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要想合理地应用多元化智能,教师就必须根据学生来制定具有较强针对性的教学策略。在新课改中,因材施教的观念已深深地印入教师们的心中,所以,教师一定要有针对性地进行课堂教学。每个学生之间的性格与其智能高低是不可能相同的,作为传授者的教师显得尤为重要。当教师做到按照每一个学生的不同情况做好针对性的教学,肯定可排除学生间因智能高低所产生的问题,从而让学生得到更为全面的发展。如在学习初中语文教材中“做一名小记者”的口语课时,教师就可组织一次真实的采访活动。教师可通过平时对学生特点的了解进行针对性的分组,并且布置不同的任务给每一个小组去完成。在任务中可细分出录音、摄影、笔录等小任务,让每个小组成员间有自己单独任务的同时还要互相帮助才能完成。通过这样的活动能最大限度地对学生进行针对性培养,也更有利于学生多元智能的成长。
2.多元智能理论的多样性
改变传统教学中“灌输式”、单一式的教学方式不是一个简单的问题,主要是初中语文教师已对传统教学模式的思路根深蒂固,因而在教学中过于注重理论知识传授的现象也不少见。传统的教学方式很容易造成学生学习思路的单一化,而且会渐渐地让其对学习语文失去兴趣,进而让多元化智能难以实行。在语文教育改革中,就有人提出语文教育的主要目的是培养学生对喜爱祖国语言的思想情感,与此同时提升学生的语文底蕴。其中还特别强调,教师应正确地指引学生对祖国语言文字的应用和理解,让其在生活中拥有良好的写作能力、汉字阅读能力等。所以,在初中语文教学中,教师应多了解每个学生的特点与爱好,进而采用多样性的教学方式,让每个学生的特长智能都能最大程度地发展。如在学习《皇帝的新装》时,教师可让学生对其中的场景、对话进行演示,从而增强学生的情感体验、故事叙述等能力。丰富学生对语文的感悟与兴趣,让学生从根本上喜欢上语文课。
3.多元智能理论的特殊性
初中生是一群正处在思想活跃期的孩子,所以,如果在初中教学中仍然使用传统的教学方式,没有及时把学生放在重要位置,忽略学生间的智能不同,采用统一的教学方式,那么将会造成学生出现明显的差距,其个人特长优势也都得不到表现与发展。而多元理论则明确地表示,在初中语文教学中要及时地发现和体现出学生间的特别之处。这一理论的诞生,使教师在教学中能不断地反思,也让学生有充分表现的机会,从而挖掘出每个学生的优势智能,让其能有足够的时间与空间去成才发挥,这样才有利于推进多元化理论的前进。如在学习《窗》一文时,教师就可以组织一次表演,让平时写作能力比较强的学生写出另一种结局,喜爱表演的同学负责剧本演出。这样让每一个学生都有发挥自身才能的机会,充分体现出学生的特长,使每个学生的独特个性都得到良好的发展。
4.结束语
关键词:智能建筑系统规划作用意义
前言
几年来,我们在承接的智能大厦系统的过程中,往往会听到业主说:我要建的智能大厦五年(或十年)内先进,二十年不落后等,我要建一流的智能大厦等等。究竟在什么方面先进?什么方面不落后?就全靠去想象了;另外,在投标过程中,又经常遇到这种情况:往往一些招标书没有把系统目标要求写清楚,而很粗的具体地给出了控制的点数,布线点数等等,又感到这些要求和大楼的具体作用不相符;有的招标书又非常粗,要靠投标单位去发挥,有的标书只是独立地提出几个子系统,如布线、计算机网络、楼宇自控、保安、消防等,没有任何关系,只是一个个子系统的孤岛等等,这样招标往往会受投标商的误导和上级主管领导的干予,就不能真正发挥招标的作用,例如南京有座大楼,弱电系统投资两千多万元,其中花了一千多万元设计了一个电视监控报警系统(也不是一级风险单位),其它系统只是一个点缀,根本就不是一个智能大厦系统,如果业主能很好地进行系统规划和分析,完全可以设计成一个具有一定规模智能大厦系统,为了避免上述种种现象的发生,在整个智能大厦系统工程的建设过程中,根据客观需求,为了作好一个个智能大厦系统工程,系统规划就显得非常必要了。
1、概述(系统规划在系统工程中所处的位置)
智能大厦是一项系统工程,而且是一个复杂的大系统,因此,它的建设就应该遵循系统工程的基本程序。钱学森同志提出:“系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法,是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法”。根据智能大厦技术目前发展的状况,我们利用系统工程的方法,用图1表示智能大厦系统工程系统建立的过程。本图概括了智能大厦系统工程建立的五大步骤,它包括:系统规划、系统设计、详细设计和产品选型、工程施工和运行维护管理。它把智能大厦这个研究的对象看作一个系统整体,智能大厦系统由若干分系统组成,对每个分系统都首先从实现整个系统技术协调的观点来考虑,对研究过程中分系统与分系统之间的矛盾或者分系统与子系统之间的矛盾都要从总体协调的需要来解决。同时,把系统作为它从属的更大系统(如,把智能大厦看作是“信息高速公路”这个更大系统的一个网络节点)的组成部分来研究,对它的所有技术要求都尽可能从实现这个更大系统技术协调的观点来考虑。这种实践体现了一种科学方法,它是组织管理“系统”的规划、设计、产品制造、工程施工和系统运行维护管理一种科学方法,也体现了系统工程研究过程的方法论。总之,由于智能大厦技术的复杂性,发展性和外部条件的可变性,用直观的传统方法和单凭个人的经验来组织管理一个大规模复杂的智能大厦系统工程已经不行了,为了保证系统的整体性就需要用现代信息系统和系统工程的方法来统盘地考虑这一问题,从而编制出系统研制全过程的模型,把智能大厦建设的全过程,严密地联结成一个整体全面地考虑和改善整个过程,以便实现综合最优化。现在已经有不少的文章和论著对智能大厦系统工程的设计,产品、工程、管理、过程有了许多论述,我这篇文章主要就智能大厦系统工程的系统规划有关问题谈一下自己的看法。
2、智能大厦系统工程系统规划的作用和意义
我们研究的对象是复杂的智能大厦系统,智能大厦系统工程特征之一是:在系统中存在着目标与技术、技术与产品、产品与价格、价格与系统规模等许多矛盾的因素和不确定的因素。因此,对於这样的大系统,如果不采取相应的措施就对其有关重大问题进行决策,其后果是很难想像的。实践证明,要最优的进行系统设计,对系统有关的重大问题进行正确的决策,其关键的一步首先要作好系统规划,很难设想,如果没有可行的系统规划要想作出切合实践的系统优化设计是不可想象的,所以说,系统规划在整个智能大厦建设过程中起着极其重要的作用。
2.1系统规划的概念和内容
智能大厦的系统规划不同於一般工程的系统规划,它必需从智能大厦的需求目标出发,研究分析:技术设计、产品、信息、环境、政策等方面的可行性,制定出一个智能大厦智能化系统总体构想。
所谓系统规划就是这样一个有目标的有步骤的探索分析和制定智能化系统总体构想的整个过程和结果。
为了给决策者提供直接判断和决定系统方案所需的信息和资料,系统规划人员使用科学的工具和方法,对系统的目的、功能、环境、费用效益等进行充分的调查研究,分析和处理有关的资料和数据,作出几个规划模型,并对他们作出定性、定量比较,最后整理成完整、正确与可行的综合资料,作为决策者选择可行规划的主要依据。
在系统规划阶段,主要的任务是定义系统的概念,明确建立系统的必要性,在此基础上,明确系统的目的和确定系统的目标。同时提出智能大厦系统工程应具备的环境条件及估计系统所有的各种制约条件,最后制定出系统建设计划书,计划书除包含上述内容外,还有系统建成的期限,系统投资限额等内容。
2.2系统规划的基本特性
综观上述系统规划的概念,系统规划有四个基本特性:整体性、相关性、目的性、环境适应性。
2.2.1整体性:智能大厦是由四个基本要素,即建筑物的结构、系统、服务和管理四个基本要素,以及通过它们之间的内在关联进行最优组合(系统集成)来提供一个投资合理的、具有高效、舒适、方便环境的建筑物。构成系统的各要素显然都具有不同的要求,但它们是根据逻辑统一性的要求而构成的整体,智能大厦不是各要素简单地集合,否则它就不会具有整体的特定功能。因此,即使每个要素亦不都很完善,但它们也可以综合、统一为具有良好功能的系统。反之,即使每个要素都是很完善的,但作为整体不能集成为某种良好的功能,也就不能称之为完善的系统。
2.2.2相关性:系统内各要素之间是有机联系的,相互作用的,在四个要素之间具有相互依赖的特定关系。它们之间通过特定的系统集成关系,有机的结合在一起,就形成一个具有智能化特定功能的智能大厦系统工程。
