時間：2023-06-08 11:18:57
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇方案優化步驟，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】VoLTE IP多媒體子系統 GSM 國際漫出
doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.14.003 中圖分類號：TN919.8 文獻標志碼：A 文章編號：1006-1010（2016）14-0013-06
引用格式：馬金蘭，楊征，林俐. VoLTE用戶通過GSM網絡國際漫出方案研究[J]. 移動通信， 2016，40（14）： 13-18.
Research on VoLTE Roaming Solutions via GSM
MA Jin-lan1， YANG Zheng2， LIN Li3
（1.Guangdong Research Institute of China Telecom Co.， Ltd.， Guangzhou 510630， China；
2. China Telecom Co.， Ltd.， Technology Management Department， Beijing 100033， China；
3. China Telecom Co.， Ltd.， Guangdong Branch， Guangzhou 510081， China）
[Abstract] To solve the roaming problem of VoLTE terminals via GSM， roaming solutions for VoLTE terminals of CDMA operators via GSM network was researched， and the technical realization procedures as well as the specific signaling procedures were analyzed.
[Key words]VoLTE IP multimedia subsystem GSM roaming
1 引言
為了擺脫CDMA產業鏈的束縛，CDMA網絡運營商傾向于選擇不含CDMA模式的VoLTE終端，采用跟GSM網絡運營商相同的VoLTE終端。VoLTE用戶國際漫出至無VoLTE網絡國家時，將通過VoLTE終端包含的GSM模式，由GSM網絡提供國際漫出服務。因此，很有必要對VoLTE用戶通過GSM網絡國際漫出方案進行研究，尤其是要研究CDMA運營商VoLTE用戶如何通過GSM網絡進行國際漫出的技術實現方案與具體的信令流程。
2 CDMA用戶GSM國際漫出現狀
當CDMA用戶漫游到GSM網絡時，GC網關作為GSM HLR（Home Location Register，歸屬位置寄存器）/AUC，GSM SMSC以及CDMA MSC/VLR功能實體，對注冊鑒權、語音、短信等CDMA網絡和GSM網絡之間的信令進行轉換，從而實現CDMA用戶漫游到GSM網絡使用語音和短信業務。
圖1是CDMA用戶在GSM網絡的被叫業務流程，GC網關作為GSM HLR/AUC和CDMA MSC/VLR功能實體，對CDMA網絡和GSM網絡被叫業務信令流程進行轉換。
圖1 CDMA用戶在GSM網絡的被叫業務
具體流程說明如下：
（1）CDMA用戶漫游至GSM網絡，CDMA用戶呼叫該用戶，主叫所在CDMA MSC/VLR向該用戶歸屬CDMA HLR發送被叫用戶的路由請求消息LOCREQ。
（2）CDMA HLR發現被叫CDMA用戶此時在GC網關中登記，向GC網關發送ROUTREQ消息，請求被叫用戶的漫游號碼。
（3）GC網關根據被叫用戶MIN所對應的IMSI，查找該用戶在GSM網絡的位置信息，向用戶所登記的GSM MSC/VLR發送被叫用戶的路由請求消息PROVIDE_ROAMING_NO。
（4）GSM MSC/VLR分配用戶漫游號碼MSRN，在PROVIDE_ROAMING_NO響應消息中返回給GC網關。
（5）GC網關向CDMA HLR返回響應消息routreq（TLDN）。
（6）CDMA HLR收到響應消息routreq（TLDN）后，向主叫用戶所拜訪的CDMA MSC/VLR發送響應消息locreq（TLDN）。
（7）CDMA MSC/VLR收到locreq（TLDN）消息后，根據TLDN號碼，建立到GSM MSC/VLR的話音通路。
圖2是CDMA用戶在GSM網絡的短信終發業務流程，GC網關作為GSM SMSC、CDMA MSC/VLR功能實體，對CDMA網絡和GSM網絡短信終發業務流程相關信令消息進行轉換。
圖2 CDMA用戶在GSM網絡的短信終發業務
具體流程說明如下：
（1）CDMA MC收到投遞給該用戶的短消息，向用戶歸屬的CDMA HLR發送用戶的路由信息請求消息SMSREQ。
（2）CDMA HLR返回響應消息smsreq。
（3）CDMA MC向GC網關發送SMDPP消息。
（4）GC網關將SMDPP消息轉換成ForwardShort-MessageReq消息，并將短消息內容的編碼格式由CDMA MAP轉換成GSM MAP，發送給用戶拜訪地的GSM MSC/VLR。
（5）GSM MSC/VLR向GC網關發送響應消息ForwardShortMessageAck，指示短消息投遞成功。
（6）GC網關向CDMA MC發送響應消息smdpp，指示短消息投遞成功。
3 VoLTE用戶GSM國際漫出實現方案
3.1 總體技術實現
當VoLTE用戶漫游到GSM網絡時，VoLTE終端將通過GSM模塊接入GSM網絡，利用現有GC網關的GSM HLR/AUC、GSM SMSC以及CDMA MSC/VLR功能實體，通過GC網關接入CDMA網絡。VoLTE用戶需在CDMA網絡HLR放號，VoLTE用戶在CDMA網絡注冊鑒權，注冊鑒權流程同CDMA用戶漫游到GSM網絡。用戶短信業務由CDMA網絡短信中心提供，VoLTE用戶終發短信將被發送至用戶歸屬短信中心，由短信中心通過CDMA網絡發送至GC網關，GC網關發送至用戶。因此，該業務流程與CDMA用戶國際漫出業務流程并無差異，具體業務流程參見圖2。VoLTE用戶漫游到GSM網絡作為主叫，由漫游地GSM網絡完成接續。VoLTE用戶漫游到GSM網絡作為被叫，呼叫將會由CDMA網絡錨定至VoLTE IMS網絡，VoLTE IMS網絡需啟動域選擇功能，將呼叫路由至MGCF，由MGCF通過GC網關獲取用戶在GSM網絡的漫游號碼，MGCF根據漫游號碼將呼叫送至漫游地GSM網絡接續被叫用戶。
3.2 國際漫出語音終呼業務流程
為了簡化業務流程，減少對網絡設備的要求，SCC AS功能可由MMTEL AS實現，由MMTEL AS實現簡單的域選擇功能。采用簡單域選擇功能后，VoLTE用戶漫游到GSM網絡的被叫業務流程如圖3所示：
圖3 VoLTE用戶在GSM網絡的被叫業務
具體流程說明如下：
（1）步驟1～4：I-CSCF接收到呼叫請求，查詢HSS，獲取到用戶能力集，根據能力集將呼叫請求發送至S-CSCF。
（2）步驟5：S-CSCF根據iFC觸發完其他業務AS后觸發MMTEL AS。
（3）步驟6：MMTEL AS判斷用戶未注冊，或者用戶注冊但是在一定時間內用戶不可及，將在被叫號碼前增加前綴，將呼叫送回至S-CSCF。
（4）步驟7：S-CSCF根據前綴將呼叫送至MGCF。
（5）步驟8：MGCF根據被叫字冠中的特定接入碼觸發至HLR的位置查詢，刪除特定接入碼后獲得被叫號碼，向HLR發送LOCREQ查詢位置信息。
（6）步驟9：HLR根據用戶注冊信息向GC網關發送ROUTREQ查詢漫游碼。
（7）步驟10～13：GC網關向GSM網絡MSC/VLR獲取用戶漫游號碼，并通過locreq返回至MGCF。
（8）步驟14：MGCF根據用戶漫游號碼，經過國際網關局將呼叫送至GSM網絡MSC接續被叫用戶。
4 VoLTE用戶GSM國際漫出優化方案
4.1 總體思路
上述技術實現方案，VoLTE終端采用GSM網絡國際漫游時，需要在CDMA HLR放號，語音呼叫需要GMSC（Gateway Mobile Switching Center，網關移動交換中心）進行路由，短信業務需經CDMA信令網，導致國際漫游對CDMA網絡設備的依賴，不利于實現擺脫CDMA網絡的戰略目標。同時，需要在VoLTE網絡部署域選擇服務器或者在MMTEL AS中實現域選擇功能，實現VoLTE終端通過GSM進行國際漫游時的被叫路由，業務流程復雜且浪費投資。因此，很有必要對現有GC網關國際漫出方案進行優化。
對現有GC網關國際漫出方案的優化總體思路是：在GC網關中增加VoLTE IMS網絡SIP功能，由GC網關實現GSM與VoLTE IMS網絡注冊鑒權、短信、語音業務信令協議轉換，注冊鑒權、短信、語音業務流程不再經CDMA網絡，由VoLTE IMS網絡提供注冊鑒權、短信、語音業務。
4.2 國際漫出注冊鑒權優化業務流程
當VoLTE用戶漫游到GSM網絡發起鑒權注冊時，由GC網關VoLTE IMS網絡SIP發起在VoLTE IMS網絡的鑒權注冊，VoLTE IMS網絡將該用戶作為VoLTE用戶提供注冊管理與語音、短信業務。圖4為VoLTE用戶漫游到GSM網絡的優化注冊流程，當用戶進行重注冊或者注銷時，GC網關VoLTE IMS網絡SIP同樣要發起在VoLTE IMS網絡的重注冊、注銷，業務流程類似注冊流程，本文不再描述。
圖4 VoLTE用戶在GSM網絡的優化注冊流程
具體流程說明如下：
（1）步驟1：GC網關接收到GSM網絡發送的鑒權請求SEND_AUTHENTICATION_INFO，完成GSM網絡鑒權請求。
（2）步驟2：通過SIP模塊向IMS網絡I-CSCF發送注冊請求消息Register。
（3）步驟3：I-CSCF根據現有機制獲取用戶服務S-CSCF，并將注冊情況發送至該S-CSCF。
（4）步驟4：S-CSCF按現有機制向I-CSCF發送401響應，要求攜帶鑒權信息。
（5）步驟5：I-CSCF將該響應轉發至GC網關。
（6）步驟6：GC網關重新發起Register，攜帶用戶鑒權消息。
（7）步驟7：I-CSCF將該Register消息轉發至S-CSCF。
（8）步驟8：S-CSCF完成用戶鑒權與注冊登記，向I-CSCF發送200 OK響應，S-CSCF發起到MMTEL AS以及融合短信中心的第三方注冊。
（9）步驟9：I-CSCF將該響應轉發至GC網關。
