前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的古籍数字化主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
古籍是我国几千年文化的传承,是我国极为宝贵的精神和智力财富。为了更好保护和利用这些财富,很多大型图书馆,都利用了现代化的计算机技术,将古籍中的语言文字及图形转化成能为计算机所识别的数字符号,以此来制成古籍文献书目数据库以及古籍全文数据库,即对古籍进行数字化管理。这也将是今后图书馆古籍管理的一个发展的必然趋势。
一、古籍数字化管理的必要性
1、古籍数字化管理有利于古籍的保护,解决“藏”与“用”的矛盾
古籍经过几千年的辗转流传至今,往往具有唯一性并且不可再生,因此在保护古籍方面除了提高古籍的保存技术使其免受损坏外,也应借助现代化的科学技术,让这些珍贵的文化遗产得以永久的保存。另正是由于古籍的唯一性以及不可再生性,因此它们不仅具有罕见的文化价值,而且还有珍贵的文物价值。因此图书馆为了避免古籍遭受破坏,往往“重藏轻用”,造成“藏”与“用”的矛盾,不利于古籍文化的传播。
2、古籍进行数字化管理,可使古籍中蕴藏的特有信息资源得到充分利用
古籍的目录的分类、编排与检索方法与现代的都不同,如果用传统的手工检索方法来检索古籍,不仅速度慢,而且查全、查准率也较低,很可能会花费好几个小时甚至几天来查找一个人或事,或者一段引文。如果引进数字化管理,便可改进古籍的检索方式。从而更有利于对古籍中所蕴藏的特有信息资源进行开发,提高了阅读古籍的广度和深度,使古籍得到了充分的利用。
二、古籍数字化管理方法
1、古籍书目数据化及古籍全文的数据化
(1)古籍书目及古籍全文数据化方法及注意事项
古籍数量大,语言繁琐,而且在分类排架和管理上都不同于一般的图书,检索方法也很复杂,很多古籍犹如“天书”,极大的影响了读者阅读利用古籍文献的积极性。利用计算机技术,建立古籍书目数据库,便简化了古籍书的检索方法,而且新增了许多检索途经让读者对图书馆内古籍藏书一目了然。古籍全文数据库的建立,便可方便读者更简单的阅读古籍资料,并可快速准确全面的找到所需的资料。因此,古籍书目数据化及古籍全文数据化是实现古籍数字化的必要条件。
古籍书目数据化是指以书目内容:书名、责任人、版本、卷数、刻印年代、藏地等为数字化对象,对古籍的存储做源数据描述。古籍全文数据化是指以揭示古籍内容为目的,对古籍全文进行数字化处理,从而方便读者全文阅读、检索或进行智能分析。
古籍全文数字化有三种形式:一是图像版全文数字化即将古籍书页原文扫描成图像后进行存储,为读者提供相关阅读、检索服务;二是文字版数字化即将古籍书页转换成文本文字形式后进行存储,为读者提供相关阅读、检索服务;在文字版数字化中遇到生僻字可通过photoshop 等造字程序进行造字,然后再利用windows系统自身带的输入法编辑器进行生僻字的输入;三是图文版数字化,即图像版和文字版的结合,它是最理想的古籍数字化模式。
古籍数字化后的数据格式繁多,除了常见的xt、doc、html以外,还有pdf、exe、wdl、pdg、ebk、edb等,而这些格式的文件大多要自己单独的阅读器才能阅读,这样极不利用户对古籍的使用,以及古籍数字化后的资源共享,阻碍了古籍数字化的发展,因此图书馆在进行古籍数字化工作时,应建立统一的数据格式,如文本格式可采觅pdf格式,图片格式的资料可采用tiff,jpeg格式,以方便读者使用。
(2)古籍数字化存储相关技术支持
为了保证古籍的“原汁原味”,在对古籍数据化存储时,就要以图片格式进行存储,这些图片又不可进行压缩,从而导致古籍数据库异常庞大,常用的磁盘储存器很难实现。这时可根据图书馆古籍数据库的大小采用机器手光盘库或机器手磁带库这样的第三级存储器,如果第三级存储器也不能满足,便可采用san(存储区域网络)战略。存储区域网络即位于服务器后面的存储网络,它是一个主要负责存储传输的“后端”网络,所有服务器均可通过此网络对存储介质任意读取及写入,并可将多个系统连接到存储设备以及子系统。此方案可采用千兆以太网,其网速与光纤路径技术相当,且价格相对较低,建设周期相对较短。
2、图书馆古籍数字化管理中的分类法
古籍分类法是一种检索语言。任何单一的检索语言只能从某个侧面片面地、近似的反映某一网络体系,只能对多维、复杂、动态发展的人类知识文化进行线性、简化、静态滞后的反映及描述,难免存在缺陷以及不足,其准确性是近似的、相对的。现代计算机技术完全允许多种检索语言并存并且互补,如果各种检索语言自身便具有最低限度的适用性及互补性,就有助于全面揭示古籍文化的精髓,反映人类知识文化的多维体系。因此,要想构建高效灵活的古籍检索系统,就应把握各种检索语言的内在联系和相互制约作用,以此为出发点,研发各种不同的检索语言互补互用的最佳方式,为实现最终目标提供有效的技术支持。
3、图书馆古籍工作者应加强知识更新,尽快掌握新技术
图书馆古籍进行数字化管理的前提条件就是古籍工作者要更新知识结构,适应数字化的管理需要。其中计算机知识的学习是首当其冲的,只有这样才能更主动、更快捷、更有针对性的为读者提供服务,使服务水平上一个新台阶,也能为古籍数字化管理开创一个新的局面。
三、结语
图书馆古籍数字化管理虽然是近几年才提出的,但随着计算机技术的发展,古籍数字化管理也将逐渐走向成熟,从而为读者提供更优质的服务,使古籍这几千年的文化沉淀得到更好的保护以及更充分的利用。
参考资料:
>> 民族古籍数字化保护系统中ORACLE数据库的并发控制研究 数字化过程中的古籍保护问题 医院网上招聘系统数据在人事档案数字化管理中的应用 数字化平台在小学语文课堂中的应用 古籍数字化在中学教学中所起的作用 古籍数字化的负面影响需要警惕 古籍数字化技术发展的几点建议 古籍数字化的若干成就及问题分析 刍议数字化背景下的古籍保护 数字化技术在电视媒体中的应用 浅谈数字化在物理教学中的应用 数字化互动在视觉传达中的应用 数字化在传统声像档案中的应用 数字化技术在声乐教学中的应用 数字化模板在施工中的应用 数字化测绘在矿山测量中的应用 数字化在档案管理中的应用 数字化测绘在工程测量中的应用 数字化实验在化学教学中的应用 数字化测量在矿山测量中的应用 常见问题解答 当前所在位置:.
[7]张磊.再论《汉语文古籍机读目录格式使用手册》使用中的问题[J].图书馆工作与研究,2005,(3):27-29.
[8]鲍国强.古籍书目数据库整改工作构想.[EB/OL].[2007-06-20].http:///old/old/wjls/html/8_08.htm.
[9]杨健.CALIS中文古籍联机合作编目的缘起与进展[J].图书馆理论和实践,2006,(9):54-56.
[10]喻爽爽,谢琴芳.汉语文古籍文献目录资源的共建共享―CALIS古籍联合目录系统[J].大学图书馆学报,2005,(3):22-26.
[11]《我国数字图书馆标准规范专门数字对象描述元数据规范》子项目[EB/OL].[2007-06-10].http:///cdls2/w3c/2003/SpcMetadata/.
[12]古籍描述元数据规范[EB/OL].[2007-06-10].http:///mt/blogs/2nd/archives/docs/古籍描述元数据规范.pdf.
[13]古籍元数据规范[EB/OL].[2007-06-10].http:///mt/blogs/2nd/archives/docs/CDLS-S05-013.pdf.
[14]古籍描述元数据著录规则[EB/OL].[2007-06-10].http:///mt/blogs/2nd/archives/docs/古籍
描述元数据著录规则.pdf.