2.2.3目的性:为了达到投资合理,具有高效、舒适、方便环境的建筑物,这样总的目的,系统应具有一定的目标。
2.2.4环境适应性:某一座智能大厦都是存在于社会某一时期的一定物质环境中,它必须能适应外部的环境变化,在研究智能大厦时,环境往往起着重要作用,必须予以重视。
2.3系统规划的作用和意义
系统规划是整个智能大厦系统工程建设的兰图,它定义了系统的概念,系统包括的分系统、子系统以及这些系统的规模,系统集成的要求等,在此基础上它明确了系统设定的目的和确定了系统、分系统,子系统的目标,同时提出了制约条件,也提出了系统与分系统建设计划、时间进度和投资规模,在技术、经济、政策、环境上的可行性,以及投资回收的期限和建议等等。所以系统规划计划书是今后智能大厦系统工程设计、产品选型、招标的依据;是工程施工和系统验收的重要文件;是防止系统盲目建设随意扩展的约束性文件,因为有了系统规划书就能抵制产品推销商的误导。它指导也约束了整个智能大厦建设的全过程。它是系统优化设计的根据,合理使用资金的依据。所以系统规划书是建设智能大厦的关键文件之一。
房地产的开发商、业主要十分重视系统规划书的制定。智能大厦设计者、产品供应商、系统集成商、工程施工单位和物业管理公司都在不同阶段受规划书的约束和使用条件制约,这样才能把智能大厦系统工程的建设纳入计划范畴进行。
2.4系统规划书制定的流程
3.系统规划的核心是系统目标的确定和分析
3.1系统目标的重要性
智能大厦是一项系统工程,智能大厦的建设目标是智能大厦系统工程建设的依据,它是系统工程活动的出发点,又是系统活动所指向的终点,因而智能大厦的目标也就贯穿于整个工程管理的活动之中,决定着智能大厦系统工程活动的方向和性质。
系统目标也是考核智能大厦系统的效率和成果的标准。由于目标是人们行动预期达到的结果,因而目标本身就含着效果的因素,系统目标制定的正确与否,以及是否能达到目标,意味着智能大厦智能化系统工程的成败与效率高低。智能大厦系统工程目标的确定和实现是智能化建设的重大决策。在观察任何智能大厦系统工程问题时,必须经常以系统目标为标准,不允许任何管理活动脱离智能大厦系统目标的现象出现。智能大厦的建设目标,它不仅是智能大厦的业主。也是智能大厦的设计者、承包商和施工单位都十分关心的问题。也就是说,围绕着智能大厦系统工程的目标,把他们紧紧的结合在一起,只有几方共同努力,团结协作,才能把智能大厦系统工程推向前进。下边试图从宏观结构谈智能大厦的目标树,业主可以根据目标树结合自己的智能大厦的用途和予期的投资强度,设计出自己建筑的智能化系统工程的具体目标来规划智能化建设,统一建设项目设计、施工的步骤,作到目标定性定量管理建设好智能大厦系统工程。
3.2智能大厦的基本需求
智能大厦是将楼宇自动化管理系统(BMS)、通信网络系统(CNS)和办公自动化系统(OAS)三者通过总体规划的方法和策略。进行综合和分解。运用系统工程的观点,集成在建筑环境这个支持平台上,将建筑物的结构(建筑环境结构)、系统(智能化系统)、服务(住、用户需求服务)和管理(物业运行管理)四个基本要素进行优化组合。提供一个投资合理、具有高效、舒适、安全、方便环境的建筑物,它主要满足两项基本要求,六个目标,四项服务功能。
3.2.1两项基本要求
*对管理者来说,智能大厦应当有一套便于管理、控制、运行、维护的通信设施,能以较低的费用及时与外界取得联系(例如消防队、医院、安全保卫机关、新闻单位以及各种信息库等)。
*对使用者来说,智能大厦应当有一个有利于提高工作效率、激发人的创造性的环境。
3.2.2六个目标
*能够提供高度共享的信息资源
*确保提高工作效率和舒适的工作环境。
(1)高效节能,节约管理费用,减少物业管理人员
(2)适应管理工作的发展需要,具有可扩展性、可变性、能适应环境的变化的工作性质的多样化。
(3)各种系统设备使用管理方便、安全可靠。
(4)投资合理,达到短期投资长期受益的目的。
3.2.3四项服务功能
(1)安全性:包括防盗报警系统、出入口控制系统、闭路电视监视系统、保安巡视管理系统、电梯安全与运行控制系统、周边防卫系统、火灾报警系统、消防系统、应急照明系统、应急广播系统、应急呼叫系统等。
(2)舒适性:包括空调通风系统、供热系统、给排水系统、电力供应系统、闭路电视系统、多媒体音响系统、智能卡系统、停车场管理与娱乐管理系统等。
(3)便捷性:包括办公自动化系统、通信自动化系统、计算机网络系统、结构化综合布线系统、商业服务系统、饮食服务系统、酒店管理系统等。
(4)可用性:包括共享设备、信息、系统和服务设施方便用户的使用。
原则上,上述四项服务功能可根据建筑物拥有者的需求,投资力度因素进行适当裁剪,构成一个实用、高效、先进的智能大厦。
3.3智能大厦基本目标树和目标树说明
智能大厦系统工程的目标是一个层次型的树状结构,因为系统工程每个阶段都有它的具体目标,因为系统规划是系统工程的开始阶段,它的目标应该是系统的总目标,也就是树根和主干,其它阶段目标都源於它。
智能大厦系统工程目标树如图3示:
3.4系统目标分析和确定
系统目标分析和确定作用在于为今后的分析工作打下良好的基础,为了系统模型的建立取得必要的信息,分析和确定智能大厦智能化系统的目的和目标,分析和定义系统需要的功能,进而以这些数据作出智能化系统概略模型,进行系统可行性分析,借以得到概要设计技术条件。
系统目标分析和确定详细步骤和内容如下:
3.4.1系统需求定义,了解和掌握智能大厦智能化系统的需求定义,分析这些需求定义是否确切、完整、合理。
3.4.2系统目的和目标的分析和确定
(1)分析和明确建立系统的目的,进而确定系统的目标
在确定系统目标时,必须要有总体观点和长远观点,也就是说不仅要求系统在技术上是先进的,在经济上是合理的,而且要考虑到智能化系统与建筑兼容性,以及随着客观环境条件变更时的适应性。智能大厦智能化系统是多目标系统,要把目标分为主要目标和次要目标,并用目标树形式来表示之。
(2)在达到目标的前题下,分析围绕系统的环境等约束条件。如环境、资金、材料、信息、期限等对系统的制约,据此,提出相应的要求和措施。
(3)技术条件的分析与定义,分析和讨论为了达到目的与目标时,系统所必须具备的技术条件,在分析讨论的基础上对它们进行整理,归纳成文件并作出明确定义。
(4)系统功能的分析与定义,首先分析为满足系统技术条件所应具备的条件的各种功能建立系统功能结构图,定义系统的功能技术条件,其次,分析和简明规定这些功能的约束条件;最后,对在一定环境条件下所能达到的功能,必须用定量指标来表明其达到的程度。
(5)根据概要设计分析成功的可能性,首先建立系统概要模型,在此基础上分析目的和目标成功的可能性。
(6)若不能取得可以成功的技术条件时,则采取下述措施之一进行调整。
1)修改概要模型
2)对功能要求进行分析
3)对技术条件进行分析
4)对目的,目标进行分析
以上简要地概括了我们在作智能大厦系统规划一般常规的目标分析与确定的步骤和内容,在具体实施时可以根据所建智能大厦的规模,所包括项目的内容和等级进行扩充或删节。
4.智能大厦系统规划方法论
智能大厦智能化系统规划方法论基本特点归纳分述如下:
4.1制定系统规划方法上整体化
智能大厦智能化系统包括了许多分系统和子系统,在进行系统规划时应把它们看作为一个有机整体,因此,在研究规划方法上要整体化。
基于智能大厦整体化的概念建立起一系列衡量系统效果的综合指标,如成本、寿命、效能/成本比、系统成本/效益费用比等。在实践中,某些技术措施从局部来看效果是好的,但从全局来看就不一定好,另外有些技术措施从局部来看不太理想,但从全局来看却有应用价值。因此,只有根据整个系统的总体目标来分析,才能作出科学的判断。
在设计智能大厦智能化系统时,诚然要尽量采用一些新技术、新产品,以提高系统的效能,但同时还必须考虑到,为此付出的代价(成本)。因而必须在满足所要求的技术性能范围内,通过效能/成本比这一指标来全面衡量。
另外在设计、规划智能大厦系统时,不但要考虑智能大厦建造的费用,而且还要考虑今后长期运行维护费用。以保证它的整体经济性。一般采用造价/维护费用比这个指标来衡量。
随着科学技术日益发达,技术更新淘汰快,如果一项智能大厦智能化系统工程周期长,当它进入鉴定时,某些技术已经陈旧落后,失去了它的使用价值,这时所化费的人力、物力和资金就失去了原有的意义。于是应该用时间价值这一综合性指标来衡量系统的效果。
