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随着计算机技术的高速发展,传统的制造业开始了根本性变革,各工业发达国家投入巨资,对现代制造技术进行研究开发,提出了全新的制造模式。在现代制造系统中,数控技术是关键技术,它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点,对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前,数控技术正在发生根本性变革,由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上,数控系统实现了超薄型、超小型化;在智能化基础上,综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术,数控系统实现了高速、高精、高效控制,加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数,实现了在线诊断和智能化故障处理。
长期以来,我国的数控系统为传统的封闭式体系结构,CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定,加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节,整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下,加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数,无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整,更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量,因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见,传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构,限制了CNC向多变量智能化控制发展,己不适应日益复杂的制造过程,因此,大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
2.数控技术的发展趋势
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术发展的趋势来看,主要有如下几个方面:
2.1高精度、高速度的发展趋势
尽管十多年前就出现高精度高速度的趋势,但是科学技术的发展是没有止境的,高精度、高速度的内涵也在不断变化,目前正在向着精度和速度的极限发展。
效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一,国际生产工程学会将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域,年产30万辆的生产节拍是40秒/辆,而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一;在航空和宇航工业领域,其加工的零部件多为薄壁和薄筋,刚度很差,材料为铝或铝合金,只有在高切削速度和切削力很小的情况下,才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料"掏空"的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装,使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。
2.25轴联动加工和复合加工机床快速发展
采用5轴联动对三维曲面零件的加工,可用刀具最佳几何形状进行切削,不仅光洁度高,而且效率也大幅度提高。一般认为,1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床,特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时,5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因,其价格要比3轴联动数控机床高出数倍,加之编程技术难度较大,制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现,使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化,其制造难度和成本大幅度降低,数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床(含5面加工机床)的发展。
2.3智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势
21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统,智能化的内容包括在数控系统中的各个方面:为追求加工效率和加工质量方面的智能化,如加工过程的自适应控制,工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接方便的智能化,如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负自动选定模型、自整定等;简化编程、简化操作方面的智能化,如智能化的自动编程、智能化的人机界面等;还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。
目前许多国家对开放式数控系统进行研究,数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上,面向机床厂家和最终用户,通过改变、增加或剪裁结构对象(数控功能),形成系列化,并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中,快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统,形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求,也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机,反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
3.结束语
随着人们对数控技术重视,它的发展越发迅速。文中简要陈述当前的发展趋势,另外数控技术的正不断走向集成化,并行化,仍有广阔的发展空间。
【论文关键词】:数控技术;趋势;智能
【论文摘要】:随着计算机业的快速发展,数控技术也发生了根本性的变革,是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术,文章结合国内外情况,分析了数控技术的发展趋势。
参考文献
[1]王立新.浅谈数控技术的发展趋势[J].赤峰学院学报.2007.
[2]董淳.数控系统技术发展的新趋势[J].可编程控制器与工厂自动化.2006.
近10年来,由于海洋在沿海国家可持续发展中的战略地位日益突出,以及人类对海洋环境特殊性和海洋生物多样性特征的认识不断深入,海洋生物资源多层面的开发利用极大地促进了海洋生物技术研究与应用的迅速发展。1989年首届国际海洋生物技术大会(以下简称MPS大会)在日本召开时仅有几十人参加,而1997年第四届IMBC大会在意大利召开时参加入数达1000多人。现在IMBC会议已成为全球海洋生物技术发展的重要标志,出现了火红的局面。《IMBC2000》在澳大利亚刚刚开过,《IMBC2003》的筹备工作在日本已经开始,以色列为了举办们《IMBC2006》早早作了宣传,并争到了举办权。每3年一届的IMBC不仅吸引了众多高水平的专家学者前往展示与交流研究成果,探讨新的研究发展方向,同时也极大地推动了区域海洋生物技术研究的发展进程。在各大洲,先后成立了区域性学术交流组织,如亚太海洋生物技术学会、欧洲海洋生物技术学会和泛美海洋生物技术协会等。各国还组建了一批研究中心,其中比较著名的为美国马里兰大学海洋生物技术中心、加州大学圣地亚哥分校海洋生物技术和环境中心,康州大学海洋生物技术中心,挪威贝尔根大学海洋分子生物学国际研究中心和日本海洋生物技术研究所等。这些学术组织或研究中心不断举办各种专题研讨会或工作组会议研究讨论富有区域特色的海洋生物技术问题。1998年在欧洲海洋生物技术学会、日本海洋生物技术学会和泛美海洋生物技术协会的支持下,原《海洋生物技术杂志》与《分子海洋生物学和生物技术》合刊为《海洋生物技术》学报(以下简称MBT),现在它已成为一份具有权威性的国际刊物。海洋生物技术作为一个新的学科领域已明确被定义为“海洋生命的分子生物学如细胞生物学及其它的技术应用”。
为了适应这种快速发展的形势,美国、日本、澳大利亚等发达国家先后制定了国家发展计划,把海洋生物技术研究确定为21世纪优先发展领域。1996年,中国也不失时机地将海洋生物技术纳入国家高技术研究发展计划(863计划),为今后的发展打下了基础。不言而喻,迄今海洋生物技术不仅成为海洋科学与生物技术交叉发展起来的全新研究领域,同时,也是21世纪世界各国科学技术发展的重要内容并将显示出强劲的发展势头和巨大应用潜力。
1.发展特点
表1和表2列出的资料大体反映了当前海洋生物技术研究发展的主要特点。
1.1加强基础生物学研究是促进海洋生物技术研究发展的重要基石
海洋生物技术涉及到海洋生物的分子生物学、细胞生物学、发育生物学、生殖生物学、遗传学、生物化学、微生物学,乃至生物多样性和海洋生态学等广泛内容,为了使其发展有一个坚实的基础,研究者非常重视相关的基础研究。在《IMBC2000》会议期间,当本文作者询问一位资深的与会者:本次会议的主要进步是什么?他毫不犹豫的回答:分子生物学水平的研究成果增多了。事实确实如此。近期的研究成果统计表明,海洋生物技术的基础研究更侧重于分子水平的研究,如基因表达、分子克隆、基因组学、分子标记、海洋生物分子、物质活性及其化合物等。这些具有导向性的基础研究,对今后的发展将有重要影。
1.2推动传统产业是海洋生物技术应用的主要方面
目前,应用海洋生物技术推动海洋产业发展主要聚焦在水产养殖和海洋天然产物开发两个方面,这也是海洋生物技术研究发展势头强劲。充满活力的原因所在。在水产养殖方面,提高重要养殖种类的繁殖、发育、生长和健康状况,特别是在培育品种的优良性状、提高抗病能力方面已取得令人鼓舞的进步,如转生长激素基因鱼的培育、贝类多倍体育苗、鱼类和甲壳类性别控制、疾病检测与防治、DNA疫苗和营养增强等;在海洋天然产物开发方面,利用生物技术的最新原理和方法开发分离海洋生物的活性物质、测定分子组成和结构及生物合成方式、检验生物活性等,已明显地促进了海洋新药、酶、高分子材料、诊断试剂等新一代生物制品和化学品的产业化开发。
