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关键词智能交通系统、电子监控、行车记录仪、车辆定位、无线视频网络传输、车载硬盘录像机
0引言
随着智能交通系统(IntelligentTransportationSystem,简称ITS)在大中城市的推广和电子监控技术的飞速发展,公交管理部门不但需要了解车辆所在位置和车辆行驶状况等信息,还希望能获取现场的图像,直观地了解车辆运营情况,这要求公交车有一个完整的电子监控系统。
公交车电子监控系统结合了行驶记录仪、GPS定位系统、车载数字视频监控等功能,采用下列先进技术:汽车电子技术、数字视音频编码技术、卫星定位技术、无线网络传输技术、恶劣环境下大容量数据存储技术等,为城市公交集中调度管理和远程视频监控提供完整的解决方案。公交车电子监控系统不但是城市智能交通系统的重要组成,也是城市治安监控系统重要的补充。
1公交车电子监控系统
公交车电子监控系统由车载终端机、无线网络传输系统、中心调度管理平台等几部分组成。
系统组成结构如下图所示:
1.1车载终端机
车载终端机对视频信号、GPS卫星定位信号、行驶记录仪和报警信号进行采集、分析、处理和保存,重要数据实时上传至管理中心。
公交车电子监控终端机主体是车载硬盘录像机,硬盘录像机将前端摄像机采集的模拟视频信号进行数字编码压缩、存储,并接入GPS接收机和车辆行驶记录仪相关数据统一存储在硬盘中,重要数据可实时上传,历史数据可备事后调查使用。
1.2无线网络传输系统
无线网络传输子系统作为整个系统的神经网络,负责终端到中心的数据传输。车载终端对采集到的数据分析整理后,通过无线网络传输系统的平台将车辆行驶信息、GPS定位信息、车内视频图像等网传至调度管理中心,供管理人员调度使用。
1.3中心调度管理平台
中心调度管理平台由管理服务器、流媒体服务器、GIS电子地图服务器、调度服务器、存储服务器等组成。对车载终端机和指挥中心主机进行统一管理,系统还可接入公安110指挥中心,在发生重大事件时可及时上传相关数据,供相关领导及时做出判断决策。
2公交车监控相关技术的发展趋势
公交车监控结合了多项先进的电子技术,包括卫星定位技术、数字视频编码技术、恶劣环境下大容量数据存储技术、无线网传技术和娱乐节目广播功能等。
2.1卫星定位技术
车载终端机将接收到的全球卫星定位系统GPS(GlobalPositionSystem)的定位信息通过无线网络传输系统定时发送至公交调度管理中心,车辆调度管理人员在指挥中心可获取公交车辆的行驶轨迹、速度和方向等信息,并做出调度决策。
2.2数字视频编码技术
数字视频编码算法从最早的MPEG-1发展到目前的MPEG-4和H.264。车载监控对视频数据编码压缩比要求高,采用最先进的H.264编码技术比MPEG-4
压缩效率提高30%以上,是目前最优秀的编码方式,适用于低码流下的数据存储和窄带宽(如:无线网络环境)下网络传输。在CDMA无线网络环境下使用H.264编码技术,可实现CIF格式(352×288)的图像每秒4~6帧的视频图像效果。
随着硬盘容量的不断增大,录像时间和内容也越来越长、越来越多,三路视频录像CIF格式使用160GB的硬盘可使用15天左右,在硬盘录满后还能对录像进行覆盖,循环使用硬盘空间。
2.3恶劣环境下大容量数据存储技术
公交运行在颠簸、振动的环境下,对数据存储非常不利。目前,国内外硬盘录像机厂家针对硬盘减振问题主要使用橡胶、弹簧等原料做成的避振器械对硬盘或整机进行减振;也有的厂家在机械减振的同时加入电子减振功能,即在机械减振的基础上,使用电子振动感应器获取外部冲击信号,收到冲击信号后驱动硬盘磁头部分复位到安全区域,避免振动对硬盘的损坏。采用对硬盘进行减振处理或使用抗振效果好的FLASH闪存,可达到数据安全存储的效果。
2.4无线网传技术
由于公交车移动范围大,需要车载终端具备无线网络传输功能,将实时定位信息和视频图像传输至指挥中心,同时驾驶员和中心可通过无线传输模块的语音功能进行交互。目前,可提供的无线网络平台有中国移动的GPRS/EDGE网络和中国联通的CDMA网络。下表对运营商的无线网络传输理论速度进行比较:
无线网络传输理论速度比较表
传输方式理论上行速率实际测试速率
GPRS85.6Kbps≥20Kbps
CDMA153.6Kbps≥60Kbps
EDGE118Kbps≥50Kbps
从上表来看,目前运营商的无线网络速度不是很高,只能传输单帧或低帧率(2~6帧)的视频流信号,视频图像流畅性不好,管理中心只能从低帧率的图像获取车辆基本运营情况,并做出相应的判断。在未来3G网络建设完成后,随着网络速率提高,视频图像效果将会得到成倍的改善。
2.5娱乐节目广播功能
车载终端可以使用剩余的硬盘空间进行娱乐节目广播,5GB的硬盘空间可记录20小时以上的视频节目。不少车载硬盘录像机厂家在产品中加入了娱乐播放功能,利用多余的硬盘空间存储录像节目,为公交公司提供公交车内广告和娱乐节目播放,做到一机多用,以提高设备利用率。
3小结
公交车电子监控系统将分散的多个子模块集中到一个平台上进行统一管理,全方位地监控公交车运营情况;公交调度管理人员利用该系统可直观的了解车辆上运行状况,并可调用视频图像和语音对讲功能和司机进行交流。该技术既节约了公交公司电子附加设备的支出,又减少维护管理人员,还可利用车载机的娱乐节目播放功能播放广告以提高公司收入。
公交电子监控系统具有良好的社会效益,安装电子监控系统的公交车发生抢劫、盗窃等事件时进行实时报警,将视频图像直接上传至110指挥中心,公安部门可以尽快部署警力以应对突发事件。公交电子监控系统可增强乘客的安全感,对公交车辆上的犯罪行为起到威慑作用。
参考文献
传统的电力监控系统所使用的是有线通信技术,虽然该技术性能更好,但是并不适合城市电力监控系统的建设。而且所需要花费的资金较高,在任何一段线路出现问题就会导致整个监控系统无法正常运转,那么在这种情况下就要发展无线通信技术。以往电力监控系统的通信主要分为三种,首先是利用电力线载波通信技术,其次就是利用电缆和光纤实施通信。最后就是利用大微波技术实现通信。但是这三种通信方式都有其缺陷,例如电力载波通信技术需要电网要达到35kv以上,但是在电力监控系统中主要是监控城市的用电情况,而城市的电网电压通常是10kv,所以电力载波技术室无法运用在电力监控系统中的,通常电力载波技术是运用在长途电力监控系统中,因为长途输电电网中的电压都超过了35kv。而通信电缆和通信光纤虽然通信质量较好,但是相应的其建设资金也较高,而且城市电网的建设速度较快,通信电缆和通信光纤无法及时加快建造步伐。另外还有不少城市为了保证城市形象就使得一些电力设施进行改造,即通信电网建设在地下,那么通信电缆和通信光纤也要随之改道,这样无形之中又增加了电力监控系统建设的成本。所以这种方法也没有得到较多的运用。大微波通信属于无线通信技术在电力监控系统中也得到了较多的运用,不过运用的范围有限,因为大微波技术受到微波传输特点的影响一般运用在长距离的输电线路监控系统中,并不适合城市的电力监控系统。城市电力监控系统的建设对于城市居民用电有很大的影响,但是电力监控系统中最重要的通信技术没有得到较好的解决。而无线通信技术则可以处理电力监控系统中的通信难题,无线通信技术不仅传输的速度较快,而且在数据的传输过程中不需要通信电缆,信号更为稳定、质量也更高。
2无线通信技术在电力监控系统中的应用
目前电力监控系统中的无线通信技术主要采用的是ZigBee技术,ZigBee技术适用于近距离的电力监控系统,可以进行双向通信。
2.1快速的传输数据
电力监控系统需要快速的数据传递,这样才能够在终端计算机上对电网进行控制,ZigBee技术的优点之一就是传输的速率较快,电网的运行状态是瞬息万变的,如果采集设备所采集到的信息不能够及时的传递给终端计算机,那么电力工作人员就无法快速的得知电网的实时运行动态,从而无法对电网进行管控。