[15]沈芸芸等.古文献系列资源分析报告(舆图、古籍、拓片)[EB/OL].[2007-06-10].http:///mt/blogs/2nd/archives/docs/古文献系列-资源分析报告(舆图、古籍、拓片).pdf.
[16]古籍著录规则[EB/OL].[2007-06-10].http:///mt/blogs/2nd/archives/docs/CDLS-S05-014古籍著录规则.pdf.
[17]罗琳.“中国科学院图书馆古籍目录网络数据库”解读[J].中国索引,2004,(3):8-13.
[18]让MARC安乐死?[EB/OL].[2007-08-10].http:///keven/2007/03/18/post-070318-134027-225/.
浙江图书馆2013年初建立了“浙江省古籍修复材料中央库”,按照皮纸、竹纸、宣纸及其他类纸,分门别类放置架上,堆放整齐,标志清晰,便于取用。初步实现了实物库的规范管理,同时,特制定了纸库管理工作的标准及流程。
1.修复用纸的入库。(1)对于采购入库的纸张,纸库保管人员依据采购清单对纸张的数量、名称、检验合格单进行核对、清点后,方可入库。(2)对于入库验收过程中所发现的有关数量、质量、规格、品种等不相符现象,纸库保管人员有权拒绝办理入库手续,并视具体情况报告主管人员处理。
2.修复用纸的出库(领用)。(1)馆内修复人员领用时填写申请单,由修复组主管审批签字后,纸库保管员凭单发放;贵重纸张需分管领导签字才可凭单发放。(2)省内地、县馆的纸张配发,需有分管领导签字,方可出库。(3)出库单一式两联,分别由领料人、纸库保管员保存。
3.修复用纸的保管盘点。(1)修复用纸纸库分为总库和小库,所有采购纸张均入总库,小库为修复工作室纸柜(每种纸存放100张),方便平时工作需要的领用。同时,每一种纸设置库存警戒线,大库为500张,小库为20张,特殊纸张除外。当纸张数量低于警戒线时,纸库保管员应及时提交书面报告,以便补充修复用纸,保证修复工作的正常开展。(2)纸库保管员根据修复纸张的种类,结合纸库条件,保证纸库定置摆放,合理有序,保证纸张的进出和盘存方便。(3)纸库保管员定期做好账面和实物库存的盘点工作,发现盘盈或盘亏必须查明原因,分清责任,及时写出书面报告,提出处理意见,报告主管。目前业内对修复纸张的管理主要还停留在实物管理阶段,尚未实现电子化、数据化、系统化管理机制。实物纸库管理工作中的信息管理是采用人工的方式,要付出大量人力,填写各种表格和凭证、账册、卡片和文件。由于信息是随着时间不断变化的,所以实物纸库数据要按照不同的分类经常不断地汇总、统计,往往要做许多重复登记和转抄。这种手工操作的管理方式,不仅浪费人力,而且存在着处理速度慢、易出现错误、不便于查询、缺乏综合性等缺点。因此,大大降低了信息的利用价值,很难适应现代管理工作的需要。开发以电子计算机为基础的纸张数据库系统已十分迫切和必要。
二、建立古籍修复用纸数据库
2013年浙江图书馆古籍修复中心在实物库的基础上进一步开发研制了古籍修复用纸数据库,使实体纸库的科学化、规范化、电子化管理得以实现。根据纸张实物库存的管理和流程,建立古籍修复纸张数据库,制定要求如下。
1.古籍修复纸张数据库系统的功能及应用:在实物纸库规范化管理的基础上,古籍修复纸库软件主要功能由“仓存管理”“、报表及核算”“、系统设置”三大功能构成。功能一“:仓存管理”。主要包括纸张的“入库”和“出库”及盘点。通过出、入库的标准操作,将修复用纸的购买、配送、领用、下发等日常业务记录在案。(1)入库管理:对采购入库、配送入库的纸张进行登记、审批,并对入库的物料进行查询与统计。(2)出库管理:对领料纸张进行登记、审批,并对出库的物料进行查询和统计。(3)盘点:根据实物清单对纸库库存纸张进行盘点工作,盘盈入库,盘亏出库。功能二“:报表及核算”。主要包括“即时库存”“、领料汇总表”等。软件系统通过常规操作及基础的信息设置将各类报表直观的统计表现出来,可以对当前库存进行查询,查询时可以设置多种条件组合查询纸张记录,并可通过EXCEL导出数据,也可以打印出历史数据列表。同时,软件还可显示库存预警(库存预警可在系统设置里完成),即小库纸张库存少于20张,或者大库库存少于500张时,系统会有提示,并可生成预警报表。(1)即时库存:可即时查询纸张库存信息。(2)库存预警:软件能生成库存预警报表,纸库保管员应及时提交书面报告,以便补充修复用纸。(3)收发存汇总表:能查询到纸张出入库每笔记录总汇。(4)物料收发明细表:能查询纸张出入库明细记录。(5)收发存期间报表:根据查询需要对某一时间段内的纸张出入库数据进行统计产生报表。功能三“:系统设置”。系统设置包括纸张信息、工作人员信息、供应商信息、仓库布局(总库与小库)等内容。(1)纸张信息:根据纸张特性及在修复过程中管理的需求对软件进行的基本设置,为每张纸做了固定编码,方便查找、识别、统计。(2)工作人员信息:对相关工作人员进行权限分配,给予适当权限,以保证每条数据能够按照管理需要进行流转。相关工作人员分为:修复用纸领料人员、审核人员。(3)供应商信息:对供应商进行管理,该软件将供应商信息全面录入,包括供应商名称、地址、联系电话、纸张种类、纸张质量、纸张价格等,方便横向比较和采购。(4)仓库管理:实体纸库分为总库和小库,小库设在修复工作室内方便平时领料。
2.软件的管理意义。(1)纸张数据库的建立规范了修复纸张的存放,实现了纸张的出入库管理电子化、专业化,做到纸张库存情况明了化。通过该数据库软件,古籍修复人员能快速找到自己所需要的补纸类型,缩短了寻找合适补纸的时间,提高了工作效率,不但保证了古籍修复的质量,还可以最大程度地避免因纸张胡乱堆放而导致的纸张损坏等浪费。(2)该数据库软件,具有有效的监督管理功能。数据库审核人员的审核功能可以使纸张的购买、使用、存放做到有效的监督管理,使得纸张实体数量的出入和电子数据的出入一致,避免冒领、多领纸张,形成良好的出入库的管理机制。(3)该数据库为每种纸张设置了唯一编码。修复人员在建立修复档案时,需要在档案系统上输入所用纸张的编码,这就使得后人能清楚的了解当时修复所用纸张的特性,为研究或再次修复提供依据。数据库建立后,操作简便,查询快捷,提高了工作效率,使古籍修复人员对修复用纸的特征有更清晰更准确的认识和了解,在修复工作中更科学的用纸。
随着古籍数字化这一新兴学科理论逐步完善和成熟,古籍数字化的实践和应用研究也受到越来越多的学者的关注。作为一名从事古代文学科目一线教学工作的高校教师,理应注意到这样的一个新趋势。如何应对信息技术的发展给本学科带来的冲击,如何将新的研究和理论合理地运用于教学中,这都是非常值得思考的问题。目前,关于古籍数字化对教学实践影响方面的研究还较欠缺。有的论文甚至将古籍数字化简单等同于多媒体教学,完全抹煞了数字化信息对古代文学教学可能带来的重大革新和推进。由此可见,基于古籍数字化的古代文学的教学研究还处于起步阶段,有很大的开拓空间。本文以提高古代文学教学的质量和效果为目标,探讨古籍数字化在教学方法中的运用。
1 古代文学课程特点