总之,为了保证系统的整体性,就需要运用现代信息系统和系统工程的方法来统盘地考虑这个问题,把全部过程严密地联结成一个整体,全面地考虑和调整整个规划过程,以便实现综合最优化。
4.2技术应用的综合化
一般大规模的复杂系统几乎都是一个技术的综合体。智能大厦系统工程也不例外,它是4C技术与建筑技术巧妙的结合。所谓技术的综合运用,并不是将各种技术进行简单的堆砌,而是从系统的总目标出发,将各有关技术协调配合,综合运用。
人们常常可以看到,具有同样效能,同样规模智能大厦所采用的技术方案迥然不同,所花费的代价相差很大,这表明,研究各种技术的综合应用是一门很重要的学问。
综合运用各项技术的另一个重要方面是创造新型的技术综合体。例如,智能大厦集成系统是计算机控制和管理的当代先进的技术综合体,但这里并没有什么重大基础理论的突破,而只是综合运用,计算机技术、通信技术、自动控制技术、多媒体技术和管理科学的成果所获得的成就。对智能大厦的各组成部分之间的关系,越是揭示的清晰、深刻、准确就越能最佳的综合应用。
一个大规模的智能大厦系统往往不是单纯的技术系统,而是涉及到许多社会的、经济的因素,构成一个复杂的社会经济-技术系统,促使自然科学和社会科学建筑科学日益紧密地结合在一起,这是智能大厦发展的一个特点,所以在作规划时必须重视技术应用上的综合化。
4.3管理科学化
一个复杂的大规模的智能大厦系统工程,往往有两个并行的过程,一个是工程技术过程,一个是工程技术的控制过程。工程技术的控制过程包括:系统规划、组织、控制工程进度,对各种方案进行分析,比较和决策,评价技术方案的技术经济效果等,统称之管理。管理工作对促进科学技术的发展,提高效率和合理利用资源等有着十分重要意义。只有科学管理,才能充分发挥技术的效能。由于一大规模的智能大厦系统工程,往往需要很多单位和各行各业人员参加,并使用多种技术,投入巨额资金,材料和设备,这就使得仅凭经验、直观的、生产方式的管理方法是根本不适应的,管理不善将会大大拖延工程周期,使工程质量得不到保证,甚至由于管理失误,而使工程任务受到重大损失。因此,管理科学化成为智能大厦系统工程极为重要的问题之一。
管理工作涉及到组织机构,物业管理体制到人员,设备和工作效率的分析,工作环境布局,工作步骤的组织,以及工作进程的计划、检查与控制等问题的研究。所以在作规划时,对智能大厦工程建设管理,使用运行管理都要有所考虑。
5.加强智能大厦系统规划设计提高智能大厦建设的整体水平。
近几年我国一些单位投入了大量资金,修建了许多智能大厦,这些智能大厦工程对于我国智能大厦建设的发展起到积极推进的作用。但是在智能大厦建设中没有系统规划,不知道他建的大厦智能化作到什么程度,怎么样的建筑才能算是智能大厦等等,所以这是经常遇到的问题。往往会受一些产品推销商的误导,有的说有综合布线系统就是智能大厦,就作综合布线系统,有的说有设备控制系统就是智能大厦,就上设备控制系统等等。造成了资金的浪费和功能的低下。我们有体会,我们给一个单位作了系统规划工作、利用有限的资金,保证智能大厦主要功能的实现。而另一些单位没有规划,一个一个系统独立的建设资金投入大,效果却不好。因此,在我国智能大厦系统工程建设过程中,迫切需要从智能大厦整体出发,全面规划,统筹安排,力争用有限的资金和先进技术,实现我国智能大厦产业形成和发展的历史任务。这方面国家建设部及工程勘察司、智能大厦推广中心作了许多指导性工作,推动了我国智能大厦的发展,还应该对建设业主的某项具体智能大厦系统规划,作指导性的要求,我认为这对开展智能大厦系统工程的研究和推广应用具有十分重要的现实意义。
结束语
几年来,由于工作需要,作了几个大厦的智能化系统的规划、设计工作,我们感到:业主有系统规划,或要我们首先给他们作规划的单位智能大厦系统功能实现都比较合理,并且可以进行系统优化设计为业主节约了一定的资金投入。另外,在承担没有规划的智能大厦建设中,感到有些分系统或子系统不是配置不合理,就是与整体不协调,资金投入也大,总感到只是为作工程而工程,而不是在建造“智能大厦”这个人们想象中的艺术品。所以本文从智能大厦系统工程过程完整性出发,简要叙述了系统规划的必要性,如有不对的地方请建筑业主、有关专家批评指正。
参考文献
1.智能大厦系统工程李林主编1998.1
关键词:自修复混凝土自密实混凝土胶粘剂简支梁
作为建筑结构最主要的材料之一,混凝土经历着由普通混凝土向高强与高性能混凝土的发展,目前又朝着多功能和智能化方向发展[1]。混凝土材料特别是高强与高性能混凝土,其固有缺陷是脆性大,容易开裂。混凝土的裂缝严重影响结构的耐久性,在一定条件下导致结构严重破坏,造成巨大的经济损失。过去,对混凝土材料的修复主要是事后维修,随着现代社会向智能化发展,这种被动的修补、加固已经不能适应现代多功能和智能建筑对混凝土材料的要求。研究和开发自修复智能混凝土,使其能主动、自动地对损伤部位进行修复,恢复并提高混凝土材料的性能,成为一个非常令人关注和急需研究的问题[2]。
智能混凝土是在混凝土原有的组分基础上复合智能型组分,使混凝土材料具有自感知和记忆、自适应、自修复特性的多功能材料。自九十年代中期,国内外先后开展了功能型和智能型水泥基材料的研究,并取得了一些有价值的研究成果。如同济大学研究了碳纤维水泥基材料特性等,哈尔滨工业大学研究了光纤传感智能混凝土,国外还对水泥基磁性复合材料、自动调节温度与湿度的水泥基复合材料等进行了研究。但是,有关自修复混凝土的研究还很少,如何快速、适时地愈合混凝土材料的内部损伤,以及对自修复混凝土机理的研究,目前只有美国、日本等少数国家进行研究,且处于实验室探索阶段[3]~[8]。
自修复智能混凝土是模仿动物的骨组织结构受创伤后的再生、恢复机理,采用修复胶粘剂和混凝土材料相复合的方法,对材料损伤破坏具有自修复和再生的功能,恢复甚至提高材料性能的一种新型复合材料。其具有自修复行为混凝土的智能模型为:在混凝土基体中掺入内含修复胶粘剂的修复纤维管,从而形成了智能型仿生自修复神经网络系统。在外界作用下,混凝土基体一旦开裂,管内装的修复剂流出渗入裂缝,由化学作用修复剂固结,从而抑制开裂,修复裂缝[3]。
本文采用免振自密实混凝土作为智能混凝土的基材,对内置空心玻璃纤维封入裂缝修补剂的钢筋混凝土简支梁的自修复效果进行了试验研究,使其具有裂缝自我修复功能,并能恢复甚至提高混凝土材料的性能。
1内置空心玻璃纤维的自修复免振捣混凝土
内置修复空心玻璃纤维的裂缝自修复混凝土,是模仿生物伤口“破裂—流血—凝结—愈合”的过程,把生物材料的这种自愈合能力应用在混凝土中。即在混凝土构件受拉区分层布置一些注有高分子修复用胶粘剂的空心玻璃管,当混凝土构件受拉开裂时,这些玻璃管也随之破裂,其中的修复胶粘剂迅速流到裂缝处并随着时间而固化、硬结,从而实现混凝土裂缝的自修复。
由于自修复混凝土是在内部掺入了装载有修复胶粘剂的玻璃纤维,若对混凝土进行振捣,不但会导致内置于混凝土中的空心玻璃纤维因为受扰动而浮出混凝土的表面,而且还容易导致它们破碎。当玻璃纤维浮出表面,就造成原本应置于受拉区以作为修补裂缝用的纤维管跑位,达不到修复的目的;而内置玻璃纤维的过早破坏更是造成了胶粘剂的流失。免振捣自密实混凝土是在没有振捣的情况下仅靠自重就能穿越密集钢筋、在复杂模板中填充成型并且不产生离析,具有均匀自密实成型性能,同时硬化后具有优良的力学性能和耐久性能。因此采用免振捣自密实混凝土作为基材,从根本上解决了自修复混凝土构件制作的技术难题。
2试验研究
2.1试验目的
为了研究修复胶粘剂对免振捣自密实混凝土构件的修复效果,本文共设计了30根简支梁(尺寸、配筋都相同,浇筑强度等级相同的自密实混凝土)进行三分点简支梁静力纯弯试验。观察裂缝开展情况和破坏形态,并分析比较在存放胶粘剂的玻璃管数量不同时,以及不同的胶粘剂品种下,简支梁修复前后的承载力变化。
2.2自密实混凝土配合比及力学性能
试验采用福建水泥股份有限公司生产的建福牌32.5R普通硅酸盐水泥;福州闽江中砂,细度模数2.23,表观密度为2650kg/m3;福建闽侯碎石,5~20mm连续级配,表观密度为2665Kg/m3;福州闽江清洁饮用水;漳州后石电厂的Ⅰ级粉煤灰;以FDN萘系高效减水剂为主的复合外加剂。自密实混凝土的胶凝材料总量为500kg/m3,砂率45%,水胶比0.36。28d立方体抗压强度50.23MPa,轴心抗压强度37.90MPa,劈拉强度3.44MPa,弹性模量3.51×104MPa。
