時(shí)間：2023-09-19 16:25:47
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)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篇機(jī)械原理自動(dòng)化，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)化儀表；自動(dòng)化控制；工業(yè)生產(chǎn)
引言
目前，自動(dòng)化儀表在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、國防等領(lǐng)域均有著廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下加強(qiáng)自動(dòng)化控制技術(shù)的分析，也是在今后一段時(shí)間內(nèi)相關(guān)科學(xué)技術(shù)研究工作重要內(nèi)容。由于可編程控制裝置自身在相關(guān)的工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中有著十分重要的應(yīng)用意義，是實(shí)踐工作當(dāng)中不可或缺的重要設(shè)備，因此，在其應(yīng)用當(dāng)中也需要加強(qiáng)研究和分析，以促進(jìn)其作用更好的發(fā)揮。
1工業(yè)自動(dòng)化儀表于控制技術(shù)概述
對工業(yè)自動(dòng)化儀表和自動(dòng)化控制技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用進(jìn)行分析，是對自動(dòng)化儀表和自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和完善的重要基礎(chǔ)，因此，應(yīng)該引起高度重視。自動(dòng)化儀表技術(shù)包括了信息采集、信息處理和信息應(yīng)用。從整體上看，生產(chǎn)流程的診斷原則上并不屬于自動(dòng)化儀表的范疇，但是，這段信息的交換涉及到自動(dòng)化儀表系統(tǒng)。針對生產(chǎn)裝備的監(jiān)控，診斷儀表系統(tǒng)已經(jīng)推出了全新的產(chǎn)品，自動(dòng)控制系統(tǒng)的診斷通常是控制系統(tǒng)中設(shè)備管理軟件的一個(gè)模塊或者是一種功能，主要負(fù)責(zé)自動(dòng)化儀表或者是系統(tǒng)本身的實(shí)時(shí)診斷以及預(yù)測性維護(hù)。在診斷中，現(xiàn)場儀表診斷的難度很大，維護(hù)周期由智能儀表的損耗情況或者是固定時(shí)間確定。由于可編程控制裝置自身在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用具有十分重要的意義，在生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)當(dāng)中不可或缺，所以應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對重點(diǎn)技術(shù)的研究于分析工作，以更好的實(shí)現(xiàn)工作的發(fā)展以及創(chuàng)新改進(jìn)。當(dāng)前，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)逐步成為日常生活之中的關(guān)鍵性技術(shù)，對于促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有重大的意義。系統(tǒng)維護(hù)和儀表診斷受到了越來越多用戶、制造商、研究者的關(guān)注。從整體上看，儀表診斷可以被劃分為四個(gè)方面：生產(chǎn)流程診斷、生產(chǎn)裝備診斷、自動(dòng)化控制系統(tǒng)診斷以及現(xiàn)場儀表診斷。
2自動(dòng)化儀表
2.1自動(dòng)化儀表工作原理
工業(yè)自動(dòng)化儀表在工作中不需要人工操作就能夠自主完成測量、自動(dòng)記錄以及自動(dòng)控制任務(wù)，并可以將獲取的數(shù)據(jù)信息傳送到遠(yuǎn)距離終端，在終端上完成數(shù)據(jù)處理工作。其主要是以平衡原理作為基礎(chǔ)的，其中包括力平衡、電平衡等。在工作中自動(dòng)化儀表感受部件傳感器將現(xiàn)場被測參數(shù)，如溫度、壓力等，通過變送器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到容易放大的測量量值，之后經(jīng)過進(jìn)一步放大。放大之后的量值能夠通過變送器送到顯示元件，經(jīng)過反饋元件與測量量值進(jìn)行對比，可以達(dá)到平衡。
2.2工業(yè)自動(dòng)化儀表種類
工業(yè)自動(dòng)化儀表有很多中，根據(jù)劃分標(biāo)準(zhǔn)的不同可以分為很多類。例如根據(jù)在生產(chǎn)過程中需要測量參數(shù)類型進(jìn)行劃分，可以分為測量的溫度儀表、測量壓力表、測量流量儀表、測量物位儀表等等；根據(jù)其在生產(chǎn)過程當(dāng)中的功用不同可以劃分為檢測類儀表、顯示類儀表、調(diào)節(jié)類儀表、執(zhí)行器類、計(jì)算類儀表、設(shè)定值發(fā)生器類等等。
3自動(dòng)化控制技術(shù)
3.1自動(dòng)化控制原理
自動(dòng)化控制可以劃分為半自動(dòng)化和全自動(dòng)化，比如，機(jī)器、設(shè)備能夠根據(jù)生產(chǎn)規(guī)劃進(jìn)行全自動(dòng)以及半自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。全自動(dòng)化控制，操作人員只需要作為全自動(dòng)化控制的操作人員，根據(jù)生產(chǎn)進(jìn)度確定控制的要求以及程序，而不用直接參與到生產(chǎn)過程中去；半自動(dòng)化控制需要人力通過設(shè)施、設(shè)備、機(jī)械、儀器或者是手工參與到生產(chǎn)中去。目前，自動(dòng)化控制技術(shù)在工業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用。全自動(dòng)化控制使人從繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來，使人擺脫片面的勞動(dòng)和不合理的分工，極大的提高了社會(huì)生產(chǎn)率，并節(jié)省人力資源，這可以為企業(yè)創(chuàng)造更多的價(jià)值。在現(xiàn)代社會(huì)當(dāng)中，生產(chǎn)自動(dòng)化程度被看作現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。
3.2自動(dòng)控制的應(yīng)用
3.2.1過程自動(dòng)化。在現(xiàn)代石油煉制以及化工等企業(yè)在生產(chǎn)中，通過使用自動(dòng)化控制在生產(chǎn)中可以減少流體、分體、有害物質(zhì)等對人的傷害。在一般情況自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要是由計(jì)算機(jī)、調(diào)節(jié)器以及檢測儀表三部分組成的。通過自動(dòng)化控制能夠?qū)φ麄€(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行最優(yōu)控制。在對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制時(shí)，反饋控制，前饋控制、最優(yōu)控制是經(jīng)常使用到的控制模式。3.2.2機(jī)械制造制動(dòng)化。機(jī)械制造自動(dòng)化有很長的發(fā)展歷史，在最初階段是非常簡單的自動(dòng)生產(chǎn)線。自上世紀(jì)60年代以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展以及應(yīng)用普及，數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、加工中心等隨之出現(xiàn)。此外，用于適應(yīng)多樣品種，較小批量生產(chǎn)的柔性生產(chǎn)制造系統(tǒng)也隨之產(chǎn)生。而自動(dòng)化生產(chǎn)車間則主要是采用計(jì)算機(jī)以及生產(chǎn)制造系統(tǒng)集成的工廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)，它是以柔性制造系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，并在信息管理以及生產(chǎn)管理工作當(dāng)中實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。3.2.3管理自動(dòng)化。管理自動(dòng)化指的是對企業(yè)單位的人力資源、財(cái)力資源、物力資源以及生產(chǎn)和辦公管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。管理自動(dòng)化是一門綜合性的技術(shù)，其主要是利用電子計(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)以及控制等學(xué)科對信息進(jìn)行處理。在現(xiàn)代自動(dòng)化管理當(dāng)中，以管理信息系統(tǒng)作為基礎(chǔ)研制了決策支持系統(tǒng)，能夠?yàn)槠髽I(yè)決策提供重要的支持，推動(dòng)了企業(yè)管理的發(fā)展。
4結(jié)語
我國是生產(chǎn)制造大國，但是在工業(yè)生產(chǎn)中卻處于生產(chǎn)中的中低端，行業(yè)的利潤十分低，這對于我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展，優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)構(gòu)成了嚴(yán)重的影響。自動(dòng)化儀表和自動(dòng)化控制技術(shù)是工業(yè)發(fā)展中的重中之重，兩者的技術(shù)水平能夠在客觀上反映一個(gè)國家的工業(yè)化發(fā)展水平，因而，在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中加強(qiáng)對自動(dòng)化儀表和自動(dòng)化控制技術(shù)研究，對我國整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要的意義。
參考文獻(xiàn)
[1]田娜.工業(yè)自動(dòng)化儀表與自動(dòng)化控制技術(shù)探討[J].橡塑技術(shù)與裝備,2016(04).
[2]高磊.工業(yè)自動(dòng)化儀表與自動(dòng)化控制技術(shù)探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015(14).
【關(guān)鍵詞】機(jī)械工程自動(dòng)化； 發(fā)展現(xiàn)狀； 應(yīng)用進(jìn)步；
【分類號(hào)】：TU855
隨著社會(huì)不斷的發(fā)展，人們的生活水平和質(zhì)量也不斷地提高，對于日常生活和環(huán)境等各種需求也越來越高。不論是生活還是工作，人們對于各種方便和快捷服務(wù)的要求也越來越高。機(jī)械自動(dòng)化作為一種先進(jìn)的技術(shù)支持，通過改進(jìn)技術(shù)，提高工作效率，為企業(yè)節(jié)約了人力、物力、財(cái)力，在制造行業(yè)發(fā)揮著獨(dú)特的優(yōu)勢。例如日常生活用具的自動(dòng)化、通訊工具的自動(dòng)化和機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化等等。有許多工作如果采用人工控制則較難完成，既花費(fèi)很大的人力、物力和財(cái)力，又達(dá)不到預(yù)期的效果。通過自動(dòng)化控制技術(shù)，可以合理利用各種設(shè)備，既節(jié)省能源又方便快捷。因此，機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)在現(xiàn)代建筑中是不可或缺的，對我國工程建設(shè)行業(yè)的發(fā)展有著非常重要的意義。
一、機(jī)械工程自動(dòng)化的技術(shù)
中國作為一個(gè)發(fā)展中的國家，全部的技術(shù)都必須建立在一個(gè)基本前提上，那就是是否與我國的基本國情相匹配，是否能夠帶動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)、工業(yè)的發(fā)展，而不會(huì)造成嚴(yán)重的后遺癥，所以，針對這些問題，我們看到，我國的當(dāng)前的國情是，我國是通過不斷消化吸收國外的柔性制造系統(tǒng)完成自身工業(yè)發(fā)展的不斷成熟壯大，這是一個(gè)最基本的國情，而需要解決的方法就是，根據(jù)國外的先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合當(dāng)前的實(shí)際情況，研制、開發(fā)和推廣適合我國國情的技術(shù)。
我們國家目前應(yīng)該在消化吸收、融匯貫通國際上的自動(dòng)化技術(shù)理論的基礎(chǔ)上，努力做到從我們國家機(jī)械制造業(yè)的實(shí)際情況出發(fā)，發(fā)展創(chuàng)新，形成有國情特征的發(fā)展自動(dòng)化技術(shù)理論和學(xué)說，進(jìn)行圍繞計(jì)算機(jī)技術(shù)的柔性自動(dòng)化技術(shù)開發(fā)研究。
針對我國目前的發(fā)展的整體情況，相關(guān)人士認(rèn)為應(yīng)當(dāng)先發(fā)展低成本自動(dòng)化技術(shù)，因?yàn)樵擁?xiàng)技術(shù)發(fā)展的潛力巨大，前景非常廣闊，投資小而且見效迅速，對于目前中國的工業(yè)情況而言，是非常實(shí)用的技術(shù)，有利于提高生產(chǎn)的自動(dòng)化程度，可以收到事半功倍的經(jīng)濟(jì)效果。
二、機(jī)械自控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
簡單來講，機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)就是指通過使用機(jī)械控制設(shè)備，使被控對象自動(dòng)地在無人控制的情況下按照預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行自行運(yùn)作的一種方式。它是以數(shù)學(xué)的系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，利用反饋原理自動(dòng)地影響動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，使其輸出值接近或達(dá)到人們的預(yù)定值。在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)加工對象的連續(xù)自動(dòng)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化有效的自動(dòng)生產(chǎn)過程。近年來，很多發(fā)達(dá)國家的機(jī)械自動(dòng)控制業(yè)已經(jīng)達(dá)到較高的技術(shù)水平，絕大多數(shù)都是采用的都是機(jī)械自動(dòng)化制造技術(shù)。目前，多數(shù)發(fā)達(dá)國家向機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)仍然得到不斷地發(fā)展，并提出了許多新的機(jī)械制造系統(tǒng)，例如：智能制造系統(tǒng)、敏捷制造系統(tǒng)等等。自改革開放以來，我國的機(jī)械自動(dòng)化制造技術(shù)已經(jīng)有了翻天覆地的變化，在機(jī)械制造技術(shù)水平以及產(chǎn)品總量都在逐年提高。在我國，由于機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)水平不高，很多制造工藝都是借鑒國外先進(jìn)的機(jī)械自動(dòng)化制造技術(shù)，自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的品牌較少。
在激烈的市場競爭環(huán)境中，我國正處在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要時(shí)期，必須對機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)給予充分的重視，必須提高產(chǎn)品的質(zhì)量，提高產(chǎn)品的競爭力，才能促進(jìn)我國的機(jī)械制造技術(shù)更好地發(fā)展，在激烈的市場競爭中不被淘汰。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)也不斷地發(fā)展，第一代機(jī)械控制技術(shù)源于150多年前。由于計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的誕生和發(fā)展，智能控制這種自動(dòng)控制技術(shù)產(chǎn)生了，它是一種由定性方法和定量方法相結(jié)合之后進(jìn)行控制的方式。要求由機(jī)器用類似于人的思維和經(jīng)驗(yàn)來引導(dǎo)解決問題的過程。智能控制的核心在于高層控制，高層控制是通過對實(shí)際情境或過程進(jìn)行操作而實(shí)現(xiàn)的。智能控制的主要技術(shù)方法有專家系統(tǒng)、模糊邏輯、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。隨著科學(xué)的發(fā)展，智能技術(shù)正逐步應(yīng)用于人們的日常生活中。
三、自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用
（一）柔性自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用
所謂柔性自動(dòng)化技術(shù)是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生的，這種新興的自動(dòng)化技術(shù)不僅能夠自動(dòng)進(jìn)行技術(shù)性的操作，而且在加工目標(biāo)已經(jīng)明確的情況下還能夠知道該怎樣去完成。然而在機(jī)械工程制造的過程中，恰恰需要這樣的技術(shù)來提高生產(chǎn)效率，進(jìn)而加快工業(yè)化的發(fā)展。目前，柔性自動(dòng)化已經(jīng)成為了機(jī)械工業(yè)制造中不可或缺的技術(shù)，它主要是采用以數(shù)控技術(shù)為核心，通過把高端的計(jì)算機(jī)設(shè)備、信息科技手段以及機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)三者有機(jī)的結(jié)合來發(fā)展機(jī)械工業(yè)制造。