（10）步驟10：GC網關接收到IMS網絡成功注冊登記響應后，向GSM網絡的MSC/VLR 21返回鑒權請求成功響應SEND_AUTHENTICATION_INFO_Ack。
（11）步驟11：GC網關接收到GSM網絡發送的更新位置請求UPDATE_LOCATION。
（12）步驟12：GC網關向GSM網絡發送插入用戶數據請求INSERT_SUB_DATA。
（13）步驟13：GSM網絡返回響應INSERT_SUB_DATA_Ack。
（14）步驟14：GC網關向GSM網絡返回更新位置請求響應UPDATE_LOCATION_Ack，GC網關生成用戶在GSM網絡與IMS網絡相關動態信息的映射表，包含用戶IMSI、MDN、GSM位置信息、用戶服務S-CSCF IP地址。
4.3 國際漫出語音終呼優化業務流程
當VoLTE用戶漫游到GSM網絡發起主叫業務，仍然由漫游地GSM網絡完成接續，無需經過VoLTE IMS網絡。VoLTE用戶漫游到GSM網絡作為被叫，呼叫將會由CDMA網絡錨定至VoLTE IMS網絡，由于該用戶已經在VoLTE IMS網絡注冊，因此，VoLTE IMS網絡將按VoLTE用戶正常接續，無需啟動域選擇功能。將呼叫路由至GC網關，GC網關獲取到用戶在GSM網絡的漫游號碼，根據漫游號碼將呼叫送至漫游地GSM網絡接續被叫用戶，并且INVITE消息的Record-Route頭域不包含本節點，后續業務信令不再經過GC網關。具體業務流程如圖5所示：
圖5 VoLTE用戶在GSM網絡的優化被叫流程
具體流程說明如下：
（1）步驟1：GC網關接收到S-CSCF發送的被叫請求INVITE，根據MDN在映射表中查詢用戶在GSM網絡的位置。
（2）步驟2：向用戶注冊登記的GSM網絡發送獲取漫游號碼請求消息PROVIDE_ROAMING_NO。
（3）步驟3：GSM網絡返回響應PROVIDE_ROAMING_NO_Ack，攜帶GSM網絡漫游號碼（MSRN，Mobile Station Roaming Number）。
（4）步驟4：GC網關獲取到GSM漫游號碼（MSRN）后，SIP模塊根據漫游號將呼叫路由至MGCF，將INVITE消息發送至MGCF。
（5）步驟5：MGCF根據漫游號碼將呼叫路由至GSM網絡，GSM網絡按現有機制將呼叫路由至被叫用戶。GC網關收到被叫成功接續或者失敗的響應，直接轉發至S-CSCF。
4.4 國際漫出短信終發優化業務流程
VoLTE用戶漫游到GSM網絡的短信始發業務仍然由漫游地GSM網絡提供，無需經過VoLTE IMS網絡。VoLTE用戶漫游到GSM網絡的短信終發業務，短信將會被送至用戶歸屬短信中心。由于該用戶已經通過VoLTE IMS網絡在短信中心進行了第三方注冊，因此，短信中心將通過VoLTE IMS網絡按VoLTE用戶正常進行短信終發，將短信發送至GC網關，由GC網關通過GSM網絡下發至用戶。具體業務流程如圖6所示：
圖6 VoLTE用戶在GSM網絡的優化短信終發流程
具體流程說明如下：
（1）步驟1：VoLTE終端通過GSM國際漫出，融合短信中心eSMSC需要向VoLTE終端發送短信，融合短信中心eSMSC向S-CSCF發送短消息請求MESSAGE（RP-DATA），Message Type為RP-DATA（Network to MS）。
（2）步驟2：S-CSCF將短消息請求MESSAGE （RP-DATA）轉發至GC網關。
（3）步驟3：GC網關接收到MESSAGE（RP-DATA），根據用戶MDN在映射表中查詢用戶在GSM網絡的位置信息，向GSM網絡發送短信發送請求ForwardShortMessageReq。
（4）步驟4：GSM網絡按現有機制進行短信下發，完成后向GC網關返回短信發送成功響應ForwardShortMessageAck。
（5）步驟5：GC網關接收GSM網絡短信成功發送響應ForwardShortMessageAck。
（6）GC網關向S-CSCF返回200 OK。
（7）步驟6：S-CSCF向融合短信中心eSMSC返回200 OK。
（8）步驟7：GC網關向S-CSCF發送MESSAGE（RP-ACK）。
（9）步驟8：S-CSCF將MESSAGE（RP-ACK）轉發至eSMSC。
（10）步驟9：eSMSC接收到MESSAGE（RP-ACK）返回202 Accepted。
（11）步驟10：S-CSCF將202 Accepted轉發至GC網關。
5 結束語
本文在對CDMA用戶GSM國際漫出現狀分析的基礎上，對采用GC網關實現CDMA網絡運營商VoLTE用戶GSM國際漫出方案進行研究，提出了VoLTE用戶GSM國際漫游實現方案及其優化方案，特別是分析并提出了具體的業務信令流程，解決了VoLTE用戶通過GSM網絡進行國際漫出的需求，具有很強的可操作性。
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【關鍵詞】超超臨界；汽輪機；安裝步驟；地腳螺栓
江蘇某發電廠一期工程4×660MW超超臨界燃煤發電機組，采用的是超超臨界、單軸、三缸四排汽，一次中間再熱凝汽式汽輪機。型號：CCLN660-25/600/600。高中壓部分采用與日本三菱公司合作制造機組的成熟設計，低壓部分采用哈汽自主設計的600MW等級汽輪機設計結構。
1、正常安裝步驟
對于該類型汽輪機正常安裝的基本步驟如圖1所示：
圖1
從流程圖中可以看出要進行到A步驟條件是，高壓轉子、Ⅰ低壓轉子、Ⅱ低壓轉子都要放入到軸承上初找中心，待到中心調整合格后，高壓缸、Ⅰ低壓缸、Ⅱ低壓缸方可進行內部的調整工作。
2、優化后的施工方案
該工程#1機組設備供貨的實際情況：汽輪機設備除了三根汽輪機轉子以外，其他設備均較早的到達現場，而轉子的供貨順序：Ⅰ低壓轉子到貨后，間隔4個月后高中壓轉子，再間隔1個月后Ⅱ低壓轉子到貨。根據轉子到貨的情況，如果仍然采用這種安裝方案，勢必會造成一方面只有等到Ⅱ低壓轉子到貨后，才能進行的A步驟，造成嚴重的窩工現象；另一方面等到Ⅱ低壓轉子到貨，在A步驟完成后，同時分三個組進行缸內部部套的安裝，必然會帶來勞動力資源的緊張，在行車使用上也會存在嚴重沖突。考慮到這些困難，并結合設備特點，決定對安裝步驟進行調整。如圖2所示：
圖2
3、優化方案的條件
通過優化的安裝方案不難看出，我們是把三個汽缸分別看做三個模塊，模塊之間的聯系就是對輪中心，所以當Ⅰ低壓轉子先到貨的情況下，可以直接進行Ⅰ低壓缸內部部套的調整安裝工作；之后高中壓轉子到貨，進行高中壓缸內部的調整安裝工作；Ⅱ低壓轉子最后到，接著進行Ⅱ低壓缸內部調整工作。將圖1中的A-B步驟減少至圖2中C-D步驟。
但是在理論上我們可以將三個汽缸分別看做三個模塊；但嚴格意義上都不能稱之為模塊，因為這三個缸整體可調性非常差，如果對輪中心相差很大，就會造成由于調整量過大，導致最終汽缸無法調整到位。所以必須在無真轉子的情況下，盡最大可能控制對輪中心的偏差。我們的做法是：（1）首先將拉鋼絲，確保高中壓缸、Ⅰ低壓外缸、Ⅱ低壓外缸在左右方向上同心。（2）由于拉鋼絲本身精度較低，左右誤差在0.05mm左右；而且鋼絲在長跨距的情況下，鋼絲垂弧對精度的影響更大。為提高精度，我們采用激光準直儀再次精調，由于激光準直儀的分度值為0.01mm，而且激光沒有垂弧，這樣就大幅度的提高了對中的準確性。在內部部套的對中過程中，也采用激光準直儀，從而保證內部部套找中的精度。（3）為了驗證內部找中的準確性了，我們又使用假軸對汽缸內部部套同心度進行復測。
采取以上措施，目的就是為了盡量減小對輪中心的調整量。
在Ⅰ低壓轉子到貨后，根據理論計算揚度，調整Ⅰ低壓轉子揚度，落真轉子進行各內部部套找中工作，進行軸向、徑向通流間隙調整，后面工作做到除了連接凝汽器及抽汽管道外，Ⅰ低壓缸具備扣蓋條件。
在高中壓轉子到貨后，以Ⅰ低壓轉子為基準，調整高中壓轉子，并依次調整高中外缸、內部部套，高中壓缸的工作向后一直做到除了與抽汽管道連接外，高中壓缸具備扣蓋條件。
在Ⅱ低壓轉子到貨后，立即根據軸系找中圖的要求，調整Ⅱ低壓轉子揚度；之后一方面，低低對輪初找中心，并整體調整Ⅰ低壓缸（高低通過墊鐵，左右通過千斤頂調整），是中心符合要求，并通過同樣的方式調整高中壓缸。另一方面，Ⅱ低壓缸在落真轉子進行各內部部套找中工作，進行軸向、徑向通流間隙調整。
4、優化方案的優點
從實際安裝中的效果來看，采用優化方案可以帶來好處有兩點：（1）汽輪機設備安裝過程，設備缺陷在所難免。而在這些缺陷當中，有的是可以在現場通過手工處理，有的需要外送加工甚至返廠。如需返廠加工，設備缺陷處理起來周期較長。從實際情況來看，高中壓缸部分的設備缺陷比較多，往返制造廠路途至少需要超過1周的時間，而這些缺陷都可以在Ⅱ低壓轉子到貨前全部消除；由于三個缸的內部調整工作都可以分別開展，這樣在中低、低低對輪找中完成后，三個缸僅需整體調整，汽缸內部工作量較小，節約了工期。（2）資源的合理配置：通過方案的優化，將人力資源，機具（行車）資源得以充分利用，節約了原方案中Ⅱ低壓轉子到貨后趕工而產生的額外投入。
但作為非常規方法，也存在不足：低壓外缸剛性差，整體調整還是比較困難的。因此，在汽缸找正過程中要盡量精確，尤其要減少左右方向的調整量；另外，在墊鐵布置階段要留有調整的余地，防止上下方向沒有調整余量。在整體調整時，會存在不同程度的墊鐵受力不均的現象，尤其在兩個軸承座臺板下的墊鐵，由于位置尷尬，調整起來非常困難，必須仔細檢查，保證墊鐵與臺板密實接觸，否則會給軸系振動帶來不利影響
5、汽輪機安裝過程中出現的問題及解決方法
在本工程1號機組低壓缸的安裝工作未發現異常，但在前軸承箱就位時，發現若按軸系找中圖的軸承標高定位時，地腳螺栓偏短7-8mm，導致螺栓無法露牙。
隨后對各地腳螺栓的標高進行復測，結果均比圖紙要求高2-3mm，符合要求。在以往工程中，并未發現同類型問題。咨詢制造廠得到的答復，由于是同類型首臺機組，還未接到其它電廠有類似情況的反饋。通過對比分析幾種類型機組的軸系找中圖，發現了問題的癥結所在。
圖3：軸系找中圖
從表1和表2中可以看出，由于該型機組是以Ⅱ低壓轉子揚度為基準（即Ⅱ低壓轉子軸頸揚度大小一致，方向相反），再加上中低、低低對輪中心均要求為下張口，導致前軸承箱需要抬高近12mm。如表3所示
從表3中可以看出，由于軸系中心的需要造成前軸承箱需要抬高；而相應的地腳螺栓未做相應的抬高，最終造成前軸承箱地腳螺栓偏短。
針對這種情況，我們現場的處理方法：由于前軸承箱螺栓的標高已無法抬高，只能采用整體降低標高的方法，即保證前軸承箱螺栓露牙長度的情況下，降低低壓缸標高的辦法進行調整。由于Ⅰ低壓缸外缸找正工作已完成，所以進行調整的工作量較大。
關鍵詞：城鄉電網；電網規劃；電網改造
