導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電路設(shè)計方案，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：有機發(fā)光二極管；驅(qū)動電路；設(shè)計

1.有機發(fā)光二極管的概念

1.1 有機發(fā)光二極管和液晶顯示器優(yōu)缺點對比

有機發(fā)光二極管又叫有機電激光顯示和有機發(fā)光半導(dǎo)體，它和液晶顯示有著不同類型的發(fā)光原理的，有機發(fā)光二極管的顯示技術(shù)和液晶顯示器相比是有自發(fā)光、光視角、高對比度、低耗電、高反應(yīng)等特殊的優(yōu)點；但是也存在著成本高、壽命短、分辨率等缺點。下文筆者會詳細介紹。

1.2 有機發(fā)光二極管的分類

有機發(fā)光二極管可以根據(jù)色彩和驅(qū)動方式來分：

按色彩分，可以分為單色、多彩、全彩等主要種類，其中制備最難的是全彩類的有機發(fā)光二極管；

按驅(qū)動方式分，可以分為主動式和被動式有機發(fā)光二極管。

1.3 有機發(fā)光二極管的發(fā)展階段

主要分為三個階段：

第一階段：20世紀末，是有機電致發(fā)光器件由實驗室轉(zhuǎn)為市場化的萌芽階段，這個時候，主要適用于手機、數(shù)碼相機等小型產(chǎn)品上；

第二階段：21世紀前期，是有機電致發(fā)光器件市場化的發(fā)展階段，相對20世紀規(guī)格單一、多采用無源驅(qū)動、單色或區(qū)域彩色的情況；

第三階段：21世紀中期，有機發(fā)光二極管正式進入了顯示市場，越來越多的顯示器件開始選擇有機的材料。器件的尺寸也從試行階段的較小面板發(fā)展到了寸左右的顯示面板。

2.有機發(fā)光二極管的顯示原理分析

有機發(fā)光二極管的顯示原理為電致發(fā)光，即電場發(fā)光。電場發(fā)光是自然界中很普遍的物理現(xiàn)象，也是光電變化中的一個最基本的步驟。電致發(fā)光物質(zhì)而言，可以分為有機電致發(fā)光和無機電致發(fā)光兩種，其中，有機電致發(fā)光又可以分為發(fā)光物質(zhì)，是由高分子聚合物發(fā)光和發(fā)光物質(zhì)為小分子有機突光的小分子發(fā)光器件。

有機發(fā)光二極管的發(fā)光原理主要是對元件施加正向偏壓時，電子和空穴受電壓能量的驅(qū)動，再分別由陰極和陽極注入到器件中去，這時電子和空穴會相遇，并產(chǎn)生結(jié)合，最終會形成電子-空穴對。當(dāng)分子受到外來能量刺激后，如果電子自旋和基態(tài)電子成對，那么所釋放的光就為突光；反之，如果電子自旋和基態(tài)電子不成對，則為雙重激發(fā)態(tài)，那么釋放的光就為磷光。

3.有機發(fā)光二極管的具體特點

從有機發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動電路等方面來看，主要具有下面的特點：

成本低，材料的消耗較低，制備的工藝也比較簡單，方便大規(guī)模的生產(chǎn)；

主動發(fā)光，發(fā)光的亮度可以超過1.4*105cd/m2，視角一般可以達到160度；

質(zhì)量輕，超薄的膜結(jié)構(gòu)，核心厚度可以小于1mm，質(zhì)量可以小于1kg；

反應(yīng)速度快，可以達到微秒至數(shù)十微秒，顯示活動的圖像；

適應(yīng)能力強，全固態(tài)的結(jié)構(gòu)，完全能夠適應(yīng)振動等比較惡劣的環(huán)境，在低至-40℃都能正常顯示；

有機發(fā)光二極管無需背光的照明；

有機發(fā)光二極管的眾多特點優(yōu)勢決定了其明朗的應(yīng)用前景。

4.有機電致發(fā)光顯示器件的驅(qū)動技術(shù)

機電致發(fā)光顯示技術(shù)有著獨特的優(yōu)點，從而成為了最有潛力的顯示技術(shù)之一，筆者本文主要根據(jù)平板顯示器為例，分析一種模擬視頻信號輸入的驅(qū)動電路系統(tǒng)，驅(qū)動電路結(jié)合有機發(fā)光二極管顯示器的特點和專用的視頻動芯片功能的特性，完成了視頻顯示系統(tǒng)電路的設(shè)計，分析了無源矩陣驅(qū)動方式和有源矩陣驅(qū)動方式。平板顯示的驅(qū)動電路和液晶顯示器一樣，可分為無源驅(qū)動方式和有源驅(qū)動方式兩類，相當(dāng)于直接尋址和薄膜晶體管矩陣尋址兩類。

4.1 無源矩陣驅(qū)動方式

直接尋址用的是普通的矩陣交叉屏，在電極加上正電壓，金屬電極加上負電壓，則在其交叉點像元上即能得到發(fā)光；薄膜晶體管矩陣要求每一個發(fā)光單元都由TFT尋址獨立控制，工藝非常復(fù)雜。

4.2 無源矩陣驅(qū)動方式

無源矩陣驅(qū)動的基本過程是，對某一行需要發(fā)光像元的相應(yīng)列都加上正電壓，不需要發(fā)光像元的相應(yīng)列都接地，當(dāng)該行電極接地時則該行需要發(fā)光的像元都能發(fā)光而其他的像元都不發(fā)光。如此逐行掃描，就可得到所需顯示的圖像。

5.結(jié)論

本設(shè)計主要針對現(xiàn)在市場較大的平板顯示器為例，分析一種模擬視頻信號輸入的驅(qū)動電路系統(tǒng)，驅(qū)動電路結(jié)合有機發(fā)光二極管顯示器的特點和專用的視頻驅(qū)動芯片功能的特性，完成了視頻顯示系統(tǒng)電路的設(shè)計。得出有機發(fā)光二極管想要成為顯示市場中的主流，必須要有效降低OLED顯示系統(tǒng)的成本。就要選擇單高度集成的片上系統(tǒng)，可靠性強、成本低等優(yōu)點的產(chǎn)品，不僅增強顯示系統(tǒng)的靈活性，而且大幅度降低系統(tǒng)的生產(chǎn)成本，對有機電致發(fā)光顯示的實用化和產(chǎn)業(yè)化有著重大意義。

參考文獻

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篇2

【關(guān)鍵詞】舊路加寬；土工合成材料；不均勻變形

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展 ，道路 交通 運量迅猛增長，既有公路、城市道路等舊路加寬加鋪改造工程也隨著大量的付諸實施。本文結(jié)合大齊（大慶～齊齊哈爾）公路加寬改造工程的實施，提出舊路加寬綜合處治方案設(shè)計時的幾點考慮。

1 大齊試驗路路基加寬方案設(shè)計的比選

1.1 大齊試驗路的基本概況

大齊公路位于黑龍江省西部，屬于我國東北凍融交替區(qū)，春季干旱風(fēng)大，夏季短促多雨，秋季低溫早霜。大齊路沿線地勢平坦，草原、濕地和沼澤約占全線總長的20%。其地質(zhì)條件主要屬于第四紀沉積層，地表土多為粉質(zhì)中液限黏土和中液限黏土、并間有弱堿性鹽漬土的交錯分布，其下為圓礫土、砂礫土和粉質(zhì)黏土。地表排水不良，土壤含水量較大，對路基的穩(wěn)定性與工程施工均有較大的影響。

1.2 大齊試驗路路基加寬方案設(shè)計

經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟分析，分別在單側(cè)和雙側(cè)加寬地段各選擇了一個試驗路段，共設(shè)計了7種方案進行試驗研究。其中，單側(cè)加寬試驗路位于K74 600～K74 900，共3種方案；雙側(cè)加寬試驗路位于K96 100～K96 400，共4種方案。

1.2.1 基本處治措施

（1）基底清淤與換填

舊路修筑時因就地取土而在路基邊坡外側(cè)形成了沿路線走向約1.5m深的積水溝，溝底堆積了大量的淤泥。因此，必須徹底清除邊溝內(nèi)的淤泥以提高路基基底強度，減小由此而造成的新舊路基間的不均勻沉降。

（2）臺階開挖與構(gòu)筑

為增加新舊路基的整體穩(wěn)定性，在填筑前須先將舊路路基邊坡面開挖成臺階狀。單側(cè)加寬部分第一級臺階寬350cm，高100cm，其上三級臺階的寬×高均為150cm×100cm。雙側(cè)加寬部分均開挖成寬120cm，高分別為120cm、80cm、80cm的三級臺階。

1.2.2 舊路路基單側(cè)加寬方案

方案一(S1)：二灰填筑方案。

在路基頂面以下1.0m范圍內(nèi)采用粉煤灰∶熟石灰=0.9∶0.1(質(zhì)量比)的比例均勻拌和后填筑，以構(gòu)成輕質(zhì)路堤。二灰作為輕質(zhì)路堤填料具有很好的工程性質(zhì)：其后期強度高、整體穩(wěn)定性好，能夠有效地減小新舊路基間的剛度差；其自重荷載小，能有效地減小路堤因自重荷載作用而產(chǎn)生的壓縮變形，對確保路基的容許工后沉降非常有利。

方案二(S2)：三層土工網(wǎng)方案。

土工合成材料（本試驗路用土工網(wǎng)）加筋路堤不僅可以增強新舊路基間的整體穩(wěn)定性，而且還可以使新加寬路基的強度和剛度得到很大的提高，從而可有效地減小新舊路基間的剛度差異。土工合成材料還具有減小新加寬路基的不均勻沉降和側(cè)向位移的作用，從而使得路基橫斷面上的沉降趨于均勻。

1.2.3 舊路路基雙側(cè)加寬方案

方案一(D1)：粉質(zhì)土填筑方案。

在粉質(zhì)土路堤的內(nèi)部和頂面各鋪設(shè)一層不透水土工布，可起加筋和隔離防滲的作用。由于不透水土工布的加筋作用可增強新舊路基間的整體穩(wěn)定性好，減小路基的不均勻沉降；由于不透水土工布的隔離防滲作用，可防止墊層砂礫料的陷入，并能防止雨水浸入對路基的破壞，同時也可在一定的程度上減少路堤自身的壓縮變形。

方案二(D2)：粉煤灰填筑方案。

D2方案的地質(zhì)條件相對較差，采用粉煤灰二灰的輕質(zhì)填料填筑路堤，不僅可以降低新路堤自重，減小路堤的壓縮變形，而且還可以提高新路堤的強度和剛度，并可減小路基在行車荷載作用下的塑性累積變形。輕質(zhì)填料路堤同時起到了減小新舊路基間剛度差異和不均勻沉降的作用。

2 舊路加寬的地基沉降與路基穩(wěn)定性分析

在舊路加寬改造中，沉降的處理就是在路基施工過程中加速因新修路基而引起的地基沉降，從而減小路基的工后沉降。對于穩(wěn)定性的處理則必須增大新修路堤及地基的強度。

3 舊路加寬的路基土壓縮變形分析

路基土在其自重和路面結(jié)構(gòu)等靜荷載作用下的變形主要表現(xiàn)為土體的壓縮變形，可通過室內(nèi)試驗測定土的相應(yīng)變形指標，得到路基與地基的總變形量、不均勻變形量、不均勻變形范圍以及變形與時間的變化關(guān)系等控制指標。