將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械工程中對工業(yè)發(fā)展來說有著深遠(yuǎn)的意義。一方面，能夠加快生產(chǎn)數(shù)量、提高生產(chǎn)效率，從而減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。另一方面，能夠提高生產(chǎn)質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，進(jìn)而擴(kuò)大了產(chǎn)品的效益。可見，柔性自動(dòng)化技術(shù)是各國乃至全世界機(jī)械工業(yè)制造行業(yè)發(fā)展的重要趨勢。
（二）集成自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用
所謂集成自動(dòng)化技術(shù)就是對現(xiàn)有的信息技術(shù)加以改進(jìn)，讓整個(gè)機(jī)械工程制造過程更加具體，同時(shí)將生產(chǎn)流程中所涉及到的多種技術(shù)與相關(guān)的生產(chǎn)信息進(jìn)行有效的集成，以擴(kuò)大機(jī)械生產(chǎn)，強(qiáng)化集成功能的目的。鑒于以上優(yōu)勢，目前集成自動(dòng)化技術(shù)在我國的機(jī)械工程制造業(yè)中已經(jīng)受到普遍的認(rèn)可，并且隨著計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)的不斷改進(jìn)和不斷的完善，使得集成自動(dòng)化技術(shù)涵蓋了許多方面，比如質(zhì)量系統(tǒng)工程、數(shù)據(jù)庫信息集成，還有一些比較復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。就目前的市場發(fā)展來看，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用無論在產(chǎn)品的研發(fā)方面，還是產(chǎn)品的生產(chǎn)與控制方面都能夠取得最佳的效益。
（三）智能自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用
所謂智能自動(dòng)化技術(shù)就是采用人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等知識(shí)來對一些事物進(jìn)行模擬，使得系統(tǒng)能夠發(fā)揮出人類的作用，比如分析數(shù)據(jù)或者是信息采集等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)類似人腦工作的自動(dòng)化技術(shù)。智能自動(dòng)化技術(shù)不僅使用了智能化的機(jī)械，而且還運(yùn)用了集成化的手段來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，因此，我們可以將其稱之為一門集智能、集成為一體的綜合性的自動(dòng)化技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)在機(jī)械工程技術(shù)應(yīng)用的過程中，是將人工智能技術(shù)與產(chǎn)品制造過程進(jìn)行有效的融合，一方面，不僅有利于自動(dòng)化生產(chǎn)的整個(gè)流程的監(jiān)控，減少人力資源的浪費(fèi)的同時(shí)還能夠大大提高機(jī)械生產(chǎn)效率；另一方面，該項(xiàng)技術(shù)利用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對信息進(jìn)行識(shí)別的能力，使機(jī)械制造系統(tǒng)在運(yùn)行過程中擁有較強(qiáng)的自組織學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力，以便對于機(jī)械生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的突發(fā)事件能夠快速的響應(yīng)，并給予及時(shí)的解決。
四、機(jī)械工程自動(dòng)化的進(jìn)步
（一）精密機(jī)械
精密機(jī)械是高科技制造業(yè)的基礎(chǔ)，兩者互動(dòng)密切，相輔相成。機(jī)密機(jī)械工業(yè)的推動(dòng)，可加速高科技產(chǎn)業(yè)升級，全面調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)；高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，又可相對擴(kuò)大對精密機(jī)械的市場需求，帶動(dòng)機(jī)械成長茁壯。精密機(jī)械技術(shù)包含了NG工具機(jī)，超精密加工技術(shù)，納米加工技術(shù)，新精密機(jī)械技術(shù)等領(lǐng)域。
（二）工具機(jī)技術(shù)
未來工具機(jī)產(chǎn)業(yè)將以發(fā)展高速切削、硬切削技術(shù)為主，而高速切削加工機(jī)之主要發(fā)展項(xiàng)目應(yīng)以高速主軸及高速進(jìn)給技術(shù)為主。在進(jìn)給系統(tǒng)高速化方面，未來線性馬達(dá)之應(yīng)用應(yīng)會(huì)普及化，故硬加速協(xié)助業(yè)者進(jìn)行高速切削工具機(jī)相關(guān)技術(shù)之研發(fā)。
（三）半導(dǎo)體制程設(shè)備技術(shù)
我國半導(dǎo)體工業(yè)在過去十年來蓬勃發(fā)展，已為半導(dǎo)體工業(yè)相關(guān)技術(shù)扎根，也帶來信息相關(guān)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。而今由于全球通信息產(chǎn)業(yè)日正當(dāng)中，已有多家國內(nèi)業(yè)者投入所需之Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體關(guān)鍵高速及高頻元件生制造。目前Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體晶園廠量產(chǎn)技術(shù)尚在萌芽階段，生產(chǎn)制程與設(shè)備尚有很大的改善空間。我國灣砷化鎵產(chǎn)業(yè)已成型，且為全球唯一投入砷化鎵晶園代工的地區(qū)，依各業(yè)者規(guī)劃的產(chǎn)能計(jì)算，不僅可拿下近五成的晶圓制造市場，并有機(jī)會(huì)延續(xù)硅晶圓發(fā)展模式，再創(chuàng)另一個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)高峰。
潛心研制推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)步
西安精密機(jī)電研究所隸屬中國航天科技集團(tuán)公司第九研究院，是國內(nèi)最早從事液浮慣性器件研究、生產(chǎn)的專業(yè)單位，在航天系統(tǒng)內(nèi)主要承擔(dān)戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈及衛(wèi)星航天器用慣性器件的開發(fā)生產(chǎn)任務(wù)。近年來，開始重點(diǎn)發(fā)展寓軍于民的航天技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)智能制造裝備和工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)，組建了工業(yè)機(jī)器人、RV減速器、交流伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、運(yùn)動(dòng)控制器以及系統(tǒng)集成應(yīng)用等6個(gè)專業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)。研制出了系列化的工業(yè)機(jī)器人、核心部件及系統(tǒng)集成產(chǎn)品。
隨著工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，西安精密機(jī)電研究所以工業(yè)機(jī)器人為核心的成套裝備集成能力得以大
幅提升，成功為電子通信、汽車及
零配件、機(jī)械制造、注塑等領(lǐng)域用
戶實(shí)施自動(dòng)化包裝、焊接裝配生產(chǎn)
線。
基于智慧工廠理念，西安精密
機(jī)電研究所研發(fā)出具有智能倉儲(chǔ)功能
的AGV自動(dòng)導(dǎo)引車、自動(dòng)化立體
庫、升降庫，確定了以智能倉儲(chǔ)為重
點(diǎn)突破口，開展了智能工廠的布局。
其自動(dòng)化立體庫項(xiàng)目研制出可實(shí)現(xiàn)醫(yī)藥、電子元器件、刀具等物品智能管理自動(dòng)發(fā)放的雙滾筒垂直回轉(zhuǎn)庫和單滾筒垂直回轉(zhuǎn)庫，產(chǎn)品試驗(yàn)驗(yàn)證精確度達(dá)99.99%，目前已交付航天醫(yī)院等正常投入使用。
瞄準(zhǔn)全國做大陜西品牌機(jī)器人
西安精密機(jī)電研究所依托于多年的精密加工技術(shù)積累，通過研發(fā)Rv減速機(jī)原理，針對零件加工特點(diǎn)進(jìn)行工藝方法的研究，掌握加工、裝配、檢測等核心技術(shù)，具渥災(zāi)餮蟹⒅圃炷芰Γ建立了較完整的研發(fā)技術(shù)體系。現(xiàn)已開發(fā)出一系列標(biāo)準(zhǔn)型產(chǎn)品，為機(jī)器人核心部件的國產(chǎn)化替代創(chuàng)立良好開端，為民品市場研制的永磁交流伺服電機(jī)與機(jī)器人完成匹配，替代了進(jìn)口產(chǎn)品。
1 什么是數(shù)學(xué)機(jī)械化
“所謂數(shù)學(xué)機(jī)械化，其思想實(shí)質(zhì)在于以構(gòu)造性與算法化的方式從事數(shù)學(xué)研究，是數(shù)學(xué)的推理過程機(jī)械化以至自動(dòng)化，以盡量減少聰明才智的要求，并由此減輕艱難的重腦力勞動(dòng). ”[1]數(shù)學(xué)機(jī)械化主要有兩個(gè)特點(diǎn)：算法化，它遵循了一定的操作規(guī)則和程序；刻板化，所有的程序步驟都是據(jù)一定的法則按部就班地進(jìn)行，不存在跳躍性.
數(shù)學(xué)機(jī)械化的思想在中小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中就已有體現(xiàn). 比如，加減乘除四則運(yùn)算、開方運(yùn)算、冪的運(yùn)算、絕對值運(yùn)算、方程和方程組求解、不等式和不等式組求解等等，這些都是按部就班地依照一定的法則機(jī)械化進(jìn)行的，蘊(yùn)涵一定的數(shù)學(xué)機(jī)械化思想方法.
誠如吳文俊所言，“數(shù)學(xué)機(jī)械化”這一名詞最早取自美國洛克菲勒大學(xué)數(shù)理邏輯家王浩先生的著作《向機(jī)械化數(shù)學(xué)前進(jìn)》(Woward Mechanical Mathematics).
2 國外數(shù)學(xué)家的早期工作
早在17世紀(jì)時(shí)，法國數(shù)學(xué)家笛卡兒(Descartes)和德國數(shù)學(xué)家萊布尼茲(Leibnize)就已經(jīng)產(chǎn)生了數(shù)學(xué)機(jī)械化思想萌芽. 笛卡兒的解析幾何學(xué)即是努力建立幾何的代數(shù)化，把幾何問題的求解通過引入坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成代數(shù)方程的求解，從而開辟了幾何定理證明機(jī)械化的道路. 萊布尼茲設(shè)計(jì)了最原始的乘法計(jì)算器，并設(shè)想研制出推理機(jī)器，自動(dòng)檢驗(yàn)數(shù)學(xué)命題的正確性. 19世紀(jì)末，德國數(shù)學(xué)家希爾伯特(Hilbert)等人創(chuàng)立并發(fā)展了數(shù)理邏輯，至此，數(shù)學(xué)證明機(jī)械化思想初步形成. 對于希爾伯特的著作《幾何基礎(chǔ)》，吳文俊認(rèn)為[1]，“該書更重要處，是在于提供了一條從公理化出發(fā)，通過代數(shù)化以到達(dá)機(jī)械化的道路. ”而此時(shí)，數(shù)學(xué)機(jī)械化思想還僅是一種預(yù)示性的理論，還無法具體操作和實(shí)施. 20世紀(jì)40年代電子計(jì)算機(jī)問世，數(shù)學(xué)機(jī)械化思想有了現(xiàn)實(shí)的可能性. 1950年，波蘭數(shù)學(xué)家塔斯基(Tarski)從理論上證明了初等幾何以及初等代數(shù)范圍內(nèi)的定理證明是可以證明的. 1959年，王浩設(shè)計(jì)了幾個(gè)計(jì)算機(jī)程序，僅用3分鐘就在IBM704型計(jì)算機(jī)上證明了數(shù)學(xué)家羅素(Russell)與懷特海(Whitehead)的數(shù)學(xué)著作《數(shù)學(xué)原理》中220條有關(guān)命題邏輯的定理，后來又?jǐn)U展到400條. 這就宣告了數(shù)學(xué)定理證明的計(jì)算機(jī)操作的可行性. 王浩在《數(shù)理邏輯總覽》中多次提出要使數(shù)學(xué)成為機(jī)械化的數(shù)學(xué).
3 吳文俊的研究工作
吳文俊早期從事拓?fù)鋵W(xué)的研究工作，他所提出的“吳示性類”與“吳示嵌類”以及“吳公式”成為拓?fù)鋵W(xué)中的經(jīng)典成果，廣受國際數(shù)學(xué)同行們的贊譽(yù).
1974年，因?yàn)楫?dāng)時(shí)社會(huì)現(xiàn)實(shí)的因素，他轉(zhuǎn)向中國古代數(shù)學(xué)史的研究. 在此之前他并不了解中國古代傳統(tǒng)數(shù)學(xué)成就，他說[2]，“中國的數(shù)學(xué)家，除了專門從事中國古代數(shù)學(xué)史的專家以外，絕大多數(shù)的中國數(shù)學(xué)家，包括陳省身和我，由于所受教育以及西方史書的影響，對中國的古代數(shù)學(xué)都是比較輕視，認(rèn)為不足道的. ”
隨著研究的深入，吳文俊逐漸認(rèn)識(shí)到中國古代數(shù)學(xué)的特點(diǎn)是算法化和構(gòu)造性. 例如，《周髀》中的日高公式主要是基于算法的考慮；漢初完成的《九章算術(shù)》在開平方、開立方運(yùn)算過程中使用構(gòu)造方法；宋元時(shí)代，探討高次線性方程組的求解，等等. 可以說，中國古代數(shù)學(xué)正是沿著這樣的數(shù)學(xué)機(jī)械化范式進(jìn)行研究的，這不同于西方以希臘數(shù)學(xué)為傳統(tǒng)的邏輯演繹體系. 雖然在西方數(shù)學(xué)研究歷程中也曾有過諸多算法，但卻不如中國如此突出和鮮明. 他用“機(jī)械化”一詞高度概括了中國古代數(shù)學(xué)家解決數(shù)學(xué)問題的思路和方法.
專研中國古代數(shù)學(xué)史的同時(shí)，吳文俊也在計(jì)算機(jī)工廠勞動(dòng). 正是在這種情況下，他認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)的原理與中國古代數(shù)學(xué)機(jī)械化思想是相通的，兩者可以有效地結(jié)合起來，并促進(jìn)彼此的深入發(fā)展.
1977年，吳文俊發(fā)表了《初等幾何判定問題與機(jī)械化證明》. 與此同時(shí)，他提出了數(shù)學(xué)機(jī)械化綱領(lǐng)：在數(shù)學(xué)的各個(gè)學(xué)科選擇適當(dāng)?shù)姆秶鷮?shí)現(xiàn)機(jī)械化，推動(dòng)數(shù)學(xué)發(fā)展與腦力勞動(dòng)機(jī)械化；應(yīng)用數(shù)學(xué)機(jī)械化方法解決相關(guān)高科技領(lǐng)域的關(guān)鍵基礎(chǔ)理論問題. 1985年，他發(fā)表了《關(guān)于代數(shù)方程組的零點(diǎn)》，討論多項(xiàng)式方程組所確定的零點(diǎn)集. 至此，他正式確立了多項(xiàng)式方程組求解的吳文俊消元法，國際上簡稱為“吳方法”. “吳方法”的確立與廣泛應(yīng)用，復(fù)興了國際數(shù)學(xué)機(jī)械化的研究.
吳文俊指出[1]，“我們從事機(jī)械化定理證明工作獲得成果之前，對Tarski的已有工作并無接觸，更沒有想到Hilbert的《幾何基礎(chǔ)》會(huì)與機(jī)械化有任何關(guān)系. 我們是在中國古代數(shù)學(xué)的啟發(fā)之下提出問題并想出解決辦法來的. ”
4 吳方法的運(yùn)用
1997年，吳文俊獲得“厄布朗(Herbrand)自動(dòng)推理杰出成就獎(jiǎng)”，在授獎(jiǎng)詞中對他的工作給了這樣的介紹和評價(jià)[3]：“幾何定理自動(dòng)證明首先由赫博特格蘭特(Herbert Gerlenter)于50年代開始研究. 雖然得到一些有意義的結(jié)果，但在吳方法出現(xiàn)之前的20年里，這一領(lǐng)域進(jìn)展甚微. 在不多的自動(dòng)推理領(lǐng)域中，這種被動(dòng)局面是由一個(gè)人完全扭轉(zhuǎn)的. 吳文俊很明顯是這樣一個(gè)人. ”數(shù)學(xué)機(jī)械化思想的核心就是方程求解的“吳特征列方法”，這一方法實(shí)現(xiàn)了幾何自動(dòng)推理研究的突破，而推理的自動(dòng)化正是計(jì)算機(jī)產(chǎn)生智能行為的一個(gè)關(guān)鍵. 以下簡單地舉幾個(gè)吳方法運(yùn)用的事例.
4.1 證明已有的科學(xué)定理和規(guī)律
物理學(xué)史上，牛頓通過觀測和試驗(yàn)，推廣了開普勒定律，推導(dǎo)出萬有引力定律. 上世紀(jì)八十年代末，當(dāng)美國學(xué)者正為如何借助計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)工具從開普勒定律推導(dǎo)出牛頓定律而一籌莫展時(shí)，吳文俊使用吳方法巧妙地解決了這個(gè)重要的問題. 從開普勒定律的微分代數(shù)方程描述出發(fā)，經(jīng)過整序運(yùn)算，計(jì)算機(jī)可以自動(dòng)產(chǎn)生新的微分代數(shù)表達(dá)式，再加上一些技術(shù)性的處理，就可以得到牛頓定律的微分代數(shù)表達(dá)式.
