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關(guān)鍵詞:數(shù)字集成電路;應(yīng)用;前景
中圖分類號(hào):TN702 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2014)19-4476-02
集成電路從60年代開始發(fā)展至今,其規(guī)模大致上遵照摩爾定律發(fā)展[1],即芯片上的晶體管數(shù)目每隔18個(gè)月就翻一番或每三年翻兩番。目前單個(gè)的芯片上已能夠制作上百萬個(gè)晶體管的一個(gè)完整數(shù)字系統(tǒng)或數(shù)/模混合的電子系統(tǒng)。集成電路的特征尺寸已發(fā)展至納米水平。伴隨著數(shù)字集成電路技術(shù)的越來越成熟,它于人們的生產(chǎn)以及生活中的應(yīng)用也越來越廣泛,對(duì)數(shù)字集成電路在生活應(yīng)用中的進(jìn)一步探究也就越來越有必要。該文將從數(shù)字集成電路的基本結(jié)構(gòu)和分類這些方面對(duì)其原理進(jìn)行比較詳細(xì)的介紹,然后重點(diǎn)討論和探究它的實(shí)際應(yīng)用,最后將結(jié)合數(shù)字集成電路在生活當(dāng)中的實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)出一個(gè)利用數(shù)字集成電路原理制成的流水燈。
1 數(shù)字集成電路的基本原理
數(shù)字集成電路是將元器件和連線集成于同一半導(dǎo)體芯片上而制成的數(shù)字邏輯電路或系統(tǒng)[2]。
數(shù)字集成電路基本電路符號(hào)如圖1所示,它有輸入、輸出、電源和接地四個(gè)端口。數(shù)字集成電路具有靜態(tài)特性以及開關(guān)特性,表示靜態(tài)特性的參數(shù)有輸入電壓、輸出電壓、輸入電流和輸出電流等。
圖1 數(shù)字集成電路基本電路符號(hào)
集成電路正常工作的時(shí)候,輸入電壓有高電平輸入電壓和低電平輸入電壓,使用最小值表示,表示能判斷高電平的最低輸入電壓,因此,在高電平給定時(shí),需高于的電壓,用最大值表示,表示能判斷低電平時(shí)的最大輸入電壓,因此,在低電平輸入電壓給定時(shí),需低于的電壓。
輸入電流有高電平輸入電流和低電平輸入電流,都是表示集成電路輸入端加上電壓時(shí),流經(jīng)輸入端的電流。其中表示輸入端加上最大輸入電壓時(shí)的電流,表示輸入端加上規(guī)定高電平輸入電壓時(shí)的電流,表示輸入端加上規(guī)定低電平輸入電壓時(shí)的電流。CMOS輸入電流幾乎等于0,因此,只用表示。集成電路的輸入電流隨類型不同而不同。
2 數(shù)字集成電路應(yīng)用
2.1 多路自動(dòng)巡檢控制器
在一些電子儀表較密集的工業(yè)控制和自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中,經(jīng)常會(huì)使用多臺(tái)同種檢測(cè)控制儀表,對(duì)不同的處所和位置進(jìn)行檢測(cè)和控制。為了達(dá)到對(duì)這些儀表的集中監(jiān)測(cè)的目的,通常會(huì)采用一臺(tái)多路自動(dòng)巡檢控制器。它能對(duì)被控通道自動(dòng)巡檢,并將被控通道用數(shù)字顯示器顯示出來。它既可以作為自動(dòng)巡檢,又可以轉(zhuǎn)換為手動(dòng)巡檢,使用起來相當(dāng)?shù)姆奖恪?/p>
電路組成,它主要由脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、通道轉(zhuǎn)換器和通道顯示器等組成。
2.2 繞線機(jī)電子計(jì)數(shù)器
普通的繞線機(jī)一般采用機(jī)械傳動(dòng)的指針式計(jì)算器來進(jìn)行計(jì)數(shù),由于存在傳動(dòng)齒輪的磨損和固有機(jī)械間隙,有時(shí)很難做得到準(zhǔn)確計(jì)數(shù)。接下來要介紹的電子計(jì)數(shù)式繞線機(jī),則采用了接觸式的光電傳感器來觸發(fā)電子計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù),所以準(zhǔn)確度比較高。此外,由于使用了具有加減功能的電子計(jì)數(shù)器,所以在繞線過程中出現(xiàn)糾錯(cuò)重繞的時(shí)侯,計(jì)數(shù)器仍然能夠?qū)?shí)際繞組數(shù)進(jìn)行加減,它的計(jì)數(shù)精確度高,使用方便。
在繞線軸加裝的圓盤上有一個(gè)長孔,該孔與光電傳感器對(duì)應(yīng),當(dāng)繞線機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí),每轉(zhuǎn)一周,光電傳感器就被觸發(fā)一次。先被觸發(fā)的傳感器進(jìn)行加減識(shí)別功能,后被觸發(fā)的傳感器則輸出計(jì)數(shù)脈沖。
2.3 數(shù)字集成電路在軍事方面的應(yīng)用
自從20世紀(jì)60年代第一塊集成電路問世以來,以集成電路為核心的微電子技術(shù)發(fā)展迅速,并促進(jìn)了通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和其他電子信息技術(shù)的快速發(fā)展,對(duì)人類社會(huì)的經(jīng)濟(jì)繁榮、社會(huì)進(jìn)步、國防建設(shè)及日常生活都產(chǎn)生巨大影響[3]。
戰(zhàn)術(shù)通信指在作戰(zhàn)地域內(nèi)指揮一個(gè)戰(zhàn)役或戰(zhàn)斗所使用的通信,主要是無線通信。目前,新軍革以信息化為核心的,作為各作戰(zhàn)分隊(duì)的連接紐帶,戰(zhàn)術(shù)通信的關(guān)鍵性作用日漸彰顯。和其他的電子設(shè)備相同,微電子器件也大量應(yīng)用在戰(zhàn)術(shù)通信裝備中,微電子技術(shù)在戰(zhàn)術(shù)通信的發(fā)展過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的推動(dòng)作用[4]。在戰(zhàn)術(shù)通信裝備里,嵌入式微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器和可編程邏輯器件是一種重要的數(shù)字集成電路。嵌入式微處理器用來完成整機(jī)的主控和運(yùn)行各種應(yīng)用軟件,數(shù)字信號(hào)處理器用來完成運(yùn)算流程復(fù)雜的基帶數(shù)字信號(hào)處理,可編程邏輯器件用來完成對(duì)運(yùn)算能力要求較高的中頻數(shù)字信號(hào)處理。
2.4 基于數(shù)字集成電路的交通燈
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的到來,各國的車輛數(shù)量也不斷上漲,這就勢(shì)必帶給城市交通不少難題,例如:交通堵塞日益嚴(yán)重,交通事故不斷增加,交警任務(wù)更加繁重等等。為了解決這些的困難,我國以及國外都加快了在交通事業(yè)方面的研究步伐,尤其是在控制交通信號(hào)燈方面。下面將介紹的就是數(shù)字集成電路在交通燈中的使用。
數(shù)字集成電路在交通信號(hào)燈控制器中的使用原理:
交通燈控制器主要包括顯示器、上控制器、計(jì)數(shù)器、信號(hào)發(fā)生器、譯碼電路和置數(shù)器,首先上控制器接收特殊狀態(tài)命令或者接收清零命令,一方面顯示在顯示器上,一方面發(fā)出信號(hào)至信號(hào)燈譯碼驅(qū)動(dòng)電路,即南北大道信號(hào)或者東西大道信號(hào),一方面發(fā)出信號(hào)至置數(shù)器,接著計(jì)數(shù)器綜合考慮置數(shù)器的信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的信號(hào),把信號(hào)傳送給譯碼器,最后顯示在顯示器上。
一般十字路口的交通情況和主控制器的設(shè)計(jì)關(guān)系為:
1)當(dāng)東西大道通行時(shí),綠燈亮,南北大道禁行,紅燈亮,時(shí)間延遲為40秒:
2)當(dāng)東西南北大道都禁行時(shí),東西大道黃燈亮,時(shí)間延遲為5秒;
3)當(dāng)東西大道禁行時(shí),紅燈亮,南北大道通行,綠燈亮,時(shí)間延遲為30秒:
4)當(dāng)東西南北大道都禁行時(shí),南北大道黃燈亮,時(shí)間延遲為5秒。
然后就是回到第一種情況開始循環(huán)執(zhí)行。我們可以把這四種狀態(tài)分別設(shè)為:S=000,S=001,S=010,S=011,另若有特殊情況,如遇到交通事故,警車或者救護(hù)車通過,其對(duì)應(yīng)狀態(tài)設(shè)為S=l00,根據(jù)以上的狀態(tài)分析,我們可以用兩片74LSl92來實(shí)現(xiàn)這樣的功能。
3 總結(jié)
本文首先對(duì)數(shù)字集成電路意義和原理進(jìn)行了介紹,接著重點(diǎn)闡述了許多在我們的工、農(nóng)業(yè)以及生活上基于數(shù)字集成電路的一些應(yīng)用,例如繞線機(jī)電子計(jì)數(shù)器、交通燈等。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步,科技的不斷騰飛,越來越多的先進(jìn)設(shè)備將會(huì)運(yùn)用到我們的生活當(dāng)中,未來我們將會(huì)見到更多數(shù)字集成電路產(chǎn)品在我們生活當(dāng)中的應(yīng)用,便利我們的生活。數(shù)字集成電路雖然只是一個(gè)元件,但是將他創(chuàng)造性地應(yīng)用于產(chǎn)品制作時(shí),它將變成又一件便利我們生活的新產(chǎn)品。因此,想為我們的生活設(shè)計(jì)一些新穎舒適的產(chǎn)品,那么我們也必須首先懂得它的內(nèi)在含義和廣泛應(yīng)用。
參考文獻(xiàn):
[1] Moore G E.Cramming more components onto integrated circuits[J]. Electronics,1965,38(8):114-117.
[2] 王紅.集成電路技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)[J].微電子學(xué),2007,37(4):515-522.