古代文学课程性质特殊,它与历史学、文献学、文字学等学科密不可分。它所构成的一个文化系统,对于当代80、90后的学生来说,是有一定的疏离和陌生感的。而传统的古代文学教学模式又是以教师讲授为主。教师“一本书一张嘴一个ppt”,而学生“一本书一张纸一支笔”,似乎就构成了课堂教学的全部形式因素。在这样的情况下,学生对于古代文学课程的兴趣自然不高,课堂效果也会大打折扣。古籍数字化的兴起,实则为古代文学课程教学有效性的提高提供了一个很好的契机。我们要把握好这样的机会,将新的工具和思考的方式与传统的教学相融合,创造出与时代和科技信息发展相适应的更合理的教学方法。这主要体现在对课堂教学模式的改革。我们认为,在传统教学模式的基础上,运用循环式教学模式,能较好的提高课堂效率和教学效果。
2 实行循环式教学模式的可行性
对学生而言,在网络环境下,他们可以检索到大量相关的课程信息。如果教师在课堂中仍然花费相当比例的时间去做大量的背景知识的传授,尽管可能教师花费了一定的精力和时间去做了收集和组织,但学生有网络资源的支持,很可能他们并不认为在课堂上接受到的信息比他们自己检索的知识更为丰富。这无形中造成了课堂教学效率的低下和课堂资源的浪费。对于这样一个现象,可以运用循环式教学模式。即将教学时间不仅局限于课堂时间,而是延伸至课堂的前后。构成课前—课程中—课后的连环模式。而在这样的组织形式中,体现出知识的循环效应。
3 教学中合理运用数字化成果
大量的知识背景的获得可本文由收集整理以安排在课程前进行。这个时间段应该解决的问题是学生如何自主高效地获得背景知识信息。网络资源尽管丰富,却是良莠不齐。所以教师应该引导学生在教科书的基础上,合理的去运用古籍数字化的成果,而不是漫无目的地进行网络搜索。比如,在讲解金元时期诸宫调作品时候,教科书中提到产生在不同时期的诸宫调在结构上有着不同的特征。那么由于现在流传下来的诸宫调作品只有三部,这其中还有散佚不全的,如果学生想从网络上去搜索是很难得到直观的信息的。这只有借助古籍数字化成果之一的电子文本数据库,通过对数据库中保存的诸宫调作品的比较,可以直观的看到作品中缠令的数量及其组成形式都有不同,体制确实存在着明显的区别。这让学生在课堂教学前对于将要学习的知识可以有一个客观的、较为准确的印象。在学生已经获取有效知识背景的基础上,学生对新知识进一步探索的兴趣和欲望渐渐地被培养起来,此时,教师的课堂教学就不再是那种传统的填鸭式的知识传授了。把学生获取的核心知识背景内容情景化,设计成多个关键问题。比如,从金元诸宫调叙事角度出发,教师可以引导学生去思考本事的流传和渊源,让学生将前面学到的知识,和教科书中没有的、但值得去扩展的知识能够联系起来,形成一个属于自己的知识脉络。课堂的时间是有限的,在教师的引导下,学生能够在课后再去查阅相关的研究成果、巩固课堂知识、扩展自己的视野。以《天宝遗事诸宫调》为例,学生可以在课后通过阅读郑振铎、朱禧整理的《天宝遗事》遗曲,对《天宝遗事》的流传有个更为清晰的梳理。至此,学生对于金元诸宫调的学习就可以达成一个循环的体系。
在循环式教学模式中,三个阶段是一个整体,缺一不可。而每个阶段都离不开教师的精心引导和环节设置。但是与以前传统的教学模式不同的是,在这个过程中,学生能够激发起兴趣,并且通过利用数字化成果,形成一套有用的古代文学学习方法。即使课程结束,离开教师的指导,他们仍然具有进一步深入学习古代文学、以及其他相关文学课程的能力。
4 结语
摘要:数控机床电气系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程,一旦查明了原因,故障也就几乎等于排除了。因此故障分析诊断的方法十分重要。
一、故障的调查与分析
这是排故的第一阶段,是非常关键的阶段,主要应作好下列工作:
1、询问调查在接到机床现场出现故障要求排除的信息时,首先应要求操作者尽量保持现场故障状态,不做任何处理,这样有利于迅速精确地分析故障原因。
2、现场检查到达现场后,首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性,从而核实初步判断的准确度。由于操作者的水平,对故障状况描述不清甚至完全不准确的情况不乏其例,因此到现场后仍然不要急于动手处理,重新仔细调查各种情况,以免破坏了现场,使排故增加难度。
3、故障分析根据已知的故障状况按上节所述故障分类办法分析故障类型,从而确定排故原则。由于大多数故障是有指示的,所以一般情况下,对照机床配套的数控系统诊断手册和使用说明书,可以列出产生该故障的多种可能的原因。
4、确定原因对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正原因,这时对维修人员是一种对该机床熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的综合考验。
5、排故准备有的故障的排除方法可能很简单,有些故障则往往较复杂,需要做一系列的准备工作,例如工具仪表的准备、局部的拆卸、零部件的修理,元器件的采购甚至排故计划步骤的制定等等。
下面把电气故障的常用诊断方法综列于下。
(1)直观检查法这是故障分析之初必用的方法,就是利用感官的检查。
①询问向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障表象及故障后果,并且在整个分析判断过程中可能要多次询问。
②目视总体查看机床各部分工作状态是否处于正常状态(例如各坐标轴位置、主轴状态、刀库、机械手位置等),各电控装置(如数控系统、温控装置、装置等)有无报警指示,局部查看有无保险烧煅,元器件烧焦、开裂、电线电缆脱落,各操作元件位置正确与否等等。
(2)仪器检查法使用常规电工仪表,对各组交、直流电源电压,对相关直流及脉冲信号等进行测量,从中找寻可能的故障。例如用万用表检查各电源情况,及对某些电路板上设置的相关信号状态测量点的测量,用示波器观察相关的脉动信号的幅值、相位甚至有无,用PLC编程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。
(3)信号与报警指示分析法
①硬件报警指示这是指包括数控系统、伺服系统在内的各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯,结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法。
②软件报警指示如前所述的系统软件、PLC程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示,依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。
(4)接口状态检查法现代数控系统多将PLC集成于其中,而CNC与PLC之间则以一系列接口信号形式相互通讯联接。有些故障是与接口信号错误或丢失相关的,这些接口信号有的可以在相应的接口板和输入/输出板上有指示灯显示,有的可以通过简单操作在CRT屏幕上显示,而所有的接口信号都可以用PLC编程器调出。
(5)参数调整法数控系统、PLC及伺服驱动系统都设置许多可修改的参数以适应不同机床、不同工作状态的要求。这些参数不仅能使各电气系统与具体机床相匹配,而且更是使机床各项功能达到最佳化所必需的。因此,任何参数的变化(尤其是模拟量参数)甚至丢失都是不允许的;而随机床的长期运行所引起的机械或电气性能的变化会打破最初的匹配状态和最佳化状态。此类故障多指故障分类一节中后一类故障,需要重新调整相关的一个或多个参数方可排除。
