能建筑(1984年,在美国哈特福德市(Hartford)建造的都市办公大楼(CityPlaceBuilding))的投入使用已30余年,电气智能化技术在网络通信、楼宇自控、消防联动、安防等技术取得了较大发展。特别是互联网、大数据、新能源、智能电器等新技术、新产品的相继出现,为智能化技术注入了新的活力。 关键词:智能建筑建筑电气智能化物联网微电网IBMS 1建筑电气智能化现有技术及发展现状 建筑电气智能化是以建筑为平台,利用先进的科学理论和技术(含电工技术、电子技术、控制技术和信息技术)在建筑物有限的空间中,去创造一个人性化工作生活环境的智能电气系统的技术。建筑电气智能化包含一卡通(门禁、水电费、停车场等)、物联网络(所有设备集中在线监控)、安全防范系统(视频监控、防范报警)、智能电网(市电作为新能源,太阳能、风能、生物质能作为补充)、智能水(污水处理及循环利用),智能照明(根据光强、有无人员及密度自动调节亮度),智能消防及联动(火灾自动报警、处理及反馈,水、风配合),智能循环风(根据室内空气质量净化空气并送排风)、背景音乐及广播、有线电视、数字会议及视频会议等十几个子系统。建筑电气智能化技术的应用为建筑增添了新的活力,据此建造的智能建筑已受到各个开发商高度青睐。世界各国也都在建造外形结构及功能各异的智能化建筑。著名的有美国的IBM总部大厦和DEC总部大厦。美国富豪比尔盖茨的豪宅堪称电气智能化技术应用的典范。它完全依据智能化概念建造,配置一台超高性能的大型服务器作为管理整栋豪宅的心脏,通过专设的高速网络,可以实现对室内家具家电的远程访问和控制。随着科技的发展,建筑的功能也日益丰富,建筑电气智能化技术整合了电气、通信、计算机、控制等技术,改善了建筑空间的声、光、电、热等的通信和管理,已经形成了特色鲜明的专业体系。未来的建筑电气智能化技术将在现场总线、系统集成、弱电技术与强电技术融合、节能、环保等方面取得更大发展。 2建筑智能化未来展望 随着世界人口的膨胀、社会的发展,建筑面积越来越大,超高层建筑越来越多,城市规模越来越大,城市垃圾问题、电力短缺等逐渐成为城市发展过程亟待解决的问题。然而,人们对生活质量的要求却在不断提高,便捷、智能的生活方式已成为新的生活质量指标。基于大数据的互联网、智能电器、新能源、楼宇自控等技术,微电网、物联网、系统集成等新兴技术将被广泛应用。这不仅可以有效地缓解以上问题,也能使人们得到更好的生活体验。 2.1建筑微电网 微电网(microgrid),是指由分布式电源、储能设备、能量转换设备、相关负荷及监控、保护设备汇集组成的微型发配电系统,即一个可以实现自我控制、保护及管理的自治系统,既可根据需要与外部电网并网运行,也可孤网络运行。是智能电网的重要组成部分。智能微电网的关键技术主要包含:新能源可再生能源发电技术、储能关键技术、智能微电网能量优化调度技术、智能微电网保护控制技术等。大电网由微电网和各种发电厂(煤电厂、水电厂、风电场、光伏电站、核电厂等)组成。微电网可以是以户为单位的电站,也可以是智能大厦。燃机发电主要利用燃气、燃料乙醇、氢气等清洁能源。生物智能发电主要使用建筑内生产生活过程中产生的可用于清洁发电的垃圾、生物质等。储能设备可以是建筑内的蓄电池、超级电容等,也可以是具有储能功能的暂时搁置的电动车辆或设备。建筑内的能源管理中心可以根据微电网和大电网的运行状况,实时调度,在满足建筑需要的同时,将多余电能储存起来或是供给大电网;当自身微电网不能满足供电需求时,又可以从大电网获得差额电能。微电网主要采用可再生资源发电技术(风力发电、太阳能发电、生物质能、潮汐能等),与输配电基础设施高度集成,由能源管理系统管理的一种新型电网。微电网的电压等级一般为380V~35KV,容量从几Kw到几MKw不等,是最接近于用户的电网。微电网有两种运行方式:一是与大电网并联运行,二是在电网故障或需要时与主网断开独立运行。对于公用电力企业,智能微电网可视为电力系统可控的“细胞”,成为被控制的一个简单可调度负荷,可以在数秒内做出响应以满足电网系统的需要;对于用户,智能微电网可以作为一个可定制的电源,以满足用户多样化的需求。可以预见,微电网将是建筑电气智能化技术发展的必然趋势,微电网的广泛应用不仅能够提高建筑的智能化水平,提高能源利用效率,极大削弱电网高峰带来的影响。 2.2物联网 信息产业经过多年的高速发展,经历了计算机、互联网与移动通信网两次浪潮,物联网被称为世界信息产业第三次浪潮,代表了下一代信息发展技术。未来的物联网利用各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术,将所有的“物”联系起来,人们可以利用随身携带的终端设备,通过网络实时查看“物”的状态,控制物的行为,甚至与物进行交流互动,从而创造一个智慧的世界。终端设备是手机、电脑、打印机等具有联网功能的设备的总称。智能家居包括电视、空调、洗衣机、冰箱、衣柜、门窗等智能家电和家具。对于智能建筑而言,物联网将建筑内的各种设备(如照明灯具、风机、报警、监控、门禁、可视对讲等)通过通信网络的连接,可以在终端机上远程访问,甚至进行远程操控,方便物业管理的同时,为客户和业主提供了优质服务。物联网在建筑电气智能化中的应用处于探索起步阶段。目前物联网物联网技术在智能建筑中的应用主要体现在监控管理、智能安防、节能减排和智能家居等方面,覆盖国家或区域性大规模应用较少。我国物联网已取得初步发展,电力、安防、物流、交通、医疗等领域的应用模式正日趋完善。输变电监测、智能电网、远程抄表电力领域的应用正在逐渐拓展;周界防范、视频监控等安防领域的应用已取得良好效果;车辆管理、路网监测和调度等物流领域的应用正在发挥积极作用;运输、物品仓储、监测等交通领域的应用广泛推广;个人健康监护、远程医疗等医疗领域的应用日趋成熟。除此之外,物联网在食品药品溯源、环境监测、楼宇节能、市政设施监控等方面也得到了广泛的应用。 2.3智能化系统集成优化 目前,智能化各系统(消防、楼宇自动化、安防、背景音乐及广播、会议系统等)往往由不同的厂家设计或制造,每个系统都有各自的前端设备和操作软件,用户界面和通讯接口千差万别,大多数系统之间不能信息共享。将各个子系统集成在一个平台上,实现各个子系统的设备统一监控和操作,方便管理的同时,提高了效率。IBMS(IntelligentBuild-ingManagementSystem)智能大厦管理系统应运而生。在IBMS中,可实现对各个子系统的实时检测,各个子系统通过与IBMS的通信可实时将前端设备的状态及运行参数反馈给IBMS,通过智能分析和决策,及时处理发生的故障等问题,既减少了繁琐的人员操作,又确保建筑系统稳定运行。楼宇系统集成软件(IBMS)的出现,极大方便了物业管理,减少了资源浪费,缩短了发现和解决问题的时间。集成度越高,计算越简单,包含的信息量越少,系统的稳定性也随之降低。系统集成虽然经过了多年的发展,但是仍不能完整体现各子系统的性能,加之实现系统集成的准备工作较为复杂和工程量较大,系统成本又较高,性价比不足,最终导致未能普遍应用。尽管如此,系统高集成度和小型化的趋势是不会改变的,这些问题的解决将会使系统集成的发展再上新台阶。 3结论 随着电子、通信、互联网、大数据等技术的在一些关键领域不断突破和飞速发展,微电网、物联网、智能楼宇系统集成等新技术也已形成初步规模,这些新技术的应用,将在很大程度上缓解垃圾危机、能源短缺等社会问题。在这个新理论、新技术日新月异的时代,可以预见,建筑电气智能化技术的发展前景是十分广阔的,未来的智能建筑不仅在功能上更加丰富,而且也会为人们带来更好的生活体验。 作者:代光辉 李营营 单位:郑州学府电子工程技术有限公司 建筑电气智能化论文:公共建筑电气智能化设计研究 摘要:随着我国社会经济的飞速发展与现代化水平的不断提高,大型公共建筑的电气智能化标准也相应有了新高度,技术标准和施工工艺都在不断更新,大型公共建筑的电气设计更需要充分考虑用电负荷的日益增长、满足供电可靠性和安全性等要求。本文提出了大型公共建筑电气智能化设计中存在的问题,并对大型公共建筑电气智能化设计要点及前景进行了分析。 关键词:大型公共建筑电气;设计发展方向;智能化 1大型公共建筑电气智能化设计问题 目前我国的大型公共建筑电气智能化设计存在比较多的缺陷,比如在没有充分考虑其使用价值时的盲目投资,还有优秀技术匮乏,导致我国每年都会花费大量资金从国外引进技术,这样不仅增加了智能化设计成本,而且电气智能化设计应用时,实际效率并不高,造成资源的极大浪费。 (1)智能化电气设计理念还没有大范围普及,很多设计人员还不了解智能化设计理念,所以不能进行对大型公共建筑电气的智能化设计,再加上我国电气智能化引进较晚,所以真正掌握并应用此类知识人员还不多,这种状态是影响我国大型公共建筑电气智能化设计水平的首要因素。 (2)由于目前有些技术还处于发展阶段,现代大型公共建筑电气智能化水平有限,一些盲目投资导致智能化电气使用率不高,造成浪费现象。 (3)虽然我国的大型公共建筑电气智能化设计水平越来越高,但还是缺少优秀技术,大部分设计都花费大量资金从国外引进,也没有结合本土资源合理使用,所以优秀技术的缺乏,增加了成本却没得到很高的效率。之外,相关专业人才的缺乏也是目前面临的重要因素。 2大型公共建筑电气智能化设计要点 大型公共建筑电气智能化设计要遵循安全、适用、经济、美观的原则。 (1)在拟订设计方案时,需要充分考虑各个电气智能化设备寿命,并对未来电器设备的使用都有预留量,各种布线都应合理规划在电气设计中,合理采用接地方式,在住宅内做等电位接地,提高实用性;做好防雷设计,增加安全性。 (2)大型公共建筑电气智能化的设计必须具有实际操纵性。制定的规定在关于公共建筑电气部分已占有的比重也相当多,但少具体的落实措施,暂时还不够更加细致、科学,在实际实施过程中还存在一定的偏差和失误;大型公共建筑电气的智能化电气研究暂时还不够精准。 (3)对大型公共建筑电气的智能化需要标准化。对建筑电气的设计而言,设计单位和施工单位需要遵循唯一的准绳就是国家制定的设计规则,但是在大型建筑电气设计过程中,国家制定的规则没有完善节能和安全这两个因素,对于那些投资巨大、设备先进、控制复杂的大型公共建筑而言,其安全和节能方面更需要深思熟虑。因此,必须制定操作性能、实际利用率、后续设施配备、整体适应性的相关制度,要求系统的智能化设计标准化,这一标准必须科学规范,符合以人为本的可持续发展要求,这样才可以保证大型公共建筑电气智能化的发展有更长足的后劲。 (4)大型公共建筑电气智能化设计方法。安全、适用、经济、美观的原则是电气照明智能化的设计理念:对于大型建筑电气智能化的功能和要求来讲与正常照明的要求不同,于是对照明的方法和要点也不同。智能化照明方式可以分为以下几种:①一般照明;②分区一般照明;③局部照明;④混合照明。注意以下几个建筑场所可采用白炽灯:①需要瞬时启动或者需要连续调光的场所;②使用其他光源不合理的场所;③电磁干扰要求不严格的场所;④对装饰有特殊要求的场所。从建筑物的功能出发,选择正确的光源和灯具,考虑变化预留照明等条件等是智能化照明设计基本原则。数字化、综合化、智能化、个人化是大型公共建筑通信网的发展方向。目前建筑物通信业务包括数据分组交换业务、会议电视业务、移动通信业务等等。通信的目的是实现某一地区内任意两个终端用户间的信息交换。要完成这一目的,必须要解决三个问题:①信号的发送和接收问题,这个问题可以由用户终端设备来解决;②信号的传送问题,这个问题可以把简单的音频传输设备换成先进的微波设备、数字通信设备和及光纤设备等等;③信号的交换问题,可以由更具备信号地交换、电路交换和分组交换的新交换设备解决。实用性、扩展性、可靠性、高效性的建筑网络系统是保证大型建筑物电气智能化系统的扩展。大型公共建筑电气智能化设计网络系统的设计方法要点:①充分考虑建筑物各种信息服务的需求,同时为将来的网络系统扩充预留充分余地。②充分考虑建筑内主系统与其他子系统之间的联系。③智能化设计原则需要统一、全面、有根有据、有条有理。④符合国际标准化组织(ISO)提出的开放系统互联标准(OSI)和实用的TCP/IP协议系统标准。⑤在保护实现系统需求的前提下,提高系统的性能价格比。 3大型公共建筑电气智能化设计发展前景 目前我国大型公共建筑的发展条件慢慢走向了成熟,国家的政策对大型公共建筑电气智能化的相关制度也日益完善。大型公共建筑电气的智能化知识应尽快普及,优秀的电气设计会使建筑物的附加值大大增加,有效地利用电能对负荷合理分配,可以减少电能损失,提高电能的利用效率,节约环境资源。按照当前大型公共建筑电气智能化发展方向,大型公共建筑电气智能化设计理念对控制和操纵有更高的要求,更加注重多种使用方式的兼容性,注重使用起来高效性、快捷性,对电气系统性能的要求更严格,因此要求技术设计人员必须具备过硬的理论素质。信息技术在不断的进步,这将会带来大型公共建筑电气的智能化设计的改变甚至变革,大型建筑电气智能化是信息技术发展的必然产物,面对当下计算机技术、网络控制技术和通信技术的迅速发展,建筑电气的智能化发展拥有良好的大环境。真正实现大型建筑电气智能化对服务信息的搜集使用,需要建立在建筑电气中的各种智能化构想实施和应用上。因此顺应当前信息和网络技术的全面发展,利用好各种信息技术这个平台,为建筑电气的设计者提供更多的系统化信息,最终解决大型建筑智能化设计问题。 4结束语 大型公共建筑电气智能化设计的探究过程十分重要,虽然我国公共建筑电气智能化设计面临许多问题和挑战,但是在设计人员努力解决这些挑战,不断地提高自身的素质,进一步掌握大型建筑电气智能化设计方法,并将专业知识应用到具体工程设计中,将来一定能够解决大型公共建筑电气智能化的问题。 作者:刘峰 单位:安徽明珠规划建筑设计研究院有限公司 建筑电气智能化论文:居民小区建筑电气智能化范畴研究 摘要:文章对智能建筑专家在主住宅小区以及家庭智能化等方面多提出的具体内涵和范畴,同时借鉴了住宅智能化的相关范例与模式。通过实践,最终提出了住宅小区智能化功能的最终目标。 关键词:居民小区建筑电气智能化范畴功能探索 1住宅小区和家庭智能化的内涵与范畴概述 近年来,经济发达国家不断提出智能住宅的理论与概念。而该项目的主要目标就是要保证在家庭内部同信息相关的通讯设备、家庭保安装置以及家用电器,利用家庭总线技术,与家庭智能化系统相连接,进而实现对家庭事务予以集中或者是异地控制、监视和管理,同时,应实现家庭设备同住宅环境的有机融合,更协调更和谐地发展[1]。在我国的智能住宅研究领域中,自1997年开始便制定《小康住宅电气设计导则》,而在导则的内容当中,同样对小康住宅小区的电气设计提出了总体要求,即较高的安全性;生活环境应舒适;通讯方式需要相对便利;具备综合性的信息服务;实现家庭智能化系统。在此基础上,对于小康住宅和小区建设方面也同样提出了设计标准,具体表现在安全防范、通讯网络配置以及家庭设备的自动化等方面。而设计标准包括三个级别:其一,理想目标;其二,普及目标;其三,最低目标。另外,于1998年的新加坡亚洲家庭电气与电子消费品的国际展览会当中,在场内构建了虚拟的未来之家,并且推出了新加坡模式的家庭智能化系统,同时,在新加坡的新闻媒体当中也刊登了与未来之家相关的信息资料。其中,未来之家的主要内容就是,在清晨起床的时间,卧室内的音响设备会自动地播放出主人喜爱的起床音乐,将卧室主人唤醒。与此同时,卧房和浴室点灯也同样会在熟人梳洗的时候自动点亮,厨房的咖啡器会同时煮水,在主人梳洗完毕,咖啡煮好。另外,主人仅需要按动具备综合功能的遥控器便能够进入到家庭影院系统当中,观看电视节目或者是VOD点播等等,同时还可以上网查询邮件以及相对重要的新闻,还可以进行多媒体游戏。在主人走出房门以后,家庭智能化系统就会自动地开启安全保卫系统,如果有陌生人非法进入到住宅或者是住宅发生事故,系统会立即自动拨电并及时通知主人等。而主人在接收到报警信号以后,可以回拨住宅的家庭智能化系统,进而开启数码电话机特殊的对讲器。在主人下班回到住宅之前,可以使用通讯设备来遥控空调机,使其调节到适宜温度,还可以对家中的电器设备进行遥控。当下,智能化技术已经从大厦转向小区,并且进入到了独立家庭当中,那么,在达到何种标准或者是模式才能够成为智能化的住宅小区呢?即便在几年前经济发达国家已经提出了智能住宅概念,并且我国也开始制定了小康住宅电气设计标准,然而,该概念同标准与智能大厦概念定义同样没有得到一致认同[2]。然而,有一点是可以肯定的,小康住宅小区智能化最终就是在小区内部实现家庭多元信息技术的运用,进而保证信息和监控同时进行。由此可见,智能化的住宅小区一定要在物理与逻辑层面中提供多元信息源、技术以及设备的大力支持。对于住宅小区智能化的发展情况与实践经验,应科学合理地制定出住宅小区智能化发展的原则与功能目标等。而我国住宅小区的智能化发展原则与功能目标可以分为三部分:住宅智能化、小区物业管理智能化、信息服务与通信网络的智能化。 2智能小区的物业管理功能目标分析 要想保证住宅小区的智能化得到有效地实现,最重要的就是物业管理工作,所以,实现高效合理的物业管理也同样具备相应的发展原则。首先,物业管理工作需要依靠小区的现代化设施与自动化系统;其次,应该积极地采取高效并且完善与节能管理方法与手段;最后,应建立并健全科学并且先进的管理模式,进而更好地为住宅小区内部的家庭提供服务,最终有效地实现住宅小区智能化的物业管理工作目标[3]。其中,住宅小区智能化物业管理功能目标可以分为以下三点:第一,具备相对完善的综合物业管理系统。其中,需要在小区物业和房产管理、房屋的维修保养管理以及收费管理等方面建立综合物业管理系统。比如,计量计费系统。该系统能够自动的抄录居民的电表、水表和煤气表等,在没有普及自动抄表技术之前,抄表人员需要进行挨家挨户的人工抄表,而且会受到较多因素的干扰。在正式普及自动抄表技术之后,系统可以自动的开展电、水、煤气管理,并且相应的实现扣费、计费和计量工作,方便了居民的缴费。再比如,车辆管理服务。作为一种非触摸式车辆管理系统,该系统能够由卡片完成终端硬件的关闭或者开启等工作,在整个过程中人员很少参与进来,但是却能够更好地进行车辆的管理。紧密地结合计算机系统视频监控系统、安全系统、车辆管理系统等,能够实现对车辆的立体化监控,最终使车辆的安全性得到全面的保障。与此同时,基础设施的智能化也是一项非常重要的内容。通过电气智能化系统可以更好地管理供电设备和供水设备,因此在现代住宅小区智能化中基础设施的智能化属于一个非常重要的功能。现在已经逐步的推广和应用了自动化的供电、供水系统,以此为基础,可以在智能化的管理网络中纳入供电系统和供水系统,能够实现智能化、远程化的电闸和水泵控制,同时还可以在智能化地管理网络中统一的纳入路灯、电梯、水位、水泵等各种系统,最终能够在统一的平台上对这些系统实施全面协调的管理。第二,在住宅小区内部建立起安全防范综合管理体制。确保住宅小区周围的防卫,在小区的围墙之上应安装红外对射的报警探测器,一旦出现非法闯入的情况,可以进行及时报警。同时,在住宅小区大门外侧、主干道、停车场入口和公寓楼的入口门厅等位置均应安装CCTV摄像机,进而实现全天安全防范的监视以及报警系统联动,最终实现录像记录的功能。另外,住宅小区各个主要出入口的通道与公寓楼的入口处需要设置具体的巡更点,不断加强保安执勤工作人员的防盗工作,增强工作人员安全巡视责任感,还需要为执勤巡查的保安工作人员提供人身安全措施。在此基础上,在各公寓入口的地方应安装好可视对讲系统,访客需要经过主人的确认才能够进入到公寓当中。除此之外,还应实现家庭内部防盗和紧急求助报警信息的联网状态。一旦家庭内部出现盗警或者是安全报警的时候,报警信息就会及时传送至小区的物业管理中心。第三,综合信息服务和接入网功能目标。智能化的住宅小区要想在短时间内实现综合信息服务和网络发展,需要遵循以下几点原则:始终依赖公共通讯接入网,并且建立HFC综合性的通讯接入网平台,最终有效地实现平台功能。应积极构建小区内部的综合信息服务数据库,进而为小区居民提供查询、购物以及娱乐等服务内容,另外,应在住宅小区内部建立Web服务器,积极提供HFC综合接入网平台,保证发挥其电话服务与交互式的电视服务等。 3结束语 综上所述,随着社会科学技术的进一步发展,人们对于生活质量与水平的要求也逐渐提高,尤其是住宅环境。因此,人们对于智能化的住宅小区产生了兴趣,并给予了一定的重视和关注。文章对智能化住宅小区与家庭智能化的内涵与范畴进行了详细地分析,并提出了智能小区物业管理的具体功能目标,最主要的目的就是为了更好地提高人们的生活质量与水平,积极促进我国智能化住宅小区理念的进一步创新和发展。 作者:王正 单位:福建西海岸建筑设计院 建筑电气智能化论文:建筑电气工程中智能化技术探究 [摘要]随着科学技术的飞速发展,我国的建筑行业也获得了很大的进步。我国的建筑工程在外观设计方面、内部结构和布置方面都逐渐呈现出多元化的模式。电气工程是建筑工程的关键部分,并且已经趋向于智能化的方向。本文主要针对建筑电气工程中的智能化状况进行深入的探究。 [关键词]电气工程;智能化;现状;解决的措施 现在的世界是信息飞速发展的时代,中国现在也逐渐实现了信息的现代化和智能化。随着我国建筑行业的迅猛发展,其中的电气工程也在进行不断的变革和创新,并且为建筑工程的顺利发展贡献了重要的力量。 1建筑电气工程的含义 建筑电气工程主要包含了电子技术、电工技术、信息技术和控制技术等,它的主要目标是为了保证工程安全、舒适和稳定,更好地提升工程的质量和效率。建筑电气工程的施工过程主要分为以下几个部分: (1)要安装和建筑电气工程相适应的建筑电柜、控制体系和使用整体监控建筑电路; (2)依据开始所构建的建筑电线,通过整体的电线光缆布局来合理配置相关的电缆电线; (3)要配置变压器和相关的动力设备,并尝试调节和运作相关设备,从而更好地保证设备在运行的过程中没有问题,施工完成后能立刻进行使用,如果出现问题要及时的处理; (4)建筑电气工程和一些比较复杂的设备线路安装,如接地、照明和母线导管等。在完成相关操作后,还要对整个的施工结果进行整体的数据研究,管理阶段对建筑电气工程中出现的问题要进行及时的处理,从而更好地提升工程质量。 2实际运用状况 2.1在电气设备优化设计中的应用 智能化技术在建筑电气工程电气设备优化设计中主要表现为两个层面:一是智能化技术专家系统。二是智能化技术遗传算法。遗传算法的设计原理主要是根据达尔文生物进化理论中的自然选择理论并结合生化中的遗传学原理进行运算的,在实际运算中通过生物界中的进化规律,进行随机性的搜索,实现最优设计。在进行电气工程的优化设计中,我们可将遗传算法与专家系统进行完美结合,实现电气设备的最优化状态。 2.2在建筑电气工程自动化控制中的运用状况 在建筑电气的施工过程中,智能化技术的使用主要表现在网络技术、精密传感技术、GPS定位技术的合理运用。建筑电气工程比较复杂,管理阶层在提升工程运行水平的过程中,进行自动化控制和系统的保护是十分重要的,如果出现意外状况,就能有效地进行自我保护,预防事故的出现。在建筑电气工程中进行自动化监控和系统保护,就要运用智能化技术,能够有效地减少人们的工作量,从而更好地进行系统的保护和自动化控制。首先,建筑电气工程比较繁琐,所以在工程的网络控制体系中,要运用GPS定位技术,这样就可以对整个建筑电气工程中的电气设备、电线光缆线路和装置配件等进行准确定位;再者,在建筑电气工程中使用传感技术,能够把建筑电气工程的实际工作状况有效地传递给网络系统,可以有效地实现各个部门之间电气工程的运行或数据资料的收集和分享。 2.3在建筑电气工程问题检测中的运用状况 在建筑电气工程施工的过程中,使用智能化技术可以对工程的运行状况进行监控,在建筑电气工程中能够准确快速地找到数据中的问题和初始设置不吻合的地方。系统会通过问题警报来通知相关人员工程出现了问题,并且对问题部分进行资料的传输,以便专业人员能够进行更加深入的智能监管和研究,一般是通过神经网络、模糊网络或是专家体系等步骤来进行问题的研究和分析,从而找到最佳的解决方案。在建筑电气工程中,过去的问题检测体系在一些电气设备出现问题时,工作人员需要对所有的设备进行分解,逐步检查,这样不但耗费了大量的人力和时间,还不一定能够找到问题的根源,准确程度比较低。 2.4在建筑电气工程设备提升方面的运用状况 智能化技术的使用在电气设备提升方面的效用,主要表现在以下几个方面:首先智能化技术中的遗传算法,再者是智能化技术的专家系统。智能化技术的遗传算法主要是一种新型的计算机模型,利用自然环境中的生化过程,来归纳出达尔文生物净化理论和遗传机理,从而总结出生物的进化特点,并在实际运算的过程中运用相关的规律进行研究,对于体系中的问题进行改革和提升。 3结语 总之,我国建筑电气工程技术水平得到很大提高,但还需要不断的探索和研究。相信通过工程师的共同努力,我国的建筑电气工程行业一定会得到长足的发展。 作者:孙超 单位:南京慧乾装饰有限公司 建筑电气智能化论文:建筑电气工程的智能化运用探析 建筑电气工程的智能化设备和技术的应用分析 (一)建筑电气工程的智能化设备 建筑电气工程的智能化系统主要是通过建筑物内部分散安装的中央处理设备和远程处理机等实现的,以总线桥实现信息交换和通信,包括系统设备、系统输入设备和输出设备三种,按照智能化设备的结构方式可以分为以下几类:一是中央处理设备,主要包括中央电脑、显示屏、数字化仪、打印机和操作键盘组成。二是远程处理机,现代建筑一般采用TA6585和TA6711两种型号的远程处理设备,这两种设备与接收处理设备(RPU)的功能基本上是一致的,可以实现对建筑物的实时监控和数据通信。远程处理机也可以通过总线桥直接连接到M7的中央系统中,形成二级控制的专用系统。三是总线桥,总线桥是专门用于二级控制系统通信的处理器,总共有8条通信的线路,其中每一条通信线路可以连接到至少30个区域的控制器。四是控制键和测量元件。控制键主要包括继电器、二通阀和三通阀。由于不同型号的测量元件在流量传感器、湿度传感器、温度传感器、压差传感器等方面有所不同。 (二)建筑电气工程的智能化技术的应用 目前,建筑电气工程注重将建筑物环境结构、住户服务、物业管理和智能化系统的结合,在建筑物的优化设计中,为住户提供舒适、安全和便捷的生活和工作环境。建筑电气工程的智能化和自动化要求对整个建筑物系统的给排水、供电、照明、通信、消防、电梯等众多生产生活设备进行实时监测和控制,不仅可以节省大量的人力、物力和财力,还能保证建筑物系统的运行安全。建筑物电气工程的智能化技术应用如下: 第一,远程处理机。建筑的自动控制系统和接收处理设备之间可以实现完全透明的通信,电气工程的智能化可以通过同一条线路的不同接收处理器来完成。从建筑电气工程的总体上来看,建筑电气工程智能化系统主要对空调主机的运行状态进行监控,因此可以将接收处理器安装在机房附近或者机房中,将空调控制系统用于安装之后的输入输出接口连接在旁边的照明控制、水位信号和水流量计中。同时,为了方便装修和维修工程,接收处理器接口处应预留30%左右的空间。 第二,建筑电气设备智能化系统线路。在建筑电气设备智能化系统的布线过程中,应对那些需要专门导向的线路如流量计线路、温度湿度的传感器线路、通信线路和水位开关线路等进行专门施工。电源线、控制电缆和信号电缆要分管、分槽布线,网光、网络控制器、计算机等设备的布线应与弱电工程共用接地干线。在建筑电气工程中,由于不同的电子设备属于不同的供电系统,其功率和抗干扰能力存在着差异,因此布线的要求也不同。电子设备与防雷接地在布线时可能会采用共同的接地装置,这时应该采用埋地的铠装电缆,以防止电子设备遭受雷击。对于抗干扰能力较弱的电子设备,不应与防雷接地共用,在布线过程中应与防雷接地保持在20m左右,而对抗干扰能力较强的设备,可以适当减小两者的距离,但也不应低于5m。 第三,电气照明系统。智能电气照明成为目前建筑电气工程智能化工作的重要内容,电气照明系统可以从灯具、光源和照明控制系统三个方面进行努力。通过新型的采光材料和方法,可以充分利用自然光,能够减少电能的消耗。建筑的电气照明控制应包括现场控制、集中控制、照明控制、火灾控制等。所谓集中控制,即应设置一个中央监控照明系统,将电气照明信息进行收集,为设备的运行和维护提供依据。现场控制即是对一些重点区域安装智能开关,以230V交流电源对其直接供电,同时在内部安装一个信息接收器,通过遥控器实现对现场的控制。在建筑的电气照明系统中,可以在卫生间和楼梯通道处设置声控或红外控制的灯具,不仅能够方便住户的照明,还能节约电能。再者,随着建筑的发展,高层建筑和多层建筑业越来越多,建筑的防火要求也越来越高。当火灾发生时,应该立即自动启动火灾区域的应急照明系统,强行关闭普通的照明回路,以计算机监控系统对火灾事故进行应急照明控制。 建筑电气工程的智能化技术应用对现代建筑发展的意义 建筑电气工程的智能化技术应用为人们提供了生活生产所需的水、电、天然气、温度、湿度等能源资源的需求,为人们的生产生活提供便利。同时,通过电子计算机的通信网络实现信息的实时共享。建筑电气工程的智能化通过对建筑的电气工程进行实时监控,对建筑电气工程的运行情况及存在的问题进行分析,提高了建筑物的安全性,保障了人们生命和财产安全。如自动化的灭火设备、事故照明、消防电梯、自动排烟设备等,能在事故发生之后自动进行报警或者处理,减少了人员伤亡和财产的损失。再者,建筑电气工程的智能化技术的应用,可以实现对建筑物的整体管理和控制。 结束语 随着建筑业的发展,现代建筑电气工程的智能化水平越来越高,不仅为人们创造出舒适、便捷、安全的生产生活环境,还能对火灾事故等进行自动监测和应急处理,减少人员伤亡和经济损失。我国的建筑电气工程的智能化发展较晚,智能化技术的应用还不是很普遍,但也大大促进了我国建筑业的发展。现代建筑电气工程的智能化技术如远程处理机,建筑电气设备智能化系统线路以及电气照明系统应用,促进了现代智能化建筑的发展。 作者:郑新伟单位:福建省古田县供电有限公司 建筑电气智能化论文:建筑电气工程的智能化技术应用反思 摘要:建筑电气工程,实际上是有关一系列的电气设备配件和线路电缆以及照明设备的安装工程。而建筑电气工程智能化指的是把先进的计算机等技术应用在电气工程当中,这对于建筑电气工程智能化应用分析拥有十分重要的现实意义。因此,本文主要研究了建筑电气工程智能化技术应用,旨在给其提供一定的参考和帮助。 关键词:建筑;电气工程;智能化;技术应用 最近几年,由于我国经济发展速度不断加快,促使建筑工程数量急剧增多,建筑工程引进科学技术,获得了极大的进步,并且在整体建筑施工工程当中也占据了重要的位置,成为主要内容之一。智能化技术实际上是一项计算机应用技术,也是有关计算机技术和准确传感技术的结合使用。在建筑电气工程当中应用智能化技术,是科技引进建筑的良好成果。应该将智能化技术广泛的引用到建筑电气工程当中,给完成建筑行业智能化目标方面作出巨大的贡献。因此,下面将进一步研究建筑电气工程的智能化技术应用。 一、建筑电气工程概述 (一)智能化技术应用 当前智能化技术在多个领域当中获得了十分广泛的应用,例如GPS定位和计算机以及精密传感等技术。虽然经济全球化导致市场竞争更加激烈,但是智能化技术产品始终拥有顽强的生命力,有着良好的市场发展前景。智能化的优势重点体现在下列几个方面:智能化技术能够很大程度上加强稳定性,同时减少了成本。在针对诊断一些故障的时候获得了实践应用,确保危险场地的项目或者是关键施工项目能够正常的实施,在某种程度上提升了施工的质量和效率,并且减少了人工工作量,优化了工作者工作的环境。将智能化技术应用到电气工程中,能够加强其总体性能及可靠程度,高效解决铣刨固定功率运转速度和工作阻力保护掌控等问题,能够满足多种工程状况下对于铣刨深度方面提出的要求,能够自适应调整平整度和坡度,确保高质量的铣刨路面,能够自动掌控发动设备。在电气工程中应用智能化技术,重点表现在行走掌控系统,问题判断和电子平衡系统等多个方面。在应用数字化技术,由于微电子和计算机技术不断加快发展的脚步,以及成本的减少,数字掌控系统在当前电气工程当中获得了十分广泛的引用。因为微处理设备或者是单片机掌控系统在当前工程机械当中应用越来越广泛,因此让其变成了施工质量的基础保障。国外已经成功研制出了给予微处理设备的数字式自动调均系统掌控设备,同时将其运用到有关产品当中,获得了十分理想的成果。通过使用数字化自动调均系统,既能够加强系统掌控的精确程度,同时还能够强化系统整体技术性能。 (二)理论基础 目前社会智能化技术普及程度越来越高,很多行业均接受了智能化技术,促使其应用更加广泛。智能化技术是一种对可以使用到拓展和延伸,还有对于人类行为进行模仿的智能的技术和理论,还有方法这些进行探索和研发的科学技术。电气工程是当前人类生产生活当中的优秀活动,而智能化技术属于计算机技术的尖端分支,之间应用其中。实践表明,智能化技术运用到电气工程自动化操作控制当中,达到了良好的成效。通过使用智能化技术,既能够提升电气自动化掌控流程的效率,同时还能够减少花费的成本,缓解了有关工作者的压力,实现了对于人力资源科学配置。智能化技术属于全新的技术科学之一,其是计算机科学的主要分支。电气工程自动化当中使用智能技术提升了总体劳动配置流程,很大程度上分减了工作量,并且提升了工作效率。通过广泛的使用智能化技术,能够使我国价格不高的劳动力输出获取较多的经济收益。智能系统和人类分辨及处理功能相差不多,可以从根本上强化生产力,进而加快经济发展的速度。 二、建筑电气智能设计必要性 由于能源耗费量持续增多,能源越来越少,针对这样的背景环境,促使节能变成了目前社会发展中的首要任务。建筑在能源消耗当中占据的比重极大,建筑电气节能是目前节能工作当中的关键内容。虽然电气节能贯穿在电气总体生命周期当中,但是在每一个时期设计时属于节能的关键点,对于总体节能起到决定性的作用。因此,在建筑电气节能方面,一定要将设计当作切入点,确保资源能够科学的使用,最大限度应用目前先进的节能产品,保证达到良好的节能效果。经济发展和能源二者属于相互推动和限制的关系,经济发展需要将消耗能源当作基础,而只有科学的使用和节省能源,才可以保证能源可持续发展,进而加快经济发展的速度。若毫无限制的浪费和消耗能源,那么十分有可能造成能源消耗殆尽,进而阻碍紧急发展。所以,智能能源成为了目前我国经济发展的优秀问题,而加快建筑电气智能化设计有着十分重要的意义。经过在建筑电气工程当中使用智能化技术,可以达到对于建筑当中现场掌控设备,包含电和中央空调,还有电梯这些系统的动态监督及掌控,实现资源科学分配和设备的科学运用。经过设计电气智能设备,能够减少能源的消耗,让目前电力紧张这一情况得到缓解,既可以推动经济发展,同时还可以制造良好的经济收益。电气智能必须要完全贯穿到建筑电气项目的整个流程当中,并且还要在施工的过程中采取有效科学的设备,达到节能能源的目的。还拥有理想的生态效果,不仅能够对于环境进行保护,并且还能够加快科技发展的速度,可以说是一举多得。 三、建筑电气工程智能化技术应用存在的问题 (一)智能化水平不高 由于我国建筑业发展速度不断加快,促使我国建筑电气工程智能化技术获得极大的进步。但是,我国整体建筑电气工程智能化水平和发达国家相比依然较低,很多电气智能化均处于理论层面,在具体应用中的经验不是十分丰富,怎样把电气工程智能化理论和实践巧妙的结合在一起,还需要深入的研究讨论。 (二)智能化应用领域不广阔 针对我国当前建筑电气工程中智能化技术应用,还没有达到全面的发展,仅仅在一部分领域应用。比如,电动和发动设备等这些领域达到了智能化。而在别的生活化的领域当中,普及程度较差,因此,我国建筑工程智能化技术应用还处于初期,引用领域不够广阔,在未来的发展当中还需要进一步的完善。 (三)智能化创新性不足 任何一项新的技术想要发展都必须要进行创新,只有进行创新才能够获得发展。我国电气工程智能化理论这个领域的探索和实践相比,较为完善。但是智能化技术创新性不足,将会导致实践的过程中产生一系列的问题,在之后应用智能化技术的时候,必须要重视创新发展。 四、建筑电气工程中智能化技术的具体应用 (一)科学选用变压设备 选用科学的变压设备种类是高层建筑达到电气节省能源目的重点,变压设备在常规工作状态下,会因为里面交变电磁力线在里面铁心叠片地方产生磁滞和涡流情况,造成空载损耗,也就是铁损。由于材料物理学发展速度不断加快,非晶态磁性节能材料属于全新的节能材料,在变压设备铁心材料中大量的应用,进而制造出专用节能变压设备。在工程当中使用频率较高的就是S11和S13这两种型号的变压设备,是对于之前变压设备构造完善之后制造出来的产品,经过调整之前的叠片式铁心构造,能够降低设备铁心当中的磁阻,很大程度上减少了空载电流,能够提升变压设备功率因数,减少工程区供配电系统的整体线损,提升了系统供电质量,从根本上减少了空载损耗,进而在根源上解决耗能过大的问题。想要让变压设备常规工作状态下,负载量能够处于最好的工作状况条件值,需要在变压设备负载率设计过程中思考其铜耗问题,变压设备铜耗和负载率平方二者是正比的关系。例如,在变压设备负荷率大概0.49的情况下,它的整体效率最好,线损最低,但是依然没有降低其内部铁损,实际上就是单纯的由负荷率调整变压设备线损,无法真正的达到节能的目的。在0.49负荷率情况下,不仅会提升总体系统的变压设备及多种配电开关容量,造成投入成本增多,并且,设备使用管理和检修维护这些费用也会提高,也就是单纯的由低负荷率情况选择配电变压设备,不仅无法取得理想的效果,并且也会导致成本增多。整体思考上面全部因素之后,在设计的过程中,要思考供配电系统末期容量扩充的要求,应该事先留出适合的容量,要求便也设备负荷率保持适中。工程设计的时候,一般比较适合选择80%左右的负荷率。 (二)建筑用电智能化 施工现场的工作者应该使用分项施工的方式,最大限度思考电气负荷情况,同时制定出有效的智能方法。依照智能减排这个主要施工思路,开展施工,加强和工作人员之间的沟通,针对不一样的工程和负荷特点,依次分析比较电气智能技术。在当中选取出最佳设计方案,并且,使用先进的技术手段,尽可能让经济和社会效益实现最大化。另外,建筑管理者,要严格管理电气施工设计工作,将设计方案交到有关部门严格的审查。选择适合的变压设备,进而满足电力负荷改变需求,减少不必要的能耗。 五、结束语 通过本文对建筑电气工程智能化技术应用的进一步阐述,使我们了解到在建筑电气工程中使用智能化技术,在保证工程质量的基础上,不仅能够减少能源损,缓解人工工作压力,并且还能够在根本上提升工作的效率。因此,希望通过本文的阐述,能够给建筑电气工程智能化技术应用方面提供一定的参考和帮助,进而推动经济发展。 作者:刘利超 单位:北京金鑫永盛建筑劳务有限公司 建筑电气智能化论文:智能化建筑与建筑电气的关系 摘要:随着社会的不断发展,人类的不断进步。现在人们对于生活的要求也是越来越高越来越精。现在科技正在迅速地崛起。人类的很多建筑都在逐步的发展。所以目前为了国民经济的发展,人民生活品质的提高现在国家与相关的部门已经越来越重视建筑的问题。这个时代是一个科技发展越来越快的时代。所以现在智能化的建筑物已经是越来越普及。相关的国家语,建设建筑的部门也对于智能化建筑有了一个特别高的需求,所以现在智能化的建筑已经发展越来越快,随着智能化建筑的发展,建筑的电气也发生了很大的转变。本文针对智能化建筑与建筑电器来讨论,进行相关智能化建筑与建筑电气的阐述。 关键词:智能化建筑;建筑电气;发展与展望 1前言 现在的年代是一个国际化的年代。全世界的高科技正在飞速的发展。全世界的人民也对于建筑物有了一个新的展望,一个新的期待。很明显,目前到智能化建筑是相当满足人类需求的。相关智能化在建筑建设上面的应用也越来越广泛。智能化也是有合格时代的需求,因为智能化能够给人类带来方便,能够给人们工作与学习带来舒适,现在人们工作与学习余姚一个舒适的环境,所以智能化建筑能够满足现在人们的需求。除此之外还有,目前建筑电气也需要随着智能化建筑的更新而更新,所以现在建筑电气也要逐渐的向智能化靠拢,目前建筑电气的技术也逐渐走向国际化。所以见着施工和设计的人员一定要跟的上时代的节奏。 2智能化建筑与建筑电气的定义与发展现状 现在已经有了很多的高科技不仅在国家的建设以及发展上起到作用,而且现在有很多的智能化电器等拥有智能化的东西已经融入到现在人民的生活当中,人们也逐渐的接受了智能化在生活当中的应用,因为智能化确实给现在的人们带来了很多的方便,其中智能化建筑是现在新型的一种智能化结构,人们的目光也聚焦在智能化建筑上面,也接受了智能化建筑在人们生活与学习上的位置,智能化建筑采用的高科技有很多,其中包括了遥感技术,电视技术,数字技术,对于建筑物进行一个总体的把控和操作,所以现在智能化建筑已经不需要相关的维护人员再进行维护,已经能够在远处发现建筑物的一些问题,它能够满足现在人们对于生活的各种需求,能够给人们带来一个舒适的工作与学习的环境。目前智能化建筑在我国的发展现状就是,还有不少人不知道智能化建筑的作用,还对于智能化建筑有一定的误解。所以进行智能化建设的工作人员一定要让现在的人们不断的了解智能化建筑。建筑电气的技术现在已经跟人们的生活融为一体了,已经变得不可分割了,建筑电气能够实现现在的一些功能性问题,这些问题能够给人们的生活与学习带来方便,电气技术,是现在人们越来越重视的技术,因为电气技术能够根据数据来模拟,能够让现在很多东西都变得智能化,智能化建筑的使用也离不开建筑电气的使用,现在人们都在说机电一体化,意思就是机械方面的问题与电力方面的问题是一体的,已经不能分开了,所以现在的智能化建筑的设计与现在建筑电气的融合就是一个机电一体化的例子。目前建筑电气在现在的发展现状就是,建筑电气已经得到了广泛的应用于支持,能够满足现在人们对于生活要求的实现。 3智能化建筑与建筑电气的关系 根据上面所说的,智能化建筑与建筑电气的关系是密不可分的,现在的建筑智能化的技术是通过自动化体系来完成的,这些技术都是电气方面的知识,这些知识能够在现在的智能化建筑当中起到作用,这两个技术都是一个完整的个体,但是在平时建设有关智能化建筑的时候,又需要建筑电气的使用;另外,建筑电气的发展也需要智能化建筑的支持,因为随着智能化建筑的发展市场广阔,这才能运用到现在的建筑电气,两者相关的影响,联系也是相当的紧密,在现在的智能化建筑建设当中,这两个技术是缺一不可的,缺少了一个都进行不下去另一个,看似这两个技术是单独存在的,但是缺少了其中的一个,那么另外一个技术的发展将会变得十分困难。 4建筑电气在智能化建筑当中发挥的作用 建筑电气在智能化建筑当中起着关键的作用,可以说建筑电气是智能化建筑的建设基础,没有了建筑电气的支持,那么智能化建筑是发展不起来的,在智能化建筑建设的过程当中,很多的设备都需要正常的安装,在传统的建筑当中,很多设备的安装与使用的工作是一个相当复杂的工作,所以在以前,很多的工作人员在设备安装的过程中会发生很多的困难,还有很多的工作人员在安装设备的过程中发证了安装错误的情况,这些情况给以后建筑的使用带来了很多的不方便,在以后建筑的使用会产生很多的小问题,在现在的现实生活当中也是,在很多地方,智能化建筑还没有普及到位,施工人员就用传统的方法来进行设备的处理和安装,最后发生了很多的问题,有的地方甚至发生了很多的危险,导致了人们生命财产安全的损害,但是现在建筑电气在智能化建筑当中的使用就不会发证这样的问题,建筑电气的技术能够保证设备安装的安全性问题,还能够保证设备之间不会相互干扰,建筑电气在智能化建筑当中的使用,还能够在很大的程度上降低建设建筑的成本,减少成本,减少成本的支出。 5未来智能化建筑与建筑电气的展望 未来智能化建筑与建筑电气的发展是很有前景的,但是现在很多智能化的建筑以及建筑电气的技术还存在着很多的缺陷,需要人们不断的完善,所以现在的工作人员要对于智能化建筑的建设以及建筑电气技术的把控有一个很好的掌握,这样才能够在现在的智能化建筑的建设上有一个良好的质量保证,现在的时代是一个信息话的时代,所以相关智能化建筑以及建筑电气的发展也要跟的上时代的节奏。 6结束语 现在我国的城市建设离不开建筑,所以智能化建筑一定要普及到现在的城市建设当中,这个问题是一个相当复杂,涉及十分广泛的问题,工作人员一定要在平时多发现,多改善,让现在的智能建筑让越来越多的人所接受。 作者:李九令 单位:宝鸡市第二建筑工程有限责任公司 建筑电气智能化论文:建筑电气与智能化教师发展探析 摘要:智能建筑发展迅猛,高校建筑电气与智能化专业相对来说还是新兴专业,如何提高专业教师的队伍建设,培养与时俱进的专业人才,成为亟待解决的问题。分析建筑电气与智能化专业特点,专业发展中遇到的问题,提出几点建筑电气与智能化专业教师发展的措施。 关键词:建筑电气与智能化;教学能力;实践教学 智能建筑于上世纪90年代在我国兴起,被称为发展极快的新兴产业,智能建筑发展速度之快导致高质量专业技术人才的匮乏,教育部于2005年批准设立建筑电气与智能化专业,随着行业发展的迅猛,建筑电气与智能化专业发展也很快,但由于专业创办历史不长,有此专业的高校也不是很多,建筑电气与智能化专业师资队伍建设方面还需要深入探索[1]。 1建筑电气与智能化专业特点 建筑电气与智能化专业是在智能建筑快速发展与社会需求急速上升的基础上发展起来,专业以土木建筑为背景,以建筑物为载体,研究建筑物内电能的传输、分配、转换、控制、利用,以及建筑物内信息的接收、传输、处理、利用,是涉及多个学科的专业。建筑电气与智能化专业涉及的专业知识较多。本专业使智能化融入到建筑当中,使节能融入到建筑环境当中,既涉及强电又涉及弱电,既涉及软件又涉及硬件。因此,涉及专业知识既包括建筑领域的建筑、结构、水、暖、电、管理等,也包括信息控制领域。建筑电气与智能化专业培养应用型人才的专业。建筑电气与智能化专业毕业的学生从事建筑电气及其智能化相关领域的工程设计、安装施工、运行管理、产品开发、调试等,应具备较强的工程实践应用能力。因此,建筑电气与智能化专业教师应具有较广泛的知识体系和与时俱进的工程实践经历。 2建筑电气与智能化专业教师现状 2.1对口专业教师来源少 建筑电气与智能化专业是年轻的专业,没有本专业的硕士博士毕业生,高校引入教师的一项强制要求便是硕士以上学历,所以引入青年教师大多学习的是控制专业或者电气工程等相关的专业,没有土木建筑专业背景,新进教师需要较大力度熟悉专业知识,提高专业技能。但大多数博士硕士引进之后,抱着原有专业不放,不能全身心投入到建筑电气与智能化专业的建设当中,造成教师专业偏离现象。 2.2为评职将方向无关联的教学科研一起抓,精力有限,不利于教学进步 目前大多数院校评职考核标准都是科研量化,教研量化,主要看的数量和质量,参加项目的难度级别等,大多数教师对建筑电气智能化这个专业处于熟悉阶段,所以很难在此专业发表出有见地的高水平论文,但评职心切,急于求成,往往还是在熟识的研究领域发论文,搞科研。以追求快速的论文、项目产出率,很难静下心来专注建筑电气与智能化专业,不利于专业的发展,使院校的专业发展速度滞后于社会专业的发展速度, 2.3实践能力不强 当前,大多数高校建筑电气与智能化的专业教师都是从各高校毕业后直接进入学校承担教学任务,毫无工程实践经验。近些年高校专业教师的引进首要看重的是学历学位,若是本科生、研究生毕业参加工作,刚开始的几年,也是了解专业最具激情的几年,除了满足教学工作量,最重要的任务便是继续深造,取得更高的学历学位,而且继续深造的专业一定不是建筑电气与智能化专业,往往都是相关专业,一边教学一边学习,专业教师根本无暇顾及实践环节。即使博士生引进,也是直接进入教学,没有本专业的实践经验。而建筑电气与智能化专业本身就是应用型的专业,培养应用型人才,实践环节极为重要。 3建筑电气与智能化专业教师队伍建设措施 3.1从量化考核方面作出调整,加强教师专业意识 在职称评聘上应根据教师从事专业的特点进行考核,不应该一概而论。从事像建筑电气与智能化这样的应用型专业的教师,在考核时,可略放低科研门槛标准,提高教学能力,实践能力的考核,把教学工作量,教学效果,实践经验转化为科研工作量,这样专业教师更加注重专业知识的积累和实践能力的锻炼,促进教学,促进专业发展。使专业教师踏踏实实、全身心地投入到建筑电气与智能化专业的建设上来。 3.2提高实践教学能力 应用型专业教师的实践教学能力尤为重要,可派专业教师到施工单位、设计单位挂职锻炼。学校应积极提供便利条件,如企业挂职期间无需完成教学工作量,期间从事的工作可折合成相应的教学工作量,确保教师完成教学工作指标,踏踏实实从事实践工作,了解最新行业发展现状,确保所授知识的实时性和实效性。 3.3从设计院、施工单位引入具有工程实践背景的专兼职教师,带动学校教师发展 在人才引进方面,对于建筑电气与智能化这样的培养应用型人才的专业,不必过多强调学历学位,具有丰富工程实践经验的企业人员即使学历偏低也可优先引入,可主要考察他们在实践中的工程业绩,考察他们的工程技术职称。引入的工程技术人员没有教学经验,所以应该先对他们进行教师培训,使其具备教师的素质,即可承担实践教学,也可承担理论教学。 3.4增强校企合作 增强校企合作,既可在企业建立实践教学基地,有可请企业资深技术专家到高校讲座。建筑电气与智能化发展迅猛,请具有丰富经验的企业人员到院校讲座,可使教师和学生了解行业现状,了解行业发展中亟待解决的问题,使教学和科研具有实效性。在企业建立实践教学基地是促进实践教学的最有效办法,也是高校实现产学研相结合的有效途径,但是大多数企业单位不愿接收大学生进入企业实习,大学生没有实践经验,进入企业首要培训,投入很多资金和精力后学生可以独立工作了,但是基本也就返校了,并不能给企业带来很大的利益,所以大多企业是不愿意接收学生实习的。这就需要学校方面进行沟通,也需要政府针对学生到企业实习,给予企业响应的奖励优惠政策,以促进校企合作,推动产学研结合的顺利展开。 4结论 建筑电气与智能化专业作为一个应用型的发展极快的专业,需要专业教师既具有丰富的理论教学经验,也应具有与时俱进的实践教学经验。教师的发展应提高自我发展意识,既应考虑理论知识的积累,又注重实践能力的提高。 作者:王锐 韩成浩 张立辉 迟耀丹 单位:吉林建筑大学 建筑电气智能化论文:建筑电气工程的智能化技术研究 [摘要]随着科学技术的飞速发展,我国的建筑行业也获得了很大的进步。我国的建筑工程在外观设计方面、内部结构和布置方面都逐渐呈现出多元化的模式。电气工程是建筑工程的关键部分,并且已经趋向于智能化的方向。本文主要针对建筑电气工程中的智能化状况进行深入的探究。 [关键词]电气工程;智能化;现状;解决的措施 现在的世界是信息飞速发展的时代,中国现在也逐渐实现了信息的现代化和智能化。随着我国建筑行业的迅猛发展,其中的电气工程也在进行不断的变革和创新,并且为建筑工程的顺利发展贡献了重要的力量。 1建筑电气工程的含义 建筑电气工程主要包含了电子技术、电工技术、信息技术和控制技术等,它的主要目标是为了保证工程安全、舒适和稳定,更好地提升工程的质量和效率。建筑电气工程的施工过程主要分为以下几个部分: (1)要安装和建筑电气工程相适应的建筑电柜、控制体系和使用整体监控建筑电路; (2)依据开始所构建的建筑电线,通过整体的电线光缆布局来合理配置相关的电缆电线; (3)要配置变压器和相关的动力设备,并尝试调节和运作相关设备,从而更好地保证设备在运行的过程中没有问题,施工完成后能立刻进行使用,如果出现问题要及时的处理; (4)建筑电气工程和一些比较复杂的设备线路安装,如接地、照明和母线导管等。在完成相关操作后,还要对整个的施工结果进行整体的数据研究,管理阶段对建筑电气工程中出现的问题要进行及时的处理,从而更好地提升工程质量。 2实际运用状况 2.1在电气设备优化设计中的应用 智能化技术在建筑电气工程电气设备优化设计中主要表现为两个层面:一是智能化技术专家系统。二是智能化技术遗传算法。遗传算法的设计原理主要是根据达尔文生物进化理论中的自然选择理论并结合生化中的遗传学原理进行运算的,在实际运算中通过生物界中的进化规律,进行随机性的搜索,实现最优设计。在进行电气工程的优化设计中,我们可将遗传算法与专家系统进行完美结合,实现电气设备的最优化状态。 2.2在建筑电气工程自动化控制中的运用状况 在建筑电气的施工过程中,智能化技术的使用主要表现在网络技术、精密传感技术、GPS定位技术的合理运用。建筑电气工程比较复杂,管理阶层在提升工程运行水平的过程中,进行自动化控制和系统的保护是十分重要的,如果出现意外状况,就能有效地进行自我保护,预防事故的出现。在建筑电气工程中进行自动化监控和系统保护,就要运用智能化技术,能够有效地减少人们的工作量,从而更好地进行系统的保护和自动化控制。首先,建筑电气工程比较繁琐,所以在工程的网络控制体系中,要运用GPS定位技术,这样就可以对整个建筑电气工程中的电气设备、电线光缆线路和装置配件等进行准确定位;再者,在建筑电气工程中使用传感技术,能够把建筑电气工程的实际工作状况有效地传递给网络系统,可以有效地实现各个部门之间电气工程的运行或数据资料的收集和分享。 2.3在建筑电气工程问题检测中的运用状况 在建筑电气工程施工的过程中,使用智能化技术可以对工程的运行状况进行监控,在建筑电气工程中能够准确快速地找到数据中的问题和初始设置不吻合的地方。系统会通过问题警报来通知相关人员工程出现了问题,并且对问题部分进行资料的传输,以便专业人员能够进行更加深入的智能监管和研究,一般是通过神经网络、模糊网络或是专家体系等步骤来进行问题的研究和分析,从而找到最佳的解决方案。在建筑电气工程中,过去的问题检测体系在一些电气设备出现问题时,工作人员需要对所有的设备进行分解,逐步检查,这样不但耗费了大量的人力和时间,还不一定能够找到问题的根源,准确程度比较低。 2.4在建筑电气工程设备提升方面的运用状况 智能化技术的使用在电气设备提升方面的效用,主要表现在以下几个方面:首先智能化技术中的遗传算法,再者是智能化技术的专家系统。智能化技术的遗传算法主要是一种新型的计算机模型,利用自然环境中的生化过程,来归纳出达尔文生物净化理论和遗传机理,从而总结出生物的进化特点,并在实际运算的过程中运用相关的规律进行研究,对于体系中的问题进行改革和提升。 3结语 总之,我国建筑电气工程技术水平得到很大提高,但还需要不断的探索和研究。相信通过工程师的共同努力,我国的建筑电气工程行业一定会得到长足的发展。 作者:孙超 单位:南京慧乾装饰有限公司 建筑电气智能化论文:建筑电气工程智能化技术 1建筑电气工程施工技术与智能化施工技术 1.1建筑电气工程施工技术 随着我国经济发展水平的不断提高,人民的生活水平也在逐渐的提高,在这样的背景下,人们对于建筑的要求也从传统的居住要求,变成了要求人居环境的要求。这就使得人们对于建筑电气工程施工的要求不断提高。在科学技术不断发展的今天,新技术在建筑电气工程施工中的应用也越来越普遍。在建筑电气施工项目中,所涉及到的主要部分就是电气设备的安装,电气控制设备的安装以及电气保护设备的安装等部分。这些部分涉及到了电气工程中的供电装置、用电设备、电气控制设备、电源设备、电气保护装置以及变电设备等的各个部分,工程的系统相对比较庞杂。在施工的过程中就必然的会引起施工的交叉现象严重,这就就为当前的电气工程施工带来了一定的困难。 1.2智能化电气施工技术 随着科学技术的不断进步,尤其是电子计算机技术的普及及其应用,在建筑中应用智能化电气设备已经成为了当前建筑的主流趋势。在这样的背景下,我国的建筑电气施工也随着新技术的出现和应用,逐渐的出现了智能化的趋势。我们所说的智能化又可以称之为人工智能技术。其是电子计算机技术、遥感技术以及现代传感技术相互结合之后,在建筑中的应用。其属于电子计算机技术的智能化技术部分。而建筑电气的智能化指的是将电工技术、电子技术、控制理论及其相关成果、电子计算机技术、建筑电气设备自动化技术、电气照明技术、建筑消防与安防技术等综合的应用在建筑电气工程设计和施工过程中的综合化技术。建筑的智能化也是当前建筑的主要发展方向,其能够综合应用各种技术,通过在建筑体上的综合体现,将现阶段最先进的科学技术应用到建筑当中,丰富建筑功能的同时,为人们的生活提供各种便利。这是传统建筑不可想象的一个新的技术上的跨越。其主要综合了仿生学、电子自动化技术、语言学以及电气技术等的各个学科的信息技术。这些技术随着科学的不断发展和研究的不断深入,也在逐渐的成熟当中。可以想象的是,随着技术的不断进步,今后的建筑智能化的程度势必要不断的提高,在这样的趋势下,人们的生活必然会更加的便利。 2智能化技术在建筑电气工程中的应用 随着智能化技术逐渐的发展,现阶段已经逐渐的在建筑项目中有了一定程度上的应用,尤其是自动化控制技术及其部分的电气技术,在现阶段的智能化建筑本身的能源供应及其故障检测等方面都有了不同程度的应用。这些技术不仅提高了电气工程的智能化程度,也在很大程度上为人们的生活提供了一定便利。 2.1建筑电气工程智能化技术的应用 在建筑电气的设备中,智能化技术得到了一定程度的应用。由于电气的操作本身就是一项比较复杂的工程,但是却又在很大程度上对电气工程的精细度要求比较高。所以,这部分在传统的建筑项目中是出现故障比较多的部分。随着智能技术的应用,我们可以有效的通过电子计算机来控制建筑的电气系统。这样的话就能够有效的对电气系统实现精细化控制。同时,也能够加快施工的过程,提高工程的施工质量,也能够降低故障的发生率。在电气工程施工的过程中,使用传感技术以及要干技术,可以有效的对电气控制线路进行控制,这样的话,一旦系统出现了一定的故障,我们就能够及时的发展故障出现的部分,也能够有效的对故障的出现的部分进行分析,为以后的施工保存下珍贵的数据。 2.2智能化技术对建筑电气工程施工的故障检测分析 在智能化建筑的电气施工过程中,我们可以发现,智能化的技术可以通过其遥感技术和传感技术,及时的发展电气设备的故障所在。在很大程度上加快故障的检测时间,也能够及时有效的对故障进行初步判断。比较常用的技术有神经网络技术以及模糊网络技术等。这些技术的应用,可以有效的发现诸如电气变压器、发电机等部分的故障。这部分电器配置出现了问题的时候,我们往往需要及时的进行诊断,然后通过检修保证工程等的顺利进行,如果处理不及时不得当,就会严重的影响工程的质量,甚至产生比较严重的事故和后果。通过智能化技术,可以有效的缩短检修的时间,同时,我们通过智能技术的检测,所判断出来的故障情况可靠度往往都是比较高的。这样的话我们就能够提高施工的效率和准确度。 2.3智能化技术对建筑电气设备的优化 智能化技术在电气的设备优化方面还存在一定的优势。首先,智能化技术本身在电气的设备优化遗传算法方面有一定的优势。其次,智能化技术的专家系统可以对电气施工工程进行有效的控制。在一般的施工过程中,我们往往将电气智能化技术的专家系统与遗传算法结合起来进行使用,这样的效果往往比较好。同时,通过神经网络以及模糊逻辑等的方法,对设备进行优化的过程也是一种比较科学的方法,通过主机的甄别和扩展,可以有效的提高运算速度,提高施工质量。 作者:郭铎文 单位:中智福建科技有限公司 建筑电气智能化论文:建筑电气工程智能化技术探讨 摘要:建筑电气工程项目可以说是当前社会发展中必不可少的重要组成部分,针对这种建筑电气工程项目的具体运行来看,智能化技术的应用已经成为了比较重要的一个方面,基于这种建筑电气工程中智能化技术的有效应用而言,其在当前确实表现出了一定的积极优势,但同时也存在着一些问题需要优化,本文就首先分析了智能化技术在建筑电气工程中的应用现状,然后又探讨了相应的优化措施和手段。 关键词:建筑电气工程;智能化技术;应用现状;优化措施 引言 随着当今社会的不断发展,人们对于电力系统的要求越来越高,这一点在具体建筑电气工程中也得到了较好的体现。结合智能化技术在建筑电气工程中的应用来看,其需要结合现阶段的具体应用状况以及存在的问题进行有效分析,进而才能够采取有效地优化措施进行改进,不断提升智能化技术的应用价值效果。 1建筑电气工程智能化技术应用现状分析 1.1智能化技术在建筑电气工程中的应用表现 在当前建筑电气工程项目的具体运行过程中,相应的智能化技术手段得到了较好的应用,这种智能化技术手段的应用确实能够表现出较为理想的积极作用效果,尤其是对于一些关键环节以及优秀操作要点,其应用价值得到了初步体现,其主要表现在以下几个方面: 1.1.1在自动化控制方面的应用 建筑电气工程项目在当前发展中体现出了越来越明显的自动化控制效果,这种自动化控制的运用也确实在较大程度上符合于建筑电气工程项目的基本发展需求,而基于这一点,合理的运用智能化技术也就能够体现出理想的作用价值,尤其是相对于自动化控制中需要的相应指令,智能化技术的参与能够有效提升其相应控制的可靠性效果,避免在自动化控制中出现较大的偏差隐患问题。 1.1.2在故障诊断处理中的应用 对于智能化技术在建筑电气工程运行中的有效应用来看,其在各类故障问题的诊断和处理中同样也得到了较好的运用,这种故障诊断处理的应用主要就体现在对于故障问题的精准判断和分析上,通过相应的故障诊断分析,能够最为及时的判定出现故障问题的根源以及相关区域,如此也就能够采取相应的措施予以处理。这一方面的作用确实能够有效提升故障诊断的及时性,避免一些严重问题和损失的出现,为了提升其诊断准确性,需要结合专家系统以及遗传算法等进行综合布置,如此才能够有效提升处理效果。 1.1.3在设备运行优化中的应用 随着当前建筑电气工程的不断发展,相应的设备越来越多,各类电气设备的应用也就容易在相应的建筑电气系统中表现出一定的矛盾和冲突,这也就需要进行不断优化处理,而在该环节中,智能化技术同样也能够得到有效应用。设备运行优化中智能化技术的应用能够较好提升其运行的流畅性和积极作用价值效果,如此也就能够切实保障相应设备运行满足于整个建筑电气工程项目的基本需求,避免了整体运行不畅问题的出现。 1.2智能化技术应用缺陷分析 在现阶段建筑电气工程项目中智能化技术的应用中来看,虽然其应用涉及到的环节内容越来越多,作用价值也越来越明显,但是依然存在着一些问题需要解决,其中比较明显的主要有以下三点: 1.2.1整体应用水平较低 现阶段我国建筑电气工程中对于智能化技术的推广依然并不是特别完善,还存在着较多的缺陷问题,如此也就很容易导致各类缺陷偏差问题的产生,尤其是对于智能化技术的应用区域大多集中在一些较为发达的地区,普及面较窄。 1.2.2应用深度不够 对于智能化技术在建筑电气工程项目中的有效应用来看,其在应用深度方面同样也存在着一些问题和缺陷,很多环节中对于智能化技术的应用都较为肤浅,仅仅停留在初始阶段,很难达到最大的智能化技术应用价值效果。 1.2.3创新性不足 围绕着智能化技术在建筑电气工程项目中的有效应用来看,其创新性方面表现出来的缺陷问题同样也是比较突出的,很难针对智能化技术的创新发展进行探究,如此也就必然会影响到实用性效果,需要进行不断改进。 2建筑电气工程智能化技术的应用优化措施 2.1加大推广宣传力度 为了更好提升智能化技术在建筑电气工程项目中的应用价值效果,还需要重点从推广入手进行有效探索,基于智能化技术的具体应用价值和必要性进行宣传引导,鼓励各个有条件的地区都能够推广和引进这种智能化技术,提升其作用范围。当然,为了更好提升其作用价值效果,还需要重点围绕着智能化技术引入所需要的一些基本条件予以支持,比如给予经济层面的一些扶持等,最终有效提升建筑电气工程项目的智能化技术应用广泛性。 2.2注重理论和实践的结合 对于建筑电气工程项目中智能化技术的应用发展来看,其还需要重点将具体的智能化理论和相应的实践需求结合起来,如此才能够保障智能化技术能够在建筑电气工程中表现出较为理想的作用价值效果,也能够提升其适用性,促使其在建筑电气工程项目的各个环节中均能够得到较好的落实应用推广,如此才能够确保智能化技术真正应用价值的体现。 2.3加大创新力度 为了更好提升智能化技术在建筑电气工程项目中的应用价值效果,还需要重点加强具体技术手段的创新发展,促使相应的技术手段能够与时俱进地提升优化,如此也就能够保障相应的智能化技术得到不断发展,促使其随着建筑电气工程项目的进步而进步,如此才能够不断表现出较为理想的应用价值效果。 3结束语 综上所述,对于建筑电气工程项目的发展而言,智能化技术的应用是比较重要的一个方面,基于这种智能化技术的有效应用落实来看,其虽然在现阶段得到了较好的运用,但是却也存在着一些缺陷问题,这也就需要重点加强优化创新,逐步提升智能化技术的推广落实效果。 作者:谢国明;杨其 单位:云南建投安装股份有限公司
环保经济论文:公民节能环保背景下低碳经济论文 1低碳经济概述 1.1低碳经济概念 近些年来,随着人们大量开采矿石能源,二氧化碳排放量日益增多,引发了全球性的气候灾害,对人类生活环境造成了严重威胁。因此,催生了低碳经济理念。低碳经济是一个单独概念,在2003年,英国能源白皮书上,提倡未来社会构建低碳经济社会。 1.2低碳生活 根据相关专家表明,低碳经济包含低碳消费与低碳生产两种,在生产方面,并非要淘汰落后产能,而是引导公众对能源浪费与污染增排的恶习进行反思、改进,以挖掘节能减排、消费服务的环保潜力。因此,低碳经济不仅需要技术支撑,更加需要低碳生活,方可实现真实节能减排。人们生活方式如何,决定了怎样的经济。对于现代资源、环境问题,主要因人类活动引起,是一种人为问题。 1.3公民节能环保意识的重要性 对于低碳经济,必须提倡公民树立节能、环保意识,进而提升公众参与度,促进社会低碳发展。随着低碳经济不断发展,我们注重低碳社会构建,养成良好的低碳生活方式,属于社会性、系统性工程,与生产流通、服务消费等环节相关。处于这些环节中,人发挥着主体性作用。尤其是公众,能否主动树立节能意识,参与环保行动,扩展参与深度、宽度,决定了低碳经济发展效果,影响着低碳经济的目标能否实现。可以说,低碳环保属于公共性事务,是社会成员的共同责任,积极参与节能环保,是社会成员的重要责任,提倡低碳经济,是低碳生活的重要发展渠道。 2低碳经济背景下公民节能环保意识的提高对策分析 2.1提高节能宣传力度 随着公众舆论、传播力度加大,在当今社会,无论做何事,必须加强宣传。为发展低碳经济,打造节能减排工程,是全社会的大事,是社会可持续发展的重要渠道。然而,社会公众对于节能减排、低碳经济不够重视,不能正确认识能源、环境问题,公民还没有养成节能习惯。因此,必须加强宣传教育,在社会中,营造一个全面参与节能减排、环保行动的积氛围,进而提升公民环保意识,促使公民树立健康发展观念,主动实践低碳生活、低碳生产。同时,借助各媒体的导向作用。随着网络、电视媒体的不断发展壮大,许多城市在创建文明城市、卫生城市的进程中,极为重视媒体宣传教育作用。例如“,节约用水”广告“、文明出行”广告等。因此,我们必须善于利用网络、电视、报纸、广播等媒体,对低碳经济内涵、重要性进行广泛宣传,让公民了解我国资源、能源、环境等问题,使公民重视节能环保重要性,尽可能缩短节能与公民之间的距离。同时,提高节能知识普及力度,通过特殊节日,开展节能环保宣传活动。 2.2提倡低碳生活方式 在现代生活模式下,必须提倡绿色、节能生活方式,大力发展低碳经济。根据目前状况,我国公民低碳意识不够,尚未养成绿色生活方式。可以说,公民生活方式如何,对于低碳经济能否实现极为重要。在资源、环境问题日益突出的当下,我国公民如果还不重视低碳生活,必然加剧全球环境恶化,严重影响人们生活质量。因此,我们必须提倡低碳消费、低碳生活方式,促进社会的可持续发展。 2.3提倡低碳消费方式 自从二战以来,在发达国家,消费主义十分流行,进而对我国具有一定负面影响。若消费主义比正常消费严重超出,社会处于一种资源透支状况,在社会中,存在诸多奢侈与面子消费,进而导致大量能源、资源浪费,严重影响了自然。所依,必须转变消费主义错误观念,提倡低碳消费模式。我们必须优化消费方式、消费结构,树立和谐消费观念,建立生态文明社会,树立科学消费观与理性消费观,促进人与自然的可持续发展。 2.4使社会团体的教育作用得以充分发挥 目前,我国自发组织了许多环保社团,参与到环境保护、节能减排的队伍中。因此,我们必须重视环保团体的教育作用,对环保活动大力支持,进而推动低碳经济发展。我国人口总数已经达到14亿人口,无论何种数字,与14相乘均非常巨大。而社会环保团体,利用各种宣传形式、信息载体,对人们消费观进行优化,使低碳理念向人们日常生活之间渗透。例如,环保社团通过开展环境保护、节约能源的主题科普活动,通过影展与宣传板等形式,向社会公众宣传气候恶化、能源严峻的状况,向社会公众宣传环境知识、环境政策,为社会公众传递一切有关节能环保的知识,进而对公民起着重要教育作用。 3结语 综上所述,节能环保不是为了个人,而是为了全人类、全社会的生存与发展。在资源枯竭、环境恶化的当下,我们必须提高节能宣传力度,提倡低碳生活方式与低碳消费方式,使社会团体的教育作用得以充分发挥,使低碳生活、低碳经济理念日益深入人心,进而促进全球的可持续发展。 作者:冯涛 单位:贵州省六盘水市水城县环保局 环保经济论文:浅析循环经济中的环保制度建设 【摘 要】我国是个资源消耗大国,用资源的高消耗换取经济的高速发展,随着经济的发展,资源的高速消耗,我国越来越重视循环经济的发展,循环经济对我国经济社会全面发展的重大意义。在深度了解发展循环经济的实际意义以及其时代内涵的基础上,针对我过发展循环经济面临的主要问题和区循环经济发展的现实需要,遵循以现实需要为出发点,提出问题,深度挖掘其中内涵,最终为解决问题提出建设性意见和建议的研究思路。 【关键词】循环经济;资源节约;低碳环保 我国正处于工业化发展阶段,工业化、城镇化、现代化的任务很重,路还很长。近30 年成功的经验和教训表明,我国沿着新型工业道路不断前进,急需用一种新的经济发展方式取代传统的经济增长方式。从某种意义上讲,覆盖生产、流通、消费领域的经济模式,是经济发展方式的基础。只有实现经济发展方式转变,才有可能在实践科学发展观中,逐步克服和改变基本国情中不利于可持续发展的各种自然条件和人为因素,为经济社会继续发展创造条件,形成生态文明的良性发展。这是实践科学发展观根本用意所在。 一、循环经济与环保制度概述 (一) 循环经济概述循环经济相对于传统经济,是一种新型的低能耗、高质量、低排放的经济形式。它实现了产业资源的优化配置,以生态学规律作为经济活动的指导,在社会经济活动中,加强了不同产业之间的联系进而达到资源的共享,使上游产业生产过程中产生的废物和废料等,流通到下游产业,并成为下游产业生产的原材料,实现自然资源的重复和循环利用,达到一定区域内物质和能源的充分利用和有效节能。这与传统经济中的单向性的线性经济“资源产品废物”方式有本质的区别。传统经济主要是以粗放型经营和高消耗的生产作为经济增长的主要方式,而循环经济是以产品清洁生产和资源循环利用的环境和谐经济模式。循环经济过程主要遵循“低排放、再利用、再循环”。循环经济的运行模式如下图。 (二) 循环经济与环保制度的关系一方面,循环经济的兴起和发展催生并加快了环保制度的产生和完善。传统经济下的环境管理制度主张的是“谁污染、谁治理”,主要是集中处理经济生产的末端,加强对生产废物和废料的合理排放的管理,以及废物废料造成环境污染后的治理和恢复工作。这样的环境管理制度是不能满足循环经济关于“再利用、再循环”的要求,循环经济主要着力于生产过程中对废物和废料的重复和循环使用,减少排放,杜绝污染,在这样的经济背景下了环保制度的改革和创新。 另一方面,环保制度的建设有利于促进循环经济的发展。环保制度的建设明确了生产企业的“环保”社会责任,深化了行政管理部门的环境保护监督和管理职责,强化了国家环境保护法律法规方面的管理职能。环保制度体系对企业、政府、国家的环境保护意识和行动起到了促进作用,同时也很大程度上鼓励了公众参与环保的行动。 二、循环经济中的环保制度的建设 (一) 建立和健全国家环保法律法规体系1、 完善现行的环境保护法律法规完善现有的环境保护法律法规是建设循环经济中的环保制度的首要工作。我国现有的环境保护法律法规主要有《环境保护法》、《固体废物污染环境防治法》、《水污染防治法》、《矿产资源法》等,为了促进循环经济的发展,在坚持“减量化、再利用、资源化”的原则下,要加快对现行法律法规的改革和健全,在法律中体现循环经济的思想,促使环保法律成为循环经济建立的有力保障。把资源的高效利用和污染控制有机结合起来,以促进可持续发展战略的实施。例如在《环境保护法中》的分则中单列清洁生产和资源的回收、再用、再生利用的有关规定,或将其分散到污染防治、资源与生态保护的章节之中,这样的修改方式将现有的环保法规与循环经济的发展相结合。 2、加快制定促进循环经济发展的专项法规特别是针对废物管理和再生资源的回收利用等法律法规,也可将循环经济的专项法规与环境保护的资金、企业排污管理、环境税收等法律相结合,此外,加快对社会公众的环保行为也可制定相应的法律法规,特别是针对环保商品的购买及税收等方面。 3、建立和健全行政主管部门的环保管理制度首先、加强宣传工作,帮助企业和个人树立环保意识。推进循环经济是一个系统工程,是一项具有长期性、复杂性、艰巨性的大工程。要通过宣传,讲清楚发展循环经济的迫切性和必要性,讲清楚什么是循环经济。首先要解决我们的认识问题,要在全社会形成良好的氛围,为我们发展循环经济打下一个比较好的基础。 其次、加强绿色生产管理的试点工作,通过试点企业向产业推广。企业试点,是全面落实循环经济下的环保制度的切入点。试点工作要在深入、提高上下功夫,为制定循环经济方面的政策和法律提供实际经验。要从企业层面,从工业园区层面,从城市、区域和行业层面来大力推行循环经济试点。 最后、将环保管理工作与政府的财政、信贷、采购管理等行为相结合。主要可通过税收减免、补贴的方式来鼓励生产企业引进废物回收设备和科技技术,也可通过合理调控银行贷款,优先照顾绿色生产企业的贷款活动等,来促进企业从传统生产方式向绿色生产方式的过渡。行政部分将环保管理工作与其他方面的管理工作的结合,可以更好地刺激企业做好绿色生产和环境保护工作,实现循环经济的全面发展。 (二) 建立和健全企业绿色生产管理制度企业作为循环经济的主要参与着,要从以下几方面来完善自身的绿色生产管理制度: 首先,实施绿色设计,降低废料的回收处理成本。生产或进口者应当对列入强制回收目录的产品和包装物承担回收利用的责任,产品销售者应当按照产销合同承担回收废旧物品和包装物的连带责任。行业协会可以组织建立本行业的废弃产品及其包装物回收、处置服务体系。 其次,加快清洁生产审核,落实清洁生产审核方案。这一项主要是针对使用有毒、有害原料进行生产或者在生产中排放有毒、有害物质的企业,必须要依法强制实施清洁生产审核,监督实施清洁生产方案。 最后、公开环境污染信息,接受社会监督。企业要将生产过程中的废料及废物的排放的真实的信息及时地像社会各界以及政府相关部门公开,接受社会的监督和政府的管理,在生产管理过程中实现“企业、社区、政府”三方的监督和制约,将绿色生产管理落实到实际的生产管理中。 环保经济论文:论低碳经济发展中环保非政府组织的作用 【摘要】环保非政府组织在低碳经济中是以保护环境问题或解决特定环境问题为目标开而开展各种环保活动的团体。但是目前,由于国内经济发展还没处于高度发展的层次,因此缺乏成熟的理论导向。本文在前人理论的基础上选用“低碳经济环保非政府组织的作用的研究”来作为议题就有着一定的社会意义,本人也期盼通过自己的论题研究,丰富自己的理论水平并能够把之辐射到周围的人群,让他们也达成低碳经济意识以及加入环保非政府组织以倡议环保意识的重要性。 【关键词】低碳经济 环保 组织作业 一、环保非政府组织与低碳经济概述 关于非政府组织(Non-Governmental Organizations,简称NGOs)最初由萨拉蒙从五个方面的属性来进行定义:组织性、私有性、非营利性、自治性、自愿性。而杰勒德?克拉克在萨拉蒙的理论基础上对非政府组织加上了其独特的法律特点以及其关注公众福利目标等特点。清华大学NGO研究所所长王名认为非政府组织是属于非政府体系的社会组织,不以营利为目的且具有一定的自治性、志愿性、公益性或互益性。从上述可以看出,关于NGOs的性质最大的特点是其非营利性和自愿性。而环保非政府组织顾名思义就是指非政府的、非营利的、带有志愿性的致力于环境公益事业的社会组织。 “低碳”,是指降低二氧化碳排放量,是减少能源浪费和降低废气排放方面的节能减排的行为具体化。而低碳经济是指一种以低能耗、低污染为基础的绿色经济,在生产发展中强调产出最大化的同时,也争取实现温室气体排放的最少化。低碳经济发展的优秀是在市场机制基础上,制定及创新制度框架和政策措施,促进整个社会经济在高能效、低能耗和低碳排放的模式中进行。由此我们知道,低碳经济是经济发展中碳排放量、生态环境代价及社会经济成本最低的经济价值体现。它是一种能够致力于改善地球生态系统的自我调节能力,实现社会以及经济的可持续性发展的目的。 二、 我国环保非政府组织在发展低碳经济中的现状和作用 (一)我国环保非政府组织在的现状 我国工业发展较在西方发达国家起步较晚,因此我国的环保非政府组织起步较晚。最早的环保组织北京环境科学学会于1978年5月由一些环保意识较强的知识分子组成。1979年,中国环境科学学会也在北京成立。1990年之后,中国环境保护产业协会、中华环境保护基金会等也相继成立。但是这几个组织都是与政府有着密切的联系的,其组织领导机构由政府进行任免,实行自上而下的管理。这类环保组织开展相关的环保活动都是由政府所号召以及进行组织的。除了一些与政府密切相关的环保组织成立之外,民间也成立了一些非环保组织。最早的环保非政府组织是在上世纪九十年代后期成立的。其中著名的有辽宁省盘锦市黑嘴鸥保护协会,“自然之友”,相继地球村等。这些被戏称为“草根环保组织”的非环保组织受政府的干预度小,自主独立意识强。它们的工作任务主要是宣传环保常识,教育广大人民群众爱护环境。 (二)我国环保非政府组织的作用 加强环境保护以及生态的治理促进经济的发展和解决社会持续发展的头等需要解决的问题,加强环境保护意识是关键。环保社会非政府组织在提倡低碳经济、宣传环境保护意识方面起到了很重要的作用。 1.唤醒低碳意识并参与到低碳经济中 环保非政府组织中的会员多数是由一些对于环境问题有着更高的意识,对社会具有更高责任感的人员组成。通过他们的口授以及其他各种宣传活动,他们可以向公众普及环保知识,教育、启示人们要提高环保意识,倡导“绿色消费”观念和“低碳经济”理念。同时他们还代表公众履行各种环境的监督权。 2.加强与企业的低碳合作 环保非政府组织的活动宗旨是为了加强环保的保护,它们的活动是致力于环保事业。它们的活动是为了保护广人类的生存环境不受到破坏使社会得以存继发展。因此,为更好地体现组织的活动性质,它们代表公众的利益与政府和企业进行协商,使公众的呼声放大,进而影响经济政策,同时迫使政府作出有利于自然环境保护的经济发展决策。 3.低碳经济的相关政策的制定 环保非政府组织因为有其自身的公益性、非营利性。因此其不是依赖政府而生存,而是依赖组织的信念为生存的力量。因此其有着自己相对独立的运行机制。在工业方面,环保非政府组织的活动宗旨就是倡导并监督社会低碳经济的运作。因此其与对经济作出决策的政府以及施行经济生产活动的企业有着相关的联系。为了更好地履行自己的社会职责,环保非政府组织就会通过各种途径与政府以及企业进行协商,通过各种活动来影响政府以及企业对经济生产活动的开展。 环保经济论文:环保是中国经济转型的逻辑起点 尽管中国社会和经济发展面临着各种空前和错综复杂的问题和矛盾,但是,新一届政府却十分巧妙、精准有力地抓住了事物的主要矛盾,这就是环保。 自2013年3月新一届政府产生后,9月,国务院《防治大气污染行动计划》出台;2015年1月1日起开始实施的《新环境保护法》;4月,《防治水污染行动计划》出台,预计明年《防治土壤污染行动计划》也将推出。 