表1近期IMBC大会研讨的主要内容
表2近期IMBC大会和《MarineBiotechnology》学报论文统计表
1.3保证海洋环境可持续利用是海洋生物技术研究应用的另一个重要方面
利用生物技术保护海洋环境、治理污染,使海洋生态系统生物生产过程更加有效是一个相对比较新的应用发展领域,因此,无论是从技术开发,还是产业发展的角度看,它都有巨大的潜力有待挖掘出来。目前已涉及到的研究主要包括生物修复(如生物降解和富集、固定有毒物质技术等)、防生物附着、生态毒理、环境适应和共生等。有关国家把“生物修复”作为海洋生态环境保护及其产业可持续发展的重要生物工程手段,美国和加拿大联合制定了海洋环境生物修复计划,推动该技术的应用与发展。
1.4与海洋生物技术发展有关的海洋政策始终是公众关注的问题
其中海洋生物技术的发展策略、海洋生物技术的专利保护、海洋生物技术对水产养殖发展的重要性、转基因种类的安全性及控制问题、海洋生物技术与生物多样性关系以及海洋环境保护等方面的政策、法规的制定与实施倍受关注。
2.重点发展领域
当前,国际海洋生物技术的重点研究发展领域主要包括如下几个方面:
2.1发育与生殖生物学基础
弄清海洋生物胚胎发育、变态、成熟及繁殖各个环节的生理过程及其分子调控机理,不仅对于阐明海洋生物生长、发育与生殖的分子调控规律具有重要科学意义,而且对于应用生物技术手段,促进某种生物的生长发育及调控其生殖活动,提高水产养殖的质量和产量具有重要应用价值。因此,这方面的研究是近年来海洋生物技术领域的研究重点之一。主要包括:生长激素、生长因子、甲状腺激素受体、促性腺激素、促性腺激素释放激素、生长一催乳激素、渗透压调节激素、生殖抑制因子、卵母细胞最后成熟诱导因子、性别决定因子和性别特异基因等激素和调节因子的基因鉴定、克隆及表达分析,以及鱼类胚胎于细胞培养及定向分化等。
2.2基因组学与基因转移
随着全球性基因组计划尤其是人类基因组计划的实施,各种生物的结构基因组和功能基因组研究成为生命科学的重点研究内容,海洋生物的基因组研究,特别是功能基因组学研究自然成为海洋生物学工作者研究的新热点。目前的研究重点是对有代表性的海洋生物(包括鱼、虾、贝及病原微生物和病毒)基因组进行全序列测定,同时进行特定功能基因,如药物基因、酶基因、激素多肽基因、抗病基因和耐盐基因等的克隆和功能分析。在此基础上,基因转移作为海洋生物遗传改良、培育快速生长和抗逆优良品种的有效技术手段,已成为该领域应用技术研究发展的重点。近几年研究重点集中在目标基因筛选,如抗病基因、胰岛素样生长因子基因及绿色荧光蛋白基因等作为目标基因;大批量、高效转基因方法也是基因转移研究的重点方面,除传统的显微注射法、基因枪法和携带法外,目前已发展了逆转录病毒介导法,电穿孔法,转座子介导法及胚胎细胞介导法等。
2.3病原生物学与免疫
随着海洋环境逐渐恶化和海水养殖的规模化发展,病害问题已成为制约世界海水养殖业发展的瓶颈因子之一。开展病原生物(如细菌、病毒等)致病机理、传播途径及其与宿主之间相互作用的研究,是研制有效防治技术的基础;同时,开展海水养殖生物分子免疫学和免疫遗传学的研究,弄清海水鱼、虾、贝类的免疫机制对于培育抗病养殖品种、有效防治养殖病害的发生具有重要意义。因此,病原生物学与免疫已成为当前海洋生物技术的重点研究领域之一,重点是病原微生物致病相关基因、海洋生物抗病相关基因的筛选、克隆,海洋无脊椎动物细胞系的建立、海洋生物免疫机制的探讨、DNA疫苗研制等。
2.4生物活性及其产物
海洋生物活性物质的分离与利用是当今海洋生物技术的又一研究热点。现人研究表明,各种海洋生物中都广泛存在独特的化合物,用来保护自己生存于海洋中。来自不同海洋生物的活性物质在生物医学及疾病防治上显示出巨大的应用潜力,如海绵是分离天然药物的重要资源。另外,有一些海洋微生物具有耐高温或低温、耐高压、耐高盐和财低营养的功能,研究开发利用这些具特殊功能的海洋极端生物可能获得陆地上无法得到的新的天然产物,因而,对极端生物研究也成为近年来海洋生物技术研究的重点方面。这一领域的研究重点包括抗肿瘤药物、工业酶及其它特殊用途酶类、极端微生物定功能基因的筛选、抗微生物活性物质、抗生殖药物、免疫增强物质、抗氧化剂及产业化生产等。
2.5海洋环境生物技术
该领域的研究重点是海洋生物修复技术的开发与应用。生物修复技术是比生物降解含义更为广泛,又以生物降解为重点的海洋环境生物技术。其方法包括利用活有机体、或其制作产品降解污染物,减少毒性或转化为无毒产品,富集和固定有毒物质(包括重金属等),大尺度的生物修复还包括生态系统中的生态调控等。应用领域包括水产规模化养殖和工厂化养殖、石油污染、重金属污染、城市排污以及海洋其他废物(水)处理等。目前,微生物对环境反应的动力学机制、降解过程的生化机理、生物传感器、海洋微生物之间以及与其它生物之间的共生关系和互利机制,抗附着物质的分离纯化等是该领域的重要研究内容。
3.前沿领域的最新研究进展
3.1发育与生殖调控
应用GIH(性腺抑制激素)和GSH(性腺刺激激素)等激素调控甲壳类动物成熟和繁殖的技术[1],研究了甲状腺激素在金绍生长和发育中的调控作用,发现甲状腺激素受体mRNA水平在大脑中最高,在肌肉中最低,而在肝、肾和鳃中表达水平中等,表明甲状腺素受体在成体金银脑中起着重要作用[1],对海鞘的同源框(Homeobox)基因进行了鉴定,分离到30个同源框基因[1],建立了青鳉的同源框(Homeobox)基因[1],建立了青鳉胚胎干细胞系并通过细胞移植获得了嵌合体青鳉[1],建立了虹鳟原始生殖细胞培养物并分离出Vasa基因[2],进行斑节对虾生殖抑制激素的分离与鉴定[2],应用受体介导法筛选GnRH类似物,用于鱼类繁殖[2],建立了海绵细胞培养技术,用于进行药物筛选[2],建立了将海胆胚胎作为研究基因表达的模式系统[2],通过基因转移开展了海胆胚胎工程的研究[2],研究了人葡糖转移酶和大鼠已糖激酶cDNA在虹鳟胚胎中的表达[3],建立了通过细胞周期蛋白依赖的激酶活性测定海水鱼苗细胞增殖速率的方法[3],研究了几丁质酶基因在斑节对虾蜕皮过程中的表达[4],从海参分离出同源框基因,并进行了序列的测定[4]。
3.2功能基因克隆
建立了牙鲆肝脏和脾脏mRNA的表达序列标志,从深海一种耐压细菌中分离到压力调节的操纵子,从大西洋鲑分离到雌激素受体和甲状腺素受体基因,从挪威对虾中分离到性腺抑制激素基因[1];将DNA微阵列技术在海绵细胞培养上进行了应用,构建了班节对虾遗传连锁图谱,建立了海洋红藻EST,从海星卵母细胞中分离出成熟蛋白酶体的催化亚基,初步表明硬骨头鱼类IGF-I原E一肽具有抗肿瘤作用[2];构建了海洋酵母De—baryomyceshansenii的质粒载体,从鲤鱼血清中分离纯化出蛋白酶抑制剂,从兰蟹血细胞中分离到一种抗菌肽样物质,从红鲍分离到一种肌动蛋白启动子,发现依赖于细胞周期的激酶活性可用作海洋鱼类苗种细胞增殖的标记,克隆和定序了鳗鱼细胞色素P4501AcD-NA,通过基因转移方法分析了鳗细胞色素P450IAI基因的启动子区域,分离和克隆了鳗细胞色素P450IAI基因,建立了适宜于沟绍遗传作图的多态性EST标记,构建了黄盖鲽EST数据库并鉴定出了一些新基因,建立了班节对虾一些组织特异的EST标志,从经HirameRhabdovirus病毒感染的牙鲆淋巴细胞EST中分离出596个cDNA克隆[3];用PCR方法克隆出一种自体受精雌雄同体鱼类的ß一肌动蛋白基因,从金鲷cDNA文库中分离出多肽延伸因子EF-2CDNA克隆,在湖鳟基因组中发现了TC1样转座子元件[4];鉴定和克隆出的基因包括:南美白对虾抗菌肽基因、牡蛎变应原(allergen)基因、大西洋鳗和大西洋鲑抗体基因、虹鳟Vasa基因、青鳉P53基因组基因、双鞭毛藻类真核启始因子5A基因、条纹鲈GtH(促性腺激素)受体cDNA、鲍肌动蛋白基因、蓝细菌丙酮酸激酶基因、鲤鱼视紫红质基因调节系列以及牙鲆溶菌酶基因等[1—4]。
3.3基因转移
分离克隆了大马哈鱼IGF基因及其启动子,并构建了大马哈鱼IGF(胰岛素样生长因子)基因表达载体[1]。通过核定位信号因子提高了外源基因转移到斑马鱼卵的整合率[1],建立了快速生长的转基因罗非鱼品系并进行了安全性评价;对转基因罗非鱼进行了三倍体诱导,发现三倍体转基因罗非鱼尽管生长不如转基因二倍体快,但优于未转基因的二倍体鱼,同时,转基因三倍体雌鱼是完全不育的,因而具有推广价值[2];研究了超声处理促进外源DNA与金鲷结合的技术方法,将GFP作为细胞和生物中转基因表达的指示剂;表明转基因沟鲶比对照组生长快33%,且转基因鱼逃避敌害的能力较差,因而可以释放到自然界中,而不会对生态环境造成大的危害[3];应用GFP作为遗传标记研究了斑马鱼转基因的条件优化和表达效率[3];在抗病基因工程育种方面,构建了海洋生物抗菌肽及溶菌酶基因表达载体并进行了基因转移实验[2];在转基因研究的种类上,目前已从经济养殖鱼类逐步扩展到养殖虾、贝类及某些观赏鱼类[2.3]。通过基因枪法将外源基因转到虹鳟肌肉中获得了稳定表达[4]。
3.4分子标记技术与遗传多样性
研究了将鱼类基因内含子作为遗传多样性评价指标的可行性,应用SSCP和定序的方法研究了大西洋和地中海几种海洋生物的遗传多样性[1]。研究了南美白对虾消化酶基因的多态性[1];利用寄生性原生动物和有毒甲藻基因组DNA的间隔区序列作标记检测环境水体中这些病原生物的污染程度,应用18S和5.8S核糖体RNA基因之间的第一个内部间隔区(ITC—1)序列作标记进行甲壳类生物种间和种内遗传多样性研究[2];研究了斑节对虾三个种群的线粒体DNA多态性,用PCR技术鉴定了夏威夷Gobioid苗的种类特异性。通过测定内含子序列揭示了南美白对虾的种内遗传多样性,采用同功酶、微卫星DNA及RAPD标记对褐鳟不同种群的遗传变异进行了评价,在平鱼鉴定并分离出12种微卫星DNA,在美国加州鱿鱼上发现了高度可变的微卫星DNA[3];弄清了一种深水鱼类(Gonostomagracile)线粒体基因组的结构,并发现了硬骨鱼类tRNA基因重组的首个实例,测定了具有重要商业价值的海水轮虫的卫星DNA序列,用RAPD技术在大鲮鲆和鳎鱼筛选到微卫星重复片段,从多毛环节动物上分离出高度多态性的微卫星DNA,用RAPD技术研究了泰国东部泥蟹的遗传多样性[3];用AFLP方法分析了母性遗传物质在雌核发育条纹鲈基因组中的贡献[4]。
3.5DNA疫苗及疾病防治
构建了抗鱼类坏死病毒的DNA疫苗[1];开展了虹鳟IHNVDNA疫苗构建及防病的研究,表明用编码IHNV糖蛋白基因的DNA疫苗免疫虹鳟,诱导了非特异性免疫保护反应,证明DNA免疫途径在鱼类上的可行性,从虹鳟细胞系中鉴定出经干扰素可诱导的蛋白激酶[2];建立了养殖对虾病毒病原检测的ELISA试剂盒,用PCR等分子生物学技术鉴定了虾类的病毒性病原,将鱼类的非特异性免疫指标用于海洋环境监控,研究了抗病基因转移提高鲷科鱼类抗病力的可行性,研究了蛤类唾液酸凝集素的抗菌防御反映[2];研究了一种海洋生物多糖及其衍生物的抗病毒活性[3];建立了测定牡蛎病原的PCR—ELISA方法[3];研究了LatrunculinB毒素在红海绵体内的免疫定位[4]。