(6)备件置换法当故障分析结果集中于某一印制电路板上时,由于电路集成度的不断扩大而要把故障落实于其上某一区域乃至某一元件是十分困难的,为了缩短停机时间,在有相同备件的条件下可以先将备件换上,然后再去检查修复故障板。
鉴于以上条件,在拔出旧板更换新板之前一定要先仔细阅读相关资料,弄懂要求和操作步骤之后再动手,以免造成更大的故障。
(7)交叉换位法当发现故障板或者不能确定是否故障板而又没有备件的情况下,可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查,例如两个坐标的指令板或伺服板的交换从中判断故障板或故障部位。这种交叉换位法应特别注意,不仅硬件接线的正确交换,还要将一系列相应的参数交换,否则不仅达不到目的,反而会产生新的故障造成思维的混乱,一定要事先考虑周全,设计好软、硬件交换方案,准确无误再行交换检查。
(8)特殊处理法当今的数控系统已进入PC基、开放化的发展阶段,其中软件含量越来越丰富,有系统软件、机床制造者软件、甚至还有使用者自己的软件,由于软件逻辑的设计中不可避免的一些问题,会使得有些故障状态无从分析,例如死机现象。对于这种故障现象则可以采取特殊手段来处理,比如整机断电,稍作停顿后再开机,有时则可能将故障消除。维修人员可以在自己的长期实践中摸索其规律或者其他有效的方法。
二、电气维修与故障的排除
电气故障的分析过程也就是故障的排除过程,因此电气故障的一些常用排除方法在上一节的分析方法中已综合介绍过了,本节则列举几个常见电气故障做一简要介绍,供维修者参考。
1、电源电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源,它的失效或者故障轻者会丢失数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。西方国家由于电力充足,电网质量高,因此其电气系统的电源设计考虑较少,这对于我国有较大波动和高次谐波的电力供电网来说就略显不足,再加上某些人为的因素,难免出现由电源而引起的故障。
2、数控系统位置环故障
①位置环报警。可能是位置测量回路开路;测量元件损坏;位置控制建立的接口信号不存在等。
②坐标轴在没有指令的情况下产生运动。可能是漂移过大;位置环或速度环接成正反馈;反馈接线开路;测量元件损坏。
3、机床坐标找不到零点。可能是零方向在远离零点;编码器损坏或接线开路;光栅零点标记移位;回零减速开关失灵。
【关键词】配电线路;故障分析;自动化技术;应用问题
0.引言
配电线路是从降压变电站,通过线路把电力送到配电变压器或将配电变压器的电力送到用电单位的通路。配电线路电压一般为3.6kV~40.5kV,习惯上称为高压配电线路;把配电电压不超过1kV、频率不超过1000Hz、直流不超过1500V的线路,称低压配电线路。馈线是配电网中的一个术语,它可以指与任意配网节点相连接的支路,可以是馈入支路,也可以是馈出支路。馈线自动化是指变电站出线到用户用电设备之间的馈电线路自动化,馈线自动化技术,是指对配电线路运行状态进行监测和控制的技术,在故障发生后实现快速准确定位和迅速隔离故障区段,恢复非故障区域供电(以下用FA表示)。对于系统中两种类型输电线路而言,架空线路自动化技术实现的主要方式。这些方式是主站集中性、电压电流型、电压时间型和分布智能型等;对于电缆线路,其自动化技术的实现方式则只有主站集中性、电压时间型和分布智能型三种。这些自动化技术能够快速完成线路故障的定位、隔离和复电功能。在配电线路中,针对架空线路、混合线路和电缆线路的故障停电,现在常用的最佳解决原则是就地智能处理原则,采用这种处理原则,从技术上分析具有免维护,不依赖通信和主站的优点,从经济上分析,具有投资少、见效快、在技术上实施简便等优点。
1.配电线路的应用现状分析和应用
1.1国内配电线路的应用现状
在城市的主城区,配电网的线路以电缆线路居多,它们常用地下电缆;在一般偏远城区,城市远郊区和农村常以架空线路居多,在主城区与一般城区的交界处则是架空和地下电缆混合线路,架空线路多数是开关本体,基本不具备自动化接口和改造条件。
1.2国内配电线路的故障类型分析
配电线路要实现配网的自动化,就要对各输电线路故障进行正确的分析、隔离和复电,通过理论及实践总结,对配电线路的故障类型进行分析。
1.2.1架空线路故障类型特点的介绍
架空线路如果出现故障,常常具有如下特点。第一,是馈线故障频繁,容易造成大面积停电;第二,是瞬时性故障和单相接地故障多,容易造成停电,甚至破坏绝缘,损坏设备;第三,是用户故障不断增加,容易使用户出现故障造成大面积停电。
1.2.2电缆线路故障类型特点的介绍
架空线路如果出现故障,它的故障类型常常具有如下特点。第一,是馈线故障概率小,停电次数少;第二,是永久性故障至大面积停电居多;第三,是多分布在配电站点内和电缆接头处,属发展性故障,破坏绝缘甚至损伤设备;第四,是用户故障不断增加用户故障会造成大面积停电。
1.2.3混合线路故障介绍
架空线路和架空电缆混合线路的故障停电问题则是配网自动化就地智能处理重点解决的问题。
2.馈线自动化实现方式
结合配电网的故障类型和特点,为提高配电网发现、隔离、恢复故障的能力,实现配电网自动化,现阶段主要的配网自动化实现方式如下:
2.1主站集中型FA技术的实现
2.1.1 FA技术的工作原理
主站系统根据配电终端检测的故障告警信息,结合变电站保护动作信号综合判断,确定故障类型和故障区段,自动或手动隔离故障点,恢复非故障区段供电。
2.1.2 FA技术的特点
FA技术的特点如下,第一,线路类型无限制,架空、电缆、混合都适合;第二,不要求变电站重合闸配合;第三,无须保护配合,便实施,管理简;第四分段不受限,扩展灵活;第五,主干线路开关采用蓄电池为后备电源,分界开关配置超级电容为后备电源;第六,依赖通信及主站,投资较大,每次故障,整条线路存在短时停电。
2.2 分布智能型FA技术的实现
2.2.1分布智能型工作原理
配电馈线主干线上各个相邻开关的配电终端通过通信网络,相互交换电压/过流、开关位置和故障状态等多种信息。发生故障时不需主站参与控制快速隔离;而后通过通信获得相关的开关已经隔离故障信息,按预定的恢复机制恢复正常区间供电的一种馈线自动化系统。
2.2.2分布智能型的特点
第一,DTU可自行收集处理相关故障信息并进行控制决策;第二,不会对系统造成多次过流冲激;第三,架空与电缆线路都适用;第四,不依赖于主站完成配电网故障自愈控制,动作速度快;第五、对通信的速度、稳定、要求比较高;投资比较大运维要求高。
2.3电压时间型FA技术的实现
2.3.1电压时间型FA技术工作原理
主干线分段及联络开关采用" 电压-时间型"负荷开关,与变电站重合闸配合,自动隔离故障,恢复非故障区间的供电。当线路发生短路故障时,变电站保护跳闸,第一次重合闸,开关得电后逐级延时合闸,当合闸到故障点后,变电站再次跳闸,同时 FTU 通过电压-时间逻辑判断出故障点并闭锁两端开关;故障隔离后,变电站二次重合,恢复故障点前段线路供电,联络开关延时合闸,自动恢复故障点后段线路供电。