短短两年时间,一整套具体而严厉的“海、陆、空”环保行动计划,标志着中国将开展全方位的环境治理。“让人民过上幸福的生活,就是我们执政的奋斗目标”。新一届政府绝不容忍与其执政理念相违背的现象长期存在下去,因而提出“不唯GDP论”,“不要肮脏的GDP”,并且推出“史上最严厉环保法”等等,战略构想和目标十分清。 环保产业将成为启动新一轮中国经济持续快速发展的新引擎,理由如下: 一是中国的环境治理已刻不容缓。中国的环境问题已十分突出,空气污染和水污染已经开始影响人们的健康,现实很严峻,后果很严重。我们甚至还面临着来自国际上的种种压力。 兰德公司在一份研究报告中指出,过去10年,中国环境污染的成本接近每年国内生产总值(GDP)的10%。这一比例比韩国和日本高出了数倍,也远高于美国的水平。如果说中国经济在起步阶段是“先发展再治理”,那么经过多年快速发展,从自然到社会再到人,都需要依靠环保来“休养生息”。 二是整个社会的环保观念和意识都已成熟待发。对于产生污染的种种原因和可怕恶果,我们从过去多年的懵懵懂懂、将信将疑、不管不顾,到今天的耳熟能详、全民警醒,与西方工业化过程相比,时间跨度虽然不算漫长,然而代价却也十分巨大,每一个人都成了环境污染的受害者,并开始为下一代担忧。要环保,已成为整个社会的主流意识。 我们都意识到,以往多年环保无力,是因为机会太多和发展阶段的历史局限:我们太需要速度和规模。如今,社会已有了巨大的改变。 三是企业已嗅到了环保市场巨大的商机。问题就是商机。据分析,仅国务院最新公布的《水污染防治行动计划》一项,就将会直接带动6万亿元的投资。市场人士认为,中国未来的许多富豪,将取代现在的房地产商和互联网大佬,环保产业将成为支柱产业,众多环保“达人”将成为人们关注和追随的明星。有业内人士深刻指出:由于中央政府的支持保护,外资涉足国内环保领域仍有障碍,但国际资本早已迫不及待。国家急切盼望自己的企业加快成长步伐。 环保离不开节能。除了宏观上的巨大产业机会之外,在细分市场上,比如室内环保、汽车内环保、公共场所环保等等,可以说人们的“衣食住行、吃喝拉撒”,样样都离不开节能环保。值得一提的是,将于今年10月实施的《新食品安全法》,也是号称“史上最严”,但是细想一下,如果没有清洁水、好土壤和好空气,怎么能种出好的水果、蔬菜和大米?怎么能有安全的鸡鸭牛羊肉?难道我们就只能在大棚里种植“特供”吗?因此,食品安全的前提,首先也需要良好的环境保障。 中国经济和社会新一轮的发展契机在环保,新的巨大商机在环保,产业结构转换升级的基础起点,也在环保。 环保经济论文:低碳经济视角下室内设计应用环保材料探究 【摘 要】在经济飞速发展的今天,人们在享受物质生活极大丰富的同时,也承受着高速经济体制带来的一系列负面影响――我们的生活环境急剧恶化。环境问题已经成为影响人类生存和发展的焦点问题。因此一系列保护环境、重视生态文明的方针政策应运而生,环保理念也越来越深入人心。家,作为人们重要的休息场所,内部设计应用材料是否足够安全环保成为人们越来越重视的问题。本文就当今社会室内设计现状,存在的问题以及如何发展陈述自己的观点。 【关键词】低碳经济 室内设计 环保 1 当前室内设计存在的突出问题 改革开放以来,我国的钢铁、水泥产量随着经济的持续高速发展逐年提升,甚至跃居世界第一。化工、塑料、陶瓷、玻璃、木材、纺织等行业也随着室内装饰业的发展逐步发展壮大。但是多年来室内设计逐步发展的同时也显现出了铺张浪费现象,居室装修的不安全因素日益增加,以及设计方案缺乏远景目标,造成不必要的重复投资等问题。室内设计中存在的资源和能源浪费造成的环境污染和环境破坏已经上升到了关系未来社会发展的重要问题。 1.1 铺张浪费现象严重 当前室内设计普遍存在一种铺张浪费的倾向。无论在装修材质还是装修风格上都在追求高贵奢华,时尚、新潮、豪奢的装修主题正在成为装修热点。人们普遍追求奢华精致,殊不知奢华不一定是最好的。过度追求富贵奢华会会忽视装饰最基本的实用性。尤其是对一些不可再生资源的过度追求会造成资源濒临枯竭的严重后果,违背了最基本的可持续发展理念。 1.2 化工材料的应用造成很大的安全隐患 由于人工合成化学材料的广泛应用,室内装修的安全性引起了人们的广泛关注,“甲醛病”和“新房病”屡屡发生。据有关资料表明,建筑物中存在的一些化学物质会滋生大量细菌和病菌,而这些病毒会传染给居住者,导致房主患障碍性贫血病等疾病。这些案例时时提醒我们要注意室内装修的安全性。 1.3 室内设计缺少前瞻性 室内设计者应该有长远的眼光,要有发展的眼光而不是简单地跟随潮流。当前很多设计者往往不具备长远的眼光,使室内装修要不断进行更新,但好多材料都不可以重复利用。所以一旦重新进行装修,不仅浪费了财力物力,更造成了大量的建筑垃圾,成为环境污染的重要源头之一。 2 低碳经济下室内设计应遵循的基本原则 2.1 注重室内设计的实用性 室内设计是建筑设计的深化发展和延伸。主要内容为平面设计和空间组织。室内设计首先要遵循的基本原则就是要给人们创造一个健康安全而又舒适的生活环境。房间结构的处理,自然光和照明的应用,以及室内家具和灯具的造型与设置等各项环节都要遵循经济适用原则,同时尽可能地选择低碳环保材料为原则。 2.2 注重室内设计的科学性 要注重气候因素对空间布局的影响。气候是影响家居设计的重要因素。温度、湿度、朝向以及通风等因素制约着设计师的着眼点,要充分解决好这些关键因素才能提供出更为舒适科学的设计方案。 2.3 充分注重室内设计的艺术性 随着人们生活水平的提高,人们越来越重视精神文化方面的享受,因此室内设计还要体现出它的艺术性。既要重视设计的艺术性同时也要注重低碳和环保,就必须要抓住色彩这一重要的视觉元素,在设计中利用色彩变换的物理效应形成色彩的冷暖变化来调节空间结构。形成既有色彩的艺术效果,同时还有实际的视觉空间的作用。 3 低碳经济下室内设计环保材料的应用 我们已经说过生态设计最关键的是重视人的健康安全,为遵循这一原则,就要在设计过程中严格选择环保材料。当前有很多家具都含有有毒物质,这正是我们所反对的。在家具装饰和选择中,要尽可能的选择木质及玻璃制品的家居材料,尽量减少含有化学材料的人造革等产品。家居装饰不要追求奢华而要追求绿色环保的健康理念。 在保温环节上,要积极采用单位厚度热阻值高的产品。如挤塑聚丙乙烯板、玻璃棉等无毒性、无放射性、无污染性等材料,更好地防寒保暖。在隔热环节上,尽量采取自然通风、建筑遮阳等措施隔热。例如目前已经研制的太阳能遮光板,在有效阻隔太阳照射的同时,又能充分利用太阳能,很好地遵循了低碳环保的设计理念。在室内设计的光设计环节上,自然充分利用自然采光,尽量减少人工采光。当然,自然光并不能完全满足人们的日常生活需要,还需要采取一定的人工照明。 结语 本文是笔者结合多年教学生活和生活实践经验对在低碳经济视角下室内设计应该怎么进行作出的思考,并就这一问题进行了探讨。具体阐述了当前室内设计存在的突出问题,低碳经济下室内设计要遵循的基本原则以及低碳经济下室内设计的环保材料的应用等问题,并阐述了自己的观点和看法。当然,由于各种因素的局限,笔者并不可能对这一问题作出尽善尽美的回答,只希望其中的认识和观点有些许值得大家借鉴的价值。 环保经济论文:浅析低碳经济背景下公民节能环保意识的提高 摘 要:随着我们国家的经济水平的不断增加,不仅仅是我们国家,对于全世界来讲目前我们生活的地球的生态环境正在逐步恶化还有同时存在的气候温度变暖的问题,所以在目前的社会发展的过程中在节能和减排方面的关于绿色和关于低碳问题的研究在目前我们的社会发展的过程中正在日益得到全世界的各个国家普遍的重视,我们国家在目前的社会发展的过程中环境和医院正在逐渐的被破坏,所以对于我们国家来讲如果能在公民的意识上对低碳节能意识进行提高,对于整体的发展来讲有重要意义。 关键词:低碳经济;公民环保;节能意识 一、前言 关于我们国家目前的低碳经济的发展现状来看,我们将低碳经济在目前的背景中逐渐的被应用,我们将他归纳为具体的方面:就是在我们国家的经济和社会的发展过程中符合可持续发展的要求,在不同的工程的建设周期的各个过程中对节约资源与能源节约的重视,我们需要做的就是减少二氧化碳的排放,为我们的人民生活营造更加舒适的环境,我们需要和周围的自然环境和谐共同发展。 二、目前环境方面问题的产生原因 由于我们国家的经济正在不断的发展,所以我们从产业上的工程的不断进步的过程上看,目前我们国家的碳排量主要来自于三个方面,这三个方面主要是通过在交通的方面、工业生产的方面还有就是在建筑工程的施工过程中所产生的二氧化碳的排放这些不同的来源。在这些不同的方面的过程中,建筑行业的工程的完成所排放的二氧化碳量是在我们的社会生产的过程中仅次于工业生产方面的的第二个碳排放的重要的组成部分。随着我们国家的社会和经济都在不断的发展,我们国家的城镇化的进步、工业化的进步都在以非常快速的方式在不断的前进,这样的发展对于推进我们的居民的生活水平方面有很大的提高,所以,我们在建筑的过程中在建筑方面用的能源的种类和用量都越来越多,所以我们在生产的过程中所产生的二氧化碳的排量也在不断的增加,目前随着社会的发展,我们全社会的二氧化碳的排量占总的碳排量的比例要超过标准的四分之一,所以这对于我们国家的以后的发现来看,关于二氧化碳的排放的问题已经逐渐的成为我们社会在目前的发展关于低碳经济方面所面临的最大的障碍问题之一。我们从我们国家最近这些年的建筑总量上来看,有具体的研究表示我们已经建成的建筑基本上有95%都是关于能量高消耗的建筑。我们根据这些不同的建筑在建设过程中具体寿命周期来看,我们在建筑领域的研究方面我们得出的结论就是这些建筑对于温室气体的排放量的相关的成本是非常低的。在最近的 IPCC 的报告中,这项研究具体指出从现在开始到 2030 年我们对于温室气体排放量可以降低 50 亿 t 左右,我们为多余的二氧化碳而所承担的的其他的成本几乎为零,所以我们需要对于低碳建筑还有低碳建筑技术需要进行不断的探索,这样做的目的是为了减少二氧化碳的排放。 三、发展低碳建筑需要社会参与 在我们国家的低碳的建设过程中,对于公民的低碳方面的意识的培养对于实现在现代化的低碳建筑方面是的重要的基础,所以我们在发展城市建设的同时需要保证对公民低碳意识的培养,并增加对它的重视的重要性。那么我们需要如何做呢?首先,关于我们在政府的工作的过程中需要树立政府榜样意识的作用。我们国家的政府的有关的机关部门需要承担起我们在社会工作过程中所必要的社会责任,为了完善这个制度的责任我们需要建立起在整个社会的公共建筑方面的评比的制度,在这个制度建立的过程中我们也需要接受整个社会的不同的监督工作,在整个社会进展的过程中需要保证我们在公民的意识建设的过程中要建立一种整体的浓厚的节能减排低碳方面的的社会氛围,我们需要让我们国家的不同的民众了解低碳对于社会建设方面的的意义,我们需要在实际的过程中对于完整的社会环保制服的建设并进一步付诸实际行动。其次,就是我们需要在社会的进步方面的过程中广泛发挥社会方面的组织力量的强度。社会组织力量对于我们国家的公民来讲,环保制度的建立是完善公民的低碳环保意识的一个重要的组成部分。这是对于政府方面社会环保方面的一种有效的补充,通过不同的方式增加环保意识的建立,政府部门要支持社会力量对于人民的低碳环保的意识加入到建筑低碳的行动中来。最后需要加以重视的就是宣传工作的完善。这是整个加强公民意识的过程中最不可缺少的部分,我们在分析目前的低碳经济背景我们国家的公民对于节能和环保方面的意识提高的方面有重大的意义,这些宣传工作在我们的社会资源和环境发展的过程中对于人们的环保意识的加强有重大的意义,它普及了我们的低碳环境需要的要求,保证了公民对于低碳的意识的加强工作。还有一个方面就是我们国家的宣传力度的保证的问题,我们国家的政府的工作需要按照规定的范围来对不同的低碳环保的方案进行具体的推广和应用,就目前的发展状况来讲还有很多的地区并没有施行低碳环保的应用,主要是因为我们在公民的认识这一个问题上没有得到充分的认识,所以,我们需要提高我们公民对与环保的认识,才能保证我们国家再社会发展过程中的可持续的发展。 四、结束语 我们国家的目前发展的过程中对于能源和低碳的环保的方面的建筑行业都是因为高能耗高排放而出名,这个方面的耗能和环境的影响占据我们国内各个行业的大部分,虽然它对于我们国家的环境来讲有很大的影响,但是它也具有较大的减排空间,因为目前的全球气候变暖和各个国家对碳排放的关注,我国需要在公民节能环保意识和低碳方面的的提高方面进行更加完善的管理。 作者简介:姓名:卢雨菲,出生年月日:1982年10月14日,性别:女,民族:满,籍贯:河北省遵化市,学历(学位):本科,专业:环境工程,毕业时间:2013年7月,毕业院校:河北科技大学。 环保经济论文:环保与经济相协调的锅炉运行优化控制 摘 要:本文主要基于200mw但愿机组燃煤锅炉的热态实验数据进行系统化分析,建立相应的预测模型,提高锅炉的运行效率以及污染排放标准,在社会经济与环境保护协调发展的大环境下,积极设定科学化的运行方案,来对锅炉运行情况进行优化控制,仅供业内人士参考。 关键词:环境保护;社会经济;锅炉;运行;优化控制 现代社会经济飞速发展,社会群体对环境保护的重视程度也不断加大,大部分锅炉的运行效率受到一定程度的限制,需要满足高运行效率与低污染排放的双重要求。在多种因素的影响下,当前大型锅炉运行效率低下,污染物排放量超标,对生态环境造成了严重的影响。与此同时,部分能源资源未能够得到充分的利用,与可持续发展理念难以保持高度一致。在此种情况下,加大力度对环保与经济相协调下的锅炉运行情况进行优化控制,具有重要的现实意义。 1 现场试验及获取数据 本文主要是针对200mw单元机组四角切圆煤粉锅炉进行研究,以正交试验方式明确锅炉实际运行过程中的烟气含氧量、二次风压、磨煤机出口温度等多项因素的实际情况,在此基础上开展变工况动态试验,在试验过程中安排多组工况,并对负荷性试验工况的比例进行合理划分,以保证试验具有全工况的适应性。在本次试验研究中,准确获取了锅炉运行过程中的排烟温度、飞灰含碳量等运行性能参数。 2 锅炉运行效率及污染排放预测模型的建立 就锅炉运行的实际情况来看,其具有一定的复杂性和特殊性,尤其是在排烟温度、飞灰含碳量等运行性能参数的影响和作用下,锅炉运行过程中表现出比较明显的非线性特征。人工神经网络的建立,能够对任意非线性函数进行准确的拟合,并具有良好的泛化能力,促进锅炉自适应能力的提升。 通过试验数据表明,影响锅炉燃烧性能的主要影响因素是烟气的含量、二次风压、三层和四层给粉机转动的速度以及磨煤机出口风的温度等。现阶段,我国锅炉运行采用的燃料多数为煤炭,这就导致了煤炭资源的紧缺,使得煤炭燃烧试验过程中煤质发生了较大的变化,此外锅炉的运行负荷也对锅炉的燃烧性能产生了较大的影响,所以在建立模型的过程中,主要将烟气含氧量、二次风压、三四层粉机的转动速度、磨煤机出口风温度、燃煤认知、灰分、运行负荷等作为预测模型的主要因素,将其输入到神经网络的输入,并输出为排烟温度。飞灰含碳量以及氮氧化物排放量等,然后根据测量得到的锅炉排烟温度和飞灰含的含量等,进一步计算锅炉的运行效率。 随机选取热态实验数据中的47组测试结果作为神经网络的训练集,用来进行网络的学习和训练,剩下的机组为测试集,主要用来测试网络的适应能力,计算过程中主要采用bp计算方法,当测试误差小于0.01时,测试结束,经过多次的测试发现,隐层、输出层具有采用sigmoid激励函数,隐层节点数为3时神经网络的泛化能力最强,同预测值与实际测试的氮氧化物数值进行比较发现,改网络神经能够很好的适应非线性函数,具有很强的适应能力,能够及时、准确的反应锅炉在不同工况下的氮氧化物的排放特性,能够进一步的预测锅炉的运行效率,实验标准采用该种方法能够很好的满足锅炉燃烧优化准确性和实时性的要求。 3 锅炉运行优化目标的确定 目前国内环保排放日益受到重视,排放超标会处以罚款,从而影响企业效益。根据环保总局颁布的排污费征收标准管理办法,氮氧化物自2004年7月1日起按每一污染当量0.6元收费。因而锅炉运行不能单纯注重效率,需要协调锅炉效率和NOx排放使发电企业利润最大化。 4 实时优化问题的求解算法 由于上述锅炉运行优化问题包含人工神经网络模型,难以获得问题的梯度信息,常规优化算法具有局限性,而遗传算法(genetic algarithm简称GA)具有隐含并行性、全局解空间搜索和不受问题形式约束等特点,在复杂问题的优化方面受到了广泛关注。故本文采用GA求解优化问题。 GA是一种基于生物自然选择和遗传机理的随机优化算法,它将问题的求解表示成“染色体”的适者生存过程,通过“染色体”群的一代代不断进化,包括复制、交叉、变异等操作,最终收敛到“最适应环境”的个体,从而求得问题的最优解或满意解。 不同优化目标下优化结果显示,除3层和4层给粉机转速外烟气含氧量、二次风量和磨煤机出口温度等操作变量都在取最小限值时达到了最优值,说明3层和4层给粉机转速对不同目标锅炉运行优化有很大的影响。随着3层与4层给粉机转速之问比值的升高,NOx排放降低,但锅炉效率也随之降低,所以NOx排放和效率之问存在着一定的矛盾,这一特点与NOx排放机理和锅炉效率的定性分析是一致的。因此片面强调提高锅炉效率或者降低NOx排放都会影响锅炉经济性,需要协调锅炉效率与NOx排放之问的关系。 在保证锅炉效率一定的前提下,采用尽可能低的污染排放控制策略,如在效率不低于91.5%的约束下寻求NOx排放最低,优化结果表明,在锅炉效率得到满足的同时NOx排放也有很大程度的降低。 在锅炉效率和NOx排放协调最优的目标下,进行优化求解,该优化目标与当前煤价和环保罚款有关,需要根据锅炉当前运行情况确定,以达到燃料与环保成本最低的目标。优化结果与实际运行工况相比,锅炉效率提高了约0.60%,NOx排放降低了约14%,锅炉运行情况得到了很大的改善。通过对每度电燃料与环保成本的计算发现,效率与NOx排放协调最优目标下成本最低,与实际运行工况相比降低了0.85%。 5 优化监控系统的实现 在规范化的网络模型建立后,以环境保护与社会经济协调发展为主要目标,通过DCS控制系统的有效应用,促进了双向通信的顺利实现,有助于准确获取锅炉机组的运行状态机具体参数情况,以此为依据对饰演机组进行标准频率的寻优,从而得出锅炉最优运行参数,为锅炉稳定运行优化控制提供可靠的数据支撑,并且促进了锅炉优化监控系统的构成,真正实现锅炉的自动优化运行。 6 结论 6.1 以试验数据为基础所建立的锅炉运行性能预测模型具有良好的应用价值,在现代社会发展条件下,其与锅炉实际运行特性保持高度一致,并且满足环境保护欲社会经济协调发展趋势下的锅炉运行性能预测及运行程序优化控制的准确性要求,该模型值得加以推广应用。在该模型建立后对数据结果进行优化,在于DCS系统实现双向通信后,锅炉运行优化监控系统得以建立,促进了锅炉运行闭环控制的优化实现,从而更好的满足环境保护与社会经济协调发展下的锅炉运行需求,提高锅炉运行的稳定性和可靠性。 6.2 在保证电站运行效率及利润最大化的基础上,本文在环境保护与经济协调发展大环境下提出锅炉运行优化控制的目标,相关实践研究表明,该目标与当前社会可持续发展理念保持高度一致,满足高效能低污染的机组运行要求,具有良好的可控性。 环保经济论文:6FA型燃气轮机联合循环机组经济环保运行探索 【摘要】通过对6FA型燃气轮机联合循环机组经济环保运行数据分析的搜集及整理,根据燃机电厂昼启夜停的特点,从运行调度、节能、环保角度入手总结出的燃机经济运行管理经验。 【关键词】 6FA联合循环机组 经济 协调 节能 环保 前言: 随着国家环保法的出台和构建资源节约型环境友好型社会的要求对机组经济环保的运行水平的要求越来越高,浙江大唐国际江山新城热电厂建设两套燃气-蒸汽联合循环供热机组。全厂配置为:2台S106F燃气轮机、2台燃机发电机、2台余热锅炉、2台供热蒸汽轮机和2台汽轮发电机,以及相应配套设施。燃气轮机设备为GE公司PG6111FA型燃机(简称6FA) [1]。通过总结浙江大唐国际江山新城热电厂两台蒸汽联合循环机组投产以来的运行经验,从机组的经济调度管理、节能降耗、运行分析等几个方面介绍6FA蒸汽联合循环机组经济环保运行工作。 1 全面掌握厂内生产状况 认真分析内外环境影响及时对系统运行方式进行调整,如我厂对汽机循环水系统根据环境温度和机组负荷情况适时调整循环水泵运行台数,以保证汽轮机经济运行,保证厂用电率达到最低,环境温度高时,为保证机组真空度,提高经济性,使用两泵三塔运行方式,环境温度低时,一台机组运行一台循环泵;减少循环水泵耗电量。 2 调整机组负荷,避免电网考核 在保证一次调频不被考核情况下,尽量多带负荷,使机组的效益最大化最大限度避免或减少电网电量考核,发电厂机组负荷或出力接受并跟踪省调遥调负荷指令,发电厂机组负荷只能在允许的范围内波动,否则将会被处以严厉的经济处罚。保证机组出力时刻跟踪调度负荷指令,保证燃机机组AVC装置的投入率和合格率,鉴于燃机电厂启停频繁优化AVC闭锁定值,提高装置调节性能和稳定性,加强对燃机一次调频的考核管理免考申请的积极申报,调峰补偿核对。 但是投运AGC机组负荷将出现波动,在燃机负荷低于85%机组效率将出现明显拐点严重影响经济性,如果进入低负荷运行将出现机组排放不达标等情况,在部分负荷时段将引起机组排气超温影响机组寿命,为满足一次调频的要求根据环境温度控制燃机FSR输出与温控限值偏差在两个基准值,避免机组进入温控模式,并根据电网公司两个细则积极申请补偿。 3 低负荷运行期间减少NOx排放 GE公司的PG6111FA燃气轮机采用DLN2.6燃烧系统,所有的喷嘴都是预混燃烧, 燃烧时主要排放二氧化碳和氮氧化物,按照环保监测指标执行标准烟气排放氮氧化物排放达标率100%,排放浓度≤50mg/Nm3,但是在启动初期低负荷运行时NOx的排放接近极限容易出现超标现象,但是联合循环机组采用分轴运行,按照之前的规定燃机带5MW低负荷运行以满足蒸汽轮机能充分的暖机,但是此时在该负荷区域 NOx的排放已经极易超过50mg/Nm3,燃机低负荷运行时间过久必然会超标排放,通过观察规律运行人员发现在燃机负荷升至16MW之后氮氧化物排放浓度便不再升高,并且开始逐渐下降,制定技术措施在燃机发电机并网后带负荷5MW运行3min,然后带负荷至16MW,汽机正常燃机具备升负荷条件后,直接升负荷至基本负荷,减少低负荷运行在16MW负荷以下进行暖机时间,使氮氧化物排放保持在达标值以下运行。 4 落实废水排放制度,保证废水排放达标 按照废水排放标准。制定严格的排放措施废水外排时必须先汇报值长,由主值及以上人员操作,机组长及以上人员监护。一旦发现异常,应立即停止废水外排,并取样化验,判断各在线表计的正确性,同时立即通知检修处理并在日志中做好详细记录。 5 根据天然气气量合理分配全年发电计划 制定月度发电计划应充分考虑机组检修或可能的非停、减出力、燃料短缺、季节等不利因素对发电量的影响,合理安排月发电量计划及机组负荷,使全年各月发电量基本合理分布。 6合理安排机组负荷分配,提高机组经济性 使机组负荷分配更加合理,保证经济性的最佳。目前系统负荷指令均以总出力形式下达,所以在允许的情况下,可以根据本厂各台机组的经济性差别合理分配各台机组的负荷,实现资源的优化配置。 尽量提高经济性高的机组负荷率,降低经济性偏低的机组负荷。 考虑燃机电厂的特殊性,考虑影响大气温度的影响,尽量在大气温度的低季节多发电、抢发电,在气温高的天气进行机组检修和保养。 7 对应机组负荷算好天然气气量 根据天然气的供气压力以及天然气计量装置显示及时联系天然气调度确定天然气供应计划精确计算出天然气量,保证天然气的最大利用率保证机组高负荷运行,避免因天然气量而限负荷或降负荷运行。 8 调整机组离线水洗周期 定期清洗滤网减少进气滤网压差,利用机组停备期间,采取每隔250h进行清水离线水洗,500h进行洗涤液清洗进行离线水洗措施。 9 积极关注经济指标 从机组的能耗率,特别是天然气气耗率、补水率、厂用电率、机组真空等经济指标入手,以值际竞赛为手段,进行小指标竞赛,调动运行人员关注经济指标的积极性。 10 做好节能管理,降低厂用电率 加强全体员工经济运行、节能知识的培训和管理,提高运行人员的工节能意识。 优化机组、大型辅机启停大都关系到厂用电率,降低厂用电率增加企业上网电量对电厂来说,具有重要的意义, 在运行封面严格执行启停机技术措施,合理安排各辅机运行优化辅机运行方式,合理安排各个辅机启停时间;保证最经济的方式运行。 10.2.1优化辅机启停时间。 根据燃机启动方式,将各辅机启动时间由以前燃机发启动令时启动改为燃机降速点火时启动,对循环水冷却塔风机,根据旁路开启情况进行调整,从而减少开机时各辅机运行时间节约厂用电,汽轮机冲转后才启动冷却塔风机。 10.2.2减少启动时间。 根据锅炉压力情况,提前轴封暖管,并在燃机点火后开启炉侧高压过热蒸汽疏水,尽快提高过热蒸汽温度,减少轴封供汽温度波动,提前送轴封抽真空,尽早开启旁路系统运行,从而快速提高过热蒸汽温度;燃、汽机定速后立即并网带负荷,减少等待并网时间,汽机并网后燃机负荷直接加至基本负荷,将机组启停时间从65min左右降至58min左右,启机节能效果明显。 利用余热多发电。停机时尽量利用锅炉余汽多发电,通过控制汽机停机时间,让燃机解列后汽机再运行2min,最大限度的利用锅炉余热发电。 优化公用系统非生产用电的节能工作,机组停备期间,由于主变及高厂变容量较大,有较大的空载损耗。为将停备机组厂用电转由高备变接带,停运1台主变及高厂变,以减少变压器空载损耗电量,减少外购电量。 做好节水工作,在发电成本中占有很大比例,降低机组补水率历来是电厂节能工作中重要的一项。 受机组频繁启停特点影响,疏水阀门频繁开启,容易造成冲刷泄漏。因此加强阀门泄漏治理。 开展水平衡测试工作,对用水单元和用水系统的水量进行系统地测试、统计、分析得出水量平衡关系。水平衡测试对生产用水、重复利用率、职工生活用水量进行分析,分析出用水合理性,估算出节水潜力,并寻找出合理的节水改进措施,达到提高用水效率、节约用水的目的。 结 论: 机组经济环保运行需要全面综合考虑,加强运行分析做好节能工作,不断的优化运行指标,严格执行各项环保标准,及时采取改善措施降低运行成本从而能企业的效益最大化。 作者: 常亮博( 1985- ) ,男,助理工程师 环保经济论文:节能环保理念对广东建筑施工的影响以及经济效益分析 摘 要:随着近些年国家和广东省政府提出的节能环保的政策,节能理念已经深入国家建设的各个行业,也包括建筑行业。本文介绍了我国广东建筑施工中应用节能理念的现状,进而提出节能环保理念在广东省建筑行业推广和应用的措施,目的是提高广东省建筑施工的质量,增加建筑施工的经济效益。 关键词:广东建筑施工;节能理念;应用 引言:近些年,随着经济社会的进步和人民物质生活的提高和房地产市场的火爆,我国的建筑企业进入了一个快速扩张的时期。但与之相对应的是,我国现在面临一个相对困难和严峻的国情,具体说来就是能源资源的相对紧张,和资源环境的越发恶劣。在这种背景下,大力推动节能环保政策在建筑施工中的应用,就显得十分必要且刻不容缓。科学合理的采用节能环保的理念,提高建筑施工的环保水平和制定较高的节能标准,不仅能够给建筑物带来额外的经济效益和环境效益,更能促进可持续战略发展。 广东建筑施工中应用节能理念的重要性 由于广东省的煤炭资源的存储量有限,并且广东省又是一个人口大省,广东省的人均能源资源支配量很低。同时广东省又是一个工业大省,每年需要从外省运输大量煤炭资源,因此广东将面临资源紧缺的严峻形势。近几年在广东省,不论是政府,还是建筑企业和一般个人都越来越重视节能环保问题。广东省政府在2014年8月出台了《广东省关于促进节能环保产业发展的意见》。该《意见》提出,大力推动广东省发展节能环保技术,也加快推动发展节能环保技术和加快培育节能环保市场,大力促进环境监测技术与环保材料研发应用。近些年,国家和政府的相关环保节能法律政策的提出,必将对建筑行业施工理念产生深远的影响。 一、目前广东建筑施工中应用节能理念的现状 (一) 现有的建筑规划不合理。一个合理的节能环保建筑规划方案,要求建筑从各个方面来讲都要达到国家节能标准,并且能够推动当地文化习俗,保护特有的地方文化。但是目前来看,广东建筑行业的节能环保理念不是特别强,没有针对广府文化,潮汕文化和客家文化相结合形成各自不同的建筑文化。现在的建筑节能只是在造型和材料使用上,但是没有与周围环境,当地建筑风格,当地民俗等形成整体的一致性和协调性。 (二)建筑施工上的节能环保理念滥用。目前广东省的建筑企业对节能技术学习不够,对环保理念理解不深,没有结合广东省气候和环境的特点,导致在实际的施工过程中节能理念应用不合理。例如,忽视当地的自然通风条件,广东梅雨季节天气和广东的自然光照特点,而盲目增加节能环保技术设备,这样不仅没有正确发挥节能环保的优势,反而增加了建筑物的成本,给施工方和投资方都带来了额外的成本。 (三)政府对建筑行业应用节能理念的奖励政策相对较少。我国是从21世纪提出可持续发展战略后,才开始重视建筑行业的节能环保问题,推行的时间晚,推行力度不够大,特别是奖励条款的缺失。国家和广东省政府关于建筑企业节能环保的文件中,很少能见到对于优秀建筑企业的奖励的条款,这样必然打击建筑企业改善和推行节能环保理念的积极性 (四)建筑企业环保技术落后且监管不到位。在现有的节能环保的法律法规中,提出的建筑节能标准,都是起到规范性的作用,强制性的作用体现的不是很充分。再加上建筑部门和环保部门隶属于不同的行政部门,导致监管上出现很大的问题。政府在宣传建筑行业节能环保问题上的意识不强,资金奖励不足,宣传不到位,也导致广东省建筑节能技术发展较为缓慢。 二、建筑施工技术中对节能理念的应用体现 (一)大力发展太阳能和风能等新兴能源。太阳能和风能是一种节能环保的新型能源,应该在广东建筑行业中充分利用。首先,广东省大部分地区位于北回归线附件,一年四季都有丰富的太阳光照射。建筑物顶楼安装太阳能板电源可以有效地利用太阳辐射,通过把太阳能转化成电能或者热能,能够保证建筑物的照明和洗浴等功能。广东省是一个有着漫长海岸线的省份,其风能资源也是较为丰富的,风能也是一直安全的,取之不尽用之不竭的资源。通过发电机,风能能够有效的转化成电能,储存起来,转化给建筑物重点供电设备。如果有条件的建筑同时利用太阳能和风能,那么节约电能的效果更佳,可以满足建筑物里面的住户正常的照明,供热需求。 (二)加大建筑施工的绿色节能设计。建筑施工的绿色节能关系着建筑物的品质和在里面生活工作人们的健康。建筑物的绿色节能可以包含两个层次,第一个层次是建筑施工时,坚决不能使用有毒有害的材料。无法避免使用轻度毒害的材料时,例如建筑施工的涂料里面的甲醛,应该对轻度毒害的材料的用量进行控制,并找到有检测资质的环保机构进行检测。对于检测合格的建筑也应该使其挥发之后才能入住,对于检测不合格的建筑应该进一步采用环保技术,去除有毒有害物质的影响,鼓励建筑行业使用环保材料。建筑物的绿色节能第二个层次是应该在建筑物的顶部和外墙种植绿色植物。广东省地处亚热带地区,夏天漫长且温度很高。如果施工方在建筑物上外墙和顶端种植绿色,那么植物通过蒸腾作用,可降低建筑物周围的环境温度.降低了空调的使用率。其次,建筑物表面的绿色植物通过光合作用,吸收和减少空气中的二氧化碳释放氧气,维持大气质量,缓解城市中的温室效应。建筑物表面的植物还具有美观等功能。 (三)在建筑主体结构的设计中加入节能理念。房屋主体的节能减排理念主要体现在屋顶、外墙和窗户玻璃上。对于屋顶来说,针对广东省特有的气候,有条件的建筑物应该增加有一定坡度的蓄水房顶,该蓄水房顶的好处在于可以只能加屋顶的隔热性质和防潮功能,而且还可以增加屋顶外观的美感。墙体的环保理念体现在用高效保温的复合材料,代替以砖头水泥为主的传统墙体。节能环保的新型建筑材料的使用可以增加墙体的保温体系,减少环境的污染物。这种新型的环保材料是对废品聚苯乙烯塑料的再利用,该建筑材料的施工也跟传统相比更加简单和安全,而且增加施工效率。 (四)在建筑门窗的设计中加入节能理念。门窗是建筑围护结构中散热量最大的构件,考虑门窗的环保节能问题主要考虑诸多问题。首先门窗的使用应该尽量选择安装精度的节能型五金配件,减少安装偏差。增加建筑物防雨、采光、通风、隔声的效果,门窗整体立面分格要符合广东地区人文风俗和美学特点,这样才能为当地居民提供舒适、宁静的室内环境。建筑行业的节能减排理念也能在新型玻璃上体现,广东地区现在写字楼的玻璃会反射强烈的阳光,不仅给行人带来视觉污染也会带来资源浪费。“夹丝玻璃”、“变色玻璃”、“吸音玻璃”等新型玻璃材料的使用,不仅可以满足建筑玻璃的采光和封闭功能,还能发展节能、安全、装饰的功能。 三、节能环保对建筑行业的经济效益分析 发展节能环保的建筑材料首先能消耗工业废品,例如工业煤灰、煤炭的尾矿、锅炉残渣等都能成为新型建筑环保的原料,建筑企业可以用这些工业废品做新型墙体。环保建筑中的门窗、墙体和屋顶是重点的改造项目。据统计,改造后年效益为200亿以上、再加上环保型供热管道和和室内采暖改造,还会增加150亿元的经济效益。因此,节能环保产业带来的经济效益是非常可观的。预计“十一五”期间,我国GDP年增长将保持8%左右。其次,发展节能环保的建筑材料可以降低建筑业的能源使用率。在未来的几年,我国GDP的增长速度应该远远小于能源使用的增长速度,因此可以预计,能源短缺是未来几年我国经济的发展的一个困境。节能环保型产品在建筑行业的运行,不仅降低了建筑业的能源占用,还会对自然环境产生正面效益。 总而言之,广东省建筑行业在施工过程里面中应用节能环保理念是顺应时展潮流的。也是行业的进步和经济发展的大势所趋。各级政府,相关部门和建筑行业自身应该努力提高建筑施工技术水平,确保建筑施工整体设计节能环保的有效措施,增强施工质量和建筑物的使用性能,努力减少对外界环境的污染,确实提高人民生活品质。 环保经济论文:环保技术投资与经济可持续增长的回顾与评述 【摘要】 随着经济的快速发展,环境问题越来越突出。环保投资成为了研究的热点,环保技术投资成为了环保投资研究的重要切入点。环保技术投资与经济的可持续增长紧密联系在一起,经济的可持续增长与后代人的福利紧紧相连。当今学者大多研究环保投资与经济增长之间的相关关系,很少有学者研究环保技术投资与经济可持续增长的相关关系。文章在前人研究的基础之上,通过对已有文献的研究,评述了环保技术投资领域以及经济可持续增长领域的相关研究。 【关键词】 环保技术投资 经济可持续增长 传导路径 技术创新 引言 当今世界,全球化趋势进一步加强,经济快速发展的同时环境问题也越来越突出,环境污染日益加剧。我国的经济发展与环境污染速度大大超过了环保技术水平的发展速度,协调好人与自然,社会与环境的关系才是真正意义上的发展。科学技术是第一生产力,环保技术创新是科学技术发展的新兴主题。我国的环保技术科技含金量较低,环保设备运行效率不高,因此环保技术成为了环保产业研发的重点。环保技术的地域性较强,加上政府及企业对环保技术的投资与使用没有严格的限定标准,导致环保技术发展较落后。我国的环保技术局限于模仿发达国家,很少有自己的创新点,导致了环保产业发展缓慢。只有实现了环保技术的跨越发展才能够实现环保事业的高效益运作,对社会的发展会产生积极地推动作用。本文在前人研究的基础之上,探讨了环保技术投资对经济可持续增长产生的影响。 一、环保技术投资及传导路径 (一)环保技术的内涵 联合国经合组织(OECD)的将技术定为:是从产品的研究、开发到销售整个过程中所应用的知识。然而,由于技术具有异质性特征,对“技术”的概念做一个准确而又通用的描述却是困难的。环保技术属于技术的一个重要分支,是指对生活环境、自然环境、起到保护与防止作用的技术手段,与生产设备紧密相连,包括清洁技术,污染防治技术,节能减排技术等多个方面。环保技术是指一切保护人体健康和人类赖以生存的环境,促进解决可持续发展为和谐内容的所有科技活动的总称。徐金秀,满丁玮(2009)认为重大环保技术的进步会推动环境领域的发展,同时会影响到经济的发展效果。郭永然( 2012)将环保技术定义为可疑减少或者消除自然生态环境中的一些负面效应,有助于维持自然生态平衡的一些技术的总称,包括环保工艺及其物化的产品、环保生产技术。 (二)我国环保技术存在的现状 王娅丽,张彦(2011)认为我国当前的环保技术研发投入属于被动投资行为,很多投资都是迫于政府政策的压力。西方发达国家的环保投资行为大多都是事前投资,是以预防为主的目的;中国企业的环保投资大多是属于事后投资行为。事后投资行会使得治污成本大大提高,因此企业就会减少环保资金的投入金额。另一方面由于资金来源的有限性会使得环保技术投资品种单调,导致环保技术发展较为缓慢。区日成(2010)认为中国社会主体环保意识较弱,环保产业在我国还未形成完整的体系,环保技术含金量低,管理不完善,导致环保产业效益不明显。李小胜,宋马林,安庆贤(2013)运用面板平滑的方法来建立非线性的计量模型,在研究经济增长对环境污染的影响和作用引入了技术这一重要指标,强调了环保技术的进步对环境改善起到了显著的改善作用,同时强调了环保技术将会成为来研究的热点。 (三)环保技术与环境质量的关联 环保技术的扩散会对环境质量产生重要影响。我国东部地区经济发展速度快于西部地区经济发展速度,同时,东部地区的环境污染程度也高于西部地区的环境污染程度。当前环境质量成为了环境问题研究的日热点。环境质量成为了可持续发展的重要部分,改善环境质量同时可以改善经济可持续发展的能力(李政大,袁晓玲,杨万平,2014)。董直庆,蔡啸,王林辉(2014)通过构建两部门内生经济增长模型,得出清洁技术的创新可以提升环境质量。当清洁技术发展到一定阶段时,经济会得到快速发展,同时环境质量也会得到相应提高,环境质量的提高相应的会提高生态效率。1992年世界企业可持续发展协会将生态效率定义为将某一经济主体的经济效率与资源环境绩效统一起来,通过提供能满足人类生活需要和提高生活质量的竞争性定价商品与服务,反映经济体经济增长与资源环境之间的协调度,可以有效兼顾经济效率与环境效益两个层面,取得较好的发展效果。汪克亮,孟祥瑞,程云鹤(2015)利用中国省际面板数据将生态效率与节能减排技术结合在一起进行相关研究,采用非参数DEA的方法测算中国各省的生态效率。由于节能减排技术具有异质性特征且不同区域的技术扩散速度不一,东部地区技术水平高于中西部地区,东部地区的生态效率高于中西部地区。环保技术扩散的初始点来源于技术设计和技术构想,技术扩散是以满足生态环境的要求为根本目标(区日成,2010)。我国的生态效率应从资源投入、污染物排放指标、环境管理多个角度考察。生态效率的提高从某种程度上会提高一国的竞争力。宋马林,王舒鸿(2013)在研究环保技术和环境规制对环境效率的影响时强调环保技术应用的效果会直接影响到环境效率的高低,对经济的可持续发展产生一定影响。包群,彭水军(2006)强调了资源开采量的大小和环境质量的高低会影响经济的长期、稳定的持续经济增长。研究结果表明环保科研业务费用投入的增加会减少污染物的排放,技术进步会对环境的质量产生正面的影响。 (四)环保技术的传导途径 在研究环境与经济增长关系的同时,很多学者引入了环境管制这一因素,环境管制大多时候表现为环境政策。刘宏超,张晓丽,王浣尘(2009)将政府管制分为补贴以及排污征税形式建立研究模型,分析了两种形式下垄断厂商对新环保技术的采用情况。研究结果表明,当政府管制为排污征税时,厂商会主动采用新环保技术。但采用新环保技术时其边际效应是降低的。当政府管制为排污征税与补贴并存时,排污征税的边际效应逐渐增强,从而激励厂商采用新环保技术。Yang C H Tseng Y H Chen C P (2012)通过对台湾制造业的研究,得出了严格的环境管制可以提高行业竞争力的结论。环境现状引起了环境政策的出台,环境政策促进了环保技术的研发。环境政策实施的滞后性会制约环保技术的应用及发展,环保技术的发展会促进环保政策的实施(张红双,2012)。陈新武,钱晓辉(2014)指出环保技术扩散是指一种新的环保技术通过几种不同的渠道在社会系统中的各个成员或组织之间进行扩散,并逐渐推广应用的过程。通过“国家政策推动”模式、“经济效益拉动”模式,“重大研究项目研制,环保技术课题研究”模式,开发并推广实用环保技术的应用。彭水军,包群(2006)强调了环保技术的进步与环保研发力度的提高直接提高了环保力度。将技术分为直接效应和间接效应,直接效应会对环境起到直接的改善作用,间接效应则通过技术进步改变经济增长方式从而改善环境的质量。 二、经济可持续增长 1776年,亚当斯密指出生产劳动在全部劳动中所占的比例是决定经济增长的主要原因。1817年大卫,李嘉图指出一定的利润率是资本积累和资本主义经济发展的必要条件。1890年马歇尔指出资本家的投资和企业家的经营是促进经济增长的主要动力。1971美国经济学家库兹涅茨指出一个国家的经济增长是建立在先进的技术以及所需要的制度和思想意识之间相应调整的基础上的。经济可持续性发展研究的是增长与环境、资源的关系。工业革命以来,生态环境遭到破坏,可持续发展变的日益重要。1987年,联合国世界环境与发展委员会将可持续发展定义为在满足当代人需求的同时,不损害后代人发展的需求。1992年联合国第一次环境与发展首脑会议开始将可持续发展理念付诸行动。环境和生态的承载能力是有限的,经济的可持续增长与环境紧紧相连。因此经济的可持续增长必须在利用有限资源的基础上提高人类的生活质量。中国经济的增长呈现出高增长、低效率的发展模式。技术创新对经济增长所做的贡献微小,加大环保技术投资,便于完善环保产业的可持续性发展和经济的可持续性增长。高妍(2014)强调了可持续发展战略的重要性,推动经济的可持续发展,提高经济发展的质量有助于缩小地区之间的贫富差距。当经济发展到一定阶段达到一定的发展水平时,并不一定会转向绿色经济增长模式。主要原因取决于经济内技术创新是否朝着清洁技术的方向发展(董直庆,蔡啸,王林辉2014)。因此技术进步会带动经济的可持续增长。 三、环保技术投资与经济可持续增长评述 亚当,斯密,李嘉图对经济理论进行了概述。斯密强调了劳动对经济增长起到了一定的影响作用。李嘉图将资本积累作为影响国民财富的因素,利润率影响资本积累的扩张,由于规模报酬递减的作用资本积累会逐渐减少,从而会引起国民经济的下滑。二者综合来看,劳动分工和资本积累是影响经济增长的重要因素。20世纪50年代,新古典经济学者们将技术定义为外生变量引入到经济增长模型当中。Romer提出的新增长理论的发展就是将技术进步内生化,论证了由人力资本积累和知识积累引起的内生技术进步是经济增长的源泉和决定因素。国内学者关于技术进步的理论研究很多,中国应结合具体国情实现经济的快速增长(蔡海霞,2012)。环保技术作为技术的一个分支,在经济可持续增长中起到了关键点作用。长期以来,学术界对环境对经济可持续增长的作用进行了不同层次的研究,以理论和实证的分析方法得出了很多有价值的成果。李寿德,顾孟迪(2007)根据实物期权的思想和方法,建立了排污交易条件下厂商污染治理投资分析模型。结果表明厂商投资新污染治理技术收益大于旧污染技术以及旧污染技术升级以后所得到的收益。黄茂兴,林寿富(2013)构建了考虑环境污染损害、环境管理要素的五部门内生经济增长模型。科学技术水平这一变量的回归系数为正,表明环保技术对经济可持续增长起到了一定的促进作用。盲目追求经济增长,会严重破坏环境从而影响经济增长的质量;合理运用自然环境,在环境可承受的范围之内发展经济,既可积累资金,又可提高环保技术,从而有效保护环境(黄茂兴,林寿富,2013)。 四、结论 2015年两会的召开强调了保护环境的重要性,政府应该坚持可持续发展战略。完善环境法律法规体系,强调全民参与环境保护的重要性。指出政府以及企业都应该强化主体责任,鼓励发展新型环保技术。环境污染是民生之患。要大力发展风电、光伏发电、生物质能,开发利用页岩气等。大力研发环保新技术,扩大环保技术应用的广泛性,促进经济的可持续发展。当今世界,经济全球化的趋势愈演愈烈,环境保护事业越来越受到各国的重视,环保技术创新刻不容缓,改变传统生产技术,将环保技术纳入到企业生产的各个环节当中,绿色生产,有助于产业的健康发展,带动经济可持续增长,实现这一研究领域的突破性发展。 环保经济论文:经济与环保双目标班轮航线配船模型 摘要: 针对班轮航线配船问题, 根据班轮多港口挂靠和货物直达运输航线形式的特征,基于航运业低碳环保要求, 综合考虑船队的经济效益和环保效益,以研究期内船队利润最大和碳排放量最小为目标,建立经济、环保双目标班轮航线配船优化模型.根据模型特点,提出一种改进的带权理想点法,通过构造带权评价函数,将双目标规划问题转化为单目标规划问题,得到模型的最优解.以某航运公司的班轮船队为例进行分析,结果证明:该模型具有可行性,该优化求解方法具有实用性. 关键词: 水路运输; 双目标模型; 理想点法; 班轮运输; 航线配船 0 引 言 为应对不断波动的航运市场、不断变动的航运价格,班轮公司必须考虑如何将各类型船舶合理地配置到不同的航线上,以获取最佳经济效益.面对不断出台的全球或区域性环保新规范、新标准,如何做到节能降耗、低碳环保也成为班轮公司亟待解决的问题.因此,航运业的低碳因素引起了学术界的关注.许欢等[12]通过分析碳排放量与船舶航速之间的关系,提出控制航速是降低航运碳排放量的有效手段,并进一步提出低碳经济下的班轮航线配船模型,在降低碳排放量的同时获得最大经济效益.顾伟红等[3]论证了在班轮航线上可通过降低航速减少温室气体排放量,并保持较好的整体营运效益水平.CORBETT等[4]分析了降低航速对海运业减排方面的成本效益.LINDSTAD等[5]从船舶类型的角度研究世界船队中减速对碳排放量和运输成本的影响.ARMSTRONG[6]针对低碳航运总结了船舶在技术、操作、经济等3个方面的优化方法,在经济优化方面提出降低航速是航运可持续发展中最有前途的策略.HEITMANN等[7]从效率的角度分析了航运业对全球CO2减排的贡献.CHANG等[8]通过全面评估多种操作策略,认为降低航速能够更好地减少航运业对环境的影响并降低成本.在上述文献中,虽然都研究了船舶航速对碳排放量和运输成本的影响,但是很少从船舶资源优化配置角度考虑经济、环保效益.此外,对班轮运输的船舶资源优化配置研究已有丰富的成果,PERAKIS等[9]和JARAMILLO等[10]等针对给定航线,提出班轮航线配船线性规划模型,然后考虑航速在运力配置及营运成本方面的作用,提出班轮航线配船混合整数规划模型.杨秋平等[1112]建立了考虑船舶航速的船队规划非线性模型,并设计了一种混合粒子群优化算法求解该模型.鉴于此,本文基于经典的班轮航线配船模型,考虑船舶航速对经济效益和碳排放量的影响,尝试建立船队经济效益最大和碳排量最小两个目标最优的班轮航线配船模型,并探讨利用带权理想点法求解该模型. 1 问题描述 在研究期(如1 a, 0.5 a)内,某班轮公司的船队拥有多种类型船舶,这些船舶被配置在多港口组成的港口网络上,各港口对间的货运需求量已通过预测给出,各港口对间的运价已确定.在满足最小发船频率的前提下,求使该船队营运利润最大和碳排放量最小的航线配船方案.本文采用如下假设: (1)研究期内船队规模不发生变化(即不存在新造船及退役船),并且不考虑船舶的租赁(包括出租和承租); (2)在研究期内共有 K种船型可供选择; (3)班轮公司经营R条航线,航线类型为传统的多港口挂靠和货物直达运输航线(部分航线的网络结构见图1)[12],且去程与回程的挂靠港口顺序确定;(4)同一航线,无论舱位利用率如何,额定装载量大小、各种类型船舶航速相同. 2 数学模型 2.1 符号说明 (1)决策变量. xkrs为整数决策变量,表示研究期内k型船在航线r上以s挡航速航行的航次数;yrij表示研究期内航线r上船舶从港口i到港口j的货运量;Brs为01决策变量,表示研究期内航线r上各型船取最佳航速的变量. (2)参数. Prij表示航线r上港口i与j之间的运价;Ckrs表示k型船在航线r上以s挡航速航行时的航次营运成本;Fkrs表示k型船在航线r上以s挡航速航行时的航次燃油消耗量;δCO2表示CO2转化系数(采用IPCC的系数,即1 t船用燃油燃烧后产生CO2 3.17 t)[2];Qij表示研究期内预测或确定的港口i与j之间的货运需求量;θkr表示研究期内k型船在航线r上的平均装载率(0≤θkr≤1);Cak表示k型船的单船最大载货量; Mr表示航线r上要求的最小航次数;trs表示船舶在航线r上以s挡航速航行一个往返航次的时间;tskr表示k型船在航线r上的在港停泊时间;Tk表示k型船在研究期内的可航行天数;Nk表示研究期内k型船的数量;n表示网络中挂靠港口总数;nr表示航线r上船舶挂靠港口数;S表示航速的挡次数. 2.2 建立双目标航线配船模型 以研究期内船队利润(总收入-航次营运成本)最大和碳排放量最小为目标函数,建立如下双目标班轮航线配船数学模型. 目标函数: 式中:αk表示k型船的船舶机能因数;gk表示k型船每航行天的柴油消耗量;gsk表示k型船每停泊天的柴油消耗量;vrs表示船舶在航线r上以s挡航速航行;pfr表示航线r上的燃料油价格;pgr表示航线r上的柴油价格;dr为k型船在航线r上每航次航行距离;Hk为k型船日常营运费用(包括日常资本成本、船员工资、保养维修费、保险费、润料费等);mkr为k型船在航线r上每航次的运河费;Cpkr为k型船在航线r上每航次的港口费. 上述优化模型中:式(3)为货运量约束,表示研究期内各挂靠港之间船舶运输的货物总量不能超过其货运需求量;式(4)和(5)分别表示研究期内在每条航线上每一挂靠港口正、反两方向运输时,船舶货运承载量不能超过该航线上配置船舶的最大货运承载量(额定载箱量与平均装载率之积)[13];式(6)是对航线最小发船班次的约束,表示研究期内在任一航线上实际发船班次数不小于该航线上规定的班次数;式(7)表示由于受货物数量、特性、港口装卸设备、政府规则等限制,研究期内某种船型不能在某一航线上以某挡航速航行;式(8)是对各型船数量的约束,表示研究期内用于运输的各型船数量之和不大于船队中该型船的数量;式(9)和(10)是对航速的约束,表示在同一航线上所有船舶必须以相同航速航行;式(11)是决策变量非负约束.式(1)~(11)构成了完整的双目标班轮航线配船模型[1417]. 3 模型求解 上述模型是一个双目标混合整数线性规划模型,它包含整数型变量和连续型变量.通过单纯形法等可以求解出单个目标函数的最优解.如果这两个最优解完全一致则说明两个目标函数同时达到最优,那么该求解结果就是模型的绝对最优解,否则该模型不存在绝对最优解,只能求解出模型的有效解[1819]. 在实际求解过程中通常很难使两个目标函数同时达到最优,即在双目标规划模型中极少存在绝对最优解.针对该特点,本文提出一种改进的带权理想点法,引入权重系数构造评价函数,将原双目标规划转化为单目标规划,并通过求解转化后的单目标规划模型,获取原模型的有效解或弱有效解. (1)求解各单目标规划问题. 在式(4)~(11)的约束下,对于目标函数 Z和QCO2,可分别构造一个单目标混合整数线性规划模型,通过单纯形法等线性规划方法得到最优解.假设Z的最优解为Z*,QCO2的最优解为Q*CO2. (2)比较最优解的决策变量取值. 根据最优解Z*和Q*CO2,可分别得出目标函数Z达到最优解Z*时决策变量的取值和目标函数QCO2达到最优解Q*CO2时决策变量的取值.如果这两组决策变量值完全相同,那么该结果就是模型最优解,而且由于目标函数Z和QCO2是同时达到最优的,称该求解结果为模型的绝对最优解;如果这两组决策度量值不相同,则说明该模型没有绝对最优解,可通过以下步骤得出模型的有效解或弱有效解. (3)构造带权评价函数. 由于最优解Z*和Q*CO2不能同时存在,所以称Z*和Q*CO2分别为目标函数Z和QCO2的理想点.为了将两个目标函数融合在一起,就需要构造评价函数,并引入权重因数ω1和ω2表示目标函数Z和QCO2的相互重要程度,如式(15)所示.若班轮公司强调经济效益,则令ω1 ω2;若班轮公司认为经济效益与环境效益同等重要,则令ω1=ω2,通常均取值为1;若班轮公司强调环境效益,则令ω1 (4)将双目标规划问题转化为单目标规划问题. 为使两个目标函数Z和QCO2均得到满意解,即尽量逼近理想点Z*和Q*CO2,就要使H达到最小,即 4 算例分析 以某班轮公司在未来1 a内的航线配船问题为例.假设该班轮公司的船队拥有5种船型(基本情况见表1),各型船的年营运时间为345 d;研究期内营运4条航线,涉及8个港口,各航线的挂靠港口及最小发船班次如表2所示,各型船在各航线的平均装载率为50%;研究期内预测或确定的各挂靠港之间货运需求量及运价见表3;研究期内各航线不同船型在各挡航速下的航次营运成本和航次燃油消耗量分别见表4和5. 由表6可以看出:在研究期内,如果仅考虑船队的经济效益,整个船队的船舶航速均在3挡速度以上,可最大满足货运需求;如果仅考虑环境效益,船舶都选择最低航速航行,即1挡速度,仅能满足小部分货运需求;如果综合考虑整个船队的经济效益和环保效益,整个船队的船舶航速分布比较均匀,能够满足大部分的货运需求.此外,在考虑经济、环保综合效益的情况下,航线1由1,3,5型船完成50个航次,航线2由3,4,5型船完成100个航次,航线3由1,3,5型船完成74个航次,航线4由1,2,3型船完成103个航次,均能满足各航线的最小发船班次要求. 综上所述,带权理想点法能够求解出科学合理的航线配船方案,为解决经济与环保双目标规划问题提供了有效的途径. 5 结 论 基于航运业低碳环保要求,针对班轮多港口挂靠和货物直达运输航线配船问题,构建了双目标混合整数线性规划数学模型.为提高解的有效性提出 了改进的带权理想点法,并通过实例分析验证了模 型的可行性、合理性及求解算法的有效性、实用性,其主要特点为: (1)班轮航线配船模型充分考虑了船舶航速、货运需求、单船最大载货量、最小发船班次、运价水平等多个主要的影响因素,客观地反映了班轮运输组织的特征和规律. (2)通过应用带权理想点法构造评价函数,将双目标规划问题转化为单目标规划问题,求解出最接近理想点的有效解,能够统筹全局,兼顾研究期内船队利润最大、碳排放量最小两个目标,避免了追求局部效益的盲目性,体现了规划的科学性. 为便于求解,本文中假定各航线上的船舶航速为离散点,因此进一步的研究可以考虑船舶航速的连续性变化对班轮航线配船问题的影响.此外,本文只考虑了利润、碳排放量作为经济、环保的优化因素,进一步研究中可以综合考虑多种因素. 环保经济论文:绿色金融对环保和经济社会的可持续发展影响 【摘 要】绿色金融通过把与环境条件相关的潜在回报、风险和成本融合进金融业务中,进而促进社会的可持续发展。通过介绍绿色金融的概念,阐述了绿色金融在我国的基本发展模式,及其存在的问题和相应的对策方针,以期使绿色金融模式在我国得到进一步的发展。 【关键词】绿色金融;模式;对策 一、引言 随着中国经济的高速发展,人民消费水平的不断上升,环保问题也层出不穷,中国已经是受污染最严重的国家之一,近年来随着雾霾天气在各大城市相继出现,环保意识越来越深入人心。环境污染与人民群众的生命健康息息相关,日益严重的环境污染问题,不只是环保部门的事情,而是需要全民全社会的共同参与。为此,可以将金融活动与环境保护、生态平衡相协调,实现我国经济社会的可持续发展。 二、绿色金融定义 绿色金融,是一个比较新兴的概念,国内学术界并没有统一的概念界定。目前关于绿色金融的内涵,比较有代表性的观点有四种:一是《美国传统词典》(第四版,2000年)的解释,将绿色金融称之为“环境金融”或“可持续融资”,是环境经济的一部分,其基本内涵是,如何使用多样化的金融工具来保护生态环境,保护生物多样性。二是指金融业在贷款政策、贷款对象、贷款条件、贷款种类和贷款方式上,将绿色产业作为一项重点扶持项目,从信贷投放、投量、期限及利率等方面给予第一优先和倾斜的政策。三是指金融相关部门把环境保护作为一项基本国策,通过金融业务的运作体现“可持续发展”战略,从而促进环境资源保护和经济的协调发展,并以此来实现金融可持续发展的一种运营策略。四是将绿色金融作为环境经济政策中金融和资本市场的手段,如绿色信贷、绿色保险等。 三、我国绿色金融主要产品 1.绿色信贷 绿色信贷,是金融杠杆在环境保护领域的具体化,其本质在于正确处理金融业与可持续发展的关系,以期构建新的金融体系和新的金融工具。一般是银行利用利率等优惠条件,来支持有环保效益的贷款项目,其对象包括个人和企业,例如房屋贷款、汽车贷款、项目融资和设备租赁等。 2.绿色保险 绿色保险又叫生态保险,是在市场经济条件下进行环境风险管理的一项基本手段。其中,最具代表性的是环境污染责任保险,一般是指保险公司对水、土地或空气等污染受害者进行赔偿的保险。对某些行业采取强制性的购买绿色保险措施,一方面可以在企业发生意外污染时,为其提供及时的赔偿;另一方面可以加强企业对环境风险的管理,减少环境污染事故发生。 3.绿色债券 绿色债券主要是一些国际金融组织和政府支持的金融机构发行的债券。绿色债券,以其绿色题材、期限短(平均期限约5-6年)、较低的利率等优势吸引了一定的投资者。国际上已发行绿色债券的机构包括:世界银行、亚洲发展银行、英国绿色投资银行以及韩国进出口银行等。 4.绿色风险投资 绿色风险投资是把资金投向蕴藏着较大市场的资源节约型企业和环境友好型导向的高新技术开发领域,以期成功后取得高资本收益的一种商业投资行为。目前较大规模的国际绿色投资,主导方基本是国际知名金融集团,其主要投资领域一般是再生能源、水和清洁技术设备。近年来,我国投资于清洁能源的项目有所下降,其主要原因包括:政策支持力度低,绿色产业项目回报率偏低;国内市场化程度低,基础配套不全;投资者和消费者没有良好的认知及社会责任感。 四、我国绿色金融存在的问题及对策建议 1.相关法律法规和政策不完善 绿色金融在我国是一项新生事物,目前我国的绿色金融产缺乏完善的管理体制和具体的指导目录,造成金融企业难以制定具体的实施标准等问题。面对存在的这些漏洞,需要国家建立健全相应的法律政策,并培养绿色金融相关的专业人才,只有这样才能顺利有效地实施绿色金融政策。 2.信息沟通存在瓶颈 信息的及时性和有效性,是绿色金融能够有效实施的重要前提条件。目前,我国环保检查制度还不够健全,某些地方环保部门的信息针对性不强,加之相当一部分金融工作人员对环保法律法规了解不够等原因,造成了环保部门和金融部门之间的信息沟通存在严重的瓶颈。为此,需要加强环保部门和金融部门之间的及时沟通,加大相关从业工作人员环保知识的培训力度,做到信息沟通的及时性和有效性。此外,对于环保部和金融部门,要统筹协调管理,并做到职责分工明确,健全管理机制和工作机构。 3.市场环境尚未成熟 我国相关的法律法规严重滞后,难以实行强制性的绿色保险机制。2013年1月,环保部和中国保监会联合发文,指导15个试点省份在涉重金属、石油和化工等行业推行环境污染强制责任保险,首次提出了“强制”概念,但现阶段仍处于“指导意见”,并无法律效力。目前在我国实行环境污染责任保险的只有少数城市的某些企业,因此,绿色金融市场仍需加大宣传和推广。 五、结束语 综上所述,在文中分别对于绿色金融环保的定义、绿色金融环保的主要产品都做了简要的介绍,并且就绿色金融环保中的常见问题及其对策进行了系统的剖析,希望能够给予大家一些启发。并且希望广大读者能够在阅读此文之后给予一定的指导意见,以便于个人和行业进步发展。 环保经济论文:基于低碳经济视角下环保能源与材料发展策略研究 摘要:经济的新常态下,人们对工业革命以来的高碳发展模式不断质疑。低碳经济与生活理念毫无疑问成为社会的共识,以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济是人类社会回归自然本质的必然要求。分析了低碳经济概念的背景和原因,结合我国的具体国情,探讨了我国低碳经济环保能源与材料的发展对策,大力发展循环经济,推进施节能减排;优化能源结构,发展可再生能源和替代能源;发展低碳技术,形成低碳技术体系;倡导低碳生活方式,形成有利于低碳经济发展的长效机制。 关键词:低碳经济 低碳生活 环保材料 一、引言 在经济的新常态下,在可持续发展理念指导下,通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段发展低碳经济,倡导低碳生活已成为社会的共识。尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗,减少温室气体排放,达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。一场以低碳经济为优秀的产业革命已经出现,低碳经济不但是未来世界经济发展结构的大方向,更已成为全球经济新的支柱之一,也是我国占据世界经济竞争制高点的关键。 当前,中国正处于把握经济增长机遇和进行低碳转型的两难选择之中,我们必须既遵循经济社会发展与气候保护的一般规律,顺应发展低碳经济的潮流和趋势,同时还要根据中国的基本国情和国家利益,寻找一条协调长期与短期利益、权衡各类政治目标、谋求双赢的低碳发展路径。本文通过对低碳经济和低碳生活的概述和发展要求的分析,最终得出中国发展低碳经济和倡导低碳生活的几点策略。 二、发展可再生能源和替代能源材料 我国能源结构中的高碳特征非常明显。我国整体能源结构中化石能源占到92.7%,其中煤炭又占到68.7%。这与世界上大多数国家以石油天然气为主的能源结构大不相同。众所周知,煤相对于石油天然气属于高碳能源,CO2排放强度大。我国能源储量十分有限,人均很低。有数据表明,我国能源消费的CO2排放强度比世界平均水平高出30%以上。中国以煤炭等化石燃料为主的能源结构在今后相当长的一段时期内不会发生根本性改变。随着中国经济的继续增长,能源需求和消费增加,中国的温室气体排放总量将在一个比较长的时期内保持持续增长的趋势。发展替代能源和可再生能源是发展低碳经济,促进节能减排的重要选择。但是,长期以来,我国在可再生能源领域内长期处于世界较低水平。可再生能源在我国能源消费构成中不到2%,远低于世界平均8%的水平。我国发展低碳经济,必须加快开发清洁的可替代能源,尤其是战略性地提高可再生能源的消费比重,向“低碳富氢”的方向发展。 三、发展低碳技术能源技术 我国的低碳环保材料技术水平较低,研发能力不足,科研投入不足。目前我国的研发支出占GDP的比重不足1.5%,与发达国家的2%尚有较大差距。我国的人均研发经费只有日本的14%。在应对低碳社会的挑战中,我国政府要加强对低碳研究机构的长期投入,构建部级的低碳技术研究机构,整合国内的技术资源,协调开展基础性和公共性技术研发,重点支持低碳经济领域内的优秀相关技术,加强技术储备。《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》等国际文件规定发达国家有义务向发展中国家提供低碳相关技术转让,但事实上的执行效果并不好。我国在发展低碳技术时,必须以自主创新为重点,整合国内资源,重视知识产权保护,掌握真正属于自己的低碳技术。 我国应该重点支持研究新材料和替代旧材料技术。我国的能源结构高碳特征明显,碳排放强度很大。发展低碳经济,走可持续发展之路,就必须发展新能源和替代能源,提高新能源在一次能源消费中的比重,逐步降低对化石能源的依赖。我国能源市场广阔,要加强国际合作,引进国际先进技术,并加以消化吸收。同时,坚持独立自主。我国还应该积极发展和推广应用碳捕获和碳封存技术、替代技术、减量化技术、再利用技术、资源化技术、能源利用技术、生物技术、新材料技术、绿色消费技术、生态恢复技术等,有效发挥先进技术在节能中的特殊作用,优化发展煤油等化石燃料深加工技术,促进清洁生产和清洁循环利用,提高能源附加值和使用效率,保障能源供应安全和控制温室气体排放。鼓励推广包括风能、太阳能和生物能源技术在内的“低碳能源”技术。 四、倡导低碳生活方式 与国外建筑材料相比,我国建筑物材料的保暖性能普遍较差,造成大量能源损失。我国目前正处于城市化加速发展阶段,预计到2020年全国城市人口比例将达到56%,约新增110亿平方米以上需采暖的民用建筑。近年来,我国汽车行业快速发展,私家车大量增加。汽车行业对碳排放的贡献很大,每燃烧1升汽油,要放出约2.2公斤CO2。然而,汽车的能源利用率很低,只有约0.3%到0.5%。汽油所含化学能的大部分都用来加速车身和机械损失,真正用来加速乘客的只占很少的一部分。对于我国这样一个人口大国资源小国来说,政府应该大力发展公共交通,鼓励步行和骑自行车出行,减少不必要出行,尤其不应该鼓励私家车的发展。鼓励消费的同时坚决反对浪费。我国在公款吃喝和餐桌上的浪费问题严重,传统习俗中有以饭菜过剩为有面子和过度劝酒为热情好客的恶俗。政府应该积极推进移风易俗,提倡剩菜打包,严格管理公款吃喝,鼓励发展快餐业,推进以中央食堂为主的集中生产和统一配送。政府应该发动大众来减排,鼓励低碳生活方式。联合国环境规划署曾对个人“低碳生活方式”提出了几项小建议,如把在电动跑步机上45分钟的锻炼改为到附近公园慢跑,可以减少将近1000克的二氧化碳排放量。不用洗衣机甩干衣服,而是让衣服自然晾干,可以减少2300克的二氧化碳排放量。休息时和下班后及时关闭电脑及显示器,除省电外还可以将这些电器的二氧化碳排放量减少1/3等等。
智能制造论文:制造智能技术的农业机械论文 1农业机械制造智能技术 智能化是制造自动化的发展方向,很多专业性机械制造智能技术已经发展到相当水平,而在农业制造领域,还在起步阶段。农业机械制造智能技术是专门研究产品的设计、生产、加工、销售、售后乃至维护维修的整个技术过程,并将提高产品质量、效益、竞争力作为最终的目标。农业机械制造智能技术包含了生产对象、生产资料、能源、人力资源、生产和质量信息等内容。其中,生产对象、生产资料与能源属于硬件范畴,生产和质量信息则是软件范畴,而人力资源则是两者都属于。在诸多的生产要素之中,人的要素处于主要地位。 2兵团农业机械制造智能技术现状及其与内地的差距 2.1兵团农业机械制造智能技术现状 近年来,虽然很多企业在农业制造业方面不断采用先进的制造技术,像北疆的科神数控设备已占企业机加工设备的30%以上,且已经引进了CNC加工中心,企业的机加工能力得到了很大提升。公司已经启用了企业资源计划系统(ERP),以系统化的管理思想,为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理和服务。南疆的天诚对企业设备也进行了较大投资,且已经在某些焊接生产线采用了焊接机器人,大大提高了产品的焊接质量和工作效率。但是这些进步与内地专业化农业及机械制造业相比,仍在许多方面存在着较大的差距。 2.2兵团与内地在农业机械制造智能技术上的差距 2.2.1管理 内地优秀的农业机械制造业广泛采用计算机进行管理,对于组织和管理制度的更新与发展都较为重视,并对生产模式加以完善,力求达到准时、快速、高效的生产制造。比如采用MES(制造执行系统),该系统包括计划排产、过程纠偏、质量控制、资源优化、数据采集、电子看板、ERP集成等模块。系统依据ERP或手工输入的生产任务,通过精细排产,得到可执行的工序级生产排程,并通过对生产执行过程的详细进度、用料、用时及质量等信息实时跟踪统计,以数字化的方式、智能化的形式直观地展现生产全过程。而兵团农业机械制造业采用计算机管理的水平还正处于起步阶段,大多数的企业仍然处于陈旧的经验管理阶段,是兵团农业机械的制造业发展步伐缓慢的原因之一。 2.2.2技术设计 内地优秀的农业机械专业化厂家对设计方面要求严格,且更新速度较快。由于大量采用计算机辅助设计技术(CAD/CAM),部分大型企业甚至已经开始脱离图纸进行设计和生产制造。而兵团农业机械制造企业,对于计算机辅助设计技术的使用尚比较局限,使用水平有待提高,兵团农业机械制造业技术发展推动力不足。 2.2.3制造工艺 内地农业机械专业厂家比较广泛的使用数控加工,许多新型的加工方法,例如:激光切割、高精密加工、复合加工技术等也得到广泛应用。然而这些新型技术在兵团农机制造企业基本没有应用,有的甚至还在企业议程之中,使得兵团农机机械制造技术仍然处于低水平状态。 3发展建议 3.1系统优化 农业机械制造过程中对速度、精度和效率以及柔性化和智能化的要求较高。在采用高速控制系统的同时又改善了机床的特性,使得机床的速度、精度及效率大大提高。而柔性化不仅仅指机械本身,还有群控系统的柔性,数控系统的本身就是采用模块管理的方式进行管理,裁剪与组合性比较强,能够满足用户的不同设计和需求;群控系统则是根据制作流程的要求不同自动进行修正和调整,使得群控系统的效能充分发挥出来。为了适应快速变化的社会市场环境,仅有柔性化是不够的,机械制造智能化也需要不断升级改造以适应当今科学技术的不断发展和提高,只有具备了智能化才能应对更加复杂的市场发展环境。 3.2多媒体技术的应用 在智能化的数控系统中要做到用户界面的图形化、科学计算的可视化与多媒体的结合和应用。用户界面是系统与使用人员之间的桥梁与窗口,由于使用人员的要求不同和专业性差异,给计算机软件的开发与研制带来了较大的难度,采用图形化用户界面后,使用者在使用时较为方便。科学计算的可视化可使可视信息直接使用,比如说图像、动画演示等。可视化技术的应用与计算机的虚拟技术环境结合起来,使智能化领域又进一步得到拓宽。而计算机、声像以及通信技术完整的结合便形成了多媒体技术,它使计算机拥有了综合处理数据的能力。多媒体在智能化数控领域中可综合化、智能化地处理信息,在现场监控系统中也有着重大的应用价值。 3.3体系结构的优化 在农业机械制造过程中,改善和发展体系结构较为重要。首先,企业数控机床占用比例应不低于50%,使智能制造系统应用效率达到基本要求。在此基础上集成企业CPU资源系统来提高集成度和运行速度。采用高集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPRD、CPRD以及专用集成电路ASIC芯片的新一代PCNC数控系统,并应用LED平板显示器平台,以实现超大尺寸的显示传导和发散信息。采用增强集成电路的密度来改进性能,使组件的尺寸减小,可靠性提高。其次,硬件的模块化使数控系统的集成和标准化更加简单和方便。如显示器、CPU、输入输出设备、以及存储器等最基本的模块,都可成为独立的载体,在通过不同方法的组装、搭配以及减持和增加以便构成档次和功能不一的数控系统。最后,通过系统中心枢纽对机床进行网络化,通过机床联网的手段,可以在任意一台机床上进行多台操作,使不同机床的画面在同一台机床的屏幕上出现,实现对机床的远程控制或者是无人化操作。将计算机智能技术、网络技术、CAD/CAM、伺服系统、自适应控制动态数据管理及刀具补偿、动态仿真等高新技术融为一体,形成严密的制造过程闭环控制体系,使产品制作过程灵活多变,以适应当前农机市场多品种、多批次的市场需求。 4小结 农业机械制造智能技术的应用是农业机械制造业的发展趋势,该技术的推进将会给农业机械制造行业带来巨大活力,可大大提高产品的质量、效益和市场竞争力,较为有效地促进兵团大农业机械化的发展。 作者:黄春辉 李国祥 单位:新疆科神装备科技开发有限公司 智能制造论文:人工智能汽车制造论文 1人工智能在汽车制造业中的应用 概述制造业是国家的经济命脉,而汽车制造又是战略性支柱产业,它包括了整车、各种零配件厂等生产商,也包括了各地经销企业和销售企业。近年来,我国汽车行业面临着前所未有的挑战,原材料、生产、物流成本上涨、利润下降,以及国际经济形势的影响。因此,汽车企业可以运用具有智能分析功能的商务智能系统,通过分析历史数据快捷、及时地输出各类报告,预测未来的客户需求和销售趋势,在宏观上为企业管理人员提供决策依据。计算机人工智能技术发展到了今天,已经开始使用庞大的知识库来有效地取代人类器官或机构的记忆方法,近些年来很多的专家决策系统在考虑一定规则的基础上对人类的诊断和经验上的分析都能够做出很好的判断,甚至处于主导地位。这个系统可以很好地利用知识库,并从中挖掘出我们想要的问题答案、成功地寻找到其中的关联性,并提取相应的模式等。而实际上,这样的专家系统已经在很多领域都有了非常不错的应用,帮助很多企业在很短的时间内就做出相应的生产计划、调度计划、运输计划等,非常有效率,而且可以大大地增加收益,并很好地控制企业的人力成本。我国工业机器人是从20世纪80年代开始起步。经过二十年余年的努力已经形成了一些具有竞争力的工业机器人研究机构和企业。先后研发出弧焊、点焊、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。近几年,我国工业机器人及含工业机器人的自动化生产线相关产品的年产销额已突破十亿元。目前国内市场年需求量在3000台左右,年销售额在20亿元以上。统计数据显示中国市场上工业机器人总共拥有量近万台,占全球总量的0.56%,其中完全国产工业机器人行业内规模比较大的前三家工业机器人企业,行业集中度占30%左右。其余都是从日本、美国、瑞典、德国、意大利等20多个国家引进的。国产工业机器人目前主要以国内市场应用为主,年出口量为100台左右,年出口额为0.2亿以上。多年来我国汽车零部件生产一直是手工焊、专机焊占据焊接生产的主导地位、劳动强度大、作业环境恶劣、焊接质量不易保证,而且生产的柔性也很差,无法适应现代汽车生产的需要。 1.1搬运机器人在汽车制造业中应用 汽车桥箱类零件具有精度高、加工工序多、形状复杂、重量重的特点。为提高其加工精度及生产效率,各重型汽车生产厂家纷纷采用数控加工中心来加工此类零部件。而在使用数控加工中心加工工件时,要求工件在工作台上具有非常高的定位精度,且需要保证每次上料的一致性。由于人工上料此类的工件具有劳动强度高、上料精度不好控制等缺点现在正逐步被工业机器人或专机进行上下料所取代。工业机器人具有重复定位精度高、可靠性高、生产柔性化、自动化程度高等、突出的优势,与人工相比,能够大幅度提高生产效率和产品质量,与专机相比具有可实现生产的柔性化、投资规模小等特点。机器人智能化自动搬运系统作为减速器壳体加工的重要生产环节,虽然已经在国内重型汽车厂内取得成功的应用,但依然尚未普及。在国家经济建设飞速发展的进程中,重型载重汽车的生产能力及生产力水平亟待有一个质的飞跃,而工业机器人即是提升生产力水平的强力推进器。 1.2焊接机器人在汽车制造业中的应用 汽车行业的发展水平,代表了一个国家的综合技术水平,汽车工业的发展将会带动其他行业的发展。各厂商为了在日渐激烈的竞争中立于不败之地,必须率先实现焊接自动化。因此,今后除了如汽车、摩托车这样的大批量生产行业。一些产品多样化的企业,为了提高焊接质量,也将会考虑使用焊接机器人,如钢结构等行业,与此同时,对焊接机器人的要求也必然会逐步提高,如说对焊道的自动跟踪系统的需求会逐步加大等。作为焊接机器人和焊接机的专业生产厂家,OTC公司将继续为提高中国的高速、高效、自动化焊机做出自己的贡献。对于在汽车工业中的点焊应用来说,目前已广泛采用电驱动的伺服焊枪。日本丰田公司已决定将这种技术作为标准来装备其日本国内和海外的所有点焊机器人。 1.3装配机器人在汽车制造业中的应用 在国内外各大汽车公司装配生产线上被广泛采用的装配机器人。一方面使汽车装配自动化水平大大提高,目前,国外某些大批量生产的轿车的装配自动化程度已达50%~65%。另一方面,有效地减轻了工人的劳动强度,提高了装配质量并明显地提高了生产率。在汽车整车装配中,机器人不仅用于挡风玻璃的密封济涂覆、安装和车轮备胎、仪表盘总成、后悬梁、车门、蓄电池等部件的安装。 1.4喷涂机器人在汽车制造业中的应用 喷涂机器人在汽车制造业中可喷涂形态复杂的汽车工件而且生产效率和很高。多用于汽车车体的喷涂作业,如喷漆、喷釉等。除了上述机器人以外,汽车制造业中应用的机器人还有用于特殊加工的激光加工机器人用于部件形状测量、装配检查和产品缺陷检查的检测机器人,抑制尘埃粒子大小及数量的水切割机器人和净化机器人等。 2人工智能在汽车制造业中的进展分析 随着中国汽车工业的迅猛发展,机器人在先进汽车制造中的重要性也越来越凸显。机器人的产品应用广泛,覆盖焊接、物料搬运、装配、喷涂、精加工、拾料、包装、货盘堆垛、机械管理等领域。在汽车行业的应用主要分为以下五大部分。车身系统中,采用虚拟仿真等手段,主要针对车身覆盖件不断开发出新的标准化、模块化解决方案,动力总成系统中,提供了涵盖汽车传动系统优秀部件,发动机、变速箱和传动轴的全套装配测试系统。在冲压自动化系统方面从卷材与堆垛到零件的码垛,从提供控制系统到企业ERP,从设计到生产支持与效率优化,拥有全面的工程能力,涂装自动化系统方面,以高柔性高精度的喷涂机器人来帮助客户提升涂装质量,减少生产废料,而在焊接自动化系统中,机器人比较典型的应用是电阻点焊、电弧焊,其最新一代机器人配套提供一系列高度人性化的软件工具。汽车工业的最大特点是产量大,生产节拍快,产品一致化程度高。消费者对汽车质量要求越来越高,是促使机器人应用越来越普遍的一个重要原因。机器人本身只是集装箱里的一个货物,随机器人的设备功能越来越精细,客户的思维在这时候逐渐走向成熟,在采购时不再单单考虑某生产工位的瓶颈,而更多地考虑到长期战略因素,如维护成本加入的高低,长期投资回报是否划算,服务涵盖地域是否广泛,响应是否及时,全球技术支持能力有多强,中期后期不同阶段解决问题的能力有多大等等。这时,产品本身的价格和意义相对弱化而长期的价值越发凸显。 3结束语 人类智能主要包括三个方面——“感知能力”、“思维能力”和“行为能力”。而人工智能是指由人类利用人脑特有的智力表现制造出来的“机器”所表现出来的智能。人工智能主要包括“感知能力”、“思维能力”和“行为能力”。人工智能在汽车制造工业方面的应用体现在问题求解,逻辑推理,自然语言理解,自动程序设计,专家系统等方面,这些方面就体现了自动化的特征,表达了一个共同的主题,即提高机械人类意识能力,强化控制自动化,因此人工智能在汽车制造领域将会大有作为。 作者:韩旭萍单位:陕西职业技术学院 智能制造论文:智能制造行业发展与人才需求变化研究 摘要:智能制造的发展给职业教育提出了加强培养信息化人才、技术技能型向知识技能型人才转型、单一技能向专业群技能人才转型、单学科向交叉学科人才转型等新的要求。 关键词:智能制造;人才需求变化;职业教育 智能制造最为突出的特点是可以有效的缩短产品研制的周期,提高工作效率和生产产品的质量,降低成本和能耗。智能制造是工业转型升级的重要路径和最主要攻克的方向,也是走向制造强国的必经之路。我国以及地方政府一直将大力发展制造产业作为未来产业政策导向的重点。2015年5月,国务院印发“中国制造2025”,实施制造强国战略,到2025年实现制造业重点领域全面实现智能化、产品生产周期缩短50%,不良品率降低50%。聊城市“十三五”规划中明确指出了要大幅度的发展智能制造,促进传统制造业的升级和转型,提高优秀竞争力。 一行业产业现状 (一)我国智能制造行业产业现状 装备制造业是为我们的国民经济提供必要技术装备的基础产业,关联度相当高、吸收就业的能力强、集聚技术和资金,是其他产业升级、技术进步的强有力保证和国家综合国力的重要体现。经过六十多年的高速发展,我们的装备制造业经济总量已经连续七年位居世界的首位。但是装备制造产业目前整体上仍处于由自动化向智能化发展的初级阶段,例如国产机器人的精密减速器、控制器、伺服系统等优秀零部件还是需要依赖从国外进口,占到总生产成本的百分之七十左右。没有实际掌握优秀技术,对外依赖性强,重要零部件受制于国外。2015年以来,我国在政策措施、重大工程项目等方面加大智能制造推进力度,推动大众创业万众创新。