3.6生物活性物质
从海藻中分离出新的抗氧化剂[1],建立了大量生产生物活性化合物的海藻细胞和组织培养技术,建立了通过海绵细胞体外培养制备抗肿瘤化合物的方法[1];从不同生物(如对虾和细菌)中鉴定分离出抗微生物肽及其基因,从鱼类水解产物中分离出可用作微生物生长底物的活性物质,海洋生物中存在的抗附着活性物质,用血管生成抑制剂作为抗受孕剂,从蟹和虾体内提取免疫激活剂,从海洋藻类和蓝细菌中纯化光细菌致死化合物,海星抽提物在小鼠上表现出批精细胞形成的作用,从海洋植物Zosteramarina分离出一种无毒的抗附着活性化合物,从海绵和海鞘抽提物分离出抗肿瘤化合物,开发了珊瑚变态天然诱导剂,从海胆中分离出一种抗氧化的新药,在海洋双鞭毛藻类植物中鉴定出长碳链高度不饱和脂肪酸(C28),表明海洋真菌是分离抗微生物肽等生物活性化合物的理想来源[2];发现海洋假单胞杆菌的硫酸多糖及其衍生物具有抗病毒活性,从硬壳蛤分离出谷光甘肽一S一转移酶,从鲤血清中分离出丝氨酸蛋白酶抑制剂,从海绵中分离出氨激脯氨酸二肽酶,从一种珊瑚分离出具DNA酶样活性的物质,建立了开放式海绵养殖系统,为生物活性物质的大量制备提供了充足的海绵原料[3];从虾肌水解产物中分离到抗氧化肽物质[4];从一?趾Q笙妇蟹掷氪炕鯪一乙酸葡糖胺一6一磷酸脱乙酸酶[4]。
3.7生物修复、极端微生物及防附着
研究了转重金属硫蛋白基因藻类对海水环境中重金属的吸附能力,表明明显大于野生藻类[1],研究了石油降解微生物在修复被石油污染的海水环境上的可疗性及应用潜力[1];研究了海洋磁细菌在去除和回收海水环境中重金属上的应用潜力[1];用Bacillus清除养鱼场污水中的氮,用分子技术筛选作为海水养殖饵料的微藻,开发了六价铬在生物修复上的应用潜力,分离出耐冷的癸烷降解细菌,研究了海洋环境中多芳香化烃的微生物降解技术[2];从噬盐细菌分离出渗透压调节基因,并生产了重组Ectoine(渗透压调节因子),从2650米的深海分离到一种耐高温的细菌,这种细菌可用来分离耐高温和热稳定的酶,在耐高温的archaea发现了D型氨基酸和无氧氨酸消旋酶,测定了3种海洋火球菌的基因组DNA序列,借助于CROSS/BLAST分析进行了特定功能基因的筛选,从海底沉积物、海水和北冰洋收集了1000多种噬冷细菌,并从这些细菌中分离到多种冷适应的酶[2];建立了一种测定藤壶附着诱导物质的简单方法,研究了Chlorophyta和共生细菌之间附着所必需的形态上相互作用,研究了珊瑚抗附着物质(dterpene)类似物的抗附着和麻醉作用[3];分析了海岸环境中污着的起始过程,并对沉积物和附着物的影响进行了检测[4]。
4.展望与建议
引言
随着我国城市化进程的加速和城乡人民生活水平的提高,在城市特别是大中城市配电网络中电缆应用的比例越来越高。从而带动了电缆附件产品的强大需求,也促进了其产品研发改进的速度。
一、电缆附件的作用
在电缆终端和接头处,由于电缆金属护套和屏蔽层断开,使得电场分布比电缆本体复杂得多,在电缆终端电场存在轴向应力,因此需要使用电缆附件来实现电缆的连续和驳接,即一个能满足一定绝缘与密封要求的连接装置。
电缆有导体、绝缘、屏蔽和护层等四个主要结构层,电缆附件中作为电缆线路组成部分的电缆终端头、中间接头,必须使电缆的四个结构层分别得到延续,并且实现导体连接良好,绝缘可靠,密封良好和足够的机械强度,确保电缆终端和电缆接头的质量,才能保证整个电缆配电网络的供电可靠性。
二、35kV及以下中压电缆附件的分类
目前,按照主绝缘成型工艺,常用35kV及以下电缆终端和中间接头主要可分为绕包式、热缩式、冷缩式和预制式等四种常用产品型式。此外还有应用于特定产品范围的浇铸式和可分离式电缆附件产品。
2.1绕包式电缆附件绕包式电缆附件是指绝缘和屏蔽均使用带材绕包而成的电缆附件,其应力的控制方式采用应力锥或采用高介电常数的应力控制带,对施工人员工艺水平要求较高,施工工艺较为复杂,已逐渐被现场淘汰。
2.2热缩式电缆附件利用高分子聚合物具有的“弹性记忆”效应的原理,开发出各种热缩管材、分支套、雨裙等热收缩预制件,按程序套装在经过处理的电缆末端或接头处,对其加热,可使其收缩紧箍在所需位置。
热缩电缆附件工艺简便,价格低廉,便于维护。但也存在由于环境温度变化其不可避免存在的“呼吸作用”而引起的使用寿命缩短等问题,从而影响供电可靠性。
2.3冷缩式电缆附件目前工程应用的冷收缩管和其他冷收缩预制件,是以硅橡胶或三元乙丙橡胶为主要原料,经特殊配方合成后,预扩张在螺旋支撑芯线上而成,安装使用时,无须任何外部热源,只要拉开支撑芯线就会收缩,并紧箍在所需位置上。冷缩式电缆附件要求一定要在规定的使用期限内使用,并且价格较高。
2.4预制式电缆附件利用橡胶材料,将电缆附件内的增强绝缘和半导电屏蔽层在工厂内模制成一个整体或若干部件,现场套装在经过处理的电缆末端或中间接头处而形成的电缆附件叫预制式电缆附件。
预制式电缆附件可以在工厂进行相应的出厂例行试验,进一步提高了电缆终端的运行可靠性,同时也大大降低了现场安装工作量。
从结构上而言,冷缩电缆附件和预制式电缆附件基本一致,仅仅是材料性能和处理上有些差异。
2.5浇铸式电缆附件利用热固性树脂材料,现场浇铸在经过处理后的电缆末端或接头处的模子或盒体内,固化后而形成的电缆附件。特别适用于塑料挤包绝缘电缆和浸纸绝缘电缆的互连。
2.6可分离连接器允许电缆和其他设备和电缆连接或断开的全绝缘电缆附件,如终端、接头和分支接头等。可分离连接器主要的使用对象是全密封开关柜、充气环网单元、电缆分支箱等设备,可以看作是一种新型的电缆终端。并且更多的使用了预制式终端的结构。
从上述电缆附件产品分类中不难看出,可简化现场安装要求的预制及冷缩技术已经在电缆附件发展中占有重要的地位。
三、电缆附件产品新技术的应用
3.1导体连接对导体连接的基本技术要求是∶导体连接良好:对于终端,电缆导电线芯与出线杆、接线端之间要连接良好;对于中间接头,电缆导体与连接管之间要连接良好。即要求连接点的接触电阻小而且稳定。与同长度同截面导线的电阻比较,新装比值应不大于1。
目前现场多采用压接技术,需要一定的专业设备。而采用螺栓连接技术,现场施工时仅需要一支力矩扳手,就能达到导体连接基本技术的要求。从而简化了对安装设备的专业要求。而且对于需要去除不导电氧化层的铝电缆连接,事先也不需要进行专门的去氧化层处理。
3.2绝缘材料三元乙丙橡胶和硅橡胶材料在预制式电缆附件中都得到了广泛应用,在高压电缆附件领域,比较而言,可以分为以硅橡胶为基材的欧式结构和以三元乙丙橡胶为基材的日式结构。而在中压领域,经过改进的三元乙丙橡胶电缆附件比硅橡胶同类产品拥有更好的机械强度和抗撕裂性能。
2网络业务数据化、分组化
2.1无线数据——生机无限当前移动数据通信发展迅速,被认为是移动通信发展的一个主要方向。近年来出现的移动数据通信主要有两种,一种是电路交换型的移动数据业务,如TACS、AMPS和GSM中的承载数据业务以及GSM系统的HSCSD;另外一种是分组交换型的移动数据业务,如摩托罗拉的DataTAC、爱立信的Mobitex和GSM系统的GPRS。
目前,无线数据业务只占GSM网络全部业务量中的很小一部分,但是在未来的两年中这种状况将开始扭转,并大大改变。1999年以后,随着HSCSD、GPRS等新的高速数据解决方案显露峥嵘,并成为数据应用的新焦点,无线数据将成为运营商经营计划中越来越重要的部分,它预示着未来大量的商业机遇。
(1)应用驱动市场
无线数据业务的主要驱动力在于用户的应用。话音是单一的、易于被大众所接受的业务,然而无线数据则不同,无线数据最初的应用重点放在运输管理这样的专业市场。近期无线数据业务的目标市场是销售人员或现场工程师这样的用户群。从这些先发目标的应用中积累无线数据的经验,并从中受益。
在过去的十年里,传统的生活方式已经在迅速改变,人们更经常性地移动,职业和个人生活之间的分界变得模糊,人们需要不分时间、地点访问很重要的信息。发生在用户身上的这种生活方式的改变将成为驱动无线数据业务发展的重要因素。
(2)因特网的影响
和通信的其他领域一样,无线数据业务的一个最重要的驱动力来自Internet。根据最近的研究,未来两年欧洲的因特网用户数量将翻一番。在我国,因特网用户的年增长率将高达300%,显然用户在运动中接入因特网的需求将会增长。
为了满足接入因特网的需求,一个全球性的开放协议——无线应用协议(WAP)应运而生。WAP为将Internet的信息内容以及增值业务传送到移动终端提供了一种开放的通用标准,实现了IP与GSM网络的桥接,是一个为厂商提供加速市场增长、避免网络割接、保护运营商投资的标准,WAP确保任何与WAP兼容的GSM手机都能工作。
(3)数据速率的发展
GSM承载业务所提供的GSM数据速率最高只能达到9.6kbit/s。国际上1998年引入的高速电路交换数据(HSCSD)技术将实现57kbit/s的数据速率,对要求连续比特率和传输时延小的应用是理想的,如会议电视、电子邮件、远程接入企业的局域网和无线图像。1999年商用化的GPRS是第一个GSM分组数据应用,将实现超过100kbit/s的数据速率。对较短的“突发”类型业务是理想的,如信用卡认证、远程测量和远程事务处理。EDGE(增强数据速率GSM改进模式)使用修改过的GSM调制方式来实现超过300kbit/s的数据速率。EDGE会让GSM运营商特别受益,他们不但可以赢得第三代移动通信的经营执照,还可以提供有竞争力的宽带数据业务。
2.2个人多媒体通信——网络演进的方向
对随时随地话音通信的追求使早期移动通信走向成功。移动通信的商业价值和用户市场得到了证明,全球移动市场以超凡的速度增长。移动通信演进的下一阶段是向无线数据乃至个人移动多媒体转移,这一进展已经开始,并将成为未来重要的增长点。个人移动多媒体将根据地点为人们提供无法想像的、完善的个人业务和无线信息,将对人们工作和生活的各个方面产生影响。在个人多媒体世界里,话音邮件和电子邮件被传送到移动多媒体信箱中;短信将成为带有照片和视频内容的电子明信片;话音呼叫将与实时图像相结合,产生大量的可视移动电话,还将实现移动因特网和万维网浏览。像无线会议电视这样的应用将随处可见,电子商务将蓬勃开展。对于运动中的用户还有随时随地的各种信箱和娱乐服务。
3网络技术的宽带化
在电信业历史上,移动通信可能是技术和市场发展最快的领域。业务、技术、市场三者之间是一种互动的关系,伴随着用户对数据、多媒体业务需求的增加,网络业务向数据化、分组化发展,移动网络必然走向宽带化。
通过使用电话交换技术和蜂窝无线电技术,70年代末诞生了第一代模拟移动电话。AMPS(北美蜂窝系统)、NMT(北欧移动电话)和TACS(全向通信系统)是三种主要的窄带模拟标准。第一代无线网络技术的一大成就就是去掉了将电话连接到网络的用户线。用户第一次能够在他们所在的任何地方无线接收和拨打电话。