4 路基土在行車荷載作用下塑性累積變形的探索分析

路基土作為一種非線性彈-塑性變形體，在行車荷載作用下除產(chǎn)生彈性變形外，還會產(chǎn)生部分不可恢復(fù)的塑性變形。塑性變形會隨著行車荷載作用而逐漸累積，在行車道中央輪跡帶范圍內(nèi)的路基土所承受的荷載較大，荷載作用次數(shù)也較多，因此產(chǎn)生的塑性累積變形也較其它位置要大，從而導(dǎo)致路基的不均勻變形。

路基土塑性累積變形可采用如下的計算方法 ：①沿深度方向?qū)⒙坊羷澐譃槿舾蓚€子層，運用三變量塑性應(yīng)變方程分別計算各個子層的塑性應(yīng)變；②根據(jù)路基土某一子層塑性應(yīng)變的大小和厚度得出該層的塑性變形；③采用分層總和法將不同深度處各子層的塑性變形累加得到路基土頂面某一點處的塑性累積變形；④綜合考慮水平方向不同位置荷載在同一計算點所引起的塑性變形的疊加，得出路基土頂面某一點的最終塑性累積變形。

因此，可采用如下的計算公式進行路基土的塑性累積變形的分析。

δp=∑δjp =∑∑εijphI=∑∑a(σijd/σis)m(Nl fj)bhi (i=1,2,…n； j=1,2,…p)

式中：δp――計算點處路基頂面總的塑性累積變形；

fj――第j個軸載作用位置，fj代表軸載在該位置出現(xiàn)的概率，共有p個作用位置；

δjp――第j個作用位置處的軸載在計算點處產(chǎn)生的塑性累積變形；

i――第i個計算子層，hI代表該子層的厚度，σis代表該子層土的靜態(tài)抗壓強度，共分n個子層；

εijp――處于j位置的軸載在第i個計算子層內(nèi)產(chǎn)生的平均塑性應(yīng)變；

σijd――處于j位置的軸載在第i個計算子層內(nèi)產(chǎn)生的平均偏應(yīng)力；

Ni――代表第l個車道累計標準軸載作用次數(shù)；

a，m，b――回歸系數(shù)，稱為永久變形參數(shù)。

計算深度取決于容許誤差的大小，可通過控制應(yīng)力比(σd/σs)的衰減程度來確定。如可采用應(yīng)力比(σd/σs)的衰減至10%時的深度作為計算深度。如果取固定的計算深度和等層厚可使計算得到簡化經(jīng)過這樣處理得出的計算結(jié)果仍能夠滿足要求。

5 舊路加寬試驗路的觀測測試

在試驗路單側(cè)加寬段的每個橫斷面均埋設(shè)了6對沉降板和土壓力盒，雙側(cè)加寬段各埋設(shè)了5對沉降板和土壓力盒。

土壓力盒均埋設(shè)在沉降板的一側(cè)，可用來了解在路堤填筑過程中及路堤填筑完成后的土壓力變化狀況、沉降與土壓力間的相互關(guān)系等。

6 結(jié)束語

篇3

【關(guān)鍵詞】覆冰；輸電線路；設(shè)計方案；解決措施

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

引 言

由于自然環(huán)境的惡化，全球氣候進入災(zāi)害事件多發(fā)期。嚴重覆冰會導(dǎo)致輸電線路機械和電氣性能急劇下降，從而導(dǎo)致覆冰事故的發(fā)生。在我國湖南、湖北、貴州、江西、四川及云南等省都曾發(fā)生過輸電線路覆冰事故[1]。覆冰事故已嚴重威脅了我國電力系統(tǒng)的安全運行，并造成了巨大的經(jīng)濟損失[1]，另外，停電給鐵路、交通運輸亦造成嚴重影響。因此，在對覆冰進行長期觀測和研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)覆冰監(jiān)測方法和防止覆冰事故的措施，希望能對減少我國輸電線路冰害事故和冰害損失有益。

1、冰雪災(zāi)害對輸電線路的危害

如2008年，我國華中電網(wǎng)，特別是湖南、湖北地區(qū)，遭遇歷史上時間跨度最長，范圍最廣的嚴重覆冰災(zāi)害。數(shù)千公里長的電網(wǎng)設(shè)施出現(xiàn)覆冰現(xiàn)象，一些地段覆冰厚度達到80～100mm，嚴重超出了10～20mm的設(shè)計標準(如圖1所示)。

圖1 鐵塔和導(dǎo)線上的覆冰

1.1機械危害

線路覆冰直接的危害就是導(dǎo)線、金具和支架負載，隨著覆冰厚度的增加輸電線路的水平負荷也在增加，嚴重的覆冰會導(dǎo)致導(dǎo)線、地線斷裂，桿塔倒塌和金具損壞；不均勻的覆冰或者不同期脫冰會引起張力差，容易造成導(dǎo)線舞動，會造成導(dǎo)線斷裂、桿塔橫桿扭曲變形、絕緣子損傷和破裂[2]。

1.2電氣危害

絕緣子覆冰或被冰凌橋接后，絕緣強度下降，泄漏距離縮短，容易引起絕緣子閃絡(luò)；融冰過程中冰體表面的水膜會溶解污穢物中的電解質(zhì)，提高融冰水或冰面水膜的導(dǎo)電率，引起絕緣子串電壓分布的畸變，從而降低了覆冰絕緣子串的閃絡(luò)電壓，形成絕緣子閃絡(luò)。導(dǎo)線舞動時還可能造成相間短路故障。

1.3線路過荷載事故

當(dāng)覆冰積累到一定體積和重量之后, 輸電導(dǎo)線的重量倍增, 弧垂增大, 導(dǎo)線對地間距減小, 從而導(dǎo)致閃絡(luò)事故的發(fā)生。同時, 在風(fēng)的作用下, 兩根導(dǎo)線或?qū)Ь€與地之間可能相碰,會造成短路跳閘、燒傷甚至燒斷導(dǎo)線的事故。

有資料顯示,以400 mm導(dǎo)線為例,當(dāng)覆冰厚度由10 mm 增加至15 mm、20 mm、30mm和50 mm時,桿塔承受的垂直、水平和縱向荷載對應(yīng)關(guān)系如表1 所示。

表1 覆冰厚度與桿塔載荷的關(guān)系

覆冰厚度/mm 垂直荷載/% 水平荷載/% 縱向荷載/%

10 100 100 100

15 130 120 120

20 160 480 180

30 240 620 320

50 450 900 660

2、高壓輸電線路對冰雪災(zāi)害的設(shè)計方案

2.1優(yōu)化設(shè)計，提高規(guī)劃設(shè)計水平

對線路經(jīng)過區(qū)域進行氣象資料、環(huán)境資料和環(huán)境特征等收集和分析，盡量避開覆冰區(qū)域；對于不能避開的覆冰區(qū)域，應(yīng)合理設(shè)計抗冰厚度，確保桿塔及導(dǎo)線、地線強度能滿足特殊地形和氣象條件要求[3]。

據(jù)觀測，覆冰首先在導(dǎo)線迎風(fēng)面上成長，當(dāng)迎風(fēng)面達到某一覆冰厚度時，導(dǎo)線因重力作用而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，從而出現(xiàn)了新的迎風(fēng)面。這樣，導(dǎo)線通過不斷扭轉(zhuǎn)而使覆冰逐步增大，最終導(dǎo)線上形成圓形或橢圓形的覆冰。除了風(fēng)速的大小對覆冰有影響外，風(fēng)向與導(dǎo)線平行時，或當(dāng)與導(dǎo)線之間的夾角小于45°或大于150°時，覆冰較輕；風(fēng)向與導(dǎo)線垂直或風(fēng)向與導(dǎo)線之間的夾角大于45°或小于150°時，覆冰比較嚴重。

2.2提高輸電線路事故預(yù)防

2.2.1持續(xù)低溫天氣發(fā)生后，應(yīng)加強對氣象預(yù)報資料的收集，提前做好預(yù)控措施，有針對性的進行特殊巡視，一旦發(fā)現(xiàn)線路有覆冰現(xiàn)象，必須立即采取有效的措施除冰，必要時應(yīng)申請對線路進行停電除冰；

2.2.2加強對運行和檢修人員的技能培訓(xùn)，及時在惡劣天氣來臨前對輸電線路的隱患和缺陷進行全面的消缺工作，積極了解和學(xué)習(xí)科學(xué)、先進的除冰方法和工藝，購置必要的機械除冰裝置或工具；

2.2.3應(yīng)作好對所轄線路覆冰資料的收集，建立準確、詳細的覆冰記錄，確保在災(zāi)害發(fā)生時，能夠準確出擊、有效處置。經(jīng)實踐證明不能滿足重冰區(qū)要求的桿塔型號、導(dǎo)線排列方式應(yīng)有計劃地逐步進行改造或更換；

2.3對重冰區(qū)段應(yīng)嚴格按《重冰區(qū)架空輸電線路設(shè)計規(guī)定》進行設(shè)計

對于檔距較大的重覆冰地段，采取增加桿塔、縮小檔距的措施，以增加導(dǎo)線的過載能力，減輕桿塔荷載，減小不均勻脫冰時導(dǎo)線、地線相碰撞的機遇。對重覆冰區(qū)新建線路應(yīng)盡量避免大檔距，使重覆冰區(qū)線路檔距較為均勻。

增加輸電線路的覆冰承載能力，還可以在不改變原有桿（塔）位置的情況下，將鋼芯鋁絞線更換為新型的鋼芯鋁合金導(dǎo)線，以LGJ-400型導(dǎo)線為例，可將其換為新型HL4GJQ-400，這樣既保證了線路的輸電能力，又滿足覆冰過載時導(dǎo)線的安全運行。桿（塔）的承載沒有增大，反而減小。HL4GJQ-400鋼芯鋁合金導(dǎo)線比LGJ-400鋼芯鋁絞線抗拉強度增大1.26倍、重量降低9.35%。在同等地理、氣象條件下，新選擇的導(dǎo)線、避雷線組合比原設(shè)計的導(dǎo)線、避雷線組合的抗覆冰性能大大改善。

當(dāng)線路走向、桿（塔）位不變的條件下，導(dǎo)線由LGJ-400鋼芯鋁絞線更換成HL4GJQ-400鋼芯鋁合金導(dǎo)線后，最大使用張力由58224.5N降至57196N，每米導(dǎo)線覆冰時的垂直荷重由63.93N降為62.3N，避雷線規(guī)格不變，每米避雷線覆冰時垂直荷重不變，但最大使用張力由原來的47462.7N降為39275.3N，從垂直荷載和水平張力的數(shù)據(jù)顯示，桿（塔）的荷載有了明顯的降低，桿（塔）的安全儲備得到明顯提高。導(dǎo)線的最大使用應(yīng)力相同，HL4GJQ-400的比載較LGJ-400的小，故對地距離、交叉跨越距離有所改善。導(dǎo)線的安全系數(shù)由2.22（按新手冊實為2.109）提高到2.6655，避雷線的安全系數(shù)由2.5（按新手冊實為2.225）提高到2.8倍，導(dǎo)線、避雷線的安全系數(shù)均提高1.26倍，覆冰的過載能力得到了較大提高，按50mm冰區(qū)校驗已能滿足規(guī)程要求。

3、輸電線路覆冰事故防止措施

根據(jù)國內(nèi)外的現(xiàn)狀和經(jīng)驗，防止輸電線路冰害事故可從以下幾方面入手:

(1)在線路設(shè)計時，應(yīng)考慮微地形、微氣候的影響，考慮線路經(jīng)過地段的地形、相對高差、山脈走向、覆冰程度等因素，合理選擇線路走向，設(shè)計合理的抗冰厚度。對于線路沿線的薄弱環(huán)節(jié)加以重視，安裝行之有效的監(jiān)測裝置和防冰抗冰設(shè)備，確保線路安全運行。對已經(jīng)運行的線路，特別是發(fā)生過冰害事故的線路，可以對部分重冰區(qū)線路進行改道，或?qū)Ρ∪醐h(huán)節(jié)進行全面或局部的改造，提高其抗冰能力；對于大面積覆冰地區(qū)，宜采用除冰、融冰措施來防止冰害事故。

例如：在50千伏天蘭線的冰災(zāi)改造工程中，某省電力公司在采用了最新型的抗冰閃復(fù)合絕緣子材料，大大提高了絕緣子的抗冰閃能力。此外，根據(jù)電網(wǎng)災(zāi)后恢復(fù)重建規(guī)劃方案，在冰災(zāi)電網(wǎng)的搶修和重建過程中，設(shè)計院按照提高抗冰能力的新標準進行技改，增強抵御嚴重自然災(zāi)害的能力。

(2)對輸電線路覆冰的特點、機理進行深入觀測和研究，繪制各地區(qū)輸電線路覆冰雪分布圖，研制有效的覆冰監(jiān)測裝置、防冰除冰措施和防覆冰舞動措施，制定積極有效的防止和處理冰害事故的應(yīng)急對策，以盡量防止和減少冰害事故帶來的災(zāi)害。

（3）加強線路日常維護管理。對于易產(chǎn)生導(dǎo)線舞動區(qū)段，采取在導(dǎo)線上加裝防舞動相間間隔棒或帶可旋轉(zhuǎn)線夾的導(dǎo)線間隔棒的措施[4]，對于重污覆冰區(qū)采取加裝防冰閃型絕緣子。

線路工區(qū)在輸電線路認真細致地搞好日常維護工作。線路巡線員在巡視高壓輸電線路時仔細觀察電力線路可能存在的問題。如拉線位置，鋼線卡螺栓的松緊，拉線的檢查，導(dǎo)線絕緣子的完好，線路通道內(nèi)樹木的生長高度等，這樣也可以及時地發(fā)現(xiàn)問題，對所發(fā)現(xiàn)的問題進行及時的處理，避免倒塔、倒桿及斷線事故的發(fā)生。

結(jié)束語

綜上所述，為防止高壓輸電線路覆冰，導(dǎo)致桿塔傾覆問題的發(fā)生，應(yīng)從設(shè)計上就著重考慮，加強桿塔的設(shè)計強度，注意線路路徑的選取，適當(dāng)減小檔距，減小耐張段的長度，這樣就從根本上加強了線路的結(jié)構(gòu)強度，就像給人打了疫苗，增加了對疾病的抵抗力一樣；另一方面，加強對輸電線路的巡視，對可能出現(xiàn)問題的地段，及時發(fā)現(xiàn)，以便在發(fā)生倒塔事故以前，采取措施，保證電力線路的安全運行，促進國民經(jīng)濟的健康發(fā)展。

【參考文獻：】

[1]蔣興良,易輝.輸電線路覆冰及防護[M].北京:中國電力出版社,2002.

[2]蔣興良,易輝.輸電線路覆冰與防護[M].北京：中國電力出版社,2002.

篇4

1.1嚴格按照程序進行方案建設(shè)

方案的建設(shè)必須按照規(guī)定的程序執(zhí)行，方案建設(shè)所需要的合同、招標文件、標書以及聯(lián)合設(shè)計必須按照相關(guān)文件進行報批和評審。

1.2應(yīng)該認真貫徹國家的相關(guān)法律、法規(guī)

1.2.1對合同管理制度進行嚴格執(zhí)行在方案建設(shè)管理過程中，必須嚴格遵循相關(guān)法律和法規(guī)，應(yīng)該按照中標單位簽訂的合同書、評標報告以及招標文件要求來執(zhí)行。在工程方案建設(shè)過程中，一定要做到按照合同規(guī)定辦事。1.2.2對項目監(jiān)理制度進行嚴格執(zhí)行應(yīng)該嚴格遵守項目監(jiān)理制度，通過透明度高的招標方式，從中選擇符合招標條件、監(jiān)理制度完善以及能夠獨立完成好方案設(shè)計的單位。2.2.3對招投標制度進行嚴格執(zhí)行按照國家相關(guān)規(guī)定，機電工程方案的確定應(yīng)該采取公開、公平以及競爭的方式進行承包商的確定。機電工程方案的建立也應(yīng)遵守交通部門的相關(guān)規(guī)定，通過正規(guī)渠道進行選擇。

1.3高速公路機電工程的通訊系統(tǒng)

應(yīng)該在管理監(jiān)測中心用電纜連接高速公路上的各個通信點，并且應(yīng)分別設(shè)立遠程控制電話中心和數(shù)據(jù)中心。

1.4高速公路機電工程的監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)主要由兩部分組成，包括閉路電視和計算機系統(tǒng)，同時設(shè)有二級管理機構(gòu)。監(jiān)控中心的計算機系統(tǒng)一般分為三等級：第一級是中心級計算機，第二級是中心計算機，第三級是外場設(shè)備，它以微處理器作為核心。監(jiān)控中心的面積必夠大，以便布置、安裝需要的設(shè)備和設(shè)施。還應(yīng)在橋梁、隧道、收費站、車道、場、特殊路段等安裝監(jiān)控設(shè)施，在監(jiān)控交通情況的同時，也可以對車輛是否作做出判斷。

1.5重視機電工程方案建設(shè)所需軟件和設(shè)備選擇

1.設(shè)備的選擇和安裝需要根據(jù)國內(nèi)標準進行。2.采用先進技術(shù)，合理配置設(shè)。3.軟件應(yīng)用要充分體現(xiàn)管理理念，要為管理數(shù)據(jù)服務(wù)。4.遵循對內(nèi)防止作弊，外防止逃費的要求。

1.6高速公路機電工程方案設(shè)計思路

以聯(lián)合開發(fā)和設(shè)計作為基本思路，這種思路具有設(shè)計理念獨特新穎、運用靈活、功能強大、能充分體現(xiàn)開發(fā)者要求和思想的特點。高速公路機電工程方案建設(shè)時，其系統(tǒng)的維修和維護較為靈活，又因為軟件具有針對性特征，所以設(shè)施選型和配備比較方便。

2對高速公路機電工程方案進行優(yōu)化

高速公路機電工程建設(shè)所需要的設(shè)備，除了少部分設(shè)立在高速公路管理中心外，很大部分設(shè)立在高速公路沿途收費站或者兩側(cè)外場。使機電工程順利實施并且保證其質(zhì)量的前提就是選適合的設(shè)備并且優(yōu)化設(shè)計方案。機電工程方案建設(shè)的原則就是成本能夠控制、質(zhì)量得到保證、功能能夠滿足、立意先進等。機電工程方案建設(shè)的原則就是在保證其質(zhì)量、滿足其基本功能的前提之下，最大程度地節(jié)約費用。選擇機電工程設(shè)備的原則就是對故障率高低、性價比是否合適、性能是否穩(wěn)定等進行綜合考慮，并且確定其功能是否符合使用要求。路段管理中心與高速公路收費站設(shè)備、外場設(shè)備、其他路段管理中心、聯(lián)網(wǎng)結(jié)算中心之間每分每秒都在進行數(shù)據(jù)傳輸。因此在高速公路設(shè)備中，通訊設(shè)備最為重要。相比于高速公路外場或者收費站，停車區(qū)、服務(wù)區(qū)的數(shù)據(jù)傳輸非常少，所以采用光端機來進行傳輸。光端機不僅滿足了數(shù)據(jù)傳輸?shù)然竟δ埽彩钩杀敬蟠蠼档汀?/p>

現(xiàn)階段，服務(wù)器的性能和質(zhì)量都在不斷進步，相信不久之后，服務(wù)器的可靠性和穩(wěn)定性將會有一個質(zhì)的飛躍。之前幾年，立柱式和門架式可變情報板的應(yīng)用得到了廣泛的推廣，它們可以實時路況信息，控制和引導(dǎo)路上行駛的車輛，使交通便利程度大幅提高。在一些廣場設(shè)置LED顯示屏，一些交通情況或政策信息，雖然這是收費的，但是應(yīng)用卻比較普遍。在實際的高速公路運營管理過程中，對一些有可能去高速路行駛的車輛宣傳限載、限速信息、實時交通情況也十分重要。在對監(jiān)控系統(tǒng)進行設(shè)計時，應(yīng)該按照規(guī)定對懸臂式監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)、規(guī)格是否適合、情報板數(shù)量等進行重點設(shè)計。安裝監(jiān)控系統(tǒng)，不只為了監(jiān)控一些違規(guī)行為，而且體現(xiàn)了高速公路管理者對司乘人員的關(guān)心。

3結(jié)論

篇5

一、人才培養(yǎng)方案設(shè)計思路

人才培養(yǎng)方案的設(shè)計和制訂是整個人才培養(yǎng)過程的基礎(chǔ)和保障，只有建立了科學(xué)合理的人才培養(yǎng)方案才能確保各種培養(yǎng)措施的正確實施，培養(yǎng)目標的真正實現(xiàn)。人才培養(yǎng)方案就要確定“培養(yǎng)什么樣的人”和“如何培養(yǎng)”兩個問題，主要包括培養(yǎng)目標、培養(yǎng)規(guī)格、課程體系和課程配置等要素。根據(jù)高職教育的目標和特點，我們按照以下思路進行人才培養(yǎng)方案的設(shè)計：

1.圍繞企業(yè)需求和職業(yè)面向確定培養(yǎng)目標。高職院校服務(wù)地方經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展，應(yīng)通過廣泛、深入的市場調(diào)查和企業(yè)調(diào)研，了解用人單位的需求，根據(jù)專業(yè)的職業(yè)面向和就業(yè)崗位群確定專業(yè)培養(yǎng)目標，使高職人才培養(yǎng)具有明顯的職業(yè)方向性和崗位針對性。同時在確定專業(yè)培養(yǎng)目標時還要考慮崗位適應(yīng)性，既要確定直接就業(yè)目標還要確定崗位發(fā)展目標，體現(xiàn)高職教育的基本崗位操作能力與可持續(xù)發(fā)展能力的統(tǒng)一。

2.圍繞職業(yè)能力要求確定能力體系。在明確了就業(yè)崗位和專業(yè)培養(yǎng)目標后，要進行職業(yè)崗位分析，通過對各崗位的具體工作范圍、工作任務(wù)和工作過程的分析，總結(jié)典型工作任務(wù)，明確職業(yè)崗位群的職業(yè)能力和素質(zhì)要求，形成定位準確、內(nèi)容具體、具有可操作性的職業(yè)能力體系。

3.圍繞知識、能力、素質(zhì)目標設(shè)計課程體系，進行課程配置。在能力體系的基礎(chǔ)上，進行能力分解，明確完成工作任務(wù)所需的知識點、能力點和職業(yè)素質(zhì)，以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用能力和基本素質(zhì)為主線，以實現(xiàn)知識、能力、素質(zhì)目標為出發(fā)點，建立相應(yīng)的課程體系，并進行課程配置。

二、應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案設(shè)計

1.職業(yè)崗位與職業(yè)能力分析，確定培養(yǎng)目標。我們通過實地考察、問卷調(diào)查、電話訪談、網(wǎng)上調(diào)研等多種方式，針對專業(yè)的就業(yè)需求、職業(yè)面向、就業(yè)崗位任職條件等問題進行調(diào)研，明確專業(yè)所面向的職業(yè)崗位群及職業(yè)技術(shù)能力與素質(zhì)要求，確定專業(yè)培養(yǎng)目標和能力體系。

