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一、中国传统文化与平面设计简述 中国传统文化在五千余年的发展过程中,成为了中华民族的智慧结晶,是通过一代代华夏儿女在生活中获得的宝贵经验。比如剪纸、脸谱、吉祥图案、古文人书画、灯笼乃至青花瓶等,均是视觉艺术的体现,当前也被全球所认可,成为中国特有的传统文化,也变成中国传统文化的典范。中国的传统文化元素均具备了特有的文化内涵与生活张力。平面设计衍生于18世纪中期,成为了服务于人们生活的一种艺术创作方式,我国的平面设计并未历经较大的启蒙运动,因此我国平面设计行业开始的较晚。随着改革开放,我国设计师逐渐学习到西方的先进设计思维与理念,可是并未将其与我国的传统文化相结合,并未对我国的优秀文化资源给予应有的重视,令传统文化在设计范畴面临灭绝,对于这一状态,近些年来,有些设计大师已经在倡导注重现代平面设计与传统文化的融合发展,从而才令民族、传统文化元素越来越多的体现在流行平面设计中。目前我国在平面设计和传统文化相结合的例子中,最具代表性的则为2008年的北京奥运会会徽。不论在申办时运用的会徽,还是在奥运正式投入使用的会徽,均通过不同层面展现出中华民族在传统文化方面的内涵,将传统文化与平面设计有效结合,而且在中国传统文化中,注入了国际化的设计风格。申办的会徽是通过奥运标志的五环构成的,它代表着地球的五大洲,其图形的传达又犹如代表中国特色的太极拳,还有如传统中国结。此处通过两个角度展现出了中国的传统文化,太极拳作为我国意象古老的传统体育文化,代表着中国武术的优秀,太极拳的主要特征则为行云流水,在设计会徽时将这一元素融入其中,令会徽从整体上展现出运动感,表达了奥运会的主旨,而且蕴含着全球人民团结、携手、合作的美好寓意。中国结作为我国一项传统的手工艺品,在国人心目中代表着吉祥如意,并且,也代表了全国人民团结一心、一同迎接奥运的团结精神以及喜悦之情。在奥运会正式举行时,会徽的内涵比申办时更加富有深意,通过字面来看,“中国印•舞动的北京”将传统书法印章等艺术体现于运动当中,此处的设计理念极为巧妙,而且与奥运会的运动精神极为符合。会徽的主题方面则为一个舞动双臂的“人”字,并且也与申办地北京的“京”字极为相似,展现出奥运会的举办地,也传达了中华民族传统古老的文明所在。并且,文字印章的整体颜色是红色,也被称之为中国红,代表着中华民族的传统,在人们内心中成为了喜庆、吉祥的内涵,将红色与奥运会徽相结合,真正描绘了中国传统文化与平面设计的现代感。 二、传统文化与平面设计“现代感”意味的融合 (一)传统哲理思想在平面设计“现代感”中的运用 中国文化极为丰富,璀璨的文明世界皆知。而传统哲理思想更加积厚流光。被全球人们推崇的“儒释道”文化,聚集着古代祖先对哲学的思考、对自然的探知,表达的“天人合一”“物我天成”等传统哲学理念,变成现代平面设计的“现代感”表现添加了精神内涵。诸多哲学文化素材都是创意延伸的根基,好的创意可以超脱文化和语言的界限,引起全世界人们的共鸣,这也成为我国平面设计走出国门迈向世界的必备因素。通过平面设计发展状态而言,我国落后于西方的状态,应当通过学习西方设计理念着手,持续积攒设计经验并打开设计视野。并且,反思传统文化,通过东西方哲学理念中探寻出两者相互独立并相辅相成之处。 (二)传统艺术图形在平面设计“现代感”中的运用 传统文化中,传统图案要素具备较强的民族特点,比如各个地区的青铜器文化、壁画艺术、陶器文化等,在丰富的图饰与图样中蕴含了传统绘画的艺术魅力,以及传统书法中的艺术体现。并且,在古代的园林、舞蹈、建筑文化当中,所有地域特征的景观因素变成现代艺术平面设计的传统图形,不但体现出了中华民族的精神传统,还体现出了传统文化的内在气质与生命力。例如在“中国龙”这具有中华民族精神的图腾中,使用于平面设计中展现出传统动物的形态,给予其族群思想和内涵,并变成一个特有的艺术设计代号,变成现代平面设计民族特点的文化载体。对现代平面设计师来讲,传统图形自身则具备了深远的启迪意义,特别对于图形素材与表现方式方面,更加可以直接展现出文化的内涵。我国传统图形具备完善性以及装饰性,也成为设计师传达精神气质的主要因素。现代平面设计的图形有正形与负形,通过切割、错位的方式改变原形,以此打造出全新的艺术形象。通过总体排列而言,传统图形更加规范,图形总体感、对称感充足,可是将其与现代设计理念相结合,使用非对称、视觉冲突、光影效果而展现设计效果,为受众打造出视觉冲击力。 (三)传统艺术因素与现代数码科技的结合 科技发展为现代平面设计给予了良好的技术渠道,令平面设计师可以通过技术展现自己的理念,加快设计领域的创新。我国古代画家和工匠在创新艺术中使用了不同表达方式,从而强化绘画、雕塑、瓷器的文化内涵。汉字作为中国文化的精髓,也成为最具表达力的艺术方式。其中包含的内容不但传达出含蓄的情感,还表现出古老文字的传统特征,被大量使用在平面设计当中。 三、结语 综上所述,平面设计师若想令创造的平面设计作品更加完美,则应当将中国传统文化与西方设计理念相结合,通过丰富的设计方式,以现代视觉设计方向着手,有效展现出我国传统文化的特质,以此设计出富有特点的平面设计作品。我国平面设计师应当紧随时代脚步,持续创新设计理念,最大限度的展现出我国的传统文化。 作者:王菲菲 单位:郑州师范学院
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智能建筑电气安装技术研究:浅议智能建筑电气设备安装技术 【摘要】:智能建筑是利用系统集成方法将智能型电脑技术、通信技术、信息技术与建筑技术有机地结合起来,对各种设备的自动监控信息进行分析、正确判断和处理。建筑物智能要求的提高势必导致电气 设备系统日趋复杂,对其安装施工提出了更高更新的要求。 【关键词】: 智能;建筑;安装 1智能建筑系统的主要内容 目前智能建筑又称为“3A 建筑”,主要包括办公自动系统(OAS)、建筑电气设备自动化(BAS) 、通信自动化系统(CAS) 。因此智能建筑电气设备自动化为智能建筑系统中的一个重要系统之一,是采用具有高信息处理能力的微处理机(即中央处理机)通过通信网络对整个建筑物的空调、供热、给排水、变配电、照明、电梯、消防、广播音响、闭路电视、通信、防盗、巡更等众多设备进行实时测量、监视和全面监控,实现最优化的管理,从而提高系统运行的安全可靠性,节省人力、物力和能源,降低设备运行费用,随时掌握设备状态及运行时间、能量的消耗及变化等。因此其主要内容有: 1.1各种设备按规定时间进行启停控制,以达到节约能源的目的; 1.2供电系统、空调系统、供排水系统、冷热源、电梯等的参数调节控制监视和设备运行状态的监测; 1.3对各种设备运行时间积累和维修期限达到报警,以便及时更换或维修服役期满的设备,延长设备的使用寿命,提高服务质量; 1.4根据建筑实际需要的冷负荷,自动控制冷水机组投入运行的设备台数,达到最佳的运行方式; 1.5据设备运行时间自动更换工作和备用设备,延长设备的使用寿命; 1.6对各种能源消耗进行计量和计费; 1.7各种文本的自动生成和打印。 2主要设备和构成 智能建筑设备监控系统是以分布在建筑各处的远程处理机和中央处理系统设备,通过总线桥进行信息交换的,主要包括系统设备(包括主机、网关、通讯设备、DDC、控制屏等) 、系统输入设备(包括各类温、湿、压力、流量、电量传感器、水流开关等现场设备)和输出设备(包括各类风门、执行器、阀门及其执行机构等)等。按结构方式分成四大类: 2.1中央处理机系统设备:由操作键盘、彩色显示器、打印机、中央电脑、数字化仪表等组成; 2.2远程处理机:智能建筑可以采用TA6711 和TA6585两种型号的RPU设备,这两种型号的RPU功能基本一致,区别在于其输入输出接口的配置不同。RPU也可单独使用或通过各种设备组合经过总线桥接到M7中央系统,构成2级控制系统。 2.3总线桥:是一个用于2级控制系统的通信网微处理器。它有8条通信线路,每条通信线路可连接30个区域控制器及10个RPU。 2.4测量元件和控制件:通常采用的测量元件有各种型号的温度传感器、湿度传感器、液位传感器、压差传感器、流量传感器、功率变换器等。控制器件包括各种型号的带执行机构的二通阀、三通阀和直流24V的继电器。 3主要安装技术要求 3.1远程处理机的安装要求 楼宇自动控制系统与各RPU之间的通信是透明的,可利用同一线路不同的RPU完成同一个控制系统。一般而言,BAS系统大量监控的是空调机组,所以将RPU布置在机房之中或附近,把空调机组控制系统使用后剩余的输入输出接口用于连接附近的水流量计、水位信号、照明控制等。为了日后的发展,RPU的接口要留出20%~30%为宜。 3.2 BAS线路安装要求 在BAS进行布线时,要注意某些线路需要专门的导线,如BAS的通信线路、温度湿度传感器线路、水位浮子开关线路、流量计线路等,它们一般需要屏蔽线,或者由制造商提供专门的导线。电源线与信号、控制电缆应分槽、分管敷设;DDC、计算机、网络控制器、网关等电子设备的工作接地应连在其他弱电工程共用的单独的接地干线上。智能建筑中安装有大量的电子设备,这些设备分属于不同的系统,由于这些设备工作频率、抗干扰能力和功能等都不相同,对接地的要求也不同。在安装中,按下述方法进行接地: 3.2.1电子设备的信号接地、逻辑接地、功率接地、屏蔽接地和保护接地,一般合用一个接地极,其接地电阻不大于4Ω;当电子设备的接地与工频交流接地、防雷接地合用一个接地极时,其接地电阻不大于1Ω。屏蔽接地如单独设置,则接地电阻一般为300Ω; 3.2.2对抗干扰能力差的设备,其接地应与防雷接地分开,两者相互距离宜在20m以内,对抗干扰能力较强的电子设备,两者的距离可酌情减少,但不宜低于5m; 3.2.3当电子设备接地和防雷接地采用共同接地装置时,两者避免雷击时遭受反击和保证设备安全,应采用埋地铠装电缆; 3.2.4电缆屏蔽层必须接地,为避免产生干扰电流,对信号电缆和1MHz及以下低频电缆应一点接地;对1MHz以上电缆,为保证屏蔽层为地电位,应采用多点接地。闭路电视和工业电视都必须采用一点接地。 3.3输入设备安装要求 3.3.1安装位置应为能正确反映其性能的位置,便于调试和维护的地方,不同类型的传感器应按设计和产品的要求和现场实际情况确定其位置; 3.3.2水管型温度传感器、蒸汽压力传感器、水流开关、水管流量计不宜安装在管道焊缝及其边缘上开孔焊接; 3.3.3风管型、湿度传感器、室内温度传感器、风汽压力传感器、空气质量传感器应避开蒸汽放空口及出风口处; 3.3.4管型温度传感器、水管型压力传感器、蒸汽压力传感器、水流开关的安装应在工艺管道安装同时进行; 3.3.5风管压力、温度、湿度、空气质量、空气速度、压差开关的安装应在风管保温完成后进行。 3.4输出设备的安装要求 3.4.1风阀箭头和电动阀门的箭头尖与风门、电动阀门的开闭和水流方向一致; 3.4.2安装前宜进行模拟动作; 3.4.3电动阀门的口径与管道径不一致时,应采取渐缩管件,但阀门口径一般不应低于管道口径二个档次,并应经计算确定满足设计要求; 3.4.4电动与电磁调节阀一般安装在回水管上。 3.5安装的其它要求 BAS的监控是由电脑按照编制好的程序进行的,设计工程大大简化,不需要进行各种设备的电气联锁图、控制调节原理图等,只需要简单的监控原理图就可以满足要求。但设计人员必须编制较为详细的监控说明软件。另外还要向制造商提供各测量元件、控制器使用的条件清单,如管道规格、流体名称、压力、温度、流量等,以便制造商选用各种元件规格。安装人员一般只根据图纸及提供的主要元件的规格和数量进行组装。 4结束语 总之,根据智能建筑电气设备工程的特点,严格按规范和施工工艺要求进行安装,必能确保系统开通和运行,充分发挥系统的运行效果,取得相应的社会和经济效益。 智能建筑电气安装技术研究:浅析智能建筑电气设备安装技术 摘 要:在经济发展的同时,建筑电气也越来越先进,更多的智能电气设备被安装在建筑中,他们也发挥着越来越重要的作用。文章就智能建筑电气设备系统的主要内容、设备及构成做出分析,并在此基础上提出了相对应的安装技术要求。 关键词:建筑电气安装;智能电气设备;安装技术 现如今,随着建筑电气安装逐渐趋于智能化,通过对系统集成方法的利用,将智能型电脑技术、通信技术、信息技术及建筑技术有效结合,对各个电气设备的自动监控信息进行准确的判断及分析。建筑电气的智能化发展,促使电气设备系统逐渐复杂。所以,在进行安装的过程中,促使建筑电气的安装技术的要求得到进一步提升。 1 智能建筑节能系统的内容 办公自动系统、建筑电气设备自动化及通信自动化系统的汇总则是智能建筑,也就是建筑行业中经常说的“3A”建筑。在职能建筑系统中最为重要的一部分则是只建筑电气设备自动化,中央处理机是其高信息处理能力的表现,与整个通信网络相结合,对整个建筑物内的空调、供热、变配电、照明、电梯、消防、通信及防盗等方面进行实施检测及全面监控,使得管理最优化,将系统运行的安全可靠性提高,从而不仅可以降低设备运行的费用,而且可以减少施工过程中对人力、物力及能源的消耗,还能及时掌握设备的状态、工作时间、能源消耗及变化信息。 因此,智能建筑电气设备自动化的主要内容为:为节约能源,减低消耗,各种设备的起停控制要有一个规定时间,并尽量保证在规定时间进行;要对建筑内供电系统、空调系统、供排水系统、冷热源等的参数调节控制进行监视,同时监测各设备的运行状态;密切跟踪各设备积累运行的时间,确保定期维修以延长设备的使用寿命,必要时及时更换设备;为使自动控制冷水机组运行方式达到最佳,必须以实际需要的冷负荷为标准,组织投入运行的设备台数;严格监测检查设备运行时间,适时启用备用设备,以延长设备的使用寿命;实时计量各种能源的消耗情况,详细计费。 2 智能建筑电气系统的主要设备构成 智能建筑设备监控系统的主导则是在建筑各处的远程处理机及中央处理系统设备的分布,而总线桥发挥媒介作用,并对其信息进行交换,智能建筑设备监控系统主要包括以下几方面内容:①系统设备。主机、网关、通讯设备及控制屏等。②系统输入设备主要包括各类温、湿、压力、流量、电量传感器以及水流开关等。③系统输出设备主要包括各类风门、执行器、阀门及执行机构等。 根据职能建筑电气设备的结构可以划分为四大类:①中央处理机系统设备的主要构成包括操作键盘、彩色显示器、打印机、中央电脑以及数字化仪等。②远程处理机设备。通常情况下,在职能建筑中的宣称处理设备采用TA6711和TA6585两种,其使用功能几乎相同,主要区别在于输入及输出接口的配置不同。能够单独对远程处理机进行使用,或与其它设备相结合进行使用,与总线桥通过一户,在M7中央系统中得以连接,形成两级的控制系统。③总线桥。总线桥是一个通信网微处理器,它可用于控制两级系统。一般情况下,总线桥的通信线路主要有8条,每条通信线路能够满足对30个区域控制器和10个远程处理机的连接。④元件和控制键的测量。通常情况下,测量元件主要是由型号不同的温度传感器、湿度传感器、液位传感器、压差传感器、流量传感器、功率变换器等构成。在对控制键进行选择时,通常采用具有执行机构的二通阀、三通阀及直流24 V的继电器等各种型号的进行使用。 3 安装过程中的主要技术要求 3.1 远程处理机安装的技术要求 现阶段,由于建筑自动控制系统及各个远程处理机的通信呈现透明化,因此,能够采用不同的远程处理机在同一线路上进行系统控制的完善。另外,由于空调机组受到BAS系统的监控,所以可把远程处理机置于机房中或附近,然后将附近的水流量计、水位信号、照明控制等连接到空调机组控制系统使用后剩余的输入输出接口上。同时,为便于日后的发展,宜将远程处理机的接口留出20%~30%。 3.2 BAS线路安装的技术要求 在对BAS系统进行布线的过程中,一些线路应由专门的导线进行构成,因此,应进行合理关注。例如:采用屏蔽线或制造商提供的专门导线对BAS的通信线路、温度湿度传感器线路、水位浮子开关线路及流量计线路进行操作。在对其线路进行安装的过程中,采用分槽、分管的方法对电源线和信号控制电缆进行设置。计算机、网络控制器、网关等设备在工作接地时应连接其他弱电工程的接地干线。 在不同系统的电子设备中,职能建筑中的安装进行划分,由于设备工作中的频率、抗干扰能力及功能都各不相同,因此,对接地的要求也存在不同。所以,在安装的过程中应对以下问题进行关注:①在电子设备的信号接地、逻辑接地、功率接地、屏蔽接地极保护接地过程中,通常共同使用一个电阻小于等于4 Ω接地极:单独设置的屏蔽接地,一般接地电阻在300 Ω。②接地时,如果设备的抗干扰能力差,则应将其与防雷接地分开,距离宜在20 m以内;当电子设备的抗干扰能力强时,可将两者的距离依据实际减少,但是最低应保持在5 m。③对于电缆的屏蔽层来说,为防止产生干扰电流,信号电缆和1 MHz及其以下低频电缆应一点接地;1 MHz以上的电缆应采用多点接地。另外,也可对闭路电视和工业电视采用一点接地。 3.3 安装输入设备的技术要求 ①对于输入设备,其性能的位置表现在其安装位置上,所以要求安装的位置在调试和维护方便处。对于不同类型的传感器来说,应按其设计和产品的要求,同时结合现场实际情况,然后再确定其安装位置。②管道焊缝及其边缘上不宜安装水管型温度传感器、蒸汽压力传感器、水流开关、水管流量计;蒸汽放空口及出风口不宜安装风管型湿度传感器、室内温度传感器、风气压力传感器、空气质量传感器。③在工艺管道安装的同时,还应安装管型的温度传感器、水管型压力传感器、蒸汽压力传感器以及水流开关等。④当风管的保温结束以后,便可对风管压力、温度、湿度、空气资粮、空气速度及压差开关进行设置。 3.4 安装输出设备的技术要求 安装输出设备时,应先进行模拟施工,保持风阀箭头和电动阀门的箭头尖与风门、电动阀门的开闭和水流在一个方向;可采取渐缩管件来解决电动阀门口径与管道径不一致的情况,但是应该注意的是,阀门口径一般应仔细计算,保证其在管道口径两个档次以上;另外,回水管上一般常用于安装电动与电池调节阀。 4 结 语 随着在现代建筑中智能建筑电气设备的安装越来越多,也发挥了很大的作用。安装时,要根据其特点,严格施工规范,熟悉施工工艺,以技术为先导,全力保证智能建筑电气安装的顺利安全进行,确保系统的正常运行,创造经济、社会效益。 智能建筑电气安装技术研究:智能建筑电气设备安装技术 摘 要:随着经济的发展和技术的进步,智能化系统在建筑上的应用越来越广泛,本文就智能建筑设备安装调试技术进行了探讨。 关键词:智能建筑;设备;安装调试技术 引言:近年来,将建筑艺术和信息技术有机结合的智能建筑,市场需求旺盛,成为建筑业发展的主流。而对建筑物智能化要求的提高,已导致建筑智能化设备日益复杂,对其安装施工技术提出了更高的要求。 1、智能建筑系统的主要内容 智能化建筑系统主要是由通信自动化系统(CAS)、办公自动系统(OAS)和建筑电气设备自动化(BAS)组成的。 本文重点讨论电气设备自动化系统的安装要点。 BAS系统主要是通过微处理机即中央处理机对建筑中的供热设备、空调、电梯、消防设备等进行监控,进行最优的管理。它的主要内容包括以下几个部分: 各种设备按规定时间进行启停控制,以达到节约能源的目的; 供电系统、空调系统、供排水系统、冷热源等的参数调节控制、对设备运行状态的监测; 计算各种设备运行时间,在设定的维修期限达到时报警,以便及时更换或维修服役期满的设备,延长设备的使用寿命,提高服务质量; 根据建筑物实际需要的冷负荷,自动控制冷水机组运行状态,达到最佳的运行效果; 根据设备运行时间自动切换备用设备,延长设备的使用寿命; 对各种能源消耗进行计量和计费; 各种文本的自动生成和打印。 2、BAS主要设备和构成 按结构方式分成四大类: (1)中央处理机系统设备; (2)远程处理机; (3)总线桥:是一个用于2级控制系统的通信网微处理器; (4)测量元件和控制件:通常采用的测量元件有各种型号的温度传感器、湿度传感器、液位传感器、压差传感器、流量传感器、CO浓度传感器等。控制器件包括各种型号的带执行机构的二通阀、三通阀和直流24V的继电器等。 3、施工前的协调工作 施工区域内各种专业施工队伍多、交叉施工作业面较广、施工技术水平参差不齐,在各自的承包范围内,施工队往往只注重本工种的进度,而忽视各专业交界面以及施工顺序的施工,造成施工管理难度增大。由于智能化工程多为单独发包,和其它施工单位一般没有直接的合同关系,在施工中遇到此方面问题时,协调难度更大,为了能使各施工单位协调配合,需要着重抓好以下几个关键性环节: 3.1及时办理验收手续 在施工过程中,对已完成的分部分项工程及时报请甲方验收,避免完成工程遭到其它施工单位的破坏而造成损失。 3.2分清专业施工界面 专业施工界面的划分是弱电施工的重点。一般情况下,机电设备先安装到位,然后是弱电控制系统的接入、安装。但往往设计图纸有相互矛盾、重复、漏项、标注不明等情况,需施工单位仔细审图,及早提出问题,同时要求甲方及相关单位做好技术交底、工作界面划分等工作。如给排水系统施工界面的划分:机电承包方的工作为给排水设备(生活水泵、排污泵)的控制柜将无源控制信号(水泵运行状态信号、故障报警信号、过载信号、水位报警信号、启停信号等)引至外部端子,并提供箱内接线图和端子排接线图,液位开关的安装,弱电施工方负责的是将上述信号接入弱电控制箱内,并组织调试。 3.3耐心磨合,交错施工 跨专业之间的施工组织,需要仔细安排,早作分析,提前预判,协调进行。有些工序涉及到土建和通风、给排水等专业的协调配合,由于各专业施工单位一般只为本专业的进度着想,只顾自己施工方便,技术交底不深,配合不当,甚至恶意破坏其它施工单位已完成工程,而事后又互相埋怨、推卸责任。现场施工人员要有高度责任心,对现场情况非常熟悉,发现提前预判、提前沟通协调,避免产生施工不畅问题。甲方、监理人员也要深入现场,掌握各专业施工进度,进行耐心细致的协调工作;土建施工时要督促风、水、电等专业的配合,检查落实每一步施工工序等,做到各专业施工逐步适应计划,以期达到较好的磨合,做出较高的工程质量。 4、BAS 主要的安装及技术要求 4.1BAS 线路安装要求 在 BAS 进行布线时,要注意某些线路需要专门的导线,如 BAS 的通信线路、温度湿度传感器线路、水位浮子开关线路、流量计线路等,它们一般需要屏蔽线,或者由制造商提供专门的导线。电源线与信号、控制电缆应分槽、分管敷设;DDC、计算机、网络控制器、网关等电子设备的工作接地应连在其他弱电工程共用的单独的接地干线上。智能建筑中安装有大量的电子设备,这些设备分属于不同的系统,由于这些设备工作频率、抗干扰能力和功能等都不相同,对接地的要求也不同。在安装中,按下述方法进行接地: (1)电子设备的信号接地、逻辑接地、功率接地、屏蔽接地和保护接地,一般合用一个接地极,其接地电阻不大于4Ω;当电子设备的接地与工频交流接地、防雷接地合用一个接地极时,其接地电阻不大于1Ω。屏蔽接地如单独设置,则接地电阻一般为300Ω; (2)对抗干扰能力差的设备,其接地应与防雷接地分开,两者相互距离宜在20m以内,对抗干扰能力较强的电子设备,两者的距离可酌情减少,但不宜低于5m; (3)当电子设备接地和防雷接地采用共同接地装置时,两者避免雷击时遭受反击和保证设备安全,应采用埋地铠装电缆; (4)电缆屏蔽层必须接地,为避免产生干扰电流,对信号电缆和1MHz及以下低频电缆应一点接地;对1MHz以上电缆,为保证屏蔽层为地电位,应采用多点接地。闭路电视和工业电视都必须采用一点接地。 4.2输入设备的安装 电气输入设备的安装位置应在能够准确反映其性能的地方,以方便进行调试、使用和维护,对于不同的传感器,需根据建筑物实际确认其安装位置,并且要注意回避可能影响到其本身性能的位置。 输入设备安装要求:(1)安装位置应能正确反映其性能的位置,便于调试和维护的地方,不同类型的传感器应按设计和产品的要求和现场实际情况确定其位置;(2)水管型温度传感器、蒸汽压力传感器、水流开关、水管流量计不宜安装在管道焊缝及其边缘上开孔焊接;(3)风管型、湿度传感器、室内温度传感器、风汽压力传感器、空气质量传感器应避开蒸汽放空口及出风口处;(4)管型温度传感器、水管型压力传感器、蒸汽压力传感器、水流开关的安装应在工艺管道安装同时进行;(5)风管压力、温度、湿度、空气质量、空气速度、压差开关的安装应在风管保温完成后进行。(6)风管压力、温度、湿度、空气质量、空气速度、压差开关的安装应在风管保温完成后进行。 4.3 输出设备的安装要求 输出设备的安装要求:①风阀箭头和电动阀门的箭头尖与风门、电动阀门的开闭和水流方向一致;②安装前宜进行模拟动作;③电动阀门的口径与管道径不一致时,应采取渐缩管件,但阀门口径一般不应低于管道口径二个档次,并应经计算确定满足设计要求;④电动与电磁调节阀一般安装在回水管上。 4.4系统的调试要求 BAS的系统调试应根据相关的规范、设计要求编制调试大纲,按调试大纲的要求进行调试,并根据各种测试报告和施工记录按施工验收规范进行验收,调试大纲应包括调试程序、方法、测试项目、测试手段和设备仪器,测试要求或标准等。 综上所述,自动化系统的安装质量会对建筑工程的安全和质量产生极大的影响,所以,我们必须按照相关的规定和工艺进行电气设备的安装,并且及时调整不合理的部分,这样才能保证电气设备自动化系统的质量。在安装过程中要分析 BAS系统的特点,保证安装过程符合要求。从而使其在运行时能够充分发挥自己的作用,使建筑建设得到更大的社会和经济效益。 智能建筑电气安装技术研究:浅析智能建筑电气设备安装技术 【摘 要】本文主要论述了智能建筑中电气设备系统的主要内容、设备及构成,并就此提出了相应的安装技术要求。 【关键词】智能建筑;电气设备;系统构成;安装技术 智能建筑是利用系统集成方法将智能型电脑技术、通信技术、信息技术与建筑技术有机地结合起来,可以对各种设备的自动监控信息进行分析、正确判断和处理。建筑物智能要求的提高势必导致电气设备系统日趋复杂,对其安装施工提出了更高更新的要求。 1、智能建筑系统的主要内容 目前智能建筑又称为“3A建筑”,主要包括办公自动系统(OAS)、建筑电气设备自动化(BAS)、通信自动化系统(CAS)。因此智能建筑电气设备自动化为智能建筑系统中的一个重要系统之一,是采用具有高信息处理能力的微处理机(即中央处理机)通过通信网络对整个建筑物的空调、供热、给排水、变配电、照明、电梯、消防、广播音响、闭路电视、通信、防盗、巡更等众多设备进行实时测量、监视和全面监控,实现最优化的管理,从而提高系统运行的安全可靠性,节省人力、物力和能源,降低设备运行费用,随时掌握设备状态及运行时间、能量的消耗及变化等。因此其主要内容有: 1.1各种设备按规定时间进行启停控制,以达到节约能源的目的; 1.2供电系统、空调系统、供排水系统、冷热源等的参数调节控制监视和设备运行状态的监测; 1.3对各种设备运行时间积累和维修期限达到报警,以便及时更换或维修服役期满的设备,延长设备的使用寿命,提高服务质量; 1.4根据建筑实际需要的冷负荷,自动控制冷水机组投入运行的设备台数,达到最佳的运行方式; 1.5据设备运行时间自动更换工作和备用设备,延长设备的使用寿命; 1.6对各种能源消耗进行计量和计费; 1.7各种文本的自动生成和打印。 2、主要设备和构成 智能建筑设备监控系统是以分布在建筑各处的远程处理机和中央处理系统设备,通过总线桥进行信息交换的,主要包括系统设备(包括主机、网关、通讯设备、DDC、控制屏等)、系统输入设备(包括各类温、湿、压力、流量、电量传感器、水流开关等现场设备)和输出设备(包括各类风门、执行器、阀门及其执行机构等)等。按结构方式分成四大类: 2.1 中央处理机系统设备:由操作键盘、彩色显示器、打印机、中央电脑、数字化仪等组成; 2.2远程处理机:智能建筑可以采用TA6711和TA6585两种型号的:RPU设备,这两种型号的RPU功能基本一致,区别在于其输入输出接口的配置不同。RPU也可单独使用或通过各种设备组合经过总线桥接到M7中央系统,构成2级控制系统。 2.3总线桥:是一个用于2级控制系统的通信网微处理器。它有8条通信线路,每条通信线路可连接30个区域控制器及10个RPU。 2.4测量元件和控制件:通常采用的测量元件有各种型号的温度传感器、湿度传感器、液位传感器、压差传感器、流量传感器、功率变换器等。控制器件包括各种型号的带执行机构的二通阀、三通阀和直流24V的继电器。 3、主要安装技术要求 3.1远程处理机的安装要求 楼宇自动控制系统与各RPU之间的通信是透明的,可利用同一线路不同的RPU完成同一个控制系统。一般而言,BAS系统大量监控的是空调机组,所以将RPU布置在机房之中或附近,把空调机组控制系统使用后剩余的输入输出接口用于连接附近的水流量计、水位信号、照明控制等。为了日后的发展,RPU的接口要留出20%~30%为宜。 3.2 BAS线路安装要求 在BAS进行布线时,要注意某些线路需要专门的导线,如BAS的通信线路、温度湿度传感器线路、水位浮子开关线路、流量计线路等,它们一般需要屏蔽线,或者由制造商提供专门的导线。 电源线与信号、控制电缆应分槽、分管敷设;DDC、计算机、网络控制器、网关等电子设备的工作接地应连在其他弱电工程共用的单独的接地干线上。智能建筑中安装有大量的电子设备,这些设备分属于不同的系统,由于这些设备工作频率、抗干扰能力和功能等都不相同,对接地的要求也不同。在安装中,按下述方法进行接地: 3.2.1 电子设备的信号接地、逻辑接地、功率接地、屏蔽接地和保护接地,一般合用一个接地极,其接地电阻不大于4Ω;当电子设备的接地与工频交流接地、防雷接地合用一个接地极时,其接地电阻不大于lΩ。屏蔽接地如单独设置,则接地电阻一般为30011; 3.2.2对抗干扰能力差的设备,其接地应与防雷接地分开,两者相互距离宜在20m以内,对抗干扰能力较强的电子设备,两者的距离可酌情减少,但不宜低于5m; 3.2.3 当电子设备接地和防雷接地采用共同接地装置时,两者避免雷击时遭受反击和保证设备安全,应采用埋地铠装电缆; 3.2.4电缆屏蔽层必须接地,为避免产生干扰电流,对信号电缆和1MHz及以下低频电缆应一点接地;对1MHz以上电缆,为保证屏蔽层为地电位,应采用多点接地。闭路电视和工业电视都必须采用一点接地。 3.3输入设备安装要求 3.3.1 安装位置应能正确反映其性能的位置,便于调试和维护的地方,不同类型的传感器应按设计和产品的要求和现场实际情况确定其位置; 3.3.2水管型温度传感器、蒸汽压力传感器、水流开关、水管流量计不宜安装在管道焊缝及其边缘上开孔焊接; 3.3.3风管型、湿度传感器、室内温度传感器、风汽压力传感器、空气质量传感器应避开蒸汽放空口及出风口处; 3.3.4管型温度传感器、水管型压力传感器、蒸汽压力传感器、水流开关的安装应在工艺管道安装同时进行; 3.3.5风管压力、温度、湿度、空气质量、空气速度、压差开关的安装应在风管保温完成后进行。 3.4输出设备的安装要求 3.4.1风阀箭头和电动阀门的箭头尖与风门、电动阀门的开闭和水流方向一致; 3.4.2安装前宜进行模拟动作; 3.4.3电动阀门的口径与管道径不一致时,应采取渐缩管件,但阀门口径一般不应低于管道口径二个档次,并应经计算确定满足设计要求; 3.4.4 电动与电磁调节阀一般安装在回水管上。 3.5安装的其它要求 BAS的监控是由电脑按照编制好的程序进行的,设计工程大大简化,不需要进行各种设备的电气联锁图控制调节原理图等,只需要简单的监控原理图就可以满足要求。但设计人员必须编制较为详细的监控说明软件。另外还要向制造商提供各测量元件、控制器使用的条件清单,如管道规格、流体名称、压力、温度、流量等,以便制造商选用各种元件规格。安装人员一般只根据图纸及提供的主要元件的规格和数量进行组装。 4、结束语 总之,根据智能建筑电气设备工程的特点,严格按规范和施工工艺要求进行安装,必能确保系统开通和运行,充分发挥系统的运行效果,取得相应的社会和经济效益。 智能建筑电气安装技术研究:谈智能建筑电气设备的安装技术 1智能建筑电气的基本构成 1.1设备构成介绍 整体来看的话,对于智能建筑电气设备来说,什么才是最为重要的组成部分呢?我们认为是它的监控系统,这样的一个系统具体包含了基本设备,输入、输出设备。发生信息交换的基本方式是在一个总线桥之中完成的,其是基于分布于建筑各处的中央处理器实现这一功能的。如果依照基本结构的不同来看,我们将上述器件分成如下几类:即中央处理机系统设备、远程处理机、总线以及测量元件和控制件。我们可以看到,上述设备装置数量非常的庞大,关键它们的分布范围还非常广泛,各自有着自己的特点。我们可以具体来看这四大类:第一,中央处理机系统设备:它是由操作键盘、彩色显示器、打印机、中央电脑等仪器构成的。第二,远程处理机:一般来说,一个智能建筑采用的标本是TA6711和TA6585这两种型号的RPU设备,当然其实这两种性能上基本一致,细微的区别主要在于其输入输出接口的有关标准不同而已。第三,总线桥:可以将其理解成一个用于二级控制系统的通信网微处理器。第四,测量元件和控制件:通常采用的测量元件有各种型号的温度传感器、湿度传感器、液位传感器、压差传感器、流量传感器等。 1.2系统基本介绍 智能建筑电气设备最为重要的组成部分就是设备的系统,其拥有着高性能的信息处理能力,即这个设备的处理机系统可以实现网络控制,对建筑加以诸如供热、空调、变配电等智能控制,以最终达到一种最为合理优化的操作,提升这个平台运行的稳定状态,以减少所有不必要的资源浪费,随时了解建筑物的状态是否优良。 2智能建筑电气如何进行安装 2.1如何安装线路 一般看来,考虑到现代智能建筑的复杂性,其中必然涉及大量的分属不同系统的相关电气设备,而依照上述设备依托的系统自身所拥有的不同特点来看,我们可以采用同一个接地极进行信号接地、逻辑接地、保护接地、功率接地以及屏蔽接地。当然需要注意的问题是,这个时候的接地电阻阻值可能会出现小于欧姆的情况,并且如果这个设备使用的是同一个接地极也会出现小于欧姆的问题。这是基于对电气设备抗干扰能力弱这一问题的考虑,我们还可以采取将防雷接地、信号接地相互分开的办法,保证二者之间的距离。还需要格外注意的是,必须要确保电缆屏蔽层接地。 2.2安装输入设备的注意事项 在完成输入装置的基本安装时,我们需要注意的是,把安装的基本准确性作为第一原则,因为只有这样才能实现基本的使用,才能有后期的设备调试工作,才能确保维护工作。事实上,在安装不同的传感器时,一定要依据建筑物的具体情况来确定具体的安装位置,以达到减少影响设备本身性能的目的。 2.3安装输出设备的注意事项 我们需要注意,输出设备的安装与输入设备存在很大不同,一是在于我们需要考量怎样实现仿真模拟。二是我们一定需要注意,安装一些特殊的输出设备,例如阀门,需要将其箭头的方向保持一致。 3智能建筑电气如何识图 事实上,如何对建筑电气的工程图进行识别,也是一项基本的工作,工程图作为可以阐述电气工作原理的基本图纸,可以描述相关建筑的基本构成,也被视为是进行建筑预算和施工指导的基本依据。因此,一个建筑电气专业的技术人员一定要熟练掌握识别建筑电气工程图这项基本技能。而想要正确掌握建筑电气工程图,需要的不仅仅是电气工程图理论的基本常识,还要熟悉各种基本的电气符号,做到熟识电气图的基本构造、类型、功能。除此之外,还可能涉及的就是相关的一般性规定和基本术语,最后才能逐步掌握建筑电气工程这一类图的识别工作,这是识读建筑电气工程图的基础。 4需要注意的问题 想要进行这些器械的安装工作,在进行基本线路的铺设时,我们需要特别注意的地方有很多,大多都是一些细节上的问题,比如一些胶水的质量问题。胶水的黏度其实并没有特别要求,即只有能黏住东西就完全可以了,这其实存在基本认识上的误区。因为如果胶水的质量与管线并不配套的话,那么在长时间的黏合中一定会出现逐渐失效的现象,就会非常容易导致接头断裂。因此,在选择胶水时一定要选择配套的。 5结语 当代信息技术飞速发展,这是整体时代的大背景,计算机通信技术得到了十足的发展,在此基础上,智能建筑的相关技术也在行业内得到了认可,并且形成了拥有相当高契合度以及智能性的建筑电气系统。要完成对这种设备的安装,就必须严格按照细节来操作,同时需要认真及时地结合运行的基本情况,达到我们的工艺要求,从而争取为用户带来更好的体验。 作者:寇志敏 单位:内蒙古交通职业技术学院
煤矿监测系统论文:煤矿计算机瓦斯监测系统设计与实现 [摘 要] 煤矿瓦斯监测系统的重要内容是加强煤矿安全生产管理,以防止煤矿事故的发生。所以,在煤矿瓦斯监测系统工作中务必提高应对各种突发事故的能力,因此加强煤矿瓦斯监测系统建设的专业素质至关重要,此外,还应加强制度上的规范管理,不断的提高煤矿瓦斯监测系统设计水平,加强对现场的巡视和设备维护等都是必不可少的环节。笔者结合煤矿开采环境,对瓦斯监测系统在煤矿安全生产监督中的应用进行了分析。 [关键词] 瓦斯监测系统; 煤矿; 安全生产 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。一般而言,通过煤矿安全生产现有的客观资料,我们可以初步确定监控的初始方案,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,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,监测技术在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,给建筑的安全管理提供信息,将事故突发率降至最低,保证了煤矿安全生产的稳定性。通过太阳能光伏技术,我们可以很好地将太阳能转换为电能,并广泛应用在瓦斯监控系统当中,太阳能供电部分监控结合了煤矿开采的相关特点,对煤矿地点的自然环境等因素进行分析,确定了系统设计相关参数,优化了供电系统的相关参数,对煤矿领域的网络瓦斯监控起到了一定的作用。 1 煤矿瓦斯监测系统的准备工作 1.1 规范制度,端正思想 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,在煤矿安全生产网络瓦斯监控过程中,我们需要一个合适的监控管理结构,以便于明确各个工作人员的职权问题,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。此外,工作人员不但要对网络瓦斯监控知识有一定了解,思想上时刻保持着“安全第一”意识,保证将综合自动化安全意识渗透到工作的每一个层面,全面提升安全作业人员的工作责任心与使命感。 1.2 加强瓦斯监测系统的设备管理 加强设备巡视管理是网络瓦斯监控的重点,预防设备异常的发生是监控运行管理的主要内容。为了保障监控仪器的准确性,应该建立完善的设备定检制度,仪器设备需要进行定期的检测,对于一些使用频率高的仪器,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。 1.3 提高瓦斯监测系统的技术管理 由于煤矿瓦斯监测系统存在很大程度上的特殊性,而作为贯彻于瓦斯监测系统整个流程的重要要素,技术管理在中的作用不容小觑。因此,加强设备的绝缘监督工作,利用声波检测、光谱分析等监督手段,及时地发现并排除故障无疑势在必行。煤矿安全工作一旦脱离了技术的支持,就难以称作是有效的工作。对于系统运行工作的异常情况,及时采取跟踪测温,利用图谱库进行分析对比,并提出检测修改的建议,以此来加强设备的有效运行。 2 煤矿瓦斯监测系统的设计 2.1 联网设计 为达到网络带宽的预定要求,在瓦斯监测系统的设计中采取分层瓦斯转发、本地局域网组播的设计方案,也就是在每个网络层构设瓦斯转发服务端口,并且在煤矿现场、区县市局成立监控管理中心,完善各部门瓦斯解码器、电视播放墙等设施。具体的瓦斯监控系统联网设计如图1所示。由于煤矿施工长期通常都较为偏远,带宽并不充裕,这种联网设计则可以很好地应用于广域瓦斯联网,若考虑到以后省级平台瓦斯联网模式,这种设计方案无疑当前2 Mb带宽的最佳选择,不然很容易致使监控网络不稳定甚至不能使用。该联网设计借助已知煤炭网的部分节点,经上级授权之后连接并登录瓦斯流管理服务端口,就可以轻松观看该服务器监控矿区的生产工作瓦斯,且不会增加前端带宽负荷,可同时向多个用户共享图像信息。 2.2 安全系统体系结构设计 在图2中,我们可以清楚地看到安全系统体系结构的设计方案。通过4个监控工作站或D1单画面轮巡,将画面进行分割并上传到瓦斯流管理服务端口,然后统一由瓦斯流管理服务端口对瓦斯信号进行存储和,这样有效地避免工作人员直接访问客户端而导致网络拥塞现象。开展瓦斯监控工作时,前端摄像机瓦斯线依次对前端画面处理器、瓦斯服务器和光端机实施连接,通过光缆把接受到的瓦斯信号传输到监控中心。在这个时候,其他用户很容易不会根据已经规定好的操作流程来对系统进行操作和数据处理,而且由于不受时间、地域的限制,他们还可能会通过输入地址直接对数据库实施访问。如此一来,就很容易造成客户肆意操作,最终致使后台数据库随时都有崩溃的威胁。所以说,我们应该采取一些可运用的技术对系统进行尽可能全面的安全防范,比如说系统加密、防火墙、真实身份认证、授权控制技术等等。监控中心在接收瓦斯信息后,第一时间想远端的瓦斯服务器发出云台控制信号,最终传输到摄像机云台控制线,并直接上传到系统客户端。 2.3 瓦斯控制系统 在煤矿保护层上的回收期,我们可以将高抽巷侧上方的石板巷回风巷段封闭采空区瓦斯抽放管,同时与上隅角采空区瓦斯抽采。抽巷形成的采空区瓦斯的顶板裂隙排水渠,对下部采空区瓦斯发挥作拉动用,减少采空区气体排涌向工作面和的上隅角。通过分段砌筑封闭墙,在封闭墙中铺设管路进行瓦斯抽采,抽采管路为240mm的铁管,抽采流量为91 m3/min,封闭墙间距为110m。封闭墙的组成由砌筑两道墙体,并在其内部充填黄泥,墙体厚度800mm,墙与墙之间的距离不小于4m,这样可以很好地起到密闭和防爆的作用。每个封闭墙内铺设两道管路,在新的封闭墙砌筑充填完成时,根据瓦斯抽采量适时关闭里段抽采阀门,保障了高抽巷瓦斯抽采的连续性。 2.4 瓦斯流管理服务器设计 在瓦斯监控设计中,瓦斯流管理服务器无疑是IP瓦斯监控系统的精神内容。建立瓦斯流管理服务端口,不但可支持瓦斯管理系统同时被多名用户访问,而且还很好地解决了前端瓦斯受网络带宽限制的问题,从而保证了各部门及领导可以直接通过桌面计算机对瓦斯监控系统进行访问,随时可浏览监控现场图像和瓦斯。服务器端拥有通过查询数据库,进而实现对煤炭安全生产信息化的作用,可以为计算机提供很多实用服务。瓦斯流管理服务器与空间数据库建立连接,可提供大量查询服务,例如属性查询服务、矢量和栅格地图服务等。在网络瓦斯监控系统组成部分中瓦斯流管理缓存服务器模块是相当重要的,服务器端缓存模块主要分为缓存管理组件和索引管理组件。两部分组件分工合作,缓存管理组件是根据索引分析所得出的结果,在缓存中处理请求数据然后向客户端发送,或者利用数据库中已存数据,而索引管理组件先索引分析客户端请求,制作出瓦片空间待处理数据列表。若能发展好缓存数据的利用,数据库交互即可免去,同时数据的响应速度也会大大提高。总的来说,瓦斯流管理服务端为煤矿的安全生产提供了有效的图像监视选择和瓦斯存储的功能,可以彻底实现用户权限管理、自动报警与生产安全建议。 2.5 KJ95安全监控系统 KJ95煤矿综合监控系统是由煤科总院常州自动化研究所开发的。该系统通过井下通信和工业电视监视设备,对煤矿井下作业进行全程生产监控。这一过程中的工业电视监视和井下通信不但可以任意搭配组合,还可以单独利用,能够很好地满足不同条件的矿井需求。在KJ95综合监控系统配置框架中,监测系统与通信系统两者之间相互独立,主线采用光纤为材料,以确保通信系统所发出的语音信号和监测系统采集到的数据可以同时被地面的电端机所接收,为方便光纤传输,光端机会将混合后的电信号转变成光信号,再通过矿井下的光端机把光信号转换成电信号传送至井下工作面,最终将数据和语音彻底分开。通过井下的电端机RS232口可以将数据信号传送到矿井下的传输接口,然后由传输接口将之输出带到各个分站。通过分线盒可以把语音信号分送到各个话机,这一系列过程中语音信号与监测数据都是双向传递的。 3 实现效果 计算机网络瓦斯监控技术应用到煤矿安全生产来,根据所监控出来的瓦斯数据,对煤矿生产过程实施自发监控,并且数据处理敏捷准确,而且它可以直接对煤矿生产中必要的地物进行自动标注,并将标注数据存储到数据库中,避免不必要的人为抄写错误。最后在监控成果表输出以后,表格格式规范、信息完整,并能直接进行打印实现了导线点计算、展点、制表一体化。系统界面可视化、操作性强,监控人员不必进行专门的学习或培训,操作使用十分简便。通过面板中输出的原始瓦斯监控画面,可以切实地反映煤矿生产的真实状况,它对煤矿监控系统全过程进行瓦斯拍摄,在瓦斯监控工作开展前掌握了煤矿各节点在实际结构中的相对位置及相互关系,很简单地就可以完成固定环境轮廓的拍摄,提高了煤矿安全生产监控的工作效率。计算机网络瓦斯监控管理不但简单迅速,而且通过数据维护自动更新、表格目录与导线名称检索等方法实施管理,煤矿安全生产监控的效率明显获得了提高。 4 结论 煤矿瓦斯监测系统建设涉及到煤矿生产工作的数百个指标,需要调用大量的数据和信息,并要综合平衡煤矿生产同劳动力之间、供求需要同可开采煤矿之间、煤矿企业自身效益同社会效益之间的各种关系,要求很高,业务性和技术性很强,煤矿煤矿瓦斯监测系统建设过程实际上是一个多目标动态决策过程。因此,顺应技术进步的潮流,以计算机网络技术为手段,辅助设计煤矿瓦斯监测系统,实现计算机对煤矿安全生产管理是非常必要的。 煤矿监测系统论文:基于物联网及云计算平台的煤矿产区白龟山水库水环境监测系统研究 [摘 要] 应用物联网技术对平顶山煤矿产区白龟山水库水环境指标进行远程自动、实时监测,搭建相应的云计算平台,实现海量监测数据的及时有效处理及数据共享,为实现白龟山水库水资源可持续利用和用水安全提供保障。 [关键词] 物联网; 云计算平台; 水环境; 监测; 白龟山水库 水环境监测是水资源管理和安全供水的重要前提。目前,我国各主要湖泊水库的水环境监测尚未实现无人值守和动态监测,多采取监测人员留驻湖泊水库现场以人工方式采集水质数据,采集点和采样频次受到限制,获取的信息量较小,且耗费大量人力物力,另外很多水质指标还需要带回实验室进行测定,导致数据信息无法及时进行时空对比分析。即使部分湖泊水库采用较为先进的监测技术,但由于获得的时空数据量庞大,处理过程复杂度高,筹建所需的大量高性能计算服务器资金消耗巨大,很难实现水环境监测数据的及时、有效处理及合理快捷共享[1-3]。 自2009年以来,“物联网”概念频频出现在人们的视野中。物联网是指把所有物品通过射频识别、传感器等信息采集和识别设备与通信网络(如Internet、GPRS、3G网络等)连接起来,实现智能化管理和应用。日本、韩国、美国、欧洲一些国家基于物联网把新一代IT技术有效运用在生产生活中,通过物联网实现人类社会与物质世界的整合,从而提高了资源利用率和生产力水平[4-9]。物联网技术的发展也为水环境的监测提供了一个全新的方法和有效途径,但同时物物相连的必然产生大量的数据信息,若将这些信息有机的联合起来,就需要建立一个性能稳定的云计算平台,以解决物联网海量水环境监测信息的存储和处理问题。因此,将物联网技术和云计算平台结合,构建水环境监测物联网,搭建相应的云计算平台,实现水环境信息的实时动态监测和监测数据的及时有效处理及数据共享,为实现水资源可持续利用和确保用水安全提供重要依据[10-14]。 1 系统工程构建 1.1 系统体系架构 整个系统主要由水质监测传感子系统、多层次通信网络子系统、云计算平台和太阳能供电子系统构成,其体系结构如图1所示。 水质监测传感子系统的下位机软件采用中心对多点通讯方式,波特率为9600,采用心跳包实现保活机制,通讯信令采用ASCII码信令。上位机软件与数据中心之间拟通过TCP/IP协议来实现数据传输;通过对系统层Socket的封装,以及从数据链路层、网络层到应用层的集成融合通信方式,来实现用户编程接口的统一。云计算平台数据存储中心基于Oracle数据库来构建,事务处理采用并发机制和触发器机制,最后通过作业调度来实现数据的联机事务处理(On-Line Transaction Processing, OLTP)。利用Oracle DWB来建立数据仓库,提供分析型环境。所有的分析产品和用户接口(User interface, UI)均采用B/S架构来实现。系统拟采用目前比较流行的开源框架SSH(Spring、Struts、Hibernate)来搭建。 1.2 各子系统架构 ① 数据中心及采集系统 数据中心体系结构如图2所示,数据流处理包括接收处理数据流和发送数据流。 接受及处理数据流 a) 通过由水质参数传感器、滤波器、A/D转化器组成的采集系统,获得现场实时水质参数数据,并将这些数据按照采样频率传送至数据中心; b) 数据中心接收到实时数据后,进行逻辑分析,剔除脏数据,将正确的数据存储到瞬时数据库; c) 利用ETL(extract, transform and load)工具,结合企业数据库的作业/调度以及触发器等功能,利用瞬时数据库中的数据生成适合分析、统计的水质分析型数据库或者数据仓库; d) 利用数据仓库分析产品或者BI(business intelligence)报表引擎,对分析数据库或者数据仓库进行数据分析处理,生成用户需要的各种分析产品。 发送数据流 a) 用户可通过移动终端设备(比如手机、PDA等)或固定终端的水质数据查看器登录到数据中心,通过数据中心发送信令给采集系统,设定采集系统的采样周期等参数信息; b) 用户还可以通过数据中心向供电系统发送控制信息,开启或者关闭供电系统,或者对供电系统进行远程调控。 ② 多层次通信网络子系统 多层次通信网络系统架构如图3所示,采取分层混合网络体系架构,分为业务层、优秀层、接入层、终端层四个层次。 ③ 供电系统 太阳能供电系统由太阳能电池组件、太阳能控制器和蓄电池(组)构成。其中,太阳能电池板是将太阳辐射能转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作,是该系统的优秀组件。 太阳能控制器控制整个系统的工作状态,并起到对蓄电池过充电保护和过放电保护的作用。蓄电池作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来,当遇到阴雨天气的时候或者光照不够充足的条件下,特别是采集系统发生异常时,需要大功率高负荷的实时手动采集时,通过蓄电池来释放能量。 1.3 相关算法 ① 数据ETL算法 传感器水质参数数据通过以下五个流程过程,实现提取、转化和装载,最终建立WSDW数据仓库,算法实现流程图如图4所示。 ② 分类预测算法 基于LSM模型的聚类算法,是一种无教师自动分类算法,针对待聚类的目标数据,随机选取任意一个数据作为标兵数据,其他数据作为候选数据进行聚类。该算法具有敏感度低,数据选取次序无关等良好特性,非常适合传感器数据的分析处理,本工程采用基于LSM模型的聚类算法进行水质业务数据分析。 2 系统在白龟山水库应用 白龟山水库位于淮河流域沙河干流上, 大坝位于河南省平顶山市西南郊,东经112°50′至113°15′及北纬33°40′至33°50′之间。东西长15. 5 km,南北宽4. 2 km,占地近70 km2。水库控制流域面积2 740 km2,水库多年平均降雨量900 mm, 多年平均径流量4. 23 亿m3,总库容达9. 22 亿m3,是一座以防洪为主,兼顾农业灌溉、工业和城市供水的大型综合水库[10]。同时白龟山水库也是南水北调饮水工程的重要调节库。 以白龟山水库作为实验站点,建立基于物联网(无线传感网络)技术的水环境自动监测与分析系统,解决白龟山水库当前人工水质参数采集存在的诸多问题,构建白龟山水库水环境监测云计算中心,实现水资源持续有效利用和确保用水安全。 2.1 云计算平台的数据采集 ① 水环境系统主控因子数据采集 湖泊水库水环境监测指标包括诸多主控因子。白龟山水库主要选取水温、PH、浊度、ORP、溶解氧、总磷、总氮等主控因子。各主控因子数据采集通过搭建无线传感器自动数据采集子系统来完成。 自动数据采集子系统包括6个无线传感器自动采集站。利用各类在线水质传感器,在白龟山水库入水口、1号监测点、2号区监测点以及白龟山水库出水口等地设立6个实验示范性无线传感器自动监测站。自动数据采集系统按照业务需要来设定数据采集频率,对监测点水质进行无人值守实时采集。利用数据采集器进行滤波、A/D转化,最终为无线传输系统提供可靠的原始信号数据。 数据采集子系统获得的信号数据为4-20mA的电流信号,将通过无线网络传送至数据中心,然后转化为实际的水质参数数据,不同参数转化算法不同。转化后的水质参数数据,为准确地掌握水质状况和动态变化趋势提供基础数据,将持久存储在数据中心。 ② 视频数据采集 为现场设备、水域环境及生物活动提供视频采集功能,并通过无线方式按照定频和手动采集方式发回数据中心。依此实现对各个采样点非法入侵、设备破坏、特种保护动物活动提供实时监控。 2.2 云计算平台的数据传输 数据传输子系统用于将获得的实时信号数据传送至数据中心以便对此数据进行转化、分析、处理和存储。数据传输子系统包括传输控制节点、通信网络及数据中心。 传输控制节点负责接收数据采集器获得原数据,并通过RS485网络,将获得的实时水质参数信号数据传送到GPRS无线混合通讯系统,经由GPRS以及3G无线网络传送到有固定IP地址的数据中心。通讯传输采用“中心对多点”的TCP模式,实现数据的可靠透明传输。各传输控制节点间也可相互通信,与有固定IP的数据中心超级节点之间形成多层重叠混合网络,从而实现数据中心对整个无线传感器网络的管理。各用户终端设备通过该子系统完成登入、退出及异常处理,建立稳定网络,为传输信号数据和控制信令建立双向数据传输通道和通讯链路。 2.3 云计算平台的数据处理中心 数据中心是整个云计算平台服务体系的优秀,其主要功能是对数据的计算和存储。通过数据中心,一方面,实现水质数字信号信息的接受、分析处理、预警及存储,另一方面,还可以通过远程无线控制进行随机监控和采样周期设定及视频监控等工作。 2.4 云计算平台的实时监控预警 实时监控预警子系统提供监控和预警两项功能。监控模块主要完成两个方面的工作:一方面,提供实时数据的查看,在线分析和报表下载功能;另一方面,对无线视频采集系统获得的现场图像进行分析、比对,对异常现场状况采取措施;预警模块也主要完成两方面工作:一方面,当数据中心发现异常数字信号后,传送异常类别给实时监控预警子系统,该系统完成对实时数字信号的预警处理任务;另一方,为授权用户和决策人员提供自动预警处理结果。 2.5 野外太阳能供电系统 由于无法通过交流电对白龟山水库水质监测系统供电,因此必须选择适合当地环境的可靠的供电方案来解决此问题。根据白龟山水库的气候特点,本着绿色、节能、环保和低碳的原则,采用太阳能供电系统作为供电方案。 3 结语 应用物联网技术构建的监测系统实现了白龟山水库水环境指标的实时动态监测,云计算平台对监测信息进行及时快捷有效地处理并能实现信息共享,为加强水资源管理和提高用水安全提供了有力保障。 煤矿监测系统论文:基于无线传感器网络的煤矿监测系统设计 [摘 要] 煤矿安全已经成为社会非常重视和关注的问题。针对当前基于有线网络和固定传感器技术的监测系统存在监测盲区的问题,设计了一套基于Zigbee技术的无线传感器网络煤矿监测系统方案。分析了煤矿监测系统的结构,对系统的无线传感器网络部分进行了详细设计,包括硬件设计和软件设计。系统对预防煤炭安全事故有着重要的意义。 [关键词] 煤矿安全; 监测系统; 无线传感器网络; Zigbee协议; 节点 引言 我国煤矿开采方式只要是以矿工开采为主,多数矿井都有瓦斯、煤尘、火灾等隐患。我国煤矿生产形势一直十分严峻,煤矿频繁发生事故,给国家和人民都造成了巨大的损失。安全问题一直困扰着我国煤矿生产,是制约我国煤矿行业发展的主要障碍。但是目前我国使用的安全监测系统主要还是以现场总线为主,通过有线方式进行信息数据的采集和传输,这在矿井特殊环境下存在许多的弊端。如井下监测点数量有限,存在监控盲区;随着挖掘的深入,传感器无法实现快速跟进;一旦网络发生故障,系统就会瘫痪等。 无线传感器网络的网络自组织、结构灵活、以数据为中心的特点很适合矿井环境安全监测的应用,无线通信技术ZigBee的低功耗、低成本、覆盖范围大、高可靠性等都符合系统的要求,很好的解决了上述的弊端。本文设计的煤矿安全监控系统,是通过无线传感器网络实现对煤矿监控区域瓦斯浓度和温湿度等信号的采集测量,同时将所采集的信息在地面控制中心 PC 机上实时地显示出来,对煤矿井下环境数据进行全方位实时监测和智能预警,对煤矿的安全生产具有重大的意义。 1 总体结构 整个系统分为井上及井下两大部分,由协调器、终端节点、路由节点、监控计算机和监控中心管理系统组成。在主巷道的入口处架设协调器,在煤矿井下主巷道和采掘工作面中每隔几十米布设一个路由节点,矿井工作人员佩戴移动的终端节点,每个采掘区形成一个无线传感器网络,它通过协调器采用总线与地面监控计算机相连。其中协调器、终端节点、路由节点构成基于zigbee的无线传感器网络,三种节点相互配合,共同完成对瓦斯浓度、温湿度数据的采集、传输和对网络的管理。系统的总体结构如图1所示。 系统井下部分为路由节点和终端节点构成的ZigBee网络。终端节点上使用瓦斯传感器、温湿度传感器等对井下环境数据进行采集,并通过路由节点的转发送给井上协调器节点。协调器节点与监控计算机通过串行接口将数据传给监控计算机。监控计算机收集数据信息,对数据进行实时监测,并能够通过以太网或Internet将数据传送给监控中心。 2 节点硬件设计 协调器节点、路由节点和终端节点采用相同的硬件设计。考虑到系统具有低功耗和可靠性高等要求, PIC18F4620单片机具有低功耗、性能稳定的特点;CC2420射频芯片只需简单外围电路设计,且支持ZigBee协议。传感器节点采用PIC18F4620单片机和CC2420射频芯片。节点的硬件结构如图2所示。 节点硬件平台以PIC18F4620单片机和CC2420射频芯片为优秀,在单片机上扩展出SPI接口与CC2420进行连接,它们之间采用主从模式进行通信,同时还在外围扩展了RS232和RS485接口电路。针对影响矿井安全环境的因素,系统采用瓦斯传感器和温湿度传感器对矿井环境相关数据信息进行采集,传感器采集的数据经过信号放大、A/D转换等处理后传输给控制器。然后节点利用CC2420射频收发器将数据发送给中心节点,当数据值超标,产生安全隐患时启动报警装置发出警报。瓦斯传感器采用LXK-3,可以实现瓦斯浓度4%以内的检测,且当持续半分钟检测到瓦斯浓度高于1%时,蜂鸣器发出报警信号。温湿度传感器采用SHT11,根据煤矿的温湿度参数自动对瓦斯传感器校零,从而提高瓦斯浓度报警器的准确性。节点采用9V电池供电,通过稳压器将电压输出转换为系统可用电压。 3 软件开发环境 MPLAB IDE是Microchip公司用于PIC 系列单片机的基于Windows 操作系统的集成开发环境,采用汇编语言或C语言使用内置编辑器创建和编辑源代码。MPLAB ICD 2 在线调试器实时调试可执行逻辑,使用 MPLAB ICD 2 器件编程器向单片机中烧写。 ZigBee协议栈由Microchip协议栈的3.5版本来实现。Microchip协议栈的3.5版本能够在大多数PIC18系列的单片机上进行移植,并支持各种ZigBee网络拓扑结构,能够实现全功能设备和精简功能设备的功能。 4 节点程序设计 在本系统中,节点设备的功能不同。传感器终端节点的主要功能是通过瓦斯传感器和温湿度传感器对矿井环境相关数据信息进行采集,并将数据发送给协调器节点;路由器节点的应用层程序主要功能是网络路由的维护、节点的管理和数据的传输等;协调器节点的任务是创建整个网络,并将从传感器节点传输来的数据通过串口传输给监控计算机,同时将控制命令发送给网络中的节点。传感器终端节点、路由器节点和协调器节点均有各自的应用层程序文件:RFD.c、 Router.c、Coordinator.c,这三个文件分别是终端节点、路由器节点和协调器节点的应用程序,分别实现了各自的功能。 终端节点、路由器节点和协调器节点三种节点的应用程序都是通过调用原语,通过改变原语的状态使ZigBee协议栈的各子层实现相应的操作来实现的。在程序的初始阶段都要先对看门狗、硬件、协议栈及其它部分进行初始化操作。节点初始化后,协调器节点建立并维护网络,路由器节点和终端节点在建好网络后加入网络,负责各自在网络中的任务。 4.1 协调器节点程序设计 协调器节点作为网络的中心节点,是无线传感器网络和监控计算机的联系纽带。它一方面要创建网络,对网络地址进行分配,并维护网络状态;另一方面要在收到数据请求时从终端设备节点读取数据信息,并将这些数据传送给监控计算机。在协调器节点开始运行后,要先对PIC18F4620单片机和CC2420芯片进行初始化操作,然后创建网络并对网络进行监听,将接收到的数据发送给监控计算机。节点的程序流程图如图3所示。 4.2 路由节点程序设计 终端节点和协调器节点之间可能因为距离等问题无法直接进行数据的传输,路由节点的功能主要是帮助协调器节点建立完整的网络,管理其覆盖范围内的传感器终端节点,对网络中传输的数据信息进行转发,类似于一个网络中继站。当协调器节点创建网络以后,路由节点要搜索并加入网络,然后管理其覆盖区域的传感器终端节点加入或离开网络。该节点的流程图如图4所示。 4.3 终端节点程序设计 系统的终端节点实现的功能是利用节点上的传感器对环境对象的数据进行感知和采集,对采集的数据进行一定的处理,然后通过CC2420射频芯片将数据通过网络发送给协调器节点。终端节点在收到协调器节点的数据请求命令后才会进行相关数据的采集和发送,在没有数据请求的时候处于休眠状态,以减少能量消耗。终端节点的软件流程图如图5所示。 5 结束语 将无线传感器网络应用到煤矿安全监测中,可随意增加移除监测节点,方便网络扩展,弥补了煤矿目前的煤矿生产安全监控系统的不足,具有重要的现实意义。 随着无线传感器网络和煤矿监控技术的发展,成本的不断下降和体积的进一步减小,无线传感器网络在煤矿安全监控系统中的大规模应用会很快实现,未来的煤矿安全监控系统会更智能、更完善、更稳定。 煤矿监测系统论文:KJ581型钢丝绳芯胶带在线监测系统在彭庄煤矿的应用 摘要:针对矿用胶带钢丝绳芯的漏磁在线检测及X光成像技术的应用与研究,将检测、成像及诊断系统的结合一体,完成对胶带内钢丝绳芯锈蚀、断绳、接头抽动、移位、镀锌层老化等工况的高速、在线、电磁检测及精确定位。对重点隐患部位进行重点检查,及时发现隐患,实现对钢丝绳芯胶带的在线监测,保证设备安全运转。 关键词:在线漏磁成像监测 一、前言 强力胶带机由于运输能力大,运输距离长,所以广泛应用于我国矿山等行业。但是由于强力胶带机运距长、负荷大、设备老化等问题,造成皮带接头易损、带身钢丝绳断裂,设备安全运转存在重大隐患。如果发生事故,不但会造成重大的财产损失,而且造成更为严重的人员伤亡事故。 彭庄煤矿矿现有钢丝绳胶带机2部,在设备运行中发现胶带接头的完好情况是整个胶带机安全运行的基础,现在皮带硫化接头的检查只凭肉眼观测,对接头的硫化仅凭经验,虽然在管理中要求司机在班中严格按规定巡检,但难免监测不到位,因此极不科学,很容易出现断带事故。 目前国内有钢丝绳芯探伤仪,存在着只能以“心电图”形式的记录,不能自动判断,需专业人员才能看懂,不便快速有效的发现胶带在运行中存在的隐患。通过钢丝绳芯皮带电磁在线检测及X光成像技术的应用研究,将检测、成像及诊断结合起来,对重点隐患部位进行重点检查检修,及时排除隐患,保证设备安全运转,为矿井的安全生产打下基础。 二、综合在线监测装置的工作原理及组成 1、工作原理: 首先,通过永久磁场对胶带钢丝绳芯进行充磁,当系统工作时,通过对胶带内钢丝绳芯磁通量的变化情况实现对胶带内钢丝绳芯的锈蚀、断绳、接头抽动、移位、镀锌层老化等工况实行高速、在线、电磁检测。当某处损伤超标或接头抽动超标时再启动 X射线部分进行低速在线或定点透视,从而使用户能更清楚、直观地看到损伤点或接头的透视图像,以便采取进一步的合理修复手段,防范隐患扩大或事故发生。 2、系统的组成: 电磁传感器:完成对输送带内钢丝绳芯的加磁及漏磁信号的拾取与检测; X 光机系统:X光发射、接收装置、皮带定位装置,完成机架内皮带定位及其透视图像的实时采集; 下位计算机:完成对磁信号及视频图像的接收、预处理、打包、发送以及电源的提供; 上位计算机:完成对信号的接收、校验、后处理、存储与实时显示和报表打印。 3、系统的功能: ⑴完成输送带内钢丝绳芯锈蚀、断绳、接头抽动、移位、镀锌层老化等工况的高速、在线、电磁检测及精确定位; ⑵完成输送带内钢绳芯损伤点或接头的 X 射线低速在线或定点透视;⑶检测数据及扫描图像可通过日期、接头号、位置等选项进行查询、观看和比对、分析;⑷系统最终出具检测数据、曲线图、文字报告,并具超限报警功能;⑸实现各检测值的长时间存储及报表打印;⑹系统可通过光纤远距离传输并可进入用户局域网实现数据共享;⑺对输送带进行辅助定位,并进行声音提示。 4、系统的特点: ⑴磁传感器形式:数字式、密集型、单箱式传感器;⑵磁传感器维护:无传感器调节窗口、温度自适应、彻底免维护、免调试;⑶系统模块化的多层单片机结构,使系统运行更快、更稳定、更容易实现更新换代;⑷面对用户的人性化、模块化、傻瓜型的软件设计,使用户无需懂太多计算机知识的人也可以轻松使用该系统;⑸系统可进入用户的局域网,实现数据共享;⑹可大大降低工人的劳动强度,改善其劳动工作条件,缩短检测时间;⑺人可以远距离进行X光透视,免辐射。 三、设备的安装与调试 1、磁传感器的安装: 传感器安装位置遵循以下原则:输送带抖动最小、要尽量远离强磁场、不易受砸、安装维护方便、信号传输距离尽量短等。 传感器应放在上皮带与底皮带之间, 首先将L 型固定板固定在输送带大梁上,套上U型螺丝,用螺母拧紧;再用直杆螺丝将传感器箱吊挂在 L 板上。传感器箱下表面距离底皮带上表面的高度调节为60mm+5mm,最后用螺母拧紧即可。 安装注意事项: ⑴传感器箱应安装在皮带抖动小的地方(最好安装在机头附近,靠近托辊的位置,但为了避免测试误差,请不要装在托辊正上方);⑵用螺母固定传感器箱时,应加装弹垫,切记拧紧,防止长期震动导致螺母松动。 2、X光系统各部分的安装(仅限综合系统): 现场安装期间,发现该装置的固定装置,不牢靠及X光机安装位置在上下胶带之间,要求上胶带胶带下平面与胶带机纵梁上平面之间有不低于300的间距,我们对机架的固定方式及托辊架进行了改造。 原有X光机架为落地式,它要求安装地点的底板必须与胶带平行方可安装,由于井下地理条件的不同及底板的起伏不平,造成机架安装后,X光机纵向移动架与胶带机纵梁交叉,影响机架前后移动距离。我们在与厂家技术人员研究后,提出将机架改造为吊挂式使用,具体方法如下: ⑴在机架前后两端,加工四根等距吊架,将X光机机架整体吊挂在胶带机纵梁上;⑵再在机架前后两端,加工四根拉杆,将机架与胶带机前后H架固定在一起;⑶原有胶带机上托架为插板式,托辊上沿只比纵梁高出60,我们在不停产的前提下将托辊架改造为固定式,且逐渐提高托辊安装高度,使胶带在通过监测装置处形成桥型段,既满足了监测装置的安装要求,又保证了矿井生产的正常进行。 四、使用的注意事项 1、硬件设备: ⑴传感器箱在运输安装时,应避免强烈的震动或碰撞;⑵操作该系统时,操作者必须经过计算机操作培训,并严格按照该使用说明书进行操作;⑶应定期检查传感器箱固定螺丝是否松动;⑷每次使用本产品时,应先进行设备自检,如果发现有设备损坏应及时修理或与厂家联系⑸X光机启动时,请勿在机架附近长时逗留。 2、软件使用: 禁止拷贝与该系统无关软件到本计算机,防止病毒侵入影响,使用 U盘或移动硬盘时先进行杀毒再使用。 禁止删除系统软件中的任何文件,防止软件无法正常运行。 五、常见问题及解答 1、实时监测过程中或处理数据过程中,计算机经常出现死机,不能正常运行: ⑴检查计算机所在室温是否高于35℃或低于 0℃,若是应降低或升高室温;⑵若室温条件满足,故障仍未排除,请检查计算机是否有病毒并用正版杀毒软件进行查杀病毒。 2、报表及图形数据打印,颜色太浅,无法看清。 更换色带、墨盒、硒鼓。 3、计算机自检时显示下位机连接不上: ⑴下位机电源是否已经打开;⑵USB 转光纤模块是否按操作规程(先启动工控机,待启动完毕,再按住 USB 转光纤模块按钮 3 秒),如果不是,请按规定操作,便可正常连接下位机;⑶光纤是否折断(用激光笔从一侧照光纤,另一侧可见到光,即为完好),若折断则需更换;⑷下位机通讯板损坏,需更换;⑸USB转光纤模块损坏,需更换。 六、结语 通过对彭庄矿井下主上仓皮带安装KJ581型钢丝绳芯胶带在线监测系统之后,通过该系统的投入使用,完成对胶带内钢丝绳芯锈蚀、断绳、接头抽动、移位、镀锌层老化等工况的高速、在线、电磁检测及精确定位。提高了胶带使用的安全性和可靠性,并针对胶带的重点隐患部位进行重点检查,及时发现隐患,实现对钢丝绳芯胶带的在线监测,保证设备安全运转,为矿井的安全生产奠定了基础。 煤矿监测系统论文:红外瓦斯传感器在煤矿监测系统中的应用 【摘要】红外瓦斯传感器是预防煤矿井下瓦斯灾害事故,确保生产安全的重要监测系统,对于煤矿生产具有重要意义。本文从目前较为典型的集中瓦斯监测手段入手,分析了其利弊,以综合性能优势较为典型的红外瓦斯传感器技术为例,分析了其应用优势,希望能为煤矿安全生产提供帮助。 【关键词】煤矿;安全生产;瓦斯事故;红外瓦斯传感器 经济社会的快速发展促使人类对于能源的需求量不断提升,煤炭作为最主要的应用能源之一,社会地位愈加重要。煤矿开开采作为向社会提供煤炭的关键手段,近些年来瓦斯事故频发,引发了极大的社会关注,不仅造成了重大经济财产损失,同时也严重威胁着井下人员的生命安全,因此,煤矿安全生产的关键在于有效控制和预防瓦斯事故,将其危害降到最低。瓦斯作为煤矿安全第一杀手,其事故预防和处理要从形成规律、爆炸特性等入手,加强对瓦斯的监控,目前煤矿生产中多应用红外瓦斯传感器来监测,其灵敏度和可靠性对确保安全生产有着至关重要的意义,是煤矿安全生产系统的眼睛和重要组成部分。下面我们结合煤矿安全生产实际,分析一下红外瓦斯传感器在煤矿监测系统中的应用,希望能为煤矿安全生产工作提供参考。 一、瓦斯检测手段与问题 我国国内瓦斯传感器最初主要以热催化型、光干涉型、热导型、气敏半导体型和红外气体吸收型为主。 热催化型虽然实现瓦斯监测,但是稳定性较差,需要频繁校对,且使用寿命短,从安全和成本两方面来考虑,并非最佳选择。光干涉型监测手段对气体浓度的检测较为敏感,通过空气中光波的利用来监测瓦斯浓度,现场使用较为方便,但是如果空气中氮氧分配比例不足,就会容易出现误差,无法长时间大范围使用[1]。热导型是利用热导原理检测空气与所测气体之间的导率差来实现检测,其结构简单,应用安全,寿命长,有众多优点,但是由于其受加工精度影响较大,对于低浓度瓦斯的监测常出现失误,水蒸气、氧气浓度也会干扰其正常工作。气敏半导体型是近年来发展较快的一种检测方法,具有寿命长、能耗少、灵敏度高等特点,但是由于受材料材质、温度等因素影响,应用性较差,在准确度和精度上也有待提高,仍需加强实践与研究[2]。 红外气体吸收型即是目前应用较广的红外瓦斯传感技术,它利用红外光谱对不同气体的吸收强度来检测气体浓度,可靠性、灵敏度高,寿命长,与上面几种技术相比,在各种性能上都有着较为突出的表现,也是目前应用性最强的一种技术[3]。这种技术传入国内时由于受到我国矿井特殊环境影响,使用成本高,兼容性差,但是借由中国煤炭科工集团的深入研究与自主研发,终于成功推出了适合我国井下环境性能可靠的红外瓦斯传感器监测技术,在国际上也达到了领先水准。 二、红外瓦斯传感器原理与优势 红外瓦斯传感器主要是为监测管道内的气体浓度而研发设计,它以红外吸收原理为优秀,采取数字式温度补偿、扩散式采样等技术,具有高检测精度、高稳定性等优势,能够适应多种复杂环境,应用范围广。它能够广泛应用于煤矿瓦斯抽放管道、瓦斯抽放泵站、天然气输气管路等管道内瓦斯气体浓度的监测。监测仪在工作过程中,对环境内的瓦斯提起浓度进行实时监测,当浓度超出系统预先设定的上限值时,就会立即通过声光进行报警,报警系统以发光二极管和驱动蜂鸣器为主,向监测系统发出告警信号[4]。 应用红外吸收原理的瓦斯传感器性能可靠,使用寿命长,调校周期 2月,其一体化水分离装置,能够很好的规避管道内水分、尘埃等多种物质,确保检测精度,气路设计的特殊形式对于各种正压、负压管道都有很好的应用性,浓度检测以红外遥控为主,应用简单,温度补偿精确,不会因矿井下的特殊环境而出现改变或漂移,抗干扰能力强,对于多种杂质、气体都有很好的抵抗作用,能够提供多种常用的数据输出接口,兼容性强,是目前应用优势最为显著的一种矿井下瓦斯监测技术。目前多种瓦斯传感器实际应用中还存在着一定问题,比如功能单一、耗能较大、精确度不高等,且使用模拟电路技术,在抗干扰能力和智能化程度上都较低,是需要加强研究的重要应用课题,对于提升未来矿井下瓦斯安全监测具有积极意义[5]。 三、红外瓦斯传感器的具体应用 煤矿井下的环境较为特殊,复杂多变,不可控因素较多,因而发生安全事故的几率也较高。预防瓦斯事故的发生,确保相关人员声明安全,降低经济财产损失,是井下安全工作的重要目标。红外瓦斯传感器在应用中通过不断技术创新完善着煤矿的监测系统,使用差动补偿信号处理、双敏感元件等技术突破了种种限制,为煤矿生产安全作出贡献。 在监测井下环境瓦斯气体浓度时,传感器可以通过连续自动的将井下沼气浓度转换为标准电信号输送给关联设备,并且应用差动补偿信号处理技术就地显示浓度值,在超出预设值时自动报警。它通过与各类新型监测系统、断电仪、风电瓦斯闭锁装置等配套使用,在煤矿采掘工作面、回风巷道等都可以固定使用。虽然热导型、热催化型技术上存在一定缺陷,但是可以应用两种技术原理与红外传感器技术相结合测量瓦斯浓度,改变原有的单一元件测量不稳定现象,借由人工智能技术优势对信息进行高度精确处理和分析,将稳定性指标再次提升,延长使用寿命[6]。这些技术的结合应用能够加快传感器反应速度,使结构更加坚固,便于使用和维护,同时还增加了断电控制、遥控调校、故障自校自检等功能,节约了维护和使用成本,对于预防煤矿重大瓦斯灾害事故具有重要作用,也是煤矿生产企业更好的产生经济效益与社会效益的可靠保障。 以目前市场上性能较为优越的英国E2V-IR12GJ为例,它基于非色散红外设计原理,采用非色散红外技术(NDIR)原理进行设计,并且传感器的光源采用非常节能的LED光源。LED光源采用特殊的算法产生优化的辐射光谱,并且通过特殊的光学系统和升级过的硒化铅和硒化镉底片上的光敏二极管,结合内置的温度传感器和微电子设备来产生信号。传感器和上级的电子设备采用数字通信,遵循UART格式。它具有以下技术特点:可以检测的气体浓度范围为0-100%或者0-100%LEL;含有温度补偿设计,并且为线性输出;数字输出,可以直接接入上级设备;可以保存浓度、温度补偿和线性数据;极低的能量损耗――小于5mW;防爆Ex认证。它可以连续自动地将井下甲烷浓度转换成标准电信号输送给配接设备,并具有就地显示沼气浓度值,超限声光报警等功能。高分辨率在0-10%范围分辨率为0.01%,在大于10%范围分辨率为0.1%,满足国家安全生产监督管理局实施的《中华人民共和国安全生产行业标准AQ6211-2008-煤矿非色散红外甲烷传感器》要求。传感器在设计上以紧凑、小巧、模块化、整体化为发展趋势,在保持传统红外传感器高稳定、高抗干扰、长寿命、免维护等优点外,将传统红外原理光学部件省略,有效的降低了成本,同时还弥补了传统红外原理传感器易受环境中灰尘覆盖影响透光或反射的强度的问题,这对于减少传统检测仪故障报警缺陷具有积极意义。 煤矿安全生产需要依托监测系统的全面运行,红外瓦斯监测系统应用红外吸收原理,实现对井下瓦斯气体浓度的监测,通过应用多种新技术,实现了对安全生产的维护与保障,是煤矿安全监测系统的重要构成部分。 煤矿监测系统论文:煤矿机电安全生产监测系统设计方案初探 【摘 要】近年来,国内煤矿重大安全事故不断发生,尤其是中小煤矿情况更为突出,给国冢、人民造成了重大损失。以下介绍一种适用于中小型煤矿安全生产与监测设备的设计方案,希望能对各矿的安全生产发挥作用。 【关键词】煤矿机电;安全;监查 1.硬件结构设计 该煤矿安检设备的基本功能有:煤矿各工作面瓦斯浓度的实时采集记录并显示;瓦斯浓度超标报警;井下风速采集记录;负压(压力力)记录;一氧化碳浓度采集记录;温度采集记录;水泵电机工作状态;风机工作状态;绞车工作状态;电源过压报警;失流报警;缺相报警;班次产量记录;开关量采集及设备控制;载波数据传输;GSM/GPRS无线通信;参数设置;数据存储;电源自动切换管理以及系统自检等功能。设备分为井下数据采集终端和地面数据集中器两部分。 2.采集终端设计 数据采集终端是用来采集、监测、控制井下设备状态并将数据记录上传给集中器的装置,可同时采集16路的开关量和16路模拟量,并经A/D转换形成数字量,安装在井下防爆箱内。它为各类传感器提供工作电源,并以RS485总线方式通信;与集中器间以载波通信方式进行数据交换。集中器间采用载波通信方式,集中器可定时或随时召唤井下各设备参数并存储。 瓦斯传感器安装在井下各采煤工作面及巷道上,以采集不同点的瓦斯浓度。量程为0-4%CH4,供电方式采取采集器统一直流l5V供电,保障其安全性。当井下瓦斯浓度超标时,采集终端发出报警,报警灯不停闪烁的同时又通过语音报警以提示人员进行紧急撤离。同时监控室里的集中器也发出报警,提醒地勤人员采取紧急措施。另外,在报警同时打开风门及风机进行抽风,以降低瓦斯浓度。同样,当井下一氧化碳浓度超标也会发出报警。需注意的是,由于气敏传感器都有一定的使用寿命,因此最好一年更换一次传感器,以保障测量的准确性。 巷道风量的测量采用矿用智能风量传感器,期,其测量范围为风速0.3-15m/s;坑道断面积小于30m2;允许误差小于+0.3m/s;重复性误差读数值+1%;输出信号为200-1000Hz/5-15Hz或4-20mA/1-5mA;工作电压为Dcl5v;工作电流小于60mA;换能器工作频率为l40-150kHz。经A/D转换(或v/F转换)后,可测得其通风量的大小,以了解井下空气质量等。 由于井下到处都是易燃的煤,因此,当温度过高时极易发生自燃的情况;由于井下燃烧为不完全燃烧,因此会产生大量的一氧化碳。上述情况会导致井下人员的一氧化碳中毒,当遇到明火时还会产生爆炸。因此井下温度的测量很重要,尤其对于那些井下较干燥的矿井显得更加必要。根据现场情况可安装多个温度测量点以监控井下温度的变化。 井下巷道均由钢架或木架支撑,为防止冒顶、坍塌等危险情况造成人员重大伤亡和财产损失,井下需要实时巡检巷道压力情况,并及时整修。因此,在承重架下安装压力传感器实现压力应变的实时监测,可及时检测到出现的险情,从而能够避免重大事故的发生。 井下设备大多为防爆型没备,因此价格较一般同类型非防爆设备高许多。当出现过压、失流、缺相或三相不平衡等情况时,常会烧坏电机造成停产,从而造成重大的损失。为尽量杜绝或减少出现此类状况后造成损失。在电机进线上安装精密的电压、电流互感器,实时监测电压电流的变化。当出现非正常变化时及时报警,超出预定值时自动断开电源以保障没备的安全。 井下设备的工作状态是否正常对安全生产:非常重要,因此对风机、水泵、绞车等重大没备工作状态的监测是采集终端的另一重要功能。实时监测这些设备的二次触点等开关量,然后经光电隔离、整形、限流电路接到单片机端门,单片机可根据这些开关状态来判定设备的工作状态。另外,主控室还可通过集中器向采集终端下发某设备工作状态命令。 3.数据集中器设计 数据集中器是放置在主控室用来汇集、监测井下设备运行状况、对异常情况进行报警及显示,并能上传的设备。同时,它还具有对地面绞车运行状况实时监控、计量提升煤罐次数并计算生产量的功能。数据集中器可同时管理多个井矿下的采集终端设备,采用大容量掉电非遗失数据存储器NVRAM,对井下各测量点数据可进行定间隔(1-60mim可设)存储一个月的数据;可根据矿上生产情况设定班次及上下班交接时间,同时采集、计算并保存当前班、上一班、上上一班的生产量作为工人工作量核算的依据。采集方法是:在罐笼提升绞车电机进线上安装电压、电流互感器,利用绞车档位控制开关的空触点进行上下、档位的辨别,根据罐笼提升重量的变化导致电机输出功率的变化来判别出是空罐、上下人员还是煤罐。需注意的一点是:由于厂矿电压昼夜变化都较大,因此根据公式P=U×I可看出当电压变化时电流也随着变化.电流互感器感应电流也会随着变化,另外还会出现提升过程中罐笼撞绑导致感应电流瞬时过大的情况,也会有为防止罐笼过度摇摆出现危险而在提升过程中暂停(也叫稳绳)的情况。所以,在实际应用中对提升过程采集的信号经A/D转换后,还需要进行求平均值以及设置稳绳时间、空罐重量参数、正常罐重参数、超重报警参数等参数的没置。根据提升有效罐次乘以标准罐煤重量计算出当前班次的产量,到换班时间没备自动进行换班存储,将当前班次产量转存为上一班次,上一班次转存为上上班次,依次循环。对于小型煤矿,这样的产量统计方式可以避免因错计、漏计、少计的人为因素而导致矛盾的发生。 为便于进行参数的设置,集中器还具有人机接口。液晶显示采用清华蓬远公司内藏T6963C控制器的液晶模块,分辨率为128×64点阵,能显示汉字和图形,可当地通过键盘进行参数设置、远动控制操作等。实时刷新显示井下各采样点的数据及各设备开关状态,当井下瓦斯浓度、温度、负压、一氧化碳浓度等超标时,集中器面板上各对应报警LED进行闪烁报警、并显示出报警点所在位置,同时伴有语音报警。 集中器与采集终端之间通过低压电力线进行载波通信,可实时召唤、存储各采集终端下属设备当前状态字及数据.并讲行显示。用户可通过RS232串口、红外或RS485接口实现本地计算机与集中器的数据交换,也可通过计算机经集中器对各设备进行开、停控制。本方案中还增加了GSM/GPRS通信方式,当设备出现重大报警时,集中器自动将报警内容通过短消息的形式发给预定义好的手机,或者通过GPRS式将各数据记录及报警记录上传到主管部门的计算机。这样做可以实现无人值守的要求。 4.软件设计 本方案所涉及到的软件设计包括三部分:运行于数据采集终端中的数据采集、报警、控制及通信程序;运行于数据集中器中的数据采集、通信、报警及人机接口程序;运行于PC机上的后台监控、数据库等程序。 数据采集终端中的程序采用C51语言编写,数据集中器中的程序也采用C51语言编写,PC机上的后台监控程序即图形界面用户应用程序,是通过Vistlal C++开发环境编写的,采用串行口中断的异步通信方式实现与无线MODEM通信;后台数据库程序采用Microsoft SQL Server2000编写。 5.结论 随着我国经济的飞速发展,对能源的需求越来越大,在加大生产量的同时决不能忽视安全生产、严格管理的重要性。相对较落后的安检设备已不再适应新形式的需要,也满足不了现代化的管理要求。本设计方案采用上述思路和结构,既避免了布线、维修带来的不便,又提高了管理的现代化水平,满足了用户对井下生产状况的实时监控和对险情及时发现和排除的要求,能有效杜绝多数矿难事故的发生,为中小型煤矿提供了一种新颖的监测方法和手段。 煤矿监测系统论文:基于CAN 总线技术的煤矿安全监测系统的设计与测试 【摘 要】煤矿安全监控是煤矿生产中保证安全生产的重要手段。文章首先对我国煤矿安全监控技术的发展进行了回顾,对CAN 总线技术及其应用状况进行了概述。然后设计了一种基于CAN 总线技术的煤矿安全监控系统,并对其进行了测试。测试连续进行了10天,共计240 h,传输数据5.6×108个,误码率为0。 【关键词】CAN 总线技术;煤矿安全;监测系统 1 我国煤矿安全监控系统的发展现状 煤矿安全监控技术是随着煤炭工业和现代计算机和自动化技术的发展而发展起来的一门技术。煤矿安全监控技术为煤矿的安全生产提供了良好的技术保障。我国一直是全球最大的煤炭生产国,对煤矿安全监控也十分重视。从上世纪八十年代开始,我国开始从国外,如德国、美国、波兰等,引进安全监控系统。之后我国逐渐在消化国外技术的同时,结合我国煤矿的实际情况,自行研制了一批监控设备,代表性的国产监控系统有KJF2000、KJ66、WEBGIS,等等。这些设备为我国煤矿安全生产做出了重要贡献。随着安全监控技术的进一步发展,监控数据的传输逐渐成为各国竞相研究的重点领域。目前,我国在数据传输领域还处于比较落后的地位,主要存在的问题有以下几点:①传输速率慢;②非标准化;③高速传输时的传输距离短;④无中继连接的节点数少;⑤传输系统结构灵活性差。 2 CAN 总线技术概述及其在煤矿安全监控中的应用 CAN的全名是ControllerAreaNetwork,属于现场总线的范畴,它是一种有效支持分布式控制或实时控制的本行通信网络。CAN总线技术最早是在1986年由德国电气商博世公司开发的,当时主要用于汽车领域。此后不久,CAN的高性能和高可靠性获得了全世界的认同,并迅速在工业设备、工业自动化等众多领域得到了应用。到了上世纪九十年代末期,人们试着将其应用于煤矿安全监控中,结果迅速取得了成功,大大改善了煤矿安全状况。CAN具有下列主要特性:①多主站依据优先权进行总线访问;②无破坏性的基于优先权的仲裁;③借助接收滤波的多地址帧传送;④远程数据请求;⑤配置灵活性;⑥全系统数据相容性;⑦错误检测和出错信令;⑧发送期间若丢失仲裁或由于出错而遭破坏的帧可自动重发送;⑨暂时错误和永久性故障节点的判别以及故障节点的自动脱离。 CAN中的总线数值为两种互补逻辑数值:“显性”数值表示逻辑“0”,隐性表示逻辑“1”。在总线空闲或“隐性”位期间,发送“隐性”状态,“显性”状态以大于最小阈值的差分电压表示。在“隐性”状态下,VCAN―H和VCAN-L被固定于平均电压电平,V近似为0。在“显性”份期间,“显性”状态改写“隐性”状态并发送。如图l所示。 图1 总线位的数值表示 基于CAN总线的煤矿井下安全监测系统由井上通信系统和井下通信系统(监测网络)组成。CAN总线包含2层通信网络:(1)数据接口和井下监测分站之间的通信;(2)井下监测分站与各种安全监测传感器之间的通信。 3 监测系统硬件设计 3.1 微处理器系统 根据煤矿井下环境的要求,这里选用了ATMEL公司的8位高性能嵌入式微处理器ATmega64作为通信管理机的CPU。首先,ATmega64的执行速度快,采用了单循环周期指令,而且性能稳定,完全可以满足通信管理机的要求;CAN总线上数据收发采用中断的方式,提高了通信管理机的实时性;ATmega64提供了2个串口,一个串口通过Max232提供RS-232串行通讯口,另一个串口备用,实现双机备份功能。 3.2 CAN总线模块接口 CAN总线模块的CPU通过CAN控制器SJA1000及CAN收发器MCP2551连接到CAN总线上,单片机的I/O口连接SJA1000的AD0~AD7以及ALE、CS、RST、RD和WR等引脚,进行数据传输和总线控制。SJA1000的TX0、RX0分别接CAN收发器MCP2551的TXD和RXD引脚,进行数据的收发。MCP2551是CAN协议控制器和物理总线的接口,提供了对总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接收能力。 4 监测系统软件设计 煤矿井下监测是一项非常复杂的工作,检测系统需要监测的内容很多,有生产设备的运行状态,有井下温度、风速、风量、气压以及粉尘浓度的监测,还有气体成分中甲烷、一氧化碳、二氧化碳和氧气浓度的监测。对于如此复杂的监测系统,一旦通信出现故障,后果将非常严重,根据以上分析,主通信选择CAN总线,所以,下面主要介绍一下CAN总线的工作流程,如图2所示。 图2 CAN总线工作流程示意图 5 CAN总线性能测试 测试采用BER误码率测试软件,上位机软件通过RS-232串口定时1s向数据接口发送80个随机数据,并将发送的数据显示在窗口,同时显示发送的数据个数。数据接口接收到数据后按CAN协议进行数据打包,然后发送给监测分站。在数据接口与监测分站之间连接一段长度为12 km的仿真线,监测分站将收到的数据原样传送给传感器。而后,传感器再将收到的数据返回给监测分站,分站将数据返回给数据接口,数据接口将收到的数据解包,通过RS-232送回上位机。上位机将收到的数据与发送的数据逐个比较,若80个数据完全吻合,则将显示收到的数据以及正确数据个数,并根据发送与收到正确数计算误码率。该软件可同时记录测试的时间。以上测试连续进行10天,共计240 h,传输数据5.6×108个,误码率为0。由此,CAN总线性能可靠、稳定,是一种理想的通信总线。 煤矿监测系统论文:煤矿多绳摩擦轮提升机振动监测系统设计及其故障诊断 摘 要:针对煤矿提升机提升系统的运行现状,本文提出并设计了一种矿井提升机振动在线监测系统,该系统可实现矿井提升机的在线状态监测、诊断和报警。同时将有限元模态计算和模态分析结合,利用ANSYS对提升机振动进行模态分析,分析结果与提升机在实际情况下的振动相符,为后期工作提供理论指导。 关键词:多绳摩擦提升机 振动测试 有限元 模态分析 ANSYS 地下采矿等行业使用较多的是一种关键运输机是多多绳摩擦式提升机,此类机器也是提升机未来的发展方向,它对于矿山生产中井下生产和地表运输纽带之间的沟通的作用影响重大。提升机的主要承载装置是电机主轴,其是否是正常运行状态对生产的效率和安全有直接的影响,整个系统的安全与之息息相关。根据振动理论对主电机轴承和天轮轴承的监测和分析,以达到解决提升机实际运行的振动问题对现实有着重大意义。 1 系统硬件组成 (图1)就是多绳摩擦提升机,它是一种大型低速、重负荷旋转机械。驱动电机、联轴器、减速器、卷筒和轴承等构成了煤矿立井提升系统。振动测试有两个特殊点:(1)整栋具有规则的周期性。(2)转动部件是大型设备的主要振动测试对象。有三个方向是震动测试的主要测试方向,也就是水平、垂直和轴向方向,因为不同的方向不同的故障会有不同的现象,比方说水平方向不平衡,垂直方向松动,而轴向反映强烈的是不对称。通常情况下会将径向得像个测点安装在垂直方向,而水平方向最佳高度就是轴中心的高度 本监测系统采用XZD-YB一体化振动变送器,它将振动速度传感器、精密测量电路集成在一起,实现了传统的“传感器十变送器”模式的振动测量系统的功能,实现了经济型高精度振动测量系统,该变送器可直接连接DCS、PLC或其它系统,是电机等设备振动测量的理想选择。采用西门子S7-300系列PLC接收振动变送器的模拟量信号,完成数据的预处理,报警等功能。再通过PLC的以太网通讯模块传输数据到地面监控中心的PC机上,实现在线显示、报警、故障诊断分析等。系统网络化拓扑图如图2所示。 2 系统软件功能 该上位机系统是基于中文Windows XP平台,采用WinCC V6.0组态软件开发而成(图2)。 (1)显示功能。 立体流程画面的显示功能;具有多种类型图表、系统图、曲线图,用户界面更加直观。 (2)报警功能。 根据实际情况设定不同地点的预警值、报警级别及地理位置名称。系统可以完成诊断结果的统计报表,供设备管理使用,包括日、周、月、年的检测结果统计报表和报警诊断结果报表。 (3)上传功能。 实时振动数据网络上传,轻松实现无人值守。按照系统设定的参数(通道参数、保存监测数据间隔等)循环在线监测:实时数据采集数据预处理(有效值、最大值、平均值等统计)报警状态判别(如果有任何测点需要报警)实时显示数据、棒图、趋势图、时间波形等定时将检测数据存入数据库实时数据采集。 (4)图形表格。 用户可定制各种表格:实时数据表、历史数据、统计报表、报警一览表、实时数据曲线和历史数据趋势曲线等。 (5)查询功能。 可以在系统图上直接查询设备信息、运行情况、统计信息等。同时可以实现数据报表和数据库的连接,可以保存历史数据以备后续的分析。 3 系统应用案例分析 本系统现已应用于淮南顾桥矿主副井多绳摩擦提升系统。立井提升机整体是一个质量和刚度分布十分不均匀的,由若干个零部件组成的大型复杂的机器系统,在计算分析振动时,首先要做出较为合理的力学模型,使其既有利于理论分析计算,又能够满足工程上的精度要求。在把提升机整体的实际结构抽象为力学模型的过程中,认为井塔提升机大厅地基为刚性支承,略去各轴承座的弹性,把提升机系统离散成为多质点。本文采用有限元方法和ANS YS有限元分析软件分析振动参数。 (1)有限元法。 一般连续问题近似求解的数值方法就是有限元。在结构的应力分析中最早使用,之后在热传导、电磁场、流体力学等连续问题中很快应用。有限元方法密切结合了工程应用,是为产品设计直接服务的。随着有限元理论的不断发展和完善,涌现了大量大小不一、专用的、通用的有限元结果分析程序。所以工程结构中的一般问题现在直接可以使用通用程序求解,不用再另编计算程序,节省了大量精力和时间。 (2)有限元三维实体动力分析步骤。 三维实体有限元动力分析的一般步骤可以表述如下。 ①连续区域的离散化。 在动力分析中,因为引入了时间坐标,处理的是四维问题。在有限元分析中一般采用部分离散的方法,即只对空间域进行离散。 ②构造插值函数。 由于只对空间域进行离散,所以单元内位移的插值表示是 ③简化求解方程。 利用Galerkin提出的平衡方程与力的边界条件的等效积分形式,同时将位移空间离散后的表达式和初始条件 代入,最终得到系统的求解方程常微分方程组。原则上可利用求解常微分方程组的常用方法(例如Runge-Kutta方法)求解,但是在有限元动力分析中,因为矩阵阶数很高,用这些常用算法一般是不经济的。本文主要用直接积分法和振型叠加法。 (3)有限元分析软件ANSYS。 本文对提升机转轴组件系统的模态分析使用的是美国大型ANSYS有限元分析软件。ANSYS软件本身融合了结构、热、液体、电磁、声学,有限元分析作为基础的大型通用CAE软件。ANSYS软件主要包括三个部分:前处理模块,分析计算模块和后处理模块。由于ANSYS产品家族中的模态分析是一个线性分析,任何非线性特性,如塑性和接触(间隙)单元,即使定义了也将被忽略,因此这里假设系统为线性系统,进行有限元剖分时采用了梁单元、质量单元和弹簧单元,计算了满载时前15阶模态频率见表1,同时利用MATLAB绘制出了前4阶振型图见图3。 4 结论 分析计算模态的结果可以看出,如果该频率和转轴组件系统的轴向、径向和扭转震动的模态频率,频率处会比较容易出现峰值,计算模态分析结果会等同于实测信号的分析结果,而模态频率附近的频带范围经常出现谱峰,也就是转轴组件系统的动态的实际情况是和建立的有限元计算模型相符的。我们将进一步对模型进行优化改进,为今后煤矿立井提升系统的振动改善做出理论指导。 煤矿监测系统论文:煤矿主扇风机在线监测系统改造的研究 摘 要:文章从当前我国煤矿发展中主扇风机运行存在的监控不全,存在巨大的通风安全隐患,选取本矿崔庄风井的风机监测改造为实例,以TF-III型崔庄主扇风机在线监测系统安装调试、运行效果等各方面的改造实施,从而实现老矿井主通风机的现代化,满足现代化矿井生产的要求。 关键词:矿井通风机;在线监测;风机监测改造 1 概述 当前,我国大多数煤矿井的主通风机并没有实现在线监测,无法实现对矿井通风实时监测。现以峰峰集团羊东矿崔庄风机监测改造为例简要说明矿井主风机在线检查系统的实现。 2 设备现状 羊东矿崔庄风井 风机形式:长轴轴流风机(上海鼓风机厂) 数量:2台 风机型号:GAF26.6-16-1.67 负压范围:2628~4000 Pa 流量:148~176.2m3/s 风机调风形式:停机调整风叶角度 风机润滑形式:稀油润滑 (配套润滑油站2个) 配套电机:YR5601-6 异步电动机(湘潭电机厂) 额定功率:1000KW 额定电压:6000V 额定电流:119A 额定转速:989 r/min 功率因数:0.85 启动方式:转子串电抗器 风机在线监测系统:无 3整体改造实施方案 鉴于目前崔庄风井的设备情况,按照煤矿主扇风机运行规程要求及打造数字化矿井的发展需要,均需要增加和完善主扇风机在线监测系统的装备和投入。需要将监测信息上传至矿调度中心,鉴于该风井的地理位置跨越村庄、道路、铁路等设施,不宜采用光缆通讯,采用成熟的点对点无线网络通讯技术,达到对风机检测。 4 TF-III型崔庄主扇风机在线监测系统介绍 TF-III型矿井主扇风机在线监测系统是采用最新技术而设计的第三代主扇风机在线监测系统,编程智能数据采集、工业组态监测和控制、计算机数据库管理、网络通讯等功能为一体。主要功能如下: 4.1 设备监测优秀采用西门子系列可编程控制器,结合现场传感器能够快速、准确实时对风机设备运行状态监测,包括温度、压力、流量、振动、电压、电流、功率、电量等重要参数,对运行监测参数进行快速分析处理,发现异常情况及时报警提示,并且按照相关预案执行保护停机、防止造成重大安全事故。 4.2 监控上位机采用2台工业级计算机(工控机),双机冗余设计,可互为备用和同步显示,上位机监控软件平台采用功能强大、稳定可靠的正版ForceControl工业控制组态软件设计开发,具有高性能、高速度、高吞吐量、高可靠性、跨网络系统的开放式数据库,人机界面友好,操作简单,查看方便。 4.3 提供各种运行数据的实时趋势曲线、历史趋势曲线,便于用户进行数据变化分析。 4.4 具有运行报表功能,自动记录、存储各参数运行数据,形成班报表、日报表、月报表等,代替人工抄录,可随时查阅报表历史记录(数据存储时间为一年)。另外提供数据报表转存功能,可选择存储路径、报表时间范围、数据记录间隔等功能。 4.5 自动记录设备运行异常的报警信息和内容,包括报警发生、确认、消失的具体时间等,通过历史报警窗口可进行查阅、浏览和打印。 5 系统基本结构和配置 监控系统由上位机(监控计算机)、PLC控制柜(数据采集和报警控制)、现场传感器及网络功能接口等组成。 5.1监控上位机 监控上位机采用知名品牌工业级计算机,可同时监测两台风机,上位机人机界面采用工业控制组态软件设计开发,接收的数据进行还原显示、存贮、形成报表、实时和历史曲线等,对数据进行分析判断处理等,并联网通讯满足其它监控平台的数据访问。 5.2 PLC控制柜 PLC控制柜优秀采用西门子S7-1200系列可编程控制器,可编程控制器包括电源模块、CPU模块、模拟量输入模块、数字量输出模块、以太网通讯模块等,结合现场传感器和其他控制设备分别对风机和附属设备实现逻辑控制和运行参数实时在线监测、报警输出和外部通讯等功能。 5.3 现场传感器 现场传感器主要包括温度传感器、压力传感器、振动传感器、位置传感器等。 主要技术参数: 测量范围: 0 ~ -5Kpa;输出:4-20mADC 二线制 基本误差: 0.25% 工作温度:-20℃-+85℃ 长期稳定性: 过载极限:最大额定压力的1.5倍 5.3.1 风量的测量方法 根据空气流动的动力学理论,利用两端面静压变化测定法计算风量,具有测定方法简单、数据稳定、准确的特点,适合进行长期在线风量监测。 5.3.2润滑油压、冷却水压力的监测 采用压力变送器采集润滑油压、冷却水压力,判断供油压力的高低和冷却水进出水压力高低。 6 振动传感器 振动传感器用于测量风机的振幅或振速信号,是监测轴承故障的重要手段之一,一般安装在风机内轴承座体上(或风机机体上),每台风机装有两组(4只)按垂直、水平方向分布的振动传感器。振动传感器有专用配套变送器,将振动信号转换为4-20mA标准信号送入PLC模拟量采集通道。 振动传感器及变送器技术参数: 振动传感器型号:CD-21 C(S) 测量范围:0~500μm; 灵敏度:200mv/cm/s; 横向灵敏度比: 工作环境:温度: -29℃~80℃,相对湿度: 95%不冷凝; 输出电阻:≤500Ω; 最大承受冲击:500m/s2 7 电参数的采集 风机运行的电参数采集采用综合电参数模块实现,该模块是一款性能优异,功能齐全的智能型电参数测量与采集模块,适用于工频三相三线制或三相四线制电路中的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等信号的测量,采用RS485总线通讯方式,标准MODBUS-RTU通讯规约。 可在市场上购买EDA9033D电参数模块,实现电参数采集的功能。 综合电参数模块主要技术参数: 输入信号:三相交流电压、电流,输入频率:45~75Hz 电压量程: 500V,电流量程: 5A、 通讯输出:RS-485 ,标准MODBUS-RTU通讯规约。 测量精度:电流、电压:0.2级;其它电量:0.5级; 供电电源:DC+10~30V;功耗: 工作环境:工作温度:-20℃~+70℃ 相对湿度:5%~95%不结露 8 系统主要技术参数 ・工作输入电源: AC170~250V,控制器电源: DC24V; ・工作环境:环境温度-30℃~60℃,相对湿度:-5%~95%不结露。 ・压力信号:测量范围0~-5kPa,0~1MPa,测量精度±0.5%, 标准4~20mA信号 ・温度信号:测量范围-20~280℃ 测量精度:±1.0 传感器分度号:PT100 ・振动信号:测量范围:0~500μm 测量精度: 9监控界面 9.1运行主界面(见图1) 9.2 查看实时变化曲线、历史曲线和运行工况性能曲线 选择历史数据曲线,双击趋势框,将弹出历史趋势设置画面,选择需要查询的开始时间和结束时间和时间轴范围(横轴),并且可以调整数据轴(纵轴)的数据范围,鼠标拖动游标可了解具体某一点的详细数据。 煤矿监测系统论文:煤矿井下皮带运输状态监测系统研究 【摘 要】本文在煤矿井下皮带运输的理论研究分析基础上,设计开发矿井皮带运输状态监测系统,为综合监控技术的广泛应用和提高煤矿矿井皮带运输状态监测与事故预警提供理论基础和应用借鉴。 【关键词】皮带运输机;监测;煤矿 0 引言 皮带运输机是一种由电机驱动的连续运输设备,主要用来输送物料和成品,被广泛应用于工业生产各领域。在皮带运输机连续运行过程中,皮带运输机经常会出现打滑、断带、划伤、过载、联轴器断开等故障,导致压矿的严重后果。因此对皮带运输机运行状态的监测具有重要意义。煤矿井下皮带运输系统走向长,环节多且装备了多种类型的皮带运输机。运行经验表明,仅靠提高皮带运输系统的质量难以满足安全生产的要求,还须装备功能完善、质量可靠、技术先进的皮带运输自动化系统,以实现对皮带机群运行状态检测、控制与保护、现场视频监视。 1 煤矿井下皮带运输状态监测系统设计 系统设计工作原理是:皮带运输机的断带、划伤、横撕、打滑、过载、联轴器断开等多种皮带机运行异常状态会给生产带来较严重的后果,为避免这些现象的出现我们可以检测皮带速度、电机转矩作这两个特征参量是否异常。皮带速度、电机转矩成为皮带运输机状态监测系统比较重要信号被测参量。除此以外,当皮带运输机正常运行时,安装在皮带机上的传感器还应检测皮带运输机运行状态的烟雾、温度、跑偏、堆煤、纵撕等特征参量,将表示皮带运输机运行状态的非电量转变成为标准电信号,并将采集到的电信号经过滤波、放大、整形处理后传给主控单元进行信号分析、处理,并与设定的标准信号的阈值进行分析比较,由主控单元采取相应的控制策略,发出控制命令。例如对异常信号进行停机、预警、报警等。制策略。 矿井皮带运输状态监测系统主要由井下控制分站与井上控制主站构成,整个系统采用全分布式控制结构。控制分站负责采集矿井下的各种状态特征参量的采集和对设备做出相应的控制。每条皮带机机头位置安装监控分站一台,监控分站的显示机构可实时显示当前皮带机的运行状态。各监控分站与各状态参量传感器之间采用距阵结构实现联接,控制分站与监控主站之间采用现场网络总线结构接入工业以太网,监控主站与监控主机之间通过矿井环形光纤以太网络联接。监控主机部分位于地面机电监控中心,工业控制计算机上安装组态软件实现对各分站的每条皮带机的运行状态的实时监控。系统结构如图a 所示。 矿井皮带运输状态监测系统监测量有速度、电机转矩、纵撕传感器等,其结果如图b所示。 GSC6-SC型速度传感器,主要用于检测皮带机的运行速度,其基本工作原理为开路式磁阻传感器。用于检测作输送机皮带的运行速度和低速打滑、超速和断带等现象的监测。速度传感器的摩擦滚轮安装于皮带机机头上皮带的下侧,根据压缩弹簧的张力使摩擦滚轮与上皮带紧密接触。此种安装方法鉴于由于上皮带托辊较密,水和灰都不易影响摩擦滚轮,摩擦滚轮转动较平稳,输出频率可靠。 CQG电机转矩传感器基于数字式转矩传感器原理之上研制而成。这种电机转矩传感器采用磁电转换原理,应用相位差原理和数字显示的转矩转速测量方法,是通过磁电变换输出具有相位差的二个电压讯号的传感器,可直接读出扭矩和转速的测量结果。 ZS01-L-Y型纵撕传感器主要用于检测各种规格型号的皮带输送机皮带纵向撕裂。当皮带运输机出现皮带纵撕故障时,便会出发拦索,使之产生位移变化量,通过检测位移变化量的变化来检测皮带纵撕信号量。纵撕传感器安装于受料段皮带下缓冲托辊之间,每个受料段设一组,从传感器内直接输出预警、报警停机信号。 跑偏开关主要用于检测实际运行过程中皮带输送机的跑偏位移量来实现皮带输送机跑偏后自动预警、报警功能;跑偏开关具有两级动作,一级动作用于预警,二级动作用于停机报警。当皮带运输机运行过程中轻微跑偏时,跑偏开关发出预警信号;当皮带运输机运行过程中严重跑偏时,跑偏开关发出停机报警信号。跑偏开关通常安装在机头位置,皮带运输机槽角倾斜安装,开关立辊应当垂直于皮带面,立辊高度的 1/3 处位于皮带面,同时保证电缆出线口安装在皮带机内侧。由于皮带机在正常运行过程中会产生一定程度的自然跑偏,而此自然跑偏不会影响皮带机的正常运行,所以在安装时将立辊距带边留有一定的空间。 GQL0.1-Y烟雾传感器是离子式烟雾传感器的一种,用于环境中烟雾的检测,能有效准确的检测环境中烟雾的浓度信号。 堆煤传感器主要安装在皮带机机头溜煤眼和皮带搭接处。当皮带机头发生堆煤或满仓及超过限位的时候,堆煤传感器动作一定的角度,传感器输出点由闭合变成断开。控制系统监测到后,进行报警和停机,已达到保护皮带机的目的。 GWM-40-W 型号温度传感器是基于热电偶原理的温度传感器,当被测设备或环境温度升高到一定的时候,温度传感器的热敏原件动作输出信号。以保证安全。用于电机运行时温度的检测,能有效准确的检测电机运行时温度信号。 2 结论 运用测试技术和控制理论建立完善的皮带运输机的带速、过载、打滑、划伤、断带、联轴器断开、跑偏、烟雾、温度、等检测与事故预警;系统能实时的监测皮带机的运行状态,能根据现场采集到数据,诊断出系统存在的故障,在达到一级预警预设值时,进行预警,达到二级报警预设值时,进行停机报警;状态监测与事故预警系统与调度电话系统、工业视频监控系统联系在一起,共同对系统的监测发挥各自的作用;系统具有地面远程控制为综合监控技术的广泛应用和提高煤矿矿井皮带运输状态监测与事故预警提供理论基础和应用借鉴。 煤矿监测系统论文:电力监测系统在煤矿供电中的应用 摘要:针对无人值班变电站的大力推广,首先介绍了电力监控系统的总体结构,进而对电力监控系统的原理及连线进行了分析,接下来就实施方案作了详细的规划,最后提出了电力监控系统的意义。 关键词:电力监控与自动化平台的整合 实施方案 无人值守 效益分析 1 概述 近年来,随着电力系统管理体制的深化改革,变电站的无人值守、综合管理和安全管理是电网现代化的必由之路。远程视频/环境监控系统已逐步成为无人值班变电所新增的十分必要的自动化项目,通过远程视频/环境监控系统,安全值班人员、企业领导可以随时对电站的重点部位进行监控和监视,以便能够实时、直接地了解和掌握各变电站的安全情况,并及时对发生的情况做出反应。 为实现供电系统和设备的在线参数监测、远程操作控制、实时事故报警、数据统计分析、运行安全保护、用电计量管理;实现了“四遥操控”,对故障监测预警、保护、定位,上传故障数据和信息,提供了快速解决手段,也解决了煤矿供电系统越级跳闸、电压波动跳闸、漏电接地选线、突发大面积和长时间停电等困扰煤矿供电的运行难题,我矿2008年按计划引进了KJ357矿用电力监控系统。 2 系统总体结构 系统分为四个层次:设备层(即高开综合保护层)、变电层(即变电所内的当地监控和自动化设备――井下测控分站)、通讯平台层(即变电所与地面间的公共通讯平台――光纤以太网平台)、地面监控层。 设备层主要完成数据采集、计算、保护和控制执行,并通过RS485总线接入变电所的测控分站中。测控分站一方面完成数据转发,另一方面实现变电所综合选漏、录波存储、时钟同步和当地监控,并通过光纤以太网,完成与监控主站的通讯。通讯平台是由分站光端设备构成的光纤以太网或是专门的光纤以太网。监控主站是一套供电系统专业版组态系统,可按照供电系统的规范,对供电系统进行监测、控制、统计和分析。 一个变电所装设一台井下监控分站。变电所的高低压综合保护用双绞线接入变电所的测控分站,监控分站直接接入现有环网,以太网与地面监控主站通讯。 系统后台可以用OPC方式将数据传输到矿井综合自动化平台,实现数据共享和网络。 3 实施方案 3.1 系统原理图(图1) 井下各6kV变电所的高、低压开关通过RS485通讯线接入分站,分站通过网线接入千兆环网,监控中心服务器、监控主机通过环网读取各变电所的高、低压开关数据,从而实现监测和控制。 3.2 系统连接 电力监控系统设备连接,在井下泵房和变电所各安装一台监控通讯分站,各变电所的监控摄像头通过网线或光缆(根据现场传输距离情况决定)连至电力监控分站,由电力监控分站将电力监控数据和视频监控数据由网线连至环网交换机,通过环网传至监控服务器和主机。 3.3 电力监控中心站的建立 在调度中心建立电力监控后台,对地面35kV配电房和东地6kV配电房的开关柜进行数据监测和分、合闸控制,井下16个变电所的高、低压开关进行远程监测、遥控、遥信、遥调和遥视。 3.4 地面配电房的接入 需将矿内地面35kV配电房和东地6kV配电房接入要建的电力监控系统实现配电室的监测、监控。 3.5 电力监控分站的建立 在井下共16个变电所中各安装一台电力监控分站。电力监控分站与变电所内的高、低压开关的综合保护器用RS485通讯方式进行联网,实现变电所的就地监控、通讯转发等。电力监控分站就近接入变电所附近的千兆环网交换机,通过已有的工业以太网与地面电力调度中心后台进行数据交换。 3.6 视频的建设 在井下变电所安装带云台隔爆摄像机,并接入变电所的测控分站,进行数据编码和压缩,并通过以太网,将视频传输到地面电力调度中心,实现井下变电所的视频监视,实现变电所的图像监视即遥视,从而可以实现变电所的无人值班。 3.7 与综合自动化平台的连接 ①目前我矿已有千兆工业环网,工业以太网共安装12台环网交换机,地面4台工业环网交换机,井下 8台矿用防爆环网交换机。地面除了在机房安设两台优秀交换机外,还分别在35kV变电站和洗煤厂(正在建设中)各安装一台交换机。井下分别在8个变电所各安装一台防爆环网交换机。地面、井下通过单模光缆构成两个1000M高速光纤环网并实现冗余(环网系统如图2所示)。②现有综合自动化集成软件平台主要包括操作系统、数据库系统、组态平台及应用平台。操作系统选用Windows2003简体中文版,数据库系统使用SQL2005简体中文版。组态平台作为整个系统组态开发平台,采用HMI/SCADA自动化监控组态软件iFIX简体中文版作为组态平台。 综合自动化集成软件平台利用标准软件接口采集不同系统的数据信息,进行集中处理、存储和,以iFIX组态软件模拟生产过程,将数据以图形及表格的方式动态表现出来,并通过Web方式在网络上,使信息资源有机整合到一起,得到最大限度的利用,便于企业领导及时掌握煤矿生产情况并做出合理决策。 综合自动化集成软件平台使用两台iFIX管控服务器,一台运行,另一台备用;还有两台数据库服务器负责对iFIX管控服务器收集的数据进行存储备份,一主一备,一台数据库服务器运行时如发生故障,另一台自动投入运行,确保对iFIX管控服务器所收集数据的正常存储。 电力监测系统通过OPC SERVER与全矿井综合自动化平台接口,实现两者的无缝连接。 3.8 系统效益分析 ①使各变电站真正做到无人值班,以综合性保护和控制增加了变电站整体安全和设备运行可靠性。②极大提高上级管理部门对下级操作部门、操作部门对所属变电站的监督和管理水平:a上级管理部门实时监督操作人员的工作状态和规范程度。b实时管理和监控变电站有关人员、物品进出等安全防护情况。c操作部门可实时监控变电站主要设备的运行状态。d优化相关操作、维护人员的派出和工作计划,极大提高生产效率。e管理部门对变电站的突发事件能清晰看到、准确决策并在第一时间传达指令到现场。③降低变电站的日常维护成本,每个变电站最少可节约两名值班人员人工成本。 4 结束语 该系统还可通过智能分析,预告事故隐患,预防突发电力事故,具有应对突发安全事故时的电力预案程控操作功能,可用于高效准确处置重大安全事故;系统的高精度计量监测、专业图表分析工具、录波分析工具和智能专家系统,是加强供电管理、减少事故、降低损耗、节约电能、提高运行效率和管理水平的最新现代化工具,运用系统网络远程操作控制和智能程控技术,能实现煤矿供电系统和生产设备的全面自动化监控无人管理,很值得推广。 煤矿监测系统论文:井下电力监测系统在龙宫煤矿的设计与改造 【摘 要】本文针对华玫矿业井下供电系统现有的情况和特点,提出了远程供电监测系统的设计思路、实施方案,并对该矿井下变电所实施了遥测、遥控、遥调、遥信等远程监控,有力保障了矿井的安全生产。 【关键词】监测监控 遥测 遥控 遥调 遥信. 1.概括 华玫矿业煤矿井下高、低压开关、变压器、电动机近千余台,高、低压供电线路几万米,供电设备多、线路长,再有井下地质环境复杂,巷道支护条件差,所以造成了供电线路和设备发生短路、漏电故障,从而造成越级跳闸,引起大面积停电的几率也随之增大,发生故障后的恢复供电时间也比较长,严重影响了矿井的安全生产。为了解决以上问题,煤矿对井下主要变电所和配电点设备进行了升级和优化,建立了矿井井下供电监测监控系统,及时发现问题并加以解决,以提高矿井供电系统的可靠性,节约的相关开支。 2.设计方案 系统共有三层网络结构组成:地面主站调度监控系统层、监控系统层,RTU设备层组成。系统可以扩展以太网交换机通讯,利用光纤相连,构成基于环形光纤的现场总线网;各个分站与地面调度监控系统间用光纤环网相连,构成光纤以太网。系统构建符合矿井条件的千兆工业以太网络,做为供电监测监控系统数据传输的主要通道,将分布于各个采区的变电所、配电点相关信息联通到一起,直接传输到地面监控中心,由监控中心服务器和上位机进行数据采集和整理。 井下RTU终端采用开封测控的DSB600B(高压)、WZB-6GT(低压)型保护器,具备各种关键数据的采集功能(电压、电流、故障、电量、状态等)和输出功能。利用RTU终端的RS485总线及以太网通讯,实现供电分站的数据采集、处理、统计、显示、操作等功能,分站显示屏能够显示相应的主要数据为巡检人员检修提高方便。最后供电分站就近接入环网交换机将数据传输至地面监控中心。 3.实施方案 本着节约开支的原则,对井下高、低压开关进行改造升级,井下电力监测监控系统主要集中在开关的综合保护装置(含电力数据采集、监测、监控、通讯和各种电气保护功能),购置主要是采购市场上比较先进的具有通讯功能的开关,以此完成设备层的实施。实现配电网及其设备正常运行及事故下的监测、保护、控制、用电负荷配电管理的现代化,对RTU终端设备实现遥控、遥测、遥信等管理。 井下环网安装西门子X408交换机3台、X308交换机5台,敷设48芯光缆近万余米,能够实现供电监测监控系统的就近接入;井上环网安装西门子X408交换机2台、X308交换机2台,敷设48芯光缆两千米;监控中心安装思科优秀交换机2台,分别连接井下、井上环网,从而实现环形架构。 高压开关方面通过优化开关内部控制线路、更换保护器装置的方式,对井下现有的天津天矿、济源矿用、中国电光等厂家的高压开关改造;低压开关方面通过更换整体开关、改造原低压开关、接入有通讯功能的开关等三种方式来实现。 系统经过优化设计最终确定安装供电传输分站7台,对每台高低压开关的RTU终端,均采用RS485通讯总线方式进行连接并就近接入供电分站。 4.远程电力监测系统组态软件设计 井下电力监测监控系统是整个远程电力系统的优秀,能够实现电力监测的四遥功能,即遥信、遥测、遥控、遥调。通过上位机软件能够实现报表统计、故障录波、快速复电等附加功能。 上位机的供电组态软件选用力控电力版6.1,实现采集并记录井下上传的各个分站的数据,并有相应的远程操作窗口来实现远程的相应操作,最终实现集中管理。图2为龙宫煤矿电力监测的主界面。(中央变电所) 5.结束语 通过井下供电监控系统的实施,极大的减少了煤矿供电的故障率,提高了工人劳动效率,部分变电所和配电点实现了无人值守,降低了工人劳动强度,解决了传统管理模式下的诸多人为因素,提高了供电系统运行的可靠性、安全性、快速性,杜绝了部分事故的发生,有力的保证了矿井的安全生产。 作者简介: 陈见伦,(1974~ ),毕业于哈尔滨工业大学工业电气自动化专业,现任济南华玫矿业有限责任公司机电副主任,曾主持矿山机电设备技术升级改造项目十余项。 煤矿监测系统论文:关于采用KJ216煤矿顶板动态监测系统预测周期来压和瓦斯涌出的研究 【摘 要】 珲春矿业集团八连城煤矿31901工作面通过采用KJ216煤矿顶板动态监测系统,现场研究了综采支架压力与采场瓦斯涌出变化之间的关系,介绍了KJ216在线液压传送系统的安装与使用,分析了周期来压与采场瓦斯涌出的的内在联系,准确预报周期来压的到来,积极采取措施,从而大大减小瓦斯带来的灾害。 【关键词】 周期来压 瓦斯 液压系统传送 1 地质概况 八连城31901工作面煤厚2.1m~4.5m,平均厚度3.5m。煤层倾角2°~6°,平均4°。绝对瓦斯涌出量17.4m3/min。伪顶0.3m粉砂质泥岩,直接顶12.0m粗砂岩,老顶0.9m泥岩。煤层硬度f2~3(如表1)。 一般情况下,采场瓦斯涌出包括3部分,煤壁瓦斯涌出,落煤瓦斯涌出及采空区瓦斯涌出。对于煤壁瓦斯涌出,当采煤机不断割煤,新鲜煤壁不断暴露,瓦斯就沿着煤层的破坏裂隙向工作面涌出。采煤机落煤,把煤粉碎成各种块粒状煤,提高了煤的瓦斯解析强度,导致瓦斯涌出量增加。采空区瓦斯由采空区落煤、围岩顶板裂隙和邻近煤层涌出的瓦斯构成。 2 KJ216在线液压传送系统的应用原理 (1)系统概述。综采支架工作阻力监测系统用于煤矿综采工作面的支护工作阻力在线监测。系统现场总线采用标准RS485数据总线,总线可连接64台压力监测分站,压力监测分站可现场实时显示支架工作阻力、最大工作阻力。本安型分站控制巡测下位压力监测分站,通讯分站的数据发送到上位监测主站。(2)系统结构与组成。31901工作面综采支架工作阻力监测系统采用配套KDW28型隔爆兼本安电源供电。每台供电电源可负载一台本安型分站和8台压力监测分站,以下为传送路线,监控分站1号通讯分站通讯主站光端机光纤环网地面电脑系统软件矿井局域网。 3 周期来压与采场瓦斯涌出量的监测 (1)监测方法。31901工作面共有64个综采液压支架,设置了8个测站,间距平均分布,每个测站连接8个综采液压支架,分站的主机采用通道液压管和支架的支柱连接,主机与主机之间采用电源线连接,最后通过光纤与地面电脑连接。所观测的数据在线传送到八连城煤矿地面调度室、地面区队、地面技术科、地面总工程师室。技术人员可以随时观测和分析数据,把异常数据随时反馈到上级领导那里,进而有效指导生产。(2)监测结果分析。八连城煤矿采用KJ216在线液压传送系统共连续监测到6次周期来压。见图1。 从现场监测到的6次周期来压与工作面瓦斯浓度监测的关系分析可知,该矿31901工作面的周期来压约为5~7天左右,根据工作面推进速度推进(5.0m/d)计算,工作面周期来压步距大约为25m~30m。周期来压时顶板活动剧烈,有时有响声,工作面部分片帮,支架压力明显增大,瓦斯浓度稍有提高,瓦斯的浓度增幅不大,瓦斯浓度增大趋势时间略滞后于支架压力增大趋势时间。 通过1个月的观测,共发生6次周期来压,通过来压前后压力的变化,瓦斯浓度的变化,片帮深度对比,各项指标在周期来压前后有一定的变化。在观测第一个周期来压之后,我们通过分析数据,预测了第二次周期来压,第三次周期来压,第四到第六次周期来压,周期来压步距与实际误差仅为2m到3m。事实上,我们采用KJ216煤矿顶板监测系统,我们预测周期来压的准确程度大大的得到提高。在周期来压之前,我们采取了预防措施,检查好泵站到工作面的供液管路,工作面综采支架补足压力,全部伸好护帮板,区队长跟班作业,现场观测顶板与煤帮的压力变化,有漏液的液压支架随时修补。加大本煤层瓦斯抽放,增加本煤层底板瓦斯抽放,增大煤层瓦斯高位复抽,做好上尾巷瓦斯抽放工作,调节工作面通风风量,清除回风巷、入风巷、工作面障碍物,减小通风阻力,扩大工作面底板打眼覆盖面积,充分释放工作面瓦斯。在周期来压前后,加大瓦检员检查采煤工作面和上尾巷、回风巷的瓦斯检查力度,有情况随时向采煤施工队和调度汇报,做到有隐患及时处理。在周期来压前后,根据支架压力显现和瓦斯浓度的变化,适当放慢循环进度,使瓦斯得到充分释放,等到瓦斯浓度降到允许施工范围内,周期来压过去后,采煤工作面才步入正规循环。 4 周期来压外与瓦斯涌出量的关系 通过观测,瓦斯的涌出量在周期来压前后有较大的变化,平常瓦斯涌出量的变化幅度小,这与尾巷的冒落状况、顶底板岩性、顶板淋水情况,顶底板邻近煤层的赋存状态、采空区的影响、工作面的风流、循环进度的快慢、煤层瓦斯的抽放等各方面因素有一定的关系。虽然平常瓦斯的涌出量变化幅度不大,但不可疏忽。通过监测数据暴露出问题是,工作面有时有个别综采支架漏液,综采支架多数存在初撑力不足,综采支架没有顶靠工作面顶板。在综采支架都补足压力,同时加强在线液压传送系统的观测,探索出支架压力的变化与工作面瓦斯量涌出的变化之间内在更具体的联系,才能发挥出在线液压传送系统的更大效能。 煤矿监测系统论文:无线传感器网络在煤矿瓦斯监测系统中的应用 摘要:针对近些年煤矿瓦斯监测不够精确等问题,本文结合无线传感器网络技术,提出了基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统的设计方法。根据该设计思想将系统分为信息采集、传送、监控和路由设计等几部分。针对现场实际的需求,提出固定节点和移动节点的实现方法并对两类传感器结点进行了软硬件设计。结点硬件部分主要包括:控制模块、传感器模块、无线通信模块和电源模块。软件部分主要包括数据采集采集模块与处理模块和数据传输模块,并给出了各模块的流程图。 关键词:甲烷 监测 无线传感器网络 节点 1 引言 我国煤炭资源丰富,但是煤炭开采却面临诸多困难,近年全国各地煤炭瓦斯事故不断发生,如何准确有效的监测瓦斯浓度成为煤炭安全生产的主要问题。本文主要对当前瓦斯气体监测有线方式布线难,检测效率不高、无人值守、检测设备携带不方便等问题,提出了设计基于无线传感器网络煤矿瓦斯气体监测系统。 2 传感器结点硬件电路的设计 传感器结点电路的设计主要包括两类结点的设计,分别是移动结点和固定结点。移动传感器结点负责现场的信息感知,并将现场的信息通过自组网的方式传送到所在簇的簇头。移动结点是根据通信空间的关系或者地理位置的不同分成若干个簇,每个簇以固定结点为簇头,簇头作为路由将信息实时的传送到地面监控中心的网关服务器部分,然后网关服务器将再将接收到的信息传送给瓦斯监控平台,经过处理后实时显示监测区域的瓦斯浓度。图2为节点关系图。 2.1 移动节点与固定节点硬件组成结构 移动节点结构主要由四部分组成:传感器模块、无线通信模块、控制器模块和电源模块。图3为传感器移动节点模块结构图。 考虑系统的性能要求及性价比我们选择加密性强、运行速度快、抗干扰能力超强(高抗静电ESD保护、EFI测试轻松过2KV/4KV快速脉冲干扰、宽电压,不怕电源抖动、款温度范围、芯片电源经过特殊处理)、超低功耗的STC12C5A60S2单片机芯片,无线通讯模块我们这里采用射频芯片nRF905,该芯片广泛应用的射频收发通讯中。 对于固定结点是传感器结点汇聚信息的纽带,在设计中使用了和移动节点一样的硬件结构,唯一不同的是固定结点中的汇聚结点增加了RS-485接口通信,便于与地面进行有线通信。 3 瓦斯数据采集软件的设计 瓦斯传感器结点需要实时采集监测区域瓦斯的浓度,然后将采集的数据信息进行相应的处理后,使其构成无线传感器网络,并将数据信息传输到监控和管理系统。 在井下监控区域内需要建立合适的无线传感器网络系统,按照功能可分为瓦斯数据采集和瓦斯数据传输两个模块。瓦斯数据采集模块中又包含了瓦斯数据采集和处理。瓦斯数据采集模块流程图如图5-6所示。 瓦斯信息采集后还需要瓦斯处理,瓦斯数据处理流程图如下。 4 瓦斯数据传输模块软件的设计 瓦斯数据传输模块主要负责通过控制模块处理后进行数据通信。通信设备有两部分组成,一部分是发射器,一部分是接收器。图7为传输模块流程图。 5 网络的建立与新结点入网 在自组织的无线传感器网络中,网络的性能主要依赖于拓扑控制。如何有效的满足网络覆盖和连通度,去除结点不需要的通信链路,是传感器网络拓扑控制的主要目的,这样可以形成一个数据转发的优化的网络结构,最终延长网络的生存周期。一个好的拓扑结构可以增加路由协议和MAC协议的传输效率。本设计是运用层次型无线传感器网络的拓扑控制,依据分簇的方法形成一个处理并转发数据的网络。在网络的形成阶段,首先需要协调器建立一个网络,然后固定结点和移动结点分别加入到网络中,对于无线传感器网络,有许多的信道可以供使用,为了减少网络的建立时间可设计监测系统在一个固定的信道上,如果在一个监测区内需要多个无线传感器网络,则可以将它们固定在不同的信道上,这样可以减少网络间的相互干扰。建网过程开始后,固定结点首先要对能量进行扫描,通过扫描协调器可以获得所规定信道内无线信号的哪些能量高哪些能量低,以便查得能量峰值,如果预期设定的可接受标准低于能量峰值,协调器会继续进行能量扫描,一直到该信道上能量峰值满足要求为止,如果能力扫描结果可以接受,固定结点为即将建立的网络选择一个网络ID作为它的唯一标识。 网络建立起后,便可以接受未入网的新结点加入到网络,新结点首先会在提前设定好的一个信道撒花姑娘进行一个固定时间的主动扫描。在扫描国产中,新结点将向网络中的所有结点广播信标请求信息,协调器和已入网的结点收到这个信息后会向该结点发送自己的信标帧,因此在网络连通状况良好的情况下,新结点将会收到很多个信标信息。扫描结束后,新结点将会选择与信标中标识允许连接的网络结点进行连接,如果多个网络结点允许连接,那么新结点会按照所收到信标帧的顺序来选择靠前的结点连接。如果主动扫描结束后,新结点没有收到任何一个信标帧,则新结点会重复主动扫描过程,直到发现可以连接的网络结点为止。为了使结点可以获取网络中邻居结点的信息,便于数据传输,设计每个结点都维护一个记录了该邻居结点信息的邻居表,对于每一个新结点,其邻居表初始值为空,一旦新结点进入到网络,它将会把信标信息保存到邻居表中,并将邻居表中的做出记录,之后新结点将会向网络中结点发送请求加入信息,该信息包括了结点类型信息,网络中结点收到这个信息后,如果允许该结点加入,则会为该结点分配相应的网络地址,并将信息存入到邻接表中,然后网络中的结点向新加入的结点发送应答信息,包括网络ID、给该结点分配的网络地址等相关参数信息,新结点收到这个应答信息后,记录其中的内容,这样就完成了新结点入网的过程。 6 结语 最后通过传感器节点的软硬件设计,在实验室及走廊取三个传感器节点进行了实验,通过数据结果分析,效果良好。为以后实时运用的煤矿生产现场奠定了基础。 煤矿监测系统论文:KJ550在线监测系统在三河尖煤矿防冲中的应用 摘要: 徐州矿务集团三河尖煤矿是国内受冲击矿压危害最为严重的矿井之一,自1991年发生第一次冲击地压以来,已先后发生各类冲击地压事故31起,对冲击地压的治理已成为三河尖煤矿安全管理的重要内容。7439工作面使用的KJ550煤矿冲击地压监测系统,大大提高了三河尖煤矿冲击矿压预测预报准确性和冲击矿压防治水平,实现了安全回采,具有巨大的潜在社会效益和经济效益。 1 概述 7439工作面位于东四采区,运输巷和切眼与7419工作面采空区相邻,轨道巷与F7断层(h=11m)相邻,该面的对面为7429工作面采空区,其下2m为东四轨道巷,煤层顶板为粉细砂岩,厚度14.4m。7439工作面三面环采空区,一面临采区断层,是典型的孤岛残采综放工作面。运用综合指数法评定指数为0.737,为中等(偏强)冲击危险。 2 KJ550冲击地压在线监测系统基本原理 2.1 岩层运动、支承压力、钻屑量与钻孔围岩应力之间的内在关系。KJ550煤矿冲击地压监测系统是基于当量钻屑量预报冲击地压的机理:发生冲击地压之前,采动应力存在逐步增加的过程,当应力必须达到煤体破坏极限时,就有可能发生冲击地压,此时钻屑量将超过额定的安全指标,因此,应力增量的变化规律与钻屑量存在相关性,通过监测应力增量的变化规律,实时在线监测工作面前方采动应力场的变化规律,找到高应力区及其变化趋势,实现冲击地压危险区和危险程度的实时监测预警和预报[1]。 2.2 监测系统包括三个主要组成部分:①地面监测主站;②井下监测分站(包括一个供电电源);③压力传感系统。另外还包括接线盒、电缆、光缆等本质安全型连接部件以及相应的软件组成。 2.3 相对应力与绝对应力的关系。主要功能KJ550系统的压力传感器测得的是相对应力,它是支承压力与绝对钻孔围岩应力综合作用的结果。相对应力值和绝对应力值的关系如图1所示。可见,本系统的压力传感器揭示的支承压力峰值附近的应力变化情况,一般小于绝对应力。 由于应力增量可以实现实时在线监测,因此,可以通过监测应力增量,实现冲击地压的监测预警。监测系统具备以下功能:①根据在线监测处理软件,能够实时显示冲击危险区及其危险程度,具有三级预警。②具有在地面监控室远程诊断每一个井下传感器工作状况的功能。③具有预报顶板来压的分析功能和输出冲击危险性预警报表功能。 3 7439工作面测点布置 根据7439工作面的具体实际情况,在轨道巷布置9组测站,运输巷布置9组测站,每组测站包含两个测点,埋深为14m和8m,测点间距为1m,如图2所示,图中灰色线条表示测点,在7439两道分别从开切眼往外每隔20m布置一组测站,测点埋在回采工作面内,一次布置完9组测站;如图2所示7439工作面KJ550测点布置示意图。 4 7439工作面KJ550应力在线监测系统监测结果及防治情况分析 7439回采工作面是“孤岛残采”工作面,受断层构造应力、采空区残余应力和区段煤柱应力集中影响,回采过程中面内及两道超前50m范围板炮、煤炮频繁,强度大,且轨道侧巷道变形严重,底鼓较为明显,尤其2012年12月23日早班在轨道侧进尺点187m处进行煤粉检测时有连续的板炮和吸钻现象,且煤粉颗粒增大到3~4mm,该地段电磁监测数据最高时达到98mV,有趋增趋势。为预防冲击地压发生,在该地点及时实施煤层大孔径卸压,卸压解危后,动压显现有所趋减,但在2012年12月25日轨道巷侧推进142m时,第18号深孔检测点(孔深为14m)监测数据突然出现上升,由最初的8Mpa上升为15.3Mpa,然后持续上升到28.9Mpa,已超过冲击预警值15Mpa。25日早班实施煤层大孔径卸压时煤粉颗粒大,钻出的煤粉量达到10吨左右,动力显现较为明显,为进一步达到更好的卸压效果,于26日夜班在轨道巷18号进尺点10m范围内巷道两侧帮部布置6个卸压孔,实施煤层深孔卸载爆破,钻孔过程中伴有吸钻、板炮等动压显现,孔深7m时最大煤粉量为6.9Kg,卸压解危后,电磁辐射值和煤粉量均小于冲击预警值。 7439运输巷侧受邻近7419采空区残余应力和7419遗留煤柱停产线边界应力集中影响,加之工作面推进速度快,工作面后方采空区顶板垮落产生的压应力达到运输巷侧超前50m处,2013年1月1日运输巷推进172m时,运输巷的180m处的深孔、220m处的浅孔应力持续上升,分别为16.61Mpa、23.28Mpa。2日早班在7439运输巷应力在线监测异常测点附近1~2m范围实施煤粉监测,钻眼过程中有轻微吸钻、煤炮现象,最大煤粉量为3.5kg/m,为此,于2013年1月3日早班对7439运输巷内侧帮部布置4个卸压孔进行煤层深孔卸载爆破,降低了煤体积聚的弹性能和应力集中程度。 5 主要结论 通过利用冲击危险性影响因素的分析,以及利用采矿地质条件确定冲击危险综合指数和工作面实施的卸压解危措施,可以得到如下结论:①通过对冲击矿压发生的机理分析结果看,冲击矿压的发生是能量的积聚与释放的过程,而且均有一定的延时性,因此7439工作面的冲击矿压进行动态防治是完全可行的。②从电磁辐射和煤粉量监测数据可以看出,对7439工作面掘进和回采期间的冲击矿压动态防治是成功的,既保证了生产的安全,又没有影响生产进度。③有冲击危险的工作面通过煤体大直径钻孔卸压能够释放煤体中聚集的弹性能,降低其应力值,消除应力升高区,使煤体应力峰值向煤体深部转移,从而可有效地防治和减弱冲击矿压的危险性,达到防治冲击地压的目的。④通过KJ550煤矿冲击地压在线监测预警系统的应用,大大提高了三河尖煤矿冲击矿压监测预报准确程度及冲击矿压防治水平,成果具有较强的普遍性和可适用性,具有相当广泛的应用市场,具有巨大的潜在社会效益和经济效益。
汽车智能技术的产生来源于人工智能技术,具有操作简单、可靠性高等优点,现在被广泛应用于汽车系统的开发上。与此同时,无人驾驶被很多内行关注追捧。无人驾驶汽车主要是由安装在汽车内部的计算机所操控,这个计算机,是整个自动化驾驶的优秀。所有的操控,都是由这个计算机发出指令。[1]无人驾驶汽车是基于高科技研究的,它由多种样式的多种类别的传感器组成,这样的传感器,就好像汽车的每一条"神经",传输给相当于大脑的计算机,再由计算机发出每一条指令。这使得汽车能够在无人驾驶的情况下,仍然能够判断路况与方向,选择路线。近年来,许多国家和地区都在无人驾驶的领域上进一步加快布局。直至2016年,全世界无人驾驶行业的市场规模已超过了300亿元,无人驾驶行业正处于快速发展的时期,与之有关的法律法规也在不断的制定完善。[2]当前,国际上的各个地区,都开始加快自动化领域的研究,不仅仅是无人驾驶汽车技术!它虽然不是国家发展最为重要的技术优秀,但确实是与人们的生活最息息相关的一项技术,因此,我们今天研究的重点,便是这无人驾驶技术。那么,它到底是由怎样的系统组成的呢?它又隐藏着怎么样的电子信息技术的奥秘呢?下面,就让我带领大家来对他进行一次身份大揭秘。 1无人驾驶系统的组成及其关键技术 无人驾驶系统是由雷达、计算机视觉触觉感应系统,通过各种感应器感知汽车本身的状况来进行工作的。汽车的自动驾驶是由人工智能算法模拟人的思考决策过程来实现的。[3]在传统的无人驾驶系统中,汽车内部并没有安装这样一个主要负责计算预测的计算机,大部分的无人驾驶汽车都是根据对车身周围环境的检测,进行信息采集并分工整理的。这样的信息模拟,往往会出现检测失误或者受环境影响的问题,因此,随着现代技术的发展,计算机模拟系统逐渐取代传统的环境监测系统。 2智能传感系统 在无人驾驶正在快速发展的时代,智能传感器系统越来越多的被作为无人驾驶汽车检测周围环境,分析路况的重要凭据。到目前为止,视觉传感器和环境传感器成为智能传感系统的重要组成部分。其中,视觉传感器的主要应用,就是视觉导航。可能人们会有疑惑,无人驾驶系统,为何还需要导航,其实,不妨换个角度考虑,无人驾驶与人工驾驶本质并无异,人工驾驶汽车时,人们在无法知晓路边环境或者行驶路线时,都需要导航系统的指引,而无人驾驶也是有人工智能操作,也需要一定的基础支持,这也就是视觉导航存在的重要原因,他就相当于人工智能进行汽车驾驶的“眼睛”,时刻为人工智能观测前方路线,以便计算机做好下一步的计算与操作。 3路况分析与路径规划 驾驶员自行判断行驶方式是根据路况来确定的,而无人驾驶是根据高精度三维道路模型来确定的。对于无人驾驶来说,高精度三维路况图的实时性要靠所有装备自动驾驶系统的车辆共同收集路况信息来保证,一般通过给采集车配备众多的传感器、激光测距雷达、汽车内的物理雷达来检测路况。其中三维的路况图相比于其他维度的路况图来讲,具有精准度高的特点。但是除此之外,要想有一个宏观且详细的路况说明,还需要有一个精准的定位。这些都具备了以后,无人驾驶技术才算有了灵魂与骨肉,才能让无人驾驶汽车时刻感知自己所在的精确位置,从而到达自己的目的地。对于路况规划来说,规划的主要内容大约有三个方向:道路宏观整体的规划、每天具体道路及路线的划分与判断、车道信息的分析与判断。详细来说,人工驾驶的汽车在上路时,都要对线路有一个具体的规划,无人驾驶汽车也是如此,如果没有对于整个道路与路线的提前的规划与分析预测,又如何选择最安全最便捷最快速最节省的路线?而电子信息技术在这个过程中的应用就是算法应用,安装在无人驾驶汽车内的电子高精度计算机,在汽车上路时,对路况与路线进行扫描后,就开始进入高速计算运转系统,它们会将每一条道路的路线信息通过算法进行运算,最终选择最小的数字,通过计算机将结果传输到导航系统,并最终指引汽车去往已经规划好的路线,到达目的地。 4车辆控制与自动驾驶 自动驾驶汽车其实并不是有多么的神奇,在AI如此高速发展的时代,任何事情都可以成为可能。机器人作为当代能够代替人工的重要工具,已经应用于我国的各个行业和领域。其实,从本质上来说,无人驾驶汽车,就相当于是机器人代替人工驾驶的汽车。AI智能技术作为电子信息技术的重要组成部分,如今大范围应用于汽车领域,这便是电子信息技术在无人驾驶汽车中的最为广泛且经典的应用。那么这样的“机器人”是怎样驾驶汽车的呢?其应用的主要原理只有两个:动力性原理及传感器识别。当汽车进入一种启动状态时,汽车就有了出发的动力,在动力的波动下,汽车内的传感器就将这样的感觉传输到汽车的内部感觉系统,也就是机器人的大脑,同时,在上文中提到的路况分析器进行了路况扫描后,传感器都将这所有的信息传输到汽车的优秀部位———大脑,进行计算机的高速运算,等待运算完成后,再通过传感器,将结果传输出来,最终汽车接受到信号,开始自动驾驶汽车。 5结语 当前,无人驾驶汽车技术已经达到了自动化技术的最高层次,因此,他的安全系数与灵活性经过了多次的测试,一定已经达到了最高的水平。当然,在日益复杂的道路路况上,一定会出现各种各样的紧急情况,无人驾驶汽车技术除了具备高精准,高智商,高预测的能力外,还要具备灵活处理各种紧急情况的能力。但是,我们现在的技术,还并不能发到这样的高度,因此,就需要我们的电子信息技术水平有更大的提升,就需要我们新一代的人才更加努力。 参考文献: [1]乔维高,徐学进.无人驾驶汽车的发展现状及方向[J].上海汽车,2007(7):40-43. [2]端木庆玲,阮界望,马钧.无人驾驶汽车的先进技术与发展[J].农业装备与车辆工程,2014(3):30-33. [3]潘建亮.无人驾驶汽车社会效益与影响分析[J].汽车工业研究,2014(5):22-24. 作者:刘士晗 单位:衡水第一中学673班
智能汽车论文: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 智能汽车论文:多元智能理论汽车英语课程设计论文 21世纪是创新的时代,随着经济全球化步伐的加快,英语课程在指导思想、教学目标、教学内容、练习、实践、操作方法和手段的选择等方面都必须不断推陈出新。我国为了全面实现工业化和现代化的目标,对汽车技术应用型人才的需要更趋多样化。而良好的外语沟通能力已成为汽车人才的需要具备能力。汽车英语课程设计是各类学校重点关注的课程,如何把知识和能力结合的更好,是体现其创造力和竞争力的重要表现。因此,本文把多元智能理论引入汽车英语课程设计,为探讨其可行性及策略开辟新的视角,提供新的思路和方法。 一、多元智能理论 多元智能理论(MultipleIntelligencesTheory)由美国哈佛大学发展心理学家、教育学家霍华德•加德纳教授于1983年在《智能的结构》一文中提出后,在世界范围内引发了教育的“革命性”变革。我国于20世纪90年代引进多元智能理论,国内有专家认为,多元智能理论无疑是我们长期以来一直在努力推崇的“素质教育的最好全释”;还有人指出:多元智能理论与建构主义理论一道,构成了我国新课程改革的强大理论支撑。多元智能理论指出人类内涵的能力至少有八种:包括语文智能;音乐智能;逻辑—数学智能;空间智能;肢体—运作智能;人际智能;自省智能;自然观察智能。加德纳认为,相对于过去的一元智力理论,多元智能理论能够更全面地描绘和评价人类的智力能力。加德纳还指出,人类智能还包含有次级智能和多种次级构成要素。 二、基于多元智能理论的汽车英语课程设计 (一)汽车英语课程设计的基本条件 Posner(1994)认为,课程设计的基本条件包括:了解学生的需求、兴趣、能力、知识水平等例如:学生需要什么、需要的原因、已有的能力、待补的能力、已有的基础或条件,缺乏什么等等。熟悉课程情况例如,有能力识别和解释该课程的基本概念和技能,全面和细致的有关知识,目前这个课程的开设情况等。擅长听说读写译五项必备能力,具有丰富教学经验,而不是简单的拼凑、复制、模仿依据以上课程设计的基本条件,做好高职英语课程设计就要求教师进行问卷调查或访谈学生已经完成的课程标准或已经具备的语言知识,要求通过参考有关著作、论文、同类课程、教材等,与同行交流,收集积累案例或经验等等。 (二)汽车英语课程设计的标准 根据Furey提出的标准,高职英语课程设计必须把握下列标准: 1.是否有足够的理论依据英语课程设计必须基于什么样的科学理论基础,是否遵照其本身的科学性和社会性? 2.是否适合学生目标在从事高职英语教学中,教师要因材施教。不但熟悉、掌握学生的自身学习情况、学习兴趣,也注重培养学生的实际效果性。 3.是否具有成功实施的可能性和效果的可评性在从事高职英语教学中,教师要不断自评课程设计的真实效果。 (三)汽车英语课程设计的内容 汽车英语课程设计的内容取决于授课的理念。针对英语语言,如果认为语言是符号系统,课程设计就由语音、词汇、语法、句型构成,强调语言形式的正确性;如果视语言为交际工具,课程设计要考虑的是交际的人,交际发生的条件、交际的目的等。英语课程设计关注的不仅是语言形式的正确性,还有社交的适当性。在教学研究过程中,在多元智能理论的指导下,根据调研结果对课程教学内容进行逐步更新,教材从最初的纯英文阅读形式的到单独开发学生的专业英语阅读能力,从听、说、读、写等能力的平行拓展,汽车专业英语校本教材内容新颖,图文并茂,根据主题确定教学内容、重点及难点,融专业英语听、说、读、写训练于一体,重点突出,实用性强,有利于开发学生的多元英语语言智能,改善课堂教学氛围,提高教学效果。 三、多元智能理论下汽车英语课程设计需注意的问题 首先,汽车英语以提高口语交际能力为本位,突出应用性本课程在对汽车企业英语应用能力需求深入调研的基础上,按确定工作任务模块、同时突出语言技能的要求制订教学大纲和授课计划,明确了教学应达到的知识标准和技能标准。其次,课程体系整合突出全面性、逻辑性、典型性和实用性本课程以国际汽车行业最新的知识体系为基础,以市场为导向,将传统汽车英语课程的以训练专业英语阅读能力为主体的教学内容,整合成为汽车构成的4大部分分别为发动机、底盘、车身、电气设备以及发动机的两大机构五大系统和底盘的传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统等各个任务模块以系统的知识主题构成课程内容体系。最后,教学手段优化,突出多元英语智能培养在教学实践中,注重将互动教学、角色扮演、案例教学、多媒体听力、课件加视频等教学手段相结合,增加学生的学习兴趣,提高其用英语分析和理解专业知识的能力和用英语进行专业领域的交际能力,并结合具体课程内容指导学生进行延伸性思考,以增强学生的创新能力,全面促进学生多元智能的发展。 总结 多元智能理论可以说是治疗教学中片面性的一剂特效药,也是寻求最佳教学策略的一个突破口。它对于激发课堂活力、激活学生智能起着举足轻重的作用,为广大教师改革教学方法、创新教学途径、提高教学质量指明了方向。在汽车英语课程设计方面,还将继续改进整体规划,加强课程结构分析和学习领域设计,优化教材内容、形式和课程考核方式,丰富教学情境设计与课堂教学活动,将专业英语教学改革推向一个新的阶段,全面提高学生多元英语智能培养的实效性。 作者:宋敏 单位:长春汽车工业高等专科学校公共教学部外语教培室 智能汽车论文:电子技术实现汽车智能舒适论文 编者按:本文主要从电子技术在现代汽车中的应用;电子技术在现代汽车中的发展趋势;结束语进行论述。其中,主要包括:随着微电子技术的不断发展,车辆中的电子自动化程度越来越高、汽车电子技术主要包括硬件和软件方面的内容、把汽车电子产品归纳为两类、在发动机上的应用、现代汽车发动机的基本功能没有根本变化、喷油泵在同一时间射出所有燃油、在底盘上的应用、自动变速器主要由液力变矩器和行星齿轮变速器组成、通用、福特、丰田等等大厂商采用的自动变速器电子控制系统、整车控制技术、集中综合控制、目前汽车电子技术向集中综合控制方向发展、网络化、汽车上的电子电器装置数量急剧增多等,具体请详见。 [摘要]电子技术在现代汽车上应用越来越广泛,电子技术的应用对于改进汽车性能、提高行驶安全、降低污染、节约能源有着非常重要的作用。文章就现代汽车电子技术的应用、发展趋势及应用前景进行了综述。 [关键词]电子技术微处理器电子控制装置汽车传感器 随着微电子技术的不断发展,车辆中的电子自动化程度越来越高。可以说,机械技术构成了现代车辆的筋骨,电子技术则构成了现代车辆的神经中枢。汽车电子化的程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志,是用来开发新车型,改进汽车性能最重要的技术措施。增加汽车电子设备的数量、促进汽车电子化是汽车制造商夺取未来汽车市场的重要的有效手段。 汽车电子技术主要包括硬件和软件方面的内容:硬件包括微处理器及其接口、执行部件、传感器等;软件主要是以汇编语言及其他高级语言编制的各种数据采集、计算判断、报警、程控、优化控制、监控、自诊断系统等程序。 特别是微处理器的出现给汽车的电子自动化程度带来了革命性的变化,车辆上微处理器的使用数量激增,电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例越来越大。例如,一些豪华轿车上,使用单片微型计算机的数量已经达到50个左右,电子产品占到整车成本的50%以上,微处理机将更广泛地应用于汽车安全、环保、发动机、传动系统、速度控制和故障诊断中,目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。 一、电子技术在现代汽车中的应用 按照对汽车行驶性能作用的影响划分,可以把汽车电子产品归纳为两类:一类是汽车电子控制装置,汽车电子控制装置要和车上机械系统进行配合使用,即所谓“机电结合”的汽车电子装置;它们包括发动机、底盘、车身电子控制。例如电子燃油喷射系统、制动防抱死控制、防滑控制、牵引力控制、电子控制悬架、电子控制自动变速器、电子动力转向等,另一类是车载汽车电子装置,车载汽车电子装置是在汽车环境下能够独立使用的电子装置,它和汽车本身的性能并无直接关系。它们包括汽车信息系统(行车电脑)、导航系统、汽车音响及电视娱乐系统、车载通信系统、上网设备等。 1.在发动机上的应用 现代汽车发动机的基本功能没有根本变化,但引入了大量的电子控制装置,极大地改进了车辆的排放性能、燃油经济性和耐用性。发动机电子控制系统包括很多电子控制装置,电子燃油喷射和点火装置是其重要组成部分,除此外,还有自适应控制装置、智能控制装置及自诊断操作装置等。 现代汽车上,电子控制燃油喷射装置,因其优越的性能,已得到普及。这种新型燃油喷射装置可以自动保证发动机始终工作在最佳状态;电子点火装置(ElectronicSparkAdvance,ESA)由计算机、传感器及其接口、执行机构等部分构成。该装置可根据传感器送来的发动机各种参数进行运算、判断,然后进行点火时刻调节。在输出一定功率的条件下最大限度地节约燃油和净化空气。 各公司相继研制成功了多种新技术,并且投入了使用,取得了很好的效果。例如,由RobertBosch公司制造的计算机控制系统使用嵌入式微处理器技术实时监测发动机运转情况,确保喷射燃油量恰到好处,使燃油喷射量刚好满足要求,对清洁这些发动机大有帮助。 特别是电控直接喷射和共轨燃油系统两项技术的突破,催生了具有优良性能的新型柴油机的出现。这些新型柴油机电控、加速性良好、气味不浓也不产生烟尘、行程大并且耐用。 在通常的柴油机中,喷油泵在同一时间射出所有燃油,其结果就是产生柴油机标志性的乓乓的敲击声。在直接喷射时,燃料射入之前先有一小部分先行射入,这样当燃料射入时产生的敲击声会变得柔和。与此同时也可以降低燃烧温度,减少NOx(氮氧化物)的排放量。 共轨燃油系统的作用则在于它可以更好地控制燃油数量和喷射定时。共轨系统有一个高压泵,当喷油嘴开启时,高压使燃油产生很好的薄雾使得燃烧更加充分,同时还减少了尾气排放。 现代汽车的各种性能(燃油经济性、排放、驾驶性能和功率等)越来越好,而使这一切成为现实的正是电子技术与计算机辅助设计的结合。 2.在底盘上的应用 底盘电子控制系统包括很多电子控制装置,电子控制自动变速器(Electronic-C0ntrolledAutomaticTransmission,ECAT)是其重要组成部分。现在许多轿车的自动变速器是电子控制的,电子控制也就是微处理器控制。 自动变速器主要由液力变矩器和行星齿轮变速器组成,微处理器根据传感器输入信号和开关信号,通过电磁阀控制换档和变矩器锁止这两个工作过程,达到自动变档的最佳控制精度。发动机曲轴与变矩器涡轮之间通过离合器接合的装置也称为变矩器锁止,其作用是减轻变矩器涡轮与叶轮之间的打滑现象,改善燃油经济性。ECAT优点是加速性能好、灵敏度高、能准确地反映车辆行驶负荷和道路条件等。 自动变速器的电子控制装置是由信号输入系统、计算系统和控制信号输出系统这三部分组成。信号输入系统有:变速器输入速度传感器、变速器输出速度传感器、发动机冷却温度传感器、节气门位置传感器、发动机曲轴转速传感器、润滑油温度传感器、歧管压力开关、制动开关等信号。这些信号反馈到ECU(在通用汽车上称为PCM-动力传动控制组件),在ECU进行计算然后输出控制信号,通过换档电磁阀、离合器电磁阀等控制换档和锁止动作。微处理器接到传感器反馈信号后,根据程序计算的结果发出控制信号接通变矩器的离合器电磁阀电源,驱使电磁阀启动,使离合器接合;如果切断离合器电磁阀电源则离合器分离。ECU是根据汽车行驶状态来操纵电磁阀通电开关开启或关闭的。当汽车速度比较慢或停止时,ECU不启动电磁阀,当汽车速度达到一定值时,ECU就会启动电磁阀使离合器接合。微处理器接到传感器反馈信号后,根据汽车车速、发动机转速及工作温度、节气门位置、歧管真空度、选档位置等输入信号参数选择换档。ECU根据即时变速杆的位置,对照参数计算选择最佳的档位位置,发出控制信号驱动换档电磁阀,令变速器换档。 通用、福特、丰田等等大厂商采用的自动变速器电子控制系统,根据与其连接的变速器和发动机的不同型号而不同,每个系统中的元件和系统的工作过程也随着不同的变速器而有所变化,但其基本的工作方式及基本部件还是一样的。 除此外,还有电子稳定智能控制装置(ElectronicStabilitvPro-gram,ESP)、电控悬架操作装置等。ESP将多种功能整合在一起,并在此基础上进行了扩展。与其他牵引力控制系统比较,电子稳定控制程序不但控制汽车驱动轮,而且可控制从动轮。通过安装在车辆上的轮速传感器、侧向加速度传感器和横摆角速度传感器,电子稳定控制程序能对车辆的状态进行实时监控,当感应到轮胎与地面失去附着力,车辆存在侧滑危险时,电子稳定控制程序会快速而有选择地对需要制动的车轮实施独立操作或降低发动机输出,以使车辆行驶方向尽可能保持与驾驶员的预期相一致,从而提升车辆在各种工况下的方向稳定性及可控性。 目前电控悬架,汽车的悬架系统一般是弹簧刚度和减振器阻尼特性不能改变的被动悬架,它不能根据使用工况和路面输入的变化进行控制和调整,故难以满足平顺性和操纵稳定性的更高要求5近年来,随着电控和随动液压技术的发展,弹簧刚度和减振器阻尼特性参数可调的电控主动和半主动悬架,在汽车上逐步得到应用和发展。 3.整车控制技术 整车控制技术包括车身电子控制、驾驶电子控制等系统。汽车车身电子控制技术所涉及的内容很多,主要包括对汽车照明灯和转向信号灯的电子控制、对电动座椅、电动门窗、电动门锁、自动雨刮等的电子控制以及多媒体系统等。目的是保证视野性、方便性、舒适性、娱乐性、通信功能等。目前车身电控技术呈现如下的发展趋势:进一步满足用户个性化的需求;先进的驾驶和乘坐信息系统,如车辆遥控检测、智能型防盗、乘座适应性控制、42V电子系统、环保设计系统等等。 传统的机械和液力驾驶控制系统由于结构的原因(间隙、运动惯量等),从控制指令发出到指令执行会有一定的延迟,这在极限情况下是不能允许的。电控驾驶控制系统是没有机械和液力后备系统的,电控驾驶控制系统主要由三部分组成:控制系统、执行系统、通讯系统。控制系统的功能是根据驾驶员的意图和车辆行驶状况,对执行器给出执行的设定值。执行系统的功能是在控制系统的控制下,完成具体的执行动作(转向、制动等)。驾驶电子控制技术在现代汽车中,已大量使用,完全取代传统的机械和液力驾驶控制系统是必然趋势。 4.主被动安全系统 汽车的操纵稳定性和安全性是衡量汽车性能的重要指标。电子控制技术的引入为汽车的稳定性和安全性提供了保障。 提高汽车的操纵稳定性,过去一直局限于通过改进轮胎、悬架、转向与传动系的性能来实现。随着计算机、传感器和执行机构的迅速发展,研发了各种显著改善操纵稳定性和安全性的电子控制系统如防抱死制动系统(Anti-LockBrakingSystem,简称ABS)、牵引力控制系统(TractionControlSystem,简称TCS,也称ASR)、四轮转向系统(4WS)、车辆动力学控制系统(VehicleDynamicControl,简称VDC,也称VSC、ESP)。其中,VDC是在ABS和TCS的基础上,增加转向行驶时横摆运动的角速度传感器,通过ECU控制各个车轮的驱动力和制动力,确保汽车行驶的横向稳定性,防止转向时车辆被推离弯道或从弯道甩出。 轮胎压力检测系统(TirePressureM0nit0ringSystem,简称TPMS)是在每一个轮眙上安装高灵敏度的传感器,在行车状态下实时监视轮胎的各种数据,通过无线方式发射到接收器,并在显示器上显示各种数据,任何原因(如铁针扎入轮胎、气门芯漏气)等导致的轮胎漏气、温度升高,系统都会自动报警,从而确保行驶中的安全,延长轮胎的使用寿命。 为了保证行车安全,安全气囊和座椅安全带控制系统是必不可少的。安全气囊的合理触发以及座椅安全带的及时束紧,需要安全系统对行驶状况的及时监测和判断。安全气囊和座椅安全带控制系统将采用越来越多的先进电子传感器、控制芯片以及电子控制装置。 二、电子技术在现代汽车中的发展趋势 随着高性能传感器、微处理器的研制成功以及网络、总线技术的完善,汽车电子技术将向集中综合控制和网络化方向发展。 1.集中综合控制 目前汽车电子技术向集中综合控制方向发展。例如,将发动机管理系统和自动变速器控制系统,集成为动力传动系统的综合控制(PCM);将制动防抱死控制系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)和驱动防滑控制系统(ASR)综合在一起进行制动控制;通过中央底盘控制器,将制动、悬架、转向、动力传动等控制系统通过总线进行连接。控制器通过复杂的控制运算,对各子系统进行协调,将车辆行驶性能控制到最佳水平,形成一体化底盘控制系统(UCC)。汽车的机械结构还将发生重大的变化,汽车的各种操纵系统向电子化和电动化发展,实现“线操控”。用导线代替原来的机械传动机构,例如“导线制动”、“导线转向”、“电子油门”等。 随着汽车电子装置越来越多,消耗的电能正在大幅度地增加。现有的12伏动力电源,已满足不了汽车上所有电气系统的需要,汽车12伏供电系统需向42伏转化。今后将采用集成起动机-发电机42伏供电系统,发电机最大输出功率将会由目前的1千瓦提高到8千瓦左右,发电效率将会达到80%以上。42伏汽车电气系统新标准的实施,将会使汽车电器零部件的设计和结构发生重大的变革,机械式的继电器、熔丝式保护电路将被淘汰。 2.网络化 汽车上的电子电器装置数量急剧增多,为了减少连接导线的数量和重量,网络、总线技术十分重要。集中综合控制要求有一个庞大而复杂的信息交换与控制系统,车用计算机的容量要求更大,计算速度要求更高。采用高速数据传输网络日益显得必要。光导纤维可为此传输网络提供传输介质,以解决电子控制系统防电磁干扰的问题。通讯线将各种汽车电子装置连接成为一个网络,通过数据总线发送和接收信息。电子装置除了独立完成各自的控制功能外,还可以为其他控制装置提供数据服务。由于使用了网络化的设计,简化了布线,减少了电气节点的数量和导线的用量,使装配工作更为简化,同时也增加了信息传送的可靠性。通过数据总线可以访问任何一个电子控制装置,读取故障码对其进行故障诊断,使整车维修工作变得更为简单。 三、结束语 汽车电子技术的应用将使汽车更加智能化和舒适。智能汽车装备有多种传感器,能够充分感知驾车者和乘客的状况,交通设施和周边环境的信息,判断乘员是否处于最佳状态,车辆和人是否会发生危险,并及时采取对应措施。今天,社会进入了信息网络时代,汽车已不仅仅是一种代步工具,人们已可以在汽车上收听广播,打电话,上互联网,处理工作。随着数字技术的进步,具有信息处理、通讯、导航、防盗、语言识别、图像显示和娱乐等功能的车载计算机多媒体系统的开发,汽车也将步入多媒体时代。可以预见到的将来,汽车装置自动导航和辅助驾驶系统,驾驶员可把行车的目的地输入到汽车电脑中,汽车就会沿着最佳行车路线行驶到达目的地。人们可以通过语言识别系统操纵着车内的各种设施,一边驾驶着汽车,一边欣赏着音乐电视,还可上网预定饭桌、机票等。 智能汽车论文:汽车智能管理系统中现代电子技术的应用论文 [论文关键词]汽车电子技术汽车智能管理系统智能化集成传感器多通道传输技术 [论文摘要]汽车是当前重要的交通工具,汽车的发明和汽车相关技术的发展极大地改变了人们的出行方式,加快了商品和人员的流通。 随着汽车工业与电子工业的不断发展,在现代汽车上,电子技术的应用越来越广泛,汽车电子化的程度也越来越高。汽车技术与电子技术相结合催生出汽车电子技术概念。电子技术在现代汽车工业中的广泛应用加快了电子汽车的发展趋势,推动了汽车功能的多元化和便捷化。 一、汽车电子技术 现代电子技术与汽车工业的结合促成了电子汽车概念的诞生和实现,概括地来说当前的汽车电子技术主要包括:智能化集成传感器:提供用于模拟和处理的信号,而且还能对信号作坊大处理。同时,他还能自动进行时漂、温漂和非线性的自动校正,具有较强的抵抗外部电磁干扰的能力,保证传感器信号的质量不受影响;嵌入式微处理机已广泛地应用与安全、环保、发动机、传动系、速度控制和故障诊断中。软件技术:随着汽车电子技术应用的增加,对有关控制软件的需求也相应增加,并可能要求进一步计算机联网。因此,要求使用多种语言,并开发出通用的高水平软件,以满足多种硬件的要求。轿车上多通道传输网络将大大地依赖于软件;多通道传输技术,多通道传输技术的采用,对电子控制集成化的实现是十分必要和有效的。采用这种技术后,使各个数据线成为一个网络,以便分享汽车中心计算机的信息。汽车车载电子网络:汽车电子设备发展的一个重要趋势是大量使用微处理机来改善汽车的性能。随着电控器件在汽车上越来越多的应用,车载电子设备间的数据通信变得越来越重要。为了进一步提高行使的经济性,温度及车速等信息必须在不同控制单元间交换。由此,以分布式控制系统为基础构造汽车车载电子网络系统是很有必要的。集成化技术:汽车电子技术的一个发展趋向是功能集成化,从而实现更经济、更有效以及可诊断的数据中心。光导纤维:汽车电子技术的进步,已使各系统控制走向集中,形成整车控制系统。这一系统除了中心电脑外,甚至包括多达23个微处理器及大量传感器和执行部件,组成一个庞大而复杂的信息交换与控制系统等。 二、国内汽车电子技术发展 电子技术在汽车工业中的应用加快了汽车技术的升级和突破,自20世纪80年代以来,汽车工业的长足发展,也是以电子技术(特别是计算机、集成电路技术)为动力而实现的。采用电子技术是解决汽车所面临的诸多技术问题的最佳方案。因此一国电子产业的发展水平及其在汽车工业领域的应用情况决定了其在未来轨迹汽车行业竞争中的地位和影响力。目前,国产汽车的电子技术应用多数还处于初级阶段。只有少数厂家,主要集中在一些中外合资和国内较为先进的汽车生产厂家,开始将电子控制装置应用在汽车工业中。国内现在采用的电子装置主要包括发动机的燃油喷射、电子点火控制、汽车安全性方面的安全气囊,ABS等领域,而且多数为直接引进国外产品组装,国内科研院所目前有关汽车电子技术应用的研究也主要集中在发动机控制、电控悬架、ABS系统等几个方面,在汽车的电子网络化技术、GPRS导航及智能交通系统的研究等方面与国外还有一定差距。 三、现代电子技术促进汽车智能管理的发展 随着经济的快速发展和人民群众对汽车工业要求的逐步提高,当前的电子技术在汽车工业领域里得到了很好较快较好的应用。汽车智能管理系统就是这一应用的重要体现。车辆智能管理仪(以下简称管理仪)硬件构成主要由CPU,数据存储器扩展电路、IC卡接口电路、GPS接收电路、光电隔离的输入、输出电路、数码相机控制电路、指示灯、蜂鸣器及电源部分组成。采用GPS接收机接收卫星的信号,经过计算后可得出车辆所处的经纬度、行驶速度、行驶方向等参数。管理仪还能够采集与司机操作有关的数据,如刹车、远光灯、近光灯、左右转向灯、喇叭、雾灯、制动气压、车门开关等参数。管理仪根据预先设定的时间间隔和特殊事件的触发,将有关数据保存入IC(IntelligentCard)卡中。根据这些数据,车辆管理部门就可以对车辆的历史运行状况进行检查、管理,以确定车辆是否按照规定的要求运行。管理仪还能够对最近15次停车前,每次停车前50秒的所有信息进行详细记录,GPS数据的采集速度受GPS系统的限制,每秒钟记录1次,其他参数每隔0.2秒记录一次。管理仪还具有数码照相机的控制接口,可以根据外部触发信号,对车内的情景拍照。 汽车工业是高科技工业,汽车性能的每一步提升都伴随着新技术、新工艺的运用。电子技术是21世纪推动经济发展和社会变革的重要技术之一,电子技术的发展及其在汽车工业领域的广泛应用将有效提升汽车工业的发展水平。 智能汽车论文:智能传感器汽车电子分析论文 现代汽车电子从所应用的电子元器件到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段。其中最有代表性的优秀器件之一就是智能传感器。 一、汽车电子操控和安全系统谈起 近几年来我国汽车工业增长迅速,发展势头很猛。因此评论界出现了一些专家的预测:汽车工业有可能超过IT产业,成为中国国民经济最重要的支柱产业之一。其实,汽车工业的增长必将包含与汽车产业相关的IT产业的增长。例如,虽然目前在我国一汽的产品中电子产品和技术的价值含量只占10%—15%左右,但国外汽车中电子产品和技术的价值含量平均约为22%,中、高档轿车中汽车电子已占30%以上,而且这个比例还在、不断地快速增长,预期很快将达到50%。 电子信息技术已经成为新一代汽车发展方向的主导因素,汽车(机动车)的动力性能、操控性能、安全性能和舒适性能等各个方面的改进和提高,都将依赖于机械系统及结构和电子产品、信息技术间的完美结合。汽车工程界专家指出:电子技术的发展已使汽车产品的概念发生了深刻的变化。这也是最近电子信息产业界对汽车电子空前关注的原因之一。但是,必须指出的是,除了一些车内音响、视频装备,车用通信、导航系统,以及车载办公系统、网络系统等车内电子设备的本质改变较少外,现代汽车电子从所应用的电子元器件(包括传感器、执行器、微电路等)到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段。其中最有代表性的优秀器件之一就是智能传感器(智能执行器、智能变送器)。 实际上,汽车电子已经经历了几个发展阶段:从分立电子元器件搭建的电路监测控制,经过了电子元器件或组件加微处理器构筑的各自独立的、专用的、半自动和自动的操控系统,现在已经进入了采用高速总线(目前至少有5种以上总线已开发使用),统一交换汽车运行中的各种电子装备和系统的数据,实现综合、智能调控的新阶段。新的汽车电子系统由各个电子控制单元(ECU)组成,可以独立操控,同时又能协调到整体运行的最佳状态。例如为使发动机处于最佳工作状态,就需要从吸入汽缸的空气流量、进气压力的测定开始,再根据水温、空气温度等工作环境参数计算出基本喷油量,同时还要通过节气门位置传感器检测节气门的开度,确定发动机的工况,进而控制,调整最佳喷油量,最后还需要通过曲轴的角速度传感器监测曲轴转角和发动机转速,最终计算出并发出最佳点火时机的指令。这个发动机燃油喷射系统和点火综合控制系统还可以与废气排放的监控系统和起动系统等组合,构筑成可使汽车发动机功率和扭矩最大化,而同时燃油消耗和废气排放最低化的智能系统。 还可以举一个安全驾驶方面的例子,出于平稳、安全驾驶的需要,仅只针对四个轮子的操控上,除了应用大量压力传感器并普遍安装了刹车防抱死装置(ABS)外,许多轿车,包括国产车,已增设了电子动力分配系统(EBD),ABS+EBD可以最大限度的保障雨雪天气驾驶时的稳定性。现在,国内外的一些汽车进一步加装了紧急刹车辅助系统(EBA),该系统在发生紧急情况时,自动检测驾驶者踩制动踏板时的速度和力度,并判断紧急制动的力度是否足够,如果需要,就会自动增大制动力。EBA的自控动作必须在极短时间(例如百万分之一秒级)内完成。这个系统能使200km/h高速行驶车辆的制动滑行距离缩短极其宝贵的20多米。针对车轮的还有分别监测各个车轮相对于车速的转速,进而为每个车轮平衡分配动力,保证在恶劣路面条件下各轮间具有良好的均衡抓地能力的“电子牵引力控制”(ETC)系统等。 从以上列举的两个例子可以清楚看到,汽车发展对汽车电子的一些基本要求: 1.电子操控系统的动作必须快速、正确、可靠。传感器(+调理电路)+微处理器,然后再通过微处理器(+功率放大电路)+执行器的技术途径已经不再能满足现代汽车的要求,需要通过硬件集成、直接交换数据和简化电路,并提高智能化程度来确保控制单元动作的正确性、可靠性和适时性。 2.现在几乎所有的汽车的机械结构部件都已受电子装置控制,但汽车车体内的空间有限,构件系统的空间更是极其有限。理想的情况当然是,电子控制单元应与受控制部件紧密结合,形成一个整体。因此器件和电路的微型化、集成化是不可回避的道路。 3.电子控制单元必须具有足够的智能化程度。以安全气囊为例,它在关键时刻必须要能及时、正确地瞬时打开,但在极大多数时间内气囊是处在待命状态,因此安全气囊的ECU必须具有自检、自维护能力,不断确认气囊系统的可正常运作的可靠性,确保动作的“万无一失”。 4.汽车的各种功能部件都有各自的运动、操控特性,并且,对电子产品而言,大多处于非常恶劣的运行环境中,而且各不相同。诸如工作状态时的高温,静止待命时的低温,高浓度的油蒸汽和活性(毒性)气体,以及高速运动和高强度的冲击和振动等。因此,电子元器件和电路必须要有高稳定、抗环境和自适应、自补偿调整的能力。 5.与上述要求同样重要,甚至有时是关键性的条件是,汽车电子控制单元用的电子元器件、模块必须要能大规模工业生产,并能将成本降低到可接受的程度。一些微传感器和智能传感器就是这方面的典范。例如智能加速度传感器,它不仅能较好地满足现代汽车的各项需要,而且因为可以在集成电路标准硅工艺线上批量生产,生产成本较低(几美元至十几或几十美元),所以在汽车工业中找到了自己最大的应用市场,反过来也有力地促进了汽车工业的电子信息化。 二、智能传感器:微传感器与集成电路融合的新一代电子器件 微传感器、智能传感器是近几年才开始迅速发展起来的新兴技术。在我国的报刊杂志上目前所使用的技术名称还比较含混,仍然笼统地称之为传感器,或者含糊地归纳为汽车半导体器件,也有将智能传感器(或智能执行器、智能变送器)与微系统、MEMS等都归入了MEMS(微机电系统)名称下的。这里介绍当前一些欧美专著中常用的技术名词的定义和技术内涵。 首先必须说明的是,在绝大多数情况下,本文大小标题及全文中所说的传感器其实是泛指了三大类器件:将非电学输入参量转换成电磁学信号输出的传感器;将电学信号转换成非电学参量输出的执行器;以及既能用作传感器又能用作执行器,其中较多的是将一种电磁学参量形式转变成另一种电磁学参量形态输出的变送器。就是说,关于微传感器、智能传感器的技术特性可以扩大类推到微执行器、微变送器-传感器(或执行器、或变送器)的物理尺度中至少有一个物理尺寸等于或小于亚毫米量级的。微传感器不是传统传感器简单的物理缩小的产物,而是基于半导体工艺技术的新一代器件:应用新的工作机制和物化效应,采用与标准半导体工艺兼容的材料,用微细加工技术制备的。因此有时也称为硅传感器。可以用类似的定义和技术特征类推描述微执行器和微变送器。 它由两块芯片组成,一是具有自检测能力的加速度计单元(微加速度传感器),另一块则是微传感器与微处理器(MCU)间的接口电路和MCU。这是一种较早期(1996年前后)的,但已相当实用的器件,可用于汽车的自动制动和悬挂系统中,并且因微加速度计具有自检能力,还可用于安全气囊。从此例中可以清楚看到,微传感器的优势不仅是体积的缩小,更在于能方便地与集成电路组合和规模生产。应该指的是,采用这种两片的解决方案可以缩短设计周期、降低开发前期小批量试产的成本。但对实际应用和市场来说,单芯片的解决方案显然更可取,生产成本更低,应用价值更高。 智能传感器(SmartSensor)、智能执行器和智能变送器-微传感器(或微执行器,或微变送器)和它的部分或全部处理器件、处理电路集成在一个芯片上的器件(例如上述的微加速度计的单芯片解决方案)。因此智能传感器具有一定的仿生能力,如模糊逻辑运算、主动鉴别环境,自动调整和补偿适应环境的能力,自诊断、自维护等。显然,出于规模生产和降低生产成本的要求,智能传感器的设计思想、材料选择和生产工艺必须要尽可能地和集成电路的标准硅平面工艺一致。可以在正常工艺流程的投片前,或流程中,或工艺完成后增加一些特殊需要的工序,但也不应太多。 在一个封装中,把一只微机械压力传感器与模拟用户接口、8位模-数转换器(SAR)、微处理器(摩托罗拉69HC08)、存储器和串行接口(SPI)等集成在一个芯片上。其前端的硅压力传感器是采用体硅微细加工技术制作的。制备硅压力传感器的工序既可安排在集成CMOS电路工艺流程之前,亦可在后。这种智能压力传感器的技术和市场都已成熟,已广泛用于汽车(机动车)所需的各式各样的压力测量和控制单元中,诸如各种气压计、喷嘴前集流腔压力、废气排气管、燃油、轮胎、液压传动装置等。智能压力传感器的应用很广,不局限于汽车工业。目前,生产智能压力传感器的厂商已不少,市售商品的品种也很多,已经出现激烈的竞争。结果是智能压力传感器体积越来越小,随之控制单元所需的外围接插件和分立元件越来越少,但功能和性能却越来越强,而且生产成本降低很快(现在约为几美元一只)。 顺便需要说说的是,在一些中文资料中,尤其是一些产品宣传性材料中,笼统地将SmartSensor(或device)和Intelligentsensor(或device)都称之为智能传感器,但在欧美文献中是有所差别的。西方专家和公众通常认为,Smart(智能型)传感器比Intelligent(知识型)的智慧层次和能力更高。当然,知识型的内涵也在不断进化,但那些只能简单响应环境变化,作一些相应补偿、调整工作状态的,特别是不需要集成处理器的器件,其知识等级太低,一般不应归入智能器件范畴。 相信大多数读者能经常接触到的,最贴近生活的智能传感器可能要算是用于摄像头、数码相机、摄像机、手机摄像中的CCD图像传感器了。这是一种非智能型传感器莫属的情况,因为CCD阵列中每个硅单元由光转换成的电信号极弱,必须直接和及时移位寄存、并处理转换成标准的图像格式信号。还有更复杂一些的,在中、高档长焦距(IOX)光学放大数码相机和摄像机上装备的电子和光学防抖系统,特别是高端产品中的真正光学防抖系统。它的优秀是双轴向或3轴向的微加速度计或微陀螺仪,通过它监测机身的抖动,并换算成镜头的各轴向位移量,进而驱动镜头中可变角度透镜的移动,使光学系统的折射光路保持稳定。 微系统(Microsystem)和MEMS(微机电系统)-由微传感器、微电子学电路(信号处理、控制电路、通信接品等)和微执行器构成一个三级级联系统、集成在一个芯片上的器件称之为微系统。如果其中拥有机械联动或机械执行机构等微机械部件的器械则称之为MEMS。 MEMS芯片的左侧给出的是制备MEMS芯片需要的基本工艺技术。它的右侧则为主要应用领域列举。很明显,MEMS的最好解决方案也是选用与硅工艺兼容的材料及物理效应、设计理念和工艺流程,也即采用常规标准的CMOS工艺与二维、三维微细加工技术相结合的方法,其中也包括微机械结构件的制作。 微传感器合乎逻辑的发展延伸是智能传感器,智能传感器自然延伸则是微系统和MEMS,MEMS的进一步发展则是能够自主接收、分辨外界信号和指令,进而能独立、正确动作的微机械(Micromachines)。现在,开发成功、并已有商业产品的MEMS品种已不少,涵盖图4所示的各大领域。其中包括全光光通信和全光计算机的关键部件之一的二维、三维MEMS光开关。 通过控制芯片上的微反射镜阵列,实现光输入/输出的交叉互联。这是目前全光交换技术的成熟的最佳方案。市场上可买到的MEMS光开关已达1296路,开关转换时间约为20ms。 微机械(也称为纳米机械)则尚处于开发试验阶段,但已有许多很重要的实验室产品涌现,如著名的纳米电机、微昆虫、微直升机和潜水艇等。技术产业界普遍认为,它们的开发成功和投入实际应用将对工业技术和生活质量产生深远的影响。 智能汽车论文:软件设计之汽车智能系统 1.GSM的软件编程 发送短信常用Text和PDU(Protocol-DataUnit,协议数据单元)模式。使用Text模式收发短信代码简单,但是不能收发中文短信;而PDU模式不仅支持中文短信,也能发送英文短信。系统中主要使用Text模式和PDU模式。1)Text模式主要用来传送GPS信息。2)PDU模式主要用来发送汽车的状态和控制信息。由于PDU模式的纯英文短消息解码不方便,因此收发纯英文字符和数字字符时,采用Text模式。GSM的控制指令都是通过AT指令达到的,如表1列出几个常用的AT指令。 2.GSM模块的控制及短消息处理 上位机软件要处理的任务是将初次的定位信息、目标手机号码、要发送的短信内容发送给单片机,让单片机将这些信息存储起来,软件上面能显示初次的地理信息。单片机软件要实现与PC、GPS、TC35的通信,与PC之间的通信只有一次,就是最开始设置目标手机号码、短信内容、传输基座标。单片机可以通过AT指令来控制GSM模块TC35i,发送短信常用TEXT和PDU模式,使用TEXT模式收发短信代码简单,实现起来十分容易,但缺点是不支持中文短信;而PDU模式不仅支持中文短信,也能发送英文短信。根据GSM的定义,短信息的发送和接收模式共有3种:Block模式、基于AT命令的Text模式和基于AT命令的PDU模式。两种模式的选择由AT+CMGF来决定,当AT+CMGF=0时为PDU模式,当AT+CMGF=1时为TEXT模式,当需要发送的短信中含有汉字时,首先应把发送模式设置为PDU模式,再把汉字转换为16位的Unicode代码然后进行发送,而对于数字则在其ASCII码之前补8位二进制0,凑足16位后发送。当手机收到短信时,通过程序判断收到的短信是否有汉字,再决定用何种模式来读取短信。单片机主要通过GSM模块传输两类信息:一类是接收用户的设置及请求命令,并在处理后给予回复;另一类是当单片机判断出在被保护对象离开了安全区域而发送给用户的提醒及位置信息。用户设置及请求信息的格式如下所示。单片机主程序流程图如图2所示。当用户收到定位短信时,即可确定被保护对象的位置。用户可以通过智能手机或计算机通过谷歌地图查询经纬度数据对应的地理位置。 3.系统程序流程 防盗系统控制软件主要完成GPS定位信息、收发短信、对汽车上传感器信息进行采集以及主要部件的控制功能。在完成初始化时钟、端口、串口和开中断以后,系统进入低功耗状态,以节省能源。当有外部的传感器被触发,则结束低功耗状态,进入报警状态,同时发送报警短信给车主;当接收到车主获取GPS短信时,则采集GPS信息,发送给用户,控制部件则根据用户的指令完成断油、锁门等动作。整体程序流程图如图3所示。 4.测试结果及分析 经测试,本系统可实现10m精度以内的定位,并能根据用户的设置向用户提供定位服务。系统操作方便,保护汽车的安全,有较好的实用价值。汽车定位的精度以及系统的反应时间是影响系统性能的主要因素,针对这2个指标,测试结果如下表所示。从表2所示中可以看出,在没有高大建筑物影响的情况下,定位精度很高,并且海拔越高,定位精度越准确。在建筑物下方,GPS接收不到信号,但是可以利用GSM的基站定位弥补这一不足,尽管定位的精度不高,但是足以使车主找回丢失汽车。报警时间指传感器采集到报警信号到用户接收到报警短信的时间间隔,获取GPS时间指发送获取GPS短信到获取到GPS短信的时间间隔,控制时间指发送控制短信到汽车执行控制指令的时间。当然,在重大节日这些时间会适当增加。各项指令的成功率在99%以上。表2中所示测试结果表明,系统定位精度高,无死角,反应迅速,同时功耗低,启动快,性能可靠。与同类系统相比,特色明显,整体性能优越。 5.结束语 GSM和GPS的快速发展和日趋成熟,为本监控报警系统的开发提供了有力的技术支持。该系统体积为90mm×60mm×20mm,价格便宜,使用方便。测试结果表明,监控距离为100m时,在GSM信号正常的情况下,响应时间不足1min,误报率 1%,能够实现物品安全的实时监控,人们将不再担心外出时重要物品遗失,具有很好的市场前景。该文的主要创新体现于利用GSM手机模块的移动通信技术,与当今流行的GPS全球定位技术相结合,配合传统的单片机控制技术,完成了汽车防盗定位系统的设计,在实验室阶段的测试中获得了较理想的效果。进一步改进后,能与手机定位系统软件相结合,简洁直观,方便用户使用,适合批量生产和推广应用。系统的最大优点是利用了公用的移动通信网资源,能够快速建网,通信可靠,投资少,应用前景良好;其次,定位准确,采用免费的GPS技术进行定位,可以满足广大汽车用户的需求,是一种值得推广的车辆防盗系统。 作者:郭萧 祝玲 单位:北方民族大学 智能汽车论文:汽车智能避障仿真研究 1汽车避障原理 汽车避障研究的目的是使得汽车能够在未知环境中通过不断学习前述环境中感知的知识,不断增加自我学习的能力,增加学习方法的经验改善而具备高度自主避障的能力。常用的汽车避障方法主要有模糊逻辑算法、环境地图法和神经网络法和机器学习法。1)模糊逻辑法:模糊逻辑算法采用模糊逻辑控制的思想来实现汽车的自主避障控制,采用外界传感器采集一定量的外界数据,在采集数据分析的基础上,通过多个关键特征的提取,输入到模糊逻辑控制单元,模糊逻辑控制单元综合考虑多个输入因素的特征分布,给出当前的避障方法,控制汽车避障运动。2)环境地图法:环境地图法事先将地图信息植入到汽车存储系统中,在汽车避障行驶的过程中,不断采集外界信息,并且与地图信息进行实时的比对分析,通过分析结果控制汽车安全避障,但此种方法对于新的环境不具有适应性,并且对地图匹配和识别的要求很高,且避障的精度严重受限于图像匹配的精度。3)神经网络法:神经网络法与模糊逻辑法的控制思想基本相同,采用神经网络融合系统的大量信息,然后综合给出神经网络的输出避障控制方法,实现避障。但是神经网络系统存在一定的不稳定性,有时甚至出现发散的现象,作为安全要求性很高的汽车避障系统,是不允许这种不安全因素发生的。4)机器学习法:机器学习法是一种复杂环境中的知识获取新途径。机器学习法与已有的监督学习法和无监督学习法不同,通过增强学习可以利用与环境的交互而获得的评价性反馈信号来实现避障算法优化的性能,在避障中,是一种试错学习的方式。但算法存在一定局限性,主要是因为算法复杂度过高,无法实时应用。综上而言,当前的汽车避障方法的弊端主要体现在算法模型的完整性不够好,不能完整的构建系统的避障模型,所以分析效果较差;另一方面,算法的稳定性差,甚至不收敛,复杂度高,可行性差,这些因素严重限制了避障方法的应用。 2复杂障点分布模型 复杂障点分布模型是一种对复杂障点的状态和量度进行标定的模型建设方法,以纯数学的方式建立模型,用于微分方程求解。复杂障点模型可以解释为障点信号在分析平面内绕原点旋转任意角度后构成的复杂障点模型域上的表示。其定义式如下。从上述定义可以发现,复杂障点模型的输入可以看作是将输入分解在复杂障点模型域的一组完备正交基上,通过改变旋转角度α便可以得到不同的基,使复杂障点模型的信号在某个基上达到最佳的能量聚集特性,从而对复杂障点模型的检测信号具有很好的作用。工程应用中需要计算复杂障点模型的分数阶,目前已有不同的复杂障点模型快速算法,使得复杂障点模型可用于工程实践中。本文采用直接将连续复杂障点模型离散化的方法来获得离散复杂障点模型的核矩阵。此种方法在改变分数阶幂p时不需要重新计算整个过程,只需计算一个对角矩阵即可,较大的提高了实时计算的效率。而且与复杂障点模型有非常相近的输出结果。复杂障点模型变换时,分数阶复杂障点模型变换的性质则说明了信号改变引起其在分数阶复杂障点模型变换域的变换关系。设x(t)是一个复杂障点模型的抽象信号,Xp(u)表示x(t)在阶数为p值的分数阶复杂障点模型变换,定义up轴为p阶分数阶复杂障点模型域。up和up+1是正交的,而up+1和up-1是共线的且彼此反向。另up和up''''是任意两个非正交的分数阶复杂障点模型变换域,复杂障点模型相关信号在它们之间表示为。 3基于复杂障点凝聚的汽车智能避障方法 汽车智能避障方法的复杂障点凝聚技术是指通过对多个汽车智能避障信号进行提取,形成障点分析的原始数据,然后同时对多个障点信息进行深度分析,提取出信号的有用信息和特征,最后融合输出障点信息。一个汽车智能避障数据的障点信号形式为定义:。复杂障点分析的小波峰脊轨迹表明,对于复杂障点分析的障点信号,理论推导结果正确,对于复杂障点分析的信号,在靠近1的尺度附近,其小波峰脊具有与障点特性类似的直线轨迹特性,事实上,如果将障点信号的瞬分析率进行级数展开,可以得到:通过上面基于复杂障点凝聚的汽车智能避障算法,可以很好的实现障点凝聚分析,从而大大改进避障的效果。避障中,通过最近障点与其余所有障点数据的有效凝聚,可以很好的实现信息融合,从而最终给出最佳的避障方案。 4仿真与结果分析 为了测试基于复杂障点凝聚的汽车智能避障方法对于复杂障点环境下的避障性能,采用一组低复杂的多障点进行实际的测试实验,原始障点分布如图2所示。从图2可以看出,原始障点散布在仿真平面的各个部分,杂乱无章,无法看出有效的避障路径来实现避障,所以,面对上述实验环境,如果采用传统的避障方法,则系统计算避障路径的难度会非常大,因为系统障点数目的增多。 作者:王崇单位:齐齐哈尔大学计算机与控制工程学院 智能汽车论文:智能教学在汽车维修教学中的运用 1.智能教学在技校汽车维修专业教学中的实施目标 通过智能教学的实施,在技校汽车维修专业教学中的主要实施目标分为知识、技能、能力等目标。目标的实施对汽车维修专业教学有着重大的作用,制定合理的教学目标可以更好的提高学生汽车维修专业知识的学习和掌握能力。知识目标,主要针对汽车维修的各个部件、系统、结构等理论知识进行教学;技能目标,主要是掌握汽车电气的各个系统、汽车设备的组装和拆卸、各个部件信息等,通过对各个技能的理解,在汽车维修中也便于理解和处理;能力目标,对能力的目标来说主要是以培养为主,通过不断培养学生的各个能力作为提升学生维修的主要能力,例如,汽车电气的各个设备掌握的能力、对电气各个系统的掌握能力等。通过智能教学在技校汽车维修专业教学中的应用,可以对学生进行针对性的教学,主要以实践教学为主,突出教学的实用性,另外,可以加强对学生电路、电气故障的分析、诊断和排除的能力,使得学生能更有效的掌握解决汽车故障的技能,而且智能教学可以充分体现出“举一反三”的教学,发挥学生主动分析和动手的能力,充分提高技校汽车维修专业的教学效果。 2.智能教学在技校汽车维修专业教学中应用的过程 汽车维修是一项非常繁琐的工作,当然,如果采用传统的教学模式教学比较简单,只需照本宣科的方式将教材上的理论知识传输给学生既可,然而,这种过分依赖理论性教学的方式却不利于学生学习效率的提高,而采用智能教学的方式则会凸显出汽车维修工作的实用性和实践性。尤其是在应用到技校汽车维修专业教学的过程中,显得教学过程非常详细,如,汽车维修基础知识介绍、现场教学、实训等,而且涉及到的教学工具也非常多,如,汽车维修中应用的各个部件、汽车设备、蓄电池、万能表、发动机台架、整车等,但教学效果还是很好的,相比于传统简单的教学方式,智能教学更有提高学生汽车维修专业技能的优势。具体教学过程如下: 2.1对学生做好汽车维修基础知识的了解教师主要通过有效的方式来引导学生通过观察汽车维修间的工作、在平时多翻阅一些汽车维修资料或观看一些汽车维修视频等方式,以此来提高学生对汽车维修的了解,掌握汽车维修的定义以及基本知识,而学生在教师的引导下,通过以上几种方式来收集汽车维修的相关资料,可以利用直观的方式来加深自己对汽车部件、结构以及设备的理解,如,通过一些图片、实物、文字等方式,通过智能教学的第一个过程,学生在教师的正确引导下,可以提高自主动手、动脑的能力,通过这种方式来提高学生学习汽车维修专业技能的兴趣,正所谓“兴趣是学习最好的老师”,有了学习兴趣才能增加学生的学习效率。 2.2对学生掌握的汽车维修专业水平进行分组教学这个过程主要是对学生学习的专业水平进行调查和分析,再根据学生的学习情况将其分为诺干个小组,通过分组实践实训来指导学生掌握汽车维修的基本技能,而学生在这个过程中所能掌握的汽车技能主要有:零件、设备、部件的拆卸;各个零部件以及结构的功能;掌握各个结构的组成,以及组成汽车各个零部件的形状;对汽车各个零部件的安装位置进行了解和掌握;掌握汽车的各个零部件、结构的工作原理等。通过智能教学的第二过程,可以有效培养学生对汽车维修知识的归纳、总结的能力,并锻炼学生的语言表达能力,在此过程中让学生收获成果,获得成功的喜悦来提高学生学习的兴趣,并培养学生之间的合作意识,对技校汽车维修专业教学有着重大的作用。 2.3组织学生讨论,增加学生的总结能力在这个过程中主要是针对上一个实训过程进行总结,教师可以组织学生之间进行有效的讨论,通过讨论的过程来发现汽车维修实训中的问题,并作出相应的总结,而在此过程中,每组学生都有机会发表自己的见解,通过学生的共同讨论来进行总结,在这个过程中可以让学生学会如何分析问题、表达问题、解决问题,为学生在今后汽车维修专业学习提供有力的保障。 2.4对汽车维修实训的提问在实训总结的过程中,充分锻炼了学生的阅读能力、自学能力、归纳能力等,而在这个过程中教师需要发挥引导作用。教师可以通过观察学生汽车维修的实训状况对学生展开关键知识的提问,如,汽车大致分为几个系统?每个系统都有着什么样的作用?每个系统的工作原理以及组成部件等。而学生在实训中是按照自己的思维能力去学习、去操作、去理解,可能会存在一些偏差或对汽车维修知识理解不全面等问题,教师对学生进行提问,通过回答教师提出的问题来发现自己掌握知识的不足之处以及偏差之处,有效提高了学生学习汽车维修专业技术的效率。 2.5总结再实训通过教师提出的问题,学生明确知道自己学习中哪里出现误区、哪里掌握不全,通过翻阅一些资料、同学之间的探讨、观看一些视频等方式来完善自身理论性知识,然后教师再对学生组织实训,通过再次实训来巩固所掌握的知识,在这个过程中与上一个实训过程不同之处是在于知识的掌握面以及实训的目的性,上一个实训过程是学生自主的发挥,通过自己的理解来进行实训操作,而这个实训过程是在原有的基础上再次完善操作的过程,对学生汽车维修整体操作性都有着一定的意义。 2.6布置汽车维修专业技能课后作业教师通过在课堂上对学生进行智能教学以后,充分提高了学生对汽车维修技能的掌握,为了提高学生汽车维修技能,要将智能教学发展到课后作业,通过留取课后作业的形式,让学生在课下自主的去翻阅资料、自主去学习,促进学生学习的进步,激发学生的求知欲,智能教学主要体现在实践的教学形式,而学生可以在课下的时间去走访一些车间、企业等方式来提高自身的专业水平。 3.结束语 本文主要针对于智能教学在技校汽车维修专业教学中的应用进行了具体的分析和探讨,通过本文的研究,我们了解到,在技校汽车维修专业的教学中,教师通过利用智能化的教学手段,有助于提高课堂教学的效果,提高学生的专业能力,促进学生的长远发展。 作者:陈纳新单位:桂林市第二技工学校 智能汽车论文:汽车智能管理系统中现代电子技术的运用 摘要:由于如今在人们的生活当中,汽车是一个特别重要的工具,发明汽车与逐步发展相关汽车技术则将人们出行方式呈现跨越式改变,使得人员与商品的流通加快,而汽车的智能化水平也越来越高,本文正是在这一背景下,研究汽车智能管理系统当中应用现代电子技术的情况,以便能够为相关课题研究提供借鉴。 关键词:汽车智能管理系统;现代电子技术;车辆智能管理仪;电子汽车 1汽车电子技术分析 通过有效结合汽车工业和现代电子技术,这就为诞生与实现电子汽车概念起到有效的促进作用,将如今的汽车电子技术简单予以概括,其主要为以下几点:一是智能化集成传感器,可以提供实施处理与模拟的信号。另外在这一过程当中,还能够自动的实施校正时漂、温漂和非线性,所存在的抵抗外部电磁干扰能力显得十分强,确保不会影响传感器信号质量。控制速度、发动机、安全、诊断故障、传动系、环保等领域已经广泛应用嵌入式微处理机。二是软件技术,由于当前逐步增加应用汽车电子技术,这也就相应的会增加有关控制软件需求,另外也会存在可能做好进一步联网要求。针对这样的情况,这就必须通过多种使用,另外开发出来具备一定通用效果的高水平软件,以便可以将多种硬件要求满足。轿车当中多通道传输网络势必会对软件极大的依赖。通过多通道传输技术的使用,这也就会存在特别的有效与必要来实现电子控制集成化。借助于多通道传输技术,这也就可以将各个数据线连接成一个网络,将汽车中心计算机信息予以分享。三是汽车车载电子网络,通过比较多微处理机的应用来讲汽车性能改善,这是当前一个汽车电子设备发展的十分重要的趋势。由于在汽车上更多的应用电控期间,这也就导致车载电子设计相互之间的数据显得特别重要。要想将汽车所具备的性能要求进一步提升,这就应该处于不同控制单元相互之间交换车速、温度等信息。那么十分有必要选取分布式控制系统当成基础做好汽车车载电子网络系统构造。四是集成化技术,功能集成化这是一个汽车电子技术的发展趋势,以便能够做到更为有效、能够诊断、经济的数据中心实现。五是光导纤维,由于随着汽车电子技术的发展,这也就导致各个系统控制更为集中,从而可以做到整车控制系统。在这样的系统当中,除了中心电脑之外,甚至还存在着二十三个微处理器与数目繁多的执行部件与传感器,这些就构成一个复杂并且庞大的信息控制和交换系统等。 2当前我国汽车电子技术发展分析 随着在汽车工业当中应用电子技术,这也会对汽车技术的升级与突破起到加快作用,汽车工业在二十世纪八十年代之后呈现迅猛发展的态势,而实现这一态势则是将电子技术尤其是集成电路技术、计算机技术当成动力。根据在汽车当中所存在的各种类型的技术问题,为了将其解决,采取的最佳方案则是借助电子技术。针对这样的情况,一个国家具备的电子产业发展水平与汽车工业领域范围内应用电子产业的基本情况,往往可以决定这一国家在未来国际汽车行业竞争当中所拥有的影响力与地位。从当前的情况来看,我国的国产汽车绝大多数应用电子技术还只是停留在初级阶段。仅仅只是存在寥寥数家汽车厂家,其主要是集中在部分国内显得比较先进与中外合资的汽车生产厂家,逐步相继实施在汽车工业领域应用电子控制装置。我国的国内如今实施的电子装置主要包含的是汽车安全性方面的安全气囊、发动机的燃油喷射、防抱死制动系统、电子点火控制等领域,另外绝大多数则是直接引进国外的相关产品进行组装,我国国内的相关科研院所如今研究相关汽车电子技术应用其主要精力则是放在防抱死制动系统、电控悬架、发动机控制等这几个领域范围之内,通过与国外进行比较,依然还是存在着不小的差距在研究汽车的智能交通系统、GPRS导航、电子网络化技术等领域。 3现代技术为发展汽车智能起到有效的促进作用 由于如今经济的迅猛发展,相应也会使得人民群众逐步提升针对汽车的相关要求,如今在汽车工业领域范围内得到比较好、比较快的应用电子技术。针对这一应用的一个十分重要的体现则是汽车的智能管理系统。电源部分、指示灯、输出电路、GPS接收电路、数据存储器扩展电路、蜂鸣器、数码相机控制电路、光电隔离的输入、IC卡接口电路、CPU等这些部件组成车辆智能管理仪(以下简称管理仪)硬件。采用GPS接收机接收卫星的信号,经过计算后可得出车辆所处的经纬度、行驶速度、行驶方向等参数。管理仪还能够采集与司机操作有关的数据,如刹车、远光灯、近光灯、左右转向灯、喇叭、雾灯、制动气压、车门开关等参数。管理仪根据预先设定的时间间隔和特殊事件的触发,将有关数据保存入I(CIntelligentCard)卡中。根据这些数据,车辆管理部门就可以对车辆的运行状况进行检查、管理,以确定车辆是否按照规定的要求运行。管理仪还能够对最近15次停车前,每次停车前50秒的所有信息进行详细记录,GPS数据的采集速度受GPS系统的限制,每秒钟记录1次,其他参数每隔0.2秒记录一次。管理仪还具有数码照相机的控制接口,可以根据外部触发信号,对车内的情景拍照。 4结束语 总而言之,根据我们队汽车工业所进行的分析就能够发现,汽车工业从本质上来说这是属于一种高科技的工业,不管是在哪一步过程当中提升汽车的性能水平,这往往都是相应的进行运用新的技术与新的工艺。电子技术这是在二十一世纪推动整个经济发展与变革的一项特别重要的技术,随着电子技术的迅猛发展,并且在汽车工业领域范围内广泛应用电子技术,势必会将汽车工业的发展水平有效的提升。 作者:冉建光 单位:贵州航天南海科技有限责任公司 智能汽车论文:汽车智能电子控制系统浅论 一、电子节气门控制系统的重要组成部件 电子节气门控制系统的组成:节气门体位置传感器(TP),油门踏板行程位置传感器(APP),节气门作动器,节气门控制模块,发动机控制电脑板ECU。节气门体位置传感器(TP):一般情况下,节气门体内装有两对电位计,节气门体内的两对电刷根据节气门的移动量来接触可变电阻器,触点上的变化的电压信号被发送到ECU。也就是说节气门体总成设有2个节气门位置传感器。一个传感器用于向ECU发送信号,使ECU确定实际的节气门开度,而另一个则用于检测控制传感器的异常,以确保传感器的可靠性。通过节气门的开启和关闭,可以对发动机进气量进行控制。油门踏板行程位置传感器(APP):当油门踏板被驾驶员踩下时,电阻发生改变,从而导致信号电压发生变化,用于监控加速踏板的开度。此传感器将改变的电压值发送到ECU,一个电位计用于向ECU发送驾驶员所操纵的加速踏板行程,而另外一个则用于监视传感器值是否正常,以确保传感器的可靠性。两个传感器具有不同的可变电阻范围,传感器支架上还设置有限位器,其设置有限位器,其设计意图是如果连杆转动超过一定量时,则油门踏板拉线连杆将撞击到限位器上。节气门控制模块与作动器:节气门控制模块是受到ECU控制,然后节气门控制模块控制作动器。在节气门控制单元不向电机提供电源时,节气门在节气门体内的缺省弹簧力的作用下,从其全闭位置稍微开启一点;当向电机供电时,电机将通过中间齿轮,实现节气门的开启和关闭;开启和关闭节气门的力矩采用负荷控制;当断定驾驶员要求快速加速时,施加到电机的电流量将增大,从而加大转动力矩,以迅速作出反应;当力矩水平达到能够满足目标节气门开度的水平时,负荷率即受到控制,以保持节气门的位置;在关闭方向上,当使负荷系数小于被保持的恒定值时,节气门即在节气门回位弹簧力的作用下回位;当需要快速减速时,如驾驶员突然松开加速踏板时,电机的极性将被反转,以完全关闭节气门。发动机控制单元(ECU):接收踏板位置传感器信号,根据输入电压信号计算得知所需动力。并根据其他如急加速,空调,自动变速器起步的扭矩信号,计算出实际的节气门开度。同时还监控节气门系统。 二、电子节气门控制系统的控制策略 发动机实际扭矩是通过发动机转速、点火提前角和发动机负荷信号等求得。ECU将实际扭矩与理论扭矩进行对比,电子节气门系统(ETCS)的节气门开启角度并不完全由油门踏板位置决定,而是ECU根据当前行驶状况下整车对发动机的全部扭矩需求,计算出节气门的最佳开度,从而控制节气门控制模块驱动节气门电机使节气门到达相应的开度,发动机电控系统将通过对节气门适当的调节使实际扭矩值和理论扭矩值一致。传统油门的节气门开度完全取决于驾驶员脚的操作动作。 三、电子节气门控制系统的主要特点 1.电子节气门控制系统的最大优点是使实际扭矩与理论扭矩实现最大重叠,从而实现发动机全范围的最佳扭矩的输出。2.ETCS系统在各种情况下对空燃比进行精确控制,使燃烧更加充分,同时也降低了废气的产生,改善了车辆的排放性能,3.节气门位置传感器与油门踏板位置传感器采用了冗余设计,可使两个传感器相互检测,当一个传感器发生故障时能及时被识别,在很大程度上增加了系统的可靠性,保证行车的安全性,具有更高的车辆行驶可靠性。4.驾驶员可根据不同的行车需要通过模式开关选择不同的工作模式,通常有正常模式、动力模式和雪地模式三种,区别在于节气门对加速踏板的响应速度不同。5.电子节气门控制系统可按照大气压强和海拔高度的函数关系对节气门开度进行补偿,保证发动机输出动力和油门踏板位置的关系保持稳定。6.精确控制节气门开度。首先由ECU对各种工况信息和传感器信号做出判断并处理,接着计算出最佳的节气门开度,再由驱动电机控制节气门达到相应的油门开启角度。除了以上这些优点外,电子控制节气门系统还存在一些缺点:1.成本高;2.汽车在起步时会产生油门迟滞;3.非线性影响。 四、电子节气门控制系统的故障案例分析 故障一:故障现象:一辆广本自动挡车辆,已行驶里程113000KM,曾出过事故,现在出现行驶时升档很晚(换挡迟滞)的故障,在其他修理厂已经修过自动变速箱,清洗过油路,检测过变速箱各个传感器与控制单元工况,完全正常,但故障仍然存在。分析:自动变速箱换挡除了变速箱自身原因,主要和车速、节气门位置传感器、发动机转速信号等有关。通过检测发现发动机转速与车速信号完全正常。最后检查节气门位置传感器,发现节气门位置传感器插座外壳断裂,可能是由于事故造成的,更换节气门总成,故障排除。结论:节气门位置传感器外壳断裂,引起电路接触不良,传给ECU的位置信号不是很准确,造成换挡点不准确,加速缓慢或换挡不畅。故障二:故障现象:一辆广本自动挡车辆,按照正常操作,起动发动机,踩刹车,手拨换挡杆,不能从P档移出换挡杆。分析:换挡联锁电路故障,节气门位置传感器故障。按照维修手册检查,换挡联锁电路正常,怠速时检查节气门位置传感器信号TPS数值大于0.5V,更换节气门体,故障排除。结论:车辆怠速时,如果TPS数值大于0.5V,ECU就会认为此时发动机不是处于怠速状态,此时挂档会有危险,而且对发动机和变速箱寿命不利,所以ECU不给换挡锁电磁阀信号,使其不工作,换挡杆不能移出P当。 目前,ETCS已经向集成化和集中控制方向发展,如将怠速控制、巡航控制、减小换档冲击控制、节气门回位控制及车辆稳定性控制等多种功能集成;或者是将制动防抱死控制系统、牵引力控制系统及驱动防滑控制系统综合在一起进行制动控制。随着ETC等电控系统在汽车上越来越多的应用,各种传感器和电子控制单元急剧增多,造成了整车控制电路复杂、车辆上导线的数量增加。采取多种控制策略相结合,可以提高ETC的控制精度及反应速度。此外,各个系统的信息资源要能够共享。这些都对汽车的综合布线和信息共享提出了更高要求。 本文作者:姜国华工作单位:无锡南洋职业技术学院汽车工程与管理学院实训室 智能汽车论文:智能传感器汽车电子管理论文 现代汽车电子从所应用的电子元器件到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段。其中最有代表性的优秀器件之一就是智能传感器。 一、汽车电子操控和安全系统谈起 近几年来我国汽车工业增长迅速,发展势头很猛。因此评论界出现了一些专家的预测:汽车工业有可能超过IT产业,成为中国国民经济最重要的支柱产业之一。其实,汽车工业的增长必将包含与汽车产业相关的IT产业的增长。例如,虽然目前在我国一汽的产品中电子产品和技术的价值含量只占10%—15%左右,但国外汽车中电子产品和技术的价值含量平均约为22%,中、高档轿车中汽车电子已占30%以上,而且这个比例还在、不断地快速增长,预期很快将达到50%。 电子信息技术已经成为新一代汽车发展方向的主导因素,汽车(机动车)的动力性能、操控性能、安全性能和舒适性能等各个方面的改进和提高,都将依赖于机械系统及结构和电子产品、信息技术间的完美结合。汽车工程界专家指出:电子技术的发展已使汽车产品的概念发生了深刻的变化。这也是最近电子信息产业界对汽车电子空前关注的原因之一。但是,必须指出的是,除了一些车内音响、视频装备,车用通信、导航系统,以及车载办公系统、网络系统等车内电子设备的本质改变较少外,现代汽车电子从所应用的电子元器件(包括传感器、执行器、微电路等)到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段。其中最有代表性的优秀器件之一就是智能传感器(智能执行器、智能变送器)。 实际上,汽车电子已经经历了几个发展阶段:从分立电子元器件搭建的电路监测控制,经过了电子元器件或组件加微处理器构筑的各自独立的、专用的、半自动和自动的操控系统,现在已经进入了采用高速总线(目前至少有5种以上总线已开发使用),统一交换汽车运行中的各种电子装备和系统的数据,实现综合、智能调控的新阶段。新的汽车电子系统由各个电子控制单元(ECU)组成,可以独立操控,同时又能协调到整体运行的最佳状态。例如为使发动机处于最佳工作状态,就需要从吸入汽缸的空气流量、进气压力的测定开始,再根据水温、空气温度等工作环境参数计算出基本喷油量,同时还要通过节气门位置传感器检测节气门的开度,确定发动机的工况,进而控制,调整最佳喷油量,最后还需要通过曲轴的角速度传感器监测曲轴转角和发动机转速,最终计算出并发出最佳点火时机的指令。这个发动机燃油喷射系统和点火综合控制系统还可以与废气排放的监控系统和起动系统等组合,构筑成可使汽车发动机功率和扭矩最大化,而同时燃油消耗和废气排放最低化的智能系统。 还可以举一个安全驾驶方面的例子,出于平稳、安全驾驶的需要,仅只针对四个轮子的操控上,除了应用大量压力传感器并普遍安装了刹车防抱死装置(ABS)外,许多轿车,包括国产车,已增设了电子动力分配系统(EBD),ABS+EBD可以最大限度的保障雨雪天气驾驶时的稳定性。现在,国内外的一些汽车进一步加装了紧急刹车辅助系统(EBA),该系统在发生紧急情况时,自动检测驾驶者踩制动踏板时的速度和力度,并判断紧急制动的力度是否足够,如果需要,就会自动增大制动力。EBA的自控动作必须在极短时间(例如百万分之一秒级)内完成。这个系统能使200km/h高速行驶车辆的制动滑行距离缩短极其宝贵的20多米。针对车轮的还有分别监测各个车轮相对于车速的转速,进而为每个车轮平衡分配动力,保证在恶劣路面条件下各轮间具有良好的均衡抓地能力的“电子牵引力控制”(ETC)系统等。 从以上列举的两个例子可以清楚看到,汽车发展对汽车电子的一些基本要求: 1.电子操控系统的动作必须快速、正确、可靠。传感器(+调理电路)+微处理器,然后再通过微处理器(+功率放大电路)+执行器的技术途径已经不再能满足现代汽车的要求,需要通过硬件集成、直接交换数据和简化电路,并提高智能化程度来确保控制单元动作的正确性、可靠性和适时性。 2.现在几乎所有的汽车的机械结构部件都已受电子装置控制,但汽车车体内的空间有限,构件系统的空间更是极其有限。理想的情况当然是,电子控制单元应与受控制部件紧密结合,形成一个整体。因此器件和电路的微型化、集成化是不可回避的道路。 3.电子控制单元必须具有足够的智能化程度。以安全气囊为例,它在关键时刻必须要能及时、正确地瞬时打开,但在极大多数时间内气囊是处在待命状态,因此安全气囊的ECU必须具有自检、自维护能力,不断确认气囊系统的可正常运作的可靠性,确保动作的“万无一失”。 4.汽车的各种功能部件都有各自的运动、操控特性,并且,对电子产品而言,大多处于非常恶劣的运行环境中,而且各不相同。诸如工作状态时的高温,静止待命时的低温,高浓度的油蒸汽和活性(毒性)气体,以及高速运动和高强度的冲击和振动等。因此,电子元器件和电路必须要有高稳定、抗环境和自适应、自补偿调整的能力。 5.与上述要求同样重要,甚至有时是关键性的条件是,汽车电子控制单元用的电子元器件、模块必须要能大规模工业生产,并能将成本降低到可接受的程度。一些微传感器和智能传感器就是这方面的典范。例如智能加速度传感器,它不仅能较好地满足现代汽车的各项需要,而且因为可以在集成电路标准硅工艺线上批量生产,生产成本较低(几美元至十几或几十美元),所以在汽车工业中找到了自己最大的应用市场,反过来也有力地促进了汽车工业的电子信息化。 二、智能传感器:微传感器与集成电路融合的新一代电子器件 微传感器、智能传感器是近几年才开始迅速发展起来的新兴技术。在我国的报刊杂志上目前所使用的技术名称还比较含混,仍然笼统地称之为传感器,或者含糊地归纳为汽车半导体器件,也有将智能传感器(或智能执行器、智能变送器)与微系统、MEMS等都归入了MEMS(微机电系统)名称下的。这里介绍当前一些欧美专著中常用的技术名词的定义和技术内涵。 首先必须说明的是,在绝大多数情况下,本文大小标题及全文中所说的传感器其实是泛指了三大类器件:将非电学输入参量转换成电磁学信号输出的传感器;将电学信号转换成非电学参量输出的执行器;以及既能用作传感器又能用作执行器,其中较多的是将一种电磁学参量形式转变成另一种电磁学参量形态输出的变送器。就是说,关于微传感器、智能传感器的技术特性可以扩大类推到微执行器、微变送器-传感器(或执行器、或变送器)的物理尺度中至少有一个物理尺寸等于或小于亚毫米量级的。微传感器不是传统传感器简单的物理缩小的产物,而是基于半导体工艺技术的新一代器件:应用新的工作机制和物化效应,采用与标准半导体工艺兼容的材料,用微细加工技术制备的。因此有时也称为硅传感器。可以用类似的定义和技术特征类推描述微执行器和微变送器。 它由两块芯片组成,一是具有自检测能力的加速度计单元(微加速度传感器),另一块则是微传感器与微处理器(MCU)间的接口电路和MCU。这是一种较早期(1996年前后)的,但已相当实用的器件,可用于汽车的自动制动和悬挂系统中,并且因微加速度计具有自检能力,还可用于安全气囊。从此例中可以清楚看到,微传感器的优势不仅是体积的缩小,更在于能方便地与集成电路组合和规模生产。应该指的是,采用这种两片的解决方案可以缩短设计周期、降低开发前期小批量试产的成本。但对实际应用和市场来说,单芯片的解决方案显然更可取,生产成本更低,应用价值更高。 智能传感器(SmartSensor)、智能执行器和智能变送器-微传感器(或微执行器,或微变送器)和它的部分或全部处理器件、处理电路集成在一个芯片上的器件(例如上述的微加速度计的单芯片解决方案)。因此智能传感器具有一定的仿生能力,如模糊逻辑运算、主动鉴别环境,自动调整和补偿适应环境的能力,自诊断、自维护等。显然,出于规模生产和降低生产成本的要求,智能传感器的设计思想、材料选择和生产工艺必须要尽可能地和集成电路的标准硅平面工艺一致。可以在正常工艺流程的投片前,或流程中,或工艺完成后增加一些特殊需要的工序,但也不应太多。 在一个封装中,把一只微机械压力传感器与模拟用户接口、8位模-数转换器(SAR)、微处理器(摩托罗拉69HC08)、存储器和串行接口(SPI)等集成在一个芯片上。其前端的硅压力传感器是采用体硅微细加工技术制作的。制备硅压力传感器的工序既可安排在集成CMOS电路工艺流程之前,亦可在后。这种智能压力传感器的技术和市场都已成熟,已广泛用于汽车(机动车)所需的各式各样的压力测量和控制单元中,诸如各种气压计、喷嘴前集流腔压力、废气排气管、燃油、轮胎、液压传动装置等。