2.3.2电压时间型FA技术的特点
电压时间型FA技术特点有以下几点。第一,开关采用"来电即合、无压释放"的原理,无蓄电池,真正免维护;第二,是不依赖通信及主站实现就地智能保护功能;第三,是资金投入小,周期短,见效快;第四,是适合城郊或农村架空中压配电;第五,需要变电站重合闸配合,用户受短时停送电影响。
2.4电压电流型FA技术的实现
2.4.1电压电流型FA技术工作原理
电压电流型馈线自动化是在电压-时间型基础上,增加了故障电流辅助判据。使非故障区间分段开关在第一次重合闸后闭锁分闸,减少第二次重合闸后恢复供电时间。 其次主干线设置带时限和二次重合闸的分段断路器,其后端线路发生故障自行切除,大大减少变电站出线断路器的跳闸次数。
2.4.2电压电流型FA技术特点
电压电流型FA技术特点有以下几点。第一,是减少 50%变电站出线断路器跳闸,缩小故障引起的停电范围;第二,是变电站出线断路器重合成功率大幅提高,可达到90%以上;第三,是减少重合闸恢复供电时逐级合闸时间,减少非故障区段停电时间;第四,是无通信可对故障就地迅速隔离;第五,是适用于10kV架空、电缆等结线。
3.结语
采用FA就地智能故障处理,可实现对线路运行状态的管、监、控、优的管理,随着电力系统的不断发展,配电网结构越来越复杂,配网中某条线路的小故障若不及时切除将会影响到其他线路,甚至演变成为三相短路,扩大故障的影响范围,实现配网自动控制能够有效解决上述问题,保障小康社会的用电安全。
【参考文献】
关键词:无公害;杏鲍菇;工厂化生产;技术
0 引言
传统的杏鲍菇生产与其它食用菌生产一样,多数用大棚生产,受外界环境因素影响,产量低,无公害杏鲍菇工厂化生产使用可调控厂房,先进的流水线、自动化控制系统,达到生产机械化、操作自动化、控制智能化、工艺标准化,具有立体化栽培、周年化生产、集约化经营的特点,实现了产品绿色、优质、高产。
无公害杏鲍菇工厂化生产借鉴日本、韩国食用菌产业的先进经验,结合当地农业和农村实际,组织成立“杏鲍菇生产合作社”, 采用“公司+基地+农户”的生产模式,带动广大农户共同致富。
1 杏鲍菇工厂化生产组织方式
1.1 工艺流程
培养基原料筛选原料配方拌料装瓶灭菌接种菌丝培养搔菌生育出菇挖瓶采收包装
1.2 生产条件
无公害杏鲍菇工厂化生产,可分为培养期、生育期两个阶段。
培养期:该阶段共需30~33天,占整个生产周期的60%。该阶段集中了杏鲍菇工厂化生产环节中95%的关键技术,需要配置大量的专业化设备,投资金额大,维护成本高,必须由专业化公司完成。
生育期:该阶段共需21~22天。无公害杏鲍菇菌瓶制作成功后,菌丝已发满,关键技术工作已完成,出菇阶段对生长环境和技术的要求较低,但需要占用大量的空间,使用很多的劳力,适宜分散到农户进行,可在农户的食用菌棚内完成出菇。杏鲍菇出菇后,采收工作也特别适合由农户完成。
2 产业化运行模式
2.1 组建“杏鲍菇生产合作社”
以基地为培训中心,以合作社为纽带,带动广大农户增收致富,统一提供杏鲍菇菌瓶,统一农户培训和技术指导,统一回购、包装和销售产品。基地各签约农户通过租用或购买食用菌棚,负责杏鲍菇出菇阶段的日常管理,并完成产品采收工作。
2.2 农户收益分析
根据杏鲍菇生产工艺要求,通常情况下,无公害杏鲍菇菌棚承租人以租赁管理5~10座食用菌棚为最宜,每个菌棚需用2名劳动力。每年5个菌棚共产出杏鲍菇70批,生产杏鲍菇105t,实现销售收入147万元,毛利润42万元,费用:人员工资12万元,水电费15万元,租金8万元,承租人每年纯利润7万元。
3 无公害杏鲍菇生产规范
杏鲍菇栽培基质、栽培管理技术采收等要符合无公害杏鲍菇的生产规范。
3.1 规范性引用文件
3.2 菌种管理
无公害杏鲍菇生产所需的菌种,按照《种菌培养室管理制度》、《种菌检验管理制度》对种菌进行严格挑选,种菌培养基为大豆粉等天然有机原料,原料中不添加任何农药。
4 操作要求
(1)原料混合:栽培所需的原料为玉米芯、玉米粉、米糠、麸皮、棉籽壳、大豆皮等,原料要求新鲜,无发霉、酸败现象,颗粒度符合生产要求。玉米芯须提前1~2小时预湿(浸泡时间随季节变化),加一半水;其他营养物质在早上6:00钟时加入,再加另一半水,含水量达到63%~65%,继续搅拌至装瓶结束。
(2)装瓶:使用全自动装瓶机,要求装瓶均匀,紧实度适中,每瓶重量在635~655g,瓶肩基本无空隙,打孔至瓶底,栽培工艺调整时,参数会有所改变。
(3)压盖:瓶盖自动输送到压盖位置,扣在装完料的瓶口上。
(4)灭菌:采用高压灭菌锅,待灭菌的瓶框整齐摆放在灭菌车上,推入灭菌锅内,关上门,启动运行按钮,灭菌设置时间,升温至100℃需30~40分钟,维持100℃100分钟,100℃升至121℃需5~10分钟,维持121℃70分钟,121℃降至100℃需20分钟,总运行时间需4小时左右。
(5)冷却:灭菌结束后,打开灭菌锅的反侧门,灭菌车推至冷却室内,冷却室温度设定在18℃左右。
(6)接种:冷却至18℃以下的瓶子通过自动接种机进行接种,接种机放置在充分洁净的接种室内,接种后通过输送带输送到接递区域,整齐排放在垫仓板上,由叉车运至培养室。
(7)培养:培养室温度设定为21~24℃,湿度75%~80%,二氧化碳浓度
(8)搔菌:培养成熟后,须搔菌处理。
(9)催蕾生育:搔菌后,瓶口倒置,迅速整齐摆放在小车上,栽培室温度15~16℃,湿度70%~90%,以干湿交替,二氧化碳浓度控制在2000mg/ml以下,室内前期黑暗;搔菌后第3~5天,待菌丝恢复,进入催蕾出菇时期,间隙打开室内顶灯,其他参数相同;搔菌后7~8天,菇蕾已形成,瓶口正放,温度调节至15~16℃,湿度70%~90%,二氧化碳浓度控制在3000mg/ml以下,关闭顶灯,搔菌后16~18天,开始采收。
(10)采收包装:达到采收标准的产品,在栽培房采收后,
在包装间整理包装,及时入3~5℃冷库。
(11)挖瓶:采收后的瓶框及时运至挖瓶区,把培养料挖除,空瓶框运至装瓶区重新使用,废料运至厂外,生产有机肥。
5 包装储运
5.1 包装
采用10kg/箱的大包装,客户对包装有特殊要求的,按合同执行。
5.2 运输
5.2.1 不得与有毒,有异味物品混装或其它物质污染的运输运载。
5.2.2 运输必须遮盖,防雨,防晒,使用的车辆为保温车或冷藏车。
5.2.3 搬运时要小心轻放,避免挤压。
5.3 贮存
摘要:磁性纳米粒子因兼具磁学特性和纳米材料独特性能,被广泛应用于各个领域。就磁性纳米粒子的种类、特性、制备和表面修饰四个方面展开介绍,综述了脂肪酶、漆酶、淀粉酶及其复合酶等生物酶固定化酶技术的最新研究动态,针对磁性纳米粒子在固定化酶技术的研究应用现状进行了总结,以期为磁性纳米粒子固定化酶技术的应用研究提供参考。
关键词:磁性纳米粒子;脂肪酶;漆酶;淀粉酶;固定化