2016年12月15日,在云栖大会上华中数控与阿里云宣布,双方要在云计算、大数据、物联网等领域的工作规划和实施方面达成合作,联合推动制造装备从“数控一代”向“智能一代”升级。《中国制造2025》已经正式拉开中国工业转型的大幕。《中国制造2025》规划纲要强调创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本,指出“完善多层次多类型人才培养体系,促进产业转型升级,培育有中国特色的制造文化,实现制造业由大变强的历史跨越”,种种这些意味着智能制造后续发展潜力的巨大。 (二)山东省智能制造行业产业现状 “十三五”时期是山东省转方式调结构、实施创新驱动发展战略、实现“一圈一带”发展战略历史时期。山东省“十三五”科技创新计划中指出,把握装备制造世界前沿技术和产业发展方向,立足我省良好的装备制造产业基础,以大型企业为龙头,加快发展自动化生产线集成技术和智慧工厂支撑技术、典型行业、高端装备制造、智能制造装备及智能化生产关键技术,推动装备制造向柔性、绿色、智能、精细转变,提升我省装备制造和智能化生产技术的优秀竞争力,巩固在高端智能制造和智能化生产技术方面的优势,实现高端装备制造业由大变强的转变。 (三)聊城地区智能制造行业产业现状 作为整体发展水平欠发达的聊城,工业发展正进入转型阶段。怎样抓住产业转型机遇,智能制造产业是一个重要的突破点。聊城作为济南都市圈副城市、山东西部经济隆起带中心城市,对加快推进实现“一圈一带”发展战略起到至关重要作用。聊城地区新能源和智能环保产业共有87家,其中规模以上企业48家,主要集中在循环经济和智能产品制造两大领域。从企业整体情况来看,主要体现四个方面:一是以高新技术开发区企业为代表的机电类行业,其智能化设备应用比较广泛。二是以日发织机为代表的纺织机械行业设备的自动化程度较高。三是以东阿阿胶为代表的食品企业自动化程度较高,但是一些关键参数的控制侧重于专家经验。四是以鑫亚公司为代表的机械加工企业设备均已实现自动化。聊城地区大部分规模企业已经实现设备自动化,但还未实现智能化管控。聊城工业发展正在进入迅速转型阶段,聊城产业的转型升级亟需大批量的智能制造、精密制造方面的高端技术技能人才作为支撑。 二发展趋势 我国“十三五”规划中先进制造的总体目标是:强化制造业优秀基础能力,构建企业业务系统及创新应用模式,推进制造过程向智能化、绿色化、服务化发展,提升装备智能制造水平。“十三五”规划中先进制造的重点任务是:制造资源数字化管控、智能工厂、全生命周期制造服务、智能机器人、3D打印、激光制造、高端成套装备、制造基础技术与关键部件、绿色制造。智能制造业由大走向强,工匠型人才紧缺成为软肋。同时,在“一带一路”国家战略和企业“走出去”背景下,急需培养能对接国际先进工艺流程、产品技术服务标准、管理手段与方法的人才。作为中原经济区东部优秀城市,2016年12月国务院批复《中原城市群发展规划》,该城市群的发展规划包括山东省的聊城市和菏泽市。聊城作为服务一带一路重要战略城市,加快聊城企业融入一带一路走出去的步伐,推动产业转型升级,同时也增加对具有国际视野的高素质技术技能人才需求,为此聊城市政府紧跟国家加快发展现代职业教育的战略决策,确立了“加快推进现代职业教育体系建设,构建鲁西技术技能型人才培养高地”的工作思路。以构建聊城现代职业教育区、实训实习产业区、产业服务区为优秀内容,打造聊城产业发展与职业教育深度融合的新平台、新高地,从而带动优质企业入驻发展,最终实现区域经济与产业的转型升级。作为聊城地区唯一一所高等职业院校肩负着为区域提供大量高素质技术技能人才和智力支持重任,也为聊城职业技术学院更好更快发展提供良好的外部机遇。 三人才需求变化 先进的信息技术已经与制造业紧密结合在一起,正在酝酿着新的产业变革,逐渐形成新的生产方式、产业形态、商圈模式,塑造新的经济增长点。智能制造涉及到的学科比较多,专业知识分布零散,涉及了高职不同的专业,这也对培养企业所需的专业人才提出的了更高的挑战。 (一)人才需求数量分析 人力资源和社会保障部《高技能人才队伍建设中长期规划(2010-2020)》中提到:2020年技能劳动者需求将分别比2015年增加近3290万人,其中高技能人才需求将增加约990万人。到2020年,全国技能劳动者总量达到1.4亿人,其中高技能人才达到3900万人,占技能劳动者的比例达到28%左右。根据教育部官网2012-2015年统计数据表明,十大重点领域年度人才总缺口最大的就是高档数控机床和机器人,年度最大缺口20万人左右。根据人才需求数量分析,智能制造业的人才供需状况仍为供不应求。 (二)人才需求质量分析 智能制造所需的专业知识分散在高职不同的专业中,培养适应智能制造生产模式的复合型人才对高职教育提出了新的挑战。产业转型升级还对不同工作岗位人才岗位能力要求有所变化。根据《中国制造2025》规划给出的相关政策,规划中明确了技术改造的时间表,2017年将迎来大范围的设备改造,制造类规模生产企业将有一半实现全自动化生产。技术工人既要有丰富的专业知识,又要具备熟练的动手操作能力和解决复杂问题的创新能力。随着国家有计划地进行传统制造企业数控化、信息化、智能化、工业机器人、3D打印等智能装备的普及,员工还要具备对企业生产过程的分析能力。 (三)人才培养对策 ①适应产业新形态,打造专业特色中国制造面临新产业形态挑战,智能制造专业群应围绕聊城有色金属及深加工、新能源汽车、化工新材料、高端装备制造业、生态造纸、纺织服装、轴承加工、食品加工8大产业集群发展规划,形成特色鲜明的智能制造专业群。 ②紧跟行业新技术,升级开发课程成立或加入工业机器人、3D/VR等与智能制造相关的联盟,了解新技术新进展新资讯,紧跟智能制造行业发展,开发特色课程。 ③提升国际新视野,建构师资团队打造一支具有国际水准、对接国际行业标准、具备行业影响力的师资队伍,为培养对接国际先进标准的高素质技术技能型人才提供基础。 ④借鉴国际化标准,持续改进质量打通学分互认,增加专业选修课比例,形成技术复合,适应智能制造产业机构的调整。 四结语 智慧制造的理念还在萌芽阶段,职业教育要做的是充分了解智能制造企业,用典型的智能装备为例,在教学的过程中结合企业的实际需要,有针对性的讲解,帮助学生了解前言科技和企业实际所需,开发专业的模块教学课程,和企业接轨,培养专业实用人才。 作者:刘倩婧 单位:聊城职业技术学院 智能制造论文:智能制造产业发展研究 摘要: 在第四次工业革命的驱使下,智能制造产业正在全球范围内孕育兴起,主要工业化国家发展智能制造立足本国的产业优势,并得到了一定的发展,其发展受制于各种因素的影响。本文分析了智能制造产业发展的影响因素、趋势和我国智能制造产业发展现状,试图探究我国智能制造产业发展脉络的理论依据。 关键词: 智能制造;产业发展;互联网 智能制造产业成为全球新一轮制造变革的优秀内容,世界各国纷纷加快谋划和布局,积极参与全球产业再分工,智能制造产业发展的主导产业、智能协同效应等方面都出现重大变革。全球智能制造的发展趋势基本一致的,但影响因素却不尽相同、错综复杂,发展路径和发展模式也各具特色。因此,结合我国实际分析智能制造产业发展的影响因素和趋势,可以推动智能制造产业的良性发展。 一、智能制造产业发展的影响因素 (一)互联网发展影响。2015年,全球约有150亿产品连入互联网,预计到2020年将增长至300亿。新一代信息技术所产生的庞大的科技动力和新的能量促进工业朝互联网化方面发展,构建起大的互联网空间,正在和工业空间、企业和工业体系,互联网催生的智能技术对工业进行全方位的改造、提升和变革,一系列工业生产的新模式、新业态和新的价值链体系正在全方位形成,把虚拟世界和物理世界紧密融合在一起,发挥协同作用。 1.互联网改变制造业的生产组织方式。第三次工业革命使个性化定制成为可能,数字化制造、机器人、人工智能与新型材料技术的成熟和应用使企业可以跨国中间商,直接响应用户的需求,并通过可重构生产系统或柔性生产线,按照用户的个性化需求交付产品(C2M)。而且与大规模定制相比,个性化定制的成本并不显著增加、交付时间也不会显著延长,这就使具有个性化定制能力的企业获得了显著的优势,这些都需要新型的智能制造业作为支撑。 2.互联网促进新的制造业业态的形成。现在制造业和互联网双向融合的趋势越来越明显,把产业互联网、消费互联网和产业互联网的发展模式高度融合为一体,包括消费环节、产品运营、技术研发、生产流程和产业服务等全方位的融合。互联网时代的新一代智能产品不断涌现,产品制造过程也不断智能化,同时,产业边界和流程界限变得模糊。互联网融合促使工业的生态环境、业态环境也发生了深刻的变化形成工业的智能生态系统,成为一个分享经济、共享经济的时代,新的智能制造业的业态正在全方位形成。 3.互联网改变工厂形态。如果说第一代工厂是机械化、第二代工厂是升级版的机械化(电力驱动的大规模生产)、第三代工厂是自动化(IT技术),那么第四代工厂则是由工业互联网连接而成的“信息物理系统”(CPS),即智能化。供应商、生产者和消费者之间,原材料、生产设备、产品之间,研发设计、生产和销售之间,均被互联网连接起来,各个实体、单元、环节相互之间可以进行高效、实时的通讯。原材料能感知生产设备的需求及自身的数量,及时供货和备货;生产工厂可以及时掌握用户的需求采购原材料,根据产品销售情况调整生产进度。在计算机系统(人工智能系统)的控制下,完全无人化的智能工厂将成为可能。同时,互联网提高了制造业生产效率,产业互联网通过加快研发设计流程、优化供应链、加快加工制造速度、改善产品质量、减少库存和原材料消耗、提高产品附加价值等手段,同样能够推动生产效率的提高。 4.互联网催生新的产业。互联网技术对其他产业的影响不仅表现在流程上,而且表现在对最终产品、服务的颠覆上。一方面,互联网技术的广泛应用本身就会形成巨大的市场需求,从而产生新兴产业,譬如智能传感器产业、智能机器人产业、智能工厂解决方案提供产业、云计算、云存储产业;另一方面,互联网技术与其他产品、服务的结合也将形成新的产品和服务,随着市场需求的扩大演变为新的产业部门,譬如智能家居产业、可穿戴设备产业、大数据分析产业及系列的服务型制造产业。 (二)《中国制造2025》战略影响。《中国制造2025》明确了智能制造是建设制造强国的主攻方向。要在重点产业关键领域推进智能化升级;促进研发设计模式不断创新,打破传统的封闭式研发创新模式,加快推动产业链整体科技创新能力提升;推进制造业服务化智能改造,实现工程机械的远程监控、工况分析、运维服务,工程机械联网服务的成功应用提升了工程机械工作效率,在安装、维修、培训、设计、系统集成、工程总包、软件开发等领域取得较快发展,通过加强大数据和物联网技术应用,不断提升服务能力和效率。推进智慧车间和工厂的建设运营,打造线上企业资源充分共享、制造能力高度智能、产业链环节紧密协同的云端制服务体系。推进《中国制造2025》与德国工业4.0合作试验区建设,重点发展智能制造、高端装备、工业互联网、智能服务等产业。 (三)装备智能化与智能互联的影响。工业4.0引领智能制造产业作为第四代工业革命的范式,其主要特征包括高度柔性制造环境下的大规模定制,以及工业流程的自我配置、优化与诊断。在大数据支持下,智能服务提供商也能够越来越准确地预测用户的需求,智能服务根据不同客户的特定需求提供特定服务。智能空间为互联网嵌入式物品、设备等提供互联的智能环境,依赖于底层高性能技术基础设施,智能产品被嵌入至技术基础设施层,形成网络化物理平台。而软件平台成为异质性物理系统和服务的整合层,服务平台作为业务集成层,营造数字生态系统。 二、智能制造产业研究演进 (一)国外研究演进。从20世纪90年代开始,美国国家科学基金就着重资助有关智能制造的相关研究,包括制造过程中的智能决策、智能协作求解、智能并行设计、智能物流传输等。2011年,奥巴马宣布实施《先进制造联盟计划》。日本于1990年首先提出为期10年的智能制造系统国际合作计划。欧盟于2010年启动了第七框架计划的制造云项目。2010年,德国推行《高技术战略2020计划》部级战略,旨在奠定“工业4.0”的关键工业技术,领先于国际地位。 (二)研究的焦点。主要是讨论智能制造的概念、内涵、模式、发展路径及影响因素等方面。由于制造技术、信息技术、网络技术等不断发展,关于智能制造的概念和内涵,也处在不断变化、充实和完善之中。杨叔子和丁洪从智能制造的研究背景和发展现状出发,指出智能制造研究领域主要包括智能制造技术(IMT)与智能制造系统(IMS),同时强调了智能制造从属于21世纪先进制造范畴,双I是其重要特征。朱剑英从科学、技术和产业三者关系的角度对智能制造进行了研究,并指出在实现智能制造时要重视中小企业和传统产业的数字化智能化,另外相比于机器设备的智能化而言企业管理的智能化更为重要。熊有伦从产业交叉融合的角度对智能制造进行了阐述,指出智能制造是工业化和信息化深度融合的产物,并概括了智能制造的范围的各类智能产品。虽然学界对智能制造理解的侧重点不同,但总体上可概括为两个层面,一是制造设备、产品的智能化,二是制造过程、管理的智能化。前者关注制造对象,后者关注制造主体,后者的研究正受到越来越多学者的重视。针对智能制造的模式、发展路径以及影响因素,国内学者大都是在借鉴国外先进经验的基础上展开相应研究。例如,张爽生以全球信息化为背景,分析了企业生产制造所面临的新问题,提出需借鉴发达国家经验,对中国企业生产模式进行改造。易开刚和孙漪主要从要素环境、制度环境、产业环境等方面,探讨了民营制造企业智能化转型影响因素,并针对民营企业“低端锁定”问题,提出了相应突变路径。智能制造与产业的关系,主要研究智能制造与制造业转型升级的相互关系,以定性为主。丁纯和李君扬从德国“工业4.0”的动因、内容、前景等方面入手,介绍了德国制造业智能化的特点和发展趋势,并给出了中国应对全球制造业变革的对策建议。杜晓君和张序晶研究了国外发达国家制造业升级路径,总结了国外经验对中国制造业转型升级的启示和借鉴意义。陈雪琴针对高端制造向发达国家回流,低端制造向东南亚等国转移这一新形势,指出中国制造业亟需从要素驱动转型升级为效率驱动、创新驱动,并强调需积极开展智能制造试点示范,提升制造业的智能化,推动产业升级。以上结果说明,智能制造已成为发达国家产业转型升级的重点发展领域,中国也必须给予足够的重视,积极开展相关研究和实践。智能制造与企业关系,主要探讨智能制造环境下的企业集成、企业智能化升级、企业管理智能化、企业运营绩效等问题。例如,等人在分析制造业发展趋势和企业面临问题的基础上,提出了智能制造环境下企业集成的总体目标和原则,以及企业集成的信息模型和实现技术。易开刚和孙漪等论证了智能制造可有效打破民营企业“低端锁定”路径依赖,并从外部政策支持及企业内部变革两方面,提出了民营企业实施智能制造策略的路径。蔡为民以轮胎制造企业为例,研究了智能制造与企业运营绩效的关系,并从生产效率、节能减排、服务质量等方面进行了统计,分析表明智能制造可助力制造企业提质增效。智能制造其它方面的研究,该部分主要探讨了智能制造与管理创新、企业社会责任等其他方面的话题,研究内容较宽泛。例如,陈佳贵以国外管理学百年发展历程为背景,研究了中国管理学创新发展问题,并在文章中指出“大数据、智能制造、移动互联网为代表的新技术正在激发企业组织结构、制造模式等一系列管理范式的变革”。云制造是近年来由李伯虎院士等借用云计算的思想,提出的一种基于知识、面向服务的网络化智能制造新模式。更进一步,姚锡凡等在云制造、制造物联、企业2.0等基础上,提出了智慧制造,并探讨了从云制造到智慧制造的实现路径。 (三)国内研究进展。综上,国内智能制造理论研究主要是对制造业智能化现象的笼统描述、转型路径的浅层分析和发展模式的简单总结,未见理论上的深层次探讨,研究深度尚显不足。主要表现为:对智能制造内涵和外延的界定比较模糊、不够清晰;对制造业智能化转型升级的影响因素没有完整的分析;对智能制造发展路径和模式的探讨更多集中在现象描述层面,缺乏微观机制和内部动力等视角的深入分析;对智能化转型中企业的组织架构、管理方式变革等方面只有少部分论述,未见系统的探讨。因此,在今后的工作中,不仅需要对智能制造的内涵、外延等进行详细阐述和研究,还要注意结合创新理论、运营管理理论、组织理论等对智能制造发展的路径、模式、规律等进行深入、系统的研究,为后续工作奠定扎实的理论基础。 三、智能制造产业发展现状和趋势 (一)国内智能制造产业发展现状。当前,我国制造业尚处于机械化、电气化、自动化、信息化并存发展阶段,对多数企业处在由工业2.0向工业3.0过渡阶段。我国工业基础落后,高端传感器、重要操作系统和数字化基础的智能化水平还有待提高,互联网与工业的融合发展还有很大空间;制造业自动化水平存在区域、行业间、行业内部的多层次不均衡,在自动化及智能化装备和生产线、生产加工的数字控制、企业信息管理方面基础较为薄弱。《2016~2020年中国智能制造行业深度调研及投资前景预测报告》中指出,我国智能制造处于初级发展阶段,同样也是大部分处于研发阶段,仅16%的企业进入智能制造应用阶段;从智能制造的经济效益来看,52%的企业其智能制造收入贡献率低于10%,60%的企业其智能制造利润贡献低于10%。 (二)智能制造产业发展趋势。 1.智能制造产业将与以互联网为代表的新一代信息技术产生深度融合。新一代互联网技术向生产和消费领域全面渗透,在物联网、云计算、大数据等新一代互联网基础设施的支持下,制造业产品、生产流程管理、研发设计、企业管理乃至用户关系将出现智能化趋势,互联网重构了产业生态链及价值链,生产组织方式、要素配置方式、产品形态和商业服务模式都发生变革,已成为撬动智能制造的重要力量,将推动“中国制造”向“中国智造”转型。 2.大数据驱动下,智能制造产业将出现按需定制的制造模式变革。智能制造产业开始走向个性化定制的一个新时代,进行网络化和智能化的柔性和协同生产,将出现网按需定制的制造模式变革。生产制造系统将具备高度柔性化、个性化以及快速响应市场等特性。将出现消费需求智能感知的制造模式变革,对制造业的生态和业态产生深刻的影响,从而重构智能制造产业生态圈,推动智能制造产业集群在线上实现转型升级。 四、结语 通过上述分析,智能制造业的发展离不开对发展趋势的把握,要利用好有利因素,克服不利因素;借鉴美国GSP智能协同系统,德国工业4.0的智能制造业的发展模式,充分发挥互联网对智能制造升级的引领、融合、创新驱动作用,有针对性地选择智能制造的创新路径和重点突破口,实现智能制造的创新发展。 作者:唐德淼 单位:无锡环境科学与工程研究中心 智能制造论文:服装企业智能制造创新工程研究 摘要: 从设计、生产、管理等3个方面,阐述服装制造企业智能制造的解决方案和应对措施。在设计环节,实施设计数字化,引入PLM模式。在生产环节,采用基于物联网技术的MES系统对生产过程进行实时监控,促进企业充分利用各种生产资源、合理安排生产。在管理环节,通过ERP、PLM、MES系统融合,实现协同制造、集成管控,实现企业整体的信息流、物流、资金流、价值流和业务流的有效集成,使各级管理者能够及时了解企业各类资源数量及使用等方面的信息情况,为高层管理人员经营决策提供科学依据,有效提高企业的优秀竞争力。 关键词: 服装智能制造;服装设计数字化;生产智能化;管理信息化;智能工厂;数字化车间 近年来,由于人力成本急剧上涨,作为劳动密集型产业的服装制造业面临着许多新的压力,服装企业的生产方式开始转变,逐步从人力密集型向技术密集型转变。国家提出了中国制造2025战略计划,服装企业面对产业转型升级和智能制造该如何应对。本文从设计技术创新、生产技术创新、管理技术创新等方面阐述服装制造企业智能制造的解决方案和应对措施。 1设计技术创新 1.1设计数字化、网络化、信息化服装设计受流行、消费者需求、风格、定位、结构、材料、工艺、成本、文化等诸多因素的影响,服装企业通常会将设计研发中心设置在流行的中心城市,这就要求设计师能协同、高效的把流行、技术等信息及时传递给企业。设计的数字化、网络化、信息化很好的解决了此类问题[1]。计算机辅助设计技术使得服装这一劳动密集型产业得以数字化,促使服装产业快速发展。常用的通用设计软件有Photoshop、CorelDraw、Illustrator等。服装专业软件有GERBERCAD、LECTRACAD、富怡CAD等。服装CAD可完成服装创意设计、结构设计、样板设计、样板缩放、工艺设计、工艺单等技术文件的设计开发。利用CAD进行设计开发时,可以借助款式库、材质库、色彩库、图案库、配件库等辅助设计师完成设计工作。智能化的CAD软件还可以实现自动缩放、自动排料等功能。3D服装设计系统可以高效地完成一款服装的整体设计。数字化技术对于服装业技术革新具有重要意义。由于CAD/CAM系统能大幅缩短服装产品开发周期和生产周期,有效提高生产经营效率,因此,这种数字化、网络化、信息化的辅助设计与制造系统更适应当前服装企业多品种、小批量的生产经营模式[2]。 1.2设计研发引入PLM模式服装设计流行周期短、款式多、批量小,这给设计管理带来不小难度。产品生命周期管理(简称PLM)为服装设计管理提供了一种有效的管理方式[3]。产品生命周期管理是以产品为对象,将产品的生命周期从创意到生产、销售、退出不同阶段都进行监控管理,产品生命周期管理如图1所示,让经营者将每个阶段中的人员、资金、物料等生产要素进行优化整合。PLM是企业现有信息系统(计算机辅助设计与制造CAD/CAM、计算机辅助工程CAE、产品数据管理PDM、企业资源计划ERP等)的整合,它促进创造、计划和控制之间的协同,有效地优化产品开发过程。PLM是企业信息化的基础,企业应用系统(如企业资源计划ERP、供应链管理SCM、客户关系管理CRM等)是产品生命周期管理重要的组成部分。企业所有业务数据都按照统一的产品定义信息与过程模型被集成到PLM中,相关部门都能够过PLM获得信息服务。服装业PLM解决方案将与产品有关的数据(具体包含过程及项目管理、产品数据管理、图文档知识管理、设计变更管理、协同设计开发等内容)进行集中统一管理,确保数据的完整性、一致性和正确性,实现企业内部信息共享,服装PLM设计流程架构如图2所示。我国服装企业应用PLM软件已经取得了初步成效,对于企业实现研发过程的协同工作起到了一定的作用。它可以提高设计方案的市场需求导向性、有效缩短生产周期、提高设计效率和规划能力、提高设计方案的可转化性、实现内外部协作开发[4]。 2生产技术创新 服装产业是典型的劳动力密集型行业,产品的生命周期和生产周期不断缩短,要求服装企业具有快速反应机制。这就要求企业能够及时了解各种生产信息,以便指导生产。为了适应服装款式的快速变化及消费者的个性化需求,在服装制造过程中融入制造企业生产过程执行管理系统(简称MES)[5],这将有助于企业充分利用各种生产资源、实时监控制造进度、合理安排各个生产环节。 2.1生产制造过程控制数字化、网络化、智能化MES系统是面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统,主要包括生产管理、工艺管理、过程管理和质量管理等4个功能。在过程控制方面,MES通过相关信息的采集与处理,对从订单下达开始到产品完成的整个产品生产过程进行实时监控管理,对生产过程中发生的异常情况能够及时反馈,使其相关人员及时采取对应措施进行整改。MES是服装企业CIMS信息集成的纽带,是企业实现车间敏捷生产的基本手段。作为车间信息管理技术的载体,MES在实现服装企业生产过程自动化、智能化、网络化等方面发挥着巨大作用。制造执行系统MES在企业信息管理系统中主要用于对服装车间现场生产过程中的组织与管理,其作用主要有3个:一是实时对生产进行指导。依据服装生产定单的要求,计划与设置工作单元具体的生产任务和工艺流程,均衡生产计划,降低非生产用工时,准确掌控进度。二是对生产进行有效和实时监控。实时监控生产现场统计生产数据,掌控服装制造的全部生产过程,实时跟踪物料流向,及时发现并警示瓶颈所在。三是生产中的各种信息可追溯。采用条形码或RFID技术追溯产品生产过程信息、产品质量信息等,做到对服装产品加工每道工序的详尽管控,提高质量管理力度,降低损耗,减少浪费。 2.2基于物联网技术的信息交互、实时控制从目前服装企业生产现场看,生产车间中的各种服装设备之间的网络通信性能差、信息利用率较低,不能及时获取需要的信息和数据,所有的信息依靠人工方式输入,工作量大而且慢,出错率高。针对这一情况,研究人员开发了一套适合服装工业缝纫机生产现场的MES系统。MES系统的管理模块通过数据采集控制层可以实时地监控到服装车间内部的情况,服装制造执行系统工作流程,如图3所示。数据采集控制层主要是由末端设备以及网关组成的。末端设备是由各种类型的数据采集和控制模块组成的,比如传感器设备,像湿度传感器、RFID、声音传感器等。底层传感器设备将采集的数据上传给MES系统[6],实现信息流、物料流、劳动力流、设备流实时数据采集和控制,帮助企业及时获取生产进度、员工表现、各工序完成及工时情况、作业效率等信息,实时反映车间现场状态,为管理决策提供可靠依据。通过引进先进的自动化设备及相关软件来改造传统服装业[7],不仅可使工艺标准化、管理透明化,而且可以优化或简化生产流程,减少用工数量,同时还降低工人的劳动强度,缩短产品设计研发与生产周期。 3管理技术创新 随着服装企业竞争的加剧,如何进行高效管理的问题日益突出。未来,一些服装企业中的设计、生产、销售等环节可能分布在不同的地域。服装企业的生产经营过程主要包括:计划制定、前期开发、设计展开、结构调整与制版、工艺确定、样品试制、新产品客户确认或市场试销、新产品调整、批量生产等诸多环节[8],各主要经营环节中又包含许多分支环节。整个过程信息反馈周期较长,某道环节一旦有问题且信息反馈不及时,企业经营便难以顺畅推进。通过实施企业资源计划系统[9](简称ERP)可以实现企业整体的信息流、物流、资金流、价值流和业务流的有效集成,使各级管理者能够及时了解企业各类资源数量、使用等方面的信息情况,同时可以将企业的各类资源及时调配和平衡。为高层管理人员经营决策提供科学的依据,从而有效提高企业的优秀竞争力。 3.1协同制造协同制造是指企业充分利用网络技术和信息技术实现供应链内及跨供应链间的产品设计研发、制造、管理和商务等方面进行紧密配合与协调的一种制造运营模式[10]。它是21世纪的现代制造模式,是敏捷制造、协同商务、智能制造、云制造的优秀内容。对服装企业来说,协同制造能够最大限度的缩短服装新品上市时间,缩短生产周期,快速响应客户需求,提高设计、生产的柔性。通过网络技术和信息技术使企业财务、生产加工、成本管理、物流、人力等方面快速、有效协同,使企业资源最充分利用。协同制造可以大幅度地提高产品设计效率和可制造性以及成本的可控性,有利于降低生产经营成本,提高产品质量,提高客户满意度。 3.2集成管控服装企业运用信息化手段,打通设计、生产、管理等各方面的信息通道,充分集成PLM、MES、ERP等各个系统,PLM、MES、ERP的互动关系如图4所示,使企业实现对主要生产经营环节的有效管理,主要体现在以下3个方面:一是对整个供应链进行管理;二是精益生产、并行工程和敏捷制造;三是事先计划与事中控制。图4PLM、MES、ERP的互动关系PLM(创新)、ERP(计划)、MES(执行)是工程数字化和自动化作业控制系统主要组成部分。PLM、MES和ERP系统的功能可以互相延伸和对接,共同构建更为完善的现代化服装企业信息管理体系。数字化技术和信息化技术的快速发展,不仅使服装企业具有了快速响应市场需求的能力,同时也提高了企业的生产能力和生产效率。服装企业管理数字化和信息化是一个具有投资大、周期长、系统复杂和高风险等特点的系统工程。对多数服装企业来说,这些系统现阶段应用尚有一定困难,但在满足产品附加值较高、自动化设备广泛应用、RFID技术成本进一步降低等条件后,还是具备可行性的。毕竟,数字化、网络化和信息化是服装企业未来发展的一个重要方向。因此,服装企业在上述系统应用过程中必须结合企业自身实际情况,从系统工程和科学管理的角度出发,选择适合本企业的成熟软件,企业要有接收变革的心理准备,做好风险控制和周密完善的计划,由实力强大的团队实施,确保各管理系统项目的成功实施。 4结语 在互联网时代,零距离交互、分布式共生的基因会更加广泛地渗透。服装产品研发设计数字化、生产过程智能化、企业管理信息化、采购营销网络化、协同研发与生产等现代制造业特征正逐步在服装企业中体现出来,这种以数据驱动,利用互联网信息平台和数据进行智能制造模式会逐步在服装企业中应用并推广。服装企业数字化、智能化、信息化将成为一种全新的制造模式。 作者:张志斌 李鹏 陈上 单位: 邢台职业技术学院 河北科技大学 艺术学院 智能制造论文:机电一体化技术在企业智能制造的运用 1智能控制系统种类 机电一体化技术需要一个智能化的控制系统来运转,为了更好的促进制造生产工艺的创新和发展,维持企业智能制造的稳步推进,开发人员设计并研发了应对各种情况的智能化控制系统,能够对生产制造进行管理和控制,极大的提高了生产效率。下面就介绍几种常用的控制系统。人工神经网络系统是一种模仿动物的神经网络的行为特征,将各种信息处理工作才去分布于网络中,并行进行处理的控制系统,这种系统的复杂程度很高,方便利用和调整其内部存在的大量神经节点之间的相互连接的关系,以此来处理信息,而且能够适应大多数生产制造过程中遇到的情况,可以自主记忆和学习。专家控制系统主要是指一个高智能的计算机程序系统,内部包含着大量的专业知识和积累下来的宝贵经验,比如制造加工的工艺和相关技术,就可以存储在该系统之中,系统在处理生产制造某个故障和问题时,就可以将以往的知识和经验方法拿出来,迅速有效的解决问题,而且可以解决很多的高难度问题,高效迅速,节省了大量的检修时间和工作量。 2机电一体化技术在企业智能制造中的发展与应用 2.1传感技术的应用。传感技术在智能制造过程中发挥着传递与接收信息信号的重要作用,在电子设备与机械设备之间需要做出指令和信息的传递时,传感器就可以凭借其极高的敏锐度和高效的传递信息的能力,在指挥生产制造中起到重要的连接作用,目前,很多制造企业为了加强这种联系,强化信息传递的能力和水平,使生产效率进一步加快,使用了更加具备系统化和规范化的传感网络,也就是专门用于传递接收信息的处理系统,加快了信息传递的速度,并且缩短了反应时间,能够在很短的时间内完成对信息的识别和判断,经过解析后再发出有效信息,以其先进的技术和极高的效率极大地促进了智能制造的快速发展和应用。2.2数控生产中的应用。数控机床在生产制造中属于最关键的设备之一,而数字化和智能化机床的进一步研发和应用,也促进了相应的机电一体化相关技术的发展,可以说数控生产也是智能制造发展过程中的重要部分,将电子智能化产品与生产机械完美的融合在一起,这本身就是一种机电技术相结合的创举,我国的数控机床的最尖端产品已经处于世界领先地位,这就是将机电结合,生产制造智能化的重要体现,随着数控机床所利用的机电技术愈来愈多,功能更加多样实用,“中国智造”并将获得更快的发展和更大的进步。2.3自动生产线与自动机械的应用。由于智能制造的发展理念更加深入人心,企业的制造生产过程为了应对快速发展带来的挑战和机遇,自动化的生产流水线被大量装备到企业的厂房中,通过智能机械设备代替大量人工,在各个生产环节中减少误差,有助于提高产品的精密度,从而提高制造能力和工艺水平,打造智能化生产线。2.4工业智能机器人。工业智能机器人是机电一体化技术在智能制造中最先进的应用,并结合多种先进技术,是人工智能技术、仿生学还有计算机系统等众多学科相互作用的新型成果。机器人是当期科学技术的研究重点,我国在其研究上已经取得了一定的成绩,并且在生产行业中已经得到应用。工业智能机器人的出现,在提高产品质量中发挥重要作用。工业智能机器人在应用的过程中具有明显的优点:一是能够有效甄别信息资料;二是可快速地完成较为复杂的工作流程;三是生产的精准度高,可应用于军事生产制造中,受到社会各界的认可。 3机电一体化在企业的智能制造中的发展前景 智能化技术的发展从未有过像最近十年的发展速度,智能机器人的应用范围愈加宽广,中国资本一方面大力发展本国的智能技术的创新和应用,另一方面通过国家合作与资本收购其他先进智能制造产业来加快促进智能化建设,可谓双管齐下,发展速度极快。制造业的生产制造过程是优秀,也是基础,而要将智能技术完美的融合进制造工艺之中,还必须有配套的技术和措施加以促进,这就是机电一体化技术,将拥有智能化的电子设备与企业的机械生产设备结合应用,就做到了制造业与智能制造的融合,机电一体化技术作为两者之间的重要联系纽带,也是目前国家制造业转型升级中的关键科学技术,其发展和技术上的突破,能够带动整个制造业的加速转型,为实现成为制造业强国的宏伟目标提供充足的动力源泉,无论是智能化的系统还是科学技术,为了增强制造加工的智能化水平,就必须借助发展机电一体化技术来促成,将每个生产设备和环节统一纳入到智能化管理和控制之中,制造企业的管理与生产将获得质的飞跃。 4结语 总而言之,机电一体化技术作为实现智能制造方式所不可获取的一种关键技术,将其与智能制造技术进行结合应用具有重要意义,必须引起我们高度的重视。此外,智能制造技术和机电一体化技术的结合还会推动二者各自拥有各大的发展空间,这对机械行业的未来发展也将产生巨大的积极作用。 作者:王哲 智能制造论文:互联网+智能制造实现传统制造业服务化转型升级路径研究 摘 要:面对传统产业市场竞争加剧的格局和互联网信息化手段的兴起,互联网+智能制造成为不少传统生产型企业转型升级的应对策略和手段。本文通过阐述智能制造内涵,着重分析传统生产型产业智能制造发展的现状和智能制造的价值优势,以此为众多正在转型中的传统产业提供具体的解决方案。 关键词:互联网+;智能制造;传统产业;服务化 一、智能制造的内涵 智能制造是以产品的全生命周期为导向,融合互联网、大数据、物联网等现代信息技术,运用数据挖掘出客户需求信息并贯穿于供应链中各个生产环节,包括生产、设计、产品库存、客户需求、物流配送、客户关系管理等关键环节,使用先进自动化机械设备及制造系统进行柔性化生产,形成一个多维度的智能制造系统。通过智能制造提高优秀竞争力,革新旧有的劳动密集型模式,把传统制造业打造成高附加值并提供生产服务化的高科技企业。智能制造的内涵体现在以下四个方面: 1.工业化和信息化的有机融合 智能制造集中体现在“智”。随着互联网+APP技术的兴起,“智”更多在于通过最新的信息通信技术拉进与终端消费者的距离,通过海量的数据采集并利用大数据挖掘客户的有效信息获知客户的需求,融合先进制造技术在设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,在互联网+时代形成工业化和信息化的有机融合。 2.智能工厂为载体,全面深度互联 智能工厂是实现传统制造业智能制造的重要载体。而智能制造系统则是智能工厂的优秀环节。在生产过程中实现智能化调度,有效执行生产和按需生产,按订单投产零库存是智能制造中最关键的制造节点和生产管理节点。以数据互联互通为特征的智能生产系统为导向,围绕产品全生命周期,通过打造可视化、智能化的工厂,实现生产过程如每个生产单元、工艺设计、智能设备的投放和使用、知识工人的运用、执行系统、物流自动化配送等系统进行实时管理和优化。 3.以客户端到生产端信息数据流为优秀驱动 现代化的信息技术手段使得客户能在网上直接下单,C+M模式和O2O模式已成为现实。传统制造企业通过对网上生成的大批量订单进行智能分析,可以实现对个性化定制中的同类项需求合并。智能制造的驱动要素主要在于数据,当产品可以变成数据时,每一个生产工序能用一组数据进行串联,即可实现以互联网进行数据交换实现全程生产协同完成整个制造流程。简言之,智能制造环节是以客户端、生产端的信息源为优秀驱动,使客户需求变成协同化制造的生产单元,实现大规模化的生产定制,从而实现从生产向服务、由用户直接驱动的制造方式。 4.以互联网驱动的新型产业制造模式 通过互联网+智能化技术、数字化、智能化3D打印技术、先进生产装备、机器人的应用,传统制造业中的流水线生产可升级为个性定制化的大规模生产,在设计、供应、制造和服务各环节实现端到端无缝协作的智能工业生态系统,生产型制造企业逐步转变为以提供服务为主的高科技制造企业。 二、传统生产型产业智能制造发展的现状 1.传统制造业附加值低,产销结构不合理 我国传统制造业大而不强,土地资源环境约束、产品附加值低、产销不对路导致库存积压、产业结构不合理、竞争力不强、创新能力弱等问题制约着制造业的发展。 2.先进制造机械零部件依赖进口,替换成本高 智能制造的生产更新换代需要机器人的投入使用,需要提升生产效率。而先进机器人的优秀零部件主要依赖于进口,一些中小企业由于订单小、资金周转慢等原因,大面积把工人替换成机器人也不现实。 3.智能软件系统发展滞后,自主研发程度低 《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》中明确提出积极发展智能制造和大规模个性化定制,提升网络化协同制造水平,加速制造业服务化转型等一系列“互联网+”协同制造行动。传统的生产线操作远远不能满足大规模个性化定制的要求,特别是落后的生产软件系统无法生成一系列自动指令来指挥机器人操作。数控机床、机器人、行业内的生产工序的操作系统大多靠国外软件公司。国内智能制造装备生产企业的软件技术非常滞后,如CAD、ERP、MES、传感器等基础操作系统,仅有部分大型企业能根据自身产品的特点自主研发生产操作系统,融入客户个性化需求进行柔性化生产。 4.各行业内自动化生产基础差异导致智能化升级难度大 由于原有行业内的生产自动化、数字化基础差异,各行各业的智能制造升级路径存在较大差异。传统的生产制造主要企业生产什么,市场就会提供什么产品。但随着互联网+制造业工业融合的发展,企业可以通过分析客户的订单,掌控最新的市场需求,实现对产品的全生命周期的监控。而部分企业数据集成和综合利用能力低,无法利用海量的源数据提取有效的客户需求信息,从而无法转化成生产数据和精准的经营决策。 三、智能制造的价值创造优势 当前,我国已进入消费者个性化需求时代。而产业链两端高附加值低、产品同质化现象严重、价格战、劳动力成本上升、小批量多批次的定制化生产需求制约着中国制造业的发展。通过智能制造转型升级,我们可以通过互联网、物联网、大数据应用、云计算等现代通信技术,结合生产制造资源进行敏捷化柔性化生产,基本可以实现个性化定制、制造业服务化、资源高效利用,以及互联网与工业跨界融合。 1.提升生产效率,降低生产成本 在客户端,互联网融与制造工业的融合使得来自全球或全国各地的订单数据 能够零时差、零失误传递至生产企业内部;企业从网络云端获取订单数据,依照客户个性化需求进行定制生产,企业所有员工直接面对客户,避免了盲目生产,生产效率大幅度提升。在生产端,通过机器人的投入使用把工人从纯手动操作释放出来。生a过程采用全程数据驱动,把各项生产工序转变为系统指令,实现人机一体化,大大缩减研发、设计、管理人员,提高了企业资源的使用效率,降低生产成本。 2.满足个性化需求,实现需求驱动 通过互联网技术,采用C+M的商业模式可以使消费者与生产者深度融合,满足顾客个性化私人定制的需求。以需求驱动为契机,企业生产效率更高,服务更为精准化。订单平台集合而来的数据,基本可以体现消费者的个性化设计需求。数据驱动和智能生产制造能有效化解个性化定制与大规模生产之间的难题,从而形成面向客户的极有竞争力的优势,把传统的制造企业变成高附加值以服务客户为主的网络科技企业。 3.实现了零库存,引导消费主权时代 通过智能制造,推进工业互联网、云计算、大数据在企业研发设计、生产制造、经营管理、销售服务的综合应用,发展生产过程智能化,提升企业智能化水平,可以实现零库存。个性化定制采用全程数据驱动,先付款后定制,避免了企业产销不对路的市场供给方式,原辅料和产品均能实现“零库存”,解决了库存长期积压企业资金周转慢的顽疾。 四、启示:传统制造业服务化转型升级的解决方案 根据Andy Neely对全球13000家制造业上市公司研究的结果,发达国家制造业服务化的水平明显高于正处在工业化进程中的国家。美国制造与服务融合型的企业占制造企业总数的58%,而中国制造业的服务化进程相对落后,具备服务型制造能力的企业进展所有企业的2.2%。通过“互联网+智能制造”,传统的制造业对生产加工、产品研发、销售模式、盈利模式、物流系统重新再造,建立高效合理的业务流程和模式,实现生产和管理的智能化。 1.革新产业业态与定制化运营模式 从“互联网+智能制造”的视角出发,树立协同创新的信息化和工业化深度融合的商业思维,将产品设计研发、线上线下联动销售、生产制造流程、物流配送、售后服务等过程进行高度整合,重塑价值链延长产品的全生命周期,逐步有序现大规模个性化定制、创客和众包设计,从而增强产业链整体竞争力。 2.打造智能车间、数字化工厂 通过打造智能车间和数字化工厂,让制造资源、生产过程、现场运行、物料管控、质量管控数字化,可大大提高生产效率和工人的积极性。此时,通过机器换人,把人从传统的工序中剥离出来,由传统的“人指挥机器”转变为“人根据信息指令完成生产工序的调度”,解决工业化进程中人类脑力劳动自动化效率低的难题,同时可有效应对人力成本上升带来的中低端产业转移至毗邻的发展中国家的挑战。 3.制造业智能服务化的战略及实现路径 (1)注重客户需求,实施个性化定制 通过移动互联网+电商渠道模式,积极探索客户需要,鼓励客户参与产品研发过程、消费体验,让制造企业从价值链低端逐渐延伸到价值链高端实现产品全生命周期的价值共创,提高服务化产出,进而提升服务化水平。在产品销售管理方面,通过线上线下渠道、微信公众号、网络商城、天猫淘宝、移动电商、跨境电商等渠道,来拓宽客户需求的层面。同时,鼓励自动化生产基础强、有一定影响力的制造企业率先实现大规模个性化定制形成智能制造试点示范中心,从而带动薄弱的中小微企业逐步升级为以服务提供商为主的制造企业。 (2)打造全生产服务生态链 以消费者为优秀,重构产品个性化研发、柔性化生产、大规模定制的智能制造体系,通过云计算、云存储、物联网的运用,融入顾客参与设计产品服务的流程,增加制造业服务要素的投人和供给,加强制造业与服务业的深度融合,向研发、设计等价值链上游扩展,提高产品附加值,实现价值链中的价值增值。此外,借助大数据的统计分析,打造智能产品平台和渠道平台实现全生命周期的生态链延续。 (3)应用信息技术,革新营销方式 应用最新的信息技术,建立企业自身涵盖客户需求层面和工厂内部生产过程及设备运用的大数据体系,要将信息技术和业务流程、组织结构等有机结合起来,对企业进行内部治理。根据客户需求开发新技术、新工艺,革新营销方式和销售渠道等,进行服务创新。 (4)政企联动,鼓励智能制造服务化 长期以来,受粗放型工业发展影响,制造业企业过度追求规模、以产定需、重产品轻服务、忽视客户个性化需求,产品的附加能力相对较低。随着《中国制造2025》战略的出台,企业继续通过智能制造转型来解决产能过剩、产品同质化现象严重、白热化的价格战、劳动力成本上升的困境。为保障战略的顺利实施,应采用政企联动战略,即通过政府的“手”打造生产性服务集群基地,在财政税收、土地政策上给予适当的政策倾斜和优惠措施,健全服务型制造公共服务体系,鼓励制造企业和服务企业融合发展,以点带面,实现规模化效益。 作者简介:蔡丽娟(1984.03- ),女,广东佛山人,广东环境保护工程职业学院讲师,经济师,国际商务师,研究方向:国际经济与贸易、跨境电子商务 智能制造论文:智能制造的大数据机遇与挑战 作为一个数据科学家,我这里表达两个观点。 第一,我非常欣赏杭州市萧山区对大数据的认识,我不认为大数据对近一两年GDP的贡献有那么大,但我可以很肯定地说,大数据对于三年、五年之后的GDP贡献巨大。换句话说,只有沉得下心,愿意扎扎实实打好基础的政府和企业,才能从大数据技术上获益。 第二,大数据技术并非已经成熟的技术,是一个正从应用中逐渐走向成熟的技术,目前的挑战多于成熟。 今天,我的演讲主要分为两部分:第一部分,大数据承载了如此多的期望,有些期望是合理的,有些期望未必合理,我想从科学的角度说一些科学问题。第二部分,回到智能制造,也就是工业大数据的重要方面,谈谈自己的认识。 大数据及大数据原理 什么是大数据?大家都知道数据是什么?数据就是资料的数字化。资料是什么?资料就是生产过程、管理过程,乃至经济、社会、生活过程的记忆,那些记忆可能表现为一个文件,一段演讲,一段文字等,这是资料。资料不放在计算机上,一般不叫数据。但放在计算机上就叫数据,所以有个标准的说法:数据是指以编码形式存在的信息载体,是资料的数字化形式。 因而,数据一定要放在机器上,要有空间。其实真正的大数据是指大而复杂的资料集,这些复杂性包括了海量性、时变性、异构性、分布性等,我们从互联网数据能够观察到其特征。 那么,到底什么是大。凡是对一些问题积攒的数据量超过这个量,就叫大数据,反之则不叫大数据。因而讲大数据是两件事:第一,大和小是相对概念;第二,相对特定问题而言,不同的决策问题要求的数据不一样。否则大家就认为现在是大数据时代,大数据可以解释任何事情,我认为不要神化它,大数据可以做很多事,但也不是能做所有事,这是我的基本观点。 现在都说大数据是基本的生产资料,大数据是基本的生产力,因而,大数据是经济社会的基本生产资源。看看互联网就知道,互联网主要在信息传递上发挥作用,近几年的发展,是把互联网从复杂的信息传递到消费互联,再到生产互联(也就是物联网),再到智慧互联,这就是互联网的大体走向。在这个走向中非常大的问题就是信息技术在互联网产生以后,和其他任何领域要深度整合,这就是今天谈论信息工业化、谈论大数据的主要原因。 这里面还有一些问题要说清楚。我们知道了太多的新技术,例如物联网、互联网、人工智能、移动互联网等,其实这些新技术都是信息技术的一个层面,大家不要期望某一项技术包打天下。真正产生效益和作用的是所有技术的综合运用,这是今天和大家分享的第二个观点。 千万不要以为有了大数据就不讲物联网,讲物联网就不讲互联网,讲互联网就不讲人工智能,其实大家是互补的,都是从不同的层面讲问题。物联网讲的是交互方式,人工智能讲的是应用模式。那么,大数据讲的是信息技术,是人和人、人和机器、机器和机器交互的内容特征。 所以,从这个意义上讲,大数据是最底层的信息技术。因而,大数据掌握的技术,是基本的标配,任何工业要实现“两化”,任何政府要实现科学决策,大数据是基本标配,这是我的第三个观点。 大数据时代的思维改变 关于大数据应用,我有五个观点,想讲五句话。 第一,明确目标是前提。每个地区、每个政府、每个企业,要解决的问题不一样,必须要真正解决问题,大数据才有用。 第二,拥有数据是基础。大数据产业就是以现代技术设施为基础,以数据为生产要素,以数据的价值挖掘为创新活动的产业,叫大数据产业。因而没有数据谈不上大数据产业。 第三,计算平台是支撑。没有一定的计算架构和计算平台,计算不了。它是支撑作用,但做企业的人不必过分强化,也不必过分低估。 第四,分析技术是优秀。这是今天较少讲的主题,也是领导较少讲的主题。我非常担心在整个大数据的链条中,有些链条做得过分粗壮,有的链条过分纤弱了一些,也就是我担心的产业链布局不均衡,有的过分膨胀,会产生新的产能过剩。 第五,产生效益是根本。就是说,数据是基础,平台是支撑,技术是优秀,赚钱是王道,记住这四句话不走样也不失望。 为什么大数据可以带来超凡价值、背后的原理是什么?在这个大潮中又给思维带来怎样的改变呢? 我概括了三条原理:第一,量变到质变的原理。第二,分析出价值原理。第三,跨界关联原理。举一个简单的例子,假设一个火锅店的老板想提高营业额,这是目标。他当然会收集一年当中的采购量资料、现金流资料等等,这些是企业内部数据。但如果能采集到这个火锅店周围的人口分布数据,如果能够买得到这个地区天气预报的精细数据,对火锅店的营业而言就是极为重要的。我们都知道湖南人和四川人比较喜欢吃火锅,天气潮湿的时候比较喜欢吃火锅,这就是赚钱的道理,就是跨界关联原理。 这个过程中有很多观念要改变:第一,数据是资产。第二,用户是资源。谈谈用户,过去企业是上帝,那是教育员工的服务态度,因为我们都知道神是拿来敬的,用户是心里尊重的。但到了大数据时代,产业模式变了,用户是我们的生产资源,要个性化服务。如果没有用户的反馈,为谁服务?我知道过几年数据会免费,因为重要的是三大运营商在实时报告我们的信息、行为、爱好,这些是他们挣钱的主要依据,是不是资源?第三,服务即感知。滴滴、快车已经告诉了我们这件事情,还有公共服务免费,高价值服务盈利也是基本的盈利模式。 制造大数据至关重要 制造大数据也非常重要,“中国制造2025”主要讲的就是这件事。继互联网之后,真正能够对企业产生重大影响的就是大数据。再次重申,讲大数据的时候不要和其他技术隔离开。我也重申,现在人工智能潮正在到来,我要告诉大家的是不要冷落了大数据,人工智能在可见时间内,真正能够称得上人工智能,真正发挥作用的就是数据智能,就是大数据。 因为人工智能简单来说是两大类,一类是模拟人脑工作机制、行为方式,是仿脑类脑的技术。另一类是快速的认识,因为人脑对大数据的认识本身没有那么快,但获取数据的速度极强,可以从数据中分析出人类认识问题特定的方式方法,@部分就是数据智能,也叫人工智能。 大家说大数据能服务于转型升级,转什么型,升什么级,至少要清楚这个问题。具体转什么?对工业来讲,转型就是从过去以产品为中心,以产品组织设计、制造、销售管理的过程,到以服务为中心,以定制化为中心。 最近有一个基本的观点,说从过去的老三基到新三基,过去的材料、工艺、零部件是老三基,现在的新三基是大数据、传感器和零部件。我希望大家了解,对一个行业来讲,数据极其复杂,来源于设计、制造、运行和服务,仔细分析每一步的数据。离散型和连续型并存,数值型和非数值类型并存,结构化和非结构化并存。 大数据必须关注完整属性,必须关注产品全寿命特性,必须关注全方位连接,关注制造系统融合等等,这些要求使得我们认为基本难点在认知知识数据。 总体上说,我想向大家传递的是如果要做工业大数据,互联互通是基础。首先解决数据采集问题,就是互联互通问题;定制化服务是中心,基本模式要转变,懂数据会分析是关键。今天我想用这点时间和大家分析基本的观点。 智能制造论文:智能制造背景下机械工程应用型人才培养模式探索 (重庆科技学院机械与动力工程学院,重庆 401331) 摘要:在智能制造和产教融合等应用技术大学教学新常态下,针对机械工程专业学生的工程应用能力培养问题,从智能制造的技术特征和技术体系分析出发,研究了智能制造背景下企业对机械工程专业人才的新要求。依据机械工程人才对新技术的要求,构建了符合专业要求和当前背景的实验教学体系,搭建了实验教学平台。以产教深度融合为指导方针,研究了合作企业的特点和选择原则,制定了学生在企业阶段的学习方案和教学执行计划,为培养高素质的、符合企业要求的机械工程应用型人才提供了参考方法和管理运行方式。 关键词:智能制造;产教融合;机械工程;高职教育 在经济新常态下,高等教育也处于新常态的运行模式下。对于应用型本科院校的机械工程专业而言,目前的新常态主要表现为智能制造和产教融合[1]。智能制造是发展方向,产教融合是指导方针。周济院士[2]指出“智能制造是新一轮工业革命的优秀技术,是中国制造2025的主攻方向”。为了贯彻落实《中国制造2025》中提出的五项基本指导方针,结合地方本科院校转型发展的需要,探索智能制造背景下应用型人才的培养模式是重中之重。本文从智能制造的技术体系入手分析智能制造对人才的新要求,结合产教融合方法提出了符合要求的机械工程专业的实验教学体系和实验室建设思路,研究了校企合作培养符合智能制造要求的应用型人才的新实施方案。 一、智能制造对学生能力的需求分析 智能制造是在常规制造技术基础上,随着科技发展而升级换代的新制造技术。所以对从业人员能力的需求也是在常规能力基础上提出了新的要求,需要从业者具备一些新的能力和技能。为此,我们从技术的需求出发分析了智能制造企业对一线人才的能力需求。 1.智能制造的技术体系。智能制造技术的优秀是“智慧工厂”,是将新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套设备形成一个智能网络[3]。通过这个智能网络,使人与人、人与机器、机器与机器、服务与服务之间,能够形成互联,从而实现横向、纵向和端到端的高度集成,其技术体系如图1所示。根据智能制造的技术体系,其优秀技术主要有:数字化建模技术、计算机网络技术、移动互联网技术、工业机器人技术、智能传感器和物联网技术、数控编程技术、数字化制造技术、虚拟现实与模拟仿真技术等[4,5]。 2.智能制造背景下对人才技能的新需求。智能制造具有高度自动化、信息化和网络化三大基本特征。自动化将导致工业形态发生改变,特别是企业工作者的角色和地位将发生较大的改变,这要求新型工人拥有新的知识和技能,并能够与机器人进行协作。信息化使工业机器人能协同工作,由于互联网技术(特别是移动互联网技术)在生产制造领域的广泛应用,将更容易提高生产效率,形成学习型生产系统。因此,智能制造对专业人才具有如下的新要求[6-8]:(1)技术人员需要更多的机电一体化实践经验,能迅速解决设备运行中遇到的问题。(2)技术人员需要掌握更多的信息技术和网络技术,能运用网络技术解决生产中遇到的问题。(3)技术人员需要与软件工程师紧密合作,解决智能机器中的软件问题和软件的用户体验。(4)技术人员需要掌握特定的编程技能,以及复杂系统的控制、操纵和设置技术。根据上述要求可以看出,智能制造导致了对优秀员工标准的转变,人机交互以及机器之间的对话将会越来越普遍,技术人员从服务者、操作者转变为一个规划者、协调者、评估者和决策者。 二、实验教学体系及实验室建设 针对智能制造对技术人员的新要求,实验教学是能力培养的根本保证。这就需要构建先进的、符合能力培养要求的实验教学体系,并在该体系的指导下进行实验室建设。为此我们坚持“以学生为本,依托环境教学,突出应用能力,培养创新精神和系统观”的实验教学理念,构建了“四级能力层次、七个教学模块、三类驱动项目、三种结合方法”的“4733”实验教学体系,搭建了准工厂化环境的实践教学平台。创新实验教学方法,培养学生的工程应用能力和创新能力,增强学生团队意识和社会责任感。该教学体系从能力上着眼于循序渐进,从内容上覆盖装备设计、检测、制造和生产组织全过程,从方法上着重于项目驱动,从培养模式上依靠产教融合。实验教学体系的能力层次分为基础能力、专业能力、综合应用能力和创新应用能力四级。由机械基础模块支撑基础能力的培养,机械设计模块、机械制造模块、机电液控制模块和石油冶金装备模块支撑专业能力的培养,综合实践模块专注于综合应用能力的培养,机械创新模块服务于创新应用能力的培养。使用三类产品贯穿上述7个教学模块,将各个教学模块串联成一个整体,培育学生的系统观和整体观。在教学项目开发和教学方法上采用“产学结合、虚实结合和赛课结合”的方式。 三、校企合作培养模式探索 产教融合是本次教学改革和高校转型发展的根本指导原则。产教融合的实施效益可以从学生、教师、学校和企业等四个主体来分析。(1)学生方面:基于产教融合的教学方法、教学内容和教学案例可以激发学生的学习兴趣,明确学习目标,改善学习效果,提高动手能力和实践能力,使之更适合企业需求。(2)教师方面:产教融合要求教师深入企业、加强与企业的联系,从而更进一步地了解企业和社会的需求,避免“盲教”。同时在与企业导师合作指导学生的过程中将有助于提高教师的工程实践能力。(3)学校方面:产教融合为进行应用技术大学试点探索新的教学方法和人才培养模式,为学校成功转型积累经验,提供参考。同时,与地方中小企业的合作也为学生就业难题提供新的解决途径和解决办法。(4)企业方面:首先,企业与学校深度合作,所合作企I亦可借助学校的科研平台和人才优势,解决中小企业技术力量薄弱的问题。其次,企业与学校合作培养学生的工程能力也是响应国家政策,为政府排忧解难,对提高企业社会效益和社会美誉度具有一定的作用。另外,改革方案也为企业选拔优秀人才提供了一个更为可靠的解决方法。 1.产教融合中联合培养企业的选择。(1)签署联合培养协议的企业数量要多。在不影响企业生产的前提下,考虑企业可接纳人数的限制,参考国外高校人才培养的实习生制度,将学生分散到各个企业中去,每个企业安排2-10名学生,故签署合作的企业数量要求众多。例如重庆科技学院机械与动力工程学院为了完成机械设计制造及其自动化或机械电子工程两个专业学生的联合培养工作已经与40多家重庆本地的从事各种设备(或机电一体化装备)设计制造的中小企业签署了产学研合作协议。他们计划将签署合作协议的企业数量扩展到100-150家。(2)合作企业突出地方性。在企业的一年学习期间,需要将理论知识与实际工程项目结合,注重实践动手能力和解决问题能力的培养,学生需要与专业教师之间频繁联系交流,同时为了对学生监管的方便,离学校空间距离不远的地方性企业无疑是最佳的选择。同时要了解地方经济的发展、地方企业对人才的需求,使得培养的学生更能快速融入地方经济,服务于地方经济,体现学校的地方性特色。(3)合作企业以单件小批量生产模式从事设备(装备)的设计制造为主。所选择的企业大部分均为单件生产模式的集设计与制造一体的装备或机电一体化产品生产企业。因为该类型的企业从概念设计、详细设计到生产制造以及生产管理等所有生产内容均有所涉及,使得学生可以得到更为全面的锻炼;同时,这类企业对技术人员的需求更为旺盛;另外,大批量生产模式企业生产的产品较为单一,技术也较为成熟,而单件模式的企业产品开发项目众多,更适合于基于项目教学的培养方式。(4)合作企业的生产规模以中小型为主。一方面因为这类企业技术力量薄弱,对专业人才更为渴求;同时这类企业灵活多变,对市场反应灵敏,产品开发速度快,适合学生培养。另外,学校导师组对企业也可以起到技术支持作用,企业有与高校合作的意愿和动力。 2.企业学习阶段的实施和运行。在企业学习培养阶段,学校与企业之间应该建立全方位的合作关系,形成一套系统的有机的运行机制。共同商定学生的培养计划、学生的监管、学习效果的评价以及学校对企业的技术支持等。学校需将所签订联合培养的企业按照产品类型进行分类,然后成立一批“导师组”,“导师组”由学院不同知识结构的老师及企业一线工程师组成。由导师组负责学生在企业学习阶段的指导、联系、管理和学习质量监控。全过程参与学生专业课程学习、毕业论文(毕业设计)的指导等。教学方式:采用“教师提出问题-学生自主学习-实践-教师辅导”的教学模式。重点是深度参与项目关键技术、设备的开发与改造,并通过专业知识、相关资料、计算分析等方法解决其中的部分问题,以实际项目为驱动,完成专业课程的学习及完成设计、制造、生产管理等技能训练。考核方式:主要考察基本理论在实际工作中的应用及动手操作能力。导师组对课程学习报告、以案例为内容的大作业、以项目为对象的课程论文、学习小组(或)专题的汇报和答辩以及其他要求进行综合评定,确定学生学习成绩。 在“中国制造2025”和“工业4.0”背景下,中国要想实现从制造大国到制造强国的转变,适宜智能制造的应用型人才的培养将是实施“中国制造2025”的关键。智能制造专业人才培养要建立以市场为导向、制造企业深度参与、校企融合、多学科联合共建的智能工场结合以非正式学习形式的人才培养模式。 作者简介:何高法(1972-),男,安徽舒城人,重庆科技学院机械与动力工程学院教授,博士,主要从事先进制造技术、精密测量技术等领域的科研和教学工作,已20余篇。 智能制造论文:机电一体化技术在智能制造中的应用分析 摘要:进入21世纪以来,人工智能技术取得飞速发展,在工业制造中人工智能发挥的作用越来越明显,尤其在南方沿海发达地区,很多企业都已经几乎实现了100%智能化无人生产。在工业制造领域,机电一体化技术成为当前最炙手可热的技术和应用。本文主要立足于机电一体化人工智能技术所处的特殊的宏观时代背景,对其在机械制造领域的应用现状、呈现的特点及存在的问题等做梳理分析,结合当前最新的理论与发展实际,探讨改进的措施和对策。 关键词:机电一体化;智能制造;应用 随着经济社会的进步与发展,机电一体化在工业制造生产中的应用越来越广泛。所谓机电一体化,通俗讲就是机械电子学,是电子信息科学技术在工业制造领域中的应用。在当前激烈的市场竞争中,可以说机械化程度的强弱,已经成为企业竞争实力强弱的体现之一。因此,从企业发展的角度看,不断加强机电一体化技术的推进,是企业长久发展直观重要的推动因素。 1机电一体化的意义 所谓机电一体化,主要强调的是将机械技术与电子技术之间的结合,在当前计算机技术的高速发展,再加上网络技术的辅助性作用,使得机电一体化的发展提升到一个新的高度上来。从客观上来看,机电一体化已经成为集中计算机技术、信息技术与自动化技术等为一体的综合性技术体制。在未来,C电一体化会朝着更为广阔的应用空间发展。 2机电一体化发展的现状 机电一体化技术研究的时间比较常,在发展的初期人们并没有实现电子技术与机械技术的融合,还将其视为分裂的个体,主要是靠电子技术在机械工业中的应用,来提高机械生产效率,提升产品质量。但是,在当时的发展阶段,机械工业与电子没有融合,还是独立的个体存在于机械生产中,使得其发展水平并没有达到预期的水平和目标,应用范围也并不十分广泛,技术没有得到充分发展。 如今的机电一体化技术,尤其是在一些大型企业的生产过程中,涵盖了机械技术、电子技术、控制技术、计算机技术、声学技术、光学技术等。机电一体化技术的发展依赖众多科学技术的发展,机电一体化的发展是为了适合生产的实际需要,机电一体化技术将更加的智能化、模块化和网络化。机电一体化技术能够高度的模拟人脑,对整个的生产过程进行分析和判断,发出各种操作指令,完成复杂的生产,对生产所用的机械设备进行智能控制,整个生产的过程也十分的人性化,电脑代替人脑进行控制大大的减轻了人们工作的负担。当前,在全球化趋势的推动作用之下,工业生产已经并不单纯局限于某一个单独的领域当中,而是就地取材,遍布世界的诸多角落。所以,关于机电一体化的含义也被融入了新理念,因此,在现代化机电一体化技术当中,我们不难看到远程控制技术和远程监视技术的存在。伴随着科学技术的不断发展,机电一体化技术也处于不断完善与发展的过程当中,在未来,势必会突破原有的生产模式,从而对于机电产品的部分标准进行统一与规范。 3机电一体化技术在智能制造中的应用 3.1在自动生产和自动机械中的应用 当前,机电一体化在企业当中已经得到了广泛地应用,其中最为突出的就是智能化制造技术的应用,不仅体现了自动生产线在实际生产当中的运用,也体现了自动机械在实际生产当中的运用。无论是现代传感技术,还是电子技术,在实际生产当中都有着一定的运用。我们将计算机化的制造系统成为柔性制造系统技术,对于这一技术来说,将数控机床、计算机、工业机器人等进行连接,从而成为一个生产网络整体当中的生产技术。其存在着一个显著的优势,就是能够满足于生产部门所提出了相应问题[3]。 3.2计算机的集成化体制 基于当前的战略发展理念,借助于全局动态的形势,能够帮助促进整个计算机集成制造系统的完善与优化。在这一体系当中,其建立与组合,并不单纯是子系统的简单组合,而是立足于当前地系统,将各个部门之间的界线得以突破,在这一系统当中,制造系统是主干系统。对于企业本身来说,在其具有一定的集成性特征时,就能够对于生产因素当中的各项资源进行优化配置,从而在客观上保证生产开发水准的提升,使得企业当中所蕴含的潜力和发展潜力被激发出来。 3.3在工程建设当中的使用 机电一体化在工程建设当中的使用,能够体现在以下几个方面:首先,在建筑物照明系统的应用,在@一功能当中,主要能够通过通信系统和计算机控制系统联合实现的,因此,对于不同时段的照明系统,应当进行有效控制。在这一照明体系当中,对于照明时间的自动控制,能够帮助减少电能损耗,实现智能化控制。其次,在建筑内部空调系统的控制方面,也存在着智能化特征,利用比例积分调节器闭环的形势,从而对于不同季节的空调使用模式进行设置,这样能够实现空调的智能化调节,保证整个建筑物的室内空气的优化,从而最大程度上减少能量的损耗。 4机电一体化未来使用的方向 首先,在当前机电一体化趋势越来越明显的背景之下,其已经开始逐渐朝着微型化的方向发展,而就微型化发展本身而言,体现出来的是对于高新科技产品的发展与完善。就现有状况来看,由于卫星机电一体化产品在题记方面相对比较小,所以损耗的能量也不是很大,能够完成很多任务。 其次,从智能化角度上来看,工业领域对于人工智能的重视程度已经提升到一个新的程度上来,其中不仅涉及到机器人智能应用,也涉及到相应的数控智能应用。虽然当前的数控机床领域,并不能够与人类一样实现完全地智能化,但是,拥有部分人类智能的性能对于提升机电一体化产品的性能有着极强的帮助作用。 再次,无论机电一体化的发展方向如何,其最终目的始终是为人类服务,所以,在实际设计的过程当中,应当尽可能保存人性化的设计,在色彩和造型方面起到一致性,在满足上述条件之后,可以融入艺术性色彩。 5结语 总的来说,机电一体化设计对于人类的影响是极大的,这也是当前现代化经济发展的产物,也是多重高新技术的集合体。因此,在未来研究与发展的过程当中,有必要在智能性方面进行深入研究,从而实现生产方式的深化改革,保证生产质量和效率的提升,与以人为本的发展理念相契合。 智能制造论文:机电一体化技术在企业智能制造中的发展与应用 [摘 要]随着科学技术的不断进步,机电一体化也得到了快速的发展,并且其生产应用范围逐步扩大,机电一体化技术已经成为工业化发展的动力。机电一体化技术实现了电子与机械的紧密结合,从而实现了对机械设备的智能化控制和管理,这也是智能制造的构成基础。在实际的生产制造中,智能制造基本上包含两方面的内容,一是智能制造系统,另一个是智能制造技术。智能制造已经成为社会工业化发展的主体,使工业生产更加的智能化、人性化,可以准确控制生产过程。而智能制造的发展离不开机电一体化技术,加强机电一体化技术在智能制造中的研究具有重要的现实意义。 [关键词]智能制造;机电一体化;应用 前言 在当前市场竞争日趋激烈的形势下,机械制造企业都在努力革新自己的生产技术和设备,探寻新的生产方式,而智能制造作为一种更加先进的生产方式,自然就引起了越来越多人的重视。现实中,智能制造一般包含两层含义,一层是实现智能制造过程中所需要用到的各种先进技术,另一层就是指代智能制造系统。智能制造技术的提出和应用目的就是为了实现智能生产方式,构建智能化的制造系统。可以这么说,在机械制造领域实现智能化制造也是机械制造发展的必然趋势,对提高生产管理能力、生产效率以及企业效益等均具有极其重要的现实意义。 1 智能控制系统种类 智能控制系统的好坏决定着机电一体化系统的优劣。广泛应用于机电一体化的智能控制系统有:神经网络系统、模糊控制系统、家控制系统以及分级递阶智能控制系统等等。分别给予介绍:(1)专家控制系统。该系统汇集人的知识、经验以及技能于一体,将其录入到计算机中,按照编制好的指令程序对运行控制系统进行操作;(2)分级递阶智能控制系统。该系统又被称为分级控制系统,基于自组织和自适应控制,通过组织级、执行级等发挥控制作用;(3)神经网络系统。在机电一体化中,神经网络系统的应用十分广泛,其控制原理是:通过人工神经元、神经细胞等,进行非线性映射、对人的智能进行模仿以及分布处理等.其优势是:适应性强,能够实现自组织控制等;(4)模糊控制系统。在专家模糊控制中实现了多层次知识的表达和利用,对于提高控制的智能化来说十分有利;基于神经网络的模糊控制能够实现相应的模糊逻辑控制功能。 2 机电一体化技术在企业智能制造中的发展与应用 2.1 传感技术的应用 传感技术是机电一体化技术中的一个重要技术之一,由于其具有较高的精准性与敏捷性,可最大限度地免受来自外界其他信号对设备的影响,若将其应用于智能生产中则将会发挥巨大的作用,而普通的传感器则效果不显著,若要使用还需构建相对应的传感器网络系统,这样才能实现信息之间的对接与传输,并借助计算机将所收集到的信息进行整合与分析,从而使整个生产过程得以有效控制。纵观当前各大生产制造中所使用的传感器,我们发现其主要使用的是光纤电缆传感器,并使用标准化的接口,这样可大大降低设计的难度与标准,在一定程度上也可节约一定的成本。 2.2 数控生产中的应用 在我国机电一体化最早应用在数控加工技术中,对提升我国机械制造水平方面发挥了重要作用。机械制造业的发展水平直接关系到我国的工业化水平,将机电一体化技术应用到数控制造中,在提升机械加工精度以及机械加工效率方面发挥了重要的作用。数控生产的价值主要体现在加工精度上,所以数控生产对智能控制系统要求十分严格。目前数控机床中的智能控制系统基本上采用CPU和总主线模式。该模式利用在线诊断技术和智能控制技术,实行三维仿真,模拟数控技术加工的整个工程,为数控机床的实际操作提供重要的依据。 2.3 自动生产线与自动机械的应用 目前许多大规模生产企业基本上都采用了自动化生产线和自动生产机械。该技术主要是借助电子技术中的光电控制系统以及人机界面控制装置,从而对生产流程实现全面的控制。自动生产线与自动机械应用的范围十分的广泛,例如在电脑、手机等都已经实现了自动化生产线。智能制造企业在生产的过程中融合柔性制造系统,主要利用计算机控制系统对生产设备进行有序的融合,即数控设备、计算机设备等生产要素实行一体化管理,从而实现集约化、网络化生产。 2.4 工业智能机器人 工业智能机器人是当前机电一体化技术在智能制造中最先进的应用,并且结合了多种先进技术,是人工智能技术、仿生学还有计算机系统等众多学科相互作用的新型成果。机器人是当期科学技术的研究重点,智能机器人技g是控制论、传感技术以及信息技术等综合体,我国在其研究上已经取得了一定的成绩,并且在生产行业中已经得到应用。工业智能机器人的出现,在提高产品质量,增加产量以及减轻员工劳动强度方面发挥重要作用。工业智能机器人在应用的过程中具有明显的优点:一是能够有效甄别信息资料;二是可快速地完成较为复杂的工作流程;三是生产的精准度高,可应用于军事生产制造中,受到社会各界的认可。 结束语 总而言之,机电一体化技术作为实现智能制造方式所不可获取的一种关键技术,将其与智能制造技术进行结合应用具有重要意义,必须引起我们高度的重视。此外,智能制造技术和机电一体化技术的结合还会推动二者各自拥有各大的发展空间,这对机械行业的未来发展也将产生巨大的积极作用。 智能制造论文:3D打印分布式智能制造模式创新 摘要:基于中国3D打印制造模式创新的现实需求,应用新兴产业创新管理的基本思想,通过对大量现实案例的总结,识别了3D打印分布式智能制造模式的P键要素,揭示了3D打印分布式智能制造模式的管理特征,基于传统集中智能制造参照模式提出了全价值链整体解决方案下的3D打印分布式智能制造创新模式、跨界平台服务模式下的3D打印分布式智能制造创新模式。最后,给出了推进我国3D打印分布式智能制造模式发展的政策建议。 关键词:3D打印;云智能平台;分布式制造;管理特征;模式创新 作为第三次工业革命重要标志的3D打印(3D printing)引起了社会各界人士的广泛关注,中国为此专门出台了重要文件――《国家增材制造产业发展推进计划(2015~2016年)》,以推进这一战略性新兴产业的发展。 3D打印制造技术具有产品设计民主、无限满足个性化需求、单件或小批量制造、精确地点打印等典型特征[1],其中:产品设计民主、无限满足个性化需求等特征将促进“以企业设计师为中心”的产品专制设计模式向“以客户为中心”的产品民主设计模式转变[2],单件或小批量制造、精确地点打印等特征将推动“大规模集中制造模式”向“单件或小批量分布式制造模式”变革。因此,3D打印制造技术与新兴信息技术的深度融合,将产生引领高端制造业革命的优秀发动机――3D打印分布式智能制造模式[3],该制造模式的突出优势在于可制造复杂和个性化的特殊产品[4]、可提升产品的研发能力和设计水平、可创造新的就业机会和形成新的经济增长点[1]。 学者们对“3D打印制造技术所导致的制造模式变革”这一前沿领域的相关研究明显滞后于社会实践,这主要是由于管理学者应对挑战性问题的勇气不足、缺少文献和数据、缺乏自然科学知识等原因造成的。因此,本文研究3D打印分布式智能制造模式创新具有十分重要的理论意义和实践价值。 1关键要素 云智能制造是一种依托新兴信息技术和公共服务平台,为消费者提供各种按需制造和服务的智能化制造新模式[5]。在此基础上,可对3D打印分布式智能制造模式作如下定义:针对消费者的个性化需求,借助于物联网、云计算和大数据等新兴信息技术与公共服务平台,联合具有不同生产规模和能力、处于不同地域的3D打印制造企业,提供成本低、质量高、使用易的个性化产品制造新模式。依据此定义,可以识别出该制造模式所蕴含的关键要素。 113D打印制造技术 3D打印是一种做增材制造的先进制造技术,被广泛应用于消费行业和工业领域,取得了很大效益,典型案例见表1所示。据统计,在1988~2010年间世界3D打印产业产值保持着年均26%的增长速度,预期在2020年全球规模将达108亿美元[1]。但沃顿商学院的Karl Ulrich教授表示,要快速拓展3D打印的主流应用市场,就必须开发出与3D打印制造技术相匹配的制造模式。由表1可知,随着3D打印制造技术与物联网、云计算和大数据等新兴信息技术的深度融合,可以利用新兴产业创新管理的基本思想,开发出能够有效克服传统制造模式在产品设计不民主、无法充分满足消费者个性化需求等缺陷的3D打印分布式智能制造创新模式。 然而,传统集中智能制造模式尚存在一些缺陷:首先,采用“以企业为中心”的专业设计师主导的产品设计模式,该设计模式难以准确把握消费者的需求;其次,采取模具铸造和机械化加工等硬件制造方法,其造型能力有限,难以实现宏微结构一体化制造和复杂结构制造[4]。再次,采用系统化的产品物流与仓储设施,产品制造后需要运送到各地,会消耗大量人财物。最后,采用大规模集中制造的生产方式,企业与社会大众在产品设计、产品制造、产品消费等环节的动态交互显得无足轻重,消费者因为没有更多选择只能被动接受产品,难以满足消费者的个性化需求。 32全价值链整体解决方案下的3D打印分布式智能制造创新模式 对传统集中智能制造模式作进一步改进,可以开发出全价值链整体解决方案下的3D打印分布式智能制造创新模式(见图2),与前者相比该模式有如下发展:首先,3D打印分布式制造代替了大规模集中制造;其次,系统化的产品物流转变为最后一公里产品物流;第三,零部件供应企业和产品库存消失;最后,通过搜索和众包的方式,网络社会大众中的创新者可充分参与企业创新。 由图2可知,该创新模式可以有效克服传统集中智能制造参照模式的缺陷:首先,采用3D打印制造技术,降低了单件小批量产品制造、复杂结构产品制造的成本;其次,采用以消费者为中心的产品民主设计模式,通过搜索与众包方式,网络社会大众中的创新者可参与企业创新,共同设计出能够充分满足消费者个性化需求的产品;第三,采用社会大众参与产品制造的全价值链模式,有效衔接了消费者的个性化需求与企业的制造能力;最后,采用分布式制造模式,可有效解决3D打印目前存在的打印速度慢、难以批量制造等问题。例如,实力雄厚的大企业3D Systems公司就采用了该创新模式。 33跨界平台服务模式下的3D打印分布式智能制造创新模式 随着大数据、物联网、云计算等新兴信息技术深度融入各行业,企业的边界变得模糊,这种趋势将深刻影响企业的制造模式,甚至重构其企业文化和组织结构[12]。在这一情景下,企业管理者将会发现更多跨越领域进行合作的创新机会,这就是跨界的基本思想[13]。基于此,对全价值链整体解决方案下的3D打印分布式智能制造创新模式作进一步改进,可开发出跨界平台服务模式下的3D打印分布式智能制造创新模式,如图3所示。与前者相比,该创新模式有如下变化。首先,虚拟控制决策中心① 替代了实际的企业管理决策中心;其次,由C2B2C的两面市场模型取代了C2B的价值链模型。第三,由工商一体化的产品自制转变为外包产品制造业务。 在基于跨界平台服务的3D打印分布式智能制造创新模式下,实力雄厚的大企业将转变为平台型虚拟企业以实现跨行业混合经营,否则就会因为难以准确找到自己的竞争对手和目标消费者而出现经营困难,甚至破产;小企业则可利用其大企业所不具备的灵活性优势,借助于开放的云智能平台展开业务经营,极大降低了与大企业竞争的门槛。例如,Shapeways公司就采用了跨界平台服务模式下的3D打印分布式智能制造创新模式。 4结论与建议 在我国大力推进3D打印这一战略性新兴产业发展的大背景下,本文采用大量案例总结与文献分析相结合的研究方法,识别并刻画了3D打印分布式智能制造模式的关键要素,揭示了3D打印分布式智能制造模式的管理特征,基于传统集中智能制造参照模式提出了全价值链整体解决方案下的3D打印分布式智能制造创新模式、跨界平台服务模式下的3D打印分布式智能制造创新模式。研究成果能够为促进我国传统制造业的升级改造、推动我国3D打印智能制造模式创新提供重要的理论支撑与决策借鉴。 然而,3D打印分布式智能制造模式创新不是一蹴而就的,需要依靠官学商的共同努力。基于此,本文给出如下政策建议:(1)科研投入。3D打印分布式智能制造模式的发展要依托技术创新和管理创新。国家应加大对材料技术、新d信息技术、打印装备、软件技术、组织和管理创新等关键领域的科研资金投入力度,重点扶持新兴信息技术与3D打印制造技术融合的交叉领域研究,鼓励经济管理学者对3D打印制造技术领域的管理创新进行探索性研究。(2)产业链规划。3D打印分布式智能制造模式创新将催生新的产业链形态,这需要完善的供应商、服务商和市场平台体系,包含工业设计机构、3D数字化技术提供商、3D打印机及耗材提供商、3D打印设备经销商、3D打印服务商、第三方检测验证支持、金融支持、知识产权保护支持等等。国家应制定3D打印产业链发展规划,推进行业协会和产业联盟的建设,推动产学研协同创新、知识产权保护法案制定、技术和行业标准制定。(3)平台建设。云智能平台是3D打印分布式智能制造模式的优秀要素,是一种面向行业、服务企业、对离散的社会服务资源起带动作用的公信度高、服务面广、公益与效益相结合的服务性平台。政府应主导云智能平台的建设,基本思路是政府引导、多元化投资主体、企业建设和运营[11]。(4)人才培养。3D打印制造技术的特征不仅要求从业人员掌握技术创新、组织和管理创新、服务和艺术创新等多方面的知识和能力,还应具备与不同领域的专家合作进行协同创新的能力和素质。因此,3D打印分布式智能制造模式的创新发展需要更加灵活和自由的专业人才培养模式,可采用线上线下互动配合、产学对接、实战训练的三维3D打印专业创新人才培养模式,以应对未来3D打印产业发展对人才的需求。 智能制造论文:面向智能制造的特色网络工程专业人才培养的研究 摘要:在国家提出振兴东北老工业基地,提出工业智能制造2025、“互联网+”等重点战略部署的新形势下,处于政策高地中的辽宁,面临相关人才缺失的巨大压力,而多数高校网络工程专业的设置上仍偏重于传统网络运维。为此,本文研究了面向工业背景的特色“网络工程”专业的建设和工程实践能力培养问题,提出了立足辽宁自身需求的高校网络工程专业的改革方案,并在我校网工程专业进行了相应试点。试点结果表明,对于以应用型人才培养为目标的普通高校来说,对原网络工程相关专业进行特色改革可以有效地满足地方对该领域的人才需求,同时也提高了该专业的学生学习兴趣和就业前景。 关键词:东北老工业基地;互联网+工业;智能制造2025;网络工程专业应用型人才培养 一、引言 在我国提出智能制造2025的背景下,研究面向工业特色的“网络工程”专业的建设是我省目前迫切需要解决的问题;另一方面,“网络工程”是一门实践性很强的技术性学科,同时,工业领域对该专业的工程实践能力培养要求很高。