吳方法的一個(gè)特點(diǎn)是在證明時(shí)不考慮定理中幾何元素的順序. 所以用吳方法證明的幾何定理實(shí)際上與定理的幾何圖形無關(guān). 例如蝴蝶定理的證明：設(shè)A、B、C、D為圓上四點(diǎn). E=AC∩BD，過點(diǎn)E與EO垂直的直線分別交AD、BC與M、N. 證明E是MN的中點(diǎn). 這是高中數(shù)學(xué)中一個(gè)經(jīng)典問題，一般來說，用正弦定理證明相對簡便. 但是事先需要確定圖形的形狀，比如這個(gè)定理可以是下圖三種情形中的任意一種. 而用吳方法證明此定理就不需要考慮命題中的幾何圖形. 定理一旦被證明是正確的，它的推論也自然成立，也就是對于所有的圖形都正確.
吳文俊明確指出[1]，“目前我們所能證明的定理局限于已經(jīng)發(fā)明的機(jī)械化方法的范圍，例如初等幾何與初等微分幾何之內(nèi). 而如何超出與擴(kuò)大這些機(jī)械化的范圍，則是今后需要探索的長期的理論性工作. ”根據(jù)歌德爾的不完全定理，即使在初等數(shù)論的范圍內(nèi)，對所有數(shù)學(xué)命題進(jìn)行證明的機(jī)械化方法也是不存在的.
4.2 發(fā)現(xiàn)新的數(shù)學(xué)關(guān)系和規(guī)律
吳方法不僅可以自動(dòng)證明幾何定理，還可以用來自動(dòng)發(fā)現(xiàn)未知的幾何關(guān)系. 幾何中常見的關(guān)于面積、體積的公式可以用這個(gè)方法自動(dòng)推導(dǎo)出來. 比如反映三角形面積與三條邊間關(guān)系的海倫 (Heron)―秦九韶公式k=[KF(]s(s-a)(s-b)(s-c)[KF)]，就可以根據(jù)吳方法由計(jì)算機(jī)自動(dòng)推理得出.
一個(gè)金字塔形狀的幾何體，用一個(gè)平面去截它，截面能否是一個(gè)正五邊形？用吳方法解答這個(gè)問題時(shí)會(huì)得到一個(gè)令人意外的現(xiàn)象：上述平面和金字塔形狀幾何體的棱的延長線相交，有五個(gè)交點(diǎn)恰好是另一個(gè)正五邊形的頂點(diǎn)，就是說還有一個(gè)正五邊形存在，并且前一個(gè)正五邊形在某種意義上處于黃金分割的位置，而后一個(gè)五邊形處在于前一個(gè)在某種意義上相對偶的地方. 當(dāng)然，這個(gè)發(fā)現(xiàn)在目前并沒有任何實(shí)用意義，但是它為純數(shù)學(xué)提供了一個(gè)和諧美妙的關(guān)系.
吳文俊強(qiáng)調(diào)[1]，“我們應(yīng)該著重指出，我們并不鼓勵(lì)以后人們將使用計(jì)算機(jī)來證明甚至發(fā)現(xiàn)一些有趣的幾何定理. 恰恰相反，我們希望人們不再從事這種雖然有趣卻即是對數(shù)學(xué)甚至幾何學(xué)本身也已意義不大的工作，而把自己從這種工作中解放出來，把自己的聰明才智與創(chuàng)造能力貫注到更有意義的腦力勞動(dòng)上去. ”
4.3 代數(shù)方程求解
數(shù)學(xué)機(jī)械化理論研究的核心內(nèi)容是方程求解. 方程求解不僅是重要的數(shù)學(xué)問題，而且在許多的領(lǐng)域存在著應(yīng)用. 事實(shí)上，很多科學(xué)和工程中的問題都可以轉(zhuǎn)化為方程求解的問題. 無論是證明已有的定理和規(guī)律，還是發(fā)現(xiàn)新的數(shù)學(xué)關(guān)系和規(guī)律，實(shí)質(zhì)上都是試圖把所研究的問題轉(zhuǎn)化成代數(shù)問題，列出方程組，進(jìn)而求其零點(diǎn)解集. “求解代數(shù)方程組是數(shù)學(xué)上極為困難的問題，在理論上屬于代數(shù)幾何學(xué). 但是，西方數(shù)學(xué)難以建立有效算法來真正去解這個(gè)方程組. 而吳文俊方法恰好能有效地做到這一點(diǎn). ”[4]
5 我國其他數(shù)學(xué)家的工作
在吳文俊數(shù)學(xué)機(jī)械化思想方法的啟發(fā)下，我國許多數(shù)學(xué)家在數(shù)學(xué)機(jī)械化領(lǐng)域也作出了許多卓越成就. 1992年，張景中院士根據(jù)面積法所創(chuàng)立的消點(diǎn)算法，成功地研制出幾何定理自動(dòng)生成可讀的數(shù)學(xué)證明軟件. 2000年，他進(jìn)一步發(fā)展，研制出與傳統(tǒng)幾何證明方法一致的第三代智能數(shù)學(xué)平臺(tái)軟件，又稱為“Z+Z”智能教育平臺(tái). 這開創(chuàng)了世界智能性數(shù)學(xué)教學(xué)軟件的先河. 張景中院士和楊路、高小山、周咸青合作，把消點(diǎn)法用于非歐幾何可讀證明的自動(dòng)生成也得到成功，并得到一批非歐幾何新定理.
1999年，數(shù)學(xué)家楊路創(chuàng)立了降維算法，并研制出實(shí)現(xiàn)這種算法的數(shù)學(xué)軟件. 通過這種軟件，在計(jì)算機(jī)上證明了二千多個(gè)不等式. 不等式的機(jī)械化證明，這是幾何定理機(jī)械化證明領(lǐng)域的又一個(gè)重大突破.
王梓坤院士指出，[5]“我們可以自豪地說：幾何定理機(jī)械證明研究的重大成果大都是由我國數(shù)學(xué)家所取得的. ”
6 我國數(shù)學(xué)機(jī)械化研究方向與進(jìn)展
“數(shù)學(xué)機(jī)械化是適應(yīng)信息時(shí)代產(chǎn)生的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，具有中國特色且在國際上領(lǐng)先. ”[6]中科院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院承擔(dān)一項(xiàng)國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目――數(shù)學(xué)機(jī)械化方法及其在信息技術(shù)中的應(yīng)用. 參與項(xiàng)目研究的有中科院、北京大學(xué)、清華大學(xué)、南開大學(xué)、中國科技大學(xué)等. 主要有七個(gè)研究方向：數(shù)學(xué)機(jī)械化理論與核心算法，差分與微分方程的機(jī)械化算法，實(shí)幾何與實(shí)代數(shù)的高效能算法，數(shù)學(xué)機(jī)械化與信息安全與編碼理論，數(shù)學(xué)機(jī)械化在生物特征識(shí)別中的應(yīng)用，數(shù)學(xué)機(jī)械化在幾何建模中的應(yīng)用，基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)機(jī)械化軟件開發(fā).
目前取得的一些研究成果無論是理論基礎(chǔ)還是實(shí)際應(yīng)用都是十分豐碩的，下面主要是從應(yīng)用價(jià)值的角度簡單地列舉幾項(xiàng)成就. 在信息安全方面，進(jìn)行了密碼分析與密碼技術(shù)、協(xié)議的設(shè)計(jì)與分析，設(shè)計(jì)了能應(yīng)用于電子現(xiàn)金系統(tǒng)的盲簽名方案；設(shè)計(jì)了能用于移動(dòng)通信的簽名方案；設(shè)計(jì)了廣播加密協(xié)議. 在生物特征識(shí)別中的應(yīng)用，對指紋圖象增強(qiáng)、奇異點(diǎn)檢測和指紋搜索等方面進(jìn)行了研究；研究掌紋識(shí)別的基本方法，并建立了一個(gè)具有一定規(guī)模的掌紋庫. 基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)機(jī)械化軟件開發(fā)方面，設(shè)計(jì)了包括《油田開發(fā)規(guī)劃優(yōu)化系統(tǒng)》和《油藏?cái)?shù)值模擬中病態(tài)方程組求解》等大型復(fù)雜應(yīng)用軟件；根據(jù)哈爾濱電機(jī)廠提供的若干技術(shù)指標(biāo)要求(例如，作業(yè)空間，加工效率，加工精度等)，設(shè)計(jì)了一臺(tái)大型串聯(lián)五軸數(shù)控機(jī)床.
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】PLC 汽車 智能監(jiān)控 供電 系統(tǒng) 應(yīng)用
汽車作為重要的交通工具，在保證安全行駛的同時(shí)還要對其性能進(jìn)行不斷的改進(jìn)。將PLC技術(shù)融合到智能監(jiān)控系統(tǒng)中可以對汽車運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行即時(shí)的采集，并實(shí)現(xiàn)全程的監(jiān)控。同時(shí)汽車供電系統(tǒng)中使用PLC技術(shù)，能夠安全可靠的給用電設(shè)備供電，保證設(shè)備正常運(yùn)行。
一、PLC在汽車控制系統(tǒng)中的特點(diǎn)及優(yōu)勢
體積小、能耗低、安裝方便.在連接設(shè)備的時(shí)候，由于PLC模塊體積很小，而且又很輕，所以特別容易安裝，在連接器件的時(shí)候操作方便，是機(jī)電一體化中的重要控制組成。在PLC的控制系統(tǒng)建立上所消耗的時(shí)間并不是很長，而且在PLC的操作界面上能夠簡單明了指示給用戶，給使用者的操作上帶來很大的便捷。同時(shí)在PLC系統(tǒng)中每個(gè)模塊都安裝了故障檢測系統(tǒng)，通過監(jiān)視器可以準(zhǔn)確的判斷故障的位置，如果在PLC上的模塊中存在問題的時(shí)候，可以利用其他的模塊代替發(fā)生障礙的模塊繼續(xù)工作，能夠使系統(tǒng)快速的恢復(fù)正常，不影響系統(tǒng)的整體運(yùn)行。程序編制簡單。PLC的接線方式為梯形圖語言，這種方式與繼電器原理相類似。比較突出的特點(diǎn)就是使用者可以直觀的看出程序的內(nèi)容，就算對于不是專業(yè)的編程人員也能夠輕而易舉的掌握。這種技術(shù)在汽車控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以簡化操作過程，對程序中可以隨時(shí)的進(jìn)行修改。在PLC技術(shù)中具有很高的靈活請、開放性以及經(jīng)濟(jì)性，在使用中能夠簡化系統(tǒng)的構(gòu)造，能夠把控制、人—機(jī)等各種應(yīng)用聯(lián)系在一起，共同有一個(gè)服務(wù)平臺(tái)來操控，操作簡單，易學(xué)易用。但是在運(yùn)行中還是會(huì)存在一定的問題，比如最主要的就是在PC操作系統(tǒng)上才能夠?qū)崿F(xiàn)PLC技術(shù)，有一定的局限性，實(shí)時(shí)性不強(qiáng)。所以需要改變運(yùn)行環(huán)境或者執(zhí)行算法等方式進(jìn)行解決。
二、PLC在汽車智能監(jiān)控系統(tǒng)中的主要技術(shù)及應(yīng)用
（一）主要技術(shù)及運(yùn)行方式
主要是將智能儀表的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相關(guān)的處理，然后對汽車的整體運(yùn)行情況做出評測，使操作人員能夠清楚的了解汽車的使用性能，如果在檢測中性能參數(shù)出現(xiàn)問題，在應(yīng)急系統(tǒng)的作用下能夠?qū)崿F(xiàn)的快速保護(hù)。監(jiān)測分析主要的性能參數(shù)包括：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、工作時(shí)間、總計(jì)時(shí)間、冷卻液的流出、油溫、液壓油的溫度以及輸出電流電壓等。只有對這些參數(shù)及時(shí)的評測，才能保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。通然后在嵌入式系統(tǒng)的作用下，將汽車的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器當(dāng)中，為用戶查詢汽車運(yùn)行狀況提供了很大的方便。由于操作人員在操作上出現(xiàn)失誤，會(huì)導(dǎo)致PLC智能監(jiān)控系統(tǒng)的性能的改變，如果程度不嚴(yán)重，在報(bào)警后會(huì)提醒操作人員及時(shí)的修復(fù)；如果對汽車控制系統(tǒng)的損害非常的大，就會(huì)強(qiáng)行的采取保護(hù)措施，比如自動(dòng)切斷電源、停止機(jī)械運(yùn)行。
（二）人機(jī)操作功能模塊
主要是用于用戶通過網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對汽車的運(yùn)行情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的瀏覽、分析等功能，對于數(shù)據(jù)信息的處理具有簡潔、可操縱性強(qiáng)的特點(diǎn)，它具有多層次的機(jī)構(gòu)，有瀏覽器、服務(wù)系統(tǒng)、以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，是基于ActiveX方法以及COM模型上的一種電子瀏覽系統(tǒng)。主要包括以下三個(gè)層面：第一層是數(shù)據(jù)庫服務(wù)層。數(shù)據(jù)庫服務(wù)層基于windows NT的數(shù)據(jù)服務(wù)引擎，是將系統(tǒng)中所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)層的有序管理以及優(yōu)化，用戶通過瀏覽器將汽車運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳給數(shù)據(jù)庫，然后通過數(shù)據(jù)引擎進(jìn)行工作；第二層是應(yīng)用服務(wù)層。應(yīng)用服務(wù)層是屬于數(shù)據(jù)庫服務(wù)層的下一步驟，是由WebGIS組成的部分，它的平臺(tái)以及操縱的軟件技術(shù)都與數(shù)據(jù)庫服務(wù)層是一樣的，但是該服務(wù)層是針對于用戶提供數(shù)據(jù)然后進(jìn)行分析，還可以對于一些圖形進(jìn)行針對點(diǎn)的查詢的功能；第三層是瀏覽器層。瀏覽器是用戶最直接的觀測數(shù)據(jù)信息的地方，所有組織機(jī)構(gòu)通過信息的傳送以及處理，將汽車運(yùn)行中所有的信息加工后傳達(dá)到瀏覽器，用戶可以通過瀏覽器來瀏覽所需的數(shù)據(jù)，所有瀏覽器是最后的組成部分是將所有的數(shù)據(jù)匯總，對于用戶的瀏覽、查詢等都能簡單的操縱。
三、PLC在煤礦機(jī)械供電系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)方法及效果
汽車的供電系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)、蓄電池以及繼電器等元器件，PLC單片機(jī)屬于微型的計(jì)算機(jī)，在控制應(yīng)用中是很理想的設(shè)備。在汽車供電系統(tǒng)中主要的控制對象就是繼電器，其基本原理為：首先是信號(hào)放大，系統(tǒng)中檢測出的信號(hào)先通過電壓變送器轉(zhuǎn)變成0—1V的電壓，然后在變壓器上進(jìn)行放大，變?yōu)?—5V的電壓信號(hào)。然后將放大的信號(hào)傳送到單片機(jī)的系統(tǒng)控制中心CPU中，在A/D的轉(zhuǎn)換器的作用下將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理和計(jì)算，計(jì)量的數(shù)據(jù)通過總線緩沖驅(qū)動(dòng)的作用下顯示在屏幕顯示器上。最后一步就是信號(hào)的閉鎖，當(dāng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯判斷后，系統(tǒng)對繼電器會(huì)發(fā)出閉鎖信號(hào)。
在利用PLC的控制技術(shù)上采用了低壓2次小信號(hào)的控制，不僅功能性強(qiáng)，而且自動(dòng)化程度高，通過使用供電系統(tǒng)的預(yù)設(shè)置和記憶功能，只需打開控制面板上的一鍵功能就可以實(shí)現(xiàn)對供電系統(tǒng)的控制。在供電方式上，通過PLC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對供電系統(tǒng)的能源管理自動(dòng)化控制，在分布式網(wǎng)絡(luò)上，只需要一個(gè)控制終端就能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)設(shè)備供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)調(diào)光的功能，光線感應(yīng)開關(guān)測定完工作面的照度后，就可以計(jì)算出供電系統(tǒng)所消耗的電能，這樣就可以充分有效的利用電能，起到節(jié)能的作用。
總而言之，汽車作為重要的交通工具，要根據(jù)用戶需求以及節(jié)約能量等特性，實(shí)現(xiàn)汽車使用的最優(yōu)化。PLC在汽車監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅能夠隨時(shí)的了解汽車的運(yùn)行狀態(tài)，而且降低了事故發(fā)生的概率。在汽車電氣設(shè)備供電系統(tǒng)中的使用，可以將電力負(fù)荷平均的使用，節(jié)約電能的使用，保證了汽車電氣設(shè)備的安全、可靠的運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：水電廠；自動(dòng)化系統(tǒng)；改造要點(diǎn)
中圖分類號(hào)：TD611+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1水電站自動(dòng)化系統(tǒng)概述