酶酶是具有生物催化功能的高分子物质,具有高效性、专一性、反应条件温和、无污染等特点[1],在食品加工、药学和医学等研究领域中有着巨大的应用潜力。然而,大多数酶是蛋白质,其活性易受温度、pH等因素影响,且与底物产物的混合物不利于其回收,难以实现产物的分离纯化和连续化生产[2]。20世纪60年代迅速发展起来的固定化酶技术很好的解决了这些问题,有效提高了酶的利用率,并实现了产业化发展。其中,酶的固定载体和技术研究一直是酶固定化研究的核心问题,重点是寻找新的载体,确保固定后的酶保持其催化活性、催化特性和稳定性,同时,可实现高负载量和复合酶链式反应[3]。近几年,新型载体和技术有:交联酶聚集体[4]、“点击”化学技术[5]、多孔支持物[6]和以纳米粒子为基础的酶的固定化[7]等。纳米粒子作为酶固定化的新型载体,具有良好的生物相容性、比表面积大、颗粒直径小、较小的扩散限制、较高的载酶量及在溶液中稳定存在等优点[8]。粒子尺寸在1~1000nm范围内的球状或囊状结构的粒子常被用于酶的固定化,用于酶固定化的纳米载体材料可分为磁性纳米载体和非磁性纳米载体等[9]。本文综述了磁性纳米粒子的特性、制备方法及其在固定化酶技术研究领域的应用现状,以期为促进磁性纳米粒子固定化酶技术的应用研究提供参考。
1磁性纳米粒子
纳米材料[10,11]的粒径尺寸为纳米级,通常介于1~100nm之间。磁性纳米粒子[12,13]作为当今最受关注的一类纳米材料,其多功能磁性复合微球常被用于药物释放、生物大分子靶向分离等生物医学和分离工程相关领域的研究。
1.1磁性纳米粒子的特性
磁性纳米粒子不仅具备表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应[14,15]4个基本普通纳米粒子效应,同时还具有特殊的磁学性质:超顺磁性、高矫顽力、低居里温度与高磁化率等[16~19]。1.1.1超顺磁性超顺磁性是指磁性纳米颗粒尺寸小于临界尺寸时具有单畴结构,在较高温度下表现为顺磁性特点,但在外磁场作用下其顺磁性磁化率比一般顺磁材料大好几十倍,称为超顺磁性。超顺磁性即在有外加磁场时,材料表现为有磁性,当无外加磁场时,材料无磁性。故超顺磁性的纳米颗粒具有较好的分散性。
1.1.2高矫顽力
强磁物质(如:铁磁体)一般在外加磁场减小为零时,其磁化强度不为零,剩余的磁化强度称为剩磁。矫顽力是指使剩磁减至为零而添加的反向磁场。矫顽力与成分、晶体点阵和取向等因素无关,其主要影响因素为点阵缺陷,即偏离理想晶体结构的程度。
1.1.3低居里温度
带磁的磁性体会在某一温度因热失去磁性,这一温度称为居里温度。居里温度是物质磁性的重要参数,通常正比于交换积分,与间距和原子构型有关。纳米微粒的磁性常因小尺寸效应和表面效应发生变化,故其居里温度通常较低。
1.1.4高磁化率
磁化强度M与磁场强度H之比称为磁化率,常用cm表示,即M=cmH。当cm>0,为顺磁质,当cm<0,为抗磁质,其值一般都很小。
1.2磁性纳米粒子种类
磁性纳米粒子一般分为天然磁性纳米粒子和人工合成磁性纳米粒子。人工合成磁性纳米粒子主要有:Fe、Co、Ni等[20]金属纳米粒子;Co3O4、Mn3O4等金属氧化物和各种铁氧化体纳米粒子等[21,22]。铁的氧化物能定期排出体外,对人体健康危害较小,具有良好的生理安全性,因此Fe3O4磁性纳米粒子多被用于生物医药领域[23]。
1.3磁性纳米粒子制备
1.3.1共沉淀法
共沉淀法[24]即向铁盐和亚铁盐混合液中,添加合适的沉淀剂,经加热发生共沉淀,制得超微粒的方法。共沉淀法制备得到的粒子尺寸较小,然而,制备过程中因水解平衡反应复杂,粒子的成核过程和生长过程会受到影响,因此得到的粒子有较宽的尺寸分布。总的来讲,该方法有较低的反应温度、简单的设备要求,且反应过程简单易控制,是制备磁性纳米粒子的主要方法。
1.3.2高温分解法
高温分解法[25]是以高沸点有机物为溶剂,有机金属化合物为原料,经加热分解来制得纳米粒子的方法。利用高温分解法制备的磁性纳米粒子表面光滑,结晶度高,粒径小且粒径可控,粒径分布均匀。但此方法反应条件(高温高压)苛刻,设备要求高,反应体系为有机相,且经过表面处理后的合成粒子才能被转移到水相中。
1.3.3沉淀氧化法
沉淀氧化法即二价铁盐在氧化剂作用下,发生部分氧化制备磁性纳米粒子的一种方法,常见的是以空气作为氧化剂氧化Fe(OH)2,李乾峰等[26]用NaNO3、NaClO3、KMnO4替代传统的空气作为氧化剂氧化Fe(OH)2制备Fe3O4磁性纳米粒子,研究了氧化剂、反应温度、反应液pH等工艺条件对制备的Fe3O4磁性纳米粒子粒径及磁饱和强度的影响,结果表明:Fe3O4磁性粒子粒径主要受氧化剂氧化能力和反应液pH的影响。与空气氧化制备的Fe3O4磁性粒子比较,采用NaNO3和NaClO3为氧化剂制备的Fe3O4磁性粒子均为球形,粒子形态与pH无关,且粒径大小相近时,有较高的比饱和磁化强度。
1.3.4溶胶凝胶法
溶胶凝胶法[27,28]是制备金属氢氧化物及金属氧化物超微粒的方法。被用于溶胶凝胶法中作为前驱物的化合物要具备易蒸馏、重结晶技术纯化、可溶于普通有机溶剂、易水解等特性,金属醇盐作为前驱物被广泛用于溶胶凝胶法制备纳米氧化物材料。该方法具有反应物丰富、颗粒粒径均一、高纯度、粒径小、过程易控制等优点。
1.4磁性纳米粒子表面修饰
磁性纳米粒子不仅具有纳米粒子特性,同时还具有特殊的磁学性能,近年来被广泛应用于生物分析等领域。但是,磁性纳米粒子粒径小、比表面积大、表面能高,为不稳定体系,易发生团聚,所以,需要对磁性纳米粒子表面进行功能化,降低其表面能,改善磁性纳米粒子的分散性及稳定性,同时使磁性纳米粒子的磁响应强度、表面活性和生物相容性等特性得到改善和提高。
1.4.1有机小分子修饰
①表面活性剂。表面活性剂含有长链基团,可以形成空间位阻,一方面可控制粒子的形态和尺寸,另外,可改善粒子的表面性能,从而起到稳定磁性纳米粒子的作用。油酸常被用来修饰Fe3O4,靳艳艳等[29]通过高温热解法得到油酸稳定的磁性纳米粒子,以高碘酸钠为氧化剂,氧化其表面的油酸,制备得到单分散羧基化Fe3O4磁性纳米粒子,其粒径为12nm,且粒径均一,在水中有良好的分散性,XRD和VSM表征结果显示,磁性纳米粒子的磁强度和成分在氧化制备羧基过程中基本不受影响。张晓闻等[30]采用改进的溶剂热法,以柠檬酸钠为稳定剂,制备出羧基功能化的Fe3O4磁性粒子,该粒子具有超顺磁性和高饱和磁化强度,磁响应性良好,可应用于磁性粒子偶联或复合。
②硅烷化偶联剂。硅烷化偶联剂既有与磁性纳米粒子结合的Si-OH,又含有-NH2、-COOH、-SH、-CHO等能与生物分子结合的官能团。常被用于磁性纳米粒子表面修饰的硅烷化偶联剂有3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和3-巯丙基三乙氧基硅烷(MPTES)。付玉丽等[31]采用化学共沉淀法合成Fe3O4磁性粒子,通过APTES化学包裹得到有机硅表面修饰的Fe3O4磁性粒子,APTES-MNPs呈球形,粒径约17nm,APTES-MNPs对刚果红染料的吸附符合Langmuir等温吸附模型,该粒子吸附性能好、易回收。
1.4.2有机高分子修饰