中圖分類號：TM715 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）14-0120-02
電網規劃成功與否關系著電網能否安全可靠運營，利于長遠發展。電網規劃和改造首先要做到規范化和標準化，方便運行后的維護和擴展，其次要符合城鄉地區實際發展狀況，盡量降低規劃和運營成本，節約土地資源和線路走廊資源，還要考慮地區的地形特征，優化線路的同時有效預防各種災害。本文通過分析電網規劃需要考慮的因素，從而明確規劃的指導原則，接著提出電網規劃的具體步驟，著重描述前期的準備工作，最后一部分針對電網改造，提出一些需要注意的問題，進而為整個電網規劃提供參考。
1 電網規劃需要考慮的因素
1.1 地區現狀
電網規劃首要是分析規劃地區的具體狀況，諸如經濟、電力需求、地形特征、發展狀況等，從而確定電網的規模大小、可靠性等級、供電站位置、線路布局以及考慮長遠發展的因素，有效的現狀分析是規劃成功的基礎，能有效地減少規劃風險和缺陷。
1.2 供電可靠性
電網可靠性旨在保證供電不間斷性，主要是保證主接線路的穩定性，所以線路設計時一定要嚴格按照我國現行的設計技術規程和行業標準，結合以往設計經驗，很好地控制故障率，電網的可靠性是整個系統和各個設備可靠性的綜合，對于各個模塊和設備的可靠性不能忽視，減少各個環節的故障率就能有效提高整個電網的可靠性。
1.3 擴展與可操作性
擴展性主要是要降低電網內部各系統的耦合性，一是調度上，可以視情況靈活添加和卸除某些設備和線路，實時調配線路和負載；二是在對線路和保護設施進行檢修時，可以暫時實現局部點斷電；三是考慮未來擴建，要盡量減少設備成本和原系統改造量，且能很好滿足改造
需求。
1.4 成本與低耗
成本是電網規劃最重要的一個因素，主要體現在，盡量節省土地資源，合理規劃線路布局；主線路架構簡單，控制和保護設備功能不冗余，減少一次設備投資，二次設備也要最大效率使用，適當選用設備，不盲目追求品牌和一些不必要的功能，設備按需選用而不是按統一性使用；減少多次變壓電能損耗，設備冗余損耗，合理選用變壓器等耗能設備。
2 規劃的步驟方案和前期準備工作
2.1 電網規劃的步驟
電網規劃大概分為項目前期、建設施工、電網投運三個階段，針對三個階段的特征，電網規劃的步驟是：（1）前期調查和數據計算：分析歷史電網的各項參數、上戶調研收集新的需求和一些故障問題，計算電網供電量、變壓器等設備具體參數；（2）立項審批，選址征地，進行規劃設計，衡量各種標準生成多份規劃設計書，專家討論決定最終實施方案；（3）項目建設籌備，包括設備、資金、人力、用地等因素，開始施工建設；（4）項目建設結束進行驗收，確保各項能正常安全運行，最后項目投運。
上述僅是一個簡單的過程描述，事實上電網的規劃到完成可能需要經歷數年的時間，尤其是前期準備工作更不是一蹴而就，周期比施工建設周期更長。
2.2 電網規劃前期準備工作
圖1 電網規劃流程
電網規劃項目前期主要有：立項、選址、審批、核準、征地幾個階段，具有周期最長、內容最多、協調工作量最大的特點。圖1為電網規劃流程。
其中周期長指前期工作量大，涉及多個部門，方案論證和審批文件時間久，例如，110kV電網規劃從前期準備到施工跨度達到兩年，而220kV需要兩年半，甚至達到五年以上，是整個建設周期的2～3倍；內容上前期分三個階段約十余項工作，整個電網建設七成的協調量發生在這個階段；協調范圍廣：從市縣政府到鄉鎮再到鄉村，牽扯數十個部門和眾多人員。
電網建設前期工作指從項目立項規劃開始，逐步啟動各項工作到進行具體建設所要進行的全部工作；首先由上級電網公司和屬地發改委立項，進行電網規劃；接著進行設計招標、項目選址和可行性研究、支持性文件審批、站址和線路走廊的批復意見、項目初步設計和項目核準；然后是征地包括用地報批、土地登記、供地、征地協商等工作；最后完成可行性研究、初級設計、評估報告、核準報告的編制，取得政府部門支持性文件的批復，協調完成電網規劃涉及的多部門的溝通審批工作等。
通過分析電網規劃前期工作的特性，總結多年實踐經驗，我們得出了一些加快推進前期工作的方法，即盡可能早規劃立項，審批征地；深入調研和分析計算參數；準確合理地確定實施方案；爭取地方、政府和上級部門的支持；從而縮短某些關鍵階段實施時間，加快前期準備工作進行。
2.3 電網規劃實施方案
電網規劃方法分為啟發式方法和數學優化方法兩類。
啟發式方法：通過直觀分析，依照系統某性能指標對線路參數的靈敏度原則，對線路進行逐步迭代選擇，直到滿足方案要求為止。這種方法簡單、有效，使得人工直接參與決策，但得到的是實際允許參數，并非最優值。
數學優化方法：就是將電網規劃問題轉換為相應數學參數模型，再通過數學優化算法得出方案實際參數，從而使規劃方案參數上最符合系統要求，該方法可以從理論上得到最優解，但計算量過大。
表1 電網規劃實施方案
步驟 主要內容
設計方案 確定送電距離和容量；擬定多個規劃方案
方案分析 技術比較：應進行潮流、暫態穩定、短路電流計算；對比各個方案的技術差異
經濟比較：進行近期與遠期投資、運維成本
綜合分析 綜合分析網絡結構的安全性、經濟性和擴展性，提出推薦方案。
3 電網改造需要注意的問題
3.1 淘舊換新，提高可靠性
分析設備運行狀態，對缺陷故障較多和開放性差的產品進行更換，調換新電網運行后不能滿足新要求的設備；完善電網架構，降低電能損耗，減小電網供電半徑，實現負載轉供，此外增加電網抵御自然災害能力，加強電力設備防破壞，防偷盜，防電擊危害的改造，采用節能和新技術設備，保護環境。
3.2 突破瓶頸，提升供電能力
優化供電線路布局，進行設備擴容，應用低耗設備，提高節點和終端設備輸電儲電能力，進而解決供電網瓶頸，提高全網貫通能力，確保電網輸出量足、輸送耗低、用電不間斷。
3.3 改造代價和運維成本低
響應國家節能減排號召，淘汰高耗設備，改造高耗環節，合理發展無功補償系統，制定嚴格的節能減排機制，落實責任；配備檢修維護設備器具，儀器儀表，交通設施，培訓專業維護人員，實行分段分層管理，提高維護水平和效率，降低維護成本。
4 結語
城鄉電網的規劃是一項綜合性的工程，無論從前期調研、設計規劃、審批，還是后面施工實施，再到運營維護，都應按照計劃進行，些許的偏差就可能造成工程成本、工期、風險的提升，甚至造成無法挽回的損失，項目方案應該從多個備選方案中選出最合適的，具體實施過程應該考慮本地特色，也不能盲目套搬模板，本文列出了電網規劃的步驟和實施概要以及改造要注意的一些事項，希望能給大家帶來一些幫助。
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關鍵詞：STEM；項目學習；化學實驗；圖像比色法
文章編號：1005C6629（2016）11C0043C05 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
1 基于項目的STEM學習概述
STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）四門學科的簡稱。它將四門學科內容組合成為有機整體，強調多學科的交叉融合，以培養學生在掌握知識和技能的同時，能夠將其遷移應用到解決實際問題的能力和創新精神。STEM最核心的特征是跨學科性，此外還包括趣味性、體驗性、情境性、協作性、設計性、藝術性、實證性和技術增強性等特征。
STEM有兩種最基本的課程模式：相關課程模式和廣域課程模式[1]，前者在課程形式上依然屬于分科教育，但在各學科內容編排上注重相互之間的聯系；后者是通過活動項目將各學科整合為有組織的課程結構。基于項目的STEM學習是STEM和基于項目的學習（Project-based learning：PBL）模式相結合的產物，是進行跨學科整合的一種基本取向[2]。PBL利用學生自主探究的過程來獲得與現實生活有關聯并且能付諸應用的學習結果[3]，基本要素為內容、活動、情境和結果[4，5]。因此，基于項目的STEM學習可以理解為以PBL的基本要素為框架整合STEM內容的學習模式，是利用科學、數學知識和技術手段，通過工程設計活動解決工程問題的學習過程，其基本要素如表1所示。
2 基于化學實驗的STEM項目開發
2.1項目的開發過程
化學實驗是科學探究活動的主要載體，基于項目的學習具有基于問題和基于探究的屬性，因此將化學實驗結合工程設計轉化為基于項目的STEM學習是可行的。對于化學分科課程的教師來說，開發STEM項目更具操作性，開發過程如圖1所示。
本文選取高中化學教科書《實驗化學》（人教版）中比色法這一內容。經查閱文獻發現，基于手機攝像頭的圖像比色法在健康診斷與環境、醫藥、食品檢測等領域有廣泛應用[6]。在分析了圖像比色法中蘊含的跨學科知識和技術后，最終開發了“設計檢測Co2+濃度的技術方案”這一項目。
2.2 項目的實驗設計
該項目活動的技術核心為圖像比色法這一融合了信息技術的實驗方法，該方法較為新興，原理與目視比色法相同，即物質顯色的實質是對不同波長光的選擇性吸收，顯出的顏色是它所吸收光的互補色，溶液顏色的深淺取決于吸光物質濃度的高低[7]。但圖像比色法以手機等拍照設備作為圖像采集器，以計算機代替人眼，將顏色深淺轉化為RGB分量值，從而將色溶質的濃度與RGB分量值之間建立關聯，能夠更精確地檢測有色溶質溶液的濃度，且所需的器材便利、步驟簡單，具體步驟如圖2所示。
實驗涵蓋了化學、物理、數學知識和信息技術，結合工程設計后轉化為“設計檢測Co2+濃度的技術方案”的STEM項目也必然涵蓋這些跨學科知識，體現了STEM的跨學科性，如表2所示。
3 活動的實施過程設計
STEM項目的實施主要是通過工程設計過程和探究學習的5E教學模型的整合來實現的，如ITEEA開發的基于設計的工程設計EbDTM項目、波士頓科學博物館創立的工程是基礎EiE項目、世界在運動AWIM項目[8]。工程設計過程包括“識別問題和制約因素”、“調查研究”、“形成概念”、“分析觀點”、“建立模型”、“測試和優化”、“溝通和反思”七個步驟。其中，“識別問題和制約因素”是指明晰問題和任務，知道制約因素和標準，比如時間、資源、經費、預期任務成品的特征；“調查研究”是指了解與主題相關的信息，如已有的解決方案，以防止做重復勞動；“形成概念”是指運用頭腦風暴想出多種解決方案，并識別每個方案的風險和利益；“分析觀點”是指依據數學、科學和技術原理和項目的標準以及限制篩選和精細化出前一步驟的方案；“建立模型”是指學生在分析觀點的基礎上建立一個工作模型或原型；“測試和優化”是指測試模型是否滿足要求，根據測試結果優化現有的設計；“溝通和反思”是指進行人際互動、口頭、視覺、書面方式的溝通，既適應于團隊工作環境，又用于對方案和產品的開發過程記錄和解釋[9]。