因此,面向东北老工业基地的特色“网络工程”专业应用型人才培养的研究具有极大的现实意义和研究价值。 二、专业建设总体规划方案 1.专业定位、专业特色和培养模式。①专业定位,为抓住辽宁省大力发展精细化工产业这一良好契机,结合教育部新颁布的《普通高等学校本科专业目录(2012)》以及辽宁省重点产业集群基本情况,并根据我院现阶段自身特点,我院将以“地方性,应用型,国际化”为办学方向,明确地将我院专业定位为“工程应用型”。②专业特色,主动适应地方经济发展对本专业人才的需求。在深入调研的基础上,结合学院的办学经验,明确专业定位为依托合肥学院,立足安徽,面向全国,培养适应面宽、实践能力强、具有创新思维和敬业精神的计算机工程应用型人才。③培养模式,结合地区经济社会发展对计算机专业人才的层次结构、就业去向、能力与素质等方面的具体需求,注重理论与实践结合。强调以知识为基础,以能力为重点,知识、能力、素质协调发展,注重对学生实践能力、沟通与合作能力(理解、表达、团队合作)、创新能力(理论应用)的锻炼和培养。在专业方向、课程设置、教学内容、教学方法等方面均以知识应用为重点。 2.专业建设指导思想和基本思路,在辽宁省大力发展精细化工产业和辽宁省重点产业集群基本情况的大背景下,以国家教育部学科建设和专业建设有关文件精神为指导,坚持以人为本,不断改革,努力创新;以学科建设为龙头,以师资队伍建设为关键,以人才培养为根本,规范各项管理,全面提高专业办学水平和能力。并依据按以下基本思路开展专业建设工作:①专业规模适度发展,从现在四个专业年招生9个班逐步发展到六个专业13个班。其中拟申办“信息安全”专业和“物联网技术”专业,这两个专业均是“工业自动化”和“信息化”两化融合过程中急需的专业,也是精细化工产业发展所需的辅助专业。②在全面加强国际、校企合作办学,本着“加强基础、拓宽专业、优化课程、突出实践”的原则,完善人才培养方案,强化国际、校企合作。③按照工程素质和应用创新能力的培养这一基本思路,对实践教学的各环节进行有机整合,形成以工程技术应用为主线的递进式(基本技能训练、工程素质综合训练、创新能力培养)实践教学新体系。拟在实践教学内容中特别加入与精细化工产业相关的管理类软件、生产控制与仿真类软件开发实训。④强化学风建设和素质教育,培养全面发展的学生。⑤树立以“学生”和“教学”为中心的全面服务意识,建立系统的教学评估、检查体系与监控网络,形成教学活动健康运行的长效机制。 3.实习基地建设规划,在现有实习基地的基础上,进一步拓展在辽宁地区与精细化工产业相关或辽宁省重点产业集群中的企业实习基地。①每年选派一定数量学生到基地进行认识实习和生产实习,企业为本专业的实践教学提供支持和帮助。同时,针对本专业大四毕业生,通过学生与企业双向选择方式,实施校企业学分置换。②双方合作开展有关课题的研究。实习单位可以根据企业目前实际运营过程中存在的难点、重点问题,提出具体课题,由实习单位、学院和学生共同组建项目组,定期展开研究、探索解决方案的相关活动。③双方合作开展培训工作。我院教师可为实习单位员工开展针对性地相关培训,同时也可邀请实习单位的工程技术人才不定期来我院兼课或做讲座。④充分发挥合作企业所具有的工程教育资源优势,与本校的人才培养优势实行优势互补,将更多具有综合性、实践性、创新性和先进性的企业课程引入到教学中。 三、特色“网络工程”专业的建设 首先,我们对工业企业进行了大量调研,形成了专业需求报告。其次,结合国内外相关专业建设情况,针对工业企业需求报告进行了面向工业背景的特色“网络工程”专业方向课程建设和相关实验和实践环节的设计,形成系统、全面的“网络工程”专业的建设方案。再次,对方案进行了广泛意见征求,请了教育界和工业企业界专家进行评估和考核,同时进行了试点。最终形成了以下特色。 1.专业特色,以网络通信技术和计算机技术为基础,突出工业控制网络、无线传感器网络和物联网等跨学科综合技术的培养,使本专业培养的学生不仅具有商业网络应用系统设计和网络工程设计能力,更具有面向工业网络应用系统设计和网络工程设计能力的特色优势。 2.办学特色,指导思想:宽基础、重技能、有特长、广选修。培养计划:制定了“先基础、后专业、理论与实践同步”的培养措施,与学校的优势学科联合,共同培养(面向工业背景的特色“网络工程”专业)。就业前景:紧跟国家发展和人才需求导向(在未来五年至十年内对面向工业和商业的泛在网络建设的人才需求极大,而目前该方面的人才短缺),本专业正是针对这一市场需求培养人才,充分依托我校特色优势化工工业背景,有效地提高本专业毕业生的市场竞争力。 四、小结 我校网络工程专业从2010年开始招收第一批本科生,因为是新办专业,每年最多招收一个班,在校生人数为120人。从2010年制定的培养模式开始,该专业经历了三次培养方案的制定工作,分别为2010培养方案、2013培养方案和2016培养方案。在这三个培养方案中,我们都采用了“3+1”的工程教育培养模式,即3年完成公共基础知识、专业基础知识和专业知识的学习,第4年进入全年技能实践培训学习。一部分学生进入企业实习,另一部分学生在学校继续完成技能培训。而教学内容设定上,在参考国家专业委员会认定的专业知识体系基础上,根据工程技术人才需求,按照工程教育的思想,分别设定了本专业的三个培养主线,即企业级网络工程系统设计与实施、java企业级网络应用系统设计与开发、.net企业级网络应用系统设计与开发。以一个企业级项目为指导,所涉及的项目实际内容分散到专业知识体系涵盖的课程内容中,学生在第4年实践环节开始时,就能以团队或个人的形式,掌握专业各项知识和技能。就目前培养模式看,已经接近于CDIO的工程教育理念,其培养的人才定位于服务辽宁智能制造行业。 智能制造论文:计量科学在智能制造产业中的应用 摘要:分析国内智能制造领域的各种问题,指出我国推进实施“中国制造2025”战略,必须狠抓优秀关键部件自给率、提高精密测量技术,将计量科学真正应用于智能制造领域,实现复杂参数测量的等效一致性和关键技术标准的国际接轨,才能从根本上摆脱高端制造业受制于人的局面。 关键词:计量科学;智能制造;人工智能;国家质量基础; 0引言 中国对智能制造和产业自动化升级的需求,催生了巨大的机器人市场。然而作为新兴智能装备制造业的机器人产业,计量标准体系的缺失,可能令机器人产业难以走入良性循环,进而影响我国智能制造产业的发展。世界领先的工业机器人制造商ABB公司质保及校准部经理Peter Fixell认为:“一台真正好的工业机器人,应该在其整个生命周期内都会保持良好的精度……”。然而在中国,一直是国外机器人的天下。因此,尽快制定我国具有自主知识产权的机器人基础标准和计量检测体系,打破国际技术性贸易壁垒并实现与国际标准接轨,为推进机器人产品走向市场奠定基础,对推动中国制造抢占高端制造业市场具有重要意义。 1智能制造的发展现状 智能制造源于人工智能的研究。一般认为智能是知识和智力的总和,前者是智能的基础,后者是指获取和运用知识求解的能力。智能制造应当包含智能制造技术和智能制造系统,智能制造系统不仅能够在实践中不断地充实知识库,具有自学习功能,还有搜集与理解环境信息和自身的信息,并进行分析判断和规划自身行为的能力。 早在2011年,美国就率先了国家先进制造伙伴计划,重点关注和支持智能化技术和智能制造。德国作为全球制造业中最具竞争力的国家之一,也于2013年了工业4.0战略。其他制造业区域如欧盟、日本、韩国也纷纷了与智能制造相关的国家机器人发展战略。可见当前,新一轮工业革命已成为世界各国战略布局的主要方向,发达国家和地区纷纷把智能制造和机器人作为国家战略,抢占智能制造技术和市场的制高点。以机器人、智能制造为代表的“工业4.0”时代已悄然来临。我国经过多年的高速发展之后,已进入经济发展的新时代,目前是在由制造业大国向制造业强国迈进的关键时期。 中国工程院院士卢秉恒就中国制造业的发展提到了支撑智能制造的三大技术:机器人、智能装备、3D打印机,其中机器人技术是助推智能制造的关键之一。与此同时,自2013年起连续三年时间内,我国已提前步入机器人时代,产业急速井喷,目前已然成为世界第一大机器人市场。 然而,我国的机器人产业大而不强。首先,我国的装备制造业中,关键零部件自给率低,如目前80%的集成电路芯片制造装备还严重依赖进口,更别说高性能传感器、先进材料以及高速精密轴承等。 其次,我国装备制造业中先进技术对外依赖度高,精密测量技术、智能控制技术、智能化嵌入式软件、机器视觉都非常缺乏。新型传感器的感知技术、在线分析技术、大功率变频技术等构成智能制造装备或实现制造过程智能化的重要基础技术主要依赖进口。 这些电路芯片、先进传感器、精密测量和控制技术都是机器人产业、智能制造的基础。机器人的材料、关键零部件到整机、装备到系统集成,都需要进行测试,才能检验其是否满足性能的要求。伴随着机器人产业的发展,作为直接关联的传感器、仪器仪表和计量测试行业,成为未来的重点发展方向。 2计量科学是智能制造能力提升的保障 2016年是国家“十三五”规划开局之年,也是“十三五”规划的政策落地年。为推动中国传统制造业转型升级和可持续发展,加快智能制造技术与装备创新发展和产业化,不单政府在积极制定政策助力中国制造协同创新发展,高校、研究院所、企业等机构也自发组织产业协会和联盟,期望通过机器人技术推动制造业实现跨越发展,最终实现我国从“制造大国”向“制造强国”迈进。 在各类国家创新能力的驱动和评价模型中,很少提及计量和质检工作,但是计量质检水平却又被确认为国家竞争力和国家综合国力的最直接的体现。这说明计量和质检工作对促进国家创新能力的系统性作用的研究和认识还十分欠缺。以机器人技术中的传感器为例:对于机器人来说,传感器必不可少,同时,机器人对传感器有非常严格的要求,主要表现为准确度高、可靠性强、稳定性好;电磁干扰、强机械振动、灰尘和油垢等恶劣气候环境和机械环境下抗干扰能力也非常关键;最后就是整机性能和安全、噪声、储能和易于校准。 此外,复杂的几何量测量也是智能制造的优秀关键。只有几何量测量仪器结合智能制造中工业机器人,形成智能制造的全方位感知系统,才能促进制造过程中的智能化,为真正形成智能制造打下坚实的基础。然而,我们也要清楚地意识到,目前几何量仪器自动化程度极低,还不能形成网络化,难以在测量现场形成测量数据。 伴随着智能制造的快速发展,计量科学家也在努力研究新的非接触测量技术、在线测量技术、自动测量技术,使其能满足智能制造的高准确度需求。在“2014中国仪器仪表学术产业大会”上,学术界和工业界一致将“智能制造”作为当下的最重要的议题,指出传统仪器仪表行业应借助“智能制造”寻求新的突破。而我国质检和计量部门也在积极寻求和高校、研究院所合作,以期在智能装备制造产业发展中牢牢占据科技领先地位,表1为近年来寻求技术合作的情况。 从表1可以看出,地方政府、高校已经开始围绕战略性新兴产业开始了“政产学研”的合作,充分发挥科研机构、高等院校科研优势,有效提升质检技术机构服务能力,而且积极开展这些合作的省份均是我国机器人产业集群区,或者是经济发达、对外开放程度高、高校云集以及老重工业基地。这些监督、检验和测试中心的成立,对于未来加强我国机器人产品质量监督、相关测量仪器的准确度,提升智能制造产业质量水平有着重要的意义。 3计量科学和智能制造共同助力“中国制造2025” 地方政府在积极推进这项工作的开展,中央政府部门如科技部、发改委也都开始从顶层开始支持我国智能制造、计量科学的发展。2016年科技部会同国家质检监督检验检疫总局等13个部门,制定了国家重点研发计划《国家质量基础的共性技术研究与应用》重点专项实施方案。该方案聚焦产业转型升级、保障和改善民生、提升国际竞争力等国家重大需求。此项重点研发计划的实施,其中涉及了多处先进制造和智能制造方面的重点支持方向,如表2所示。 这里提到的国家质量基础(Nation Quality Infrastructure,NQI),是由计量、标准、合格评定(检验检测和认证认可)共同构成。这个概念是基于联合国工业发展组织和国际标准化组织在总结质量领域100多年实践经验而提出的,被国际公认是提升质量竞争能力的基石,更是保障国民经济有序运行的技术规则、促进科技创新的重要技术平台、提升国际竞争力的重要技术手段。 而对于测量仪器和高端设备来说,提升我国科学仪器设备的自主创新能力和装备水平也是当前的重中之重。国家科技计划管理部际联席会还设计了《重大科学仪器设备开发》专项来进行重点支持,以形成具有自主知识产权、“结实耐用”和功能丰富的重大科学仪器设备产品,并进一步服务科学研究和经济社会发展。 在《重大科学仪器设备开发》专项的申报指南中,提到“传感器”有29处,可见,《重大科学仪器设备开发》和《国家质量基础的共性技术研究与应用》两个重点专项对于未来我国的智能制造、高端计量仪器的研究有着非常大的支持力度。 4结语 智能制造随着全球制造业的发展而不断进步,而计量科学的最终目的就是支撑我国智能制造产业的不断发展。在这种新形势下,智能制造的发展就必须以智能生产为目的,以互联互通为手段,以计量测试为关键优秀技术,并能把一切测量结果进行综合分析和运用。在处理各种测量数据时,能够以反馈的形式,利用实时测量数据进行在线校准。整个智能制造过程中,实时、准确、可靠的计量无处不在,而这些对计量科学提出了全新的挑战。 虽然现有的计量技术还不能满足智能制造中对准确度、测量效率、测量环境的复杂性以及在线测量的要求。国家已经通过各种科研项目的支持和政策的引导,积极鼓励计量更进一步的发挥其重要作用。相信在“十三五”期间,伴随着我国科技体制的改革,一大批重大项目将会发挥其应有的作用。 智能制造论文:智能制造下的管理会计创新探索 摘要:为了加快我国制造业由大国向强国的转变,政府制定了“中国制造2025”规划,与之相对应的一个重要概念便是“智能制造”,对产业格局产生了深刻的影响。作为企业管理的基础,管理会计与智能制造在多方面进行高度融合。在智能制造的环境特征下,企业需逐步推进管理会计创新工作,努力实现自身绿色制造的转型和服务型制造的升级。 关键词:智能制造;管理会计;创新 一、研究背景 制造业在我国国民经济占主体地位,即是立国之根本、兴国之利器、强国之基石。在创新驱动下,许多新的生产方式、新产品、新形态和新的商业模式应势而生。“中国制造2025”规划正在推进,供给侧结构性改革不断深入,制造业的优化转型升级和创新发展都面临着新的机遇。智能制造内涵包括:一方面人工智能广泛应用于生产制造的各个环节,减缓相关人员的工作强度,以达到提高产品的质量与生产的效率的目标;另一方面其体现“互联网+”技术的创新需求,奠定了“新经济”桥梁的基础。管理会计为了与“智能制造”相适应,应实施“智能管理”,依靠“人工智能”大力提升其处理系统多样性和复杂性的能力;充分理解管理对象异质性,有效、合理配置智能化管理工具,最大限度发挥管理会计管理控制和信息支持的功能。 二、智能制造下的管理会计 (一)以“互联网+”为代表的现代科学技术,形成复杂多变的企业组织关系。要求管理会计控制系统不断通过优化升级产销流程,加强产品生产过程的可控性,同时重视企业价值增长的战略空间、管理过程、控制绩效,加大在不同战略选择下的成本管控力度,力求实现企业成本最小化和企业效益最佳化的最终目的。 (二)根据管理会计信息支持系统,有效、合理配置生产计划并掌控生产进度,深化产品生产的可视性。智能制造时代背景下,以网络通信技术为媒介,工业机器、设备、存储系统及运营资源紧密连接在一起,充分发挥了良好的信息集成功能,并依赖于开放的管理会计信息支持系统将技术与经济结合起来,实现管理会计“管理控制”与“信息支持”活动的横纵双向沟通与交流,实现企业财务与业务有机结合、敏捷快速运作。 (三)影响管理会计的价值增值目标。1.从企业的外部环境看,持续不断的推进智能制造,对降低智能设备等的成本费用有促进意义,零成本社会的内在属性在智能化设备的配套环境中也得到了体现。2.从企业的内部环境看,通过改革智能化管理会计的供给端结构,充分利用外部廉价的制造能力,将企业的固定成本转为可变成本,极大程度地提高企业的资源配置效率。 三、管理会计工具创新 智能制造是一个商业生态圈系统,由智能设备、智能工厂和智慧员工构成,结合企业具体的情境特征,创新管理会计工具可从智能制造与新经济的结合、智能制造与“互联网+”技术的融合程度上进行。 (一)约束理论(TOC),每一个组织的发展都会受到来自不同约束条件的限定及制约。智能制造业绩高低主要是从完工效益、存货和营业费用三个方面进行考察。根据约束理论,实现“互联网+”为代表的现代移动技术与企业生产经营活动的融合,有利于充分发挥企业的有形成本要素与无形成本要素。当前,依靠管理会计的创新驱动,智能制造的内在需求便是充分发挥无形成本的内在潜力。 (二)适时生产制(JIT),智能制造能使适时生产制进一步拓宽。适时生产制是作为一种无库存的生产系统,追求消除一切只增加成本而不向产品增加价值的过程。依靠价值链与供应链中的智能化成本管理,使企业线上与线下的经营活动紧密连接,使管理会计工具由时间驱动向时间与空间双驱动的融合创新方向发展。 (三)持续改善(Kaizen),智能制造对企业产生持续的改善作用,通过对产品与服务的质量、员工的努力、民主参与意识的高低等进行主动的沟通和调整,利于提高管理会计控制系统的效率与效果。实现智能制造与管理会计的结合,企业的成本或利润不仅仅是“数量”的要求,更是对“质量”的规范。 (四)精益成本管理(LCM),智能制造自身就是一种精益成本管理的过程。通过建立一种交互用户的平台,基于大数据分析,实现由生产型制造到服务型制造的升级,不仅为用户提供全流程个性化体验,而且能实现企业的价值的增值。 (五)业务流程再造(BPR),智能制造与科技创新相结合可能会引起激进式的流程变迁。伴随现代科技的的迅猛发展,工业机器人已经是十分重要的自动化工具。广泛运用工业机器人,不但提高产品的产量与质量,且对人身安全的保证、劳动环境优化、劳动强度降低、劳动生产率的提高、原材料消耗的减少和生产成本的降低具有非常意义。智能制造的业务流程再造是实现“互联网+”与新经济对传统产业的改造的一种新兴工具。 (六)平衡计分卡(BSC),智能制造与平衡计分卡的结合有两个重要的优点。一个是能增强管理会计的战略导向性,另一个是能够促使企业的前景理论与平衡计分卡执行力的紧密融合。智能化平衡应当包括两个层面:一是基本平衡,指长期目标与短期目标的平衡、实现结果与制约因素的平衡;二是具体平衡,具体指财务指标与非财务指标的平衡、实体价值链与虚拟价值链的平衡、链式整合链与网式整合链的平衡、内外群体的平衡、经营中的领先指标与滞后指标的平衡、学习与创新中的东方古典哲学与西方精细化管理的平衡。 (七)作业成本法(ABC),智能制造将从根本上对作业活动实现变革。智能作业管理能提供更加完整的成本核算信息,凭借合作联盟网站等网络式竞争平台,增强企业内外作业活动之间的合作、交流与服务,合作建立起产业作业链与技术联盟,形成网络集聚,扩大与拓展智能化作业管理的内涵与外延。 (作者单位:厦门立洲五金弹簧有限公司) 智能制造论文:智能制造背景下机械设计实验教学改革探索 摘 要:结合数控技术专业的学情特点、专业特色及智能制造的发展趋势,探索了机械设计基础课程基础型实验、综合型实验及创新型实验教学内容的改革;基于该实验教学的实践性特点,探索了动静结合、信息化导入、理论教师参与实验操作等教学手段,同时优化了考核评价方式。 关键词:机械设计基础 实验内容改革 教学手段改进 考核方式优化 随着“智能制造”计划的制定,加快制造业转型升级提上日程。实现制造强国的战略目标,为与制造业相关的数控技术专业的教学带来新的机遇和挑战。机械设计基础是数控技术专业开设的一门重要的技术基础课程,该课程作为一门实践性很强的课程,其实验教学是一个十分重要的实践环节,除了起到加深学生对理论知识的理解、对课堂上教授的理论知识的验证作用外,更重要的是培养学生实践动手能力、理论联系实际能力、分析问题和解决问题的能力,启迪其创新思维,开拓其潜能的重要手段[1-3]。如何结合专业特点同时迎合中国制造2025计划的需要,舍弃陈旧,吸取精华,接纳新鲜内容,是机械设计基础实验教学中面临的重大 课题。 1 当前教学现状 机械设计基础实验教学是该课程教学的重要组成部分,是学生将理论知识应用于实践中的媒介,更是培养学生动手能力、分析问题和解决问题能力及启迪其创新思维的重要途径。然而,目前实验教学以传统验证型实验为主要内容,实验内容单一,既不能反映数控专业的特色内容,也束缚了学生的思想,更不能适应“中国制造2025”的时代背景;另外,实验教学手段单一、考核方式不够科学[4],不利于充分调动学生的积极性,最终导致实验教学的效果与实验课的教学目标相差甚远。 2 实验教学内容改革探索 2.1 结合学生的兴趣点设置基础型实验 基础型实验包括机构认知、零部件认识等认知性实验和机构简图测绘、齿轮范成等验证性实验。根据本课程的特点,巧妙安排该类实验教学和理论教学的先后顺序,使两者有机结合起来激发学生的学习兴趣。例如,在平面四杆机构的理论课程前设置认知性实验,带领学生参观机械原理陈列柜,可以使学生在理论学习之前对该章节所涉及的典型机构和零件有感性的认识,在此基础上,引导学生动手做平面四杆机构的搭接实验,使学生进一步理解平面四杆机构的功能性,从而激发学生对理论课程的兴趣;而在齿轮范成加工方法的理论课程之前,组织观看齿轮加工的影像,在理论课程之后设置齿轮范成实验,学生通过了解实验原理、记录和分析实验参数,不仅对齿轮范成加工进行了印证,也学会了验证某一原理或设计成果可行性的方法,然后带领学生进校实训车间,现场观察滚齿机切制齿轮的加工过程,增加学生的学习信心[5]。 2.2 结合数控专业特色设置综合型实验 机械设计基础是数控技术专业开设的一门重要的技术基础课程,其实验教学是提高本专业技能最重要的实践环节,为更进一步的突出课程实验对本专业的服务性特点,笔者结合本专业所涉及的机床及数控加工工艺设置机械设计基础综合型实验,通过对机床机械结构的实际零部件的测量与分析提高学生分析抽象机构及典型零件的能力,进而提高学生对数控加工方法和工艺的分析与设计能力[6-8]。 综合型实验教学的具体内容设置如图1所示。 2.3 结合“智能制造”设置创新型实验 结合“智能制造”创新发展和制造业与信息技术融合的理念,在实验教学时设置创新拔高型实验,以适应“智能制造”的要求[9]。 如图2所示,以机构创新认知实验、校园环保自行车创新设计与制作等为代表的创新发展类实验,使学生层层深入到典型机构与创新产品中去,既能逐步激发学生的兴趣、锻炼学生分析问题和解决问题的能力,又能培养学生的创新意识。利用信息技术设置虚拟设计与仿真类实验,例如通过计算机辅助设计与制造软件模拟机器人的运动过程、设计与制造实训车间智能运输小车,以有利于学生实训的实际产品勾起学生的创新欲望[10-12]。设计与制造实训车间智能运输小车为例,首先将学生分成若干组,使各组学生运用其在一年级所学的CAD课程、同期CAM课程,分别设计智能小车的各个零部件并进行三维造型,由实验教师将各组设计的零部件组装,并进行编程模拟运动,让学生参与设计与制造,真实体验机械零件设计过程的实质和乐趣。 3 实验教学手段改革探索 3.1 “动”与“静”结合 在实验教学中,实验室教具、模型设置,对学生动手操作兴趣的提高有重要影响。“动”体现在物品陈列的状态和教师讲授过程,根据陈列物品种类的不同,将典型运动机构、传动部件及机械零件设置为可运动的动态陈列柜,便于学生观察机构的实际动作及零部件的实际运动。教师讲授过程配以动作演示,将实验指导书的讲解转变为实物操作讲解。“静”体现在学生自动作业以及以小组为主的自主学习、合作交流。运用“动”与“静”的结合提高实验教学效果。 3.2 引入信息技术 教学辅助材料通常为纸质实验指导书,大量的文字表达,学生往往不能抓住实验要领。现将实验指导书涉及的特殊工具、典型量具、专用仪器、操作方法与步骤及实验结果处理手段以电子课件的形式呈现,配以小视频和动画促进学生对 3.3 优化实验教学人员 现将理论课主讲教师与实验员共同参与实验课教学、教研及科研,使理论教学与实践教学无缝隙结合,这一教学模式获得学生的一致好评[13-14]。 4 优化考核评价方式 基于基础型、综合型及创新型的实验内容设置,优化考核评价方式。基础型实验考核占比50%,综合型实验考核占比30%,创新型实验考核占比20%。 4.1 基础型实验考核 基础型实验考核包括考勤成绩10%、操作过程成绩20%、实验结果分析20%。考勤成绩涉及学生的出勤率,操作过程成绩涉及学生操作的正确性、参与度及团队协作度,实验结果分析成绩涉及学生实验数据的分析整理的准确度、是否独自思考及书面整洁度[15]。 4.2 综合型实验考核 为了考查学生对知识的综合应用,对综合型实验的考核包括出勤率10%,操作过程成绩10%、实验结果分析10%。考虑到学生学习层次的差异性,在综合型实验考核时均分比例,促进学生对此类实验重视程度的提高。 4.3 创新型实验考核 新考核项,占总评成绩的20%。包括参与分5%,创新操作10%,实验结果分析5%。鼓励学生积极参与创新型实验,学生能对本课程所学的知识点或对应的训练提出自己独到的见解并能以一定成果展示即可获得创新分数。 5 结语 实验教学与理论课教学是相辅相成,相互促进的关系,结合学生特点、专业特色及行业趋势将机械设计基础实验教学内容设置成基础型实验、综合型实验及创新型实验三个层次,配合多种教学手段和综合考核评价,使学生在实践学习环节逐步深入,提高了学生的实践兴趣,同时激发了学生的创新潜能,也促进了学生对理论课程的学习和理解。
医学技术论文:开放式医学信息技术教育研究 一、国内外开放式教育平台研究现状 随着开放式教育资源运动的持续发展,大规模网络开放课程已成为高等教育发展新趋势,新型课程体系迅速席卷全球。麻省理工学院(Edx)和斯坦福大学(Coursera)等世界知名大学以及许多创新公司(如Udacity)纷纷投身于大规模网络开放式课程市场,引起了巨大反响,获得了公众大量的关注和模仿。2012年9月,Google了一款用来传递免费在线课程的开源软件CourseBu1ider,这是Google涉入在线教育领,实验性的第一步。2012年12月,英国开放大学(OpenUniverity)成立了一家私人企业,推出一个新的大规模开放式在线课程平台Fu-turelearn,通过提供一些著名大学和机构开设的高质量课程,增加人们接受高等教育的机会。同月,全球最大的商业网络教学平台提供商Blackboard宣布与大学合作,利用CourseSites平台免费为用户提供在线课程创建和便利化服务平台,方便中小学教师、大学教师或社区教育工作者为课程添加网络元素。美国Instructure公司也开发了CanvasNetwork,面向所有的机构、教师和学生免费开放,世界范围内的教师均可以通过注册,按照自己意愿设计和开发课程。2013年4月,欧洲多国合作参与的MOOC(massiveopenonlinecourses,大型开放式网络课程)被命名为OpenupE,该平台注重课程的平等性、高质量和多样化,旨在为学习者提供便利,引导高校采取更加灵活和创新的教学方法。2013年7月,平台加拿大的Text-bookVi-deos已22门MOOC课程,且将与全国各地的大学和学院合作,提供非传统的教育课程,包括有利于终身学习的课程,目前已经6门课程。2013年10月,Google联合Edx推出免费教育平台,该网站将向教育工作者和公众提供工具,以便他们能创建自己的数字课程。2012-2013年间兴起的大规模在线课程在全球引发了教育信息化的新浪潮和新挑战。在全球MOOC发展热潮的背景下,国内开放式教育平台的发展已成燎原之势。2013年7月,教育部科技发展中心主任李志民提到,对于各国知名高校而言“,慕课”平台是高等教育的新大陆,谁都不希望失去向全世界传播知识,提升国际地位的机会。2013年5月,北大和清华同时宣布加入Edx。我国果壳网MOOC自习教室拥有接近4万用户,成为拥有全国最大的MOOC线上社区。2013年10月,由清华大学打造的全球首个中文版“慕课”平台———“学堂在线”正式推出,清华大学的电路原理等5门课程,麻省理工学院的电路原理以及北京大学的计算机辅助翻译原理与实践作为首批上线课程对外开放选课。2013年底,复旦大学与Coursera(由美国斯坦福大学两名计算机科学教授创办的免费大型公开在线课程项目)正式签署了合作协议,U21联盟之一的复旦已经加入联盟的MOOCs计划。开放式在线教育成为我国解决教育公平问题的有力手段。从以上研究可知,大规模网络开放课程已成为高等教育信息化建设的新方向,备受教育界内外广泛关注。目前推出的免费开放式平台能优化教育资源配置,加深用户对课程的理解和认识,但大多基于单一模式,限制了不同类型课程的教学改革,且缺乏具有领域、学科和专业优势,符合高校实际发展的需求,能将教育理念和教育模式系统呈现的专用教育平台。由此可见,构建一个符合高等医药院校人才培养需求,基于泛在学习的开放式医学信息技术教育平台迫在眉睫。 二、开放式教育平台的比较研究 2012年以来,各类开放式网络教学平台通过信息技术与网络技术将优质教育送到世界的各个角落,不仅提供免费的优质资源,还提供完整的学习体验,展现了信息技术与现行高等教育体制结合的种种可能。从最初的Coursera、Udacity、Edx三大平台,到后来各国不断涌现的通用平台,大家都看到了信息时代的特点,害怕错失良机,并非冷静思考如何提升教学质量,更关注以下问题:(1)大规模参与;(2)在线、开放的教学资源;(3)一系列教学环节与流程;(4)嵌入相关资料或测验的教学短片;(5)网上朋辈(Peer)支持与学习讨论。但真正意义上的开放式教育平台不单是教育技术的革新,更应该带来教育观念、教育体制、教学方式、人才培养过程等方面的深刻变化。通过各类开放式网络教学平台优缺点的比较研究,有助于准确把握研究目标,合理规划和设计开放式医学信息技术教育平台。 三、开放式医学信息技术教育平台的设计 开放式医学信息技术教育平台是针对学生在泛在学习环境下自主学习和终身学习的需求,坚持“前瞻、导向、科学、可行”的建设思想,把研究成果应用于教学实践之中,利用计算机网络技术和PHP+MySQL开发环境,通过几种基于Web2.0技术的开源软件进行开发,为学习者搭建一个良好的在线学习与互动交流平台,建立行之有效的基于泛在学习的教育资源共享信息平台,采用一体化的方式为高等医药院校师生提供教育资源共享信息服务和课程指导、研讨、互动、交流环境,为建立一个网络化、数字化、智能化、科学化有机结合的开放式技术教育平台而努力。本平台利用Web2.0技术的互动性和开放性建立了医学信息技术教育资源共享库,通过启发式、探究式教学,深入剖析课程中的重点和难点,培养学习者的信息素养、自主学习能力、分析问题和解决问题能力,构建终身学习体系。平台包括注册登录、课程概述、课程互动和在线学习等功能。 (一)课程概述子模块 该模块系统的介绍了开放式信息技术教育平台中各门课程的相关情况,其中包括医学类课程沿革、教学定位与目标、教学手段与方法、教学内容、课程考核方案、教学效果与评价、教师队伍和课程建设与规划。内容展示的形式多为课程详细内容的文本文件和图片。此模块能完整呈现教学的设计,通过对课程全方位的解读,让学习者更了解课程教学的思路、理念,将所学知识融会贯通。 (二)课程互动子模块 课程互动模块包括教学活动、讨论区、联系我们三部分功能。该部分能有效呈现课程的多元培养形式,为医学信息类人才多途径培养实践与效果评价提供依据。该模块支持管理员和教师上传资源、发帖、讨论和私信群发功能,为师、生之间营造了一种良好的学习和教研氛围,内容展示的形式可以为文字,图片和视频等,能有效促进各级用户之间的互动和交流。 (三)在线学习子模块 在线学习模块能再现教学的全过程,包括医学类课程公告、评分标准、课程学习、在线练习、私信、考试、课件、课程评价和分享功能。该模块能记录课程教学的进度,群发私信提醒参与课程的学习者;明确教学各环节的评分标准和细则,为课程考核和认证奠定基础;每部分学习内容提供在线练习、课件下载和分享功能,每门课程都能实现在线考试;各级用户在平台互动过程中产生的所有数据都能从数据库中导出相关的excel文件,便于课程后续的评价和分析。 四、结束语 文章顺应开放式教育平台的发展和教育信息化模式的变革,提出一种新型课堂体系———开放式医学信息技术教育平台,将开放式教育理念和教育模式贯穿于高等医药院校大学教学全过程,遵循“前瞻、导向、科学、可行”的建设思想,利用Web2.0技术和计算机网络技术,从课程概述、课程资源、课程互动、在线学习等四个方面阐述基于泛在学习的教育资源共享信息平台的实现思路和系统原型,为后续建立一个网络化、数字化、智能化、科学化相结合的开放式技术教育平台奠定理论基础。在后续的教学改革中,作者计划将文章所提出的开放式教育平台应用于高等医药院校课程教学当中,以检验这种新型课堂体系在提升学生的自主学习能力和实践动手能力方面的实效。 作者:刘青萍 晏峻峰 周燃犀 周知 瞿昊宇 王林峰 刘东波 单位:湖南中医药大学管理与信息工程学院 医学技术论文:代谢组学技术在医学检验中的应用 一、代谢组学技术的概念 从一般意义上说,代谢组学是指通过分析组群中的单个细胞结构、器官、组织或者体液内的小分子物质,对组群指标进行高位检测和操控处理,利用多元统计学原理和模式识别的技术设备,对细胞体内的代谢物质进行全面立体的检查和研究;是一门对某一特定时间段的有机体全部小分子代谢物质,进行定量和定性解剖处理的学科。 二、代谢组学技术与研究方法 (一)代谢组学的检测技术 1、核磁共振技术 核磁共振技术作为检测有机体机构的重要谱学,能够在自动旋转的原子核的基础上,依靠核外磁场的引力作用,通过吸收到的辐射波刺激发生能量跳迁的一种谱学技术。其优点在于无损害,对检测的样品结构不存在破坏性;操作方式多样化,能够根据实际情况变换多种检测方案,采用不同的实验方法进行研究;速度较快,能够在较短的时间内得到检测结果;富有动态性,能够得到较为与时俱进的灵活变动的研究信息。缺点在于检测的灵敏度不是很高,制约着NMR技术的发展。 2、气相色谱——质谱联用技术 从字面上解析,气相色谱——质谱联用技术融合了色谱、质谱二者的优势特点,检测的灵敏度更高、效能更好、分辨率清晰。由于自身的构造,需要观测的主要参数为毛细管柱的尺寸大小等指标:被检测样品通过毛细管柱时,仪器设备会依据生物体分子的构成性质不同而得到分离,各自流入不同的柱子里,记录下不同时间段里流入柱子里的分子结构,然后利用色谱和质谱进行检验。这样通过利用气相色谱——质谱联用技术,能够及时准确地将被检测样品实行快速的剥离,然后利用相关仪器进行检测和分析处理,最终进行定性分析,记录研究的结论。但是气相色谱——质谱联用技术也有自身的局限性,由于在检测之前需要对样品结构实行预备式的衍生化操作工作,在这一过程中需要耗费较多的时间,会因时间的耽搁而使原本的样品发生一些微妙的变化,使检测结果不真实;同时还有一个缺点在于不能分析某些个大分子代谢物质的结构。 3、液相色谱——质谱联用技术 液相色谱——质谱联用技术把液相色谱作为一个样本的分离处理系统,把质谱当做样本结构的检测处理系统,这样液质联用技术充分发挥了色谱和质谱的优势特色,融于一身。既具备了分离复杂样品结构能力强的色谱的优势,又具有了检测灵敏度高、动态性强的质谱的特点,使这一技术能够更好地为疾病监测发挥自己的力量。 (二)代谢组学研究方法 通常一个比较完整、规范的代谢组学检测程序一般要经过收集样品、处理样品并进行保存工作;进行仪器的分析和选择,获取样本数据,进行数据的定性和定量的分析和处理;最终进行研究结果的总结和归纳,总结出生物学意义上的代谢结论。 三、代谢组学技术在医学临床检验中的应用 1、代谢组学技术与糖尿病、肾病的研究 糖尿病与肾病紧密联系,目前进行的DM并发症的代谢组学技术的研究,更多地涉及肾病,可以借助核磁共振技术分析DN中小分子代谢物质的结构,进行剥离处理和分析,如果实验证明葡萄糖含量和氧化三甲胺的存量在血浆中有上升的趋势,而多种氨基酸却在下降,则证明有机体肾存在着病变,为医学临床诊断和检测提供了实验依据。 2、用于诊断肿瘤 医学专家Odunsi等曾利用氢核磁共振波谱法开创了一个新的医学诊断模型,利用检测血清上的代谢标志物可以诊断出是否存在皮性卵巢癌的病症。Corona专家学者曾利用代谢组学技术用于肿瘤方面的诊断研究,发现了重大的成果,结果中发现通过分离检测能够分析出不同种类的代谢物质分子结构,灵敏度和清晰度较高,其中的色氨酸、丝氨酸及其甘油磷脂等为医学中诊断乳腺癌提供了重要的参考依据。 3、消化系统疾病的检测 医学家利用氢核磁共振波谱法技术建立的生物标志体模型,能够及时、较快速的检测出有机体是否存在肠炎病症,进行及早的治疗。 四、结语 随着科学技术的不断发展,代谢组学技术的研究不断深入推进,应用的领域更加广泛和普遍,需要不断开拓其在医学、营养与健康学、生物学等学科上的发展空间,由于是发挥代谢组学技术在医学检验中拥有疾病诊断的重要功能,为人类的生命健康贡献力量。 作者:张再华 单位:黑龙江省齐齐哈尔市第一机床厂职工医院 医学技术论文:医学检验技术综合实训课程构建 一、综合实训课程教学内容的确定 (一)对检验岗位能力需求和检验项目的调查。 2013年在浙江省范围内对163家不同类型医疗机构的检验工作岗位进行调研,包括55家三级医院、16家二级医院、45家社区医院、42家乡镇卫生院和5家检验公司独立实验室。对医学检验技术人员应必备的专业知识技能和综合素质能力需求的重要性进行调查。除寄生虫检验的重要性需求在78.5%之外,其他各课程均在91%以上。同时,被调查单位对团队协作能力和分析问题解决问题能力的重要性需求均在93%以上,说明各单位对工作人员具备这些综合素质和能力的要求越来越高。对这163家单位开展的主要检验项目进行调研(见表2)。除骨髓象检查外的各主要检验项目开展率均在60%以上,三大常规达到100%。其中二级以上医院和独立实验室的项目开展率跟社区医院和乡镇卫生院因定位不同有所区别,各主要检验项目的开展率接近于100%,最低的骨髓象检查也在86%以上。 (二)教学内容的确定。 根据调研结果,即检验岗位对专业知识技能和综合素质能力的需求和各单位主要检验项目的开展情况,组织课程专家、专业优秀课程教师召开课程分析会议,从检验专业优秀课程分析出常规检验项目形成教学内容,建立新的课程标准和教学大纲。教学内容包括:三大常规、骨髓象检查、生物化学检验、免疫学检验、微生物检验,结合团队协作能力和分析问题解决问题能力的培养。 二、医学检验技术综合实训室的建立 我校医学检验技术专业得到中央财政专业建设项目和省特色专业建设项目的支持建立了医学检验技术综合实训室。招标购置和医院、公司馈赠,配置了一批检验仪器设备:Sysmex-xs1000i全自动血细胞分析仪、FUS-200尿有形成分分析仪和H-800尿干化学分析仪、ESR-30全自动动态血沉仪、迈瑞BS-320全自动生化分析仪、DNM-9602自动酶标分析仪、奥林帕斯显微成像系统、荧光显微系统等。并安装了LIS系统,把所有的仪器设备连接,形成一个完整的检验实验室系统,从标本接收、项目检验、结果审核到检验报告单的输出打印实现一体化,实现医院检验科的功能。 三、综合实训课程教学方法的确定和实施 (一)教学方法的确定。 我校医学检验技术综合实训课程安排在学生完成专业课程学习后、进入毕业实习前进行。课程30学时,集中一周以小组为单位开展,训练学生团队协作能力和分析问题解决问题能力。根据教学内容确定教学方法,通过临床病例引导,提出医院检验项目,要求学生查询相关资料以医院检验顺序(提供检验项目和标本)为线索进行设计,按照工作过程整合(复习实验原理步骤)、安排项目准备(准备实验器材试剂)、项目实施(操作过程和注意事项)、项目结果(实验结果和报告)、分析讨论(实验过程的总结及碰到的问题进行讨论)等学习项目。 (二)课前准备。 综合实训前一周,准备好若干个病例,经筛选的病例要求是能整合包含各专业课程三个以上检验项目,以达到综合实训的目的。将学生5人一组分组,每小组为一个团队分配以不同的病例并提出数个检验项目,各小组学生一同设计每个检验项目。要求学生查阅资料,对每一个检验项目做好以下知识理论准备:选取正确的检验方法、确定检验项目的标本类型和标本前处理、检验方法的原理、需用到的仪器与试剂、检验方法的步骤及注意事项、结果的判断、检验方法的质量控制、正确的结果报告形式、废物处理、临床意义,最后形成纸质报告。培养学生自主学习查阅资料分析问题的能力。 (三)综合实训课程的开展。 在开展医学检验技术综合实训课程时,医学检验实践中心所有实验室和检验综合实训室向学生全面开放,并有专任指导教师在各自课程的实训室进行指导。每个检验项目的实施将模拟临床检验工作的流程展开,由组长安排,各小组成员主要负责某一项工作任务共同完成:标本的采集和接收,标本的检测,结果的分析与审核等工作。整个技能操作严格按照《全国临床检验操作规程》(第三版)进行。如遇到结果异常,检验人员还需对结果进行分析,如需手工复查的进行手工复查。完成该项目的检验工作后,各小组根据检验结果进行综合分析,完成实验报告。实训结束后,教师引导学生进行分组讨论,对检验项目的目的和原理、检验过程中的注意事项、检验结果的分析进行阐述,对遇到问题如何分析和解决问题进行回答,最后总结整个综合实训过程中的经验和收获。 (四)综合实训课程的考核。 综合实训课程的考核以检验过程的形成性考核为主,由教师评分和学生互评相结合,评分根据实训的实施由三部分组成:课前准备的纸质报告、检验项目过程中的规范操作和处理、检验项目完成后的分析和讨论。根据各检验项目不同特点,针对检验项目操作制定一套检验项目评分标准,在训练检验综合能力的同时也不放松对检验技能的强化训练。 (五)综合实训课程的成效。 检验综合实训课程的开展,对照我校医学检验技术专业2011、2012级两届学生在课程开展前后检验技能操作得分,有了显著提升。并培养了学生的临床思维能力和素质,在实习生、毕业生中问卷调查显示,检验综合实训课程得到了学生和实习、用人单位充分认可和高度评价。 四、小结 医学检验技术综合实训课程的构建,将分散于各专业课程中单个检验项目和方法有机结合起来,不仅培养学生临床思维能力和医学检验综合素质,也对课程教学和教师素质提出了更高的要求。(1)强化训练了学生的检验技能操作水平。检验技能操作是医学检验技术人员的根本,检验综合实训课程加强了这方面的训练,并着重强调技能操作的规范化。(2)培养学生的临床思维能力和对检验专业课程综合知识的运用。检验综合实训课程模拟临床检验项目的工作流程,训练学生将本专业各专业优秀课程的知识及技能综合运用到临床检验工作中去。(3)提高学生团队协作能力和分析问题解决问题的能力,提升学生的检验综合素质和职业素养。综合实训过程中,各小组成员分工合作,共同完成多个检验项目的实训,培养团队协作能力。在实训设计中,先提出多个检验项目,要求学生查阅资料,分析并统筹安排检验项目的开展,锻炼学生分析问题解决问题的能力。为从事临床检验工作打下基础。(4)加强教学与临床之间的对接。检验综合实训课程安排在学生进实习之前,模拟临床检验工作流程,能够为学生进临床实习起到一个适应建立SP联系网络,互通有无、共享资源,使之发挥优势并形成辐射网络。综上所述,OSCE作为一种较全面评价临床胜任能力的考试模式,具有传统笔试无法比拟的优势,但在应用中也逐渐暴露出一些不足。通过加强对SP的系统培训,合理调整考试设置,以及进一步改进考试形式等方式,OSCE能够适用于各种形式、不同要求的考核,从而更好地服务于我国医学教育及医师培训。 作者:沈鑫烽 吴怡春 褚美芬 汤立旦 黄卫平 王家学 单位:浙江医学高等专科学校 医学技术论文:技术人员继续医学教育问题及建议 1发展现状 继续医学教育考核合格已是专业技术人员执业注册、年度考核、技术职称晋升等必备条件。继续医学教育包括国家、省级继续医学项目,发表科研论文,单位组织的学术活动等形式。医疗卫生机构可以通过继续医学教育项目的申报与举办,推广科技成果,充分带动学科培养创新性人才。 2存在问题 2.1思想认识不到位 卫生技术人员的学习缺乏主动性与积极性,不能形成良好的学习氛围。部分学员认为参加继续医学教育只与职称晋升相关,已晋升到高级职称或不再愿意继续晋升职称的部分人员,对参加继续医学教育热情度较低。另外,基层医院部分在职在岗人员工作繁忙,难以离职离岗学习,无法满足送培需求。 2.2学科发展不均衡 中西部地区老、边、贫地区较多,区域、城乡医疗卫生机构发展不平衡,基层全科医学的培训更显薄弱;同时,部分新生的边缘学科继续教育项目开展较为困难,学科发展不均衡,继续医学教育项目层次结构、专业结构存在偏科现象,难以满足全体人员需要。 2.3体系建设不完善 部分继续医学教育方法稍显陈旧、途径不多,远程、网络教育等先进的继续医学教育手段未被广泛而规范使用;培训内容的针对性、方式的适宜性、实施的协调性与结果的有效性需要改进;医疗卫生机构对继续医学教育工作投入不够,教育经费偏低,培训基地与信息化建设滞后,监督管理相对薄弱。 2.4人员配备不充分 部分医疗卫生机构无专职继续医学教育工作人员或专职人员流动性较大,不熟识相关政策,导致在项目的实施过程中还存在不够规范的现象,如举办时的项目名称与公布的项目名称不完全相符、学分管理与登记制度混乱等。继续医学教育管理人员缺乏足够经验、知识,继续医学教育管理干部队伍建设有待加强。 3发展建议 3.1优化模式,深化改革 集成各类优势资源,构建区域布局合理、专业覆盖广泛,满足各级医疗卫生人员培训需求的继续教育体系。以实际素质能力为基础,以岗位胜任能力为优秀,有计划地选派与组织相关专业的人员参加内容鲜明,具有科学性、先进性、战略性与可推广性的继续医学教育学习,逐步实行各类卫生技术人员的规范化培训;加强构筑网络化信息平台,将集中面授与远程教育相结合,方便尤其是边远地区农村基层卫生技术人员就地学习;推动继续医学教育信息化管理,逐步健全覆盖城乡的继续医学教育管理与服务信息化公共平台,提升继续医学教育管理水平。 3.2重点扶持,均衡发展 通过开展有效的继续医学教育活动提高农村医疗卫生队伍素质与服务水平是卫生技术人员队伍建设的重要内容。均衡继续医学教育项目的层次结构、专业结构,特别是提高农村、民族地区与偏远地区的教学质量,更好适应卫生事业改革与发展的需要。积极探索符合农村基层特别是民族地区、边远贫困地区农村基层实际的继续医学教育方式,增强培训的针对性、实用性、便捷性与有效性,使所有农村基层卫生技术人员均能参加适合的继续医学教育。对基层继续医学教育项目的申报、举办给予重点扶持,在政策导向与资金安排方面予以重点倾斜,力争使继续医学教育工作重心下移,提高农村、民族地区与偏远地区的教学质量,提升全体卫生技术人员的职业素质能力。 3.3完善监管,提高效率 适时调整继续医学教育发展的目标考核、学分授予等具体政策措施;建立培训、质量控制与监管机制,严格对培训的针对性、科学性与有效性监督管理;加强对继续医学教育管理人员法规、政策与管理知识的培训,组织继续医学教育科学研究,支持继续医学教育工作的交流与合作,学习先进工作经验,提高管理效率与水平。 3.4保质保量,稳步提升 完善继续医学教育培训体系,设立一批形式多样、水平较高的继续医学教育基地,全面开展继续医学教育工作。鼓励优秀卫生技术人才承担继续医学教育的教学工作,强化年轻卫生技术人员终身学习的理念,为其自觉参与医学终身教育奠定基础,为促进卫生事业发展提供人力资源保障。 作者:杨麟 何剑 单位:四川省医疗卫生技术咨询所 川北医学院附属医院 医学技术论文:医学检验技术本科人才培养探索 一、发展现状及存在问题 理论课教学一般采用大班授课,以教师为中心,学生参与课堂教学的机会相对较少,课后学习也以复习课堂内容及相关知识为主。目前国内大中型(三甲及以上)医院、高等医学院校及科研机构中医学检验专业本科生及研究生已基本饱和,但市县级以下医院仍以大中专学历专业人员为主;医疗器械生产、营销及技术支持行业对检验本科生的需求量较小;四年制检验专业的本科生不能报考国家执业医师资格考试,不能转向临床、口腔、预防等专业,毕业生的去向主要是中小医院、血站或疾控中心的临床检验机构。 二、改革思路 1.以就业为导向,增加培养方向。 目前,我国输血、病理及其相关行业的技术人员任职前大多未接受专业教育,他们绝大多数来自检验科及临床相关科室,而医学院校关于输血和病理的教学内容很少,相关知识和技能主要来源于实际工作中积累的经验和非系统的培训,学生对输血医学和病理技术的认识已不能适应输血医学和病理学的飞速发展及临床工作需要,急需医学院校培养一大批高学历的输血医学和病理技术专业人才。潍坊医学院医学检验技术专业充分利用自身的资源与优势,以临床检验方向为主体,增加输血技术、病理检验这两个培养方向,以提高学生就业能力,拓展就业渠道,力求探索出适合地方高等医学院校的输血技术和病理检验人才的教育模式。 2.以精品课程和考试平台为依托,建立网络教学资源库。 精品课程建设是教学质量的重要标志,以优秀课程为中心,整合优质教学资源已经成为提高教学质量的关键环节之一。潍坊医学院医学检验学系在已有的《分子生物学检验技术》和《临床免疫学检验技术》两门省级精品课程基础上,积极构建医学检验技术专业精品课程群,将课程群的大纲、PPT课件、教学视频等资源上传至校园网服务器,建立课程群网上平台,并尝试与学生在线交流与答疑。同时,通过制作专业课的网络考试平台,建立形成性评价机制。每学完一个章节,让学生先自测,再集体测试,教师根据测试结果确定下一阶段的学习任务与速度,让学生循序渐进地掌握预定的教学内容。 3.更新教学理念,丰富教学手段和教学方法。 教学理念是影响教学质量的重要因素。潍坊医学院医学检验学系组织全体教师观摩学习各种先进的课堂教学方法与教学手段,充分利用现有的资源调动学生的主观能动性。如在《临床微生物学检验》课程中实施PBL教学模式,以问题为基础,小组讨论为主要方式,促进学生将理论与实践有机结合;采用启发式和讨论教学法,结合案例分析或病例分析,鼓励学生发表自己的意见和看法,培养学生的创新思维;在专业课教学中试行教师边教、学生边学边做的教学模式,促进理论与实践的融会贯通。 4.建立实验、实训、实习三位一体的技能培训体系。 医学检验技术专业的专业课程强调学生的动手操作能力,实验教学学时占课程总学时的50%,因此,实验教学的效果是影响教学质量的重要因素。潍坊医学院医学检验学系进一步完善基础检验、微生物学检验、显微互动等专业实验室,安装多媒体实验教学系统,使形态学教学更加丰富形象。加大实验室开放力度,提高仪器利用率,为学有余力的学生提供练习平台。同时,建立医学检验实训中心,根据职业岗位需求和临床工作的实用性技术,遴选100项实验技能,按难易程度分配到每个学期,并开设检验技能课程,进行专业的指导培训。课程结束时对每项技能进行严格考核,合格者颁发合格证书,并且每年举行专业技能大赛,为获奖者颁发荣誉证书。挑选大型三甲医院作为临床实习基地,提高临床教师实习带教水平,并拓展北京、上海等地三甲医院作为实习基地,以满足不同学生的实习和就业需求。 5.以重点实验室为平台,培养学生科研创新能力,促进产学研结合。 潍坊医学院临床检验诊断学实验室是山东省“十二五”高校重点实验室,学校附属医院检验科为省级临床重点专科、市级重点学科,科研氛围浓厚,坚持“以科研带动教学,以教学促进科研”。鼓励教师与企业联合开展科研项目,企业提供资金,学校教师提供技术支持;鼓励教师课题组吸收一部分有兴趣的学生参与科学研究,让学生进入实验室充当教学和科研实验助手,充分挖掘学生潜力,培养学生的科研意识;挑选适合医学检验技术专业本科生的科研课题,遴选中级以上职称教师担任指导教师,学生自愿报名参与,组成科研小组,撰写课题申请书竞标,中标者在规定时间内完成开题、实验、结题等程序。学生在参与研究过程中不仅提高了动手和创新能力,也被激发了科研发展潜能,为顺利开展科研设计和论文写作奠定了坚实的基础。 6.形成人文与医学相融合的教育模式。 医学人文教育能够提高医学生的人文素质和科学素质。学生不仅要有熟练的临床技能,而且要有良好的职业道德,在今后的职业生涯中践行人文关怀。将人文教育融入医学专业课程,既可以丰富枯燥的医学专业知识,拓宽医学生的知识面,又能培养学生的人文精神及职业道德。另外,开展丰富多彩的校园文化活动,举办人文讲座和读书活动也是人文教育的一种重要方式。潍坊医学院每年举办“科技文化活动月”“科技、文化、卫生三下乡”等丰富多彩的校园文化活动,学生自愿参加各种社团组织。2013年开始,学院定期举办潍医大讲堂,邀请社会各界专家学者讲学,讲学内容广泛新颖,切入社会热点,营造了浓厚的人文氛围,是课堂教学的有益补充。医学检验学系开展“我读经典”活动,并长期坚持,将集体统一组织和自主学习相结合,让学生更多地接触经典原著,培养读书的习惯和能力。 三、结语 潍坊医学院医学检验学系自2014年开始逐步推行医学检验技术专业培养模式的改革,下一步将对授课教师和受试学生进行问卷调查以及通过实验技能考核、专业课程考试等方式,了解人才培养模式改革的效果,发现实施过程中存在的主要问题,组织专家讨论(包括学校、用人单位、实习单位等)以及毕业生反馈等方式,初步确定一套符合学校实际的医学检验技术专业人才培养实施方案,为完善人才培养体系提供理论支撑和现实依据。 作者:李猛 单位:潍坊医学院 医学技术论文:技术专业建设医学检验论文 1专业建设当前存在的问题 医学检验技术专业是较年轻的临床医学专业,相比其他临床医学教育体系,存在较多需规范和完善之处。目前主要表现在以下方面: 1.1课程设置 ①课程体系设置中注重专业教育,人文素质教育、医德医风教育相对薄弱。②检验医学相关临床课程设置求广求全、培养重点不突出。③专业必修课程过多,学科交叉、岗位需要的选修课程和专题讲座极少。④课本教学、课堂讲授为主要方式,教学网络化与数字化水平低下。⑤课程体系由5年制“医学士”改为4年制“理学士”,原有课程体系明显不适合现教学需要。 1.2实验教学 ①检验专业实验课程存在设备陈旧、利用率低,管理水平差。②注重理论课程学习,对临床实验教学和管理关注不足。③实验课教学偏重教材知识讲授,科研精神与科研能力等创新性能力培养不足。④实验教学内容与临床实际应用脱节,与现代医学检验发展现状脱节。 1.3实践教学 ①实践教学管理松散,专业技能培养方式落后。②未及时与实践教育基地沟通,不能及时了解实习同学思想动态。③因为实习基地师资、管理水平不同,实践教学效果存在明显差异。 1.4前、后期教师缺乏交流 进行基础课教学的前期教师缺少机会接触临床,对医学理论知识在临床实践中的具体应用缺乏一定的了解和实践;来自医院进行实践教学的后期教师教学经验相对不足,在教学方法、语言组织能力等方面存在一定的缺陷。 2检验专业建设的初步尝试 针对培养方案调整,以及存在的问题,我们在借鉴兄弟单位经验基础上,进行专业建设的改革,主要在课程体系与教材、教师队伍、实验教学中心、实践教学基地建设等进行一些有益的尝试,取得一定的经验。 2.1课程与教材建设 ①课程体系建设:医学检验技术专业作为教育部教学改革试点,培养目标和时间均有改变。如何培养出能满足社会需求的医学检验应用型人才?我们对已有的教学资源进行有效整合,对现有课程体系教学进行改革,以专业课贴近临床实际应用为目的,突出临床应用型专业课建设。例如利用现有省级精品课程———《生物化学》、《医学免疫学》和校级精品课程———《人体寄生虫学》,以及省级教学团队———人体寄生虫学教学团队、医学免疫学教学团队,省级实验实训教学中心———病原生物学实验教学示范中心等课程建设时,突出医学检验技术专业的特点,以达到打造成医学检验精品专业课目的;专业课程教学以基础学院和临床学院教师共同担当,利用各自教学特长,取长补短,切实达到理论与应用相结合,保证教学工作与临床实际应用相一致。加强教学改革工作,将临床医学各相关学科内容合并成《临床医学概要》进行讲授,即保证学时不足与临床课程教学任务过重的矛盾,又满足学生对临床医学知识了解的需要,取得良好的教学效果。同时我们加大人文科学素质、心理健康教育,在思政类课程中组织开展各种社会实践活动,让学生们走出校门,到社会去积累经验;积极有步骤开展教学改革,将专业课程建设成为网络课程或在线网络课程,建设网络课程专题网站,开展基于网络环境下的教学内容与教学手段的改革。②教材建设:各级部门重视教材的建设,学校教务部门设教材建设专项经费,积极支持和鼓励检验技术专业各学科教师参与教材的编著工作。本专业多名教授近年以来编写出版了多部规划教材,在已有的编写基础上,现正组织编写适合医学技术发展的专业教材或讲义,满足教学工作需要。 2.2教师队伍建设 ①建设有特色的教学团队:a.建设一支素质高、业务强、务实、创新、凝聚力强的教学团队是学科建设的重点。我们的师资队伍建设以“三高一强”(学历高、职称高、综合素质高、实践教学能力强);结构(年龄结构、职称结构、学历结构)合理、质量优良、创新精神强、专兼结合、一专多能的“具有创新性和应用型”兼顾的教师队伍为目标。b.培养教师树立崇高理想和激励奋斗目标。坚持以教育思想观念改革为先导,以专业教学改革为优秀,鼓励教师教学进行教学改革,以学科建设为重点,注重提高教学质量和科研水平;开设专业选修课和1-2门双语教学专业课,努力把医学检验专业打造成有特色的专业。c.重视科学管理,突出“以人为本”。建立一套教学、科研、特殊贡献在内的团队管理制度和工作量化考核指标体系,努力营造积极和谐、公正合理评价体系的团队内部环境,提高团队整体精神面貌,建立公平、公正、公开的评价体系;加大奖惩力度,体现在晋升、晋级、年度考核之中。②完善教学管理工作,建立相应规章制度:a.完善《教学管理工作手册》,实施教师考核记录、集体备课记录、讲课讲座记录、教学会议记录、授课试讲记录。b.加强教学督导,提高教学质量,由相关专业领导和教授组成校、院、教研室三级教学质量指导、监督小组配合学校教学督导组进行教学质量监控,并开展教师之间、学生对教师的授课评价活动,保证专业教学工作有章可循,维护教学工作的严肃性。c.不断完善教学计划,学生实纲的修订;严格按照教学计划完成教学任务,鼓励深化教学改革;在教务部门指导下不定期举办教学计划修订会议,不断完善不足之处。d.加强学生实习的管理,完善《医学检验专业实习考核制度》,每年不少于两次教学实习检查。e.完善学生毕业论文的工作规程,修订和规范一套完整的毕业论文实施与管理体系,严格要求学生完成毕业论文,规范学生毕业论文的完成过程,包括选题原则、查阅文献,开题报告、中期检查、签署指导老师意见、审阅人意见和答辩情况记录等; 3实验实训教学中心建设 医学检验实验教学中心建设包含两个实验平台,分别为医学检验形态学和机能学实验室。形态学实验室主要服务于检验医学微生物、临床基础检验、骨髓细胞学、染色体检查等形态学实验教学。机能学实验室主要负责生物化学检验,免疫学检验、分子生物学、分子遗传学等相关专业课的实验教学。实验教学中心担负培养检验专业学生基本实验技能、独立分析问题和解决问题的能力,形成检验专业基础实验、专业实验和探索性实验三个层次有机结合、协调发展、具有一定特色的开放性专业实验教学中心。选择性的开展一些新方法、新技术的实验项目,即满足检验医学实验教学需要,又加强学生的综合分析能力培养;培养学生基本的科研能力。添置贴近临床实际的现代化实验设备:购置贴近临床实际使用的现代化实验设备,如全自动生化分析仪、全自动五分类血液检测仪、PCR仪、尿液分析仪、自动血培养仪、全自动细菌鉴定仪、流式细胞仪等。为配合检验专业教学的需要,打破原来依附于教研室的实验室管理旧模式,建立检验实训教学示范中心,促进实验室工作整体水平的提高,推动了实验室的管理、建设和发展;将实验仪器集中组成仪器实验室,集中管理和使用。制定合理的措施,做到既能提高仪器的使用率,满足教学科研使用要求,又能有效维持仪器的安全完好。建设相关网页:利用计算机网络系统平台,介绍实验中心所拥有的仪器设备的性能、配置,为广大的师生员工提供全天候的科研教学平台。构建基于检验课程内容的“虚拟实验室”,改善学生对实验内容的理解和掌握,并为学生进行探索性实验及自主设计实验提供虚拟化平台。 4实践教学基地建设 加强与实习医院的合作,促进实践教学基地建设:①通过加强与实习医院的合作,发挥好学校的主导作用,促进医学检验专业临床教学基地的建设。定期召开实习医院领导、主管部门、各带教临床教师参加的现代教育思想的讲座,更新教育观念。②规范教学管理,组织开展教学管理业务讲座或座谈会进行现场指导;每年按照学校统一安排,到实习医院进行教学检查;不定期进行教学抽查,加强与实习单位和带教教师沟通,及时了解学生情况。③强化医学检验专业毕业实习质量,在临床教学基地遴选出一批具有副高以上职称,能完成对同学进行业务指导的教师担任实习同学的导师。同时,根据实习学生的反馈意见,结合检验技术的发展,不断地更新实纲和实习手册中的内容,使学生能够学到更多的检测项目和检测技术。实行导师指导下的毕业设计和撰写论文:①加强学生毕业论文的规范化管理工作并不断改革。规定每届本科学生实习阶段必须在导师指导下完成一篇毕业论文并参加答辩。②在临毕业实习前一个学期,配合文献综述课程,要求学生掌握课题文献查找方法、综述撰写格式、开题并进行科学研究的步骤,论文撰写的正确格式,为学生在实习阶段开展初步科学研究和撰写论文打下良好的基础。③规范毕业论文实施与管理体系,如选题原则、查阅文献,开题报告、中期检查、签署指导老师意见、审阅人意见和论文答辩情况等,并制订了毕业论文管理条例,论文成绩作为实习成绩的一部分纳入学生成绩单。④强化毕业论文管理过程。为防止出现论文抄袭的现象,每篇论文进行上网核对检查。⑤组成专家组负责学生论文审核和答辩。专家根据学生的论文完成的内容、课题相关综述、论文质量、答辩等情况,现场提出问题,考察学生回答问题的能力,可以评价学生毕业论文完成的质量,按照评分标准评分,记入成绩。 5小结 我校医学检验技术专业自2012起即招收4年制学生,经过近年专业建设,医学检验教学团体取得多项成果,其中获批校、省级教学改革项目5项,大学生创新创业项目4项,编写教材和讲义5本,发表教学研究论文17篇、科学研究论文100余篇,获得教学成果3项,获得国家、省级科研课题18项等,这些成果为今后培养出有特色的医学检验专门人才和学科进一步发展打下了坚实的基础。医学检验专业具有多学科理论交叉和应用性强的特点,医学检验作为近年新开专业,完善人才培养方案,创新实验教学体系、建设实践教学基地;改革传统的医学检验教学模式势在必行;成立有完整逻辑、能激发学生创新思维、培养出能适应未来人才需求、独立的实践课程体系十分必要。培养能适应21世纪国家经济建设与社会发展需要的、具有国际竞争能力的高素质创新型医学人才是医学检验检验改革的主要方向和目标。 作者:浦春 冯钢 武其文 黄丽珠 张鹏 黄建军 单位:皖南医学院临床检验诊断学教研室 医学技术论文:网络技术教学改革下医学信息管理论文 一、非计算机专业网络技术课程教学中缺少面向应用的问题 (一)教学目标定位不准,学习内容纷杂、主线不清 非计算机专业网络技术教学存在照搬计算机专业教学程式,忽视专业特点的现象。教材一味择权威、“高大全”,内容覆盖广,重、难点多,专业术语繁杂、抽象。教学目标制定盲目攀高,面向理论,缺少实践内容等问题。网络技术是一门交叉学科,涵盖、涉及的知识面广。若无选择、无着重点、无针对性,忽略教学目标与今后职业应用的关系,会造成学生望而却步,产生厌学情绪。更有甚者,许多内容未必用得到,势必造成教学内容丰富,学生所获实用知识甚少的尴尬局面。偏离了“着眼应用重视需求”这条教学目标主线。 (二)理论与实践脱节,实验拘于步骤 教学过程存在理论与实验分离的现象。单纯的理论传授使学生无感性认识,实验操作时无所适从。以教师为主导,学生被动接受知识的教学模式抑制了学生的自主潜能,削弱了学习兴趣。实验内容单调、重视步骤,缺乏理论与实验衔接,缺少实验内容与实际应用结合。理论与实验的分离遏制了网络技术教学的发展,严重影响了教学质量。拘泥于步骤的实验方法束缚了学生的主观能动性,有悖于“学生为中心”、“问题为中心”等先进的教学理念,不利于学生应用能力和科学思维能力的培养。 二、医学信管专业网络技术应用能力的培养 在缺少本专业教学模式、经验借鉴的情况下,针对教学中存在的问题及现状,几年来,经过反复摸索、改革、实践,在教学方式和方法上,针对信管专业教学得到了一些经验。 (一)教学目标主线定位明确 教学目标的定位要紧密结合专业培养目标,以提高专业技术的应用能力为教学目的,以专业需求为依据,强调实用性,实效性。重视应用能力的培养,有的放矢、学以致用。教学目标确定基于教学目的,教学目标定位应考虑学生未来职场应用的需要,考虑所学内容能否充分运用到实际工作中。结合办学条件、性质、教授对象,认真分析、实践、总结,从章节到总体构成进行综合科学评价,得出符合自己专业的教学内容体系。内容体系要随信息化进程同步革新,这是个不断总结、研究、调整、实践、再总结周而往复的渐进过程。 (二)教学要突出应用,内容明晰 教学目标的准确定位是确保教学效果最优化的基础,把握内容组成结构是决定教学基本内涵的重要环节,不能机械式照搬,更不能盲目模仿。网络技术由原理及应用两部分组成,前者侧重理论基础,后者是基于理论的设计、配置、开发应用等实践性内容。针对本专业特点,紧密结合应用需求,遵循确定的教学目标,充分对知识体系进行全面分析、认真设计,研究制定出课程的内容体系和教学方法。排除轻视应用,注重理论,或迷信应用,忽视理论的现象。理论、实验相辅相成,互为支撑,合理组织理论及实验内容,不能偏废。从实际应用需求着手,使学生既具备一定的理论素养,又拥有较强的网络技术应用能力。围绕教学目标组织教学内容。依据内容体系结构,优化、精练教学内容,合理分配,科学取舍。制定出适合本专业教学目标,注重理论、实践密切结合的教学内容纲要。 (三)以应用为目的,培养科学思维,改革教学方法及教学手段 改革教学方法,摒弃教条、照搬书本的陈旧教学模式。探索适合本专业学生接受能力、科学思维的教学手段。以启发、引导、师生互动为主要途径,采用适宜本课程教学的“问题为中心”、“任务驱动”等广为推崇的教学方法,达到理想的教学效果。 1.理论与实验交叉教学,解决理论、实践脱节问题。 网络技术理论、实验密不可分,两者平行且交融。理论是实验的基础,实验是加深对理论认识、应用的有效途径,是理论联系实际、培养、提高动手能力的重要平台。采用理论、实验交叉教学效果明显。所谓“交叉”指对某些内容理论、实验交互进行。该方法保证了理论与实验内容的有效衔接。对教学内容有目的、条理化组织,将理论与实践内容合理分配。对关键原理性内容教师现场演示讲解,学生同步操作,以实验事实说明理论原理。涉及到与理论相关联的应用实时进行操作验证,在感性认知的基础上掌握理论内容,加深学生对所学知识的理解。实践表明,交叉教学方法可充分提高有关教学内容的效果。合理采用模拟实验环境,可在有限课时内达到事半功倍。如,对TCP/IP体系各层实现原理,通过包捕获软件进行有关分析,理解报文的组成及协议层间的相互关系。再如,网络设计中,在模拟环境下用多种拓扑结构实现设定功能,比较各种方法的优劣,了解网络设计优化的概念等。 2.依内容特点,引“问题为中心”教学,培养科学思维方法。 根据教学内容特点,有针对性地采用“问题为中心”的教学方法。“问题”教学优势已日渐凸显,成革除传统教学弊端的手段之一。将课程所含知识,转化为解决实际应用的问题。针对实际应用,以提出、分析、解决问题为线索,以启发、引导的方式进行教学,使学生在探索解决问题的思维活动中掌握知识,提高专业科学思维意识。围绕教学知识点,对优秀内容以问题构造情境。如,介绍TCP/IP体系结构内容时,用“tcp/ip协议的各层数据包结构及其关系”提出要解决的问题,带着问题进入学习过程,继而通过对数据包分析,引导学生发现IC-MP、OSFP等协议无传输层协议包,产生“为什么”的疑问。教师分析归纳、实验演示,学生同步操作,清楚了类似协议在网络层结束向上传输的缘由。明白了层间包结构的关系及构成。创设问题情境,学生参与其中,体现了学生的重要地位。对问题的处理,增加了学生的问题意识,激发了学习潜能,培养了学习兴趣。通过归纳分析,总结规律,培养了学生对网络技术的科学思维方法。 3.以“任务驱动法”营造应用情境,激发学习主动性。 对设计类型实验采用“任务驱动”教学法。以任务为主线,学生为主角,教师设计出体验实践的任务情境。如,基于实验总体目标,将内容划分成典型的单元“任务”,优秀内容融入具体的案例和任务中,通过对“任务”的执行完成预定目标。该方法利于培养学生分析、解决问题及彼此协作的能力。改变了传统实验单调、注重步骤的弊端,创建了以学施教、学生主动参与、自主协作的新型教学模式。以局域网设计为例,教师结合综合案例,模拟企业级局域网作为基础项目,按逻辑划为单元任务。诸如,Ip子网、vlan设计;静态路由、动态路由区域设计;访问控制,基于网络层、传输层区域流量及安全限制;边界路由的NAT转换;汇聚设备上的DHCP配置等任务。学生围绕与现实情况类似的单元任务,以角色身份带着真实的“任务”进入完全情景化的虚拟环境。“身临其境”增加了任务感,通过分析解决面临的问题,加深了对网络设计过程的了解,开阔了视野,强化网络技术的应用技能。在完成“任务”的过程中,教师提供解决问题的线索,将网络系统设计思想融入实验中,营造讨论、交流合作的氛围。学生面对实际应用案例,积极、主动地应用所学知识分析、解决实际问题,采用自己认为最佳的途径得出解决问题的方法。单元“任务”的完成,更能激发学生的求知欲,形成感知心智活动的良性循环。随着各个单元任务的完成,伴随接踵而来的成就感,更加提高了学习兴趣。最后,回首完成的所有任务,相当于一个较全面的网络设计项目,这时的成功喜悦是不言而喻的,这将大大增强学生的学习自信心。“任务驱动”为学生思考、探索、发现和创新提供了开放的空间,培养了学生分析问题、解决问题、相互协作的能力,开拓了主动创新的意识,培养了科学思维的良好习惯。 4.采用模拟仿真教学,增强实践应用能力。 针对网络设备相对短缺,硬件网络实验环境效率低下,学生缺少实践机会的状况,对部分实验采用模拟软件仿真教学方法。由于其对物理环境模拟的真实性,具有仿真程度高,使用过程方便,交互性好,对硬件要求低等优点,成为网络实验的重要手段。极大地促进了教学方法的优化,充分提高了网络技术教学的效果和效率。在应用模拟环境的教学中,可即时模拟演示应用操作内容,学生同步进行实践,达到即学即用的效果。有机地将理论与实践统一起来。教学实践表明,这种教学方式效率高,节省开支,有较好的教学效果。模拟仿真方法打破了传统教学模式,开创了课堂教学的新形式,解决了传统教学模式下理论、实验难以交叉进行教学的难题。网络模拟仿真环境可以实现具有一定规模的真实网络环境,在此平台进行实验,可以满足大多数的实验需求。在网络设计实验中,它克服了网络物理环境下拓扑不易改动,实验用时过长、不够灵活等诸多缺点,大大提高了网络实验效率。在课时有限的情况下,可以达到事半功倍的效果。仿真模拟环境增强了学生应用动手能力,为学生进行网络实践,培养专业应用技能提供了良好的条件。仿真模拟教学方式,充分发挥了教师的主观能动性,积极探索实验教学新方法。力求营造出高效、良好的教学实验环境。结合“任务驱动”、“问题为中心”的教学方法,使实验教学内容更加丰富、充实。由于模拟软件的易操作性、便利性,不受时间、空间的限制,使学生在课外进行实践成为可能。有效开展课外教学实践,设定课外实训项目,增强学生对网络技术的实际操作能力。通过模拟教学,我们对“教学环境职业化、教学环节情景化、教学手段现代化”的教学理念有了更进一步的理解。 三、结语 总之,针对医学信息管理专业的特点,对网络技术教学进行多方面研究、改良、实践,旨在提高网络技术教学质量,加强对学生网络技术应用能力及科学思维方法的培养。实践证明,网络技术教学的改革,充分提高了学生的网络技术应用能力,大大提高了网络技术教学质量。 作者:常沛 赵建伟 单位:内蒙古医科大学计算机信息学院 医学技术论文:基于检验技术的医学检验论文 1开设校外检验仪器实训课的必要性 1.1实践教学模式陈旧 医学检验技术专业实践教学一直沿袭“基础实验→专业技能训练→临床见习→毕业实习”教学模式进行,实践教学以校内实验、实训为主,缺少与行(企)业的联系与互动。 1.2实验教学内容滞后 当代医学检验已远不是一杆枪(刻度吸管)、一门炮(显微镜)的时代,取而代之的是操作自动化、技术现代化和方法标准化的时代。然而,由于受到条件的限制,临床检验新设备和新的检验技术在临床应用后,很长一段时间内不能被纳入教学内容。 1.3校内实训基地建设滞后 医学检验技术专业校内实训基地建设,一直按照课程为基础设计教学实训室,通常为生化检验实训室、免疫学检验实训室、微生物学检验实训室、临床基础检验实训室和血液学检验实训室等。实训室功能单一,缺乏医学检验职场氛围,教学仪器设备更新速度慢,明显落后于医院检验科。这些都导致学生在进入实习岗位时对自动化仪器的使用及维护不能熟练掌握、融入角色慢等问题。 2检验仪器实训的改革与实践 2.1开展岗位调研 2010年我们就浙江省各级各类医院检验科大型仪器配置情况以及对检验仪器使用与维护重要性的评价开展了调研。调研单位共165家,收回有效调查问卷163份。其中三级医院55家,二级医院16家,城市社区卫生服务中心45家,乡镇卫生院42家,独立实验室5家。 2.1.1大型检验仪器配置情况 五分类血细胞分析仪、尿干式化学分析仪、尿沉渣自动分析仪、全自动血凝仪、全自动生化分析仪、血气分析仪、酶标仪、免疫发光分析仪以及微生物鉴定药敏分析系统在二级及以上医院配置情况达80%以上。 2.1.2对检验仪器使用与维护重要性的评价 调研结果表明:90%及以上被调查者认为检验仪器使用和维护对医学检验技术专业很重要或重要,应作为医学检验技术人员必备的专业技能。 2.2实施过程 根据上述调研结果,结合医学检验技术专业实践中心现状,在充分听取专业建设指导委员会专家意见的基础上,我们将专业优秀课程中有关大型检验仪器实训内容进行整合,确定检验仪器实训内容。将五分类血细胞分析仪、尿干式化学分析仪、尿沉渣自动分析仪、全自动血凝仪、全自动生化分析仪、血气分析仪、酶标仪、免疫发光分析仪以及微生物鉴定药敏分析系统作为实训重点。2011年与杭州5家医院按照“院中校”的理念建设紧密型校外实训基地,通过集体备课的形式,共同制订校外检验仪器实训教学大纲,统一教学方法,通过联合命卷统一实训考核评价标准。 2.2.1实训安排 在第四学期的第15周安排为期一周的校外检验仪器实训。通过一周的校外检验仪器实训,要求学生初步熟悉和了解检验常用仪器如血细胞分析仪、尿液分析仪、尿液沉渣仪、全自动血凝仪、全自动生化分析仪、酶标仪、全自动细菌鉴定仪等仪器的工作原理、操作方法、试剂参数、质量控制、维护保养及注意事项等内容。上述教学过程,全部由临床一线骨干教师通过集中讲授、分组示教以及实战演练等形式完成。校外检验仪器实训总学时为30学时,其中集中讲授11学时,分组(6人/组)示教19学时。 2.2.2总结及考核 每次实训结束后,临床一线教师对检验常用仪器的工作原理、操作方法、试剂参数、质量控制、维护保养及注意事项等进行总结。为了更好地了解学生对检验仪器实训内容的掌握情况,以试卷形式完成考核。试卷由5家校外实训基地联合命题,其中客观性试题占75%,主观性试题占25%。考核内容主要为常用检验仪器有关的基本原理和操作方法,如自动生化分析仪常用的分析方法有哪些?尿沉渣分析仪标记参数和定量参数分别有哪些?目前医院使用的主流血培养仪型号是什么?其检测原理主要是什么?等等。 3效果 为了解在校学生校外检验仪器实训效果,我们对2012级医学检验技术专业174位学生进行了问卷调查,本次调查共收到有效问卷167份。绝大部分学生肯定了我们的改革,认为校外检验仪器实训内容安排合理,与专业理论非常衔接,对掌握专业理论知识很有帮助;而且通过这次实训,知道了医院检验科整个检验流程,熟悉了一些大型检验仪器的操作流程,了解了大型检验仪器的维护对检验结果的重要性。实训过程中带教老师随时向学生渗透质量控制对检验医学工作的重要意义,这对培养和提高学生的质量意识、诚信意识等专业必备的职业素质都有很大帮助。从2011年开始,医学检验技术专业已经连续4届(2009级-2012级)22个班级637人参加了校外检验实训,取得了良好的教学效果。学生一进入实习岗位就能很快进入角色,深受实习单位好评。通过近2年毕业生访谈得知,校内所学的专业技能和岗位实际应用比较衔接,能迅速适应岗位要求,因此,这项改革得到了用人单位的肯定。 4小结 校外检验仪器实训,充分利用行业的优质教学资源,不仅解决了学校教学中大型仪器昂贵难以更新的难题;同时实现课堂与职场的无缝对接,提高教学效果,凸显职业能力培养,从而切实提高学生的岗位适应力。在真实的工作环境、职业氛围中,能更好地培养学生的职业态度、职业道德和职业能力。我们的实践表明,通过一周的校外检验仪器实训,不仅开拓了学生的视野,使学生了解临床检验实际工作过程,而且加强了实践教学与临床实践的紧密联系,实现了教学与临床的“零距离”对接,同时,为学生顺利走上实习岗位打下了良好的基础。尽管我们的改革已经取得了一定的成绩,但在今后的教学中还需要不断完善。(1)校外检验仪器实训虽然有统一的教学大纲,但缺少统一的实训教材;(2)由于要在短短的一周时间内完成临床检验、血液学检验、生化检验、免疫学检验及微生物学检验的相关仪器实训,而且每家实训基地需要承担一个班级的实训,只能以试卷形式完成考核。今后如何进行检验仪器实训操作考核,以便更加客观地评价学生掌握的情况等,需要我们进一步加大校院合作的力度,使这项改革日趋完善,以更好地培养高素质技能型医学检验技术人才。 作者:褚美芬 吴怡春 单位:浙江医学高等专科学校 医学技术论文:地区医学工程技术论文 1医学工程技术现状及人力资源状况 (1)人员严重短缺。 根据《河北省医疗卫生机构医学装备管理实施办法》第2章第8条“医学工程技术人员与床位的配比不少于1:200”的规定,6家三甲级医院共有床位15000张,应配备医工人员75名,实有32名,只占规定人数42.7%。其中人员最短缺的医院医工人员只有2名,仅占规定人数的16%。人员的短缺使分工不细,常常一个人负责多方面的工作,只能在繁重的工作中,疲于应付,没有时间去钻研新业务,学习新知识。因此,技术含量较低,只能维修一些小设备和基础设备,工作效率不高。 (2)专业人员少,职称普遍不高。 在32名医工人员中,有高级职称的仅6人,占总人数的18.7%;医学工程专业毕业的有18人,占总人数的56%,其他的都是从后勤部门调配过来的或者是部队复员转业人员,当中也包括没有任何学历的电工、机修工等。这些人员虽能掌握某一方面、某一专业的实践知识,但因缺乏必要的基础理论,缺少跟踪先进医学工程技术的潜能,致使技术单一,发展后劲不足,难以具备维修大型仪器设备所需要的技术能力。 (3)从业人员年龄老化,结构不合理。 在32名从业人员中,年龄<35岁的,仅有7人,占总人数的21.8%。容易出现人才断档现象。 (4)维修手段落后,设施不完善。 由于医院长期以来对医学工程技术不重视,致使技术手段落后,设备陈旧。现在大多数医院给医学工程技术部门配备的工具非常简陋,基本上是钳子、螺丝刀加万用表,在维修过程中多数是凭借个人经验来判断故障所在。随着医疗设备的集成化、模块化、计算机程度越来越高,很多设备使用了大规模集成电路、贴片元件、多层电路板等元器件,单靠这样的维修设备和个人经验已远不能适应实际需要了。三甲级医院的情况已不容乐观,其他医院的情况更糟。