2.3自修复混凝土胶粘剂的选用
为了保证在裂缝初开裂时,内置玻璃纤维的胶粘剂能够迅速流到裂缝处修复混凝土裂缝,要求修复胶粘剂可实现的填充缝隙要尽可能小,所以要求胶粘剂的粘度较小,具有较好的流动性;固化条件简单,有较高的粘接强度,化学性质稳定等。考虑这几方面的要求,本文选用-氰基丙烯酸酯胶粘剂、氯丁橡胶胶粘剂以及聚氨酯胶粘剂作为自修复混凝土用的修复胶粘剂。
自修复混凝土构件制作时,为了防止注入玻璃管的胶粘剂出现溢漏现象和管内的胶水固化,不让多余的空气进入玻璃管中,必须做好玻璃管端口的密封措施。
2.4自修复自密实混凝土简支梁的制作
自修复自密实混凝土简支梁的浇注方法不同于普通自密实混凝土构件的制作,因为它内置了空心玻璃管作为自修复的管道,在修复空心玻璃管内分别注入-氰基丙烯酸酯胶粘剂、氯丁橡胶胶粘剂和聚氨酯胶粘剂,因此也就牵涉到了修复空心玻璃管的位置如何正确定位于混凝土简支梁中的技术问题。试件采用木模成型,平放浇筑,室外养护。
自修复自密实混凝土简支梁的浇注过程如下:
1)在模板制作好后,用白色笔在模板内侧两边各画三条线,作为混凝土梁中玻璃管的定位线,而和第一层玻璃管相同截面高度处的钢筋则搁置在与保护层厚度相同的垫块上。
2)将拌好的自密实混凝土铲入简支梁模板中,由于自密实混凝土可以在无扰动下实现自流平,因此当自密实混凝土在模板中的高度到达白线记号时,将注好胶粘剂的玻璃管放入混凝土中,接着再铲入混凝土,用同样的方法令第二、三层玻璃管在混凝土简支梁截面中的高度与第二条、第三条白线对齐,这样就可保证各层玻璃管在梁截面中定位的准确。自密实混凝土填满整个梁模板后,再小心抬至平整的场地,避免扰动。
2.5测试内容和加载制度
根据试验目的,本次试验主要测试内容包括:①简支梁试件在修复前的开裂荷载;②简支梁试件在修复后的开裂荷载;③简支梁试件在修复前的破坏荷载;④简支梁试件在修复后的破坏荷载;⑤裂缝的分布情况;⑥第一条裂缝出现时候的荷载大小;⑦最大裂缝的宽度;⑧构件的破坏位置。
试验采用两点对称的三分点加载的方式,空心玻璃长管的数量、分布和钢筋的配置。
由于油压千斤顶在加载结束以后还有一个惯性力,在荷载较小时,这个惯性力相对于小荷载是很大的,这样就会造成荷载无法控制而超载的现象。因此本次试验的加载设备采用机械千斤顶,由人工使用杠杆来施压,便于控制力加载的速度和大小。
整个过程由人工对机械千斤顶加载,用连接于静态电阻应变仪的应变值推算压力。在裂缝开裂以前,每级加载值不宜大于屈服荷载的20%。裂缝开裂以后,每级荷载不宜大于屈服荷载值的10%。在接近预估开裂荷载时,为使实际开裂荷载较为准确,应减小加载幅度,裂缝出现后恢复至原来一级的荷载值加载。在试件裂缝出现后,每一级加载后都停留15~20min左右,以便裂缝发展稳定下来,然后用水笔在梁上画出裂缝的分布,并用读数显微镜观测裂缝的宽度。
当加载到接近开裂荷载时,在加载后待挠度发展的时间间隙,可以陆续听到简支梁试件侧面和底面所发出的脆响,这些声音一部分是混凝土的开裂,一部分是内部玻璃管的脆断,混凝土的开裂声较为清脆,而玻璃管由于埋置于混凝土中,其破裂的声音较沉闷。
当所加荷载接近破坏荷载时,随着主裂缝的延伸和加宽,将会有胶粘剂从裂缝处流出,填充和修复裂缝,持荷一定时间后,把简支梁试件从架上撤下来,等待对构件进行修复后的再次加载。
当整批构件第一次加载的试验全部完成后,放置5~6d,令-氰基丙烯酸酯胶粘剂、氯丁橡胶胶粘剂和聚氨酯胶粘剂完全固化,达到最大强度,再对构件进行第二次加载。在第二次加载过程中,必须注意第一次加载有胶粘剂流出的裂缝是否再次开裂;第一次加载的没有胶粘剂流出的裂缝是否在第二次加载时流出胶粘剂;第二次加载时是否出现新的裂缝及是否有胶粘剂流出。
2.6试验结果及分析
内置-氰基丙烯酸酯胶粘剂简支梁构件修复前后的承载力见表1。
表1内置-氰基丙烯酸酯胶粘剂简支梁修复前后的承载力
parisonsofthestrengthofbeamswithα-cyanoacrylateadhesivebeforeandafterrepairing
玻璃管几何参数
试件编号
管道数
第一次加载最大荷载(kN)
修复后最大荷载(kN)
承载力恢复率(%)
承载力恢复率平均值(%)
几何参数
胶粘剂
壁厚0.6mm
管径
8mm
-氰基丙烯酸酯
502-2-1
2
435
429
98.62
99.01
502-2-2
435
433
99.54
502-2-3
430
425
98.84
502-5-1
5
425
421
99.06
99.15
502-5-2
435
433
99.54
502-5-3
425
420
98.82
502-7-1
7
415
379
91.33
91.55
502-7-2
425
381
89.65
502-7-3
425
398
93.65
无玻璃管
NB-1
450
NB-2
425
NB-3
475
注:表中最大荷载指的是荷载加不上去,开始往回退时压力传感器的压力值。
从表1中的数值可以看出,使用较少管道数时,简支梁试件的承载力恢复得较多,这是因为对于-氰基丙烯酸酯胶粘剂,要达到比较好的粘接质量,其胶层应均匀,而且其胶层也不应太厚,胶粘剂太多其粘接效果反而不好。如内置玻璃纤维七管道对梁受拉区截面还是有一定削弱的,而且其出胶量太多反而会影响胶粘剂的修复效果,反而不如双管道或者五管道的。
第一次加载中,-氰基丙烯酸酯胶粘剂流出试件底面,可以看出,在简支梁试件底面有裂缝出现的地方,都有胶粘剂渗出。5d后,进行第二次的加载试验,使用-氰基丙烯酸酯胶粘剂作为修复胶粘剂的构件都没有出现新的裂缝,而且原有的已经修复的裂缝基本上都在第二次加载时再次开裂。
氯丁橡胶胶粘剂简支梁构件修复前后的承载力见表2。从表中的数值可以看出,采用氯丁橡胶胶粘剂,其修复后的承载力都有不同程度的上升。在试验的过程中,当主裂缝流出胶粘剂后,立即停止加载,并持荷20min,也不见其它裂缝有胶流出,可见经过稀释的氯丁橡胶的流出对裂缝的宽度还是有严格要求的,只有当裂缝发展到一定的宽度时,胶粘剂才会流出。
在第二次的加载中,部分构件在底面有新的裂缝出现,新裂缝的出现是一个可喜的现象,说明了底部裂缝得到了有效的修复,九根试件中,五管道的构件其原有主裂缝都得到修复,其他裂缝有新的胶粘剂流出,说明内置五管道的构件其修复能力较好。
表2内置氯丁橡胶胶粘剂简支梁修复前后的承载力
Table2Comparisonsofthestrengthofbeamswithneopreneadhesivebeforeandafterrepairing
玻璃管几何参数
试件编号
管道数
第一次加载最大荷载(kN)
修复后最荷载(kN)
承载力恢复率(%)
承载力恢复率平均值(%)
几何参数
胶粘剂
壁厚0.6mm
管径
8mm
氯丁
橡胶
LD2-1
2
400
447.5
111.88
104.81
LD2-2
425
450
105.88
LD2-3
450
435
96.67
LD5-1
5
400
437
109.25
108.07
LD5-2
435
449
103.22
LD5-3
400
447
111.75
LD7-1
7
400
415
103.75
99.16
LD7-2
425
423
99.53
LD7-3
430
405
94.19
无玻璃管
NB-1
450
NB-2
425
NB-3
475
注:表中最大荷载指的是荷载加不上去,开始往回退时压力传感器的压力值。
聚氨酯胶粘剂简支梁构件修复前后的承载力见表3,从表中的数值可以看出,采用聚氨酯粘剂作为自修复混凝土构件的胶结材料,其修复后的承载力随着修复管道的增多而增大,配制七根管道的时候,修复后的承载力恢复率最高,达106.42%,这说明使用聚氨酯胶粘剂作为修复胶粘剂时,要使构件得到较好的修复,必须保证其胶粘剂量的足够。
空间智能主要是指人对空间定位的正确的感官能力和体会能力,这部分人可以通过平面图形和立体的造型来较好的表达出自己的能力;人际交往职能指的就是人与人交往相处的一种能力,具体表现为能够及时体察到别人的情感和意图变化,并随时做出相应的反应;自我认识的智能指的就是人对自身进行认识,理解和反省的能力,主要表现为人是否能够以正确的心态来评价自身的情感变化,并进而以正确的自我意识和自我评价来形成一定的自尊、自律和自制的能力;自然观察智能指的就是人能够正确的辨别和区分各种自然界中的形态,并能够对自然和人造环境进行一定的观察的能力.