①天然生物大分子。目前,多糖类聚合物和氨基酸类聚合物是用于修饰Fe3O4磁性纳米粒子主要的天然生物大分子,利用天然生物大分子修饰的磁性纳米粒子其生物相容性得到大大的改善,且赋予复合材料新的生物活性。李璇等[32]以乙酰丙酮铁为铁源,聚乙二醇为溶剂,采用高温热解法制备聚乙二醇修饰的超顺磁性氧化铁磁性粒子PEG-SPIONs,后将糖酐Dex水溶液与PEG-SPIONs混合摇床培养得到Dex修饰的Dex/PEG-SPIONs复合粒子,该复合粒子为单晶体结构且分散性较好,具有超顺磁性,同时,Dex作为一种临时的血浆替代品具有很好的生物安全性,故Dex/PEG-SPIONs在生物医学等方面具有极好的应用前景。吴志超等[33]采用高锰酸钾为氧化剂氧化油酸包被的Fe3O4磁性粒子,制得表面包被有壬二酸的新型羧基磁性纳米粒子,该粒子表面羧基含量高且在水中具有良好的分散性,其水解后带负电荷,可与蛋白质表面带正电荷的氨基发生静电相互作用,这一新型的羧基功能化的超顺磁性纳米粒子吸附牛血清蛋白对固定化细胞、蛋白药物靶向载体和固定化酶载体的研究具有重要的指导意义。
②合成高分子。利用不同的化学方法可合成不同需要的高分子修饰物用来修饰磁性粒子。邓啸[34]选用聚多巴胺修饰磁性纳米粒子,首先采用碱共沉淀法合成MNPs,多巴胺单体可在类似海水的碱性(pH8.5)条件下发生自聚合作用,因此,通过调控pH可在MNPs表面形成一层聚多巴胺层,获得聚多巴胺修饰的磁性四氧化三铁纳米粒子(PD-MNPs),该功能化磁性微球可有效的固定黑曲霉脂肪酶,固定化脂肪酶催化活性及稳定性较游离酶均有明显提高。
1.4.3无机材料
用于Fe3O4磁性纳米粒子表面修饰的无机材料主要是SiO2,制备SiO2修饰的磁性纳米粒子的方法主要有:溶胶凝胶法、气溶胶高温分解法和反相微乳法。张慧勇[35]采用溶胶凝胶法制备Fe3O4/SiO2核壳结构复合纳米粒子,并对不同Fe3O4制备方法(共沉淀法、还原沉淀法和水热法)对应的Fe3O4/SiO2复合纳米粒子进行性能比较。其步骤如下:首先采用柠檬酸钠对纳米粒子进行表面修饰,然后在醇和水的混合体系中,碱性条件下催化正硅酸乙酯水解,磁性纳米颗粒表面被生成物包裹,制得的二氧化硅磁性复合微球具备小粒径核壳结构。结果表明,利用水热法制备Fe3O4粒子的分散效果最佳,包被效果较好,二氧化硅磁性复合微球在室温下表现出良好的稳定性。马丽等[36]采用溶胶凝胶法制备Fe3O4/SiO2复合纳米粒子,用3-APTES对Fe3O4/SiO2复合粒子进行氨基修饰,并用于漆酶的固定化。固定化酶在热稳定性、重复稳定性、pH稳定性方面均优于游离酶,同时,将固定化漆酶用于去除废水中的2,4-二氯酚,反应12h,去除率最高为68.35%,该固定化酶重复使用12次后,对2,4-二氯酚的去除率可保持在52.85%。
2磁性纳米粒子固定化酶技术的应用
通过共聚合表面修饰可将-NH2、-COOH、-OH、-CHO等多种功能基团赋予磁性纳米粒子表面,实现其功能化,因而具有强的磁响应性能、高比表面活性和良好的生物相容性,磁性纳米粒子已被广泛应用于生物化学领域,如天然产物中生物活性物质的分离,有害化合物的降解等。固定化酶技术[37],即将游离酶束缚或局限在固定载体内,酶的生物活性及其特有的催化反应保持不变,并可实现回收重复利用的一类技术。固定化酶与游离酶相比有稳定性好、不易失活、可重复使用等优点,磁性纳米粒子作为固定化酶使用的固体材料,较其他固体材料具有独特的优势[38,39]:磁性纳米粒子的超顺磁性及强磁响应性能,可实现酶/底物及产物的快速分离,提高酶的使用效率;将酶固定于磁性纳米粒子可提高其稳定性;而且磁性纳米粒子巨大的比表面积可同时偶联多种生物酶,因此将分离技术和生物酶磁偶联用于多酶固定,可促进多酶链式反应的研究应用。
2.1磁性纳米粒子在脂肪酶抑制剂筛选分离研究中的应用
Zhu等[40]采用共沉淀法制得Fe3O4磁性纳米粒子,硅酸四乙酯(TEOS)、(APTMS)作为硅烷偶联剂,-NH2/MNPs磁性粒子经二甲基甲酰胺(DMF)和10%丁二酸酐作用发生羧基功能化,获得-COOH/MNPs磁性复合粒子,此复合粒子可很好的与脂肪酶共价结合,酶活抑制实验表明,脂肪酶固定化酶(LMNPs)稳定性及活性较游离酶有明显提高。利用脂肪酶复合磁性粒子(LMNPs)成功的从莲叶提取液中分离出quercetin-3-O-β-D-arabinopyranosyl-(12)-β-D-galactopyranoside和quercetin-3-O-β-D-glucuronide两种脂肪酶配体。Sahoo[41]采用溶剂热法,聚乙烯亚胺(PEI)、乙醇胺(EA)、(EDBE)为氨基前体,制得PEI-Fe3O4、EA-Fe3O4、EDBE-Fe3O4氨基化磁性粒子,分别与戊二醛交联剂作用,获得GLU-PEI-Fe3O4、GLU-EA-Fe3O4、GLU-EDBE-Fe3O4,磁性粒子表面的戊二醛与脂肪酶发生相互作用,实现脂肪酶的固定化。其中,EDBE-Fe3O4酶活性最高,是同等游离酶活性的83.9%,此外,EDBE-Fe3O4具有较好的热稳定性、储藏稳定性和重复利用性,其反应动力学参数与游离酶一致。这为脂肪酶的固定化提供了技术支持,同时,实现了脂肪酶抑制剂的快速筛选分离,为研发新的治疗肥胖的药物提供母体化合物。
2.2磁性纳米粒子在α-淀粉酶配体筛选分离研究中的应用
交联酶聚集体(CLEAs)[42]是一种无载体固定化酶技术,是一种将基本纯化的、高浓度的蛋白先沉淀后交联形成不溶性的、稳定的固定化酶技术。较其他酶固定方法,该固定化方法不需要结晶、无需高纯度的酶,该方法可用于大多数酶或蛋白交联酶(蛋白)聚集体的制备,操作简便,应用范围广;获得的固定化酶活性高、稳定性好;无载体、单位体积活性大、空间效率高;Tudorache等[43]将氨基功能化的磁性纳米粒子加入酶溶液,将磁性粒子与酶液混合液进行沉淀、交联,制备了磁交联酶聚集体(MCLEAs)。功能化的磁性粒子可减少酶内赖氨酸残基数,提高酶聚集体的稳定性,同时赋予酶聚集体磁性以进行磁分离,提高酶的使用率。Liu等[44]通过合成α-淀粉酶磁交联酶聚集体从山茱萸果实中提取分离出Querciturone,其α-淀粉酶抑制活性IC50达22.5μg/mL。
2.3磁性纳米粒子在漆酶固定化研究中的应用
漆酶是一种对底物专一性要求较低且氧化还原能力较强的含铜多酚氧化酶,可氧化分解大部分有机污染物,如多环芳烃、多氯联苯、芳氨及其衍生物、染料、色素、炸药等[45]。漆酶主要分布在植物、菌类和微生物中。由于漆酶氧化分解有机物所需条件温和、最终反应产物为水、无污染、来源丰富等优点,在环境保护、造纸业、生物传感器等领域得到广泛研究。然而,游离漆酶稳定性差,且重复利用率低,限制了其在工业中的应用。为克服游离漆酶的缺点,实现漆酶的工业化应用,漆酶固定化技术研究尤为重要,磁性纳米粒子作为近年来酶固定化材料之一,成为漆酶固定化研究的热点。欧阳科等[46]通过化学交联法将漆酶固定在磁性石墨烯载体上,对固定化漆酶的酶学特性及其对双酚A(BPA)的降解功能进行了考察。结果表明,经石墨烯固定后漆酶的耐酸性、耐热性和稳定性有显著提高,漆酶固定后其重复利用性得到改善,重复利用10次后,漆酶活性仍为最初活性的82.01%。固定化酶的米氏常数Km为5.38×10-4mol/L,较游离酶的大,说明固定化酶与底物的亲和力比游离酶小,固定化漆酶对双酚A具有良好的分解能力,水中BPA质量浓度为15mg/L时,经过18h反应,BPA的去除率能达到82.14%左右。Xia等[47]分别制备了氨基化四氧化三铁漆酶固定化酶(Fe3O4-NH2-laccase)和氨基-聚乙烯亚胺四氧化三铁漆酶固定化酶(Fe3O4-NH2-PEI-laccase),并分别考察了它们的酶学活性和反应动力学参数。结果表明,两种固定化酶较游离酶,酶活性、酶稳定性、酶利用率都明显提高,且对酸的适应能力、热稳定性、储藏稳定性等都有提高;Fe3O4-NH2-PEI-Laccase较Fe3O4-NH2-Laccase有较高的吸附容量和酶活性,Fe3O4-NH2-PEI-Laccase可实现漆酶大量的固定化,更有希望实现漆酶的工业化。