第二代系统引入了数字无线电技术,它提供更高的网络容量,改善了话音质量和保密性,并为用户引入了无缝的国际漫游。今天世界市场的第二代数字无线标准,包括GSM、MMPS、PDC(日本数字蜂窝系统)和IS95CDMA等,均仍为窄带系统。
第三代移动系统,即IMT-2000,是一种真正的宽带多媒体系统,它能够提供高质量宽带综合业务并实现全球无缝覆盖。2000年以后,窄带移动电话业务需求将依然很大,但随着Internet等高速数据通信及多媒体通信需求的驱动,宽带多媒体综合业务将逐步增长,而且就未来信息高速公路建设的无缝覆盖而言,宽带移动通信作为整个移动市场份额的子集将显得愈来愈重要。
第三代系统预计在2002年投入商用。
从第二代到第三代系统的变化并不像从第一代模拟网络到第二代数字网络那样存在重大的技术变迁。从目前的技术发展现状和趋势来讲,第二代系统将逐步子滑过渡到第三代系统,在此演进过程中,移动网络所能实现的数据速率逐步升级:GSM承载业务所能提供的数据速率为9.6kbit/s,1998年商用的HSCSD技术实现了57kbit/s的数据速率,1999年引入的GPRS将实现超过100kbit/s的数据速率,将在2000年引入的EDGE技术可实现超过300kbit/s的数据速率。2001年后投入商用的第三代系统将能够在广域网上实现384kbit/s的数据速率,在办公室和家中还可以达到2Mbit/s。
4网络技术的智能化
移动通信需求的不断增长以及新技术在移动通信中的广泛应用,促使移动网络得到了迅速发展。移动网络由单纯地传递和交换信息,逐步向存储和处理信息的智能化发展,移动智能网由此而生。移动智能网是在移动网络中引人智能网功能实体,以完成对移动呼叫的智能控制的一种网络,是一种开放性的智能平台,它使电信业务经营者能够方便、快速、经济、有效地提供客户所需的各类电信新业务,使客户对网络有更强的控制功能,能够方便灵活地获取所需的信息。移动智能网通过把交换与业务分离,建立集中的业务控制点和数据库,进而进一步建立集中的业务管理系统和业务生成环境来达到上述目标。通过智能网,运营公司可以最优地利用其网络,加快新业务的生成;可以根据客户的需要来设计业务,向其他业务提供者开放网络,增加收益。
关于移动智能网的研究,早在1995年就已开始,刚开始并没有具体的标准协议出现,各厂商各自制定了自己的标准,并且据此进行了不少的研究工作,如Alcatel、Nortel、Ericsson等都先后推出了自己的初期产品。这些工作为最终移动智能网标准的形成积累了经验。
1997年末,美国蜂窝电信工业协会(CTIA)制定了移动智能网的第一个标准协议——IS-41D协议。1998年1月,欧洲电信标准研究所(ETSI)在GSMphase2+阶段引入了CAMEL协议(移动通信高级逻辑的客户化应用程序),当时的版本是Phase1。1998年4月,ITU-T在新推出的智能网能力集一2标准中描述了移动接入的功能实体,称为CAMELphase2标准。
伴随着移动网络向第三代系统的演进,网络的智能化程度也在不断地提升。智能网及其智能业务是构成未来个人通信的基本条件。
5更高的频段
从第一代的模拟移动电话,到第二代的数字移动网络,再到将来的第三代移动通信系统,网络使用的无线频段遵循一种由低到高的发展趋势。1981年诞生的第一个具有国际漫游功能的模拟系统NMT的使用频段为450MHz,1986年NMT变迁到900MHz频段。我国目前的模拟TACS系统的使用频段也为900MHz。在第二代网络中,GSM系统的开始使用频段为900MHz,IS-95CDMA系统为800MHz。为了从根本上提高GSM系统的容量,1997年出现了1800MHz系统,GSM900/1800双频网络迅速普及。2002年将投入商用的第三代系统IMT-2000则定位在2GHz频段。
6更有效利用频率
无线电频率是一种宝贵资源。随着移动通信的飞速发展,频谱资源有限和移动用户急剧增加的矛盾越来越尖锐,出现了“频率严重短缺”的现象。解决频率拥挤问题的出路是采用各种频率有效利用技术和开发新频段。
模拟制的早期蜂窝移动通信系统采用频分多址方式,主要通过多信道共用、频率复用和波道窄带化等技术实现频率的有效利用。随着业务的发展,模拟系统已远不能满足用户发展的需求。数字移动通信比模拟移动通信具有更大的容量。同样的频分多址技术,数字系统要求的载干比较小,因而频率复用距离可以小一些,系统的容量可以大一些。而且,数字移动通信还可采用时分多址或码分多址技术,它比模拟的频分多址制在系统容量上大4-20倍。
GSM作为最具代表性和最为成熟的数字移动通信系统,其发展历程就是一部频率有效利用技术的演进史。GSM采用时分多址制式,其对频率的有效利用主要是通过频率复用技术的不断升级实现的。从传统的4×3方式,到3×3、1×3、MRP、2×6等新的复用技术,频率复用的密集度逐步提升,频谱效率快速提高,GSM系统的容量得到逐步释放。1995年开始投入商用的IS-95CDMA(窄带)系统,以无线技术的先进性和大容量等特点著称。它以扩频技术为基础,不同用户的信号靠不同的编码序列来区分,如果从频域或时域来观察,多个CDMA信号是相互重叠的,故理论上CDMA系统的频谱利用率比GSM系统更高,网络容量更大。同时CDMA系统具有一定的过载能力,即系统具备软容量。作为未来第三代移动通信系统主流无线接入技术的WCDMA(宽带码分多址)能够更高效地利用无线电频率。它利用分层小区结构、自适应天线阵和相干解调(双向)等技术,网络容量可得到大幅提高,可以更好地满足未来移动通信的发展要求。
7网络趋于融合,走向统一
7.1第三代移动通信系统的结构
第三代系统的主要目标是将包括卫星在内的所有网络融合为可以替代众多网络功能的统一系统,它能够提供宽带业务并实现全球无缝覆盖。为了保护运营公司在现有网络设施上的投资,第二代系统向第三代系统的演进遵循平滑过渡的原则,现有的GSM、D-AMPSIS-136等第二代系统均将演变成为第三代系统的核心网络,从而形成一个核心网家族,核心网家族的不同成员之间通过NNI接口联结起来,成为一个整体,从而实现全球漫游。在核心网络家族的,形成一个庞大的无线接入家族,现有的几乎所有的无线接入技术以及WCDMA等第三代无线接入技术均将成为其成员。
笔者认为,光纤通信技术尚有很大的发展空间,今后会有很大的需求和市场。主要是:光纤到家庭FTTH、光交换和集成光电子器件方面会有较大的发展。在此主要讨论光纤通信的发展趋势和市场。
光纤通信的发展趋势
1、光纤到家庭(FTTH)的发展
FTTH可向用户提供极丰富的带宽,所以一直被认为是理想的接入方式,对于实现信息社会有重要作用,还需要大规模推广和建设。FTTH所需要的光纤可能是现有已敷光纤的2~3倍。过去由于FTTH成本高,缺少宽带视频业务和宽带内容等原因,使FTTH还未能提到日程上来,只有少量的试验。近来,由于光电子器件的进步,光收发模块和光纤的价格大大降低;加上宽带内容有所缓解,都加速了FTTH的实用化进程。
发达国家对FTTH的看法不完全相同:美国AT&T认为FTTH市场较小,在0F62003宣称:FTTH在20-50年后才有市场。美国运行商Verizon和Sprint比较积极,要在10—12年内采用FTTH改造网络。日本NTT发展FTTH最早,现在已经有近200万用户。目前中国FTTH处于试点阶段。
FTTH[遇到的挑战:现在广泛采用的ADSL技术提供宽带业务尚有一定优势。与FTTH相比:①价格便宜②利用原有铜线网使工程建设简单③对于目前1Mbps—500kbps影视节目的传输可满足需求。FTTH目前大量推广受制约。
对于不久的将来要发展的宽带业务,如:网上教育,网上办公,会议电视,网上游戏,远程诊疗等双向业务和HDTV高清数字电视,上下行传输不对称的业务,AD8L就难以满足。尤其是HDTV,经过压缩,目前其传输速率尚需19.2Mbps。正在用H.264技术开发,可压缩到5~6Mbps。通常认为对QOS有所保证的ADSL的最高传输速串是2Mbps,仍难以传输HDTV。可以认为HDTV是FTTH的主要推动力。即HDTV业务到来时,非FTTH不可。
FTTH的解决方案:通常有P2P点对点和PON无源光网络两大类。
F2P方案一一优点:各用户独立传输,互不影响,体制变动灵活;可以采用廉价的低速光电子模块;传输距离长。缺点:为了减少用户直接到局的光纤和管道,需要在用户区安置1个汇总用户的有源节点。
PON方案——优点:无源网络维护简单;原则上可以节省光电子器件和光纤。缺点:需要采用昂贵的高速光电子模块;需要采用区分用户距离不同的电子模块,以避免各用户上行信号互相冲突;传输距离受PON分比而缩短;各用户的下行带宽互相占用,如果用户带宽得不到保证时,不单是要网络扩容,还需要更换PON和更换用户模块来解决。(按照目前市场价格,PEP比PON经济)。
PON有多种,一般有如下几种:(1)APON:即ATM-PON,适合ATM交换网络。(2)BPON:即宽带的PON。(3)OPON:采用通用帧处理的OFP-PON。(4)EPON:采用以太网技术的PON,0EPON是千兆毕以太网的PON。(5)WDM-PON:采用波分复用来区分用户的PON,由于用户与波长有关,使维护不便,在FTTH中很少采用。
发达国家发展FTTH的计划和技术方案,根据各国具体情况有所不同。美国主要采用A-PON,因为ATM交换在美国应用广泛。日本NTT有一个B-FLETts计划,采用P2P-MC、B-PON、G-EPON、SCM-PON等多种技术。SCM-PON:是采用副载波调制作为多信道复用的PON。
中国ATM使用远比STM的SDH少,一般不考虑APON。我们可以考虑的是P2P、GPON和EPON。P2P方案的优缺点前面已经说过,目前比较经济,使用灵活,传输距离远等;宜采用。而比较GPON和EPON,各有利弊。GPON:采用GFP技术网络效率高;可以有电话,适合SDH网络,与IP结合没有EPON好,但目前GPON技术不很成熟。EPON:与IP结合好,可用户电话,如用电话需要借助lAD技术。目前,中国的FTTH试点采用EPON比较多。FTTH技术方案的采用,还需要根据用户的具体情况不同而不同。
近来,无线接入技术发展迅速。可用作WLAN的IEEE802.11g协议,传输带宽可达54Mbps,覆盖范围达100米以上,目前已可商用。如果采用无线接入WLAN作用户的数据传输,包括:上下行数据和点播电视VOD的上行数据,对于一般用户其上行不大,IEEES02.11g是可以满足的。而采用光纤的FTTH主要是解决HDTV宽带视频的下行传输,当然在需要时也可包含一些下行数据。这就形成“光纤到家庭+无线接入”(FTTH+无线接入)的家庭网络。这种家庭网络,如果采用PON,就特别简单,因为此PON无上行信号,就不需要测距的电子模块,成本大大降低,维护简单。如果,所属PON的用户群体,被无线城域网WiMAX(1EEE802.16)覆盖而可利用,那么可不必建设专用的WLAN。接入网采用无线是趋势,但无线接入网仍需要密布于用户临近的光纤网来支撑,与FTTH相差无几。FTTH+无线接入是未来的发展趋势。
2、光交换的发展什么是通信?