根據(jù)SIA預(yù)測(cè),2008年全球半導(dǎo)體市場將只增長2.2%,在2007年2556億美元的基礎(chǔ)上增長到2612億美元。中國的集成電路市場形勢(shì)略好,全年產(chǎn)業(yè)整體銷售額規(guī)模在1300億元左右,增速為5%,但相比2007年中國集成電路市場24.3%的增速,還是有大幅度的回落。
三大行業(yè)均受影響
從我國國內(nèi)的集成電路設(shè)計(jì)、芯片制造與封裝測(cè)試三個(gè)行業(yè)的發(fā)展情況來看,2008年,這三個(gè)行業(yè)均不同程度地受到了市場低迷的影響,其中芯片制造業(yè)所受的影響最為明顯。全年國內(nèi)芯片制造業(yè)規(guī)模增速將僅為1%,各主要芯片制造企業(yè)均不同程度地出現(xiàn)產(chǎn)能閑置、業(yè)績下滑的情況。封裝測(cè)試業(yè)雖然也普遍遇到訂單下降、開工率不足的問題,但情況相對(duì)較好,全年的行業(yè)增幅將在7%左右。集成電路設(shè)計(jì)業(yè)方面,雖然受到國內(nèi)市場需求增長放緩的影響,但重點(diǎn)企業(yè)在技術(shù)升級(jí)與產(chǎn)品創(chuàng)新方面所做的努力在一定程度上克服了市場需求不振帶來的困難。行業(yè)的全年增速仍將保持在7.5%左右,明顯高于行業(yè)整體增幅。
整體來看,2009年國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)仍將保持增長的態(tài)勢(shì),但增幅還將繼續(xù)回落。預(yù)計(jì)2009年產(chǎn)業(yè)的整體增幅將在4%左右,其中IC設(shè)計(jì)業(yè)增速還將保持在7%左右,芯片制造與封裝測(cè)試業(yè)增速相較于2007年將有一定程度的下滑。從未來發(fā)展來看,一年內(nèi),半導(dǎo)體行業(yè)仍然會(huì)持續(xù)受到金融危機(jī)導(dǎo)致的消費(fèi)低迷的影響。預(yù)計(jì)2009年,全球半導(dǎo)體市場將出現(xiàn)六年以來的首次下滑。國內(nèi)集成電路行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益也將出現(xiàn)明顯下滑,并很可能出現(xiàn)全行業(yè)虧損的不利局面。
發(fā)展還看3C領(lǐng)域
從應(yīng)用領(lǐng)域來看,3C領(lǐng)域(計(jì)算機(jī)類、消費(fèi)類、網(wǎng)絡(luò)通信類)占據(jù)了中國集成電路市場85%以上的市場份額,計(jì)算機(jī)類份額仍然最大。計(jì)算機(jī)類集成電路市場是2008年3C領(lǐng)域中發(fā)展最快的,2008年增速接近10%。通信類產(chǎn)品對(duì)集成電路的需求主要來自手機(jī)和其他通信產(chǎn)品,由于各類整機(jī)產(chǎn)量增長率下降較大,通信類集成電路市場的增長率也出現(xiàn)較大降幅,預(yù)計(jì)2008年增長率將在5%左右。消費(fèi)類集成電路的表現(xiàn)一般,預(yù)計(jì)2008年增速在7%左右。其他領(lǐng)域(工控、汽車、IC卡和其他)的增速也有不同大小的降幅,IC卡領(lǐng)域受二代身份證市場大幅萎縮的影響將出現(xiàn)負(fù)增長。
在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面,存儲(chǔ)器仍然是中國集成電路市場上份額最大的產(chǎn)品,2006年以來,DRAM和NAND的價(jià)格都處于下滑趨勢(shì),2008年,這個(gè)趨勢(shì)依然延續(xù)。出貨量增長對(duì)銷售額的貢獻(xiàn)被價(jià)格不斷抵消,直接拖慢了整體集成電路市場的發(fā)展速度。受整機(jī)領(lǐng)域增速較快的影響,CPU和計(jì)算機(jī)器件的市場增長率相對(duì)較高,而ASSP和ASIC則由于受到手機(jī)等通信領(lǐng)域產(chǎn)品產(chǎn)量增長率大幅下降的影響而出現(xiàn)低速增長。邏輯器件、模擬器件、MCU(微控制器)和嵌入式CPU等產(chǎn)品則保持了相對(duì)平穩(wěn)的增長速度。
新興應(yīng)用成強(qiáng)心劑
從整體市場來看,在某些領(lǐng)域發(fā)展出的新產(chǎn)品、新應(yīng)用成為領(lǐng)先企業(yè)發(fā)展的重點(diǎn),強(qiáng)勁的合力將加速市場回暖。產(chǎn)品主要集中在MCU和MEMS(微電子機(jī)械系統(tǒng))方面。越來越多MCU廠商將醫(yī)療電子、工業(yè)控制、汽車電子領(lǐng)域作為新的市場增長點(diǎn)。這些新領(lǐng)域MCU產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性要求相對(duì)較高,將帶動(dòng)中國16位/32位MCU市場快速增長。
關(guān)鍵詞:高速公路工程,機(jī)電一體化,施工機(jī)械,模塊化作業(yè)
中圖分類號(hào): TH-39 TH-39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
1 公路工程機(jī)電一體化
機(jī)電一體化從字面上理解就是電氣和機(jī)械統(tǒng)一在一個(gè)系統(tǒng)上的新型的工業(yè)生產(chǎn)模式。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和電氣控制技術(shù)的結(jié)合,機(jī)電一體化已經(jīng)從傳統(tǒng)即“機(jī)械自動(dòng)化”模式中走出,進(jìn)入了智能化、電子自動(dòng)化的時(shí)代。這種機(jī)電一體化是建立在智能化控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上的工業(yè)生產(chǎn)流速的改進(jìn),將原有的人工化的加工過程交給了“無人”生產(chǎn)線,并利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大計(jì)算能力,以網(wǎng)絡(luò)信息傳遞和集成化的電子終端實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)化的控制,以此形成了一種新型的機(jī)電一體化的系統(tǒng),即自動(dòng)化的生產(chǎn)線。
高速公路的建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜工程,而高速公路的最突出特點(diǎn)就是作業(yè)的強(qiáng)度大、環(huán)境影響大、人為因素對(duì)質(zhì)量影響大等。而機(jī)電一體化的發(fā)展使得流程化的作業(yè)技術(shù)推廣到了工程機(jī)械上,利用機(jī)電一體化的技術(shù)移植,將多種作業(yè)功能不同設(shè)備組合在一起,從而構(gòu)建公路施工的移動(dòng)的“流水線”,這也是機(jī)電一體化在工程施工方面的重要貢獻(xiàn)。
2 高速公路中的機(jī)電一體化
高速公路工程中的機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)的主要方式就是利用工程機(jī)械制造和電子控制系統(tǒng)相融合的思路,打造可在施工中自行作業(yè)、自行檢測(cè)的智能化施工機(jī)械。從某個(gè)方面看,高速公路的機(jī)電一體化更像是對(duì)工程機(jī)械的自動(dòng)化改造,并將某個(gè)施工工藝結(jié)合在一起,使之利用一組工程機(jī)械完成某些施工工藝。因此,高速公路的機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用就是將工程機(jī)械的控制由原來的人工操作改為自動(dòng)化控制,如給料、高度調(diào)整、鋪設(shè)質(zhì)量檢測(cè)等都由計(jì)算機(jī)控制的終端設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化智能控制,這也是機(jī)電一體化對(duì)公路施工的最大貢獻(xiàn)。同時(shí)隨著控制模塊、微處理器技術(shù)的提高,尤其是一些工程機(jī)械的控制方式的電子化智能化轉(zhuǎn)變,推動(dòng)了機(jī)電一體化在工程作業(yè)機(jī)械中的結(jié)合,使之成為適應(yīng)公路施工的自動(dòng)化,智能化機(jī)械,以此實(shí)現(xiàn)了施工的機(jī)電一體化。下面就施工機(jī)械機(jī)電一體化的應(yīng)用作簡要介紹:
1)電子控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械自檢。機(jī)電一體化的一個(gè)突出優(yōu)勢(shì)就是可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的自我檢測(cè),這就給工程機(jī)械的運(yùn)行帶來動(dòng)態(tài)化的監(jiān)控模式,并以此實(shí)現(xiàn)對(duì)工程機(jī)械的合理操作,提前發(fā)現(xiàn)問題并予以解決。突出的功能就是在設(shè)備運(yùn)行中對(duì)設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電子系統(tǒng)等進(jìn)行全面的動(dòng)態(tài)化監(jiān)控,這里要的是電子技術(shù)中數(shù)據(jù)傳感的原理,這也是機(jī)電一體化在工程機(jī)械中應(yīng)用的最佳實(shí)例。這個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控和信息處理、報(bào)警系統(tǒng)組成,一旦工程機(jī)械在作業(yè)中發(fā)生機(jī)械性工作或者工作異常就會(huì)向控制人員發(fā)出警報(bào),并指明故障位置,幫助檢修人員進(jìn)行核實(shí)和調(diào)整,避免更大的事故出現(xiàn)而影響施工作業(yè)。
2)機(jī)電一體化的應(yīng)用提高了作業(yè)的精度。隨著高速公路的等級(jí)不斷提高,對(duì)質(zhì)量的要求也不斷提高,因此一些施工工藝在人為的操作下很難滿足設(shè)計(jì)的高標(biāo)準(zhǔn),而利用儀器反復(fù)檢測(cè)也相當(dāng)?shù)暮馁M(fèi)人力和物力,因此需要一種技術(shù)提高作業(yè)的精度,還可以隨時(shí)檢測(cè)問題。這時(shí)機(jī)電一體化就成功的解決了這樣的問題,首先,機(jī)電一體技術(shù)可以設(shè)定機(jī)械的作業(yè)模式,而且這種模式一旦確定,在各自機(jī)械的配合下,就會(huì)形成一個(gè)固定的作業(yè)順序和標(biāo)準(zhǔn),而且不會(huì)輕易的發(fā)生變化,這樣保證了公路施工的精確性。