多元智能理论在职业教育中的应用
新的教学制度强调在教学中首先教师要创设有利于学生智能发展的教学环境,使得学生不仅很好的掌握专业知识和技能,更要学会各种解决具体问题的方法和策略,努力培养学生对于将来工作的正确态度和价值观.因而,对于职业教育来说,主要是引导和培养学生的职业的素养,不断的开发学生的兴趣和爱好,引导学生进行更高层次的思考,促进学生利用理论去解决实际中的困难.那么,这里的关键性的问题就是如何培养并提升学生的学习兴趣,充分激发学生学习的内在动机.多元智能理论认为,智能就是指人解决实际生活中遇到的问题的能力和创新的能力.教师的教学活动要尽力为培养这种能力服务,而这种能力又必须有一定的情境作为前提条件,因而,教师就要努力创设出一种类似于实际情境的教学情境或者真正置身于实际情境中去.教师可以根据教学具体的内容和要求来创设出符合学生认知特点和知识基础的教学情境和教学计划来,这样,教师在完成教学任务的同时,可以有效培养学生解决问题的能力和探索知识的动力,从而帮助学生进行自我知识的建构.根据不同的学生进行分层性英语教学模式多元智能理论认为不同的人都具有不同的智能组合,正是因为人的智能组合的不同,所以决定了不同人的天赋不同.在职业教育的过程中,教师应该正确对待学生的基础存在着差异的客观事实,有的基础好的学生进行学习非常的轻松,而基础较差的同学在学习的过程中就会产生困难.因而,传统的单一化教学模式显然不能适应现代化教学目标的要求.教师应该从实际情况出发,根据不同学生的不同学习基础,采取有差别性的分层教学模式.分层教学就是要教师立足于学生的实际差异性来采用有区别的教学内容,设计出不同的教学计划和教学目标,才能充分调动学生的积极性和主动性,从而使得学生能够比原有知识储备和结构得到一定的提高和发展.教师也必须充分了解每个学生的智能特性以及知识基础情况,以便能够真正对学生的学习情况进行分层教学.具体来说,教师可以按照一定的教学任务来使学生进行异质的分组合作,从而做到相互制衡和竞争关系,有利于学习的提高.根据智能结构的差异促进学生的自主学习多元化智能理论是以个人的发展为基础的教学模式,也就是说,理论强调最大限度的开发学生的潜能们实现学生的多元化和个性的发展.这就要求教师首先要了解学生的智能结构,然后采取针对性的教学方法唤醒智能特点,继而带动其他方面的发展.比如,学生如果具备突出的人际交往的智能,这部分学生对人际交往非常的擅长,在某种程度上是交往流畅,所以愿意交往.那么,教师可以利用这种学生的智能优势对起培养的方式进行转变,摒弃以往的灌输式的教学模式,挖掘学生的自主学习的能力,组织学生组成学习小组,在组织的过程中充分激发学生发挥自身的人际交往技能,不断提升他们的学习激情和动力,促进其学习动机的进一步引发,从而更好的实现教学目的.教师还应该积极倡导学生的自主性探究式的学习模式,让学生们能够以积极参与的主人翁姿态来主动建构各种知识,增强他们的自主学习能力.而教师可以采用探究式或者问题式或者小组合作式的教学方法来根据具体的教学内容开展实际教学过程,从而转变学生被动的知识接受者地位,而是成为主动探究知识和自主建构知识的学习者,这样,才真正有利于学生的学习成绩提高,促进他们的智能进一步发展.其中的小组合作学习,主要就是指教师能够利用合作学习的形式来调动学生之间的积极互动,使得学生为了团体目标而努力学习,有利于整个学习氛围的形成,从而更有利于达成共同的教学目标,因为在小组合作学习模式中,教师与学生之间,学生与学生之间更容易形成互动的教学关系,能够最大限度的调动学生的学习积极性和教师的教学热情.
在传统的交通管理工作中,往往都是在数学模型的基础上,利用最优算法产生的一套管理体系。这种管理工作中通常都为了更好的简化和解决某些问题受到技术限制。究其原因,这种简化管理策略与城市尤其是大型城市的交通非线性、瞬变性和动态特征相悖,在很大程度上这些传统交通管理控制策略无法应对瞬时多变的交通实际状况。传统交通管理策略的应用缺陷:首先,传统的交通管理策略通常看似采用了最优方法,实际上这些管理策略往往都并非最优策略,反而存在着很多意料之外的问题,进而造成了交通管理混乱,引发各种交通问题。其次,在大规模城市交通管理中,由于城市交通流量的变化及突发状况的增加,使得这些交通数据经常产生无法及时有效的传输实时数据的现象。再次,面对日益变化的城市交通路线以及迅速扩大的城市规模,传统的交通管理系统经常出现无法及时根据道路实际状况进行调整的问题,导致管理策略与现实不符。最后,对于各种突发性问题,传统的交通管理系统并没有相关的突发事故应急能力,这个时候往往都需要大量的人工干预来进行管理。
鉴于上述交通管理工作中存在的种种不足和缺陷,为了更好的简化交通管理系统流程,完善交通管理工作流程,在传统管理模型的基础上进行优化计算来实现适时、有效的交通管理控制体系显然是不现实的。此时,我们需要将目光脱离传统的交通管理流程,从新的技术角度入手去研究交通管理新流程,从而实现交通管理工作的有序、科学。面对这种情况,以智能交通系统为核心的交通控制系统应运而生,然而时至今日仍然有不少单位虽然看似引入了人工智能技术,但是面对复杂的技术标准和设备操作要求,不少工作人员就显得有点无力了。但是事实证明,这种做法是成功的,它虽然在交通管理领域工作人员操作上存在问题,但是在系统应用效果中有着巨大优势。基于此,我们可以从下面两个角度去分析智能协作技术在交通管理中的应用。首先,由于城市交通状况本身有着复杂、非线性且瞬时多变的特征,同时交通管理人员又高度要求信息传输的实时性、瞬时性,这个时候对整个城市交通管理系统实现最佳控制显然是不可能的,只能要求整个城市交通保持在最合理、最有序的状态。其次,在智能协作技术在交通管理中的应用上,局部合理与整体合力并不存在相悖的问题,但是当产生这种问题的时候我们可以从局部入手进行协商,通过协作的方式来解决各种相悖问题,从而确保交通管理工作的有序开展。
2智能协作技术在交通管理中的具体应用研究
通过对我国传统交通管理工作存在的问题和特征研究,采用多个不同功能的智能技术来协作控制交通工作可谓是一种合理、有效的管理方法,这一技术是基于智能协作为核心的新型交通管理系统,具体应用策略如下。
2.1系统建设
交通信号灯作为当今交通管理控制的主要手段,也是城市交通的基础管理措施,在整个城市交通控制系统中一直发挥着不可替代的重要作用。因此在这里研究中,我们主要以路通灯的控制为基础来阐述智能协作技术的应用情况。为了更好、更方便的叙述这一系统优势,我们这里不妨将信号灯的应用设为如下情况。(1)路口是交通系统的基本控制单位。一个城市的交通系统主要由路口1,路口2,…,路口n共n个路口及连接这些路口的所有道路组成。(2)各方向红绿灯基本周期相同,记周期开始时刻为t=0,1,2,…;(3)Li(t)为描述t时刻等候在i路口的车辆数量的向量。Li(t)=(Xi(t),Yi(t),…),其中Xi(t),Yi(t),…分别表示t时刻等候在i路口的不同方向的等候车队长度。Li(t)为状态变量。(4)X′,Y′,…分别表示系统设定的不同方向等候车队长度的阈值。一旦某方向的等候车队长度超过阈值,则agent开始协商、协作以使等候车队长度低于或尽量接近于此阈值。此阈值可根据具体情况动态修改。(5)g(t)为在t时刻开始的周期中绿灯亮所占的比例,此为控制变量。值得指出的是,基于多agent的智能交通管理系统并非用于处理这种简化假设—它恰恰是为了解决传统交通控制过于简化交通模型的问题而设计的;本文也不拟对此假设所涉及的变量进行精确建模和计算。对于复杂的实际情况和更多的功能需求,可以相应增加agent的知识库内容及感知器的复杂度。这些都不影响对系统基本结构和工作原理的阐述。
2.2系统设计
目前,虽然智能协作技术已经在交通管理领域得到广泛的应用,但是仍然有不少地方需要我们深入研究和探讨。尤其是在交通流量日益增多、交通事故不断发生、交通问题越来越复杂的今天,建立健全交通管理机制势在必行。在这里的智能协作技术应用中,具体的设计策略如下。
2.2.1系统结构
系统的整体结构如图1所示。系统中包括两类agent:一个区域控制主题(AreaControlAgent,简记为ACA)和多个路口控制agent(CrossContro-lAgent,简记为CCA)。其中,每个路口控制agent可与邻近的agent通信,并与唯一的区域控制agent相连。下面分别对这两类agent加以介绍。
2.2.2路口控制agent(CCA)
路口控制agent是典型的协同型agent,即所有的CCA有着共同的全局目标—使得区域交通畅通,同时每个CCA也有与全局目标一致的局部目标—尽量使本路通畅通。城市中的每个路口有且仅有一个CCA。CCA的基本功能是:根据路通状况动态调整g(t),即一个周期内的红绿灯配时方案,使得本路口的等候车队长度Li(t+1)尽量取最小值,同时使Li每个分量(Xi(t),Yi(t),…)均小于系统设定的阈值。并每个周期向相邻CCA及所从属的ACA发送当前路口状态信息。当Li的某个分量(如Xi)高于所预定的值阈X′时,该CCA根据其邻近4个CCA及路口的状态,发出协作请求。例如:请求其上游路口i的CCA在t1时刻减少gi(t2),或请求其下游路口j的CCA在t2时刻增加gj(t2)等,以确保路口的畅通。当CCA收到邻近CCA的协作请求时,也可以根据自身状况及当前路口状况,接受、协商或拒绝。此外,CCA还接受ACA所发出的控制指令和策略调整指令。路口控制agent的结构如图2所示:所有路口控制agent有着相同的结构。包括控制模块、推理机、感知器、执行模块、状态栏、知识库、路口模型等部分。