2.2提高了工作效率
电力监控系统更大限度的加快了电力部门的工作效率,使其能在电力故障发生之后迅速的反应,并排除故障。但是在没有运用电力监控系统之前是无法实施快速的检修与抢修。因此在电力故障发生之后会造成较大的经济损失。电力监控系统可以很好的改变电力故障中存在的问题,使得电力工作人员能够在发生电力故障之后迅速的找出故障位置,快速的消除故障,更大限度的挽回经济损失。
2.3降低系统建造成本
1数控机械施工技术介绍
数控机械施工需要依托多个技术平台如数据采集、机械控制、现场定位、三维模型设计等,结合通讯技术对现场资源进行优质整合,最大限度走出时间与空间局限,应用机械实现对施工进度的实时跟踪管理和施工情况的精准控制。数控机械施工现在普遍应用于各类工程,如公路、矿山、机场、公共工程等,利用智能控制系统与机械相联合组成智能数控设备完成多个关节的施工任务,并完成压实与验收。这种施工技术的应用可以实现分环节、分工序的精确控制与多机械、多标段的高效组合,在专业化平台辅助应用下完成建设任务。比如昆明机场跑道的水稳施工使用数控平地机即可完成无需挂线,高速公路精加工层施工也无需放样测量可直接完成。数控机械施工技术之所以能够发挥众多优势,关键在于应用GPS或实时动态定位控制技术明确机械位置和状态,利用传感器采集数据对三维化模型进行校准,从而准确的操作指示引导施工人员控制机械精准施工。与传统机械化施工低效率、数据反馈不及时、安全性差、对外部条件依赖高等问题相比,数控机械施工在多种技术平合下可高效完成施工人物,节省时间、人力与成本,提升施工安全性,施工中同时完成质量监控,实现管控一体化,减少返工现象。路基填筑数控施工技术流程如下。路基填筑数控施工技术流程设计数据导入系统,架设定位基站运料车装、卸料数控推土机将料堆散开,自动调整铲斗进行物料粗平数控平地机根据设计对比自动调整铲刀进行精平数控压路机碾压,实时显示所压区域的压实度和压实遍数完成及时提供动态数据。
2数控机械技术应用实践分析
数控机械技术凭借自身多重优越性能在公路土建施工中得到了普遍应用,我们以某地区高速公路建设中某一标段中300m精加工路段为例,分析下数控机械技术的实践应用情况。
2.1施工后标高误差
施工标高数据的对比是可以凸显施工技术精准性和优越性的一个重要指标。与传统施工技术标高数据对比,数控机械技术在减少误差提升精准度方面具有显著优势,我们以具体数据来进行分析对比。某高速公路标段内不同方法施工后标高检测结果对比见表1。从实际数据对比情况来看,应用数控机械技术辅助施工在标高控制方面显著缩小了误差,提升了精度与精确性,可见数控机械技术在公路土建施工中优越的控制性能,有助于加强施工管控。表1某高速公路标段内不同方
2.2施工成本与效益
传统机械施工中,需要数名施工人员进行测量放桩、护桩,不仅耗费人力物力,且需要反复核对确保精准性,对外部天气条件以来程度较高,且施工人员安全情况缺乏保证,后续工作中还需要人工指导机械就位,反复收集整理数据,工作量大,在面临工程数据或设计变更时无法及时有效进行调整反馈,甚至可能导致返工。但是数控机械技术则不同,它可通过三维建模和多技术平合应用完成数据整合,无需放桩即可进行是施工,不仅显著提升了施工效率,节省了人力物力与资源,保障施工人员人身安全,且在地误差高精度控制下,还能够实现数据的实时采集、自动控制,在施工过程中完成进度控制与质量控制,动态监控全程,实现一体化施工,无论是施工成本还是施工效益都有切实保障。为进行直观有效对比,我们以高速公路某路段为例进行施工试验,对比施工成本和施工效益,数控产品选择美国Trimble公司GCS900系统,在长为300m的精加工路段分别应用传统施工方法和数控机械施工技术各施工150m,对比施工效率、施工误差、施工成本。两种施工模式施工效率、施工成本对比见表2。结果显示,数控机械施工可显著提升施工效率,降低人力物力等成本投入,施工效益好。人力投入的减少并未影响施工数据收集,既避免了施工人员对机械施工的干扰,降低安全隐患,同时节约人力和成本投入,二者成本上的显著差异证实了数控机械施工的优越性。由此可见,广泛使用并推广数控机械施工能够加快施工进度,提升施工效率缩短工期,降低成本投入,带来可观的经济效益。
2.3应用实例
目前数控机械技术已经广泛应用于国内多个公路项目建设,比如江西省昌西南连接线TJ合同段引进数控机械化设备天宝GCS900系统,应用于超宽路基平整施工。传统路基平整施工方式要耗费大量人力、物力和时间,桩与桩之间的精度较难保证,未解决以上难题,数控机械系统被引入基建施工,以美国天宝GCS900系统为主,集成了精准定位技术、通讯技术、机械控制技术、计算机技术、SPS930全站仪、MT900靶标、车载电脑、传感器、电台、光棒指示及液压/电源模块数字设备,实现了一体数控机械化施工,在路基平整中可以做到了无桩化施工,避免了施工过程中人为因素而造成的误差。在公路工程施工运用过程中,数控机械化施工产生了节约时间、节约成本带来的经济和社会效益,控制了施工的质量和精度,减少了作业行程和运营成本,并且低碳环保,数据永久保存,便于管理,为后续的道路维护养护提供相关资料。数控机械化施工技术的引入,为公路土建施工建设提供了有力的技术保障,较之传统施工方法,至少提高效率(缩短工期)35%以上,是成功的应用范例,值得在公路土建领域大力应用推广。
3小结
目前制定实现规范并比较适用于复用的组件模型有CORBA/ORB、COM/ActiveX、JavaBean以及.NET等。通过对以上组件模型的研究与对比,本系统选定.NET中的WindowsForms作为本实时测控软件的组件模型,使用.NETFramework的公共语言运行时,组件都建立在一个共同的底层基础上,不再定义使用复杂的管道接口,对象可以直接交互访问,有利于组件的自由配置,同时,利用.NET技术的分层结构特点,采用“搭积本”的方式生产软件,大大提高软件开发效率。
2基于组件技术的实时测控软件开发
2.1软件架构设计
在组件技术中,一个组件就是一个接口集,它通过接口对功能进行封装。因此,对于同一个应用程序架构,只要其使用的接口集合不变,即可通过更换支持同样接口集的组件来获得不同应用,也可重复利用同一个组件或对组件进行二次开发。而基于组件建立的软件架构和应用开发,其最大优点在于可以复用的应用结构和软件单元。实时测控软件主要是对实时测控数据的处理、评估和显示,而测控数据主要包括光测、雷测、遥测及GPS测量等类型,其处理过程通常包括数据采集、数据解析、数据处理和结果评估等四个部分,针对以上4种数据类型,在基于组件技术思想下,其处理架构可统一进行设计,如图1所示。针对靶场测控系统中光测、雷测、遥测及GPS测量等数据处理应用,通过将数据采集组件、数据解析组件、数据处理组件、结果评估组件替换成相应功能的组件,即可实现在保持软件架构不变的前提下开发出不同的应用系统。
2.2基于组件技术的软件升级维护
组件接口是对某一功能的一套抽象描述,具有封装性,它通过接口与其功能实现分离开了,并以接口作为客户与组件(或组件之间)交互的唯一方式,因此,只要保持接口不变,就可以将系统中的组件用新的组件替换,以随时进行系统升级维护。下面以实时测控数据处理软件中的雷测数据处理应用为例,其软件的架构如图2所示。当需要对系统进行升级维护时,在软件架构完全保持不变的前提下,对具体的组件进行替换,只要保持接口不变,程序无需重新编译链接,系统即可通过使用更新后组件中的新接口来获得新特性,从而实现系统的升级维护。
2.3利用组件复用技术实现软件功能扩展