实际上可表示为:通信输+交换。
光纤只是解决传输问题,还需要解决光的交换问题。过去,通信网都是由金属线缆构成的,传输的是电子信号,交换是采用电子交换机。现在,通信网除了用户末端一小段外,都是光纤,传输的是光信号。合理的方法应该采用光交换。但目前,由于目前光开关器件不成熟,只能采用的是“光-电-光”方式来解决光网的交换,即把光信号变成电信号,用电子交换后,再变还光信号。显然是不合理的办法,是效串不高和不经济的。正在开发大容量的光开关,以实现光交换网络,特别是所谓ASON-自动交换光网络。
通常在光网里传输的信息,一般速度都是xGbps的,电子开关不能胜任。一般要在低次群中实现电子交换。而光交换可实现高速XGbDs的交换。当然,也不是说,一切都要用光交换,特别是低速,颗粒小的信号的交换,应采用成熟的电子交换,没有必要采用不成熟的
大容量的光交换。当前,在数据网中,信号以“包”的形式出现,采用所谓“包交换”。包的颗粒比较小,可采用电子交换。然而,在大量同方向的包汇总后,数量很大时,就应该采用容量大的光交换。目前,少通道大容量的光交换已有实用。如用于保护、下路和小量通路调度等。一般采用机械光开关、热光开关来实现。目前,由于这些光开关的体积、功耗和集成度的限制,通路数一般在8—16个。
电子交换一般有“空分”和“时分”方式。在光交换中有“空分”、“时分”和“波长交换”。光纤通信很少采用光时分交换。
光空分交换:一般采用光开关可以把光信号从某一光纤转到另一光纤。空分的光开关有机械的、半导体的和热光开关等。近来,采用集成技术,开发出MEM微电机光开关,其体积小到mm。已开发出1296x1296MEM光交换机(Lucent),属于试验性质的。
光波长交换:是对各交换对象赋于1个特定的波长。于是,发送某1特定波长就可对某特定对象通信。实现光波长交换的关键是需要开发实用化的可变波长的光源,光滤波器和集成的低功耗的可靠的光开关阵列等。已开发出640x640半导体光开关+AWG的空分与波长的相结合的交叉连接试验系统(corning)。采用光空分和光波分可构成非常灵活的光交换网。日本NTT在Chitose市进行了采用波长路由交换的现场试验,半径5公里,共有43个终端节,(试用5个节点),速率为2.5Gbps。
自动交换的光网,称为ASON,是进一步发展的方向。
3、集成光电子器件的发展
如同电子器件那样,光电子器件也要走向集成化。虽然不是所有的光电子器件都要集成,但会有相当的一部分是需要而且是可以集成的。目前正在发展的PLC-平面光波导线路,如同一块印刷电路板,可以把光电子器件组装于其上,也可以直接集成为一个光电子器件。要实现FTTH也好,ASON也好,都需要有新的、体积小的和廉价的和集成的光电子器件。
日本NTT采用PLO技术研制出16x16热光开关;1x128热光开关阵列;用集成和混合集成工艺把32通路的AWG+可变光衰减器+光功率监测集成在一起;8波长每波速串为80Gbps的WDM的复用和去复用分别集成在1块芯片上,尺寸仅15x7mm,如图1。NTT采用以上集成器件构成32通路的OADM。其中有些已经商用。近几年,集成光电子器件有比较大的改进。
中国的集成光电子器件也有一定进展。集成的小通道光开关和属于PLO技术的AWG有所突破。但与发达国家尚有较大差距。如果我们不迎头赶上,就会重复如同微电子落后的被动局面。
光纤通信的市场
众所周知,2000年IT行业泡沫,使光纤通信产业生产规模爆炸性地发展,产品生产过剩。无论是光传输设备,光电子器件和光纤的价格都狂跌。特别是光纤,每公里泡沫时期价格为羊1200,现在价格Y100左右1公里,比铜线还便宜。光纤通信的市场何时能恢复?
根据RHK的对北美通信产业投入的统计和预测,如图2.在2002年是最低谷,相当于倒退4年。现在有所回升,但还不能恢复。按此推测,在2007-2008年才能复元。光纤通信的市场也随IT市场好转。这些好转,在相当大的程度是由FTTH和宽带数字电视所带动的。
关键词:供热技术;问题;发展
1概述
随着我国经济的发展,我国的城市供热事业获得了长足的发展,全国集中供热面积已达86540万平米。在规模扩张的同时,供热新技术、新材料、新设备、新工艺不断得到推广应用。展望未来,要加快科技成果的转化和应用,使供热系统工艺、设备、设计、施工和管理的技术水平有较大提高,缩小与供热发达国家的差距,为我国的环境保护和经济可持续发展作出贡献。
要实现供热技术的进步,关键在于抓好二个方面的工作:
一是建立完善的技术开发体系;
二是推广供热节能新技术。
2城市供热技术发展存在的问题
2.1集中供热目前正受到其他采暖(制冷)能源和供应方式的有力竞争
以煤炭为燃料的热电联产和集中锅炉房供热受到严峻挑战:
一是如何降低初投资(包括热源、热网、热力站的投资);
二是如何完善供热系统,加强企业管理,降低供热成本。
2.2二氧化硫污染的问题
我国的供热锅炉主要以中小燃煤锅炉为主,量大面广。由于中小锅炉烟气排放高度低,对城市环境空气的污染相对较大。控制中小燃煤锅炉造成的低空污染是改善城市环境空气质量的关键之一。因而应积极寻求脱硫效率高、运行费用低、一次投资少的好技术项目。
3城市供热技术未来发展展望
预计今后十年,集中供热企业将实现由粗放型经营到质量、效益型的转变,集中供热效率的提高有赖于技术发展的创新与推广,具体表现在以下几个方面:
3.1供热自动化控制水平提高
锅炉自动控制、换热站自动控制、无人值守自动供热机组等将得到广泛应用、自动化控制水平的提高,不仅保证了供热的可靠性,而且提高了供热效率。
3.2大型供热机组比重增加
一些城市未满足热负荷的急剧增加,正建设单机容量100兆瓦以上的大型供热机组,代替小型供热机组,200兆瓦以上的供热机组也在太原、北京、沈阳等城市投入运行,大型供热机组比重将日益增加。
3.3城市热、电、冷联产快速发展
随着城市建设的发展,既需供热又供冷的公用建筑大量增加,一些城市以热电厂为热源,实行热、电、冷联供。夏季热负荷的增加,使热电厂的综合效益明显提高。
3.4分户计量开始实施
随着《中华人民共和国节约能源法》的颁布实施和人们节能意识的提高,以促进供热系统和节能为目的的采暖分户计量工作开始实施,温控阀、热量表、自力式压差控制器、自力时流量调节阀、变频循环水泵、蓄热器等在供热系统中推广应用。
3.5大力推广锅炉节能技术
利用锅炉自动控制,分层给煤燃烧,水泵、风机的变频调速等技术,高效省煤器等降低锅炉房能耗指标。
3.6开始使用洁净燃料
随着人们生活水平的提高和环境意识的加强,以油、气、水煤浆等洁净的燃料代替煤炭而作为都市使用的主要一次能源已成为必然趋势。部分城市开始发展燃气——蒸汽联合循环发电热电厂,已达到高效、节能、减少污染、提高电网调峰能力的目的。
3.7供热新能源开发方兴未艾
地热能、核能、热泵、垃圾焚烧、生物质能等新能源的开发利用日益得到重视,促进了供热能源结构的调整,环保效益和经济效益十分明显。
(1)地热能。地球是一座天然的巨大能源库,它内部蕴藏着大量热能。地热能为地球上存储的全部煤燃烧时放出的热量的一亿七千万倍。地热能取自“天然的地下锅炉”,不需要燃烧任何燃料,更省去了复杂庞大的燃料运输和燃烧系统,避免热因燃烧而产生的污染,因此是一种清洁、廉价的能源。我国的华北、山东半岛、辽东半岛等地区蕴藏有地热资源,合理开发利用,将对改善供热能源结构、减少污染起巨大作用。
(2)垃圾燃烧等新热源。垃圾焚烧可实现垃圾的无害化、降量化及资源化,将垃圾焚烧产生的热能用于供热或发电,使城市垃圾成为新能源变为可能,这既有利于环境保护,又可获得较好的经济效益。丹麦首都哥本哈根安装有近十座垃圾焚烧炉,生产的热水用于集中供热。而我国南方深圳等城市也已经有垃圾焚烧的成功的经验,利用垃圾焚烧技术处理城市垃圾以被越来越多的城市所采纳。
总的来讲,提高服务质量,在这个基础上尽量降低成本,在发达国家主要是:
1.首先是进一步提高水质。1991年1月起爆发大规模霍乱,130万人生病,1万人死亡,主要因担心氯仿的危害,削弱了消毒。特别是1993年4月美国密尔沃基发生隐虫水质事故,全市150万人感染,40万人生病,1000人住院,死亡50——100人,这是美国供水以来最大的水质事故,影响很大。
2.节约用水,控制用水单耗
这次国际会议除挪威外(14/Km3,水资源9500m3/年/人,供水仅用其0.2,能力也多余,漏失33),其他国家均介绍这方面经验。除宣传外,价格是主要政策。
主要措施是:价格政策(包括水价到位,阶梯式水价制,多用水多付税,增容费),水源开发管理(要论证新增水源的必要性和合理性,包括与节约用水和重复利用的技术经济比较),推广节水设备,为居民推广3—6L,二种水量的抽水马桶,要求平均水量小于4L。工业用水逐渐下降,日本工业用水高峰在1973年到1989年下降了24,美国在1950年,以后下降36,而同期工业生产增加了3.7倍,瑞典在60年代中到70年代中产值增加一倍多,而工业用水减少一半,这个趋势值得关注。万元产值的用水,我国是美国的13倍,日本的25倍,这个空间还很大。