本項目的活動實施過程兼顧了工程設計和探究學習兩大實踐系統，結合化學實驗的特性，以“問題聚焦和明確”、“思考和探究”、“解釋和方案確立”、“構建和實驗”、“測試和優化”、“溝通和評價”六個過程構成。“問題聚焦和明確”包含了“識別問題和制約因素”的工程內涵，且強調從社會、環境、生活等問題聚焦到化學問題，將化學問題明確為具有制約因素和評估標準的工程問題；“思考和探究”的目的與“調查研究”相一致，同時強調學生在教師的引導下進行思考和實驗探究學習；“解釋和方案確立”包含“形成概念”和“分析觀點”的過程，同時強調對新方案原理性知識的解釋；“構建和實驗”是“建立模型”中的一種工作模型，是STEM項目中的化學實驗主體部分；“測試和優化”與工程設計標準過程相同；“溝通和評價”融合了“溝通和反思”與科學探究中的“反思與評價”環節。
3.1 問題聚焦和明確：觀看圖文資料引發工程問題
[教師]演示有關工廠排放含Co2+廢水、大量Co2+對生命體健康造成危害、Co2+廢水處理方法的圖文資料，提出問題：要確定Co2+處理達標與否需要環境檢測工程師做些什么？
[學生]檢測處理前后的廢水中Co2+的濃度。
[教師]某廠排放的含鈷污水只有Co2+有顏色，濃度范圍不超過0.1M。那么，如果你是一位環境監測工程師，如何設計一個檢測工業廢水中重金屬離子Co2+濃度的技術方案？制約因素是什么？什么樣的技術方案是好的？發放可用材料的清單：LED燈泡、液晶屏、拍照手機、白色A4紙、白色紙板、7mL離心管、25mL容量瓶、10mL量筒、燒杯、分析天平、藥匙、玻璃棒、蒸餾水、CoCl2?6H2O固體。
[學生]交流討論，歸納：制約因素是含鈷污水只有Co2+有顏色，濃度范圍不超過0.1M。
評估標準：要求檢測的相對誤差不超過10%，且誤差越小越好；需要自己設計和組裝裝置，裝置要滿足簡易、便宜的要求；制作方案文本，并進行方案設計的匯報。
設計意圖：強調STEM學習中的工程思想，創設工程問題情境，幫助學生識別工程問題；通過提問促使學生對制約因素和評估標準進行交流討論，進一步明確任務。
3.2 思考和探究：學習比色法和比色分析的化學史
[教師]發給每組學生3種不同濃度的CoCl2溶液，提出問題：通過觀察現象能夠得出什么結論？
[學生]不同濃度的有色溶液，顏色深淺與溶液的濃度有關，顏色越深，濃度越高。
[教師]告訴學生3種CoCl2溶液中顏色最淺和最深的溶液的濃度，提出問題：如何知道待測溶液的大致濃度？
[學生]思考得出：大致濃度是另兩種溶液濃度的平均值。
[教師]講解比色法的原理：物質顯色的實質就是對不同波長光的選擇性吸收，顯出的顏色是它所吸收光的互補色，CoCl2溶液顯粉紅色就是因為它選擇性吸收青色光。溶液顏色的深淺決定于溶液吸收光的量的多少，即取決于吸光物質濃度的高低[10]。CoCl2溶液的濃度越高，對青色光的吸收就越多，透過的紅色光越強，顏色就越深，在一定濃度范圍內，其顏色深淺與濃度成正比。講述目視比色法的操作步驟和誤差的計算方法。提出問題：誤差大小的范圍是多少，如何進一步確定待測溶液濃度？引導并輔助學生進行實驗探究。
[學生]進行實驗活動：配制中間濃度的溶液，再次對比待測溶液的顏色，通過顏色的不斷漸進，最終確定待測溶液濃度。
[教師]告訴學生待測溶液的實際濃度，組織學生交流實驗結果。
[學生]交流各自測得的濃度和誤差，得出目視比色法受到人眼識別顏色能力限制和半定量分析的特點。
[教師]進一步講述比色分析發展的化學史，提出問題：目視比色法、分光光度法的特點和利弊分別是什么？
[學生]比較目視比色法、分光光度法的特點和利弊。
設計意圖：進行STEM項目中科學知識的教學，通過問題串刺激學生思考和探究，發現目視比色的實驗方法，引導學生基于實驗證據了解比色法的原理和優缺點，進而傳授比色法和比色分析發展的化學史的知識，引導學生從各方面綜合考慮使用不同方法和儀器檢測有色物質的利弊，為工程設計過程中方案的確立做鋪墊。
3.3 解釋和方案確立：學習圖像的數字化，“發明”并采納圖像比色法
[教師]講解：由于不同人識別顏色的能力不同，故剛才同學們測得待測溶液的濃度不盡相同，但計算機能夠高精度地識別顏色，是通過圖像的數字化處理實現的，它是指將一幅圖像從其原來的形式轉換為數字形式的處理過程[11]。對于彩色圖像，量化步驟能夠獲得RGB三原色的分量值[12]。
提出問題：如何讓計算機代替我們的眼睛讀出且量化有色溶液的顏色深淺？
[學生]理解計算機識別顏色的原理：圖像的數字化。結合目視比色法和圖像數字化技術，“發明”圖像比色法。
[教師]總結性地講述圖像比色法的原理和步驟（圖2所示）。引導學生再次綜合比較各濃度檢測方法，確立問題解決方案。
[學生]圖像比色法綜合了目視比色法和分光光度法的優點，故采納圖像比色法作為項目問題的解決方案。
設計意圖：繼續講解STEM項目中的跨學科知識：圖像的數字化，引導學生進行方法和技術的聯用，從而“發明”圖像比色法；引導學生學習STEM項目中工程設計原則，結合評估標準綜合對比各個方法的利弊，使得學生關注到圖像比色法的應用。
3.4 構建和實驗：構建圖像比色法的檢測裝置并進行實驗
[教師]確定了圖像比色法作為解決方案后，就要構建圖像比色法的檢測裝置進行實驗。提出問題：根據Co2+濃度范圍不超過0.1M的制約因素，如何配制一定濃度梯度的標準溶液？濃度范圍應如何？
[學生]交流討論：用容量瓶配制一定濃度的標準溶液，再通過稀釋的方法配制其他濃度的標準溶液。濃度范圍可以是0M到0.1M之間。
[教師]提出問題：影響圖像比色法可靠性的重要條件是什么？
[學生]交流討論：圖像清晰與否、顏色是否失真、RGB分量值提取時注意圖像范圍的選取等。
[教師]講述：重要條件之一是獲取樣品溶液顏色的真實信息，照片圖像顏色能真實地體現溶液顏色。因此，在構建圖像比色法檢測Co2+濃度的裝置時，要注意選擇白光作為光源，且光源均勻穩定；所有溶液樣品的前景和背景都應是白色；拍攝的像素不能過低；手機攝像頭或相機攝像頭應與桌面垂直，高度與樣品高度一致，置于中央的樣品前方至少30cm處[13]。其次，用專業的生物圖像處理軟件ImageJ提取RGB分量值，使用矩形選框工具，點擊菜單欄中的Analyze?Histogram，即可讀出矩形選框中的灰度值和RGB分量值。應采用移動矩形選框的方式讀取各溶液樣品中心區域的RGB分量值。
[學生]按小組合作構建裝置、配制溶液、進行圖像比色法的實驗。
設計意圖：強調STEM項目中的技術學習，講述使用圖像比色法的操作注意事項和ImageJ軟件的操作要領，為學生自主構建和實驗提供必要的腳手架支持。
3.5 測試和優化：測試檢測方案的檢測誤差，采用控制變量法優化解決方案
[教師]提出問題：如何測試基于圖像比色法所構建的裝置能夠準確地檢測Co2+濃度？
[學生]交流討論：用某已知濃度的CoCl2溶液作為待測樣品，與空白樣品、標準樣品一起進行圖像采集，進行實驗確定檢測誤差。
[教師]提出問題：如果對檢測結果不滿意，如何優化解決方案？
[學生]交流討論：采用控制變量法，可以優化的條件包括光源的選擇、RGB分量值的選擇、加顯色劑與否等。
[教師]請根據測試結果進一步優化解決方案，最后設計出條件明確的檢測Co2+濃度的技術方案，制作方案文本。
設計意圖：引導學生進一步學習STEM項目中的工程設計原則，以測試結果為導向優化目前的解決方案，以呈現方案結果為導向體驗工程思想解決問題的過程。
3.6 溝通和評價：展示方案設計成果，多角度評價活動表現
[教師]要求學生匯報技術方案的設計、測試和優化過程，展示技術方案文本，同時鼓勵學生交流方案設計構成中所遇到的挫折，引導學生進行合作態度、計劃安排、結果表達、方案制作、跨學科知識和工程設計原理掌握方面的自評和互評。
[學生]各小組匯報技術方案的設計、測試和優化過程，展示最終的技術方案，并用數據、圖表展示方案的檢測誤差、成本大小等預期結果，最后進行自我評價，其他學生對其技術方案的設計過程、小組分工合作和計劃安排、方案制作等方面提出質疑、意見或積極評價，小組成員對這些評價進行反思和溝通。
[教師]總結各小組在方案設計過程中的表現和技術方案的合理性，鞏固本STEM項目中涉及的跨學科知識，強調工程設計需要識別問題和制約因素、調查研究、形成概念、分析觀點、建立模型、測試和優化、溝通和反思的過程。
設計意圖：促進學生的合作意識，體會STEM項目學習的跨學科性。
4 結語
“設計檢測Co2+濃度的技術方案”項目基于圖像比色法，涵蓋了化學定量實驗技能和定量思想、信息的數字化技術及Excel軟件操作、函數模型的建立、工程設計思想，融合性高，思維性強，切實地指向了信息時代背景下中學生STEM素養的培養。
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[關鍵詞] 遺傳算法； 頻率分配； 優先級
1 引言
在移動通信網絡建設中，劃分了若干小區，每個小區需要分配若干固定的頻率來滿足話務量的需求。隨著用戶數量的不斷增長，有限的頻率資源與不斷增長的頻率分配要求之間的矛盾日益突出。但是，由于無線電波在空間傳播的開放特性，造成多個發射機和接收機在工作時間、地點和頻率上如果相同或相近，會造成不同程度的干擾，影響通話質量和用戶感受。所以，采用一種好的頻率分配策略來生成頻率分配方案就成為了一種行之有效的方法。
頻率分配問題，本質上屬于算法的NP-Complete問題。求取最優解的過程可能需要花費大量時間，所以，許多文獻提出了基于啟發式規則的求取近似解的算法，比如遺傳算法、神經網絡算法、模擬退火算法和粒子群算法等等。但是這些算法都存在著收斂速度慢，容易陷入局部最優解的缺陷。遺傳算法雖然已經有了相應的解決方案，但是遺傳算法本身運作機理的可靠性不足，又影響到其結論的可信賴程度。基于以上原因，本文提出一種增強遺傳算法。該算法根據頻率分配模型出發，從優先級權重的角度自適應地選擇進化路徑，保證群體收斂性與個體多樣性之間的動態平衡，快速推進搜索過程，得到最終解。仿真結果表明，該算法比起普通的遺傳算法而言，具有更高的收斂速度和更優的求解結果，能夠更好地解決頻率分配問題。
2 頻率分配模型
某地圖區域范圍內，有n個小區，每個小區根據客戶的需要，分配m各不同的固定頻率，計作Fk=（fk1，fk2，…，fkm）。為了便于計算機描述，將該區域地圖描述成如下形式：
Aera =
其中：
V表示一個節點的集合，每個節點代表一個小區，記為V1，V2，…，Vn；
E表示小區與小區之間邊的結合，每條邊的權重，代表著由于頻率干擾所產生的“違約值”；
定義：違約值（Default Value）是指同一個小區內部，或是不同小區之間，由于頻率分配相同或相近造成的頻率干擾影響量化單位值，記做D[i][j]，例如D[2][3]表示小區2與小區3之間頻率干擾的違約值。