综上所述,石家庄地区医院的医学工程技术人力资源短缺,技术水平低,不能有效地保证医疗设备的安全运行。 2形成现状的原因 (1)医院对医学工程技术工作重视程度不够。 大多数医院“重采购,轻医工”,领导层往往把提高经济效益作为主要目标,认为采购管理人员能够带来直接的经济收益,可以给医院节约大量资金,而医学工程技术工作既需要人力,又需要财力,工作成效还不明显,还不如请厂家或第三方维修更方便快捷。因此,常把其当做后勤班组来管理,对医工人员的培养、使用、晋升、工资待遇等方面都不够重视,使医工人员产生了强烈的不平等感。另外,医院也没有很好的激励机制,干多干少一个样,干好干坏一个样,严重挫伤了医工人员的积极性。 (2)优秀的医学工程技术人才流失严重。 目前医学装备市场发展迅速,医疗器械公司(含医疗器械维修公司)如雨后春笋般地冒了出来,据不完全统计,石家庄市每年新增此类公司达200家之多,因此,需要大量的专业人才。他们可以提供更为优厚的条件,比如高出医院几倍的薪酬,提供更多学习、进修甚至出国深造的良好机会等。医院内外待遇的强烈反差,造成了医院很多优秀的医学工程技术人才的流失。 (3)医学工程市场的激烈竞争。 随着医疗设备市场竞争的白热化,各生产厂家对售后工作的重视程度越来越高,再加上众多第三方维修公司的加入,使医学工程市场逐渐规范和成熟,他们有高素质的维修队伍、完善的工作制度、合理的奖惩机制、维修响应时间快、维修价格也趋于合理。而医院的很多医工人员没有危机意识,缺乏学习新知识和新技术的动力和精神,工作懈怠、服务态度差、技术水平低。因此,很多医院宁愿选择厂家或第三方维修公司,也不愿意多增加医工人员。 3对策 (1)医院领导要高度重视医学工程技术工作。 医院领导应该清楚地认识到,很多医疗设备虽然都能使用,但是否符合国家规定的使用标准,它的参数、功能等是否符合要求,仅仅靠出了故障找厂家或第三方公司维修,是解决不了所有问题的,要想彻底解决只能靠医院自己的医工队伍。因此,医工人员理应成为医院建设中一支不容忽视的技术生力军。医院领导要重视部门建设、学科的发展和人员的培养,尽快改变医学工程技术落后的局面。要改变目前的局面,医院应该做好以下几点工作:①配备足额的专业人员,使他们可以细化分工,实施精细化管理。在配备人员时,要尽量选择高学历、高能力的医学工程技术专业人员,同时要注重人员梯队建设和培养,不可急于求成;②加大资金投入,配备先进的维修设备和质控设备。要学会用质量控制设备检测日常使用的医疗设备参数、功能等是否符合规定的要求;③重视医工人员的继续教育和再培训。医院应将医学工程技术做为一门专业学科来发展,使其享有同临床医技科室一样的地位,在教育和培训方面与医护人员一视同仁,给他们提供足够的学习、进修和参加各种专业技术培训机会,以提高医工人员的技术水平和管理水平;④提高待遇,建立健全激励机制。医工人员服务于临床,要求随叫随到并且快速准确地解决问题,技术含量高、工作压力大,医院应该提高他们的收入,并在职称晋升、人才使用与培养等方面予以照顾。同时通过岗位职责、劳动绩效、劳动态度、技能等指标对他们进行动态考核,并与待遇挂钩,以加强工作责任心,充分调动工作积极性。 (2)医工人员要加强自身素质修养,提升在医院中的地位。 首先医工人员要有危机意识、竞争意识、服务意识。在当前医工市场的激烈竞争中,如果没有过硬的技术和较强的管理能力,最终会被淘汰。在日常工作中,急医护人员之所急,想医护人员之所想,多与临床医护人员接触,多为医院利益着想。其次,要努力提高自身素质。刻苦学习和钻研新知识、新技术,努力探索医学工程技术的新方法。在工作中不断总结经验教训,做到能发现问题,并有能力解决问题。这样,既提高了自身素质,也提高医工人员在医院的地位。 作者:王保林 单位:河北医科大学第三医院医疗设备处 医学技术论文:基于实验诊断技术的医学论文 1实验诊断技术的现状 随着交叉学科的兴起与发展,不同学科技术的有机融合不断形成崭新的混合型技术,如化学与电学技术的结合产生了化学传感器检验技术.光学与电磁学技术的结合产生了流式分析技术,等等。为了便于介绍和了解,应将医学实验诊断技术进行合理的分类。但是,混合型新技术的出现,使得众多实验诊断技术难以按某种单技术原理进行分类。由于同一原理可建立多种不同技术。而不同的原理又可建立类似的技术,用于解决相同的问题,因此,目前实验诊断技术分类比较困难。 2实验诊断具体方法 2.1实验诊断前的准备工作 首先实验诊断技术人员必须提高自己的知识水平,不断学习,钻研专业技能,经常去医院了解医学发展动态,以便使教学与临床实践紧密结合,从而获得更多、更新的知识。其次,上课前要熟悉每个实验的目的、要求、试剂配制、用具的准备、提前预示,以掌握实验诊断的全过程和预计可能出现的问题。例如,微生物基础实验课中如果标本制作的结构不清楚、不典型、染色模糊、有人工假象,那么学生观察起来则很吃力,不能独立找到所要了解和掌握的结构内容。还有在进行细菌生化鉴定方面实验时,如果没有进行预示,不知道细菌培养生长的情况如何,实验诊断中出现的问题就很难给学生解释,这就必然影响学生的实验情绪,影响实验诊断结果。因此实验诊断前的准备工作至关重要。 2.2运用实验诊断教学方案 传统的教学模式往往是教师牵着学生的鼻子走,多以“满堂灌”方式指导进行实验,故导致学生有依赖心理,不动脑思考,对实验诊断过程及结果不甚明传统的教学模式往往是教师牵着学生的鼻子走,多以“满堂灌”方式指导学生进行实验,故导致学生有依赖心理,不动脑思考,对实验诊断过程及结果不甚明了,从而使整个实验课效果不理想。近年来,我们在教学中开展了综合性实验诊断教学,即学生独立设计和完成一次实验,教师只提供必要的器材和试剂,提出实验诊断技术要求和操作事项。 2.3做好实验诊断的考核方法 以往实验成绩的考核,过分依赖报告的优劣,导致学生不注重实验过程,片面追求实验结果的正确性和实验报告的篇幅与整洁程度,严重制约了对学生综合素质的培养,导致学生对实验课的不重视,不当回事。近几年我们将实验课独立出来,成为单独的一门课后,学生普遍重视起来,提高了他们对实验的重视程度,调动了他们学习的积极性,保证了成绩评定的客观和公正、提高了实验的教学效果。 3展望 发展基于需求。随着人们对疾病防治及保健概念的转变,医学实验诊断技术也必然向着相应的方向发展。同时由于相关技术的不断突破,必然促使医学实验诊断技术的加速发展。在未来的几十年内,医学实验诊断技术将会达到:①个性化和自主化为主的家庭或个人健康侦监。为达到此目的,将促使两类产品的出现:家用简便型检验仪器和即用型检测试剂材料。前者的形式可能是多探头、多功能衣帽、床、柜,甚至镜子、拐杖、手表等,后者的形式则可能是笔、纸、滴瓶、塑料卡片等。此类产品使人们可以自主检查、了解自身的某些生理或生化指标;②医院以综合生理功能监测室和组合指标化学分析室的模式服务患者。只要人进入综合功能监测室,受检后即可得出形态学检查结果。再由化学组合指标检测进行印证,最终得到确诊,即医院的实验诊断技术主要用于完成疾病的明确诊断。家庭或个人所需的实验诊断技术主要用于完成对健康指标、疾病状况的跟踪和疗效评价。 4结论 总之,未来的医学实验诊断技术将使人能够全程了解自身的健康情况。你穿着的衣服可能就是多功能的监护衣,可实时监测、记录或显示你的各项生理参数。梳妆台可能就是功能完善的体层扫描影像系统,你在梳妆时就可以顺便观察一下自己各个脏器的形态及功能状况,一旦发现异常,即可通过在线咨询得到指导,及时采取防治措施。多数疾病若能在临床前期或亚临床状态时被发现,均可通过适当的生活调理而治愈。而无需吃药、打针或手术。所以,从一定意义上讲,今后的医学实验诊断可能比医学治疗更重要。 医学技术论文:芯片技术领域下的医学检验论文 一、资料与方法 1.一般资料: 随机抽取于2010年7月在我院乙肝治疗的40例感染性疾病患者,年龄分布为35~55岁。调查的40例患者均为感染性疾病患者,全身均无系统性疾病和药物过敏史。患者需要进行采血、化验等辅助检查。现将40例感染性疾病患者随机分为实验组和对照组,实验组人数20人,男11人、女9人,对照组人数20人,男10人、女10人。分组完全按照随机分组的方法来进行分组,不考虑年龄、性别及疾病。显示结果具有统计学意义。 2.纳入和评价标准: 纳入标准:年龄在35~55岁的感染性疾病患者;没有免疫缺陷等疾病、智力正常、自然状况一切正常;排除标准:存在感觉功能缺陷;先天性的疾病;高血压等。 3.方法: 实验组采用生物芯片技术对感染性疾病的患者进行检测,对照组采用传统检测方法对患者进行检测,即常规的ELISA检测。两组的用药方法用量相同。对照组:传统检测法;实验组:生物芯片技术检测法,根据对感染性疾病病毒的敏感度进行评价。 4.效果评价标准: 观察检测感染患者病毒的灵敏度作为评估标准。5.统计学处理:采集到的数据采用SPSS15.0软件进行统计学分析,百分率(%)表示计数资料,定性资料的比较采用χ2检验,成组设计的t检验用于组间比较,当P<0.05时,可认为差异有统计学意义。 二、结果 数据显示P值小于0.05,表示调查结果具有统计学意义,即表明生物芯片技术对感染性疾病的患者检测效果优于传统检测法。 三、讨论 感染性疾病主要是由病毒和细菌引起的。除了理解感染性疾病的发病机制之外,临床上通过检测病毒/细菌其相应的免疫标志物在人体中的存在,对病因诊断与治疗意义重大,但传统检测的方法,如ELISA费用较高。由于生物芯片技术的引进,大大增强了对疾病的治疗与检测的效率。由乙肝病毒(HBV)、丙肝病(HCV)引起的病毒性肝炎是全世界主要的公共健康问题。生物芯片技术能够同时检测出不同的HCV抗体。与ELISA技术相比具有较高的敏感性和特异性;且易操作、低成本,非常适用于体外HCV抗体的检测。Duan等用纳金免疫扩增和银染为基础构建的蛋白芯片可以同时快速地检测HBV和HCV的相应抗体HBsAb、HBeAb、HBcAb和HCVAb,而且不存在交叉反应,结果与ELISA检测的结果无显著差异。而且芯片技术引入光学生物传感器技术,突破了常规ELISA技术所采用的底物显色方法。Ivanov等首次应用IAsys+双通道光学生物传感芯片,记录固定在生物传感芯片上的抗HBs单抗与血清样本中的HBsAg的相互作用,从而对乙型肝炎表面抗原进行鉴别。与酶免疫技术对比,它具有灵敏度高、特异性好的特点。生物芯片的应用给临床检验带来了方便与快捷,人类基因组计划是为了更好的认识自己进行的一项伟大影响力深奥的研究计划,但还存在很多的问题和困难,之后的基因组计划、蛋白组计划、疾病基因组计划的都是为了这一目标而产生的。从以上研究结果可以看出,采用生物芯片检测技术,检测灵敏度要优于对照组采用的常规检测手段,并且结果具有显著性差异。 四、结语 现阶段,我们要更好的、更全面了解不同组织、不同生物体、不同生命状态的基因表达信息的差异,而生物芯片技术就更好的完成这项任务。生物芯片技术具有高通量、并行性、低消耗、微型化、自动化等特点,总体更优于临床传统检测方法,生物芯片技术一定会被众多临床理疗中国所使用。所以这种技术是需要一个国际上通用的评定标准,但是我国的生物芯片技术还不完善,有很多方面需要改进,但我们相信生物芯片技术在不久的将来一定会成为历届人类生命、检查疾病的重要工具。 作者:杨巍巍 单位:黑龙江省大庆龙南医院检验科 医学技术论文:生物医学图像信息技术论文 1生物医学图像信息技术的应用分析 目前,生物医学图像信息技术主要包括生物医学图像传输、图像管理、图像分析、图像处理几方面。这些技术同以前的图像技术、医学影像技术都有一定的联系,其在涵盖以往图像技术、医学影像技术的同时,也具有自身的特点,与传统的图像和医学影像技术相比,生物医学图像信息技术更加强调在医学图像信息收集、处理等过程中应用计算机信息技术。 1.1图像成像 从本质上来看,生物医学图像成像技术(下文简称“图像成像技术”)与医学影像技术的区别并不大,仅仅是人们更习惯将其表达为医学影像。生物医学图像成像技术的研究内容为:利用染色方法和光学原理,清晰地表达出机体内的相关信息,并将其转变为可视图像。图像成像技术研究的图像对象有:人体的标本摄影图像、观察手绘图像、断层图像(如ECT、CT、B超、红外线、X光)、脏器内窥镜图像、激光共聚焦显微镜图像、活细胞显微镜图像、荧光显微镜图像、组织细胞学光学显微镜图像、基因芯片、核酸、电泳等显色信息图像、纳米原子力显微镜图像、超微结构的电子显微镜图像等等。 图像成像技术主要包括2个部分:现代数字成像和传统摄影成像。通常可采用扫描仪、内窥镜数码相机、采集卡、数字摄像机等进行数字图像采集;显微图像采集则可应用光学显微镜成像设备及超微结构电子显微镜成像设备;特殊光源采集可应用超声成像仪器、核磁共振成像仪器及X光成像设备。目前,各种医学图像技术的发展都十分迅速,特别是MRI、CT、X线、超声图像等技术。在医学图像成像技术方面,如何提高成像分辨力、成像速度、拓展成像功能,尤其是在生理功能及人体化学成分检测方面,已经引起了相关领域的重视。 1.2图像处理 生物医学图像处理技术,是指应用计算机软硬件对医学图像进行数字化处理后,进行数字图像采集、存储、显示、传输、加工等操作的技术。图像处理是对获取的医学图像进行识别、分析、解释、分割、分类、显示、三维重建等处理,以提取或增强特征信息。目前,医学领域所应用的图像处理技术种类较多,统计学知识、成像技术知识、解剖学知识、临床知识等的图像处理均得到了较快的发展。另外,人工神经网络、模糊处理等技术也引起了图像处理研究领域的广泛重视。 1.3图像分析及图像传输 生物医学图像分析技术,是指测量和标定医学图像中的感兴趣目标,以获取感兴趣目标的客观信息,建立相应的数据描述。通过计算测定的图像数据,可揭示机体功能及形态,推断损伤或疾病的性质及其与其他组织的关系,进而为临床诊断、治疗提供可靠依据。生物医学图像传输技术,是指应用网络技术,在互联网上开展医学图像信息的查询与检索。通过网上传输图像,在异地间进行图像信息交流,可实现远程诊断。同时,在院内通过PACS(数字医学系统—医学影像存档与通信系统),也能在医院内部实现医学图像的网络传递。 2总结 医学图像不仅形象、直观,同时信息含量也十分丰富,且易于存储和观察,所以其在现代医学实验研究及临床诊断中所占据的地位也日益重要。生物医学图像信息技术的应用水平也已经成为衡量现代医院医疗设备现代化水平和诊断水平的一个重要标志,由此可见生物医学图像信息技术在生物医学领域的发展前景必将十分乐观。 作者:郜璐璐 单位:山西医科大学医学影像学系 医学技术论文:医学决策树技术的作用 1概念与特点 1.1概念 决策树方法(decisiontree)是通过一系列规则对数据进行分类的过程。具体讲是利用信息论中的互信息(信息增益)寻找数据库中具有最大信息量的属性字段,建立决策树的一个节点,再根据该属性字段的不同取值建立树的分支,在每个分支子集中重复建立树的下层节点和分支的过程[1]。也可以从几何意义上直观理解:将训练样本集中的每一个数据看成是n维空间上的一个点,决策树的分支就是按照一定规则完成对n维空间的区域划分。当决策树建好,n维空间便分成了若干个小区域,由于n维空间不直观,不易理解,便以树形结构展现[2]。 1.2特点 决策树学习属于机器学习的范畴,是一种类似于判别分析的有监督的学习方法。从统计角度看,与假定数据源呈一固定概率分布,然后进行参数估计的常规分类方法相比,决策树属于严格“非参”方法,对于输入数据高维属性和分类标识具有更好的弹性和稳健性。决策树对于问题的分类是基于逻辑,而不是像传统统计分类模型一样基于样本的统计属性。决策树分类耗时短,占用计算机资源少,效率高。分类结果简单、明确、结构直观,适用于较大规模的数据集研究。与神经网络和贝叶斯分类相比,决策树更容易理解,能处理缺失值,同时处理有数值型、两分类和多分类,有序型变量的数据,能清楚显示对分类或预测有意义的变量,并可生成一些规则(从根节点到每个叶子节点对应的路径就是“规则”)为决策提供依据[3~8]。 2历史与发展 决策树是迄今为止发展最为成熟的一种概念学习方法。它最早产生于20世纪60年代,是由Hunt等人研究人类概念建模时建立的学习系统(CLS,ConceptLearningSystem)。到70年代末,J.RossQuinlan提出ID3算法,当时他目的在于减少树的深度,却忽略了叶子数目的研究。1975年和1984年,分别有人提出CHAID(Chi-squaredAutomaticInteractionDetection)和CART(ClassificationandRegressionTree,亦称BFOS)算法。1986年,J.C.Schlimmer提出ID4算法。1988年,P.E.Utgoff提出ID5R算法。1993年,Quinlan本人以ID3算法为基础研究出C4.5/C5.0算法,新算法在对预测变量的缺失值处理、剪枝技术、派生规则等方面作了较大改进,C5.0是C4.5的商业改进版,与see5相对应[2,9~10]。 3种类与算法 3.1种类 按照不同的标准,决策树可以划分为不同的种类。①按照分类精确度和树复杂程度的大小,分为单个决策树和多个决策树,多个决策树是由单个决策树合并得到。②根据分割内部节点时使用统一的还是不同的算法,分为单一决策树和复合决策树。其中,单一决策树又可分为单变量(特征)决策树和多变量决策树,前者在树中每一内部节点处由数据的单一属性决定树的分支,后者在内部节点处由通过数学或逻辑算子将某些属性组合起来的新属性决定树的分支;复合决策树中常用的算法有决策树算法、线性判别函数和K最临近分类器。③根据每一树叶子节点内是否只含有相同类别的对象,可分为确定性决策树和非确定性决策树。④根据分类或预测变量的特征,分为分类树和回归树,分类树是对离散变量做决策树,回归树是对连续变量做决策树[3~10]。 3.2算法 决策树技术中有多种算法,最为有影响的是Quinlan以信息熵的减少作为选取分裂属性标准的ID3算法。该算法基本原理中引入了信息论的概念,简要介绍如下。假设训练实例集为X,目标分类为n。设属于第i类的训练实例个数为Ci,X中总的训练实例个数为X,若选择属性a进行测试,在得知a=aj的情况下属于第i类的实例个数为Cij个,则P(Ci;a=aj)=CijX为在测试属性a的取值为aj时它属于第i类的概率。此时决策树对分类的不确定程度,即训练实例集对属性a的条件熵是H(Xj)=-∑ip(Ci/a=aj)logp(a=aj),决策树的学习就是使得对划分的不确定程度逐渐减少。又因为在选择属性a后伸出的每个a=aj叶结点Xj对于分类信息的信息熵为H(X/a)=∑jp(a=aj)H(Xj),所以属性a对于分类提供的信息量即信息增益为I(X;a)为:I(X;a)=H(X)-H(X/a)。C4.5算法建立决策树时就是选择信息增益最大的属性作为分裂属性[11]。尽管决策树算法很多,但各有优势与不足。从事机器学习的专家学者一直在潜心改进现有算法并研究新算法,改进的着眼点主要围绕提高树的分类精度、减少树的大小、降低复杂性等几个方面。仅就ID3算法而言,就有二叉树判定算法、按信息比值进行估计、按分类信息估值、按划分距离估值、基于ID3的ID3-MAX、ID3-SD算法等几种改进[11]。此外,还有其它基于粗集的改进、基于深度优先搜索的改进、分类规则简化生成算法、加权模糊熵算法[6~8,12]等。 4优秀问题与应用条件 4.1优秀问题 决策树算法围绕的优秀是决策树的生长和剪枝。生长,就是利用训练样本集完成决策树建立的过程;剪枝,就是利用检验样本集对形成的决策树进行优化处理,防止发生拟合过度的过程。剪枝方法主要包括预剪枝和后剪枝。预剪枝意为事先定好决策树的大小从而阻止其自由生长,停止准则常基于统计意义下的χ2检验或信息增益等度量,预剪枝计算量较少,但难以精确估计何时应该停止树的生长。后剪枝意为让决策树充分生长之后然后用所选的精度准则回头去除拟合过度的分支,主要分为减少分类错误修剪、最小描述长度修剪和最小代价-复杂性修剪等方法。后修剪通常能产生更可靠的树,因此在实践中应用更多一些。 4.2应用条件 决策树算法很多,可实现的软件也很多,常被应用的软件有SAS/EM、CART、See5-demo、KnowledgeSEEKER、KnowledgeSTUDIO、BusinessMiner、Decisionseries等。现以决策树较为常用的CART、CHAID、C4.5三种算法为例,说明它们在SAS/EM(SAS软件EnterpriseMiner)中各自的应用条件及选择分裂属性的标准。 4.2.1CART算法软件中输入变量(即自变量)的类型可以为名义型、数值型,如果是有序型,则可当作数值型变量处理。目标变量(即应变量)可以为两分类、多分类、数值型和有序型变量。不同的目标变量采用不同的分裂标准(splittingcriterion),两分类目标变量采用基尼系数(GiniCoefficient)、twoing和orderedtowing标准,其中后两个分裂标准使用频率不高;多分类变量采用基尼系数和twoing两个标准;数值型目标变量采用方差减少量或最少绝对差减少量标准;有序型目标变量采用的分裂标准为orderedtowing。 4.2.2CHAID算法输入变量的类型可以为名义型、有序型,因为选择分裂变量的算法不针对数值型变量,所以遇到数值型输入变量需先将其分段后再进入软件参与分析。目标变量可以为名义型或数值型,名义型和数值型变量选择分裂变量的标准分别是基于和卡方F分布的P值,决策树在构建过程中的停止均以卡方或F分布统计显著性为准。 4.2.3C4.5算法输入变量的类型可以为两分类、多分类名义型和数值型变量,目标变量可针对两分类或多分类名义型变量,分裂标准可选取信息熵(entropy)、信息增益(informationgain)或信息增益比(gainratio)。 5医学领域中应用 在国外,决策树应用领域较为广泛,其在商业、工业、农业、天文、医学、风险分析、社会科学和分类学等领域中的应用已经取得了很好的经济和社会效益。国内目前有关决策树的研究多是围绕算法的改进以及决策树在商业、工业等领域的运用,在医学领域应用较少。现将决策树在国内外医学中的应用情况集中概括为以下几个方面: 5.1疾病诊断治疗 临床医生为病人做出医疗诊断可以看作是一个分类的过程:医生根据他的知识和经验将病人分类到一个特定的疾病群中。决策树产生的结果简洁明了,易于理解,并能提取相应的诊断规则,其应用于疾病的分类诊断往往可以提高诊断正确率,并为经验较少的临床医师提供帮助,因而得到了广泛的应用。ErnaKentala等人曾从赫尔辛基大学附属医院的鼻神经专家系统数据库ONE中提取前庭区与晕头有关的6种发病人数较多的疾病资料,分别为6种疾病建立不同规模的决策树,并针对6棵树单独分析影响每一种疾病发生的重要因素,而且从决策树中提取诊断规则,从而将专家经验知识转化成了可供年轻医师随时参考的有价值的信息[13]。决策树在临床医学中应用范围较广,除了可以对疾病分类以外,还可以对疾病程度分级,筛选危险因素、决定开药处方大小以及选择治疗方法等[14~20]。 5.2基因与高分子序列分析 随着人类基因组计划的进行,目前已获得数十亿的核苷酸和上百万的氨基酸数据,如何对基因进行功能分类已成为基因研究人员非常关心的问题。而关于高分子序列,大约4000种蛋白质已经被排序,但只有10%的蛋白质的三维结构被研究过,三维结构基本决定蛋白质的功能,所以需要有一种可靠方法从氨基酸序列中预测出它的功能结构,数据挖掘中的决策树技术可以满足上述需求。有人利用决策树对已知功能分类的基因建立分类树,归纳出蕴含在数据中关于分类的信息并提炼成规则,从而实现对未知功能分类的基因进行分类预测[21]。DakeWang等人则利用决策树对已知功能分类的蛋白质序列进行研究,建立了已知功能分类的蛋白质序列决策树模型,实现了模型对未知功能分类的蛋白质序列功能的预测。结果表明决策树方法比传统方法有效[22]。 5.3医院信息系统挖掘 医院HIS(HospitalInformationSystem)系统包括管理信息系统(ManagementInformationSystem,MIS)和临床信息系统(ClinicalInformationSystem,CIS)两部分。目前的HIS可以高效地实现数据的录入、查询和统计功能,但在决策支持方面存在明显不足,难以发挥其潜力。而将数据挖掘决策树技术运用到该系统之后,可以从中提取大量隐含的、事先未知的、对决策有潜在价值的信息,为管理决策和临床决策提供支持。决策树在HIS系统的主要用途可以表现为医疗需求预测、医疗市场分析、预测未来某段时间内常发生的疾病种类、未来某段时间内的药品使用频率、分析疾病之间的关系以及疾病的影响因素、总结各种治疗方案的治疗效果等[23]。 5.4医疗政策分析 一个国家国民的健康保障在很大程度上依赖于其完备的医疗卫生政策,政策的制定离不开理论的分析与方法的探讨,离不开已积累的与人群健康状况相关的各种数据。从目前积累的各型数据库来看,利用知识管理优化库信息并从中提取知识结构为政策分析提供依据已经成为卫生管理人员和信息开发人员的共同任务。研究人员多次尝试将数据挖掘中的决策树技术在此进行应用。韩国的YoungMoonChae与SeungHeeHo等人便利用以监测卫生状态和开发国民健康促进程序为特征的韩国医疗保险公司数据库,成功地将决策树应用于人群健康状态评估以及为高血压管理提供政策信息[24]。 5.5医疗卫生保健 卫生保健是卫生领域内的一个重要内容,保健的需求与利用评价、不同保健方式的选择以及保健的经济和社会效益评价一直是卫生保健人员关心的问题。利用决策树方法可以解决诸如家庭护理保健的需求分析、儿童预防保健的干预、为不同的卫生保健群体提供实际可行的决策支持系统等一系列问题,为保健政策的制定与实施提供了相应的基础[25]。 5.6医疗资源利用评价 尽管当今社会医疗科技手段日新月异,医疗技术水平不断提高,但并不表明医疗卫生资源的极大丰富。医疗资源合理分配、恰当运用仍是医学研究中不可忽略的重要问题。把决策树技术引入对有潜在急症的病人是否进行预检查而导致医疗资源占用情况不同的比较其成功地显示出决策树在处理此类问题的重要意义[26]。 随着数据挖掘技术的广泛应用,决策树算法的不断改进与完善,决策树可实现软件的普及推广,决策树处理医学资料功能的日显强大,相信决策树方法在医学领域与管理决策中的应用范围将会越来越广泛,带来的经济和社会效益将会更多更可观,必将显示出重要的实用价值和广阔的发展前景。 医学技术论文:医学图像配准技术探究 1医学图像配准方法 医学影像学的发展为临床诊断和治疗提供了有效的辅助手段。目前,医学成像模式可分解剖成像和功能成像,前者主要描述人体形态信息,后者主要描述人体代谢信息。基于各种原因,临床上通常要将同一病人的多种模式成像结果结合起来进行分析,以提高医学诊断和治疗的水平。这就需要对不同模态的图像进行融合,而融合首先要解决这几幅图像的严格对齐问题,即配准问题。医学图像配准,即通过寻找一种空间变换,使两幅图像的对应点达到空间位置和解剖位置的完全一致,配准的结果应使两幅图像上所有解剖点、或至少是所有具有诊断意义上的点都达到匹配。医学图像配准方法基本上可分为前瞻性和回溯性两种[1]。前瞻性配准是基于外部特征的图像配准(有框架),它是利用外部基准点特征,精度较高,但由于它是有创的,且操作较复杂,应用较少。回溯性配准即是基于内部图像特征的图像配准(无框架),它是利用图像内部本身的特征,具有无创性和可回溯性,已成为配准算法研究的重点。回溯性配准技术可分为形状特征点的方法和像素(体素)相似性的方法。基于形状的方法根据图像间的共有特征进行几何配准,该方法原理简单,应用面广,但是需要较多的人工介入,且配准精度受特征点(面)提取精度的限制;基于像素相似性的方法是基于图像中所有体素的配准方法,不需要对图像做预处理。近年来,引入了信息论中的一些概念,如联合熵、相对熵和互信息[2],精度较高,可以达到亚像素级,已成为医学图像配准很重要的方法。互信息是信息论中的一个基本概念,是两个随机变量统计相关性的测度,当两幅图像基于共同解剖结构的图像达到最佳配准时,它们对应像素的灰度互信息应达到最大。由于该测度不需要对不同成像模式下图像灰度间的关系作任何假设,也不需要对图像进行分割或任何预处理,所以被广泛地用于多种医学图像配准,特别是当其中一个图像的数据部分缺损时也能得到很好的配准效果。 2互信息基本概念 将两幅待配准的图像RF图像和FA图像的灰度值看作两个随机变量A和B,其灰度值为0~255,其概率密度函数分别为和,两者的联合概率密度函数为,虽然两幅图像来源于不同的成像设备或来自于不同的时间,但它们都是基于共同个体的同一位置的解剖信息,所以当两幅图像在空间位置配准时,其重叠部分所对应的像素对的灰度的互信息达到最大值,以此时的变换参数作为空间变换的参数,通过空间变换达到图像配准的目的。 3归一化互信息 尽管互信息测度成功地应用于医学图像配准中,由于两幅图像重叠部分的大小对互信息的度量有很大影响,重叠部分减小,参与统计互信息的像素个数减小导致互信息值减小,互信息与两个图像重叠部分多少成正比,其次Studholme等[4]指出误配数量增加可能导致互信息值增大。因此互信息值达到最大并不能保证得到正确的配准结果。为了解决这个问题,使目标函数能更加准确反映互信息量和配准参数之间的关系,Studholme等提出了一个归一化互信息测度,归一化互信息使配准函数更平滑,它能减少对图像重叠部分敏感性,配准精度更高。NMI(A,B)=H(A)+H(B)H(A,B)(6)Maes等[1]利用熵相关系数(ECC)作为另一种归一化相关系数。NMI和ECC有如下关系表示式:ECC=2-2/NMI(7)近年来归一化互信息被许多学者广泛应用,实践证明,在刚性配准中,归一化互信息比传统互信息有更强的稳健型[5~7]。 4利用互信息配准常用方法 互信息的计算是最为关键的问题,计算结果对配准精度有很大的影响[8]。主要体现在插值运算、优化算法及提高配准速度等3个方面。Zhu和Cochoff[9]研究了采用不同的优化算法、插值方法、直方图及多尺度逼近方法对配准结果的影响。目前,虽然提出了许多种方法,但还没有一种非常有效的方法。 4.1空间变换 当两幅图像配准时,需要根据变换参数求出空间变换,浮动图像的空间变换按照变换性质不同可分为刚体变换(rigid)、仿射变换(affine)、投影变换(projective)和非线性(curved)变换。刚体变换是指物体内部任意两点间的距离保持不变;仿射变换是将直线映射为直线,并保持平行性;投影变换将直线映射为直线,但不再保持平行性质;非线性变换也称做弯曲变换,它把直线变换为曲线。基于互信息的配准技术一般采用刚性变换或仿射变换。 4.2插值运算 在一般情况下,图像经过几何变换后,像素的坐标不会和原来的采样网格完全重合,像素的灰度值也需要重新计算,这就需要对变换后的图像进行重采样和插值处理。常用的插值算法有最近邻域法(Nearestneighboringinterpolation)、线性插值法(Trilinearinterpolation)和三线性部分体积分布(Trilinearpartialvolumedistribution)插值算法,简称PV插值方法。最近邻域法具有计算量小、速度快的优点,但是存在质量不高的缺点。线性插值效果较好,运算量也不很大,故经常采用。三线性PV插值算法不是通过邻居点确定所求像素的灰度,它是按照周围8个像素和所求像素点的空间距离来分配权重,避免了一次插值运算,使互信息的计算更为精确,而且对于小的空间变换,增量,互信息的变化会更平滑,同时优化过程中的局部极值问题也会有所缓解[2]。文献[10~12]讨论了包括最近邻居法、线性插值法、PV插值法在内的几种插值算法,比较了各自的优缺点。文献[10]详细分析了线性插值法和PV插值法产生局部极值的原因,其实验结果表明,非网格点上的PV插值操作造成的直方图分散甚至比在位移更大的整数平移点上由于失配造成的直方图分散还要严重,在整数平移点上产生局部极值。针对这个问题,文献[11]提出了先验联合概率法和随机重采样法两种改进的插值算法,先验联合概率法既保证了最大互信息量方法的有效性,又引入了与变换无关的先验分布,增加了联合分布的稳定性,使得互信息量随配准参数变化更加平滑;随机重采样法在每个网格点施加一个轻微的扰动避免大量网格重合,这两种方法在一定程度下抑制了局部极值的产生。文献[12]提出带扰动采样的最近邻居法(Nearestneighborwithjitteredsampling),网格点扰动后该坐标位置的灰度值由最近邻居法确定,达到抑制局部极值的目的。 4.3优化策略 图像配准在本质上是一个多参数优化问题[13],即寻找互信息达到最大时的几个空间变换参数值。因此,配准问题实质是配准函数优化问题,但是,配准函数经常不是光滑的,存在许多局部极大值,给求解带来很大难度。产生局部极大值主要有两个原因[14]:一是两幅图像本身存在较好的局部匹配;二是在运算过程中产生的,如插值运算、图像重叠部分的改变都有可能产生局部极值。避免局部极值的常用方法有:采用PV插值方法、图像先滤波减少噪声以及增大灰度直方图窗口尺寸等方法。由于局部极大值的存在,优化算法的选取对配准结果有较大的影响,尤其对初始变换的鲁棒性有很大影响。另一个关键问题是优化过程中参数变量的合适取值范围[15]。优化过程中得到的值可能不是搜索空间中全局极大值,而是部分搜索空间中局部极大值。初始值偏离搜索区间太大很难使图像配准正确。实践证明,遗传算法等随机优化算法不适合求解此类问题,因为此类算法很容易跳出搜索区间。目前常用的方法是Powell优化算法[13],该算法轮流对变换参数进行优化,由于无需计算梯度,因而可以加快搜索最大互信息的速度,在每一维内使用Brent算法迭代搜索和估计配准参数,从而使互信息不断增加。实践表明Powell优化算法很容易受到局部极值的干扰[14]。另一个常用的方法是单纯形算法,该方法也不要求计算梯度,与Powell算法只考虑单一变量相反,它同时考虑所有变量[9,13,16,17],但是该方法收敛速度不确定。Plattard等[18]使用Powell和单纯形混合算法。Kagadis等[19]采用Powell和遗传算法混合方法。Jenkinson和Smith用多分辨率技术扩展了Powell算法。尽管爬山法是一种最简单的优化方法,但是它在多分辨率策略中有较好的效果,随着图像分辨率的增加,爬山法搜索步长逐渐减小[20]。其他常规的算法如梯度上升法、Newton法、模拟退火法等也得到应用。为了提高配准函数全局最优值的搜索能力,Chen等[21]先将整幅图像分成4个子块,分别计算整幅图像和4个子块的互信息,并假定当整幅幅像互信息达到最大时,子块图像也应达到最大。Thevenaz等[22]同时利用3个不同窗口尺寸的直方图计算的互信息来求解变换参数。采用多分辨率方法是一种克服局部极值的一种有效方法[23]。 4.4优化速度加速策略 多分辨率策略除了能够避免出现局部极大值外,还能提高算法执行速度。配准按照从粗到精的方式执行,在低分辨率下利用较少的时间进行初配,在高分辨率下精配需要花销较多的时间。Maes等[13]对多种优化算法在不同的分辨率情况下结果进行了详细比较。一般情况下,多分辨率策略分为增加模型复杂度方法和增加数据复杂度方法[24],多分辨率策略经常采用高斯金字塔方式。多分辨率策略提高了运行速度、增加了鲁棒性,不影响配准正确性。对于高分辨率图像采用多分辨率策略是降低运算时间一种最有效的方式。最近提出的主要加速策略有:基于轮廓特征点的互信息配准方法[25],先用小波变换或其它边缘检测算子求出两幅幅图像的轮廓信息,利用聚类分析法求出轮廓特征点,再求出特征点对的互信息;Josien等[26]提出联合互信息和梯度信息作为图像配准的新标准,该算法不仅利用了图像的灰度信息,而且还利用了图像的空间信息(梯度信息),实验表明,该方法比采用传统互信息或归一化互信息结果更准确,还能避免产生不正确的全局极大值以及由于插值产生的局部极大值。 5结束语 近几年来,将信息论的互信息概念引入到医学图像配准中取得了很大进展。由于该方法不需要对图像进行预处理、其精度高、适应性强、自动化程度高,能使多模态图像的配准精度达到亚像素精度,因而在医学图像配准中得到广泛应用。然而,互信息只是一个相似性测度,如何实现不同模态图像间互信息的最大化到目前为止还没有一套完全成熟的方法,选取什么样的优化策略、如何避免局部极值、如何提高优化速度、如何将互信息概念与其他概念结合起来形成一个更稳健的测度、怎样将互信息应用到非刚性变换中等等问题均需要我们继续深入研究。 医学技术论文:医学图像处理技术分析 1医学图像处理技术 医学图像处理技术包括很多方面,本文主要介绍分析图像分割、图像配准和融合以及伪彩色处理技术和纹理分析在医学领域的应用和发展。图像分割就是把图像中具有特殊涵义的不同区域分开来,这些区域使互不相交的每一个区域都满足特定区域的一致性。它是图像处理与图像分析中的一个经典问题。目前针对各种具体问题已经提出了许多不同的图像分割算法,对图像分割的效果也有很好的分析结论。但是由于图像分割问题所面向领域的特殊性,至尽尚未得到圆满的、具有普适性的解决方法[2]。 图像分割技术发展至今,已在灰度阈值分割法、边缘检测分割法、区域跟踪分割法的基础上结合特定的理论工具有了更进一步的发展。比如基于三维可视化系统结合FastMarching算法和Watershed变换的医学图像分割方法,能得到快速、准确的分割结果[3]。图像分割同时又是进行三维重建的基础,分割的效果直接影响到三维重建后模型的精确性,分割可以帮助医生将感兴趣的物体(病变组织等)提取出来,帮助医生能够对病变组织进行定性及定量的分析,从而提高医生诊断的准确性和科学性[4]。 如何使多次成像或多种成像设备的信息得到综合利用,弥补信息不完整、部分信息不准确或不确定引起的缺陷,使临床的诊断治疗、放疗定位、计划设计、外科手术和疗效评估更准确,已成为医学图像处理急需解决的重要课题。医学图像配准是通过寻找某种空间变换,使两幅图像的对应点达到空间位置和解剖结构上的完全一致。要求配准的结构能使两幅图像上所有的解剖点,或至少是所有具有诊断意义以及手术区域的点都达到匹配[5]。目前医学图像配准方法有基于外部特征的图像配准(有框架)和基于图像内部特征的图像配准(无框架)两种方法。后者由于其无创性和可回溯性,已成为配准算法的研究中心。基于互信息的弹性形变模型也逐渐成为研究热点。 互信息是统计两个随机变量相关性的测度,以互信息作为两幅图像相似性测度进行配准基于如下原理:当两幅基于共同的解剖结构的图像达到最佳配准时,它们对应的图像特征的互信息应为最大[6]。图像配准是图像融合的前提,是公认难度较大的图像处理技术,也是决定医学图像融合技术发展的关键技术。近年来国外在图像配准方面研究很多,如几何矩的配准、利用图像的相关系数、样条插值等多项式变换对图像进行配准。国内研究人员也提出了一些相应的算法:对于两幅图像共同来估计其正反变换的一种新的图像配准方法,称为一致图像配准方法;采用金字塔式分割,进行多栅格和多分辨率的图像配准,称为金字塔式多层次图像配准方法;为了提高CT、MRI、PET多模态医学图像的三维配准、融合的精度,还可以采用基于互信息的方法[7]。 在图像配准方面,在努力提高配准精度的同时,目前提出的多种方法都尽量避免人工介入,力求整个过程自动化,其结果导致实现算法的过程复杂而耗费时间,文献[5]已进行研究,试图实现基于人机交互的快速图像配准策略,同时根据图像的不同成像模式选择合适的配准测度也十分重要。不同的医学图像提供了相关脏器的不同信息,图像融合的潜力在于综合处理应用这些成像设备所得信息以获得新的有助于临床诊断的信息。利用可视化软件,对多种模态的图像进行图像融合,可以准确地确定病变体的空间位置、大小、几何形状及它与周围生物组织之间的空间关系,从而及时高效地诊断疾病,也可以用在手术计划的制定、病理变化的跟踪、治疗效果的评价等方面。在放疗中,利用MR图像勾勒画出肿瘤的轮廓线,也就是描述肿瘤的大小;利用CT图像计算出放射剂量的大小以及剂量的分布,以便修正治疗方案。 在制定手术方案时,对病变与周围组织关系的了解是手术成功与否的关键,所以CT与MR图像的融合为外科手术提供有利的佐证,甚至为进一步研究肿瘤的生长发育过程及早期诊断提供新的契机。在CT成像中,由于骨组织对X线有较大的吸收系数,因此对骨组织很敏感;而在MR成像中,骨组织含有较低的质子密度,所以MR对骨组织和钙化点信号较弱,融合后的图像对病变的定性、定位有很大的帮助[8]。由于不同医学成像设备的成像机理不同,其图像质量、空间与时间特性有很大差别。因此,实现医学图像的融合、图像数据转换、图像数据相关、图像数据库和数据理解都是亟待解决的关键技术[9]。对一幅黑白图像,人眼一般只能辨别出4到5比特的灰度级别,而人眼能辨别出上千种不同的颜色。针对这一特点,人们往往将黑白图像经过处理变为彩色图像,充分发挥人眼对彩色的视觉能力,从而使观察者能从图像中取得更多的信息,这就是伪彩色图像处理技术。 医学图像大多是黑白图像,如X、CT、MRI、B超图像等。经过伪彩色处理技术,即密度分割技术,提高了对图像特征的识别。通过临床研究对X线图片、CT图片、MRI图片、B超图片、电镜图片均进行了伪彩色技术的尝试,取得了良好的效果,部分图片经过处理后可以显现隐性病灶。例如对X线图片,在乳腺照影中伪彩色处理能鉴别囊性病、良性和恶性肿瘤,同样,钡餐照影图片和各种X线图片也得到良好的诊断效果[10]。纹理是人类视觉的一个重要组成部分,迄今为止还难以适当地为纹理建模。为此有关专家进行了大量的探索研究,但未能获得有关纹理的分析、分类、分割及其综合的有效解释[11]。 有研究针对肝脏疾病难以根除、危害面广的问题,采用灰度梯度共生矩阵的方法,分别提取纤维化肝组织和正常肝组织的CT图像的纹理特征,提出了基于灰度梯度共生矩阵的小梯度优势、灰度均方差、灰度熵等参数作为图像的纹理特征量。通过选取的纹理参数,可以看到正常组和异常组之间存在显著性差异,为纤维化CT图像临床诊断提供了依据[12]。 2三维医学图像的可视化 三维医学图像的可视化通常是利用人类的视觉特性,通过计算机对二维数字断层图像序列形成的三维体数据进行处理,使其变换为具有直观立体效果的图像来展示人体组织的三维形态。三维医学图像可视化技术通常分为面绘制和体绘制两种方法。体绘制技术的中心思想是为每一个体素指定一个不透明度,并考虑每一个体素对光线的透度、发射和反射作用。医学数据的可视化,已成为数据可视化领域中最为活跃的研究领域之一。实现三维数据可视化的方法很多,空间域方法的典型算法包括:射线投射法、足迹法、剪切-曲变法(目前被认为是一种速度最快的体绘制算法)等;变换域方法的典型算法有频域体绘制法和基于小波的体绘制法,其中小波的体绘制技术显现出较好的前景[13]。 以上可以利用的三维可视化软件有AVS、Analyze、amira、3Dslicer等,其中Analyze是专为生物医学图像的研究而开发的图像可视化软件。利用二维断层数据进行三维重建,可以更为直观地显示人体器官的各个解剖结构的形态及它们之间的毗邻关系,为基础研究和手术规划及手术过程模拟提供参考。鼻部是人体内解剖结构比较复杂的部位之一,可以利用3DSlicer来尝试实现鼻部部分解剖结构的三维可视化,以此为可视化虚拟人体模型的建立探索一种精确的重建方法和显示手段,同时也可为医疗工作者提供更为细致、完全和快捷的观察方案[14]。 随着互联网技术不断发展,跨越空间限制的远程虚拟现实技术已经逐步成为可能。基于虚拟现实技术利用美国国家医学图书馆VHP(VisibleHumanProject)完整数据重建可视人体,综合VTK、VRML、OperGL等可视化平台的优势,采用三维互动、空间电磁定位、立体视觉等虚拟现实技术,实现了全数字可拆装人体骨骼的本地和远程互动学习。三维虚拟现实让“遨游”人体世界成为可能,可以呈现一个物理上并不存在但又实实在在“看得见”、“摸得着”的“真实”人体,使用者可以无数次地“解剖”这个虚拟人以了解人体的结构[15]。在临床方面,提出了一种用AVS/Express开发的基于PC的LeFortI手术模型系统原型。 利用AVS/Express大量预制的可视化编程对象模块,快速构建系统的结构框架和功能模块,生成的原型能对以DICOM(DigitalImagingandCommunicationsinMedicine)格式存储的颅颌面CT序列断层图像进行预处理,并进行三维重建,在交互式操作环境中,显示颅颌面各种组织的解剖结构,进行相应的三维测量,模拟LeFortI手术的截骨头,对截骨段实行任意的平移颌旋转[16]。 在体视化方面一直致力于提高重建速度(实时显示利于交互操作),使重建效果理想,减少冗余信息及存储空间。具体需要考虑:1)不完全数据提出一个足够精确的数据提取方案2)什么算法能够快速准确地实现图像重建。人体器官是一个高精度庞大的结构,所建模型还应考虑临床实用方面的因素以及某些特殊部位的个体差异,针对不同的生理组织应采用不同的分割方法[17]。3针对PACS的图像压缩PACS(PictureArchivingandCommunicationSystem,图像存档及通信系统)是近年来国内外新兴的医学影像信息技术,是专门为医学图像管理而设计的,包括图像获取、处理、存储、显示或打印的软硬件系统,是医学影像、数字化图像技术、计算机技术和网络通信技术相结合的产物。显然,计算机网络是PACS的重要组成部分,它负责提供底层图像传输服务,是PACS的软硬件基础,正是通过各个层次的网络才将PACS中的图像获取、存储显示以及医疗数据的管理等单元连为一体,使之形成一个统一、高性能的系统。 PACS需要解决数据传输和图像存储的问题,如何利用有限的存储空间存储更多的图像,医学图像压缩是关键的技术之一。医学图像数据量是非常惊人的,建立PACS的许多技术困难都与之有关,如图像的存储、传输、显示等。从图像压缩还原的角度出发,图像压缩方法可分为无损压缩和有损压缩两大类,常用的无损压缩方法有差分脉冲预测编码、多级内插方法等。常用的有损压缩方法有离散余弦变换(DCT)、全帧离散余弦变换、重叠正交变换(LOT)、自适应预测编码和神经网络法等,近年来又出现了分形和小波变换编码[18]。如何对医学图像进行压缩,是近年来图像处理技术中的一个重点研究的问题[19]。 医学图像的压缩无疑是减低应用系统成本,提高网络传输效率,减少存储空间的一个重要途径。DICOM作为医学图像与通信的重要标准,加入了对图像压缩算法的支持。目前DICOM正在研究对最新的压缩标准JPEG2000支持的可能性。随着新一代静态图像压缩标准JPEG2000的发展,小波理论在这个领域成为研究的热点,在这方面文献[20]提出了面向任务的医学图像压缩的概念。医学图像是医学诊断和疾病治疗的重要根据,在临床上具有非常重要的应用价值。确保医学图像压缩后的高保真度是医学图像压缩首要考虑的因素,现在医学图像上常常采用无损压缩,因为它能够精确地还原原图像。但是无损图像压缩的压缩比很低,一般为2~4;而有损图像压缩的压缩比可以高达50,甚至更高。 所以将这两种压缩方法在保证使用要求的基础上结合起来,在获取高的压缩质量的前提下提高压缩比。因此,医学图像被人为地划分为两个区域:1)包含重要诊断信息的区域,其错误描述的代价非常高,所以此感兴趣区域(ROIRegionofInterest)需要高重构质量的压缩方案;2)非感兴趣区域则要求达到尽可能高的压缩比,即需要在某一框架下将无损压缩与有损压缩统一起来,这也是目前医学图像研究领域的一个热点。我们的工作就集中在小波理论框架下实现面向任务的医学图像压缩,由于并非所有的小波基都适合于分解图像,所以前期工作的重点在MATLAB的仿真上,考虑到部分所选医学图像的ROI区域和非ROI区域的对比度不很理想的情况,图像分割的最优算法是考虑的一个方面。 压缩比方面在满足一般性的图像条件下针对某些特殊图像也会有相应的考虑,目前的工作是在VC平台下实现面向任务的医学图像压缩。在医学图像压缩方面,许多学者结合模式识别、计算机视觉、神经网络理论、小波变换和分形理论等探索图像编码的新途径,同时人的视觉生理心理特性的研究成果也开拓了人们的视野,给从事图像编码技术研究的学者带来了新的启迪。但随着网络技术在医学领域的广泛应用,更加细致的要求也逐渐被提出来了。 4结束语 随着远程医疗技术的蓬勃发展,对医学图像处理提出的要求也越来越高。以“千禧年的技术挑战和全球机遇”为主题的IEEE生物医学信息学和生物医学工程学(BIBE)国际会议的一个重要议题就是“多媒体、虚拟现实、可视化、高级图像处理和机器人在医学中的应用”。医学图像处理技术发展至今,各个学科的交叉渗透已是发展的必然趋势,其中还有很多亟待解决的问题。有效地提高医学图像处理技术的水平,与多学科理论的交叉融合、医务人员和理论技术人员之间的交流就显得越来越重要。总之,医学图像作为提升现代医疗诊断水平的有力依据,使实施风险低、创伤性小的化疗、手术方案成为可能,必将在医药信息研究领域受到更多的关注[21]。
航空发动机论文:航空发动机强度计算多媒体教学论文 一、多媒体教学之优势 航空发动机强度计算作为专业必修课,从航空发动机中抽象出叶片、盘等结构,建立模型,开展结构的应力计算和强度分析,较为艰涩、枯燥,采用传统的板书教学模式,教师对于说明复杂的零部件结构和受载形式往往力不从心,此外,传统的教学方法还受到课堂板书时间、教学语言、课堂纪律等不利因素影响,从而影响学生听课的积极性,教学的进度和教学的质量。与板书教学相比,教师使用多媒体课件时,学生往往会表现出较大的兴趣。据有关调查统计,同样的内容,视听结合记忆效果比只凭看提高40%,多媒体教学正是实现视听结合的有效手段。因此,在发动机强度计算的教学过程中,采取多媒体辅助教学可以达到提高教学效率、吸引学生专注度、加深学生理解力等积极的作用。多媒体教学是指通过计算机把多媒体的符号、文字、公式、图像、声音、动画等各个要素按教学要求进行有机组合,并采用投影屏幕的形式显示出来,结合教师的讲解和引导达到合理教学过程的目的。多媒体教案与传统书面教案相比,更加美观、生动。对于发动机强度计算这类具有内容抽象而又复杂的课程,具有明显的教学效果。多媒体教学与传统教学方式相比具有以下优点。 1.多媒体教学具有生动、形象、具体可感的特点,可以解决板书不易表达的内容,抽象问题直观化,创建生动的表象。 2.多媒体教学集声音、影响、图片、文字、动画于一体,能够充分调动学生的感官系统,极大提高学生的课堂学习兴趣和专注度,激发学生学习的主动性,活跃课堂气氛。 3.多媒体教学具有知识容量大、信息量多等特点,提高单位时间授课信息量,有利于学生拓宽知识视野。 4.多媒体教学事先组织好的教学内容,有利于节约教师板书时间,使得教师更加灵活地控制教学节奏、设计教学过程、提高教学效率,同时降低教师上课的强度,避免重复板书这种机械的体力劳动。 二、多媒体教学的注意事项 随着微机和多媒体技术的发展和普及,多媒体教学正逐步取代传统的教学方式,有数据统计显示高等教育80%以上的老师已经视多媒体为必不可少的教学工具。然而,多媒体教学只是一种教学手段,如何合理地使用多媒体技术提高教学质量一直是众多教师所关注的重点。 (一)多媒体教学具有众多优势,但是使用不当,会存在以下问题 1.教师过多依赖多媒体教件,照本宣科,忽略课前备课,对讲课内容不熟悉。多媒体课件中已经事先设计好讲课的文字、图片和公式等内容,容易导致教师轻视课前备课,导致在课堂上对所讲授内容不熟悉。 2.采用他人多媒体课件,生搬硬套,缺少教师作为教学主体对课程的思考。现在多数课程都采用了多媒体课件,教师也可能通过很多途径获得相关课程的多媒体课件,直接使用他人课件就可能导致教师缺乏对所授课程的积极思考和讲课方式的精心设计。 3.多媒体教件成为教师讲解演示的工具,缺少师生之间的互动,会导致学生过于被动地接受知识,甚至缺乏学习的兴趣。 4.多媒体教件华而不实,分散学生注意力。多媒体教件可以穿插声音、影像、图片,建立一个丰富多彩的立体课堂。但是,多媒体教件也同时可能存在过度使用声、光、影,从而冲淡教学的主要内容,同时分散同学的注意力。 5.多媒体教件的优点之一是知识容量大、信息量多,然而使用不当也会使得这一优点变成缺点。单页信息量大,重点不突出,也可能导致授课速度过快的缺点。 (二)教师在多媒体教学的过程中,有必要注意以下几点,才能更好地发挥多媒体教学的优势 1.使用多媒体课件,应在课前对多媒体课件和教材充分熟悉,对内容了然于胸,并合理板书,引起学生积极性,发挥教师在教学过程中的主导作用。 2.多媒体课件中,注意课程内容的贯穿和表达。多媒体课件的内容安排要站在学生的角度来思考,每幅画面的出现要符合学生的学习思维习惯。如:逐条显示画面的信息,做好前后承接,图形配以一定的关键文字进行说明,公式的推导要像写板书一样逐条出现。 3.教师和学生同为主体,互动教学。避免教师在上面不停地讲,学生在下面沉默地听。在多媒体课件设计过程中,要实现分步提示,要适时地抛出问题,引导学生跟着教师的思路走,引导和指导学生主动学习,对学生的疑难问题及时反馈、及时解决。 4.画面简洁,只显示相关信息。要重视心理学中的有意注意和无意注意规律,减少在课件中与教学内容无关系的图像、音乐、动画等,否则会使学生把更多的无意注意放在画面和音乐上,无法专心于真正需要他们关注的教学内容,教学效果大打折扣。因此,不要在多媒体课件上使用不必要的图像或动画装饰。 5.课件上的信息要简单、准确、明了,突出重点,避免把整段文字搬上屏幕,导致学生来不及看,引起厌烦情绪。讲课注意节奏,快慢结合,对于内容简单的要加快节奏,重点、难点要慢讲,从而加深学生对所学知识的理解与消化。由此可见,虽然多媒体教学有着传统教学不可比拟的优点,合理运用多媒体手段可以提高教学效果,但是多媒体教学并非是改善教学效果的唯一途径和手段,不能因为其优点而完全抛弃板书等传统教学手段。更为理智的做法是针对不同的教学内容,采取与之相应的教学手段,综合利用各种教学方式,取长补短,相辅相成,从而达到提高教学效果的最终目的。 三、《航空发动机强度计算》课程中多媒体教学与传统教学相结合 虽然多媒体教学具有传统教学所不具备的种种优点,但是多媒体也存在着不少弊端。在教学过程中,不能独重多媒体,应该根据课程的类型、章节的内容,选择合适的教学方法,将传统教学方法和多媒体教学方法有机地融合起来,扬长避短,达到更好的教学效果。航空发动机强度计算这门课程,具有理论性、实践性、综合性都很强的特点,由于研究对象结构、载荷复杂,力学分析概念抽象,公式推导繁复复杂,如果只是依靠多媒体教学方法,向学生“填鸭式”地传授知识,而不注重学生的反映和接受程度,导致学生感受不到刺激和兴奋,不利于创新能力的培养。因此,针对航空发动机强度计算这门课程,从具体的发动机结构抽象到计算模型时,就应该充分发挥多媒体教学方式的长处,给出足够的实际结构图片资料,加深学生对实际结构的理解,以便于下一步建立计算模型。建立计算模型之后,具体的计算公式的推导,可以采取多媒体课件分步骤展示的方法,按推导步骤依次展示推导过程。在公式推导的过程中,教师可以根据学生在课堂中接受情况进行板书辅助,以加深学生的印象,促进理解。同时,在教学过程中教师在使用多媒体教学过程中有时会突然而至的灵感,却往往无法立刻加到多媒体课件中,这时板书就能起到很好的辅助作用,而且在板书的过程中,教师往往能够带领学生一起思考,起到多媒体课件难以达到的效果。在进行板书的过程中,要充分提高板书表现的艺术性,从而调动学生的视觉和思维兴趣,比如主要板书颜色的选择,注意多选择鲜艳的颜色,更能吸引学生的注意力;在色彩搭配上也可以进行选择,做到重要内容和次要内容颜色不同,概念和应用不同。其次,字迹清晰,现在很多老师经常提笔忘字,而且字迹潦草,自然不能吸引学生;最后,板书时要做到图表、字符规范,这样才能起到教师的表率作用。在强度分析结果的讲解过程中,涉及到结构的应力分布、变形和破坏过程的讲解,则应充分发挥多媒体教学的长处,采用图片和动画等手段,实现图文并茂的演示和讲解,加深学生的印象,形成较为深刻的直观认识。 作者:徐颖单位:南京航空航天大学 航空发动机论文:航空发动机喘振问题思考 《航空精密制造技术》2017年第1期 【摘要】航空发动机喘振是一种特殊情况,对飞机的正常飞行危害性极大。因此,需要加强航空发动机喘振问题的分析研究,寻求合理的解决对策排除故障。本文主要分析喘振对发动机性能带来的影响,从多种角度来探究发动机喘振现象出现的主要原因,可能对飞机带来的影响和危害,通过提升发动机喘振监控,尽可能避免喘振现象出现,确保发动机正常运行。 【关键词】航空;发动机;喘振;气流分离 喘振是一种航空发动机在使用中较为特殊的情况,当发动机严重偏离设计工作状态,压气机前后流通能力不匹配时就会出现叶片边界的流动分离现象,甚至转变为旋转失速直至喘振状态。压气机存在两种形式的失速:一种为单个叶片失速,另一种为旋转失速。最常见的是旋转失速,这种失速由某些只包含少量叶片失速槽道形成的区域组成,并且沿着转子的绝对转动方向以小于转子的转速转动。轴流压气机发生旋转失速之前往往先出现转子叶尖失速。失速可以是突发的,也可以是渐进的,可以有多个失速气团,这些气团可能覆盖部分或全部叶高,而且一个失速气团可能覆盖多个叶片。喘振就是全部压缩系统不稳定并且在此期间通过整个压气机的平均流量发生脉动的流动状态。喘振这种特殊情况的出现,表明发动机工作状态发生波动,气流时断时续,内部压力明显增加。如果飞机在正常飞行中,发动机出现喘振现象,燃气温度迅速升高,发动机转速下降,严重情况下可能导致发动机停止运行。 1喘振机理分析 对航空发动机喘振的研究是通过在发动机上安装传感器,来获取发动机运行时的相关信号,并分析信号的特征参数,判断发动机是否发生喘振。通常选取风扇及压气机出口总压作为喘振检测的征兆信号。当风扇发生喘振时,风扇出口和压气机出口总压下降,排气温度急剧上升,推力迅速下降,发动机转速下降。当压气机发生喘振时,风扇出口总压上升,压气机出口总压下降。由于喘振特征明显,通常采用限制值判断对喘振进行在线监控,将转速、各传感器测点脉动压力值实时录入相应软件,实现对喘振的快速有效判断。 2发动机稳定性研究 当前在发动机设计中,关于喘振的研究主要集中在喘振裕度和流场研究中,其中喘振裕度是对喘振发生可能性的衡量标准,是影响发动机能否稳定工作的关键因素。在设计阶段,设计工作中的指导思想则是通过合理的设计来提高喘振裕度。通过计算流体力学方法研究可调静子叶片对压气机部分转速下喘振裕度的影响,选取最优可调静子叶片安装角,使喘振裕度最大化。 3喘振预防措施 为避免喘振现象发生,应做好防喘和消喘工作。防喘最常用的方法有压气机放气和可调进口导叶。自喷气发动机问世以来,压气机放气一直是在发动机起动和加速期间避免发生喘振的最经常采用的办法。放气位置可设在压气机出口或在中间级的位置。可调进口导叶通过减小进气攻角使喘振线移动,在低攻角下喘振发生于较低的流量系数值。其他防喘方法还有可调静子及改变转子叶片的安装角。消喘系统增加了压气机不稳定工作的信号检测装置,当发动机发生喘振时,综合调节器通过传递来的电信号,减小进气道流通面积,切断主燃烧室的供油,使导流叶片转动,迅速消除喘振。消喘系统在部件实验上已经取得了相当大的成功,可以预见,消喘系统将在发动机整机试验中广泛应用。 4结论 航空发动机喘振是关系到发动机能否稳定工作的重要因素,严重影响飞行安全,为避免安全事故的出现,应着重对发动机结构优化设计,选择合理的控制对策,避免发动机喘振现象出现。随着消喘技术的深入研究和应用,航空发动机的喘振问题将会得到很好的解决。 作者:刘卓 单位:中国航发沈阳发动机研究所 航空发动机论文:航空发动机验证机研制程序探究 摘要:工作分解结构(WBS)是项目任务分工、资源配置、进度计划编制及风险控制等工作开展的前提。工作分解结构的形成过程就是把项目目标和任务分解成较小的、能够管理的组成部分。文章分析了WBS在航空发动机研制中的应用,结合民用航空发动机验证机研制流程,定义了WBS分解模型,给出了基于产品结构树的WBS结构表达,建立了WBS构建流程。 关键词:工作分解结构;航空发动机;研制流程;信息化;验证机 工作分解结构是以最终可交付成果为导向的工作目标/任务层级分解,用于确定项目工作范围、项目全生命周期内所有技术间的接口关系以及项目技术状态基线,是项目计划、成本、预算、质量、人力资源、沟通和风险分析的基础。它可以将研制工作分解为一系列相对独立、内容单一、易于管控的工作单元,能把各工作单元在研制中的地位与构成直观地表示出来,是研制计划编制的基础和依据。早在20世纪80年代中期,美国国防部就已经将WBS应用于许多国防项目上,并成为了项目管理的“标准语言”,WBS可以说是工程项目管理的起点,在复杂产品研制中得到了广泛的应用。2016年,国家十三五规划将航空发动机列入百大工程之首,这表明国家对航空发动机的重视。刘大响院士说,从狭义上讲,航空发动机是飞机的动力装置;从广义上讲,它也是国家航空产业乃至整个制造业的助推器。此外,国际航空动力的发展也对我国航空发动机设计技术提出了更高的要求,鉴于航空发动机研制的高技术性、高复杂性,验证机研制应运而生。验证机指产品在工程研制立项之前,用于验证功能、性能、总体方案可行性、各部件/系统的匹配性以及初步的耐久性和可靠性等而开发的试验研究性发动机。文章以验证机研制项目研制工作内容为对象,结合验证机研制特点,提出基于PBS的WBS层次关系分解模型,探索其分解方法、编码规则、表达方式和构建流程,并在此基础上引入信息化手段,这对于促进研制项目科学高效管理、降低研制风险具有重要意义。 1工作分解结构的作用 工作分解结构是项目管理工作的基础及优秀内容,它将项目工作按照一定的逻辑关系自上而下逐级分解为工作单元、工作包、工作作业(活动),它清晰地定义了项目工作的全貌,描述了项目工作内容,工作分解结构每向下分解一级就意味着对项目工作更详细的定义。一般当工作分解结构分解至工作包层面时,项目经理便可针对工作包安排进度、估算成本和实施监控,从而实现对项目工作的规划、管理和控制。当工作分解结构分解至工作作业(活动)层面时,项目一线人员便可针对活动安排每天的工作事项,可以有计划地实现项目工作包的执行。 2工作分解结构构建过程中的难点 如前所述,工作越向下分解,项目经理对工作的规划管理和执行控制就越有力,然而,颗粒度过细的分解又会带来新的问题,它会造成管理成本的增加、资源利用率低以及工作效率降低。如何合理确定工作分解的颗粒度(即工作包的大小),是工作分解过程中应该关注的重要问题。在项目管理过程中,往往倾向于通过项目的关键节点(即里程碑节点)来控制整个研发过程,对交付物的管控也主要是通过对各里程碑节点的交付物进行管理,对项目全生命周期的控制主要体现为对工作包结果的管控。而没有对节点前各工作包之间的输入输出关系进行有效管理和控制,往往会出现项目管理单位对项目的管控力度不及工作包所属责任单位的管控力度的问题。这就造成了项目管理过程中存在各责任单位仅关心所属工作包任务,各工作包之间的匹配协调得不到有效解决,无法实现对项目全生命周期管理,无法及时有效识别风险,进而影响整个项目的进程。航空发动机验证机研制属于大型复杂项目,国家投入巨大,国际上一般采用主承制商—供应商管理模式进行项目管控,涉及国内外供应商众多,如何通过工作结构分解实现对项目全生命周期管理,并有效控制项目风险,对航空发动机验证机研制项目管理来说具有重大的意义。此外,工作分解存在遗漏、工作分解结构编制无规范、编制效率低下也是工作分解结构构建过程中经常发生的问题。文章将结合验证机研制流程,针对如何合理确定工作分解颗粒度和如何通过工作分解实现对项目全生命周期管理,浅析工作分解的流程及关键点,并结合信息化管理,以期更好地发挥工作分解结构在验证机研制项目管理中的作用。 3验证机研制WBS分解及关键点 3.1验证机研制阶段划分 验证机研制分为需求分析和定义、概念设计、初步设计、详细设计以及制造和试验验证五个阶段。验证机研制各阶段可以定义为里程碑节点,各阶段交付物即为里程碑节点交付物。以验证机设计工作为例,各阶段的主要交付物可以细分为需求文档和设计定义文档两大类。需求文档体现所有利益相关方对验证机研制项目的需求,可分为内部要求和外部要求。内部要求主要来自已有基础和经验以及公司的发展规划等;外部要求主要来自客户(市场)、政府、适航规章及相关法律法规等。设计定义文档是根据需求文档进行相应的科研工作后得到的验证机各层次上的研制结果(例如设计报告等)。在各个阶段内部,各个层面上的需求文档和设计定义文档都需要进行对比,以确定研制结果能够满足各方要求。在各研制阶段间,前一个阶段的输出结果往往会对下一个阶段设计工作的开展产生影响。 3.2验证机研制各阶段要素及WBS编制流程 验证机研制程序中明确验证机各阶段要素有关键输入、工作内容和输出三部分,创建工作分解结构同样需明确项目的输入(项目范围说明书、需求文件和过程资源)、分解工具与技术和输出,经比对分析,建立了验证机各阶段要素同工作分解结构创建所需要素之间的对应关系。在介绍了研制各阶段要素同WBS创建要素的关系之后,现对WBS创建过程进行详细描述,后通过各要素之间的关系映射,分析如何建立基于验证机研制各阶段要素的WBS,以期能完整分解验证机研制项目各阶段任务。 3.3基于验证机研制流程(研制各阶段要素)的WBS分解结构 复杂产品的研制一般会划分为若干个具有里程碑意义的研制阶段(以验证机为例,见图1所划分的五个阶段),建立以验证机研制流程为主线、以产品结构树为辅线的工作分解结构,可以依据研制阶段建立逻辑严密的输入输出关系,从而为计划的编制奠定基础。 3.3.1研制阶段—WBS映射矩阵。映射矩阵是对项目分解形成的工作包在最终WBS中所呈现状态(显示or不显示)的描述。依据专家经验,通过对某个研制阶段的通用活动进行判断,确定出该工作包在最终的WBS中是否显示,呈现状态用1和0表示,从而形成研制阶段—WBS映射矩阵。这项工作必须由项目管理人员(项目管理单位人员)和设计人员(工作包所属责任单位人员)共同完成,这样才能确保每个研制阶段的工作活动得到充分确认。映射矩阵的形式如表1所示。WBS各工作包之间的关系主要依靠不同研制阶段要素同WBS创建所需要素之间的对应关系及产品结构树来确定,因此建立研制阶段的映射矩阵,并在此基础上借助产品结构树,就可以通过映射规则快速地将WBS建立起来。 3.3.2验证机产品结构树模型。产品结构树包含了所有实现产品功能的硬件和软件,以全环燃烧室为例,可分为机匣组件、火焰筒组件、喷嘴组件、点火组件/标准件等部分,各部分又按照零组件进行进一步分解,最后按工作工序分解至可工作的层面。 3.3.3基于研制阶段和产品结构树的工作分解流程: 第一,确定工作分解结构的输入。(1)确定项目范围。项目范围说明详细描述项目的可交付成果,从研制阶段要素同工作分解结构所需要素的对应关系可以看出,本内容即验证机研制各阶段的工作内容,以需求分析和定义阶段为例,工作内容为:针对客户(政府、飞机制造商和航空公司)对验证机以及大型客机发动机的要求,参考适航规章和已有基础、经验,结合公司能力发展规划,开展验证机研制需求论证工作,提出验证机的设计约束和边界条件,完成项目建议书的编制。经分析,项目范围为完成验证机研制需求论证。(2)明确需求文件,梳理项目资源。需求文件描述各种单一需求如何转化并满足与项目相关的业务需求。验证机研制需求分析和定义阶段的需求源自客户的需求,项目资源指国家和公司战略,所以在需求分析和定义阶段,分析航空公司需求、民航局适航规章、国家发展战略及公司发展规划,是明确需求文件,并将其转化为项目业务需求的必要手段,从而建立起WBS约束条件。 第二,选择工作分解形式。工作分解可以根据项目特点采用不同分解形式,比如:可以把项目各研制阶段作为分解的第一层;可以把项目主要交付成果作为分解的第一层;也可以按PBS,把产品主要组成部分作为分解的第一层;还可以把子项目作为分解的第一层等。文章结合验证机研制特点,将项目研制各阶段作为分解的第一层。第二层分解基于研制阶段—WBS映射模型分析,确定出在映射矩阵中节点为1的维度,并在WBS中显性化。第三层分解基于产品结构树进行分解,最后按照各零件不同的设计活动、加工工序和试验活动,完成工作包的下一层分解。当将工作包分解至可预算、可分配、可安排进度、可以独立完成、有明确的交付物时即完成了项目的工作结构分解。此外,在工作分解时,应合理控制每个工作包的颗粒度及各工作包之间颗粒度的均衡。同时,为确保工作分解没有遗漏,在完成工作结构分解之后,应通过把工作分解结构底层的所有工作逐层向上汇总的方式进行检查。最后还应检查各工作包之间的逻辑关系是否合理。工作分解结构一般可以采用列表式、组织结构图式、鱼骨图式等方式,文章采用组织结构图示进行表达。 第三,获得工作分解结构的输出。通过对项目进行工作分解,将复杂的项目逐步分解为比较简单的过程(分解至活动、作业),让原来不可控的一些事情变得清晰可控,同时便于分工、计算经费、计划制定和构型管理等,并且还应满足企业设备、技术、人员等资源需求以及项目经费渠道、用户及市场变化等约束。 4工作分解结构与信息技术的融合 项目的工作结构分解是项目管理和计划制定的基础,是制定进度计划、资源需求计划、风险管理计划及计划变更的依据,同时也是确定项目技术状态基线的依据。因此,在复杂产品项目管理中,引入信息化手段,提高WBS编制效率,通过管理系统之间的联合,实现信息共享,资源优化,提高管理效率。为更好地使得工作分解结构与信息技术融合,需做到以下三点:(1)建立工作分解结构码,对工作分解结构中的每一活动用标准化的标识标记,通过标识唯一确定该活动在工作分解结构中的位置和隶属关系,便于计算机对WBS进行识别和检索;(2)引入MSProject等工具作为WBS编制辅助手段,采用缩进式进行编制;(3)对WBS中各属性进行定义,统一WBS语言。 5结语 全面、彻底的工作分解结构在复杂产品研制过程中具有重要意义。文章基于研制流程,结合产品结构树,提出了工作分解结构方法。通过验证机各阶段要素同工作分解结构创建所需要素关联,研制阶段—WBS映射规则及产品分解结构,描述了WBS建立流程及关键点,并通过WBS与信息化的融合,实现了项目全生命周期管理,提高了项目管理效率。文中所提到的方法在验证机研制项目及计划管理中得到了应用,并取得了良好的效果。 作者:高文杰 单位:中国航发商用航空发动机有限责任公司 航空发动机论文:自动检测技术在航空发动机方面的运用 摘要:本文主要介绍了自动检测技术在航空发动机方面的应用,以及国内外所涌现的最新理论和最新技术。自动检测技术是现在各种行业所必需,应用于军事、工业等过程控制的信号测量等方面,是高科技军事现代工业实现全面自动化的重要基础,航空发动机故障诊断技术是实现航空发动机视情维修的重要一环,在航空发动机的设计、生产、使用和维护中起着非常重要的指导作用。 关键词:自动检测技术;航空发动机;状态监控;故障诊断 0引言 自动检测技术的基本任务是获得有用的信息,检测流程主要借助测试仪器、测试系统,通过对测试点增加传感器,从而取得有用的信号来求解系统中问题。检测技术属于信息科学,是信息技术的支柱。在航空发动机中,自动检测技术主要应用在状态监控和故障诊断方面。 1自动检测技术在航空发动机状态监控方面的应用 现代航空发动机采用先进的全权限数字电子控制系统,系统采用分段控制的,以控制发动机不同的工作状态,比如起动控制器主要控制发动机的起动过程,转速控制器主要使发动机转速保持在油门杆所对应的转速范围内,这就需要扭矩传感器为其提供信号;加力控制器控制发动机的加力接通和加力状态,气压高度调节器根据飞行高度的变化修正供油量来保证发动机不富油。这些控制也都需要传感器为其提供信号与信息,各传感器接替工作,协同工作。 2自动检测技术在发动机故障诊断方面的应用 2.1基于信号处理的自动检测方法 基于信号处理的自动检测方法主要在故障诊断中使用小波变换分析技术,主要体现在:运用小波变换进行信号分析来诊断故障,包括脉冲响应函数的小波变换检测信号的突变、利用观测信号的小波变换进行故障诊断、利用脉冲响应函数的小波变换进行故障诊断、利用小波变换去噪,提取故障特征和利用小波变换分析噪声特征进行故障诊断;利用小波变换提取故障特征进行故障的分类和识别;利用小波网络进行故障诊断。 2.2基于模型自动检测方法 模型就是把表征航空发动机实际系统本质的部分的信息压缩成有用的描述形式,模型可以模拟实际系统的行为而不用描述其机械结构。航空发动机数学模型应用广泛,它是控制、故障诊断和预测的基础。主要包括部件法模型和试验模型。 2.2.1部件法模型在航空发动机故障诊断中的应用 基于部件法的发动机数学建模是较为常用的一种建模方法。建立发动机非线性数学模型的基本思路是:由已知的发动机各部件的特性,从发动机进口到尾喷管,根据气动热力学原理逐一建立气体流动过程与热力过程方程;根据发动机流量平衡、压力平衡和功率平衡等平衡关系,获得发动机共同工作联立方程组,通过联合求解这一非线性动、静态平衡方程组,进而获得发动机的各相关截面、各工作状态的相关参数量值,部件法模型精度高,可用于航空发动机在线诊断和故障征兆的预测,用于预报发动机控制系统的各个变量。 2.2.2试验法的航空发动机模型在故障诊断中的应用 试验法是基于发动机试验数据进行处理,获取它的特性,从而得到数学模型的方法。该方法不必深入理解发动机的机理,但却必须拟定合理的试验以获取试车数据。通过大量的试验数据及系统辨识方法获取模型的技术,得到模型性再通过类比迭代试车曲线使之完全拟合。系统辨识的方法可分为经典类和和现代两大类。经典辨识方法包括时域法、频域响应法。现代辨识方法包括最小二乘法、极大似然法、随机逼近法、相关辨识法。2.2.3发动机故障诊断专家系统在航空发动机自动检测方法故障诊断专家系统在航空发动机故障诊断方面已取得了不少的成果,如叶片故障诊断专家系统、磨损故障诊断专家系统。所谓专家系统其实就是一个维护设备,该设备包括知识库、数据库、推理机、解释系统和数据融合系统。 3检测技术在航空发动机方面的创新 3.1航空发动机性能自动测试技术 实现这种技术应用了模糊处理技术、人工智能、图形图像处理技术和抗干扰技术。自动测试技术为适应现代航空发动机性能测试要求,改进目前航空发动机性能测试现状,对应用模糊集合理论实现发动机状态模糊识别是这种技术的重点,实践证实该测试方法状态识别率高、用人少、精度高,提高了一线部队机务保障能力。 3.2先进内窥技术与发动机故障检测内窥技术 多年来一直在航空发动机的维护中发挥着重要的作用,不管是高涵道涡轮风扇发动机还是低涵道的军用涡扇,其主要组成均为风扇、压气机、燃烧室、涡轮及附件系统。航空发动机工作在高温、高压和高转速的状态下,因此其故障多发部位也多集中在这三高状态下的高压压气机、燃烧室和高压涡轮中。发动机的关键部件如主气流通道部件、高压压气机、高、低压涡轮的各级轮盘及叶片、燃油喷嘴、燃烧室等都是不易拆卸且检验可达性较差的零部件,对这些零部件的检查与监测工作都是通过内窥技术完成的,未来的内窥技术主要体现在先进的软硬件综合和集成技术。以及基于物联网的网络技术中。因此,内窥技术一直在航空发动机的维护中发挥着重要的作用。 4结论 自动检测技术的优秀内容是信号的检测,也就是传感器的应用,而传感器是“能够感受规定的被侧量并按一定的规律转换成可用输出信号的期间或者装置”,起着过程检测信息与转换信息的重要作用,航空发动机方面更是应用甚广,从油量的检测到力矩检测,再到转速,再到温度,压力,位移等等,都需要传感器为控制提供相应的信号。所以在航空控制方面传感器的故障诊断尤为重要。在故障诊断方面,自动检测技术也发挥着理论上的支持。 作者:吕伟 单位:中航工业西安航空计算技术研究所西安 航空发动机论文:航空发动机数值仿真研究 1煤油动力性能的理论分析 有关二冲程火花点火发动机数值模拟的物理和数学模型参看文献[6]和[7]。下面对煤油动力性能进行理论分析。煤油动力性能的影响与混合气的热值、分子变更系数等因素有关。2.1煤油与汽油理论混合气的热值由于燃料在发动机中是以混合气的形式进行燃烧的,因此混合气的热值对发动机动力性能的影响最为直接。混合气热值的计算式为:煤油理论混合气热值为汽油理论混合气热值的98.9%,因此,如果两种燃料都在理论混合气下工作,在同样的条件下以煤油为燃料时动力性能下降1.1%。2.2分子变更系数的影响煤油发动机可以根据分子变更系数研究新燃料对动力性的影响。对于点燃式发动机燃烧前吸入的充量应考虑燃油蒸汽的摩尔数1/mT,燃烧前的混合气量为燃烧后工质的数量为根据式(9)代入具体值可得汽油燃料替换煤油燃料后循环功比原来增加了0.1144%,由此可见,燃用煤油与燃用汽油相比,分子变更系数稍微增大,因此循环功稍微增大,对发动机的动力性影响不大。 2爆震预测模型 本文爆震预测模型的计算基于DouaudandEyzat公式,计算方程如下:式中,τ为累积时间;T为累积时间积分;P为预先反应速率乘数;ON为辛烷值;p为气缸瞬时压力;A为活化能乘数;TU为未燃气体瞬时温度;IVC为缸内末端混合气体压缩起始角;thkn为爆震开始的曲轴转角。在GT-Power爆震预测模型中,模型的输出为爆震指数KI、爆震起始曲轴转角和爆震强度。爆震强度是指在爆震开始时气缸内未燃气体的质量分数。爆震指数定义如下:式中,KI为爆震指数;A为爆震指数乘数;km为爆震开始时缸内未燃混合气的质量百分比;VTDC为上止点气缸的体积;VI为爆震时气缸的体积;Ta为活化温度(6000K);为等价比。爆震指数KI(或爆震强度km)越大,发动机爆震的倾向越大。 3工作循环数值模型的建立 本文对原型汽油机进行了台架测试试验,获取了标定工况下发动机缸内压力示功图、总功率及燃油消耗率等重要试验数据,为发动机建模及验证模型准确性提供了基础。表1为原型汽油机主要技术参数。由于发动机的结构比较复杂,为了便于建模,把发动机结构抽象为缸体、进气系统和排气系统3个部分,如图1所示。本文结合利用GT-Power软件提供的模型模块,以及根据实际需要利用用户自定义模块功能,建立完整的簧片阀进气式二冲程火花点火发动机的性能数值计算模型。首先立原型汽油机工作循环整机数值计算模型,通过缸内压力、总功率及燃油消耗率等指标验证该模型的精确性,使模型模拟精度达到实际要求。然后在较精确建立原型汽油发动机数值模型的基础上,对煤油的物性数据进行设置,建立煤油发动机数值模型并进行数值模拟计算。图2为建立的原型汽油机GT-Power仿真计算模型,空气自进气边界经过滤清器、进气道、簧片阀进入曲轴箱,再经扫气道进入气缸;气缸内燃烧后的高温废气经过排气道、排气管排出到排气边界。缸内压力示功图是验证发动机模型正确的重要参考依据,图3所示为原型汽油发动机标定转速n=6300r/min下缸内压力示功图的数值计算和试验结果对比曲线,计算值和试验结果比较吻合,误差在允许的范围之内。图4是发动机数值计算出的有效输出功率和实测功率的比较曲线,图5为发动机有效燃油消耗率与转速的变化曲线。从图中可以看出在整个转速范围内模拟计算结果与试验实测结果之间的变化规律基本一致。考虑到在建模过程中使用了各种简化条件和假设,以及测试仪器本身的测量误差,计算结果与发动机实际工作状态之间必然存在一些差异,但相对误差都在5%以内,表明所建发动机工作循环数值模型能较准确地模拟原型二冲程汽油发动机,满足后续性能预测及优化的需要,因此,可以应用该模型对发动机的工作过程进行研究及变参数计算。替换航空煤油燃料后,由于燃料的理化特性发生变化,需要对GT-Power数值模型中的喷油燃料模块进行燃料物性数据的设置。在GT-Power软件中,燃料的设置主要包括液态燃料及其蒸汽燃料的理化特性。