另外,在施工中利用傳感器與電子控制技術(shù)的結(jié)合,可以在施工的同時(shí)對(duì)施工的成果進(jìn)行及時(shí)的檢測(cè),這樣既可以確保施工成果的質(zhì)量,而且一旦出現(xiàn)問題也可以就地解決,而無需等待后期檢測(cè)的結(jié)果出來后再進(jìn)行補(bǔ)救,提高了施工的效率。
3)機(jī)電一體化可以降低工程施工的能源消耗。傳統(tǒng)的工程機(jī)械在使用中往往是通過人的操作來調(diào)整工作的輸出功率,而這種調(diào)整是粗獷性的調(diào)整,就簡單的換擋或者轉(zhuǎn)速變化,可以選擇的變換工況很少,這樣就制約了對(duì)能源消耗的控制。在這樣的基礎(chǔ)上,一些機(jī)械生產(chǎn)廠商利用電子控制技術(shù)有效的提高了挖掘機(jī)的工作效率,使其工作中的燃油使用效率提高了一倍還多,所以機(jī)電一體化對(duì)降低能源消耗和提高工作效率是行之有效的。
4)機(jī)電一體化可實(shí)現(xiàn)施工的自動(dòng)化。機(jī)電一體化在工程中的應(yīng)用不僅僅局限在對(duì)某種機(jī)械的改造和工藝精度的提高上,而是向著某一施工工藝的自動(dòng)化作業(yè)方向發(fā)展。即利用一臺(tái)機(jī)械的電子化控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)一組機(jī)械的電子化控制,并使得這一組機(jī)械有機(jī)的結(jié)合起來,來完成某些施工作業(yè),類似鐵路自動(dòng)化鋪裝設(shè)備的組合型機(jī)械設(shè)備也逐步出現(xiàn)在公路施工中,這就使機(jī)電一體化給公路工程帶來更多的幫助。
3 機(jī)電一體化技術(shù)在公路施工中的應(yīng)用前景
1)系統(tǒng)的智能化程度將提高。所謂智能化就是機(jī)械可以在不同的情況下利用預(yù)先設(shè)計(jì)好的工況分析系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前的工況進(jìn)行評(píng)估,并作出簡單的運(yùn)行模式的變化,這就是智能化的基本需求。而隨著模擬智能、模糊數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展和結(jié)合,將推動(dòng)機(jī)電一體化向智能化邁進(jìn),最終是對(duì)機(jī)械設(shè)備的智能化改造,并使之在施工中利用簡單的運(yùn)行動(dòng)作調(diào)整適應(yīng)復(fù)雜工況作業(yè)。
2)模塊化作業(yè)。機(jī)電一體化在工程中的應(yīng)用前景廣闊還包括了其控制和操作模式的簡化,即智能模塊化控制的實(shí)現(xiàn)。這種模塊化的操作和實(shí)施就是利用某些固定的程序化模塊與特定機(jī)械設(shè)備組合相配合,以此進(jìn)行特定工況下的作業(yè),如:鋪設(shè)瀝青的工序采用聯(lián)合瀝青攤鋪設(shè)備,在模塊化控制的情況下,可根據(jù)不同的工程需求對(duì)攤鋪設(shè)備進(jìn)行模式設(shè)定,即在某個(gè)工段采用固定的速度、作業(yè)形式等。這樣在該路段就可進(jìn)行無干擾的作業(yè),同時(shí)在自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的輔助下,可以將施工過程完全交給機(jī)械來完成。
3)對(duì)環(huán)保的貢獻(xiàn)將不可估量。前面提到了利用機(jī)電一體化可以降低工程機(jī)械的能耗,在未來的機(jī)電一體發(fā)展中將進(jìn)一步提高其對(duì)節(jié)能環(huán)保的貢獻(xiàn)。機(jī)械的高度智能化將帶來機(jī)械的多功能化,即利用較少數(shù)量的智能化施工機(jī)械就可以完成大量的工程量,這無疑是對(duì)資源的最大節(jié)約。同時(shí)高效的機(jī)械作業(yè)也減少了對(duì)環(huán)境的破壞,如減少機(jī)械存放的場地、減少人員生活對(duì)環(huán)境的影響等。
4 結(jié)語
本文對(duì)機(jī)電一體化以及其應(yīng)用前景和機(jī)電一體化技術(shù)在公路工程方面的應(yīng)用加以分析,簡要的介紹了高速公路工程機(jī)電一體化的運(yùn)用。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】高速公路;機(jī)電工程;存在問題;發(fā)展
0.概述
高速公路機(jī)電工程包含收費(fèi)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)。機(jī)電工程的有效應(yīng)用對(duì)于高速公路的安全運(yùn)行、通行能力和經(jīng)濟(jì)效益起到了關(guān)鍵性的作用。
1.收費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展
(1)高速公路收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)用情況
我國在上個(gè)世紀(jì)80年代建成部分高速公路后,以道路收費(fèi)為償還貸款的主要來源。高速公路收費(fèi)還貸模式對(duì)于我國發(fā)展高速公路建設(shè)起到了積極地推動(dòng)作用。
目前高速公路收費(fèi)系統(tǒng)主要收費(fèi)制式為封閉式收費(fèi)制式,采用“人工或設(shè)備自動(dòng)判別車型、設(shè)備自動(dòng)識(shí)別車牌號(hào)、人工收費(fèi)、閉路電視監(jiān)視、檢測(cè)器校核、計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)管理”的半自動(dòng)收費(fèi)方式。為了加快高速公路收費(fèi)站通行能力,節(jié)約人工成本,還根據(jù)需要配置不停車收費(fèi)系統(tǒng)或者自動(dòng)發(fā)卡機(jī)系統(tǒng)。小車、客車按車型和行駛里程收費(fèi),貨車采取出口計(jì)重收費(fèi)的方式。通行券多采用非接觸式IC卡。
(2)收費(fèi)系統(tǒng)存在問題
根據(jù)多年的運(yùn)行,發(fā)現(xiàn)目前的收費(fèi)系統(tǒng)存在以下問題:
人工收費(fèi)一般是駕駛員停車后看到顯示具體收費(fèi)金額后,再交錢給收費(fèi)員,收費(fèi)員找零給駕駛員后確認(rèn)無誤后再行駛出收費(fèi)車道,收費(fèi)時(shí)間長,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)平均服務(wù)時(shí)間14秒,導(dǎo)致收費(fèi)車道單位時(shí)間服務(wù)車輛小,收費(fèi)站經(jīng)常發(fā)生繳費(fèi)車輛排隊(duì)時(shí)間長,節(jié)假日或高峰期尤為明顯。
由于貨車采用計(jì)重收費(fèi)模式,以元/噸.公里為收費(fèi)單位,高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)里程越來越長,貨車的繳費(fèi)金額數(shù)量巨大,而收費(fèi)人員又沒有執(zhí)法權(quán),導(dǎo)致貨車駕駛員鋌而走險(xiǎn),以跳稱、沖卡等多種方式少交或不交過路費(fèi),給國家造成重大損失。而跳稱不成功駕駛員則要求復(fù)稱等事件使得收費(fèi)站通行能力嚴(yán)重下降。沖卡嚴(yán)重的地方甚至達(dá)到需要武警執(zhí)勤的地步,給高速公路營運(yùn)單位造成巨大的管理成本與損失。
(3)收費(fèi)系統(tǒng)后續(xù)發(fā)展
為了解決上述問題,筆者建議從以下幾個(gè)方面解決:
為了加快收費(fèi)站通行能力,節(jié)約收費(fèi)人力成本,應(yīng)大力推廣汽車不停車收費(fèi)模式(ETC),即汽車在經(jīng)過收費(fèi)站的時(shí)候,收費(fèi)系統(tǒng)在內(nèi)部辨識(shí)車身內(nèi)的電子標(biāo)簽,進(jìn)行確認(rèn)后,通行高速公路的費(fèi)用自動(dòng)從卡中扣除,系統(tǒng)扣款成功后車輛直接通行。通過國家政策強(qiáng)制推行ETC與ETC收費(fèi)費(fèi)率優(yōu)惠相結(jié)合的模式,即節(jié)約了收費(fèi)人工成本,銀行收儲(chǔ)現(xiàn)金成本,又能夠降低汽車通行成本,同時(shí)提高高速公路服務(wù)水平及通行能力。
收費(fèi)車道閉路電視系統(tǒng)實(shí)時(shí)抓拍汽車跳稱、沖卡等違規(guī)通行視頻,尋找或完善法律法規(guī)依據(jù),對(duì)偷逃通行費(fèi)的車輛采取追討和處罰措施,最好采用跟汽車年審掛鉤模式,即汽車有跳稱、沖卡等記錄,未處理則不予審車。
探討GPS定位收費(fèi)模式,撤銷收費(fèi)站,汽車辦理儲(chǔ)值或信用賬戶,以車型X里程作為收費(fèi)依據(jù)。
2.高速公路通信系統(tǒng)應(yīng)用與發(fā)展
(1)高速公路通信系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀
高速公路通信系統(tǒng)包含傳輸網(wǎng)系統(tǒng)、程控交換系統(tǒng)等。通信系統(tǒng)傳輸網(wǎng)分為干線光傳輸系統(tǒng)和直接服務(wù)于路段完成各業(yè)務(wù)接入的光綜合業(yè)務(wù)接入系統(tǒng)。
高速公路綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)采用SDH業(yè)務(wù)傳輸體制,等級(jí)為STM-1~64不等。傳輸介質(zhì)采用單模光纖。傳輸網(wǎng)系統(tǒng)為高速公路提供傳輸網(wǎng)絡(luò),包括語音、以太網(wǎng)、串口等數(shù)據(jù)服務(wù)業(yè)務(wù)。
程控交換系統(tǒng)為高速公路提供電話業(yè)務(wù),以滿足業(yè)主的管理和運(yùn)營要求。電話業(yè)務(wù)包括:普通業(yè)務(wù)電話、指令電話、傳真、數(shù)字話機(jī)。
(2)高速公路通信系統(tǒng)存在問題
高速公路通信系統(tǒng)為封閉式傳輸網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立于目前使用的公眾網(wǎng)絡(luò),在確保了網(wǎng)絡(luò)安全的同時(shí),使得高速公路的所有數(shù)據(jù)不能為公眾訪問,限制了高速公路服務(wù)水平的提高。
(3)高速公路通信系統(tǒng)發(fā)展