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民群眾物質(zhì)文化生活水平的不斷提高，社會(huì)對電力的需求日益增強(qiáng)，對電能質(zhì)量的要求也越來越高。電力行業(yè)長期存在自動(dòng)化水平低下，難以滿足社會(huì)對高質(zhì)量電能的要求，為了提高電能質(zhì)量和發(fā)電效率，需對老式水電站以人工操作為主的控制模式進(jìn)行以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造；對新建水電站應(yīng)按綜合自動(dòng)化要求進(jìn)行設(shè)計(jì)并實(shí)施，使水電站逐步實(shí)現(xiàn)少人值班，最終達(dá)到無人值班(或少人值守)的目標(biāo)。根據(jù)國家電力體制改革的要求，實(shí)現(xiàn)水電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)控制，以滿足市場競爭的需要。
2 基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)改造要點(diǎn)及原則
2.1 調(diào)速器
為了解決調(diào)速器存在的諸多問題，結(jié)合天生橋二級電站現(xiàn)場，根據(jù)調(diào)速器接力器不串油、漏油，油壓裝置不漏氣、自動(dòng)控制回路完好的實(shí)際。經(jīng)過研究, 確定選用調(diào)速器的原則:(1)設(shè)備須有高度的可靠性和一定的先進(jìn)性。(2)能夠很好的與微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行連接。(3)具有較高的性能價(jià)格比。(4)運(yùn)行操作簡單, 維護(hù)工作量小。經(jīng)過充分的論證比較， 從安全及技術(shù)先進(jìn)性、發(fā)展方向，運(yùn)行操作簡單, 維護(hù)工作量小考慮。如TDBWT型調(diào)速器是目前國內(nèi)比較先進(jìn)的新一代的調(diào)速器，這種調(diào)速器具有結(jié)構(gòu)簡單、速動(dòng)性好、可靠性高, 維護(hù)工作量少(基本上可實(shí)現(xiàn)免維護(hù)), 既可通過常規(guī)方式與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)連接, 也可通過串行通訊方式與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)連接, 符合整體的發(fā)展要求。
2.2 勵(lì)磁系統(tǒng)
確定選用勵(lì)磁裝置的原則。(1)設(shè)備須有高度的可靠性和一定的先進(jìn)性。(2)能夠很好的與微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行連接。(3)具有較高的性能價(jià)格比。(4)運(yùn)行操作簡單,維護(hù)工作量小。經(jīng)過充分的論證比較，從安全及技術(shù)先進(jìn)性、發(fā)展方向，運(yùn)行操作簡單，維護(hù)工作量小考慮。如廣州電器科學(xué)研究所研制的FL-2型微機(jī)勵(lì)磁裝置。這種勵(lì)磁裝置可靠性高， 維護(hù)工作量少，既可通過常規(guī)方式與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)連接，也可通過串行通訊方式與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)連接，符合整體改造要求。可有效確保勵(lì)磁系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。
2.3 自動(dòng)化測量元件
自動(dòng)化測量元件選型配置是否合理將直接影響到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行及微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造的成敗。我站對自動(dòng)化測量元件選型配置的原則是: 高可靠性和先進(jìn)性、維護(hù)方便、高性價(jià)比、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。
3 微機(jī)監(jiān)控單元的改造設(shè)計(jì)及選型
在完成基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)改造后,開始全面進(jìn)行計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型、安裝完成進(jìn)行調(diào)試后投入運(yùn)行。
3.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主要監(jiān)控對象及全廠需要監(jiān)控的信息量。
3.2 選用微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的原則及要求
(1)按照無人值班(少人值守)的原則，既要實(shí)現(xiàn)站內(nèi)的監(jiān)控，又能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。(2)監(jiān)控系統(tǒng)須有高度的可靠性和一定的先進(jìn)性。(3)應(yīng)采用成熟的、可靠的、標(biāo)準(zhǔn)化的硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)且有足夠的備品備件和技術(shù)長期的服務(wù)支持。(4)監(jiān)控系統(tǒng)軟件應(yīng)采用模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì), 保證系統(tǒng)的可擴(kuò)性, 并滿足功能增加及規(guī)模擴(kuò)充的需要。系統(tǒng)應(yīng)具有冗余容錯(cuò)設(shè)計(jì), 不會(huì)因局部的故障而引起系統(tǒng)誤操作或降低系統(tǒng)性能。各LCU 應(yīng)能脫離主控級獨(dú)立運(yùn)行。(5)選用全開放、分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu), 系統(tǒng)配置和設(shè)備造型應(yīng)適應(yīng)計(jì)算機(jī)發(fā)展迅速的特點(diǎn), 具有先進(jìn)性和向上兼容性。(6)監(jiān)控系統(tǒng)必須響應(yīng)速度快, 可靠性和可用率高,可維護(hù)性好。(7)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)性好, 抗干擾能力強(qiáng)。(8)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)有與工業(yè)電視系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、閘門監(jiān)控系統(tǒng)、大壩監(jiān)測系統(tǒng)、水情測報(bào)系統(tǒng)、機(jī)組狀態(tài)維護(hù)系統(tǒng)等通信的接口。(9)具有較高的性能價(jià)格比。
結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，天生橋二級電站采用SIEMENS S7-300 PLC作為現(xiàn)地控制單元，采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線通信控制方式，全站設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。
4 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)與選型
4.1 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
(1)電站按無人值班（少人值守）原則設(shè)計(jì)。(2)電站自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)滿足中國南方電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的要求。(3)電站采用全計(jì)算機(jī)控制，不設(shè)常規(guī)布線邏輯控制設(shè)備。(4)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有可靠、完善的監(jiān)控功能，良好的開放性，以確保系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和移植性，保護(hù)用戶的硬、軟件投資。(5)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有容錯(cuò)功能，主要控制設(shè)備采用冗余配置。(6)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)中任何局部設(shè)備的故障均不影響監(jiān)控系統(tǒng)總體功能的實(shí)現(xiàn)。(7)監(jiān)控系統(tǒng)中的現(xiàn)地控制單元和各就地設(shè)備應(yīng)能獨(dú)立工作。
4.2 監(jiān)控系統(tǒng)目標(biāo)
(1)對電站主要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和記錄。(2)對電站主要設(shè)備實(shí)施自動(dòng)控制或直接控制。包括機(jī)組的開/停機(jī)、有功/無功調(diào)整均由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)完成。(3)機(jī)組事故緊急停機(jī)、公用設(shè)備的啟/停及自動(dòng)切換操作由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，無須人工干預(yù)。(4)實(shí)現(xiàn)電站運(yùn)行管理自動(dòng)化。(5)對重要故障和事故進(jìn)行語音報(bào)警及電話報(bào)警。(6)實(shí)現(xiàn)與上級調(diào)度部門的通信。電站的主要控制和監(jiān)視功能均能在上級調(diào)度部門實(shí)現(xiàn)。(7)電站按“無人值班”（少人值守）設(shè)計(jì)，待條件成熟時(shí)，逐步過渡到無人值班、關(guān)門運(yùn)行。
4.3設(shè)備選型
本電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分為集控中心、廠站控制級、現(xiàn)地控制級三層。
集控中心設(shè)備包括：主機(jī)兼歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、操作員工作站、工程師/培訓(xùn)工作站、GPS時(shí)鐘裝置、網(wǎng)路設(shè)備、打印機(jī)等
廠站控制級設(shè)備包括：SCADA兼AGC/AVC主機(jī)、歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、操作員工作站、工程師/培訓(xùn)工作站、網(wǎng)關(guān)工作站、廠內(nèi)通信工作站、報(bào)表及電話語音報(bào)警工作站、GPS時(shí)鐘裝置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、打印機(jī)、UPS及便攜計(jì)算機(jī)等。
現(xiàn)地控制級設(shè)備包括：現(xiàn)地控制單元（25套）。
天生橋二級水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)選用SSJ-3000型水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，采用基于UNIX操作系統(tǒng)跨平臺(tái)的全分布開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的NC2000監(jiān)控系統(tǒng)軟件。
5.輔助設(shè)備自動(dòng)化改造
進(jìn)行水電廠輔助設(shè)備的自動(dòng)化改造，對其系統(tǒng)設(shè)計(jì)、優(yōu)化配置和適應(yīng)性方案的研究是改造成功與否的關(guān)鍵。
5.1改造方案探討
目前，國內(nèi)水電站輔助設(shè)備的控制有統(tǒng)一的集中控制操作和分散控制集中管理兩種模式。由于其分散性和差異性特點(diǎn)，如果采用集中控制的改造方案存在如下弊端:（1）線路改造量大、人力、物力消耗大；（2）集中控制的面越寬、量越大，一旦控制系統(tǒng)故障，其影響和造成的后果也越嚴(yán)重，對故障的分析和處理也造成困難，而不象分散控制系統(tǒng)可以將這種風(fēng)險(xiǎn)限制在較小范圍。因此，分散控制集中管理的模式，是輔機(jī)控制的首選方案。在確立控制模式之后，應(yīng)嚴(yán)格以“無人值班(少人值守)”技術(shù)要求為依據(jù)制訂相應(yīng)改造方案。首先，測控裝置本身必須是可靠性高、具有完善功能的獨(dú)立智能系統(tǒng)，能夠滿足一切運(yùn)行需要，有完善的保護(hù)功能，具有故障識(shí)別和自診斷能力，而所有的測控元器件也應(yīng)在相應(yīng)惡劣環(huán)境下滿足長期運(yùn)行和高可靠性要求。同時(shí)，能及時(shí)準(zhǔn)確地將系統(tǒng)各種信息送入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)作集中管理使用，而計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能通過或跨越輔助設(shè)備控制核心間接或直 接對控制對象進(jìn)行操作，以便在現(xiàn)地控制系統(tǒng)出現(xiàn)異常又不能及時(shí)趕到現(xiàn)場處理時(shí)緊急遠(yuǎn)方干預(yù)，而避免故障或事故進(jìn)一步擴(kuò)大。只有達(dá)到這些技術(shù)要求，才能解除運(yùn)行維護(hù)人員的顧慮 ，為真正實(shí)現(xiàn)“無人值班(少人值守)”目標(biāo)創(chuàng)造條件。
5.2關(guān)于系統(tǒng)優(yōu)化配置
要實(shí)現(xiàn)上述方案的要求，系統(tǒng)的優(yōu)化配置顯得尤其關(guān)鍵。(1)系統(tǒng)控制核心的確立：可編程序控制器是作為水電站輔助設(shè)備控制核心的最理想對象， 其特點(diǎn)是在惡劣的環(huán)境中具有高可靠性和長壽命，用計(jì)算機(jī)替代繼電邏緝、用程序替代硬件 布線且編程方便；同時(shí)，其通訊能力和模塊化配置使系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)信息交換和物位量測量、跨越控制等很容易實(shí)現(xiàn)，且其也可以很輕松地完成對自身和系統(tǒng)元器件進(jìn)行故障識(shí)別和診斷的任務(wù)。(2)關(guān)于壓油系統(tǒng)元器件配置: 壓油裝置的壓力測量應(yīng)采用先進(jìn)可靠的壓力變送器，其信號(hào)通過量值轉(zhuǎn)換整定后，可以獲得監(jiān)控需要的連續(xù)、準(zhǔn)確可靠的壓力值和整定值;同樣，壓油罐和回油槽油位的測量應(yīng)采用液深變送器以替代傳統(tǒng)的浮子信號(hào)器來實(shí)現(xiàn)。二者共同作為壓油罐壓力、油位及補(bǔ)氣過程的控制依據(jù)；而系統(tǒng)還應(yīng)配置一只壓力開關(guān)作為事故低油壓的冗余出口元件。需要說明的是，許多電站的壓油裝置不能可靠地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)氣，多次改造補(bǔ)氣閥也無明顯改善，其原因并非只在補(bǔ)氣閥本身，而在于應(yīng)有一個(gè)略高于額定油壓的穩(wěn)定氣壓和可靠的油位信號(hào)，以及由油壓和油位共同參與的補(bǔ)氣控制流程。(3)關(guān)于排水系統(tǒng)元器件的配置: 由于集水井水質(zhì)清潔條件差，有較多雜質(zhì)、油污、腐蝕性化學(xué)成份，淤積現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生，這些情況對液位測量的準(zhǔn)確性均會(huì)產(chǎn)生影響，而這將直接降低排水控制系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性，甚至可能造成水淹廠房的惡性事故。因此，其液位測量元器件配置必須嚴(yán)格把關(guān)，采用適宜惡劣環(huán)境且有高可靠性的液深變送器和不同測量原理的液位開關(guān)共同完成測量任務(wù)，同時(shí)，軟件上應(yīng)將兩路信號(hào)經(jīng)自檢和互檢作有效性判別后再作為集水井水位控制的依據(jù)。由于水泵電機(jī)啟動(dòng)不頻繁，工作周期相對較長，其控制保護(hù)可采用先進(jìn)可靠的接觸器組件實(shí)現(xiàn)，對于功率較大的電機(jī)則最好使用軟啟動(dòng)器完成。另外，水泵 的出水監(jiān)視、深井泵的水監(jiān)控、離心泵的灌水控制等，其監(jiān)控元器件的配置均應(yīng)具備 良好的適應(yīng)性和可靠性。(4)關(guān)于壓縮空氣系統(tǒng)元器件的配置: 壓縮空氣系統(tǒng)的測控包含下列內(nèi)容:氣罐壓力測控、空壓機(jī)出口壓力監(jiān)測、氣缸溫度監(jiān)測、冷卻水監(jiān)控、空壓機(jī)卸載啟停以及氣系統(tǒng)各級氣罐、氣水分離器的自動(dòng)排污控制。這些測控元器件均應(yīng)先進(jìn)可靠，任何一種元器件故障都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作。還有一點(diǎn)值得注意，整個(gè)儲(chǔ)供氣罐、管路良好的密封性是壓縮空氣系統(tǒng)正常運(yùn)行的先決條件。