根據(jù)以上的分析，最終確定本專業(yè)的培養(yǎng)目標定位。應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生可在裝備制造業(yè)、電子裝備制造業(yè)配套的電子企業(yè)及電子產(chǎn)品制造類企業(yè)中的電子產(chǎn)品生產(chǎn)、檢修和研發(fā)領(lǐng)域，從事電子產(chǎn)品裝配、檢測、調(diào)試、工藝管理、產(chǎn)品維修、產(chǎn)品輔助設(shè)計等工作，可從事的工作崗位有生產(chǎn)線裝配工、產(chǎn)品在線質(zhì)檢員、生產(chǎn)線工藝員、電子產(chǎn)品維修員、PCB板設(shè)計助理工程師、電路設(shè)計助理工程師等。簡而言之，即培養(yǎng)具有良好的職業(yè)道德意識、精湛的專業(yè)技能和可持續(xù)發(fā)展的學(xué)習(xí)與適應(yīng)能力的德、智、體、美等方面全面發(fā)展的高素質(zhì)技能型專門人才。

2.能力分解，設(shè)計課程體系。實際工作中應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)所面向的職業(yè)崗位對本專業(yè)的高職學(xué)生有一定的層次要求。一般高職學(xué)生在企業(yè)的首崗主要是生產(chǎn)線操作工，經(jīng)過1?3年后約50%的人員會轉(zhuǎn)崗到管理崗位，如設(shè)備維護、售后服務(wù)、運行管理、質(zhì)量檢測與監(jiān)督、工藝管理、線段負責(zé)人等，在小型電子企業(yè)還有10%左右的人員會轉(zhuǎn)崗從事電子產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計工作。

因此，我們確定本專業(yè)的首崗為生產(chǎn)一線裝配工。目標崗位—是生產(chǎn)線工藝員、質(zhì)檢員、現(xiàn)場管理者、產(chǎn)品售后服務(wù)人員，能從事相應(yīng)技術(shù)應(yīng)用與服務(wù)工作；二是中小型電子企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)人員，能自主完成一般小型電子產(chǎn)品、協(xié)助完成中型電子產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)和技術(shù)推廣，經(jīng)過3?5年的工作實踐后，可以成為企業(yè)的核心技術(shù)人員。我們對能力體系進行了層次上和內(nèi)容上的分解，確定了知識、能力和素質(zhì)目標。

在此基礎(chǔ)上，我們以能力培養(yǎng)為主線，構(gòu)建以職業(yè)素質(zhì)課程和專業(yè)基礎(chǔ)能力課程為基礎(chǔ)，專業(yè)核心能力課程為重點，提高專業(yè)拓展能力的理論學(xué)習(xí)與實踐訓(xùn)練相結(jié)合的課程體系。實行三階段能力遞進式人才培養(yǎng)模式，在課程設(shè)置上注重理論與實踐課程的融合，在人才培養(yǎng)的初期、中期和后期設(shè)置了電工技能實訓(xùn)、電子產(chǎn)品制作實訓(xùn)、電子電路設(shè)計實訓(xùn)、電子產(chǎn)品維修實訓(xùn)課程，分別側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的電子產(chǎn)品裝配、設(shè)計和維修等專業(yè)核心能力。在實踐課程中采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，以真實電子產(chǎn)品為載體，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中完成電子產(chǎn)品的設(shè)計、裝配、調(diào)試維修全過程，使教學(xué)過程與學(xué)生的工作過程相結(jié)合，通過選取的產(chǎn)品載體逐級增加難度和復(fù)雜程度，實現(xiàn)學(xué)生能力的遞進培養(yǎng)。

三、關(guān)于人才培養(yǎng)方案設(shè)計的思考

1.注重課程的優(yōu)化和整合。高職教育的職業(yè)性、針對性和實用性要求課程設(shè)置瞄準職業(yè)崗位群的實際需要，當(dāng)職業(yè)崗位群的職業(yè)技能要求由于經(jīng)濟和科技發(fā)展變化而發(fā)生變化時，專業(yè)課程和教學(xué)內(nèi)容也要隨之調(diào)整，這就要求我們要以職業(yè)崗位要求的素質(zhì)、知識、能力為構(gòu)架，對原學(xué)科體系課程進行改造、整合和優(yōu)化，不斷調(diào)整、充實新的教學(xué)內(nèi)容。

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【關(guān)鍵詞】燃氣鍋爐；防爆設(shè)計；電氣設(shè)計

0.引言

隨著人們對改善生活環(huán)境、提高大氣質(zhì)量的認識越來越深刻，對天然氣這種清潔能源的了解越來越清晰，目前許多城市使用的鍋爐大部分都由原來的燃煤鍋爐轉(zhuǎn)變?yōu)槿細忮仩t，燃氣鍋爐對于人民的生活具有重要的意義。然而，由于燃氣鍋爐具有一定的危險性，特別是鍋爐爆炸，對于人民的人身安全和財產(chǎn)造成隱患，因此，燃氣鍋爐的防爆設(shè)計具有非常重要的意義。燃氣鍋爐房的電氣設(shè)計必須把防爆安全作為設(shè)計方案的首要因素來慎重考慮。因此，有必要考慮和研究各種影響安全的因素，充分考慮建設(shè)、生產(chǎn)和維修過程中可能出現(xiàn)的各種危險，降低由于電氣原因發(fā)生爆炸危險的概率。

1.造成爆炸的三個基本因素

1.1 釋放源

可釋放出能形成爆炸性物質(zhì)所在的位置或地點稱之為釋放源。密閉容器和通道本身不視為釋放源，當(dāng)事故情況或在正常操作過程中產(chǎn)生易爆可燃物質(zhì)外泄時，則被看作釋放源。釋放源應(yīng)按照易燃物的釋放頻率和持續(xù)時間的長短分為連續(xù)級、第一級、第二級。對于有爆炸危險的物質(zhì)，最重要的是努力保證不發(fā)生外泄。然而，在實際運行中，這種外泄由于各種原因，不可避免的存在，如自動儀表和閥門等等可能由于使用時間的延長而產(chǎn)生泄露。因此，在設(shè)計中，必須考慮電氣設(shè)備在這種環(huán)境中長期正常工作的設(shè)備防爆問題。

1.2 點燃源

明火、火花、化學(xué)反應(yīng)熱和熱物體表面等都可以起到點燃作用，成為點燃源。而電氣設(shè)備，如開關(guān)、刀閘、磁力啟動器等分合過程中產(chǎn)生的電弧以及電氣設(shè)備表面的熱積累都有可能成為點燃源。在電氣設(shè)計中最主要的就是要防止因電氣設(shè)備導(dǎo)致點燃的問題。

1.3 爆炸極限

可燃物質(zhì)（可燃氣體、蒸氣和粉塵）與空氣（或氧氣）必須在一定的濃度范圍內(nèi)均勻混合，形成預(yù)混氣，遇著火源才會發(fā)生爆炸，這個濃度范圍稱為爆炸極限?？扇夹曰旌衔锬軌虬l(fā)生爆炸的最低濃度和最高濃度，分別稱為爆炸下限和爆炸上限，當(dāng)混合物濃度超過爆炸極限的上限或低于爆炸極限的下限時，都不會發(fā)生爆炸。在上限與下限的危險區(qū)域之間，特別是下限，由于低于下限的混合物經(jīng)過積累，隨時都有可能達到爆炸極限下限而被點燃。燃氣鍋爐使用的主要氣體燃料為天然氣，天然氣的主要成分是甲烷（CH4），爆炸極限為3%～15%。因此，在燃氣鍋爐房的設(shè)計中注意對爆炸混合物濃度檢測，并加強室內(nèi)通風(fēng)。

釋放源、點燃源和爆炸極限是產(chǎn)生爆炸的三個基本條件，缺一不可。因此，在燃氣鍋爐房內(nèi)，電氣設(shè)計的防爆措施應(yīng)從這三個方面來考慮。

2.電氣設(shè)計中提高防爆安全的措施

2.1防爆電器選型

規(guī)劃設(shè)備選型，避免成為點燃源；防止電弧及電火花的外泄，降低電氣設(shè)備的表面溫度。在爆炸性氣體環(huán)境中，按照有關(guān)規(guī)范、標準和規(guī)定，正確選用合適的防爆電器，是保證安全生產(chǎn)、防止爆炸和火災(zāi)發(fā)生的重要措施。防爆電器的基本保護措施就是符合國家防爆電氣標準要求，從設(shè)備的設(shè)計和制造水平上提高本身的安全性。

選擇防爆電器，必須對設(shè)備所在場所進行分區(qū)。根據(jù)國標GB 50041-1992《鍋爐房設(shè)計規(guī)范》電氣部分第13.2.2 條中：燃油調(diào)壓間、燃油泵房、煤粉制備間、碎煤機間和運煤走廊等有爆炸和火災(zāi)危險場所的等級劃分，必須符合現(xiàn)行國家標準《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。例如：四川某焦化廠尾氣的相對密度為1.1，應(yīng)參照GB50058-92《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》第2.3.1條注2：相對密度大于0.75的可燃性氣體規(guī)定為重于空氣的氣體；參照第2.3.3條爆炸危險區(qū)域劃分：在封閉建筑物內(nèi)，對于可燃氣體重于空氣、通風(fēng)良好且為第二級釋放源的生產(chǎn)裝置區(qū)， 即鍋爐房及有天然氣管線進出的房間內(nèi)為2區(qū)（指在正常運行時可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境）。

從上述規(guī)范可以看出， 利用焦化廠尾氣生產(chǎn)的燃氣鍋爐房，由于焦化廠尾氣的爆炸下限為11.7%，大于10%，因此在實際運行中，應(yīng)該劃分為爆炸2區(qū)。防止爆炸性氣體混合物形成，或降低爆炸性氣體混合物的濃度，宜采取以下措施：A、工藝裝置采用露天或敞開式布置；B、設(shè)置機械通風(fēng)裝置；C、在爆炸危險環(huán)境內(nèi)設(shè)置正壓室；同時對區(qū)域內(nèi)易形成和積聚爆炸性氣體混合物的地點設(shè)置自動測量儀器裝置，當(dāng)氣體濃度接近爆炸下限值的50%時，應(yīng)能可靠的發(fā)出信號或切斷電源。防爆場所的通風(fēng)一般有兩種方式：自然通風(fēng)、機械通風(fēng)。自然通風(fēng)由建筑專業(yè)設(shè)計考慮，機械通風(fēng)由暖通專業(yè)設(shè)計考慮， 機械通風(fēng)屬事故風(fēng)機，電氣設(shè)計應(yīng)在鍋爐房室內(nèi)外均設(shè)置控制開關(guān)。

2.2可燃氣體檢測報警設(shè)計

在燃氣鍋爐房內(nèi)設(shè)置可燃氣體濃度報警裝置和火災(zāi)報警裝置?？扇細怏w濃度報警裝置按照可燃氣體爆炸下限20%設(shè)置報警點，爆炸性氣體環(huán)境電氣線路設(shè)計和溝道封堵防爆區(qū)域內(nèi)電纜及其導(dǎo)線的設(shè)計是十分重要的一個環(huán)節(jié)。除了從電纜型號上選用阻燃外，電纜斷開點及其絕緣老化問題，電纜通道和電纜穿管的密封不好，使電纜成為防爆設(shè)計各環(huán)節(jié)中最薄弱的環(huán)節(jié)。

2.3線路敷設(shè)