2.2.3区域控制
区域控制agent负责协调、指挥所管辖的CCA,并收集、分析、整理所辖CCA定期发送的路口状态报告。在通常情况下,CCA享有很高的自治性,ACA不干涉CCA对本路口的交通控制,以及CCA之间的协商协作行为。在具体的管理工作中,一旦发生如下情况,我们可以迅速的通过智能协作技术命令来实现交通管理工作。首先,突发事件的发生,比如有消防车、救护车等特殊车辆要通过某种特定的车道的时候,交通管理部门可以利用CAC强制命令该路段所有路口的交通灯全部亮绿灯,从而确保这类车辆的迅速通过。其次,发现区域路段出现严重负载不平衡现象的时候,可以在全局工作角度上去控制和分析,并合理的进行修正与处理。
3结束语
关键词:VXIDDS任意波发生器调制
VXI总线是VMEbusextensionsforInstrumentation的缩写。VXI主机箱有13个插槽,其中,零槽控制器为系统的管理者。VXI模块根据其本身的性质、特点和所支持的通信规程可以分为寄存器基、消息基、存储器和扩展模块四种类型。每个模块的地址空间有A16、A16/A24和A16/A32三种类型。
本文介绍利用DDS(直接数字频率合成器)技术实现具有任意波发生以及调幅功能的模块。与传统的频率合成技术相比,DDS技术具有很多优点:频率切换时间短、工作频率范围宽、频率分辨率高、相位变化连续和容易对输出信号实现调制等。一些公司先后推出了各种各样的DDS专用芯片,这些DDS专用芯片为电路设计提供了很大方便,但是并不能满足所有要求。例如,在实现调频及调幅等复杂功能时,利用现有的DDS专用芯片就会很不方便。利用可编程逻辑器件(CPLD)或现场可编程门阵列(FPGA)实现DDS具有很大的灵活性,能够很好地满足电路设计要求。
1DDS基本原理
DDS在基本原理框图如图1所示。它主要由标准参考频率源、相位累加器、波形存储器、数/模转换器、低通平滑滤波器等构成。其中,参考频率源一般是一个高稳定度的晶体振荡器,其输出信号用于DDS中各部件同步工作。DDS的实质是对相位进行可控等间隔的采样。
相位累加器的结构如图2所示。它是实现DDS的核心,由一个N位字长的加法器和一个由固定时钟脉冲取样的N位相位寄存器组成。将相位寄存器的输出和外部输入的频率控制字K作为加法器的输入,在时钟脉冲到达时,相位寄存器对上一个时钟周期内相位加法器的值与频率控制字K之和进行采样,作为相位累加器在此刻时钟的输出。相位累加器输出的高M位作为波形存储器查询表的地址,从波形存储器中读出相应的幅度值送到数/模转换器。
当DDS正常工作时,在标准参考频率源的控制下,相位累加器不断进行相位线性累加(每次累加值为频率控制字K),当相位累加器积满时就会产生一次溢出,从而完成一个周期性的动作,这个周期就是DDS合成信号的频率周期。输出信号波形的频率为:
显而易见,当K=1时输出最小频率,即频率分辨率为fmin=fc/2N。式中,fout为输出信号频率;K为频率控制字;N为相位累加器字长;fc为标准参考频率源工作频率。
2波形发生器模块的实现
2.1硬件部分
波形发生器模块结构框图如图3所示。
硬件主要可分为总线接口、DSP及逻辑控制电路、四通道DDS波形发生及调制电路、信号调理和输出接口等几部分。其中,零槽控制器与DSP之间用双口RAM作为通讯中介,双口RAM采用IDT709289L,其容量为64K×16Bit。
根据零槽控制器和模块交换信息的特点,本模块采用寄存器基的A16/A24的操作模式,数据为16Bit。在A16的寻址方式下,每个模块都具有一组配置寄存器,系统可以通过访问这些寄存器来获得器件的种类、型号、生产厂家、地址空间及存储器需求等。在A24模式下,零槽控制器可为一个模块配置的存储空间,最大为256n×223-m,其中,n在A32模式下为1,在A24模式下为0,m为器件型号寄存器高四位所定义的数值。在本模块中,m取值为6,存储器地址空间为128Kbyte。总线接口采用ALTERA公司的EPM3256A实现。板内接口逻辑和所有控制逻辑均采用Verilog硬件描述语言完成。
接口电路中的双口RAM用作命令、参数和数据传输,分为命令参数区和数据区。双口RAM被均分为16页,每页为4K×16Bit,前15页作为自定义的波形传输区,第16页为命令参数区。双口RAM的采用使模块的设计相对于VXI系统而言具有很大的独立性,从而使波形发生电路能够方便地移植到其它总线上。
板内主控CPU芯片选用了TI公司的TMS320F206。它主要起智能控制作用,接收通过VXI总线发来的各种命令,然后分析命令,执行命令,协调模块各部分的工作。与非智能模块相比,本模块具有明显的优越性。除了自定义波形以外,零槽控制器只需向模块发简单的命令和参数,DSP就能完成所有的功能。这样就大大减少了上位机和控制器的时间开销,使它们有更多的时间处理其它事件,有利于保证整个VXI系统可靠、协调地工作。
DSP外扩数据存储器包括一片IDT709289L和四片IDT7025S,IDT9289L的每一页映射到DSP数据区0x7000~0x7FFF,用于接口电路,页面的切换用DSP的I/O译码控制。4个IDT7025S均映射到DSP数据区0x8000~0x9FFF,分别用作四路DDS的波形存储器,4个IDT7025S的片选由DSP进行控制。DSP相关的译码及控制电路用一片EP1K10来实现。
图3
单个通道DDS波形发生及输出部分功能框图如图4所示。
每通道的累加器及逻辑控制电路均采用一片EP1K30,用于实现累加器和步长控制字寄存器并完成板上地址译码、两级DAC控制、波形抖动补偿以及本通道的继电器控制等功能。累加器字长32位,时钟基准源频率为DSP输出频率的两倍频。第一级DAC用于波形的产生,第二级DAC用于控制输出幅度和波形正反相,并对第二级DAC输出进行了平滑滤波和放大处理。
根据系统的性能要求,输出端采用了电压隔离放大器,与总线隔离,并且四个通道各自独立。本模块总共有一个数字地和四个模拟输出地。这样,既可以保证VXI系统和其它通道的安全,又减少了模块负载和VXI系统的相互干扰。
波形数据存储器IDT7025S被等分为A、B两页,可以实现不同波形之间的无抖动切换,每页为4k×16bit。当DDS开始工作时,DSP先锋主A页写入波形数据,并在DSP的控制下产生波形;当要切换到另一种波形时,只需往B页写入另一种波形的数据,将32位累加器所产生的地址(累加器高12位)切换到B页即可。这样,可实现幅值和相位均连续的波形无抖动切换。
每个通道采用两级12BitDAC,它们均设置为双极性电压输出。第一级DAC的参考电压源可以接内部基准或外部载波,第二级DAC的参考电压源可以接内部基准、外部载波或第一级DAC电压输出。通过对两级DAC所接参考电压源的不能设置(通过继电器进行切换),可以分别实现如下功能:
(1)用作直接输出,第二级DAC的参考电压源接内部基站。第二级DAC电压输出为:V2out=(Din2-2048)/212,可通过输入不同的Din2控制直流输出幅值和正负极性。
(2)用作函数发生器,第一级DAC参考电压源接内部基,第二级DAC参考电压源接第一级DAC电压输出,波形存储器存放不同函数波形数据可输出不同的函数波形。此时,第一级DAC输出电压为:V1out=Vref×(Din1-2048)/212,其中,Vlout为第一级DAC双向输出电压,Vref为DAC参考电压源,Dinl为第一级DAC输入数据。在这里Vref为常值2V,式中只有Dinl为变量,Din1对应波形存储器中4096个波形幅值数据(一个周期)。当波形数据以500kHz的速率依次装载到DAC时,由公式(1)得DAC输出波形的频率为:fout=K×(106/233)。第二级DAC输出电压为:V2out=Vlout×(Din2-2048)/212,其中,V2out为第二级DAC输出电压,Din2为第二级DAC输入数据。
(3)用作自定义波形发生器,第一级DAC和第二级DAC的设置为(2)所述,不同的是波形存储器的内容。零槽控制器按一定的规约向双口RAM(IDT709289L)的前15页写入自定义的波形数据,DSP亦按一定的规约取出数据并送往指定通道的IDT7025S,IDT7025S的A和B两页进行交替切换,从而连接输出自定义波形。
(4)外加载波进行调制,第一级DAC参考电压源接外部载波,第二级DAC参考电压源接第一级DAC电压输出。外加载波为正弦信号Vsin(αx+θ),其中,V为载波最大电压值,α为自变量x的系数,θ为初始相位。第一级DAC电压输出为:Vlout=Vsin(αx+θ)×Dinl/212,这样即实现了载波的幅度调制。第二级DAC用来控制整个幅度,其输出电压V2out=Vsin(αx+θ)×Din1/212×(Din2-2048)/212,Din2为第二级DAC的输入数据。