有了以上的設定，求取固定頻率最優分配方案的問題就可以建立如下數學模型：
固定頻率分配問題，本質上可以看做根據不同的區域鄰接矩陣Aera=，考慮不同的頻率分配方案Fk=（fk1，fk2，…，fkm），并基于這種分配方案計算出：
（公式1）
從中尋找至少一個方案Fmin，使得該方案的DArea 具有最小值。
顯然，這個問題是一個動態規劃的NP-Complete問題。為了使得這個模型利于簡化處理，不失一般性，可以做如下設定：
（1）同頻限制（co-channel constrain，CCC）：同一個小區的頻率不能相同或相似，否則會產生極大的違約值，既D[i][i] = +∞；直接相鄰小區的頻率也不能相同，否則會產生較大的違約值，且該違約值會因為相鄰小區的物理距離遠近，產生不同的違約值，既D[i][i+1] = F（distance（i，i+1））；
（2）鄰頻限制（adjacent-channel constrain，ACC）：直接相鄰小區的頻率也不能相似，否則會產生較小的違約值，且該違約值會因為相似程度和物理距離遠近，產生不同的違約值，既D[i][i+1] = G（similar（i，i+1））；間接相鄰小區的頻率相似也可能造成違約值，但是由于這種情況的違約值與前面3種情況相比小很多，計算時可以忽略不計，既如果|i-j| >= 2，那么D[i][j] = 0；
3 增強的遺傳算法
對于NP-Complete問題，目前還沒有找到多項式時間復雜程度的求解算法。所以退一步，尋找次優解的方案就變得可以接受。經典遺傳算法（Standard Genetic Algorithm， SGA）利用染色池中隨機選擇染色體，使得染色體不斷地提高適應度，最終得到一個“最優”的方案。
SGA的算法步驟可以一般化為如下步驟：
步驟1：初始化一個L維的向量（稱作染色體），以及一個評價函數f（x），用以評價某個染色體的適應度。
步驟2：定義一系列的復制、雜交和突變操作，用以更新染色池中的染色體。
步驟3：取某染色體進行復制、雜交和突變操作，生成新的染色體。并計算這些染色體的適應度，保留那些適應度高的染色體。
步驟4：如果該染色體適應度達到求解精度，那么輸出該染色體所代表的求解結果，算法結束。否則進入步驟5。
步驟5：如果染色池已滿，那么刪去適應度最低的染色體，然后將步驟4求得的染色體加入到染色池中。如果染色池未滿，那么直接將染色體加入染色池。
步驟6：返回步驟4，重復執行。
容易發現，SGA算法的本質是一種定向隨機搜索算法，這樣的隨機搜索沒有考慮到每個染色體個體的多樣性與搜索的群體收斂性之間的動態平衡問題，容易陷入局部搜索，且可能引起收斂速度慢的問題，針對固定頻率問題就可能得不到一個較優的解，需要加入調節機制。
針對這一特點，有意識地篩選步驟3中產生的“優秀基因”，會對整個搜索的迭代次數產生重要影響，同時，也更能夠求得更好的結果。為了達到這個目的，必須為隨機生成的染色體進行評價，評價它們的基因是否優秀。這個評價既要考慮到染色體的適應度問題，也要考慮到收斂速度，設定該評價指標為“進化優先級”。
增強遺傳算法（EGA）與經典遺傳算法（SGA）的區別，就體現在對步驟3改進為如下形式：
（新的）步驟3：取某染色體進行復制、雜交和突變操作，生成新的染色體。并計算這些染色體的適應度，保留那些“進化優先級”高的染色體。
4 頻率分配算法描述
將上面描述的EGA算法應用到固定頻率分配的仿真測試中，設定程序按如下流程檢驗運行結果。
（1）初始化一個50行，50列的鄰接矩陣，模擬巨大的小區范圍進行頻率分配。
（2）隨機生成每個小區內客戶所需要的頻率數量。
（3）任意設定一個染色體作為祖先基因，作為頻率分配的最初方案。
（4）以EGA算法的描述，對染色體進行復制、雜交和突變。產生優先級更高的染色體，構建染色池。
（5）計算染色池中的染色體違約值，如果違約值無法再降低（說明分配方案已經難以繼續優化），則輸出該染色體作為計算結果，程序退出。否則，返回第（4）步循環進行。
5 仿真測試
本文設計仿真軟件進行測試。假定可用的固定頻率范圍非常狹窄（用1到100的自然數表示），假定服務的小區范圍非常巨大（設定值為50×50的鄰接矩陣）。之所以選擇如此嚴格的測試環境，就是要使得仿真環境遠遠超出了對實際應用環境下固定頻率分配的可用資源，使得算法在更加寬泛的實際環境中切實可用。測試軟件運行結果如下圖所示：
上圖：
（1）頂部居中的紅色框線內的數字代表每次仿真測試運行所需花費的時間。
（2）中間的工作表區域代表的仿真的小區范圍，其中每個單元格表示一個小區，單元格內的數字代表分配到的頻率，數字的個數，是隨機生成的客戶頻率需求數。
（3）左下角的紅色框線內的數字，代表了算法運行時迭代的次數。
（4）右下角的紅色框線內的數字，表示仿真運行得到分配方案的違約值結果（按照公式1的設定計算得出）。
本文隨機測試了10次頻率分配要求，得到結果如下圖：
從仿真測試的圖2可以看出：算法的迭代次數和運行時長之間基本成正比例關系，且迭代的次數比預計的結果好，都在6、7次迭代之后就求得了系統近似最優解。從圖3可以看出：EGA算法在仿真測試過程中得到的近似最優解都在45000左右，符合預期，且運行狀態穩定，沒有出現局部最優解造成的最終結果突變。
6 結論
增強遺傳算法（EGA）通過對染色體的優先級評價函數，動態平衡染色體個體選擇與群體收斂性之間的關系，在固定頻率的實際應用來仿真應用。避免經典遺傳算法（SGA）的隨機搜索可能出現的搜索速度慢，陷入局部最優解的問題，使得算法的性能得以提升，仿真測試表明，該方法有著更快的收斂速度，以及較好的求解結果，說明改進方案是有效的。
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關鍵詞：深基坑支護技術；方案；選擇；
近些年來，我國的公路、橋梁、高層建筑與地下建筑的發展速度非常快，從而導致了大量深基坑支護工程的出現。深基坑支護技術是一項實踐性要求非常高的新技術，主要研究的是巖土與支護結構的強度，以及兩者之間共同作用機理等問題。因此在深基坑支護工程施工過程中，對其的技術要求是非常嚴格的。在工程施工過程中不僅要保證支護結構體系的安全，還要保證周圍環境與建筑物的安全。而在開展深基坑支護工程前的首要任務就是進行深基坑支護技術方案的選擇。因為同一個基坑選擇不同支護技術方案，其受到造價也是不同的，并且如果在深基坑施工過程中采用不適合的支護技術方案，可能會造成危險。所以在深基坑工程中，其支護技術方案的選擇與優化設計是非常重要的。
1深基坑支護技術方的類型
在進行深基坑支護設計時，首先要考慮支護結構類型的選擇，然后在通過計算分析，從而確定好深基坑支護設計。在施工過程中，合理選擇合適的支護結構類型是非常重要的，因此要求在選擇支護類型時，不僅要考慮其結構的受力特點與空間效應，還要考慮周邊的環境、工程的地質與水文地質等等。常見的深基坑支護技術方案的類型要以下幾種類型，分別為放坡開挖和簡易支護、重力式支護結構、土釘式支護結構、排樁式支護結構、地下連續墻支護結構、拉錨式支護結構、內撐式支護結構，樁錨組合式支護。
2深基坑支護技術方案優化設計的內容
按照深基坑支護方案優化階段的區別，可以把方案的優化分為三級。第一級是采用定性的方法，根據基坑周圍的環境、土質與水質，然后在結和各種支護類型的特點，對深基坑支護技術方案進行優選。第二級是在選擇深基坑支護技術方案后，對其進行優化，如對支撐點的位置、支護樁的樁距、直徑、插入深度等進行優化。第三級，根據工程的施工信息對支護方案的設計進行優化。可以用圖來表示，如：
3深基坑支護技術方案優化設計的重要性
深基坑支護技術方案優化設計具有以下的重要性，分別為：從眾多方案中選擇出最優的支護方案，有助于保證基坑的穩定與安全；可以節省成本，合理分配投資資金；降低工程施工事故的發生概率，即保證了經濟效益，也保證了社會效益；對周圍的環境起到一定的保護作用，從而達到了環境效益。
4深基坑支護技術方案優化設計的原則與方法
深基坑支護方案的優化選擇就是在分析該工程的土質與水質等環境上，結合該地區基坑工程的經驗與數據，確定好工程的設計條件，然后擬定支護技術方案，對所擬定的支護方案進行優化，最后得出最優支護方案。然而通常會很難判斷哪個方案才是最優方案，因為每一種方案都有各自的特點，有造價低的、施工速度快的、對環境影響最小的、安全性相對比較高的等等，很難對這些問題進行量化的比較，必須要采用優化的方法對其進行比較。
4.1方案優選的步驟
4.1.1建立深基坑支護技術方案評價的目標特值的矩陣
如果有n個可以選擇的支護方案，而在對方案進行評價時用m個指標來評價，如可靠性、成本、安全性等，那么該目標特值的矩陣可以設為
上式中的xij是第j個支護方案的第i個個指標值，除此之外，我們還可以指標值分量化用數字來表示，而定性指標則可以通過打分的方式來表達。
4.1.2對指標值進行歸一化處理
為了能夠對各種方案進行比較與計算，必須要把上述中各個目標指標值進行歸一化處理。進行歸一化處理后得到的指標或者目標優屬度的矩陣如下：
同樣上式中的rij（i=1....m；j=1....n）是方案j中i的相對優屬度，因此其的計算分效益模型與成本型指標時，可以分別用r1ij與r2ij來表示。
效益型指標，也就是越大越優指標，例如可靠性，可以按照下面的公式求其的值：
而成本型指標，也就是越小越優指標，例如造價，可以按照以下的公式求其的值：
4.1.3多目標模糊綜合評判確定最優方案
可以根據支護方案最優隸屬度uj來判斷最優方案。uj的目標模糊綜合評判的計算公式為：
上述公式中p為距離參數，當p取1或者2時，分別代表海明距離與歐式距離；qi是目標i的權重，并且滿足
4.2采用層次分析方法來確定權重uj值的步驟
4.2.1層次結構模型的建立
根據工程施工過程中的特點，分別從安全可行、經濟合理、保護環境、施工方便這四個方面來構建評價支護方案的層次結構模型。
4.2.2層次單排序與一致性檢驗
層次單排序是指采用方根法來計算同一層次各因素相對于上一層次某元素相對重要性的排序權重，并且求出判斷矩陣的特征向量解的解。如果設判斷矩陣階數為N，而平均隨機一致性為RI，則一致性指標CL與一致性比率CR的計算方法如下：
，
如果CR小于0.1時，就可以認為層次單排序一致性具是良好的，否則就要對判斷矩陣元素取值矩形調整。
結束語
深基坑支護設計方案的選擇與優化，不僅關符著工程經濟效益，還關符著社會效益，因此必須要對其給予極大的重視。在進行支護方案選擇時，必須要因地制宜，從具體情況出發，使選擇的支護方案達到最優化。
參考文獻：
[1]康偉.超深基坑工程支護及開挖方案優化設計研究[J].城市建設理論研究， 2012年第26期.