生活用水是趋于稳定或有所下降,日本人均综合用水单耗20年来稳定在390升左右,丹麦现有居民用水单耗为139升,比十年前降低10;芬兰1992年为335升,1996年降到255升,1980年居民用水单耗160升,1996年降到145升;哥本哈根居民用水单耗1987年为170升,1990年159升,1993年145升,196年为134升。特别感兴趣的是计划经济转市场经济的东欧国家,用水单耗降得很快,如波兰供水企业湖泊为国营,后改为市政府管理,为降低亏损,水价上涨的较快,超过物价指数,用水单耗逐年下降,1998年较1989年居民单耗下降10—60,工业用水下降10—75,波兰11各20万人口以上城市,如1998年用水总量为1,1990年为0.93,1992年为0.82,1994年为0.76,1996年为0.68。
原东柏林约150万热,西柏林约200万人,1999年合并综合单耗为255升,生活用水单耗为161升,1991年水价统计,东柏林区水价大幅度上升,单耗大幅度降低,到1996年综合单耗降到173升,生活用水降到125升,其东柏林地区下降近一半。
罗马尼亚的国家报告所,罗马尼亚的居民用水单耗为西欧国家的2—3倍,文中指英国单耗为120升,德国、比利时、荷兰和挪威为130升,丹麦为140升,美国220升,罗马尼亚为260升,这个趋势值得我们注意。
3.加强管网的改造和漏损控制
由于管网水质,腐蚀、漏损、积垢以及优化管网等原因,在管网改造上投入较大资金,正常情况应按管道寿命安排改造更新的比例。
管材问题看来经验教训较多,如石棉水泥管市有其一定的优点,但对它的缺点估计不足,七十年代曾讨论石棉纤维致癌问题,后基本否定,八十年代继续使用,在国外使用比较广泛,现在发现损坏率很高,各国先后停止使用。马来西亚1988年无收水率(相当于我们产销差)为43。其中漏失率为34。其重要原因为大规模使用石棉水泥管,1990年石棉水泥管比重为81,1993年73,1995年为59,改造任务相当艰巨。
现在他们使用什么管道呢?提供此信息供参考,没有近几年每年排23万多公里管道,其中47.7为球墨铸铁管,38.7为PVC,12.5为水泥管、PCCP管。基本上小口径以PVC为主,中型以球管为主,大口径以PCCP为主。
日本新排管道一般用球管,支管主要用PVC,其中东京经改造,球管已占90,80的支管为不锈钢管。
瑞典新排管道最多为PEH,其次为PVE。
台北市自来水公司1996年底共3412KM,其中球管为84.82,PVC14.21,PCCP0.86,R.C0.1。
4.改善服务
随着商品在质量、价格、服务上的竞争,推动用户对自来水提出更高要求。他们除了统计分析用户投诉的情况外,更用多种方式现代化手段了解用户的意见和需要;做好相互沟通和理解;做好服务工作,在用户中树立信任感。
发展中国家重要市抓提高供水普及率和提高供水水质,在发展中国家约有一半人口因公式不充分或饮用污染的水而影响健康,每年有1220万五岁以下儿童因患儿童病而死亡。超过300万热死于腹泻,其中多数市有污染的水引起的,在最贫的国家,每千名五岁以下儿童死亡率为193人,而最健康的国家为12名,1998年1—11月世界上发生霍乱病共23万人,多数在非洲,所以发展中国家主要关心供水普及率和供水水质。
(1)提高水质最主要的措施是修订新的更高水质标准及相应规则。
(2)净水新技术及发展趋势。
(3)加强技术管理是改善水质的基础措施。
(4)必要的合理技术改造是改善水质的重要保证。
提高供水水质
一.政府引导提高水质的最主要措施是修订水质标准和制定有关条例
1.修订水质标准的情况
修订水质标准的原因三:(1)从水致疾病统计中发现问题,如上述隐患事故;(2)对污染物有新的认识,致癌物分五类;一为对人致癌;二为很可能致癌;三可能致癌;四不列为致癌物;五对人体无致癌迹象,如砷铅原来不认为是致癌物质,现在砷列为一类,铅列为三类和氯仿一样;(3)经济条件改善。
1993年世界卫生组织修订新的水质准则共135项。1993年日本实施新的水质标准,水道法规定的有46项,供水与环境处制定了舒适性指标13项,检测性指标26项。美国每二、三年修改一些。现行标准为:一级标准(国内必须执行)79项;二级标准(非强制性标准)15项;另外提出7种有机物能使人感觉嗅味的浓度指标。欧共体1998年提出新的准则共48项,要求各国二年内提出各国标准,五年内实施,澳大利亚提出各国标准,五年内实施,澳大利亚1996年修订水质标准;台湾1997年修订了水质标准,总的讲,新的标准比以前的要求更多、更严,但欧共体的项目有所减少,如浊度、色度、嗅味等要求做到人们可以接受,可能由于东欧国家的参加,有些要求不宜太高。
2.水质标准更强调细菌学指标有毒有害物质指标
水质指标可以分为三类;细菌学指标;有毒有害物质指标和感官性指标。细菌学指标危害性最大,即便在美国,1991~1994年间共发生水质事故64起导致病人数422820人,其中99的病例为肠道病类。1989年美国提出《地面水处理规则》要求贾第氏虫去除99.9,病毒去除99.99,以后感到这样要求尚不够,1994年又提出《加强地面水处理规则》,要把供水所引起的肠道病风险降低到每年十万之一,即便实现,这个风险内大于有害物质的风险,相当伤脑筋的是隐虫,它是4~6微米大小的原生动物,人感染1~100各隐虫就可能发生隐虫病,一般症状为腹泻、恶心、呕吐、发烧、头疼、脱水及胃口不好,感染60天后便从粪便中排出大量隐虫。通常消毒难以灭活,欲灭活90,需用氯80mg/L,接触90分钟,但水加温到72.4度只要一分钟以上就能灭活99,发达国家当前主要措施是降低浊度,将来可能用膜法,实际上最简单有效的做法是喝开水,很抱歉我想补充一下去年5期城镇供水杂志上沈总和我写了篇文章,如何评价城市自来水水质,其中第二个问题谈到自来水能否生喝,但不提倡生喝。文章的中心是讲两句话,能够生喝但不提倡生喝。两句话并重也可说,后面一句话比前句更重要,但由于某些原因第二句话未刊登,我现在补充一下,从上述隐虫特点就可理解后句话。
其次为有毒有害物质,一般风险掌握在人的一生(70年)十万分之一,即饮这种水的在700万人的城市里每年为此增加一个病例。如致癌物质,一般是用动物试验中不致癌的剂量,以单位体重的摄入量表示,除上四个不确定因素动物与动物之间,动物与人之间,试验的完善程度及污染物的影响程度,多数用1000倍,然后考虑到水分配多少,一般为10,折算到人的体重喝每天喝2升水,算出标准值。这中间留了很大安全因素。发达国家往往在这个风险基础上再降低一些,入美国制定了《消毒剂喝消毒副产品规则》为把消毒副产物风险再降低20,依次投资44亿美元,每年运行和维护费为4.89亿美元。
用户评价水质主要从感官性指标,因此达到用户可接受的程度是必不可少,即便这些指标不影响健康,但这类指标提高到什么程度,要注意经济条件和效果及投入分析。最近挪威进行了一项民意调查,70居民要求进一步提高水质,但提高水质要增加费用,只有30的人愿承担增加的费用。
3.水质指标是怎样制定的
修订水质标准均很认真严格,尤为美国的做法更科学合理,美国往往以一个项目或几个项目一起进行修订,步骤是立项,调查研究,拟写报告,广泛征求意见,讨论批准,过一段时间后实施。
先排计划把那些项目立为修订内容,第二步进行调查分析。内容非常丰富,以砷为例,调查统计全国水厂出厂水水中的砷的含量。调查把一定的砷降到不同浓度目标值可行的处理方法;调查13种处理方法12种不同规模处理费用,包括投资及经常费,然后计算出全国降到不同砷的目标要求需要的投资和经常费,作出一个完整的曲线或表格,如把砷的指标由50mg/l降到2mg/l需投资380亿美元,年运行费16亿美元,年成本增加54亿美元。再进行效益和投入的分析。如美国加强地面水处理规则,要把微生物风险降到年十万分之亿,这样每年可减少贾第氏虫病例40—50万人次,据调查每个病例住院费及工资损失为1245—1878美元,加上其他费用按3000美元计,则每天经济效益为12—15亿美元,而试验该规则需投资80亿美元,每天运行有待进一步调查,第三步拟写报告,写清修订理由,该指标的风险性,达到指标能获得效益和需要投入,有的要明确检测水样的采样点检测方法,检测频率,合格率要求,什么情况下超标即要上报。第四步广泛征求各界意见,然后政府组织有关部门和专家讨论并批准。批准后留相当时间让供水企业采取必要的措施然后实施。
.实施标准采取的措施
标准宣布实施后就必须执行。为实施标准政府在资金上创造优惠条件,如美国于1996年8月6日国会通过《饮用水周转基金》,1994年—2000年共提供96亿美元无息贷款,20年归还。
其次,美国制定《信息收集规则》规定供水厂要上报那些水质要求。又规定了那些指标超标即需上报,如瞬时浊度超过5NTU,或12小时连续超过0.5NTU,就要立即上报,上级权衡后确定是否要立即通告居民和开水或瓶装水。