(5)载波直接输出,只需第二级DAC的参考电压源接外部载波,第二级DAC电压输出为:V2out=Vsin(αx+θ)×(Din2-2048)/212。
由于隔离放大器有一定的输出噪声,所以把信号放大器放在隔离放大器之前,低通滤波器放在隔离放大器之后,这样,既避免把隔离入大器的噪声放大,又有效地进行了平滑滤波。
电压输出采用功率运放OPA445进行放大,实现±12V输出。而电流输出则采用电压/电流转换器AD694实现,电流输出量程为0~20mA或4~20mA。
2.2软件部分
软件主要包括两部分:DSP程序和VXI系统主机底层驱动函数及测试程序。
DSP程序采用C语言和汇编语言混合编程。控制部分的程序采用了汇编语言,提高了程序的效率。而数据的产生部分采用了实现起来比较简单的C语言,避免了采用汇编处理数据的复杂编程。
上位机测试程序采用NI公司的LabWindows/CVI编制。LabWindows/CVI基于C语言的编程环境,具有丰富的用户界面控件和VXI总线系统函数,使编程简捷方便。面向本模块的操作函数打包生成.dll文件即可供系统调用。
3实现结果及分析
图5所示为输出频率为10kHz的方波、锯齿波、正弦波和三角波的输出波形,其峰-峰值均为24V。图6所示为调制波输出波形,10kHz外部正弦波作为载波信号,1kHz正弦波信号作为调制信号,峰-峰值为24V。图5和图6均由Tektronix公司的TDS210型示波器采样所得。
经实验所得的波形输出的频率分辨率为0.1%左右,显然大于理论的频率分辨率fmin=106/233=0.0001164Hz。经分析,系统误差包括:(1)相位截尾误差;(2)电路板布局布线因素带来的干扰而导致的误差;(3)标准参考频率源稳定性的影响带来的误差;(4)D/A转换器引入的误差;(5)波形幅值存储数据有限字长引入的量化误差。
关键词智能建筑弱电子系统结构化综合布线
对于现代化智能建筑,尤其是办公楼宇的弱电设计,采用结构化综合布线系统已成为共识。但是,目前还存在着两种看法(或做法):一是主张将所有的弱电系统都建立在结构化综合布线所搭起的平台上,也就是用结构化布线代替所有的传统弱电布线;另一则主张将计算机网络布线、电话配线纳入到结构化综合布线中,而其他的弱电系统仍采用其特有的传统布线。究竟采取哪种布线方式较为合理,作者认为应结合具体项目,从所用方案的先进性、合理性、经济性等方面综合考虑方能得出结论。
1智能建筑弱电方案确定基本思路
首先分析一下结构化综合布线的优点:
(1)结构化综合布线使用了标准化的线缆和接插头模块,非常便于各楼层及本楼层间的信息点管理,使得因办公室搬迁等因素造成的大量终端设备、电话机移位时,只需将插头拔出、插入新的位置,然后在弱电设备间内做跳线处理或仅仅作些软件上的更改,即可重新投入使用,而不像传统布线那样无统一标准。当设备需要移位时,会带来许多管理上的不方便或需要重新布线,对建筑装璜造成较大的破坏。
(2)结构化综合布线的扩展能力强,因为对于五类非屏蔽双绞线可以提供155Mb/s信息的传输能力,除了满足当前各种网络的需要外,还能满足未来发展的需要。
根据上述结构化综合布线的两个优点,结合建筑物实际的各弱电系统,具有发展性和不稳定性的只有电话系统和计算机网络系统。而对于其他弱电系统,如火灾自动报警系统、保安监视系统、广播系统、电缆电视系统等设备,具有很好的固定性,且位置一般不会移动,对于一个固定的建筑物,这些系统的设备一经选定,频繁更新换代的可能性和必要性均很低。
根据以上所述,一般都在弱电设计中把电话系统及计算机网络系统的配线统一纳入结构化综合布线,而对其他弱电系统保持相对的独立性,仍采用传统的配线方式。
然而,采用上述方法还有其他一些原因,如当前大多数弱电设备厂家的系统与结构化综合布线系统不兼容。要想使这些弱电系统在结构化综合布线平台上运行,则必须增加转换设备。例如保安监控系统的摄像机,其输出的视频信号通常以同轴电缆传输,如果将其纳入结构化结合布线系统中,需在线路两端增加信号转换设备。显然,这样做既麻烦又不经济。
2综合布线在应用中存在的问题
应用中发现有的综合布线产品,如三类、五类非屏蔽双绞线其截面均为0.5mm2(美国线规AWG24),与之相配套的配线架,出线座都只能适用于截面为0.5mm2的线缆。因此,它在支持如下几个弱电子系统时,就存在局限性或不足。
2.1广播系统(PAS)
根据我国电气规范,一般将电气设备工作电压为220/380V(交流50Hz)、有效值24V以下的交流信号确定为弱电信号。而在广播系统中,如采用定压输出,线路电压可分为70V、100V、120V三档。故在广播系统中采用综合布线,会对线缆产生过电压,长期使用会对线缆的寿命产生不良影响。另外,广播系统的线路用线截面一般为1.0~2.5mm2,而非屏蔽双绞线的线芯截面只有0.5mm2,相差甚远。
2.2火灾报警及控制系统(FAS)
根据我国现行的火灾自动报警系统设计规范规定:火灾自动报警系统的信号传输线路的芯线截面,穿管敷设的绝缘导线不应小于1.0mm2,线槽内敷设的绝缘导线不应小于0.75mm2。而作为综合布线系统的非屏蔽双绞线其截面积为0.5mm2。显然不能满足我国火灾自动报警系统设计规范的要求。另外,在总线制的火灾报警系统中,电源线与控制线多采用1.5~2.5mm2的导线,综合布线系统也不能满足要求。
特别需要指出的是:我国现行消防规范要求所有消防信号线、通讯线均不可与非消防线路共管敷设。因而要用综合布线产品支持火灾报警与控制系统,必须先获得当地消防主管部门的特许。
2.3共用天线电视系统(CATV)
用综合布线产品支持CATV一般都采用光纤,因此,在线路放大器、分配器、分支器的两端要加装适配器,这无疑增加投资,而且因中间环节增多,系统的可靠性也降低了。
以上阐述了综合布线系统在我国支持各弱电子系统目前仍在的一些问题,那么是不是说结构化综合布线系统不能支持上述各个弱电系统?答案是否定的。对于一座智能化程度要求很高的建筑物,在规范允许和获得特许的前提下,可以利用综合布线产品的光纤和各种对数非屏蔽双绞线缆支持计算机网络和电话通讯系统,用同轴电缆支持CATV和CCTV(监视电视),采用截面为1.0~1.5mm2的特殊定货的非屏蔽双绞线支持FAS、PAS。
关键词:智能交通路口控制器MPC8245Uclinux
近年来,随着我国经济的发展,城市的交通拥挤问题日趋严重,因此提高城市路网的通行能力、实现道路交通的科学化管理迫在眉睫。智能交通系统(ITS)在这种背景下应运而生。
智能交通要求路口向控制中心实时提供图像和数据信息,并能够独立执行一些复杂的算法。但是目前国内的路通控制器大多采用单片机作为处理器,只能执行定时算法,以RS232或者RS485作为通讯方式,根本无法满足智能交通对于路口控制器的要求;而国外的路口控制器(如西门子公司的2070和美国的EAGLE)不能适合中国国情,且价格昂贵,操作不方便。因此研究开发出适合中国国情、性能价格比高的路口控制器成为一项特别紧迫的任务。
本课题组开发的TCS-0602智能交通路口控制器满足了国内智能交通发展的要求。本文将从路口控制器在智能交通中的作用、TCS-0602的硬件体系、软件体系和最后的运行结果四个方面来进行说明。。
1智能交通路口控制器在智能交通中的作用
智能交通网络结构如图1所示。当网络正常工作时,共享数据库通过光缆收集控制器预处理过的图像和数据信息,在控制中心通过相应的数学模型进行预测、诱导和控制[2~4],然后将控制参数下载到智能交通路口控制器,由它控制交通指示牌和交通信号灯,来实现整个系统的最优控制策略。当智能交通路口控制器不能跟控制中心通讯的时候,它可以根据当地检测到的交通流量和历史数据的数学模型进行基于该路口的局域最优控制。当发生事故和其它特殊情况时,还可以通过手动实现路口的控制。所以在智能交通中,智能交通路口控制器是一个收集数据和实现控制的平台。它需要完成以下任务:(1)与控制中心通过光缆进行通讯;(2)执行交通控制算法;(3)接收摄像机图像;(4)与微波检测仪通讯;(5)与地感线圈通讯;(6)控制交通信号灯;(7)控制交通指示牌。
2智能交通路口控制器的硬件体系结构
智能交通控制器需要执行繁重的通讯和算法处理,对处理器的通讯和运算速度有很高的要求,摩托罗拉公司的MPC8245能够满足这些要求。MPC8245具有强大的通讯和运算能力[5],可以通过TI16C554等串口芯片扩展多个RS232串口,和多个外设通过串口进行通讯?鸦可以连接多达4个PCI设备,还可以通过以太网或者电话线进行网络通讯。由于MPC8245可以运行在300MHz,因此可以满足很多智能交通算法的需求。