组件复用是利用已有组件创建新组件,即通过第三方产品来构建自己产品。组件复用是通过包容和聚合来实现的,包容时外部组件包含内部组件的接口,它由外部组件接收此调用请求再交由内部组件来处理,聚合时外部组件直接调用内部组件的接口,它让内部组件直接处理该调用请求。在C++语言,通过在外部组件中增加内部组件接口,并把调用请求转发给内部组件即可实现包容,对于聚合,在内部组件中维护一个外部组件接口指针(如m_pUnknownOuter),通过委托机制,让内部组件接口提出的查询接口请求由一个委托接口转发至外部组件,再由外部组件接口查询内部组件。这样就可以实现一致的访问,即不管是通过外部组件的接口,还是内部组件的接口,都可以查询到内外组件所支持的接口集合。在实际应用中,软件开发不仅有大量的、功能强大的商业化组件可以使用,而且有应用广泛的、成熟的靶场测控系统专用组件可以使用,如组件化的数据接收、量纲复用、坐标转换、滤波平滑、精度评估等功能模块。因此,利用好组件复用技术可以有效扩展靶场测控数据处理系统的软件功能,对于靶场测控系统建设具有重要的现实意义。
3结束语
关键词:建筑电气工程;质量控制;安装过程
随着社会经济的发展,建筑工程建设的需求也越来越大。现代社会,人们对于建筑物各项的要求也越来越高,不仅要求建筑外部美观、结实耐用,还要求建筑物内部各类设施齐全,能更好为自己服务。而电气设备作为建筑内部不可或缺的部分,其施工建设愈加受到人们的重视。这也使建筑电气施工的质量面临着巨大的挑战,而且建筑电气施工质量会直接影响后期建筑内部各类设施的运转,对于建筑整体的质量有着重要的影响。因此,在现代建筑工程建设中,施工单位应高度重视建筑电气施工质量问题,建立完善的施工管理体系,加大对建筑电气施工质量的控制及管理力度,从而确保建筑电气施工的质量和效率。
1施工前对电气工程的质量控制
1.1做好对施工图纸的设计、审查,编制好施工方案
施工前要认真设计图纸,使其符合建筑设计和现场的实际情况,并与土建相关人员一起核对土建与电气的施工图纸,明确两者间的交叉检查施工部分,避免交叉部位的冲突。审阅图纸时,就建筑工程而言,要根据建筑的标准、构造及布局,和供电方式、电压等级、线路走向、铺设方式等,做出合理说明和建议。施工方案的编制,要跟施工单位商议,配合施工进度,对有关基础性部件进行预埋,如线路保护管的预埋、支撑架的预埋和基础型钢的预埋。
1.2电气设备与材料质量的控制
电气设备与各类电气材料要符合国家标准,要避免不合格产品对建筑电气的用电安全造成危害。如一些电线存在着抗腐蚀性能力差、耐热耐压性差、电阻过小的问题,空气断电器和漏电开关存在质量问题,供电设备老化和保护措施不当,这些都会严重影响建筑电气系统的正常运行,甚至引发重大的安全事故。所以一定要对电气设备及材料进行质量检查,核对出厂合格证或质量证明书,必要时,去相关检测部门进行检验,合格后方可使用。
1.3对施工人员的岗前培训和指导
要培养合格的技术人员,使其具备丰富的专业知识和一些工作经验,对施工的各个部分深入了解,对每一道工序都能严格按照要求和相关的国家标准执行。在项目开工前,技术人员应先熟悉建筑电气施工方案和设计图纸,并能同土建人员进行沟通,共同配合好建筑工程的实施。还要根据施工方案,对施工人员的工作进行分配,使其掌握自己部分的工作,并能配合整体工程,这样能管控好电气工程施工质量的人为因素。
2施工阶段的质量控制
2.1施工基础阶段
施工过程中,电气工程的质量控制更为复杂。首先,在基础施工阶段,就要做好各类工程材料的预埋工作,及时协同土建单位完成强弱电进户电缆的穿墙管道与防水板预埋、预留工作。对于预埋部件如吊卡、吊杆的基础螺栓、配电柜的基础和建筑防雷接地引下线等做好防护和焊接工作。其次,检查各个专业的配套部件的位置结构的合理性。例如敷设管线的布设,要与结构墙、吊顶位置、地面的垫层配合好,避免管线的浪费。最后,要考虑电气设备与材料的安装和其他建筑施工的部件的配置的合理性。如对给水排水管道、热力通风管道和通信布线等与电气设备的位置和配合防护都要充分考虑。
2.2施工主体阶段的质量控制
在施工主体阶段,电气施工的质量体系的建立和运行需要进行分类管理。可以从大到小,从整体到局部,先给电气工程分项,如照明工程、线路工程等,然后给各项工程再分成几个部分,如照明工程是由管具、灯具、开关、配电盘以及进外户线的安装构成。所以在主体施工前,首先,要对其涉及到施工环节的主次进行确定分类,实现各设备的交接协调,如确定电力缆线、供配电装置、配电箱三个重点设备交接配合,根据规范超前控制,达到对工程质量的预控。其次,对重点设备,尤其是影响建筑电气施工质量的因素,予以重点关注。如等电位系统必须保证良好接连,使建筑物内所有导线位置始终处于零电位,避免人们受到电击伤害;防雷接线时,尽量减少均压环、引下线及避雷带的连接处的焊瘤、虚焊等问题,防止其影响引雷效果,焊接部分也要做防锈漆处理,增加使用寿命;管线敷设要根据设计图纸和实际情况进行,避免在穿线时出现缆线太多、管道过细等问题,以免造成管线浪费,线体散热不足,影响使用,增加花费;开关、插座的安装要稳固,线盒不要埋设过深,根据用户的使用要求对开关和插座的位置调整。最后,要配合好土建施工。依据土建施工的进程与工序要求,完成管线的敷设,并给予一些保护措施,如在电线穿越楼板时,用足够长钢管加以保护;在通过伸缩缝时,埋设补偿盒,管线铺设略微宽松。浇筑混凝土时,注意对电气管道的防护,防止混凝土振捣时对管道造成损害或使其移位,影响以后电气的使用。
2.3施工装修阶段的质量控制
电气施工时,要遵循室外线管地下化、室内线路暗敷化的原则,做到隐蔽安装、美观实用的要求。在装修阶段,对于设计中的漏项和客户增加的要求,要及时补救,但不能采用重新打洞,明敷线路的办法。电气安装后,要再次检查,并且验证其使用是否正常。还要做到对成品的保护,提高人员成品保护意识,并设专人定期检查。明确各道工序每个人的责任,在验收期间,做好交接手续。
3施工后验收质量控制
制定严格的质量验收标准。严格按照设计图纸和技术规范,认真进行质量检查程序,这是对建筑电气施工质量控制的最后一道程序,必须遵循先自检、后互检、在进行交接检、隐检等。严格把握工程验收,对于管线,电线、电气设备以及固定设备连接处的各类固定材料都要进行认真检验,还要有严格的电气设备的性能测试,如严格绝缘测试、接地测试等。对于按照检验操后不合格的,要坚决不予验收,并责令施工方限期修改,这样才能保证电气施工质量的最后一道防线。
4结束语
通过上述对建筑电气工程各个程序的分析,要提高电气安装工程的质量,首先,严格把握建筑电气安装的工作要点。比如管线走向、开关和插座的位置要根据用电设备所处位置进行安装;暗线敷设时必须配备管线,以保护电线;电源线的配线要满足最大功率;电源线与通讯线不能穿在同一根管道中,管内总线根数不能超过八根等。其次,建筑电气设备与材料必须严格符合国家标准,保证安装设施的安全有效。一般要根据国家标准GB50303-2002《建筑电气工程施工质量验收》进行检验验收。最后,电气工程的施工要能配合其他建筑工程施工。这样不仅能保证建筑整体施工的顺利进行,还能保证电气施工在有些环节的质量控制。综上所述,建筑工程中的电气施工是一项复杂的工作,需要施工中各部分的规划、配合、执行。要做到对电气工程的质量控制就需对电气工程的各个程序进行监控,从一开始的工程设计、人员配备、施工准备到后来电气施工过程和后续检验都需严格按照标准,进行质量控制。通过严格的施工管理、有效的施工配合组织和高标准的质量控制,才能确保电气施工安装及使用的有效安全,从而保证建筑工程整体的安全,提高工程质量。
作者:刘 莹 单位:广州市机电安装有限公司
参考文献
[1]周峰鹿,王生云.浅谈电气工程的质量控制[J].甘肃科技纵横,2005,34:110-112.
[2]林育龙.浅析电气工程的质量控制和安全管理[J].价值工程,2010,29:67-68.