隨著高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展,視頻監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸帶寬越來越高,通信系統(tǒng)的傳輸帶寬要求也同步提高,提高通信系統(tǒng)帶寬和通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與公眾網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)與安全將是需要解決的問題。
3.監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展
(1)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀
高速公路監(jiān)控系統(tǒng)包含閉路電視系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)等。監(jiān)控中心可實(shí)施全線的交通管理,并對(duì)路段交通進(jìn)行協(xié)調(diào)控制??蛇M(jìn)行交通參數(shù)采集和交通信息以及系統(tǒng)日常運(yùn)行操作,對(duì)路段的交通數(shù)據(jù)及其它各種參數(shù)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)、打??; 并向上一級(jí)監(jiān)控管理機(jī)構(gòu)傳輸圖像和數(shù)據(jù),接收上級(jí)監(jiān)控管理機(jī)構(gòu)的統(tǒng)籌管理。
(2)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)存在問題
由于我國高速公路建設(shè)初期投資緊張,設(shè)計(jì)和實(shí)施時(shí)布設(shè)監(jiān)控設(shè)備少,導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)少,信息途徑少,不能對(duì)高速公路通行能力與服務(wù)水平起到有效的幫助,形成我國高速公路通行能力小,服務(wù)水平低,交通事故率高。
目前監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)未與外網(wǎng)聯(lián)通,高速公路司乘人員無法通過高速公路監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取路況信息,給司乘人員帶來不便。無法有效的選擇路徑與分流,隨著高速公路路網(wǎng)的不斷完善,交通流量不斷增加,這種問題越來越明顯。
因大霧、大雪、結(jié)冰等惡劣氣候,直接關(guān)閉高速公路。導(dǎo)致國家干道無法通行。
(3)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)后續(xù)發(fā)展
鑒于上述問題,筆者認(rèn)為可從以下方面進(jìn)行發(fā)展:
目前高速公路里程已經(jīng)突破1萬公路,部分高速公路已經(jīng)運(yùn)行多年,達(dá)到改造條件,運(yùn)營單位已有成熟的管理經(jīng)驗(yàn),高速公路易起霧、結(jié)冰、事故多發(fā)地段等特殊路段可以調(diào)查與統(tǒng)計(jì)出來,針對(duì)上述特殊路段布設(shè)氣象檢測(cè)器、攝像機(jī)、限速標(biāo)志、情報(bào)板、警示提醒等設(shè)備,實(shí)時(shí)采集路況數(shù)據(jù),分析并路況數(shù)據(jù),及時(shí)提醒司乘人員,避免安全事故的發(fā)生。
大力發(fā)展車聯(lián)網(wǎng)技術(shù),使汽車作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端,及時(shí)接收高速公路實(shí)時(shí)路況,查詢高速公路及附近交通、餐飲、氣象等信息,提供舒適的行車環(huán)境。
加強(qiáng)駕駛員安全意識(shí)教育,規(guī)范行車,保持足夠的安全視距,嚴(yán)格按高速公路限速進(jìn)行行駛,糾正高速公路就是在任何時(shí)候都能高速行駛的錯(cuò)誤思想,在加強(qiáng)駕駛員安全教育和提高高速公路運(yùn)營管理水平的基礎(chǔ)上,選擇性的逐步取消惡劣氣象條件下關(guān)閉高速公路等措施,確保高速公路網(wǎng)的暢通、安全運(yùn)行。
4.結(jié)語
在科技日益進(jìn)步的今天,高速公路的機(jī)電系統(tǒng)將會(huì)迎來數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代。在各個(gè)信息都能明確掌握下的高速公路,將變得更加安全、高效。機(jī)電工程在未來的互聯(lián)網(wǎng)背景下,能夠確保信息的交流溝通更加快捷和穩(wěn)定。文本給出的高速公路機(jī)電工程發(fā)展方向得以實(shí)現(xiàn)后,對(duì)于提高公路通行能力、安全系數(shù)和服務(wù)水平具有非常重要的意義。未來的機(jī)電工程還將涉及到GPS定位系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電子設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化等一系列發(fā)展項(xiàng)目。這些項(xiàng)目將對(duì)高速公路的運(yùn)營管理起到更加方便、高效的積極作用。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:電力輸配電線路;節(jié)能降耗;工程;應(yīng)用
我國是人口大國,對(duì)任何能源的需求量都非常大,電力能源作為支撐我國工業(yè)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)繁榮的重要能源,在我國國民經(jīng)濟(jì)中占有很重要的地位。電力系統(tǒng)的巨大損耗對(duì)我國的長久發(fā)展是極為不利的,而且城市配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)能量損耗的主要部分。因此,對(duì)配電網(wǎng)使用過程中的能量損耗和浪費(fèi)現(xiàn)象必須進(jìn)行嚴(yán)格整改,實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)線路能量損耗的降低和節(jié)省,促進(jìn)其對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的提高。由于符合增長速度快但配電網(wǎng)建設(shè)投資相對(duì)落后,因此,配電網(wǎng)在節(jié)能降耗方面具有很大的發(fā)展?jié)摿?。?duì)城市的配電網(wǎng)進(jìn)行節(jié)能降耗工作的進(jìn)行能夠在很大程度上節(jié)省電力用戶的電費(fèi)支出,提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,節(jié)省電力企業(yè)的電量,以供更多的用戶使用,不僅減少了用戶的費(fèi)用支出,而且增強(qiáng)了供電能力,改善了電力供應(yīng)不足的現(xiàn)狀;另外,更重要的是,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)我國整體能源的節(jié)省利用、減少環(huán)境污染、優(yōu)化資源配置,對(duì)我國的整體發(fā)展起到促進(jìn)作用。
1 加強(qiáng)電力輸配電線路節(jié)能降耗技術(shù)的必要性
首先,為了減少主干線的長度和水平電纜的敷設(shè)長度,同時(shí)方便消防切除非消防的電源,使輸出電流較小,減小線路的損耗,需要在建筑物中使用技能降耗技術(shù)。
其次,當(dāng)前的許多用電設(shè)備都是電感性負(fù)荷,會(huì)產(chǎn)生許多無功的滯后性電流,這種電流一經(jīng)流出并經(jīng)過高低壓線路后,穿入用電設(shè)備的末端,線路的功率消耗就會(huì)增大,造成對(duì)電能的浪費(fèi)。因此,需要對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn),使這種電流的流出減少,從而提高功率,降低功率消耗。
再次,在供配電線路中會(huì)存在有增加電能損耗的諧波電流,它會(huì)危害到個(gè)供配電線路及其設(shè)備。因此,對(duì)這種電流的抑制不僅可以保護(hù)供配電的線路和設(shè)備,而且還可以減少能量的消耗。
2 實(shí)際過程中節(jié)能降耗的具體措施
2.1 優(yōu)化電網(wǎng)規(guī)劃
電網(wǎng)規(guī)劃就是通過對(duì)城市電網(wǎng)的進(jìn)行規(guī)劃的總體過程中的計(jì)劃方案進(jìn)行合理的調(diào)整,實(shí)現(xiàn)線路節(jié)能降耗的目的。電力部門可以充分利用專業(yè)的技術(shù)手段對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。也可以從源頭做起,即在對(duì)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)上就作出必要的調(diào)整,另外,對(duì)線路損耗的內(nèi)在檢測(cè)也是降低電能損耗的有效手段。通過對(duì)這些手段的利用,實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃方案的合理選擇,從而有效降低輸配電網(wǎng)絡(luò)的高效低能運(yùn)行。
2.2 通過電力變壓器節(jié)能
輸配電變壓器是輸配電線路損耗的主要內(nèi)容,要對(duì)其損耗進(jìn)行合理的控制,科學(xué)的措施是相當(dāng)重要的,其中,利用節(jié)能型的變壓器作用比較大,能夠有效降低整個(gè)輸配電網(wǎng)的損耗。在降低輸配電網(wǎng)的能量損耗過程中,對(duì)低損耗的容量的合理配置,而且使用新材料進(jìn)行對(duì)配電變壓器的空載損耗值的降低,是一項(xiàng)行之有效的措施和途徑。
2.3 保證變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行
在傳輸電量相同的條件下,選擇不同的變壓器運(yùn)行方式,會(huì)對(duì)變壓器的能量損耗有所影響,進(jìn)而可能會(huì)導(dǎo)致其對(duì)電能的浪費(fèi),達(dá)不到節(jié)省能量、降低損耗的目的。對(duì)于變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,只需要科學(xué)管理供電和用電工作,就能夠達(dá)到節(jié)省用電和提高功率的目的,而不需要增加對(duì)其的資金投入。變壓器的質(zhì)量,也就是運(yùn)行參數(shù),和變壓器的容量、電壓器等級(jí)、鐵芯材料質(zhì)量等反面有著密切的聯(lián)系,在選擇變壓器時(shí),只需要對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行合理的選擇,就可以達(dá)到提高變壓器的節(jié)能降耗的目的。