本文使用InjAF-Ra-tioConn燃料喷射模块为整个发动机数值模型提供燃油喷射,有关燃油喷射参数及燃料物性数据的设置均在InjAF-RatioConn中进行。该模块需要输入的参数有空燃比、燃油特性及燃油蒸发比例等。在燃料物性设置完成后进行数值计算,可以分析煤油发动机性能的变化。 4煤油发动机变参数性能及爆震分析 4.1压缩比压缩比是影响煤油发动机爆震的一个重要参数。原机压缩比为9.5,在该值的左右范围内取适当的值进行研究。在全负荷工况下其它参数不变的情况下,选取[7,11.5]区间段10个不同压缩比(步长为0.5)进行工作过程模拟计算,研究压缩比对煤油发动机爆震的影响。从图6看出,随着压缩比的增大,煤油燃料和汽油燃料发动机的爆震指数逐渐增大,并且随着压缩比的增大未燃区平均温度升高,如图7所示,因此发动机的爆震倾向增大[6]。从图8和图9可看出,煤油燃料发生爆震的起始曲轴转角先于汽油燃料,煤油燃料发生爆震的末端气体的质量分数大于汽油燃料,由此可见煤油燃料在压缩比相同的情况下爆震倾向加大。 4.2点火提前角点火提前角对煤油发动机的爆震有着重要的影响。本文点火提前角分别选取[-10,-35]区间内的6个点(步长为5deg)进行数值计算,分析不同点火提前角对发动机性能的影响。如图10所示,随着点火提前角的增大,两种燃料发动机的爆震指数逐渐增大,爆震倾向加大。当点火提前角为-30deg时,继续增大则爆震指数逐渐减小,爆震倾向减小。过大的点火提前角使得火焰中心形成到未燃混合气自燃所需的时间减小,有使爆震增强的趋势。随着点火提前角的继续增加,缸内压力曲线上压力值偏离压缩曲线到最大燃烧压力出现的时间减小,即火焰中心形成到正常火焰传播到整个烧室所需的时间减小,有使爆震减小的趋势。对图10所示曲线,当点火提前角大于-30deg时前者起决定作用,当点火提前角小于-30deg时后者起决定作用。图11~图13曲线表明相同点火提前角时煤油燃料爆震倾向加大。 4.3空燃比发动机的空燃比也会对煤油发动机的爆震产生影响。在全负荷下转速为6000r/min工况对发动机进行工作过程数值计算,原型机空燃比为14.5,选取[11.5,16.5]区间段的5个空燃比(步长为0.5),本文所建数值模型通过变化喷射燃油量来改变空燃比。如图14中所示,发动机的爆震指数随着空燃比的增大是先增大后减小,当空燃比在理想空燃比附近时,爆震指数最大,爆震趋势最强。即混合气过稀或过浓爆震的趋势和强度减小。当空燃比在理想空燃比附近时,燃料充分燃烧,使得燃烧温度提升,而燃烧温度提高会造成发动机温度提升,容易爆震。较稀的燃料空气混合比,即稀混合气可以起到抑制爆震的作用,这与Gruden等研究的结论相吻合[8]。根据自燃机理分析,引起这种结果的原因主要有两个[9]:一是混合气的变稀降低了末端气体中燃油的浓度,即使在相同的压力温度条件下也不会轻易发生自燃;二是燃油的减少使得缸内最高燃烧温度和压力降低,从而改善了爆震发生的必要条件。较浓的燃料空气混合比将使尾气的自燃点火延迟时间增加,也会使燃烧较不完全,产生的热量较少,使得燃烧最后的温度降低,减少爆震的发生,但也导致燃料用量增加,热效率下降,同时降低发动机的扭矩。从图15可看出,原型机替换煤油燃料发生爆震时的空燃比小于汽油燃料,在空燃比为11时即开始发生爆震(汽油燃料为12.5),并且两种燃料发生爆震的起始曲轴转角随着空燃比的增大变化不大,在相同的空燃比时煤油燃料发生爆震的起始曲轴转角先于汽油燃料。从图16看出,在空燃比相同的情况下,煤油燃料发生爆震的末端气体的质量分数大于汽油燃料,由此可见煤油燃料在空燃比相同的情况下比汽油燃料较易发生爆震。 5结论 1)通过改变模型中的压缩比、空燃比、点火提前角、进气压力、进气温度等主要工作参数对发动机进行数值计算,分析主要结构参数和调整参数对煤油发动机性能的影响情况,为煤油发动机的参数优化匹配提供依据。2)通过仿真分析表明,所研究汽油发动机替换航空煤油发动机后对发动机性能影响差别不大,但是从安全的角度,燃烧煤油在航空军事领域意义明显。图16发生爆震的末端混合气质量分数随空燃比的变化曲线3)替换航空煤油后发动机爆震倾向增大。所以小型冲程汽油发动机燃用航空煤油燃料时爆震特性的研究尤为重要。 作者:陈林林魏民祥单位:聊城大学机械与汽车工程学院南京航空航天大学能源与动力学院 航空发动机论文:航空发动机机械系统技术分析 摘要:随着人们生活水平的提高,交通运输业也逐渐的发展起来。人们为了追求更高的生活质量,不断的改进交通运输的发展。航空运输作为人们选用最多的交通方式关于航空发动机机械系统技术的分析也得到了人们的普遍的关注。本文基于对航空发动机运行原理的分析,以探求航空运输业的更好地发展。 关键词:航空;发动机;机械系统 航空发动机机械系统是一个极其复杂的系统,是在多种条件共同作用下产生的。发动机作为整个飞机中最为重要的部分,其整体机械系统的运行对于航空运输业的发展来说具有相当大的影响。 一、航空运输 航空作为当前人们出行选择的最主要的方式,因其自身的优势受到众多青睐。航空运输很少会受到自然条件的限制,在运输速度上更是所有交通运输中最快的,并且其收费的标准是根据运输的距离决定的,因此经济价值也相对较高。关于航空发动机的机械系统主要由传动、润滑、密封和轴承四部分构成,整个运输系统较为复杂。国内在这一方面的研究相对薄弱,因此在机械设备的安装、使用及维修方面出现的问题比较得多。为了进一步的解决这一问题,我们将对这四个运行系统进行一一的分析。 二、航空发动机机械系统 (一)传动系统 传动系统的研究一直都是航空发动机进一步的发展的关键,当前国内的传动系统整体的发展趋势是在保证高速、重载的基础上,之间的减小传动系统的体积与重量并尽可能地提高使用寿命减少运行成本。国外的传动系统发展的比较的快速,在齿轮转动技术的发展之下对于传动系统的噪音、振动等都有所研究。并通过实验,可以准确的预测出齿轮的运行寿命,在尽可能保障经济性能的基础上满足各种使用的要求。在十一五计划的推动下,国内也进一步的拥有了较为先进的设计分析软件,并且根据不同的型号制定了不同的运行方案和设计准则。 (二)润滑系统 润滑系统的设计涉及到许多的边缘性的难度较大的学科,并且权威的理论比较的少。但随着航空事业的发展对于润滑系统有了更高的追求,因此国外的航空公司率先做出了研究,经过数十年的研究取得了部分的成果。关于发动机润滑系统的防火,驱动等都逐渐的应用到航空发动机中。当然国内也进行了深刻的研究,关于通过新的设计提升通风器分离和滑油泵的工作效率方面,通过减小燃油附件的体积,进一步的减少附件机匣的传动的齿轮数从而减少发动机机匣外轮廓的尺寸,以实现发动机的高速运转,达到润滑系统各个部件的轻量化。 (三)密封技术 密封无论是对于军用航空还是民用航空的发动机来说都同样的重要,在现行的密封技术使用之下基本上可以满足当前的军用、民用航空发动机的使用。但新一代的航空发动机密封技术则面临着新的挑战,为了实现航空事业的迅速发展。要将密封和润滑的发动机空气系统结合起来,尤其是注意基础设施的研究,要实现不同密封件之间的最佳的配对。在发动机性能的提升方面,随着刷式密封等接触式气路密封的大量应用,发动机的效率得到了大大的提升。当前国内已经有专业的公司对其进行生产,并且以初具规模,因此要对刷式密封加以推广不断的提高航空发动机的性能。 (四)主轴承轴 在轴承的设计上,大都采用与支撑结构一体化的专用轴承,将轴承与发动机设计到一起在保证轴承的基本功能之上减轻发动机的重量。通过大量的实验数据分析,对于不同材料的轴承的使用时效进行对比,选取最为合适的材料来进行轴承的制作,通常轴承的运行寿命高于其他设计的运行寿命。在轴承的应用上,发动机的设计联合轴承的研发,共同的制定了较为完整的轴承使用规范,为整个航空事业的发动机轴承建立了相应的数据库。双方技术在不断的融合当中,在进行设计的过程中充分的考虑工作环境的合理性,减少其他的系统运行带给轴承的伤害。在对轴承进行设计安装时要根据设计人员给出的初始条件进行积极地沟通,站在双方共赢的基础上将轴承设计的更为合理。在轴承基础研究上,根据轴承运行中的损伤与再次进行工作的表面残余应力进行了大量的实验,通过各种材料的疲劳的使用极限进一步的丰富了轴承应用的理论。并且通过对材料表面的强化,增加轴承的使用强度,方便轴承在滑油污染较为严重的条件下,延长其使用寿命。 (五)机械系统研制中的方法 1、注重细节的设计将起样中的倒角、光度、拧紧力度等都一一的进行规范化的设置。在施工的过程中严格按照设计示意图进行施工,杜绝一切不科学的操作,进一步的完善航空发动机的运行。2、基础实验的应用在轴承和齿轮等的供油、轴承的抗污染程度及密封性摩擦实验等方面要进一步的重视起实验的数据,不断的进行数据的积累,实现更加科学化的发动机系统设计。3、专业化的设计机械系统的各个方面有专业的团队进行操作,面对不同的航空发动机的不同的实际情况,成立相应的研究小组,将发动机运行中的问题进行统一的处理,更好的实现发动机运行的合理化。4、主导性设计将轻量化、简洁化等要求进行深入的落实,设计部门要在设计时将所有的条件都考虑在内。在进行零部件的制作是要将具体的要求提供给制造厂,将生产的发动机附件的有效率大大的提升。5、集成化发展润滑系统等与多个零部件之间都存在有联系,要逐渐的实现一体化的设计。将更多的功能集中到更小的空间内,减轻整个发动机的重量,提高发动机运行的稳定性。6、多种技术的融合航空运输研究的专家也是其他领域内的王者,一般新的研究项目都是从航空开始的,不断的细化到各个领域。这就要求在航空技术发展的今天,将更多相关领域的技术都引入到航空发展上,不断的提高航空发动机技术的专业性。 三、总结 航空发电机的机械系统有许多的子系统构成,涉及的范围也比较的复杂。在当前的技术发展之下,面临的既是机遇又是挑战,我们要从实际出发用数据说话,将航空事业的发展提高到一个新的阶段。综上所述,航空发动机机械系统的设计要更加的注重基础方面的设计,同时积极地与其他的行业进行学习,将适合航空发展的技术不断的应用起来,实现航空事业更好的发展。 作者:高奇 单位:东方航空技术有限公司 航空发动机论文:复材叶片在民用航空发动机中的应用 摘要:进入新世纪以来,多领域技术都得到了巨大的发展,特别是随着交通运输业的进步,大型民用飞机开始成为交通运输的主力军,因而各国开始更加重视大型飞机的研制,航空业也开始成为衡量一个国家综合国力的重要标准。而大型飞机研发的重点以及优秀技术便是发动机技术。随着民用航空业的发展,民用航空飞机优秀技术———发动机技术也发展飞速,其中复材叶片已经逐步在多种民机型号中得以应用。 关键词:民用航空;复合材料;发动机;风扇叶片 过去飞机发动机叶片主要采用金属以及合金,随着新材料出现,复合材料开始被应用于航空发动机叶片,与金属材料相比,其具有低重、低噪、高效的优势,并且复材叶片数量更少,能够有效抗震颤、损伤,并且在抗鸟撞性上也更加优越,满足了现代民航适航需要。因而复材叶片开始受到世界各大发动机厂商的关注,并逐步得以推广应用。 1复合材料叶片的应用 复材叶片制造技术主要有预浸料/压模技术和3-DWOVEN/RTM技术。采用预浸料/模压技术的代表有GE90、GEnx、TRENT1000及TRENTXWB发动机的复合材料风扇叶片,而LEAP-X发动机复合材料风扇叶片采用3D-WOVEN/RTM技术成型。 1.1预浸料/模压成型叶片 采用该种复材叶片的代表主要有GE90发动机和GEnx发动机(美国GE),此外罗•罗公司也在进行相关研发。(1)GE90发动机。该型号发动机为GE公司上世纪九十年代所研发的特大推力发动机,是国外应用于民航最早使用复材叶片的发动机之一。该发动机复材叶片使用了预浸料/模压成形技术,叶片从内至外逐渐减薄,叶尖厚度最薄。并且在叶身涂有防腐涂层(聚氨酯),叶背采用一般涂层,前缘包边采用钛合金材料,从而提高叶片鸟撞抗性。为防止复合材料在运行中分层,在叶片后缘以及叶尖处采用纤维缝合技术予以加固。叶根榫头为三角燕尾形,其表面涂有耐磨材料以降低榫头摩擦系数。GE90所采用的复材叶片为22片,相比较于钛合金空心叶片,复材叶片质量更轻,强度更高。经过十余年的运行,证明了复合材料风扇叶片适用于具有严格要求的商业飞行的需要。(2)GEnx发动机。该发动机所应用的复材叶片材料以及模压成型工艺,同GE90相比变化不大,在此基础上GEnx对GE90的复材叶片的结构设计进行了优化。GEnx主要采用了第3代GE复合材料,外形也类似GE90-115B发动机,但由于使用了新一代三元流设计,叶片数减为18片,总质量进一步降低。叶片尖部以及前缘使用钛合金护套,并在叶片榫根部位,增加了耐磨衬垫,便于后期维护检修。(3)随着复合材料在民航发动机中的应用,英国罗•罗公司也开始将目光从钛合金叶片上转移到复材叶片。其同GKN集团正共同进行碳纤维增强复材叶片的研发,该叶片同钛合金叶片同样薄,并且在量产、成本以及鲁棒性上均符合民航发动机标准。目前这种碳纤维风扇叶片已经完成了包括叶片飞出、鸟撞试验在内的地面试验。 1.23-DWOVEN/RTM成型复材叶片 对于风扇叶片中等推力发动机提出的强度要求更高,因而Snecma公司在CFM56系列发动机研发中,在LEAP-X中将会应用碳纤维对复合材料进行增强。相比较于GEnx以及GE90,所采用的碳纤维薄层铺设技术不同,Snecma公司在LEAP发动机叶片的制造中所采用的RTM工艺,是将碳纤维进行预先编制,在树脂注入以及叶片高压成型之前,碳纤维便已经成为3-DWOVEN结构。Snecma公司在复材叶片的制造上委托了AEC公司,由于AEC公司生产制造自动化程度相对较高,因而其制备三维编制预制体并完成整个叶片的制造仅需要24小时。同CFM56(CFM公司)发动机相比,LEAP发动机叶片成型采用了3-DWOVEN/RTM技术,前者结构上采用了更多的技术,而后者采用复合材料,有效减轻了发动机重量,提高了燃油效率,降低了排放量和发动机噪声。目前,LEAP-X发动机已经开始得到中国多种旅客机的关注,未来将会逐步在中国普及推广。 2复材叶片的发展趋势 因复合材料的低密度、高比强度、高比刚度,能有效降低油耗、噪音,采用复合材料叶片已成为民用航空发动机的发展趋势。制约复合材料叶片大规模应用的关键因素是预制体制备、复材成型技术等。 2.1预制体制备 复材叶片制造的难点之一是制备预制体。国外常用的预制体制备方法有两种:一种是选用IM7/8551-7和IM7/M91作为预浸料并采用激光定位手工/自动化成型技术制备,适用于制备大推力、大叶盘直径涡扇发动机的风扇叶片预制体;另一种是对IM7碳纤维进行预浸渍处理,通过3D-WOVEN/RTM自动化技术成型,主要用于制备小推力涡扇发动机风扇叶片的预制体。以往采用激光定位辅助+手工铺叠的技术进行预制体制造,而GKN公司开发了自动化丝束铺放设备(简称AFP)可实现预制体的自动化成型。罗•罗公司在研制TNENT系列发动机复合材料风扇叶片时使用了GKN公司的自动化纤维丝束铺放设备,实现了复材叶片预制体的自动化成型,并运用超声刀对预制体进行切割。Snecma公司率先提出了无余量预制体成型技术、预制体预变形技术以及高度自动化的预制体制备技术。Snecma公司的3DW/RTM成型风扇叶片预制体技术可降低传统二维风扇叶片的分层缺陷产生的可能性,让叶片顶部更薄、根部更厚;经纱连续的变截面成型技术提高预制体的承载能力;采用高压水射流对预制体进行无余量切割。 2.2成型技术RTM 注射成型以及模压是目前国际上流行的复材叶片成型技术,虽然两者在技术上具有一定的差异性,但均可称为闭模成型技术。涡扇发动机的叶片扭转大且为双曲面,其结构形式相对复杂,常规的成型技术无法满足叶片加工精度,而闭模成型技术的成型精度高,能够很好的满足涡扇发动机对于叶片制造的需求,因而其逐步成为目前复材叶片成型的主流技术。随着技术的逐步发展,目前国外开始利用复合材料模具代替金属模具,以此保证生产加工中模具和零件能够保持一致的热膨胀系数,进而获得更高的零件尺寸精度。此外,复材叶片成型加工技术开始引入数字仿真模拟技术,从而在技术研究前期对成形工艺进行方向性指导,在研制过程中合理规避风险,缩短研制周期,降低研制成本。 3结束语 复合材料以其优越的特性开始成为民航发动机叶片的主流材料,并且随着技术的发展,复材发动机叶片的制造效率更高,自动化程度也更先进。在未来高精度、可靠性、一致性会成为复材叶片生产研发的主要方向。我国自主研发的大型民用客机中也开始应用商用发动机,这为我国复材叶片的研发制造提供了一个契机,虽然目前复合材料在我国航空发动机制造中还处于初始应用阶段,复材叶片的制造业仅在起步阶段,但在我国技术人员的努力下,我国自主研发的应用复材叶片的涡扇发动机必然会在世界航空领域占据一席之地。 作者:廖焕文 单位:上海中航商用航空发动机制造有限责任公司 航空发动机论文:航空发动机设计过程中的质量管理研究 一、简要叙述航空发动机设计和研发过程中的质量管理的概念 质量控制在字面上的解释就是为了保障产品的质量而进行或者实施的一些办法和活动。质量管理最主要的方式就是对设计研发的结果进行监督和控制,能够有效的保障设计和研发的结果达到相关行业的标准或者是国家相关的标准,这种方法是提高设计航空发动机的一种切实可行的办法和途径。本文阐述的质量管理有一个非常明确的对象,就是航空发动机设计研发的全过程。质量管理的最终目的就是有效的防止或者预防产品在设计研发和制造过程中可能存在的隐患或者缺陷。质量管理就是应用相关的技术办法或者其他的方法规避设计和生产过程中的质量问题,最大限度的保障航空发动机的质量和品质。质量管理在贯穿航空发动机的设计研发全过程的同时,还会涉及到产品在研发过程中的成本问题和质量问题及进度问题。好的质量控制就是要把握住设计和研发提升质量的根本问题,只有这样质量控制工作才能够事半功倍。本文通过实际的工作经验出发,通过阐述质量灌流体系的建立过程中的相关内容来对质量管理工作作更加深入的介绍。在质量管理工作进行的过程中,如何细化质量的管理过程才能够有效的保障航空发动机的设计质量和生产质量。在航空发动机的设计研发过程中,通常会发现很多的技术问题和技术失误,这种情况下就只有将质量管理应用到研发和设计之中,这样才能够有效的保障设计和研发的正确性和科学性。质量管理工作的质量直接的影响着航空发动机设计和研发的质量,也间接的影响了发动机的制造质量。航空发动机事业的发展和创新需要技术的革新和研发的革新,更加的需要质量管理工作的帮助。 二、简要叙述航空发动机设计和研发过程中,细化质量管理和提升设计研发质量的具体方法 关于航空发动机设计和研发过程中,细化质量管理和提升设计研发质量的具体方法的阐述和分析,本文主要从四个方面进行阐述。第一个方面是在航空发动机设计研发过程中查找可以细化的工作方法。第二个方面是在航空发动机设计研发过程中的过程细化控制方法。第三个方面是在航空发动机设计研发过程中的技术状态管理方法。第四个方面是在航空发动机设计研发过程中的质量管理平台的建设和应用。下面进行详细的阐述和分析。 (1)方法一:在航空发动机设计研发过程中查找可以细化的工作方法。我们经过专业的质量管理人员的介入和参与,能够有效的收集和细化设计研发过程中的相关参数和数据,我们要想办法细化相关参数的查找方法,适当的补充质量管理和质量控制的方法。我们可以将相关的重要参数和数据作为一种特殊的资料进行特殊保存,这样就会有效的节省参数的查找时间,保障了保存数据的唯一性和科学性。提升了设计和研发的质量和效率,有效的纠正了设计和研发过程中的瑕疵和失误,达到产品质量管理工作的作用和目的。 (2)方法二:在航空发动机设计研发过程中的过程细化控制方法。关于在航空发动机设计研发过程中的过程细化控制方法的阐述和分析,本文主要从两个方面进行阐述。第一个方面是在航空发动机设计研发过程中过程控制出现的问题。第二个方面是在航空发动机设计研发过程中的过程控制具体方法。下面进行详细的分析和阐述。①阐述在航空发动机设计研发过程中过程控制出现的问题。关于航空发动机设计研发中出现的问题,主要有四个问题。第一个问题是在设计研发的过程中对于设计文件和设计图纸没有有效的控制和管理。第二个问题是设计过程中的相关数据没有能够有效的跟进或者求解,导致了设计的相关重要数据没有源头,给设计的引用造成了困难。第三个问题是设计过程中的数据没有有效的大范围的共享,让设计处于一种不交流的状态。第四个问题是设计过程中的相关数据的统计相率过低,对于产品的升级创新不利。②阐述在航空发动机设计研发过程中的过程控制具体方法。根据存在的问题,有效利用计算机网络平台,设计开发出工作输出管理系统、外场跟飞信息管理、现场问题处理管理系统,作为过程控制的细化手段,实现科研过程中工作输出、外场跟飞、现场问题处理过程记录和控制,并且实现资源共享,创造良好的沟通渠道。③方法三:在航空发动机设计研发过程中的技术状态管理方法。技术状态是指在技术文件中规定的并在产品中达到的物理特性和功能特性。技术状态管理是应用技术和行政管理手段对产品技术状态进行标识、控制、审核和纪实的活动。④方法四:在航空发动机设计研发过程中的质量管理平台的建设和应用。实践证明,质量控制细化有利于产品质量的提高。但要实现在更大范围内对发动机设计工作的质量控制方法进行细化以全面提高设计质量,作为基层质量管理人员,首先应该更加深刻学习理解质量管理体系包含的具体要求,才能更好的运用管理方法指导科研工作。 作者:李英伟 单位:中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 航空发动机论文:航空发动机设计过程中的质量管理探讨 一、简要叙述航空发动机设计和研发过程中的质量管理的概念 质量控制在字面上的解释就是为了保障产品的质量而进行或者实施的一些办法和活动。质量管理最主要的方式就是对设计研发的结果进行监督和控制,能够有效的保障设计和研发的结果达到相关行业的标准或者是国家相关的标准,这种方法是提高设计航空发动机的一种切实可行的办法和途径。本文阐述的质量管理有一个非常明确的对象,就是航空发动机设计研发的全过程。质量管理的最终目的就是有效的防止或者预防产品在设计研发和制造过程中可能存在的隐患或者缺陷。质量管理就是应用相关的技术办法或者其他的方法规避设计和生产过程中的质量问题,最大限度的保障航空发动机的质量和品质。质量管理在贯穿航空发动机的设计研发全过程的同时,还会涉及到产品在研发过程中的成本问题和质量问题及进度问题。好的质量控制就是要把握住设计和研发提升质量的根本问题,只有这样质量控制工作才能够事半功倍。本文通过实际的工作经验出发,通过阐述质量灌流体系的建立过程中的相关内容来对质量管理工作作更加深入的介绍。在质量管理工作进行的过程中,如何细化质量的管理过程才能够有效的保障航空发动机的设计质量和生产质量。在航空发动机的设计研发过程中,通常会发现很多的技术问题和技术失误,这种情况下就只有将质量管理应用到研发和设计之中,这样才能够有效的保障设计和研发的正确性和科学性。质量管理工作的质量直接的影响着航空发动机设计和研发的质量,也间接的影响了发动机的制造质量。航空发动机事业的发展和创新需要技术的革新和研发的革新,更加的需要质量管理工作的帮助。 二、简要叙述航空发动机设计和研发过程中,细化质量管理和提升设计研发质量的具体方法 关于航空发动机设计和研发过程中,细化质量管理和提升设计研发质量的具体方法的阐述和分析,本文主要从四个方面进行阐述。第一个方面是在航空发动机设计研发过程中查找可以细化的工作方法。第二个方面是在航空发动机设计研发过程中的过程细化控制方法。第三个方面是在航空发动机设计研发过程中的技术状态管理方法。第四个方面是在航空发动机设计研发过程中的质量管理平台的建设和应用。下面进行详细的阐述和分析。 (1)方法一:在航空发动机设计研发过程中查找可以细化的工作方法。我们经过专业的质量管理人员的介入和参与,能够有效的收集和细化设计研发过程中的相关参数和数据,我们要想办法细化相关参数的查找方法,适当的补充质量管理和质量控制的方法。我们可以将相关的重要参数和数据作为一种特殊的资料进行特殊保存,这样就会有效的节省参数的查找时间,保障了保存数据的唯一性和科学性。提升了设计和研发的质量和效率,有效的纠正了设计和研发过程中的瑕疵和失误,达到产品质量管理工作的作用和目的。 (2)方法二:在航空发动机设计研发过程中的过程细化控制方法。关于在航空发动机设计研发过程中的过程细化控制方法的阐述和分析,本文主要从两个方面进行阐述。第一个方面是在航空发动机设计研发过程中过程控制出现的问题。第二个方面是在航空发动机设计研发过程中的过程控制具体方法。下面进行详细的分析和阐述。①阐述在航空发动机设计研发过程中过程控制出现的问题。关于航空发动机设计研发中出现的问题,主要有四个问题。第一个问题是在设计研发的过程中对于设计文件和设计图纸没有有效的控制和管理。第二个问题是设计过程中的相关数据没有能够有效的跟进或者求解,导致了设计的相关重要数据没有源头,给设计的引用造成了困难。第三个问题是设计过程中的数据没有有效的大范围的共享,让设计处于一种不交流的状态。第四个问题是设计过程中的相关数据的统计相率过低,对于产品的升级创新不利。②阐述在航空发动机设计研发过程中的过程控制具体方法。根据存在的问题,有效利用计算机网络平台,设计开发出工作输出管理系统、外场跟飞信息管理、现场问题处理管理系统,作为过程控制的细化手段,实现科研过程中工作输出、外场跟飞、现场问题处理过程记录和控制,并且实现资源共享,创造良好的沟通渠道。③方法三:在航空发动机设计研发过程中的技术状态管理方法。技术状态是指在技术文件中规定的并在产品中达到的物理特性和功能特性。技术状态管理是应用技术和行政管理手段对产品技术状态进行标识、控制、审核和纪实的活动。④方法四:在航空发动机设计研发过程中的质量管理平台的建设和应用。实践证明,质量控制细化有利于产品质量的提高。但要实现在更大范围内对发动机设计工作的质量控制方法进行细化以全面提高设计质量,作为基层质量管理人员,首先应该更加深刻学习理解质量管理体系包含的具体要求,才能更好的运用管理方法指导科研工作。 作者:李英伟 单位:中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 航空发动机论文:航空发动机焊接工艺分析 盘轴类转动件的使用条件苛刻,因此在采用焊接工艺进行连接时,对焊接质量提出了更高的要求。用于焊接式盘轴类转动件的焊接技术除了要满足变形小、无氧化、高强度以及高的焊接尺寸精度等要求外,还应针对商用航空发动机长寿命、高可靠性的特点,保证高的工艺质量稳定性要求。目前,电子束焊和惯性摩擦焊是商用航空发动机盘轴类转动件进行连接采用的主要焊接工艺。本文介绍了电子束焊和惯性摩擦焊工艺在盘轴类转动件的应用情况,并分析、对比了焊接工艺及焊接接头的组织与性能。 1盘轴类转动件中的主要焊接工艺 电子束焊和惯性摩擦焊在国内外先进航空发动机盘轴类转动件中已经有比较成熟的应用,采用上述焊接工艺进行连接的盘轴类转动件主要有:风扇盘、压气机盘/毂筒、涡轮盘轴组件。表1列出了电子束焊和惯性摩擦焊在国外先进商用航空发动机盘轴类转动件中的应用情况。由表1可知,国外在进行先进航空发动机盘轴类转动件的焊接工艺设计时,对电子束焊和惯性摩擦焊这两种焊接方法有不同的选择。其中,GE公司最先对转动件采用惯性摩擦焊,其发动机中绝大部分转动件,包括风扇盘、压气机转子、涡轮盘轴组件等采用惯性摩擦焊;R.R.公司主要采用电子束焊,但随着压气机压比及出口温度的增加,同时压气机末级盘采用粉末合金,R.R.公司也开始选用惯性摩擦焊,并建立了2000t的惯性摩擦焊生产线,在Trent1000发动机高压压气机转子、涡轮后短轴和涡轮盘转子组件上均采用了惯性摩擦焊;P W公司对使用温度较低的转子部件主要采用电子束焊。 2盘轴类转动件的焊接工艺性分析 材料的可焊性是焊接工艺性分析最重要的考虑因素,针对盘轴类转动件中常用的材料,包括Ti17、IN718等,其电子束焊和惯性摩擦焊的可焊性均较好,可以获得满足设计需求的焊接接头。但是,随着新型高温合金、粉末合金(如U720Li、Rene'88DT、RR1000等)在转动件中的逐步应用,尤其对于异种材料的转动件,电子束焊工艺难以获得满意的焊接接头,主要原因是:(1)新型高温合金中,含有高体积百分比的γ'强化相,成分复杂,熔焊时容易形成结晶裂纹、热影响区液化裂纹和应变时效裂纹,而且这一问题随着γ'相含量的增加而趋严重;(2)异种材料之间的焊接由于组织、熔点、热导率、热膨胀系数等的差异,在熔焊过程中会引起某些化学成分的扩散,造成组织偏析,并可能产生较大的热应力,造成裂纹等缺陷;(3)由晶界液化而产生的微裂纹难以避免,而且难以通过无损检测方法检查出来。惯性摩擦焊的焊接过程是固相焊接,很好地避免了熔化焊过程中产生的裂纹问题和质量检测问题,因此,针对高温盘轴类转动件的同种/异种新型高温合金的连接,惯性摩擦焊成为目前唯一可行的方法。正是由于在Trent1000发动机中应用了RR1000粉末高温合金这种新型高温合金,R.R.公司采用了惯性摩擦焊工艺连接盘轴类转动件。另外,在先进航空发动机盘轴类转动件的结构设计中,为了实现减重和降低成本的目的,异种材料的焊接,尤其是新型高温合金的异种材料连接,成为航空发动机中盘轴类转动件之间进行连接的新形式。GE公司已将异种材料的惯性摩擦焊应用于GE90发动机的盘轴类转动件中,该发动机压气机8~10级毂筒中,既有IN718与Rene'88DT异种材料的焊接,也有Rene'88DT同种材料的焊接。R.R.公司也对U720Li、RR1000新型高温合金相关同种材料以及异种材料的惯性摩擦焊工艺进行了研究。可以看出,对于普通的钛合金、高温合金等盘轴类转动件的焊接,采用电子束焊或惯性摩擦焊都是可行的焊接方法。但针对新型高温合金,尤其是新型高温合金异种材料之间的连接,惯性摩擦焊是目前实现转动件焊接唯一可行的方法。 3电子束焊和惯性摩擦焊接头的组织与性能对比 电子束焊和惯性摩擦焊的焊接机理不同:电子束焊是熔化焊接,而惯性摩擦焊是固态焊接。因此,两种焊接工艺对焊接接头的组织状态、晶粒大小和接头性能也会产生不同的影响。 3.1钛合金焊接接头的组织与性能对比 航空发动机盘轴类转动件常用的钛合金主要为Ti-6Al-4V、Ti17、Ti6246、Ti6242等,其主要应用的盘轴类转动件为风扇盘和压气机低温端。对于钛合金,采用电子束焊和惯性摩擦焊两种方法获得的接头组织不同,但接头性能差别不大。以转动件中常用的α-β型Ti17合金为例,其电子束焊接头的焊缝区显微组织中β相基体上分布着细长针状α相,β晶粒尺寸为50μm~120μm;热影响区显微组织与母材组织一致,平均晶粒尺寸约为180μm[1]。惯性摩擦焊接头为细晶的锻造组织,热影响区组织为α+β相,并且β相呈针状均匀分布在α相的基体上,与母材组织相同,焊缝组织为细小的等轴晶,晶粒度小于母材[2]。Ti17合金的电子束焊和惯性摩擦焊的接头组织相差较小,其接头性能也差别不大:Ti17合金电子束焊接头的抗拉强度和缺口敏感性均高于母材;其惯性摩擦焊接头强度稍高于或等于母材强度,塑形略低于母材,接头疲劳性能与母材相当。因此,在航空发动机钛合金盘轴类转动件焊接结构中,电子束焊和惯性摩擦焊的应用均非常广泛。 3.2高温合金焊接接头的组织与性能对比 在商用航空发动机盘轴类转动件中,应用最为成熟的高温合金是IN718合金,随着航空发动机压比的提高,对盘轴类转动件的使用温度和性能提出了更高要求,因此,新型高温合金U720Li、Rene'88DT、RR1000等成为高压压气机高温端的重要材料。 3.2.1同种高温合金的电子束焊和惯性摩擦焊 (1)IN718合金。针对成熟盘轴类转动件中的IN718合金,国内外分别对其电子束焊和惯性摩擦焊接头的组织和性能进行了系统深入的研究。在焊接过程中,电子束焊的焊缝区的温度达到母材的熔化温度(约1300℃),因此,电子束焊接头的组织会发生较大的变化;惯性摩擦焊焊缝则是在强大的摩擦压力和扭矩的联合作用下形成的,热变形金属的动态再结晶过程进行得相当剧烈而充分,其晶粒组织呈细小均匀的等轴晶特征,同时由于焊接时间很短,致使动态再结晶过程充分而动态回复不足,最终得到细晶和超细晶组织。一般来说,在IN718合金母材晶粒度相同的情况下,电子束焊接头为粗大的铸造枝晶组织,晶粒会达到20μm~30μm,而惯性摩擦焊的焊缝组织为锻态组织,晶粒度为10μm~20μm。另外,电子束焊接头的热影响区在焊接过程中的温度一般会达到700℃~1200℃,即热影响区处于热处理状态,晶粒长大使其成为接头的最薄弱环节;而惯性摩擦焊热影响区很小,且不存在晶粒长大现象,因此对焊接接头性能无明显影响。由于焊接接头的组织差别较大,IN718合金在采用不同焊接方法后,其性能也有较大区别。电子束焊接头由于组织粗大,通常其拉伸性能、断裂性能、高温断裂韧度均低于母材[3-5]。而IN718合金在惯性摩擦焊过程中γ'强化相在邻近焊缝处溶解,并不会发生沉淀,其接头的组织仍是与母材相同的锻态组织,同时晶粒度与母材相近,因此,其接头的强度、塑性、显微硬度和高温持久性能一般接近甚至高于母材[6-7]。可见,IN718合金的电子束焊和惯性摩擦焊接头在组织上存在较大差异,电子束焊接头的粗大组织造成其接头性能低于母材,而惯性摩擦焊接头的细晶组织使得其性能接近甚至高于母材。(2)新型高温合金。由于电子束焊是熔化焊过程,而新型高温合金(U720Li、Rene'88DT、RR1000)中γ'强化相的体积百分比比较高,因此在电子束焊的熔化过程中容易产生各种裂纹缺陷,而惯性摩擦焊过程是固相焊接,通过发生塑性变形和流动进行连接,不会产生熔化,因此不会产生电子束焊接出现的缺陷问题。MTU公司开展多年的粉末冶金高温合金惯性摩擦焊工艺研究,研究结果表明:惯性摩擦焊是焊接粉末高温合金的最佳工艺方法,其中Udimet700、Waspaloy、IN100和Rene'95粉末高温合金焊接接头的力学性能接近母材或与母材等强。近几年,国外先进航空发动机公司针对盘轴类转动件的设计需求,联合各高校对U720Li、RR1000、Rene'88DT、IN718等高温合金同种材料之间的惯性摩擦焊进行了广泛的研究。研究表明:U720Li、RR1000高温合金在进行惯性摩擦焊时,由于发生溶解的γ'强化相在冷却过程中发生大量沉淀,使得其在热影响区的硬度和屈服强度较高[8]。在国内,针对新型粉末高温合金FGH96的惯性摩擦焊工艺尚处于研究阶段。目前的研究结果表明,FGH96惯性摩擦焊接头的拉伸曲线与母材基本相同;焊接接头常温拉伸的断裂位置在接头热影响区细晶组织和粗晶组织的结合处,其断裂方式为韧性断裂[9]。 3.2.2异种高温合金的电子束焊和惯性摩擦焊 为了追求高的压气机效率,先进航空发动机的压气机末级已开始采用新型高温合金、粉末合金,因此异种材料的焊接结构成为必要的结构形式。在先进航空发动机盘轴类转动件中,异种高温合金之间的连接主要涉及到IN718合金和新型高温合金之间进行的连接。由于新型高温合金中γ'强化相的体积百分比较高,成分复杂,异种材料之间的组织和物理性能方面存在较大差异,电子束焊可焊性较差,缺陷不易检测,接头性能不能满足设计需求,因此,针对异种高温合金转动件,惯性摩擦焊成为唯一可行的焊接方法。从国外的研究结果中可以看出,U720Li+IN718、RR1000+IN718异种材料之间的惯性摩擦焊可焊性良好,其焊缝中无微小孔洞、微小裂纹和明显的扩散现象[10]。U720Li+IN718惯性摩擦焊接头性能一般高于较弱的母材,低于较强的母材,例如:其焊接接头的屈服强度、650℃的疲劳性能高于较弱的母材IN718,低于U720Li;650℃的延伸率高于U720Li,低于IN718[11]。RR1000+IN718惯性摩擦焊接头在焊后热处理后,硬度高于IN718和RR1000母材,但由于晶界的氧化,裂纹的扩展速率较母材高[12]。 4围绕商用航空发动机盘轴类转动件需开展的焊接工艺研究 电子束焊和惯性摩擦焊作为商用航空发动机盘轴类转动件制造的重要焊接工艺,已经成功应用于国外多种先进商用航空发动机型号,同时,国外不断开展对新材料和新结构焊接工艺的研究,积累了大量试验数据。国内在这方面仍存在较大的差距,不能完全满足商用航空发动机的研制需求,需要从以下两个方面进行系统研究。(1)新材料/新结构焊接工艺的研究。随着国内大客发动机研制项目的开展,盘轴类转动件需要采用新材料和新结构以满足商用航空发动机长寿命、高可靠性和低成本等设计要求。但由于国内针对新材料和新结构的焊接技术研究基础较为薄弱,因此需要尽快针对新材料(如新型钛合金、高温合金、粉末合金)开展相关焊接工艺研究,包括可焊性研究、组织与性能研究、焊前/焊后热处理制度研究等。(2)焊接接头性能数据的测试。盘轴类转动件的载荷条件严苛,根据商用航空发动机盘轴类转动件的使用条件,主要对焊接接头的以下性能,包括拉伸、冲击、扭转、蠕变、持久、疲劳等性能有明确要求,并且需要通过对焊接接头进行断裂韧性、裂纹扩展等性能的分析,对焊接结构进行寿命预测。国内目前针对盘轴类转动件焊接接头的性能数据测试不充分,需要系统地进行接头性能数据的测试,为焊接结构的设计提供数据支持。 5结束语 电子束焊和惯性摩擦焊作为商用航空发动机盘轴类转动件制造的重要工艺,已经成功应用于国外多种先进商用航空发动机型号。随着我国大客发动机研制项目的展开,对盘轴类转动件的焊接工艺提出了长寿命、高可靠性等更高的要求,尤其是新材料在大客发动机转动件中的应用,需要加快焊接技术的研究,实现焊接技术在大客发动机盘轴类转动件中的工程化应用。 作者:张露 韩秀峰 王伦 单位:中航商用航空发动机有限责任公司 航空发动机论文:航空发动机技术及运用透析 本文作者:尹正杨海成工作单位:西北工业大学 发动机装配技术状态数据模型的概念 针对航空发动机型号,现有的PDM技术已经可以较好的对其进行技术状态管理。由于实际装配中,单台航空发动机技术状态强调可追溯性,即对于每一台发动机在排故、维修、大修时需要明确其装配技术状态历史,就必须对单台发动机进行装配技术状态管理。进行单台发动机装配技术状态管理的基础是结构化的数据模型,装配环境下的技术状态数据可以分为三大部分:物料信息、工艺信息与检验信息。这里的物料信息是指产品基本信息及组成产品的各种零/组/部件的信息;工艺信息是指装配各级物料节点所执行的工艺/工序/工步的信息;检验信息是指执行装配的关键项进行检验,具体表现为相对应的检验项的规定值与实际值。物料信息、工艺信息、检验信息都可表示为树形结构。它们间也具有复杂的对应关系,其中包括:工艺与部件或组件对应、检验表与工艺对应、检验项与工序对应、子检验项与工步对应等。由于航空发动机的多装多试的特点,单台发动机在其生命周期的多次装配中会频繁的发生物料信息、工艺信息和检验信息的改变,集中表现在由于串换件、寿命件的到期等,发生各级物料(部件/组件/零件)的变化;由于采用不同版次的工艺、针对个别发动机装配下发的技术文件、技术通知、工艺更改单等会产生工艺信息的变化;物料或工艺信息改变同时也伴随产生了检验信息的变化。因此单台发动机的装配技术状态不仅与同型号同批次的其他发动机的技术状态不同,在其生命周期内本身的技术状态也随时间变化。所以,航空发动机装配技术状态数据模型必须包含两个方面,从空间上说,要用尽可能用简单的模型表示出错综复杂的物料、工艺、检验信息的对应关系;从时间上说,要准确地刻画出发动机装配技术状态随时间变化的情况。 应用举例 该模型已经应用于“航空发动机装配现场综合管理系统”,装配技术状态管理是它的一个重要功能。现以某航空发动机为例,在它的产品制造和应用阶段,已经历过新机一装、新机二装、第一次维修的维修一装、第一次维修二装,共四次装配,其间伴随着该发动机物料、工艺和检验信息的改变,用本文所提模型记录了每次的装配技术状态。通过关于时间的查询,可由记录模型得到发动机的技术状态快照,快照反映了距此前最近一次装配结束时单台发动机的物料、工艺和检验信息。图5上半部分反映了该发动机装配技术状态沿时间轴的演变,下半部分三行分别反映了三个时间点发动机物料状态,工艺状态、检验状态。 航空发动机论文:当代航空发动机的燃油管理 本文作者:赵小勇工作单位:中国民航飞行学院四川绵阳民航飞行学院 为了保证飞行安全并同时提高营运的经济性,本文简要从航空汽油的基本知识、活塞发动机飞机在不同飞行阶段中燃油使用技巧和几种常见的不正常燃烧工作情况下的处置方法和程序进行分析和介绍。 1航空汽油的概念 目前,所使用的航空燃料主要有两大类:航空汽油和航空煤油,分别适用不同类型的飞机发动机,航空汽油是用在活塞式航空发动机的燃料。 1.1航空汽油的辛烷值 燃料当中,有一种抗爆性很强的燃料,叫异辛烷,将它的辛烷值规定为100,还有一种抗爆性很弱的燃料,叫正庚烷,辛烷值规定为0。将这两种燃料按不同的容积比例混合,这些燃料就具有不同的抗爆性。辛烷数是指混合燃料中异辛烷所占容积的百分数。航空汽油的辛烷值是由试验比较法确定的。将被测定的汽油和上述按某种比例混合燃料的余气系数调整到1,如果它们都使用同一台发动机在相同的压缩比下发生爆震,就说明两种燃料的抗震性相同,混合燃料的辛烷数就定为被测定汽油的辛烷值。余气系数为1的混合气相对于发动机来说,是相对贫油的范围,因此,辛烷值可以表示发动机贫油时的抗爆性。 1.2航空汽油的级数 航空汽油富油时燃料的抗爆性是用级数来表示的。将被测定汽油和纯异辛烷分别作为同一台增压发动机的燃料,将两种燃料混合气的余气系数都调整到0.6,增加进气压力,直到发动机刚发生爆震时记下汽缸的平均指示压力。若发动机用纯异辛烷工作,记得的平均指示压力为20kgf/cm2;若发动机用被测汽油工作时,平均指示压力为26kgf/cm2,那么该汽油的级数为:26/20×100=130。从以上介绍中,可以看出辛烷数和级数越高的航空汽油抗爆性越好。但我们在使用中必按发动机的要求加相应标号的燃油,以保证正常工作。 2活塞式发动机飞行过程中的燃油管理 2.1飞机启动 对于冷发启动的发动机,由于温度低,燃油的汽化质量较差,启动前注油时应当适当地多注一些燃油。在热发下,发动机机舱温度较高,管路中的燃油易汽化并进入进气总管。因此,可能需要稍微“加注”一些燃油以便使喷嘴管路有油,并使发动机在开始转动后能够继续运转。2.2地面滑行在地面小转速滑行时,我们一般采用适当将混合比调贫油的办法,以避免火花塞被污染。 2.3起飞 发动机大转速工作状态,一般用于飞机起飞、爬升和复飞。此时,余气系数应为最大功率余气系数,一般设置为0.85左右。既可以保证发动机输出较大功率,同时较为富油的混合气也可防止发动机过热。当发动机在最大功率状态下工作时,单位时间产生热量最多,发动机温度很高;同时发动机各机件承受的负荷也最大。因此,起飞工作状态连续工作时间一般不能超过5分钟。 2.4爬升 飞机爬升阶段一般采用最大连续工作状态。下面,以赛斯纳(CESSNA)172为例,介绍活塞式发动机飞机在爬升过程中如何获取最好的爬升性能。为了获得性能、对外可视度以及发动机冷却的最佳组合,正常的航路爬升应以襟翼收上位、全油门以及大于最佳爬升率速度5~10节的速度进行。密度高度低于3000英尺,混合比应使用全富油,密度高度超过3000英尺时应调贫油,以获得更平稳的运转或最大转速。要获得最大爬升率,使用最佳爬升率速度。速度低于最大爬升率速度的爬升应在短时间内进行,以便改善发动机的冷却。 2.5巡航 为了保证巡航飞机的航程和续航时间,此时发动机功率通常选择较小,一般为额定功率的30%~75%。对具体发动机而言,在巡航功率设置上,发动机制造商都有其推荐的进气压力和转速值。在实际巡航时,当发动机的巡航功率设置好后,根据飞行的实际需要,还可通过发动机混合比杆设置发动机的最佳功率状态或最佳经济状态,以进一步发挥发动机的性能,具体方法见各飞机的《飞行手册》。除了功率设定以外,恰当的调贫油技巧也有助于增大航程。为了实现所推荐的燃油消耗,应使用排气温度(EGT)指示器来对混合比调贫油,在最高排气温度时,可以提供最佳燃油经济性。 2.6下降阶段与进近着陆阶段 飞机的下降阶段与进近着陆阶段一般都采用小转速或慢车状态。发动机小转速或慢车状态工作时,混合气较为富油,发动机温度较低,电嘴容易积炭;同时发动机工作的稳定性较差。所以,应适当调贫油或尽可能缩短该状态的使用时间。 2.7关于转换油箱供油 对于无交输供油装置的燃油系统,巡航飞行时应交叉左、右油箱的燃油,不能在一侧油箱的燃油用完后再转换到另一侧的油箱,这样极易造成供油中断。装有电动增压泵的还应将打开以保证供油稳定。在起飞、着陆阶段或低空飞行时,不要进行不必要的油箱转换,转换时,有电动泵的应该打开电动泵。 3常见的不正常燃烧和工作情况以及处置方法 3.1爆震 在一定条件下,汽缸内混合气的正常燃烧遭到破坏而在未燃混合气的局部出现具有爆炸性的燃烧,叫做爆震燃烧,简称爆震。我们可以通过以下现象来判断爆震的产生:A.发动机内出现不规则的金属敲击声,这是由爆震冲击气缸内部组件所致。B.排气总管周期性的冒黑烟。C.发动机剧烈振动工作不稳定。D.发动机功率显著减小,转速下降。E.缸局部温度急剧升高,活塞气门等机件过热或烧毁。如果发动机一旦发生爆震,应果断采取措施。首先,把变矩杆前推,使其变小矩,减轻螺旋桨负荷,加大发动机转速,其次,后拉油门杆,减小进气压力,这样混合气的充填量减小,降低了压缩气体的温度与压力;再次,加强发动机散热,通过这些措施可减弱或消除爆震。如果发动机被严重损害,不能继续正常工作时,应果断进行迫降。 3.2早燃 压缩过程中,如果在电嘴跳火以前,混合气的温度已达到着火温度,混合气就会自行燃烧。这种发生在点火以前的自燃现象,叫做早燃。引起发动机早燃的原因主要是汽缸头温度过高和汽缸内部积炭。早燃发生后,发动机功率减小,经济型性变差。对多气缸发动机,如果某些汽缸发生早燃,因曲拐机构受力不均匀,会引起发动机强烈振动。若发动机在小转速时发生早燃,此时曲轴转动惯性较小,过大的燃气压力将会引起曲轴倒转,损坏机件。从早燃发生的特点来看,对于刚停车的热发动机,不能随意扳动螺旋桨。因为此时发动机汽缸头温度还很高,如果扳动螺旋桨,汽缸中残余的混合气受压缩后可能自燃,使螺旋桨转动起来,有伤人的危险。 3.3过贫油燃烧 如果混合气的余气系数a 1.1,则为过贫油燃烧。过贫油燃烧时的现象:A.发动机功率减小,经济性变差。B.汽缸头温度降低。C.发动机振动。D.排气管发出短促而尖锐的声音。E.汽化器回火。防止过贫油燃烧,除了正确调整贫富油设置以外,还应注意发动机在低温条件下启动时,由于温度低,汽油不易汽化,混合气容易过贫油,易回火,所以发动机低温启动注油应稍多些。一旦发生汽化器回火,应立即前推油门杆开大节气门,使进气气体流速增加,将火焰吸入汽缸,消除回火。 3.4过富油燃烧 如果混合气的余气系数a 0.6,则为过富油燃烧。混合气过富油燃烧的现象是发动机功率减小,经济性变差,汽缸头温度降低。过富油混合气也存在混合不均,富油程度不一致。最终使汽缸内燃气压力大小不等,也会引起发动机振动。但过富油燃烧与过贫油燃烧比较,过富油燃烧也有其不同的现象:A.汽缸内部积炭,使发动机功率减小,经济性变差,严重时还会导致发动机故障。B.排气管冒黑烟和“放炮”。防止过富油燃烧,除了正确调整贫富油设置以外,还应注意在飞行中,若收油门过猛,此时节气门迅速关小,空气量骤然减少,而燃油量因系统惯性使其减小滞后,容易造成暂时的混合气过富油,而发生排气管“放炮”现象。所以操纵油门要柔和。 4结语 燃油管理与航空安全有着非常密切的关系,良好的燃油管理能使发动机稳定、可靠地工作,并能充分发挥发动机性能和保证飞行安全。作为飞行员,严格按照要求进行燃油管理和正确应对各种因燃油管理出现特情是不可或缺的飞行技能之一。因此,对燃油管理进行充分的学习和训练是保证飞行安全的基础。 航空发动机论文:航空发动机的砂铸工艺研究 本文作者:孙野宗学文李涤尘工作单位:西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 快速成型(RP)是20世纪80年代产生的一种先进制造技术,其成型原理是利用CAD模型的分层数据信息,进行分层制造并层层累积来制作零件。该技术的最大特点是成型速度快,不受零件复杂程度制约,形状越复杂,越能体现出该技术的优越性[1]。快速砂铸技术结合了快速成型和砂型铸造,该技术利用光固化成型(SL)制作出树脂件模具,代替传统木模或金属模,通过填砂制芯得到砂型/芯,最后组合砂型,合箱浇注得到金属铸件。快速砂铸技术能充分发挥快速成型技术的复杂形状制造、成型周期短、成型精度高,以及砂型铸造的制造成本低、工艺灵活性大、材料适用种类广泛的特点,通过快速制模结合砂型铸造实现更换材料的目的,大大提高了复杂铸件生产效率并获得高精度的铸件,为快速响应市场需求奠定了基础[2]。 1快速砂型铸造工艺流程 1.1铸件工艺分析及参数设计本文涉及某小型航空发动机的铝合金部件———缸体的快速砂铸工艺研究。其三维数模如图1。最大外形尺寸为114mm×114mm×88mm,主要壁厚约6.5mm,散热片结构的平均壁厚为1.5mm。其外形结构较为复杂,关键尺寸(缸体内圆直径、总高)精度要求达到CT6以内。同时要求铸件特别是关键部位不允许有裂纹、缩松、缩孔、夹杂等缺陷。考虑到散热片结构的平均厚度很薄,且铸件质量要求高,同时结合铸件的外形结构及铝合金的流动性、凝固方式、气孔倾向等特点,决定采用低压底注式浇注的方法,并在铸件的底部设置4个圆柱浇口。同时确定一些铸造工艺参数,包括:铸造收缩率、工艺余量、最小铸出孔及槽、铸造圆角等。参数的确定过程:零件中的螺孔大径为5mm,通孔直径8.5mm,根据文献[3],决定将螺孔及通孔设定为不铸出孔。缸体顶端及底端平面要与其他零件装配以形成燃烧室,故参照GB/T6414-1999,确定其加工余量为2mm。缸体内壁要与活塞装配,以同样的方法选定加工余量为2mm。另外,一般生产中铝合金铸造收缩率为0.8%~1.0%,此缸体主要壁厚是6.5mm,且存在大量壁厚为1.5mm的散热片结构,故最终选择收缩率为 2分模设计 首先对零件分模并设计出该铸件对应的砂型。经综合考虑零件的形状结构,选择了多向开模,利用PRO/E设计出对应的砂型如图2。砂型共分为6部分,包括4个侧砂型及底座和顶盖各1个。结合砂型数模,再设计出对应的快速成型树脂件模具(即母模)以及填砂制芯所用的芯盒,如图3及图4。2.3树脂件模具及芯盒制作将设计好的树脂件模具的CAD模型导出成STL格式,再导入Magics软件进一步处理,包括加工位置的摆放、抽壳、加支撑等。全部处理完后将数据传输到快速成型机上进行加工制作。制作完成的树脂件,还需经过清洗、打磨等后处理才能投入使用。通常在制作树脂件时,为了降低成本,减少树脂的消耗,都会对制件进行抽壳处理。本例中需要注意的是,考虑到该零件存在大量薄壁散热片结构,其树脂件模具在脱模时会受到较大的脱模力,所以对其强度有较高要求,故未对模具进行抽壳处理。同时,选择好合适的材料,将设计好的芯盒板(如图4中所示)图纸交予厂家进行加工制作。2.4砂型/芯制作将树脂模具、芯盒组装好,在其工作表面均匀涂刷一层脱模剂并待其晾干。按一定比例向混砂机中加入原砂、呋喃树脂及固化剂,搅拌均匀后向芯盒中填砂。最后使用刮板将芯盒顶部冒出的树脂砂压实、刮平,并用长钉或卡片在适当位置扎出排气孔(槽)。把握好开模时间,待型砂固化后,开模取出砂芯。最后给砂型工作面均匀喷(刷)涂一层砂型铸造用涂料,降低其表面粗糙度,以提高铸件的表面质量[4]。制作所得的砂芯如图5。2.5浇注实验将处理完的砂芯与事先制作好的树脂砂浇道进行组合,再放入砂箱中,周围填满粘土砂并夯实。随后将整个砂箱吊装到低压浇注设备上,进行浇注。选择铝合金材料为ZL101A,浇注温度710℃,经历升液、充型、增压和保压等几个阶段共195s时间,浇注完成。待冷却到室温后,开箱取出铸件。 3铸件浇注缺陷控制 3.1浇不足缺陷及初步改进第1次浇注所得的铸件存在较明显的缺陷,主要是散热片结构出现浇不足。缺陷位置表面光亮平滑,首先想到的原因是,由于树脂砂透气性差且发气量高,而该组砂型本身没有设计专门的排气通道,所以浇注时产生了憋气。提出的解决办法是,在填砂制芯过程中,于4个侧砂芯壁上开出厚度2~3mm的连通型腔的排气槽。3.2浇注模拟及浇注工艺的进一步改进为保险起见,我们还使用铸造模拟软件ProCAST对缸体的浇注过程进行了模拟,所设置的边界条件尽量与实际情况相吻合。图6(b)显示了缸体充型的过程。由于所设置的浇口的位置关系,见图6(a),散热片结构的边沿部分总是4角先充满,中间部位最后充满。因而想到,缺陷不仅仅是因为憋气造成,还可能是因为金属液充型能力较差或冷却时间过早,散热片的边沿中部还未充满时,金属液就已经冷却凝固了。针对此情况,改进了原有的浇口,使之成为2条长条形浇口加两个圆柱浇口的形式,如图6(c)。同时使用ProCAST再次模拟该情况下的充型过程如图6(d)。可以看到散热片结构的4角部分和边沿中部几乎同时充满,消除了前后时间间隔,而且改进后的浇口能大大减小金属液的充型阻力。另外,我们还将这次的浇注温度提高到720℃,并适当增加浇注各阶段的压力。浇注后的结果如图7。可以看到,此次的铸件散热片结构全部充型成功。 4铸件精度控制及其尺寸精度评价 4.1铸件精度控制总结多次填砂造型及浇注实验,得出一些可能导致铸件精度误差的因素,并提出相应对策以减小铸件的精度偏差。这些因素包括:①SL模具制造误差;②SL模具与芯盒之间固定不牢靠;③芯盒本身的变形及加工误差;④砂型/芯组合装配误差。首先,受光固化成型机理的影响,成型出的制件的水平表面可能出现较大的翘曲变形。为了保证铸件的精度,在进行加工位置摆放时,应尽力避免树脂件的上述表面处于水平位置。其次,要尽量保证SL模具与芯盒之间的定位可靠性。因此,采用了模具与芯盒之间的销孔定位加螺钉紧固的方式。本例选择了不易变形且表面质量好的有机玻璃板制作芯盒。同时,应严格控制板材在各个方向上的尺寸精度,要求板材的加工尺寸精度在±0.1mm以内。最后,要确保砂型/芯之间的组合装配精度。采用了砂型之间台阶定位的方法。即砂型上的突出部分对应凹进部分。而砂型上的台阶正是由图4所示的芯盒侧板上的缺口所形成的。4.2铸件尺寸精度评价为评价快速砂铸工艺所能达到的精度水平,对这批缸体铸件共5件进行了关键尺寸的测量分析。具体步骤是:①用游标卡尺测量铸件上选定的关键尺寸,每个尺寸测量3次取平均值;②将测量均值与设计值比较,得到误差;③对照GB/T6414-1999中的铸件公差等级表找出对应的公差等级;④统计公差等级及其数量,分析结果。对选定的6项关键尺寸进行测量分析,所得结果统计后如图8。可以看到,80%的尺寸都在CT7以内,且没有超过CT9的尺寸,这与传统砂型铸造(小批量或单件生产、手工造型)所能达到的CT10~CT12相比,精度有很大的提高。 5总结 借助快速砂铸工艺实现了对复杂形状缸体零件的快速开发试制。除了介绍该铝合金缸体的快速砂铸工艺过程外,还提出并解决了两个关键问题,即铸件精度控制和铸件缺陷控制。对应措施可以总结为以下几条:①制作树脂件模具时尽量避免将重要表面水平放置;②保证模具与芯盒之间可靠的定位;③保证有机玻璃板芯盒的尺寸精度;④砂型/砂芯组合时要精准到位;⑤使用先进的数值模拟手段来预测可能出现的铸造缺陷并对工艺方案加以改进。 航空发动机论文:航空发动机的发展与形势解析 本文作者:侯敏杰刘冬根工作单位:航空发动机高空模拟航空科技重点实验室 0引言 航空发动机的气动热力学问题、机械系统问题、匹配性问题及控制规律问题等都必须通过高空台模拟试验进行充分的调试、验证。高空台是能在地面模拟航空发动机的空中工作环境条件,并获取发动机高空性能/特性的大型试验设备,是先进航空发动机自主研制必不可少的一种关键设备。一个没有高空台的国家,是不可能独立自主地研制出先进高性能航空发动机的。随着我国航空工业的蓬勃发展和航空发动机重大专项设立的顺利推进,对高空台的试验能力和高空模拟试验技术都提出了更高的要求。 1高空台的战略地位与重要作用 高空台是国家战略性资源,高空模拟是自主研制先进航空发动机必不可少的重要手段和工具,一个国家的高空模拟能力和技术水平已成为该国自主研制先进航空发动机能力和水平的一个重要标志。 1.1高空台是先进航空发动机研制不可或缺的重要手段和工具航空动力是集合了复杂气动、热力、结构和控制的高技术产品。由于航空动力技术的复杂性和研制的高风险性,特别是工作范围的不断扩大和设计指标的日益提高,包括概念研究在内的航空动力发展的每一个环节都离不开广泛而深入的研究与试验。目前,航空涡喷/涡扇发动机的飞行高度已达25~30km、最大飞行速度已达2.5~3.0倍声速,而且对机动性的要求也愈来愈高。这不仅使发动机的工作参数随飞行条件变化而急剧改变,而且发动机的部件性能、工作稳定性、共同工作特性、燃烧特性等也明显地受到飞行条件变化的影响。特别是高空低速、高空高速和低空高速条件下的发动机工作特性,已经与地面状态的性能大不相同,不能仅靠普通地面试车台上的台架试验结果通过传统的相似换算方法得到,而必须通过模拟真实空中工作环境条件下的试验来确定。另外,空中风车起动特性、燃烧室的稳定燃烧特性和点火特性、低雷诺数条件下的发动机工作稳定性等试验,在地面台上难以做到,需要在高空台上进行。据统计,一种新型发动机研制,需要占用3~4个高空舱,进行2000~4000小时甚至更多的高空模拟试验。航空发动机需要在高空模拟试车台上验证及解决的问题可分为:气动热力学、机械系统、匹配性和控制规律等四大类。在整机试验中,各种问题的耦合使航空发动机高空模拟试验更具复杂性。在高空台上调试、验证、探索发动机改进改型方案须有详细的部件特性的支持,以及整机仿真技术的支持,才能有效地提高高空模拟试验结果的置信度,而且整机仿真技术可以弥补高空台的试验缺陷或不足。在新型发动机的研制过程中,航空发动机高空模拟试验很重要,其相关的高空模拟试验技术支撑则更重要。通过合理、充分地安排航空发动机高空台试验,能够优化各部件空中匹配性能,确定空中工作包线,并大幅降低试验经费、大大缩短研发周期。高空台作为重要的获取空中工作参数以验证发动机部件匹配性能的地面设备,集设计、制造工艺、控制、测试、试验等多项工业技术和发动机技术于一身,具有不可替代的地位。 1.2高空模拟试验是航空发动机性能调试与技术攻关的最有效途径航空发动机研制是一个设计与试验的反复迭代过程。一台新型发动机的研制需要数千小时的空中性能调试试验。理论上说,该试验既可以在高空台上进行,也可以在飞行台上进行,还可以直接在原型飞机上进行飞行试验。但最有效的调试手段是高空台试验。首先,从飞机及其发动机的研制来看,通常要优先启动发动机的研究工作,因而新型发动机的研制过程中没有原型飞机可用。即使是飞机型号牵引主导的发动机研制项目,也不会有成熟可靠的原型机来进行高空性能调试试验。其次,用运输机或轰炸机改装的飞行台是发动机研制中的重要调试手段之一,但一般仅限于飞行高度低于11km、飞行马赫数一般低于0.85的范围;飞行台远不能满足飞行高度为25~30km、飞行速度为2.5~3.0倍声速的高性能发动机的性能调试需求。再者,地面高空模拟试验相对于空中飞行试验而言,参数测试能力、试验安全性和试验条件控制方面具有独特的优势,对发动机性能调试与技术攻关也非常关键。英国人曾统计过,发动机高空台性能试验一个月的工作量,相当于飞行试验300次起降,而高空模拟试验的每小时费用约为飞行试验费用的1/30~1/6。 1.3先进航空发动机的关键部件研发需要进行深入的高空模拟试验不仅在航空发动机的研制过程中需要大量的整机高空模拟试验,而且其部件的研发也要依赖于高空台,例如,加力燃烧室和优秀机的研发通常就需要在高空台上进行大量的研究试验。因为对于关键部件的高空特性,不能仅通过理论计算和普通试验来解决,而要建设专门的高空试验设备,其投资基本与一座高空台相当,因而通常会将此类试验安排在高空台上进行。据国外经验介绍,成功地发展一个高性能的加力燃烧室,一般要在高空飞行状态下进行2000小时左右的全尺寸加力燃烧室试验。 1.4航空发动机先进设计方法的有效性验证与新型航空动力研究都离不开高空试验当前,虚拟设计方法与仿真试验技术在优化试验方案和缩短试验周期方面取得了较好的效果,但这些先进方法和技术的开发与升级离不开大量的试验结果的支持,其有效性和应用范围的验证也离不开真实工作环境条件下的试验验证。为了满足飞机技术指标不断提升的要求,当前非传统新型航空动力的研发正如火如荼的进行着,尤其是飞行速度为3~5倍声速的飞行器动力的研究。而这些动力装置的研究,如用于邻近空间高超声速飞行器的涡轮冲压组合动力的研究,不仅要进行深入广泛的动力高空模拟试验,而且还要求在考虑飞行器与动力相互作用影响下的高空模拟试验,以及飞行器与动力一体化的高空模拟试验。可以毫不夸张地说,高空模拟试验测试的技术水平与能力决定了高超声速飞行器动力研究的进程。 2高空台的发展现状 自20世纪30年代世界首个高空台建成以来,其试验测试能力与试验测试技术随发动机发展而不断提升。当前世界上建有几十个高空模拟试验研究基地,有近百个高空试验舱。 2.1国外高空台发展现状 美国的高空台和高空舱数量占世界总数的一半以上。在高空模拟能力绝对占优的情况下,为适应进气道/发动机的相容性能问题和大涵道比涡扇发动机研制的高空性能/特性试验问题,不惜耗费6.5亿美元于20世纪80年代中后期建成了气源装机功率达450MW的巨型高空台ASTF。俄罗斯的高空模拟试验研究中心现有两个高空模拟试验基地、5个在用高空舱。俄罗斯早在20世纪90年代就着手筹建10m直径的巨型高空舱,以适应先进航空发动机研发的高空试验需求,其设备规模和试验能力仅次于美国,是欧洲最大的航空发动机试验基地。另外,英、法等国也有较为完备的高空模拟能力。不仅如此,日本、韩国和印度等国,随着经济实力的提升和发动机的自主研发,也于上世纪末和本世纪初开始建高空台。这些国家在不断提升高空台硬件能力的同时,更加大对高空模拟试验技术的研究。一方面探索新的试验与测试方法,开发新的试验科目,广泛使用和融入数值仿真技术;另一方面优化资源整合,比如美国于20世纪90年代将主要的高空模拟试验基地归入阿诺德工程发展中心(AEDC),使其高空模拟设备能力和技术水平遥居世界第一。总体上说,高空模拟试验技术,已从单纯追求发动机性能的高空性能试验、功能试验阶段,发展到追求综合高性能航空发动机的性能功能试验、适用性试验、耐久性试验、数字化与仿真试验、自动化与智能化试验等。 2.2我国高空台发展现状 我国于1965年开始高空模拟试验基地的自主建设工作,于1995年竣工并投入使用。我国高空模拟试验基地占地400亩、总装机功率220MW,其设备能力与水平居亚洲第一、世界第五。当前有4个高空舱,其直径分别为3.7m、3.0m、3.0m和2.0m,可承担海平面标准大气静止条件下空气流量120kg/s的涡喷、涡扇、涡轴、涡桨发动机的高空模拟试验,主要包括:高空校准试验、性能试验、功能试验、功率/推力瞬变试验、加力通/断试验、进气压力畸变试验、空中起动试验、高空风车特性试验、进气加温加压试验、高原/高温/低温起动试验等。高空模拟试验技术的研究与发展,源于发动机的研发需求。我国十分重视高空模拟试验与测试方法的研究,尤其是自1997年成立航空发动机高空模拟航空科技重点实验室以来,高空模拟试验技术的水平有了显著的提升,建立并完善了涡喷发动机高空模拟试验规范,解决了涡轴发动机和大流量收扩喷管涡扇发动机高空模拟试验的关键技术难题。我国当前的高空模拟技术研究主要在性能/功能试验和适用性试验技术方面,与美、俄的同类技术相比还有差距。 3我国高空台与高空模拟技术的发展方向 随着我国的航空发动机由测绘仿制向自主研制的转变,尤其是由航空大国向航空强国的转变,以及航空发动机重大科技专项的设立工作顺利推进,对高空模拟试验的技术和能力提出了新的要求,也为高空台的发展创造了新的机遇。 3.1我国高空台的发展要求 为适应国内发动机研究的整机试验条件保障需求,急需开展以下几方面的高空台能力的建设工作:涡喷、涡扇发动机高空模拟试验能力建设;涡轴、涡桨发动机高空模拟试验能力建设;大涵道比发动机高空模拟试验能力建设;自由射流试验能力建设;组合动力发动机高空模拟试验能力建设;航空发动机气动稳定性综合评定试验能力建设;加力燃烧室/主燃烧室高空模拟试验能力建设;辅助动力以及其他附件高空模拟试验能力建设。通过上述高空台能力的综合评估与建设,形成配套国内航空发动机与邻近空间飞行器动力自主研发需要的高空模拟设备,打造国际知名、世界一流的我国高空模拟试验基地。 3.2我国高空模拟技术的发展方向 航空发动机高空模拟航空科技重点实验室,经过15年的建设和发展,突破了多项高空模拟试验关键技术,形成了一系列较为成熟的高空模拟试验方法、测试方法与数据处理评定方法。为更好地适应当前国内航空发动机蓬勃发展和向航空强国发展的发动机高空模拟试验需要,迫切需要加大和深化以下几方面的高空台能力研究与建设工作。1)高空台飞行环境模拟技术高空台进气压力/温度模拟技术;高空台排气环境模拟技术;高原、高温、低温起动环境模拟技术;进气畸变及其他特殊要求使用条件模拟技术;自由射流高空模拟试验技术。2)高空模拟试验测试计量技术推力/功率测量与校准技术;燃油流量测量与校准技术;空气流量测量与校准技术;动温/动压测量与校准技术。3)发动机试验评定与仿真技术发动机性能试验评定技术;发动机功能试验评定技术;发动机与高空台建模与数值仿真技术;地面台、高空台、飞行台相关性。4)进气道/发动机匹配试验技术进气压力畸变试验与评定技术;进气温度畸变试验与评定技术;进气温度-压力组合畸变试验与评定技术;进气道与发动机联合试验技术;降稳因子分析与试验验证技术。通过对上述高空模拟试验关键技术的研究,形成配套国内航空动力高空模拟试验的技术和方法体系,可为国内先进航空动力的自主研发提供技术条件保障与支持。 4结束语 航空发动机固有的高复杂性和风险性,加之飞机战技指标不断提高,使得先进航空发动机研制仍然离不开大量试验的支持,高空台和高空模拟试验已成为当今航空发动机自主研制必不可少的重要手段和工具,并在一定程度上反映和决定着航空发动机的研制水平。为此,要真正突破飞机“心脏病”这个瓶颈,切实做好航空发动机的坚强后盾与技术后方,必须加强高空模拟试验能力建设和高空模拟试验技术研究,为我国在役、在研和预研发动机试验提供完备的技术支持。 航空发动机论文:航空发动机健康监管科技发展以及走势 1发动机介绍 据国际民航组织统计,在1988—1993年的6年间,由于发动机起火、发动机叶片出现故障、发动机脱离机翼等而发生的飞行事故多达34起。及时地监测和诊断系统故障可以有效避免事故的发生,以保证飞机的飞行平安。 本文围绕发动机健康管理,从故障诊断、故障猜测、性能评估和状态监控4个方面,阐述了航空发动机健康管理技术发展的目前状况和趋向。 2故障诊断技术 航空发动机故障诊断技术的发展经历了3个阶段。目前所处的智能诊断阶段,以知识处理为优秀,信号处理、建模处理和知识处理相融合。随着计算机、人工智能技术的发展,各种诊断算法得到了深入探究和广泛应用。 2.1遗传算法 航空发动机结构复杂、工作条件多变,故障机理和故障原因复杂,故障和征兆之间没有明显关系,各类故障的特征参数也不完全相同。采用数学解析方法和试验方法有时无法解决某些新问题。而遗传算法具有较高的并行处理信息和求解非线性新问题的能力,能够解决在寻优过程中轻易碰到的局部极小值新问题。 基于遗传算法的故障诊断技术通常采用概率因果模型得到发动机故障征兆和故障成因之间的关系,然后通过在遗传过程中所采用的选择、交叉、变异等自然选择方式,实现对发动机故障的分类和诊断,可以缩短诊断时间、提高诊断效率、减少运算量,在复杂故障诊断中具有良好的应用前景。 2.2小波分析和支持向量机技术 小波分析是1种先进的非线性分析方法,是通过比较在分解小波后的不同频带内信号盒维数的大小及其变化,来反映信号的不规则度和复杂度,刻画信号的非平稳性。航空发动机在发生故障时,常出现非线性等动力学特性,振动信号具有非平稳性。因此,小波分析可以有效地解决航空发动机故障诊断中的振动新问题。 支持向量机技术是专门针对小样本条件下的机器学习新问题而建立的新型学习机制,能有效解决小样本、高维数据和非线性新问题,可以消除由样本数目不足带来的过学习新问题,克服了神经网络中的合理结构难以确定和存在局部极小点的缺陷,具有较强的泛化能力和抗干扰能力。航空发动机各类故障样本通常难以获得,属于小样本、非线性新问题,因此,支持向量机技术在故障分类和状态识别中得到了有效应用引。 2.3粗糙集理论 在发动机故障诊断中,经常要处理高维的海量数据,同时会碰到先验性知识不能满足发动机诊断要求等新问题。概率论和模糊集等方法对此无能为力;而粗糙集理论可以解决这些新问题。 3故障猜测技术 3.1神经网络猜测技术 人工神经网络具有逼近任意非线性函数的能力和较强的泛化能力,在多变量猜测领域显示出了巨大的潜力和突出的优势。如猜测发动机复杂磨损的趋向,充分考虑多种因素(加油、补油、换油和非等间隔等),在实施多变量猜测方案时,采用神经网络建立多变量猜测模型,能够解决非等间隔的受加油因素影响的油样分析数据的建模和猜测新问题。 3.2时序分析猜测技术 时序分析理论是对1个平稳的时间序列,通过建立线性时序模型,以测量数据和偏离量为基础,进行多次拟合以确定加权系数,代人线性时序模型,进而进行猜测。影响航空发动机滑油成分含量的因素很多,包括发动机使用时问、取样时发动机的状态、发动机的磁堵、发动机的维修状况、滑油的更换等。因此,可以采用时序分析理论,根据已有历史数据,建立线性时序模型来猜测滑油成分含量,并和实际测量数据进行比较,从而确定是否需要维护发动机。 4性能评估技术 4.1粗糙集综合评估技术 发动机被监测参数较多,各参数所反映的发动机性能重要程度无法确切得知,因此很难合理确定各参数的权重系数。可以用粗糙集理论中属性的重要性来确定发动机各项参评性能因素的综合评判权重系数,最后进行权值化处理,得到各参评发动机性能参数的权值。该方法有效克服了传统定权方法的主观性,使评价结果更具客观性,提高了综合评判的准确性和有效性。 4.2层次分析(AHP)评估技术 发动机健康评估属于多目标决策新问题,需要运用系统工程理论的综合评估法。层次分析法是1种灵活、简便的多目标、多准则的决策分析方法。它将定量和定性分析相结合,把1个复杂的新问题按一定原则分而治之;根据新问题的性质和总目标,将新问题分解为不同的组成因素,并按照因素间的相互影响以及隶属关系,将各因素按不同层次组合,建立递阶层次结构模型。最终把系统分析归结为最低层(如指标层)相对于最高层(目标层)的相对重要性权值的确定或相对优劣的排序新问题,从而为决策方案的选择提供依据。 4.3多元联合熵评估技术 多元联合熵变是1个状态函数,只要系统状态一定,相应熵值就可确定。由于发动机系统和外界的能量交换不为零,加之各子系统的无序性,因此系统总熵的增减可以预示演变方向是良性的还是恶性的。通过计算发动机的熵值来判定发动机的性能状态,从而达到评估的目的。采用该理论对发动机的性能进行分析,其变化规律和浴盆曲线非常相似引。 4.4卡尔曼滤波评估技术 卡尔曼滤波器作为1种参数估计方法被广泛应用于发动机性能评估中。它通过含有测量噪声的发动机可测输出偏差量,估计性能蜕化量。卡尔曼滤波器在无传感器测量偏差时能准确诊断发动机的性能。但是,假如传感器存在测量偏差,仅仅依靠卡尔曼滤波器就无法得到正确的诊断结果。该技术经常和遗传算法等相结合,通过优化计算找出存在测量偏差的传感器,确定其偏差,并最终消除测量偏差对性能评估的影响。 5状态监控技术 开展发动机状态监控,可做到对故障早期发现、早期诊断和早期排除。发动机状态监测技术在对寿命、振动、性能的状态监测中得到了广泛应用。 5.1神经网络监控技术 在实际工作中,对发动机气动热力参数的监视是发动机状态监视的重点。通过对这些参数未来值的猜测,可以了解发动机性能衰退及故障情况。过程神经网络在解决这类新问题时具有独特的优势,在发动机状态监视的起动热力参数猜测中得到了应用,并取得了很好的效果。 5.2基于混沌理论和遗传算法的监控技术 利用混沌变量所具有的特征,可以将混沌状态的变量引人航空发动机各参数权值的寻优方式中。利用遗传算法和发动机实际工作(正常和故障时)数据,能够自动生成发动机各被监测参数的权系数,也可得到表征发动机性能的综合指数值。 6远程诊断和监控技术 航空发动机远程诊断系统是全球信息化的产物,也是航空发动机故障诊断领域的一个重要发展方向。系统能缩短收集设备状态、故障信息和诊断排故的时间,能有效地提高故障诊断的效率和精度,有利于航空公司的飞行管理,提高发动机维护水平和运行经济性。 在国内,南京航空航天大学、装备指挥技术学院、海军航空工程大学等在此方面进行了的探究。南京航空航天大学探究了发动机远程故障诊断的关键技术,提出了发动机远程故障诊断的体系结构,给出了诊断设备网络化设计的COM组件技术、远程故障诊断专家系统和协同诊断工作环境的技术方案。采用COM组件技术和网络数据库技术,实现了在Web服务器上进行知识的存储和推理。如图1所示。还于2001年,提出了基于WEB的航空发动机故障远程诊断的C/S和B/S模式下的系统模型,将WWW信息检索技术、数据库技术和故障诊断技术相结合,跨地域地将发动机使用单位及基层技术部门、生产厂商、管理部门、科研院所以及航空维修企业组织起来,共享诊断专家知识和各种专用监测诊断设备。其关键技术主要包括:基于Intemet的跨地域远程协作架构技术、网络环境下的诊断技术、计算机协同工作技术、中心站点及企业站点开放平台的保障技术、共享信息的标准化和规范化技术等。 装备指挥技术学院于2003年提出了以故障智能诊断和维修中心为优秀的三位一体的广域维修保障体系。 海军航空工程大学开发的基于Intemet和www的远程诊断系统,主要由分布于各地的航空发动机监测现场、局域网Intranet和Intemet、远程诊断中心和各诊断专家组成。系统主要完成发动机状态的在线监测、离线监测、大量信息数据的处理和传输,并完成诊断请求和反馈诊断结果。 但是,目前提出和开发的远程诊断系统大多数还只停留在试验室探究阶段,还存在以下的新问题: (1)将ACARS的飞行中无线传输信息用于实时故障诊断; (2)基于CORBA的并行远程故障诊断专家系统技术; (3)将知识挖掘技术应用于远程故障诊断专家系统,完善知识库。 7发动机健康管理技术发展趋向 7.1粗糙集诊断技术 反映发动机性能的大部分参数具有模糊性和连续性,而粗糙集只能解决离散的数据新问题,因此和其他理论和方法相结合是粗糙集诊断技术发展的趋向。 7.2故障猜测技术 故障猜测技术探究需要解决的新问题提前猜测故障发生的部位和等级以及发生的时问,在故障发生之前就排除。 7.3引入基于网格技术的分布式维修环境 网格技术的探究始于20世纪9O年代,是新1代信息处理设施,如图2所示。 网格的最大优点在于能够实现资源共享和人员协作。这一明显优点使得越来越多的系统尝试使用网格技术来构建所需的分布式环境。RR公司等单位和团体正在探究基于网格技术的分布式飞行器维护环境(DAME),这是1个应用网格技术解决飞行器发动机故障诊断、预告和维护的示范项目。 7.4远程诊断和监测技术实现实用化 发动机远程诊断和监测技术实用化是实现实时诊断、监测的必然要求,具体表现在:(1)现场采集结果需要进行进一步的分析;(2)小公司需要借助大公司的技术资源;(3)需要借助专家的经验;(4)需要得到发动机或有关零部件厂商的技术支持。 8结束语 发动机的健康是保证飞机飞行平安和机队按时出勤的根本条件。随着人们对航空平安关注程度的日益增强以及计算机技术的飞速发展,发动机健康管理的新技术、新方法取得了较大的进展。