智能压力传感器的应用很广,不局限于汽车工业。目前,生产智能压力传感器的厂商已不少,市售商品的品种也很多,已经出现激烈的竞争。结果是智能压力传感器体积越来越小,随之控制单元所需的外围接插件和分立元件越来越少,但功能和性能却越来越强,而且生产成本降低很快(现在约为几美元一只)。 顺便需要说说的是,在一些中文资料中,尤其是一些产品宣传性材料中,笼统地将SmartSensor(或device)和Intelligentsensor(或device)都称之为智能传感器,但在欧美文献中是有所差别的。西方专家和公众通常认为,Smart(智能型)传感器比Intelligent(知识型)的智慧层次和能力更高。当然,知识型的内涵也在不断进化,但那些只能简单响应环境变化,作一些相应补偿、调整工作状态的,特别是不需要集成处理器的器件,其知识等级太低,一般不应归入智能器件范畴。 相信大多数读者能经常接触到的,最贴近生活的智能传感器可能要算是用于摄像头、数码相机、摄像机、手机摄像中的CCD图像传感器了。这是一种非智能型传感器莫属的情况,因为CCD阵列中每个硅单元由光转换成的电信号极弱,必须直接和及时移位寄存、并处理转换成标准的图像格式信号。还有更复杂一些的,在中、高档长焦距(IOX)光学放大数码相机和摄像机上装备的电子和光学防抖系统,特别是高端产品中的真正光学防抖系统。它的优秀是双轴向或3轴向的微加速度计或微陀螺仪,通过它监测机身的抖动,并换算成镜头的各轴向位移量,进而驱动镜头中可变角度透镜的移动,使光学系统的折射光路保持稳定。 微系统(Microsystem)和MEMS(微机电系统)-由微传感器、微电子学电路(信号处理、控制电路、通信接品等)和微执行器构成一个三级级联系统、集成在一个芯片上的器件称之为微系统。如果其中拥有机械联动或机械执行机构等微机械部件的器械则称之为MEMS。 MEMS芯片的左侧给出的是制备MEMS芯片需要的基本工艺技术。它的右侧则为主要应用领域列举。很明显,MEMS的最好解决方案也是选用与硅工艺兼容的材料及物理效应、设计理念和工艺流程,也即采用常规标准的CMOS工艺与二维、三维微细加工技术相结合的方法,其中也包括微机械结构件的制作。 微传感器合乎逻辑的发展延伸是智能传感器,智能传感器自然延伸则是微系统和MEMS,MEMS的进一步发展则是能够自主接收、分辨外界信号和指令,进而能独立、正确动作的微机械(Micromachines)。现在,开发成功、并已有商业产品的MEMS品种已不少,涵盖图4所示的各大领域。其中包括全光光通信和全光计算机的关键部件之一的二维、三维MEMS光开关。 通过控制芯片上的微反射镜阵列,实现光输入/输出的交叉互联。这是目前全光交换技术的成熟的最佳方案。市场上可买到的MEMS光开关已达1296路,开关转换时间约为20ms。 微机械(也称为纳米机械)则尚处于开发试验阶段,但已有许多很重要的实验室产品涌现,如著名的纳米电机、微昆虫、微直升机和潜水艇等。技术产业界普遍认为,它们的开发成功和投入实际应用将对工业技术和生活质量产生深远的影响。 智能汽车论文:智能机械手臂在汽车开关检测中的应用 摘要 开发出一种智能型的设备应用于汽车用开关类产品的检测,以满足汽车工业飞速发展、汽车用开关样式、功能日趋多样化的需求。该设备主体由多套伺服电机系统组合而成,具有结构紧凑、装夹柔性、操作便捷等诸多特点,并且能够适用于绝大多数汽车用开关的疲劳性试验的需求。 关键词 智能机械手臂;汽车用开关疲劳试验;伺服控制系统;柔性装夹 1 概述 2001年中国加入了WTO,中国的汽车工业发展显著加速,汽车产量在2003和2004年相继突破了300万、400万辆,并于2005年产量达到了507.4万辆,其中轿车234.1万辆。目前汽车工业已经成为中国的支柱产业,2009年我国汽车工业取得了全球瞩目的成绩,首次超过美国,成为全球产销量第一的国家。2010年中国共生产了1826.47万辆汽车,中国成为世界第一大汽车生产国。汽车工业的飞速发展为汽车零部件的发展带来了空前的机遇,而浙江作为重要的汽车零部件输出大省其产业也取得了显著的成绩。 作为汽车重要零部件的汽车开关包括:仪表灯开关、点火开关、翘板开关、组合开关、电源开关、车灯开关、转向锁开关等。目前已经有一些开关测试设备,但是它们只针对其中一种或有限的几种开关进行检测。因此对于汽车各种开关耐久性试验方法的研究具有非常重要的意义。 为了克服现有技术中存在的上述问题,本研究项目在于提供一种检测汽车各种开关耐久性的机器人装置,是由人机界面进行工业机器人初始化以及程序的编写和输出,下载到机器人控制器,通过机器人控制组合开关动作,工业机器人的操作代替人工劳作,经过电参数仪表采集组合开关各点的电阻参数,通过RS-485通信实时的在检测柜上显示,从而实现汽车组合开关耐久性试验的自动化操作和控制。 2项目研究方案 2.1确立方案研究的依据 本科研项目的研究内容就是研制试验装置控制软件、特制的SCARA机器人、各种手爪结构、操作台以及检测柜等汽车开关相关的性能实验设备。 依据汽车开关类行业标准QC/T 20-1992《汽车用气压式制动灯开关技术条件》、QC/T 198-1995《汽车用开关通用技术条件》、QC/T 218-1996《汽车用转向管柱上组合开关技术条件》、QC/T 427-1999《汽车用电源总开关技术条件》、QC/T 504-1999《汽车用点火开关技术条件》、QC/T 505-1992《汽车用车灯开关技术条件》、QC/T 506-1999《汽车用仪表灯开关技术条件》、QC/T 628-1999《汽车用带点火开关的转向锁》、QC/T 632-2000《汽车用翘板式开关技术条件》、JIS D 0208-1993《汽车开关试验方法一般通则》、JIS D 5808-1994《汽车机械式停止灯开关》、JIS D 5810-1994《汽车倒车灯开关》、JIS D 5811-1994《汽车危险报警灯开关的性能检查》、JIS D 5813-1994《汽车车门开关》。 2.2研究内容的确定 1)该智能机械手臂拥有三组独立的司服电机控制系统,能够完成往复动作测试、上下点动测试、开关旋转动作测试等; 2)全自动无人值守,故障报警,自动记录测试数据并进行分析等功能; 3)以被试验产品为本的柔性装夹,可通过更换夹具获得良好的通用性,以适用于绝大多数汽车开关疲劳性试验的需要。(做到一台检测设备满足十种以上开关检测的需要); 4)该系统可以保存20组标准动作模式,动作自由编辑可达120组,完全满足不同客户的需求; 5)良好扩展性:智能手臂预留信号输出点,可以选配各种夹具。 3 确立研究方案 对于单个开关的耐久性检测可以在末端执行器上安装相应的手爪结构,在机界面上设置单一的动作类型,如上下、旋转、摆动等,就能达到标准规定的实验要求,该实验很容易实现。 但是对于由转向灯、仪表转向指示灯、危险报警灯开关、灯光、水器开关总成的组合开关耐久性能检测要求更高,因为它不但需要实现各个动作类型的组合,还要有一定的合理性、可靠性、准确性。 本项目的关键技术是试验装置必须完全符合标准规定的要求。设备应能根据每个开关的具体情况,设定相应的动作类型和参数进行检测,对于检测结果系统可以自动分析判断并保存,显示总的检测次数、已经执行的检测次数,当实验次数达到目标要求的实验次数时,设备自动停止,对应的指示灯亮,保护设备并提醒操作人员。 根据实际需求和标准要求,绘制出实验装置整体布局图,绘制出各种手爪执行器结构图。见附图所示: 1)图1为实验装置的整体布局图。图中:1.控制柜,2.PC机主机,3.鼠标和键盘,4.PC机显示器, 5.末端执行器, 6.压力传感器,7.接近传感器,8.自转电机(HC-KFE43),9.丝杠电机,10.小臂电机,11.大臂电机,12.螺栓,13.电阻测量仪,14.检测柜,15.总控系统,16.LED显示板,17.工作信号灯,18.报警信号灯,19.停止信号灯,20.开始按钮,21.暂停按钮,22.恢复按钮,23.急停按钮,24.机器人, 25.操作台,26.大臂伺服放大器(MR-E-40A),27.小臂伺服放大器,28.丝杠伺服放大器,29.自转伺服放大器,30.PLC控制器(FX1s-30MT)2个,31.通信模块(FX485-BD)2个。 2)图2为工业机器人操作界面。图中,主要包括状态显示、手动示教、参数查询、动作编程、程序写入等。手动示教实现工业机器人位置的初始化和位置的锁定。动作编程的内容有:动作类型选择(电机及其旋转方向)、动作行程、动作速度、动作延时时间、动作逻辑、有无循环及循环次数等,点击“程序写入”按钮即可将用户总任务下传至控制系统。下位机还可以将机器人的各种状态通过人机界面提示给用户,如上电后控制系统对工业机器人各个关节的状态及系统的状态等。下位机通过人机界面接受用户对工业机器人各个运动关节的位置矫正,以及用户对运动过程中各个模块的参数查询。另外在设备出现故障时系统会自动报警,保护设备安全。 3)图3三为末端执行器对应的上下运动的手爪结构。(用于开关类型) 4)图四为末端执行器对应的摆动运动的手爪结构。 5)图五为末端执行器对应的旋转运动的手爪结构。 3、4、5三种末端执行器的手抓结构,使得该设备适用于绝大多数汽车开关耐久性试验的需要,只需要简单更换手抓结构,设备具有很好的通用性和可移植性。 4 项目的验证 最后经过有关部门验证该项目达到如下性能要求: 1)研制的样机使用功能满足“按、拉、推、拨、拿、旋转”等功能的各类汽车开关耐久性能试验的要求, 符合QC/T198《汽车用开关通用技术条件》等20多项标准规定的性能试验原理、方法及技术要求; 2)研制的样机经计量测试检定所测试,其技术指标达到设计的要求; 3)使用该设备用于汽车开关产品检测,并通过了QC/T198《汽车用开关通用技术条件》等9项标准的省级计量认证和国家实验室认可; 4)研制的样机结构紧凑、装夹柔性,采用的伺服系统可靠,具有便捷的可编控制程序、操作界面可显示各种试验参数、故障报警停机保护等功能。 属国内领先水平。 智能汽车论文:智能汽车飞向移动互联 1886年,卡尔•本茨博士在德国曼海姆近郊的拉登堡制造出世界上的第一辆汽车。虽然这只是一辆单缸四冲程汽油机三轮车,但是很快,汽车就成了工业革命的先锋,在亨利•福特的流水线带动下,汽车更是推动了第二次工业革命的爆发。 当前中国虽是个发展中国家,但是汽车正在全面而快速地进入中国社会,2010年,中国汽车工业产销双双超过1800万辆,分别为1826.47万辆和1806.19万辆,刷新全球汽车产销记录,再次蝉联全球第一。 汽车正在成为越来越多中国人生活中不可缺少的一部分,但是随之而来的是,时刻有可能发生在路上的交通事故、严重的交通堵塞,甚至是尾气排放等环境问题都变得越来越严重。一辆可带来安全、安心、舒适生活的汽车以及相适应的汽车社会,正在成为中国车主们心中的蓝图。 互联生活中的移动因子 正是在这样的美好愿景下,汽车相关企业在为汽车的改良进行着不懈的努力,越来越多的电子技术以及信息通信技术被广泛用在了车辆上面。 2010年9月3日下午2点左右,胡先生驾驶着自己的别克君越车行驶在南康市赣定高速上面,突遇前方大货车翻倒于前方路面,路面上遍布破碎的玻璃以及深深的轮胎橡胶印迹。看着前面的翻车事故,胡先生十分焦急,很担心大货车上是否有人受伤,也不知交警与救援机构是否已经采取措施。这个时候,他想起在自己的君越车上装有车载信息系统,于是他按下了装在后视镜上的红色紧急救援按钮。很快,胡先生就和服务人员建立了通话,胡先生将大货车车祸情况以及相关车辆信息都告诉了服务人员。根据系统信息显示,服务人员迅速确定了胡先生的位置,并立即通知赣州当地警方及救援机构。 在整个事件中与胡先生保持联系的服务人员来自上海安吉星信息服务有限公司(下称安吉星),安吉星成立于2009年10月28日,由通用汽车、上汽集团和上海通用共同出资组建。安吉星为通用汽车在华制造、生产和销售的系列车型提供行车安全保障和车载信息服务。安吉星的母公司美国Onstar成立于20世纪90年代,是通用汽车购买了当时世界上最大的卫星制造商和运营商休斯卫星公司、世界最大的IT公司之一的美国电子数据系统公司和开发汽车电子和控制系统的休斯电子公司,并将三家公司融合最终而成立的。 2010年12月20日,安吉星正式揭晓了其在中国的服务套餐价格。记者了解,通过应用全球卫星定位系统(GPS)和无线通信技术,安吉星可以为车辆提供广泛的汽车安全信息服务,其中包括碰撞自动求助、路边救援协助、全音控免提电话、实时按需检测和全程音控领航(Turn-By-Turn Navigation)等十多项内容。 除了安吉星为别克旗下的车型提供服务外,其他品牌的车辆其实也有自己相应的车载信息系统。 2009年丰田汽车也引入了G-BOOK车载信息系统,目前已导入LEXUS全车系、CROWN皇冠和CAMRY凯美瑞车型以及凯美瑞混合动力的部分车型上,约4万多名客户在使用。 上海汽车在2010年推出的荣威350车型也主打了移动互联特性,该车配备了inkaNet车载信息系统。整个inkaNet系统基于Android平台,可实现诸多互联网应用,例如数字音乐服务、个性娱乐节目、新闻信息服务、实时财经信息、个人移动秘书、客户车辆管理、车辆定位服务、交通信息服务、天气信息服务、旅行贴士、同城交友、车友博客、社区功能以及网页浏览等功能。 “现在互联网应用已经是人们的一种生活方式,自然也会辐射到汽车的使用上,inkaNet代表的就是我们平时的生活。”上海汽车技术中心副主任张觉慧说。 终极目标智能汽车 汽车的移动互联时代真的到来了吗?不管怎样,我们已经听到了它的脚步。特别是在当前,很多汽车厂商所想所做的事情,都在朝着智能汽车发展,他们已经开始注重消费者对车内环境的切身体验,研究驾驶过程中与视觉、听觉的有关的各种智能应用。 在2011年的CES展览上,奥迪、福特、现代等汽车制造商,都有在现场展出,奥迪CEO Rupert Stadler更是与微软总裁鲍尔默这样的IT界大佬一样,亲临现场发表了主题演讲,介绍了奥迪为提高汽车的安全和效率,在车载信息系统方面所做的工作。 在Stadler看来,在每天的生活中,互联网已经变得越来越具有移动性,所以奥迪为自己的汽车量身定制了相应的车载电脑和相关软件系统。 “传统汽车和新兴移动互联网整合的结果,就是一台电脑所带来的安全驾驶和驾驶乐趣的体验。例如,当一辆车在行驶中驶入了另外的车道,或是可能要和其他汽车发生碰撞的时候,我们的车载信息系统能第一时间预先‘感觉’到这些潜在的安全隐患,并通过震动方向盘等方式通知驾驶员,甚至是提前拉紧安全带、关闭窗户、开始制动将车辆将停下来,以免防止发生安全事故。”Stadler表示,车载信息系统除了能够帮助安全驾驶外,另一方面还能帮助消费者将车上的设备都接入互联网,因为大家都在期望互联网无处不在,每个人都希望能尽快用上新应用和新设备。未来的汽车是移动世界的一部分,汽车要和互联网连接,和其他车辆连接,和云计算连接,和交通流量、天气等各种实时数据连接,汽车需要安全和高效的连接技术。 Stadler强调,奥迪并不认同将汽车接入互联网就是“把智能电话或iPad或摄像机连到汽车上”这么简单。因为即使这样做,这些技术和汽车仍旧是断开的。这些设备都是为了能获取用户的注意,而在驾驶过程中,驾驶者的注意力恰恰不能集中在这些设备上面。驾驶者在驾驶过程中获取信息时,必须最大程度地减少关注度。因此,随着驾驶者获得更多的数据,汽车的功能整合必须更加智能。因此,奥迪的车载新系统在确保用户使用增值软件和应用程序有着严格的底线,就是不能让司机分心。 在今年的CES上,奥迪现场展示了能够识别亚洲语言字符的车载信息系统,这套系统会配备在奥迪A3车型上,具有娱乐、导航和车通信等多重功能。“这套系统可以使驾驶者有更多选择,但是不会分散他们的注意力。”Stadler说。 中国企业的机会在哪里 CES上奥迪展台不远处就有一家中国公司的展台,这是一家专门生产GPS定位跟踪系统的企业。与世界第一大汽车市场相比,中国在电子产品及信息系统应用在汽车方面明显落后于整车生产。不过明显能感觉到的是,中国企业正在暗暗发力,紧盯这这块新兴市场。 2010年12月28日,将车载信息系统作为标准配置的华泰汽车B11轿车正式上市。华泰汽车公共传播部部长高红军告诉记者,这是国内第一款原厂搭载英特尔嵌入式车载信息系统批量上市量产的车型。华泰B11轿车在搭载了基于英特尔嵌入式车载信息系统之后,不仅为驾驶者提供正常的导航、影音等正常功能,更可借互连网络进行实时的互联、移动办公、信息收缩、数字化电视以及售后服务、预约等全面立体、实时的汽车数字化的体验。在提高消费者在车内娱乐体验的同时,更会帮助消费者提高工作效率。 高红军表示,B11车型会主推柴油动力版,面向二、三级市场,根据华泰的调研,在这一级市场上,消费者对于驾车途中的移动互联应用需求非常旺盛。“特别是随着3G网络的普及,愈来愈多的消费者希望移动商务的同时也能够畅享汽车3G生活。B11的车载信息系统集成了OFFICE办公软件,可随时处理各种文件,并可通过3G互联网络收发电子邮件,实现了办公无缝链接。这样一来,华泰B11也就成为了真正的移动办公室。车载信息系统通过网络把汽车与外界联系起来,并能够进行自由互动。” 湖南大学整车研发中心常务副主任谢晖也向记者表示,目前他们正在联合深圳航盛电子股份有限公司共同为研发中的一款中高档完全自主技术的轿车开发相应车载信息系统。他认为,未来国产车电子化的比例会越来越高,配备车载信息系统是未来发展的必然趋势。据了解,2010年11月,航盛公司与英特尔建立了汽车电子联合实验室,强化对车载信息、安全与远程控制系统等相关汽车电子领域的研究。 在华泰汽车、上海汽车所提供的车载信息系统中,都强调了3G互联网应用,例如移动商务,与4S店实时对接的保养服务、互联网搜索增值服务等。其背后都有中国移动、中国联通、中国电信三大运营商在作为合作伙伴,提供相应的网络支持。但就目前情况来看,运行商们更多的是在提供3G网络接入套餐服务,至于在车载信息系统平台上的增值服务开展得还比较少。但是随着3G,甚至是4G网络的普及,以及消费者对车载信息系统的价值的认可度不断提高,运营商为车载信息系统提供不同的增值服务必然是下一个互联网应用的热点。在2011年CES(国际消费电子展)上,美国Onstar公司就通过Verizon 4G LTE 移动宽带网络,向观众展示了未来的车载娱乐、通信及安全信息服务系统。在CES现场,借助4G网络,现场一辆搭载安吉星信息服务系统的别克测试车展现了车辆监控、碰撞探测、视频聊天、路况监测和家庭远程遥控等人性化信息服务功能。 除了像华泰汽车、上海汽车这样的整车厂商外,一批国内的软件企业也都把目光投在了车载信息系统上。2010年11月,由普华基础软件股份有限公司联合研发团队开发的“核高基”专项国产汽车电子基础软件平台V3.0版本正式。 据了解,“核高基”专项国产汽车电子基础软件平台由专门为汽车电子领域应用开发的可抢占多任务的实时操作系统、图形化配置工具、为上层汽车电子应用软件提供CAN总线通信功能的CAN通信协议软件栈以及硬件抽象与驱动组成。在平台的开发过程中,普华基础软件与上汽、一汽、奇瑞等国内多家汽车厂商展开了密切合作。 但是也有业内专家表示,中国在车载信息系统领域,特别是其基础的汽车电子领域,要步入世界前列还有不小的阻力。普华基础软件股份有限公司汽车电子部副总经理余力认为:“中国在汽车电子领域的积累还是很有限的,现在更多的是把娱乐的功能引入到了汽车的车载信息系统中,技术含量相对较低。像国外的先进汽车厂,他们能够提出诸如自动刹车这样的功能,是因为他们已经在整车的平台上实现汽车各个系统的同步,这是一个相当复杂的程序,对发动机系统、刹车系统、探测系统有很高的要求,要求各个ECU能够协同作战。所以要想真正找到突破口,中国企业必须在发动机的ECU、整个车身控制方面下功夫,所以中国确实还有很长的路要走。“ 据了解,目前,上汽集团就将基于国产基础软件的车身控制系统、混合动力控制系统、双离合器自动变速系统、电子助力转向系统、发动机管理系统、信息娱乐系统列入其汽车电子产品的发展规划。一汽集团也在底盘设计、车身设计、电子/电气、动力系统应用、整车设计等方面建立了自己的开发团队。奇瑞也在开展整车平台架构以及发动机管理系统的研发工作。 余力认为,国内企业积极自主研发汽车电子甚至是车载信息系统,是一个非常积极的信号。“虽然在短期内要取得不错的成绩还有一定的难度,但是在国家政策扶持下,必将对整个汽车电子产业链的发展起到关键作用。国家的投入让广大的厂家先受益,厂家受益完了最终也会让真正的终端用户受益。当然了,这个过程会比较漫长,还需要相关的从业人员对汽车电子和对汽车的理解进一步加深。” 智能汽车论文:飞思卡尔杯智能汽车竞赛瞄准下一代汽车电子开发者 随着中国汽车电子市场的发展,全球半导体厂商在中国找到了他们在这一领域的商机。更多的半导体厂商把眼光放得更远,通过举办各种大学生竞赛,使他们的技术与产品日渐深入校园。飞思卡尔就是这样的厂商。随着第二届全国大学生“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛全国总决赛在上海交通大学落下帷幕,飞思卡尔在中国市场的影响力进一步加深。飞思卡尔半导体高级副总裁兼汽车与标准产品部总经理Paul Grimme表示,通过与高校的合作,不仅能够让飞思卡这样的半导体制造商分享中国汽车电子的广阔市场,同时也推动了中国汽车电子的发展。 飞思卡尔的业务主要包括三个部分,即网络、无线通信和汽车与标准产品部。2006年,飞思卡尔销售额达到64亿美元,其中无线通信和汽车与标准产品部的销售额占到27亿美元。在汽车领域,飞思卡尔已经拥有30多年的经验。今天,飞思卡尔的技术在大多数新型汽车中得到了应用,如模拟产品、传感器以及MCU等产品,分别为高级安全、车身电子、底盘、引擎控制、远程通讯等提供智能和连接支持。 Paul指出,针对汽车电子的应用主要是嵌入式应用,主要包括三件事。一是通过传感器感知周围发生了什么事件,二是对感知到的事件作出判断,三是把这个判断通过执行机构传递出去。飞思卡尔针对嵌入式应用的产品具有重要地位,具体来说,其MCU业务在全球排名第二,传感器业务排名第三,模拟产品排名第五。 就Power架构车用MCU-MPC500系列来说,自1999年推出后的数年时间里,MPC500系列产品的阵容不断扩大,现在总共有11种器件,提供高达1MB的嵌入式闪存和一系列外围器件。2004年,飞思卡尔推出下一代多处理器内核MPC5500 MCU系列的首位成员MPC5554。MPC5500 MCU则是飞思卡尔第一款完全可合成的SoC芯片,为汽车设计进行了优化。MPC5500系列基于飞思卡尔经过验证的130nm技术构建,涵盖了目前高达3MB的闪存阵列、用于动力总成控制的MPC5566,用于高级安全系统的MPC5561和用于成本敏感的车身应用的MPC5510系列。通用汽车公司宣布将在其GM传动系引擎控制系统中全面采用MPC5500系列。 2006年2月,意法半导体公司和飞思卡尔宣布签署一项合作协议,双方将联合设计基于PowerArchitecture技术的其它32位汽车MCU,完善和补充飞思卡尔的Power MCU产品。 现在,针对传动系统的MCU已经分化成很多研究方向,但据Paul介绍,飞思卡尔的研发重点则集中在对MCU性能的改进上,比如通过双核MCU提升性能、改进MCU的架构等。这对用户来说非常重要。一般来说,用户希望汽车电子器件的性能越来越先进,同时价格能够降低。因此,飞思卡尔把32位MCU的概念用到16位MCU中去,使MCU在具备高性能的条件下保持价格竞争力。 控制系统离不开传感器。在汽车传感器领域,飞思卡尔的加速度传感器、压力传感器以及安全和报警器件得到广泛应用,比如MMA6231Q、MMA3204D加速度传感器,MPX等系列压力传感器以及MCl4X系列安全报警传感器等,同时,与MEMS技术相结合,传感器的智能化程度也日益提高。 从全球区域上来看,中国市场是飞思卡尔重点关注的地区。Paul透露,飞思卡尔向日本、欧美发达地区供应汽车高端电子系统解决方案,而发展中的市场是飞思卡尔更关心的。有关预测表明,2007年中国汽车产品销售将达830万美元,占全球市场的12%。在本地汽车制造厂商和外资厂商的投资下,中国的汽车产业链也越来越完善。“未来十年,这个市场会增长很快,而我们的汽车智能大赛会为这个市场培养出更多优秀的工程师。”Paul说。目前,飞思卡尔在北京、成都、天津和苏州设有研发中心,在上海设有多媒体与汽车应用实验室。 智能汽车论文:智能电源技术推动汽车LED前照灯技术成为主流 摘要:本文介绍了LED前照灯的优势,进而说明集成的单芯片ASIC在控制LED前照灯方面的特点和优势。 关键词:LED前照灯;ASIC 引言 近年来,LED技术发展快速,现已接近一个临界点,使它能够为多种汽车前照灯应用提供极佳的解决方案。欧洲有关汽车“日间工作灯(DRL)”的法规即将实施,这或许会促使基于LED的解决方案在大众化汽车中的普及。 引入LED替代卤素灯和氙气灯的其中一个关键动力,就是提供高能效的专用LED驱动器件。这些产品将为设计人员提供专用及高性价比的解决方案,与之相比,市场上继续使用的一般IC可能会需要大量外部支持电路。集成的单芯片专用集成电路(ASIC)解决方案也支持众多重要的额外功能。 LED前照灯的应用动力 前照灯有着不同的应用领域,包括日间工作灯(DRL)、近光和远光头灯、转向指示灯以及雾灯/驾驶灯。 LED前照灯的关键动力和优势在于以下几个方面。 白光LED面世。高性能白光LED的开发开创了应用的可能性,而这在几年前几乎不可想象。 灵活造型。与卤素灯和氙气灯相比,多串LED模块需要更小、更简单的透镜和光扩散片硬件。多个LED光源的光更易于导向,从而大大减轻工程对造型的影响。由于LED物理尺寸很小,它们还有潜力用于开发极紧凑、极薄的模块。将集成ASIC用作LED驱动器解决方案,减少了外部元件数量,从而减小了前照灯模块的尺寸,进一步支持小形状系数的设计。 光强度和效率。LED的光强度处于极快的提升曲线上,目前呈现出每18~24个月光通量将会翻一番的趋势。LED光输出已经超过卤素灯,而在不远的将来,LED的性能还将与发光效率约为100 lm/W的氙气灯性能相匹敌。LED在理论上的最大输出效率为300 lm/W,尽管实际限制约为200Im/W。200 lm/W这个数字将在大约2010年前达到。 可靠性和寿命。只要为LED前照灯模块进行有效的热管理以保持较低的结温,并保护其免受开关导通/关闭、调光期间可能出现的电流尖峰和电池脉冲的影响,保证它们在汽车整个寿命周期内持续使用就并非不切实际。ASIC方案集成了所有监控特性于驱动器芯片之中,并且紧邻LED模块,因而可改善保护特性的反应时间。 燃料消耗。与其它方案相比,LED前照灯使用的燃料/能源要少得多。使用高能效的半导体智能电源技术/芯片,而非需要多个外部元件的一般IC,可更节能。例如,传统的35W汽车日间照明灯使用大约0.3%的汽车燃料,相比较而言,同等功率的LED日间照灯消耗的燃料仅在0.1%范围。 采用ASIC控制LED前照灯 虽然有可能采用诸如降压或升压稳压器加上支持电路这样的普通器件来控制LED前照灯,但ASIC能够提供集成的解决方案,而且ASIC也整合了多种重要的附加功能。从成本角度出发,直接比较时,ASIC并不占有优势。但是,一旦将(普通驱动/控制器件)所需外部元件的成本计算在内,而且考虑到ASIC方案的性能优势,ASIC方案就成为更经济的选择。 ASIC LED驱动器模块一般能够驱动超过一串LED,如图1所示。它们还包括控制接口和完整范围的诊断,消除了使用外部微控制器进行接口连接的需要,能够执行多种其它功能。 脉宽调制(PWM)调光。通过改变LED串电源的占空比,可实现调光效果,这就是所知的PWM调光。“闪烁”频率处于200Hz~500Hz区域。这种方法克服了模拟调光的有关问题,在模拟调光中,电流以模拟方式变化,占空比保持在100%。模拟调光的问题在于LED光色(色温)会随着施加电流的减少而明显变化,这对汽车制造商而言显然不可接受。 PWM调光也能够让DRL用作停车灯,通过将外在光输出降低至全部亮度的大约10%来实现。随着LED技术的不断进步,未来的LED前照灯将比它们之前的产品输出更多流明的光。那时,当车辆因事故损毁而采用LED发光模块替代原来的灯时,这些模块可能比车辆出产时安装的灯具有更佳的性能和光输出,而这会令亮度有显著的差异。嵌入在集成器件中的PWM调光特性能够就此作出补偿,适应车辆寿命周期内相应的自然的光亮度退化。 温度监控。将结温保持在器件规范范围内对于LED的长寿命和可靠性至关重要。ASIC方案提供片上温度监控功能,帮助确保实现这个目标。 集成滤波。ASIC设计可集成电磁兼容(EMC)滤波,确保符合严苛的汽车应用要求。对PWM调光期间,输入电流滤波对LED特别重要,这个时候LED持续地开关。外部滤波电路可能很贵,而且难于实现。使用一般IC的升压器(Booster)含有较高的纹波电流。在调光期间,PWM开关产生较大的电流变化和温度漂移,通常会需要使用昂贵的滤波电路。集成ASIC解决方案产生的输入纹波要低很多,而且在大多数情况下,能够滤除PWM调光的不良效应,而无需外部滤波器件。 结语 对于汽车的前照灯应用而言,LED将成为最佳的技术选择。随着最新LED光输出水平的快速提升,以及智能电源技术提供的高性价比集成控制方案,似乎不用等太久,我们就能看到LED模块在前照灯应用中从日间工作灯快速扩展开来。 智能汽车论文:泛网时代关注汽车电子――打造舒适安全的智能交通生活 目前在我国城市交通信息化还处于起步阶段,无论是交通管理中心、信息服务中心的平台建设,还是交通工具的导航系统配备,都不是很完善和完备,智能交通系统中的各部门、各环节之间的衔接、配合也还存在问题,这些因素都严重制约了我国城市交通信息化的发展。” 在中国当前阶段,相比交通信息化这种基础设施问题,汽车电子的普遍应用对于实现舒适安全的交通生活具有更大的现实意义,也更具有可操作性。“实现智能交通在技术上并不是最困难的,最大问题在于道路规划及变化信息的不流通,这很大程度上降低了解决方案的针对性和有效性。”株式会社瑞萨科技系统解决方案统括本部汽车事业部副事业部长山内直树先生在采访中这样对记者说到。 目前中国道路正在建设当中,包括高楼大厦都在建设阶段,每一天都可以说有一个新的变化。因此需要有一个像中枢神经的区域来及时更新和控制汽车导航系统。山内直树先生说,“在日本,导航系统中的地图等东西,都是以DVD的形式插入到每一个车的GPS里面,然后通过这个DVD,就可以看到每一个路况数据。” 中国汽车市场的特点 由于不同的地域文化影响,欧洲市场与美洲市场的侧重点是不同的,而放眼日韩又有其自身特点。那么中国市场会是什么样的情况呢?山内直树概括道,“日本的汽车导航系统是把很多种功能整合在一起的,包含了导航、电视、DVD等等;在美国来说,则以专门的DVD,车载的电视、车载的导航系统为主,它们是以分散的单独模块为主。” 中国的汽车市场与日美不同,因为中国是个幅员辽阔的国家,有进行长途奔行的需求,同时生活方式上又兼具欧亚特点,对车载娱乐设施也同样有很大的需求,因此需要将两个市场的特点融合起来。中国市场还是刚刚起步,所以也应该根据每一个开车人的想法,一点一点把大家的需求添加进去,发展为比较成熟的产品。目前,中国汽车上面的导航系统可能是国外产的比较多,比如说日本的导航系统放在日本产的车上面,美国产的导航系统放在美国产的车上面,但是我们也正在开发面向中国特色的一款导航系统,把中国人真正的需要,融入到这个导航系统,这个系统预计是在2008年来出现。 瑞萨在中国汽车电子市场的作为 中国提倡自主品牌、汽车自主开发的能力,尤其是像一汽、上汽这样的大企业,他也要求组成开发团队,即涵盖汽车产业链上中下游环节。在中国的模式应该是半导体公司一级供应商-中间系统公司-整车厂。那么作为一级供应商的半导体公司则可为他们提供更多芯片设计级的技术支持和合作,这就是Renesas在很多方面加强跟汽车整车厂直接的联系的原因。另外,Renesas也积极地与政府共同参与一些大的项目开发。 在未来几年内,以微控制器为优秀,引领“泛网时代”将成为瑞萨的主要发展方向,而中国将成为瑞萨最主要投入力量的市场。 智能汽车论文:飞思卡尔推出用于汽车电池监控的智能传感器 在当今的汽车中,日益增加的电力负荷对电池提出了挑战。由电气系统引起的汽车故障通常可以追溯到铅酸电池,一般可以通过了解电池的准确状态加以避免。电池必须能够提供足够的能量以启动发动机并作为一个备份的电源来支持混合动力汽车的新功能,例如起停和智能交流发电机控制。此外,电池传感器的功耗需要尽可能地低以确保能源效率。 飞思卡尔半导体公司日前推出了MM912J637智能电池传感器(IBS),它能准确地测量铅酸电池的电压、电流和温度并计算出电池的状态,而且即便在恶劣的行车状态下也可完成。随着混合动力车的出现和汽车整体电子内容的增加,以及启停系统的推出,能够准确地评估这些电池参数正在变得越来越重要。 MM912J637智能电池传感器为设计师提供了一个强大的并具有成本效益的解决方案,使汽车和工业应用中的关键电池参数的精密测量成为可能。在单片封装解决方案中,该装置集成了16位S12微控制器和一个SMARTMOS模拟控制集成电路,为汽车环境提供低功耗。MM912J637智能电池传感器完全符合AEC-Q100认证,可在-40℃~1 25℃温度范围内正常工作,而且外形尺寸小,采用的是7×7毫米QFN封装。 在当今的汽车中,日益增加的电力负荷对电池提出了挑战。由电气系统引起的汽车故障通常可以追溯到铅酸电池,一般可以通过了解电池的准确状态加以避免。电池必须能够提供足够的能量以启动发动机并作为一个备份的电源来支持混合动力汽车的新功能,例如起停和智能交流发电机控制。此外,电池传感器的功耗需要尽可能地低以确保能源效率。 “随着混合动力车和电动车电气内容的增加和启停系统的出现,能够始终准确地监测车辆电池是重要的,特别是在运动的汽车条件下,”飞思卡尔副总裁兼模拟混合信号和电源事业部总经理GavinWoods说。“我们将提供业界第一款完全符合汽车行业标准且经济高效的解决方案,保证重要电池参数的精确监测,且这些参考可与其他车辆系统和驾驶员共享,当了解电池的状态时,可让驾驶员在一定程度上安心驾驶。” 飞思卡尔全面集成的电池监控装置利用本地互连网络(LIN)进行通信。它包括一个双通道16位模数转换器(ADC),可同时测量电池电压和电流,还包含一个独立的16位模数转换器,用于测量温度。该智能电池传感器提供高分辨率精确监测,甚至在最坏情况下也可以对电池健康状态、充电状态和功能状态做出正确预测。通过汽车认证的车载LIN网络定期或根据要求传达这些参数。 MM912J637智能电池传感器通过位于电池负极的外部分流电阻,支持精确的电流测量:通过位于电池正极的串联电阻,支持精确的电压测量。集成温度传感器与电池安装架结合在一起允许精确的电池温度测量。
控制系统论文:PLC自动化控制系统论文 1PLC自动控制系统 PLC的运转十分稳定,在保证高速率的运转状态下,还能够保持安全可靠的性能,它还具备十分强大的兼容功能,结构以模块的形式存在,能够根据需要进行灵活的重组,程序十分简单明了,功能更加丰富,可以很容易的实现各种形式的远程操作。PLC从本质上来讲属于计算机系统的范畴,只是由于其能够很好的连接到工业中,实现通过传输数据指令进行生产控制,所以使得这一系统的能够发挥出巨大的功效,随着其应用范围的不断扩大,逐渐建立起了可靠地控制系统。PLC是以程序控制器为基础,并通过对微机控制器的科学应用衍生出来的一种计算机技术,随着人们在自动化领域投入的不断加大,研究脚步的不断深入,这一系统得到了极大程度的简化,变得更加微型化,不仅如此,还开始向着更加个人化的开放性网络控制的方向发展,能够实现各种形式、各种领域的控制。尽管它的功能十分强大,但是依旧存在着很多薄弱环节,举例来讲,经过长时间的使用之后,系统所产生的劳损将会直接导致继电器产生触点电弧,如果情况严重,将会使得系统对于指令的执行出现偏差,这将对生产造成严重负面影响。 2探究PLC的可靠性 尽管PLC系统能够很好地与工业生产相融合,并在工业生产中发挥出强大的作用,有着很强的稳定性。但是如果受到特定条件的限制和影响,极有可能产生极其强烈的电磁波干扰,影响到程序的运算,使系统产生错误的操作指令,最终致使PLC的运转出现偏差。想要使得PLC控制系统变得更加可靠,应该从多个角度、多个方面、多个环节强化控制,才能够使其抗干扰能力得到系统性的提高。 2.1信号传输中断 首先机械设备发生故障会影响到信号的传输,出现中断现象,从而使得自动控制系统不能够接收到正确的指令,整个系统的运转出现停滞,自动控制系统发挥不出作用,无法对数据进行程序运算,难以执行系统发出的指令;其次如果触点没能够保证与接线严密的接触,这就会使得数据的传输出现中断,无法顺利到达数据库,这样一来数据就失去价值,不能够通过收集整理,来为决策提供科学的数据参考,同时也无法形成相关的数据统计;最后在信号传输出现中断的情况下,会导致机械出现触点抖动的现象,尽管相关的防御系统已经十分的完善,但是还是会受到系统扫描周期的限制,使得指令在计数累加的情况下出现偏差。还有各个阀门不能够正常的开闭,使系统运转处于混乱状态,最终导致系统呈现出极大的不稳定性。 2.2PLC在干扰下无法正常执行指令 当PLC受到干扰,指令传输就会出现故障,最终使得指令不能够得到标准执行;当控制变频器在启动的过程中出现故障,附带的电机无法正常运行;PLC无法对数字信号进行专业的处理,控制负载不能够得到妥善的解决。这些都是故障存在的原因,只有将这些问题有效的解决,系统才能够变得更加安全可靠。当PLC系统需要在高强度电磁干扰下正常运转和工作时,只能通过多线路分开供电的方式将动力电源与控制电源分离,如果条件允许,还可以利用具备屏蔽和隔离功能的变压器来完成供电,在线路构思时,应该在功率设置时就留有一定的余地,并运用稳压电源进行外接供电。 3从设计方案探究PLC控制系统可靠性 在信息技术快速发展的当今社会中,人们为了使得生活更加轻松,开始了对自动化的极力追逐,通过人们不懈努力,PLC系统已经从功能上实现了阶段性的优化,不仅能够将数字指令储存起来,使得整个控制流程集成化、模式化,还通过增添模拟量处理等附加功能实现运动以及过程的多方面控制。 3.1完善PLC报警系统 在对报警系统进行设计时,通过加入设计性的故障,以此来测试报警系统,当故障出现时,会通过文字的提示了解到发生的故障类型,故障的具体位置会显示在工艺流程图的指示灯上,为了避免指示灯故障影响到对机械运转状况正常的了解,还设置了专门的故障测试系统,当这一系统运行时,全部故障指示灯都会被点亮。为了将过去隐藏着的问题干净彻底的清除,应该加大人力、物力的投入力度,将相关的关键线路和重点环节进行仔细的核查。将指示灯分布在控制柜上,根据指示灯判断机械的运转是否正常。在这种情况下,要进行明确的界限划分,将指示灯在相对应的位置分布,当故障发生时能够对相关岗位上的主管人员起到及时的警示作用,方便责任人进行及时的应对,保证机械正常运转。 3.2强化PLC信号传输强度 确定相关的开关能够正常的闭合,保证变压器的稳定性,避免出现短路影响到信号传输,除此之外还能够避免接触不良的出现。加强PLC系统中分析系统的建设,使得信号在传输之后能够在数额方面得到体现,同时也能够在时长中得到体现,将各项指标的平均水平展示在主界面,通过模块建设使得分析功能更加多样化,不仅能够进行流向分析,还能够实现时段分析。 4结语 自动化不断普及的过程中,PLC所覆盖的范围在逐步扩大,通过深入的研究提升控制系统的稳定性和可靠性,在社会需求日益迫切的今天有着很大的现实价值。在这样的背景下,自动控制系统的研究问题已经成为了社会各界关注的重点,将PLC系统的稳定性和可靠性全面提升,能够极大程度的提高工业生产能力以及市场竞争力。PLC的应用成本的不断降低以及人们需求的日益强烈,已经使得PLC自动控制系统占据了市场的主流位置。 作者:高瑞单位:邵阳学院电气系测控技术与仪器专业 控制系统论文:组态软件DCS集散控制系统论文 1DCS集散控制系统概述 对于DCS集散控制系统来说,其主要包括工程师站、操作员站以及现场控制站等几部分组成,不同的站点之间所负责的内容不同,其中工程师站与操作员站主要来完成生产过程的集中管理,而现场控制站则来完成分散控制,站间利用通信网路框架实现互联。从结构特征上来看,集散控制系统为分级递阶结构,其中现场控制站主要面向工业生产现场过程量控制接口装置,同时实现部分控制功能,例如PID回路控制、参算计算机等。而对于工程师站与操作员站来说,以相对独立的计算机来实现各项管理功能,主要通过网络系统来完成生产过程中各项信息资料的收集、整理,以及生产行为的实时监督与管理,工程师站主要来完成系统组态功能。站间利用通信网络框架来完成所有信息数据的传递,使得不同站点之间形成一个相互影响相互促进的系统。DCS集散控制系统实现了计算机技术、自动控制技术以及通讯技术的相互融合,并且在设计上采用的冗余以及分散机构等技术,提高了系统的可靠性。现在集散控制系统已经被广泛的应用到工业生产中,通过良好的人际交流界面,实现了对生产过程监控与集中控制管理。 2DCS集散控制系统组态软件构成 2.1实时数据库 实时数据库作为若干标记名变量的集合,可以说是整个系统组态软件的优秀部分,其中每一个标记名变量都是数据库的一个记录,主要由多个数据字段组成,从实时数据库的构成特点来看,其所具有的紧凑性与实时性对提高系统控制管理效果具有重要意义。另外,其一般都设置有SQL接口,能够顺利与其他支持SQL的关系型数据库进行访问。 2.2驱动组态 输入输出驱动是DCS集散控制系统的重要组态,作为关键性任务其需要为系统提供多种PLC以及DCS驱动,并保证其所具有的通用性特点可以满足系统运行的需求。从实际应用情况进行分析,如果想要保证组态设计效果,要求其必须具备市场上所具有的设备驱动程序。一方面,将集散控制系统与单机进行连接,应确保控制站数据可以通过串行口完成与监控数据库信息的交换;另一方面,将系统与网络进行连接时,要求实时数据库中所含信息可以下装到控制站中,相应的控制站也可以通过网络系统将存在的数据上传给监控站,实现不同站间信息的交流。 2.3报警组态 报警组态即时间记录报警,主要就是通过打印或者记录的方式,将被控对象的报警状态记录在磁盘文件中。同时系统用户可以对该报警事件进行级别的确定,最后通过报警来完成系统中此事件的启动。 2.4功能组态 系统功能组态软件模块比较多,如连续控制模块、逻辑控制模块以及预算模块等,不同模块来负责相应的功能,以此来完成系统对工业生产全过程的控制管理。其中,基于满足不同系统用户的实际需求,功能组态软件设计,还可以实现特殊控制算法,用户只需要按照自身需求通过编程即可来实现功能模块的设计,在进行编程时,需要结合实际情况来确定操作行为,因为一些复杂的控制,用户自行编程存在很大的困难。 3DCS集散控制系统组态设计研究 3.1组态数据库 组态数据配置文件主要是对用户组态数据信息进行保存,配置文件主要包括了数据点参数配置以及数据源连接等。在组态数据库configdb中,根据数据结构设计四个数据表,分别为命名为conanalog、conao、memdata以及connumeic,用来存放I/O模拟量输入点、I/O模拟量输出点、中间变量以及I/O数字量点,其中组态配置文件主要使用文本文件格式来实现功能设计。用户在保护数据库组态信息时,系统会将四个表中所配置的信息分别存储在到tsg00.txt、tsg01.txt、tsg02.txt以及globaldata.txt文件中,生成组态数据配置文件。 3.2实时趋势曲线控件设计 趋势曲线形状与坐标类似,其中X轴代表时间、Y轴代表变量值,通过曲线的变化形式来确定各变量的变化趋势。对于实时趋势曲线组件的设计,可以满足用户同时定义四个不同变量的要求,即一个曲线图只能完成四条曲线的显示。其中,系统用户可以就趋势图曲线中时间间距以及数据数值等信息进行自定义,另外还可以自行确定曲线颜色、绘制曲线方式等。在集散控制系统使用过程中,是对整个生产过程的实时监控与控制,因此实时趋势图曲线可以自主完成更新,即及时将各数据信息的变化显示出来,使用户可以更直观的了解到整个控制过程中不同数据的变化。并在组态画面上完成相应曲线空间的画图,选中该控件后淡季右键显示控件各项属性,在菜单栏里将完成曲线定义与标识定义。 3.3报警组态设计 通过对报警组态软件的设计,使得用户可以实时掌握系统运行状态,对存在的故障及时进行处理,避免受外界因素的影响。报警组态的设计可以选择用报警组件来实现,主要包括报警变量值、报警组名以及报警变量值等。在系统运行过程中,应先对所有报警变量值进行计算,并将其与报警变量定义过程中配置的属性值进行比较,如果存在报警事件既可以在报警组件中显示。 4结语 集散控制系统现在已经被广泛的应用到工业生产全程管理与控制中,对提高生产效率具有重要意义。在对组态软件进行设计时,应满足系统运行要求,以提高系统运行效率为目的,从不同构成环节进行分析研究,争取通过合理的设计来提高系统管理效果。 作者:赵小春陈超单位:陕西比迪欧化工有限公司 控制系统论文:光纤带控制系统论文 一控制系统的组成和功能 该光纤带松套管生产线的控制系统主要是由绞体控制、油膏填充控制、挤塑机控制、水温控制、牵引控制、张力控制和收线控制等部分组成。光纤带放线形式为主动放线,在线调节、同步精度高;油膏除气泡装置可给多条生产线供胶;系统具有操作界面简单易用等特点。该光纤带松套管生产线的主控制系统主要由上位机(IPC)、下位机(PLC)、现场总线系统以及各种执行部件(如伺服控制器、变频器等)组成。整个控制系统以PLC(可编程逻辑控制器)为优秀,通过MPI接口及PROFIBUS-DP控制总线在PLC与计算机之间以及PLC与PLC之间交换信息,从而控制系统的运行。PLC同时采集和发出系统所需的各种信号,然后再通过与计算机的相互协作,完成总体控制。监控软件安装于上位机,为用户提供了一个友好的界面,用于图形显示、消息、归档以及报警的处理等。系统画面更新更快速、数据的使用更可靠,具有高度的实用性;可以通过开放数据库互连(ODBC)和结构化查询语言(SQL)方式对该系统中的归档数据进行访问。IPC的作用主要是用于提供友好的、可操作性的人机界面(HMI),不直接参与运算与控制。该系统采用了研华工控机作为上位机,其采用IntelCPU、1GB随机存取存储器(RAM)、120GB硬盘、可刻录光驱、USB接口,还配有19吋液晶显示器、威达工控键盘、打印机、网卡等;如在其扩展插槽内安装西门子CP5611通讯卡,可实现IPC和PLC的数据通讯。IPC的控制软件是Winccflexbile2008,它是基于Windows的应用软件,集控制技术、图形技术、人机界面技术、数据库技术、网络技术于一身,具有动态显示、报警、控制网络通信等组件,可提供友好的用户界面,使设备操作更直观、更简便。根据系统的控制要求,经过同类产品的比较,该系统选用性能非常可靠的西门子S7-300PLC。PLC系统的作用在于实现开关量的输入和输出,模拟量的输入和输出以及大部分数学运算和逻辑运算;PLC直接参与控制和检测,在生产线过程控制的同时,将状态信息通过通讯送到上位机,由上位机来实现生产线的实时参数和状态信息显示。 二关键控制点的设计 在该光纤带松套管生产线的控制系统中光纤带的放带张力和两级牵引之间的三轮组张力是控制系统中的关键和难点。光纤带的放带张力不仅会影响到光纤带在松套管中的余长和余长一致性,同时还可能影响光纤的损耗,而三轮组张力直接影响光纤带的余长。 1光纤带恒张力放带 1.1设备组成该光纤带松套管生产线中共有18个头放线装置,分别装在两个绞体上,绞体为整体框式结构,可装18个直径为410mm的光纤带放线盘。光纤带放线设备的结构,其为主动放带。该放线控制器采用LENZEEVF9300系列交流变频驱动,电机采用LENZE交流变频电机。变频器控制光纤带放出后,经导轮组引导到分线装置,其中有一个导轮安装了张力传感器,实时检测光纤带张力,光纤带再经油膏预填充后被引入并带模具,进而使光纤带有序、紧密、不松散地叠合成一体后被引导入挤塑模头。 1.2硬件组态控制系统中以西门子S7-315-2DP作为PROFIBUS现场总线主站,提供与LENZE控制器的EM2133DP通讯卡直接循环通信。每路放带驱动控制部分采用LENZE的EVF9321交流变频控制器,并在变频器上安装了EM2133的DP通讯卡,放线电机采用180W的LENZE三相异步电机,张力传感器输出信号为0~10V。主控制台采用了西门子公司的S7系列PLC控制系统以及PROFIBUS现场总线。光纤带盘的速度和光纤带张力是通过一个高速的柔性测力传感器系统来控制。每个光纤带主动放线架的运行控制和实时张力可通过PROFIBUS总线与主站PLC进行信息的交换,从而实现在计算机屏幕上实时显示每路张力,并具有张力在线可调的功能,保障光纤带张力在释放过程中稳定。本系统的硬件组态是在PLC编程软件STEP7中导入LENZE控制器设备数据库文件(LENZ213GSD)来完成的,设置与从站的总线通讯率,并选择参数过程数据对象(PPO)类型。S7-300PLC与LENZE9300系列PROFIBUS-DP通讯PPO1协议(4PKW+2PZD)参数通道PKW访问实现,通过PKW参数通道可以访问和设置所有变频器的参数,PZD过程字控制直接用MOVE(L或T)指令把控制字、过程参数,读或写对应PIW***、PQW***地址即可。为LENZE控制器分配网络地址,通过EM2133DP通讯卡上的8位拨码开关设定该控制器的DP地址,通过参数设置与主站的PROFIBUS-DP总线通讯率,从而完成数据的读写和控制数据的传输,如状态字、控制字、给定值和实际值、传输传动系统的参数设置和诊断信号。 1.3张力控制的软件设计张力控制是光纤放带的难点,必须要保持张力恒定,而恒张力常常和线速度有关,这就要求电机的转速与卷径成反比。我们利用张力传感器对张力实现闭环调节,在控制算法中加入卷径计算,用卷径计算的扰动来补偿调节,间接实现张力控制,确保张力的恒定。卷径(卷轴直径)D在卷绕系统中是一个重要的参数,其计算公式为:D=iV/(nπ)(1)式中i为机械传动比,n为电机转速,V为线速度。 2三轮组张力控制 该光纤带松套管生产线中采用主牵引为轮式牵引,辅助牵引为履带牵引的设计方式。除水温以外,主牵引和辅助牵引的张力也是余长调节和控制的重要因素。牵引压力传感器为0~24V输入,输出对应0~250N,用于控制轮式牵引和履带牵引之间的张力值。三轮组张力控制的难点在于要求精度高、响应快,由于三轮组没有储线长度,如果响应不及变频器内部实现恒张力放线功能的流程或超调过大会引起设备或产品的损坏。故控制系统中采用轮式牵引速度与张力调节PID分量叠加的方式来控制履带牵引的速度,即履带牵引速度输出值N2=轮式牵引速度输出值N1+牵引张力输出值F,且履带牵引速度应控制在轮式牵引速度±5m/min的范围内变化。通过PID调节N2,直到牵引的张力与设定张力基本相等,并稳定在±1N范围内。为了便于操作,牵引压力值的设定和显示以及履带牵引的PID参数同样显示在操作界面上。 三结论 目前我们研制的光纤带松套管生产线已经在俊知光电、长飞中利、富通集团等众多国内光缆生产厂家中使用。实践证明我们研制的光纤带松套管生产线自动控制系统具有生产工艺显示直观,实时性好、安全可靠和易于扩展,极大地提高了国内光缆厂的生产能力和产品质量,尤其是良好的人机界面和高精度的张力控制得到了厂家的普遍好评。 作者:周顺桃单位:中国电子科技集团公司第八研究所 控制系统论文:自动化生产线电子控制系统论文 1前言 早在上个世纪80年代,传统的DCS控制系统就在工业现场应用。而到了90年代中期,PLC型的DCS控制系统得到广泛应用,在工业现场控制领域内处于主导地位。本文以水泥生产自动化生产线作为研究对象,其中,该生产线以西门子S7-400系列控制单元作为主控系统的优秀,现场通讯总线为PROFIBUSDP,并选取ET200M型号的分布式IO接口模块和S7-300型号的信号模块来组成控制系统的收集部分。在此基础上,本文重点论述了面向自动化生产线的电子控制系统的总体设计方案,并分析了程序逻辑控制系统的实现过程,以期为相关电子控制系统的设计与实现提供一定的建议。 2面向自动化生产线的电子控制系统的总体设计方案 本次设计以水泥工艺生产中的自动化控制系统作为研究对象,该现场单元使用了相对领先的DCS控制系统,以对现场设备和数据实行监视管理作为主要功能。具体而言:在该控制系统的中控室部分,由工程师站、操作员站硬件以及相关软件组成。电子控制控制柜内部包括模拟量隔离器、各种卡件、起始量的输出、输入继电器、各种信号处理设备等。集散型计算机控制系统(DCS)是由通讯总线、控制单元、隔离设备以及通讯模块等组成。该厂设备中存在一个中央控制室(CCS),收集石灰石破碎、熟料烧结、水泥包装、生料调配及运输等生产过程中的数据,对参数的设定进行控制,并对物理设备的运行和系统回路进行自动控制。在中央控制室内,相关人员都能够车间工艺参数实施操作和管理。中央控制室内部还包括工程师站、操作员站、报警打印机以及报告打印机等部分。其中,工程师站主要任务是对逻辑程序进行修改,完成系统实时监视控制以及维护的需要。通讯网络是为了保证系统运转安全,尤其是信号传输的可靠,通讯介质一般以光纤为主。在现场控制站(FCS)方面:依据生产实践的情况,该控制区域可以划分为六个现场控制站,分别是原料粉磨站、石灰石破碎远程站、烧成窑头控制站,窑尾控制站,水泥粉磨站、水泥包装控制站等。在现场控制站中,一般在低压配电室内安装各个自动控制模块,这样有助于DCS控制系统的统一性和完整性。 3程序逻辑控制的实现 3.1功能说明(1)在对机组电机的开启顺序设定上主要根据机组的步状态字,保证电机在启动功能上符合设定的时间间隔。依据机组状态字上的命名规定,能够比较容易的借助机组号来匹配到对应的步状态字,还能够运用步状态字来对应的机组号进行查询。(2)在电机控制功能模块对内部逻辑完成相应的执行后,可以在DR管脚上输出相应的运算结果,而且能够直接停止控制电机。(3)依据经验,电机开启时间通常不会超过1秒,这个启动时间比较符合于大部分电机。对于部分对启动时间延迟具有较长要求的电机,在启动时可以借助于延迟程序。(4)在电机联锁上,该电子控制系统存在三种联锁信号:分别是设备联锁、启动联锁以及运行联锁。用“1”来表示连锁满足的含义,也就设计可以启动;“0”则意味着不满足,也即不可以启动。对于启动联锁,通常大型设备都只会输出一个允许启动的指令,把信号接入到功能模块。在运行连锁上,依据工艺程序,该设备前的全部主要设备都可以常规启动,那么该设备才可以获得启动指令。(5)电机控制字。可以把每一个控制位共同组合为一个字节,直接传输给功能模块,从而更加高效、快捷。电机状态字在编号上依据同一个规则进行统一编排。(6)电机的下位调试。通常该电子控制系统内,下位调试就是对STEP7编程进行直接调试。 3.2计算机监控组件实现在整个电子控制系统内,逻辑程序控制系统独立于计算机监控组件,二者作为各自自主运行的控制单元。不过,由于二者都应用SIMATIC的通讯协议与总线网络后,这两个控制单元了一定的整体性。工业以太网为主的通讯中介不仅可以服务于控制站与控制站间的通信,还可以作为操作站与控制站之间的稳定介质,有助于以上不但站点之间数据的及时传输。在控制站点和现场模块间,该系统主要借助于分布式IO来完成通讯需要,借助于稳定安全的通讯总线能够把现场信号及时发送给相应的控制单元。对于该DCS的控制核大脑,主要包括了计算机监控组件、网络通讯系统以及逻辑程序控制系统等三个构成部分。这意味着现场必须配备有必有的计算机监控设备,在此基础上DCS控制系统可以高效、及时、精确地完成自动化生产线的控制任务。 4结语 本文重点论述了面向自动化生产线的电子控制系统的总体设计方案,并分析了程序逻辑控制系统的实现过程,结果表明,模块分散设计并进行有机结合的设计思路有助于电子控制系统在自动化生产线中的实现。 作者:周莹单位:重庆电子工程职业学院 控制系统论文:电梯单片机控制系统论文 1单片机基本情况概述 单片机是集成电路芯片的一种,它微处理器中的技术能够有效地快速处理数据,如逻辑运算、中断处理、数据传输等等。它的组成模块主要有中央处理器,只读程序存储器以及随机存取数据的存储器,定时计数器等等,各个模块相互关联,共同构成一个微型的计算机处理系统。在事先设定好的程序下,能够准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务,给与用户以完美的体验。单片机与微型计算机有着很多的共同之处,但是也有着本质的区别。单片机是用特定的芯片来设计应用程序的,通过芯片的指令系统以及集成电路来传导程序,从而使得芯片具备特定的功能。单片机的硬件特征与软件特征是与其自身的规格与特性息息相关的,不同类型的单片机有着不同的技术特征。比如在电梯中应用的单片机都有着完善的指令系统以及感应系统,对于电梯的安全性提供了很好的保障。在生产不同使用性质的电梯时,就需要合理的选用相关类型的单片机,前提就是要掌握单片机的结构以及技术特征。 2单片机的电梯控制系统分析 系统控制部分和显示部分是电梯控制系统的主要构成部分,其中系统控制的部分又由单片机控制模块、传感器信号处理模块以及报警模块构成,检测模块、电路模块则构成显示模块。 2.1传感器系统模块对电梯的运行状态进行实时的监控是在电梯机械化控制系统中应用的一大好处之一,因此,应该在实际应用中大力的进行推广工作。这里的传感器系统既可以根据时间节点进行传输,也可以利用不同的频分制来进行信号的发送工作。当信息最终录入系统之后,就可以在单片机的自动化系统的控制下对电梯的安全性及稳定性进行控制,如有差错及时的进行调整。单片机的电梯控制系统中的传感器是信号处理电路,集合电路以输入高低电平信号来控制LED灯的运行,与此同时能够把输出的信号传送给单片机进行处理。另外,电梯门处安装了开关式传感器,能够通过一个小的直流电机来控制电梯门的开关。2.2中央控制系统的模块中央控制技术在电梯机械控制系统中的应用主要是通过中央控制系统来对各个层面的工作进行调配,利用众多的网络接口及时的传达信息,从而提升系统的运行效率。另外中央控制系统还可以具备报警和制定解决问题的方案等功能,可以及时的对紧急情况进行快速的处理。 2.3电梯的控制面板设计技术电梯里的按钮主要有向上、向下以及开关,这些按钮的运作都是由控制面板进行控制的。在电梯的外面有6个呼叫请求指示灯以及相应的按钮,当乘客按下按钮时,点亮和其相对应的指示灯,在响应呼叫请求之后,电梯内指示灯则熄灭。2个电梯运行的指示灯,分别表示电梯的上升和下降两种不同状态。电梯内部则有相应的控制按钮及相关的4个指示灯,电梯楼层的指示灯也是由LED的数码管来显示的。单片机都电梯运行的控制主要是通过这些指示灯和按钮来进行的,因此,在电梯的控制面板设计时一定要合理的规划,选好相应的参数。 2.4电梯输电线路的路径选择路径的选择对输电线路的设计非常重要,路径选择合理可以降低电梯施工的难度和建设成本,同时也对输电线路后期的稳定和维护起着重要作用。在实际设计中,要对线路进行精确的计算与测量,使输电线路的长度尽量降低,这要求进行测量的工作人员有较高的专业技能和耐心。质地特点好和施工难度低的线路是最优选择,同时也要尽可能地降低电梯建设成本。 2.5电梯运行的维修情况单片机的参数值具有不稳定性,能找到一定的规律性,但也有随机性的成分,设备在未来某一时刻的参数值常与过去的参数值、当前的运行状况、预测期的气象因素等密切相关。在日常维修电梯时,既要按照相关的制度、标准来进行,也要结合自身经验,注意一些易被忽视的问题,如认真考量每一个小零件的作用,保障电梯的正常运行。 3结语 在科技高速发展的基础上,电梯的生产控制水平也在不断的提升,单片机在电梯控制系统中的应用中,不仅仅能够提升生产效率,更保障了电梯运行的安全性。而且,在电梯控制系统中全面引入单片机,是控制技术的一次革命,是一座重要的里程碑,有助于提高用户体验度,为企业节约成本。在未来经济的不断发展过程中,电梯的控制系统也将有着更加广泛的应用空间和发展空间。可以这样说,先进的电梯的控制系统正是推动电梯业节能减排的有效武器,未来全球发展的趋势是谁率先掌握节能的高新技术产业的主导权,谁将主导未来的全球经济。 作者:张金德单位:东营职业学院 控制系统论文:KTC101主机控制系统论文 1工作面现状及问题的提出 司马煤业公司1206工作面东、西部为未采区,南部为鲍村矸石砖厂保护煤柱,北部为二采区三条采区大巷,四邻情况对工作面的回采影响较小。1206工作面走向长度199.5m,倾斜长度1118.5m。工作面主要布置一条运巷、一条风巷、一条辅助进风巷、一条辅助回风巷。四条巷道均为全锚网支护,实体煤掘进。该工作面绝对瓦斯涌出量为20m3/min。随着采掘工作面不断延伸瓦斯也随之增大,矿井由原来的低瓦斯矿井转变为高瓦斯矿井,瓦斯管理成为公司及队组日常工作中的头等大事,1206工作面处于井下二采区里段,在回采过程中瓦斯浓度不断增加,虽然工作面采用双U型通风加风巷瓦斯抽采系统,但是由于瓦斯的赋存条件特性,在采煤机割煤、落煤、运输中还会产生大量的瓦斯,在管理上稍微疏忽就有可能造成瓦斯超限报警,直接影响工作面安全生产。如何能保证工作面高产高效生产,瓦斯不超限是摆在队组管理面前的一大难题,KTC101集中保护控制系统已在井下工作面控制中得到广泛应用,如何能将工作面回风隅角瓦斯浓度上传至KTC101主机,由KTC101主机控制采煤机采煤速度并根据设定值进行语音报警,从而减少工作面由于落煤过程中所释放的瓦斯,进而保证瓦斯浓度不超限,是本文研究的内容。 2针对上述问题的解决方案 2.1方案1利用现有的瓦斯监控系统,从瓦斯监控系统终端取出瓦斯实时数据,采用监控专用电缆反馈到KTC101主机,由KTC101主机控制采煤机采煤速度并根据设定值进行语音报警,从而达到用瓦斯数据控制采煤机的目的,本方案的特点是:控制采煤机的瓦斯数据与工作面风巷所采集的数据能实现同步,并且可以实现多路监控,控制采煤机瓦斯数据比较精确。弊端是:需要专用电缆数量较大,不经济实惠,另外由于电缆铺设过长又要与采煤机、前后刮板输送机等大型设备进行交叉铺设,大型设备在启动时电流较大,设备所产生的谐波可能会影响整个监控系统的稳定性。 2.2方案2在工作面机尾增设一个瓦斯传感器,由于综采工作面瓦斯最高区域在工作面回风隅角,所以增设的瓦斯传感器和工作面回风隅角的瓦斯传感器基本悬挂在同一位置,增设的瓦斯传感器采集的数据基本和回风隅角原有的传感器数据相同,将采集到的瓦斯数据输入到KTC101的下位机,利用工作面的KTC101专用数据电缆传输至KTC101主机,由KTC101主机控制采煤机采煤速度并根据设定值进行语音报警。此方案特点:工作面多增加一个瓦斯传感器,弊端是:传输的数据可能与上传的数据有所出入,但相差不大。增加了瓦斯调校时传感器的数量。鉴于经济性考虑选择第二套方案。 3方案的实施 瓦斯传感器选用和我公司所使用的传感器型号一致,上海永普自动化仪表有限公司GJC40(A)甲烷传感器,供电电源DC18V,输出信号为频率信号200~1000Hz,测量范围0~40%。KTC101下位机选用天津华宁配套下位机,型号为KJS101-4本安输入输出。将调校好的瓦斯传感器和KJS101-4本安输入输出相连接,瓦斯传感器电源来自下位机输出的+18V,瓦斯传感器输出的频率信号经天津华宁专用的T/T转换器(KTC1101-Z-11T/T)连接到下位机的第一个输入端,连接完成后对KTC101主机进行调整。先选择瓦斯传感器的测量范围,再选择瓦斯的报警值和断电值,选择报警值和断电值的输出点,把输出的报警点(长开)和采煤机的牵停按钮利用采煤机电缆的控制芯线进行并联,断电输出点(长闭)与采煤机的启停线串联,完成后进行试验,启动采煤机并牵引调试瓦斯传感器值(设定值为:报警值0.6%,断电值0.7%),当传感器调整为大于0.6%时KTC101输出语音信号进行报警,报警输出点闭合,采煤机停止牵引,当瓦斯浓度为0.7%以上时采煤机断电。调试结束后,将传感器悬挂于回风隅角,整个系统投入运行。 4使用中出现的问题 在使用中发现KTC101输出的+18V由于传输距离远输出的电压偏低从而导致瓦斯传感器工作不正常,于是将瓦斯传感器的供电改接在工作面压力分站的不间断电源上解决了上述问题。 作者:夏委平单位:潞安集团司马煤业公司 控制系统论文:ZigBee控制系统论文 1系统总体设计 本设计是以AT89S52单片机为优秀,包括数字式温湿度传感器的一套控制系统。系统包括单片机、复位电路、空气温度检测、空气湿度检测、土壤温度检测、土壤水分检测、键盘及显示及控制电路等,对空气中的温湿度、土壤温度以及土壤水分等的采集是通过数字式传感器实现的。数字传感器监测到的数值通过JM12864F显示。同时,设置了4个按键控制卷帘电机,当监测到的数值超出了系统所设定数值的上下限范围时,单片机开始对电路进行控制。该系统支持节电模式设置。节电模式包括空闲模式和断电保护模式:空闲模式启动时,单片机停止工作,而RAM、定时器/计数器、串口、中断工作继续;掉电保护模式启动时,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位方可恢复正常。在掉电模式下,单片机的片内程序存储器允许重复在线编程,允许通过SPI串行口改写数据,并将8位CPU与可在线下载的Flash集成在一个芯片上。此时,单片机AT89S52便成为一个高效的微型计算机,优点是成本低、应用范围广,并可以解决复杂的控制问题。 2系统硬件设计 1个大棚内布置了3个采集节点,采集节点对大棚内的空气温湿度、土壤温度、土壤湿度、光照强度以及CO2浓度进行采集。大棚的数据采集节点是通过单片机实现的。每一个节点对应一组采集模块,共有3组采集模块,每组采集模块由若干个传感器组成。数据采集模块的作用和功能是利用单片机对各个传感器进行不间断的巡回监测,并将模拟信号通过A/D转换模块转换为数字信号,将转换的数字信号传输到单片机上进行数据采集;单片机会将大棚内每个数据采集模块采集到的数据全都传输到无线网络的子节点上;子节点再将接收到的信息传给主节点。主节点再根据接收到的数据建立基于ZigBee的星型网络结构。可见,在这个传输的过程中子节点起到了对大棚内的环境参数进行采集以及转换的作用,主节点起到了一个调节器的作用。主节点把子节点传输给它的数据负责传输到该系统的控制优秀部分单片机上,单片机对接收到的数据进行处理和分析进而来控制卷帘电机、喷灌系统的开启与闭合,合理地调控大棚内作物生长的最适环境。系统流程图。 2.1信息采集模块信息采集模块由单片机、数字温湿度传感器、土壤温度传感器、SM2802M土壤水分传感器和A/D转换5个模块组成,可实现对大棚内的空气温湿度、土壤温度、土壤水份、光照度及CO2浓度等数据进行实时的监测和控制。 1)单片机:AT89S52单片机的特点是功耗低,具有高性能的8位微控制器,采用其作为系统的优秀部分。由于该单片机的芯片上具有8位的CPU和可编程Flash的性能,为系统提供了灵活有效的解决方案。此外,AT89S52单片机可降到0Hz静态逻辑操作,并支持两种可选择的节电模式软件,即空闲模式和掉电保护模式。单片机还具有重复写程序和记忆的功能,是一个高效的微型计算机,可解决一些复杂的控制问题。与其他单片机相比,需要的成本很低。 2)数字温湿度传感器:该传感器采用的是DB420型智能传感元件设计开发的,具有其他类似的传感器不具备的特点,如测量准确、工作稳定、使用寿命长等优点。传感器的探头采用铜烧结开孔护管,这种结构透气功能和防尘功能比较好。传感器内置的数字温湿度传感器可以将数字信号通过变送器内部的中央处理器和数模转化器转换成4~20mA电流信号输出出来3)土壤温度传感器:数字传感器采用的是DS18B20型数字传感器,是由美国的DALLAS半导体公司推出的。这种传感器与热敏电阻相比具有直接读出被测温度和可以根据实际要求实现9~12位的数字值读数方式的简单编程方法的优点,9位和12位的数字量分别是在93.75ms和750ms内实现的,且通过DS18B20读出和写入的信息只需一根单线接口完成。数据总线为温度的变换提供一个功率,无需外接电源,总线也可以为DS18B20供电。因此,使用DS18B20型数字传感器在简洁系统结构的同时,提高了系统的可靠性。4)SM2802M土壤水分传感器:SM2802M土壤水分传感器采用世界上最新的FDR原理制作,如图4所示。与TDR型和FD型土壤水分传感器相比,SM2802M土壤水分传感器不仅在性能和精度上具有可比性,可靠性与测量速度要比TDR型和FD型更具优势。光照度传感器的探头采用的型号是GZD-015)A/D转换模块:A/D转换模块采用的是8路的ADC0809,具有逐次渐近的特性。其供电方式是采用单一的+5V电压,同时片内具有8选1的锁存功能模拟开关。单片机采用中断方式的接口电路来控制ADC。信号的传输是通过光照传感器和CO2传感器把非电的物理量转换成电信号,然后把转换成的电信号送到模拟转换模块ADC0809中,再经过A/D转换后转换成数字信号,最后将转换成的数字信号送到单片机中进行相应的处理。单片机通过I/O口由经MAX232电平转换芯片把TTL电平转换成RS232电平,将转换的数据传送给上位机进行存储,并通过液晶显示器将存储的数据实时的显示出来,实现了人机交互的功能。为了提高单片机应用系统的可靠性和抗干扰能力,在单片机系统中加入了微处理器监控器芯片,集成了看门狗电路和掉电保护电路。 2.2ZigBee无线传输模块设计ZigBee网络具有以下9个优点:低功耗、低成本低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠和安全。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。该网络协议自上而下分为很多个层,具有代表性的是:物理层、媒体访问控制层、传输层、网络层以及应用层。ZigBee网络3种角色的设备分别为:协调器、汇聚节点和传感器节点。Zig-Bee网络与单片机是通过星型网络连接的,向指定节点发送数据的时间是由单片机控制的;同时,单片机根据设置的温度上下限值来给控制器发送消息,当控制器接收到的消息之后立即传给星型网络,星型网络再传给单片机,然后由单片机做出相应的处理。 3系统软件设计 首先,将各种传感器以及外部设备进行设置,对温湿度的传感器和光照传感器进行上下限数值的设置,将其他外部的设备初始化。初始化之后温湿度传感器和光照传感器开始进行数据采集,由于采集到的数据是数字信号,可直接用单片机来监测环境值的变化;单片机将监测到的数值进行分析,将分析的温度和湿度以及光照强度的最终值传给液晶显示器进行显示;显示的分屏可以通过按键进行改变,也可以通过按键对温度和湿度以及光照的上下限值进行调整。当温湿度以及关照强度值超过了上下限值的时候,单片机会送出一个控制继电器动作的标志信号,进而达到控制效果。软件主程序流程图。 4结语 基于单片机的温湿度控制器系统由单片机、液晶屏显示器、空气温湿度传感器,土壤温度传感器,土壤水分传感器,以及其他电路共同组成。该系统不但可以对空气温湿度、土壤温度以及土壤水分含量进行实时监测,而且还可以对监测到的数据进行统计分析处理。同时,能够根据育苗温度设置程序的上下限数值,通过远程控制实现对温室通风和换气等操作。通过ZigBee星型网络可查询现场某采集点的数据信息,该点的信息可以通过无线传输模块传给终端。同时,各个采集点也可以向终端定时发送信息,实现温室大棚现场与远程控制端的实时通信,使温室大棚的管理更加趋于现代化。 作者:董淏鸣衣淑娟赵斌刘英楠秦雯魏晓晖单位:黑龙江八一农垦大学信息技术学院 控制系统论文:变量喷雾控制系统论文 1系统结构设计及总体方案 拖拉机动力输出轴连接药液泵,开始喷雾前打开与药箱连接的吸水阀门,关闭快速管接头阀门;控制系统经过上电初始化设定好电动调节阀的初始开度,通过触摸屏设定工作模式和亩喷量,并打开与喷头连接的电动阀;拖拉机动力输出轴运转后,药液从药箱通过吸水阀门、过滤器进入药液泵,控制系统通过速度传感器实时采集作业速度,结合设定的亩喷量和采集的喷药压力,计算出理论的流量值,与采集到的实际流量值进行比较;经过PID算法调节电动调节阀的开度,使得实际流量值尽可能与理论流量值一致,从而实现变量喷雾。药箱上安装的超声波液位传感器检测药箱液位高度,通过触摸屏显示实际液位,当液位低于设定的安全值时,触摸屏显示“液位过低”,进行报警。当行驶到地头转弯作业时,控制器根据转向控制传感器的信号,关闭转弯半径内侧的阀门,防止重复喷药。作业过程中,可以点击触摸屏的摄像头按钮切换到摄像头界面来观察喷雾效果。 2硬件电路设计 控制系统硬件结构,包括DSP优秀算法单元、电源电路、RS485、RS232、A/D转换电路、开关量输入电路、继电器输出电路,以及传感器、电动阀、电动调节阀外围电路、触摸屏显示电路。 2.1优秀芯片系统设计采用TI公司的TMS320F28335DSP作为优秀控制芯片。该芯片内置了浮点运算内核,能够执行复杂的浮点运算,可以节省代码执行时间和存储空间,具有精度高、成本低、功耗小、外设集成度高和数据及程序存储量大等优点。 2.2电源电路TMS320F28335工作时所要求的电压分为两部分:3.3V的Flash电压和1.8V的内核电压。TMS320F28335对电源很敏感,所以选择TI公司的双路低压差电源调整器TPS767D301。TPS767D301带有可单独供电的双路输出:一路固定为3.3V,另一路输出可调。设计中选取R49为20k,R50为12k,而且TPS767D301芯片自身能够产生复位信号,不需要为DSP设置专门的复位芯片。要保证系统可靠的工作还需要有电源管理芯片,选用TI公司的TPS3305-33D来监控系统的3.3V和5V电压。当系统电压降到允许范围以下时,产生复位信号使系统复位,保护系统免受低电压影响。TPS3305-33D同时还具有看门狗功能,看门狗输入信号WDI接DSP的XCLKOUT引脚。 2.3A/D转换电路控制系统需要采集作业过程中的药液温度、压力、流量、液位高度等模拟量,其中的流量、压力转换为数字量后要进行PID运算。为了保证采集到的模拟量的准确性,选用AD公司的AD7606-4芯片完成A/D转换。它是16位、4通道同步采样模数数据采集系统,内置模拟输入箝位保护,采用单电源工作方式,具有片内滤波和高输入阻抗,无需驱动运算放大器和外部双极性电源,电路设计比较简单、方便。 2.4开关量输入电路开关量输入电路。速度传感器输出的脉冲信号经过一阶RC滤波后,进入光电耦合器,经过74HC14取反后输出幅值为5V的脉冲信号。由于TMS320F28335的I/O电压为3.3V,所以输出的脉冲信号经过74LVC4245进行电平转换,转换为3.3V脉冲信号送入DSP的CAP引脚。转向控制传感器输出高低电平信号,经过开关量输入电路转换为3.3V信号后送入DSP的普通I/O口,通过判断I/O口的高低状态来判断转向。 2.5继电器输出电路本文选用8路NPN达林顿管ULN2803来驱动继电器。ULN2803内部具有集电极开路输出和用于瞬变抑制的续流箝位二极管,输入电压值为TTL或5V的CMOS值,每路输出电流可达500mA,输出击穿电压高达50V,继电器输出电路。DSP输出的控制信号经过74LVC4245转换后进入ULN2803,驱动3路继电器来控制3路电动阀。继电器选用OM-RON公司的G6B-1114P,控制电压为5V,输出电流为5A。 2.6RS485电路电动调节阀是实现变量喷雾的主要执行机构,本系统选用IEV2B智能电动阀门。该阀门采用伺服控制、绝对值定位、增量式调节等技术,能有效消除电动及机械部分由于惯性、机械间隙、材料应力弹性等原因造成的误差;采用RS485总线控制,设计中选用美国MAXIM公司生产的MAX1480B作为RS485数据通讯接口芯片。该芯片将光电耦合器、变压器、DC-DC转换器和二极管等器件组装于单一28引脚封装内,构成一个完整的RS485收发器,可通过摆率限制来降低电磁干扰和反射,允许数据传输速率最大可达250kbps 2.7RS232电路本系统选用MAX3232CSE作为RS232数据通讯接口芯片。该芯片配备专有的低漏失电压发射器输出状态,通过双电荷泵,在3.0~5.5V供压下,表现出真正的RS232协议器件性能。 3触摸屏设计 本文设计的变量喷雾控制系统所有的工作参数都通过触摸屏进行设置和显示。触摸屏(主界面如图8所示)显示作业过程中的流量、行驶速度、药液液位、喷药压力、药液温度、作业面积等参数。点击齿轮状的设置按钮进入设置页面来选定工作模式和设置作业参数,点击阀右侧对应的开关可打开各个电动阀,点击1号和2号摄像头可以切换到摄像头界面来观察实际的喷雾效果。触摸屏与控制器之间通过RS232串口进行通讯。控制器经过串口初始化后,首先判断接收是否超时,未超时则读取接收缓冲区中第1个数据,并判断该数据的低8位是否是通讯协议首字节0x5A,是则继续读取剩下的有效数据;当所有数据读取完后,计算有效数据的CRC校验和,判断校验和是否相符,相符则说明接收到的数据准确无误;然后解析出数据帧中的心跳位并进行处理,通过心跳位来判断系统是否存在通讯故障,心跳位处理完后,数据写入各自对应的寄存器。 4控制系统软件设计 控制系统采用闭环控制,采集的流量作为反馈,与根据亩喷量和作业速度计算出的理论流量进行比较,经过PID运算后调整电动调节阀的开度,保证实际流量与理论流量尽可能一致。 5试验结果 本文设计的控制系统在山东卫士植保机械有限公司研制的3WP-650喷杆喷雾机上进行了应用,并在山东省德州市齐河县延刚家庭农场做了大量田间试验,控制系统全程工作正常。3WP-650喷杆喷雾机的作业幅宽为12m,以实际流量与理论流量的误差率为例,喷雾机行驶在不同作业速度下,取作业幅宽L=12m,喷量设定N=20L/亩,记录触摸屏显示的作业数据进行统计,所测数值和理论值之间的对照及计算出来的相对误差本文设计的变量喷雾控制系统实际流量与理论流量的误差在3%以内,并且在不同的作业速度下流量值能随着速度的变化而变化,实现了变量喷雾的目的。 6结语 本文设计的基于TMS320F28335的变量喷雾系统具有测量精度高、操作简单、工作稳定可靠等特点,可根据喷药作物需要的药量设定亩喷量,实现在不同作业速度下变量喷雾施药的目的。该系统避免了喷药过程中药物的浪费,提高了农药利用率。田间试验结果表明:该系统性能稳定可靠,误差率低,对农业生产和提高经济效益具有重大的意义。 作者:孙永佳孙宜田窦青青沈景新李青龙陈刚单位:山东省农业机械科学研究院 控制系统论文:单机容错控制系统论文 1目前各种网络架构存在的问题 目前在包括冶金矿山等的工业企业里,控制系统网络架构一般有以下几种形式:单层总线式对等网络、单层环网、双层总线式对等网络、总线+单环网式双层网络、双层单环网络、单环+双环式双层网络、双环+双环式双层网络等。这几种网络架构又可分为单层网络架构和双层网络架构两大类。对于单层网络架构,其弊端是:控制站通讯接口负荷大,易造成数据拥堵;总线上一点中断可能导致一部分甚至全部设备通讯中断,安全性差。对于双层网络架构,基本上都采用双机热备冗余服务器,双机热备冗余服务器采用的是软件冗余技术,由2台完全相同的独立服务器组成,每台服务器分别安装相同的操作系统和应用软件,在2台服务器之间配置串口通讯实现数据同步。尽管双机热备冗余服务器具有使用广泛、技术成熟的优势,但它同时存在以下弊端:一旦串口通讯出现问题,或者某一台服务器的操作系统或应用软件出现问题,则服务器就会出现冗余故障,这时操作站从服务器读取的数据和画面就会出现凌乱,从而威胁安全生产。总之,目前的网络架构要么存在控制站通讯接口负荷大、易造成数据拥堵的问题,要么存在双机热备冗余服务器有出现冗余故障的隐患等问题。 2基于单机容错服务器的控制系统网络架构的设计 2.1单机容错服务器技术的优势分析在自动化控制系统中,最容易出现问题的是软件。由于单机容错服务器采用的是硬件冗余技术,并非由2台完全相同的独立服务器组成,而是1台具有2套硬件组件和功能全面冗余的特殊计算机。而双机热备冗余服务器采用的是软件冗余技术,所以单机容错服务器出故障的几率远远低于双机热备冗余服务器出故障的几率。此外,单机容错服务器采用了锁步运行技术、主动服务体系结构等一系列新技术,从而使得单机容错服务器技术相对于双机热备冗余服务器技术具有诸多优势:(1)单机容错服务器的可用性是99.999%,而双机热备冗余服务器的可用性是99.9%。(2)设计上单机容错服务器的目标是避免停机,而双机热备冗余服务器是减少停机。(3)单机容错服务器能有效地保护动态数据不丢失,而双机热备只能保证写入硬盘的数据。正常工作状态下,单机容错服务器内的数据相互备份,其中一组硬件发生故障,单机容错服务器仍能继续正常运行,可保证服务器不会发生中断或数据丢失。(4)单机容错服务器能支持热插拔任意的硬件,包括主板、CPU等关键性硬件。(5)单机容错服务器布置非常简单,只需要装一套操作系统,应用软件也只需要一套,免去双机热备软件和研发代码的麻烦,从而大大减少了工程师的工作量和软件成本。(6)单机容错服务器速度比同配置的双机热备要快20%以上。(7)单机容错服务器后期维护成本几乎为零,而双机热备需要工程师的支持,对于系统补丁的升级需要额外地研发双机热备代码来保证系统的切换成功。(8)单机容错服务器是没有切换时间的,而双机热备由于硬件宕机会发生停顿的情况,还有就是双机热备切换工作是有可能不成功的。鉴于单机容错服务器技术相对于双机热备冗余服务器技术具有上述优势,设计基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构,以确保自动化控制系统的安全稳定运行。 2.2基于单机容错服务器的控制系统网络架构设计基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构主要技术包括单机容错技术、服务器技术、组合式网络技术等。该网络由设备控制级和监控级双层网络构成,设备控制级为标准以太双环网,监控级为以太单环网,双层网络通过单机容错服务器进行数据信息交换。基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构如图1所示。单机容错服务器作为工程师站和操作员站服务器,是整个控制系统网络架构的优秀,同时是整个控制系统的数据中心。PLC主控制站通过Ethernet通讯模块和交换机与单机容错服务器进行数据通讯,操作员站数据和人机界面全部从单机容错服务器上读取,这样,减轻了控制站通讯接口负荷,避免了数据拥堵。在组合式控制系统网络架构中,监控级采用以太单环网,在具备网络冗余功能的同时,兼顾了网络结构的简洁。设备控制级为标准以太双环网,使控制级设备的通讯实现了双冗余功能,更加安全可靠。 3基于单机容错服务器的控制系统网络架构的效果 基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构,解决了目前控制系统网络架构存在的控制站通讯接口负荷大而易造成数据拥堵、双机热备冗余服务器有出现冗余故障的隐患、总线网络无冗余功能等一系列问题。基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构具备良好的使用效果,功能完整且分担合理,层次结构清晰,运行稳定安全可靠,为发挥工业企业生产过程自动控制功能奠定了坚实的基础。 4结论 基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构在国内某大型冶金矿山已成功运行2年,表明基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构完全可以替代基于双机热备冗余服务器的控制系统网络架构,尤其在安全稳定性能要求高的大型控制系统,基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构具有一定的优越性,很值得推广。 作者:李志宏郎进平杜迎喜陈若珩刘雯丽单位:山西太钢不锈钢股份有限公司太原钢铁(集团)岚县矿业有限公司 控制系统论文:预算控制系统论文 一、预算控制的模式 预算控制模式是对预算控制系统的总体安排与基本要求,是预算控制的优秀内容之一。只有采用适合企业外部环境和内部机构的预算控制模式,预算控制系统才能顺利运行、发挥作用。因此,在讨论如何建立企业预算控制系统之前,分析研究预算控制模式很有必要。按照不同的标准和角度,可以对预算控制模式进行分类。不同的模式有不同的意义及功能,适用于不同的企业条件与环境。这里主要讨论按照时序和目的两种标准来划分的预算控制模式:按照时序划分,有利于我们对预算控制整个流程的了解;按照目的划分,有利于我们根据企业发展状况进行选择,突出控制重点,提高控制工作效率。 (一)按照时序划分,有事前控制、事中控制与事后控制 1、事前控制事前控制是指事先深入调查掌握准确信息,设定可行的预算目标,对预算执行情况作出的预测,并根据预测结果提前设计保护性措施,又称前馈控制、预先控制。事前控制是一种预先防范性机制,即将可能发生的问题消灭在萌芽状态,而非问题发生之后的纠正与补救。预算编制、预算调整就是事前控制。 2、事中控制事中控制是指在预算执行过程中,审批相关人员按照企业内部控制流程进行逐级审批控制的过程,又称同期控制、过程控制。事中控制可以及时发现预算执行情况与预算目标的偏差,将出现的问题消灭在萌芽状态,从而提高预算控制系统的控制效果,有利于预算目标的实现。企业在成本费用控制、资金和现金流量控制、资本投资控制等方面,都经常采用事中控制方法。 3.事后控制事后控制是指把预算执行结果及时与预算目标进行比较,分析差异并据以采取措施,纠正偏差,又称反馈控制。事后控制能为今后的事前控制提供有价值的信息,有利于积累经验。在实际工作中,预算的事前、事中和事后控制都是相对的。较高层次或上一环节某些事项的事后控制,往往是下一层次、下一环节某些事项的事前或事中控制,所以,三者在企业经营管理中一般都是同时并存的,需要我们同等地关注与重视。 (二)按照目的和功能不同划分,有诊断型控制、信仰控制、禁区控制和交互式控制根据西蒙的控制理论,组织的内部控制应包括四种相互配合和支持的形式,即诊断型控制、信仰控制、禁区控制、和交互式控制。这种分类同样适用于预算控制。 1、诊断型控制系统诊断型控制系统的主要目的是减轻管理层随时监督工作的负担,确保企业重要经营目标的实现。在诊断型控制系统中,可以监控重要经营指标进展,将经营指标完成情况与事先确定的评估标准进行对比,通过分析差异产生的原因并研究制定应对措施,对工作进程进行调整与修改,使工作进度能不断接近目标。在实践中,诊断型控制系统大量采用了管理会计工作方法手段,如全面预算管理、标准成本管理等。 2、信仰控制系统信仰控制系统的目的是鼓励员工信奉企业优秀价值,使员工明确价值观和目标,激励他们去创造新的机遇。一般而言,信仰控制系统是简明的、启示性的,充满了价值道德观念。在这个系统下,员工的注意力被企业的价值创造、企业的工作质量标准以及个人如何处理内外部关系所吸引。员工可以理解企业的目标和使命,也知道如何为实现企业目标做出贡献。信仰控制系统能够作为诊断控制系统的补充,为管理者扩大预算控制的范围与数量。 3、禁区控制系统禁区控制系统的目的是建立游戏的规则,明确员工必须避免的行为和危险。禁区控制系统明确规定了哪些事不能做,除此之外员工可根据组织战略目标做任何正确的事。禁区控制系统与信仰控制系统相对应。前者划定了企业员工的活动范围;后者则激发和指导员工去探索和发现,去追求企业的优秀价值。两者配合得当,能引导预算控制正确的工作方向,确保企业在合理控制的前提下,还能具备一定的创造力与活力,以适应激烈的市场竞争。 4、交互式控制系统交互式控制系统使得管理者能够关注于战略决策的未知领域,在竞争条件变化时了解相应的威胁和机遇,并预先做出反应。在交互控制系统中,高层管理者定期亲自参与下属决策过程,在参与过程中直接产生的系统数据或信息,作为下一步决策或调整的依据。在环境迅速变化时,交互式控制系统不仅是执行预算的控制,也是调整预算的控制。因为管理者不仅在讨论分析中解决预算执行的问题,还能在反馈信息中发现机会,为调整制定新的预算提供依据。上述四种控制系统形成了企业内部管理控制的有机整体,在发挥全体员工的创造力和更新企业战略方面各自发挥着不可替代的作用。比如,以往人们都认为预算控制是一种诊断型控制,预算的主要作用是分配责任、按照预算执行结果评价业绩;但是近年来,为了适应越来越灵活多变的市场环境,预算控制逐渐演变为交互式控制,预算管理相关的各部门、各层级管理者不仅参与预算编制,而且还对预算执行、预算考核中的重大情况进行交流讨论,针对预算管理中的不足与问题共同进行决策、研究制定措施。 二、预算控制系统的建立与完善 1、预算制度体系建设无规矩不成方圆,科学的制度体系是保证预算控制成功的前提。结合企业实践来看,企业必须制订完整的预算规章与制度,作为开展预算工作的纲领与指南,来确保预算控制系统规范运行,其内容要覆盖预算工作全过程,包括预算编制、执行、调整、预算控制以及预算考评等等。同时,为保障预算控制的顺利实施,还要建立健全相关配套制度,包括授权制度、合同管理制度、采购管理制度、存货管理制度、受托报告制度等等。 2、设计预算组织体系完善的组织机构是预算控制有效实施的组织保证。建立一个完整的预算控制组织机构体系,不仅要成立预算管理委员会作为预算的决策机构,成立预算管理办公室负责履行预算管理委员会的日常管理职责,还需要企业多个部门相互协调配合,包括财会部门一般担负预算管理工作,内部审计部门负责预算执行效果的检查,人力资源部门负责对预算责任主体实施考核与评价等等。企业内部员工与员工之问、部门与部门之间的利益冲突难以避免,有时,各个预算主体为了自身的利益难免会对整体利益产生损害。因此,需要清晰界定组织中各层次、各部门的权利和义务,通过控制手段实现组织全面目标的顺利实现。 3、选择预算控制方法正确选择预算控制方法是建立预算控制系统的关键。企业预算控制方法是一个包括预算控制模式、程序及预算编制方法等三个方面在内的方法体系。预算控制模式选择要根据企业战略进行。企业战略是一个企业的总体性、指导性谋划,它对预算权责划分和预算的组织管理模式同样具有决定作用。因此,预算控制模式必须围绕企业战略来建立与实施。不同的企业,制订的企业战略不同,相对应的也要采取不同的预算控制模式,才能保证企业实现其战略目标。预算编制方法多种多样,包括定期预算法、滚动预算法、零基预算法、弹性预算法、项目预算法等,这些方法都各有其特点、优缺点及适用条件。因此,预算编制方法的选择,必须结合企业的行业特点、竞争战略、管理基础和要求,在众多的选项中确定最科学合理的编制方法。如企业内外环境相对稳定的企业适合选择定期预算法;而运营环境变化比较大,具有一定管理基础的企业,则选择滚动预算法编制预算比较合适。 4、建立预算控制的信息系统信息系统包括建立各种量化的控制标准,它是实施预算控制的依据。只有通过科学高效的信息系统,才能够及时、准确地了解预算执行情况,发现预算执行中产生的偏差,并及时调整改进,保证预算目标的实现。信息系统还应包括信息反馈系统,以保证各种信息能及时传递和反馈,保证控制措施的及时落实。 5、建立预算控制考核机制预算考评机制是预算控制系统中的重要环节,具有承上启下的关键作用。它包括预算完成情况考核、预算系统运行情况考核两方面内容。对预算完成情况的考核,旨在提高经营效益,如销售收入、利润、市场占有率、顾客忠诚度等指标;对预算系统运行情况的考核,则旨在提高预算控制系统的运行质量与效益,包括编制预算的及时与准确、出具预算报告质量高低等等。预算控制考核机制的有效实施,离不开与之相对应的激励措施。要坚持公开、公平、公正原则,在全面考核的基础上,对相关部门和个人进行奖罚,做到有奖有罚、奖罚分明,从而激发广大员工工作积极性,提高预算控制系统运行质量,促进企业预算目标圆满完成。 作者:秦敏单位:湖南盐业股份有限公司岳阳市分公司 控制系统论文:单片机温度控制系统论文 1单片机的简单介绍及其工作原理 所谓的单片机(MCU)是一个微型计算机。它是在一个设备中的CPU,RAM,ROM,I/O接口的一组或多个组件和中断系统,以及作为当前主流的STM32ARM公司生产的的A6和A7都属于微控制器。只要给一个外部单片机加上电源,并设置振荡电路和外部中断电路,就可以方便的实现单片机控制。由于其体积小,功能强大,成本优势,主要作用是改善劳动条件,节约能源,生产设备,并且可以防止事故的发生,以获得良好的技术指标和经济效益。因此,基于单片机的温度控制系统在国内外受到越来越多的关注,并已被广泛使用。 2分析并选择出最适合的温度控制方式 (1)第一种方法是使用纯硬件的闭环控制系统。这个系统的优点是速度快,但可靠性相对较差,控制精度是比较低的,弹性小,电路复杂,调试,安装都不容易实现,高精度的温度控制的要求变得更加困难。 (2)第二种方法是将FPGA/CPLG或与使用FPGAIP核/CPLG方式。它是用FPGA/CPLG完成采集,存储,显示和A/D转换等功能,实现人机由IP核的相互作用和信号测量和分析功能。这种解决方案的优点是系统结构紧凑,可以实现复杂的测量和控制,操作简便;但其缺点是在调试过程的复杂性,成本较高。(3)第三种方法是将高精度温度传感器组合在一个芯片上。这是完全与微控制器接口进行系统控制和信号分析,由温度传感器信号采集和转换的前端进行。此方法克服了前两种方法的缺点,所以基于单片机和温度传感器控制的温度在理论上非常的可行。 3在一个温控系统中如何选择合适的单片机和传感器 3.1选择AT89C51作为系统的单片机单片机在整个控制系统中占有主导地位。在主要考虑选择时应该考虑单片机的处理速度,数据存储容量,价格和通信方式。在考虑适当后选择了控制系统的AT89C51作为主芯片。AT89C51具有以下特点:具有4KB的闪存芯片和128KB的程序存储器。AT89C51的最高频率可以达到32MHz的,具有8位数据的处理能力,拥有32个IO端口和两个定时器。 3.2选择DS18B20作为系统的传感器该系统采用DALLAS半导体公司生产线数字温度传感器DS18B20来采集温度数据,DS18B20属于全新一代的微处理器专为智能温度传感器的配置。在温度测量和控制仪表,测量和控制系统,以及大型设备的工业,民用,军事等众多领域有着非常广泛的应用。它的优点是特别明显,具有结构紧凑,简单界面,传输距离远等特点。 3.3确定适合单片机温度控制的系统框架系统包括数据采集模块,单片机控制模块,显示5部分模块,温度设定模块和所述驱动电路。实时数据采集模块负责采集温度数据,收集温度数据给单片机,由数据显示部分上显示所处理的微控制器。设置模块可以设置在预定的温度,当检测到的温度低于设定温度的情况下,单片机控制所述驱动电路以开始加热,并发出报警声;当检测到的温度高于设定温度时,停止加热。 4单片机温度控制原理概述 传感器是测量温度信息的主要载体,通过将电压信号转化成的毫伏级后的传感器的温度信息提供给电路,然后通过电路放大,弱电压信号慢慢地放大,微控制器的范围内调节的可自由支配的,然后通过输入端A/D转换器的电压信号转换成数字信号进行转换。然后,相应软件的数字信号被输入到主机中去。使用中的信号采集到微控制器中,为了提高测量的精确度,必须在采样时将信号进行数字滤波。同时,信号的数字滤波处理后,它就会逐渐被转换成适当的标度,所得到的温度指标显示在IED屏幕上。同时还可以将温度值与提前设定的温度值进行比较,然后按照积分分离PID控制偏差之间的两个算法分析的大小,从而得出最终输出的控制值,然后确定出导通时间与输出功率以及控制量的热值,从而有效地调节环境的温度来达到目的。整个温度控制系统,它的主要目的是使实时单芯片温度可以有效地检测和精确的控制,从而解决了工业生产和日常生活的温度控制方面很难解决的问题。在难以控制的情况下,利用十进制数字显示器的实际温度值,这有利于实现人们进行简单和方便的温度监测。 5单片机温度控制系统的设计硬件和软件系统 5.1温度控制系统的硬件电路系统的原理及组成温度控制系统的硬件电路包括温度传感器电路,D/A转换电路,A/D转换电路,单片机最小系统电路,带通滤波电路,放大电路,以及一个数字的复用器电路的电磁阀控制电路和开关电路等。当然,为了实现不同的设计要求,仍然可以建立在一个单一的芯片上而在系统的外围设备不同的电路和在不同的配置。例如可以使用键盘来控制矩阵电路,可用于实现温度报警蜂鸣器和使用一些液晶显示模块,在温度异常时将在液晶显示屏上显示出来。通过这些不同的外设模块,可以更好地提高单片机温度控制系统。 5.2温度控制系统软件开发理论温度控制系统的软件主要是用C语言编写,实现了单片机的控制权。通过C语言可以实现单片机对温度的采集的频率的控制、实现温度的显示和控制等不同的功能。控制系统程序包括主程序和子程序。主程序主要用于实现单片机的初始化,将温度传感器的初始化设置(读取温度,加工温度,存储温度)被初始化,并且进行键盘与液晶显示器的初始化。使用该方法的主程序循环查询来实现对温度的采集和对温度显示的控制。主程序的主要作用是实时采集温度的,并且所述传感器的二进制代码读入到单片机内,并随后经单片机的处理转化成十进制显示在液晶显示器的上方。 6结束语 在目前的工业生产中基于单片机的温度控制系统是非常有用的,它不仅能有效的对坏境温度进行精确的测量,而且能够通过提前设定的温度数值来调节温度的变化。并且系统开发成本低,精度高,可靠性强,操作灵活的特点,大大提高了生产效率。因此,我们应大力推广使用单片机的温度控制系统。 作者:王雪丽单位:长春职业技术学院 控制系统论文:S7-200柴油喷油测试台控制系统论文 1喷油测试台控制系统整体设计 S7-200是测试台的优秀,主要有四个控制任务:测试台主轴电机的测速和调速;各个泵的喷油量的计算;测试台喷油次数的统计;触摸屏和PLC的通讯。启停控制都是通过触摸屏来实现的,通过串行通讯送给PLC。按下触摸屏上的启动按钮,试验台的主轴启动并且稳定在设定转速,此时,按下集油按钮,PLC控制电磁铁动作,档板缩回,开始计时喷油次数,当喷油的次数达到设定值后,档板伸出,喷油结束。触摸屏上显示各泵的喷油量。在整个计数过程中,试验台的主轴电机转速稳定。 2喷油测试台硬件设计 2.1主轴转速控制完成调速和测速两部分功能,PLC通过光电编码器的脉冲计算出电机实际速度,并与设定值比较;如果有偏差,通过调整PLC的模拟量输出电压改变变频器的频率,从而改变电机转速,直接到设定转速。 2.2喷油量计量在测试台的每个计量喷油量的量筒立放置了测量高度的电容传感器,喷油结束后,把电容传感器的油面高度信号送入PLC的模拟量输入端子AIW0、AIW2、AIW4、AIW6、AIW8、AIW10。 2.3喷油计数喷油开始,档油板缩回。喷油泵每转一圈,光电传感器发出一脉冲信号,PLC计数,当计数与设定值相等,档油板伸出。 2.4硬件单元设计硬件设计如图2所示,按下屏上的集油按钮,PLC的Q0.0输出信号,通过电磁铁驱动档油板,油开始进入量筒,当主轴转动一圈,喷一次油,光电传感器输出一个脉冲有I0.3进入PLC,当脉冲次数与设定值相等时,Q0.0无输出,电磁铁断电,档油板伸出,油不能进入量筒。触摸屏上显示实际喷油次数。光电编码器是增量编码器,输出三相信号从PLC的I0.0、I0.1、I0.2输入,利用PLC的高速计数器HSC0对脉冲计数,运算出电机转速,并显示到屏上,实际转速和设定值经过PID算法调节,通过PLC的模拟量输出模块输出标准的电压信号驱动变频器,调节输出交流电频率,从而调节转速。喷油筒内油的高度有电容传感器测出,经过换算得出个喷油泵的喷油量,也就是说,仅仅测量喷油高度就可以,6个电容液面传感器测量值送入PLC的模拟量输入扩展模块EM231。 3喷油测试台软件设计 3.1软件总体设计软件系统包括PLC控制部分和触摸屏部分,PLC是系统的优秀,屏幕控制是指挥中心,完成主轴转速,喷油计数的设置和显示,测试台的启停控制,记录数据。PLC控制部分主要完成工作过程的控制,包括喷油次数计数、主轴测定、信号的输入输出、数据的处理。 3.2PLC软件设计PLC包括主程序、喷油计数程序、测速程序、调速程序和喷油计量程序。主要完成系统初始化、接受设定值、调节主轴转速程序、喷油量计量和喷油计数程序。 作者:房亚民王爱玲 控制系统论文:数控机床电气控制系统论文 1数控机床电气控制系统概论 通常情况下,数控机床的系统一般由三种系统构成,分别为反馈检测系统、NC控制系统和伺服驱动系统。数控机床的电气控制系统对于数控机床的加工方面会产生不同程度和不同方面的影响。从数控机床的加工精度方面来看,其中位置伺服控制系统能够对于机床加工的精度方面产生很大程度上的影响。所以,位置精度属于比较重要的指标之一。要想保持位置精度的准确性,不仅需要在系统使用的时候选择正确的开环放大的倍数,还需要对于位置检测中的元件能够有一定的精度上的要求。另外,由于数控机床属于精度高且效率也很高的一种自动化的设备,它能够为数控机床的生产提供更高的生产效率,但是如果这个系统出现问题和重大故障,那么其所带来的损失也是不可估量的。因此,数控机床电气控制系统的可靠性和安全性也是值得关注的一方面。 2数控机床电气控制系统出现的问题 数控机床在电器控制系统方面的故障一般都是强电故障和弱电故障两种,具体如下所述。 2.1弱电故障弱电指的是数控机床电气控制系统中的电子的元器件以及集成电路为主要的控制的部分。弱电故障中又可以分为硬件发生的故障和软件发生的故障。硬件故障主要是指各种集成电路内部的芯片或者是接插件等出现的事故。软件故障指的是在硬件都属于正常的情况下,内部发生的各种动作性的问题或者是数据出现丢失等问题,一般比较常见的例子有加工程序出现错误或者是计算机的运行出现错误以及系统的程序或者是参数出现错误等。 2.2强电故障强电部分指的是控制系统之中出现的主回路或者是大功率的回路中的继电器或者是电源变压器等一系列的电气的元件以及其中组成的控制电路。强电故障虽然在维修或者是诊断问题的部分较为简单,但是因为其处于一种高压以及大电流的工作状态之下,所以一般强电发生故障的次数要多于弱点故障,因此需要相关的维护和维修人员能够予以重视。 3解决方法 3.1调节法在解决数控机床电气控制系统的众多办法中,调节的方法是其中最为简单的一种。调节法主要是通过对于电位计进行调整,以此来达到修复系统出现的故障的目的。最佳的调整办法是对于伺服驱动系统和被拖动的机械系统来进行系统的调整,并实现最佳的匹配的一种较为综合性的调节的办法。这种调节的办法也较为简单,可以使用一台但是多线的记录仪来或者是双踪示波器来对于观察指令和速度反馈的一种相互响应的关系。一般都是通过对于速度调节器的比例系数以及积分的时间进行调整,促使伺服系统能够达到比较高的动态响应的一种特征,但是又不会出现振荡的一种最恰当的状态。另外,在现场如果没有示波器的情况下,相关的工作人员可以根据自己以往的工作经验,调节来使得电机起振并向反方向慢慢进行调节,一直调节到消除振荡状态为止。 3.2复位法如果数控机床的电气控制系统由于突发性故障而引起系统报警的情况,那么可以是他呀复位法患者是开关系统电源来进行依次地操作来消除故障。但是如果系统内部的工作存储的区域掉电并且插拔电路板以及电池欠压,而造成系统出现混乱的现象,那么就需要对于系统进行初始化操作来进行清除,但是在清除之前需要提前做好数据和信息的拷贝,以免丢失数据。但是如果初始化操作之后故障依旧没有排除,那么就需要进行硬件方面的检查和诊断。 3.3更正法所谓的更正法指的是对于系统中的参数进行修改,程序更正的办法。系统的参数主要是用来确定系统的功能的一种依据,如果系统的参数在设定的时候出现错误那么就很可能造成系统出现故障或者是系统中的某一项的功能失去作用。有的时候可能会因为用户的程序出现错误而导致系统出现故障而停止运作。在这种情况下,系统修复可以使他系统的搜索功能进行检查,来对于用户的程序中出现的错误进行搜索,在搜索完成之后依次改正,这样才能在发现错误之后进行改正,系统才能恢复运行。数控机床电气控制系统的发展在未来的发展道路中将不断走向开放式的发展形式,由于其可靠性和低成本等一系列的优点,将会促使更多的数控系统生产的商家逐步走向甲方是的发展形势。其中,数控机床电气控制系统在速度方面也将走向高速化的发展道路,精度方面也会得到一定的发展。另外,数控机床的电气控制系统还会向智能化方面进行转变。人工智能机在我国的研究和发展已经走向了一定的程度,其在计算机领域的发展也在不断深入,数控系统的智能化程度也将赶上时代的潮流,走向智能化的发展道路。 4结语 电气行业在我国国民经济发展中十分重要,电气行业涉及到的众多科技水平也是关系到电气行业发展的重要方面。我国在数控机床的生产和管理方面都已经达到了一定的水平,随着国家经济和技术的发展,数控机床已经走向了数字化和自动化的领域。数控机床电气控制系统对于整个数控机床的生产是至关重要的。笔者在文中主要讨论了数控机床电器控制系统的概论并提出了解决数控机床电气系统故障的方法,希望为促进数控机床的发展提供建议。 作者:张昊单位:纽威数控装备有限公司 控制系统论文:煤矿提升机PLC技术控制系统论文 1PLC操作保护系统的硬件配置 PLC是西门子公司的产品,现在在提升机操作保护系统中,应用得到最广泛的就是西门子公司的产品PLC,由于它的很多方面的性能都明显的优于传统的操作保护系统。下面是各个硬件模块的功能介绍: (1)电源模块:将220V的交流输入电压转换成24V的直流输出电压,以供其它模块使用。 (2)CPU模块:控制总线上模块与模块之间的数据传递,并执行用户输入的程序。 (3)32路输入模块:该输入模块一共有3块,它的作用是将PLC外部的信号转换成PLC内部的可进行处理的信号。 (4)16路输出模块:该输出模块一共有2块,它的作用是将PLC内部可处理的信号转换成能够控制提升机系统的外部信号,来控制提升机系统进行工作。 (5)转换模块:此模块分为两类模块:一类是是A/D模数,它的作用是将连续信号转换成数字信号,便于PLC系统进行识别和处理;另一类是D/A模块,它的作用与A/D模块的作用恰恰相反,它是将PLC内部可处理的数字信号转换成连续信号。 (6)通信模块:它的作用是:确保各模块与各模块之间的通道流畅,再就是确保模块与上位机之间的通道流畅,保证信号从各模块传送给上位机时,可以使上位机做出相应的响应。 (7)计数模块:该模块主要有2块,这两块计数模块的作用都是计数,两块模块分别是对主滚动筒上的和导向轮上的编码器进行计数。 2PLC操作保护系统的软件设计 PLC是西门子公司的产品,它不需要用户自主进行编程,能够好好地满足用户的需要,下面是它的软件模块,软件模块的主要作用就是存放程序,它的软件模块有下列几种: (1)组织模块(OB):它的作用是保证接口通道流畅,保证CPU操作系统和用户程序之间的通道流畅。对用户程序的循环处理工作主要是由OB1模块来完成的,剩余的OB模块用来对特定事件做出响应和中断。 (2)功能模块(FB):它是可多次调用的逻辑功能模块,它在执行时必须带有即时数据模块,并且每次用户程序对FB进行调用时可提供新的参数。 (3)功能模块(FC):它也是可多次调用的逻辑功能模块,但是它在执行时不需要带有即时数据模块,这也是它与FB模块的最大区别,并且每次用户程序对FC进行调用时可提供新的参数。 (4)数据模块(DB):数据模块用来存放各种不同类型的数据,它在PLC存储器开辟另一个存储区。 根据用户的要求和本身系统的结构要求,用户程序可以自行选择软件模块的构成形式,其中软件模块有以下几种,各个软件模块的功能和作用如下。FC0、FC1两个软件模块的作用是用来进行计数,主要是用来计算计数模块中的脉冲个数;DB1和DB2两个软件模块的作用是存放FC0、FC1两个软件模块计算出的计数模块的脉冲个数,以此来实现计数模块将数据和信号流畅而准确的传送到CPU模块之中;FC91软件模块的作用是用来处理输入到PLC中的模拟量,模拟量有:电机电压和电流、电机转速、轴承压力、提升速度和载荷等;FC93软件模块的作用是制动,主要是对电气施闸类故障进行制动处理;FC114软件模块的作用是用来处理PLC内部信号,并产生控制信号,像回路的安全和保障、故障的报警和液压器件的制动等等;FC5软件模块的作用是进行逻辑运算和闭锁,主要是对输入到PLC内部的信号进行运算并产生控制指令来控制提升系统的各个部分;FC92软件模块的作用是处理施闸类故障,这类故障主要是立即施闸类故障;FC94软件模块的作用也是对施闸类故障进行处理,这类施闸类故障主要是提升终了施闸类故障;FC95软件模块的作用是处理报警类故障,当报警系统出现故障时,主要是由该模块进行处理;PLC的启动组织模块是OB100软件模块,在系统启动后该组织模块只可运行一次,以后的循环程序就不会再运行了,在该组织模块中有关参数和程序可随着用户的需要进行更改;OB1软件模块是用户程序主要组成部分,用来存放用户主程序,它也是组织模块中唯一可以循环运行的软件模块,在FC功能模块中编制成的可以实现特定功能和作用的程序可以在OB1软件模块中进行循环调用,采用这样的程序设计可以使我们的程序设计更加简单,调试更加方便;OB35软件模块是组织模块中唯一可以实现定时中断的组织模块,采用M/T法可以计算出提升机的提升速度。n=(60M1f)(/ZM2)式中:n为电机的转速;Z是旋转编码器每转一圈时所输出的脉冲的个数;M1为计数器M1所记的脉冲个数;M2为计数器M2所记的脉冲个数;f为脉冲频率(高频时钟脉冲)。 3结束语 煤矿提升机作为矿山设备中的重要一员,近些年来煤矿提升机操作保护系统主要是由PLC组成,而且具有以下优点。用同一台PLC就可以控制不同的机器进行工作,用户只需改变软件模块中的程序就能满足用同一台PLC进行控制不同机器的要求,大大节省了人力和物力,所以,它具有较好的通用性和经济性。PLC具有较强的逻辑运算能力和数字运算能力;所以它的功能还是比较强大的,此外,PLC能够实现自我诊断功能,当出现错误时,它会自行检出错误和故障,并作出相应的行为。由于PLC的开关动作主要是通过半导体电路来完成的,它的技术中还采用了微电子技术;因此,它的可靠性很高。PLC中采取了屏蔽、滤波、隔离等抗干扰措施,能适应恶劣的工作环境;所以,它的抗干扰能力比较强。 作者:杨勇单位:吉林电子信息职业技术学院 控制系统论文:食品行业培养箱控制系统论文 1半导体培养箱的控制系统基本原理 培养箱温度、湿度的调节是通过控制系统实现的。培养箱温度调节是由箱体内置的温度传感器,采集数据,传至温度控制器调节,通过调节通过半导体制冷器电流量或者接通空气加热单元即半导体制冷器的热端面来实现增加箱体内温度或降低温度,来达到所需要的控制温度;湿度的调节是由箱体内置的湿度传感器,采集数据,传至湿度控制器调节,从而通过调节半导体制冷器的电流量,使其与空气接触面的温度降低,即半导体制冷表面(冷端面)的温度低于空气露点温度的来实现对箱体内空气的去湿作用,或者接通超声波加湿器来实现加湿作用,以达到控制所需要的湿度。 2培养箱的控制系统设计与分析 要保证培养箱功能的实现,及设备的节能运行,必须精确协调热湿处理系统、空气循环系统的运行工作,需要设计完善的自动控制系统和准确的控制策略。 2.1控制方案 2.1.1热湿处理设备控制要求制冷系统:采用半导体制冷装置,可以制冷降温,且改变箱内的的相对湿度。如果冷端表面温度过低,低于露点温度时会除湿,不需要除湿时可通过调整循环风量和启停周期等措施避免。加热系统:采用半导体制热装置,可以加热升温,可以使箱内的相对湿度降低,但不改变空气的绝对湿度d。除湿系统:采用半导体制冷装置,与制冷系统联合工作使冷端表面温度低于露点温度进行除湿。加湿系统:采用超声波加湿器,增加绝对湿度d,使箱内的含湿量d和相对湿度φ都增加。 2.1.2控制策略温湿度控制即将空气的状态控制在一定的范围之t±t、φ±φ或d±d,控制精度即范围的大小,根据测得的干球温度和湿球温度,确定初始状态。换算出空气的含湿量d,含湿量d能反映空气湿空气的绝对湿度。将启动时箱内的温度、绝对湿度与要求的设定状态进行计算比较,确定进行制冷,加热、加湿、除湿等设备的运行,将空气的状态参数调控到所需的范围之内。 (1)温度控制根据加热、制冷系统工作特性,并充分发挥计算机处理数字量的优势,采用占空比的信号输出,根据当前实测值tc与设定值ts之差tc-ts进行如下方案调节:a.当tc-ts>2、全负荷制冷运行-2≤tc-ts≤2时:PI调节运行,并根据进入该区间前的运行方式进行制冷运行或加热运行:如是在tc-ts>1区间进入的,则保持制冷运行,采取PI调节制冷负荷大小。如是在-1≤tc-ts区间进入的,则保持加热运行,采取PI调节制加热荷大小。b.当tc-ts -2时、全负荷加热运行由于恒温恒湿箱的外扰较小,且被控参数不会突变,为保证参数的稳定性采用PI调节算法,控制器采用时间比例的占空比信号输出,控制固态继电器的通断,精确控制加热制冷系统运行,实现温度的准确控制。 (2)湿度控制度量空气中含水蒸汽量的参数有含湿量d、相对湿度准、湿球温度ts、露点温度tL,几个参数中只有含湿量d表示水蒸汽含量的绝对值,其余都是相对量。因此将含湿量d作为湿度的控制参数,更为合理。在湿空气的诸多参数中,压力和温度是易测的,而含湿量不易直接测量,只能通过相对湿度或湿球温度的测量间接得到含湿量。由于测量相对湿度的传感器不确定性较大,稳定性差,不适合用于对温、湿度要求很高的恒温恒湿箱,且价格高。而干、湿球温度测量相对湿度,是传统的的方法,简单可靠。因此,我们采用湿球温度作为测量参数,即湿度的控制参数。 3整机自动控制系统实验 将制冷、加热、除湿、加湿系统都接到自动控制系统中,自动控制制冷、加热、加湿、除湿系统的运行,进行温度和湿度参数的控制实验。 4结束语 结果表明,本培养箱具有较宽的温湿度调控适应性,温湿度参数达到了设计要求。验证了整机的工作性能及控制系统控制效果可行。本实验提出的用绝对湿度代替相对湿度,将温度、绝对湿度与要求的设定状态进行计算比较,确定热湿处理设备的运行,将空气的状态参数调控到所需的范围之内是可行的。 作者:田茹单位:包头轻工职业技术学院
引言 随着我国社会经济的快速发展,生态环境问题愈来愈严重,因而使用先进技术提高环境监测准确性,整治和保护环境势在必行。目前,通讯技术正快速发展,如5G互联网技术、WiFi、GPRS、ZigBee、LoRa、NB-IoT等,在其中NB-IoT相比于其他专业性具有耗能低、成本费用低、遮盖广和连接点半等特点。文中设立了一种基于NB-IoT的生活环境监测系统,该网站以STM32F103RBT6单片机设计为微控制器,应用多种多样感应器来精准测量空气温度环境湿度、PM2.5和CO等主要参数,运用BC26控制器将收集的数据保存到云管理平台,用户可根据网页页面及时查看环境监测数据,并设计出对应的治理方案。 1环境物联网的关键技术 本研究设计的一种环境物联网监测系统主要针对大气污染监测工作,其整体结构包含包括应用层,网络层及感知层。图1为结构示意图。应用层做为自然环境物联网的终端用户,能够提供更好的人机交互,并且通过监控系统的服务器手机软件解决、剖析、表明和储存从感知层收集的数据信息[1],从而使得用户可对大气污染有更加清楚、更加直观地掌握。网络层主要是对数据的传送,包含短距离传送和长离传输两大类。短距离传送通常采用ZigBee、WiFi、手机蓝牙等新技术,大气环境监测里的短距离传送最优方案为ZigBeewifi网络传送;长距传送时,选用4G互联网开展,是因为4G互联网具备大空间、高速传输的特征。感知层关键应用ZigBee传感器网络互联网来搜集环境空气数据信息等主要参数[2]。ZigBee传感器网络互联网由监管区域范围一组功耗低、降低成本传感器节点而构成,其具有数据收集、文件存储、数据处理方法、数据信息接收作用[8-9],并实现监控区域内环境空气数据收集整理以及有效的展示[3]。 2基于物联网的环境监测系统设计 2.1整体设计方案 基于物联网的环境监控系统由传感器节点、汇聚节点、网关节点和云端接点组成,拓扑结构见图2。传感器节点主要选择环境温度、湿度、光照强度、大气压等数据作为环境监控系统的主要收集数据,并且通过LoRa模块发送至汇聚节点;汇聚节点根据LoRa无线通信网络开展互联网内数据的收集整理与分享;网关节点选用LoRa与NB-IoT无线接收模块联合设计,根据LoRa模块搜集互联网内数据信息,根据NB-IoT控制模块将收集到的物联网技术环境数据发送至云端,云端接收到数据信息之后进行数据储存和显示,当数据信息超出阀值时,用邮件、短消息等方式提示报警。运用两种通讯方式形成混和组网方案,既发挥出LoRa成本低、功耗低、长距离通讯的优点,也能够通过利用NB-IoT填补LoRa不能通过运营商网络向云端传送数据的缺陷[4]。 2.2硬件设计 硬件系统主要由控制器最小耗能电路系统,温湿度采集电路、PM2.5、CO数据采集电路,声光报警电路,电源电路和NB-IoT模块组成,其硬件系统架构见图3[5]。2.2.1最小系统设计STM32最小耗能系统电路由微处理器、复位电路、晶振电路和电源电路组成,见图4。微控制处理器选用STM32F103RBT6,该处理芯片具有丰富的外接设备网络资源,包括通用USART、I2C、SPI、CAN和USB等接口,工作标准电压为2.0~3.6V,工作温度范围-40~105℃,是一款性能卓越、功耗低的单片机。该硬件系统应用采用USB供电,且供电电压为5V,而单片机设计工作标准电压为3.3V,所以需要经过AMS1117-3.3降压[6]。2.2.2温湿度采集、PM2.5和CO采集模块设计目前市面上湿度传感器品种繁多,本研究设计的主要是选用DHT11型湿度传感器。该湿度传感器是一款功能损耗低、带审校功能性的温度湿度复合性感应器,该感应器内部结构包含一个电阻式感湿电子器件和一个NTC测温元件,可确保测量数据的稳定和长期稳定性。该控制板应用CAN总线通讯,因此,与单片机设计通信只需再加上4.7kΩ匹配电阻就可以,温度湿度收集电源电路见图5[7]。此外,现在市面上用于检测空气中PM2.5感应器通常是红外感应型激光器型,该平台选用一款光电子器件细颗粒物检测传感器GP2Y1014AU。该传感器检测的颗粒物最少直径为0.8μm,导出模拟电压和所测的物质浓度值正相关,其电源电路见图6。本系统选择MQ-9传感器来精确测量CO浓度值,这款感应器对CO检测灵敏度比较高,坚固耐用,成本费用低,电路原理较简易。 2.3无线通信模块 LoRa通讯技术选用CSS无线通信调制技术,既能够完成远程传输,还能降低接收器的复杂度,有效的对抗多普勒效应和多径衰落。与传统式FSK技术相比,LoRa调制解调器在牺牲一定数据传输速率的情形下,显著提升了接收器的灵敏度。本次所选用的SX1280控制模块具有较高的同信道抑制能力,发射功耗为12dBm,LoRa调配模式中接收机灵敏度最多可达到-132dBm[8]。此外,SX1280还有着极低功耗,在休眠状态模式下电流量耗费仅8μA,接收模式中电流量耗费仅20mA,推送模式中电流量耗费仅46mA。NB-IoT是一种面向低传输速率的多源物联网通讯技术,该技术覆盖面积广、敏感性低,适用传输距离远且低功耗要求较高的情景,如无线智能抄表等服务。NB-IoT能根据现有蜂窝网络来进行设计,可凭借运营商网络将传输数据传输至云端。与传统式GPRS网络相比,NB-IoT链接有着更远的传输距离,更低的功耗。本次采用的WH-NB75-B5控制模块推送电流量约336mA,接受电流量约40mA,PSM省电模式电流量约6mA。 2.4报警电路设计 本系统硬件部分设置了声光报警器控制模块,该组件由三极管、声控开关和发光二极管构成,当某个因素不符合城市空气质量标准时,系统会传出声光报警提示,工作人员应采取相应措施。声光报警器电源电路见图8。 2.5软件设计 2.5.1传感器节点的软件开发 传感器节点具有数据收集和实时传输数据等功能。当终端节点接入到网络时,最开始进入睡眠模式,系统根据睡眠质量记时器来设置初始计数值,当记数器的计数值相当于初始计数值时,造成中断数据信号以唤起该节点。节点唤起后,开展数据收集和传输。随后,该节点再度进入睡眠模式以达到节能降耗效果。路由节点除收集信息外还担负互联网技术无线路由桥接的功效,因此该平台无法使用睡眠模式。连接路由器点加上至互联网后,务必每日进行两项工作目标:一是探寻子节点并将其导到网络里,明确“父子关系”,之后将子节点数据转发到互联网;二是搜集本身源数据,并把数据转发到上级领导路由节点或协调器。 2.5.2网关节点的软件开发 网关节点是传感器网络的核心,主要包括ZigBee无线网络接口模块,主控制器控制模块和4G网络接口。网关节点上电后,协调器产生ZigBee网络,实时进行数据处理,图9为网关节点的工作流程。首先,通过主动扫描确定网络协调器,发送要求指令,并设定扫描限期。假如在这段时间未检测到信号,则可将这一链接点作为互联网协调器设置ZigBee网络。其次,扫描仪从可用的安全通道中选择最佳安全通道作为ZigBee网络通道。最后,协调器明确唯一的网络标识并实现ZigBee网络复位。协调器承担网络运行期间的监控与维护工作,识别出服务器接收的数据信息后,对数据种类进行核对并把其分享至对应的连接点,同时把每个连接点上传的数据帧传输至IP地址,然后发给监控系统的主机服务器。监控系统中心储存处理后,显示通过终端设备接收到的各种数据信息。 2.5.3云端节点设计 云端连接点采用云平台设计方案,可实现数据储存、显示与报警功能,便于查看现阶段的信息数据及历史时间数据。警报推送功能设置在警报标识后,若数据信息超过规定阀值,就可利用电子邮件、短消息等形式推送报警信息。 2.5.4监控中心组网设计 监控软件根据VC编程实现,包含登陆界面、数据信息监控和数据储存。其能通过4G通讯模块实现网络服务器和手机客户端的数据传输和资料显示,并把获得的数据储存在后台的Excel表格中,这样可以方便员工对数据记录进行处理分析。监控APP基于TCP协议搭建,在通信过程中,网络服务器必须指定IP地址和服务器端口才可以与手机客户端建立通讯,手机客户端只需浏览访问互联网并获得云服务器IP地址及其服务器端口参数,就可以实现相关系统的数据传输,监测中心通信。 3系统测试 3.1组网测试 组网系统检测是测试系统各部件功能的实现状况。测试中,应用2个传感器节点、2个汇聚节点、1个网关节点进行系统的功能测试。检测时间为2021年5月7日星期四00:00-24:00,天气为晴转阴。云端平台获得了2个传感器器节点环境温度、环境湿度、光照强度、大气压强的相关测试数据。如图11所示,2个连接点所测定的环境监控系统数据趋势相同,但是由于两连接点处于不同的检测部位,环境温度、相对湿度及阳光照度有微小差别。大气压强数据信息没有出现明显变化,且因为两连接点数据信息一致,图上仅展示出一条曲线图。根据物联网云平台解决方案,可以通过智能移动设备、计算机系统开展实时动态查询,以Andorid设备为例,用户可以通过APP查询实时动态。由于检测系统在规划之前就已经充分考虑可扩展性,中后期可在系统软件中加入多个终端设备数据收集连接点。通过试验,可得到被测量点的PM2.5浓度值、温度、环境湿度状况趋势图(周期时间为30天),其数据测试见图12。 3.2通信距离测试 通信距离测试是检测连接点在复杂条件下的合理通信距离,该性能是评价整个系统信号覆盖能力的指标。检测地址设置在道路的辅路上,两边设置密集的绿植,从而模拟野外情况。检测传输速度为1Kb/s,发送功能损耗为12dBm,无线天线类型是2.4GHz无线天线。每一组数据检测3次,每一次推送100个18B数据包文件,网络丢包率取3次均值进行测算,测试数据见表1。LoRa连接点在1Kb/s传输速度下以低于3%的丢包率完成800m通讯距离的复杂自然环境通信测试。 3.3功耗测试 根据LoRaMACClassC协议设计系统协议,该协议中LoRa控制模块在工作模式中未传输数据时均处在接收状态。实验操作中,应用3.3V电源供电,对各个模式中开关电源端电流量消耗模式进行测试。测出系统功耗在低功耗模式下,电流量耗费为0.842mA,接收模式中电流量消耗为47.4mA,推送模式中电流量耗费为47mA。 4结论 本研究应用LoRa与NB-IoT两种低功耗物联网通信技术设计了一套基于物联网的环保监测系统。该系统可以对检测区域环境监控信息进行数据采集,再依托LoRa与NB-IoT混和网络将数据发送到云端,并能对超出阀值的数据信息报警。为验证结果,对所测量点30天内的PM2.5浓度值、环境温度、环境湿度数据信息绘制曲线图,并与标准的PM2.5细颗粒物浓度值、环境温度、环境湿度检测仪数据信息对比,结果显示,该系统与传统方案相比部署更方便,成本更低廉,采用无线通信方式监测范围更大,可视化界面更直观,因此值得推广与应用。 参考文献 [1]刘皎,曹荣荣,张林,等.大气环境物联网监测系统设计[J].自动化技术与应用,2020,39(8):70-73. [2]肖婷,崔忠伟,赵勇,等.基于物联网的茶场生态环境监测系统设计[J].物联网技术,2020,10(3):31-32. [3]张安然.基于新能源和物联网的校园生态环境监测系统设计[D].北京:华北电力大学(北京),2021. [4]马子恒,肖玉芝.基于物联网的生态环境监测系统数据传输方案的设计与实现[C]//.宽带中国战略与创新学术研讨会(30)论文集,2012:242-248. [5]许晨.基于物联网的环境监测系统设计与实现[J].通化师范学院学报,2018,39(6):5-9. [6]郭庆源.基于物联网的大气环境监测系统的设计与实现[D].成都:电子科技大学,2019. [7]周茜,王艳敏,单承刚.环境监测系统物联网网关的设计与实现[J].电脑知识与技术,2016,12(3):284-285. [8]徐思燕.基于窄带物联网的城市环境监测系统设计[J].物联网技术,2021,11(4):31-33. [9]韩立园.基于物联网的城市环境监测系统设计[D].长春:长春理工大学,2019. 作者:邹文虎 单位:江西省景德镇生态环境监测中心
机电技术应用论文:应用专业发展机电技术论文 1.推进校企深度合作,实施工学结合的人才培养模式 借鉴德国“双元制”培养模式,依据学校目前的实训实习条件和教师队伍构成,结合全国职业院校技能大赛的指导思想,进一步完善校企合作运行机制,完善灵活的工学交替教学过程,深入探索工学结合的人才培养模式。学校首先要根据企业的用人需求,制订有效的职业能力培养方案。具体实施时可让教师走进企业开展深入调研,了解企业生产过程中的技术、工艺,研究生产岗位对技术能力的要求;也可把行业专家和企业的工程师、技术员请进学校,对学校的课程设置和具体内容提出建议和指导。在充分调研的基础上制订新的课程标准,改进教学计划,确定课程内容。在教学实施方面,要充分利用企业的资源组织实境教学,让学生参与企业产品制造,有效培养学生的职业能力。 2.改革课程体系,构建精品课程,建设专业教学资源库 在校企合作的基础之上,学校应根据专业培养目标进行课程体系改革;同时整合教学内容,建立优秀专业课精品课程,形成较为完善的教学方案,同时做好专业教学资源库建设。①课程体系改革。在进行课程体系改革的过程中,要注重培养学生的动手能力,同时也要注重职业道德、综合素质、实践能力的培养,建立必要的文化知识和专业实践能力相结合、理论与实践相融合、教学内容与岗位需求相适应的课程体系。具体可借鉴德国机电一体化技术工人的培养目标,同时结合全国技能大赛“机电一体化设备组装与调试”项目规程及指导方向,以本专业面向的装备制造企业的典型工作任务、工作过程为导向,整合企业生产过程中的典型工作任务,把企业岗位能力模块化,建立专业模块课程体系;并且对典型工作岗位的作业流程所包含的知识、技能和态度进行分解,引入现场实际工作任务,选择适当的项目或任务,构建工作任务导向课程。②精品课程建设。要以专业优秀能力的要求为依据,构建精品课程体系;以职业能力为主线,以职业活动课程为主体,以职业岗位能力和“双证书”为基础,构建精品课程内容;采用“做、学、教一体化”的教学方法进行教学。在课程建设的过程中,首先制订课程标准,然后选定其中重要技能的课程作为精品课程建设项目进行开发和建设,并通过项目建设,形成一套精品课程及教材,其中包括教学内容、教学策略、教学环境、教学方法、教学评价等内容。机电技术应用专业应重点对以下三门课程进行改革探索,以打造精品课程。一是“液压与气动技术”。要充分利用实训室资源开展“理实一体化教学”,以若干课题、任务为引导,使学生能够正确选择气动液压元件、正确安装和调试维护液压气动装置。课程结束后,以任务书的形式对学生进行考核。二是“电气安装与维修技术”。以工作任务为载体,实施“做、学、教一体化”的项目教学。教学以实训为主,突出电气设备的维修能力培养。设计任务时以项目为单元,所设任务应从简单到复杂,理论和实践交替进行。课程的考核注重工作过程,以任务书方式逐个学生逐个项目进行。三是“机电一体化设备组装与调试技术”。从机电技术应用所需的控制电路出发,把机电技术专业的优秀技能集中于设备装配和调试之中,使学生通过该模块的实训,掌握机械装配技术、气动技术、变频技术、电气安装技术、人机对话触摸屏应用技术、信息检测及传感技术等,使学生具备相应的专业能力。③充分利用信息化教学手段,做好专业教学资源库建设。在开发建设精品课程的基础上,整合教学资源,完善教学课件,研发仿真实训教学软件。如利用多媒体信息技术建设电工技术、传感器技术、电气安装技术、变频技术、液压气动技术、机械基础等多门专业课程的教学资源库网络共享平台,为学生的技能水平提升和职业能力考核提供自主学习平台。 3.进一步加强师资队伍建设 通过师资队伍建设,促进教师的自我发展,进而提高工作积极性和主动性。而专业带头人和骨干教师的培养是师资队伍建设的重要内容之一。①培养专业带头人、骨干教师。选拔一名素质好、进取心强、专业水平高、教学能力强的教师作为专业带头人培养对象,通过重点培养,使其具有把握机电技术应用专业发展方向的能力,能提出本专业的中长期发展思路,在校企合作、专业建设中能够起到科学引领作用。同时,选拔多名有一定实践经验、有较强教学能力的教师,通过企业实践、外出学习、担任技能大赛指导教师、教学研究等方式,培养骨干教师,使他们能够胜任本专业骨干教师岗位工作职责,在教学中起到示范和表率作用。②加强“双师型”师资队伍建设。在培养专业带头人、骨干教师之余,要进一步扩大专业教师的“双师”素质培训,如分批选派教师下企业实践锻炼,及时了解企业人才需求情况、掌握企业技术规范和技术能力、积累实践工作经验、强化专业规范意识;同时鼓励教师参加课程体系改革、精品课程建设、理实一体化教学项目等,以提高业务水平。通过以上种种举措,使本专业教师既具备较高的理论教学能力,又具有相应的实践教学能力,具备基于工作过程实施教学的能力,成为真正的“双师型”教师。③做好兼职教师队伍建设。在全面提高校内专业教师素质的同时,邀请企业专家更深入地参与专业课程和实训基地建设,加强教师与企业专家交流与合作;同时聘请行业专家、企业工程技术人员和社会上的能工巧匠,承担专业课程教学或各类实训指导任务,以弥补学校实训指导教师的不足,促进专业实践课教学。 4.完善学习评价体系 在同“德中机电”合作期间,我校尝试和探索了“过程性评价”的学习评价体系。这种评价模式对机电技术应用专业的大多课程都非常适合,有利于促进学生职业能力的培养和形成。这种评价体系在今后的教学改革中还要不断完善和加强,最终形成本专业“过程性评价”与“终结性评价”相结合的学习评价体系。其中包括:①模块课程的学习评价标准。该评价标准要求对学生的技能水平、工作态度、合作精神、沟通能力等进行综合评价。②学生校外实习考核标准。该考核标准要借鉴企业对员工的考核、奖惩、晋升的制度,引入生产经营的管理理念,让企业参与评价。③专业课程的终结性考核试题库。利用该试题库对学生的专业课程知识进行标准化考核。综上所述,要使机电技术应用专业得到持续发展和壮大,首要任务是深化校企合作,依据专业培养目标和职业岗位要求,以职业活动为主线,有效实施“工学结合、校企合作、顶岗实习”的人才培养模式,这样才能大力推进“做中教、做中学”的教学方式,从而突破传统学科型技能人才的培养模式。与此同时,还要通过课程体系改革和精品课程建设,通过提升师资队伍的整体实力和完善教学质量评价体系,使专业教师的教学水平以及人才培养质量得到稳步提升。 作者:李峡 单位:河南信息工程学校 机电技术应用论文:应用专业理论教学机电技术论文 1及时更新理论教学内容 职业学校机电技术应用专业应当结合社会的实际发展需求,及时更新理论教学内容,使学生学习和掌握最新的专业理论知识,提高学生专业技能。在具体实践中,职校可采取“请进来”与“走出来”的方式推动理论教学改革。对于“请进来”而言,职校可聘请一些在大型机械企业或相关专业协会的工程师、技师,到本校进行授课,向学生传授最新的理论知识,通过将专业教学内容与自身实践经验相结合,激发学生的学习兴趣。对于“走出去”而言,职校应当选派专业课教师去相关企业进行学习和实践,使专业课教师掌握先进的生产技术,及时收集机电技术应用专业的新信息,并将这些新知识和新信息传授给学生,拓展学生的知识面。 2构建理实一体化教学模式 以“机床故障检测与维修”专业课程为例,教师可采取项目教学法、现场教学法、仿真教学法、案例教学法等多种教学方法,使教、学、做融为一体,让学生在学中做、做中学,构建理实一体化教学模式,积极推动理论教学改革。教师可根据专业课程的特点,将其划分为四个项目及若干个任务,具体如下:项目一:机床的管理与维护。主要任务为车间的6S管理与机床的检查、机床精度测量与验收;项目二:机床机械部件的调整与维修。主要任务为进给部件的调整与维修、主轴部件的调整与维修、重要辅助部件的调整与维修;项目三:机床典型故障的诊断与维修。主要任务为螺纹车削误差故障维修、机床润滑系统故障维修、轴类零件加工误差故障维修、机械手换刀故障维修、辅助装置故障维修等;项目四:数控机床故障诊断与维修。主要任务为数控机床方式选择功能的故障维修、通信功能故障维修、冷却功能故障维修、进给倍率功能故障维修等。通过进行基于工作过程的实战训练,既能够使学生在实际操作中掌握机床故障检测与维修的相关理论知识,又能够使学生具备拆装调整机床机械部件与诊断排除机床机械故障的技能,提高学生运用理论知识解决实际问题的能力。 3运用多样化的教学手段 在机电技术应用专业的理论教学中,教师必须转变传统的填鸭式教学方式,灵活运用多媒体教学手段,将专业课程中涉及到的原理图、零件图、装配图、程序图、电路图等内容制作成多媒体课件,以供课堂教学使用。通过运用多媒体教学手段,可以有效弥补传统教学手段的不足,节省课堂板书时间,使枯燥、抽象的理论知识易于理解和记忆,从而提高学生对专业课程理论知识的学习效率。同时,职校还可以利用网络信息技术,将专业课程的相关教学资料上传到校内网络平台上,使学生能够利用课下时间复习和巩固已学的理论知识,拓宽学生的学习渠道。 4结束语 总之,机电技术应用专业是我国职业学校的基础专业之一,其专业课程教学效果直接关系到本专业技能型人才培养目标的实现。随着社会经济发展对机电技术应用专业人才的需求不断增加,职校必须立足于自身办学特色,优化专业课程体系,改革传统的理论教学模式,积极推行理实一体化教学,从而促使学生夯实理论知识基础,不断提高专业技能和专业素质。 作者:王久华 单位:湖南机电职业技术学院 机电技术应用论文:煤矿机电化技术应用实践论文 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 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。 一、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。 二、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。 机电技术应用论文:机电一体化技术应用研究论文 摘要:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。文章简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。 关键词:机械工业;机电一体化;数控;模块化 现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 一、机电一体化的优秀技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手。 (一)机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。 (二)传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。 (三)信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。 (四)驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。 (五)接口技术 为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。 (六)软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,要逐步推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用领域 (一)数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40年的发展,在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具体表现在: 1、总线式、模块化、紧凑型的结构,即采用多CPU、多主总线的体系结构。 2、开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益。 3、WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。 4、大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加强了CNC系统的控制功能。 5、能实现多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。 6、系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。 7、以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 (二)计算机集成制造系统(CIMS) CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化,各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。 (三)柔性制造系统(FMS) 柔性制造系统是计算机化的制造系统,主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。 (四)工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能根据示教进行重复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性;第2代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,通过计算机处理、分析,做出一定的判断,对动作进行反馈控制,表现出低级智能,已开始走向实用化;第3代机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系密切。 三、机电一体化技术的发展前景 纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向,机电一体化将朝着以下几个方向发展。 (一)智能化 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一,也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年,处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。 (二)系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意的剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强,一般除RS232等常用通信方式外,实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,使其向着生物系统化方向发展。 (三)微型化 微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术,是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3,并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 (四)模块化 模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,是一项重要而艰巨的工程。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、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。 (五)网络化 网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多,面向网络的方式也不同。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。 (六)绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少,生态环境受到严重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小,资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。 综上所述,机电一体化是众多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革,使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。 机电技术应用论文:机电一体化技术应用论文 【论文关键词】:机械工业机电一体化数控模块化 【论文摘要】:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。本文简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。 现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 一、机电一体化的优秀技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手: (一)机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。 (二)传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。 (三)信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。 (四)驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。 (五)接口技术 为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。 (六)软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,要逐步推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用领域 (一)数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40年的发展,在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具体表现在: 1、总线式、模块化、紧凑型的结构,即采用多CPU、多主总线的体系结构。 2、开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益。 3、WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。 4、大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加强了CNC系统的控制功能。 5、能实现多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。 6、系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。 7、以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 (二)计算机集成制造系统(CIMS) CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化,各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。 (三)柔性制造系统(FMS) 柔性制造系统是计算机化的制造系统,主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。 (四)工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能根据示教进行重复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性;第2代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,通过计算机处理、分析,做出一定的判断,对动作进行反馈控制,表现出低级智能,已开始走向实用化;第3代机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系密切。 三、机电一体化技术的发展前景 纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向,机电一体化将朝着以下几个方向发展: (一)智能化 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一,也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年,处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。 (二)系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意的剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强,一般除RS232等常用通信方式外,实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,使其向着生物系统化方向发展。 (三)微型化 微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术,是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3,并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 (四)模块化 模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,是一项重要而艰巨的工程。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、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。 (五)网络化 网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多,面向网络的方式也不同。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。 (六)绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少,生态环境受到严重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小,资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。 综上所述,机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革,使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。 机电技术应用论文:机电一体化技术的应用及其发展趋势 【论文关键词】:机械工业 机电一体化 数控 模块化 【论文摘要】:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。本文简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。 现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 一、机电一体化的优秀技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手: (一) 机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。 (二) 传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。 (三) 信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。 (四) 驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。 (五) 接口技术 为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。 (六) 软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,要逐步推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用领域 (一) 数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40年的发展,在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具体表现在: 1、 总线式、模块化、紧凑型的结构,即采用多CPU、多主总线的体系结构。 2、 开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益。 3、 WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。 4、 大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加强了CNC系统的控制功能。 5、 能实现多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。 6、 系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。 7、 以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 (二) 计算机集成制造系统(CIMS) CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化,各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。 (三) 柔性制造系统(FMS) 柔性制造系统是计算机化的制造系统,主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。 (四) 工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能根据示教进行重复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性;第2代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,通过计算机处理、分析,做出一定的判断,对动作进行反馈控制,表现出低级智能,已开始走向实用化;第3代机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系密切。 三、机电一体化技术的发展前景 纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向,机电一体化将朝着以下几个方向发展: (一) 智能化 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一,也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年,处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。 (二) 系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意的剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强,一般除RS232等常用通信方式外,实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,使其向着生物系统化方向发展。 (三) 微型化 微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术,是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3,并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 (四) 模块化 模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,是一项重要而艰巨的工程。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、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。 (五) 网络化 网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多,面向网络的方式也不同。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。 (六) 绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少,生态环境受到严重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小,资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。 综上所述,机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革,使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。 机电技术应用论文:基于 Web3D技术的机电产品虚拟设计及其应用 论文关键词 :Web3D技术 机电产品 Cult3D技术 汽车 虚拟现实 论文摘要:主要介绍 了 Web技术和 3D技 术相结合的产物一Web3D技 术的基本概念、特点及实现技术.并以实例的方式详细阐述了web3D技术之一的 Cult3D技术 .在机 电产品虚拟设计 中的工作流程,从而可以有效地提高机电产品的信息传达效果,为新产品开发提供一种崭新的互动设计模式,最终提 高企业的竞争力。 0 引言 随着数字化设计技术 的发展 .人们已不再满足在网上浏览一些静态的、文本类 、二维的产品图片,而对那些具有动态的、三维可视化效果的产品需求越来越迫切。以计算机网络和计算机三维图形学为基础的Web3D技术以其特有的形象化展示功能、强大的交互性能和对现实世界的模拟功能在电子商务 、远程教育 、工程技术 、计算机辅助设计等领域已经获得 了广泛的应用。利用此技术设计的产品可以做到全方位展示 、色彩设计实时装配等 ,从而提高用户的参与性 。增强体验感。 1 Web3D技术概述 1.1 Web3D技术的基本概念 虚拟现实 VR (Virtual Reality)技术是一种逼真地模拟人在 自然环境中的视觉 、听觉、运动等行为的人机界面技术,Web3D技术是虚拟现实技术的一种实现形式 [21。Web3D还可以简单地被看成是 Web技术和 3D技术相结合的产物 。实际上也就是本机的 3D图形技术 向互联网的扩展.网络性、三维性和交互性是其显著的本质特征。它与本机的3D图形技术的主要差别在于:第一,实时渲染 :它是由渲染引擎进行实时渲染从而实时显示的;第二,具有无限的交互性:因为是实时渲染,这就为交互性提供了基础;第三,优化和压缩:由于网络带宽的限制 .文件必须经过优化和压缩以保证用户端快速下载。通过应用 Web3D技术 ,用户可以在 网上浏览以三维形式表现的物体 ,并对其进行交互性操作 以体验身临其境 的奇妙感受。 1.2 Web3D技术的实现手段 Web3D的实现技 术主要分成三大部分 .即建模技术、显示技术 、三维场景中的交互技术 [31。建模技术是虚拟现实技术的基础。把建立 的三维模型描述转换成人们所见到的图像,就是所谓的显示技术。三维复杂模型的实时建模与动态显示技术可以分为两类 :一是基于几何模型的实时建模与动态显示 :二是基于图像的实时建模与动态显示 。交互技术是 Web3D的关键技术 ,交互功能的强弱 由 Web3D软件本身决定 。但用户可以通过适当的编程来弥补软件的某些不足。 在众多的 Web3D软件系统中 。基 于 JAVA内核的Cult3D技术因其在交互性能、文件体积和画面质量等方面的优越性而得到用户 的普遍欢迎 ,现已广泛应用于众多电子商务网站的 3D机电产品展示中。 2 CuIl3D技术及其开发流程 Cuh3D是一种全新的 Web3D技术 .它有一纯 软件跨平 台的渲染引擎 ,主要包含 Cult3D Exporter plug—in、Cuh3D Designer和 Cuh3D Viewer plugin三大部分。 开发设计人员可 以使用 3D设计领域广泛使用的 3DSMAX或 MAYA来设计 产 品 3D模 型 .使 用 Cuh3D Exporterplug—in来转换设计模型 ,在 Cuh3D Designer中为模 型加入交互 、音效等其它效果 ,再无缝隙地嵌入到 HTML页面和其他应用程序中 [41。其开发流程如图1所示。用户 即可在网上实时观看 3D模型 ,还可通过 鼠标对其进行旋转 、放大或缩小等操作。 3 Cult3D‘技术在产品虚拟设计中的应用实例 3.1 创建汽车 Cult3D对象 为方便输 出,必须使 用一个 三维模 型制 作 软件f3DMAX或 MAYA1制作物体 的三维模型。制作前必须先下载插件 Cult 3D Exporter for 3DMAX或 Cult 3D Exporter for MAYA。只 有安 装好 输 出插 件 ,3DMAX或MAYA才可以将 3D模型输出成 Cult 3DDesign的 C3D格式。在制作模型的细节、真实度上多下点功夫,尽量用最少的面来做模型,以控制好模型的大小。太多的面不仅会加长网络传送的时间 ,更是对浏览者机器 的考验。最后输出成 C3D格式的 3D模型 。 3.2 对汽车 Cult3D对象进行交互设置 Cuh3D对象的交互设计就是在 Cuh3D Designer的事件地图窗 口中建立事件、动作和场景的相互关系,使浏览者触发某个事件或某个事件 自动做出相应的动作 ,并将可视化的过程和结果实时反馈给浏览者达到交互的目的。 汽车的时间地图如图2所示,它可以通过鼠标控制实现汽车任意角度的展示、车门的开关、车轮的转动和汽车尾气排放等。在Cult3D Designer中完成设计后,需将CulturalD对象导出为可的CO格式。在导出过程中还可对文件中的几何图形、声音等特征进行进一步压缩。 3.3 汽车Cult3D对象 可Cult3D对象的程序有多种,其中基于网络的应用较为广泛,用户可以通过网络或在本地机种用IE或Netscape浏览器查看。基于网络的需要编写想应得网页,在编写网页时,有两项主要工作: (1)在网页中编写语句嵌入Cult3D对象。IE浏览器是通过ActiveX组件来cult3d对象。IE使用 Object 的标签命令来在网页中嵌入ActiveX组件。 Netscape浏览器不支持 ActiveX控件 .需要另外设置外挂程序的语法 。Netscape浏览器使用 embed 的标签来嵌入 外挂组件 。另外 ,必须安装 Cuh3D Viewer插件,才能在浏览器网页时播放 Cult3D对象。对于 IE浏览器需要在 Object 这个标签内插入 codebase指定其下载网址.Netscape浏览器需要在 embed 标签内插入 type=“application/x--Cuh3D--object”语法说明外挂程序对象.pluginseape指定其下载网址。 (2)需要时 ,在 网页中编写语句触发 Cult3D对象的 自定义事件。Cult3D支持和网页相互交互。通过在网页中嵌入 Java语句,可以使浏览者在网页中点击按钮或进行选择时,触发 Cult3D对象 的 自定义事件实现同步展示,并同时把用户的选择保存在数据库中供网上调查、销售等电子商务模块使用。 4 结束语 虚拟现实技术作为一支崭新的综合性信息领域中的奇葩 ,体现出较高的人性化科技特色与风格。而将虚拟仿真技术同机电产品设计产业相结合 ,为设计师与企业厂商们提供了非常好的技术支持与解决方案.更为产品的推广营销创造了巨大的商业价值。无论是与传统影视媒体 、多媒 体软件 ,还是 与传统虚拟现实技术 比较 ,Web3D技术都表现出了在机电产品设计中的独特优势和潜力 。随着网络技术的高速发展必将有更新的 web3D技术出现,服务于设计 、服务于大众、服务于未来 。 机电技术应用论文:表面技术在机电和金结中应用展望 摘要:三峡工程是“千年大计、国运所系”的跨世纪工程。工程的质量、寿命、运行可靠性和检修维护费用,取决于多学科技术的发展水平。对表面工程技术在三峡工程机电设备和金属结构工程上的应用进行了全面的讨论和分析,对三峡工程机电设备、金属结构表面预处理、表面涂覆技术和产品提出了技术要求。 关键词:金属结构 机电设备 表面技术 1 引言 表面工程,是经过表面预处理后,通过表面涂覆、表面改性或多种表面技术复合处理,改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分和应力状态,以获得所需表面性能的系统工程。三峡工程通常被人们称为“土木”工程,但是大坝全长2309.47m中,实际上起挡水作用的溢洪闸门、电厂进水口闸门、船闸人字门和输泄水闸门占坝线全长的72%(1679m),实际上就好似一个“钢秩”工程。三峡工程作为一项水资源综合利用的工程,其机电设备和金属结构的总重量达50万t,其费用占工程总概算的1/3。 表面工程以多个学科交叉、综合、复合为特色,以应用多种表面技术及其复合表面技术为特点,是主导工业发展的关键技术之一。三峡工程是“千年大计”、“国运所系”的世纪性工程,一定要重视质量问题,把质量看成是三峡工程的生命。在国际招标的机电设备技术条件中,明确了应用表面加工技术、表面技术和复合表面技术的要求,以改善提高零部件材料表面性能,有效地提高设备运行可靠性,延长使用寿命和方便维护和修复。表面工程技术在三峡工程建设中得到广泛应用。 2 三峡工程应用表面技术的对象 三峡水利枢纽由挡水和泄水建筑物、发电建筑物和通航建筑物组成,大坝轴线全长2309.47m。泄水建筑物位于河床中部,设有表孔、深孔和导流底孔;电站厂房位于泄水建筑物左、右两侧,为坝后式厂房,共装设26台700MW水轮发电机组。通航建筑物布置在枢纽左岸,包括双线连续五级永久船闸、单线垂直升船机和施工期通航的临时船闸。 2.1 水轮发电机组和其它机电设备 三峡电站水轮发电机组及辅助机电设备总重量约达26万t。埋设在混凝土中的设备部件、常年受含沙水流冲刷的水轮机过流部件和常年暴露在空气中的机电设备表面都需要应用表面工程的基础理论,提出优质、高效、低耗的表面工艺技术,在设备和零部件的表面进行严格的处理以保证设备可靠运行。 2.2 水工闸门和金属结构 三峡工程的水工闸门埋设件、闸门本体、输水钢管及启闭机等金属结构总量约26万t。其中大坝及电站合计共有30种不同规格的闸门539扇,永久船闸有各类人字门、充泄水阀门等共89扇,两者共约7.3万t。其中工作环境最恶劣的是导流底孔和泄洪深孔的弧形工作门,最高工作水头达85m,流速达35m/s,并有局部开启的要求。 2.3 对外交通工程 三峡工区对外交通工程的金属结构表面防护,包括桥梁表面涂覆、装卸重件码头上的起重设备和金属结构的表面处理以及集装箱码头钢管桩和粉煤灰钢罐内表面的防腐等。 三峡工程对外交通金属结构工程包括大中桥梁34座,其中联系坝区两岸的西陵长江大桥1118.66m。 3 三峡工程应用表面技术的试验与实践 3.1 三峡机电设备和金属结构表面的工作环境 三峡机电设备和金属结构表面,根据其功能要求,分别暴露在在室内外大气和潮湿大气中,干湿交替环境。在静水工况、动水工况、高速含沙水流中和与混凝土结合的环境下工作运行。 (1)暴露在大气中工作的有:大坝顶部门式起重机及轨道、自动抓梁、厂房顶敞开式高压电气设备、高压出线塔、主厂房大门、电站尾水门式起重机及轨道以及部分闸门的局部外露部分。还有永久船闸、临时船闸和垂直升船机的桥机、大梁及清污机等。这些暴露在大气中的结构和装备表面,常年经受日晒雨淋、风雪冰霜的袭击。 (2)在室内大气中工作的设备主要有:水轮发电机组、变压器的外露表面、主付厂房内各种桥机、大梁、轨道、厂内高压设备、大电流母线设备和其他机组辅助设备如水泵、空压机、制冷机表面,电站厂房屋架、船闸人字门启闭机及其附属设备、中低压配电盘、动力盘、保护盘柜表面等。 (3)在潮湿大气中工作的结构和设备如:电站厂房进水口竖式液压启闭机、长期存放于门库中的检修门及埋件、闸门吊杆、尾水排水阀、水轮机顶盖排水泵等。这些设备常年处在潮湿的空气中,易锈蚀和腐蚀。 (4)在干湿交替环境中工作的结构极易发生表面破坏如:船闸人字门、所有闸门的门槽埋件、船闸浮式系船柱、泄水表孔闸门和检修门等。有的干湿交替频繁,有的交替频度不大,对结构表面影响也有所不同。 (5)在静水状况下工作的装备有:船闸人字门、检修闸门和叠梁门,电站进水口检修门,泄洪坝段深孔和表孔检修门等。他们都是在闸门前后平压后才开启或下落的。 (6)动水工况下工作的电站进水口工作闸门、压力钢管、拦污栅事故检修门、水轮机过流部件包括涡壳、导水机构、转轮、基础环和尾水管里肘等。 (7)在特别恶劣的环境中工作的排沙孔工作闸门及事故检修门、底孔工作门、深孔工作门、船闸输泄水廊道阀门、钢衬护以及水轮机转轮都是在高流速的含沙水流中工作和运转的,泥沙磨蚀的破坏作用,对其材料和表面的处理都有特殊要求。 (8)一些与混凝土面结合的钢结构,如压力钢管外壁,所有闸门和启闭机构以及钢结构的埋件、水轮机钢里衬、蜗壳、座环以及发电机埋件、设备基础埋件等。 3.2 三峡坝区的空气和水环境特性 三峡坝址位于湖北宜昌市二斗坪镇,此区域属南温带和亚热带过渡地带,其气候特征是高温、高湿、雾多风小,秋雨多温差小。坝区大气年平均相对湿度75.8%,平均温度21~22C,最高温度43.9C,最低9.8C。年平均降雨量达1251mm,以7、8月份较高。大气中S02浓度较高,酸雨比较严重,降雨pH值为5.44,大气环境腐蚀性大。 三峡坝址处多年平均水量达4500亿m3,多年平均流量为14400m3/s,水中含有泥沙,多年平均含沙量1.2kg/m3。实测最大含沙量10.5kg/m3。泥沙中推移质相对较小,悬移质居多,平均粒径小于0.1mm。水中有生物作用,如海蜊子等。江水的PH值为7.95,水中溶解O2为6.4mg/L。在动水下工作的装备和结构,承受的动水速度多不相同,拦污栅的过栅流速约lm/s,压力钢管内约8m/s,船闸输水廊道内约20m/s,深孔、底孔闸门处30~35m/s,排沙底孔内18~28m/s,水轮机转轮叶片约30~40m/s。这些结构和装备特别是在高速含沙水流中工作的结构和装备,面临空化和泥沙磨损的联合破坏。 3.3 三峡工程设备和钢结构的表面技术应用试验 为了使表面科学与工程相结合,为了结合三峡工程的空气环境、水环境和工作环境特点,通过试验研究提出有效的工程措施,达到改善材料的表面性能、有效延长使用寿命、节约资源、提高生产力和减少环境污染的目的。 为此,中国长江三峡工程开发总公司委托武汉材料保护研究所进行了不同涂覆材料和多种表面技术复合处理的实验。 (1)大气暴露实验 从1995年1月开始,在三峡坝区、宜昌市区和秭归县城,对30多个国内外厂家的120多种防腐体系的试件作挂片试验,其中有机涂装体系42种,热喷涂金属体系7种。现在试验仍在进行中。 (2)水环境暴露实验分别对全暴露在水环境中(全浸)和干湿交替的环境进行了试验。实验安排在三峡坝址下游40km处的葛洲坝水利枢纽进行,全浸试件浸没在葛洲坝二号船闸上闸首的人字门上,干湿交替试件装设在葛洲坝二号船闸下闸首的人字门上。试验涂装材料有,有机涂装体系35种,热喷涂金属体系7种,电化学保护1种。 (3)室内加速腐蚀实验分别对13个厂家的34种防腐体系,即4种水溶性无机富锌类、3种醇溶性无机富锌类、4种环氧富锌类、13种富锌底漆/中间漆/面漆、5种金属喷涂层、8种金属喷涂层/封闭底漆进行试验,分别应用常规试样和划叉破坏性试样在中性盐雾条件下进行加速腐蚀试验、在5%盐水溶液中浸渍试验、紫外线加速腐蚀老化气候试验、在自来水和盐水中的电化学对比试验、涂层电气学保护性能试验以及涂层与基体(或其他涂层)界面粘结力试验。 上述各项现场挂片试验的初步成果,已在机电设备和金属结构招标文件的技术规范中得到应用,供货厂商将根据合同的要求进行表面涂覆和表面改性处理。 3.4 三峡工程应用表面技术的实践 三峡工程自1994年12月正式宣布开工以来,表面技术在桥涵、码头、施工变电所和储运设备等方面得到比较广泛的应用。 (1)桥梁 三峡对外交通工程桥梁中特大桥4座,大桥7座,中桥23座,合计34座,累计长3793m其中较具特色的有莲沱大桥、黄柏河大桥、下牢溪大桥和横跨长江南北两岸的西陵长江大桥。 莲沱大桥全长340.87m,主桥为中承式三孔钢管混凝土连续拱桥。拱上桥面总宽20m。钢管的寿命直接影响大桥的安全。钢管拱表面防护,采用三道漆,分别为底漆、中间漆和面漆,干膜总厚度达305μm。在涂装前表面经除锈处理达Sa2.5级,粗糙度Ra30。 下牢溪大桥全长286.06m,为六孔三柱墩结构,最大跨径160m为钢管拱结构。钢管拱表面防护采用热喷铝。 黄柏河大桥全长284.76m,为七孔桩台式双柱墩结构,最大跨径160m为钢管拱结构。钢管拱表面采用热喷锌。 上述钢管拱的涂装寿命要求达到20年。 西陵长江大桥是横跨长江的坝区南北重要通道,和其他大桥一样,都是永久性的公路大桥。大桥全长1118.66m,主孔跨度900m为单跨双铰式钢箱加劲梁悬索结构。两座主塔高120m,为钢筋混凝土三层门式柜架结构。主塔基础为12根中Φ2.2m挖孔灌注桩。两根主缆各由10010根φ5.1mm镀锌平行高强钢丝组成,直径为φ570mm,每根主缆长约1478m,重约2300t。两岸各有一重力式锚锭。在大桥施工过程中,为了解决悬索鞍座的推移以调整力的平衡,全军装备维修表面工程研究中心提出了复合减摩涂层设计及相应的现场施工方案,替代国外采用的在鞍座磨擦副中安装数千枚滚针的方案,使鞍座顺利推移到位。采用这种复合减摩技术使磨擦系数降低1倍以上,大大节省了施工费用。此外,主塔表面和钢缆都采用了表面涂装防护,主塔表面总漆膜厚度达280μm。涂装寿命为5年,修复不需铲除只需在原涂装上再次涂覆。 (2)公路 专用公路采用封闭管理,为保证昼夜行车安全,设有公路防眩网及护栏,网和护栏波形梁表面采用热浸镀锌防护,锌层厚度在61~85μm。 (3)码头在三峡坝区设有一座杨家湾港口集装箱、杂货码头和一座重型设备装卸的重件码头。码头是三峡坝区水上的货物吞吐口,保证安全运作十分重要。 杨家湾码头的水下φ800/1000的钢管桩是码头的基础,钢管桩采用16mm的3号镇静甲类钢,其表面用氯化橡胶铝粉和氯化橡胶防腐漆进行处理。 2×300/50t重件码头的起吊设备为2台300t小车的桥式起重机,桥架结构总重300t。桥机及吊梁金属结构的所有内、外表面,机械零部件非接触表面,都进行了表面涂装处理。表面先经喷丸、机械手或手工除锈处理,然后涂以底漆、中间漆和面漆,分别采用环氧铁红车间底漆、环氧云铁防锈漆和可涂覆聚氨酯面漆。 (4)粉煤灰储运罐罐体为钢结构,全部储运罐总重约1830t,对其罐体、中转仓进行涂装处理,用铁红为底漆,合成树脂调和漆用作中间漆和面漆,输送粉煤灰的地下管道用环氧煤焦油沥青涂料。 表面工程在三峡工程的应用实践,不但起到了对金属和非金属表面的防护作用,还增添了建筑物的美感。据不全面的检查,涂复材料和工艺的应用是成功的,其使用寿命还有待进一步跟踪调查和考验。 4 机电设备、金属结构表面技术应用展望 迄今为止,三峡工程机电设备和金属结构的招标工作还在进行中。已完成招标的项目有左岸电站14台700MW水轮发电机组,合同金额7.4亿美元。二期工程厂(房)坝(溢洪坝段和永久船闸闸门及金属结构)采用国内公开招标,合同金额10.7亿元。现在在正进行500kV高压电气设备(15台840MVA变压器和全封闭组合电器)国际招标,电站主厂房1200t桥式起重机国内招标、500kV电抗器,20kV大电流封闭线的招标。还有大坝顶部和电站尾水平台的门式起重机等还未招标。这些机电设备和金属结构是2003年发电、通航的关键设备,这些设备和构件的表面处理,影响到设备的寿命、大坝整体建筑艺术处理甚至设备的安全可靠运行。 4.1 水轮发电机组和辅助电气设备的应用展望 在机组招标文件技术规范和合同文件中,对工厂涂装和保护涂层都有明确的规定,明确规定按SSPC—PAl、ASTMB456、ASTMB633和ASTMA164进行表面涂层处理。明确规定涂层必须在合适的气候条件(环境温度低于7C或金属表面温度小于外界空气露点以上3C时不能进行)。 同时明确了设备表面的清扫要求。选用溶剂清洗,进行喷丸发亮处理。使金属表面发亮呈均匀的灰白色。 对在运输过程中暴露在大气中的重要机械加工的黑色金属表面,先用溶剂清洗干净,并涂一层厚的防锈化合物。 所有暴露在大气中黑色金属非机械加工表面,如水泵、空压机外表面需喷砂发亮处理。再涂2层防锈漆,并明确涂层厚度要求。 所有与混凝土接触的非配合黑色金属埋件表面,如水轮机蜗壳外表面需进行机械清扫。并涂一层保护层,便于运输、堆放。在安装时必须先清理保护层,以利埋件表面与混凝土有效结合。 所有与水接触的非配合黑色金属表面,如活动导叶表面,蜗壳内表面,需用喷砂发亮处理,流道内的焊缝需用砂轮打磨光滑,在工厂涂两层环氧树脂富锌漆,安装后再涂一层保护漆。水轮机转轮是在含沙水流中运转的部件,其不锈钢表面未要求特殊处理。 所有盘、柜、压力油罐、泵组和管道外表面,在机械清扫后深4层装饰颜色涂料。盘柜的非工作内表面,进行机械清扫后,再涂两层防护漆。 对油罐铁质金属全部内表面需进行喷砂处理,直至露出金属光泽为止,再按要求涂保护层。 其他小型辅助设备,如电动机、接触器、开关和其他设备的表面,需按相应标准进行涂覆。 4.2 水工闸门和金届结构的应用展望 在水工闸门和金属结构的招标文件中,参考了三峡地区挂片试验的成果,按国家和行业规定的标准,对不同工作环境下工作的设备和构件,提出了不同的要求。 对经常处于水下或干湿交替环境,不易检修,或检修对航运、发电及泄洪有重要影响的设备或结构。要求采用具有高机械强度的防腐体系,有较好的抗冲刷能力,附着力极强,抗微生物和附着生物的性能优异,其保护年限长达20年。 对经常处于水下或干湿交替的环境,但易检修且对发电、航运、泄洪影响不大的钢结构和设备。要求采用粘附力强、耐水性的、抗微生物和附着生物性能优异的防腐体系,其保护年限可达10年。 对在大气环境中,包括室内与室外的钢结构和设备,要求采用具有较强的耐气候变化性能的装饰性能好的防腐体系,表面涂料要求不易变色,不粉化,其保护年限应达15~20年。 对这些设备和构件的表面处理,要求按国标GB6484-6487规定,要求基体清洁度达到GB8923规定的Sa2.5级。 对防腐材料亦作明确的规定,要求采用国家或行业标准产品系列,底、中、面漆最好选用同一厂家产品。 对各类水工闸门和金属结构的具体表面涂覆要求,合同中都有具体规定,例如: 永久船闸人字工作门和第一闸首事故检修门及其埋件,总重约23865.2t。门体和底层采用热喷锌,最小局部厚度不小于160μm,封闭层为磷化底漆一道,面漆为氯化橡胶两道,干膜厚度100μm,涂层总厚不小于260μm。 电站压力输水钢管14条,总重2万余t,对钢管的明管内外壁和钢管内壁,底漆采用无机富锌漆,面漆为厚浆型环氧沥青漆,漆膜总厚度不小于450μm,钢管外壁与混凝土接触面涂无苛性钠水泥沙浆,厚度约500μm。 电站压力输水钢管14条,总重2万余t,对钢管的明管内外壁和钢管内壁,底漆采用无机富锌漆,面漆为厚浆型环氧沥青漆,漆膜总厚度不小于450μm,钢管外壁与混凝土接触面涂无苛性钠水泥沙浆,厚度约500μm。 电站进水口快速工作闸门、排沙孔工作门约4911t,表面涂覆采用底层热喷锌加封闭涂料防腐。热喷锌厚度为120~160μm,封闭漆为不饱和乙烯树脂一道,干膜厚30μm,中间漆环氧云铁一道,干膜厚50μm,面漆为改性耐磨坏氧两道,干膜厚100μm。涂层总厚300~340μm。 泄洪深孔弧形工作闸门23扇、排漂孔弧形工作闸门2扇及其埋件,息重约10306t。门体采用底层热喷锌加封闭涂料防腐休系。要求热喷锌厚120~160μm,封闭漆为不饱和乙烯材脂一道,于膜厚30μm,中同漆坏氧云铁一道,干膜厚50μm,面漆为环氧金刚沙二道,干膜厚100μm。涂层总厚300~400μm。 5 结语 表面工程技术在三峡工程的应用,一直受到国家有关部门、单位的重视,通过上述的讨论,我们可以看到表面技术与三峡工程成功建设、运行可靠和市省维护费用息息相关。 (1)三峡工程在中国国家科技攻关项目,如“六五”、“七五”、“八五”和“九五”攻关项目的安排,在三峡工程重新论证和投计审查中,始终是一项研究和讨论的重要课题之一。从材料表面加工工艺选择、涂覆材料及喷涂工艺研究以及表面电化保护等在“九五”三峡工程重大装备研制项目中占有重要地位。在三峡工程开工后,为有效的使用有关表面处理材料和适应三峡坝区的环境,迸行了多厂商多种材料的涂装挂片试验,以便有针对性的选择合适的涂装材料和工艺,以使表面材料应用达到寿命长、装饰美的效果。 (2)如前所述,所有机械设备、金属结构、水工闸门都在不同程度上离不开表面技术,他们运行的可靠性、经济性都在不同程度上仰仗表面技术的应用,这牵涉到多专业、多学科的应用,不但是简单的现场的涂装技术,还有许多是在设计中要求应用的在工厂实施的技术、工芝,从目前的应用范围看,它是一项在工程中无所不在、应用广泛的技术。欢迎国内外表面工程学界积极参与三峡工程表面技术应用研究。 (3)随著国内外表面技术的研究和发展,将使三峡工程通过表面技术的应用广泛受益。采用长效且与坏境相宜的表面涂装材料和工艺,对延长设备的使用寿命,延长维护性涂装的周期,有着重要的经济效益。与整个建筑和周边环境协调的装饰涂装,将会给人们美的享受。针对三峡工程具体的环境、目标进行研究和开发的成果和产品,将会给三峡工程带来更大的经济效益。 (4) 对三峡工程表面技术应用的跟综研究将水电工程或类似工程的应用提供有价值的参考。三峡工程表面技术应用广泛,应用材料品种之多,应用对象工作坏境的千差万别,按照目前技术和工艺水平应用的表面工程技术能否获得预期效果,还有待长期跟综研究和改迸。毋容置疑,随着科学技术的进步,表面工程技术作为现代科学的一门新兴的综合学科,必将得到迅速的发展,三峡工程必将从中获益。 机电技术应用论文: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作至关重要的作用。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。 机电技术应用论文:浅谈电工新技术在机电一体化中的应用 摘 要:文章从电工新技术的发展谈起,对电工新技术在机电一体化中的应用作详细分析,并着重探讨电工新技术的特点,归纳、总结出相关结论,供同行参考借鉴。 关键词:电工新技术;机电一体化;应用 电工新技术目前已在机电一体化中得到了广泛应用,依靠电工新技术研发制作的机电一体化产品种类众多,为机电一体化事业的发展起到了巨大的推动作用。分析电工新技术的基本功能,当该技术应用到机电一体化以后,不但能有效改善机电一体化产品的生产环境,提高机电产品工作效率,还能减少能源浪费,实现生产节能。下面笔者结合电工新技术的发展概述,对机电一体化中应用到的电工新技术作详细分析。 1 电工新技术分析 1.1 电工新技术是促进国民经济发展的关键因素 电工新技术的发展带动了我国国民经济的增长,它借助自身技术优势,一方面解放了国民生产力,有效促进了生产效率的提高,另一方面降低了生产能耗,为社会主义建设做出了贡献。总的来说,电工新技术促进了国民经济的发展,为社会进步以及人民生活品质的提升创造了条件。 1.2 电工新技术的定义与发展趋势 所谓电工新技术,实际就是指在当前并未实现规模化应用,但具有一定效益的电工技术。随着时代与社会文明的不断进步,电工新技术在国民生产中起到的作用越来越大,成为了21世纪最具活力和最具生命力的电工技术。追究电工新技术的发展原因,它实际是在传统电工技术基础上发展起来的,是知识经济时代下出现的电工新理论、新知识、新材料以及新工艺等集多种表现形式于一体的新电工技术。电工新技术从20世纪下半叶开始发展,当时盛行的电工新理论有等离子物理、生物电磁学、电磁流体力学等等,新技术则主要有放电应用技术、磁流体发电技术、电磁诊断技术等。在21世纪的今天,电工新技术的发展已经迈上了一个新台阶,除了原有的电工技术、理论、设备、材料在各行各业得到了广泛应用以外,电工新技术还向纳米技术、生物工程技术、网络技术方向发展,成为了国民经济发展中的中坚力量。 2 电工新技术在机电一体化中的应用 电工新技术当前已经在机电一体化中有了较为普遍的应用,比如生产中常见的自动监控制技术、触摸屏技术、运动控制卡等,都属于电工新技术的范畴。详细分析如下: 2.1 自动控制技术 自动控制技术与自动控制系统的应用是电工新技术的一种主要表现形式。以自动控制系统为研究对象,该系统的基本特点是能实现自动化控制。将该系统应用到机电一体化中,系统能对机电设备的运行状态进行连续测量,并结合测量数据推断出设备偏差,及时采取相应措施对偏差进行处理,尽可能的将偏差降低到最小。在机电一体化自动控制中,为了将自动化控制系统测量的快速性、稳定性、精确性体现得更加充分,往往会选择采用比例控制器、积分控制器等对系统进行控制。工业大革命之后,市场对机电一体化产品的精度、性能、使用可靠性等性能要求越来越高,而为了满足市场要求,机电一体化产品内部所采用的控制器性能也随之越来越好,全闭环数字式伺服系统的出现使得自动控制技术在机电一体化产品中的应用地位越来越高,既能满足系统自动控制技术要求,又能提高系统控制与调节精度,为机电一体化产品自动化控制与调节的实现奠定了坚实的技术基础。因此,现代机电一体化产品大多选择该类伺服系统来实施产品控制。 2.2 pc的应用 pc,实际指可编程控制器。该控制器是上世纪60年代生产出来的一种工业控制装置,技术基础建立在计算机控制技术和通信技术上,既具有计算机控制功能,又能实现通信,所以该控制器在出现以后,便被广泛应用于机械生产自动化控制中。pc技术产生初期,常用的pc大多只具备逻辑控制、定时和记数功能,通常将只能实现这三项功能的可编程控制器称为可编程逻辑控制器。随着电子技术和大规模集成电路的广泛应用,plc的功能日趋完善,性能不断提高。plc已经发展为集计算机技术,自动控制技术、通信技术、过程控制技术于一身的电子装置。目前plc正朝智能化、网络化方向发展。plc作为一种新型的工业控制装置。用计算机编程软件代替继电控制的硬件接线,既发挥计算机优点,又考虑电器操作人员习惯,始终保持大众化特点。plc具有可靠性高、编程方便、对环境要求低、与其他装置连接方便等优点。plc控制系统与继 电顺序控制系统的比较:plc控制系统大部分为软件控制,系统结构紧凑、体积小;plc控制器内部全部为“软接点”,动作快,系统的控制功能改变一般需要修改程序;plc控制系统的设计、施工、调试周期短plc控制系统具有较强的自检、监控功能,可靠性高,适用范围广。特别是可编程计算机控制器pcc与传统的plc相比较能更好的实现分时多任务操作系统和多样化的应用软件设计,不仅满足了实时控制的要求还可以按照用户的实际要求任意修改。 2.3 运动控制卡的应用 运动控制卡是一种基于pc机及工业pc机、用于各种运动控制场合的上位控制单元。它包括脉冲输出、脉冲计数、数字输入、数字输出、d/a输出等功能。它变频器的工作原理主要是把工频电源变换成各种频率的交流电源,来实现电机的变速运行的设备。以达到无极变速,从而缩短电机方向和转速的时间,其中控制电路完成对主电路的控制,整流电路将交流电变换成直流电,直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波,逆变电路将直流电逆变成交流电。它可以发出连续的、高频率的脉冲串,通过改变发出脉冲的频率来控制电机的速度,改变发出脉冲的数量来控制电机的位置,用于控制步进(直线)电机或伺服电机。所以变频器因调速性能好、效率高、性能稳定、可靠性高等这些优点,使其在数控伺服、机械、同步传动等多种场合都得到了广泛的应用,因此,变速器调速技术已逐渐成为电气传动自动化的一项优秀技术。 3 结束语 综上所述,我国当前的电工新技术在机电一体化产品中的应用极为广泛,成为了机电一体化产品实现自动化控制的必要措施。电工新技术以其独有的技术特点,为机电一体化发展创造了众多有利条件,促进了机电一体化自动控制的实现。总的来说,电工新技术的发展为机电一体化技术的进步做出了贡献,它不仅省去了多余的社会劳动力,实现了机电一体化产品的自动化控制运行,还减少了能源消耗,对社会进步起到了巨大作用。 机电技术应用论文:矿山机电设备检修中的故障诊断技术应用 摘 要:矿山开采是为了更好的满足经济和社会发展对能源的需求,因此,在矿山开采过程中一定要对机电设备的故障诊断技术进行提高,这样才能保证在矿山开采过程中不会出现更多的安全事故,保证矿山企业安全生产。 关键词:煤矿企业;矿山机电设备;故障诊断技术 煤矿企业在生产过程中会使用大量的机电设备,因此,在生产过程中要想保证安全一定要对机电设备的故障诊断技术进行分析,这样才能更好的对机电设备进行维修,保证煤矿企业的生产不会受到影响。 1 矿山机电设备故障诊断技术的内涵 矿山机电设备诊断技术是一项非常复杂的技术,也是一项综合技术,其中包含着信息技术、计算机技术以及传感技术,能够对设备出现的事故进行很好的反映,因此也能在设备出现事故前就进行维修。矿山机电设备在维修诊断技术方面也是发展很好的,能够对机电运行过程中的状态进行检测,这样能够更好的提高机电设备的安全性和可靠性,同时也能及时对出现的问题进行解决。机电设备维修诊断技术能够对设备出现的异常原因以及危害程度进行更好的分析和评价,因此,也能及时采取必要的措施进行预防。 2 故障诊断技术的概述 2.1 构建数学模型 机电设备在运行过程中会产生很多的参数,这些参数在一定程度上能够对设备的运行情况进行反映,因此,构建一个数学模型能够更好的对设备运行情况进行反映,同时也能对机电设备出现故障的参数进行总结,以后通过对参数进行分析就能及时反映出故障是否存在。 2.2 采集各种信号和参数 在设备上安装各种传感仪器能够更好的对设备运行状态的各种信号和参数进行收集和测量,这样能够更好的通过传感设备对设备情况进行掌握。传感器产生的各种信息可以传递给计算机,这样能够使计算机成为数据存储的工具。 2.3 对采集的各种信息进行处理 对生产现场采集到的设备各种信息,有些是不能对设备的运行情况进行反映的,因此,要对采集的信息进行处理,在处理的过程中还要对出现的无用信息进行剔除。 2.4 对处理后的信息进行分析和识别 对处理后的信息进行分析和识别以后,能够更好的与其和设备运行的标准参数进行对比,这样能够更好的对设备的状态和故障类型进行反映,同时也能更好的找到解决故障的措施。 2.5 预测 在现场采集回来的信息进行分析和识别以后能够更好的对设备的运行情况进行反映,同时也能更好的对设备的故障情况进行预测,这样也能更好的对设备故障可能带来的影响进行分析。 3 矿山机电设备故障诊断的主要技术 3.1 主观诊断技术 在对矿山机电设备进行故障诊断的时候,维修人员可以利用相关的实际经验对故障进行判断和检修,但是这种技术只适用于简单的故障,同时可靠性也是非常低的。主观判断技术,通常分为直觉经验法、参数测量法、逻辑分析法和故障树分析法。直觉经验法是维修人员凭借自身的经验和感觉通过对设备进行查看判断故障原因的一种方法,这种方法受到维修人员阅历的影响。参数测量法是对设备的运行参数进行测量,然后通过与标准参数进行比较,对设备可能出现的故障进行判断,同时对故障的位置进行判断。逻辑分析法通过逻辑关系对设备故障的显性现象进行判断,能够找到故障出现的原因和位置。故障树分析法对系统出现的故障能够更好的进行判断,对经常出现的故障可以直观的进行反映,这样能够最终对故障进行判断。 3.2 仪器诊断技术 在对矿山机电设备进行诊断的时候,工作人员可以利用监测仪器对机电设备进行系统的检测,这样能够更好的对设备运行情况进行掌握,同时也能对故障情况进行判断。 3.3 数学模型诊断技术 矿山机电设备在进行诊断的时候,工作人员可以利用相关的测量设备对机电设备的运行参数进行统计,然后与标准参数进行比较,这样能够更好的进行分析和判断,同时也能通过数值比较找到故障的位置和类型。 3.4 智能诊断技术 在诊断技术中,智能诊断技术的发展前景是非常好的,在进行诊断的过程中可以利用计算机对信息进行获取、传递和分析,这样能够更加及时的得到出现故障的位置,同时对故障的类型也能更快的得到。 4 故障诊断技术在矿山机电设备维修中的应用 4.1 诊断依据 矿山机电设备在运行的 过程中,会产生一定的动力、热量以及化学能量变化,这样就会导致设备在使用过程中出现温度上升和压力不断增大的情况,导致机电设备的运行状况和工作效率受到一定程度的影响。 4.2 信息采集 在对矿山机电设备进行信息采集的时候可以利用故障诊断技术中的点检仪或者是传感器等仪器来进行信息的采集,而且在信息采集方面也是非常的准确的,因此,对机电设备的实际情况也是能够更好的进行体现的,对信息进行分析和处理能够更好的掌握设备的状态。在信息收集的时候场所也是非常重要的,通常可以在生产现场进行采集和性能方面的检测。在现场考察的时候要对机电设备的表面情况进行观察,这样也能够通过外表对其使用情况进行判断。 4.3对设备的性能检测 对机电设备的性能进行检测的时候,主要对其投入和产出之前的变量情况进行对比,这样能够更好的对其性能进行掌握。在相同投入的情况下,如果设备的产出出现了减少的情况,这样就说明机电设备的运行效率出现了下降的情况,同时在产出相同的情况下,如果投入出现增大的情况,也说明了设备在运行过程中出现了下降的情况。导致设备出现运行性能下降的情况,原因有很多,其中,电机的功率、轴承的转速以及设备的温度变化都是影响的因素。因此,在设备出现工作效率下降的情况时对一些关键的部位进行检测是非常重要的,同时也是避免设备出现更大的故障的保障。 5 矿山机电设备检修中故障诊断技术 5.1 故障诊断专家系统 由于矿山工作环境的复杂性和多变性,导致矿山机电设备故障常常具有复杂性和隐蔽性,运用传统的故障诊断技术难以对故障进行准确的判断,而故障诊断专家系统能够综合运用领域专家的知识和经验,模拟专家的思维过程,对故障进行准确的分析和判断。 5.2 模糊数学的应用 矿山机电设备故障的原因和现象间通常具有一定的对应关系,其中既有随机因素,又有确定因素,因此在保障诊断精度的前提下,将模糊数学引入矿山机电设备的故障诊断中,建立模糊诊断数学模型,使得定量分析和专家经验、定性分析相结合,并在计算机上实现,为矿山机电设备故障的诊断决策提供辅助依据。 5.3 人工神经网络的应用 神经网络拥有特殊的结构和信息处理方式,使其在模式识别、信号处理、自动控制与人工智能等许多领域得到了实际的应用。矿山机电设备的故障诊断中从故障初始征兆到故障源的映射通常具有复杂的非线性映射关系。通过连续地对这些部位进行监测,能够使得矿山机电设备的运行状况得以准确和直观的反应。 6 结束语 经济和社会在快速发展的情况下,对能源的需求量在不断增大。矿山企业在进行生产的过程中,工作的环境是非常的复杂和恶劣的,这样也使得矿山开采过程中经常会出现安全事故。在矿山开采过程中,机电设备经常是处于高负荷运行的情况下的,这样也使得设备会经常出现故障。对故障进行诊断才能更好的保证生产顺利进行,同时也能保证安全生产。 机电技术应用论文:试论汽车发动机电子技术的应用 [摘 要]汽车发展需要电子技术的全面支持,汽车发动机的控制技术也随着电子技术的发展而进入到电子时代,针对这个领域全世界都进行了全面而深入的研究,使得电子技术对发动机的控制进入到了全面而智能的领域。 [关键词]电子技术 车辆控制 发动机控制 应用方法 一、电子技术在汽车与发动机上的应用概况 1、电子技术在汽车上的应用 电子技术的应用在汽车上的应用是为了适应汽车工艺与应用的需求而被被采用的,不完全统计在近几年间,在汽车的生产与制造中,大量的电子装置已经被应用在汽车中,占有的比例增加到了近三成。一些高级别的轿车上已经安装了单机片甚至是计算机,电子产品占有整车的比例达到一半。目前电子技术的应用已经渗入到各个汽车系统,安装目前的应用情况,汽车电子系统的用应用安装不的产品与功能可以分为两种,一种是汽车电子控制系统,主要负责对车辆上的机械进行智能化控制,使得汽车在运行过程中可以按照不同的需求对车辆进行智能化控制,即所谓的机电结合。另一种是车载电子系统,即在汽车中可以独立使用的电子系统,他们与汽车的性能没有关系,如导航系统、音响系统、通讯系统、网络系统等等。 2、电子技术在汽车发动机上的应用 在汽车发动机上电子技术也有了大量的应用,随着人们对乘驾的要求不断提高,加上环保等标准的升级,汽车电子技术在功能上不断获得改建,系统化、集成化、微型化等方面都获得了突破。对汽车发动机的电子化控制已经使得汽车的性能有了大幅度的改变。未来汽车电子技术将有望在以下领域出现突破。如传感器技术的应用,随着汽车电子化的拓展,自动化已经成为其发展的必然趋势,对传感器的应用已经成为车辆中不可缺少的技术,尤其是对发动机的检测与控制,更离不开传感器的应用,其数量与功能将不断拓展,使得电子技术对汽车发动机的控制更加直接与智能。同时,发动机机电控制单元的技术水平也会不断提高,电控单元将向着多功能集成化方向发展,其处理的性能将更加强大,为整个动力系统提供智能化控制模式。 二、电子技术在汽车发动机上的应用实例 1、电子点火系统 电子点火系统实际上是为了适应汽车环保需求而设计应用的,其主要是,满足发动机的点火可靠性,所以电子技术被应用到该装置上,这样就可以控制点火的精度。因为电子技术的高速发展,现在的晶体管器件都可以达到较高的精度与性能。当前研发的汽车电子点火装置,从控制点火圈、可控硅点火装置、集成电路点火装置等等。其优秀系统是由芯片、传感器、接口、执行机构等组成。其目的就是节约燃料、降低污染。同时电子点火装置的应用还可以实现对车辆发动的智能化控制,并可进行自我诊断等。 2、电子油喷系统 在汽车生产中,机械式和电混合喷射系统都已经不能适应车辆的应用需求,电控喷射装置已经逐步普及。电子装置可以利用电子智能控制来保证发动机的最佳工况,输出的功率相对稳定,且降低污染。在研发中可以将发动机的最佳工况输入到电子系统中,这样就是先了喷油效果最合理。实现空气流量、含氧量、进气温度、发动机转速等多种参数的相对平衡,进而达到智能化控制的目标。这样就可在车辆行驶中根据当时是的工况对喷射油量进行智能化调控,让发动机始终处在一个最为合理的工作条件,进而让发动机综合性能提高。在车载的燃油喷射系统的控制单元是一个完整的控制中心,并利用安装在发动机上的各种传感器测定运行参数,按照驾驶工况对喷油器的油量进行精确控制,使得发动机在运行中获得的燃油混合气比例最佳。 目前该系统的应用已经较为成熟,在柴油喷射系统中有着突出的效果。如1)电控分配系统,柴油机电控分配泵的喷油泵油量及喷油定时的装置都是采用高速的电磁阀门进行控制,电磁法在工作中可以对喷油的进行定时,进而利用开启和闭合对油量进行精确控制。2)还有一种是电控直喷的油泵,电子控制装置可以对喷油量和喷油时间进行定时,或者具备其中的一种功能,这样就可对燃油与空气的比例进行限定,还有的可以对压力和速率等进行控制。电子控制的直喷装置可以设计为电控调速器。电控调速其可以与转速相互配合,并且容易实现。同时响应 速度可以高于机械的调速装置,这样就可实现对发动机的油量进行控制的目标。3)电控单体油泵控制系统,这样的系统采用较短的高压油管,可以对喷油进行加压,最高压力可以达到160mpa以上,这样与高速电磁阀进行配合从而控制喷油量。再有就是利用机械驱动的电控喷油系统,目前最为完善的是电控喷油嘴系统,是电子式的驱动系统,现有的产品也可实现高压喷油的效果。其中最大的压力已经可以达到200mpa,甚至更高,机械驱动的电子喷油系统已经在国外有了完善的研究与发展,从小型的柴油机到大型的柴油机都已经可以实现电子控制,并精确控制喷油量。4)电子控制的喷油嘴系统,这样的装置可以利用机械驱动和蓄压形式实现定量控制,都可以实现高压力的喷射,使得燃油最大化的行车雾化混合物,大大降低了柴油机燃烧系统对缸内的涡流强度的需求,甚至可以实现没有涡流的设计。5)电控蓄压喷射系统。随着研究的深入,电子控制蓄压喷射嘴系统的研究上升了一个高度。其设置不需要机械驱动和机械调节,所以不用在设计中考虑柴油机整体的结构,这使其最大的优势之一。在研究中美国公司研究的装置可以将电控与液压的技术结合起来,形成一个按照时间控制喷射过程和相应压力装置,具有喷油速率控制的效果,对初始供油期、着火延时等进行油量的优化。同时也可实现对柴油机烟度、颗粒等进行改善。 3、排气循环和带速装置 在电子控制系统中,对排气系统的控制也是涉猎的内容,将发动机排出的部分废弃进行利用回流到进气管,并与新鲜的空气进行混合,再次的进入到汽缸中进行利用,这样可以控制尾气中的有害成分,期间废气的量则由电子电子阀进行控制,从而实现智能控制。 还有就是怠速控制,怠速控制的功用:实现发动机起动后的快速暖机过程;自动维持发动机怠速在目标转速下稳定运行。怠速控制的主要内容:起动后控制暖机过程控制,负荷变化的控制以及减速时的控制。 三、结束语 发动机是汽车工作的重要系统,在对其进行控制的过程中需要智能化升级,因为只有智能化的升级才能让发动机在工作中更加的低耗,并以此形成一个节能的效果,同时电子技术的应用可以帮助汽车实现整体的智能化,以发动机控制为优秀的电子技术的应用,实现了整车运行与控制的智能化,这样才能让汽车在运行中体现安全、节能、环保、舒适等进步。 机电技术应用论文:煤矿机电管理技术的应用探讨 【摘 要】煤炭是我国重要的能源,煤炭工业的大力发展,在我国的国民经济建设发展中占居重要的地位。采用机电一体化产品的煤矿,能够获得可观的技术、经济和社会效益。随着现代化设备的不断投入使用,对机电管理人员的业务素质也提出了新的要求,只有熟识电气设备的功能,才会更好的完成本职工作。因而,近年来各级煤矿企业领导都十分重视机电一体化技术在煤炭生产中的应用与推广。本文对煤矿机电一体化技术的应用进行研究。 【关键词】机电管理人员;煤矿机电一体化产品;煤炭生产 我国电气自动化的应用使采煤的过程更加人性化,综采工作面装备远程监控及专家诊断系统的可靠性是国产采煤机研究的主要内容。该系统能够实现综采装备液压支架和采煤机的远程监控,使采煤机根据煤层的变化实现自动割煤、煤层的软硬自动调节采煤速度,检验并完善动态监测综采支架液压系统压力和各受力点的状态,自动调节支架推移输送机的拉移等,使综合机械化水平上一个新的台阶。 煤矿机电一体化技术矿井运输提升产品的应用在煤矿生产中,因为现代化煤矿发展的需要,对煤矿机械化采煤提出更高的要求,因此随之对井下、井上的运输和提升系统的要求也就越来越高。如今,对于国外一些采煤技术比较先进的国家,煤矿井下大巷的运输系统大多是采用带式运输机,他们基本上是采用直流式交流变频装置驱动方式,主要以电力电子器件为优秀。 1. 机电一体化 机电一体化是集机械技术、微电子技术、光学技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、接口技术、软件编程技术等多学科的交叉综合,它的发展和进步依赖并促进了相关技术的发展和进步。我国在20世纪80年代成立机电一体化领导小组,并将该技术列为“863”计划。机电一体化正朝着智能化、网络化、微型化、柔软性化、系统化发展,它的发展对煤炭系统产生了很大的冲击,采用机电一体化产品将大大改善煤矿生产的劳动强度、工作环境及安全系数,同时在降低能耗、保证安全生产方面也实现了特定的价值。它可不必更换设备,而对产品结构和生产过程进行必要的调整、改革,对传统的机械工业注入新鲜的血液,实现文明生产。 2. 煤矿机电一体化产品 煤矿机电一体化产品已在许多煤矿得到广泛应用。国产的以计算机为优秀的电牵引采煤机、全数字直流提升机已占领国内市场,我国已能生产用计算机监控的掘进机、胶带运输机、矿井供电设备等。另外煤矿安全生产监控系统、胶带机集中控制系统、矿井生产过程自动控制和信息化管理、图像监视井下关键设备和主要工作地点、调度室的装备实现数字化、计算机网络管理系统在生产调度、财务、人力资源、设备、销售及办公自动化都得到了普遍应用。煤矿机电一体化产品实现了设备的自动化、智能化、信息化等等,为煤矿生产实现高安全、高可靠、高效率和高效益提供了保障。 3. 改进煤矿机电管理的办法 3.1 重视管理,提高机电管理水平。 重视机电管理,首先是矿井领导人重视机电管理,这是加强机电管理的关键。机电管理人员要经常向矿领导汇报机电工作,多提工作建议,以获 领导的支持。 3.2 因矿制宜建立机电管理机构,授予职权,统一管理。 矿井机电管理机构体系不论采取哪处形式,都必须授予机电部门职权,实行统一管理。一般机电部门要具有以下职权,即:制定机电管理规章制度权;编制部署机电工作计划权;设备配件分配权;制止违章作业权;追查机电事故权;检查评比考核奖罚权;机电业务骨干调整调动工作监督权。 3.3 加强机电标准化管理,建立健全标准化管理组织,提高全体机电人员的质量标准化意识,按标准化要求开展机电工作。 机电标准化是确保矿井机电安全生产的基础,地方煤矿应逐步完善机电标准化工作,成立标准化领导小组,制定标准化建设奋斗目标及具体措施、完成时间。实行“三抓”,即面上抓质量升级,线上抓达标头面、机道、机房,点上抓薄弱环节。建立机电标准化奖罚制度,开展机电标准化竞赛活动,树立标准化样板机电区队、机房硐室、机道,推动机电标准化工作的全面开展。 3.4 扎实地做好设备综合管理工作。 设备管理的基本任务是掌握设备动态,建立、保管设备档案,办理设备调拨转移手续,掌握设备技术性能状态,编制审查设备购置、更新、改造、修理、配件计划,掌握大修资金的使用,对设备实行全过程的管理。各矿应建立设备综合管理体系,完善设备综合管理制度,配齐设备管理人员,实行流程化管理,扎实地做好设备综合管理工作,确保设备管理制度化、正常化、规范化。 3.5 认真落实规章制度。 规章制度是机电业务活动的准则,是做好机电工作的纪律保证,应建立健全。当前,规章制度执行不利是突出的问题,特别是操作、维修、综合平衡、质量验收、现场管理等制度的执行方面尤为突出。矿井机电管理的主要工作对象是设备,落实规章制度也必须以管好、用好、修好设备为主要工作内容。目前急需重点落实的规章制度是:机电管理人员责任制度;设备使用操作规程;设备维护保养、检查、维修、质量验收制度;机电事故管理、设备现场管理、技术管理、综合平衡、班组经济核算等制度。 4. 对我国煤矿机电一体化技术的思考 (1)在 20世纪,我国煤矿机电一体化技术(产品)取得了较大的发展,机电一体化技术应用到了煤矿每个环节,但相对国外先进煤矿还是比较落后的。因此,要让我国煤矿机电一体化技术达到世界先进技术水平,必须掌握信息时代机电一体化技术的特点和相关技术发展的动态。 (2)应提高我国煤矿机电一体化产品的规范化、标准化、系列化和通用化的程度;以计算机为机电一体化的优秀装置,因为计算机运算和存贮能力非常强,且体积和功耗小,更加适合于工作空间狭小的煤矿机电一体化产品,在设计煤矿机电一体化产品时,应尽可能的选用功能强大的嵌入式计算机,从而保证工作性能更可靠;对于新开发的煤矿机电一体化产品应具有通信功能,同时,要选用很好的开放性和高可靠性的通信模块,方便与控制网络进行连接通信控制;煤矿机电一体化产品需要达到智能化发展水平,能判断机电设备和周围环境的状态,使设备能自动适应环境并以最优的状态工作,同时能快速地对所采集的参数进行分析,从而对故障进行诊断,再根据这些诊断结果对以后工作过程中的故障进行预测;要对矿用传感器进行深入研究和开发,提高矿用传感器的可靠性和使用寿命,同时考虑传感器的数字化、集成化、智能化和多维化,使矿用传感器在比较恶劣的工作环境下进行信号的测量,并保证其测量准确度,并具有自校正、自诊断、状态识别和自我调节等功能;要关注国内外高新技术的发展,将那些适于煤矿井下工作环境的高新技术用于煤矿机电一体化产品,从而提高煤矿现代化,达到煤矿自动化生产。 5. 结束语 煤矿机电一体化技术是煤矿综合自动化的发展基础,更是煤矿企业信息化建设的重要支撑技术,煤矿机电一体化技术在采、掘、运、装备等方面的应用和推广,大力地推动我国煤矿综合生产力,同时,为实现安全、高效、洁净、结构优化的现代化、高科技煤炭工业生产打下了坚实的基础。 机电技术应用论文: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。 机电技术应用论文: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。 机电技术应用论文:浅析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。 机电技术应用论文:机电一体化数控技术在煤矿机械中的应用 【摘 要】煤矿机械正处在一个向机电一体化方向发展的时代,近来,随着国家对煤矿安全生产的重视,煤矿设备投入的不断增加,煤矿机械也处在一个更新换代的时期。数控技术是实现机械制造自动化的关键,以数控技术为优秀的机械设备广泛采用数控技术应用于制造业。 【关键词】 煤炭机械 机械制造 机电一体化 数控技术 煤矿机电一体化技术在这一时期显得尤为重要,它使机械、电子技术和液压控制技术有机的结合,极大地提高了煤矿机械的各种性能,如安全性、经济性、可靠性、操作舒适性以及作业精度、作业效率、使用寿命、方便安装拆除、便于维护等。中国 煤矿生产中,煤矿机械的性能自动化程度及其经济性等可以说直接影响到生产;也直接影响到煤矿供电、排水、通风、提升等的安全运行。而煤矿机械电气与电子控制系统部分质量的好坏与性能的优劣又直接影响到机械的动力性、经济性、可靠性,从而影响施工质量、生产效率及使用寿命等。电子(微电脑)控制系统已成为煤矿现代机械不可缺少的组成部分,同时也是评价煤矿现代机械技术水平的一个重要依据。随着科学技术的不断发展,以及对煤矿机电产品性能要求不断提高,电子(微电脑)控制系统在煤矿机械中所占的比重越来越大,其功能将会越来越强,应用范围也将越来越广,而其复杂程度也随之提高,这样就对使用与维修维护这些设备的煤矿工作人员提出了更高的要求,对煤矿职工的培训工作和对煤矿设备的管理工作也显得尤为重要。 煤矿生产施工要求煤矿机械具有以下性能:皮实耐用且维修简单、生产效率高且节能降耗,自动化程度高且操作简单,施工质量好,精度高;性能稳定,工作可靠,安全性高,使用寿命长;具有较好的经济性,即高的技术价格比和低的制造与使用成本;工人劳动强度低,操作员的工作条件好;具有在线运行状态监视,故障自诊及自动故障报警功能,能及时准确地指出故障部位,减少停机维修时间。 一、机电一体化是一项新兴的技术,将其引入到煤矿机械中,必将会给煤矿机械带来了新的技术变革,使其各种性能有了质的飞跃。 机电一体化又称机械电子工程学,是一门跨学科的综合性高技术,是由微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、机械技术、液压技术以及其他技术相互融合而成的一门独立的交叉学科。目前机械的电子(微机)控制系统主要用以实现如下功能: (1)在线监控、自动报警及故障自诊,即对煤矿机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态监控,出现故障能动报警并准确地指出故障的部位,从而改善操作员的工作条件,提高机器的工作效率,简化设备维护检查工作,降低使用维修费用,缩短停机维修时间,延长设备的使用寿命。如采煤机上变频器就采用plc控制,可实现多种在线监控和故障自诊,还有煤矿用各种电器设备也越来越智能化。 (2)节能降耗,提高生产效率。例如井下使用的胶带输送机、通风机、提升机等,使用变频起动、plc控制系统,节电量就为30%左右,同时生产效率也大大提高。 (3)自动化或半自动化程度的提高 煤矿机械实现自动化或半自动化控制,可以减轻操作者的劳动强度,提高生产效率,并减少因操作者的经验不足,对作业精度的影响。例如,冀中能源黄沙矿2009年投入使用的一整套薄煤综采设备,由我国北京天地玛坷电液控制系统有限公司与德国marco公司合作生产的pm31型液压支架电液控制系统,就是微电脑控制,只要在支架操作控制器上输入程序,支架使会自动连续动作,也可实现远程控制和工作面无人操作。 二、机械制造中数控技术的应用 1、煤矿机械 现代采煤机开发速度快、品种多,都是小批量的生产,各种机壳的毛坯制造越来越多地采用焊件,传统机械加工难以实现单件的下料问题,而使用数控气割,代替了过去流行的仿型法,使用龙骨板程序对采煤机叶片、滚筒等下料,从而优化套料的选用方案。使其发挥了切割速度快、质量可靠的优势,一些零件的焊接坡口可直接割出,这样大大提高了生产效率。同时,数控气割机装有自动可调的切缝补偿装置。它允许对构件的实际轮廓进行程序控制,好比数控机床上对铣刀的半径补偿一样。这样可以通过调节切缝的补偿值来精确的控制毛坯件的加工余量。 2、机床设备 机械设备是机械制造中的重中之重,面对现代机械制造业的需求,具备了控制能力的机床设备是现代机电一体化产品的重要组成部分。计算机数控技术为机械制造业提供了良好的机床控制能力,即把计算机控制装置运用到机床上,也就是用数控技术对机床的加工实施控制,这样的机床就是数控机床。它是以代码实现机床控制的机电一体化产品,它把刀具和工件之间的相对位置、主轴变速、刀具的选择、冷却泵的起停等各种操作和顺序动作数字码记录在控制介质上,从而发出控制指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件,使机床自动加工出所需零件。 在机械制造业中,数控加工技术已经越来越受到重视。随着计算机技术为主流的现代科技技术发展和市场产品竞争的加剧,传统的机械制造技术很难满足现代产品多样化的发展和日新月异的换代速度。面对多品种小批量生产比重的加大,产品交货质量和成本要求的提高,要求现代的制造技术具有很高的柔性。如何能增强机械制造业对外界因素的适应能力以及产品适应市场的变化能力,就需要我们能利用现代数控技术的灵活性,最大限度的应用于机械制造行业。 机电技术应用论文:论机电一体化技术的应用及其发展趋势 摘要:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。本文简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。 关键词:机械工业 机电一体化 数控 模块化 现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 一、机电一体化的优秀技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手: (一) 机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。 (二) 传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。 (三) 信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。 (四) 驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。 (五) 接口技术 为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。 (六) 软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,要逐步推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用领域 (一) 数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40年的发展,在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具体表现在: 1、 总线式、模块化、紧凑型的结构,即采用多cpu、多主总线的体系结构。 2、 开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益。 3、 wop技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。 4、 大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加强了cnc系统的控制功能。 5、 能实现多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。 6、 系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。 7、 以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 (二) 计算机集成制造系统(cims) cims的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化,各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。 (三) 柔性制造系统(fms) 柔性制造系统是计算机化的制造系统,主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。 (四) 工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能根据示教进行重复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性;第2代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,通过计算机处理、分析,做出一定的判断,对动作进行反馈控制,表现出低级智能,已开始走向实用化;第3代机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系密切。 三、机电一体化技术的发展前景 纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向,机电一体化将朝着以下几个方向发展: (一) 智能化 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一,也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年,处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。 (二) 系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意的剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强,一般除rs232等常用通信方 式外,实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,使其向着生物系统化方向发展。 (三) 微型化 微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术,是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3,并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 (四) 模块化 模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,是一项重要而艰巨的工程。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、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。 (五) 网络化 网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多,面向网络的方式也不同。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。 (六 ) 绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少,生态环境受到严重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小,资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。 综上所述,机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革,使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。 机电技术应用论文:浅析传感器技术在机电一体化中的应用 摘要:文章概述传感器研究现状与发展,探讨传感器在机电一体化系统中的应用,并分析我国传感器技术发展的若干问题及发展方向。 关键词:传感器技术;机电一体化;应用 在机电一体化系统中,传感器处系统之首,其作用相当于系统感受器官,能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境考验,是机电一体化系统达到高水平的保证。如缺少这些传感器对系统状态和对信息精确而可靠的自动检测,系统的信息处理、控制决策等功能就无法谈及和实现。 一、传感器的研究现状与发展 传感器是能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,主要用于检测机电一体化系统自身与操作对象、作业环境状态,为有效控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息。随着人类探知领域和空间的拓展,电子信息种类日益繁多,信息传递速度日益加快,信息处理能力日益增强,相应的信息采集——传感技术也将日益发展,传感器也将无所不在。 从20世纪80年代起,逐步在世界范围内掀起一股“传感器热”,各先进工业国都极为重视传感技术和传感器研究、开发和生产。传感技术已成为重要的现代科技领域,传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。 二、传感器在机电一体化系统中的应用 传感器是左右机电一体化系统(或产品)发展的重要技术之一,广泛应用于各种自动化产品之中: 1.机器人用传感器。工业机器人之所以能够准确操作,是因为它能够通过各种传感器来准确感知自身、操作对象及作业环境的状态,包括:其自身状态信息的获取通过内部传感器(位置、位移、速度、加速度等)来完成,操作对象与外部环境的感知通过外部传感器来实现,这个过程非常重要,足以为机器人控制提供反馈信息。 2.机械加工过程的传感检测技术。 (1)切削过程和机床运行过程的传感技术。切削过程传感检测的目的在于优化切削过程的生产率、制造成本或(金属)材料的切除率等。切削过程传感检测的目标有切削过程的切削力及其变化、切削过程颤震、刀具与工件的接触和切削时切屑的状态及切削过程辨识等,而最重要的传感参数有切削力、切削过程振动、切削过程声发射、切削过程电机的功率等。对于机床的运行来讲,主要的传感检测目标有驱动系统、轴承与回转系统、温度的监测与控制及安全性等,其传感参数有机床的故障停机时间、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、机床状态与冷却润滑液的流量等。 (2)工件的过程传感。与刀具和机床的过程监视技术相比,工件的过程监视是研究和应用最早、最多的。它们多数以工件加工质量控制为目标。20世纪80年代以来,工件识别和工件安装位姿监视要求也提到日程上来。粗略地讲,工序识别是为辨识所执行的加工工序是否是工(零)件加工要求的工序;工件识别是辨识送入机床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯,同时还要求辨识工件安装的位姿是否是工艺规程要求的位姿。此外,还可以利用工件识别和工件安装监视传感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成这些识别与监视将采用或开发许多传感器,如基于tv或ccd的机器视觉传感器、激光表面粗糙度传感系统等。 (3)刀具(砂轮的检测传感。切削与磨削过程是重要的材料切除过程。刀具与砂轮磨损到一定限度(按磨钝标准判定)或出现破损(破损、崩刃、烧伤、塑变或卷刀的总称),使它们失去切(磨削能力或无法保证加工精度和加工表面完整性时,称为刀具/砂轮失效。工业统计证明,刀具失效是引起机床故障停机的首要因素,由其引起的停机时间占nc类机床的总停机时间的1/5-1/3.此外,它还可能引发设备或人身安全事故,甚至是重大事故。 3.汽车自动控制系统中的传感技术。随着传感器技术和其它新技术的应用,现代化汽车工业进入了全新时期。汽车的机电一体化要求用自动控制系统取代纯机械式控制部件,这不仅体现在发动机上,为更全面地改善汽车性能,增加人性化服务功能,降低油耗,减少排气污染,提高行驶安全性、可靠性、操作方便和舒适性,先进的检测和控制技术已扩大到汽车全身。在其所有重点控制系统中,必不可少地使用曲轴位置传感器、吸气及冷却水温度传感器、压力传感器、气敏传感器等各种传感器。 三、我国传感器技术发展的若干问题及发展方向 nbsp; 传感器技术是实现自动控制、自动调节的关键环节,也是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一,其水平高低在很大程度上影响和决定着系统的功能;其水平越高,系统的自动化程度就越高。在一套完整的机电一体化系统中,如果不能利用传感检测技术对被控对象的各项参数进行及时准确地检测出并转换成易于传送和处理的信号,我们所需要的用于系 统控制的信息就无法获得,进而使整个系统就无法正常有效的工作。 我国传感器的研究主要集中在专业研究所和大学,始于20世纪80年代,与国外先进技术相比,我们还有较大差距,主要表现在: (1)先进的计算、模拟和设计方法; (2)先进的微机械加工技术与设备; (3)先进的封装技术与设备; (4)可靠性技术研究等方面。因此,必须加强技术研究和引进先进设备,以提高整体水平。传感器技术今后的发展方向可有几方面: 1.加速开发新型敏感材料:通过微电子、光电子、生物化学、信息处理等各种学科,各种新技术的互相渗透和综合利用,可望研制出一批基于新型敏感材料的先进传感器。 2.向高精度发展:研制出灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。 3.向微型化发展:通过发展新的材料及加工技术实现传感器微型化将是近十年研究的热点。 4.向微功耗及无源化发展:传感器一般都是非电量向电量的转化,工作时离不开电源,开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的发展方向。 5.向智能化数字化发展:随着现代化的发展,传感器的功能已突破传统的功能,其输出不再是一个单一的模拟信号(如0-10mv),而是经过微电脑处理好后的数字信号,有点甚至带有控制功能,即智能传感器。