在防爆區(qū)域電氣設(shè)計中最常見的缺陷就是電纜通道的密封問題。根據(jù)GB50058-92《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定， 當(dāng)可燃氣體比空氣重時，電纜線路應(yīng)在較高處敷設(shè)或直接埋地，架空敷設(shè)時宜采用電纜橋架。電纜溝敷設(shè)時應(yīng)充砂，并宜設(shè)置排水設(shè)施。敷設(shè)電氣線路的溝道、電纜橋架火舌鋼管，所穿過的不同區(qū)域之間墻或樓板處的孔洞，應(yīng)采用防火材料嚴密封堵。其目的有兩個：防止電纜本身絕緣老化或者破壞與可燃氣體直接接觸引起爆炸；防止可燃氣體通過管道、溝道和孔洞從危險區(qū)擴散到非危險區(qū)。

2.4管道工藝設(shè)計

在燃氣鍋爐房爆炸區(qū)內(nèi)，電氣的電纜穿管一般采用低壓流體輸送用的鍍鋅焊接鋼管。對于Dg25mm以下的鋼管，在連接時鋼管螺紋旋合不應(yīng)少于5扣；對于Dg32mm以下的鋼管、在連接時鋼管螺紋旋合不應(yīng)少于6扣；在1區(qū)內(nèi)還要有鎖緊螺母。為了防腐蝕，鋼管連接的螺紋部分應(yīng)涂以鉛油或磷化膏。在可能凝結(jié)冷凝水的地方，管線上應(yīng)裝設(shè)排除冷凝水的密封接頭。與電氣設(shè)備連接處宜采用撓性連接管。

2.5接地設(shè)計

在燃氣鍋爐房爆炸區(qū)內(nèi)，電氣設(shè)備的金屬外殼都必須可靠接地。爆炸性氣體環(huán)境中的所有電氣設(shè)備（包括照明燈具），應(yīng)采用專門的接地線，靜電接地對于防爆具有重要作用。在鍋爐房內(nèi)，金屬容器、管道、構(gòu)架及操作平臺等很多。鑒于防爆的要求，電氣的電纜通道大多為橋架和電纜保護管，以上管線、橋架及金屬件很容易形成不同的感應(yīng)電位和靜電電位，為了預(yù)防不同電位金屬件之間的電荷釋放產(chǎn)生的電火花，在要求防爆的區(qū)域內(nèi)一定要采用等電位連接接地措施。

3.結(jié)束語

燃氣鍋爐房的電氣設(shè)計，要針對構(gòu)成爆炸的三個基本因素采用完整的防范措施，做到既經(jīng)濟又有效防止爆炸發(fā)生。在燃氣鍋爐房的電氣施工中，必須按照規(guī)范嚴格認真的進行施工，從根本上達到工程設(shè)計的防爆要求，為設(shè)備安全運行打好堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

篇7

關(guān)鍵詞：輸電線路；系統(tǒng)管理；功能模塊

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.140

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和電力普及進程的加快，社會的發(fā)展越來越依賴電力設(shè)備的供應(yīng)，需要供電企業(yè)不斷提供高品質(zhì)電源，以實現(xiàn)社會現(xiàn)代化目標。完善的輸電線路管理系統(tǒng)不僅需要保證基礎(chǔ)運行速度，還要開發(fā)更高品質(zhì)的電力科學(xué)技術(shù)和高效的信息管理系統(tǒng)，才能實現(xiàn)電力企業(yè)與社會經(jīng)濟發(fā)展協(xié)調(diào)運作，同時，創(chuàng)建專業(yè)化的輸電線路管理系統(tǒng)是輸電管理部門的迫切需要。

1 我國電力管理系統(tǒng)調(diào)度概念

我國地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度以10V為界限分為配電控制管理和地區(qū)調(diào)度兩部分，配電制度管理主要運用配電管理系統(tǒng)功能（DMS），地區(qū)調(diào)度采用部分能量管理系統(tǒng)功能（EMS），DMS與EMS二者最明顯的區(qū)別在于前者負責(zé)配電和負荷，后者在于發(fā)送電力與輸送電力，在輸電線路管理系統(tǒng)中，EMS主要功能即網(wǎng)絡(luò)安全分析、數(shù)據(jù)的整理與監(jiān)控（SCADA）、能量掌控（發(fā)電調(diào)控和發(fā)電計劃），而負責(zé)配電系統(tǒng)和配電調(diào)度中心的配電管理系統(tǒng)（DMS）主要功能是負荷管理、網(wǎng)絡(luò)分析、負荷控制以及SCADA。我國電力管理系統(tǒng)實行兩級調(diào)度制度，即地調(diào)管理輸電線、輸電變壓站與配調(diào)（500KV--35KV），管轄的地區(qū)電網(wǎng)屬于次輸電系統(tǒng)，配電控制中心簡稱配調(diào)，負責(zé)配電線、配電變壓站、以及饋線和負荷（10KV--220KV）。在PMS中，輸變配設(shè)備的管理均存在邏輯和物理兩個概念，在不同的應(yīng)用情況下使用不同，PMS與OMS、ERP、可靠性周邊系統(tǒng)進行橫向集成。

2 輸電線路安全管理系統(tǒng)

（1）運用MIS系統(tǒng)促進輸電線路發(fā)展途徑。MIS系統(tǒng)作為輸電線路日常安全管理的輸電系統(tǒng)，目前運行客機/（C/S）結(jié)構(gòu)體系與三層機構(gòu)體系兩種系統(tǒng)，使系統(tǒng)可維護性和可拓展性增強，安全性能得以改善，電力公司可以提供敏感商業(yè)機密服務(wù)業(yè)務(wù)繼而放入專業(yè)的服務(wù)器上進行檢索，安全實現(xiàn)“零客戶”管理，即不需要安裝客戶端軟件，客戶直接在Internet用戶端應(yīng)用運行即可，由于其本身具有數(shù)據(jù)規(guī)范與模糊查詢等功能，為運行維護、設(shè)備修理、智能服務(wù)提供有效支持，從根本上維護供電公司輸電線路上安全生產(chǎn)管理實施。（2）加強雷達定位對輸電線路的有效監(jiān)管。雷達定位系統(tǒng)對輸電線路安全開展具有積極意義，在電路輸送過程中有效利用雷達定位功能，從根本上解決工作人員操作問題，減少企業(yè)財政方面的支出。在雷暴天氣情況下，應(yīng)用型雷電定位系統(tǒng)開啟能夠?qū)崟r監(jiān)測偏遠地帶供電情況，高效預(yù)測某一時間段、某一地域的雷電活躍情況，消除基層工作人員雷雨天氣高空作業(yè)觸電的隱患，保障了帶電工作人員與檢修人員的生命財產(chǎn)安全。（3）利用GIS系統(tǒng)提升輸電線路安全層次。輸電線路周圍環(huán)境整潔程度決定了桿塔外壁是否處于絕緣狀態(tài)，GIS輸電系統(tǒng)通過將路面清潔水平與絕緣情況結(jié)合分析，使工作人員能夠在電腦地圖上直觀、清晰掌握線路周圍的污染源，GIS系統(tǒng)為清除線路污點和路面積污提供了前所未有的便利，確保設(shè)備安全高效的運行。GIS系統(tǒng)不但可以檢查出全區(qū)線路的污穢情況，而且可以將輸電塔實際基本信息、坐標定位以及相關(guān)發(fā)電材料以特殊的電腦數(shù)據(jù)程序存儲在硬盤中，這樣管理者可直接運用數(shù)據(jù)分析、檢修、查詢輸電線路等方面的信息，為輸電線路提供了一個安全智能的綜合信息平臺。

3 輸電線路信息管理系統(tǒng)

適當(dāng)增加信息數(shù)據(jù)庫的建造，數(shù)據(jù)庫建設(shè)是實現(xiàn)信息管理系統(tǒng)的核心基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)庫的選擇要從功能、性能、穩(wěn)定性、兼容性等方面因素綜合考慮。目前我國廣泛應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有微軟SQL Server數(shù)據(jù)庫、Sybase關(guān)系數(shù)據(jù)庫、Oracle關(guān)系數(shù)據(jù)庫三種數(shù)據(jù)庫運營平臺，對數(shù)據(jù)庫的選用，一方面要靠結(jié)合本地區(qū)管理信息系統(tǒng)的實際情況，適當(dāng)考慮擴充運營模式方式，消耗費用和操作流程都是重點考察對象。因此，我國輸電信息系統(tǒng)經(jīng)過反復(fù)實踐與研討，最終選用Microsoft SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是輸電線路管理設(shè)計的重點，它由主干模塊與子模塊功能相互作用影響，進而形成當(dāng)今完善穩(wěn)定的輸電線路信息管理系統(tǒng)。

4 整體系統(tǒng)管理與功能模塊分析

（1）系統(tǒng)整體管理分析。電力輸送線路是一個復(fù)雜而龐大的體系，輸電線路整體結(jié)構(gòu)設(shè)計采用工程原型法，供電公司電力輸送系統(tǒng)主要包括任務(wù)管理、系y管理、運行管理、監(jiān)控管理、缺陷管理、維修管理、狀態(tài)管理、存儲管理、工程項目管理和綜合管理等模塊，進而根據(jù)有關(guān)線路和數(shù)據(jù)的整合、歸類、整理形成各個主干業(yè)務(wù)的子系統(tǒng)業(yè)務(wù)，即運行管理、試驗管理、安檢管理、檔案管理，除了檔案管理其余三種管理類型都要送至專業(yè)部門進行查詢檢查。對每個主任務(wù)肢解劃分透徹貫徹實行，進行大數(shù)據(jù)分析對比，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)類型完整一致的規(guī)范檢測，與前后分析結(jié)合對比檢查，確認無誤后方可進行綜合歸納，從而達到全面化、嚴格化、科學(xué)化的輸電線路管理系統(tǒng)。

（2）系統(tǒng)管理功能模塊分析。各種主干業(yè)務(wù)進一步劃分為小型業(yè)務(wù)即子模塊，系統(tǒng)管理包括用戶管理、打印、打印預(yù)覽、打印設(shè)置等子模塊；任務(wù)管理包括任務(wù)查詢、統(tǒng)計員工、組織員工等子模塊；線路安全管理有季度審查、檢修任務(wù)票、修調(diào)計劃、大修記錄等模塊；運行管理包括線路巡視、線路故障、特定地區(qū)等模塊；線路臺賬管理包括架空線路臺賬、桿塔數(shù)據(jù)統(tǒng)計、臺賬查詢統(tǒng)計、查看地形等子模塊。每一個系統(tǒng)輸電設(shè)備下都有與之對應(yīng)的模塊體系，它存在于基本的線路信息上，作為整個功能系統(tǒng)穩(wěn)定有序運行的必經(jīng)途徑。

綜上所述，作為電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)，運用MIS、GIS等系統(tǒng)實現(xiàn)輸電流程上的準確掌控，應(yīng)用到實際的開發(fā)生產(chǎn)中，使輸電線路系統(tǒng)逐步走向標準化的軌道，為輸電線路管理工作逐步信息化、科學(xué)化提供了發(fā)展動力。

參考文獻：

篇8

Abstract： This paper introduces the current situation of special line and the annual freight volume， analyzes the selection of the main technical standards from the railroad grade， number of main lines， limiting gradient， minimum radius of curve， traction type and so on. It discusses the comparison and selection process of the railway special line connection scheme and the recommendation opinions and presents a design scheme and power supply traction scheme of Beijing Jingneng Power Plant.