2.4 對(duì)變壓器設(shè)備的更新
變壓器的設(shè)備性能將對(duì)電流流入后的電能利用產(chǎn)生很大程度的影響,老式的變壓器在使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱,散失于設(shè)備之外,造成嚴(yán)重的能量損耗。新型的變壓器對(duì)這種現(xiàn)象有較好的改善,能夠有效減少電流流經(jīng)變壓器時(shí)造成的能量損耗,明顯能夠降低該過程中的能量利用,節(jié)省能量。因此,在對(duì)變壓器進(jìn)行購買時(shí),需要選用新型的節(jié)能變壓器,有效降低能量損耗。
3 總結(jié)
總之,電力能源是我國在新時(shí)期發(fā)展過程中各項(xiàng)事業(yè)順利發(fā)展的有力保障,如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)了問題,整個(gè)國家的運(yùn)轉(zhuǎn)將處于癱瘓之中,人們的生活將停滯不前。因此,在電力輸配電線路中注重對(duì)節(jié)能降耗的實(shí)施是非常有必要的。在具體的實(shí)施過程中,需要根據(jù)實(shí)際情況,采取科學(xué)合理的措施,真正做到節(jié)省能量和降低能量損耗的目的。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞: 電站鍋爐;熱力計(jì)算;火用分析;應(yīng)用程序
我們都知道,在當(dāng)前社會(huì),能源成為了所有人都非常關(guān)注的話題,由于其短缺的現(xiàn)狀使得我們開始不斷的研究節(jié)能方法。如今,整個(gè)社會(huì)的能源都是很緊缺的,所以開展好節(jié)能活動(dòng)是很有必要的。一直以來,我們都使用熱平衡分析措施,尤其是電站鍋爐使用的更是頻繁,該措施可以站在能量質(zhì)和量的高度上來分析具體的狀態(tài)。由于科技不斷的進(jìn)步,電站鍋爐中已經(jīng)開始用火用分析措施,其同樣是通過分析質(zhì)和量兩個(gè)要素來工作的。但是它的優(yōu)點(diǎn)是能夠更加精準(zhǔn)的分析問題。
文章以當(dāng)代的計(jì)算方法為前提,采用以熱效率為指標(biāo)的熱力學(xué)第一定律的熱平衡分析法和以火用效率為指標(biāo)建立在第一、第二定律基礎(chǔ)上的火用分析方法,得到了熱力運(yùn)算和火用分析相關(guān)的內(nèi)容。這項(xiàng)計(jì)算內(nèi)容不但能夠反饋出鍋爐的外在損失,比如排煙等問題,還能夠反饋出能量轉(zhuǎn)換時(shí)期的一些狀況,精準(zhǔn)的體現(xiàn)損失,進(jìn)而能夠?yàn)楣?jié)能活動(dòng)的開展提供方法和策略。
1 如何運(yùn)算火用損失以及功效
1.1 電站鍋爐的效率
假如將空氣流到鍋爐時(shí)候的氣溫看成是環(huán)境氣溫的話,此時(shí)設(shè)備的火用效率就可以定義為如下:
1.2 燃燒火用效率
2 程序的編制
電站鍋爐的熱力計(jì)算與火用分析應(yīng)用程序的源程序用Visual Bisic 語言編程。相關(guān)人員為了保證設(shè)備的熱力運(yùn)算等程序有著良好的運(yùn)算功效,將總的程序按照模塊的形式設(shè)定,也就是對(duì)其所有的單元以及受熱區(qū)域設(shè)置一樣的子程序,然后經(jīng)由主程序?qū)ζ湔{(diào)節(jié),以此來適應(yīng)不一樣的運(yùn)算情況。程序涵蓋1個(gè)總的和12個(gè)分支。前者的活動(dòng)是經(jīng)由人機(jī)界面設(shè)置初始信息的信息文件,而且結(jié)合文件的連接以及其他的分程序,完成好所需的所有的運(yùn)算。接下來將具體的闡述程序編制相關(guān)的內(nèi)容。
電站鍋爐的熱力計(jì)算與火用分析應(yīng)用程序的主程序框圖如圖1所示。首先是輸入原始數(shù)據(jù),根據(jù)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行理論空氣量、實(shí)際空氣量及實(shí)際煙氣量、熱平衡、燃料的消耗量的計(jì)算。接著下一步就是代入迭代初值。在鍋爐計(jì)算中前后相關(guān)的迭代量有:排煙溫度、噴水量等。然后依次調(diào)用子程序計(jì)算各受熱面的熱力學(xué)參數(shù)、傳熱量等,然后做好受熱區(qū)域的火用分析。在做好該項(xiàng)分析之后,查詢運(yùn)算得到的排煙氣溫以及設(shè)想的氣溫的溫差是不是合乎規(guī)定,假如不合乎規(guī)定的話,就要重返,設(shè)想新的氣溫并且運(yùn)算。假如合乎規(guī)定的話,那么此負(fù)載之下的總的運(yùn)算就完成了。最后還要對(duì)爐子的總體熱效率、火用效率及各受熱面進(jìn)行火用分析計(jì)算匯總,并用1個(gè)擴(kuò)展名為TXT的數(shù)據(jù)文件輸出全部計(jì)算結(jié)果:(1)各受熱面熱力計(jì)算全部結(jié)果;(2)各受熱面及鍋爐總體火用分析計(jì)算結(jié)果。
3 電站鍋爐的計(jì)算結(jié)果分析
3.1 火用平衡與熱平衡的外部損失比較
表1列出了100%負(fù)荷時(shí)火用平衡分析法與熱平衡分析法對(duì)鍋爐外部損失的評(píng)價(jià)。
從上表我們得知。
第一,針對(duì)排煙損失來講,兩個(gè)措施的結(jié)果存在著很多的不同之處。結(jié)合熱平衡的思想,排煙能夠把很多的熱帶走,進(jìn)而生成損失。站在火用平衡的思想上來看,雖說排煙能夠帶走不少的熱,不過質(zhì)量不是很高,也就是說可用能不多。因此兩類措施的運(yùn)算結(jié)局是不一樣的。
第二,設(shè)備的外在損失關(guān)鍵集中在兩個(gè)方面,一是排煙;二是無法全部燃燒形成的損失,該論點(diǎn)和熱平衡的思想是一致的。
第三,熱平衡分析中鍋爐的熱效率91.22%與表中各項(xiàng)熱損失之和為100%,而火用平衡分析中鍋爐的火用效率48.27%與表中各項(xiàng)火用損失之和僅為51.93%,由此我們得知設(shè)備中有很多的火用損失存在。通過上述的分析得知,雖說火用方法較之于另一種措施的排煙損失要小,不過將排煙氣溫降低對(duì)于提升設(shè)備的功效來講還是非常有意義的。針對(duì)如今的設(shè)備來說,排煙的氣溫本身較低,因此要提升設(shè)備的功效就要通過多種措施來減少排煙的總數(shù),比如在設(shè)備運(yùn)作的時(shí)候通過合理的措施爐內(nèi)空氣過剩系數(shù)和減少煙道各處的漏風(fēng)。不過要注意一點(diǎn),即如果爐內(nèi)的氣體的過剩指數(shù)不高的話,化學(xué)不完全燃燒和機(jī)械不完全燃燒損失會(huì)增大,所以,最佳的爐內(nèi)空氣過剩系數(shù),應(yīng)使三項(xiàng)損失之和最小。
3.2 各種參數(shù)變化對(duì)電站鍋爐的熱效率和火用效率的影響
(1)鍋爐負(fù)荷:鍋爐負(fù)荷DZ變化時(shí),熱效率和火用效率變化如圖2所示。熱效率隨負(fù)荷的增大而減小,火用效率隨負(fù)荷的增大而增大。(2)給水溫度:給水溫度TGS變化時(shí),熱效率和火用效率變化如圖3所示。熱效率隨給水溫度的增大而減小,火用效率隨給水溫度的增大而增大。(3)主蒸汽溫度:主蒸汽溫度TZ變化時(shí),熱效率和火用效率變化如圖4所示。熱效率隨主蒸汽溫度的增大而增大,火用效率隨主蒸汽溫度的增大而增大。
4 結(jié)束語
第一,通過分析得知,火用措施較之于熱平衡措施更加的可以體現(xiàn)出鍋爐的損失和形成的區(qū)域。第二,設(shè)備的熱效率在百分之九十左右,但是火用的僅僅是百分之五十,之所以會(huì)出現(xiàn)如此大的差距,其主要是因?yàn)樵O(shè)備不但有外在的損失還有很多的無法逆轉(zhuǎn)的內(nèi)在損失,其中燃燒不可逆火用損失和傳熱不可逆火用損失占很大部分。第三,給水的氣溫以及設(shè)備本身的負(fù)載和主蒸汽的氣溫等都會(huì)在很大的程度上干擾到兩種效率。最后,經(jīng)由對(duì)設(shè)備開展周密的火用分析得知,其最大的外在的火用的損失還是排煙以及機(jī)械的不全部燃燒兩種火用損失。
摘要集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,促使人才需求量增加。本文通過對(duì)我國市場調(diào)查,得出應(yīng)用型集成電路設(shè)計(jì)人才是該行業(yè)目前大量需求的人才,并從幾個(gè)方面進(jìn)行分析。
關(guān)鍵詞應(yīng)用型人才IC設(shè)計(jì)需求分析
隨著我國IC產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,相應(yīng)人才的需求量也日益增加。根據(jù)上海半導(dǎo)體和IC研討會(huì)公布的數(shù)據(jù),08年中國IC產(chǎn)業(yè)對(duì)設(shè)計(jì)工程師的需求將達(dá)到25萬人,但目前國內(nèi)人才數(shù)量短缺這個(gè)數(shù)字不止幾十倍。例如我們熟知的威盛雖然號(hào)稱IC設(shè)計(jì)人才大戶,但相對(duì)于其在內(nèi)地業(yè)務(wù)發(fā)展的需要還是捉襟見肘,其關(guān)聯(lián)企業(yè)每年至少需要吸納數(shù)百名IC設(shè)計(jì)人才,而目前培養(yǎng)規(guī)模無法滿足。而在人才的需求中,應(yīng)用型IC設(shè)計(jì)人才更加受到歡迎。
一、IC設(shè)計(jì)人才短缺
2008年,全國集成電路(IC)人才需求將達(dá)到25萬人,按照目前IC人才的培養(yǎng)速度,今后10年,IC人才仍然還有20多萬人的缺口。這是08年4月21日在沈陽師范大學(xué)軟件學(xué)院舉行的國家信息技術(shù)緊缺人才培養(yǎng)工程——CSIP-AMD集成電路專項(xiàng)培訓(xùn)開班儀式上了解到的。同樣有數(shù)據(jù)表明,近日,從清華大學(xué)、電子科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)了解到,目前全國高校設(shè)有微電子專業(yè)總共只有10余個(gè),每年從IC卡設(shè)計(jì)和微電子專業(yè)畢業(yè)的碩士生也只有二三百人。在國內(nèi)大約僅有不足4000名設(shè)計(jì)師,而2008年,IC產(chǎn)業(yè)對(duì)IC設(shè)計(jì)工程師的需求量達(dá)到25萬-30萬人。有專家預(yù)測(cè),到2008年底僅北京市IC及微電子產(chǎn)業(yè)就將超過2000億元人民幣,而到了2010年我國可能需要30萬名IC卡設(shè)計(jì)師[1]。未來我國IC卡設(shè)計(jì)人才需求巨大。目前中國每年從IC設(shè)計(jì)和微電子專業(yè)畢業(yè)的高學(xué)歷的碩士生只有數(shù)百人。中國現(xiàn)有400多所高校設(shè)置了計(jì)算機(jī)系,新近又特批了51所商業(yè)化運(yùn)做的軟件學(xué)院。但這些軟件學(xué)院和計(jì)算機(jī)系培養(yǎng)的是程序員。中國目前只有十來所大學(xué)能夠培養(yǎng)IC設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生。因此IC設(shè)計(jì)專業(yè)人才處于極其供不應(yīng)求的狀態(tài)??梢赃@樣說,這是因?yàn)槲覈艽蟪潭壬鲜菦]有足夠的IC設(shè)計(jì)人才。