汽车安全技术论文:基于数值仿真的汽车安全技术教学方法探讨 摘 要 鉴于汽车安全技术课程在车辆工程领域的重要性以及学生普遍反映难学的特点,将数值仿真技术融入到教学方法中去,并开展本课程的新型教学方法研究与探索。实践证明,在教学中实施数值模拟试验,不但可以弥补课堂讲授存在的单一性和抽象性两方面不足,同时还增强了学生的学习能力和实践能力。 关键词 数值仿真 车辆工程 汽车安全技术 教学实践 0 引言 近年来随着我国汽车工业飞速发展以及汽车的普及,培养特色鲜明的应用型人才已成为理工科院校发展的重要趋势。①汽车安全技术作为车辆工程专业的专业选修课,涉及到机械、车辆工程、卫生医学、交通运输工程、法律、保险等多学科,具有很强的技术性和实践性。在我国,由于高速公路建设和现代汽车工业的不断发展等诸多因素,导致近年来汽车安全事故逐年上升,而且人们对汽车安全性能的关注程度比以前有很大的提高,这些因素都促使我们必须重视对汽车安全领域的教学和科学研究来促进汽车安全性的提高。 然而,目前很多本科院校在汽车安全技术的具体教学中,仍然普遍反映难教、难学的特点。从教师角度出发,汽车安全是一项极其复杂的系统工程,实车碰撞试验是综合评价汽车碰撞安全性能的最基本、最有效的方法。但是,实车碰撞试验费用昂贵,周期较长,限于学校试验条件,只能从理论上向学生讲授,这样就造成教学内容陈旧、方法单一、重理论轻实践等现象。从学生角度出发,由于教学对象过于抽象、乘员约束系统比较复杂、工程性强但实践机会较少,很难将汽车安全技术与工程实践有机结合,学生反映教学效果欠佳。 本文针对汽车安全技术课程的重要性和教学特点,对课堂教学方式进行了探讨,并将数值仿真技术融入到教学方法中去,其目的是充分激发学生思考、活跃课堂气氛。教学实践证明,基于数值仿真技术的教学方法,可以在课程中引导学生积极思考,促进教师与学生的互动,改善汽车安全技术教学中存在的重理论轻实践的问题,更重要的是能加强学生的实践能力、学习能力和创新能力。 1 改革课堂教学方式 汽车安全是一项极其复杂的系统工程, 教师需根据教学目标和教材的实际情况,从学生的知识基础、心理特点和接受能力出发,以学生为主体,教师为主导,通过教学方法上的改革,②促使学生全面发展。 第一,强调实践性。针对汽车安全技术教学,应采取课堂教学与数值仿真相结合的方式进行。课后学生上机演练课内所学内容,使学生逐渐熟悉掌握数值仿真技术在汽车安全方面的应用。第二,授课内容应加强针对性,突出教学重点,侧重理论与实践的有机结合,同时做到容量适当,遵照由简到繁的原则完成教学。本课程可先向学生讲授汽车安全技术的相关机理,然后在该理论基础上以具体实例为目标,通过软件建立的数值仿真模型,开展相关的仿真控制和数据处理,增强教学效果。第三,采用互动教学方式。授课期间应观察学生的反应,采取设问、提问、反问等方式调动学生的学习热情, 注意因材施教。③条件允许情况下,可在机房配备一台多媒体投影机,教师边用多媒体投影机讲解,学生边在自己的计算机上模仿,教学效果将会更佳。 2 基于数值仿真技术的汽车安全技术教学 本文针对汽车安全技术课程的重要性和教学特点,建立乘员和约束系统在不同冲击载荷下的数值仿真模型,如图1所示。利用碰撞过程中乘员的运动方式和约束系统的工作方式来阐述乘员的损伤机理以及需采用的乘员损伤评价指标。教师在课堂上通过仿真动画引导学生进行思考,寻找乘员损伤模式,重点掌握此工况下需采用的人体损伤评价指标。 在授课过程中,教师应针对具体汽车碰撞实例和学生兴趣,主动提供学生动手实践的平台,培养学生自主创新能力。整个教学过程应注重发挥学生潜能,培养学生自学能力,倡导学生进行创新思维。教师应把握好方向,引导学生,并对其设计方案、研究内容、技术路线等严格把关。通过这类实践,学生有针对性地带着问题深入进行理论学习,既培养了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,又加强了学生自主创新、团队协作的意识。 3 结论 在汽车安全技术课程教学过程中,通过实施数值模拟试验教学方法,并严格贯彻学生为主体,教师为主导的教学思想,不但能引导学生进行积极思考和探索,使其加深对知识的理解,而且还能培养学生的学习能力和创新能力。实践证明,将数值模拟技术引入汽车安全技术课程教学,激发了同学的学习兴趣,开拓了同学的视野,课堂气氛明显得到改善。 论文资助项目:长沙理工大学教学改革研究项目(cn1 206)“汽车服务工程专业应用型人才培养目标和培养模式改革的研究” 汽车安全技术论文:我国汽车制造安全技术中的自动化及测量技术 【摘要】在我国,安全一直被放在很高的位置,但多数停留在“对人进行安全教育”的层面,认为安全事故的主因在人,把对技术措施的改进放在第二位。但是国外,尤其是欧洲多年推行安全技术,事故率大大降低。这一事实说明安全事故的预防也是一个技术问题,技术性的措施比对人的教育更加重要。本文讨论了汽车制造安全技术或产品的应用以及汽车制造自动化现代测量技术。 【关键词】汽车制造 安全技术 自动化技术 自动化测量技术 一、汽车制造安全技术或产品的应用 汽车制造设备,尤其是冲压设备,都是安全等级要求极高的设备,一直以来也是安全控制产品的主要应用领域,从很多安全产品和应用中,都能明显看到这一点。由于法律和文化等诸多方面的原因,欧洲的安全技术和产品一直处于领先,应用也最为成熟和广泛。 在我国,安全一直被放在很高的位置,但多数停留在“对人进行安全教育”的层面,认为安全事故的主因在人,把对技术措施的改进放在第二位。但是国外,尤其是欧洲多年推行安全技术,事故率大大降低。这一事实说明安全事故的预防也是一个技术问题,技术性的措施比对人的教育更加重要。 可喜的是,目前安全技术在国内的应用日益广泛。虽然我国强制性的推行国际安全技术标准,但大多汽车制造厂对安全技术有比较严格的要求,带动了安全技术在国内机器制造行业的应用。而且,随着美国和日本逐渐重视安全技术,使得美国和日本的电气控制巨头们也推出了诸多具有竞争力的安全产品。 对安全技术的应用有了更大的推动作用。一般来说,安全控制系统应该包括安全输入设备(如急停按钮、安全门限位开关或联锁开关、安全光栅或光幕、双手控制按钮),安全控制电气元件(如安全继电器、安全PLC 和安全总线)和安全输出控制(如主回路中的接触器、继电器或阀等)。 其中,安全PLC是在应用中值得重点关注的产品。所谓安全PLC,就是专门为条件苛刻的任务或安全相关的应用而设计的PLC,在其失效时不会对人员安全或过程安全带来危险。在一台安全PLC根据要求达到了特定的可靠性/故障概率等级时,就意味着它具有广泛的自诊断能力,可以监测各个方面的硬件状态、程序执行状态和操作系统状态。此外,安全PLC 还必须能够执行标准机构(例如TUV、FM等)认证的必须的故障安全动作,而这些故障安全动作都是根据特定的原则设计,并满足国际安全标准(如IEC61508和EN954-1等)中定义的要求。另外,安全PLC 还可能包括警卫保护预警和权限管理的内容,用来保护安全PLC 不受来自外界的干扰。 从安全PLC供应商方面看,罗克韦尔自动化、欧姆龙、西门子A D等巨头纷纷采取一系列措施,推出自己的安全PLC产品,这些产品几乎都符合IEC61508标准并得到了SIL3的等级认证。同时,都试图将安全PLC 与其他机械安全产品一起构成完整的机械安全解决方案。罗克韦尔自动化在美国举办的年度Automation Fair展览会上设立了安全产品线独立展区,产品线覆盖从传感、逻辑判断到执行机构的每个环节,如安全按钮、安全地毯、安全开关、安全继电器、安全光幕、安全镭射扫描器、集成安全功能的马达启动器与伺服电机、安全PLC(模块式与分布式)、安全分布式I/O、安全网络等。同时,罗克韦尔在安全PLC和安全继电器方面还将不断推出新品,Ethernet/IP safety安全以太网也即将推出。此外,西门子的安全PLC也从丰田这样的著名汽车商那里获得青睐。目前,在世界范围内的丰田汽车公司制造厂中,有3个安全PLC项目正在进行中,分别是Tahara(日本)、印第安纳(美国)和剑桥(加拿大)。在这3个工厂中使用的西门子安全PLC 总数大约为170个,共使用了大约2000个I/O模块。 二、汽车制造自动化现代测量技术 应高精度、高速度、多功能、在线检测的需求,不断取得新的发展与突破;同时,测量技术所覆盖的工艺环节和工业领域,也越来越多样化。 系统的最新发展及方向。目前自动化系统发展的一个主要趋势,是控制器功能的集成化,以及通讯的集成化。长久以来,由于技术的限制,在一个自动化系统中需要使用多种,来自多个厂商的专一功能的控制设备,比如一般控制任务的PLC;安全控制用的PLC;运动控制用控制器;伺服控制用控制器;等等。相应地在通讯上,有一般控制任务的现场总线;用于安全控制的安全总线;用于运动控制的通讯等等。 这样集成得到的系统,复杂性高,无论系统集成商,还是设备使用维护方,除了掌握各种不同的技术外,还必须适应不同厂商产品的不同设计习惯,不同的软件编制风格。还有,不同系统之间的接口和通讯进一步增加了系统的复杂性。而且从一定程度上,降低了系统的性能。 现在,集成了上述几个和全部控制功能的控制器越来越多。比如集成了一般控制功能和安全控制功能的PLC,集成了PLC功能和运动伺服控制功能的基于PC 的控制器,等等。同时在通讯领域也在发生重大变化,以太网借着在一般网络上取得的巨大成功,已经在工业领域逐步深入,开始牢牢确立自己的地位。集多种通讯功能于一身的以太网产品已经出现,随着技术的逐渐成熟,产品的逐渐丰富,以太网技术是目前能够看到的一统江湖的通讯网络。 汽车行业有自己的特点,就是高可靠性,高利用率,设备的高寿命。这些特点,决定了在选用自动化产品时,普遍比较谨慎,不敢为天下先,一般倾向选择成熟的产品。因此这些新的技术何时能够大规模进入汽车行业,就要看它们何时能够积累起足够的市场认可度。 由于中国巨大的汽车市场,各个国际汽车巨头目前纷纷在中国各地投资建厂,汽车制造商为了扩大品牌占有率和汽车销售,会对原有厂房或生产线进行扩建或改造,同时,由于汽车厂商的建厂、改造,必然会带动相关零部件厂商间的竞争,从而零部件厂商也会为了扩大生产而采取相应措施,因此,需要越来越先进的生产设备和系统来扩大自己的生产、增进效率、降低成本。汽车自动化系统的发展成为了业界瞩目的焦点之一,因此我国汽车制造安全技术非常重要。 汽车安全技术论文:汽车电子安全技术的现状及其发展策略 摘要:介绍了当代汽车电子安全技术的发展现状,从主动与被动安全两方面技术分别探讨,包括电子制动力分配装置、驱动防滑系统、电子稳定装置、自适应巡航控制装置、和安全气囊防护系统、自动防抱死刹车系统、电子刹车辅助系统、事故自动报警系统、驾驶纪录系统等。同时对未来的汽车电子安全技术的发展趋势做了简要介绍。 0 引言 汽车安全,一个大家越来越关心的话题。实际上从汽车诞生那一刻开始,汽车安全技术就随着汽车技术的发展而发展,如今汽车安全技术早已经不仅仅是安全气囊安全带的简单应用,各种电子设备的介入使得汽车安全装置更加的智能化、人性化。本文主要介绍了汽车安全相关的电子技术,并对未来的发展趋势提出了构想。 汽车安全性配置按照事故发生的前后基本可以分为主动安全和被动安全两大类。汽车的主动安全性是指事故将要发生时汽车防止事故发生的能力,而被动安全则是在发生事故时汽车对车内成员的保护或对被撞车辆或行人的保护,使损失降到最小的能力。 1 汽车电子的主动安全装置 主动预防、避免或减少汽车在行驶过程中发生事故,对汽车的内、外部结构进行合理有效的设计,所谓主动安全技术就是在汽车设计和制造时,为提高汽车的主动安全性能,而采用的更先进的技术和装备。目前已广泛采用的汽车电子主动安全技术主要有自适应巡航控制装置(ACC)、电子稳定装置(ESP)、驱动防滑系统(ASR)、电子制动力分配装置(EBD)、电子刹车辅助系统(EBA)、自动防抱死刹车系统(ABS)等。 1.1 ABS(Anti-lock Braking System)自动防抱死刹车装置 由于车辆冲刺惯性,瞬间可能发生侧滑、行驶轨迹偏移与车身方向不受控制等危险状况,在遭遇紧急情况时驾驶者踩死刹车,刹车抱死车轮。ABS系统使车辆在车轮即将达到抱死临界点时,刹车在一秒内可作用60至120次循环,相当于不停地刹车、放松,即相似于机械自动化的“点刹”动作。此举可避免紧急刹车时方向失控与车轮侧滑,同时加大轮胎摩擦力,使刹车效率达到90%以上。 1.2 电子制动力分配系统EBD(Electronic Brake force Distribution) EBD系统可依据车辆的重量和路面条件来控制制动过程,防止汽车制动时后轮先制动的情况发生, 如发觉前后车轮有差异,而且差异程度必须被调整时,制动以前轮为基准去比较后轮轮胎的滑动率,使前、后轮的液压接近理想化制动力的分布,它就会调整汽车制动液压系统。因此,重踩制动在ABS动作启动之前,为改善制动力的平衡并缩短汽车制动距离,防止出现后轮先抱死的情况,EBD已经平衡了每一个轮的有效地面抓地力。一些汽车技术性能就有了ABS+EBD的项目,EBD实际上是ABS 的辅助功能,可以提高ABS的效用,使满载车辆和弯道制动性能改善。 1.3 电子刹车辅助装置EBA(Electronic Brake Assist)在一些非常紧急的情况下,驾驶员往往缺乏果断性,不能迅速踩下制动踏板。EBA就是为此设计的。它的功能与ABS相似。该系统利用传感器感知驾驶员对制动踏板踩踏的速度和力度大小,以此判断驾驶员此次制动的意图。如果属于非常紧急的制动,EBA就会指示制动系统产生更高的制动力,使ABS发挥作用,从而使制动力快速产生,减小制动距离;而对于正常情况的制动,EBA则会通过判断不予启动ABS。通常情况下,EBA的响应速度都会远远快于驾驶员。这对缩短制动距离增加行车安全性非常有利。因此,对脚力较差驾驶员避让紧急危险的制动是非常有帮助的。 1.4 驱动防滑转控制系统 ASR(Automatic Slip Regulation),也被称为牵引力控制系统TCS 该系统根据传感器监测到的车轮滑转状况,综合控制发动机输出功率和驱动轮制动力,把车轮的滑转率控制在最佳滑转率附近。 充分利用路面的附着能力!提高了汽车的驱动性和操纵性,使得汽车在附着状况不好的路面上能顺利起步、加速和转向。 1.5 电子稳定装置(ESP)(Electronic Stablity Program)ESP实际上也是一种牵引力控制系统,与其他牵引力控制系统比较,ESP不但控制驱动轮,而且可控制从动轮。该系统具有支援ABS及TCS的功能。它通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析,然后向ABS、TCS发出纠偏指令,帮助车辆维持动态平衡。ESP可以使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性,在转向过度或转向不足的情形下效果更加明显。ESP一般需要安装转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器等。ESP可以监控汽车行驶状态,并自动向一个或多个车轮施加制动力,以保持车子在正常的车道上运行,甚至在某些情况下可以进行每秒150次的制动。 1.6自适应巡航控制装置ACC(Adaptive Cruise Control) 该装置是CCS(Cruise Control System)功能的自然延伸。它依据雷达探测到的主车与目标车辆间的相对位置关系及相对运动关系,通过控制发动机节气门开度、行驶档位及制动器制动力矩实现对车辆行驶速度的调节,从而达到与目标车辆间保持安全行驶距离的目的。 2 汽车电子的被动安全系统 为使直接损失降到最小的技术,保护车辆内部乘员及外部人员,汽车被动安全技术是指一旦事故发生时,所采取的安全保护系统。 2.1 安全气囊防护装置(SRS) 安全气囊系统主要由传感器、微处理器、气体发生器和气囊等主要部件组成。传感器和微处理器用以判断撞车程度,传递及发送信号;气体发生器根据信号指示产生点火动作,点燃固态燃料并产生气体向气囊充气,使气囊迅速膨胀。随着技术的发展,安全气囊的保护范围将进一步扩大,从现在的前排乘员前方保护扩展到前排乘员的侧面、膝部和后排乘员的前方与侧面以及车外行人。侧面安全气囊、发动机罩宽幅气囊、车外气囊等产品不断推出。同时,安全气囊已出现智能化,能识别乘员席有无乘员、有无逆向儿童座椅以及乘员身材大小、重量,坐姿、是否系戴安全带等,并根据上述信息调整动作,以求最大限度地减少失误和保护乘员。 2.2 驾驶纪录系统 依据地理信息管理系统(GIS)及计算机数据库系统,汽车黑匣子是利用GPS先进技术,形成一套现代化的监控体系。它能帮助有关部门迅速准确地分析事故发生的原因,不但具有像飞机黑匣子一样记录事故发生前后的详细数据,而且还能帮助车辆管理人员和驾驶员,它实质上是机动车综合记录仪,最大限度地减少事故的发生,适时监控和分析车辆的运行情况,从而加强对车辆的管理。实践证明,汽车黑匣子的使用,产生了显著的社会效益和经济效益,大大减少了人员伤亡和财产损失,使交通事故率降低了37%~52%。 2.3 事故自动报警系统 它与智能汽车交通系统和全球卫星自动定位系统相配合,是在汽车后视镜内安装了一个微型摄像机,它主要是与移动电话和撞车传感器相连,事故自动报警系统将是今后汽车必备的安全系统,一旦汽车发生事故,将自动向有关部门和医疗急救部门报警,并保持联络,使事故车中的人员得到及时救护,它能全面地提供系安全带人数和人员受伤的大致程度、事故严重程度、车载人员数、汽车所在位置等信息。 3 汽车电子安全技术的发展趋势 未来的汽车安全技术将向着集成化、系统化和智能化方向发展,安全技术中的主动安全和被动安全是相辅相成、缺一不可的。 3.1 智能化 随着电子信息等技术的飞速发展,安全技术正逐步走向智能化,智能技术在汽车安全系统上得到了广泛应用。随着传感器技术及计算机技术的进步,越来越多的新型智能化安全装置将出现在现代汽车上。全球卫星定位系统(GPS)技术、智能安全气囊、智能轮胎、智能悬架、智能避撞系统、智能驾驶系统等将在汽车上发挥越来越大的作用。这些智能装置将具有一定的识别、判断能力,在各种情况下都能自动协助或自行控制。未来的智能约束系统尽可能多地收集和利用有关乘员形体位置及撞车类型和撞车速度的数据,建立数据库,对某一碰撞中获得的乘员和车的有关信息进行判断识别,使人体获得最佳的保护。 3.2 系统化 为达到系统整体的最佳效益,实现驾驶员特征、车辆机械特性及道路交通法规之间的协调,达到各自性能的最佳匹配,将人、车、路作为一个系统来分析研究,让三者相互协调。 3.3 集成化 德尔福公司推出的集成安全系统(ISS)涵盖了汽车上所有的主要电子系统,为得到更好的安全保护效果,将汽车主动安全技术与被动安全技术进行融合,由50种不同的技术组成,能更好地预防交通事故发生,协同发挥作用,这些技术集成于一体。 4 结语 我国汽车被动安全性和汽车安全技术研究起步晚,但发展迅速,正在接近和赶上国际先进水平。随着现代科学技术的发展,未来的汽车将越来越智能化,越来越人性化,越来越可靠,越来越安全。未来的汽车电子安全技术将向着微处理机、光导纤维传导技术、纳米技术、声纳传感技术、软件技术、多通道传输技术、集成化技术、车载网络系统等更先进的技术领域发展。 汽车安全技术论文:汽车被动安全技术分析 摘要:随着科学技术的发展, 汽车主动安全技术在交通安全中起着越来越大的作用。但尽管如此, 仍然不可避免地发生意外情况, 此时, 汽车的被动安全技术将是避免乘员受伤的唯一保障。汽车的被动安全技术主要包括安全带、安全气囊、安全转向柱及安全座椅等几个方面。 关键词:汽车安全 碰撞 安全带 气囊 随着我国经济的不团发展,汽车作为现代化的交通工具已经走进了平常百姓的生活中。汽车数量的极大增加一方面给人们的日常生活带来了方便,但同时不多出现的各类交通事故也带来了极大的负面影响。国内外大量统计数据表明,汽车交通事故造成的人员伤亡和财产损失时巨大的。如2009年,全国共发生道路交通事故238351起,造成67759人死亡、275125人受伤,直接财产损失9.1亿元。汽车安全性能越来越为人所关注。 1、汽车被动安全 车用安全系统根据是否为预防性质, 可分为主动安全(Active Safety System) 与被动安全(Passive Safety Systerns)两类,前者为预防事故的发生,后者则为减缓事故发生的伤害程度。简单的来说主动安全技术就是防患于未然,被动安全技术就是要做到汽车在不可避免发生事故时“车毁人安”。 汽车安全问题自汽车诞生的那天起就时刻的存在,但是由于早期汽车的速度较慢,数量也相对较少汽车事故并没有引起社会的广泛重视。随着汽车大规模的运用,汽车技术的不断革新,速度的增大和数量的增多,汽车安全问起变得越来越突出,据统计,目前每年死于车祸的人数多达100万,伤残人数达到数千万人。汽车被动安全技术作为保障人员安全的最后一道屏障,也引起来人们的高度重视。 2、分散撞击力车架 车架是汽车的基本骨架,现代的汽车的架设计不仅要考虑空间、重量和发动机的布局,更要考虑其安全性能,即在事故中抗冲撞的性能。通过精密计算与设计将汽车碰撞时的撞击力分散开来,并最终将碰撞的撞击力分散到整个车架的各个部位,减轻车内乘员承受的冲击力,同时加强座舱的强度避免车体或发动机等部分凸入车厢内。通常这些分散撞击力车架的横向撑杆及纵向梁全都十分坚固和紧密相连,那些在撞击时受力最大的地方都运用多种特质钢材并经过特别的强化工序处理,或是增加了加固件。当然,分散撞击力车架最重要的品质表现还在于当撞击真的发生时车架将会如何折曲以吸收掉大部分的冲击力,合理的折曲设计可以确保车厢结构完整,即实现所谓的“安全舱”,这对于保证车内乘员的脱险和抢救是至关重要的。 3、防撞钢梁 一般包括汽车前后防撞梁和四车门防撞梁,防撞梁的主要作用是保证车辆在中低速行驶的过程中发生汽车前后碰撞,汽车侧面碰撞等情况时,对车辆起到一定的保护作用,能在一定程度上保护驾乘舱人员的安全,但不能百分百保证安全。 前后防撞梁的意义就是车辆第一次承受撞击力的装置,在车身被动安全方面有一个重要理念就是一点受力全身受力。也就是说汽车车体的某一个位置受到了撞击,如果仅仅让这一部位去承受力的话,那么达到的保护效果会很差。如果在某一点受到力的时候,让整个骨架结构去承受力,则可以最大限度的降低一个点所受到的力的强度,特别是前后防撞钢梁在这里就起到很明显的作用。 在汽车结构中防撞梁两端连接的是屈服强度很低的低速吸能盒,然后通过螺栓的形式连接在车体纵梁上。低速吸能盒可以在车辆发生低速碰撞时有效吸收碰撞能量,尽可能减小撞击力对车身纵梁的损害,这样可以降低维修成本,而螺栓连接的方式可以更方便的对防撞梁进行更换。 在高速偏置碰撞中,防撞梁可以有效的将撞击力从车身左侧(或右侧)传递到右侧(或左侧),尽可能让整个车体去吸收碰撞能量。在发生低速碰撞时(一般为15km/h以下),防撞梁可以避免撞击力对车身前后纵梁的损害,降低维修成本。 4、安全带 汽车座椅安全带是最重要的汽车乘员约束保护装置,如今安全带已经是汽车的标准安全配置,在减轻碰撞事故中乘员伤害程度方面起着重要作用。瑞典沃尔沃公司于1959年首先开发了三点式座椅安全带, 此后被为国的汽车制造厂所采用。由于三点式安全带使用方便维护简单,保护效果比较明显,后来就逐渐扩大了安全带的使用范围, 从小轿车车到载货车、客车, 从短途车到长途卧铺车, 从外侧座椅到中间座椅。装配的安全带形式也从三点式到赛车运动的多点式。现在, 大部分汽车所有乘员的座位上都装配安全带,作为汽车安全标准装备。 安全带是最典型的被动安全装置, 它可对驾乘人员进行系绊约束和相对固定, 能有效地减轻交通事故发生时乘员与车身的碰撞的几率, 并将乘员的损伤程度降至最低。其工作原理很简单, 缓拉时无阻力, 急拉时可锁紧。即当车辆出现紧急制动、正面碰撞或发生翻滚时, 乘员会使安全带受到快速而猛烈的拉伸, 此时卷收器的自锁功能可在瞬间卡住安全带, 使乘员紧贴座椅, 避免乘员身体冲出座椅与车内饰件发生二次碰撞。安全带作为主要的乘员约束保护装置, 是目前最有效的安全设备, 其单独使用时可以减少42%左右的死亡率。事实证明, 在正面碰撞、追尾碰撞及翻车事故中, 普通安全带对乘员保护效果很好, 尤其是对乘员头部, 胸部的保护。为了进一步降低碰撞时乘员的“潜水”现象(即乘员沿座椅下滑)造成的腹部伤害, 目前很多汽车生产厂采用织带预张紧器或织带夹紧装置的安全带。这种安全带同改进的座椅结构及安全气囊相接合, 便可大大提高对乘员的保护性能[1]。 汽车安全技术论文:浅议现代汽车安全技术活理念 摘要:汽车交通事故已成为日益严峻的全球性社会问题。笔者提出汽车驾驶者与汽车安全性能共同发展的现代汽车安全活理念。使人们在享受汽车带来便利的同时加强安全意识。 0引言 随着交通工具现代化和绝对数量的剧增,交通事故已成为严峻的全球性社会问题。毋庸置疑,好的驾驶习惯、出色的应变能力以及先进的汽车安全设施是行车安全的保障。努力研究开发高性能、高安全性的安全汽车,同时也要加强对在用汽车的定期维护和管制,使汽车经常处于良好的技术状况,以提高汽车行驶的安全性。 1汽车安全活理念 从1886年有了汽车, 汽车给世界装上了轮子,使人类实现了征服距离的梦想,由加快生活节奏升华为一种享受,但驾车如驾虎,驾乘人员必须掌握一套系统而科学的安全理念。“五次元”安全活理念,将汽车行驶过程中出现的安全威胁分为五个等级,分别为:正常路况下的“安全驾驶”;危险路况上的“安全问题”;轻微碰撞时的“安全损控”;车辆碰撞后的“安全防护”以及碰撞救援时的“安全脱离”。其意义是说明:首先在最大程度上避免事故发生,其次如果不可避免,就将损失降低到最低程度,最后一旦发生重大较大事故,避免再次伤害是首先要考虑的因素,实现“车守护人”的安全理念。 2汽车安全性 汽车的安全性是按交通事故发生的前后进行分类的,一般分为主动安全性、被动安全性、事故后安全性和生态安全性。 2.1 汽车主动安全性汽车主动安全性(也称为“一次安全性” )是指汽车设计时能主动预防或减少道路交通事故发生的性能,在交通事故发生之前采取安全措施,特别当即将发生危险状态时,驾驶者操纵方向盘避让或者紧急制动以避免交通事故发生。使汽车在正常行驶中,为确保驾驶者的基本操纵稳定性,对周围环境的视认性和确保汽车本身的基本行驶性能,汽车结构设计开发了防抱死制动系统(ABS)、防滑驱动系统(ASR)、自动悬架、动力转向、四轮驱动(4WD)、四轮转向(4WS)、灯光照明系统、刮水器、后视镜、防止车辆追尾的车距报警系统和激光雷达等。这些安全装置和技术称为主动安全系统,也称为预防安全系统。未来的汽车将主动安全性的新技术更加广泛的应用和普及,如打瞌睡警告及唤醒系统,高适应性定速巡航系统,紧急制动先期警告系统,录仪行车(类似于飞机上的黑匣子),卫星定位导航系统,防碰撞系统,安全的行驶方向控制系统,转弯减速调节系统,EyeCar技术(即无阻碍视眼和最好的能见度),CanCar技术(提示驾驶员的感知能力)等智能化汽车。 2.2 汽车被动安全性汽车被动安全性(也称为碰撞安全性或二次安全性)是指在无法避免碰撞事故的情况下,依靠车辆本身保护撞击,将撞击伤害降到最低的装置。另外,作为防止事故后出现二次伤害的安全性,因汽车碰撞分为一次碰撞和二次碰撞,驾乘人员受到伤害的主要原因是二次碰撞中与车身的各部位发生接触或甩出汽车外而造成伤害,汽车被动安全性又分为车外部安全性和车内部安全性。车辆的钢板,车身结构,预紧式安全带,智能安全气囊,头枕,可溃缩吸能的方向盘及制动踏板和自适应约束技术系统(ARTS),灭火系统等都是被动安全的重要组成的部分。 2.3 汽车事故后安全性汽车事故后安全性是指汽车发生事故后保障驾乘人员及时救助,能减轻事故后果的性能。主要包括能否迅速消除事故后果,同时避免新的事故发生,避免再次伤害。GPS救援系统利用卫星导航定位缩短救助时间,门锁紧急施放系统使驾乘人员迅速离开车内和现代的交通管理系统都是事故后安全的组成。 2.4 汽车生态性安全汽车的公害问题,指汽车的制造、使用过程中发动机排气污染、噪音和电磁波对自然环境、人类生存、资源消耗带来的危害影响。人们期望使用零污染、无公害和保护环境的绿色汽车。绿色汽车主要标志为:第一是可以回收利用;其次是动力源多样性;第三是对环境污染小。电动汽车具有低耗、低污染高效率的优势;被称为清洁能源的天然气汽车、氢能源汽车、甲醇汽车、太阳能汽车都是典型的绿色汽车;设计合理的动力混合汽车,都使汽车工业持续发展。 3汽车驾驶技术培训 安全驾驶培训是驾驶员上路前必修之课,全球每年死伤于交通事故的人数有5000多万人,我国拥有的车辆数量只占世界车辆总数的2%,死亡率却占世界的15%。通过学习掌握“安全行车指南”的五大准则,提高驾驶员的综合素质能力达到保障行车安全的目的。 3.1 提高预测能力要时刻查看前方路上发生的事情,不要只关注车跟前,因为隐患往往在车前很长一段距离就出现了。 3.2 观测行驶道路的全景了解车辆周围发生的事情,仔细观察发展变化的交通形势,目光注视某物的时间不宜超过2秒,同时要养成每隔5-10秒就查看一下反光镜的习惯。 3.3 尽早打出信号,表明意图以便他们有时间作出正确决定,但不要突然行动,以免引起他人的惊慌。 3.4 安排一条退路选择超车时机,做好避让的准备,以便在意外发生时迅速作出反应。要安排一条能有足够时间、空间和视程来平稳起步或停车的退路,避免汽车追尾。 3.5 果断行动按照以上四条准则执行以后,驾驶员就应该有充分的时间和空间来处理紧急情况,最后需要的就是要下定决定、果断行动,做到快准稳。 4总结 车在路上行驶,车祸猛于虎,安全才是王道。抛开价格因素,一辆“安全车”应达到的最基本标准是:前后盘式制动系统、前排双气囊、三点式安全带、安全玻璃、高位刹车灯、ABS+EBD(刹车防抱死和电子制动力分配系统)、车头、车尾可溃缩的安全车身设计、车门内有防撞杆NCAP碰撞测试成绩等结构,良好的驾驶技术才能让优秀的安全设施发挥其应有的作用,构筑以人为本车守护人的和谐社会。 汽车安全技术论文:浅谈汽车智能安全技术的应用 [关键词]智能安全技术;防撞技术:防盗技术 汽车已不仅仅只是代步工具了,而是演变成一件件高科技产品。当前汽车安全技术发展的目标就是提高行车安全性和各环境下的适应性。当前的信息技术革命正在推动汽车设计翻开新的一页,自动化、智能化、多功能将成为21世纪汽车发展的新趋势。智能化的汽车在21世纪将以更高的速度和效率把人类带入智能信息时代。 一、关于发达国家智能汽车研究的现状和趋势 进入20世纪90年代以来,随着汽车市场竞争激烈程度的日益加剧和智能运输系统(ITS)研究的必起,国际上对于智能汽车及其相关技术的研究成为热门,目前它已成为世界众多发达国家重点发展的智能交通体系中的重要组成部分,也是世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力。 美国交通部已开始一项五年计划,投入3500万美元,与通用汽车公司合作开发一种前后防撞系统。同时,美国俄亥俄州立大学和加州大学以及其他一些研究机构正在进行全自动车辆的研制与改进工作。欧洲的一些国家正试验将智能速度适应(Intelligent Speed Adapta2tion,ISAl作为提高车辆安全性的手段,其构想是通过路边标志信息或卫星定位信息以及车载数字地图进行车辆导航,并自动控制车辆的速度。目前在日本,夜视和后视报警系统已应用在某些汽车上,三菱公司和尼桑公司已其近期可使用的防撞设备。前方防撞和车道偏离有望在1至2年内实现。世界各国著名大学也参与到智能汽车的开发中,如麻省理工学院、斯坦福大学、剑桥大学等。 二、关于智能安全技术的应用 1.防撞技术。专家、学者在分析城市交通事故的原因时,普遍认为事故原因主要由:人员素质、运输车辆、道路环境、管理法规等4个方面。而其中很重要的一点――运输车辆性能的提高,常常为人所忽视。而事实上,随着科技水平的不断提高,使得机动车辆的智能化已成现实。可以通过机动车辆的智能化来提高交通的安全性。一是新型带,自动制动功能的碰撞警示系统。该系统由沃尔沃公司最近推出,可以最大可能地降低碰撞时的车速,减少碰撞双方乘员伤害风险。该系统功能包括:纵向避撞――有助于防止车辆与车辆之间,车辆与其他物体或行人之间正面或尾部的碰撞:侧向避撞――有助于防止车辆偏离行驶车道引起的侧面碰撞;视觉强化防止碰撞――改善驾驶员观察道路及道路上或道路旁物体的能力。二是激光测距在汽车智能防撞系统中的应用。该汽车智能防撞系统主要包括:振动电路、激光调制器、激光发射器、激光接收器、计数器、处理器,以及显示、报警和智能制动装置等。当启动系统后。激光发射器不断发射激光束,探测前方是否有障碍物。当有障碍物时,激光束被反射回来被接收器接收并转换为电信号。经放大后通过计数器计数获得N值,再经处理器的运算得到是否安全的距离。三是智能式汽车安全气袋控制系统。气袋控制系统的任务是准确判断出事故的碰撞强度,并点爆气袋。现在大部分系统都采用带微处理器的智能控制系统。它使用单片机对电子式加速度传感器测得的信号进行计算,认为发生了碰撞并且达到一定强度时,输出点火脉冲引爆气体发生器。迅速产生大量气体充满气袋。智能控制系统的控制算法由软件实现,极大地提高了算法的灵活性,而且具有记录事故信息和与计算机通讯等前两代控制系统无法实现的功能。 2.防盗技术。一是射频识别技术。汽车电子式防盗采用射频识别技术(RFID),通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID技术采用射频传输,可以透过外部材料读取芯片数据,实现非接触操作,应用便利,使用寿命长;大容量的存储空间,适合储存大量的数据信息;数据安全方面,通信数据使用加密算法对数据进行加密,实现数据安全存储、安全管理和安全通信。基于射频识别技术的汽车防盗器主要功能特点如下:普通汽车防盗器主要是采用键盘输入方式对司机身份进行识别的,这种方式给驾驶带来诸多不便,而且由于其密码组合有限。较容易被窃取和破译。而采用射频识别技术来识别身份,则可有效解决这一问题。车主只须携带应答器(32mm)靠近阅读器的感应线圈(进入7cm左右的感应范围),即可在瞬间完成身份识别,并且其密码不宜破译,因而大大提高了防盗效果。利用该电路可以方便地实现防盗系统的安全提示和报警功能。二是汽车智能钥匙。智能钥匙的主要功能:靠近汽车时。钥匙和汽车便开始通过无线电交换已设定好的指令信息。随即汽车的关闭系统和安全系统以及发动机的控制系统全部被激活。打开车门时。只要驾驶员一碰到车门把手。传感器就会探测到这一压力,同时伺服发动机便会打开车门门锁。接着座椅、转向盘和外后观镜便会自动调整到合适与车主的位置。启动前,驾驶员踩下制动踏板,转向盘锁会被随即打开。同时启动按钮也会被释放。最后主制动器自动松开。下车时,驾驶员必须按下锁车钮,如果闪光灯亮起则表示车门已安全上锁。汽车上锁的同时,钥匙和汽车就会重新约定好一个新的指令信息。三是GPRS移动通讯网络汽车智能防盗系统。当用户驾车外出。车辆停放位置与用户比较近时。防盗监测系统通过GSM网络发短消息给用户的GPRS手机。不需要上Internet网络,这样用户可以更快采取补救措施。当用户车辆在公用车库中或距离很远,或中途被抢,此时就可将信息经GPRS和Intemet网络传送给监控中心计算机,监控中心计算机分析现场传输的图片、声音等资料,采取相应的措施,同时利用GPS传送信息结合该地区、城市地形图,确定被盗车辆现在哪个地区哪个城市哪个街道。将监测到的有效信息提供给公安机关,帮助快速破案。 三、关于汽车智能安全技术的展望 汽车出现有100多年的历史,而智能汽车才刚刚起步。尽管汽车智能安全技术的发展前景非常广阔。但仍存在着不少障碍。如某些高智能化安全系统造价昂贵。普通消费者无法接受。为了实现彼此设备的兼容,、要制定统一的工业标准。现在的智能汽车时速还不能超过30公里/小时,以及受到恶劣天气、路况的影响还比较大。随着技术上的不断完善,我们有理由相信。未来的汽车驾驶和乘坐,将不会再有任何的安全顾虑,驾车也将真正成为一种享受。 作为交通运输工程的参与者,要大力倡导和积极推广汽车智能安全技术在工作和生活中的应用。身体力行的同时。要注意不断总结和技术研发,切实推动汽车智能安全技术项目的完善。 汽车安全技术论文:汽车安全技术的智能化发展刍议 摘要:汽车技术首要作用是确保安全。在智能化技术飞速发展的今天,汽车的安全技术也有了长足的进步。汽车安全主要有主动安全与被动安全两部分,作者结合自身学习与实践,从主动安全技术与被动安全技术两方面论述汽车安全技术的智能化发展现状,着重讲述主动安全技术的智能化发展趋势,并举出相关例证。 关键词:汽车;安全技术;智能化;发展 一、概念简述 汽车的节能减排、降低环保、保证安全是当代汽车技术的重要衡量指标。其中最重要的指标是安全性。汽车安全主要有主动安全与被动安全两部分。主动安全指的是在事故发生前充分使用安全技术,消灭安全隐患;被动安全指的是发生事故的时候,通过汽车性能设计和被动安全设备尽量降低驾驶者、乘客和车外行人遭受伤害的机率。 在目前智能化技术的发展的促进下,汽车安全技术和以往比较产生了巨大的进步。不仅仅在智能化的方面有着明显的发展趋势,汽车安全技术的进步的重点正从被动安全转移到主动安全。 二、主动安全技术的智能化发展趋势 1、减轻碰撞系统 此系统利用完整的智能系统检测驾驶员会要采用的紧急刹车等行为,并在刹车实施的时刻,辅助驾驶员把制动力加刀尽量大,达到减少制动距离,降低碰撞几率。奔驰公司当前投入使用的新式减轻碰撞系统有着两个雷达传感器,第一个探测的角度相对小一些,为的是探测远处事物;第二个探测角度相对大一些,为的是探测近处的事物。丰田雷克萨斯利用了探测距离较远的雷达传感器来检查远处是否有障碍物如汽车、路障等;第二个探测距离相对近的物体例如行人。沃尔沃公司目前试验能够达到现有的制动辅助设施的条件下同一时刻对转向也可以采取干预的技术,进而达到有效降低事故概率的目的。 2、距离警示系统 此系统的最大特征是当自适应巡航控制系统(ACC)关闭的时候,也能够辅助驾驶员时刻与前车保持一定的距离,若是打开了距离警示系统打开,驾驶员能够实现设置好驾驶车辆和前方车辆的安全距离,当汽车行驶,系统发现驾自身车辆和前方车辆的距离间隔小于实现设置的时候,就在前风窗玻璃上进行提示,并且发出警示声音,若是驾驶员还没有进行规避或调节驾驶,该系统便会自发的制动。如沃尔沃汽车公司所生产的此类预防碰撞的距离警示系统(Distance Alert)。 3、驾驶员警示系统 该系统一项正在发展完善的汽车安全技术,能够监测车辆在道路上的行驶状态,一旦驾驶员的操作有一场,就会向驾驶员进行示警。这系统安装在车辆上后,不仅在白天,即使在黑夜,如果汽车行驶到驾驶员容易松懈的平直车道或易于判断错误的复杂道路时,警示系统就能利用摄像头持续监测车辆和道路两旁和周围车辆的距离,继而使用传感器传递至电控单元,电控单元再分析相关信息,用来检测汽车有没有安全隐患,若是存在,系统就能够发出警报,同时还能够在仪表板上显示是否应该休息的提示。 4、车道偏离警示系统 该系统能够帮助驾驶员及时辨别休整方向。工作原理是通过摄像头观察汽车与道路标线之间的距离。若是没有展示变道信号就越过了车道标线,系统会有声音信号提示驾驶员。在此工作原理上,可以强化其智能化,开发自动转向回避碰撞功能,这样能够比车道偏离警示系统更优越,能够使用摄像头与雷达传感器监测车辆和其它车辆之间的距离,从技术上确保了可以预防驾驶员粗心大意导致的摩擦碰撞等。比如汽车如果要驶入错误车道,而且系统监测到旁边有车可能与自身发生碰撞,汽车会自动调节线路,到达安全车道。 三、被动安全技术的智能化发展趋势 1、气囊式安全带 以最新的福特后座气囊式安全带为例,该安全带在2011年配置在新一代福特Explorer SUV汽车中。目前福特打算为全世界的汽车上使用气囊式安全带技术。气囊式安全带可以降低事故发生对乘坐者头部、颈部与胸部的损伤机率与程度,而事故中最易受到伤害的是儿童与老人。平时应用时,气囊式安全带和传统安全带功能类似,并能够适用于儿童身上。百分之九十以上的测试气囊式安全带的人都感觉气囊式安全带的舒适程度和传统安全带到得多。 发生事故时,汽车安全带中的传感器可以及时检测装机的力度,并迅速打开气囊式安全带的气囊。安全带里面有许多管状气囊,能够利用冷压缩气体膨胀展开,安置在座椅底部的气罐把气体利用特殊设置的扣环导进安全带中。气囊式安全带就会将碰撞的力量分散到更大面积,用以增加保护面积,并减少可能导致的伤害。 2、智能化安全气囊技术 智能化安全气囊是基于以往安全气囊基础之上设置了智能传感器,用来监测前面的座位里有没有人,乘坐者是儿童或是成人,有没有系好安全带,驾驶员与乘员在座位上的位置是否合理等等。智能型安全气囊包含以下几种传感器:重量传感器,能够利用座椅上重量检测到是不是有人乘坐,是儿童还是成人,甚至可以检测乘客的性别;红外线传感器,用以确定车上人员的位置;电子区域传感器,利用测量低能量电子区域的电流,检测乘客之间的相对距离。 3、吸能式车体结构 汽车碰撞时,车体结构的安全作用是吸收汽车动能的同时减缓乘员移动的程度,并保证乘员有足够的生存空间。专家们认为,在未来汽车的车体结构设计中,要预先设计一个具有高吸能特性的所谓“压偏区”(一般为非乘坐区)。当车体受到撞击时,该压偏区能以一种可以预见的形式发生断裂或破坏,在一定程度内被压偏,从而最大限度地吸收车辆的压力。 四、结论: 凭借着在智能化领域强大的技术实力和先进性能,当代汽车的安全技术越来越智能化,其效率越来越高,世界各大汽车公司,都在开展这方面的研发,目前车企业在汽车安全技术智能化方面已取得实用化成果。为解决智能交通系统研究开发过程中的汽车行驶安全问题,提供了理论及技术支撑,汽车安全技术的智能化发展,必将为人们的生命安全提供有力的保障。 作者简介 王莉(1979-08)女,籍贯吉林省四平市,单位:烟台汽车工程职业学院,学历:研究生。研究方向:汽车。邮编265500。 汽车安全技术论文:汽车安全技术要首先考虑行人 在汽车上开发各种先进的安全技术时,开发者、利用者最需要铭记的是,路上的行人绝对是个弱者 轿车正在走进普通中国人的家庭。据商务部预测2004年中国汽车产量将突破500万辆,其中240万辆是轿车。 当汽车堂堂皇皇地进入到人们生活中时,其负面影响也愈发地显著起来。每次到中国访问,我都能立即感受到城市中的大气污染。而汽车的迅速增加也带来了交通事故的频发。中国只有2400万辆汽车,但交通事故造成的死亡事故在这几年一直是每年10万人,相当于每天将近有300人死于交通事故。 当然汽车厂家、中国政府都非常重视这些问题。在环境方面,上海汽车工业公司与通用公司(GM)在共同开发油电两用车(同时使用汽油引擎及电动马达的汽车),东风集团也将在2005年以后生产同种汽车。第一汽车集团已准备和丰田共同生产油电两用车,中国政府在全方位地推进环境对应型汽车的开发。国际社会上有些厂家的燃料电池汽车已经接近实用化,在汽车大踏步地走入到人们生活中时,技术的开发、引进有可能让环境等问题得到改善。 世界众多的厂家都在为解决交通事故的产生,而在进行着技术开发。现在,日本正在开发和利用的相关技术有:窗帘气囊(在侧面遭受撞击时,能保护乘客头部的气囊)、防止横向滑动装置、带有控制车与车之间距离的低速行驶装置、导航系统、囊括了以上主要装置的ITS(Intelligent Transport Systems)系统等。日本正在进行安全技术、支援驾驶等技术的开发和利用,如果中国也进行这方面的开发、引进的话,这些能成为对付交通事故的一个有力的手段。 但是笔者更愿意在这里强调的是,技术的开发、利用由于意识、思想的不同,能带来结果也大不相同。乍一看同样是安全技术,但其开发、利用的意识的不同,能营造出完全不同的结果。打个比方说,刀子可以作为餐桌上使用的餐具,也可以作为战争中的武器。虽然它都是以金属加工技术为基础的,但使用目的的不同,做出来的刀具其形状及结构也大相径庭。手握一把刀子时,是用它去加工食品还使用它去打仗,最后结果是完全不一样的。 从汽车安全技术上看,一方面是公路建造方法、交通法规不完备,对司机的安全教育不彻底,而另一方面则在车上装上了气囊及防止横向滑动装置,这些与行人的徒步行走环境的改善毫无关联。司机的安全系数高了以后,反而使一些人敢胡乱开车,让行人处于更加危险的境地。导航系统在强调它们是如何的方便,但如果在技术开发上无原则地增加信息量,反而会让司机的注意力不能集中。 所以在汽车上使用这些技术时,开发者、利用者应该在意识和思想上真正把安全当一会事来思考,最需要铭记的是,路上的行人绝对是个弱者。 一个以每小时5公里速度行走的体重50公斤的人,和以每小时50公里行驶的1吨重的汽车相比较,由于运动能量与重量有关,和速度成二次方的比例,汽车的运动能量是人的2000倍(重量是人的20倍,速度为10倍时,20×102=2000)。我们应该注意的是,在行人的旁边(这里面有注意力不够成熟的孩子,有行走的自由度比较少的老人,还有残疾人),具有如此巨大的运动能量(破坏力)的汽车在飞驶着。要保卫处于绝对弱势的生命,必须彻底坚持“行人优先”的原则,这与2004年5月在中国实施的新《道路交通安全法》的精神――“以人为本”的精神也是一致的。 当然,司机也是人,人是会犯错误的。我们应该让公路结构,让交通法规在司机犯错误的时候也能减少行人的生命危险;应该在道路设计上实现人车完全分离,让司机在驾车失误时也不会造成行人的人员伤亡;应该充实交通法规,确实地遵守法规;应该进行彻底的安全行驶教育。 在“行人优先”思想的指导下,在实施以上对策之后,再引进汽车安全技术,这才是有意义,汽车也才能真正地为人类服务。如果不是这样,在没有安全意识、安全思想的时候推进汽车的普及,行人在路上行走将时刻面临着死亡的危险。笔者已经多次在日本看到过惨不忍睹的状况,衷心地希望中国的汽车普及能在“行人优先”的原则下推展下去。 (日本・名城大学经济系副教授) 汽车安全技术论文:汽车吊安全技术使用 摘 要:关注汽车吊自身技术性能,选择用好吊装索具,加强现场安全管理,是汽车吊安全技术使用的关键。 关键词:技术 使用 规范 管理 一、概述 汽车吊(又名汽车式起重机)是一种移动式变臂垂直运输机械,通常以内燃机作动力,通过液压机械传动等安全保护装置实施对物体的变高运输,即将物体从一个高度安全稳妥地吊运至另一高度,这种作业方式是各行业生产、建设和施工中常见的基本手段,由于汽车吊的工作是始终处于多变的工作状态(环境、吊物、起吊条件等),回顾历史及各行业对汽车吊应用的事故案例,加以系统的总结,对防范汽车吊使用过程出现安全事故是尤为重要,以下从诸因素对汽车吊安全技术使用的影响加以说明,以此借鉴。 二、结构件强度的保证作用 汽车吊的结构件主要包括水平支腿、臂架、垂直支腿、车架、回转盘支承架、回转盘、起重臂支架、起重臂、起重臂头架、滑轮组、变幅缸支承,伸缩臂支承、卷扬减速支承等,这些结构件担负着载荷的支承,一但某处出现诸如断裂失效等,起重作业将会出现重大事故,后果不堪设想,因此,在使用过程中要加强对这些部件受力点的观察和检测,以便及时消除隐患,隐患的表现形式有:严重锈蚀、基体的变形、焊缝的裂纹和开焊、支架的断裂、钢索在滑轮处掉槽,回转盘固定螺栓松脱等。 三、液压系统 汽车吊的液压系统是实现稳定支承、伸缩臂杆改变工作半径、升降钩头、上车回转运动的液能传动装置,如果液压系统的工作出现故障或性能下降,就会出现工作中断或受阻,液压系统主要有:液压油箱、滤油器、管路、液压泵、液压马达、操作阀、平衡阀、溢流阀、液压锁、液压油缸等组成。在使用中,要保持液压油的清洁,系统的额定压力,各装置及阀类有良好的工作性能,不能出现任何的外漏内泄,这样系统内各部件才能灵敏到位,工作中的运动停歇阶段,才不会出现油缸回缩,吊物下落现象,始终处于严密受控状态,如出现液压系统异常状态,应及时稳妥回收吊物,将故障及时排除,确认无误才可重新作业。 四、安全装置 为了防止汽车吊在作业过程中出现不安全因素,厂家在设计制造时就已安装了能满足吊车性能的各种安全防护装置,如:力矩限制器、幅度指示、臂杆长度指示、起重量指示、水平仪、防止吊臂后倾装置、钩头起升高度限位器、溢流阀、平衡阀、液压锁、电磁卸荷阀等,其主要作用是: 1.当起吊重物、吊臂长度、吊臂角度三者形式的总力矩低于安全极限值5%时,起重机蜂鸣器系统动作报警,当起重力矩达到安全极限值时,红灯开始报警,执行系统迫使液压卸荷,切断动力,停止吊车动作。 2.钩头上升高度达到极限值时,停止钩头动作。 3.保持液压系统平稳动作,锁止液压油缸和液压马达。 在汽车吊作业过程中,确保这些装置和元件的有效性能,是汽车吊安全作业的基本保证,因此在作业前或作业中都要严密关注它的情况,一旦有丝毫的异常就要随时停机查明原因,加以排除,确认无误后才可继续动作。 五、起吊参数及载荷系数的确定 汽车吊起重参数的确定主要是指起吊重量,吊车工作半径,臂杆使用长度等,需要认真考虑的是被吊物的尺寸和重量,以及要吊的初始位置和准备吊达的最终位置,现场平面布置及空间位置。 1.知道被吊物的尺寸和重量,初选吊车工作半径。如某施工现场有一台储罐Q1=16t,直径φ4.0m,罐高5.6m,要从水平地面吊至高为5m的基础上,选用吊车工作半径,现有一台NK-400E加腾汽车吊,16.5m臂杆6.4m工作半径时可吊20t,钩头重q1= 0.45t,吊装索具重q2= 0.2t,是否合乎使用要求? 吊车回转中心至后尾距离为2.5m,储罐半径为2.0m,初选工作半径为6.4m,吊车后尾至吊物间隙为e,则有e=6.4-2.5-2.0=1.9(m) 初选16.5m臂杆的吊装高度大于基础高5m+5.6m=10.6m,所以选择NK-400E吊车的相关工作参数符合安全起吊要求。 2.确定动载荷。在起吊作业过程中,由于频繁和突然的起动与制动,加之发动机运行振动以及风力作用在被吊物体上而附加的吊载,使原有的静止载荷有了增大的改变,因此就引入了动载荷系数K1,以动载荷系数K1乘以原静载荷,得出了计算动载荷,通常汽车吊动载荷系数选定为K1=1.2,如令动载荷为Q2,静载荷为Q0,则Q2=K1×Q0= K1(Q1+q1+q2)。 设备在垂直吊装作业时,提升系统的最大动载荷同时要考虑钩头滑轮组重量q1,吊索具的重量q2。 3.两台以上吊车同时抬吊一台设备时,每台吊车可吊载荷应是相应工况下额定载荷的80%,如TG500E多田野50t汽车吊,在支腿全伸,21.8m起重臂长,在工作半径4.0m时的最大起重量是24t,采用两台吊车合吊一台设备时,每台吊车的起重能力只能是 24×0.8=19.2(t),考虑动载荷系数,则Q2==16(t)扣除钩头滑转组0.5t和吊索重0.1t,则每台吊车最大起吊重物能力只能是15.4t。 六、起吊钢丝绳的选用及吊物的捆绑 吊装设备钢丝绳的强度是起重吊装安全的关键,在选用钢丝绳时要根据钢丝绳受力进行强度核算,不同的吊装工况不同的吊装机械所选用的钢丝绳都有相应的安全系数规定。 1.由钢丝绳受力确定选择钢丝绳,通常汽车吊吊装设备使用的钢丝绳的安全系数为6~10,设钢丝绳选用的安全系数为n,钢丝绳应受的最大拉力为Fmax,钢丝绳的破断拉力总和为Fb,钢丝绳破断拉力换算系数为φ(钢丝绳名义直径与作拉力试验同等直径钢筋的实际截面积之比值),则有 根据上式中钢丝绳所需的破断拉力选出相应规格型号的钢丝绳。 2.吊装钢丝绳受力的计算 选择吊装吊索直径时要根据物体的重量,吊索的根数及吊索与水平面夹角大小来决定,夹角越大,吊索受力越小,反之夹角越小,吊索受力越大。如图:采用两弯四股 钢丝绳与水平夹角的关系,α越小,h越大,夹角就变大,钢丝绳所受张力变小,反之变大,捆绑钢丝绳与水平夹角在450~600为宜,这样,就有吊装时的稳定又不致于加大钢丝绳的张力,在捆绑设备(吊物)时,钢丝绳与设备间应加塞软性防滑物,避免钢丝绳被割伤和滑移。 七、汽车吊的稳定性及站立位置的确定 汽车吊的稳定性是指在自重和外载荷作用下抗翻倒的能力,也就是在其吊起规定的重物离开地面而不翻倒为准。 ⑵自身稳定是指在非工作状态下失去稳定而倾倒的抵抗能力,如风力影响等,自身稳定应满足下列要求: 自身稳定系数另外自身稳定还需考虑坡度影响,附加载荷和载荷偏摆等。 2.站立位置的确定: 汽车吊的站立位置非常重要,它对安全起吊和设备就位有着决定性作用,在确定汽车吊站立位置时要充分考虑被吊物的重量、尺寸、被吊物就位时的高度,以及上吊在作回转动作时,是否在安全区域内,同时还要考虑汽车吊的进、出线路以及工作空间无障碍物等,用一台吊车起吊多台设备时,站位更要选择科学、合理、以充分发挥其工作效率,具体要求是: (1)场地要坚实平整,如需要时铺设枕木或钢板,防止沉陷。 (2)汽车吊的回转支承面与水平面的倾斜度不应大于2/1000。 (3)汽车吊的任何部位与架空高压线的安全距离应符合规定。 (4)汽车吊支腿下部要有足够面积的承压枕木,以保证作业时的稳定。 (5)在坑、沟边吊装时要有可靠的安全距离,其净距离要考虑坑、沟的深度和土质情况来决定,通常安全距离应是坑、沟深度的1.1~1.2倍。 (6)汽车吊站位下方要避免隐蔽工程,尤其是在工厂区,应在站位前摸清情况,必要是进行取证。 八、其它要注意的问题 1.明确汽车吊吊装作业区域,设置警戒线,安排专人负责现场安全。 2.起重作业要有专门的起重工,并且持证上岗,汽车吊要有安全使用许可证,在作业前要对其技术性能作进一步确认。 3.设备的捆绑要有防滑措施,设备就位应视需要在预先加装溜绳,以作就位时牵拉使用。 4.起重作业时风速不得大于13.8m/s(相当于6级风),臂长大于50m起重机作业时,风速不得大于9.8m/s(相当于5级风)。 5.汽车吊在吊装作业时,可先将被吊物按预先起吊半径吊起离地100~200mm,稍等片刻(10~15分钟)观察重物下落情况,各油缸活塞杆回缩情况,结构件的受力情况,必要时加以检测计量,确认符合要求后,放落被吊物,检查支腿支承情况和回转盘水平情况,必要时加以调整,再重新进入起吊作业。 6.避免雨、雪、雾天气作业。 7.不允许不打支腿进行任何起重作业。 8.不允许斜拉、斜吊和吊拔重量不明物体。 9.起重作业时不得随意调整支腿。 10.汽车吊作业区域内不得有防碍作业的障碍物。 11.汽车吊在操作时应平稳起吊,起吊被吊物和被吊物就位时尤其要缓慢平稳,防止快动和制动带来的冲击载荷。 上述有关汽车吊安全技术使用事项,是针对现场吊装实际考虑,是为了合理合规正确使用汽车吊完成相应的吊装工作,主要从吊车性能的保持、吊装参数的选择、吊索的选择、吊车的站位稳定及基本的安全技术措施来着手,把通常应用实际与相关技术规定相结合,力求使汽车吊在广泛的应用领域能安全稳妥的应用,更好地适应新经济建设事业的需求。 汽车安全技术论文:汽车安全技术的智能化发展 摘 要:近年来,随着人们生活水平的提升,我国汽车保有数量在不断的增多,随之而来的,交通事故发生率也越来越高,因此,全社会开始普遍关注交通安全问题。笔者认为,对于汽车安全技术,一般可以从两个方面来理解,一种是主动安全,另一种则是被动安全。本文分析了汽车安全技术的智能化发展方向,希望可以提供一些有价值的参考意见。 关键词:汽车安全技术;智能化发展;分析 汽车节能、环保、安全是现代汽车技术的发展方向。其中最重要的是汽车安全,因为其和人们生命财产有着最直接关系。汽车安全技术将一系列先进的技术设备加以应用,借助于传感器和雷达,可以对周围交通环境与路面状态等进行检测和扫描,同时,将电子、信息、通信处理技术等应用过来,智能化程度得到了显著提升,车辆安全程度得到了提高。 1 主动安全技术 在车辆控制系统中,非常重要的一个方面是车辆智能安全保障系统,如安全系统、危险预警系统等,通过这一系列先进技术的应用,可以保证行驶安全;将传感器、红外线以及超声波传感器等安装于车身各个部位,这样就可以有效地监测路况、预防事故,尤其在容易出现事故的环境下,如雨天、大雾等,可以借助于声音和图像等,将车辆周围以及车辆自身信息提供给驾驶员,这样就可以有效控制车辆,降低了事故发生率。同时,因为有传感器布置于车身四周,那么就可以对车辆四周的路况分别探测,将回避操作指令等及时提供给驾驶员,促使车距符合相关要求。具体来讲,包括以下几个方面的技术: 1.1 制动系统 通过实践研究表明,借助于汽车制动防抱死装置,可以促使刹车距离得到缩短,在刹车过程中,也可以有效控制车辆,这样交通事故的发生几率就得到了有效降低;而ABS的辅助功能则是电子制动力分配,可以对ABS的功效有效改善,ABS的升级版为加速防滑控制系统,在汽车加速过程中,它可以有效控制滑动率,否则就容易出现打滑问题。 1.2 车速自动控制系统 借助于本系统,车速保持固定,本装置行驶于恒定速度下,加速踏板是不需要踩的,那么车辆就可以更加安全平稳的行驶,车辆如果行驶于高速公路上,这种装置就非常有效。 1.3 视野、控制和显示装置 驾驶员要想安全驾驶,视野非常的重要;要想扩展驾驶员的视野,就可以对摄像头适当增加,对玻璃材料进行改善,将防雾防眩功能给充分发挥出来,如果出现了不利天气,镜面清洁需要良好控制。同时,为了促使黑洞效应得到减少,还可以将紫外线大灯给安装过来,这样驾驶员方可以具有良好的视野,降低了交通事故的发生几率。 1.4 危险警告系统 通过危险警告系统的应用,可以避免车辆与行驶路线偏离,导致碰撞或者其他交通事故的产生。在这个方面,可以将CCD摄像机应用过来,以便对道路上的白线进行识别,如果汽车与行驶的道路发生了偏离,司机没有将转弯信号给出来,系统就会自动将声音预警提示出来,如果司机依然没有将纠正动作,系统就会对汽车自动控制,以便促使行驶方向得到保持。 1.5 预警监测系统 借助于本系统,可以有效监测驾驶者、车辆以及道路状况,并且给出相应的警示。比如行人横穿预警,因为我们将超声波传感器设置于汽车保险杠上,那么就可以对车辆前面的行人或自行车等有效监测,如果出现了一些情况,可以及时发出预警,司机也可以集中注意力。将激光雷达用于车轮控制系统中,采用的光束有着较小的照射幅度,水平振动于水平方向,并且不断照射,结合前车反射光反射回来的时间,就可以对车距有效计算,促使车距符合相关要求,如果过分接近了前车,就会有报警信号发出,对驾驶员起到有效警示作用,行车安全可以得到保证。以马自达汽车为例,应用碰撞预警系统技术,将激光雷达装置设置在格栅上,可以对车前行人进行有效的监测。 2 被动安全技术 2.1 智能安全气囊 如今,安全气囊已经被普遍安装到汽车中,这样如果车辆出现了中等或者严重的碰撞,可以避免伤害到车上人员。调查研究发现,广泛采用的智能控制系统往往具备微处理器,控制系统既需要处理电子式传感器的信号,又需要将点爆信号给输出去。过去所采用的安全气囊,仅仅能够保护车内乘员,而进入新世纪以来,还需要有效融合人、车和环境,因此,在汽车设计过程中,还需要保护行人。可以在汽车前部安装相应的安全气囊。一般经常使用的有两种,发动机罩气囊和单独的前围气囊,通过碰撞传感器,激发发动机罩宽幅气囊,这样机罩气囊就会展开于保险杠上方,可以有效保护中高身材成年人的腹部和臀部,而对于儿童或者身材比较矮小的成年人,则可以有效保护其头部和胸部。碰撞传感器激发单独的前围气囊系统之后,就会展开于左右A立柱之间的风窗底部前方,汽车的这个部分能够被覆盖到,这样头部的防护性能就可以得到有效提高。 2.2 座椅安全带 如今,在设计安全带的过程中,也应用了诸多先进技术,结合车辆的具体设计情况,可以有一定的变形出现于安全带收缩装置中。在检测方面,采用的是碰撞传感器,如果出现了碰撞,司机和乘客得到有效保护。同时,设计的安全带还将孕妇和儿童给纳入了考虑范围,这样孕妇和儿童的安全就可以得到保证。 3 结语 综上所述,汽车安全在汽车电子控制中是非常重要的一个方面,如今智能传感器、执行器以及电控单元等得到了大力开发,并且在汽车上也开始广泛应用雷达技术、计算机网络技术等,可以有效集成汽车安全装置,促使汽车安全性能得到提升。汽车的智能化、信息化和自动化程度不断提升,那么汽车安全也需要朝着智能化方向发展,这样在安全领域内,就需要对安全系统大力开发,保证具有较好的性能和更快的反应,这样方可以有效保证汽车安全。 汽车安全技术论文:汽车主动安全技术和被动安全技术发展探究 摘 要:随着人们经济水平的不断提高,汽车的应用已成为普遍的趋势,由此带来的汽车安全问题成为全世界关注的焦点。本文从汽车安全技术的概念入手,简述了汽车主动安全技术和被动安全技术的应用情况,明确了未来汽车安全技术的发展趋势。 关键词:汽车主动安全技术 被动安全技术 发展 从汽车投入使用那日起,汽车的安全问题就一直是汽车设计者非常重视的问题,针对汽车安全领域的额研究和改进也没有停止过。经过世界各个国家和组织的共同努力,汽车安全技术在很多方向中也取得了不错的成效。加大汽车的安全技术可以在很大程度上减少了事故发生的几率,减轻了由事故所带来的伤亡和各方面的损失,进一步保障了人们的人身安全。 一、汽车安全技术的概念 汽车的发展和应用的百余年里,汽车的安全问题一直受到汽车制造商和社会各界的广泛关注。汽车的安全成为人们重视的重点,随意打开某一品牌的汽车宣传册,汽车安全的介绍往往占据主要的篇幅。汽车安全技术可以划分为主动安全技术和被动安全技术两种。主动安全技术是运用原有的防范,防止交通事故的出现。被动安全技术则是指事故发生的过程中或者事故发生后,把伤害减到最低的技术。虽然被动的安全技术也可以减小事故发生的伤害,主动安全技术则更占据主要的位置,主动安全技术可以最大可能的避免事故带来的人员或者车辆的损害。主动安全技术起到防患于未然的作用,减少事故发生后出现的交通拥堵而引起的间接地经济损失的问题。 二、汽车主动安全技术及应用 (一)汽车防抱死制动系统(ABS) 汽车防抱死制动技术就是运用计算机对传感器所探测到的各个车轮的转速进行计算,得到当时车轮的滑移率,以此来确定车轮是不是存在抱死的情况,这时可以对执行机构下达调整制动压力的命令,确保车轮在理想的制动情况中运行。对于防抱死制动系统的准确认识是如果驾驶人员要进行紧急刹车的情况,可以保持车辆不会因为抱死而失去控制,可以维持住转向力进而躲避障碍物的碰撞。在通常的情况下,防抱死制动技术不可以缩短刹车的距离。 (二)驱动防滑系统(ASR) 汽车的驱动防滑系统是指在车辆进行加速运行车轮打滑的时候,运用把调整点的时间和间歇关闭的喷油阀降低至发动机进行转速,从而降低了发动机的扭矩,保障车轮不出现打滑的情况。汽车驱动防滑系统是防抱死系统的延伸,进一步为防抱死系统进行完善。汽车的防抱死系统可以确保制动过程中的汽车方向的稳定和操纵性,汽车驱动防滑系统则保障了行驶过程中汽车方向的稳定性和操纵性。所以,汽车驱动系统只能对驱动的车轮加以控制,而汽车防抱死系统可以对所有的车轮实施控制。 (三)电子稳定程序(ESP) 电子稳定程序对于防抱死系统和驱动防滑系统具有支援的作用。电子稳定程序运用各个传感器得到的车辆行驶情况的信息实施分析,对前面两种系统发出纠偏的命令,辅助车辆维持好平衡。电子稳定程序由车轮传感器、电脑、转向传感器等部分组合而成。如果汽车在行驶的过程中,转向的参数会不停的传到电脑,电脑可以结合其他传感器的值来对该车辆行驶过程的转向不足进行修正。 二、汽车被动安全技术及应用 汽车的被动安全技术是指当事故已经发生后,运用车内的保护系统保障车内所有人员的损失降低到最小的程度。 (一)安全带 安全带的应用有着很久的历史,如果出现剧烈碰撞的情况,安全带可以确保车内人员的身体状态不会出现乱动,为其他的安全设施发挥作用奠定基础。汽车上所运用的安全带一般有两点式、三点式、四点式和斜挂式,分别由安装固定件、调节件、织带等部件组合而成。目前的安全带技术运用电子限力预紧的模式,这种模式的使用不仅可以精确地锁定安全带,也可以在收紧安全带的同时保障乘车人员的身体和椅背靠紧。电子式的安全带和安全气囊隶属同一套的控制设施,如果出现剧烈撞击的情况,安全带就运用自带的收紧装置比气囊优先工作,更有效的确保乘客的人身安全。 (二)安全气囊防护系统 安全气囊防护系统的应用在很大程度上减小了碰撞发生时车内人员的受伤几率。安全气囊划分为气囊系统、传感器、气体发生器三个方面。由于技术的快速发展,安全气囊的保护范围也不断的加大,安全气囊的应用可以使紧急的撞车事故中减少车内人员遭受仪表盘、方向盘和挡风玻璃对于颈部、头部、和胸部剧烈的撞击。保护气囊的保护部位由安装位置所决定。安装正面的安全保护气囊需要在车头的左右两面30度的区域内的正面碰撞并达到一定的碰撞的速度和力度方可引爆,侧面的安装要求碰撞点在中心线60度左右的区域内。所以不要以为安装了安全保护气囊就万事大吉了,在没有系安全带的情况下,安全气囊对于保护人的左右更小,也有可能出现不好的作用。因此想要发挥气囊原有的作用,首要的条件是系好安全带。 (三)自动求救系统 自动求救的系统是被安装与GPS车上最新的被动安全系统。如果车辆发生严重的碰撞事故后,此系统可以快速的向救援中心发出呼救,并把事故发生的位置和车辆所处的状态进行报告,为救援人员尽早的获知伤员的信息做了快速的传达。自动求救系统不仅可以预测车内是否有需要救助的人员,也可以检测出车厢内部微量的二氧化碳和轻微的震动情况,为尽快、尽早的救助受伤人员争取了宝贵的时间,把伤亡的指数减小到最低的限度。 三、汽车安全技术的发展趋势 随着电子信息技术的快速发展,越来越多的智能技术在汽车上得以应用,安全技术也向智能化的方向推进。安全技术的智能化主要表现为可以对车辆的行驶情况时时监控、对车辆自身进行监控、可以对驾驶人员进行监控。比如:可以对在车辆运行过程中驾驶人员的瞌睡情况提出警示,智能化的系统也可以对于驾驶人员的身体状况进行监控,判断驾驶人员是否适合驾车。也可以运用智能化的装置对车辆自身进行监控,杜绝出现病车上路的情况,减少事故出现的几率。 可以把汽车、人和道路当做一个系统来进行研究,达到三者的协调发展,确保各自性能的最佳匹配状态,达到驾驶人员的行为特征和道路的设施、交通法规各方面的最佳协调模式,保障整体系统的最佳效益。 为了确保汽车的主动安全系统和被动安全系统可以合为一体的使用,达到更高的安全性能,在最大的程度中保障车辆、车内乘客和路边行人的安全。把雷达、稳定的控制电子传感器和影像传感器进行整合,全面的监控驾驶的环境,自动的帮助驾驶人员运用更好的防护方法。 结束语:汽车作为现代社会无可替代的交通工具,不仅给人们的出行带来了方便,随之而来的还有重大的安全问题。汽车主动安全和被动安全具有相互补充的功效,基于现今汽车的主动安全技术和被动安全技术的应用,对未来汽车的安全前景做出展望。 汽车安全技术论文:汽车主动安全技术势在必行 现如今,中国汽车市场发展快速,国内消费者对驾车生活的追求也逐渐从满足基本的代步功能转向追求舒适和安全等更为高层次的需求。对于保千里汽车主动安全系统,汽车电子行业知名品牌广州飞歌汽车音响有限公司的副总经理陈健勇表示,如果能够有效针对潜在危险向驾驶者提供更加全面、及时的信息,可以有效提升国内汽车安全水平,这不仅对车主是一大福音,也给行业今后在汽车主动安全领域的发展指明了方向。同时,他指出:“汽车的交通安全是我们汽车电子企业的一份事业,同时也是一份社会责任。道路的交通安全离不开企业的创新发展,企业在市场推广的同时也提高了交通参与者,尤其是车主的安全意识。我相信,随着消费者观念的转变,汽车主动安全系统这类产品的市场前景是非常好的。” 据陈总介绍,主动安全相比被动安全,更能保证驾乘者的安全,防患于未然。从过去的数据来看,被动安全的参数基本接近饱和,它的作用已经接近于极限。现在大家更关注的是怎样预防事故的发生,因此主动安全产品的应用将是未来汽车安全产品的发展趋势。“在汽车业群雄逐鹿的今天,无论从消费者的角度出发,还是从汽车电子行业发展方向来看。中国汽车工业必须顺应汽车主动安全技术发展的方向,在我国有计划、有步骤地发展现代汽车主动安全技术是势在必行的。”他说。 深圳市汽车电子行业协会副秘书长陈会军也表示,汽车主动安全产品是一个大趋势,将来会慢慢形成一种标配。他说:“对于驾驶者来说,他们需要的是越来越安全,而汽车的进化就是往安全、便捷、智能化方向发展,所以汽车的主动安全在今后相当长一段时间内可能会占领主要的位置,特别是汽车电子这一部分,汽车安全部件现在增长是非常快的。现在很多高档车都已经安装了主动安全系统,一些中档车也开始在装,根据每个车厂设计的车型的不同,功能会有一些小的差异,但是大的方向是相同的,各个车厂都有自己主动安全的基准侧重点。” 不过,就目前来看,尽管主动安全方面的产品开发已经取得一定的成就,但当前汽车主动安全防护方面的应用状态还很少,普及率较低。对此,陈秘书长表示:“从前装的车厂来看,很多高档车都已经装了,但是后装有些难度,也有技术方面的问题。目前后装的可能只是在原来的基础上加装一些预警和提醒的功能,对车本身的驾驶没有干预,但是前装的车厂很多时候可以对整车的驾驶进行干预,比如自动减速或刹车,这是有很大区别的。从普及率来说,比较快的还是前装车厂的这种模式,但高档车毕竟买的人不多。不过到了中档车也有这种功能的时候,也会有更多的人对主动安全这个概念有更清楚的认识。比如20万以上的车都标配有这种功能的话,那对于普及来说是非常有利的。” 而飞歌的陈总分析道:“任何一个新产品的研发过程都是不易的,因为主动安全是一个新领域,对企业不仅仅有技术上的创新要求,对企业的研发思路上也有极大的创新要求。目前国内主动安全技术的研发相对滞后,但广阔的前景不言而喻。当然,主动安全的意识要不断推广普及,让更多企业和车主加入主动安全的行列。” 那么,汽车电子企业能为汽车主动安全的发展提供哪些支撑呢?陈总说:“我觉得汽车电子行业在汽车主动安全领域还是大有可为的,就拿飞歌自身产品来说,其中就有一项很重要的功能胎压监控。驾驶者可以通过车内提示系统来判断轮胎胎压情况是否正常,避免因轮胎亏气出现的行车跑偏,预防因胎压不正常出现的爆胎情况,在高速行驶时对于乘坐者的安全也是一种保障。汽车电子的种类繁多,但无论是什么类型的产品,都应该从自身角度出发,将细节做到极致。特斯拉开启了汽车的智能时代,让有技术优势的企业有了新的生机。汽车的智能整合也即将开启,例如主动防撞、道路偏移纠正系统和专业的夜视记录仪就能通过智能系统充分结合。汽车电子企业可以在车辆的通讯、发动机控制、OBD报警、远程故障诊断、轮胎、夜视、主动防撞、车道偏移纠正、救援、云数据等方面提供最新技术和产品支持。将来安全性汽车电子产业将是一个百花齐放的阳光产业。” 在陈总看来,企业的竞争形态可以看出一个行业的发展状况。目前已经出现了很多创新的、有特色的汽车电子产品,除了保千里汽车主动安全系统外,还有自适应巡航系统、车道偏离警告系统、主动刹车系统以及防撞系统等产品。但车载导航是汽车与人沟通的中心点,扮演着司令部的角色。将来所有的汽车智能化产品都是借助车载导航来实现操控与通信。所以,将来的汽车主动安全系统与车机是一个相互配合、相互推动的过程。 对于汽车主动安全未来的发展,陈秘书长也提出了一些建议:“对于汽车制造厂而言,我觉得在汽车设计定型和销售时可以在汽车主动安全方面多做一些科普和宣传,这样可以进一步提高车的销售和买车人的安全意识。而对于后装市场,要尽量将产品的稳定性和可靠性做得更好一些。但我不是特别赞同后装主动安全的企业去干预车辆的驾驶。我觉得后装市场做主动安全的企业把预警做好,能做到提醒驾驶者这就够了,不要轻易涉入车身去干预驾驭。不管是后装的差异、品质,还是品质的管控,安装的难度,市场销售的策略,我觉得都应该是这样子。” 结语 很明显,消费者对于汽车主动安全的需求是存在的,这种需求已经逐渐被激发出来并促使汽车业进入了主动安全时代,这对于汽车电子企业而言无疑是一个机遇。或许过不了多久,将会有越来越多的企业挤进汽车主动安全这片蓝海,那就让竞争来推动这个领域的创新和提升吧! 汽车安全技术论文:汽车主动安全技术新动向 如果要列举目前汽车技术最热门的领域,主动安全无疑应该榜上有名。近日有媒体测算,根据目前汽车保有量、增速和电子系统价格,未来3年国内汽车主动安全系统前端市场有望达2926亿元人民币的庞大市场规模;夜视系统后端市场也将达733亿元人民币。 碰撞预警、紧急制度辅助刹车、驾驶辅助、自动泊车、车道偏离警告、ABS、电子差速锁……如果留心一下,你会发现,在2013年上市的新车会上,这些主动安全技术名词开始被作为新车营销的亮点频频提起,德尔福高管甚至称“2013年是中国汽车主动安全元年”。包括德尔福在内的博世、电装、大陆、天合、威伯科等外资零部件企业,早已看准主动安全会在国内汽车市场得到大规模应用的前景,均展在这方面开展了大量的前沿研究。 这里,《汽车科技》把近来主动安全技术的新动向分为三类,分别为大家呈现。 外部检测系统 汽车主动安全策略中,外部检测系统一般主要是针对车辆外部危险物体的靠近进行的检测,用以对驾驶人员进行预警,沃尔沃公司在这方面近来有项新的技术,可以主动发现“突然冒出来的骑行者”。 今年1月份,沃尔沃宣布跟瑞典头盔及运动防护装备公司POC合作,并提出了全新的交通安全理念,他们的第一个合作项目就是从汽车到自行车的通信系统,即在四轮的机动车和两轮的自行车之间建立信息交互渠道。这个合作项目的基础是沃尔沃在2013年3月份的骑行者检测技术。沃尔沃与POC将在今年的下半年进行新技术的公开展示。 所谓骑行者检测技术,是对与车辆行进方向相同的骑自行车的人进行实时监测,能够在即将发生碰撞时自动全力刹车的主动安全技术。这项技术是对行人检测技术的一大更新,对于已经实装行人检测技术的车辆,可以直接升级这项新功能。 根据沃尔沃统计的数据显示,在欧洲,有50%的骑行者死于与汽车相撞。因此,对于骑行者的安全保护技术,也被提上日程。但是,与行人相比,骑行者的速度更快,而且同时有“人”与“物体”两种因素,要进行骑行者检测,对检测系统就有了更高的要求:必须能够进行更快的视觉数据处理功能,能够实现更快的识别和更精准的判断。 骑行者检测系统中三项设备各司其职:安装在进气格栅上的雷达,用于识别探索范围内是否有物体并计算两者之间的距离;安装在车内后视镜前方的摄像机,用于判断物体的类型,是行人、车辆、动物还是骑行者;最后还有一个中央控制单元,持续不间断地监控并评估前方的交通情况。 该系统不仅能够检测前方行人和骑车人,向司机发出提醒,还能够在司机反应不及的情况下主动采取制动。虽然无法完全避免碰撞的发生,但该系统至少能够将碰撞发生后的损伤降到最低。 国外汽车媒体AOL Autos将这项技术评为年度技术之一。最重要的是,沃尔沃已经准备将该系统搭载于2014年款的车型系列中。 去年,国内科研人员也开发出了成本更低的外部车辆预警摄像头。 在模拟的数字画面中,通过视频捕捉的前方车辆与测试车的间隔距离实时显示,10米、8米、6米……滴滴滴,当两车距离过近时,系统立即通过声音向驾驶者进行预警。这就是27岁的新加坡南洋理工大学工学博士刘国清展示的新型汽车主动安全系统。 “它的工作原理与沃尔沃、奔驰这些高端汽车配备的碰撞警示系统工作原理相同。后者是基于雷达,我们的系统只需要依赖于一个摄像头。”刘国清是南京一家信息科技公司的总工程师,“与辐射范围只在2到3米的短距离倒车雷达不同,应用于汽车前端的长距离雷达的成本很高,因此只能在高端品牌的汽车上配备,或提供选装,价格都在万元以上。”正是这一点的优秀区别,使得刘国清和他的创业伙伴们找到了市场中的这块蓝海,“目前,我们是国内首家以视频捕捉分析技术为优秀的主动安全系统研发团队。在世界范围内,也只有少数几个独立团队和国际汽车集团从事这一类型的产品开发。” “一部iPhone 4S的摄像头和芯片处理能力就能完全满足技术的硬件需要。”刘国清透露,以这套新型汽车主动安全系统为蓝本开发的App将以免费的方式在苹果商店提供下载,“只要开车时将手机进行类似行车记录仪的方式进行固定,打开软件就行。” 驾驶员辅助系统 驾驶辅助是较早开始应用的、针对驾驶员的主动安全技术,尤其是在大型客车上,辅助配置越来越多。目前针对驾驶员的主动安全技术有一个热点――防驾驶分心,通过各种跨学科手段,检测驾驶员的注意力集中状态,用以指导甚至控制车辆的运行。 很多人觉得自己可以一脑多用,但科学证明并不是如此。“大脑是一台集中注意的机器;它只能一次进行一项任务,”Geoff Mackellar说,他是神经工程公司Emotive的CEO。“因而当你觉得自己在进行多任务处理时,实际上只是在不同任务之间迅速地来回切换。”当你边开车边发邮件时,后果是非常危险的。 Emotive和西澳大利亚皇家汽车俱乐部最近刚完成了一项研究,他们造了一辆叫Attention Powered Car(注意力驱动车)的汽车,用以研究我们开车时分心的频率。这车就跟它的名字一样:只有当你注意力完全a集中时才能全速开动;如果你分心了,它会根据程度来调降车速。 他们使用EPOC(过量耗氧)建立了一个精神探测系统,用来测量驾驶者转换注意力的频率。它会跟踪整体的注意力水平,同时会测量驾驶者喝咖啡或是玩弄广播时的注意力。那个耳机拥有14个EGS传感器,用来测量整体的大脑活动,有8个专注于大脑额叶,这是集中注意力的地方。 最有意思的是Mackellar可以知道一位驾驶者将要分心,在你拿手机发短信之前它就知道你要分心了。“我觉得很惊讶,我们可以探测驾驶者将要做什么事的意愿水平。”他说。 2013年,日本的一名工程师还研制出了一种基于计量生物学原理的车用安全系统,可通过名为EEG的脑电波扫描仪监测司机的脑电波,从而判断出是否有劫车、疲劳驾驶、酒驾或引擎熄火等异常情况的发生。 这个EEG系统由一系列的电极组成,通过连接司机的头皮来检测其脑电波。和指纹、虹膜或者视网膜一样,每个人的脑电波都不同,可用于作为甄别个体的可靠依据。 EEG系统在投入使用前需要首先获取车主在正常驾车状态下的脑电波,当出现劫车、瞌睡、酒驾等突发事件时,车主的脑电波会出现异常,系统即可通过有异的脑电波获知驾车情况有变,进而发出警示或作出其他的必要反应。当有人试图盗车时,EEG可检测出脑电波并非车主所有,自发制动引擎,使汽车无法启动。 在未来,或有可能推出通过无线连接装置将车主的脑电波信息传送给汽车、电脑、智能手机或其他需要持续认证的装置。最为理想的情形是:所有的此类装置都能在车主在场时自动解锁、在车主离开时自动上锁,无需任何手动操作。但距离如此智能化的系统还有多远距离,尚未可知。 2012年4月,谷歌了风靡一时的谷歌眼镜(Google Project Glass),它是一款“拓展现实”眼镜,具有和智能手机一样的功能,可以通过声音控制拍照,视频通话和辨明方向以及上网冲浪、处理文字信息和电子邮件等。今年初,谷歌宣布正在研发一款名为Drive Safe的app,将和谷歌眼镜配套使用,用于在司机出现瞌睡迹象时发出警示提醒,并帮助其寻找距离最近的休憩场所。 司机通过语音命令“眼镜,让我保持清醒”即可启动该app。该app主要利用一个红外线传感器和一个倾斜传感器运作,其中,红外传感器检测司机的眨眼情况,倾斜传感器用于测量司机的头部方位,两者测量得出的数据可通过一个特殊的公式计算出司机是否在打瞌睡或有打瞌睡的趋势。如果计算结果显示司机已出现驾车疲劳,那么app就会出现语音警示提醒,并提供距离最近的休息地址。 不过以目前的状态来看,以上三种技术现在还很难应用到实际当中,很多人连安全带都懒得系,更不用说戴个傻气耳机、眼睛或其它装置了。此外,注意力驱动车在公路上随便减速也是很危险的,而谷歌Drive Safe需要和谷歌眼镜结合使用,司机有可能收到眼镜发出的其他无关消息对驾车过程带来干扰,加利福尼亚州就曾处罚过一位戴谷歌眼镜开车的女性。因此,它们是否会商业化还难以定论。 2013年11月,伟世通电子提出一种全新的车舱新概念,其中采用多用途摄像头用于监视路况的同时,保护司机的人身安全。 全新的多功能摄像头能够将特定的驾驶员控制系统增强,能够减少司机在操作这些系统时所花费的时间,减少司机分心的几率。多功能摄像头同时还能够辨认出驾驶者的样貌,并根据情况调节某些系统的运作方式,这一功能用于防止窃贼或强盗时非常有用。 多功能摄像头安装非常方便,可安装在驾驶舱内的各种位置,以实现最佳视野。通过将收集到的画面经过微处理器计算,系统能够辨别出司机当前视线聚焦的地方,例如汽车中控台还是路面。根据这些数据,系统能够即刻自动增强这些功能的可视性,让司机更容易看到信息。 系统拥有的识别能力还可用于自动调节座椅位置或侧视镜。此外,万一有窃贼进入车辆后,系统判断出窃贼并非司机本人后将禁止发动机起动,甚至将拍摄到的入侵者图像保存下来。 前方摄像头与普通摄像头功能一样,检测前方车辆、行人和道路标志。当前方出现障碍物时,微处理器将前方摄像头收集到的画面数据进行计算,而后方摄像头则解析司机当前视线的聚焦点,并判断出司机是否看到了前方的障碍物。这项信息会以声音警报或在仪表盘上弹出信息的方式转达给司机。 伟世通电子正在向各汽车制造商展示这项技术,希望将其运用于未来的汽车安全系统中。 智能交通系统 主动安全新技术还集中在智能交通领域,通过共享道路、车辆信息来预防事故发生。 以前车辆搭载的主动安全系统信号输入主要是由大量的随车传感器提供的,这些随车传感器主要监控驾驶状况以及潜在驾驶危险。而现在已经有大量的研究人员开始研究利用一些外部组合传感器增加甚至替代主动安全系统之前的信号输入种类。 相比之前单纯依靠摄像机、雷达等随车传感器数据的局限性,通过结合GPS卫星数据和车载导航数据作为主动安全系统的信号输入来源具有更广泛的数据输入类型。 越来越多的公司开始研究车辆与车辆、车辆与基站的通信技术,也就是V2X(Vehicle to X)技术。此种通信技术采用了传统车载通信系统不常采用的专用短程通信手段。尽管V2X技术面市还尚需时日,但是其主要的公路测试已经完成。等到美国车辆监管机构批准其上市时,其公路测试的数据将作为主要的数据基准。正因为此技术所带来的车辆安全性以及可承载车流量的大幅提升,目前已有大量的汽车生产厂商正计划在将来将此技术应用到车辆当中。 当路前方较远距离存在潜在驾驶危险时,V2X技术可以及时的通过基站与车辆进行通信,提早做出相应减速措施。相比较随车传感器实时性突出,远距离预警则有所不足。V2X技术的远距离预警功能不仅可以提高驾驶安全性,而且对于提高燃油经济性、保证交通顺畅同样具有重要作用。 目前,德尔福、电装、伟世通等都投入人力、物力研究。 伟世通高级开发副主任Brian Daugherty表示:“V2X系统造价与传统辅助驾驶系统相比要低一些,V2X技术不仅可以作为传统辅助驾驶系统功能上的补充,而且还可供低配车型选配。” 在谷歌宣布125亿美元收购摩托罗拉移动公司两个月后,后者了一款摄像头系统及其专利图,据悉,这项系统能够将检测到的路况信息与其他车辆的司机共享,这也是该公司为数不多的直接与汽车相关的技术专利。这项代号为US 13/556,081的专利或将帮助司机降低道路风险。 “该摄像头系统将收集到的路况信息拍摄记录,并将多媒体信息传输给即将抵达此地的车辆,起到预警的作用。”以上是专利的部分技术说明内容。 系统中包括视频编码器、摄像头、无线电频率调制电路。其中,后者起到调节雷达信号、视频信号8的作用,系统利用跨车辆警报系统(inter-vehicle alert system)控制摄像头捕获视频数据,将视频数据通过后方天线装置传输至其他车。 作为汽车安全措施的重要一环,a新车主动安全系统评价也越来越重要。2013年10月底,中国C-NCAP 管理中心评价部部长、国家轿车质量监督检验中心副总工程师刘玉光透露,新版C-NCAP评价规程预计在2014年形成初稿,2015年定稿并公布实施。“从中远期来看,C-NCAP研究的方向将会更加侧重主动安全、碰撞形态、测量效果、安全考核四大领域。”随着更多企业的加入,主动安全市场由当初的蓝海已经变成了拼杀激烈的红海,但国内企业还是处于被动跟随的状况,等到技术大规模普及红利显现时,我们是否只能望洋兴叹了? 汽车安全技术论文:汽车安全技术运用及发展趋势研究 摘要:汽车安全技术的运用提高了汽车的安全性,降低了事故的发生率,对保证人民的生命财产安全又重要作用。本文首先探讨了汽车安全技术的运用,然后阐述了其发展趋势。 关键词:汽车安全技术;主动安全技术;被动安全技术;发展 一、汽车安全技术的运用 1.汽车主动安全技术 汽车主动安全性是指汽车设计时能主动预防或减少道路交通事故发生的性能,在交通事故发生之前采取安全措施,特别当即将发生危险状态时,驾驶者操纵方向盘避让或者紧急制动以避免交通事故发生。使汽车在正常行驶中,为确保驾驶者的基本操纵稳定性,对周围环境的视认性和确保汽车本身的基本行驶性能,汽车结构设计开发了主动安全系统。 (1)距离警示系统 该系统主要特点是在自适应巡航控制系统(ACC)关闭时,也可帮助驾驶员保持与前车的安全距离,当距离警示系统被激活后,驾驶员可预先设定驾驶车辆与前车的时间间隔,汽车行驶时,系统探测到驾驶的车辆与前车的时间间隔低于设定值时,会在前风窗玻璃上发出警示,同时发出警告铃声,如驾驶员仍未采取任何安全措施,这个系统会主动制动。沃尔沃汽车公司最近开发出了这种防止撞车的距离警示系统 (2)行人安全系统 除了提高交通参与者的安全意识以外,主动避让的行人安全技术的开发显得尤为重要。该系统由集成在前格栅中的雷达装置,装在车内后视镜前面的摄像头和一个中央控制单元组成。雷达的任务是探测车前的物体并确定与车的距离。摄像头则确定物体的类型。行人安全系统不仅能够对前方静止或行驶的汽车做出反应,还可以探测到任何身高80cm以上的行人(包括儿童)。如果有人走入汽车的行进路线,系统即会发出警告;如果驾驶者未能及时做出反应,系统会自动全力制动。在车速小于35km/h时,可使汽车避免与行人相撞。在较高的车速下,则尽可能在发生碰撞前减小车速。并在发生碰撞前施加全力制动,完全规避或最大程度减少事故发生的伤亡程度。 (3)误踩踏板加速抑制系统 日常生活中,经常会有些新手驾驶者因为把油门当制动酿成的惨剧,针对这一现象,日产研发的误踩踏板加速抑制系统能够有效地降低惨祸发生的概率。在限定的区域内,只要该系统启动着,无论驾驶者用多大的力度踩加速踏板,车辆都不会猛的向前蹿出去。这个系统将成为很多新手驾驶者的福音。该系统通过全景式监控影像系统的4组摄像机获取图像信号数据,可以识别车辆是在道路行驶还是在停车场内(或者前方有障碍物)。 (4)远红外夜视系统 夜间是事故高发时段,照明系统是否可靠直接关系到汽车驾驶员的生命安全。最新的夜视辅助系统可让驾驶员在夜间提前看清近光灯照不到的交通标牌、弯道、行人、汽车、障碍物或道路上其它可能造成危险的物件。装备夜视辅助系统的汽车装有两个红外线前照灯,可以找到前方大约200m的距离,在风窗玻璃内侧,有一个小型红外线摄像机可以记录前方的驾驶环境,减弱干扰的耀眼光,提高其它物件的显示亮度,并将其显示在驾驶员仪表板的显示屏上。 (5)驾驶者警示控制系统 由于高速公路网的不断完善,增加了长时间驾驶的机会,驾驶人员极易疲劳和注意力不集中,由此而引起的交通事故约占整个车辆事故的50%。该系统能够记录汽车在道路上的行驶情况并向注意力分散的驾驶员发出警示,避免或减少因疲劳驾驶导致事故的发生。在车辆进入容易使驾驶者进入放松状态的笔直、平坦的道路以及容易使驾驶者注意力不集中的环境时,当车速超过60km/h,该系统激活;当车速超过65km/h,系统便开始进行干预。 2汽车被动安全技术 汽车被动安全性(也称为碰撞安全性或二次安全性)是指在无法避免碰撞事故的情况下,依靠车辆本身保护撞击,将撞击伤害降到最低的装置。另外,作为防止事故后出现二次伤害的安全性,因汽车碰撞分为一次碰撞和二次碰撞,驾乘人员受到伤害的主要原因是二次碰撞中与车身的各部位发生接触或甩出汽车外而造成伤害,汽车被动安全性又分为车外部安全性和车内部安全性。车辆的钢板,车身结构,预紧式安全带,智能安全气囊,头枕,可溃缩吸能的方向盘及制动踏板和自适应约束技术系统(ARTS),灭火系统等都是被动安全的重要组成的部分。 (1)膨胀式后座安全带 福特开发的膨胀式后座安全带在事故发生时,通过把撞击压力分散到更大面积来扩大保护范围,为头部和颈部提供额外支持,有助于减少撞击对胸部的压力和控制后座乘客头部和颈部的移位。该系统将筒状气囊折叠成褶皱状收放在安全带内侧。在发生正面碰撞或侧面碰撞时,汽车安全带传感器在瞬间测定碰撞的严重性并展开气囊式安全带的气囊,从发生碰撞到气囊膨胀打开只需40ms的时间。 (2)外部安全气囊 福特开发的外部安全气囊系统采用了两种可在碰撞中对行人进行保护的气囊。这两种气囊一个是发动机罩气囊;一个是前围安全气囊。两者的配合使用可减少最常见的行人伤亡事故。碰撞发生时,碰撞预警传感器激活发动机罩气囊,其在保险杠上方紧靠保险杠处开始展开,50}75ms内完成,充气后的安全气囊约有1371mm宽、558mm高、127mm厚,由保险杠顶面向上伸展到发动机罩表面以上。 (3)智能型安全气囊技术 所谓智能型安全气囊是在原有安全气囊基础上增加传感器,以探测前排座椅上是否有人,乘员是儿童还是成年人,是否系好安全带及驾驶员和乘员在座位上所处位置。智能型安全气囊有5类传感器:重量传感器可根据座椅上重量测量出是否有人,是大人还是小孩,是男性还是女性;红外线传感器根据热量探测人的存在;电子区域传感器通过测量低能量电子区域的电流,测定乘员是否存在和其所处乘位的位置;光学传感器判定人体存在与否和其位置;超声波传感器分析反射波探明乘员是否存在及其位置。 二、汽车安全技术的发展趋势 为了避免或减轻行人与车辆相撞时发生伤害的严重度,提高车辆的各项主动与被动安全性,世界各大汽车公司投入巨大的人力、物力和财力来研究和开发汽车安全保护技术和产品,并逐渐应用到现代汽车上。未来汽车的安全技术将向着智能化主动化和集成化的方向发展。 智能化。在科学技术不断发展的今天,高科技在汽车制造业中的运用越来越多,使汽车安全系统向着智能化方向前进。通过这些智能化设备的运用,提高了汽车操作的简便性和安全性,保证了人们行车的舒适与安全。 主动化。数据表明,汽车被动安全技术的发展已经到了瓶颈阶段,很难再有新的突破,其作用已经接近极限。现如今,只能通过运用主动安全技术来提高人们行车的安全性。 集成化。将主动安全技术与被动安全技术进行融合,使之形成一个有效的网络,协同发挥作用。中央控制系统能够在危险逼近时主动辅助驾驶者驾驶汽车,而如果事故无法避免的话,系统将会在有限的时间内,把事故的后果减轻到最轻的程度。 三、结束语 车在路上行驶,车祸猛于虎,安全才是王道。抛开价格因素,一辆“安全车”应达到的最基本标准是:前后盘式制动系统、前排双气囊、三点式安全带、安全玻璃、高位刹车灯、ABS+EBD(刹车防抱死和电子制动力分配系统)、车头、车尾可溃缩的安全车身设计、车门内有防撞杆NCAP碰撞测试成绩等结构,良好的驾驶技术才能让优秀的安全设施发挥其应有的作用,构筑以人为本车守护人的和谐社会。 汽车安全技术论文:汽车安全技术的研究现状及展望 摘 要:安全技术是汽车技术中最重要的问题。保证汽车技术的安全性可以减少交通事故的发生,减少交通事故带来的伤亡和财产损失。研究和展望现阶段的汽车主动安全技术和被动安全技术,并对汽车安全技术的前景进行展望。 关键词:主动安全技术 被动安全技术 防抱死系统 电子稳定系统 1 引言 作为现代社会不可缺少的交通工具,汽车在给人们带来便捷的同时也带来了大量的交通事故。由汽车引起的伤亡数量一直在增长,相关经济损失也非常巨大。因此汽车安全技术也越来越被全球各个国家所重视。在这种情况下,经过各个国家和组织的不懈努力,汽车安全技术在很多方向上取得了一定成果。本文中,笔者将对汽车安全技术的现状和汽车安全技术的未来进行研究和讨论。 2 汽车主动安全技术 汽车主动安全技术主要包括:防抱死系统,电子稳定系统,电子制动力分配系统,转向控制系统,防滑转系统等技术。 2.1 防抱死系统 防抱死系统的基本功能是在实时状态下感知汽车车轮的运动状态,并对其作出调整,防止车轮抱死事故的发生。根据统计数据显示,轿车,重型卡车和客车在安装了汽车车轮防抱死系统后,交通事故发生率分别减少了8%,15%和5%。通常情况下,防抱死系统可以明显的提升汽车运动状态下车轮的安全性并很大程度上的减少相关事故的发生。 2.2 电子稳定系统 通常情况下,电子稳定系统包括以下几种功能模块:驾驶员疲劳检测,距离控制,周围环境检测,刹车助力器,限速器,综合稳定性控制,汽车轨道设置器和汽车轨道偏离警示系统。这几种功能模块的综合使用,可以很好的提升汽车运行的稳定性,从而减少汽车交通事故的发生。 电子稳定系统的工作原理是:通过感应监控设备来监控汽车运行状态下的所有数据,数据会被传输到微型计算机控制系统,系统用提前存储好的标准状态数据和接受的数据进行比较,以此来判断汽车当前是否处于不稳定的运行状态。一旦发现汽车处于不稳定的运行状态,系统会迅速的分析当前汽车的不稳定程度和可能出现的后果,如果不稳定程度比较严重,系统会取代驾驶者自动控制汽车。从而减少潜在的事故发生,保证汽车安全。 2.3 电子制动力分配系统 电子制动力分配系统经常被看做是防抱死系统的辅助系统。它可以调节汽车前轴和后轴刹车制动力的分配比例,从而保证汽车的刹车性能。同时,电子制动力分配系统可以和防抱死系统结合使用来提升刹车的稳定性。其工作原理是,利用计算机感应汽车每个车轮的周围环境和摩擦力,控制每个车轮对应的刹车装置,根据得到的数据提供相应的制动力分配方案,从而保证汽车驾驶的安全性。 2.4 汽车牵引方向控制系统 汽车牵引控制方向系统是用来控制汽车的转向过程的。它是由刹车液压传感器,减速传感器,车身摇摆角速度传感器,转向轮角度传感器和车轮速度传感器组成的。汽车牵引力控制系统可以修正使汽车偏离安全路径的牵引力,防止汽车偏离正常行驶路径。主要工作原理是:利用传感器实时的感应汽车的行驶状态的信息。如果发现汽车当前行驶方向的数据和标准安全数据不同,系统会自动的调节刹车控制器和加速器,同时在不同的车轮上独立的进行制动,从而保证汽车驾驶的安全性。 2.5 汽车防滑转系统 汽车防滑转系统是一种新出现的系统,是建立在防抱死系统的基础上的。系统通过监测和控制主动轮来防止由于汽车大幅度转向或路滑引起的汽车失控。主要的工作原理是:电子传感器监测主动轮和从动轮的转速,如果发现主动轮的转速比从动轮的转速高,系统就自动发出控制命令,例如降低档位或者刹车从而防止车轮滑转。 3 汽车被动安全技术 汽车被动安全技术主要包括安全带、安全座椅、气囊系统和COF能量吸收刹车踏板。 3.1 安全带系统 安全带系统的作用是在交通事故中,减轻或防止乘坐者由于和物体碰撞引起的伤害。它主要的工作原理是:预紧装置在汽车紧急刹车或碰撞时迅速的收紧,同时安全带将乘坐者固定住,以防止乘坐者和物体碰撞并造成伤害。当撞车影响减弱时,安全带会自动松开。大量的测试证明,安全带最大可以承受1.4吨的力量,可以在90%的事故中起到减轻或防止伤害的作用。安全带系统主要由两部分组成。 (1)安全带预紧装置。预紧装置的作用原理是专门的感应器收集撞车信息,如果发生碰撞就释放出脉冲,脉冲控制气体发生器引爆气体。爆炸产生的气体迅速在管内膨胀,迫使球链向前运动并带动棘爪盘转转动。棘爪盘和轴连为一体,棘爪盘带动轴转动,安全带就绕在轴上,因此瞬间实现了安全带的收紧功能。 (2)安全带拉力控制器。安全带控制器的作用原理是在预收紧装置的轴上有一根金属转动棒。当汽车碰撞结束后,转动棒即开始转动,从而松开安全带。 3.2 安全座椅 安全座椅主要是指以保护儿童乘车安全而设计,制作的专用汽车座椅。汽车的车座和安全带一般都是按照成人体型来设计的,在保护儿童乘车安全性的功能方面有所欠缺。安全座椅根据儿童的身体特点而设计,可以在事故发生时对儿童起到很好的保护作用。 3.3 安全气囊 汽车安全气囊,通常设置在车内正面,侧面和车顶三个位置。旨在减轻乘员的伤害程度,当汽车发生碰撞时,安全气囊在小于0.1秒的时间内弹出并快速充气,保护乘坐者的头部和胸部。此技术的一个不足之处在于,当汽车碰撞不是非常剧烈时,安全气囊的弹出可能会对乘坐者带来不必要的损伤。 3.4 COF能量吸收刹车踏板 统计表明,世界上90%的驾驶者都在严重的汽车碰撞中腿部骨折,甚至造成了残疾。这是由于在重大事故发生时,驾驶者通常都会用力的用右脚踩踏刹车,这样由事故引起的巨大能量会通过和踩踏方向相反的方向传递给驾驶者右腿。因此驾驶者的右腿往往会在事故中受到相对严重的伤害。 为了减少这种情况的发生。德国大众公司发明了一种能量吸收刹车踏板,最早被使用在POLO轿车上。当汽车遇到和行驶方向相反方向的碰撞时,刹车踏板会在制动后自动分解,从而使驾驶者右腿受到保护。 4 汽车安全系统的未来发展方向 4.1 激光测距成像技术 激光测距成像技术一定程度上解决了机械成像的难题,但也具有一些自身的缺点,例如噪音大,测量精度和分辨率低,成本太高。因此在实际应用上还具有一定难度,此技术未来的发展方向将是提高其测量精度和降低制造成本。 4.2 集成传感器技术 和激光测距成像技术一样,集成传感器技术也正处在研究阶段,并存在着一些缺点。传感器在汽车技术中起着非常重要的作用,现阶段的主要研究方向是怎样将多个传感器组成合理的传感器阵列从而使这些传感器综合的发挥更好的作用。 4.3 综合控制技术 此类技术的的应用效果比单一使用技术要更好,分别在主动和被动安全技术方面取得一定进展。 例如美洲豹汽车的“自适应约束系统”(ARTS),对前面提到的安全气囊的缺点进行了改进,它能够自动检测乘坐者的体型,头部所处的高度,并根据汽车碰撞的剧烈程度来控制气囊是否弹出和气囊充气程度,从而使安全气囊更好的起到保护乘坐者的作用。 福特公司的“综合安全系统”(ISS),该系统综合的涵盖了多种先进的电子系统,由超过50种的系统综合组成。 5 结语 人类对于科学技术的探索永远不会停止。关于汽车技术,我们已经取得了很多成果。安全技术作为汽车技术中非常重要的组成部分一定会随着人类的努力和汽车技术整体的进步,朝着更高,更远的方向而发展。 汽车安全技术论文:中国汽车安全技术的现状与展望 摘 要:交通意外伤亡率高是当前中国的严峻形式,所以企业、学校、科研机构已加紧研究和开发汽车安全技术投资,加速安全技术和产品开发能力提升的过程。独立的C- NCAP五星级品牌汽车,以获得较高的分数,中国的飞跃带动了安全技术的发展。行人的保护、后排乘客的保护、保护骑自行车等被列入安全研究之内;主动安全系统、预碰撞系统、智能汽车网络系统的研究和发展,已进一步成为了人们关注的焦点,更高层次的乘客、车辆和环境相关的主动和被动安全技术的融合协调,将推动零伤亡的汽车碰撞安全概念的实施。国家研究开发和商业化的主要问题,是完善法规与标准的建立,将成为汽车安全技术的飞速发展。 关键词:中国汽车安全;技术;现状;安全 近年来,中国汽车产业的快速发展。中国已经超越美国作为世界最大的汽车生产商,在2010年中国汽车销量分别为1.826万美元和1.807万美元,汽车产量和销量都超过1800万,赢得了世界的第一。中国汽车保有量以突破70亿,达到一个新的高峰,不断增长的汽车事故造成的大量人员伤亡,是当前中国面临的一个首要问题。为了减少交通伤亡率,提高车辆乘员保护,汽车安全技术已经成为中国汽车产业的最重要的研究方向之一。引进先进的汽车安全技术和研发,努力提高中国汽车产业的自主性是必须经历的过程。 一、中国汽车安全的现状 随着中国社会人们的安全意识的淡薄,中国交通意外在年年增加,日益增长的交通伤亡率,进一步反映了整个中国的汽车安全性能低(见图),虽然在汽车销售存在一个巨大量的突破,中国的汽车安全技术发展还比较落后。 因此,根据中国的国情,为中国新车评估C - NCAP评价体系建立,揭开了中国汽车安全技术快速发展的序幕。国内消费者从以前的重外观不重质量的角度来看,逐渐转化为车辆的安全性能是购买的首要标准,C - NCAP汽车安全星级,以帮助消费者更直观地识别车辆安全性能的表现,正是因为有这样的第三方评级机构,有效地促进了国内汽车公司在汽车安全技术的研究和开发,以及安全配置,加大投资力度,不仅是为了实现国家的法律法规和标准,但深入挖掘并满足消费者的安全需求。中国汽车安全性能的要求逐步提高汽车零部件的质量要求也越来越高,安全零部件供应商积极引进国际先进技术,加大投资力度,研究和开发新产品,以提升国内整体汽车安全部件性能。消费者,原始设备制造商、供应商有效地刺激国内汽车安全技术和产业进步之间的互动。 二、汽车安全的类型 1、主动安全技术 主动安全技术指的易用性和舒适的驾驶条件,以帮助司机避免事故的技术。主动安全技术,包括底盘的主动安全技术,安全预警技术和集成安全技术,整个主动安全技术的发展,如图2所示。底盘主动安全技术主要以底盘控制技术为优秀,最终通过机箱组件用于与安全相关的控制。以及开始的防抱死制动系统及其应用(防锁定制动系统.ABS)。 2、主动安全控制 主动底盘控制技术是底盘的主动安全控制与执行以电子制动控制,是使用最广泛的技术。电子稳定控制系统(ESC)在主动安全性的底盘控制技术起到很重要的地位。如图(3):在电子稳定性控制系统通过传感器和汽车驱动程序的实际操作状态的操作意图检测到的数据的比较,和差补偿施加到车辆制动横摆力矩控制的转向特性的变化和改进横向稳定性,从而减少交通事故的数量。 3、安全带 安全带是第一个在中国市场上已经普及的被动安全装置,三点式安全带已成为标准的安全装置。在已经升级的基础上,出现了三点式座椅安全带预张紧器,安全带预紧器和限力器,安全带具有更多功能的安全带,安全气囊,座椅安全带预紧限力等;在中国市场上有三点式安全带的一般逐渐开始取代普通的三点式安全带成为各种车型的标准配置。国内汽车制造商积极引入更智能的电机皮带,电机皮带(参见图8)通过预碰撞警告系统检测到碰撞的风险,可以增加安全带来的电动安全带卷收器,符合消除安全带松弛预碰撞的主动安全系统可以更好的乘员约束,以减少可能造成的损害。 车外人员保护措施 虽然中国汽车保有量在200万左右,但作为一个发展中国家,基础设施相对薄弱,人口众多,混合通过主要道路交通状况时有发生,导致越来越多的车毁人亡,事故中行人的伤亡率、行人事故死亡率高约占总死亡率的26%,高于其他类型的交通人员死亡7%。中国在近几年才开始开展行人保护研究,2009年10月30国家了GB/T24550-2009 “汽车对行人的碰撞保护”的法规和标准,体现了中国政府和汽车制造商的行人注意安全。目前,中国汽车技术研究中心有一个完整的模块,能够超过七冲击实验,包括头模块(成人和儿童)的发动机罩冲击试验,腿模块保险杠冲击试验,大腿模块引擎盖边缘震荡行人保护测试实验室,其他汽车制造商都在积极行人保护实验室的建设。自行车作为中国的主要手段,在复杂的道路环境运输也面临着由机动车辆发生碰撞的风险,根据中国的交通情况,有关大学对驾驶自行车与汽车的骑手接触位置与车辆碰撞速度进行试验,碰撞运动的车手,机械师和人身伤害事故等方面的重建,事故模拟,建立中国人体特征作为参数的碰撞模型模拟研究,并寻求降低骑手受伤的解决方案。 三、国家汽车安全法规和标准 目前的汽车安全法规的释放与建立对中国汽车安全有积极的影响,侧面碰撞、安全气囊技术、安全带技术、安全带提醒装置、儿童座椅、行人保护法规等;相对于欧洲,美国和日本而言,全面的滞后是我国最基本的国情;欧盟的ECE / EEC法规相对较早,作为中国汽车安全研究时间较短,并开展小范围,技术能力和缺乏这方面的经验是领先的中国缺乏的主要原因。经过多年的努力,支持了自己的品牌,以及高校,国家正在建立具有中国特色的汽车交通安全法规,打破国际技术壁垒,一直占据着很重一页。要加快中国汽车安全技术发展的步伐,中国汽车技术研究中心汽车安全法规标准不断提高,安全带提醒,儿童乘员约束系统,行人保护方面的国家标准。表(1)显示了中国各大汽车安全的阶段有关技术标准: 中国汽车安全技术展望 随着社会的进步和科技的发展,汽车技术也获得了快速增长,越来越多地车企参与汽车安全技术在各方面的研究,中国的汽车安全发展方向也将走向一个全面综合和创新的时代;主动安全技术将成为汽车安全技术发展的主流,主动提醒没有被证明是有效避免交通事故,开始主动出击,积极干预控制深度的方向,随着技术的不断发展,通过先进的电子技术相结合的智能集成安全系统,自适应主动安全性研究巡航控制系统,车道保持系统,积极的事故预防系统,CAR2X主动安全系统、控制技术、汽车安全技术将成为未来的主流;智能交通系统是先进的信息技术、人工智能技术、信息和通信技术自动控制进行汽车主动安全装置,控制干预智能交通的安全性,最终形成全社会的信息通信技术和计算机处理技术,有效整合交通管理系统,与汽车主动安全技术是一个完整的统一。 总之,人体生物力学、高科技材料、电子信息技术、计算机仿真技术,除了政府需要建立中国人体功能与底盘集成等关键技术研究项目,也要集中优势资源,是解决中国当前滞后重要的一点。只有汽车安全相关的学科和技术已得到改进,才能有效地促进汽车安全技术的快速发展。
冶金行业电气自动化技术研究:冶金行业电气自动化控制技术分析 一.冶金工业自动化控制技术的创新与发展 随着我国冶金行业的快速发展,科学技术进步日新月异,我国冶金电气自动化技术应用取得了显著的成效。我国不断引进大量自动化控制技术,进一步提高冶金生产集成控制水平。企业经过初期的资本积累,从原料准备到生产出最终产品,注重将资金投入到研发新技术、新工艺上。繁杂的生产工艺既促进了自动化控制技术在冶金行业的应用,也给企业带来了旺盛的生机和活力。在冶金企业的生产过程采取引进部分先进技术,不断发展中对自动化控制技术,实现适合自身发展的电气自动化设备的功能提升和技术创新。 二.冶金电气自动化技术的基本特点 20世纪80年代以前,冶金电气自动化技术的特点主要表现在适应冶金企业生产需要,主要从国外引进冶金工程自动化系统控制软件,基本属于流程型。到后期,冶金工程自动化系统控制软件技术的应用与创新有较大提升,生产过程工艺环节逐渐变多、连续性增强,逐渐意识到自主研发的重要性和适用性,而且包含有复杂的物理和化学过程,实现了较大的历史性转变。随之而来,生产流程存在着各种突变和不确定因素,更加注重向技术要效益理念的培育。其中,原燃料成分和生产技术条件经常发生波动。为确保新一代冶金工业工程自动化系统控制软件平台的应用冶金生产的顺利进行,生产人员需要根据生产工艺要求对物料、能量、质量等,制定最优的生产作业计划,推行自动化管理,使得冶金工业自动化管控效率和水平达到了国际领先地位。 三、冶金电气自动化技术的重要作用 随着工业技术的进步和自动化控制软件的研发,在生存中求发展的历史阶段下,冶金电气自动化技术在生产过程中发挥着越来越重要的作用。兴起了自主研发的冶金工业工程自动化控制平台技术类软件,大幅度降低人工操作故障率。在应用水平、管控质量、运行效率等方面通过采用冶金生产应用电气自动化技术,在很多环节和细节,创造出可观的经济效益。变人工操作为自动化操作,逐渐取代进口软件,使所用相关设备按照程序逻辑,优于国外进口自动化系统控制软件。按部就班的进行,在工业生产中得到了较为广泛的采用和实践,大幅度减少人力,使得国有大中型企业领军的能源管理控制系统等领域有了长足的进步和提升,从而节约生产成本。基于节能环保与钢铁产品制造流程优化的设计,保证设备正常运转,提高工作效率。 四、冶金自动化控制系统的未来发展趋势 早期的冶金工业自动化控制技术的应用主要局限在装备性能、产品质量、生产成本、运行效率等。虽然在创新的路上经历一些磨难挫折,但我国的电气自动化冶金控制技术已经取得了很大的发展,基本实现了生产效率的最大化、生产能耗的最小化。但也存在一些问题,例如我国各地的冶金技术水平仍然存在未来亟待解决的不平衡问题,因此对钢铁工业生产的结构、功能以及效率进行进一步优化和改善,自主研发创新已经成为未来发展的趋势。(1)提高并改善自主集成数字化控制系统的水平加强对制造整体流程的研究和投入。在坚持原有钢铁工艺流程的基础上,加大计算机模拟仿真技术研究,对生产过程进行改善,引入绿色环保、节能降耗等理念。改进控制系统的同时,也提高了生产效率。在数据采集方面利用最新的仿真计算,防止不合格产品的产生和资源的浪费。对历史生产过程调整模拟,建立广义模型、优化和完善控制技术过程,在脱离冶炼过程下改变参数与模型,从毕建良而实现全程自动化控制。(2)自动化控制技术数据挖掘与应用通过改善自动化控制系统的水平,对钢铁工业各环节产品实行实时监测、评估与控制生产出优质的钢铁产品,运转高效、误差率较低,工业产品质量得到有效保障。在钢铁自动化控制系统中,基于在线分析检测监控技术,对生产过程的实时数据进行收集整合,实施动态实时监控。并通过数学模型的优化,研发出对生产设备实施全过程实时诊断的新型自动化控制技术,达到对生产过程的精细化管理以及生产的自动控制。(3)冶金自动化控制系统优秀的服务提高冶金自动化控制技术优秀科技的服务是技术产业之源,需要由被动服务向主动服务转变。以科学理论的研发为基础,对服务的质量要求与日俱增,可以在冶金工业科技研究领域取得历史性进步。目前,冶金企业追求一种零故障的目标,这就要求自主研发一套先进的冶金工业自动化控制技术体系。除了设备软硬件配套衔接,本身的检修外,还需要产学研相结合,改善操控系统。提供标准化的服务,提高生产工艺技术水平。(4)冶金自动化控制系统要不断开拓创新自动化控制系统产业创新主要以技术创新为基础,要想长期生存并保持旺盛的生命力,必须走自主发展的道路,取人所长补己所短,发挥自身优势,不断开拓创新。未来一些新技术,在其原有冶金流程的基础上,融入到自动化控制系统中,例如将智能仿真技术运用在控制系统运算比对上。机电一体化测量也必将取代现代的测量技术,通过仿真模拟计算,将测量精度大大的提高,调整出最佳控制效果。 五、冶金工业自动化控制系统的建议 我国建国以来,冶金工业自动化控制技术取得了很大的进步,步入国际领先水平。但是由于科技人才相对缺乏,与国外的一些先进技术还有不小的差距,在总体技术实力上还无法抗衡。因此,笔者提出如下建议:(1)提高整套控制系统的实时性和可靠性当前,由于我国企业在某些方面技术的不成熟,对实时性要求偏低,硬件技术的差距仍然很大。想要产出优秀的大型自动化控制系统,需要对各项数据进行综合分析并进行科学处理;相关专业人才应该开拓创新,提高整个系统的运算速度,研发出属于自己的硬件技术与产品,及时调整参数配比,进而迅速缩小与世界领先技术的距离。(2)要实现数据挖掘和运用通过采集最新数据,改善整套控制平台系统的运行质量和水平,加大创新意识,走自主研发道路。加强宣传推广实时性和可靠性的优势,增加企业与科研机构等的合作研究。注重对实时数据参数进行收集,促成冶金生产的电气自动化技术及其应用的更新和发展。对数字模型经过全过程优化,实现冶金工业的健康、和谐和可持续发展。 作者:毕建良 冶金行业电气自动化技术研究:电气自动化技术对冶金行业的应用 摘要:电气自动化技术是现代社会发展的主要技术形式之一,新技术在社会发展领域的综合性探索,是提升冶金行业技发展速率,并逐步进行行业技术创新应用的发展新趋势,本文对电气自动化技术在冶金行业中应用分析,基于电气自动化技术的基本特点,对电气自动化技术在冶金行业的应用进行分析。 关键词:电气自动化技术;冶金行业;应用 网络信息传输结构的逐步完善,为现代社会的发展提供了技术开发的炫新渠道。电气自动化技术在传统工业应用技术的基础上,融合计算机自动化系统,实现技术应用效果的进一步创新,结合现代电气自动化技术的基本设计,对冶金行业的电气自动化技术进行分析。 一、电气自动化技术的特点 电气自动化技术是基于传电气技术的基础上,融合计算机系统中自动化技术,达到传统技术与新技术的综合性对接,提升冶金行业效率的作用,电气自动化技术的特点分析主要包括:其一,电气自动化技术的技术广泛性较强[1],技术兼容性大,电气自动化技术技术的融合发展是中包含计算机技术,生产系统技术等多方面技术,在社会发展的多个领域都可以得到融合应用;其二,自动化技术性高,电气自动化技术的实现主要是基于计算机设计系统的基础上,从系统的单一性操作向集中化转变,大大提升了现代冶金行业整体生产加工效率;其三,电气自动化技术的安全性高[2],冶金行业是工业生产的主要领域,冶金行业的金属冶炼整体技术的应用与分析具有相应的危险性,实施电气自动化技术可以实现冶金行业危险职业由自动化代替人工操作,使冶金行业的安全性得到保障。结合以上对电气自动化技术基本概念及特点的分析,结合现代冶金行业对电气自动化技术的应用进行综合性探索,实现现代电气自动化技术在社会发展中的作用。 二、电气自动化技术在冶金行业中的应用 电气自动化技术在现代冶金行业的应用,实现了现代冶金行业生产效率的提升,生产系统一体化发展,并在电气自动化技术的逐步应用中逐步进行技术额综合性探究,从而实现现代工业生产技术的综合性完善的探究。 (一)冶金电力保护中的应用 电气自动化技术在冶金行业的应用,实现了电力资源供应系统电力资源应用结构的自动化发展,电力供应是冶金行业的发展动力,电气自动化技术的应用中包含了电力供应,例如:冶金领域的电气自动化趋向能保障电力资源供应中及时为冶金机械的加工生产提供相应的电力供应保障,同时实现电力供应资源的科学循环发展;另一发面,电气自动化技术在冶金领域的应用也可以达到现代冶金体系职工继电器的保护作用。例如:电力供应系统中继电器的检测保护主要包括继电器的运转信号的采集,分析,判断以及诊断几部分,电气自动化技术可以将这一过程综合为一个整体,并及时将冶金领域的供电系统进行电力维护,实现冶金行业的继电装置供电稳定性提高,电压应用的稳定性提升。 (二)冶金生产传感器 冶金行业中电气自动化技术的应用,在冶金行业的生产传感器的应用上具有体现。电气自动化技术中传感器技术可以把外部接收的信号转化为内部信号,自动化系统在计算机系统的控制作用下,能够快速的进行信号传输整理,在较短的时间内将冶金中接收的外部信号转化为电信信号。这一过程是冶金生产得以全面性自动化实施的基础。例如:冶金行业的技术应用主要是通过外部冶金材料的信息判断,到达控制性内部冶金加工的温度,加工的时间等问题,由此可见,冶金生产中传感器的应用是发挥电气自动化技术作用的技术基础。 (三)冶金温度检测器 电气自动化技术在现代冶金行业的应用中,温度检测器也是主要技术之一,温度检测器与压力传感器的应用往往是结合使用。一方面,冶金温度检测器在冶金领域的应用主要是从冶金生产的外部控制对冶金自动化具有控制作用,例如:钢铁冶炼的最佳温度,钢铁冶炼的外部温度和钢铁熔点之间的关系,冶金温度检测器的作用是通过系统对冶炼中温度的辐射温度收集进行信号传输,为电气自动化技术操作系统提供冶金中所需要的信息内容,把握冶金中温度的均衡性发展;另一方面,压力传感器技术是对冶金中的受压情况转化为技术分析,并将收集到的压力直接转化为信号,实现信号PLC控制中心的冶金环节的综合性控制分析。 (四)PLC技术应用 PLC技术是电气自动化技术的优秀部分,PLC技术也可以叫做可编程逻辑监控器,冶金领域的的自动化控制技术在计算机系统的基础上,实现冶金生产环节的的生产环节的一体化管理。例如:PLC技术在钢铁冶炼行业中应用,可以实现钢铁冶炼环节脱硫、熔炉、除氧、转化以及水循环等环节的一体化控制,同时及时进行冶金环节的生产电波综合性转换,PLC技术的实施大大提升了我国冶金行业技术转换与循环的结构循环;同时,PLC技术的应用也可以与化学处理技术,冶金材料的运输部分结合在一起,扩展了现代电气自动化技术在冶金领域的综合应用。例如:PLC技术与冶金钢材运输结合应用,现代冶金技术的综合运输交流中采用PLC编程系统设定冶金产品的加工包装,将冶金行业的技术应用与技术应用综合性融合。 (五)冶金生产变频器的应用 电气自动化技术在冶金行业的应用也逐步达到冶金生产变频器的综合应用,变频器可以实现冶金电力资源供应中实现直流电转化为交流电再转化为交流电的系统性电力应用应用过程,新的电力供应系统在冶金行业的应用大大提升了冶金技术设备的变频速率,同时保障电力资源应用整体规划结构的电力信号在较短的时间内可以与系统接收传输信号进行同步融合,变频器的综合性拓展完善了传统冶金行业单一的电力资源应用作用,从不同的角度对电力资源的供应与传输进行多样化的融合。结合以上对电气自动化技术在冶金行业的技术应用分析,积极探索现代工业生产加工技术的未来发展趋势,推进我国工业生产技术的创新探索。 三、结论 电气自动化技术的综合应用,是现代工业发展的主要技术形式,基于电气自动化技术的基本特点,对电气自动化技术在现代冶金领域的开发与应用提供新的探索空间。 作者:陈建宏 何寅钦 单位:宁波宝新不锈钢有限公司 宁波东投置业有限公司 冶金行业电气自动化技术研究:试论电气自动化技术在冶金行业中的应用 摘 要:在当前的时展过程中,科学技术正在不断的进步,在冶金行业中,较多的应用了电气自动化技术,这项技术具有显著的效果,因此具有广阔的适用范围,运用电气自动化技术主要是进行检测,其自身的优点也是十分丰富的,具有广阔的适用范围,更是能够让冶金行业更加安全的进行生产,冶金产品的质量也能得到有效的保障。因此本文重点对这项技术进行分析,探究其在冶金行业中的应用,希望可以促进这项技术在今后更加完善,应用在更多的领域中。 关键词:电气自动化技术;冶金特征;应用 在当前社会的发展进程中,人们对于生活提出了越来越高的要求,所以冶金产品的需求量呈现出不断提高的趋势,在这种情况下,要想进一步发展市场,满足市场的要求,就要让产品种类更加多元化,本文重点分析了电气自动化技术在冶金行业中的应用,在当前的冶金行业,应用这项技术以后可以让产品实现自动化的生产,进一步促进冶金行业的进步。希望那个通过本文的论述能够让相关工作者的工作更加顺利。 1 电气自动化技术的特征 从特征上进行分析,电气自动化技术具有较广的涵盖面,并且也涉及较广的领域,所以在行业发展的过程中能够获得十分理想的效果。在对技术应用得过程中,这项技术的科技含量较高,应用也十分广泛,尤其是在冶金行业发展的过程中,可以朝着自动化的方向进行生产。这种技术主要是通过软硬件相结合的方式进行的,并且严重依赖着电子技术,所以失去电子技术,那么生产系统就无法得到正常的应用。将其应用在冶金行业中,如果没有电子技术的支持,那么同样也会影响生产的安全性,在当前的电子技术应用过程中,种类十分丰富,不同电子技术具有的功能各不相同,如果能够将两种技术有机的结合,那么效果将会是十分明显的。 2 电气自动化技术在冶金行业中的应用 2.1 工业以太网 在电气自动化技术应用的过程中,工业以太网是其中之一,首先从技术方面进行分析,工业以太网不但可以共同使用,还能与商用以太网相互兼容,在实际应用的过程中,这项技术在工业发展中具有良好的效果,这样才能让生产建设更加顺利。材质的选择十分重要,做好相关的监测工作,让生产系统更加安全与稳定。在冶金产品的监测过程中,工业以太网的应用可以起到检测产品的作用,尤其是在仪表检测的过程中,效果也是十分显著的,并且还能将检测的准确性得到进一步的提升,实现信息技术的顺利传输。冶金行业中大多都采用工业以太网,人工操作可以得到进一步的简化,同时还能实现对图像的高效处理,有效的保证了行业的发展。 冶金基础自动化系统。DSC、PLC以及工业控制计算机是该系统的主要代表,主要作用是控制现场冶金自动化设备。DSC极大的改善了顺序控制功能,PLC则能够使得回路控制功能得以加强,同时PLC是最基础的自动化控制系统,也是主要的冶金流程控制。冶金企业想要提高生产管理水平,必须做好系统优化工作,还要掌握自动化控制系统运行中存在的问题,优化冶金的流程。工业以太网还具有网络通讯功能,其结构比较特殊,在对信息进行监测后,可以利用网络将信息传输到控制中心。冶金行业的竞争性比较强,为了提高企业的竞争能力,必须实现自动化生产,还要利用流程仿真以及模拟技术,对冶金产品的生产流程进行控制以及优化。电气自动化技术是提高冶金企业综合实力的有效措施,冶金企业的管理者一定要认识到这项工作的重要性,还要做好协调工作,使不同的电气自动化技术可以应用在不同的生产环节中,这样才能冶金产品生产的质量以及效率。工业以太网在每一级使用的结构都不相同,常用的结构形式有树形和环形等等,使得纵向方面的管理、计划、生产、控制信息得以集成,横向方面的铁、钢、金冶炼数据得以传递。 2.2 继电保护技术 随着冶金行业的进步,冶金企业在生产数量上得到了不断的发展,将其应用在生产过程中,实现了自动化的发展。继电保护技术的应用主要是以数字式计算机为基础的,可以运用单片实现智能化保护。如果低压短路出现故障,那么就会降低时限,起到节约成本的作用。在冶金产业中,钢铁冶金是一类负荷,所以对产品具有很高的灵活性,这时就要求冶金供电系统应该与其他的工艺系统相互配合使用,这样才能起到保护与监控的作用,在所面向的对象中,也包含了对110kv变压器的保护。 2.3 传感器的应用 在电气自动化设备中,传感器是一种基础性的设备,冶金行业中的应用是十分广泛的,在实际的应用过程中,传感器的作用主要是进行检测,可以对外部环境进行感知,这样就能够将所感知的信息收集起来,并且按照相应的规律加以转换,从而得到可以使用的信息,换句话来说,环境信息通过传感器,可以转化为一种电信号,在传感器中,主要包含两方面内容,一是转换组件,一是敏感组件,在传感器的应用中,主要是用来传递信息以及处理信息等,随着现代化的发展,冶金行业中,传感器已经成为自动检测与控制的重点。 压力传感器。该传感器常用在仪器仪表控制和工业实践中,同时在其他工业的自控环境中也常常被运用,如交通、水利水电、军工、航天航空、电力、油井、石化等的众多的行业。压力传感器主要是感受压力的变化,并将其转化为电压或者是电流的变化,压力传感器运用在装运煤和高炉的上煤,从而可以统计用煤量以及测量、控制上煤。 温度传感器。该传感器可以感受到温度,并且将温度信息转化成可以输出的信号,温度传感器主要是用在高炉炉体以及锅炉炉体的温度检测和控制。温度测量仪表的优秀就是温度传感器,在工业的生产过程中,一些物体的表面温度通常使用辐射测温法来测量,比如熔融金属在坩埚或者冶炼炉中德温度等等。除了这两种传感器之外,还有流量传感器。该传感器可以感受到流体的流量,并且将流量信息转化为可以输出的信号,流量传感器常常运用在不需要精确的保护流量值的情形下。锅炉中的蒸汽管道、送风管道、给水管道常常使用该传感器,通过它对管道中流体的流速、流量进行测量。 结束语 总而言之,本文重点对电气自动化的相关技术进行了分析,促进冶金自动化朝着更加稳定的方向发展。之所以要将电气自动化技术应用在冶金行业中,主要是为了促进经济效益的提高,并且让工作效率得到有效的提升。企业在应用了这项技术以后,也确实获得了较为理想的收益,让产品的产量得到有效的改观。通过这一技术的应用,还能将工作人员的工作量得到降低,对于成本来说也得到了显著的减少。所以为了促进冶金产业更加长远的发展,也要加强对电气自动化技术的优化。 冶金行业电气自动化技术研究:电气自动化技术在冶金行业中的应用 [摘 要]近年来,随着科技的不断发展,电气自动化技术在冶金行业中应用越来越广泛,而且收到了良好的效果,提高了冶金企业的生产效率以及产量。电气自动化技术是一种先进的检测技术,其有着较多的优点,适用范围也比较广,可以有效保证冶金行业安全的生产,还可以保证冶金产品的质量。本文对电气自动化技术的特征进行了介绍,还对电气自动化技术在冶金行业中的应用进行进了分析,以供参考。 [关键词]电气自动化技术 冶金 特征 应用 随着社会的不断发展,人们的生活水平越来越高,对冶金产品的需求量也越来越高,冶金企业为了更好的满足市场以及顾客的需求,必须增加产品种类的丰富性,还要优化生产工艺,提高产品质量标准。在很多现代化的冶金企业中,引进了电气自动化技术,实现了冶金产品的自动化生产,而且推动了冶金事业的发展。 一、电气自动化技术的特征 电气自动化技术有着一定特征,这项技术涵盖面比较广,而且涉及的领域比较宽,在很多行业的应用中都收到了良好的效果。这项技术有着较高的科技含量,而且应用性也比较强,在冶金行业的应用中,可以实现冶金产品的自动化生产。在应用电气自动化技术时,可以采用软硬件结合的方式,企业管理人员还要做好市场调研工作,根据市场的需求合理应用电气自动化技术。在应用电气自动化技术时,还对电子技术有着较强的依赖性,如果离开电子技术,可能造成生产系统无法正常运行。在冶金的各个环节,都涉及到电子技术,电子技术的种类很多,而且有着不同的功能以及适用范围,其可以收集信息,还可以对信号进行处理,将电气自动化技术与电子技术结合在一起,可以提高生产控制的水平,还可以保证生产安全的进行。 二、电气自动化技术在冶金行业中的应用 1、工业以太网 工业以太网是一项先进的电气自动化技术,从技术方面分析,工业以太网与商用以太网是可以兼容的,但是在实际设计以及应用的过程中,工业以太网在工业行业有着良好的应用效果,可以满足工业生产的需求,在应用的过程中,需要做好材质选择以及监测工作,还要保证生产系统的可靠性。工业以太网的监控系统在冶金产品生产中发挥着重要的作用,其对仪表的检测有着良好的应用效果,可以提高检测的准确性,还可以对检测到的信息技术实施传输。工业以太网在冶金行业应用比较广,其可以简化人工操作,还可以提高图像处理以及多媒体虚拟技术。互联网在冶金企业分布比较广,所以,利用光纤技术,可以检测设备的运行情况,利用工业以太网这项自动化技术,可以提高传输网络的抗干扰能力。 冶金基础自动化系统。DSC、PLC以及工业控制计算机是该系统的主要代表,主要作用是控制现场冶金自动化设备。DSC极大的改善了顺序控制功能,PLC则能够使得回路控制功能得以加强,同时PLC是最基础的自动化控制系统,也是主要的冶金流程控制。冶金企业想要提高生产管理水平,必须做好系统优化工作,还要掌握自动化控制系统运行中存在的问题,优化冶金的流程。工业以太网还具有网络通讯功能,其结构比较特殊,在对信息进行监测后,可以利用网络将信息传输到控制中心。冶金行业的竞争性比较强,为了提高企业的竞争能力,必须实现自动化生产,还要利用流程仿真以及模拟技术,对冶金产品的生产流程进行控制以及优化。电气自动化技术是提高冶金企业综合实力的有效措施,冶金企业的管理者一定要认识到这项工作的重要性,还要做好协调工作,使不同的电气自动化技术可以应用在不同的生产环节中,这样才能冶金产品生产的质量以及效率。工业以太网在每一级使用的结构都不相同,常用的结构形式有树形和环形等等,使得纵向方面的管理、计划、生产、控制信息得以集成,横向方面的铁、钢、金冶炼数据得以传递。 2、继电保护技术 冶金企业的不断发展,其生产的规模在不断的增长,生产所用设备的自动化也在不断的提高,从而使得现代的冶金企业能够更加广泛的使用继电保护技术,该技术建立的基础是数字式计算机,主要依靠单片来进行机智能保护。当低压短线路出现在冶金供电系统中时,可以适当降低时限的要求,节约成本。由于钢铁冶金企业是属于一类负荷,需要让该类企业的电器系统配合上DCS系统或者是工艺系统,同时在产品要求上也有很高的灵活性。RCSDD9600CS系列装置被使用在保护监控产品中,而它的配置也需要按照面向对象的思路来进行,其中也包括了适合110KV的变压器保护。 3、传感器的应用 传感器作为一种基础的电气自动化设备在冶金工业中也运用的比较广泛,传感器的本质是一种检测装置,它能够感知外部环境的信息并将信息按照一定的规律转换成可以使用的信息,换言之,传感器可以将环境信息转化成电信号。转换组件和敏感组件是传感器的主要组成部分,传感器的主要作用是信息的传递、处理、储存、记录以及控制等等,在现代的冶金工业中,传感器是实现工作能够自动检测控制的关键环节。 压力传感器。该传感器常用在仪器仪表控制和工业实践中,同时在其他工业的自控环境中也常常被运用,如交通、水利水电、军工、航天航空、电力、油井、石化等的众多的行业。压力传感器主要是感受压力的变化,并将其转化为电压或者是电流的变化,压力传感器运用在装运煤和高炉的上煤,从而可以统计用煤量以及测量、控制上煤。 温度传感器。该传感器可以感受到温度,并且将温度信息转化成可以输出的信号,温度传感器主要是用在高炉炉体以及锅炉炉体的温度检测和控制。温度测量仪表的优秀就是温度传感器,在工业的生产过程中,一些物体的表面温度通常使用辐射测温法来测量,比如熔融金属在坩埚或者冶炼炉中德温度等等。除了这两种传感器之外,还有流量传感器。该传感器可以感受到流体的流量,并且将流量信息转化为可以输出的信号,流量传感器常常运用在不需要精确的保护流量值的情形下。锅炉中的蒸汽管道、送风管道、给水管道常常使用该传感器,通过它对管道中流体的流速、流量进行测量。 三、结语 电气自动化技术是实现冶金自动化系统稳定进行的有效方式,冶金企业的管理者为了提高企业的经济效益以及工作效率,引进了较多的自动化技术以及先进的设备,提高了冶金产品的产量,而且增加了企业的生产效益。合理利用电气自动化技术,可以降低生产的成本,还可以减轻工作人员的工作量,节省人力资本。在应用这些先进技术的同时,还要结合企业实际做好改进与优化工作,这样才能提高电气自动化技术的应用效果,才能保证冶金企业更加稳定、长远的发展。 冶金行业电气自动化技术研究:电气自动化技术在冶金行业中的应用探讨 摘 要:冶金行业是当前能源消耗比较大的企业,电气自动化也已经在各种变电厂和发电站中得到了更加广泛的应用,对发电供电的管理起到了至关重要的作用。本文就电气自动化的技术在冶金行业热电厂的应用加以分析,以及其对冶金行业热电厂的经济效益和社会效益的巨大贡献加以阐述。 关键词:电气自动化;电力企业;通信控制 随着我国的电气自动化技术持续不断的发展,电气自动化技术已经到了相对比较成熟的地步。在通讯、电子、机械、电气等许多行业的广泛应用中,也得到了人们的认可。但是,电气自动化技术属于高新技术,还属于新兴技术。所以,对电气自动化技术的普及工作还不够,对电气自动化技术的相关知识的宣传力度需要加强。才能提高人们对电气自动化的认识和理解。才能促进电气自动化技术应用的普及,以及技术的提高。 热电厂是通过烧煤发热进而发电的电力企业,为满足人们的供电需求。随着国民经济的持续提高,人们对电力的需求也在不断上升,传统的电气技术已经不能满足扩大化的电网结构。而电气自动化在各种变电厂和发电站中的应用可以看出其技术的优势,将电气自动化技术引入热电厂的生产中,能有效的提高热电厂工作的效率,促进经济的发展。 一、电气自动化的概述 (一)电气自动化的定义 电气自动化有效的结合了计算机技术、通信技术和现代网络技术,对于热电厂的自动化管理和远程遥控有着非常重要的作用。在当前的电力生产领域中,电气自动化技术的发展和应用得到了很大的提升。 (二)电气自动化的优势 操作简单易懂:由于电力应用范围的不断增加,也为电力企业提出了更高的要求,而电气自动化技术的应用,为电力企业的电力供应能力大幅度的提高了。并且,由于电气自动化的操作简单,也最大化的降低了工作人员的工作力度,极大的推动了电力企业的效率,促进了电力行业的发展。 更完善的结构和性能:与传统的电气技术相比,电气自动化技术从系统到结构都更加的完善,设备的应用也更加的全面。而随时时代的发展,传统的电气技术已经不能满足当前的电气行业的要求。就必须对传统的电气技术进行改革,才能适应电气行业的快速发展。 更强的适应能力:传统的电气技术的结构和系统都较为简单,操作方式也过于单一。而电气自动化技术的操作方式则是很多样的,能够适应大多数人的操作,比起传统的电气技术,极大的提高了适应能力。良好的适应能力可以提高工作的效率,以及更好的效果。 二、电气自动化技术对热电厂的重要性 (一)提升热电厂发电变电的效率 随着经济的持续发展,人们的对用电的需求也在逐渐增大。于是,对热电厂的要求也在提高。由于电网规模的扩大,传统的电网发电技术在实际应用的过程中已经不能满足当前的发电要求。而电气自动化的技术则能有效的提升发电的效率,并在电气自动化技术的持续优化的过程中,对电热厂的潜力能进一步的挖掘。 (二)降低热电厂发电变电的成本 在热电厂的发电过程中,石油和煤炭是主要的发电能源。但在实际的发电过程中,往往会出现是有或煤炭的燃烧不完全等情况,极大的浪费了能源。而通过电气自动化技术的引入,能够有效的解决这一问题,能够将没有燃烧完全的剩余材料进行从分的燃烧,从而,不仅节约了热电厂发电的成本,还有效的减少了对能源的浪费。 (三)优化热电厂的资源配置 在以往的热电厂的发电过程中,由于对工作人员、发电设备、以及发电材料的配置和管理有一定的不足,造成了对各方资源的浪费,发电的效率也不高。而电气自动化的技术加入,在火电厂的发电过程中,能够对人力、设备、材料等资源进行充分的利用和配置,在提升发电的效率的同时,还能对设备的故障及时维修,保障火电厂工作的正常开展。 三、电气自动化技术在热电厂的应用 (一)热电厂一体化 电气自动化可以有效的为电热厂的一体化提供支持,一体化是对发电机、火炉、以及电的单元制进行脱衣的监控和运行。通过一体化的运行方式,可以有效的对整个火电机组的运行状态的参数和信息总体收集汇总并整理和分析。对火电机组的潜力进一步的挖掘,发挥其最大功效,从而增加了工作的效率,并降低整体的造价和成本。 (二)建设保护系统 在以往的系统保护的建设机制中,常常采用的方式是通过报警的方式,提醒错误的发生。或者直接通过跳机,对发电系统的及时阻止来防止失误发生所造成的破坏。但是在热电厂采用电气自动化的方式进行系统保护,则可以在工作过程中,对所有环节的运行状况加以检测和控制,在失误发生前就预测到有可能发生的情况,进而对系统进行修改等发生,有效的防范于未然,避免了失误的发生。除此之外,在对一些不可避免的事故,在已经发生了之后,也能及时的通过系统的操作方式,对失误进行控制,保证火电厂的正常运行。 (三)通信控制 热电厂需要对远程控制和交互控制进行更深远的发展,而在这过程中,就必须要建立起完善的通信系统,对之后电热厂的系统进行全程的通信管理,以促进热电厂的发展。在目前的火力发电厂的电气自动化系统中,还不能完全的满足对电气全通信的控制,不仅在通信速度上还有待提高,在系统可靠性的方面也存在着一些问题。只有处理好热工工艺的连锁,才能实现对电气全通信控制模式的建立,不仅对电气后台系统的实际应用水平有着极大的改善和提高, 而且对当前阶段的基本运行状态的监视功能也能实现更加的健全和丰富, 才能有效的提高电气自动化系统的整体控制能力,并且对电力系统的自动化水平也能得到有效的提高。 (四)网络结构 在电气自动化的系统中,网络结构的建立有着非常重大的意义。通过建立从办公自动化环境到控制机,直至整个电气自动化系统范围内的网络通讯产品网络结构,可以形成对所有热电厂现场的控制和监督。才能保证整个热电厂的的设备和系统,甚至计算机之间的数据信息的传输能够畅通,进而实现全体的自动化。 四、结语 通过对电气自动化以及在火电厂的应用可以得知,电气自动化比起传统的电气技术有很大的优势,需要引起人们的更加重视。而且电气自动化不仅是在热电厂,对其他的行业内也能得到同样的普遍应用。而在热电厂的电气自动化的道路上,需要结合实际情况,把电气自动化的技术进一步发展,才能使得电气自动化技术的价值能够更充分的体现,推动热电厂的创新和现代化,在自动化的进程中大步向前,最终促进电力事业的发展,为社会的稳定发展提供支持。
室内系统设计论文:室内环境监控系统设计论文 1主控电路 系统的主控电路如图2所示,由单片机学习开发板中的最小系统电路来完成。 2外围电路 本系统的外围电路基于主控电路的配置,包括温度传感器DS18B20、nokia5110液晶显示屏、风扇(电动机驱动)、键盘、蜂鸣器、湿度传感器湿度传感器DHT11、可燃性气体浓度传感器MQ-2、加热器YF3030012160J等。其中风扇(电动机驱动)、键盘、蜂鸣器等器件开发板上自带,只需要配置剩余的器件即可。图3温度传感器模块原理图温度传感器模块原理图如图3所示,温度传感器的测温范围为-55℃-125℃,当室内温度高于设置值30℃时,系统将报警,同时单片机通过达林顿管,启动风扇,进行换气,降低室内温度,直到达到预期要求;当室内温度低于设置值(20℃)时,系统将报警,同时单片机通过继电器,控制12V直流电源,启动加热器加热,直到达到预期要求。加热器工作时的表面温度为160±10℃;加热器模块原理图如图4所示。湿度传感器模块原理图如图5所示,湿度传感器的测量范围20-90%,当室内气体湿度高于设置值(60%)时,单片机控制风扇的开启,进行换气,降低湿度,直到达到预期要求。可燃性气体浓度传感器模块原理图如图6所示,当室内可燃性气体浓度高于设置值(25%)时,系统将报警,同时,单片机将驱动风扇,进行换气,降低可燃性气体浓度。 3系统的实现 整个系统主要是由STC12C5A60S2单片机学习开发板中的最小系统电路和温度传感器DS18B20、图5湿度传感器模块原理图图6可燃性气体浓度传感器模块原理图nokia5110液晶显示屏、风扇(电动机驱动)、键盘、蜂鸣器、湿度传感器湿度传感器DHT11、可燃性气体浓度传感器MQ-2、加热器YF3030012160J、等模块电路构成,系统的实物图如图7所示。系统的主要功能是对室内的温度、湿度和可燃性气体浓度进行监控,并在LCD液晶显示屏上进行显示,如图8所示。为了更好地满足人们的需求,提高环境的舒适度,人们能够根据自身需要调整温度、湿度的设置值。图7系统的实物图图8监测数据的显示图5结论本文设计的室内环境监控系统采用STC12C5A60S2单片机作为系统的主控电路,以温度传感器DS18B20、湿度传感器DHT11、可燃性气体浓度传感器MQ-2、nokia5110液晶显示屏、加热器YF3030012160J、风扇(电动机驱动)、蜂鸣器、键盘等外部设备,实现了室内温度、湿度、可燃性气体浓度的检测、显示、报警、控制等功能。与传统的恒温控制系统相比较,该系统集温度、湿度、可燃性气体浓度检测、控制和报警于一体,成本较低,性能稳定,应用前景广泛,市场潜力较大,将环境监控系统应用于日常生活,能够满足了人们的生活需求,有利于改善人们的环境质量。 本文作者:刘姜涛工作单位:湖北第二师范学院 室内系统设计论文:室内装修排水系统设计要点论文 摘要:室内排水管道的建筑安装施工,应该为用户提供符合使用功能的舒适、卫生、安全、方便的卫生设施。但室内给排水工程交付使用后,因管道堵塞或其它问题,常常会造成污水溢流、污染生活环境。如何通过合理的施工和正确的监理手段使室内排水管道施工趋于合理与完善值得探讨。 关键词:室内排水管道;施工监理控制;污水排水管道安装;雨水管道安装 0引言 由于建筑施工是个系统工程,室内排水管道施工不当就可能出现堵塞的现象,特别是卫生间排水管口与地漏更为严重。因此,有必要对室内排水管道系统施工控制的各各节点加以分析,并在重点部位加以控制,以提高室内排水管道施工的质量。 1污水排水管道与配件安装检查 1.1主要控制项目①隐蔽或埋地的排水管道在隐蔽前必须做灌水试验,其灌水高度应不低于底层卫生器具的上边缘或底层地面的高度。检验的方法是:满水15min水面下降后,再灌满观察5min,液面不降,管道及接口无渗漏为合格。②生活汗水铸铁管道及塑料管道的坡度必须符合设计的要求及相关规定。③排水塑料管必须按设计要求及位置装设伸缩节。如设计无要求时,伸缩节间距不得大于4米。高层建筑中明设排水颜料管道应按设计要求设置阻火圈或防火套管。此项检验的方法主要是观察检查。④排水主立管及水平干管管道均应做通求实验,通球球径不应小于排水管道管径的三分之二,通球率必须达到100%。 1.2一般项目的控制 1.2.1在生活污水管道上设置的检查口或清扫口,当设计无要求时应符合下面的规定:一是,在立管上应每隔一层设置一个检查口,但在最底层和有卫生器具的最高层必须设置。如为两层建筑时,可仅在底层设置闭立管检查口,如有乙字弯管时,则在该层乙字弯管的上部设置检查口。检查口中心高度距操作地面一般为一米,允许偏差±20mm;检查检查口的朝向应便于检修。暗装立管,在检查口处应安装检修门;二是,在连接两个及两个以上大便器或三个及三个以上卫生器具的污水横管上应设置清扫口。当污水管在楼板下悬吊敷设时,可将清扫口设在上一层楼地面上,污水管起点的清扫口与管道相垂直的墙面距离不得小于200mm;或污水管起点设置堵头代替清扫口时,与墙面距离不得小于400mm。三是,在转角小于135°的污水横管上,应设置检查口或清扫口;四是,在污水横管的直线管段,应按设计要求的距离设置检查口或清扫口。 1.2.2埋在地下或地板下的排水管道的检查口,应设在检查井内。井底表面标高与检查口的法兰相平,井底表面应有5%的坡度,坡向检查口。 1.2.3金属排水管道上的吊钩或卡箍应固定在承重结构上。固定件间距:横管不大于两米;立管不大于三米。楼层高度小于或等于四米,立管可安装一个固定件。立管底部的弯管处应设支墩或采取固定措施。排水颜料管道支、吊架间距应符合相关建筑标准的规定。 1.2.4排水通气管不得与风道或烟道连接,且应符合下面的规定:一是通气管应高出屋面300mm,但必须大于最大积雪厚度;二是在通气管出口四米以内有门窗时,通气管应高出门、窗顶600mm或引向无门、窗一侧;三是在经常有人停留的平屋顶上,通气管应高出屋面两米,并应根据防雷要求设置防雷装置;四是如层顶有隔热层应从隔热层板面算起。 1.2.5如安装未经消毒处理的医院含菌污水管道,不得与其他排水管道直接连接。 1.2.6饮食业工艺设备引出的排水管及饮用水水箱的溢流管,不得与污水管道直接连接,并应留出不小于100mm的隔断。 1.2.7通向室外的排水管,穿过墙壁或基础必须下返时,应采用45°三通和45°弯头连接,并应在垂直管段顶部设置清扫口。 1.2.8由室内通向室外排水检查井的排水管,井内引入管应高于排出管或两管顶相平,并有不小于90°的水流转角,如跌落差大于300mm可不受角度限制。 1.2.9用于室内排水的水平管道与水平管道、水平管道与立管的连接,应采用45°三通或45°四通和90°斜四通。立管与排出管端部的连接,应采用两个45°弯头或曲率半径不小于四倍管径的90°弯头。 1.2.10室内排水管道安装的允许偏差应符合设计要注和相关建筑规范。 2雨水管道及配件安装的检查 2.1主要控制项目①安装在室内的雨水管道安装后应做灌水试验,灌水高度必须到每根立管上部的雨水斗。②雨水管道如采用塑料管,其伸缩节安装应符合设计要求。③悬吊式雨水管道的敷设坡度不得小于5‰;埋地雨水管道的最小坡度,应符合相关的设计规范的要求。公务员之家 2.2一般项目的控制①雨水管道不得与生活污水管道相连接。②雨水斗管的连接应固定在屋面承重结构上。雨水斗边屋面连接处应严密不漏。连接管管径在设计没有要求时,不得小于100mm。③悬吊式雨水管道的检查口或带法兰堵口的三通的间距不得大于相关的技术规定。④雨水管道安装的允许偏差及雨水钢管道焊口允许偏差均应符合相关的技术规定及设计要求。 3对室内排水管道施工质量检查应重点注意的问题 ①通向室外的排水管下返出户时,应在垂直管段顶部设置清扫口。②柔性连接机制排水铸铁管立管根部加支撑。立管根部没有支撑或不牢靠,管道支吊架间距过大,用临时铅丝固定管道造成管道接口松动漏水或塌腰倒坡。③排水塑料管应注意伸缩节和固定卡子的安装位置。高层建筑明设排水塑料管应在立管穿顶板处设阻火圈,若立管在管井内则阻火圈设在支管穿管井处。④考虑到将来检修的方便,立管检查口朝面应90°向外。⑤地漏水封深度不能小于50mm,地漏箅子及扣碗应便于取出,地漏排水应通畅。⑥排水管的坡度也是检查的重点之一。如果管道安装坡度不均匀,可能会出现局部倒坡。⑦生活污水管不得与雨水及空调冷凝水管合流。⑧高层建筑生活污水管道着层应单独排出。⑨排水管道不得穿过沉降缝、伸缩缝、烟道和风道。⑩生活污水管道直线管段管径100至150mm时,清扫口的最大间距为10米;管径达到200mm及以上时,清扫口最大间距为20米。避免管道连接使用的三通、四通、弯头等管件不符合规定的要求,这样很可能会造成管道排污不畅或堵塞。避免管道支墩、支吊架不牢固、位置不合理。检查时要注意埋在地下的污水管道有没有设置检查口,地上管道检查口位置设置是否不当或漏设检查口、清扫口。注意管道穿地下外墙或地下构筑物时有没有做防水套管或穿套管安装时防水捻口有没有做好,立管及托吊支管穿卫生间楼板时有没有做很好的防水措施。埋地的污水管道以及有保温和防结露保温的管道、有吊顶的污水托吊管、管井内的污水立管在隐蔽前一定要做好灌水试验。管道和支架在做防腐、刷油之前如没有做好除锈工作,可能会造成返锈,管道防腐如没做好的话,支吊刷油漆可能会出现脱皮、起泡现象。塑料排水管道安装之后还要注意成品的保护工作,如果保护不当也有可能造成污染和损坏。 4结语 室内排水管道在施工过程中采用合理的技术措施,进行正确的施工和严格的监理控制,对检查和治理管道堵塞,搞好管道安装与土建密切配合施工,提高工程质量起着极其重要的保证作用。 室内系统设计论文:基于zigbee的室内定位系统设计 【摘要】国内外许多公司和研究机构展开了基于ZigBee技术的无线定位技术研究。不过在实际应用中,因各种外部环境的限制,许多算法存在有待改进的方面,本文主要是利用Zigbee实现基于RSSI的定位算法的研究,提取RSSI值。 【关键词】无线组网;室内定位算法;RSSI值 1.ZigBee协议栈概述 ZigBee技术作为一种新兴的低速率短距离无线通信技术,也是ZigBee联盟(ZigBee Alliance)所主导的无线传感器网络技术标准。完整的ZigBee协议栈有物理层、MAC子层、网络层、应用汇聚子层和高层应用规范层组成。每一层为上层提供一系列特殊的服务:数据实体提供数据传输服务,管理实体则提供所有其他的服务。所有的服务实体都通过服务接入点(SAP)为上层提供一个接口,每个SAP都支持一定数量的服务原语来实现所需的功能。 IEEE802.1 5.4-2003标准定义了底层:物理层(Physical Layer,PHY)和MAC层。IEEE802.15.4定义的PHY层分别工作在两个频段上:868/915MHz和2.4GHz。其中低频段物理层覆盖了868MHz的欧洲频段和915MHz的美国与澳大利亚等国的频段,高频段则全球通用。IEEE802.1 5.4 MAC层采用CSMA.CA机制来控制信道接入,主要负责传输信标帧,同步以及提供可信赖的传输机制。 ZigBee联盟在此基础上定义了网络层(Network Layer,NWK),应用层(Application Layer,APE)架构。网络层的主要职责包括提供设备用来加入网络和离开网络的机制,提供数据帧传输的安全机制和路由机制。应用汇聚层将主要负责把不同的应用映射到ZigBee网络上。ZigBee设备对象(ZDO)负责定义设备在网络中的角色(如ZigBee协调器或中断设备),提出或响应绑定请求,以及建立网络设备间的安全关系。ZigBee设备对象(ZDO)还要负责网络设备的发现及判定对方提供服务类别。 2.实用室内定位方法研究 2.1 基于RSSI的定位算法 基于距离的定位,关键在于准确的获得节点间距离信息。从理论上来说,RSSI是收发双方间所传输功率和距离的函数。接收信号强度将随着距离的增加而减少,公式 给出了RSSI与距离d的理论关系式。其中,n为信号传播常量,也称为传播指数;d是到信号发送者的距离。A是在1米处的接收信号强度值。 三边测距法的缺陷是:由于各个节点的硬件和功耗不尽相同,所测出的距离不可能是理想值,从而导致上面的三个圆未必刚好交于一点,在实际中,肯定是相交于一个小区域,因此利用此方法计算出来的(X,Y)坐标值存在一定的误差。 3.基于ZigBee网络的定位系统设计 3.1 定位系统结构图 定位系统结构图如图3-1所示。无线传感器定位网络中存在3种功能类型的节点,分别为协调器、参考节点和盲节点。协调器有协调器来充当,它在整个系统中起着至关重要的作用,首先它要响应上位机发出的命令,开启网络,等待其它类型节点入网,其次还要接收各节点上传的数据并传送给上位机软件处理。除完成自身特有功能外,协调器也可作为参考节点使用。参考节点是一类静止的、已知自身位置坐标信息的节点,它的任务是接收包含定位相关参量如RSSI和LQI值的数据包,并计算RSSI等参量的平均值,最终在盲节点打包各参量平均值后,将其发送给协调器,传回上位机监测软件处理。部分参考节点除完成参考节点相关功能外,它还具有链路路由功能。盲节点也称之为待定位节点,定位的目的就是要获得该类节点的位置坐标信息。 3.2 实验结果 在PC机上,用串口助手显示出提取到的RSSI值,结果如图3-2所示。 红色方框内的数据就是提取到的RSSI值,和它的原码。接收到RSSI值的数据包后,计算RSSI等参量的平均值,最终在盲节点打包各参量平均值后,将其发送给协调器,传回上位机监测软件处理。 室内系统设计论文:基于Arduino的旋翼无人机室内定位系统设计 摘要:无人机又称为空中机器人, 诞生于20 世纪50 年代, 近年来,旋翼飞行器作为空中机器人的一种平台发展迅速,成为研究热点。针对旋翼飞行器室内定位问题,以Pixhawk开源飞控为下位机,实时解算四轴的电机输入信号,利用Arduino单片机与光流计及超声波传感器构建上层导航控制器,实现系统定高、定点,进而为无人机面向任务的室内自主飞行提供控制基础。 关键词:无人机;自主飞行;Pixhawk;Arduino 无人机又称为空中机器人,诞生于20 世纪50 年代, 近年来,旋翼飞行器作为空中机器人的一种平台发展迅速,成为研究热点。国内外各类机器人竞赛,都不同程度地增加了旋翼飞行器自主飞行的项目,随着技术日趋成熟, 高集成度、低成本的_源飞行控制器也受到行业相关者的广泛关注。目前市面上开源飞控针对多旋翼低空下的定高设计普遍采用气压计定高的方式,定点采用GPS。低成本气压计内部噪声会有影响,气压计测量的是静压,外部气流变化不会影响到静压,但实际上速度还是会干扰到静压,温度湿度变化也会影响到气压度数,而定点只能在室外有GPS环境实现。闭源飞控的定高定点设计成本高。为此,设计一种基于Pixhawk开源飞控的室内定位导航控制系统,可根据任务需求快速实现飞行器的自主飞行。 1 系统总体设计 系统控制方案如图1所示,使用Arduino控制板对光流计与超声波模块的数据信息获取,并进行滤噪处理,实现对无人机的高度测量,通过对光流计采集图像的灰度处理,得出位置信息,实现目标点位信息采集任务。根据任务需求规划的目标位置,采用PID控制算法得出航向、俯仰、滚转及油门值,经过比例换算后赋值给变量pwm,然a后把变量pwm值通过Arduino的pwm输出引脚输出到飞控的油门输入接口,从而实现对无人机油门的控制,进而实现对旋翼飞行器的高度控制。 2 系统硬件组成 2.1 基于pixhawk的底层飞控设计 Pixhawk飞控在室内定位系统中作为底层控制器,主要有两个控制回路,分别为姿态控制与增稳控制,姿态控制回路根据飞行器回传的姿态角采用PID控制算法做角度控制,增稳控制回路根据回传的角速度进行稳定控制。 Pixhawk飞控通过接收Arduino传输到油门、俯仰、滚转、航向四个通道的PWM信号,根据控制算法输出四路PWM信号传输至电调以实现对飞行器的内环控制。 姿态控制器包括PID控制器与输出解算器两部分,根据飞机回传的姿态角采用PID控制算法做角度控制,表示绕机体坐标系轴的欧拉角,对应于惯性坐标系轴即俯仰角、滚转角、航向角,Z为高度,分别为俯仰、滚转、偏航及油门通道的输入量。 2.2 定位导航系统设计 系统用于飞行控制数据处理的上位机为Arduino Mega 2560,定高测距采用HC-SR04超声波模块,光流计定位模块采用机载摄像头,通过对比回传图像能得到飞行器在某段时间内的运动轨迹,从而推算出飞行器的运动速度和方向, 系统选用了PX4FLOW光流传感器。 高度模块实现由超声波测量值与期望定高高度偏差作为输入量进行PID控制,并加入由姿态角度变化引起的高度偏差,进行高度补偿。 光流定位模块是实现通过位置偏差求解姿态控制量。通过简化飞行器的运动学方程可以得出每个姿态角仅有单个输入,因此可以采用单输入PID控制器。光流传感器测得飞行器水平位移速度分量,通过将规划位置与光流积分得到的位置运算得出位置偏差,进行PID控制。 3 系统软件设计 以沿标定点定路线自主飞行为例阐述系统控制流程。飞行器启动后,手摇起飞;进入参数初始化及系统自检阶段,通过则问询是否切换为自主导航,未通过则返回遥操作;确认执行自主导航任务,则系统依次读取路线坐标、解算姿态期望值、计算高度补偿及输出PWM信号至电调,此过程中,需要实时问询是否已到达目标位置点,如否,则继续重复该步骤,如是则切换回遥操作,而确认不执行自主导航则系统切换回遥操作。 4 结语 针对在平整地面上的较精确高度保持和设定目标任务下的良好条件一致性,课题对目标飞行器进行了系统设计,给出了基于Arduino的旋翼无人机室内定位系统设计方案,为后续旋翼飞行器面向任务开展的室内定位工作打下了良好基础。 室内系统设计论文:室内可见光通信系统设计分析 【摘要】 可见光通信技术是一类新型的技术,具有节约能源的特点,可以满足当前社会的低碳需求,故此该技术的推广意义非凡。当前,很多人开始关注室内可见光的技术应用,我国的相关专业人员也开始将研究重点转移到该项研究上,目的是发挥室内可见光的最大功能。本文细致的阐述了通信技术关键性手段,并探究室内可见光的关键技术应用要点,用以推进我国的技术发展,创新我国的通信技术。 【关键词】 室内可见光 通信系统 设计分析 室内可见光通信技g的应用优势是能延长室内的其他设施的应用年限,拓展我国通信领域的范围,且在确保室内设计满足照明这一功能性要求的前提下,提升现有的通信效率。 一、概述室内可见光通信技术 室内可见光的通信技术是来2000年由日本提出的,主要是内容是通过可见光的形式满足信息传递要求。在大量的数据和实践研究的基础上,在2008年专业的室内可见光系统应运而生,但初期发展时室内的可见范围较小。当前,我国有关室内可见光的研究起步还较晚,一直到2006年,相关人员才提出有关室内可见光的通信思想,并在2008年有新的突破,增加可见光的照明距离,让其照明辐射范围更远。先进的室内可见光通信传输技术的实现,一方面能提升照明设备的自身照明需要,且能体现出通信设备的功能性要求,方便人们现有生活的前提下,能满足现代化发展的需要。故此,我国的相关专业技术人员致力于提高可见光的通信关注度,目的是更好的提升社会发展需求。 二、室内可见光通信系统的关键技术 1、光纤通讯技术的应用。1.波分复用技术。在光纤通信技术中,波分复用技术就是将一系列有信息,但是波长不同的光信号合成一束,最后可以沿着单个光纤传输。而在接收端再用某种方法,将各个波长的光信号分开传递的通信技术。这种技术的特点可以同时在一根光纤上传输多路信号。而对于波分复用技术就是利用光纤的低损耗的波段为手段,增加光纤的传输容量,从而就可以使得一根光纤可以传递的信息的物理限度成倍的增加。同时,由于这种技术充分的减少了光纤的使用数量,有效的降低了建设成本,而对于故障的维修来说,也是十分的便利的。这样,对系统的稳定性也起到了更加稳定的作用。2.光弧子通信技术。光弧子通信技术也是光纤通信技术的发展的一种技术方式。光弧子通信简单来说就是光纤中的一种光脉冲无畸变传输的正确方式。可以说光弧子通信技术的出现对于现代通信技术的发展具有里程碑式的意义。在光弧子通信技术中光弧子通信具有长距离不变形的特征,从而使其未来的发展前景更加广阔。同时,光弧子通信技术具有其他技术所无法仿制的优点。光弧子通信技术可以挑战色散。利用光弧子通信技术色散的这一特性,就可以使得不同频率的光波以不同的速度进行传播。从而使得传递的光信号到达的时间也发生了变化,进而就造成了信号畸变失真的情况出现。 2、信道编码技术。室内可见光通信技术与其他通讯技术有着异曲同工之处,主要是信息传输中受到外界的各类因素干扰,数据极易出现乱码的情况。应用信道编码技术能让通信系统的抗干扰性大大加强,提升信息传输中的安全性和有序性。传统室内可见光受传输中会受到距离的影响,导致很多信息如果距离传输时间过长就不能实现传输,但使用信道编码技术能解决传输中的距离制约,延长信息传输的距离,便于用户使用该系统传输信息。 3、分集接收系统。分集接收系统是室内可见光通信传输系统的关键构成部分,该技术的应用能避免室内可见光系统受到外界环境干扰导致信号失真,最终引发信息传输错误。分集接收系统的实现方式主要是探测器,即人们借助于室内可见光的通信系统传递信息,技术人员使用探测器搜寻信号获取信息,根据现有的检查结果传输噪音最大的信号,从而排除小的噪音干扰,保障信息传输的精准性。分集接收技术中,要求广电探测器的性能较高,设计分集接收系统时,工作人员合理布局室内的分集系统,开展科学化的设置方式,让技术人员能借助于光电探测器接收信息,实现数据采集。 4、正交频分复用技术。正交频分复用技术也是室内可见光应用中较为常见的技术之一,该技术最早起源于2001年的日本,该技术能提升室内可见光的传输效率。使用正交频分复用技术,主要是将通信进行不同信道的传输,就如同光纤进进行不同路径的传输一样,应用多个正交子信号的强大功能,让数据传输的效率加大。但应注意使用正交频分复用技术前,要编码通信系统的各类信息,然后再借助调制光源的方式,满足信息传播的需求。 结语:室内可见光通信技术是一种新型的信息通信技术,特点是具备能源节约的特点。最近几年经济社会的逐年发展,关于室内可见光的应用已经有新的突破和发展,更迎来新的发展机遇。可见光系统为更好的优化现有的性能,就要加强抗干扰和加快传递效率,并广泛使用分集接收,信道编码等关键性技术传播手段,目的是为客户提供良好的信息服务。 室内系统设计论文:基于WiFi的交通枢纽室内定位导航系统设计 【摘要】随着人们对基于位置的服务(Location Based Service, LBS)需求日益增大,以及无线通信技术的快速发展,无线定位技术成为了一个研究热点。WIFI网络具有通信快速、部署方便的特点,它在室内场所受到欢迎。近年来,国内大型交通枢纽站点的数目日益增多,经济的发展也促进了交通线路的增长,然而在大型的站点寻找目标位置,对于乘客来讲还是有一定难度的,室内定位导航在这种需求之下也应运而生。 【关键词】WiFi 室内定位 导航 0.引言 WiFi(Wireless Fidelity)“无线保真”,通过拥有众多在业界领先的公司组成的WiFi联盟的大力推动,加上W iFi自身具备覆盖范围大、无需布线、传输速率快和发射功率小的技术优势,这种技术的到了迅速的发展。由于现在的笔记本电脑、PDA和手机等都支持WiFi技术,用户也有移动办公的需求,WiFi技术被广泛应用于各个行业。WiFi网络的接入点遍布于酒店、咖啡厅、学校和医院等场所。可以说WiFi对我们生活的影响也越来越大。 定位服务市场同样发展迅速,定位服务需求量也在迅速增长。例如,医疗行业中产房婴儿防偷,贵重医疗设备的监控;商场购物时在底下停车场需要定位,顾客消费习惯收集等;监狱重点犯人跟踪。 GPS卫星定位,需要在相对空旷、高层建筑不密集的地方才能比较精确定位,在室内基本无法使用,且耗电量较高。这是因为GPS的接收机在楼群密集的城市或者室内工作的时候,由于信号强度受到建筑物的影响而大大衰减,导致定位精度低甚至不能够完成定位。因此利用广泛存在的WiFi网络,对处于楼群密集或者室内定位目标进行定位成为最佳选择技术,有着非常好的发展前景,也被很多厂商认同。 使用WiFi进行室内的定位,可以弥补GPS定位在建筑密集或者室内应用的限制,对于扩大定位服务的应用行业和范围,提高定位精度,降低部署成本,提高设备利用率,增强应对突发事件的救援能力,具有重要的社会意义。 1.基于WiFi的室内定位系统设计 定位有主动定位和被动定位之分。被动定位主要在应用在应急场合,如在火灾现场,消防人员可以通过无线定位迅速捕捉到受困人员所在位置,从而以最快的速度将受困人解救出来。本文涉及的WiFi定位系统属于一个主动定位系统,一般用于一些服务场合,如在大型博览会,用户可以通过自己随身携带的终端设备获取自己当前的位置信息,同时系统会根据用户所处的位置将对应的目的地。 对于第二次或者多次到达某交通枢纽的用户,我们还可以与附近的商铺进行合作,将服务信息推送给用户,这样便达到了游览者和商家双赢的目的。类似的室内场合还很多,主要的应用价值在于定位用户可以获取自己在室内的位置信息,系统可以根据用户当前的位置,选择性推送相关的基于位置的服务信息,这样可以让定位移动终端用户获取较好的基于位置的服务体验。 本文设计的室内定位系统拟采用客户端/服务器架构,主要提供基本的定位功能,不同的系统使用者可以在服务器端的数据库中添加各种丰富的基于位置的服务信息,从而提供LBS。 1.1系统总体框架 C/S (Client/Server)架构,是一种典型的软件设计模式。在本文中,Client端为移动终端设备,Server端为计算机,他们的物理距离可以很远,通过一定的通信方式实现信息的交互以及任务分担。 Client程序将用户的要求提交给Server程序,然后把Server程序执行要求把结果并按照预先设定好的形式返回给用户;Server程序通常一直处于开启等待接收任务的状态,当收到Client程序提出的服务请求后,执行相应的任务把得到的结果返回给Client程序。 C/S结构中服务器端通常是一台高配置的计算机,计算处理能力较强,因此系统很多计算繁杂的工作可以提交给服务器完成。在题基于WIFI室内定位系统设计中,具体优点表现在:其一,客户端获得响应的速度快。客户端应用程序运行于移动终端上,服务器和数据库位于计算机上,当客户端发起定位请求时,服务器程序根据预定的算法,查询指纹数据库执行定位,送回定位结果,这样大大减少了移动客户端的计算工作,比起将这些工作交给计算能力较小的客户端完成,响应速度要快很多。其二,指纹数据库的储存管理对定位用户透明。在定位系统中,指纹数据库中数据的储存、读取及管理功能,是由服务器程序来进行的,定位用户无需也无权干涉这背后的工作。 1.2系统设计 定位客户端和创建数据库客户端均是安装在移动终端上,离线建立指纹数据库时,系统管理员通过手机自带的WiFi无线连接功能连到服务器所在的网络,使得客户端和服务器处在同一局域网内,并按照设定好的参考点位置在每一个参考点使用创建数据库客户端采集WiFi信息,并B同当前的位置坐标传送到服务器端。 系统的客户端安装在手机终端上,具有检测WiFi信息、发送WiFi信息和定位请求、显示定位结果的功能。后台服务器运行于计算机上,具有接收WiFi信息,处理WiFi信息、连接读取数据库、执行定位算法、发送定位结果的功能。 在线定位时,用户启动客户端程序后,并发送一个定位请求到服务器,通过和服务器之间的socket通信进行数据传输,将扫描到的WiFi信号强度通过socket连接发送给服务器,最后接收服务器定位出的位置信息。两个模块的关系,如图2.2-1所示: 定位服务器运行于计算机上并连接到互联网。服务器主要负责辅助离线阶段指纹数据库的创建以及在线定位阶段定位的执行。开启服务器后,相应会开启一个监听线程进行socket监听,等待客户端的指纹信息传输或者定位请求。当收到创建数据库客户端的指纹信息时,服务器要将接收到的指纹信息进行处理,再连接数据库并将相应的WIFI信息存入其中。当收到定位客户端的定位请求时,服务器读取其中的WiFi信息,并读取指纹数据库中提前写入的指纹信息,执行相应的定位算法沾算出定位客户端的当前位置,并将结果返回到定位客户端。服务器端的模块图如2.2-2所示。 2.系统实现 终端设备接入WiFi后打开客户端,设定起点与终点,点击屏幕底部的“开始导航”按钮,设备进入数据获取与路径规划阶段; 服务器端计算完毕后,将数据传回客户端,并在屏幕上显示路径,并进行实时定位,向用户反馈路径信息; 如果用户与规划路径方向不相符,先弹出消息对话框进行提示,并询问是否重新规划和计算路线,经用户确认后,继续进行导航或者重新计算路线。 导航结束后,系统提示是否结束导航,如需进行新的任务,可继续重复以上步骤。 3.总结 本文研究基于WiFi室内定位技术,设计了在交通枢纽场所内,通过当前消费者广泛使用智能手机作为终端的室内定位导航系统,该系统实时获取位置信息,路径规划,商家信息推送的功能,具有部署方便,兼容性好,定位准确等特点,适合当前基于现有的WiFi无线局域网,在大中型交通枢纽场所中进行部署。该系统也存在一定的不足 ,在算法方面需要进一步进行优化以减少路径规划的响应时间。 WiFi技术的应用对于改善智能手机的用户体验是十分重要的,使得智能手机的功能性得到了很大程度的扩展。同时,随着 WIFI 技术的不断演进,其在智能手机中的应用也会呈现出不同的趋势。 室内系统设计论文:基于室内定位的学生签到系统设计 摘要:目前大多数校园学生上课签到以人工点名方式为主,不仅浪费课堂时间,而且往往存在学生代替签到的问题,不利于管理。该系统利用室榷ㄎ患际跏迪至嗽谙呖记凇⒖记诨阕堋⑷鼻谔嵝训裙δ埽方便任课教师以及班主任等及时了解学生考勤状况。 关键词:安卓;javaEE;学生签到;自动办公;室内定位 目前,高校任课教师大多以点名签到的方式进行学生出勤统计,以手工方式进行统计汇总,是非耗费课堂时间。为了解决传统考勤方式的问题,减少任课教师的负担,提高课堂时间利用效率,简化考勤方式,本系统利用创新利用室内定位技术结合安卓与javaEE技术开发设计了一款基于室内定位技术的学生签到系统。本系统采用安卓与JavaEE技术,Mysql作为数据库,实现了C/S结构的考勤管理系统。本系统有三种用户角色:学生、教师、管理员。学生用户可以查看自己的考勤情况,如有异议即可向系统管理员或者相关任课教师提出反馈。教师主要是查看授课班级的出勤情况,可以按照时间节点进行查询。管理员任务是负责学生课表、教师表、学生表、授课表等数据的导入导出日常维护工作。其中,学生端、教师端在Android端登录,管理员功能在Web端登录。 1 软件总体结构 本系统的管理员功能在Web端实现,Web端使用JSP技术作为表现层,采用BootStrap、JQuery等富客户端,提高浏览器兼容性。后台采用SpringMVC、Spring、Mybatis开源框架集成开发而成,引入mail、短信接口进行信息及时推送,减少了消息的延时。采用Mysql作为开发数据库,使得在数据库端控制部分数据完整性成为可能[1]。采取jExcelAPI开源模块读写excel文件,实现了从excel文件中读取学生表、教师表、班级表等功能,以及从数据库中导出数据到excel文件中去。 本系统的学生和任课教师用户是在Android端登录使用。安卓是以Linux为基础的开源操作系统,主要使用于便携设备,在人群中使用占比较大,可以满足签到系统大众化的需求[2]。安卓端采用最新的Matrial Design设计语言,这让按钮的弹入弹出、卡片的滑入滑出以及不同界面之间变化的方式都具有了物理质感,增强了用户体验。本系统利用Android本身的wifi工具包获取周边wifi的相关信息并执行相关算法完成了室内定位功能。本系统使用开源的HttpClient框架实现APP与tomcat服务器的长连接,并且实时接收来自服务器端的信息推送。 2.1 公共模块 该模块主要用于验证用户是否存在以及权限合法性,并根据不同身份返回不同标示码。将该模块作为通用接口,Web页面通过ajax异步交互技术实现,Android端使用HttpClient异步提交方式。如果用户输入用户名不存在或者密码错误则系统会返回有关错误提示。如果信息正确则会显示正确的页面或者Activity,用户可以根据功能模块进行相关操作。 2.2 学生模块 2.2.1 获取周边AP相关信息 首先建立包含响应扫描结果的接收器receiver,并且重载onReceive()方法,通过registierReceiver()方法将receiver向Android系统进行注册。getSystemService()方法用于获得操作WIFI设备的句柄。最后用startScan()方法启动扫描。扫描结果将包含WIFI的SSID(Service Set Identifier,服务集标识)、MAC地址、RSSI(Received Signal Strength Indication,接收信号强度)等数据。 2.2.2 室内定位模块 RSSI测距在15m的近距离精度在2m以内,可以满足基本的室内定位需求,大多数无限传感网络节点远距离定位误差较大[3]。本系统利用高校教学楼wifi充分覆盖这一前提,在此基础上采集了每个教室的可接收到AP的数据指纹,并且形成了一个指纹数据库。在指纹匹配阶段,对每个扫描到的AP(Wireless Access Point,无线访问接入点)的RSSI值,设定一个选择区间[RSSI-q,RSSI+q],q为多次试验得到的经验值并且可调整,在指纹库中查找满足此区间的位置点,若有n个位置点落在此区间范围,则这些位置点分别取权值1/n,在其他的位置点责取权值为0。对所有接收到的AP做如上处理后,选出权值最大的位置点为估计位置。本系统并非得到准确的室内位置,而是精准判断学生用户所在教室即可。 每次上课时,学生只需要打开APP,用自己学号与密码登陆即可,无需其他操作,即可自动完成签到,此时任课老师可及时查看班级学生的上课情况。 2.2.3 查看出勤信息 学生看查看当堂课的签到情况,也可以查看过去学生本人出勤情况。查询出的出勤信息分为缺勤、请假、正常三种情况。 2.2.4 反馈异常数据 由于RSSI的多径效应,可能存在定位失败而导致签到失败的情况。本系统通过引入短信与邮箱接口,学生可及时向任课教师或者管理员反馈异常数据,管理员及时更新升级定位指纹数据库并将修改后的签到情况手动更新正确。 2.3 教师模块 2.3.1 查看班级当堂课出勤信息 教师可及时查看当堂课学生的签到情况。安卓程序设计里,使用AChartEngine绘图引擎,在安卓界面里可直观显示哪些学生缺勤。 2.3.2 按条件查询出勤信息 任课教师可按照日期、学生姓名、上课地点等多种查询条件查询学生出勤情况,并以统计图表的形式将数据可视化。 2.3.3 导出签到表 任课教师可将查询到的签到情况导出xls、txt等常见数据格式,以便课后做更精确的统计等等。 2.3.4 反馈异常数据 任课教师若发现本系统出现异常,即可立即向管理员反馈,以便减少损失。 2.4 管理员模块 2.4.1 学生、教师数据的增加、删除、修改 学生、教师登陆的账号、所在班级等数据,学生具有只读权限,只能由管理员维护这些数据,不允许个人修改,密码除外,个人信息的录入工作主要由管理员负责,管理员可依照人员变动,对人员信息增加、删除和修改。为了避免手工录入工作量巨大,本系统在Web端设计了上传xls文件,服务器端从xls文件中读取数据并插入数据库中,所有的学生信息按照设定的表单字段存储在服务器的Mysql数据库中[4],节省了大量时间。 2.4.2 授n数据的增加、删除、修改 授课数据包括授课教室、授课教师、授课班级以及授课时间。授课班级与班级中学生是一对多关系。授课时间由管理员录入,如遇到节假日、考试放假等情况,并将其排除在授课时间之外,APP端接收到来自服务器端的推送,则在该时间段内不会执行签到功能。 3 结束语 本系统将互联网应用于签到系统,更加充分发挥了网络在高校教学资源中的重大作用,解决了点名签到浪费课堂时间等等问题。利用C/S架构实现了移动办公。以权限为驱动有利于模块化设计开发,不同角色拥有不用功能,达到了考勤目的,具有应用价值。 室内系统设计论文:基于ZigBee的室内智能照明系统设计 摘 要:随着人们对智能化生活需求的提高,传统的室内照明系统存在的布线复杂、电能浪费、不能远程控制等诸多问题已经无法满足人们需求。为此,文章提出一种基于ZigBee技术的室内智能照明控制系统设计方案。系统主要采用集射频与微控制器于一体的片上系统CC2530为优秀器件,实时采集现场光照强度调节照明光强、红外感应人体活动自动开关照明。实验测试表明,该系统操作方便、反应灵敏、更具人性化和节能等特点。 关键词:ZigBee;智能照明;CC2530 1 概述 随着无线通信技术的发展,各种智能设备与智能家居解决方案不断推出,其中照明系统解决方案更是百花齐放。市场上的应用最为广泛的声控灯,其每一盏灯与声控、光控、时钟元件串联在一起组成一个闭环被动执行系统,当有一定大小的声音传入且环境光线较弱时,灯被点亮,延时一定时间后熄灭,看似已经实现了照明设备的自动化,但这种控制仅仅适合楼道等场景使用,同时在点亮的时候需要一定大小的声音,夜间容易产生噪音干扰,也容易被其他声音干扰误点亮。ZigBee技术应用于智能照明系统,能使系统中所有的照明设备在短距离内自动组网,由协调器实现终端无线控制。各个照明设备也能实时判断环境光线的强弱和是否有人员进入,做到感应开启。这一控制系统不需要特定环境,也无需重新布线,只要对既有线路稍微做出更改便可实现无线智能控制。简便的操作、便宜的价格、适用于大部分照明场景。 2 ZigBee技术 ZigBee是一种短距离、低复杂度、低耗能、低速率、低成本的无线短距离双向网络通信技术。因此具有廉价的市场定位,非常适合在照明系统中应用。 ZigBee技术介于无线标记和蓝牙之间的技术方案工作组,主要用于近距离无线连接,采用IEEE 802.15.4技术标准。一个基于ZigBee的无线个人域网能支持高达254个节点。ZigBee采用自组网方式实现组网,在整个网络范围内,节点之间以接力的方式通过无线电波来实现通信,通信效率非常高。 ZigBee组网方式主要有三种拓扑结构:星型结构、簇状结构和网状结构。星型拓扑结构包括一个协调器和多个终端,没有路由,近距离传输。本照明系统采用星型网络拓扑结构,由一个协调器和多个终端设备组成。在本ZigBee网络中,协调器执行命令的发送。协调器将控制命令发送到指定的节点,当指定的节点收到来自协调器的命令后,就做出指定的动作,而各个终端节点之间不能互相通信。 3 系统硬件设计 本系统在架设ZigBee无线通信网络系统时所选择的硬件平台是CC2530模块ZigBee开发套件。CC2530内部已集成了一个8051微处理器与高性能的RF收发器。CC2350能以很低的成本建设强大的网络节点,拥有较大的快闪记忆体,能存储256B数据。本系统主要分为协调器模块和终端节点模块。协调器模块由ZigBee模块和PC组成,终端节点模块主要由ZigBee模块、光敏传感器、红外传感器和照明灯泡组成。控制策略结合ZigBee2007协议,终端节点实时采集照明现场的环境参数发送给协调器,经过协调器上CC2530芯片的逻辑分析后,发回操作指令给终端节点。PC上位机也可实时显示环境参数信息,对照明设备进行集中管理和控制。使用的主要硬件包括ZigBeeCC2530芯片模块、HC-SR501型红外电传感器、5549光敏传感器、灯泡、RS232串口通信线、YL-78 1路继电器、PC机、电源、下载线等。硬件原理图如图1所示。 4 系统软件设计 使用TI公司开发的基于IEEE 802.15.4标准的 Z-Stack协议栈 ,仅仅需要设计各个节点的应用层软件即可。网络协调器初始化网络后,终端节点与协调器完成网络连接的过程,成功组建ZigBee星型网络。光敏传感器对室内光照强度进行实时采集,并将采集的光强信息传给终端ZigBee模块,终端ZigBee模块又将此信息发送给协调器,协调器通过串口将数据送到上位机显示,同时,协调器对光强信息进行分析判断,当光强高于既设阈值时点亮灯泡,小于则熄灭。此模式还要判断是否有红外感应的情况下执行,当没有红外感应时,灯泡一直处于熄灭状态。 本论文实物使用开发板P0.4口和P0.5口作为电磁继电器的信号输入端,设定高电平时继电器断开,低电平时继电器吸合。主要应用ZigBee协议栈SampleApp_Init( )用户任务初始化函数,设置程序发送数据的方式和目的地址寻址模式,定义设备用来通信的APS层端点描述符;SampleApp_ProcessEvent( )用户应用任务的事件处理函数,处理用户按键任务;SampleApp_SendPeriodicmessage( )分析发送信息函数,调用AF_DataRequest将数据无线广播出去;SampleApp_MessageMSGCB( )分析接收数据函数,接收广播信息数据,并执行。 5 系统整体测试 给两块ZigBee开发板上电,组网成功后,当有人体靠近时,红外热释电传感器感应到人体靠近,同时通过光敏模块采集环境光强度,协调器分析处理采集信号,如果环境光强度弱,发出高电平,控制继电器将灯点亮,反之发出低电平,继电器不工作灯泡保持熄灭状态。 PC上位机能够显示远程终端节点的实时环境参数,并能实现对终端节点上的灯泡集中控制。 6 结束语 本设计将ZigBee技术与室内照明相结合,能实现对建筑室内外的照明设备进行集中管理,该系统可用于家庭照明、楼道灯和偏僻地点的路灯等场景的照明控制。利用此系统不但可以降低系统的安装成本与难度,同时可靠性高、维护方便,有着广阔的应用前景。 作者简介:古丹(1991-),女,h族,四川,助理实验师,本科,三亚学院,研究方向:电子技术。 室内系统设计论文:基于ARM的远程室内环境监测与调控系统设计 摘 要: 为了准确便携地测量室内温度、相对湿度、气压、二氧化碳浓度、甲醛浓度与可吸入气溶胶颗粒浓度,设计并实现了一种远程室内环境监测系统。该智能系统采用STM32单片机作为主控制器来处理和发送数据。针对室内环境因素的特点,分别选取稳定性强、灵敏度高、低功耗的传感器进行实时测量,并配有LCD模块显示当前数值,同时将数据存入SD卡。在户外的情况下,系统通过GSM模块发送短信及时通知用户室内环境情况,用户可以回复已设定好的数字信息实现对智能设备的远程操控。经实际应用,该智能化室内环境监测与调控系统的测量精度达到普通环境监测要求,稳定性好,具有很强的实用价值。 关键词: STM32; 显示模块; GSM模块; 传感器; 智能设备 0 引 言 近些年人们的环保与健康意识显著增强,室内空气污染备受关注。目前室内空气污染物主要包含:厨房天然气燃烧及烹饪过程中产生的CO,CO2,SO2等;在客厅吸烟时产生的甲醛、氰化氢、丙烯醛等;房屋装修所用的装饰材料和化工产品释放的甲醛、苯氨、甲苯等[1?2]。因此,研发一种低功耗、智能化、面向普通用户、集成多项参数实时检测并具有远程调控功能的室内环境监测系统已成为必然的趋势。本文提出了一种基于ARM?STM32的远程室内环境智能监测与调控系统,该系统不仅集成了先进的微处理器芯片、各类传感器模块、环境调控模块、电源控制模块、显示模块、GSM无线传输模块,而且配备了智能手机客户端,使得威胁人体健康的污染因素得到远程实时监测及有效调控。该系统安全系数高,便于远程调控,从而有效地提升了室内环境的净化能力。 1 系统总体结构及工作原理 本文的系统总体设计框图如图1所示,其由STM32单片机模块、各类传感器模块、无线传输模块、显示模块、环境调控模块、电源控制模块及手机信息接收端等部分构成。其中:传感器模块主要检测室内环境的温湿度、CO2、气压、甲醛、气溶胶悬浮颗粒;无线传输模块由芯讯通公司(SIMCom)生产的SIM900A芯片及其外围拓展电路组成,负责接入GPRS无线通信网络;显示模块采用2.8寸TFTLCD显示器及其外围电路,其通过FSMC接口与单片机进行数据传输[3];环境调控模块主要包括智能开关、智能红外遥控装置,它们控制着空调、加湿器、空气净化器、新风系统等;电源控制电路主要由供电电源、稳压芯片及继电器组成,选用5 V的直流供电电源和精度较高的线性稳压芯片LM1117?3.3,稳定输出3.3 V的直流电,继电器选用HK4100F?DC5V?SH;手机接收的信息以短信形式显示,用户可更方便、直观的观察。 该系统的工作原理是:首先,STM32处理器内部的A/D模块将前端传感器模块传输来的环境参数转换成电压信号,TFTLCD会实时显示当前的数值,测得的数据也及时保存到外部SD卡中。当检测的值超过系统设定的值时,单片机通过串口发送一个高电平给无线传输模块,使无线传输模块发送短信到设定的手机号码,用户便可以查看短信来了解室内环境质量,用户与系统之间的数据传输是双向的,用户也可以回复已设定好的数字信息来远距离操控智能开关和红外遥控器。智能开关主要控制一些电器的开和关,红外遥控器既能控制开关还具有调节的功能。当系统处理器收到用户发来的指令时,能够根据指令内容进行相关操作。类似地,传感器的开启和关闭也可通过无线传输模块进行远程控制,从而凸显出了低功耗和选择性检测的优势。 2 系统硬件设计 2.1 优秀处理器的选择 意法半导体公司研发的STM32系列处理器是基于Cortex?M3内核架构,它们专用于满足处理性能强、功耗低、实时性好、成本低的嵌入式场合要求[4?5]。在以下场合应用较频繁:工业使用场合、低能耗使用场合、建筑和安防应用、消费类电子产品。综合诸多方面的因素,本文最终采用的处理器为STM32F103ZET6,其处理运算速率可以达到72 MHz,片内集成512 KB FLASH,64 KB RAM,1个USB,1个CAN,112个GPIO,8个定时器,5个USART,3个ADC,1个SDIO,2个DAC,3个SPI,2个I2C,2个I2S,1个SDIO FSMC总线。 2.2 传感器选型 作为室内环境多参数测量中最为关键的部分,传感器的选型直接影响系统性能的优劣。在本系统中,结合测量系统的实际需要,选用BMP180传感器进行气压测量,其具有较高的稳定性,在超高分辨率模式下,分辨率为2 Pa,测量范围[6]为30~110 kPa。通过I2C总线直接与微处理器相连;选用了GP2Y1050AU0F传感器进行气溶胶颗粒检测,该传感器基于光散射原理,PM1以上的粒子均可被灵敏检测到;采用AM2320温湿度复合型传感器进行温湿度测量[7],温度测量范围为-35~75 ℃,相对湿度测量范围0~99.5%,其信号以40位串行数据输出,传输距离可达20 m以上;选用MS1100甲醛传感器M行甲醛浓度检测[8],其能够侦测0~100×10-6 kg/m3浓度范围内的气体,选取AD8628芯片对微弱的输出信号进行运算放大;选用基于非分散红外线技术的CO2传感器,其采用单通道技术,具有稳定性好、精度高等特点。 2.3 无线传输模块设计 无线传输模块采用芯讯通公司生产的SIM900A[9],其采用SMT封装,支持AT指令。采用单电源供电模式,当工作电压为4.0 V时,此模块性能达到最佳。本系统中其与处理器之间采用串口通信的方式,通信速度设为19 200 b/s,TXD,RXD为发送、接收端,分别与STM32单片机的PA10,PA9连接。各类传感器检测的室内环境参数数值可由无线传输模块以短信的形式发送到用户手机上,以便于用户远程实时了解室内环境状况。 2.4 电源电路设计 在本文设计中电源模块分为两部分:单片机及外围设备供电模块和SIM900A供电模块。单片机和外围模块的供电由稳压芯片LM1117?3.3输出的3.3 V直流电提供,其电路连接如图2所示。 其中C2和C4是旁路电容,主要是抑制干扰,而C1和C3是电解电容,起到滤波的作用。SIM900A模块电源采用稳压芯片MP2303,它能稳定输出0.8~25 V的直流电,电路连接如图3所示。其中VCC_BAT端输出电压4.0 V供SIM900A模块使用。 2.5 继电器电路设计 本设计采用的是直流电磁继电器,型号为HK4100F?DC5V?SH,其电路如图4所示,鉴于STM32单片机端口输出的电流不足以驱动电磁继电器,因此在本设计中通过NPN型三极管8050先对输出电流进行放大,然后再连接电磁继电器,其中三极管的基极b接到单片机PA10端口,发射极e接地,线圈的另一端接5 V电源。值得注意的是,为直观了解继电器的工作状态,在继电器线圈两端分别并联一个二极管1N4148、一个1 kΩ的电阻R2以及LED发光二极管,三者共同组成状态指示电路。CN2的1,2,3脚为继电器输出接线端口,本设计中每个传感器模块都连接了一个电磁继电器。 3 软件模块设计 3.1 GSM控制指令 系统中采用GSM无线通信模块SIM900A实现两者的数据通信。GSM无线通信模块SIM900A通过AT命令来进行控制,采用短消息模式进行数据传输,通过服务中心(Service Center)完成信息的存储和转发后,再利用SMS短信息服务进行文本信息收发。SMS主要有Text和PDU两种收发短信模式。8 b数据与GSM字符集的收发操作可在Text模式下完成,而PDU模式不仅可以实现Text模式的所有功能,而且也可支持UCS2字符集和中文字符的收发操作,但需要对收发PDU数据格式进行编码和解码。GSM模块控制指令类型较多,部分常用典型指令如表1所示。 3.2 系统总体设计流程 系统运行总流程如图5所示,首先,需要初始化系统的底层硬件,然后初始化串口,设置波特率等。利用 STM32控制器自带的A/D转换功能对前端传感器模块采集到的环境参数进行转换,数值通过 LCD实时显示,并存储在SD卡中。当检测的参数值超出系统设定的范围时,STM32主控制器通过 SIM900A 发送短信及时通知用户,用户根据接收到的短信息,回复相应的数字信息实现对智能设备的远距离控制。另外为了降低功耗,有选择性的检测,用户也可以通过GSM网络,发送指令给微控制器来驱动电源控制模块(继电器),控制模块电源是断开还是闭合,从而远程智能管理环境调控模块来开启和关闭空调、加湿器、空气净化器、新风系统等设备,改善室内环境。如果用户在规定的时间内没有回复信息,系统会在5 min后重新发送信息给用户,直到收到回复信息才停止。 4 系统测试及实验分析 4.1 系统测试 基于前面软硬件的设计,根据需要制定了实验板并焊接各个传感器及GSM模块、优秀板模块和供电模块,然后进行接线,保证不发生短接、空接或接错等现象。室内环境的温湿度、气压、甲醛浓度、二氧化碳浓度、气溶胶悬浮颗粒物浓度值等通过LCD显示出来。查看SIM900A显示灯显示是否处于正常工作状态,若不正常则检查SIM卡是否插好。在进行远程数据传输的程序调试时,若手机端收到数据,则调试成功,否则,检查相应的程序错误。逐一调试成功后,最后形成一套完整的系统程序,系统实物如图6所示,LCD显示的数值如图7(a)所示,手机端接收到的信息如图7(b)所示。 4.2 实验结果分析 温湿度的标定严格根据温湿度传感器行业规范和规程,结合恒温恒湿箱C180来完成,系统所测得的温湿度值与相应标准值对比结果如表2所示。 甲醛实验模块采用卫家空气甲醛自测盒所测数据和本系统做对比,甲醛自测盒最小分辨率为0.05 mg/m3,甲醛自测盒和系统所测数据值的对比结果如表3所示。 当环境条件满足温度为20±3 °C、相对湿度 气压模块结合Fluke PPC?4压力全自动校准系统,精度达±0.008%,年稳定性优于±0.005%。压力控制器稳定度达4 ppm。Fluke PPC?4和本系统所测数据值的对比结果如表5所示。 从表2~表5的对比结果可以看出,本文设计的环境监测与调控系统和标准仪器所测的温度、湿度、气压、甲醛、气溶胶浓度数值基本一致。系统的固有误差以及零点漂移产生的误差对测量精度有一定的影响,但在普通环境监测条件下,对比结果表明本文设计的系统精度可以很好满足实际检测需求。同时本文实现的室内环境监测系统也便于用户远程监测和智能调控,实用性更强。 5 结 语 针对市场上一些室内环境检测仪器存在的问题,并结合传感、测量、通信以及无线控制等多种技术,本文研究且设计了室内环境多参数远程检测和调控系统。室内环境的温度、相对湿度、二氧化碳浓度、甲醛浓度、气溶胶浓度可通过该智能系统较好的监测和调控。在数据的采集、保存、传输到调控的整个过程中,系统运行的稳定性与可靠性都较强。同时,测量数据的分析也验证了该系统的测量精度基本符合国家标准值,因此该系统能满足普通家庭用户的实际使用需求。 室内系统设计论文:基于AllJoyn的机房室内温湿度监测系统设计 摘 要:为了使管理员多平台实时监测偏远地区基站机房环境,系统使用Arduino单片机和温湿度传感器DHT11,采用AllJoyn开源框架,结合亿联客物联平台,在电脑端和安卓移动端获取温湿度数据曲线,并验证AllJoyn的平台中立性。 关键词:AllJoyn;Arduino;DHT11;物联网;多平台 随着通信行业的发展,基站数量增多,偏远地区机房检测困难。传感器和物联网技术使管理员实时监测并快速解决问题,但多学科交叉使行业标准不统一。AllJoyn具有平台中立性、多平台组件等特点。其优秀是总线机制,服务端和客户端的总线附件先连接到总线,之后系统分配给它们唯一的ID,服务端的总线附件申请共知名称并广播,客户端发现共知名称后连接到总线,建立会话。本设计采用Arduino Due和DHT11模块,结合亿联客物联网平台,运用AllJoyn多平台特性,在电脑端和安卓手机端进行数据曲线显示,更直观地获取室内的情况。 1.系统硬件设计 本系统结合Arduino Due开发板与多个温湿度传感器,使用互联网连接电脑服务端,AllJoyn后台程序传输采集数据,如图1所示。Arduino Due集成SAM3X8E芯片,包括54个数字接口和12个模拟接口,工作电压3.3V。W5100扩展板连接互联网,将数据传输到亿联客平台。DHT11集成电阻式感湿元件和NTC测温元件,附带8位单片机。 2.系统软件设计 (1)搭建AllJoyn框架。安装Java和Eclipse,Visual Studio和AllJoyn SDK,设置命令“scons OS=win7 CPU=x86_64 MSVS_VERSION=11.0 BINDINGS=cpp”,配置好参数完成AllJoyn的软件环境搭建。 (2)使用Visual Studio软件实现AllJoyn总线机制的各环节。创建总线对象,添加接口,创建后台服务连接到总线;连接AllJoyn路由;服务名字请求,确认共知名称;会话创建,包括动作、接口号和绑定;广播共知名称,以便周边设备进行发现并连接服务。 (3)设计温湿度传感器节点软件,包括Arduino温湿度数据检测和连接AllJoyn服务。温湿度检测先设定DHT11传感器的输入引脚,之后读取引脚状态,成功则传输温湿度值,失败则返回刷新。AllJoyn服务则帮助实现温湿度获取和传输的功能,先确定服务参数,与PC端代码设定一致;再初始化单片机,创建对象并注册后台;最后启动客户端,获取温湿度数据,调用电脑端的发送函数,并多次刷新循环。 3.系统结果 首先电脑生成可执行文件,同时把以太网扩展板插到单片机板上,用网线连接扩展板与路由器。并把DHT11模块插到面包板上,与到单片机对应引脚连接。然后启动AllJoyn服务的后台程序。启动单片机,打开Arduino IDE,将程序上传。在电脑端运用命令行工具启动程序,等待Arduino接入后开启会话。最后打开亿联客PC端和安卓客户端,获得实时监测数据,输出界面如图2所示。 结语 本系统结合Arduino Due单片机和DHT11温湿度传感器的特点,实现了远程实时监测,并可在多平台上查看,对于偏远地区的基站机房建设监测更加便捷,AllJoyn整合更多的资源给用户提供了更多选择,其平台中立性可结合其他相关的物联网技术,发展前景广阔。 室内系统设计论文:室内空气监测净化系统设计 摘 要:智能家居是目前物联网技术的重要应用途径之一,近几年发展非常迅猛。基于物联网技术设计了一款室内空气检测净化系统。该系统主要由监测端主机、监测端从机、净化端和上位机组成。监测端主机通过2.4 G无线方式和多个监测端从机通信,接收气体成分的浓度并在人机交互界面显示。监测端从机提供4个不同的空气传感器接口,用户可根据不同的房间选择不同的组合。净化端起到净化空气的作用,具有净化PM2.5,降解甲醛和苯,产生负氧离子,吸收异味等功能。上位机由手机App和电脑客户端组成,可以通过手机及电脑获取室内空气的状况。 关键词:物联网;智能家居;空气净化;2.4 G 中图分类号:TN108+.5 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2016)11-00-03 0 引 言 近年来室内空气污染物的来源和种类不断增多, 室内环境质量日益恶劣,对人体健康影响较大,目前已引起人们的广泛关注并成为研究热点。调查表明,人有80%以上的时间是在室内度过的,室内环境污染对人们的身体健康和生活工作质量带来了直接影响。市场上的净化器只起到净化效果,且其检测及净化装置为一个整体,效果差强人意。本系统采用分立式设计,净化范围广、安装便捷,不仅能净化空气,还具有防火、防泄漏、报警等功能,可消除室内安全隐患[1]。 1 系统设计 本系统主要由监测端主机(1个)、监测端从机(多个)、净化端(多个)和上位机(电脑客户端和手机App)组成,由这4部分构成完整的网络,作为智能家居的组成部分[2]。 1.1 监测端主机 监测端主机是系统的优秀单元,是系统的控制中心和数据处理中心。它采用TFT屏进行人机交互,用户可以查看各个房间的温湿度及气体浓度,当室内空气污浊时自动开启净化端净化空气,若室内有害气体或甲烷浓度高于100 ppm时,认为室内空气危险,启动声光报警。同时配备WiFi模块和蓝牙模块分别用于连接电脑客户机和手机App。监测端主机与从机通过2.4 G模块通信,从机把温湿度以及气体浓度信息传送给主机。 1.2 监测端从机 监测端从机主要负责空气信息的采集,包含气体温湿度、PM2.5、CO2、CO、甲烷等。不同的从机可以携带不同的传感器,每个从机可以同时携带1~5个不同的气体传感器。 1.3 净化端 净化端主要起净化空气的作用。可以净化PM2.5,降解甲醛和苯,产生负氧离子,吸收异味[3]。 1.4 上位机 上位机部分主要由PC端客户机和手机App组成,PC端通过WiFi和监测端主机连接,手机通过蓝牙方式连接。通过WiFi或者蓝牙可以在电脑客户端或者手机App上实时观察室内的空气情况,并将7天内的信息绘制成曲线,给出合理建议。系统框图如图1所示。 2 系统实现 2.1 硬件方案 监测端主机采用功能强大的STM32F407ZET6作为主控芯片[4,5],主频高达168 MHz,拥有丰富的外设模块,可以满足无线收发以及彩屏控制等功能的需要。采用nRF24L01芯片作为无线传输芯片,该芯片通过SPI接口和主控相连。与手机App通信时采用蓝牙方式,所以使用CC2540芯片作为蓝牙传输芯片与手机App进行通信,它通过串口和主控相连,数据传输非常方便。采用WiFi的方式与电脑客户端连接,将ESP8266芯片作为蓝牙传输芯片,当电脑连接上该芯片发射出的WiFi信号后便可与电脑客户端进行通信[6]。ESP8266芯片同样也通过串口与主控相连,配置一块分辨率为320×240的彩色触摸屏进行人机交互。采用5 V开关电源[7]供电为常用供电方式,锂电池为备用供电方式。锂电池充电采用TP4056芯片,其充电电路如图2所示。 考虑到监测端从机功能较为单一,所以采用引脚较少、主频较低的STM32 F103C8T6为主控芯片。与主机一样,无线传输采用nRF24L01芯片和主机进行通信。由AM2321温湿度模块测量室内温湿度,该芯片比较灵敏、准确,对温度的分辨率可达到0.1℃,精度为±0.5℃,它通过I2C总线和主控进行通信。提供4种气体传感器的接口,分别为检测PM2.5的SDS011传感器接口、检测CO2的MH-Z14传感器接口、检测甲烷的MQ-2传感器接口和检测CO气体的MQ-7传感器接口。其中SDS011通过读取数据口的高电平比例来计算PM2.5的浓度,其他气体传感器均采用ADC转换的方式读取气体浓度。供电采用12 V开关电源和锂电池混合供电的方式,开关电源为常用供电方式,锂电池为备用供电方式[8],当停电时立即开启锂电池供电。 净化端内部主要由风扇、过滤网、负氧离子发生器组成。其中负氧离子发生器和风扇由监测端从机控制,负氧离子发生器由紫外灯板组成,紫外灯照射空气后可以产生大量负氧离子,使空气更加清新。过滤网由光触媒滤网、HEPA滤网、活性炭滤网组成,空气经过过滤网后不仅可以降解苯、甲苯等有害分子,还可以吸附PM2.5,吸收异味。当监测端主机检测到空气污浊时,控制风扇和紫外灯板净化空气。 2.2 软件方案 系统共使用4个2.4 G无线模块,模块初始状态均配置为接收方式,每个无线模块拥有不同的地址,依次为0x01到0x04。当某个模块需要发送数据时先配置发送方式,将接收地址和需要发送的数据写入数据包中后开启发送,数据包发送成功后会收到接收方的应答信号,可以根据应答信号的有无判断数据包是否发送成功。如果发送成功则重新切换成接收状态,如果发送失败则重新发送,连续5次发送失败后放弃发送。2.4 G网络数据包格式如表1所列[9]。 WiFi模块、蓝牙模块分别和电脑、手机建立连接后可直接使用发送函数发送数据。 监测端从机每分钟采集10次空气成分信息,经处理后发送到监测端主机。由于测量数据易受环境影响,会产生粗大误差,所以在10次测量结果中剔除粗大误差后取平均值作为当前空气浓度的真实值。剔除粗大误差采用格拉布斯准则:当某测量值Ui的残差的绝对值|Vi| G时,则剔除Ui,其中G值与测量次数和置信概率有关[10],为数据的标准差。 监测端主机首先接收空气成分数据,在TFT屏上显示,若与电脑或手机建立连接则将数据发送到电脑或者手机。当空气污浊(CO2浓度大于500 ppm、PM2.5浓度大于25 g/m3)时,发送净化指令到监测端从机,从机控制净化端净化空气。当有害气体浓度超过正常值时,开启声光警报,同时发送净化指令。监测端主机程序框图如图3所示。 3 系统测试 为检测2.4 G网络能否通信,可通过编程让4个监测端从机每秒发送20个字节的数据,在主机的TFT屏上实时显示接收到的数据,用以验证结果是否达到了预期要求。 为检测系统的净化能力以及测量的准确度,特地购置了阿格瑞斯公司型号为WP6120的PM2.5检测仪。在生活中,PM2.5的来源主要是厨房里的油烟,所以实验地点选择在厨房,将WP6120检测仪和本系统放置于同一地点并产生一定的油烟,记录两者的数据并绘制成如图4所示的净化效果图。 由测量结果可知,本系统的误差在±1 g/m3范围内,对PM2.5的滤除非常有效,整体上达到了设计要求。 4 结 语 本系统实现了空气检测及净化和可燃气体泄漏报警的功能。同时和物联网技术结合在一起,符合当今技术发展的方向。系统具有电脑客户端和手机App,TFT彩色屏等人机交互界面,非常人性化。系统具有很强的实用性,大大提高了人们的生活质量,可广泛应用于家庭、医疗系统、行政机关、企事业单位等场所。 室内系统设计论文:室内有害气体监测系统设计研究 摘 要:目前人们除了关心室外大气污染以外,也开始将关注点放在了室内空气污染方面,为了实时监测出室内空气的有害气体,笔者提出了一种室内有害气体的监测系统设计思路,可以对室内有害气体参数进行实时观测。该系统集成了有害气体的检测传感器,同时设置了集成电路,其在运行中可以对有害气体如甲烷、一氧化碳、甲醛等浓度进行检测,当有害气体浓度达到一定的限定值后,监测系统将发出警报,提醒人们及时对此做出处理。笔者在文中对该系统架构设计及功能实现简要论述,并对其应用进行相关探讨。 关键词:有害气体;监测系统;设计;研究 0.引言 目前市面上有许多种类的室内有害气体监测系统,但是大多数仪器都存在操作较为复杂,成本较高等缺点,导致了该系统难以普及到家庭之中,仅有部分专业机构才会安装该系统。然而目前许多家庭在买房后对房间进行装修,却难以对装修材料散发出的有害气体引起注意,长此以往很容易患上慢性疾病,因此安装室内有害气体监测系统是十分必要的。笔者对此提出一种适合家庭的经济、便捷的有害气体监测设备,其采用传感器作为优秀,具有较高的性价比,能够在日常生活中保护用户人身健康。 1.研究背景分析 随着人们生活水平的提高,加之房产“热潮”愈演愈烈,许多家庭开始疯狂购房,并对其进行装修,然而市面上的装修材料质量良莠不齐,很容易在室内散发出有害气体。据统计,每年因为室内空气污染而死亡的人数已达到11.1万人,可谓是一个非常庞大的群体。一般来说,室内有害气体的来源包括两方面:一是现代化社会需求大,工业发展十分迅速,各类石油、化工、消防、火电厂、医药等厂房向大气排放各种有害气体,这些气体严重影响了厂房工人和附近居民的身体健康,对此,工厂一定要改变原来的排污方式,保证居民的居住环境绿色、健康;二是现代化社会的物质水平提高,人们对室内的装修要求提高,然而各种新式的装修材料中正隐藏着大量的有毒气体。基于以上的原因,目前社会中部分家庭空气质量较差,而仅仅依靠自己的感官是无法判断其是否有害,对此多数科研人员进行了研究,设计出了一套室内有害气体监测系统。过去的系统设计具有操作复杂、价格昂贵的特点,导致了该监测系统并未在普通家庭得到普及。因此,笔者对原系统重新进行改良,设计了一套适合普通家庭使用的有害气体检测系统。 2.系统整体架构 2.1 整体架构 (1)整个系统的框架由六大模块组成,每个模块都有自己对应的功能: 控制模块,该模块采用的是ATmega16单片机设备,它可以大大地提高系统代码的运行效率,比一般的控制模块提高约10倍以上的数据吞吐率。 (2)显示电路,其选用了LCD12864显示屏,为中文字库型系统,适用于中国居民使用,电路可以将处理后的结果显示在屏幕上,给用户直观的感受。 (3)电源模块以及报警模块,电源模块采用USB供电,具有方便使用、节约用电的效果;报警模块则采用普通的蜂鸣器和发光二极管,在有害气体浓度超出指标时进行报警,报警模式为发光和声响交替,能够起到提醒用户的作用。 (4)传感模块,其内部安装有感应不同气体浓度的传感器,可以对空气中有害气体的浓度进行感应,传感器再将得到的信息传递给单片机,而单片机会把信息传递给报警器和显示屏幕,让整个系统得以循环运行。 (5)独立键盘模块,该模块设立了3个键来检测有害气体的浓度状况并将其,另外还设有其他的键可重启整个系统,使得系统可以反复地进行。 (6)GSM模块,该模块选用了SIM900A芯片,其主要功能是在浓度达到限定值后,将已设定好的通知短信发送给用户,以此来通知用户空气中有害气体的浓度达到限定值,并做出相应的处理。 2.2 功能实现 该系统分为6个模块,各个模块相互独立又相互联系。系统启用后,传感器开始工作将收集到的信息传递给单片机,单片机将信息处理了以后再将信息显示在显示屏上,如果超标的话,报警器会开始工作,这样就构成了一个完整的系统,该系统的功能得以实现. 3.系统设计 3.1 硬件设计 本系统主要由6个模块组成,分别为:控制芯片、显示、传感器、独立键盘、供电以及GSM等,整个系统的结构如图1所示。系统的控制优秀采用了ATmega16单片,并且融合了MQ-7、MQ-138和MQ-2等系统来分别监测一氧化碳、甲醛以及甲烷的浓度,通过浓度来判断该气体目前对人体的危害程度。在浓度判断结束后,系统将会把采集的数据传递给单机片,当数据到达后,单机片会对这些数据进行分析处理,处理后会将结果传到显示屏,如果浓度达到限定值,则报警器就会响,以此来提醒用户室内空气中的有害气体浓度已经超标,有助于人们及时做出处理(开窗通风,暂时离开)。报警器采用普通的有源蜂鸣器设备,指示灯则选用发光二极管,供电模块采用USB接口,GSM模块采用SIM900系统,这些设备相对便捷,方便人们操作,以上的功能模式即组成一个完整的系统。 3.2 软件设计 软件部分的设计主要针对传感器检测到有害气体浓度后对低电平进行的处理环节。在程序初始化的阶段后,用户可以在机器的外部通过表示有何种有害气体的监测按钮,选择自己想要监测的气体,并且系统监测后会在LED屏幕上显示监测后处理过的数据,得到室内有害气体的浓度情况和室内空气等级质量数据。当监测浓度超过初始设定的限定值后,报警器发光闪烁并发出报警声响,同时也将发出文字报警短信。在处理室内空气的有害气体后,按下复原键就可以将该装置恢复到初始状态,使得系统初始化,根据用户的需要再次进行工作。 4.系统测试与应用 本产品的设计思路与电路原理较为简单,测试时主要是为了检测测试器电路状况和其工作情况。笔者将其安置在一个密闭的盒子内,先将其中通入一定浓度的甲烷,进行测定后复原,再输入比之前量更多的甲烷,以此类推几次试验后,再用同样的方式对其他的有害气体进行相同的实验。通过实验发现,该系统的监测时间较短,复原较快,并且能够快速而且准确地判读空气中有害气体的浓度并做出分析,同时显示在显示屏上,报警系统也可以正常地进行工作。感应器系统如图2所示,其能够实现良好工作,且由于性能较高,成本较低,因此值得推广应用。 结语 本系统对于室内有害气体的监测具有良好的效果,并且操作十分便捷,成本较低,适用于各收入层次的家庭。因为该系统对烟雾比较敏感,因此在烟雾较多的环境中难以进行正确判断,有时可能产生错误的数据,而这也是该系统的不足之处。但从整体来看,笔者通过多次对该系统进行实验,系统各方面都是比较稳定的,可以正常地进行工作,运行的速度也能够达到设计的要求,该设备的电路模块便携性高,有益于对系统进行调试和升级。总而言之,该室内有害气体监测系统,具有实用性强、价格低廉、操作简单、易于普及等多个优点,可以对室内的有害气体浓度做出正确的判断,从而保证了用户的健康生活。 室内系统设计论文:基于单片机的室内温度控制系统设计 摘 要:单片机在当今世界运用得十分广泛,所以学习以及利用单片机实现我们想要实现的功能是一种趋势和必然。设计中,我们采用STC89C51单片机来控制房间室温的温度。这个系统包括以下几个具体的模块:测温模块、显示模块,以及调节模块共同组成。测温模块运用Pt100温度传感器进行温度的测量并转换成数字输出信号便于检测与进一步的调节,显示模块采用两位LED数码管显示,精度为1摄氏度。调节模块主要由两部分构成,一部分为调低温度的如自动调节温度的风扇及空气压缩机等制冷设备,另一部分为根据室温升高温度的调温电热炉。环境适宜温度:根据资料显示,人的舒适温度为25摄氏度到28摄氏度之间,故该系统预设温度为27摄氏度。 关键词:室内温度控制;STC89C51单片机;Pt100温度传感器 1 各模块的介绍 1.1 STC89C51单片机 STC89C51RC采用的是8051核的ISP系统可编程芯片,ISP为“In System Programming”的缩写。工作时最高可拥有80MHz的时钟频率,片内包含的Flash只读程序存储器为8K Bytes,它可反复擦写1000次,该单片机既由MCS-51指令系统又有80C51的引脚结构,有通用的8位中央处理器在STC89C51内部集成,并且它还包含ISP Flash存储单元,可以实现在系统可编程的功能,可以用电脑进行程序的下载,无需购买通用编程器。STC89C51RC系列的单片机是单时钟/机器周期(1T)的兼容8051 内核单片机,既高速又低耗。 1.2 Pt100温度传感器 Pt100温度传感器是测量温度并利用自身阻值由温度变化而产生变化的特点进行温度信号转换成标准的输出信号的仪表,可以用来检测和调节工程生产过程的温度参数。由两部分构成带传感器的变送器,它们分别是“传感器”和“信号转换器”。热电偶或者热电阻是传感器的主要材料;信号转换器主要由测量单元、信号处理和转换单元组成(由于工业用热电阻和热电偶分度表是标准化的,因此信号转换器作为独立产品时也称为变送器),有些变送器增加了显示单元,有些还具有现场总线功能。 1.3 LED数码管 LED数码管实际上是由七段LED灯组成一个“8”字形,若算上小点则共有八个LED小灯,根据各个小灯亮灭不同,它可以显示从“0”到十六进制的“F”。LED数码管按连接方式的不同可分为共阴极接法和共阳极接法。共阴极接法的数码管要接通高电平才可以导通工作,而共阳极则需要接通低电平才可以导通工作。本设计采用共阴极接法的两位LED数码管,连接在单片机的P2口。 1.4 继电器控制的加热系统 单片机通过P1.1引脚对继电器的断开和和闭合进行控制从而控制加热系统的工作与否。当输出为低电平时,三极管导通,加热系统开始工作。当输出为高电平时,三极管截止,加热系统停止工作。 2 设计思路 2.1 总体思路 本系统运用STC89C51单片机进行对于室温的测量及调控,运用Pt100温度传感器进行温度的测量以及标准信号的传输,这样做是为了进一步的对温度进行调节。我们在上文已经了解到了Pt100温度传感器既包括传感器又包括信号转换器,这满足我们对温度检测后转换成标准信号交给单片机进行判断的要求。它设计的主要原理为根据温度的不同则自身电阻值不同,从而影响电路中电压,所以根据温度的不同可换算成不同的电压值,也就有不同的标准信号相对应。当单片机检测到温度传感器发送给单片机的标准信号之后,单片机根据预先设定的温度进行判断,若高于这个温度则使风扇转动,若低于这个温度则使风扇停转并且使暖炉工作。在所有过程中,用LED数码管来进行温度的显示。 2.2 交流调温风扇部分 该风扇工作原理为根据温度不同来调整风速,风速共有四档,但为了简洁起见只用其中两档,即0档和四档,当室温小于等于27摄氏度时,该风扇为零度,当室温大于27度时,该风扇转速为四档。 2.3 继电器控制的加热系统部分 作为调高温度的部分,它需要交流供电,而单片机只能提供最大为5伏的电压,所以想要通过单片机直接对加热系统进行控制是不现实的,所以在这里用到了继电器来实现加热系统中电路的导通和断开,而用单片机来控制继电器是否工作,当单片机P1.1引脚输出低电平时三极管导通,加热系统开始工作,而当P1.1引脚输出高电平时,三极管截止,加热系统停止工作。 2.4 A/D转换器 在这个室温调控系统中,A/D转换器在Pt100温度传感器电路中,是为了将热电阻测得的温度信号转换成标准的数字信号以便于单片机检测并作出相应的运算及判断。因为单片机只能运算数字语言,即“0”和“1”,不能直接对温度信号加以运算,故我们需要用A/D转换装置将信号进行转化,相当于“翻译”的功能。 3 主接线的设计 在主接线的优秀部分是四十只引脚的STC89C51单片机,它的P2口连接一个共阴极两位LED数码管,而它的阴极分别连接在单片机的P1.6引脚和P1.7引脚,数码管用来显示当前温度,而温度的来源为Pt100温度传感器测量的温度。Pt100温度传感器测量的温度通过一个A/D转换装置连接在STC89C51单片机的P0口上,实现温度信号转换成标准数字信号并向单片机传输的功能。STC89C51单片机接收到温度转换成的标准数字信号后,通过扫描预先下载进去的主程序进行内部的运算与判断,当温度高于27摄氏度时,启动交流调速风扇,进行降温工作,而当温度低于27度后,交流调速风扇将停止工作,并且在室温比27摄氏度低很多(在本设计中为5摄氏度)时使单片机控制继电器使增温系统工作,知道温度重新升回27摄氏度。 4 主程序的设计 本程序运用C语言来进行设计,设计的主体思路是分别设计A/D转换子程序、数码管显示子程序、温度调控子程序,其中交流调速风扇的调速程序要通过中断程序来实现,它的主要原理是:我国交流电的频率为50Hz,即周期为0.02s,我们先将供给交流调速风扇的交流电整流成连续的正半周期的交流电,利用单片机控制通电与断电的占空比从而调节交流调速风扇的档位,在中断程序中根据Pt100温度传感器测得的温度信号转换成的标准数字信号的不同来设定不同的占空比。对于Pt100温度传感器测得的温度信号,要根据公式转换成一个对应的数字,整体趋势是温度越高这个数字越低。这部分由程序中的A/D转换子程序来实现。对于数码管的显示,我们通过定义数字表以及定义端口(用两个不同的参数来表示连接数码管阴极的P1.6引脚和P1.7引脚)来实现对数码管显示的控制。对于交流调速风扇和对加热系统的控制在主程序中是通过设定两个不同的参数来实现的,这两个参数分别代表连接继电器的P1.1引脚和连接交流调速风扇的P1.2引脚,通过给这两个参数赋值(“0”和“1”)来实现降温和升温的功能。 室内系统设计论文:基于物联传感网的抽水蓄能电站ToA室内定位系统设计 摘 要:文章结合抽水蓄能水电站的实际情况,重点对传感网络接入方式、传输网络的构成以及传输网络的多跳级联进行阐述。我们首先提出了基于接收信号强度指示指标RSSI对所有测距的结果进行排序过滤,然后对信号强度越高的测距结果分配越高的计算权重,其对定位结果的影响越大,并且通过增加定位基站的数量来弥补电磁干扰的影响,最后对每个特定的定位基站进行有效测距距离。经过优化后定位精度明显提高。 关键词:物联网;传感网;传输网;水电站;ToA;室内定位 1 概述 物联网是新一代信息技术的重要组成部分,也是“信息化”时代的重要发展阶段。物联网对于电网来说,并非一个全新的事物,相关技术已经“渗入”智能电网的各个环节,被用于信息采集、状态监测、回馈控制等,从而全方位提高智能电网各环节的信息感知深度和广度。物联网技术为提高电网效率、供电可靠性提供了技术支撑,RFID技术、各类传感器、定位技术、图像获取技术等使仓库管理、变电站监控、抢修定位与调度、巡检定位、故障识别等业务实现灵活、高效、可靠的智能化应用。 2 物联网系统框架及软硬件设计 文章设计的物联网平台系统架构如图1所示。 平台包括:2.4GHz定位基站,2.4GHz定位手持机,433MHz贴片式无线测温传感器,433MHz双频无线传感器转发基站,433MHz通信基站,433MHz通信汇聚端以及应用层上位机软件。 2.1 贴片式无线传感器节点 数据收发模块采用CC1101芯片,CC1101是Ti推出的ISM频段无线收发芯片,其主要工作在433MHz-915MHz频段,最大的输出功率可达10dbm,灵敏度高,低功耗的电流,正常接收模式下为16mA,支持0-500Kbps的传输速率,支持多种调制模式并提供对同步字的检测、地址的校验,具有灵活的数据包长度以及支持自动CRC的处理。 2.2 贴片式无线测温节点 文章无线节点采用的是一种星形网络结构,软件主要由以下几方面组成:支持多跳和级联的无线网络通信协议、A/D转换程序、外部中断程序以及温度采集通信程序。无线网络协议程序主要包括无线协议的相关部分以及对传感器信息的处理。A/D转换程序主要是采集电池电压。外部中断程序主要是用于唤醒休眠的CC1101模块。 3 抽水蓄能水电站定位系统设计 3.1 水电站室内定位系统的挑战 在室内环境下,很多遮挡物以及金属对无线电波的反射等原因,能产生多径干扰和非视距测距,它们对实际测距结果会造成较大的误差。由于水电站地下厂房内遍布着金属,电磁环境也比较复杂,必然会给测距结果带来较大误差,例如会产生有效测距距离过近的问题、非视距测距造成测量距离过大的问题。 3.2 有效测距距离过近的问题 表1中的数据是在水电站现场,用定位手持机对定位基站进行测距的测试结果,从结果可以看出在开阔的地下大厅一层有效测距的距离大概为25米左右,然而在向更远的距离进行移动的时候,基本测量不到距离结果,唯一测量到的距离值为78米,但是其真实距离为55米,所以看出复杂的电磁环境对测距结果干扰很严重。 ToA算法的测量距离和真实距离的关系为:d1服从N(d,σ2)分布,其中d1是测量距离,d是定位手持机和定位基站之间的真实距离,σ2是测量方差。σ大小与d成正比例,真实距离越大,测量误差就越大。在非视距测距的情况下,测距误差为1%左右。虽然室内环境的有效测距距离比较近,但是可以满足ToA定位系统的应用。 3.3 非视距测距的影响 在对安装了定位系统的地下厂房进行测试时,发现非视距测距对测距精度的影响很大,当出现如下情况的时候,就会产生非视距测距的现象,造成测距结果比真实结果大,严重影响定位的精度。如图2所示,当手持机与定位基站之间的实际距离为15米时,由于它们之间存在着遮挡物,所以无线电波不能直线到达被测基站,实际的测距结果是通过与后侧墙壁的反射后的距离。实际测距的距离为R1+R2≈35米,比实际距离大了15米。如果此测距结果用于最终的定位算法中,将会严重地影响定位的精度,从而得出工作人员在实际场景中跳来跳去的结果。 3.4 定位系统的优化手段 3.4.1 对定位基站进行扩展参数设置 水电站地下大厅内一共布置了9个定位基站,因此理论上定位手持机最多可以测量到周围9个定位基站的距离,但是最小二乘法等定位算法使用3组测距结果即可。从测试结果来看,每个定位基站的有效测量距离都在40米以内,并且由于遮挡物位置的不同,所以每个定位基站会有所差异。在数据库端对每个定位基站进行有效的距离配置时,当出现超过此测量距离的数值时,可以直接过滤掉该数值,从而最大程度地避免多径干扰和非视距测距距离对定位结果的影响。 3.4.2 对算法进行优化 在传统的ToA算法中,每组测距结果的N个测距值的权重是一样的,这样一个或几个测距偏差比较大的测距值将直接导致定位结果误差偏大。结合水电站的实际使用环境来看,接收信号强度数值越大的测距结果,其真实距离越远,那么测量距离的误差就可能越大。因为安装的定位基站数量比较多,每个基站之间的间隔为25米,所以测距距离越近的越可靠是毋庸置疑的。 4 水电站现场室内定位结果 首先过滤掉不合理的ToA测距距离,在图3中的“*”ToA代表用仅过滤后得到的ToA测距距离进行定位的位置结果,再根据接收信号强度指示指标RSSI对过滤后的ToA测距距离进行排序,并且对信号强度越高的测距结果分配越高计算权重,图中“+”RSSI-ToA代表用排序加权后进行定位的位置结果。 5 结束语 在物联网系统的基础上,为了弥补ToA算法在水电站环境中的缺陷,通过RSSI确定不同的测量距离值分配不同的计算权重值,在水电站地理环境中放置多个定位基站来解决复杂的电磁环境下单个基站有效测距距离过近的问题,对各个基站设定不同的权重值和有效测距距离,最大程度地过滤掉不合适的测量距离值,从而加大可信度高的测距值的权重,使定位结果更接近于实际位置,提高了定位系统的精度。 室内系统设计论文:基于物联网的LED室内照明系统设计趋势探讨 摘要:物联网技术是新时代信息技术的优秀,它借助互联网将物物相连,实现延伸和扩展,通过智能感知、识别技术和普适计算的方法实现信息沟通,应用于网络融合。文章结合物联网LED照明系统概述,以物联网的LED室内变照度照明系统控制方法为例,探讨了照明系统设计的发展趋势。 关键词:物联网技术;LED;室内照明系统;智能感知;识别技术;普适计算 随着信息技术的发展,社会经济文化进入新的时期,人们对未来生活也开展了较多的探索,基于物联网的照明系统设计研究具有重要的意义,也会对LED室内照明领域产生深远的影响。物联网应用信息技术将互感器和控制器等联系在一起,提高了系统中设备和资源的个性化和智能化。物联网技术保证日常应用中的物品有思想,体现出智能化特点,为日常生活带来重要的变革,基于物联网的LED室内照明系统也会为人们提供更高质量的生活。 1 基于物联网的LED照明系统概述 随着人们生活水平的提高,对室内照明系统的要求由原来的节能环保转变为对精神层次的追求,例如照明系统的健康化、智能化和艺术化。LED照明灯具应用功能过程中充分体现出轻巧、不易碎、色彩丰富、便于光色控制和组合的优点,为室内照明灯具的健康化和艺术化奠定了基础。 物联网技术中借助互联网和传感网的优势,实现了室内照明系统的网络化、智能化。在物联网技术发展的大背景下,室外成员可以应用计算机实现远程控制,自动发送电子邮件和短信,完善照明系统的报警功能。室内照明灯具的生产厂家可以借助网络对技术人员提供指导,便于及时排除故障,从而提高产品售后服务的质量。智能化的室内照明系统可以记录用户的生活习惯和作息方式,借助可靠的情景感知技术与其他家用电器之间产生互动,体现智能化的优势,提高人们的生活质量。随着物联网技术在室内LED照明系统中的深度融合,将彻底改变人们的生活方式,成为室内生活的重要角色。 2 基于物联网的LED室内变照度照明系统研究 2.1 照度要求 照度是指物体被照亮的程度,从一个方向上看,在固定方向上任何表面每单位投影面积上的光照强度,照度也是室内照明系统的重要指标。照度会对室内人员的生活产生重要的影响,由于照度给人们的视觉感受不一样,在连续工作的同时,如果照度不足,将会严重影响人们的视力,引发头晕、皮肤病等问题。购物商场内的照度将会影响商品的视觉效果,合适的照度将会激发客户的购买欲望,有利于销售。 在同一栋大楼中,由于房间位置的不同,人们对照度的要求也会不同。与传统灯具相比,LED灯具具有良好的可调性,很容易满足人们对室内照度的需求,光线不足时可以将灯具调亮一些,也可以在光线充足时将灯具调暗一些或者关闭。 2.2 基于物联网的照度控制方法 将物联网技术应用于室内LED照度控制,需要从室内照度的智能感知层、智能建筑网络层和智能变照度控制层方面进行分析。 为了实现对LED灯具的照度控制,需要及时掌握室内的照度,目前在计算室内光照度的过程中,需要结合灯具、室内光反射情况和平均照度,现介绍以下方法: 第一步,选择特定的房间,在地面上做出规划,分出边长为1m的正方形网格,同时测出不同交叉点的照度。 第二步,应用不同交叉点的照度构建光场模型。利用光场模型计算出房间中任何一点的照度。在应用该模型的过程中,已知房间内的点有A1、A2、A3、A4……An,并且已经知道这些点的光照度,结合这些已知点的坐标,求出任意一点的照度。 第三步,在建立模型的基础上,应用已知点的光照度和待定点的坐标为神经网络的输入,计算出相应点的光照度。 为了实现设计目的,在设计过程中应用分级控制方法,不同的灯具作为相应的子节点,集中控制器对不同子节点进行控制,同时将集中控制器连接在中央控制器中。其中子节点可以是无线灯光控制的节点,集控器是无线节点的集中控制单元,机控软件选为局域网PC机的控制软件。 灯光控制可以应用无线通信和无线节点实现集中控制,其中将无线节点集中控制器连接在局域网服务器上,在局域网服务器的帮助下,可以连接到外网服务器上,收集、PC设备等都可以借助外网服务器对灯光进行监测。 系统硬件设计方面,主要涉及到节点模块和集控模块的设计。子节点设计的重点在无线接收模块和照度检测模块。其中无线接收模块可以及时准确地获取信号,并对信号进行解码,如果解码有效,解码信号将会在处理器中被处理,可以结合实际信号,将不同占空比的PWM信号输出,实现灯光的驱动和调节。如果解码信号无效,将不会做出任何处理。照度检测模块主要实现对光通量的变化进行检测,如果光通量出现变化,可以及时将信号反馈到中央处理器,对信号进行分析处理后对PWM进行调节。集控器设计过程中应用多个中央处理器协同工作,实现物联网的组网和信号模拟,将模拟信号转换为控制信号,同时中央处理器也可以实现编码,及时将编码发射出去。 3 基于物联网的LED室内照明系统的设计趋势 在物联网技术逐渐普及的同时,智慧城市的建设理念也被人们接受,设计师在融合物联网技术的过程中,对室内LED照明系统进行深入研究,在未来的发展过程中,照明系统体现出自适应和自管理的优势。 3.1 照明系统借助全面感知的能力实现自适应 未来的发展过程中,室内照明系统将体现出“聪明能干”的特点,体现出自适应的优势。在应用传感技术、无线通信技术和RFID射频识别技术的过程中,照明系统借助内部的传感器系统和微处理系统获取环境的变化信息,基于物联网的LED照明系统感知环境信息,可以随环境而变,自适应地提出解决方案,为人们提供自然的服务。 将先进的传感器系统嵌入到物联网LED室内照明系统中,可以及时感知环境变化,借助神经网络模糊控制方法,结合环境变化快速制定出工作方案,适应用户的需求,可以节省用户的选择时间,灯具的使用过程也更加人性化和智能化,如果用户在应用的过程中出现生活习惯的变化,照明系统将会生成新的设定方式。例如,LED照明系统需要根据冰箱开启的时间自动调节照度,针对智能型热水器而言,可以根据外部环境温度的变化,应用LED照明系统为用户提供水温信息和水量信息。 3.2 照明系统借助智能化技术实现自管理 未来的发展过程中,室内照明系统将体现出自管理的能力。未来物联网LED室内照明系统应用智能化技术,打破传统程序框架的束缚,不仅仅局限于设计师设计定的程序,也会不断改变传统的被动接受指令和执行指令,改变传统控制系统中的单一控制方法,而是发展成为拥有智能化特点、拥有多种思维方式的设备,可以实现自主识别、自主判断、自主学习等功能。 在对照明灯具自身进行控制的同时,还可以应用物联网技术构建智能化控制系统,掌握生产流程和运行参数,对生产环境进行可靠的监控,实现LED产品生产过程的智能化控制和管理,尽可能消除人为因素的影响,保证生产过程中的安全,可以避免生产过程对环境造成破坏。 4 结语 信息技术的发展为物联网技术的应用提供了坚实的平台。将物理网技术应用于LED室内照明系统中,拥有可靠的技术发展平台和良好的技术环境,有利于实现智慧生活,为人们提供更加便捷、舒适、安全、智能的生活空间。目前,室内LED照明系统还处于发展阶段,在物联网技术不断发展的过程中,室内LED照明系统将会朝着网络化、信息化和智慧化方向发展。LED照明系统不仅绿色环保,而且有利于提升城市形象、美化居住环境,为人们提供更加安全舒适的照明系统。 室内系统设计论文:四网协同室内分布系统设计研究 【摘要】 本文结合中国移动通信网络规划及现有室内分布系统工程建设情况,依据中国移动“四网协同”室内分布系统的规划设计及运行效果,对“四网协同”室内分布系统如何设计,从覆盖,容量,分区,切换,外泄,合路等方面进行研究。 【关键词】 四网协同 室分设计 覆盖 容量 小区规划 切换/外泄 合路 一、引言 随着通信技术的发展,移动通信工程建设从单一制式建设发展到多制式共同建设,运营商不同制式的网络该如何进行业务分流?如何利用最少的投资获取最大的利润?如何打造覆盖全面、网络质量高、数据速率快的无线网络?这将是未来室内分布系统设计时应考虑的重点。 所谓“四网协同”即通过整体协同规划原则,实现不同区域、不同场景的差异化网络建设,实现网络价值的最大化。 二、“四网协同”室分设计研究 2.1四网协同室分设计需求细化 在勘测及规划前期,设计人员应详细了解站点环境,明确覆盖需求,须考虑当前及未来两年内覆盖需求区域对移动GSM/TD-SCDMA/WLAN/TD-LTE四网信号的覆盖需求,优选GSM/TD-SCDMA/WLAN/TD-LTE四网系统同步规划。一来在设计规划及工程实施方面可以避免系统调整架构,反复实施工程,站点多次投资;二来可以方便业主一体化协商,降低业主反感程度,有利于最大化实现“四网协同”覆盖要求。 2.2四网协同室分覆盖设计 “四网协同”系统中,WLAN系统因频率最高,穿透能力最差,在同等环境下,室分天线覆盖区域衰减最大。加上终端对边缘场强要求要求大于-80dBm甚至更高,依据空间损耗L0(dB)=32.44+20lgF+20lgD.(式中,F为频率,单位MHz;D为移动台与天线之间的距离,单位KM),可以得出WLAN系统中天线覆盖半径大致6~10米,并优先天线入户布放。对于无WLAN系统热点覆盖的区域,如停车场,避难层等,天线覆盖半径取10~16米。 对于电梯覆盖,考虑多系统合路,应采用定向壁挂隔三层(主瓣朝电梯厅)或隔四层(主瓣朝电梯井道)布放于电梯井道,确保覆盖。 “四网协同”系统中,在规划覆盖天线密度后,可依据现场环境确定平面安装图。根据各系统的边缘覆盖场强推算出各系统要求的天线口功率,再由天线口功率反推出各个系统所需总功率。由于各系统设备功率不一致,适用的主要业务场景和覆盖能力也不一样,从而引发对“四网协同”容量探讨。 2.3四网协同室分容量设计 GSM(GSM900 DCS1800)系统,容量需求主要由话务需求及覆盖需求决定。目前话务一般是这样计算:话务量=站点人流量×手机用户比例×移动用户比例×每用户忙时话务×修正因子。覆盖方面,依据“降三高”及“话务下沉”的原则,单小区配置不高于8,对于部分无线利用率偏高,用户需求较高的区域,可采用GSM900与DCS1800混频组网。 TD-SCDMA系统,容量主要由数据业务需求来决定,即数据业务大概占语音业务的30%,TD-SCDMA系统容量暂时按照2G语音业务×1.3计算。 WLAN系统,容量需求主要由用户数量来决定。一般每个AP大约支持30个用户。对于用户超高区域。如场馆/会所/机场等区域,可加入单独AP覆盖,以缓解容量压力。 TD-LTE系统,容量估算的方法与GSM/TD-SCDMA/ WLAN系统的容量估算方法不同,由于影响TD-LTE容量估算的因素较多,包括结构环境、干扰抑制、设备性能等因素,目前,行业内主要是通过设计仿真,现场测试,然后统计分析数据的方法获得不同无线场景下、网络和UE不同配置下的小区吞吐量和小区边缘吞吐量。 2.4四网协同室分分区规划设计 GSM(GSM900 DCS1800)系统,分区需求主要由容量需求,覆盖需求,频率规范决定。针对用户密度高地区,无线利用率偏高,出现话务拥塞等现象时。可以将原有小区划分为若干单小区,满足话务量高的需要。覆盖方面,由于系统覆盖面积大,馈线布放难度高,馈线损耗大,所以必须将覆盖区域分为若干单小区。频率方面,由于小区较多,会出现同邻频干扰现象,加上容量的影响,可以采用GSM900 DCS1800混频组网分区。 TD-SCDMA系统,分区主要由容量需求及系统升级需求决定。TD-SCDMA系统分区规划一般是:单小区RRU数量优先不超过6台,各光口RRU级联数量不超过3台。 WLAN系统,分区主要由容量需求及频率规划决定。容量需求分区,可以采用2.4G与5.8G分区覆盖相结合。频率规划,WLAN系统现网频点的1,6,11可交替使用。 TD-LTE系统,分区主要由频率规划及系统规模决定。由于TD-LTE子载波众多,室内系统大都采用O1配置。因此业务需求须设置多个小区时,相邻小区间建议采用异频组网。并在建筑物内利用自然阻隔合理进行频率规划。同层小区间频率也可交错复用,受系统规模影响,当单小区LTE RRU数量超过6台时须分区。 2.5四网协同室分切换/外泄设计 “四网协同”系统中,运营商为了充分利用系统资源,并适应话音向数据网络升级转型,已经在各系统间做了优化切换。常见的如:2G/3G网络互操作,G/T网络分流等。在此只对室内分布系统部分进行探讨。 GSM(GSM900 DCS1800)系统,切换主要指室分系统各小区之间及室内与室外信号的切换。室分系统各小区切换主要表现为混频组网切换,楼宇上下切换,楼层左右切换,覆盖区同心圆切换,各覆盖小区与切换小区切换,电梯与楼层切换等。 针对室分小区内部切换,我们可以采取以下几种方法: A.加大切换区域,即在切换边界区域将待切换的小区信号加强,保留足够的缓冲区域。 B.无法加大切换区域时,尽量减少切换。可以借助电梯井道,建筑物天花板、墙体等自身障碍物产生的穿透损耗形成小区间的隔离。 针对室分小区与室外小区切换,除了考虑以上方法,还必须考虑外泄问题:常用防止外泄的方法有: 在临界区域使用定向天线。 利用现场建筑物特点,依靠建筑物的遮挡防止外泄。 现场无法安装定向天线且天线无遮挡时,可适当降低室内吸顶天线口功率防止外泄。 2.6四网协同室分合路方式设计 目前室内分布系统由于通信制式的增加基本都经过了多次工程建设,大多采用了多系统合路共天馈系统方式。但多次合路带来的后果就是:合路器的插损导致各系统功率下降,加上工程工艺质量差或器件质量差导致多系统指标恶化。设计上建议优先使用高性能四频合路器,以满足“四网协同”多系统室内分布系统合路要求。 三、结语 四网协同是综合考虑网络的规划、建设与融合,最终目的是提升客户感知、挖掘管道价值。它既可以均衡网络容量、引导业务分流、保障用户体验,提升整体管道价值,也符合中国移动提出的建设“六分在设计方案、三分在产品质量、一分在工程实施”的工程优生理念。
智能建筑电气安装探讨:强化智能建筑电气安装质量监控的思考 摘要:近年来,一批智能化楼宇的出现,对智能建筑电气安装的质量提出的了更高的要求。保证智能建筑整体运行的先进水平及智能的发挥,强、弱电系统的先进性、合理性是至关重要。本文主要研究如何强化智能建筑电气安装质量监控。 关键词:智能建筑;电气安装;质量监控 强电系统主要有进线系统:一般由一路10KV电源和自备电源或二路10KV独立电源进线,分列运行,自动切换;配电系统大部分采用双回路自动切换方式,应急电源除了箱内设置自动切换及整流装置外,还可能设置多套UPS电源和EPS电源。弱电系统主要有:楼宇自控、火灾报警、综合布线、电磁屏蔽、安保监控、电视等。上述系统设备先进,结构复杂,安全可靠,自动化程度高,而且工程建设中的投资、质量、工期目标明确,指标要求高,质量监控应着重抓以下几个关键环节: 1.强化智能建筑电气安装的协调环节 由于施工队伍技术水平参差不齐,各行业技术标准、要求不尽相同,可能缺少团结协作,互相扯皮,造成施工协调困难,影响后序的施工,严重者留下质量隐患。为使各施工方协调配合,监控人员要抓好以下几个关键性工作。 建立制约制度,耐心磨合,交错施工。要求弱电队伍必须与总包单位签订分包合同,给总包上交1%的管理费,施工服从总包单位安排,质量接受总包单位管理。重大问题由甲方,监理人员出面协调,并要求他们每周必须参加监理例会和施工问题协调会,给它们发表意见的机会,做到各专业施工逐步适应计划,以期达到较好的磨合和较高的质量保证。 现场督促。在施工中,经常遇到管路不通、漏做管盒和敷管过密的问题;开始总包方对上述问题的处理比较容易接受,时间一长,就表现出不耐烦的情绪。为此,监控人员尽量要求弱电施工方将问题一次查清、搞准确,并耐心与总包方说明,不怕麻烦,组织双方人员深入现场,找部位、指地点,随时补救。建立事件处理交接档案,双方签字,由监理人员保存,防止日后互相指责,推诿。 分清专业施工界面。强、弱电的施工设计图纸界面往往分不清,如空调机的控制柜至电源箱间的管线等,虽属于强电的范围,但要求各施工单位仔细审图,及早提出问题,并通知设计单位进行修改,让各方施工有依据,避免扯皮现象。 2.强化智能建筑电气安装的质量监控环节 首先,监控人员要努力提高自身素质和专业能力,才能做好质量的监控。 认真阅图是做好质量监控的前提。图纸是施工阶段的前提和依据,只有详细消化图纸,做到心中有数,才能发现问题和纠正错误。每一阶段施工前,都要仔细地审图和校图,认真管理核对每一份设计修改通知单,逐一描绘到蓝图上。利用这样的修改蓝图,进行工程质量的监控,才能纠正一个又一个错误,保证系统安全、正确和可靠。此项工作由现场监理工程师牵头,组织各方面人员参加,每项问题做到认真记录备案。 熟悉规范,把好质量关。电气施工质量规范条框较多,监控人员要结合工程实际,边干边学,不断积累,牢记规范条例,并且要有强烈的事业心和责任感,材料的质量和性能是施工质量好坏的关键,要始终把材料质量的监控贯穿于工程建设的全过程。只有杜绝伪劣产品用于工程,才能保证电气施工质量和安全,我们要求监理人员对每批材料进场时间、规格、型号、检验情况、使用部位登记备案。 严把施工工序关。施工工序执行的好坏,对下部施工质量、进度,甚至造价都有很大的影响。工序问题可增添施工难度,造成过多的人为刨、补事情,甚至返工。如钢管套接中的漏焊、缺焊造成堵管;违反规程的对焊,造成穿线损坏导线绝缘;PFC管连结不使用胶结和连结处不做加固处理,造成打砼时造成断管。 实现质量目标的预控。监控人员必须分清工程中的重点环节:配电装置、电力电缆、配电箱是三个重点,设备管、配电箱位置、疏密程度,补管、施工交接等是重点协调环节。监控人员必须预先组织各专业人员对梯间的箱、管设置做专题解决方案会议。必须在监控好重点环节后以点带面,促动整个工程的质量监控。 3. 强化智能建筑电气安装的设备环节 由于电气工程专业性强,监控人员要认真学习、总结经验、分析工程实际、抓住关键环节、避免施工中的偷工减料,以次充好的事情发生。 配电装置。这是电气工程的优秀。对配电装置从设备进货到安装调试,都要严格按图施工和规范验收。配电设备都比较先进,但在实际工程中,常常会发现低压开关柜内回路开关的动作整定电流与设计不符、供货的开关大小满足不了要求。应仔细检查,核对图纸,消除事故隐患,监理人员要将核对情况登记备案。 电力电缆。电缆是输送电能的载体,若质量不高,会造成火灾等事故的频繁发生。电缆多数是沿竖井、桥架和沟道铺设、电缆集中、数量多,各类型号规格多。如不分门别类,严格审查,就会出现施工混乱、以次充好,造成运行中电缆过热,信号电缆相互干扰。应及时通知施工单位并更换电缆,追查责任,避免了类似现象的发生。 配电箱。配电箱是接受分配及计量电能的现场在直接控制器。其工作性能是至关重要。工程中配电箱型号复杂、数量多,大部分还受大楼的消防等弱电专业的控制,工作原理复杂、上下级设制严格。监控人员应对现场的配电箱按设计修改通知单逐一核对,纠正开关容量偏大或偏小、回路数不够、设备的上下级容量不匹配的错误。若不符合技术要求,势必造成系统运行不合理、供电可靠性差,埋下事故的隐患。 弱电设备功能。弱电设备多,专业性强,需专业的技术人员安装调试,监控人员应着重对系统设备的功能进行监控。在签订合同时,专业队伍为了竞争夺标,往往提出实现系统的许多功能和测控点,而报价又不高,以增加竞争优势。在施工时,为了省钱,往往去掉某些功能,忽略一些测控点。管理人员若不按合同监控,就会使工程少测控点、缺功能。 智能建筑电气安装探讨:浅议智能建筑电气设备安装技术 摘要:智能建筑是利用系统集成方法将智能型电脑技术、通信技术、信息技术与建筑技术有机地结合起来,对各种设备的自动监控信 息进行分析、正确判断和处理。建筑物智能要求的提高势必导致电气设备系统日趋复杂,对其安装施工提出了更高更新的要求。 关键词:智能建筑电气设备安装技术 引言 随着智能建筑的不断发展,建筑物内部的电子设备的种类不断的增多,设计也日趋复杂化,建筑电气技术保证了所有设备互不干扰的正常运行,因而在智能建筑领域得以广泛使用。 1.前期准备 由于BAS管、槽、布线的工程量较大,与装修方面配合点较多,施工存在相对难度。施工前应根据设计图纸配合现场实际情况明确弱电竖井设置及重要公共场的位置。施工中,垂直线槽敷设要和装修注意事项配合,充分考虑美观和检修方便。水平金属线槽从弱电竖井出来后在电梯间、走廊吊顶内敷设,一般采用镀锌钢管进入室内。工作区使用按实际需要选用合适的活动地板,导线进入室内后在活动地板下金属线槽内敷设,引到工作区。 2.智能建筑系统的主要内容 目前智能建筑又称为“3A 建筑”,主要包括办公自动系统(OAS)、建筑电气设备自动化(BAS) 、通信自动化系统(CAS) 。因此智能建筑电气设备自动化为智能建筑系统中的一个重要系统之一,是采用具有高信息处理能力的微处理机(即中央处理机)通过通信网络对整个建筑物的空调、供热、给排水、变配电、照明、电梯、消防、广播音响、闭路电视、通信、防盗、巡更等众多设备进行实时测量、监视和全面监控,实现最优化的管理,从而提高系统运行的安全可靠性,节省人力、物力和能源,降低设备运行费用,随时掌握设备状态及运行时间、能量的消耗及变化等。因此其主要内容有: 2.1各种设备按规定时间进行启停控制,以达到节约能源的目的。 2.2供电系统、空调系统、供排水系统、冷热源、电梯等的参数调节控制监视和设备运行状态的监测。 2.3对各种设备运行时间积累和维修期限达到报警,以便及时更换或维修服役期满的设备,延长设备的使用寿命,提高服务质量。 2.4根据建筑实际需要的冷负荷,自动控制冷水机组投入运行的设备台数,达到最佳的运行方式。 2.5据设备运行时间自动更换工作和备用设备,延长设备的使用寿命。 2.6对各种能源消耗进行计量和计费。 2.7各种文本的自动生成和打印。 3.主要安装技术要求 3.1远程处理机的安装要求 楼宇自动控制系统与各RPU之间的通信是透明的,可利用同一线路不同的RPU完成同一个控制系统。一般而言,BAS系统大量监控的是空调机组,所以将RPU布置在机房之中或附近,把空调机组控制系统使用后剩余的输入输出接口用于连接附近的水流量计、水位信号、照明控制等。为了日后的发展,RPU的接口要留出20%~30%为宜。 3.2 BAS线路安装要求 在BAS进行布线时,要注意某些线路需要专门的导线,如BAS的通信线路、温度湿度传感器线路、水位浮子开关线路、流量计线路等,它们一般需要屏蔽线,或者由制造商提供专门的导线。电源线与信号、控制电缆应分槽、分管敷设;DDC、计算机、网络控制器、网关等电子设备的工作接地应连在其他弱电工程共用的单独的接地干线上。智能建筑中安装有大量的电子设备,这些设备分属于不同的系统,由于这些设备工作频率、抗干扰能力和功能等都不相同,对接地的要求也不同。在安装中,按下述方法进行接地: 3.2.1电子设备的信号接地、逻辑接地、功率接地、屏蔽接地和保护接地,一般合用一个接地极,其接地电阻不大于4Ω;当电子设备的接地与工频交流接地、防雷接地合用一个接地极时,其接地电阻不大于1Ω。屏蔽接地如单独设置,则接地电阻一般为300Ω; 3.2.2对抗干扰能力差的设备,其接地应与防雷接地分开,两者相互距离宜在20m以内,对抗干扰能力较强的电子设备,两者的距离可酌情减少,但不宜低于5m; 3.2.3当电子设备接地和防雷接地采用共同接地装置时,两者避免雷击时遭受反击和保证设备安全,应采用埋地铠装电缆; 3.2.4电缆屏蔽层必须接地,为避免产生干扰电流,对信号电缆和1MHz及以下低频电缆应一点接地;对1MHz以上电缆,为保证屏蔽层为地电位,应采用多点接地。闭路电视和工业电视都必须采用一点接地。 4.电气技术在智能建筑中的作用 智能建筑建立在建筑技术的基础之上,将信息技术与建筑技术进行有机的结合的产物,但其具体功能的实现却离不开建筑电气技术。智能建筑需要依靠数量庞大的电子设备才能实现其全部建筑功能。而想要维持这些电子设备正常运转,就离不开布线技术、电源技术、屏蔽技术、抗干扰技术、防谐波技术、防静电技术以及防雷与接地技术等多项电气技术的支持。可以说,在相关的多项电子技术的背后,建筑电气技术才是保障智能建筑基本功能全部实现的基础。 智能建筑中采用了数量众多的弱电系统设备,在此类设备的设计、安装于施工过程中,均离不开建筑电气技术的支持。由于弱电设备之间存在着一定程度的干扰现象,而在智能建筑中,弱电设备的种类和数量都远远高于普通建筑,如果依旧对每套设备进行独立安装,不仅是对人力物力的大量浪费,更主要的是,大量设备之间的成复杂干扰会造成众多设备无法正常运行。而使用建筑电气技术对电子设备的安装进行有计划的安排,不仅可以保证设备的正常工作,减少安装过程中对资源的损耗,还能够让降低设备运行过程中的能源消耗。 建筑电气技术的作用并不只局限于解决弱电设备之间的冲突,它同样也可以应用在其他领域,如帮助智能建筑实现智能化监控、加强智能建筑的安全防范能力、促进智能建筑间的信息传输等。 在电子监控技术方面,建筑电气设计摒弃了老式的计算机集中监控以及集散式控制的办法,转而研发新技术,开拓新领域,在现场总线系统模拟、以太控制网络开发、网络的集成控制以及各种新兴的计算机操作技术在监控领域的应用中做出了突出贡献,大大推动了智能建筑监控技术的发展。 与监控技术结合最紧密的便是安全防范技术。在安防技术发展的初期,安全防范系统中包括电视监控、通道控制、入侵报普、人员巡查、无线对讲、边界防越等子系统均是各自独立的,相互之间的信息交流有限,难以在同一时段内做到对智能建筑进行全面的监控。而当代建筑电气技术已经实现了子系统之间的联动协作,大大提高了安全防范系统的严密度、可靠度和实时度,为智能建筑提供了良好的安全保障。同时,随着各个子系统的相继数字化,整个安全防范系统也不断向着数字化、规模化、综合化的方向发展。 智能建筑是为人们的办公和生活提供便利的人性化建筑,所以发达而完善的通信网络是智能建筑中不可缺少的设施。智能建筑中的通信网络主要包括计算机网络、电话通信网络和双向有线电视传输网络等。而网络的布设和网络间的信息传输离不开建筑电气技术的支持。新兴的以太网络传输技术以其灵活的布线技术、优越的使用性能、高效的传输速率、方便的维护手段和合理的安装价格成为了当代应用最广泛的网络通信技术。通过采用以太网络进行数据传送,极大地促进了智能建筑内部的信息交流,为人们的工作和生活提供了方便。 5.结束语 总之,根据智能建筑电气设备工程的特点,严格按规范和施工工艺要求进行安装,必能确保系统开通和运行,充分发挥系统的运行效果,取得相应的社会和经济效益。 智能建筑电气安装探讨:论智能建筑电气安装工程的质量控制与管理 【摘 要】在建设工程中,电气安装质量的好坏轻则影响整体工程的质量,重则会危及用户的安全。文章针对电气安装工程中容易出现的问题,基于工程实践,提出加强建筑电气安装工程质量控制的具体措施,以供参考。 【关键词】建筑工程;电气工程;安装 随着经济的发展,人们对于自身的居住以及工作环境都有了较高的要求,智能建筑随之产生。智能建筑是利用系统集成方法将智能型电脑技术、通信技术、信息技术与建筑技术有机地结合起来,可以对各种设备的自动监控信息进行分析、正确判断和处理。分析电气安装工程中存在的问题,提出控制措施,势在必行。 1 电气安装工程中容易出现的问题 1.1 安装工程开始前准备工作不足 (1)施工准备工作不完善:施工前没有设备开箱检查,因此施工设备、器具安装前未按规定检查、验收,合格证、质保书等技术文件不全,仓库由于保管不善,导致安装时零配件丢失,油漆损坏;(2)施工条件不具备时匆忙开工:现阶段,我国各地房地产和保障性住房建设正大兴土木,某些施工单位在业主的催促下,为抢工期,不顾安装单位不具备电气工程安装条件强行施工,例如门窗未装、地坪未做,造成电气设备损坏、变形、受潮等,为安全运行留下隐患,也给住户使用留下了诸多的质量缺陷。 1.2 室内敷设钢管的质量问题 (1)管口,存在毛刺,没有跟进采取相应的防护措施,使得管道发生堵塞等现象和情形;(2)管道。主要表现在管道外水泥砂浆保护层厚度小,容易导致墙地面顺管路裂缝:管道不进箱、盒或插入箱、盒内长度与安装标准不符;管道敷设长度超标,与设计方案存在差异;(3)在处理管道时没有采取防腐处理,导致后期的施工出现较大的误差,如:管煨弯及焊接处有扁、凹、裂现象。 1.3 电线、电缆及母线安装质量问题 (1)导线穿线时绝缘层破损:不加管口护圈管管口无护圈,穿线时绝缘层被管口损坏;(2)多股导线接头连接不符合要求:不按规范施工,导致接头连接不压接线耳,造成接触不良,通电后易发热;(3)接头处绝缘包扎不规范:只用黑胶布或仅用绝缘带缠包;(4)线头无号牌或号牌字迹不清晰:无专用号牌及专用标汜笔标记,线头未套,号牌长短不一,字迹模糊不清,字体不端正。 1.4 防雷接地、火灾探测器等保护设施安装问题 (1)避雷设施不覆盖整个屋顶部分:屋顶避雷带没有和建筑物的其他金属物体连接成一个整体,屋顶避雷带无法保护全部建筑物。(2)电气设备接地不符合要求:接至电气设备上的接地线,没有用镀锌螺栓和弹簧垫,电气设备接地电气连接不可靠,电阻大,松动。(3)火灾探测器发生误动:探测器与其他设备、梁、墙的距离不符合要求,造成误报警,探测器安装距离超出报警范围,产生报警死角。 1.5 照明器具和一般电器安装问题 (1)灯具安装质量差,固定不牢固:相同的灯具在同一场所高度不一致,成排灯具不直,吊顶灯具下垂、歪斜;(2)吊顶、吸顶灯脱落:用木塞作固定吊点,木塞干燥后松落,吊灯、吸顶灯在使用一段时间后脱落,或半边脱离顶面;(3)灯架固定不牢固、不水平:不锈钢、铝合金灯架下垂或吊顶不平行、不水平;(4)开关、插座不水平:开关、插座安装马虎,没有调整,开关、插座不水平,成排的开关高度不一致,在同一场所标高不一。 2 加强建筑电气安装工程质量控制的具体措施 2.1 做好安装准备 (1)工程项目施工前必须熟悉电气施工图;审查施工图中的重点,包括变配电房、配电系统、管线敷设、配箱盘、防雷、接地等;对变配电房、有线电视机房、通信机房等机房位置、管线走向等在施工前通过当地主管部门审查认可,并明确施工要求。做好设备安装基础、变配电室地坪和电缆沟、土建留洞和预埋管、柱内钢筋的防雷引下线、底板钢筋和桩基础钢筋作为接地系统的焊接以及重复接地等内容的技术交底。 (2)核实主要电气设备、材料的使用规格和要求,例如对到达场地的设备开箱时按照设备装箱单,对设备逐件进行清查,对设备进行外观检查,包括设备规格、型号是否符合要求,合格证、原产地证明等都进行检查无误后做好记录。 (3)检查施工单位的技术力量和人员素质,施工资格和上岗证书,技术装备,以及安装工程的施工计划、进度安排、质量控制要求、安全用电管理等管理措施,确保合格的施工队伍进场施工。 (4)电气安装工程正式施工前,施工单位必须提交相应的施工组织设计,并报监理单位审批。 例如本人经手的“田东一糖车间电气安装工程”项目:主要负责汽机车间,锅炉车间,蔗渣包装车间的电气安装施工管理和技术指导。 因为涉及管理的车间较多,首先要了解每个车间的主要功能和作用,再根据工期要求合理安排作业班组的工作,并且提前把即将用到安装材料准备好给作业班组,做得工作到,材料到,但是也不能过量的堆积材料,毕竟作业场地有限,不可能大批量的堆积材料,所以要合理的安排好材料进场时间,协调各班组之间的工作衔接联系,协调与业主生产部门,技术管理部门等部门之间的工作联系。 对于技术方面的问题,在经业主方技术负责人现场确认后,如果需更改设计方案时,由业主方联系设计方出设计变更,在根据设计变更进行施工。如小改动不需要设计变更,则可以拟定施工方案,经业主相关部门签证认可后,按方案进行施工。工程完成后归正施工资料,配合资料部门进行竣工资料的编制。 2.2 安装过程的质量控制 (1)配电箱的定位必须根据设计,要求现场确定配电箱位置以及现场实际设备安装的情况,按照箱的外形尺寸进行弹线量度定位。配电箱的定位不能马虎应付,因为配电箱的定位是否正确,关乎后工序的开展能否顺利。配电箱的安装必须平整、稳固。 (2)电缆敷设时,电缆应从盘的上端引出,不应使电缆在支架上及地面摩擦拖拉。电缆上不得有铠装压扁、电缆绞拧、护层折裂等未消除的机械损伤;电缆敷设时应排列整齐,不宜交叉,加以固定,并及时装设标志牌。 (3)智能建筑多属于一级负荷,应按一级防雷建筑物的保护措施设计,要采用针带组合接闪器,避雷带建议采用25mm~4mm镀锌扁钢在屋顶组合大于或等于l0mxl0m的网格,该网格与屋面金属构件作电气连接,与大楼柱头钢筋作电气连接,引下线利用柱头中钢筋,圈梁钢筋,楼层钢筋与防雷系统连接,外墙面所有的金属构件,也应与防雷系统连接,柱头钢筋与接地体连接,组成具有多层屏蔽的笼形防雷体系。 2.3 系统调试和施工验收 在系统安装施工过程中和投入运行前,要进行一系列的调整试验工作,以保证新安装的电气系统能安全可靠地投入运行,使性能达到设计要求。调整试验的主要内容包括线路测试、电气设备的单体功能试验、绝缘电阻测定、接地电阻测量和整个系统的开通测试。在各种设备系统连接与试运行过程中,应由有关厂家参加协调,进行统一系统调试,发现问题及时解决,并做好详细的调试记录。经调试无误后,施工单位会同有关部门对工程按照现行的《建筑电气工程施工质量验收规范》进行验收,确认合格后办理交接手续,交付使用。 3 结束语 建筑电气安装工程是建筑施工中的重要环节,为了保证电气安装工程的质量,就要对其安装中的每一个环节做到严格的把控,高效的处理电气安装工程中的出现的一切问题,同时保证技术人员、施工人员和管理人员的责任心,以达到安全施工、保质保量的目的。 智能建筑电气安装探讨:智能建筑电气设备安装技术分析 摘要:本文主要论述了智能建筑中电气设备系统的主要内容、设备及构成,并就此提出了相应的安装技术要求,供大家参考。 关键词:智能建筑;电气设备;系统构成;安装技术 1前言 传统建筑电气设计与智能建筑电气设计相比, 传统建筑电气设计存在不利于节能、管理效率低、建筑安全系数较低、使用不方便等不足之处。随着现代科技的进步,经济的飞速发展,人们对办公环境、生活环境的要求也随之提高,此时智能建筑电气设计应运而生。它拥有分布型智能,具有学习能力,电气系统功能重塑性强,一般采用模块化设计,具有很好的扩展性,把多种传统建筑电气设备的控制集成于一体。此技术采用现场控制总线技术,融合弱电技术和强电技术,融合计算机网络技术、以弱电通信的方式控制强电。这样不仅方便了使用者及管理者,而且提高了建筑安全性能,并且高效节能。本文对智能建筑中电气设计技术的重要作用和智能建筑电气安装中的质量监控进行了深入的探讨分析。 2 智能建筑系统的主要内容 目前智能建筑又称为“3A 建筑”,主要包括办公自动系统(OAS)、建筑电气设备自动化(BAS)、通信自动化系统(CAS)。因此智能建筑电气设备自动化为智能建筑系统中的一个重要系统之一,是采用具有高信息处理能力的微处理机(即中央处理机)通过通信网络对整个建筑物的空调、供热、给排水、变配电、照明、电梯、消防、广播音响、闭路电视、通信、防盗、巡更等众多设备进行实时测量、监视和全面监控,实现最优化的管理,从而提高系统运行的安全可靠性,节省人力、物力和能源,降低设备运行费用,随时掌握设备状态及运行时间、能量的消耗及变化等。 因此其主要内容有: ⑴各种设备按规定时间进行启停控制,以达到节约能源的目的; ⑵供电系统、空调系统、供排水系统、冷热源等的参数调节控制监视和设备运行状态的监测; ⑶对各种设备运行时间积累和维修期限达到报警,以便及时更换或维修服役期满的设备,延长设备的使用寿命,提高服务质量; ⑷根据建筑实际需要的冷负荷,自动控制冷水机组投入运行的设备台数,达到最佳的运行方式; ⑸据设备运行时间自动更换工作和备用设备,延长设备的使用寿命; ⑹对各种能源消耗进行计量和计费; ⑺各种文本的自动生成和打印。 3 主要设备和构成 智能建筑设备监控系统是以分布在建筑各处的远程处理机和中央处理系统设备,通过总线桥进行信息交换的,主要包括系统设备(包括主机、网关、通讯设备、DDC、控制屏等)、系统输入设备(包括各类温、湿、压力、流量、电量传感器、水流开关等现场设备)和输出设备(包括各类风门、执行器、阀门及其执行机构等)等。按结构方式分成四大类: ⑴中央处理机系统设备:由操作键盘、彩色显示器、打印机、中央电脑、数字化仪等组成; ⑵远程处理机:智能建筑可以采用TA6711 和 TA6585 两种型号的RPU 设备,这两种型号的RPU 功能基本一致,区别在于其输入输出接口的配置不同。RPU也可单独使用或通过各种设备组合经过总线桥接到M7中央系统,构成2 级控制系统。 ⑶总线桥:是一个用于2 级控制系统的通信网微处理器。它有8 条通信线路,每条通信线路可连接30 个区域控制器及10 个RPU。 ⑷测量元件和控制件:通常采用的测量元件有各种型号的温度传感器、湿度传感器、液位传感器、压差传感器、流量传感器、功率变换器等。控制器件包括各种型号的带执行机构的二通阀、三通阀和直流24V 的继电器。 4 主要安装技术要求 ⑴远程处理机的安装要求楼宇自动控制系统与各RPU 之间的通信是透明的,可利用同一线路不同的RPU完成同一个控制系统。一般而言,BAS 系统大量监控的是空调机组,所以将RPU 布置在机房之中或附近,把空调机组控制系统使用后剩余的输入输出接口用于连接附近的水流量计、水位信号、照明控制等。为了日后的发展,RPU 的接口要留出20%~30%为宜。 ⑵BAS 线路安装要求。在BAS 进行布线时,要注意某些线路需要专门的导线,如BAS 的通信线路、温度湿度传感器线路、水位浮子开关线路、流量计线路等,它们一般需要屏蔽线,或者由制造商提供专门的导线。电源线与信号、控制电缆应分槽、分管敷设;DDC、计算机、网络控制器、网关等电子设备的工作接地应连在其他弱电工程共用的单独的接地干线上。智能建筑中安装有大量的电子设备,这些设备分属于不同的系统,由于这些设备工作频率、抗干扰能力和功能等都不相同,对接地的要求也不同。在安装中,按下述方法进行接地: ①电子设备的信号接地、逻辑接地、功率接地、屏蔽接地和保护接地,一般合用一个接地极,其接地电阻不大于4Ω;当电子设备的接地与工频交流接地、防雷接地合用一个接地极时,其接地电阻不大于1Ω。屏蔽接地如单独设置,则接地电阻一般为300Ω; ②对抗干扰能力差的设备,其接地应与防雷接地分开,两者相互距离宜在20m 以内,对抗干扰能力较强的电子设备,两者的距离可酌情减少,但不宜低于5m;③当电子设备接地和防雷接地采用共同接地装置时,两者避免雷击时遭受反击和保证设备安全,应采用埋地铠装电缆; ④电缆屏蔽层必须接地,为避免产生干扰电流,对信号电缆和1MHz 及以下低频电缆应一点接地;对1MHz以上电缆,为保证屏蔽层为地电位,应采用多点接地。闭路电视和工业电视都必须采用一点接地。 ⑶输入设备安装要求: ①安装位置应能正确反映其性能的位置,便于调试和维护的地方,不同类型的传感器应按设计和产品的要求和现场实际情况确定其位置; ②水管型温度传感器、蒸汽压力传感器、水流开关、水管流量计不宜安装在管道焊缝及其边缘上开孔焊接; ③风管型、湿度传感器、室内温度传感器、风汽压力传感器、空气质量传感器应避开蒸汽放空口及出风口处; ④管型温度传感器、水管型压力传感器、蒸汽压力传感器、水流开关的安装应在工艺管道安装同时进行; ⑤风管压力、温度、湿度、空气质量、空气速度、压差开关的安装应在风管保温完成后进行。 ⑷输出设备的安装要求: ①风阀箭头和电动阀门的箭头尖与风门、电动阀门的开闭和水流方向一致; ②安装前宜进行模拟动作; ③电动阀门的口径与管道径不一致时,应采取渐缩管件,但阀门口径一般不应低于管道口径二个档次,并应经计算确定满足设计要求; ④电动与电磁调节阀一般安装在回水管上。 ⑸安装的其它要求。BAS 的监控是由电脑按照编制好的程序进行的,设计工程大大简化,不需要进行各种设备的电气联锁图控制调节原理图等,只需要简单的监控原理图就可以满足要求。但设计人员必须编制较为详细的监控说明软件。另外还要向制造商提供各测量元件、控制器使用的条件清单,如管道规格、流体名称、压力、温度、流量等,以便制造商选用各种元件规格。安装人员一般只根据图纸及提供的主要元件的规格和数量进行组装。 5 结束语 随着通信和计算机技术的飞速发展, 智能 建筑的相关技术日趋成熟, 目前智能建筑的建设正方兴未艾。智能建筑电气安装技术是一个多门类的综合系统集成技术, 根据智能建筑电气设备工程的特点, 严格按规范和施工工艺要求进行安装, 必能确保系统开通和运行, 充分发挥系统的运行效果, 取得相应的社会和经济效益。
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)。
物联网技术论文:通信装备管理物联网技术论文 1、Savant技术 所谓Savant技术,其是一种对物联网当中的物品电子编码的相关数据进行传送与管理的分布式网络软件。Savant技术始终处在Internet与阅读器之间,而其主要的任务即是对阅读器的协调,对数据的校对、传送与储存,以及任务管理。一般情况下,Savant技术的实现首先就需要阅读器将电子标签上的信息读取出来,然后将其发送到Sacant之中,然后Savant再做相应的处理。从整体上来看,Savant具有对数据的平滑、校验以及暂存等功能。经过Savant处理后的数据传送到In-ternet之后,将更具精准性[1]。 2、信息智能分析与控制技术 所谓信息智能分析与控制技术,即是通过对先进软件技术的应用对各种物联网信息进行快速处理与海量存储,并且将处理的结果及时的反馈于物联网的各种控制部件当中。就目前的情况来看,模糊意识、人工智能以及云计算技术等都能够满足物联网的海量信息处理需求。 3、在通信装备管理中的应用 3.1库存通信装备管理 在物联网技术的应用下,人们通过对各种技术与设备的利用,有效的实现了对通信装备的识别、定位以及跟踪等。而如果将其应用在库存管理中的话,不仅能够实现对每一个装备的高效管理,同时还能够有效的管理与监控通信设备的入库与出库等具体的环节。具体而言,在入库时,物联网技术的应用能够对其装备进行信息的采集与录入,并且通过软件的利用,可以在固定的位置存储装备。而在出库时,则可以对其进行登记,并实现对整个装备存储过程的监控与管理,达到了预防丢失、保证安全性的效果。显然,在这样的环境下,针对于通信装备管理的水平必然将得到实质性的提升。 3.2通信网络管理 无线网、有线网以及计算机网等,即是现代通信网络的主要内容,其所涉及的装备种类不仅数量多,而且技术体制极为复杂,配置也高度分散。基于这样的情况,通信网络的管理俨然较困难。那么,物联网技术的应用将以更加透彻的感知、更加深入的智能化以及更加全面的互联互通方式来对各类通信网络进行管理。所谓更透彻的感知,即是通过嵌入在通信装备中的RFID技术与各类传感器的应用来对通信频率、数据流量、温度以及误码率等信息进行实时的感知,并对其进行快速的分析与处理[2]。所谓更加深入的智能化,即使指通过先进技术的应用来对复杂的装备运行数据信息进行良好的处理,并依据预设的参数来对各类管理以及警告信号进行自动的传递,从而形成决策,在联动相应处理预案的同时,第一时间通知相应的装备维护管理人员对通信网络的运行进行合理的干预、对突发故障进行紧急处理等。所谓更加全面的互联互通,即是通过互联网系统来实现各通信信息的分析与处理、交互与共享以及实时的监控。同时,还能够对在网运行通信设备进行远程调度与远程管理。 4、制约物联网技术应用的主要因素 4.1标准体系问题 就目前的情况来看,虽然物联网技术得到了积极的研究与应用,但对其的研究并没有形成一种统一的标准。在这样的情况下,物联网技术的利用价值就很难得到广泛的认同。同时,因为物联网标准体系不够健全,致使针对其的研发工作缺乏规范性,而对其的使用也没有形成一定的规模,存在着移植困难的现象。显然,只有进一步完善物联网的标准化体系,才能够让物联网技术在更多的领域中将自身的作用充分展现出来。 4.2承载网的实现问题 就目前的情况来看,虽然目前我国很多领域都逐步建立起了专用的信息网络,但从本质上来说,大多数信息网络依旧属于单一的IP网。显然,这样的网络根本无法满足物联网对承载网“资源可知、安全可信、可控、可管”以及支持多种技术模式的要求。因此,应该充分对新型分组交换技术的下一代网络(NGN)进行实际的部署与应用。只有这样,承载网无法满足物联网要求的问题才能够在根本上得到解决。 4.3军事安全问题 众所周知,物联网技术拥有极强的信息获取能力,能够实现对任何信息的扫描、识别及阅读。显然,目前很多领域在信息安全工作的开展上并不够完善,其信息很容易被泄露,而一旦泄露出去被不法分子所利用,那么通信的安全必然将受到严重的威胁。而诸如政府、部队等政治性领域而言,其军事通信安全如果受到了威胁,则很有可能对社会、国家的安全带来严重影响[3]。因此,必须不断的提高物联网系统的安全性,旨在让通信安全得到有力的保证。 5、结语 总之,物联网技术因其自身的特点,俨然将对现代通信装备的管理有着深远影响,不仅能够提高通信装备管理工作的效率,同时也能够真正的实现对通信装备的全方位、多领域以及智能化管理。但是,在应用物联网技术的过程中,我们也需要通过不断的研究来促进其技术的提升,以此来让通信安全得到充分保证。 作者:白玉 单位:武警宁夏总队司令部信息化处 物联网技术论文:智能建筑能源管理物联网技术论文 1建筑的能源管理 目前,随着我国各城市不断推进“智慧城市”建设,对于建筑能源的管理已经从原来的单个建筑的管理发展到面向整个城市建筑的能源综合性管理。目前,不管是城市的有关管理部门还是能量使用单位,都需要建立有效的建筑能源管理体系,在对建筑能源消耗监测的基础上进行能源的审计,最终实现建筑的节能。 2物联网技术 物联网,简单的理解就是物与物之间相连的网络。物联网是信息技术和工业化时展的产物。物联网技术主要由传感技术、控制技术和信息通信技术融合而成,能够借助互联网将生活中的一切物品的识别、定位、远程控制和管理等通过专用的传感器设备进行互联互通。物联网技术是对互联网的一种拓展和延伸,是一种在21世纪全面互联互通的智能化网络。在如今,由于不断有各种不同领域的物联网解决方案的形成,促进了物联网技术的发展。在智能建筑的能源管理中,应用物联网技术之后,进一步提升了建筑的能源管理能力,节约了更多的能源资源。 3智能建筑能源管理系统与物联网的融合 智能建筑作为信息技术在建筑领域广泛应用而产生的一种新型产物,主要是以建筑物为平台,依靠相关的建筑设备和对象,借助智能化的技术,为人们提供一种全方位的舒适的建筑环境,体现了建筑的安全性、高效性、节能性和环保性。时代的发展,对于建筑智能化集成管理就必须对建筑的能源进行管理,将各种系统进行综合、协调和控制,实现对建筑的统一管理,提升建筑内整体的能耗水平的下降。在智能建筑中,能源管理系统的结构主要为三层结构,分别为现场层、网络层和管理层。在现场层中,主要包含的是现场采用的各种设备,如传感器、智能仪表等。在现场层中,通信一般采用的是现场总线标准。网络层则是现场层与管理层之间进行有效通信的桥梁,实现设备的采集指令的发送和采集信息的传送功能。管理层则主要是实现对现场设备统一的监视、控制和管理,并将现场采集到的各种信息数据进行保存,此外,还具备报警功能。智能建筑能源管理系统的三层结构,对于实现智能建筑能源管理系统与物联网的融合奠定基础。现场层能够采用物联网技术所需的各种智能化设备。网络层能够实现不同方式的通信,满足物联网的远程监控和管理需求。管理层能够有效采用物联网技术中的云计算技术进行数据的处理。在物联网技术与智能建筑能源管理系统进行良好融合的过程中,一方面需要对当前智能建筑能源管理系统进行分析然后采取措施进行完善,另一方面需要将完善后的智能建筑能源管理系统接入到物联网平台,这样才能有效发挥出物联网技术的优势,实现智能建筑能源管理系统与物联网技术的融合。 4物联网技术在智能建筑能源管理系统中的有效运用实例 物联网技术作为当前最新型的技术,在智能建筑的能源管理系统中,目前已经得到了较为广泛的应用。从前文论述可知,物联网技术能够与能源管理系统的三层结构进行有效的融合,在实践过程中,也验证了上述说法。本文以某小区的能源管理系统为例,分析物联网技术在智能建筑能源管理系统中的有效运用。 4.1能源管理应用方案架构 某科技园区的能源管理应用方案进行分析。其能源管理系统的架构图如图1所示。 4.2能源管理系统功能 在此能源管理系统中,能够按照三层架构模式进行设计,实现了如下几个方面的工作。(1)能够对建筑物内的各分项能耗进行计量,例如对水、电、煤气、温度、湿度、冷热流量等信息的采集。(2)对建筑能耗进行公示。在数据采集之后,一方面将数据传入能源管理系统供有关人员分析并提出合理的节能措施,另一方面,能够将相关信息借助显示屏显示,方便唤起公众对建筑能耗的关注。(3)对建筑的环境以及重点的设备进行监控。引入相关的传感器设备,实现对建筑内的给排水、空调、照明、电梯等系统的运行进行监控,方便远程进行节能诊断。(4)便于进行能耗审计。(5)对节能效果进行评估分析并远程控制有关设备的运行状况。 4.3应用效果 4.3.1园区能耗监控由于能源管理系统充分运用了物联网技术,采用了先进的传感器技术和通信技术,能够在园区中央的大屏幕上以图形方式显示园区各建筑的实时能耗,而且还能对非正常状态的能耗情况进行定位与提示。4.3.2园区能源实时调度管理在有关监测数据传输到中央控制室的能源智能管理系统中,会及时对相关能源消耗数据进行检测与分析,一旦发现有异常能耗数据出现时,能够利用管理系统和有效的远程通信技术进行能源调度的控制。图2所示即为本系统在实际应用中的能源调度管理操作界面图。4.3.3园区能耗统计与查询在能源管理系统中,还应具有的一个重要功能就是对能源消耗情况的查询以及统计。在本套融合了物联网技术的园区能耗管理系统中,能够自定义时段和位置对能耗进行统计、查询和对比。结语在智能化建筑的发展中,引入新型的物联网技术,促进对建筑的能源管理,具有重要的现实意义。在建筑的节能减排中,利用物联网的分层技术对建筑能耗情况进行综合感知和检测,能够得到科学可信的数据,而且借助先进的远程控制技术,能够有效实现对智能建筑能耗的智能控制。 作者:赵子云 单位:深圳第二高级技工学校 物联网技术论文:实验室建设物联网技术论文 一、国内外研究现状 国外金融危机引起的增长低迷还没有消退,但大量围绕电力、通信、交通、环境的智慧型基础设施依然加紧实施。基础性的关键技术研究不断进步,如美国加州大学、麻省理工学院、奥本大学、宾汉顿大学、克利夫兰大学等在极低功耗无线传感网络、自组织传感器网络、传感器网络系统的应用层设计、基于IP的移动网络和自组织网络方面、结合无线传感器网络等方面开展研究,新加坡国立大学在无线传感器网络方面进行研究,物联网标准也在加快研究。另外,RFID技术、GPS/GIS技术的应用持续升温,IPv6、M2M、3GPP等技术的研究渐趋成熟,近距离无线通讯、传感器网络、泛在网络等网络技术也随物联网技术应用而快速成长,这也显示了物联网技术研究的不断进步。国内最早于1999年启动传感网工程,由中科院对物联网技术工程项目进行专门研究。近年来有更多的科研院所参与了物联网的研究,在物联网无线传感器网络节点方面研究突出的有南京邮电大学的UbiCell系列节点、中国科学院计算技术研究所的GAINS系列节点、香港科技大学的无线传感器网络节点;在无线传感器网络的软件及平台方面突出的有:南京邮电大学无线传感器网络研究中心开发的基于移动的无线传感器网络中间件平台、南京邮电大学的无线传感器网络集成开发平台MeshIDEMeshIDE、中国科学院宁波计算所的无线传感器网络分析与管理平台。在物联网理论研究方面提出许多具有创新性的想法的有,南京邮电大学、哈尔滨工业大学、清华大学、上海交通大学、北京邮电大学。归纳总结上述研究不难看出,第一类属于基础性研究,如标准、节点、网络、平台等等,这类研究会对今后物联网应用提供支撑;第二类属于技术应用研究,如RFID、GPS/GIS、IPv6、M2M、3GPP等等,技术比较成熟,但更需要要研究整合应用;第三是理论方面研究,也有待于实践的验证。然而,上述三方面都不属于完整的物联网系统研究,该课题正好是要从一个完整的物联网出发去对物联网系统进行研究。 二、研究目标和内容 课题的研究,是根据智慧实验室建设的环境对感知、控制的具体要求以及使用人的功能要求,研究设计在小规模试验的环境下建立一个可供体验、实训、研究的物联网技术支撑平台及网络架构。1.研究智慧实验室建设传感网网络架构,根据新校区智慧实验室建设,各智慧教室的空间分布情况及功能分布情况进行相关的研究设计,提出完整的传感网网络架构方案。2.物联网技术支撑平台,研究传感及控制系统集成模块、管理系统模块及智能处理模块三个部分集成为一个整体的物联网,构成物联网技术支撑平台方案。该课题研究的优秀内容是由感知及控制系统集成模块、管理系统模块及智能处理模块三个部分集成后形成的物联网。该系统不仅将三个部分叠加到一起,还将三个部分有机的集成,特别是智能处理模块要达到智能化的功能,要随时访问另外两个模块的数据,并根据访问的数据分析处理做出准确的判断,输出控制信号到控制系统交给执行机构执行。因此,要解决的重点问题是构成由三个系统模块组成的有机集成系统——物联网。要突破的难点问题是如何按照智慧实验室建设环境下对感知、控制的具体要求及使用人的功能要求,设计出有机集成的三个系统模块方案,并使其达到功能要求的智能化。 三、研究方法和实施步骤 1.准备阶段,完成课题研究方案的设计、论证与申报;确定课题组成员及其分工,建立课题研究网络,完善课题管理办法;进行课题支撑理论的学习与培训,制订课题实施预案;建立原始档案。2.设计阶段,根据初步方案进行系统的设计,系统设计中修改初步方案中不合理的内容,确定实施方案。3.编程阶段,根据实施方案设计数据标准、底层数据库及三个模块的程序流程图,并建立系统模型;根据设计阶段的实施方案中标准、数据库及程序流程图,并依据模型进行三个模块的系统编程。4.调试阶段,三个模块分别编程,并且相互连接,以及进行相应的模拟仿真调试;在仿真调试没有问题的情况下,分块连接各智慧教室设备进行分别调试,对照前述的功能及关系进行系统集成调试。5.总结阶段,系统分析过程资料,提炼、整合研究成果,撰写课题研究工作报告和结题报告,形成课题成果。6.前期研究及资料准备,从2009年起,我校对物联网系统开始进行研究,并主持2011年的校级重点课题《关于物联网发展方向的跟踪及相关专业设置的研究》,成果之一就是物联网智慧校园体系结构的设计。团队根据对物联网研究的成果、对物联网发展方向的研究及物联网人才需求的调查研究,成功申报了贵州商专物联网应用技术新专业。课题成果构成实训中心物联网技术的应用系统方案,该课题的后续课题可升级为学校实训中心系统,在前面的基础上升级为智慧校园系统。主要用作物联网应用技术专业的实训系统,同时也作为亮点供校内外师生体验物联网的概念,还可作为物联网研究的系统平台。 作者:张树军 单位:贵州商学院 物联网技术论文:堆取料机物联网技术论文 1物联网技术概述 目前,物联网技术还属于一个新兴技术,正在快速发展。业界对物联网还没有一个完全统一的概念,但普遍认可的概念是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统(GPS)、激光扫描器、环境传感器、图像感知器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网可分为3层,即:感知层、网络层和应用层。物联网结构如图1所示。感知层是物联网的皮肤和五官,识别物体、采集信息。感知层包括条码扫描、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、各种传感器、终端、传感器网络等,主要用于识别物体、采集信息与控制。网络层是物联网的神经中枢,就像大脑的信息传递和处理。网络层包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理,类似于人体结构中的神经中枢和大脑。 2堆取侧取堆取料机概述 随着全球工业的迅速发展,各个领域对其生产线的自动化程度及对全厂环保节能的要求越来越高。堆取料机在矿山、冶金、石化、钢厂、电厂、煤矿的应用也越来越被人所认可。顶堆侧取堆取料机是由圆形桥式刮板混匀堆取料机派生出的一种新型散料搬运设备。与圆形桥式刮板混匀堆取料机不同的是前者在料堆顶部取料,后者在料堆端部取料。对于同等直径料场而言,顶堆侧取堆取料机料堆高度要比圆形桥式刮板混匀堆取料机要高,堆料量要大很多,对于物料仓储量大的厂矿更为适用。 2.1控制系统的硬件部分 顶堆侧取堆取料机的电气系统硬件选型遵循着确保电路工作的稳定性、安全性的原则,控制电路在出现事故情况的下,保证操作人员、生产机械、电气设备的绝对安全,并能有效地防止事故的蔓延。顶堆侧取堆取料机控制系统主要包括用于配电类的断路器、接触器、变压器等,用于控制系统的可编程控制器(PLC)及人机界面(触摸屏),用于保护类的热继电器,用于传动类的变频器,用于检测类的物料探测器、编码器、限位开关、接近开关、超声波料位计等,用于监控类的视频采集系统,用于管理类盘煤系统。各部分相互配合来构成一个整体的堆取料机控制系统。顶堆侧取堆取料机控制系统的优秀部分就是可编程控制器(PLC),它是整个系统的大脑,通过现场各类检测元件反馈来的信息作出判断,通过程序的编写来实现其正常的生产工艺。 2.2视频监控系统 由于顶堆侧取堆取料机设备较大,在生产过程中观察角度不好,很容易在手动工作时出现堆料溢料,料堆堆积形状不规范,取料时吃料深度大并出现取料余料等现象,很可能造成工作事故,影响工作效率。因此,在顶堆侧取堆取料机上增设工业电视监控系统具有要意义。顶堆侧取堆取料机设有一套独立的工业电视系统,包括5个变焦距彩色摄像机(带旋转云台)、系统主机、电源、彩色液晶监视器、光端机等(见图2)。 2.3盘煤系统 随着产品智能化的不断提高,激光盘煤系统已经大量用于圆形煤场中,通过安装于堆取料机上的盘煤系统可将料场中煤量进行合理分析,并通过三维合成及数据分析,以图形及报表的形式将数据送至主控制室,可让厂矿合理的分配煤炭的进出时间及进出量,大大节省人力。由于当今煤炭行业价格不稳定,通过盘煤仪可以对电厂所需煤炭需求有精确的掌握,同时对市场煤炭价格的预判来降低电厂的成本。盘煤系统共分为激光盘煤仪,回程角度测量及后台集成控制器。盘煤系统安装示意图如图3所示。 3基于物联网技术的产品硬件组成及数据采集 基于物联网技术对顶堆侧取堆取料机数据采集的方法简单的说就是在设备上安置1台工控机,工控机内嵌入1个用于通讯的DP板,利用DP通讯将工控机与顶堆侧取堆取料机控制系统中的PLC进行连接,将PLC中的数据采集至工控机中。利用3G技术将工控机内的数据传至远程服务器内。通过页面访问进入已设计好的画面内,画面同时调取服务器内数据,从而达到远程在线检测的目的。 3.1产品硬件组成及网络连接 3.1.1产品硬件组成在设备上安置1台工控机,工控机与堆取料机控制系统之间利用DP通讯来连接。工控机上放置1个用于通讯的DP板,利用DP通讯将数据从设备控制器内采集出来。3.1.2网络连接建立基于云计算技术的物联网云服务系统,并利用3G技术实现其与主流操作系统移动终端的通讯。将工控机采集过来的信号传送至服务器内。设备网络连接如图4所示。 3.2网络配置 在PLC内进行DP网络配置,将PLC内DP地址设置为1,波特率为1.5b/s。将工控机所需数据放置于单独数据块内。工控机内设置DP地址为2,波特率为1.5b/s。数据读取循环间隔为3.5s。 3.3顶堆侧取堆取料机数据 由于堆取料机数据较多,根据实际需求调取必要数据。这样不但减少网络传送数据量,降低传送时间,同时保证数据准确。顶堆侧取堆取料机传送数据信号如表1所示。数据显示利用局域网,在线登陆监控界面,通过调用服务器数据进行监视。 4应用情况 目前,该技术已在宁夏某企业成功应用1年。在此期间,服务中心专家智能系统对现场设备的实时监测,多次为设备故障做出了预判,提前告知用户问题,避免突发事件的发生,减少了设备因故障停机时间近60h,降低用户因此而带来的损失近200万元。用户满意度极高,同时由于该技术的应用增强了用户对公司产品的信赖,近期再次签订了订货合同,增加订货产值。由此看来,物联网技术的应用价值可观。 5存在问题 5.1网络安全问题 由于物联网技术是新型的一门技术,物联网技术在顶堆侧取堆取料机上的应用主要依靠物联网的传送来完成的。而基于云计算技术的物联网云服务系统,在信息安全需要较高。现阶段,一方面要分析传统计算平台面临的安全问题,采取全面严密的安全措施;另一方面,云平台应向用户证明自己具备某种程度的数据隐私保护能力。 5.2传送信号问题 顶堆侧取堆取料机物联网应用是3G网络平台搭建的,由于现阶段3G网络覆盖区域的问题,出现过信号丢失、断网等问题出现。现阶段采用了移动3G,电信3G双网并行的方式来缓解信号不稳定的问题。 6结语 利用3G网络平台、传感技术与自动控制技术综合平台、基于物联网应用的云服务平台、智能信息处理平台的相互配合,将顶堆侧取堆取料机现场数据实时反馈至监控中心,通过远程数字化服务平台,减少现场设备故障停机时间,提高用户产值。总之,物联网技术在顶堆侧取堆取料机上的成功应用,大大提高了顶堆侧取堆取料机的智能化程度,降低劳动强度,降低了设备维护成本。通过工业物联网技术的应用,以信息技术改造提升传统产业,提升产品控制技术水平,逐步实现产品控制智能化。 作者:张龙 董丽利 单位:北方重工集团有限公司 北方重工集团有限公司装卸设备分公司 物联网技术论文:城轨交通工程物联网技术论文 1变形监测物联网网络层的数据传输 有线传输和无线传输是变形监测物联网数据及指令传输采用的2种主要方式。有线传输由于受到传输距离的限制,其应用范围有限;无线传输目前主要采用基于GPRS/CDMA的无线数据通信方式,GPRS(GeneralPacketRadioService,通用分组无线业务)和CDMA(CodeDivisionMultipleAccess,码分多址)是在GSM系统上发展起来的新的数据通信技术,其特点与优势就是将移动通信与因特网这两大热门技术联合了起来,带动了物联网领域向全IP网络的方向发展,为远程监测、区域大、布线困难、数据流量小的应用场合提供了很好的应用机会。本系统的数据传输是通过CDMA或GPRSDTU(DataTransferUnit,数据传输单元)的无线终端设备实现的。一般地,常常采用2种工作模式实现数据传输,一是传输两端均为DTU设备的点对点模式;二是一端为DTU、一端为无线数据服务中心的中心对多点模式,此时仅需保证现场具有良好、强烈的信号,保证传输效果即可,故对现场设备并无特殊要求。考虑到城市轨道交通内不同区域信号强度不同,通信信息覆盖范围也有差别等情况,中心对多点的工作模式被确定为本系统的工作模式,而现场的CDMA或GPRSDTU则通过设置于采集计算机的无线数据服务中心实行集中管理。 2变形监测物联网应用层的软件配置 DAMS-IV型智能分布式工程安全监测系统是本系统的应用层,该系统是在WindowsNT网络环境下,基于Windows98/NT工作平台开发的一款工程安全自动化监测系统,具有较广泛的使用功能,例如,演示学习系统、在线安全评估、辅助工具、文档资料、测值的离线性态分析、报表制作、监控模型/分析模型/预报模型管理和帮助系统等日常工程安全管理的所有常规内容。 3静力水准系统工作原理 静力水准仪利用连通液的原理,多支通过连通管连接在一起的储液罐的液面总是在同一水平面,通过测量不同储液罐的液面高度,经过计算可以得出各个静力水准仪的相对差异沉降。 4工程应用 本工程为宁波轨道交通某新建车站基坑近接某既有车站开挖工程,新建车站为明挖地下4层岛式车站,设计埋深为32.22m,覆土厚度3m,与既有线车站主体建筑的水平距离约16~24m。新建车站基坑埋深大,地质条件复杂,施工风险大,为实时掌握新建车站基坑施工对既有线车站线路变形的影响情况,保障既有线路安全运营,对本工程采用变形监测物联网系统进行线路变形沉降静力水准监测。 4.1测点布设 根据新路变形沉降监测需要,分别在既有运营线路车站的左、右线路中线各布设1条监测线,每条监测线布设10个监测点,监测点间隔12m,共布设20个静力水准监测点。每条监测线对应1个基准点,基准点采用独立坐标系统,布设在离最外侧监测点40m左右的轨道结构外侧,远离变形区域。监测点的平面布设位置如图4所示。 4.2数据通信 信号通信设备由通信电缆、供电电缆、标准RS-485现场总线、电源箱等组成,现场RJ-S型智能电容式静力水准仪通过RS-485现场总线与标准型模块化智能数据采集单元DAU2000实现通信,DAU2000数据采集单元通过GPRSDTU通信模块实现与因特网的连接。DTU的基本用法是在DTU中放入1张开通GPRS/CDMA功能的SIM卡,DTU上电后先注册到GPRS/CDMA网络,然后通过GPRS/CDMA网络和数据处理中心建立连接,将数据采集单元获取的数据传输到控制中心的PC机上。 4.3数据采集及分析 本工程的监测工作从2011年3月24日至2011年6月24日结束,历时3个月时间。整个监测周期从浅坑开挖开始至下部基础结构施工结束,共进行33次监测。在基坑开挖过程中,每3天自动采集监测数据1次。沉降监测点的累计沉降量-时间变化曲线如图5、6所示。由图5、6可知,上、下行线累计沉降量随时间的变化趋势基本上一致,上行线监测第1天(2011年3月24日)到第55天,沉降速率相对较大,从第55天开始,沉降基本趋于稳定,一直到第91天监测结束,下行线也呈现类似的变化规律。上下行线累计沉降最大值均小于4mm,小于设计给定的预警值10mm。从总体上看,新建车站基坑开挖施工对既有线车站线路变形沉降的影响较小,其原因是新建车站基坑开挖过程中严格按照设计要求施工,且采用必要的围护结构和支护施工,有效控制了周围土体和地下水的移动,使土体应力的释放得到了有效控制,因而开挖过程中对既有线车站线路变形沉降的影响较小,隧道变形不大,在可控范围内,都未超出预警值,变形趋势较为正常、合理。 作者:韩三琪 物联网技术论文:环境监测物联网技术论文 1物联网的概念 物联网(TheInternetofthings,IOT)是指在互联网的基础上扩展和延伸到物体与物体之间信息交流的一种新型信息技术,物联网的定义是实现物体与物体、人与物体、人与人之间的信息交流。物联网在国内的应用一般是使用定位系统、红外线感应仪、全球定位系统(GPRS)、激光扫描仪和气体感应器等设备间的信息,进行交换和记录,实现检测、定位、监测和扫描的一种信息技术,实现各种设备之间信息的交流,让使用者能够在物联网中得到需要的信息,让监测和管理的信息具有时效性和保证其准确性,达到人工智能化的监控,提高工作效率和生产力,弥补传统工作中的不足。物联网在现代被广泛运用于各个领域中,例如医疗健康、道路交通、店铺监控等各种方面,也体现了物联网的智能化与实用性。 2物联网技术在环境监测中存在的问题 2.1物联网技术在环境监测管理系统中使用不完善 由于我国环境监测建立是在20世纪70年代,早期的环境监测技术是通过人工采集样品进行检测,其检验方式结果缺乏时效性,且准确度不高,需要耗费大量的工作量和成本,不利于环境监测结果的质量和准确度。现代使用物联网技术监测环境,虽然减少提高环境监测的工作量,但是由于现代环境监测管理系统中对于物联网技术使用不完善,让物联网技术监测环境的作用受到影响。在环境监测管理系统中,物联网数据管理没有制定相关的标准,让物联网信息不规范,缺失了其准确性,且由于物联网技术在环境监测管理系统的数据共享方向单一,让政府部门、相关企业的信息得不到统一和整合,让物联网技术在环境监测管理系统中的应用受到限制[2]。 2.2环境监测内容不周全 根据目前物联网技术应用与环境监测中的状况分析,由于地域和环境等因素影响,环境监测中的水质量、空气质量和污染源等方面的监控技术还处于不成熟的阶段,物联网技术应用与环境监测中的内容不够详细,所以,只能监测到物联网技术设定范围内的环境改变。而且,在范围内的环境监测,只能对于污染后续工作进行监测,不能对与环境变化的整个过程进行有效的监督,而不能提出很好的解决方案,让物联网技术在环境监测中的监督管理职能受阻。2.3环境监测范围没有明确物联网技术应用于环境监测中的信息分析显示:物联网技术在监测记录数据的结果会受气温、空气水含量和其他各种方面的影响而产生变化,使得其监测数据的准确性受到严重影响。由于我国的物联网技术尚未成熟,环境监测的范围和事项是不完整的,使得环境监测范围没有得到明确的确认,例如物联网技术目前无法对生活噪音、辐射污染和粉尘污染进行智能监测。 3物联网技术在环境监测中的发展方向 为了确保环境监测信息的时效性和准确性,要深化物联网技术在环境监测中的应用,加大对物联网技术的开发水平,扩大物联网技术在环境监测中的应用范围,加强其环境保护的作用。所以,未来物联网技术在环境监测中的发展方向是以下几点[3]: 3.1加强环境监测中的噪音监控能力 可以根据国家相关法律法规和噪音标准,制定合理、科学的噪音监控,提高物联网技术在环境检测中的噪音监控力度,扩大物联网技术的应用范围。引起噪音污染的原因有许多方面,可以根据实际情况制定相应的监测政策,提高物联网对环境检测数据的准确性,保障物联网的检测结果。比如:根据住户反映日常噪音的来源与发生的时间段,制定符合实际要求的监测方案,将噪音污染程度较高的地区统一,使用新的监控方式,对噪音污染进行物联网技术的监控,加强环境监测中的噪音监控能力。 3.2建立健全的物联网水质监测系统 可以根据物联网对水质监测的相关信息和监测地区的水质状况相结合,建立健全的物联网水质监测系统,对于检测地区的江河或其他水源的水质进行严格的监测。监测内容从常规的项目扩大到有毒物质、重金属等危害饮用者生命安全的因素,尤其是在重工业或污染严重的地区。例如,在居民饮用水源进行严格的物联网监测,并设置科学的水质标准,并提出相应的预防措施,一旦物联网监测到居民饮用水源水质出现变化,就采取有效的应对措施,防止居民饮用有毒水源。建立健全的物联网水质监测系统,能够保证环境监测中的水质监控能力,保障居民的用水安全。 3.3完善物联网监测数据共享平台 完善物联网检测信息共享,能够确保物联网监测数据的准确性,将环境监测的结果分享给更多的群众,提高群众的环保意识,让社会对于环境监测和环境保护引起更多的理解与支持,从而促进物联网技术在环境监测中的发展。而要做到这一点,首先要建立完善的物联网监测数据共享平台,让政府部门与相关企业的信息能够相统一,提高监测数据的准确性,然后需要改进物联网技术在环境监测中的应用水平,提高信息处理系统的自动化和智能化,并建立警报系统,对于超出标准的参数进行预警,从而提高环境监测的准确性和智能化。 4结束语 物联网能够实现物体间、人之间、人与物体之间的信息交流,是一种现代化的信息技术,能够对监测信息进行处理和分析,被广泛应用于各种行业中。物联网作为一种新兴信息技术,能够弥补传统环境监测的不足,为环境监测提供新的方式。文章对物联网的概念进行简单阐述,提出了物联网技术在环境监测中存在的一些现象和问题,最后对于物联网技术在环境监测中的发展方向进行讲解。 作者:张泽伟 单位:东莞市红树林环保科技有限公司 物联网技术论文:物联网技术分析论文 1更好的可用性 在以往网络项目的铺设过程中,对于人类难以到达的区域以及较为恶劣的环境,往往会由于实际需要的传感器数目过多以及环境等因素的限制而使得维护以及铺设工作存在很大的困难。而通过我国电信的无线传感器网络技术,则能够有效的为各行业减少这部分复杂工序的建设、维护费用。 2我国电信物联网应用案例 近年来,我国的城市化进程得到了较大程度的发展,而电梯的应用数量也随着电梯普及率的上升而不断增加。在此过程中,电梯的管理以及安全等等也受到了社会各界的广泛关注,而电信物联网的应用,则能够对电梯进行更好的管理。对此,我国电信专门研发一种新的电梯管理系统,其通过对3G无线网络、音视频技术、传感网技术等应用来对现今城市中电梯设备进行相应的决策分析、应急调度以及视频监控等等。而在其基础功能中,则主要包括了信息共享、设备应急管理、数据评估以及动态监管等形式,从而能够更好的帮助电梯管理者对电梯进行更为安全的信息化管理,其主要功能有以下几种。 2.1应急调度系统 在此系统中,其通过3G、音频视频以及物联网等技术来使管控中心更好的对电梯在实际运行过程中的各类数据进行采集、监控,并在问题发生时对其进行应急处理。同时,通过系统对电梯各方面信息作出实时分析评估,并在对数据评估后设计一系列应对以及策略方案,则能够使电梯能够具有有效、长期的远程信息管理。而当有紧急事故发生时,应急处置中心则能够根据系统中的电子地图对出现问题的电梯进行第一时间的定位以及跟踪,从而能够在对所具有的应急资源进行调控,进而在最短时间解决电梯问题。 2.2实时监控系统 在对电梯管理的过程中,对其进行监控也是其中的一项重要工作。而在此系统中,则能够通过传感器的应用对电梯的各类信息进行采集,从而实现对电梯的实时监控,有效进行电梯管理、积极应对电梯故障,并为设备的安全性能评估提供数据依据。而在所采集的数据中,则主要有电梯的基本信息采集,如电梯的出厂信息、检验信息以及重要技术参数等等;其次是电梯的实时信息采集,如电梯在运行过程中所具有的运行状态、楼层、方向等等;最后,则是电梯的故障信息采集,其中则主要包括当电梯发生故障时的图像、声音等信息的采集。而当故障处理结束后,也会由平台生成报警记录,对故障原因、故障排除时间、故障排除后的电梯状态形成故障处理记录。 3结语 总的来说,在我国目前的社会中,物联网技术更多的打破了我国传统的思维,并创造出了更多、更新的商业模式以及市场机遇。这就需要我们能够抓住这种技术的优势,从而使其能够更好的为我们服务。 作者:徐剑平 单位:中国电信股份有限公司 物联网技术论文:物联网技术中物流管理论文 1连锁经营企业的物流系统现状 1)国外连锁经营企业的物流系统现状。欧美、日本等发达国家连锁经营企业起步较早,企业的物流活动经过不断的调整和修正已经构建了较为完善的物流管理体系,从分货、拣选等基本流程一直到产品配送到消费者手中的物流全过程都实现了数据的网络传输、控制和分析。美国的零售业非常发达,从美国连锁经营企业的发展的经验看来,在全社会协调运作的基础上建立完备的商品物流配送体系是必不可少的重要环节。以全球闻名的美国连锁零售业巨头沃尔玛公司为例,它的物流配送中心功能齐全,设备和技术世界领先,在物流数据信息管理上沃尔玛公司投入巨资发射的商用卫星使公司的物流数据实现了全球性联网,并且利用先进的网络信息技术使沃尔玛自建物流配送中心能够满足公司覆盖全球的配送业务,保证物流系统的高效运行;在物品的高效率运输中,沃尔玛应用了“交叉作业”和“数据交换”(EDI)等先进的物流技术对各分店的商品需求量和种类等进行分析和调整,使沃尔玛有了实现物流管理“零库存”的可能性[3]。从这些著名连锁经营企业的经验中可以看出先进的物流信息管理平台对企业控制成本有着重大的意义,而物流管理平台的规范化、先进技术应用程度等因素又会影响到平台本身的运作效率。 2)我国连锁经营企业的物流系统现状。目前我国的连锁经营企业能够及时采集经营信息,减少不必要的商品流通环节,利用现有的网络信息技术在一定范围内实现资源共享,降低了经营,提供了工作效率,达到了较高的资金利用率。但由于行业整体起步较晚,连锁经营企业的物流管理还处于初级阶段,这在一定程度上制约了企业的健康快速发展。典型问题如下。①连锁经营企业的电子商务平台及网络经营模式没有完全建立,绝大多数企业仅仅限于本系统内部的数据共享,各企业之间没有形成通用的网络共享平台。这使得企业在物流配送中的建设中各自为政,缺乏整体性思维,极易造成资源浪费。②连锁经营企业物流系统内部管理模式未进行优化,不能有效地进行计划、生产、配货、销售,绝大多数企业产品是通过预估的方式组织其生产和销售环节,容易形成断货、积压的问题,降低了企业的经济效益。③从技术角度来看,我国连锁经营企业应用的先进技术也较为单一,没有很好地将现有的物流技术与网络信息技术结合起来。目前,在企业产品的流通过程中,产品大多还是以条码的方式进行标注,采用的是光学自动识别技术,与以前的手工录入相比,条码方式虽有改进但还没有实现真正的信息高效录入。 2物流数据平台的搭建及功能分析 1)RFID技术概述。RFID是指通过无线射频技术实现任何环境条件下的信息自动识别,由于RFID技术无需人工操作,无需实体接触,因此,特别适合一些恶劣环境条件下物流作业。在物流中RFID利用一个唯一电子标签来标志唯一的实体,该实体在物流业务流程中生成的相关信息将被记录在数据容器中,通过网络查询该实体电子标签的编码可以获取实体的相关物流信息[4]。RFID技术本身的特征决定了它在物流采购、存储、运输、配送等各个环节都比人工信息录入和条码识别技术更具优势,如RFID可以读取不可见的货物标签,可以不在精确对位下实现快速读取,可以同时实现对多个货物标签的信息读取、写入和修改,同时在数据防伪和数据安全中还有很多优良表现[5]。 2)物流数据平台的搭建。物流数据平台的最终用户是企业,因此在设计和搭建平台之前需要结合连锁经营企业的领导、管理人员、基层员工的意见,根据企业管理的实际需求,确定物流数据平台要达到的目标和基本内容。在数据平台之后的运行中企业还能根据实际情况和环境的变化,调整系统所要实现的目标,增减平台涵盖的内容。这项工作需要企业各部门相互协作,共同完成,并最终形成方案。一般的连锁经营企业基于RFID技术的物流数据管理平台结。整个平台分成3层结构,第一层为连锁经营企业相关物流信息的采集端,主要负责对企业所有的物流信息和数据进行基础采集,如商品的出入库信息、商品的仓储信息等;第二层为企业网络中心的数据服务器,前端数据采集结果汇总到服务器上,企业各门店和各相关部门均可进行信息查询,各连锁经营门店可以从数据库中查询到每种商品的实时库存,从而调整和确定本店订货的种类和数量;第三层为连锁经营企业各门店的物流信息管理平台,主要负责向企业的数据库提供商品的销售信息、订货信息以及其他相关的物流信息。 3)数据平台的功能及流程。①完成电子标签与商品的绑定工作。连锁经营企业在对商品进行入库操作前,必须为每件商品张贴电子标签(电子标签主要采用13.56MHz的纸质标签,价格便宜,成本低),同时将电子标签与商品的对应信息存入数据库,之后便可对商品实体进行入库操作。电子标签的应用能够使企业总店和各连锁门店准确地掌握各类商品库存量,提高采购、订货和配送效率。②各连锁门店的订货。各门店可以实时查询总店数据库信息,根据门店的实际销售情况提出订货请求,生成订货单上传至总店物流数据平台。③总店配发货。总店接受并审核各门店的订货单,将相关配货和发货信息通知总店仓库,同时将生成的配货单发送至各连锁门店,等待确认。④各连锁门店收到配货单,等待商品入库上架。门店订货成功后会获得总店发出的配货单,这时门店就可以等待所订货物按时送达门店,并进行入库和上架操作。收到总店配送的货物后应该及时对总店的配货单进行确认。⑤各连锁门店还应定期将门店的销售情况上传至总店数据库,总店数据库可以根据各门店的销售情况处理调货、退货等情况,还能够根据某种商品的销售量制定相应的促销计划等。 4)应用RFID技术的优势分析。①优化生产环节。各连锁门店每日将销售情况汇总后上传给总公司,总公司可以随时掌握商品的销售情况。对于销售良好的商品可以追加生产,防止断货而产生的损失,降低边际成本,增加边际收益,使企业找到具有自身特色的、销量稳定产品。对于销量不佳的商品就要调整生产策略,防止积压占用资金。在连锁经营企业中合理规划资金的使用。②及时调配货物。连锁经营企业遍布范围广,同一种商品在不同的地方销售情况不同,有的店可能滞销,有的店可能畅销,这时总公司可以根据每日的销售数据将滞销店的商品调配到畅销店,这样做虽然增加了物流成本,但可以减少库存。当然如果物流成本大于滞销店减价销售的损失,则可以在滞销店进行减价销售。③降低销售成本。连锁经营企业总店及各门店的库房管理、物流、盘点、销售等工作环节采用了RFID技术后,可以快速采集商品信息,在各个环节提高数据采集速度,节约了人力成本,原来由多个人完成的工作,现在少数几个人就可以做好了,例如在销售时只要将商品用读卡器扫描一下,商品信息就显示出来了,营业员只需按照系统显示的金额收款,完成之后保存数据就可以了。④货物防损。连锁经营企业可以在门口安装读写器,当未销售的商品离开店面时,系统会进行报警,这样可以防止商品丢失,其形式类似超市商品的磁扣或图书馆书籍管理模式。⑤防伪。品牌商品被仿制会严重损害企业的品牌利益,为保护自己的利益,企业想了很多办法,但都难以从根本上解决问题。现在企业商品主要采用条码技术进行识别,条码可以随意打印复制,但在品牌商品中采用电子标签来代替商品条码,每件商品就有了唯一的商品识别编码,类似于商品的身份证,这样就防止了商品被仿冒。⑥防止商品过期销售。电子标签中可存储一定的信息,当然可以存储商品的生产日期和保质期,企业管理部门通过商品的日均销量、库存量、保质期等信息可以分析出商品能否在保质期内销售完成,如果不能,系统可以进行预警,及时提醒企业做出相应的处理。 3RFID技术应用的可行性及必要性 采用连锁经营模式的企业通过长期为客户提供某种品牌商品来获利,其消费群体比较固定,产品的附加值较高。连锁经营企业在发展初期一般注重销售等环节,累积忠实客户,但当企业的盈利达到峰值的时候,企业内部的管理的就显得尤为重要。每个管理者都期望随时掌握自己企业的商品生产了多少,卖出了多少,那个卖的好,有没有商品积压,利润有多少等,利用这些数据和信息来决定企业的生产、销售计划,制定未来的发展战略,而利用RFID技术的数据管理系统完全可以解决上述问题。而从成本上来考虑,利用RFID技术后连锁经营企业总店需要增加服务器、RFID技术中间件和相应软件,以此来搭建一个完整的基于RFID技术的物流数据管理平台。但对各连锁分店来说只需增加一个读卡器和一套软件即可,读卡器价格不超过1000元,软件由总公司提供,具有较大可行性。 4结束语 RFID技术在连锁经营企业管理中越来越重要,本文通过分析目前RFID技术在连锁经营企业物流数据采集中的应用,提出了连锁经营企业应用RFID技术采集物流数据的方案,并对应用方案的功能模块进行了设计。随着网络信息技术和物流技术的不断发展,RFID技术在企业中的应用范围将不断扩大,应用水平也将不断提高,本文提出的方案是一个一般性的操作流程,企业可以根据自身条件和实际进行调整和修改,企业对物流各个品牌经营企业应用新技术的方式方法也不尽相同,但都是根据自己的实际情况作出合理选择,将来,在企业不断发展、企业经营管理水平不断提高的基础上,无线射频技术在企业的应用范围将不断扩大,应用水平也将不断提高,我们只是给出了一个一般的操作流程和建议,旨在提高连锁经营企业物流数据管理的效率。 作者:张薇 田耕 李智平 黄文波 单位:西安职业技术学院经济管理系 物联网技术论文:基于物联网技术的消防安全论文 1系统概述 1.1系统架构现有“消防安全户籍化管理系统”由云端系统和应用服务构成,是一个典型的基于WEB方式的应用软件系统。“基于物联网技术的消防安全户籍化管理系统”增加了物联网终端系统,形成由智能感知物联网终端系统、云端系统和应用服务的系统架构。 1.2工作原理在社会单位消防设施(或人员)建立“一物(人)一码”RFID标签,在云端系统数据库中“一数一源”(即一个消防设备对应一个数据源)的关联。物联网终端系统通过传感器组、烟感温感实时采集消防设施的运行状态和报警信息、巡检人员通过手持移动终端读取消防设施的RFID数据完成每日巡查、视频摄像头实时采集消防值班室人员的在岗视频,上述信息或数据接入物联网终端系统,物联网终端系统的3G/4G无线传输模块将数据发送到“消防安全户籍化管理系统”数据库中,为系统提供了消防设施运行状态情况、每日防火巡检记录、消防控制室值班记录等信息;消防监管部门的通过客户端电脑或移动APP可实时查询监督各社会单位的消防安全的动态现状,监督社会单位落实消防安全责任,加强自身消防安全管理。 1.3系统工作平台由图2所示,“基于物联网技术的消防安全户籍化管理系统”工作平台由数据采集层、监控层、通讯层和应用层构成。数据采集层:由烟感、温感、压力传感器组、摄像头、RFID等传感知设备组成。监控层:由采集感知设备信号进行逻辑运算和判断嵌入式设备组成。通讯层:按符合国家消防通讯标准的数据通讯协议组成应用层:由基于WEB的“物联网消防安全户籍化管理系统”应用系统组成。 2系统提供的服务 2.1消防设施故障隐患提醒服务消防物联网监控系统实时监测社会单位消防设施的运行情况,当消防设施出现运行异常或发生故障时,实时将异常和故障发送到“户籍化管理系统”中,“户籍化管理系统”将即时向消防责任人或消防监管人员发送消防设施故障提醒短信。 2.2每日防火巡查在线监管服务消防巡检人员利用智能终端按规定的路线进行每日防火巡检,怎能终端实时将防火巡检信息发送到“户籍化管理系统”中。若“户籍化管理系统”每天未接收到智能终端上传的数据,将向消防责任人或消防监管人员发送巡查报警短信。 2.3消防值班人员实时查岗服务由网络摄像机、红外人体探测器实时采集消防值班人员在岗信息,当红外人体探测器探测到消防值班无人值守时,网络摄像机将实时抓拍图片和无人值守信息发送到“户籍化管理系统”中,“户籍化管理系统”主动拨打消防值班室电话,同时向消防责任人或消防监管人员发送无人值守报警短信。 2.4“三色预警”动态监管服务物联网监控系统、智能终端、视频摄像头等感知设备将社会消防设施运行状态情况、每日防火巡检记录、消防控制室值班记录等消防日常监管信息发送到“户籍化管理系统”中,系统将对按社会单位对数据进行分析和判断,最终对社会单位的消防安全工作做出“好(绿色)、一般(黄色)、差(红色)”的三色预警服务。 3结束语 通过实施基于物联网技术的消防安全“户籍化”管理,努力提升单位“安全自查、隐患自除、责任自负”消防安全自我管理水平,实现消防安全重点单位管理档案健全规范,消防安全管理人员、消防设施维护保养、消防安全自我评估三项报告备案制度全面落实;使社会单位检查消除火灾隐患、组织扑救初起火灾、组织人员疏散逃生和消防宣传教育培训的能力不断增强,消防安全自我管理水平普遍提高,抗御火灾能力明显提升,有效预防火灾事故的发生。 作者:庞钧廖曙江韩晓宁徐培龙单位:重庆公安消防总队重庆和航科技股份有限公司 物联网技术论文:物联网技术下的医院管理论文 1物联网在病患信息管理的应用 目前,根据目前医院的服务和其工作性质与一般行业的不同性,医院方面亟需能够明确患者的位置、用药和医用垃圾的追溯方法。首先确定患者位置可以有效保障患者出现突发状况时能够获得及时的抢救。用药追溯可以使得药物的使用和存储更系统化,科学化,也可以谨防药物缺失与召回。而追溯医用垃圾是为了能够判定医院或垃圾运输公司的责任,有效避免违规垃圾倾倒,从而发生医疗垃圾污染环境的大问题。 物联网的出现和应用将为医院的患者信息管理做出极大的贡献。在手腕上佩戴了RFID即射频识别标签腕带的患者,以及使用了RFID标签药盒和医疗用垃圾袋,全部都可以通过无线网的全球无线定位的功能明确追踪到具体的位置信息。除了管理之外,值得一提的就是无线技术应用可以方便医院覆盖无线网络,提供给患者和其家属更好的网络服务。药物作为一种极其特别的商品,患者如果遇到了医院错误用药,使用了假药、伪劣药品或是过期的药物,不仅医疗效果大打折扣,更有可能危及生命安全。据可靠的相关统计,就在中国,一年至少会发生20万人因为医院错误用药,用药失误而发生死亡,用药出错的人数占了用药总人数的两成左右。因为这种重要的问题,诸多国家都开始使用高科技方式来针对药物进行追溯控制和监测,从而起到严厉打击假药,劣质药。物联网技术的出现无疑可以对整个医疗过程之中每一个药物进行唯一性检验,使用RFID的射频识别技术,有效的针对无法实时监控的药物原料采集,对中间半成品及其属性作出全程覆盖监控管理,避免了过去药物的条形码容易受潮、极易被损坏,条形码数据修改的许多问题。由此方法可以保证药物信息准确,便于共享追溯。而在医疗用品追踪方面,对所有的手术器械包中贴有RFID标签,用于收集与储存涵盖了手术器械的种类,具体到每个器械的编号、总数量、包装人员的工号、消毒日期等具体的手术器械使用信息。而管理系统将由这些信息来针对器械包的回收环节、清洗环节、包装环节、消毒环节、发放环节都进行记录,并且实行监控手术包使用信息,可以有效和尽力减少手术器械安全隐患,明确到了每一个环节人员责任,实现了责任到人的目的,方便出现了感染事故责任追溯环节。 经历非典之后,我国的医用垃圾处理问题受到广泛的关注,根据最新的《医疗废物管理条例》,已经将医用垃圾处理管理采纳进了法制方式。医用垃圾的管理不单单是医院的管理问题,也直接关系到了公共卫生问题。由于如今信息化的管理已成为大趋势,医院以及医疗垃圾处理公司信息处理的能力逐渐提升,现在医用垃圾的RFID标签管理和实时监测等管理技术,逐渐实现了由过去传统的人工处理转而走向了现代化智能管理模式。物联网技术的有效合理使用已经实现了对于医用垃圾的运输控制,并且能够及时定位的医用垃圾去向额RFID监控系统也开始投入使用,这种物联网结合医院信息管理系统能够为有关部门高效监控医用垃圾做了更好的信息技术支持。 2对于物联网未来在医疗领域的应用 因为物联网未来将会在医疗领域大范围的应用、其中的流程十分复杂,为了面向医疗领域的物联网能够真正实现所有民众的医疗信息管理问题,急迫地需要解决异构信息的互相联接、互相联通以及互相双向操作的希望,在未来的医院管理体系结构一定需要结合现在使用的医院管理信息系统,而且一定要采用一种统一的标准来实现所以数据得交换、存储,共享。这种新的架构框架一定需要有包括兼容性、开放性及可扩展性等特性。但是,因为需要广泛普及物联网技术在医院管理之中的应用,就出现了如下几个问题还需论证和解决:比如如何解决面向医疗领域的物联网应用场合的问题,如何选择底层网络中的设备更节约管理成本问题,还有物联网技术与现在使用的医院信息化基础设施相互融合的问题。 3结束语 通过以上对于物联网技术在医院管理应用的分析以及讨论,我们可以更好的了解到,在对于医院资产管理,病患信息管理以及在将来逐步形成的智能化医疗管理之中,物联网的技术已经成为一种大势所趋。该技术的应用也能使医院在其管理工作中有了更高效,更科学的出色表现。 作者:张玉轩单位:兰州市中医医院 物联网技术论文:物联网技术的畜牧业论文 1畜牧养殖的趋势 1.1畜牧养殖品种的转变优良的畜牧养殖品种是现代化畜牧养殖的关键,目前,我国的优良品种率占整个畜禽存栏的比率不断增加,各个地区均不断引进高质优产的外国品种,在此基础上,建立了现代化的品种繁育和推广体系[3]。各地区结合当地实际情况,通过育种研究,繁育出适合当地特色、适合市场需求的特色品种,养殖品种逐步从土杂品种向优良品种转变。以猪为例,杜洛克和长白杂交模式以其体型优良、肉质鲜美、出肉率高、经济价值高得到养殖户和消费者的认可,为农民增收做出了重要的贡献。 1.2畜牧养殖方式的转变目前,我国畜牧养殖处在传统养殖方式向现代化养殖方式过渡的阶段。传统养殖方式是以农户为单位、规模小、品种多、人畜混居、混放混养的粗放型养殖方式[4]。从全国的角度看,我国的畜牧养殖方式仍然以传统养殖方式为主,就个别品种和个别地区看,养殖方式已经基本实现了现代化。畜牧养殖方式的变革主要体现在以下三个方面。在育种方面,人们已经不局限于传统的本交方式,人工授精技术逐步推广,对加快猪优良品种的推广、提高受胎率、延长种公猪的使用年限、防止疫病传播起到了积极的作用。在饲养方面,传统的粗放式养殖正逐步被科学合理的精细化饲养取代,精细化饲养根据畜禽不同的生理和生长阶段,采用不同的日粮配方,降低了畜禽饲养成本,提高了畜禽养殖经济效益。在管理方面,用现代化科学技术来管理和经营畜牧养殖各个过程,将信息技术应用于养殖的各个环节,通过使用电脑、手机等科技产品,人们能随时随地获取相关信息并进行日常管理,促进了畜牧养殖管理方式的飞跃式发展。 2物联网给畜牧养殖带来的变革 物联网的发展,给畜牧业全过程都带来了巨大的变革。在物联网技术快速发展的今天,畜牧生产在繁育、环境、饲养、疫病、质量追溯等各个方面,都发生了革命性的影响,以物联牧场为代表的畜牧业,正朝着更智能、更高效的方向发展。物联牧场的示意图如图2所示。 2.1光温水气自动控制,生长环境精确模拟畜禽的生长环境对畜禽产品产量和质量的影响尤为重要,现阶段,我国大部分养殖场都无法做到对畜禽养殖环境进行精确控制,因而无法进一步提高畜禽产品的产量和质量,物联网技术为畜禽生长环境的自动控制、精确模拟提供了必要的条件。通过光照、温湿度、气体传感器等采集牧场环境信息,将采集到的信息通过无线传输技术(WSN)和移动通讯技术,如蓝牙、Wi-Fi、ZigBee、3G技术等传输到服务器[5],应用程序将收集到的数据与数据库中的标准数据进行对比,集合专家系统、畜禽生长模型等科学准确的计算畜禽养殖环境数据,然后将指令发往终端设备,通过自动控制技术(温度控制器、光照强度控制器、CO2发生器等)对畜禽生长环境进行精确控制,从而提供一个良好的畜禽生长环境,促进畜产品产量和质量的提高[6]。 2.2生长状态实时反馈,畜禽生长精细饲养畜禽在生长过程中,其个体的生长状态(如身高、体重、年龄、体温等)会发生巨大的变化,针对不同的个体生长状态,采用适合不同个体生长的饲料配方,进行畜禽生长精细饲养,才能更有效的促进畜禽生长,进而提高畜禽产品产量和质量。在物联牧场中,通过畜禽体征指标传感器,如压力传感器、红外传感器等,实时搜集畜禽个体生理状态数据,并将数据及时传输到服务器,集合畜禽精细饲喂模型,对畜禽饲料配方进行科学配比,从而保证畜禽生长所需能量,节约生产成本,提高畜禽产品产量和质量,同时,监测畜禽个体数据异常情况,将数据及时反馈给生产者,做到实时监测、实时反馈、实时处理。 2.3动物疫病实时监测,疫情预警严格控制动物疫病是影响畜禽产量的重要因素,尤其是传染病,对畜禽养殖是一个极大的威胁。动物疫病在发生前都有征兆,物联网技术的发展为动物疫病的监测与预警提供了技术支撑。通过对畜禽个体情况的实时监测,及时了解个体生长状态,传感器将畜禽个体的生理数据(如体重、体温等)通过传输网络传到数据库,应用程序通过监测数据库中的实时数据,了解畜禽生长的实时信息,并将畜禽生长信息与最新的畜禽疫病数据相对比,及时监测畜禽生长状况,对疫情进行严格控制。 2.4母畜数据实时传输,畜禽繁育动态监测畜禽繁育是畜牧业养殖的重要方面,在养殖产业环节中,占据着一个相当重要的地位。随着物联网技术的发展,尤其是以RFID、二维码、传感器等采集技术的进步,母畜在发情期的各种生理数据都会发生变化,通过发情期母畜生理变化情况,科学地对畜禽进行配种和生育。以奶牛为例,发情期的奶牛,其活动量、步行数等都远远大于其他奶牛,通过对奶牛行为进行监测,可以实时了解奶牛的发情状况,科学预测奶牛发情时间,及时进行人工授精,保证奶牛产奶质量。在奶牛怀孕期,通过对奶牛身体状态进行监测,及时了解奶牛生长状况,保证奶牛顺利产仔。 2.5质量管理精确控制,产品溯源可持续化随着经济生活的发展,尤其是近几年食品安全事件频发的影响,农产品溯源技术越来越受到重视,物联网技术的进步,极大提高了农产品溯源技术的水平。在物联牧场中,以二维码和RFID技术为主的个体标识技术已经得到了广泛的应用,畜牧业物联网溯源平台已经基本完善。每一种物联牧场出产的产品,都可以通过标识在物联牧场的溯源平台中查到其产地、销地,并通过溯源系统对其质量进行严格把关[7]。 3物联牧场未来展望 3.1传感器技术将是物联牧场发展的关键在农业物联网感知层、传输层、应用层中,感知层中传感器技术的发展水平是农业物联网发展的关键[8]。我国畜牧业物联网现处在发展的初级阶段,尤其是在传感器技术方面,与其他行业差距较大。在畜牧物联网发展中,传感器技术仍然是物联牧场发展的关键,是否能研发出低成本、高精端、高灵敏度的传感设备,将直接制约物联牧场发展的水平。光照、温度、湿度、CO2、H2S等传统传感器和光纤、红外、生物等新型传感器的研发,将为畜牧业的发展奠定技术基础。 3.2低成本、高效益的物联网设备将是物联牧场应用的主要途径将物联网技术应用于畜牧业,要将提高畜牧业经济效益作为最终目标。与工业和服务业相比,我国农业产业化水平低,利润回报率低,因此,在未来物联牧场中,研制低成本、高效益的物联网设备,将是物联牧场应用的主要途径[9]。将物联网应用层与智能手机、平板电脑等移动终端相结合,已经成为农业物联网发展的特色,开发更适合畜牧业发展的物联网设备,将为畜牧业发展带来更多的效益。 3.3物联网技术人才将是物联牧场发展的优秀物联网涉及传感器技术、通讯技术、网络技术、计算机技术、软件技术等多种技术,是一个综合性的技术运用,而以物联牧场为代表的畜牧业物联网技术,又涉及多个农业方面的专业知识,需要懂农业、懂技术的复合型人才。在现代畜牧业中,人才将是物联牧场发展的优秀,尤其是精通多种学科的专业人才,将决定我国畜牧业未来的发展水平。 作者:朱孟帅赵璞刘佳佳熊露张建华单位:中国农业科学院农业信息研究所农业部农业信息服务技术重点实验室 物联网技术论文:智能电网物联网技术论文 1面向智能电网的物联网架构分析 面向智能电网的物联网应用功能框架,以各大环节具有差异性的特点为依据,从而提出了具有差异化的实际应用需求。进一步以每一个阶段所完成功能及支持技术的不同,并考虑到物联网基本网络模型,把面向智能电网的物联网分为三层网络体系构架,这三层网络体系分别为:感知延伸层、网络层及应用层。其中,对于感知延伸层来说,主要的监测目标诸多,涵盖了家具对象、电力对象及智能安防等一系列对象。网络层又细分为接入网与优秀网,主要目的是对数据进行实时采集,并实现可靠性回传。另外,对于应用层来说,主要是针对智能电网各项业务需求,进一步构建各类电力应用平台,从而到达有效管理及监控的目的。面向智能电网的物联网技术及其应用分析文/罗巧华物联网是一种新型通信网络,具备智能化识别、定位、跟踪及监控管理等多方面的功能。本课题笔者在分析面向智能电网的物联网架构的基础上,进一步对面向智能电网的物联网应用方案进行了探究,希望以此为物联网应用的完善提供有效依据。摘要 2面向智能电网的物联网应用方案探究 下面笔者从两方面对面向智能电网的物联网应用方案进行探究,一方面为面向智能用电的物联网解决方案;另一方面为面向智能电网生产环节的传感器网络应用方案。 2.1面向智能用电的物联网解决方案 基于传统模式的用户当中,其智能用电物联网应用主要的连接对象为用户的智能双向电表。对于电网企业来说,主要是以用电性质和场合的差异性为依据,进而选取不同功能的智能双向电表,对用户进行电能计量及有关电能质量的监测等应用。在智能双向电表终端设备的运用下,能够实现对用户用电信息的统一性采集。智能电表是以传感器网络及现场总线等为渠道,然后在传输网及电力接入网的作用下,把电表数据传输到与之相关的应用平台,比如用电信息采集平台等。除此之外,基于智能用电过程中,电动汽车充电系统的应用也是非常重要的。该系统的主要应用内容主要体现在:其一,充电站设施的监测部分,涵盖了充电状态检测、视频检测及安防监测等。其二,传感器及RFID系统的设置,通过有效设置,能够对电动汽车运行情况及动力电池使用情况实现实时感知。 2.2面向智能电网生产环节的传感器网络应用方案 对于面向智能电网的物联网应用,主要的目的是使电力系统生成环节的信息化得到有效提高,同时提高自动化程度。要想使此类应用得到有效实现,需要依靠物联网末端的无线传感器网络,应用场景涵盖了变电站一次设备及二次设备以及高压输电线路等;在对设备运行情况及相关线路的运行情况进行感知及预测的基础上,使电网的安全水平得到有效提高,进一步使电网的运行成本降低。如图1所示,为一种适合用在智能电网生产过程环节的传感网络结构。当中,无线传感器网络通过对感知延伸终端各路信息的充分利用,把采集到的数据汇聚到网关节点上,然后由网关节点把分类预处理之后的数据信息传输到接入网当中,进一步实现进入电力通信优秀网的统一性。数据在通过分析处理之后,在ICT平台的基础上,将相关指令发出,并以同样的方法逆向往终端网络节点上传输,从而使对全网的实时监测及故障处理能够得到充分实现。 3结语 通过本课题的探究,认识到对于面向智能电网的物联网平台的构建是一项系统化的工程,具有很大程度的复杂性及困难性。要想这项工程能够充分做好,需要满足两大条件,其一为物联网标准化工作的逐渐进步;其二为电网信息化程度的逐渐提升。总之,笔者认为,把物联网与智能电网ICT平台的构建相融合,不但需要与目前我国电网的实际情况相符合,而且还需要满足未来发展前景,这样才能够在保证电网安全可靠运行的同时,又能够促进我国电力企业的良性发展。 作者:罗巧华单位:嘉兴广播电视大学 物联网技术论文:数字动感单车的物联网技术论文 1物联网健身器材概述 物联网健身器材是物联网技术在健身器材设计领域应用的产物,通过物联网技术的特征和健身器材的本质,从“功用定义”的角度将物联网健身器材定义为:物联网健身器材是通过自动感知、数字通信、人机交互、智能处理等物联网技术的利用,实现人与器材、器材与器材之间智能化识别、交互和信息服务的一种智能健身工具。物联网健身器材,主要为实现健身用户与健身服务的融合,将科学的健身服务资源提供给更多的线下人群共享,不仅突破健身服务的区域限制和时间限制,而且扩展了健身器材的多种功能。 2物联网数字动感单车的设计目标 基于物联网技术的数字动感单车设计目标是利用物联网技术,将动感单车与专业的健身服务资源实时地衔接起来,实现多方面的资源整合,为健身人群、社交媒体、数字游戏开发商、健身服务提供商等提供交互接口。物联网数字动感单车将个人的健身数据通过终端软件实时地进行采集和传输,实现基于物联网模式的海量健身数据存储与处理,通过服务器端的数据分析计算给不同健身人群提供相应的健身服务方案,并实现数字动感单车的自动反馈控制,最终实现健身服务的个性化定制服务模式。 3硬件设计 3.1多模式身份自动识别系统 物联网动感单车的身份自动识别功能是为区别不同的健身用户,以实现各类服务软件的自动登入。用户身份的快速识别是用户健身数据传输和个性化健身服务提供的基础。身份识别技术目前可通过二维码、RFID、NFC、蓝牙等技术实现,不同身份识别技术在技术和可行性上都具有优势,但是在一些环境中也有其弊端,比如在健身房中,动感单车的使用间隔更加缩短,用户如果使用自有的智能设备,容易发生丢失且影响健身体验,而如果使用已经安置好的智能设备,则必须有用户间的相互替换,如果在这一阶段使用传统的手动输入方式,必然影响用户的健身流畅性。因此,在物联网动感单车设计中应采用多模式自动识别系统(图3),不仅能够完善对于现有智能设备的支持,也扩大了其他辅助身份识别模式。辅助装置采用智能卡识别子系统,可以看作是对智能设备的辅助,智能卡模式是面向健身房、社区健身园区等多用户、多器材健身环境而设计。 3.2数据采集系统的设计 数据采集系统作为智能动感单车感知层前端载体,是数据采集和获取的重要渠道,传感器无疑是能够满足物联网数字动感单车对各种信息感知需求的主要工具。数据采集系统包括:(1)体重采集系统。物联网动感单车设计中体重采集装置是物联网功能实现的必要元件之一。在实现方式上,主要通过传感器在动感单车车轮部署,通过智能光电式传感器的在物联网车轮中的集成,用户的体重数据可以实时地上传给客户端。(2)心率采集系统。心率作为血液循环机能的重要生理指标在运动健身相关研究中被广泛地应用。根据运动心率变化曲线来确定用户健身过程的目标心率,更具科学性和可参照性。运动后心率的恢复又可作为评定用户负荷适宜与否以及心脏机能状态的指标和依据。(3)能耗采集系统设计。利用外接基于加速度传感器的运动传感器,可以量化测量体力活动消耗,把传感器固定在用户身体上,就能够感应到肢体或躯干的运动或加速度状况。通过短距离输送技术,可以实时传送用户运动状况的数据至用户智能设备的客户端。(4)手部动作识别系统。多维化设计是物联网数字动感单车的重要设计,传统动感单车只有一维的运动方向,通过加入左右手动作光点传感器,可将动感单车的动作提升至两维,让动感单车不仅可以实现单向的识别,也可以识别左右,更加提高动感单车相关应用软件的娱乐性和互动性。(5)安全感知系统。红外数据采集的功能是判断用户使用安全的重要措施,同时红外数据可以作为判断用户是否离开的依据,人体是非常敏感的红外探测源,人体在动感单车进行运动时,车身长度限制了其运动的范围,而红外探测的有效距离远远高出这一范围,通过一些相应的模型建立,可以有效地探知人体在运动时一些简单的摔倒和离开动作,真正实现动感单车的自动感知。(6)运行数据采集系统。用户通过智能设备操作将控制命令传导至中央控制板,数据经解析后传递给下控板并完成对升降机和驱动马达的控制,下控板在获取升降机和马达的数据后,将信息传回人机交互界面。通过动感单车的运动时长、骑行里程、速度变化、坡度变化等多项数据,可以方便地对用户的能量消耗、运动强度、运动频率等进行计算,从而实现对用户健身过程的监测。(7)环境和位置数据采集系统设计。通过在物联网健身器材中植入温度、湿度、GPS等智能传感监测元件,可以快捷地收集活动健身场所的环境数据,例如近来备受关注的PM2.5数据的监测、氧气含量的数据都可以在物联网健身器材中实现监测。 3.3自动控制系统 自动控制同样是当今物联网研究领域的重要研究方向,对于物联网动感单车设计而言,其自身具有独特的使用特点。动感单车因其操作方式较为多样化,且具有独立的中控面板,较为适合自动控制系统的嵌入,且对于物联网动感单车实现自动控制有以下几点优势。首先,利用自动控制系统可以帮助健身用户自动运行动感单车骑行模式,降低操作难度并节约操作时间。其次,自动控制系统能够准确地记录健身用户的运动强度与运动量,防止用户只选择不运动的状况出现。第三,是对于个性化运动处方的支持,通过物联网,健身用户可以获得由健身服务提供者开具的运动处方,对于单独选择动感单车健身的用户,基于个性化的运动处方实现对动感单车的自动控制将会大大提高动感单车的锻炼效果。 4数字动感单车的支持软件设计 4.1基于平台的数字动感单车数据管理系统设计 物联网动感单车数据管理系统是基于物联网,以云计算技术为后台支撑的信息管理系统。系统在使用J2EE技术平台的基础上,利用Java的跨平台特性,独立于硬件配置和操作系统,保证系统平台的灵活性、可移植性和互操作性。系统总体架构,采用了分布式的设计,各个子系统的业务相互独立,采用接口的形式进行调用,防止出现一个子系统的升级,牵涉到整个系统的升级,降低了升级的错误率。每个子系统都采用了MVC设计模型,将前台的数据展示与业务逻辑处理分离,便于后期的维护。利用成熟的Spring、mybatis等技术进行业务逻辑与数据存储的处理,加强了软件复用度,缩短了开发的开发周期。采用SOA组件模型,各个子系统的关键功能单元的调用以WebService方式实现,接口实现技术统一采用REST技术,保证系统各部件之间调用的低耦合度。广泛采用Web2.0界面技术,引入先进强大的工作流引擎,使用大规模、高可用、高并发数据库引擎,实现了系统的高可靠性、高稳定性、高安全性和高扩展性,为本项目的研究提供了良好的支撑条件。物联网动感单车数据管理系统涉及多种类型的健身资源,满足不同健身服务的需求。主要系统设计如下:(1)用户信息管理系统。用户管理负责对系统所有用户的管理,包括普通健身用户管理、指导人员用户管理、系统操作用户管理等子系统。(2)动感单车信息管理系统。动感单车信息管理系统负责动感单车基本信息的管理,包括类别特征管理、控制代码管理、使用指导信息管理子系统。(3)健身数据管理系统。健身数据管理系统负责对用户的健身信息进行管理。包括健身数据采集管理、处方信息管理、综合数据信息管理、扩展信息管理等子系统。(4)服务质量管理系统。服务质量管理系统负责对健身服务产品进行监督。包括服务产品审核管理、产品质量评价管理、产品销售统计管理等子系统。(5)CRM客户管理系统。CRM客户关系管理系统负责对接入健身物联网的动感单车用户信息进行管理。 4.2客户端的设计 客户端是各类物联网服务系统不可缺失的设计,在物联网动感单车的网络健身服务模式中,客户端作为人机交互的重要入口,是实现物联网健身服务模式的重要环节。物联网动感单车客户端能够实现对使用物联网健身器材用户锻炼信息的实时监测显示,并通过健身云服务平台向用户提供锻炼指导、运动处方推荐、健身服务产品供给等功能(见图6)。(1)用户登录验证。客户端软件登录方式的多样性,既能通过传统的方式进行注册登录,又可以通过ShareSDK等较为流行且安全的应用开发技术实现QQ、MSN、新浪微博等第三方接口信息认证并登录客户端,实现使用的便捷性。(2)用户健身档案管理。会员基本信息获取时,客户端需要传入会员ID和密码,供服务端进行登录验证。会员通过在客户端填写个人的数据,建立个人数字档案,从而获取更为个性化的健身服务推荐,会员在登录后可以按照操作填写个人数据,包括基础信息、生活习惯和社会因素等信息。储存到云端用户信息数据库,可供健身服务提供人员和相关推荐系统利用。(3)动感单车控制。通过开发智能设备的应用客户端,可以实现客户端与服务器端的数据传输,使用REST技术通过客户端POST的方式,将客户端数据存入JSON中,调用服务端的REST接口;服务端对传过来的JSON数据进行解析,对用户信息进行验证,并对业务数据进行提取,将处理结果返回给客户端,从而组成“设备——客户端——服务端”的数据双向传输路线。(4)健身服务控制。为提高远程健身服务的效果和质量,用户可以利用客户端给处方进行评价,会员对处方进行评价时,客户端需要传入会员ID和密码,供服务端进行登录验证后将评价数据存入服务评价数据库。(5)个性化运动处方推荐。物联网动感单车的健身服务系统通过对动感单车使用人群健身数据的分析,实现对健身用户个性化健身处方的制定。但由于健身服务平台的开放模式,所需服务的人群流量巨大,后台健身服务指导者在线编辑运动处方的时效性差,而且对于同类用户运动处方可以重复利用。个性化运动处方推荐是在后台数据量较为庞大的假设基础上进行,它不同于传统的基于知识库的推荐方式,需要完善基于用户个体数据形似度匹配的混合推荐方法的应用。 5结论 将物联网技术应用到数字动感单车设计中,不仅能够丰富我国健身器材产品,提高健身服务水平和实用性,而且能够满足广大人民群众日益增长的多元化、多层次的健身需求,具有良好的社会效应和市场发展前景。物联网数字动感单车的设计不仅兼顾了传统数字动感单车的优点,同时利用传感器技术、嵌入式技术和自动感知技术,使物联网动感单车成为一种时尚且具有现代化气息的健身工具,给其他类型物联网健身器材的硬件设计提供了重要的依据。可极大地提高物联网健身器材的科学指导功能,从而进一步提升健身器材用户的健身交互、健身效率及健身坚持度。 作者:伊超单位:曲阜师范大学 物联网技术论文:电梯公共服务平台物联网技术论文 1平台非功能性分析 电梯公共服务平台作为一个开放的支持和服务系统,它的非功能性需求包括系统性能、系统安全性、可靠性、可互操作性、易用性、可维护性、可移植性等多个方面[6]。系统除了涉及普通计算机以及手机、阅读器等移动设备,需要接入大量且不断增长的电梯传感器设备进行数据搜集。因此,平台运行时的高效性能以及平台安全性是其两大主要的非功能性需求。1.平台性能该平台作为公共服务平台,其性能侧重于确保服务器系统能够满足日常工作负载,并有足够剩余容量应对突发事件引起的峰值而不出现某些应用不响应甚至宕机事件发生。系统建设初期,要求该平台视频服务器软件满足2000路视频的接入,250路并发访问,64路并发存储。电梯网关服务器软件满足2000路电梯网关设备的接入服务,可查看电梯实时监管数据,接收电梯报警数据,并与视频服务器形成良好互动。2.平台安全性系统安全是指在系统生命周期内应用系统安全工程和系统安全管理方法,辨识系统中的危险源,并采取有效的控制措施使其危险性最小,从而使系统在规定的性能、时间和成本范围内达到最佳的安全程度。本平台因涉及设备及使用人员较广,因此着重于数据安全和网络安全两个方面。在实际开发应用中,主要采用以下几种方法来确保平台的安全性:1)数据传输和应用访问中,用户需有密码才能登陆,系统会对用户的密码进行加密保存。2)电梯物联网综合管理公共服务平台提供日志审计服务来记录用户操作以备查询。日志审计可以实时、准确地详细记录对平台所作的各项操作,保证中心的安全性。确保一旦出现安全性问题,有史可依,有据可查。3)给不同的用户分配不同角色,对应于不同的授权。通过认证后,用户才能进入相应平台的界面,并对其权限范围内的内容进行浏览或操作。4)系统云平台配备云级防病毒系统来抵御各种非法入侵。5)与国内几大电信运营商合作,建立专业的网络架构来保障网络安全。 2平台架构与整体结构 该平台基于B/S架构进行搭建,主要包括三个部分,分别为感知层、网络层、应用层[7]。其中,感知层由传感器、电梯数据采集器、电梯监控终端构成,感知层设备主要采集电梯运行状态和故障状态信息,并对电梯运行状态和故障状态进行逻辑运算和逻辑判断,同时向网络层中指定的服务器发送状态和故障报警信息;网络层由运营商的无线或有线网络及数据中心(IDC)服务器构成,网络层主要承载电梯运行状态信息和故障报警信息传输,并将其数据存储于数据中心服务器中;应用层由部署在数据中心服务器上的软件中间件和电梯监测软件、客户端电脑、移动智能终端等构成,应用层主要实现对物联网的终端设备的智能计算、监控和管理。平台架构如图2所示。平台基于云计算技术,采用模块式开发,各个功能模块之间是松耦合关系,不仅现有模块可以非常方便的修改,最重要的是对平台的功能扩展和模块增加完全不影响现有平台的运行,新增模块可以采用热插拔部署的方式添加到现有平台中,新功能的增加完全是即插即用形式的[8]。系统平台划分成日常监控、故障管理、维保管理、呼叫中心、电子看板、运维管理、监控中心、智能终端、综合统计等几大功能模块。平台的整体结构图如图3所示。 3平台实现的关键技术与实现效果 本项目是以RFID(RadioFrequencyIdentification,射频识别)技术、红外传感技术、流媒体技术以及3G(3rdGen-eration,第三代移动通信技术)无线技术等物联网技术为基础,采用云计算平台对城市电梯安全运行与维护进行实时监管。系统后台开发则使用.NETFramework5.0框架及开发工具VisualStudio2012和Eclipse4.2。 3.1RFID技术RFID实质上是一种近距离射频通信技术,工作原理是标签进入磁场后,如果接收到阅读器发出的特殊射频信号,就能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(即PassiveTag,无源标签或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(即ActiveTag,有源标签或主动标签),阅读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。大量的事实证明,电梯维保执行不到位、不规范是产生电梯安全事故的主要原因之一,对维保企业及维保人员的有效监管是减少电梯安全隐患的一剂良方。利用RFID技术通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据的特点,本平台采用RFID技术将维保行为标准化、流程化,在电梯关键部位标识RFID电子标签,保障了在对的时间、对的地方、由对的人、检查了对的位置,杜绝维保不到位行为。 3.2红外传感技术红外传感技术,即利用红外应答器识别和传输物体信息,从而实现远程监控。在电梯厢外壁采用外加传感器的方式对电梯运行状态进行全程监测。与其他方式相比,外加传感器方式可以兼容新旧电梯,项目推广难度低,实施简便;对电梯生产企业无特殊要求;对电梯运行不会产生影响,无安全隐患。 3.3流媒体技术该平台在电梯内部引入了双向实时流媒体技术。所谓流媒体技术就是把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放上网站服务器,让用户一边下载一边观看、收听,而不要等整个压缩文件下载到自己的计算机上才可以观看的网络传输技术。该技术使得在满足轿厢终端传感器采传输的基础上,实现了同步H264视频流媒体播放、H264/MJPEG双码流视频编码,在电梯运行过程中对现场画面录像,并滚动保存。轿厢多媒体终端屏可播放RSTP、HTTP、H323等多种协议的实时码流以及本地多媒体文件,通过场景响应引擎在困梯、正常、通信等不同情况下选择播放内容。为支持城域级超过2000台电梯以上规模的同步视频播放,本平台设计了P2P架构的服务器直播系统。能够将实时码流通过直播服务器、转播服务器和P2P分发服务器向全部的电梯设备推送视频。 3.4无线技术平台涉及电梯数量众多且不断增长,因此为了满足海量数据正常传输要求,主要采用当下流行且稳定、高速运行的3G无线通信技术。该技术可通过光纤EPON或者3G网络终端将数据实时上传,其采用小波自适应多模数据压缩算法可实现海量、多节点传感器数据的冗余消除和高效率传输;采用分布式实时内存数据库在广域网上保存电梯运行状态,并应用分布式关系数据库实现历史数据保存;通过呼叫中心的H.323协议,在电梯轿厢嵌入式终端移植并实现支持音视频同步通信的H323嵌入式软件,当发生困梯和故障的时候可以联系呼叫中心、质监局和运营单位、维保单位实现多方通话,对受困人员进行安抚与解困指导。 3.5平台开发技术.NETFramework5.0是用于Windows的新托管代码编程模型,其强大功能与新技术结合起来,用于构建具有视觉上引人注目的用户体验的应用程序,实现跨技术边界的无缝通信,同时提供一个将软件部署和编译代码执行环境,并大幅提高软件运行的并行计算能力[12]。VisualStudio2010作为基于.NETFramework运行环境的开发软件,目前正拥有庞大的客户群,其集成开发环境(IDE)的界面被重新设计和组织,不仅适合专业人员进行开发,对于非专业人员,简单实用也非常简洁明了,并且支持开发面向Windows7的应用程序。在实现高速运转的服务器平台的同时,系统还需要通过可移动终端将维保操作记录同步到电梯云计算平台,实现对维保工作的规范性和准确性进行远程管理。因此借助广泛存在且应用的Android手机平台建立维保客户端,系统采用较新的Eclipse4.2进行开发,其作为功能完整且较为成熟开源式软件,允许嵌入Android编译环境进行开发,提升的基于模型的用户接口框架,为开发者提供更灵活的界面设计;提供面向服务的编程模型,使维保客户端与服务器实现无缝连接。 4结论 电梯伴随社会经济发展和城市化建设而快速增长,是城市垂直运输的最主要交通工具,电梯与城市百姓的工作、学习、生活息息相关。电梯公共服务平台作为城市化信息建设的一部分,对电梯相关数据进行深入的数据挖掘,并以此为基础提供增值服务,实现准公益性质平台的持续良性发展。本文以某政府主导的电梯公共服务平台为实例,收集了实际运行的数据。通过测试数据说明,该平台实现将维保管理、电梯运行监管、紧急事件响应、故障发现和处理、公众信息服务、音视频电子传媒等业务系统用云计算技术统一集成,形成了可服务电梯、维保公司、质监部门、物业公司、企业服务平台运营商等多角色多实体的物联网运营体系。构建一个既能体现电梯运行安全监管职能,又能与城市应急救援指挥中心联动,且能保障人民群众生命财产安全的公共服务平台。 作者:徐守辉杨律青单位:厦门信达物联科技有限公司厦门大学软件学院 物联网技术论文:农业专家系统物联网技术论文 1现代科学技术实施的前提条件 生长环境的好坏决定着农产品的质量,植物的健康成长更是与其环境息息相关。除此之外,自然因素对植物的生长有着决定性的作用,最主要的则表现在:光线的强度及阳光照射时间的长短、土壤环境、二氧化碳浓度、水分的控制等等,这些都共同决定了植物的生长状况。现代科学技术还可以在一定程度上改变植物的生长环境,通过改变其土壤中的养分及空气中二氧化碳的浓度,来对植物的正常生长环境进行合理的控制,通过这种方法可以在某种程度上提高果实的结果率,再利用现代化生物技术等来提高农产品质量,从而为企业迎来更好的发展。 2物联网技术的实施方案 2.1传感器单元物联网技术农业专家系统想要获得更好的应用效果,在传感器方面,需要做到对症有效。 2.1.1气体温度传感器在国外的先进国家这种传感器技术已相对纯熟。我国主要采用瑞士公司推出的单片数字温湿度传感器,来对空气温度进行传感探究。这种高端传感产品具有可靠性和稳定性等特点,可以在一定程度上大幅降低了获取数据的难度,并有效增强了其抗干扰能力,做到低能耗、高灵敏、高性价比等特点。在实际的农业栽培培养技术中,可以利用这种气体温湿度传感器来更加准确的获取环境信息,并为以后的农作物生长提供相应的材料资源。 2.1.2土壤水分温度传感器该传感器主要利用时域反射原理进行设计,并通过将其埋藏在土壤的方法,更好地检测土壤中水分的分布情况。土壤水分温度传感器可以与采集器结合使用,利用这2种现代科技可以对土壤中各种理化性状、气温变化及人为水分管理进行合理化监测。除此之外,这种传感器可适用于各种土壤环境,并对其土壤水分情况进行精确的判断,并将数据及时上传到数据库中,以便人们对其合理控制。 2.1.3光照传感器这种传感器的主要特点在于,其体型较小、使用时间长、密封性好、精准性高、可控效果好,可以更好地抵御因自然环境造成的干扰,从而对现代温室环境进行合理监测。 2.2数据采集单元 2.2.1无线传感器采集器通过传输数据的方式将采集器所采集到的信息及时传送到管理系统当中,使人们可以在第一时间对农作物生长情况做出准确的监测及处理。采集器主要包括数据采集和传输2方面,其特点则表现在安装简便、使用成本低等。对采集器的电路本身而言,其主要包括信息处理电路、复位电路、A/D/D/A转换器、晶振电路、显示电路等等。 2.2.2多通道无线数据采集器这种多通道数据采集器可以采集多种信号,而信号则主要表现在物理模拟信号和数字信号2种。通过这种采集方式可以有效解决传统的人力、物力和资源等问题,除此之外,还具有防水、防晒、安全采集、防雷击等优点。物联网农业专家系统可以实现在数据上的多种显示技术,在数据采集、打印、存储等方面更是具有突出的特点。 3结论 我国农业生产想要有效摆脱自然环境干扰,最主要的就是用科技的力量对其进行创新改革。本文主要针对物联网技术农业专家系统来对农作物生长进行有效监控,并通过采集到的数据来对农作物的生长环境进行整改,从而对我国的农业发展起到促进的作用。 作者:张宇单位:东北农业大学
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。
自动控制论文:基于Profibus的SBR工艺污水处理自动控制系统 摘要:在污水处理自动控制系统中采用现场总线和冗余技术提高了信号传输的精度和准确性,解决了传统控制方案中敷线过多的问题,提高了系统的可靠性和扩展性。该系统采用了三层网络结构:管理级、控制级和现场级;具有设计先进、易于扩展和运行安全可靠等特点。实际运行效果非常明显。 关键词:Profibus SBR 冗余技术 分布式I/O模块 0 引言 进入21世纪,我国的环保事业迅速发展,工业废水、生活污水的净化处理成为当务之急。投 资少、运行灵活的SBR处理工艺得到广泛的应用。SBR工艺早在1904年就被开发,由于当时的 自动化水平比较低,所以没有得到推广应用,而近年来随着自动化技术、设备及在线监测仪 表的发展,使得对污水处理的自动化成为可能。同时对污水处理工艺进行自动化监测和实时 控制是提高污水处理效率、降低处理能耗的关键。SBR反应主要是在反应池内进行的,该工 艺 主要由进水、曝气、沉淀、排水和闲置等五个阶段组成。SBR工艺的处理效果主要取决于其 运行参数,其中主要参数包括各反应段时间以及曝气强度。一般采用以PLC为优秀的工艺过 程自动监控系统,实时控制鼓风机、水泵、电动阀等设备?及各?反应段时间,使水质达到 国家规定的排放标?准。 由此可见,污水处理是一个多参量(如液位、水质成分、流量、压力等)、多任务(如污水输 送、风量控制、水泵的启停等)、多设备(如格栅机、水泵、鼓风机、阀门等) 且具有随机性 、时变性和耦合性的复杂系统。因此,污水处理应由一个智能监控与综合管理系统来进行现 代化的管理,使之安全可靠地运行。 1 现场总线技术 在污水处理厂中,现场控制设备分布范围比较广,如果采用传统的控制方案,势必要敷设大 量的控制和信号电缆,浪费大量的人力和物力,十分不经济,同时使系统复杂,可靠性降低 。采用目前比较流行的现场总线技术,可以降低成本,同时提高系统的可靠性,使系统易于 扩展和维护。Profibus是Process Fieldbus的缩写,是一种国际性的开放式的现场总线标准 。目前世界上多数自动化技术生产厂家都为它们的自动化设备提供Profibus通信接口。Profibus已经广泛地应用于加工制造、过程控制和楼宇自动化,是一项成熟的技术。Profibus根据 应用特点可分为Profibus DP, Porfibus FMS, Profibus PA等三个兼容版本。Profibus DP是 经过高速优化的、廉价的通信链路,专为自控系统和设备级分散式I/O之间设 计的接口;使 用Profibus总线模块用于分布式控制系统的高速数据传输可以取代昂贵的24 V或0~20 mA并行信号线。 Profibus?FMS解决车间级普通的通信任务,提供大量数据通信服务,提供中等任务的传输 速度。 2 系统组成及功能设计 现代化的污水处理系统需要实现管理与控制一体化,实现办公自动化。控制系统不仅与 下层控制设备有良好的接口,而且具有与上层管理系统集成的接口,同时具有可扩展性。所 以现代化污水处理系统要求在底层采用现场总线或者工业以太网等技术,上层则选用优秀的 监控组态软件。为了加强系统的可靠性,使整个系统能够长时间无故障地运行,需要采用容 错技术。 根据全集成自动化(Totally Integrated Automation)的思想,将污水厂 控制系统分为管理级、控制级、现场级。 (1)管理级。管理级是系统的优秀部分,完成对污水处理过程各部分的管理和控制 ,并实现厂级的办公自动化。管理级提供人机接口,是整个控制系统与外部信息交换的界面 。管理级的各台计算机具有相互通讯的功能,实现数据交换或共享。考虑到管理层功能结构 的层次性和可分割性,采用客户/服务器(Client/Server)的体系结构。服务器选用 大型的网络关系数据库,满足开放、分布式数据库管理方式的要求。服务器具有远程控制操 作功能、状态显示功能、数据处理功能、报警功能、报表功能、通讯功能和冗余功能等。厂 中心控制室中设备包括:两台安装Siemens公司WinCC监控组态软件的冗余服务器作为上位机 ,两台服务器安装WinCC组态软件的完全版以及冗余软件包,两台服务器互为备用,实现冗 余,提高系统的可靠性。装有WinCC运行版的PC机作为监控工程师操作站。这种配置的最主 要的优点是保证数据的完整性和监控操作的连续性。如果一个WinCC服务器出现故障,该服 务器的客户机自动从发生故障的服务器切换到备用的服务器上,使所有的客 户机 始终可以监控生产过程,修复后的服务器回到系统后,自动实现归档数据的匹配。 管理级现场总线选择Profibus?FMS总线,冗余服务器作为Profibus?FMS现场总线的主站 ,通过CP通信模块与Profibus?FMS现场总线连接。 (2)控制级。控制级是实现系统功能的关键,也是管理级与现场级之间的枢纽层。 其主要功能是接受管理层设置的参数或命令,对污水处理生产过程进行控制,同时将现场状 态输送到管理层。控制级要求具有高可靠性,所以在系统的关键部分中要采用冗余技术。控 制器是整个系统的优秀,所以在控制级中,采用两个Siemens公司CPU315?2DP型PLC组成冗 余 控制器,一个为主站,一个为备用站。两个PLC之间通过并行总线通讯,进行信息交换,相 互监视,实现双机热备冗余。每个PLC上安装一块Profibus?FMS通信模块CP与Profibus?FM S现场总线连接,PLC作为Profibus?FMS现场总线的从站,作为控制系统的下位机,通过总 线 与上位机通信。Siemens公司S7 315?2DP型号PLC具有Profibus?DP网络通讯接口,可作为Profibus?DP现场总线的主站。两个S7 315?2DP主站建立冗余配置的Profibus-DP现场总线系 统,与控制现场的远程分布式智能I/O模块连接,实现与现场设备和传感器通信。 (3)现场级。现场级是实现系统功能的基础。现场级主要由一次仪表(如液位计、DO 传感器等)、控制设备等组成。其功能主要是对系统设备的状态、传感器参数进行监测,并 把监测到的数据上传;接受控制级的指令对执行机构进行控制。由于控制设备比较分散,在 传统的工厂内,输入/输出设备连接到一个集中的机架,在设备改变和系统扩展时,导致接 线工作量大,成本高,柔性度低。通过开放的、标准化的现场总线系统来连接部件,应用Siemens公司ET200分布式I/O是解决这些问题的最佳方案。分布式配置意味着可编程序控制 器、I/O模块和现场设备通过称为现场总线的信号电缆连接。将输入/输出模块转换成就地监 测器和执行器,可就地转换和处理过程信号。可像集中配置那样进行程序设计。在控制点比 较集中的控制现场配置一个远程分布式智能I/O模块ET200M,现场I/O信号直接输入I/O模 块,每个ET200M 模块上安装有两块IM153-2型号带有Profibus?DP接口的模块,与冗余Profibus?DP现场 总线分别 连接。ET200M模块采用活动总线式底板(Active Bus Module),所有模块可以带电热插拔 ,便于维修。 在以上的配置中,系统重要的部分采用冗余技术,使整个控制系统具有极高的可靠性, 可以实现每天24小时不间断工作。根据此设计思想和关键技术方案分析得出系统总体结构 见图1。 3 智能传感器 污水处理过程中,需要实时地在线监测各种水质参数以保证准确的工艺运行参数和及时 显示处理结果。在本系统中涉及到的传感器数量大、种类多,包括温度、pH、SS(固体悬浮 物)、DO(溶解氧)、COD、液位传感器以及ORP(氧化还原电位)仪、流量计、压力计等。 传感 器全部采用德国Endress+Hauser公司的产品,这些传感器都带有Profibus?DP接口,利用智 能接口,这些仪表能与自动化过程控制系统集成,这样获得的所有过程参数可以集中显示, 同时作为工艺的控制参数。 由于污水成分比较复杂,具有腐蚀性,因此选用超声波液位计测量液位,避免直接与污 水接触,并且反应速度快,带有总线接口具有远传功能,直接输送到PLC,同时具有就地显 示的功能,参数设置简单、操作方便。 在污水厂的进水总管和出水总管分别安装SS、温度 、pH和COD传感器,测得进水水质参数用于反应控制,出水参数用于监测工艺的运行效果, 以防止处理后不合格的水排出。 在反应池的厌氧区内装有ORP计,测量厌氧区的氧化还原电位,反映生物硝化脱氮的情 况,同时决定是否需要从好氧区回流污泥。好氧池内装有DO传感器用于控制曝气量 ,根据污水中的溶解氧含量决定空气管电动阀的开度,从而控制曝气量。SS传感器用于监测 污水中固体悬浮物的浓度。在空气总管上安装有压力计,根据空气总管空气的压力来控制 鼓风机的启停以及实现变 频调速。在满足工艺要求的同时可以实现节能。 4 上位机组态软件 上位机系统要求:具有与多台下位机系统通讯的能力,实时监控多台下位机的工作状态 ,显示生产过程中的工作曲线;具有远程控制能力;向下位机采集数据,对历史数据进行存 储、查询、显示、打印等。因此,在一个自动监控系统中,投入运行的监控组态软件是系统 的数据收集处理中心、远程监视中心和数据转发中心,处于运行状态的监控组态软件与各种 控制、检测设备(如PLC、智能仪表等)共同构成能快速响应的控制中心。优秀的组态软件 是实现上位机功能的基础。 选用Siemens公司WinCC(Windows Control Center)5.0组态软件。WinCC具有控制自 动化过程的强大功能,是基于个人计算机,同时具有极高性价比的SCADA级操作监视系统 。在两台服务器上安装服务器版和冗余软件包,客户机安装运行版。 该监控软件的结构框图见图2。监控组态软件的功能及特点: (1)友好的人机界面,控制操作方便。在中心控制室能对全系统被控设备进行实时控制, 如启停设备,在线设置PLC中程序的某些工艺参数等。 (2)实时画面显示功能。用图形实时地显示各现场被控设备的运行工况,以及现场的状 态参数。用模拟仪表、趋势图、曲线、柱状图动态显示参数的实时变化情况,使生产管理人 员能够快速、清晰地了解整个系统的生产运行情况。 (3)数据管理。数据库存储生产过程数据,供统计分析使用。工作人员可以定期把历史数据库备份到其它存储介质,以便于历史数据的查询。利用数据库中的数据进行比较和分析 ,得出一些有用的经验参数,有利于优化SBR工艺的闭环控制。 (4)报警功能。当参数超过设定范围或设备(如电机启停、阀门开关)发生故障时,可根据组态发出不同等级的声光报警,如屏幕显示报警信息、打印机输出报警信息等。可根据 报警信息自动切换到相应的监控画面。所有的报警信息均被记录在报警数据库中,便于以后 的事故分析使用。 (5)报表打印功能。可以实现报表和图形打印以及各种事件和报警实时打印。打印方 式分为定时打印和事件触发打印。 (6)通讯功能。WinCC是基于标准的Windows平台开发的SCADA系统软件,充分考虑了与其它 系统交换信息的必要性,支持如DDE,OLE,ODBC,OPC和SQL等标准。可以提供多种方式与上 层系统数据交换。 (7)冗余功能。两台装有WinCC组态软件的服务器互为冗余,确保数据完整。 5 控制软件编程 一套理想的软件不只限于满足工艺要求,而且要考虑到现场出现的各种特殊情况,因 此必须可靠、实用、易修改。 5.1 控制规律 软件编程的主要依据为生产工艺提供的控制规律。同一种处理工艺可能会有不同的控制 策略,根据目前的研究状况,SBR工艺的控制可以分为三种:一种是生物浓度法。是指根据 在线测 得的水质参数与设定参数形成闭环控制;第二种是反应时间控制。对于时间控制规律而言, 它是根据对SBR反应的五个阶段所需要的时间进行自动控制的。第三种是流量程序控制。是 根据污水流量的变化来调整各个阶段所需时间进行自动控制。后两种控制方法都不是根据废 水的水质变化来改变某些运行参数进行自适应控制的。 生物浓度控制的基本思想是动态的控制SBR的反应时间使其中的有机物浓 度(用COD或BO D表示)达到允许的排放标准,就停止曝气。在线测定有机物浓度的BOD或COD传感器比较贵 ,一般都在几十万元,目前还没有应用报道,而且实时性比较差,反应时间慢。试验表明: 在SBR法的反应阶段在一定混合物浓度和温度的条件下,对一定的废水而言,反 应池中的BOD和COD浓度与耗氧速率(OUR)及氧化还原电位(ORP)有密切的关系。一般说来 ,有机物浓度越低,则OUR越低而ORP越高,因此可以通过OUR与ORP来 监测有机物浓度的变化,进而通过计算机来自动控制反应过程。[KG)] 时间控制程序是根据对SBR反应池的五个运行阶段所需要的时间进行自动控制。该方法 不是根据污水的水质变化来改变某些运行参数进行自适应控制。对于进水时间、曝气时间、 沉淀时间、排水时间及闲置时间均可由上位机设定。SBR反应池的各段工艺过程及其执行时 间均严格按时序进行,每个反应池的任何设备均可通过电气柜上的手动/自动转换开关改变 其状态,但均不能改变PLC所设定的工作时序,并且一旦切入自动状态后便进入PLC所设定的 时序。在自动状态下,操作人员在中心控制室可以通过人机界面实现远程遥控操作。现场设 备的工作状态均送上位机显示。 5.2 控制程序 根据以上情况,对应设计了两种控制程序,可根据实际情况由上位机选择运行。 (1)生物浓度法控制程序。生物浓度法采用反馈控制,利用在线测得的进水水质参 数作为输入,按照预先确定好的控制模型进行运算,然后用计算的结果作为输出控制现场的 设备,动态控制反应时间,以达到控制反应的目的。 (2)时间控制程序。①本控制系统严格按照时序、按顺序工作。②允许在工作过程 中任意进行遥控、自控切换且不影响工作时序。 6 结语 在污水处理控制系统中采用现场总线改变了传统的全模拟量传输的方式,在现场总线级 实现了数字量传输,达到了提高信号传送精度,增强现场控制灵活性,降低现场仪表初装费 和设计施工费用,减少电缆敷设,易于维护和扩展的目的。该自动控制系统已经在浙江海宁 污水处理厂投入运行,实现了污水处理SBR工艺的自动控制,提高了污水处理的效率和效果, 同时降低了能耗,取得了良好的经济效益与社会效益。 自动控制论文:流动电流混凝投药自动控制系统抗干扰能力的研究 摘要:本文阐述在国内一些自来水公司水厂应用流动电流混凝投药自动控制系统的调试过程中所遇干扰问题,并通过具体实验找到解决干扰问题的方法,为流动电流自控系统在有干扰存在的情况下的应用提供了重要经验。 关键词:流动电流 混凝 投药 自动控制 抗干扰 1. 流动电流混凝投药自动控制系统的检测控制原理 混凝投药是水处理工艺中的重要环节之一,位于水处理工艺的前端。投药量的多少直接影响后续工艺的处理效果,因此,研究该环节的自动控制非常有意义,国内外众多学者都对其进行了广泛深入的研究。这些研究中,应用的最为成功的当属流动电流混凝投药自控技术。该技术在80年代开始应用,到了90年代已经被大量的国内外水厂所采用。[1] 流动电流混凝投药自动控制技术的原理为:水中胶体粒子加药后,其ζ电位会发生变化,从而引起流动电流的变化,胶体电荷远程传感器通过检测流动电流的变化可以准确地反映水中加药量的多少,并传递信号给检测控制仪,控制仪根据传感器传递来的信号,经过程序的处理,输出控制信号给变频柜,通过改变供电频率来调整投药泵的投药量,使之达到最佳值。 干扰问题是流动电流混凝投药自动控制系统在生产应用中常遇到的重要问题,常由于不能及时排除干扰而致应用失败。相反地,干扰问题却很少得到报道。本文提供几则排除干扰的实例,可供工程界参考。 2. 流动电流混凝投药自动控制系统的干扰原因 流动电流混凝投药自动控制系统在实际工程中遇到的干扰主要有以下的两方面原因: 水质及混凝药剂方面;由于流动电流控制系统的检测装置传感器是直接与水样接触的,因此,如水中含有大量藻类、大量有机污染物、混凝药剂为有机高分子药剂或粘附性强的药剂会沾污传感器探头,造成检测信号失真,从而导致控制系统不能正常的进行控制工作。 电控方面;流动电流控制系统的传感信号和控制信号均为弱电信号,因此一旦有强电信号在流动电流控制系统的传感或控制信号线附近存在时就会产生干扰,会对控制系统的正常工作产生影响;当传感器接地不符合要求时,也会对流动电流的检测造成干扰;电源的污染(如动力电源存在大幅度的电压或电流变化)、控制系统周围有强电信号源(如大的电控柜、控制器等)、控制系统所放置的房间屏蔽不好内的都会造成流动电流控制系统的干扰,影响流动电流混凝投药自动控制系统的正常工作。 流动电流投药控制系统遇到干扰,可能出现检测值无规律的上下波动、检测值定时定向的有规律变化、计量泵的投药量不能及时随检测值变化而变化等现象。此时流动电流控制系统已不能准确及时的随水质水量的变化进行投药量的控制,必须找到干扰源并加以排除才能使其恢复正常工作。 3. 流动电流混凝投药自动控制系统干扰问题及解决方法实例 3.1 流动电流混凝投药控制系统由混凝药剂所引起的干扰 3.1.1 应用水厂情况简介 该水厂位于四川某城市,水厂原水为黄河水,平时浊度为100~1000NTU,最高浊度10000NTU以上,pH为中性,其余的水质指标无特异的变化。该水厂的工艺流程见下图1。 3.1.2 初始应用情况 流动电流控制系统安装完成后,进行系统调试。开始两天系统采用手动控制的方式运行,检测值比较稳定可以随着原水浊度变化及时调整混凝剂的投加量,两天后改为自动控制,开始时系统能够正常运行,但随着时间的推移检测值变得很不稳定,检测值在一天之内在水质水量都无很大变化的情况下发生数次无规律的变化,混凝剂投量无法达到自动控制,导致澄清池的出水时清时浑不能达到出水水质要求。具体情况见下面图2。 3.1.3 解决方法的研究 根据以上分析,进行了逐项的实验研究。首先,排除仪器设备存在质量问题,逐一更换了流动电流检测系统中的各部装置,从传感器到控制仪都用崭新的并经过严格检验的仪器进行替代实验,发现检测值仍然呈不定时无规律变化,从而确定不是仪器质量问题。其次,排除了电源污染的因素,认真检查了电源并对其周围的用电单位进行了细致的调查,确认该厂内部及周围不存在能对其动力电源造成污染的污染源。并且由以上纪录情况可知,流动电流检测值的变化是无规律的而且是不定时的,这样就可以排除是由于象定时电源污染引起的定时干扰的存在。由于流动电流的检测值的变化是逐渐出现而不是一开始运行就有的,因此可以排除由电控方面的干扰所引起的。再次,对流动电流控制系统传感器的接地情况进行了重新检查,经过仔细的分析和测试,确定其传感器的地线不合要求。因此,重新进行了传感器的地线安装,以三根铜管焊接而成的柱体为接地线的基础,并深埋入地面1.5米以下,测得的电阻R〈1Ω,完全符合国际标准。改造完成后进行系统监测,发现在无计量泵的启停时流动电流系统可以正常工作,检测值变化稳定及时。接下来将变频控制柜的安装位置移至电控间,而自动控制仪仍留在值班室。方案实施后,流动电流控制系统仍然未能正常的工作,经一周的监测,检测值仍然不稳定,投药量也不能得到很好的控制。最后,取混凝剂进行分析,发现在高浊度水的情况下使用了含有有机高分子成分的助凝剂。因此,改变了高分子助凝剂的投加点,使其在流动电流取样完成后再投加,而助凝剂的控制采用按一定的比例投加的方式。方案实施后,经半月的监测流动电流混凝投药控制系统检测值稳定,投药量得到很好的控制,出水水质达到所要求的标准。图3是一天运行情况的纪录。 3.2 流动电流混凝投药自动控制系统由于电源污染所造成的干扰 3.2.1 应用水厂情况简介 此水厂位于山东沿海某城市。该水厂原水为地表水,常年浊度为20~30NTU,最高浊度100NTU,pH为中性,其余的水质指标无特异的变化。该水厂的工艺流程见下图4。 投药点在进水管管式混合器之前,传感器的取样点设在管式混合器出口处。传感器设在靠近取样点的反应池壁上。 3.2.2 流动电流的初始应用情况 流动电流控制系统安装完成后,进行系统调试。开始两天系统采用手动控制的方式运行,检测值比较稳定。两天后开始自动控制,第一天运行基本稳定,但发现在上午7-8时及下午4-5时,检测值发生有规律变化。在上午7-8时之间,检测值在加药量及水质不变的情况下会向上波动,导致加药量直线下降,出水水质变浑;在下午3-4时之间,在同样情况下检测值向下波动,导致加药量直线上升,出水水质变的过清。过了这两个时段,检测值会自动调整回正常状态,加药量及水质也会恢复正常。但这两个时段正好是一泵站调整流量的时候,所以认为是由于水量的变化引起的。但随着时间的推移,这种检测值的变化有时出现一天变化数次,并且有时又没有规律,以至混凝剂的投量无法达到自动控制。具体情况如图5所示。 根据以上纪录可知,流动电流控制系统检测值的变化多数是定时而且有规律的,并且在除此之外的时段内系统可正常工作,这就排除了流动电流控制系统自身以及传感器地线的问题。从控制理论分析,可能存在强电信号的干扰和电源有定时污染两方面干扰。3.2.3 解决方法的研究 根据以上的分析进行了解决方法的研究,首先对传感信号线的屏蔽情况进行检查,从新作了屏蔽工作,在信号线外加上金属套管并将其与强电电缆线分离。采取此种措施后,检测值的定时变化仍然存在,证明不是由于强电信号干扰。接着检测动力电源是否有污染的存在,终于发现在此水厂的附近有一大型工业设备生产工厂,每当它启动和停止工作时,水厂的动力电源即便非常不稳定,从而导致了控制仪工作的波动,我们即采取了相应的措施,在控制仪的电源上加上了稳压保护装置,干扰现象随即得到消除,控制仪开始稳定运行。经过一周的连续监测和观察,干扰现象已全部消除,控制系统工作稳定,投药量得到非常好的控制,沉淀池出水稳定地保持在6~9NTU范围内,整套流动电流控制系统达到了预期的自控投药的目的。图6纪录的一天运行数据。 3.3 流动电流自动控制投药系统由于信号线屏蔽问题所引起的干扰 3.3.1 应用水厂情况简介 该水厂位于安徽某市,该水厂原水为湖泊水,常年浊度为10NTU左右,最高浊度30NTU,pH为弱碱性,夏季水中藻类较多,以兰藻和褐藻为主。该水厂的工艺流程同图4。 投药点在进水管管式混合器之前,传感器的取样点设在反应池入口处,传感器的安装箱设在反应池的墙壁上。由于传感器安装位置与控制仪所在位置距离较远,因此为方便传感信号线的铺设,直接将其铺设在已有的动力电缆沟内与动力电电缆一起进入加药间室内。 3.3.2 流动电流的初始应用情况 流动电流控制系统安装完毕后,进行系统调试。开始两天系统采用手动控制的方式运行,检测值有不规律和不定时的变化,有时检测值在一段时间内非常稳定,有时却波动的非常厉害,在水质水量没有任何变化的情况下,投药量相差悬殊,导致沉淀池出水水质在一天内甚至几个小时内变化非常大。两天后改为自动控制,运行时上述情况依然存在,混凝剂投量无法得到控制,具体情况见下图7。 从上面的曲线图可以看出,流动电流的检测值变化很不稳定,而且并不是随水质水量而变化的。因为其为不定时及无规律变化,所以可能是由于流动电流控制系统本身电器元件有问题、或传感器与控制仪及控制仪与变频柜之间连接信号被强电信号干扰、或变频柜在工作时对控制仪有干扰、或不定时电源受污染等情况造成的。 3.2.3 解决方法的研究 根据以上分析,进行了一步一步的排除实验,最后对传感器与控制仪之间的双芯屏蔽信号线重新进行了铺设,将其从动力电缆沟中撤出,另设一专门的管沟铺设信号线,并在信号线的外面加套一金属套管,以确保流动电流信号不受强电信号的干扰。方案实施后,流动电流控制系统可以稳定正常地工作了。经一周的监测,检测值稳定准确,投药量得到了很好的控制,出水水质符合水厂的要求。图8为所纪录的一天运行数据。 4 总结 流动电流混凝投药自动控制系统在实际应用中,遇到的干扰因素非常复杂,因此必须在现场进行细致的分析和实验研究才能确定其解决方法。混凝剂的问题一般可以通过改变投加点或更换混凝剂种类加以解决。对于电控方面,由于其检测和传递的信号为弱电信号,非常容易受到外界电源污染以及强电及其它强信号的干扰,因此系统仪器仪表的安装环境,信号线的铺设以及有关地线的制作等都要严格遵守相应电控要求,这样才能有效的防止可能出现的干扰现象。总之,干扰问题是流动电流混凝投药自动控制系统实际应用中所遇的一个重要问题,必须认真加以解决才能保证该系统的成功应用。 自动控制论文:某空调工程自动控制系统设计 摘要: 本空调工程全部采用吊顶暗装风机盘管加独立新风系统。室内风机盘管承担全部的室内冷负荷和湿负荷,新风机组把引入的室外新风处理到室内焓值,再按需求分配到各个房间。按舒适性空调设计,采用露点送风。系统冷热源选用风冷式空气源热泵,安置于天台上。空调水系统采用一次泵定水量系统,双管制,闭式循环。系统主机采用远程控制,各房间的风机盘管可单独控制调节。 关键词: 自动控制 风机盘管 变风量系统 制冷装置 新风机组 恒温控制器 电动阀 一、工程概况: 本空调工程全部采用吊顶暗装风机盘管加独立新风系统。室内风机盘管承担全部的室内冷负荷和湿负荷,新风机组把引入的室外新风处理到室内焓值,再按需求分配到各个房间。按舒适性空调设计,采用露点送风。系统冷热源选用风冷式空气源热泵,安置于天台上。空调水系统采用一次泵定水量系统,双管制,闭式循环。系统主机采用远程控制,各房间的风机盘管可单独控制调节。 二、空气房间温度自动控制是通过接通或断开电加热器,以增加或减少精加热器的热量,而改变送风温度来实现的。 空调温度自动控制系统常用的改变送风温度方法有:控制加热空气的电加热器,空气加热器(介质为热水或蒸汽)的加热量或改变一、二次回风比等。室温控制规律有位式、比例、比例积分、比例积分微分以及带补偿与否等几种。设计时应根据室温允许波动范围大小的要求,被控制的调节机构及设备形式,选配测温传感器、温度调节器及执行器,组成温度自动控制系统。 (1)控制电加热器的功率 控制电加热器的功率来控制室温的系统,其原理图及方框图见下 ① 是室温位式控制方案,由测温传感器TN,位式温度调节器TNC,及电接触器JS组成。当室温偏离设定值时,调节器TNC输出通断指令的电信号,使电接触器闭合或断开,以控制电加热器开或停,改变送风温度,达到控制室温的目的 ② 是室温PID控制方案,由测温传感器TN,PID温度调节器TNC及可控硅电压调整器ZK组成,可实现室温PID控制。 (2)控制空气加热器的热交换能力 控制进入空气加热器热媒流量的室温控制系统及其原理如下: 该方案是由测温传感器TN,温度调节器TNC,通断仪ZJ及直通或三通调节阀组成。当室温偏离设定值时,调节器输出偏差指令信号,控制调节阀开大或关小,改变进入空气热交换器的蒸汽量或热水量,从而改变送风温度,达到控制室温的目的。 (3)制进入空气加热器的热水温度 该温控方案组成与上面相同,不同的是控制三通阀来改变进入空气加热器的水温,改变热交换能力,达到控制室温的目的。 三、房间空气相对湿度自动控制的方法 空调房间温湿度控制: 空调房间温湿度的干扰因素的多样性,气候变化的多工况性以及房间存在的较大的热惯性等因素使得利用单回路直接控制房间温湿度的方法难以达到满意的调节效果。因此,应该另选有效的方法。针对空调房间的热特性,采用串级调节较适宜。其调节框图如图所示 室温调节器用于克服维护结构传热,室内热源散热引起的室温干扰。室温调节器根据房间内实际温度与设定温度的偏差调整送风温度的设定值。送风温度调节器则用来控制送风温度。这一环节主要克服在不同的季节,新风、回风混合比的变化引起的对换热器的出口状态干扰。使其在进入房间前受到一定的抑制,减少对室内状态的影响。采用串级调节后,还能改变对象的时间特性,提高系统的控制质量。 四、风机盘管空调系统的自动控制 (一) 温控器 (1)风机盘管宜采用温控器控制电动水阀,手动控制风机三速的控制方式。风机启停与电动水阀连锁。 (2)冬夏季均运行的风机盘管,其温控器应有冬夏转换措施。一般以各温控器独自设置冬夏转换开关为好。 (二) 节能钥匙 (1)房间设有节能钥匙系统时,风机盘管宜与其连锁以节能。 (2)当要求不高时,可采用插、拔钥匙使风机盘管启动或断电停转的方式。使用要求较高时,可增设一个温度开关。 (三) 定流量水系统 风机盘管定流量水系统自控方式较简单易行,但节能效果没有变流量自控方式好。 五、风机盘管的定流量水系统自动控制 该工程使用定流量二管制,其风机盘管机组的控制通常采用两种方式。 (1)三速开关手控的二管制定流量系统 采用二管制水系统时,表面冷却器中的水是常通的。水量依靠阀门的一次性调整,而室温的高低是由手动选择风机的三档转速来实现的。 (2)温控器加三速开关的二管制定流量水系统 采用这种控制的水系统时,表面冷却器中的水是常通的,水量依靠阀门一次性调整。室内温度控制器控制风机启停,而手动三档开关调节风机的转速。 温控器选择AFT06*系列即可满足要求。该系列是带浸入式套管的。 六、变风量系统的监控 变风量系统的基本思想是当室内空调负荷改变以及室内空气参数设定值变化时,自动调节空调系统送入房间的送风量,使通过空气送入房间的负荷与房间的实际负荷相匹配,以满足室内人员的舒适要求或工艺生产要求。同时送风量的调节可以最大限度的减少风机的动力,节约运行能耗。 除了节能的优势外,VAV系统还有以下特点:(1)能实现局部区域的灵活控制,可根据负荷变化或个人舒适度要求调节。(2)由于能自动调节送入各房间的冷量,系统内各用户可以按实际需要配置冷量,考虑各房间的同时使用系数和负荷分布,系统冷源配置可以减少20%~30%左右,设备投资相应较大减少。(3)室内无过冷过热现象。 该系统采用单风管再加热VAV空调系统,其原理和控制系统图如下: 七、空调用制冷装置的自动控制 1、蒸发器的自动控制 空调用制冷装置系统的蒸发器和冷凝器温度的自动控制如图所示 空调负荷是经常变化的,因此,要求制冷装置的制冷量也要相应地变化。而制冷量的变化,就是循环的制冷剂流量的变化,所以需要对蒸发器的供液量进行调节,实现对载冷剂即被冷却物质的温度控制。空调用制冷装置的中常用的供液量自动控制的设备是热力膨胀阀。 热力膨胀阀的一种直接作用式调节阀,安装在蒸发器入口管上,感温包安装在蒸发器的出口管上。DV1和DV2是电磁阀,压缩机停时,电磁阀立即关闭,切断冷凝器至蒸发器的供液。 2、冷凝器的自动控制 在制冷装置上通常用冷却水量调节阀来调节冷凝温度。冷却水量调节阀是一种直接作用式调节阀,安装在冷凝器的冷却水进水管上,它的压力测量温包安装在压缩机的排气端,或冷凝器的制冷剂入口端,以感受Pl的变化。 3、制冷装置的自动保护 为了保证制冷装置的安全运行,在制冷系统中常有一些自动保护器件。制冷系统常用的自动保护包括排气压力保护、吸气压力保护、减压保护、断水保护、冷冻水防冻保护等。其系统图如下: (一)排气与吸气压力自动保护 在制冷设备中设置了安全阀,还使用压力控制器来控制排气压力。当排气压力超过设定值时,压力控制器立即切断压缩机电动机电源,起高压保护作用;控制吸气压力的采用压力控制器PxS。它对吸气压力有保护作用。 (二)润滑油压的自动保护 在制冷压缩机运转过程中,它的运动部件会摩擦生热。为了防止部件因发热而变形而发生事故,必须不断供给一定压力的润滑油。油压控制器是一个压差控制器,用它可以实现制冷装置润滑油压的自动保护。 (三)断水自动保护 为了保证压缩机的安全,在压缩机水套出水口和冷凝器出水口,装设了断水保护装置。该装置是由测量冷凝器出水口水的电阻的两个电极,配以晶体管控制电路的水流控制器SLS及继电器所组成。 (四)冻水防冻自动保护 在制冷装置运行中,蒸发器中冷冻水温度过低,容易发生冻结影响压缩机的正常运行,因此设置了冷冻水防冻自动保护系统。该系统是在蒸发器出口端安装了温度控制器TfS,当冷冻水出口处温度降至较低时,温度控制器使中间继电器断开,压缩机也就停止运转;在压缩机停转后,若蒸发器冷冻水温度回升到某一温度时,温度控制器使中间继电器接通,冷冻水泵和冷却水泵就重新启动,而压缩机也恢复运转。 4、水量调节阀的选择: 根据系统水管管径尺寸为:DN25 DN32 DN50 三种,选择相应阀门口径的电动调节阀。结果如下:(品牌:丹佛斯) 自动控制论文:流动电流混凝投药自动控制技术在低浊度水中应用范围的研究 摘要:本文首次针对了流动电流混凝投药自动控制技术在低浊度水中的应用进行了研究,提出流动电流混凝投药自动控制技术在低浊度应用水的适用范围。对于流动电流混凝投药自动控制技术在低浊度水情况下的应用有着非常重要的意义。 关键词:流动电流 混凝 投药 自动控制技术 低浊度 以流动电流为因子进行混凝投药控制,是投药技术的上的一项重要进展[1]。流动电流混凝投药自控技术作为目前国内先进的自动投药控制技术,已在全国各地的自来水厂得到了广泛的应用并取得良好的经济效益和社会效益。随着应用范围的扩展,水质条件也日趋复杂,应用中所遇到的问题也越来越多,尤其是低浊度水方面表现特别明显。 低浊度水情况下的混凝沉淀过程是整个低浊度水处理工艺的关键,能否准确控制混凝剂的投加量关系尤为重要。因为在低浊度水的情况下,所需的混凝剂较少,形成的矾花颗粒细、少、轻,难于沉淀,易于穿透滤池[2]。因此,在低浊度水中准确地控制投药量既是十分困难的又是非常必要的。 流动电流控制系统在国内包括黑龙江、安徽、广西、江苏等省的低浊度水质的水厂已有了一些应用,但尚未有过细致的研究和探讨,只是从实际应用中总结出较粗略的低浊度原水应用范围。 1. 流动电流自动投药控制技术在低浊度水中应用范围的实验研究 1.1 试验装置 本试验采用仪器有哈尔滨建筑大学制造的流动电流远程胶体电荷传感器,北京精密单因子公司生产的SC-4000型流动电流投药自动控制仪,美国Milton Roy公司生产的LMI型电子脉冲计量泵,美国HATCH公司制造的台式浊度仪,并应用了由哈尔滨建筑大学水工业新技术研究室设计的水厂处理工艺流程模型。混凝药剂采用河南生产的聚合氯化铝。 1.2 试验方案 1.2.1 静态试验 本试验是利用高岭土来配制所需原水浊度,将配好的浊度为10、9、8、7、6、5、4、3、2、1.5NTU的原水水样分别装入十个1000ml烧杯内。同时取1000mL自来水(浊度为1.5NTU),作为基准进行对比。试验装置示意图如下。 先将胶体电荷远程传感器与流动电流控制仪之间的信号线连接好,然后将传感器放入盛有自来水的烧杯内,启动传感器与控制仪的电源,让传感器稳定运行30分钟,纪录控制仪显示的流动电流检测值。待检测值稳定后,即向水中加入2mg/L的聚合氯化铝药剂,在100转/分钟的转速下快速搅拌20秒钟,测定流动电流的检测值并记录下来。从烧杯中取出传感器,让加药后的原水静沉25分钟,测定其沉后浊度并记录下来。 将传感器放入10NTU的原水中直至检测值稳定,记录下控制仪所显示的流动电流检测值。向原水中同样加入2mg/L的聚合氯化铝药剂,在100转/分钟的转速下快速搅拌20秒钟,测定流动电流的检测值并记录下来。同样静沉25分钟后纪录下沉后水浊度。 从表1可以看出流动电流混凝投药自动控制系统在浊度5NTU以上,对药剂(2mg/L)有明显的反应,流动电流检测值可以随着原水浊度的变化有显著的变化,当浊度每变化1NTU,流动电流检测值可变化1个单位以上,控制精度较好;但在4~1NTU的浊度范围内,当浊度每变化1度时,流动电流检测值只变化0.3个单位左右,控制精度稍差。 在1.5~10NTU的浊度范围,改变混凝剂的投加量进行试验。以下为投药量分别为0.5mg/L,1mg/L,1.5mg/L,2mg/L,3mg/L,4mg/L,5mg/L情况下的流动电流检测值变化情况,见表2、表3、表4、表5。取其中1.5、4、5、10NTU四种浊度水的纪录加以说明。 由上述的静态试验纪录可知,投药量变化时,流动电流检测值变化情况:即原水浊度大于5NTU,流动电流检测值变化较大,控制精度较高,满足控制要求;原水浊度小于5NTU时,流动电流检测值变化较小,控制精度较差。 1.2.2 动态实验研究 在实验室的动态试验流程如图1。本流程模拟了水处理的常规工艺过程,即从原水进厂经过的加药、混合、反应、沉淀、过滤的全过程(不包括加氯),这样可以较全面地反映流动电流投药控制系统对低浊度水的处理过程的影响。 当原水浊度在2~10NTU范围变化时,流动电流控制系统在保证沉后水浊度约为2NTU条件下,投药量、流动电流检测值、沉后水浊度及滤后水浊度纪录如表6。 从上述的流动电流混凝投药自动控制系统在实验室的动态试验运行情况可知,流动电流投药自控系统对于浊度为5NTU以上的原水反应灵敏,当原水浊度变化1NTU时流动电流检测值可以变化1个单位以上,控制精度很好。而对于浊度小于5NTU的原水,当原水浊度变化1NTU时流动电流的检测值只能变化0.3个单位左右,反应不够灵敏,控制精度较差。 1.3 流动电流混凝投药控制系统在低浊度原水情况下实际生产应用 1.3.1 水厂情况简介 该水厂位于黑龙江省哈尔滨市。水厂的原水浊度在冬季枯水期时为10NTU以下,pH值为中性,有微量污染物存在,水质无其它特异情况。水厂的处理量为5万吨/日,水厂的水处理工艺流程为常规工艺。 流动电流混凝投药控制系统的取样点设在网格反应池内的第四个格中,水样为加药后混合20秒左右的水,胶体电荷远程传感器安装在反应池的池壁上,传感器前设有不锈钢水样预处理器,可以有效的防止较大的杂质堵塞传感器。流动电流投药自动控制仪安装在加药间的值班室,变频控制柜安装在加药间电控室内。 在春、夏、秋季该水厂原水浊度多为数十至数百NTU,流动电流自动控制系统运行情况良好,可以准确控制混凝剂的投加量,使沉淀池出水浊度保持在4~5NTU左右,符合水厂的要求。 1.3.2 流动电流在低浊度下的运行情况 在冬季枯水期,该水厂的原水浊度多为5~10NTU,观察表明,当原水浊度大于5NTU时,流动电流自控系统工作稳定而灵敏,可以随着原水浊度的变化准确地改变混凝剂的投加量,达到控制投药量和保证水质的目的;当原水浊度小于5NTU时,流动电流自控系统工作有些不稳定,投药量随水质变化的调节速度较慢,这与试验室试验结果相似。 作者也了解到在江苏和安徽两省应用流动电流混凝投药自动控制系统于低浊度原水的水厂的情况,结果与上述实验室试验和生产性试验情况相似。 2. 结论 通过一系列的静态试验、动态试验和生产性试验,可以认为流动电流投药自动控制系统应用的原水浊度分界点为5NTU,对5NTU以上浊度的原水,流动电流混凝投药自动控制系统的控制精度较高,可取得比较满意的控制效果;对于5NTU以下浊度的原水,流动电流投药控制系统精度较差。 自动控制论文:楼宇自动控制系统设计中的若干问题 摘要:本文对近年来楼宇自动控制系统设计中的若干问题进行了探讨,提出了在设计中存在的:工艺了解不准确,概念模糊等问题。 围的设备故障。 ③、自动记录设备的累计运行小时数。当累计值达到规定的维修时间时,自动报告中央控制室,及时提醒进行设备检修。 ④、当一组设备中的某台设备出现故障不能继续运转时,自动切换到备用设备;同时,对于临时停电的情况,当恢复供电后,系统自动执行顺序启动程序,可保证设备投运顺利,避免对设备的损害。 通过上述检测、报警和处理方式,使现代智能大厦对机电设备突发故障具备有效的预防手段,以确保设备和财产安全。 (4)维护模块——提高设备运行效率、减少管理人员数量。 通过对设备运行状况的监测、诊断和记录.早期发现和排除故障,及时通知维护和保养,保证设备始终处于良好的工作状态。 楼宇自控系统对设备的有效监控,可使设备的故障率大大降低,同时也使维修工人可以更有效的工作,减少维修人员的数量;一体化管理方式,使操作、值班和管理人员尽可能地减少。 (5)扩展模块——系统具有良好的扩展性,保证今后扩展的需要。 系统选用时应始终遵循标准化、开放性的原则,系统容量可以有适当的冗余,以适应日后的扩展。且应保证与其它系统的兼容性,可方便实现网络的信息共享。 (6)、仿真模块——系统具有自学习功能,可进行人员培训、资料管理等。 2.4各系统设计界面不够周到、清晰。 楼宇自控系统作为大楼内的一个重要组成系统,其实现自身的功能设计已经比较成熟和完善,但在系统实施过程中,经常由于系统界面的问题而导致系统的最终功能不够完善,丢项、甩项等事情经常发生。 由于设计界面的问题牵扯的面比较多,涉及到工程实施中的暖通空调、给排水、变配电等多个专业。因此,在工程的前期将设计界面的问题进行明确,非常必要。 从另一个角度讲,将设计界面的问题进行明确,可以使业主在工程的前期或在设备定货之前,就明确提出界面接口要求,从而可以实现楼宇自控系统的完整性。 明确各方的责任及工作内容,避免出现问题时,互相扯皮。 确保实现系统设计的全部功能,避免资金的浪费。 (1)、与调节/控制的风阀及水阀的设计界面 一般系统中风阀与水阀的规格及控制模式,由设备工程师根据工况条件计算确定。因此,风阀与水阀调节/控制设计应与设备工程师配合,了解风阀与水阀的电动操作机构,配置相适应控制器。实际工程设计中,设备招标前风阀与水阀的电动操作机构往往难以准确确定,DDC输出类型。 还存在另一种情况,调节阀由控制工程师选配,这时需设备工程师提出控制工况要求,控制工程师应根据管径计算选择调节阀规格及控制模式。 风阀的控制应根据工况要求选择电动操作机构或配电子定位装置。 (2)、与配电控制箱的设计界面 配电控制箱内设本地与远程转换开关和控制用隔离中间继电器(无源或有源AC220V,见下图),本地手动控制,远程靠BAS的DDC向配电控制装置发出遥控启/停信号,并接收风机运行状态、过负荷及本地/远程控制转换开关状态信号。 本地DDC的电源(AC 220V)由配电控制箱提供,上图DDC有源控制和无源控制两种方式,笔者认为优选有源控制,因有时配电控制回路并未设控制隔离变压器,这样无源控制触点有可能直接接人AC 220V回路,造成与其他控制线路不能共管敷设;另一方面,自控系统的控制电源宜由自己提供,避免造成扯皮现象。 以上这些需要在采购配电控制箱之前提出来,便于厂家加工。 (3)、与制冷机组、电梯等自带控制装置的设计界面 一种是将监控信号采用干接点的方式接人BAS的DDC;一种是采用通信接口点对点或总线的方式接入BAS。干接点的方式实现起来比较简单,也比较可靠,不足之处是采集的信息量比较少;采用通信接口的方式可以克服干接点的不足,但实现起来比较难,受通信协议是否标准、厂家是否开放编码表等因素的制约。 (4)、与变配电、照明等系统的设计界面系统中的遥控单元、智能化仪表或开关、照明控制单元、电参数变送器等自动化器件,应配合强电设计选配,预置在配电柜或照明箱中。 2.5缺乏合理的网络架构规划设计。 在楼宇自控系统未招标选定设备前,设计院往往对楼宇控制网络架构规划设计不是很明确,DDC的布置比较随意,只注重控制原理及点表,网络架构形式、执行标准、设备配置标准选用等方面的设计相对来讲比较薄弱。 现在提起“Bus(总线)”、“Network(网络)”可谓名目繁多,令人眼花燎乱。但“Field Bus(现场总线)”因其对工控机(包括DCS、PLC、工业PC、数控等)、自动化仪表和过程控制自动化产生的巨大影响,已成为世人嘱目“热点”。早已有人把现场总线描述成“21世纪的过程控制总线”,“自动控制领域开创了一个新的时代一一现场总线控制系统(FCS,Fieldbus Control System)”。目前,在楼宇各自动化控制系统中底层流行采用现场总线控制网络,随着工控计算机及网络技术发展在建筑业广泛普遍的应用,现场总线技术必将成为“智能建筑”领域主要的发展方向之一。 伴随着信息技术的不断发展,BAS已不可缺少的成为Internet/Intranet网的一部分。楼宇自控系统双层网络结构内部也将随之发生变化,DDC以上的物理链路可通过建筑物内综合布线系统完成,采用VLAN技术可基于TCP/IP与其它系统共用LAN,通过OPC标准通信协议进行系统界面互联。 3 结论 为充分发挥楼宇自控系统的功能,需要设计单位周密详细的设计论证、统一规划,需要工程施工单位精心施工,更需要系统集成商以高度负责的态度,从用户角度出发,为每一个项目选择一个适合它本身的功能配置,甲方也尽早配备相应工程技术人员,加入到项目实施中,这样才有助于项目的接受和系统的运行维护,从而真正发挥楼宇自控系统的功效,创造良好的社会经济效益。 此外,尽管要电气工程师或控制工程师全面掌握相关专业知识很困难,但为便于与设备等相关专业工程师沟通,使设计的控制系统符合工况要求,正常合理运行,必需了解一些概念性的知识,及早消除目前设计行业中专业相关环节之间的“灰色地带”是关系系统成败的关键所在。 自动控制论文:VAV空调系统中的自动控制 摘要: 通过工程实例介绍了VAV变风量空调系统中水泵和风机的变频控制原理,以及现场直接数字控制DDC系统的控制过程,分析了VAV变风量集中空调系统的节能效果。 关键词: 变风量 变频控制 DDC控制器 节能 随着国民经济的快速发展,人民的生活品质正在逐步提高,对室内空气环境的要求也越来越高。为了满足人们的需要,建筑物空调系统正在快速的普及和发展。与此同时,建筑物的能耗也越来越大。据统计空调系统的能耗占建筑物总能耗的50~70%。因此,在满足人们需要的同时,必须利用现代先进的自动控制系统大力开发节能型空调系统。 集中空调是将所有空气处理设备都集中设置在一个空调房间里,空气处理所需的冷、热源由集中设置的冷冻站或锅炉房集中供给。VAV变风量集中空调系统,是相对于传统的定风量集中空调系统较先进的一种空调方式。它的基本原理是通过改变送入被控房间的风量(送风温度不变)来消除室内的冷、热负荷,保证房间的温度达到设定值并保持恒定。例如,夏季当室内温度高于设定值时就提高送风量,反之减小送风量;冬季当室内温度高于设定值时就减小送风量,反之提高送风量。这种空调方式可以显著的降低空调系统的能耗和改善空调系统的性能,提高空调系统的舒适度。 工程概况: 北京某大厦,总建筑面积12万m2,地上31层地下3层,建筑物功能为写字楼。空调冷源采用离心式冷水机组,热源采用市政供热系统。空调末端主要采用变风量空调系统。空调自控系统采用某公司的METASYS管理系统。 水系统的自动控制 如图1所示,空调冷冻水系统循环泵,由初级泵和次级泵组成。初级泵为定频泵,其流量只需满足冷水机组的额定流量。次级泵采用变频泵根据供回水之间的压差ΔP,控制水泵电机转速从而改变水泵的供水量。 控制过程: 当空调负荷逐渐减小,空调机组送风温度t达到设定值时,现场DDC控制器自动将空调机组的回水电动阀开度m减小,以减少机组水流量,此时系统供回水压差ΔP随之增大。通过DDC控制器自动调节变频器的输出频率使水泵转速n下降,从而减小系统水流量。同理,当空调负荷增大时,相应的??大系统的水流量。当次级泵b1满负荷运转时,流量仍不能满足空调系统需要时,DDC控制器自动开启次级泵b2。此时次级泵的流量大于初级泵的流量,系统回水通过旁通管回到次级泵进口,旁通的水量通过流量计q进行检测。如果旁通的水量大于某一设定值时,说明一台制冷机的制冷量不能满足负荷的需要。同时系统自动启动第二台制冷机。反之,停止一台制冷机。上述过程中电动阀、系统压差均采用PID的调节方式。控制系统中干扰量是空调负荷,检测变送装置是温度传感器、压差传感器,控制器是DDC执行器是电动阀、变频水泵。由于空调负荷的滞后性、每个房间空调负荷的不均匀性,使得末端空调机组电动阀不可能同时开大或同时关小,从而造成水系统压差的不稳定性。采用PID的调节方式可以实现超前调节、积分调节,使系统控制更加平稳。 水泵变频调速的节能原理 如图2所示,当空调系统刚开始运行时由于负荷大,系统的水流量为Q1,空调系统运行一段时间后负荷减小并且趋于稳定,水流量变为Q2。根据水泵流量Q、压力P、转速n和功率N间的如下关系: 可以看出改变水泵转速,使流量适应空调负荷的变化。水泵效率η1=η2=const ,水泵功率大幅度下降,具有显著的节能效果。 空调末端变风量系统的自动控制 变风量空调系统中的空调机组采用变频风机,送入每个房间的风量由变风量末端装置VAVbox控制,每个变风量末端装置可根据房间的布局设置几个送风口。如图3所示, 室内温度通过末端装置设在房间的温控器进行设定,温控器本身自带温度检测装置,当房间的空调负荷发生变化实际值偏离设定值时,VAVbox根据偏离程度通过系统计算,确定送入房间的风量。送入房间的实际风量可以通过VAVbox的检测装置进行检测,如果实际送风量与系统计算的送风量有偏差,则VAVbox自动调整进风口风阀以调整送风量。例如夏季,当室内温度高于设定值时,VAVbox将开大风阀提高送风量,此时主送风道的静压P将下降,并通过静压传感器把实测值输入到现场DDC控制器,控制器将实测值与设定值进行比较后,控制变频风机提高送风量,以保持主送风道的静压。如果室内温度低于设定值时VAVbox将减小送风量。冬季和夏季的调节方式相同,但调节过程相反。具体控制过程如下图所示 上述控制过程中,控制对象为室内温度、主送风道静压P,检测装置为静压传感器,调节装置是现场DDC控制器,执行器是变频风机,干扰量是VAVbox风阀开度、空调负荷。另外,送风道的严密性也是不可避免的干扰量,但可以通过改善施工工艺使之减小到最小程度。由泵与风机的相似律可知,变频风机和变频水泵的节能原理是一样的,这里就不在重复叙述。 由于变风量系统在调节风量的同时保持送风温度不变,因此在实际运行过程中必须根据空调负荷合理的确定送风温度。例如夏季,当送风温度定的过高,空调机组冷量不能平衡室内负荷时,空调机组可能大风量工频运转,此时起不到节能效果。空调机组的送风温度可以通过现场DDC控制器进行设定,并且通过控制空调机组回水电动阀,对送风温度进行有效的控制,控制过程如前所述。 为了使变风量系统更加稳定的工作、充分发挥节能效果,保持良好的室内空气品质。现场DDC可以对空调机组进行起停控制,通过设定时间表,使机组按时工作按时停止。对于有几十台甚至上百台空调机组的大厦来说,可以节省很多人工。DDC控制器通过监测新风与回风的焓值,确定新风与回风的混合比。在保持最小新风量的同时充分利用回风,以减少制冷机组能耗。DDC控制器还可以对空调机组过滤网前后的压差进行监测。当过滤网出现堵塞时会及时报警,以免长时间影响机组送风量。各个现场的DDC控制器通过网络控制器NCU与中央控制室之间进行信息交互,实现整个系统的集中控制。 空调系统的设计负荷,是考虑在最不利环境下的最大负荷。在实际运行的过程中,处于最大负荷运行状态的比例很小,所以采用变风量空调系统可以取得良好的节能效果。 自动控制论文:现代化大厦的楼宇自动控制 楼宇自动控制系统 (BAS Building Automation System),简称为楼控系统,又称为建筑设备自动化系统,是建筑智能的重要组成部分,将对整座建筑的空调系统、新风机组、制冷机组、冷却塔、风机盘管、水箱水位、照明回路等系统进行信号采集和控制,实现大厦设备管理自动化,起到集中管理、分散控制、节约能耗的作用。 1、工程概况沈阳房地产交易中心位于沈阳市中心地带,总建筑面积53000m2,总投资为6.2亿元,楼宇自动控制投资为312万元。大厦地上19层,地下2层。其中,地下两层为停车场,地上1-9层为房地产交易市场,10-19层为高级写字间。是一座对办公环境要求较高的现代化建筑。 2、需要控制的机电设备统计 (1)空调机组,共23台,分布于1-10层、17层、18层和地下1层。采用组合式空调机,室内回风与新风混合,经过滤器过滤,加热(或冷却)、加湿后送入室内; (2)新风机组,共22台,分布于9~19层,将新风经过滤器过滤,加热(或冷却)、加湿后送人室内; (3)送风机组,共8台,分布于地下1层和地下2层,夏天送自然风,冬天送热风,将新风经过滤器,加热(仅限于冬天)后送人室内 (4)冷冻/冷却水系统:冷冻站系统共有4台冷水机组、4台冷却泵、4台冷冻泵、1个分水器、1个集水器位于地下2层,还有4台冷却水塔(每台有三个风机)位于楼顶屋面; (5)换热站:在地下2层,有2台平板式换热器,两台空调热水循环泵; (6)给排水:有一个生活水池、6台生活水泵位于地下2层,11个积水坑(每个积水坑有两个污水泵,一用一备),分布于地下1层和地下2层; (7)热风幕:共36台热风幕,分布于地下1层、地上1层和3层; (8)照明:照明分为楼内照明和泛光照明,楼内照明控制84个回路,泛光照明控制20回路; (9)变配电:变电所在地下1层,共有4台变压器。需要监测每台参数; (10)风机盘管:共有362个风机盘管,分布于9~19层;(11)排风机:共有16台排风机,分布于地下1层和地下2层。 3、楼宇自控工程实施我们选择西门子的顶峰产品来完成沈阳房地产交易中心的楼宇控制工作,购置了2台MBC、28台MEC、22台DPU及若干模块和前端设备。其中MBC和模块分别用于冷站和变电所,每台MEC用来控制两台自主机组。DPU用来控制排污泵、照明回路、排风机等。前端设备分别用于空调机、新风机、冷/热站、积水坑等处,为了便于对各种设备的集中管理,我们在楼宇控制中心安装了1台康柏电脑、1台LQl600KⅢ打印机。 按有关标准和规定完成布线和设备安装I作以后,就可以实施对各种设备的监控了。下面分别说明各种设备的监控情况。 3.1 空调机组当空调机组工作时,控制程序将利用风道温度和 湿度传感器cPM65采集的回风温度和湿度与设定的温度和湿度进行比较,利用先进的比例积分微分(PID)算法闭环调节盘管供水阀门的开度(按冬季模式和夏季模式分别调节)和加湿器。由于算法先进,可使振荡最小,并保持精密的控制,始终使室内的温度和湿度接近于设定值。因为室外新风温度在大多数情况下都与设定值相差较多,无论升温还是降温,都要消耗能量:为此,我们根据空气质量检测的结果,由程序自行调节新风阀的开度,既可保证室内空气质量,又可避免能量的浪费。在春秋过渡季节,因无需温度调节,可将新风阀全开,以获得尽可能多的新鲜的空气。通过网络和软件,可以实现在中央控制室对各空调机组进行控制和管理。还可以将各空调机组的风机运行状态、风机故障报警、过滤阻塞报警、盘管低温报警等传到中央控制室的控制主机上,一旦有报警发生,程序将使现场控制器做出关机和开水阀等保护动作,以免设备受损。 3.2 新风机组因为新风机组和送风机组无回风,所以风道温度和湿度传感器GFM65安装在送风管道上。对新风机组和送风机组来说,只要机组工作,新风阀就得全开,不需要调节,所以选用开关式风阀驱动器。因为进来的都是新风,所以不用监测空气质量。其它情况与空调机组相同。 3.3 送风机组送风机组工作情况与新风机组大体相同。区别只有两点:其一,送风机是为地下车库送新风的,不需要调节湿度;其二,送风机组在发生火灾事故时必须启动,当消防系统启动送风机时,新风阀必须随之全开。为此,我们使用控制风机启/停的主接触器的辅助触点的开/闭来控制新风阀的开/关。 3.4 冷冻与冷却水系统冷冻/冷却水系统由冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵、分水器、集水器和冷冻机组等组成。要监控的数据点数量多、类型复杂。我们利用一台MEC-40、若干模块、若干前端设备加上我们在Insigh基础上开发的软件完成这些设备的监控工作。具体控制情况如下:冷冻/冷却水系统由软件控制,严格按规定的顺序和时间间隔启/停各种设备,我们的控制顺序如下:开机:开冷却水阀门—开冷却塔风机—开冷却水泵—开冷冻水阀门—开冷冻水循环泵—开冷冻机组。 关机:关冷冻机组—关冷冻水循环泵—关冷冻水阀门—关冷却塔风机—关冷却水泵—关冷却水阀门。 冷冻机组运行时,随时检测冷冻/冷却水的水流状态,一旦有冷冻或冷却水停止流动,立即停止冷冻机组运行,以免结冰,造成冷冻机组损坏的严重后果。我们的程序不但可以控制每台冷冻机组的启/停,而且还可以使整个冷站达到最低能耗,达到最低的主机折旧率。在管道的适当位置设置温度传感器,以测量空调水供/回水温度,根据程序或管理的日程安排自动开关冷冻机组;根据管理的要求自动切换4台机组的运行次序,累计每台机组运行时间,自动选择运行时间最短的机组运行,使每台机组运行时间基本相等,以延长机组使用寿命。自动监测各关键设备的运行状态,故障报警,并按照实际情况自动启动备用设备;根据总管水流量及供/回温度,计算系统总负荷来控制空调机组的运行台数。当负荷大于一台机组的15%,则第二台机组运行。 我们在分水器和集水器之间安装了旁通调节阀,并在供/回水管路上分别安装了压力传感器,根据冷冻机组供/回水压力差来调节冷冻水旁通阀开度。确保冷冻水系统供水压力稳定。 我们在冷却水的供/回水总管之间安装了旁通调节阀,通过调整冷却塔风机运行台数和冷却水供/回水旁通阀开度,使冷却水供/回水温度保持在设定的范围内。 补水泵的启停也是由程序控制的。监测膨胀水箱水位,当水位降到低限时启动补水泵,当水位上升到标准水位时停补水泵。在实现自动控制的同时,在中央控制计算机上显示膨胀水箱的水位和补水泵的运行状态,并可做到超低水位报警。 3.5 热换站热换站与冷冻系统共用一个MBC-40.我们在管路的适当位置安装了温度传感器和热水调节阀。监测热换器二次侧的供水温度,程序将此温度和设定值进行比较,采用比例积分微分算法闭环调节换热器一次侧的供水流量。在保证供热要求的情况下,尽可能地节约能量。 3.6 给排水用水位开关监测生活水池的水位,根据设定的高低水位控制供水阀的开/关。水位降到低水位时开阀,升到高水位时关阀,并做到超低水位(水池将无水)和超高水位(水将溢出)报警。 根据供水管路的压力,控制供水泵的启停,监测供水泵的运行状态,故障时报警。用水位开关监测各积水坑的水位高/低,当达到高水位时启动排污泵,当水位下降到低位时停泵。每个积水坑中有两个排污泵,程序每次都选择累计运行时间少的泵运行,以确保设备使用均衡。为防止因排污泵等故障,造成污水溢出,我们监测了超限报警水位,当达到此水位时,系统将报警,以便工作人员及时处理。 3.7 热风幕沈阳房地产交易中心大厦采用的是电热幕,这种电热幕要求电热器关闭后,风扇要继续工作2-3min,以免余热散发不出来,造成损坏。厂家提供的电热幕有两个按键,分别控制电热器和风扇,可在现场手动操作。 楼控系统若想控制热风幕有两种方法:其一是用控制器分别控制电热器和风扇。从技术上讲很容易,但要增加一倍的控制点,而控制器的价格又很高,每增加一个控制点,将增加一千元左右的投资,建设方难以接受。另一种方法是将热风幕的供电回路分为主回路和辅助回路,主回路为电热器供电,辅助回路为风扇供电。重新设计一套控制回路,使主回路一接通,辅助回路随之立即接通,而当主回路继开时,辅助回路延迟一段时间才断开。这样做既达到了控制要求,也节省了投资,所以我们选择了这种方法。仅此一项,就为沈阳房地产交易中心节省了近四万元。