暖通空调软件可以按用途分为辅助绘图(CAD)软件、设计计算软件和模拟分析软件,按其与Internet的关系可以分为离线应用软件和Internet在线应用软件,这些软件共同构成了暖通空调领域一个重要的发展方向,本文就这些软件本身及其发展作一个简要的回顾。
自1946年第一台电子计算机诞生以来,科学技术发生了一场深刻的革命,计算机不仅有惊人的运算速度和很高的计算精度,还具有记忆、判断等功能,同时计算机软件技术也在的不断发展和完善,计算机及其软件的可靠性和应用性越来越高,它们已成为人们工作和生活中不可或缺的工具。暖通空调软件在暖通空调系统设计、暖通空调设备生产等方面得到了广泛的应用。
暖通空调软件最早应用于暖通空调设计和制造领域的计算机辅助设计,目前,暖通空调CAD和设计计算软件已经取得了很大的成就,暖通空调设计专家系统软件已经用于暖通空调系统的设计和决策,能耗分析软件、气流模拟CFD(计算流体力学)软件的应用使设计人员在大楼建成之前就能对暖通空调系统的运行工况和能耗情况进行模拟,从而据此选择最优的设计方案。
不难发现,暖通空调软件经历了一个从简单到复杂、从粗糙到精细、从面向过程无友好程序界面到面向对象界面友好、从离线到网络的发展过程,随着计算机软件技术和网络技术的不断发展,暖通空调的软件也更加完善,更好地为暖通空调工程师服务。我们应该跟上时代的步伐,及时地充分利用计算机软件技术,使暖通空调技术的发展不断推向前进。
2、暖通空调软件技术
2.1暖通空调辅助设计软件
暖通空调辅助设计软件包括辅助绘图(CAD)软件和设计计算软件,就我国的情况来说,暖通空调辅助设计软件的发展大致经历了三个阶段:起步、发展、成熟。
1)起步阶段(20世纪70年代左右)
各大学和研究单位研制开发一些符合国情的暖通空调程序软件库,但多为局部性的,覆盖面不宽,水平也有限。
2)发展阶段(20世纪80年代左右)
国家出资研制开发《建筑工程设计软件包》(BDP),作为国家“六五”科技攻关项目,该软件于1986年5月通过国家(部级)鉴定,被誉为当时具有国际水平的优秀软件,并在此后的数年里,在国内得到了较为广泛的应用。与此同时,也有一些CAD软件出现。
3)成熟阶段(20世纪90年代)
Windows的出现,以及AutoCAD的推广应用,各种空调CAD软件涌现,并得到日益广泛的应用。1995年3月,我国第一个在Windows环境下开发的暖通空调设计计算软件EasyHVAC(同济大学)投放市场,它一出现即受到设计人员的青睐,1998年,该软件又推出了辅助绘图版本EasyHVACCAD.我国的空调辅助设计软件正日益走向成熟和完善,2001年7月,上海华电源信息技术有限公司和上海现代建筑设计集团共同开发的HDY-SMAD空调负荷计算及分析软件将暖通空调设计计算软件推向了新的,该软件通过了上海市建设和管理委员会的鉴定,专家一致认为该软件部分功能填补了国内同类计算软件的空白,总体设计达到国内领先水平,该软件具有如下区别于其它软件的新的功能和特点:
1)内嵌215个城市和地区的气象资料,并具有城市扩充功能,能够计算各个城市和地区的全年逐时室外干球和湿球温度、太阳辐射强度。
2)在不同的设计阶段,由粗到细提供6种不同的空调负荷计算方法,用户可根据需要自由选择。
3)能够对冬季空调热负荷进行逐时计算,并且可以将冬季的人员、照明和设备得热产生的负荷从空调热负荷中扣除。
4)强大的楼层组管理功能,支持多个标准层。
5)独特的工作时间表设定和指派功能,支持不同日期具有不同的上班模式,以及不同时间的不同上班模式,无缝处理间歇运行空调系统。
6)应用动态焓湿图(HDY湿空气分析大师)能自动对一次回风系统自动进行冬季和夏季工况,HDY湿空气分析大师能够分析和计算各种空调系统和工况。
7)利用东方空调网的暖通空调设备数据中心,得到各个厂家的最新空调设备资料,用于空调设备的选择。
8)可以输出14种文件类型:封面、建筑概况、室外气象资料、室内设计参数、围护结构参数、空调负荷计算方法及公式、空调负荷详细计算参数、空调负荷统计数据、空调负荷逐时数据、空调工况分析结果、楼层组管理文件、回风系统划分文件、新风系统划分文件、设备选择结果。
暖通空调辅助设计软件的应用范围不限于暖通空调工程的设计,它还用于暖通空调新产品的开发。暖通空调设计专家系统也取得了较大的成果,它能给出特定建筑物的暖通空调系统和暖通空调设备的各种可能的设计方案,并评判它们的优劣,从而可以得到最好的设计方案。
2.2暖通空调能耗分析软件
暖通空调辅助计算软件解决了辅助绘图和设计计算等较简单、静态的问题,但是暖通空调系统是一个随建筑类型和室外气象条件动态变化的复杂系统,暖通空调工程在设计时要考虑节能和环保,在运行时也要考虑节能和环保,因为在暖通空调运行期中大部分时间中其负荷条件是不同于设计条件的。采取一定的技术和管理措施使暖通空调系统的运行适应负荷动态变化,尽量避免不必要的能耗,这是暖通空调节能的重要方面,要做到这一点,必须对暖通空调系统的全年动态能耗进行模拟分析,从而准确地制定相关的优化方案。因此暖通空调能耗分析软件也就应运而生了。
暖通空调能耗分析软件,能够对已经建成的和将要建造的大楼暖通空调系统的运行进行全年负荷动态分析、能量消耗模拟和技术经济分析,设计人员可以由此判断空调设计的优劣,并提出空调系统的最佳控制和管理办法。
美国和英国等发达国家在20世纪70年代就开发出了暖通空调能耗分析软件,例如美国能源部开发的DOE软件,英国的ESP-r软件,并在美国和欧洲得到了广泛的应用。2001年,作为DOE软件和BLAST软件的升级版本,美国能源部又开发了EnergyPlus软件,该软件集中了美国政府在建筑环境与设备领域的投资所产生的世界上最先进的科研成果,有10来个美国大学和公司参与了该项目的研究,最终由美国加州伯克利大学LawrenceBerkeley国家实验室(LBNL)发行。建筑能量模拟已经在美国和发达国家中普及,预计在未来2-5年内,将在中国推广和普及,相关的建筑节能标准正在加紧制定,从而为能量模拟软件的推广做好了政策上的准备。目前国内的能耗分析软件有清华同方股份有限公司开发的DEST软件(基于AutoCAD)和上海华电源信息技术有限公司与上海现代建筑设计集团共同开发的HDY-SMAD空调负荷计算及分析软件(直接基于Windows,V2.0以上版本可进行能耗分析),后者具有以下的主要功能和特点:
1)采用谐波反应法计算墙体得热,采用热平衡法计算房间负荷,能够计算全年8760h的逐时负荷。
2)同时对建筑物和空调系统设备进行模拟分析,设备运行结果可反馈到空调系统中进行负荷的反馈计算。
3)对空调负荷的强大的统计和分析功能,弥补了国内同类软件的空白。
4)基于Internet的网上空调设备选择功能。
5)中英文两种输出方式。
2.3气流模拟计算流体力学(CFD)软件
空调系统设计的效果与室内气流组织密切相关。好的气流组织方式能够使空调房间的温度、湿度和速度很容易地符合设计要求,反之,差的气流组织方式可能根本就达不到设计要求。因此,在空调系统设计完成之后施工之前,预测空调系统的气流组织状况就很重要。在以往的研究中,只能用模型实验的方法研究几种典型送回风方式的气流组织状况,获得一些简化的计算公式,并将它们套用到类似的设计中去,但是,它们的精度和使用范围都不能令人满意,尤其当遇到一些特殊难题,如高大空间的气流组织、车间有害气体浓度场分布、室内不同障碍物情况下的气流流动规律等等便无法解决。正是在这种情况下,基于计算流体力学(ComputationalFluidDynamics)的空调系统气流模拟软件发展起来了。
气流模拟软件的发展经历了以下几个阶段:
1)从简单的单个送风口气流状态,到多风口相互影响下的室内气流组织;
2)从二维到三维;
3)从稳态到动态;
4)从层流到紊流;
5)从简单的边界条件和初始条件到复杂的边界条件和初始条件;
6)从单纯的数值计算,到图文并茂的计算和前后处理一体化软件。
比较著名的气流模拟软件有SIMPER、PHOENICS等等,另外很多商业计算机公司,如IBM,也开发了与建筑配套的空调系统气流模拟软件。由于气流模拟的计算复杂,以前大多在工作站或大型计算机上开发,随着微型计算机速度的提高,现在已经有了微机上的气流模拟软件。
气流模拟计算方法以计算机为运算工具,其最大优点是成本低,实践表明,计算机运算的成本要比相应的模型实验低许多倍,随着被研究的物理对象越来越大和越来越复杂,这个优点将更显著;其次是速度块,用计算机运算,设计人员可以在很短的时间内设计对比许多不同方案,从中优选出最佳设计,而相应的模型实验则需很长时间;第三是具有较强的模拟真实条件的能力,它的计算空间不受限制,无须缩小几何比例,而模型实验就难以办到。不过数值计算结果的可靠性主要依赖于数学模型和计算方法的正确程度,故不如实验方法那么直观可靠,因而必要时还须将两种方法结合使用。
2.4基于Internet的空调系统远程监控软件
随着Internet技术的飞速发展,人们通过Internet对世界各地的空调系统进行远程监控已经成为现实。杭州华电华源环境工程有限公司和上海华电源信息技术有限公司共同开发的冰蓄冷空调远程监测系统已经实现了对冰蓄冷空调工程现场的全自动监测,具有以下的功能:
1)管理人员通过Internet能够在任何地方通过密码登录后对各地的冰蓄冷现场控制系统实施远程监测;
2)各地的冰蓄冷现场控制系统能够及时地向管理人员发送运行数据;
3)管理人员能够通过浏览器对各地工程的反馈信息,进行统计整理和比较,并进行故障诊断。
我们相信,在不久的将来,基于Internet的常规空调系统远程监控和故障诊断将成为必然的发展趋势。
2.5基于Internet的暖通空调电子设备手册
暖通空调专业是一个设备应用专业,设备的正确选用和布置是工程设计最关键的环节。由于目前设计人员主要是通过设备手册和设备样本来获取设备的信息,这样获取的数据难以及时更新,查阅起来也不太方便,因此,上海华电源信息技术有限公司提出了开发基于Internet暖通空调电子设备手册的设想。
基于Internet暖通空调电子设备手册,除具有常规设备手册的基本功能(具有设备的使用和安装说明,用户可以查阅)外,而且具有以下常规设备手册所不具有的功能和特点:
1)提供各类设备专门的选型程序,根据用户提交的设计参数,可以迅速从设备库中检索到符合条件的一组设备,显示各自的设计人员关心的数据,利于用户对这些设备进一步的比较和分析。对于某些设备,并提供一些必要的计算和分析功能,简化用户的选型。
2)能够直接根据用户选定的设备生成或调用相应的CAD图形(三视图)。
3)上述功能既能在常规的操作系统和CAD环境下实现,又能在Internet上实现。
4)制定了暖通空调所有设备的标准数据库格式,统一了各生产厂家提供给设计人员的样本的格式,利于设计人员进行分析和比较。
5)各生产厂家可以随时在网上对其产品数据和图形进行更新,从而保证设计人员所得到的产品资料永远是最新的。
目前,该暖通空调电子设备手册已经有Internet、Windows和AutoCAD三个版本的软件产品,Internet版本的产品可以在东方空调网上的数据中心运行。
2.6专业Internet网站的涌现
互联网已经成为暖通空调专业信息交流的一个重要渠道,因此至今已经涌现出了一大批的暖通空调专业和企业网站。目前,各大设备生产厂家均有自己的企业网站。国内比较著名的暖通空调专业网站有东方空调网、暖通空调信息网、中国空调制冷网等,其中东方空调网除提供信息服务外,还提供设计资询和各种暖通空调专业软件的开发和外包服务,及附加技术服务。可以预见,随着人们对互联网络认识的深入,暖通空调专业网站将成为人们日常生活中不可缺少的一部分,暖通空调专业也将随着Internet的发展而进入一个崭新的发展阶段。
个性化的校园空间具有复杂和多元的诸多特点,随着时代以及城市的日益发展向着多意义、多功能、多核心的方向深化,因此,建设个性化的校园公共空间具有追切的现实意义。校园中的各教学空间只有进行合理的规划,才能起到良好的效果,现在很多高校都在进行新校区的建设,在此之前都会聘请国内外的优秀设计团队对其进行整体的规划设计,按使用功能分教学区域、活动区域、生活区域、实践区域等不同的区域,使师生在校园空间中合理、有序的生活、工作和学习。同时对于单个空间而言,现代化的教学对教学空间的要求更高,比如学校的多功能报告厅、大剧场等公共空间,就需要对空间进行一些隔音等的处理,并配置音响、灯光甚至特殊的立面效果的处理,达到满足该空间使用所需的必备条件。
1、AUTOCAD软件空间设计表现
AUTOCAD软件作为室内设计中的重要表现方式,在这个方案的过程中得到了充分的使用,为方案的如期完成以及创意的展示提供了有力保障。在整个方案设计的过程中,AUTOCAD软件是运用最多的,从前期平面规划的布置到每个立面的装饰,从节点大样图的分析到各物体尺寸的敲定,都离不开AUTOCAD软件的运用,主要是AUTOCAD软件具有操作简单、灵活,绘制的图纸按实物一比一绘制,同时方便进行修改等优点。相比居住空间而言,公共空间室内设计方案的绘制除了对常规的空间平面布置图、立面图、吊顶图、水电布置图等进行绘制外,还需要对各个材料的交界处以及施工工艺进行大样节点图的绘制、说明。AUTOCAD软件在不同的设计过程中的要求以及重视程度也不一样,我们一般会根据方案的要求进行分阶段的设计,一般我们把设计阶段分为文字内容、形象表达、技术表达、设计认定四个步骤。在形象表达过程中需要设计完成的是平面布局图、设计草图、设计效果图、设计模型等四方面的内容。技术表达主要是进行施工图的绘制,主要完成造型平面、顶面、剖面三视图,标注施工工艺、施工技术的要求,写明装饰材料的规格,明确工程要求达到的质量以及空间、材料之间组合的色彩关系。这是管道墙的立面图,主要表示的是各种规格的管道的排列走向示意,对于图中的一些施工部分进行了尺寸的标注,并通过图层颜色的设置,使整个画面非常安静、整洁、规范,对于委托方以及施工工人都能方便的查看。
2、 3DSMAX软件空间设计表现方
案设计的过程中一般都会进行效果图的绘制,在电脑技术还未普及的年代,效果图的绘制都是通过手绘效果来实现的,用马克笔、彩色铅笔、水彩颜料等工具进行绘制,效果很好,这类效果图更多的还是一件艺术品,因为是绘画艺术的综合使用。但这种手绘绘制的效果图由于耗时多,成本也就大幅上升,另外由于是手绘表现,所以对于空间尺寸的把握不能做到百分之百的正确,在透视问题上肯定存在误差,所以在信息技术普及的现代,手绘效果图慢慢的已经淡出了装饰市场,只是在一些方案的前期设计中运用比较多。3DSMAX软件作为一款三维建模的软件,在今年被广泛的应用在室内设计的效果图表现中, 由于制作成本低廉、周期短、完全按AUTOCAD图纸中的尺寸绘制等有点被得到广泛认可。本案例是采用的V-Ray渲染器插件,3DSMAX软件也自带渲染功能,但V-Ray渲染器插件目前做的比较成熟,在表现室内场景上面有它的优势,效果好同时渲染时间短,所以得到了设计师的认可。
3 、PHOTOSHOP软件空间设计表现