專家指出,我國IC設(shè)計(jì)人員不足的一個(gè)重要的原因是IC設(shè)計(jì)是新興學(xué)科,國內(nèi)在此之前很少有大專院校開設(shè)IC設(shè)計(jì)專業(yè),現(xiàn)在從事IC設(shè)計(jì)專業(yè)的人才,大部分是微電子、半導(dǎo)體或計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等相鄰領(lǐng)域的理工專業(yè)畢業(yè)生,但是和實(shí)際的IC工作比起來,還是有差距,學(xué)校并不了解企業(yè)需要的是什么樣的人才。所以,許多IC設(shè)計(jì)企業(yè)只能經(jīng)常從應(yīng)屆畢業(yè)生中直接招聘人才再進(jìn)行培訓(xùn)。此外,IC設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求,恐怕所有的高校都沒有能力搭建。據(jù)了解,建一個(gè)供30人使用的IC實(shí)驗(yàn)室,光是購買硬件設(shè)備就需要15萬美元。
最新研究指出:到2010年中國半導(dǎo)體市場將占世界總需求量的6%,位居全球第四。未來幾年內(nèi)中國芯片生產(chǎn)有望每年以42%的速度遞增,這大大高于全球10%的平均增長速度。僅就IC卡一項(xiàng)來看,我國IC卡設(shè)計(jì)前景廣闊。身份證IC卡的正式應(yīng)用,將是十億計(jì)的數(shù)量,百億計(jì)的銷售額,此外讀卡機(jī)及其系統(tǒng)將有成倍的產(chǎn)值。半導(dǎo)體理事長俞忠鈺說,2002年全國的IC設(shè)計(jì)單位已達(dá)到了240家,根據(jù)北京市發(fā)展微電子產(chǎn)業(yè)的建設(shè)規(guī)劃,到2010年,北京市要逐步建成20條左右大規(guī)模高水平的芯片生產(chǎn)線,200家高水平的IC卡專業(yè)設(shè)計(jì)公司。據(jù)預(yù)測(cè),北京市IC產(chǎn)業(yè)將超過2000億元。巨大的商機(jī)也同時(shí)帶來了市場對(duì)IC卡設(shè)計(jì)人才的巨大需求。
二、應(yīng)用型IC設(shè)計(jì)技術(shù)人才需求日切
IC產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展,現(xiàn)在的焦點(diǎn)已經(jīng)移到了IT產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)IC設(shè)計(jì)上。據(jù)北京半導(dǎo)體協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)人董秀琴表示,IC卡設(shè)計(jì)工程師在軟件行業(yè)是現(xiàn)在公認(rèn)的高收入階層。目前我國IC卡人才缺口巨大,在我國的高等教育里,這一塊發(fā)展十分緩慢。按照中國現(xiàn)在的市場行情,一個(gè)剛畢業(yè)、沒有任何工作經(jīng)驗(yàn)的IC設(shè)計(jì)工程師的年薪最少也要在8萬元左右。為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的情況呢?董秀琴講,這是因?yàn)橐环矫媸乾F(xiàn)有IC設(shè)計(jì)人才的嚴(yán)重缺乏;另一方面是國內(nèi)外市場對(duì)IC卡設(shè)計(jì)人才尤其是合格的IC設(shè)計(jì)師的大量需求。
由此我們可以看出,對(duì)于應(yīng)用型的設(shè)計(jì)人員來講,是備受集成電路行業(yè)歡迎的。例如常見的EDA公司、IC設(shè)計(jì)服務(wù)公司、IC設(shè)計(jì)公司和IDM或Fundry4種類型的公司需要那些IC設(shè)計(jì)人才呢?他們需要的是熟悉IC設(shè)計(jì)的技術(shù)支持工程師,涵蓋IC設(shè)計(jì)的所有方面,通常包括:系統(tǒng)設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)、數(shù)字IC前端邏輯設(shè)計(jì)與驗(yàn)證、FPGA設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)、數(shù)字IC后端物理設(shè)計(jì)、數(shù)字后端驗(yàn)證、庫開發(fā),甚至還有EDA軟件的開發(fā)與測(cè)試,嵌入式軟件開發(fā)等,其中對(duì)IC物理設(shè)計(jì)工程師的需求量會(huì)多一些[2]。
目前,需求量最大、人才缺口最大的主要有模擬設(shè)計(jì)工程師、數(shù)字設(shè)計(jì)工程師和版圖設(shè)計(jì)工程師三類。另外,設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)還需要工藝接口工程師、應(yīng)用工程師、驗(yàn)證工程師等。IC版圖設(shè)計(jì)師的主要職責(zé)是通過EDA設(shè)計(jì)工具,進(jìn)行集成電路后端的版圖設(shè)計(jì)和驗(yàn)證,最終產(chǎn)生送交供集成電路制造用的GDSII數(shù)據(jù)。版圖設(shè)計(jì)師通常需要與數(shù)字設(shè)計(jì)工程師和模擬設(shè)計(jì)工程師隨時(shí)溝通和合作才能完成工作。一個(gè)優(yōu)秀的版圖設(shè)計(jì)師,即要有電路的設(shè)計(jì)和理解能力,也要具備過硬的工藝知識(shí)。模擬設(shè)計(jì)工程師作為設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵人物,模擬設(shè)計(jì)工程師的工作是完成芯片的電路設(shè)計(jì)。由于各個(gè)設(shè)計(jì)企業(yè)所采用的設(shè)計(jì)平臺(tái)有所不同,不同材料、產(chǎn)品對(duì)電路設(shè)計(jì)的要求也千差萬別,模擬設(shè)計(jì)工程師最核心的技能是必須具備企業(yè)所需的電路設(shè)計(jì)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),并有豐富的模擬電路理論知識(shí)。同時(shí)還需指導(dǎo)版圖設(shè)計(jì)工程師實(shí)現(xiàn)模擬電路的版圖設(shè)計(jì)。
由此我們可以看出,在IC人才的需求中,應(yīng)用型IC設(shè)計(jì)人才的需求更大,而且他們也是推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的生力軍。
三、以社會(huì)需求為導(dǎo)向,培養(yǎng)應(yīng)用型IC設(shè)計(jì)人才
國家對(duì)IC卡設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)也很重視。據(jù)北京半導(dǎo)體協(xié)會(huì)卓洪俊部長說,到2010年,全國IC產(chǎn)量要達(dá)到500億塊,銷售額達(dá)到2000億元左右,將近占世界市場份額的5%,滿足國內(nèi)市場50%的需求。同時(shí),國務(wù)院頒布《鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》的18號(hào)文件,支持和鼓勵(lì)軟件和IC產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展,加快IC設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)。
IC人才需求問題的解決首先還是從高校開始,2001年,清華大學(xué)微電子研究所開設(shè)了“集成電路設(shè)計(jì)與制造技術(shù)專業(yè)”第二學(xué)士學(xué)位班,2001年的IC專業(yè)二學(xué)位班已經(jīng)有64名學(xué)員在讀。清華大學(xué)還分別與宏力半導(dǎo)體、有研硅、首鋼合作培養(yǎng)IC人才。2002年,成都電子科大也開始招收“微電子技術(shù)專業(yè)”的二學(xué)位學(xué)員,同時(shí)擴(kuò)招微電子專業(yè)的本科生。為了更好地實(shí)施學(xué)校加速IC人才培養(yǎng)的戰(zhàn)略,電子科大還成立了微電子與固體電子學(xué)院,并建立了面積為1500平米的IC設(shè)計(jì)中心。同濟(jì)大學(xué)開始實(shí)施IC人才培養(yǎng)規(guī)劃,提出了“研究生、本科生、高職生”的多層次培養(yǎng)體系。
作為人才培養(yǎng)的搖籃,高校在這一方面應(yīng)進(jìn)一步加快改革,制定可行的、新的人才培養(yǎng)計(jì)劃,以社會(huì)需求為導(dǎo)向,加強(qiáng)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)投入,多渠道、多方式地進(jìn)行應(yīng)用型IC設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)。
參考文獻(xiàn)
Abstract: This paper uses earned value method to analyze cost and schedule of expressway electromechanical project, proposes a method that through analyzing the differences between the project goal implementation and project goal expectations in the project implementation process to obtain project schedule expenditure situation.