結(jié)束語
以上是我對水電站自動(dòng)化改造的一些看法，提出來供同行探討指正，以起到拋磚引玉的作用。期望通過大家的共同努力，使水電站的自動(dòng)化運(yùn)行水平得以提高，為水電廠實(shí)現(xiàn)“無人值班(少人值守)”目標(biāo)提供有力保障。
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【關(guān)鍵詞】 智能建筑;樓宇自動(dòng)化系統(tǒng);樓宇自動(dòng)化;BAS
一、智能建筑概述
智能建筑一詞首次出現(xiàn)1984年1月美國聯(lián)合科技集團(tuán)UTBS于康乃狄克州所設(shè)計(jì)與興建的“都市辦公大樓”,該大樓用最先進(jìn)的技術(shù)來控制電力,照明,空調(diào),放火,防盜,運(yùn)輸設(shè)備,通信和辦公自動(dòng)化,除了有舒適,安全的辦公條件外,并具有高效,經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn),這是世界上公認(rèn)的第一座”智能建筑”。智能建筑從整個(gè)技術(shù)角度來看,它是計(jì)算機(jī)技術(shù),控制技術(shù),通信技術(shù),微電子技術(shù),建筑技術(shù)和其他很多先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,幾乎融合了信息社會(huì)中人類所有智慧。智能建筑的固有特征是:建筑物管理服務(wù)自動(dòng)化,辦公資源自動(dòng)化,信息通信自動(dòng)化。智能建筑的服務(wù)綜合為幾個(gè)子系統(tǒng),這些子系統(tǒng)的資源共享成為整個(gè)系統(tǒng)的資源互補(bǔ),這樣能有效地構(gòu)成一個(gè)綜合系統(tǒng)來滿足建筑物的各種復(fù)雜要求。“智能建筑”提供一個(gè)優(yōu)越的生活環(huán)境和高效的工作環(huán)境,且具有舒適性,高效性,方便性,適應(yīng)性,安全性和可靠性的特征。
二、樓宇自樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)簡介
樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)(BAS)又稱建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng),是智能建筑不可缺少的一部分,主要是用以對建筑物內(nèi)的中央空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)以及電梯等系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)視、控制與管理的綜合系統(tǒng),一般為集散結(jié)構(gòu),即分散控制、集中管理。設(shè)計(jì)樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的主要目的在于將建筑內(nèi)各種機(jī)電設(shè)備的信息進(jìn)行分析、歸類、處理、判斷,采用最優(yōu)化的控制手段,對各系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控和管理,使各子系統(tǒng)設(shè)備始終處于有條不紊、協(xié)同一致和高效、有序的狀態(tài)下運(yùn)行,在創(chuàng)造出一個(gè)高效、舒適、安全的工作環(huán)境中,降低各系統(tǒng)造價(jià),盡量節(jié)省能耗和日常管理的各項(xiàng)費(fèi)用,保證系統(tǒng)充分運(yùn)行,從而提高了智能建筑的高水平的現(xiàn)代化管理和服務(wù),使投資能得到一個(gè)良好的回報(bào)。樓宇機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng),作為智能建筑樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)非常重要的一部分,擔(dān)負(fù)著對整座大廈內(nèi)機(jī)電設(shè)備的集中檢測和控制,保證所有設(shè)備的正常運(yùn)行,并達(dá)到最佳狀態(tài)。
樓宇自動(dòng)化的主導(dǎo)思想是用一個(gè)可以控制樓宇中各種設(shè)備正常運(yùn)行的控制中心代替人工思考和操作,幫助人么實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)視并控制機(jī)械設(shè)備,根據(jù)外界條件、環(huán)境因素、負(fù)載變化情況自動(dòng)調(diào)節(jié)各種設(shè)備,及時(shí)處理各種意外突發(fā)事件,實(shí)現(xiàn)對大樓內(nèi)各種機(jī)械的統(tǒng)一管理、協(xié)調(diào)控制、能源管理及包括設(shè)備檔案在內(nèi)的設(shè)備管理。樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用基于現(xiàn)代控制理論的集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),就是我們常說的分布式控制系統(tǒng)(DCS),把分布在現(xiàn)場被控制處的微型計(jì)算機(jī)控制裝置(DDC)采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和控制任務(wù)與采集總線網(wǎng)的以太拓?fù)鋫鬏斁W(wǎng)絡(luò)以及核心設(shè)備――中央處理器有機(jī)地結(jié)合到了一起,使它們在一個(gè)整體層面上有條不紊地相互協(xié)作。
三、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的組成
作為建筑智能化系統(tǒng)最主要的子系統(tǒng)和核心組成部門――樓宇自動(dòng)化系統(tǒng),其組成主要包括中央監(jiān)控管理級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、服務(wù)于各個(gè)子系統(tǒng)的工作站、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、控制器、通信裝置,以及各類傳感器、探測器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、現(xiàn)場儀表等。BAS的組成內(nèi)容相當(dāng)廣泛,可分為狹義和廣義兩種,狹義的BAS主要包括空調(diào)子系統(tǒng)、冷水機(jī)組子系統(tǒng)、供熱子系統(tǒng)、給水排水子系統(tǒng)、供配電子系統(tǒng)、自發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)、電梯子系統(tǒng)、照明子系統(tǒng)、環(huán)境保護(hù)子系統(tǒng)、停車場管理與門禁子系統(tǒng)等。所謂的廣義的BAS應(yīng)該還包括火災(zāi)自動(dòng)檢測與報(bào)警系統(tǒng)(FAS)和安全防范系統(tǒng)(SAS)兩部分。
四、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的功能
BAS相比普通建筑擁有一些較好的功能,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)自動(dòng)監(jiān)視并控制各種機(jī)電設(shè)備的起、停,制定系統(tǒng)的管理、調(diào)度、操作和控制的策略;(2)自動(dòng)檢測、顯示、存取各種機(jī)電設(shè)備的有關(guān)數(shù)據(jù)與控制的參數(shù);(3)管理、調(diào)度、監(jiān)視與控制系統(tǒng)的運(yùn)行,使之處于最佳狀態(tài);(4)顯示系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)、圖象和曲線;(5)打印各類報(bào)表;(6)進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行的歷史記錄及趨勢分析,檢測并及時(shí)處理各種意外、突發(fā)事件;(7)統(tǒng)計(jì)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間、進(jìn)行設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)管理等;(8)進(jìn)行水、電、氣等的計(jì)量收費(fèi),實(shí)現(xiàn)能源管理自動(dòng)化。
BAS同樣也存在一些社會(huì)效益,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)優(yōu)化工作、生活環(huán)境,提高工作效率及舒適性能;(2)降低能源(電、冷、熱、水、煤氣、燃油、蒸汽等)消耗及運(yùn)行費(fèi)用;(3)大樓內(nèi)全部機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行操作、安全報(bào)警維修監(jiān)視集中在中央進(jìn)行,達(dá)到科學(xué)管理及節(jié)省勞力的目的;(4)提高大樓防災(zāi)、防火、防盜、防事故能力;(5)先進(jìn)的保安監(jiān)視、巡視及出入口傳感器鑒別設(shè)備,提高了大樓保安功能。
五、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)具有的優(yōu)點(diǎn)
1.提高大樓的管理水平,降低工作人員的勞動(dòng)量。現(xiàn)代化的大樓,設(shè)備眾多,且散落于大樓的各個(gè)角落,大樓的設(shè)備管理相當(dāng)困難,有些設(shè)備如吊裝于吊頂內(nèi)部的新風(fēng)機(jī)組,其送風(fēng)溫度靠人根本無法調(diào)節(jié),BAS則可很容易地解決這些問題,使大樓的設(shè)備管理維持在一個(gè)較高水平; 現(xiàn)代化大樓里的眾多設(shè)備,依靠人力維持日常檢修,勞動(dòng)量巨大,需要相當(dāng)多的工作人員,BAS系統(tǒng)則能自動(dòng)診斷設(shè)備是否發(fā)生故障,因而只需少量工作人員即可維護(hù)設(shè)備管理。
2.節(jié)約能源。采用了BAS后,對于設(shè)備的管理可以根據(jù)預(yù)先編排的時(shí)間程序(如辦公時(shí)間、節(jié)假日時(shí)間、晝夜時(shí)間等)對電力、照明、空調(diào)等設(shè)備進(jìn)化最優(yōu)化的節(jié)能控制,關(guān)閉不需要運(yùn)行的設(shè)備,可以節(jié)約大量能耗。
3.節(jié)省管理費(fèi)用。采用了BAS后,原先的人工管理可以完全被取代。相應(yīng)的管理費(fèi)用,如人員工資、福利、住房、辦公環(huán)境、費(fèi)用等均可節(jié)省。
4.延長設(shè)備使用壽命。通過BAS管理的設(shè)備,可以完全依照設(shè)備的性能來進(jìn)行控制,不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作導(dǎo)致設(shè)備損壞,也不會(huì)有長時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)等對設(shè)備有損傷的現(xiàn)象發(fā)生,使設(shè)備能在最優(yōu)狀態(tài)長期穩(wěn)定運(yùn)行。
5.提高管理可靠性。采用BAS,可以提高管理系統(tǒng)的可靠性,不會(huì)出現(xiàn)由于人工管理的疏忽疲勞、判斷失誤的出現(xiàn),這些問題往往會(huì)給業(yè)主帶來無法估量的經(jīng)濟(jì)損失。
6.規(guī)范管理制度。BAS本身可以依據(jù)管理慣例對設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制,它具有自動(dòng)分析人員管理指令的能力,使得一些不規(guī)范的管理規(guī)范化。
六、國內(nèi)樓宇自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀
在智能樓宇較發(fā)達(dá)國家和地區(qū),較早就在普通高校與職業(yè)教育院校成立了培養(yǎng)樓宇自動(dòng)化人才的相關(guān)專業(yè),如英國、香港、臺(tái)灣已經(jīng)形成從職高、高職專科、本科、碩士直至博士完整的人才培養(yǎng)體系。英國、香港還有專門對應(yīng)的屋宇裝備工程師協(xié)會(huì),建立起高等職業(yè)教育與職業(yè)資格認(rèn)證之間的互通橋梁。國內(nèi)智能建筑的迅速發(fā)展對專門從事樓宇智能化相關(guān)技術(shù)工作的專業(yè)技術(shù)人才的迫切需求,引起很多高校的高度關(guān)注。普通高校自2000年以來,主要基于“建筑環(huán)境與設(shè)備工程”或“電氣工程及自動(dòng)化”或“建筑電氣工程”等本科學(xué)科專業(yè),開設(shè)“樓宇智能化”專業(yè)方向,探索培養(yǎng)樓宇智能化工程技術(shù)專業(yè)人才的課程方案。但受普通本科學(xué)科專業(yè)范疇限制,僅以專業(yè)方向來培養(yǎng)跨多學(xué)科新技術(shù)應(yīng)用的“樓宇自動(dòng)化”專門人才,不能滿足行業(yè)對樓宇自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)研究與開發(fā)人才的需求。目前國內(nèi)樓宇自動(dòng)化從業(yè)人員數(shù)量巨大,已達(dá)到約100萬人,且主要集中在上海、北京、廣州、深圳、天津、重慶、杭州、寧波、大連等大中城市,仍缺口達(dá)40萬,特別是樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)人才、樓宇自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)、管理、安裝與調(diào)試人才等各層次人才嚴(yán)重不足。
七、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
實(shí)現(xiàn)樓宇建設(shè)與電氣技術(shù)更加精密的結(jié)合是今后樓宇建設(shè)發(fā)展的必然趨勢。樓宇自動(dòng)化控技術(shù)在我國正處于一個(gè)快速發(fā)展的階段,隨著人們對于優(yōu)質(zhì)生活的不斷追求以及科學(xué)技術(shù)的不斷更新,一些更加先進(jìn)的電氣自動(dòng)化技術(shù)將被應(yīng)用到這一領(lǐng)域。
參考文獻(xiàn)
[1]王再英,韓養(yǎng)社,高虎賢.《樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)原理與應(yīng)用》.電子工業(yè)出版社
關(guān)鍵詞：環(huán)境工程；培養(yǎng)計(jì)劃；專業(yè)課程結(jié)構(gòu)調(diào)整
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2012）04-0224-03
一、概述
從總書記在十七大報(bào)告提出要“建設(shè)生態(tài)文明”開始，我國的環(huán)境保護(hù)事業(yè)邁上了新的臺(tái)階。到“十一五”期末，全國設(shè)市城市和縣城所在的建制鎮(zhèn)均應(yīng)規(guī)劃建設(shè)城市污水集中處理設(shè)施；全國設(shè)市城市的污水處理率不低于70%，新增城市污水處理能力4500萬噸。缺水城市再生水利用率達(dá)到20%以上，新增城市中水回用量35億立方米。城市生活垃圾無害化處理率不低于60%。“十二五”規(guī)劃中對三廢處理又提出了新的目標(biāo)和要求。這些新增廢水處理設(shè)施的設(shè)計(jì)以及運(yùn)行都需要大量對工程、工藝、控制、分析等有實(shí)踐體驗(yàn)的環(huán)境工程專業(yè)人員的參與。這個(gè)特殊的時(shí)代背景給環(huán)境工程專業(yè)提供了一個(gè)前所未有的機(jī)遇，如何把握機(jī)遇，培養(yǎng)適合時(shí)代需要的專業(yè)人才就成為環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)的一大問題。機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，目前環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生的就業(yè)受到了很多質(zhì)疑。雖然從長遠(yuǎn)看，全社會(huì)對環(huán)境類人才的潛在需求必然是巨大的，但從就業(yè)來看，當(dāng)前的需求并不旺，趨于飽和，競爭比較激烈[1]。在各大新聞網(wǎng)站中不時(shí)可以看到對環(huán)境工程專業(yè)就業(yè)的悲觀言論。從需求來看，通過對最近幾年來的調(diào)查分析，總體來看，社會(huì)各界對環(huán)境本科人才的需求成低速增長趨勢1%～5%。環(huán)境工程專業(yè)招生規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，而需求未能同步增長，給就業(yè)工作帶來巨大的壓力與挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對市場的挑戰(zhàn)，做到前瞻性辦學(xué)，有必要針對社會(huì)對環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)生的需求，進(jìn)行調(diào)查分析并準(zhǔn)備好應(yīng)變的對策。
二、環(huán)境工程專業(yè)就業(yè)狀況與存在問題