空间设计是指在现有空间的基础上利用可变换和移动的设施对利用空间进行二次分割和功能再造。图书馆空间设计是根据服务流程的变化,以读者需求为基本出发点,对图书馆传统空间的再设计,使其动线规划、服务流程和服务模式更加完善,以提高空间利用率和用户满意度。图书馆空间设计的基本原则包括:(1)空间设计应充分尊重用户的使用需求,体现以人为本的建设精神。空间设计方案应在用户利用倾向调查和实证分析的基础上,体现读者的使用意愿,提高用户的使用体验。(2)图书馆空间设计应注重读者能动性的发挥,设计过程应开放和透明,鼓励和吸引不同需求的用户参与设计进程,彼此分享、共同讨论、推敲论证,空间设计在满足用户普适性需求的基础上,体现用户的个性化特点。(3)空间设计应采用用户体验和用户互动交流相结合的模式,通过馆员和用户的交流、用户和用户之间的分享,挖掘用户的潜在需求,创新图书馆空间服务内容。(4)图书馆空间设计应注重结果评估。现行的图书馆服务创新往往关注“怎么做”,而对做的结果并未客观评价,而通过设计评估有助于认清设计链中的薄弱环节,有利于图书馆有针对性地提高和加强。
2台湾公共资讯图书馆的空间设计
台湾公共资讯图书馆馆长吕春娇在“新时代图书馆规划与发展趋势国际论坛”上就新馆的空间规划历程与政绩做出报告,并对图书馆空间设计的做法做出介绍,其成功的空间设计极大提升了图书馆的服务质量和用户满意度。
2.1规划顺畅的用户、馆员和书籍动线
动线是建筑与室内设计的专业用语,将人在室内室外移动的点连合起来便成为动线,顺畅的动线设计能让进到空间中的人,在移动时感到舒服,没有障碍感。台湾公共资讯图书馆为避免盲区和死角,规划设计了读者、馆员、书籍3条层次化的空间动线。读者动线划分为管制区外动线、管制区内动线、由馆员引领的动线和楼梯动线。(1)读者管制区外电梯动线,包括从地下1、2层中央停车空间到一楼中央外大厅的动线及由东侧地下停车空间及自修阅览室至一楼东侧外大厅再到二楼国际会议厅/会议学习区的动线;(2)读者管制区内电梯动线,包括1-5楼的中央带串联动线及由2楼西侧多媒体区至3-5楼开架阅览区的动线;(3)由馆员引领从地下密集书库/报纸合订本区至一楼西侧再到二楼多媒体区的电梯动线;(4)读者楼梯动线,包括1-5楼的楼梯串联动线及2-5楼的多媒体区、开架阅览区串联动线。馆员动线分为电梯动线和楼梯动线。(1)馆员电梯动线又由3条动线构成,第一条是从地下停车空间至1楼行政服务入口收发柜台、2楼国际会议厅、3楼行销出版/公共事务组研究发展/公共服务联合办公室、4楼资讯组办公室、5楼行政支援办公室的行政动线;第二条是串联地下中央停车空间、外大厅、流通柜台、2-5楼中央区域带的动线;第三条是串联地下密集书库/报纸合订本区、1楼委外经营区、2楼多媒体区、3-5楼开架区域的动线。(2)馆员楼梯动线,即与读者楼梯空间的公用动线。书籍动线不同于读者动线和馆员动线纯粹的纵向性,它还涉及横向的动线设计,整个书籍动线由3条纵向动线及1条横向动线构成,且所有动线均为电梯动线。(1)3条纵向动线,第一条由地下密集书库/报纸合订本区至多媒体区、开架阅览区的动线;第二条串联流通服务台及3-5楼开架阅览区域的动线;第三条串联地下停车空间、行政服务入口收发柜台、馆藏发展与知识组织联合办公室的动线。(2)1条横向动线,特指横向连接3楼开架阅览区与馆藏发展与知识组织联合办公室的动线。
2.2实现知识保存的动态及多元化
实现知识保存形式的转化是台湾公共资讯图书馆空间设计的另一重要理念,吕春娇馆长认为,传统的知识保存形式是实体、秩序、堆叠、静止而受限的,而未来的知识保存形式应当是无形、动态、穿梭、速度及多元的。要实现传统知识保存形式向现代化知识保存形式的平稳过渡,必须大力推行数字图书馆建设,通过现代信息技术,对海量、分布、异构的数字资源进行整合,形成有序的整体,提高各种媒体提供友好、高效的服务。台湾公共资讯图书馆空间的数位化设计体现在以下几点:(1)高科技信息技术应用下的资源整合,通过实体馆藏管理的自动化系统、无线射频识别RFID系统及虚拟馆藏管理系统、ILM信息生命周期管理系统的构建及开发,实现资源的有效组织及管理,形成完整的知识网络;(2)通过互动体验设备应用、咨询便利站Kiosk、推播系统及立面式/桌式互动系统等多种媒体途径提供读者深度参与的、交互式的开放信息交流环境;(4)通过数位资源入口网、线上视听媒体中心、远距传播教学中心、电子书服务平台等高度共享平台的构建实现了分布式异构资源库的无缝对接。
2.3充分利用信息技术进行空间设计
通过高新技术应用拉动图书馆服务的人性化和便捷性,是台湾公共资讯图书馆空间服务设计的另一特色。(1)资讯便利站Kiosk的建制及使用:图书馆在对不同形式资讯便利站深入研究的基础上,确立了以不同外型、颜色的Kiosk区分不同功能资讯便利式服务的设计方针,红色流线型的订位系统Kiosk、粉红流线型的空间导览Kiosk、白色附键盘鼠标的馆藏查询Kiosk使得各类资讯服务的操作既简单明了又方便快捷;(2)书目对比系统,所有书架均配有通过触摸显示屏操作的书目对比系统,该对比系统以馆藏索书号为索引实现与图书自动化系统的串联,用户点选触摸屏查看目前书架的馆藏内容、借贷状态等实时性信息;(3)遍布全馆的数位推播系统,馆内共设有53部42吋、55吋、60吋三种不同尺寸的资讯、海报推播系统,用于开展政令宣导、活动预告、讯息公告、礼仪阅览等便利性资讯服务,成为紧密联系市民与政府、用户与图书馆间的桥梁和纽带;(4)方便快捷的电子书借阅程序,馆内蕴含丰富的电子书资源及多媒体影音设备,并免费为读者提供电子书阅读器,馆内任何一角均可无线上网,欢迎读者带着行动载具来“K书”,此外,还提供电子书馆外借阅服务,读者上网借阅电子书,时间一到便自动注销,免去了还书手续。
2.4空间设计注重互动体验
通过读者情境互动、馆员读者互动打造不一般的用户体验,是台湾公共资讯图书馆空间设计的另一制式法宝。(1)AR扩增实境设备下读者与书本的互动,当孩子们通过AR设备扫描书本时,安装在墙体上的显示屏中的书本就会发生神奇的改变,文字可以翻转,标题通过动画的方式出现,还时不时的会有动态卡通人物出现,使读者在阅读时,不仅能够接受到耳目一新的感官视觉体验,还能获取更多的展示信息,有利于其阅读力和想象力的强化;(2)儿童互动故事屋,利用数位技术及互动式操作(如绘本剧表演、互动游戏),通过现实与虚拟的结合,让儿童走进绘本所描述的故事情境中,体会故事中人物的真实情感世界,从而能够更为深刻地传达故事的教育启迪意义;(3)三大数位互动体验中心的设置:数位休闲中心用于本土化原创动漫作品的主题化陈列展映;数位美术中心整合了各院校历年的数位创作优秀作品,并建立数位影音典藏资料库,提供读者欣赏;数位体验中心通过动态体感侦测、QRCode等数位展示技术,让民众可利用数位技术进行互动游戏,并以明亮、活泼的视觉设计增加学习乐趣,同时搭配立体桌面、墙面实体展示,让用户体验不一般的云端图书馆。
3台湾公共资讯图书馆空间设计的启示
3.1合理布局,优化动线,为用户提供轻松便捷的一站式服务
图书馆空间布局讲究资源优化配置、布局合 理,这种合理性体现在3个方面:(1)用户、馆员、馆藏资源运作的动线明确,3条动线在各自功能区域内并行不悖,通过一系列的串联设计使得各动线之间衔接有序,运行高效;(2)整个空间功能布局的人性化,这种人性化可以体现在如下方面:第一,对同质化、相衔接的功能区域的集中规划,如用户在阅读过程中,可能需要通过网络检索厘清书本中相关问题,因此图书馆布局设计就应以用户行为模式为基准,在考虑用户最可能的空间位移情况下实现各区域的模块化衔接;第二,整体舒适度、轻松感的营建,用户身处图书馆渴望感受到的是贴近大自然的舒适或是家一般的温馨,图书馆可通过与周边自然环境的融入式设计,及室内绿色植物、提示标语、海报等细节设计为用户提供自然、温馨的空间体验;第三,一站式的便捷化服务,为省去用户的奔波劳碌,众多图书馆推出了综合服务台服务,在这里用户方向指引、复印打印咨询、参考咨询、IT相关问题可以得到一站式的解决,有效提升了图书馆的服务效率及用户满意度。