智能交通控制器硬件框图如图2所示,MPC8245扩展了32MSDRAM和4MFLASH存储器,其中,4MFLASH用来存储Linux内核和应用程序,32M的SDRAM在系统运行的时候存储Linux的内核和应用程序。违章抓拍控制器通过PCI总线接口芯片PLX9030接入MPC8245,系统可以兼容各种不同的违章抓拍控制器,通过编写不同的驱动程序来实现。以太网控制器通过以太网接口芯片CS8900A接入MPC8245,可以接入Internet,加入光线接口就可以实现光纤通讯。通过MPC8245的UART口扩展了一片16C554,扩展出了四个串口,分别接入液晶控制器、交通灯控制器、交通指示牌控制器和传感器。液晶控制器用来设定或者修改智能路口控制器控制参数,而且还可以通过手动直接控制交通灯。交通灯的控制是直接控制交通灯,接收来自MPC8245的参数设定,比如路口数、红绿灯时间等,并控制交通灯。交通指示牌是用来提供交通信息的大屏幕,MPC8245接收来自控制中心的交通信息,并将这些信息送到交通指示牌控制器,显示在大屏幕上,用来疏导交通。检测设备在目前交通控制中的作用越来越重要,各种检测设备不但种类繁多,而且新产品不断涌现,因此TCS-0602预留了包括串口在内的多种接口方式。
3智能交通路口控制器的软件体系
作者开发的智能交通路口控制软件建立在Uclinux操作系统之上。Linux内核是一种源码开放的操作系统,采用模块化的设计。在此只保留了必需的功能模块,删除了冗余的的功能模块,并对内核重新编译,从而使系统运行所需的硬件资源显著减少。因此将其应用于智能交通路口控制器的设计,具有代码量小、运行消耗系统资源少、可靠性高等优点,适应了智能交通路口控制器对于操作系统的要求。
智能交通控制器应用软件由四个通讯协议模块和五个算法模块构成。四个通讯模块分别是:违章处理协议、控制中心通讯协议、串口通讯协议和流量数据采集协议。五种控制算法模块分别是:定时控制模块、感应控制模块、多时段控制模块、黄闪控制模块和绿波带控制模块。图3给出了基于Uclinux的智能路通控制器的软件工作流程。
关键词:组织能力;竞争优势;国际化进程;阶段理论
在当今世界经济的全球化和一体化进一步向纵深发展的情况之下,国内企业的生存与发展和国际经济环境的联系越来越紧密,如何进行国际化发展,在全球市场范围内竞争将成为我国企业今后将面临的主要问题。
一、国际化进程阶段论
阶段理论是企业国际化进程的主要理论。从20世纪70年代开始,一批北欧学者在对瑞典4家制造企业进行深入案例研究的基础上,提出了企业国际化阶段理论。他们将企业的海外经营活动分成4个不同的发展阶段,即不规则的出动、通过商进行出口、建立海外销售子公司和直接在海外进行生产制造。这种发展是连续和渐进的,企业在这一过程中由浅入深地涉足国际市场。
北欧学派用“市场知识”的学习道路来解释企业国际化的渐进式阶段发展。市场知识可以分为企业经营的一般性知识和具体市场运作知识,后者只能通过实际经营活动获得和积累,是决定企业在本国之外经营是否成功的关键因素,也正是这种市场知识的积累导致了企业国际化阶段发展的渐进性。同时,这些北欧学者用“心理距离”或“文化距离”的概念来解释企业在国际化过程中的发展道路,他们认为企业的海外市场拓展次序是依据心理距离或文化距离的远近进行选择的。选择的原因在于,相同的文化使企业的市场知识更易获得,企业的经营活动更易获得成功。
笔者认为,将阶段理论作为对现今企业国际化的一般性解释是缺乏完整性和客观性的。这种理论成功地解释了一部分企业国际化经营活动的规律,但是它的局限性也同样明显:第一,这种理论是在20世纪70年展起来的,当时的世界经济处于相对封闭的状态,相对落后的信息环境使企业获取和积累海外运作的知识有很大困难。随着信息技术的快速发展和人们学习能力的提升,这种渐进的阶段形式可以回避的;第二,国际化进程的阶段理论是基于对中小型企业的国际化发展的调查和研究,以中小企业相对有限的市场知识水平和信息处理能力为前提,它在解释其他类型企业的国际化活动时,其适用性会明显下降;第三,这种理论的解释能力和解释范围有限,虽然能够很好地分析制造型企业的国际化进程,但对于服务业如金融、保险等类型企业的国际化进程,就无法用出口和生产活动的逐步演替进行解释。因此,需要有一种理论对于企业的国际化过程进行更加全面合理的解释。
二、企业国际化发展的层次
面对激烈的国际竞争环境,企业依旧用传统的阶段理论指导国际化运作已难以适应全球经济一体化的激烈竞争。企业能力的竞争正成为国际企业间竞争的下一个主要战场,这种竞争不再是运用何种战略来提高国际竞争力,而是如何发展出相应的能力来达成这一目标的竞争,也正是企业的组织能力决定了企业国际化发展的状态和道路。
国际企业是通过向国外转移竞争优势来产生新的价值的,根据国际化水平的高低,可以将企业的国际化发展分为5个不同的层次,每一个层次的国际化程度不一,其向国外转移的竞争优势的数量和难度也各不相同,对组织能力的要求也有很大的区别。企业的国际化水平越高,对组织能力的要求也就越高。
第一层次:出口。这是企业国际化发展的最简单层次,企业直接向国外转移包含了本企业竞争优势的产品。这种产品可以是实物产品,也可以是咨询、广告、金融等小规模服务产品。大部分企业还需要对其产品进行某种程度的调整以适应不同地区市场的要求。因此,处在这一层次的企业需要具有国际化产品开发和品牌维护的能力。
第二层次:合资子公司。由于企业对某地区市场或国际市场缺乏了解,国际市场运作经验不足,而需要通过与当地公司合作的方式来进入该地区市场,学习市场知识。在这一层次发展模式中,企业的资源优势只有部分能够有效转移利用,因而合作者在当地的资源优势对于该企业的国际化发展就具有重要意义。企业在与当地公司的合作中学习到哪些基础优势是可以直接转移,哪些优势可以通过向合作者学习获得,哪些优势则必须调整甚至寻求其他优势取代。在这一层次的发展模式中,企业除了需要第一层次中的国际产品开发和品牌维护能力之外,更需要有建立、发展与当地合作者关系的能力。
第三层次:全资子公司。在此层次中,企业开始进行对外直接投资,国外子公司的功能逐步完善。制造企业建立自己销售队伍、产品仓库和销售渠道,建立和管理自己的供应链。服务业公司则在提供简单的本国延伸服务之外,在当地建立自己的服务渠道,乃至根据当地市场情况创造出新的服务品种。在这一层次上,总公司需要对公司所拥有的竞争优势进行识别,对无法直接转移的竞争优势进行修改与调整,以适应国外子公司发展的需要,甚至寻找和创造全新的资源优势来保证子公司的发展。因此,在这一发展层次中,以公司本部为基地的资源优势的转移和调整就成为了一种重要的组织能力。
第四层次:跨国公司。随着公司在全球建立了多个子公司,并分别获取了资源优势,总公司的经营复杂程度大大增加,跨国界的管理活动越来越多,这就进入企业国际化发展的第四个层次,即跨国公司层次。在这一层次,总公司在全球范围内继续寻找和形成某些独特的资源优势,并根据全球发展的要求进行适当修改,继续向新的地区扩展,在全球市场中发展壮大自己。在此发展层次中,子公司、总公司间关系协调成为公司进一步发展的关键。这一层次的公司所需要的关键组织能力也正是组织协调能力,即如何发展与保持跨边界、跨职能的管理手段的能力,这种组织能力的强弱决定了该跨国公司的跨边界协调行动的多少、子公司间的联系牢固程度、国外经营单位的权力大小等多方面因素,处于这一层次的跨国公司也因而具有高度多样化的发展形式。第五层次:全球公司。这是企业国际化发展的最高层次,国外子公司在整个公司的战略制定和优势形成中发挥更加重要的作用,并开始向公司本部及全公司内转移资源优势。这种子公司一般位于某些具有独特地方资源优势的地区,并充分利用这种资源优势发展出独特的竞争优势。整个公司逐渐演变为一种在全球范围内按产品、职能分工,甚至是地区总部形式的全球公司。这种全球公司的发展形式具有高度的复杂性,分散在全球各地区的多重战略中心间的协调活动和多重资源中心间的优势转移活动对于公司的组织能力提出了更高的要求。这样的全球公司的运作需要有高水平的管理协调能力,需要借助现代化的通讯手段和高效的人力资源体系,对公司进行比跨国公司层次更大规模的整合,在全球公司内部运用统一的标准和价值观消除这种大规模交流和协调过程中产生的障碍。
企业的国际化进程正是其国际化水平依据上述发展层次提高的过程。下表显示了企业国际化发展的层次和其相应组织能力。
三、组织能力直接影响企业的国际化发展进程
一般情况下,初步涉足国际市场的国内企业,特别是那些规模较小的生产企业,都需要经历一个从对外出口、成立合资公司开始逐步发展的过程。通过这种渐进式的发展,不断学习海外经营知识,使组织能力逐步提升,从而保证该企业沿着这一国际化进程的方向往更高的层次发展。在这一点上,组织能力观点与阶段论是一致的。但是,现代国际企业发展的现实表明,各国企业由于发展历史、人力资源状况、信息技术水平、行业特征等多方面因素的影响,其国际化进程的途径已日趋多样化,而不再按照同一种模式发展。事实上,一家公司可以从任何一个层次开始其国际化发展的进程,这种国际化发展可以是向高层次(或低层次)运动,也可以跳过某些层次直接进入较高的水平层次运作。一些国际化水平处于较低层次的公司甚至可以通过兼并、收购等手段获得高层次运作所需的组织能力而直接进行发展。在如今信息经济迅猛发展的国际环境中,这种组织能力获得途径的多样性,使企业国际化进程也更趋多样化。