在楼控中心计算机上,程序首先采集环境温度,当环境温度低于设定值(我们定为IOC)时,根据预先设定的时间表控制每台热风幕的启停,并显示热风幕的工作状态。当有特殊情况时,在现场和楼控计算机上都可对热风幕进行手动启停。 3.8 照明我们利用MBC、DPU、计算机和软件配合,对每一回路按预先设定的时间表进行控制。必要的时候,在现场和楼控计算机上都可对每一路灯进行手动开/关。对公共走廊和泛光照明也实现了光控制。即:当该处较亮时不开灯。每一路灯的状态可在计算机上显示,并可累计开灯时间。为防止突然灯灭,我们用数字输出点的常闭触点控制灯回路。 3.9 变配电我们监测了全部4台变压器的输出功率、功率因数、用电量和次级回路每相电压、电流,并可按时间累计这些数值。当出现过压、欠压、过流等异常情况时报警。所监测的各项参数均可在楼控计算机上显示。 3.10 风机盘管由于风机盘管在空调系统中只起微调作用,各个房间对温度的要求也不统一,很难集中控制。而且,可通讯的风机盘管控制器的价格是普通型的数倍(362个风机盘管控制器将增加相当多的投资),从性能价格比来看,至少在现阶段,采用连网集中管理分散控制风机盘管的方式意义不大。所以我们在风机盘管所在房间安装了手动风机盘管控制器,由各房间人员自行调节。但考虑到节能,我们将这些风机盘管分为4组,每组由计算机来控制其电源和水阀,避免楼内无人时还有许多风机盘管开着造成浪费。 3.11 排风机这些排风机平时用作排风,火灾时用作排烟。为了便于设备的集中管理,我们在不影响消防系统的情况下,对每台排风机进行启停控制,使其按一定的时间间隔定时启/停。必要的时候,在现场和楼控计算机上都可让每台风机进行手动启/停。计算机上可对每台风机的运行状态和故障状态进行监视,累计运行时间。 4、楼宇自控中央管理计算机楼控中央控制计算机上安装了楼控管理软件,我们在此软件基础上进行了二次开发,使其和各控制器实现通讯,完成对各控制器的管理。各种机电设备都是在现场控制器MBC、MEC的程序控制下工作的,但必要时,在楼控中央控制计算机上可以随时改变任意设备的启停状态。在屏幕上可以实现三维图像显示每台设备的系统图,如:冷水机组、水泵、空调机组等。现场控制器随时与楼控中央控制计算机交换数据,楼控中央控制计算机可显示所有测量点如温度、流量、压力、压差等动态趋势图,可监视各设备的工作状态和故障报警。一旦有报警发生,现场控制器将做好保护动作,计算机发出声音,同时在屏幕上显示出报警位置和性质,以提醒工作人员及时处理。可打印输出自动记录及空调系统负荷,并可根据管理部门要求以不同时段累计负荷情况并打印。 5、所取得的效果与同等规模,不采用楼宇自动化控制的大厦相比 (1)可节约电能30%以上; (2)可节约60%人力; (3)延长设备使用寿命; (4)可以更充分地满足用户需求。 自动控制论文:下游常水位后浮箱水力自动控制闸门的设计 摘要:后浮箱水力自控闸门在突尼斯麦—崩水渠已运行20多年,发挥了很好的调节控制作用。本文结合工作实践,从闸门的工作原理、结构特点、闸门选型等方面,对该闸门进行了简明的技术分析和造型介绍及设计体会、认识。 关键词:后浮箱 水力 自动闸门 工作原理 结构特点 闸门选型 1 概述 自动化是科学技术现代化的重要内容,自动闸门则是水利工程实现自动化运行的一项重要设备。浮箱水力自动化闸门是一种借助水力和重力作用,可以自动启闭和调节的自动化闸门,具有运行可靠、结构简单等特点,越来越被广泛地应用于供水、灌溉、防洪、发电、水运等工程。 下游常水位水力自动控制闸门的特点是,在闸后为某一设计水位条件下,当下游需水量改变时,闸门能利用水力作用自动地进行启闭,以满足闸后需水量要求,无论闸上游水位如何变化,闸门的开度大小,以下游需水量的大小而变。这种闸门是专门为输水和灌溉渠道设计的,用作渠道进水闸、节制闸及分水闸等,可实现渠道水力自动调节和输水。 我国援助突尼斯共和国建设的麦-崩水渠工程,设计要求水渠的水位实现自动控制。该工程采用的控制下游水位的后浮箱闸门,是我院在国内尚无设计先例,又缺乏技术资料的情况下,自行研制设计的,经过多次室内水工模型试验和中间试验,获得了有关布置、结构主要参数等一系列技术数据后,进行了施工详图设计和制造。经安装运行后证实:下游常水位水力自动控制闸门启闭灵敏、运行可靠、易于维修,达到了预想的效果。 笔者有幸参加了突尼斯麦—崩水渠自动控制下游常水位的后浮箱闸门的设计工作,本文结合工作实践谈谈对该类型闸门的设计体会和认识,同大家交流,以有益于推广和应用。 2 闸门的工作原理 下游常水位闸门主要由面板、臂杆、配重箱、轴承以及浮箱、浮箱套等部位组成(见图1)。 3 闸门的结构特点 (1)闸门是一个有两个上支臂的弧形门,其左右支铰轴由一个空心圆筒联接起来,两个上支臂支撑固定在空心圆筒上,支铰轴与弧形面板同心,浮箱则固定在空心圆筒的下游(见图1所示),浮箱外缘和内缘均为圆弧形且同心,并且圆心为支铰轴心。 (2)为防止过水时水流冲击浮箱下部,在浮箱的下部装设一个护套,让水只从箱套下游下部的孔隙中缓缓进入,以保持较平稳的运行。 (3)后浮箱水力自动闸门可以是露顶式也可以为潜没式,当上游取水的河道水位升降变化幅度大,而又能满足取水要求时,可选择为潜没式孔口,即上游设混凝土胸墙。由于弧形面板的圆心与闸门转动的支铰轴为同心,所以上游作用于弧形面板上的水压力合力作用线通过支铰轴心,不产生启、闭门力,所以闸门的动作只受下游水作用于浮箱底侧力的控制。 (4)为保证启闭灵活,门叶的两侧及顶部不与闸室两侧的闸墩以及胸墙接触,其间留一些小的缝隙,同时门叶面板为上部大底部小的梯形弧面,以确保在启闭过程中不与两侧闸墩触碰摩擦。在支铰轴上装有滚动轴承,使闸门开启转动时轴的摩阻力减小到最低限度。 (5)由于渠道内是经常有水的,所以闸门一般也均为开启状态,只是开启程度不同。当下游渠道需要检修而要求无水时,将后浮箱闸门上游的平板检修闸门关闭,使其不漏水,即可完全断流。 (6)闸门(包括浮箱)的整体重心应使其位于支铰轴心的上部并且偏下游侧,以使闸门自重为一个开度力矩,而下游浮箱(后浮箱)的浮力为一个关门力矩。调整闸门重心位置,可采用在浮箱内的适当位置加设铸铁配重块来实现。配重块是可以移动的,因此可以调整制造中产生的误差。 4 闸门的选型 下游常水位后浮箱水利自动控制闸门(简称后浮箱式闸门)的不同门型是按照浮箱半径R和孔口面积A来划分的。例如:56/25门型,即表示该门浮箱半径为56 cm孔口面积为25 dm2 。另外,按照作用水头的大小,闸门又分为高水头和低水头两种型号,两者不同之处在于两种门型具有相同的浮箱半径和孔口高度,而低水头型门的孔口宽度为高水头门的两倍。因此,当过闸水头损失相同时,低水头型门的过流能力为高水头型门的两倍,或者对于同一过闸流量,低水头型门的过闸水头损失比高水头型门的减少四倍,而最大允许水头则减少一半。 5 结语 下游常水位后浮箱水力自动控制闸门适用于采用等水位或等容量控制的输水渠道上,具有结构简单、设计方便、运行可靠和土建费用少等优点,如若与微机自动监测系统结合其效果会更加显著。我院自行研制的后浮箱自动闸门,已在我国援助突尼斯共和国麦—崩水渠工程中应用,取得了成功的设计经验。为此,建议将该类型闸门应用于南水北调配套工程中的供水渠系,依靠水力自动工作原理,做到节省能源和自动化运行,为实现南水北调工程提出的“四个一流”目标做出贡献。 自动控制论文:下游常水位后浮箱水力自动控制闸门的设计 摘要:后浮箱水力自控闸门在突尼斯麦—崩水渠已运行20多年,发挥了很好的调节控制作用。本文结合工作实践,从闸门的工作原理、结构特点、闸门选型等方面,对该闸门进行了简明的技术分析和造型介绍及设计体会、认识。 关键词:后浮箱 水力 自动闸门 工作原理 结构特点 闸门选型 1 概述 自动化是科学技术现代化的重要内容,自动闸门则是水利工程实现自动化运行的一项重要设备。浮箱水力自动化闸门是一种借助水力和重力作用,可以自动启闭和调节的自动化闸门,具有运行可靠、结构简单等特点,越来越被广泛地应用于供水、灌溉、防洪、发电、水运等工程。 下游常水位水力自动控制闸门的特点是,在闸后为某一设计水位条件下,当下游需水量改变时,闸门能利用水力作用自动地进行启闭,以满足闸后需水量要求,无论闸上游水位如何变化,闸门的开度大小,以下游需水量的大小而变。这种闸门是专门为输水和灌溉渠道设计的,用作渠道进水闸、节制闸及分水闸等,可实现渠道水力自动调节和输水。 我国援助突尼斯共和国建设的麦-崩水渠工程,设计要求水渠的水位实现自动控制。该工程采用的控制下游水位的后浮箱闸门,是我院在国内尚无设计先例,又缺乏技术资料的情况下,自行研制设计的,经过多次室内水工模型试验和中间试验,获得了有关布置、结构主要参数等一系列技术数据后,进行了施工详图设计和制造。经安装运行后证实:下游常水位水力自动控制闸门启闭灵敏、运行可靠、易于维修,达到了预想的效果。 笔者有幸参加了突尼斯麦—崩水渠自动控制下游常水位的后浮箱闸门的设计工作,本文结合工作实践谈谈对该类型闸门的设计体会和认识,同大家交流,以有益于推广和应用。 2 闸门的工作原理 下游常水位闸门主要由面板、臂杆、配重箱、轴承以及浮箱、浮箱套等部位组成(见图1)。 面板和浮箱的前后侧板均做成圆弧形,其圆心都和转动轴轴心重合。浮箱底部的切线方向也通过轴心,门轴高程设置在下游设计水位上,如图2所示。 3 闸门的结构特点 (1)闸门是一个有两个上支臂的弧形门,其左右支铰轴由一个空心圆筒联接起来,两个上支臂支撑固定在空心圆筒上,支铰轴与弧形面板同心,浮箱则固定在空心圆筒的下游(见图1所示),浮箱外缘和内缘均为圆弧形且同心,并且圆心为支铰轴心。 (2)为防止过水时水流冲击浮箱下部,在浮箱的下部装设一个护套,让水只从箱套下游下部的孔隙中缓缓进入,以保持较平稳的运行。 (3)后浮箱水力自动闸门可以是露顶式也可以为潜没式,当上游取水的河道水位升降变化幅度大,而又能满足取水要求时,可选择为潜没式孔口,即上游设混凝土胸墙。由于弧形面板的圆心与闸门转动的支铰轴为同心,所以上游作用于弧形面板上的水压力合力作用线通过支铰轴心,不产生启、闭门力,所以闸门的动作只受下游水作用于浮箱底侧力的控制。 (4)为保证启闭灵活,门叶的两侧及顶部不与闸室两侧的闸墩以及胸墙接触,其间留一些小的缝隙,同时门叶面板为上部大底部小的梯形弧面,以确保在启闭过程中不与两侧闸墩触碰摩擦。在支铰轴上装有滚动轴承,使闸门开启转动时轴的摩阻力减小到最低限度。 (5)由于渠道内是经常有水的,所以闸门一般也均为开启状态,只是开启程度不同。当下游渠道需要检修而要求无水时,将后浮箱闸门上游的平板检修闸门关闭,使其不漏水,即可完全断流。 (6)闸门(包括浮箱)的整体重心应使其位于支铰轴心的上部并且偏下游侧,以使闸门自重为一个开度力矩,而下游浮箱(后浮箱)的浮力为一个关门力矩。调整闸门重心位置,可采用在浮箱内的适当位置加设铸铁配重块来实现。配重块是可以移动的,因此可以调整制造中产生的误差。 4 闸门的选型 下游常水位后浮箱水利自动控制闸门(简称后浮箱式闸门)的不同门型是按照浮箱半径R和孔口面积A来划分的。例如:56/25门型,即表示该门浮箱半径为56 cm孔口面积为25 dm2 。另外,按照作用水头的大小,闸门又分为高水头和低水头两种型号,两者不同之处在于两种门型具有相同的浮箱半径和孔口高度,而低水头型门的孔口宽度为高水头门的两倍。因此,当过闸水头损失相同时,低水头型门的过流能力为高水头型门的两倍,或者对于同一过闸流量,低水头型门的过闸水头损失比高水头型门的减少四倍,而最大允许水头则减少一半。 5 结语 下游常水位后浮箱水力自动控制闸门适用于采用等水位或等容量控制的输水渠道上,具有结构简单、设计方便、运行可靠和土建费用少等优点,如若与微机自动监测系统结合其效果会更加显著。我院自行研制的后浮箱自动闸门,已在我国援助突尼斯共和国麦—崩水渠工程中应用,取得了成功的设计经验。为此,建议将该类型闸门应用于南水北调配套工程中的供水渠系,依靠水力自动工作原理,做到节省能源和自动化运行,为实现南水北调工程提出的“四个一流”目标做出贡献。 自动控制论文:流动电流混凝投药自动控制系统抗干扰能力的研究 摘要:本文阐述在国内一些自来水公司水厂应用流动电流混凝投药自动控制系统的调试过程中所遇干扰问题,并通过具体实验找到解决干扰问题的方法,为流动电流自控系统在有干扰存在的情况下的应用提供了重要经验。 关键词:流动电流 混凝 投药 自动控制 抗干扰 1. 流动电流混凝投药自动控制系统的检测控制原理 混凝投药是水处理工艺中的重要环节之一,位于水处理工艺的前端。投药量的多少直接影响后续工艺的处理效果,因此,研究该环节的自动控制非常有意义,国内外众多学者都对其进行了广泛深入的研究。这些研究中,应用的最为成功的当属流动电流混凝投药自控技术。该技术在80年代开始应用,到了90年代已经被大量的国内外水厂所采用。[1] 流动电流混凝投药自动控制技术的原理为:水中胶体粒子加药后,其ζ电位会发生变化,从而引起流动电流的变化,胶体电荷远程传感器通过检测流动电流的变化可以准确地反映水中加药量的多少,并传递信号给检测控制仪,控制仪根据传感器传递来的信号,经过程序的处理,输出控制信号给变频柜,通过改变供电频率来调整投药泵的投药量,使之达到最佳值。 干扰问题是流动电流混凝投药自动控制系统在生产应用中常遇到的重要问题,常由于不能及时排除干扰而致应用失败。相反地,干扰问题却很少得到报道。本文提供几则排除干扰的实例,可供工程界参考。 2. 流动电流混凝投药自动控制系统的干扰原因 流动电流混凝投药自动控制系统在实际工程中遇到的干扰主要有以下的两方面原因: 水质及混凝药剂方面;由于流动电流控制系统的检测装置传感器是直接与水样接触的,因此,如水中含有大量藻类、大量有机污染物、混凝药剂为有机高分子药剂或粘附性强的药剂会沾污传感器探头,造成检测信号失真,从而导致控制系统不能正常的进行控制工作。 电控方面;流动电流控制系统的传感信号和控制信号均为弱电信号,因此一旦有强电信号在流动电流控制系统的传感或控制信号线附近存在时就会产生干扰,会对控制系统的正常工作产生影响;当传感器接地不符合要求时,也会对流动电流的检测造成干扰;电源的污染(如动力电源存在大幅度的电压或电流变化)、控制系统周围有强电信号源(如大的电控柜、控制器等)、控制系统所放置的房间屏蔽不好内的都会造成流动电流控制系统的干扰,影响流动电流混凝投药自动控制系统的正常工作。 流动电流投药控制系统遇到干扰,可能出现检测值无规律的上下波动、检测值定时定向的有规律变化、计量泵的投药量不能及时随检测值变化而变化等现象。此时流动电流控制系统已不能准确及时的随水质水量的变化进行投药量的控制,必须找到干扰源并加以排除才能使其恢复正常工作。 3. 流动电流混凝投药自动控制系统干扰问题及解决方法实例 3.1 流动电流混凝投药控制系统由混凝药剂所引起的干扰 3.1.1 应用水厂情况简介 该水厂位于四川某城市,水厂原水为黄河水,平时浊度为100~1000NTU,最高浊度10000NTU以上,pH为中性,其余的水质指标无特异的变化。该水厂的工艺流程见下图1。 3.1.2 初始应用情况 流动电流控制系统安装完成后,进行系统调试。开始两天系统采用手动控制的方式运行,检测值比较稳定可以随着原水浊度变化及时调整混凝剂的投加量,两天后改为自动控制,开始时系统能够正常运行,但随着时间的推移检测值变得很不稳定,检测值在一天之内在水质水量都无很大变化的情况下发生数次无规律的变化,混凝剂投量无法达到自动控制,导致澄清池的出水时清时浑不能达到出水水质要求。具体情况见下面图2。 3.1.3 解决方法的研究 根据以上分析,进行了逐项的实验研究。首先,排除仪器设备存在质量问题,逐一更换了流动电流检测系统中的各部装置,从传感器到控制仪都用崭新的并经过严格检验的仪器进行替代实验,发现检测值仍然呈不定时无规律变化,从而确定不是仪器质量问题。其次,排除了电源污染的因素,认真检查了电源并对其周围的用电单位进行了细致的调查,确认该厂内部及周围不存在能对其动力电源造成污染的污染源。并且由以上纪录情况可知,流动电流检测值的变化是无规律的而且是不定时的,这样就可以排除是由于象定时电源污染引起的定时干扰的存在。由于流动电流的检测值的变化是逐渐出现而不是一开始运行就有的,因此可以排除由电控方面的干扰所引起的。再次,对流动电流控制系统传感器的接地情况进行了重新检查,经过仔细的分析和测试,确定其传感器的地线不合要求。因此,重新进行了传感器的地线安装,以三根铜管焊接而成的柱体为接地线的基础,并深埋入地面1.5米以下,测得的电阻R〈1Ω,完全符合国际标准。改造完成后进行系统监测,发现在无计量泵的启停时流动电流系统可以正常工作,检测值变化稳定及时。接下来将变频控制柜的安装位置移至电控间,而自动控制仪仍留在值班室。方案实施后,流动电流控制系统仍然未能正常的工作,经一周的监测,检测值仍然不稳定,投药量也不能得到很好的控制。最后,取混凝剂进行分析,发现在高浊度水的情况下使用了含有有机高分子成分的助凝剂。因此,改变了高分子助凝剂的投加点,使其在流动电流取样完成后再投加,而助凝剂的控制采用按一定的比例投加的方式。方案实施后,经半月的监测流动电流混凝投药控制系统检测值稳定,投药量得到很好的控制,出水水质达到所要求的标准。图3是一天运行情况的纪录。 3.2 流动电流混凝投药自动控制系统由于电源污染所造成的干扰 3.2.1 应用水厂情况简介 此水厂位于山东沿海某城市。该水厂原水为地表水,常年浊度为20~30NTU,最高浊度100NTU,pH为中性,其余的水质指标无特异的变化。该水厂的工艺流程见下图4。 投药点在进水管管式混合器之前,传感器的取样点设在管式混合器出口处。传感器设在靠近取样点的反应池壁上。 3.2.2 流动电流的初始应用情况 流动电流控制系统安装完成后,进行系统调试。开始两天系统采用手动控制的方式运行,检测值比较稳定。两天后开始自动控制,第一天运行基本稳定,但发现在上午7-8时及下午4-5时,检测值发生有规律变化。在上午7-8时之间,检测值在加药量及水质不变的情况下会向上波动,导致加药量直线下降,出水水质变浑;在下午3-4时之间,在同样情况下检测值向下波动,导致加药量直线上升,出水水质变的过清。过了这两个时段,检测值会自动调整回正常状态,加药量及水质也会恢复正常。但这两个时段正好是一泵站调整流量的时候,所以认为是由于水量的变化引起的。但随着时间的推移,这种检测值的变化有时出现一天变化数次,并且有时又没有规律,以至混凝剂的投量无法达到自动控制。具体情况如图5所示。 根据以上纪录可知,流动电流控制系统检测值的变化多数是定时而且有规律的,并且在除此之外的时段内系统可正常工作,这就排除了流动电流控制系统自身以及传感器地线的问题。从控制理论分析,可能存在强电信号的干扰和电源有定时污染两方面干扰。3.2.3 解决方法的研究 根据以上的分析进行了解决方法的研究,首先对传感信号线的屏蔽情况进行检查,从新作了屏蔽工作,在信号线外加上金属套管并将其与强电电缆线分离。采取此种措施后,检测值的定时变化仍然存在,证明不是由于强电信号干扰。接着检测动力电源是否有污染的存在,终于发现在此水厂的附近有一大型工业设备生产工厂,每当它启动和停止工作时,水厂的动力电源即便非常不稳定,从而导致了控制仪工作的波动,我们即采取了相应的措施,在控制仪的电源上加上了稳压保护装置,干扰现象随即得到消除,控制仪开始稳定运行。经过一周的连续监测和观察,干扰现象已全部消除,控制系统工作稳定,投药量得到非常好的控制,沉淀池出水稳定地保持在6~9NTU范围内,整套流动电流控制系统达到了预期的自控投药的目的。图6纪录的一天运行数据。 3.3 流动电流自动控制投药系统由于信号线屏蔽问题所引起的干扰 3.3.1 应用水厂情况简介 该水厂位于安徽某市,该水厂原水为湖泊水,常年浊度为10NTU左右,最高浊度30NTU,pH为弱碱性,夏季水中藻类较多,以兰藻和褐藻为主。该水厂的工艺流程同图4。 投药点在进水管管式混合器之前,传感器的取样点设在反应池入口处,传感器的安装箱设在反应池的墙壁上。由于传感器安装位置与控制仪所在位置距离较远,因此为方便传感信号线的铺设,直接将其铺设在已有的动力电缆沟内与动力电电缆一起进入加药间室内。 3.3.2 流动电流的初始应用情况 流动电流控制系统安装完毕后,进行系统调试。开始两天系统采用手动控制的方式运行,检测值有不规律和不定时的变化,有时检测值在一段时间内非常稳定,有时却波动的非常厉害,在水质水量没有任何变化的情况下,投药量相差悬殊,导致沉淀池出水水质在一天内甚至几个小时内变化非常大。两天后改为自动控制,运行时上述情况依然存在,混凝剂投量无法得到控制,具体情况见下图7。 从上面的曲线图可以看出,流动电流的检测值变化很不稳定,而且并不是随水质水量而变化的。因为其为不定时及无规律变化,所以可能是由于流动电流控制系统本身电器元件有问题、或传感器与控制仪及控制仪与变频柜之间连接信号被强电信号干扰、或变频柜在工作时对控制仪有干扰、或不定时电源受污染等情况造成的。 3.2.3 解决方法的研究 根据以上分析,进行了一步一步的排除实验,最后对传感器与控制仪之间的双芯屏蔽信号线重新进行了铺设,将其从动力电缆沟中撤出,另设一专门的管沟铺设信号线,并在信号线的外面加套一金属套管,以确保流动电流信号不受强电信号的干扰。方案实施后,流动电流控制系统可以稳定正常地工作了。经一周的监测,检测值稳定准确,投药量得到了很好的控制,出水水质符合水厂的要求。图8为所纪录的一天运行数据。 4 总结 流动电流混凝投药自动控制系统在实际应用中,遇到的干扰因素非常复杂,因此必须在现场进行细致的分析和实验研究才能确定其解决方法。混凝剂的问题一般可以通过改变投加点或更换混凝剂种类加以解决。对于电控方面,由于其检测和传递的信号为弱电信号,非常容易受到外界电源污染以及强电及其它强信号的干扰,因此系统仪器仪表的安装环境,信号线的铺设以及有关地线的制作等都要严格遵守相应电控要求,这样才能有效的防止可能出现的干扰现象。总之,干扰问题是流动电流混凝投药自动控制系统实际应用中所遇的一个重要问题,必须认真加以解决才能保证该系统的成功应用。 自动控制论文:浅议卷烟机械自动控制技术 摘 要:在烟草加工过程中,机械技术的先进程度对企业的生产组织、生产规模、生产方式和能源消耗以及原材料消耗都有很大影响,因此,提高烟草机械技术先进水平能促进烟草工作的产品水平得到提高,同时也能促进质量得到提高,在产品品种和效益方面也能进行更新换代,因此,要保证烟草工业得到更好的发展,一定要不断提高机械的技术水平。烟草的机械技术水平已经慢慢成为了衡量烟草工业生产的现代化程度的标志之一,因此,在烟草品种越来越多,加工工艺越来越复杂的情况下,要对生产机械进行更新和改进,这样能够更好的实现烟草生产的自动化控制和机电一体化发展。 关键词:卷烟;机械自动控制;发展方向 烟草对人们的身体健康有一定影响,但是其在发展过程中也是有一定市场,因此,卷烟企业在发展过程中对技术进步提出了更高要求,同时在发展过程中不断引进先进的技术设备在生产中使用,而且在一些技术上,国内的生产工艺已经和国际先进水平在同一个高度,而且在卷烟生产自动化水平上也达到了一个较高水平。现在,工业企业在发展过程中正在向自动化生产方向前进,在这个过程中,自动控制技术、物流技术和信息技术都得到了综合应用。工业企业在工业信息化发展过程中,要先实现企业自动化发展。因此,卷烟企业要想更好的实现信息化发展,就一定要实现卷烟企业自动化发展,这样能够更好的促进企业发展。 1 我国卷烟机械的现状 为了更好的实现机械自动化,机械研究制造企业在发展过程中做出了很多努力,这样也使得机械制造方面得到了很大发展。在机械制造过程中,生产企业已经在自动化方向不但改进,同时对相关的数据进行采集、跟踪测试、对比分析,这样能够在机械制造过程中对出现的问题进行更好的解决,同时也能更好的实现机械自动化控制。现在,国产的卷烟生产设备在功能和产品质量方面已经达到了国外同类型设备的水平。在进行卷烟设备制造时,要不断积累经验,同时在设计的时候要不断进行创新,这样才能更好的利用新技术,同时也能更好的对电控系统进行全面的改造升级。在经济不断发展的过程中,精度较高的设备和仪器在工业生产中得到了应用,因此,在工业生产中热处理设备也有了很大方面的技术改进,在生产过程中对零件的热处理质量也有了很大的提高。科学技术的不断发展使得现在的基础工业在产品质量方面也有了很大改进,因此,这样也提高了卷烟生产中使用烟机零件质量。在烟机产品中,关键部位零件都是进口的标准件,在制造过程中和国产的构件进行了结合,这样能够保证采购质量要求,同时也能提高机组的使用稳定性和可靠性。 科学技术水平的不断提高,使得在卷烟生产过程中打叶复烤生产线和物流系统中都应用了集中控制系统,这样能为生产线管理提供现代管理手段,同时在进行监控的时候能够使用多套的监控系统,在操作现场能够使用电控柜的指示灯来进行控制,这样能更好的对操作现场进行查询和维修。企业在发展过程中为了更好的实现信息网络化发展,因此在发展过程中形成了管控一体化的控制系统,在生产过程中对车间生产数据进行采集,同时对数据进行处理,这样能够更好的为卷烟企业信息集成奠定基础。在工业生产过程中,现场总线控制系统的技术发展对卷烟企业来说非常重要,因此,要对其进行重视。 2 卷烟机械自动控制技术的发展方向 企业在发展过程中保持自身的竞争能力是非常重要的,对于卷烟企业来说也是如此,卷烟企业为了提高企业的竞争能力,要保证生产水平和国家生产水平要保持一致。自动控制技术不断在发展,现在,卷烟产品在竞争方面也出现了日益激烈的情况,因此,对卷烟企业的生产过程也提出了更高的要求。在工业控制技术中,新技术和新产品的不断发展,能够更好的保证企业生产过程中产品的竞争能力。现在,网络技术、通讯技术以及人机接口技术在信息技术应用中都得到了很好的发展,同时工业过程控制技术在发展过程中也在逐渐实现网络化发展。现在,控制系统结构正在向集散系统结构和网络结构发展,同时在硬件方面的在可靠性也非常高,在速度方面也非常快。在软件方面也更好实现了工业控制组态软件、数据管理软件、通讯软件、故障诊断软件等方面都得到了很好的发展。 3 卷烟机械自动控制技术的发展要求 3.1 网络化 在进行工业生产的时候,产品从原材料对成品都要 过很多的制造工序,对于一些较复杂的产品在生产过程中会存在着上百道工序,有时一个生产线需要上百台设备才能更好的完成生产。某些制造工艺复杂的工业产品需要分成若干条生产线才能完成,控制的对象十分分散。对工业过程控制系统而言,必须将工业自动化生产线分解为若干个控制子系统,但这些独立的控制子系统之间如不进行有效协调、集中监控管理,整个生产线就无法正常生产。网络化就是将各个控制子系统通过通讯网络建立数据交换联系,并实现集中监控,相互协调生产、工艺、质量参数,接受管理人员的工作指令。 3.2 智能化 在复杂的工业自动化生产线中,各控制子系统的控制任务重、实时性强,不可能通过通讯网络集中控制,控制子系统必须独立完成控制任务,并向中控传送控制状态、控制参数、报警信息等,接受中控指令。另外工业过程控制系统应具有预警提示、故障寻迹提示、辅助决策等智能功能。控制器、检测设备的智能化才能使工业过程控制实现真正的集散控制。工业过程控制系统的智能化减少了人工干预,但需要人工调度指令、维护保养、分析决策等,因此仍需要人机接口;同时系统的智能化使人工工作量大大减少,信息量大大增加,需要表达清晰,操作简便、友好的人机接口,提高人员的参与程度和工作兴趣。开发具有大屏幕显示、动态指示、实物动画、人机对话等功能的更加友好的人机接口也是智能化的方向。 3.3 数字化 在工业过程控制系统中有许多控制变量需要处理,传统的模拟量传输精度低、抗干扰能力差,影响控制回路的控制精度;同时数据采集量不准确会影响数据处理及科学分析,检测器、传感器、执行器、控制器的数字化是实现精确控制和科学分析的基础。 网络化、智能化、数字化使控制系统的配置简洁灵活,满足生产过程的精确控制,便于生产工艺的调整,满足多品种小批量生产的需要,适应柔性化生产和敏捷制造的潮流。近10年来国产烟草成套设备由于采用了先进的控制技术和控制器件,电控系统的可靠性、稳定性、可维护性和控制精度得到了很大的提高,并且随着计算机和网络技术的应用,电控系统的操作性和数据采集处理能力也大大提高。只要卷烟企业和烟机企业共同把握自动控制技术的发展趋势,结合烟草行业的实际需要,就能与国际先进水平保持同步。 4 结束语 经济的快速发展和科学技术水平提高是相辅相成的关系,科学技术的进步推动了经济的发展,同时经济在不断发展过程中也推动着科学技术水平的提高。在卷烟机械自动控制技术方面具有了很大的提高,这样能够更好的保证产品质量,同时也能在产品品种方面不断丰富,这样能够更好的促进卷烟企业发展。 自动控制论文:基于GPRS网络的路灯自动控制原理分析 [摘要]在现有路灯设备控制管理手段的基础上,本文根据国内外路灯自动控制方面的一些最新学术和应用成果,对当前较为成熟的网络技术进行了详细的分析与研究,在分析了其功能和实现上的优劣性的基础上提出了一种基于gprs网络的路灯监控方法。 [关键词]自动控制 监控 gprs网络 传统的光控方式易受环境照度影响,容易有错误动作;钟控方式自动校时工艺落后,易出现走时不准等问题,而且路灯控制装置没有实现集中管理,各自为战,准确性及可靠性相对较差,路灯的早亮晚灭现象无法得到快速有效的处理。本文的目的是改善传统路灯管理方式,高效准确实现路灯电网系统的自动控制,统一管理工作。在传统模式下,路灯生产管理信息的载体是图纸、报表、语言(如调度指令等),传递方式是手工交接。在这种机制下,信息的更新滞后于生产数据的变化,在生产管理活动的各个专业环节中,导致生产管理信息的“不全面、不一致、不及时、不准确”现象。解决这一严重问题的途径,是在生产各部门之间及部门内部各工作岗位之间,建立起信息及时传递和同步更新的共享机制和环境。由于路灯电网生产、规划、管理和经营具有天然的空间网络拓扑特征,建立基于gis技术的路灯应用平台,将是这种机制和环境的基础。 一、路灯监控系统gprs通信网络组建 为了建立路灯监控系统gprs通信网络以实现路灯的自动控制,应该从以下两方面来考虑。 首先,建立移动通信gprs业务中心和路灯监控中心的路由通道,利用现有的adsl等宽带技术或者odn、光纤等专线技术,通过有线方式建立通道,确保通道的畅通、数据通信的安全和数据传输的准确率。通过路由器确定通信服务器的固定ip,可以让移动绑定监控终端静态ip地址,保证所有监控终端不同的ip地址传输的数据都流向监控中心通信服务器,也就构成了监控网络多对一的基本条件,同时由于监控终端和监控中心的数据通道既有无线方式又存在有线方式。为了提高数据的可靠性和准确性,在数据传输协议时进行多种数据校验而达到排除数据误码和准确传输目的。 其次,根据移动gprs业务通信的特点,路灯监控中心通过专线、移动通信公司和远程监控终端运行连接,根据现有网络技术和成熟性考虑,系统中心和远程监控终端可以采用udp或tcp方式进行连接,从而构成n条虚拟的数据通道,实现数据的互访,建立路灯监控系统的通信体系。 二、路灯监控系统gprs通信专线故障自动判别和处理体系 随着路灯监控系统运行时间的推移,不能排除因外界因素而干扰专线,造成专线的断线、断路等问题的出现,而影响监控系统的命脉通信问题。经过多方考证和实验证明,采用如下实际可行方案实现专线故障判别。 首先,充分利用现有资源,利用tcp或udp协议内部功能,用软件实现网络跟踪,系统不断跟踪检测监控中心和移动gprs业务中心服务器之间的专线所有节点的路由畅通情况。一旦检测到那个节点出现故障,则立即进行报警处理。 其次,针对专线线路故障处理,必须进行如下处理,根据线路跟踪结果,分析故障出现的地点和故障类型。根据不同的故障类型和故障地点进行分析,利用短消息报警技术手将线路故障原因和故障地点发送到监控中心专线维护人员的手机中。专线维护人员可以根据报警情况进行进一步处理。如果是路灯监控中心内部问题,则自行解决,如果是专线问题,则让专线提供商解决,如果是移动问题,则需要移动解决。这样仅仅通过软件实现专线线路故障判别和报警处理,这样既能达到目的而能节省很多不必要的经济负担。因此,对gprs通信体系进行了比较完善的分析和处理,从而实现监控系统比较完善的通信体系。 三、路灯控制方式及系统总体结构 采用无线专网需要自建一座发射塔,组成一个无线发射网络,为了保证信号强度,可以利用高层建筑大楼楼顶建立通讯铁塔,架设主控电台天线,中央控制室可设在路灯局办公楼内,于中控室建立通讯主站。在远离中控室的市区开阔地带建筑物上建立中继站,覆盖周边地区;在各外围站配电箱位置安装外围站通讯天线。或者选择其他接力通信的方式。 系统主要由三部分组成:中控室主站系统、通讯网络系统、外围站分控系统。 中控室主站系统:主要由工控机、数据服务器、不间断电源、值班员工作站、大屏幕显示系统等组成(负责管理、监控整个系统的运行,监视、记录系统的运行状况)。 通讯网络系统:主要包括主基站数传电台及其天馈系统、中继站数传电台及其大馈系统、各分站数传电台及其天馈系统,组成数个一对多的通讯组,完成数据上行、下行的通讯功能。专网主要采用gprs网络组件。 外围站分控系统:全市路灯、景观灯每个箱式变电站、配电柜,安装一套外围站分控系统,主要负责接收主站数据命令、执行开关灯动作、下载存储时间控制表、采集运行电压、电流、电量数据,向主站上传数据等。 四、各分系统概述 中控室主站系统概述:专用的工控机;数据服务器;专用的维护工作站;负责维护系统参数,管理操作人员权限等;多台操作工作站,供值班人员使用;后备工控机,保证整个系统数据运行的实时性和可靠性;以及大屏幕显示系统、声音设备、手持机和相关的网络通一讯设备。 外围站分控系统概述:外围站点安装在现场电气控制箱内。外围站分控系统可以根据现场实际情况如线路的多少、路灯与景观灯的不同情况进行不同的配置组合。并要求具有很可靠的耐高低温指标,防水及防尘等级。 路灯地理信息的设计要从整体和系统的角度考虑其角色和作用,并有效地利用最新的信息技术,如gis技术、组件技术、web技术、数据仓库技术、case技术等,实现设施资源、工作流程、规划、设计、运行和维护等业务管理的信息化和智能化构造一个既相互独立、又相互协作、资源共享、可互操作的业务综合网络,实现路灯事业的经济效益和社会效益。 五、结论 城市路灯电网结构日趋庞大,安全运行管理任务十分繁重。路灯线路地域分布的广泛性和涉及地理信息的复杂性,致使原有的管理手段己经不能满足实际管理的需要,必须采用gis和mis相结合的技术,寻找一种以数据库管理为中心、空间数据集中式处理的工作平台,以便进行路灯电网管理数据的采集和更新以及多系统间的无缝集成。 提高亮灯的一致性,可实现全部路灯齐亮、齐灭的壮观景象,又可以避免各处钟控器和光控器的故障引起的失控而造成的电能浪费。但是我们国家在很多方面与国内先进的技术还有差距,还需要在以下两方面做进一步的研究工作,一方面适应范围需要更广,对于个别点存在误报情况的,只能采取延时上报等方式;另一方面执行效率还需要更高,对于程序的运行速度等问题还需要更好的优化过程。 自动控制论文:电力系统安全自动控制与继电保护 [摘要]有效保证电力系统的安全运行,对电力行业的可持续发展来说有着积极的意义。当前,电力系统逐渐朝着自动化和智能化的方向发展,电力系统安全自动控制系统和继电保护装置的作用也越来越重要,是预防电力系统故障的有力保证。随着技术的不断革新与升级,电力系统安全自动控制系统和继电保护装置的功能和作用也越发的完善,对维护电力系统的安全、平稳运行有着重要的作用。 [关键词]电力系统;安全自动控制;继电保护 电力系统的平稳运行,离不开安全自动控制与继电保护装置的支持。作为电力系统的重要组成装置,安全自动控制系统和继电保护装置的应用,能够有效控制故障的发生,进而维护电力系统运行的安全性和稳定性,有效解决其中存在的问题。就目前电力系统安全自动控制与继电保护的发展形势来看,仍然还有很大的进步空间,其发展潜力还有待于挖掘,以全面提升电力系统运行的安全。 1安全自动控制与继电保护的要求 1.1安全自动控制与继电保护的基本要求 安全自动控制与继电保护在安全性能方面需要满足以下基本要求。其一,安全可靠。安全自动控制系统与继电保护装置的作用就是维护电力系统的稳定运行,安全可靠是最基本的要求。在安全自动控制系统和继电保护装置的控制和保护区域,对该范围内的电气元件的异常情况以及系统设备运行故障迅速的予以处理,并且继电保护装置的职能是保护和控制该区域内的电气装置,非控制区域的故障,不需要启动保护装置,不逾越“本职”。明确安全自动控制系统和继电保护装的职责所在,以确保其可靠性[1]。其二,灵敏迅速。在安全自动控制与继电保护的控制范围,对于异常情况和故障能够及时的反应,其中继电保护测量元件起到了关键性的作用,确定规定的动作值,根据运行方式以及故障类型进行综合分析,作为制定点校验的参考,进而得出相关参数,以确定灵敏系数。在此基础之上,继电保护装置能够以最快的速度处理电气元件故障,进而控制故障的发生和“蔓延”,避免电力系统线路和装置受到严重的损坏。其三,选择性。在安全自动控制与继电保护发挥作用时,能够选择性的将故障元件予以切除,缩小停电区域范围,非故障区域能够继续运行,并及时的消除故障,将故障的影响限制到最小的程度,避免给社会生产生活带来不便。 1.2继电保护的关键点 在应用继电保护装置时,有几处关键的环节需要注意。其一,在继电保护装置检验方面。电流回路升流和电压回路升压试验要在继电保护装置检验过程的最后阶段进行,必须在其他项目试验完成之后,试验完成之后,定值、定值区以及二次回路接线不能发生改变。定期检验当中的负荷向量测量以及打印负荷采样值,不能在设备的热备状态下进行。其二,定值区的正确性对于继电保护装置安全运行十分关键。因此在修改定值时需要格外注意,打印定值单和定值区号,确保日期、变电站以及设备名称的准确性,做好工作记录,定值编号一定要予以注明,确保定值区的准确性。其三,继电保护装置的一般性检查。连接件的紧固性、焊接点是否存在虚焊以及机械特性都是重点检查的内容,以避免存在安全隐患,需要对螺丝、焊接点进行一一严格的检查,对松动和虚焊要及时的予以完善处理,进而保证继电保护装置的安全运行。另外,保护屏各装置机箱屏障接地检查,其中铜排接入地网的可靠性是十分关键的,必须严格予以检查,确保其符合相应的标准。对继电保护装置的检查工作,必须做好工作记录,并作为下一次检查的参考[2]。 2安全自动控制和继电保护装置的应用 安全自动控制和继电保护是有效保证电力系统安全运行的重要途径,对电力系统相关设备和元件进行保护,消除其中存在的故障,维护电力系统运行的安全与稳定。能够对电力系统运行进行实时监测,对于电力系统运行中的异常情况,及时的发现处理,避免其形成危害,在电力系统中发挥着重要的作用。 2.1电网调度自动化 安全自动控制和继电保护装置的应用,在电网调度自动化控制当中得以充分的体现。电力调度自动化主要利用信息技术来收集和处理数据,能够根据这些数据对电力系统的运行情况进行有效的分析。充分发挥安全自动控制和继电保护的重要作用,实现安全监测和实时控制的目的。由系统的调度中心统一进行调度,对变电站和发电厂进行远程控制,有效监测其运行情况,实现电力调度的自动化控制。发电自动控制、负荷预测、电力系统安全监视和分析以及电路恢复和紧急控制等内容都是电力调度自动化的重要体现,充分将安全自动控制和继电保护装置的作用发挥出来,使电力调度工作平稳有序的进行,进而保证电力系统运行的稳定性[3]。 2.2电力系统的安全控制 在电网调度自动化的基础之上,实现了电力生产、管理、传输的自动化控制,形成了完善的电力系统的安全控制系统。配电网,变电站以及发电厂都是安全控制的重点内容,利用安全自动控制系统和继电保护装置进行予以有效的保护和控制。安全监测、生产调度以及网络信息传输等内容实现了安全自动化控制。电力生产的效率得以有效提升,电力系统的更加安全可靠的运行,供电电压、电流的稳定性得到保障。在配电网、变电站、发电厂安全自动化控制,根据各自的结构特点,安全控制方法与控制效果会存在显著的差异。其中,发电站会由于发电方式的不同,其安全自动化控制方式也会存在不同,例如水电站和火电厂的安全自动化控制。配电网、变电站、发电厂的多级控制,促进了电力系统的安全自动化控制,更加安全平稳的运行下去。 2.3供电系统安全控制 在供电系统安全控制当中,利用安全控制系统以及继电保护装置,加强负荷控制、变电站安全自动化控制以及电力调度监控。在供电系统的运行当中,通过声频或工频控制的方式来控制负荷。变电站安全自动化控制和电力调度监控则实现了自动远程监控,充分发挥安全控制系统以及继电保护装置的重要作用,利用信息技术的优势,保证供电系统安全稳定的运行,为电力供应提供有力的安全保障[4]。 3结论 安全自动控制与继电保护在电力系统当中的应用,维护了电力系统的安全运行,促进了电力系统自动化和智能化的发展。在电力系统运行当中,电力系统安全自动控制系统和继电保护装置发挥着重要的作用,能够有效预防电力系统故障,消除安全隐患,成为保证电力系统安全运行的重要途径,以维护电力系统的安全运行。 作者:刘琦 单位:湖南省邵阳学院 自动控制论文:主排水泵自动控制系统论文 1系统组成 1.1系统采集的监控信号。 (1)开关量输入信号 这一信号主要是对水泵的开关进行控制,如果出现任何故障状态可以实现远程监控。而且每一个阀门的开关状态都可以通过相关的指令来完成,相关的检修指令是相对比较重要的构成部分,还可以实现控制指令,检修指令,对液位的报警情况进行控制。 (2)开关量出输出信号 输出信号主要是对水泵电机的启动和停止来进行控制,不仅可以对电动闸的开关进行控制,还可以对真空信号进行监控。可见,输出信号也是不可缺少的信号类型之一。 (3)模拟量输入信号 从这一类型的信号可以看出,水仓水位、水泵抽水真空度负压等。另外,对于电机的轴承、温度以及排水的流量等都可以进行监控。 1.3系统的基本特点。 从这一系统来看,其基本的特点主要表现为以下几个方面的内容:第一,要选择性能较高的可编程逻辑控制器来进行控制,然后借助以太网的通讯模块来对数据进行高效地处理。这种方式的实时性比较突出,而且数据处理工作也比较快。第二,可以检测到水仓中其他工况的设置情况,还可以促进水泵管路的分布更加均匀。减少故障的出现频率。第三,在整个系统中具有各种不同的可靠性措施,为了应急预案,采取的维护量比较少,达到无人值守的目的。第四,可扩展性比较强,可以随着根据系统运行的需要在增加节点数量。 2系统功能 2.1自动控制功能。 (1)通过对水位进行自动检测来实现各项参数的标准性和准确性,进而达到自动控制的标准 实现科学合理地调度和轮换工作,最终达到报警的目的。自动控制功能的实现效果比较明显。 (2)在系统运行的过程中,自动控制功能还表现在对超声波水位仪以及传感器结构来实现设备的配套工作 同时还可以应用PLC来对程序进行编制,减少水位传感器故障现象的出现,通过实时报警来对水文进行监测,提升自动控制的作用和价值。 (3)可以对水泵的运行程度进行自动控制 水泵投入使用之前需要检查相关的水位,同时还需要对供电参数进行明确。另外,水泵循环使用的相关记录还包括管网的压力检测以及负压检测等工作,只有这些参数全部符合标准才能够进行运行。 (4)可以对水仓中水位的变化情况进行控制 在高水位开启的情况下,水位如果达到了上限,对多台水泵可以进行及时地排水,进行低限时性停泵,可以实现水泵设备的自动开停。 (5)控制程序的运行就是对水泵的开启和停止的次数以及相关的运行时间来进行记录 并且根据运行的相关参数来实现自动启停。这样不仅可以提升水泵使用率,还可以直接找到故障泵,实现水泵的轮换,对故障进行发现和处理。提升矿井工作环境的安全性。 (6)如果系统出现了故障问题,可以通过查看监控画面的形式来提升系统的报警功能 以便施工人员能够及时地采取措施来进行解决。 2.2半自动控制功能 根据矿井工作的需要可以对运行方式进行切换,达到半自动控制的方式,在这种情况下,操作人员可以完全地操控水泵和其他设备的启停。 2.3就地控制功能 就地控制功能也是不容小觑的,当设备工作方式切换到就地位置时,就可以实现人工方式来对控制设备的启停进行控制,同时还可以随时对设备进行检修和维护。可见,就地控制功能是自动控制系统的重要功能之一。 2.4保护功能 从保护功能上看,主要包括超温保护、电机保护以及电动阀门保护等等。第一,超温保护主要是就是当水泵或者是电机轴承达到最高温度时,超过了警戒线就会自动进行报警。相关的工作人员就可以通过这一报警信号来采取解决对策。第二,电机保护就是对通过电机的电流和电压等进行监测,还包括对水仓水位的相关参数进行控制,对电机的系统运行功能进行保护。第三,电动阀门保护就是对阀门的故障信号以及水泵的连锁控制系统进行保护,同时对电动阀门的相关信息进行检测。 3经济效益与社会效益 针对本次所研究的系统来说,在安装该系统后,每天每班可减少水泵房司机2人,每工按100元计算,每年可节约用工资金365×2×3×100=21.9万元。系统保护齐全,运行安全可靠,减少了事故的发生,同时降低了水泵工的劳动强度,改善了工作条件,使水泵工的工作由重体力劳动向轻体力、脑力劳动转变。 4结语 如今,我国在煤矿井下排水的优化、排水系统的控制、改造设备及管道的合理布局方面得到了较好的效果,还有一些研究人员在排水系统的控制方面使用了智能控制,将模糊控制及一些先进算法应用到排水方案中,优化了煤矿排水系统的控制策略,使得矿井排水系统实现了实时监控、故障诊断、报警记录、信息显示和水泵轮换工作等。 作者:刘冰涛 单位:冀中能源股份有限公司东庞矿 自动控制论文:锅炉自动控制系统论文 1DCS系统的基本构成 DCS系统在很长时间就已经得到了相关方面的普及工作,而且其在实际中的应用效果也是非常好的,可以说在各个领域的自动化控制技术领域都有其不可取代的地位。DCS系统就是集散的控制系统,系统的优秀思想是通过分散控制,进而进行集中操作的指导方针。DCS系统主要是由上位系统还有下位系统构成,上位系统应用的是工业控制计算机,现场的数据,存储,还有报警处理,打印以及控制参数的设定等,都是运用组态软件来完成实时的显示工作。在实际的作业工作中,通过借助于工业控制计算机,然后对上位系统进行全方式的控制,这方面的内容主要包括应用WinCC组态软件,实现对现场数据进行的实时的显示,处理,还有对各种参数进行的设定,以及对所有数据进行存储的工作,对一些可能出现问题的数据,实现自动报警,还有最终数据的输出功能等。而下位系统是由PLC构成的,同时还要连接现场的一些设备。在上下位系统之间,通过应用Ethernet来实现通讯,其根本目的就是要满足对数据的实时监控。就目前而言,基础的自动化控制系统组件主要有S7-300系列的PLC硬件,而系统平台的主要界面是Windows2010,其监控软件是WINCCV6.0,相应的编程软件是STEP7V5.3。 2针对于DCS系统的锅炉系统自动化控制系统的整体方案 2.1控制任务的运行方法。 (1)自动调节 通过对锅炉运行参数进行自动的调整,这样来适应外界的负荷,还有工质参数的要求,同时还能让锅炉保持在比较经济的工作状况下运行。 (2)程序控制 在程序控制方面而言,比如引风机,鼓风机,还有炉排的启动顺序等,它们控制开关的启、停以及运行等动作,通过先进的技术进行自动化的控制。 (3)保护联锁 如果是从保护联锁方面而言,比如锅炉在运行的过程中,这个系统配置对水位是否正常,以及压力是否正常等情况能够进行报警的系统功能,同时还包括那么针对保护作用的,对压力以及水位异常情况下的连锁保护功能。建立电气联锁保护系统,可以有效的预防和杜绝在设备关闭过程中的操作性失误。 2.2控制系统本身的功能 (1)控制燃烧系统 燃烧系统的控制的目的就是确保蒸汽管内的压力稳定,与此同时还要保证有足够的燃烧效率。所以为了平衡这二者的关系,操作人员在调节锅炉负荷以及燃料的时候,就需要及时的对送风,还有引风量进行有效的调节和改变。如果负荷增减的度量比较大,还可以选取调节措施为停开数层或某一层。 (2)锅炉送风自动控制系统 锅炉送风的主要目的是让投入的燃料,在炉膛燃烧的时候,能够自动的投入合适的风量,进而保证锅炉的原料的有效燃烧,从而来提高锅炉的工作效率。这里需要涉及到控制参数,而对送风的控制参数而言,主要是送风参数,还有煤气的压力参数,这两个参数可以让锅炉的热效率得到保证,通过借助不断的对送风机挡板开度的大小进行调整,进而来实现送风压力的自动调节的目的。如果有两台送风机同时的在运行,就应该并列其中的一个,而对另一个的送风机的挡板进行调节。 (3)对炉膛内负压力的调节 平衡量和引风量的目标,是当锅炉的运行处于稳定的状态时,要保持它的为微负压,做到这一点,系统就可以有效的并且安全的运行。炉膛中的负压自动控制机制,是通过调节引风机入口的风门开度来实现的,这个过程中,一定要保持炉膛内的负压在-20到10Pa的微负压状态之间,进而就可以保证锅炉安全的燃烧。 (4)对蒸汽温度的调节 在蒸汽温度的调节方面,现在基本上都是选用自制的冷凝水喷减温装置。它的工作原理是按照蒸汽的出口处,对温度测量的结果来判断的,通过自动打开调节阀,然后对温度进行有效的调整,以此来保证温度处于正常合理的范围之内,也就是在430到450℃之间。这些就是DCS系统的锅炉系统自动化控制系统的整体方案,这个方案的有效落实,在实际的生产中,不仅能够给相关的操作人员以很大的方便性,而且还能有效的保障各个行业的生产加工工作,尤其是在对燃烧的锅炉的保护方面,只要按部就班的执行每一项的工作内容,而不是偷工减料的落实工作,锅炉在工作方面是不会出现比较严重的事故的,所以相关的领导和技术人员对一线的操作人员,一定要做好相关的培训工作,进而保证DCS控制系统在实际的生产中发挥其最大的作用,给企业创造出更大的价值。 3针对于DCS控制系统的控制联锁保护技术 3.1锅炉的保护设计和技术应用 为了安全的监控炉膛,更好的保证稳定的锅炉燃烧情况,所以就需要控制好DCS的软硬件。在运行的时候,被输送到燃烧炉跟前的高炉煤气,还有焦炉煤气分别从锅炉的燃烧器,送入到炉膛内部而进行燃烧过程,煤气燃烧所需要的空气是由鼓风机提供给,而鼓风机在工作的过程中,先要把冷空气送到空气的预热器内,然后通过加热后,再让热风道把热空气送进炉膛内。如果煤气的压力过低,或者鼓风的引风因为其他的故障而停止了工作,锅炉的内部就会发生回火而造成爆炸的事故,对锅炉中的所有气动阀来说,在切断层面上都必须要进行连锁控制,这样才能保证在出现异常的时候,所有的安全气阀都可以被自动的连锁系统给切断,也就是说,点火煤气压力控制点火小的气动阀,而喷气自动阀,还有高炉煤气压力控制高炉的大喷气动阀,在它们之间实现连锁和切断,这对于所有的气动阀来讲,如果让引风机以及鼓风机进行全部的控制,那么一旦出现鼓风,引风机停止作业的情况,就会造成所有的气动阀都会被快速的连锁切断。 3.2水位连锁保护技术的应用 针对于DCS控制系统方面,其在处理水位变化方面能够实现非常好的自动化控制。这个系统内设置了因压力的大小而导致水位偏高或偏低的声光报警装置,还有因水位偏低而停炉热工连锁保护保护功能。尤其是气泡水位的控制设计方案,其可以根据给水的流量,还有气泡液位和蒸汽的流量对给水阀进行合理化的调节,进而保护了锅炉水位的稳定性。 4总结 这种DCS系统的锅炉系统自动化控制系统,不仅能够达到上面的效果,而且还能很好地实现节能,环保以及降耗,并且最终能够达到良好的经济效益以及社会效益目的,以上通过对自动化控制系统设计经验的分析,尤其是在DCS系统反面下的锅炉系统自动化控制系统应用的阐述,希望能给业界人士提供一些借鉴。 作者:王玮琳 单位:西安磐石电力科技有限公司 自动控制论文:自动控制教学改革论文 一、改进教学方法 由于“自动控制基础”课程比较抽象,不同于一般的专业课,在授课过程中,学生普遍反映学习比较吃力,不知道这些知识学了用在什么地方,某些学生有“自动控制基础课程难学又没用”的想法,大部分学生的学习目的不明确,上课的注意力很容易不集中,传统教学方法严重影响学生的学习积极性。针对这种情况以及学生对应的偏船舶专业背景,在课堂教学中引入船舶中大量的控制系统应用的实例,如把船舶柴油机气缸冷却水温度控制系统、船舶燃油黏度控制系统、船用辅锅炉的水位自动控制系统、主机遥控系统和船舶火灾监控系统自动控制等等,穿插到本门课程的教学中。这种教学方法通俗易懂,学生能很快接受,从“要我学”转变为“我要学”,课下经常有学生请教实例中深层次的问题,学生普遍反映喜欢这种实例讲解。同时在教学中注意采用多种教学手段与方法,上课并不是简单地“念”多媒体课件,对于重要的数学推理以及公式,还是在黑板上进行推导,现代教学手段与传统教学方法有机结合,可以使得课程教学更加科学;课上多用启发式提问,增加学生对知识点的感性认识,让学生积极思考和分析,然后积极组织学生参与课堂讨论,最后教师加以总结。师生之间形成良好的互动,课堂教学氛围比较活跃,很大程度上调动了学生对学习的兴趣。 二、注重Matlab软件 在教学中的应用Matlab软件在欧美国家早在20世纪90年代就正式引入教学中,如今Matlab已经成为线性代数、控制理论、数理统计和数字信号处理等课程的基本教学工具,成为欧美国家大学生必须掌握的基本技能。自动控制基础课程理论复杂,公式也比较多,Matlab控制系统工具箱可以很好地处理以传递函数为主要特征的经典控制问题。将Matlab引入课堂教学中,不但可以提高教学质量,也能吸引学生的学习兴趣。例如时域分析中,系统对各种典型输入信号的响应传统上都是利用拉普拉斯变换法求解出系统输出的拉普拉斯变换,然后拉普拉斯逆变换得到输出的时间函数。由于江苏科技大学能源与动力工程专业学生以前没有学过复变函数与积分变换这类课程,加之过多的数学变换干扰了学生对时域分析的理解,特别是二阶振荡系统,得到的系统输出方程比较复杂,学生难以理解。而且课堂教学中做出准确的曲线也比较困难。在Matlab环境下,可以很方便地输入相应的参数,从而得到相应的响应曲线。再通过改变自然频率和阻尼比的大小,可以很直观地观察到这两个参数对时间响应曲线的影响。整个过程清晰明了,教学形象生动,复杂抽象理论的概念得以具体图形化,学生对知识点易于掌握,对课程的兴趣也得到提升。另外利用此软件在频率特性的Nyquist图、Bode图的绘制与分析以及系统的校正等传统教学难点的教学中也收到了很好的教学效果。课下也鼓励学生学习Matlab软件,建议课后部分作业用Matlab来完成。 三、加强实验教学课程的实践 教学环节在江苏科技大学是独立授课实验,授课教师与实验教师的沟通尤为重要。一方面,目前实验安排上尽量压缩讲解时间,减少演示性的实验项目,相关的理论知识学完后紧跟实验,增多设计性、综合性的开放实验内容,强化学生对基础知识的理解,培养学生的自主学习能力,确保学生不但能做出结果,还能知道为什么会有这样的结果;另一方面在Matlab环境下开展计算机辅助虚拟教学实验,“虚实”两种手段有机结合。对于动手能力强的学生,利用实验室现有的设备,引导学生自己设计实验项目,能力非常突出的,吸收到学校相关本科生创新计划的研究小组。充分发挥学生的学习主动性和创造性,为毕业后的工作或深造打下基础。 四、改革考核方式 “自动控制基础”课程为必修考查课,考核方式比较灵活,教师可以自由选择。以前都是采用开卷考试或者是小论文的方式,实施下来发现效果非常差,学生对本课程的重视程度不高,上课不听讲、睡觉,甚至干脆逃课的现象很多。而且自动控制基础的一些基本概念和理论必须掌握,所以考试是必要的。但单纯采用闭卷考试后,学生往往都在考试前突击复习,相当一部分学生的成绩都是勉强及格。后来改用平时成绩加期末考试卷面成绩综合的形式,平时成绩和期末考试卷面成绩各占50%,平时成绩由以下几部分构成:1.课堂考勤;2.课后作业,事先声明严禁抄袭,必须是自己独立完成,对于交上来的作业教师认真批改并及时讲解,作业有抄袭嫌疑的在课堂上向学生求证,几次下来作业抄袭现象得到了很好的遏制;3.课题提问环节,每次随机提问,而不是传统的按照学号顺序来,这样每个学生都觉得自己会被问到,上课就会集中注意力,认真听讲,同时也能检验学生的学习效果,每位学生在整个课程的教学过程中至少要被提问三次;4.额外加分项,课堂练习中有把握的学生可以上黑板来完成和讲解,效果良好的学生可以获得若干额外加分,份额为1—5分,为了公平起见,每个学生这样的机会是两次。期末考试不设填空题和选择题,一般为四到五道计算题,命题突出能力考核。以上教改措施经过近几届学生的实施,取得了一定的成效,效果显著,提高了教学质量,激发了学生的学习兴趣,加深了学生对课程知识的掌握,这也为后续课程的学习打下了良好的基础。但教学方面还有很多问题需要继续探索与完善,教学方法必须不断改进、不断总结、不断创新,达到进一步提高学生的学习主动性,增强学生的学习创新能力、实践能力的培养目标。 作者:徐华平潘朝峰刘炳霞单位:江苏科技大学
管理系统论文:口岸优秀能力信息管理系统论文 1现状分析 目前,总局开发建设了一部分卫生检疫的业务管理系统,包括口岸卫生检疫业务信息管理系统、卫生检疫电子监管系统、国际航行船舶电子检疫管理系统等,但是这些系统均为卫生检疫的业务工作系统,实现了大部分卫生检疫直接业务的管理,但未涉及到卫生检疫业务开展所需口岸优秀能力要素的基础信息,以及信息统计、查询和管理,卫生检疫工作的业务管理部门或决策层想要获得各口岸的口岸优秀能力基本情况,仍然沿袭传统的书面统计、调查等人工方法获取相关数据,同时受人为因素等的影响,获得数据的时效性、准确性和完整性不能够得到有效保证,亦不能及时获取口岸优秀能力的即时状况和动态变化,从而影响了决策的科学性和时效性。 2总体思路和目的 通过建立全面完整的全省口岸优秀能力建设数据库,并及时动态更新,准确掌握各口岸优秀能力的动态变化和发展情况,从而着眼全局,科学决策,统筹制定全省口岸优秀能力发展规划,有计划、有步骤的科学实施,达到事半功倍的效果,同时将国际卫生条例的口岸优秀能力要求提炼出相关匹配条件设计在系统中,辅以日常主客观评价,实现对各口岸的优秀能力的即时考评,提升管理效能和科学性,切实做好口岸疫情防控和反恐怖防范工作。 3功能架构及功能描述 系统主要功能框架包含数据采集、统计查询、风险预警、即时考评和系统管理几大功能。 3.1数据采集 数据采集模块主要分口岸优秀能力要素数据采集和重要业务数据采集(重要业务数据采集虽然不属于口岸优秀能力要素,但是基于业务管理的需要,并且为了能从侧面反映口岸优秀能力的建设成果,因此选择了部分比较重要的业务数据进行采集)。 3.1.1口岸优秀能力要素数据采集 口岸优秀能力最主要的形成要素包括基础设施设备、人力和技术资源、工作机制资源,这些也是做好卫生检疫工作的基础要素,因此本模块设计了基础设施模块、设备模块、人力资源模块、工作机制模块等,具体功能描述如下:①基础设施模块主要采集各口岸卫生检疫用房、实验室、查验通道等的面积、格局等情况。②设备模块可细分为查验用设备、实验室检测设备、防护装备以及应急物资储备等,主要掌握各口岸现有的正在使用的各类设备的数量、种类、型号、功能、用途、使用期限,并要求各口岸根据设备的增加和减少情况,及时录入系统,使管理部门能够随时准确全面掌握各口岸的设备情况,做到对口岸的设备配置统筹考虑、科学调配,做到既满足需要,又不闲置浪费。③人力资源模块主要采集全省卫生检疫人员的数量、岗位配置情况(含动态变化)、人员的基本情况,含专业、学历、资质、技术职称、参加过的培训情况,工作经历、科研情况,并设定培训模块和能力评估模块(培训模块可放置学习资料,并对学习情况统计,能力模块可通过随机考试等形式对人员的能力进行评估),使管理者掌握人员与岗位的适配情况,遴选专家,科学调配,制定培训计划。④工作规程、制度模块主要放置总局、省局、口岸分支机构制定的相关文件、应急预案、工作规程、工作制度以及应急工作流程、协作机制、国家标准等,供各级人员工作学习参考,并在应急时使用。 3.1.2重要业务数据收集 该部分可定期(月)收集各口岸分支机构的重要业务数据包括:查验的交通工具数量(含阳性数量)、出入境人员数量(含有问题的数量)、截获的各类医学媒介数量、卫生监督的数据等。 3.2数据查询统计 该模块可实现对各口岸不同要素的查询和统计,包括查询统计优秀能力各要素的各种信息,也可实现模糊查询,例如查询某人员参加过何种培训,查询某设备使用期限等,同时可根据不同要求进行统计。 3.3即时自动考评 系统内设置口岸优秀能力建设要求和标准(可及时调整和更新),可实现以口岸为单位将该口岸的口岸优秀能力各要素与建设要求和标准进行匹配,进行自动考评打分。 3.4风险预警功能 该模块主要是提供信息功能,可将有关国际疫情动态和总局的预警公告等信息进行即时,并设置提醒功能,对一线人员工作提供依据和指导。并可设定有效期,过期自行删除。 3.5系统管理 系统提供强大的后台管理功能,具体包括业务数据字典管理、组织机构管理、用户管理、权限管理、数据备份、日志查询等功能模块。 4系统设计原则和技术架构 4.1设计原则 ①规范性原则。系统设计遵循国际通用开发标准,并按国家标准执行,结合项目需求,形成接口规范、数据规范、应用系统接入规范等。②可靠性原则。系统设计应保证长期大规模访问下系统的稳定性、可用性和运行性能,避免单点故障和关键信息丢失。③扩展性原则。系统采用模块化、组件化的体系结构,在技术架构和设计模式上保证技术的延续性,灵活的扩展性和广泛的适应性,确保系统能够在数据及业务功能扩展方面的需求。④易用性原则。系统设计应符合一般用户访问习惯和要求,提供简便、灵活、易用的页面布局和功能选项。⑤安全保密原则。系统具备统一完善的多级安全机制设置,符合国家安全及保密部门要求,拒绝非法用户和合法用户越权操作,避免系统数据遭到破坏、窃取和篡改。 4.2技术架构 “口岸优秀能力建设信息化管理系统”采用B/S三层结构设计,分为表示层、业务层、数据库层。基于windows2003sever操作系统,采用SSH开源框架实现。表示层采用Struts框架实现,业务服务层采用Spring框架实现,并且可同Struts框架有效结合,数据持久层主要采用Hibernate框架,并实行O/RMapping,对JDBC进行对象封装,建立Java对象模型的持久对象。集成框架的方法主要是利用Struts作为系统的整体架构,负责MVC的分离;在Struts架构的模型部分,利用Hibernate框架来提供持久层支持,业务层用Spring支持。具有不需要专门开发客户端程序、可跨平台操作、系统维护及时方便等优点,所有数据及大部分参数都存放在服务器端,系统运行维护、升级时只需操作服务端,降低了系统维护成本。具体做法就是用面向对象的分析方法根据需求来提出一个模型,将这些模型用Java语言生成Java基本对象,并编写出DAO接口,然后设计基于Hibernate的DAO实现,用于实现Java对象与数据库之间的转换和访问,最后采用Spring框架进行业务服务层的设计,提供管理和服务。 4.3数据库设计 “口岸优秀能力建设信息化管理系统”采用MySQL数据库,MySQL是一种关联数据库管理系统,能够将数据保存在不同的表中,而不是将所有数据放在一个大仓库内,这样可增加速度并提高灵活性,并且其体积小、速度快、总体拥有成本低。 5建设建议 口岸优秀能力建设信息化管理不单是信息化技术层面的问题,不是开发设计一个管理系统便能解决所有问题,更多的是管理层面的问题,各级部门要提高认识,高度重视口岸优秀能力建设的信息化管理,重点推行系统的使用,并明确专人负责系统的维护,及时补充、完善、更新系统所涉及的数据,保证数据的完整性、准确性和及时性,充分发挥系统的效能,同时还应根据工作的发展变化、功能需求的变化对系统的功能进行不断的完善。 作者:刘利辉 李自力 方洪 狄楠 张治富 李静 林建斌 单位:河北出入境检验检疫局 管理系统论文:肿瘤资源库管理系统论文 1材料与方法 1.1材料 新疆医科大学附属肿瘤医院使用医院信息系统,包括实验室信息系统、医生工作站、门诊管理系统、手术管理系统、随访管理系统、病案管理系统等和患者的临床资料。 1.2方法 以HIS为载体,将肿瘤资源库管理系统纳入其中,成为HIS子系统,将肿瘤资源库的标本作为医院资料的一部分加以保存,实现标本资料高效管理,方便工作人员对肿瘤资源库库存标本进行查询。新疆特高发肿瘤资源库收集的标本来源于入院的不同患者或者患者不同病程阶段的血液、手术切取的组织;病种包括食管癌、肺癌、宫颈癌、卵巢癌、肝癌、胰腺癌、肾癌、前列腺癌、脑肿瘤、骨肿瘤等,数量可达数万份;血液和组织标本储存于多台-80℃冰箱。要求肿瘤资源管理系统兼具信息录入、储存、浏览、检索、导出、数据维护、管理等功能,并具有操作安全、方便等特点。同时,肿瘤标本管理系统能够与医院HIS有机结合在一起,HIS为肿瘤资源库管理系统提供患者一般资料、历次住院情况、手术安排情况、随访资料,根据患者一般资料、诊断等条件,查询和筛选目标肿瘤标本。 2结果 2.1新疆特高发肿瘤资源库使用和构建的数据库 (1)患者资料库,包括患者的诊治时间、病理资料、预后资料;(2)标本使用资料库,包括标本的使用数量、标本质量、研究者使用情况;(3)研究资料库,包括研究结果等。 2.2肿瘤资源库管理系统的功能 (1)录入功能:录入患者住院号,肿瘤资源库管理系统给出标本唯一标本编号,并且自动从HIS调出患者基本信息(患者姓名、民族、年龄、性别、籍贯、就诊日期、临床诊断、通讯方式、临床信息、治疗摘要、手术信息等)。肿瘤资源库管理系统提供标本信息(标本编号、入库编号、入库时间、标本类别、标本详细描述等);患者病理信息(肿瘤的体积、组织类型、分级、浸润深度、切缘情况、免疫表型等);标本存放信息(存放的位置、存放标本的数量等);标本的使用情况(出库编号、出库时间、申请人、申请单位、相关项目、审批人、操作者等);标本的质控信息(实验内容、实验结果、实验人、实验日期等);标本废除信息(废除编号、入库编号、标本原始位置、废除日期、废除原因、经手人等)。工作人员可以根据患者的一般资料、诊断和随访资料等条件,查询标本库存和使用情况。(2)标本储存功能:肿瘤资源库管理系统能够储存工作人员每日收集的组织、血液标本信息,并且自动提取HIS中的病历信息,储存到资源库管理系统中。(3)标本和患者信息浏览功能:肿瘤资源库管理系统中,工作人员能够根据自行设定的多种条件查看肿瘤资源库中所有标本的各种详细信息以及患者的信息。(4)标本的检索功能:肿瘤资源库管理系统可按照工作人员需求设定查找范围,如入库时间、标本类别、标本来源、姓名、性别、住院号以及备注等条件进行查找,并可以将查询的结果导出至Excel文件。(5)数据维护功能:肿瘤资源库管理系统中,工作人员可以通过获得的权限,将已录入的各项数据,如“标本编码”、“标本类别”等进行修改。(6)标本的导出功能:肿瘤资源库标本管理系统可以通过条件查找功能导出所需要的标本信息,以Excel文件形式保存,方便使用者统计、总结。(7)标本的保密功能:为了对病人资料进行保密,必须确保数据的安全性。软件开发时对登陆本系统的工作人员设置了多级管理权限,即获取权限的工作人员才能对数据进行修改,而不知道密码或者非操作人员无权进入系统。 2.3肿瘤资源库管理系统的特点 (1)专业性强:肿瘤资源库管理系统作为专业的定制标本管理系统,所有标本资源的存储都是根据专业的需求来收集,在此基础上系统保存和收集的信息专业程度更高,针对性更强。(2)准确性高:肿瘤资源库管理系统作为专业的信息系统,对所收集的各种组织和血液标本的信息做到准确及时地储存、整理和分析。(3)实用性广:肿瘤资源库管理系统能根据研究工作的需求,利用计算机所建立数据库及时更新信息,及时地为医药科学研究提供多种必需的信息服务。(4)便捷的服务:能够帮助肿瘤资源库管理者从复杂繁琐又无序的状态下解放出来,以实验室综合信息管理的优秀部分,满足各大实验机构在信息管理上的迫切需求。实现对各类型库存资源的有效管理,为工作人员和研究人员服务。 3讨论 设计一套计算机管理软件对肿瘤资源库库存标本进行信息化管理,肿瘤资源库管理系统在工作中发挥了极大的优势,有利于全面了解库存标本的情况,更加简明、全面和准确地反映库存标本数量、质量和使用情况。进一步完善肿瘤资源库的管理系统,利用计算机更加准确地核算采集、存储标本的成本,更加具体化地评价库存标本的质量,肿瘤资源库成本控制更有效。通过肿瘤资源库管理系统界面直接得知医院每天手术的安排情况,肿瘤资源库取材人员能够灵活安排采集手术标本的时间,保证取材不遗漏。肿瘤资源库管理人员可以通过授权直接获得患者的历次住院和门诊临床所有诊治情况及随访资料。 4结语 今后新疆特高发肿瘤资源库的工作重点是采集标本,除手术冰冻标本、血液标本外,还将包括石蜡标本,以及对入组的临床样本和数据进行科学实验鉴定和系统分析。在此基础上建立并完善肿瘤分子标志谱临床研究专用的样本采集和应用体系,包括技术规范、资源库和实验分析数据库,这些都必须以肿瘤资源库的信息化管理作为基础,建立高质量的肿瘤标本和系统临床随访资料库,建立规范化诊治的多中心临床队列。我们应从面临的实际问题出发,对肿瘤资源库库存标本的管理在实际工作中逐步加以完善,形成良好的运行和使用机制。科学研究与肿瘤资源库的发展离不开多方合作。有了现在规范的技术平台,肿瘤资源库预计今后在各地州下设肿瘤卫星组织库,推广建库的经验和标准化操作流程,加强区域共享资源,构建良好的科技合作机制,形成完备的生物信息网络,以利于全区医疗卫生从业人员共享资源,协作进行肿瘤科研工作。 作者:郭文佳 朱琳 舒晓敏 张园 董翔 王喜艳 单位:新疆医科大学附属肿瘤医院新疆肿瘤防治研究所 管理系统论文:飞行模拟机管理系统论文 1例行维护的管理 在飞行模拟器的运行过程中,传统的例行维护是按照飞行模拟机生产厂商的预维护手册来进行的,但是这种由生产厂商制定的飞行模拟器运行维护标准,往往是从厂商的视角出发设置的。其主要的目的是要保证飞行模拟器在运行过程中的运行质量和设备完好性,基本上都是保护飞行模拟器本身的内容。但是在飞行模拟器的实际应用中,应用主体对其的要求是运行质量和运行效率的兼顾,这就需要飞行模拟器的维护主体从飞行员训练效率提升的角度出发,结合飞行模拟器的实际,对飞行模拟器的例行维护标准进行改进。运行质量和运行效率的兼得还是要建立在运行质量管理的基础之上的,所以新的运行维护制度制定还是应该从制造商的维护手册出发,结合民航局颁发的CCAR-60部规章来进行。在飞行模拟器的运行过程中例行维护主要分为维护内容表述和周期间隔,因为时间间隔具有明显的周期性,所以在新的例行维护活动中可以依靠例行维护的时间来进行例行维护工作的布置,可细致划分为日检、周检、月检、季度检、半年检和年检,飞行模拟器检查工作的时间在不影响其正常使用的情况下可以自由调整。同时在例行维护计划的制定过程中还要注意对维护工作量、值班人员数量以及训练保障的合理平衡。 2故障处理与监控 飞行模拟机作为当前飞行员训练的主要方法,其自身的运行状况和完好率对飞行训练的质量和效率有直接的影响,因此在飞行模拟机的运行过程中降低故障率提高故障处理效率极为关键。科学合理的例行维护管理能够有效的降低飞行模拟机的故障发生率,但是还不能完全杜绝飞行模拟机的运行故障,所以在飞行模拟机的运行过程中对故障的处理与监控十分必要。在飞行模拟机的运行过程中故障处理与监控系统主要的功能有两个:故障报告和处理记录。其中因为飞行模拟机运行过程中故障发生的重复性,所以一个故障报告可能对应多个处理记录。根据故障对飞行模拟机运行的影响程度由高到低设置多个故障级别,高级别的故障享有维护工作的优先权。相应的故障报告中故障记录集中的故障说明飞行机模拟器的故障相关组成部分存在着缺陷或者是容易发生故障,可以将这些信息反馈给生产厂商和例行维护主体,从系统结构上解决这一问题,或者在例行维护中着重检查维护这一部分,以达到提高飞行模拟机运行质量和运行效率的目的。 3模拟机工程管理 工程管理主要包括构型管理、服务通告、技术资料、账号密码、工程指令及品质测试指南(QTG)管理等内容,其中工程指令及品质测试指南是工程管理的重要内容,因为QTG是模拟机运行质量的官方考察标准,飞行模拟机在QTG中的表现是其能否通过民航局定期运行质量鉴定并获得合格证的关键,所以在飞行模拟机的维护活动中QTG管理尤为重要。在具体的维护实践活动中QTG管理主要包括有四个主要内容:方案、设计、实施和审核。这四项内容是固定的,而且其每一项测试内容都应该在固定的时间内完成,具体时间精确到月。QTG会在具体的测试时间段内根据飞行模拟器的实际特点选择性的向维护主体发出工作指令,这些指令主要是针对飞行模拟机的测试工作的。值班的维护人员会根据QTG系统的要求在规定的时间内进行飞行模拟机的性能测试,并将测试结果数据上传。因为QTG对飞行模拟机维护系统本身具有强制性,所以在QTG测试活动中如果测试结果不符合要求,QTG管理主体可以指出测试结果存在的问题并将测试指令重新发回要求重新测试,直至QTG测试通过为止。 4模拟机视景管理 在飞行模拟机运行过程中,其对飞行活动的模拟主要是通过视觉信息的模拟实现的,所以模拟机视景管理是其维护的重要内容。主要包括有视景清单、视景复查、视景开发和视景装机四个模块,在飞行模拟机运行过程中因为要模拟的场地信息是时常变化的,或者一些从事特殊飞行任务的飞行员训练产生的特殊视景布置需求,飞行模拟机的视景数据往往需要更新和更换,这就是模拟机视景管理的主要任务。其中视景清单是指飞行模拟器中储存的视景资料本身的信息。视景复查是指对具体的视景信息中包含的信息质量的复核,其中主要包括的复核内容有视觉信息正确与否、视觉信息的精细程度。视景开发是根据飞行员训练的实际需求对一些飞行活动中特殊飞行情境的开发过程。视景装机是指设计、总结完成的飞行模拟机视景数据向飞行模拟机的视景储存系统传输的过程,只有成功装机才能实现视景数据的飞行模拟应用。 5模拟机备件管理 在飞行模拟机的运行过程中备件管理的终极目标是可以应对任何故障维修的备件需求,但是无论是从技术层面上还是从备件管理的经济性层面上来讲,这种备件管理模式都是不现实的。所以在备件管理活动中飞行模拟机的维护主体一直试图找到一种既能保证备件管理的有效性又能保证备件管理经济性的备件管理模式,这一模式主要由备件清单、备件送修、备件申请、备件采购、换件记录以及库存告警等子系统组成,最初的备件清单由飞行模拟机的制造商提供。维护人员在维护活动中产生备件需求的时候,首先通过维护系统查询相应备件的库存,如果有件则前往申领并将换下的故障件随同故障报告一统上交到待修区。在备件出库的同时系统会在库存中自动减扣。如果库存备件数量降低到一定限度系统就会向管理人员报警,管理人员可以就缺少的备件进行统计并提出采购申请,经过审批之后进入备件的采购流程,备件到货以后系统自动加入备件清单。 6可靠性数据分析 在飞行模拟机的运行过程中,飞行模拟机的质量表现为使用性能的好坏,而其自身的高效运作的时间长短是由设备的可靠性决定的。飞行模拟机的维护是一种长效的维护机制,其不仅要覆盖到飞行模拟机运行横向的各个方面,同时也要覆盖到飞行模拟器运行纵向的全生命周期,对飞行模拟器的可靠性数据分析是其质量管理工作的重要组成部分。主要的实现方法是在飞行模拟机的运行过程中建立一个数据统计系统,对运行过程中设备的故障时间、使用时间、延误时间、延误次数、故障次数等数据进行统计,建立一个反映飞行模拟器运行中的可靠性数据模型,有效的分析并采取措施阻止其运行过程中的性能降低趋势。 7结论 飞行模拟及作为当前飞行员训练的主要方式,其自身的运行质量和运行效率对飞行员的培养民用航空行业的稳定运行有极大的影响。所以在飞行模拟机运行过程中维护管理系统至关重要,本文从例行维护的管理、故障处理与监控、模拟机工程管理、模拟机备件管理、可靠性数据分析六个方面对这一问题进行简要的分析,以期为飞行模拟机维护管理系统性能的提升提供支持和借鉴。 作者:潘悦明 单位:61255部队 管理系统论文:云计算环境下计算机管理系统论文 1校园计算机终端管理系统的技术选择 虚拟磁盘技术是采用虚拟磁盘实现将磁盘集中到服务器,适用于局域网环境终端及应用类型种类不是太多的终端类型,可以根据需要选择不同的系统和应用模板工作快速实现不同类型的教学应用切换。关电源后所有针对系统的改变丢失,主要只需维护模板,平时几乎没有软件的维护工作量,设备硬件故障也仅仅需要替换硬件并加入系统即可。虚拟磁盘技术经过十来年的发展已经非常成熟。由于以前硬盘成本较高,本地终端往往不安装硬盘和操作系统,俗称无盘工作站。这种方式非常适合大面积部署教学桌面。由于虚拟化的优势已经被业内广泛地认同以及服务器虚拟化厂商对虚拟化的大规模宣传,今年来一些采用虚拟磁盘技术的桌面管理软件厂商也将此称为虚拟桌面,只是与VDI不同的是称呼上千奇百怪。这种技术的优点在于:(1)管理工作量低,管理员只需在服务器端构建终端系统与应用软件的镜像,无需分别为每台终端安装相应软件;(2)故障修复快,当终端使用中出现软件故障时只需重启就可以获得一个全新的操作环境,目前的技术已经可以使其恢复到重启前的工作状态而不丢失中间数据;(3)可以完成实时计算量较大的工作及有一定个性化的工作需求,例如高清视频播放,3D设计等。但这种技术也存在以下的问题需要在部署时加以考虑:(4)系统镜像与硬件的关联度高。由于终端是通过网络启动的,服务器端的终端系统镜像包含了终端硬件的驱动,当终端硬件类型较多时,会使得镜像的数量较大且复杂,管理工作量增大;(5)系统运行的可靠性与单机部署存在较大差异。单机工作时如果出现宕机的故障其影响面只是单台机器,但如果是无盘工作站系统的服务器端出现宕机,其关联的终端都将无法工作,影响面要大得多;(6)终端跨网段连接服务器的问题。当局域网划分多个VLAN时,校园内无盘终端很可能分布在多个VLAN中,服务器也可能与终端不在同一网段,这时候就需要终端连接与服务器之间不受同网段访问的限制。(7)工作负荷主要集中在开机时刻,易形成开机风暴,开机后服务器负荷急剧下降,其次是工作是众多客户端的数据回写。 2方案设计与测试 当学校为学员宿舍、教室、公共实验室以及图书馆阅览室等地配置计算机时,配置方案面临的问题是:如何使这些地方的公用计算机稳定地工作而管理员能够最高效地处理和解决这些计算机出现的故障以及使用中的问题?虚拟磁盘技术广泛地应用在这些场合,而云计算技术在合理配置服务器资源以及应用配置的灵活性方面是具有极大优势的,因此这两种技术的结合可以使系统运行更加高效。即,采用:“服务器虚拟化+远程桌面+虚拟磁盘”的方式部署大面积桌面管理环境。根据我校的情况,绝大部分终端适宜采用“服务器虚拟化+虚拟磁盘”作为主要的工作方式,在产品选型和硬件配置上的设计和测试时予以重点考虑。云计算技术应用可以使服务器的配置更加高效。学员宿舍、教室以及图书馆阅览室等地配置计算机的应用环境与计算机实验室的应用环境有所不同:1、这些场合在线的计算机数量往往是不确定的,例如宿舍配置1000台电脑,而同一时间在线的计算机数量有时可能只有100-500台;2、计算机实验室服务器的访问量常常是风暴式的,例如所有计算机同一时间启动,而且往往在同一时间运行同一应用任务,而宿舍等场所就大不相同,不会在同一时间开机,运行的任务也相对比较个性化。实验室为了保证课程进行,通常按极限状态设计系统的配置,如果这样的设计用在宿舍等环境,服务器资源的利用率会比较低。在云平台上,可以在服务器资源池中根据需要配置多台服务器的群集,在群集中用负载均衡的方式可以做到非常高效而且根据不同时段的应用变化灵活地调整资源配置。我校共有五栋学员宿舍楼,为每间宿舍配备一台电脑,数量约为700台,每栋楼划分一个独立VLAN,另外还有图书馆电子阅览室以及教室电脑约100台。我们首先在宿舍区进行了无盘电脑系统部署并进行了测试。系统构建方案如下:方案中配置了3台物理服务器和一台存储服务器,每台服务器配置2个6核的双线程CPU、32G内存,虚拟服务器采用2虚拟优秀(未超配时相当于1个物理核)。采用了蔚云云计算平台搭建了一个私有云。蔚云云计算平台与比较流行的Vmware相比,除了可以实现硬件虚拟化外还可实现容器虚拟化,虚拟化的效率很高;蔚云云计算平台也不象Vmware那样需要一个中心控制机来管理整个云平台,所有管理配置同时写入到所有群集节点,它可以在任何一台机器上进行管理,这样可以有效防止管理节点的单点故障;由于蔚云云计算平台上具有磁盘缓存加速,可以避免大量终端开机时对磁盘的重复读取,而VMWARE上不能进行配置;蔚云云计算平台是以计算(虚拟化)、存储(网络存储和分布式存储)、网络(虚拟交换机)管理为基础上进行扩展的桌面管理,不像VMWARE那样,购买的是桌面许可,平台不能用于服务器虚拟化用途,可以有效保护硬件投资和统一调度硬件资源,即依然保留了云平台的完整功能的使用;提供灾备功能,无需第三方软件而且使用更方便,可保障关键业务故障时快速恢复;具有更好的开放性,如VDI桌面可以根据性价比和实际应用需求在RDP/SPICE/ICA等多种桌面协议进行选择等。为了保证服务器安全和便于配置,将所有虚拟服务器配置在同一VLAN,配置了一个单一桌面管理服务器集群,进行终端负载均衡。由于各终端是分布在不同VLAN的,所以无盘系统必须支持跨路由的终端连接。在系统部署时选择了两个无盘系统分别部署在不同的虚拟服务器上并分别连接两部分终端进行对比测试,两个系统测试结果表明都可以达到应用需求,其中一个系统是在Linux平台开发的,在部署的稳定性、灵活性和工作效率方面更加优越;而另一个系统的系统是在Windows平台开发的,因此操作界面更加友好。 (1)终端有缓存与无缓存启动时网络流量 其中第一个圈内所示为无缓存终端启动时网络流量;第二个圈内是有缓存终端在第一次启动时(终端缓存数据尚未建立)的流量,与无缓存终端相仿;右边两个圈内所示是终端缓存数据建立后再启动时的网络流量,相比无缓存启动的流量大为减少。 (2)测试终端运行时回写数据的网络流量 无盘终端运行时有大量临时数据需要回写到服务器,下图所示为用某无盘系统,单台服务器在线终端数52台,终端无缓存时的情况。可以看到服务器网络端口和硬盘都有一定回写数据量但不会产生很大压力,当检测有缓存硬盘或4G内存缓存的终端时发现回写数据几乎没有,只有当终端运行大文件下载等应用时才有回写。观察可以看到回写数据量与终端运行的应用类型、终端配置以及缓存策略设置都有关系。 (3)测试服务器负载均衡与热备工作模式下系统容错情况 在多服务器群集中分别配置为热备模式和负载均衡模式,终端在线情况下将其中一台服务器强行关机以模拟服务器意外宕机的情况。观察原先连接在宕机服务器上的终端,热备模式下这些终端在5秒内自动切到正常运行的服务器上,任务没有中断,用户端的感觉只是短暂停顿而已。而负载均衡模式下则任务中止,重新开机后此终端自动连接到正常服务器。从容错效果来看热备模式无疑忧于负载均衡模式,但热备模式下需要不断同步群集中各服务器的工作环境,需要耗费服务器及网络资源,测试中发现同步时甚至会造成终端工作短时间停顿。 (4)测试不同终端硬件配置下系统启动镜像的兼容性 由于不同终端硬件配置需要不同的驱动软件,因此无盘启动镜像包与硬件是相关联的。参加测试的“和信”与“网众”两个软件所制作的镜像采用通用网卡驱动包(集合了各种网卡驱动)、操作系统与硬件驱动分离等制作系统启动镜像。选择了不同年份采购的不同品牌终端三种终端对应同一启动镜像,三种终端均可以完成启动。虽然还不能确定可完全做到启动镜像与终端硬件无关,但这种关联度已大为降低。 3云平台上构建无盘终端系统的分析 在云平台上构建校园无盘终端计算机系统对提高服务器资源利用率、提高系统可靠性、提高构建过程及维护的便利性都具有很大优越性。通过服务器资源调度提高利用率。监测终端实际运行中对服务器与网络资源的需求,在云资源池中随时调整虚拟服务器配置,可以大大提高运行效率。多个服务器建立群集,采用负载均衡或热备的模式以提高系统的可靠性是十分有效的。在测试中热备模式所表现的资源占用对系统的运行产生了一定影响,因此如果采用热备模式则群集的规模应加以控制,每两台部署在不同物理服务器上的虚拟服务器的为一组热备群集较为合适。除非要求服务器故障时业务不可中断,否则用负载均衡模式是比较合适的。在云平台上用多台虚拟服务器构建群集十分有效,尤其是为不同的无盘系统构建不同群集时,并不需要为每个系统分别配置物理服务器,使得这样的配置方法由云计算技术轻易得到实现。在云平台上构建无盘系统,构建和测试过程中可以比较随意地配置服务器。在维护的过程中也带来极大便利:当对一台服务器进行维护时,可以在云平台虚拟一台服务器并将需维护机器的应用迁移过去,就可以在用户服务不中断的情况下进行正常维护。在构建无盘系统所关心的另一重要问题是启动与回写数据对服务器与网络的压力,因为这关系到服务器的带载能力从而影响到系统设计。测试的情况可以表明终端本地的缓存能力起着很大作用,但其中一个很有趣的现象值得关注:在终端不配本地缓存硬盘的情况下,在不同的无盘系统软件下测试其回写数据量是有较大差别的,这就表明各无盘系统的缓存策略是存在差异的。从观察可以看出:由于云平台配置了比较好的数据缓冲技术,进一步降低了物理磁盘的读写流量。这使得服务器的负载能力大大加强,测试中增加一台物理服务器资源可轻松增加200台终端负载,并且计算性能和网络IO性能大部分尚处于空闲状态,可以用于其他服务器虚拟化/VDI等应用。云/客户机架构被认为是近来IT技术的一个发展趋势⑷,在不同的应用环境中采用不同的技术构架是需要认真对待的,根据实际应用需求进行选择。云计算平台上构建无盘终端的方案,对于满足应用任务相对多样化且需要大并发视频应用和大并发高密度计算的学校环境是比较合理的选择,它所带来的高可用性也优于普通的无盘终端系统。与VDI比较,则服务器端计算能力需求只有1/5甚至1/10以下,而终端体验则比VDI大幅度提高。 作者:赵滨娜 单位:厦门市行政学院 管理系统论文:自动化管理系统论文 一、考勤管理 员工可进行外出、请假、出差、上下班的登记,由员工填写具体的请假理由和日期,由事务管理者进行管理决定是否销假等。同时考勤信息将到网上,员工可以查询考勤信息。 二、日常管理 事务管理者通过这部分功能将公司决议、日程安排、公司活动、奖惩信息等信息到网上,包括活动会议安排的时间、地点、主持人、主题等,员工可以查询这些信息,事务管理者没有删除信息的权限,信息的管理由系统管理员进行。 三、计划制定 该模块由企业计划、部门计划、个人计划三部分组成。企业计划由公司管理者相关的企业名称、计划主题、计划内容及时间,方便公司管理层下达指令,每位公司成员可登录系统查看。部门计划由各部门管理者相关的部门名称、计划主题、计划内容及时间,公司各部门能独立有序地在系统中建立计划。个人计划由员工个人,包括个人姓名、计划主题、计划内容及时间。系统管理者有权限对计划内容进行修改删除。 四、审核管理 审核管理模块分为申请和审核批示两部分,其中申请为每位员工都有权限在系统中,包括申请标题和申请内容。只读和读写两种权限不具备审核申请的能力,只有系统权限能够审核申请并决定是否批准。 五、员工管理 员工管理模块分为员工添加与员工维护两部分,只读和读写权限不能操作这个模块。系统权限能在该模块中进行新员工的添加,包括设定员工的用户名、姓名、登录密码、电话、E-mail、地址及员工的部门、性别、职务、权限等。在员工维护中系统权限可对现有的员工通过部门进行搜索,并对之前设定的所有资料进行查看和修改。 六、通讯管理 通讯管理模块包括显示通讯组和增加通讯详细信息,读写权限和系统权限两种权限能够增加通讯组的详细信息包括通讯组,姓名、性别、出生日期、婚姻状况、所属部门、职务、所在省份、所在城市、办公电话、移动电话、电子邮件、邮政编码、QQ、家庭电话及备注等信息。基于B/S的办公自动化管理系统的开发和使用可使企业实现对办公事务的电子化信息化达到便捷办公的目的。通过这一系统能使得管理者和员工之间的交流更加便捷,信息传达更加流畅,为企业降低生产成本,节约工作资源起了一定作用。系统运行环境应满足系统目标、系统功能与信息需求,与系统总体结构相符合,同时充分考虑系统性能、工作负荷与环境条件。其具体标准配置应充分满足系统的功能需求、信息采集传输要求、信息存储与处理能力要求、系统与人工交互能力的要求。系统配置选型应该是当前技术发展的主流,又与未来技术发展的趋势相符。无论计算机系统的硬件环境的配备,还是网络设备的配置、系统软件的选择都必须体现技术的先进性,避免因技术过时而过早地需要撤换、更新、升级。应避免单纯追求技术的先进性,所需的应是成熟而先进的技术。基于B/S的办公自动化管理系统的设计,是为了使企业下达指令管理事务上更加便捷,弥补了单纯纸质办公的不足与资源浪费,并与纸质办公一同协作,做好双线并行,互补互助。所以,在设计上要考虑超前性和可扩展性,为日后系统升级预留端口。办公自动化管理系统采用B/S模式开发,采取网站的形式。该模式的特点是:系统的管理员以及使用者在客户端对服务器端的数据库进行各种操作,由服务器端的数据库将操作的结果发送给客户端显示出来,客户端和服务器可以在同一台计算机上安装,也可以在处于联网状态的不同机器上安装,具有开发时间短、成本较低、且数据量的传输快等优点。这样就为客户是否需要下载客户端以及后台维护提供了方便性。 七、结语 办公自动化管理系统的设计与实现作为企业的一种办公管理工具正在被越来越多的企业认可并使用。它为企业提供更加有效率的服务,更多管理层面,同时也为企业提供充足的人员信息和快捷的管理手段。该系统使用Java语言编写实现,采用SQLServ-er作为系统数据库管理系统。根据毕业设计要求完成了系统基本功能的实现。所有用户均可实现对系统中各个模块提供信息的浏览、查询,并进行相应权限的操作。操作用户登录后可实现信息的添加修改;管理员登录系统后可对系统中的员工信息、公告信息进行添加、修改和删除操作,还可对用户进行添加、删除、修改密码发放权限的操作。本系统基于B/S模式展开开发过程,系统功能明确,模块分区清晰,具有良好的交互式功能。 作者:王靖 单位:河北省唐山市开滦总医院 管理系统论文:煤矿企业岗位价值管理系统论文 1岗位价值管理运行模式 在总结其它企业岗位价值管理模式的基础上,结合煤矿企业的实际情况,形成了具自身煤矿特色的“3321”岗位价值精细化管理模式。以“3项管理”为基础,推行“3个体系”,运用“2个机制”,通过“1个信息化平台”构建煤矿岗位企业价值精细管理系统。 2岗位价值管理信息化系统的建设 2.1岗位价值管理系统的软件系统部分 煤矿企业价值管理系统软件信息集成平台是将信息技术和实施方法融为一体,为煤矿企业量身定做,结合对煤矿企业的调研分析,对企业信息化解决方案进行个性化、行业化的设置,优化企业的业务模型,精心打造出行业企业级综合型信息系统平台。煤矿企业管理软件信息集成平台是高度复杂的应用软件系统,从底层到高层按照技术相关度和业务相关度的强弱划分成六大层次,然后逐层进行构建,每一层次逐步形成一个相对独立的组件库。一方面有组织的开发底层的各种构件库,另一方面从具体的项目中不断总结有价值的上层可复用部件,从而逐步提高企业的软件复用率。平台综合采用网页控件、权限系统、界面框架、报表组件、企业应用整合(EAI)技术、项目管理技术(PDM)、工作流(WorkFlow)技术、数据挖掘(DataMining)技术,决策分析模型等构架,通过这些技术手段,完成一个企业现代化管理的支撑平台和最佳业务流程的工具,通过信息化系统平台的建设有效解决信息断层、信息孤岛、信息浪费三大问题,并能有效整合现有的业务系统,实现从流程、数据、登录等的统一集成、对接。信息化系统平台将成为煤矿企业未来的业务优秀平台,将在未来覆盖到煤矿所有的优秀业务系统。岗位价值管理系统信息化是快速准确核算岗位价值的手段。必须紧密结合煤矿企业的经营管理现状再造流程,细化分解指标,激发广大职工的主观能动性和创造性。 2.2岗位价值管理系统的硬件系统部分 2.2.1服务器系统设计。 在服务器系统中,数据库服务器是最重要的服务器,同时也承担着重要的数据查询及更改业务。而且数据库服务器对CPU处理能力、内存要求及I/O性能都有较高的要求,所以数据库服务器一般采用具有较高性能和高可用性的服务器作为数据库服务器。作为其它应用服务器,一般根据应用系统的不同采用不同的服务器。①数据库服务器。用高性能PC服务器作为数据库服务器是一种性价比比较高的选择。它既可以达到较高的性能的同时,也兼顾了采购成本,作为一般性行业和对数据库要求不是很高的环境下,采用高性能PC服务器作为数据库服务器是高性价比的选择。利用2台PC服务器作双机热备,也同时达到了高可用性的目的。②应用服务器。利用高性能PC服务器作为应用服务器是一种性价比比较高的选择。它即可以达到较高的性能的同时,也兼顾了采购成本,作为一般性行业和对数据库要求不是很高的环境下,采用高性能PC服务器作为数据库服务器是高性价比的选择。③数据库系统的选择。根据煤矿企业的实际情况,选择Oracle10g作为岗位价值精细管理系统的数据库。 2.2.2操作系统选择。 配置合理的操作系统,对提升服务器整体的处理能力具有重要意义。 3总结 煤矿企业通过岗位价值管理模型的建立和信息化平台的建设,实现生产型向生产经营型的转变;使管理主体不断前移,管控能力得到提升;使煤矿职工的岗位自主意识增强,向岗位价值最大化发展;使煤矿企业的内部市场机制渐趋成熟和完善,同时也完善了煤矿的绩效考核管理和薪酬管理;最终使煤矿企业的经营效益逐步增强,职工素质明显提高,岗位增值意识和执行力不断提升。 作者:樊琳 马柯 陈龙龙 单位:西安工程大学机电工程学院 管理系统论文:横机控制器的人机网络管理系统论文 1系统设计 本文以杭州与非科技有限公司研发的横机控制器为实验平台,系统整体设计思路是采用C/S与B/S混合的系统架构。系统运行过程如下:设备端人机界面通过网络TCP/IP协议向服务器端发送横机的运行状态和编织数据,服务器端接收到指令后对接收到的数据进行处理归类写入后台数据库里,同时设备端也可从服务器端获取控制参数;在远程端通过网页和移动终端设备远程监控横机运行状态。系统总体结构如图1所示。本系统主要有三大模块组成:a)设备端的开发:在Android平台编写出良好的人机界面软件,开发设备端UI与服务器端进行网络通讯的协议。b)服务器端的开发:搭建稳定高效的Web服务器,开发数据处理的模块以及配置后台数据库。c)远程监控模块:移动终端APP的开发。 1.1设备端软件开发 设备端人机交互软件是本系统开发的优秀,基于Android操作系统进行开发。通过人机交互软件直接控制横机控制器并实时监控其运行状况,然后将信息及时地发送到服务器端,目前国内电脑横机主要集中在中低端产品,人机交互界面多由控件组成非常简单,执行效率低。为保证软件的实时性和快速响应,软件采用多线程实现。其界面主要是利用具有双缓冲机制的SurfaceView类代替控件实现,在主界面上通过OnTouchListener类对位图进行触摸监听,从而获得不同的状态标志,Surface-View类根据状态标志显示相应的界面,同时用Runnable类单独开启一个线程实时更新视图和收送数据。在Activity上首先加载主运行界面,如图3所示。主运行界面主要有三部分组成:最上面的部分是对当前运行花样的工作参数进行修改设置;在中间区域的左侧部分,可以显示CNT动作文件中的编织信息和设定当前编织度目的工艺段的值;中间部分的右侧区域显示花版行文件,编织过程中随着机头运行,显示当前的编织进度;最下面的部分为显示花版的工作参数设置信息。本界面实现原理是用IO类对本地缓存区文件进行读写操作,根据数据在文件里存储的地址对其进行解析,用Canvas类将参数显示到画面上相应的位置,开启线程实时更新画面显示数据。 1.2服务器端采用 C/S和B/S混合结构,设备端与数据处理服务器直接相连,响应速度快,事务处理能力强。服务器可直接访问后台MySQL数据库,对数据库进行读写操作。通过TCP/IP的应用层HTTP(超文本传输)协议访问Web服务器实现对横机运行状态的在线监控。 1.2.1数据处理模块开发 数据处理模块是服务器端开发的优秀,其负责接受设备端发送的数据并将数据及时更新到数据库,同时向设备端发送数据。数据处理模块还负责与移动终端建立连接。移动终端主动向数据处理模块发送指令,其接收到指令后对其解析并根据指令向移动终端返回相应的数据包,采用客户/服务器通信模式。数据处理模块要求能同时为多个设备端提供服务,并且对每个设备端做出快速的响应,故要求其具有较高的并发性能。此外在通信的过程中,ServerSocket的accept()方法和Socket的read()方法都有可能使运行过程中发生阻塞。当与多个设备端同时通信时,就必须开启多个线程,就有可能发生多个通信线程阻塞,线程数目达到一定值反而会降低系统能力,原因是较多的线程会消耗很多系统资源,加大了系统的管理难度,且对于开启最优线程数目不易把握,故需对系统的并发能力进行优化。本模块在反复调试的基础上采取JDK类库提供的线程池和java.nio包提供的非阻塞通信机制实现系统的开发。在多设备端请求连接时,开启两个线程,一个线程负责与设备端的连接操作,另一个线程专门负责数据的接受和发送操作。负责连接的线程采取阻塞的工作模式,当有设备端连接时,就向Selector类注册读就绪和写就绪事件,没有连接就进入阻塞状态,直到有新的连接请求。负责收发数据的线程采用非阻塞的工作模式,当读写就绪事件发生时就执行相应的读写操作。 1.2.2Web服务器和MySQL数据库的搭建 Web服务器是基于网站架设的服务器,主要作用是提供网上信息浏览服务,只需打开浏览器向Web服务器发送指定链接便可在线查看横机信息,本系统使用Apache开源软件组织的Tomcat进行服务器端的配置开发。Tomcat服务器是当今进行JavaWeb开发使用最广泛的Servelt/JSP服务器,因为它运行稳定,性能可靠。结合Java语言强大的网络功能开发出B/S架构Web服务器,Web服务器也能够操作后台数据库。B/S架构的通信原理是基于应用层的HTTP协议实现的,HTTP是一种请求/响应式的协议。客户端向服务器端发送请求(在浏览器地址栏输入链接网址),服务器返回响应。HTTP协议严格规定了HTTP请求和HTTP响应的数据格式,其请求包括:请求方法,URI,HTTP协议的版本,请求头,请求征文;响应包括:HTTP协议的版本,状态代码,描述,响应头,响应正文。MySQL是一个关系型数据库管理系统,可以将数据分类保存在一张张表中,并且其体积小、运行快、具有较高的查询速度,故本系统选择MySQL数据库保存横机信息。 1.3远程监控终端的开发 随着Android智能手机的普及,开发手机端的软件监控横机生产更加方便快捷,手机APP与服务器端采用C/S架构的通讯模式,服务器根据手机APP发送的请求标志返回相应的数据,这样便可随时随地在手机端查看横机数据。Android智能手机分辨率众多,移动端监控APP必须要适应多种分辨率的手机设备,其编程思想是:首先利用WindowManager获取手机屏幕的分辨率的高和宽,然后根据分辨率在各个界面上采取相应的比例绘制界面布局,并将从服务器端获取的参数显示到相应的位置。 2通信协议开发 采用TCP/IP协议与服务器端数据处理模块进行通信,通过Socket编程,将横机的运行状态和编织的花型数据以字节的方式发送到数据处理模块。该模块采用多线程机制不断地接受客户端的连接请求并将接收到的数据写入后台数据库。通讯数据包主要字节的定义如表1所示。其中,包头标志符由系统固定为某一值,作为验证该数据是否安全的标志,验证通过服务器端才能接受此包数据;包长度表示一个包的长度;包命令字是优秀内容,支出这一包数据的功能。 3系统调试 本系统在杭州与非科技有限公司提供的横机控制器上进行测试。然后将参数通过网络发送到服务器端,服务器端的数据处理软件接收到数据后,将其保存到后台数据库的相应的表中,通过查看数据处理软件的CNT界面,可以看出服务器端已成功的接收到设备端发送的数据。在手机端监控软件能够实时获取横机运行参数数据,系统基本达到横机生产控制的预期效果。 4结语 近年来,横机控制系统智能化水平得到了不断的发展,但其系统的开放性没有得到显著的提高,本文基于这种思想设计了一种人机网络管理系统,将计算机网络技术运用于横机控制系统中,设计出网页和移动终端两种监控平台,实现了实时实地对横机的集中监控和管理,使对横机的监控管理不再局限于企业内网中。针对以往的横机交互软件界面不够美观且操作繁琐的特点,本系统结合当前主流的Android平台编写出界面美观和操作简单的人机界面软件。本文为网络管理技术在企业中的运用提供了一种可行的思路,但系统的稳定性和通讯的延迟仍待优化提高。 作者:何忠扬 张建义 袁嫣红 单位:浙江理工大学现代纺织装备技术教育部工程研发中心 管理系统论文:建筑工程管理系统论文 1建筑工程管理系统化平台建设的研究背景与现实意义 1.1建筑工程管理系统化平台建设的研究背景 近几年来,国民经济增长迅速,城市进程的加快促进了建筑行业的飞速发展,出现了越来越多的大型建设项目,建筑工程日趋复杂化,对建筑工程项目的自我管理提出了新的要求和标准。建筑工程项目的管理不仅要符合市场经济的发展要求,还要保证工程质量,体现施工企业的优良服务,如此庞杂的项目想要全方位的做好各项工作,就需要工程项目管理向着更加高效精确的方向发展。信息沟通的程度决定了工程项目管理的高度,工程项目管理涉及的信息是庞杂巨大的,不仅数量多,类型多样,而且信息之间的交换往往需要耗费大量的人力物力,如此一来,无疑增加了生产成本。所以为了建设更加高效快速的工程项目管理模式,就需要施工企业不断提升自身的项目管理水平。政府有关部门也开始重视项目工程管理的信息化建设,对该项目的资金投入比例也逐年增加。政府的指导作用促进更多的社会力量投入到项目管理平台的研究中。 1.2建筑工程管理系统化平台建设的研究意义 项目管理的信息化是当今建筑行业项目管理的发展趋势,在提高项目管理的工作效率、管理水平,降低生产成本方面都起到了重要的作用。对工程项目的管理引进先进的信息技术之后,工作效率较之前的传统管理模式有了明显的提高。信息化平台建设的根本就是构建一个合理有序的信息网络,使项目管理中的各个环节都能够通过这个信息网络平台进行信息交流和日常管理[2]。有些建筑行业的佼佼者,已经开发了适应本企业的工程管理信息系统,利用先进的科学技术和科学的信息化管理提高了自身的管理水平,创造了更多的经济效益和社会效益。 2建筑工程管理系统信息化建设的研究思路和方法 2.1建筑工程管理系统信息化建设的研究思路 该课题的研究思路是通过参考一些现有的国内外相关研究成果和已有的理论基础,分析工程项目管理信息的具体分类,最终构建项目信息管理的集成网络。研究伊始最重要的一点就是就是大量查阅国内外有关工程项目管理的文献资料并进行系统分析,总结已有的一些研究成果和理论基础,对不同层次种类的信息分门别类,设计出科学系统的整体框架。对信息化管理中可能存在的风险进行分析,提出合理有效的风险规避措施。最后根据各个子系统之间的相互关系以及建筑工程项目管理的特点,设计最科学有效的工程管理系统。工程项目管理软件在实际安装过程中的实际效果则是验证理论的有效途径,对验证过程中出现的问题还要不断改进,以期构建更加合理适用的信息管理系统。 2.2建筑工程管理系统信息化建设的研究方法 该课题的研究过程中主要采用了理论分析与效果验证相结合的研究方法,除此之外,每个研究阶段都采用了不同的研究方法。在理论研究阶段,采用最多的就是文献分析方法,分析已有的文献资料中涉及的关于该课题的研究成果与理论基础。在项目集成框架构建阶段,涉及的研究方法主要是方法论。在最后实际开发验证阶段,则是通过系统分析的方法,对项目管理软件的安装和实际应用、项目共享效果等方面进行更深层次的完善。 3建筑工程管理信息系统的设计与实施 3.1建筑工程管理信息系统的设计 工程项目管理信息系统的设计要参考“需求指引、技术推动”的指导原则,从建筑施工的实际需求出发,对系统的整体性、交互性、可操作性等进行实际的设计规划。系统的整体性原则就要求设计者站在全局的角度考虑各个管理项目之间的相互关系和影响方式,全程控制工程管理的各个子项目。交互性是指人机交互的程度,用户能否从信息系统中获取需要的信息,以及系统能否对用户的信息及时反馈就是系统交互性的判定标准。对于信息系统的可操作性原则就是指信息系统能否及时应对施工过程的不断变化并提供新的技术支持,促进突发问题的解决和管理的科学性。工程项目管理信息系统与用户之间信息交换的主要方式就是用户界面,所以用户界面的设计是否简单易操作,是否符合用户的差异性标准就是信息系统的主要评价因素。用户界面一般需要包括信息的输入控制、多窗口协同控制等功能。在进行界面设计时考虑到用户的实际体验,就要避免界面的杂乱无序,种类太过繁多等问题,种类太多不仅会增加用户的信息处理负担,还会由于信息处理太过频繁而导致错误频率增加。最后,考虑到不同用户的特殊需求,还要为用户提供不同的交互界面,达到项目管理方式的个体差异性。 3.2建筑工程管理信息系统的实施 工程项目管理信息系统在设计过程中包括了业主项目管理系统、采购系统、工程监理系统、财务管理系统等各个子系统。下面以采购系统为例进行实际分析。采购部门主管在接到新的采购任务之后,将具体的采购任务分配到各个采购业务员。采购业务员在分析采购任务是否可以直接执行后,对可以直接采购的任务,直接进入采购流程。根据不同的采购方式应当进入不同的采购流程,如果是招标方式的设备采购,就应当指示招标业务员来执行具体的招标工作,最后才能进入采购合同签订流程。询报价类的设备采购与招标采购流程不同,它需要按照询报价标准业务的具体流程进行。这些采购项目进行过程中,系统会自动生成计划费用和实际费用的对比图以及实际执行进度,这为采购人员及时管理采购流程提供了详细的依据。 4结语 通过对建筑工程项目管理的现状分析,探讨了企业建设工程项目管理信息系统的重要性。根据实际的管理需要将工程项目管理信息系统分为多个可供执行操作的子系统,为了达到更好的用户体验与实际使用效果,需要对用户界面等进行不断优化设计,使用户得到更好的操作体验。对工程项目管理信息系统的设计需要参考整体性、交互性,可操作性等原则,使系统的开发和投入使用更加快捷可靠,最终促进工程项目管理信息系统的推广使用。 作者:叶志炼 管理系统论文:医疗设备计量智能管理系统论文 1系统简介 本计量管理系统基于MicrosoftSQLServer2000数据库,采用VisualBasic6.0程序设计语言进行编写设计,系统主要分为医疗设备基本信息管理模块、医疗设备日常维护计量管理模块和医疗设备年检计量管理模块三部分。整个计量管理系统可实现对医疗设备计量情况进行综合性管理:对设备的计量自检及年检进行记录,对设备的计量年检时间进行提醒。 2软件流程 本计量管理系统主要由三部分组成,下面分别对各部分的功能及流程进行介绍。 2.1医疗设备基本信息管理模块 医院内医疗设备种类及数量较多,使用科室较为分散,经常出现设备转借其他科室的情况,这就使医疗设备的在用管理极为不便,常出现无法确定某件医疗设备处于何处的情况,到年检的时候经常出现漏检的情况。该模块主要是为解决这一问题而设计。医院中,每一件医疗设备都有固定的编号,系统数据库中存有该医疗设备的设备名称、使用科室、在用情况、年检周期、规格型号、出厂编号、生产厂家、使用人、维护人、检测单位等信息。对于新进设备,系统会自动生成一个编号,该编号为固定唯一的,这就保证了管理的单一性。同时,新进设备的基本信息需要录入系统,将其名称、使用科室、在用情况、年检周期、规格型号、出厂编号、生产厂家、使用人、维护人、检测单位等信息存入数据库,保证在医疗设备年检计量管理模块及医疗设备日常维护计量管理模块中可以查询到该设备的信息。当科室中有设备需要报废停用时,科室填写报废申请,在管理系统中将在用情况改为报废或停用,并将该设备移出日常管理状态,这样在计量管理模块及维护计量管理模块中就无法查询到该设备的信息,避免了废弃设备在下次计量年检时依旧被记录为需检,造成浪费。设备存在转移到其他科室使用的情况时,需将使用科室修改,保证了对每台设备使用地点进行详细准确的记录。 2.2医疗设备日常维护计量管理模块 在医院日常运营中,每天都会有医疗设备出现故障,需要维修。过去医院内对医疗设备的日常计量重视不够,设备维修后不进行计量检测,只要设备能够工作就认为已维修完成,但经常会出现维修后的设备检查结果出现偏差的情况。而现在医疗设备的日常计量工作越来越受到重视,维修后的医疗设备需要工程师对其进行计量检测以保证检查结果的准确性。为了保证维修后设备的运行情况能够得到追踪记录,本计量管理系统中特别设计开发了医疗设备日常维护计量管理模块,该系统可对医疗设备的维修情况及维修计量检测后的运行情况进行跟踪。当科室有医疗设备出现故障后,通过电话将设备的编号、使用科室、设备故障等情况上报给设备维修工程师,工程师根据编号、使用科室查找到设备后,将设备故障情况记录到系统,维修状态设置为待修,并分派维修人员。维修系统连接到墙上大屏幕,所有维修工程师都可以看到各自需要维修的设备名单,这样可保证故障设备得到及时维修。当维修完成后,相应维修工程师将维修结果添加到系统中,维修状态设置为已完成,并对是否进行日常计量进行选择,以便后期追踪检查。 2.3医疗设备年检计量管理模块 医院内所有的医疗设备都需要定期进行计量检测,需要计量部门出具检测合格证。而每类设备检测周期均不同,有半年期、一年期。每类设备检测部门也不同,分为省级计量院和市级计量所。同时,医疗设备的使用科室较多,经常会出现漏检的情况。计量管理系统结合设备在用情况系统,将每台设备的计量情况,特别是上次年检日期及年检周期记录在数据库中。通过查询系统可以查询到到期应检设备的名单,这样就避免了仪器漏检的情况。并且每年计量检测后各设备的检测证书号也存于数据库中,当其他部门进行检查时可以快速查询到证书号及检测情况。 3结论及展望 通过日常使用,该系统很好地解决了医院计量管理工作中管理混乱的问题。该系统将设备管理、维修管理及计量管理结合到一起,为医疗设备的日常管理带来便利。但该系统仍存在部分问题:现阶段只能单机运行,无法与医院信息化管理内网连接,计量管理信息只能由计量管理人员获得,而医疗设备使用科室无法看到设备的管理运行情况,只能通过电话进行沟通;维修状态、计量到期提醒也无法及时到达各科室。后期可针对上述问题进行优化设计,使该系统更加完善,为临床工作带来便利。 作者:孙艳 孙处然 单位:济宁市第一人民医院医疗设备部 济宁医学院医学影像系 管理系统论文:成人教育教务管理系统论文 一、教务管理系统信息化建设的不足 (一)教学资源短缺 高校中成人教育的教师大都是全日制聘请的经验丰富的教师,但是随着近几年各大高校扩招,这些普通高校的教师就因为大量的教学及其科研任务,已经没有精力再分散在成人教育的课程上。所以,成人教育的师资严重匮乏。有些高校只能聘请经验不足,或者专业相近的教师来授课,这使得成人教育教学质量严重下降,不能够保证参加成人教育的学生们学到丰富的知识。 (二)函授站点分散且远程监控不足 从当前函授成人教育的发展来看,函授教育方式在成人教育中所占据的比例越来越高。通常,函授教学主要包含了面授、答疑辅导、作业、自学、实验、实习、毕业设计、考核以及答辩等环节。其中,自学是主要环节。然而,由于函授等远程教育离母校较远,学生又不能自主完成学业,因此,这给教务管理带来了很大的不便,这也是当前成人教育规范化的一个瓶颈。 (三)考核形式僵化 成人教育的考核一直沿用传统的考核方法,主要通过试卷、书面问答等形式来考核学生掌握知识的情况,这使得学生为了完成考试而死记硬背,导致学生缺乏创新能力,也考核不了学生的真实成绩。 (四)硬件资源不足 硬件建设是成人高等教育办学的基础,与全日制学生的课程相比,成人高等教育的课程相对比较独立,但是在教学安排上,如教室、场地、实验室等一些设备的使用上往往跟普通全日制的学生发生冲突,而学校面对这种情况也会首先考虑全日制教学的正常运行。这使得参加成人教育的学生得不到良好的教学环境。 二、针对成人教育教务管理的对策 (一)巩固师资队伍,丰富教师资源 由于成教学生数量较多,特点也各有不同,所以,学校对于教师的选拔及聘用也应该设定相应的规范要求,除了聘请经验丰富、授课良好的教师之外,也可以招收在社会上有责任心、能力强并且受学生欢迎的从业人员来担任教授工作。不同的专业聘请不同的教师,理论和实际相结合,满足成教学生的求知欲望。 (二)重视以人为本管理思想的建设 教学管理是教学的一个重要组成部分,管理所占据的地位不容忽视,而且需要不断加强教学管理。教学管理要注重人本思想的建设,以促进日常的教学管理工作顺利开展,始终坚持“以人为本”教育管理理念,充分尊重学生们的意见。现代教学管理不仅需要现代管理人员有良好的职业素质,还要求他们具备专业的管理知识、方法、技巧等。因此,面对当前的教学管理形势,学校要不断提升管理人员的业务能力。 (三)不断增强信息化管理 为保证教学的信息化、规范化,学校需要加强校园网的建设工作,使成教学生可以在网络上获取他们想要的教学资源以及相关的学习内容,同时还可以通过网络实时地关注学校的动态。而且,学校可以通过网络来设立属于自己的独立教务系统,不断开展综合教务系统一体化管理,努力实现教务管理管工作效率的提升。而且,建立教务管理系统可以为学生和教师提供一个交流的平台,实现资源的共享。 (四)推进教学管理创新 由于成教学生的学历、年龄、籍贯等各有不同,个人的记忆力、创新力、理解力以及学习能力也各不相同,各大高校应该从实际情况出发,推进教学体制的改革,建立不同的学制、学分制等模式。参加成人高考的学生特点比较鲜明,他们往往都已经参加工作,既要面对学习,同时还要不断应对工作琐事。而学生分散、工作地点不固定等原因导致了他们出勤不理想现象的出现,所以学校的管理制度也要根据学生的具体情况而做出相应的调整,如可以设置点名制度、考试制度、评比制度等。 (五)考试考核方式改革 考试考核的侧重点不能放在书本的那些死记硬背的概念上,而更应该侧重学生的分析能力、理解能力、表达能力、创新能力等。打破单一的考试形式,根据不同专业的学生设置不同的考试方式,可采用闭卷、开卷、口试、笔试等多种多样的形式。对于论文、作业也要灵活考核,让学生不惧怕考试,实现自主学习、实用性学习。 (六)提供良好的信息服务 教务管理系统的信息化要有效地为各函授站点教学管理提供信息保障、数据支持,以促使学生们能够很快掌握数据信息,提高学习效率。 三、结语 总之,成人高等教育事业的发展趋势会一直朝着专业化领域方向前进,因此,教务管理系统信息化是当前首要解决的问题。我们在日常教务管理过程中,要不断对既存问题进行总结,努力实现教务管理水平的提升,为国家培养更加适合的人才。 作者:刘玉珠 单位:贵州省商业高等专科学校继续教育部 管理系统论文:基于VFP的图书销售管理系统论文 1VFP在图书销售管理系统之中的应用 在图书销售管理的过程中,需要统计和记录的信息和数据有很多,例如图书的分类、作者、出版社、价格、页数、出版时间、印刷量、库存量和销售情况等,并且要对这些信息和数据进行时时更新。因此,这就需要一个非常强大且功能完善的图书销售管理系统来帮助人们完成这些工作,比如以VFP为基础的图书销售管理系统。以下简单介绍VFP在图书销售管理系统之中的应用。 1.1信息的管理 VFP中有一种名为“项目管理器”的管理工具,它可以对图书以及图书销售信息的数据、文档以及源代码等进行集中记录和管理,使各种信息分类明确、条理清晰,便于人们查找。 1.2信息的查询 VFP采用了先进的Rushmore快速查询技术,系统能从记录着众多图书及其销售信息的数据库表中迅速筛选出人们所需要的内容,整个查询响应时间只有数秒钟,非常迅速与高效。 1.3建立信息之间的关联 一般数据库管理系统中的各项信息都是相互独立的,每一项信息与其他信息之间并无关联,除非通过编程命令来专门描述;而VFP却在这方面做出了改善,它可以在建表初期就把相关信息关联起来,便于人们引用。 2基于VFP的图书销售管理系统的设计与开发 以VFP为基础对图书销售管理系统进行设计与开发,大体可以分为以下几个步骤。 2.1前期规划与需求分析阶段 在建立图书销售管理系统数据库之前,一定要先做好规划工作,因为它直接影响整个数据库建立的全局运作,关系到数据库建立的成功与否。具体来说,前期规划内容主要包括:对建立数据库的必要性和可行性进行分析,以及确定VFP数据库在整个图书销售管理系统中所处的地位。然后进行需求分析。需求分析指的是,通过与出版社的相关工作人员进行交流与访谈,从而获知其管理水平、需求情况、发展目标和计算机软硬件设施条件等信息,再根据这些信息来对图书销售管理系统进行规划设计,使系统更加符合人们的需求,更加人性化。 2.2物理设计阶段 基于VFP对图书销售管理系统进行物理设计,主要指的是根据管理系统的数据模型以及计算机的系统类型等,对数据库的物理结构(包括存储结构与存取方法)进行设计。物理设计的主要目的是为了使计算机的存储空间得到充分利用,从而提高管理系统的工作效率。 2.3模块设计阶段 基于VFP对图书销售管理系统进行模块设计,主要指的是把管理系统数据库中所需要记录和统计的各项信息———如读者的个人信息、读者的订单信息、出版社或书店的书库信息、读者的购书及退书信息、读者的反馈信息、企业的账簿信息以及管理处信息等,按照不同的分类进行模块划分,并且在划分时要注意各项信息之间的关联。当然,不同工作人员在设计过程当中还需要分工合作,每个人负责一项专门的工作,这样才能提高工作效率。比如,由图书销售人员负责管理账户的创建和修改,并管理读者及读者订单的信息、检索书籍的信息和统计每日账目等;由仓库管理人员负责管理书库的信息(包括录入与查询等)。举例来说,一种较为常见的基于VFP的图书销售管理系统会有以下五大模块:读者信息模块、读者订单信息模块、书库信息模块、银行(账簿)信息模块、管理处信息模块,每个模块都具有其独特的功能。 2.2.1读者信息模块 读者信息模块主要有3个功能,即编辑读者信息功能(如对读者的姓名、性别、身份、电话、住址、E-mail等信息进行添加、修改和删除等)、检索读者信息功能(此功能是读者信息模块最重要的功能,它能以单一或者组合两种条件来对相关读者的信息进行匹配与查找,检索的字段亦包括读者的姓名、性别、身份、电话、住址、E-mail等,条件的匹配可以是“大于”“小于”“等于”“不等于”“包含”“在……”等多种形式,条件的组合也有“与”和“或”两种形式)和打印读者信息功能。 2.2.2读者订单信息模块 读者订单信息模块主要有3个功能,即编辑读者订单信息功能(如对读者的姓名以及联系方式,所订图书的书名、作者、出版社、订单号、单价、数量、总价、下单日期等信息进行添加、修改和删除等)、检索读者订单信息功能(此功能是读者订单信息模块最重要的功能,同样能以单一或者组合两种条件来对相关读者订单的信息进行匹配与查找,检索的字段包括读者的姓名以及联系方式,所订图书的书名、作者、出版社、订单号、单价、数量、总价、下单日期等,条件的匹配有“大于”“小于”“等于”“不等于”“包含”“在……”等多种形式,条件的组合有“与”和“或”两种形式)和打印读者订单信息功能。 2.2.3书库信息模块 书库模块又细分为存书查询、购书和退书3个子模块。存书查询模块主要有3个功能,即编辑存书信息功能(如对图书的书名、作者、出版社、售价、库存数量、出版日期等信息进行添加、修改和删除等)、检索存书信息功能(与读者信息模块和读者订单信息模块类似)和打印存书信息功能。购书模块主要有3个功能,即编辑购书信息功能(如对购买图书的书名、作者、出版社、单价、数量、总价等信息进行添加、修改和删除等)、检索购书信息功能(与读者信息模块和读者订单信息模块类似)和打印购书信息功能。退书模块亦主要有3个功能,即编辑退书信息功能(如对所退图书的书名、作者、出版社、单价、数量、总价、退书原因等信息进行添加、修改和删除等)、检索退书信息功能(与读者信息模块和读者订单信息模块类似)和打印退书信息功能。 2.2.4银行(账簿)信息模块 银行(账簿)信息模块主要有3个功能,即编辑银行(账簿)信息功能(如对图书销售的总额、费用支出、净收入、余额和日期等信息进行添加、修改和删除等)、检索银行(账簿)信息功能(与读者信息模块和读者订单信息模块类似)和打印银行(账簿)信息功能。 2.2.5管理处信息模块 管理处信息模块主要有3个功能,即编辑管理处信息功能(如对各项事件的记录、备注和日期等信息进行添加、修改和删除等)、检索管理处信息功能(与读者信息模块和读者订单信息模块类似)和打印管理处信息功能。 2.4实施和运行阶段 基于VFP的图书销售管理系统在完成前期规划与需求分析、物理设计以及模块设计之后,可以开始试运行。这一阶段也可以称为调试或试验阶段,是对管理系统的具体操作实践和试用。在此期间,工作人员要仔细观察和体验系统的运行与使用情况,并将出现的各种问题进行详细记录,同时也要做好数据的备份和转存工作,以免系统出现故障导致数据丢失。观察与记录完毕之后,相关人员还要对系统运行中所出现的不良状况和故障进行探讨与分析,并加以改进,直到系统可以正常运行为止。 3结语 本文探讨利用VFP对图书销售管理系统进行设计与开发,VFP软件的优点以及其数据库的特性,可以让图书销售管理系统变得更加人性化、便捷化和系统化,让图书销售管理的工作更加简单高效,间接促进了图书销售市场的发展,无论是作者、读者、出版社还是销售商,都受益良多。 作者:杨巍 单位:民族出版社 管理系统论文:电池数据存储管理系统论文 1基本原理 本系统由主控电路、电流采集电路、通讯电路、存储电路、实时时钟电路、电源电路组成。主控电路由微控制器芯片和晶体振荡电路组成;电流采集电路由专用的电流采集环构成;通讯电路使用CAN通讯技术;存储电路由TF卡构成。主控电路中的微控制器芯片为16位飞思卡尔单片机;实时时钟芯片选用DS1302芯片,同时配有备用电池,芯片设定后可以提供准确的时间与数据同时记录保存;电源转换电路将整车的24V电源转换成5V,给单片机等电路供电;电流采集环可以测得电池的总电流,也将被记录;CAN通讯电路主要实现电池管理系统从板以及整车控制器与电池管理系统主板的通讯,提供电池的电压等状态信息和车辆行驶车速等信息,便于记录数据;存储TF卡与主控MCU之间使用SPI总线通讯。飞思卡尔16位微控制器具有低功耗、高性能、低引脚数量等特点。TF卡是新一代半导体存储设备,不仅容量大、读写方便,同时最大读写速度达10MB/s,并且可以直接使用SPI通信模式。存储电路包括U1飞思卡尔主控芯片和TF卡,采用3.3V供电,使用SPI总线,可以使MCU与TF卡以串行方式进行通信。该接口使用4条线:串行时钟线SCK、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线SS。 2系统设计及应用 2.1系统设计 系统设计主要包括数据解析及封装、TF卡固件程序两部分。数据解析及封装包括三部分:CAN信息接收、数据解析和重新封装。CAN信息接收使用中断函数,将接收所需记录的数据帧;数据解析根据指定的CAN通讯协议,对接收后的长数据帧进行解析,同时拆分出数据值;数据封装首先指定出需要记录下的数据名,按顺序排列组合,将拆分所得数据值按组合的数据名称封装成数据结构体,便于按时间节点进行存储。TF卡程序主要包括两部分:TF卡底层协议程序和文件系统程序。TF卡底层协议控制程序主要完成对TF卡的最基本的数据块的操作,如TF卡的初始化、TF卡数据块的读写等;文件系统程序则是在底层协议的基础上完成文件系统下对文件的各种操作,如文件系统的建立、文件的创建与删除、文件的读写等车辆起动阶段,BMS主控芯片开始工作。首先记录下实时时钟提供的当前时间,同时从CAN总线上读取到整车行驶数据、电池电压信息。根据CAN通讯协议,将上述数据进行解析,将电池电压、电流、最高最低单体信息、车速等封装成新的数据结构体,再使用SPI通信功能,主控芯片与TF进行数据通信,判断TF卡内存储空间是否已满。如果已满,删除最先记录的文件,再创建新的文件夹,文件夹以日期命名。在文件夹内,创建新的文本文件,文件以时间命名。这样同一天的数据分别以文本文件的形式存在文件夹内。数据记录结束后,将关闭文本文件保存数据。每秒钟记录一次数据结构体,按一天八小时计算,2GB的TF卡可以记录至少四个月。 2.2实际应用 电动汽车在运行时,BMS会通过CAN总线和电流采集电路接收到大量的数据,这些数据分为实时数据和监控量。实时数据包括动力电池的电压、电流、单体电压值和温度等;监控量包括BMS对实时数据处理结果,包括SOC、故障码和车辆使用频率等。记录下的历史数据保存在文本内,文本文件以时间为名称,利于查看。这些数据对于电池的优化、整车控制器的研发、BMS管理策略的研究都有重要的意义。 2.3应用效果 对记录的电池电压、总电流及SOC绘制。根据电流的大小和正负可以分析出车辆的运行状态:正电流表示车辆加速或匀速阶段;负电流表示车辆滑行或减速阶段。由电池总压的变化可以分析出电池的性能;由SOC的变化可以分析出电池管理系统的管理策略是否合理。同一时间下记录的车辆速度及电机数据。分析相同时间的电机数据,可以观察出车速与电机转速的变化趋势。由电机转速和扭矩得出电机的功率,根据电池总电压和电流得出电池的功率,可以分析车辆动力系统的效率。对这些实际数据的分析,提高了优化控制系统的准确性。 3结论 本文使用TF卡对新能源客车的电池管理系统的历史数据进行存储,很好地解决了车辆运行过程数据难以保存的问题。为系统的优化提供了大量的实时数据,有利于控制系统策略的优化,为电动汽车所使用的动力电池在不同情况下的特性提供了实际数据依据。以某款电动客车的记录数据为例,得到了电池电压、电流等特性。 作者:胡洋 单位:安徽安凯汽车股份有限公司 管理系统论文:异步LED显示屏集群管理系统论文 1系统总体设计 1.1系统基本结构 本文提出的异步LED显示屏集群管理系统结构图,分为4个部分:数据中转服务器,媒体服务器,屏幕终端,客户端。数据中转服务器是一台具有独立域名或者广域网IP地址的主机,安装Linux操作系统服务器版本。本文设计的数据中转服务软件基于Linux环境运行,同时监听多个端口来接收并维持当前登录用户和已注册的屏幕终端的TCP连接。服务器软件维护了全部的客户公司、用户、屏幕及其关联关系的数据库,对于关联的用户和屏幕之间的消息可以进行实时透明的转发。数据中转服务器具有连接数量多,单个连接数据通信量小、频率低等特点,适合用户对屏幕的实时监控,图文类型屏幕的节目实时。但是对于多个屏幕的大数据量传输没有优势,如视频类显示内容的更新等,这种情况下,需要使用到媒体服务器。媒体服务器与数据中转服务器一样具有独立域名,主要用于存储和传输大容量节目文件。本文基于搭建FTP服务器实现媒体服务器功能。用户可以通过本地节目制作软件编辑节目,将节目及素材按照特定的组织方式存储于媒体服务器上。用户准备好待播放的节目与素材后,通过数据中转服务器实时向屏幕终端发送更新播放节目内容的指令,屏幕终端转向媒体服务器请求媒体播放内容。媒体服务器的特点是只提供媒体内容相关的服务,如文件下载和上传。屏幕终端由ARM嵌入式系统、屏幕扫描控制系统和屏幕驱动板构成,并借助于Linux操作系统强大的网络功能,为终端提供3G无线网络通信、10/100M自适应以太网通信、RS485串行接口通讯等多种通信方式。屏幕终端软件运行于该系统之上,主动连接数据中转服务器,并长久保持网络连接,从而可以使用户对屏幕终端状态实时进行监控。客户端包括PC客户端和移动客户端,必须工作在可以连入互联网的硬件环境,在设定数据中转服务器域名和端口后,主动连接中转服务器。用户需要输入鉴权密钥后登录进服务器,登录后可以对所辖屏幕终端的进行状态监控和节目更新等实时操作。 1.2系统数据库建模 为了设计一种能跨地域支持多个客户公司(多个项目)、多个用户、多块异步屏的管理系统,本文根据实际需求建立一种了较为完备的关系数据库模型。通过仔细分析系统应用环境中各种信息和操作要求,明确所需数据类型及其属性,最终确定了数据库需要维护的四张关系表,分别为终端设备表、用户表、公司表和管理表。利用OSA(OpenSystemArchitect)数据库建模工具搭建的数据库模型简化示意图。一个公司(或者项目)可以拥有多个用户和多个屏幕终端,一个用户可以管理多块屏幕,一块屏幕又可以被多个用户同时管理。该数据库模型能够较好满足多业务多屏幕多用户的系统管理模式。(图中的“pi”代表该表的主键) 1.3分层通信协议设计 考虑到数据传输的可靠性和有序性,本文的数据通信以TCP协议为基础。同时,为了解决基于TCP协议的数据流同步问题以及处理多个用户、多个事务,多个连接,多个层次的消息数据包等问题,本文设计了一种基于TCP协议之上的分层通信协议。各层采用统一的接口就可以实现层次之间的通信,进而可以对各层的内部结构独立设计,更加易于协议的维护和实现。协议主要分3层:收发层,会话层和业务层。收发层对上层数据包加入了帧标识和帧长度标志标量,用以解决TCP协议流式传输的帧同步问题和非法连接请求。分发层包头定义了上层数据包类型和用户登录ID,区分不同的用户以及不同类型的协议数据包,从而将数据包准确的分发到对应的用户或相应的数据处理模块。业务层数据包包括登录数据包、服务器管理数据包和终端数据包,分别用来封装用户登录与注销,对服务器数据库管理和终端操作详细协议数据内容。 2系统各部分设计与实现 相对于传统基于局域网技术的多异步屏幕管理系统,本文提出的基于互联网的集群管理系统最本质的区别在于引入了数据中转服务器。数据中转服务器是维系多用户和多屏幕的枢纽,是整个系统架构的集中体现,本文将着重描述中转服务器部分的详细设计与实现,客户端软件和异步屏幕终端软件只给出一般性的软件框架说明,因为本文设计的系统是一种开放式的集群管理平台,针对不同的客户公司和项目需求,可以定制出多种完全不同的软件版本。 2.1系统设计目标与实现方法概述 本系统设计重点在于在多对多模式下中转服务器具备高并发响应速度和带载能力。本文采用C++语言进行开发,兼具了高效性和面向对象设计方法的优势。同时采用了大量跨平台的开源软件库,如Boost、SQLite、QT等。客户端、异步终端、中转服务器三部分的网络通信相关代码基于Boost.Asio开发。Asio库基于操作系统提供的异步机制,采用前摄器设计模式实现了可移植的异步IO操作,并且异步模式下可以最大化避免使用多线程和互斥锁,减小同步模式下多线程编程带来的诸多有害副作用(如条件竞争、死锁、线程切换开销等)。数据库部分采用SQLite数据库。SQLite是一个自包含、无服务器、零配置、事物支持的进程内数据库引擎,也是一款开源轻型,占用资源低,跨平台的数据库。 2.2数据中转服务器详细设计与实现 软件架构整体从下到上分3个层次:网络通信、消息处理、数据库操作。结合2.3给出的通信协议层次,网络通信部分实现了收发层和分发层的功能,消息处理部分则对应业务层。数据库部分则是对2.2描述的关系数据库模型的具体实现。 2.2.1网络通信部分 对于中转服务器而言网络通信部分是系统带载能力、数据响应性能的基础。关键技术在于大量连接的维持和数据并发处理能力。本文从3个方面对此进行优化设计:(1)异步模式与线程池并用,零延迟操作同时能够合理化利用多核CPU资源。(2)使用栈缓冲及缓冲池实现协议数据零拷贝和最小化堆内存申请释放开销。(3)多用户、多屏幕终端的快速映射查找,最小化数据透明转发的延迟。网络通信部分完全采用Boost.Asio的异步通信模式,同时为更好发挥硬件多CPU优秀并行处理能力,本设计采用异步IO模式结合线程池的方法进一步提高应用程序的运行效率。线程池类基于Asio的io_sevice类和boost::thread类封装而成。线程池的个数取决于CPU个数,一般而言异步通信模式下线程数目不应超过CPU优秀数量的3倍。为了更高效地完成数据通信中的协议解析和打包,本文设计了协议栈缓冲类,将网络通信中的数据缓冲进行了封装,提供简洁的数据包封装和解析功能。基本实现原理是采用指针对同一缓冲数据的指针地址作增减移动来添加和去除数据包头,避免了协议数据在不同层次中传递时复制引起的性能开销。另外本文实现了栈缓冲池类在进程空间回收和再分配引用计数为0的栈缓冲实例,避免了频繁的进行系统调用分配堆内存,提高内存分配性能。 2.2.2消息处理与数据库访问 消息处理部分根据功能被设计成三个类:登录管理器、数据库管理器、终端管理器,分别实现客户登陆与注销,服务器数据库管理和用户—终端消息透明转发,除了消息透明转发,其余功能均需要访问数据库来完成。由于数据库访问,尤其是写操作时间延迟较大,修改较大信息量时通常能达到秒级,软件所有的线程又均采用异步非阻塞方式设计,因此,数据库部分设计为异步队列方式。需要访问数据库的事务根据所需要的参数创建数据库访问项类(DBCmdItem)的子类实例,提交到异步队列中立即返回,数据库访问处理器类内部维护了一个独立线程来处理队列中所有挂起的数据库访问项,完成后通过回调方式通知事务处理模块,完全避免了数据库延迟导致的异步操作响应不及时的问题。数据库访问项类是一个抽象类(定义),所有的数据库操作都定义成统一虚接口,简化并统一了数据库访问处理器线程的处理流程。 2.2.3数据中转服务器性能测试 本文基于100Mbps的局域网环境对系统进行了模拟测试。数据中转服务器运行Linux系统Ubuntu10.04版本之上,客户端软件的硬件环境为Inteli3-2120CPU,主频3.3GHz,内存为4G的PC机,屏幕终端通过PC机多个进程来模拟。首先启动数据中转服务器软件为客户端和终端分别开启10个端口,每个端口最多可连接100个TCP连接,服务器使用一个具有600个屏幕终端,200个用户,10个公司的数据库测试模型,同时连接200个客户端和600个模拟终端。系统在短时间内成功处理大量的并发连接请求,具有较高的数据吞吐量和良好的稳定性。 2.3客户端和异步终端的软件设计 在本文的设计中,客户端软件与异步终端软件是可以多样化的,是业务相关的,两个不同业务会有不同的客户端软件和软件。同时这些差异化的客户端和终端软件在管理结构和通信协议上又必须符合上述的设计。这使得本系统具备了多项目扩展能力,在本质上区别于其他异步屏幕管理系统。为了能快速为客户定制新的客户端和终端软件,最大化的代码重用和低耦合的软件结构设计是必不可少的。客户端软件从上至下分3个层次,界面层,业务层,网络通信层。用户从登录界面登录到服务器,然后获取用户权限下所有可控异步屏幕终端列表,呈现在终端列表界面中,从而对列表中的各个终端可进行状态监控和节目更新。节目编辑界面提供屏幕显示内容的编辑和预览功能。每个公司或者项目可能会有不同的编辑界面。如高速公路情报板界面要求具备常用路况图标和点阵文字布局,而广告小区屏幕的编辑界面要求能插入动画、视频和彩色图片。分为终端控制和节目播放两个部分。控制部分设计为3个层次:顶层是系统控制层,中间是协议的生成和解释层,底层是与中转服务器代码复用的网络通信层。本文设计的中转服务器透明转发用户与终端之间的通信数据包,因此,不同的项目除了节目播放器可以不同之外,也可以有不同的终端协议数据包,完全无缝的兼容于同一个中转服务器。 2.4系统运行时数据流图 这里综合描述中转服务器、客户端软件、异步终端软件三者之间及其内部各主要模块的数据传递与调用关系。 3结论 针对移动互联网的日益普及带来的异步LED显示屏集群管理系统的新需求,本文将常规服务器的模式与异步屏幕领域结合起来,提出了一种以广域网络为基本承载的异步屏集群管理系统结构,又结合异步应用需求多样性、客户及屏幕多样性等行业特点,建立了较为完备通用的关系数据库模型和通用的网络协议,并且定义了可复用的客户端和终端软件架构,从设计和实现两方面解决了单一服务器系统同时支持多个应用领域、多用户、不同屏幕群体的问题。因此本文的设计是一种开放式可扩展的异步LED屏幕集群系统平台。在实现方法上进行了大量的优化,实际完成的系统在性能和稳定性方面达到了实用的标准。诚然,本文实现的系统也有其局限,网络通信的可靠性和及时性极大的依赖于网络运营商,只有可以承受这种潜在风险的项目才适合采用本系统。 作者:刘飞 王瑞光 陈伟 单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国科学院大学 管理系统论文:农村水利工程管理系统论文 1水利工程系统的总体设计 为了满足农村水利工程现代化的管理需要,建立农村水利工程综合管理系统是必须的,它的总体设计目标是一个集底层设备适配采集方案、信息综合传输方案、设备远程监控方案、工程全过程管理方案为一体的综合性信息管理系统。系统的整体结构从信息门户以下,按照互联网的体系结构,可以将这个系统分为不同的部分,如感知层、网络层和应用层。 1.1管理系统的感知层 在农村水利工程综合管理系统中,感知层是用于实现对自然界的智能感知识别能力,对各种不同信息的采集处理和自动控制能力,并通过计算机系统的通信终端模块,将物理实体的信息连接到网络层和应用层中。感知层利用的是电子编码,包括二维码标签和识读器、GPS全球定位系统、传感器网络和传感器等设备。在农村水利工程综合管理系统中,感知层在终端系统中可以发挥对信息的监测和采集。例如,对泵站、灌区进行实时监测和信息传输等功能,包括对水利工程系统的常规监测,自动控制农村水利工程中泵站的水位、水量、水质状况和闸门的开度大小的需求等。 1.2管理系统的网络层 在农村水利工程综合管理系统中,网络层是用来负责传递和处理感知层获取到的各种信息,在网络层包括光纤、同轴、网线等有线传输设备,也包括各种微波、无线电信号、GPRS、3G等无线传输设备。在网络层中,各种监测数据是利用网络层向监控指挥中心数据,然后将这些信息传递给调度中心,由调度人员采取必要的选择。在该系统中,可以对近程进行监测并利用控制设备实施控制,传输过程大都采用有线链路进行数据的传输,利用的主要方式有不同的方法,如采用光纤、同轴电缆、网线等不同的方式;网络层也具有对于中、远程的控制设备,如可以采用无线电数传、微波扩频、GPRS、2G/3G/4G无线通讯网络等技术的实施,来实现基于采集中心信息的相互交流。 1.3管理系统的应用层 在农村水利工程综合管理系统中,应用层是利用现代计算机和互联网技术,与水利工程管理领域相结合,通过手机、计算机、掌上电脑等现代通信工具,来实现的广泛智能化应用。显然,应用层是专业应用系统的关键步骤,它是系统数据存储、处理、分析和应用的平台,通过这个平台,为农村水利提供决策支持的信息服务,实现开发灌区的水量监测及调度,保证农业生产的用水,提供泵站的智能自动化控制,有利于节约用水,同时还能够提供农村饮水安全监测等有关水利工程综合管理方面的应用问题。 1.4管理系统的交互层 在农村水利工程综合管理系统中,交互层是该工程综合管理的窗口,交互层可以为管理者和使用者提供交流的平台。在这个平台中,系统以RIA(RichInternetAp-plication)领域中成熟的Flex应用程序为框架。这个应用程序与传统的WebGIS不同,Flex系统运行环境可以支持快速交互,在通信传输中只传输已更改的部分数据,由于传输的是部分内容,不用刷新全部数据,因此可以更快地满足用户的要求。另外,WebGIS技术还可以将原本在服务器上的部分计算过程交由客户端完成,这样既减少了客户端与服务器间的交互过程,又减轻了管理系统服务器的负载,达到提高系统效率的目的。显然,交互层是将互联网技术应用到农村水利工程中,做到对水利信息的实时获取,做到有效预警、自动智能反馈任务的分配,提高对农村水利工程的监测和管理自动化水平,促进农村水利工程管理效率的提高。 2管理系统的实现与应用情况 农村水利工程综合管理系统的实现和应用有利于合理用水,也可以对防洪防涝发挥重要的作用。 2.1管理系统的实现 在农村水利工程综合管理系统中,应用层实现了以J2EE为优秀的层次化体系结构,实现了界面表现层与业务逻辑层分离、业务逻辑层与应用组件层分离、应用组件层与数据访问层分离、数据访问层与数据存储层的分离,支持统一的权限管理和认证机制以及统一的门户接入。在应用集成上,农村水利综合管理系统遵循融合、集成和过渡相结合的优秀设计理念:①对于数据耦合度较高的业务支撑系统在数据存储和数据访问层进行整合,通过统一的共享信息和数据模型形成统一的整体;②对于数据耦合度不高的业务系统遵循应用集成架构或服务总线,采用标准的协议对外暴露服务或事件,并基于SID(SharedInformationDataModel,共享数据模型)和BPM引擎,来实现系统间的互联互通、信息共享和流程协同。 2.2管理系统的应用 农村水利工程综合管理系统已经在我国许多渠灌区进行了应用。在应用过程中,在各灌区内很好地完成了信息采集系统的建设,节约了大量的人力成本,农村水利工程综合管理系统利用CDMA/GPRS无线网络与Internet网络相结合的技术,将水利工程需要掌握的各个节点计量数据,如感应水位、水量、水质等信息,可以实时地传输到数据中心,同时也将无线技术、感知层技术与新型应用技术有效地结合起来。农村水利工程综合管理系统通过全面的报表,全方位的分析方法,可以瞬时完成对实时监测数据和历史数据的计算和分析,可以快速地对相关水利的突发事件做出决策,对农业生产和经济繁荣和安全用水发挥重要的作用。应用结果表明,通过本系统进行工程管理,产生的投资以及维护成本每年可节省20%;对灌区、泵站管理可以实现人工与自动化相结合的方式,节省了人力成本,提高了灌区各项工作的效率。农村水利工程综合管理系统有效地提高对水利过程设施的现代化水平,为实现灌区现代化管理和信息资源的共享奠定了重要的基础,对推动我国各灌区的发展发挥了重要的保障作用。 3结语 本文介绍了农村水利工程综合管理系统的设计和应用状况:它是一种利用先进的互联网技术与水利工程管理的具体要求相结合,可以全天候监视水资源情况的检测系统,该系统的应用可以提高对灌区、泵站的监控能力。由于该系统利用了移动通信网络、无线局域网、固定通信网络等多种网络接入方式,用户可以方便掌握水资源随时的情况,能够随时随地享受到丰富的灌溉管理服务;可以利用采用的基于SOA与ESB为基础的应用支撑平台,解决应用系统之间无法实现互联互通的问题,实现了资源的共享。显然,农村水利工程综合管理平台的建设和使用,为今后实现跨地区的水资源的综合利用和管理发挥重要的作用,可以为实现高级的辅助决策提供重要的决策功能,为水资源的科学管理和决策提供了有效支撑。 作者:高景双 单位:阜蒙县务欢池镇水利站 管理系统论文:硕士生环境管理系统论文 一、建构扎实的环境管理理论知识体系 部分高校在本科课程设置中已经开展过与《环境管理系统工程》相关的课程,与本科教育不同,研究生的教学内容不能局限在一本教材上,要开阔视野,博览群书,同时在理论知识和知识结构上都要有所丰富和发展,这就要求理论教育在教学内容、教学方式以及教学手段等方面要有别于本科教育。一方面部分学生对这门课程有了一定的了解,具备了一定的基础,如果再一味地灌输讲解,一则浪费时间,二则易使学生产生厌学情绪;另一方面生源所在高校不同,教师不同,授课侧重点不同,所以学生对知识的需求也不相同。为了各取所需,让学生把理论知识吃透,理解得更深入、更全面,我们在教学中采取“三化原则”的教学理念,即“讲授的知识全面化,应用于实践的知识重点精细化,理论讲授形式多样化”。采取学生为主导,课堂教师讲解为辅助的授课方法。在学习环境管理体系基本术语和环境管理体系审核的基本概念时,我们要求学生自己查阅相关的参考书、制作PPT进行课堂讲解,别人讲过的知识,不允许第二个人重复。教师在这一过程中,对重点部分提出疑问,引发学生思考,如有争议进行小组讨论。这种授课形式既能查缺补漏,又能照顾全面。实践表明,这种教学方法比大课堂上教师一言堂的传统授课方式效果要好得多。不仅锻炼了硕士研究生能通过阅读、检索等手段,利用图书、媒体、期刊、报告、计算机网络等一切可能的途径获取本领域相关信息,还激发了学生的学习热情,锻炼了学生自主学习的能力。 二、从理论到实践应用能力的培养 近些年来,随着人们对环境质量要求的不断提高,社会对高校培养出的环境工程硕士研究生的个人素质包括创新能力和实践能力也提出了越来越高的要求。2011年,我国为满足社会和国家经济发展的需求,在各大高等院校进行全日制专业硕士的培养工作,目的就在于和学术型硕士区分出来,不在着重于学术上的研究,而是致力于和社会的接轨。环境工程领域的专业硕士主要是面向政府环保部门及其他各行业企事业单位的相关部门的环境工程领域。这要求环境工程的专业硕士必须基础扎实、素质全面、工程实践能力强并具有一定创新能力。理论知识体系的学习目的就是在实践中应用。所以培养工程硕士一定要注重于实践能力的培养。 1.强化学生的实践能力。 与本科生只注重基础知识的教育相比,硕士研究生的教育侧重点是注重对利用所掌握的专业理论知识解决社会和专业领域中实际问题的能力培养,也就是专业实践能力的培养。尽管课时和授课场所有所局限,但培养环境工程专业硕士研究生的专业实践的应用能力,是我们教学过程中的一大重点。在授课过程中,我们注重学生发现问题、解决实际问题的综合能力的培养。力求将知识融会贯通,真正做到“学以致用,用以促学”。例如,学习环境保护方面的法律法规时,离不开对基础理论的阐述,但理论需要服务于实践,需要围绕应用性展开。我们采用案例教学法进行教学,引入大量经典案例,尤其是社会生活中发生的显著案例及其环境保护法中常见的法律法规实践问题,同时和国外发达国家环境保护的相关法律法规相比较。反思我国环保法的缺陷,这样学生不仅系统学习、理解掌握这些法律法规,同时还能理论联系实际,更能从本质层次上剖析问题。即使这样还不能保证课堂上面面俱到。为了查缺补漏,我们聘请市环保局做环评的工作人员,为我们介绍环评流程,开阔了学生视野。我们在学习环境管理体系认证的时候,让学生在实践中学习,分别模拟企业管理人、内审员、第三方认证机构等角色,进行认证的模拟实践,提高工程专业硕士的培养质量。让学生熟知内审和认证的整个过程……通过这一系列教学活动的开展,大大激发了本专业学生的学习兴趣,增强了学生分析问题和解决实际问题的能力,起到了事半功倍的效果。采用这种快速有效的教学方式培养出的硕士研究生具备环境工程的专业能力和素养,完全具备就业的基本条件。 2.培养学生的创新意识。 创新能力“是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力……一个没有创新能力的民族,难以屹立于世界先进民族之林。”硕士研究生的创新能力高低在一定程度上影响着国家创新体系的发展和建设。培养学生的创新意识和创造能力,一直都是国内外教育界侧重的研究课题。对研究生创新意识的培养更应该体现在教学过程中。在实际教学过程中注重对学生思维能力、分析能力和创新能力的锻炼,引导学生运用掌握的丰富知识,通过探索研究,运用创造性的思维,使学生独立地分析、解决实际问题,进而锻炼培养学生攻关新课题的创新能力。传统的一言堂,教师为主体,学生被动地听课,不利于调动学生的主观能动性,不利于激发学生的创造性思维。必须要打破原始单一的教学模式,探索尝试有效的教学形式。诺贝尔物理学奖获得者李政道说过,“能正确地提出问题就是迈出了创新的第一步。”在课堂上我们将案例、问题、项目和课题引入教学内容中,通过对其分析启发学生提出问题,学生带着问题在课后自己查找资料,参阅文献,分析问题,最后提出对策,设计解决方案。通过课堂上启发学生在环境工程学术领域中的求知欲望和创造性思维,培养了学生的实际工作技能、实验能力、工程设计能力、团队合作能力以及交流能力。例如我们在学习企业管理运作的相关知识时,对于企业如何在生产过程中节约成本;怎样对环境零污染零负荷,企业开发用新能源,建立绿色化工的新途径……启发学生思考,让学生产生新思想、新理念、新制度或者新的组合形式,来引导学生进行有需求的学习和研究。从一个问题为中心,从一个目标出发,运用多种方法、知识或手段,从不同方向、角度、途径找到一个最合理的解决问题的创新思维。 三、增强环保意识,强化责任感 近些年,随着中国经济的迅速发展,随之而来的环境问题也日益严重。在党的十八大报告中强调要实现国富民强,必须要守住“绿水青山”,提出“建设美丽中国”的概念。作为未来社会环保工作者的主力军———环境工程专业硕士更应该注重环保意识的培养。环保意识是一个地区、一个民族、一个国家对环保生态环境的认识、态度、习惯和行为。是为实现人类与生态环境协调均衡良性发展,自觉保护生态环境的意识,是一种积极进步的价值观,也是现代社会人类文明的重要标志。刚从大学生本科毕业的硕士研究生正处于世界观、人生观、价值观形成的关键时期,可塑性强,作为环境工程专业对学生加强环保意识的形成,对全社会的生态环境问题可能产生很大的影响作用。要重视培养大学生拥有高度的责任感和高环保素质,他们的环境保护意识的强弱,直接关系到中华民族的未来,也关系到人类的生存和发展。在教学中要引导渗透,通过课堂引导,让学生意识到环境恶化的严峻性,强化保护生态环境的整体意识,培养学生将来做环保工作者的责任心,激发学生积极投身到环保工作中的热情。例如,课程中涉及到雾霾对空气的污染,提问为什么空气污染变得这么严重,为什么人们以前没有意识到?采用什么方法治理更好?让学生意识到,无论社会如何进步,经济如何振兴,都不可以以环境的恶化为代价换取经济的增长。保护环境,人人有责。充分运用法律、技术和必要的行政手段,加大环境监督管理。同时对比发达国家环保法的相应条款,引导学生产生环境保护和治理的紧迫感,认识到保护环境任重道远,还有相当长的路要走。保护环境是当代青年的责任,我们人类只有一个地球,环境质量的好坏,关系到人们生活质量的高低。保护环境就是保护我们自己。 四、结语 以上是我们在环境管理系统工程教学中所做的尝试和探索,通过实践教学,课堂教学和自主学习相结合,调动了学生的学习主动性,同时教师根据学生反馈及时调整,取得了较好的教学效果。教学是一个长期的探索过程,如何将理论和实践更好地紧密结合,怎样在实践中锻炼学生能力等仍需要继续探索和实践。另外,作为教师传授知识和学生学习知识的重要工具———教科书,在知识的传授中,一直起着重要的作用。但是很难找到关于此课程方面的既全面系统、又有深度的教材。虽然国家工程硕士教指委已经立项出版教材,在2011年的专业硕士培养指导中也建议使用指定的教材,但直到现在还未见出版。 作者:刘立佳 王玉丹 赵方波 单位:哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院 管理系统论文:数据库资产管理系统论文 1各模块功能设计 (1)资产信息管理。包括资产登记,资产标签打印,资产信息修改,资产信息删除。(2)合同信息管理。包括合同登记,合同信息修改,合同删除和合同付款验收。(3)供应商管理。包括原厂商登记,原厂商查询变更,供应商登记,供应商查询变更。(4)资产领用管理。包括资产领用,资产领用单打印,资产领用变更,资产归还,资产领用单删除,资产领用查询变更。(5)资产维修管理。包括维修登记,维修记录变更,维修记录删除。(6)资产处置管理。包括处置登记,处置查询变更,处置记录变更,处置记录删除。(7)资产卡片管理。包括卡片登记,卡片变更,卡片删除。(8)查询统计管理。包括供应商查询,合同查询,资产信息统计查询,资产领用查询,卡片领用查询。(9)系统管理。包括数据字典,用户管理,权限分配和角色分配。 2关键技术 2.1数据库设计 数据库是资产管理系统的重要组成部分,数据库结构的好坏将对应用系统的效率以及实现的效果产生直接影响。合理的数据库结构设计可以提高数据存储的效率,保证数据的一致性、安全性和完整性。本系统采用关系型数据库,关系型数据库是建立在严格的数学概念的基础上。概念单一,实体与实体间的联系都用关系表示,故其数据结构简单、清晰,存取路径对用户透明。因此有更高的数据独立性和更好的安全保密性。系统运用实体联系图的方法来进行数据库概念结构设计。依据以上的设计,系统中设计出的实体有:资产实体、用户实体、供应商实体、部门实体等。 2.2数据字典 系统根据机构权限的不同实行级别管理,分为省联社级、市级、市级农商行、县级、网点级五个级别。省联社级为最高级别,网点级为最低级别。所以系统开发时首先要规定统一的数据格式和规范编码规则。系统以数据字典的形式来规范数据。数据字典用于设定计量单位、资产状态、领用类型、报修类型等一些基本数据的管理。通常由服务器系统管理员统一管理。本系统将数据字典的格式规范成三个字段:字典域(进行分级管理),字典域编码和字典域名称。 2.3个性化用户视图 本系统按不同的用户类型来分组,给不同的用户分配不同的角色,不同的角色拥有不同的访问权限。系统根据登录用户角色的不同,来生成不同角色所对应的不同的菜单和功能。即具有不同权限的用户,在登录到系统之后会看到不同的用户操作界面。从而产生了基于角色的个性化用户视。本系统在设计方面严格执行“一人一角色”的操作权限,更好的确保了系统操作的方便性和安全性。 3系统实现 通过对农信社资产管理进行深入地研究,详尽全面地分析了资产管理系统的需求,该系统采用C#编程语言,后台数据库为关系型数据库SQLServer2005开发了三层架构的资产管理系统。系统采用典型的C/S架构,主要是基于数据量和安全性方面的考虑。系统分为三层,第一层为客户层(Client),第二层为业务逻辑层(BusinessLogic),第三层为数据层(Data)。 4结束语 通过对农信社资产管理系统的分析与设计,形成了一套合理的、科学的资产管理系统,从而极大地减少了传统资产管理中存在的问题,使农信社高效地使用和管理资产,为全社带来很大的经济效益。通过计算机信息化的管理手段,可以完全实现企业内计算机资源,包括软件及硬件等具体使用情况的集中控制,上级农信社可以及时全面地掌握下级农信社的资产管理情况。在提高工作效率的同时又保证了数据资料的精确性,并为各级各类管理人员及时提供准确的信息。加强企业的综合竞争能力,进一步规范和完善了农信社资产的管理方式,实现了资产的现代化管理目标。 作者:崔莉霞 万剑怡 单位:江西师范大学计算机信息工程学院 管理系统论文:来料信息管理管理系统论文 1汽车来料信息管理 汽车来料信息管理对汽车运载的物料在料场各区域的管理,包括过磅、回皮、采样、卸料等工艺流程。因现场已存在过磅、回皮、采样系统等,为了实现整个汽车作业区的管理,我们对汽车在受料坑、料场卸料的区域增加一台计算机,实时记录进入该区域的汽车的信息,并接入到过磅、回皮、采样系统局域网内。 2火车来料信息管理 火车来料信息管理不同于汽车来料信息管理,比汽车来料信息管理要简单。火车行驶的路线固定,而汽车行驶的路线很随便。实现火车来料信息管理的重点,在于识别火来运载物料进入企业时,需正确地识别出每列火车的车厢号码,并准确的记录。我们采用应用很广泛的RFID火车车号识别天线,对火车车厢号码的识别。火车来料信息管理包括对火车车号的自动识别、采样过磅处数据接口的采集、翻车机动作信息的采集等。 3受煤坑卸料控制管理 受煤坑卸料控制管理是对进入受煤坑的汽车,通过螺旋卸料机将汽车运载的原料,卸载在受煤坑上,在打开受煤坑阀门后,通过输送带运输至料场或料仓。 4料场设备控制管理 料场设备控制管理分为两个主部分:一个是堆取料机控制管理;另一个是无轨机车位置识别及卸料管理。堆取料机控制管理采用千盟专利技术——感应无线车上位置检测技术,通过在堆取料机、轨道、中控室安装一套车上位置检测系统,即可实现堆取料机与中控室之间的数据通信、数据交换等。无轨机车位置识别及卸料管理采用无线及GPS定位技术,通过GPS实现无轨机车在料场区域的定位,由便携式PDA实现无轨机车卸料管理,并以无线的方式将无轨机车卸料数据发送到中控室。系统实现料场的设备控制管理采用两种不同的通信方式,感应无线通信和工业无线通信。感应无线是通过铺设在堆取料机轨道边沿,由安装堆取料机上的天线箱发出频率,与编码电缆多处交叉位置产生磁场,而达到识别机车位置。感应无线通信主要实现堆取料机的位置检测,堆取料机状态信号的采集等。无线通信具有通信速率快、数据传输安全等优点,主要实现汽车卸料数据的传送、堆取料机堆取数据的传送等。 5布料设备自动控制管理 布料设备自动控制管理主要是根据采集输送带状态信息、布料小车状态信息、料仓料位信息,并根据布料工艺流程,实现料仓与中控室、布料小车与中控室的相互通信,PLC将所有的信息连接在一起,通过程控的方式,实现布料小车自动操作。 6结语 原料场机车控制及管理系统,在现有设备的基础上,通过在设备上增加传感器,通过实时监测设备的作业状态,结合工艺流程,实现了升级堆取料机全自动操作、受煤坑螺旋卸料车自动操作、布料小车自动操作,提高设备的自动化程度,减少人工操作,大大提升了企业的自动化水平。 作者:郭洪荣 单位:唐山中润煤化工有限公司 管理系统论文:多传感器管理系统论文 1网络化随着信息战 协同作战等概念的提出和发展,武器平台趋于网络化,促使传感器管理架构从单平台向多平台和网络化方向发展。传感器获得的信息能共享给所有作战单元,从而更加充分有效的发挥传感器资源作用。文献[15]中提出一种基于多平台的传感器管理系统架构,随着军事装备的研发及作战系统的设计不断朝网络化发展,传感器管理架构也必将趋于网络化。因此对制信息权提出紧迫需求,需解决网络节点激增时的通信负载问题,以确保各类信息能够实时、准确地传输到各作战单元,最大限度的发挥传感器资源的作用2架构设计依据科学合理的传感器管理系统架构,既能增强管理系统性能,如增加资源利用率、提高协同探测能力和增强智能化水平等,又能不过度增加其他系统的负担,如数据融合系统的工作量和通信的负载。因此,传感器管理系统架构设计必须既考虑内部的关键技术,又兼顾与外部系统的关系。 2关键技术 2.1传感器状态监测 传感器状态监测模块可实时监测传感器状态,对各传感器任务完成情况和负载进行评估并预测性能。任务分配与指示交接均需考虑传感器自身实时状态,且任务完成情况可对下一步管理内容做出指导,形成传感器与传感器管理之间的闭环回路,更加迅速有效的调整传感器管理策略。多传感器多任务分配传感器管理的本质是对传感器进行动态选择,即在每个管理周期内,在一定的约束条件下,解决多传感器多任务的分配问题。当用多个传感器完成多个任务时,需要优化基于任务优先级和传感器——目标配对值建立的目标函数,使某一项或几项性能指标达到最优。同时考虑约束条件:传感器自身最大探测能力、目标覆盖率以及传感器状态等。因此,建立约束条件下的目标函数,即多传感器多任务分配模型,是实现传感器管理的优秀问题之一。 2.2多传感器协同探测目标指示与交接 为实现异类传感器协同工作,快速获取目标准确信息,确保目标成功交接,必须解决异类传感器对目标的指示交接问题。主要包括无源传感器牵引有源传感器以及雷达传感器牵引敌我识别/二次雷达传感器两类。首先依据协同工作模式数据包确定可能进行目标指示和交接的传感器组/对,然后建立目标指示成功率、目标误交接概率与交/接传感器对目标量测参数、精度之间的关系。由指示传感器向被指示传感器提供目标的充分信息,然后被指示的传感器在指定的范围内搜索指定的目标,并反馈是否成功截获该目标。 2.3协同工作模式预测 协同工作模式预测可以作为管理周期的起始条件,结合获取的战场态势、宏观任务、当前任务完成情况、当前传感器状态,对下一周期内多传感器协同工作模式进行预测。随着战场态势的变化,传感器协同工作模式应当及时作出相应改变,通过合理设置协同工作模式转换的触发条件,可实时自动切换,也可支持人工干预。 2.4传感器系统 预警平台上存在大量异类传感器,这些传感器探测到的原始目标信息以及其自身的工作状态作为传感器管理系统的输入,经过分析和处理形成管理策略,指导传感器的下一步工作。各类传感器通过搜索和跟踪目标,为管理系统提供输入信息,后者通过分析处理对前者的探测范围和工作模式等下达指令。数据融合系统数据融合是对多源信息进行检测、关联、相关、估计和综合处理,以得到更加精确的状态估计、目标识别以及完整、及时的态势和威胁评估,为传感器管理提供输入。传感器管理子系统作为整个融合系统的反馈环节,与传感器、多传感器信息融合、决策支持与态势估计等子系统共同构成了融合闭环控制系统。通过对系统中传感器行为的统一管理调度,实现了融合系统中多种复杂传感器的协同工作,最大程度的发挥了融合系统的能力。同的传感器组合,并从数据包获取指示交接成功概率。传感器工作模式数据包:存储各个传感器的详细性能信息及其各种工作模式的适用条件、参数配置和能达到的探测指标。进行模式管理及预测时,数据包中存储的适用条件可作为模式转换的触发条件。信息支援多平台全方位部署的侦测设备,通过数据链传递探测信息,可实时获取大量情报。众多侦查方式协同工作,可初步获取战场态势信息、减少侦察盲区、提高情报的可信度。为充分利用其他平台获取的信息,传感器管理系统架构中应设置相应接口。 2.5人工干预 人工操作是传感器管理闭环的必要模块,但操作者不应被低级别的非战术性决策负担分散了完成主要目标的注意力。传感器管理系统适当分担了操作者的负担,完成低级别的非战术性的决策,对高级别的决策给出恰当的建议。对于总体任务指标、战略战术性的决策、突发任务、任务优先级的升降,仍需由操作员完成。当操作员认为传感器管理系统的决策不够合理时,应当有权对其修改。 3建立架构 现有架构多侧重于信息融合和资源分配方面,本文结合预警机执行作战任务的基本过程,充分考虑任务分配、指示交接、模式管理之间关系,并采用宏观/微观管理降低通信负载减少计算量,构建传感器管理将传感器的探测数据和信息支援平台获取的信息,送入数据融合系统进行处理,对战场态势评估并形成目标优先级。人工干预模块读取态势评估结果并对优先级做出相应调整。宏观任务生成模块接收态势评估结果以及操作员的输入,依据期望性能和战术数据需求情况生成宏观任务。结合战术数据需求及数据库中传感器性能特性构成目标-传感器配对函数。宏观任务分配模块根据现有宏观任务、目标优先级、配对函数、数据库信息以及实时监测的传感器信息,确定多传感器多任务的分配结果,并指导指示交接模块确定需要指示哪个传感器继续探测以及如何有效交接目标,指导模式管理模块调整工作模式实现多传感器协同工作。微观指令生成模块将宏观管理具体化,结合各传感器试试运行状态,控制自身参数,形成传感器时间序列。传感器监测模块将传感器状态、负载及任务完成情况反馈回管理系统。 4结束语 本文在分析了传感器管理架构现状的基础上,从关键技术和外部关系两个层面对架构的设计进行研究。结合预警机面临的典型场景、作战任务要求以及战场感知需求,梳理管理系统与传感器、数据融合、数据库、信息支援、人工干预等外部系统之间的关系。在对单平台传感器管理系统架构深入研究的基础上,重点关注宏观/微观管理架构,借鉴国内外传感器管理系统内部架构的设计,优化多传感器多任务分配、目标指示与交接、工作模式选择等关键技术之间的关系,提出一种适用于预警机的传感器管理系统架构,为实现预警机传感器系统的智能化统一调度奠定基础。 作者:赵建恒 许蕴山 邓有为 罗文涛 杨涛 单位:空军工程大学航空航天工程学院 管理系统论文:图书档案管理系统论文 1.用户研究 将用户、终端、网络、模态联系在一起,需要贴近复杂的环境,贴近异构终端、异构网络环境,尤其是能够符合三网融合环境的需要,而在这种环境下,用户首先通过终端,经过各种异构网络接入三网,再统一链接到图书档案管理系统,用户才能使用系统所提供的服务、海量的信息资源[9];学术界一直研发新一代信息网络,国外的参考文献主要包括文献[10][10]、文献[11][11]、文献[12][12]、文献[13][13];同时现有技术中能够链接终端、三网和系统的主要是张宏科教授及其团队的一体化标识网,该技术通过接入标识代表终端的身份,通过交换路由标识表示终端的位置信息,通过连接标识作为服务连接和用户身份的标识,服务标识表示业务的各种服务,该技术对流媒体、话音、数据等给予支持,该技术相关的参考文献主要包括文献[14][14]、文献[15][15]、文献[16][16]、文献[17][17];基于此进行研究。 1.1用户、终端、网络的研究 为了研究用户模型,首先研究用户如何使用云平台下的图书档案管理系统,用户接入到图书档案管理系统,必须使用终端,通过网络接入。在这个过程中,终端呈现异构化、复杂化、多样化的特征,①终端目前可能使用电视网、电信网和计算机网中的任何一网,可以通过WLAN、WWAN、Internet、PLMN、HFC、传统CATV、Ethernet和OAN中任何一网,随着时代和科技的发展也可能使用其他网络,其网络方面的特征呈现异构化、多样化;②终端类型和型号都很多,其功能、用途等明显不同,造成构造的不同和复杂化;终端和网络的异构化、复杂化、多样化,造成了其效果差异化很大,主要体现在:①显示效果方面;②音效效果方面;③网络方面;④计算复杂度方面;⑤可用空间方面。从显示效果的角度来看,需要注意以下几点:①终端不同,其显示屏幕的大小不同,从这个角度来说,手机和电视的差距是最为显著的之一,笔记本、PC等终端设备屏幕往往适中,显示屏幕大小的不同一方面和用户持有终端是否便利有关,另一方面关系着用户浏览信息资源时屏幕的尺寸和效果。②终端不同,其显示所使用的分辨率不同,体现为显示时的效果明显不同,如显示时的清晰细腻程度、拍照取景和视频播放的效果等等,而且部分终端的分辨率是固定不变的,无法进行调节。③文件的格式不同,其显示效果可能不同,例如常见的视频格式有AVI、MPEG、DIVX、MOV、ASF、WMV、RM等,不同的格式记录相同的视频信息,其显示效果也可能完全不同。④显示效果的程度决定了用户视觉角度质量的高低,其对于文本、图片、图像、单一的视频是有决定性作用的,同时对多媒体信息资源的效果也是有一定影响的。⑤显示效果的程度所带来的影响,对于不同的用户是不同的,其高度影响高度依赖视觉的用户,但当用户不依赖于视觉的时候影响则不大。从音效效果方面来看,需要注意以下几点:①终端硬件不同,其发声所用的效果不同,即使终端硬件相同其发声的效果也可能不同,例如一台笔记本电脑,如果其声卡是集成的则往往没有独立的声卡效果好,同样不同厂商所生产的声卡效果往往也有一定的差别,不同时间、不同技术所生产的声卡效果也往往不同,但音效效果在设备、设置、播放内容等完全相同的前提下是一致的。②不同的音频文件,其效果可能不同,首先数字音频技术指标采样率、压缩率、比特率、量化级,分别控制单位时间内波形采样的数据数量、音乐文件压缩前后大小的比值、记录每记录音频数据一秒钟所消耗的比特值的平均值、用多少位二进制的数据描述的声音波形;其次,不同的音频文件格式不同,其音效的效果也可能不同,常见的音频文件格式有WAV、MP3、WMA、OGG、APE等。③对于部分终端来说,音效效果是可以调节的,但依然存在音效无法调节的终端。④音频效果的程度所带来的影响,对于不同的用户是不同的,其高度影响高度依赖听觉的用户,但当用户不依赖于听觉的时候影响则不大。从网络的角度来看,①目前大部分的电视网依然是单向的,也就是说存在单向和双向的问题,虽然随着时代的发展和技术的进步,单向和双向的问题最终会被解决,但是目前一段来说其依然是问题的一部分。②网络不同登陆方式可能不同,例如如果用户借助电信网登陆和使用服务有两种模式,其一是通过以点播为基础的短信息服务,需要利用短信服务的平台来传输信息,由于其平台经常是第三方提供的,因而实时性往往较差;第二种方式则是通过GPRS网络,这种方案的缺点是覆盖率较差、传输速度低、费用高,但可以实现实时。从计算复杂度方面来看,终端之间的差异很大,以电视网的机顶盒和电视机来说,即使运行一个非常简单的动画也会非常困难,而相同的困扰在计算机上往往不存在,换句话说计算复杂度高的资源无法在部分终端上运行,但同时部分终端上如果使用计算复杂度低的文件则也会浪费资源。从某种程度上来说,不同的终端适合使用的信息资源在内容、格式等方面是完全不同的。从可用空间的角度看,如果可用空间的大小无法支持对应的操作,则后续的操作无法进行,同时可用空间较小也会在一定程度上降低运算速度。对于可用空间的大小,不同的用户可能会有不同的定义,部分用户可能对终端的最小可用空间有自己的要求;还有一部分人对最小可用空间没有要求,但是最小可用空间不够用的时候会有自己期望的行为和操作。 1.2用户行为研究 用户的行为,①指用户使用云平台下图书档案管理系统的行为,其根据用户的身份、目的、习惯、兴趣等不同而不同,用户可能是进行检索、获得、修改、保存信息资源,也可能是对图书档案管理系统的管理,如计费等;既包括其行为的种类、参数,同时还应该包括其行为所导致的结果。②用户的行为受到其本身的制约,既要受到其身份影响,又受到其兴趣和目的影响,但最终通过行为表现出来,可以通过用户的行为获得用户的信息,并做出调整,以便更精确地认识和了解用户。 1.3用户偏好研究 用户偏好,指用户在考虑服务或者商品的时候按照其自身意愿所做出的带有倾向性的符合理性的选择,是用户理性、认知和心理感受权衡后的综合结论,是用户个性化的体现。在云计算平台下的图书档案管理系统中,其可以作为个性化服务推荐的基础,主要包括以下几个方面的内容,①由终端、网络等带来的与视频、音频、可用空间等有关的偏好信息,此偏好信息用于确认用户偏好的信息资源的模态类信息,在此类偏好中用户往往偏爱一种或者几种终端,同时对于不同终端参数设置有不同的偏好;②用户偏好的信息资源内容方面的信息,包括学科、方向、难度等,这种偏好主要来源于用户原有的背景如职业、专业、知识层次等,并随着用户的发展而改变;③其他偏好,主要包括终端、所途经的网络、所在的位置等;④用户ID,用以唯一地标识和区别用户。 2用户模型研究 2.1用户基本信息模型 根据对用户、终端、网络的研究,建立用户基本信息模型,包括三类信息,分别是用户信息、终端信息和网络信息(详见图1)。其一是用户信息如用户ID、姓名、身份、年龄、知识层次、密码、密码提示问题、组别,其中①用户ID、密码是不可以省略的,其需要在用户登陆的时候确定用户的基础信息,同时用户ID对于整个系统来说是唯一的,也就是说所有用户的ID是没有重复的,是“独一无二”的;②身份、年龄、知识层次三项可以用于辅助确定用户的身份,以便在后续用户偏好模型未获得具体信息之前初步判断和获得用户的偏好信息,但鉴于部分用户的特殊性某些情况下是允许被省略的;③用户信息可以通过组别确定用户的权限的确认。其二是终端信息包括终端ID、终端参数等,其中①终端ID用于确定接入和登陆到图书档案系统的终端的身份,通过检索对应于终端的数据表可以获得包括其使用者、终端的类型、终端的基本参数及范围、终端的可能配置等的信息,可以初步确定终端的信息;②终端参数包括的是显示参数、音效参数、计算复杂度参数、可用空间参数,显示参数和音效参数分别是用户提供的其习惯使用的显示、音效参数的设置,而计算复杂度参数需要通过终端ID判断用户终端的具体计算复杂度获得,可用空间则需要在图书档案系统运行的时候通过其与终端之间的通讯获得;③终端信息中终端ID是不可以缺省的,但终端参数是可以缺省的,在缺省的状态下,系统依然可以通过终端ID获得终端的类型及基础的参数范围,再根据参数范围进行其他的判断,同时由于计算复杂度参数和可用空间参数不需要用户提供,因而也可以在缺省的情况下获得。其三则是网络信息如网络类型、常见位置等,其中①电视网的单双向问题可能会带来新的问题需要给予重点关注;②常见位置,是用户通常使用终端接入和使用图书档案管理系统服务的位置;③网络ID,用以唯一地标识和区别网络。关于用户基本信息模型,需要注意的有:①用户基本信息模型虽然是由三个部分组成的,但是其是一个整体,可以通过数据库表示出来,其中的每一条记录都只说明的是在某一种情况下用户使用某种终端通过某种网络接入和使用图书档案管理系统的具体设置以及由此而来的各种参数,每个用户的具体信息可以不只一条而是若干条记录的组合。②用户基本信息模型的三个子模型,可以通过一个数据表体现,也可以分成用户信息表、终端信息表、网络信息表三个数据表的组合来实现。 2.2用户行为模型 用户行为模型,主要用于记录用户的行为、状态等信息,其由用户ID、用户行为、行为参数、状态参数三个部分组成,其中①用户的行为用于记录用户状态变化的原因,同时可以从中获得用户基本信息模型的部分信息,同时也可以完善用户偏好模型;②用户行为参数用于说明用户行为的细节,是用户行为有机的补充;③状态参数,用于表明经过用户的行为之后用户的变化。 2.3用户偏好模型 用户偏好模型是用户服务推荐的基础,其主要包括3个方向,其一是对所获取资源的模态倾向性,是与终端相关的,其中包括格式、显示性能、音效性能等,其大多数属性是范围;其二则是对信息资源内容的倾向性,主要包括用户的身份、年龄、知识层次、专业等;其三则是用户通常所在的位置区域,可以用于以就近原则对其提供服务。 3关键技术分析 3.1用户模型应用研究 从用户登陆并使用系统服务的角度看用户模型,用户通过终端接入计算机网、电信网和电视网三网中的一网,可以利用一体化标识网络技术连接到系统,通过终端ID确定终端的身份(终端信息模型),通过终端所在的位置、IP等可以获得对应的网络信息(网络信息模型),通过用户ID和密码登陆系统进而系统可以确定登陆的用户(用户信息模型),如果需要调用用户偏好模型可以根据用户ID在用户偏好模型中检索相应的记录则找到对应用户偏好的信息(用户偏好模型),用户使用过程中会有所操作记录下用户ID、相关操作及对应参数则可以将信息添加到用户行为模型,根据用户ID可以从用户行为模型获取相关的参数则可以获得对应信息据此可以修改和完善其他模型。对于用户模型的应用,本文认为:①对于信息资源的检索和使用,既涉及到用户对信息资源模态的偏好,又要涉及到用户对信息资源内容的偏好,同时还涉及到用户所使用的终端;在检索的时候首先要根据终端信息模型和网络信息模型判断终端和网络的特性,获得支持的模态的信息,获得显示、音效、网络、计算复杂度、可用空间等信息,再根据这些信息和模态结合结合用户的偏好以集合的形式进行交的运算进而缩小可以接受的信息资源的模态范围并将其作为用户即时信息资源模态的偏好,再通过用户偏好模型内容倾向类偏好可以获得用户对信息资源内容的偏好。②显示、音效、网络、计算复杂度、可用空间等的变化会带来很多不同的情况,需要形成对应的策略,该策略既要符合用户的意愿,又要符合运营商等商家的利益,同时必须符合法律法规并受到相关部门的监管。在实践的过程中,可以设置相应的阈值来划分对应的范围,根据阈值与当前值差别的组合来判断当前所处的情况,当差距过大或者达到阈值的时候可以按照对应的既定策略采取行动,如在许可的情况下重新生成对应的信息资源、只发送部分信息资源、压缩等。③用户基本信息模型中用户信息模型、终端信息模型和网络信息模型需要相互结合,是一个有机的整体,在使用的时候相互辅助;同时用户基本信息模型、用户行为模型和用户偏好模型也是一个有机整体,其通过用户ID彼此关联。用户ID在整个模型中是唯一的,其作用是唯一地标识一个用户,以便与其他用户区别。 3.2用户模型的初始化与完善 本文认为用户模型的初始化信息可以从以下几个方面获得:①用户注册的信息②利用调查研究等方式从侧面获得的用户信息;③利用公众的大众化特征获得,其实质是首先获得用户基础信息模型,然后再从用户基础信息模型获取数据,以基础信息模型数据为基础结合概率归类和整理,去生成用户偏好模型和用户行为模型的初始数据。本文认为用户模型的信息完善与补充,是一个不断学习和修正的动态反馈过程,通过机器学习对参数的重新估计和修正提高了预测的精度,进而提高服务的质量,可以为个性化服务推荐打下基础。其实质是通过训练来逐渐完善用户行为模型,再根据用户行为模型逐步完善用户基础信息模型和用户偏好模型。具体的实现上,本文认为①用户行为模型可以作为执行单元,学习单元通过用户行为模型提供的信息根据用户基本信息模型和用户偏好模型建立并改进知识库,执行单元格局知识库中的知识执行任务,再将执行后的信息反馈到用户行为模型作为下一步学习的资源。②可以用命令序列作为最小单元描述用户行为,通过定义两个序列、两个状态之间的相似度来代表和判断行为模式之间、状态之间的相似程度;模型工作的时候,计算序列相似度来判断行为和状态的变化。 4结束语 本文首先从目前国内对用户的研究出发,分析用户,然后研究用户模型,既包括用户基本信息模型,又包括用户行为模型和用户偏好模型,最后对一些关键问题进行了分析,但本文没有研究海量数据量环境下信息资源的检索方法,在以后的研究中将逐步完善。 作者:李春杰 王晓明 张龙昌 单位:渤海大学信息科学与技术学院 管理系统论文:煤矿管理系统论文 1、GIS信息系统 互联网技术的出现以及与GIS技术的结合使得GIS技术得到了空前的发展,并且该技术的应用已经在很多领域得到了广泛的应用。以Flex技术为基础的RIAWebGIS管理信息系统由数据库以及WEB服务器和WEBGIS服务器组成。FlashPlayer根据Web上面的服务不同而进行相应的调整。采用AMF进行校验可以使得服务器和FlashPlayer二者之间实现交互,利用该协议可以传输大量的数据,这种通信方式效率较高。GIS的功能是由ArcMS服务器来提供的,其与数据库之间的连接通路为ArcDE,通过该通路可以实现快速的数据的读取。ArcMS还提供相应的数据地图以及栅格数据等,栅格地图的运用使得计算机资源得到了充分的应用,使得系统的响应和服务体验得到大幅度的提升。应用服务器的瓦片技术实现服务器与客户端之间的数据的传输、处理以及显示灯,能够在很大程度上减少客户端计算机的负担,将处理运算的任务交给性能强大的服务器来实现。 2、煤矿管理地理信息系统 在本文利用GIS系统建立煤矿管理信息系统的过程中应用到了矢量的栅格地图数据和双缓冲技术,在这个过程中要对煤矿管理中的基本业务数据进行规范化的管理,而且各个数据之间的层次要分析的较为清楚。也就是煤矿管理信息系统要包含煤矿管理过程中的一些属性信息,而且还包括了一些空间信息。利用空间信息可以对于空间信息中的某些位置进行描述,即可以通过坐标在GIS系统中进行显示;在煤矿管理的过程中其数据量非常的庞大,而且其包含煤矿中大量的其他数据,还包括煤矿中一些设备的信息,在这个过程中不仅能够使用信息化的手段对其进行管理,还能够通过该信息系统对于每个环节进行监控,将监控的参数或者是数据显示在系统的模型中,这些环节或者是参数都可以通过一定的图形来进行标记或者是显示,这些环节可以是点也可以是线或者是面,通过建立该区域的数学模型来重现煤矿的三维结构,并且现实的结构和对应的几何特征能够进行一一对应。几何特征或者是地物特征都通过一定的形式来在该地理信息系统中进行显示。根据煤矿系统管理的属性可以将煤矿管理系统大致分成以下几个方面,首先是煤矿管理三维结构模型的构建,其次是对于煤矿日常业务的管理,然后是对于煤矿中各个区域的监控。对于日常业务的管理包括对于工人信息的记录,对于工人考勤信息的记录,对于工人工作时间信息的记录,对于工人工资信息的记录,对于工人奖惩信息的记录等,这些信息都会被存储到系统的数据库中。 该煤矿管理信息系统利用WEBGIS技术实现了煤矿矿区三维立体结构的重建,利用GIS技术实现煤矿区域周围高程信息以及地理信息的提取,然后将这些高程信息和地理位置信息通过图像处理技术实现矿区立体模型的重建。在该煤矿管理信息系统的构建过程中还加入了对于重点区域的视频监控,监控的内容涉及对于煤矿区域的安全性监测,通过视频处理技术对于监控区域内部可能出现的风险进行有效的监控,如可能出现的塌方风险,瓦斯爆炸风险;而且还对于煤矿监控区域中的人员的行为进行识别防止出现安全事故。综上所述,本文对于煤矿管理信息系统的设计要求进行了分析,然后对于GIS技术以及WEBGIS技术在煤矿管理信息系统中的应用进行了介绍。通过分析煤矿生产过程中的各种生产属性数据,并结合煤矿区域的地理信息对于煤矿管理信息系统进行了设计与开发,所开发的系统具有可视化好,能够有效协调处理矿区的事务。 作者:苏志强 单位:重庆千牛建设工程有限公司
冶金工业自动化技术探讨:冶金工业自动化中PLC技术的应用探析 摘 要:科学技术的发展给各行业均带来了诸多变化,在冶金工业中运用PLC技术对于冶金工业的发展有着巨大的推动作用。通过PLC技术的应用能有效地改善冶金工业的自动化水平,将基于计算机技术与互联网技术的PLC技术应用于冶金工业自动化中,对于生产过程的控制有着不容忽视的作用,并且可增强运行的稳定性,促进冶金工业的发展。文章将对冶金工业自动化中PLC技术的应用进行分析,探讨PLC技术在冶金工业自动化中的作用,并对其发展前景进行论述,以期促进PLC技术在冶金工业自动化中的优化及应用。 关键词:冶金工业;自动化;PLC技术 随着冶金工业的发展,自动化水平的提高也显得越来越重要。而科技的发展为这一目标的实现提供了契机,PLC技术的应用能给冶金工业自动化的进一步提高提供技术支持,促进冶金工业自动化水平的提高。但在PLC技术的应用过程中,由于在设备应用上重视程度上的差异,因而PLC技术的应用水平也不尽相同。目前,仍然有相当多的冶金工业并未真正的将PLC技术利用好,PLC技术应用的广度与深度尚且有待提高。 1 PLC的构成 PLC实质上是一种基于计算机技术发展而来的工业控制装置,主要在逻辑控制、数据处理等方面有着突出的作用。随着PLC技术的发展,PLC已成为自动化的三大支柱之一,在工业控制中相当普及。而PLC主要是由CPU、电源、存储器、I/O电路及接口电路组成如图1所示,其中最主要的是CPU(中央处理器),对于逻辑及数学运算有着重要的作用,可以协调整个工作的运行。而存储器主要是存储系统的监控、逻辑变量、信息存储、用户程序等;电源主要是由掉电保护系统及备用系统构成;接口电路主要是由键盘和显示接口相连接、I/O接口与通信接口相连接构成的现场设备及外围设备;最后输入电路可以将输入信号进行隔离和电平转化,输出电路可以将输出的结果进行放大与电平转化,从而对现场设备进行驱动[1]。 2 PLC的应用 2.1 控制开关中的应用 PLC技术的应用已遍及多个行业,在钢铁、石油、化工、机械制造等方面都有所应用。在具体的PLC技术应用中,控制开关的应用最为基本。在过去的开关控制中应用的是继电器逻辑控制电路的方法,但随着科技的发展,已逐步被开关逻辑控制所取代。基于PLC技术的开关逻辑控制能实现数字量控制与顺序控制,因而使得开关的控制能更高灵活,无论是对单台设备的控制还是多机的自动控制都方便有效。 2.2 闭环过程控制与运动控制 PLC技术能在应用的过程中用模拟量模块实现模拟量与数字量的转换,从而在主机系统中应用不同的控制算法程序对模拟量进行处理,完成闭环过程控制。而在运动控制中,PLC技术的控制运用途径较多,不论是在圆周运动中还是在直线运动都能进行有效的控制,因而在许多领域中都能得到广泛的应用。但在通常情况下PLC技术应用的是可驱动步进电机及伺服电机中的单轴或多轴位置的专用运动控制模块。 2.3 数据处理及通信联网中的应用 在冶金这种大型的工业生产中,数据处理的效率是提高生产的重要方面。PLC技术能利用矩形运算、函数运算、逻辑运算、排序、查表等对数据进行采集、分析与处理,提高数据处理的效率。通信联网的发展使得PLC技术的应用已突破了时间与空间的局限,在运用的过程中能实现远程通信、监控及维修等,进一步提高智能化、自动化水平。 3 冶金行业中的具体应用情况 3.1 炼铁除尘中的应用 在冶金工业中对于PLC技术的需求主要体现在产品的性能、安全性能、扩展的灵活性及维护方面。PLC作为冶金行业的主控系统,在钢铁生产中的多个环节都要用到PLC技术,在采选矿、烧结、铸造、等方面都有所应用。在具体的应用上,可以除尘站的利用为依据,除尘器主要由控制柜、水箱、压力罐、空压机和水泵构成,运用PLC技术可以对水箱中的水位、水温、压力、电磁阀门的开关进行自动的控制。在运行的过程中用水泵将水箱中的水抽到水管中,并用压力罐将水压出形成高压水柱,最终将灰尘洗净。因而在整个的冶金工业自动化中PLC技术的应用已相当普及[2]。 3.2 电动机变频调速中的应用 随着PLC指令系统的优化,在电动变频调速的控制中主要是利用PWM对电动机发出指令,这种控制不仅在接收信号下能控制电机的运转还能对电机进行调速,从而满足高炉除尘风机的工艺要求,如图2所示。在高炉中出铁场的除尘系统就具备PLC的这种功能,在高炉出铁的时候,在炉台前安装的红外感应器就会给PLC发出高温信号,而后对这种信号进行自动的处理将其传输给变频器,在变频器发出的指令下,除尘机电机就能在工频下自动地工作将粉尘吸出;而在出铁完成后,铁场红外测温器将给PLC发出低温信号,改变运行的频率,在低频状态下运行,继而避免无论在出铁与否的状态下都处于工频的高耗能情况,达到节能的目的,降低工业生产成本。 3.3 电气自动化控制中的应用 钢铁企业属于高耗能企业,在生产的过程中,环境相对比较恶劣,不论是对人体健康还是对机器设备都会造成一定危害。由于生产环境中的金属粉尘多,而腐蚀性气体也会出现泄露的情况,在这种情况下传统电气的连接线常会因为腐蚀作用产生故障,常导致电路的短路、开路、接地等问题。同时,在电控盘之间的电控连接线上,线路一旦出现问题,会给维修造成很大的困难,因为控制线路一般较长并且线路复杂,维护量也较大,会给安装和调试带来不便,浪费大量的人力物力。而运用PLC技术可以解决传统电气连接线上的线路问题,PLC中的存储器可以用于内部程序的存储,在逻辑运算、顺序控制、定时、计数等方面能直接给出指令,从而在数字化的模拟输入或输出中控制各种类型的生产设备与生产过程,达到自动控制的目的,这种自动化的控制不仅方便有效,还有助于提高控制的效率,节约大量人力物力的支出,降低生产成本[3]。 3.4 配料系统中的应用 在冶金自动化生产线中的自动配料系统主要是在配料的过程中针对不用的物料进行输送、配比、加热、混合等,从而完善配料流程,在钢铁冶金的应用相当普及。但在物料配比中对于材料的配比控制却是一大难题,其原因就在于不同的状态下,控制的情况也存在较大差异。在手动的状态下,不仅要根据生产的情况计算各种物料的配比,还要根据配比计算出具体物料的用量,并对设备进行设定,由此完成配比的工作。但是,一旦生产配比的参数发生改变或生产设备发生变动时,又需要对设备进行重新的设定,而这时又需计算各种物料的配比及用量,因而整个的操作流程繁琐复杂,准确性不高,并且会给工作带诸多的不便。而使用PLC技术,可以使用变频调速喂料机构以及配料控制软件包,从而完成物料的传送、配比控制、数据管理等工作,并通过网络将多个配料系统进行集合控制,实现高效率的控制。PLC技术的应用,有利于提高配料的效率,提高其配料的准确性,在各种恶劣的环境下进行自动化的操作,具有抗干扰能力强的特点,并且可以大大减少人力的投入,保障生产环节的高效、安全。 4 PLC技术在冶金工业自动化应用中的前景 在国家高速发展的建设时期,钢铁的需求量仍在不断地增加,因而实现生产的自动化,提高生产效率将是钢铁行业的现实需要。PLC技术在冶金工业中的应用对提高自动化的生产有着重要的作用,而在未来不论是运用微小型的PLC,还是大型的PLC ,在自动化的控制上均将会进一步提高,并且将综合更多的应用功能,使PLC技术的应用能更加广泛,在实际的运用中把整个的自动化控制网络进行连接,大大提高自动化控制水平。 5 结束语 PLC技术在冶金工业自动化中的应用优势可谓是有目共睹,对于实现冶金工业的高效、安全生产具有重要作用。因而在冶金工业高速发展的当下,应当针对PLC技术的应用优势及冶金工业的生产特点,提高冶金工业的自动化生产水平。在具体的生产过程中,要优化冶金工业的工艺线,促进生产设备技术水平的提高,并对PLC技术的应用给予重视,从而促进整个冶金工业的可持续发展。 冶金工业自动化技术探讨:浅析冶金工业自动化技术发展与应用 【摘要】在过去的几年间,我国家在自动化技术发展上获得了较为显著的成果,同时自动化技术也逐渐的被愈发广泛的运用在制造业等行业中。在本篇文章中就冶金工业自动化技术进行简单的分析与探究。 【关键词】冶金,工业,自动化,发展 引言:随着我国改革开放步伐的推进冶金工业得到了较好发展,而对冶金这样庞大而系统的生产过程,技术是关键。工业自动化技术在冶金行业的运用可以使生产过程变得更加高效,产品质量也会更高,冶金工业自动化的发展前途决定了冶金行业的未来发展前景。 一、冶金工业自动化技术的分析 1、物联网技术与冶金工业自动化。随着技术的不断更新,物联网技术在冶金工业自动化中的应用越来越广泛,相对也出现了较多的问题,主要表现为以下两个方面:一个是工业传感器的研制与生产。研制与生产工业传感器要以工业自动管理与自动控制为前提,才可以保证工业设备和机器的正常运行,同时使产品获得最好的质量,生产物美价廉的工业传感器有利于现代化冶金工业的发展。另一个是构建工厂传感网。工业无线网络技术可以将传感器技术、现代化的无线网络通信手段、嵌入式的计算技术以及分布式的信息处理技术有机的结合起来。 2、数学模型与冶金工业自动化。为了可以满足我们国家对钢铁产品的需要,提高钢铁产品的质量和生产技术水平,务必要提高冶金工业自动化的水平。我们国家的自动化水平已经发展到较高的领域,实现冶金高度自动化数学模型的创新具有较为成熟的条件,可以较为广泛地满足社会发展的需要。要将数学模型与现代化信息技术、工艺水平以及自动化技术进行紧密结合,才能够充分地发挥数学模型的优势之处。 3、过程控制系统与冶金工业自动化。对于冶金自动化来说,对于其生产过程中的检测与控制是相当重要的。物流跟踪技术,对于能源的平衡控制,在冶金环境下进行有效的环境排放实时监测技术等,都立足于对冶金产品的全生产过程控制目标,进行有自动化应用与实践。为提高整个过程控制的有效性,自适应智能控制的应用对于提高对冶炼过程中关键变量的高性能闭环控制作用明显。 4、信息化系统与冶金工业自动化。信息化系统的目的是通过信息共享与数据采集,把冶金流程中的所有信息进行集成处理,从炼铁、炼钢到轧钢进行全面的信息收集与传达。通过建立以计算机为基础的全流程模拟信息化系统,对各种冶金模型进行流程性离线仿真系统设计,把其生产过程中产生的所有信息进行全面的收集与及时的上传,并纳入仿真系统的环节中去,通过人机交互达到对于数据的监测与生产过程的全面监控目的。信息化系统不仅可以提高整个钢铁生产的智能化,同时还可以利用专家系统中的理论与案例知识,对生产组织与管理进行设计与优化。 二、自动化技术在冶金工业中的应用 在冶金生成过程中,原料场生成、焦化生成、烧结生产、球团生产、石灰生产等生成过程的自动化技术应用是关键。各个生成过程中的自动化技术应用又各不相同,其涉及的内容和技术应用将直接影响着整个冶金工业的自动化技术发展。 1、原料场生产自动化技术。现代冶金工业原料场的生产自动化主要有具有基础自动化和过程自动化并上联制造执行级的三级自动化系统、基础自动化系统两种。在基础自动化中有含有过程量的检测与控制,电器转动控制等内容。仪表和控制系统主要是原料输送系统和配料系统中的料槽的料粒计、称量装置等。电控设备中也有相应的仪表,但主要是对胶带机进行检测和对卸料机的定位控制等。 2、焦化生产自动化技术。在焦化生产自动化过程中,多用L2级小型计算机为过程计算机实现对生产过程的自动化控制,但也采用多台控机为过程计算机的方式。其中可分为生产基础自动化和生产过程自动化。首先,生产基础自动化是对备煤配煤、干馏、焦炭处理等生产过程进行检测和控制,这些生产过程一般以常规检测仪器和传感器即可完成。其次是生产过程自动化,计算机主要是实现计划输入、料仓控制、系统运转控制等功能,而数字模型及人工智能则对加热、配煤优化、配煤过程、干熄焦(CDQ)最优等进行控制。 3、烧结生产自动化技术。烧结的目的是为了让烧结过程中为融化的烧结颗粒粘结为多空质块矿。烧结生产自动化包括基础自动化和过程自动化两个内容。在基础自动化过程中,主要是对仪表的检测和控制,对电气转动的控制和人机接口的控制。在烧结生产过程的自动化过程中,计算机要对配料槽槽位进行掌控,对配料混合和返矿料粒槽位进行控制,对混合料水分、烧结台车料层厚度等进行控制。数字模型及人工智能则实现配料模型和质量预测、烧结矿优化配料、烧结OGS操作制导、烧结机机速过程控制等模型的系统控制。 4、球团生产自动化技术。在球团生成中一般按三个步骤进行:首先是进行原料(如细磨精矿粉、溶剂、燃料和粘合剂等)的配料与混合。其次是在造球机上加入适量的水而滚成10~15mm的矿石生球,最后将生球在高温焙烧激上高温焙烧,然后再冷却、破碎,最终筛分而成为成品球团矿。 5、石灰生产自动化技术。相对于冶金工业中的其他生产过程而言,石灰生产在价格和控制精度上的要求都相对降低,因此其自动化控制程度一般也较低。首先就石灰竖窑自动化控制而言,在当前的石灰窑控制系统中,多采用PLC进行控制,一般不会设上位机或工作站进行检测和监控。其次是石灰回转窑自动化。在石灰回窑自动化中,主要是完成检测和控制、数据显示、数据记录、数据通信等功能。自动化系统可分为电器逻辑控制系统和仪表调节回路。具体可包括预热机供料系统、大布袋除尘系统、预热机下输送系统、小布袋除尘系统、成品搬出系统、煤气流量调节回路、空气调节回路等。 三、总结 钢铁需求的快速增加为冶金工业的发展提供了调节,自动化技术在冶金工业中的发展和应用为冶金工业的发展提供了技术支撑。在冶金工业中,上述的几个自动化技术只是框架式的系统,其中还包括多个子系统,对各个系统及子系统的自动化研究是冶金工业发展中不可或缺的部分,这还需结合生产实践和自动化技术发展而进行。 冶金工业自动化技术探讨:浅析冶金工业自动化技术与发展 【摘要】在过去的几年间,我国家在自动化技术发展上获得了较为显著的成果,同时自动化技术也逐渐的被愈发广泛的运用在制造业等行业中。在生产钢铁的工艺中,我们不再为外国先进技术而担忧,而是建立了以国有化为基础的自动化体系,使得一大批新产品新技术逐渐投入到市场中。并且被广泛地运用在国内许多钢铁领域中。而且以计算机技术为基础的自动化技术在经济领域以及社会领域中取得了瞩目的成就。在本篇文章中我们将就冶金工业自动化技术进行简单的分析与探究。 【关键词】冶金;工业;自动化;发展 引言 伴随我国改革开放的不断深入,冶金工业自动化技术的发展越来越成熟。面对冶金工业如此庞大的生产体系,技术可以说是相当重要的。工业自动化技术在冶金行业的运用可以使生产过程变得更加高效,产品质量也会更高。一些冶金企业越来越追求高回报低消耗的发展目标,所以生产过程中的节能减排成为冶金行业需要重点关注的焦点。可以说,冶金工业自动化的发展前途决定了冶金行业的未来发展前景。 一、冶金工业自动化技术的分析 1、物联网技术与冶金工业自动化 物联网技术是信息时代的产物,在第三次科技革命中孕育而生。物联网技术具有很大的发展空间,它实现了信息的快速传播和高效利用,为冶金工业自动化技术的发展提供了保障。可是当前对物联网技术的探究也只是出于概念阶段。许多企业甚至没有物联网的概念。随着技术的不断更新,虽然物联网技术在冶金工业自动化中的应用越来越广泛,但是也出现了较多的问题,主要表现为以下两个方面:一个是工业传感器的研制与生产。所谓工业传感器是指可以对物体的状态和转变进行感知,并且将得到的感知转变成计算机可以读懂的电子信号。研制与生产工业传感器要以工业自动管理与自动控制为前提,才可以保证工业设备和机器的正常运行,同时使产品获得最好的质量。工业传感器就是对不同参数进行查看和管理。因此,生产物美价廉的工业传感器有利于现代化冶金工业的发展。另一个是构建工厂传感网。工业无线网络技术可以将传感器技术、现代化的无线网络通信手段、嵌入式的计算技术以及分布式的信息处理技术有机的结合起来。工厂传感器网是由很多随机分布的、能够进行实时感应和自动组织能力的传感器节点构成的网络。工业无线网络技术在冶金工业领域中的运用是现代化工业的一大突破,能够将工业领域的检测费用降到很低,同时又可以使工业领域的运用范围得到最大程度地扩大。可以说,工业无线网络技术是国内外相关领域非常重视的技术。 2、数学模型与冶金工业自动化 要知道,冶金自动化的快速发展状况与过程数学模型的运用程度有很大的联系。要是能够把数学模型这个技术运用得很熟练,那么就可以增加工业实现高度自动化的可能性。所以,为了可以满足我们国家对钢铁产品的需要,提高钢铁产品的质量和生产技术水平,务必要提高冶金工业自动化的水平。我们知道,一些欧美国家冶金工业的自动化水平很高,可是由于某些原因,他们不愿意或是不肯将这种自动化技术与其他国家分享,他们与其他国家进行的技术转让的产品大部分是落后的或是有较大缺陷的产品。不过如今,我们国家的自动化水平已经发展到较高的领域,实现冶金高度自动化数学模型的创新具有较为成熟的条件,可以较为广泛地满足社会发展的需要。还有就是,我们国家已经建立一个富有创新意识和创新能力的组织,从而为过程控制数学模型的自主创新提供了智力支持。要将数学模型与现代化信息技术、工艺水平以及自动化技术进行紧密结合,才能够充分地发挥数学模型的优势之处。可以看出,数学模型是自动化技术和信息化技术的关键技术。我们国家钢铁企业为了可以生产出市场所需要的钢铁材料与品种,就构建了实用性和准确性很高的数学模型。实用性和准确性很高的数学模型可以从本质上保证钢铁产品的质量和节约能源的效果,从而推进钢铁产品的长久性发展。 3、过程控制系统与冶金工业自动化 对于冶金自动化来说,对于其生产过程中的检测与控制是相当重要的。在实际应用中,新型传感器的应用,结合软测量技术的数据处理,对于其中的关键性工艺参数的掌握是相当有效的。其中,物流跟踪技术,对于能源的平衡控制,在冶金环境下进行有效的环境排放实时监测技术等,都是立足于对冶金产品的全生产过程控制目标,进行有自动化应用与实践。特别是对于冶金过程中的检测与在线监控技术,对于冶炼中的铁水、钢水、溶渣进行实时的温度与元素检测,通过进行钢水的纯净度监测,达到提前预知预控生产的目标。而对于钢材产品的温度、尺寸、元素值范围、组织缺陷等相关关键参数进行的检测与分析,也是贯穿于整个冶金生产全过程中的。而在对废气、烟尘也有着全线的监控,为了提高整个自动化控制的闭环控制度,冶金自动化技术在发展中已经形成了基于机理模型、专家系统、神经元系统、统计分析、支撑矢量机等技术于一体的生产过程控制系统。为了提高整个过程控制的有效性,自适应智能控制的应用对于提高对冶炼过程中关键变量的高性能闭环控制作用明显。而整个过程控制技术都是立足于采用新型电力电子元件,通过交直变频、高中压变频、与交交变频进行传动。如有副枪转炉动态数学模型、连铸二冷水优化设定、轧机智能过程参数设定、电炉供电曲线优化、智能钢包精炼炉控制系统、高炉炼铁过程优化与智能控制系统等等。 4、信息化系统与冶金工业自动化 信息化系统的目的是通过信息共享与数据采集,把冶金流程中的所有信息进行集成处理,从炼铁、炼钢到轧钢进行全面的信息收集与传达。在这一过程中,也就是一个横向的信息集成与整合过程。通过建立以计算机为基础的全流程模拟信息化系统,对各种冶金模型进行流程性离线仿真系统设计,把其生产过程中产生的所有信息进行全面的收集与及时的上传,并纳入仿真系统的环节中去,通过人机交互达到对于数据的监测与生产过程的全面监控目的。而协同计算的参与,对于优化冶金过程组织安排,强化生产智能与人工监控有着重要意义。而信息化系统对于钢铁产品的流程设计与新产品开发上,具有着无可比拟的虚拟集成优势。不仅可以提高整个钢铁生产的智能化,同时还可以利用专家系统中的理论与案例知识,对生产组织与管理进行设计与优化。 信息化作为冶金自动化的重要组成部分,不仅可以根据所采集到的数据对生产作业安排作出最快速的调整,同时还可以提高整个冶金生产过程中的智能化程度。通过信息化系统,可以对冶金各工序进行参数临近,对各工序的参与顺序与计划作业方面进行自动计算与安排,进而自动调整各工序间的作业时间与等待时间。而当出现不可抗力影响时,冶金自动化中的信息化系统可以在最快的反应时间内进行调度与技术工艺重组。通过人机协同动态生产调度,及时判定生产故障与生产过程中发生的品质异常情况。其中,在设备故障方面,不仅可以进行设备寿命预报,还可以进行自动计算与安排维护时间的工作。在冶金成本信息化方面,动态成本控制系统可以对整个原材料与能源介质进行动态全程跟踪,通过对产线进行自动化检修与定修、对生产调度情况进行以生产情况为优秀的动态调整与安排,达到优化原材料配比,降低冶金生产成本的目的。 二、冶金工业自动化发展分析 1、自动化控制方面 目前来说,我国应正视与提高自身对于高端控制设备的研发与生产,多进行自主知识创新,对智能控制与高性能控制器的设计与开发进行进一步的实践与生产。考虑到冶金现场的环境情况,对检测仪表的应用上还多进行加强,提高检测仪表的数据真实性,提高检测仪表寿命,进一步对其在测量与预报方面进行技术探索。对于冶金来说,自动化技术的基础是数学模型的适用性,为了提高其适应性,我国应多考虑把工艺与数学模式,把专家经验与新时期的冶金自动化技术发展进行有效结合,把炼铁、炼钢、连铸、轧钢等典型工位的过程模型和过程进行有效优化。 2、信息化应用方面 信息化的有效应用取决于其长期的落实与实践,就这一点来说,在应用中,冶金企业应多立足于现有基础,对自身已有的基础自动化进行优化,逐步进行信息化与基础自动化的衔接。重视对整个生产流程的工序梳理与优化,信息化应用的带头人应重视对信息化使用者的培训与有效沟通,确保在生产中,信息化应用发挥其应有作用。 三、结束语 总而言之,冶金自动化的技术对于以往手工系统与现场监控来说,拥有着更高的智能性与预知性。作为耗能大户,冶金工业自动化发展趋势受限于其成本因素与人力管理压力,自动化技术会从以往的粗放型向精细化转型。通过对耗能的全过程控制与计算,达到对于产能的预估与预控。通过自动化技术的发展与革新,对实现冶金工业的节能减排,降低其生产成本,最终达到增加冶金工业生产效率,建设绿色工厂的目标。 冶金工业自动化技术探讨:关于冶金工业自动化技术发展的简析 【摘要】在建国初期,我国的冶金自动化的技术水平较低,基础也较为薄弱。但是随着我们国家自动化技术的飞速进步,冶金行业的自动化水平已经达到了较高的层次。本篇文章主要简单分析物联网技术、数学模型以及自动化体系等在冶金行业的发展情况。 【关键词】冶金行业;自动化技术;发展情况 在最近几年,我们国家在自动化技术上的发展取得了一定的成就,而且自动化技术已经被广泛地运用在制造业等行业中。在生产钢铁的工艺中,我们不再为外国先进技术而担忧,而是建立了以国有化为基础的自动化体系,使得一大批新产品新技术逐渐投入到市场中。并且被广泛地运用在国内许多钢铁领域中。而且以计算机技术为基础的自动化技术在经济领域以及社会领域中取得了瞩目的成就。本篇文章就是对冶金工业自动化技术进行简单的分析与探究。 一、物联网技术与冶金工业自动化 物联网技术是信息时代的产物,在第三次科技革命中孕育而生。物联网技术具有很大的发展空间,它实现了信息的快速传播和高效利用,为冶金工业自动化技术的发展提供了保障。可是当前对物联网技术的探究也只是出于概念阶段。许多企业甚至没有物联网的概念。随着技术的不断更新,虽然物联网技术在冶金工业自动化中的应用越来越广泛,但是也出现了较多的问题,主要表现为以下两个方面:一个是工业传感器的研制与生产。所谓工业传感器是指可以对物体的状态和转变进行感知,并且将得到的感知转变成计算机可以读懂的电子信号。研制与生产工业传感器要以工业自动管理与自动控制为前提,才可以保证工业设备和机器的正常运行,同时使产品获得最好的质量。工业传感器就是对不同参数进行查看和管理。因此,生产物美价廉的工业传感器有利于现代化冶金工业的发展。另一个是构建工厂传感网。工业无线网络技术可以将传感器技术、现代化的无线网络通信手段、嵌入式的计算技术以及分布式的信息处理技术有机的结合起来。工厂传感器网是由很多随机分布的、能够进行实时感应和自动组织能力的传感器节点构成的网络。工业无线网络技术在冶金工业领域中的运用是现代化工业的一大突破,能够将工业领域的检测费用降到很低,同时又可以使工业领域的运用范围得到最大程度地扩大。可以说,工业无线网络技术是国内外相关领域非常重视的技术。 二、数学模型与冶金工业自动化 要知道,冶金自动化的快速发展状况与过程数学模型的运用程度有很大的联系。要是能够把数学模型这个技术运用得很熟练,那么就可以增加工业实现高度自动化的可能性。所以,为了可以满足我们国家对钢铁产品的需要,提高钢铁产品的质量和生产技术水平,务必要提高冶金工业自动化的水平。我们知道,一些欧美国家冶金工业的自动化水平很高,可是由于某些原因,他们不愿意或是不肯将这种自动化技术与其他国家分享,他们与其他国家进行的技术转让的产品大部分是落后的或是有较大缺陷的产品。不过如今,我们国家的自动化水平已经发展到较高的领域,实现冶金高度自动化数学模型的创新具有较为成熟的条件,可以较为广泛地满足社会发展的需要。还有就是,我们国家已经建立一个富有创新意识和创新能力的组织,从而为过程控制数学模型的自主创新提供了智力支持。要将数学模型与现代化信息技术、工艺水平以及自动化技术进行紧密结合,才能够充分地发挥数学模型的优势之处。可以看出,数学模型是自动化技术和信息化技术的关键技术。我们国家钢铁企业为了可以生产出市场所需要的钢铁材料与品种,就构建了实用性和准确性很高的数学模型。实用性和准确性很高的数学模型可以从本质上保证钢铁产品的质量和节约能源的效果,从而推进钢铁产品的长久性发展。 三、把国产的创新型产品与技术作为自动化系统的中心 当前,我们国家冶金工业自动化系统的构建仍然处于局部闭环控制或者是开环控制的领域。但是我们知道,要实现本质的集成与创新就要构建一个完全闭环的自动化系统。不过,这需要相关的实施部门、检查部门等的配合。自动化系统的集成与创新其中心是国产的技术,同时引进国外优秀的技术和产品,来确保自动化系统的质量。如果自动化系统仍然处于开环或是部分闭环的控制阶段,那么就没办法实现真正的集成与创新。在管理系统、控制工程设计、工业通信体系、实施软件、组态软件等的基础上,以国产化的产品为中心的自动化系统其集成和创新能够保证真正的生产管理控制为一体的智能化建设。 四、能源管理控制一体化的构建 我们知道,冶金行业是一个耗费资源和能源较多的行业,耗费的这些能源和资源会严重阻碍到冶金工业的不断发展。当前,我们国家的冶金工业逐渐从粗放型的生产模式转化为精细型的生产模式,用耗费的能源和资源作为核定产能的标准在未来可能成为现实。因此,能源的节约与利用对冶金工业的发展有相当重要的意义。其中自动化技术在冶金工业中的广泛运用,可以为节能减耗、低碳减排做出很大的贡献。冶金行业的能源管理控制一体化的构建,要是只处于数据采集阶段的话,那么作用并不大,但这也是目前普遍存在的现象。根据冶金工业在能源管理控制方面的特点,也就是耗费大量的能源与资源以及在冶金生产过程中所产生的气体,我们将能源控制与管理的重点放在了建设能源控制与管理中心。能源控制与管理中心主要是以控制模型与管理模型的建立为基础。可以看出,能源控制与管理的工作重点是能源运用的合理化、二次能源运用得合理化、多种能源介质共同运行、转变过去的能源计算方式以及能源安全警告等内容。 五、结束语 总的来说,伴随我国改革开放的不断深入,冶金工业自动化技术的发展越来越成熟。面对冶金工业如此庞大的生产体系,技术可以说是相当重要的。工业自动化技术在冶金行业的运用可以使生产过程变得更加高效,产品质量也会更高。一些冶金企业越来越追求高回报低消耗的发展目标,所以生产过程中的节能减排成为冶金行业需要重点关注的焦点。可以说,冶金工业自动化的发展前途决定了冶金行业的未来发展前景。如果没有了自动化技术的支持,生产钢铁就没办法高效的进行下去。 冶金工业自动化技术探讨:冶金工业自动化技术发展 摘要:我国自动化技术发展非常迅速,在冶金业中的应用我国已经自主开发出了具有世界领先水平的优秀控制软件。本文从物联网技术、数学模型、自动化系统的集成与创新以及能源管控一体化对冶金工业自动化技术作了更深入的分析。 关键词:冶金;自动化技术;发展 近些年我国自动化专业技术的发展得到了很大的成就,已经被推广至制造业的应用中。并且基于计算机技术的自动化技术应用在经济效益和社会效益中有很显著的成果。本文主要以冶金工业自动化技术为主进行分析。 物联网技术在冶金企业中的应用 继计算机、互联网与移动通信网之后,物联网被认为是世界信息产业的第三次浪潮,其具有广阔的发展前景。但是目前对物联网的研究也仅仅停留在概念阶段,物联网在冶金工业领域的应用存在很多问题,主要表现在以下两个方面:(1)研制生产关键特殊传感器――工业用传感器。工业传感器能够对物体的状态和变化进行测量或者感知,并将其转化为计算机能够处理的电子信号。工业自动检测和自动控制实现的首要环节就是研制生产工业用传感器。在现代工业自动化生产中,必须注重自动化生产过程中的各个参数的监视和控制,从而确保设备能够正常工作,并且使产品的质量达到最佳效果,而对各个参数的监视和控制就是通过各种传感器来实现的。因此,质优价廉工业传感器有助于现代化工业生产体系的构建。(2)通过工业无线网络技术布局和建设工厂传感网。工业无线网络将传感器技术、现代网络及无线通信技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术等结合起来,它是一种由大量随机分布的、具有实时感知和自组织能力的传感器节点组成的网状网络。继现场总线之后,工业无线网络技术是工业控制系统领域又一热点技术,它能够使工业测控系统成本得以降低并且能够使工业测控系统应用范围得以提高。工业无线网络技术引起许多国家学术界和工业界的高度重视。 过程控制数学模型在冶金自动化中的应用 冶金自动化的不断突破是离不开数学模型的。如果把数学模型这项技术掌握了,就拿到了自动化的主动权和话语权。因此,要想生产国家急需的钢铁产品,就需要高水平的自动化技术做支持,而发达国家在自动化技术发展上比较成熟,他们为了某种目的是不会将其高端技术转让出去的,他们所转让的技术基本上都是过时的要不就是有条件限制的技术。到目前为止,我国的冶金自动化已经发展到一定的水平,开展高端冶金自动化领域数学模型的自主创新条件基本成熟,能够满足市场的广泛需求。另外,我国已经构建了一个富有技术创新能力的团队,为数学模型的自主创新创造了良好的基础条件。数学模型是对象表征的控制,是对象可执行的表述,数学模型与信息技术、工艺能力以及自动化技术进行有机结合,从而使得数学模型的优势更能充分的发挥出来,因此,数学模型通常被称为自动化与信息化的优秀技术。我国钢铁工业要想生产出国民经济发展需求的钢材品种,就需要建立高可用性和高精度的数学模型。高可用性和高精度的数学模型能够确保产品的质量以及节能效果,促进产品可持续发展。 过程控制数学模型在国内钢铁行业的应用与发展,目前还刚刚起步,方兴未艾,随着需求的发展,未来的数学模型还有着极大的发展空间。从现在起,形成社会的关注,这对数学模型的未来发展,会起到一定的积极作用。打破数学模型的神秘感。相信自己的力量,鼓足自己的信心,模型应用从低级向高级逐步发展,不断积累技术,不断培养人才,踏下心来,抓上几个项目,就一定能搞出名堂来,收到明显的经济效益与社会效益。发展以数学模型为优秀的自动化技术,是落实“科技创造未来”的具体体现,也是我国钢铁工业实现新的腾飞的助推器。在过程控制数学模型的研发与应用上,要实现重点突破,开发出有中国特色的数学模型产品与技术,走出一条“研制一批,储备一批,生产一批”以科研促生产、以生产出产品、以产品保应用的新的可持续发展之路来。 以国产化创新型产品与技术为优秀的自动化系统的集成与创新 目前,我国冶金工业自动化系统的建设,许多都处于开环控制或局部闭环控制阶段。而要实现真正意义的自动化系统的集成与创新就要在全过程方面实现真正的闭环。当然,这还要涉及到有关执行机构、检测单元等方面的支持与配合。其优秀是国产化的技术与产品,并广泛采用国内外其他先进技术做支持,以保证整套系统的品质与质量。如果仍然还是停留在实现局部闭环控制上,就不能真正称之为系统的集成与创新。以国产化创新型产品与技术为优秀的自动化系统的集成与创新是在控制系统、控制工程设计和组态软件、工业通信网络、制造管理和执行软件等多方面的基础上,通过集成与优化,实现真正意义上的生产管控一体化和生产过程控制智能化。 能源管控一体化建设 冶金工业是耗能大户,能耗将制约冶金工业的发展,我国冶金工业也正面临着由粗放型向精细化转型。以耗能来核定产能,或许将成为可能。所以整个冶金工业的节能降耗、低碳减排工作十分繁重,利用自动化技术来实现降低能耗,是冶金工业节能减排、实现绿色工厂的重要手段之一。 冶金企业能源管控一体化建设,如果只停留在数据采集阶段,那么意义不大。这也是目前已经普遍实现的事实。针对冶金工业能源管控的特点,一是耗能大户,二是在冶金生产过程中,又伴生出大量的可燃性气体,如焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气等。所以能源管控的工作重心是能源使用管理的优化、二次能源的安全合理使用、多种能源介质统一平台操作、改变传统的能源计量方式以及能源安全管理预警等。能源管控中心建设的特点是控制模型和管理模型的融合。