3.2紧跟科技革新的步伐,为用户营造数位一体化高品质服务
科技的日新月异,信息化设备的飞速发展为图书馆服务的转型升级提供了新的机遇。一方面,现代化的图书馆不仅培养用户如何检索信息,还可以培养用户掌握信息化设备的能力,电子设备更新换代很快,用户不可能拥有每一样电子设备,过去,用户缺乏图书,图书馆可以提供,现在用户缺乏电子设备,图书馆同样可以提供[7]。另一方面,RFID系统、咨询便利站Kiosk、推播系统及立面式/桌式互动系统、AR扩增实境设备等高新技术、设备的应用推动了图书馆的数字化进程,为用户带来了全新的数字化体验,以扩增实镜技术应用为例,其通过绘本内容与实体物件整合,藉由互动的模式与多媒体资讯整合,与使用者生活情境结合,为小读者创造出非同一般的整合式学习体验,在增加学习趣味性、情境性的同时,让孩子们可以更加直观、更加便捷地进行学习。因此,在图书馆空间设计领域,各类高新技术有着良好的应用前景,通过数位一体化高品质服务的营建,图书馆必将实现与用户的双赢。
3.3分龄设计,互动体验,为用户提供共享、协作化知识服务
体验经济社会中,图书馆要更好地履行其知识化服务职能,必须迎合用户的多元化需求,为用户提供不同于传统服务模式下的服务体验。空间设计同样需要围绕用户需求、用户体验展开,首先,图书馆必须针对其用户群进行分龄分众的需求调研及需求分析,制定分龄分众的服务策略,如面向儿童的阅读、导读服务策略、面向中老年读者的服务侧重领域确定等;其次,图书馆应在需求研究基础上进一步总结读者的需求变化趋势,如现代社会中的信息共享化、协作化、共同创造的趋势。信息社会中,人们比以往任何时候都渴求相互间的交流与合作,为顺应用户交互式的信息分享图书馆有了信息共享空间,正是由于协同创造成为社会的主流,众多图书馆开始出现创客空间建设。作为人类文明的起源、知识的殿堂,图书馆必须顺应时展的潮流,为用户提供共享、协作化的知识服务平台。
4结束语
摘要:农业技术的经济价值必须通过空间扩散来实现,而扩散效果的高低却在一定程度上取决于外部环境。因此,首先肯定农业技术空间扩散环境的重要性,然后对农业技术空间扩散环境进行因素分析,构建农业技术空间扩散环境评价指标体系,最后提出了优化空间扩散环境的具体措施。
关键词:农业技术空间扩散环境工作
科技进步与创新必须借助于有效的技术扩散,才能实现从潜在生产力向现实生产力的转化,农业技术也不例外。而相得益彰的外部环境是推动农业技术有序扩散的必要条件,对于中国这个地区差异显著,经济发展不平衡的农业大国,分析、评价、优化农业技术空间扩散所处的环境就显得尤为重要。
1农业技术空间扩散环境的作用
农业技术扩散是一个时间推移和空间蔓延的复合过程,源于某个地域单元的农业技术逐渐被广阔的地域范围所接受、采纳、应用就是农业技术的空间扩散,其扩散的动力来自于技术发源地与技术接受地的技术落差。从20世纪60年代以来,在借鉴传播论、替代论、学习论、博弈论等技术扩散理论的基础上,农业技术扩散研究也全面展开,其中农技扩散时间维研究(孙振玉,1993;赵绪福,1996)比较突出,而农技扩散空间维研究则较为薄弱。相对工业,农业是一个区位自由度较弱的产业,它的区域性决定了在不同的地域空间中相同的农业技术会得到大相径庭的“待遇”,因此,探讨农业技术扩散的空间规律是研究农业技术扩散必不可少的工作。
既然是农业技术在地域空间上的传播和蔓延,那么扩散行为就必然面临各式各样的空间环境,实质上,农技空间扩散就是一个农技创新与空间环境相互作用的复杂过程。所谓的农业技术空间扩散环境就是一定时空领域内影响农业技术空间扩散的各类外部因素的综合体,它具有区域性、动态性、差异性、系统性等一系列的特征。
农技的空间扩散有4种方式:就近扩散、跳跃式扩散、等级扩散、随机扩散。具体采用哪种方式不仅取决于技术本身的性能指标,如赢利性、可得性、风险性、可操作性等,还与外部环境息息相关:
1就近扩散是技术从创新源向周围地区传播,扩散呈现空间的连续性。扩散前提是创新源地与相邻地区有着相似的环境,联系方便,互动明显。
2跳跃式扩散是技术从创新源向空间上不相邻的地区扩散,之所以放弃扩散的邻近效益,是因为相邻地区与创新源的环境差别显著,不宜作为技术接受区,于是技术跨过相邻区,向远处适宜区迈进。
3等级扩散是创新源的技术按照中心地等级体系由上至下地进行,一般遵循大城市—中等城市—小城市—农村的次序。
决定技术扩散方向的不是距离远近,而是扩散环境对技术的接受能力,正是各级地域环境所形成等级落差推动了技术的梯度推移。
4随机扩散是一种无规律的扩散,这种无序状态是由于地区之间信息不畅,对所要扩散地区环境缺乏了解所致。由此可见,在一定程度上,正是扩散环境的异质性造成空间扩散方式的多样性。技术扩散环境不仅影响扩散的空间类型,还影响扩散的效果和速度。技术扩散的动力除了来源于扩散要素的本身,即:技术创新地和技术接受地追求利益最大化的动机;而且,还来源于扩散环境的激励,如农业产业化、规模化的技术需求,政府新型的农业政策鼓励。同时,环境也会成为扩散运行的阻力,如滞后的农业发展水平,闭塞的信息环境。因此,扩散环境是技术空间扩散的外因,在技术扩散的空间效应中起着举足轻重的作用。在我国“科技兴农”已经达成广泛共识,近年来每年都有大量的农业技术创新成果问世,但平均转化率低,农业技术推广工作在操作上存在盲目性、在策略上缺乏针对性、在运行上呈现低效性。
我国的一些农业科技园区由于对当地宏观环境缺乏细致的考察,“独善其身”,溢出效益非常有限,农业园区内的成果无法带动当地农业经济的发展,形成又一轮“嵌入式”经济现象。例如:西北杨陵的农业科技园区的繁荣和园区外农村地区的落后形成强烈的反差。因此,农业技术空间扩散的环境研究势在必行,它一方面可以帮助农技创新源地的技术推广者更好地了解技术扩散的外部因素,从而针对地域特征采用适宜的推广模式,提高农技创新扩散的有效性。另一方面,可以为渴望先进技术的农业地区优化和改善自身环境,积极地迎接技术进步与创新的成果而提供决策服务。
2农业技术空间扩散环境的要素
本文根据对农业技术扩散运行的影响程度将众多的外部因素归纳于6个子环境系统,对各个子系统及所属因素进行剖析,以便掌握系统的全貌。
(1)自然生态环境。农业是人们利用自然环境提供的条件,依靠动植物的生理机能,促进和控制生物与自然环境相适应,将自然环境中的物质、能量转化成为农产品的生产过程。
农业生产的一切活动都是循序渐进在给定的光、热、水、土等自然因素的作用下进行的,农业所具有的强烈的季节性、连续性、周期性、地域性,使得它与自然环境的关系特别密切。因而,不同的自然环境决定了不同的农业生产方式,也决定了不同的农业技术需求。技术推广主体必须了解一个区域的自然生态条件,考评生态的承载能力和脆弱程度,根据环境的自然属性,因地制宜地推广与地方自然环境相协调的农业技术,真正实现技术对经济的带动。
(2)农业发展水平。
先进的技术总是被高水平的地区首先接受,然后再向下一个层次渗透,农业技术也是如此,因而,农业发展的水平与农业技术的等级是相吻合的,客观地评估地区现存农业生产方式和技术贡献程度,有助于明确农技扩散的方向和类型。农业的规模经营,可以使农业机械化技术的应用达到规模门槛,因为相比小规模分散的小农经济,大规模的集中式的农业经营可以有效地积累原始资本,降低农户采用新技术的风险,在中国地区间的土地经营规模的差异往往造成地区间技术采用的不平衡。农产品的深度开发和加工,农业产业链的延长以及农业产业链内部结构的升级都可以调动农户投资新技术的积极性。事实表明,农业产业化经营是激发农民新技术需求的重要因素。