机电一体化技术研究:接口技术在机电一体化中的运用研究 接口技术在机电一体化中的运用研究 随着信息技术等的发展,机电一体化已经成为一种发展趋势,同时也为人们的生产、生活提供了更多的便捷。接口是几点一体论文联盟化产品的重要组成部分,有效运用接口,可以更好地将几点一体化产品中的各个组件有机地连接起来,使机电一体化产品的运行能够更加顺畅、有效。因此,接口技术的研究与运用,直接影响着机电一体化产品的运用效能,相关工作人员应该积极创新接口技术,满足机电一体化技术不断发展的需求,进而提高机电一体化产品的质量,更好地为人们的生产、生活服务。 1 简述接口、接口类型与接口连接方式 机电一体化系统,即是将机械系统与电子系统有机地联系到一起,从而发挥机械电子的优势,提高机电一体化产品的应用性能。而接口是机电一体化产品的重要组成部分,它是连接机械系统与电子系统各个模块的重要组件,具有调节、匹配、缓冲等性质,可以有效地转换电平、增加功率,使机电一体化产品的性能得到提高;一些技术人员将接口加设抗干扰材料,可以将电子系统与控制系统之间相互隔离,防止两个系统之间的信号受到干扰,影响电子系统与控制系统运行的可靠性;接口的运用,还可以进行电路转换,保证机电一体化产品中各个系统之间电流量的匹配,进而提高机电一体化产品的运行效率。 不同的机电一体化产品,其性能、工作原理等都存在差异,自然接口也不完全相同。也就是说,在运用接口技术连接子系统的各个模块时,需要运用到不同的接口。技术人员根据实际情况将接口分成两类,即机电接口与人机接口。机电接口是指执行机构驱动系统与传感器之间的接口,它可以模拟信息的输入与输出,并为机电一体化系统提供平稳的电流,以保证机电一体化产品能够保持一个有序的运行状态;人机接口是指工作人员或者技术人员与计算机之间的接口,这种接口可以将工作人员的指令,利用计算机网络进行编码形成有效的信息数据,并通过接口在各个子系统之间相互传递信息,以满足实际需要。 2 接口技术在机电一体化中的运用 2.1 概述接口技术 在机电一体化技术发展的过程中,接口技术是随之发展起来的新型技术。顾名思义,它是将机电一体化中各个组件、系统相互连接,使其发挥最佳效用的技术。接口技术在机电一体化产品中的应用,可以更加有效地使机电一体化产品中各个复杂的子系统模块之间有效地连接起来,促进其数据、信息的传递与转换,使机电一体化产品的性能得到提高。而随着接口技术的发展,机电一体化技术也将得到更快的发展,并将向着网络化、绿色化、智能化、模块化方向发展,机电一体化产品的性能也将越来越高,为人们生产、生活提供更多的便利。 2.2 接口技术在机电一体化中的运用 众所周知,接口技术在机电一体化中的应用,大大提高了机电一体化系统的性能,同时也促进了机电一体化技术的发展。那么,接口技术到底是怎样运用到机电一体化系统中的呢? 第一,连接机电一体化系统中的各个子系统模块,充当“开关通道”。在机电一体化系统中,各个子系统模块相互连接,再通过电子系统进行智能化控制,将信息系统中的数据、信息进行传递与转换,使各个系统模块都能够在电子系统的控制下运作。要想实现以上功能,就必须有连续的电流,而在接口技术运用下的接口可以充当“开关通道”,工作人员只需正确操作开关执行器,为系统模块之间的连接提供连续的、平稳的电流,就可以有效实现以上功能。 第二,工作人员可以根据需要手动接口,满足工作需求。工作人员在操作监控机电一体化系统运作时,通过人机接口使系统按照工作人员的需要进行运作,这种被称为人机接口。人机接口主要分成输入与输出接口,工作人员只需按照需要将指令通过硬件输入系统,系统就会按照需要将指令编码成信息数据,并通过接口传递给各个系统模块,输出相应的状态、运行参数等,以实现工作人员监控机电一体化系统的目的,满足工作需要。 第三,运用接口技术,可以有效提高系统输出信号的质量。传统的机电一体化技术中,接口的运用还不是很成熟,导致系统显示的数据、信息等质量不高。随着接口技术的不断发展,越来越多的机电一体化系统在运用接口技术之后,有效地提高了数据、信息输出的质量。工作人员能够有效控制输出的数据、信息等运行参数,对这些数据、信息等进行有效的调整,就可以实现监控生产过程的目的。 2.3 运用接口技术需要注意的问题 接口技术是在机电一体化技术上发展起来的,所以在运用接口技术的时候,需要注意以下问题。技术人员在运用接口技术将接口连接于各个子系统模块之间,需要注意接口技术是否与机电一体化技术相匹配,是否能够符合机电一体化产品在性能上的要求,这些都是技术人员需要思考的问题。只有合理选择、运用接口技术,才能为机电一体化产品的性能正常发挥起到基础的作用;任何技术在运用过程中,都需要进行调试,以确保技术运用的科学性、合理性与可靠性。同样,接口技术的运用也需要进行智能调试。一般来说,技术人员在运用接口技术连接各个子系统模块之后,就要及时地进行系统测试与接口的智能调试,这样才能在第一时间发现问题、解决问题,保证机电一体化产品的可靠运行,也可以为以后接口技术的发展提供参考;接口在使用过程中,人机接口是比较常见的,它是根据实际生产需要而进行的人工调整的接口,也就是说,这种接口是可调的。因此,技术人员运用接口技术必须积极思考机电一体化产品的实际生产效能,并注重接口技术的各项指标能够按照要求合理调控,结合实际情况运用接口技术。这样的接口技术才能保证机电一体化系统可以按照需要随时进行调控,实现智能化、网络化,提高接口技术的运用效果。 3 结语 总而言之,随着我国工业化进程的不断深入,各种相关技术也在不断发展。机电一体化技术作为促进工业化与机械化发展的重要技术之一,对我国社会建设与人们生活水平的提高有着重要的意义。而接口作为机电一体化产品的重要组成部分,接口技术的发展也影响着机电一体化技术的发展。所以,相关技术人员应该积极创新接口技术,从各个方面提高机电一体化产品的质量,进而促进机电一体化产品在社会建设中重要作用的发挥。 机电一体化技术研究:高职机电一体化专业课程体系构建之技术路径 摘要:本文从分析学科课程体系不符合职业教育特征的角度出发,提出构建高职机电一体化专业工学结合一体化课程体系的必要性,论述了机电一体化专业课程体系构建的技术路径,分析了机电一体化专业课程体系实施过程中需要重点解决的三个问题。 关键词:高职;机电一体化专业;一体化课程体系;技术路径 近年来,随着国外先进职业教育课程建设理念与技术的逐步引进与推广,工学结合作为职业教育的重要特征也逐渐得到认同。广州市工贸技师学院顺应国内外市场对技能型人才的需求,即技能人才需具备综合职业能力和奠定持久的职业生涯发展,在机电一体化专业建设中,提出构建工学结合的一体化课程体系的工作目标,并在具体的教学中实施。 机电一体化专业课程体系改革的必要性 长期以来,我国职业教育所采用的课程体系多为学科课程体系,其基本特征是以学科内容为中心设计课程,依据不同学科之间的相关性,按照先后顺序开设教学科目。虽然学科课程体系具有逻辑性和系统性较强的优点,但是,随着科学技术和产业组织结构的发展,其缺点也日益凸显,如学科课程忽略世界的整体性,将原本内在统一的科学、艺术、道德割裂开来;学科课程强化“精英文化”,强化少数人利益,与“大众文化”割裂开来;学科课程以灌输学科知识为宗旨,过多倚重接受学习,忽视发现学习、探究学习、行动学习在人的发展中的价值,忽视社会经验的获得和实践能力的形成;学科课程的系统性不能等同于职业活动的系统性,学科课程所强调的抽象概念和理论与职业教育的应用性、实践性要求不相符。 进入新时期,现代企业和社会管理步入了以过程为导向的综合化运作时代,强调劳动者专业能力、社会能力及方法能力的综合运用,孤立的学科课程体系与此需求相去甚远。因此,改革长期徘徊在职业教育领域的学科课程体系,构建适应社会经济发展和企业用人需求的新课程体系势在必行。 在机电一体化专业的学科课程体系中,课程主要分为专业基础课程和专业实训课程,专业基础课程强调《工厂电气控制技术》、《电工电子技术》、《机械制造技术》、《单片机与接口技术》、《液压与气动技术》、《自动检测技术》、《机电一体化技术与系统》等专业理论知识的学习,专业实训课程强调《金工基本技能实训》、《机电设备拆装》、《电子电工专项技能实训》、《机电一体化技术实训》基本操作技能的训练,不管是理论知识的学习,还是单项技能的训练,学科课程体系均从片面的片段的角度看待本专业的整体性职业活动,没有与完整的工作过程建立一种直接的联系,对专业人才完成一项综合性工作任务所需的综合职业能力培养非常有限。因此,改革机电一体化专业的学科课程体系,构建工作过程导向的课程体系势在必行。 机电一体化专业课程体系改革的技术路径 职业教育是为人们胜任职业活动和通过职业活动实现人的发展而提供的教育,具有完整的工作过程是职业教育的基本要求,因此,职业教育过程中的媒介和手段都应是工作化的,必须将具体的工作情境置于教学过程之中,并以工作性思维来构建教学过程,根据职业教育的特征和规律,课程设计开发要体现“在工作中学习,在学习中工作”的理念。 基于工学结合的一体化课程体系改革理念,在机电一体化专业课程体系构建中,课程的设计和开发必须以工作为基础,并保证以工作为基础的教学过程必须产生胜任现实工作的能力。校企合作的优秀是认识企业的工作形态和工作内容,并将其充分而有效地呈现于教学过程之中,聘请企业专家参与课程建设、签订校企合作合同、组织师生企业实习,其目的都是为了保证“工作呈现”的有效性。 因此,在机电一体化专业课程体系构建中,本专业一体化课程体系的开发设计技术路径如下:行业、企业情况分析和岗位工作分析召开实践专家访谈会提取典型工作任务一体化课程转化确定学习任务设计教学计划编制学习材料(工作页等)开发投入实施。 行业、企业情况分析和岗位工作分析通过企业调研,与企业实践专家访谈,与企业工程技术人员探讨,观摩企业实际生产运作等途径,分析行业、企业实际工作情况和对技能人才的用人要求,确定本专业技能人才的就业领域有:电气设备和机电一体化设备的运行、安装、调试与维修;电气、机电产品生产现场的工艺实施;仪器仪表的配置、检测、调试与维修;机电一体化工程项目的施工、维护及技术服务;机电类产品的营销与售后服务;机电设备的技术改造、技术管理、产品辅助开发等。 召开实践专家访谈会,提取典型工作任务向若干机电一体化行业的企业一线人员发放“实践专家工作职责调查表”,分析企业一线技能型人才的个人工作经历和现从事岗位工作职责、工作内容,从而遴选符合参加实践专家访谈会条件的企业实践专家。学校确定课程开发主持人、专业骨干教师及聘请的实践专家之后,召开实践专家访谈会。会上,在课程开发主持人主持,专业骨干教师配合下,引导企业实践专家填写个人“实践专家职业发展阶段分析表”,“实践专家职业发展阶段分析表”要求每位企业实践专家列举从进入机电一体化行业开始到成为实践专家的发展过程的若干阶段及其每一阶段所从事过的、有挑战性的、完成工作的过程能够提高工作能力的有代表性的工作任务实例。待所有实践专家填写个人“实践专家职业发展阶段分析表”后,课程开发主持人引导实践专家配合,从所有填写后的“实践专家职业发展阶段分析表”中提取代表性工作任务,最后根据人才培养目标要求分析确定典型工作任务并按从入行到实践专家的职业发展阶段进行排序。机电一体化专业提取的典型工作任务,按照初级——中级——高级——技师的职业发展排序,通过企业实践专家分析,共提取了“机电设备装配、调试与维护”、“电气控制柜的安装调试”、“机电一体化系统疑难故障诊断与检修”等16个典型工作任务。 转化确定学习领域课程根据职业教育规律和目标,按照一个典型工作任务转化为一门学习领域课程的原则,在企业实践专业和学校专业骨干教师的共同讨论分析下,将职业行动领域中的典型工作任务转化为职业教育领域中的学习领域课程。机电一体化专业最终确定的学习领域课程有:“电气安装”、“机电设备疑难故障检修”、“机电一体化系统设计”等16门课程,每门课程均体现一项完整的工作任务。 设计学习任务,编制教学计划根据地区区域经济发展水平和学校教育教学基本条件,对应每一门课程,开发设计若干学习任务。学习任务可以直接来源于企业,也可以由学校根据工作任务要求设计开发,但它原则上是一个完整的工作任务,能体现完整的工作过程。机电一体化专业开发设计的学习任务有:“工具和仪表检修”、“齿轮传动机构拆装与测绘”、“常见机床动力电路安装与检测”、“自动生产线总装与调试”等58个。在学习任务的排序上遵循由易到难的排列原则,低年级设计数量较多的引导性较强的学习任务,高年级设计数量较少的综合性和开放性较强的学习任务,完成所有学习任务的,其目标实现之和应该大于或等于所属一体化课程的目标。学习任务设计完成后,根据学校实际师资情况和设施设备情况,以及教育教学秩序要求,确定每个学习任务的学习与工作时间,编排可执行的教学计划。 学习材料(工作页等)开发,投入实施根据学习任务的目标要求,学校专业骨干教师到相关企业收集企业实际生产任务的工作素材、行业标准、企业标准、工作规范要求等,运用编写学习材料的规范要求和技术方法,聘请企业专家与专业骨干教师共同编制教学材料,例如工作页。学习材料开发完毕后,学校组织行业企业专家和课程开发专家评审课程体系成果材料,评审通过后投入实验。 机电一体化课程体系的实施 目前,广州市工贸技师学院机电一体化专业的四年制预备技师班、三年制高级技工班均采用工学结合的一体化课程体系实施教学,其教学效果得到广大师生的一致认可。主要体现在以下四点:(1)新课程不仅让学生掌握知识和技能,而且注重培养学生的信息处理能力、与人合作能力等关键能力,有利于学生持久的职业生涯发展;(2)新教学模式基本扭转了学生被动听课的习惯,使学生转变成为探究知识的主体,可以提高学习主动性,增加学习兴趣;(3)学生的创造能力、工作能力、应变能力都能通过课堂学习得到锻炼,对培养学生的成就感、承受挫折能力等有较大帮助;(4)学校的学习工作站比较类似企业的实际工作环境,能够满足学习需求。 通过一个周期的实施,总结出课程实施要重点从教学组织模式、师资团队建设及学习工作环境建设三方面考虑,才能保证课程构建和实施均能取得成功。 教学组织模式课程实施应该以学生为中心,即学习的主体是学生,学生学习的目的就是胜任工作、适应社会和职业发展,因此必须将学习作为工作过程(即教学过程)的中心,以学生自主理解和完成工作任务作为教学的基本手段,并指导学生将理解和完成具体工作任务的能力转化成为适应变化的策略。学校的一切资源,包括教师资源都是学生实现这一完整过程的基础,都应服务于学生的学习过程(即工作过程)。按照完成一项工作的基本思路,课程实施应具有完整的工作过程:获取信息——制定计划——做出决策——实施计划——检查控制——评价反馈。 师资团队建设由于工学结合的一体化课程强调学生自主完成若干完整的学习任务,学习任务由工作任务转化而来,在课程实施过程中,教师仅仅起到引导和服务的作用,因此,对教师的工作实践经验,对工作的认识和理解均提出了较高要求。目前,职业教育界的教师多来自大专院校,缺乏企业实际工作经验的占大多数,势必对工学结合的一体化课程实施带来影响,所以,学校在考虑推一体化课程实施的同时,要在学校与企业之间建立一个长期合作的师资培养通道,让教师适应并逐渐胜任新课程的实施。 学习工作环境建设一体化课程实施需要与学习任务相匹配的教学媒体和设施设备,创设尽量真实的学习工作环境,让学生有机会完成与典型工作任务内容相一致的学习任务,因此,学习工作环境的建设并不仅仅是为了技能的重复操作训练而购置大量的设备,要从完成一项工作任务所需的综合性资源建设的角度出发,从促进学生自主学习的学习资源建设的角度出发,规划设计学习工作环境,也叫学习工作站。机电一体化专业的学习工作环境建设中,每一学习工作站均划分信息检索区、学习区、实训区、工具区、学业成果展示区等五大区域,方便学生自主检索学习工作过程所需的资源,养成遵循企业工作规范和作业流程的习惯,并能够在这个环境中实现学生之间的互动交流,互相学习。 总之,构建实施机电一体化专业的工学结合一体化课程体系是一项系统工程,不仅仅是一种课程组织方式的改革,而是一种更深刻的课程价值观的变革。课程是为学生提供教育服务的直接载体,建设符合企业用人要求、能够保证学生持久职业生涯发展的课程是我们义不容辞的责任和义务。 机电一体化技术研究:胶东半岛蓝色经济圈培养高素质高职机电一体化专业技术人才探究 论文关键词:机电一体化高职 人才培养 “教学做”一体化双证融通 论文摘要:根据国家整体规划,胶东半岛蓝色经济圈已经进入快速建设期,机电一体化专业人才需求在本地区也将迎来一个高峰期。本文对其专业人才需求背景进行了详细的分析,并根据本校及本专业现有的师资力量,提出了建设“高职机电一体化专业技术人才”方案。在本文中,确定了三个专业培养方向,总结了“1.5+0.5+1”的人才培养新模式,“教学做一体化”教学模式,以及“双证融通”式课程教学模式。 机电一体化技术是集机械、微电子和计算机技术于一体的综合应用技术,也是现代制造业的优秀技术。随着山东省大力推进半岛制造业基地暨北部沿海经济产业带建设,机械制造、电子信息、食品加工和黄金工业四大支柱产业以及汽车、手机、电脑三大产业集群均进入了快速膨胀期。制造业的现代化水平得到了提升,最显著的标志是采用大量的自动化生产制造系统取代了传统的、自动化程度较低的生产方式。 现代机电一体化技术是机械、电子、信息和管理等学科有机结合的高新技术,广泛应用于机械、电子、汽车、食品、医药等行业。可以说,任何产品只要投入工业生产,就必须采用自动化生产制造技术以提高产品质量和生产效率,否则将没有市场竞争力,而自动化生产制造的优秀技术就是机电一体化技术。因此加速培养机电一体化技术高素质技能型人才已经成为高职高专院校的当务之急。在此背景下,山东省大部分高职院校都开设了机电一体化技术专业以满足社会对该专业人才的需求。但一方面,企业难于招聘到合格人才,另一方面相应毕业生感叹就业困难,工作难找。分析原因是供非所需,高职院校内部在该专业培养目标与定位、专业建设与课程设置,实习实训内容及条件等方面存在问题。因此,应依据社会需求确定人才培养目标,以就业为导向构建人才培养新模式,增强人才培养的针对性,适用性,实现人才培养与社会职业岗位的接轨,服务地方经济,并促进毕业生充分就业。 1 根据半岛区域经济发展需要,确定高职机电一体化技术专业人才的培养目标 在对山东省机电设备制造企业和胶东半岛大中型机电企业调研、毕业生跟踪调查和专业建设委员会论证的基础上,归纳出半岛经济发展急需的三种职业特色鲜明的机电类就业岗位群,分别是食品灌装生产线的运行与维护,新能源装备制造的生产与维护,电子组装工艺操作。 山东省是我国重要的粮食及食品生产加工基地,随着人民生活水平的提高,人们对食品的质量、包装和精细化程度要求越来越高,这就带动了食品灌装、包装设备的飞速发展。自从我省做出重点发展食品产业群的重大决策以来。产业集群蓬勃发展对灌装生产线人才的大量需求早已初见端倪。 根据国家中长期发展规划,我国的核电和风电已经进入高速发展期。山东在半岛沿海地区规划了海阳、荣成、乳山三座核电站,并计划在“十二五”末全部投产发电。同时山东地处东部沿海,具有丰富的风能资源,各大发电集团竞相在山东沿海地区修建风力发电厂。这使得山东省核电、风电等新能源装备制造业快速发展,可以预见随着山东核电、风电产业发展的推进将需要大量掌握核电、风电相关知识的装备制造业专业技术人才。 随着现代信息产业的不断发展,电子应用技术发展的不断需求,电子组装技术在真个电子整机装配加工中所占的地位越来越重要。胶东半岛在发展电子信息与家电产业集群的同时,电子组装技术备受关注,据调查分析,电子组装技术产业的人才存在着巨大的缺口,在未来需要众多电子组装技术人才满足企业生产需求。 我们通过以上市场调研,制定了适应区域经济发展的机电一体化技术专业的人才培养方案,确定了在机电一体化技术公共知识平台的基础上分三个专业培养方向:食品灌装生产线的运行与维护、新能源装备制造的生产与维护、电子组装工艺操作。 2 构建科学合理的新型人才培养模式,为胶东半岛培养高素质技能型人才 2.1 构建“1.5+0.5+1”的人才培养新模式 机电一体化技术专业的传统教学模式是实施“2.5+0.5”人才培养模式,即三年中两年半在学校完成教学计划规定的所有课程,最后半年赴企业进行顶岗实习。这种传统人才培养模式难以培养出我们所需要的为地方企业量身打造而熟练掌握专业知识和技能的专门化人才。因而进行人才培养模式改革,构建科学合理的人才培养新模式势在必行。“1.5+0.5+1”正是贯彻分方向教学并实施产学研合作办学的一种教学新模式。1.5是指在新生入学后在第一到第三学期,学习基础类模块、专业基础模块、专业优秀模块和技能优秀模块,在这样一个公共知识平台的基础上主要培养学生从事机电类岗位的基本能力。0.5是指在第四学期进行专业拓展能力模块的学习,即学生根据自己的兴趣和就业意向自行选择三个就业方向的一个,进行该方向一系列知识和技能领域的学习。1是指在最后一年,学生根据各自选择的专业方向到对口的企业进行更有针对性地进行技能培训,并顺利完成顶岗实习。 2.2 推行“教学做一体化”教学模式 在分方向教学的课程学习中,部分课程专业性强,如没有合适的实训载体,学生难以实际掌握该专业技能,因而在合作企业的帮助下建设了两个校企合作共建实验室,在这里实现了部分课程理论教学和实践教学一体化的教学模式,通过以具体的工作任务为中心,实际操作为载体。使学生在实际训练中得到了知识和技能的培养,提升了学生的职业素质。并有企业技术人员担任课程的部分授课任务,使学生所学知识与企业的实际需要实现了“零距离”接轨。 2.3 实行“双证融通”式课程教学 高职教育的特点是突出学生职业技能的训练,培养学生的职业实践能力。而国家在长期对各行业生产一线和生产过程职业技能的总结过程中,形成了一套完备的各行业职业资格标准。所以参照行业职业资格标准,进行课程体系的改革和课程内容的重组,有助于提升学生的优秀竞争力。这种以“双证书”为目标,构建以职业能力为主线的教学内容和教学环节,将“双证书”教育融入教学全过程,使学生在学习相关课程后可直接参加职业资格证书考试,我校机电一体化技术专业学生在学校期间可考取维修电工(中级)证书和机电一体化技能认证。 3 结语 以服务为宗旨,以就业为导向,走产学研结合的发展道路,是国家对高职院校办学方向的科学定位。通过对胶东半岛人才市场需求的深入调查研究,培养特色鲜明的机电一体化技术专业人才适应区域经济发展的人才需求,不仅契合高职院校的服务定位,而且提高了毕业生就业对口率,真正实现了学校与企业的“零距离”接轨。 机电一体化技术研究:浅谈煤炭机电一体化技术在我国的应用 摘要:机电一体化技术是微 电子 技术向传统机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、 计算 机技术、信息技术等为一体的新兴综合技术。它是 企业 信息化的重要支撑技术,是矿山综合自动化的基础。机电一体化技术在煤矿采、掘、运装备的应用和推广,极大地提升了我国煤矿生产的综合实力,为实现高效、安全、洁净、结构优化的煤炭 工业 生产打下了扎实的基础。本文对煤矿机电一体化技术在我国的应用进行阐述。 关键词:煤矿 机电一体化技术 0 引言 我国自造的煤矿机电一体化设备都具有智能化、程序化、信息化的特点,以及设备体积小、操作、维护方便、保护齐全、性能可靠等优点。从1970年我国自行设计制造和装备的第一套综合机械化采煤工作面在大同矿务局试验起,我国的机电一体化技术开始萌芽。到上世纪80年代后期,我国综合机械化采煤取得了空前的 发展 ,大大推动了我国的煤矿机电一体化技术的进程,采煤机已由液压牵引向电牵引发展。到了上个世纪90年代中期,在原有的研究成果上,又开展了采运支机械微机监控、故障诊断的研究和支架电液微机技术应用的研究,并研发了大功率电牵引采煤机。而进入21世纪后,我国煤矿机电一体化技术的研究和应用领域均有重大突破,在煤矿安全生产监控、大型固定设备的后备保护等方面已取得了喜人的成绩。然而,与国外的先进采煤国家相比,我国的煤矿机电一体化技术发展尚有一定差距,并且煤炭工业相对机械、电子、航天、轻纺、化工、铁道、冶金等行业起步晚基础薄弱,在开发水平、应用范围、投资规模、技术人才和管理水平方面均有较大差距。 1 机电一体化技术的应用实践 1.1 矿井安全生产监测监控系统中的应用 矿井安全生产监控系统是最能体现煤矿机电一体化的技术之一。我国监测监控技术应用较晚,20世纪80年代初,原国家煤炭部组织了对国外煤矿监控技术进行大规模的考察和引进工作,此举大大促进了国内监控技术的发展。先后从波兰、法国、德国、英国和美国等引进了一批安全监控系统(如dan6400、tf200、minos和senturion-200),在部分煤矿中应用;在引进的同时,通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况,研制出kj2,kj4等系统并通过了鉴定。20世纪90年代以来,紧跟世界监测监控系统的发展潮流,我国自行研制开发出了一批具有世界先进水平的监控系统,如煤炭 科学 研究总院重庆分院的kj90系统、煤炭科学研究总院常州自动化研究所的kj95系统等,它们的主要特点是:测控分站的智能化水平进一步提高;具有 网络 连接功能;系统软件采用了windows操作系统。同时,在“以风定产,先抽后采,监测监控”12字方针和煤矿安全规程有关条款指导下,规定了我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统。自此,大大小小的系统生产厂家如雨后春笋般的不断出现,不仅为各煤矿提供了更多的选择机会,且促进了各厂家在市场竞争条件下不断提高产品质量和服务意识。经过多年的实践表明,安全监测监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用。 对我国现有煤矿监测监控系统及配套传感器等设备的现场应用效果进行综合评价,煤炭科学研究总院重庆分院的kj90、天地科技股份公司常州自动化分公司的kj95、煤炭科学研究总院抚顺分院的kjf2000和北京瑞赛公司的kj4,kj2000等系统无论在软硬件功能、稳定性和可靠性、专业技术服务能力、企业性质和生产规模等方面基本代表了我国煤矿监测监控系统的技术水平。 1.2 矿井提升机中的应用 矿井提升机是一种实现机电一体化较好的矿山大型设备,全数字化,交、直流提升机。特别是内装式提升机,从结构上将滚筒和驱动合为一个整体,大大简化了机械结构,是典型的机电一体化设备,充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体。全数字提升机高度可靠,具有可重复性故障寻址、完整的诊断设施和自诊断功能,以及简单而快速的通信功能;它采用总线方式,大大简化电气安装;硬件配置简单,互相兼容,零备件少;可以方便地实现软启动、软件控制和改变瞬间加速度。 在我国“九五”计划期间,国产全数字化直流提升机已成为各煤矿提升机的首选机型。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化直流提升机的优秀部分ascs是由双cpu构成的 计算 机系统。除此之外,我国还用simadynd和s7研制成功了第一台交-交变频器供电的交流提升机。2000年11月,该系统在焦作古汉山矿投入运行,情况良好。提升机由于采用了计算机技术,其安全保护系统更为完善。该系统的主要特点是:采用两台计算机装置,每台都有自己独立的测量、传感装置和数据处理系统。这两台计算机同步工作,互相检测,互为备用,对提升行程实现直接测量和间接测量容器位置相结合的方式,对两者进行比较、校正,实现行程自动控制。由于采用了计算机对安全回路、制动回路、电源和驱动回路进行实时检测,实现故障记忆,因此极大地提高了提升机安全性能。 1.3 井下带式输送机中的应用 在我国“八五”计划期间,通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施,极大地提高了带式输送机的技术水平,煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品的研发也取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内此项技术的空白,并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发,成功的研制了多种软起动和制动装置以及以plc为优秀的可编程电控装置、驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器,目前我国已经自行生产制造了多个品种和多种类型的带式输送机。 2 结束语 随着煤矿生产不断向深部水平 发展 ,对控制水平和规模的要求越来越高,从而又加速了机电一体化技术的发展和进步,目前各种高新技术的发展,如 网络 、光纤、人工智能及生物工程等高新技术已渗入到机电一体化技术之中,使机电一体化产品功能更强大、性能更优越,使机电一体化产品功能越来越强,智能化程度也越来越高,因此采用新的机电一体化技术装备的煤矿,能够使 企业 获得更加显著的技术、 经济 和社会效益,这也是一个煤矿企业循环促进不断发展的过程。 机电一体化技术研究:关于机电一体化技术及其应用研究 摘要:讨论了机电一体化技术对于改变整个机械制造业面貌所起的重要作用,并说明其在钢铁 工业 中的应用以及 发展 趋势。 关键词:机电一体化 技术 应用 1 机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微 电子 、控制、 计算 机、信息处理等多学科的交叉融合,其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展,其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、 网络 化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 1.1 数字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础,如不断发展的数控机床和机器人;而计算机网络的迅速崛起,为数字化设计与制造铺平了道路,如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 1.2 智能化 即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在cnc数控机床上增加人机对话功能,设置智能i/o接口和智能工艺数据库,会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展,为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 1.3 模块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元;具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样,在产品开发设计时,可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 1.4 网络化 由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品,现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能,利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统,使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处,因此,机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。 1.5 人性化 机电一体化产品的最终使用对象是人,如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要,机电一体化产品除了完善的性能外,还要求在色彩、造型等方面与环境相协调,使用这些产品,对人来说还是一种 艺术 享受,如家用机器人的最高境界就是人机一体化。 1.6 微型化 微型化是精细加工技术发展的必然,也是提高效率的需要。微机电系统(micro electronic mechanical systems,简称mems)是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路,直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针,1988年美国加州大学berkeley分校研制出第一个微电机以来,国内外在mems工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展,开发出各种mems器件和系统,如各种微型传感器(压力传感器、微加速度计、微触觉传感器),各种微构件(微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等)。 1.7 集成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合,又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率,应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次,使系统功能分散,并使各部分协调而又安全地运转,然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来,使其性能最优、功能最强。 1.8 带源化 是指机电一体化产品自身带有能源,如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能,因而对于运动的机电一体化产品,自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。 1.9 绿色化 科学 技术的发展给人们的生活带来巨大变化,在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以,人们呼唤保护环境,回归 自然 ,实现可持续发展,绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求,机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境,产品寿命结束时,产品可分解和再生利用。 2 机电一体化技术在钢铁 企业 中应用 在钢铁企业中,机电一体化系统是以微处理机为优秀,把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来,采用组装合并方式,为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件,增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面: 2.1 智能化控制技术(ic) 由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点,传统的控制技术遇到了难以克服的困难,因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等,智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面,如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢———连铸———轧钢综合调度系统、冷连轧等。 2.2 分布式控制系统(dcs) 分布式控制系统采用一台中央 计算 机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的 发展 ,分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制,而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能,成为一种测、控、管一体化的综合系统。dcs具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。dcs是监视集中控制分散,故障影响面小,而且系统具有连锁保护功能,采用了系统故障人工手动控制操作措施,使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比,其功能更强,具有更高的安全性,是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 2.3 开放式控制系统(ocs) 开放控制系统(open control system)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持,按此标准设计的系统,可以实现不同厂家产品的兼容和互换,且资源共享。开放控制系统通过 工业 通信 网络 使各种控制设备、管理计算机互联,实现控制与经营、管理、决策的集成,通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联,实现测量与控制一体化。 2.4 计算机集成制造系统(cims) 钢铁 企业 的cims是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体,用以实现从原料进厂,生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化,但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理,难以适应 现代 钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产,质优价廉,及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存,加速资金周转,实现生产、经营、管理整体优化,关键就是加强管理,获取必须的 经济 效益,提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在20世纪80年代已广泛实现cims化。 2.5 现场总线技术(fbt) 现场总线技术(fied bus technology)是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术(如4~20ma,dc直流传输)就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致dcs的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表,如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化plc(programmable logic controller)和现场就地控制站等的发展。 2.6 交流传动技术 传动技术在钢铁工业中起至关重要的作用。随着电力 电子 技术和微电子技术的发展,交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性,电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动,数字技术的发展,使复杂的矢量控制技术实用化得以实现,交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎,应用不断扩大。
自动控制理论论文:基于控制系统分析的自动控制理论课程建设及实践 [摘要]自动控制理论课是电类专业的基础课程,在课程设置和学生培养中占有重要地位。利用控制理论基本思想,指导该课程的建设过程,分析了教学过程的系统构成特性、制约因素及相应的解决方法。通过多年的教学实践,取得了较好的教学效果。 [关键词]自动控制理论;系统分析;反馈;课程建设 0 引言 深化教学改革,提高教学质量,强化素质教育是当前高等学校教改的重要主题,而更重要的是教育思维模式的更新与变革。 所谓“教有法无定法”,但每位肩负“传道、授业、解惑”职责的教师都希望收到事半功倍的效果。在专业课自动控制理论多年的教学工作中,笔者也在不断理解社会发展变革对其的新要求,调整具体的授课思路与方法,摸索新的教学策略。本文将控制理论恰当地应用到自动控制理论教学之中,采取反馈控制手段,在教学实践中,有效地提高教学质量。 1 课程特点及控制系统结构 自动控制理论课程是电气类、机电类专业的一门理论性很强的专业基础课,在学生培养过程中占有重要的地位,一般都在大学三年级第一学期或第二学期开设。这门课有其自身的特点,如知识系统连接较为紧密、计算性强、作图方法多;课程中知识点多且抽象,而且对数学基础要求较高,涉及到的数学知识包括高等数学、线性代数、积分变换、复变函数等;与工程实际联系较为紧密。在教学中必须要遵循由浅入深、从易到难的规律,对先修课程应有一定程度的理解,并在此基础上以系统的、整体的观念实施教学。 控制系统按照有无反馈可分为开环系统和闭环系统。开环系统输出量对系统的控制量不产生影响,即信息单向流动;而闭环系统中,不仅存在着输入对输出的前向控制作用,输出同时对输入产生反向的影响,即在系统中,信息形成双向闭合回路。反馈控制是一切闭合系统自动控制的精要所在,任何系统只有根据反馈信息才能比较、纠正和调整它发出的控制量,从而实现对被控对象的有效控制,达到预期的目的。 在教学过程中,教师与学生之间的“教”与“学”的过程显然不能用单向信息传递来描述,否则授课与教育的过程变成了被动的接受过程。而一直强调的互动与调研正是信息的双向交流,也就是反馈控制的应用。如何正确地应用反馈控制理论,合理地设置反馈环节和控制环节,以提高课堂效率、提升教学质量,正是要讨论的问题。 2 课程建设中的系统结构分析与对策 下面结合控制系统的一般分析与设计过程和自动控制理论的教学实践来分析教学的各个环节,运用控制理论制定对策,指导教学过程。 2.1 被控对象分析和目标制定 控制系统设计首先是要掌握被控对象的特点,抓住主要矛盾,进而制定明确而又实际的控制目标。过低的目标失去了控制调节的意义,过高的目标又会增加控制成本。作为授课教师,面对的研究对象是自动控制理论课程和学生(称为基本被控对象),目标是合理地利用课上及课余时间让学生在短时间内掌握基础知识,提高应用能力;而作为教学管理者,其研究对象是包括教师和基本控制对象在内的广义被控对象,目标是排除多方面干扰的影响,适应社会发展的需要,合理利用教学资源,培养具有较强竞争力的学生,同时打造具有鲜明特色的专业课程。 由于课程开设在公共基础课之后,大多学生在先修课程中习惯了定量化、精确化的分析方法,而疏于用物理概念进行系统定性分析,特别是如何针对实际系统存在的问题,采取相应的分析和设计更是他们在学习方法上的薄弱之处。自动控制理论课程定性分析与图示解释较多,在传统的教学过程中,一般都是按照教材的自然顺序按部就班地进行讲解,并且课堂授课中,教师需在黑板上做大量的数学分析推导,绘制大量的曲线,因此课堂教学往往是索然无味的公式推导、定理证明和手工绘图。在实验教学环节中验证型实验多,设计型实验少,甚至存在“一键式”实验,这样难以锻炼学生的设计能力,对于学生自学能力的培养、设计能力的开发都存在着极大的阻碍作用。 对授课具体内容而言,自动控制理论主要研究的负反馈系统,包括系统的分析和设计两大方面,理论知识学习的目的是系统设计,而系统分析是设计的基础。分析与设计都是围绕稳定性、快速性和准确性三方面展开。分析方法主要是时域分析法、根轨迹法和频域分析法,分别从时域、复域、频域等不同的角度分析同一个控制系统,但最终归结于时域性能分析。 由此就清楚地勾勒出研究对象的轮廓,在这个基本轮廓之下展开教学,根据课程、学生及教师的特点,抓住了课程的关键,用统一的思想将课程内容融会贯通,教、学、辅联成一体,有助于学生加深对学习目的的认识,掌握知识体系,提高学习效率,同时也有利于管理者从整体上把握课程建设。这正是控制理论系绕性观点的体现。 2.2 反馈环节设置 反馈是控制理论的基础和精要所在,任何系统只有通过反馈信息,与预先设计的目标进行比较,利用二者形成的偏差不断调整,才能产生有效的控制,形成一个信息传递的闭合回路。没有反馈信息的非闭合回路或者反馈信息过于粗糙甚至错误的闭环系统,都不可能实现预期控制。 在教学实践中,反馈监测点的设置和反馈信息的提取与处理应遵循点面结合的原则,即既要考虑与多个控制目标(学生培养、教师队伍、课程建设)相关的评价指标的设计,又要兼顾评价、反馈量提取的可行性,同时要重点关注制约控制效果的关键点,并在反馈信息综合中加以不同权重。对于反馈信息的获取主要通过3个方面,如图1所示,并形成三环反馈控制,及时调整教学中出现的各种偏颇。 内环反馈信息来源于课堂教学。教师在充分备课、清晰讲解的基础上,加强和学生的互动与交流,收集学生对该课程的反馈信息,及时对课程教学进行调整。课堂学生反应最能直接地体现教学效果,可以通过观察学生的目光、给出适当的提问、采取启发式与联想式讲解、提供一定的讨论和练习等不同方式来收集学生的反馈信息。根据控制理论,内环反馈控制对于系统的调节最为直接,因此授课教师应采取多种手段,激发学生的学习兴趣和参与意识,给学生创造一个相对轻松的心理环境,以便更多地获取真实反馈信息,使课堂信息由单向传递变成双向传递,形成闭环调节,提高课堂效率。中环反馈信息来源于学生定期的网上评教和教学督导意见。发挥网络平台作用,通过设置学生信息反馈平台和网上评教系统,鼓励学生将自己在学习过程中遇到的问题、对各个教学环节的意见和建议反馈给教研室或者教师本人。同时结合教学督导的意见,对授课过程加以优化。外环反馈信息来源于最终的考试成绩以及课程结束后的教学研讨。尽管考试成绩不能说明一切问题,但通过考试过程及试卷分析,可以发现学生在学习该课程中存在的共性问题;通过教学形势分析和教学方法研讨可以掌握社会知识需求,同时达到取长补短的目的。 2.3 干扰分析 控制系统中,干扰不可避免,并且直接影响控制效果,因此干扰抑制问题是控制系统分析的一个重要内容。在控制理论中通常可以采用预测和补偿的方法削弱其对输出的影响。在这里,需首先分析干扰及不确定因素的产生。在该系统中,人(教师、学生、管理者)是主要的系统组成部分,个人的差异性,必然导致信息传递过程中的不确定性。如,学生基础知识、教师知识结构与研究兴趣、反馈信息的客观表现、管理决策的执行差异等等都是客观存在且随机变化的。应重点关注整体的不确定,并做好相应的“补偿”准备。首先了解学生预备知识的掌握情况,是否需要补偿。课程中涉及到的数学知识很多,如积分变换、拉普拉斯变换、复变函数等等,但所需知识点相对较孤立,因此可以利用较短时间进行“突击培训”。实践证明,适当的“基础知识补偿法”对于课程重点、难点的讲解具有良好的辅助作用,教师和学生都减轻了压力;其次是课堂干扰补偿。课堂上的互动是必要的,既可以调节课堂气氛,又有利于信息的双向沟通。但不能以点带面,让片面的反馈信息占据主导地位。课堂上提问式讲解,教师总是希望得到正确的回应,但不可将个别回应作为学生全面掌握知识的反馈信息。因此要剔除这种期待已久的“特殊喜讯”,注意观察大部分学生的反应和课堂情绪,排除干扰;第三是排除评价干扰。来自学生、督导、同行等方面的评价是系统中重要的反馈信息,为避免个别的不公正评价,需设置信息过滤机制,过滤掉带个人感情成分的“奇异值”,对来自不同方面的反馈信息加权处理。当然这个过程应以学生反馈信息为主,其他方面反馈为辅;最后是执行干扰补偿。在一个完整的教学计划执行过程中,教师是策划者和执行者。但教师水平、教学经验甚至责任心的差异,都可视为一种干扰,都可能影响教学效果。因此适当的教学示范课、教学基本功训练、定期的教研组讨论、教学方法交流都是必要的补偿方法。 2.4 控制调节制定 控制调节主要考虑两方面:一是教师的作用,二是教学管理者的作用。 教师方面。强调信息的双向流动,要达到学生掌握教师传授的知识、方法这一目的,因此教师应该成为驾驭课堂、掌控知识的角色。授课教师要精心设计每堂课,特别是绪论的讲解。作为控制论的入门课程,必须要让学生在首次接触课程的同时,将一个异常开阔的视野展示在他们面前,而不是让其产生这仅仅是公式推导、纯粹理论堆积的错觉,进而刺激学生求知、探索的兴趣和激情。鲜活生动的应用实例,具体的视频展示是冲击和震撼学生这种发散思维的最好手段。需要摒弃传统教学中发展历史的简单罗列,取而代之的是声情并茂的图文、视频展示,既融入了大量专业信息,又激发学生的兴趣,取得了事半功倍的效果。此外,通过适当的教学经验交流、教学方法讨论,使每位任课教师在熟知教学内容的基础上,培养教师运用适当方法,调控课堂气氛,激发学生热情的课堂应变能力。 管理者方面。教学管理者除关心教学效果外,更要关心如何打造一门精品课程,如何培养一支精干队伍。因此其调控行为相对要宏观,在控制理论课程建设过程中,主要从以下几方面着手调控。 1)教学实验环境改善。作为重要辅助手段的实验教学在课程建设中作用不容忽视,除了更新实验设备之外,更注重实验内容的更新。通过增加开放性实验、设计型实验、自主开发型实验,开阔学生视野,锻炼实践能力。 2)教学计划适时调整。尽管目前学时压缩是个大的趋势,控制理论课程同样受到影响,但对于基础内容、经典方法的学时不能压缩。通过更新教学内容、编写适合自己专业的特色教材,合理使用多媒体教学手段,使教师和学生在教与学的过程中都做到得心应手。 3)建立一定的奖惩激励机制。结合学生评教、教学督导及教研室评价,对课程综合打分,并对教学成绩突出的教师给予一定的物质和精神奖励措施,激发教师的教学投入热情,营造积极向上的竞争气氛。 3 结束语 在多年自动控制理论教学实践中,笔者对“控制理论”学以致用,在充分分析课程特点、考察教学过程的基础上,利用控制理论基本思想,发挥专业优势,分别针对目标制定、反馈设置、干扰抑制、控制手段等方面找到教学活动的对应环节,摸索出适合电类、机电类专业学生学习的教学方法。同时,对其他课程体系建设具有一定的借鉴作用。 自动控制理论论文:自动控制理论有效教学方法探索与实践 摘 要:自动控制理论课程涉及自动控制系统分析与设计的基本理论和基本方法,其特点是概念抽象、术语多、数学成分大、工程实践性强,要求该课程在教学方法上进行探索。研究并探索了该课程基于认识论和方法论的有效教学方法,经过近几年的探索与实践,教学效果良好,可为提高该课程的教学质量和进行有效的课堂教学提供参考。 关键词:自动控制理论;有效教学;探索与实践 自动控制理论课程是支撑我校导航、制导与控制国家重点学科的主干课程,自1959年起即为测控工程专业学员开设,目前已面向全院本科学员,是全院性的专业基础课,选用胡寿松教授主编的《自动控制原理(第五版)》教材。 自动控制理论课程综合性强、知识覆盖面广、基本概念和术语多,数学推导多。它不仅要求学生有扎实的高等数学、工程数学、复变函数、模拟电路、电工技术等课程基础知识,而且还要有较强的计算能力和工程素养。特别是随着控制技术的迅速发展,课程内容不断丰富充实(教材的第一至六章和第八章),讲授对象也日渐广泛,而课程学时却一再压缩(课内60学时),要求也越来越高,并且所选用教材的内容特点往往使学生因缺乏工程实践,缺乏对实际控制系统的感性认识而感到内容比较抽象,知识点分散、公式多、推导多,进而影响学习效果。总之,课程标准和教材内容的特点让学员感到难学,教员感到难教。该课程的改革和建设是全面提高专业课教学质量的基础,促进学科发展的关键。为提高教学效果,促进“指技合一”复合型军事人才培养,我们对该课程的有效教学方法进行了探索实践。 1 基于认识论和方法论的教学方法探索 1.1 从定性到定量、再到定性的分析思路 人类认识自然、了解自然,总是遵循从定性到定量、再到定性的这一规律,这种过程也是认识论所倡导的规律。自动控制理论课程的目的是让学员掌握控制的基本概念,并能够对实际的控制系统进行分析、设计。理解控制的概念比较容易,但要实施恰当的控制则比较难。在课程教学过程中,我们经常强调从定性到定量、再到定性的这一认识过程,帮助学员掌握整个课程的分析、学习思路,从总体上把握教材的内容,取得了较好的效果。 例如,对于一般自动控制系统的控制原理分析是定性分析,但是光知道自动控制的基本概念和原理是远远不够的,一个实际的系统要能够进行工作,必须对它进行定量分析,也就是要分析其稳定性、准确性和快速性指标。为了达到定量分析的目的,必须对系统建立模型,这个模型就是数学模型,包括微分方程、传递函数、结构图和频率特性,正好是教材第二章和第五章的内容。数学模型是实施定量分析的基础,有了模型并能够对其进行求解(拉普拉斯变换和反变换)的基础上,我们就能够对系统进行定量的认识。例如对快速性的认识,是通过对一阶系统和二阶系统的性能分析来建立起动态性能指标;对于稳定性的认识是通过线性系统稳定的充要条件和劳斯—赫尔维茨判据、奈氏判据、对数频率域稳定判据来进行的;对于准确性的认识是通过终值定理和静态(动态)误差系数法求稳态误差来进行的。 学员在学习过程中,喜欢对系统进行定量分析。因为定量分析有公式,计算简单,容易得出结果;而定性的结论,多属定量分析的结果、文字性结论以及相关的描述性结论。为此,我们在教学过程中强调,定量分析比较容易,难的是从定量分析上升到定性的结论和定性分析上去,也就是对这些定量的公式、结果的分析。例如,稳定性与参数之间的定性的关系;动态性能指标与系统参数之间的变化关系;稳态误差随系统参数变化如何变化;稳定性、稳态误差和动态性能指标与系统参数变化之间的关系;高阶系统增加闭环零点和闭环极点对系统有什么影响等。 1.2 从开环系统分析闭环性能的策略 控制的优秀思想是反馈,反馈就可使一般的开环系统变成闭环系统。因此,系统的开环与闭环之间存在紧密的联系,一般来说,开环系统容易分析和理解,也容易获得其数学模型,因为开环系统一般是由各种典型环节组成的,可以很方便地求得开环系统的零点和极点。因此,为了分析系统的闭环性能,常常从开环系统传递函数、开环性能出发来研究和分析。 例如,为了分析闭环系统的稳定性,劳斯判据需要知道闭环特征方程,而闭环特征方程正好是1+Gk(s)=0,其中Gk(S)就是系统的开环传递函数;而用奈氏判据直接通过开环幅相特性曲线Gk(jw)就可判别系统的闭环稳定性,也是从开环传递函数出发的。分析系统的稳态误差时,对于型如tm或其线性组合的输入来说,可直接通过对开环传递函数的型别v和开环增益k来得到静态误差系数从而算出稳态误差。绘制根轨迹时,由1+Gk(s)=0可推导出根轨迹方程,最终可直接采用开环传递函数Gk(s)来绘制闭环根轨迹,并根据闭环根轨迹分析系统的动态性能、稳态性能、稳定性等信息。 从开环系统分析闭环性能的策略可以帮助学员掌握各种分析方法的出发基点和分析目的。由于自动控制理论课程概念、术语多,从什么条件出发分析系统的什么性能在学员学习过程中经常引起混淆,往往课程教学已经结束了,学员还不知道用什么传递函数来绘制什么(开环、闭环)系统的根轨迹,用什么传递函数来计算(开环、闭环)系统的稳态误差。诸如此类,不一而足。 1.3 从对控制系统的要求出发整体把握教学内容 自动控制理论课程内容繁杂,基本概念、定义、术语、公式多,学员难以从整体上把握课程的全貌,难以建立课程知识体系之间的内在联系,大部分学员只有靠机械记忆来掌握课程内容。在教学过程中,我们通过从控制系统的一般要求出发,将课程体系有机联系起来,收到较好的效果。 对自动控制系统的一般要求是“稳、准、快”,因此对控制系统进行分析就是对这三个字进行分析,即分析系统的稳定性、准确性(稳态误差)和快速性(动态性能指标)。首先要求知道它们的准确含义,其次要采用合适的分析方法。分析方法最直观的是时域分析法(第三章);其次是在系统参数发生变化的时候,系统的性能如何变化,可采用根轨迹法进行分析(第四章);除此之外,如果系统的输入是正弦波,对系统的分析可采用频域法进行(第五章);如果系统的性能不符合要求,则必须对系统进行校正(第六章)。 当然,对于每一种分析方法,其分析特点和目的也不一样。时域分析可提供时域指标的全部信息;根轨迹法分析具有时域分析的特点,但它可以提供系统参数发生变化时的闭环系统的根的分布情况,从而可以分析系统的时域指标;而频域分析由于方法的特点,可以分析系统的稳定性和稳定裕度,但不能提供直观的时域指标。 1.4 线性叠加的思想 自动控制理论讲授的主要是经典控制理论,研究对象是线性定常系统,其主要特性是叠加性和均匀性。在系统分析过程中,经常采用的策略是叠加。从一般的多输入产生的输出是采用叠加原理,到开环对数幅相特性曲线的绘制也是将幅频特性相乘变成对数幅频特性的相加从而简化运算。对系统进行校正的时候,串联校正采用的是线性叠加,而反馈校正不具有叠加性,但通过进行一定的简化,最后进行反馈校正进行设计时,也是通过近似的线性叠加的办法。因此,叠加的思想在课程中运用得相当普遍。 2 教学实践体会与教学效果 2.1 多从工程的角度进行教学 自动控制的基础是微分方程的求解,但精确求解微分方程却不是本门课程的重点。自动控制理论是从工程实践中发展并提炼出来的。因此,虽然求解微分方程具有逻辑严密性和精确性,但数学特性却不是该课程的主要特性,在教学过程中应该强调的是其工程性。它的工程性主要体现在几个方面。一是近似、简化的方法,例如对非线性系统的小偏差线性化法近似成线性系统,这种近似在工程上是应用得非常多的,也是非常有效的,在一定程度上能够满足工程的需要;再例如在一定条件下将高阶系统简化为一阶或二阶系统。二是大量公式的推导过程应该注重工程背景,而不能从纯数学的角度出发进行推导教学,严密的数学推导并不是本课程的主要目的,即不能将本课程讲成一门纯数学的课程,而应该从工程的角度出发,充分利用简化、近似、适用范围等工程使用条件,对相关知识点进行讲授。 2.2 适当强调控制系统的设计 自动控制理论课程的目标有两个:一是控制系统的分析;二是控制系统的设计。我校所选用的教材是以控制系统的分析方法为主线,在控制系统的分析方面内容比较详尽,各种分析方法都有介绍,知识点成体系,但对控制系统的设计则讲得较少,也就是注重基础知识的讲授,而忽略如何利用分析方法进行控制系统设计。学员学完该课程之后,掌握了许多控制系统分析的方法,但对实际控制系统的设计基本没有思路,总感觉无从下手。 为此,在教学过程中,笔者强调基础分析方法的同时,引入另外一条控制系统设计的主线,以一个导弹控制系统仪器为例,从其控制原理、数学模型、时域响应分析、根轨迹分析、频域分析以及频率域校正方法出发,对该仪器系统进行分析与设计,既增加了学员学习相关知识的积极性,又提高了教学效果和学习效果。 此外,原教材的知识内容在控制系统的设计方面虽然篇幅较少,但是涉及相关设计的内容都已经融合在相关知识点中。比如对一阶、二阶系统的参数分析与调节,对系统开环增益的调节作用等,实际上对被控对象或系统增益的调节已经是系统设计的内容了。事实上,自动控制理论的发展在相当长的一段时间内都是对系统的参数进行调节。如果参数调节不起作用,则需要采用校正方法来改善系统的性能。 值得注意的是,过多地强调系统设计的内容会牺牲对基本理论与方法的教学。引入以实际控制系统的设计这条主线,应当处理好基本理论方法与应用之间的关系,注意把握基本理论方法与应用之间的“度”,这个“度”就是在不牺牲课程内容体系、知识体系完整性的前提下,适当增加设计方面的内容。 除此之外,对教学内容进行整合和精选,引入Matlab编制的辅助教学软件等措施,也在教学过程中得到了有益的尝试。 3 结束语 近三年来,在自动控制理论课程的教学过程中,采用基于方法论和认识论的有效教学方法的探索和实践,与以往的教学情况相比取得了明显的教学效果。有学员说,通过这样的教学方法,我们很容易理解课程的内容体系,知道该掌握哪些知识,哪些是重点,哪些是难点,能够从总体上把握经典控制理论的全貌。对于青年教员来说,通过这样的实践,能够让他们尽快地理解掌握课程体系和内容,尽快帮助他们成长为一名合格的自动控制理论课程教员。当然,随着自动化技术的飞速发展,为了能够适应新时期对人才培养的需要,必须加强自动控制理论课程的教学改革和探索,不断地更新和完善教学内容,改进教学方法,将自动控制理论课程的教学推向一个新的高度。 自动控制理论论文:浅析自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用 摘要:采用先进的热工自动化产品后不但可大幅度提高电厂的安全性,避免出现非计划停炉停机的重大事故,而且可极大地提高电厂的经济效益。本文对自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用进行了探讨,仅供参考。 关键词:热工自动化;控制;火电厂;应用 一、自动化控制理论概述 1、自动控制理论简介 当前,自动控制理论经历了现代化控制理论到智能控制理论的发展,已经成为自动控制科学的优秀。根据不同的条件,可以将自动控制系统进行不同的分类,如按照其控制装置的不同,分为模拟式的常规控制以及计算机控制两种。其次,从是否有反馈上来说,可以分为开环与闭环两种控制系统。最后,从设定值是否是固定的这一角度来说,又可以分成是随动以及定值控制系统。 2、火电厂热工自动化的主要内容和应用现状 如今,各个领域的企业单位都开始在追求自动化,将热工自动化控制系统应用到电力企业中,可以促使其更好更快的发展。具体来讲,热工自动化控制包括诸多方面的内容,比如自动检测、自动控制、自动报警以及自动保护等。自动检测指的是利用自动化仪表可以独立测量热力过程中的热工参数,比如温度、压力、流量以及成份等,在这个过程中,是不需要工作人员参与的。通过应用自动检测,可以将火电厂工作中存在的各种问题及时找出来,采取一系列的措施进行处理,结合检测情况来合理调整火电厂机组的运行。 自动控制指的是利用自动控制装置来自动运行和调节火电厂机组中某些过程和设备,促使机组可以更加安全稳定的运行,另外,经济性也可以得到提高。这种操作是严格依据拟定的步骤和条件来进行的,因此也有人将其称之为顺序控制,主要在机组的启停、运行以及事故处理中应用顺序控制。生产设备的具体情况以及运行要求决定着顺序控制的步骤和每一个环节的内容;结合操作次序和条件,来合理编制顺序控制的流程,它的实现是由自动装置来完成的。控制装置除了具备基本的联锁保护功能之外,还需要具有一定的逻辑判断能力。当完成了某一项操作之后,需要标明已经实现了本步骤操作,方可开始下一步操作,否则,就需要将操作顺序进行中断,然后报警。自动报警指的是如果在机组运行中无人控制,如果不慎偏离了相关参数控制,就可以自动对工作人员进行提示,采取一系列的调整措施,来降低重大故障和事故的发生几率。随着时代的发展和进步,机组容量越来越大,那么热力系统的复杂程度也越来越高,操作控制的难度较大,需要具备更高质量的自动保护。具体来讲,自动报警主要应用于高低水位、超温超压以及事故状态等方面。 自动保护指的是如果热工参数超过了相关标准,或者是设备运行条件不符合相关要求,那么就可以自我修复和控制机组设备,为了避免发生更加严重的事故,还可以停止设备的运行。在衡量供电质量方面,非常重要的一个指标就是电的频率,那么就需要汽轮机具备的转速自动调节系统具有较高的性能,这样才可以控制电频率,使其不超出相关的精度范围。在锅炉的实际运行中,需要有一些参数来将锅炉的工作状况给有效的反映出来,保证其不超出相关的规定范围,或者在变化中呈现一定的规律。 通过调查分析发现,如今我国各个发电厂也在开始进行技术改革工作,火电厂的自动化程度越来越高。在自动装置方面,我国传统采用的组装仪表已经发展为先进的数字仪表,系统控制设备也得到了快速发展,通过一些小型计算机可以有效的监督和控制机组的运行,通过CRT来显示监督结果,这样就可以在很大程度上提高它的监控水平。在应用控制和热工保护方面,也取得了一系列的成绩,在火电机组控制系统发展中,非常重要的一个方面就是开始采用协调控制系统,我国也开始将注意控制系统应用到大型发电机组和引进的发电机组中。通过这些技术革新,促使我国电厂热工自动化控制得到了更好的发展。 二、DCS的主要发展方向 1、自律分布式系统结构 在火电厂热工发展过程中,非常重要的一项控制系统就是自律分布式控制系统,这种系统可以满足自律可控性,又可以满足自律可协调性。自律可控性指的是如果有问题或者故障出现于系统中的任何一个部件系统,那么其余系统除了可以自我保护,还可以控制自身系统;自律可协调性指的是如果有问题出现于任何系统中,企业系统就可以对自身工作状态进行协调控制。相较于目前的DCS,自律DCS具有很大的差异,目前主要有层次分布型系统和水平分布型系统两种,如果有问题出现于前者的上位子系统内,调节功能是无法由下位子系统来完成,但是下位子系统可以进行局部控制,这样自律控制性就得到了实现;后者的部分子系统中出现了问题,并不影响到其他系统的正常工作,但是在这种情况,信息无法在各个系统中实现交换,这样虽然协调性可以实现,控制性却无法满足。如果采用传统的集中式系统,因为控制器只有一个,那么就会出现诸多问题。 2、EIC综合技术 EIC分别是三个装置的简称,分别是电气控制装置、仪表控制装置和计算机控制装置,在传统的发电控制中,这三个装置都是独立的,安装也是分别进行的,而如今随着科学技术的革新,国家开始应用了EIC综合技术,有机结合了三种装置,在规划时,可以由DCS来统一进行;在未来一段时期内,还需要进行深入的研究,从配套软件和硬件方面来努力,并且设计相关的编码,应用到综合系统组,来提高综合技术的控制能力。 3、现场总线 通过研究发现,在DCS发展中,非常重要的一个方向就是现场总线FB,FB作为一条重要的通信线路,由DCS所控制,可以将那些干扰以及不良影响给排除掉。通过FB可以有效连接现场的所有智能设备,比如智能变送器、智能执行机构等等,这样控制电缆的数量就可以得到大大的减少,以往通过长线传输出现的各种问题也可以得到有效减少,比如信号不良、信号差异等。通过现场总线的应用,可以更好的管理系统结构,提高现场设备运行的智能化程度,更好的维护发电控制设备。 4、过程仪表控制 随着DCS的广泛使用,常规控制仪器只有较小的使用范围,目前在大型机组上设置的仪器表数量越来越少,记录表也不再安装。如今开始应用IGS,也不需要将仪表盘应用在现代中央控制室。今后一段时期的发展趋势是在FB支持下,对各种智能变送器以及智能器等进行使用,这样就可以促使仪器更好的运行;这些装置可以找出在设备运行过程中以及设备停止运行过程中所出现的任何问题,并且进行分析和解决,促使仪器在一个良好的环境内运行。在社会飞速发展过程中,环境问题日益严重,环境保护已经被提上了日程,出现了越来越多的仪器来监控发电厂污染物的排放量,但是这些设备有着比较复杂的结构,并且需要较高的造价成本,那么就会增加实际使用和维护的难度。并且因为这些技术面世不久,在专业技术人才方面还比较的缺乏,我国也没有详细介绍这些先进的仪器,国外在相关资料方面也比较的欠缺,那么就会对设备的广泛应用产生限制作用,不仅会造成大量的资金和人力的浪费,还会威胁到环境,需要引起相关人员的重视。 结束语 作为新型的控制技术,热工自动化控制具有无可比拟的优越性,发展前途光明。在使用前,合理的设计是不可少的。我们要立足国情,研发与我国现实情况相协调的热工自动化控制,提高操作性。 自动控制理论论文:自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用 摘要:在科技飞速发展的今天,热工自动化系统也得到了快速发展,逐渐实现了高速化、智能化和透明化。在火电厂中应用热工自动化控制,可以充分利用故障信息,更好的处理故障,还可以对各个控制系统进行控制,提高系统运行的稳定性。基于此,本文就自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用进行了探讨。 关键词:自动控制理论;火电厂;热工自动化;应用 一、热工自动化概述 1、概念浅析 在传统的火电厂的参数操作中,都需要人力进行测量与控制。热工自动化应用于火电厂解放了人力,在自动化控制装置、自动化仪表的帮助下,实现了对火电厂热力参数的无人直接参与、无人控制的现实,以自动化保护、自动化报警与自动化控制满足处理信息的需求。可见,热工自动化是火电厂热力参数的智能控制系统。除了人力的解放外,火电厂应用热工自动化控制也提高了保障热工设备的安全等级,避免了工作人员不必要的劳动,机组经济性与工作效率大大提升,是优化工作环境条件的重要系统。可以说,火电厂的现代化是以热工自动化为前提的。 2、热工自动化在火电厂的应用现状 新时期,各企业都在追求自动化以提高生产力、降低生产成本,实现效益的最大化。热工自动化应用于电力企业中,为电力行业注入了新的活力,也是在火电发电过程中,一步一步由无到有的过程。当前,自动保护、自动控制、自动检测与自动报警是热工自动化的重要组成。首先,自动检测。即通过自动化仪表对热工参数,例如热工环节的流量、压力温度、液位与成分等独立完成测量,排除了工作人员的参与。在火电厂运作过程中,若存在问题与不足,自动检测装置也能有效的探测到,并立刻调整火电厂运作参数。其次,自动控制。可实现自动调节与运行火电厂机组的设备或过程,保证经济性与安全性的机组运作。第三,自动报警。火电厂机组在无人参与情况下若出现参数的控制偏离,则自动报警装置将向工作人员发出警告提示,做好及时纠正、调整,避免重大事故与故障的出现。第四,自动保护。此功能在于自我控制与修整。如果设计参数无法满足实际设备运行条件或热工参数比限定值大,那么装置将自动终止工作,防止事故进一步扩大,避免不必要的损伤。 在各领域的技术革新面前,火电厂热工自动化有较大的进步。从自动装置角度分析,数字仪表在进一步的取代组装仪表的地位,系统控制设备的改善步伐也在加快。小型计算机也应用到了机组工作当中,进行控制与监督作业。CRT显示的配设,很大程度提高了监控水平。热工保护、局部应用控制也存在很大程度上的更新。在大型火电机组中,较多的应用了协调控制系统,可以说,火电厂的热工自动化控制系统是在社会科技进步下的“水涨船高”,未来火电厂的热工自动化还将有更大的进步。 二、自动化控制系统的作用 自动化控制系统是一个以控制器和网络为基础的自动化系统,理论上它们极有可能扩展更高的管理信息系统。然而事实上,DCS采用的是分布式控制系统的结构模型,它的控制器既可以采用传统的DCS控制器。也可以使用新型的PLC等其他类型的控制设备。 在自动化控制系统数年的发展过程中,积累沉淀了大量先进的算法模块。比如对于NT6000这样一个具有设备级的计算模块的系统,它的计算模块能够集中完成基本的设备控制和故障报警的功能。且该模块的网络通信单元的功能也已经能够实现,这项技术使得软件开发的效率大大提高。其中一个设备级的计算模块和0.5K的梯形图的逻辑量是相等的,如果要还有PLC来完成同样的功能,程序流程就会变得非常烦琐。PLC缺乏在下载修改,运行调试,远程诊断等方面的解决方案。由于中国开始逐步放宽电力供应以及更加重视节能降耗,对于火力发电行业的结构的调整采取了大力度的方案措施。预计在“十一五”期间就对“关小”步伐不断加速,到“十一五”的末期,一共将会关掉四千万千瓦的小火电厂。这一举措使得我国电力工业结构发生了一个极大的变化。 三、DCS的主要发展方向 1、自律分布式系统结构 在火电厂热工发展过程中,非常重要的一项控制系统就是自律分布式控制系统,这种系统可以满足自律可控性,又可以满足自律可协调性。自律可控性指的是如果有问题或者故障出现于系统中的任何一个部件系统,那么其余系统除了可以自我保护,还可以控制自身系统;自律可协调性指的是如果有问题出现于任何系统中,企业系统就可以对自身工作状态进行协调控制。相较于目前的DCS,自律DCS具有很大的差异,目前主要有层次分布型系统和水平分布型系统两种,如果有问题出现于前者的上位子系统内,调节功能是无法由下位子系统来完成,但是下位子系统可以进行局部控制,这样自律控制性就得到了实现;后者的部分子系统中出现了问题,并不影响到其他系统的正常工作,但是在这种情况,信息无法在各个系统中实现交换,这样虽然协调性可以实现,控制性却无法满足。如果采用传统的集中式系统,因为控制器只有一个,那么就会出现诸多问题。 2、EIC综合技术 EIC分别是三个装置的简称,分别是电气控制装置、仪表控制装置和计算机控制装置,在传统的发电控制中,这三个装置都是独立的,安装也是分别进行的,而如今随着科学技术的革新,国家开始应用了EIC综合技术,有机结合了三种装置,在规划时,可以由DCS来统一进行;在未来一段时期内,还需要进行深入的研究,从配套软件和硬件方面来努力,并且设计相关的编码,应用到综合系统组,来提高综合技术的控制能力。 3、现场总线 通过研究发现,在DCS发展中,非常重要的一个方向就是现场总线FB,FB作为一条重要的通信线路,由DCS所控制,可以将那些干扰以及不良影响给排除掉。通过FB可以有效连接现场的所有智能设备,比如智能变送器、智能执行机构等等,这样控制电缆的数量就可以得到大大的减少,以往通过长线传输出现的各种问题也可以得到有效减少,比如信号不良、信号差异等。通过现场总线的应用,可以更好的管理系统结构,提高现场设备运行的智能化程度,更好的维护发电控制设备。 4、过程仪表控制 随着DCS的广泛使用,常规控制仪器只有较小的使用范围,目前在大型机组上设置的仪器表数量越来越少,记录表也不再安装。如今开始应用IGS,也不需要将仪表盘应用在现代中央控制室。今后一段时期的发展趋势是在FB支持下,对各种智能变送器以及智能器等进行使用,这样就可以促使仪器更好的运行;这些装置可以找出在设备运行过程中以及设备停止运行过程中所出现的任何问题,并且进行分析和解决,促使仪器在一个良好的环境内运行。在社会飞速发展过程中,环境问题日益严重,环境保护已经被提上了日程,出现了越来越多的仪器来监控发电厂污染物的排放量,但是这些设备有着比较复杂的结构,并且需要较高的造价成本,那么就会增加实际使用和维护的难度。并且因为这些技术面世不久,在专业技术人才方面还比较的缺乏,我国也没有详细介绍这些先进的仪器,国外在相关资料方面也比较的欠缺,那么就会对设备的广泛应用产生限制作用,不仅会造成大量的资金和人力的浪费,还会威胁到环境,需要引起相关人员的重视。 结束语 作为新型的控制技术,热工自动化控制具无可比拟的优越性,发展前途光明。在使用前,合理的设计是不可少的。我们要立足国情,研发与我国现实情况相协调的热工自动化控制,提高操作性。 自动控制理论论文:基于居民虚实实验平台的自动控制理论教学体系构建 摘要:为提高信电类自动化专业人才培养质量,提升自动控制理论教学效果,依托虚实结合实践教学平台,结合浙江大学城市学院信电分院学科特点和学生情况,大力改革自动控制理论内容体系和课程体系,基于知识应用,借助计算机虚拟仿真工具和实验平台,构建了层次型的虚实结合体系构架,并在实践中进行课程的相关建设和课程教学改革,提升了学生参与度,提升了课程的教学效果。 关键词:虚实结合;自动控制理论;课程体系;层次型 【中国分类法】:TP13 自动控制理论课程是电气信息类自动化专业学生的重要专业基础课程,是自动控制系统、过程控制、智能控制等专业课程的先修课程。该课程理论性、系统性和综合性都很强,涉及到多学科的交叉。通过理论课程的学习,培养学生分析、设计控制系统的能力。为后续专业课程的学习打下坚实的基础。浙江大学城市学院的学生理论基础薄弱,对理论课程的学习有畏难情绪,传统“满堂灌”的教学方法,忽视启发学生的创新思维、分析和解决实际问题能力的培养,使得学生缺乏学习的主动性,教学教过欠佳,影响后续课程的学习。这门课的教学模式有必要进行改革,本课程组老师将贯彻“基于应用知识应用”的教学理念,探索新的教学方法,基于信息与电气学院虚实结合的实验平台在自动控制理论教学中开展虚实结合的课程教学模式,并紧密结合实际应用,希望能够通过模式的探索和实践提高学生的学习兴趣、激发学生积极思维、培养学生能力,大力推动和促进自动控制理论课程的教学质量的提高,并影响和辐射其他课程的教学改革。 一.削枝强干,构架内容体系 课程的教学重点在于如果引导学生对树立控制系统的系统概念、掌握三种数学模型的建立及其相互转换关系、掌握时域、复域、频率的三种分析方法、进行实际系统的性能分析和校正设计。难点在于系统分析和综合设计。以前系统都是介绍理论知识为主,比较注重知识的理论推导和证明,数学推导复杂,手工绘图比较繁琐;从历届学生学习状况看,学生比较被动、课程学习枯燥、兴趣不高。针对以上情况,课程组根据课程特点和自动控制理论体系的特点,梳理了课程的知识体系。 整合与前续课程“电路原理”、“电子技术”、“电机拖动”和后续课程“交直流调速”、“计算机控制”、“智能控制”、“控制系统设计”等课程的内容,遵循与前续课程内容不重复、对后续课程所用的知识点不遗漏的原则;同时根据自动控制理论自身的内在体系,“加强基础、削枝强干”,以系统建模-系统分析-系统综合为总线索,在每章中再以“时域”、“复域”、“频域”等方法为子线索,以“三性(稳定性、稳态特性、动态特性)”为基本框架组织教学内容、实现模块化教学,加强基础、突出主线。 二.构建计算机辅助教学构建“1+1”理论课程体系 基于计算机仿真辅助教学的“1+1”理论课程体系,1门优秀理论知识教学课程(自动控制理论课程68学时)配套一门1门计算机仿真工具辅助教学(系统建模与仿真32学时)。随着计算机技术、课程组老师与时俱进,不断地更新陈旧的教育思想和理念,赋予新的内容和创新,近年来,有别于研究型大学,针对应用型本科院校学生,为了辅助该课程的学习,形成一个优秀“自动控制理论”、一个辅助工具“系统建模与仿真”的控制理论教学体系。辅助工具也可供学生课外自学,两个模块的知识模块相对应,一个是抽象的理论知识,一个是可视化的MATLAB仿真分析,两者相配套。有效改变传统的单一自动控制理论抽象教学。 三.基于应用的虚实结合的层次型“4+1+3”实践教学体系构建 实验实践是加深学生感性认识、验证所学理论、培养动手能力的重要环节,针对应用型本科院校学生的特点,课程组精心设计了层次型的立体实践教学。纵深方向实时层次递进性的实验实践教学,在时间上,实施,课内与课外结合的方式。 层次型的“4+1+3”课内实验实践教学体系,形成“基础验证实验”――“综合设计实验”――“工程应用实验”――“创新提升应用”4个层次,同时借助1个“虚拟仿真技术”、3个技术手段“计算机控制、单片机控制、PLC控制”技术,实现4个层次的虚拟仿真、虚实结合的实验实践教学特点。 “自动控制理论实验”定位于基础验证实验,课程组织形式为“虚实结合”,教师指导和学生自主学习相结合的形式。教师指导方采用各实验项目过思考题的形式,启发学生的思考和提问,在指导中采用虚实对比的方法。“自动控制课程设计”定位于综合设计,课程组织形式为学生自主设计,采用课内外结合的方式,进行仿真设计及实物调试两种形式进行实践。教师指导方式为教师讲授相关的资料和方法,学生综合应用,并自行完成相关综合性设计,过程中采用研讨式和问题式的方法。“控制系统设计”定位于工程应用,课程组织形式采用实物制作的模式,教师进行方法指导,学生自主设计实现,教师指导方式为工程设计过程由教师引导,具体各环节学生自主实施。“系统建模与仿真实验”定位于计算机辅助工具,课程组织形式采用“教师指导”和“学生自学”结合,“学生自学”和“教师点拨”结合的形式,教师指导方式采用“学生上课式“和”老师总结式“的形式,学生以团队形式自行准备实验内容,完成相关实验内容,教师进行总结、评定和考核。 四.总结 根据学院虚实结合的实验平台,对“自动控制理论”课程的内容体系、理论课程体系和实践课程体系进行梳理,基于知识应用,借助计算机虚拟仿真工具和实验平台,形成了层次型的虚实结合体系构架,并在实践中进行课程的相关建设和课程教学改革,提升了学生参与度,同时感受到知识应用的乐趣。课程组在以后的教学实践中将会在此体系构建的基础上深入开展各项教学改革,深入贯彻虚实结合的应用理念。 作者简介: 杜鹏英(1978-),女,浙江杭州,硕士,副教授,信息与电气学院实验中心副主任、自动化系副主任,研究方向为应用电子、智能控制。 自动控制理论论文:“自动控制理论”课程教学方法研究与实践 摘要:“自动控制理论”是自动化专业的一门重要专业基础课,在高校本科自动化专业的所有课程中起着承前启后的作用,是自动化专业的一块敲门砖。对于这样一门举足轻重的课程,研究教学方法和教学手段,提高教学质量具有重大的意义。结合实际教学中的经验,对自动控制理论课程的教学方法进行了研究和实践。 关键词:自动控制理论;教学方法;教学手段 作者简介:曹敏(1976-),女,贵州习水人,贵州大学电气工程学院,副教授;徐凌桦(1976-),男,贵州贵阳人,贵州大学电气工程学院,副教授。(贵州 贵阳 550025) “自动控制理论”是自动化专业的一门重要专业基础课,由于其理论性强,涉及知识面广,与先修课程联系紧密,容易让学生产生畏难情绪。然而,该门课程又是自动化专业的一块敲门砖,能否扎实掌握该门课程所学内容,直接影响到对后续专业课程的学习和理解,而且,该课程同时也是自动化类硕士研究生的必考科目之一。为此,结合近几年的教学实践经历,笔者对自动控制理论课程的教学方法和教学手段进行了探讨。 一、讲在所有授课内容之前 由于“自动控制理论”这门课程在整个自动化专业本科知识体系中占据了重要的一席之地,因此,在讲授该门课程之前,对课程在本专业的地位、教学目的、考核方式等等做一个简要的介绍极其必要。在讲授所有具体内容前,事先告知该门课程有什么用,并用通俗易懂的话简要概括课程所要讲授的内容,让学生了解该课程在整个专业学习中所占据的地位,需要用到哪些已经所学的知识以及将对之后要学习的专业课程的贡献等等。另外,还可对课程的学习方法及考核方式等问题一一简要介绍。这样做,一方面避免了学生学习的盲目性,解决了学生“为何要学这门课程”的问题,减轻同学的畏难心理,另一方面也强调了课程的重要性,有助于学生树立学习这门课程应具有的正确学习态度,增强对课程的重视程度。 二、“自动控制理论”在自动化专业的课程地位 “自动控制理论”是本科自动化专业的一门重要专业基础课,其在整个自动化专业课程体系中所占据的地位,简单说来就是“承前启后”。 由于课程主要讲授分析和构建自动控制系统的理论和方法,需要用数学手段抽象出由实际物理器件或由各种电子元器件搭建而成的系统的数学模型,从而要用到高数、工数、电路、电机、模电、数电等知识。因此在学习该门课程之前,学生应已先修“高数”、“工数”、“电路原理”、“电机与拖动”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”等课程。 此外,作为自动化专业的专业基础课,“自动控制理论”又为后继课程所用。如以电机为主要研究对象的运动控制系统、以各种具体生产过程为研究的过程控制系统,以及以单片机、工控机、PLC为优秀控制器的计算机控制系统等常会使用传递函数来描述系统的数学模型,并使用时域或频域法来分析系统的性能,衡量系统的稳定性,又或是对具体的各种控制系统使用“自动控制理论”的方法来对系统进行设计。