國內(nèi)外高校針對目前的就業(yè)需求進(jìn)行分析，對環(huán)境工程專業(yè)課程設(shè)置不斷優(yōu)化[2]。從結(jié)果來看，對社會(huì)需求的調(diào)查等做的工作較多，基本能反映出環(huán)境工程專業(yè)為何就業(yè)緊張的原因。一般來說，環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生可就業(yè)的面比較廣，有環(huán)保管理部門，如環(huán)保局和環(huán)境監(jiān)測等行政、事業(yè)單位；有環(huán)保設(shè)施運(yùn)營企業(yè)；有環(huán)保工程公司；有環(huán)保設(shè)備生產(chǎn)制造單位；有環(huán)保技術(shù)咨詢。環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)生可以在各個(gè)涉及環(huán)保工作的單位就業(yè)，而且作為一個(gè)邊緣學(xué)科，學(xué)生跨專業(yè)就業(yè)也很容易實(shí)現(xiàn)。盡管有這些優(yōu)勢，環(huán)境工程畢業(yè)生就業(yè)依然艱難，分析原因主要有以下幾個(gè)方面：
1.環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)水處理、垃圾處理、煙氣處理，即通常所說的“三廢”處理的工藝，而一些大中型企業(yè)環(huán)保設(shè)施的自動(dòng)化程度越來越高，導(dǎo)致這類單位對環(huán)境工程方面的人才需求無法滿足；另外，環(huán)保工程的設(shè)計(jì)也傾向小型化、一體化、自動(dòng)化方向發(fā)展，學(xué)生在自控方面知識(shí)的欠缺也成為一個(gè)阻礙就業(yè)的因素。
2.一些工資待遇相對較高的設(shè)計(jì)院等單位，需要的是有一定工作經(jīng)驗(yàn)（設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和施工經(jīng)驗(yàn)）的環(huán)境工程專業(yè)人才，而畢業(yè)生實(shí)踐部分能力欠缺，影響了就業(yè)。
3.學(xué)生在校所學(xué)知識(shí)與技術(shù)難以跟進(jìn)社會(huì)發(fā)展，環(huán)境工程教學(xué)與就業(yè)相脫結(jié)[3]，如環(huán)境監(jiān)測類課程所用設(shè)備多限于單個(gè)樣品分析，而實(shí)際社會(huì)應(yīng)用中自動(dòng)化在線監(jiān)測正成為一個(gè)發(fā)展方向，這類儀器與實(shí)驗(yàn)室所用儀器差異很大，而且即使學(xué)生見到比較先進(jìn)的儀器設(shè)備，也只是認(rèn)識(shí)參觀，動(dòng)手操作機(jī)會(huì)太少，進(jìn)入企業(yè)后需要較長的適應(yīng)階段和較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力。
4.從調(diào)查來看，從事環(huán)保技術(shù)咨詢和項(xiàng)目管理工作在環(huán)境工程就業(yè)中的地位逐漸增強(qiáng)[4]，這些企業(yè)招聘時(shí)要求熟悉工程過程，并有項(xiàng)目管理能力，但目前學(xué)生實(shí)踐能力的欠缺影響了學(xué)生對工程整體性的認(rèn)識(shí)，限制了學(xué)生的就業(yè)。
5.在環(huán)保設(shè)備銷售方面，對專業(yè)深度要求較弱，但對整體設(shè)備的運(yùn)行要有一定的了解，那么就出現(xiàn)同前面一樣的問題：環(huán)保設(shè)備小型化、一體化，必然要包括自控部分，雖然要求的深度不高，但無疑是環(huán)境工程畢業(yè)生的短板。
上述問題是專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃的共性問題，除此之外，高校所在地的地方環(huán)境也需作為因素考慮在內(nèi)：中國計(jì)量學(xué)院地處浙江省，生源中60%以上來自本省，學(xué)生就業(yè)時(shí)的首選地也是本省，因此對學(xué)生培養(yǎng)計(jì)劃進(jìn)行改進(jìn)時(shí)要考慮浙江省的行業(yè)現(xiàn)狀。浙江省作為經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份，環(huán)境保護(hù)的管理水平較高，自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)推廣面較大；企業(yè)單位對污染物的處理范圍和程度都達(dá)到了一定的水平，自動(dòng)化控制技術(shù)使用多，對環(huán)境工程專業(yè)的畢業(yè)生此方面的要求較高。
三、環(huán)境工程專業(yè)課程結(jié)構(gòu)調(diào)整
綜上所述，在環(huán)境工程學(xué)生的專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)中測控類知識(shí)的需求已經(jīng)很緊迫，而目前的《高等學(xué)校本科環(huán)境工程專業(yè)規(guī)范》和《工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》對環(huán)境工程人才培養(yǎng)方案的要求中對這方面的知識(shí)能力要求體現(xiàn)還不足。在社會(huì)需求的引導(dǎo)下，有針對性的在環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)計(jì)劃中將此部分內(nèi)容融合進(jìn)來，從課程內(nèi)容、課程設(shè)置、實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)置全方位入手，在現(xiàn)有的培養(yǎng)計(jì)劃中形成了一個(gè)完整的環(huán)境工程自動(dòng)化測控知識(shí)體系培養(yǎng)模塊，具體有如下三個(gè)方面。
1.開設(shè)新課程。環(huán)境工程專業(yè)的核心課程以化學(xué)和生物為主，想把測控技術(shù)納入培養(yǎng)計(jì)劃，首先就要增加相關(guān)的基礎(chǔ)課程。原培養(yǎng)計(jì)劃設(shè)有《電路與電子技術(shù)》，但僅此而已，后續(xù)再無課程與之相接，因此在本次調(diào)整中增加了《控制工程基礎(chǔ)》作為專業(yè)基礎(chǔ)課程，在大二時(shí)進(jìn)行。在隨后大三進(jìn)入專業(yè)學(xué)習(xí)，掌握了一定專業(yè)基礎(chǔ)后，在大三第二學(xué)期又開設(shè)了《環(huán)境工程自動(dòng)化控制》，系統(tǒng)的將前面所儲(chǔ)備的自控知識(shí)與環(huán)境工程應(yīng)用相結(jié)合，具體加以闡述：從單元控制開始，詳細(xì)介紹單元控制過程的參數(shù)控制方法，然后從工藝上將單元控制組合，放到工程規(guī)模中對整體控制系統(tǒng)介紹。
2.調(diào)整現(xiàn)有課程內(nèi)容。與自動(dòng)監(jiān)測相關(guān)的內(nèi)容主要通過對現(xiàn)有課程內(nèi)容的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)。《環(huán)境監(jiān)測》在以往的教學(xué)中重心一般放在幾類污染的污染物實(shí)驗(yàn)室測試方法上，自動(dòng)監(jiān)測內(nèi)容在其中比重不到10%，在此次調(diào)整中，增大自動(dòng)監(jiān)測部分的比重，將之提高到30%，全面介紹水質(zhì)連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)、煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的儀器和方法，并對監(jiān)測之外的監(jiān)控中心及通信也要有一定的涉及。另外一門緊密相關(guān)的課程就是《儀器分析》，本課程主要講授一些分析測試用的精密分析儀器的原理和使用方法，在原理講授方面?zhèn)戎氐氖菧y試的物理、化學(xué)原理。在目前環(huán)境污染物品種增多、含量微量的大背景下，精密分析儀器的應(yīng)用普及程度發(fā)展迅速，儀器運(yùn)行的組成結(jié)構(gòu)中信號(hào)傳輸、處理、表達(dá)基本不涉及，但實(shí)際上這部分在精密儀器正常工作中地地位非常重要。因此在本次調(diào)整中在《儀器分析》課程中增加與信號(hào)處理部分的內(nèi)容。除了這兩門相關(guān)性較強(qiáng)的課程外，其他涉及到技術(shù)的專業(yè)課程也按照這個(gè)思路增強(qiáng)了測控技術(shù)方面的比重，如《環(huán)境機(jī)械與設(shè)備》、《污染環(huán)境修復(fù)原理與技術(shù)》、《建筑給排水》等。
3.實(shí)踐環(huán)節(jié)的配合。首先增設(shè)了《工程綜合實(shí)踐》，這門課程由學(xué)校的工程訓(xùn)練中心開設(shè)，側(cè)重于工程綜合實(shí)踐能力和集成創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。課程結(jié)合實(shí)際案例對自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用模式，以及工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、實(shí)施的基本過程和工業(yè)現(xiàn)場技術(shù)或組成單元有初步的認(rèn)知；進(jìn)行組合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳感檢測單元或電機(jī)電器的控制實(shí)踐和傳動(dòng)系統(tǒng)、工業(yè)PC測控系統(tǒng)、或PLC控制器、嵌入式檢測儀器、測控電路的應(yīng)用實(shí)踐；并結(jié)合工程項(xiàng)目進(jìn)行主題實(shí)踐，可對自動(dòng)化類的工業(yè)生產(chǎn)及樓宇自動(dòng)化控制、監(jiān)控或監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)及軟件開發(fā)，開發(fā)平臺(tái)可以是PLC、工控機(jī)或嵌入式系統(tǒng)，也可對電子測控類基于現(xiàn)場應(yīng)用方案的信號(hào)檢測、采集、記錄、顯示的電子線路設(shè)計(jì)，基于各種編成語言的儀器儀表應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)，或RS232、RS485、CAN總線、現(xiàn)場總線等測控網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用方案設(shè)計(jì)。其次在《環(huán)境工程自動(dòng)化控制》課程開設(shè)學(xué)期開設(shè)《環(huán)境工程自動(dòng)化控制課程設(shè)計(jì)》。通過課程設(shè)計(jì)，鞏固學(xué)習(xí)成果，綜合應(yīng)用前面所學(xué)的測控知識(shí)和環(huán)境工程原理，加深對《環(huán)境工程自動(dòng)化控制》課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)與理解，使學(xué)生應(yīng)用規(guī)范、手冊與文獻(xiàn)資料，進(jìn)一步掌握設(shè)計(jì)原則、方法等步驟，達(dá)到鞏固、消化課程的主要內(nèi)容，鍛煉獨(dú)立工作能力，對常見環(huán)境工程處理工藝進(jìn)行自動(dòng)化控制部分的設(shè)計(jì)，加深對反應(yīng)進(jìn)程控制的理解，同時(shí)熟悉環(huán)境工程中常見的傳感器及自控技術(shù)。再次，在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中打造了一套“廢水處理自動(dòng)化控制實(shí)驗(yàn)裝置”，模擬實(shí)際工藝（包含廢水處理裝置、自控部分、在線監(jiān)測儀器），在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)創(chuàng)造一個(gè)方便的、最接近實(shí)際的實(shí)踐機(jī)會(huì)，通過合理安排學(xué)生的實(shí)踐時(shí)間，使每個(gè)學(xué)生以最節(jié)約的時(shí)間對實(shí)際工程有最直觀、最完整的感受。
在調(diào)查社會(huì)對畢業(yè)生需求基礎(chǔ)上，中國計(jì)量學(xué)院針對性的對環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)計(jì)劃做了調(diào)整，在現(xiàn)有的知識(shí)體系中增加了環(huán)境工程測控技術(shù)部分。通過對專業(yè)課程結(jié)構(gòu)的調(diào)整，分層次的從部分課程內(nèi)容的改進(jìn)、新課程的設(shè)置和相關(guān)實(shí)踐能力的強(qiáng)化三個(gè)方面入手，系統(tǒng)的給學(xué)生提供了環(huán)境工程測控知識(shí)和能力培養(yǎng)的一條道路。針對目前社會(huì)中環(huán)境問題日益復(fù)雜化和嚴(yán)重化，環(huán)保治理要求逐漸提高的狀況，社會(huì)必然會(huì)對環(huán)境工程專業(yè)的畢業(yè)生提出更多新的要求，非常有必要及時(shí)跟進(jìn)社會(huì)發(fā)展調(diào)整專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)計(jì)劃，為增強(qiáng)學(xué)生就業(yè)時(shí)的競爭力提供更多的支持。
參考文獻(xiàn)：
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[2]雷鳴，廖柏寒，楊仁斌，等.環(huán)境工程本科專業(yè)就業(yè)形勢及其教學(xué)改革[J].高等農(nóng)業(yè)教育，2008，（7）：61-62，64.
【關(guān)鍵詞】工業(yè)以太網(wǎng)；TCP/IP協(xié)議；嵌入式系統(tǒng)技術(shù)
1.工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀
以太網(wǎng)（Ethernet）是一種擁有產(chǎn)品設(shè)計(jì)、沖突檢測、載波監(jiān)聽等多種功能接入的技術(shù)，既是計(jì)算機(jī)連接局域網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)，又是互聯(lián)裝備共同分享數(shù)據(jù)的通信協(xié)議。比如說在接入檢測沖突接口時(shí)，主機(jī)在檢測到線路空閑時(shí)才能發(fā)送數(shù)據(jù)，而不是直接將數(shù)據(jù)發(fā)送。隨著以太網(wǎng)傳輸速率的大幅度提高，以太網(wǎng)被廣泛使用，形成了以太網(wǎng)集線器的技術(shù)領(lǐng)域。在以太網(wǎng)+TCP/IP協(xié)議上，先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷碰撞、摩擦，最終形成了在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中低成本、高效控制的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)使用起來方便快捷且功能強(qiáng)大，可以把多項(xiàng)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)層面連接起來，形成企業(yè)特殊的基于TCP/IP光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)上信息系統(tǒng)。
2.礦山應(yīng)用工業(yè)以太網(wǎng)的必要性
目前，我國越來越多的礦井實(shí)施了礦山綜合信息化建設(shè)，已成為當(dāng)代礦井開發(fā)的一種必然趨勢。參考已經(jīng)實(shí)施過的礦井的綜合信息化建設(shè)結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)凡是走礦井綜合信息化建設(shè)老路沒有創(chuàng)新改革和建設(shè)過程中信息軟件平臺(tái)臃腫的礦井單位，其最終的建設(shè)結(jié)果都是失敗的，所以這就需要樹立可靠、實(shí)用的信息化建設(shè)目標(biāo)，對礦井生產(chǎn)加工時(shí)不能漏掉每一項(xiàng)安全檢查，在保證礦井安全的基礎(chǔ)上再談控制礦井的要求。因此，統(tǒng)一的軟件平臺(tái)、硬件傳輸平臺(tái)和管理平臺(tái)的建設(shè)是實(shí)現(xiàn)礦井綜合信息化建設(shè)的必經(jīng)步驟。紅嶺的有色礦業(yè)之前的網(wǎng)絡(luò)布線重復(fù)且復(fù)雜，傳輸效率也不高，所以，環(huán)形網(wǎng)的建設(shè)是相對合理科學(xué)的，將井上和井下的線路建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)，這樣既能夠滿足現(xiàn)代礦井信息建設(shè)的發(fā)展要求，又能夠利用工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)勢掌控整個(gè)紅嶺礦山的電子信息技術(shù)。此外，工業(yè)以太網(wǎng)采用信號(hào)傳輸和獨(dú)立的檢測系統(tǒng)也能夠無限制接入信息平臺(tái)。
3.基于TCP/IP光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)目標(biāo)