农产品的需求层次也可以影响农民进行技术革新的兴趣,在恩格尔系数不断降低的前提下,居民对农产品质量的要求却不断升级,绿色农产品、无公害农产品的风靡促使农民通过技术手段来占据新的市场。
(3)中介服务状况。市场化和社会化的各类农业技术中介机构是农业技术空间扩散的桥梁,它们所提供的盈利性或公益性中介服务是推动技术成果在创新源地和技术接受地之间流动的重要力量。农业技术中介服务表现为:进行市场调研,收集市场信息,宣传新型技术,辅助农民选择技术;组织供应良种、新饲料、新农药等先进生产资料;对农民进行技术指导和培训;收购或推销在新技术指导下生产的农产品等等。
完善规范的农技中介机构能够与农民互动互惠,益于扩散主体与扩散客体之间建立稳定、快捷的供给与需求关系,可以减少农技扩散的随机性,促进农业科技资源在空间的合理配置。
(4)信息网络环境。技术扩散最典型的空间特征就是距离衰减效应,即随着距离的增加,扩散的强度逐渐降低,而便捷的交通、邮电、信息网络可以有效地降低距离的摩擦系数,使得技术扩散的范围扩大。
因此,区域必须具备开放性,拥有四通八达的外联网络,为技术创新方与技术接受方相互交流所产生的人流、物流、信息流的自山流动提供物质载体。在农村,人们获取信息的途径除了亲戚邻里的口头言传,还依赖各种信息媒介,有传统的报纸、杂志、图书、广播、电影、电视,还有先进的互联网,这些信息渠道能够消除山于信息不充分而造成的技术扩散的不确定性,增加了扩散的成功率。特别是快捷的互联网平台可以轻易地克服空间的阻隔,大幅减少农技空间传播的时间和成本。
(5)农业科技政策。
“科技兴农”是我国加速农业发展的长期战略,为了确保这一战略的实施,必须有一系列的完整规范的科技政策和行为规范作为支持。科技政策是农业技术扩散的软环境内容,引导、协调、规划、扶持着各项与农业技术有关的行为。正确的农业科技政策导向是优化科技资源配置,加快技术传播扩散的保障。在农业科技政策体系中有财税政策、金融政策、人才政策、组织政策、对外政策以及农业科技成果的评估、奖励、转换制度等组分。由于农业比较利益低,多数技术又具有公益性,研发和推广需要大量的资金投入和灵活的融资渠道,因此,财政优惠政策是政策体系中的关键组分。
(6)社会文化环境。
新型技术的接受度与地区的人口素质、文化背景、教育程度、年龄结构、偏爱喜好、心理素质密切相关。教育程度较高者一般是新技术先驱者,而文化水平较低者都为新技术的追随者,素质的高低决定着接受者掌握技术的水平和运用技术的熟练程度;年龄构成中,青年者居多则倾向于高风险、高报酬的技术,老年者居多则倾向于减轻劳动强度的机械化技术。在民风民俗中,如果社区氛围过于封闭,农民则会对于生产条件的改善、新技术成果的应用反应迟钝,对新技术采取保持常态,规避风险的做法。
3农业技术空间扩散环境的评价
根据农业技术空间扩散环境的定性分析,本文遴选出具有说服力和代表性的因素作为环境评价的主要考量,以便从定量角度来完成对环境质量的综合评价,如附表所示。在指标体系中,每个因素都有相应的参考解释性指标,其中一些不具备具体数值的定性指标,可以通过模糊价值评判进行量化分级。
继而,可以通过层次分析法、主成分法等方法来确定各个因素的权重值,通过线性加权法,得到一地农技扩散环境的综合评价值。
4农业技术空间扩散环境的优化
目前,我国的农业技术空间扩散环境有许多不尽人意之处,极大地制约了技术扩散的效率,因此,推动农技空间扩散有必要从环境的完善与优化入手。根据环境因素在整个技术扩散系统中的重要性与可控程度,因地制宜、有的放矢地展开。
(1)加强生态环境保护,营造可持续发展的农业环境。20世纪70年代以来,以机械化、石油化和能源化为主要标志的现代化农业波及全球,化肥、农药的大量使用在提高土地生产率的同时,也带来了一系列生态问题,例如:耕地退化、土壤板结、作物病虫害加重、农产品安全性下降等。因此,为了营造可持续发展的农业环境,必须走生态农业、高效农业、特色农业的道路,选择绿色农业技术、可再生能源技术,清洁生产技术、无废少废技术,通过构建循环型农业来实现经济、社会、自然三者的和谐。
(2)消除地区与部门之间的扩散屏障,促进技术要素在空间的流动。地区的开放与合作是推进农技空间扩散的动力,而行政保护、部门垄断、地区封锁是阻隔农技空间流动的桎梏。因此,必须打通地区间农业科技资源的交流“壁垒”,使技术扩散所需的各类资源在自山流动中得到最优配置。进行技术市场的有序化与规范化建设,通过营造公平竞争的市场来激励技术交易。整合和集成固有的农业技术资源,建立有效的科技资源共享机制,将一个个异构的、封闭的农业创新与推广的小系统,链接成为联通与互融的区域农业科技大平台。
(3)将市场配置与政府调控有机结合,加大农业技术推广政策的优惠力度。农业是基础性产业,比较利益低,需求弹性小,农业技术又多具有公益性或外部性,单靠市场的力量,无法完全解决农业技术空间扩散的问题,因而必须将政府调控和市场配置相结合。政府的调控主要表现在:通过法律法规规范技术市场运行,保障技术供给方和使用方的合法权益;在税收、信贷、价格等方面为农民采用技术提供更大的政策优惠,以降低农民技术革新的风险。对于环保型农业技术的传播考虑支付部分资金补贴,以经济利益激发农民保护生态的自觉性。在财政政策中,保证农业支出的涨幅高于财政收入的涨幅,大力进行农村基础设施环境建设,增强造血机制。
(4)提高技术推广机构的空间渗透力,构建体系健全的农业技术推广网络。为了适应技术扩散的空间特点,农业技术推广机构在空间上的布局应形成全方位、多层次的网络结构,但是,我国现有15.5万个农技推广机构多设置到县一级,真正需要技术指导的乡村却成为技术推广的盲区。因此,为了与实际地域系统的等级体系相吻合,应建立健全省、市、县、乡、村、队6个层次的技术推广体系,省设立农技推广总站,统筹全省农技推广工作;市、县建立推广中心,承担管理和推广双重任务;乡、镇成立农技服务站;行政村成立农技组,配备农民技术员;大队建立科技示范户,根据不同的功能定位,满足农民经常性、多样性的技术需求。
(5)推动农业信息化建设,拓宽信息渠道,促进技术交流。互联网技术可以省略交流的中间环节,将技术扩散的网络组织结构扁平化,增强扩散传播者和技术接受者之间的可知性和透明度。
同时,互联网对于地域空间的超越性特点非常适合乡村分散的居住模式,因此,应通过信息化建设为农技传播构筑平台。在我国农村应继续加强信息基础设施建设,统一农业信息标准,丰富农业信息资源,降低信息使用成本。完善现有的农业信息中心、农业信息数据库、宏观决策支持系统、农业专家系统,建立资源共享机制,逐步将科研院所的信息化推向农村与农户的信息化,为普通农民提供决策服务。
(6)普及农业知识、开阔农民的眼界,增强农民的科技意识。在我国,农民整体素质偏低、技能缺乏是制约农技空间扩散的主要原因。今后应继续贯彻落实农村九年义务教育,提高农民的基本素质。根据农民素质的层次性选择相应的推广方法,深入浅出地进行农业科技宣传,开展中级农业教育和短期职业培训,培养农民对外界的新技术、新市场反应、判断、理解和正确决策的能力。在有条件的地方,鼓励农民参与农业技术研究过程,研究出真正为农民服务的新技术。
参考文献:
[1]胡虹文.农业技术创新与农业技术扩散研究[J].科技进步与对策,2003,(5)
[2]赵维双.技术创新扩散的环境与机制研究[D].吉林大学博士论文,2005.
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