關(guān)鍵詞：京能；涿州；鐵路專用線；設(shè)計方案

Key words： Jingneng；Zhuozhou；special rail；design plan

中圖分類號：U212.32 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）19-0238-04

0 引言

涿州熱電項目為京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略中能源合作的重點項目，建成后替代現(xiàn)有燃煤散燒供熱鍋爐，給河北涿州和北京房山區(qū)兩地供熱，是區(qū)域解決霧霾的重要抓手。文章主要研究了熱電項目配套的燃煤鐵路運輸專用線設(shè)計，以地質(zhì)、交通和經(jīng)濟性等為約束邊界條件，研究鐵路專用線與國鐵繁忙干線-京廣線接軌方案。

1 專用線概況

京能涿州熱電聯(lián)產(chǎn)項目鐵路專用線項目位于河北省涿州市北部東仙坡鎮(zhèn)境內(nèi)，地處華北平原北部，屬永定河洪積、沖積平原，地形平坦開闊，地勢自西北向東南傾斜，海拔高度在25-35m之間。

鐵路專用線自京廣鐵路琉璃河南站廣州端咽喉西側(cè)引出，沿京廣線西側(cè)向南行進，到達旅游大道前折向西進入京能涿州熱電廠，在旅游大道北側(cè)新設(shè)京能電廠站，專用線建筑長度1.7km，全線鋪軌9.77km。

2 研究年度貨運量

本項目是京能涿州熱電廠的配套工程，專用線建設(shè)應(yīng)與電廠發(fā)展規(guī)劃建設(shè)相匹配，專用線運量以滿足電廠燃煤運輸為原則。京能涿州熱電廠近期新建2×350MW超臨界國產(chǎn)空冷燃煤供熱機組，規(guī)劃容量4×350MW級機組。配2臺1200t/h超臨界直流燃煤鍋爐，鍋爐燃煤量見表1。

根據(jù)該電廠鍋爐燃煤需求量，預(yù)測近、遠期電廠年需燃煤量分別為230萬噸和460萬噸（貨流波動系數(shù)采用1.1），均由鐵路運輸承擔(dān)。采用內(nèi)蒙古伊泰集團有限公司酸刺溝煤礦區(qū)生產(chǎn)的煙煤作為燃煤，通過鐵路運輸至電廠。

3 主要技術(shù)標準的選擇

3.1 鐵路等級

本專用線為京能涿州熱電廠燃煤運輸服務(wù)，近期預(yù)測運量為2Mt，遠期預(yù)測運量為4.6Mt，根據(jù)《Ⅲ、Ⅳ級鐵路設(shè)計規(guī)范》GB50012-2012G的要求以及本專用線的作用，鐵路等級采用Ⅳ級。

3.2 正線數(shù)目

研究年度本專用線預(yù)測的年貨運量為：近期2.3Mt、遠期4.6Mt。從運量水平分析，本專用線應(yīng)為單線。因此，正線數(shù)目推薦為單線。

3.3 限制坡度

與本專用線相鄰的京廣線限制坡度為4‰，在工程差別不大的情況下，坡度宜與京廣線相一致，故推薦采用4‰。

3.4 最小曲線半徑

本線位于涿州市范圍內(nèi)，經(jīng)過地區(qū)為華北平原，地形平坦，結(jié)合本專用線的性質(zhì)及車流特點，最小曲線半徑采用400m。

3.5 牽引種類

本專用線為電廠專用鐵路，按照國家能源政策和鐵路技術(shù)政策，牽引種類應(yīng)首選電力。從本專用線的煤炭運輸徑路分析，本專用線煤炭重車由酸刺溝煤礦呼準線京包線（呼和浩特～集寧）集張線（集寧～張家口）京包線（張家口～沙城）豐沙線豐臺西站京廣線琉璃河南站京能涿州熱電聯(lián)產(chǎn)項目鐵路專用線直達電廠站，運輸通道均為電氣化鐵路，為便于運輸組織，實現(xiàn)直通運輸和機車長交路，提高運輸效率，便于機車的運用，本線牽引種類應(yīng)采用電力牽引。因此，本次設(shè)計推薦采用電力牽引。

3.6 牽引質(zhì)量及機車類型

3.6.1 貨物列車牽引質(zhì)量

考慮本專用線車流特點及限制坡度，并結(jié)合本項目后方通路各線牽引質(zhì)量（呼準線為5000t，豐沙大4000t、5000t，京廣線為5000t）。為避免列車增減軸作業(yè)，有利于運輸組織和提高運輸效益，本專用線的牽引質(zhì)量宜與后方通路協(xié)調(diào)統(tǒng)一，牽引質(zhì)量推薦采用5000t。

3.6.2 機車類型

本專用線企業(yè)不自備調(diào)機，調(diào)機類型選擇與相鄰線一致，所以機車類型采用HXD。

3.7 到發(fā)線有效長度

本線牽引質(zhì)量為5000t，到發(fā)線有效長度需采用1050m，可與相鄰線協(xié)調(diào)統(tǒng)一，便于組織本項目重載循環(huán)煤炭列車，故本次設(shè)計推薦到發(fā)線有效長采用1050m。

3.8 行車方式

琉璃河南站至京能電廠站間按調(diào)車辦理。

4 接軌方案比選

京能涿州熱電廠廠址經(jīng)建設(shè)單位會同地方政府多次協(xié)商，并通過包括河北省軍區(qū)、河北省國土資源廳、保定市規(guī)劃局等各方進行的選址論證，確定廠址位于涿州市東仙坡鎮(zhèn)境內(nèi)（京廣鐵路與旅游大道交叉處西北側(cè)）。

該電廠附近既有鐵路有京廣線和琉周支線，既有車站有京廣線琉璃河站、琉璃河南站、涿州站，以及琉周支線石樓站等4個，各站距離京能涿州熱電廠分別為5.1km、2.2km、9.4km以及9.2km。

其中琉周支線位于北京市房山區(qū)境內(nèi)，為單線內(nèi)燃、半自動閉塞鐵路，牽引定數(shù)為2800t。若采用石樓站接軌方案，則需要對琉周支線進行電氣化擴能改造，同時專用線所經(jīng)北京市境內(nèi)征地拆遷工程巨大，經(jīng)研究后舍棄；涿州站位于涿州市區(qū)中心，鐵路專用線需從涿州站南端咽喉疏解引入，再折向北進入熱電廠，該方案在涿州城區(qū)征地拆遷工程巨大，嚴重影響涿州市整體布局及規(guī)劃發(fā)展，經(jīng)研究后舍棄。

因此，本次方案研究根據(jù)擬定的京能涿州熱電廠廠址、既有京廣線走向、涿州市總體規(guī)劃、公路交通條件以及沿線地形地貌等特點，重點研究了琉璃河站接軌方案和琉璃河南站接軌方案。

4.1 方案說明

4.1.1 方案一：單線引入琉璃河南站

專用線自琉璃河南站廣州端咽喉區(qū)西側(cè)引出，沿京廣線西側(cè)向南行進，到達旅游大道前折向西進入京能涿州熱電廠，在旅游大道北側(cè)新設(shè)京能電廠站，正線長度1.7km。

詳見單線引入琉璃河南站方案示意圖（圖1）。

4.1.2 方案二：疏解引入琉璃河南站

該方案分空、重車線立交疏解引入琉璃河南站，其中重車線自琉璃河南站廣州端咽喉東側(cè)引出，與京廣鐵路并行向南，至旅游大道前展線折向西，以1-13m頂進框架形式下穿京廣鐵路，并行旅游大道北側(cè)新設(shè)京能電廠站（站內(nèi)平均下挖10m），重車線長為4.0km?？哲嚲€自琉璃河南站廣州端咽喉西側(cè)機待線末端引出，向南與重車線連接，空車線長為1.176km。

在琉璃河南站站房同側(cè)（下行Ⅰ道側(cè)）新增到發(fā)線1條，有效長1050m，并設(shè)安全線1條，其它相關(guān)設(shè)施予以改造還建。該方案主要工程均在河北省涿州市境內(nèi)。詳見疏解引入琉璃河南站方案示意圖（圖2）。

對于疏解引入琉璃河南站方案曾經(jīng)研究過重車線上跨京廣鐵路方案，由于京能電廠距離琉璃河南站太近，重車線受限制坡度（4‰）影響，即使展線也無法跨越既有京廣線，經(jīng)研究后舍棄。

4.1.3 方案三：空、重車線分別引入琉璃河南站和琉璃河站

該方案重車線自琉璃河站廣州端咽喉區(qū)3道引出，沿京廣線東側(cè)并行向南，經(jīng)周莊村西側(cè)后折向西以1-13m頂進框架形式下穿京廣鐵路，并沿京廣線琉璃河南站西側(cè)，行進至旅游大道前折向西，于旅游大道北側(cè)新設(shè)京能電廠站，重車線長為6.3km。

空車線在琉璃河站接軌方案經(jīng)研究后舍棄，主要是由于琉周支線呈“人”字形的兩條聯(lián)絡(luò)線分別接軌于京廣鐵路琉璃河站廣州端、琉璃河南站北京端西側(cè)，出站后折向西至石樓?？哲嚲€若接軌于琉璃河站，由于距離太近，無法以立交方式跨越琉周支線。因此，根據(jù)重車線走向，以及電廠站與琉璃河南的相對位置，另外研究了空車線接軌于琉璃河南站的設(shè)計方案?？哲嚲€自琉璃河南站廣州端咽喉區(qū)既有4道引出，并行于京廣鐵路右側(cè)，向南與重車線連接，直接進入電廠站，空車線長度僅為0.7km。

琉璃河南站新設(shè)安全線1條，相關(guān)站場設(shè)施予以改造、還建。琉璃河站既有6、8、10道有效長延長為1050m，貨物線14道有效長延長為850m，相關(guān)站場設(shè)施予以改造、還建。

該方案新建重車線有2.4km位于北京市房山區(qū)琉璃河鎮(zhèn)境內(nèi)（其中周莊村拆遷工程較大），其余工程位于河北省涿州市境內(nèi)。詳見空、重車線分別引入琉璃河南站和琉璃河站方案示意圖（圖3）。

4.2 接軌方案經(jīng)濟技術(shù)比較表

4.3 推薦意見

方案二和方案三均采用立交疏解方案、運輸效率高。由于京能電廠選址緊靠京廣鐵路琉璃河南站，方案二重車線展線下穿京廣鐵路后即進入京能電廠站，但電廠站內(nèi)挖方工程巨大（平均下挖深度達10m），項目所在地地勢平坦，排水、防洪工程復(fù)雜。曾以該方案為推薦方案進行電廠項目防洪評價預(yù)審，無法通過，因此方案經(jīng)研究后舍棄。

方案三雖然電廠站內(nèi)挖方工程量較?。ㄆ骄峦谏疃葹?m），但是電廠站同時要與國鐵兩個車站辦理接發(fā)車作業(yè)，運營管理復(fù)雜，而且鋪軌線路長度較長，占地較多，涉及北京市和河北省涿州市兩個地區(qū)，項目審批及征地拆遷工作難以協(xié)調(diào)，工程投資太大，因此經(jīng)研究后舍棄。

方案一重車線對京廣線有一定干擾，但該方案線路長度最短，并且鐵路主要工程只涉及涿州市一個地區(qū)，占地及工程投資較小，征地拆遷工作較為集中簡便。因此本次研究推薦采用方案一，即單線引入琉璃河南站方案。

5 京能電廠站方案研究

京能電廠站是為了滿足京能涿州熱電廠的煤炭卸車需要而設(shè)置，該卸車站為曲線車站，曲線半徑為R=600（站內(nèi)曲線長569m），站坪坡度為平坡。根據(jù)煤炭的到達量，該站采用翻車機卸車，站內(nèi)配屬重車線2條，有效長滿足1050m；空車線2條，有效長滿足1050m；機走線1條；臨修線1條，有效長150m。臨修線與站房間新設(shè)3.5m寬混凝土路1條，在車站尾部空車線外側(cè)新建70m×7m人工卸煤平臺2處。