關(guān)鍵詞: 高速公路;掙值法;分析
Key words: expressway;earned value method;analysis
中圖分類號(hào):U412.36+6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-4311(2014)11-0067-02
0 引言
隨著交通領(lǐng)域高速公路機(jī)電工程建設(shè)的不斷壯大和發(fā)展,高速公路機(jī)電工程也如雨后春筍般涌現(xiàn)出來,其特點(diǎn)表現(xiàn)為:①投資規(guī)模大、參建單位多、干擾較多,比較容易影響工程項(xiàng)目施工進(jìn)度。②各工程子系統(tǒng)之間的相互交叉作業(yè)較多,相互關(guān)聯(lián)性較明顯。如:監(jiān)控中心、收費(fèi)系統(tǒng)及管理機(jī)構(gòu)的形式、規(guī)模和布局直接決定著通信系統(tǒng)的傳輸需求,也決定著用電負(fù)荷及供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì);監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)及其他子系統(tǒng)的方案又影響到管理機(jī)構(gòu)的布局;而管理機(jī)構(gòu)的布局方案在某種意義上又是監(jiān)控、通信系統(tǒng)方案確定的前提。
1 高速公路機(jī)電工程特點(diǎn)分析
在當(dāng)今的高速公路工程施工中,由于機(jī)電工程各系統(tǒng)之間是相互影響與制約的關(guān)系,因此保證各工作之間的均衡性、連續(xù)性、持續(xù)性就顯得尤為重要,而在高速公路機(jī)電工程施工過程中引入掙值法就恰到好處的解決了這些問題。我們?cè)谑褂脪曛捣ǖ臅r(shí)候,可以先進(jìn)行費(fèi)用、進(jìn)度綜合分析控制,遇到特殊情況的時(shí)候,可以針對(duì)費(fèi)用和進(jìn)度的原因進(jìn)行分析,這樣可以對(duì)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè),以此掌握項(xiàng)目結(jié)束時(shí)的進(jìn)度和費(fèi)用具體情況;我們通過組織措施、技術(shù)措施、合同措施以及經(jīng)濟(jì)措施等方法確保施工進(jìn)度計(jì)劃,以此進(jìn)行調(diào)整;然后實(shí)行糾偏措施,保證能夠在保證質(zhì)量的前提下完成工程的施工任務(wù)。
2 掙值法分析的原理
掙值法是通過分析項(xiàng)目目標(biāo)實(shí)施與項(xiàng)目目標(biāo)期望之間的差異,判斷項(xiàng)目實(shí)施的費(fèi)用、進(jìn)度績效的一種方法,又稱偏差分析法。它的獨(dú)特之處在于將費(fèi)用和進(jìn)度統(tǒng)一起來考慮,用預(yù)算和費(fèi)用來衡量項(xiàng)目的進(jìn)度,是項(xiàng)目費(fèi)用/進(jìn)度控制系統(tǒng)的重要組成部分。這種方法之所以叫掙值法是因?yàn)樗褂玫揭粋€(gè)關(guān)鍵要素――掙值,也稱為已完成工作預(yù)算費(fèi)用。
2.1 掙值法的三個(gè)基本參數(shù)
①已完工作預(yù)算費(fèi)用。已完成工作預(yù)算費(fèi)用(Budgeted Cost for Work Performed,簡稱BCWP),是指在某一時(shí)刻已經(jīng)完成的工作(或部分工作),以批準(zhǔn)認(rèn)可的預(yù)算為標(biāo)準(zhǔn)所需要的資金總額,又稱“已完成投資額”。由于業(yè)主正是根據(jù)這個(gè)值為承包商完成的工作量支付相應(yīng)的費(fèi)用,也就是承包商獲得(掙得)的金額,故稱掙得值。當(dāng)然,已完成工作必須經(jīng)過驗(yàn)收,符合質(zhì)量要求。
BCWP=已完成工作量×預(yù)算(計(jì)劃)單價(jià)
②計(jì)劃工作預(yù)算費(fèi)用。計(jì)劃工作預(yù)算費(fèi)用(Budgeted Cost for Work Scheduled,簡稱BCWS),即根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃,在某一時(shí)刻應(yīng)當(dāng)完成的工作(或部分工作),以預(yù)算為標(biāo)準(zhǔn)所需要的資金總額,又稱“計(jì)劃投資額”。這個(gè)值對(duì)衡量項(xiàng)目進(jìn)度和項(xiàng)目費(fèi)用都是一個(gè)標(biāo)尺或基準(zhǔn)。一般來說,除非合同有變更,BCWS在工作實(shí)施過程中應(yīng)保持不變。如果合同變更影響了工作的進(jìn)度和費(fèi)用,經(jīng)過批準(zhǔn)認(rèn)可,相應(yīng)的BCWS基線也應(yīng)作相應(yīng)的更改。
BCWS=計(jì)劃工作量×預(yù)算(計(jì)劃)單價(jià)
③已完工作實(shí)際費(fèi)用。已完工作實(shí)際費(fèi)用(Actual Cost for Work Performed,簡稱ACWP),即到某一時(shí)刻為止,已完成的工作(或部分工作)所實(shí)際花費(fèi)的總金額,又稱“消耗投資額”。ACWP=已完成工作量×實(shí)際單價(jià)
2.2 掙值法的四個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)
①費(fèi)用偏差CV(Cost Variance)。CV是指在某個(gè)檢查點(diǎn)上BCWP與 ACWP之間的差異,即:CV=BCWP-ACWP
當(dāng)CV為負(fù)值時(shí),即表示項(xiàng)目運(yùn)行超支,實(shí)際費(fèi)用超出預(yù)算費(fèi)用。當(dāng)CV為正值時(shí),表示項(xiàng)目運(yùn)行節(jié)支,實(shí)際費(fèi)用沒有超出預(yù)算費(fèi)用。
②進(jìn)度偏差SV(Schedule Variance)。SV是指在某個(gè)檢查點(diǎn)上BCWP與BCWS之間的差異,即:
SV=BCWP-BCWS
當(dāng)SV為負(fù)值時(shí),表示進(jìn)度延誤,即實(shí)際進(jìn)度落后計(jì)劃進(jìn)度。當(dāng)SV為正值時(shí),表示進(jìn)度提前,即實(shí)際進(jìn)度快于計(jì)劃進(jìn)度。
③費(fèi)用績效指數(shù)CPI(Cost Performance index)。CPI是指BCWP與ACWP的比值,即:CPI= BCWP/ACWP
當(dāng)CPI
當(dāng)CPI>1時(shí),表示節(jié)支,即實(shí)際費(fèi)用低于預(yù)算費(fèi)用。
④進(jìn)度績效指數(shù)SPI(Schedule Performance index)。SPI是指BCWP與BCWS的比值,即:SPI= BCWP/BCWS
當(dāng)SPI1時(shí),表示進(jìn)度提前,即實(shí)際進(jìn)度比計(jì)劃進(jìn)度快。
3 掙值法曲線圖的分析(圖1)
可能出現(xiàn)問題的原因分析:①宏觀原因:出現(xiàn)問題較多,主要就是因?yàn)榧夹g(shù)上的原因,計(jì)劃也不夠充分,物價(jià)漲幅大,工期拖延長,就導(dǎo)致工作量大幅增加。②微觀原因:主要是因?yàn)榉倒で闆r嚴(yán)重,管理協(xié)調(diào)不合理,導(dǎo)致工作效率低下;③內(nèi)部原因:溝通不佳,導(dǎo)致員工素質(zhì)較差,增加成本,而且容易發(fā)生事故;④外部原因:因?yàn)樯霞?jí)單位、業(yè)主的干擾,國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策的變動(dòng),其他風(fēng)險(xiǎn)因素等;⑤其他原因。
4 掙值法在高速公路機(jī)電工程施工過程中的應(yīng)用舉例
某高速公路機(jī)電工程計(jì)劃工期為12個(gè)月,總預(yù)算費(fèi)用為4000萬。在項(xiàng)目實(shí)施過程中,第6個(gè)月時(shí)項(xiàng)目經(jīng)理對(duì)項(xiàng)目的執(zhí)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢查,數(shù)據(jù)表如表1所示。
第6個(gè)月末時(shí),已完工程實(shí)際成本為2460萬元,已完成產(chǎn)值為2170萬元,計(jì)劃完成產(chǎn)值為2490萬元。
成本偏差=已完成產(chǎn)值-實(shí)際成本=2170-2460=-290萬元,說明成本超支;
進(jìn)度偏差=已完成產(chǎn)值-計(jì)劃產(chǎn)值=2170-2490=-320萬元,說明進(jìn)度延誤。
費(fèi)用績效指數(shù)=已完成產(chǎn)值/實(shí)際成本=2170/2460
進(jìn)度績效指數(shù)=已完成產(chǎn)值/計(jì)劃產(chǎn)值=2170/2490
我們可以采取掙值法的應(yīng)用對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分析,得到的結(jié)論是:工程效率較低、進(jìn)度慢、投入延后,屬于需要重點(diǎn)糾偏的類型,因此應(yīng)該增加高效人員投入,以解決效率低、進(jìn)度慢的問題,在保證工程質(zhì)量的前提下,能夠按時(shí)完工。
5 結(jié)束語
掙值法在我國高速公路機(jī)電工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用還不是很普遍,因此在項(xiàng)目管理中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)費(fèi)用和進(jìn)度失控的情況。所以筆者認(rèn)為建立一個(gè)適合高速公路機(jī)電工程項(xiàng)目的掙值法管理系統(tǒng)也就尤為重要,其可以在施工過程中對(duì)費(fèi)用、進(jìn)度隨時(shí)進(jìn)行檢查,通過魚刺圖找出出現(xiàn)問題的原因,從而進(jìn)行糾偏,以保證項(xiàng)目的順利實(shí)施。
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城市化水平現(xiàn)階段處速發(fā)展時(shí)期,相應(yīng)地人們對(duì)城市服務(wù)質(zhì)量的要求也越來越高,對(duì)生活舒適度有了更高的需求。低壓電力載波通信技術(shù)在城市路燈遠(yuǎn)程智能控制中的應(yīng)用可以有效改善這一現(xiàn)狀,此方面的研究迫在眉睫。文章分析了該監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與原理,闡述了系統(tǒng)所需的硬件與軟件,最后探討了系統(tǒng)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。
關(guān)鍵詞:
低壓電力載波;通信技術(shù);城市路燈;遠(yuǎn)程智能系統(tǒng);城市服務(wù)質(zhì)量