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
农业物联网论文:物联网技术在智能农业的应用 摘要:近年来,我国农业正处在从传统生产模式向现代化生产模式的进程之中,农业需要用现代化设备来装备,利用现代技术水平进行武装,物联网技术的快速发展就为智能农业的发展提供了良好的技术职称。本文主要针对物联网技术在智能农业中的应用进行分析。 关键词:物联网技术;智能农业;应用 随着社会的飞速发展和科技水平的不断提高,信息化产业在继计算机、互联网以及移动通信后出现了第三次改革的浪潮----物联网技术。物联网技术从字面意思理解为两个物体相互连接的互联网,就是将任意的两个物体通过物联网技术连接在一起,以达到传递信息的目的。智能农业的物联网技术就是指在现代农业中,通过物联网技术中的各种传感器构成传感器网络系统,通过这个系统对农作物科学监测、科学种植、科学管理,农户足不出户的就可以对农田进行管理,这样既可以解放劳动力,又利于提高农作物的产量,推动农业现代化的发展。 一、物联网技术在智能农业中发展现状 随着物联网技术的不断深入发展,一些发达国家已经在农业的生产、流通领域和养殖业方面逐步推广这项技术。智能农业的物联网技术主要包括信息感知、信息传输、信息应用三个结构层面。信息感知技术就是通过把各种传感器的节点相互连接来获取农田的基本数据,及时掌握农田的信息变化。信息传输技术就是通过各种方式利用传感器接收信息,或者通过通信协议信息,使接收信息的范围进一步扩大。信息应用技术就是把获取的数据进行整理汇总,归纳出科学管理方法,用于指导农田管理。 二、物联网技术在智能农业中的应用 随着中国经济近30年来的快速发展,农业生产资源紧缺和农业对资源消耗过大的问题对农业发展的制约愈发明显。农业物联网将先进的传感、通信和数据处理等物联网技术应用于农业领域,构建智能农业系统,是解决农业发展滞后问题的有效方法。 1.在农业资源利用方面的应用。近年来,随着物联网技术的发展,我国充分利用GPS定位技术对土壤含水量、土壤温度、光照进行采集,对农作物施肥、病虫害的防治、农田管理以及农业环境污染状态进行监测以获取更准确的信息。通过这些信息的分析,可以归纳总结出解决方法,用于指导农业生产管理。 2.在农业生态环境方面的应用。我国在重视农业发展的同时,也非常注重对农业生态环境的保护。我国在建立了农业环境网络监测系统,对各地的农业生态环境进行全天候的监测,并建立了对大气和水环境的监测系统,实时监测一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫等有害气体和水温、水质等参数。 3.在农业生产管理方面的应用。我国把农业管理经验与高新技术紧密相结合,以实现农业生产精细化管理。我国在水产养殖方面已经建立了智能环境监测系统,能实时动态的监测水产品生长情况,及时发现问题,快速找到解决方法。同时我国设施农业方面也取得进展,研制出了合理分配农机资源的调度系统,尤其在秋收时期,能合理调度各地区的农机具,使农机具得到最大限度的利用。 4.在农产品安全溯源方面的应用。随着人们生活水平和质量的提高,人们对食品安全的关注度越来越高。为了保证人们能吃上放心的食品,国家建立了农产品安全溯源系统。这个系统主要是通过条码、IC卡等技术,对农产品从源头开始直到到消费者手中都进行全程监测,消费者可以随时随地的查看农产品每个流程的基本情况。 三、物联网技术在智能农业中的发展趋势 现在物联网技术只是应用在农作物的育秧方面,即通过电脑对田间设备实行远程控制,及时了解田间的温度、湿度、光照等数据,当出现警戒值时,自动调控设备进行智能调节。在不久的将来,我们还可以通过更精密的传感器和更严密的控制系统,对各个阶段获得的数据进行科学分析,以期得到更好的结果。未来几年,在农作物的灌溉阶段,我们可以利用物联网技术,并结合水库的水位、天气和农田干旱情况,进行合理灌溉。在农作物的收割阶段,可以利用农机资源的调度系统,及时掌握农机具的工作情况和具体位置,对农机具进行合理调度和实时监控,以实现农机具工作效率最大化。在农作物运输阶段,利用车辆的定位系统,及时了解车辆的行进路线和运行状态,通过实时画面和传回的数据了解车厢内的情况,及时调整车厢的温度,并安装防盗系统。在农作物的存储阶段,通过全球眼或电脑进行远程控制,及时了解粮库内温湿度的变化情况,并通过自动调节系统以达到室内温湿度的平衡,为把粮食安全送到消费者手中保驾护航。在农产品加工阶段,继续加大对食品溯源系统的开发力度,使其广泛应用到对绿色食品的加工检测上,用于乳制品生产的追溯源头上,用于出口农产品的生产及贸易上。当然,未来物联网技术在智能农业发展中的应用还很多,还会朝着更加智能化、现代化的方向发展。 四、结语 物联网技术属于一种新型的技术,属于智能技术的优秀,也是新型网络技术的典型使用,但是,就现阶段我国的实际情况来看,物联网技术还未形成系统的技术体系。本文从实用性角度出发,针对物联网技术在我国农业中的应用进行了深入的分析,结果显示,物联网技术在农业中有着巨大的应用前景,相信在不久的将来,物联网技术定可以成为辅助我国农业技术水平发展的优秀技术。 作者:段灵鑫 单位:湖南省长沙市南雅中学 农业物联网论文:农业信息化背景下物联网技术探索 [提要]目前,农业信息化已成为各国发展农业的重要战略,且均有自己国家的特色。中国作为农业大国,加紧进行农业信息化建设显得尤为重要。而在农业信息化中,物联网技术是最重要、最突出的内容。本文以农业信息化为背景,主要介绍国内外农业信息化发展情况以及物联网技术应用情况,还归纳总结国内学者关于影响物联网技术采纳的因素的研究。 关键词:农业信息化;物联网;应用 一、国外文献综述 (一)发达国家农业信息化发展情况1、美、法两国不同的农业信息化服务模式。美国实现集约化的农业信息化生产方式,依托的是高度发达的农业信息服务体系,主要体现在:“政府投入型”为主的投入模式,包括重点投资基础设施而不是农作物和提供低息贷款;“政府主导型”的组织模式,包括政府主导的农业信息化组织结构和完善的法律规章制度体系;现代信息技术的信息传播方式,包括网络媒体、电话服务和图书馆查询。法国作为欧盟最大的农业生产国,与美国相比,虽然起点比较低但是发展速度快,这得益于其成功的农业信息化服务体系:一是“政府型+商业型”的投入模式,这种双方面的资源投入扩大了资金来源,相关企业通过这种方式进行投资获益,也鼓励了他们继续投资;二是“多方合作型”的组织模式,法国服务主体众多,包括各级农业部门、农业事业联盟、农产品加工业协会、农商会等,他们在服务内容、对象、规模上各自有所侧重,形成互补;三是“传统+现代”的信息传播服务模式,除了网络媒体、电话、图书馆之外,主要还有会议、广播、报纸、刊物、传真等形式,呈现出分散、直接、多渠道的特征;四是不断完善的法律法规等制度保障体系。2、美、德先进的农业信息化技术体系。美国在物联网技术和信息化其他技术集成的基础上形成了成熟的精准农业,主要应用的技术有农业数据库系统、遥感技术、地理信息系统。同时,先进的农业信息网络技术使得近20%的农场主选择网上交易,农业电子商务占总电子商务的8%,在所有行业中排行第五。德国在农业信息采集、存储、处理决策和控制方面均运用了物联网技术和其他信息化技术,并注重技术之间的集成,以保环境促发展为目的。 (二)物联网技术应用情况。MichaelChui、MarkusLofflerandRogerRoberts(2010)认为可以通过物联网技术加强对员工行为的感知,以此来改善公司管理。同时,运用物联网的传感器驱动的决策分析,将物联网技术应用于石油和天然气行业,可以降低开发成本。RFID技术应用于零售业可以改善供应链管理、缩短零售周期、提高供应链可见度、提高企业知名度和未来盈利能力。未来在零售行业中RFID技术有望取代条形码技术,因为它不需要操作人员的视线关注并能够提供更多功能,提高了处理速度和效率。而专业技术的缺乏、不确定性和复杂性也是RFID技术带来的风险。 二、国内文献综述 (一)我国农业信息化发展情况。在农业信息化服务体系方面,我国采用的是“政府主导型”投入模式,主要包括:属于无偿放款的拨款方式;使资金得到高效、有偿使用的贷款方式;补贴、补助和贴息方式。组织模式是以国家农业部门为主导,其他涉农部门为辅。信息传播模式在传统方式的基础上,不断投入使用先进的农业信息传播方式,比如“三电合一”“、百万农民上网工程”“、农报110”等。在农业信息化技术体系方面,我国农业信息采集、传输、存储、处理决策方面的技术得到深化,借鉴国外先进经验,探索了一系列适合我国农业信息化发展的项目,使相关技术落地生根;一些集成化技术已应用于精准农业。广东省发展农业信息化在区位、资源、政策、经济上占有得天独厚的优势,已经初步建立了比较健全的省、市(地)、县(市、区)和乡镇四级农业信息网络体系。河北省也已初步建立了全省性、区域性和特色农业网站三大类网站,并在“十二五”期间全力推进全省农业信息化“114工程”,进一步完善农业信息化体系。 (二)物联网技术应用于农业方面的研究。物联网技术的感知、传输技术已成功应用于大田种植、设施园艺以及农产品物流等方面。传感器可以感知采集目标检测区内的空气温湿度、土壤温湿度、二氧化碳浓度、光照强度等,为精准农业、温室种植环境监控提供了有效的解决方案。中国移动依托土壤墒情和作物用水规律研发出智能化滴灌控制系统,解决了新疆石河子垦区农业灌溉用水利用率低的问题。利用二维条码和RFID技术可以建立农产品质量安全追溯系统。中国电信建立智能农业仓储管理与溯源平台,提升了企业食品安全意识和消费者信任感。北京派得伟公司参与了科技部“农业物联网测控系统”重大项目,实现了农业传感感知、传输通讯和分析处理功能。农户可以通过移动客户端查看数据进行相关操作,在此基础上还可以农产品供求信息,通过音视频互动方式与农业专家进行线上交流,为作物病害进行远程诊断。 (三)物联网技术在生活方面的应用情况1、交通领域。利用物联网技术建立公交无线视频监控平台,通过安装GPS定位系统和车载监控系统实现对车辆的实时监控和调度。另外,物联网技术还可以控制车辆行驶状态、在高速公路上不停车使用ETC收费,等等。2、房地产领域。通过互联网等通讯技术将传感器安置于地产开发涉及到的人员和物体、机器及各种终端设备,将小区医院、幼儿园、停车场等公共场所、设施的信息上传、汇总,实现人与物、物与物的互通,达到远程控制和智能化管理。3、医疗领域。未来的小区以及家庭内部将建立起与医疗机构的互通互诊的健康检查系统,使医生通过网络就可以对在社区内的患者进行简单的诊治。浙江大学附属一院何前锋提出了简约数字医疗物联网,认为医疗物联网是以医生、病人、药品、医疗器械为代表的“物”,同基于一定标准的工作流程的“网”之间信息的交互。4、物流领域。物联网技术改变了物流信息的采集方式,改变了从生产、运输、仓储到销售各环节的物品流动监控、动态协调的管理水平,极大地提高了物流效率。通过物联网技术可以建立集物流配载、电子商务、资金质押、信息跟踪、仓储管理、安保警备、海关安检等功能为一体的综合的物流信息服务平台。 (四)物联网发展仍存在的问题1、信息集成技术落后,信息共享渠道不通畅。使用物联网技术产生的大量数据,用目前的存储方法保存会占用很大的硬盘空间,存储成本也比较高。同时,由于部分乡村通讯手段非常落后,很容易形成“信息孤岛”问题,信息难以实现共享、流通困难。相关产业、相似流程的信息不能共享,缺少借鉴、重复作业增加了成本,提高了失败率。2、商业模式待完善,相对成本较高。目前,我国农业物联网商业模式有三种:政府支持的示范性项目、物联网企业做的示范性推广项目、国有大型农业物联网项目。在这三种模式下,不论由谁提供资金,都存在着相对成本高、产业链成员参与不主动的问题。所以,构建稳定共赢、规模化、有利可图的物联网商业模式是推广物联网技术非常重要的部分。相对成本较高:一是人力成本较低;二是采纳物联网技术的成本较高。用整套的物联网技术来代替人工劳动力,投入必然会增加,尤其是在农业生产中,这一点成为阻碍物联网技术推广的重要因素。3、开放性不足,规模化应用少。目前,我国物联网技术应用主要局限在小规模、企业内部,大规模的、企业之间的甚至是跨境的应用并没有非常成功的案例。4、技术标准不一致。物联网技术作为新兴技术,在初期推广的过程中,信息采集、传输、人机互交接口的技术标准不一致,各个标准组织比较分散,缺乏统一协调,导致上下游企业之间不能进行有效的合作。对于厂商而言,缺乏统一的技术标准参照,不能进行大规模生产,进而影响终端产品的稳定性和成本。5、相关法律法规仍有待健全。工信部虽在2011年提出《物联网“十二五”发展规划》,就我国2011~2015年物联网发展的主要任务、保障措施等给出了明确的指示,但针对各省市具体环境、现实背景的更细化的政策文件仍有待完善。各级政府也缺少比较详细的物联网发展规划,使得物联网技术推广大多只是纸上谈兵。 (五)影响物联网发展的因素研究。总结众多专家学者的观点,基于Tornatzky和Fleischer提出的技术组织环境(TOE)分析框架分析物联网发展的影响因素。1、技术本身特性(T)。主要包括技术的复杂性、兼容性、感知效益和成本等。首先,物联网技术的复杂性与接触物联网技术的一线人员本身的素质、能力挂钩。在各行业(尤其是农业)中推广物联网技术,实地操作人员对该技术的理解程度、熟练程度直接影响到推广成效。若技术太过复杂,会增加了人员操作的难度、降低操作人员的信心,导致抵触心理的产生;其次,物联网技术的兼容性决定了推广的规模。兼容性好的技术可以快速、有效地与原有企业、其他上下游企业业务流程契合;最后,感知效益和成本是物联网技术推广的决定性因素。带有明显营利性质的企业最看重的因素:一是应用物联网技术是否减少了人力成本、提高了运行效率;二是增加硬件设施成本以及相关维护成本是否不大于原先的人力成本。2、所处组织特征(O)。就是指企业规模、高层支持、技术知识、供应链企业间相互信任等方面。规模较大的企业,在面对新技术的推广、实验时有足够的资金支持,包括购买硬件设备和聘请专业人员等;承担新技术实验失败风险的能力也比小规模的企业要大些。高层决策人员对物联网技术的关注和支持程度,相关人力、物流、财力的支出程度,也影响着物联网技术是否会被采纳。供应链企业之间较好的利益分配机制和风险分担机制,对采纳物联网技术有正向促进作用;而众企业若想共同推进新技术的采纳,就需要相互之间的信任和协作。3、周围环境因素(E)。主要包括竞争压力和政府支持。竞争压力一方面是由于同业企业采纳物联网技术,激烈的竞争导致企业不得不采纳以跟上行业的整体步伐;另一方面是合作企业要求而应用物联网技术。另外,政府方面在出台一系列政策支持物联网技术发展和推广的基础上,还需拨出专项资金来帮助更多的企业进行物联网改革。政府政策的倾斜往往是具有超越一切其他因素的影响力的。 作者:宋晶晶 周明明 王俊芹 单位:河北农业大学经济贸易学院 农业物联网论文:现代农业信息化中物联网技术的应用 1物联网技术的概述 “物联网”这一概念,最早是在2005年的世界信息峰会上被提出的,在当时的峰会报告中明确指出了物联网的时代将要来临。物联网是在互联网、计算机技术与移动通信得到快速发展之后的新型的信息产业发展,也是信息产业在未来的主要发展方向及产业调整、更新的优秀发展动力。物联网目前还没有比较明确的标准化体系结构,一般来说,物联网主要的体系结构包括了感知结构、网络结构及应用结构。感知结构主要是通过RFID技术以及物联网整体结构中的传感器、网络技术等,来对相应的物品进行感知,在感知基础上进行物品识别分析,之后再进行资源共享。网络结构是物联网整体结构中的基础结构,具有比较重要的意义与价值,感知结构采集到的物品信息都要被传输到网络结构中,网络结构再利用互联网技术对这些信息进行相应的计算分析。应用结构是物联网整体结构中的输出部分,主要是对信息进行最终决策,并且实现人物交互或物物交互。 2物联网技术在现代农业信息化中的主要应用 目前,随着我国相关技术的不断革新与深化发展,物联网技术在我国的各领域中都得到了较为广泛的普及与应用。我国目前正在大力推广农业信息化的建设工作,物联网技术在现代农业信息化中的主要应用就体现在以下几个方面。 2.1农业环境的监控 物联网技术在现代农业信息化中的应用,首先就体现在对农业环境的监控方面。农业生产想要获得最终成功,保证农产品的整体质量,就需要种植人员和农业部门对农业环境进行实时监控,以此掌握农业环境中的不断变化的信息,为农业生产的现代化种植提供相应的科学依据。但是,传统的农业环境监控工作,一般都是靠人力监控来进行,不仅需要耗费较多的人力资源,监控效果的准确性也经常得不到保证。应用新型的物联网技术对农业生产环境中的天气状况、作物土壤状况等进行实时监控,不仅可以保证监控工作顺利进行,还能实现对农业生产的预警功能。应用物联网技术对现代农业信息化中的农业生产环境进行监控的时候,主要是利用了物联网技术体系中的智能化程度较高的传感器。这种传感器可以在任何时间对农业生产中的环境信息进行相应的采集,并且将所采集到的数据进行传输,工作人员通过对数据进行相应的分析就可以知道当前农业生产环境的具体情况,并提出针对性较强的农业生产建议。 在利用物联网技术对农业环境中的天气因素及水资源因素进行监控的过程中,工作人员可以与当地的气象部门进行合作,将物联网技术与气象部门的信息技术进行实时结合,第一时间掌握农业生产环境中的天气情况。在监控农业生产环境中的水资源因素时,由于物联网技术与气象部门的预报技术进行了紧密结合,因此,农业生产环境中的降雨量、降水总量、具体的水位变化情况、农业生产用水的水质问题等都可以被物联网技术进行实时接收与传递。这样一来,工作人员就可以及时掌握农业生产环境中的水资源因素,做好相应的抗旱及防汛工作。某地的农业生产部门在现代农业信息化工作中应用物联网技术对农业生产环境中的环境参数进行了实时的监控与分析。该地农业部门的工作人员利用物联网技术中的传感器来监控当地农业生产中的具体温度、光照时间、土壤成分与湿度、土壤的肥沃程度等。工作人员通过分析传感器收集的数据就能实时掌握具体的环境参数,并及时指导种植人员对农作物生产环境进行改善,及时排查病虫害等,保证了当地现代农业信息化工作的顺利进行。 2.2远程诊断 我国很多农村地区的农业生产工作,存在比较分散、病虫害多发、农作物生长诊断困难等主要问题。这样一来,农业部门就可以利用物联网技术来对农作物进行远程诊断。目前,我国的寿光蔬菜基地已经在使用这种比较先进的物联网诊断终端,来实现对农作物的远程诊断与分析工作。寿光蔬菜基地应用的这种物联网诊断终端,内部主要包括了智能传感器、传输网络、专家诊断平台等部分。该终端设备的前端主要利用传感器来采集相应的音频与视频,以此保证专家可以通过分析数据来进行相应的对讲,与此同时,专家可以通过该物联网终端对种植户进行远程指导,帮助他们进行农业生产。寿光蔬菜基地应用的这种物联网远程诊断终端,不仅提高了农业诊断工作的效率,也保证了农业生产的整体效果,获得了较好的经济效益。 2.3保障农产品安全 当前,我国农产品安全事故频发,给人们造成了严重的心理负担,也不利于现代农业信息化工作的持续推进。在这样的情况下,农业生产部门可以利用物联网技术来保障农产品的安全,加强农产品从种植生产到最终销售的一系列监管工作。这样,就可以保证农产品的流通过程处在严密的监督之下,将食品安全事故发生概率降到最低。目前,我国已经在猪肉等农产品中开始利用物联网技术实行食品安全监管工作。一些地区的农业部门在农贸市场配备了带有传感、追踪等物联网技术的溯源系统,消费者购买农产品后会得到有溯源码的凭条,并且根据凭条上的溯源码来追查农产品的产地、质量、检疫情况等,有效保证了农产品的安全。 3结论 我国的农业发展,必须要走现代农业信息化道路,将传统农业与新型的信息化技术进行紧密结合,这样才能保证农业的基础地位,保证农业经济的持续繁荣。基于这样的发展背景,在现代农业信息化中应用物联网技术就具有较强的现实意义。物联网技术在农业信息化中的应用主要体现在智能监控分析、远程诊断等方面,相关部门要采取行之有效的措施保证物联网技术在农业信息化中的合理应用,以此带动农业经济的整体建设发展。 作者:陈雷 单位:长春建筑学院电气信息学院 农业物联网论文:物联网技术在农业信息化建设的应用 农业生产受自然因素的影响较大,而这些因素具有较大的不确定性,因此随着经济与科技的发展,农业生产对信息化技术的依赖程度越来越高,人们力求通过技术手段及时获取自然环境的信息,提高农业生产活动的科学性与有效性。物联网技术具有综合性与智能性,其系统的建设能够满足农业生产与发展的实际需求,这一技术在农业信息化建设中的应用有着重要的现实意义。 1农业信息化建设的内容 农业信息化对整个社会的信息化发展有着重要的推动作用,目前农业生产中已经逐渐应用到了遥感、网络共享、信息处理、通讯、RFID等技术,农业信息化建设能够促使农业生产、加工到销售的各个环节紧密的联系在一起,从而促进农业经济的繁荣发展。农业信息化建设的内容主要包括以下几个方面。 1.1资源环境信息化 资源环境信息化的提出主要是因为农业生产对自然环境的依赖度较大,气候、湿度、温度、光照、温差、降水、土壤等因素都对农业生产的实际情况有极大的影响,因此为了促进农业的健康发展,应当根据当地的实际情况建立农业资源信息库,为农业生产提供给必要的关于资源与环境的信息。除了静态的信息展示外,还应当有动态化的信息收集,保证农民能够获得实时有效的信息,从而提高农业生产的科学性与有效性。 1.2生产管理信息化 在现代化发展的过程中,农产品生产与加工的目的主要是为了投入市场进行销售,在这个过程中如果没有合理的规划与管理,那么就很容易导致生产、销售等环节相互之间的脱节,最终阻碍农业经济的进一步发展。因此在农业发展的过程中应当对生产以及经营的过程予以全面的信息化管理,对农作物种植、农田管理、畜牧养殖、环境监测等过程予以统一的规范化监督,促进农业生产水平的提升,实现对农业成本的节约以及对农业经济效益的提升,最终实现农业的可持续性发展。 1.3经济发展信息化 经济发展上的信息化是指农户、农村企业等各单位实现网络的全面覆盖,促进信息的共享与交流,通过通信设备,普通农户以及农业生产企业都能够获得关于交通、环境、资源、经济建设等多方面的实时消息,同时通过网络平台,农户等还可以了解到政府最近的农业政策与农业信息,从而对自身的农业生产经营活动作出相应的调整,保证生产经营行为与国家的建设发展方向具有一致性。另外,信息化的网络通信平台还能够加强农村与外界的沟通,这在一定程度上有利于吸引外部企业对农业生产建设进行投资。 1.4科技教育信息化 科技教育方面的信息化发展有利于为农业生产培养具有高素质的人才,人才是推动农业发展的主要动力,因此需对人才的培养予以高度关注,教育的信息化发展能够使农民接触到先进的技术,从而提高农业生产的科技化水平。科技的信息化是指利用以网络为依托的信息技术手段,将先进的农业技术整合至网络平台,使农民或从事农业生产的相关人员能够在网络上学习到先进的农业技术并进行信息交流,从而推动农业科研的发展与建设。 2物联网技术的发展现状 2.1物联网技术概况 物联网属于一种“有限网络”,管理、控制等操作都针对特定的对象展开,它能利用网络、识别器与传感技术将不同的管理对象连接到一起,从而对对象进行决策、识别、感知、态势判断等方面的控制与管理,其操作具有综合性与智能化的特征。物联网中蕴含着大量的信息数据,因此对信息处理技术、网络技术以及通讯技术的要求与需求均相对较高。物联网技术可谓是信息产业发展的第三次浪潮,这一技术的发展不仅能够推动进行的经济投资产生,还能够使经济运行的效率得到提升,因此其效应具有双重性。物联网技术可实现人与物、人与人以及物与物之间交互联系,它以互联网技术为基础并对互联网技术进行了有效的延伸。物联网技术不是一种全新的技术手段,而是对具有先进性的计算机技术的整合,针对不同领域的需求,技术的应用会做相应的调整。 2.2物联网技术对农业信息化的影响 随着物联网技术的进一步发展,农业领域在信息化建设的过程中也开始应用这一技术手段,而农业具有一定的复杂性,影响因素较多,经营较为分散且生产流程较长,利用物联网技术能够对农业的发展情况进行整合,促进绿色农业、高效农业的发展。在物联网技术的基础之上,农业信息化建设主要表现在农产品的身份标识编码上,农产品自产生起就被赋予了唯一的、区别于其它产品的标识编码,其信息资料可通过RFID技术进行采集与储存,如果某一环节需要对产品予以数据分析,那么可通过对产品ID的分析或者对代码的解析来获得相关的信息资料,通过这种方式可以有效的对物品做出识别与判断,同时可以对产品进行全程的跟踪与管理。具体的以物联网为基础的农业信息化结构如图2所示。 3物联网技术在农业信息化建设中的应用情况 3.1农业节水灌溉 生产过程中对物联网技术应用最为突出的环节当属节水灌溉环节,我国水资源分布不均,整体上呈现出匮乏的状态,为了满足农业生产的需求,研究人员应当通过先进的技术手段创新灌溉方式,使灌溉既能够满足农业生产的需求,又能够实现水资源节约的目的。在物联网技术的支持下,农业灌溉可以应用具有自动化特征的控制系统进行操作,整个系统包括四个环节,第一是信息采集,研究人员首先应当对水资源的情况进行了解,因此需采集相关的信息资料;第二是分析加工,利用这一系统能够对采集到的信息进行分析,剔除无效信息,并对有效信息进行整合;第三是指导实践,整合后的信息能够为灌溉工作的展开提供有效的指导,使农业生产人员能够确定灌溉量与灌溉方法;第四是信息反馈,物联网系统平台能够对灌溉进度与效果进行有效的反馈,用户也可以在这一平台上对灌溉信息进行查询。山西省应县的水资源就严重匮乏,为满足农业灌溉的需求,相关人员利用物联网技术建设了完善的灌溉控制系统,该系统能够满足制定用水计划、管理水费、记录灌溉进度、上传灌溉信息等用户需求,这一系统由总控室、集中控制室、电气控制柜以及水泵组成,相关信息可通过RFID技术获得,数据的传输、水泵的控制都可以通过物联网技术完成,人力、物力、财力等方面的投入均相对较少,这一系统的使用使农业现代化与信息化的水平有了较大程度的提升。 3.2产品安全监管 随着生活水平的提升,人们对食品质量与安全问题的关注度越来越高,尤其是毒豆芽、毒奶粉等问题被曝光后,消费者希望食品生产环节能够更加的科学化与规范化,此时相关部门也相应的加强了食品安全质量监管的力度。在农业生产方面,物联网技术的发展为农业产品生产提供了新的监管途径,即可以利用RFID技术对产品从生产到销售的过程予以全面的管理与监控,美国最先将这一技术应用于农业生产,为了避免患有疯牛病的牛流入市场,研究人员将RFID身份识别编码从牛耳处植入,RFID系统中详细记录着每头具有编码的牛的资料信息,包括年龄、饲养情况、体重、患病史以及宰杀情况等。我国对这一技术的应用始于2009年,为了保证猪肉的质量,研究人员推出了“金卡猪”,即利用RFID技术为猪贴上对应的“电子身份证”,从而实现对猪从饲养、防疫、加工,到流通与销售的整个过程的监控。这一监控过程的完成主要依赖于EPC标准以及RFID技术。 3.3农畜产品流通 农产品流通的过程主要包括四个环节,第一是在产地的处理,第二是装载运输,第三是在批发市场的销售,第四是在零售市场的销售,为了保证农畜产品不脱离监管的范围,物联网技术发挥了巨大的作用,物联网技术具有联网、识别以及追溯的功能,因此在整个流通的过程中相关人员都能够对农畜产品的去向予以全面的监控。产品信息采集的过程不会耗费过多的时间,因此不会影响农畜产品的销售过程,同时物联网技术能够使农畜产品供应链共享与集成的水平得到有效的提升。在物联网技术的支持下,农产品流通过程可以形成一条信息链,无论是生产环节还是产品供应环节,相关人员都需要先对产品的信息进行采集并上传至对应的数据库,保证信息更新的及时性与信息存储的有效性。为了保证数据信息的安全性,数据库会设置密码,只有在供应链上的各个环节上才能够对密码进行共享。 3.4质量安全追溯 物联网技术在提高农业产品质量与安全中的作用较为显著,质量安全追溯的过程中,物联网技术形成了高水平的技术体系,该体系由信息采集、传输、查询这三个层次组成。首先,是采集信息的过程,以蔬菜生产为例,生产人员会将生产基地划分为不同的地块,然后对各地块做编码处理,并为之匹配相应的IC卡,生产过程中的每项产品都会被赋予对应的电子标签,播种后每次施肥、浇水、除草的过程都需要通过终端记录到IC卡中,通过终端进行操作能够简化数据采集与存储的过程,避免投入过多的人力与财力,且数据收集的准确性将会得到较大的提升。其次是传输信息的过程,在生产基地,信息的收集通过终端与IC卡完成,IC卡相当于信息存储的中介,而信息传输最终的目的地应当是当地的农业数据库,因此应当定期对IC卡中的数据信息进行处理,即利用RFID技术将其通过计算机设备与网络传输到物联网信息数据库平台。最后是查询信息的过程,在农产品投入市场时间,相关人员可将物联网上存储的追溯码进行转换并生成标有追溯码的标签,并将这一标签准确的粘贴到产品外包装上,消费者可以通过物联网平台对产品信息进行查询。 3.5农业信息共享 农业信息共享能够加强农业生产企业与农民之间的交流,从而激发新的思想与新技术,可建立市级、县级、乡级等多层次的信息平台,这样既能保证农业政策与信息的上传下达,还能够保证政府对民意的深入了解,上下层通力合作共同推动农业生产的进一步发展。例如广西省玉林市就利用物联网技术打造了特色的农业信息服务体系,实现四级信息网联动,即在市级设立农业信息中心,在县级设立农业服务平台,在乡级或镇级设置农业信息站,在村内设置信息员,这种服务体系的设置充分考虑了各级单位的实际情况,层级清晰,职责明确。具体来说,网络信息平台由各农业企业的网站以及特色的农业网站组成,各网站根据自身的定位与需求设置了不同的板块,例如玉林市博白县的竹芒编企业的门户网站上就设置了声讯服务、网络销售等众多模块,同时为了满足对外销售的需求,网站还有专门的英文版。 3.6精准农业发展 精准农业是农业精细化发展的目标之一,在信息化的发展过程中,相关人员可对农业生产过程予以定时、定量、定位以及空间变异管理。通过网络技术、通信技术、定位技术、遥感技术等先进的信息化技术,农业生产者可以对农产品生产环境与条件予以综合性的分析,如气候、温度、湿度、土壤等,并根据分析的结果制定合理的生产方案,对温度、湿度等指标的制定都可以是定量的,总的来说,通过利用物联网技术,农业可以实现精准化发展,农业生产者能够科学的设定生产目标、对生产中的问题进行定位诊断、对生产方案进行优化,并可利用先进的技术手段对农业发展予以科学、规范的管理,使农业生产不仅能够取得较高的经济效益,还能够获得环境效益,实现经济与环境的共赢。3S技术是精准农业在发展的过程中应用最多的技术手段,3S技术包括遥感技术、地理信息系统以及全球定位系统。具体来说,在农业生产过程中,物联网技术可以标识出相关物体,然后感知物体的基本情况,通过对决策终端、显示设备、计算机以及智能接口的连接实现信息资源的双向反馈,最终保证对农业生产过程的管控。 人与物以及物与物之间的交互沟通的实现依赖于终端设备以及通信技术。生态环境是农业生产的重要组成部分,这一生态体系具有复杂性与开放性,种苗等农产品原料、农田与畜牧场等培养场地、气候条件、灌溉条件、人为因素等都是农业生态环境的重要组成部分,为了对这些可控或不可控的因素进行最大限度的监管与调整,物联网技术利用3S技术对生产环境与生产过程予以实时的监测,并对相关的信息进行收集与传输。通过实时的监测,物联网技术能够实现科学生产、灾害预防等目的。无锡市一农业生态园就应用了3S技术,某阴雨天养殖户史先生在距离生态园六十多公里的位置对园内蟹池中的供氧机进行远程操控,避免螃蟹发生缺氧的现象,使天气对农业生产的影响降低。该农业生态园内设有物联网监控中心,通过计算机屏幕生产人员就能够对鱼池、蟹池的实际情况予以监测,并可以通过手机或者鼠标操作对供氧机的开闭进行调控,这种智能化水产养殖系统的应用与物联网技术的发展密不可分。 作者:吴旭 单位:江苏第二师范学院数信学院 农业物联网论文:物联网技术的智慧农业大棚设计 0引言 一直以来,依靠农药化肥的大量投入是我国的农作物高产量的主要途径。在传统种植中,化肥和水资源没有被有效充分利用而随地弃置,导致了大量养分损失并造成环境污染。目前,传统生产模式仍然是我国农业生产的主要方式,传统耕种只能凭经验施肥灌溉,不仅浪费大量的人力物力,也对环境保护与水土保持构成严重威胁,影响了农业的可持续性发展。物联网技术的兴起,给智慧农业的发展带来了新的动力,“物联网智慧农业”应运而生。它通过实时、动态的农作物种植环境信息采集,实现快速、多维、多尺度的实时监测,并在种植专家知识系统基础上实现作物种植的智能灌溉、智能施肥与智能喷药等自动控制。近年来,为了提高人们的生活水平丰富食物品种,温室大棚种植起到了很大的作用。在农作物种植环境中,对作物的种植有很大影响的环境因素主要有温度、湿度、光照度、CO2浓度、PH值等,依靠传统的人工控制方式要做到科学合理种植是十分困难的[1-5]。目前,在国内实现上述环境因素自动监控的系统还不多,国外具有多功能的大型连栋温室控制系统价格偏贵,不适合国情。根据当前我国的现实情况,经过科学分析和设计,利用物联网技术和宽带网络的技术优势,设计完成了一套集智能监测、智能决策和实时控制于一体的智慧农业大棚信息化系统[3-5]。 1系统总体设计 智慧大棚系统可以实现大棚中大气、土壤环境的实时监测以及大棚内人员出入和农作物生长状态的全天候监控,并实现依据监测信息自动灌溉和告警提示,经Mesh宽带网络互联,实现大范围农业大棚群的监测与管理。从系统逻辑层面上,整个系统可以分成三个层:感知层,也就是前端感知信息的实时获取,通过多达七种以上的传感器,对大棚大气与土壤环境实时监测;传输层,实时将各种感知得到的信息和监视视频信息通过Mesh高速网络可靠上传到数据处理中心;应用层,对上传的各种数据进行处理并存贮,一是根据大气与土壤感知信息来控制水泵起动灌溉,二是对包括视频信息在内的多种信息进行综合处理,生成各种报告,依据设定阀值发出实时告警提示[6-10]。系统分层结构如图1。整个系统主要由大棚环境感知子系统、视频实时监控子系统、无线宽带传输网络子系统、数据中心四大子系统构成。大棚环境感知子系统采用新型传感器,可以监测大气的温湿度、CO2含量、CO含量以及光照强度;同时可以监测土壤的温湿度、PH等环境参数[10-13]。视频实时监控子系统采用无线高清视频监控技术实现区域全天候监控。智慧大棚系统采用了全新的物联网技术,数据的传输采用无线自主网。每个智慧大棚作为一个系统实施子单元,所有从大棚来的信息通过自主建网的无线Mesh宽带网络上传到数据处理中心,集中由数据中心处理显示与反馈控制。另外,也可以利用Mesh网络节点上WiFi模块扩展,实现大棚内移动终端实时访问数据中心信息并具有一定的控制能力。全系统整体架构如图2所示。 2系统实现方法与手段 2.1大棚内无线传感网络设计 大棚环境感知子系统主要实时监测大棚内的两类环境指标:棚内大气环境和棚内土壤环境。通过在大棚内实现一个无线传感网络来完成。无线传感网是基于ZigBee协议的一种自组织无线网络技术,具有近距离、低功耗、低传输速率、低成本的特点。整个网络由感知节点外加协调器节点组成,所有感知节点的感知数据经多跳传输,最终汇聚到协调器节点向上传输,它能支持较多感知节点并且无线传输,比较适合大棚环境下的实时监测[10]。感知节点(协调器)一般由传感器模块、控制模块、通信模块和电源模块组成。节点的控制与通信模块采用TI公司的MSP430F1611超低功耗MCU和CC2530通信MCU来实现。MSP430F1611是一个16位处理器,特点是低功耗、工作模式转换快,具备强大的外设接口能力,16位定时器、多个ADC转换器,一个或者两个通用同步/异步串行通讯接口(USART)、I2C、DMA。CC2530是一款兼容IEEE802.15.4标准的SOC芯片,支持专有的IEEE802.15.4以及ZigBee、ZigBeePRO和ZigBeeRF4CE标准。中心工作频率为2.4GHz,它提供了101dB的链路质量,具有四种供电模式,接收器灵敏度高,抗干扰性能强。MSP430F1611与CC2530无线模块之间通过SPI接口进行通信,MSP430F1611单片机的P3.0、P3.1、P3.2、P3.3脚和CC2530的SSN、MISO、MOSI、SCK脚相连,实现主从式SPI通信,达到双向交换数据通信的目的。对于协调器节点来说,没有传感器模块,增加一个与上位机通信的模块,可采用串行或RJ45接口通信等多种方式实现。节点硬件结构如图3所示。棚内大气环境的监测项为:空气温湿度、CO2、CO、光照度。只有合适的光照、适量CO2、合理的温湿度配合才能科学的、有效的、高产的种植出大棚农作物。同时在大棚农业的种植中,大量的CO气体达到一定浓度时会对棚室蔬菜产生影响,易使作物受到伤害,过量的CO还危及到大棚内的人身安全,因此对CO的实时监测是十分必要的。棚内土壤环境的监测项为:土壤温湿度、土壤PH。大棚内土壤的温湿度是判断土壤肥力的一个重要指标,土壤的温湿度影响着土壤的氮化速度,土壤氮化程度就直接影响了土壤的肥力[11]。土壤酸碱度对土壤肥力、植物生长以及养分的有效性影响很大,在农业生产中应该注意土壤的酸碱度,积极采取措施,加以调节。感知节点的信息采集依赖于各种类型的传感器,智慧大棚内的传感器种类多达七种以上,包括空气温湿度、CO2、CO、光照度、土壤温湿度、土壤PH等。另外,为了实现自动灌溉功能,大棚内需要增加若干个智能水泵控制节点来实现对水泵的控制,基本功能与感知节点类同,只是增加了两路工业级继电器开关控制模块代替传感器模块,用于响应室内大气和土壤监测数据的变化,控制水泵工作,为土壤加湿降温。无线传感网络软件主要由二部分组成:终端节点控制程序和协调器控制程序。终端节点搜索并加入网络,接收协调器发来的数据帧,执行读取传感器值或控制设备。终端节点通过控制继电器,控制水泵开关[9]。终端节点工作流程如图4所示。协调节点循环等待接收Mesh节点的初始化命令,并将网络状态反馈给Mesh节点。初始化完成后,若有终端节点申请加入网络,建立连接。协调节点接收Mesh节点的控制设备命令并转发给相应的终端节点,同时接收终端节点采集的数据转发给Mesh节点[9]。 2.2无线宽带网络传输子系统设计 无线Mesh网络融合了WIFI技术和自组网技术,具备分布式多跳功能,最大传输速率达到54Mbps,最大跳数为5,能迅速实现无线覆盖,实现高性能高速无线自组织网络,传输距离、移动速度、抗干扰、穿透能力以及无线网络安全等方面的性能好,满足复杂或对网络安全要求高的环境下开展无线数据传输、无线视频图象监控、IP视频会议、IP音视频电话、无线定位、无线数控等业务,广泛应用于较大范围覆盖、高安全性的无线网络接入。系统主要由无线Mesh设备、蓄电池、太阳能供电系统三大部分组成。高速Mesh节点是构成高速无线自组织骨干网络的主要节点,用于将多个分离的局域网网络(LAN)连接在一起或将业务数据回传到有线网络,配置AP模块同时用于WiFi无线终端的接入。智慧大棚各类传感器获得的信息汇聚到协调器节点,协调器与Mesh网络节点通信,Mesh网络每个节点接收和传输无线感知网络和视频监控系统采集的数据和图像信息,将数据实时传输到数据中心,并到显示终端。相反,数据中心有关控制与配置信息同样也要通过Mesh网络发送到无线传感网的各终端节点,达到对各节点的控制和管理。结合软件功能,Mesh节点自组网的通信覆盖直径可按需调控。Mesh网络安装快捷,并且不需要大规模基站建设,不要求精细的规划和位置选择即可获得可靠的通讯。简单地移动某个网络节点或者增加一个节点就可以立即完善一个信号较弱或无信号的区域,具有较好的网络覆盖灵活性,非常适合偏远地区大范围农业大棚的集群管理。 2.3视频监控子系统设计 智慧大棚视频监控利用无线智能摄像头、智能视频数据分析处理技术和智能终端信息系统实现大棚无缝隙、不间断的视频监控和事件监测、报警,摄像头具有高清晰度的图像采集和转换,22倍光学变焦,360度水平连续旋转,90度垂直旋转,256个预制巡航点和8条巡航线路,IP66级室外防护能力,TVS3000V室外防雷、防浪涌,30度~65度室外工作温度支持用户分级管理,完全满足大棚室内外环境的安全使用。视频监控依托于Mesh无线高速骨干网,通过无线方式接入,大大减少了部署的困难,增加了灵活性,视频实时智能分析极大提高视频监控的时效性和可靠性,减轻人工监视的负担,减小存储资源消耗,提高历史数据查询效率。传统的视频监控通常采用一人监视多路视频的方式,监控人员负担很大,并且容易忽略一些正在发生的事件,而错过了最佳处理时机。未经处理的视频原始数据中有大量无用片段,对原始数据进行存储也导致了严重的存储空间浪费和加大了事后历史视频查阅的困难。 2.4数据处理子系统设计 数据处理子系统是智慧大棚应用的信息处理中心,由硬件和软件二部分组成。硬件部分包括数据库服务器(包含认证与远程服务等)、视频应用服务器(含硬盘录像设备等)和一些信息交换设备;软件部分就是应用系统程序。整个数据中心应用程序由系统配置管理模块、感知数据存贮与处理模块、监控视频存贮与处理模块、报表处理模块和信息远程服务模块组成[10-13]。应用软件模块结构如图5所示。系统应用软件以VisualStudio2005为开发环境,采用C#语言编写而成,数据库采用了MSSQLServer作为应用平台,整个架构以B/S和C/S相结合为原则。系统配置与管理模块实现全系统的用户信息和权限等管理,设置与大棚感知信息处理、视频监控和Mesh网络相关的各类参数,完成系统正常工作准备[14];感知数据存贮和处理模块实现感知数据的接收、实时存贮和随机检索调用处理,按设定条件发送控制信息启动水泵工作、告警提示,实时显示各种感知信息处理图表,联机对存贮数据进行智能分析并提供决策信息。监控视频存贮与处理模块实现监控视频的实时录存和调用回放,控制摄像头云台,做到有选择性实时切换监控,并具备一定的视频智能分析处理;报表处理模块主要完成各类报表的生成、汇总与打印。信息远程服务模块实现移动终端的访问,使得系统用户通过多种手段实现随时随地获取监测、监控数据和信息。使得授权用户通过手机、平板、笔记本等普通智能设备在大棚内、办公室、家中就能访问到实时监测监控信息,方便了管理人员日常工作。 3智慧大棚实际部署应用 以某地智慧农业园区为例说明具体应用。把一亩大小(约20m×30m)面积的大棚为实际部署环境,以一个大棚按约10m×10m的大小分割成6个区域。每个区域随机部署一套大棚环境感知节点:CO2节点、CO节点、空气温湿度节点、光照度节点、土壤温湿度节点、土壤PH节点,另加一个自动灌溉控制节点。这样整套终端节点一共是42个。一个大棚配置两套套视频监控系统、一个sink节点、两个Mesh节点。一个大棚配置一个数据服务器:一个数据中心套件、两台移动设备终端。在大棚内部一共有36个环境感知节点、6个控制节点和一个sink节点。36个环境感知节点在科学的配置下,实时采集大棚中的环境参数,然后通过无线自组网技术,43个节点自组织组成一个无线传感网络,最终把全部的感知数据汇聚到sink节点,sink节点和Mesh节点相连,把所有的感知数据通过Mesh高速骨干网传输到数据中心。另外,数据中心也能通过网络控制水泵起动供水;视频监控单元也与Mesh节点相连,把所有的监测数据通过Mesh网络传输到数据中心。数据中心通过相应数据处理、挖掘后,最终展示出来。大棚环境感知节点统一安装在大棚的金属骨架或木质骨架上,按大棚的搭建方式不同,如图6所示。在有垂直固定架的大棚中,只需把感知节点固定在固定架上。在没有垂直固定架的大棚中,需配置相应高度的金属固定架,并分散在每个区域中作为感知节点的安装支架,感知节点的安装高度统一高于所有植物,以防大棚灌溉时淋湿感知节点。土壤类感知节点,安装部署方式同上,但每个土壤类感知节点所配传感器都需放入土中,以监测土壤温湿度、PH等参数。灌溉控制节点视情分区布设,达到相对均匀供水。节点的供电方式可以采用灵活多样方式,如2~4干电池供电、高能蓄电池供电、市电供电和太阳能供电等方式。视频监控套件统一部署在大棚入口处和大棚的最内部(大棚入口的正对面),采用可旋转式无线高清摄像机,既可以实时关注大棚中植物的生长情况,又可以全天候监管大棚的运作以及人员的出入。一台Mesh节点部署在大棚外,另一台Mesh部署在数据中心监控室,两台Mesh的距离尽可能保持在1km以内且无明显的遮挡物,这样能保证高速、稳定的通信要求。数据中心安装一套数据中心服务器,并配有全套的数据展示软件平台。设备单元部署优先采用市电供电的方式,在无市电的情况下,采用大容量蓄电池和太阳能供电相结合的供电方式。整套系统在一个大棚实际安装试用,试验结果表明该系统具有对大棚内大气和土壤环境参数实时检测的能力,实现了信息反馈控制水泵灌溉和信息告警提示,完成了对植物生长和大棚安全的监控。系统具有较强的扩展性,使用效果良好,完全能满足农业大棚群的日常管理,整体提高大棚种植的生态环境和经济效益。图7和图8为实际使用时的显示效果。 4结束语 本文针对农业大棚智能化进行了研究和应用,解决了传统大棚种植依靠经验生产存在的问题。利用物联网中的无线传感网、无线宽带网和视频监控等多项技术,实现了对农业大棚内大气和土壤中多种植物生长相关因素的实时检测,使得种植管理人员能及时掌握大棚种植环境的变化并作出相应调整,做到农业种植科学化[14-16]。本系统具有较好的扩展性,根据大棚种植环境检测需要,可对感知节点和控制节点进行扩充,增加检测和控制种类。由于使用了自组织Mesh宽带网络作为传输信道,可实现大范围农业大棚群的管理智能化。 作者:张新 陈兰生 赵俊 单位:绍兴职业技术学院 绍兴迅极网络技术开发有限公司 农业物联网论文:物联网下的智慧农业发展论文 在传统农业中,灌溉、施肥、喷药,农民全凭经验和感觉。而如今,在智慧农业中,农作物浇水、施肥、打药时间,农作物的空气温度、空气湿度、酸碱度、光照、二氧化碳浓度、土壤水分,做到按需供给,一系列作物在不同生长周期的问题,都有信息化、智能化监控系统实时定量“精确”把关。智能农业、精准农业发展,智能感知芯片、移动嵌入式系统、无线通信技术等物联网技术在现代农业中的应用逐步拓宽,作用显著,具体表现为:在监控农作物灌溉情况、土壤空气变更、畜禽的环境状况以及大面积的地表检测,收集温度、湿度、风力、大气、降雨量,有关土地的湿度、氮浓缩量、土壤污染和土壤pH值等方面实现科学监测、科学种植,帮助农民抗灾、减灾[1]。在智慧农业中,可运用物联网的温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光照传感器、CO2传感器等设备,检测环境中的温度、相对湿度、PH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等参数,通过各种仪器仪表实时显示或作为变量参与到自动控制中,保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。采用物联网,特别是无线传感器网络来获得作物生长的最佳条件,可以为智慧农业提供科学依据,达到增产增收、改善品质、调节生长周期及提高经济效益的目的。 1智慧农业 1.1智慧农业特点 基于物联网技术的智慧农业是当今世界农业发展的新潮流,传统农业的模式已远不能适应农业可持续发展的需要,农产品质量问题、农业资源不足、普遍浪费、环境污染、产品种类需求多样化等诸多问题使农业发展陷入恶性循环,而智慧农业为现代农业发展提供了一条光明之路。智慧农业与传统农业相比最大的特点是以高新技术和科学管理换取对资源的最大节约,它是由信息技术支持的根据空间时间,定位、定时、定量地实施一整套现代化农业操作与管理的系统,其基本涵义是根据作物生长的土壤性状、空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度等调节对作物的投入,即一方面查清田地内部的土壤性状与生产力,另一方面确定农作物的生产目标,调动土壤生产力,以最少或最节省的投入达到同等收入或更高的收入,并改善环境,高效地利用各类农业资源取得经济效益和环境效益双丰收。 1.2智慧农业系统架构 物联网智慧农业平台系统由前端数据采集系统、无线传输系统、远程监控系统、数据处理系统和专家系统组成[3]。前端数据采集系统主要负责农业环境中光照、温度、湿度和土壤含水量以及视频等数据的采集和控制。无线传输系统主要将前端传感器采集到的数据,通过无线传感器网络传送到后台服务器上。远程监控系统通过在现场布置摄像头等监控设备,实时采集视频信号,通过电脑或3G手机即可随时随地观察现场情况、查看现场温湿度等参数和进行远程控制调节。数据处理系统负责对采集的数据进行存储和处理,为用户提供分析和决策依据。专家系统根据智慧农业领域一个或多个专家提供的知识和经验,进行推理和判断,帮助进行决策,以解决农业生产活动中遇到的各类复杂问题。 2物联网在智慧农业中的应用 物联网技术是新生事物,是多学科技术的集成。随着世界各国对物联网行业的前景看好和企业的大力投入,物联网产业正飞速的发展,并渗透进每一个行业领域。可以预见的是,越来越多的行业领域以及科技、应用会和物联网产生交叉融合,传统农业向智慧农业方向的转变也已经成为了大势所趋。 2.1物联网定义 物联网是新一代信息技术的重要组成部分,英文名称叫“TheInternetofThings”,顾名思义,物联网就是“物物相连的互联网”。包含两层意思:第一,物联网的优秀和基础仍然是互联网,是在互联网基础上延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间,进行信息交换和通信。目前公认的物联网定义是通过智能传感器、射频识别(RFID)、激光扫描仪、全球定位系统(GPS)、遥感等信息传感设备及系统和其他基于物-物通信模式(M2M)的短距无线自组织网络,按照约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种巨大智能网络[5]。物联网被公认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的信息产业第三次浪潮。物联网的基本特征可概括为全面感知、可靠传送和智能处理[6]。它是以感知为前提,实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络,其原理和实质是在物体上植入各种微型芯片,用这些传感器获取物理世界的各种信息,再通过无线传感器网络、互联网、移动通信网等交互传递,从而实现对世界的感知。 2.2物联网架构 物联网架构可分为以下三层:感知层、传输层和应用层。 2.2.1感知层 采用各种传感器,如土壤温湿度传感器、光照传感器、二氧化碳浓度传感器、风向传感器、风速传感器、雨量传感器等来获取作物的各类信息。其中的一项关键技术是射频自动识别,射频识别(RadioFre-quencyIdentification,RFID)技术是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。RFID技术与互联网、通讯等技术相结合,可实现全球范围内物品跟踪与信息共享[7]。感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。 2.2.2传输层 传输层由各种网络,包括互联网、无线传感器网络、移动通信网和云计算平台等组成,是整个物联网的中枢,负责传递和处理感知层获取的信息。其中无线传感器网络是农业领域应用较广泛的一种网络。无线传感器网络(WirelessSensorNetwork,WSN),是由监测区域内随机分布的大量种类繁多的微型传感器组成,它们通过无线通信方式迅速自行组网,对网络覆盖区域中被感知对象的动态信息进行采集、计算和处理[8]。由于可以对特定的区域进行大面积监控,单个节点成本低,使得传感器网络非常适合于农业领域的信息采集工作[9]。 2.2.3应用层 应用层是物联网和用户的接口,与行业需求相结合,实现物联网的智能应用。例如在农作物大棚或园区,利用无线传感器网络获取作物实时生长环境中的温湿度、光照强度等信息,收集每个节点的数据并进行存储和管理,实现整个监测区域的信息动态显示,并根据各类信息进行自动灌溉、施肥、喷药、调温控光等操作,对异常信息进行自动报警。 2.3物联网在智慧农业中的应用案例 对土壤水分及其变化的监测是生态、农业和水土保持等研究中的一项基础工作[10]。蔡镔等[11]针对棉花茎杆直径变化的测量参数,结合Zigbee无线传感器网络技术设计了棉花精准灌溉监控系统。该系统由无线监控网络和远程数据中心2个部分组成,给出了系统总体架构,设计开发了无线传感器网络节点,并给出了软件流程。该系统使人们随时获得棉花作物精确的需水信息,并实现精准灌溉。由于采用了无线数据传输方式,该系统解决了有线通信方式存在的难以扩展、难以升级等问题,具有低功耗、低成本、扩展灵活等优点。赵玉成等[12]针对我国农业生产活动的特点,提出在农田土壤肥力监测领域应用无线传感器网络的方案和思路,实现把无线传感器网络技术与土壤肥力监测相结合,达到提高土壤肥力的目标。将无线传感器网络应用于土壤肥力监测,可实时、动态地测定土壤中养分和肥料的含量,从而有效地指导施肥,使肥料得到更高效的利用。在农业生产活动中,农田土壤肥力信息的监测、采集与处理是不可或缺的重要环节,将无线传感器网络技术应用在土壤肥力监测,分布在农田土壤中的大量传感器节点通过无线通讯网络与汇聚节点进行信息交换,能很大程度地提高土壤肥力监测的实时性、可靠性,且实施成本较低廉,性价比高,维护简单,节点的扩展也非常容易,提高了农田作业中土壤肥力信息采集、监测的自动化程度。滕红丽等[13]提出了一种基于ZigBee无线传感网络的作物环境监测系统的设计,该系统在ZigBee协议和CC2530芯片基础上,通过对系统软硬件设计,实现了作物环境的温度、湿度、光照度、CO2浓度等参数的实时监测,为作物产量提高提供了有效保证。在农业温室环境下,温室环境测控系统可对温室内外环境进行自动检测、显示;可按不同作物的要求进行多因子综合调节与控制;还能对温室内各环境因子的数据长期存储,满足科研和生产的需要,为智能农业专家系统的开发积累丰富的资料数据。将无线传感器网络技术应用在温室环境测控系统,极大地提高了系统的实时性、可靠性,且系统开发成本较低廉,性价比高,维护简单,节点的扩展也非常容易,提高了温室环境下农作物种植环境信息采集、监测和控制的自动化程度[14]。朱伟兴等[15]基于物联网技术开发了保育舍环境可视化调控系统,采用Zigbee无线技术将舍内各保育床及周围设备组成无线网络系统,系统依据分布于各保育床内的传感器获得的环境参数,精确调节各保育床内的小气候环境。通过WIFI无线技术将服务器与IN-TERNET无缝连接,使用户端延伸并扩展到猪舍及室内设备,实现环境与设备之间,环境与人之间进行信息交换。该系统性能稳定,信息无线采集、环境自动调控及远程可视化调控均达到实际需求,适合保育猪舍环境智能化精准管理,可应用于自动化、智能化的牲畜养殖中。王文山等[16]以物联网技术为基础,研究了果园环境信息监测系统总体结构,将系统分为数据采集模块、数据传输模块和数据管理模块三部分,研究了数据传输模块,实现了无线组网和数据的远距离传输,在山东栖霞果园的实际应用效果良好。顿文涛等[17]针对国内的食品安全问题,对构建食品安全物联网体系进行了研究,设计了一种食品安全物联网管理体系,主要由四个方面组成,分别为食品生产、食品流通、食品监管及食品追溯。利用物联网技术收集食品产业链数据、构建食品安全物联网体系,对食品从源头到餐桌的各个环节进行追踪监管,能有效加强食品安全。在农业资源利用方面,随着物联网技术的不断发展,北美一些发达国家通过卫星监测来收集国家土地利用信息,然后再对所采集的信息进行一系列的分析处理,最终实现了大范围内的农业统筹规划管理。近年来,我国运用GIS、传感器和GPS定位相结合的技术,通过WSN与无线通信实现了对农业资源的规划管理。为了更加准确地获取农田状态信息,在作物施肥、病虫害监测和防治、土壤养分监测等农田信息采集、管理,以及农业环境变化和农业污染监测等方面都使用了GPS定位技术[18]。 3结束语 智慧农业取代传统农业是农业现代化发展的必然,更是符合我国国情的选择。智慧农业可以促进农业生产方式的转变,实现各类农业资源的高效利用和改善环境的目标,同时可最大限度地提高农业生产力,是实现优质、高产、低耗和环保的可持续发展农业的有效途径。 作者:顿文涛 单位:河南农业大学 农业物联网论文:物联网农业信息化论文 一、物联网技术在农业信息化上的应用 我国农业正处于传统农业向现代农业的转型期,网络信息化技术将发挥独特而重要的作用,在现代信息技术大力发展的背景下,现代农业是与信息化同步的农业,要实现农业现代化,必须积极利用现代信息技术的发展成果,物联网是发展现代农业的重要支撑,在农业信息化上的应用越加广泛。当前发展重点是朝着微小型、可靠型、节能型、环境适应性、低成本、智能化方向发展。物联网在现代农业中应用范围主要体现在3个方面:一是生产过程管理方面。通过智能传感器实现环境信息的实时采集,通过智能分析系统或数据挖掘技术,给予智能决策。例如,监测天气和联网气象部门数据,做到天气提前预报与预防工作;联网水利部门数据,为服务于防汛抗旱工作,及时监测雨量、水质、水量相关信息,协助农田灌溉。在灌溉系统中,通过感应土壤、空气中的水分和湿度,并在设定条件下与接收器通信,控制灌溉系统的阀门,有效实现智能化灌溉。二是农产品质量安全管理方面。我国农产品质量安全事故频发,其中很重要的一个原因就是从生产到流通至销售环节缺乏监管,加大农产品监管力度,将农产品的安全隐患降至最低,而物联网技术的充分运用,必定能发挥重要作用。运用追朔系统综合应用农产品电子标签及条码自动识别技术,信息自动采集与传输技术,云计算,建立供应链跟踪与追朔体系,将其用于个体标识,结合无线传感网络,手持设备,以及终端数据库,以便跟踪相应产品的生产、加工、批发、物流、零售等各个环节,实现数据的有效追踪和业务共享。三是生态环境管理方面。运用无线传感器智能网络,建立精准控制系统,进行农作物田间生态环境控制,根据参数的变化,检测收集土壤温度湿度、大气气压、作物生长状况等数据,从而适时调控灌溉系统、保温保湿系统,确保最好的生长环境,以提高产量,保证质量。 二、现阶段存在的主要问题 (一)统一的标准体系相对滞后 当前,各个企业、行业都根据自己的特长定制标准,各自为阵,且物联网发展过程中,传感、传输、应用各个层面的技术层出不穷,应用接口不规范。专用网之间,无法实现联网,不能形成规模经济,不能形成整合的商业模式,更不能降低研发成本。同时,正处于初创阶段的物联网技术标准,无论是在国际上还是国内,尚未形成一整套技术体系,缺乏协作和跨国合作。 (二)物联网技术有欠成熟 RFID技术和传感技术作为物联网的技术优秀,尚未全面进入产业化。而如今国内的RFID技术仍旧以低频为主,高频RFID刚进入产业化初期,传感器、RFID、仪器仪表、控制软件、嵌入式软件等80%以上依赖进口、海量数据处理、云计算基础架构、中间就件等缺乏优秀技术,全系统集成能力和整体解决方案有待进一步完善。 (三)国内物联网产业链完善度 上与国际相比,具有较大的差距虽然目前国内三大移动运营商以及中兴华为这类系统设备商均已是世界一流水平,但物联网的产业化必须需要芯片商、传感器设备商、系统解决方案厂商、移动运营商等上下游厂商的通力协作,所以我国要发展物联网,在体制上需要加强广电、电信、交通、水利、农业等各行业主管部门的合作,共同推动信息化、智能化系统建设,打破行业、地区、部门之间的壁垒,促进资源共享,加强体质优化改革。 (四)物联网应用在设施农业上 需要考虑前期投入和利益分配的问题前期大量的资金投入,依靠农民自筹资金的困难相对较大,政府应当出台合理的政策,利用各级政府财政资金的杠杆作用,带动资金的投入,吸引企业投资或政府担保贷款,以解决前期投入问题。尤其是在实验室项目实施过程中存在一些困难,资源不足、地形及自然环境复杂,传感器及线管设备成本费用较高。一般情况下,农产品价格较低,设备及器件费用高,这就使得电子标签等设备不能应用到单个产品上,严重阻碍了农业产业生产中的大面积推广。 (五)信息安全面临的长期挑战 除了要面对移动通信网络的传统安全问题之外,还存在其他的特殊安全问题。由于物联网是由大量的机器设备构成,缺少人对设备的有效控制,并且数量庞大,设备集群等特点,会面临物联网设备、感知节点本地安全问题,传输信息安全问题,以及优秀网络传输问题。 三、展望 物联网技术在农业信息化发展中的应用,可谓是任重而道远,是挑战,也是机遇。农业物联网作为国家物联网发展战略的重要部分,要结合中国农业特点和国情,尽早谋划未来,凝练发展重点,实现优秀技术的突破创新。展望未来,国家和政府已经提出了发展物联网“感知中国”的宏伟战略目标,同时也为构建农业物联网“感知农业”指明方向。随着物联网技术的日渐成熟以及在现代农业上的有效应用,相信其在农业化道路上将越走越宽广。 作者:黄红 闫晓荣 单位:河南省农业信息中心 农业物联网论文:探求物联网在农业信息化建设中的应用 1.农业物联网应用现状 物联网技术为农业的现代化建设提供了强大的技术支撑,并为农业信息化应用提供了无限的发展空间,目前主要应用如下。 (1)畜牧业和设施规模养殖业生产(畜禽、水产)。通过物联网智能感知、无线传感、智能分析开展繁殖育种和疫病自动监测、环境状况监控、智能饲料投喂、远程分析诊断等工作,实现智能饲养管理,提高产品产量和品质。目前这些应用尚很局限,大都集中在智能畜禽和水产品监测方面,在智能决策分析和农产品安全溯源等方面显得应用不足[2]。 (2)农业环境监控和智能分析决策。通过物联网技术对天气、水资源、土壤状况实时监测和灾害防治。利用智能传感器实现环境信息的实时采集,通过智能物联网技术实时报送采集数据,通过智能分析系统或数据挖掘技术,给予智能决策,现阶段主应用范围有限[3]。①监测天气和水资源等,同气象部门数据联网,提前天气预报和预防。例如监测水资源,可对雨量、水量、水位、水质等信息实时采集和报送,服务于防汛抗旱等方面,同时有助于农田灌区和泵站自动化控制,提升水利行业的自动化管理水平。②监控农业生产环境参数,如温度、气压、光照强度、有毒气体浓度、空气湿度、土壤湿度、土壤酸碱度、土壤养分等,为农作物大田生产和温室精准调控提供科学依据,帮助生产者分析植株生长状况和环境适宜度,检查病虫害,以便迅速优化农作物生长环境[4]。 (3)食品安全等监控管理。农产品质量安全追溯的信息化建设需要物联网技术支撑,这些工作正处于起步阶段。追溯系统综合应用农产品电子标签及条码自动标识技术、信息自动采集与传输技术、云计算或云服务应用集成技术,可对农产品进行质量安全查询和质量追溯监管,使消费者通过终端和互联网实时查询到农产品从农田到餐桌整个过程的信息,包括农产品的种源(包括户主、生产基地等)、环境质量、生产操作过程、用料用药、物流运输、生产加工过程、销售渠道等情况[5]。 2.现阶段主要问题和发展建议 (1)自主技术不足,统一标准的制定滞后,产业链规模尚未形成。国内物联网涉及的先进感知、传输、控制技术的自主性和创新性不足,包括底层芯片和无线传感等优秀技术等。且行业各自为阵,应用接口不规范,尚无统一的标准可依据。①亟需加快制定统一的国内行业技术标准和业务应用规范,并能将自主产权技术纳入国际标准。目前,我国物联网编码标识尚未统一,存在跨地域、跨行业、跨平台互通困难,应加快物联网编码标识标准体系框架建设及相应的国家标准的制定,提出适合我国物联网业务开展和应用的统一编码方案、注册管理办法及标准化的承载、标识和解析方法。②加强物联网自主优秀技术产业的建设。拿传感器来说,要求低成本、环境适应性强、可靠性高、功耗底、安全性好、具有移动便携性和固定分布性等特点,能方便实现分散采集和集聚传递等功能,这些基础产业工作需要多个行业共同发展和支撑[6]。③持续推进物联网基础技术和前沿技术的研究工作,开展诸如基于信息和知识支持及数据挖掘为基础的农业产业链各环节的智能决策技术和方法的研究以及新感知、新接入技术的预研等。 (2)农业物联网示范基地不多,示范效果不突出。应用的不足仍是物联网产业化所面临的瓶颈,在政府政策和财政支持下,应加快制造与服务产业的互动,搭建示范平台,以农业农村信息化试验区、农业农村信息化先导区、农业农村信息化推进区、农业农村信息化攻坚区为基础,做好物联网农业化应用的示范效果。让企业在构建信息化物联网络的同时,找到农业物联网产业发展的新模式,既能起到物联网产业应用示范效果,又能使企业和农户获得收益,进一步拓展业务范围和应用。 (3)信息安全体系建设不完善。现阶段网络和信息安全保障不够,须加强信息安全保障,实现可管、可控、可信的物联网安全体系架构。①健全网络与信息安全法律法规,完善农业信息安全体系和认证认可体系标准,实施信息安全等级保护、风险评估等制度。②提升农业物联网各环节的综合信息安全保障能力,实现物联网信息的全流程安全设计,包括认证和加密等。推进农业信息安全保密基础设施建设,加强信息网络监测和管控能力建设,确保农业基础信息网络和重点农业信息系统安全。 (4)农产品质量安全追溯信息化建设和应急机制亟待完善。在农业及相关行业(包括食品安全等)的大应急预警架构下,应加快建立相关的风险评估和安全评测,构建有效的管理、预警和应急机制,推进农产品质量安全追溯信息化建设。目前国内农产品相关信息在生产、加工、存储、流通、消费、追溯、问责等环节之间不能有效贯通,主因是政府部门职能分工不同,系统独立,标准不一,造成数据不能互通。应整合各部门力量,以点带面,统一标准,打通接口,做到基于物联网电子标签和电子编码为基础的信息数据能安全共享和统一管理,实现农产品和食品信息在供应链不同主体之间的无缝衔接。可选择农产品和食品流通领域中信息化基础好、产业链完整的“三品一标”(即无公害农产品、绿色食品、有机食品、农产品地理标志)获证企业或农民专业合作社,集成应用电子标签、条码、传感技术、无线通信网络和IP互联网络等,实现农产品和食品质量跟踪、溯源和可视化管理,对农产品从田头到餐桌、从生产到销售全过程实行智能监控。 3.结论和展望 如今农业信息化领域正面临着由传统的无线传感器网络WSN向物联网IOT飞跃发展的新阶段,虽然物联网的发展道路还很长,但应不断加大自主优秀技术和标准的研究和投入,整合跨区域、跨行业、跨平台的资源,尽早出台和完善相关技术和业务应用标准。在产学研一体化道路上,始终以应用为龙头,鼓励创新业务和应用模式,从制造业到服务业形成闭环,使参与者从技术和业务的应用中受益,促进物联网技术在农业领域得到更深入、更广泛地应用和发展。 作者:蒋宏斌 阙祥明 翟丹妮 单位:中兴通讯南京研发中心 南京中电熊猫液晶显示科技有限公司 南京邮电大学经济与管理学院 农业物联网论文:农业物联网技术创新及应用 摘要: 在国家“四化同步”发展战略的背景下,积极推进农业物联网的应用发展,对促进农业信息化和农业现代化的融合具有重大意义。物联网技术也被很多地运用到农业的众多领域。而农业邻域也是多物联网技术需求最迫切、难度最大的领域之一本文将从农业物联网的概念、物联网在农业中的应用现状、智能农业系统主要功能这几个方面对物联网技术在农业领域的作用进行剖析,从而对农业物联网的发展提出建议以及展望。只有加强农业物联网技术集成平台建设,加强农业物联网产品设备检测才能进一步优化和改善政策环境,为我国农业物联网可持续大展提供参考。 关键词: 农业;物联网;智能农业 1物联网的概念 “物联网”翻译成英文是“TheInternetofThings”由此可见,“物联网”的重点就是物品与物品之间的交流,物联网是继互联网以及计算机发展之后的第三次大规模的科技发展的时刻。在运用现代物联网技术的基础上,在红外线探测技术的帮助下对农作物的发展情况进行实时监测以及实时采集被测农作物的信息,这些信息将在短时间内被集合完毕发送给检测者。这种正在建设中的新型的物联网技术,能够实现物理世界、计算机世界以及人类社会这三个世界的联通以及发展,对物联网技术的普及具有战略意义。而同时也给人们的生活提供了便利。物联网的重中之重是对信息的采集,在经济飞速发展的今天,信息对于经济的发展具有决定性的作用。互联网技术高速发展,人与人之间交流往往更多地依赖互联网。而物联网的出现也印证了这一点,经济的飞速发展带动了人们各种方面的需要飞速增长。而相较于互联网来说,物联网的优势就是能够将触手伸到互联网所不能企及的方方面面。在互联网上,人们往往只能感受到一个非常平面的形象,但是运用了物联网之后,人与人之间将可以全方面的感知对方,这种感知不再是单一平面的,而是立体以及三维的。由此可见,物联网的产生将会为整个社会经济结构带来一次较大的改革。而物联网也将为互联网的进一步发展提供可供选择的方向。总而言之,物联网就是通过现有的先进技术并将其运用到物品的传递以及监控过程中,将物品的任何细节都与互联网连接起来,进行信息的第一手传达。以便于实现物品的交换和传递。智能化的物品传达也能实现迅速的定位以及跟踪。物联网的快速发展也将为我国的科学发展提供一个新的平台,让世界的目光都注意到我国科技的进步。而我国作为一个农业大国,在农业高速发展的今天,对物联网的需求则更为明显。物联网的发展也将给我国农业结构带来调整,为传统农业的升级起到了巨大的推动作用。 2物联网在农业中的应用现状 在关注我国物联网发展的同时我们也要将目光注视到欧美各国的物联网发展,欧洲的物联网被分为很多个层次,且在物联网的发展过程中,农业以及养殖业的物联网发展最为重要。为了使得农业发展过程中,农作物的发展情况被第一时间获知,作物的生长形式、水土状态以及是否有虫害,这些在物联网发展中都是需要解决的细微的问题。在信息传输层中,传感器获取各类数据的功能被放大,信息应用系统将会制定科学的管理模式以及定时定量的肥料施加都体现了对生产过程的严格控制。这些年来,为了适应社会经济结构的变化,欧美一些国家率先开展了农业领域的更新以及变革,实现了物联网在农业领域的大范围使用,形成了一批良好的产业化应用模式,推动了相关新型产业的大规模发展。农业物联网的发展也促进了其他物品在物联网的发展,为物联网的全方位发展奠定了基础。而我国作为一个农业大国,在农业物联网的发展方面具有较大的需求,为了保证农作物在传递过程中的实时消息反馈,物联网将会渗透到物品的传输、检验等多个环节,实现成本的节省以及农作物收获之后的高效流通,在农作物物联网这个方面还有很多功能正在探索过程中。 2.1农业资源利用在农业资源探测以及监控方面,我国可以利用卫星对土地的实时信息进行探测并将探测效果传递给各级监测系统,实现信息的整合以及分析,经过层层监控和分析之后,将会最大限度的农业范围的统筹与规划。对农作物的事实情况的把握也将会十分清晰而明了。与此同时,为了方便农作物的采集,实现农业资源信息的及时反馈,GPS定位系统也将会运用到农作物的定位之中来。只有这样才能实现农业资源的不浪费。目前,在农业资源整合、农业资源的探测、土壤成分的检测以及害虫的防疫当中都使用了GPS技术,GPS技术也就是定位技术利用卫星,对大面积的农作物能起到很好的检测作用。为了使得有机农作物的生长更加健康也有利于农作物整体的把握,而且从国外引进的新型技术也可以对农田里的各种情况都能制定出一套完美的应对政策,对突发情况进行监控并且及时反馈到监控者那里。特别是如今的农业发展已经进行到一个精细农业的状态,对由于环境变化引起的农作物的变化都需要有效的应对。在检测区域中构建基础网络和安装传感器,用于采集水温、PH值、电解质等等多种参数,及时的水况反应能够将水环境参数上传至检测中心并进行分析。 2.2农业生态环境监控农业生态环境监控是保证农作物安全以及生态安全的重要基础,为了对农业生态的环境进行全方位的监控,还需要做到以下几点。一方面,要加强立法,完善的相关政策法规才能解决在生产过程中的诸多问题。也对许多重要问题的解决提供模范的解决方式。另一方面,在建立农业物联网的同时,对农业生态环境监测网络的构建也必不可少。因此国家必须要运用高科技手段融合互联网实现对农业生态的自主监控,为了农业的可持续发展做出自己的努力。我国的生态环境在形势趋于变好的今天仍然存在很大的问题,因此对环境监控方面仍然不可松懈,对大气环境,对河流污染以及草木覆盖程度的监控形势都比较严峻。经分析研究后发现,地面监测站与遥感技术的结合是组成我国环境监控的主要手段。在前期卫星不曾覆盖的地点进行人口测量,在无线传感技术发展的同时开展了无数的网络监测站点。星星之火可以燎原,在星星点点的检测站的建设下,我国的环境检测形成了一个巨大的网络,这些系统依靠传感器以及无线通信技术,是我国农业发展的强大后备军。 2.3农业生产精细管理建立农业物联网的前提是实现对精细农业的管理。只有将农业的生产环节与高新技术发展结合到一起,才能最大限度地为农业的发展带来帮助。在集成了信息技术以及GPS技术以后,农作物的生产环节变得无限透明,对农业生产信息的获取,对生产环节的管理以及突发事情的应对决策都显得十分智能。 3农业物联网的技术创新 农业物联网的技术创新主要表现在以下几个方面:1)数据收集:在农作物的生长过程中,对农作物生长环境中的温度、湿度、PH值、二氧化碳含量都实现了实时监控。在上述所测数值出现超出常态的变化时,监控者可以第一时间发现,并且在物联网络上找到解决方案,并且对作物生长环境中的设备进行调控。2)视频监控:在物联网迅猛发展的今天,用户只要拥有一个手机或者电脑等等其他的移动设备,就可以实时关注自己所订购的农作物的生长情况,也可以根据监控室内的作物实际情况实施远程想法的传达。3)数据存储:在物联网监控过程中所产生的农作物的数据往往能反应农作物生长中的种种问题从而为以后农作物的生长提供素材,在农业物联网中实现一个档案的存放。4)数据研究:系统将会在收集到数据之后,第一时间实现报表的制作,让用户第一时间感受到农作物的生长情况以及空间分布情况。5)远程控制:由于物联网的便利性以及可操作性,用户可以在任何时间、任何地点进行农作物的监控以及对温度、湿度的操控。6)错误报警:系统将会给用户权限设定一些警戒线,超出警戒线,物联网将会第一时间通知用户,让用户能接触到农作生长的每一个环节以达到自己的理想生长情况。 4推动农业物联网进程的建议和展望 我国幅员辽阔,并且由于农作物生长范围较大,因此建议物联网建立专业的工程专项,在农业发展优势区域实施新型农业经营主体的应用需求,在已有试点区域的基础上,扩大物联网试点的范围。与此同时,物联网作为一个新兴产业,政府在一些措施以及政策的制定和实行上还不是非常的完善,而物联网又具备高投入、高风险的特点,为了支持物联网的发展,政府应该在税收等方面对物联网发展进行减免、甚至补贴。并且根据种植作物的不同实现不同的补贴限额。物联网技术在我国的很多领域发展还不够成熟,但是在大环境下,我们在政策的支持下或许能够奋起直追,与欧美国家站在同一起跑线上。目前,在农业育秧阶段已经实现了物联网的渗透,可以预见的是,在不久的将来,互谅网将会发展到农作物生长的方方面面。由于手机、pad、电脑等等用品的普及,用户的实时监控也不再是梦想。利用物联网技术,结合政府设立的无数监测站可全方位地掌控我国生态环境中的雨、水、干旱、大雪等等问题。为农作物的生长提供及时的预警报告,为农作物的及时保护提供了方案支持。而到了农作物成熟阶段,用户可以直接在家里实现对收割机等大型农业设备的监控以及同GPS技术对它们的位置进行实时掌握,不仅如此,强大的物联网还能实现用户对实时路况的掌握以便于达到农用设备资源的不浪费,为他们实现运行效率的最大化提供最大的帮助。与此同时,用户还可以对收割机内部的温度进行控制。因此,物联网在农业发展中的前途不可限量,几乎方方面面都可以运用到物联网,而未来的农业在物联网技术的支持下,也会更加的智能,这对我国农业的发展拥有者巨大的作用,对人工成本的降低将会是一笔巨大的财富。 作者:刘伟丽 单位:郑州城市职业学院 农业物联网论文:物联网技术在农业生产中的应用 通过物联网技术在精细农业生产中的应用研究,为我国物联网技术在农业产业链的各个关键环节的推广应用,提供可靠的方法和途径。 1精细农业生产是现代农业发展必走之路 精细农业生产是由信息技术支持的根据空间变异来定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统,用户只要将手机或手持终端按下键盘,就能查看到设施农业实时的综合生态信息。精细农业生产实现了农业智能化、精确化生产。 2物联网技术是精细农业生产强大的技术支撑 物联网4大技术的组成和应用领域包括传感网、M2M、RFID和两化融合技术[1],物联网两化融合是指技术、产品、业务和产业衍生4个方面的融合[2]。在精细农业中的两化融合主要是信息技术、先进设备与农业生产、加工、销售等环节的融合,即农业信息化和农业产业化的融合,其为传统农业的发展提供了新的机遇,有助于加快农业现代化进程[3]。 3物联网精细农业自控系统在精细农业生产中的应用 物联网精细农业自控系统以先进的无线传感器、物联网、云平台、大数据及互联网等信息技术为基础[4],主要通过WIFI设备服务器与远端天线矩阵通讯,再通过第三代光载无线交换机,将数据实时地送到远程智能系统,再发送给各级用户,从而实现农业智能化和精确化的精细作业生产。 3.1物联网智能监测系统 3.1.1无线墒情监测系统无线墒情监测系统主要负责采集农业种植生产环境信息(见表1),并将结果传输到中心服务器,再将相应的数据反馈给用户,即墒情监测数据、旱灾预警数据、走势分析数据、报表分析数据、短信、信息及图形预警信息。 3.1.2苗情监测系统田间作物无线苗情监测系统,利用网络,定时采集作物、植物生长发育状态进行田间物候的远程连续定位摄像,并将图片自动上传到远程物联网监控服务平台,实现植保监测人员的远程物候观测。 3.1.3虫情监测系统虫情监测系统通过搭建在田间的智能虫情监测设备,能进行无公害诱捕杀虫,绿色环保;同时利用无线网路,定时进行远程诊断,采取相应防治措施,控制虫害。 3.1.4灾情监测系统用户通过视频系统可以清晰直观地查看种植区作物的生长及病虫害情况,并对突发性异常事件的过程进行及时监视和记忆,提供及时高效的指挥和调度,进行有效地防灾控灾。 3.2物联网智能传输系统智能传输系统是属于传输层层面的连接,其将物联网智能监测系统的感知层数据,发射到就近天线矩阵转换为光信号。 3.3物联网智能灌溉系统智能灌溉系统将这些环境参数进行实时监测采集,通过控制中心控制施肥罐、施水罐,实现节水灌溉,同时减少化肥使用,降低生产、人工成本。 3.4物联网智能预警预报系统在智能预警预报系统中设置农作物环境参数危害发生程度的安全值域,当监测到的数据超出安全范围时,报警系统启动,管理平台上的参数将会显现红色字样,并将危害状况通知用户。 3.5物联网智能专家系统该系统将农业专家信息及联系方式全部集中到一起,用户可联线或以短信、QQ和微信的方式咨询专家各种病虫害防治难题,亦可将自己的防控经验分享到系统中。 3.6物联网智能信息管理应用平台该管理应用平台利用WEB服务器及PC终端应用层专业控制软件,用户可在本地数据库调用现场实时视频录像。 4小结 广大农业用户将物联网技术在精细农业各个环节的广泛应用,实现了农业的优质、高产、低耗和环保的可持续发展。 作者:邓希海 单位:达州职业技术学院 农业物联网论文:物联网技术在智能农业中的应用 我国作为一个以农业发展的大国,提高农业的产量非常重要,但目前我国农业的产量还很低,同时在农业生产过程中消耗的各种资源量却非常大,因此,传统的农业技术已经不能够支撑当前我国农业的发展,严重阻碍我国农业的发展速度。针对目前这一情况,随着信息化和科学技术的不断提升,将当今新兴的物联网技术应用到我国农业发展中,能够使得农业智能化,进一步提高农产品的数量和质量,同时还可以节省大量的人力和物力。 1农业物联网的概述 1.1农业物联网的定义农业物联网是由传感器、监控设备和移动终端等设备组成,通过远程控制将农田里的环境信息和农作物信息传递给农民,农民可以足不出户掌握农田里的各种信息。其中,传感器包括温度传感器、湿度传感器、光传感器和PH值传感器等等,可以检测出农田环境的温度、湿度、光照强度、CO2浓度、PH值等信息参数,再通过仪表仪器显示出来,保证农作物有一个良好的生长环境。农业物联网将传统以人为中心的农业管理模式转变为依靠智能化设备和软件为中心的生产管理模式。 1.2农业物联网的体系结构农业物联网的体系结构与物联网的体系结构相对应,它也分为三个层次,分别是信息感知层、信息传输层和信息应用层。1)信息感知层,主要功能是利用各种传感器收集环境和土壤信息,并通过短距离传输技术传输收集到的数据,它作为三层架构的最底层,是农业物联网应用的基础,农业物联网中的短距离传输技术有RFID技术、Wi-Fi、蓝牙和有线传输技术将数据传送到网关。2)信息传输层,主要功能是处理和传输信息感知层中传感器收集到的数据信息,并融合和扩展现有网络,适合远距离传输数据,能够实现更加高效、更加安全的互联功能。3)信息应用层,主要功能是对感知层收集的数据信息进行融合、处理和分析,并通过各种终端设备与农户之间进行交互,实现农业生产的智能化和自动化。 2物联网在智能农业中的关键技术 2.1Wi-Fi技术Wi-Fi众所周知,现在人人离不开它,它是一种短距离无线通信技术,室内的辐射范围在100米左右,室外可以达到200米左右,顾名思义就是在较小的范围或区域内提供的无线传输通信技术,是WirelessFidelity的缩写,是以太网无线技术的扩展,使用开放的2.4GHZ微波频段,理论上的最高速率是11Mb/s,远远超过了普通家庭使用的有线宽带,是当今使用最广泛的一种短距离无线网络传输技术。 2.2RFID技术RFID(RadioFrequencyIdentification)技术是一种无线射频识别通信技术,可以通过无线电讯号识别特定目标并对数据进行读写,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。射频段是指读写器通过天线发送、接收并识读的标签信号频率的范围,读写器的频率和射频标签的频率必须相同才能够工作。RFID系统通常包括电子标签、阅读器和天线。其工作流程是:阅读器通过天线发送特定频率的射频信号,当电子标签进入此信号磁场时产生感应电流同时被激活,这时芯片中存储的数据会被发送,天线再将接收到的载波信号传送给阅读器,阅读器对信号进行解析并将数据传到后台进行处理,完成对数据的控制。RFID的频段有四个,分别时低频、高频、超高频和微波,目前后三种主要应用在现实生活中。农业物联网中通常使用国家免申请的433MHz频段进行近距离直线传输,其常用在物联网关与无线采集控制节点中。 3物联网在智能农业中的应用 3.1农业物联网总体设计本章节围绕农业物联网的三层体系架构介绍物联网在智能农业中的应用,重点对环境数据的采集、视频监控、终端设备显示信息等模块进行介绍。主要实现的功能是:通过设置各种传感器实时采集农田中的温度、湿度和CO2浓度等参数信息,并通过RFID技术和无线传感器网络将采集到的信息传输至物联网关,物联网对数据进行存储和分析,然后通过终端设备显示给用户(农户)。1)信息感知层,在该层设置各种环境传感器(温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器)、射频发射端和接收端、无线采集模块、摄像头、DAAU(物联网关),达到采集数据、分析、转发的功能。2)传输层,是整个物联网系统的中间层,起到传输数据的作用,在传输过程中经过不同架构的网络完成通信,使用RFID无线通信网等技术,完成对监控视频和检测数据的可靠传输。3)应用层,在该层放置数据库服务器及Web服务器,数据库服务器对采集到的数据进行存储,分析。Web服务器为移动终端设备提供查询历史数据、实时查看、视频监控等功能。 3.2关键模块设计1)传感器的数据采集不同的传感器通过RFID网络进行数据的采集,本文主要使用温度传感器、湿度传感器和CO2浓度传感器,传感器的放置位置对其获取到的数据有一定的影响,因此,为了使得到的数据有效,一般传感器放置在距离地面三分之一处,位置过高或过低,都会引起采集到数据的不精确,采用RFID无线射频技术避免了有线网络在农田中设置的不方便。2)物联网管(DAAU)的设计物联网关(DataAnalysisAcquisitionUnit)简称DAAU,在本设计中,它通过无线网络,与各种传感器、摄像头连接,并与DAAU服务器进行数据交互,DAAU服务器对DAAU发来的数据(通过TCP_Socket)进行解析和接收,将侦听到的有效信息存储到数据库中。3)Web服务器的设计Web服务器是运行在服务器上的一套Web应用程序。用户通过登录Web站点进行访问,对终端数据进行实时显示、查询和分析等操作。对于Web服务器的部署,首先需要添加IIS6.0配置文件,将用VisualStudio2008开发工具开发的程序安装在Web服务器端,将用户的业务处理集中到Web服务器端,从而减少用户终端处理数据的压力。 4结束语 本文通过将物联网技术应用到农业中,解决了传统农业管理模式的诸多局限性,同时引入移动终端设备,使农户随时随地都可以查看和控制农田的生长情况,充分体现出智能农业在引入物联网技术后的自动化化和远程化。 作者:申玉宏 单位:呼伦贝尔学院物理与电子信息学院 农业物联网论文:物联网技术对农业示范园经营的影响 一、物联网环境下镇江市农业示范园经营中存在的问题 镇江现代农业发展和规模经营发展较快,大量较大规模的现代农业园区建设加快,但从调查情况看,这些农业示范园对如何更好利用物联网技术去经营企业没有思考太多,还存在很多问题。(1)农业示范园区对物联网认识不足。目前,镇江市的农民文化水平普遍偏低,受自身文化知识水平的局限,比较习惯于传统经验式的农业生产经营方式,对现代农业物联网技术的感性、理性认识较差,不能适应农业物联网技术等现代高科技数字农业技术的应用。这也从根本上限制了农业物联网技术在现代农业上的大面积推广使用,也与我们发展智慧农业的要求有很大的差距。(2)农业示范园区农业基础设施较差。物联网技术在农业上的应用需要有较好的现代农业基础设施,尤其是基于物联网技术的智能控制系统需要配备技术含量较高的控制设备,而镇江市农业示范园区现有的农业基础设施装备较差。由于农业生产季节性强,在应用农业物联网技术时不仅需要对其基础设施进行改造,还需要投入资金,设施改造不仅对农业生产计划有影响,且在一定程度上影响着镇江市农业示范园区应用农业物联网技术的积极性。(3)物联网技术本身不够完善。现阶段农业物联网技术本身也存在一些应用的问题,一是农业物联网中智能感知系统的成本相对较高;二是农田无线传感器网络体系的功耗较高;三是物联网感知节点上数据高效传输存在局限性,需要提高节点数据高效传输与管理能力,以解决其协作感知、高效采集、处理等问题。(4)农产品供应链的各结点间信息不通畅。由于我国农产品供应链起步比较晚,我国农产品供应链总体信息化水平比较低,供应链结点间质量安全管理信息缺乏共享。如农业企业面对市场组织生产时,由于市场信息传递缓慢或者是信息割裂不能共享,导致盲目生产,造成销售市场价格波动大,不利于农产品的供求均衡。这些现状所造成的信息化问题成为农产品供应链质量安全管理发展产巨大阻碍。(5)农业经营效益低下。由于历史和传统原因,农产品相对于工业产品来说经营效益要低得多,镇江市也不例外。虽然近年来镇江市农业依靠农业科技的发展和政府的重视,特色农业和高效农业发展迅速,使农业效益有了较大的提高,但与现代高科技的工业相比,效益还是有很大的差距,这不仅影响了工商资本投入农业的积极性,也影响了农民应用农业物联网技术等相对投入较高的现代数字农业技术的积极性。 二、物联网技术在优化镇江农业示范园经营中应用的研究 通过上述分析,我们认为有必要促使这些农业示范园用新的眼光审视传统的经营方式,利用现代物联网技术,使其更动态地管理农产品的生产和销售,满足消费者的需求。 1、利用物联网敏捷控制农业示范园供应链为了给农产品整个供应链的各环节提供有关农产品产地、运输、仓储、加工、装卸、配送和销售等方面的实时、全面及详实的电子化信息,可利用RFID技术和EPC标准进行信息采集、传输和处理(如图1所示)。物联网将改进企业网络营销的供应链,即对产品的制造、仓储、配送等流通环节实现数据的可视化展现,让园区和消费者随时随地了解商品的情况,加强产品监管,消除客户疑虑。 2、利用物联网创新农业示范园营销工作、探索智能农业经营新业态结合虚拟数字技术、远程视频实景传播技术等,构建基于电子商务技术、淘宝商业模式的农产品网络超市。以面向不同消费群体的市场化需求为导向,生产无公害农产品、绿色食品、有机农产品,实现订单式生产、网络化采购、物流式配送,形成以技术流、产品流、信息流为主要调控手段,以高效益、高产出为重要特征的现代化农业经营业态。 3、利用物联网提升农业示范园自身信誉度和品牌知名度目前,很多消费者对所购买的农产品采取“零容忍”的态度,而信誉对于企业的生死存亡至关重要。企业利用物联网的无缝接入技术,可以随时随地的获得各种丰富的网络资源,并且由于信息传递速度和传播量的成倍增长,口碑推广的深度和广度也不断提高,从而帮助企业推销自己的产品和企业文化,提高自身信誉度和品牌知名度。 4、利用物联网挖掘高价值客户、开发新产品RFID阅读器或者手持机能够严格监控输入数据的合法性,保证了操作过程中数据的完整性和一致性,使得进入总数据库的数据清洁有效,企业对这些干净的数据进行数据分类处理,可以清楚了解客户的喜好和购买习惯,从而挖掘高价值客户,建立优势客户资源库。同时,企业能够利用物联网进行范围更广的在线调查,提高在线调查的交互性,根据所调查的客户需求信息不断对产品更新换代,开发出满足客户的完美体验的新产品。 5、利用物联网发展特色智能农业观光旅游农业示范园可应用物联网技术,把农业生产过程与农业观光、旅游、休闲、科普等有机结合起来,吸引市民到园区与村民共同开展参与式农业生产,订制农产品,体验生产劳动,监控农产品生产全过程,实现城市与乡村融合、农民与市民互动、生产与消费联结,推动形成新型农业产业经营业态,从根本上实现传统农业向现代农业生产、经营方式的转变。规划实施基于物联网技术的现代农业参与式观光旅游产业示范区,以生态休闲、科普教育、认养订购、农耕文化等为特色服务产品,构建生产者、消费者、观光客三位一体的新型产业链。 三、政策建议 结合镇江市农业示范园物联网技术应用较少的现状看,农业示范园要想实现以上经营方式的转变,需要镇江市从政策层面,在不同的领域、地域、区域等发展农业物联网技术,加快推进镇江市农业示范园的转型升级和现代化建设步伐。具体要做好以下五个方面。 1、加强宣传,积极引导为了推动农业物联网技术在镇江市现代农业中推广应用,促进镇江市农业可持续发展,必须提高广大干部群众和农业从业人员对农业物联网的认识。一是充分利用舆论宣传工具,大力宣传农业物联网技术特点、优势,促使他们转变观念,提高对农业物联网技术应用必要性的认识。二是大力普及农业物联网技术知识,利用农民素质培训平台等多种途经开办物联网技术的知识讲座、技术培训,让广大农业从业人员掌握好物联网技术的基础知识和使用管理的基本技能,达到使他们懂技术、善应用、会管理的目的,为农业物联网技术在镇江市现代农业的推广应用打好基础。 2、加强扶持,促进发展根据镇江市现代农业基础设施差、效益不高等现状,为提高广大农民应用农业物联网技术的积极性,政府应当针对不同的情况出台相应的扶持政策,以推动全市物联网技术在现代农业中应用,真正达到农业企业的转型升级。一是加大财政资金投入,对农业园区为使用农业物联网技术而进行的基础设施建设或改造而增加的投入给予一定比例的政策补助。二提供招商引资优惠待遇,以吸引更多的社会工商资本向农业投资,建设高水平的现代农业示范园区。三是人才培养,要造就新一代有知识的新型农民,政府要出台扶持政策,吸引广大有技术的知识青年投身农业,提高农民知识水平,从根本上改变农民文化水平低下的局面,促进现代农业科技实际推广应用。 3、加强示范,拓展领域政府在现代农业科技示范园区规划建设时,要通过与高校、科研院所等深层次的协作,建设一批农业物联网应用的科技示范园区,积极引进使用一些先进适用、功能配套的农业物联网等数字农业技术装备,充分展示农业物联网的技术功能,让广大的农民开阔眼界,发挥好园区的新技术辐射作用,促进数字农业技术的科技成果转化,带动其技术推广应用,并积极探索农业物联网等数字农业技术应用模式,真正促进镇江市农业的数字化、精准化和智能化发展。 4、科学规划,合理布局根据镇江市农业的自然资源条件和社会经济发展水平,立足实际,结合现有现代农业园区设施和农业布局,科学规划出全市数字农业技术应用推广体系,合理布局,针对不同区域、不同产业和重点发展产业等,建设好一批农业物联网等数字农业示范园区,并进行分类指导、重点突破。适当建立一些基于物联网技术的集高效生产、休闲观光为一体的智能农业示范示范园区,推动农业物联网技术的实际应用。 5、加强研发,强化保障为了加快农业物联网技术的推广应用,有必要采取技术手段研发低成本农业物联网技术和装备。根据镇江市农业特点,积极组建镇江数字农业技术科技创新团队,与江苏大学、江苏农林科技学院等科研院所合作,利用它们的技术优势,进行重点突破,开发一些适合镇江农业生产实际的低成本的农业物联网技术和装备,从而达到减少运行成本,降低农业物联网示范和推广应用的门槛,推动农业物联网技术的快速发展和应用。 四、结语 镇江市应紧紧抓住机遇,大力推动农业物联网在镇江市的应用,只有采取相应的惠农政策和技术措施,抓住农业物联网发展的有利时机,对农业信息化发展和现代化农业推进进行科学合理布局,培养高素质的新一代知识农民,发挥农业物联网的技术和装备优势,才能推动镇江市由传统农业向现代化农业的转变,实现镇江现代农业生产的数字化、精准化和智能化。 作者:郑翠 田明 单位:江苏农林职业技术学院 农业物联网论文:农业专家系统物联网技术论文 1现代科学技术实施的前提条件 生长环境的好坏决定着农产品的质量,植物的健康成长更是与其环境息息相关。除此之外,自然因素对植物的生长有着决定性的作用,最主要的则表现在:光线的强度及阳光照射时间的长短、土壤环境、二氧化碳浓度、水分的控制等等,这些都共同决定了植物的生长状况。现代科学技术还可以在一定程度上改变植物的生长环境,通过改变其土壤中的养分及空气中二氧化碳的浓度,来对植物的正常生长环境进行合理的控制,通过这种方法可以在某种程度上提高果实的结果率,再利用现代化生物技术等来提高农产品质量,从而为企业迎来更好的发展。 2物联网技术的实施方案 2.1传感器单元物联网技术农业专家系统想要获得更好的应用效果,在传感器方面,需要做到对症有效。 2.1.1气体温度传感器在国外的先进国家这种传感器技术已相对纯熟。我国主要采用瑞士公司推出的单片数字温湿度传感器,来对空气温度进行传感探究。这种高端传感产品具有可靠性和稳定性等特点,可以在一定程度上大幅降低了获取数据的难度,并有效增强了其抗干扰能力,做到低能耗、高灵敏、高性价比等特点。在实际的农业栽培培养技术中,可以利用这种气体温湿度传感器来更加准确的获取环境信息,并为以后的农作物生长提供相应的材料资源。 2.1.2土壤水分温度传感器该传感器主要利用时域反射原理进行设计,并通过将其埋藏在土壤的方法,更好地检测土壤中水分的分布情况。土壤水分温度传感器可以与采集器结合使用,利用这2种现代科技可以对土壤中各种理化性状、气温变化及人为水分管理进行合理化监测。除此之外,这种传感器可适用于各种土壤环境,并对其土壤水分情况进行精确的判断,并将数据及时上传到数据库中,以便人们对其合理控制。 2.1.3光照传感器这种传感器的主要特点在于,其体型较小、使用时间长、密封性好、精准性高、可控效果好,可以更好地抵御因自然环境造成的干扰,从而对现代温室环境进行合理监测。 2.2数据采集单元 2.2.1无线传感器采集器通过传输数据的方式将采集器所采集到的信息及时传送到管理系统当中,使人们可以在第一时间对农作物生长情况做出准确的监测及处理。采集器主要包括数据采集和传输2方面,其特点则表现在安装简便、使用成本低等。对采集器的电路本身而言,其主要包括信息处理电路、复位电路、A/D/D/A转换器、晶振电路、显示电路等等。 2.2.2多通道无线数据采集器这种多通道数据采集器可以采集多种信号,而信号则主要表现在物理模拟信号和数字信号2种。通过这种采集方式可以有效解决传统的人力、物力和资源等问题,除此之外,还具有防水、防晒、安全采集、防雷击等优点。物联网农业专家系统可以实现在数据上的多种显示技术,在数据采集、打印、存储等方面更是具有突出的特点。 3结论 我国农业生产想要有效摆脱自然环境干扰,最主要的就是用科技的力量对其进行创新改革。本文主要针对物联网技术农业专家系统来对农作物生长进行有效监控,并通过采集到的数据来对农作物的生长环境进行整改,从而对我国的农业发展起到促进的作用。 作者:张宇单位:东北农业大学 农业物联网论文:农业物联网技术论文 1农业物联网技术的应用现状与意义 1.1推进农业信息技术应用的规模不断扩大建德市农村范围大,农民数量多,广大农民仍以农业收入维持民生,只有农业和农村经济有了大的发展,市域经济才能繁荣。实践证明,加快农业现代化进程是发展农业和农村经济的根本途径,而以农业物联网技术为代表的农业信息化又是建设现代农业的重要抓手和有生力量。建德农业目前仍处于从传统农业向现代农业的过渡期,农业物联网等设施智能技术的推广应用虽相对程度较低,但应用前景广阔,潜力巨大。近年来,该市致力于发展现代农业信息技术,加快实施智慧农业建设工程。如加大对智能大棚、光温水控制系统、远程监控、作物数字化设计等应用的扶持,推广应用农业物联网等设施智能技术,因地制宜地建设一批智慧农业生产基地和项目。经调查,建德市有85家农业企业、农民专业合作社建有万村联网网站,232个行政村实现联网全覆盖。广大农民对信息的需求不仅局限在种植、养殖等技术方面,农村政策、农村文化、农村就业等信息同样受到极大关注,农民对农业信息化的最后一公里建设和进村入户有着极大的热情,农业信息化的农村市场依然很大。虽然像智能大棚、光温水控制系统、远程监控、作物数字化设计等农业物联网技术的推广和应用成本相对较高,但带来的效益与传统农业生产技术相比要高得多。所以有越来越多的农业企业、农民专业合作社、农业种养大户等迫切需要采用农业物联网等先进信息技术,加快实现发展现代农业的梦想。 1.2推进现代农业产业发展的效益不断彰显目前为止,建德市已在钦堂、航头、杨村桥、三都、莲花、下涯、乾潭等乡镇建立农业物联网示范基地7个,总投资350余万元,带来直接经济效益1200余万元,间接效益3000余万元,且成功创建具有典型信息化辐射力和影响力的杭州市级以上农业龙头企业5家,如浙江秋梅食品有限公司、杭州艾利斯玫瑰科技有限公司、杭州江南春堂生物科技有限公司等。浙江瑞德农业科技有限公司在其智慧农业示范园集约化育苗中心安装视频设备,为当地瓜菜种业发展培育种苗;建德市三都西红花专业合作社以园区西红花研发中心的种质资源库、室内育种基地、标准化栽培示范基地为依托,运用物联网技术的信息采集和数据分析系统,建设完备的生产信息采集监控设施;杭州九仙生物科技有限公司在铁皮石斛示范基地建设智能网络化监控管理设施,包括保温降温设施、灌溉设施、基础配套附属设施等;建德市红群农业科技有限公司新建3000m3立体草莓物联网信息与自动化系统;杨村桥草莓智慧园建成电脑智能灌溉、施肥、控温、控湿及远程自控管理系统;杭州国茂生态农业科技开发有限公司在养猪场安装应用视频监控系统,使配种监控、分娩监控、员工监控、防盗监控、电子商务等更为高效;建德市建坤农业开发有限公司在其粮食生产功能区熟练应用“智慧农业”技术。上述案例的共性在于,大多数有自营基地的农业龙头企业通过农业物联网技术的应用实现“足不出户、远程控制的高效高产、集中管理的理想”,极大地提高了企业的产业化水平,提升了企业的经济效益。 2当前技术应用中存在的主要问题 近年来,建德市在农业物联网等设施智能技术应用上虽取得一定成绩,但在推广应用、产业升级、产品开发、体系机制等方面仍存在亟待解决的问题。 2.1投入成本高,应用不广泛建德地处山区,生产条件可控性差,农业整体比较效益低,各产业以小农户分散经营为主,且农业物联网基础设施建设一次性投入大、回报周期长,很多物联网设备因价格偏高很难大面积推广。据了解,一套物联网设备,因其优秀传感器的不同,价格从1万元到几十万元不等。如果不是从事规模经营或者高效种养殖业,普通种植大田的农民是无力承担的。建德市财政薄弱,尽管近年来政策上对设施农业基地、农产品加工技改、农产品流通等扶持力度不断加大,但毕竟额度有限,只能是倾向性的鼓励支持。因而该市的农业物联网技术应用仍不够广泛,其应用主体多为一些经济实力较为雄厚的农业龙头企业、农业专业合作社,大部分农户仍采用传统农业技术,浇水、施肥、打药等仍凭经验、靠感觉。 2.2重视程度低,发展不平衡目前,建德农业的基本面还是以村户为主要单位的分散经营式小农经济,不适合物联网应用的大规模推广,个体农户要部署诸如土壤养分检测和配方施肥的应用只能自购设备,这样单体使用的方式成本高、风险大,且效益不明显。而真正农业生产应用应该是面向大面积的室外田地,而非大棚。室外大田缺乏统一的大面积的规划和管理,这是阻碍农业物联网应用大范围推广的根本问题。总体而言,政府、产业化主体、广大农民等对农业物联网技术的应用和推广均表现出重视态度和程度上的不足,政府重点着力于农业产业的布局调整和农产品加工企业的做强做大;产业化主体重点着力于如何统筹运用好政府政策资源,扩规模、强实力、打品牌;广大农民依然摆脱不了传统经营管理的模式,与农业企业、农民专业合作社的利益联结机制尚不紧密,实际增收致富的难度没有根本性转变。 2.3成熟产品少,体系不健全随着农村经济的发展,现有的农业信息服务体系为农民提供的服务还不够全面,为农业企业、农民专业合作社提供的科技驱动和品牌创建也不够完整。且当前的农业物联网设备主要产自高校院所的实验室,概念性产品多,实际产业化率不高,而实验室理论研究与农业实际应用差异较大。所以农业物联网实际应用的一些设备性能远低于应用预期,应用环境也不及预期的优越。如土壤养分传感器、叶表面分析仪等技术都不够成熟,一些国内产品在应用过程中甚至会经常出现故障,这都造成农业物联网技术应用上的普及难和推广难。此外,产业体系也不够健全,如农业企业、农民专业合作社在物联网技术应用上各自为政,应用标准不一、公益服务较少、服务功能较弱等问题均阻碍着整个信息产业的发展。 3有效推进技术应用的对策与建议 党的十八大提出“工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展”的战略部署,而“四化同步”的难点正是农业现代化这块短板。建德市近年来的农业产业化进程证明,推进农业信息化是推进农业现代化的关键,推进农业物联网建设是推进农业信息化的重要手段。农业物联网技术的应用与推广,有利于促进农业生产方式由经验型、定性化向知识型、定量化以及农业生产管理方式由粗放式向精细化的转变,使农业资源的利用率和劳动生产率大幅提高。 3.1进一步加强政策支持要加快制定和完善新一轮信息支农政策意见,重点关注和大力扶持农业物联网示范基地、智慧农业示范园区、产业化经营主体电商平台等项目建设,加快引进和培育涉农科技、信息、文创等类型产业,全方位推动建德市农业产业的转型升级。在强化政府统筹的同时,要从乡镇区块、产业龙头、生产经营等多个层面,全面推进物联网技术在农业领域的渗透,充分调动电信运营商、IT企业、农业龙头企业、农民专业合作社、高校科研院所等各方力量,搭建起一张真正有助于建德现代农业发展的高端农业物联网。 3.2进一步加大资金投入进一步完善财政资金引导机制,通过财政补助、贷款贴息、以奖代补、先建后补等方式,鼓励引导各产业化经营主体主动加大投入,以改善自身的生产条件,避免农业物联网成为作秀工程和政绩工程,给企业、农户等造成不良影响。要进一步落实好农业企业、农民专业合作社、种养大户等产业化经营主体开展农业物联网技术应用项目的资金自筹,积极协助、争取各级各类财政对农业物联网技术应用的开发性投入,也可广泛吸引信贷及其他社会资金投入农业物联网技术应用领域,共同创业兴业。 3.3进一步加快示范推广加强农业基础设施建设是发展现代农业的前提条件,通过农业物联网技术的应用,推进和完善农业基础设施建设,进而改善整个农业生产管理环境,是实现现代农业发展目标的捷径。为此,要有规划地按照“突出重点、示范带动、集中资金、规模开发”的原则,充分利用好建德市多年来积累的农业产业化项目建设优势,发挥好该市近百家有着丰富产业化、信息化、品牌化经营经验的市级农业龙头企业、规范化农民专业合作社队伍的作用,结合工程措施和农业措施、物资装备和信息装备,推广示范区经验,进一步提高农业物联网技术的综合应用水平,提高现代农业的综合生产能力。 作者:徐群英李有香余红伟单位:建德市农业局产业信息科 农业物联网论文:农业生产中的物联网技术论文 1在农业生产环境监测管理及农业生产过程的精细化管理方面 利用传感器感知技术、信息融合传输技术和互联网技术,构建农业生态环境监测网络,实现对农业生产环境的自动监测及智能化控制和科学化管理,提高资源利用率和劳动生产率。近年来天津市大力发展设施农业,针对新形势重点在设施物联网应用方面进行了研究,先后承担了“天津市重大科技合作项目———设施农业信息技术集成与应用”及“天津市科技支撑重点项目———天津地区温室生态系统健康及关键技术研究”。“设施农业信息技术集成与应用”项目是该站与中国农业大学合作,以本地区的设施温室及保护地为推广对象,通过引进基于人工智能技术的“设施农业病虫害辅助鉴定多媒体专家系统”,基于传感器、单片机、专家系统和手机通讯模块的“温室生态健康智能监控系统”和基于多媒体和Web技术的“设施农业生产信息远程网络咨询系统”。结合天津市农业生产实际,扩充了数据库并进行了网络化开发。建立了作物病虫害、气象信息、土壤信息、品种信息等资源的农业技术综合服务数据库系统。引进的基于传感器、单片机、专家系统和手机通讯模块的“温室生态健康智能监控系统”结合当地生产条件和需求进行了多项改造,在全市武清区多个蔬菜生产基地进行应用。 同时建立了基于多媒体和Web技术的“天津地区设施农业生产信息远程网络咨询系统”。“天津地区温室生态系统健康及关键技术研究”项目是以全市四类主要设施为研究对象,利用自主研发的基于GPRS的环境数据自动采集技术和微小昆虫自动计数、植物叶面分析系统等病虫害智能监测信息物联网技术采集的数据,结合市场信息、作物种类及品种选择、茬口安排、农艺措施等进行分析,建立天津地区四类设施的“生态经济优化”和“生态系统综合症”两个层面的温室生态系统健康评价指标体系;研究温室典型病虫害和一些新发生病虫害的发生规律和流行动态,构建模型,据此确定健康的温室生态系统各个生产环节的综合管理配套措施。 在承担物联网科技项目的同时,还开发了设施农业综合服务平台。该平台可综合展示全部联网基地内信息化建设效果。通过监控中心可将土壤信息感知设备、空气环境监测感知设备、外部气象感知设备、视频信息感知设备等各种传感设备的基础数据进行统一存储、处理和挖掘,由中央控制软件进行智能决策,形成有效指令,通过声、光、电报警指导管理人员或者直接控制执行机构的方式调节设施内的小气候环境,为作物生长提供适宜的生长环境。同时,可通过4G/GPRS/WIFI等传输技术实现上述信息的远程共享,为远程管理和科学研究提供服务平台。平台在天津市西青区大寺镇青凝候绿色农业示范园、张家窝镇花卉生产基地以及东丽区滨海华明农业公司建立了应用示范基地。 2在农产品质量溯源和农产品物流方面 通过对农产品生产、流通、销售过程的全程信息感知、传输、融合和处理,利用条形码技术和射频识别技术实现产品信息的采集跟踪,实现农产品“从农田到餐桌”的全程追溯,为农产品安全保驾护航。近年来天津市农业技术推广站同天津市农业信息中心在东丽一起执行了市经信委项目“基于RFID技术无公害蔬菜质量安全监测系统”以及市农委“数字智能精准技术在天津设施农业中的示范应用”项目。系统以溯源中心数据库为基础,以网站、触摸屏、手机短信和电话为手段,实现不同条件下的产品溯源。消费者可通过不同平台,扫描或输入产品追溯码,了解产品供应链各阶段信息。可有效加强农产品质量安全控制,建立以“市场准入”和以“产地准出”相配套的监管体系,实现质量安全管理关口前移、源头控制,从而对农产品从产地到加工经营企业直至消费者整个流程实施有效监管和追溯,做到安全事件防患于未然,保证无公害农产品的质量安全,让市民拥有消费者知情权,真正吃上“放心菜”,同时也提高了设施农业生产管理水平,增加农民收益。 3建设天津市基层农技推广体系信息服务平台 依托天津市农业科技成果转化与推广项目“基层农业技术推广体系信息服务平台开发与推广”和国家乡镇推广体系建设项目开发了天津市基层农技推广体系信息服务平台。该平台以提高农业技术推广服务水平为目的,以地理信息系统、遥感、专家系统和网联网技术为优秀,整合天津市耕地、土壤、气候、栽培、植保、水等农业资源,利用现有的研究基础,开发集成了智能专家系统、智能施肥系统、农产品市场价格系统、专家视频会诊系统、政务公开系统与推广体系信息管理系统,应用于WEB网络、触摸屏终端和手机终端,构建了“市—县—乡—村—户”五级农技信息服务网络。触摸屏终端随电视、笔记本电脑、数码相机、投影仪等信息化设备在全市116个农业乡镇实现了全覆盖;研制的基于Android系统的“农技通”手机,通过与中国联通签署战略合作协议框架,组建了“1862288天津农技集团V网”,200名基层农技人员和骨干科技示范户成为首批集团用户。项目实现了基层农技推广体系信息服务全覆盖。 “十二五”时期,物联网技术被誉为全球一个新的经济增长点,国家和政府都非常重视物联网产业的发展。在各省启动的“十二五”规划中,有23个省份将物联网作为重要发展目标。日前,农业部启动农业物联网区域试验工程,并出台了《农业物联网区域试验工程工作方案》,选择天津、上海、安徽三省市率先开展试点试验工作,要求要切实促进工业化、信息化、城镇化和农业现代化的同步发展,充分利用现代信息技术改造传统农业。下一步将继续以农村信息化综合管理和服务需要出发,对全市设施农业和粮食生产情况进行剖析,以设施蔬菜和主要粮食作物为推广对象,根据需求,集成3S、物联网及云计算等信息技术,继续研究开发包括资源管理、技术服务、农产品流通、设施物联网等的应用系统,以“天津市基层农技推广信息服务平台”、“三电一刊”、“12316”“三农”热线等多种信息服务模式和手段为抓手服务于产前、产中、产后各个环节,扩大农业信息服务覆盖面,全面提升全市农业农村信息化水平。 作者:邓永卓单位:天津市农业技术推广站 农业物联网论文:农业物联网技术的发展及应用 摘 要:随着物联网技术的发展,农业成为物联网技术应用的至关重要的领域。农业生产过程中,农作物生产的影响因素也十分的繁杂。因此,物联网在农业上的应用难度是很大,并且物联网的相关技术具有很明显的集成性的特征。本文对物联网技术的发展做出了简要的阐述,并且对物联网技术在农业的生产过程中的应用进行了分析。总结了物联网传感技术、信息传输、信息处理等在农业生产过程中的应用,并针对当前应用现状提出相关应用过程中的问题。 关键词:农业物联网; 传感器;射频识别;信息处理 随着经济的发展及计算机技术的应用扩展,农业生产从传统的人工种植,发展到现在的基于物联网技术的现代化设施智能农业。现代化的物联网农业是市场化、集约化、智能化、国际化的必然农业产业形态。物联网技术给与农业生产赋予了生命的气息和人类的智慧。 物联网是一种由多种信息技术融合而成的新型技术体系,继计算机、互联网之后的第3次浪潮。物联网融合了射频识别技术、无线传感技术、全球定位等技术,将物与物进行互联、相关信息的交换、监控、管理,并通过定位系统智能识别和追溯。因此,物联网在农业中的应用,加强了人类与农业的信息沟通,在动态的生产过程中,对农业生产有更加精细的认知、管理并控制农业生产中的各要素,加强人类对农业生产的调控及突发事件的处理。我国是农业大国,农业的生产与农产品的质量具有十分重要的地位,因此对于农业生产的研究也十分重视,因此,物联网技术作为新兴的技术,在多个领域的应用都取得了良好的成果。因此对农业物联网在农业中的应用进一步推进了农业的发展,并且已经成为我国农业信息领域发展的重要手段。物联网技术在农业中的应用,减少了劳动力,提升了农产品产量,使得农业从传统的人工种植,转变为高效、先进的现代化种植方式,提升了农产品的产量。农业生产是个复杂、难度极大的领域,生产过程中的各种因素都可能影响农产品的产量及质量。农业物联网已经成为物联网技术研究的一个非常重要的部分,从种植业、到养殖业等都受到了世界的关注,对其研究也日益深入。本文结合当今农业物联网发展及关键技术在关键环节的应用做出了阐述。 1 农业物联网发展现状及存在的问题 1.1 国内外发展现状 随着物联网技术在农业中的广泛应用,在互联网、数字技术以及传感技术的发展带动下,新工艺的传感器不断涌现。逐渐向嵌入式、智能化、集成化且微型化发展。目前,在传感器技术和制造工艺方面,美、日、德处于国际领先地位[1]。农业传感器技术的迅速发展,专业化程度越来越高。农业传感器的生产包含了土壤传感器、气象传感器、水体传感器、植物传感器等,随着人们对土壤重金属含量的关注,随之产生了土壤重金属检测传感器。各种精准的传感器的生产,越来越符合农业生产的复杂环境,各种检测的传感器,为农业生产数据采集提供了强大的支持。农业物联网中Zigbee无线网络实现了无线自组织数据传输,与RS485总线结合,是无线和有线数据传输有效融合,保证数据的远程传输的便捷性,稳定性。在智能控制方面,物联网的优秀控制芯片研发取得了优异的进展。优秀芯片融合了无线传感、控制、通信及数据处理等能力。在农业生产中的实时检测方面,20世纪70年代,国外开始对农作物生长监测进行研究并取得一定的成果,特别是欧美发达国家,如美国、荷兰等实现了机械化。欧美等国家利用卫星对大田种植进行精准作业、监测及水肥等智能监测,同时也建立了完善的生产过程。美国的农业物联网技术应用最为领先。大农场的构建采用了精准的农业模式,可以实现自动的杂草识别、精准施肥,大型的精准喷灌等。美国有15%以上的农户在农业设备上安装GPS系统,实现精准的定位。信息技术的发展推动着发达国家对农业物联网应用的健全和完善,在监测和智能管理的基础上,融合了人工智能技术,提升了传感器采集来的数据的利用,通过人工智能技术实现预测等功能,将农业物联网技术、在监测和控制的基础上结合了专家系统,有助于种植者的种植经验的提升和作物的精准管理。农业物联网技术的应用,在很大程度上推动了农业的发展。 1.2 农业物联网应用中存在的问题 我国农业物联网的应用和技术处于初级阶段,在农业生产过程中,由于大田等开放式农业生产环境的复杂性,因此在农业物联网技术在农业的应用过程中,仍然存在一些问题。在农业生产过程中的信息感知技术仍有待提高。在农业物联网的应用过程中,信息感知技术是智慧农业中非常重要的组成部分。在传感器的种类上有待增加。在农业生产过程中,农作物在种植、生长等过程中受到各种因素影响,现今比较成熟的传感器主要有光照、温湿度、pH值等传感器,而对于作物的生理生态信息、植株形态等的传感技术还不够完善[2]。在传感技术方面,传感器设备种类不够全面,不能够满足农业生产需求,精准度还有待提高。农业物联网安全方面也待提升,在完善传感设备、感知技术的同时,注重网络安全的管理。在信息处理方面,大量数据的采集和管理及分析也成为日后专家系统完善的依据,加强大数据的分析和算法应用,依据采集数据的内部联系的分析,推出做在生长过程中各种因素的关联性,为提前预测做准备。 2 物联网技术在农业领域应用 2.1 传感器技术 在农业生产过程中,影响农业生产的参数很多。包括土壤温湿度、空气温湿度、土壤酸碱度及作物生长的相关参数,而这些参数的采集均由传感器采集。传感器作为农业数据采集的最直接的部件,是农业物联网的基础。随着传感技术的研究和发展,传感器的发展逐渐向微型化、集成化发展。目前,生物传感器、微电传感器、物性型传感器应用最为广泛[3]。其中,物性型传感器主要是自身的材料敏感度的物理变化实现信号转变。而生物传感器是利用生物自身,将其作为敏感元件,根据其对外界的反应来传递信息;微机电传感器是新一代的研发技术,低成本、高可靠性、低功耗,同时传感器体积小,便于安放。各种传感器的应用有效的监测作物生长的相关参数。 2.2 信息传输技术 在农业生产过程中,生产过程的相关因素的监测是物联网农业至关重要的部分。国外的农业物联网的感知监测技术相对比较成熟,国内还在发展阶段。物联网应用过程中,数据的传输是至关重要的一部分。而无线传感网络是物联网中感知的消息传输的重要手段。在物联网的网络组建过程中是由有线网络和无线网络组成的。而无线网络是无线网络检测区较为灵活,便于管理的网络。在复杂的种植生产环境过程中,有线的网络不便于管理和布线。无线的传感网络可以在监测区域布置大量的传感节点,进行多跳式自组织成监测网络。无线传感网络构成的系统可以由无线网关、传感节点和监测中心3部分构成。作物生产需要监测的参数通过传感器节点进行采集和传输。例如土壤温湿度、空气温湿度及酸碱度等。 2.3 信息处理技术 在农业生产监控的过程中将会采集大量的生产数据,且数据具有实时、动态、海量等特点。信息处理技术就是负责将采集的数据进行收集和分析处理。利用数据挖掘等方式发觉数据内在的练习,进而发现数据间新的影响关系等。为后续的专家系统及用户的后续操作提供基础支持。信息的处理技术一般采用人工智能技术,对获得的数据进行数据的处理和分析。目前粗糙集、卡尔曼滤波[4]、动态贝叶斯等智能算法能够挖掘数据间的练习,并进行预测分析。对于海量的农业生产数据的存储、计算和相关处理工作,云计算技术能够有效的解决。同时大量涌现的云服务平台能够实现农业海量信息的存储及搜索、分析等服务。 2.4 射频识别技术 射频识别技术(RFID)是一种非接触式的自动识别技术。是物联网感知个体的主要技术。结合网络及相关通信技术能够实现全球的农产品定位和信息跟踪。射频识别技术在农产品质量安全及监测过程中起着至关重要的作用。能都对农作物进行农产品产地、加工、物流等进行全面的跟踪定位。射频识别系统的组成有3部分:电子标签、读写器及数据处理系统[5]。随着农业物联网技术的发展,射频识别技术仍有许多地方需要改进和提升。例如识别的精准度、成本及面临的信息安全等。 3 展望 物联网融合了多项的信息技术,本身就具有一定的复杂性。物联网在农业中的应用,不仅包含了自身的复杂技术,同时结合了农业生产过程中复杂的影响因素。未来农业中传感技术、定位技术、信息通信技术及云计算等将会贯穿整个农业生产过程,逐渐实现农业生产的现代化和智能化。但是,在农业物联网飞速发展的过程中,应关注农业物联网的网络安全,在完善农业物联网相关技术的基础上,更加要重视农业物联网的安全,加强安全的网络管理。农业物联网是农业生产新的变革,不仅有助于提升农业产量,同时也能够有效的提高农产品的质量,减少劳动力的付出,提高农民的收入。真正的实现农业的现代化和智能化。
智能农业论文: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 智能农业论文:智能网络下农业信息化论文 1智能网络在农业信息化中的现状 农业信息化是衡量一个地区农业现代化发展水平的重要标志。美国、日本和德国在农业信息化中处于世界领先地位,印度、韩国等紧随其后。美国采用以政府为主体五大信息机构为主线模式,例如美国利用卫星对土地信息进行实时监测,半数以上的农民用直升机进行耕作管理。日本建立全国联网的市场销售信息服务系统和生产数量和价格行情预测系统,是应用型农业信息的典型代表。德国农业信息发展是靠关键技术地推进,例如计算机自动控制,辅助决策、遥感和农机管理等技术都处在世界前列。印度依靠软件发展的优势,紧抓信息技术传输渠道和数据库及网站的建设[3]。我国虽然起步较晚,但发展较快。2014中央一号文件《关于全面深化农村改革加快推进农业现代化的若干意见》提出继续推进农业科技创新,建设以农业物联网和精准装备为重点的农业全程信息化。2014江西省作为农业大省《江西省农业厅关于加快推进农业信息化的意见》,提出新时期推进农业信息化的重要意义。例如,赣南脐橙采用溯源系统防伪,正邦集团、云山集团、乐平蔬菜中物联网的示范应用等。 2智能网络服务推进农业信息化 2.1物联网 农业物联网是利用物联网技术来实现农产品生产、加工、流通、销售各环节信息的获取,通过网络将有效信息进入到物联网的应用层,利用大数据和云计算技术对海量数据和信息进行分析和处理。例如果园生产管理、粮食生产管理、畜牧生产管理、环境监测及农产品安全等农业应用系统。农产品生产过程中物联网应用如在农产品生产阶段,主要利用传感器采集信息,形成信息数据库,并通过远程控制系统分析处理信息,对作物生产进行调控温度湿度、供给营养液等,以达到最佳生产状态。例如在大棚作物的生产中,采用土壤水分传感器、温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、二氧化碳传感器等采集作物现场信息,然后推进在线监测、远程控制、联动报警等。在水产养殖中的智能增氧机、智能投饵、水下巡航等技术。在农产品加工阶段,要建立质量安全和监管追溯系统,例如质量安全检测中药物残留、重金属以及病毒检测技术,追溯系统中的二维码、RFID标签技术等[4]。在农产品流通阶段,包括农作物实时跟踪,物流策略等,如全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、销售时点信息系统(POS)等都已经成熟并得到充分的利用。最后在农产品销售阶段,主要包括融合处理,决策反馈功能,为了提供便捷的途径和渠道让更多农产品顺利进入流通市场,如电子商务预定系统,智能仓库物流管理系统。 2.2大数据 随着农业物联网的应用,大数据不可或缺,从各种各样类型的数据中快速有价值的信息。大数据的特性常用五个V来表示:规模性(Volume)、二是高速性(Velocity)、多样性(Variety)、价值性(Value)、真实性(Veracity)。在大数据时代,农业与大数据必然发生各种联系,通过大数据推动智慧农业服务。农业大数据涉及到耕地、播种、施肥、杀虫、收割、存储、育种等各环节,是跨行业、跨专业和跨业务的发展。农作物的监测数据、农业数据、下游数据、经济数据及其它相关数据等源源不断的注入农业大数据的服务平台。这些数据经过各种专业模型和算法,就能为现代农业提供全方位的精准农业决策服务。例如“智能施肥系统”根据作物生长温湿度、光照、雨量、二氧化碳及土壤EC/PH值等环境因素扭转目前盲目施肥带来的污染和浪费。“精准灌溉系统”根据不同地区和不同作物生理需水的特点实现精准节水。“病虫害监测预警系统”实时采集农作物现场的有害生物数据与地理数据库、病虫害知识库、气象数据库等融合决策,实现精准施药,避免过度施药提高食品。“信息管理系统”根据互联网电子商务数据、政策法规、市场流通等信息实现生产与销售的合理分配,解决“供不应求”或者“菜贱伤农”的问题,培育新型农民和引领农民增收。 2.3云计算 农业信息化中的云计算是将农业相关的计算、服务和应用作为一种公共设施提供给公众,使用户能够按需使用互联网上的计算、存储和信息服务资源。云计算从深度和广度巨大地提高了对农业信息化的服务能力,进一步推动农业信息发的发展。云计算从层次分成三种服务模式,分别为基础设施即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)及软件即服务(SaaS)[5]。在农业领域,基础设施即服务为农业信息化提供虚拟硬件配置,满足于农业信息化中的大数据存储和高性能的计算能力,降低了基础设施建设的硬件成本。平台即服务作为中间平台为用户提供应用程序开发,维护和应用等服务,保证农业信息数据的安全与协同能力。软件即服务使用户可以通过云服务器获取互联网上的软件服务,降低了用户的接入门槛及农业信息化建设软件成本。例如,农业中用到的气象图像分析系统,卫星图像的传输利用云存储(IaaS),分析处理利用云计算(SaaS)。 3农业信息化中综合网络服务平台构建 3.1农业信息化中物联网、大数据与云计算关系物联网是农业信息化的基础,农业信息化发展水平由大数据来体现。物联网产生大数据,大数据对物联网的发展起促进作用。在农业信息化中,物联网作为信息采集系统,每时每刻传感器感知的数据和社交网络数据是大数据的来源,而大数据分析则从数据海洋中获取有价值信息,为物联网提供有价值的分析和控制。最大限度地提高农业生产智能化水平。农业信息化中物联网的优秀是应用,将海量数据经过处理分析,生成各种商业模式的应用,最大限度地提高农业物联网的价值,推动农业物联网的创新和发展。大数据和云计算都是为数据存储和处理服务的,大数据是挖掘海量农业信息的价值,云计算是管理扩展数据存储和计算的能力[6]。随着农业信息量的激增,大数据的分析处理离不开云计算,例如把离散的相关农业信息整合,通过云计算有效协同,形成农业的精准安全解决方案。大数据与云计算是一个问题的两个方面,大数据是问题,云计算是解决问题的方法[7]。如怎样把农场获取到的各种情况进行数据整理,有针对性的监测分析农场的生产状况,这种大数据与云计算结合形成的管理平台有利于农场主科学地制定农业生产计划。 3.2农业信息智能网络服务平台构建纵向来看,农业智能网络服务平台和智能网络交通、智能网络家居等平台类似,由农业物联网的感知层、传输层和应用层构成。应用层主要包括大数据管理中心、云存储云计算中心与农业应用平台。农业智能网络服务平台的主要功能包括农产品生产、质量安全、运输加工、农业环境监测、市场行情分析、农业科技培训、信息浏览等。平台主要实现以下功能: (1)数据采集:物联网中各种传感器采集到的数据与互联网中相关资源的汇集,通过数据整合成、加工处理,组成土壤数据库、气象数据库、地理数据库及电子商务数据库等,所有数据库构建农业数据资源中心。 (2)数据存储:依托集群应用、网络技术或分布式文件系统等软硬件技术,提供对农业信息数据库存储和访问功能。农业应用平台可以在任何时间、地点透过任何网络装置连接到云存储上方便地存取数据。 (3)数据分析:根据农业大数据应用平台需求的个性化,采用大数据相关技术,包括数据挖掘、安全加密、网络通信与算法研究等,提取有价值的信息准确的提供给目标客户。 (4)数据浏览:是用户的操作入口,提供多种方式对数据进行查询、展现和统计分析等应用,为农业生产经营主体提供及时、有效的生产技术、教育培训、经营管理、市场流通等信息服务。 4结语 物联网、大数据和云计算驱动下的农业信息化,关乎每个人的生活。大力推进构建农业信息化的智能网络服务平台,有利于提高农业生产经营的标准化、智能化、集约化和产业化,提升资源利用率、劳动生产率和经营管理效率。本文提出的农业信息化智能网络服务平台采用分级管理和监控,对开发农业智能综合平台具有一定的指导性和创新性。 作者:马文科 潘运华 单位:萍乡学院 智能农业论文:农业机械设计中智能CAD技术的运用 摘要:现阶段我国的机械生产制造产业的发展比较迅速,主要是依靠着新技术的支持。其中在对智能CAD技术的应用下,就对机械设计的自动化以及精确性得到了有效保证,将智能CAD技术和农业机械设计相结合,对机械设计的发展就有着促进作用。本文主要就农业机械设计的现状以及智能CAD技术应用优势加以分析,然后结合实际对智能CAD技术在农业机械设计中的应用策略详细探究,希望能通过此次研究分析,对农业机械设计的应用发展起到积极促进作用。 关键词:智能CAD技术;农业机械设计;应用 随着当前我国的计算机技术的迅速发展,在和农业机械设计相结合的情况下,就能有助于设计的优化,能够将CAD技术和农业机械设计的作用优势充分发挥。通过从理论上对智能CAD技术在农业机械设计当中的应用情况进行研究分析,就能从理论上对农业设计提供理论支持依据。 1农业机械设计的现状以及智能CAD技术应用优势 1.1农业机械设计的现状分析 长期的发展过程中,农业机械设计主要是通过手工进行绘制的,在设计上由于人为的疏忽就会造成差误。在对于农业机械图纸设计师来说,随着新的技术升级进步,就能有助于对农业机械设计的精确性以及效率的提高提供技术层面的支持。在农业机械设计过程中通过CAD技术的应用,能够在通过二维以及三维的技术应用将设计进行细化[1]。当前的制造业已经在CAD技术应用中,对人工的劳动强度能够有效减轻,这样就能在经济效益上得到提高。农业机械设计过程中对三维CAD技术的应用以及成为机械设计过程中的重要课题。 1.2农业机械设计中智能CAD技术应用特征 第一,设计方便化。智能CAD的技术应用有着鲜明特征,在零件的设计上更加的方便化,通过三维CAD的技术应用,就能在装配环境当中对零件加以设计,也能通过相邻零件位置和外形对新的零件进行设计,这样就能在零件的设计效率上有效提高,在零件装配的准确率也能提高[2]。对设计环节的损坏情况查找过程中,通过附件软件查找器就能准确高效的查出,这对机械设计的整体质量提高就打下了坚实基础。第二,缩短设计周期。能够将设计的周期有效缩短,这是对CAD技术应用最为优秀的优势,能够在设计的花费时间层面大大缩短。在对整体的工作效率上就能有效提高。机械设计人员在实际的设计过程中,对CAD技术的应用,能对原有的机械设计图样以及信息进行有效保留,这样就不实施重新的设计,这样在局部的修改以及创新上就能实现。 2农业机械设计中智能CAD技术具体应用 三维的设计系统建立下,通过AutoLisp等设计软件的合作应用下,就能对实际设计进行优化,在对装配模型的变型设计理论基础上的机械设计方面,在当前的CAD系统的建立产品几何模型,主要是从零件建模开始实施的,这一方法就比较难对产品功能信息进行有效表达。在装配建模的作用上,主要是通过构建完善对产品装配信息描述的数据模型[3]。主要是通零件间装配关系数据的层次以及关系模型进行表示,在装配模型方面对自然设计的过程相对比较符合,在变型设计的方法上比较良好。对农业机械设计中的底盘设计中,对CAD技术的应用过程中,通过在三维空间当中进行设计,就能对零件的位置进行确定,然后进行建立坐标系和总部件总成坐标系。通过坐标点方法进行对总成装配进行完成,这样在设计过程中,对机械动力性以及操纵性和稳定性等分析工作进行完善,在相应的数据参数应用下,就能进行准确性的设计。对农业机械设计过程中的智能CAD技术的应用过程中,通过模块化的变型设计就是在模块基础上进行的设计,模块和装配关系主要是先进行预先确定的,这样就对使用的范围进行了明确化。在模具的结构设计层面主要有二维以及三维设计,在每种的设计方法上都有着各自的优势和不足[4]。在对计算机的硬件配置要求上不是很高,所以使用的成本也相对比较低廉,三维的设计能够实现设计的参数化,在产品的设计过程中相对比较容易修改,这样就在并行工程方面的目标实现有着促进作用。在对机械车身的设计中对智能CAD技术的应用通过三维造型作为主要基础,这样设计师就能和CAD系统进行交互,能够把自己的概念进行清晰的视觉模式几何实体化,在设计的精确率以及设计的质量上得到了提高。 3结语 总而言之,对农业机械设计过程中的智能CAD技术的应用过程中,只有从多方面进行考虑分析,将这一技术进一步的优化,实现集成化以及网络化等,这样才能更好的为农业机械设计做出更大的贡献。 作者:孙梗 单位:邵阳学院 智能农业论文:智能节水农业:澳大利亚的水耕栽培法和滴灌技术 智能节水农业如何在干旱的地方生产新鲜蔬菜?澳大利亚有几个大的有机蔬菜种植公司,正在探索智能节水有机蔬菜新模式。现在,澳大利亚的智能节水种植的蔬菜虽然在价格上有些偏高,但是,生产过程完全有机,无土栽培,没有使用化肥和农药,大大节约能耗和用水。 澳大利亚的智能节水有机种植技术,使得蔬菜的生产种植不再受地域的限制,这非常适合澳大利亚西部的干旱条件,其种植的无土蔬菜,包括黄瓜、青椒和西红柿等。由于这种新型智能种植技术不依赖于土壤,因此,蔬菜的种植生产基地可以在人口密集的地方进行。 本・克来是澳大利亚有机蔬菜种植公司“开放农业”的总裁,他说:“我们有很多传奇式的方法,可以使蔬菜更加有味道,尤其是西红柿。”智能节水种植的关键是不用土,蔬菜要求新鲜,无污染。智能节水种植中所使用的滴灌技术,只使用相当于普通地面种植所需水量的10%,“开放农业”公司的生产厂房大约有5400平方米,配备了可伸缩的房顶和墙壁,可以自动地开合,这样可以减少水分的蒸发和散失。 澳大利亚智能农业浇灌所使用的水源,来自普通的地表径流在许多水坝中的蓄积,然后使用太阳能水泵将水输送到需要的地方。澳大利亚的河流一般含盐度比较高,这样在接近源头的地方收集水源,可以在水源变咸之前得到利用。克来说:“澳大利亚的小麦种植带在过去的20年,降水量减少了20%,所以,水源短缺是传统小麦种植者和牧羊人所面临的挑战。”克来在越南也有相应的环境工程,专门研究水与现代农业的关系。 克来的团队认为,生态农业将会给澳大利亚的小麦种植带来新的希望。澳大利亚的另一个智能节水农场,就是位于阿德来德的“太阳雨滴”农场,这是澳大利亚第一个以商业级运作的无土栽培有机农场。阿德来德的“太阳雨滴”农场,效仿美国类似农场的经验,使用无土节水技术,也不完全使用自然光照,他们使用富含营养物质的水进行浇灌,使用低能耗的LED灯来增加农作物的光合作用。 “智能节水有机农业是一个全球性的发展趋势,因为这种农业可以在不同的环境条件下进行。”非利普・沙博说,他是“太阳雨滴”农场的投资人之一,“太阳雨滴”的占地面积只有65公顷,位于南澳接近沙漠地У囊桓龈劭凇R桓龇炊越行智能节水农业的普遍观点,就是认为该生产过程能耗太大,主要是指那些室内的人工照明,以及很多的加热和冷却系统。“太阳雨滴”很好地解决了这个问题,主要是通过安装了一个集中型的太阳能工厂来实现的,这个太阳能工厂使用23000个平面镜来收集太阳能,能满足“太阳雨滴”大部分的能量消耗。 在沙博的“太阳雨滴”农场,提高用水效率是首选,由于南澳的降雨珍贵而稀少,然而附近却有大量的海水,沙博就引入海水淡化技术,他的改进后的海水淡化工厂每天大约能生产淡水100万升,农场还使用海水作为天然的消毒剂,避免使用杀虫剂。“太阳雨滴”早期投资是十分高昂的,大约为2亿澳元(1澳元=5.35元),投资者们坚信,通过“太阳雨滴”运营成本的降低,智能节水,以及廉价的能源输入,仍然是有利可图的。 事实也无法否认地证实了这一点,“太阳雨滴”每年出产大约15000吨的西红柿,在一个几乎不毛之地的沙漠港口,这个经济效益是十分可观的。将目前这种产业扩展到其他地方,也是十分可行的,沙博说:“由于我们不依赖于石油,使用智能节水技术,我们的农业可以在人口稠密的地方发展,提高我们蔬菜供应链条的效率。” 墨累・海伦是澳大利亚昆士南的水培专家,他说,到目前为止,澳大利亚的这些智能节水技术,例如无土水培技术,水产农业(一种利用鱼类粪便为有机源的种植技术),并没有得到大面积的推广,还只是停留于人们在后院进行的兴趣种植,或者小的有机果蔬园种植。 沙博说,国家需要一个机制来推广智能节水有机种植技术,“在常规农场,不管你的管理是多么的井井有条,你必须进行浇灌,灌溉时70%的水源都会直接蒸发而损失掉,即使进入土壤的水源达到农作物根部的也不多,不少水源存在于土壤的上层,植物无法利用。营养物质和化肥也一样”。 海伦的两个学生,正在用他们所学到的知识,创造着数百万澳元的产业,例如他们在韩国、印度、加拿大和中东一些地区建设了智能节水有机种植农场。他们坚信,水资源和粮食短缺会促使澳大利亚最终走上智能节水有机种植的道路。■ 智能农业论文:基于无线传感技术的农业大棚智能控制系统设计 【摘 要】介绍了一种基于无线传感技术的数据采集和控制系统方案,实现农业大棚的自动化控制,对大棚环境中的各种信息进行采集。设计了基于ARM的主控模块、信号处理模块、电源模块、LCD模块、无线通信模块等硬件平台。开发了节点设备程序、嵌入式系统应用软件和上位机组态软件。系统通过模拟测试,结果验证了方案设计的可靠性和实时性,可满足农业信息化建设要求。 【P键词】无线传感;ARM处理器;组态监控软件;农业大棚;嵌入式系统 0 引言 我国各地的经济发展水平、环境条件差异较大,存在农业机械信息化生产能力落后、土地利用程度不高等方面的问题,导致农业发展水平落后。同时,我国农业生态环境状况逐步扩大恶化范围、资源配置不合理。鉴于在农业生产过程中严重浪费资源和破坏生态环境的现象,人们越来越关注农业发展的模式。随着时展,农业科技技术不断创新,充分利用理论和科学技术,是缓解农业与资源及生态环境矛盾的有效途径。建立无线网络监控平台,对农业监测点进行全面监管和精准调控,可以组建农业的规范化和网络化管理模式,形成农业物联网的综合信息管理系统[1]。促进农业发展方式的转变,不但可改善生态环境,而且各类农业资源可以得到有效利用,实现可持续发展目标。本文主要根据项目建设的要求,设计一种结合嵌入式单片机和组态监控软件两种工程装备技术的平台,对农业大棚影响的几个因素进行精准管理和统计。 1 系统硬件结构 系统硬件组成如图1所示,主要包括一个主控模块、信号处理模块、电源模块、LCD模块、无线通信模块等。 1.1 主控模块 嵌入式控制系统选用的主控芯片为16位ARM Cortex-M3处理器STM32F103RET6。引脚为64位、内存容量512KB,封装类型为LQFP,工作温度达到-45℃~80℃。 1.2 信号处理模块 传感器输出4mA-20mA电流信号,I/V转换过程采用精密电流环接收方式,选用RCV420芯片,转换成0-5V电压输出信号。D/A数模转换芯片选用AD421,实现16位的数字输入信号转换成模拟4mA~20mA的电流输出信号。电磁阀由于是线圈组成,在通断过程中产生感应电压,为防止断电后对电路构成冲击破坏,增加一个反向二极管IN4001,构成回路,防止对电路电压产生干扰,提高系统的稳定性。 温室大棚中的蔬菜,需要一定强度的光照促进光合作用,提高产量。在大棚中适当增强光照能促进其生长。根据选用光照灯的型号和电压要求,设计最大电流为1A的PWM控制电路。选用具有PWM脉宽调光功能的SD42511芯片,设计最大输出1A的驱动电流电路。电路原理图如图2所示: 1.3 电源模块 STM32处理器内部具有多路A/D模数转换扩展功能,其输入电压转换信号范围为0~3.3V,使用12V锂电池供电电源,要实现对它的电压监控,需要采用间接方式,使用高精度的电阻串联分压方法。选用MC34063芯片采用开关反压电路提供-12V电压给RCV420。选用封装为SOT-223的LM1117系列芯片,转换得到5V和3.3 V电压。放在芯片的输出端置一个10uF的钽电容,改善电路中的瞬态响应和稳定性。旁路中增加0.1uF的瓷片电容,去耦消弱电路毛刺。电路原理图如图3图4所示: 1.4 LCD模块 LCD显示采用1602显示输出数据,采用基于HD44780字符型液晶芯片。电路原理图如图5所示: 1.5 无线通信模块 根据设计要求,无线传输网络选用为自动化控制数据传输而建立的短距离ZigBee无线网络,ZigBee无线短距离传输模块具有低功耗、操作灵活、等电位测量数据无线传输、组网方便、响应速度快等突出特点[2],适合应用在农业大棚的数据传输。ZigBee射频技术利用2.4G频段来进行传递数据信息,安全可靠的实现终端发送或响应指令。采用符合IEEE802.15.4标准的CC2530无线射频收发模块,使用免申请2.4G的频段,采用加密的标准为AES 128,直接序列扩频。 2 系统软件设计 控制系统软件包括节点设备程序、嵌入式系统应用软件和上位机组态软件。节点设备主要完成系统中的执行命令和数据采集传输的作用。嵌入式系统应用软件主要实现数据存储、系统通信、人机交互、自动控制等功能。上位机组态软件主要实现用户登录、数据查询、图像展示、运行状态监测等功能。系统数据信息处理流程如图6所示。节点设备采用的操作系统为μC/OS-II,监控组态软件开发使用组态王Kingview6.55[3-7],优秀板STM32F103RET6处理器编程软件采用KeiluVision4。 3 系统调试 为实现工程目标,利用在线仿真调试工具,对系统各子功能分别进行调试,监测软件工程中的关键变量值。上位机组态软件通过和节点设备采集数据通信应用验证,系统运行稳定可靠。软件运行截图如图7所示: 4 结论 基于无线传感技术开发了农业大棚智能监控系统,通过数据采集和信息传输,实时监控终端设备的运行状态,有效的对资源进行管理和统计分析。通^上位机KingView组态软件对系统中的终端设备监控,可以有效的掌握现场的信息;通过嵌入式硬件设备、工作台和上位机KingView组态软件的联合测试实验,该系统具有低功耗,信息传输稳定,操作简单等优点,对农业大棚信息化建设具有一定的现实意义。 智能农业论文:基于人工智能的农业知识培训平台开发 [摘要]随着科学技术的不断发展,人工智能以其智能性、方便性、可操作性等特点逐渐渗透教育领域,也为教育培训提供了新思路。文章分析了人工智能应用于农业知识培训的优势,并针对于农业知识培训的特点,提出了一种基于人工智能的农业知识培训模式,是人工智能技术应用于农业教育培训领域的一次尝试。 [关键词]人工智能;农业知识培训;模型 随着信息技术的不断发展,计算机科学渗透生活的各个领域,改变了人们的生活方式和学习方式。其中,人工智能作为计算机科学中迅猛发展的一部分,正在以其独特的魅力走进人们的视野。“人工智能”(Artificial Intelligence),顾名思义,即通过应用计算机来模拟人脑的信息接收、思考、判断以及决策等思维行为过程,进而扩展人脑的思维和行动,帮助人们高效智能化地解决特定问题。近年,人工智能在教育领域中发挥的作用越来越显著[1],其与众不同的特点决定了其在教育培训中的地位,将人工智能应用在农业知识培训中的可行性也成为教育界热议的新话题。 1我国农业发展背景和农业培训必要性分析 11我国农业发展背景 我国是传统的农业大国,农业对我国的经济发展具有极其重要的影响,一方面是由于我国人口基数大;另一方面是由于我国进出口贸易主要依靠农产品,农业发展成为影响我国经济发展最重要的因素之一。但由于各方面原因,我国农业发展还比较落后,尤其与发达国家的现代化农业相比,依旧有较大差距。 12开展农业知识培训的必要性 反思其他发达国家在r业发展上实施过的举措,包括重视农业教育、科研和技术推广,注意提高劳动者素质;推广现代农业机械和高技术,重视农场管理;经营集约化、产业化;生产专业化;服务社会化;市场机制与政府扶持相结合;加强农业基础设施建设等,可以看出,我国在农业知识培训、素质教育、技术推广方面与发达国家差距明显。为发展我国农业,培养一批高素质、懂技术、会经营的农民以及一批愿意为农业发展做出自己贡献的高学历人才成为关键。农业的发展离不开农民的发展和进步,也离不开受过高等教育的精英人才的共同努力,而开展农业知识培训,则是为他们的发展奠定了一条夯实的道路。 2人工智能在教育中的应用与发展 近年来,伴随着人工智能在各行业的应用和发展,人工智能在教育领域中发挥的作用也越来越显著。例如,智能化的作业批改可以大大减轻教育工作者的沉重负担,在线学习等网络教学模式可以让人们更灵活地接受教育。从人工智能诞生伊始,其就与教育产生了密不可分的联系,延续发展至今,人工智能在教育领域中的应用主要包含以下几个方面。 21基于人工智能的计算机网络课程 计算机网络教育是对传统教育方式的一次革新,而人工智能对网络教育的渗透,又将其推向了新的发展高度。[2]学生可以自主地登录网络平台进行在线学习,根据智能导学系统制订学习计划,进行在线测试。例如近年来大为流行的MOOC课程,学生可以便捷地通过网络获取全球最高质量的教学资源,并可以量身打造自己的学习计划。 22基于人工智能的教师辅助系统 近十年来,智能传感器、语音识别、图像识别、深度学习、大数据等方面的蓬勃发展令信息的采集及处理越来越准确高效,这无疑使得人工智能与辅助教学系统的融合变得越来越深入。借助于语音识别、图像识别等技术,学生可以将学习过程中遇到的问题上传至系统,借助于数据库系统对信息准确的搜素和整合能力,实时地为学生提供答案或相关信息,答疑解惑。目前此类应用软件的应用广泛,例如小猿搜题、百度作业帮等。 23基于人工智能的教育数据库系统 随着信息化时代的到来,如何高效地搜集、分类和检索碎片化的教育信息和教学资源,无疑是一项巨大的挑战。为了更有效地分配和管理信息,在教育中引入智能化的数据库系统势在必行。现如今数据挖掘和深度学习的研究成果不断深入,依托知识库系统对教育信息的整合与构建,学生可以将已习得的零星的知识点进行扩充,由点至面的不断学习新知识;依托教育资源管理系统中来,教育管理工作者可以合理分配教学资源,让人们从爆炸式的高密度信息中解放出来,真正做到物为己用,因材施教。 3人工智能与农业知识培训的结合 新时代社会经济的发展为国家农业产业的发展翻开了新的篇章,如何加快社会主义农业现代化,促进农业转型,这为新时代的农业知识教育提出了新的要求。另外,近年来劳动力转型的趋势日益显著。随着农业劳动人口数量的减少,为了提高农业生产效率,需要有素质、懂知识的农民投入农业生产中来。因而,对于农业知识培训的革新作为农业现代化建设的重中之重,已被提上日程。 人工智能技术和教育领域融合的不断完善成熟,基于人工智能的农业知识培训正如雨后春笋般涌现,在农业教育培训领域崭露头角。 31人工智能应用于农业知识培训的优势 从我国农业发展的现状看,较之于发达国家,我国农业从业者的基数巨大但是整体受教育程度偏低,农业专业领域的知识匮乏,农业知识教育的推广不仅薄弱,而且效率低下。因此,伴随着信息化时代“互联网+”的新型教育模式对传统教模式的强有力革新,基于人工智能的农业知识培训展示了其强大的威力和优势,具体可以总结为如下两个方面。 311个性化教育针对性强 相比于课堂教学的传统模式,基于人工智能的网上在线教育模式能够为学生个性化地制订学习计划,灵活安排学习时间。这有力地解决了学生参加农业知识培训的时间成本问题,农业从业者可利用闲暇时间自主安排学习。另外,针对于培训者的当前知识水平和培训需求,培训平台可以个性化地安排教学相关领域的专业知识和操作技能。 312教育资源利用率高 我国当前的农业知识培训,教育教师需求数量和实际在岗教师资源极不匹配,具备丰富农业专业知识和农业生产经验的教师数量缺乏,这是导致农业知识培训推广速度缓慢的重要原因。而人工智能为这一问题的解决带来了福音,智能化的教学进程得以让教师从繁重的教学负担中解放。同时,基于网络的课程资源共享可以让先进的农业技术走进千家万户,让学生与优秀农业知识的距离不再遥远。 4平台开发的系统架构 基于人工智能技术,一个合理的农业知识培训平台能够像一个优秀的教师那样具备完备的农业专业知识和优良的教学技能知识,并且能够模拟及扩充教师的教学过程。除此之外,该培训平台还能够准确实时地与学生进行信息交互,有针对性地开展个性化教学,并可以自适应地完成教学效力评估和反馈,不断更新和完善教学内容和教学策略。基于以上分析,该开发平台的系统架构分为学生模型、教师模型、综合数据库模型和人机交互接口四个组成部分,结合下图对每一部分分别进行详细阐述。 41学生模型 学生模型应针对不同的学生,准确地评估学生当前的学习水平,对学生的学习背景、知识水平、知识架构进行诊断和评定,以便有针对性地制订教学方案,进而实施个性化教育。 另外,学生模型需要对学习过程中的学生的学习情况进行记录入库,对教育效果进行评定,从而诊断出当前教学计划是否合适,以便下述教师模型中对教学内容和教学策略的灵活调整。 42教师模型 教师是教学工作开展过程中的主体,一个合理的教师模型应该包括如下三个部分。 教师模型首先完成教学内容的选择,这要根据学生模型中对学生当前的学习水平的评定,并且针对学生既定的学习目标,并从下述知识库中调取对应的内容,为教学的开展做好准备。 在确定了教什么的问题之后,教室模型要确定如何教的问题,即选取合理的教学策略开展教学。教学方式的选择依附于学生模型,而又能根据学生学习情况记录进行反馈动态,不断完善和调整教学策略。 另外,在传统教学模式中,教师传授知识,并能为学生答疑解惑。当学生在学习过程中遇到问题和疑惑时,教师模型应该实时地提供信息支持,为学生提供针对性的帮助。因而教师模型要实现与人机交互接口的实时连接,在问题到来时控制模块驱动应答部分为学生答疑解惑。 43综合数据库模型 综合数据库模块为农业知识培训系统提供数据库支持,主要包括以下三个模块。 知识库模块中分类别地存放着农业领域的专业知识,包括文本、图像、自然语言、多媒体等多个类型的学习知识。一旦教师模型中完成了教学内容的选择,便由此模块中调取相对应的文件开展教学。 专家评估模块用于处理教学过程中的教学效果评价和经验总结,为教师模型中的各个环节的反馈和更新迭代提供数据支持。在一个完善的教学过程,教师需要根据学生的学习效果进行总结和反馈,以此指导下一步的教学内容和策略的更新。 为了对学生阶段性学习的效果进行评估,还需要引入测试考核模块对学生的成绩进行量化考核。测试考核模块中包含学生答题库和成绩测评库,准确检测出开展农业知识培的作用与效果。 44人机交互接口 基于人工智能的农业知识培训的过程是学生和系统进行交流的过程,所以一个友好的人机接口是系统必不可少的组成部分。在这一模块中,友好的图形用户界面的设计能够帮助学生流畅地接收信息,提高学习效率。同时,借助于人工智能中对语音和图像信号的先进识别技术,人机交互接口可以智能化地接收分析和理解学生的自然语言信息和动作信息,进而为系统提供宝贵的输入信息。 5总结和展望 本文提出了一种基于人工智能的农业知识培训模式,是人工智能技术应用于农业教育领域的一次尝试。依托于人工智能应用于农业知识培训的优势,并针对于农业知识培训的特点,提出了农业知识培训平台的具体系统架构,实现了对教学过程的模拟和扩展。这种基于人工智能的培训平台,能够根据学生自身特点因材施教,实现个性化的教学模式;并且具备良好的人机信息交互和教学反馈能力,自适应地开展农业知识教学,是对传统教育模式的扩充与革新。 [基金项目]创新训练项目“‘鲜品铺’农产品电子商务平台”(项目编号:201510638037)。 [作者简介]王香蒙(1996―),女,汉族,四川成都人,西华师范大学;陈琳,电子科技大学;通讯作者:曹蕾,西华师范大学,副教授。 智能农业论文:智能农业将使欧盟农业数字化和精细化 背景 精细农业使用的是以数据为基础的技术,包括卫星定位系统如GPS以及互联网管理作物以减少化学肥料的使用。数字化技术的使用会帮助农民充分考虑到日常工作的细枝末节从而更有效地管理农场。精细农业可以有效使用化肥与农药,在增产的同时又可以保护土壤和地下水,增产和减少能源损耗就可以同时实现。通过使用互联网传感器,农民可以定向使用化学肥料对具体区域施肥,从而减少了化学肥料的使用,同时又保护了环境。与之相反,传统的农业实践会对整个农田区域进行灌溉、施肥、杀虫和除草而忽略了农田间的差异性。 欧盟“共同农业政策”在2020年应采取直接拨款的方式,并与农村发展支持计划相结合,为数字化的推广做准备。 农产品需求增加与环保要求提高促使政策制定者去寻找一种低投入高产出的创新模式。部分利益相关者认为,欧盟共同农业政策应当充分利用“数字革命”,数字化或精细农业概念会在2021-2027年的共同农业政策讨论中成为焦点。 精细农业是以优化投入管理为基础的,所谓投入管理指的是对农作物的实际需求。精细农业使用的是以数据为基础的技术,包括卫星定位系统如GPS以及互联网管理作物以减少化学肥料的使用。简单来说,精细农业能够使农民注意到日常工作中的细枝末节从而使农民的贸易活动更有效率。 欧盟委员会的通信网络内容和技术总司和农业部目前正着眼于实现农业的数字化。AIOTI是关于智能农业领域的一项大规模的试点计划,该计划将得到3000万欧元的资助。由此欧盟农业部门可以在资金和基础设施等方面实现“数字化飞跃”。 寻找创新思维 共同农业政策中存在以创新思维为驱动的计划,该计划名为“农业生产力与可持续的欧洲创新伙伴关系计划”(EIP-AGRI)。这项计划的根本目的是要创建2020地平线计划与农村发展支持计划之间的联系,同时将理论与实践相结合。 在EIP-AGRI计划中,各方参与者致力于建立一个“运营组织团体”,其目的在于寻求创新方法解决地区性难题。最近一个在主流精细农业方面名为EIPAGRI的社团组织发现数字化农业存在着一系列挑战。报告指出,精细农业需要各方参与人的合作,还要培养能够将创新用于实践的顾问。大多数农民认为精细农业对于小农场而言并不会产生利益,因此区域性的培训显得至关重要。报告中提到,目前欧盟中采用精细化农业的主要还是中欧与北欧的大农场主。至于南欧,面对的是农业经济下行压力和缺水的问题,因此精细化水利技术才更为重要。Yara化肥公司公共事务与行业关系部负责人Jean-Paul Beens认为虽然目前已经具备了解决方案,但也缺乏实际的应用。Beens认为鉴于欧洲农业的差异性,应当对成员国进行更加细致的分析,呼吁成员国支持国家创新伙伴关系计划(NIP),该计划可以使欧盟精细农业更有效率、更具可持续性。他以瑞典为例,提到瑞典对于精细农业工具的应用(如N-传感器)被列为EIP最终报告中的最佳实践案例。 宽带基础设施 欧洲农业机械工业协会(CEMA)提出,充足的宽带基础设施是欧盟农业领域向数字化演变的先决条件。CEMA秘书长认为,宽带访问在欧盟许多农村和人口稀少的地区严重滞后,必须着力避免城乡间的“数字化割裂”,要尽力实现欧盟将在2020年让农业企业和作坊拥有30MB/s连接带宽的目标。 Yara化肥公司利用互联网系统准确地进行肥料使用。Jean-Paul Beens告诉欧盟动态网说,只要农民身边有网络,就可以通过互联网工具实现自动化,在一些发达国家,农民将他们的土地数据上传至公司的APP中,就可以更加快捷地购货或者给拖拉机加油。 数字化技术 CEMA认为,农业领域与农村地区的数字化进程演变首先需要数字化技术。然而随着农民的老龄化(欧盟中仅由约8%的农民年龄在35岁以下),新技术的引进会导致农业行业的“脱轨”。基于此,CEMA认为数字化技术应当使农业领域的工作更富有吸引力才能吸引人才进入农村地区,同时要利用公共政策来支持农民进入和投资数字技术领域,2020年后的共同农业政策会起到重要作用。高级顾问Luc Vernet也有着类似观点,他认为任何的突破性实践都是由开拓者来应用的,比如90年代的有机农业技术,但是要充分考虑技术的潜在可能与欧盟农业行业的特殊性,这种特殊性是由不同规模的农场所决定的,农民需要合理的政策支持来抵御风险。 对于Yara公司而言,数字化技术的引入如同电脑技术被第一次引入一样,目前该技术的基本功能已实现但是潜在的功能仍需探索与掌握,许多农民购买了数字化设备却不能完全使用其功能。Yara公司还要考虑技术的标准化,许多供应商提供的技术相互之间是不兼容的,因此标准化的实现也是一种挑战。 2020年的共同农业政策 欧盟的政策制定者与利益相关者已经着手讨论2020年后的“共同农业政策”(CAP)。一项文件显示,欧洲农业机械工业协会(CEMA)建议欧盟的政策制定者应提供更多的直接拨款和农村发展支持计划以促进新技术的实现。该文件同时提到,应当重建与“共同农业政策”(2007-2013)第68和第69项条款类似的一N机制,即成员国拿出10%的直接预算来做具体计划,旨在提高农业土地的生产率。这种机制既可以是直接拨款(预算中的5%-10%),也可以将未用完的预算用以农村发展计划。 同时,欧洲农业机械工业协会(CEMA)也表示,在下一阶段的CAP(2021-2027)应当投入更多的预算(约占总预算的15%)进行农业领域的研发。 “生产率红利”成为这种绿色方案的一部分。生产率红利,简单来说,就是农民通过相互配合的方式来实现生产率的增加。Adam认为这种红利应该在农业全要素生产率(TFP)下来估算,TFP涉及土壤、水以及管理投入等要素。 Farm Europe网站认为欧盟农场的收益率较低,因此数字化农业应当得到投资和政策的双重支持。Vernet认为共同农业政策(CAP)应当以不同方式鼓励新技术投资,欧盟把数字化技术看作是对气候目标的一种有效方式,他还提到CAP应当通过有效的管理方案帮助农民承担风险。除此之外,欧盟还应设计一些其他配套的细化执行方案。 欧盟动态网评论员Thomas Begon认为,为了能够发展稳固而又有弹性空间的数字化农业,欧洲的农民需要建立全球化的3G和4G移动数据网络以便连接所有的农业装置与软件。协作理念被引入农业实践,通过培训合作顾问协助农民采用新技术,就如同过去法国的合作顾问协助农民引入油菜一样。 智能农业论文:基于ZigBee的智能农业灌溉系统研究 (云南农业大学机电工程学院,云南 昆明 650201) 摘 要:传统农业灌溉系统中,运用有线网络实现智能化灌溉,不仅成本较为高昂,整体布设过程也很复杂,需要花费大量的人力物力。正是基于这种情况,相关技术人员研发了ZigBee智能农业灌溉系统,主要利用的是网络节点、超声波水位传感器以及土壤水分传感器等,整体系统能有效实现信息反馈和数据收集,十分便利。本文从ZigBee智能农业灌溉系统的总体结构分析入手,对硬件实施方案以及软件实施方案进行了集中的阐释,旨在为技术研究人员提供有价值的技术建议,以供参考。 关键词:ZigBee;智能农业灌溉系统;硬件;软件 1 基于ZigBee的智能农业灌溉系统总体结构 ZigBee智能农业灌溉系统的参数包括用户终端系统、主控制器、ZigBee内部协调节点以及监控系统等,利用节点参数实现网络组网,并借助控制命令优化系统的运行流程。另外,在ZigBee智能农业灌溉系统运行过程中,当终端节点检测到农田水位超标后,就会产生自动断电制动,系统能利用其自身系统控制参数对电磁阀进行控制,从而有效地停止灌溉操作。而针对检测水位在阈值范围以下时,需要利用系统自动化控制功能开启电磁阀,确保振动控制灌溉项目。技术人员要利用模块对开启灌溉和停止灌溉进行集中管理,针对状态信息以及终端节点建立有效的控制框架[1]。 2 基于ZigBee的智能农业灌溉系统的硬件实施方案 ZigBee智能农业灌溉系统主控制结构主要包括微处理芯片、USB和SPI等,结合图像传感器和MCI,能优化实现系统的高效管理目标,并且可以利用JAVA进行编程操作,将信息缓存后直接输入到存储指令和数据控制模块中。 2.1 基于ZigBee的智能农业灌溉系统的终端节点设计 ZigBee技术在实际应用过程中,能有效实现低能耗和低成本,同时保证整体运行结构安全可靠,正是基于其自组网能力,能在定义标准结构中实现数据链层级和物理层级的优化连接,保证工作参数运行环境维系在2.4G赫兹、868赫兹以及915赫兹3个频段结构中,并保证拓扑结构运行的完整度。 2.2 基于ZigBee的智能农业灌溉系统的控制模块电路设计 要想实现整体ZigBee智能农业灌溉系统的优化目标,就要保证系统在TC35i模块能有效维护主控制器和用户之间的数据交流,保证传递结构的安全可靠。系统运行过程中,技术人员要保证基带处理器和天线接口之间有效连接,并且充分满足供电电路的时序性,符合接口需求,利用40帧电缆线对主控制器和系统结构进行集中管控。在电源接线引脚数据处理时,技术人员要保证短信息收发和软件流的系统化控制,确保工作状态引脚也能得到有效传递[2]。 2.3 基于ZigBee的智能农业灌溉系统的网络控制模块设计 ZigBee智能农业灌溉系统之所以能实现自动化管控,主要是基于网络连接和智能模块技术,借助节点实现系统管控,确保能随时随地提高灌溉系统的访问实效性。除此之外,在系统内还要借助主控制器嵌入以太网,从而有效支持控制层协议,利用物理结构芯片提升处理水平。 3 基于ZigBee的智能农业灌溉系统的软件实施方案 3.1 基于ZigBee的智能农业灌溉系统的主程序设计 在软件系统中,借助自动组网层级能实现ZigBee智能农业灌溉系统的优化运行,技术人员要对农田水位的上限和下限进行集中管理,保证水位、土壤以及电磁阀实现自动灌溉。另外,在系统中能借助路由节点和协调节点进行控制器管理,保证信息用户终端对数据建立集中采集机制,能在提升系统容错能力的同时,保证控制组网的可靠性。 3.2 基于ZigBee的智能农业灌溉系统的控制模块应用程序设计 在ZigBee智能农业灌溉系统运行过程中,要满足实时性需求,对短信息标志位进行集中关注,从而保证检测程序发挥实效性。 3.3 基于ZigBee的智能r业灌溉系统的嵌入式网络搜索设计 嵌入式网络搜索设计结构被应用于ZigBee智能农业灌溉系统,能在提升系统联网有效性的同时,优化异地管控终端结构,确保控制命令在发送后实现灌溉操作。特别要注意的是,在系统嵌入结构中,技术人员要遵循HTTP通信协议,保证结构的有效性和完整度[3]。 4 结束语 总而言之,ZigBee智能农业灌溉系统的推广,实现了自动化农业管理项目的有效运行,不仅能运行远程监控和系统管理,也能进一步升级参数解析能力,一定程度上推动了农业项目的可持续发展。 智能农业论文:基于云平台的智能农业环境检测系统 嵌入式实时处理器与各种智能传感器的结合实现了底层农业信息的采集,处理器控制Wi-Fi网络设备接入互联网实现环境信息的网络传输,远程云服务器与数据库的结合实现环境信息数据的实时网络存储,基于Android或IOS的移动设备通过网络与云服务器连接实时获取环境数据信息。基于嵌入式实时处理器、智能传感器、高性能云平台、实时数据库与移动设备的新型智能农业环境检测系统也将极大的加速农业的现代化发展。 【关键词】嵌入式 Wi-Fi 智能农业 云平台 1 引言 民以食为天,国家的发展与建设无法脱离农业的基础建设与发展而独立运行,农业的发展是关系国家命运的大问题。对于农作物的生长环境数据需要长期大量存储与分析,计算机网络与云计算的发展使得分布式处理得以实现,在不同的空间中布置分布式的数据库,可以有效的进行比较大的容量数据计算和处理,建立在嵌入式实时运行环境、多节点传感采集单元、Linux远端云、分布式数据库、移动设备终端的一体化智能农业环境检测系统将逐步取代传统的农业生产,从多个方面提升农业生长作物的产量。 近些年移动终端设备的崛起,当下基于谷歌开源Android系统定制的手机和基于苹果公司独立开发的IOS系统手机都已普及,嵌入式设备通过互联网将终端采集节点数据上传至智能云平台,远端云将数据存储到分布式数据库中,对于运行Linux系统的云服务器可以对环境数据进行实时分析处理,用户可以独立设置初始预警条件,一旦发生异常情况,智能云将会以短信或信息推送的方式将异常数据及处理下发到订阅的终端设备,实现的数据信息的实时性。 2 整体系统设计 基于云平台的智能农业环境检测系统主要由三大部分构成,分别是智能云平台、嵌入式传感采集终端、移动设备终端,三部分之间通过网络进行数据交互,对传输数据进行相应的帧处理,将每一帧数据格式化成自定义的传输格式,采用用键值去获取环境信息值的Json格式传送数据。 2.1 系统整体硬件电路设计 嵌入式外设传感采集端采用STM32F411作为优秀,外接空气的温湿度采集器DHT11、土壤的温度采集器DS18B20、土壤的湿度采集器FC-28、光照的强度采集器BH1570FVI、二氧化的碳浓度采集器MG811,片内移植Wi-Fi射频驱动程序,可以实时的连接路由网络,与远端云服务器进行通信。处理器运行Mico实时操作系统,负责各种采集任务间的切换与数据读取。 移动设备端使用IOS手机以及PC的浏览器网页,移动设备通过HTTP请求与智能农业云服务器通信获取农作物历史生长环境数据,采用长连接技术的MQTT协议进行设备节点实时的数据透传,PC端由独立的行情@示界面,实时的获取环境数据信息,移动端集成了百度云推送客户端SDK,可以非常方便的进行云端到客户端的信息推送。 2.2 软件系统设计 云平台和移动端设计: 智能农业云平台运行在阿里云之上,配置了Linux的运行环境,选择的操作系统为Ubuntu 14.04,系统配置了SSH远程连接,可以通过网络远程登陆系统,进行文件的部署与开发。云平台后端采用Node.js语言开发,首先配置Node.js运行时环境,在Linux上安装Node.js只需在Linux终端上执行命令apt-get install nodejs即可自动安装最新的版本工具。数据存储运用mongodb,缓存数据库采用Redis数据库,Redis数据库是基于内存的key-value方式存储,可以大大的提升系统数据的存取速率。 实时环境数据信息的发送系统中使用了MQTT协议进行传输,MQTT协议使用Socket长连接技术与云平台进行数据传输,系统中使用30秒的心跳机制,每隔30秒定期的向云服务器发送一帧ping信号,云服务器接得到设备端的心跳,向设备端发送出一个pong信号,心跳机制可以保持网连接的持续性和实现设备端到云端的上行数据传输和云端到设备端的下行数据传输。MQTT协议基于订阅模型,数据的发送需要指定一个主题,数据的接收也需要订阅一个话题为了实现MQTT协议传输。 MQTT服务器主要用于和嵌入式端STM32F411CE和移动客户端IOS进行实时的双向通信,通信的过程中采用了Socket的长连接技术,嵌入式设备端在MQTT服务器上一个话题,即可实现数据与云服务器的传输,云端接收到嵌入式端传来的实时环境信息并将数据存放到环境信息表中,移动客户端在MQTT服务器上订阅一个数据话题,一旦话题的数据发生改变,服务器能够实时的把设备端数据推送到移动客户端IOS上。 系统的主界面左上方有一个设备刷新按钮,我们点击时将自动的刷新获取最新得到的设备信息数据,程序中通过读取离线设备数组,将更新显示列表的数据源重新渲染视图显示页面。点击右上方的设备添加按钮,系统将通过自定义的用户控制器,控制页面自动跳转到设备添加页面。 3 结束语 本系统设计了将云平台与嵌入式处理传感采集单元和移动客户端及PC网页端相结合,实现了农业生产中的环境信息的实时采集与云端的上传存储功能,设计中考虑了如何减少系统资源的使用,使用了低功耗的ARM嵌入式处理器,传感采集单元采用了数字型芯片,客户端采用当下智能的IOS系统作为移动端的展现,PC端可以让用户通过浏览器获取设备的信息。 作者单位 吉林大学电子科学与工程学院 吉林省长春市 130012 智能农业论文:一种智能农业管理软件系统设计 摘 要:应用智能软件管理r业生产,主要针对的是控制、监测影响农作物生长的一系列因素,节约人力成本,充分利用现代科技提高农业产量,完善管理项目,最终实现劳动密集型产业到智能化产业的转型。该文中软件的设计工具为微软银光、C+语言编写、应用银光界面采集并分析硬件传感器数据,通过数据库访问、储存数据。 关键词:智能软件 农业管理 系统设计 智能农业是伴随社会经济、科技发展的必然产物,是指利用计算机软件采集光照、温湿度、氧气浓度等诸多影响农作物生长与产量的数据,而且能够智能控制、调节农作物生长的环境参数。笔者结合软件系统的操作环境,并咨询了具备丰富实践经验的各位农业专家、学者,最终决定从“历史数据查询”“实时数据监测”“报警及报警数据查询”“服务器远程访问”“短信”等几大功能模块进行开发与设计。 1 应用Siverlight技术 网络信息化的时代背景下,为了满足用户的操作习惯和使用需求,各种软件编程技术层出不穷,最终通过技术实现了从HTML静态页面到动态页面的过渡,随着动态页面技术的普及和应用,程序员终于能够设计出梦寐以求的在线应用程序,没过多久,又拥有了A-JAX技术,将软件应用程序从计算机桌面搬上了网络。但是,上述技术都要在JavaScript代码的支持下才能实现,所以在使用中容易出现这样一个问题:页面原本在某种浏览器上能够正常运行,但是换了一个浏览器之后,即使代码完全相同,页面运行也会出现顿卡等现象。 与计算机桌面应用程序相比,Web应用程序的响应速度较慢,于是,一种新的Silverlight技术就出现了,虽然1.0版本并没有开发出创新的应用程序,然而到了2.0版本,程序员就可以使用NET代码开发出基于互联网的应用程序,而且与浏览器无关,直至到了4.0版本,Silverlight已经可以实现隐式、打印等功能,能够很方便地调整数据位置,而且还提供了非常强大的WCF RIA服务,可以随意地把桌面应用程序转移到网络在线应用,而且对界面的运行速度不会产生任何影响。所以,笔者决定采用Silverlight技术来设计智能农业管理软件系统,设计宗旨是提高农业生产人员的效益以及农业生产效率,保证农产品的质量。 2 Blend控制软件的应用 2.1 界面美化 以往在软件开发过程中,常会出现编程员和设计员配合不默契的情况,而Blend是一种交互性设计工具,很好地解决了这一问题。如今,用户对桌面及Web的应用操作越来越高,不仅要求软件具备实用、强大的功能,而且更追求界面的美观简洁,因此,软件的美工设计和代码设计的配合非常关键。作为一名软件开发人员,笔者深有感触,常常与美工人员反复讨论协商,修改软件框架,总要花费大量的时间才能很好地配合。而在Blend中编辑Silverlight项目UI代码,可以与VS直接绑定,从而实现双向修改代码功能,于是就完美地解决了“代码与美工”的配合问题,因此,Blend决定了该文中软件系统的UI界面设计。 2.2 自定义控件 该系统需要使用大量的控件来设计应用程序,特别是UI界面,而Silverlight并不能支持软件所有功能的控件,比如Silverlight就不支持监控界面中的某个节点控件。所以笔者在设计节点时,首先利用Silverlight自带的控件画一个圆,继而再在圆中填进去一张与节点相似的图片。与此同时,笔者还想让这个节点具有发光效果,于是找到自定义控件代码后,将一个Effect填进去然后设置为“发光”效果。完成了自定义控件,就可以添加、引用到程序中,该系统在设计“实时监控模块”时,就会使用到各种各样的节点。 3 数据库设计 3.1 数据表的定义 为了保证数据库的兼容性、稳定性,该文将SQL Server作为系统数据库,先做一张命名为“OldData Table”的历史数据表(如表1所示),设定每隔5 min自动把数据储存在数据库里。 之后再做一张命名为“AlarmtDataTable”的报警数据表(如表2所示),用于存储大棚节点监测过程中超过报警值的数据。 3.2 数据库存储过程 4 结语 该文设计的是能够实现实时监控、美化界面、数据查询等多功能的智能农业管理系统,希望为广大软件开发人员提供参考借鉴,进一步推动我国农业生产发展。 智能CAD技术在农业机械设计中的应用 摘 要:现阶段我国的机械生产制造产业的发展比较迅速,主要是依靠着新技术的支持。其中在对智能CAD技术的应用下,就对机械设计的自动化以及精确性得到了有效保证,将智能CAD技术和农业机械设计相结合,对机械设计的发展就有着促进作用。本文主要就农业机械设计的现状以及智能CAD技术应用优势加以分析,然后结合实际对智能CAD技术在农业机械设计中的应用策略详细探究,希望能通过此次研究分析,对农业机械设计的应用发展起到积极促进作用。 关键词:智能CAD技术;农业机械设计;应用 0 引言 随着当前我国的计算机技术的迅速发展,在和农业机械设计相结合的情况下,就能有助于设计的优化,能够将CAD技术和农业机械设计的作用优势充分发挥。通过从理论上对智能CAD技术在农业机械设计当中的应用情况进行研究分析,就能从理论上对农业设计提供理论支持依据。 1 农业机械设计的现状以及智能CAD技术应用优势 1.1 农业机械设计的现状分析 长期的发展过程中,农业机械设计主要是通过手工进行绘制的,在设计上由于人为的疏忽就会造成差误。在对于农业机械图纸设计师来说,随着新的技术升级进步,就能有助于对农业机械设计的精确性以及效率的提高提供技术层面的支持。在农业机械设计过程中通过CAD技术的应用,能够在通过二维以及三维的技术应用将设计进行细化[1]。当前的制造业已经在CAD技术应用中,对人工的劳动强度能够有效减轻,这样就能在经济效益上得到提高。农业机械设计过程中对三维CAD技术的应用以及成为机械设计过程中的重要课题。 1.2 农业机械设计中智能CAD技术应用特征 第一,设计方便化。智能CAD的技术应用有着鲜明特征,在零件的设计上更加的方便化,通过三维CAD的技术应用,就能在装配环境当中对零件加以设计,也能通过相邻零件位置和外形对新的零件进行设计,这样就能在零件的设计效率上有效提高,在零件装配的准确率也能提高[2]。对设计环节的损坏情况查找过程中,通过附件软件查找器就能准确高效的查出,这对机械设计的整体质量提高就打下了坚实基础。 第二,缩短设计周期。能够将设计的周期有效缩短,这是对CAD技术应用最为优秀的优势,能够在设计的花费时间层面大大s短。在对整体的工作效率上就能有效提高。机械设计人员在实际的设计过程中,对CAD技术的应用,能对原有的机械设计图样以及信息进行有效保留,这样就不实施重新的设计,这样在局部的修改以及创新上就能实现。 2 农业机械设计中智能CAD技术具体应用 三维的设计系统建立下,通过 Auto Lisp等设计软件的合作应用下,就能对实际设计进行优化,在对装配模型的变型设计理论基础上的机械设计方面,在当前的CAD系统的建立产品几何模型,主要是从零件建模开始实施的,这一方法就比较难对产品功能信息进行有效表达。在装配建模的作用上,主要是通过构建完善对产品装配信息描述的数据模型[3]。主要是通零件间装配关系数据的层次以及关系模型进行表示,在装配模型方面对自然设计的过程相对比较符合,在变型设计的方法上比较良好。 对农业机械设计中的底盘设计中,对CAD技术的应用过程中,通过在三维空间当中进行设计,就能对零件的位置进行确定,然后进行建立坐标系和总部件总成坐标系。通过坐标点方法进行对总成装配进行完成,这样在设计过程中,对机械动力性以及操纵性和稳定性等分析工作进行完善,在相应的数据参数应用下,就能进行准确性的设计。 对农业机械设计过程中的智能CAD技术的应用过程中,通过模块化的变型设计就是在模块基础上进行的设计,模块和装配关系主要是先进行预先确定的,这样就对使用的范围进行了明确化。在模具的结构设计层面主要有二维以及三维设计,在每种的设计方法上都有着各自的优势和不足[4]。在对计算机的硬件配置要求上不是很高,所以使用的成本也相对比较低廉,三维的设计能够实现设计的参数化,在产品的设计过程中相对比较容易修改,这样就在并行工程方面的目标实现有着促进作用。在对机械车身的设计中对智能CAD技术的应用通过三维造型作为主要基础,这样设计师就能和CAD系统进行交互,能够把自己的概念进行清晰的视觉模式几何实体化,在设计的精确率以及设计的质量上得到了提高。 3 结语 总而言之,对农业机械设计过程中的智能CAD技术的应用过程中,只有从多方面进行考虑分析,将这一技术进一步的优化,实现集成化以及网络化等,这样才能更好的为农业机械设计做出更大的贡献。 作者简介:孙梗,男,安徽宿州人,研究方向:机械设计制造及其自动化专业。 智能农业论文:基于4G技术的智能农业小气候监测系统 摘要:随着网络技术发展及创新,其在各行各业中有着不可或缺的地位,尤其在农业发展方面有重要指导作用。近年来,4G技术广泛普及,使得农业中小气候监测成为现实,并高效率地促进我国农田、果园、林地、大棚种植业发展。本文就4G技术对农业气候监测的特点及应用情况进行有效分析。 关键词:农业;气候;4G技术;监测 农业小气候指的是果园林地、大棚、农田中贴近地表的环境参数。4G技术传感器在农业发展小气候监控中的普遍应用,为农作物种植优良发育和生长提供重要保障。4G技术监控可分为感知、传输和应用三个阶段,其中,感知是指土壤温度、浓度等环境具体信息数据的采集;传输是将所有采集的数据经由传感器输入分析系统的阶段,在其输送过程中,受采集数据复杂性、海量性影响,容易造成传输信道拥堵,影响数据分析准确性。因此,4G技术的高效、合理运用对小气候监控有着重要意义。 1 小气候中4G技术监控的特点分析 1.1 数据的准确采集 农作物种植环境中对外部环境有着严格的要求,尤其对气候因素的要求最为显著。适宜的光照强度、空气和土壤温湿度、二氧化碳浓度能有效提高作物生长效率,因此准确采集和分析农作物中小气候情况,可利于研究人员及时改善气候环境的不适宜性,以促进作物生长,提高农业发展效率。 1.2 动态监控信息管理 数据采集具有海量性、复杂性的监测特点,因此数据的动态监控管理极为重要。通过实时监控,可在一天内多时态的查看农业情况,及时发现不良情况并予以调整。同时,可在数据不符合作物实际需求时发出警报信号,提醒农业人员给予有效预防措施,保障生长效率。例如土壤湿度下降时可提醒水源灌溉,湿度过高时则停止水源灌溉[1]。 1.3 视屏监控的可视化 为确保农作物生长顺利,则需定期亲自前往查看作物长势、风害、水害、病虫害情况,这无形中加大了物力、财力和人力的浪费。人为检查并不能完全发现不良情况,可能出现检查遗漏,影响判定准确度[2]。而可视化监控能够利用摄像头多方位、多角度旋转扫描的特点,以有效并全面的查看视频信息,提高作物长势的分析效率。 1.4 定位服务 农业管理存在分布广泛、数量多的特点,通过4G定位能够准确判断某一农田、大棚或果园林地小气候情况,以便工作人员能及时对作物生长情况做出管理和改善,以促进农作物快速生长。 2 4G技术在小气候监控中的应用 智能农业是集传感器、监控、视频传输和计算机操作为一体的发展模式,其很好的应用了4G技术的各种特点。通过智能软件的有效监控和数据分析,使得农作物生长环境、生L局势得到正常及合理发展,为智能农业管理提供重要指导。 2.1 感知阶段中传感器排布设计 田地分布区域和环境不同,其传感器的设置类型也会不同。因此,传感器设计的节点可依据农田位置和实际情况设置特定的汇聚节点,并依据各个节点存在的多跳技术汇总数据。传感器分布陈列中,4G路由汇聚节点为父节点,其通信范围中的路由节点则定为子节点,并将路由节点通信范围内的节点定为路由节点的子节点。其通信特点是子节点到父节点通信,相互之间不通信,由此形成了一种簇树结构,使得信息采集的通信结构更为简单和明确。但其对树根部节点的数据信息传送存在反复性,因而容易造成节点能量衰竭,致使区域信息输送错误或数据丢失,导致工作人员不能及时正确查看作物生长状况。 2.2 4G网络专项传输 4G网络可达100兆宽带,可为数据、视频传输和云计算提供通信效率保障。通过4G网,工作人员可以共享云计算系统中的智能温湿度监控技术,以实现对农业小气候的远程测控。例如大棚温室监控,通过远程采集获取小气候数据,再经模型分析后自行监控棚内温室度,并自动控制内外遮阳、喷淋滴灌、顶窗侧窗、加温补光及湿帘风机设备,以充分满足农作物生长需求,实现精细化农业管理格局[3]。因此,从信息数据处理和系统监控后续性发展考虑,4G技术专用通信网络具有较高应用效果,其具备组网灵活、通信范围大、信息安全和流量实际计费的应用优点。 2.3干扰信号分析 4G网络传输可能会受多途径效应影响,致使传输信号质量及能量下降。同时,小型区域内网络的覆盖会发生同频干扰,从而对监控系统的工作效率带来影响。对此,可通过网络路径的最优选择计算法以提高频谱利用效率,保障信号的传输能量,以促进农业4G网络技术的优化及可持续发展。 2.4身份验证系统 4G技术专有的小气候监控系统中,4G用户可经由台式电脑或手机客户端,在访问内网时可直接用IP进行登录。而外网访问时,则需进行以下两个措施:防火墙设置,可有效拦截非法访问;身份验证及密码输入,以确保用户使用权益。同时,系统访问时可对所有访问信息进行跟踪和记录,例如用户名、IP地址、访问时间、访问操作,以便于管理人员对访问信息予以甄别,提高账户安全度。 3 结语 4G网络技术应用是现代农业发展的必备手段,也是提高农作物生长发育和高产量的重要保障。为提高我国农业发展水平,需积极全面推行农业智能化、自动化、高科技发展模式,以将农业生产者从繁重的劳作中解脱,更好地推动现代化农业发展,提高生产生活质量。 作者简介:王汝伟,本科学历,助理农艺师,研究方向:大田作物种植与管理以及农业环境保护技术。 智能农业论文:智能农业气象服务系统初探 【摘要】智能农业气象服务系统指能自动提取分析气象、农业数据,根据气象与农业的关系数据(如农业气象指标、病虫害发生发展的气象因素等),提出农事建议、灾害性天气应对措施,形成服务产品,经人工校对、加工后,进行自动的系统。服务产品的形式包括Word文件、短信等,自动服务产品的方式包括电子邮件、电话、短信、传真、wap网站、打印纸质材料等。本文论述了智能农业气象服务系统实现的条件、必要性、可行性及具体实现方法。 【关键词】农业气象智能农业气象服务数据库 目前,农业气象工作中广泛使用了计算机,大量的农业气象信息通过计算机来获取、整理、统计分析,为智能农业气象服务系统的实现创造了前提条件。同时,由于信息量巨大、业务服务种类繁多、农气服务精细化要求、服务时效性要求(如大风、冰雹等突发灾害性天气信息必须尽快向有关农户,农户才有时间采取措施应对),也要求有智能农业气象服务系统来提高人工农业气象服务效率。之前有人进行了类似的研究,如病虫害专家系统,该专家系统需要人工输入农业、气象数据,且对输入数据的方式限制较多,然后根据输入的数据判断病虫害未来的发展趋势,提出应对办法。该专家系统未能实现所需数据的自动提取。本文提出的智能农业气象服务系统监测分析的数据种类较多,生成的服务产品种类较多。 智能农业气象服务系统主要包括监测模块和执行模块。监测模块监测灾害性天气的出现、重要农事季节的到来等,据此来启动执行模块,生成、服务产品。智能农业气象服务系统执行模块主要包括农气数据的提取、数据分析、形成服务产品、分发服务产品四大部分。 一、农气数据的提取 智能农业气象服务系统需要提取的信息大致分为气象、农业两类数据。气象数据包括实况数据和预报数据,具体包括光照、气温、降水、风、雷暴等数据,农业数据包括作物发育期、生长状况、病虫害等农作物有关数据。目前我省乡镇雨量站、区域站等自动站的使用, 为气象服务提供了高时空密度的气象数据,这些数据可以方便的提取、分析,用于智能农业气象服务系统。气象数据的高时空密度,为智能农业气象服务系统生成精细化、高时效的农气服务产品提供了基础。目前可提取的农业数据包括作物发育期数据、作物生长状况数据等。这些农业数据种类比较单一、数量较少。农业数据的时空密度远不如气象数据。比较重要的农业病虫害数据、温室大棚等设施农业分布的数据比较缺乏,目前我市在农气服务过程中用到的病虫害信息一方面来自农气人员调查,一方面来自我市的植保站,需要用到的设施农业分布数据来自现场调查。 我局之前对我市各县市局观测站的气象观测数据进行了提取、分析、整理,建立了观测数据库,采用的观测资料格式有A文件和B文件。A文件提取速度较快,B文件提取速度较慢,但提取较为方便,因为B文件是Access数据库格式。目前我局建立的观测数据库主要 用于数据查询、为农业气象服务材料制作提供气象分析数据。该观测数据库尚未包含自动站、区域站数据,且隔一段时间更新一次,更新不够实时。目前制约智能农气服务系统的数据因素主要包括农业数据的缺乏、数据格式的规范统一。可通过与农林部门合作建立农业数据库的方式来解决。 二、农气数据的分析 农气数据的分析主要是用农气指标等农业与气象关系数据来分析气象对农业的影响,决定应采取的应对措施。该步骤建立在指标、农业措施等数据库的基础上。目前我局搜集了“四大怀药”、各种蔬菜、水果、养殖的一些指标,建立了农气服务手册,但是这些指标数据尚未建立数据库,尚不能用于智能农气服务系统。 三、农气服务产品的生成 农气服务产品主要采用Word格式、记事本格式。智能农气服务系统根据农气数据的分析产生服务产品,这些服务产品中可包括气象数据分析、图表、农事建议等内容。我局曾用Visual Basic语言的Word组件生成农气服务产品,但自动生成的Word文件内容排版不够完美,需要人工排版。 四、农气服务产品的分发 产品生成以后经过人工修改、加工,然后就可以。可采用邮件、短信、电话、传真、wap网站等方式。自动邮件方式需要服务对象数据库,该数据库主要包括农气服务对象的一些信息,如种植作物种类、所种植作物的发育状况、邮箱地址等。通过该数据库中的信息,将服务产品有针对性地发到有关服务对象的邮箱中。 关于自动短信,需要对移动公司提供的发短信软件的进行二次开发。我局曾使用短信快车软件服务短信,该软件提供了二次开发接口,可以用来实现短信的自动发送。短信自动发送可以大大减少人工操作发短信的时间,利于预警等重要信息尽快到达用户手中。 关于自动发送传真,需要传真电话与电脑的联接。这个联系主要用来实现数字信号与模拟信号的转换。这需要相关硬件开发和配套软件开发。 目前登陆wap网站的手机用户越来越多,在wap网站上农气服务产品将是一个越来越重要的方式。以无线网络作为传输通道,以手机作为终端处理设备的气象信息服务将提高气象信息的传播效率1。通过本系统自动地将农气服务产品到wap网站上,广大手机用户将会迅速方便地收看到农气服务产品。 五、结语 1.智能农业气象服务系统的实现需要多种数据库的支持,尤其是指标数据库、农事建议数据库、气象与病虫害发生发展关系数据库等农业与气象关系数据库的建立。 2.智能农业气象服务系统离不开人工的干预,该系统可以提高人工服务的效率,但是由于服务产品的复杂性,还需要农气人员来改进服务产品的质量,增加服务产品分析的深度,监督智能农业气象服务系统的运行。 3.该系统的使用可以节省一些重复、简单步骤的时间,利于提高人工服务的效率、利于产品的及时。可推广应用于预报服务、专业气象服务等。