第三对不符合水质标准的可予以处罚,每日每次事故为1000—25000美元,各洲不同。象上述隐虫事故因当时没有规定这个指标,故不能用《安全用水法》对其罚款,但美国有保护公共利益法规,居民按此用民事诉状方式要赔偿共达几十亿美元,虽然诉状当时未解决,但已确定投资900万美元用于改善供水设施,其中100万美元用于法律费用。
第四组织人到水厂进行检查并帮助其采取措施提高水质。70年代末80年代初美国赛洲发生贾第氏虫水质事故,州政府决定对州内水厂施行《评估计划》,组织二个专业人员对净水各工序进行详细检查,如沉淀池出水浊度是否小于2NTU,原水浊度变动时也不超过5NTU。如过滤水浊度是否始终小于0.1NTU。滤池初滤水是否超过0.2NTU。滤后水0.18的颗粒数每ml是否小于10等。他们对290个水厂检查了506个厂次,经过检查帮助合格率大幅度提高。
二.净水新技术和发展趋势
新的更高的水质要求为应用新技术提供了动力,技术进步为应用新技术提供了可能。
1.因水、因地、因要求制定确定净水工艺
净水工艺的任务氏以最经济合理的方法把原水中所含的污染物和出厂水所允许的污染之间的差额除掉,因为出厂水水质的要求有所不同,尤其是原水中的污染物品种和浓度相差很大,因此净水的任务差别很大,不宜机械套用其他城市的成功经验。
欧美一般设计水厂前先做模型试验,做几种工艺比较,选择直接过滤工艺,滤速为32m/h,这个滤速是我们当前设计的3—4倍。如果未经试验比较,不可能选用这样优化工艺。
又如法国利安公司为推广V型滤池,首先在澳门采用,该公司在珠海的坦州镇经营了一个供水区,水厂内的滤池用了双滤池。最近澳门又建了一个水厂叫大水塘水厂,共12万m3/日,第一期为6万m3/日。他们采用煤砂双层滤池直接过过滤,滤速为10.8m/h,我感到他们是从实际出发,因地制宜选择工艺设备。
2.膜法和颗粒计数器的应用可能有较大发展
从技术讲,微滤和超滤可以替代常规处理,细滤和反渗透可以替代深度处理。过去由于价格原因不宜用于城市水厂,近年膜技术有很大进步,价格也有所下降,膜的价格与水厂净水工艺已相对接近,国外已有万m3/日级水厂在应用。随着技术进步和价格下降,膜法替代现用处理方法有相当可能。另外美国等经济发达国家对细菌等指标很伤脑筋。因细菌、大肠菌指标安全,不等于病毒安全,病毒安全不等于隐虫等原生动物安全,去除隐虫最可靠的办法,一是烧开喝,二是用膜法过滤,现在较多选择的是降低浊度到0.1NTU,但降低到0.1NTU不一定是隐虫安全,替代浊度更正确一些的方法是颗粒计数器原生动物大小的颗粒。如前所说,宾州要求每毫升水中3—18的颗粒要小于10粒。这个方法比浊度更正确,但颗粒计数器仍不能说明10颗是什么。隐虫问题在推动膜法的应用。
3.臭氧消毒及臭氧活性炭工艺将有发展趋势
现在国际上的概念,把消毒分成二部分,一是工艺过程的氧化消毒,二是为保持管余氧(或其他消毒剂)而加的消毒剂。就工艺过程的氧化消毒而言,臭氧有很多的优点,氧化消毒能力最强,能灭除隐虫,能把不能降解的有机物分为可降解有机物。由于技术进步,生产臭氧的电耗和设备价格也有所降低。臭氧使用将有所增加。但使用臭氧后有个很大缺点是醛酮等有机物大量增加,如细菌繁殖增加了很丰富的营养。这种水在管网中很容易繁殖细菌,故基本上需要再生物处理,通常用活性炭。欧洲较普遍的是再加个活性炭池,而美国一般用双层滤料滤池,上层为活性炭,下层为砂,一池三用,臭氧的应用也受其副产物溴酸盐的制约。溴酸盐是三类制癌物质,WHO标准为25ug/L。总的讲,随着污染加剧,水质要求提高以及臭氧使用的增加,臭氧活性炭工艺的应用将有所增加。
4.关于用什么消毒剂讨论得比较多。实际上各种消毒剂都有它的优缺点,都有在定性上可怕的副产物。对各种消毒剂都要求副产物的浓度不超过标准的允许值。以前对氯消毒后的氯仿强调得多,引起一些误解以致拉丁美洲好多国家错误地削弱消毒,霍乱大流行。为此1993年世界卫生组织把氯仿标准提高到200ug/L,即便如此,细菌等的风险仍大于氯仿。美国最早发现氯仿等副产物,而且研究也比较深。据1991—1992年统计,1256个主要供水企业,服务人口2.09亿人。消毒剂使用情况如下:按水厂计,氯占64,氯胺12,二氧化氯6,高锰酸钾18,臭氧0。
如按人口统计46用氯,25用氯胺,2用臭氧,6用二氧化氯,21用高锰酸钾。
近二年在讨论出厂水要不要有余氯,荷兰、德国、瑞士苏黎士等部分欧洲城市出厂水已不加消毒剂。没有余氯,这是成就还是愚蠢,基本结论是:水厂处理后的水细菌学指标非常好;有机物很低,其中AOC要小于10ug/L;(象北京九源水厂这样的水源,净水过程还经活性炭吸附AOC近100ug/L)管网很清洁;;防止二次污染的措施很严密,这样才能即保持细菌学方面的安全,又减少消毒副产物的危害和消毒剂对嗅味的影响,但这样做要非常谨慎。美国不想在这方面有所引导。在我国的情况,我建议不要去试验,我本来不想讲,怕引起误会,我们当前的主要问题是加强消毒,可待较远的将来再考虑这个事。
5.对快滤池反冲洗水的利用持更谨慎的态度,上述美国密尔沃基隐虫事故,直接的原因是短期出厂水浊度较高,原来经常为0.2NTU,后因控制不善,提高到1.7NTU,去除率降低大量隐虫带出去了,大内在原因是因快滤池冲洗水再利用把滤池中所截留的污染物又回到了原水,浓缩了原水中的污染物。经多次浓缩进水密度很高。这个事故后欧美对冲洗水利用很谨慎。美国有的州要求处理再用,有的要严密监测水质,有的不允许用,美国将制定一个统一的法规,最近澳门从事一项研究,快滤池反冲洗水经微滤处理后再利用,利用快滤池冲洗废水有其优点,尤其是水资源短缺或远距离引水的地方,但权衡时要考虑多种污染物浓缩的因素。或者采取必要环境技术网!
的措施。
摘要:文章从新媒体技术的发展与竞争,阐述了广播技术发展的当前形势和发展趋势,介绍了开展网络广播技术的优势。结合大连人民广播电台的数字化、网络化系统建设,进一步阐述广播技术要紧跟新媒体技术的发展潮流,用科学发展的观念开展广播事业。
现代信息传播技术的迅猛发展,使当今社会已经进入了一个新媒体时代。计算机技术、数字多媒体技术、网络技术、卫星通信、光纤通信等信息技术的快速发展,为广播技术的发展提出了一个严峻的课题,传统的广播技术在发展过程中正面临着新媒体的激烈竞争和挑战。正确分析形势,以科学的态度认真研究、总结广播的特点与规律,发挥广播优势,采取积极的措施,进行各种有益的探索,对于推进广播技术的发展具有重要的意义。
互联网发展迅速,截至2008年底:我国网民数量达2.98亿,普及率22.6%,首次超过全球平均水平(21.1%)。城镇和农村电脑拥有量为每百户62.6台和3.6台(2000年分别是9.7台和0.5台)。宽带网民达2.7亿,占总网民数的90.6%。手机网民达到1.176亿,较07年增长了133%。特别是3G网络的应用,使手机流媒体传输技术产生极大的飞跃,流畅地无线上网已不再是奢望。
信息传播的数字化和网络化伴随着互联网技术的发展而逐渐进入人们的日常生活。这就迫使传统广播必须面对数字多媒体的挑战。网络上文字、声音和视频的获取已非常容易,而传统广播受频率资源和发射功率的限制使听众受到一定范围的影响,因此广播也必须开阔视野,基于互联网发展网络广播,使受众全球化。所谓网络广播,就是以Internet网为传播平台提供音频和视频服务的网络媒体,是传统广播和互联网融合的产物。网络技术的迅猛发展,将会使网络(视频)广播的听众越来越多。网络广播具有许多特有的优势:
一、随着各种终端接收设备的普及,受众参与广播的活动也将增强。
“互动性”的加强改变了传统的被动性听广播,使听众可主动与传播者进行交流和沟通。通过网络人们还可以随时自由选择节目内容和节目形式,具有自由的选择权,在保存、查询、历史回顾等方面发生飞跃性的变化。
二、不再受传统广播覆盖面的局限,突破了时空和地域的限制。
借助飞速发展的互联网平台,哪里有互联网,哪里就能收听广播,使广播覆盖全球。
三、通过相应的技术发展建设,可方便地实现视频广播,充分发挥广播的信息量大,传播快捷迅速的特点。视频广播的发展改变了传统收听广播的方式,广播也可以“收看”了。
我台紧跟新媒体时代先进技术的发展潮流,在上级主管部门的领导和支持下,于2008年年初对我台播出系统进行了大规模的设备更新和技术改造,将信息时代的三大前沿技术----数字技术、网络技术、卫星技术应用于广播,使广播得以实现真正意义上的“广为传播”。此次工程建设项目主要包含三大部分:
1、建设一套全新的数字化播出控制系统。播出控制系统是以专业的数字化调音台、音频矩阵、专业设备与网络化路由器、数字音频接口设备等为核心,分别组成播出信号传输通道,互为备份。系统采用国内外先进、成熟的广播技术,以保证系统在广播节目制作、播出和监控等方面与当今数字音频技术、广播数字化、网络化发展潮流同步。同时充分考虑今后广播台网建设和发展的技术、业务需求,如开展数字音频广播、数据广播、网络广播、视频播出等新媒体业务的需求,实现可持续发展。系统包括以下子系统:大屏幕视频监控系统;设备监控、报警、日志系统;慢录系统;监听系统;信号路由控制系统;辅助管理系统;同步系统;网络系统;时钟系统。