近年來,我國國民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,城市化水平也隨之不斷提高,政府及相關(guān)建設(shè)單位也不斷加大對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建筑的資金投入,故我國城市照明設(shè)施處速的完善進(jìn)程之中。城市道路照明節(jié)能是一項(xiàng)較為復(fù)雜的系統(tǒng)工程,其涉及到多個(gè)環(huán)節(jié),例如電子鎮(zhèn)流器、控制決策、照明控制管理、光源、監(jiān)控技術(shù)等。此外,城市照明系統(tǒng)在我國絕大不大部分區(qū)域內(nèi)都極為落后,存在著許多突出問題,例如維護(hù)困難、安全隱患大等,大大增加照明的成本投入,制約著我國城市化水平的進(jìn)展。城市路燈遠(yuǎn)程智能控制的實(shí)現(xiàn)具有深遠(yuǎn)的意義,可以迅速且有效地增強(qiáng)城市照明系統(tǒng)的科學(xué)性與高效性,尤其是低壓電力載波通信技術(shù)的應(yīng)用不但可以進(jìn)一步加快城市化進(jìn)程,而且可以提高照明的穩(wěn)定性。
1城市路燈遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理與結(jié)構(gòu)特性
據(jù)相關(guān)資料的考察,城市遠(yuǎn)程智能控制結(jié)構(gòu)上有特殊的要求,針對(duì)其特殊性,該系統(tǒng)必不可少的部分為主機(jī)和從機(jī)單元。主機(jī)與從機(jī)單元具有眾多不同的單元構(gòu)成,其中顯示器、設(shè)備、鍵盤以及微型打印機(jī)等主單片機(jī)系統(tǒng)在主機(jī)單元中較為常見,光電轉(zhuǎn)換單位、設(shè)備等從單片機(jī)系統(tǒng)則包含在從機(jī)單元中。綜合城市路燈遠(yuǎn)程智能控制在實(shí)際中的應(yīng)用情況,城市路燈控制室內(nèi)主要安裝主機(jī)單元,而城市路燈控制箱內(nèi)則一般安裝從機(jī)單元。主機(jī)單元與從機(jī)單元的通信方式一樣,即電力載波,數(shù)據(jù)交換可以通過從機(jī)與電子鎮(zhèn)流器來實(shí)現(xiàn),進(jìn)而達(dá)到系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的需求。而主機(jī)系統(tǒng)能夠結(jié)合實(shí)際情況執(zhí)行繼電器的一些命令,得到的信息會(huì)由相應(yīng)的從機(jī)及時(shí)獲得。從機(jī)經(jīng)過一定的處理后,又會(huì)把信息反饋給主機(jī)部分,主機(jī)再次處理后可將有價(jià)值的數(shù)據(jù)打印出來。該信息假若真實(shí)有效,那么可以斷定該路燈受到了一定程度的損壞。假若主機(jī)通過程序?qū)⑺新窡舳奸_啟,操作人員又將地址信息傳送給了從機(jī),從而展開巡檢工作,此時(shí)則能夠獲得來自從機(jī)的有效信息,進(jìn)而將該信息通過打印機(jī)呈現(xiàn)出來。在對(duì)城市路燈遠(yuǎn)程控制有一定熟悉之后,依據(jù)打印的有效信息,相關(guān)技術(shù)人員可以準(zhǔn)確地判斷出從機(jī)單元運(yùn)行所處的各種狀態(tài),分析從機(jī)的線路故障情況,這樣可以有效地緩解物力、人力資源所帶來的壓力,進(jìn)而促進(jìn)城市路燈遠(yuǎn)程智能控制的不斷完善。
2路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)
2.1主機(jī)單元
現(xiàn)階段實(shí)際應(yīng)用中,8031單片機(jī)應(yīng)用模式在主機(jī)系統(tǒng)中較為常見,其主要組成部分包括4位半顯示單元、鍵盤單元、微型打印機(jī)。
2.2從機(jī)單元
電壓與電流傳感器在從機(jī)單元經(jīng)過一定轉(zhuǎn)換,即將光電轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的輸出信號(hào),再對(duì)信號(hào)采取進(jìn)一步的處理后,接入輸入端(A用轉(zhuǎn)換單元),最后再傳輸至A8T9C51單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)。通過驅(qū)動(dòng)單元,單片機(jī)可實(shí)現(xiàn)開啟與關(guān)閉路燈的功能,信息交換則是主要通過單片機(jī)的中斷過程來實(shí)現(xiàn)。
2.3路燈遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)通信方案
傳輸方案采用單燈接力式,中繼的作用可以在每一個(gè)傳輸方案中體現(xiàn)出來,并且不再需要多余的。一般而言,路燈常見的距離在35m左右,進(jìn)而極大地降低衰減程度,極大地提高信號(hào)的信噪比,精確且高效地接受信號(hào)。
3路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)
3.1主機(jī)軟件設(shè)計(jì)
為了最大限度地發(fā)揮城市路燈遠(yuǎn)程智能監(jiān)控中電力載波通信技術(shù)的實(shí)用價(jià)值,在設(shè)計(jì)系統(tǒng)主機(jī)軟件的過程中,通常主機(jī)的軟件一般包括打印程序、顯示程序等。結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)際情況來看,從機(jī)的地址一般采用報(bào)表的形式傳輸給主機(jī),主機(jī)再將相關(guān)數(shù)據(jù)自動(dòng)保存在存儲(chǔ)器內(nèi);再結(jié)合實(shí)際情況,將主機(jī)的數(shù)據(jù)包穩(wěn)定傳輸。進(jìn)一步采用微型打印機(jī)再將從機(jī)地址打印出來,并及時(shí)檢查電流值與電壓情況,假若從機(jī)的電流值趨向于0,由此可以推斷出從機(jī)中的路燈受到了損壞。假若無法精確接受從機(jī)的數(shù)據(jù)包,則可以推斷系統(tǒng)內(nèi)的線路路燈出現(xiàn)了一定的問題。
3.2從機(jī)軟件設(shè)計(jì)
電力載波在城市路燈遠(yuǎn)程智能控制中的應(yīng)用,有效地存進(jìn)了從機(jī)軟件的設(shè)計(jì)。結(jié)合實(shí)際的設(shè)計(jì)情況,在滿足主機(jī)實(shí)際需求的條件下,從機(jī)的軟件可以自由控制路燈的開關(guān),并依據(jù)系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),巡檢采樣路燈的電流與電壓值,打包所獲取到的信息,最后傳送到主機(jī),進(jìn)一步便于城市路燈智能監(jiān)控中實(shí)現(xiàn)相關(guān)操作。
4低壓電力載波通信技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
傳統(tǒng)的城市照明系統(tǒng)存在眾多方面的問題,比如管理不夠規(guī)范、浪費(fèi)大、人工作業(yè)量大、系統(tǒng)總體規(guī)劃能力不足、缺乏統(tǒng)計(jì)查詢功能、路燈壽命較短等。電力載波在城市路燈遠(yuǎn)程智能控制中的應(yīng)用,促進(jìn)了高效且科學(xué)的管理模式在城市中的實(shí)現(xiàn),維修效率也極大地得到改善,確保整個(gè)城市照明的節(jié)電率、設(shè)備完好率、亮燈率等,與此同時(shí)還要加強(qiáng)系統(tǒng)自檢,減少相關(guān)人員的工作量,能及時(shí)應(yīng)對(duì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程出現(xiàn)的各類問題,切實(shí)提高城市的整體服務(wù)質(zhì)量與管理效率。電力載波在城市路燈遠(yuǎn)程智能控制中的應(yīng)用方面加強(qiáng)研究,城市照明設(shè)施的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要盡快建立,從而獲得城市照明設(shè)施的相關(guān)數(shù)據(jù),包括各個(gè)設(shè)施的性能指標(biāo)與老化程度等;對(duì)各個(gè)設(shè)施的能耗情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì);綜合歷史資料與現(xiàn)場數(shù)據(jù),結(jié)合相關(guān)的地理信息展示技術(shù),更加精準(zhǔn)地掌握照明設(shè)施的相關(guān)內(nèi)容。實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的故障,監(jiān)控所要統(tǒng)計(jì)的照明設(shè)施,達(dá)到精細(xì)化地管理各個(gè)設(shè)施的目的?,F(xiàn)階段急缺系統(tǒng)的硬件設(shè)備與軟件接口方面的規(guī)范,需要盡快對(duì)硬件控制設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究,進(jìn)一步約束并限制集中控制器與終端控制器的應(yīng)用,對(duì)通用接口也應(yīng)當(dāng)提出更高的要求。電力載波在城市路燈遠(yuǎn)程智能控制中的應(yīng)用,是以先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、通訊手段、自動(dòng)控制技術(shù)等為基礎(chǔ)建立起來的,它在未來要實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)地控制與管理城市道路照明設(shè)施的目的。
5結(jié)語
綜上所述,低壓電力載波通信技術(shù)在城市路燈遠(yuǎn)程智能監(jiān)控中的應(yīng)用會(huì)隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展而發(fā)展,我國的城市化水平也在不斷提高,作為完善城市功能的亮化,對(duì)于提高人民生活質(zhì)量與城市人民的居住環(huán)境至關(guān)重要,這也對(duì)我國照明事業(yè)的發(fā)展提出了更高的要求。此技術(shù)的順利應(yīng)用可以促進(jìn)相關(guān)從業(yè)人員準(zhǔn)確地掌握城市路燈的工作狀態(tài),及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的安全隱患并排查,保證系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn),從而為發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、提高城市的照明品質(zhì)等方面做出應(yīng)有的貢獻(xiàn),促進(jìn)城市照明系統(tǒng)的精細(xì)化、智能化與管理信息化,進(jìn)而為城市帶來廣大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。
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