6 牽引供電方案研究

本次方案研究結(jié)合線路長度、車站位置、坡度情況、接軌站的既有供電設(shè)施情況以及外部電源情況，考慮兩種可行的供電方案：

6.1 方案說明

6.1.1 方案一

從利用既有琉璃河南牽引變電所預(yù)留間隔饋出一路饋線為本專用線供電。

6.1.2 方案二

本專用線電源接觸網(wǎng)直接引自琉璃河站站線接觸網(wǎng)，連接處設(shè)置帶隔離開關(guān)的接觸網(wǎng)分段，正常運行時電源來自琉璃河站站線接觸網(wǎng)，專用線故障時人工打開分段處隔離開關(guān)恢復(fù)正線供電。

6.2 方案比較及推薦意見

方案一采用單獨饋線為專用線供電，在專用線故障時不會導(dǎo)致正線饋線跳閘影響正線營運，并且故障點查找方便，因此本次設(shè)計推薦采用方案一，即從利用既有琉璃河南牽引變電所預(yù)留間隔饋出一路饋線為本專用線供電。

7 結(jié)束語

京能涿州熱電聯(lián)產(chǎn)項目鐵路專用線是為京能涿州電廠運輸燃煤服務(wù)、是電廠的配套工程，承擔(dān)了電廠運營期間燃煤運輸任務(wù)。該專用線建成后可以滿足該熱電廠燃煤運輸需要。它的建設(shè)對保證電廠建設(shè)和電廠電煤有效供應(yīng)提供運力支持，對保證熱電廠正常、安全、經(jīng)濟和持續(xù)運行，以及降低熱電廠電煤運輸成本等均具有十分重要的意義和作用。熱電廠建成后將更好的滿足涿州市、北京周邊地區(qū)工業(yè)和人民對供熱的需求，改善涿州市及北京部分區(qū)域及周邊環(huán)境，完善城市功能。

參考文獻：

[1]鐵路線路設(shè)計規(guī)范[S].北京.中國計劃出版社，2006.

篇9

    針對目前課堂教學(xué)的現(xiàn)狀,提出自主式課題教學(xué)法。其基本理念就是改革課堂教學(xué),即在課堂上系統(tǒng)地講授電路設(shè)計方法,而不是僅僅教會學(xué)生解題。此外,將學(xué)生分成若干個學(xué)習(xí)小組,給每個小組布置不同的電路模塊設(shè)計課題,通過完成自己的課題達到初步實踐電路設(shè)計方法的目的。同時,由于學(xué)生都是帶著設(shè)計課題聽課的,這樣也會提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)理論知識的積極性。具體實施步驟如下:

    在課程教學(xué)初期,指導(dǎo)學(xué)生自由組成學(xué)習(xí)小組,提供若干模塊設(shè)計課題供各小組挑選。選定的模塊設(shè)計任務(wù)伴隨該小組整個課程學(xué)習(xí)過程。這個階段的教學(xué)要點如下:①盡量保證學(xué)生按照自己的意愿組合形成學(xué)習(xí)小組,這樣小組成員在課題設(shè)計過程中才能有較好的默契,相互配合,依靠團隊的力量完成設(shè)計任務(wù)。②該階段是課程教學(xué)初期,學(xué)生對各個模塊設(shè)計課題還不了解,教師應(yīng)占用一定的課堂時間對課題進行解釋和指點,充分激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性,使學(xué)生自發(fā)地利用課余時間收集資料,選定設(shè)計方案。③當(dāng)學(xué)習(xí)小組初步完成課題資料的收集和整理后,則安排一次課堂報告,由各個小組制作幻燈片向全班同學(xué)匯報其對課題的理解以及初步選定的設(shè)計方案,并由任課教師進行點評,指出其下一步工作重點。④模塊設(shè)計課題應(yīng)涵蓋所講授課程的各個章節(jié),這樣利于在講課過程中通過講解各個模塊設(shè)計方法串聯(lián)課程各章節(jié)的知識點。同時,講課內(nèi)容與學(xué)生正在進行的設(shè)計任務(wù)相關(guān)聯(lián),容易調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。

    在課程教學(xué)中期,將模塊設(shè)計課題融入到各個章節(jié)的課堂教學(xué)中,教會學(xué)生具體的電路設(shè)計方法,同時在實驗課上指導(dǎo)學(xué)生進行電路調(diào)試以及指標測試。這個階段的教學(xué)要點如下:①要求各小組通過課堂學(xué)習(xí)不斷改進自己初期擬定的電路設(shè)計方案以及元器件參數(shù)計算方法。充分體現(xiàn)了自主式課堂教學(xué)法的教學(xué)理念,即激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性,從而自主采用課堂講授方法改進自己的電路設(shè)計,使其感受到如何將課堂所學(xué)理論知識運用到實際的電路設(shè)計中。②向?qū)W生灌輸團隊設(shè)計的理念,針對電路設(shè)計和調(diào)試過程中團隊成員間的溝通和討論,使學(xué)生認識到如何進行團隊協(xié)作,同時在教師和團隊間建立暢通的交流渠道,使學(xué)生的問題能得到解答,從而有信心完成課題設(shè)計任務(wù)。③安排課堂報告,各小組制作幻燈片向全班同學(xué)匯報課題設(shè)計進展,由任課教師對學(xué)生的設(shè)計進行中期考核并指出下一步工作重點。

    在課堂教學(xué)后期,對各學(xué)習(xí)小組制作的模塊電路進行驗收和總結(jié)。這個階段的教學(xué)要點如下:①督促各學(xué)習(xí)小組做好指標測試工作,驗證自己設(shè)計的電路是否達到設(shè)計要求,同時總結(jié)整個設(shè)計過程的經(jīng)驗教訓(xùn)。②安排課堂報告,各小組制作幻燈片向全班同學(xué)匯報課題制作成果,由任課教師對設(shè)計成果進行總結(jié)。③各小組提交課題設(shè)計報告,詳細介紹整個電路設(shè)計原理、參數(shù)計算過程,并記錄系統(tǒng)的性能指標,總結(jié)電路調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的經(jīng)驗教訓(xùn)。

    自主式課題教學(xué)法的應(yīng)用實例

    我們在通信電子線路課上使用了這種教學(xué)法。首先,根據(jù)整個課程內(nèi)容設(shè)計8個模塊的設(shè)計課題,將該課程的主要知識點都融合在這幾個課題中,課題名稱。

    第一階段:由學(xué)生自由組合形成學(xué)習(xí)小組并從這8個課題中選擇一個,作為該小組在課程學(xué)習(xí)期間的設(shè)計任務(wù)。由小組成員相互配合進行資料收集以及設(shè)計方案的論證。在課程開始后的第二個教學(xué)周,組織各小組制作幻燈片報告該小組擬定的設(shè)計方案以及設(shè)計時間安排。需要說明的是,各小組進行方案設(shè)計的時候,相應(yīng)的知識點還沒有在課堂上進行系統(tǒng)地講授,完全由學(xué)生先自學(xué)各自課題相關(guān)基礎(chǔ)知識,然后進行資料收集整理,通過內(nèi)部討論,最終確定課題的初步設(shè)計方案。這個階段需要學(xué)生充分發(fā)揮自己的主觀能動性去熟悉課題、討論方案以及確定初步方案。從實際情況來看,學(xué)生在這個階段常常表現(xiàn)出很大的學(xué)習(xí)積極性,進行方案匯報時的現(xiàn)場氣氛也很熱烈。此外,由于設(shè)計課題涵蓋了這門課程的主要知識點,相應(yīng)課題方案的初步確定過程也是學(xué)生對課程知識的預(yù)習(xí)階段。這樣可以充分激發(fā)他們的求知欲,當(dāng)教師在課堂上講到相應(yīng)的知識點時,能抓住學(xué)生的注意力,獲得較好的教學(xué)效果。

    第二階段:主要完成各個章節(jié)知識點的講授,這一階段應(yīng)該注意在課上重點講解如何充分運用教材中的知識完成模塊設(shè)計課題,讓學(xué)生意識到,這些書本知識并不是抽象的理論知識,只要稍加變通就可以有效地指導(dǎo)生產(chǎn)實際。例如在講到求解高頻功率放大器的題目時,計算電路輸出功率用到公式(1):200cmVPR=(1)其中P0為電路輸出功率,Vcm為電路輸出電壓幅值,R0為電路負載電阻。而在真正設(shè)計功放電路時,電路的輸出功率及輸出電壓幅值常常是已知條件(見表1),而具體的電路以及電路中所采用元器件的參數(shù)如電阻阻值是需要進行計算的。因此只需要將公式(1)轉(zhuǎn)化為公式(2):200cmVRP=(2)轉(zhuǎn)化后即可用于電路中所采用負載電阻的計算。整個課程講授過程都要將知識點具體化,讓學(xué)生意識到,只要將這些公式進行簡單的變化(常常是翻轉(zhuǎn))就可以用于電路設(shè)計過程中元器件的參數(shù)計算,從而使學(xué)生可以一邊學(xué)習(xí)課堂知識,一邊將所學(xué)知識應(yīng)用起來,真正做到活學(xué)活用。此外,在實驗課中要指導(dǎo)各小組的電路焊接以及調(diào)試工作,并監(jiān)督其設(shè)計進度,從而掌握學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的理解程度。在這個階段,真正實現(xiàn)了本教學(xué)法所強調(diào)的理論聯(lián)系實際,即學(xué)生可以做到邊學(xué)習(xí),邊使用,邊檢驗,整個課程的教學(xué)效果良好。最后一個階段是課程的結(jié)束階段,主要做好各小組課題的驗收工作,并對各小組所設(shè)計的模塊進行點評,最后安排一次期終匯報作為整個課堂教學(xué)的結(jié)束。本教學(xué)法已經(jīng)實踐了兩年,學(xué)生對這種教學(xué)法的滿意度較高。此外,學(xué)生的平時成績與模塊設(shè)計課題制作情況掛鉤,因此各學(xué)習(xí)小組都投入了較多精力用于電路模塊制作,成功率也較高。并且學(xué)生通過電路模塊的制作過程也了解到了如何運用課堂所學(xué)知識進行電路設(shè)計。

篇10

關(guān)鍵詞：可進化硬件遺傳算法電子電路設(shè)計現(xiàn)場可編程門陣列

在人類的科學(xué)研究中，有不少研究成果得益于大自然的啟發(fā)，例如仿生學(xué)技術(shù)。隨著計算機技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，許多的科學(xué)研究越來越與生物學(xué)緊密相聯(lián)。在人工智能方面，已經(jīng)實現(xiàn)了能用計算機和電子設(shè)備模仿人類生物體的看、聽、和思維等能力；另一方面，受進化論的啟發(fā)，科學(xué)家們提出了基于生物學(xué)的電子電路設(shè)計技術(shù)，將進化理論的方法應(yīng)用于電子電路的設(shè)計中，使得新的電子電路能像生物一樣具有對環(huán)境變化的適應(yīng)、免疫、自我進化及自我復(fù)制等特性,用來實現(xiàn)高適應(yīng)、高可靠的電子系統(tǒng)。這類電子電路常稱為可進化硬件(EHW,EvolvableHardWare)。本文主要介紹可進化硬件EHW的機理及其相關(guān)技術(shù)并根據(jù)這種機理對高可靠性電子電路的設(shè)計進行討論。

1EHW的機理及相關(guān)技術(shù)