關鍵詞：查詢優化；代數優化；查詢樹
中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）26-0008-02
1 引言
關系數據庫是當今應用最廣泛的數據庫系統。關系數據庫支持關系數據模型。關系數據結構非常單一，現實世界中的實體及實體之間的聯系都是用關系來表示，在用戶看來，關系數據結構就是二維表。常用的關系操作包括查詢操作和插入、刪除、修改操作兩大部分，其中查詢操作的表達能力最重要。數據查詢是數據庫應用中非常重要的組成部分，數據查詢是否具備較高的執行效率和反應速度受到數據庫設計者和用戶的極大關注。
2 不同查詢方案代價對比
關系模型中的查詢語言早期通常是用代數方法或邏輯方法來表示，分別稱為關系代數和關系演算，隨后出現一種介于關系代數和關系演算的語言稱為結構化查詢語言，簡稱SQL。SQL語言作為關系數據庫的標準語言向用戶提供了易于掌握、高度非過程化得查詢語言。大多數商用數據庫都支持SQL語言，用戶只需指明“干什么？”不需指出“怎么干。”對同一個查詢要求有不同的查詢解決方案，查詢優化就是盡量在不同的解決方案中找到效率高、代價小的方案。
為了提升數據庫系統性能對數據查詢進行優化成了必須解決的問題，查詢優化技術的發展與應用，也助推了數據庫技術的推廣與普及。
下面我們通過一個實例對比不同查詢方案所花費的代價。
商品銷售管理數據庫
銷售點信息表（銷售點編號，城市、地址，聯系電話，開設時間）
產品信息表（產品編號，產品名，類型，規格，生產廠家，進貨價格）
銷售情況表（銷售點編號，產品編號，銷售量，銷售單價）
求銷售產品編號為’JD051’這種產品的銷售點信息？
用SQL語言表達該查詢：
Select 銷售點信息表.*
From 銷售點信息表 ， 銷售情況表
Where 銷售點信息表.銷售點編號=銷售情況表.銷售點編號 and 產品編號=’JD051’
SQL語言是高度的非過程化語言，同一個查詢要求可以有不同的執行方式。下面針對上述查詢要求運用關系代數表達式來表示不同的執行方式。
方案1
Π銷售點信息表.*（σ銷售點信息表.銷售點編號=銷售情況表.銷售點編號∧銷售情況表.產品編號=’JD051’（銷售點信息表×銷售情況表））
第一種方式需要占用內存空間保留廣義笛卡爾積的中間結果，讀取數據量過多及耗時較長；
方案2
Π銷售點信息表.*（σ產品編號=’JD051’（銷售點信息表∞銷售情況表））
第二種方案相比第一種方式減少了中間結果，使用自然連接相比笛卡爾積大大減少了中間結果；
方案3
Π銷售點編號（σ產品編號=’JD051’ （銷售情況表））∞銷售點信息表
第三種方式減少了數據讀取量，中間結果相比第二種情況更少。總的查詢時間最短、查詢代價最少。
以上三種表達式雖然等價，但其執行的查詢策略不同，數據規模越大，查詢所花費的代價差別就越大。通過三種不同查詢方式的對比，說明查詢優化的必要性，選擇合適的查詢策略將大大減少查詢時間、降低查詢代價，因此查詢優化問題一直是數據庫研究的重點。
3 關系數據庫查詢處理過程
當用戶發出查詢請求，要采用不同的處理步驟對原始查詢進行轉換，這些轉換工作必須在系統處理查詢請求和返回查詢結果前完成。關系數據庫查詢處理過程如圖1所示。
圖1
主要步驟：語法分析與翻譯處理，查詢優化處理，執行。
4 查詢優化技術分類
查詢優化技術一般分為代數優化和非代數優化（物理結構優化）。
1）代數優化，通過對查詢語句進行變換，改變基本操作的次序，使查詢語句執行起來更有效，這種查詢優化僅涉及查詢語句本身，而不涉及實際存取路徑，稱為獨立于存取路徑的優化，或代數優化。
查詢是由高級查詢語言表示的對數據庫的一個或一組操作的集合，通常由投影、選擇、連接、笛卡爾積等操作符組成。通過語法分析功能分析查詢語句的正確性、完整性、有效性，并將其轉換為等價關系代數查詢樹，如圖2。
根據關系代數等價變換規則，查詢樹可以按以下方法進行變換：
方法1：下移選擇和投影運算，以減少中間結果的元組數和參與運算的關系的規模；
方法2：將某些選擇運算與笛卡爾積運算相結合；
方法3：同時執行同一個關系上的選擇、投影運算，減少對關系的掃描次數；
方法4：將連接運算與投影運算結合起來執行。
圖2可變換為圖3。
對比圖2和圖3選擇運算和投影運算優先執行，減少了查詢中間結果的元組數，大大降低了參與連接運算的關系規模。
在制定具體的查詢策略時應盡量減少對數據表的訪問，減少對磁盤的訪問次數，訪問磁盤所需的時間大大長于對內存的訪問時間，減少對磁盤的訪問次數將大大降低系統的響應時間。選擇運算盡可能提前做，往往可以使執行時間降低幾個數量級，通過選擇運算減少中間結果。在執行連接操作前，對關系進行適當的預處理，在連接的字段上建立索引以及對關系進行排序，加快查詢速度。
關系代數優化的一般步驟：[3]
（a）把查詢轉換成語法樹；（b）優化語法樹；（c）選擇低層次的存取路徑；（d）選擇代價較小的查詢方案。
2）非代數優化，也稱物理結構優化。數據庫物理結構是整個數據庫存儲的基礎，物理結構設計是在邏輯結構設計的基礎上完成的，應確保數據庫存儲和訪問或操作數據表具有較高的執行效率。物理結構優化是指為數據庫系統的數據推薦合適的物理存儲位置或存儲結構，以及為查詢推薦合適的存取路徑，進而提升系統的整體性能。
5 小結
查詢優化技術是數據庫中一項重要的技術。對于的查詢要求，我們應該根據數據規模大小，具體的物理存儲結構等因素進行分析，選擇合適的查詢策略。具體的SQL查詢語句應根據代數優化的相關原則進行變換，提高查詢效率。查詢優化目的是為了提升系統的性能，如果進行優化本身需要花費的代價過大，反而會降低系統的性能。所以只有兼顧了查詢效率、控制系統開銷、保障數據庫安全等諸多方面才能真正地優化系統的性能。
參考文獻：
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關鍵詞：數控技術專業；人才培養方案；優化
中圖分類號： TG659 文獻標識碼： A 文章編號：
隨著社會生產力的發展和科學技術的進步，產品的加工制造水平越來越高，社會對數控技術專業人才需求量與日俱增，同時也對高校人才培養質量提出了更高要求。各高職院校都加強了數控技術專業的建設，加快了教學改革步伐，但仍存在很多問題。其中最根本的問題是人才培養系統性的偏差，集中體現在數控技術專業人才培養的效果與市場需求之間的距離，而導致這一偏差的最直接原因在于人才培養方案的制定，需要進一步進行優化。文章以廣州城建職業學院數控技術專業為例，探討高職數控技術專業人才培養方案優化的主要依據、基本準則、優化步驟以及有效途徑。
人才培養方案優化的必要性
高職教育要順應社會經濟發展需要，要取得更快的發展，必須重視人才培養方案制定過程中的問題與矛盾，對人才培養方案進行必要的優化，具體原因有：
1.職業教育實踐性的特點決定了其培養目標和課程設置應該和經濟技術的發展同步。經濟體制的變革，產業結構的升級，科學技術的進步，給高職院校課程設置帶來了新的挑戰。此外，由于社會經濟、產業結構的變遷和科技發展是一個動態的過程，這就要求高職課程設置不能一勞永逸。
2.高職理念的不斷更新對高職人才培養產生重大影響。高職教育發展至今，其高職教育改革理念已經歷了幾次較大的調整。
3.我國的高職人才培養面臨的挑戰還相當嚴峻，為應對這些挑戰，消除人才培養方案中的種種障礙和問題，進行人才培養方案的優化研究，既能最大限度地節省開支、避免教育資源浪費，又能分步到位、由點帶面地促進高職教育的發展和完善。
結合以上原因，必須對高職人才培養方案進行改革，而人才培養方案的優化正是高職教育改革的核心組成部分。
二、人才培養方案優化依據及原則
針對現有人才培養方案存在的問題，從實際出發，結合高職教育的觀念、相關理論基礎，明確人才培養方案優化的依據和原則。
1.人才培養方案優化的依據
根據學院《貫徹落實教育部“關于推進高等職業教育改革創新引領職業教育科學發展的若干意見（教育部教職成[2011]12號文）”的實施方案》的要求，貫徹落實國家和廣東省中長期教育改革發展規劃綱要精神，以《高等職業學校專業教學標準》及《廣州城建職業學院2011-2015年發展規劃綱要》（廣州城建〔2010〕79號）、《廣州城建職業學院2011-2015年專業和課程建設發展規劃》為指導，按照廣東省示范性高職院校標準進行人才培養方案的系統設計與實施，著力提高學生的實踐能力、就業能力、創新創業能力。
2.人才培養方案優化原則
結合課程設置優化依據，課程設置優化應以人才培養目標為基本原則，適應社會發展的需要，充分顧及學生知識和能力兩個方面的培養，處理好穩定與更新的關系、通才和專才的關系，滿足學生就業需要；符合高職教學規律和學生身心發展規律；反映現代科學技術的新成就。
三、優化整合具體步驟
1.人才培養方案設計
高等職業教育作為高等教育發展中的一個類型，肩負著培養面向生產、建設、服務和管理第一線需要的高技能人才的使命。以就業為導向的職業教育要將學生培養成為社會需要的“崗位人才”、“職業人”和能生存能發展的“社會人”，甚至是經濟全球化要求的“國際人”，必須樹立能力本位的教育教學觀。學習目標與職業教育不符，學習的應用性不強，學校里學的東西很多在工作中用不上，而且學生也不感興趣。因此制定新的專業人才培養方案，必須源于企業，源于需求，以就業為導向，制定人才培養方案。
2.基于工作過程構建課程體系
形成高技能人才完成職業任務所需的技術實踐能力，必須與整體化的實際工作過程相聯系，必須針對“解決綜合性實際問題”進行學習。因此，高等職業教育的課程必須打破傳統學科系統化的束縛，將學習過程、工作過程與學生的能力和個性發展聯系起來，開發工作過程系統化的課程體系。
3. 合理整合課程，優化課程體系
根據各專業的特點和社會需求，按照“職業素質與專業能力模塊”、“基本素質與通用能力模塊”及“公共基礎學習領域、專業基礎學習領域、專業能力學習領域、專業拓展學習領域”的課程結構，貫穿培養學生職業能力主線，合理整合課程，優化“兩塊四層一貫穿”的課程體系。同時，在專業教學計劃中明確列入相關職業資格考證項目及 “課、證、賽”融合的課程群，提高職業資格證獲取率和職業技能比賽競爭力。
4.第一課堂與第二課堂結合，注重職業能力培養
在人才培養方案中采用第一課堂與第二課堂結合的方法。在第二課堂中，完成社會實踐、文化素質教育、專業拓展技能培訓、專業素質教育、就業指導等教育內容。雖然教學時數不計入教學計劃，但有第二課堂學習的學分要求，取不到相應學分不能畢業，給學生創造更多的社會能力、方法能力的鍛煉機會，促進全面發展。
5.改進評價方法，推行全面素質評價
建立能激勵學生學習興趣和自主學習能力發展的多方位考察、多元化評價的考核評價體系。評價要有利于促進學生知識應用能力和健康人格的發展；促進教師不斷提高教育教學水平。改變過去重結果、輕過程的評價方法。每門課程實施態度、知識、技能、素養多維度綜合評價，促進學生全方位發展。
四、結束語
經過學院評估階段的建設，我們已基本整合理順了數控技術專業的人才培養方案，提出了優化人才培養方案的原則和相關的措施，制訂了科學的教學計劃，改革了課程體系內容，應用現代化教學手段及教學方法，促進發展型、復合型、創新型數控技術人才的培養。
參考文獻：
[1]曾冬梅，席鴻建，黃國勛.專業人才培養方案的構建[J]. 清華大學教育研究,2005（5）：98-101.