由此可见,“自动控制理论”是自动化专业的一块敲门砖,是一门不可或缺的专业基础课。 三、“自动控制理论”的课程内容 尽管“自动控制理论”理论性强,内容多,涉及面广,概念抽象,且知识环环相扣,其以线性系统为主要研究对象,囊括了自动控制系统的基本概念、系统数学模型的建立及简化、线性系统的时域分析、系统的根轨迹、系统的频域分析、系统的校正及离散系统等内容。看起来内容纷繁复杂,且与先修的多门课程联系紧密,但总的说来,该课程讲述了两个内容:一是自动控制系统的分析,而另一个内容就是自动控制系统的综合(设计)。要讲述第一个内容,那就先要了解什么是自动控制系统,它是由什么组成的,对于组成它的各个环节有哪些专有称谓等等;接着在了解了自动控制系统的构成后,要分析系统,则需要建立系统的数学模型;之后便是用时域法、根轨迹及频域法等来分析系统。而对于第二个内容,控制系统的综合,则是设计出满足相关性能指标的自动控制系统。当系统不满足性能时,则考虑通过增加校正环节来对系统进行调整,以使设计出的系统满足要求。由此,“自动控制理论”的内容可简要概括如下: 系统分析:系统的概念;系统数学模型;系统的时域分析;系统的根轨迹分析;系统的频域分析。系统综合:系统的校正方法;系统的校正。 以上这些内容,可深可浅,具体的章节内容安排还应与采用的教学手段、教学方法以及课程的学时数安排等相结合,制作出既不偏离“自动控制理论”主体内容,又符合培养学生掌握学习方法激发学习兴趣要求的课程内容。 四、“自动控制理论”课程教学中所采用的教学手段 1.张弛有度的多媒体教学 随着现代化教学模式的引进,各种多媒体教学课件涌入课堂,授课教师从繁重的传统板书教学中解脱出来,节省了课堂时间。然而,过分依赖于多媒体课件,常常会导致课堂节奏快,学生对所学知识印象流于表面。并且由于节省了板书时间,课堂的知识量无形中会加大,学生常来不及对各个知识点进行深入思考并理解掌握。尤其对于“自动控制理论”课程来说,需要推导大量的定理、公式及法则等,若这些工作都只靠课件来完成,学生则处于被动接受知识的状态,其学习效果可见一斑。众所周知,人接受理解并掌握新事物、新知识需要一个过程,且在此过程中通过积极思考、主动参与才会留下深刻印象,深入认知后方可举一反三灵活应用。授课经验表明,将传统的板书模式与现代化多媒体教学方法相结合,对于诸如系统数学模型的建立,系统分析及校正装置的设计等重点内容通过板书、应用启发引导进行推导演算的互动式教学更有助于学生对知识的掌握理解,提高学习效果培养其计算分析能力和解决问题的能力。现代化多媒体教学手段在“自动控制理论”课程中的使用要张弛有度并与其他教学手段相结合方能起到最佳教学效果。 2.主干清晰的宏观教学 “自动控制理论”具有理论性强,内容丰富,涉及面广,概念抽象,环环相扣,与数学联系紧密且需要较强的计算能力等特点,容易让学生产生厌学、弃学情绪。因此,在讲授具体知识之前,用通俗易懂的一两句话从宏观角度高度概括课程内容,事先让学生对“自动控制理论”有一个整体的认知,解决“这门课有什么用”,“需要用到哪些已经学过的知识”,“主要讲什么内容”,“为后继哪些课程服务”等问题,有助于学生树立对课程的整体观念,避免知识片面、孤立。而每堂课开始使用几分钟的时间对所讲内容进行概括性简介,指出所授知识点难点及重点,既有助于学生抓住主干,理清思路,又可让他们在学习的过程中有目的地去构建相关知识,提高其课堂注意力。 事实上,从宏观上说控制理论主要围绕着系统的稳定性、动态性能和稳态性能三方面叙述了以线性反馈控制系统的系统分析及设计两大内容。有了这个整体概念,在宏观教学思想的指导下,可将课程内容自上而下地划分为几大模块,在讲授过程中,从模块用途开始,逐步细化模块知识,层层分解,直至各个末枝细节,最后确定各个模块在主干中所处的位置,与其他模块之间的关联状况等。即由主干梳理到具体知识的精分,又由知识浓缩到课程主干的提取。教学经验表明,这种主干――枝叶――主干的教学方式,有助于加深学生用整体统一的思想将控制原理的知识体系融会贯通,把彼此相互联系的概念、观点源源不断地纳入一个统一的结构中并进行合理的分门别类。通过主干,构造了“自动控制理论”课程的框架,学生学习的过程则是对这个框架不断充实的过程,最终,学完课程后,学生则能思路清晰地总结出课程主要内容,梳理出课程的主干,避免只学到零碎的知识片段。 3.提问+回答式的互动教学 在教学活动中,学生是永远的主体。如何调动学生的学习积极性,把他们由被动学习转变成主动探究,是授课教师义不容辞的责任。为此,在教学过程中,笔者常根据所要讲授的内容,提出一些紧密相关的问题,让学生进行讨论分析,引导他们解决问题,总结出问题的答案并进行回答。最后教师会就问题再次进行归纳和总结。此外,在每次课讲解新的内容前,对于已经学习过的知识,花5~8分钟的时间,让一名学生对上次所学知识进行简要的回顾,并由其余同学对其进行提问,对于回答不完善或不正确的,可由提问者进行补充回答或纠正。教学经验表明,采用这种方式进行授课更有助于学生对所学知识的理解及掌握,且印象深刻,加强了师生间以及同学间的相互交流,有利于各种创新思维的迸发,同时也调动了学生的学习积极性,增加了他们的学习信心,培养了他们分析并解决问题的能力以及归纳总结和语言表达的能力。 4.学生自主式学习的课堂教学 “自动控制理论”涵盖内容多,如果在教学中一味采用以教师为主体的填鸭式教学,则在无形中助长了学生弃学、厌学的思想,压制了其主观能动性及思维的创新性发展,不利于其学习能力的培养。为了激发学生的学习主动性,笔者在教学中采用了以学生为主的课堂教学方式。即把学生分成几组,分别选取“自动控制理论”中易于读懂的章节知识在课下进行学习并制作相应的课件,然后在课堂上选取一名小组成员配以自制的课件来向全体同学传授知识。其余小组成员可以进行补充,而其他同学则可以就不清楚不明白的地方向该小组同学进行提问。教师根据每组同学的情况会给出相应分数,并将其计入“自动控制理论”课程的总成绩中。教学效果表明,学生们在课堂上更为活跃,这种授课方式大大增加了学生的学习主动性,使学生在自主学习的过程中去真正体会学习――理解――掌握知识的过程。通过教师对学生的鼓励、支持及肯定,则进一步增强了他们的学习情绪和自信心,同时还培养了他们的团队合作精神。反过来,从这种以学生为主的课堂教学中,学生在课堂中所展示出的各种创造性思维则为思维几乎已经模式化的教师开辟了新的天地,更有助于教师自身教学水平的提高。这种良性互动,正是教学过程中喜闻乐见的。 五、结束语 教学方法的探索和教学模式的改革是教学过程中永恒的话题,“自动控制理论”是自动化专业的一门重要专业基础课,笔者经过多年的教学实践,总结出以上一些教学方法并进行了实施,获得了一定的效果。为提高教学质量,在今后的教学实践中,只有不断扩充新的方法,不断总结,不断改进,才能更好地引导学生掌握相关知识,为后继课程夯实基础。 自动控制理论论文:自动控制理论课程改革初探 摘要:自动控制理论课程是电子类专业的基础课程,包括自动控制原理的经典控制理论和现代控制理论两部分。为适应新形势下自动控制理论的教学,同时为配合学院对自动化学科的建设,我们在总结本课程教学经验的基础上借鉴兄弟院校的教学成果对自动控制理论的教学进行了一些改革初探。 关键词:自动控制理论 教学改革 人才培养 引言 我院是一所高职高专院校,培养适合市场需求的技术应用型人才,教研室针对我校生源数学基础相对薄弱的特点,明确提出“优化基础,淡化计算”的教学改革指导思想,根据实际自动控制工程所需的知识点对自动控制原理课程体系进行改革初探,以实现将专业基础课程融入专业课程,为专业课程服务的目标。 “优化基础,淡化计算”,即强化该课程为专业课程服务的理念,根据高职高专电子类专业的特点,以及在实际控制工程中的需求,来构建课程的知识模块体系,同时以人为本,根据高职高专学生的基础状况优化模块内容,适度引入学科新成果,根据实际控制工程的需求、后续专业课程的调整,控制本课程的知识点和知识深度,以培养学生的综合能力。 1、课程改革的原因分析 自动控制理论课程是高职高专类院校中自动化、电子、通信专业的重点课程,目前在教学中普遍存在问题,课程内容中的复杂运算使学生对本门课程普遍感到难以掌握,学习兴趣降低,未能达到预期的教学效果。 自动控制理论课程作为我院汽车电子技术专业的一门专业基础课,在本专业的课程体系中占据着重要的地位,是衔接基础课和专业课的一门纽带课程。本课程的教学内容涉及数学分析方法,要求学生的数学基础知识要扎实全面,但是我院学生的数学基础普遍较差,在学习过程中,遇到了很大的困难,因此导致学生学习兴趣下降,教学效果不佳。对于本门课程的改革势在必行。 2、课程改革的内容 自动控制原理对于高职高专学生来说,因为许多数学公式的抽象性往往成为他们的学习障碍。我们在设计教学方法时,按照“淡化计算,注重应用”的原则,力求找准高职学生的思维节奏,多角度全方位的建立自动控制原理的思维模式。 2.1 教学内容的改革 优化课程内容体系是化解教学难点的重要措施,我们的做法是:贯彻“优化基础,淡化计算”的教学改革指导思想,树立专业基础课为专业课程服务、以学生为本的理念,对课程的各章节进行独立化模块化处理,使其贴近学生。讲清每一个基本概念,让抽象概念现实化,讲解分析方法,使学生感到自动控制原理不再是一门纯理论的课程,增加学生对这门课的兴趣,淡化具体的计算过程,使学生感到本课程简单易学。 在理论教学中,以增加学生可接受度为目标,改革传统的讲授方法,我们教学中采用的典型方法有: (1)感性化的基本概念。在介绍基本概念时,不再以严格“定义”的形式出现,而是通过实际控制系统直观感性的描述,辅助以各种背景材料,顺势引入,减少基本概念的抽象。 (2)抽象基本原理的形象化描述。尊重学生学习的习惯性和情理性思维,对基本原理的讲解,注重使用更加形象生动、通俗易懂的语言去演绎。 (3)突出重点,重视难点。教学实践中,对重点内容和重要的基本概念要多花点时间来讲解,力求讲透讲清楚,并且适时的加以回顾,使学生对重点部分的知识经常保持清晰的印象。对一些难点,注意讲解的逻辑性,以一条清晰的思路来引导学生,注重前后知识的连贯性,用前面的知识点为后面难点的化解作好铺垫。 2.2 教学方法的改革 在课程教学内容调整的基础上如何使学生的理论水平与工程实际应用水平都得到提高,从而培养学生的综合素质,我们在教学中尝试进行教学方法的改革与探索。 (1)采用启发式的教学强化主线突出重点 充分应用启发式教学来调动学生课堂教学的参与性和积极性。由于自动控制原理课程的理论性和抽象性,我们在教学中需要充分发挥学生的主观能动性,让学生自觉主动地获取知识,适当采用提问回答法,讨论法等启发式教学方法,提高学生参与的意识,调动学生学习的积极性,激发学生的求知欲望,引导学生去思考、联想和创新。 (2)贯彻少而精的原则激发学生的主动性 在课堂教学中注重教与学的互动过程,教师少讲精讲,鼓励学生自学课程的重点内容,然后进行课堂提问,对带有普遍意义的问题或难点的问题事先布置课堂讨论活动,是学生参与到主动学习中。为了更好的巩固和提高教学效果,要求学生在课余时间完成综合性题目,可以充分利用图书馆或网络媒体查阅文献,写出总结报告并在课堂上组织交流。 3、结束语 以上是我们对自动控制理论课程进行的探索和改革工作,在更新教学理念以及不断改进教学方法的基础上,加强教学过程管理,规范教学质量评价,从而保证了教学质量和教学效果。今后我们将继续对自动控制理论课程进行探索和改革使其更好地适应学生就业岗位对学生综合素质的要求。 作者简介:魏虹(1984―),女,汉族,陕西铜川人,本科毕业于空军工程大学电气工程及其自动化专业,工作于西安汽车科技职业学院,助教,从事传感器和物联网技术、汽车发动机电控技术的研究和课程教学。 自动控制理论论文:自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用 【摘 要】随着科学技术水平的不断提高,自动化技术在我国电力事业中得到了广泛的应用,并且对电力事业的发展起到了一定的促进作用。现阶段,我国对火力发电的研究正在逐渐加深,并且进行了一定的技术改革,火电厂热工自动化技术已经得到了很大的发展。随着高新技术的快速发展,我国机组容量的不断加大,火电厂热工自动化技术得到了一定的发展与完善。 【关键词】自动控制理论;火电厂;热工自动化;应用 现阶段,我国新建火电厂一般采用的都是自动化控制系统,以往常规控制系统也逐渐转变为自动化控制系统。随着自动化控制系统的快速推广,其性价比越来越可观,进而在工业生产与生活中得到了普遍的应用。本文主要对火电厂热工自动化现状进行分析,阐述自动化控制系统作用,介绍自动控制理论在火电厂热工自动化中的实际应用。 1 火电厂热工自动化现状 首先,在火电厂热工自动化领域中,主厂房基本上均使用DCS控制系统,而辅助车间均使用PLC控制系统。其主要原因就是,在早期的时候,DCS控制系统比较昂贵,并且人们认为辅助车间的作业是可以间断的,不需要具备很强的可靠性,要求模拟控制量也相对较少,为了可以有效降低生产成本,一般均是使用PLC控制系统进行生产。而对于发电机、汽机、锅炉等控制系统而言,均需要进行长时间的可靠运行,要求具有较好的模拟控制量,进而从系统性能方面考虑,一定要选择DCS控制系统维持运行。 其次,在锅炉燃烧过程中,一定要加强对AP论域的控制,也就是两个运行周期的锅炉压力变化差论域。对燃烧周期进行自动调整,可以对燃烧速度进行有效的控制。同时锅炉技术性能与煤质均会影响控制效果。因为隶属的函数曲线变化是互相交错重叠的,所以,在进行实际控制的时候,一定要加强对锅炉运行情况分析,保证其具有较强的适应性。 最后,在测量锅炉汽包液位的时候,因为汽包液位系统缺乏平衡能力的被控对象。当供水量出现变化的时候,因为锅炉传递给汽包的热量是一致的,非常容易导致出现液体大量汽化的情况,致使汽包液位测量结果不准确。其主要存在两种情况:一是,当供水量骤减或者出口蒸汽量增加的时候,其测量结果就会相对偏大;二是,当供水量骤增或者出口蒸汽量减少的时候,其测量结果就会相对减小,这也就产生了“汽包虚假液位”的现象。通常,在设计锅炉汽包液位检测回路的时候,经常忽略这一问题,导致影响了锅炉的正常运行。 2 自动化控制系统作用 首先,自动化控制系统主要就是在PLC控制系统与网络的基础上,形成的一种自动化系统,尽管其可以继续向上扩展一些管理信息系统,但是也无法充分发挥其作用。事实上,DCS控制系统也是分布式控制系统的一种架构模式,其控制器可以使用传统DCS控制器,也可以使用PLC控制器,或者是其它类型的控制器。由此可以看出,PLC控制系统也是分布式控制系统的一种架构模式。 其次,随着社会的不断发展与进步,出现了很多高级算法模块,比如,NT6000模块,其是一种具有设备极的模块,在一个模块上实现设备的控制与故障报警功能,并且在网络通讯中,也可以实现模块的相互传递。一个设备极模块就好比是0.5K梯形图编辑量,此时,要想让PLC控制系统也具备此项功能,就要进行很多的复杂操作。在运行调试、下载修改、远程诊断等方面,PLC控制系统无法进行有效的作业。而DCS控制系统可以进行有效的处理,并且通过多年的经验积累,其处理方案越来越完善。 最后,随着我国电力事业的快速发展,国家对节能降耗工作越来越重视,火力发电行业也进行一定的调整。在发展火力发电行业的时候,一定要加强火电电源的建设,不断优化资源配置,合理布置电力输送,保证我国所有地区供电的可靠性。并且在自动化控制技术方面投入了更多的研究力量,无论是资金投入,还是人员投入,促进了自动化控制技术的发展,进而在火力发电行业中得到了广泛的应用,促进了火力发电行业的快速发展。 3 自动化控制理论在火电厂热工自动化中的具体应用 3.1 主蒸汽压力调节 主蒸汽压力指的就是可以保证火电机组能够安全运行的重要监测参数,同时也是调节机组负荷与平衡锅炉汽机能量的重要指标。在调节主蒸汽压力的时候,主要就是利用锅炉燃烧调节系统进行调节。锅炉燃烧调节系统主要包括:引风调节、燃料调节、送风调节。 调节主蒸汽压力的策略就是基于能量平衡调节策略、基于给定值偏差和主蒸汽压力调节策略。本文主要对后者进行分析。此调节策略主要包括两种:单回路调节、双回路调节。单回路调节指的就是在给定值偏差和主蒸汽压力之间的调节,其控制信号就是燃煤量的调节偏差,具有一定的克服扰动能力差等不足,并且具有参数少、整定简单等优势;双回路调节指的就是在单回路调节的基础上,增加对燃煤量的导前信号控制,在此调节过程中,无法有效整定内外回路的参数,并且控制系统操作也比较麻烦,不过其也具有控制速度快、超调小等优势。 在进行导前信号选择的时候,有很多的方法,主要分为两种:一是,传统方法: ,其中,D表示主蒸汽流量信号; 表示锅炉蓄热系数;Pd表示气泡。二是,直接将燃煤量当成是导前信号。 3.2 热工自动化技术 热工自动化技术主要就是利用控制理论、智能仪表、信息技术、计算机技术、热能技术等相关技术,对热力学参数展开一定的控制与检测,进而实现对生产过程对控制、检测、调节、整理、优化,进而达到安全生产,实现生产产量的提高,降低消耗的一种高新技术。其主要就是实现锅炉、汽机、辅助设备运行的自动化,保证机组自动化运行的高效性、可靠性、安全性,并且确保生产运行的经济效益与社会效益。 随着科学技术水平的不断提高,自动化技术的不断进步,促进了热工自动化的全面发展。在生产过程中,利用新技术、新材料、新设备、新原理生产一些新的传感器与变速器等,使得控制系统与控制设备越来越先进,实现了热工生产的全面自动化。同时,随着新控制理论与策略的不断提出,在生产实践中得到了广泛的应用,并且促进了生产的可持续发展。 3.3 节能增效 随着社会经济的快速发展,能源与资源的消耗量越来越大,因此,全世界对能源与资源的消耗问题予以了高度的重视,尤其是在电力事业发展过程中。随着科学技术手段的不断增加,智能化、透明化、无线化、网络化等概念的不断提出,越来越重视自动化控制系统的开发与利用,并且对数据通信、测量、保护、控制等方面的内容也越来越关注。在机组运行过程中,应用了很多的新测量方法与理论,实现了其运行与故障处理的自动化控制,促进了电力事业的可持续发展。 4 结束语 总而言之,在火电厂生产经营管理过程中,加强热工自动化产品的应用,不仅可以增强火电厂生产的安全系数,防止发生一些故障与事故,还可以在一定程度上,增加火电厂生产的经济效益与社会效益。在火电厂热工自动化中应用自动控制理论,可以促进火电厂生产自动化水平的不断提高,达到预期的生产目标,进而实现电力事业的健康、快速发展。 自动控制理论论文:基于LabVIEW的自动控制理论虚拟实验系统开发 摘 要 根据上海开放大学控制工程基础课程的实验要求,利用虚拟仪器软件及其Control Design Toolkit(CDT)开发一个虚拟实验系统,系统包括六个模块:传递函数、控制系统的典型连接、控制系统零极点模型、控制系统分析、二阶瞬态响应。该系统作为控制理论基础课程的辅助教学软件,提高了学生掌握知识与技能的效率,达到了将实验环节引入课堂的良好效果。 关键词 虚拟实验 LabVIEW 自动控制系统 传递函数 0 引言 在理工科专业的教学科研过程中,要想紧跟技术的发展,就要不断地更新教学和实验设备。而随着各学科实验项目和学生人数的增多,传统的实验室和实验仪器数量很难满足学生的需求。因此,虚拟仿真教学和实验室作为一种有效的解决方案应运而生,在各大高校已经获得了广泛的应用,并且成为高等教育实验课程发展的新方向。 虚拟仪器技术自1986年面世以来,已在各工程领域得到广泛的应用,①②在教学实验系统中也得到了应用发展。 在控制理论实验系统开发研究中,许多学校根据自己的需要,利用LabVIEW开发了多种实验系统。②③④⑤⑥ 上海开放大学具有11万注册的在校生,教学与实验的条件受场地、时间、空间和设备的限制,较普通高校更为严峻。网络课程与虚拟实验在开放大学的应用显得尤为重要。 本文根据本校实验要求内容,利用虚拟仪器软件开发虚拟实验系统,从而方便学生进行不定时、不定点地实验。 1 系统总体设计思路 上海开放大学学生多为在职,他们利用晚上和周末进行继续学习,这使得他们具有以下特点:具有比较丰富的工作经验,学习更侧重理解并应用,学生的学习时间受限制。赵教授的实验指导书正是基于学生的特点而编写的。通过实验,加深学生对控制系统传递函数、控制系统构成、控制系统稳定性、典型二阶系统与参数的之间的关系等的理解。根据这些内容,系统设计了一个初始界面和五个功能模块:传递函数建立、典型连接、零极点模型、控制系统分析、二阶瞬态响应(如图1)。 控制仿真工具包能够很好地完成上述功能。 2 系统模块设计及展示 2.1 初始界面 系统设计一个初始界面,它通过选项卡和菜单按钮方式进入各功能模块。初始界面显示该实验系统可完成从传递函数构建、系统特性分析到系统运行仿真的整个过程。 2.2 传递函数构建模块和连接典型 LabVIEW提供一个控制仿真工具包。应用此工具包,在传递函数模块,通过输入系统微分方程的分子和分母系统,构建传递函数。如图2所示左端构建函数,右侧进行典型连接,完成各个环节的串联、并联及反馈连接。 2.3 零极点模型模块 此模块用来判断系统的稳定性。根据微分方程得出传递函数,得出系统的零极点图和伯德图,以便于判断其稳定性(如图3)。 2.4 控制系统分析模块 本系统设计了典型的一阶、二阶系统的时域响应。调整其参数,可得到不同的响应曲线,以便进行对比分析。模块运行界面如图4所示。 2.5 二阶瞬态响应模块 此模块专门分析二阶系统的时域响应。影响二阶系统的各个参数都可以进行调节,以便观察系统的响应特性,从而更为清楚地理解系统特性。模块运行界面如图5所示。 3 结语 仿真的实验界面能够加强学生对实验的兴趣,通过调节不同参数,可直接观测到各种实验过程。采用虚拟仪器代替传统实验仪器,有效的降低了硬件配置和实验成本。 实验充分利用了LabVIEW语言的灵活、开放,人机界面友好等特点,使用方便,具有良好的通用性和扩展性。 自动控制理论论文:电力业中自动控制理论的应用效果评估 【摘 要】近年来随着我国经济的飞速发展,我国电力行业也取得了跨越式发展,无论是装机容量还是发电量均取得了较高的增长。随着电力行业的继续发展,电力系统走向智能化已成为大势所趋,而建立一个坚强的智能电网也一直是国家电网的奋斗目标。由于自动控制理论的应用对提高电力系统智能化水平有着极大的推动作用,因而引起了各方越来越多的关注和探讨。本文针对电力行业中自动控制理论的应用及其效果评估进行了分析和研究,并进行了简要的阐述。 【关键词】电力业 自动控制理论 应用效果 一、引言 随着我国电力行业的不断发展与成熟,国外的发展经验告诉我们,走向电网的智能化与自动化已成为必然趋势。而想要提高电网系统的智能化与自动化水平,必须要应用先进的自动控制理论。随着我国不断推进的积极尝试,自动控制理论在电力业中已经有了较为广泛的应用,本文将针对自动控制理论在电力业中的应用及其应用效果展开分析。 二、自动控制理论的简介 自动控制理论作为自动控制科学的优秀,走过了漫长的发展阶段,从20世纪初期形成的基于线性代数而发展起来的现代控制理论,到60年代中期综合了人工智能、运筹学等多挣学科并在此基础上发展形成的智能控制理论,自动控制理论不断走向完善与成熟,并得到了越来越多的认可,在电力、机械、采掘等诸多领域均得到了广泛的应用。 三、电力业中自动控制理论的应用 (一)电力系统的自动化 电力系统的自动化是通过运用自动控制理论,对整个电力系统进行实时监控,对电力系统运行中的各项运行数据指标实时进行采集与分析,并根据分析结果对电力系统进行控制,从而使电力系统的运行更加安全稳定,经济效能也得到较大提高,是自动控制理论在电力业中应用的目的。 “十一五”期间省网以上电力自动化投资汇总表 年份 2006 2007 2008 2009 2010 投资额/万元 150000 123000 90000 71000 50000 “十一五”期间电力自动化设备市场需求结构图 (二)电力业中应用到的自动控制理论 随着电力行业的不断发展以及自动控制理论的不断完善,很多先进的自动控制理论与技术逐渐被应用到电力行业中来: 1.神经网络控制。神经网络控制技术是一种综合性的现代控制技术,集合了非线性控制技术以及并行控制控制技术等在内的多种控制技术,自学习能力较强。神经网络控制技术可以将大量的电气设备像神经元一样连接起来,形成一个复杂的神经网络,并且通过自身学习的算法,对整个神经网络中复杂的线性关系和大量数据进行分析处理,在电力行业中有着重要的应用。 2.专家控制技术。专家控制技术能够完成电力系统的警告控制、特殊状态的识别、紧急情况下的应急处理等多项任务,对电力系统有着重要的意义。另外,专家控制技术还在电压无功控制以及故障点隔离等方面有着较好的应用效果。由于专业控制技术对电力系统有着较为重要的作用,因而在电力业中得到了较为广泛的应用。 3.最优化线性控制技术。最优化线性控制技术,作为如今自动控制理论中比较重要的一种技术,是线性范围内最好的控制方法,对于电力系统中,远距离输电能力的完善以及改善智能电网动态电能品质方面有着较高的应用价值,对电力系统也有着较高的应用价值。 4.综合智能控制技术。综合智能控制技术,能够吧现代控制技术以及智能控制技术两者有机的结合起来,应用到电力系统中。在实际运行中,可以通过综合运用神经网络控制技术、专家控制技术以及其他控制技术,使其协同工作,共同完成对电力系统的控制。综合智能控制技术作为其他技术的总管,在电力行业中也有着较为广泛的应用。 (三)电力业中自动控制理论的应用效果 自动化是电力行业走向成熟的必经之路,能够推动行业的进一步发展。将自动控制理论应用到电力行业中后,能够促进电力系统的不断完善,取得较好的应用效果。 1.实现电力调度自动化。应用自动控制理论对实现电力调度自动化有着较大的推动作用,实现了对电力系统运行时各项运行数据的实时监控与采集分析,并通过控制系统不断进行调整,从而使电力系统始终运行在最佳状态下,大大提高了电力系统运行的安全与稳定性,并且降低了设备的损耗,提高了经济效益。 2.实现变电站自动化。变电站作为电力系统中较为关键的一个环节,内部结构较为复杂。通过应用自动控制理论,在变电站远动装置控制、信号检测控制以及继电保护控制等多个方面有了较大的优化和提高实现了对变电站运行的实时监控,促进了变电站运行的自动化,从而大大降低了运行成本,提高了输送电能的质量,增加了经济效益。 3.实现配电网自动化。通过运用自动控制理论,实现了对配电网的自动化控制,从而大大降低了配电网过去对人力劳动的依赖,减少了工人的劳动负荷,提高了配电网运行的稳定性与可靠性,对于提高输送电能的质量也有着重要的积极意义。 总而言之,自动控制理论在电力业中的应用,能够提高电力系统运行的稳定可靠性,降低电网系统运行成本,提高经济效益,有着显著的应用效果。 四、结束语 随着我国经济社会的进一步发展,对电力系统提出了更高的要求,走自动化、智能化的道路才能不断满足国家发展对电力行业日益提高的要求。自动控制理论在电力行业中的应用,取得了较好的效果,对推进电力系统的自动化有着重要的积极意义。相信随着相关理论技术的不断完善,我国电力行业必将取得新的进步。 自动控制理论论文:自动控制理论探析 [摘 要]随着技术工具的进步如半导体微电子学、光学和光电子学、计算机和通信网络等信息采集、存储、传输、计算和处理技术的迅速发展也强力推动着自动控制理论研究向前发展。然而由于研究系统、对象越来越来复杂,这样就对自动控制理论以及其实际运用的研究就提出了更高的要求。本文首先对自动控制理论的发展作了一个简单的回顾,然后对Matlab软件作了一些简介、最后简单阐述了自动控制理论的研究现状以及其它在各不同领域的运用。 [关键词]自动控制理论;Matlab;模糊控制;鲁棒控制;最优化控制 随着控制系统复杂性的增加,不确定因素的增多,要求各控制理论分支有进一步的发展,弥补各理论分支的缺点与不足,以满足更高的控制性能指标。现有的控制理论在线性系统控制中大都能取得良好的控制效果,但对离散、非线性复杂系统领域的研究大都刚刚起步,或处于初级阶段,远未达到人们的期望。而实际工业生产过程的模型一般都很复杂,通常具有非线性、分布参数和时变等特性。因此将控制理论的研究领域推广到非线性复杂系统有重要的实际意义。另外与宏观复杂系统控制相对的量子控制(Quantum Control)也正在作为一个全新的学科领域蓬勃崛起,它的发展也依赖于完善的控制理论和优化控制策略。近年来随着微电子、半导体、计算机等技术的快速发展也强有力的推动了自动控制理论的发展。 一、现代控制理论的产生及其发展 控制理论作为一门科学,它的产生可追溯到18 世纪中叶的第一次技术革命,1765年瓦特发明了蒸汽机,应用离心式飞锤调速器原理控制蒸汽机,标志着人类以蒸汽为动力的机械化时代的开始,后来工程界用控制理论分别从时域和频域角度讨论调速系统的稳定性题,1872年劳斯(Routh E J)和1890年赫尔维茨(Hurwitz)先后找到了系统稳定性的代数据,1932年奈奎斯特(Nyquist H)发表了放大器稳定性的著名论文,给出了系统稳定性的奈奎斯特判据。美国著名的控制论创始人维纳(Wiener N)总结了前人的成果,认为客观世界存在3大要素:物质、能量、信息,虽然在物质构造和能量转换方面,动物和机器有显著的不同,但在信息传递、变换、处理方面有惊人的相似之处,1948 年发表了《控制论―或关于在动物和机器中控制和通讯的科学》,书中论述了控制理论的一般方法,推广了反馈的概念,确立了控制理论这门学科的产生。 1.经典控制理论。第一代称为“经典控制理论”时期,时间为20 世纪40~50 年代。它研究的主要对象多为线性定常系统,主要研究单输入单输出问题,研究方法主要采用以传递函数、频率特性、根轨迹为基础的频域分析法,它的控制思想首先旨在对机器进行“调节”,使之能够稳定运行,其次是采用“反馈的方式,使得一个动力学系统能够按照人们的要求精确地工作,最终实现对系统按指定目标进行控制。” 2.现代控制理论。第二代称为“现代控制理论”时期,时间为20 世纪60~70 年代。经典控制理论对线性定常系统可产生良好的控制效果,但是它对多输入多输出、时变、非线性系统的控制却力不从心。所以50 年代末60 年代初,学者卡尔曼等人将古典力学中的状态、状态空间概念加以发展与推广,将经典控制理论中的高阶常微分方程转化为一阶微分方程组,用以描述多变量控制系统,并深刻揭示了用状态空间描述的系统内部结构特性如可控性、可观性,从而奠定了现代控制理论的基础。 3.第三代控制理论。以上所提的经典控制理论和现代控制理论都是建立在数学模型之上的,所以统称为常规(传统)控制。它们为了控制必须建模,但许多实际系统的高维性及系统信息的模糊性、不确定性、偶然性和不完全性给基于数学模型的传统控制理论以巨大的挑战。是否可以改变一下思路,不完全以控制对象为研究主体,而以控制器为研究对象;是否可以用人工智能的逻辑推理、启发式知识、专家系统解决难于建立数学模型的问题呢?智能控制的出现正源于这一思想。1967年Leondes 和Mendel 首次正式使用“智能控制”一词,1971 年傅京孙教授指出,为了解决控制问题,用严格的数学方法研究新的工具来对复杂的“环境2对象”模型进行建模和识别以实现最优控制,或者用人工智能的思想建立对不能精确定义的环境和任务的控制设计方法,这两者都值得试一试,而重要的是把两种途径密切结合起来协调的进行研究。沿着这一思想出发,现代控制理论将微分几何、微分代数、数学分析与逻辑推理、启发式知识建立和发展了智能控制理论相结合从而形成第三代控制理论大系统理论和智能控制理论。 二、Matlab工程软件 1.Matlab起源。早在70年代中期,Matlab的开发者美国人Clever Moler及其同事在美国国家科学基金的资助下研究开发调用LinPack和EisPack的FORTRAN子程序。到70年代后期,Clever Mloer教授利用业余时间为学生编写能够方便调用LinPack和EisPack的程序。Clever Mloer给这个接口程序取名为Matlab,这是从Matrix(矩阵)、Laboratory(实验室)各取前三个字母组成的,意思是“矩阵实验室”。 2.Matlab的特点与功能。Matlab自从1984年由MathWork公司推向市场以来,经历十几年的发展和竞争,现在逐步风靡世界,可靠的数值和符号运算能力、简单易学的程序语言、强大的图形和可视化的功能以及为数众多的运用工具宝石Matlab区别与其他科技应用软件的显著特点。其相关的功能如下:(1)数值和符号计算功能。Matlab的数值计算功能包括:矩阵的创建和保存;数值矩阵代数、乘方运算和分解;数组运算;矩阵操作;多项式和有理分式运算;数据统计分析、差分和数组导数;用于求积分、优化和微分方程的数组解的功能函数等。(2)Matlab语言。除了指令行操作的直接交互使用方式外,Matlab作为高级应用软件有它自己的编程语言。Matlab的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的习惯形式十分相似,简单易学。完全不需要对矩阵的乘法和求逆进行烦琐的编程。因此用Matlab求解问题比C语言、FORTRAN语言要简便的多。与其它高级语言的关系仿佛高级语言与汇编语言的关系一样,尽管它的执行效率比其它的高级语言低但是其编程效率、程序的可读性,可移植性要远高于它们。(3)图形和可视化功能。图形和可视化功能是现代应用软件发展的主要方向,也是前后版本间的最大差异之一。利用可以轻而易举地绘制二维、三维曲线,三维曲面,并可进行图形和坐标的标识、坐标控制、图形的迭绘、视角和光照设计、色彩精细控制等等。另外还可以非常方便地完成动画的绘制工作。Matlab还提供了对图形对象(Graph object)和图形句柄(Graph Handle)进行操作的“底层(low level)”指令,使用户可以随心所欲地对图形进行各种操作,为用户在图形表现和可视化方面开拓了一个广阔的、没有丝毫束缚的空间。 自动控制理论论文:自动控制理论的全英文教学方法实践 摘要:随着留学生人数的逐年增加,全英文专业课程的教学已在中国大学逐步开展。本文主要分析了全英文专业课程《自动控制原理》教学中的问题与挑战。从该课程的特点出发,讨论了保证全英文专业课教学质量的关键措施和经验。 关键词:全英文教学;自动控制原理;教学方法 自动化技术在社会生产和生活中具有广泛的应用,自动化专业教育具有巨大的市场需求。《自动控制原理》课程是自动化专业的主干课程之一,并且此课程是后续自动化专业课程的基础。该课程传授反馈控制系统的最基本概念以及反馈控制系统分析设计最基础的思路方法,是自控专业学生能力培养的基石。随着经济全球化和中国经济的快速发展,外企在中国投资和中国企业走向国际已经成为现实。这种现状使得高科技人力资源在不同国家流动的趋势越来越强。中国大学留学生数目以及中国高校毕业生使用英语在外企和国外工作的数目呈不断上升趋势,中国大学与英语国家的校级交流也越来越多,这些变化都使得中国大学教育对全英文专业课程教学的需求越来越大[1-3]。全英文《自动控制原理》课程就是为了适应这种教育国际化的形式而设置的。目前中国大学教育处于走向国际化的初步阶段,探索并交流适应现阶段形式的全英文课程教学方法提高全英文教学质量是非常必要的。 一、课程特点与教学对象分析 《自动控制原理》课程是一门理论性非常强的专业基础课程,面向电类专业中国本土学生和留学生开设。该课程对学生的数学基础知识要求比较高,课程用全英文开设,还需要学生具有较强的英文听力和阅读理解力,作业和实验报告等需要学生有较强的英语书面表达能力。该课程设有实验环节,在有留学生参与的实验小组进行系统分析与设计的团队工作,不仅需要学生有较强的实验操作能力还需要学生具有良好的专业英语口头沟通能力。《自动控制原理》课程是自控专业的基础课程,在大学三年级上半年开设,是其他自控专业课的基础,只有很好地理解和掌握控制原理的基础知识,才能继续学习好后续的其他专业课。目前我校留学生人数虽然呈上升趋势但绝对数量还不是很多,全英文教学班一般由本土学生和来自非洲、欧洲、美国、亚洲等不同地区的留学生组成。由于学生们的背景不同,学生的数学基础、英语程度、接受能力、思维习惯和特点都具有一定的差异。一般来讲,本土学生的数学基础较好一些,英语阅读能力较强,但因生活环境为中文,英语听力理解能力相对阅读能力弱一些;对于母语不是英语的留学生,因其有限的英语程度,在课程学习和交流中具有一定困难。从已开设的英文课来看,一般留学生的数学基础相对中国学生弱一些。对来自不同背景学生进行自控原理的教学,如何因材施教,具有一定的挑战性。 二、教学组织与方法 面向不同背景的学生来源开展《自动控制原理》的全英文教学,要保证提高教学质量,必须从师资配备、教学对象认识、教学组织、教材选择、教辅资料与软件工具选择、实验安排等方面全方位地合理安排。全英文教学应该从教学对象背景的需求出发,在注重知识传授、能力培养的同时,要特别注意教学交流质量的提高,以达到知识传授、能力培养的目的。 1.教学团队的素质。自控原理的全英文教学,涉及数学及专业知识的传授、使用英语的沟通,在教学对象来源差异较大的情况下,对教学团队的素质要求比较高。(1)教师英语能力基础及保持:全英文授课的教师,一般应具较强的责任心,具有较好的英语口语表达能力。尽管有些老师有海外学习经历,全英文任课老师由于一般工作在中文语境中,也要注意英语听说能力的保持。(2)专业知识及其应用能力:《自动控制原理》课程是一门比较传统和基础的课程,任课老师一般都学习过此门课程。因此老师对相应的知识点都比较熟悉,但对于课程知识的应用还需予以加强。教师应该有课程相关的比较全面系统的知识背景,不仅可以讲述课程的知识点,也能够讲述知识点之间的相互联系以及知识点的应用环境、应用方法及应用工具,使学生不仅获得课程的知识点,还获得关于知识应用方面的技巧。(3)面向教学对象的教学方法:课程教学的效果取决于课程教学的方法。一般教学方法由理论学习和课堂经验积累两种途径获得。教学方法没有绝对的好与不好,关键的是教学方法要适用于教学对象。因此除了一般教学方法的掌握,教师还要在教学实践中注意收集学生对教学的反馈意见,不断积累总结教学方法及其适用对象。(4)教师的组织与沟通能力:主讲教师是课程的负责人,全面负责助教、实验指导老师和学生之间的工作安排和沟通。教师应该在第一节课收集所有学生的联系信息,包括留学生的国籍,并向学生公布课程助教、实验指导老师的联系方式,保证课程参与者的双向沟通。 2.课程教材与辅助材料:(1)课程教材的选择要考虑到教学对象,选择难易适中的教材。在本课程的实践中,为了满足不同层次学生的需要,为学生推荐了一组具有不同特点的教学参考书。在参考书中有相对比较深的教材满足专业和英语基础比较好、好奇心上进心比较强的学生;也有参考书比较深入浅出,易于理解,满足基础相对弱的同学。考虑到中国本土学生将来也有可能在中国企业工作,本课程推荐了具有中文翻译版的英文原版经典教材,便于学生能在课后了解专业词汇的中文表达,也帮助英文程度差但具有一定中文语言能力的学生对课程的理解。另外本课程为学生提供控制原理主要贡献者的生平介绍,帮助学生理解一些控制原理产生的背景,让学生们学习该领域大师的创新精神。(2)教学辅助资料与工具的提供可以帮助学生理解复习课堂教学的内容。本课程为学生提供中英文对照专业词汇,帮助学生对课程的理解和掌握,并能使用英文专业词汇进行作业和实验报告的表达。自控原理是一门对数学要求比较高的课程,可以把一些课程常用的数学公式表,如拉普拉斯变换表等,作为辅助材料提供给学生。本课程还在课程网页上提供全部课程的英文录像,如果学生在上课时没有完全消化,可以在课后自己观看相关课程录像,理解和消化上课的内容。 3.课堂教学方法。课堂教学是课程知识传授的主要环节,直接影响到最后的教学效果。教师在英文课堂教学中,要注重以下环节:(1)任课老师的课堂表达:教师上课应注意循序渐进,深入浅出,板书要整洁明了。语言采用简单明了、易于理解的句型。考虑到班级里有英语听力不太好的学生,上课语速要适中,并配有相应的关键字板书或多媒体演示稿,以补充学生由于听力原因造成的信息损失。发放多媒体演示稿关键部分的纸质打印件,方便学生做课堂笔记。教师上课应该基础部分简单清晰、教学内容应有扩展性,同时注重介绍知识的应用环境,既要照顾到基础较差的学生,也应满足综合能力强的学生的需求。(2)课堂教学的互动与反馈:由于该课程理论性强,对数学基础要求高,大部分学生使用第二语言第一次接触新的概念,如果没有进行足够时间的预习很难在课堂上使用英语主动提出问题。而电类专业的学生学习任务比较繁重,一般没有时间做足够的预习。教师可以围绕课程内容,设计课堂讨论题目,采用分组课堂练习的形式,一般为二到三人一组,学生可以互相讨论,加强对所学概念方法的理解,教师在学生练习时,巡回检查,期间学生可以向老师询问不懂之处。这种形式的全英文互动,既减少了学生的表达压力,又能达到互动反馈教学效果的作用,非常受学生欢迎,教师也能及时发现学生难于理解的知识点。 4.课程实验。课程实验是课程教学的重要环节,学生通过实验可以加深对课堂知识的理解,并掌握理论知识的应用方法。为保证实验质量,首先要向学生提供清晰的实验指导书,在实验分组时应避免将留学生分在一组,而是将中国本土学生与外国学生搭配开来,加强留学生与中国学生相互交流学习,帮助留学生融入本土学习环境,克服由于外国学生对环境的不熟悉造成的工作障碍,顺利完成课程实验任务。实验报告也是课程实验的重要组成部分,要求学生对实验数据进行有效处理,对实验现象运用课程理论知识进行详细分析、解释。 5.课程学习质量的监控与评估。学生课程学习质量的监控分课堂学习评估、课程阶段学习评估和课程学体评估。课堂学习评估主要通过课堂练习来进行。教师通过学生课堂练习的情况,评估学生课堂学习的质量,改善课堂教学效果。课程阶段学习评估主要通过阶段小测验来进行,通过阶段小测验可以测试学生对一个阶段所学知识的综合运用能力。课程学体评估包括学生的课堂表现、作业情况、小测验情况以及实验情况和期末考试,是学生整个课程学习过程的综合评估。期末考试内容应该含概课程基础知识、课程知识灵活应用和课程知识综合运用等层次,以测试不同层次学生掌握课程知识的情况。 现阶段全英文专业课程教学在中国大学尚属于初步发展阶段,本文主要讨论全英文自控原理课程的教学特点与方法。论文分析了全英文课程班的学生组成和特点,阐述了自控原理全英文课程的教学质量保证的关键措施及经验,为中国大学全英文专业课程的发展提供参考。 作者简介:王伟(1962-),女,博士,副教授,主要研究领域为自动控制理论及应用、数字图像处理。 自动控制理论论文:自动控制理论发展综述 摘 要:综述了自动控制理论的发展情况,指出自动控制理论发展阶段和现代自动控制理论的发展。最后指出,各种控制理论的复合能够取长补短,是控制理论的发展方向。 关键词:自动控制理论;人工智能;智能控制 自动控制理论是自动控制科学的优秀。自动控制理论自创立至今已经过了三代的发展:第一代为20世纪初开始形成并于50年代趋于成熟的经典反馈控制理论;第二代为50、60年代在线性代数的数学基础上发展起来的现代控制理论;第三代为60年代中期即已萌芽,在发展过程中综合了人工智能、自动控制、运筹学、信息论等多学科的最新成果并在此基础上形成的智能控制理论。经典控制理论(本质上是频域方法)和现代控制理论(本质上是时域方法)都是建立在控制对象精确模型上的控制理论, 而实际上的工业生产系统中的控制对象和过程大多具有非线性、时变性、变结构、不确定性、多层次、多因素等特点,难以建立精确的数学模型。因此,自动控制专家和学者希望能从要解决间题领域的知识出发,利用熟练操作者的丰富经验、思维和判断能力,来实现对上述复杂系统的控制,这就是基于知识的不依赖于精确的数学模型的智能控制。本文将对经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论的发展情况及基本内容进行介绍。 一、自动控制理论发展概述 自动控制是指应用自动化仪器仪表或自动控制装置代替人自动地对仪器设备或工业生产过程进行控制,使之达到预期的状态或性能指标。对传统的工业生产过程采用自动控制技术,可以有效提高产品的质量和企业的经济效益。对一些恶劣环境下的控制操作,自动控制显得尤其重要。自动控制理论是与人类社会发展密切联系的一门学科,是自动控制科学的优秀。自从19世纪Maxwell对具有调速器的蒸汽发动机系统进行线性常微分方程描述及稳定性分析以来,经过20世纪初Nyquist,Bode,evans,Wienner,Nichols等人的杰出贡献,终于形成了经典反馈控制理论基础,并于50年代趋于成熟。经典控制理论的特点是以传递函数为数学工具,采用频域方法,主要研究“单输入——单输出”线性定常控制系统的分析与设计,但它存在着一定的局限性,即对“多输入——多输出”系统不宜用经典控制理论解决,特别是对非线性、时变系统更是无能为力。现代控制理论本质上是一种“时域法”,其研究内容非常广泛,主要包括三个基本内容:多变量线性系统理论、最优控制理论以及最优估计与系统辨识理论。现代控制理论从理论上解决了系统的可控性、可观测性、稳定性以及许多复杂系统的控制问题。但是,随着现代科学技术的迅速发展, 生产系统的规模越来越大,形成了复杂的大系统,导致了控制对象、控制器以及控制任务和目的的日益复杂化,从而导致现代控制理论的成果很少在实际中得到应用。经典控制理论、现代控制理论在应用中遇到了不少难题,影响了它们的实际应用,其主要原因有三:这些控制系统设计和分析都是建立在精确的数学模型的基础上的, 而实际系统由于存在不确定性、不完全性、模糊性、时变性、非线性等因素,一般很难获得精确的数学模型;研究这些系统时,人们必须提出一些比较苛刻的假设,而这些假设在应用中往往与实际不符;为了提高控制性能, 整个控制系统变得极为复杂,这不仅增加了设备投资,也降低了系统的可靠性。 二、现代控制理论的发展及基本内容 经典控制理论虽然具有很大的实用价值,但也有着明显的局限性。其局限性表现在下面二个方面:第一,经典控制理论建立在传递函数和频率特性的基础上,而传递函数和频率特性均属于系统的外部描述(只描述输入量和输出量之间的关系),不能充分反映系统内部的状态;第二,无论是根轨迹法还是频率法,本质上是频域法(或称复域法),都要通过积分变换(包括拉普拉斯变换、傅立叶变换、Z变换),因此原则上只适宜于解决“单输入——单输出” 线性定常系统的问题,对“多输入——多输出”系统不宜用经典控制理论解决,特别是对非线性、时变系统更是无能为力。 现代控制理论正是为了克服经典控制理论的局限性而在20世纪50、60年代逐步发展起来的。现代控制理论本质上是一种“时域法”。它引入了“状态”的概念,用“状态变量”(系统内部变量)及“状态方程”描述系统,因而更能反映出系统的内在本质与特性。从数学的观点看,现代控制理论中的状态变量法,简单地说就是将描述系统运动的高阶微分方程,改写成一阶联立微分方程组的形式,或者将系统的运动直接用一阶微分方程组表示。这个一阶微分方程组就叫做状态方程。采用状态方程后,最主要的优点是系统的运动方程采用向量、矩阵形式表示,因此形式简单、概念清晰、运算方便,尤其是对于多变量、时变系统更是明显。特别是在Kalman提出的可控性和可观测性概念和极大值理论的基础上,现代控制理论被引向更为深入的研究。现代控制理论研究的主要内容包括三部分:多变量线性系统理论、最优控制理论以及最优估计与系统辨识理论。由于篇幅所限,有关现代控制理论研究的具体内容请参见有关文献,这里从略。 三、结论 以上我们介绍了自动控制理论的发展情况和现代控制理论,各种控制理论都有其优点、缺点和适用范围,如果能够取长补短,则必然能够扩大其应用的范围,因而是控制理论的发展方向。事实上,现在已经出现了集经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论于一身的各种复合控制理论,如模糊PID复合控制、模糊变结构控制、自适应模糊控制、模糊预测控制、模糊神经网络控制、专家PID控制、专家模糊控制等等。 自动控制理论论文:基于CDIO的“自动控制理论”工程教育研究和实践 摘要:针对“自动控制理论”课程在工程实践教学中的不足,运用CDIO教育理念对该课程的工程教育进行研究和实践,明确“自动控制理论”课程中学生的学习需求,重新设计教学模式,强化工程实践能力培养,考核方式采用多元化模式。解决了目前该课程工程教育面临的困难,调动了学生学习的积极性,提高了学生的工程实践能力和创新能力。 关键词:自动控制理论;工程教育;CDIO理念 作者简介:赵磊(1981-),男,山西长治人,黄山学院机电与信息工程学院,助教;施云贵(1964-),男,吉林省吉林市人,黄山学院机电与信息工程学院,教授。(安徽 黄山 245041) 进入21世纪,经济全球化对我国工程技术人才的需求日益增长,对工程教育的发展带来了机遇。但在我国的传统工程教育中,重理论轻实践,过分强调知识的理论深度和系统性,而忽略了各学科知识间的联系,特别是忽视理论知识的应用。“自动控制理论”作为自动化学科各专业的一门重要的专业基础课程,[1]是为培养从事控制领域的科学研究和工程技术人员而设置的。在“自动控制理论”课程中,传统教学多局限于课堂授课,结合线性系统时域分析、根轨迹分析和频率特性分析等基础验证性实验和系统动态、稳态特性分析等分析性实验,而强调工程实践的综合性和创新性内容不足,偏离实际工程应用。 黄山学院(以下简称“本校”)作为一所地方性普通本科高校,与学术性高校“错位竞争”,明确办学定位为应用型。因此,结合本校“自动控制理论”课程教学的实际情况,对“自动控制理论”课程教学提出了改革思路。本文将利用CDIO工程教育模式的理念,[2]明确“自动控制理论”课程中学生的学习需求,重新设计教学模式、强化工程实践能力培养和考核方式多元化,以提升该课程工程教育的质量和内涵。[3-6] 一、CDIO工程教育理念 CDIO代表构思(conceive),设计(design),实施(implement),运行(operate),是由MIT和瑞典几所大学在Wallenburg基金会的资助下,经过几年的研究、探索和实践于2004年创立的工程教育模式。该教育模式是以产品、过程和系统的构思、设计、实施和运行全生命周期为背景的教育理念为载体,以CDIO教学大纲和12标准为基础,让学生以主动的、实践的、课程之间具有有机联系的方式学习,获取工程能力。 CDIO工程教学模式的主要特色在于它创造了能够深化技术基础和实际能力的学习经验。采用现代教学方法、创新教学模式和新的学习环境为学生提供接近工程实际的学习经验,这些具体的学习经验创建了一个与技术基础相关的学习抽象概念的认知框架,并为学生提供有助于理解和记忆这些抽象概念的实际应用机会,由此提供掌握深厚基础知识的途径。 二、“自动控制理论”课程教学改革 1.重新设计教学模式 根据“自动控制理论”课程特点,运用CDIO工程教育理念,坚持以学生为本,建立知识、能力、素质培养体系,将系统的构思、设计、实施和运行贯穿整个教学过程,对“自动控制理论”的教学目标、课程体系、教学活动及组织形式等进行全方位思考与设计,形成基于CDIO的“自动控制理论”课程教学模式,如表1。 2.强化工程实践能力培养 为了加强“自动控制理论”课程工程实践能力的培养,在传统教学的基础上,融合项目教学、虚拟仿真和案例分析等方法,让学生在模拟工程实践的环境中进行学习。 (1)项目教学。基于项目的教学是建立在具体问题的基础上来寻找解决问题的办法。为了践行CDIO工程教育理念,依托项目以3~5名学生为一组,教师采用点拨方式或共同探究的方式进行指导。具体实施步骤如下: 1)构思(C)。通过加深学生对自动控制系统的使命、需求、功能、技术和构建等概念设计的理解,其主要形式是要求学生对控制系统进行分析、思考,形成对控制系统设计开发的基本感性认识,加深对控制系统基本分析和设计方法的理解。 2)设计(D)。要求学生使用控制方法,完成自动控制系统的需求定位、模型开发、系统分析、系统架构等。通过实践,使学生掌握自动控制系统工程的基本原理、方法、技术、工具,并能够在实际中应用。 3)实现(I)。将设计成果加以实现,着力培养学生的务实精神、工程能力和团队精神。 4)运行(O)。每个小组对所开发的控制系统进行实际应用,并建立相应的应用、营销和服务渠道。实在难以在实际应用的要求建立模拟实际应用环境,实施模拟应用。运行主要目的是让学生了解市场,培养学生的务实精神和实际工作能力。 (2)虚拟仿真。虚拟仿真,就是用一个系统模仿另一个真实系统的技术。虚拟仿真技术的引入,将使控制系统设计的手段和思想发生质的飞跃,更加符合现代社会发展的需要。采用虚拟仿真能够使学生在一个比实际情况更安全的环境中提高工程实践能力,可以说在“自动控制理论”课程中应用虚拟仿真技术是可行且必要的。 (3)案例学习。案例学习可以提供很多关于实际工程的具体经验,一个典型案例还可以提供详细的背景内容。通过讨论案例,学生能够亲自体验系统或产品的CDIO过程,并参与疑问的解答,提高了学生的思考和决策能力。 3.考核方式多元化 传统“自动控制理论”课程考核方式笔试偏重理论知识考核,难以考察对实际自动控制系统的设计、分析和建造等工程实践能力。针对本课程注重工程实践性、创新性和应用技能培养的要求,改革单一的考核方式,综合学生在知识、创新、应用等多方面能力,采用笔试、课堂互动、实验操作、项目开发等多元化考核方式。多元化考核方法不仅促使学生重视课堂知识的掌握,还重视知识的工程应用与创新,有效地提高了教学水平和教学质量。 三、总结 CDIO工程教育模式的优秀是培养学生的工程素养、工程实践能力。“自动控制理论”课程作为工程背景较强的课程,只有掌握坚实的理论基础,具备严谨的工程推理和解决问题的能力,才能在后续课程中熟练地运用自控理论知识解决工程实际问题,并为往后能在工作岗位上灵活运用所学知识打下扎实的基础。 自动控制理论论文:控制理论在“自动控制元件”课程教学中的应用 摘要:在对“自动控制元件”课程教学改革的实践中,以控制理论思想作为指导,在深入分析课程、学员和教员的实际情况的基础上,建立了课程教学反馈控制系统模型,采取了优质提问教学法等多种反馈方式,取得了较好的教学效果,同时也提高了教员的教学水平。 关键词:控制理论;自动控制元件;反馈控制教学 作者简介:周鑫(1979-),男,湖南益阳人,第二炮兵工程大学控制工程系,讲师;刘志国(1977-),男,湖南益阳人,第二炮兵工程大学控制工程系,讲师。(陕西 西安 710025) 基金项目:本文系第二炮兵工程大学“自动控制元件”课程建设的研究成果。 所谓控制,就是根据系统内外部变化,进行有目的的调整,一次又一次地克服不确定性,纠正偏差,使系统始终处于某种特定状态的一种活动。[1]控制理论认为,任何系统、过程与运动都可以看作一个复杂的控制系统,控制理论思想的应用并不仅仅局限于工业生产或军事设备控制方面,也可以扩展到其他领域。 教学是一种有计划、有目的的活动。教学的目的在于使学生形成一定的心理过程及特性。学生的心理过程是有规律的,因而是可以控制的,问题在于掌握借以控制这种过程的规律。由此认为,控制理论对于教学来说,在原则上也是适用的。因此可以将控制理论的基本原理和方法推广至教学领域,建立教学控制系统,结合教学过程的特点及规律,改革传统教学过程,研究和解决教学过程中的一系列问题,以实现对教学过程的有效控制和全面优化,从而更好地控制教学质量,提升学员的学习积极性,提高教员的教学水平,达到教学相长的目的。 一、反馈控制教学的基本原理 控制系统由被控对象和控制装置组成,控制方式分为开环控制、闭环控制和复合控制,传统的知识注入型教学过程通常为开环控制方式。以学员作为控制对象,以课程教学目标为期望值,以教学效果为控制量,可建立课程教学开环控制系统,如图1所示。 在图1所示的系统中,教员进行课堂授课时,学员扮演的是被动接收知识的角色。从控制理论观点来看,传统的知识注入型教学存在着控制作用的断续性与反馈联系的偶然性问题,因而不是最佳的教学方式。由于缺少有效且连续的反馈信息,教员无法及时掌控教学情况,学员学习主动性差,教员教学水平提高缓慢,往往难以达到预期教学效果。 若在系统中增加前馈补偿和反馈通道,则可建立闭环(反馈)教学控制系统,如图2所示。 由图2可知,由于建立了良好的反馈联系,教员在教学过程中能够及时发现实际教学效果与教学目标的偏差,从而根据反馈控制原理适时改变控制方式(调节教学内容、教学进度、教学方法和教学手段等),以保证:教学过程始终沿着教学目标的固有轨道前进;教学内容、方法和手段适合教学对象,且不断趋于完美;教学研究与教学本身得以同步发展。 在课程教学实践中,应该依据课程、学员和教员等各方面的实际情况,深入分析课程教学控制系统的各个组成部分,细化前馈和反馈环节,建立课程教学控制系统模型,图3为针对“自动控制元件”课程建立的教学反馈控制系统结构图。 由图3可知,在“自动控制元件”教学反馈控制系统中,以自主预习的前馈补偿方式以及自主复习的局部反馈方式促使学员在自控(学员自学)和他控(学员之间的相互学习、交流、激励)方式作用下,初步消化和掌握教员在课堂授课过程中讲授的理论知识。教员在课堂授课过程中,采用有效的课堂提问等方法,及时掌握学员学习动态,实时调整教学过程,以保证教学效果;课后,通过每周答疑、课后作业、课程实验、课中考核、课外实践以及学员针对课程提供意见建议等多种反馈方式,获取学员对课程知识的掌握和应用情况以及学习态度、精神状态等,并根据反馈信息适时调整教学过程,从而缩小教学效果与教学目标的偏差。在传授知识和能力的同时,教员的授课能力也可通过自身的总结交流、教学督导组的评价以及学员的意见建议等三个反馈渠道得到及时反映,以促进教学水平的提高。 二、反馈控制教学中需要注意的问题 在教学控制系统中,教学是一种有目的、有计划的实施控制活动的过程。要实现有效控制,首先必须建立较为准确的系统模型,然后根据课程、学员和教员的实际情况制定行之有效的控制方式。既要因“材”施教,也要因“才”施教,“材”指的是课程的教学目标和教学内容,“才”指的是学员和教员。实现因“材”施教和因“才”施教的关键在于构建有效的信息反馈通道。 1.教学控制系统模型的建立 系统模型越准确,控制效果越好。因此在系统建模时,必须深入分析教学反馈控制系统的各部分结构,了解“材”和“才”的实际情况,确定系统期望和反馈信息及其之间的关系。教学控制系统中需要明确的主要信息和组成部分包括: (1)系统期望,即教学目标。严格依照专业人才培养方案和课程标准制定课程的总体教学目标和各章节、每次授课的教学目标。 (2)被控对象,即学员。通过课前召开座谈会、课中答疑以及与学员代表交流沟通等方式全方位了解授课对象。 (3)控制方式,即教学实施方案。制定具体且具有针对性的课程教学改革方案、课程教学设计方案和课堂教学方案。而在课堂教学实施计划开展之前,教员应该进行精心的教学准备,具体工作包括深入理解教学内容、设计具有一定特色的多媒体课件和教案、熟练掌握几种教学方法、开发交互式课程学习网站和建设试题库等。 (4)评价方式,即根据学员的学习情况,把实际值与期望值进行比较,对教学工作做出客观评价。按照教学目标衡量实际成效,最理想的情况是在偏差较小时就有所察觉,并采取措施加以改善。但是,仅凭经验是远远不够的,必须制定客观公正、切实可行的评价方案对学员进行综合评定,才能客观地评价教学效果。 2.反馈控制方式的选择 在教学过程中,课堂授课是知识传递的一个关键环节,在此环节中必须采取有效的反馈方式,以获取足够的反馈信息。在“自动控制元件”课程教学过程中,教学组在课堂授课过程中采用了优质提问教学法(Quality Questioning, QUILT)。QUILT是一种“通过提问、理解促进学习和思考”的教学方法,包括精心准备问题、适时抛出问题、激发学员回答、对学员的回答进行加工以及对提问行为进行反思五个阶段。[2]通过QUILT,可以调动学员的学习积极性,使更多的学员参与思考,更重要的是能够迅速获取学员对知识的理解程度的反馈信息。同时,教学组采取其他方式获取更多反馈信息,主要包括每周答疑、课后作业、课程实验、课中考核、课外实践活动(“三性”实验、“三小”活动、数学建模、电子设计、机器人大赛)等,使学员在掌握理论知识的同时,提高动手能力和实际应用能力。 自动控制理论论文:自动控制理论初探 【摘 要】随着技术工具的进步如半导体微电子学、光学和光电子学、计算机和通信网络等信息采集、存储、传输、计算和处理技术的迅速发展也强力推动着自动控制理论研究向前发展。然而由于研究系统、对象越来越来复杂,这样就对自动控制理论以及其实际运用的研究就提出了更高的要求。本文首先对自动控制理论的发展作了一个简单的回顾,然后对Matlab软件作了一些简介、最后简单阐述了自动控制理论的研究现状以及其它在各不同领域的运用。 【关键词】自动控制理论;Matlab;模糊控制;鲁棒控制;最优化控制 随着控制系统复杂性的增加,不确定因素的增多,要求各控制理论分支有进一步的发展,弥补各理论分支的缺点与不足,以满足更高的控制性能指标。现有的控制理论在线性系统控制中大都能取得良好的控制效果,但对离散、非线性复杂系统领域的研究大都刚刚起步,或处于初级阶段,远未达到人们的期望。而实际工业生产过程的模型一般都很复杂,通常具有非线性、分布参数和时变等特性。因此将控制理论的研究领域推广到非线性复杂系统有重要的实际意义。另外与宏观复杂系统控制相对的量子控制(Quantum Control)也正在作为一个全新的学科领域蓬勃崛起,它的发展也依赖于完善的控制理论和优化控制策略。近年来随着微电子、半导体、计算机等技术的快速发展也强有力的推动了自动控制理论的发展。 一、现代控制理论的产生及其发展 控制理论作为一门科学,它的产生可追溯到18 世纪中叶的第一次技术革命,1765年瓦特发明了蒸汽机,应用离心式飞锤调速器原理控制蒸汽机,标志着人类以蒸汽为动力的机械化时代的开始,后来工程界用控制理论分别从时域和频域角度讨论调速系统的稳定性题,1872年劳斯(Routh E J)和1890年赫尔维茨(Hurwitz)先后找到了系统稳定性的代数据,1932年奈奎斯特(Nyquist H)发表了放大器稳定性的著名论文,给出了系统稳定性的奈奎斯特判据。美国著名的控制论创始人维纳(Wiener N)总结了前人的成果,认为客观世界存在3大要素:物质、能量、信息,虽然在物质构造和能量转换方面,动物和机器有显著的不同,但在信息传递、变换、处理方面有惊人的相似之处,1948 年发表了《控制论—或关于在动物和机器中控制和通讯的科学》,书中论述了控制理论的一般方法,推广了反馈的概念,确立了控制理论这门学科的产生。 1.经典控制理论。第一代称为“经典控制理论”时期,时间为20 世纪40~50 年代。它研究的主要对象多为线性定常系统,主要研究单输入单输出问题,研究方法主要采用以传递函数、频率特性、根轨迹为基础的频域分析法,它的控制思想首先旨在对机器进行“调节”,使之能够稳定运行,其次是采用“反馈的方式,使得一个动力学系统能够按照人们的要求精确地工作,最终实现对系统按指定目标进行控制。” 2.现代控制理论。第二代称为“现代控制理论”时期,时间为20 世纪60~70 年代。经典控制理论对线性定常系统可产生良好的控制效果,但是它对多输入多输出、时变、非线性系统的控制却力不从心。所以50 年代末60 年代初,学者卡尔曼等人将古典力学中的状态、状态空间概念加以发展与推广,将经典控制理论中的高阶常微分方程转化为一阶微分方程组,用以描述多变量控制系统,并深刻揭示了用状态空间描述的系统内部结构特性如可控性、可观性,从而奠定了现代控制理论的基础。 3.第三代控制理论。以上所提的经典控制理论和现代控制理论都是建立在数学模型之上的,所以统称为常规(传统)控制。它们为了控制必须建模,但许多实际系统的高维性及系统信息的模糊性、不确定性、偶然性和不完全性给基于数学模型的传统控制理论以巨大的挑战。是否可以改变一下思路,不完全以控制对象为研究主体,而以控制器为研究对象;是否可以用人工智能的逻辑推理、启发式知识、专家系统解决难于建立数学模型的问题呢?智能控制的出现正源于这一思想。1967年Leondes 和Mendel 首次正式使用“智能控制”一词,1971 年傅京孙教授指出,为了解决控制问题,用严格的数学方法研究新的工具来对复杂的“环境2对象”模型进行建模和识别以实现最优控制,或者用人工智能的思想建立对不能精确定义的环境和任务的控制设计方法,这两者都值得试一试,而重要的是把两种途径密切结合起来协调的进行研究。沿着这一思想出发,现代控制理论将微分几何、微分代数、数学分析与逻辑推理、启发式知识建立和发展了智能控制理论相结合从而形成第三代控制理论大系统理论和智能控制理论。 二、Matlab工程软件 1.Matlab起源。早在70年代中期,Matlab的开发者美国人Clever Moler及其同事在美国国家科学基金的资助下研究开发调用LinPack和EisPack的FORTRAN子程序。到70年代后期,Clever Mloer教授利用业余时间为学生编写能够方便调用LinPack和EisPack的程序。Clever Mloer给这个接口程序取名为Matlab,这是从Matrix(矩阵)、Laboratory(实验室)各取前三个字母组成的,意思是“矩阵实验室”。 2.Matlab的特点与功能。Matlab自从1984年由MathWork公司推向市场以来,经历十几年的发展和竞争,现在逐步风靡世界,可靠的数值和符号运算能力、简单易学的程序语言、强大的图形和可视化的功能以及为数众多的运用工具宝石Matlab区别与其他科技应用软件的显著特点。其相关的功能如下:(1)数值和符号计算功能。Matlab的数值计算功能包括:矩阵的创建和保存;数值矩阵代数、乘方运算和分解;数组运算;矩阵操作;多项式和有理分式运算;数据统计分析、差分和数组导数;用于求积分、优化和微分方程的数组解的功能函数等。(2)Matlab语言。除了指令行操作的直接交互使用方式外,Matlab作为高级应用软件有它自己的编程语言。Matlab的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的习惯形式十分相似,简单易学。完全不需要对矩阵的乘法和求逆进行烦琐的编程。因此用Matlab求解问题比C语言、FORTRAN语言要简便的多。与其它高级语言的关系仿佛高级语言与汇编语言的关系一样,尽管它的执行效率比其它的高级语言低但是其编程效率、程序的可读性,可移植性要远高于它们。(3)图形和可视化功能。图形和可视化功能是现代应用软件发展的主要方向,也是前后版本间的最大差异之一。利用可以轻而易举地绘制二维、三维曲线,三维曲面,并可进行图形和坐标的标识、坐标控制、图形的迭绘、视角和光照设计、色彩精细控制等等。另外还可以非常方便地完成动画的绘制工作。Matlab还提供了对图形对象(Graph object)和图形句柄(Graph Handle)进行操作的“底层(low level)”指令,使用户可以随心所欲地对图形进行各种操作,为用户在图形表现和可视化方面开拓了一个广阔的、没有丝毫束缚的空间。 自动控制理论论文:基于CDIO教育理念的自动控制理论精品课教学改革研究与实践 [摘要]CDIO,即构思(conceive)、设计(design)、实施(implement)、运作(operate),它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。本文选用自动化专业的一门主干课“自动控制理论”为研究对象,运用CDIO教育理念对该课程的教与学进行探讨和实践,形成了以学生为主的“活跃课堂、积极实践、学术探讨、项目研究、网络助学”的教学模式,经过5年的教学实践,取得了很好的教学效果和教改成绩,使学生在实际动手能力、独立创新能力、团队合作能力方面有所提高,为创新人才成长搭建了宽广舞台。 [关键词]CDIO;工程教育;自动控制理论;教育理念 1 研究背景 CDIO工程教育培养模式是由教师简洁明了地介绍要学的相关概念后,将学生分成小组,每个小组5~6人。各个小组自己设计实验方案、确定操作流程、选择器材,分工合作完成实验。通过分析实验结果,学生提出其中存在的问题,然后教师开始剖析概念、讲解原理,并和学生一起探讨。该模式可以培养学生分析问题、解决问题的能力,同时能够增强学生的自学能力、沟通协调能力、团队合作能力以及大系统的运作能力并最大地发挥学生的积极性和创造I生。自动控制理论是指导人们在一定工程背景下实现对复杂系统设计与分析的方法论,理论性很强,而CDIO工程教育模式的精髓——CDIO代表的构思、设计、实现和运作正是自动控制理论思想的具体体现,它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,旨在培养学生的工程能力,是一种新的高等工科教育模式。它包括个人的工程科学能力和技术知识能力、终生学习能力、团队交流能力和大系统协调等方面的能力。显然,CDIO的教学目标与应用型高校本科专业的培养目标是一致的,即培养理论与实践相结合、工程技术与市场需求相结合的高级专门人才。以人才培养为目标,以教学改革为指导,以教材创新为优秀,以科学研究为基础,对自动控制理论课程进行改革,以适应国内快速发展的工控领域对自动化人才的要求。 2 教学理念的转变 2.1 教学模式改革 “培养什么样的人才、如何培养人才”始终是高等教育的基本问题,“教什么、怎么教,学什么、如何学”始终是教学过程中的一对基本矛盾。很多教师认为“教什么”最重要,至于“怎么教”、“怎么学”全在个人,不重视教学方法的研究,习惯于个人传统方式的延续。认为“怎么教”是教师的事情,“怎么学”是学生的事情,“教”与“学”分离,对教师主导、学生主体、师生互动交流认识不足;对教学大纲的把握、对教学目标的实现认识不足,认为教材、讲义、网上资料师生可以自由使用,殊不知,这是教师不负责任、偷工减料的表现;对课程的规律性与学习能力培养的重要性认识不足,有的教师过分强调讲课面面俱到,“填鸭式”教学方法反而贻误了学生创造思维的训练和培养。为此,提出如下理念。 1)学生的主体性与教师的主导性融合。教师视每次授课为一场表演,既是演员又是导演,学生是观众。这样教师就要在如何演的精彩、如何引人入胜上下功夫,教学过程中教师主导活动和学生主体活动不断融合实现动态转换,随着知识的潜移默化,学生的学习活动自主性逐渐扩大,教师的传教活动制约性逐渐缩小,最后转化为学生能够完全自主学习,真正成为学习的主人。 2)学习的开放性与教学的关键点融合。信息时代提供了众多的知识获取途径,课堂和教师已不再是获得知识的唯一渠道,应该充分利用网络、名师、资料、实验、学科、专业等优质资源环境与学术氛围,把学习的场所从课堂扩展到大型实验室、图书馆、讲坛等。自主研学、拓展训练、思维创造,为学生知识创造和能力建构拓展了更加宽松的环境,这是当前教学模式改革的优秀。强化自主性、综合性、设计性实验,重视工程实践、课程设计、项目训练以及大学生生产实习;将学生个体的学习扩展到小组学习、团队学习等合作学习的形式;着力提高各种课外学习活动的覆盖面和参与面,通过研究小组、讨论班、报告会、俱乐部、沙龙、社团等各种载体,让每一个学生都有锻炼施展多方面能力和才华的舞台。教学的关键点是教给学生一种思考问题的思维方法,有些知识问题的具体细节,忘记了可以查书,但思考问题的方式,一旦领悟并加以应用后,具备的是解决更多新问题、领悟更多新知识的能力,这才是教与学的关键。充分利用互联网拓展学生网上学习、教师网上答疑、学生网上作业、教师网上批改的新途径。 3)教学评价的综合性与透明性融合。既然讲课就是表演,演员演得如何观众最有发言权,采取学生匿名网上评议制,对每位授课教师按照统一的评价指标给予教学质量评价,教师可以随时查阅学生评价做到有则改之无则加勉,这种方式有效提高了教师的教研水平。 4)学生成绩评定的多样性与灵滑性融合。采取平时考核(20%)+实验考核(10%)+学期考核(70%)作为学生的最终成绩,这样充分调动了学生学习的自主性与积极性,避免了一考定终生和逃课现象。 2.2 明确精品课程的内涵 精品课程是指具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程,省级精品课《自动控制理论》是由自动化系负责开设的院级平台课,是一门理论性和实践性都很强的课程,理论比较枯燥,难以理解,其特点是概念多、抽象,理论分析和数学计算比重大,在课程讲授过程中,若不注重教学模式的改进,就会让学生感觉似乎在学一门“数学”课,跳不出抽象的理论框架,不知道如何把该课程的理论知识应用于工程实践中,那么,这门课程的讲授就是失败的。在课程教学改革实践中,引入CDIO模式,以小型控制课题为导向,引导学生自觉加深理论学习,依次完成控制系统建模、控制器设计、仿真实现,培养了学生的创新能力、动手能力及课题研究能力,激发了学生的学习兴趣。因此,教师要有目的、有计划、有步骤地结合教学的具体内容对学生进行思维方式的引导、指导和训练,使学生理解并掌握诸如典型化、线性化等处理方法和意义,体会到数学作为一种工具处理工程问题的重要性和趣味性,使学生变被动学为主动学,提高学习积极性,既巩固了知识体系,又树立起工程思想。 3 基于CDIO教育理念的教学改革 探索了CDIO理念下的以研究型学习,以实际的物理对象为背景进行控制系统建模、控制器设计、仿真实现的教学模式,并相应地对教学内容、教学手段、考试方式进行了配套改革。 3.1 教材建设 教材是教学理念的载体,是课程体系改革的优秀。为了充分贯彻课程改革建设,发挥团队的特色,自2003年开始狠抓教材建设,相继出版了两部理论教材:《现代控制理论》(中国标准出版社2003)、《自动控制原理》(21世纪高等院校优秀教材,国防工业出版社2004);两部与之配套的书籍:《自动控制理论学习指导》(大连理工大学出版社2004),《自动控制理论实验及综合系统设计》(华中科技大学出版社2008);一部用于指导学生进行计算机辅助设计的《控制系统数字仿真及MAT-LAB语言》(电子工业出版社2009)。形成了理论教学、实验教学、学习指导、CAD实现的系列特色教材,为知识的有效传播奠定了基础。 3.2 良好的开端是成功的关键——绪论的重要性 在绪论中重点介绍自动控制理论的发展史,研究的对象、方法及主要内容,自动控制理论的特点和发展趋势以及在工业生产、航空、航天等领域所起的重要作用。为了增强学生学习该课程的兴趣,课程中利用多媒体技术制作了多个视频资料,包括阿波罗登月、我国的神舟七号载人航天飞行、美国NASA的月球车、国际机器人大赛以及人在大脑支配下的行为过程等,并简要介绍了这些系统中用到的自动控制理论知识、课程的重点及学习方法,学生由此对课程产生了浓厚的兴趣及强烈的求知欲望,促进了学生从“要我学”到“我要学”的转变。 3.3 强化实践教学,提升工程实践能力 围绕工程实践和创新精神培养这一目标,实践教学构建三层体系,突出综合性、设计性、研究性训练,加强课内实验、课程设计、毕业设计等实践环节的有序衔接。提出以学生为主的“活跃课堂、积极实践、学术探讨、项目研究、网络助学”的教学模式,进行了基于“学术探讨、项目研究”的教学改革。将教学分成三个阶段:课堂教学、课程设计、毕业设计。精心设计了一整套与之对应的三级项目体系:以随堂进行的项目为三级项目,促进学生对专业优秀课程的学习;以专业课程设计为二级项目,培养学生构建并运用知识模块的能力;以毕业设计为一级项目,培养学生用专业知识开发设计复杂系统和产品的能力。为探索CDIO教学模式,将授课教师从科研项目中提炼出来的基于团队的三级项目与课程实验教学有机融合,让学生在课堂上学习理论知识,课外进行三级项目的研究,使学生自主建立起以确定项目方案、设计和仿真为主要内容的学习体系。三级项目的最后,要求学生以撰写项目报告和制作PPT的形式进行项目研究的汇报,改变了以往以课后习题来巩固学生所学理论知识,类似于“纸上谈兵”的学习方式。结合不同章节内容的特点,教学骨干自行开发了所有课程的多媒体助学课件,如针对根轨迹绘制制作了全动画多媒体课件,受到学生的普遍欢迎。这种教学模式为创新人才成长提供了自主性、研究性、多样性的宽广舞台,促进了学生创新实践能力和综合素质的全面提升。燕山大学学生先后在全国“飞思卡尔杯”智能车大赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、“挑战杯”创业计划大赛以及全国电子设计竞赛等许多重要赛事中均取得了十分优异的成绩。 3.4 加强网络教学平台与资源共享建设 为培养学生自学能力,自行研发了网络综合教学平台,提供了15个子系统供师生使用,形成了一个集教学、学习、实验、设计、考研辅导、信息交流于一体的自动控制原理在线教学的专业网站,实现了教育资源共享。以图文并茂的形式提供丰富动感的教学内容,利于突出重点、突破难点,优化课堂结构,创造良好的网络教学环境,提供教学讲义、教学视频、课后练习测试、同步训练、在线答疑、提交作业、考研专题等多个栏目,为学生提供了丰富的教学资源。 3.5 开展研究型学习 教学中引入的工程实例倒立摆装置是一个复杂的、不稳定的非线性系统,是进行控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台。通过对倒立摆的控制,检验新的控制方法是否有较强的处理非线性和不稳定性问题的能力。同时,其控制方法在军工、航天、机器人和一般工业过程领域中都有着广泛的用途,如机器人行走过程中的平衡控制、火箭发射中的垂直度控制和卫星飞行中的姿态控制等。教学中,将倒立摆作为工程实例贯穿整个课程,在各阶段理论教学后,完成倒立摆的系统建模、分析及控制器设计等,提高学生的工程应用能力及学以致用的信心。 研究型学习分三个阶段:(1)引导学生充分利用图书馆和网络,搜集相关资料;(2)学生分成研究小组,在6周的时间内,跟随课程的学习进度依次完成被控对象的建模和性能分析,并完成控制器的设计,然后用Matlab/Simulink建立控制系统的仿真模型,对系统的控制性能进行仿真分析;(3)要求学生以组为单位撰写研究报告,并以小组的形式进行研究汇报,汇报中要求小组成员全员参加,教师和其他组学生同时对研究情况进行打分评价。通过汇报,不仅可以活跃研究氛围,加强各组学生之间的交流,开阔学生的视野,还可以检验每个学生在课题研究中的参与程度。 最后,可以在一、二、三级倒立摆实验平台上,实现学生自行设计的系统验证。在课堂上,教师们也把工程项目的部分内容作为教学案例介绍给学生,注重知识讲授与项目实践有机结合。在课下,教师们带领学生积极参与科研项目研发或专业竞赛活动,培养了一批专业基础扎实、动手能力强的优秀学生。利用好现有的实验室和实习基地,探索出了一条行之有效的工程教育模式,使学生在实际动手能力、独立创新能力、团队合作能力方面有所提高。 4 结束语 教学实践表明,基于CDIO教育理念的教学模式可以大大提高学生的学习积极性、主动性,促进学生从“要我学”到“我要学”的转变,有利于培养学生的动手能力、综合应用能力和创新能力。学生反映非常喜欢这种教学模式,并提出了很多很好的建议,加强了学生和教师之间的沟通与交流,起到了教学相长的效果。 作为一种工程教育教学模式,CDIO具有先进的理念和很好的借鉴作用。将这种工程教育思想贯穿于自动化专业人才培养方案改革、课程体系建设、师资队伍建设、实践教学建设等各个方面,构建理论与实践相结合,技术与市场相结合的应用型人才培养体系,为国家、地方培养合格的高级专门人才,是教育工作者的不懈追求。