構(gòu)建覆蓋全部礦井的工業(yè)以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化、數(shù)字監(jiān)控安全化、企業(yè)管理信息化、信息管理集約化，利用統(tǒng)一的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)實(shí)現(xiàn)智能化、科學(xué)化的礦井管理是工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)。通過信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合利用把視頻、音頻、圖畫的現(xiàn)象呈現(xiàn)的眼前，達(dá)到綜合管理的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)礦井的目標(biāo)。在技術(shù)方面要有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)磚，既能夠確保技術(shù)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范系統(tǒng)流程，又能夠保證系統(tǒng)軟件正常安全的運(yùn)行；在實(shí)施過程和內(nèi)容中，要統(tǒng)一分配，組織明確，實(shí)施中突出實(shí)施重點(diǎn)、難點(diǎn)，投入時(shí)多加慎重，利用充足的機(jī)械裝備進(jìn)行勘察檢測，滿足工作人員的基本需求，保證其工作環(huán)境不受干擾；在管理上，需要精簡機(jī)構(gòu)，完善人員分配，結(jié)合現(xiàn)代化管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)管理自動(dòng)化、科學(xué)化；在系統(tǒng)調(diào)用上，要求用戶資料的規(guī)范性和詳細(xì)性，并保證用戶的安全性。
4.設(shè)計(jì)的原理
（1）工業(yè)以太網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)是綜合信息自動(dòng)化控制平臺(tái)最主要的主干結(jié)構(gòu)，主干網(wǎng)的傳輸介質(zhì)是光纖，運(yùn)用交換機(jī)進(jìn)行工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換。井上和井下可以設(shè)置多個(gè)環(huán)網(wǎng)，環(huán)網(wǎng)相連構(gòu)成的信息網(wǎng)會(huì)成為安全的監(jiān)控中心。由于在礦井條件下，環(huán)境十分惡劣，惡劣的地理環(huán)境將會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的意外斷裂的風(fēng)險(xiǎn)升高，所以處于安全生產(chǎn)的需要，要求信息傳輸網(wǎng)絡(luò)鏈線路冗余。因此，使用環(huán)形以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)在很大程度上解決了網(wǎng)絡(luò)意外斷裂的可能，確保了以太網(wǎng)的安全性和可靠性。從生產(chǎn)上來看，其實(shí)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)簡單的網(wǎng)絡(luò)環(huán)，在任意一條網(wǎng)絡(luò)線路出現(xiàn)問題時(shí)都會(huì)有備用的線路使用傳輸，實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)的高效可用性。（2）嵌入式系統(tǒng)技術(shù) 嵌入式系統(tǒng)是能夠完成一種或多種特定功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，具有高度靈活化、相應(yīng)速度迅速、代碼簡便的特點(diǎn)，是軟硬件的緊密結(jié)合體，適用于多任務(wù)或任務(wù)限制的應(yīng)用條件。與常規(guī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不同的是，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的每一套嵌入系統(tǒng)的開發(fā)都有其針對性和目的性的聯(lián)系，也有著相應(yīng)的特殊功能，不僅大大提高了傳輸效率更最大限度的發(fā)揮了硬件和軟件的作用。另外，在通信和控制領(lǐng)域內(nèi)，嵌入式系統(tǒng)也發(fā)揮了不可替代的作用。
5.技術(shù)分析
>> 基于Cortex―M3的云終端設(shè)計(jì) 基于Cortex―M3的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基于Cortex M3的pH值檢測系統(tǒng) 基于Cortex—m3為內(nèi)核的開發(fā)板設(shè)計(jì)與制作 基于Cortex―M3與Android的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于CortexM3處理器的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于Cortex―M3的回路電阻測試儀的設(shè)計(jì) 基于Cortex―M3的PTC電熱元件器具試驗(yàn)儀的設(shè)計(jì) 基于Cortex—M3的多點(diǎn)溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于Cortex—M3的呼吸機(jī)控制器設(shè)計(jì) 基于 Cortex—M3 的低功耗汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于Cortex―M3單片機(jī)的高效智能調(diào)光臺(tái)燈設(shè)計(jì) 基于Cortex—M3的無線電表采集器的研制 基于Cortex―M3的TFT屏在車距信號(hào)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用 基于Cortex―M3控制的全自動(dòng)芯片制作系統(tǒng) 一種基于Cortex―M3核心的密集架嵌入式控制器設(shè)計(jì) 基于ARM Cortex-M3的BootLoader技術(shù) 基于Cortex—M3芯片的煤礦井筒設(shè)備提升安全檢測系統(tǒng)研究 基于Cortex―M4內(nèi)核的μCOS―Ⅱ移植 基于ARM CORTEX—M3內(nèi)核嵌入式系統(tǒng)教學(xué)研究 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：
關(guān)鍵詞：Cortex-M3；Python語言；CAN通訊協(xié)議；SMS；GPS定位
DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2014.2.009李旭東 男，36歲，上海嘉定人，講師，同濟(jì)大學(xué)碩士在讀，主要從事電子與通訊工程專業(yè)領(lǐng)域的研究。
引言
安裝在挖掘機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控終端，將嵌入式、現(xiàn)場總線分布式控制與GPS 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等技術(shù)應(yīng)用于履帶式液壓挖掘機(jī)。由于履帶式液壓挖掘機(jī)售價(jià)額昂貴，在銷售過程中主要采取按揭、分期或融資租賃的銷售方式，這種銷售方式有較多銷售風(fēng)險(xiǎn)，廠家缺乏強(qiáng)制手段，不能有效控制還貸風(fēng)險(xiǎn)。采用了嵌入式、GPS和GSM等技術(shù)為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是利用技術(shù)手段來控制這種風(fēng)險(xiǎn)的有效措施之一。
另一方面，終端實(shí)時(shí)采集車輛數(shù)據(jù)，以無線通訊形式傳輸數(shù)據(jù)，公司售后服務(wù)人員可以通過Internet 隨時(shí)監(jiān)控每一臺(tái)挖掘機(jī)的工作狀態(tài)，為技術(shù)人員提供了車輛在使用過程中的車輛監(jiān)控、車輛運(yùn)行管理 、車輛健康管理（實(shí)時(shí)報(bào)告）、機(jī)械維護(hù)和服務(wù)管理、通知服務(wù)、機(jī)械融資管理自動(dòng)化支持等各類功能，提高了企業(yè)的信息化管理水平和監(jiān)督能力。
1 車輛現(xiàn)場監(jiān)控終端與服務(wù)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
1.1 總體結(jié)構(gòu)
工程機(jī)械車輛現(xiàn)場監(jiān)控終端與服務(wù)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)（如圖1 所示），其控制原理是利用車載硬件終端PLLRC，實(shí)時(shí)精確采集車輛各傳感器工作數(shù)據(jù)、GPS 定位數(shù)據(jù)等，按照設(shè)計(jì)的通訊協(xié)議，通過商業(yè)GSM通訊網(wǎng)絡(luò)，將車輛信息以短信形式發(fā)送到生產(chǎn)廠家服務(wù)器上，存儲(chǔ)在服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中[1]。利用數(shù)據(jù)信息，可以定期形成相關(guān)的數(shù)據(jù)分析報(bào)告，管理員或用戶也可在任意一臺(tái)接入因特網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上使用 IE 瀏覽器，獲得大量的車輛位置信息和工作數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)，對運(yùn)行中的車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、診斷和維護(hù)。
1.2 PL-LRC車載硬件終端設(shè)計(jì)
需要開發(fā)的PL-LRC車載硬件監(jiān)控終端包括硬件開發(fā)和軟件開發(fā)，以及測試。硬件系統(tǒng)的工作原理如圖2所示。
PL-LRC車載硬件監(jiān)控終端由微控制器模塊、無線通信與定位模塊、電源控制模塊、CAN總線接口模塊等部分組成。本文主要介紹監(jiān)控終端的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)。
2 硬件設(shè)計(jì)
車載終端硬件主要由控制模塊Cortex-M3 內(nèi)核處理器、GPS模塊、存儲(chǔ)模塊、CAN收發(fā)器、JTAG模塊和電源模塊等組成[2]，車載終端硬件設(shè)計(jì)框圖如圖3所示。
控制模塊采用STM32 系列具有性能高、成本低廉、功耗低的特點(diǎn)，是針對嵌入式應(yīng)用 ARM CortexM3 內(nèi)核而設(shè)計(jì)的，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用STM32F103RBT6，其中增強(qiáng)型的是同類中性能最高的，時(shí)鐘頻率達(dá)到 72MHz，通信接口有 2個(gè)I2C接口、3個(gè)UART接口、USB2.0接口、2個(gè)SPI接口、CAN接口設(shè)計(jì)用于手持和通用嵌入式系統(tǒng)，支持基于JTAG的系統(tǒng)調(diào)試，完全能滿足車載終端的系統(tǒng)需求[3-4] 。
無線通信與定位模塊的工作環(huán)境嚴(yán)酷，工作要求嚴(yán)苛，工作室震動(dòng)、沖擊強(qiáng)烈，電磁環(huán)境惡劣，可靠性要求極高，本設(shè)計(jì)對這些要求給以特別關(guān)注，在設(shè)計(jì)時(shí)采用了Telit公司的GM862-GPS模塊。
該模塊是Telit產(chǎn)品中最先進(jìn)的型號(hào)，是典型的功能卓越的M2M通信模塊。產(chǎn)品采用加固/耐用設(shè)計(jì)，工業(yè)級寬溫，內(nèi)建SIM卡插槽，MMCX RF接口，干擾監(jiān)測，內(nèi)嵌TCP/IP（含TCP/IP、UDP、FTP、SMTP協(xié)議）協(xié)議棧，自動(dòng)掃描頻段（無SIM卡），集成20通道、高靈敏度SiRFstarIII GPS接收器，具有850/ 900/1800/1900 MHz四波段GSM/GPRS調(diào)制解調(diào)， SIM卡訪問控制（SAP）及內(nèi)置Python1.5.2+解釋。GM862-GPS同時(shí)支持IIC和SPI接口，可直接擴(kuò)展外部部件，如傳感器、攝像頭、顯示器等[5]。
車載終端軟件包括啟動(dòng)引導(dǎo)程序、操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序三部分。引導(dǎo)程序在設(shè)備加電后首先運(yùn)行，完成關(guān)鍵硬件設(shè)備的初始化，建立內(nèi)存空間映射，并從存儲(chǔ)空間加載操作系統(tǒng)和文件系統(tǒng)到運(yùn)行內(nèi)存。然后把CPU的控制權(quán)交給操作系統(tǒng)，由操作系統(tǒng)啟動(dòng)應(yīng)用程序的運(yùn)行[6]。應(yīng)用程序完成車載終端應(yīng)用軟件的功能。
【關(guān)鍵詞】軟弱土；地基處理；方法
軟弱土系指淤泥、淤泥質(zhì)土和部分沖填土、雜填土及其他高壓縮性土。由軟弱土組成的地基稱為軟弱土地基。淤泥、淤泥質(zhì)土在工程上統(tǒng)稱為軟土，由于軟土地基的承載力較低，如果不做任何處理，一般不能承受較大的建筑物荷載。所以在軟土地基上修建建筑物，必須重視地基的變形和穩(wěn)定問題。因此在軟土地基上建造建筑物，要求對軟土地基進(jìn)行處理。地基處理的目的主要是改善地基土的工程性質(zhì)，達(dá)到滿足建筑物對地基穩(wěn)定和變形的要求，包括改善地基土的變形特性和滲透性，提高其抗剪強(qiáng)度和抗液化能力，消除其它不利影響。下面我就介紹一下軟弱土地基的特點(diǎn)和幾種常用的地基處理方法。
一、軟弱土地基的特征
軟弱土系指淤泥、淤泥質(zhì)土和部分沖填上、雜填土及其它高壓縮性土。由軟弱土組成的地基稱為軟弱土地基。淤泥、淤泥質(zhì)土在工程上統(tǒng)稱為軟土，其工程特性如下：
1、含水量較高，孔隙比較大 據(jù)統(tǒng)計(jì)，軟土的含水量一般為35%～80%，孔隙比為1～2。
2、壓縮性較高 軟土的壓縮系數(shù)在0.5～1.5MPa-1之間，有些高達(dá)4.5MPa-1，且其壓縮性往往隨著液限的增大而增加。
3、抗剪強(qiáng)度很低 軟土的天然不排水抗剪強(qiáng)度一般小于20kPa。其變化范圍約在5～25kPa。
4、滲透性較差 軟土的滲透系數(shù)一般在i×10-5至i×10-7mm/s（i=1，2…，9）之間。因此軟土層在自重或荷載作用下達(dá)到完全固結(jié)所需的時(shí)間很長。
5、具有顯著的結(jié)構(gòu)性 特別是濱海相的軟土，一旦受到擾動(dòng)（振動(dòng)、攪拌或搓揉等），其絮狀結(jié)構(gòu)受到破壞，土的強(qiáng)度顯著降低，甚至呈流動(dòng)狀態(tài)。軟土受到擾動(dòng)后強(qiáng)度降低的特性可用靈敏度表示。我國東南沿海軟土的靈敏度約為4～10，屬高靈敏土。
6、具有明顯的流變性 軟土在不變的剪應(yīng)力的作用下，將連續(xù)產(chǎn)生緩慢的剪切變形，并可能導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度的衰減。在固結(jié)沉降完成之后，軟土還可能繼續(xù)產(chǎn)生可觀的次固結(jié)沉降。
軟土具有強(qiáng)度低、壓縮性較高和滲透性較差等特性，必須重視地基的變形和穩(wěn)定問題，如果不作任何處理，一般不能承受較大的建筑物荷載。 沖填土（吹填土）是在整治和疏通江河時(shí)，用挖泥船或泥漿泵把江河或港灣底部的泥砂用水力沖填（吹填）形成的沉積土。沖填土的物質(zhì)成分比較復(fù)雜，如以粉土、粘土為主，則屬于欠固結(jié)的軟弱土，而主要由中砂粒以上的組顆粒組成的，則不屬于軟弱土。雜填土一般是覆蓋在城市地表的人工雜物，包括瓦片磚塊等建筑垃圾、工業(yè)廢料和生活垃圾等。其主要特性是強(qiáng)度低、壓縮性高和均勻性差。
二、幾種地基處理方法的確定
1、 碾壓法與夯實(shí)法 碾壓與夯實(shí)是修路、筑堤、加固地基表層最常用的簡易處理方法。通過處理，可使填土或地基表層疏松土孔隙體積減小，密實(shí)度提高，從而降低土的壓縮性，提高其抗剪強(qiáng)度和承載力。目前我國常用的有機(jī)械碾壓、振動(dòng)壓實(shí)和重錘夯實(shí)，以及70年展起來的強(qiáng)夯法等。
（1）機(jī)械碾壓法 機(jī)械碾壓法是利用壓路機(jī)、羊足碾、平碾、振動(dòng)碾等碾壓機(jī)械特地基土壓實(shí)。
（2） 振動(dòng)壓實(shí)法 振動(dòng)壓實(shí)法是通過在地基表面施加扳動(dòng)把淺層松散土振實(shí)的方法，可用于處理砂土和由爐灰、爐渣、碎磚等組成的雜填土地基。
（3）重錘夯實(shí)法 重錘夯實(shí)法是利用起重機(jī)械將夯錘提到一定高度（2.5～4.5m），然后使錘自由落下并重復(fù)夯擊以加固地基。錘重一般不小于15kN，經(jīng)夯擊以后，地基表層土體的相對密實(shí)度或干密度將增加，從而提高表層地基的承載力。對于濕陷性黃土，重錘夯實(shí)可減少表層土的濕陷性；對于雜填土，則可減少其不均勻性。 強(qiáng)夯法，又稱動(dòng)力固結(jié)法，其用起重機(jī)械將80～300kN的夯錘起吊到6～30m高度后，自由落下，產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊能量，對地基進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)，從而提高地基承載力，降低其壓縮性，是我國目前最為常用和最經(jīng)濟(jì)的深層地基處理方法之一。