計算機系統(tǒng)所要求解決的問題日趨復(fù)雜，與此同時，計算機系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。而復(fù)雜性的提高就意味著可靠性的降低，實踐經(jīng)驗表明，要想使如此復(fù)雜的實時系統(tǒng)實現(xiàn)零出錯率幾乎是不可能的，因此人們寄希望于系統(tǒng)的容錯性能：即系統(tǒng)在出現(xiàn)錯誤的情況下的適應(yīng)能力。對于如何同時實現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)雜性和可靠性，大自然給了我們近乎完美的藍本。人體是迄今為止我們所知道的最復(fù)雜的生物系統(tǒng)，通過千萬年基因進化，使得人體可以在某些細胞發(fā)生病變的情況下，不斷地進行自我診斷，并最終自愈。因此借用這一機理，科學(xué)家們研究出可進化硬件（EHW,EvolvableHardWare），理想的可進化硬件不但同樣具有自我診斷能力，能夠通過自我重構(gòu)消除錯誤，而且可以在設(shè)計要求或系統(tǒng)工作環(huán)境發(fā)生變化的情況下，通過自我重構(gòu)來使電路適應(yīng)這種變化而繼續(xù)正常工作。嚴格地說，EHW具有兩個方面的目的，一方面是把進化算法應(yīng)用于電子電路的設(shè)計中；另一方面是硬件具有通過動態(tài)地、自主地重構(gòu)自己實現(xiàn)在線適應(yīng)變化的能力。前者強調(diào)的是進化算法在電子設(shè)計中可替代傳統(tǒng)基于規(guī)范的設(shè)計方法；后者強調(diào)的是硬件的可適應(yīng)機理。當(dāng)然二者的區(qū)別也是很模糊的。本文主要討論的是EHW在第一個方面的問題。

對EHW的研究主要采用了進化理論中的進化計算（EvolutionaryComputing）算法,特別是遺傳算法（GA）為設(shè)計算法，在數(shù)字電路中以現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）為媒介，在模擬電路設(shè)計中以現(xiàn)場可編程模擬陣列（FPAA）為媒介來進行的。此外還有建立在晶體管級的現(xiàn)場可編程晶體管陣列（FPTA），它為同時設(shè)計數(shù)字電路和和模擬電路提供了一個可靠的平臺。下面主要介紹一下遺傳算法和現(xiàn)場可編程門陣列的相關(guān)知識，并以數(shù)字電路為例介紹可進化硬件設(shè)計方法。

1．1遺傳算法

遺傳算法是模擬生物在自然環(huán)境中的遺傳和進化過程的一種自適應(yīng)全局優(yōu)化算法，它借鑒了物種進化的思想，將欲求解問題編碼，把可行解表示成字符串形式，稱為染色體或個體。先通過初始化隨機產(chǎn)生一群個體，稱為種群，它們都是假設(shè)解。然后把這些假設(shè)解置于問題的“環(huán)境”中，根據(jù)適應(yīng)值或某種競爭機制選擇個體（適應(yīng)值就是解的滿意程度），使用各種遺傳操作算子（包括選擇，變異，交叉等等）產(chǎn)生下一代（下一代可以完全替代原種群，即非重疊種群；也可以部分替代原種群中一些較差的個體，即重疊種群），如此進化下去，直到滿足期望的終止條件，得到問題的最優(yōu)解為止。

1．2現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)

現(xiàn)場可編程邏輯陣列是一種基于查找表(LUT,Lookupbr)結(jié)構(gòu)的可在線編程的邏輯電路。它由存放在片內(nèi)RAM中的程序來設(shè)置其工作狀態(tài)，工作時需要對片內(nèi)的RAM進行編程。當(dāng)用戶通過原理圖或硬件描述語言（HDL）描述了一個邏輯電路以后，F(xiàn)PGA開發(fā)軟件會把設(shè)計方案通過編譯形成數(shù)據(jù)流，并將數(shù)據(jù)流下載至RAM中。這些RAM中的數(shù)據(jù)流決定電路的邏輯關(guān)系。掉電后，F(xiàn)PGA恢復(fù)成白片，內(nèi)部邏輯關(guān)系消失，因此，F(xiàn)PGA能夠反復(fù)使用，灌入不同的數(shù)據(jù)流就會獲得不同的硬件系統(tǒng)，這就是可編程特性。這一特性是實現(xiàn)EHW的重要特性。目前在可進化電子電路的設(shè)計中，用得最多得是Xilinx公司的Virtex系列FPGA芯片。

2進化電子電路設(shè)計架構(gòu)

本節(jié)以設(shè)計高容錯性的數(shù)字電路設(shè)計為例來闡述EHW的設(shè)計架構(gòu)及主要設(shè)計步驟。對于通過進化理論的遺傳算法來產(chǎn)生容錯性，所設(shè)計的電路系統(tǒng)可以看作一個具有持續(xù)性地、實時地適應(yīng)變化的硬件系統(tǒng)。對于電子電路來說，所謂的變化的來源很多，如硬件故障導(dǎo)致的錯誤，設(shè)計要求和規(guī)則的改變，環(huán)境的改變（各種干擾的出現(xiàn)）等。

從進化論的角度來看，當(dāng)這些變化發(fā)生時，個體的適應(yīng)度會作相應(yīng)的改變。當(dāng)進化進行時，個體會適應(yīng)這些變化重新獲得高的適應(yīng)度?；谶M化論的電子電路設(shè)計就是利用這種原理,通過對設(shè)計結(jié)果進行多次地進化來提高其適應(yīng)變化的能力。

電子電路進化設(shè)計架構(gòu)如圖1所示。圖中給出了電子電路的設(shè)計的兩種進化，分別是內(nèi)部進化和外部進化。其中內(nèi)部進化是指硬件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的進化，而外部進化是指軟件模擬的電路的進化。這兩種進化是相互獨立的，當(dāng)然通過外部進化得到的最終設(shè)計結(jié)果還是要由硬件結(jié)構(gòu)的變化來實際體現(xiàn)。從圖中可以看出，進化過程是一個循環(huán)往復(fù)的過程，其中是根據(jù)進化算法（遺傳算法）的計算結(jié)果來進行的。整個進化設(shè)計包括以下步驟：

（1）根據(jù)設(shè)計的目的，產(chǎn)生初步的方案，并把初步方案用一組染色體（一組“0”和“1”表示的數(shù)據(jù)串）來表示，其中每個個體表示的是設(shè)計的一部分。染色體轉(zhuǎn)化成控制數(shù)據(jù)流下載到FPGA上，用來定義FPGA的開關(guān)狀態(tài)，從而確定可重構(gòu)硬件內(nèi)部各單元的聯(lián)結(jié)，形成了初步的硬件系統(tǒng)。用來設(shè)計進化硬件的FPGA器件可以接受任意組合的數(shù)據(jù)流下載，而不會導(dǎo)致器件的損害。

（2）將設(shè)計結(jié)果與目標要求進行比較，并用某種誤差表示作為描述系統(tǒng)適應(yīng)度的衡量準則。這需要一定的檢測手段和評估軟件的支持。對不同的個體，根據(jù)適應(yīng)度進行排序，下一代的個體將由最優(yōu)的個體來產(chǎn)生。

（3）根據(jù)適應(yīng)度再對新的個體組進行統(tǒng)計，并根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果挑選一些個體。一

部分被選個體保持原樣，另一部分個體根據(jù)遺傳算法進行修改，如進行交叉和變異，而這種交叉和變異的目的是為了產(chǎn)生更具適應(yīng)性的下一代。把新一代染色體轉(zhuǎn)化成控制數(shù)據(jù)流下載到FPGA中對硬件進行進化。

（4）重復(fù)上述步驟，產(chǎn)生新的數(shù)代個體，直到新的個體表示的設(shè)計方案表現(xiàn)出接近要求的適應(yīng)能力為止。

一般來說通過遺傳算法最后會得到一個或數(shù)個設(shè)計結(jié)果，最后設(shè)計方案具有對設(shè)計要求和系統(tǒng)工作環(huán)境的最佳適應(yīng)性。這一過程又叫內(nèi)部進化或硬件進化。

圖中的右邊展示了另一種設(shè)計可進化電路的方法，即用模擬軟件來代替可重構(gòu)器件，染色體每一位確定的是軟件模擬電路的連接方式，而不是可重構(gòu)器件各單元的連接方式。這一方法叫外部進化或軟件進化。這種方法中進化過程完全模擬進行，只有最后的結(jié)果才在器件上實施。

進化電子電路設(shè)計中，最關(guān)鍵的是遺傳算法的應(yīng)用。在遺傳算法的應(yīng)用過程中，變異因子的確定是需要慎重考慮的，它的大小既關(guān)系到個體變異的程度，也關(guān)系到個體對環(huán)境變化做出反應(yīng)的能力，而這兩個因素相互抵觸。變異因子越大，個體更容易適應(yīng)環(huán)境變化，對系統(tǒng)出現(xiàn)的錯誤做出快速反應(yīng)，但個體更容易發(fā)生突變。而變異因子較小時，系統(tǒng)的反應(yīng)力變差，但系統(tǒng)一旦獲得高適應(yīng)度的設(shè)計方案時可以保持穩(wěn)定。

對于可進化數(shù)字電路的設(shè)計，可以在兩個層面上進行。一個是在基本的“與”、“或”、“非”門的基礎(chǔ)上進行進化設(shè)計，一個是在功能塊如觸發(fā)器、加法器和多路選擇器的基礎(chǔ)上進行。前一種方法更為靈活，而后一種更適于工業(yè)應(yīng)用。有人提出了一種基于進化細胞機（CellularAutomaton）的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊設(shè)計架構(gòu)。采用這一結(jié)構(gòu)設(shè)計時，只需要定義整個模塊的適應(yīng)度，而對于每一模塊如何實現(xiàn)它復(fù)雜的功能可以不予理睬，對于超大規(guī)模線路的設(shè)計可以采用這一方法來將電路進行整體優(yōu)化設(shè)計。

3可進化電路設(shè)計環(huán)境

上面描述的軟硬件進化電子電路設(shè)計可在圖2所示的設(shè)計系統(tǒng)環(huán)境下進行。這一設(shè)計系統(tǒng)環(huán)境對于測試可重構(gòu)硬件的構(gòu)架及展示在FPGA可重構(gòu)硬件上的進化設(shè)計很有用處。該設(shè)計系統(tǒng)環(huán)境包括遺傳算法軟件包、FPGA開發(fā)系統(tǒng)板、數(shù)據(jù)采集軟硬件、適應(yīng)度評估軟件、用戶接口程序及電路模擬仿真軟件。

遺傳算法由計算機上運行的一個程序包實現(xiàn)。由它來實現(xiàn)進化計算并產(chǎn)生染色體組。表示硬件描述的染色體通過通信電纜由計算機下載到有FPGA器件的實驗板上。然后通過接口將布線結(jié)果傳回計算機。適應(yīng)度評估建立在儀器數(shù)據(jù)采集硬件及軟件上，一個接口碼將GA與硬件連接起來，可能的設(shè)計方案在此得到評估。同時還有一個圖形用戶接口以便于設(shè)計結(jié)果的可視化和將問題形式化。通過執(zhí)行遺傳算法在每一代染色體組都會產(chǎn)生新的染色體群組，并被轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)流傳入實驗板上。至于通過軟件進化的電子電路設(shè)計，可采用Spice軟件作為線路模擬仿真軟件，把染色體變成模擬電路并通過仿真軟件來仿真電路的運行情況，通過相應(yīng)軟件來評估設(shè)計結(jié)果。