本介紹的主要內容就是運用動態規劃的原理建立起排桿定位的數學模型，通過計算機程序來優化排位，使排桿定位的各項工作量化、數字化，能夠在成萬上億種方案中優選出經濟性、技術性最好的方案來。
1 動態規劃的原理
研究多段（多步）決策過程最優化問題的一種數學方法，英文縮寫DP，是最優控制和運籌學的重要數學工具。它將多階段決策問題轉化成一系列比較簡單的最優化問題。為了尋找系統最優決策，可將系統運行過程劃分為若干相繼的階段（或若干步），并在每個階段（或每一步）都作出決策。這種決策過程就稱為多段（多步）決策過程。多段決策過程的每一階段的輸出狀態就是下一階段的輸入狀態。某一階段所作出的最優決策，對于下一階段未必是最有利的。多段決策過程的最優化問題必須從系統整體出發，要求各階段選定的決策序列所構成的策略最終能使目標函數達到極值。 20世紀40年代，人們開始研究水力資源的多級分配和庫存的多級存儲問題。50年代初,美國數學家R.貝爾曼首先提出動態規劃的概念，1957年發表《動態規劃》一書。在1961、1962年相繼出版的第二版和第三版中，又進一步闡明了動態規劃的理論和方法。
現在，動態規劃法已廣泛應用于工程技術，工業生產，軍事及經濟管理等各個部門，并取得了顯著效果，近年來又廣泛應用到最優控制方面，許多復雜問題，特別是離散系統的優化問題，采用動態規劃法比其它方法要更有效，成為解決這類問題的一個非常有用的工具：將一個實際復雜問題分成順序相關的若干階段，利用一種遞推的關系式，分段進行優化（做出最優決策），使整個過程實現最優化。動態規劃是解決某些優化問題的有效方法，而不是一種特殊算法，實際上它所要做的，正是把解n維變量問題，轉化為解n個單變量問題，從而僅需很小的計算量。動態規劃處理優化問題時，把所有因素分成多階段、多步驟進行優化，在每個分步驟優化過程中，絕大多數非優化的因素被舍棄，不再參與方案的排列組合以及后面的優化過程。所以動態規劃與窮舉法一樣，考慮了影響最優結果的各因素，兩者的優化結果是一致的，但由于動態規劃把一個n維最優化問題簡化為n個1維最優化問題，因此動態規劃的計算量成幾何級數地減小。
2 建立動態規劃模型的步驟
1）劃分階段
劃分階段是運用動態規劃求解多階段決策問題的第一步，在確定多階段特性后，按時間或空間先后順序，將過程劃分為若干相互聯系的階段。對于靜態問題要人為地賦予“時間”概念，以便劃分階段。
2）正確選擇狀態變量
選擇變量既要能確切描述過程演變又要滿足無后效性，而且各階段狀態變量的取值能夠確定。一般地，狀態變量的選擇是從過程演變的特點中尋找。
3）確定決策變量及允許決策集合
通常選擇所求解問題的關鍵變量作為決策變量，同時要給出決策變量的取值范圍，即確定允許決策集合。
4）確定狀態轉移方程
根據k 階段狀態變量和決策變量，寫出k+1階段狀態變量，狀態轉移方程應當具有遞推關系。
5）確定階段指標函數和最優指標函數，建立動態規劃基本方程
3 動態規劃原理在優化排位中的運用
3.1 優化排桿定位數據準備
主要包括：斷面數據文件、設計和優化計算參數、導線特性參數、桿塔特性參數、桿塔優化參數、材料價格參數等。
1）斷面數據文件是利用現場工程測量數據生成，主要包括線路里程、地面高程、跨越物高程、風偏斷面、地質類別、水文情況、禁止立塔區等。對有關的鐵路、高速公路、河流、湖泊、溝渠、魚塘設立了禁止立塔區、不宜立塔區。
2）設計和優化計算參數主要是規程中規定的，輸電線路必須滿足的有關技術條件。主要包括導線對地及對各種跨越物的距離、平均基礎寬度和深度、平均邊線寬度、最大和最小檔距、最小基降、倒桿塔距、桅桿高以及對地及對跨越裕度等。
3）導線特性參數指導線的有關特性參數，它主要用來在優化排桿定位中計算各種條件下導線的K值曲線，確定導線的對地距離。
4）桿塔特性參數主要包括各種桿塔的使用條件，具體有：桿塔型號、最大檔距、水平檔距、垂直檔距、允許最大風偏角、起始桿高、桿高級差、桿高總數、導線間距以及轉角度數等。桿塔特性參數是指桿塔的各項相關指標，是優化排桿定位中最重要的參數文件之一，主要包括桿塔型號（包括各種呼高）、桿塔鋼材、基礎鋼材、基礎混凝土、金具絕緣子指標等。
5）材料價格參數是指各種材料的單位價格，主要用來計算各種排桿方案下的工程造價，并從中找出最經濟的一種。
關鍵詞：農網網架結構優化
1農網高壓配電網結構特點
相對于城區電網來說，農網的拓撲結構要簡單、清晰，但由于負荷對電能可靠性要求等其他原因，一般都會有小型發電廠，且通常均為小容量機組，即系統除了通過若干220kV、110kV變電所接受區域大電網電力以外，往往包括多個110kV及以下并網發電的若干電源點，從而使得電網不是單純的放射型單方向模型，需要通過建立數學模型來確立電源點的建設和系統接線方式。
2農網網架結構優化方法的選擇
2.1網架結構優化的一般方法
負荷預測是電力系統規劃工作的基礎，在負荷預測的基礎上一般應結合區域規劃進行負荷分布分析，進而確定負荷平衡結果，即確定變電所的分布和容量規劃，在負荷預測和變電所布點確定的基礎上進行網絡優化規劃。一般來說，網絡規劃的目標是滿足系統有功負荷的最優網架設計，有靜態規劃和動態規劃之分。靜態規劃考慮的是針對某一負荷水平進行網架規劃，一般從基準年開始按年度進行，需考慮現有的網架，同時后一年的網架結構規劃需將前一年的網架設定為已有網架，因此，每規劃目標年的網架規劃既要瞻前也要顧后，做到從時間序列上的前后協調相互呼應，從而節約建設投資。但規劃設計方案的評價指標一般考慮整個規劃期的總的性能指標最優來評價方案，而且往往加入投資分析，甚至列入資金的時間價值，因而稱為動態規劃。網架規劃優化方法常用的有兩類，即啟發式方法和數學優化方法。數學最優方法是通過將電網規劃問題用數學化模型進行描述，然后采用一定的算法求解，從而獲得滿足系統要求的最優規劃方案。該類方法從理論上將可以保障方案的最優性，但一般要求得最優解需要很大的計算量。啟發式方法則是通過定義方案運行性能以及投資需求等綜合指標，根據一定規則對線路進行逐步迭代選擇直至得到滿意的最優解。該類方法難以保證方法的最優性，但計算量較數學優化方法要小，計算較為方便且便于與規劃設計人員的檢驗相結合，因而是一種更為經濟而實用的方法。
2.1.1啟發式網架優化方法
根據所確定的衡量安全性指標的不同，啟發式方法分為基于支路性能的啟發式方法和基于系統性能指標的啟發式方法。基于支路性能指標的啟發式分析方法中，線路的選擇是根據系統運行時線路功率傳輸情況來實現的，常選用的有線路是否能滿足負荷要求或者線路過負荷程度等指標；而基于系統性能指標的啟發式方法中，線路的選擇是根據線路對系統運行時整個系統的一個特定運行性能指標的影響程度來實現的，常選用的指標有系統缺負荷大小指標等對線路的逐步選擇。
基于線路指標的啟發式網架規劃方法分為逐步倒退法和逐步擴展法兩種。逐步倒退法是根據目標年數據構成一個虛擬網絡，該網絡除了已有線路以外，包括所有待選的線路，這樣，構成的就是一個冗余度很高但不經濟的網絡，然后采用潮流模型對該網絡進行分析，比較各待選線路在系統中的作用和有效性，逐步去掉有效性低的線路，直到網絡沒有冗余線路為止。而采用逐步擴展法是根據各待選線路對過負荷線路的過負荷量的消除的有效度，選擇適當的線路到現狀網絡上，直至網絡無過負荷為止。為計算各待選線路的有效度，需要進行變結構時的潮流計算。
基于支路性能指標的啟發式方法有計算簡單靈活等優點，但由于通常是獨立地考慮各待選線路的作用，無法直接體現系統充裕的大小等性能指標，而基于系統性能指標的啟發式方法則能體現系統性能指標，從而可以從整體上識別薄弱環節并充分考慮各待選線路對系統的整體影響來選擇最佳擴建線路。
2.1.2網架結構的數學優化方法
網絡優化的數學化方法可以分為確定性和不確定性兩種優化方法。傳統上采用的常常是確定的網絡優化方法，即將規劃問題表達成確定性的優化問題來進行求解。但隨著規劃的環境以及相關要求日益復雜，且負荷、設備費用、線路路徑等因素均具有不確定性，這些不確定性對電網規劃有較為顯著的影響，因而在規劃中考慮不確定性因素是必要的。按照考慮不確定性因素特征的不同，不確定網絡優化有分為隨機優化法和模糊優化法。隨機優化法常常用于事件是否發生以及發生的時刻存在不確定性的情形，而模糊優化法則常常用來處理有關事情表達不清晰的這種不確定性的情況。在通常情況下，在滿足對保障負荷電能供應的前提下，可能有多種架線方法和導線截面的選擇，要對多個方案進行比較選擇，則需要選擇目標函數，在電網規劃設計中常用到的目標函數有網架建設總投資、電能損失、維修運行費用為目標函數。由于電能的特殊性，需要考慮各種約束條件，如電壓范圍、線路的長期極限傳輸容量限制等。因此，網架優化過程實際上是目標函數與約束條件、狀態參數之間的協調處理過程。
網絡規劃法是針對網絡的拓撲特性所提出來的一種數學規劃方法，也是在線形規劃中專門處理網絡問題的一種特殊算法。數學上把圖看作節點和弧的集合，弧是連接在兩個節點之間的有向線段。在電力系統中，節點就是接受電力或者發送功率的發電廠、變電所或者負荷點，弧就是線路。這種優化網架方法在電力系統網絡優化中常用的數學模型有最少費用法、最短路徑法、費用最小最大流法等方法。
2.2農網網架結構優化方法的選擇
結合農網高壓配電網結構特點，選用支路交換法來進行這種輻射式結構的高壓配電網的優化計算較為適用。采用該方法是從一個既定的輻射式電網開始，增加一條閉合聯絡支路后使輻射型網絡變成一個閉合回路，然后將某一條支路斷開，恢復網絡的輻射型結構，并按照給定的目標函數對新構成的輻射型網絡進行計算。重復上述計算過程，直到目標函數值最好為止，對應的網絡即為所選用網絡接線。采用這種方法簡單實用，但只能達到局部最優解，對于農網來說，一般規劃年需要新建的高壓（110kV及以上）線路是局部的，因而采用支路交換法可以滿足其要求。一般地對于既定的系統接線，考慮到節約投資，其改建項目的實施相對于系統網損等指標來說往往是不經濟的，且由于受電壓、可靠性等電網分析計算的約束性條件的影響。在工程實際中，其高壓配電網往往是通過對新增支路，以及由于負荷的增長需要改建的線路的多個建設方案的比較，來確定規劃年內網絡結構的優化方案。在分析中，我認為需引入動態經濟比較的概念，而對于網絡優化設計方案來說，結合個人設計方案比較的經驗來看，最適用的經濟方案比較以年費用比較法較為適合。
3計算框圖設計
計算步驟一：目標函數的確定。
當新建或者改建線路對支路潮流僅是局部影響時，只需對所需考察的支路進行網損最小分析。采用最小網損作為目標函數，即函數為：
計算步驟二：先計算電網的潮流分布，再找出與本次計算相關的支路，即列出目標支路集合，交換支路前輻射型網絡網損計算。