2、 換土墊層法
（1） 換土墊層法的原理 換土墊層法是將基礎(chǔ)下一定深度內(nèi)的軟弱土層挖去，回填強(qiáng)度較高的砂、碎石或灰土等，并夯至密實(shí)的一種地基處理方法。常用的墊層有：砂墊層、砂卵石墊層、碎石墊層、灰土或素土墊層、煤渣墊層、礦渣墊層以及用其它性能穩(wěn)定、無侵蝕性的材料做的墊層等。
（2） 墊層的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 墊層的設(shè)計(jì)不但要滿足建筑物對地基變形及穩(wěn)定的要求，而且應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)合理的原則。其設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是確定斷面的合理厚度和寬度。對于墊層，既要求有足夠的厚度來置換可能被剪切破壞的軟弱土層，又要有足夠的寬度以防止墊層向兩側(cè)擠出。
（3）施工要點(diǎn) ①墊層施工必須保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求的密實(shí)度。密實(shí)方法常用的有振動(dòng)法、水撼法、根壓法等。這些方法都要求控制一定的含水量，分層鋪砂厚約200～300mm，逐層振密或壓實(shí)，并應(yīng)將下層的密實(shí)度檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行上層施工。②墊層的砂料必須具有良好的壓實(shí)性。砂料的不均勻系數(shù)不能小于5，以中粗砂為好，容許在砂中摻入一定數(shù)量的碎石，但要分布均勻。③開挖基坑鋪設(shè)墊層時(shí)，必須避免對軟弱土層的擾動(dòng)和破壞境底土的結(jié)構(gòu)。基坑開挖后應(yīng)及時(shí)回填，不應(yīng)暴露過久或浸水，并防止踐踏坑底。當(dāng)采用碎石墊層時(shí)，應(yīng)在坑底先鋪一層砂墊底，以免碎石擠入土中。
3、排水固結(jié)預(yù)壓法 排水固結(jié)須壓法是利用地基排水固結(jié)的特性，通過施加頂壓荷載，并增設(shè)各種排水條件（砂井和排水墊層等排水體），以加速飽和軟粘土固結(jié)發(fā)展的一種軟土地基處理方法。根據(jù)固結(jié)理論，粘性土固結(jié)所需時(shí)間與徘水距離的平方成正比。因此，為了加速土層的固結(jié)，最有效的方法是增加土層的排水途徑，縮短排水距離。
4、樁基法 當(dāng)淤土層較厚，難以大面積進(jìn)行深處理，可采用打樁辦法進(jìn)行加固處理。而樁基礎(chǔ)技術(shù)多種多樣，早期多采用水泥土攪拌樁、砂石樁、木樁，目前很少使用，一是水泥土攪拌樁水灰比、輸漿量和攪拌次數(shù)等控制管理自動(dòng)化系統(tǒng)未健全，設(shè)備陳舊，技術(shù)落后，存在攪拌均勻性差及成樁質(zhì)量不穩(wěn)定問題；二是砂石樁用以加固較深淤泥軟土地基，由于存在工期長，工后變形大等問題，已不再用作對變形有要求的建筑地基處理；三是民用建筑已禁用木樁基礎(chǔ)。
鋼筋混凝土預(yù)制樁（鋼筋混凝土樁和預(yù)應(yīng)力管樁）目前由于具有較強(qiáng)承載力，投資省，質(zhì)量有保證，施工速度快等特點(diǎn)，得到普遍運(yùn)用。
淤土層較厚地基處理還可以采用灌注樁，打灌注樁至硬土層，作承載臺(tái)，灌注樁有沉管灌注樁和沖鉆孔灌注樁，但兩種方法灌注樁還存在一些技術(shù)難題，一是沉管灌注樁在深厚軟土中存在樁身完整性問題；二是沖鉆孔灌注樁存在泥漿污染問題，樁身混凝土灌注質(zhì)量，樁底沉渣清理和持力層判斷不易監(jiān)控等問題。
5、 灌漿法 是利用氣壓、液壓或電化學(xué)原理將能夠固化的某些漿液注入地基介質(zhì)中或建筑物與地基的縫隙部位。灌漿漿液可以是水泥漿、水泥砂漿、粘土水泥漿、粘土漿及各種化學(xué)漿材如聚氨酯類、木質(zhì)素類、硅酸鹽類等。
6、 加筋法 加筋土是將抗拉能力很強(qiáng)土工合成材料埋置于土層中，利用土顆粒位移與拉筋產(chǎn)生摩擦力，使土與加筋材料形成整體，減少整體變形和增強(qiáng)整體穩(wěn)定。
關(guān)鍵詞：綜自系統(tǒng)；現(xiàn)存問題；改善建議
中圖分類號(hào)：TM41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
引言：變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，將變電站內(nèi)測量儀表、信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等二次設(shè)備的功能進(jìn)行組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對全站的主要設(shè)備、輸、配電線路及站內(nèi)相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視、測量、控制和微機(jī)保護(hù)等功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與多級調(diào)度通信功能。自1987年國內(nèi)第一套綜自系統(tǒng)投入實(shí)際運(yùn)行以來，就以其卓越的性能、獨(dú)特的魅力贏得了廣大電力工作者的贊譽(yù)，并迅速遍及全國各地。當(dāng)今的綜自系統(tǒng)具有測量、顯示數(shù)字化，監(jiān)視、操作屏幕化，運(yùn)行、管理智能化，功能綜合化，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分級分布式、微機(jī)化等眾多突出特點(diǎn)。而較全面地分析國內(nèi)綜自系統(tǒng)存在問題的文章卻較少。筆者試圖通過自己對綜自系統(tǒng)的粗淺認(rèn)識(shí)，從綜自系統(tǒng)的硬件、軟件、維護(hù)和使用四個(gè)方面來淺析一些現(xiàn)存的問題。
1、硬件方面
1.1 電子器件的抗干擾性、工作可靠性差
綜自系統(tǒng)是由站控層、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、測控單元、總控單元及其它微機(jī)或電子設(shè)備組成。它們的基本元件幾乎都是電子器件。由于電子器件自身的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性、抗干擾性、工作可靠性差，易老化，并且?guī)缀醵际侨旌蚬ぷ鳌Ｔ偌由献冸娬緝?nèi)電磁干擾較強(qiáng)，溫、濕度難以穩(wěn)定控制，灰塵較大，局部通風(fēng)不良，電源時(shí)有干擾源竄入等不良因素。導(dǎo)致綜自系統(tǒng)時(shí)常發(fā)生各種類型的硬件故障。如遙信板損壞、CPU板過熱、光隔板損壞等。
現(xiàn)行的一些有效保護(hù)措施有：在綜自屏柜頂端安裝多把排氣扇；在電源端、通信端口安裝防雷（防過電壓）設(shè)備；二次電纜屏蔽層、屏體等的合理、可靠接地；保持變電站內(nèi)清潔，控制溫、濕度在一定范圍內(nèi)等。
1.2 站控層的PC機(jī)或工作站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的硬件問題
正如1.1中所提到的一樣，變電站惡劣的運(yùn)行環(huán)境，讓不停工作的站控層的PC機(jī)或工作站及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的使用壽命大大縮短。硬盤損壞、MODEM板損壞、雷雨天氣時(shí)的網(wǎng)卡損壞等經(jīng)常發(fā)生。顯示器易出現(xiàn)模糊、閃屏故障。即使一些國際知名品牌的PC機(jī)也出現(xiàn)不太適宜在變電站運(yùn)行的狀況。
應(yīng)選擇質(zhì)量過硬、保護(hù)措施到位的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并對其保護(hù)措施、運(yùn)行環(huán)境做進(jìn)一步改善。
1.3 脆弱的硬件所帶來的問題
由于綜自系統(tǒng)要求實(shí)時(shí)、連續(xù)地工作，因此各類備品、備件就必須齊備，并購買相應(yīng)的設(shè)備服務(wù)。而要完備地配備這些設(shè)施，就給電力企業(yè)帶來了一定的經(jīng)濟(jì)壓力。絕大部分電力企業(yè)沒有配置相應(yīng)的備品、備件完好性檢查設(shè)施，更換上去的備品、備件質(zhì)量得不到保證。容易發(fā)生更換一個(gè)配件，引入更多故障點(diǎn)的情況，而維護(hù)人員很難在短時(shí)內(nèi)覺察到。在更換遙信板、光隔板、MODEM板等配件時(shí)就很容易發(fā)生。
當(dāng)發(fā)生故障的設(shè)備沒有冗余配置時(shí)，調(diào)度和集控就失去了對部分或全部設(shè)備的監(jiān)控權(quán)，電網(wǎng)、設(shè)備的安全運(yùn)行就得不到有效的保障。這對于無人值班站來說是容易發(fā)生事故的。
2、軟件方面
2.1 軟件版本管理不嚴(yán)格
綜自系統(tǒng)的軟件主要有總控單元軟件和后臺(tái)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件。綜自系統(tǒng)剛開始構(gòu)建時(shí)，這兩個(gè)軟件都只是一個(gè)框架，需要不斷地填充與本站實(shí)際相符的內(nèi)容，并做一些地域性、個(gè)性化設(shè)置。只有到與各級調(diào)度調(diào)試完畢時(shí)，軟件所包含的內(nèi)容才基本齊全，參數(shù)設(shè)置才滿足本站要求。從這樣一個(gè)過程中，我們可以看出某個(gè)變電站的綜自軟件是一個(gè)過程化的軟件、極具個(gè)性。因此，每個(gè)綜自站的軟件版本和完整性管理就顯得尤為重要。而實(shí)際的狀況是，有經(jīng)驗(yàn)的廠家工程師無暇管理自己經(jīng)手的眾多軟件；電力企業(yè)的維護(hù)人員要么是沒有這個(gè)工作習(xí)慣，要么是軟件拷貝不全、版本管理松散。以至于后來軟件出錯(cuò)、存儲(chǔ)器損壞、系統(tǒng)升級時(shí)，不能確定哪個(gè)軟件是最新版本，或丟失本站的某些個(gè)性化設(shè)置、參數(shù)混亂等。從而導(dǎo)致整個(gè)綜自系統(tǒng)工作異常。
2.2 綜自軟件系統(tǒng)太多樣化
國內(nèi)綜自廠家眾多，綜自系統(tǒng)不勝枚舉。信譽(yù)好的幾家主流廠家也各有多個(gè)系列的產(chǎn)品，其構(gòu)建方式、操作界面差異很大。有時(shí)，某一類產(chǎn)品連廠家內(nèi)部也只有幾個(gè)人熟悉。這樣的狀況，廠家的維護(hù)水平、綜自系統(tǒng)的健康水平是很難再上一個(gè)新臺(tái)階。對維護(hù)和使用人員來講，要多熟悉幾套綜自系統(tǒng)、熟練操作也是一件很困難的事情。其間潛在的隱患是隨時(shí)都有可能爆發(fā)。
2.3 防御病毒
計(jì)算機(jī)軟件總是和病毒如影相隨。綜自系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)必須做到專網(wǎng)專用、專機(jī)專用、安全隔離，防止病毒入侵。做到與電力企業(yè)局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)相隔離；禁止安裝游戲或與工作無關(guān)的軟件；所有拷入綜自系統(tǒng)的文件都首先必須經(jīng)過嚴(yán)格查毒操作。
2.4 多個(gè)電力專業(yè)必須相融合構(gòu)建系統(tǒng)
綜自系統(tǒng)由遠(yuǎn)動(dòng)自動(dòng)化參與構(gòu)建、調(diào)試、驗(yàn)收、維護(hù)，由基建負(fù)責(zé)初期的構(gòu)建、驗(yàn)收，由繼保參與調(diào)試、維護(hù)，并為變電值班人員提供操作、監(jiān)控界面。要構(gòu)建一個(gè)功能完善、性能優(yōu)良、界面友好的綜自系統(tǒng)，這幾個(gè)主要的相關(guān)專業(yè)就必須相互協(xié)調(diào)工作，從各專業(yè)角度去考慮問題。
3、綜自維護(hù)方面
3.1 綜自維護(hù)依賴廠家太多
這是目前很無奈的狀況。電力企業(yè)的綜自維護(hù)人員大多數(shù)沒有得到專業(yè)、細(xì)致的培訓(xùn)，對綜自系統(tǒng)的了解不是很深入，沒有從頭到尾跟蹤綜自系統(tǒng)的構(gòu)建。對關(guān)鍵設(shè)備、軟件的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)非常缺乏，并且真正需要如此操作的機(jī)會(huì)也很少。對關(guān)鍵設(shè)備、軟件的維護(hù)風(fēng)險(xiǎn)也是相當(dāng)巨大的。
更切合實(shí)際的做法是提高維護(hù)人員的故障診斷能力，為故障的快速解除贏得先機(jī)。加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)與技術(shù)實(shí)踐。綜自維護(hù)人員可做一些力所能及又對綜自系統(tǒng)的健康運(yùn)行非常有幫助的事務(wù)。例如，軟件版本的嚴(yán)格管理、備品備件的檢驗(yàn)、圖物一致的檢查等。
3.2 廠家應(yīng)對綜自系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤管理
對綜自系統(tǒng)最專業(yè)、最細(xì)致、最有力的管理，應(yīng)該是在廠家。他們有更專業(yè)的研發(fā)、技術(shù)支持與管理隊(duì)伍，能對綜自系統(tǒng)做出更具前瞻性、綜合性的判斷與指導(dǎo)。對電力企業(yè)而言，我們希望廠家擁有一支技術(shù)過硬、人員穩(wěn)定的技術(shù)支持隊(duì)伍，得到更個(gè)性化的服務(wù)。
4、綜自使用方面
綜自系統(tǒng)與傳統(tǒng)的變電站監(jiān)控裝置有根本性的差異。對長期通過傳統(tǒng)監(jiān)控裝置來值班的變電值班人員來說，很重要的一點(diǎn)就是要培養(yǎng)通過綜自系統(tǒng)來感知整個(gè)變電站的運(yùn)行狀態(tài)、熟練操作的工作技能。
由于綜自系統(tǒng)具有測量、顯示數(shù)字化，監(jiān)視、操作屏幕化的特點(diǎn)，變電值班人員也容易出現(xiàn)對站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)感知模糊化，監(jiān)控設(shè)備機(jī)械化的毛病。使用綜自系統(tǒng)值班，值班人員應(yīng)該具有更豐富的實(shí)地監(jiān)視、操作經(jīng)驗(yàn)，并對綜自系統(tǒng)加深認(rèn)識(shí)、熟練操作。
注重培養(yǎng)良好的工作習(xí)慣。如遙控、遙調(diào)時(shí)實(shí)行雙人雙機(jī)操作；操作者與監(jiān)護(hù)人各負(fù)其責(zé)、積極溝通；定期更新口令，并注意保密口令等。這是預(yù)防事故發(fā)生的有效手段。應(yīng)該明白，一時(shí)疏忽在后臺(tái)機(jī)上操作比在現(xiàn)場操作更容易“走錯(cuò)間隔”，拉錯(cuò)開關(guān)。在后臺(tái)機(jī)上操作快捷，操作者與監(jiān)護(hù)人更容易相互影響，同時(shí)犯錯(cuò)的可能性更大。某局一變電值班人員在知道同伴的口令情況下，圖省事一人對設(shè)備操作。結(jié)果，誤拉開關(guān)，造成一主變和一10kV母線失壓的事故。
注重培養(yǎng)對關(guān)鍵數(shù)據(jù)、報(bào)警聲響反應(yīng)的敏銳性。變電值班人員應(yīng)對本站主要設(shè)備負(fù)荷率及其變化情況有大致了解，對報(bào)警聲響反應(yīng)敏銳。現(xiàn)在綜自系統(tǒng)對遙信信號(hào)劃分了不同的重要等級，而其各自對應(yīng)的聲響卻沒有給予區(qū)分。這樣，變電值班人員就很難僅通過聲響就對正發(fā)生信號(hào)的重要程度做出預(yù)判。當(dāng)由于天氣惡劣、電網(wǎng)事故、多個(gè)間隔信號(hào)調(diào)試或繼保年試時(shí)，大量的信號(hào)就會(huì)匯集到綜自系統(tǒng)。此時(shí)，報(bào)警信號(hào)此起彼伏，報(bào)警條快速閃爍。變電值班人員就很難快速、準(zhǔn)確地捕捉到重要信息。發(fā)生漏看信號(hào)，造成故障或事故擴(kuò)大的案例已屢見不鮮。
5、結(jié)語
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，綜自系統(tǒng)正跨越式地向前發(fā)展，更可靠、靈活、細(xì)致、深入地為電力系統(tǒng)服務(wù)。在與電力系統(tǒng)的設(shè)備、人員、技術(shù)特點(diǎn)相融合的過程中，各式各樣的問題必然存在。有的顯而易見，有的錯(cuò)綜復(fù)雜。這就需要我們的工程技術(shù)人員去探索、去研究，想盡一切辦法去解決問題。上述有些問題在我們實(shí)際工作中稍微注意一下就可以解決。有些問題還有待于進(jìn)一步探討，需要集合更多的人力、物力才能解決。
顯然，綜自系統(tǒng)所具有的優(yōu)點(diǎn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于其缺點(diǎn)的。它是電力監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一顆璀璨明珠，正與其它先進(jìn)的電力及相關(guān)技術(shù)相融合、共發(fā)展。
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