车辆管理系统论文:车辆管理系统设计和行业应用展望 摘要:该文从车辆管理系统建设背景谈起。在简要介绍烟草物流大环境和建设目标后,阐述系统实现过程中的部分技术原理,提出了烟草车辆管理系统建设的价值,详细介绍了车辆管理系统在烟草企业使用各模块内容,最后对车辆管理系统在烟草行业的应用进行了展望。 关键词:中国烟草;物流配送;车辆管理 1 系统建设背景 目前,我国各省、市烟草公司在国家局“以市级公司为业务单元,统一组织架构、统一业务流程、统一功能模式、统一服务标准、统一信息平台、做到全省一个样”的总体思路指引下,都在积极展开物流配送及其信息化建设的整体规划工作。以进一步提升烟草商业企业的市场运作水平、规范水平和节约能力、竞争能力,科学合理地整合有限资源,加快向现代化流通转变步伐,从而打造烟草商业企业的现代物流体系。 2 物流的定义 美国物流管理协会(Council of Logistics Management:CLM)对物流的定义是:“物流是供应链流程的一部分,是为了满足客户需求而对商品、服务及相关信息从原产地到消费地的高效率、高效益的正向和反向流动及储存进行的计划、实施与控制过程。 而中国《物流术语》标准将物流定义为:物品从供应地向接收地的实体流动过程。根据实际需要,将运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等基本功能实现有机结合。 由于我国烟草物流配送由统一型号的车辆由地区集中的物流配送中心出发,配送到全市各零售网点,配送完成后车辆返回该物流配送中心。 烟草行业的车辆配置与管理现状: 1) 各型车辆购置环节监督流程有待完善。 2) 在车辆运行管理中,存在着管理不到位,制度不完善的现象。 3) 管理方法滞后,各职能部门缺乏有效衔接。 4) 信息化管理模式必更新取代陈旧的管理模式。 5) 用车环节没有有效方式监管。 车辆作为烟草运营诸多重要环节之一,统一规范管理烟草直属车辆,节约用车成本,尤其对配送车辆的信息化、规范化、最优化管理,成为烟草商业企业信息化体系建设,切实降低烟草运营成本所关注的诸多课题之一。以“保增长、重服务、强管理”为目标,如何提供快捷、安全、顺畅的物流服务保障,成为行业节约成本、提高物流配送效率的关注焦点。而提升车辆管理模式的信息化无疑是提升行业物流服务保障的一条途径。 3 系统建设目标 1) 通过对各型号车辆建立详细的信息卡片,实现对车辆和驾乘人员信息的管理。 2) 在车辆的购置、日常运营和维修等环节,通过系统平台预设流程和配置标准,统一监管。 3) 组合利用GIS、GPS、GPRS技术,实现烟草配送调度监控指挥中心对各型号车辆进行实时监控和事后监控(车辆行驶轨迹和行驶时间量度分析)。 4) 系统通过各系统参数设定,实现系统自动化调整运行状态,减少人工干预情况。 5) 系统实时或定期提供各统计类型和粒度下各车运行数据和运行费用成本分析报表,提供烟草决策者决策依据。 4 系统架构和关键技术简介 4.1 J2EE实现架构图 如图1所示。 4.2 GIS、GPS、GPRS车辆监控技术路线图 车载监控终端将车辆实时坐标数据传输到监控网关,然后由监控网关传输到监控服务器,监控服务器接收到信息后,把信息更新到应用服务器上结合GIS地图展示。 图2 4.3 GIS、GPS车辆在图导航系统技术路线图 通过车载GPS设备,接受车辆实时全球坐标信息,配合车载GIS电子地图,实现车辆行车路线的辅助导航,尤其提升车辆配送过程中的熟悉度和配送效率。如图3所示。 5 系统模块简介 5.1 车辆档案管理 提供卡片模式实现,卡片存放车辆与驾驶员的档案管理信息。如表1所示。 5.2 车辆日常管理 如表2所示。 6 总结和展望 成本是管理和效率的目标体现,通过精细化的管理能降低整体成本、通过提高各作业环节内部和环节间的沟通效率有效降低物流成本。而烟草物流是一个流程繁杂、环环相扣的综合业务,车辆管理环节作为其中一个重要组成部分,有信息化建设的迫切要求。据了解,目前国内部分网建先进省市商业烟草已经开始对物流配送线路优化、经济地理BI 分析、车辆监管等领域进行了信息化建设,并取得不错的效果。尤其建立了颇具现代化特色的车辆调度中心,以大屏形式监控车辆运维情况,体现了高度的信息化、自动化。在“管理、效率、成本、服务的综合效益最佳”的物流整合优化目标指导下,整合烟草车辆资源,提高物流作业环节的运行效率,引进先进的GIS、GPS、GPRS技术,科学地步骤地实现物流配送的综合效益最大化。 车辆管理系统论文:基于.NET乙烯原料运输车辆管理系统的设计 摘要:从实际工作出发,在分析本单位乙烯原料运输车辆管理中存在的问题的基础上,结合管理信息系统开发的概念、结构及系统开发的基本原理和方法,通过ADO.NET技术对数据库进行访问,开发了一套运输车辆管理信息系统。 关键词:乙烯原料;运输;车辆管理;.NET 企业信息化建设是通过IT技术的部署来提高企业的生产运维效率,从而降低经营成本。为此信息化建设的步伐在企业发展战略中占有不可预估的地位,企业把信息化建设作为贯彻落实国家“走新型工业化道路”和“两化融合”战略部署的重要举措,作为转变发展方式、实现科学发展的重要手段。 1 乙烯原料运输车辆管理系统实现 1.1 开发背景 公司原油采购部每月有近500多车的乙烯原料采购任务。而公司缺乏一套信息系统对汽车运输任务的分派、装载、运输、油品品质检验、到站排序、卸车等进行监控管理。目前公司原油采购部在乙烯原料运输车辆管理方面存在的问题可归纳为: 1) 派车时不能实现对车辆运输资质、本次运输的油品和上次油品是否可混做出预判断。 2) 车辆装载完货物后,驻点人员用电话、短信或传真方式告知原油采购部,工作繁琐,所报信息容易出错。 3) 按照运输的相关规定,无备案车辆,不允许做油品运输;备案车辆长时间无运营任务,需要重点对所装油品做分析检查,目前人工完成检测核对工作。 4) 卸车完毕后,根据过磅重量人工对该车是否超重做出判断,不能从源头杜绝车辆超载情况。 5) 日车辆装、卸信息,用EXCEL完成日报和月报。数据量庞大,工作繁琐,容易出错。 在充分了解油品车辆运输业务现状的基础上,针对以上存在的问题,通过建立乙烯原料运输车辆管理系统使原油采购部的管理工作更加规范化、程序化,提高其处理工作的速度和准确性,也便于动态查询,实时监控,提高决策水平。 1.2 开发软件技术 在应用层面上,运用技术,以及目前最流行的Windows 平台应用程序Visual Studio为开发环境,结合若干服务器组件创建B/S模式的应用程序,使所有联网用户都可以通过WEB浏览器访问。 在数据层面上,为系统建立专用数据库服务器,用于数据存应用程序主要通过方式存取数据。并且易于使用、高速度、低内存支出和占用磁盘空间较少,支持用于建立基于客户端/服务器和 Web 的应用程序的主要功能。 1.3 数据库设计 本系统利用ORACLE数据库,使用PL/SQL Developer工具创建系统所需数据库文件, 乙烯原料运输车辆管理系统数据库命名为YYCGB。考虑到系统的实际需要,系统至少需要以下数据表。本系统数据库表一律采用汉语拼音的首字字母作为该项代码。 1) 承运商信息表(YYCGB_CYS) 承运商代码 承运商名称 经营许可证 法人等信息 2) 车辆信息表(YYCGB_CL) 车辆代码车辆标准 车辆净重 车辆毛重 车辆保险日期等信息 3) 装车信息表(YYCGB_ZC) 装车日期 油品 装运地点等信息 4) 卸车信息表(YYCGB_XC) 卸车信息 油品 卸车 5) 用户信息表(YYCGB_USE) 用户组用户名密码权限等 本系统共设计数据表13个,并根据数据库的实体完整性和参照完整性的要求,为表设置主键、外键和索引,并创建表间关联。 1.4 系统功能模块设计 图1为系统功能图。 本系统共分为六个部分,分别为:基础信息、装车信息、卸车信息、统计查询、文件中心及系统维护。 基础信息包括承运商、车辆、乙烯原料、单位信息、月计划录入和运输理论天数录入。此部分主要功能是维护基础信息,为后续的功能提供基础数据。 装车信息包括派车计划、装车信息录入、装车信息修改和打印装车磅单。驻点人员根据派车计划装车,将装车信息录入系统。 卸车信息包括待卸车信息、卸车信息录入、卸车信息修改和打印卸车磅单。卸车信息由卸车点人员录入。 统计查询包括两部分,分别为报表和查询。报表有日报、月报和频次。查询有理论运输天数查询、承运商查询、车辆查询、装车信息查询、卸车信息查询、用户查询。用户可以根据实际需要按不同的条件进行实时查询。 文件中心包括上传文件和文件查询两部分,管理员可将相关制度、通知等各种文件上载到系统中,方便用户和驻点人员查看,实现信息的及时共享。 系统维护包括系统设置和用户管理两部分。系统设置具体分为模块管理、用户组管理和代码管理,用户管理具体分为用户维护、口令修改和系统日志。 1.5 主要功能流程逻辑 1.5.1 基础信息录入 基础信息模块录入车辆、承运商、月计划等信息,为装车信息,卸车信息,车辆监控,统计查询提供数据源。 1.5.2 派车及装车逻辑 按照公司下达的乙烯原料月配置计划进行配车,安排车辆到指定炼厂或油田采购乙烯原料,配车计划下达后,由承运商安排相应车辆运输乙烯原料;车辆到达目的地后联系装车,装车完毕,由驻点办事处人员在系统中录入车号,系统自动带出相应车辆基本信息,包括所属承运商、车辆标重等信息,同时录入油品,毛重,装车铅封号等信息,填写完成后,点击保存。系统自动计算出净重,判断此车是否超重,若超重,给出提示。 1.5.3 卸车逻辑 车辆即将到达厂区前,进行卸车自动排序。车辆到待卸点后,原油采购部录入待卸车信息。卸车时,承运商车辆进行车辆毛重称重,查看铅封并卸车,卸车完成后填写相关信息,生成卸车单据,并检查是否超重,若超重对话框提示。供货商运输车辆到达厂区后,需先到原油采购部办理相关法律手续,审核并通过后,由原油采购部人员录入车辆基本信息,完成后进行后续卸车操作。 2 结论 乙烯原料运输车辆管理系统能够实现乙烯原料运输车辆信息的共享,提高业务响应速度,加快业务处理进程。能够理顺和规范车辆调度流程,消除大量的人工劳动,实现车辆管理的规范化。能够加强内部控制,做到实时监控,及时处理,对每一环节存在的问题可以随时反映出来。实现供应商信息、车辆信息、车辆保险、日报表、月报表、车辆监控信息综合集成,使决策层能够及时得到动态的车辆运输数据。 车辆管理系统论文:基于RFID技术和指纹识别技术的车辆管理系统 摘要:基于车辆管理信息化的需求,提出了引入RFID技术和指纹识别技术的车辆管理模式和手段,设计一套既能有效实现车辆日常信息的数字化管理又能有效监控车辆进出公司的车辆管理系统,以提高工作效率和车辆管理水平,杜绝公车私用,规范用车。 关键词:车辆管理; RFID技术;指纹识别技术;信息化管理 随着计算机技术的飞速发展,信息化管理成为企事业单位行之有效的行政管理手段。对于拥有一定数量车辆的企业,车辆管理成为他们日常管理事务中的一项重要工作。然而,公司内部的车队车辆调派信息以及油料管理、维修管理、年检管理等,仍然通过电话、纸张表单等传统的方式实现,效率低下、费用高。而且,很难实时掌握公司车辆的使用情况和杜绝公车私用,倘若员工驾驶公司车辆在外发生交通违章违规或事故,这难以跟踪和追究责任。另外,公司大院内车辆的防盗安全管理也是很重要的管理工作,需要监控跟踪进出公司的所有车辆,包括公司车辆、员工的私人小车以及来访人的车辆。目前已有很多车辆管理系统[1,2],但无法完全满足公司的车队管理。所以引入先进的管理理念和科学技术,设计一套既能有效实现车辆日常信息的数字化管理又能有效监控车辆进出公司的车辆管理系统,以提高车辆管理水平和工作效率,杜绝公车私用,规范用车。 1 系统总体设计 1.1 系统需求分析和功能描述 本系统的需求包括两部分,一是车辆日常信息管理,二是车辆进出管理。如图1所示。 车辆日常信息管理要求:通过系统能录入和查询车辆信息,驾驶员信息,车辆油料、维修、保养、年审、违章等信息;能在网上用车申请和批示,方便车辆调派;能统计和查询车辆使用的历史记录。 车辆进出管理要求:要求准确记录哪个员工何时开出某辆车和何时还车,其车辆的保管责任由此员工负担;驾驶任何车辆(公司车辆、员工的私人小车以及来访人的车辆)都要在公司大门通过系统的安全验证。 所以系统功能包括车辆日常信息管理功能,车辆进出管理功能两大部分功能组成。 1.2 系统结构 系统由后台应用系统、车辆管理员操作、查询和用车申请操作、出车/回车登记、车辆进出登记等几个部分组成。结构如图2所示。 1) 后台应用系统:包括后台数据库和应用系统服务器,是车辆管理系统的优秀,接收和处理前台应用程序的请求、发送反馈信息、存储采集到的数据。 2) 车辆管理员操作:使用前台应用程序界面录入和查询车辆信息,驾驶员信息,车辆油料、维修、保养、年审、违章等信息,网上用车审批和用车调派。管理员采集驾驶员指纹数据和制作代表车辆身份的ID卡,并录入系统。 3) 查询和用车申请:各部门的员工使用前台应用程序查询车辆状态和用车申请。 4) 出车/回车登记:驾驶员出车和回车时,使用前台应用程序和ID卡-指纹采集器进行出车/回车登记,以建立和解除公司车辆和驾驶员的信息绑定。 5) 车辆进出登记:公司车、员工私人车、外来车的进出公司需在公司门口刷ID卡,以记录进出信息。其中,员工开私人车或者外访人开车的进出公司时使用临时卡,员工开公司车辆进出公司时要使用具有唯一代码的车辆ID卡。 2 RFID技术和指纹识别技术及其在本系统的应用 RFID(Radio Frequency Identification,无线射频识别)技术[3]是一种非接触式的自动识别技术,其基本工作原理并不复杂:标签进入磁场后,接收解读器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的信息,或者主动发送某一频率的信号;解读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关的数据处理。最基本的RFID系统由三个部分组成:一是标签,二是阅读器,三是天线。从工作频率不同,RFID系统可分为低频系统(30-300KHz)、高频系统(3-30MHz)、超高频系统(300MHz-3GHz)和微波系统(2.4GHz以上)。依据实际需求,本系统选取低频系统。在公司大门部署读取ID卡(125KHz)的阅读器,当驾驶员开车进出公司时读取代表车辆身份的ID卡。另外在公司大楼里部署一台或多台ID卡阅读器,用于出车和回车登记。 指纹识别技术[4]是利用人体指纹特征进行身份认证的技术,属于生物识别技术的一种。其基本原理是通过取像设备获取指纹图像,然后用计算机识别软件分析指纹的局部特征和全局特征,从中抽取特征值进行特征匹配,最终实现指纹识别。本系统应用指纹识别技术来识别开公司车辆的驾驶员身份。在出车登记时,驾驶员需要通过指纹识别验证身份,这样做是为了避免被盗用别人身份开公司车辆进出。 3 系统工作原理 本系统两大功能模块可单独运行使用,其中车辆日常信息管理部分用于实现录入和查询车辆信息,驾驶员信息,车辆油料、维修、保养、年审、违章等信息,网上用车审批和用车调派等;车辆进出管理部分用于验证车辆身份和监控车辆进出。然而,系统重点要解决的是如何确定谁驾驶公司某辆车进出公司以及其准确使用时间。 本系统使用具有唯一编号的ID卡代表车辆身份,使用人体指纹代表驾驶员身份。当公司的部门或班组要使用公司车辆时,先在系统中查询车辆状态并申请使用未被分派的车辆,等审批后去领汽车钥匙和车辆ID卡。在出车前,要在系统中做出车登记,即在系统中选中出车登记功能并使用ID卡-指纹采集器刷车辆ID卡和扫描驾驶员指纹,系统验证通过后建立驾驶员和车辆信息的绑定和生成一条出车登记记录。这样,该驾驶员驾驶车辆进出公司经过门口时在ID卡阅读器上刷车辆ID卡,系统就自动获取该车辆信息以及驾驶员信息,并记录进出时间。如果该驾驶员办完事需要交还车辆时,需要在系统作回车登记,这样可以解除驾驶员与车辆的绑定,车辆变成待分派状态。这样系统可以准确记录哪个员工何时驾驶某辆车进出公司,便于跟踪车辆使用情况。 在系统里详细地记录车辆的申请使用、批复调派、出车信息、回车信息、进出信息等等,能让管理员实时地掌握车辆的动态、保障车辆的防盗安全、跟踪和追究责任以及杜绝公车私用。 4 总结 本车辆管理系统既能实现车辆调派、用车申请油料管理、车辆和驾驶员年审台帐等业务的数字化管理又能有效监控车辆进出公司。通过引入RFID技术和指纹识别技术,能准确记录公司车辆使用情况,让管理很容易跟踪查询某辆车被某位员工何时驾驶进出公司,这样既能自动记录,无需人工手续,提高了管理的工作效率,又能保障车辆的防盗安全和杜绝公车私用,规范用车。 车辆管理系统论文:浅谈基于传感器网络的车辆管理系统 摘 要:伴随信息技术的飞速发展,无线技术、传感器技术的发展,使得无线传感器技术有了低成本、低功耗、多功能的特性。随着科学技术的不断发展,当今社会的交通网络日趋完善,有关车辆管理的问题也愈发突显,此时基于传感器网络的车辆管理系统也应运而生。车辆识别信息是交通规划和管理部门重要的信息来源。基于传感器网络的车辆管理系统,对于有效地管理交通提供了更多可执行性以及效率性,对交通管理技术的发展产生了重大的影响与意义。 关键词:传感器网路;车辆管理;系统 1 基于传感器网络的车辆识别技术简述 无线传感器网络系统一般包括传感器节点和汇聚节点。节点大量部署于被感知对象内部或附件中。这些节点通过自身组织的方式构成无线网络,以协作的方式实时感知、采集和处理网络覆盖区的信息,通过多跳的方式经由汇聚节点链路将整个区域的信息传送到远程控制管理中心。正是由于以上途径,使得无线传感器网络具有资源有限、网络规模大、覆盖面积广、拓扑结构相对稳定、感知数据冗余度强、干扰更强等特点。 由于每种车辆的物理参数(如长宽高、颜色等)皆不相同,则需做好有关车辆类型的分类。车辆识别将车辆划归为实现分好的类别,采集多个车辆参宿作为样本,根据事先划分好的车辆类别,将隶属于同一类别的车辆信息进行汇总。其中车辆的分类精度是评价一个车辆识别系统的重要评价指标。生活中,通常根据不同的交通应用采用不同的车辆分类方案,现较流行的分类方案是美国联邦公路局(FHWA)的车辆分类方式,其分类的侧重点是车辆的车轴数。 2 时下的车辆识别技术存在的问题 2.1 受到环境与光线的影响大 目前使用的车辆识别方法大多为应用图像技术、感应技术等方式进行车辆的分类,其中基于图像识别技术识别率可达90%以上,但是上述方法仍存在局限性,比如环境以及光线的影响,同时,车辆上喷涂的漆料也会对于车辆识别产生影响。 2.2 造价高、覆盖面积小 目前的车辆识别系统的安装成本以及维护费用很高,且耗能较大,会造成不必要的浪费,同时由于其不具有较高的灵活性,因此其覆盖面积小,不利于大范围使用以及大规模部署。 2.3 大型车辆对结果的影响 在交通管理以及研究中,譬如卡车、大型货车这种大型车辆也会对于结果产生影响。大型车辆体型大且速度低,对于公路的容量检测、环境评估会产生影响,同时会对车辆的分类统计精度也会产生或多或少的影响。 3 用于车辆识别的信号分析及车辆分类 3.1 用于车辆识别的磁信号分析 第一,磁场信号的方向性特征。由于地球的磁场在不同的地理位置具有不同的倾角和幅度,但是这仅限于大的范围而言,在很小的范围内,在同一行驶方向上的两个相邻的磁阻传感器节点测量的车辆信号特征基本上是相同的。根据计算,在磁力线与地面所成角度为65°左右时,车辆在同一地点的不同行驶方向所测量到的磁场特征差距较小,进一步从理论上说,利用无线节点测量的磁场信号进行车辆分类是可行的。 第二,磁场信号的偏移特征。将磁阻传感器节点安置车辆底部的不同部位,所测量的磁场强度不同。从理论上讲,解决该问题的方法是在测量车道上放置一排节点,将各个节点的测量数据进行结果对比分析,找到数据中相关性最大的数据,便可以作为最终测量数据进行识别。 第三,车辆的磁场特征。每种车辆都有其固定的相关特征,不同类型车辆的磁场信号特征也不尽相同。前文提及,车辆识别技术是通过磁阻传感器测量的车辆特征信号,与每个节点内存储的每种车辆特定的信号进行比对,其中关联性最大即实际测量数据。在此操作之前,应先制定车辆识别算法来获得每种车辆信息的模型。 3.2 车辆分类 利用相关算法,可将原始车辆的磁场信号转换为具有较小矢量大小的车辆特征信号,再根据前面提到的方法利用车辆的特定磁场信号进行车辆分类。每种类型的车辆对应的一系列车辆的特征信号集,计算所测得的车辆特征信号和节点内存储的车辆特定的特征信号进行比对,比较二者的相关性,相关性最大的车辆特征信号对应的车辆类型就是该车辆的类型。进行车辆识别的时候可使用最邻近法这一算法,它可以更好地提高车辆识别环节的效率与准确性。 4 基于传感器网络的路况信息监测 交通管理方面,实时监测恶劣天气与道路上的情况也是至关总要的。实时监测积水、积雪、结冰、能见度低等天气情况,以及道路损坏、桥梁损坏等突发情况,将路况信息快速传送给驾驶员,确保驾驶员的行车安全。由于监控道路的路况参数变化较为一致,可将用于道路情况的参数监测传感器安放在各个节点上,或使用专门具有能量供应的节点用于道路状况的参数监测。其中传感器可以选择温度传感器、湿度传感器、光强度传感器、加速度传感器相结合,全方位进行各项参数的监测。路况监测节点安放在路面上,用来监测道路积水、结冰情况。 同时,对于车辆的监测可使用声音传感器,搭配前文提到的磁阻传感器,二者合一,既可以监测当前路况的车流量,又可以进行车辆分类操作,更大程度提高效率。 5 传感器网络的优化 在计算机互联网、科学家合作网、产品生产关系网和电力网络等诸多领域,都会产生小世界现象,许多实际的复杂网络既不完全规则又不完全随机,而是介于这二者之间,既有类似规则网络的较大集聚系数,又具有类似随机网络的较小平均路径长度。无线网络传感器也是如此。网络编码可以实现数据发送对拓扑结构容错性,通信代价比传统的多路径容错低,但无线传感器网络本身由于体积、计算能力、存储空间的限制,无法使用高复杂度的编码算法策略,未来网络编码对于无线传感器网络的容错问题的研究工作则是尽量减小编码算法的计算复杂度,根据实际情况设计攻略,付诸实践。 6 结语 在实际设计相关无线传感器网络系统时首先应了解其他方法的优劣性,总结其实用性与局限性,其次进行新的系统设计。交通管理在一定程度上是国家发展的重中之重,有关基于无线传感器网络的车辆分类系统以及对于路况的实时监测,可提高交通运输部门的工作效率性以及精准性。此外,合理地使用优化算法,优化网络编码技术,使所接收到的车辆特征信号更精确、更及时。从而使得整个系统的效率逐渐提高。 作者简介:姬婷(1995―),女,河北泊头人,沈阳理工大学本科在读。 侯凯(1996―),男,辽宁葫芦岛人,沈阳理工大学本科在读。 张欢(1996―),女,辽宁锦州人,沈阳理工大学本科在读。 车辆管理系统论文:基于RFID的智能车辆管理系统 摘 要随着社会经济的不断快速发展与车辆数量的剧增,车辆管理系统也面临着空前的挑战。RFID属物联网体系中的一项非常重要的技术,其所具备的安全、高效以及经济性的特点得到当前普遍的关注与推广。基于RFID系统技术的车辆管理,能够极大地降低人力成本,并且能够使后台车辆实现统一性、规范化的智能管理。本文概述了RFID系统的特点,并且分析了RFID系统结合智能车辆管理的基本原理和意义,旨在为我国的智能车辆管理提供一定参考意义。 【关键词】RFID 智能车辆 管理系统 当前,日益剧增的车辆给政府机构实现车辆的有效管理带来了极大的挑战,而车辆管理的滞后,极有可能引发交通拥堵、车辆盗窃、车辆无法识别以及因为超速所引发的交通事故等一系列不良现象。运用现代化的智能车辆管理系统,尽可能地充分利用道路资源,维续交通路面的道路畅通,对城市的车辆道路网的健康发展具有重大的现实意义。 1 RFID智能车辆管理系统的工作原理 RFID系统采用UHF技术,车辆在各出入环境下均注册RFID智能牌照,以此从载体意义上实现RFID的智能管理。智能车牌所保留的信息主要有该车辆的具体所属部门(个人)、车牌号、驾驶车辆的姓名,以及身份证号。RFID智能牌照发射UHF,如果车辆出入口的远距离阅读器收到所发射的信号之后,读卡器就会利用韦根接口(Wiegand)把信号传输至通道的控制器。之后,再判定车辆牌照是否有效,而如果合法,智能控制器中继电器驱动道闸便会开启,允许这一车辆进出,而如果不合法,则无法开启。 同样,外来车辆在驶入智能源识别范围后,智能控制器并未收到UHF所发出的信号,初选信号中断。与此同时,智能道闸控制器出现警示,语音提示司机停车,提出登记提示,并且自动启动摄像抓拍这一车辆的信息(车牌号)。 2 RFID智能车辆管理系统的特征 2.1 接收信号距离远 RFID智能系统的信号接收距离可以保持在十米以内,阅读效率较高。按车辆管理门禁的现实要求,智能读卡的距离也不可一味拉长。十米的距离,可保证不需要进行人工近距离刷卡抑或是驾驶到特点范围内方可识别,RFID智能系统可完全达到自动识别水平。因而,也就极大地规避了在非常恶劣的环境下,驾驶人续开窗刷卡等。RFID智能系统可确保在高峰期间,缓解车辆多造成的堵塞现象。 2.2 稳定性强 RFID智能系统在保证远距离接收阅读信号的同时,而且有着极强的稳定性,不会轻易受外部环境的影响。即RFID智能系统可以非常高效破除汽车防爆金属网的屏蔽状态,进而较好的阅读器展开数据交换。在系统在极端温度下,可正常运行,例如在北方低温与西部高温的状态下更能凸显系统的优势,并且可以高效地抵抗灰尘与污染物。另外,RFID智能系统对环境一般不会受到环境因素影响,对干扰源抵抗出色,装置也非常便捷;智能设备使用年限长,投入成本低,无辐射损害。RFID系统具有现代化的防碰撞技术,能够在1s内识别数百个车辆信息标签。 3 RFID智能车辆管理系统的运行流程 RFID智能系统主要通过电子标签的手段得到车辆的身份信息,之后再通过TODA无线定位手段得到相关的车辆地理信息,利用车辆行驶过程中形成的高频多普勒频移( Doppler shift)得到这一车辆速度信息。RFID系统内的车牌信息都保留了这一车辆的用途、最大载货(客)量、驾驶者的姓名和身份证号等。 对此,可以针对各区域的建筑环境与实际交通流量,装置相应数量的接收节点,实现资源有效利用,避免出现节点浪费。安装的每一个数据接收节点根据相对的频率定向传送编码、调制的命令信号,处在这个节点区域的RFID智能车辆(车牌)在获得这一命令,通过认证,将UID传送过去,接收节点在获得信息后,对车牌展开解调、解码,以获得车辆的身份信息,再利用CDMA模块传输到数据的处理单元,并最终发送到城市数据处理中心。 基于RFID智能系统无线定位的实现是通过无线数据收发节点主动得到覆盖范围内的车辆地理信息,通过RSSI、TOA、TDOA完成。首先在估计阶段,可通过鲁棒性(Robustness) 测试以保证估计值的有效性。在此背景下,寻找出和RFID智能车牌距离最近的三个数据接收节点,通过接收节点TDOA值实施再次定位,以此来获取车辆的地理信息,并发送到数据处理和控制中心,解释这一车辆的行驶轨迹。如上述所提,利用对车辆自身行驶过程中形成的高频多普勒频移开展即时评估,在数据处理结束后对这一车辆开展即时的测速。 RFID车辆智能系统通过计算机集中控管,利用感应式电子车牌对出入的车辆实施管理,以期使整个运行流程更为便捷、高效、安全,而这些都绝非传统模式所能比拟的。从整体性看,RFID智能车辆安全管理系统涵括了包括识别、道闸控制系统、地感检测、摄像机、监控等诸多环节。此外,贴附在车辆发动机的电子标签作为一项重要的识别工具,其功能与智能车牌的电子标签相同,一旦车辆被小偷盗取,该系统可进行实时监控,即便发动机上的电子标签被损毁,发动机也就不能正常的进行发动。换言之,小偷无论将车辆开向何处,都不能逃脱监控。RFID智能系统中的电子标签有着唯一性,该识别号码无法篡改,因而也就避免了复制、伪造和篡改的情况,车辆的安全性也得到极大保证。 4 结束语 综上所述,本文基于RFID智能系统对智能车辆管理的需求,探讨了系统应用在开放道路网中的定位、识别、以及测速子系统的组成。RFID智能系统能够有效地解决多站管理问题,可以完成即时监控、智能报警、自动巡检等一系列功能。并且,能够紧密贴合工程的实际,在实现变电站通信的基础上,获得装置设计最初的预期功能,该系统架构现代化、安全程度高、稳定性强、兼容性好,并且装置数量可灵活设置,对智能车辆管理的实现有极大的借鉴意义。 作者简介 王书林(1993-),男,山东省烟台市人。现为军事交通学院大学本科在读学生。 作者单位 军事交通学院 天津市 300161 车辆管理系统论文:一种部队大院车辆管理系统的设计 摘要:本文描述了一种部队大院车辆管理系统的设计与实现过程。系统采用含源RFID射频识别技术对车辆的进出进行识别,当一张车载电子标签进入阅读器的感应识别区域后,阅读器进行识别并会将电子标签内的车辆相关信息自动、瞬时地传输到电脑上去。管理系统运用Access 2010对系统进行设计开发,通过系统分析、系统设计、界面及代码设计,实现了对部队车辆和地方车辆的进出管理。系统还设置了驾驶员管理、检查查询等功能。系统旨在对内部车辆加强控制,确保领导掌握实时信息,对外部车辆明确区分,确保不错放、误放进出大院,从而为大门哨兵减轻负担。 关键词:车辆管理 射频 车辆出入 中图分类号:TN929.536 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2015)12-0000-00 1引言 社会进步,经济发展,科技也在高速前进着。科技的日新月异推动着当今生活向着更智能、更方便、更高效的信息化方向发展。自1999年“射频标签”这一全新概念的提出,物联网技术,在短短的十几年内,已有了长足的研究和应用,特别是在2009年,总理提出了“感知中国”这一理念以后,物联网技术被正式列入了国家五大新兴战略产业之一[1]。通过计算机网络现代技术,物联网了实现物品的识别、定位、监控、跟踪全程动态管理,使得各物品在使用时,更加合理高效[2]。 随着科技的进步,军队也步入了一个新的时代――信息时代。诸如美、英、德、法等世界各军事大国高度重视科学技术对于军队的重要性,纷纷采取相应的措施以应对信息时代带来的新军事变革,世界上甚至有将科技水平作为衡量一个国家军队战斗力的标准。因此,我军也必须大力加强信息化建设,通过提高信息化能力以提高军队的战斗力和遂行多样化任务的能力,为新军事变革下能打仗、打胜仗这一目标打下扎实基础[3]。 基于以上三个方面,将物联网技术与部队车辆的识别管理结合起来,有效地对车辆进行识别和管理,将大大提高车辆的管理效能,并提高部队信息化水平[4]。 2 系统需求分析设计 系统所需要包含的信息主要包含部队内部车辆的基本情况和地方车辆基本情况两类,其中,部队内部车辆的基本情况主要为部队常委车辆配发基本信息、部队机动车辆配发信息、部队车辆基本信息、部队车辆进出信息、部队驾驶员基本信息共5类;地方车辆基本情况主要包含地方车辆信息和地方车辆车主信息两类。 (1)部队内部车辆的基本情况:①部队常委车辆配发信息。部队的常委车辆,在进出大门时,无论领导是否在车内,一般哨兵是不会加以阻拦的,哨兵主要是对车辆的进出时间加以登记,方便以后加以查询。因此,这类车辆在分配后主要对车牌照、车型、颜色、领导姓名以及职务、联系方式、车辆的照片等加以登记,由于常委的司机一般是固定的,所以在对部队常委车辆的信息记录上,会加上驾驶员的姓名一栏,以方便查询。②部队机动车辆配发信息。部队机动车辆,由于这些车在使用时必须先有用车单位向分管用车的领导进行申请,填写用车的相关信息,比如出车原因、目的地、时间、公里数等,所以在以往哨兵在对此类车辆进出大院时,通常收取派车单,通过派车单上的信息来了解明确是否放行。这类车在分配给各单位后主要对车牌号、车型、颜色、驾驶员、隶属单位、联系方式和照片等信息加以登记管理。③部队车辆基本信息。部队车辆在分配给各领导或各单位的同时,需要对其相关信息加以登记,此类信息主要为车辆的车牌号、车型、颜色、生产时间、配发时间、使用年数、现在是否在修、维修原因、维修记录等。这样,可以根据车辆使用的基本信息及故障维修的相关情况,对车辆进行定期的检查、适时的维护保养,减少车辆在执行任务时出现突发状况。④部队车辆进出信息。部队内部车辆,在进出大院时,对于其进出时间是需要进行登记的,但常委车辆和机动车辆所要登记的内容有所区别。常委车辆进出大院时,需要对车牌号、驾驶员、外出时间、归队时间等加以记录,另需增加备注一栏,以记录车辆进出时有无突发状况或额外待办事项,例如,某常委车辆在外出途中由于发生意外,导致电子标签损坏,未能将归队时间登记上,这样的突发状况就需要在备注当中由人工加以登记。对于部队机动车辆,除却车牌号、驾驶员、进出时间外,还要对车型、申请使用车辆的单位与个人、外出原因、预计里程、批准人等相关信息做登记。⑤部队驾驶员基本信息。为部队内部驾驶员的信息建立一张表格,方便快速查阅某个驾驶员的有关情况,方便领导选用驾驶员。其信息主要包括驾驶员的姓名、出生日期、籍贯、入伍日期、政治面貌、衔职、初次领证时间、准假车型、驾驶车辆、驾龄、违纪情况等。 (2)地方车辆基本情况:①地方车辆信息。以往对地方车辆进出部队大院时,主要通过对车牌号、车型及驾驶员等因素加以观察区分,以明确车辆是否属于可放行车辆。由于经常进入大院的地方车辆的车主一般为部队干部家属或是已退休的部队领导及家属,因此,在对地方车辆信息做登记时,还需要对车的颜色、车主姓名、联系方式、职务、部队内所隶属单位、住址等加以记录,方便观察车辆的同时明白车主所属。②地方车辆车主基本信息。对地方车辆作出信息登记,主要包含车牌号、车主姓名、性别、籍贯、初次领证日期、准驾车型、驾龄联系方式、住址、照片等内容,当需要对地方相关车辆进行检查时,方便和车主取得联系。③地方车辆进出信息。地方车辆的进出,需加以严格的登记,如果出现问题,以方便查找问题的原因。其主要包含的信息有车牌号、车型、颜色、车主、进入时间、外出时间和违纪情况。违纪情况主要登记地方车辆在部队大院内有无出现不遵守相关规定的情况,比如在大院内超速行驶,此类情况需要对驾驶员进行教育的同时进行登记,为大院内车辆行驶安全负责。 3 系统硬件设计 RFID是一种通过无线电波进行识别的技术,主要分为阅读器和应答器两部分,其基本读写如图1所示。电子标签一般固定于被识别的对象上,其内部主要由多个耦合元件和芯片组成,芯片中保存一定特定格式的信息、数据,在读写器对电子标签进行查询时,通过耦合元件之间进行一定形式的能量转换,将信息、数据进行相互交换。读写器用于查询和处理RFID电子标签的相关存储数据,其构成一般为高频模块、控制单元、存储器、通信接口、天线和电源等部件。中间件是一种独立的系统软件,介于RFID读写器和应用系统之间,通过提供应用程序接口将各式各样的RFID读写器设备连接起来,从而为读写器对电子标签的相关信息进行读取。 4 系统软件架构设计 本系统在设计时,需要根据登录者身份的不同所能拥有的查询权限也不同。系统主要能够实现部队车辆信息查询、驾驶员信息、地方车辆信息、进出管理和系统设置等功能,如图2所示。 5 数据库开发设计 通过对所要管理的内容和数据进行分析,使用Access2010创建一个空数据库,数据库的名称为“XX部队大院车辆进出管理系统.accdb”,主要包含的数据表有“部队常委车辆分配表”、“部队机动车辆分配表”、“部队车辆信息表”、“常委车辆进出登记表”、“机动车辆进出登记表”、“驾驶员信息表”、“地方车辆车主信息表”、“地方车辆信息表”、“地方车辆进出登记表”、“权限管理表”、“登陆信息表”共11个表,各表的作用如下。 部队常委车辆分配表:记录部队常委车辆分配情况。 部队机动车辆分配表:记录部队机动车辆分配情况。 部队车辆信息表:记录部队车辆信息。 常委车辆进出登记表:记录常委车辆进出情况。 机动车辆进出登记表:记录机动车辆进出情况。 驾驶员信息表:记录所有驾驶员情况。 地方车辆车主信息表:记录地方车辆车主相关信息。 地方车辆信息表:记录地方车辆信息。 地方车辆进出登记表:记录地方车辆进出情况。 权限管理表:部队管理车辆的首长用来记录登陆者的权限。 登陆信息表:登记登陆者的登陆名和密码。 通过对相关数据进行分析设计后,便可通过Access2010进行创建数据库。步骤如下: (1)创建一个空数据库:启动Microsoft Office Access 2010后,选择创建模板中的空数据库,以创建一个新的空数据库。 (2)创建一个新的表:新模板创建后,出现一个空的表1,可进行一张表的创建。一张表创建完后,选择创建菜单中的表,再进行一张新的表的创建。在设计视图中,可以对数据表中字段的属性加以修改。 6 结语 本文主要讨论了以下几个方面的内容: 信息化背景下,国内汽车的数量大幅增多且军队大院对于进出车辆的管理工作复杂而繁琐,与此同时,部队作为一个特殊的团体,针对部队大院的既能够管理内部车辆进出同时能够识别外部车辆的相关系统较为欠缺,因此,运用Access2010、Visual Basic6.0设计出一个能够解决以上问题的系统显得格外有必要、有意义。 对系统进行分析,从可行性、需求及系统的功能设计与划分三个方面进行了分析,确认系统的设计能够实现。 对系统进行相关设计,包括系统功能、系统概要设计、数据库设计和创建数据库与表等四个方面,将系统需要设计的参数、格式进行了明确。对系统的界面与代码进行了设计,通过设计界面与代码,最终实现系统的功能。 本次设计实现了基于RFID射频识别技术的车辆的进出进行识别,当一张车载电子标签进入阅读器的感应识别区域后,阅读器进行识别并会将电子标签内的车辆相关信息自动、瞬时地传输到电脑上去。管理系统成功地运用Access 2010对系统进行了设计和开发。 车辆管理系统论文:基于RFID与Android平台的小区车辆管理系统的研究与设计 摘要:本文研究了基于RFID与Android平台的小区车辆管理系统,是当今比较热门的话题,长期以来小区车辆管理系统一直处于以人工为主机械为辅的阶段,鉴于此需要开始着眼于新一代的智能小区车辆管理系统的研究,本课题的选取是有实际意义的。 关键词:RFID;Android;车辆管理系统 一、引言 随着人们的生活水平不断提高,小区汽车用户数量急剧增多,导致进出小区的车辆也越来越多,这就显得如何对出入小区的各类型车辆进行有序、高效的管理尤为重要,目前小区最普遍的管理方式是使用非接触式IC卡技术,这种技术由于抗干扰、受折易坏等缺点已不能满足未来的需求。为了提高管理效率和保证车辆安全,迫切需要一种自动化程度高、方便快捷的小区车辆管理系统。 无线射频识别(RFID)作为一种非接触的自动识别技术,具有识别速度快、操作方便等优点,广泛应用于工业自动化、商业自动化、物流管理等领域。RFID技术在车辆管理系统中也有重要的应用[1],该技术的优势在于通信距离远,传输速率高,环境适应性强,可以实现无需停车远距离采集车辆信息,可以有效解决车辆进出频繁造成的拥堵现象。可以通过在相关的出入口安装读卡设备,让提前注册的带有标签的合法车辆接近出入口的时候提前自动完成读卡功能,获取准确的车辆信息,然后通过软件中的相关指令进行相关操作的判断,进而完成进、出口横木升降放行及收费等功能。 Android是基于Linux开放性内核的移动端操作系统,目前已被多家移动终端厂商采纳,主要应用于用户的移动互联终端上。 基于RFID与Android的小区车辆管理系统,车主可以通过Android手机安全、方便、快捷的了解车辆在小区内的状态,使车主能够快速高效的通过小区出入口,获得高质量的网络服务,又能帮助小区管理人员更好的进行网络管理,从而可以更有效的削减开支,控制成本。 二、可行性分析 系统主要使用RFID技术与ARM处理器,采用较为简单的串口通信方式[2], 通信速度可根据要求设定, 最高可达到 115200bps。采用RS232电缆方式连接时, 数据传输具有较高的可靠性。ARM处理器将收到的消息解析后发送给数据库模块,数据库模块对解析后的消息进行分析,然后依据分析结果对SQLite数据库进行操作[3]。用Google提供的API开发用户图形界面模,用户图形界面利用相应的控件,完成操作和显示数据的功能。上述技术都是比较成熟,完成系统开发理论上是可行的。 三、系统需求分析 第一,需要对对小区内住户的机动车辆进行注册登记,得到车主的个人详细信息以及车辆的详细信息,并给注册过的车主发放RFID电子标签作为车辆唯一的标识。对于拥有标签的车辆只要车主按时交纳管理费用,就可以自由进出小区。 第二,车主可通过手机程序完成信息的查询与统计。 第三,性能方面要求车辆信息采集模块对电子标签的读写误差 第四,正常工作时功率在5W以下 四、系统总体方案构架 基于RFID与Android的小区车辆管理系统主要建立在RFID技术、Android平台技术、自动控制、嵌入式技术上的,系统可以通过车辆信息采集模块、数据库存储模块、用户图形界面三大模块实现了对小区车辆的智能管理。 小区车辆管理系统涉及到使用人员有:小区车主、临时车主、管理员、门卫。小区内注册了的用户可以自由方便的进出小区;临时车需要领取临时卡并按时付费后进出小区;管理员和小区车主可以通过Android手机端App查询车辆相关信息。基于RFID与Android的小区车辆管理系统的功能如图1所示: 系统的硬件可以采用UT-S3C6410开发板,RFID 射频读写模块内嵌的ISO14443 Type A 协议解释器,具有射频驱动及接收功能。 系统软件可以采用C语言和Java语言交叉开发,使用Linux、Google提供的SDK和ADT插件,在PC上开发好程序编译好后烧写到开发板即可;车辆信息数据库采用SQLite数据库;图形用户界面通过编写Android应用程序实现,Android应用程序处于application层[4],可以使用Google给开发人员提供的类、API函数、ADT插件快速的开发出友好的基于Android的图形用户界面。 五、结论 本文研究了基于RFID和Android技术相结合的小区车辆管理系统方案,对系统的可行性和需求进行了分析,完成了系统总体架构的软硬件方案设计。本系统方案划分为车辆信息采集模块、数据存储模块、图形用户界面模块三个功能模块,并提出了相应的解决方案和详细的技术分析。本系统采用ARM处理器和Android系统开发,用户可以将软件安装到Android手机上,随时查询自己车辆的信息,提高小区物业服务的质量。 作者简介:李金娟(1978-),女,回,宁夏固原人,副教授,硕士学位,研究方向:计算机应用。 车辆管理系统论文:手机APP被盗抢车辆管理系统在公安工作中的应用 【摘 要】自改革开放以来,关于机动车被盗抢的案件数就不断的增加。目前,我国存在着被盗抢车辆查询系统,它是通过输入机动车的车牌号或者发动机号来进行查询的。虽然,它在一定程度上通过其功能给被盗抢车辆的查询带来了方便,但是由于这款程序是在网页上,在公安工作的车辆排查或者检查的时候,很难将其应用。为了提高工作效率,在排查被盗抢车辆的时候减少出错,更好的快捷使用,我认为一款手机APP软件,提前设计好其相关可以实现的功能,通过输入车牌号或者发动机号,可以查询到比如车辆信息,主人信息以及车辆原貌照片等等,应用于安卓系统的警用移动终端上,便捷容易携带,且工作效率高。 【关键词】机动车;被盗抢车辆程序;手机APP;安卓系统 序言 当前社会,由于人们的生活水平提高,私家车已经成为一种生活必需品。随之而来的机动车辆被盗抢的案例也有增无减。当前,我们国家已然拥有了自己的被盗抢车辆查询系统,这个系统是需要用电脑进行查询,但公安的实际工作大都是具有灵活性的,比如在日常的巡逻排查中,发现了可疑车辆没有办法第一时间进行查询确定。因此,手机APP的被盗抢车辆管理系统与现在的查询系统相比较,它的及时性,可以让民警第一时间得知是否为自己想要的信息,并且可以消除民警和情报中心交互过程中的各种人为不确定因素,而其功能的全面性在查询出车辆信息的结果之后也可以作为民警在处理案件时做出第一判断的依据。 一、 当前被盗抢车辆查询系统的功能和缺陷 (一)被盗抢车辆查询系统的功能 当前,我们的被盗抢车辆查询系统在功能上相对完整,但是对于普通民众其查询结果是不公开的。而在输入车牌号或者发动机号后,能够查询到的主要结果为1.车辆的型号。即车牌号,车辆的商家以及其他的基本信息是可以查询到的。2.车主资料。反馈出来的结果是车主的姓名,性别,年龄,住址,电话等基本信息。3.车辆有无设定抵押。4.车辆有无查封或者被司法机关采取强制措施。5.车辆有无共有权人。6.车辆是否属于盗抢。7.车辆的违章信息。8.车辆的过户信息。 这八个功能是目前被盗抢车辆查询系统的基本功能。经过仔细研究与分析之后可以发现,被盗抢车辆查询系统在一定程度上记录了相关信息,为以后的破案提供帮助,但是其功能大部分对于车主是有用的,但是对于公安实际工作中的应用涉及的却是不多。 (二)被盗抢车辆查询系统在实际工作中的缺陷 据学生实习和民警反映以及查阅资料所知,公安的工作具有灵动性,但是在实际的巡逻排查与治安设卡过程中,发现可疑的车辆往往因为没有及时得到有用的信息而第一时间做出判断,由于被盗抢车辆查询系统是在计算机上,无法携带,只能通过汇报信息中心,信息中心的人员查询反馈之后才能确定,因此这样的工作方式往往效率不高。同时,由于各方面条件的限制,目前各省份使用的被盗抢车辆查询系统数据更新不及时,致使许多嫌疑车辆无法核查身份,特别是近期丢失的车辆在相当长的一段时间内无法查到资料,大大影响并削弱了对盗抢车辆犯罪的打击力度。 二、手机APP被盗抢车辆管理系统具备的功能 (一)车辆信息功能 通过车辆信息功能可以得知车辆的购买日期,车辆的车牌号以及发动机号,车辆类型比如奥迪,奔驰,宝马等,还有车辆的颜色,以及相关保修等信息,这在公安工作的治安设卡排查中可以进一步明确该车辆的渠道是否合法。 (二)车主信息功能 得知车辆主人的基本信息资料比如姓名,国籍,出生日期以及主人照片等信息,这在日常巡逻盘问中,可以得到更加明确的情报,通过照片的对比可以第一时间得知是否为车辆的主人,在盘问中公安机关将占主导地位。 (三)案件信息查询功能 可以查询到案件的相关信息,假若查询到的车辆时被盗抢车辆,可以得知该被盗抢车辆的案件信息,知道何时何地被盗抢的车,车主是谁,联系方式等等。可以第一时间通知车主赶到现场进行进一步的细致调查与辨认。 (四)警用论坛 利用案例交流模块功能,可以得知各地相关的类似处理过程,程序,并且系统内有不同民警对于被盗抢车辆案件破获的心得体会,可以借鉴。公安工作是一个相对来讲较为复杂的环境,每天都会遇到不同的人不同的事情,通过与有过处理类似案件的警察沟通和交流是减少可能出现的不必要的麻烦和失误的有效途径。 三、手机APP被盗抢车辆管里系统在实际工作中的作用 目前,公安干警在执勤过程中由于当前网页被盗抢车辆查询系统的限制性,普遍采用的是口问,笔记的工作方式。由于缺乏必要的情报信息,被查人员,车辆的信息不能现场核实,不能适应复杂的工作环境,工作效率不高。民警迫切需要携带便于使用和查询的相关系统,在执勤过程中,现场核实各种证件的真伪,对可现场处理的问题进行处理。 手机APP被盗抢车辆管理系统,因为它是装载在可携带的警用移动终端上,便捷易携带,可以分配在有巡逻排查或者公安设卡任务的民警手上,在实际工作中,一旦发现可疑的车辆,即可以通过输入车牌号或者发动机号查询相关信息确认是否为被盗抢车辆,为民警提供必要的情报信息,在第一时间做出判断提供依据。公安的工作无论在质量还有效率上的要求都很高,通过软件的几个功能,我们不仅可以查询到相关的信息,而且更加的及时有效,这样可以减少警力的浪费,也跟的上时代的变化。 四、结语 使民警更加快捷,便利有效地获取相关信息是手机APP被盗抢车辆管理系统的最主要目的,该软件的成功应用可以极大的减轻警力的压力。通过手机APP被盗抢车辆管理系统,在最大的方便简单,便捷上给公安工作的效率做到保证。同时,该软件的的设计与监督也应该需要极其注意,因为其涉及的是公安内部资料,对于信息的收集整合,管理必然也需保证安全,秘密。 车辆管理系统论文:基于Arduino 的智能车辆管理系统原型设计与实现 摘要:Arduino平台,开源、方便上手、便捷灵活的特点,使得它非常适用于快速搭建基于各种传感器的物联网应用原型。该文以停车场为应用场景,使用Arduino电子原型平台结合C#编写的上层管理程序设计并实现了一套用于高职层次物联网专业教学与实训的智能车辆管理系统模拟沙盘。 关键词:Arduino;C#;智能车辆管理;物联网 Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台,包含硬件(各种型号的Arduino板和传感器)和软件(Arduino IDE)。Arduino能通过各种各样的传感器来感知环境,通过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影响环境[1]。基于Arduino平台,可以快速搭建各种模拟物联网应用的电子原型[2]。C#是面向对象的编程语言。它简单、快速的特点,使得程序员可以快速地编写各种基于MICROSOFT .NET平台的应用程序[3],特别是在实现Windows应用程序方面优势非常明显。本文中的智能车辆管理系统正是利用上述两项的优势设计并实现了一套集门禁管理、停车场实时监控、灯光控制、停车指引等功能为一体的用于物联网专业教学与实训的电子原型。 1 设计思路与系统结构 该电子原型使用Arduino Uno开发板作为下位机,运行使用C#编写的通信Service和管理程序的PC作为上位机,通过一台数据库/通信服务器存储数据和传送指令,配合各种传感器和网络构成了整个原型的软硬件环境。如图1。 图中数据库/通信服务器和Arduino开发版联合组成了控制和通信的中枢,用于读取各传感器状态信息,发送控制信号,控制进/出口闸机、照明系统、LED显示屏,并为管理客户端提供基础数据。 2 功能描述 图1对系统的总体结构进行了描述,本节将对系统中各个部分的功能及实现原理进行详细描述。 LED显示屏:读取数据库信息,显示停车场实时显示车位占用情况,下停车场示意图中显示为占用停车位位置,同时显示总车位数,停车书和剩余车位数。 对射开关组(停车场):停车场每个车位均装有对射开关用于探测车位占用情况,系统实施读取开关状态,并将数据写入数据库。 对射开关组(路):探测道路上车辆行驶情况,当有车辆在道路上行驶时,按照车辆行驶路线,分段开启道路照明,实现照明系统智能开启。 进门RFID读卡器:用于读取进出门车辆卡片信息,判断该车是否为授权车辆,同时将车辆信息以语音播报的方式在进门控制室进行播报,以方便相关人员核对实际进门车辆是否与登记信息相符。 出门RFID读卡器:用于读取出门车辆卡片信息,结合该车进门信息生成计费数据,并进行计费管理。 车位状态指示灯:与车位对射开关组合,通过点亮或关闭指示灯,指示车位占用状态,并通过灯光指引车辆快速找到为占用车位。 光感开关:避免照明系统在光线充足的情况下开启,以节省能源。 Arduino控制板:读取停车场对射开关状态,生成停车场占用信息数据,读取道路对射开关状态,获取车辆在道路行驶的路径,将上述信息按通信协议编码并发送到数据库/通信服务器。通过RFID读卡器读取车辆卡片信息,查询数据库核对卡片授权信息、车辆登记信息、进门信息,控制进/出门闸机进行开闸和毕闸操作。根据道路车辆行驶信息控制照明系统分段开启照明。 数据库/通信服务器:由于本系统数据量和通信量都不大,故将数据库和通信两类服务安装在同一台服务器。数据库用于本系统所有数据存储和查询。通信服务负责根据各种通信协议从Arduino主控板读取各类传感器数据。另外,该服务器还负责驱动用于显示停车场实施状态的LED显示屏。 管理客户端:主要负责停车场示意图生成与维护;停车卡的制卡、销卡,车辆信息维护;闸机、照明系统的手动控制;停车场实时数据的监控。 3 系统实现 本文所述系统是为物联网专业学生实训开发的,系统中分别应用了C#(PC端程序和通信服务)、SQL-SERVER和Ardunio,篇幅所限下面只列出部分优秀代码。 车辆管理系统论文:车辆管理系统需求分析 摘要:车辆管理系统需求分析是车辆管理软件系统开发中最重要的一个阶段,是系统开发之前的必要技术环节,需求分析为最终用户和软件开发者双方对系统的定位、认识、运行环境、功能和性能需求等方面进行明确。 关键词:车辆管理系统;需求分析 0 引言 车辆管理系统需求分析是车辆管理软件系统开发中最重要的一个阶段,是系统开发之前的必要技术环节,需求分析为最终用户和软件开发者双方对系统的定位、认识、运行环境、功能和性能需求等方面进行明确,需求分析作为设计实现的基线,为系统的应用功能设计、开发提供依据。本文对智能化住宅小区车辆管理系统的需求进行分析。 1 系统业务需求 住宅小区车辆管理系统主要业务是对固定住户车辆、临时来访车辆进行管理,管理员对系统数据进行管理和维护几个方面。具体需求为: 1.1住宅小区内固定住户车辆的车主 住宅小区内固定住户车辆的车主在出入出入口时,经车辆检测器检测到车辆后,将感应磁卡在出入口感应区掠过,通过阅读器进行读卡、判断卡的有效性,从而识别该车辆是否在车辆数据库中有记录(即判断该车辆是否为物业管理部门登记的住户车辆),同时摄像机摄录该车的图像。对于有效的感应磁卡,自动道闸的闸杆应升起放行并将相应的数据存入数据库中。若为无效的感应磁卡或进出场的车辆图像出现异常情况时,则不给予放行[1]。 1.2临时来访的社会车辆的车主 对临时来访的社会车辆的车主,在车辆检测器检测到车辆后,按入口控制机上的按键取出一张临时感应磁卡,并完成读卡、摄像和放行。在出场时,在出口控制机上读卡并交纳停车费用,同时进行车辆的图像对比,无异常情况时道闸升起放行,否则不予放行。 1.3系统管理员的日常使用 系统管理员负责对系统数据库进行查询、管理和对系统的日常维护。首先,管理员负责发放标签卡,在此过程中要对相应的标签卡的内容进行修改,用来识别不同的车辆,同时在数据库中创建相应车辆信息,把指定车辆和指定的标签卡联系起来,用于车辆识别。其次,管理员可以查询该数据库,用以实现特殊情况下人工实现车辆的识别和事件的处理,管理员可以修改数据库,以实现数据的更新、修正以及备份和恢复。除此之外,管理员可以强制控制停车器、报警器等硬件装置,以实现故障情况下车辆的进出口管理。最后,由于系统的管理员几乎可以对系统做任何操作,因此整个系统要实现对管理员身份的认证,以确保数据和系统硬件不会被其他人恶意操作。 2 系统目标需求 本系统的设计目标是针对小区的车辆管理的实际业务情况,设计出一套通用化、自动化、智能化的车辆监管系统。其目标需求如下: 1.为小区提供一个统一的车辆管理平台,实现车辆的自动化管理。 2.使用安全、可靠的信息管理方式,辅助物业人员完成小区内车辆监管工作。 3.使用高度智能化的软硬件设备,完成车辆出入检查,减少人工操作提高工作效率。 4.能自动区分合法车辆与非法车辆,并能拦截非法车辆、发出警报。 5.能实时检测车辆出入情况。 6.能查看、统计任意时段车辆信息。 3 系统功能需求 住宅小区出入口车辆管理系统应用在小区出入口,其基本功能是对出入车辆的监督、记录、缴费及分类管理,实现对出入小区车辆信息的查询,实现对车辆情况、小区车位使用情况的汇总统计。因此系统功能应有以下需求: 3.1脱机运行功能 系统控制器增加CPU处理器,系统硬件具有运算功能,在脱机状况下,不仅IC卡能作到临时卡脱机收费,远/近距离磁卡也可以做到脱机识别。 3.2栏杆自动控制功能 出入小区时,业主车辆的磁卡和访问车辆的临时标签卡这类有效标签卡刷卡时,栏杆自动抬起,车辆驶出/入后(即来往车辆通过地感线圈),栏杆自动落下。 3.3车辆自动检测功能 实现车辆自动检测、统计、计数,便于稽查管理。 3.4车辆分类管理 物业管理部门通过对卡片的分类管理,从而实现对不同类的车辆的管理,包括固定车、临时车等,相关部门根据不同需求,分别发行业主车卡和临时租卡。业主车卡实行预交费用;临时卡随到随取,简捷方便。停车场管理简捷,能有效防止高峰期缴费造成堵车。 3.5车辆出入控制管理 1.访问车全自动出卡,一车一卡防反复出卡; 2.有效卡刷卡自动抬闸,车过后自动落下; 3.出入场操作语音提示,无效卡报警提示; 4.防砸车功能,能独立控制闸机,可以用遥控器控制闸机和手动开关栏杆。 5.收费数据自动管理功能 所有收费交易自动入帐、管理,受有收费过程系统数据自动完成登记、存储。所有收费数据自动通过网络传输至收费网络服务器。 4 系统性能需求 小区车辆管理统应该具有良好的性能。因此,系统在性能方面应该有以下几种基本需求: 4.1数据精准度 要按照严格的数据格式输入,否则系统不给予响应进行处理。查询时要保证查全率,所有相应域包含查询关键字的记录都应能查到。因为通常有文件的记录会很多,系统采用两种方法进行查询:直接查询和模糊查询。 4.2稳定性 通过良好的系统架构设计,通过软硬件设备的运用,通过安全加密技术的保障,保证系统运行的稳定性。 4.3响应和访问速度 可稳定支持10个以上的用户数量;在局域网环境条件下,客户端访问系统平均响应时间≤3秒;数据综合查询事务≤5秒。 4.4不间断运行 系统客服务器端须提供24小时不间断正常运行,以保障系统业务全天候提供应用。 5 系统安全性需求 RFID系统很容易受到各种各样的攻击,主要是由于其通信是通过电磁波的形式,而且RFID标签设备具有一定的尺寸和成本限制。因此,其安全性与隐私性是人们一直所研究和讨论的主要问题。RFID系统安全机制目前主要采用两种方法,即物理机制方案和加密机制方案。 物理机制主要有Kill命令机制,静电屏蔽,阻塞法,主动干扰等,这些方法主要用在一些低成本的标签中,因为这类标签有严格的成本限制,因此很难采用密码机制。 Kill命令机制在设计上是从物理上杀死标签,而标签一旦被使用了Kill命令,便不能再重新使用了,这是一个不可逆的操作。 静电屏蔽则可以对标签进行屏蔽,它需要把标签放置于有静电屏蔽功能的物理设备范围内,标签不能再接受来自阅读器的信号,这样需要一个额外的物理设备,增加了系统成本。 阻塞法则依靠树遍历反冲突协议来起作用,阅读器每次发送读取命令总获得相同的应答数据,从而来保护标签,此方法需要额外一个阻塞标签,增加了系统成本。 物理安全机制存在着增加系统成本,阻止失败等多种弊端,因而,人们越来越多的在密码技术的安全机制上提出不同的方法。 数据加密传输时采用密码加密的方法,对数据信息加密后再进行通信,由阅读器或上位机单方面进行操作,从而节省标签的成本。小区出入口车辆管理系统需要采用MD5加密算法,计算机或阅读器将数据(明文)加密转换为密文后,发送给标签进行存储,当阅读器要读取标签中数据时,标签将存储区中密文发送给阅读器,阅读器将收到的密文解密,并与后台数据库比对[2]。 以上是住宅小区车辆管理系统设计的基本需求,也系统开发的设计的基本要求,是系统开发的目标方向。 6 小结 本文主要从系统的设计目标、设计原则、安全性、业务要求、实现功能、和性能几个方面对小区车辆管理系统的需求进行了分析,为我们进行车辆管理系统的设计开发明确了方向。 车辆管理系统论文:基于物联网技术的智能小区车辆管理系统研究 【摘要】本文针对智能化小区车辆停车管理难题,提出了一种基于物联网技术与嵌入式技术、无线传感网技术相结合的智能小区车辆管理系统方案,通过综合运用物联网的思想、概念和方法,采用无线技术、网络和设备,以构建一个信息化、自动化、网络化、无线化的车辆管理系统,实现智能小区车辆动态、合理、高效地管理。 【关键词】物联网;ARM;无线;车辆管理 近年来,随着社会经济快速发展,人们的生活水平不断提高,机动车辆越来越多地进入百姓家庭,住宅小区“停车难、管理乱”的问题日趋突出。智能小区车辆管理正在逐步趋于规范和科学,实现小区车辆智能化管理已经成为必然的发展方向与研究热点。 1.系统设计方案 利用物联网、嵌入式、无线传感网等技术,实现智能小区车辆管理系统,将智能无线传感器安装在车辆、智能小区信息采集点,通过无线感知周边的温度、湿度、光线、位置等信息。在无线传感器节点内同时集成CPU、无线通信模块、天线、电源等,使得该无线传感器节点具备与周边传感器节点协作、通信的功能,组成无线传感网络。每个节点即是信息的采集点又是路由中转点,采集到的数据通过路由算法在各个节点中传送,最终到达嵌入式智能小区网关。小区网关基于S3C6410与嵌入式Linux操作系统平台之下,能有效运行协议转化软件,将无线传感网传输的数据通过以太网发送到智能小区控制服务器,服务器接收到数据后发出相应的控制命令,经由智能网关发送到每个无线传感节点。通过智能小区车辆管理无线传感网,实现对智能小区内车辆的管理和控制,提高智能小区内车辆的管理效率。整个系统由出入口管理系统、停车场管理、小车辆区管理,无线节点管理四部分构成,其系统框图如图1所示。 2.关键技术介绍 2.1 物联网关键技术 2.1.1 物联网的概念 物联网(IOT)是指将所有物体通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、等信息传感设备,按约定的协议,与互联网相连接起来,实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。从技术架构上来看,物联网可分为三层:感知层、网络层和应用层。和传统的互联网相比,其特征和优势一它是各种感知技术的广泛应用,二它是一种建立在互联网上的泛在网络。 2.1.2 射频识别技术 RFID是射频识别技术的英文缩写,又称电子标签、无线射频识别,是一种非接触式的自动识别技术。一个完整的RFID系统硬件通常由标签(Tag)、阅读器(Reader)天线(Antenna)组成。其中,标签由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象;阅读器读取(有时还可以写入)标签信息的设备,可设计为手持式或固定式;天线在标签和读取器间传递射频信号。目前,RFID技术已经被广泛应用于物流系统、电子收费系统、安防系统、供应链系统、车辆识别系统等各个行业。 2.1.3 车牌识别技术 车辆管理工作智能化的发展趋势也让通信技术以及计算机技术被广泛应用于车辆管理领域中,其精度强、自动化程度高的特点在车辆管理领域逐渐突显。其中车牌识别技术就是在此过程中引起广泛关注的重要技术之一, 车牌识别是通过计算机的视频及模式识别功能,对车辆拥有的唯一车牌号进行定位识别的系统技术。技术的主要环节包括对图像开展预处理、对车牌进行定位、对字符进行分割以及对字符进行识别。 2.2 嵌入式技术 嵌入式系统(Embedded system)是一种“完全嵌入受控器件内部,为特定应用而设计的专用计算机系统”,根据英国电气工程师协会的定义,嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。与个人计算机系统不同,嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。由于嵌入式系统只针对一项特殊的任务,因此能够对它进行优化,减小尺寸降低成本。嵌入式系统通常进行大量生产,所以单个的成本节约,能够随着产量进行成百上千的放大。近年来,随着医疗电子、智能家居、物流管理和电力控制等方面的不断风靡,嵌入式系统利用自身积累的经验,在已经成熟的平台和产品基础上与应用传感单元的结合,扩展物联和感知的支持能力,发掘某一领域物联网应用,成为物联网系统技术的重要组成部分。 2.3 无线传感技术 无线传感网,简称WSN,是指由一组随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的传感器以自组织方式构成的无线网络,用于实时监测网络覆盖区域的各类监测对象的信息。WSN综合了传感器技术、无线通信技术、嵌入式系统技术、分布式信息处理等技术,是一项集成了多学科的技术领域,已成为构建无线物联网的重要技术。 3.关键技术实现方法 3.1 车辆识别 RFID读写设备主要完成车上卡片与主机上的信息的交换,用于识别车辆信息以及完成收费等一系列服务,此部分要求模块稳定度高,灵敏度高,可以实现2米以上读卡,读卡速度可以设定,至少是lOms,相同ID信息输出时间间隔设定为2分钟以上,与上位机通信采用232接口,系统可以在很短时间内稳定地实现收费等系列服务。摄像头作为RFID读写器的辅助设备,可以在缴费、登记时对车辆进行监控、抓拍,防止在无人值守情况下发生车辆作弊行为。系统图像采集模块采用基于CMOS图像传感器的OV7620感光器件及OV511微处理芯片组成的USB接口摄像头。 3.2 无线传感网络 系统利用CC2431协议技术和NesC技术进行无线传感节点的软硬件设计,为构筑智能小区内车辆在无线传感器网络,每个传感器节点需要同时具备传感器及计算功能。无线传感节点硬件采用8051 MCU控制单元及CC2420 RF传输芯片相结合的SoC TI CC2431,以支持使用TI CC2431 ZDK的Zigbee协议,并通过TinyOS 2.x实现实时传感器网络。在CC2431的控制下选择不同的传感器以实现不同的数据信息的采集。软件采用无线传感器网络的专用操作系统TinyOS 及TinyOS下具有类形式组件(component)结构的NesC语言来开发节点程序,完成不同传感器的程序编写以实现数据采集和无线传输,达到数据采集功能,并通过对无线传感网MAC协议的优化和改进,最大限度减少电池的能量消耗,延长传感器的使用时间。 3.3 嵌入式网关 要完成有线和无线的通信、融合,需将无线节点发送的数据通过智能小区嵌入式网关或智能家居嵌入式网关进行协议转换,并通过以太网发送到小区控制主机,同时将主机的指令通过嵌入式网关转换为无线指令发送到无线传感器节点。系统中采用基于S3C6410微处理器与嵌入式Linux相结合的智能小区网关,并完成Linux下的协议转化软件的编程。 4.结论 本系统提出了一种将物联网技术与嵌入式、无线传感网技术相结合,利用先进的控制技术实现智能小区车辆管理系统方案,是一种高效、方便快捷、科学的车辆管理手段。能体现智能小区车辆管理要求高可靠性、高实时性、高安全性、低维护性,实现信息资源共享和任务综合管理特点。 作者简介:徐见炜(1980―),男,浙江嵊州人,硕士,浙江工业职业技术学院实验师,研究方向:智能控制、嵌入式系统技术、检测装置与仪表。 车辆管理系统论文:机关车辆管理系统完善探析 摘 要 车辆管理系统是立足于当前党政机关车辆管理工作的实际,为提高机关公务车辆管理工作的高效性,加快和保障车辆改革工作的顺利进行,采用先进的设计理念和开发技术建立的一套管理信息系统。本管理系统的目标是实现对车辆申请、调度、查询、维护工作全过程的管理,从而提高车辆管理工作的效率和监管力度。 关键词 机车管理系统 完善 1目前主要问题分析 1.1功能单一,数据处理能力较低 在现行的车辆管理系统中,只包括了配发数量、基本车况、运行状态等最基本的数据:而对于车辆的日常调度、油料使用、维修保养等,基本上依然采用纯手工的派车单、油料单及维修报告等方式,管理上比较混乱,效率低下,经费使用上也无法达到全透明管理。 1.2数据更新时间跨度大,无法做到实时管理信息 现有系统内的数据一般每年度或者每半年更新一次,最快是每季度更新一次,根本无法准掌握车辆的最新实时情况,无法适应新形势下车辆管理的新要求。 1.3系统孤立,导致管理断层 受系统本身的局限的影响,现有的车辆管理系统没有提供上下级之间以及财务、油料,停车场等相关系统间的接口。这导致了上下级单位之间以及各相关部门之间的管理断层,并给数据录入、系统维护等带来的很大的困难,自动化管理系统在短期内还难以实现。 2机车管理系统完善的方法 2.1正确操作是节油不可缺少的要素 汽车水温40C以上时才起步。经科学试验证明,40℃以下水温的车辆起步行驶,会增加6%油耗。冬季汽车起步行驶在10km以内,车速不能超过30~40km/h,根据当地不同气温可适当延长低档行驶时间。一般情况下,气温0~50℃以内的各档行驶时间为:二档50S左右,三档和四档为35S左右;气温-20℃左时,二档1~2min,三档3~4min,四档5~6min。待水温和各式润滑油温度升高后再进入正常车速。 2.2加强机车驾驶员的管理 2.2.1加强政治思想教育 思想政治建设是机关车队必须建立的制度,其关系到驾驶员职业道德素质的高低,也直接影响着车队的全面质量管理。因此,车队要高度重视驾驶员的思想政治建设,把其摆在重要位置,作为提高驾驶员职业道德素质的首要任务,抓好落实。一是要加强和改进人生观价值观教育,从讲国格、讲人格教育起,积极引导驾驶员把握好个人和集体的辩证统一关系,自觉地服务人民。二是要深入进行增强责任意识和使命感教育。检验驾驶员奉献精神的重要依据,就是看能否出色完成本职丁作,能否吃苦在前、享受在后,同时客服在驾驶生活中的侥幸心理、赌气心理、急躁心理、图利心理等不良心理。三是深入进行驾驶员职业道德教育,培养淡名利,尽本职,重事业的敬业精神,增强职业道德观念。 2.2.2加强专业技术教育 要建立一支高素质的驾驶员队伍.车队要对单位驾驶员做到心中有数,要建立好每个驾驶员的工作档案.根据驾驶员的技能水平、工作作风、思想素质制定科学的培训学习计划,尽量不占用驾驶员休息时间。学习的时间要科学地安排,内容要适应,驾驶员是愿意参加单位学习的,关键车队要组织好。要健全内部安全教育、业务技能教育的制度。通过教育培训,不断提高驾驶员的专业技术和理论水平,这样培养出来的驾驶员才能胜任各项运输保障任务。 2.2.3细化内部行政管理 细化内部行政管理是车队管理的关键环节。一是要加强对车辆使用和维护的管理。严格规定比车的批准权限、定期做好车辆保养、及时车辆修理,加强行车安全等应有明确的措施。二是细化内部考勤制度,对外出、生病请假、销假及社会交往等都要有明确的规定。三是细化奖惩制度。对奖惩标准、奖惩的形式,要严格分清,不能贡献大与贡献小一个样,干得好与干得差一个样,出问题与不出问题一个样,而应形成“你追我赶,争先创优”的工作局面。四是要抓好管理制度的落实,要重管理、勤检查、严监督、抓落实,发现问题及时纠正,使车队的各项管理制度真正地落到实处。 2.3加强车队管理 (1)制定规章管理制度规范管理合理用人根据机关工作的实际情况.有效合理的进行公务用车配备根据相关的政策法规,进行车辆统筹兼顾,抓落实、保重点、抓管理、保效率,合理分配领导用车与机动用车的用人比例有效调节用车高峰的调度管理在工作职责、工作制度以及驾驶员管理方面加强制度规范,通过有效合理的奖惩制度达到用人管理的最佳状态。 (2)细化考核标准,实行分层次考核对机关车队lT作人员进行各项指标考核。考核内容包括百公里油耗、材料费用消耗、维修保养次数、以及安全行驶里程等,通过考核奖励优秀员工,营造爱车、保养、节能、安全的驾驶理念。同时,根据人员编制情况,进行相同编制人员。同一考核办法。根据车辆使用情况,进行同类驾驶人员同一考核办法考核实行分层次考核,公平合理,较好地调动驾驶人员的工作积极性。 (3)加强技术培训,提高技术水平行车安全是完成用车服务的前提和基础。机关车队主要的服务工具就是车辆。确保车辆在使用过程中的行车安伞是用车服务的基本前提。随着这几年社会经济的高速发展。道路交通的拥堵显现不断增多。车辆的增加给城市交通带来了巨大的压力,也给行车带来了很多不便。行车安全带来了许多隐患近几年,道路交通法规不断完善,对于驾驶人员的道路交通法规和安全行驶要求也不断提高。所有的这一切都要求我们车队工作人员提高驾驶技术,保证安全驾驶。同时,对于所属车辆定期进行安全检修,保证车辆的安全性能,保证驾驶人员的安全操作,遵守道路交通安全法规,高效、安全的完成服务工作。 车辆管理系统论文:Wifi定位技术在库存车辆管理系统中的应用 摘要:为对汽车生产厂成品车辆库存进行有效管理,该文将Wifi定位技术引入到车辆自动化管理中,开发了基于Wifi定位技术的车辆管理系统,通过有线网络将基于Wifi技术获得的车辆位置信息传回管理服务器,完成了车辆出入库的自动化管理并实现了库存车辆的精确定位和查找。 关键词:Wifi定位;车辆库存;数据库;自动化管理 在生产过程中,车辆厂需要对库存中的车辆进行定期的保养和维护,传统方法中通过人工记录获得车辆进出仓库信息,当某辆车需要保养时,人工地在仓库中查找对应车辆并进行保养,该过程费时费力,且容易出错。目前在车辆库存管理过程中,虽然可以使用RFID标签代替人工进行出入仓库车辆信息录入,但是由于RFID标签功能的局限性,很难获得仓库中车辆的具体位置[1,2]。该文设计了基于Wifi定位技术的车辆库存管理系统,通过对车辆上安装的微型Wifi标签和车库上覆盖的Wifi网络获得车辆位置信息,同时关联车辆信息数据库,可以实时显示出每个位置上的车辆状态信息,为库存车辆的高效精确管理提供了有力的技术支撑。 1 基于Wifi定位技术的库存车辆管理系统总体设计 基于Wifi定位技术的库存车辆管理系统共有两种解决方案:一是基于标签主动扫描的方案,二是基于AP端扫描的方案。前者不需要修改AP,可以在任意AP下实现定位,但功耗相对较大,需要用大电池完成标签设计。该文考虑到库存车辆管理系统的使用环境是固定的,AP可以被任意修改,所以本文选择第二种标签方案进行设计,即标签负责发送802.11标准信标帧,由AP负责监听Wifi标签的信标帧,通过该信标帧的场强对标签进行定位。该方案的优点是主要的功耗都消耗在负责接收和扫描的AP端,标签可以设计的非常紧凑,可直接粘贴或安防在车辆的任意位置。图1是该系统的总体设计框图: 图1 系统总体框图 如图1所示,固定在每个车辆上的Wifi标签周期性的发射符合802.11标准的信标帧,然后进入休眠状态,此时每个AP负责扫描周围的由Wifi标签发送的信标帧,并记录下该信标帧的场强,然后将所有信息打包后通过Tcp/Ip协议发送到多网口网卡,多网口网卡将每个AP发送上来的数据帧转发到服务器的Wifi定位解算程序,Wifi定位解算程序在获得了三个或三个以上AP发送的同一个标签的场强后,根据场强差定位原理解算出标签的位置信息[3.4]。标签的位置信息由管理软件维护的一个车辆位置信息结构体获得,该结构体内存储的车辆位置信息始终是最新值。车辆信息数据库包含了每辆车需要保养的时间和项目等信息,管理软件在数据库中查询到需要保养的车辆后,通过显示器提示工作人员对该车进行保养,并将该车具体位置显示给工作人员,当需要出库销售时,管理软件可输出最早进入仓库的汽车的位置,保证车辆入库时间管理最优化。此外,使用该系统可以不需要在库门口设置识别装置,车辆安装Wifi标签入库后,定位解算软件自动识别车辆入库或出库信息并自动加装车辆信息到仓库的车辆信息数据库。 2 系统关键技术设计与实现 如图1所示,系统由标签、定制AP、管理软件和定位软件实现,考虑到标签工作具有时间长,稳定性要求高等特点,使用了上海炫雅科技有限公司的嵌入式操作系统产品,经过测试实现了6个月连续无故障工作,远超过系统要求,AP使用Linksys的开源AP,方便修改;管理软件使用VS2008设计,定位软件直接使用了上海炫雅科技有限公司提供的整体方案架构。 对本系统的关键技术的设计与实现包含管理软件设计、标签设计以及AP固件修改等三部分。 2.1管理软件 管理软件主要负责和用户交互,考虑到实际需要,我们使用VS2008下的C#进行开发,该环境可以方便的与数据库进行交互,软件分为自动提醒模块和人工查询模块,自动提醒模块包含大部分日常工作,从汽车入库开始,软件自动识别车辆入库,自动调入车辆信息,自动设置定时提醒,同时,为了配合Wifi标签的管理,软件还实时的显示标签内电池的剩余电量,当电量低于进入告警状态时,自动弹出提醒界面,人工查询模块包含查询所有提醒信息,包含提醒后未执行操作、提醒后已执行操作和即将提醒操作,此外还包括查询待出库车辆信息,该信息主要对车辆入库时间进行排序,找到最先进入车辆出库。自动查询模块软件框图如图2所示。 2.2 Wifi标签设计 Wifi标签使用CPU加射频芯片方式设计,CPU使用Arm7系列单片机,在保证系统功能情况下选择最小功耗芯片。射频芯片使用了洛达公司的al2236芯片,该芯片为混频芯片,在发射信标帧时,通过Arm7芯片的D/A模块输出模拟信号,该模拟信号经过滤波处理后送到射频芯片I输入端和Q输入端。射频芯片的初始化通过Arm7的SPI接口完成。 3 结论与展望 本文提出的库存管理系统经过短时间的使用,极大提高了工作效率,减少了人为因素带来的损失。获得了车辆位置信息后,该系统不仅可以用在库存车辆管理中,还可以应用在车辆的生产管理中。由于被动扫描方式的标签具有体积小、功耗低等特点,在车辆生产中,可以将该标签贴到车辆和物料上,来自动匹配物料供应等操作;同时可对物料信息进行统计,统计结果可以辅助规划采购需求,应用前景十分广泛。 车辆管理系统论文:基于ARM的停车场车辆管理系统 摘 要: 为了实现基于ARM的停车场车辆管理系统,本文采用 Cortex?M3 内核的 STM32 微控制器,以此为优秀部署了超声波模组作为车辆检测器,液晶屏作为信息显示器,步进电机作为道闸控制器,以及智能卡读写器。为了便于管理员使用,在PC上用VB编写了图形界面,配合Access数据库通过串口对系统进行管理。测试系统功能结果能够完成车辆在停车场的进出场流程,由此验证了该套低成本解决方案的可行性,实用性。 关键词: ARM Cortex?m3; RFID; 停车场管理; VB 0 引 言 智能停车场管理系统是为了克服传统停车场收费管理系统人工收费方式的缺点,推动停车收费管理系统发展的高技术产物,此系统不仅可以有效地解决乱停乱放造成的交通混乱,而且可以促进交通设施的正规化建设,同时也尽可能地减少车主失车被盗的忧虑。另外,在技术方面,其高技术性匹配于现有其他智能化系统,具有很好的开放性,易于与其他智能化系统组合成更强大的综合系统,顺应各种综合方式的高级管理[1]。 本文所讲述的一个智能停车场管理系统,采用的是 Cortex?M3 内核的 STM32 微控制器,以此为优秀部署了超声波模组作为车辆检测器,液晶屏作为信息显示器,步进电机作为道闸控制器,以及智能卡读写器。为了便于管理员使用,在PC上用VB编写了图形界面,配合Access数据库通过串口对系统进行管理。 1 系统组成 系统框图如图1所示,停车场车辆管理系统以微控制器为优秀,由车辆检测器,非接触式IC卡读卡器,液晶显示屏,道闸,以及PC机组成。车辆检测器负责检测是否有出入车辆。微控制器通过非接触式IC卡读卡器向IC卡中写入或者从卡中读取数据。液晶屏显示停车信息给用户。道闸控制器控制车辆的出入。管理员通过PC机向管理系统命令同时接收系统反馈的信息。本系统以微控制器为优秀对组成系统的一系列外围设备进行控制,同时负责与PC机进行通信反馈信息与接收命令。系统在空闲时不断检测是否有车辆准备进入或者离开停车场,一旦检测到车辆,立即进入IC卡读写准备流程,读取IC卡内信息,根据用户类型决定下一步动作。同时显示屏显示相关信息给用户,微控制器与PC机进行通信。上述动作全部完成后,微控制器向道闸控制模块发出命令,对符合入场条件或者符合离场条件的用户放行。 2 硬件设计 系统总体框架如图2所示。在主板上有一颗STM32微控制器,在主板上引出了接口用来与外围设备进行连接,其中主板与PC机之间采用9针串口连接。MCU与智能卡读写板之间通过SPI接口进行通信。主板与其他设备之间采用GPIO进行连接。 道闸检测器采用超声波模组构成,道闸控制器采用步进电机。考虑到STM32的I/O口提供的电流较小,在主板与步进电机之间连接了步进电机驱动板来提供较大电流。智能卡读写板上集成了专用智能卡读写芯片与天线。超声波测距模组部分由发射端和接收端两部分组成。发射端由超声波谐振载波调理电路和超声波发射探头组成。接收端由超声波回波接收处理电路和超声波接收探头组成。320×240图形点阵液晶屏由UC8239s液晶控制芯片驱动,利用一个电压跟随电路产生驱动液晶的电压来实现节能操作。智能卡读写模块采用MFRC522智能卡读写芯片驱动读写器天线完成与Mifare1 s50智能卡的通信。步进电机部分采用ULN2003驱动阵列进行驱动。串口部分通过STM32 UART实现与PC机的通信。 3 软件设计 3.1 停车场管理系统工程结构 停车场管理系统的软件结构主要分为三层,如图3所示。最底层为STM32固件库,这一层由ST公司提供,为程序编写人员对STM32的内核与片内外设的控制提供了基本的接口。这一层对应图3(b)lib目录下的所有文件。向上一层为外围设备驱动程序,停车场管理系统需要一些必要的外设以完成其职能,这一层提供了对这些必要外设的驱动。这一层对应图3(b)中extern_lib目录下的文件。需要注意的是在这些文件中,RTC.c、systick.c不对应一个实在的外设,而是对应STM32的片内外设。 图3 工程目录结构 最上层是主函数对应图3(b)中User目录下的main.c,在这一层中对停车场管理系统的逻辑功能进行了实现。 3.2 程序模块介绍 3.2.1 超声波驱动的实现 在本系统中,利用STM32内部的通用定时器TIM2进行定时,配合GPIO_PA1输出电压的翻转来产生40 kHz方波。当超声波发送出去后利用TIM3进行计时,当接收到回波时Back_Pulse引脚产生一个高电平信号,利用这个信号作为触发信号通过GPIO_PA2触发外中断来停止TIM3,此时TIM3中的计数值可通过换算得到时间t。即可计算出距离d。需要注意的是,在超声波刚刚发出的时候,由于电路的电器特性导致模块的Back_Pulse引脚马上就会出现高电平,这种现象称之为回波干扰,显然如果由这个信号触发中断就会导致测距的错误。为了避免回波干扰,需要在超声波发出后延时一小段时间再打开中断来接收真正的反射波。如果认为空气中声波的速度为340 m/s,经过估计需要延时十个微秒即可,随着测量距离的增大可以适当增加这个延时的时间以保证消除回波干扰。 3.2.3 RC522读写mifare1 由于不能直接对mifare1卡进行操作,所有对mifare1卡的操作是通过RC522进行的。RC522对外提供了三种接口,分别是SPI,I2C,UART。本系统采用软件模拟SPI的方式对RC522进行操作,如图4所示。 在 SPI 通信中 MFRC522 模块用作从机。SPI 时钟 SCK 由主机产生。数据通过 MOSI线从主机传输到从机;数据通过 MISO 线从 MFRC522 发回到主机。 MOSI 和 MISO 传输每个字节时都是高位在前。MOSI 上的数据在时钟的上升沿保持不变,在时钟的下降沿改变。MISO 也与之类似,在时钟的下降沿,MISO 上的数据由 MFRC522来提供,在时钟的上升沿数据保持不变。 3.2.4 步进电机驱动 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。对于步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。步进电机必须加驱动才可以运转, 驱动信号必须为脉冲信号,没有脉冲的时候, 步进电机静止,如果加入适当的脉冲信号,就会以一定的角度(称为步角)转动。转动的速度和脉冲的频率成正比。 3.2.5 串口通信 串口通信的实现分为两部分,一部分是STM32的串口发送与接收,另一部分是PC的串口的发送与接收。对于PC机上发送与接收将在后面介绍,这里着重介绍STM32串口的发送与接收。 STM32传送数据时采用查询的方式,在接收PC传来的数据时采用中断的方式,这是因为PC是不定时发送数据的,如果采用查询的方式接收数据,STM32将无法执行其他任务。采用中断就可以释放STM32的CPU资源,PC发送出的数据会触发串口接收中断,在中断服务函数中进行数据的接收。 3.2.6 软件界面 在停车场管理系统中为了便于停车场管理员更好的工作,需要有一个面向管理员的终端,这个终端为管理员提供必要的信息,同时管理员可以通过这个终端对整个系统进行控制。所以在本文中采用VB 6.0设计了一个简单的界面,如图5所示。 在客户端的右侧可以设定STM32 RTC的当前时间,在左侧可以设定新的停车费率,同时会显示当前停车场的剩余车位。 3.2.7 串口处理 在PC端,软件设计的优秀思想是:通过VB提供的交互控件让停车场管理员可以方便地查看需要的信息和向系统命令。程序通过VB提供的MSComm控件控制PC上的串口与STM32之间进行通信。MSComm控件提供两种处理通信的方式:一是事件驱动方式,一是查询方式。 (1) 事件驱动方式。事件驱动通信是处理串行端互作用的一种非常有效的方法。在许多情况下,在事件发生时需要得到通知,例如,在串口接收缓冲区中有字符,或者 Carrier Detect (CD) 或 Request To Send (RTS) 线上一个字符到达或一个变化发生时。在这些情况下,可以利用 MSComm控件的OnComm事件捕获并处理这些通信事件。OnComm 事件还可以检查和处理通信错误。所有通信事件和通信错误的列表,参阅 CommEvent 属性。在编程过程中,就可以在OnComm事件处理函数中加入自己的处理代码。这种方法的优点是程序响应及时,可靠性高。每个MSComm 控件对应着一个串行端口。如果应用程序需要访问多个串行端口,必须使用多个 MSComm 控件。 (2) 查询方式。查询方式实质上还是事件驱动,但在有些情况下,这种方式显得更为便捷。在程序的每个关键功能之后,可以通过检查 CommEvent 属性的值来检测事件和通信错误。如果应用程序较小,并且是自保持的,这种方法可能是更可取的。例如,如果写一个简单的电话拨号程序,则没有必要对每接收一个字符都产生事件,因为惟一等待接收的字符是调制解调器的“确定”响应。 事件驱动方式是处理串行通信的一种有效的方法,它可以利用OnComm事件捕获并处理通信中发生的事件或错误,实时性较强。而查询方式是在程序通过查询CommEvent属性值来判断通信过程中的事件或错误,这种方式适合于应用程序较小、实时性要求不高的系统中。 MSComm控件进行串行通信的一般步骤为: (1) 设置通信对象、通信端口号及其他属性; (2) 设定通信协议; (3) 打开通信端口,进行数据的传送; (4) 关闭通信端口。 当设定好MSComm控件的各个属性后就可以让串口正常工作了,但是仅仅能工作是不够的,能工作意味着可以实现在PC机与STM32之间传递数据,但是PC与STM32通信的目的在于根据传送的信息进行不同的操作。所以这就需要人为的对通信的内容赋予一定的意义,在本系统的设定中PC与STM32之间每次传递定长的16字节数据,第一个字节的内容代表命令,后面的字节是命令所要处理的数据。PC与STM32通过串口收到16个字节的数据后会检查第一个字节的命令,根据命令进行不同的操作。 4 系统性能测试 连接好线路后将STM32上电,打开车场管理终端.vbp点击工程?引用?勾选Microsoft Activex Data Objects 2.5 Library。添加好Access数据库路径后点击测试连接进行测试。本系统可以进行费率设定、系统时间设定,有进场流程和出场流程,将卡放在读卡器上可以显示缴费金额。图6是缴费金额画面。 图6 缴费金额显示 5 结 论 本文从硬件与软件的角度阐述了基于ARM的停车场管理系统的设计与实现,以ARM微控制器为优秀配以适当的外围设备构建起来的停车场管理系统,大大减少了停车场管理员的劳动强度,提高了通行的效率。停车场作为未来智能交通系统中的重要一环,对其进行电子化改造以适应未来基于物联网的智能交通系统是非常必要的。本文从系统功能的角度出发,制定了工作的目标,然后紧紧围绕着目标进行系统设计,在设计的过程中由于功能复杂性的考虑放弃了应用范围最广,价格低廉的51单片机,选择了目前非常流行的ARM优秀的微控制器STM32。事实证明这样的选择是非常正确的,丰富的外设使得功能的实现与硬件资源之间的矛盾得到了有效的解决,同时ST公司针对STM32推出的固件库大大缩短了开发的周期,又由于程序员不用自己直接对寄存器进行修改,而通过相应的函数进行操作,确保了程序的稳定性,也极大地增加了程序的可读性。 车辆管理系统论文:基于RFID技术的港口车辆管理系统设计与实现 摘要:随着我国经济持续发展,港口业务增长迅猛,提高吞吐量的需要也越来越强烈。而目前依靠人工管理的方式显得捉襟见肘,所以采用高新技术改善港口管理模式势在必然。RFID港口车辆管理系统通过给港口车辆绑定电子身份芯片,把车辆的相关信息记录到系统中,由系统统一管理港口车辆的进出行为,从实际上解决人工管理车辆所带来的效率与效益的问题。系统利用高性能的超高频读写器,采用基于C/S模式分层结构,利用缓存,双数据库技术,使系统的可操作性强,稳定性高,数据交互便捷。从而很好地提高了港口码头的管理效率与服务水平。 关键词: 港口车辆管理系统; RFID技术; 车牌识别; 电子标签 随着世界经济的发展,快速增长的港口业务量对港口码头管理系统的要求越来越高。将RFID无线射频识别技术、计算机技术、车牌自动识别技术、地感技术、自动控制技术、视频监控技术、数据库技术、网络技术紧密结合,建设基于RFID技术的港口车辆管理系统能大大提高港口的效率与效益\[12\]。 传统的人工管理手段存在很多缺陷,港口使用RFID技术等管理能有效地解决以下问题: (1) 人工管理存在着人为的过失与耗时长的问题,而使用计算机技术自动读取RFID存储信息,在系统正常运行中不存在失误的问题,计算机的高性能也使单位流程的作业时间减少到最优。 (2) 在遇到不实时的问题时可通过系统调出历史记录,防止无法追溯问题的出现,减少不必要的分争端。 (3) 在遇到网络故障等问题时,车辆身份的信息可直接通过读取写入RFID标签的数据区获取,实现系统的不间断运行。 (4) 减少司机的工作量,RFID技术的远距离、可移动的读取方式可使司机不下车,不等待便可以通行。 (5) 可防伪性,系统根据一定的规则向每张车辆身份卡写入数据,他人不可效仿。 1RFID技术 RFID(Radio Frequency Identification)技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触式信息传递,并通过所传递的信息达到自动识别的技术。20世纪90年代以来,RFID技术迅速发展,因其具有数据存储量大,穿透力强,读写距离远,读取速率快,使用寿命长,环境适应性好等特点,已被广泛应用于身份识别、物流管理、物品追踪、防伪、交通、动物管理等诸多领域。 一个完整的RFID系统主要由限量的后台计算机、若干读写器、阅读器及电子标签组成。其中,电子标签是物品识别的载体,每个标签具有惟一的电子编码,其内部存放着物品的相关信息;读写器和阅读器是系统的中间设备,它们通过射频信息同电子标签进行近距离通信,从而识别标签指代的物品信息,通过接口把信息汇总给后台计算机。读写器和阅读器的区别在于,读写器可以对标签进行读写操作,而阅读器只能读取标签内部存放的信息;后台计算机分析从中间设备传来的信息,负责管理整个标签系统的正常工作。 RFID系统的硬件组成包括电子标签和电子标签读写器两部分。读写器通过射频信息同电子标签进行通信,系统通过读写器给电子标签发送指令,并通过读写器分析电子标签返回的有关信息;电子标签是应答器,用来响应读写器的指令,并报告处理结果。 电子标签由标签天线和标签芯片组成,标签天线是读写器和标签芯片之间进行信号和能量传递的终结。标签芯片则根据读写器的指令,做出相应的操作和响应\[310\]。 2系统概述 系统分为软件与硬件部分,硬件部分包括RFID读写器、RFID电子标签、工控机、摄像机、硬盘录像机、自动道闸、LED显示屏、地感等。软件部分采用C/S模式设计,具有响应速度快,操作界面漂亮等优点。软件实现对系统合法用户的管理,并允许对应的用户管理车辆的身份卡(RFID标签),包含新增与注销。另外,对应的系统用户可以监控整个车辆的出入行为,必要时可进行人工干预,超级用户具有对这个系统所有功能的权限,具有对系统所有数据字典、过往历史记录的查阅统计等操作权限。另外,系统具有双数据库,即中心数据库与本地数据库。中心数据是网络正常情况下系统记录信息与获取信息的媒体,系统通过WebService服务与中心服务器进行交互;本地数据库应具有与中心服务器相同的数据字典,以便于网络异常情况下,实现系统脱机运行,系统在这一时期产生的数据会暂时保存在本地数据库,待网络正常后自动上传到中心服务器,保证记录的完整,其物理结构模型如图1所示。 由图1可以看出,系统主要运行在局域网内,一个网内可分步多个闸口子系统,一般情况下一个子系统可包含一个出子系统与一个入子系统,图中只画出一个子系统的出与入子系统,每个子系统通过连接基础硬件设备已达到系统全方位控制,读写器与网络相连,可通过读写器的ID地址区分不同的子系统,同时安装视频监控,实时记录现场的画面并保存,通过串口服务器主要是要达到控制自动道闸与LED显示屏的目的。其系统软件体系结构如图2所示。 图1RFID港口车辆管理系统网络拓扑图图2RFID港口车辆管理系统软件体系数据存储层包括与数据存储系统的接口,如数据库系统、文件系统或者其他类型的数据源,主要是存储系统所产生与所需要的数据记录。 数据接口层此层是为业务服务提供相应的数据服务,通过WebService接口实现与数据存储层的连接。该层由一系列的数据访问组件组成,它可以完成对数据对象的CRUD(增加、删除、查询、修改)操作,可抽象出数据访问方式,分离数据访问的实现与其他业务逻辑,上层的业务逻辑组件无需理会底层的数据库访问细节,专注于业务逻辑的实现 应用服务层此层是应用系统的优秀,由系列的业务逻辑组件组成。它完成了系统所需的所有业务逻辑方法。业务逻辑层建立在数据接口层之上。为了分离业务逻辑层与数据接口层之间的耦合,即业务逻辑组件只调用数据接口层提供的接口,而不与具体的实现类耦合。使应用层仅仅与业务逻辑组件的接口耦合,而无需理会业务逻辑组件的实现。 用户表示层表示层即UI,UI(User Interface)用户界面,也称人机界面。是指用户和某些系统进行交互方法的集合,这些系统不单单指电脑程序,还包括某种特定的机器、设备、复杂的工具等。控制层接受用户的输入,并调用模型和视图去完成用户的需求,当用户单击系统界面中的按钮等时,触发相应的事件提交对应的模块进行处理。 系统工作流程图结构如图3所示。 图3RFID车辆管理系统工作流程图上图主要是从大的角度描述整个系统工作的流程,首先系统定义了身份卡的类型有2种:临时卡、固定卡。临时卡只有一个单位的生命周期,即只能完成1次车辆的出入操作,车辆进港口时发卡区提供如车牌等的必要信息后,发卡用户确认无误后发出该车辆对应的临时卡。固定卡是代表长时间有效的,车辆持卡进入识别区,进行核对身份并进行相应的操作。临时卡的车辆出闸口时,用户应该在系统的提醒下回收身份卡后才能放行。 3系统功能模块结构 (1) 查询:在用户名称文本框中输入需要查询用户的用户名称,即对应详细信息列表中的账户名,即可查询对应的账号信息,该查询属于精确查询,默认文本框为空,则查询系统所有的合法用户。 (2) 添加:在添加信息中输入用户的必要信息,通过验证,包含账户名不允许相同,2次输入的密码要一致等,即可完成用户的添加。 (3) 删除:在详细信息列表中选中需要删除的用户,点击删除用户按钮完成用户的删除。 3.2卡片管理 界面如图6所示。 图6卡片管理界面图(1) 添加新卡。首先保证软件跟读写器设备正常连接,软件左下角会提示当前的连接情况;然后拿一张新的标签在读写器上读取它的编号后,再根据界面的需求完成必要的信息填写,点击确认新增按钮,即可完成发卡的功能,同时标签内会写入一些相关的信息,由于车牌部分设计汉字编码,按照国际编码规范转换一个汉字得占用16 b,因为车牌汉字固定,故采用自定义编码规则,有效节省标签存储空间,其他的写入信息也按照定义的简单类型进行写入,所以读取标签时也要在此编码规则下进行翻译才能读取有用的数据。 (2) 销毁卡片。当卡片不再在系统中有效时,可先读取标签的编号,界面显示这标签的相关信息,待用户确认并填写相关的销毁原因后点击确认销毁即可完成操作。 3.3车辆管理 界面如图7所示。此模块主要自动完成车辆持有效身份标签后通过闸口的操作,可以对车辆进行有效的身份确认与记录功能。闸口历史记录列表记录允许通过闸口的车辆记录,显示最新的N条记录。左下角是车牌识别模块实时识别显示,显示当前车道的摄像枪的摄像内容,点击切换按钮可在出口通道与入口通道的视频画面中转化。 图7车辆管理界面图右面显示的区域是最新通过闸口车辆的截图与状态。右上区域显示出口车辆的画面,并在标签车牌文本框中显示当前车辆的身份卡中记录的车牌号,系统会自动与车牌识别模块中的识别结果进行匹配,如果识别成功则自动完成开闸、LED显示、记录行迹等相关操作;如果识别失败则提示人工识别,如果识别成功则填写开闸原因,并点击手动开闸按钮进行放行;如果识别的结果与身份卡的信息不匹配,则提示操作人员匹配失败,操作人员人工确认后可进行相应的处理。 3.4统计查询 车辆基本信息查询界面、行迹信息查询界面如图8所示。 图8查询界面车辆基本信息查询是查询所有已发车辆身份卡的信息。行迹信息查询是查询所有允许通行的车辆的记录信息。此模块按照界面所能提供的属性进行相应模块的查询操作,支持组合条件查询,查询部分为提供更快的查询效率,添加缓存机制。根据搜索内容的关键字,可优先从本地缓存中取数据,不用向服务器请求。 除此之外,系统还有一些其他的功能模块,菜单栏中的下载数据是指在网络正常的情况下。从服务器下载最新的数据字典,达到本地数据与远程服务器数据的一致性。上传数据是指脱机运行时产生的数据,如行迹记录等都暂时保存在本地,客户端跟服务器恢复正常通信后通过“上传数据”菜单把记录保存到后台服务器。切换用户是指在模块的管理员账户之间可以在不退出系统的情况下进行切换。修改密码是指修改当前处于登录状态的用户密码,需要输入原始密码与新密码。 4结语 RFID港口车辆管理系统是基于RFID的车辆管理应用解决方案,采用先进的RFID技术结合数据库技术、电子技术、通信和信息技术等诸多高科技技术,能有效地解决港口车辆信息管理中的传统问题,有效地提高闸口的管理水平和信息化水平,实现对车辆的自动识别和实时跟踪,避免了人为的过失,提高了车辆在港口的通关速度。所以RFID技术应用于港口车辆的综合服务与管理,具有多方面的战略性积极影响与巨大的市场前景。
虽然现阶段物联网还处于起步阶段,我们对于物联网的大部分理解仍存在于表面阶段,没有形成一个完整的体系,当然物联网在现在社会中存在的问题远不止于此,因此在一个新型行业遇到问题时我们一定要及时地去改正,想出新型的策略去改进,计算机通信网络作为互联网的一部分拥有着不可或缺的作用,而物联网确实是建立在计算机通讯上的,二者的联系十分密切,在本文中我们以计算机通信网络作为一个小的前提,对物联网及现状做出分析与解释。 1物联网的大致框架及其构成因素 凡是创建一个新事物,我们一定要构建好一个完整的体系,研究好该事物将来发展的方向,而我们所强调的物联网是对现状做出的一种充分阐释。物联网大致分为三层:感知层、网络层、应用层,而每一层都有其相应的功能,当前的移动网络正是以物联网作为一种基础,以这三层作为载体从而构建成了这种奇特的结构。接下来我们便来看看这三层在我们物联网构建中的作用。感知层,顾名思义便是具有感知功能,该感知层具有两种构成方法分别为运用传感器网络或者运用具备通讯功能的终端设备。终端设备主要由通信终端、传感器、读写器构成,传感器网络的构建也十分复杂,首先它把信息传到传感器中,让传感器进行感知信息,再利用到我们的物联网技术进行相关的传输,在物联网的感知节点和终端节点都处于一种无监管状态,因此为了防止不法分子的非法入侵,我们仍应加强安全系统安全性能的提高,认证技术便是一个很好的方案,通过利用认证技术,我们也能充分的对终端节点信息进行安全的输入[4]。针对于物联网的网络层来讲,网络层要考虑的因素有很多,作为物联网框架中的优秀构成,网络层不仅要考虑通信网络现有的结构还要适应当下物联网的技术从而做出相应的调整来形成一种新型的网络层,而我们对于网络层的理解也有多方面,网络层分为接入网、承载网、优秀网以及物联网管理中心。网络层能接入的接口也有很多,在物联网的优秀管理中,我们可以利用物联网多样化的特点来进行控制管理,物联网中的网络层更多的是做到了一种连接作用,充分的把上游的接口与下游的信息传递连接起来。应用层涵盖的方面十分广泛,物联网中应用层大致分为两层,这两层具有的功能也十分实用它可以支撑物联网中的应用子层,从另一方面来讲,它也可以对于信息来进行充分的处理。在支撑物联网的应用子层中,它可以为我们的物联网提供多方面的服务例如数据计算、信息处理等多方面的应用,而我们还在不断探索中,相信在不久的将来,物联网的应用子层设计到的领域会越来越广。如今在物联网的应用领域我们也取得了不少杰出的成就,智能家居、生态农业、环境管理、生态农业都彰显着物联网的成功,而我们以通信技术作为支撑,将应用层与网络层实现了完全的统一[3]。 2物联网对计算机通信网络感知层的影响 物联网对于计算机通信网络的影响主要分为感知层以及应用层[2]。我们在上文中提到,感知层在物联网的构建中起到了不可或缺的作用,而感知层也正是物联网的基础组成。在物联网中,感知层更像是一种技术的支撑,如今的信息时代,我们处于全网覆盖的区域,在这种区域中,感知层可以搜索并检测对象的相关信息,然后再将这种相关信息通过物联网中我们普遍使用到的通信技术将信息传输到客户端中,在这一过程中,我们的传感器完成通讯任务后我们再利用计算机的算法来分析我们所收集到的感知信息,这种分析相比较而言将会更加深入。但这种做法也存在着一定的弊端,我们的通信网络在这种庞大的信息处理中承载着巨大的压力,而在如今的信息时代,信息都过于繁杂,互联网技术的不断发展虽然给一些行业带来了希望与前景,但对于我们的物联网来说却是更加困难,互联网技术的发展无疑是增大了物联网信息收集的难度。这就要求我们对感知层拥有更大的要求,只有感知层收集到更多的信息,我们才能满足当今社会的基本物件管理需要。同样,这也是我们通信网络的一大难题,我们对此只有将物联网进行规模扩大,但在扩大物联网规模的时候我们往往会忽略通信技术的承载能力,因此在不断扩大物联网的同时,我们也应该提高我们对于通信技术领域承载能力的增强,这样的做法才能真正对物联网技术做到很好的支撑。通信网络与物联网的进步应该是同时进行的,因为物联网的支撑正是通信技术。 3物联网技术对于计算机通信传输层的问题 计算机通讯中,感知层与传输层都同样重要,传输层也是通信网络的基础。它的主要作用是连接通信网和感知层。而传输层利用的是宽带和窄带进行交叉融合,利用计算机的不同算法来进行计算机网络功能的实现[1]。我们传统的通信网络模式是利用互联网的基本功能进一步实现管理,在物联网技术飞速发展的当下,我们发现互联网所管理的通信节点具有独立、隐私的特点,而传输层作为支撑通信网络的基础,它的主要目的便是满足物联网的发展与需要,因此我们要求物联网必须做到除了传统的基本功能还应该与互联网进行完美的融合从而人与人、人与物之间才能建立一定的联系。物联网的运行也需要空间的支撑,我们对于物联网的运行空间往往有很高的要求,物联网具有复杂独立的特点,这些也都会计算机通信产生大量影响。计算机个体呈现的状态比较分散我们需要建立一定的联系才能对于计算机进行有效的管理。我们可以充分利用计算机的集群效应来充分发挥计算机的效率,而要实现这一技术,它的技术支持便是我们上文中提到的通讯节点,因此,我们要严格管理通讯节点。在物联网领域不断发展的同时我们也应该不断完善计算机的基本配置,提高计算机的性能,来更好地为物联网服务。 4结束语 综上所述,在信息时代我们发展了许多行业,而物联网正是在信息不断发展时诞生的,我们还在不断探索物联网所能涉及到的领域,正因为物联网和互联网拥有不可分割的联系,所以物联网的支撑便是计算机通信网络,它更像是一种互联网的延伸,因此物联网就要通过通信网络进行实现,物联网与计算机是相互影响的,计算机的通信技术决定着物联网的发展,虽然我们在计算机通信与物联网的融合中发现了诸多问题,但是我们正在不断地去尝试解决这些问题,我们在对这些问题进行进一步的研究,我们还在进行计算机每个领域的探索以此来适应当今社会的不断需求,在物联网的效率方面我们也在做出努力与调整。我们仍在为解决物联网独立性与通信网络协调性的矛盾进行不断的努力。物联网还在不断发展,并逐渐成为当今社会的主流。 参考文献 [1]贾志强.物联网对计算机通信网络的影响分析[J].信息安全与技术,2015,11(1):32~34. [2]黄卫东.物联网对计算机通信网络的影响[J].科学技术创新,2014(11):93. [3]吴宇谦.浅析物联网对计算机通信网络的影响[J].电脑知识与技术,2017,13(30):275~276. [4]马妮娜.浅谈物联网对计算机通信网络的影响[J].网友世界,2014(11):44. 作者:吴欣洲 单位:北京交通大学附属中学
电子测量与仪器论文:《电子测量与仪器》网络课程资源建设的特点及其应用 在分析电类课程特点的基础上,给出了《电子测量与仪器》网络课程资源建设的特点。应用这些特点,通过电子测量仪器产品讲座类视频和虚拟仿真实验等网络资源建设,并以教学目标为依据分别设计视频题和学习活动,来引导学生在课外应用4A网络教学平台进行自主学习。实践表明,网络教学是促进学生自主学习的一个有效途径。 网络教学视频题虚拟仿真实验电子测量仪器一、《电子测量与仪器》网络课程资源建设的特点 1.电类课程的特点 从电子技术的发展来看,电类课程有着自身的一些特点。首先,电类课程的专业知识具有实验性和探索性,甚至是随着科学技术的发展,可能会被新的知识替代。这种技术和知识的更新,在行业中的电子产品上会首先得到体现。实际中,电子产品更新的速度很快。其次,电类课程具有很强的实践性。 2.《电子测量与仪器》网络课程资源建设的特点 结合电类课程专业知识的实验性和探索性,在进行《电子测量与仪器》课程网络资源建设时,宜引入行业中最新的电子测量仪器介绍及其技术讲座,添加相关网络链接、视频和反映技术前沿的文献。结合电类课程很强的实践性,并考虑到网络与电类课程之间的共同点:计算机化,在网络资源应用中,适当地引入虚拟仿真实验。特别是《电子测量与仪器》课程中基于计算机的虚拟仪器技术作为先进的测量技术,使得应用虚拟仪器进行虚拟仿真实验成为可能,电子设计仿真软件NI Multisim很好地做到了这一点。与其它电类课程相比较而言,这是《电子测量与仪器》课程网络资源建设和应用中独有的一个特点。这样,通过最新电子测量仪器、前沿技术和虚拟仿真实验内容的资源建设和应用,以充分发挥网络作为课堂延伸的作用。 二、《电子测量与仪器》网络课程的资源建设 本文基于4A网络教学平台,进行了《电子测量与仪器》网络课程的资源建设。资源建设的基本模块包括课程资源、作业、讨论区、学习活动等。课程资源中包括课程内容、实验内容、常用仪器简介、以及设计常见仪器的芯片资料等,扩展的模块有虚拟仪器、毕业设计等,主要课程资源组织图如图1所示。其中,课程答疑安排在讨论区进行。课程资源呈现的方式有文字、图片、PPT、视频等。根据前述《电子测量与仪器》网络课程资源建设的特点,在网络课程资源建设中还引入了最新的电子测量仪器类产品介绍与讲座类的视频,提供了虚拟仪器前沿技术的参考文献,并设计了选择、应用电子测量仪器的综合性学习活动,即给定测量任务,让学生在NI Multisim软件中加载虚拟仪器进行虚拟仿真实验。为了使学生在课外对课程内容有一个更好的理解,还专门设计了视频题和思考题。 三、仪器产品讲座类视频的合理应用与引导 网络课程作为课堂的延伸,应尽量促进学生自主学习。一方面,学生通过网络课程能对课内的教学内容有更好地理解;另一方面,学生能学到与课内教学内容紧密相关的知识,对课内教学内容进行扩展。结合电类课程专业知识的实验性和探索性,《电子测量与仪器》网络课程引入了仪器产品讲座类视频,其视频内容与课程内容紧密相关,其中包括最新的数字示波器和数字万用表等视频。 下面以数字示波器视频的引入为例。受课内学时数的限制,“数字示波器”的课内教学内容重点讲解数字示波器的原理和测量方法,包括探头的基本应用。而更详细的探头应用及注意事项,则在网络教学平台上通过引入探头视频专题来学习。这拓展了学生学习知识的范围。因为是学生自主学习,在教师不在现场的情况下,仍然应该引导学生学习,所以就视频设计了视频题,让学生观看视频后回答问题,以帮助学生在观看视频的同时思考问题,使学生的自主学习更有效。 “数字示波器”视频有关问题的设计要达到的教学目标是:使学生掌握探头的基本应用和示波器的原理,理解探头使用的注意事项和示波器的功能,并促进学生思考,帮助学生主动建构知识。教学设计遵循循序渐进、由浅入深的原则。首先,将一Flash作为引子。它通过展示一个电子工程师在使用示波器检验产品的过程中遇到的一些困惑,来引出数字示波器产品中使用的新技术。其次,在其视频下方显示相应的提问,学生可带着问题去观看视频。最后,提示回答某个问题后续所需要学习的视频。如设计的问题有:探头的作用有哪些,如何选择、使用探头(详见后续视频:探头专题)。并在作业模块下给出视频题和答案。 四、虚拟仿真实验学习活动 目前,实践性很强的课程的教学安排大多采用课内实验或课程设计来达到培养学生对知识的应用和实践的目的。《电子测量与仪器》课程的内容在强调技术知识的同时,对知识的应用也很重视。基于能应用虚拟仪器进行虚拟仿真实验的课程特点,在《电子测量与仪器》网络课程资源建设中应用NI Multisim软件引入虚拟仿真实验,有利于学生的知识建构和学习迁移。NI Multisim软件中加载虚拟仪器的方式有三种:自带的虚拟仪器、基于LabVIEW的虚拟仪器和NI ELVISmx虚拟仪器。 在学生学习了多种电子测量仪器之后,利用4A网络教学平台的学习活动模块设计基于虚拟仿真实验的综合性学习活动,使学生通过本门课程的学习,能正确地选择测量方案和仪器,达到完成给定测量任务的教学目标。依据教学目标,虚拟仿真实验的学习活动内容为:给学生一个测量任务,让学生在NI Multisim软件中加载虚拟仪器完成仿真实验。具体的任务包括观察滤波前后的时域波形、分析滤波后的信号频率分量和测量滤波器的带宽。考虑到滤波器带宽测量的方法有多种,所以设计了投票环节,给出其中三种测量方案,让学生从中推选出最佳的测量方案。这三种方案有用正弦信号源和示波器的观察法测量、用波特图仪(或频率特性测试仪)的自动扫描法测量、用正弦信号源和电压表的点频法测量。附件作业中提供了NI Multisim设计的语音滤波器电路原理图,以方便学生课外进行仿真实验。共享资源环节要求学生在活动中提供相关资源与同学共享,同时它也是支撑测量结果的依据。 五、结语 根据《电子测量与仪器》课程知识具有实验性和探索性、设计计算机化等特点,且能使用虚拟仪器进行虚拟仿真实验的独有特点,利用4A网络教学平台对课程进行了网络资源建设和应用。通过设计仪器产品讲座类视频题和NI Multisim仿真实验学习活动来引导学生自主学习,从而达到促进学生主动建构知识和学习迁移的目的。实践表明,网络教学是促进学生自主学习的一个有效途径。如何提升大学生网络自主学习的能力还有待研究。 电子测量与仪器论文:现代电子测量技术与仪器仪表的发展 近几年来科学技术迅猛发展,以信息技术为代表的新科技促进了电子行业的飞速增长,也极大地推动了测试测量仪器仪表的快速发展。电子测量仪器的发展为我国国民经济、企业发展,科学教育、特别是国防军事的发展做出了巨大贡献。随着世界高科技发展的潮流,中国电子测量仪器也步入了高科技发展的道路,鉴于中国在全球制造环节和设计环节的重要地位,使得中国成为全球各大仪器厂商青睐的大战场,同时,也带动了中国测试测量仪器的研发与测试技术应用的迅速发展。 电子测量技术的现状及存在的问题 目前国内的电子测量技术已有了很大的发展,中国测量仪器的可靠性和稳定性问题得到了各个方面的重视,状况有了很大改观。测试仪器行业目前已经越过低潮阶段,重新回到了快速发展的轨道,尤其最近几年,中国的仪器取得了巨大的进步,特别是通用电子测量设备和汽车电子设备的研发方面,与国外先进产品的差距正在快速缩小,给国外电子仪器龙头的垄断造成了一定的冲击。随着模块化和虚拟电子技术的发展,为中国的测量仪器行业带来了新的契机,加上各级政府越来越重视,以及中国自主应用标准研究的快速进展,都在为该产业提供前所未有的动力和机遇。从中国电子信息产业统计中可以看出,中国的电子测量仪器每年都以超过30%以上的速度在快速增长。在此快速增长的过程中,无疑催生出了许多测试行业新创企业,也催生出了一批批可靠性和稳定性较高的产品,现在已基本上采用了标准化,模块化的设计体系,已从CAMAC、PC总线、STD总线向VXI、PXI总线发展,从堆叠式测试系统向标准化、模块化测试系统发展,并先后研制出国产化VXI模件、VXI测试系统及PXI系统,使我国测试系统技术水平逐步进入国际先进行列。 虽然国内的测试测量产业快速的发展,但客观地说中国的测试测量仪器还普遍落后,表面上看的有精度不高,外观不好,可靠性差等,深入分析则存在以下问题: 人们在整个产品的制作流程中对测试这个环节不够重视。在传统的产品的制造流程中,研发始终处于优秀地位,而测试则处于从属和辅助位置,研究者对测试不够重视。 数字化、标准化、模块化结构有待提升。“数字化时代”是社会与经济现代化的最新标志,关系着一个国家在科技领域“优秀竞争力”的高低。模块化则是国际电子测量仪器发展的方向。由于历史的原因,中国仪器配套行业的企业多为良莠不齐的小型企业,标准化的研究也没有跟上需求的快速发展,从而导致仪器的材料配套行业的技术水平较低。虽然目前已有较大的改观,但距离整个产业的要求还有一定距离。所以,还应把标准化和模块化的研究放到重要的位置。还有,在技术水平没有达到的条件下,一味地追求精度或追求高指标,而没有处理好与稳定性之间的关系。这些都是制约本国仪器发展的因素。 软件技术、集成技术不够发达。软件技术在电子测量仪器中的作用,就如同人的大脑一样,然而现代我国的电子测量仪器中的软件技术还远远没有体现出来。电子测量仪器硬件,即电子电路技术、同轴器件组件技术、波导器件组件技术的集成技术,在电子测量仪器中是其重要的优秀技术,它与总线技术、软件技术、模块化技术共同组成现代化的电子测量仪器,这是我们电子测量仪器企业尚待攻克的一个难关。 面向应用和现代市场营销模式还没有真正建立起来。中国的仪器设备厂商只是重研发,重视生产,重视狭义的市场,还没有建立起一套完整的现代营销体系和面向应用的研发模式。传统的营销模式在计划经济年代里发挥过很大作用,但无法满足目前整体解决方案流行年代的需求。所以,为了快速缩小与国外先进公司之间的差距,国内仪器研发企业应加速实现从面向仿制的研发向面向应用的研发的过渡。特别是随着国内应用需求的快速增长,为这一过渡提供了根本动力,应该利用这些动力,跟踪应用技术的快速发展。 目前电子测量仪器的高技术成果 成功研制微波毫米波矢量网络分析仪。微波毫米波矢量网络分析仪是我们成功研制的被称为“世界电子测量仪器之王”的仪器。该仪器的突出特点主要有以下几个方面:工作频带宽;测量精度高;大动态范围;高速实时测试。 调制域分析仪的成功研发。调制域分析技术是可以用来加速设计和表征诸如雷达、电子战、监控系统、扩频通信等的工作和性能特征。调制域分析仪还非常适合设计防抱死制动系统、可调节悬浮系统、自适应巡航控制系统、防撞雷达、各种各样的航天和防御系统等。 VXI总线技术取得重大进展。VXI可以大大减小设备的体积和重量,还可以大大提高测试速度,VXI比GPIB的速度可提高40倍,它测试系统的适应性、灵活性大为提高并且价格适中,有利于充分发挥计算机的作用。该研究成果已应用于“XXX型号远程雷达综合测试系统”、“火控雷达综合测试系统”和各种装备的VXI总线自动测试系统中。 电子测试仪器向毫米波推进。通信测量仪器达到高技术水平。通信产业的发展速度超过了人们的想象,所以我们必须适应通信产业的发展,以最快的速度发展我国的通信电子测量仪器。近几年成都前锋电子仪器厂研制完成了无线寻呼检测仪、电台综合测试仪、数字微波通信测试仪;信息产业部电子第41研究所研制完成了误码测试仪、数字传输/数据通信分析仪、七号信令测试仪等。这些产品都达到了二十世纪末国际先进水平。 现代电子测量仪器的发展方向及趋势 电子测量仪器的生产和设计是衡量一个国家工业基础和工业生产能力的重要标志,因此在仪器仪表生产技术的研究中要注重解决好产品的设计和过程监管模式,研究新型的仪器仪表应注重高精度,高质量,稳定性,可靠性,可维护性,可操作性,易升级性等。 我国电子测量技术的发展应保证产品性能更加优异,逐步与计算机融为一体,使测试及仿真软件在仪器中广泛应用,提高自动测试系统的性能,测量数据采集和处理的自动化,实时化,数字化,测量数据管理的科学化,标准化,规格化,测量数据传播于应用的网络化、多样化、社会化,GPS技术、RS技术、GIS技术、数字化测绘技术以及先进的地面测量仪器等广泛应用与工程测量中,并发挥其主导作用。 电子测量与仪器论文:浅谈电子测量仪器的现状与发展 摘 要:科学技术及工业的发展,促进了电子测量技术的迅速发展,使得电子测量仪器的测量范围和测量精度都有了很大的提升,同时,也对测量技术和测量仪器等提出来更好的要求。电子测量仪器广泛应用在国民经济各个领域,是国民生产发展、技术进步必需的条件。然而,电子测量仪器的现状并不能满足要求,它的发展道路仍然很漫长、市场需求量也还很大、发展前景十分广阔。 关键词:电子测量仪器 现状 发展 1引言 电子测量仪器是知识和技术密集化,正处于高速发展中的行业。电子测量的基础是电子电路技术,同时也融合了信号处理、通信工程、数字技术、测量测试技术、计算机、微电子以及软件等技术共同构成的的单独的测量设备或系统。通过电量、光量等形式来实现对被测对象中的各项参数进行测量或对被测系统的运行进行一定的控制。由于各种相关技术的高速发展,并逐步应用到电子测量技术和仪器中,再加上更高级的测量理论和方法不断出现,还有测量领域的不断拓展,电子测量仪器和设备已经在航空、航天、电视、广播、电子、能源、交通、通信以及信息系统、微电子和电子元器件测试等方面达到了新的高度,远远突破了传统仪器的测量范围和精度。快速、实时、精确、自动的测量已经成为现代测量技术和仪器的发展主流。 大规模集成电路在20世纪的发展,同时促使了电子测量仪器技术的革命的发生。大规模集成电路的广泛使用,使得现代电子测量仪器功耗更低、体积更小、功能更全面、可靠性更高。经过几十年的发展,我国的电子测量仪器也取得了一定的成就,规模不断扩大,技术也不断更新。全球各大仪器厂商在我国市场的激烈竞争,也带动了我国本土测试测量仪器研发与测试技术应用的迅速发展。 2 电子测量仪器发展历史 电子测量仪器的发展可以溯到20世纪20年代,科学技术的发展推进了电子技术的进步,同时促使了电子管的出现。电子技术测量速度快,频谱范围宽,容易进行遥控等众多的特点,使得电子技术很快的应用到测量技术中,引领测量仪器进入了一个新的历史时期。进入20世纪50年代,半导体技术开始迅速发展,晶体管比电子管功耗更低、体积更小、频谱范围更宽、稳定性更高,使得电子管很快被晶体管所代替,出现了性能更为优良的频谱测量仪、示波器等。20世纪60年代,中小规模集成电路的出现再次将电子测量仪器的发展推向更高的阶段,集成电路将电阻、电容、二极管、三极管等大量的元器件集成到同一块很小的硅片上,从而实现元件、材料、电路的三位一体。这样的集成电路的在电子测量中的应用,使得电子测量仪器的体积更小,而且同时又拓展了测量范围,提高了测量精度。现在的很多测量仪器基本都是有集成电路组成,而且具备一些智能化和网络化的特点。 我国电子测量仪器的第一次发展机遇是在20世纪50~60年代,建国初期第一批156项重大工程中有12 项是电子测量仪器工程,包括11个电子测量仪器工厂和1个电子测量仪器研究所,基本满足了当时国防装备和国防工业对电子测量仪器的需求。 第二次发展机遇的出现,主要来源于中国经济的发展,中国经济经过改革开放近30年的发展。尤其是第九个五年规划期间,我国电子测量仪器在很多重大科技领域取得了突破性进展,这些为我国电子测量仪器走向世界水平奠定了良好的基础。 3 我国电子测量仪器现状 3.1发展模式 改革开放对我国电子测量仪器的发展来说,挑战与机遇并存。所谓的挑战,主要指对我国的电子测量仪器而言,由于与国外电子测量仪器的技术水平以及产品性能相差甚远,国内外的市场很不乐观,处境的地位十分尴尬。这种情况,也促使我国电子测量仪器行业进行了产业结构的调整,着重提高产品质量,提高产品技术水平,并通过引进、消化、吸收和国产化等工作促进电子测量仪器的快速发展。 3.2我国电子测量仪器骨干企业 中国电子科技集团公司第41研究所是成功的科技创新型企业。它属下的青岛兴仪电子设备有限责任公司,成功地实现了由技术到产品的转化,开发出了多款具有很高技术水平的产品。江苏绿扬电子仪器集团有限公司是成功的名牌创业型企业。 大连辽无二电器有限公司是典型的出口创业型企业。该行业中另一不能不提的就是北京普源精电科技有限公司。目前,该公司的产品已经成功销往42个国家与地区。 3.3中国高科技测量仪器方面取得的成果 (1)成功研制出微波毫米波矢量网络分析仪。 (2)掌握了调制域测试技术,研制成功调制域分析仪。 (3)VXI总线技术取得重大进展。 (4)电子测试仪器向毫米波推进。 (5)通信测量仪器达到高技术水平。 (6)数字化仪器迅速发展。 3.4中国电子测量仪器存在的问题 尽管经过几十年的发展,我国电子测量仪器行业取得了非常大的进步,但同国外厂商相比,差距仍然不容小视,这主要表现在下列几个方面: (1)数字化电子测量仪器的使用率还比较低,需要进一步提高。 (2)电子测量仪器中的软件技术还没有体现出来。 (3)LXI等总线技术差距还很大。 (4)模块化是国际电子测量仪器发展的方向,模块化与总线技术、软件技术是三位一体的,这方面也相差很远。 (5)电子电路技术、同轴器件组件技术以及波导器件组件的技术集成技术还有待进一步发展。 4 电子测量仪器的发展方向 电子测量仪器的发展是各种高新技术共同发展的产物,其发展应该与它们同步,甚至要领先于它们,为各种高新技术发展奠定工具基础。当前电子测量仪器的发展趋势可以概括为如下几个方面: (1)出现了单台仪器向系统融合,以及元器件测试仪器同专用设备慢慢融合为一体的发展趋势。 (2)随着数据采集、模/ 数变换等技术在电子测量中的应用,电子测量仪器以极快的速度向数字化、自动化、智能化和多功能自动测量的方向发展。未来仪器的性能会更好,测量的精度和灵敏度将更高,动态范围会更大。 (3)集成化的计算机辅助测试环境和功能很强的应用软件,使得计算机与电子测量仪器实现了大融合,这使得电子测量仪器精度和可靠性以及测试技术水平向着更高层次的方向发展。 (4)测试及仿真软件在仪器中广泛应用。仪器的硬件、相关测试软件和仿真软件等随着计算机性能的逐步提高结合变得愈加紧密。首先,硬件模块化的设计与功能更为强大的软件的结合在一起,构成了具有新功能的仪器。其次,软件无线电的概念已有了全新的解释和现实的应用。将实现设计、仿真、测量和验证的有机结合。 (5)测量仪器的数据采集和数据、信号处理功能不断增强,大量先进仪器的更新和功能扩展,不再是单单地靠制作的精细等方法去拼硬件,而是采用数据处理、信号处理和误差修止等方法来实现。 (6)新的总线技术的发展,CAD、CAT等技术的逐步应用,还有模块化技术,加快了测量仪器的研发周期,也使仪器的结构更紧凑、可靠性更高、性能价格比更好。 5结束语 以信息技术为代表的新技术的发展促进了电子行业的快速增长,也极大地推动了测试测量仪器和设备的快速发展。计算机技术与仪器的进一步融合,使得仪器的更容易操作和进行软件的升级,大幅度提升了仪器的数据处理、测量能力以及分析能力。此外,软件工程、仿真技术以及网络技术等在众多领域的逐步应用,为电子测量技术与仪器的发展提供了强大的支撑工具。总而言之,电子测量仪器的发展是多学科、多领域共同进步的结晶,同时他们又相互的为彼此服务,共同发展。 电子测量与仪器论文:《电子测量与仪器》课程实验教学探讨 摘 要: 《电子测量与仪器》课程是电子、通信类专业的一门重要专业课。作者对该课程实验教学内容的设计进行了研究和思考,并结合教学实践对实验教学过程的组织提出了一些观点和思路。 关键词: 《电子测量与仪器》 实验教学 内容设计 教学过程 电子测量是电子技术信息检测的重要手段,它是一门发展快、应用面宽、实践性强的应用学科,在现代高科技应用技术中起着非常重要的作用。《电子测量与仪器》课程是电子、通信类专业的一门重要专业课。课程内容包括电子测量的基本原理和方法,电参数的测量原理、测量方法,测量误差分析,常规仪器的工作原理、性能技术指标和操作使用,该领域的最新发展等,是一门实践性、应用性和综合性很强的课程。除理论教学内容外,实验教学内容充分、合理、有序地展开对帮助学生系统掌握电子测量的原理、方法、仪器的使用,融会本学科多方面的知识,提高实践能力和培养创新意识能起到积极的作用。我结合教育教学实践,对《电子测量与仪器》课程的实验设计思路、具体实现及实验教学过程的组织进行了研究和探讨。 1.实验教学内容设计指导思想 《电子测量与仪器》课程的实验教学内容设计,其基本指导思想是贴合理论课的教学内容,注重学生动手能力、创新意识的培养。 1.1注重比对型实验的设计 在理论课教学中,测量原理、测量方法、测量仪器和误差分析等是主要内容,实验设计紧紧围绕、贴合这些内容展开。这些内容往往是互相交叉的:研究具体电参量的测量原理,往往是和具体的测量方法结合在一起的;不同的测量方法,有着不同的测量原理,涉及到不同的测量仪器,不同的测量仪器又有着各自不同的测量原理。针对这些特点,在实验内容的设计过程中,要注重“比对”实验的设计,让实验内容更加合理、充分,以利于学生对各种方法、各种仪器有更直观、更深入的理解。例如:对一个低频正弦电压信号的测量,可以使用示波器观察、读取其峰峰值,同时可以利用交流毫伏表测其电压的有效值,然后通过正弦信号峰值和有效值之间的换算关系换算过来进行比较分析;同样的这个低频正弦电压信号,可以用示波器观察、读取其周期,同时可以利用频率计读出其频率,然后通过频率和周期之间的换算关系换算过来进行比对分析。这样,通过不同的仪器对同一个量进行测量,引导学生分析它们测量原理之间的差异,不同仪器各有的功能特点(如示波器的直观性好,频率计精度高等),使学生对相关知识有更直观、更综合的认识。 1.2注重综合设计性实验的设计 在提高学生动手能力和创新意识方面,注重综合设计性实验的设计。当然,创新是建立在一定的知识积累上的,所以在实验设计中验证性实验也是必不可少的。验证性实验的开设,可让学生熟悉常用仪器仪表的使用,对常用测量方法有一定的认识,使动手能力得到提高。综合设计性实验的开设,可让学生在一定的理论和实践的积累上,有一个相对自由发挥的平台,这对学生的创新意识的培养是很有帮助的。在综合设计性实验的设计上,采取开放式的模式,引导学生利用所学的理论知识(如不同的测量方法、各种测量仪器原理),查阅有关资料,自行设计实验内容,并撰写实验讲义。 2.实验教学过程的组织 实验内容设计得合理、充分是完成实验教学的基础,而实验教学过程的组织是否合理、有序是能否保证实验教学质量、能否达到预期教学目的的关键。 2.1实验内容的组织 首先,对各个实验开出顺序的安排是先“验证性实验”后“综合设计性实验”。让学生经过验证性实验的训练,有一定的实践基础之后再进行综合设计型实验,循序渐进。 其次,做好综合设计型实验的组织工作。综合设计型实验采取一种开放式的模式,让学生根据所学知识自行设计,经常会出现很多种不同的设计,这时教师应把关,在指出各设计的优缺点之后,甄选出实验室有能力开出来的实验进行相关的设计验证,对于那些没有被选中的实验设计鼓励大家互相交流。在近几届学生设计的实验中,侧重测量仪器方面的相关设计有简易数字电压表的设计、简易数字频率计的设计等,侧重于测量方法的相关设计有电桥法测电阻、补偿法测电容等。 2.2实验教学的课堂组织 在实验课堂上,教师作适当必要的讲解和演示,强调学生动手和师生互动。对学生提出的频次较多的问题,先针对每个人个别解决,再进行集中讲解,并根据具体情况适时提出一些相关问题供学生思考并在实验中验证。鼓励学生互相交流,对动手能力强的学生,鼓励他们在完成了自己的实验任务后指导其他同学,共同进步。 2.3实验室的预约开放 在正常安排的实验时间以外,实验室采取预约开放模式。没能在限定的时间内完成实验或对实验过程、实验结果不满意的学生,可以和老师预约,在老师、学生、实验室都有空的情况下再次进行相关实验。在这个过程中,不只学生的能力能提高,师生间关系也会更加融洽。 2.4实验报告的撰写 实验报告的撰写和批阅是实验教学的重要一环,在这个过程中,强调学生结合误差分析的理论知识对实验数据进行分析,另外引导学生对每一次实验进行总结,不断提高。 3.结语 《电子测量与仪器》是一门实践性、应用性和综合性很强的课程,我们将进一步探索和完善其教学方法,不断深化实验教学改革,提高实验教学质量,不断提高学生的动手能力、应用能力和创新能力。 电子测量与仪器论文:基于项目教学法和微课在《电子测量与仪器》实验教学中的应用 0. 引言 人们通过测量来认知世界,揭示世界运行的客观规律,从而拥有改造世界的能力,可以说没有测量就没有科学,而电子测量的应用在科学技术发展过程中几乎涉及到所有的技术领域。《电子测量与仪器》是高职各电子类专业的必修优秀课程,其实验教学环节对学生掌握常规测量仪器的原理、选用原则、如何进行电子产品调试和测量等方面起到至关重要的作用,实验教学有利于提高学生思考问题、解决问题的能力,更好的培养学生专业职业技能及实际动手操作能力[1,2]。 而目前国内许多大中专学校都存在实验教师队伍人员缺少、人员能力的不足、实验室管理体制不健全、实验设备过于成就和实验项目缺乏创新等情况,同时在电子测量与仪器的实验教学中,由于传统的实验教学模式与教学方法的限制,往往学生们在实验室所做的实验跟不上实际企业的需求,存在着严重的滞后问题,已经很难适应现代化社会发展对电子人才的需求[3]。 一般的电子测量实验教材理论分析较多,针对具体的问题的测量方法介绍较少,且实验过程也相对枯燥,往往学生们面对实验元件没有头绪,不知从何先手,所以需要更多的实践教学实验[4]。 1. 当前《电子测量与仪器》实验教学中问题 《电子测量与仪器》是高职各电子类专业的必修优秀课程,其实验教学环节对提高的实践动手能力和电子测量水平对至关重要。笔者通过查找和参照相关的的文献,并结合自身多年的电子测量实验教学经验,归纳和总结了当前《电子测量与仪器》实验教学中的问题,主要有以下几点[5]: (1) 实验教学资源的匮乏 高职教育一般比较注重理论的教学,侧重于基本知识的传授,往往不重视实验室的建设,而《电子测量与仪器》是一门突出实践性和应用性的课程,重在培养学生的技术能力和创新性,但受实验室管理体制不健全、软硬件资源的缺少,教师队伍建设不足和实验项目缺乏创新等方面的限制,许多实验教学不能实践性地进行操作,只能进行理论知识的讲解,导致大部分学生不能准确把握知识点,难以理解电子测量实验的技术要点。 (2) 内容有些枯燥乏味。 实验教学课程主要内容是关于各类电子测量仪器及系统的工作原理与应用,如模拟式电压表的检波器基本原理与结构,数字式电压表中A/D转换器的的分类及主要原理框图组成,万用表的组成原理等,都涉及了许多基础电路图和原理框图,内容比较枯燥乏味,难懂不易理解,学生易产生抵触厌学情绪。 (3) 测量仪器分类较多,但实验教学课时有限。 随着电子产品新材料、新工艺、新制造技术的不断更新发展,大量新的一代电子元器件诞生,电子测量仪器功能越来越丰富,技术指标和性能也不断提高,用于特定的测量对象和测量条件的电子测量仪器也越来越多,同时也促使电子测量技术和电子测量仪器产生了新概念和新发展趋势,测量仪器分类越来越多。 2. 项目教学法和微课的实验教学实践 在理论基础欠缺的情况下实施项目教学法,完全由学生独立设计与实施显然是不合适的,可先在老师的指导下,通过针对实验教学中某个实验任务,由学生和老师共同制作实验室微课,加快学生得到新知识和新技能的储备过程,然后实施项目教学法,加深学生对理论知识点理解,提高实际操作能力,最后让学生以自己的视角设计实验并制作微课视频,通过PDCA循环进一步的改善实验教学效果。 (1)项目选择 由于《电子测量与仪器》这门课程与工程实践应用密不可分,因此老师在实验授课时通过播放与实验相关的微视频来缩短理论知识讲解时间,如某型号信号发生器的演示视频,基于虚拟仪器的电压测量系统等等,经实践证明,通过微视频的播放,能极大的提高学生的学习兴趣,吸引学生的注意力,加快了学生的理论知识的理解和储备。 (2)项目设计 项目设计的目的为了让学生更好的掌握理论知识点,以工程实践需求对实验教学内容进行设定,项目的具体任务要让学生结合自身的知识素养和能力而定;项目设计时,不一定要涵盖所有实验知识点,但重点知识必须涵盖;根据实验项目总体要求,把实验教学内容隐含在具体的项目,让学生在执行的过程中自己提出问题,提高综合解决实践问题的能力。 (3)项目实施 首先老师可结合该项目才工程实践中的应用,讲解项目的目的和要求,让学生对整个项目有个总体的了解,其次,老师应确定好项目的分组情况,由项目小组成员共同推荐项目负责人和各个成员的职责。 (4)目评价 项目的评价可分为三个阶段:自评、互评和综合评价。自评是在项目负责人的主持下,项目小组成员通过反思在项目实施过程中遇到什么样的问题,怎样解决的,解决效果怎样,最终实验成果是否符合要求等方面,明确项目的得与失,并探讨失败的原因和改进的措施。互评是在老师的主持下,各个项目小组负责人展示自己实验项目的成果,然后通过公开答辩,且其他小组成员均可以对该项目提出问题,以评价促进学习,大家共同提高。综合评价是老师总结各个项目小组完成情况,给出的完成类似项目应该具备的理论知识和技能要求,且老师应注重学生动手能力和实践中分析问题、解决问题能力的考核,对在学习和应用上有创新的学生应予特别鼓励,全面综合评价学生能力。 3. 总结 微课作为一种新出现的教学方式,很适合在《电子测量与仪器》实验教学中开展,结合项目教学法,可构成PDCA循环圈,且在整个循环圈中,学生都是直接的参与者,不仅培养了学生的思考、分析、解决和创新等综合能力,更可让学生明白团队的能量。通过实践证明,项目教学法和微课相结合的方法,必将极大的推动《电子测量与仪器》的教学效果,同时,也更加的切合专业技术培养方向,为学生以后就业、创业和发展创造了条件。 电子测量与仪器论文:电子测量与智能仪器课程教学与实验改革探索 [摘 要]针对目前电子测量与智能仪器课程在教学与实验过程中所存在的不足,课题组依托河南理工大学部级实验示范中心和省级重点开放实验室平台,分别从教学方法、教学手段、实验实践以及考核方式等多方面对其进行了深度改革的探索和实践。对该课程进行的“自主、探究与合作”模式下的教学与实验改革,在培养学生自主学习,提高学生综合能力方面取得了很大成效,为工科课程教学改革提供了很好的借鉴。 [关键词]教学方法;教学手段;实验;改革 电子测量与智能仪器是高等院校电子信息工程专业和电子信息科学技术类学科的重要专业课。该课程具有很强的实践性、技术性和综合性,是一门理论性和实践性相结合的综合课程。课程与工程实际结合紧密,在专业课程体系中占有重要地位,它对培养学生的创新思维能力和实际动手能力具有重要的作用。但是由于受传统教学模式的影响,该课程存在着教与学严重脱节的现象。学生对这门课学习的积极性不高、兴趣不浓,听课不能够集中精力,使该课程的课堂教学效果不够理想。另外,该课程让学生学习的内容、方式也存在问题,目前主要还是以做作业习题为主,即使增加了该课程的课程设计环节,但基本上也是“纸上谈兵”,不能够与实际应用结合,效果也不够理想。 针对以上传统教学所存在的问题,根据课程特点,我们通过积极探索,大胆改革,以“自主、探究和合作”的模式通过实践探讨出一套科学、实用的“教、学、做”一体化的方案,分别从该课程的教学方法、教学手段、实验实践以及考核方式等多方面对其进行了深度改革的探索和实践,并取得了一定成效。这对提高该课程的教学质量,促进学生创新能力和实际工作能力的培养,提高在新形势下学生的竞争能力具有重要而积极的作用。 一、 注重课堂教学改革 (一)更新教学内容,改进教学方法 针对课程教学内容,首先,我们在教材选用上进行了大范围的筛选工作,最后选定了国家精品课程配套教材,古天祥等编著的《电子测量原理》。该教材主要是在学习测量原理的基础上侧重于讨论测量技术与方法、误差分析和实际应用,而且在涉及具体电子仪器时是基于仪器的基本原理及应用,而不是基于仪器的设计与制造,对于非测控专业的电子类专业学生来说十分适合。其次,在日常教学过程中,根据给定学时,我们对课堂授课内容进行了有效节选,在讲述课程各部分内容时,注重从原理、误差及应用三个方面进行阐述,以测量原理作为基础,通过测量误差分析来提升,以其实际应用为归宿展开课堂教学。最后改进传统的、较为死板的课堂讲述,在课堂教学中增加案例分析。例如在讲到电子计数器时,教师可以把往届学生的毕业设计作品先进行实物演示,在成功抓住学生兴趣的同时,进一步介绍它的基本组成和工作原理,并采用启发、引导等教学方法鼓励学生思考其实现方法和设计过程,这样将极大增强学生学习的积极性和主动性。课后再根据给出的实例给学生布置课后作业,要求学生从自己的视角对给出的毕业设计实例进行性能分析。学生自己成立讨论小组,采用比较、讨论等方式从设计方案、技术指标等方面得出作品的不足之处以及改进方法,以课程设计报告形式通过Sakai网络教学平台上交任课教师,教师通过网络与学生进行交流。这种教学方法不仅有助于活跃课堂氛围,也可以促进师生之间的互动和交流。 (二)教学手段多样化 电子测量与智能仪器课程具有较强的实践性,涉及很多仪器以及具体操作等知识,单一的课堂讲授会使学生感觉知识非常抽象。因此在教学环节中,我们根据课程实际情况,结合河南理工大学现有的教学设施,最大限度地进行了教学手段多样化改革,其主要表现为: 1.多媒体课件动起来 在传统的多媒体课件上,有效地加入声音、图片、动画、视频等多种元素,使多媒体课件动起来。根据课程的属性,将课程讲授中涉及的许多先进电子测量仪器通过彩色图片的形式展示给学生,不仅可以在最短的时间内提供最大的信息量,还能大大提高学生的学习兴趣;利用多媒体课件的动画效果,以动态的形式对电子计数器、示波器等典型仪器的结构、使用方法进行探讨、分析,将其组成工作原理生动、形象地展示出来,从听觉和视觉两方面刺激学生的感官,促进学生联想记忆,加深对知识的掌握;课件中通过嵌入仪器的实际应用操作视频进行课堂演示,使学生更快、更好地掌握电子测量仪器的使用方法。多元素嵌入的多媒体课件在课堂上有效地动起来,大大调动了学生的学习积极性,学生的日常出勤率和上课的专注度都大幅度提升了。 2.SAKAI网络平台用起来 随着计算机网络的发展,基于信息技术的教学工具已经成为教师与学生交流、互动的重要平台。本课程教学组充分利用河南理工大学网络平台――Sakai(赛课)网络教学平台,将多媒体课件、电子教案和阅读资料等资源整合后挂在网络课堂上,学生可以拥有更长的时间与更广阔的空间对其进行充分浏览、慢慢消化。该网络教学平台还具备布置作业、点名、练习与测验、讨论等功能,教师可以根据教学内容的需要实时在网络教学平台上进行信息,将课堂上所讲述的内容进行有效延伸、消化。比如之前提到的毕业设计实例分析,学生成立讨论小组完成讨论后,以电子作业的形式进行上传Sakai平台,教师可以实时进行跟踪,通过讨论的方式与学生进行沟通,及时解决学生提出的问题。这在很大程度上提高了教师的“教”和学生的“做”两方面的效率,也拉近了师生之间距离,大大提高了学生学习的积极性。 三、实验实践改革 作为“自主、探究和合作”模式下的“教、学、做”一体化教学改革中非常重要的一个环节,学生的“做”显得尤为重要。电子测量与智能仪器课程是理论与应用相结合的综合课程,学生在掌握基本原理和相关理论知识的基础上,还要学会使用各种仪器,搭建各种测试系统,学会对电子测量结果进行分析,因此该课程的实验教学也就显得特别重要了。本文展开的课程实验教学改革是在河南理工大学国家重点实验中心――电工电子实验中心和省级重点开放实验室的基础设施平台上进行的,学生可以随时进入实验室进行课程实验。实验内容除了常规的验证实验外,任课教师还给学生布置了大量的测量、测试实验,学生可以自由组队,进行测试系统设计,利用实验室实验模块完成测试系统搭建,并进行相关实验测试验证。学生自由组队完成的测试系统实验在经过教师的验收后可以充当常规实验。对于验收效果较好的实验,教师要给出优秀的实验成绩,以此调动学生参与的积极性。 四、考核方式的改革 考试是教学的一个重要环节,教学和课程方法的多样性带动了考试考核方法的多样性。考核方法上,摒弃了仅仅由平时成绩和最后试卷成绩共同决定最后成绩的传统方法,进而改成由平时成绩、考试成绩、实验成绩和课外活动成绩共同决定。 (一)平时成绩考核 平时成绩考核20%,由考勤、Sakai网络平台点名、作业以及讨论答辩成绩共同来决定。其中考勤和作业占平时成绩的50%,讨论答辩成绩占平时成绩的50%。第一部分是考勤和作业,这是指在教学过程中,根据课程教学进程要求学生完成的学习任务,要结合Sakai网络教学平台,依据学生完成作业的次数和质量按百分制进行评定。另外,考勤记录是学生平时成绩的依据之一,教师要将学生的出勤情况记录在“点名册”内,最后作为给出成绩的依据之一。第二部分是讨论答辩成绩,这项成绩通常是在小组学习的基础上,学生共同完成一个课题、一个论文或一个项目,通过Sakai网络教学平台讨论区进行讨论、网络答辩,最后由任课教师给出。 (二)期末卷面成绩 期末考试内容覆盖教学大纲要求的知识点,考题可以灵活多样,以闭卷为主,适当增加了理论设计题目的考核,使得试题能真正考查出学生的真实能力,以及全面系统地考核学生掌握课程知识的能力。该项成绩占总成绩的50%。 (三)实验成绩 实验成绩占30%,其中课程开出的常规实验成绩占实验总成绩的50%,自主实验成绩占实验总成绩的50%。大力提倡学生进行自主实验,调动学生参与的积极性,自主实验给出的成绩比例在这个环节得以体现。 (四)课外活动成绩 该课程考核方式改革力度最大之处体现在课外活动成绩的给定上。为了鼓励学生积极参与学校的第二课堂,我校在考核方式上进行了相当大的改革变动。任课教师可以根据学生参与程度以及所获得的相应成果,在总成绩上直接给定课程成绩。 同样,学生参与的各种电子设计大赛、测试系统开发项目,也可视为加分项目。如此一来,学生学习、参与的积极性空前高涨。 五、总结 本文对河南理工大学电子测量与智能仪器课程几年来的教学和实验改革进行了论述和分析。实践证明,“自主、探究和合作”模式下的“教、学、做”一体化课程教学改革取得了明显的教学效果。 电子测量与仪器论文:电子测量与仪器课程的教学方法探索及考核方法改革 摘要: 深化中国大学课程教学方法和考试考核方法的改革是保障大学教学质量、提高人才培养质量的重要方面。针对目前电子测量与仪器课程在教学中的不足之处,我们进行了教学方法和考试改革的探索和实践,同时通过考试环节的完善和创新,力图达到提高学生的分析能力和综合素质的目的。本文系统的阐述了电子测量与仪器课程教学方法的改革和考核方法的改革思路,并取得了一定的效果。 0引言 教学方法由于是决定教学效果的十分重要因素而被人们所重视,教学方法的改革也就理所当然地成了教学改革中的重要一环。课程考核评价系统,是教学过程中必不可少的重要环节,贯穿于教学的全过程,课程考核的结果不仅可以反映教与学的实际状况,对学生各阶段乃至整个学习阶段有一个明确的评价,更是衡量学校教学质量的重要依据。然而,目前的课程考核评价系统只是通过单纯的卷面成绩考核,并不能真正衡量学生的综合能力。下面以《电子测量与仪器》作为试点课程,在测控本科专业的教学过程中,详细阐述该门课程的具体教学方法和考核方式的改革。 1电子测量课程的特点 电子测量是测控专业的一门专业必修课程,内容包括:电子测量的基本原理和基本的测量方法,常用的电子测量仪器的基本组成和工作原理,仪器的操作和应用。要求通过该课程的教学培养学生理论联系实际和动手能力以及解决问题的能力。该课程涉及比较深奥的理论,算法比较抽象且难懂;同时电子测量与仪器课程涉及面很广,它的应用包括了整个电子、通讯、自动化等多种学科的很多领域,比如取样、信号合成、自动化等多种技术都在电子测量中得到应用,因此教学中还要涉及如何把电子测量理论与实际应用相结合的应用问题。 2教学方法的探索及改革 针对《电子测量与仪器》这门课程的特点,基本拟订了改革的方法如下: 2.1 增强学生参与性。不同于以往的一味灌输的教学方法,在讲解了某种仪器的基本原理以及功能和操作后,要求学生以各种途径查询资料,并以报告的形式写出目前最新的技术指标,之后要抽点学生下一次课上来讲解,学生可以选择自己喜欢的一种型号产品为例子来写报告,同时,将学生分成几个小组,每个同学在组内都要讲解他说查到的仪器资料和型号,以及这个仪器的特点,阐明电路结构并进行分析性讲解,这就使得学生要了解这类产品的技术指标,必然在课后就要去查询相关的技术原理,小组讲解使得每个同学都有参与,所以每一个学生都会去查找资料并准备讲稿,比老师单纯的对仪器知识的理论灌输有效果,这样的方式,给学生学习上带来了一定的主动性和积极性,增强了参与性,同时,也培养学生对仪器学习的兴趣。 2.2 围绕教学大纲,把握住理论教学的方式方法,讲授方面从易到难,让学生逐渐对仪器建立起兴趣爱好。但大学的教育也必须注重理论环节,这和实践环节有等同的重要性,在某一种仪器以及电子测量方法介绍完后,要求学生自己拟出一个题目来讨论,将所有学生进行分组,比如,10人一组,共8个小组,最后,一个小组拟出一道题目。 2.3 测量技术发展很快,电子测量仪器在不断更新,这就要求适应形势,适当调整教学内容,将一些现代的电子测量手段以及先进的仪器作为例子引入到课堂上来,激发学生的学习兴趣。 2.4 结合实验教学,不再完全理论和实验脱节,理论讲解的时候,就要结合实验例子讲解。有某些理论课程可以到实验室进行讲解,让学生更加直观的理解仪器特点,真正做到教与学结合。由此,可以增强学生的参与意识,激发学生创新思维。 3考核方式的改革 考试是教学的一个重要环节,教学和课程方法的多样性带动了考试考核方法的多样性。考核方法上,采用了平时成绩和最后试卷成绩共同决定最后成绩。平时成绩占30%,期末卷面成绩占70%。 3.1 平时成绩考核30%,由考勤,实验成绩,讨论答辩成绩共同来决定。考勤和作业占到平时成绩的30%,实验成绩占到平时成绩的30%,讨论答辩成绩占到平时成绩的40%。 第一部分是考勤和作业,在教学过程中,根据课程教学进程,要求学生完成的学习任务,依据学生完成作业的次数和质量按百分制进行评定。另外,考勤记录是学生平时成绩的依据之一,将学生的出勤情况记录在“点名册”内。最后作为给出成绩的依据之一。第二部分是实验成绩,是结合实验具体操作情况来打分的一项成绩。 这一项成绩在一定程度上反应了学生具体动手能力和操作能力情况。第三部分是讨论答辩成绩 ,这项成绩通常是在小组学习的基础上,大家共同完成一个课题、一个论文或一个项目,然后通过演讲答辩的方式,向全班同学作介绍。小组外的全体同学还要提出各种问题请小组答辩的成员回答。最后以小组答辩和工作完成的水平和质量作为依据,决定每个人的成绩,由小组外的其他同学和教师评价给出。 3.2 期末卷面成绩以教学大纲为参考,覆盖面广,考题可以灵活多样,以闭卷为主,可以考核一些新的仪器技术,另外,增加了理论设计题目的考核,使得试题能真正考核出学生的真实能力以及全面系统的考核学生系统掌握课程知识的能力,该项成绩占到70%。 4总结 现代大学教学方法,应该是能够激活师生思想、情感、潜能、智慧,发挥师生积极性、主动性、创造性的教学方法;而考核方式的改革依赖于教学方法的改革,我们将继续努力并研究该门专业课程的特点,通过不断的改革和改进,摸索出一套有效的教学方法,这样,才能做到考核方式真正有效的改革。 电子测量与仪器论文:论数字信号处理对电子测量与仪器的影响 [摘 要]数字信号处理是当前使用电子仪器进行测量工作的重要组成组成部分,可以说,测量是人类社会发展过程中必不可少的一项工作,而电子仪器则是测量工作发展至今最为先进的设备如何才能够通过数字信号处理加强电子测量仪器的使用效果成为了当前函待解决的问题本文便将对数字信号处理技术对电子测量与仪器的影响进行分析,并提出一些意见与建议。 [关键词]数字信号 电子测量仪器 电子仪器 引言 数字信号处理,顾名思义就是通过计算机等设备将收集到的信息信号进行处理加工以及分析的过程。数字信号处理的原则就是将某一类型的信号转换为数字信号,因为计算机等设备所擅长处理的就是数字内容。人类想要发展,社会想要进步,势必要获取外界的信息,信息作为与外界互动的主要介质,如何将之转换为我们所能接受的形式成为了重点,此时,数字信号处理的出现为我们解决了这一难题。可见,信号传递和数字信号处理对当前的经济社会发展具有深远影响。 1 数字信号处理的重要意义 随着经济和社会的蓬勃发展,社会生产力有了长足的进步,在人类的各项生产活动中,测量工作占据着重要的地位,而进行测量工作的电子仪器在数字信号处理技术的应用下,各项社会实践活动能够更加顺畅的完成。 1.1 测量的作用 测量在生产实践中占据着重要的地位,将抽象事物具象化是测量的主要内涵,尤其是针对生产制造领域,一个产品想要批量生产,各项的参数信息必不可少,获取这些信息就就是测量的工作。另外,测量能够促使生产活动规范化,同样是多应用于制造业,零件生产出来之后,必然要进行检查,通过一系列数据来对所生产的产品进行评估,以判定其是否符合生产标准。最后,测量能够将生产过程中的各个环节统筹管理,在进行生产实践工作时,如果己经提前对零件的各项参数进行测量,工作人员便可以清楚的认识到零件的形状、尺寸等固定参数这样便可以知道工作人员的具体生产制造工作,确定每一个生产环节的实施步骤。 1.2 数字信号处理的重要意义 电子仪器是进行测量工作的主要工具,随着测量技术的不断发展,对电子仪器的要求也就越来越高,目前多数的电子测量仪器都是通过电信号的形式传递测量结果的,度数的难度较大,更不要说进行分析处理了。而有了数字信号处理技术的,就能解决这一难题,针对测量仪器的数字信号处理,其主要内容是将将电信号转换为熟悉信号,然后通过数字信号对信息进行分析,后续工作才能够进行。例如用电子仪器进行直流电压测量时,也可以先进行交直转换,在进行数字转换,数字信号利用对测量过程的改变以简化测量中复杂的问题,并且减少测量中各种因素对测量结果产生的影响。 2 数字信号处理技术对示波器使用的重要影响 示波器是较为常见的一种电子设备,其能够通过波形的形式将所要测量的信号显示出来,被测信号通过电子束打在荧光屏上,显示的图像有助于测量人员的分析与解读,电流、电压、频率等都能通过示波器进行显示,此外,一些较为特殊的信号也能够在示波器上显示出来,诸如调幅度、相位差的显示也常常出现在示波器的应用范围内。但是,示波器所显示出的图形的准确性如何呢? 转换之后可以明显看出该信号已经失真,如果我们使用数字式存储示波器进行观测,所面临的问题更加复杂。 首先,在估算信号前沿的上升时间时,观测人员往往使用方根准则,但是唯有所测信号为为高斯信号,且示波器具有高斯系统们才可以用方根准则。同时,对于示波器阶跃响应上升时间的估算也是如此一般来说,在进行电信号观测的过程中,所进行测定的信号很少有高斯信号,示波器与高斯系统之间有着较大的差异如果强行按照这种方式进行估计,那么难免会出现较大的误差,其次,一旦我们需要通过观测示波器来确定示波器的阶跃响应,就必须将示波器的带宽和信号特征考虑进去,我们可以根据研究结果确定CR放大器的3dB带宽的转换成绩为0.35,而高斯系统的3dB带宽以及其阶跃响应上升时间的乘积为0.345。一般来说,我们可以将示波器看作是高斯系统,那么转换系数也便可以确定为0.35和0.345。由此我们便可以看出,想要使用示波器进行信号进行观测,则必须对转换系数进行一定的更正。 由上文的分析可知,示波器也可能存在误差。在我们今后的测量工作中,为避免误差的产生,可以运用数字信号处理的反卷积技术,利用该原理对式1进行转换,得出如下关系式: 利用数字信号处理技术便可以使之正式运用到工程实践项目的操作中。假设我们使用了一个标准信号输入到数字存储示波器中,并将输入信号设为S(k),这样我们便可以计算出示波器对信号发生相应的离散型算式h(k)如果将这个离散算式进行储存,并且加存一个信号重构的反卷积算法,这样我们便可以得出结论:无论我们所使用的示波器是否达到观测的标准、信号是否为失真信号,我们都可以根据现有的信号进行重构以得出我们所需要使用到信号这样,进行电量信号的观测便无需再受到示波器的限制。 3 结论 经济社会的进步离不开测量工作的参与,测量是生产实践活动的重要内容,而电子测量技术与电子测量仪器则是当前测量工作所使用的高级手段,为实现测量工作的精确化提供了重要保障,通过上文我们可以看出,数字信号处理对于提高电子测量效果以及电子测量仪器的使用有着非常重要的作用,甚至会能够让电子仪器测量的性能提高至原效果的数倍以上虽然当前该种方式仍然存在这一定的问题,但这也为我们的研究提出了更加丰富的思路,让我们可以进一步在科学的高峰上继续攀登。 电子测量与仪器论文:微课在《电子测量与仪器》课程教学中的应用研究 摘要:目前在电子测量与仪器课程的教学过程中,正面临着种种难题亟待解决,如教学内容枯燥乏味,知识点多但是课时有限,学生的学习主动性不高等等。近年来,随着微课这一新的教学方式的出现,为提高《电子测量与仪器》的教学效果提供了希望。本文通过对微课和《电子测量与仪器》的特点分析,简要探讨了将微课应用到《电子测量与仪器》的教学过程中的前景。 关键词:电子测量与仪器;微课;教学方法 一、引言 对于我国高等院校的各电子类专业,如电子信息工程、电子科学与技术等而言,电子测量与仪器这门课程由于其独特的特性,对于学生专业技能的培养以及实际动手操作能力的提高具有重要的意义[1]。但是由于传统教学方式的限制,使学生在听课过程中经常感到枯燥无味,并缺乏学习热情。为了激发学生的学习欲望,提高授课效果,需要授课老师不断提高自身业务能力,改变传统教学思路,寻找更为新颖、高效的教学方法,为学生创造轻松、愉快的课堂氛围。 近年来,伴随着微课的兴起,为电子测量与仪器课程教学方式的改革提供了新的思路与方法[2-3]。本文将结合微课与电子测量与仪器这门课程的特点,对微课在电子测量与仪器课程教学过程中的应用前景进行重点讨论。 二、什么是微课 1.微课简介。微课(microlecture),顾名思义,指的是一种长度较短的教学过程,时长通常为5~8分钟。它以视频为主要载体,围绕着某一具体的教学知识点展开。“微课”最早是由美国圣胡安学院的高级教学设计师戴维・彭罗斯(David Penrose)提出的,一经引入,就迅速在我国的各中小学以及大中专高等院校中推广开来,并引起了众多教育工作者广泛的研究热情[4]。 微课的优秀是关于某个知识点的课堂教学视频,同时还包含了与该知识点相关的教学设计、素材及点评等辅助性内容。教师在编制微课课件的过程中,可以将教学内容以动画的形式形象地展示给学生们,引起学生的学习兴趣,同时还可以添加音频内容,将对该知识点的点评加入到课件中去,使学生在学习时同时受到视觉和听觉上的刺激,由于此时学生的注意力较平时更为集中,因此会使教学效果大幅提高。 2.微课的特点。微课经过近几年的不断发展,逐渐形成了如下几个自己独特的特点: (1)短小精悍。在传统的教学过程中,对某一具体知识点的讲解可能需要10~20分钟的时间,包括板书、PPT等教学资源的使用,但收到的效果却是一般。而微课虽然长度只有短短的几分钟,但是它以更为直观形象的方式将教学内容传递给学生,辅以声、光等多种感官刺激,势必取得更为良好的教学效果。 (2)重点突出。由于微课的时间短,因此它所包含的内容都是经过精挑细选的,并且都是与教学内容的主旨密切相关的,这就使得教学内容的重点更为突出,便于学生接受与掌握。 (3)素材丰富。微课的教学素材来源丰富,并且形式多种多样,除了传统的图片、视频等,目前还有各种专门用于制作微课课件的软件,如可以进行屏幕录制的Camtasia Studio,制作交互式视频课件的Adobe Ultra、Adobe Captivate,以及对视频进行后期处理的Adobe Premiere等,这些都为微课课件的制作提供了大量新颖的素材,是微课质量的重要保障。 (4)学习时间灵活。借助现在发达的英特网,只要将微课课件上传至指定服务器后,学生们就可以在任何时间访问这些课件并进行自主学习,而且由于时间短、重点突出等这些特点,学生在进行微课学习时不易疲惫,并且会迅速掌握教学内容的重难点,取得事半功倍的效果。 三、目前阶段《电子测量与仪器》课程教学面临的问题 《电子测量与仪器》该课程处于电子类专业课程中的后继阶段,是其他基础课程和专业基础课程的综合应用,对学生提高实践能力和电子测试水平至关重要。笔者通过近年来对《电子测量与仪器》课程的教学授课经验,并结合查阅相关的文献,对目前阶段《电子测量与仪器》课程教学面临的问题进行了归纳总结,主要有以下几点: 1.部分内容枯燥乏味。在《电子测量与仪器》这门课程中,前期内容主要是关于各类电子仪器的原理性介绍,如示波器中示波管的结构与各部分功能,各种类型的模拟信号发生器的组成以及内部的主要模拟电路等,都涉及了大量的电路图和原理分析,需要耗费大量的课堂时间对其进行详细讲解,容易使学生产生枯燥乏味的厌学情绪[5]。 2.知识点多但课时有限。随着电子技术和大规模集成电路技术的不断发展,现阶段的各种电子测量仪器正逐步朝着多功能的方向发展,各种性能不断提高,各种新颖的功能也层出不穷,直接导致了该门课程知识点的迅速增多。仅以数字示波器为例,在课堂讲解时不仅要对各按钮、按键的功能进行说明,还要针对不同形式的波形信号的具体调节进行讲解才能使学生对该仪器有一个全面的了解与掌握,这就会占据大量的课时资源。在上实验课时,由于学生数量较多,因此不可能对学生进行逐一辅导,直接导致了事倍功半的教学效果。 3.学生缺乏学习主动性。《电子测量与仪器》课程的开课时间一般是在大三的上学期或者下学期,此时的学生经过两年大学生活的洗礼,逐渐产生两级分化,有的学生保持了高中阶段好的学习习惯,能够积极主动地进行学习,有的学生则放松懈怠,上课时注意力不集中,自然得不到好的学习效果。 综上所述,针对目前阶段《电子测量与仪器》课程教学所面临的种种问题,需要授课教师不断探索,寻找一种更为新颖有效的教学方式来提高学生们的学习积极性与学习兴趣,才能从根本上保证该门课程的教学效果。 四、微课在《电子测量与仪器》中的应用研究 由于《电子测量与仪器》这门课程与实际应用密切不分,因此笔者在授课时经常会找一些与授课内容相关的小视频播放给学生观看,如某型号数字示波器的演示视频,基于应变片的自动测试系统等等。通过观察笔者发现,学生们对这些视频的兴趣很高,通过播放短片能够极大地吸引学生们的注意力,此时学生们认真听讲的程度较之传统的语言讲解高了不止1~2倍。 微课正好拥有这种短小精悍的特点,而且它本身作为一种特殊的视频资源,能够极大地引起学生们的学习兴趣。将微课这种新颖的教学方式引入到《电子测量与仪器》课程的教学过程中来,必将取得良好的效果。 同时,《电子测量与仪器》这门课程本身所具有的一些特点,也特别适合进行微课的开展。在这门课程中,不仅包含了各种电子仪器,如示波器、信号发生器、电压表、万用表等的使用方法、注意事项,还包含了自动测试系统的组建和实现,以及虚拟仪器的使用,这些教学内容都特别适合使用微课来进行展示。例如,可以将基于LabVIEW的虚拟仪器的组建和演示过程用屏幕录像软件进行录制,然后通过后期的处理,添加一些动画特效,将其制作为一个5~8分钟的微课课件。不仅能在课堂上对学生进行演示,还可以使学生在课下进行随时的观看。这样的教学方式,不仅新颖,而且收效更好。 五、总结 作为一种新出现的教学方式,微课正在因其自身的各项优点引起诸多教育工作者的关注。本文通过对微课的介绍,以及对《电子测量与仪器》这门课程现阶段所面临的各种问题的深入分析,对微课在《电子测量与仪器》中的应用前景进行了简要探讨。经过分析笔者得出结论,由于《电子测量与仪器》本身的一些特点,特别适合进行微课的开展,通过对微课的合理利用,必将对提高《电子测量与仪器》的教学效果起到极大的推动作用。 电子测量与仪器论文:模块化设计在电子测量与仪器实验教学改革中的应用 摘要:电子测量与仪器是测控专业的重要课程。针对以往该课程实验教学中存在的不足,结合专业实际情况,提出了模块化设计的改进思路,并以计数器实验为例,阐明了模块化设计的实现。在实验教学过程中,取得了良好的教学效果。 关键词:电子测量与仪器;模块化设计;计数器 一、引言 电子测量与仪器课程是测控相关专业的重要课程,主要运用电子科学的原理、方法和设备对各种电量及电路元件的特性和参数进行测量[1]。使学生掌握电子测量的基本概念,测量误差理论及数据处理方法,掌握基本电参量的测量原理、方案设计及结果分析方法。 该课程所包含的实验要求学生熟悉常用仪器仪表(电压表、示波器、计数器、信号源等)的使用[2],掌握仪器仪表工作原理,学会利用现有设备采取正确的测试方案进行一些简单的测量,能根据所学知识综合设计简单的测量电路。 二、实验教学过程中的不足 以计数器实验为例,计数器实验要求了解和掌握通用计数器的组成及工作原理和操作方法,掌握频率比测量方法和测量误差处理方法。在以往的实验过程中,直接使用通用计数器进行相关参数的测量。虽然在实验之前会向学生讲解相关测量原理,但学生往往只记住了通用计数器的操作方法,即如何测量频率、周期和频率比,而对于通用计数器的内部工作原理则没有结合理论课上的内容进行深究。这样,实验效果大打折扣,学生的认识还只是停留在表面,没有自觉的深入探讨工作原理,理论与实际没能结合到一起。 三、改进思路 针对这个问题,可以将实验改成设计性实验。设计性实验教学对学生技能的提高,思考方法的训练,知识的综合运用起了很好的作用[3]。如果让学生自己设计制作一个简易的通用计数器,当然会有一定的改进效果。但又有可能让学生的注意力转移到了调试细节上,而又重新忽视了测量原理。因此,在细节的划分上要有一个折中,模块化设计是一个解决方案。我们重新设计了实验项目,制作了实验板,将通用计数器内部的主要模块分离出来,体现在实验板上。 计数器测量信号频率的原理框图如图1所示,其中,fA为被测信号,经过放大整形后变成标准的方波。门控电路产生门控信号,控制闸门的开启和关闭。闸门可以用逻辑门电路中的与门来实现,门控信号为低电平时,与门关闭,方波信号不能通过与门;门控信号为高电平时与门打开,方波信号能通过,此时要求门控信号的频率要小于方波信号。门控信号的高电平持续时间为闸门时间。闸门时间内通过的方波送入计数器进行计数,并将计数结果显示出来。计数结果N再除以已知的闸门时间即得到fA的频率。 将图1所示的原理框图稍作修改就可以用来测量信号周期。将fA整形后的方波看成门控信号,而将原来的门控信号频率提高并看成被测信号fg,此时fg的频率要高于fA且fg的周期已知。这样,在fA的方波高电平持续期间,fg信号可以通过闸门,计数器对fg进行计数。计数结果N再乘以fg的周期tg即得到高电平持续的时间,若高低电平时间相等,那么fA的周期应为N*tg*2。 计数器测量两个信号频率比的原理框图如图2所示,fA与fB为不同频率的两个输入信号,假设fA的频率大于fB的频率。fA经过放大整形后直接送到闸门的输入端,而fB经过放大整形后的信号作为闸门信号输入。此时,在fB高电平持续期间,fA整形后的方波能通过闸门进入计数器进行计数,计数的结果是fB的半个周期内(假设fB的正负半周期相等)通过的fA的脉冲数,因而频率比为计数结果N*2。 根据以上的分析,测量电路中的关键模块为:放大整形电路、闸门、门控电路、计数器及显示器。因此,设计图3所示的电路模块。其中,计数器及门控电路由单片机构成,可以通过键盘设置标准闸门信号的时间长短。将这几个模块使用PCB电路板实现,要求学生根据测量原理在这几个模块之间进行连线,搭建正确的电路对信号的频率、周期以及频率比进行测量。并写出计算表达式。期间,要求学生使用示波器对连线的各个结点的波形进行测量记录,进一步领会相应的测量原理。这样,学生面对的是这几个抽取出来的主要模块,对通用计数器内部结构会有一个更清晰的认识,能够将注意力放在测量原理上。 四、结论 该实验板在我院2012级测控专业与自动化专业中进行了使用,取得了较好的实验效果。主要体现在以下几个方面: 1.将通用计数器内部结构通过若干主要模块体现出来,屏蔽了一定细节,减少了学生的重复劳动,有助于学生将注意力集中到理解测频原理上来; 2.同样的几个模块,连接方法不同,实现的测量目标(测频、测周、测频率比)也不同,有助于学生灵活运用所学知识,提高动手能力; 3.通过使用示波器测量各个连接点的波形,有助于学生理论联系实际,提高电路调试能力。 电子测量与仪器论文:电压波形参数测试在电子测量与仪器实验中的应用 摘 要:电子测量与仪器是测控专业重要的课程,而对应的实验课程则是培养学生理论联系实际能力的重要环节。在分析电压表测量原理的基础上,设计并实现了不同类型电压表的实现模块,给出了相应的数据测量表格。在实验教学中能够帮助学生迅速理解和掌握电压表测量的原理和方法,取得了良好的教学效果。 关键词:电子测量与仪器;峰值;平均值;有效值 引言 电子测量与仪器课程是测控及相关专业的重要专业基础课程,主要运用电子科学的原理、方法和设备对各种电量及电路元件的特性和参数进行测量。使学生掌握电子测量的基本概念,测量误差理论及数据处理方法,掌握基本电参量的测量原理,方案设计及结果分析方法[1]。 在各基本电参量中,电压是描述电信号的重要参数。电压表是测量电压的重要仪器,而正确理解和掌握电压表测量电压的原理往往对初学者来说不是一件容易的事情。 1 电压参数的测量原理 电信号可以分为直流信号和交流信号。对于直流信号而言,其电压是一个恒定不变的值,测量相对比较简单,没有必要做太多的讨论。而对于交流信号,其电压大小是可以时刻变化的,可以用电压的瞬时值来描述电压的大小和变化。示波器可以测量信号的瞬时值并通过图形的方式直观的展现在屏幕上。但是示波器价格昂贵,不方便携带,因此在很多场合不适用。 图1 电压表测量原理图 电压表是测量电压的重要仪器。其测量原理如图1所示。首先被测的交流信号先要经过检波电路进行检波,转换成直流信号,再由直流电压表对该直流信号的电压进行测量,将测量值乘以一个系数之后得到测量结果在显示器上显示。 检波电路的检波方式通常有三种,平均值检波、有效值检波和峰值检波,分别对应于平均值电压表、有效值电压表和峰值电压表。 设被测交流电压的瞬时值为u(t),则: 交流信号都可以看成是一系列不同频率和幅值的正弦波的叠加。因此,正弦波是一种典型的交流信号。由于被测交流电压大多数是正弦电压,而且人们通常只希望测量其有效值,故除非特别说明,交流电压表都是以正弦波为测量对象,并按有效值定度,即表头示值是被测电压为正弦电压时的有效值[2]。 因此,在测量正弦电压时,对有效值电压表,其检波电路的输出就是电压的有效值,可直接当做读数进行显示,如式(5)所示。 对平均值电压表,其检波电路的输出就是电压的平均值,而要得到有效值,需要按式(6)进行换算才能得到正确的读数。其中KF为正弦波的波形因数。 对峰值电压表,其检波电路的输出就是电压的峰值,而要得到有效值,需要按式(7)进行换算才能得到正确的读数。其中KP为正弦波的波峰因数。 而在测量非正弦电压时,有效值电压表的读数就是波形的有效值,该读数是正确的。而对于平均值表,读数是按式(6)换算的。但它无法自动识别出输入波形的波形因数,因而其中的KF仍然是正弦波的波形因数,因此读数是错误的。由于同样的原因,峰值表的读数也是错误的。 所以,通过以上的分析可以得到,在测量非正弦信号时,只有有效值电压表的读数是正确的,可直接使用。而平均值表和峰值表的读数是错误的,如果要使用,则必须使用对应被测信号的波形因数或波峰因数进行修正。 2 实验方案的设计 为了让学生能够更好地掌握电压表测量电压的原理,我们设计了“电压表波形相应研究”的实验。目的是帮助学生分析几种典型电压波形对不同检波特性电压表的影响,进一步明确用不同检波特性电压表测量各种电压波形所得测量结果的物理意义,掌握测量结果的处理方法。 首先,为了体现电压表的内部结构,加深学生对测量原理的理解,利用模块化设计的思想[3],我们将检波电路(有效值检波、平均值检波和峰值检波)单独设计到实验板上,作为三个独立的模块,如图2所示。 a.有效值检波模块 b.平均值检波模块 c.峰值检波模块 图2 检波电路模块图 给各个模块供电后,在输出端就能分别得到输入信号的有效值、平均值和峰值。这些值可以通过直流电压表直接测量得到。 设计表格如表1所示。要求学生调节函数信号发生器,输出频率为2KHz,输出幅度为1V(用示波器监视)。分别输出正弦波、三角波和方波,用平均值、有效值和峰值检波模块测量各输出波形,记录读数并填入表1中。根据测量结果,计算被测电压的有效值,并进行分析说明。其中,由于三种波形的输出幅度是相同的,因而峰值检波的三个读数应该相同。而表格中的最后三行要求将每个检波模块的输出换算成有效值,则要求学生能够将电压表的实现过程与图1中的原理框图完全对应起来,进一步加深对测量原理的理解。 3 结束语 该实验和相关实验板在我院2012和2013级测控专业与自动化专业中进行了使用,取得了较好的实验效果。主要体现在以下几个方面:(1)将不同检波方式的电压表内部结构通过若干主要模块体现出来,充分体现出电压表测量电压的测量原理,有助于学生的进一步理解。(2)通过实验完成等幅度测量的数据表格,有助于学生灵活运用所学知识,从设计者的角度思考问题,主动运用测量原理来解决问题。 电子测量与仪器论文:试论电子测量实验仪器的维护与检修 【摘要】 电子测量仪器设备是实验教学与科研活动中不可或缺物质基础,电子测量实验仪器的精密程度以及使用状况对教学效果以及科研有着十分重要的影响,本文简要分析了电子测量实验仪器的故障原因,研究了具体的维护与检修方法。 【关键词】 电子测量 实验仪器 维护与检修 前言:电子测量实验仪器有很多,其使用的频率较高,所以出现故障的概率也较其他仪器大,如果维护与检修不得当,则会对整个实验教学和科研过程带来负面影响,因此电子测量实验仪器的维护与检修工作是十分重要的。 一、故障原因的分析 由于经常被使用,电子实验测量仪器出现故障的概率是比较大的,要想做好电子实验测量仪器的维护与检修,首先要明确其发生故障的原因,常见的故障原因有以下几个方面: ①操作不规范:在进行实验的过程中,如果没有按照仪器使用说明进行规范的操作,则会引起电子测量仪器的故障,因此在进行实验之前,要认真理解仪器的操作规范,牢记使用过程中应当注意的问题,教师要对学生加强指导,对于一些使用相对复杂的仪器,教师要耐心讲解仪器的构造及原理,使学生充分理解仪器开关、微调旋钮等的作用,有效减少了因操作不当而引起的仪器故障; ②仪器正常的损耗、老化:一般来说,电子实验测量仪器的调节大多为碳膜电位器,一旦碳膜磨损或进入灰尘都会引起仪器故障,从而造成测量误差,致使测量结果失真[1],此外波段开关的触点滑动在使用时间长后也会造成接触电阻的增加,致使出现接触不良,一些仪器塑料配件的老化也会引发开关动静片接触不良等故障; ③元件损坏:电子元件一般都有极限参数,在使用过程中的过电压、过电流现象会使得电子元件损坏,造成电容击穿、线圈短路等故障。 二、维护与检修方法 2.1检修方法 ①直观检查法:在电子实验测量仪器出现故障的时候,第一步要细心检查仪器,查看仪器面板上的按钮、旋钮、开关等是否失灵,此外还要对电源进行检查,看接线柱、插头等连接电源的部位是否出现松动、滑脱、烧毁等接触问题,第二步要将仪器的面板打开,对内部的元件进行逐一排查,看是否出现烧焦、脱焊等问题,在发现问题之后及时处理;②电压测量法:利用万用表测量经过仪器的直流电压,通过测量结果与正常结果进行对比,查看整个仪器电路是否处于正常的工作状态,通过电路中的异常点判断故障位置,最后进行检修;③示波器测量法:示波器能够观察到电路中测试点的电压波形,将观测到的电压波形与各测试点正常的电压波形进行比较找出异常波形,确定出现故障的点,从而找出异常部位,确定部位后再通过其他方法找出具体故障,最后进行检修;④元件替代法:在我们不能确定是否是此元件出现故障时就可以利用这种方法,我们将已知的性能完好的元件替代怀疑元件,在替代后如果电子实验测量仪器运行正常则代表此元件出现故障,可以采取修理或更换的方式进行检修,如果替代后仪器依旧故障,则再去寻找其他的故障点;⑤电阻法:这种检修方法比较简单,用万用表测量电路中各个元件的电阻,将测量值与实际值进行对比,通过各元件电阻的异常判断其是否出现故障。 2.2维护、维修方法 ①清洗方法:电子实验测量仪器中的电位器及转换开关容易受灰尘影响而出现故障,因此可以采用专用的电子仪器清洁剂进行清洗,打开后盖后,找到仪器对应的转换开关、电位器等元件,喷入专用的清洁剂,反复调节后观察仪表显示,直至仪表显示正常为止;②更换相关元件:如果我们在直观的观察中能够发现开关或旋钮出现损坏,或者在清洗之后仍然故障,这时可以采用更换元件的方式进行维修,需要注意的是,转换开关为有着多个刀闸,线路板上的插脚也较多,因此要用空心针、吸锡器等专业设备进行更换,同时要尽量缩短烫焊时间,以免对线路造成损坏;③校准:电子实验测量仪器由于长时间的使用其精度和准度会出现一定的偏差,这时需要我们对测量仪器进行微调校准,校准的过程中要理解电路的原理以及仪器的构造,利用校准仪器一边调节一边观察显示屏[2];④仪器维修:在我们确定故障部位以及故障器件之后,就要对出现损坏的仪器进行维修,拆卸电路板之后,要根据电路原理图对断线以及重要插头做好标记,同时要注意拆卸顺序,便于维修后的安装,之后根据故障对损坏的元器件进行维修,注意维修过程中不能焊接时间太久,避免对其他元件以及整个电路的损坏,维修好要对仪器进行调试,确保其能够正常使用,对于一些构造复杂的测量仪器可以送回厂家进行检修。 三、结论 综上所述,在电子实验测量仪器维护与检修的过程中,首先要明确仪器故障原因,然后根据原因确定故障以及故障位置,最后才能进行检修工作,电子实验测量仪器的维护与检修是一项技术性较强的工作,因此技术人员应当不断充实自己的专业技术,积累维护和检修经验,以保证电子实验测量仪器的完好率,对实验教学以及科研做出贡献。 电子测量与仪器论文:《电子测量技术与仪器》课程基于工程应用的实践教学改革 摘 要:电子测量技术与仪器教学改革引起了高职院校教学改革的热点讨论。根据我院实际教学情况和学生自身特点,对电子测量技术与仪器”课程的教学进行了讨论、探索和实践,并提出理论指导实践、强化应用、分组指导教学等良好的建议。 关键词:电子测量技术与仪器;工程应用;分组指导;教学改革 1 强化实践操作的《电子测量技术与仪器》课程教学内涵 目前,《电子测量技术与仪器》课程作为移动通信专业的必修理论课,该课程对理论和实践的要求都比较高,高职学生在移动通信工程中所需的测量技能以及微波理论知识需要有较高的要求,传统教学中实验操作较少,电子测量仪器种类较少,如何通过教学改革,强化学生的理论知识和实践操作技能,形成具有高职自身特色的教育课程,值得我们深入研究和思索。 结合该课程特点,我认为其教学内涵应体现任务驱动的本质,一是理论性和实践性。理论性是指对学生的基本理论知识要求较高,因为移动通信专业的知识外联性较低,学生以前接触的很少,因此我们要求学生掌握基本的电子测量技能,并能够运用理论去指导本专业的实践操作。实践过程必须以提高学生基础和应用能力为主线,使其能够胜任岗位基本要求。二是任务性。《电子测量技术与仪器》课程教学将工作任务细分,同时配备多种电子测量仪器,让学生在实际操作中练习各种测量技能,学和做相辅相成,更重要的是在学习中以实际电子仪器作为载体,遴选、重构课程内容,将工作任务作为终极努力目标。 2 教学改革实施 依据高职院校培养高端技能型专门人才的培养目标,本课程实践教学改革的原则如下:⑴以电子仪器或模块作为课程载体。⑵将实际工程应用引入实践教学。⑶以实践作为教学的主线,通过实践带动知识、技能的学习与职业素养的养成。 在上述原则的指导下,对该课程教学进行如下改革: ⑴在教学中以学生为主体,以教师为主导,充分发挥主导的导向作用,使主体具有自主学习的能力。主导教师应加强自身理论知识水平的提高和技能的锻炼,同时及时更新专业动向。主体学生需要在理解理论知识的基础上,着重锻炼自身实践操作。通过调查分析及学生反馈,移动通信专业对于电子测量的能力要求为熟练使用各种电子仪器,运用自己所学理论指导实践,进行高频微波各种信号的测试,对相关数据进行记录分析并处理。因此,本课程从专业需求入手,充分利用实训室条件,培养学生分析问题,解决问题的能力。 ⑵充分采用多种教学方法,逐步培养学生自主学习能力。在实践教学中,引入实际工程应用,以任务作为驱动,积极引导学生学习。主导教师介绍任务,将学生分组,每组同学分贝完成不同任务,在同一组中,每位同学轮流当组长,指导该组学生进行整个任务的完成流程。在授课过程中采用课前预留,让同学们在课下时间充分利用网络资源丰富和准备即将学习的知识,在后续课中鼓励同学们上台展示,给学生发挥的空间。将教学内容分为基本模块和拓展模块两部分,基本模块用于提高电子测量能力,拓展模块用于培养学生的创新能力。 ⑶以电子仪器作为载体,联合企业开发多项实验实训项目,构建理论实践统一的教学体系。通过整合电子测量实践教学,合理有序的安排实验项目,根据不同的工程环境、工作任务及精度要求,选取科学合理的测量方案,选取正确的测量仪器。主导教师给定测量要求,学生自行确定实验方案,配置实验仪器,分组制定实验步骤,完成实验任务。比如测量射频放大器参数实验,不同组别的学生可以选取不同测量模块,自行查阅实训手册,分别制定不同实验步骤,最终完成测量任务。同时提出扩展性任务,添加学生自己的新思维,锻炼学生分析问题解决问题的能力。构建虚拟实验平台,引入Lab View虚拟仪器平台,利用虚拟仪器测量相关实际电路测试点,得出仿真结果,从而掌握电子产品发展新方向。 在综合性课程设计中,要求学生使用DXP、Multisim等软件进行项目设计与仿真。根据仿真通过的电路结构与参数,进行搭建实际电路并进行实际参数测量,要求学生提交测量结果,完成课程实习报告的书写,同时在实训结束前预留一定时间,自行讲解实训原理、数据处理过程、实训过程中碰到的问题及如何解决等,指导教师进行点评与打分。整个过程其他同学均可参与讨论,学生分析与解决问题的能力得到了进一步的升华。 3 总结 通过对电子测量技术与仪器课程进行的教学改革,学生有了较强的自信心,理论知识在不断的展示讲解中得到了进一步的提高,而有目的的实践又能够帮助学生从全局角度完善整个任务,进而提高学生整体思路思考方式的锻炼。师生在教学过程中关系融洽,面对问题能够共同讨论解决,学生的学习积极性有了明显的提高,真正落实了理论实践深层次理论的过程,学生探究性的学习精神得到提高。课改过程中学校和企业关系进一步增进,教学内容贴近实际要求,因此,基于工程应用的电子测量技术与仪器课程实践教学意义深刻。 电子测量与仪器论文:基于案例引导、任务驱动教学法在《电子测量技术与仪器》课程教学中的应用 【摘要】对于《电子测量与仪器》课程的教学改革,通过基于案例引导、任务驱动教学方法提高学生的职业素质出发,适当调整理论教学的内容、加强实践教学环节、积极改进教学方法、扩展课程外延,培养学生的职业能力和创新能力等观点。 【关键词】案例引导;任务驱动;教学 《电子测量技术与仪器》是一门注重理论性、应用性及综合性很强的课程。课程内容包括测量误差及误差分析、常规仪器的工作原理及仪器操作使用。除了学习和掌握必要的理论知识外,更重要的是能掌握各种电子测量仪器的选择原则以及使用方法。但我们一般的教材理论部分较多,具体测量方法特别实例分析、实训项目等内容介绍较少,教学也相对枯燥,学生的学习热情不高,学习效果不佳,所以需要更多的实践课程,利用案引导和任务驱动教学,更好地学习《电子测量技术与仪器》。 1.案例引导和任务驱动教学的应用 1.1 案例引导 20世纪初,哈佛大学创造了案例教学法。就是围绕一定培训的目的把实际中真实的情景加以典型化处理,形成供学员思考分析和决断的案例(通常为书面形式),通过独立研究和相互讨论的方式。来提高学员的分析问题和解决问题的能力的一种方法。 以往在讲解电子测量基本仪器的原理时,教师按课程的理论体系阐述知识点,学生听老师讲解,适当时候教师提问。这样课堂气氛沉闷,不利于调动学生学习积极性。采用案例引导教学法有利于改变这种状况。例如讲解频率测量这一章节,教师可先拿教师自己或上一届学生设计的一个简易数字频率计向学生演示,介绍其功能和设计过程,再介绍其基本工作原理,这样学生的积极性被有效地调动起来,学习兴趣大增。讲完后,再让学生思考这个作品还存在什么问题,或者还可以采用什么新的方案,并及时布置与之相关的研究性学习任务,以小组为单位进行学习交流与研究。在这个过程中每个学生根据兴趣选择一个内容完成开学时布置的小制作及小论文。上交作品或小论文时对学生进行面试,以避免抄袭现象。另外,教师在平时的教学科研工作过程中要注意收集与电子测量相关的小产品,充实到案例教学中。这种教学方法对理论基础相对较差的学生帮助也很大,其动手能力、应用能力可得到较好的锻炼。案例引导应着眼于学生正确和熟练地使用仪器这一教学目标,围绕这一主线展开讨论。对于电子测量仪器,主要强调其基本组成与整机工作原理,不对整机电路作较多的讨论。教学中的仪器内容及选型注意与当前生产、科研实践相联系,使其具有一定的代表性。在介绍典型仪器产品时,把仪器的面板构成和原理框图相联系,有利于学生把所学的理论知识与实践相结合。 不过需要注意的是:(1)案例的来源往往不能满足培训的需要。研究和编制一个好的案例,需要较长时间。同时,编写一个有效的案例需要有技能和经验。因此,案例可能不适合现实情况的需要。(2)案例法需要较多的培训时间,对教师和学员的要求也比较高。在案例引导的过程中建议:1)案例讨论中尽量摒弃主观的成分,教师要掌握会场,引导讨论方向,要注意培养能力,不要走过场。2)案例教学耗时较多,因而案例选择要精当,开始时组织案例教学要适度。3)学生一般都具有实践经验,不必担心讨论不起来,但一定要有理论知识作底衬,即案例教学一定要在理论学习的基础上进行。 1.2 任务驱动教学 任务驱动教学就是在学习信息技术的过程中,学生在教师的帮助下,围绕共同的任务活动中心,在问题动机的驱动下,通过对学习资源的积极主动应用,进行自主探索和互动协作的学习,引导学生产生一种学习实践活动。它要求“任务”的目标性和教学情境的创建。使学生带着真实的任务在探索中学习。学生获得成就感,激发他们的求知欲望,形成感知心智活动的良性循环,从而培养出独立探索、进取的自学能力。 把课堂搬到实验室,针对具体的测量仪器来介绍工作原理及电路组成,同时观察实验效果。鼓励讲授理论的教师同时承担实验教学,此教学形式的改进能帮助教师拓展知识结构,理论教师通过实验课程指导,能深刻体会实验对理论教学的重要促进作用,提升教师自身教学和工程实践能力。令学生学生能够独立设计测量方案、熟练运用电子仪器、利用已学理论知识分析测量结果。通过任务驱动教学让学生充分掌握以下几点:(1)了解主要电子技术中如电压、电流、频率、元器件参数、阻抗、噪声等物理量的测量原理;(2)了解电压表、信号发生器、电子示波器、扫频仪、逻辑分析仪等电子测量仪器的工作原理并能熟练操作和使用这些测量仪器;(3)针对具体的物理量的测量,能够设计出合理的测量方案、正确操作测量仪器、并对测量结果能科学分析。 在仪器的新技术方面,我们建立了虚拟仪器实验室。通过Virt ualBench 等软件在教学中应用,使学生认识到在虚拟仪器中,一台计算机可当作多台仪器使用,“软件即仪器”;还可以根据自己的需要,应用Lab VIEW 等图形化编程软件编制软件,使计算机变成自己所需要的仪器。这样,大大地扩宽了学生的视野,提高他们的学习兴趣,也培养了他们的创新能力。 任务驱动教学需要注意的是:(1)教学进度不易把握。每一组的探究程度和进度教师很难把握,实训结束时,有的组提前完成,有的组不能完成,影响效果。所以后需采取一些措施,要既能保证探究效果,又不影响进度。(2)课堂管理待改进。探究性学习法的课堂更为生动,这也导致个别学生干扰他人。采取措施在行动上约束学生,最好能使学生都积极参与起来。(3)评价上有困难。任务驱动教学法,可能有个别学生滥竽充数、混水摸鱼,给教师造成教学质量好的错觉,影响到教学效果。 1.3 小结 总之,案例引导和任务驱动的教学模式改变了传统的教与学的结构,使学生真正成为学习的主体,教师除了具有辅导者、引导者的身份外,不具备其他任何权威。在这一模式下,学生将可能通过计算机网络随时获取帮助,并随时成为教师。这种教学方式全面应用到技能教学相信只是一个时间上的问题,它将完全改变传统的教学方式,使因材施教真正落到实处,让每个学习者将学习当作一种享受。 2.建立新型的考核评价体系 传统的考试制度比较注重理论和笔试,实验成绩虽占有一定的比例,但比重较小,这不利于人才的培养,理论测试与实践动手能力考核应同等对待。理论考核应从培养学生分析、解决问题的能力和创造能力出发。而实践考核中,既为不同层次学生提供更加公平的评价方式,也为那些擅长动手和创造的学生提供空间和时间,帮助他们脱颖而出,对学生的评价更客观、更全面。突出了实践环节的重要性。 3.重视教师自身素质的提高 教师在教学活动中是处于主导地位的,很难想像一个专业化程度不高、业务一般的教师能教出一批好的学生。而且随着新技术、新方法、新仪器的不断出现,测量应用领域的拓展,对教师知识结构、素质和能力也提出了新的挑战。为此教师一方面必须积极参加科研,掌握学科前沿动态,另一方面定期到企业挂职锻炼,掌握相关电子产品生产测试实际情况,丰富实用教学案例,把自己获得的实际经验、所掌握的最新信息传授给学生。 4.小结 21世纪是知识经济时代,知识经济时代对人才的素质和创造能力提出了越来越高的要求,对人才培养工作产生极其深刻的影响。大学作为培养高级人才的摇篮,只有紧跟时代的发展脉搏,改革人才培养模式,转变教学观念,更新教学内容,探索各种教学方法和教学手段,切实提高教学质量,才能很好担当起为社会输送合格人才的重任。在本课程的教学过程中,我们采取了多种教学方法,虽然取得了一定的成绩,但教学改革毕竟是一个长期探索、不断完善的过程,需要我们去不断总结经验,探索更有益的方法。 电子测量与仪器论文:高职高专《电子测量与智能仪器》课程改革的思考 【摘 要】《电子测量与智能仪器》课程是电子信息工程专业、电子信息工程(通信方向)、城规控制等专业的专业平台课程,这门课程是实践性实做性很强的科目,也是一门内容繁杂的交叉学科。内容涵盖了传感器、电子测量、智能仪器等。它在现代检测与控制系统中有着举足轻重的作用,它的课程改革也显得尤其重要。 【关键词】《电子测量与智能仪器》;改革;传感器 《电子测量与智能仪器》课程是电子信息工程专业、电子信息工程(通信方向)、城规控制等专业的专业平台课程,这门课程是实践性实做性很强的科目,也是一门内容繁杂的交叉学科。内容涵盖了传感器、电子测量、智能仪器等。它在现代检测与控制系统中有着举足轻重的作用,从传感器转换原理上来说,涉及电学、磁学、光学、化学等学科;从应用角度来看,又与测量学、电子学、计算机技术及自动控制技术等紧密联系;而传感器、电子测量、智能仪器的内容相对独立又相互联系;就学习方法来说,是理论与实践紧密结合的一门课程。 本课程是从事现代电子科学研究的必备基础。随着电子技术的发展,我国正成为世界电子产品制造业的制造中心,对于高职院校的电子信息专业学生来说,走上工作岗位以后,会成为生产、调试、检验第一线的技术工人。为了提高生产效率,在生产岗位上除了需要大量的通用仪表,还需要各种特殊仪表,学生只有全面学习并掌握了常用的电子测量仪器仪表的原理和使用,才能为优秀专业课的学习及以后的工作打下坚实的基础。 《电子测量与智能仪表》课程改革包括了下列内容: 一、理论教学的改革 (一)项目化教学的组织 因为该门课程内容由《传感器》和《电子测量》两门课程演变而来,教学课时又有限(48学时),教学内容不可能面面俱到;而且在企事业的实际应用中,不同行业所使用的传感器和测量仪器也各有侧重。针对以上特点,我们以项目为载体,将教学内容分为五个传感器项目和五个电子测量项目,传感器包含传感器认识、电子称设计、转速仪设计、声光控制灯设计、温度采集器设计等项目。电子测量包括信号产生、电压测量、波形测量、时间测量、电子元器件参数测量等项目。并在项目后加入知识扩展模块,方便不同专业的学生学习不同的专业知识,学有余力的同学还可以扩展知识,增加素养。根据学科的发展,教学内容适当加入智能仪器的内容,以方便学生以后更好的适应工作岗位。 (二)教学内容的优化 目前的传感器教材在内容的编排方面,考虑到系统性和完整性,顺序一般安排为基础知识、各种类型的传感器、信号处理电路,最后介绍智能型传感器和传感器网络等新知识,这样的安排不太适合职业院校对学生职业能力培养的要求。 为此,我们在组织教学时,对部分内容进行了调整: (1)将传感器认识作为一个项目,在这个项目里完成对传感器的认识、掌握传感器的分类、掌握传感器的命名方式、了解常用传感器的转换原理、了解常用传感器的测量电路和处理电路。这样调整的好处是,在学习具体传感器之前,先掌握相应的知识路,等讲到具体传感器时,学生便能针对不同的传感器进行相应的实践项目,做到学以致用,提高技能。 (2)把对应的传感器放到每一个具体的项目中学习。目前,传感器的智能化、集成化已走向成熟,很多半导体制造商都研制、生产出了各种智能化、集成化的传感器及传感器专用处理电路,将该内容分布到每个模块中,一是可以使学生对传感器的学习更有针对性;二是让学生对传感器的应用有了清晰的认识,学生掌握的不再是孤立的传感器的知识,而是相应的应用电路,在学生走到工作岗位之后能很快具备相应的岗位能力;三是能做到将最新技术、产品介绍给学生、满足学生对新技术的需求;四是每一项目仍自成一体,不会使教学内容离散。 (3)加入扩展知识 在每个项目的后面加入相关的扩展知识,比方说声光控制照明灯项目,该项目是以声光控制照明设备为载体,详细分析了光电传感器的应用。光电传感器是一类分类繁多,应用广泛的传感器,各个专业以后都可能用到。在项目后面我们加入红外报警器、地铁屏蔽门、光电鼠标等扩展知识,方便电子信息、城规控制、通信信号等不同专业的学生学习相关专业知识,积极发挥专业平台课的作用。 二、教学方法的改革 (一)实用为主、理论够用的原则 传感器部分主要内容为转换原理、基本特性等,而职业院校毕业生的去向主要为生产一线,重点在于应用,只要知道如何使用、选择传感器即可,很少需要进行理论研究。因此,在教学中只需要让学生定性地了解传感器的工作原理,熟悉其基本特性,对于原理性的理论推导可以不做要求。对于一些定理,只要知道定理内容及在生产实际中的应用即可,对于定理公式的推导则没必要详细介绍。对此部分内容感兴趣的学生可以自学,有问题再向教师请教或自己查阅资料。例如桥式测量电路,学生只要明白电桥电路的作用,知道直流全桥、双臂电桥、单臂电桥之间电压灵敏度的关系。而其理论推导则无须占用课堂时间。学生学习的重点在于如何根据传感器手册、应用场合、测量范围等指标选用传感器,而对于很多公式、理论等内容则以学生自学为主,重点在于培养学生的技能。 在教学过程中,对于基本概念的教学仍然采用传统的教学手段,对于新技术、新知识或相对比较简单的内容,则采用多媒体教学。对于一些智能型传感器,则要求学生充分利用网络资源,了解传感器发展的最新动态。 (二)依托网络资源环境,提升研究性学习的质量和水平。 课程组教师建立了课程网站和资源库,使多年来积累的课程建设成果、优质教学资源能够跨越时空界限为学生的自主学习和研究性学习提供资源环境。资源库建设包括教师的基本教学资源、拓展教学资源、课业库、试题库、学习链接等内容,网站还专门设置了“学生资源共享”“网上测试”和“网上答疑”等互动性环节。学生可以将自己的研学成果上传到“学生资源共享”。通过该互动环节丰富了资源的来源和共享范围,加强了教师和学生之间以及学生和学生之间的互动交流,通过网上测试随机组卷,了解自己对知识的掌握情况。 电子测量与仪器论文:浅谈技校《电子测量与仪器》课程的一体化教学 摘 要:新形势下技工教育应以培养学生的综合职业能力为目标,传统的教学模式存在不少弊端,应用理论与实践一体化教学方式,学生不单掌握了职业知识,更掌握了职业技能,为其职业生涯发展奠定了基础。一体化教学实施中,采用分组合作,学生体验到团队合作、与人沟通的重要性,增加了对工作的认同感与责任心,有利于提升综合素质。 关键词:理论 实践 一体化 职业 教学 合作 自主 学习 当今世界对技能人才的综合素质和技能水平要求越来越高,技工院校作为培养技能人才的主阵地,始终坚持为社会经济发展服务,为企业服务。技工教育正在探索建立以职业活动为导向,以职业能力培养为优秀,理论教学与技能操作融合贯通的课程体系。正因如此,为了提高技校电子类专业学生动手能力,采用理论与实践一体化教学方式已经成为迫在眉睫的大事。下面就《电子测量与仪器》的一体化教学谈谈自己粗浅的看法。 1、 技校电子类专业《电子测量与仪器》课程传统教学的弊端 《电子测量与仪器》课程是电子类专业的一门重要专业课,这门课程在保证必要专业基础知识的同时,加强实践性教学内容,教材既有对电子测量知识 和原理的阐述,又有对测量方法、测量仪器的介绍。以往的“填鸭式”教学,学生接受的仅仅是纯粹的理论知识,由于实践缺少,他们对知识理解不够深入,再加上这门课比较抽象,学生就算听明白了,但具体操作还是有困难,无法真正学以致用,根本不能掌握技能。久而久之他们对这门课程失去了兴趣和学习积极性, 这是作为教师所不愿看到的。 2、 实行一体化教学的意义 (1)、采用一体化教学,有利于职业能力培养 “一体化”,在百度百科中被定义为“多个原来相互独立的主权实体通过某种方式逐步结合成为一个单一实体的过程”。技校电子类专业《电子测量与仪器》 课程的一体化教学是把理论知识和实践操作有机结合起来。理论和实践本是统一的,理论来自实践又指导实践,职业教育教学中不存在没有实践的理论,也不存在没有理论的实践。应用理论与实践一体化教学方式,可以达到课堂讲解、实践演示、实际操作同步开展,能有效让理论知识的教学和实际操作的学习统一成有机的整体。通过学习,学生不单掌握了职业知识(为什么要这样做),更掌握了职业技能(会做)。 (2)采用一体化教学,大大提高了学生的学习兴趣和学习过程的参与度 一体化教学过程中,以学生为中心,教师导、学生演的教学模式使课堂气氛活跃,学生课堂出勤率明显提高,课堂上玩手机、睡觉的现象大大减少。一体化教学改变了传统课堂以教师讲授为主的模式,让学生有了自我学习和动手操作的时间,大大提高了他们的学习积极性,使其从以往的被动学习转变为主动学习。一体化课程的学习是以学习任务为载体的学习与工作,当任务完成并且受到教师和同学们认可时,学生体会到了成就感,增强了自信心。 (3)采用一体化教学,有利于培养“双师型”一线教师 实施一体化教学首要条件是教师。一体化教学需要的是“双师型”教师,没有“双师型”教师,理论和实践还是割裂的。双师型教师必须具有综合职业能力,解决生产中的实际问题。《电子测量与仪器》课程任课教师在应用理论与实践一体化教学策略时,无论是理论知识,还是实践动手操作方面的知识都需要有系统性掌握,在此过程中,必然会带动一线教师应用各种方法提升自身的教学能力,进而培养出更多的“双师型”教师。 3、 技校《电子测量与仪器》课程一体化教学的实施 (1) 将课堂教学转向工作情景,让学生在“学习中工作,工作中学习”。 一体化课程来源于某一(类)职业的典型工作任务,学生通过完成完整的一项项学习任务实现综合职业能力的培养。整个教学过程是学习任务和工作任务完成的方法和途径,教师根据工作要求布置学习任务和工作任务,学生则通过学习和工作完成各项任务,即通常所说的工作中学习,学习中工作。教学场所由教室转为实训室(教学工作站),把课堂教学转向工作情景。具体到《电子测量与仪器》课程的一体化教学,实施时采用模块式教学,每一个模块又分成几个项目,每一个项目又划分成几个小任务。例如在进行电能量测量模块教学时,教师先讲授理论知识,然后演示电压、电流、功率及电能的测量方法,在此基础上,给他们布置学习、工作任务,让他们装接日常用的交流照明电路,测量该电路的电压、电流、功率及电能。从学生的接线、检查、通电、测量到断电,都严格按操作规程、企业规范来要求,让学生的学习过程与该职业在社会上的实际工作过程一致,使得学生能更全面地接触工作的每一个环节,为其将来的职业生涯发展奠定基础。 (2) 分组合作,自主学习,提高学生的综合素质 《国家中长期教育改革和发展规划纲要》指出:职业教育要增强吸引力,需要改革教学模式,教学模式改革成功的一个重要标志就是学生个性化学习方法的形成和自主学习能力的发展。自主学习是一种以学习者为中心、强调学习者积极参与并结合合作,学习自主管理自己学习的新型教学模式。具体到《电子测量与仪器》课程的一体化教学实施,教师可以把学生分成小组,一般3至5人作为一组,并从中选一位学生作为小组长,做好这一步有利于更好地进行教学的组织工作,教师通过引导学生确定学习目标、制定学习进程、合作探究等手段完成学习(工作)任务,学生在完成任务的过程中,不断讨论学习(工作)方法,形成了各自独特的技巧,培养了他们解决问题、优化工作的方法能力,在此过程中,学生体验到了团队合作、与人沟通的重要性,并增加了对工作的认同感与责任心,综合素质明显提高。 (3) 教师评价、学生成果展示,增强学生的成就感和自信心 学习(工作)任务完成后,让学生将自己的成果(设计、制作)进行展示,教师需要针对学生的知识掌握、操作情况及其在整个活动中的表现等方面进行点评,多给予鼓励,少批评,尽可能考量学生发展各方面的需要,进行层次化点评,让每位学生都有收益。 综上所述,技校《电子测量与仪器》课程的一体化教学是以职业能力为优秀,以职业活动为导向,对提高学生的学习兴趣,增强他们的自主学习能力,提高他们的综合素质都有很大意义。 电子测量与仪器论文:浅析项目教学法在中职电子测量仪器与应用课程教学中的应用 摘 要:本文主要从项目教学法的角度,分析了如何有效开展电子测量仪器与应用课程的教学,以激发学生的兴趣,提高教学效果。 关键词:项目教学法;中职教育;电子测量仪表与应用 职业学校是培养高素质专门技术人才的基地,肩负着向特定的行业和岗位培养合格的操作技能型人才的使命。现代科学技术的迅速发展,促使社会体系、经济体系和教育体系不断地变化,社会对高素质技术人才的需要也在变化,现代社会要求人的能力有三个方面:专业能力、社会能力和方法能力。社会能力与方法能力是学生适应社会的能力,要培养学生这种能力,教师就应改变传统教学方法,以适应培养学生增强社会能力与方法能力的要求。 一、改变传统教育模式实现职业教学上的创新 我国传统职业教育模式的教学目标是向学生传授系统的文化基础知识和专业基础知识,以知识为本位,强调学科知识的科学性与系统性,教学上注重新旧知识之间的联系,重视识记,但忽略了对学生能力和创造性的培养。这与当今社会强调实用技能,强调知识创新等素质教育要求不相符,难以适应社会的发展需要,因而对传统教育模式进行改革迫在眉睫。 项目教学法是从德国引进的一种全新的教学方法,重点强调对人的关键能力的培养。项目教学法注重培养学生的分析能力、团结协作能力、综合概括能力和动手能力,极大地拓展了学生思考问题的深度、广度,让学生较早地接触到工作中遇到的问题,并运用已有的知识解决它,对技校学生来说很有针对性。目前,项目教学法已逐渐取代传统教学中视理论为基础的教学模式,成为职业学校多数教师探索追求的新领域。 二、项目教学法在电子测量仪器与应用课程中的实际应用 电子测量仪器与应用作为一门电子专业的基本技能课,要求学生掌握电子仪器仪表基本理论,掌握电子仪器仪表的正确使用方法,掌握电路测量的基本技能和相关技术。课程强调理论与实践掌握相结合,实践性强,很适合采用项目教学法进行教学。 由于诸多原因,目前中职业学校学生普遍认为电子测量仪器与应用课的理论知识较抽象,电路原理难懂。对教材中各种单元电路在实际中有何用途,如何应用所学的知识解决生产和生活的一些问题,学生更是感到茫然,往往产生想学又怕学的矛盾心理。针对这种现状,教学中,教师应想方设法激发学生的学习兴趣,改变教学方法,处理好理论教学与实践教学的关系,尽可能少讲深奥的电路理论,多讲实用仪器的应用,多给学生提供动手机会。 项目设置及任务分解表 1.确定项目任务 项目教学法的课前准备工作是教学法中的一个重要环节,让学生分组查、找相关资料,确定项目的目标和任务,充分发挥他们的智力。这样学生成了教学中的主角,而教师则转换为教学的引导者。 (1)项目教学设计原则。由传统以教师为中心的教学变为以学生为中心的教学;由以课本为中心转变为以“项目”为中心;由以课堂为中心转变为以情景为中心。 (2)项目的选取标准。该项目可用于学习特定的教学内容,具有一定的实用价值;与企业实际生产过程或现实商业活动有直接的关系;学生有独立进行计划工作的机会,可以自行组织、安排学习行为;有明确而具体的成果展示;学习结束时,师生共同评价项目工作成果以及工作学习的方法。 考虑到万用表和双踪示波器是电工电子的常用常见仪器,学生必须掌握其用法,因此,在电子测量仪表与应用项目内容的选取中,选择这两个项目作为教学重点。为了更好地学习电子线路专业课,又选了元器件的识别和信号源两个项目。 2.制定计划 完成实用性项目的过程,学生更能认识到这门课程的作用,加深对这门课程应用前景的了解。根据电子测量仪表与应用课程的特点和学生认知规律,教师应由简到难设计出项目,每个项目再分解成具体的任务链。学生通过学习这些项目,不断练习电子测量仪表仪器的基本操作,激发学生的学习兴趣。 3.实施计划 将电子测量仪表与应用课程的教学分成若干项目,再将每个项目分成多个任务,这样很容易分解重点和难点,便于学生学习掌握知识与技能。在教学过程中,要鼓励学生克服思维定式,大胆猜想、判断,形成创新能力。 (1)上好绪论课,作好准备。在初学习时,要让学生知道学习方法,实训报告最终要让学生自己完成。在开学初,安排几节绪论课,说明本课程的教学内容,让学生了解大致的学习任务,知道重点项目是万用表和双踪示波器。 (2)先认识,再动手,后理论。学习第一个项目时,在实训室中,让每个小组领一个万用表。先让学生认识万用表,知晓面板上各部分的作用,再进行简单的应用,激发学生的学习兴趣。然后,课堂上进行相关理论的学习。教师可再演示万用表的操作过程,结合理论讲解,然后找几名学生现场演示,教师及时指出学生操作中遇到的各种问题。同时设计几个问题,让学生边思考边现场解决。在实训时,教师应巡回指导,及时发现和解决学生遇到的问题,对典型问题或错误,要向全体学生进行讲解。 4.检查评估 当某一项目任务完成后,一定要及时对学生的学习情况进行总结和评价。一般情况下可分三级来考核,第一级可由教师对小组项目情况评定,第二级是由小组成员根据各组员对小组的贡献情况互评,第三级由学生本人进行自评,综合三级评定来确定每一个成员的成绩。让学生及时写出实训报告和实训体会,引导学生对所做所学的内容进行归纳总结,找出不足。 总之,学生完成这些项目后,基本掌握了常用测量仪表的原理和使用,为后续学习电子技术等专业技能课,也为今后在工作中继续学习打下基础。