計算步驟三：第一次支路交換后，重新進行潮流計算后，在潮流計算結果的基礎上進行支路交換后的輻射型網絡網損計算。
重復以上支路交換計算，直至得出最優結論為止。
4經濟比較方法引入網架結構優化
在電力系統規劃設計的實際應用中，單純采用以上支路交換法優化網絡接線是不夠的，應該結合經濟比較，即在對方案進行投資分析計算的基礎上進行比較，從而得出經濟的方案。常用的方案比較方法有最小費用法、凈現值法、內部收益率法、折返年限法，每種方法又可以演化成不同的表達式。最小費用法是電力系統規劃中較為普遍的方法，適用于比較效益相同或者效益基本相同，但難以具體估算的方案。最小費用法通常有以下三種不同的方案：費用現值比較法、計算期不同的現值費用比較法和年費用比較法。費用現值比較法是將各個方案基本建設期和生產運行期的全部支出費用均折算到計算期的第一年，現值低的方案是可取方案。對于不同建設期的方案則一般按照方案中計算期最短的進行計算，及計算期不同的現值費用比較法。
年費用比較法是將參加比較的諸方案計算期的全部支出折算成年費用后進行比較，費用低的方案為經濟上的優越方案。其表達式為：
在比較方案部分費用相同的情況下，可以采用只考慮有差別的費用的年費用比較法，即只考慮差別部分的費用的比較，這種方法將初始投資差額以及末期殘值差額折合為年費用或者年值，再綜合運行維護、改造等運行年需要投入的差別費用，比較即可以得出經濟最優方案。對于農網電力建設項目，筆者推薦使用這種簡化了的年費用比較法。
5總結
結合農網作為輻射型受端電網的特點，用支路交換法來進行這種輻射式結構的高壓配電網的優化計算，雖只能達到局部最優解。對于農網來說，一般規劃年需要新建的高壓線路是局部的，因而采用支路交換法可以滿足其要求。在工程實際中，其高壓配電網往往是通過對新增支路，以及由于負荷的增長需要改建的線路的多個建設方案的比較，來確定規劃年內網絡結構的優化方案。在分析中，文中引入了動態經濟比較，并提出對于農網采用有差別的年費用比較法最為適用。
參考文獻：
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關鍵詞：煉鋼；層次分析法；優化
中圖分類號：TP273文獻標識碼：A 文章編號：1000－8136（2012）09－0011－02
1基于層次分析法的調度優化方法
AHP方法是在多目標、多規則的條件下，對多種對象（目標、方案等）進行評價的一種簡潔而有力的工具。其實施的流程如圖1所示。
一方面，AHP方法能汲取決策者個人或集體的閱歷、智慧、判斷能力；另一方面，AHP豐富的數學原理為該方法的準確性提供了可靠的基礎。
層次分析法是20世紀70年代由美國學者A.L.薩坦（A.L. Saaty）提出的一種多目標評價決策方法，他將決策人復雜系統的評價的思維過程數學化、系統化，以便決策依據易于被人接受。同時，應用AHP方法所需要的定量信息要求不多，但決策人對決策問題的本質、所包含的系統要素以及相互之間的邏輯關系必須掌握的十分透徹。另外，AHP方法對無結構化的系統的評價決策以及多目標的決策問題更為適用。
應用層次分析法的基本步驟是：①對構成決策問題的各種要素建立多級（多層次）遞階結構模型；對同一層次（等級）上的要素與上一級要素為準則進行兩兩比較，并根據結果評定尺度；②確定其重要程度，最后依此建立判斷矩陣；③通過一定計算，確定各要素的相對重要程度；④通過綜合重要度的計算，對所有的替代方法進行優先排序，從而為決策人選擇最優方案提供科學的決策依據。
2基于層次分析法的調度優化步驟
（1）建立系統的遞階層次結構。對于基于仿真的煉鋼生產調度系統而言，可以把系統分為3個層次：①最高層（目標層）：這一層次只有一個元素，即經過多次仿真得到最優調度方案（EH）。②中間層（決策準則）：根據前文提出的評價指標，以目標層的元素為導向，可得到五項決策準則（見表1）。對于一個較優的調度方案來說，連澆實現率、設備平均利用率越大越好；而計劃完成時間（makespan）、系統平均等待隊列、系統平均等待時間越小越好，因此取它們的倒數作為決策準則。③最低層（方案層）：這一層次包括了由計算機仿真出的各種調度結果（Fi）。
基于仿真的生產調度系統是一種完全相關性多級遞階結構。其中上一層次的每一要素與下一層次的所有要素完全相關，見圖1、圖2。為了得到一個較優的調度方案（EH），調度員在進行n次仿真之后，對任一仿真結果Fi（第三層），均需要以第二層的五項決策準則（見表1）來進行分析和評價。也就是說，各層次間的要素都兩兩有關。
（2）構造判斷矩陣。判斷矩陣是層次分析法的基本信息，也是進行各要素優先權重計算的重要依據。
（3）對系統相容性和誤差分析各要素的重要程度進行比較和判斷。
表1調度系統的各評價指標的優先級
要素代號 評價指標 優先級排列 考核角度 備注
A1 連澆實現率 1 成本 取倒數
A2 1/計劃完成時間 2 效率
A3 設備平均利用率 3 效率
A4 1/系統平均等待隊列 4 來源于排隊率，效果等同，屬于統一優先級。 取倒數
A5 1/系統平均等待時間 4 取倒數
（4）綜合重要度的計算。在計算了各層次判斷矩陣有關要素對上一級EH的重要度之后，即可從最上層開始，自上而下地求出各層次要素關于下一層要素的綜合重要度（綜合權重）。在m次仿真后，假設調度方案的各評價指標的重要度為An×1，即可求得m次仿真結果的綜合重要度，其中，綜合重要度最大的即可作為最佳調度方案。
3結束語
根據煉鋼車間生產調度多、目標優化的特點，借鑒制造行業的績效評價手段，在完成計劃調度仿真之后，使用層次分析法對多個仿真的調度方案進行決策精選得到調度優化方案。
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【關鍵詞】電力系統；變電站 ；倒閘操作
1 引言
隨著中國經濟高速發展，電能的消耗也不斷增加，城市用電緊張的問題日益凸顯，因此，增建變電站、擴大電網規模勢在必行。但是另一方面，城鎮化建設的加快也造成了人口的遷移，越來越多的人涌向城市，這就造成了原本就稀缺的城市土地資源越來越匱乏。這兩個同樣尖銳卻又存在不可調和矛盾的問題導致了目前大型城市電網的建設越來越集約化，一個500kV中心變電站可能同時存在十回甚至更多的出線。牽一發而動全身，一旦發生故障，可能會造成城市中心區大面積停電，社會影響極其嚴重。比如2012年發生的深圳市“4.10”停電事件、2013年上海市“6.3”停電事件[1]以及2014年發生的東莞“4.11”停電事件，每一次大停電事件對這些超級城市的經濟損失都無法估量，引起的社會反響更是成為全國關注的焦點。而造成這些大停電的原因除了設備折舊、母線短路故障之外，敏感時段（早上7：00-夜間23：00）的人為操作也是主要原因之一。相較于前兩個因素的不確定性，敏感時間段的人為操作是更應該也更可控的一個基本要素。因此，對于大中型城市，減少在城市正常工作時間段的電力倒閘操作顯得尤為必要。
本文通過一個具體的計劃工作倒閘操作案例，分析了初始倒閘操作方案中存在的風險，結合該風險分析提出了一種減少倒閘操作步驟的新方案，進而得出優化后的操作方案。
2 案例分析
某市供電局計劃對220kV變電站A內設備開展月度檢修工作，圖1所示是當日該變電站A的電氣主接線圖。220kV側是雙母線結構、分別為220kV1M和2M，母聯2012開關在運行狀態；110kV側是雙母單分段結構、分別是110kV1M和2M、6M，母聯1012及分段1026開關均在運行狀態。
圖1 220kV變電站A電氣接線圖
現變電檢修人員計劃對110kV分段1026開關進行防水防潮改造及一次設備檢修維護工作，申請將110kV分段1026開關由運行狀態轉為檢修狀態。為了確保電網的供電可靠性以及高壓側、中壓側零序網絡的一致，在停電前，調度給出如下停電意見：
（1）將220kV變電站A的#3主變變高2203開關由掛220kV1M倒至220kV2M運行；
（2）變電站A的#2主變變高2202開關由掛220kV2M倒至220kV1M運行；
（3）變電站A的#3主變變中1103開關由由掛110kV1M倒至110kV6M運行；
（4）變電站A的#1主變變高和變中中性點接地運行；
（5）變電站A斷開110kV分段1026開關，斷開220kV母聯2012開關
我們發現，該意見需要對220kV變電站A進行兩次220kV的倒母線操作以及一次110kV倒母線操作，涉及的操作步驟較為復雜，很容易在倒母線的過程中出現雙母跳閘的風險，從而引起大面積停電，造成不利的社會反響。
進一步分析操作方案可以發現，之所以要進行如此多地倒閘操作，一方面是為了保證供電的可靠性，采取步驟（3）；另一方面是因為零序電流的特殊性，因為零序電流三相相位一致，只有通過中性點才能可靠流通。為了能保證零序電流的流通，于是操作方案中進行了步驟（1）、（2）以及（4）的操作。
3 新倒閘操作方案
通過節2中的案例分析，我們明確了倒閘操作方案的目的是為了降低電網操作風險，同時也保證零序電流可以可靠流通。因此，我們可以采用另一種倒閘操作方案。以下我們稱節2中的方案為方案1，新方案為方案2。
方案2：
（1）變電站A的#3主變變中1103開關由由掛110kV 1M倒至110kV 6M運行；
（2）變電站A的#1主變中中性點接地運行；
（3）變電站A斷開110kV分段1026開關。
在該方案中，倒閘操作步驟被精簡，而且不再涉及關鍵的220kV的倒母線操作，基本杜絕了220kV發生雙母跳閘導致大面積停電的風險，提高了電網的可靠性。但是，是否這種方式安排就滿足方案操作完畢后，110kV1M和2M上有兩臺主變，110kV 6M也有兩臺主變，保證了電網供電的可靠性。
4 新倒閘操作方案結論與分析
對于同一個變電站內的變壓器，我們可以認為各臺變壓器高壓側、中壓側以及低壓側的阻抗分別相等；另外，降壓三繞組變壓器的中壓側阻抗一般為一個較小的負值，變高和變低阻抗絕對值要比變中的阻抗絕對值大，變高側阻抗最大[2]，在方案1中，則當110kV 1M、2M側的110kV線路發生短路故障時，當高壓側阻抗比低壓側阻抗大較多時，兩種方案得出的零序電流相差不大。當低壓側阻抗較小時，也會進一步減小，從而和也會更加接近。
因此，當變壓器低壓側的阻抗較小時，我們可以采用方案2替代方案1進行倒母線操作，所產生的零序電流偏差很小，對零序保護影響很小，而且方案2同樣保證了電網的供電可靠性。
另外值得注意的是，當采用方案2進行倒母線操作后，若110kV 側的110kV線路發生短路故障，會較大一些，此時的零序短路電流會略偏小，因此不存在零序保護的誤動風險。考慮到目前電力系統繼電保護冗余度的提高，從這個方面一定程度上提高了方案2的可靠性。
參考文獻：