2、建立一个集广播电台生产、运营和管理等综合业务为一体,适应现代广播的网络化平台。包括计算机技术、多媒体技术、通信与网络技术等在内的现代信息技术和广播数字技术。通过上述技术,将广播电台各功能网安全有效的互联起来,形成全台统一广播台网,以满足信息化、现代化、多元化广播电台的发展需要。我台已建成了广播制播网,播控传输网,综合业务网三个功能网。新系统采用扩展性共享性好、集中管理度和网络带宽利用率高的"星形网络结构"为主体的网络结构。根据业务种类、网络规模、安全级别等方面的要求不同,实现内/外网、各功能网之间的安全互联和信息共享。
3、设计构建数字化音、视频卫星转播车系统。该系统由大小两步转播车、车载广播制播设备、车载卫星系统、地面卫星系统、应急发电系统、辅助控制系统组成。转播车基于卫星传输技术,搭建起一套移动的数字音、视频演播系统。日前该系统完成了设备调试工作,功能完善,达到设计要求。这套卫星转播车系统在国内尚属首例。该转播车除了配备完整的音、视频广播播出设备,车辆本身经过改造,可搭建一套小型演播舞台系统,适合各种转播、直播活动。
关键词:滴灌技术,滴灌设备
**是**最干旱地区之一,农业用水占总用水量的97%,农业生产主要依赖于灌溉,没有灌溉就没有**的农业。为此,大力发展推广先进的节水灌溉技术已成为**实现水资源可持续利用的关键所在。就目前**大力发展和推广应用先进的节水灌溉技术而言,本文重点分析滴灌节水技术。滴灌技术在我国已算不上“高、新、尖”技术,但其在推广使用的过程中仍存在诸多问题,如设备质量低下、不顾条件盲目推广、滴灌工程效益不佳、管理落后等等,这些问题阻碍了我国滴灌技术的顺利发展,需尽快加以解决。
一、滴灌技术的特点
滴灌技术较之传统沟灌和畦灌,具有显著的优点。
(一)节水、节肥、省工
滴灌属全管道输水和局部微量灌溉,使水分的渗漏和损失降低到最低限度。同时,又由于能做到适时地供应作物根区所需水分,不存在水的损失问题,又使水的利用效率大大提高。灌溉可方便地结合施肥,即把化肥溶解后灌注入灌溉系统,由于化肥同灌溉水结合在一起,肥料养分直接均匀地施到作物根系层,真正实现了水肥同步,大大提高了肥料的有效利用率,同时又因是小范围局部控制,微量灌溉,水肥渗漏较少,故可节省化肥施用量,减轻污染。滴灌系统仅通过阀门人工或自动控制,又结合了施肥,故又可明显节省劳力投入,降低了生产成本。
(二)控制温度和湿度
传统沟灌的大棚,一次灌水量大,地表长时间保持湿润,不但棚温、地温降低太快,回升较慢,且蒸发量加大,室内湿度太高,易导致蔬菜或花卉病虫害发生。因滴灌属于局部微灌,大部分土壤表面保持干燥,且滴头均匀缓慢地向根系土壤层供水,对地温的保持、回升,减少水分蒸发,降低室内湿度等均具有明显的效果。
(三)保持土壤结构
在传统沟畦灌较大灌水量作用下,使设施土壤受到较多的冲刷、压实和侵蚀,若不及时中耕松土,会导致严重板结,通气性下降,土壤结构遭到一定程度破坏。而滴灌属微量灌溉,水分缓慢均匀地渗入土壤,对土壤结构能起到保持作用,并形成适宜的土壤水、肥、热环境。
(四)改善品质、增产增效
由于应用滴灌减少了水肥、农药的施用量以及病虫害的发生,可明显改善产品的品质。总之,较之传统灌溉方式采用滴灌后,可大大提高产品产量,提早上市时间,并减少了水肥、农药的施用量和劳力等的成本投入,因此经济效益和社会效益显著。
二、滴灌技术存在的问题分析
(一)设备质量问题
通过多年的技术引进、消化和吸收,我国已能独立生产相对成套的滴灌设备,部分滴灌设备产品性能水平已接近国外同类产品水平,但一些关键设备,特别是首部枢纽设备、自动控制设备等与国外同类先进产品相比仍存在较大的差距。总体上来讲产品品种少,缺乏系列化,配套水平低。并且一直没有形成规模,市场上没有多大选择的余地。另外目前滴灌设备市场混乱,鱼目混珠,缺乏有效的产品质量监督检验机构,价格无序,售后服务差,也制约了滴灌事业的顺利发展。
(二)设备管理问题
我国滴灌工程往往存在着一边建一边丢的现象。很多地区安装了滴灌后,使用不长时间即成了摆设,有的拔掉滴灌带(管),但继续使用输水主管道,成了“管灌”;有的则直接放弃不用,又恢复了沟灌。究其原因,关键在于管理不善。
(三)设计问题
由于滴灌系统工程一般为较小工程,设计、施工有可能没有科学、合理的进行设计和施工。致使工程从设计上就存在诸多问题,安装时往往又是组织临时队伍进行安装,故很难保证质量。
(四)使用技术问题
没有建立相应的滴灌灌溉制度,仍沿用传统的灌溉制度,一次灌水量过大或灌水时间过长,灌水定额过大,与传统沟灌方式没有多少差别,没有发挥其应有的优越性。另外目前大多数农民还习惯于手工追肥紧接灌水的传统,即使设计安装了施肥装置,也很少使用或不用,形同虚设。对于滴灌的理解仅限于灌水任务上,由于基本上仍然使用固体颗粒肥料,并需事先溶解,不但增加了堵塞灌水器的机会,且由于施肥器一般容量较小,每次施肥量有限,在目前大多数菜农仍采用传统肥量的基础上,显然觉得太少,也太麻烦。因此使用滴灌后,必须相应改变原有的灌水制度和施肥制度(包括肥料用量、施肥次数、施肥方式、肥料类型选择等),才能充分发挥出滴灌的优越性。
三、建议
(一)要坚持因地制宜、以经济效益为中心的原则
发展灌溉一定要从各地的实际出发,坚持因地制宜的原则。我国幅员辽阔,各地自然地理条件、经济条件、农业生产发展水平、农业作物布局和管理水平都差别较大,在充分考虑各地发展的实际情况的基础上,量力而行,宜上则上,时机不成熟的不要盲目发展;在发展规模、速度、档次上更要因地制宜,不可盲目一哄而上。
在市场经济条件下,一切经济活动都必须以经济效益为中心。任何先进技术是否有旺盛的生命力,能否大面积推广,关键在于是否有较高的经济效益。没有经济效益的支撑任何一项社会活动都是很难长久维持和发展下去的。滴灌工程投资相对较大,可以说是一种昂贵的先进灌水技术,必须要高产出、高效益来支撑,施工前必须做好投资分析和经济评价,以其显著的经济效益吸引农民的投资。滴灌作为最先进的节水灌溉方式,具有明显的节水效果,但其最大的优点在于通过与其他农业先进技术相结合能推动生产力的发展,创造出显著的经济效益。忽视了这一点,单纯就节水效益来抓滴灌,在任何情况下是很难推广的。因此要始终把经济效益放在滴灌工程的首位。
(二)重视规划设计安装工作
无论是一个规模较大的滴灌工程,还是一个单独的温室或大棚滴灌系统,均应重视规划设计以及做好安装工作。
从设计上来讲,首先要考虑当地水源、土壤、作物种类、管理水平等因素的基础上,按照微灌工程设计规范进行仔细设计,出具设计图纸,若有条件,最好请专业设计人员进行设计或进行指导。二是要注意系统设备的完整配套性。过滤装置、施肥装置、调压控制装置、压力表等设备应该是必备的,缺一不可。若条件允许,自动控制设备也应考虑上。三是要选用质量有保证的设备。为减少投资而降低对质量的要求以及减少配套设备的做法是得不偿失的,将会付出更大的代价。工程安装更要精心组织,最好选有经验的专业安装队伍进行安装,避免留下安全隐患。
(三)重视滴灌制度研究
滴灌作为一种先进的滴灌方式,必须配以先进的灌水技术才能发挥其优越性。灌水技术主要是指合理的灌水制度,包括不同作物、不同生育期的灌水起始点、灌水上限、灌水定额的确定、灌水时间、灌水次数等等方面。另外研究滴灌对土壤养分和盐分运移的影响等也有助于合理滴灌制度的确定。
在传统沟灌方式下,农民根据作物的长势、生长阶段及土壤的水分状况,确定灌水时间和灌水量,具有比较成熟的经验。而滴灌条件下,能够给作物根系层土壤创造一个最适宜水分状态,而要实现这一点,仅通过从表面观察作物长势和土壤水分状况是很难确定的。因此,应尽快通过灌溉实验,根据不同地区土壤条件、气候条件、作物种类,按照滴灌的要求特性及作物的生长状况,制定出滴灌条件下合理的、便于实施的灌溉制度,以指导农民进行合理滴灌,发挥出滴灌应有的效益,促进滴灌事业的发展。:
(四)重视滴灌过滤和滴灌施肥工作
滴灌灌溉水进入管网之前必须进行严格净化,这是保证滴灌灌水器能正常工作的前提,因此过滤这一环节绝不能简化。很多滴灌工程的失败就是因为在过滤这一环节出了问题。因此对于规模较大的工程由于水流量较大,最好进行两级以上的过滤,对于单家单户的小水源大棚或温室,也要尽量选择质量较好的过滤器。对于过滤器要定期的清洗和保养,使之一直工作在最佳状态下。通过滴灌施肥,对于提高肥料利用率,减少肥料的淋溶和对环境的污染,提高产品品质和滴灌效益的充分发挥等具有显著效果。“若不结合滴灌施肥,则称不上真正意义上的滴灌”,只有滴灌技术才真正实现了水肥同步。因此,设计安装滴灌系统时,必须考虑配备施肥装置,并把滴灌提高到灌营养液的角度来看待,同时尽快研究生产适合滴灌系统使用的液体肥料,研究和推广滴灌条件下的施肥技术和方法。