产品品质论文:计算机视觉技术在农产品品质检测中的应用 随着科技的日益进步,计算机运行速度也在显著提升。这使得计算机视觉技术在农产品品质检测中的应用范围逐渐扩大,也提升了农产品品质检测工作的自动化成绩及工作效率,并更好的适用了复杂的工作环境,同时避免了人工操作失误等。为此,笔者从简述计算机视觉技术入手,探究该技术在我国农产品品质检测工作中的具体应用。 【关键词】农产品 计算机视觉技术 品质检测 农产品品质检测工作中除了采取人工检测法以外,还可以采取半自动或自动检测法,如在水果分级检测工作中的质量分级检测法、光电分选法以及大小分级法等。然而农产品品质会受到自然生长环境或人为因素等方面的影响,农产品的色泽、大小及形状等并不相同,无法采取单一指标进行检测。因此充分应用计算机视觉技术,对农产品的品质进行检测,极为重要。 1 计算机视觉技术 计算机视觉技术又被称为机器视觉技术,指的是通过人类设计,在计算机环境下,达到再现或模拟人类视觉相关的职能行为的一种技术,包括了印刷和手写文字的识别技术,图像模式识别技术,物体三维表面形状识别技术、距离识别以及速度感知等技术。该技术是诸多学科的结合与交叉,涉及到数学、生理学、信息处理、物理学、光学以及计算机等多种学科。探究计算机视觉技术的目的在于实验人类视觉的再现及延伸,即再现高等动物的视觉系统,并对物体形状以及类别进行识别。 此外,计算机视觉技术处理的原始资料多是图像,所以该技术和图像处理以及模拟识别等有着紧密的联系。现阶段,计算机视觉技术在诸多领域有着较为广泛的运用,包括了医学辅助诊断、资源调查、卫星图像解释、军事指导、灾害监测、气象以及工业产品的外观筛选及检测等。同时研究该技术在农业工程领域中的应用,也成为了热门话题。 2 在农产品品质检测中,计算机视觉技术的具体应用 笔者在查阅相关文献资料的基础上,探究在农产品品质检测工作中,计算机视觉技术在产品表面缺陷以及损伤识别工作中的具体应用;果形识别工作中的具体应用;农产品尺寸以及面积检测工作中的具体应用。 2.1 在产品表面缺陷以及损伤识别工作中的具体应用 在对农产品进行分级的过程中,依然存在着一大问题,即农产品表面缺损以及损伤识别。而早在1984年就已经出现了采取线扫描和模拟摄像机针对苹果表面损伤进行检测的实验报道,实验结果显示,采取数据技术能够检测出苹果表面损伤,其检测结果完全能够达到人工分级的精度。与此同时,还出现了一种机器视觉系统,该系统将不规则的图像信息与正常的图像信息区分开来,在去除蔬菜内的杂物以及检测农产品的污点等方面能够取得较好的应用效果。此外,在1989年,国外出现了一种全新的计算方法,即运用红外线扫描摄像机,处理苹果表面的灰度图像,既能够确定苹果表面的损伤面积,还能够区分不同损伤区。然而还技术是以机械装置的设定为基础,需要消耗2s的时间,对一个苹果进行检测,苹果表面缺陷分级精度以及损伤分级进度并不高。 我国在1997年,出现了运用计算机图像处理技术对苹果损坏自动化检测的试验研究,该试验结果显示,该技术的损坏检出率较高,能够规避果梗区以及花萼区对于坏损区域识别的具体影响,且该检测技术的鲁棒性较强。 2.2 在果形识别工作中的具体应用 果形识别是影响水果质量的重要因素之一,对于水果品质检测有着重大意义。当水果成熟后,水果的外形将会发生巨大的改变,且无法采取数学方法进行鉴别,采取其他方式进行果形识别极为重要。 在1981年,有研究人员就针对形状识别中的图像特征进行了探讨,提倡采取结构分析法以及外形轮廓曲线检测法,针对水果外形进行识别。并在1985年,以数字图像分析技术以及模式识别技术为依据,针对番茄定向、番茄形状、表面缺陷以及尺寸进行分类的特殊算法,运用灰度梯度曲线,明确番茄表面缺陷以及花萼位置等。而我国则在2000年,按照果实形状分析,通过连续性指标、半径指标、连续指标对称性、半径指标对称性等特征参数,表示果形,并首次采取参数形状分析法。 2.3 在农产品尺寸以及面积检测工作中的具体应用 农产品分级中,以农产品外形尺寸为依据。在1987年,国外就已经开始研究机械视觉技术在牡蛎肉分级以及尺寸检测工作中的具体应用。并在1992年,针对人工检测以及机器视觉检测进行进行了对比分析,试验结果显示,和人工检测技术相比,采取视觉检测技术,能够提高检测的精确度,减少检测消耗时间;同时在评价以及推广种质资源中,准确的测量以及详细的记录种质形态的指标,有着极为重要的意义。为了能够精确、快速地计算出玉米种质尺度,在1995年,有研究人员就提出了自动化选择技术,该技术在处理玉米种质图像中,其辨别精度极高。 而我国在2002年,有研究人员就针对水果品质进行动态、实时监测的智能化分级生产线进行了研究,该生产线,首先通过水果输送翻转系统,利用滚筒式输送翻转装置,将水果往前输送,在输送过程中,以水平轴为中心,保证水果表面能够被系统检测到,以此获得图像信息。然后利用计算机视觉识别系统,对水果等级进行判断,明确图像信息。该系统具备了视觉识别功能。最终通过分级系统,完成水果分级工作。 3 结语 在二十世纪七十年代以后,计算机视觉技术就已经得到了较为迅速的发展,在我国,该技术在农产品品质检测中的具体应用也得到了人们的高度关注,同时也取得了一定的成效。计算机视觉技术作为人眼的延伸技术之一,其具备了人脑功能,运用该技术代替以往的人工操作技术,已经成为了农产品品质检测工作的必然发展趋势。 作者简介 陈超(1995-),男,福建省福州市人。现为北京交通大学在校学生。研究方向为电子科学与技术。 作者单位 北京交通大学 北京市 100044 产品品质论文:肉类产品品质:何种市场营销策略可以创造肉品附加值? 摘 要:保证肉类产品的质量,是整个肉类产业链的一个重要任务。保证肉品质量对于食品生产和销售企业来说是应尽的义务,而对于消费者来说是应得的利益。过去发生的各种食品安全危机,质疑的不仅仅是产品内在和外在品质的保障途经,还包括产业链中产品或市场参与者的决策。从动物育种到产品加工、零售到消费及消费者在各方面的产品品质要求上都表达了新的期望。当今,市场营销在产业链保障产品品质方面发挥了重要作用。本文将着重介绍肉类产业的市场营销和商业运作。 关键词:品质;肉产品;食品安全危机;品质和原产地认证;推销 自从1996年食品安全危机以来,肉类品质成为真正意义上的一项挑战。无论是对于生产和销售企业,还是对消费者来说,品质保障不仅是理所当然的标准,也是增加产品附加值的战略主旨。各种品质和原产地认证标识是对消费者最好的品质和来源保证。Momont[1]认为,这些认证标识具有多重意义,如天然、可靠且具有很强的象征意义。实际上,品质认证这个环节消除了消费者的疑虑外,它们还成为了品质、特性、原产地和精湛加工技术的代名词。法国消费者愿意为信得过的产品支付更高的价格[2]。然而,最近一段时期以来大量出现的认证标识对于销售行业和消费者来说却很难轻易辨别[3]。 山区特产、乡村特产、本地特产等各种特色标识和自行标榜的其他品质保证标识在市场上显得名目繁多,且常常没有清楚的解释。 那么,品质保证是如何成为关键问题的呢?消费者对肉类品质的认识到底是怎样的?他们的真正要求和需求是什么?最后,销售策略在这个问题上可以起到什么作用? 1 肉类产品品质概念的演变和政策规范 20年来,人们对肉类品质的认知经历了巨大的变化。其中食品安全危机的出现是一项重要的推动因素(表1)。其实,从90年代以来,农业和食品业不断受到食品安全危机的冲击,特别是肉类产业中动物,如牛(如疯牛病)和禽类(如二恶英、禽流感等)。这些危机使得消费者对商品质量的不信任感增加[4],从而影响生产企业的运转。Ben?tre等[5]将食品安全危机(1996年在罗马举办的世界食品峰会)和食品的内在品质造成的危机归纳为“理智型”或“粗暴型”两类[6]。 40多年来的食品丑闻和危机,促使欧盟制定了93/43CE食品卫生条例,主张采用危害分析与关键控制点(hazard analysis and critical control point,HACCP)方法“识别食品卫生的关键因素,建立且严格遵守安全规程并及时更新”。最近的大范围肉品掺假(如2006年鱼肉和2013年马肉掺假)事件曝光以后,欧盟重新修订并简化了原来的食品安全条例,并于2013年5月公布和在2016年实施。该条例加强了食品卫生规范,尤其要求增加突击检查和加重处罚以防造假行为的内容。欧盟委员会(2014年7月,第六轮谈判)已讨论签订跨大西洋贸易与投资伙伴关系协定(Trans-Pacific Partnership,TTIP),旨在解除贸易束缚,并提高了肉产品的品质要求。市场和消费者对于伦理、环境和食品卫生的诉求,都将是争论的重点和关键挑战。 对照新法规的内容可以明显发现,公共机构和业界对食品的品质明显重视了(如卫生、微生物、原材料等)。法国消费者已经不能再容忍任何食品卫生问题,这些规定旨在重塑消费者对肉类消费的信心。 那么,品质的定义具体是什么?根据ISO 9000∶2000 标准,品质是指“一个产品、一套工艺或一项服务可以满足外在或内在需求的所有特质”。从营销上来说,品质是“一个物质、一项服务、一个品牌或一个企业,被客观或主观所公认的特性和价值”[7]。 然而,食品的品质在不同国家和地区的定义有所不同。欧洲消费者越来越注重品质和原产地认证标识如“原产地认证称号”、“原产地保护称号”、“产区保护标识”“红色标签”等。在法国,品质通常是通过符合法律法规标准的形式展现出来了。而美国的情况就完全不同,品质认证标识被视为一种非关税贸易壁垒,因此无法建立相似的品质保障体系。品质通常被诠释为对工业流程的遵守和无毒无残留。品质的概念缩小到了技术层面,且最终以企业的声望来代表,公共部门的介入也就没有必要[8]。 同样,生鲜乳、奶酪是欧洲传统和技术的标识,而在美国这完全不符合卫生标准。另外,欧洲支持对转基因产品在标签中强制标注,而美国则反对。这个分歧体现出食品品质概念上的分歧。在美国允许使用激素类产品饲养肉牛以加快其生长速度,这一事实也展现出食品品质的有关法规要求完全不同。 一些消费者对最新的科研结果有时表示质疑甚至抵制。他们要求加强食品卫生和品质规范以及监督措施。因此,提高品质是所有食品工业的必由之路。唯有提高品质才可以重树消费者信心。尽管一系列新法规已经或即将生效,消费者对于提高品质的诉求一刻也未停止。除此之外,他们还表达了对食品产业各领域更多了解的诉求。 2 消费者对肉类品质的认识、态度和要求 食品问题一直以来都是法国人重点关心的问题。随着经济的发展,人们的进食已经不再仅是满足生理和享受的需要,它还有其他层面的需要。例如,在家畜饲料中添加亚麻籽可以生产出对人体健康有益的ω-3脂肪酸;含胶原蛋白的酸乳可以减少成年人的皱纹;用芦荟制作的饮料可以改善皮肤状况;含类胡萝卜素的甜点可以使皮肤变成古铜色等。 尽管这些例子都通过产品形象或用途提升了食品的原有价值,但食品的相对价值还是降低了。1991年以来,居民用于食品消费的支出不断降低,而住房和交通用支出不断增长。1960年法国每个家庭平均支出的60%为满足饮食需要,如今这项支出只剩下13.5%了,饮食已不再是法国人生活的第一大支出(表2)。 2010年,法国居民肉类消费支出占食品消费支出总额的比重最高(达21%,表3)。每人每年肉类消费总量为90kg(这个数据在20年前是100 kg,表4)。 消费者对未加工产品的需求量在下降,而对加工产品(如便利食品和打包食品)的需求量(也包括对配套服务的需求)在升高。除此之外,他们也追求食品的品质和安全。无论是对养殖企业还是加工企业来说,产品的品质、可靠性和便利性都是必不可少的要求。然而,品质既取决于产品的客观特质,也取决于消费者的主观喜好。尽管后者不易得知,但了解消费者的满意度确实至关重要。它取决于产品的形象(如品牌和品牌形象)以及配套的售后服务。这些条件都是组成食品附加值的要件。 多项研究显示,肉类产业希望在销售环节更有效地满足消费者对品质的要求[10]。然而,在从前被认为是例行或习惯(锁定唯一品牌)行为的肉产品购买,在食品危机发生之后已经发生了改变,如考虑其他产品、或者减少甚至放弃对该肉产品的消费,但这又陷入了新的困境,如对产品的来源、价格和加工方式等必须重新审视[11]。 这个消费行为的改变会影响其购买标准,其中除了品质、风味或口感等内在特点外,又加入了产品来源、畜牧养殖模式和品质认证标识等外在的指标(表5)。 如今的食品品质特征除了营养价值、感官品质和卫生之外,还加入了道德规范(如环保和动物福利)和文化价值(如地域、传统文化等)[8]。这些新的品质概念涉及食品的生产条件,对特殊认证标识起促进作用(如原产地认证称号等)。这些认证标识使生产者和产地都获得了更多的附加值,但也增加了对生产过程中品质保障和可追溯性的要求。 食品品质对于消费者来说成为了理所当然的选择标准。相应地,肉类产业(特别是占70%销售量的大型销售企业)的战略主旨,很自然地集中到了大宗消费产品的价格上(图1)。目前,消费者对食品卫生的关注度很高,他们对食品生产过程的信息有更多的了解。关于原材料的来源、加工方式等信息,都成为了销售是否成功的要件。消费者认为,提供食品来源和畜牧养殖模式等信息是理所当然的。他们难以理解,为什么家畜可以在法国养殖,肉类加工却要送到国外,最后成品又卖回法国。国家跨行业组织主导的一系列措施,如法国原产地标识、法国猪肉标识等,旨在尽力满足消费者对品质、来源和可靠性的要求(表6)。消费者要求清楚的食品来源、工艺和卫生信息,而种类繁多的品质标识或原产地认证标识,又使得消费者难以辨认出他们需要的重要信息。因此,要尽量简化和集中这些品质认证标识。例如,水产行业就推出了统一的“法国馆”标识。 3 市场营销与产品形象 长期以来,市场营销在肉类产业链中都只是作为一个选项而非必要环节。而如今,营销与品质的结合成为了肉类产业的现实要求。营销具体是指什么?营销的定义是“选择和吸引市场、发展并维持顾客群,交付并传递价值的科学和艺术”[13]。它的作用是通过品牌策略、品牌形象和销售服务带来附加值,并且及时调整以满足消费者需求。尽管如此,购买欲望和购买行为有时并不一致。本文研究发现,在食品货架区决定购买的人群比例为53%。而以光顾货物的人群为100%时,只有23%购买者会注意到品牌,其中16%的购买者会取下货物观察,15%会决定购买,5%会购买该品牌的多样货物(图2)。 研究发现,在11 000 个参考产品中,购买者只注意到500 个,能记住的也只有50个。这是由于购买者在中等超市(面积400~2 500 m2)的购物时间平均为25 min,在大型超市的购物时间58 min。购买物品中1/3为生活基本用品,其余为冲动购买、享乐性购买和深思熟虑后购买。购买甜食平均花的时间为59 s,购买咸食时间为56 s,而液态产品为49 s。如果再看看购买常用品的时间,其数据更惊人:1 kg牛乳为10 s,面包为10 s,巧克力为30 s,鹅肝为59 s,而肉产品是90 s[14]。 如何向购买者传达产品以及加工品质信息呢?大部分肉品是在大型超市销售,也就是说这个“无声销售”要靠购买者自己来寻找满足其要求的内在和外在品质标准。而货架的陈列并不总是按消费者需求来安排,且品质标识的种类繁多(正式标识、集体标识或以销售品牌私设的标识)。另外,以销售量至上的低价策略,也会在一定程度上干扰消费者的选择。 现在的顾客已经不再沿用传统的推销模式决定购买货物了。既然已经知道他们通常都会提前准备购物(如47%的购物者准备购物清单),就要尽量采用适宜的、能影响他们购买决定的销售策略。因此出现了一系列促销方案:成套销售、即时折扣、加量不加价、赠送购物券、会员卡优惠等等。尽管这些促销方式在一定程度上发挥了作用,但不能忽视消费者在寻求便利、价格合理、简单便于选择但又不失多样化的产品(表7)。 现今消费者对肉产品的动物种类非常“忠诚”:36%的消费者在断货时选择延期购买,42%选择同种动物不同切块部位。确定动物种类后,切块部位便成为第二重要的标准,决定因素为颜色和包装情况[15]。对消费者的购买行为的研究至关重要,此时不能把消费者单纯看待成“购买东西的人”,因此需要引入“范畴管理”的概念,即购买者站在消费的角度定义其对产品的要求。“购物者营销”并非是一个革命性的方法,而是更加完善、更贴近购买者需求的促销手段。为了更好地满足购买者需求,销售企业和加工业确定了5 个重要环节: 1)类别;2)顾客;3)购买路线;4)量化的需求单元;5)购买欲望。 新的“营销”策略更加注重在消费瞬间通过统一形式和类别来促销。使用交易人数与交易量(people incidence transaction amount,PITA)方法,可以更好地满足购买路线和消费需求(图3)。 这个方法在对顾客浏览频率、购买品牌、年购买量以及分类别购买频率分析的基础上建立。新的促销手段(如即时折扣、买一赠一、加量不加价等)则用于吸引顾客的注意。 这个方法能更好地分析购买者在商店的购买行为,研究发现:70%的品牌是在商店内选择的,68%的购买决定并无事先规划,5%是同一品牌的忠实顾客,47%受销售地点的促销广告影响。 以上结果表明,购物者展示的是一个“即时处境行为”即购买行为同时受需求标准和购物环境的影响。 除此之外,购买者与货架的距离也是重要影响因素。营销中通常利用“5-3-1”原则来优化产品包装。这个原则主要考虑了消费者与货架距离对包装的视觉感知情况的影响。表8举例说明了不同距离时消费者对产品包装的感知情况。 今天的肉类产业应该配合零售商的需求来供货,要推陈出新,要建立起生产者与消费者的联系,并提升对购买行为的理解。大型零售商期待可以自行发展产品分类的供应商。所以,肉类工业要自行了解消费者对各种类产品的需求情况,以更好地为产品定位并丰富产品种类。然而,这个营销手段的推行并非轻而易举,因为大中型超市本身也通过加工半成品来推出一部分肉类产品。现有的肉类品牌已经“树立”,要建立新的品牌着实不易。如Charal、Socopa、Valtéro、 Le Gaulois 和 Loué 集团等。这些品牌已经根据消费需求改善了销售策略,提高了产品的外在品质(如包装、便利性等)。 最近推出的肉类新切块命名就是针对消费用途的一种改进。法国经济部下属的消费、竞争和打假管理处于2014年12月开始颁布实施的《牛肉、犊牛肉和羊肉新切块命名法》将激活肉类供应市场,促使提高产品的实用性和便利性,更真切地满足消费需求。但这还不够,肉类产业的营销潜力还有待进一步开发。 当前,营销的成功在于针对消费者需求的一整套措施:1)对货架色彩的戏剧化布置(如装饰、新品促销活动、季节主题促销等);2)优化产品种类划分、烹饪模式、量化和质化促销;3)优化不同种类肉产品在不同消费场所的用途、感官和营养价值;4)标注各切块的烹饪方法建议,同时提供切块部位的信息。 4 结 语 畜牧产品,特别是肉类的品质,透过消费者的信心来体现。它本身并不具附加值,但可通过品牌、标识、形象和实用性来回应消费者的需求。今天仍有47%的购买者在光顾销售点后放弃购买[16]。要使购买意图成为购买行为,就要通过以下几方面改善销售点:1)标清产品分类;2)标明切块部位及其烹饪方法建议;3)了解购物者的真实需求;4)分析购买者的购物路线。 当今肉类产业没有成功的捷径,唯有提高生产透明度、可靠性和生产技能。除此之外,还要让消费者明白并理解肉类产业的角色。众多的品质标识使消费者感到困惑,但它们却是使消费者放心的唯一途径。优化供货分类、戏剧化布置和创新促销策略,是满足顾客和食品工业需求的有效辅助手段。 产品品质论文:提高产品品质、创造管理亮点某项目工程精细化管理控制探微 摘要:本文简述了某项目的工程管控的措施和亮点,今后,笔者将在项目管理中不断探索研究新的管理方法,不断加强和提高工程的精细化管理手段,提升产品品质,通过良好的工程管控手段为业主提供更加优质的产品! 关键词:建筑产品;精细化管理;项目创新 1.工程概况 某项目位于南京南站的东南角,周边商业配套齐全,九都荟共有两期开发,总用地面积约为12万平方米,总建筑面积约为42万平方米,拥有沿街商铺,从拿地到开盘17个月,首次开盘,市民争先抢购,产品受到市场热捧,销售火爆。 2.质量管控措施 项目质量管控措施,主要包括:(1)质量管理可视化:每栋楼安全通道两侧张贴楼栋信息牌、质量可视化表、进度可视化表及安全巡更记录,质量按照实测实量要求按集团要求悬挂于楼栋通道处,充分显示出不同施工阶段各道工序指标的检查情况,数据更新务必及时。(2)工程实测实量可视化:现场施工必须严格执行三检制度,每道工序均要现场验收,每道工序均拍照留有映像资料,不经验收合格,不得进行下道工序施工。尤其是隐蔽部位,需监理验收并拍照留档,做可视化验收记录,严格控制现场工序质量。(3)落实工程“四化管理”:主体阶段设置砂浆、预制构件、模板、钢筋的集中加工区,装修阶段设置瓷砖、木工、防水材料及腻子集中加工区,进行“四化”管理,做到加工和安装分离,有效的进行了质量控制,确保了产品品质。(4)进行工序穿插施工:包括门框先行和主体未封顶之前,精装修单位进场穿插施工,主体结构分段验收,做好装修与土建穿插施工,总工期可以有效提升10%以上。(5)引入工程施工样板: 现场设置样板展示区,对砌筑、粉刷、防水、屋面等重要的工序进行展示,待主体施工阶段,在楼栋做实体样板间:土建样板、精装修样板、交付样板间。另还须做景观和外立面的工艺样板。工艺、工法样板先行,及时发现并解决问题,不把问题带到后期大规模工作开展当中。(6)深化图纸和制作户型手册:为精细化施工管理,现场编制每个户型的户型手册,内容有:定位放线图、墙体砌筑图、粉刷图、水电定位图、天花吊顶图、地坪竖向标高、瓷砖排版图等,为现场集中加工和移交提供依据,确保同户型同部位尺寸一致。 3.安全文明施工管控措施 项目安全文明施工管控措施主要包括:(1)统一安全文明施工策划:人车分流,场地布置清晰,包括外架 统一标语、出入口统一标语、安全施工统一标语等。(2)落实安全分色管理及安全文明标准化施工:可视化评估施工安全系数,确保施工安全。(3)制定安全巡更制度:施工现场每天专职小组安全巡查,发现安全隐患,登记公告并及时整改。(4)执行楼栋值长管理制度:执行楼栋值长制度,值长负责制,现场各个主要分包管理人员担当每栋楼的值长,值长负责协助总包单位管理人员管理本栋楼的安全文明落实工作。(5)现场进行人车分流管理:现场道路采用人车分流制,规范化管理,保障工人安全和施工道路通畅。(6)采用太阳能灯和引入雨水收集系统:为了积极响应国家节能减排的号召,合理利用能源、节约资源,项目不断引进新技术,在现场先后采用了太阳能灯和雨水收集系统。(7)现场晨会制度:每日早晨总包召集现场的主要管理人员、班组长及分包管理人员,在安全公示牌下面集中,对今天的施工内容、安全危险源及注意事项进行布置。 4.项目新工艺亮点 项目新工艺亮点主要包括:(1)PC工业化:九项目部通过对日式管理经验的学习培训以及对前期成功项目PC工程经验的借鉴和总结,进一步提升了项目对PC工业化技术的应用和管理,于2014年11月开始,在F-4、E-4、G-2 楼栋上采用PC全周期施工,前期做好产品定位研究,其中F-4、E-4两栋为柱、梁、墙、楼梯为全PC预制构件,楼板为叠合板,做绿色建筑。(2)铝木复合木板体系:为提高工程质量,提升实测成绩,项目研究并样板展示铝木复合木板体系,于2014年7月开始,在D-7、A-2以及EFG地块部分楼栋主体施工阶段开始采用此体系,铝模板砼成型质量非常好,实测成绩高,周转60次成本摊销和木模板持平。(3)免抹灰(薄抹灰)工艺:为减少空鼓、开裂,保证粉刷质量,在不改变墙体材料的基础上,采用石膏砂浆进行5-8mm的薄抹灰,已经现场制作圣戈班、普拉德等品牌材料的样板,进行对比研究后,随即在项目后续施工中推广。(4)精装修穿插及无尘化加工:精装修单位提前进场做门套先行施工,主体分批次验收。精装修单位提前进行单工种流水穿插施工,建立设置集中加工厂,瓷砖、木工、腻子、吊顶材料、防水材料,均集中加工加工安装分离,提高加工精度,缩短总工期,提升产品品质。(5)景观先行:做好景观图深化设计,对景观图纸和室外综合管网提前叠图,景观围墙和综合管网先行,在地库全部封顶、底层脚手架拆除后实施。 此外,项目也在做一些新工艺、工法的研究,例如高精度楼地面原浆收光找平、预制窗台板、保温反打工艺研究等,也分别取得了一些进展。 以上简述了某项目的工程管控的措施和亮点,在项目管理中将不断探索研究新的管理方法,不断加强和提高工程的精细化管理手段,提升产品品质,通过良好的工程管控手段为业主提供更加优质的产品,回馈社会! 产品品质论文:微生物农业对提高农产品品质及改善农业生态环境的影响探析 摘要:近年来,随着经济和科技的不断进步,使得我国农民所能利用的耕地面积在不断的减少。面对这样的情况,相关的工业、农业部门开始进行深入的探讨和研究,为了利用有限的土地资源创造出更多的财富,各种各样的化肥相继问世,以此促进经济作物的快速生长。但同时化肥的使用带来了很多问题,如:农产品质量得不到保障、严重影响农业生态环境等,通过大量的试验研究证明微生物农业在农业中发挥着重要作用,要加大微生物农业的推广力度,以提高农产品品质及改善农业生态环境。 关键词:微生物;农产品品质;农业生态环境 近几年来,面对我国农业生物资源的利用情况和我国农业发展情况,我国相关部门开始意识到微生物农业的重要性。从宏观上看,微生物农业属于一种工业型的农业,其主要通过微生物资源产业化实现的。微生物农业的广泛推广,不仅有利于提高我国的农产品品质,而且还有利于实现农业的可持续发展。 1.微生物农业的含义 微生物农业也被称为白色农业。这种农业是一种工业化的农业,微生物农业的形成主要以蛋白质工程、细胞工程、酶工程为基础,并在此基础之上通过使用各种高科技开发手段,对微生物资源进行开发和利用,这一过程就是微生物农业过程。微生物农业可以将微生物资源进行优化配置,就微生物本身而言,其具有超强的繁殖生产能力,并通过工厂化处理,能够生产出人类及动植物所需要的营养品和保健品。微生物农业属于一种新型农业。微生物农业的发展系数较大,其属于高增值农业。 2.发展微生物农业有利于提高农产品品质 通过对农业生产的实际情况进行调查和研究,我国大部分农业生产中需要投入大量的农药、化肥,这虽然提高了农作物的产量,但是无法保证农产品的安全。 在农作物生长的过程中,一定会遇到病虫害问题,如果通过农药进行防治病虫害,将不利于农作物的安全生产。生物防治病虫害是一项较新的技术,其具有很多优势,如:没有污染、没有公害、等。目前我国应用微生物进行病虫害防治的效果较好,其值得广泛的推广,其不仅能够有效的防治病虫害,而且还有利于提高作物产品的品质。 微生物还可以混配在化肥、微量元素、有机饲料中,从而形成了微生物复混生物肥料。微生物复混生物肥料不仅能够增加土壤的肥力,而且还能够为作物的生长提供充足的营养元素,从而使植物根际的微生物环境得到很好的改善。微生物肥料在植物生长过程中发挥着重要的作用,有利于植物对养分的吸收,进而促进植物生长,提高了植物抗病虫的能力。 3.发展微生物农业有利于改善农业生态环境 二十一世纪面临的最严峻的问题就是生态环境保护问题。微生物农业的发展前景比较客观。在实际的微生物农业生产过程中,能够将有机废物变废为宝,可以间接的促进生态环境的保护。在微生物农业中,微生物生态环境保护剂具有重要的作用,其可以将空气中的毒气及水、土壤中的有害物质清除干净,微生物农业是一项全新的产业,其具有较大的开发和利用价值。 在农业粮食生产过程中,农药和化肥对粮食的产量产生了很大的作用,同时也严重的破坏了农业生态环境。在不同程度上对水体、土壤、大气造成了污染和破坏。针对这样的严峻形势,为了能够促进我国农业长期稳定持续发展,我国相关部门已经发现了生物农药、生物肥料的重要性。微生物农业的大力推广和发展,不仅能够增加农作物的产量,而且还能提高农作物产品品质。微生物农业可以保证农作物的安全,有效的提高动、植物资源的利用率,进一步改善和保护生态环境。 4.微生物农业提高农产品品质及改善农业生态环境的实例 4.1简要介绍紫云英根瘤菌菌剂 紫云英是豆科黄芪属一年生草本植物,又称红花草,是重要的绿肥,饲料兼用作物。紫云英不仅能给土壤增加大量的新鲜有机质,还可以改善土壤理化性状,协调水、肥、气、热状况,提高土壤生产性能。因此,种植绿肥是一项必需的用地养地措施。紫云英固氮能力强,氮素利用效率也高,株体腐解时对土壤氮素的激发量很大,在我国南方农田生态系统中维持农田氮循环有着重要的意义。 高效的紫云英根瘤菌菌剂在提高紫云英产量方面具有重要作用。高效优质的紫云英根瘤菌菌剂,一方面在紫云英播种后能提高紫云英的产量,另外还能在土壤中形成多种有利菌株共生的良好根际生态环境,对水稻化肥利用率起到重要的效果。 4.2高效紫云英根瘤菌在选育时应注意的问题 紫云英根瘤菌的初筛:将粗筛出来的紫云英根瘤菌进行回接紫云英试验(水培法或沙培法)进行初筛,从播后结瘤时间、根瘤数、根瘤大小、根瘤颜色、植株含氮量和植株长势等指标筛选效果好的紫云英根瘤菌;紫云英根瘤菌的诱变育种:利用紫外诱变等生物诱变技术来选育出固氮效果更好、抗逆性更强的紫云英根瘤菌菌种。 4.3发酵生产工艺的研究 优培养基的筛选:利用摇瓶发酵、20L、200L自控发酵罐发酵,利用旋转组学设计和计算机技术筛选各功能菌种生长所需的氮源、碳源、矿质营养、添加剂和诱导剂营养配方,确定促进菌体生长的营养成分和最佳复合培养基配方。 高效吸附载体及其灭菌技术研究:通过考察菌种在不同灭菌条件(巴氏灭菌法,高压湿热灭菌法和γ-射线灭菌法)下的不同载体(褐煤,草炭,蛭石和珍珠岩)的存活时限以及载体中所含有的成分,将对菌体保存和对土壤的增肥及微生态作用等综合因素,确定载体最佳灭菌方法和最佳载体。 4.4应用技术研究 通过盆栽、小区和大田试验,检测紫云英根瘤菌产品的应用效果和稳定性,研究制剂不同剂型、浓度、用量、施用时间、施用方法以及环境因子对使用效果的影响,再反馈信息进一步研究和调整发酵生产工艺技术,生产出高效、持效的生物有机肥料产品。 5.如何运用微生物提高农产品品质及改善农业生态环境 5.1合理帅选菌株和应用联合菌群。 在深入了解有关微生物特性的基础上,采用新的技术手段,根据用途把几种所用菌种进行恰当、巧妙组合,使其某种或几种性能从原有水平再提高一步,使复合或联合菌群发挥互惠、协同、共生等作用,排除相互拮抗的发生。 5.2改善生产条件和生产工艺。 发酵条件、工艺流程、合适的载体、剂型、粘着剂的发展,尤其是在产品保质期方面需要开展深入的研究。 5.3应用价值较高的微生物产品 有机物料腐熟剂(或称发酵剂)、根瘤菌剂、生物修复剂(微生物区系、解毒、重茬等)、促生菌剂,生物有机肥等。其中根瘤菌剂作为微生物肥料中的一类重要品种,目前存在的根瘤菌剂产品质量不稳定、使用菌种的有效性低、接种后在种子上存活时间短、结瘤效果差、产品保质期短等问题未很好的解决。因此,这方面需要国家加大投入,开展相关的研究,加快新产品的开发与应用。由于接种根瘤菌剂还能有效降低和减轻豆科作物重茬的病害,根瘤菌剂在我国具有十分良好的应用前景。 6.结束语 农业在国民经济中起着重要的作用,同时也带动了其他行业的发展。但在农业实际发展中存在着严重的问题,例如:在农作物的生长中大量的使用化学农药是必不可少的,农药可以杀灭农作物在生产中的害虫和病菌,但不能保证农产品的安全,也使农业的生态环境遭到了破坏,严重影响了农产品品质和生态环境。通过对这样问题的研究,表明微生物农业将有利于提高农产品品质及改善农业生态环境,值得进一步的推广。 产品品质论文:基于结构方程模型建立汽车产品品质顾客满意度模型研究 摘要 :顾客满意度是影响企业增加优秀竞争力的重要因素,各大整车企业都非常关心该指标。本文将产品品质满意度从顾客满意度中解析出来,将与汽车产品性能相关的功能区域分解成20个底层因子,通过建立汽车设计相关的底层因子与产品品质顾客满意度的模型,将各因子对产品品质满意度的影响数量化。可以帮助企业在新产品设计策略制定或现有产品售后质量改进及资源配置优先级方面提供有力的数据支撑。 关键词 :汽车产品品质顾客满意度 底层因子 结构方程模型 数学模型 1 .研究的背景和意义 随着中国经济增速放缓,整车厂面临着巨大压力和诸多挑战。外资品牌在中国相继建立合资品牌,推出多层次品牌战略,利用中国低价位资源开发出经济性更有优势的产品。作为自主品牌,若想在合资品牌围攻的汽车市场中提升市场份额,就需要解决如何系统、全面、准确地获取用户对产品重点关注区域的需求。并对产品品质各维度的相关需求进行分析,与顾客满意度建立联系,识别关键影响因素。把顾客的感知质量需求输入给产品开发是连接市场、用户和产品开发过程的桥梁。 目前的中国顾客满意度模型,能识别顾客重点关注的方向,但范围较大对于企业真正落实到其产品开发设计有一定难度。顾客满意度模型中对于产品设计方面的底层因素对顾客满意度影响量的大小不能充分识别。与产品性能相关的不同区域各底层因子的权重也没有提出一个量化的测量手段。故本文提出利用结构方程模型,建立产品品质满意度与各底层因子相关性的模型。 2 .产品品质满意度与各底层因素模型建立方法 3 .研究结论 通过建立产品品质顾客满意度与产品性能各底层因素的结构方程,识别出不同影响因素的优先级及其影响关系。在项目开发和现有车型售后改进时可以根据调研分析数据,将有限的成本投入到顾客高感知的区域,提高产品性价比,提升产品竞争力。 产品品质论文:粉垄可自然性提高农产品品质 粉垄令作物产增品好 韦本辉和他的研究团队在研究中,提出的“粉垄栽培方法”,突破了千年“犁耙”耕种模式,实现合理利用耕作层及耕层以下土壤资源和天然降水,作物根系特别发达,促使作物大幅度提高单产和改善品质。 粉垄栽培方法在中国南方地区广西,已在水稻、甘蔗、木薯等12种作物应用,增产率达10%~30%;在北方地区的辽宁、河北等地试种玉米等表现良好,干旱地区的甘肃省定西县试种马铃薯增产率达35.4%,宁夏回族自治区在荒漠上首次试种准山药亩产达3477公斤;中部地区的湖南试种木薯、淮山药效果表现良好。 在广西玉林市福绵区粉垄栽培的稻谷,农业部稻米及制品质量监督检验测试中心提供的检验报告显示,其整精米率、蛋白质分别达50.9%、10.2%,比同一块田同一品种同一施肥管理条件的常规种植的稻谷分别增加了15.94%、14.61%,粉垄栽培的整精米率、蛋白质单项质量判定均为一等,常规种植的则均为三等。 粉垄给作物产增品好的奥秘 粉垄栽培方法,是韦本辉和他的研究团队,从他们在研究土壤疏松类型比土壤板结和表皮结膜两种类型增产15%以上得到启发,并从农艺和农机相结合上进行研究,2010年初正式提出并申报国家发明专利。 粉垄对作物增产和提高产品质量的奥秘,韦本辉认为,主要是由于耕地松土量和速效性养分增加及种植带下有U型储水槽(事实上形成了耕地天然水库),实现了作物对土壤、水分、光能等自然资源的最大化合理利用,是自然资源增量利用产生的效应;同时,土壤环境改善和充分利用天然降水,促进作物根系发达和以根系为主导的“根”本理论的作物栽培新理念的有效施行。在此条件下,作物在整个生长发育期间,可以稳定地、持续地吸纳土壤中各种矿物质元素,尤其是吸纳了传统耕作方式未能打破犁底层的土壤养分和未被旋磨激活释放的土壤中的矿物质元素,作物健康协调的生长,光合效率可提高10%以上,特别是生长后劲足、抗早衰,从而使得产量增加和品质改善。 绿色,健康的栽培方法 之所以能将品质和品位提高,是由于经粉垄后的土壤各种矿物质养分通过粉垄机钻头旋磨激活释放被作物吸收利用,加上光合作用的优势而获得的,是非人为因素促成的,因此是―种天然性的、绿色的、有机的,对人体健康的。 韦本辉率团曾在2011年1月到台湾考察,他认为台湾精细农业先进,粉垄可能让台湾的农产品品位更是锦上添花。 产品品质论文:水产品品质快速检测研究进展 摘要:本文通过对传统检测方法和指标的适用性和局限性分析,介绍了用于水产品品质快速检测的几种不同方法,包括图像分析、电特性和电阻抗特性测量以及用于水产品品质检测的三种类型生物传感器进行分析和总结。 关键词:水产品、快速检测、品质、传感器 1 概述 中国水产品总产量占世界水产品总产量的比重逐年上升。水产品生产、消费和进出口贸易得到快速发展,国内外市场对水产品的质量与安全提出了更高的要求[1]。新鲜水产品肌肉中水分含量高、组织脆弱、不饱和脂肪酸易氧化及可溶性蛋白质含量高,比一般的动物组织更容易腐败不易贮藏。 鲜度变化是反映水产品品质变化的一个重要方面,在捕捞、收购、贮运、加工和销售过程中常常需要对水产品的质量进行评价。如何通过合理的保鲜手段使得水产品保持较高的新鲜度是一个必须解决的难题;另一方面,使用正确的检测技术对水产品在保藏过程中的品质变化进行测定亦是极其重要的。水产品品质和鲜度的检测存在步骤繁琐、所需时间长、指标不统一等问题,若能通过分析鱼类死后生理、生化的变化,物理学、化学等指标的角度研究水产品鲜度品质的变化,从而实现水产品物流过程中鲜度的快速检测和动态预报。 2 水产品品质快速评价方法 2.1 图像分析 图像分析技术是利用不同波长的单色光照射样品,通过CCD(a charge coupled deviced 电荷耦合元件)镜头获取样品图像,对水产品外表及表面进行高速度的在线图像采集,通过对获得图像的进一步计算,消除背景和环境干扰,得到水产品的各项信息,包括变形、瘀伤、出血点等进行快速无损快速检测,可以直观反映水产品原料在养殖、捕捞等过程中对其品质的影响[2]。2003年Kroger对鲜鱼和鱼片外观进行图像分析检测,经CCD扫描获得图像,测定图像每个点周围微结构的相似度,通过测定鲜鱼表皮粘度浊度,以及冰冻鱼片表面的肌肉纤维粗糙度来确定鱼肉品质。 2.2 电特性和电阻抗特性参数测量 用于鱼肉鲜度检测的电特性参数主要有电导率、电容、电阻抗等。 电导率是指电解质溶液中离子在电场作用下,产生迁移而形成的导电能力,溶液的导电能力与溶液中的离子浓度呈正比[3]。Jason, A.C[4]等研究发现鱼死后,在自溶阶段,鱼肉的电容和通过鱼体的电流均会发生变化,分别测量流经鱼体的交流电或鱼肉电容大小来判定鱼肉的鲜度。电阻抗特性的测量是借助置于生物体表的电极系统向检测对象送入微小的交流激励电流或电压信号检测相应的电阻抗及其变化情况[5]。故生物阻抗模型可应用于鱼肉阻抗特性的鲜度研究。 2.5 生物传感器在水产品品质评价的运用 生物传感器由分子识别元件和信号转换器组成,分子识别元件由生物活性物质构成,直接和待检测物质接触,具有分子识别能力以及放大反应信号。信号转换器属于电化学或光学检测元件,它可以将生物识别事件转换为可检测的信号[6]。生物传感器法具有体积小、灵敏度高、检测步骤简单、快速、可现场检测等优点,是近年来水产品品质快速检测的热点。 2.5.1 ATP降解产物传感器 水产品的鲜度主要取决于ATP各种分解产物的含量。ATP按以下顺序分解ATP(三磷酸腺苷)ADP(二磷酸腺苷)AMP(一磷酸腺苷)IMP(肌苷酸)INO(肌苷)HX(次黄嘌呤)UA(尿酸)[7]。将HX作为鱼肉鲜度的测定指标是不充分的,因为它的浓度取决于鱼的种类、鱼死前的状况和鱼肉的部位。目前已报道的水产品鲜度传感器大多是通过酶的生化方法测定Ki或H值。这些代谢物发生酶的反应如下:[8-9] 林丽[10]等运用多壁碳纳米管、黄嘌呤氧化酶和Nafion一次修饰在玻碳电极表面,制成了一种新型的HX生物传感器,该传感器响应快速、灵敏度高,对HX有着良好的催化氧化性能。Carsol[11]和Park In-Seon[12]等学者又建立一种酶反应器系统,将NT、NP和XO固定在经戊二醛活化的壳聚糖微孔小珠上,装在聚丙烯反应管,两端用尼龙布封闭,连接氧电极、接收器和记录仪,从而建立了多酶反应器系统,测定结果和液相色谱法测定结果间有较好的相关性。 2.5.2 挥发性物质传感器 鱼肉质量发生变化时,其散发气味中挥发性化合物的组成及成分浓度也会发生变化,这些变化和鱼的新鲜程度相关。鱼肉组织降解产生的挥发性化合物有低级醇、羰、酯、二甲胺、硫化氰、甲基硫醇、二甲基乙硫醚等。在电子鼻的检测中,是将样品放在密闭的容器中,传感器对样品顶空的挥发性化合物产生响应,这种响应通常由电导率或电流等参数来衡量,最后进入数据处理系统进行特征参数的提取,获得鱼体质量状况的信息。用于电子鼻仪器的传感器主要有石英微平衡器、金属氧化物半导体传感器等[13]。 Daffsson[14]等采用M0S传感器检测了冷冻贮藏的黑线鳕和鳕鱼的鲜度。他们发现随着鱼体挥发性化合物浓度增人,传感器的响应呈线性变化,并且能够及时地检测到鱼的早期腐败。Schweizer-Berberich[15]等用8个电流传感器检测了冷藏蹲鱼的气味变化,发现传感器的响应随贮藏时间而变化,并且与气体成分中的胺类和硫化物之间存在很好的相关性。 2.5.3 微生物传感器 微生物传感器又称BOD(生物需氧)传感器,由溶氧传感器和微生物膜组成。酵母或腐败细菌固定在膜上,贴在BOD传感器表面的透气膜上。当BOD传感器浸入含有有机物的样品液中时,渗到膜上的有机物被酵母或腐败细菌细胞吸收。该过程需消耗O2,从而引起传感器输出电流下降。微生物膜上消耗的O2与样品液中的有机物浓度成比例,样品液中的有机物浓度可通过BOD传感器测定。Watanabe,E等就用微生物传感器和常规K值测定进行比较,分别测定了冰中贮存两周以上的鱼肉鲜度,发现两种方法测定的数值间有较好的相关性[16]。 3 展望 水产品品质评价发展方向是将使用快速测量技术的不同标准方法结合起来对各种原料的鲜度进行评价以建立数学模型,预测未知品种的鲜度或剩余货架期。据悉,美国专家已在研制一种可检测食品鲜度的“Flesh-Check”指示片,该指示片可置于包装食品中,涂有对温度敏感的聚合物,人们可根据指示片颜色判断食品新鲜与否。在不远的将来,人们能够运用各种模型和传感方法进行水产品品质评价和预测,甚至提供在线的品质评价。 产品品质论文:合理施肥提高农产品品质 [摘 要] 合理使用肥料是指建立在植物营养学基础上,根据作物、土壤、肥料性状确定肥料的使用量及合理使用方式。无公害农产品突出解决农药安全问题,优质农产品生产关键在于合理使用化肥。 [关键词] 合理选择肥料 合理施肥方法 合理使用化肥既有安全问题,又有质量问题。,所谓合理施肥,就是针对植物营养特性、土壤特性、作物生育期需要选择肥料,坚持有机肥与无机肥相结合;坚持因土壤、因作物合理施肥,坚持缺素补素,平衡施肥;确定合理的轮作施肥制度,合理调配养分;采用合理的施肥技术,提高化肥利用率。 一、针对土壤特性选择肥料 中国南北土壤差异很大,南方地区的红壤、砖红壤、黄壤、黄棕壤、棕壤呈酸性或微酸性,磷肥宜用偏碱性的钙镁磷肥;北方土壤黑钙土、栗钙土、灰钙土、褐土等多呈碱性,磷肥宜用偏酸性的过磷酸钙;连续施肥多年的大棚、老菜田也逐步酸化,且钙镁缺乏,磷肥宜选用碱性钙镁磷肥、磷矿粉等,既可调节土壤酸度,又可供应钙镁元素;有盐渍化特征的碱土、盐土,尤其是滨海盐土,易施用磷石膏,钾肥宜选用硫酸钾。 二、针对植物营养特性选择肥料 按植物种类、品种不同对养分需求不同,同一植物品种不同生育期、不同产量水平对养分需求数量和比例不同;不同植物对养分种类有特殊反应;不同植物对养分吸收利用能力也有差异,选择化肥品种应根据作物营养特点来科学选择。据研究,铵态氮肥与硝态氮肥对蔬菜硝酸盐含量的影响没有显著差异。 一般蔬菜是喜硝态氮的作物,氮肥宜选用硝酸铵、硝酸钙等;鳞茎类蔬菜对硫的需要量较大,宜选用含硫较多的肥料,如过磷酸钙、硫酸镁、硫酸钾等;十字花科的蔬菜对硼的需要量较大,宜选用含硼较多的硼酸、硼砂等;鲜食性的瓜菜如西瓜、甜瓜以及茶叶等对氯毒害敏感,不宜选用氯化铵、氯化钾等含氯化肥;大白菜、番茄等易出现缺钙症状(干烧心、蒂腐病),宜用含有效钙较多的过磷酸钙和硝酸钙;水果、茶叶需要大量的有机肥。 三、针对作物生育期选择肥料 作物生长的不同时期对肥料的吸收不同,因此,需要针对不同的生长时期选择不同的肥料。 1.种肥选用中性高浓度的复合肥料,拌种肥一般选择专用性强的肥料; 2.基肥可选用低浓度肥料,也可选用高浓度复合肥料; 3.追肥多选用高浓度速效化肥如尿素、磷酸二铵,磷酸二氢钾等; 4.灌溉施肥及叶面喷肥时,要选用高浓度、易溶解、残渣少的肥料如尿素、硝酸铵、磷酸二氢钾及种类繁多的叶面肥等。 有机肥与化肥配合使用增施有机肥对发展可持续农业、无公害农产品生产更显重要。研究表明,有机肥与化肥配合使用,有利于土壤有机质更新,激发原有腐植质的活性,提高土壤阳离子的代换量,有利于提高土壤酶的活性,增加作物对养分的吸收性能、缓冲性能和作物的抗逆性能;有利于协调氮素均衡稳定、长效,提高氮、磷、钾肥利用率,缓解施肥比例失调状况;有利于改善农作物品质,提高蛋白质、氨基酸等营养成分含量,减少蔬菜、水果等中的硝酸盐、亚硝酸盐含量 四、选择合理的施肥方法 蔬菜中硝酸盐含量与蔬菜种类、品种、不同部位有关,又与施肥技术和环境条件有关。在育种方面,把低硝酸盐含量作为育种目标之一是有意义的;在施肥技术与环境条件方面,蔬菜中硝酸盐含量与土壤中氮的浓度和氮的种类等有密切关系,土壤中氮浓度越高,蔬菜中硝酸盐含量越高,尤其在后期。所以,施用氮肥宜早,且不宜过多。 五、发展专用、复合、特种肥 由于优质农产品对土质、肥料要求不同,更需要专用肥。例如,生产大蒜需要含硫较高的肥料,生产啤酒大麦需要减少氮肥的比例,生产500公斤水稻与900公斤水稻的配比不同。 另外,针对人体营养需要可生产特种肥。据中国科学院、卫生部、地质部和国家环保局调查,中国有22个省市的部分和大部分地区缺硒,影响2.5亿人的健康。有研究表明,施用含硒有机复合肥,可以提高食品硒的含量。在菜花上施用含硒有机复合肥,菜花中硒含量可达0.149mg/kg,是普通菜花含硒0.002mg/kg的75倍。 六、总结 中国现在化肥使用量达4200万吨,约占世界的30%左右,但当前化肥利用率只有35%左右,与世界45%左右的水平存在较大差距。因此,改善中国现存的肥料生产结构、改善施肥结构、改进施肥方式,合理使用化肥、提高化肥利用率尤为重要,特别是在当前石油危机的情况下显得更加迫切。 产品品质论文:如何合理施肥提高农产品品质 所谓合理施肥,就是针对植物营养特性、土壤特性、作物生育期需要选择肥料,坚持有机肥与无机肥相结合;坚持因土壤、因作物合理施肥,坚持缺素补素,平衡施肥;确定合理的轮作施肥制度,合理调配养分;采用合理的施肥技术,提高化肥利用率。 1 针对土壤特性选择肥料。中国南北土壤差异很大,南方地区的红壤、砖红壤、黄壤、黄棕壤、棕壤呈酸性或微酸性,磷肥宜用偏碱性的钙镁磷肥;北方土壤黑钙土、栗钙土、灰钙土、褐土等多呈碱性,磷肥宜用偏酸性的过磷酸钙;连续施肥多年的大棚、老菜田也逐步酸化,且钙镁缺乏,磷肥宜选用碱性钙镁磷肥、磷矿粉等,既可调节土壤酸度,又可供应钙镁元素;有盐渍化特征的碱土、盐土,尤其是滨海盐土,宜施用磷石膏,钾肥宜选用硫酸钾。 2 针对植物营养特性选择肥料。植物种类、品种不同对养分需求不同,同一植物品种不同生育期、不同产量水平对养分需求数量和比例不同;不同植物对养分种类有特殊反应;不同植物对养分吸收利用能力也有差异,选择化肥品种应根据作物营养特点来科学选择。据研究,铵态氮肥与硝态氮肥对蔬菜硝酸盐含量的影响没有显著差异。 一般蔬菜是喜硝态氮的作物,氮肥宜选用硝酸铵、硝酸钙等;鳞茎类蔬菜对硫的需要量较大,宜选用含硫较多的肥料,如过磷酸钙、硫酸镁、硫酸钾等;十字花科的蔬菜对硼的需要量较大,宜选用含硼较多的硼酸、硼砂等;鲜食性的瓜菜如西瓜、甜瓜以及茶叶等对氯毒害敏感,不宜选用氯化铵、氯化钾等含氯化肥;大白菜、番茄等易出现缺钙症状(干烧心、蒂腐病),宜用含有效钙较多的过磷酸钙和硝酸钙;水果、茶叶需要大量的有机肥。 3 针对作物生育期选择肥料。作物生长的不同时期对肥料的吸收不同,因此,需要针对不同的生长时期选择不同的肥料。种肥选用中性高浓度的复合肥料,拌种肥一般选择专用性强的肥料;基肥可选用低浓度肥料,也可选用高浓度复合肥料;追肥多选用高浓度速效化肥如尿素、磷酸二铵、磷酸二氢钾等;灌溉施肥及叶面喷肥时,要选用高浓度、易溶解、残渣少的肥料如尿素、硝酸铵、磷酸二氢钾及种类繁多的叶面肥等。 有机肥与化肥配合使用增施有机肥对发展可持续农业、无公害农产品生产更显重要。研究表明,有机肥与化肥配合使用,有利于土壤有机质更新,激发原有腐植质的活性,提高土壤阳离子的代换量,有利于提高土壤酶的活性,增加作物对养分的吸收性能、缓冲性能和作物的抗逆性能;有利于协调氮素均衡稳定、长效,提高氮、磷、钾肥利用率,缓解施肥比例失调状况;有利于改善农作物品质,提高蛋白质、氨基酸等营养成分含量,减少蔬菜、水果等中的硝酸盐、亚硝酸盐含量 4 选择合理的施肥方法。蔬菜中硝酸盐含量与蔬菜种类、品种、不同部位有关,又与施肥技术和环境条件有关。在育种方面,把低硝酸盐含量作为育种目标之一是有意义的;在施肥技术与环境条件方面,蔬菜中硝酸盐含量与土壤中氮的浓度和氮的种类等有密切关系,土壤中氮浓度越高,蔬菜中硝酸盐含量越高,尤其在后期。所以,施用氮肥宜早,且不宜过多。 5 使用专用、复合、特种肥。由于优质农产品对土质、肥料要求不同,更需要专用肥。例如,生产大蒜需要含硫较高的肥料,生产啤酒大麦需要减少氮肥的比例,生产500千克小麦与600千克小麦的配比不同。 果树施肥要进行叶色诊断,对症补充肥料。而且除氮、磷、钾肥外,还有各种钙、镁、硫肥,微量元素肥料、叶面肥等。肥料的专用化、复合化、多样化是世界肥料发展趋势。 另外,针对人体营养需要可生产特种肥。有研究表明,施用含硒有机复合肥,可以提高食品硒的含量。在菜花上施用含硒有机复合肥,菜花中硒含量可达0.149毫克/千克,是普通菜花含硒的75倍。 6 提高化肥使用效率。中国现在化肥使用量达4200万吨,约占世界的30%左右,但当前化肥利用率只有35%左右,与世界45%左右的水平存在较大差距。因此,改善现存的肥料生产结构、改善施肥结构、改进施肥方式,合理使用化肥、提高化肥利用率尤为重要,特别是在当前石油危机的情况下显得更加迫切。 051430 河北省栾城县农牧局土肥站 王书巧 产品品质论文:产品细部设计对产品品质的重要性探讨 摘要:从对于细部设计认识的建立谈起,从现象到本质,以大量例子层层深入。论述了产品设计过程中细部设计的必要性和重要性,指出细部设计是最终赋予产品以形态、功能、使用方法等存在方式的产品设计的不可分割的有机整体,是其不可或缺的组成部分。和所有的造型艺术一样,造型比例确定之后,决定的因素就是细部。论述了产品设计与细部设计的概念在本质上的一致性,细部设计的不同使产品表现出巨大差异,指出细部设计是描述和表达产品不可缺少的语言之一,是塑造产品风格、特点的重要手段。 关键词:产品设计;细部设计;整体;局部 1、对于细部设计认识的建立 对于细部设计的认识我想最初根植于世事不谙的孩童时代的记忆。好像是头一次自己倒开水。我很谨慎的用双手托着玻璃瓶(家里一直是用一个大玻璃杯凉开水的)微微倾斜,却不想水顺着瓶壁全淌在了手上。玻璃瓶“砰”的摔在了地上,开水溅了我一脚。后来家里换了一个新的凉水瓶,我却再也不敢触碰。妈妈一再鼓励我重新尝试,我才终于鼓起勇气,然而这次很顺利。后来我仔细端详了这新水瓶,原来它有一圈稍稍外泛的瓶口,这样水便不会轻易沿外壁流下来了。我欣然于这个惊人的发现,确也使我认识到了事物一些细微部分的重要性。如今自己已是一名产品设计专业的大学生,儿时的经历记忆犹新,经过了多年的学习积累,对于细部的认识亦深了许多。 我国产品设计对细部设计的重视不如国外(欧美等发达国家),拿轿车来做一个比较,轿车的外形给人一种规则整体的速度之美感,而车门线对于轿车的整体美感与规则感来说无疑是不利的。车门的门楣线因为与腰线、车裙等平行,所以细微的偏差就容易影响整个轿车侧面规整感。若再加上与后门楣“错落有致”的排放,那更是大刹风景。而这却是我国自行设计开发的小轿车常有的现象。而拿我国引进的德国大众公司80年代的技术生产的桑塔纳轿车来看,门楣上畜意处理了一条由A柱(前柱)底端引出的一条黑色橡胶门楣条,使得门楣线对侧立面的影响太大降低,同时起到防止车顶雨水滑入车门的作用。再观之其它进口车,本田轿车的门楣多与车窗玻璃内架一体,加之白亮的电镀窗框亦极巧妙地掩饰了这一问题,还有的则是把车上门楣线翻到了车顶面,从而在侧立面上回避了这一难题。这些细部设计处理的精妙不得不让我们佩服有加。 2、细部设计的必要性和重要性 2.1产品设计与细部设计的概念在本质上是一致的 所谓细部,是指事物细微的局部,亦指事物细微的方面。细部是任何一件事物都不可缺少的,没有细部当然不会有所谓的整体。因此作为赋予产品以形态、功能、使用方法等存在方式的产品设计,对于产品细部的设计处理当然与之是不可分割的有机整体,是其不可或缺的组成部分。细部设计是在即定的产品已规划好的大的形态、功能、使用方法等的基础上进行的再创造,使产品在加工工艺、制造成本、设计定位等方面以更合理的方式存在,是产品设计的继续、深化和发展。从总体上讲,产品设计与细部设计的概念在本质上是一致的,是相辅相成的,不能简单割裂。二者都以满足物质使用功能和精神品格要求为目的,都受到经济、技术条件的制约,设计时都要运用一定的造型规律、视知觉规律和形式美法则等。而细部设计是设计即定的具体的形态关系,它和人的关系更为密切,所以设计时更重视生理效果和心理效果。通过色彩、质感的设计,创造出理想的设计,感染人的心灵,与人的心灵进行沟通和对话。它更加细腻入微。 2.2细部设计是塑造产品风格、特点的重要手段 当今世界,科学技术的高速发展,人类文明的空前进步使人们的思想观念发生了巨大转变。在经济繁荣的信息化时代,人们渴望用代表他们品位的物品装饰他们的房间,用具有特点的产品表达他们的个性。购置家庭用品的过程成为个人风格的不断清晰化的过程。人们开始强调产品的个性化和个人风格,提出了“生活环境个性化”口号,消费者对那些具有创新设计思想并与他们的想法有关的产品表现出强烈的兴趣。IDEO公司相信,就像现在人们已经可以随意改变电脑屏幕的保护图案那样,人们今后也希望能够根据自己的方式来制定产品,设计师将在产品的外观和质地上要为消费者的品位留有余地。而谈及风格特点,我们更习惯于联想到形状离奇、色彩夸张的概念产品,然而他们中的大多数都只能成为我们羡慕的“梦中情人”或是巨富们的收藏品。由于他们的适应性、技术含量及成本方面的不成熟而很难被制造商们立即进行大批量地生产。在效用功能、技术条件及制造成本的制约下,大多数相对成熟的普及产品的风格特殊是在细部设计上体现出来的。我们所见市场上的彩电、冰箱、音响以至汽车等无不是如此。 企业基于坚守市场份额以至拓展更大的市场空间的目的,常常也在所生产的产品外观造型上突显一定的风格特点,并形成自己独有的形式语言和风格传统以树立自身品牌形象,扩大知名度。而多数的这种形式语言和风格传统也往往是在产品细部设计上形成的。奔驰轿车前端条形的进气格栅,对比宝马轿车双肾形的进气口形成了他们各自独特的造型语言和传统,绘人们留下了深刻印象,成为世界高级轿车的形象代表。索尼产品硬朗、简洁中又不失丰富变化的产品形象加上优良的品质,吸引了一大批痴迷的追随者,使得每推出一款新品都能够创造销售的奇迹。 3、如何进行细部设计 关于细部设计的方法,我想作为设计师都有自己独到的见解,以下谨以我的一些心得体会以及所思所想提出与大家共勉。 3.1从整体出发,避免相互矛盾 一件产品是细部的集合体,正是各个细部的协调搭配才最终构成了产品本身;而且产品对于使用者来说永远都是作为一个整体而存在的,是各零件、细部的有机组合构成了产品的功能、形态等。因此细部设计必须遵循从整体出发,局部服从整体需要的原则,绝不应该为了细部的造型、色彩的美观而破坏了产品整体协调与平衡,以至功能有所损失,更不应该喧宾夺主。 细部设计还应特别注意不同细部间的相互关系,不能造成参差不齐的感觉,更不能形成互相矛盾的状况。譬如,奔驰轿车的前脸和美洲虎轿车的后尾都堪称是现代轿车设计的精致之作。那么试想一下,把他们结合到一起组成一辆车的话。或许谁都不会再那样认为了。 3.2从产品的功能需求出发,避免盲目行事 产品形式的审美创造一般都是以功能需求为取向原则的。作为产品细部的设计当然也应该服从这项原则,而且由于细部设计是发展与完善,涉及产品具体的形态关系,它和使用者的关系更为密切。因而更应该从产品的实际功能需求出发思考问题的合理解决方式。细部设计应该不断的深入生活去体验生活,对生活细致入微的观察,以得到真切而准确的信息反馈,而后不断完善之前的设计。细部设计切忌抛开实际而一味孤立地进行,不然就会像寓言中的那把弓一样是得其反。曾有位同学作过停机坪牵引车的设计。为了起到醒目的作用,他最后把车身大部分设计成为黄色,然而没有考虑到停机坪开阔的地面上黄色容易反射阳光形成耀眼的眩光而影响飞行员的视线,这一个小小的细节问题,却造成了一个很大的错误,使其设计丧失了说服力。 3.3讲求恰到好处 设计的好坏主要取决于设计师对于该设计的尺度把握得如何,是不够,是过分,有偏差,还是恰到好处。因此对于细部设计的“度”的把握更显重要。由于细部设计的相对独立性,致使我们在处理细部时极易脱离产品本身陷于孤立。因此在处理细部时一定要本着整体地看待全面地思考的原则恰如其分地进行。过分的细节设计会使产品显得繁冗复杂,甚至使产品脱离设计的初衷,有矫揉造作、故弄玄虚之感;而缺少必要的细节又会使产品显得简单空洞、沉闷而无生气。恰倒好处的细部设计则能增添产品的情调、方便产品的使用,甚至弥补产品造型及功能上的不足。这里需要说明的是所谓过分与欠缺都应是相对的概念,而且应该视具体情况而定,不应孤立的看待。有一个案例,广东某厂生产的一种收录机,以日本三洋收录机外型为基础却在上面添加了许多闪光彩灯、电镀边榧等细节。在我们看来,繁琐之极,反倒破坏了原来的简洁的形象,有点“画蛇添足”的味道。然而这种收录机却在市场上取得了骄人的销售成绩。评价一件成功量产产品而非作品,即应以其市场表现为主,所以这种产品的设计开发是成功的,它适应了市场需求,为商家创造了利润。因此其设计是恰到好处的。 4、结 语 孔子云:“轻忽小物,积害毁大,故君子慎其微。” 和所有的造型艺术一样,造型比例确定之后,决定的因素就是细部。一件产品的设计开发在大的创意形式确定之后,往往正是通过细部的处理,才最终形成了产品的功能和使用方式,形成了独特的风格和艺术趣味。恰当的细部处理可以弥补造型和比例的不足,低劣的细部能使本来不错的创意变得不堪入目。作为设计院校的学生,我们不仅要在产品的外形上追求创新,更要对其细部设计进行推敲,使产品在功能上实现创新,唤醒对设计的再认识。 产品品质论文:食品、农产品品质无损检测新技术和融合技术的开发 该获奖项目属现代食品检测技术、现代电子信息技术、人工智能与模式识别等技术交叉渗透的新领域技术,是理论和技术高度融合、基础研究和应用开发并重的基础应用型项目,该研究属于国际热门研究,也是我国着力发展的方向之一。 技术创新点 1、发明了一种新的食品气味无损检测方法。 开发了国际上第一台气味图像化识别系统。气味既能闻也能用眼睛看了,与人工感官相比,嗅觉可视化技术是“鼻子”加“眼睛”,更形象、更直观,一致性更好。与国内外现有的电子鼻相比,检测精度更高,速度更快。 2、针对不同对象,解决了食品无损检测中信息的更全面获取问题,使检测指标更多。发明了3台装置: 视觉信息全面获取的苹果在线检测装置,利用三个摄像头从不同角度连续拍摄9幅照片,杜绝了信息的遗漏,从源头上保证了检测精度。同时,信息量激增造成的机器处理速度降低问题也得到了充分的解决,在数学建模和软件技术上取得了突破性进展。 多种指标全面获取的牛胴体等级检测装置,一改目前国内外牛胴体质量评定全部依靠人工检测的现状,在国际上第一个通过近红外光谱分析和计算机图像处理两种无损检测技术的信息融合对牛胴体质量进行多项检测指标的评判。 国内外首台外观,糖酸度,气味三种信息全面获取的水果检测装置,突破了国际普遍采用的单一技术的局限,一次可检测指标更全面,精度更高,使“多类型传感信息融合的层面选择原则”,“不同量纲,量级数据的融合及加权方法”,“检测装置的微型集成”等技术难点得以解决。 3、在拓展应用对象方面,发明了2种自动分选机器。 首先,项目组发明了国内外第一台智能化软胶囊分选机,首次将图像处理技术用于软胶囊的分拣,生产率30万粒/天,提高了检测速度和精度,降低了劳动成本,高标准地保障了产品质量,在我国最大的醋业集团恒顺集团得到应用。 其次,国内外第一台小型水果智能分选机的出现,使水果分选装置不再局限于较大水果(苹果、柑橘,梨等),也开始囊括南丰蜜橘、冬枣,李子及小西红柿等小型水果,如今已在江西农业大学农场应用。 成果价值 该项目成果具有自主知识产权,其申请发明专利20项,其中8项已授权,其余均进入实质性审查程序。另获实用新型2项,计算机软件著作权2项。出版著作3本,在国内外期刊发表的论文被引用361篇次(其中它引296次),有89篇次被SCI、EI收录。 项目的实施使我国食品农产品无损检测的科研水平、技术水平总体达到国际先进,部分项目研究成果达到国际领先水平。成果提升了行业自主创新能力,以信息技术引领传统装备的升级换代,直接促进了农产品产后处理水平的提高。对实现加工增值、促进农民增收、发展现代农业,现代食品加工业做出了贡献。成果科技含量高,通用性强,可广泛用于食品,农产品加工,运输和销售过程的质量监测和评定。多项成果得到转化,应用前景广阔。 产品品质论文:家畜理想蛋白的供给与畜产品品质的关系 摘要:在整个人类的历史中,我们从来没有像现在这样拥有如此丰富的食物选择。但是,我们似乎却越来越多地陷入到对食物的抱怨中。随着人们生活水平的提高,吃饱、吃好已不能满足大众的消费水平。当今猪肉吃不出肉香,鸡蛋索然寡味,鸡肉吃得像馒头。究其原因只有一条就是规模化养殖和饲料品质单一。担心猪肉、鸡蛋、牛奶里有各种各样的有害物质不敢吃;因为有脂肪肝、高血压、糖尿病不能吃;吃新鲜青菜和食用菌,成为最新时尚。在当今的时代,人们对吃开始有了更高的、更健康的要求。由此可见对于畜产品的营养和品质的提高势在必行,饲料的营养平衡和营养价值也必将引起重视。 关键词:规模化 畜产品 养殖 品质 畜产品的品质受畜禽遗传特性、营养和饲料、饲养环境以及加工贮存等众多因素的影响,是一个涉及面广、影响因素复杂的问题,其中营养和饲料是影响畜产品品质的重要因素。 一、家畜理想蛋白的供给 理想蛋白这一概念是用于合理评价动物的氨基酸需要量提出的。虽然当时理想蛋白是以生长猪为动物模型提出的,但亦适应于其它动物。动物的氨基酸需要量包括维持需要和生产需要两部分。生长期氨基酸维持需要只占总需要量的1%~3%,不同品种、性别、和体重的家畜蛋白质需要量主要取决于其体蛋白沉积量,沉积1g体蛋白所需必需氪基酸的数量是一致的。因此,在满足动物合成非必需氨基酸所需氮源的条件下,就能建立起满足生长需要的必需氨基酸模型:即所谓的“理想蛋白模型”。用可供选择的原料配制日粮时.不一定都能满足理想蛋白的氮基酸平衡,当日粮满足了动物所需的某一特定养分后,其中氨基酸可能会过剩或不足而影响成长。同时,日量中氨基酸总量应与能量水平保持一定的比例。配制家畜日粮时,第一限制性氨基酸-赖氨酸首要保证供给,加上适宜的赖氨酸/消化能水平,同时近可能满足理想蛋白的氨基酸平衡,使用必须氨基酸含量高的原料作日粮,这是保证畜产品品质的营养关键。 二、提高饲料品质 国人饮食结构从传统的植物性食物为主,迅速转为动物性食物尤其是牲畜肉类和蛋类占据极大比例,对价格和数量的敏感性要远超出对内在品质的苛刻追求。绝大多数人对营养的认识,依然是多即是好的层面。当等值的付出可以量化为最大化的蛋白质、脂肪、维生素、矿物质时,人们习惯性地向“性价比最高”的一端倾斜。造成碳水化合物、蛋白质和脂肪这三大能量来源总体呈现全面过剩状态。但如果具体到膳食纤维、各种维生素、微量元素、矿物质,以及直至今日仍未被科学界完全认识了解的各种萜类、酯类、多酚类、酮类、异硫酸氰盐类,却因过度追求效率而放弃了杂食传统,促成严重不足。尤其是对人类有益的不饱和脂肪酸。 所以优化饲料结构提高饲料品质成为提高畜产品品质的关键,饲料原料来源天然、多样,效果明显;添加增加蛋白成沉积率的药物降低脂肪含量已十分普遍;添加有益于人体的矿物质、氨基酸、不饱和脂肪酸成为常规手段。为了提高畜产品风味这些手段还远远不够的。 三、调整养殖模式 养殖结构平衡,数量适度,近于自然的养殖模式逐渐成为提高品质的新途径。散养好于圈(笼)样,山林放样优于散养。能进一步改善外观体脂硬度、胭体瘦肉率、肉品色泽和口感风味等。反刍动物的体脂硬度受饲料的影响较小,但猪饲料中脂肪的性质直接影响着体脂的硬度,因此,育肥后期猪的日粮中不宜过多地搭配玉米、燕麦、米糠等富含不饱和脂肪酸的饲料,应适当搭配含饱和脂肪酸较多的饲料,如大麦、高粱等。畜禽胴体瘦肉率的高低,除因畜禽的品种和经济类型不同而胴体瘦肉表现高低不一样外,一般认为,同一品种和同一经济类型的畜禽,在饲料消化能值相同的情况下,饲料蛋白质相对较高的,胴体瘦肉率就高,脂肪相对较少。因此,要提高畜禽胴体瘦肉率,必须相对地提高饲料的蛋白质水平,同时,可在饲料中加入适量的合成氨基酸来调整饲料中氨基酸平衡,限制脂肪的沉积,提高畜禽的瘦肉率。畜禽肉品色泽也是决定畜禽肉质的重要因素。饲喂黄色玉米的鸡,鸡体就呈黄色,其品质高于白色鸡。因此在配合日粮时应适当添加含有较高氧化类胡萝卜素或叶黄素的天然着色剂类饲料,如苜蓿粉、松针粉、槐叶粉等。影响畜禽肉品的口感风味的因素很多,饲料中可添加多种化合物、中草药用于改善风味。 动物油脂和畜肉中富含的饱和脂肪过多摄入对人体有害,而植物油和鱼肉中的不饱和脂肪却似乎对人有益。这主要是因为它们可以提供人类自身无法合成的不饱和脂肪酸,人类必须从外界食物中摄取,它对维持人体机能、抑制癌症和心血管疾病有很大作用。随着人口增长和对食物供能效率的追求,现代人的膳食营养比例发生了很大变化。人们越来越多以谷物和畜肉为食,问题恰恰因此而起。 林下养特种野猪 、林下养蛋(柴)鸡、草原牧场养奶牛,成为时下风味食品的热门来源: 1、特种野猪(家猪和野猪杂交的后代)放养,特种野猪肉肉质鲜嫩,营养丰富,瘦肉率高,脂肪含量低,后腿肉的脂肪只有家猪的50%。野猪肉含有17种氨基酸,亚油酸含量是家猪的25倍。而亚油酸是被科学界认为唯一的人体最重要和必须的脂肪酸,,它对人体的生长发育有着极为重要的意义。 2、柴鸡蛋、富硒鸡蛋、维生素鸡蛋风行一时,鸡蛋的品质包括其营养成分、蛋黄色泽、蛋重等。鸡蛋中营养成分的差异,完全取决于不同鸡龄的鸡所产的蛋的自然规律:鸡龄较小的鸡下的蛋,个头不大,蛋黄相对蛋清的比例较高;鸡龄较大的鸡下的蛋,个头大些,蛋白质含量高些,胆固醇少些。除蛋白质外,饲料中维生素和微量元素的种类以及含量的多少,将随着饲料中维生素和硒、铁、锰、碘、铜的含量多少变化,饲料含量高则蛋内这些元素的含量就高;家禽补饲青绿多汁饲料或维生素A,可提高蛋中维生素A的含量;勤晒太阳或补充维生素D的家禽,可提高蛋中维生素D的含量;饲料中添加矿物硒,可相应增加蛋中矿物硒的含量;在日粮中适量搭配黄色玉和青饲料,或加入草粉等,均可加深蛋黄的色泽,从而提高禽蛋品质。其他营养完全来自饲料。饲料含量高,产品含量就高,品质自然好些。 3、天然牧场养牛奶,牛奶的品质一般指乳蛋白、乳脂、维生素和无机元素的含量,以及奶类的风味。特别是乳脂乳含量,受饲料影响很大。传统饲养都是粗饲料加精料,这种情况下如果粗饲料质量很差的话,乳脂率会偏低。国内外大量的研究都表明,如果使用优质牧草,如苜蓿、羊草等,乳脂率就会大幅度提高。另外,乳蛋白率虽然受遗传影响更大,但是饲料也能对其产生一定影响,要获得较高的乳蛋白率,精料中必须含有优质蛋白。因此,日粮中应适当搭配玉米、燕麦、花生饼、豆饼、鲜草等,尽量减少棉籽饼、菜籽饼饲喂量。 由此可见饲料和饲草的品质直接影响畜产品的质量。家畜在近乎自然环境下自由采食多种牧草和矿物以及增加运动量也可以明显提高畜产品品质,究其原因也是摄取了多种氨基酸、不饱和脂肪酸、无机矿物和增加胭体瘦肉率及体脂硬度。以上措施对提高畜产品品质效果显著,引领养殖新模式,值得借鉴推广。(作者单位:河北省诼鹿县农牧局) 产品品质论文:园艺产品品质分析课程教学改革的思考与实践 摘要 园艺产品品质分析课程是高等学校园艺专业的一门重要课程,但随着园艺产品种类日渐丰富,品质分析的内容也不断更新,传统的教学模式已不能适应新的社会需求。针对教学过程中部分教学内容陈旧、教学方法单一、实践教学不足和考核模式单一等问题,笔者所在教学团队提出了相应的改革方案,以期为本课程教学改革提供参考,适应教育改革的新形势、提高素质教育、提升教学水平、培养符合时代需要的专业型人才。 关键词 园艺产品品质分析;教学改革;教育改革 园艺产品作为我国仅次于粮食的第二大类农产品,在我国国民经济及人们生活中发挥举足轻重的作用。园艺产品品质的高低至关重要,一方面,园艺产品走向市场后品质的高低直接决定着产品的价格;另一方面,随着人们健康意识的提高,对园艺产品品质提出了更高的要求,不仅注重营养,而且更加关心产品质量安全[1]。因此,大多数高等院校园艺专业开设了园艺a品品质分析课程,该课程包括园艺产品品质组成、产品安全、品质分析与检测等内容,理论知识点较多、实践性较强,与食品科学有一定的学科交叉[2],通过该门课程的学习,使学生了解园艺产品品质的构成、理解品质分析的原理、掌握品质分析的方法和技术,为学生从事园艺相关工作奠定良好的理论和技术基础,更好地服务于学生就业。该课程对任课教师也有一定的要求,除了讲授园艺产品品质分析基本理论及基本技术,还需要介绍国内外园艺产品品质分析新技术,同时需要带领学生开展一些相关实践活动,最终培养出基本功扎实、具有一定创新精神的实用型人才[3]。 随着科学技术的发展,园艺产品种类日渐丰富,品质分析的内容也不断更新。在该门课程的讲授上,由于市场形势的改变、社会的不断进步,传统的教学模式已不能适应社会新的需求,这就要求课程的教学大纲、课程体系、教学方法都要做出相应调整,这是每位从事园艺产品品质分析教学和研究的教师首先应考虑的问题,更是培养新一代大学生、满足就业市场的要求。为了该目标,河南科技学院园艺园林学院园艺产品品质分析课程教学团队在多年从事该课程的教学和研究的基础上,分析该课程的特点与教学中存在的问题,提出了相应的教学改革方案,以提高教学效果,适应新形势。 1 教学中存在的问题 1.1 部分教学内容陈旧 目前,各农业院校采用的课程教材不一,笔者所在教学团队在充分比较商讨之后,采用叶志彪教授主编的“十二五”规划教材《园艺产品品质分析》作为教材。该教材选题合理、内容详实、课后复习题和实验内容丰富,比较适合三年级本科学生学习。但随着科学技术的快速发展,新技术和新品种不断涌现,教材中部分内容比较陈旧,如“园艺产品质量管理和标准化”一章中,一些质量管理和标准需要更新;园艺产品品质仪器分析方法需要改进,实验内容中部分仪器和方法较为落后,如有机酸和VC含量的测定,现在基本不再采用滴定法,取而代之的是精度较高的比色法和色谱法。这些需要教师在授课过程中对陈旧内容进行调整和更新,以适应社会发展需要。 1.2 教学方法单一 教学方法是实现教学目标的重要手段,该课程主要采用传统教学模式,即“教师讲解,学生接收”[4]。教学形式单一,容易造成教师授课积极性降低,学生学习兴趣下降,教学过程中师生缺少交流,教学效果差。 1.3 实践教学不足 本科教学在人才培养整体思路上提倡“厚基础,宽口径,高素质,强能力”,专业课教学在讲授理论知识的基础上,应该注重培养学生的实践能力[5]。园艺产品品质分析课程是一门实践性很强的课程,但在教学过程中,普遍偏重理论知识教学,轻视实践实验内容,造成实践教学严重不足。由于缺少实践,学生积极主动性没有得到激发,仅学习了理论知识,而无法对园艺品质分析相关技术形成系统而深刻的认识,缺乏相关的实验实践技能。 1.4 课程涉及的相关内容范围广,部分学生学习存在困难 园艺产品品质分析课程涉及的内容非常广泛。一方面,受限于课程教学时数和教材,教师无法大量讲授所涉及的相关内容,只能选取课程优秀理论和知识;另一方面,受园艺专业所限,学生自身的知识面存在差异。这些问题的存在造成了部分学生学习困难。如园艺产品品质生化分析和检测一章,大型仪器分析的原理需要分析化学相关知识才容易理解;园艺产品加工和食品添加剂相关内容需要一定的食品专业知识。 1.5 考核模式单一 该课程主要采取以考查理论知识为主的考核方法,即课程结束后仅一次开卷考试,考核模式单一。造成学生平时上课不够认真积极,临考前进行突击复习以应付考试,最终的卷面成绩难以体现学生掌握知识的真实水平和技能,可能出现“高分低能”现象。这种考核模式不适应高等教育创新型人才培养的要求。 2 教学改革方案的提出与评估 针对园艺产品品质分析课程中存在的问题,笔者所在教学F队教师依据多年的教学经验,积极思考与实践,从课程内容的更新与优化到教学方法和教学手段的更新,都进行了大量探索,努力建立适合园艺产品品质分析课程教学新模式,充分发挥教师和学生的积极性,培养学生独立思考能力和创新精神,提高教学质量。 2.1 更新部分教学内容 根据部分课程内容陈旧问题,修订教学大纲,对其进行更新,相应地调整教案和多媒体课件。如园艺产品质量管理和标准化一章中加入新的标准及质量安全管理体系;园艺产品品质分析方法一节中加入了更多丰富的实例;实验部分内容作出调整,去除部分较为陈旧的实验,加入一些先进的测定分析实验。 2.2 多种教学方法并用,提高学生学习主动性 单一的教学形式使学生学习主动性受限,造成学生学习兴趣低,教学效果较差。团队根据园艺产品品质分析课堂教学内容和学生学习的实际情况,布置相应自学内容并进行课堂讲解,讲解过程中要求学生提出问题,参与讨论。让学生在自学中进行思考,学生通过查阅资料或教材,课前完成对基础理论知识的自学,既加深了对基础理论知识的理解,又锻炼了查阅资料的能力,开拓了视野。同时,对学生提出的问题进行解答,对理论知识进行归纳,提高了学生分析问题和语言表达能力。 在教学过程中,将学生进行分组,同组学生集中就坐,方便对教师提出的问题进行讨论,教师在授课过程中,对教学内容进行铺垫和引导,提出相关问题,留给学生讨论,讨论后学生分小组进行汇报总结,最后由教师对学生的讨论结果做出分析、评价和总结,最终达到学生自己总结课程内容的目的。通过这种以讨论为主的学习方式,加深了学生对课程内容的理解和记忆,提升了学生的主观能动性,收到了较好的教学效果。 充分利用多媒体设备,将相对枯燥的理论知识以生动的图片、音频和视频等方式展现出来,将多媒体应用于实际教学能使课堂教学更加形象生动,突出了形象化教学,加强了学生的主观感知,提高了学生的学习兴趣[6]。如园艺产品安全一章,果蔬中有害物质残留相关内容以生动的视频资料展现出来,学生的关注度和学习兴趣均有所提升。 2.3 增加实验实践教学 针对实验实践教学不足的情况,笔者提出在原有实验教学时数的基础上,增加2个实验(即4个教学时数),加强学生的实验技能和动手能力。实验过程中,通过教师提问,要求学生提出解决方法,检验学生对课程内容的掌握情况。实验完成后要求学生撰写实验报告、分析实验数据、讨论实验结果、总结实验经验。增加实验内容有助于提高学生的动手能力和分析解决问题的能力,加深对课程内容的理解,提高实验技能。增加实验内容后,学生的相关实验技能均得到不同程度的提高。 增加实践教学,如参观园艺产品质量检测中心,观摩园艺产品营养成分、农药残留、硝酸盐及重金属的检测过程,要求学生了解与检测相关的原理及技术。参观园艺产品生产企业或农业生产合作社,并结合企业存在的问题要求学生提出解决方法,使学生参与实践教学的积极性有所提高,为培养符合时代需求的实用型人才奠定基础。 2.4 建立课程相关支撑资料库,供学生课下阅读和学习 园艺产品品质分析为大学三年级学生的一门选修课,在无法增加教学时数的情况下,笔者提出建立支撑课程相关内容的资料库,供学生课下阅读和学习,以帮助学习有困难的学生掌握课程的相关内容。教师和学生共同查阅和收集资料,做成短文、图片、课件或者视频资料共享于互联网,让学生课下自行下载学习。通过对资料库中相关内容的阅读和学习,学生普遍反映知识得到了扩展,学习困难度下降,学习兴趣提高。 2.5 增强平时成绩考核 针对本课程考核模式单一的问题,教学团队提出增强平时成绩的考核,将平时成绩占比提高到50%,并丰富平时成绩的评定方式。在教学过程中,让学生参与到教学当中,安排任务,学生自行选题,要求学生完成课件制作、汇报准备。抽出部分授课时间,安排学生上讲台汇报,其他学生进行提问和讨论,并参与成绩评定,学生参与到教学中,积极主动性得到提高。对课程中的重点和难点内容以留课后作业的方式要求学生完成。最终的平时成绩由实验报告、课堂教学演练和课后作业3个部分组成。增强平时成绩考核有利于客观评价学生的真实水平、能力及付出。 3 结语 高等学校课程教学改革的最终目的是适应教育改革的新形势、提高素质教育、提升教学水平、培养符合时代需要的专业型人才[7]。对园艺产品品质分析课程的教学要求在不断调整,课程改革也将持续跟进,教师应在教学内容和教学方法上大胆进行改革,结合学校、专业的实际情况努力推进改革,无论是理论还是实践教学,都要加大学生的参与度,努力提高教学效果,最终培养出具有创新精神的实用型人才,适应社会发展。
采矿过程中机电一体化的应用:谈采矿过程中机电一体化的应用与发展体会 摘 要:近年来,随着我国社会经济的发展与提升,很多行业都顺应了时代的发展,采用了一些新技能与新技术,致使机电一体化技术得到了有效提升与发展。同时,随着我国互联网技术的普及与发展,机电一体化也朝着微型化、智能化与网络化的方向不断地发展。在煤炭企业采矿的过程中,通过应用机电一体化技术,能够有效地降低生产能耗、提升生产劳动效率、增加产品的质量等,促进了采矿业的发展。 关键词:采矿过程 机电一体化技术 应用 发展 当前,我国的矿产产业的发展速度正在不断增加,促使了我国经济的快速发展,提升了我国经济的增长速度与水平。但是我国工业生产技术的标准化与规划化的程度较低,因而在实际的生产与发展过程中存在着很多弊端,增加了采矿工作的困难度及危险性。对此,通过应用机电一体化技术能够有效地转变传统生产劳动模式,降低劳动强度,以此来有效提升整个采矿好行业的生产效率,降低开采的过程中的风险性。 1 机电一体化的概述 1.1 机电一体化的概念 机电一体化是近年来推出了一项全新的自动化技术,并已经成为了多个行业在发展过程中进行改革的重点方向。机电一体化技术是一种融合了电子信息、机械设备、电脑软件等多种学科知识的综合性技术,能够有效地提升工业生产与发展的效益。当前,机电一体化技术在我国的采矿行业发展过程中具有十分重要及突出的作用,是推行矿山生产自动化的必要因素,加快矿山产业的转变与提升,进而促使整个矿山经济的增长。 1.2 机电一体化技术的特点 1.2.1 安全性高 机电一体化技术在实际的应用过程中具有强大的应用功能,能够进行适时自动化检测、相关数据的传输以及紧急预警、自我更新等智能化的操作。同时对于生产过程中出现的意外状况,例如:电路短路、电机失灵等问题,能够进行及时的检测与报警,进而防止相关事故的发生,增加运行过程的安全性与稳定性。 1.2.2 实操性强 机电一体化技术在应用的过程中具有高智能化的特点,能够最大程度地降低人工操作量,规范整个操作的过程,避免人工失误情况的产生,提升了整个生产操作过程的安全性与稳定性。通过应用机电一体化技术生产的产品,其规格与质量的精确程度及一致性得到了显著提升,进而增加了整个产品的达标率,提升了该企业的综合效益。 1.2.3 使用性强 在应用机电一体化技术时,能够与之搭配的相关仪器及设备都具有自动化与智能化的水平,能够有效提升日常保养以及故障检测的工作性能,进而促使整个生产系统的自动化水平得到有效提升与发展,减少人为因素的对整个生产设备操作的不良影响,提升整生产操作的规范化水平,促使整个工作效率与质量的提升,增加企业的经济发展效益。 2 机电一体化技术在采矿过程中的应用与发展现状 随着我国科学技术的发展,近年来我国加快了对采矿行业的结构调整。当前,利用大型开采机电设备的比例已经达到了90%,中型企业达到了80%,小型企业也达到了40%。同时,很多的采矿企业在生产工作的过程中还应用了很多新型的采矿技术、工艺以及相关的设备,这种应用发展的现状已经与国际发展水平相持平了。 此外,机电一体化技术作为一门具有较高实用价值的采矿设备,在我国采矿行业中起到了十分关键的作用。当前,在我国很多采矿过程的各个环节中都能够应用到高压机电设备,尤其是PLC控制设备以及微机处理分析设备更是得到了广泛的好评,能够有效提升采矿工作的质量及安全性。 3 机电一体化技术在采矿过程中的应用 3.1 矿井安全生产监控系统 在实际的采矿工程中,有许多的煤矿工程在应用监控系统的时候都存在着一定的问题,其中最主要的问题就是传感器工作效率的低下。在日常的生产过程中,很容易出现性能不稳定的情况,能够有效使用的期限非常短,发生故障的频率较高等。对此,需要借助相关的计算机网络技术,利用光纤来代替传统的金属电缆,拓展原先的信息存储格式及内容,能够容纳相关的图片、视频等,以此来提升生产监控的水平,进而促使整个煤矿企业更快、更好地发展。 3.2 在采煤机中的应用 在采煤机中应用机电一体化技术,能够为其提供更大的牵引效力,克服掉相关的阻力。通过在采煤机中设置相关的防滑功能,还能够增强其安全性、稳定性以及使用的时间。应用了机电一体化技术的采煤机具有较强的牵引技术,不仅能够在生产的过程中克服阻力,同时通过设置防滑装置还能够增加其使用的安全性,增加使用寿命。此外,杂技采煤机下滑的时候,可以通过发电来制动,进而节约了相关的资源与能源。 机电一体化的电牵引采煤机与液压牵引机相比较,电牵引机在使用的过程中除了电动机的配件会受到磨损之外,其他原件基本不会受到较大程度的影响,最大程度地降低了维护的工作量与难度,保证整个采矿过程的更加稳定与安全。此外,电牵引采煤机的操作十分简便,能够及时地进行参数的设置与修改,有效地避免了故障的发生。电牵引采煤机在运行、传送的过程中所使用的设备比较简单,尺寸与质量都比较小,以此就具有着更高的工作效率,相关反应程度也比较灵敏。 3.3 在提升机中的应用 当前,我国在生产过程中所使用的提升机中的内装式摩擦提升机就应用了机电一体化技术,通过使用微电子技术、信息化技术来将工作机与驱动机合二为一。这种设备在应用过程中是将电动机内置在卷筒内部或者摩擦轮的内部,同时,提升机提升的过程就是利用电子计算机进行控制的,具有着灵活度大,运转速度快以及诊断的功能。同时,提升机在运行的过程中,能够对提升的位置进行有效控制,进而确保相关装备在制定地点进行准确停车。此外通过采用微机控制能够在采矿过程中采集相关的感应信号,进而进行电子监控,提升整个系统运行的可靠性与安全性。提升机在工作的过程中需要保障相关工作人员以及货物运输的安全性,需要通过采取不同的方法措施来进行更新与改变。其主要分为报警提示、二次不能开车、立即进行电气制动以及立即进行安全制动,以此来确保整个系统运行的安全性,促使采矿工程更好、更快地发展。 3.4 在带式传送机中的应用 在我国,带式传送机在煤矿开采的过程中有着十分重要的影响,具有着输送量大、性能稳定、工作周期较短等相关优点。目前,我国所使用的最普遍的CST可控软启动装置,由于其具有良好的综合性功能,能够针对煤矿的实际开采情况通过较长距离的运输,具有较高的工作效率。但是在实际的应用过程中,由于我国相关技术条件的限制,所使用的带式传送机中间驱动点的设计通常不超过3个,进而就会对整个传送机的工作效率产生一定的影响。 4 结语 机电一体化技术是我国采矿行业发展的强有力的动力,能够有效地促使我国采矿行业的提升与发展。因此,在应用机电一体化技术的时候,需要依据采矿行业的实际生产情况,保障其生产过程中的安全性,增加生产效率,进而促使我国采矿行业更好地发展。 采矿过程中机电一体化的应用:采矿过程中机电一体化的应用与发展探析 摘 要:近年来随着机电一体化技术的日益成熟以及在具体的运用中所取得不错的成效,机电一体化现已在各领域得到了广泛的应用。本文立足煤矿企业,论述了机电一体化在采矿过程中的运用情况,以及机电一体化未来的发展趋势,旨在促进机电一体化在煤矿领域得到全面落实。 关键词:机电一体化;采矿工作;煤矿企业 煤炭开采技术直接影响煤矿矿井的产能释放,随着煤矿开采地域的不断扩大和延伸,以及采煤机械的更新换代,传统采煤工艺已经不能满足国家发展对能源的需求,现代综合采煤工艺的发展进步必须通过不断创新才能跟上时代步伐,因此机电一体化技术在煤矿行业的应用越来越重要。 1.机电一体化的基本概念及其构成要素 1.1 机电一体化的内涵 机电一体化是最近几年新出现的自动化技术,并且很快得到了高速发展,成为许多行业技术改造的重点方向。所谓机电一体化,是指融合了电子信息、机械设备、电脑软件等多门学科技术为一体的综合技术,它综合了不同学科知识和技术特点,将它们有机的整合在一起,形成了一门独具特色而又具备广阔发展潜力的技术应用方案,能够有效提升工业生产效益和效率。 1.2 机电一体化技术的特点 (1)安全性高。机电一体化技术具备十分强大的应用功能,能够实现自动监控、实时数据传输、紧急预警以及自我更新和恢复等智能化操作,对于在生产过程中出现的任何意外情况,例如电路短路、工作负荷过大、电机失灵等问题,都能够及时检测并报警,可以有效防范事故风险的发生,不断提高生产安全性和稳定性,保证良好的安全生产环境,提供企业的综合生产效益; (2)实操性强。机电一体化技术所采用的各种设备具有高智能化特点,大大降低了人工操作的工作量,使得操作过程更加简单和规范,避免了由于人工操作带来的各种失误,显著提高了生产过程中的安全性和稳定性。 (3)实用性大。与机电一体化技术相配套的各种设备和仪器,都具有较高的自动化水平和智能化程度,能够有效提高日常保养和故障检修工作性能,可以通过提高相关配套仪器和设备的自动化程度来加强整个一体化生产系统的自动化水平,降低人为因素对生产设备操作的不利影响,从而不断提高生产操作的规范化水准,保证更高水平的工作质量和效率,提高企业的总投入产出比。 2.机电一体化的优秀技术构成 2.1 机械本体技术 要改善和提高机械设备的总体工作效率,必须从三方面来努力:自身重量、加工精度和产出量。当前,机械加工对象都是各种金属材料,降低加工自身的设备重量,可以有效提升机械加工效率,一般考虑利用非金属材料配件来置换不重要的金属部件。通过降低加工机械设备自重,可以提高加工设备小型化水平,不断提高加工设备的工作反应速度,降低能耗,提高加工效益。 2.2 信息处理技术 机电一体化与信息技术的融合程度正在不断深入和加深。为了提高机电一体化的应用水平和生产力,可以通过信息化改造来实现。利用信息科技提高工业生产综合效益,是未来工业技术发展的主要方向之一。 2.3 信息传感技术 机电一体化的传感技术主要是因为它可以通过光纤和电缆传感器能够提高其传感器的安全性以及可靠性,在采矿应用过程中具有很高的安全性能,对防止电磁干扰具有很大的抵抗功能。 3.机电一体化技术在煤矿中的应用 3.1机电一体化技术在采煤机的应用 机电一体化技术在煤矿行业最典型的应用在于电牵引采煤机设备的开发和推广,这种机电一体化采煤机相比大多数电牵引采煤机具有多种特点和优势:第一,电牵引采煤机最主要的特征就是它具有良好的牵引特性,电牵引采煤机在前进过程中可以不断地提供牵引力;第二,电牵引采煤机能够保证在采煤系统下滑作业时进行发电制动,其轴端装有停机时防止机器下滑的制动器,因此非常适用于大倾角煤层的开采,尤其适用于50°±10°倾角范围的煤层,并且不需要其它防滑装置;第三,电牵引采煤机易损原件少,除了电动机的电刷和整流子容易磨损意外,再无其它易损元件,因此具有维修量小、运行可靠、寿命长、效率高等优点。 3.2机电一体化技术在提升机的应用 矿井提升机是目前煤矿机电一体化、自动化水平最高的设备,典型产品为全数字化交直流提升机,其中以内装式提升机最具代表性,该设备在结构上采用合二为一的驱动和滚筒装置,大大简化了机械结构,充分体现了机械、电子、计算机以及自动化技术的有机结合。 3.3机电一体化技术在皮带机的应用 我国煤矿井下输送系统的主要运输设备是皮带机,它能够满足长距离连续输送,并且皮带机具有输送量大、运行可靠、效率高和易于实现自动化等优点。目前主要采用机、电、液一体化的CST可控软启动装置,我国煤矿皮带机一般采用3点驱动技术,并且需要相应地限制输送机的单机长度和运量,该项技术与世界发达国家相比存在着一定的差距。 4.煤矿机电一体化技术的发展趋势 煤矿机电一体化是随着机电一体化的发展而发展的,它与机电一体化的发展是统一的,同步进行的。煤矿机电一体化未来发展趋势如下:第一,煤矿机电设备更加智能化,智能化系统是21世纪才开始流行起来的新兴技术,其使用范围和完善水平都存在着明显缺陷,因此煤矿机电设备的智能化成为一个重要的研究方向;第二,煤矿机电设备更加微型化,微型化在煤矿机电一体化中的应用并不成熟,它伴随着微电子技术的兴起而发展;第三,煤矿机电设备更加系统化,煤矿企业机电一体化所包容的范围越来越广,所使用的技术范围也逐渐扩增,随着这些种类的繁多,就产生了一个关键的问题:如何能够使这些差异很大的技术有机的组合起来,以发挥更大作用。迄今为止,尚未有一个国家或企业能够很好地充分利用这些技术的优势,无法避免其缺陷,因此该项内容也成为今后发展的一个重要方向。 5.结论 总之,通过本文论述,我们在对机电一体化这项技术逐步了解的前提下,我们深知:对于如何使其在煤矿企业中得到落实和运用还需要很多工作要做,但无论如何,我们必须重视机电一体化在采矿中的作用,最大发挥其在行业中存在的潜在价值,在煤矿企业开采过程中尝试落实这些技术的应用,为提高煤矿企业生产效率创造良好条件。 采矿过程中机电一体化的应用:地下开采矿山中机电一体化的应用 摘 要:机电一体化指的是集控制、信息和机械为一体的一种技术,目前,已经在矿山施工中得到了广泛的应用,基于此本文对地下开采矿山中机电一体化应用进行探讨。 关键词:地下开采 矿山 机电一体化 应用 在地下矿山开采的时候,改良工艺和技术创新是保证企业可持续发展的基础,使用的开采工艺是否先进直接影响了矿井的生产能力,为了保证矿井施工高效、高产的目的,要尽可能使用先进的采矿技术。在工业控制自动化技术的不断发展下,机电一体化技术在矿山开采中得到了广泛的运用,推进了企业快速、高效、安全的发展。 1 地下开采矿山应用机电一体化技术的意义 在地下采矿中应用机电一体化设备可以提高施工环境的安全度,降低施工人员的作业强度,在保证生产安全、降低能耗等方面都有重要意义。通过利用反馈系统和自动检测系统,可以根据反馈的信息控制和条件设备,保证了设备在无人值守的情况下安全运行。 随着科学技术的不断发展,机电一体技术在设计方面会更加人性化,功能方面会更加完善,精准度也会更进一步的提升,通过在矿山开采中使用几点一体化技术,不仅加快了矿山企业的发展,同时也积极推动了地方经济的快速发展。在地下开采中应用几点一体化技术不仅对矿山的综合实力将进行了提高,奠定了干净、完全、高效的矿山企业基础,同时也提高了矿山企业的社会效益和经济效益。 2 机电一体化在地下开采矿山中的主要应用 在矿区开采面积逐渐增加,企业井下战线的逐逐渐增加,传统的矿山开采施工效率低、施工人员多、单位生产能力消耗量大的情况已经不在符合当前矿山企业的发展要求,想要持续不断的发展下去,需要对落后的生产能力进行淘汰,对能耗比较高的设备进行改进,实现产业升级和转型的目的,同时,这也是未来矿山企业发展和生存的基本要求。 2.1 机电一体化在提升机中的使用 在采矿的过程中,提升机是重要的生产设备,对其机械性能和电气传动性能的要求的比较高,当前矿井提升机属于自动化水平比较高的一类设施。当前主要使用的提升机为数字化交直流提升机,通过将驱动和滚筒融合成一个整体,极大的简化了结构,使用变频技术和PLC技术间化了设备的安装,系统组合便利,抗干扰性能提高,而且使用PLC外端电路和芯片统一控制的方法相互结合,使PLC系统同时具有软件功能和继电器系统功能,有效的对提升机的可靠性进行提升,此系统有良好的硬件和软件保护环境,达到了软启动电动机的目的,可以在动态和静态的情况下对电动机的转动速度进行随意调整,不会出现转差冲击的情况,运行稳定,有效的降低了对机械造成的冲击强度,提高了系统的可操作性,可以进行手动、全自动、半自动运行,除了可以进行常规保护,还可以进行减速点后备保护、指示器断轴保护、给定方向记忆保护、错向保护、减速段超速保护、二级制动解除保护,在提升机运行的过程中,系统可以自动监控整个运行过程,可以对运行过程中的相关参数以及所有可能会影响设备正常运行的相关问题进行监控,具有故障报警和显示功能。和原系统相比,维护工作量和耗电量降低,有良好的节能效果,电控系统结构比较简单,编程方便,运行稳定性良好。 2.2 在监控和检测系统中的应用 在矿山采矿的过程中,利用机电一体化机械可以达到自动报警和在线监控的功能,其中在线监控指的是对转动系统、工作装置、液压系统、制动系统等工作过程中的工作状态进行检测和控制,自动报警指的是在有故障出现的时候,系统可以进行自动诊断,并发出警报,准确的指出故障位置,让工作人员迅速找到故障出现的位置,节省了维修时间,降低了维修费用,提高了机械设备的使用年限。 2.3 机电一体化在智能泵站中的使用 在矿山生产和建设的过程中,矿山排水系统是主要的组成部分,是矿井正常成长的重要方面,作为排水系统的关键部分,矿山排水系统主要负责井下排水,保证排水设备稳定可靠的运行。在矿山生产的过程中,如何及时找出设备出现故障是保证系统运行稳定的基础。当前,大部分矿山的智能排水控制系统是通过对原智能系统进行改造得到的,系统主要由远端监控、现场控制和检测、数据的检测和收集三个方面组成,系统主要利用转速传感器、压力传感器、温度传感器等信号进行反馈和检测,利用控制计算机分析反馈信号后,发出控制水泵的指令,在水位上升时,DCS柜会把水位传感器发出的信号转变成可以使计算机识别的信号,然后传送到控制计算机中,控制计算机在对收到的信号进行辨别后,发出控制启动柜的相关指令。在泵运行的时候,温度传感器、电流互感器等设施利用DCS柜转换传送给控制计算机,达到全程监控水泵运行工况的目的,当发现水泵出现异常运行的情况时,控制计算机会发出命令水泵停止运转的指令,同时,会将备用水泵启动,并做好控制数据的记录工作,此系统通过使用远端安全监控系统,可以实时进行动力环境设备和门禁设备的报警,第一时间将现场手机的影响资料和报警信息传送到网络管理中心和中控室,由远程操作和中心远程指导进行险情的排除,技术对事故进行处理,保证泵站在无人值守的情况下,仍然可以正常的运行,实现了泵站智能化操作和现代化管理的。 2.4 机电一体化在通风井中的使用 在地下矿山采矿时,矿井通风是主要是设备,其运行的节能性,可以有效的降低矿山的是狗狗能耗。在进行地下矿山开采时,随着开采年份的增加,巷道深度会逐渐增加,产量也会逐渐增加,需要的通风量也会逐渐增加,在选择矿井通风机的时候,一般是根据最大开采量需要的风量为基础,会留有一定的余量,在矿井投入生产后,通风机会长期处于低负载运行的状态。 另外,因为矿山井下作业不均衡,各个时间段对风量的需求量也不同,以前在调节矿井的风量时,会通过调节挡板的方法来进行调节,虽然方法比较简单,但是经济性不是很好,为了可以取得良好的节能效果,可以在主通风机的自动变频系统上使用编程控制器,通过以编程控制器为优秀, 达到节能的目的。某矿产公司通过在风井中使用自动化变频系统,不仅提高了主风机运行的稳定性,而且调节起来非常方便,达到了全自动操作的目的,在保证正常供风的基础上,每年可以节约上百万元的电费。 2.5 机电一体化在胶带输送机中的应用 胶带输送机又叫做带式传输机,主要是利用运输材料在摩擦驱动的影响下,会呈现出连贯性的特征进行运转,在使用的过程中,胶带传输机主要是有两个端点上紧套的比合输送带和滚筒构成。通过在胶带输送机中应用机电一体化技术,极大的提升了胶带输送机的技术水平,在某些程度生促进了高速带、大运输量、大功率、长距离曲线等带时输送机技术的应用和研究。 3 结语 总而言之,机电一体化技术作为了当前企业需要重点掌握的一项技术,已经成为了地下矿山开采中的自动化基础,在矿山的挖掘、运输等方面得到了广泛的推广和运用,提高了我国矿业生产的整体能力,为实现安全、洁净、高效的矿业生产打下了良好的基础。 采矿过程中机电一体化的应用:机电一体化在采矿过程中的应用与发展 摘 要 近年来随着机电一体化技术的日益成熟以及在具体的运用中所取得不错的成效,机电一体化现已在各领域得到了广泛的应用。本文立足煤矿企业,论述了机电一体化在采矿过程中的运用情况,以及机电一体化未来的发展趋势,旨在促进机电一体化在煤矿领域得到全面落实。 关键词 机电一体化;采矿工作;煤矿企业 随着科技的不断进步,各种电子计算技术取得了快速发展,自动化、智能化和遥感技术日趋完善和成熟。通过利用自动化技术,采矿行业生产效率大大提高,显著增加了采矿产品的种类和提高了投入产出比,带来了巨大的经济效益。在采矿行业,机电一体化已成为主流技术变革方向,是加快矿山发展的重要促进元素,对我国采矿工业的发展具有十分重要的现实意义。 1 机电一体化的基本概念及其构成要素 1.1机电一体化的内涵 机电一体化是最近几年新出现的自动化技术,并且很快得到了高速发展,成为许多行业技术改造的重点方向。所谓机电一体化,是指融合了电子信息、机械设备、电脑软件等多门学科技术为一体的综合技术,它综合了不同学科知识和技术特点,将它们有机的整合在一起,形成了一门独具特色而又具备广阔发展潜力的技术应用方案,能够有效提升工业生产效益和效率。 当前,机电一体化技术已得到了十分广泛的行业应用,在轻重工业领域尤其普及。在采矿领域,机电一体化具有十分突出的作用,它是推行矿山生产自动化的必要条件,也是加快矿山产业转型的重要促进因素,对于转变矿山经济增长方式,实现集约化生产具有长远的促进作用和现实意义。 1.2机电一体化技术的特点 1)安全性高。机电一体化技术具备十分强大的应用功能,能够实现自动监控、实时数据传输、紧急预警以及自我更新和恢复等智能化操作,对于在生产过程中出现的任何意外情况,例如电路短路、工作负荷过大、电机失灵等问题,都能够及时检测并报警,可以有效防范事故风险的发生,不断提高生产安全性和稳定性,保证良好的安全生产环境,提供企业的综合生产效益; 2)实操性强。机电一体化技术所采用的各种设备具有高智能化特点,大大降低了人工操作的工作量,使得操作过程更加简单和规范,避免了由于人工操作带来的各种失误,显著提高了生产过程中的安全性和稳定性。通过机电一体化生产设备生产出来的产品,由于采用了规范的操作步骤和技术处理,使得产品规格和精度更加趋于一致性,能够有效提高整体产品的达标率,降低次品率,提高产出综合效益; 3)实用性大。与机电一体化技术相配套的各种设备和仪器,都具有较高的自动化水平和智能化程度,能够有效提高日常保养和故障检修工作性能,可以通过提高相关配套仪器和设备的自动化程度来加强整个一体化生产系统的自动化水平,降低人为因素对生产设备操作的不利影响,从而不断提高生产操作的规范化水准,保证更高水平的工作质量和效率,提高企业的总投入-产出比。 2机电一体化的优秀技术构成 通过对机电一体化概念及其特性的论述,那么对于机电一体化的构成,如何推动机电一体化在采矿过程中进行运用,这些都需要我们从如下几个方面予以重视: 1)机械本体技术。要改善和提高机械设备的总体工作效率,必须从三方面来努力:自身重量、加工精度和产出量。当前,机械加工对象都是各种金属材料,降低加工自身的设备重量,可以有效提升机械加工效率,一般考虑利用非金属材料配件来置换不重要的金属部件。通过降低加工机械设备自重,可以提高加工设备小型化水平,不断提高加工设备的工作反应速度,降低能耗,提高加工效益。 2)信息处理技术。机电一体化与信息技术的融合程度正在不断深入和加深。为了提高机电一体化的应用水平和生产力,可以通过信息化改造来实现。例如可以改进生产信息管理系统的工作效率,来提高信息化对促进机械生产力的促进作用。利用信息科技提高工业生产综合效益,是未来工业技术发展的主要方向之一。 3)信息传感技术。机电一体化的传感技术主要是因为它可以通过光纤和电缆传感器能够提高其传感器的安全性以及可靠性,在采矿应用过程中具有很高的安全性能,对防止电磁干扰具有很大的抵抗功能。所以,机电一体化的传感技术在采矿中的应用就有很大的使用价值和作用。 3机电一体化在煤炭生产中的应用 3.1矿井安全生产监控系统 从实际工作情况来看,许多煤矿使用的监控系统都存在或多或少的问题,其中最突出的问题就是传感器工作效率不高,在日常工作中,容易出现性能不稳定的情况,使用期限比较短,故障率较高。虽然有不少学者这对整个问题进行了深入的研究,并取得了较大的成果,但是总体上看,还亟待继续提升和改造其工作性能。 在发达国家中,其科技水平相比发展中国家更高,这些国家的计算机信息技术一直保持在国际领先前列。近年来,计算机及其网络发展极其迅猛,计算运行效率和速度不断提升,信息网络硬件不断发展,光缆替代了传统的金属电缆,信息存储格式也有单一的数字文字发展到图片、视频等更为先进的表达方式,上述技术的发展和进步,为煤矿安全行业技术发展带来了巨大的促进作用,显著提高了煤矿安监技术总体水平。我国煤矿安监行业技术也获得了较快发展,在各种科研机构的努力下,机电一体化技术正在各大矿山推广和普及。 3.2机电一体化技术在采煤机中的应用 国内矿山机电一体化的一个典型代表就是采煤机的技术改造。1992年,北京煤炭技术研究所与捷克克莱亚公司合作,研制出了国内首台薄煤层强力爬底板电牵引采煤机,自此之后,国内电牵引采煤机得到了十分迅速的推广和普及,大大提高了采煤工作效率。与此同时,武汉机械厂、重庆机床厂、长春重型机械生产厂、宝鸡煤炭设备加工厂等都开始建造性能更好的电牵引采煤机,赢得了市场的追捧。经过数十年的发展,我国电牵引采煤机技术已日趋完善和成熟,极大促进了国内煤矿行业的综合生产效益的提高。 3.3机电一体化技术在带式输送机中的应用 带式输送机在我国各大煤矿生产基地得到了十分广泛的普及和应用,它具有输送量大、性能稳定、工作周期短等突出优点,成为近年来煤矿机电一体化技术改造的重点对象。 当前,使用最普遍的是CST可控软启动装置。它具有良好的综合工作性能,能够针对煤矿、金属矿的开采提供超长距离运输,实践证明具有较高的工作效率。由于技术条件限制,我国煤矿企业在使用带式运输机时,中间驱动点的设计通常不超过三个,这直接影响了输送机的单位产出和总体工作效率。同欧美等发达国家相比,我国输送机采用的安监技术相对落后,在使用期限、精度、稳定性以及单位产出方面都稍逊一筹。 4 机电一体化在采矿过程中应用的发展趋势 在信息技术不断进步和发展的促进下,机电一体化技术获得了高速发展机遇。近年来国产的机电一体化装备正逐步朝着智能化和自动化方向发展,为矿山专门定制的机电一体化设备具有小型化、功能简单化和稳定性等突出优点,大大提高了矿山生产加工效率,有效降低了人力资本的投入,大大减少了矿山安全事故突发率,为煤矿行业的健康发展作出了突出贡献。那么机电一体化未来发展趋势如何,笔者认为主要表现如下几个方面: 其一,为了推动机电一体化技术在采矿业的广泛运用,这就需要进一步优化机电一体化技术,比如在信息自控方面还需要加大技术支撑,不断使其得到完善; 其二,随着信息技术的不断发展和升级,机电一体化在近几年技术日益成熟,并在各领域的运用也取得了一定的成果,所以未来采矿业将可能普及这种技术在采矿过程中的运用,以便于提高其生产效率; 其三,随着信息技术的发展,未来的机电一体化在采矿业的应用将十分普遍,机器人将有可能在采矿机电一体化的发展中成为研究重点。 5结论 总之,通过本文论述,我们在对机电一体化这项技术逐步了解的前提下,我们深知:对于如何使其在煤矿企业中得到落实和运用还需要很多工作要做,但无论如何,我们必须重视机电一体化在采矿中的作用,最大发挥其在行业中存在的潜在价值,在煤矿企业开采过程中尝试落实这些技术的应用,为提高煤矿企业生产效率创造良好条件。
林业技术论文:现代林业生物技术论文 1林木组织培养育苗 林木组培培养是采用林木的器官和组织作为外植体进行苗木快速繁殖的技术,目前可以通过组织培养繁殖的木本植物多达120余种,并且逐年在增加。美国1978年已经使用火炬松组培苗进行小范围造林,1983年其里格斯苗圃林木组培苗的生产规模就达到100万株,德国、法国、加拿大和巴西等国家对云杉、杨树、桉树等树种的组培方面也进行了较为系统的研究,并投入了工厂化生产。我国于20世纪70年代开始了林木组织培养研究。通过科研工作者的不懈努力,先后分别有杨树、桉树、马尾松、泡桐、杉木、湿地松、马褂木、柚木和桑树等树种通过组织培养成功获得再生植株。目前,我国的林木组织培养育苗研究已从实验室研究进入工厂化生产阶段,分别华北和华南建立了具有国际先进水平的组织培养育苗工厂,仅中国林业科学院在湛江的南方桉树中心,年产桉树组培苗就达到300万株。 2林木转基因育种 基因工程是生物技术五大工程之一,是生物技术的优秀,基因工程育种的原理是将目的基因片段整合到到相应的受体植物细胞的染色体中,改变受体植物的DNA组成,进而改变林木自身的相关性状,产生新的有利性状,转基因为林木遗传改良提供了一条全新的途径。基因工程技术与常规杂交育种和纯合育种相结合,可以大大缩减育种周期,加快林木育种进程,可以有效打破远缘杂交不亲和的生殖隔离障碍,创造新物种和选育新品种,对优质人工林的营造和生态环境保护具有重要意义。近年来,基因工程在林木育种工作中开始大量应用,其中主要技术有基因片段的分离与鉴定、植物细胞遗传转化和转基因植株的鉴别等。目前我国的林木基因工程育种研究取得了较大进展,已经有几十种树木如杨树、火炬松、花旗松、白云杉、核桃、刺槐、麻栎、桉树、苹果、罗威云杉等先后进行了基因工程研究,已经获得转基因植物的有杨树、核桃、柳树、松树、苹果、李和葡萄等。研究领域主要有抗病虫害、抗除草剂、抗逆性、花色花期调控等基因,其中抗虫基因工程已经取得突破性进展,培育的抗虫转基因杨树新品种已实现商品化生产。 3林木分子标记辅助育种 遗传标记是指能稳定遗传,容易识别的遗传学特征,包括形态特征、细胞学特征、生化特征和分子标记等。分子标记是在分子生物学基础上发展起来的一项技术,已经广泛应用于生命科学研究的各个领域,由于DNA分子具有多态性,能体现生物的基因特征,常作为分子标记的遗传标记。目前,在林木育种工作中用的分子标记手段主要有4种,分别是限制性片段多性(PFLP)、随机扩增多态性(RAPD)、扩增性片段多态性(AFLP)和简单重复序(SSR)等。在林木遗传改良中,分子标记主要用于种质鉴定、遗传多样性分析、遗传连锁图谱构建、分子标记辅助选择、)重要经济性状基因定位等方面。目前,借助分子标记技术,杨树、桉树、松树等主要经济树种已经建立了遗传图谱,通过遗传图谱能识别遗传标记的具体位置,可以对树高、胸径、材积、干形等指标进行定位研究,遗传图谱对林木育种工作有极大的促进作用,有利于优良品种的定向选育与培养。随着分子标记技术的发展和应用成本的不断降低,作为一种行之有效的遗传标记,在现代林木遗传育种研究中发挥着越来越重要的作用。 4林木次生代谢物质生产 植物通过次级代谢途径产生的物质称为次生代谢产物,并非生命活动所必须。采用植物细胞培养技术,利用生物反应器将林木细胞排泄到液体培养基中的次生代谢物质,然后使用生物技术的方法将其分离和纯化,可以用于制药、生产化妆品和染料。目前使用细胞培养技术生产的次生代谢物质有药物成分、生物碱、活性肽、色素和香精等,在某些植物细胞培养物中次生代谢物质的含量接近和超过亲本,通过细胞培养提取次生代谢物质比传统的溶剂提取法、超声提取、微波萃取等物理和化学的方法,效率更高,且不受季节和地域的限制,一年四季都可以生产。如通过培养人参细胞提取人参皂苷、培养毛地黄细胞提取地黄酮,培养红豆杉细胞提取紫杉醇等技术已经投入工业化生产。 作者:祝剑峰 李芬 单位:湖北生态工程职业技术学院 林业技术论文:林业发展技术创新论文 1林业的发展模式不符合当前社会经济发展模式 我国目前的林业技术创新经费一般都是来自科研机构和地方组织,财政的来源不稳定,科研经费的不足和产业结构的不合理使得林业技术创新难以得到发展,脱离了当前社会经济体制的需求,导致林业发展困难。我国林业的技术创新成果转化率非常低下,技术人才储备不足,缺乏专业的科技研究人员,一些精于高新技术研发与管理经营的高端人才更是极度匮乏,再加上产业链的结构单一,使得林业技术创新产品很难成为实际收益。 2加强技术创新是促进林业发展的根本措施 2.1优化产业结构,健全技术创新机制 想要加强林业的技术创新,首先便要拓宽林业的资金来源渠道,结合政府的投入和科研机构的投资,以贷款、风险投资等方式拓宽资金来源,解决林业技术创新资金不足的问题。林业应该优化自身的产业结构,全面增加林业技术创新的人才投入力度,积极参加国家建设项目,实施林业产业技术创新合作活动,提升林业技术创新的质量和水平。广泛推广大户经营、股份合作、专业合作社、公司加农户,多种经营模式。 2.2加强林业创新技术研发 林业技术加强创新技术研发可以有效利用当前资源,建立开放、合作的良性技术创新机制,提高创新技术成果的经济转化率,加快林业技术的更新换代,给林业的技术创新活动创建一个良好氛围。林业的技术创新应该以创新高新技术知识产权为主,通过改变以往落后的模式和技术共同改革,研发新型林业高新技术产品,构建一个可持续发展的和谐技术创新体系。 2.3加强林业技术创新人才储备 对于任何部门来说,人才的多少和质量都决定着该部门发展的速度与好坏,林业想要跟上现代经济发展脚步,便需要大量的林业科技创新人才,给林业的技术创新和发展打下坚实的基础,加速林业现代化发展的进程。林业要优化技术创新人才的组织结构,提高工作人员的整体素质,促使其知识技能能够加速林业的发展,适应现代化经济的发展速度。林业技术创新的另一个有效途径便是强化工作人员的整体素质,对林业工作人员进行思想和技术方面的全面教育,树立正确的科学发展观。林业部门对教育应该拥有足够的认识,将人才的培养当成产业发展的优秀战略目标,推动技术人员知识和技能的快速提高,为林业的技术创新提供足够的人才保障。 3结语 林业的技术创新是一项复杂的工程,它决定着林业的发展走向,并关系着我国现代经济的发展。在我国当前社会主义经济体制下,林业想要发展便要优化产业结构,并加强人才的储备和培养,将技术创新当成现代林业发展的动力,充分提高林业技术创新人才的知识和技能水平,全面提高整个队伍的综合素质,以此为突破口不断加快林业的发展速度。 作者:罗绍军 单位:云南省临沧市云县爱华镇林业站 林业技术论文:林业生产技术创新论文 1塞罕坝目前攻坚造林现状分析 塞罕坝机械林场于1962年建场,建场后平坦开阔地带使用履带拖拉机牵引植苗机进行机械造林,其他地块使用植苗锹,采取三锹半缝隙植苗法进行人工造林。到2004年在94666.67hm2经营面积上,营造起73333.33hm2人工林,至此大面积造林已基本结束。但是还有近6666.67hm2荒地、荒山,用常规方法无法栽植成活,这些地块大多立地条件较差,迹地造林地块土壤肥力降低,常规裸根造林成活率较低,很难成林。为此,近几年采取容器苗造林。容器苗造林具有根系完整、保水性能好、缓苗时间短、造林成活率高、延长造林季节能够迅速成林等优点。但也存在苗木成本高、栽植难度大等缺点。建场以来人工造林一直沿用前苏联的科落索夫植苗锹。这种植苗锹在容器苗造林中却无法使用,只能使用普通铁锹挖坑,投苗后再用铁锹埋土,最后手压挤实。这样一方面费工,一方面挤压不实,降低成活率。 2采取的林业生产技术创新措施及产生的客观效益 2.1造林工具改革及其作用 把具有专业技术理论知识和实践经验的技术人员组织起来,成立职工创新工作室,解决林业生产中的技术难题,既提高了林业人员的整体素质,也促进了林业生产水平上升。为了解决容器苗造林栽植难度大、成本高的难题,塞罕坝阴河林场职工创新工作室对容器苗栽植工具进行了改革。 2.1.1革新了打坑机钻头。以前栽植容器苗使用铁锹挖坑,现改为使用打坑机垂直打坑,深度与容器桶高度相等。打坑机是用小型汽油发动机带动钻头进行挖穴的机器。我们根据实际生产需要,在钻头尖端安装纵向切刀以便形成平底穴,与容器桶底面吻合;按容器桶的规格制作不同规格的钻头,钻头直径大于容器桶直径5cm保证挤实土坨所需的合理空间。将容器苗轻轻放入坑内,做到深浅适宜、不歪不偏。 2.1.2造林挤实铲用以回填土壤、挤实空隙、整平穴面。造林挤实铲由铲头、铲杆、手柄组成。用1cm厚、直径12cm的铁管截取7cm,中间切开制作成半圆形铲头、焊接60cm长、直径2cm铁管做铲杆,在铲杆顶端焊接20cm横管做手柄。用挤实铲将打坑机旋出穴面的土壤回填,随填随挤实,用铲头垂直夯实缝隙,用力适中,不能损坏土坨。最后用铲头整平穴面。造林挤实铲的发明和打坑机钻头的革新,解决了容器苗造林栽植难度大、工效低的难题,同时也大大提高了造林成活率,还带来了很大的经济效益。 2.2造林方法改革和栽植技术更新的效果 2.2.1土质贫瘠的沙丘、荒地采用3~4年优质壮苗进行裸根栽植,辅以生根粉、保水剂及沾泥浆栽植技术。这样的好处是:选用优质壮苗沾浆栽植解决了苗木失水问题,使用保水剂提高了苗木的抗旱能力,使用生根粉促进苗木及早扎根,大大提高了苗木的栽植成活率。目前塞罕坝攻坚造林裸根苗栽植成活率在90%以上。 2.2.2对土层瘠薄的石质山地采用大穴整地,用客土回填的方法改变苗木生长环境。具体做法是:在定点整地的基础上,把造林的穴面扩大、加深,把碎石全部清理,再回填配制好的基质土壤。栽植4年生的容器苗,然后一次性浇足水。这样的做法科学合理,造林成活率均在98%以上。 3林业生产技术创新在攻坚造林中的作用和产生的效益 2010年以来挤实铲、打坑机容器苗造林已经在塞罕坝机械林场全面推广使用。利用此方法造林3866.67hm2。普通方法容器苗造林,2人一组每天栽植100株,平均每人50株。采用挤实铲、打坑机容器苗造林进行造林,4人一组每天栽植1200株,平均每人300株。提高工效6倍,节省造林工时费290元/667m2。造林成活率提高10%,节省苗木、工时费100元/667m2。合计节省390元/667m2。2010~2012年3年采用此操作法累计造林3866.67hm2,直接经济效益达2262万元。 作者:徐军 单位:河北省塞罕坝机械林场 林业技术论文:造林更新技术与林业发展论文 1造林更新技术与林业发展中存在的一些问题 1.1强烈的市场需求造成了林业资源的匮乏 随着我国各方面的高速发展,林业产品的需求量也会越来越高,尤其是近几年来,我国建筑行业及其一些类似行业的发展,对木材的需求可以说达到了供不应求的地步我国虽然说是幅员辽阔,但是经过这么多年的采挖,逐渐变为一个森林资源匮乏的国家,这主要体现在以下几个方面,首先森林面积在不断地减小,而且分布极其不均匀;木材的质量也变得差了许多,群落结构不符合自然发展的规律,出现大面积的病虫害;树木的生长状况不好,不能被很好的利用,产量极低在这种情况下,很难保证林场出的木材满足国家发展的需要,这就不能最大程度的履行森林对于人们所应该履行的义务而这种现象的后果就是,许多与林业相关的产业发展滞后,也降低了林业市场的竞争能力。 1.2一些地方绿地利用率低 绿化可以代表一个城市的形象,这几年各个地方绿化程度不断增加[1],但是仍有许多地方的绿地利用率相对较低,首先是现如今许多城市修建雕塑广场,只是单纯的为了某些官员的政绩上添上一笔而已,并没有什么实际意义,还有就是城镇绿地的结构极其不合理,没有做到乔灌草相结合,更有甚者盲目崇拜外国,引种外国的可观赏性花草,造成物种入侵,许多地方呈现出草坪多但是乔灌木少的情况,生态效益就会变得很低。还有就是一些路边树选种不适合的现象,根本没有调查清楚,栽种较为盲目,不仅造成了劳动力的浪费,而且还大大的降低了生态效益。 1.3林业资源缺乏保护力度 现我国破坏林业资源的现象仍然是随处可见,林业资源设置好就不管了,这样如果没有后期的检查跟保养,这样很容易造成一些树木因为各种原因死亡,损失掉了林业资源,还有就是随着现在木材价格的上涨,所以一些人为破坏林业资源的现象也在增多,一些不法分子砍伐树木进行交易,取得不法利益,还有就是一些天灾的出现,一些地方因为二氧化硫污染下起了酸雨,这样会严重损害树木的结构,会给一些树木造成伤害,加大林业资源的匮乏,但还有就是现在我们对一些林业资源的保养力度严重不够,这也在一定程度上加快了树木的衰老,剪短了它的寿命。 2针对造林更新技术与林业发展中问题的解决措施 2.1加大造林更新的投入 加大造林更新的投入目的是为了生产出更多的林业资源来满足市场的需求[2],并且带动林业的发展,要生产出更多的林业资源首先要选种,选择适合当地生长的树种,这是第一步,也是最重要的一步,然后就是要对林业进行一个统一的管理,要进行合理的密植,要让每个树苗都能够最大限度的利用阳光来进行生长,还有就是注意后来的病虫害危害,要进行防护和定时的检查,让树木健康的生长,还有对一些生长力比较弱的幼苗进行更大力度的保护,对一些年幼的小苗也要定时的提供营养,给他们输送营养成分,保持他们的生命力,只有让每个树木都健康的生长,才能生产出更多的林业资源。 2.2加大绿色利用率 绿化是我国现阶段面临的一大问题,我们在做城市绿化的时候不能只是铺上草坪那些盲目跟随,我们还要在草坪上种一些树木,要让各方面协调起来,有草有树,对于树木的选择上,我们尽可能的选择一些发育比较茂盛的树木,这样的树成长起来才会产生大范围的遮阴面积,可以在夏天给人们创造出更多的休息环境,让人们舒服的度过夏天,还有就是树木在路边种植是一定要选育好品种,比如什么书适合做行道树,什么树适合做园路树,这些选择一定要认真,只有这样做,我们才会在城市里面看到更多的树木,才会提高绿色利用率。 2.3加大对林业资源的保护 力度对于现在一些林业资源的损坏现象[3],我们必须要加大检查力度来帮助林业资源尽量的维持好原有的状态,对一些破坏明显的地方要安装摄像头,并且如果抓到破坏林业资源的行为,一定要处于相应的罚款和一些处分,要做到严厉打击这种行为,还有就是要加大对林业资源的保养力度,一定要定时的对林业资源进行保养,这样可以延长一些树木寿命,也一定程度上保证它的活力,如果可以的话要大力宣传林业资源的宣语,让保护林业资源的理念深深的留在人们的心中,只有人们做到保护好林业资源,林业资源才能更好的为人民服务,帮人们创造出一个更好的环境。 3结语 本文通过从多方面分析我国造林更新技术与林业发展现状,了解到了一些信息,我国具有辽阔的土地,存在着很大的林业资源需要我们去开发和管理,来帮助人们更好的提高生活。本研究通过分析造林更新技术与林业发展中存在的一些问题,提出加大造林更新的投入,加大绿色利用率,加大对林业资源的保护力度等针对性解决方案,希望能在以后我国林业资源开发过程中有所帮助。 作者:孙一蕾 袁久东 单位:长春市宽城区水利林业工作总站 林业技术论文:林业生产管理技术要领分析论文 摘要:从种子采收、播种、苗期管理、造林、新造林管理、中幼林管理、近成熟林管理等方面阐述了林业生产的管理措施,以期为林业生产提供指导。 关键词:林业生产;管理;措施 为了促进森林的形成,需要进行人为的管理。现就林业生产的管理措施介绍如下。 1 种子的采收 采集的种子进行脱粒、净化、精选后储藏,购买的种子可以直接进行储藏。 2 播种 在播种前,要先做好苗床。论文百事通种子经消毒、催芽后,播入苗床,要覆盖1层草。 3 苗期管理 (1)种子播下后,要经常观察种子的发芽率。当种子的发芽率达70%时就逐渐将苗床覆盖的草慢慢揭去,直至发芽结束,将草全部揭除。 (2)种子发芽后就进入了苗期,此时的苗木幼嫩,抗逆性差,要经常浇水,一般在早晚进行。当夏季来临时,要在苗床上加盖遮阳网,避免阳光直接照射幼苗,对苗木造成伤害。根据幼苗的生长状况进行间苗、补苗,让苗床的苗木生长整齐。根据天气浇水,必要时进行灌溉。 (3)入秋后,苗木的生长慢慢停止,开始木质化越冬。此时不能灌水、施氮肥,只能施入磷肥,促进苗木根的生长。 (4)冬季来临,要做好苗木越冬管理,天气寒冷,不能让苗床过旱,苗床要保持一定的湿度,以免造成苗木死亡。在寒冷的天气,在苗圃要间隔一定的距离堆草点燃,让烟弥漫苗圃,阻止热量过分流失,起到保护苗木作用。 4 造林 (1)造林地的清理。要清除造林地上的杂灌,条件允许要进行全垦,深度可达50cm,利于幼树的生长。 (2)挖穴。按照造林的要求挖树穴,株行距、树穴和深度要符合要求。 (3)造林。当造林季节来临,要先做好起苗工作,做到苗木完整,然后将起出的苗木分级,选用1~2级的苗木造林,这样的苗木抗逆性好,生长状况好。起出的苗木要及时送到造林地点进行造林,这样才能保证新造林有较高的成活率。在栽树时要保证苗木根系的舒展性,裸根苗木要打浆,条件允许要浇足定根水,将穴土踩紧培成馒头型。 5 新造林管理 (1)抚育。在造林后,于当年的5月中旬,对幼树进行抚育,即松土、除草,将土培成馒头型,清除林地中的杂灌,使苗木得到充足的光照和水分,充分生长。于7月和9月再各进行1次抚育,方法同上。如此抚育工作要进行3年,第2年2次,于6月和8月各进行1次;第3年1次,于7月进行,方法同上。清除杂灌工作要长期进行,直至林分郁闭。 (2)禁牧。造林后,要设有专门的护林人员。要对幼林地进行禁牧,防止牲畜进入林地踩踏幼树。若羊进入新造林地,会直接啃食幼树,造成新造林分苗木的损失。 (3)防寒。新造的幼林抗逆性差,在冬季要做好防寒的工作,方法同育苗期一样。 (4)防火。进入冬季,林区中的杂草干枯,在遇到明火的状况下极易燃烧。所以在入秋时,要砍除过深的杂草、灌木。冬季来临,组建专业的防火队伍,定期对林区进行巡护,在林区制高点建立t望塔,设专人24ht望,发现火情及时通报、及时扑灭,将火灾造成的损失降到最低。 6 中幼林管理 (1)幼林修枝。当幼树生长到一定年份,自然整枝差的树木需要人工修枝,即将近地面的轮生枝(多年生)人工剪除。这样做能促进树木长高,还可以增加树木的枝下高,在冬季地面火难以上树。 (2)幼林间伐。当林分的郁闭度达到0.8时就应当考虑进行幼林间伐,林分过密,不通风、不透光,不利于林木的生长,还会造成林分中的林木相互之间竞争。因此,要及时进行间伐,为保留木创造更好的生长环境。在间伐过程中要做到:砍密留疏、砍弯留直、砍小留大。 (3)防火。在冬季来临要清除林地中的杂灌,砍除过密过深的杂草,这样才有利于幼林区冬季防火。冬季来临时,要组建专业的防火队伍,定期对林区进行巡护,在林区制高点建立t望塔,设专人24ht望,发现火情及时通报,及时扑灭,将火灾造成的损失降到最低。 7 近成熟林管理 (1)间伐。此时的林木已有一定的经济价值,可以适时进行间伐。这样既有利于林木生长,也可以有一定的经济效益。在间伐过程中要做到:砍密留疏、砍弯留直、砍小留大。 (2)防盗。林木有了经济效益,就会成为被盗伐的对象,所以应加强林木的看护工作,防止发生不必要的经济损失。 (3)皆伐。林分成熟,就应在适当的时候皆伐。 (4)迹地的再次更新。林分砍伐后,要及时进行更新,即再次进行整地、造林。 林业技术论文:基于林业推广的科学技术论文 1阻碍林业科技推广的因素分析 1.1林业科技推广体制尚不完善随着改革开放,促进科学技术与天然林得到了很大的发展,但由于计划经济时代,但已受到限制,它仍然是由政府在促进行政指令,推广该项目几乎没有市场经济的标准,忽视了林业科技应该算是从农村现状出发,新技术的推广,需要政策引导,指导,有关部门需要资金投入,主要负责农民的应用和缺乏热情,没有主观性等等上述因素,直接或者间接的对林业科技的全面推广造成看影响,致使出现了一种“,你推广你的,我干我的”尴尬局面,其长期影响林业科技推广这项推广工作是非常大的。 1.2农村知识的整体结构不高,缺乏劳动目前,大部分农村剩余劳动力基本上都在外地打工,给家里留下的基本上是老人和儿童,他们一般都是不是知识层次不够就是参与热情度低,对于新鲜事物和新技术的接受能力较低。介于上述农村现状,往往会造成一种新技术的推广被冷落,不采用,却已然使用老办法,不能很快接受新的林业技术的现状。造成这种现象的根本原因在于青壮年等主要农村的劳动力都在外打工,剩余的老人无论从体力还是思想上都很难对新技术的推广得以应用并起到推广作用,因此造成林业科技的推广工作展开慢、工作效率低。 1.3科技推广运行机制滞后,推广服务能力有限主要表现在:①为促进科学和技术还没有形成一个有效的机制,有一个与科技紧密结合,没有好的重点项目,导致较低的转化率和科技贡献率的结果。此外,科学技术与促进和保护知识产权保护植物新品种间的之间的矛盾正在逐渐兴起。②一些基层科技推广人员,由于收到种种条件的限制,不能经常出去进修深造,提升更新自己的专业知识,致使很多基层工作人员在林业科技推广工作上,对现代林业的新技术及新成果没有及时的去更新学习,不了解林业新技术所真正能发挥出的林业科技作用,使其未能得到真正的推广应用。③专业细致的推广机构,以促进一个人的知识结构,不能很好地适应市场经济和农民林业多元化的效率目前发展的要求缺乏足够的权威。 1.4科技人员素质有待进一步提高大部分林业科技人员对“3S”技术、计算机网络技术、碳汇林业科技、生物质能源林技术、困难立地条件造林等新技术掌握和运用能力较差,理论指导实践的能力不强。县级科技人员亲自抓试验示范的机会少,没有把已有的林业科技组装配套应用到林业生产实践中,缺乏实践操作技能。同时,也存在林业科研、推广队伍人才老化和断档问题,特别是乡镇林业站工作人员来源复杂,素质参差不齐,科技培训工作滞后,知识更新缓慢,工作积极性不高。使林业技术来提高推广和成果展示低效率的不良状况。 1.5资金投入相对不足林业科技和属于从事公益事业,没有国家政府的支持下不可避免的,因此,国家也有相应的规定的法律机制机构技术推广站:促进资金应预留一定比例的设定资金从某些项目。但是由于一些当地的政府资金不足,审批制度也相应的得到不重视,是其林业科技推广工作在未得到资金帮助的情况下,由于缺乏资金,导致了一些推动林业基层干部下乡作为一种负担或包袱来处理,更不用说促进林业科学技术作为事业来做他的生活。因此,科学和技术的进步,促进适当的林业工作会很慢。 1.6科技推广与林业生产脱节的问题还未从根本上解决林业科技推广与林业生产结合,两者之间的体制和运行机制还不够完善。主要是由于:一方面,对于建设和产业发展的科技需求,促进林业生态工程缺乏自觉性和紧迫感,管理过于粗放,水平和效率不高;另一方面,促进林业和林业生产技术的实际仍存在一定程度的距离的现象存在的主题的偏差是不够准确的,相对有限的技术推广和服务领域,水平等,以解决慢林业生产技术,实用技术成果的主要问题是不完美的,不能够与相互支持,这直接影响科技成果的速度和林业在促进科学技术的发挥支撑作用。 2要构建思维健全的林业推广服务模式 2.1构建林业科技推广体系(1)由于林业科技具有公共产品性质的特性,林业科技推广在我国如此之深“线路中断,网破,人心散了,”这种情况的困境是,有建立科学合理的绩效管理激励制度没有根本的原因。因此,应该选择人才的制度,可以聘请做,职称晋升或降职,并为选拔任用机制是为了脱颖而出,施展工作的专业人员有益;人才评价机制,建立重点人口和产业的基本社会评价;体现工作绩效,促进人力资源管理和分级分类适用的收入分配机制的合理流动;我们还必须建立和完善了一些奖励措施,鼓励大胆创新的科技人员,企业家精神和深入第一生产线的激励和表彰为科技人员突出贡献的给予奖励等。(2)促进创新管理机制,改革用人机制,员工招聘制度的实施,实现了用人单位的固定劳动合同的,由身份管理向岗位管理的转变。根据就业“公开,公平,公正”原则通过公开招聘,竞争上岗,择优录取的办法有真正的人才选拔专业技术人员进入推广队伍,为员工,管理,在严格按照规定程序和人事管理权限申请。(3)完善考核制度,林业技术人员的工作量和进村入户的性能,促进技术作为一个重要的考核指标,林业技术人员的农民评价作为重要考核内容。建立有效的激励和约束机制,分配制度改革,收入和工作职责将与林业技术员,工作业绩,低于全县林业技术人员的优惠政策工资的实施。 2.2完善林业科技推广体系的具体方案分析(1)推广组织以营利为目的,以多渠道,多模式,快速推进科学技术给用户,让尽可能多的用户所接受和使用。从自身的利益,所有类型的组织,一般以推广新技术前的技术可行性,市场需求还是不错的选择成本效益的技术,从而推动高效率。新的林业技术推广体系,根据市场,技术推广,才能在激烈的市场竞争中运作,要充分发挥加强我们现有的努力,推动工作。(2)通过服务和示范推广林业科技一个新的方向,在林业科学和技术,提高推广人员的整体素质的县,要加大建设农村推广体系的努力。一经录用,海报,宣传车,宣传栏和发放实用技术资料等方式,加快转型速度,提高农民的科技素质,林业科技知识的普及,推广实用技术,领导全部水平和群众不断增强意识的转变,牢固树立“科技兴林”的战略思想,积极营造良好的“科技兴林”“,科技致富”的氛围在农村和林区。开展试验、示范、推广、培招聘、竞争上岗等多种手段,建立一支相对稳定的基层推广队伍。(3)要掌握岗位培训,学历教育,加强工人同时继续举办各种专业课程,通过专业培训,定期培训,函授等形式的教育,培养实用的知识管理和技术人员学习,使广大群众逐步学习如何市场经济条件下的应用林业科学知识,产业结构调整和推广技术的理解正确应用的重要性,加快科技成果转化,促进林业的过程。必须促进新成果,新技术。提高理论水平和工作人员的专业素质,推动科学技术为一体,开发并建立一个结构合理,创新能力强,服务意识强,有农村工作经验和卓越的科学和技术推广队伍的奉献。(4)加强对资本投资的技术进行小区试验,小面积的示范,让农民实实在在的,真正体会到了林业科技成果的好处。在这方面,林业部门建立了多部门协调的运行机制,科研,教育和经济生产林区等方面结合起来的一些最新和最林区符合现状,生产技术示范迅速。有计划地开展宣传和新技术,新知识,农民的教育和提高他们的科学文化素质。(5)增强市场的建设,用市场来引导林业科技推广林业科技生产基地是提高林业科技成果的农民的理解,提高林业示范基地,生产真正得到实惠的重要途径,所以只能促进顺利推进科学技术。在这方面,林业部门建立了多部门协调的运行机制,科研,教育和经济生产林区等方面结合起来的一些最新和最林区符合现状,生产技术示范迅速。 3林业科技推广中的森林病虫害防治的重要性分析 随着不断增长的人口,对木材有了更大的需求,严重破坏了森林资源,带来了很多的灾害。危害森林的方式有多种,但最严重的可能是森林病虫害。由于森林病虫害的防治与营林技术不同步,大面积营林都呈现出了单一化的特性,造成更严重的森林病虫害。为了有效地改善这种状况,森林病虫害防治,必须联合开展的造林技术。 3.1林业病虫害的危害林业害虫经常有人形象地比喻为“无烟的森林火灾”,足以反映森林资源的危害。分别下列两种杨树和松树害虫危害具体叙述的例子:①杨树的病虫害:常见的杨树食叶害虫和害虫蛀干害虫两大类。危害杨树的主要食叶害虫有杨扇舟娥和杨小舟娥,杨小舟娥和杨扇舟蛾的生殖繁育能力特别强,前者达到1年4代,后者达到1年6代,刚孵化的上述虫害均喜欢集群啃食杨树的树叶,最后只剩叶柄,危害最严重的时期是7~8月份。危害杨树的蛀干害虫主要是光肩星天牛,其危害方式主要是啃食杨树树干,所以杨木质量严重退化,甚至导致死亡。②松树虫害:危害松树的虫害主要是马尾松毛虫,其繁殖能力较杨树有所降低,1年只能繁殖2~3代,其对松树的危害也是来自于幼虫,它们啃食树叶边缘松,造成松树的叶丛卷曲死的现象,当未来的3龄幼虫将是整片整片的散叶咀嚼,导致旧的干松的迅速死亡。③松材线虫病:是松科植物致命性病害,一旦松树感染上该病就必死无疑,被称之为松树的癌症。在经济发展快的浙江、江苏等地,因大量调运松木材及其制品,造成人为远距离传播,自上世纪80年代从江苏南京中山陵被发现至今短短30来年,已扩散到全国半数省份,每年应付防治防控的人力、财力及造成松树枯死不计其数,经济损失十分严重。 3.2营林技术的发展与森林病虫害的防治分析森林病虫害的内涵主要体现在有关森林病虫害的前提生态环境,防治的基础上,营林技术,在生物群落大力发展的有利因素阻碍树木的生长和病虫害的当地条件生长的物理,化学的有机和生物系统相结合,防止污染的环境,使虫害和疾病的传播都没有,以达到健康生长和保护环境和树木。营林技术要点:主要指基于森林病虫害进行森林抚育技术之间关系的情况下,整个森林培育综合各种技术时,采取森林病虫害的危害,并提供了有利的繁殖环境,从而实现对目标害虫。主要的措施,以减少森林病虫害是使树木提高抗病能力。应根据当地实际情况,选择了品种的生物学特性,从而为快速增长的树木,增强对疾病的抵抗力,病虫害减少扩展。①选择以改善森林昆虫物种免疫:林在同一层中和不同种类的树木,免疫系统是不一样的,即使在同一物种的树木,会有在个体免疫差异。通过介绍,杂交可以使本身不具有获得抗害虫的昆虫抗性。②设置隔离带能有效阻断害虫:林业有害生物的增殖和迁移能力非常强,单喂养害虫,可以幼虫的食物时不迁移通过设置缓冲区,使幼虫迁移,如油松毛虫等,以减少它。,能有效防止危害幼虫。③定期清洁森林健康,松土除草:在森林健康里面定期清理,及时松土除草,从而减少从根部的树木的发生。干净卫生能提供健康的树木在环境中生长良好,及时松土除草的作用发挥进一步发展,防止病虫害的滋生。松土也让统一的土壤养分,使更多的健康树木的生长,增强其抵御虫害和树木疾病的能力。④当受到病原危害的树木,会产生应力性,尤其是当树木耐强,抗病原菌将停止:提高土壤肥力,改善森林状况。适当施肥可以起到预防病虫害的显著的影响,也不会污染环境。通过生态林根土将转变成一个完全根系发达,可持续利用养分和水分,以提高对功能的树木根部,从而起到一定的作用在加强和树木健康,实现有效和持续的抑制害虫的目的。 4基于林业科技推广下的创新施药技术对森林病虫害的防治 4.1精准的应用施药技术精准施药技术是基于实时的自然环境利用现代林业的生产技术和先进的技术设计,视觉传感或精确农药使用的地图,涵盖了信息采集的目标管理的过程中,目标识别,应用技术要点农药决策,精确的执行变量喷雾使用,节约农药,提高工作效率,减少对环境的污染和农药的使用,病虫害防治,以实现智能化,高精度,自动化,促进环境保护和林业生产的可持续发展。总之,精准的应用施药技术是实现定时,定量和固定喷涂。使用农药喷雾技术的可变技术,可根据病虫危害精确的地位和立场自然准确地处理,森林喷洒不均匀,每个点是不同的调整农药和环境特征的危害程度的量,避免对环境的浪费和农药污染,使林业有害生物控制更加高效,优质。 4.2TIT法防治技术TTR方法使用的化学物质被动控制,控制效果难以保证,但也有一些干扰的环境。TIT法就是对有害生物实施诱捕(trap)、接菌(inoculated-pathogen)、传染(transmission)的防治方法。首先,利用害虫的引诱陷阱,然后身体变得微生物农药虫害,微生物杀虫剂允许害虫进入他们的社区带来了生存空间,互相传染,从而达到预防的目的。对于某些害虫(如苍蝇,蚊子等),你无法通过陷阱,微生物农药直接在人口居住空间(污水池,坑,塘,稻田,水沟等)接种,让其感染死亡。此外,还可以更换TIT法微生物农药其他药物(如兴奋剂),使兔子害鼠害烦躁后,扭在组内的窝,造成害鼠和兔子的伤亡。或更换微生物农药性兴奋剂+不孕剂,目标害虫疯狂的寻找异性滥交,防止正常交配目标有害生物体,目标害虫密度降低到安全水平。 4.3药物注射技术该被注入注射药物是有害的,或注入到所述液体注入设备,以打击害虫的树干。注射的药物浓度,浓度相对较高,环境污染少,天敌安全,适合身材高挑的森林病虫害防治。①竹腔注射:防治竹蝗时,在跳蝻孵化出土时,对产卵地每竹基部节间作竹腔注射吡虫啉或乐果等内吸性药剂20mL原药,防治竹蝗的药效期长达40-60d,可彻底杀灭产卵地上整个出土期出土的跳蝻;②昆虫道包装:包装在蠕虫信道释放剂或熏蒸剂,或昆虫,线虫;③被害处注射。用于皮下害虫柴油熏蒸5-10倍液注入被害处;④打孔注药机注射:采用专业设备,将高压药液注入植株体内;⑤专用注射液注射:此方法目前主要用于林业松材线虫病预防,或树体营养;⑥输液滴注:配置的注入输液瓶,根据钻在树上的“特殊注射注射液”的方法,所述输液针插入时,连接输液瓶,针头和输液瓶悬挂上方0.5-1.0米正确位置时,调节流体的量不漏液体的注入孔。 4.4风送式静电喷雾技术风送式静电喷雾技术,我们必须首先通过液体雾化压力或旋转雾化液滴的形成,充电电极后,使带电液滴,二次雾化气流对植物的作用静电和气流液滴。静电喷涂微风技术具有以下独特的优势:①在推广使用气流的作用,提高了静电喷涂液滴的渗透有利于郁郁葱葱,高大的树木防虫足够弱。②合理控制静电喷雾时的气流,喷雾飘移损失会非常显著减少对环境的污染。③带上静电后的雾滴,其表面张力被降低,以降低防雾性,改善雾化,液滴朝向最小表面积不易冷凝在植物,植物有益吸附液滴。与此同时,空气更容易使在叶片上和寄生虫飞沫传播,将显著提高杀虫效果。 5结语 林业科技推动林业产业,林业的发展和科技成果之间的关系到桥梁的生产力。林业科技推广站已被用来作为林业部门的基础,是直接面对普通劳动人民群众。因此,林业科技部门一定要高度重视。相信林业物权法改革和关于林业工作的国家的重视,不断完善林业扩展技术,林业技术推广将能够继续随身携带,为群众服务。森林病虫害有突发性和隐蔽性,因此是控制基本生态营林技术的有效途径。病虫害生态控制,它是合理配置各类种植树木和植物,并有助于提高森林系统的多样性,以加快自己的生态系统演替过程,从而逐渐形成自我控制害虫森林生态系统功能的疾病。因此,在害虫防治中的各种控制方法的过程中应充分进行比较的特定有害生物的效果,最合适的方法控制的选择。采取预防,治疗,以应对林业有害生物为辅的方式,力争使中国的林业标准上升为子孙后代造福。 作者:吕军美单位:浙江省松阳县林业局 林业技术论文:生产性实训的林业专业技术论文 一、课程设计 1.课程目标:通过1~2个月的林业生产性(综合)实训,让学生实际参加林木种苗生产、森林资源调查等工作过程,使学生掌握从事林业生产的主要技术,巩固和加深对“必需”知识的理解和运用;培养学生积极的工作态度,提高其文明操作与安全意识,养成“爱林、护林、兴林”的职业精神和团队协作精神;提高学生实践操作能力、自主学习能力和创新能力;加深对林区、林业以及林业生产技术的了解。 2.课程设计:中职二年级利用4~5月份,集中派遣学生到相关校企合作企业实训1~2个月。以小组为单位,安排一名企业技术人员作为指导教师,根据企业要求完成种苗生产、森林资源调查、野生动植物保护等相关工作任务,学生在学校委派指导教师的带领下全面参与林业实际工作,利用山区下雨时间由企业技术人员讲授林业生产的技术要点和相关理论知识,真正做到“做中学、学中做”,实现课程与岗位的对接,专业与行业的对接。 3.成绩考核:实训结束后,由学生填写《实习指导手册》,独立撰写2000字以内的实训总结。由本人、小组、校内委派的实习指导教师和企业技术人员共同参与考核评价。以知识目标、素质目标和能力目标并重的原则,注重过程考核,侧重综合素质和实践操作能力的考核。态度和技能各占55%和45%,其中,每项中考勤占10%,自我评分、小组评分各占5%,实习报告、教师评分各占10%,企业评分占15%,综合后最终形成学生的生产(综合)实习成绩。 二、调查样本和方法 采用自编调查问卷分别对2012级现代林业生产专业、实施实训的区内林业企业进行抽样问卷调查。2012级共3个班100人、企业共11个110人,分别回收有效问卷共100份(2012级)、110份(林业企业)。调查分为学生版和企业版,问卷的项目也有所区别。项目包括:“开展生产(综合)实习的季节”、“生产(综合)实习的内容”、“是否有收获、增强了实践动手能力”“、对学校委派的教师评价”等20个项目。 三、结果分析 1.企业对我专业参加实训学生在实习过程中工作态度、文明操作与安全意识、团队协作精神等职业能力的满意程度。就企业而言,通过实习,对我专业学生在实习过程中工作态度、文明操作与安全意识、团队协作精神给出的选择分别为:“满意”64%、“基本满意”36%“、满意”73%“、基本满意”27%、“满意”64%、“基本满意”36%(见图1)。企业对我专业学生的综合职业能力都表示满意,说明我专业在平时的日常教学中对职业能力在专业、专业基础课的渗透教学比较成功。 2.企业对我专业教学内容是否贴近企业生产岗位技能需求、学生是否具备了在企业工作的综合能力的选择。就企业而言“,对我专业教学内容是否贴近企业生产岗位技能需求”的选项,认为“是”、“还可以”的人数比例分别为90%、10%;“学生是否具备了在企业工作的综合能力”的选项,认为“是”、“还可以”的人数比例分别为80%、20%(见图2)。通过调查,我们发现,大多数企业认为我专业教学内容贴近企业生产岗位技能需求,同时,也认为我专业学生具备了在企业工作的综合能力。 3.学生对我专业选择的生产(综合)实习企业、企业对我专业学生掌握的实践技能的满意程度。就学生而言,“对我专业选择的生产(综合)实习企业是否能满足实习需要”的选项,认为“能满足”、“基本满足”、“不满足”的人数比例分别为71%、24%、5%;就企业而言,对“我专业学生掌握的实践技能是否能满足企业生产需要”的选项,认为“能满足”、“基本满足”的人数比例分别为73%、27%(见图3)。 4.学生、企业对我专业生产性(综合)实习整体的满意程度。学生对“我专业生产性(综合)实习整体是否满意”的选项,认为“满意”、“基本满意”的分别为99%、1%,说明绝大多数学生对开展生产性(综合)的认同度较高;企业对该选项认为“满意”、“基本满意”的分别为82%、18%,说明我专业安排的生产(综合)实习存在一定的问题,比如校内实践操作与现场实训的差距,学校、企业对学生期望值过高与学生本身存在问题的差距等。 四、结论与讨论 综上所述,通过开展学生生产性(综合)实训对增强学生实践动手能力、培养学生积极的工作态度和团队协作精神取得了明显的效果;大多数学生对现代林业专业实施的生产性(综合)实训感到满意。但是,对有些选项,如:“学生认为生产(综合)实习的成绩评定方式是否合适”的选项,有选择“不合适”的学生;“企业认为生产(综合)实习的成绩评定方式是否合适”的选项,有27%的企业选择了“基本合适”,说明现代林业技术专业生产性(综合)实训在成绩评定方式等方面还有待进一步总结和完善。 1.引导学生正确对待林业实训。林业行业属于艰苦行业,掌握林业技术离不开实践经验和时间的累积,这是林业的特性所决定的。现在的中职学生,虽然绝大多数来自林场或林区,他们很少有从事林业劳动的经历,对他们来说,高质量地完成林业实训,积累“实践性知识”就更有必要。从某种意义上来说,林业生产性(综合)实训除了增强其实践动手能力之外,更重要的意义在于培养学生积极的工作态度、团队协作精神等现代职业能力。 2.加强教师队伍建设。调查结果显示,学生对学校安排的指导教师的总体评价较高,但是有少部分学生认为企业技术指导缺乏教学经验,其所讲授的实践操作与校内指导教师之间有些差异。使学生认为“技术含量低”,甚至认为是“劳动课”或者不知道是按照技术指导还是按照老师的讲授去操作。由于林业行业标准的不同,必须有实践经验非常丰富的、下过企业锻炼的、熟悉企业业务的教师作保障。一是加强校内教师的实践能力的培养,提高实践指导能力;二是提高下派企业实践锻炼教师的数量,以满足校内和企业的对接,满足学生“做中学、学中做”的教学要求,不仅让学生知道“怎么做”,还要知道“怎么样会做的更好”。 3.加强配套保障条件建设。现代林业技术生产性(综合)实训是在“三阶段”的人才培养模式框架下,教学改革的重点之一。其优秀理念是:教学过程围绕林业生产季节安排,教学内容围绕林业岗位设计,教学场地围绕林场布置。要实现这一教学改革,必须有相应的配套保障条件作支撑。一是改变以往的教学方式,逐渐向行动导向法、引导文教学法等过渡,把课堂搬到林场、林区。二是打破“学期制”的教学管理体制,根据林业生产特点安排教学活动,改变终结性评价方式。三是加强校外实训基地建设,改善实训基地教学、生活条件,满足学生学习、生活的需要,提高实训质量。 作者:韩燕燕任伟单位:新疆林业学校 林业技术论文:基层林业专业技术论文 一、基层林业技术推广问题 a.基层林业的技术推广方式仍待改进由于是基层的林业技术推广工作,所以必须将国家的相关政策作为主要依据,并且针对已经完成的基层林业技术任务,提出相关的解决对策尤为重要。但是因为一些林农对此认识欠缺,总会从自身利益出发,把个人利益作为重点,从而忽视了其他问题。当然这种想法和认识都对基层林业技术的推广产生了严重的影响,不断制约着它的发展,而且也不利于林农对林业技术的学习积极性,有的甚至会达到无视抑或对政府的政策有所抵触,使得推广工作无法继续进行。 b.农村劳动力不断欠缺且文化水平普遍偏低由于城市建设在不断的加快行进速度,使得农村的剩余人口多为没有劳动能力的老人或儿童,往往老人们体质虚弱,劳动能力欠缺,有一些老人甚至已经到达行动不便的地步,更别提对新技术的接受程度了。故而,使得新技术推广工作在实行过程中,虽然会得到广大农民群众的欢迎并且有的也愿意参加,但是却难以真正做到具体的实,继而往往工作的进展十分缓慢,并且没有什么收效。 c.资金短缺一直制约着基层林业技术推广由于基层林业技术推广站都是一些事业性单位,其大部分的费用都是政府财政的专项拨款,一部分基层林业的技术推广站,它们的经费都和实际开支的需求有很大差距,因为在基层里开展技术推广和对技术进行指导这些工作,必需要有充足的经费来支持,这些经费的缺少使得大多数基层的林业技术推广站,其对工作缺乏动力,十分懈怠。 d.工作的队伍不太稳定、不够完善目前,因为基层林业的技术推广队伍总是不太稳定,使得技术人员的作用得不到发挥,故而有不少的基层技术人员往往都会被调去做其他的非专业性的工作,如此,技术人员就缺乏时间去对技术工作进行调研,而且他们的业务技能又不能得到锻炼,导致了严重的人才流失。除此之外,还有一些工作人员缺乏对工作的热情,往往都是在十分被动地进行他们的工作,这更加影响到基层林业的技术推广工作的发展。 二、加强对林业技术推广工作的战略方法 a.积极地开展宣传组织培训活动最初,基层林业技术推广站的领导要加强自己对“科技兴林”的认知,并且要积极的召开专门的会议,加强对工作的部署,做好林业技术的推广工作,由于广大农民群众的支持和参与十分重要,故而要使用各种不同的宣传方式,例如媒体的讲座、培训班、宣传车辆等途径,进入乡里进入村中开展宣传工作。技术人员必须亲自直接地指导农民,让他们能够真正地感受到新技术的福利,使得以后参与新项目的意愿更加强大,当地政府的支持也是十分重要的,如果可以在贷款方面提供一些优惠政策,为群众提供一些补贴都比较好,其次要吸引群众不断参与,同时如果有更多的青年能够参与其中将会更好。 b.基层林业科技推广的队伍要不断建设基层的林业科技的推广工作中,一般人数偏少,其知识的结构也比较老化,不能满足林业发展的需要,故而要不断进行林业科技队伍的建设工作,不断优化队伍的结构,保证工作队伍比较年轻,有知识开始必须改革用人机制,需要取用聘任制,遵守公开、公平、公正的原则,再则进行公开的招聘或者竞聘上岗的形式,选取卓越的技术人员,一起在基层林业队伍当中不断进取,其次仍旧要对在岗人员不断开展培训,保证他们的知识结构可以有所优化,能够掌握到更加多的新技术,使得自身的工作队伍整体的素质不断提高,同时要经常组织一些科技下乡的活动,确保技术人员和林农知识可以有效的对接起来,做到理论和实践相结合,最后在管理的层面上,也要渐渐的培养资格认证、拿证上岗工作的机制,使得基层林业技术推广工作的水平,整体都能够不断的提升,必须使用一套十分有效的绩效考核制度,把工作人员业绩和群众的评价一起放到考核范围之内,并且要将考核的结果同薪资的收入水平、职务的评定以及奖惩等相互挂钩,便于使工作人员的责任感有所加强。 C.工作的开展要与农村的实际相结合之前的林业技术推广工作,一般主要是靠政府的主导再去实施,现在必须将这一局面彻底的改变,要做到充分的与农村的实际情况和群众的实际需求相挂钩,把技术的推广加强同企业、高等院校和相关的研究所等不同的单位相联系起来,做到保证林业的技术推广工作可以把有偿与无偿服务都结合到一起。因为农村群众的思想觉悟都有所提高,林农更加需要得到一些利益回报,不然他们不会再有兴趣去参加林业技术的推广工作。所以,当地的政府必须充分的把公益性和利益性结合起来,把每个推广项目的科学论证实行起来,保证可以深入的了解林农和市场的需求技术,再去推广这种技术,同时,要把市场和林农想不不到的技术和林业技术推广站考虑到里面,以便能够提供更好地技术服务。 d.把实用技术的推广作为重点林业技术的推广工作的关键和主要方式是把开展有关的实用技术培训作为重点对象。同时,要把培养出林业科技示范的带头人当作能够使林业新技术推广更好的切入点,林业科技成果的转化也必须通过农民才能够实现。故而,必须做好林业技术的推广工作,并且要靠广大农民的大力支持和广泛参与。实用技术的培训活动可以使农民得到更为有用的生产技术,同时可以指导他们使用新技术实行科学的生产。把提高农产品的质量,加强市场的竞争力作为首要目标。其次林业实用技术的培训更要运用多种多样的方式实行,同时要简单明了,通俗易懂、具有有针对性。同时,更要依据新形势的进展,不断的创新、不断的实践,以求能够探索出更为适合林业技术的培训工作的新方法,要不断的利用培训和示范效果,使得林农的科技意识有所提高,为形成科技的重要质量和效益的观念做贡献,继而把科技致富的思路深深的植入到广大林农的心中 E.创新的重要性创新对于林业技术推广工作的体制发展是十分重要的,所以必须大量投入资金,使得林业新技术的研发和推广可以更为有确定性。在资金的来源上,不仅仅只靠政府财政的补贴划拨,还要想依托对加强技术合作、技术示范以及技术的培训等,将专家请进家中,使得林农可以拥有更为先进适用的生产技术,不断的提高林业的经营水平,使得经济效应能够上升。同时要对其进行补贴,使得在农民的种植积极性一直在提高的同时,还能更进一步。因为政策的扶持力度在不断增加,种植的补贴标准也在不断提高,林农的意识得到了精心照料,这对于实现林业产业发展是一种最基本的动力。 三、结语 就目前而言,基层林业技术推广工作不仅是基层的林业创新体系的主要组成,也是将我国林业的科技研究理论成果和生产力结合起来的主要枢纽。故而,国家和地方政府必须将基层林业技术推广工作作为重点。 作者:马会阳单位:南召县辛荑产业办公室 林业技术论文:基于林业发展的造林技术研究论文 1安化林业发展现状 安化县位于资水中游,湘中偏北,雪峰山北段,属亚热带季风气候区,总面积4950km2,其中有林业用地39万hm2,占全县国土总面积的79.00%,森林蓄积量1216万m³,立竹蓄积13793万根,森林覆盖率达76.17%。多年来,安化县林业坚持以建立比较完备的生态体系和发达的产业体系为目标,以造林绿化、资源林政管理和产业化建设为重点,以科技为支撑,使林业事业得到了快速发展,先后获得“中国厚朴之乡”“全国经济林建设先进县”“全国林木种苗行政执法与质量监督先进单位”“全国绿化模范县”“全国资源林政管理先进单位”等殊荣,2006年,又被评为“中国竹子之乡”。安化县通过采取工程造林、义务植树和社会造林并举的绿化措施,加快生态建设步伐,共完成各类造林3万hm2,义务植树750万株,封山育林22万hm2,森林资源得到了较好的恢复和增长,生态明显好转,基本形成了“小雨水不下川、大雨土不下坡”的生态安全体系;逐步建立了森林病虫害监测机构,完善了森林火灾预警机制和补救指挥体系,成立了护林总队,组建了森林火灾补救队伍和民兵应急分队,强化了森立公安、木材检查站监督执法机构职能,依法行政水平不断提高,林地林权管理日益加强,林权发生面积达97.00%以上。林业第一产业形成了杉木、马尾松、毛竹、木本药材、林果5个颇具规模的林产基地,年产木材15万m³,毛竹1000万根,木本药材1000t,林果15000t;林业第二产业形成了木材采运、制材、人造板、木竹地板、家具、松香、干鲜果品、木竹制品及工艺品等门类齐全,具有一定规模和技术基础的林产工业体系;林业第三产业形成了以柘溪库区省级森林公园、雪峰湖省级地质公园,红岩和六步溪省级自然保护区为重点的森林生态旅游网络,年森林旅游收入达到了1000万元以上。当前,安化县已进入林业发展最快阶段,全县总产值已突破10亿元大关,农民纯收入来自林业的比重达23.00%,林业产业已成为安化的重要支柱产业,对县域经济的影响和财政贡献越来越大。今后,安化将会以现代林业建设为重点,做大做强“中国厚朴之乡”和“中国竹子之乡”,倾力打造秀美、和谐的新安化。 2林业资源培育技术 当前,为加快资源培育,及时供应林业产品市场,发展林业经济,采用植苗更新培育方法是其中较为理想的技术措施之一。由于境内地形地貌复杂和林木生长周期较长等,这就决定了造林地种类的多样化,整地任务艰巨,且整地质量和效果要求较高等。首先要对造林地土壤结构、养分和水分等方面进行改善,清除有杂草和灌木的林地,深翻土壤,经过这样整地后改善了土壤水热条件,肥力增加,使得人工栽植省力又省工,有利于播种后种子发芽和幼苗期根系生长及成活,避免林间植被与林木相互竞争林地营养空间,提高了造林质量。要根据栽植林木的不同进行林地整理,并因地制宜开展全面、带状或块状整地,一般平原和沙荒及水土流失较轻的坡地适用于全面整地,在整地带之间存留一定宽度的不垦带有利于保持水土;同时,依据苗木特性确定整地面积大小,面积大的林地山地要留有穴状、鱼鳞坑等,平原留有坑状、高台等,这样既可提高土地使用率,又可防止水土流失。翻理林地前,要将整地清理的杂草、灌木以及采伐过的倒树、枝丫、伐根等处理干净,可利用人工、机具割除,然后,归堆铺平用火烧清除,还可以采用化学农药喷洒,以杀死杂草和灌木植物。 3造林方法 3.1造林树种选择 现代造林遵循适地适树、因地制宜、因地而异等种植理念,常常合理搭配树种选择和块状套种,这样既改善了土壤结构和质量,有效增加土壤保湿能力和土壤肥力,也提高了阔叶林面积和造林质量,同时,还有效改变了林业面貌和多样性,营造了多样化自然环境,减少了病虫害的发生。使生态趋于平衡,对安化县地理环境、自然气候及生态平衡都有很好的改善。 3.2林木繁殖方法 3.1.1直播造林 这种方法施工简单,省去了育苗工序,适用于大面积林地造林,但是直播造林只适合种粒大、易发芽、种源充足的树种,在撒播时林地土壤必须水分充足,才有利于种子发芽生长;而且对于后期幼林抚育管理要求也较高。因此直播造林常选择偏远、人烟稀少、自然灾害较轻的地区,有撒播、穴播、条插、缝插和块状播种等。 3.1.2分殖造林 安化县竹子繁殖造林可采用利用竹子地下茎直接造林,该技术简单,易操作,不但节省了育苗时间和费用,而且成活率高,幼林扎根后生长较快,可充分保持母本优良性状。这种方法对造林地的立地条件要求较高,分殖材料受母本数量和分布状况限制较大,适用于竹子、杨树、柳树等营养繁殖树种。 3.1.3植苗造林 除了直播和分殖造林外,还可采用植苗造林法,通常利用一年生实生苗进行育林。 3.2造林最佳时间 传统造林时间以春季为主,随着造林技术推广和树木引种成效,植树造林工作均有所提前,通常可在每年的12月到翌年2月完成,最晚不超过3月,冬季和初春季节温度偏低,苗木大都处于休眠状态,起苗和栽苗时水土流失较小,苗木栽植后更易于成活,有利于苗木根茎生长,提高抗逆性。这个时节造林第一年生长量可远超秋季造林20.00%,阴雨天和雨过天晴时候最为适宜。 3.3栽植方式 应以穴植为主,挖深30~50cm、不小于40~60cm见方的植穴,穴底平整,栽植时苗木放置端正,根系顺向水平舒展,可适当洚浅,以阻碍根劲萌蘖,生根部位扩大,增强苗木抗旱能力,苗茎入土三分之一左右,苗茎大于40cm时应入土15~20cm为宜。 作者:刘中华谌志华单位:安化县林业局平口林业站 林业技术论文:林业技术项目式教学论文 一、校企合作,开发项目教材 在高职林业专业教育教学中,教材是教学内容和方法的载体,也是实施项目化教学的主要依据,为此,为了更好地应用项目化教学方式要重视对教材的建设,可以通过校企合作的方式,针对林业专业岗位的需求,来开发相应的项目教材。还要能够根据现代化林业的最新发展动态对教材内容进行更新,以便体现出教材本身的先进性和新颖性。此外,在项目化教学实施过程中还要能够从学生的实际情况出发,通过项目驱动的原则让学生学习相应的教学内容。在项目化教学中还要能够突出以知识技能为主的项目化教学内容,让学生按照项目来完成相应的学习任务。还要重视理论知识的学习,在理论知识的学习中能够涉及林业生态建设的新理论、新成果、方法、技术等,以此更好地为学生的未来就业做好铺垫。 二、校企合作,开发一体化的项目课程 在高职林业教学中要能够根据林业岗位的要求和技术规范,从岗位的优秀能力以及关键技术等出发进行教育教学,通过和林业企业合作的方式,来共同开发一体化的项目课程,在项目化课程的开发过程中既要注重理论知识的传授,还要突出学生学习专业的职业能力,将理论和实践更好地结合起来。在项目化课程教学中能够以项目为载体、通过校企合作的方式,开发林业制图技术、葡萄栽培技术、森林植物等类似的课程,通过学生对这些课程的学习,能够达到学以致用的目的,能够满足社会对林业专业人才的需求。 三、注重学生主体的项目化教学 在高职林业专业项目化教学中要能够突出体现学生的主体地位,教师的作用就是对学生的学习进行引导,让学生能够积极主动地参与项目式学习,让学生在项目式教学中能够达到学会学习、学会工作的目的。在项目式学习中学生也能够将学习的知识应用到实践过程中。在给学生营造的职业环境氛围下,让学生以项目为载体进行学习,这样就给学生创设了零距离的教学模式,这是对传统教学模式的一种扬弃,通过学生自主学习的方式,能够很好地带动教学氛围,教学互动方式也比较好,可以激发学生的学习兴趣,也能够在一定程度上提升其教学效果。 四、结语 在高职林业项目化教学方式的应用就是让学生在学习过程中以项目学习为载体,不仅注重学生理论知识的学习,还能够注重学生技能的提升,以此取得较好的教学效果。在高职林业专业教学中项目化教学的应用可以通过校企合作的方式,针对林业专业岗位的需求,来开发相应的项目教材。从岗位的优秀能力以及关键技术等出发进行教育教学,通过和林业企业合作的方式,来共同开发一体化的项目课程,让学生在项目式教学中能够达到学会学习、学会工作的目的。通过学生自主学习的方式,能够很好地带动教学氛围,教学互动方式也比较好,激发学生的学习兴趣,在高职林业教学中还要不断探索项目化教学的方式方法,以便更好地提升其教学效率。 作者:赵林峰 单位:湖南环境生物职业技术学院园林学院 林业技术论文:林业管理信息技术论文 1信息技术在林业管理中的作用 1.1有利于监管森林和湿地资源 利用现代信息技术可以快速得到全面的森林和湿地的检测结果,通过研究和分析检测结果,可以准确了解到我国森林和湿地的现状,然后根据实际情况制定相对应的措施,确保森林和湿地资源不会遭到破坏。另外,利用信息技术可以准确地掌握我国森林和湿地的分布情况,并且可以为制定有效的森林和湿地保护规划提供信息服务。 1.2有利于监管荒漠和沙化土地 利用信息技术可以快速地了解我国各个地区林业荒漠化的情况,并且可以得到较为准确的数据,可以根据研究数据知道荒漠化发生的原因、趋势、以及荒漠化的程度等,然后,针对不同的情况采取不同的措施,进而防止我国荒漠化的进一步加剧。另外,信息技术的使用还可以更好地对所得到的数据进行管理,从而实现对每一期调查数据大约为500万条记录的管理,数据存储量达到3T。 1.3综合营造林管理信息化 综合营造林管理信息化主要是对于我国的一些重要工程的规划、操作注意事项、整体布局以及检查验收等各个环节进行统一的管理和监督。使用现代信息技术可以更加全面地了解我国所有林业管理的现状,从而根据不同情况采取不同的解决措施,最终提高我国林木的质量、规范林木的布局、增加树木的数量,提高树木的整体效益、提高树木的功能等,最终使得我国林业管理趋于规范化。 1.4有利于对林业灾害进行监管和处理 森林资源受环境的影响较大,在森林中频频发生自然灾害等现象,信息技术的引入大大降低了林业灾害发生的频率。信息技术的使用可以有效防止林业灾害的发生,对各类自然灾害做出积极的反应,另外,利用信息技术我们可以快速得知发生灾害的方位、程度、造成的损害以及涉及的范围,然后可以根据这些信息采取相应的解决措施,进而确保我国树木的总量不会大幅度减少。 1.5促进林业管理的迅猛发展 到目前为止,我国的林业种类包括很多种类型,例如,观赏林、经济林、药用林以及绿化林等,为了合理管理这些林业,如果仅依靠人力的话显然是不可能,信息技术的使用使得林业管理越来越简单。它可以准确得到所有林业的数据,了解到全国各地林业的发展状况。例如,利用信息技术可以对林业产品的市场价值进行分析和估测,同时还可以建立一个布局合理、功能强大的管理体系。现代信息技术已经得到了普及,人们早已经将信息技术作为了他们交流的平台,他们在这一平台上进行产品贸易活动、林业产品交流和探讨活动。 2小结 随着经济的快速发展,国家对林业建设越来越重视,在林业管理方面投入了大量的经济,因此,各个林业部门的管理人员必须充分利用现代信息技术的优势,将它和林业管理有机的结合在一起,不断促进我国林业建设的发展,同时提高我国林业在国际上的地位。 作者:杨多林单位:祁连县林场 林业技术论文:技术创新林业经济论文 1林业技术创新的重要意义 传统的林业管理模式属于粗放型,无法精确控制作物的水分、温度、日照、养料等。而技术创新可促进林业管理的数字化、科学化发展,对林园的水分、温度、养分、阳光等进行直观的在线测量,提高林木环境管理的针对性;诸如生态系统恢复、荒漠化防治技术、重大森林灾害控制技术、湿地生态系统等一系列林业技术创新有机结合起来,使得自然环境与经济发展有机结合成为可能,实现林业经济的可持续发展;优化林业产业人员结构,林业技术的创新可降低员工的劳动强度,提高工作的可操作性,提升林业从业保同的整体水平,优化人员结构。 2林业技术创新存在的主要问题 2.1创新发展资金不足科技是第一生产力,只有科学技术才能促进林业的可持续发展,因此需要投入大量先进的设备、高端的人才、适用的实验场地等,而这些需要大量的资金支持。但是现阶段林业科研资金不足的问题还十分突出,专业型人才得不到更高的待遇,人才流失严重,而实验设备、实验场地等,仅靠政府财政拨款远远不够,因此资金问题很大程度上是林业技术创新的瓶颈。 2.2林业技术创新与市场需求脱节所有技术创新的最终目的就是实现创新成果的市场化,获取更高的经济利益,实现资本增值,因此市场需求才是技术创新的指导与方向,而且市场是检验一项技术创新是否成功的重要标准。但是现在我国林业技术创新却存在轻市场、重技术的问题,在未充分分析市场需求的前提下闭门造车,无法准确把握市场竞争的态势,导致技术成果与市场脱节,得不到相应的回报。 2.3林业技术科研成果转化率低我国林业技术研发存在一定的先天不足,技术储备相对较小,再加之技术人才的严重匮乏、高端经营管理者的缺失等,这些均是导致林业科研进程发展缓慢、科研成要实际转化率低的原因。由相关资料可知,我国现阶段林业科研成果实际转化率仅在35%左右。 3促进林业科技创新的策略 3.1重视林业产业升级提高林业企业的自主创新能力,通过政策扶持、有效的激励机制等鼓励其在技术改造、技术研究、技术创新等方面投入更多精力,如有条件可自主兴办高新技术产业,推动林业产业新的经济增长点;研发过程中找准市场目标,以市场需求为导向,防止技术开发中的浪费,提高整个林业可持续发展过程中的科技含金量。在林业企业中成立集咨询、服务等职能为一体的林业技术服务与示范中心,构建全面的配套服务体系,该体系中除林业部门外,还要联合产业部门、科研单位等,以实现对林业产业中的关键技术与共性技术的系统集成化、工程化研究;政府牵头,积极引进国外先进的绿化消化技术及创新咨询服务平台,加强合作、协调,提高林业企业的技术创新能力。 3.2加强林业素质教育未来发展过程中,要形成林业产业技术的创新机制,为技术发展提供驱动力。在现代化市场经济原则的指导下,遵循“科学技术是第一生产力”的原则,大力发展高等教育,培养更多的专业人才,完善技术创新机制的基础。针对林业企业现有员工进行专业的技术指导,增强团队凝聚力,提高员工的整体素质;开展各类专业培训,组织员工定期参加,通过学习提高自身的业务水平。 3.3促进林业信息化的建设大力发展林业电信网络、广播电视网络,促进政府林业管理部门、林业企业、林业咨询机构等向着信息化的方向发展,形成独立自主的技术产业与软件产业。以林业产业化、林业市场化发展为视角,开展林业信息化建设,明确其发展指标与发展模式,以信息化带动现代化经济发展,为我国林业建设提供宏观调控的理论依据与决策依据。逐步实现网络信息发展系统,进一步完善信息开发利用、资源共享等技术环境,搭建信息化资源发平台,将现代化信息技术对林业建设、资源利用的实际效能充分体现出来;创建林业信息数字化采集与传播模式,在远程服务系统的开放、应用方面投入更多精力与资金。 3.4调整林业科研力量的分布现阶段我国林业科研机构还存在力量分散的不足,科研机构多集中于行政区域,虽然数量众多,但是科研力量却比较薄弱,针对林业技术所设置的研究课题较少,资金投入更是存在严重不足的问题,因此必须马上进行林业科研力量分布的调整与优化。从整体与局部2个方面促进林业整体科技实力的提升,所谓整体即深入林业体制改革,提高林业队伍的整体实力;局部则是在各个区域设置更加专业、更加规范的林业科研机构。 作者:李洪福单位:湖南省长沙市宁乡县菁华铺乡林业站 林业技术论文:林业生态栽培管理技术研究论文 枣粮复合林业生态经营模式下的栽培管理技术 为了让枣树实现科学的栽培种植和管理技术,那就应该在多个环节做好各种措施。首先在处理定植上,要做好充分的准备,在冰冻之前,就应该进行开沟和浇灌处理,这是为了让林业生态模式的构建更加。其次,对于追肥栽培环节来说,要分为两个阶段进行,第1个阶段是从5月下旬到6月上旬,为了有效地减少落花现象,那在这一阶段需要对枣树施加尿素,第2阶段是7月上旬,在这一阶段,为了让落花现象不再发生,那就需要对每株再施加氮、钾和磷复合肥料,而且每次进行必须的浇水处理,这应该在施肥之后进行。对于粮食作物的栽培和种植管理技术来说,更应该慎重,在粮食作物的栽培环节,就应该合理地选择矮秆作物,为了让林业生态模式能够实现合理的空间规划,那么对于其栽培管理方式,就可以选取常用的一些方法。除此之外,还应该有效控制枣树行和作物种植带的距离,保持其距离超过1m,这是为了保证粮食作物和枣树生长的适宜性,而且也更加方便管理。如果是种植棉花作物,那就应该在棉花种植的前年初冬注意其栽培和种植管理技术,在种植之前就要对种植地块进行翻耕处理,为了解冻,还要对其施浇冻水,等到春季地皮解冻之后,如果解冻范围到达了10cm,为了保持地块的平整,形成较好的效果,那就应该进行耙地处理。等到了4月中旬,就要采取一些地膜覆盖措施,这应该在种植的幼树行间进行,在选取地膜时,要让地膜的幅宽保持在90cm,并且要厚度合适。在铺设完地膜后,为了防止地膜被大风吹起,就要在地膜上进行压土处理,行距为2m左右。 地果、菜套复合林业生态经营模式下的栽培、种植管理技术 在这种复合经营模式下,栽植和培育品种大多都是葡萄果树和油菜。在对葡萄的栽培管理中,要控制其株行距,大约为0.5×1.5m,不管是在冬季还是夏季栽培,都要进行科学的修剪。为了提高葡萄的产量和品质,那在夏季时就要进行多种方式的修剪,修剪方式可以用疏枝、抹芽、疏花序和副梢处理等。为了满足葡萄树种的低温需求,在每年10月下旬和11月上旬都要对其浇水、扣棚和遮光防护,直到来年的1月份,就可以对其进行增温催芽处理。如果开花了,那就应该让树种处在干燥的环境下,这样可以让花药有效开裂,从而散发出花粉。为了有效地防止葡萄树种的病虫害,那就应该在葡萄发芽之前喷布石硫合剂,彻底消灭残留在枝蔓中的虫卵和病菌。为了阻止灰霉病害现象的发生,那么在植物开花之前就应该喷布多菌灵溶液和氯氰菊酯。当采摘完葡萄后,为了阻止落叶病的发生,那么在6月份,每隔半个月就要对其实施喷淋波尔多液,这可以为来年的葡萄产量打下良好基础[2]。 综上所述,为了提高林业的回报效率,提高粮食产量,应该对林草畜、地果菜套种和枣粮间作这些复合林业生态经营模式进行合理的构建,这可以在一定程度上实现长短互补,还能有效地提高土地产出率,从而丰富林业资源,促进生态环境的和谐发展,实现社会效益和经济效益的统一。所以,大力推广这种模式对促进人和自然的和谐发展是非常有利的。 本文作者:欧阳冬萍工作单位:南昌市林业科学研究所 林业技术论文:林业系统数据融合技术运用探究论文 摘要:介绍了数据融合技术的基本概念和内容,分析了该技术在森林防火、森林蓄积特征的估计和更新、森林资源调查等方面的应用,提出该技术可应用于木材无损检测及精确林业。融合机器视觉、X射线等单一传感器技术检测木材及木制品,可以更准确地实时检测出木材的各种缺陷;集成GPS、GIS、RS及各种实时传感器信息,利用智能决策支持系统以及可变量技术,能够实现基于自然界生物及其赖以生存的环境资源的时空变异性的客观现实,建立基于信息流融合的精确林业系统。 关键词:数据融合传感器无损检测精确林业应用 多传感器融合系统由于具有较高的可靠性和鲁棒性,较宽的时间和空间的观测范围,较强的数据可信度和分辨能力,已广泛应用于军事、工业、农业、航天、交通管制、机器人、海洋监视和管理、目标跟踪和惯性导航等领域。笔者在分析数据融合技术概念和内容的基础上,对该技术在林业工程中的应用及前景进行了综述。 一、数据融合 1.1概念的提出 1973年,数据融合技术在美国国防部资助开发的声纳信号理解系统中得到了最早的体现。 70年代末,在公开的技术文献中开始出现基于多系统的信息整合意义的融合技术。1984年美国国防部数据融合小组(DFS)定义数据融合为:“对多源的数据和信息进行多方的关联、相关和综合处理,以更好地进行定位与估计,并完全能对态势及带来的威胁进行实时评估”。 1998年1月,Buchroithner和Wald重新定义了数据融合:“数据融合是一种规范框架,这个框架里人们阐明如何使用特定的手段和工具来整合来自不同渠道的数据,以获得实际需要的信息”。 Wald定义的数据融合的概念原理中,强调以质量作为数据融合的明确目标,这正是很多关于数据融合的文献中忽略但又是非常重要的方面。这里的“质量”指经过数据融合后获得的信息对用户而言较融合前具有更高的满意度,如可改善分类精度,获得更有效、更相关的信息,甚至可更好地用于开发项目的资金、人力资源等。 1.2基本内容 信息融合是生物系统所具备的一个基本功能,人类本能地将各感官获得的信息与先验知识进行综合,对周围环境和发生的事件做出估计和判断。当运用各种现代信息处理方法,通过计算机实现这一功能时,就形成了数据融合技术。 数据融合就是充分利用多传感器资源,通过对这些多传感器及观测信息的合理支配和使用,把多传感器在空间或时间上的冗余或互补信息依据某些准则进行组合,以获得被测对象的一致性解释或描述。数据融合的内容主要包括: (1)数据关联。确定来自多传感器的数据反映的是否是同源目标。 (2)多传感器ID/轨迹估计。假设多传感器的报告反映的是同源目标,对这些数据进行综合,改进对该目标的估计,或对整个当前或未来情况的估计。 (3)采集管理。给定传感器环境的一种认识状态,通过分配多个信息捕获和处理源,最大限度地发挥其性能,从而使其操作成本降到最低。传感器的数据融合功能主要包括多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测。 根据融合系统所处理的信息层次,目前常将信息融合系统划分为3个层次: (l)数据层融合。直接将各传感器的原始数据进行关联后,送入融合中心,完成对被测对象的综合评价。其优点是保持了尽可能多的原始信号信息,但是该种融合处理的信息量大、速度慢、实时性差,通常只用于数据之间配准精度较高的图像处理。 (2)特征层融合。从原始数据中提取特征,进行数据关联和归一化等处理后,送入融合中心进行分析与综合,完成对被测对象的综合评价。这种融合既保留了足够数量的原始信息,又实现了一定的数据压缩,有利于实时处理,而且由于在特征提取方面有许多成果可以借鉴,所以特征层融合是目前应用较多的一种技术。但是该技术在复杂环境中的稳健性和系统的容错性与可靠性有待进一步改善。 (3)决策层融合。首先每一传感器分别独立地完成特征提取和决策等任务,然后进行关联,再送入融合中心处理。这种方法的实质是根据一定的准则和每个决策的可信度做出最优的决策。其优点是数据通讯量小、实时性好,可以处理非同步信息,能有效地融合不同类型的信息。而且在一个或几个传感器失效时,系统仍能继续工作,具有良好的容错性,系统可靠性高,因此是目前信息融合研究的一个热点。但是这种技术也有不足,如原始信息的损失、被测对象的时变特征、先验知识的获取困难,以及知识库的巨量特性等。 1.3处理模型 美国数据融合工作小组提出的数据融合处理模型,当时仅应用于军事方面,但该模型对人们理解数据融合的基本概念有重要意义。模型每个模块的基本功能如下: 数据源。包括传感器及其相关数据(数据库和人的先验知识等)。 源数据预处理。进行数据的预筛选和数据分配,以减轻融合中心的计算负担,有时需要为融合中心提供最重要的数据。目标评估。融合目标的位置、速度、身份等参数,以达到对这些参数的精确表达。主要包括数据配准、跟踪和数据关联、辨识。 态势评估。根据当前的环境推断出检测目标与事件之间的关系,以判断检测目标的意图。威胁评估。结合当前的态势判断对方的威胁程度和敌我双方的攻击能力等,这一过程应同时考虑当前的政治环境和对敌策略等因素,所以较为困难。 处理过程评估。监视系统的性能,辨识改善性能所需的数据,进行传感器资源的合理配置。人机接口。提供人与计算机间的交互功能,如人工操作员的指导和评价、多媒体功能等。 二、多传感器在林业中的应用 2.1在森林防火中的应用 在用MODIS(ModerateResolutionImagingSpectroradiometer)数据测定森林火点时的20、22、23波段的传感器辐射值已达饱和状态,用一般图像增强处理方法探测燃烧区火点的结果不理想。余启刚运用数据融合技术,在空间分辨率为1000m的热辐射通道的数据外加入空间分辨率为250m的可见光通道的数据,较好地进行了不同空间分辨率信息的数据融合,大大提高了对火点位置的判断准确度。为进一步提高卫星光谱图像数据分析的准确性与可靠性,利用原有森林防火用的林区红外探测器网,将其与卫星光谱图像数据融合,可以使计算机获得GPS接收机输出的有关信息通过与RS实现高效互补性融合,从而弥补卫星图谱不理想的缺失区数据信息,大大提高燃烧区火点信息准确度和敏感性。 2.2森林蓄积特征的估计 HampusHolmstrom等在瑞典南部的试验区将SPOT-4×S卫星数据和CARABAS-IIVHFSAR传感器的雷达数据进行了融合,采用KNN(knearestneighbor)方法对森林的蓄积特征(林分蓄积、树种组成与年龄)进行了估计。 KNN方法就是采用目标样地邻近k个(k=10)最近样地的加权来估计目标样地的森林特征。研究者应用卫星光谱数据、雷达数据融合技术对试验区的不同林分的蓄积特征进行估计,并对三种不同的数据方法进行误差分析。试验表明,融合后的数据作出的估计比单一的卫星数据或雷达数据的精度高且稳定性好。 2.3用非垂直航空摄像数据融合GIS信息更新调查数据 森林资源调查是掌握森林资源现状与变化的调查方法,一般以地面调查的方法为主,我国5年复查一次。由于森林资源调查的工作量巨大,且要花费大量的人力、物力和资金。国内外许多学者都在探索航空、航天的遥感调查与估计方法。 TrevorJDavis等2002年提出采用非垂直的航空摄影数据融合对应的GIS数据信息实现森林调查数据的快速更新,认为对森林资源整体而言,仅某些特殊地区的资源数据需要更新。在直升飞机侧面装上可视的数字摄像装置,利用GPS对测点进行定位,对特殊地区的摄像进行拍摄,同时与对应的GIS数据进行融合,做出资源变化的估计或影像的修正。 试验表明,融合后的数据可以同高分辨率矫正图像相比,该方法花费少,精度高,能充分利用影像的可视性,应用于偏远、地形复杂、不易操作、成本高的区域,同时可避免遥感图像受云层遮盖。 三、数据融合在林业中的应用展望 3.1在木材检测中的应用 3.1.1木材缺陷及其影响 木材是天然生长的有机体,生长过程中不可避免地有尖削度、弯曲度、节子等生长缺陷,这些缺陷极大地影响了木材及其制品的优良特性,以及木材的使用率、强度、外观质量,并限制了其应用领域。在传统木制品生产过程中,主要依靠人的肉眼来识别木材缺陷,而木材板材表面缺陷在大小、形状和色泽上都有较大的差异,且受木材纹理的影响,识别起来非常困难,劳动强度大,效率低,同时由于熟练程度、标准掌握等人为因素,可能造成较大的误差。另外在集成材加工中,板材缺陷的非双面识别严重影响了生产线的生产节拍。因此必须开发一种能够对板材双面缺陷进行在线识别和自动剔除技术,以解决集成材加工中节子人工识别误差大、难以实现双面识别、剔除机械调整时间长等问题。 3.1.2单一传感器在木材检测中的应用 对木材及人造板进行无损检测的方法很多,如超声波、微波、射线、机械应力、震动、冲击应力波、快速傅立叶变换分析等检测方法。超声技术在木材工业中的应用研究主要集中在研究声波与木材种类、木材结构和性能之间的关系、木材结构及缺陷分析、胶的固化过程分析等。 随着计算机视觉技术的发展,人们也将视觉传感器应用于木材检测中。新西兰科学家用视频传感器研究和测量了纸浆中的纤维横切面的宽度、厚度、壁面积、壁厚度、腔比率、壁比率等,同时准确地测量单个纤维和全部纤维的几何尺寸及其变化趋势,能够区分不同纸浆类型,测定木材纤维材料加固结合力,并动态地观察木材纤维在材料中的结合机理。 新西兰的基于视觉传感器的板材缺陷识别的软件已经产业化,该软件利用数码相机或激光扫描仪采集板材的图像,自动识别板材节子和缺陷的位置,控制板材的加工。该软件还具有进行原木三维模型真实再现的计算机视觉识别功能,利用激光扫描仪自动采集原木的三维几何数据。 美国林产品实验室利用计算机视觉技术对木材刨花的尺寸大小进行分级,确定各种刨花在板中的比例和刨花的排列方向;日本京都大学基于视觉传感器进行了定向刨花板内刨花定向程度的检测,从而可以通过调整定向铺装设备优化刨花的排列方向来提高定向刨花板的强度。 在制材加工过程中,利用计算机视觉技术在线实时检测原木的形状及尺寸,选择最佳下锯方法,提高原木的出材率。同时可对锯材的质量进行分级,实现木材的优化使用;在胶合板的生产过程中,利用计算机视觉技术在线实时检测单板上的各种缺陷,实现单板的智能和自动剪切,并可测量在剪切过程中的单板破损率,对单板进行分等分级,实现自动化生产过程。Wengert等在综合了大量的板材分类经验的基础上,建立了板材分级分类的计算机视觉专家系统。在国内这方面的研究较少,王金满等用计算机视觉技术对刨花板施胶效果进行了定量分析。 X射线对木材及木质复合材料的性能检测已得到了广泛的应用,目前该技术主要应用于对木材密度、含水率、纤维素相对结晶度和结晶区大小、纤维的化学结构和性质等进行检测,并对木材内部的各种缺陷进行检测。 3.1.3数据融合在木材检测中的应用展望 单一传感器在木材工业中已得到了一定程度的应用,但各种单项技术在应用上存在一定的局限性。如视觉传感器不能检测到有些与木材具有相同颜色的节子,有时会把木板上的脏物或油脂当成节子,造成误判,有时也会受到木材的种类或粗糙度和湿度的影响,此外,这种技术只能检测部分表面缺陷,而无法检测到内部缺陷;超声、微波、核磁共振和X射线技术均能测量密度及内部特征,但是它们不能测定木材的颜色和瑕疵,因为这些缺陷的密度往往同木板相同。因此,一个理想的检测系统应该集成各种传感技术,才能准确、可靠地检测到木材的缺陷。 基于多传感器(机器视觉及X射线等)数据融合技术的木材及木制品表面缺陷检测,可以集成多个传统单项技术,更可靠、准确地实时检测出木材表面的各种缺陷,为实现木材分级自动化、智能化奠定基础,同时为集裁除锯、自动调整、自动裁除节子等为一身的新型视频识别集成材双面节子数控自动剔除成套设备提供技术支持。 3.2在精确林业中的应用 美国华盛顿大学研究人员开展了树形自动分析、林业作业规划等研究工作;Auburn大学的生物系统工程系和USDA南方林业实验站与有关公司合作开展用GPS和其他传感器研究林业机器系统的性能和生产效率。 目前单项的GPS、RS、GIS正从“自动化孤岛”形式应用于林业生产向集成技术转变。林业生产系统作为一个多组分的复杂系统,是由能量流动、物质循环、信息流动所推动的具有一定的结构和功能的复合体,各组分间的关系和结合方式影响系统整体的结构和功能。因此应该在计算机集成系统框架下,有效地融合GPS、GIS、RS等数据,解决这些信息在空间和时间上的质的差异及空间数据类型的多样性,如地理统计数据、栅格数据、点数据等。利用智能DSS(决策支持系统)以及VRT(可变量技术)等,使林业生产成为一个高效、柔性和开放的体系,从而实现林业生产的标准化、规范化、开放性,建立基于信息流融合的精确林业系统。 南京林业大学提出了“精确林业工程系统”。研究包括精确林业工程系统的领域体系结构、随时空变化的数据采集处理与融合技术、精确控制林业生产的智能决策支持系统、可变量控制技术等,实现基于自然界生物及其所赖以生存的环境资源的时空变异性的客观现实,以最小资源投入、最小环境危害和最大产出效益为目标,建立关于林业管理系统战略思想的精确林业微观管理系统。 林业技术论文:数据融合技术在林业中的发展论文 摘要:介绍了数据融合技术的基本概念和内容,分析了该技术在森林防火、森林蓄积特征的估计和更新、森林资源调查等方面的应用,提出该技术可应用于木材无损检测及精确林业。融合机器视觉、X射线等单一传感器技术检测木材及木制品,可以更准确地实时检测出木材的各种缺陷;集成GPS、GIS、RS及各种实时传感器信息,利用智能决策支持系统以及可变量技术,能够实现基于自然界生物及其赖以生存的环境资源的时空变异性的客观现实,建立基于信息流融合的精确林业系统。 关键词:数据融合传感器无损检测精确林业应用 多传感器融合系统由于具有较高的可靠性和鲁棒性,较宽的时间和空间的观测范围,较强的数据可信度和分辨能力,已广泛应用于军事、工业、农业、航天、交通管制、机器人、海洋监视和管理、目标跟踪和惯性导航等领域[1,2]。笔者在分析数据融合技术概念和内容的基础上,对该技术在林业工程中的应用及前景进行了综述。 1数据融合 1.1概念的提出 1973年,数据融合技术在美国国防部资助开发的声纳信号理解系统中得到了最早的体现。70年代末,在公开的技术文献中开始出现基于多系统的信息整合意义的融合技术。1984年美国国防部数据融合小组(DFS)定义数据融合为:“对多源的数据和信息进行多方的关联、相关和综合处理,以更好地进行定位与估计,并完全能对态势及带来的威胁进行实时评估”。 1998年1月,Buchroithner和Wald重新定义了数据融合:“数据融合是一种规范框架,这个框架里人们阐明如何使用特定的手段和工具来整合来自不同渠道的数据,以获得实际需要的信息”。 Wald定义的数据融合的概念原理中,强调以质量作为数据融合的明确目标,这正是很多关于数据融合的文献中忽略但又是非常重要的方面。这里的“质量”指经过数据融合后获得的信息对用户而言较融合前具有更高的满意度,如可改善分类精度,获得更有效、更相关的信息,甚至可更好地用于开发项目的资金、人力资源等[3]。 1.2基本内容 信息融合是生物系统所具备的一个基本功能,人类本能地将各感官获得的信息与先验知识进行综合,对周围环境和发生的事件做出估计和判断。当运用各种现代信息处理方法,通过计算机实现这一功能时,就形成了数据融合技术。 数据融合就是充分利用多传感器资源,通过对这些多传感器及观测信息的合理支配和使用,把多传感器在空间或时间上的冗余或互补信息依据某些准则进行组合,以获得被测对象的一致性解释或描述。数据融合的内容主要包括: (1)数据关联。确定来自多传感器的数据反映的是否是同源目标。 (2)多传感器ID/轨迹估计。假设多传感器的报告反映的是同源目标,对这些数据进行综合,改进对该目标的估计,或对整个当前或未来情况的估计。 (3)采集管理。给定传感器环境的一种认识状态,通过分配多个信息捕获和处理源,最大限度地发挥其性能,从而使其操作成本降到最低。传感器的数据融合功能主要包括多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测[4]。 根据融合系统所处理的信息层次,目前常将信息融合系统划分为3个层次: (l)数据层融合。直接将各传感器的原始数据进行关联后,送入融合中心,完成对被测对象的综合评价。其优点是保持了尽可能多的原始信号信息,但是该种融合处理的信息量大、速度慢、实时性差,通常只用于数据之间配准精度较高的图像处理。 (2)特征层融合。从原始数据中提取特征,进行数据关联和归一化等处理后,送入融合中心进行分析与综合,完成对被测对象的综合评价。这种融合既保留了足够数量的原始信息,又实现了一定的数据压缩,有利于实时处理,而且由于在特征提取方面有许多成果可以借鉴,所以特征层融合是目前应用较多的一种技术。但是该技术在复杂环境中的稳健性和系统的容错性与可靠性有待进一步改善。 (3)决策层融合。首先每一传感器分别独立地完成特征提取和决策等任务,然后进行关联,再送入融合中心处理。这种方法的实质是根据一定的准则和每个决策的可信度做出最优的决策。其优点是数据通讯量小、实时性好,可以处理非同步信息,能有效地融合不同类型的信息。而且在一个或几个传感器失效时,系统仍能继续工作,具有良好的容错性,系统可靠性高,因此是目前信息融合研究的一个热点。但是这种技术也有不足,如原始信息的损失、被测对象的时变特征、先验知识的获取困难,以及知识库的巨量特性等[5,6]。 1.3处理模型 美国数据融合工作小组提出的数据融合处理模型[7],当时仅应用于军事方面,但该模型对人们理解数据融合的基本概念有重要意义。模型每个模块的基本功能如下: 数据源。包括传感器及其相关数据(数据库和人的先验知识等)。 源数据预处理。进行数据的预筛选和数据分配,以减轻融合中心的计算负担,有时需要为融合中心提供最重要的数据。目标评估。融合目标的位置、速度、身份等参数,以达到对这些参数的精确表达。主要包括数据配准、跟踪和数据关联、辨识。 态势评估。根据当前的环境推断出检测目标与事件之间的关系,以判断检测目标的意图。威胁评估。结合当前的态势判断对方的威胁程度和敌我双方的攻击能力等,这一过程应同时考虑当前的政治环境和对敌策略等因素,所以较为困难。 处理过程评估。监视系统的性能,辨识改善性能所需的数据,进行传感器资源的合理配置。人机接口。提供人与计算机间的交互功能,如人工操作员的指导和评价、多媒体功能等。 2多传感器在林业中的应用 2.1在森林防火中的应用 在用MODIS(ModerateResolutionImagingSpectroradiometer)数据测定森林火点时的20、22、23波段的传感器辐射值已达饱和状态,用一般图像增强处理方法探测燃烧区火点的结果不理想。余启刚运用数据融合技术,在空间分辨率为1000m的热辐射通道的数据外加入空间分辨率为250m的可见光通道的数据,较好地进行了不同空间分辨率信息的数据融合,大大提高了对火点位置的判断准确度[8]。为进一步提高卫星光谱图像数据分析的准确性与可靠性,利用原有森林防火用的林区红外探测器网,将其与卫星光谱图像数据融合,可以使计算机获得GPS接收机输出的有关信息通过与RS实现高效互补性融合,从而弥补卫星图谱不理想的缺失区数据信息,大大提高燃烧区火点信息准确度和敏感性。 2.2森林蓄积特征的估计 HampusHolmstrom等在瑞典南部的试验区将SPOT-4×S卫星数据和CARABAS-IIVHFSAR传感器的雷达数据进行了融合,采用KNN(knearestneighbor)方法对森林的蓄积特征(林分蓄积、树种组成与年龄)进行了估计[9]。 KNN方法就是采用目标样地邻近k个(k=10)最近样地的加权来估计目标样地的森林特征。研究者应用卫星光谱数据、雷达数据融合技术对试验区的不同林分的蓄积特征进行估计,并对三种不同的数据方法进行误差分析。试验表明,融合后的数据作出的估计比单一的卫星数据或雷达数据的精度高且稳定性好。 2.3用非垂直航空摄像数据融合GIS信息更新调查数据 森林资源调查是掌握森林资源现状与变化的调查方法,一般以地面调查的方法为主,我国5年复查一次。由于森林资源调查的工作量巨大,且要花费大量的人力、物力和资金。国内外许多学者都在探索航空、航天的遥感调查与估计方法。 TrevorJDavis等2002年提出采用非垂直的航空摄影数据融合对应的GIS数据信息实现森林调查数据的快速更新,认为对森林资源整体而言,仅某些特殊地区的资源数据需要更新。在直升飞机侧面装上可视的数字摄像装置,利用GPS对测点进行定位,对特殊地区的摄像进行拍摄,同时与对应的GIS数据进行融合,做出资源变化的估计或影像的修正[10]。 试验表明,融合后的数据可以同高分辨率矫正图像相比,该方法花费少,精度高,能充分利用影像的可视性,应用于偏远、地形复杂、不易操作、成本高的区域,同时可避免遥感图像受云层遮盖。 3数据融合在林业中的应用展望 3.1在木材检测中的应用 3.1.1木材缺陷及其影响 木材是天然生长的有机体,生长过程中不可避免地有尖削度、弯曲度、节子等生长缺陷,这些缺陷极大地影响了木材及其制品的优良特性,以及木材的使用率、强度、外观质量,并限制了其应用领域。在传统木制品生产过程中,主要依靠人的肉眼来识别木材缺陷,而木材板材表面缺陷在大小、形状和色泽上都有较大的差异,且受木材纹理的影响,识别起来非常困难,劳动强度大,效率低,同时由于熟练程度、标准掌握等人为因素,可能造成较大的误差。另外在集成材加工中,板材缺陷的非双面识别严重影响了生产线的生产节拍。因此必须开发一种能够对板材双面缺陷进行在线识别和自动剔除技术,以解决集成材加工中节子人工识别误差大、难以实现双面识别、剔除机械调整时间长等问题。 3.1.2单一传感器在木材检测中的应用 对木材及人造板进行无损检测的方法很多,如超声波、微波、射线、机械应力、震动、冲击应力波、快速傅立叶变换分析等检测方法[11,12]。超声技术在木材工业中的应用研究主要集中在研究声波与木材种类、木材结构和性能之间的关系、木材结构及缺陷分析、胶的固化过程分析等[13]。 随着计算机视觉技术的发展,人们也将视觉传感器应用于木材检测中。新西兰科学家用视频传感器研究和测量了纸浆中的纤维横切面的宽度、厚度、壁面积、壁厚度、腔比率、壁比率等,同时准确地测量单个纤维和全部纤维的几何尺寸及其变化趋势,能够区分不同纸浆类型,测定木材纤维材料加固结合力,并动态地观察木材纤维在材料中的结合机理。 新西兰的基于视觉传感器的板材缺陷识别的软件已经产业化,该软件利用数码相机或激光扫描仪采集板材的图像,自动识别板材节子和缺陷的位置,控制板材的加工。该软件还具有进行原木三维模型真实再现的计算机视觉识别功能,利用激光扫描仪自动采集原木的三维几何数据。 美国林产品实验室利用计算机视觉技术对木材刨花的尺寸大小进行分级,确定各种刨花在板中的比例和刨花的排列方向;日本京都大学基于视觉传感器进行了定向刨花板内刨花定向程度的检测,从而可以通过调整定向铺装设备优化刨花的排列方向来提高定向刨花板的强度。 在制材加工过程中,利用计算机视觉技术在线实时检测原木的形状及尺寸,选择最佳下锯方法,提高原木的出材率。同时可对锯材的质量进行分级,实现木材的优化使用;在胶合板的生产过程中,利用计算机视觉技术在线实时检测单板上的各种缺陷,实现单板的智能和自动剪切,并可测量在剪切过程中的单板破损率,对单板进行分等分级,实现自动化生产过程。Wengert等在综合了大量的板材分类经验的基础上,建立了板材分级分类的计算机视觉专家系统。在国内这方面的研究较少,王金满等用计算机视觉技术对刨花板施胶效果进行了定量分析[14]。 X射线对木材及木质复合材料的性能检测已得到了广泛的应用,目前该技术主要应用于对木材密度、含水率、纤维素相对结晶度和结晶区大小、纤维的化学结构和性质等进行检测,并对木材内部的各种缺陷进行检测。 3.1.3数据融合在木材检测中的应用展望 单一传感器在木材工业中已得到了一定程度的应用,但各种单项技术在应用上存在一定的局限性。如视觉传感器不能检测到有些与木材具有相同颜色的节子,有时会把木板上的脏物或油脂当成节子,造成误判,有时也会受到木材的种类或粗糙度和湿度的影响,此外,这种技术只能检测部分表面缺陷,而无法检测到内部缺陷;超声、微波、核磁共振和X射线技术均能测量密度及内部特征,但是它们不能测定木材的颜色和瑕疵,因为这些缺陷的密度往往同木板相同。因此,一个理想的检测系统应该集成各种传感技术,才能准确、可靠地检测到木材的缺陷[15,16]。 基于多传感器(机器视觉及X射线等)数据融合技术的木材及木制品表面缺陷检测,可以集成多个传统单项技术,更可靠、准确地实时检测出木材表面的各种缺陷,为实现木材分级自动化、智能化奠定基础,同时为集裁除锯、自动调整、自动裁除节子等为一身的新型视频识别集成材双面节子数控自动剔除成套设备提供技术支持。 3.2在精确林业中的应用 美国华盛顿大学研究人员开展了树形自动分析、林业作业规划等研究工作;Auburn大学的生物系统工程系和USDA南方林业实验站与有关公司合作开展用GPS和其他传感器研究林业机器系统的性能和生产效率。 目前单项的GPS、RS、GIS正从“自动化孤岛”形式应用于林业生产向集成技术转变。林业生产系统作为一个多组分的复杂系统,是由能量流动、物质循环、信息流动所推动的具有一定的结构和功能的复合体,各组分间的关系和结合方式影响系统整体的结构和功能。因此应该在计算机集成系统框架下,有效地融合GPS、GIS、RS等数据,解决这些信息在空间和时间上的质的差异及空间数据类型的多样性,如地理统计数据、栅格数据、点数据等。利用智能DSS(决策支持系统)以及VRT(可变量技术)等,使林业生产成为一个高效、柔性和开放的体系,从而实现林业生产的标准化、规范化、开放性,建立基于信息流融合的精确林业系统。 南京林业大学提出了“精确林业工程系统”[17]。研究包括精确林业工程系统的领域体系结构、随时空变化的数据采集处理与融合技术、精确控制林业生产的智能决策支持系统、可变量控制技术等,实现基于自然界生物及其所赖以生存的环境资源的时空变异性的客观现实,以最小资源投入、最小环境危害和最大产出效益为目标,建立关于林业管理系统战略思想的精确林业微观管理系统。 林业技术论文:林业技术分析论文 一、从长白山学习考察谈起 长白山气势磅薄、巍峨壮观、资源丰富、风景秀丽,它不仅是一座十分惹人注目的名山。而且是一片翠绿的浩瀚林海。它以众多的白色浮石和九个月的积雪而得长白之名。它又以茂密的森林,红松(PinuskorajensisSieb.etZucc)的故乡而称著于世。 为了认识长白山的森林分布、生态和演替的规律,学习长白林区的经营管理经验,以提高专业技术水平,我院于1982年8月10~17日组织了赴长白山的学习考察。现把在长白山考察看到的几个自然规律概略地介绍一下。 l、森林垂直分布规律 长白山海拔269lm,为东北的第一高峰。由于受太平洋季风气候的影响,雨量充沛、温和而湿润,随海拔的升高,呈现明显的植被垂直分布带(见图1)。 2、森林生态规律 长白山北坡的森林,虽然分别属于不同的植被带,而在每个植被带内又是属于不同的植被类型。但它们的共同特点是:多呈混交林状态,生态系统相对稳定,生长发育良好。在历来没有人为因素干扰的情况下,不仅遵循着生物学的自然选择,适者生存的客观规律,而且天然生态系统平衡的规律,在这里的体现也是比较充分的。虽然它们处在不同的植被带内,动物、植物和微生物种类不同,数量不同、结构和有机构成比例亦不同,但它们彼此互相联系,互相制约,并按着一定的食物链生存和发展。这就是生存系统平衡规律在这里的作用。 这一点正是人类认识自然、改造自然、合理的经营利用森林、不断地提高林业科学技术水平的重要一环。 3、森林演替规律是在一个较长的历史 时期内表现出来的,森林植物的相互更替演化发展的规律。 根据我们的初步观察,并参阅有关资料得知:长白山的老林(原始林),遭受火山破坏后(长白山第三次火山爆发于1702年),出现草原,由草原再生桦木林(白桦或佩桦),由桦木林(阳性树)内再生钎叶树种(云杉、冷杉等阴性树)而恢复为老林。老林经过度采伐,又成杂木林(软杂木林),由杂木林内再生针叶树而恢复为老林。这就是长白山老林的演替发育过程。总之,我们到长白山学习考察,看到原 始森林多呈混交状态,生长稳定,产量较高(每公顷平均蓄积量常达500m3)。还看到了几个自然规律在长白山北坡比较集中的体现出来。从而开阔了眼界,提高了认识自然规律的能力和专业水平,并启发我们重新认识与总结过去的工作。 二、对几个自然规律认识和运用的分析 人们在各项营林活动中,一方面是不断地认识自然规律,另一方面又在不断地运用自然规律,在这方面已经取得了显著成效。建国以来。我省运用森林分布等自然规律,并结合林学原理,而营造了大面积的人工林。据全省“四、五”森林资源清查统评,东部九个林业重点县的人工红松林达13.3万亩,落叶松217.2万亩,分别占全省该树种面积的96%和82%。西部(医巫阎山以西)的人尹工油松林(Pinustabulaeformiscarr)超过250万亩,约占全省油松面积的45%。樟子松(PinussylvestrisL.Var.mongolicaLitvin.)主要集中在辽北沙地,从1955年开始在章古台沙地上引种,63年以后相继在彰武、康平、昌图等县大面积造林,现在全省不少地区用于造林,均表现出良好的趋势。我省引种刺槐也较早,由于多年引种驯化,生态适应范围逐渐扩大,现几乎遍布全省,并成为辽南地区主要的造林树种之一。全省人工杨柳林至75年达到581.3万亩,一半以上分布在辽河中下游平原。自然形成了各树种的适生区、发展区和控制发展区。 从林种布局上,人们从社会生活和生产实践中,逐渐提高对发展林业的认识,如从社会上林副产品的供需矛盾,从工农业生产上由于生态失调,而遭到自然规律的惩罚等,提高了对森林公益作用的认识。因此我省不断调整林种比例:“四、五”森林清查时用材林占58.8%,防护林仅占6.4%,80年全省林业区划,将防护林上调到33.7%,用材林下调到36.5%,其它林种也作了合理的调整。这样东部林区作为辽河平原的天然屏障,形成了水源用材林基地。辽西以水土保持林为主;辽北以防风固沙林为主;辽中以农田防护林为主;辽西、辽北和辽中的部分地区,构成了我省“三北”防护林体系。辽南得天独厚的自然条件,决定它以经济林为主。这样将运用自然特点和规律,因地制宜的充分发挥森林的综合效益。据1975年统计,建国以来全省已造人工林1802万亩,占绿化任务的46%。森林覆被率由解放初期的妞.6%,提高到23.5%。 在认识和运用森林生态和演替规律方面,也取得很大成效,特别是广大林业工作者,较早地认识到发展混交林的好处,科研部门重视混交林的研究,东部开展了人工诱导针阔混交林的科学试验,西部进行营造混交林的调查研究,均取得了一定的科研成果,及时指导了林业生产实践。 各营林部门又在生产实践中,精心培育出一定数量符合生态演替规律的不同组成、不同形式的混交林。如辽东的落叶松与色赤杨(AlnustinetoriaSarg.)和白桦混交,辽西的油松与色树、柞树,刺槐与色树混交等,均表现出良好的趋势。如阜新大板林场,23年生油松与色树混交林,郁闭度0.9,油松高sm,色树高sm,生长量超过当地同年龄的油松纯林。这些混交类型,在防治森林病虫害,提高林分质量方面,已初步显示出其优越性。 在病虫害防治方面,运用生态平衡的规律,从食物链上进行研究,已采用了赤眼蜂防治松毛虫的生物防治方法,并取得一定效果。另外在引种、育种方面也取都很大成效,在种源保护和建立自然保护区方面,正在积极进行。 总之,我们在认识和运用自然规律方面,成效是多方面的,效果是显著的。但是,随着对自然规律认识的深化,我们觉得在认识和运用自然规律上还有片面性,还有许多经验和教训需要认真的加以总结,我们觉得主要尚存在以下几个问题。 l、对自然规律在认识上的片面性和一次完成论。 过去在设计营林工作中,往往注重森林分布规律,忽视演替规律,更缺乏了解生态规律。总认为森林垂直分布在我省不明显,水平分布规律已基木了解。群众习惯于造纯林,所以在西部干旱地区,设计营造了大面积的油松纯林。在东部山区亦设计营造了大面积的落叶松、红松纯林。结果病虫灾害越来越严重。 我们认为,这与认识上、指导思想上的片面性是分不开的。 2、我们林区的各项人为经济活动,还在有意无意地切断食物链,破坏生态平衡。我们知道森林和植物、动物及微生物一起构成了生物与环境的统一体,它们是相互依赖,互相制约,并按着一定的捕食链,构成不可分割的统一整体(见图2)。 过去我们往往忽视捕食链,所以在辽西多地区,对老鹰、狐狸、猫头鹰和蛇等一律视为有害动物,大加捕杀,结果切断了食物链,破坏了生态平衡。导致鼠害、兔害和虫害的发生。 3、发展混交林的好处,尚未被广大群众和部分林业工作者,从理论与实践的结合上所接受。 我省人工营造的混交林很少,据阜新地区调查,仅占有林面积的1.6%。我们对发展混交林的好处,尚缺乏深入的调查和有说服力的分析,我们仅根据近期在医巫间山的调查,混交林腐殖质层厚度一般超过针叶纯林5一10cm,而且结构较好,抗病虫灾害能力强。 由此看来,混交林不仅在实践中表现出很多的优点,而且在理论上完全符合森林演替和生态平衡的规律。可是在设计、营林工作中却常常不愿采用混交方法,其原因除认识原因外,还有伯造林时麻烦,抚育管理费工等思想。但从长远观点来着,针叶纯林比重过大,会动起土壤酸化、肥力降低,而影响下一代的森林更新。 4、有些地区在引种、育种方面,尚有盲目性。近年来,由于林业建设规模的扩大和全民义务植树运动的兴起,切感种苗不足,因此有些地区从外地、远至关内调进大量的种子,这些种子在辽宁安家落户以后,表现出长势不同,适应程度不同,一些地区在选育过程中,往往缺乏对树种分布规律的深入研究,缺乏对弓{起生长差异的数理统计的分析。 三、提高营林技术水平的途径 伴随现代科学技术的发展,人类对白熊规律认识的深化,并不断地总结实践经验,所各项营林技术水平,:公将得到不断的提高,我们认为目前应当从以下几个方面努力。 1从针对林业职工队伍的现状,开展全民教育。 据了解,我省林业职工中,文言占2.5%小学占18.4%、初中占47.6%、高中(包括中专)占25.9%、大学仅占5.6%。就是达到了大、中专实际水平,还有个知识老化的问题。据说知识是以平均每年5%的速度在老化,这就说明,我们要提高林业技术水平,就必须在全民教育上下一番功夫。针对不同程度,提出奋斗目标,订好措施,做出规划。以提高职工队伍的思想理论水平和专业技术水平,增强认识自然和改造白然的能力。 2、加强林业调查设计工作。 调查设计是科学营林的基础,但从“文大”以来,对土壤、植物、气象等基础学科的本底调查,近乎取消,近期才开始恢复。我们认为今后的调查设计,不仅要队复和加强本底调查,进行调查设计研究和多学科的 上接49页)综合分析,而且要积极地运用科研最新成果。一要进行立地环境的分析和质量评价。最后做出符合自然规律的规划设计。 3、加强森林生态系统的科学研究。 森林生态问题,不仅关系到林业生产的发展,而且关系着人类的生存,所以我们要高度的重视这一研究,分清轻、重、缓、急,抓住主要矛盾,重点研究森林生态系统的生产力、功能及稳定性与结构的关系及其调节控制的原理。从食物链上探索松干纷、松毛虫以及红松疙锈病等的防治途径。 4、总结符合自然规律的森林类型的培育经验,树立典型,组织推广。 今后要认真总结混交林,栽针留阔,打柴留树等造林经验,大力宣传、推广混交林典型,逐步实现人工生态系统的平衡。 5、大力宣传保提益鸟、益兽,积极加强保护区建设。 益鸟、益兽都是人类保护森林和庄稼的助手,要大力宣传,切实保护。另外我省已开始建立自然保护区,要加速保护区建设。提高保护区在资源保护和科学研究方面的作用,以推动全省林业科学技术水平的不断提高。 林业技术论文:信息技术对林业影响论文 1信息技术的发展 信息技术是在信息科学的基本原理和方法的指导下扩展人类信息功能的技术。 1.1内涵和外延 信息技术是一门多学科交叉综合的技术,计算机技术、通信技术和多媒体技术、网络技术互相渗透、互相作用、互相融合,将形成以智能多媒体信息服务为特征的时空大规模信息网,是以电子计算机和现代通信为主要手段实现信息的获取、加工、传递和利用等功能的技术总和[2]。主要包括以下几方面技术: 1.1.1传感技术——信息的采集技术。传感技术是扩展人获取信息的感觉器官功能。进行信息识别、信息提取、信息检测,它几乎可以扩展人类所有感觉器官的传感功能,传感技术、测量技术与通信技术相结合而产生的遥感技术,使人感知信息的能力得到进一步的加强。 1.1.2通信技术——信息的传递技术。通信技术可实现信息快速、可靠、安全的转移。可以看成是从“现在”向“未来”或从“过去”向“现在”传递信息的一种活动。 1.1.3计算机技术——信息的处理和存储技术。计算机信息处理技术主要实现对信息的编码、压缩、加密和再生,存储技术有内存储技术和外存储技术,主要实现计算机存储器的读写速度、存储容量及稳定性的管理。 1.1.4控制技术——信息的使用技术。控制技术即信息使用技术是信息过程的最后环节,它包括调控技术、显示技术等。 1.2信息技术功能 概括起来有四个方面:①信息识别:包括文字识别、语音识别和图形识别等。通常是采用一种叫做“模式识别”的方法。②信息传递:实现信息快速、可靠、安全的转移。③信息处理与再生:在对信息进行处理的基础上,还可形成一些新的更深层次的决策信息,这称为信息的“再生”。信息的处理与再生都要依赖于现代电子计算机的超凡功能。④信息施用:是信息过程的最后环节。 1.3信息技术发展趋势 高速、大容量。速度越来越快、容量越来越大,无论是通信还是计算机发展都是如此;综合化。包括业务综合以及网络综合;数字化。一是便于大规模生产,数字设备是单元式的,设计非常简单,便于大规模生产,可大大降低成本。二是有利于综合,每一个模拟电路其电路物理特性区别都非常大,而数字电路由二进制电路组成,非常便于综合,要达到一个复杂的性能用模拟方式往往综合不起来;个人化。即可移动性和全球性。 2林业信息技术的发展 2.1林业信息技术 林业信息化并不是一个新概念,发达国家60年代初提出了信息化的概念,信息化开始进入各个领域,并逐步实现了系统化、深入化、集成化、网络化、智能化和虚拟化。随着DBMS的发展和完善,以属性数据管理为主的森林资源管理系统盛行一时,这类系统采用数据库技术进行组织、存储、处理和分析,提高了数据处理的质量和速度,推动了森林经营管理水平的提高。同时也不难发现,这种单纯分析属性数据的方法,缺乏对资源空间分布特征的综合分析,因此利用它形成的决策信息,有明显的局限性。到90年代,林业信息化有了全面的扩展,形成了以3S技术为支撑,采用RS监测与地面调查技术相结合的双重分层抽样遥感监测体系[2]。 2.2林业信息技术在我国的发展 我国林业部门从80年代初开始使用DBMS进行生产管理,采用的是局部(部门)引进,局部消化的方式。80至90年代末,国家林业局(原林业部)在1992年设立信息中心,开始了信息化建设的点滴积累,提出了“数字林业”建设目标,建立了森林资源数据处理系统(DPS)、森林资源管理信息系统(MIS)、森林资源决策支持系统(DDS)、林木良种管理信息系统、主要经济树种在线查询系统等。进入21世纪,“数字林业”建设进展顺利,林业信息系统已覆盖全国,基于“3S”技术的森林资源、造林绿化和天然林保护、退耕还林、防沙治沙等林业重点工程建设的现代化林业管理体系正在逐步建立。林业档案数字化工程已完成,国家林业局政府网站建设进一步完善,内容不断丰富,信息量不断增加,并与新华社、国家图书馆等70多家网站建立了链接,林业信息化建设达到前所未有的高度[3]。 3信息技术对林业的影响 3.1实现了无纸化办公 根据林业政务信息化“十一五”工作的优秀内容[4],林业政务信息化建设围绕国家“三网一库”建设的要求,利用网络技术搭建了技术先进、运行稳定、功能相对齐全的网络平台,建设了国家林业局门户网站、办公业务网、办公业务资源网和各类管理信息系统及专业数据库。提出了林业信息库建设方案,实现人员、树种和野生动植物数据收集、存贮、传递、处理、分析、利用、,基本完成了无纸化办公[4]。 3.2林业经营由粗放转入精准 围绕“精准林业”,各级林业部门在二类调查中利用遥感、航片、卫片、无人机、地面近景摄影、三维激光扫描、电子角规、GPS定位等技术进行数据的精确获取,通过GIS进行属性数据和空间数据的管理,完成森林资源档案管理和林业专题图的制作;在森林火灾的预测预防上通过GIS的空间分析功能,实现火点位置查询和林火蔓延模拟,并计算最佳扑火路线和扑火时间,科学合理的制定扑救方案;在造林地块和造林方式上利用GIS将坡度图、坡向图、土壤图、高程分带图和森林区划图进行叠加作为立地分析的复合因子图,进行适地适树的分析,使林业由粗放经营转入精准经营[1]。 3.3规划森林资源管理 在发达省份的林业部门已经将GIS技术、ES技术、DSS技术、空间数据挖掘技术结合,依据森林资源管理的基础信息,建立了造林专家知识库、决策支持模型库,在数字化图上实现造林决策、获取造林规划图,并对林分和单木的区域生长量进行预测和模拟,实现森林资源管理的优化和规划。 4存在的问题和解决对策 4.1应用不够深入,信息资源浪费 林业信息基础设施和信息系统投资巨大,但目前林业信息化开发、应用不够,造成资源的极大浪费[5]。如遥感、地理信息系统、全球定位系统、专家系统、决策支持系统、森林资源核算系统在森林资源管理中的应用才起步,目前只限于利用计算机进行林业数据采集、处理、属性数据管理及各类专题图制作等研究,对于进行空间数据分析和从这些数据中进行挖掘,宏观快速提供森林资源信息,优化森林资源管理上没有形成规模。因此应该对这些信息资源进行整合,合理建设适合我国林业持续、快速、健康发展的网络体系,实现资源充分共享。 4.2精准计测、监测在林业上的应用没有普及 目前,信息技术、生物技术、新材料技术等高新技术正加速渗透和武装林业。特别是“5S”(遥感、地理信息系统、全球定位系统、专家系统和决策支持系统)技术已成为科技兴林的重要手段。卫星遥感、红外监测、飞机化学灭火等高新技术使森林预测、监测、控制、病虫火害防治、荒漠化防治、濒危野生动植物保护等过去无法用常规技术或手段解决的问题,现在由于RS和GIS的介入开始变得相对容易。但在森林经营和管理中的应用范围和水平,完善森林生态系统定位监测网络,提高森林灾害发生的预测预报率,实现森林培育和管理中的减灾增效,探索建立森林养分和肥料信息系统,完善林木育种软件及丰产栽培模型,适度发展“精细林业”,精准森林资源核算的应用上还处于初级阶段,没有普及应用。因此国家林业局应宏观调控并加快国家林业局网络工程建设,建立并完善各类林业专业库、各类森林资源管理信息、决策支持系统设,促进林业经营管理和决策的科学化。 4.3林业高新技术人才缺乏 林业信息化对人才的要求很高,不但要有专门的计算机技术、网络技术、RS技术、GIS技术,还要对林业知识有所掌握,目前我国特别是基层林业单位,从事林业信息研究、网络管理,3S技术的专业性人才奇缺。因此应该加大林业高等教育和高职教育,培养更多的林业高新技术人才。 论文关键词:信息技术;林业;发展;影响 论文摘要:受信息技术的影响,林业经营模式发生了根本性的变化,从过去单一、粗放的经营管理向精准、优化与决策的模式转变,形成了无纸化办公、林业经营精准化、森林资源管理规划化的格局,但在资源的使用、精准计测、监测和人才需求上还是存在一定的问题,有待进一步探讨和解决。 林业技术论文:林业技术水平提高分析论文 自然规律是自然界中一切客观事物本身所固有的属性。规律不能以人的意志任意的加以改变,不能为任何人所创造,也不能被任意的消灭。规律只能是不断地被人类所认识,并运用于生产实践。一切林学工作者,无论他从事哪项林业技术工作,它都与认识、掌握和运用自然规律紧密相关。只有正确运用自然规律,才能不断提高专业水平。 一、从长白山学习考察谈起 长白山气势磅薄、巍峨壮观、资源丰富、风景秀丽,它不仅是一座十分惹人注目的名山。而且是一片翠绿的浩瀚林海。它以众多的白色浮石和九个月的积雪而得长白之名。它又以茂密的森林,红松(PinuskorajensisSieb.etZucc)的故乡而称著于世。 为了认识长白山的森林分布、生态和演替的规律,学习长白林区的经营管理经验,以提高专业技术水平,我院于1982年8月10~17日组织了赴长白山的学习考察。现把在长白山考察看到的几个自然规律概略地介绍一下。 l、森林垂直分布规律 长白山海拔269lm,为东北的第一高峰。由于受太平洋季风气候的影响,雨量充沛、温和而湿润,随海拔的升高,呈现明显的植被垂直分布带(见图1)。 2、森林生态规律 长白山北坡的森林,虽然分别属于不同的植被带,而在每个植被带内又是属于不同的植被类型。但它们的共同特点是:多呈混交林状态,生态系统相对稳定,生长发育良好。在历来没有人为因素干扰的情况下,不仅遵循着生物学的自然选择,适者生存的客观规律,而且天然生态系统平衡的规律,在这里的体现也是比较充分的。虽然它们处在不同的植被带内,动物、植物和微生物种类不同,数量不同、结构和有机构成比例亦不同,但它们彼此互相联系,互相制约,并按着一定的食物链生存和发展。这就是生存系统平衡规律在这里的作用。 这一点正是人类认识自然、改造自然、合理的经营利用森林、不断地提高林业科学技术水平的重要一环。 3、森林演替规律是在一个较长的历史 时期内表现出来的,森林植物的相互更替演化发展的规律。 根据我们的初步观察,并参阅有关资料得知:长白山的老林(原始林),遭受火山破坏后(长白山第三次火山爆发于1702年),出现草原,由草原再生桦木林(白桦或佩桦),由桦木林(阳性树)内再生钎叶树种(云杉、冷杉等阴性树)而恢复为老林。老林经过度采伐,又成杂木林(软杂木林),由杂木林内再生针叶树而恢复为老林。这就是长白山老林的演替发育过程。总之,我们到长白山学习考察,看到原 始森林多呈混交状态,生长稳定,产量较高(每公顷平均蓄积量常达500m3)。还看到了几个自然规律在长白山北坡比较集中的体现出来。从而开阔了眼界,提高了认识自然规律的能力和专业水平,并启发我们重新认识与总结过去的工作。 二、对几个自然规律认识和运用的分析 人们在各项营林活动中,一方面是不断地认识自然规律,另一方面又在不断地运用自然规律,在这方面已经取得了显著成效。建国以来。我省运用森林分布等自然规律,并结合林学原理,而营造了大面积的人工林。据全省“四、五”森林资源清查统评,东部九个林业重点县的人工红松林达13.3万亩,落叶松217.2万亩,分别占全省该树种面积的96%和82%。西部(医巫阎山以西)的人尹工油松林(Pinustabulaeformiscarr)超过250万亩,约占全省油松面积的45%。樟子松(PinussylvestrisL.Var.mongolicaLitvin.)主要集中在辽北沙地,从1955年开始在章古台沙地上引种,63年以后相继在彰武、康平、昌图等县大面积造林,现在全省不少地区用于造林,均表现出良好的趋势。我省引种刺槐也较早,由于多年引种驯化,生态适应范围逐渐扩大,现几乎遍布全省,并成为辽南地区主要的造林树种之一。全省人工杨柳林至75年达到581.3万亩,一半以上分布在辽河中下游平原。自然形成了各树种的适生区、发展区和控制发展区。 从林种布局上,人们从社会生活和生产实践中,逐渐提高对发展林业的认识,如从社会上林副产品的供需矛盾,从工农业生产上由于生态失调,而遭到自然规律的惩罚等,提高了对森林公益作用的认识。因此我省不断调整林种比例:“四、五”森林清查时用材林占58.8%,防护林仅占6.4%,80年全省林业区划,将防护林上调到33.7%,用材林下调到36.5%,其它林种也作了合理的调整。这样东部林区作为辽河平原的天然屏障,形成了水源用材林基地。辽西以水土保持林为主;辽北以防风固沙林为主;辽中以农田防护林为主;辽西、辽北和辽中的部分地区,构成了我省“三北”防护林体系。辽南得天独厚的自然条件,决定它以经济林为主。这样将运用自然特点和规律,因地制宜的充分发挥森林的综合效益。据1975年统计,建国以来全省已造人工林1802万亩,占绿化任务的46%。森林覆被率由解放初期的妞.6%,提高到23.5%。 在认识和运用森林生态和演替规律方面,也取得很大成效,特别是广大林业工作者,较早地认识到发展混交林的好处,科研部门重视混交林的研究,东部开展了人工诱导针阔混交林的科学试验,西部进行营造混交林的调查研究,均取得了一定的科研成果,及时指导了林业生产实践。 各营林部门又在生产实践中,精心培育出一定数量符合生态演替规律的不同组成、不同形式的混交林。如辽东的落叶松与色赤杨(AlnustinetoriaSarg.)和白桦混交,辽西的油松与色树、柞树,刺槐与色树混交等,均表现出良好的趋势。如阜新大板林场,23年生油松与色树混交林,郁闭度0.9,油松高sm,色树高sm,生长量超过当地同年龄的油松纯林。这些混交类型,在防治森林病虫害,提高林分质量方面,已初步显示出其优越性。 在病虫害防治方面,运用生态平衡的规律,从食物链上进行研究,已采用了赤眼蜂防治松毛虫的生物防治方法,并取得一定效果。另外在引种、育种方面也取都很大成效,在种源保护和建立自然保护区方面,正在积极进行。 总之,我们在认识和运用自然规律方面,成效是多方面的,效果是显著的。但是,随着对自然规律认识的深化,我们觉得在认识和运用自然规律上还有片面性,还有许多经验和教训需要认真的加以总结,我们觉得主要尚存在以下几个问题。 l、对自然规律在认识上的片面性和一次完成论。 过去在设计营林工作中,往往注重森林分布规律,忽视演替规律,更缺乏了解生态规律。总认为森林垂直分布在我省不明显,水平分布规律已基木了解。群众习惯于造纯林,所以在西部干旱地区,设计营造了大面积的油松纯林。在东部山区亦设计营造了大面积的落叶松、红松纯林。结果病虫灾害越来越严重。 我们认为,这与认识上、指导思想上的片面性是分不开的。 2、我们林区的各项人为经济活动,还在有意无意地切断食物链,破坏生态平衡。我们知道森林和植物、动物及微生物一起构成了生物与环境的统一体,它们是相互依赖,互相制约,并按着一定的捕食链,构成不可分割的统一整体(见图2)。 过去我们往往忽视捕食链,所以在辽西多地区,对老鹰、狐狸、猫头鹰和蛇等一律视为有害动物,大加捕杀,结果切断了食物链,破坏了生态平衡。导致鼠害、兔害和虫害的发生。 3、发展混交林的好处,尚未被广大群众和部分林业工作者,从理论与实践的结合上所接受。 我省人工营造的混交林很少,据阜新地区调查,仅占有林面积的1.6%。我们对发展混交林的好处,尚缺乏深入的调查和有说服力的分析,我们仅根据近期在医巫间山的调查,混交林腐殖质层厚度一般超过针叶纯林5一10cm,而且结构较好,抗病虫灾害能力强。 由此看来,混交林不仅在实践中表现出很多的优点,而且在理论上完全符合森林演替和生态平衡的规律。可是在设计、营林工作中却常常不愿采用混交方法,其原因除认识原因外,还有伯造林时麻烦,抚育管理费工等思想。但从长远观点来着,针叶纯林比重过大,会动起土壤酸化、肥力降低,而影响下一代的森林更新。 4、有些地区在引种、育种方面,尚有盲目性。近年来,由于林业建设规模的扩大和全民义务植树运动的兴起,切感种苗不足,因此有些地区从外地、远至关内调进大量的种子,这些种子在辽宁安家落户以后,表现出长势不同,适应程度不同,一些地区在选育过程中,往往缺乏对树种分布规律的深入研究,缺乏对弓{起生长差异的数理统计的分析。 三、提高营林技术水平的途径 伴随现代科学技术的发展,人类对白熊规律认识的深化,并不断地总结实践经验,所各项营林技术水平,:公将得到不断的提高,我们认为目前应当从以下几个方面努力。 1从针对林业职工队伍的现状,开展全民教育。 据了解,我省林业职工中,文言占2.5%小学占18.4%、初中占47.6%、高中(包括中专)占25.9%、大学仅占5.6%。就是达到了大、中专实际水平,还有个知识老化的问题。据说知识是以平均每年5%的速度在老化,这就说明,我们要提高林业技术水平,就必须在全民教育上下一番功夫。针对不同程度,提出奋斗目标,订好措施,做出规划。以提高职工队伍的思想理论水平和专业技术水平,增强认识自然和改造白然的能力。 2、加强林业调查设计工作。 调查设计是科学营林的基础,但从“文大”以来,对土壤、植物、气象等基础学科的本底调查,近乎取消,近期才开始恢复。我们认为今后的调查设计,不仅要队复和加强本底调查,进行调查设计研究和多学科的 上接49页)综合分析,而且要积极地运用科研最新成果。一要进行立地环境的分析和质量评价。最后做出符合自然规律的规划设计。 3、加强森林生态系统的科学研究。 森林生态问题,不仅关系到林业生产的发展,而且关系着人类的生存,所以我们要高度的重视这一研究,分清轻、重、缓、急,抓住主要矛盾,重点研究森林生态系统的生产力、功能及稳定性与结构的关系及其调节控制的原理。从食物链上探索松干纷、松毛虫以及红松疙锈病等的防治途径。 4、总结符合自然规律的森林类型的培育经验,树立典型,组织推广。 今后要认真总结混交林,栽针留阔,打柴留树等造林经验,大力宣传、推广混交林典型,逐步实现人工生态系统的平衡。 5、大力宣传保提益鸟、益兽,积极加强保护区建设。 益鸟、益兽都是人类保护森林和庄稼的助手,要大力宣传,切实保护。另外我省已开始建立自然保护区,要加速保护区建设。提高保护区在资源保护和科学研究方面的作用,以推动全省林业科学技术水平的不断提高。 林业技术论文:林业整地造林技术管理论文 论文关键词:林业 论文摘要:我国林业产业不断适应国民经济和社会发展的需求,林业产业由小到大、由弱变强,已经步入高速发展的快车道。去年,我国林业产业总产值达5860亿元;松香年产44万吨,出口量居世界首位;出口家具13亿件,出口数量居世界首位。经济林产品年产量也已达7000多万吨。林业产业已成为当地农村经济的支柱产业和农民增收的重要途径。据统计,中国目前林业产业的发展每年可解决4500多万劳动力的就业问题,大约占到农村剩余劳动力的37.5%。在南方集体林区158个林业重点县,农民收入的40%以上来自于林业产业。但是和国外林业相比,我国林业既有一定的优势,也有多方面的劣势,优势与劣势并存。所以我们还要重视营林建设,本文同时提出了一些整地、造林的方法,把我国林业溶入了国际林业体系中,与世界各国联系更加紧密,合作更加广泛。因此,我们要提高认识,学会运用整地、造林的方法,尽快使我国经济与国际经济接轨。 1我国林业资源发展的现状 1.1森林资源发展空间大 我国森林资源总的变化趋势是:森林面积逐年增加,每年以200万hm2速度递增,林木生长量开始大于消耗量,森林资源的发展在数量上开始走出“低谷”,扭转了长期以来森林资源下降的局面,实现了森林面积和森林蓄积的“双增长”。森林资源是决定林业生存和发展的基础。加WTO后冲击的重点虽然是林产工业,但竞争的焦点却在于林业产品,而林产品的关键原料在于森林资源。 1.2竹资源丰富我国是世界竹类资源最为丰富、竹类栽培和加工利用最为悠久的国家。其竹林面积达700万hm2,约占世界竹林面积的1/3、用材竹林总蓄积量约9700万t。竹材和竹制品,无论在品种还是在产量方面,在世界上我国均为首位。竹林中的竹笋和竹荪是天然保健食品,也是出口创汇的重要资源。 1.3盛产松香和林副特产品我国松香每年产量在40万t左右,居世界首位。除供应国内市场外,也是大宗出口商品。我国脂松香在国际市场上有很高的声誉,占据重要地位。近几年出口量均在20万t左右,年创汇均在1亿美元以上。我国芳香油年产量2~3万t,其中桉树芳香油在世界市场上占有绝对优势。 我国林副特产品资源丰富,其中不少是名特优产品。在国内外享有很高信誉,具有较强劲的国际市场竞争能力。基本垄断了港澳市场,在东南亚、日本、德国市场上占有很大份额。 1.4国内市场需求旺盛我国经济发展迅速,人民生活水平提高很快,对林产品市场的需求十分旺盛。由于近年来我国在建筑业、室内装饰、家具等方面以及对纸产品的需求增加迅速,其木材、人造板、纸产品的市场前景十分广阔,这就为我国林产工业企业提供了良好的市场环境。 1.5森林资源存量小、质量低我国是一个森林资源贫乏的国家,其特点是存量小、分布不均、森林质量下降、结构不合理,经营管理水平低,林木生长量不高。 2、整地、造林的一些程序、方法 造林地的整理是在造林前改善环境条件的一道主要工序。通过整地可以改善造林的立地条件、清除灌木、杂草和采伐剩余物。在造林前后的一段时间里,增加直接投射到地面的透光度;还可以改变小地形,使透光度增加或减少。整地清除了地表植被,增加透光度,因而在白天地表层的温度要比有植被覆盖时上升得快,整地后改变了土壤物理性,使土壤温度状况发生变化。因而,能提高造林成活率及使幼林的生长情况显著改善。整地还能保持水土、减免土壤侵蚀,同时也有利于造林施工,提高造林质量。 2.1造林地的清理造林地的清理,是造林整地翻垦土壤前的一道工序,把造林地上的灌木、杂草、竹类以及采伐迹地上的枝丫、梢头、站秆、倒木、伐根等清除掉。分为全面清理、带状清理和块状清理3种方式。 清理的方法可分为割除清理、火烧清理和用化学药剂清理。割除清理可以是人工,也可以用机具,如推土机、割灌机、切碎机等机具。清理后归堆和平铺,并用火烧方法清除。也可以采用喷洒化学除草剂,杀死灌木和草类植物。 2.2整地方式和方法整地方式分为全面整地和局部整地。局部整地又分为带状整地和块状整地。全面整地是翻垦造林地全部土壤,主要用于平坦地区。局部整地是翻垦造林地部分土壤的整地方式。包括带状整地和块状整地。 带状整地是呈长条状翻垦造林地的土壤。在山地带状整地方法有:水平带状、水平阶、水平沟、反坡梯田、撩壕等;平坦地的整地方法有:犁沟、带状、高垄等。 块状整地是呈块状的翻垦造林地的整地方法。山地应用的块状整地方法有:穴状、块状、鱼鳞坑;平原应用的方法有:坑状、块状、高台等。 2.3造林方法播种造林法:又称直播造林,是将林木种子直接播种在造林地进行造林的方法。这种方法省去了育苗工序,而且.施工容易,便于在大面积造林地上进行造林。但是这种方法造林对造林立地条件要求较严格,造林后的幼林抚育管理措施要求也较高。播种造林的适用条件:适合于种粒大、发芽容易、种源充足的树种,如橡栎类、核桃、油茶、油桐和山杏等大粒种子。其要求造林地土壤水分充足,各种灾害性因素较轻,对于边远且人烟稀少地区的造林更为适宜。 播种造林的方法有:块状播种、穴播、缝插、条播和撒播等。播种前的种子处理包括消毒、浸种和催芽等措施,对保证春播,早出芽,增强幼苗抗旱能力,减少鸟兽等危害极为重要。 植苗造林法:又称栽植造林、植树造林,是用根系完整的苗木作为造林材料进行造林的方法。其特点是对不良环境条件的抵抗力较强,生长稳定,因此,对造林地立地条件的要求相对地说不那么严格。但是,在造林时苗木根系有可能受损伤或挤压变形和失水,栽植技术要求高,必须先育苗,却也节省种子。总之,植苗造林法受树种和造林地立地条件的限制较少,是应用最广泛的造林方法。 植苗造林应用的苗木,主要是播种苗(又称原生苗)、营养繁殖苗和移植苗。有时在采伐迹地上进行人工更新时,可以利用野生苗。近年来,有些地区发展营养器苗造林,收到了较好的效果。 植苗造林后,苗木能否成活,关键是苗木本身能否维持水分平衡,所以在造林过程中,从苗圃起苗、选苗、分级、包装到运输、假植、造林前修剪,直至定植全过程都要保护苗木不致失水过多。最好是随起苗随栽植,尽量缩短时间,各环节要保持苗根湿润。 分殖造林法:是利用树木的营养器官(干、枝、根等)及竹子的地下茎作为造林材料直接进行造林的方法。其特点是能够节省育苗时间和费用,造林技术简单,操作容易,成活率较高,幼树初期生长较快,而且在遗传性能上保持母本的优良性状。但要求有立地条件较高的造林地,同时分殖造林材料来源,受母树的数量与分布状况的限制,这种方法主要用于适用营养繁殖的树种,如松树、杨树、柳树、泡桐和竹类等。
随着自动化时代的到来,仪器仪表相关的自动化控制系统可信软件的使用逐渐推广开来,如测量时,有效地控制生产仪器及计算机的连接,将网络接口与计算机接口合理使用,组建一系列较完整的网络连接。这种结合多项技术手段形成的智能化直接造就了快捷方便的一线生产操作工作,也使工作效率得到了大幅度地提升。 一、电气与仪表自动化控制系统的功能介绍 (一)智能监控的功能 目前,自动化系统在工程建设中已然得到了广泛地使用,特别是在工业施工时,利用其能够智能检测与监控的功能,可以有效地检测工业施工后的各环境实际指数,并实时智能监控。通常,使用仪表传感器得到检测结果,数据不仅可以再仪表器中显示,也可以在电脑中显示,红外线发光模块是其主要作用构件。智能化监控通过如下机制进行:一般情况下,红外线发光二极管和光敏三极管共同构成此类收发系统信号源,正常运行时,由红外发射管持续发射红外光线,再由红外接收器接收发射来的光纤信号,最后将信号传送给单片机。然而,在警戒线被覆盖后,红外线接收器的接收信号途径就会受到阻隔,从而不能将光纤信号传输给单片机,反之,对应的警报信号则会传输到相应的基站,实现智能监控。 (二)自动化保护的功能 在工程中,虽然一些高压设备或者大电流设备没有较大的体积,但是在运行中出现错误将会造成危害重大的后果,因此,对运行中的设备进行保护是至关重要的。电气自动化控制系统具有自动化保护功能,它能够有效地控制和保护设备的各个部分。企业在设备运行前应该正确安装电气仪表自动化控制系统,以保护和控制有关设备的良好运作。 二、自动化控制系统模块的介绍 (一)PLC控制模块 电气自动化控制系统涉及的领域极其广泛,先对PLC控制模块进行分析:PLC控制模块主要使用常见于电力系统中,由于PLC控制模块运行错误后的影响较大,导致其使用过程及其有关的电气元件的控制有着较高的要求。首先,在运行前,一定要注意的就是要做好屏蔽系统,保证电磁辐射得到有效地抑制。其次,在工作过程中,要做到严格按照生产规定,仔细检查元器件,把保证产品质量放在首位,一方面要按照检查制度,确保原件可以正常使用,另一方面还有推动全面的电气自动化。另外,PLC控制模块具有体积小、质量轻、系统安装简易和系统升级简易等特点。 (二)通信模块 通信模块指的是将采集的信息使用特殊的设备仪器进行整合、储存,随后通过网络传送至上位机系统,这种通讯系统通常使用网络通信手段进行操作。如计算机使用的TCP/IP协议就可以通过局域网,一方面实现设备资源的合理高效使用,另一方面确保传输准确、稳定的信息。保证通信信号的持续通常,另外将光纤通信运用至此模块还可以很好地屏蔽外界因子对通信的影响,大大降低信息传输过程中可能出现的误码率。 (三)中央控制系统 将中央控制系统安装至计算机中即可使用微型计算机来操控,随着计算机信息技术的不断发展,微型计算机可以通过多个接口与多个设备连接,可以在同一时间完成多个系统任务。这样不仅可以大大提高计算机精度,提高计算机的运行速度和操作效率,而且中央控制系统还可以通过使用计算机内的程序高效的整理传感器采集的数据,寻求合适的解决方案。[1] 三、设计理念和工作流程的探析 (一)主要设计理念的探析 集中控制指的是一个处理器集合了系统的所有功能于一身,这样做的优点使能够有效减少处理器的数量,方便操作和管理,缺点在于较多的存储信息和处理功能同时集中在一个处理器上导致处理器压力较大,处理速度大幅降低,而且由于受到监控系统的影响,系统的可靠性也有一定的下降。近年来,随着台网技术、CAN总线技术的不断成熟完美的优化了这些缺点。智能电器的使用不仅能够避免电缆材料的浪费,还能够通过互联网使整个系统灵活自由地运行,大大降低了出现问题的概率,有效推动了智能电器的发展。噪音是使用无线传感器建设远程监控系统时的最大干扰因子,所以一定要高度重视,设计振动节点是整个系统完美云顶的关键所在。无线传感器网络技术可以是用自己组织而构建无线网络,它拥有一定程度的计算机通信功能。 (二)系统运行过程的探析 自动化电气设备的系统可以在接收到计算机传输的信息后,通过使用前置机进行初处理,然后在相应的设备中完整地保存,与此同时,服务器会把保存的信息传输至相应的服务站,随后通过WEP服务器的处理,保存的信息便可以上传至局域网,供大家浏览、共享数据。RTU的主要功能是执行遥测采集板和AID转换器设备的远程操控指令,随后将变电所的遥测值统计后传输至控制单元,经过中央控制系统的处理,再把信息传送至相应的计算机,经过计算机的最终处理,再把结果传送至调度端,再进行对应的综合处理。 四、结语 综上所述,电气与仪表自动化控制系统具有较复杂的结构组成,每一个模块都有各自对应的功能,并且这些功能模板都集中在同一个控制模板中。在今后的研究中,还应不断加强相关技术水平的改进,使不同系统和组件间具有更密切的联系,电气与仪表自动化控制系统的实际运用效果也会更加卓越。 参考文献: [1]陈明艳.电气自动化仪表与自动化控制技术分析[J].企业技术开发,2015(11). 作者:吴昊 杨曼 单位:中原环保股份有限公司