2.4磁性纳米粒子在多酶链式反应中的应用
磁性纳米粒子巨大的比表面积可实现多种生物酶的同时偶联,将分离技术和生物酶磁偶联应用于多酶固定,促进多酶链式反应的研究应用。果汁生产中,颜色、澄清度、口感等是衡量果汁是否合格的重要指标。影响这些指标的因素主要有:细胞壁和细胞质中果胶胶态分散体、淀粉、纤维素和半纤维素等多糖。这些大分子的存在是造成果汁浑浊、口感差的主要原因,而淀粉酶、果胶酶和纤维素酶可以将这些生物大分子分解为小分子,能够有效改善果汁外观和品质。Sojitra等[48]通过共沉淀法合成Fe3O4磁性粒子,以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为氨基源对Fe3O4氨基化修饰,以戊二醛为交联剂,将功能化磁性粒子与酶混合液混合孵育,淀粉酶、果胶酶、纤维素酶分别与磁性粒子结合并固定,制得磁性复合酶纳米生物催化剂。该磁性复合酶纳米生物催化剂在热稳定性、pH稳定性、重复利用性等酶学活性及反应动力学参数Km较游离酶都有明显提高。利用该磁性复合酶纳米生物催化剂分别进行葡萄、苹果和梨果汁浑浊实验,混合反应150min后,浑浊度分别降低为46%、41%和53%,结果表明,这一磁性复合酶纳米生物催化剂可替代传统果汁的生产方法应用于果汁的工业化生产中。
3展望
综上所述,磁性纳米粒子固定化酶技术已在生物医药、食品、环境保护等领域被广泛应用,并取得了一些重要成就,但仍存在一些需要解决的问题,主要有以下几个方面:①目前,关于磁性纳米粒子固定化酶研究主要集中在脂肪酶和蛋白酶上,其他酶类研究甚少,且磁性纳米粒子固定化酶方法具有局限性,只适用于一类酶或几种酶的固定化;②功能化磁性粒子固定化酶通常存在固定化酶含量较高、而固定化酶活性较低的问题,解决这一问题,对于提高酶使用率、降低成本、实现工业化大规模操作至关重要;③目前,国内外学者对磁性粒子固定化酶条件优化研究较多,针对磁性粒子与酶作用机制研究较少,磁性粒子固定化酶作用机制有待进一步研究,为磁性粒子的改性和选择提供了重要依据;④以磁性粒子固定化酶为催化剂进行催化反应的反应机制需深入研究,以实现磁性粒子固定化酶技术的广泛应用。总之,磁性纳米粒子固定化酶是一个正在蓬勃发展的研究领域,发展更为高效的方法制备磁性纳米粒子固定化酶仍是有待深入研究和具有挑战性的研究课题。
参考文献
[1]柳海燕.生物酶在纸浆造纸中的应用[J].黑龙江造纸,2016(1):18-23.
[2]杨光义,雷攀,杜士明,等.盾叶薯蓣中薯蓣总皂苷生物酶预处理法提取工艺研究[J].中国药业,2016(9):8-12.
[3]杨杰,张玉彬.固定化酶技术及其在医药上的应用新进展[J].药物生物技术,2013(4):553-556.
[4]农嘉仪,李敏英,叶剑威,等.交联酶聚集体法制备单宁酶及固定化酶性质研究[J].食品与机械,2012(1):154-158.
[5]杨奇志,刘佳.点击化学在生物医用高分子中的应用[J].化学进展,2010(12):2377-2388.
[6]刘佳,杨启华.介孔材料固定化酶的研究进展及其应用前景[J].石油化工,2014(4):357-365.
[7]高启禹,徐光翠,陈红丽,等.纳米材料固定化酶的研究进展[J].生物技术通报,2013(6):23-27.
[9]辛宝娟.氧化铁磁性纳米粒子固定化酶[J].化学进展,2010(4):593-602.
[10]张中太.纳米材料及其技术的应用前景[J].材料工程,2000(3):42-48.
[11]林鸿溢.纳米材料与纳米技术[J].材料导报,1993,19(6):42-46.
[12]郭艳余.Fe3O4磁性纳米粒子在生物医学领域的应用[J].现代生物医学进展,2016(3):574-577.
关键词:仪表;自动化设备;故障与维护
近几年,我国化工行业的自动化水平提高显著,同时化工企业在日常运行过程中也经常会遇到仪表损坏,无法正常工作的情况。这不仅会对企业的正常生产造成影响,同时在一定程度上会对企业的经济效益造成不良影响,因此加强对自动化仪表故障处理和日常维护是必要的。
1 通过分级预防方式对仪表自动化设备进行管理
在预防设备可能在应用过程中可能出现的故障时,需要规范每一级仪表管理人员的工作,仪表自动化设备在石化企业中所占的比例很大,相应的配备的管理人员的数量也很多并且企业也进行了大量的投入,因此在工作中要想确保所有的设备能够安全、有序运行,就必须对传统的管理制度进行创新,通过更加合理的管理制度实现对设备的科学管理。在设备管理过程中要重视对设备的保养和未下,及时的采取合理的措施对可能出现的问题加以解决,将不稳定因素扼杀在摇篮之中。
对石化企业中仪表自动化设备的维护与管理可以通过分级管理制度实现,也就说在管理过程中应当针对不同的设备采取不同的管理方式,同时在工作中应当加强对日常巡检的重视。在开展维护工作时,首先,应当对所有的设备进行一次维护。其次,组织企业中的专业人员对企业中的设备开展二次维护。参与设备二级维护的人员必须要有过硬的专业素质,只有这样才能及时、准确的发现存在故障的设备,以及故障产生的位置和原因,消除安全隐患。通过分级管理,能够使一级维护人员明确自身的职责,及时发现设备在运行过程中存在的安全隐患,从而提高对仪表自动化设备故障的预防水平。
2 生命周期维护
设备在应用过程中的外部环境指的是,设备内部接触、空气环境仪表在应用过程中的安装位置等,同一台设备在不同的环境下应用,其使用效果和寿命都可能会产生较大差别。机械设备在应用过程中容易受到工作环境的影响,在这种情况下,结合环境都仪表的生命周期进行合理的研究和分析,从而使设备的生命周期能够得到延长,这对确保仪表自动化设备在石化企业中的运用有着重要意义。
对设备的生命周期进行分析时要合理的将实际维护经验和科学理论结合,从而准确的测算出设备的生命周期,制定合理的日常维护计划,在石化企业中常用的仪表主要有测量仪表、控制系统、执行机构,下面文章就这三种类型的仪表的管理进行详细介绍。
2.1 测量仪表
测量仪表主要测量压力、空气湿度等参数,针对测量仪表要统计仪表在相同环境下工作出现故障的原因和故障种类,制定具有针对性的故障预防措施。在设备维护过程中,可以依据设备的所扮演的角色,将设备分为关键设备和非关键设备两种,关键设备在运行过程中一旦出现故障,将会对整个设备的运行造成影响,会使企业蒙受损失。因此,在工作中必须要对关键设备进行严格检查,对仪表在应用过程中的平均安全运行时间进行确定,从而确定检修计划和定期保养,在条件允许的情况下,应当做好相应的设备更新准备。
2.2 控制系统类
DCS是石化企业中比较常用的控制系统,其发生故障概率低、可靠性高,同时在应用过程中具有自动报警性能,并且在机柜间设置了相应的安全区,建设机房的标准高。此外应用环境好,因此其在应用中具有较长的寿命。
2.3 执行机构
石化企业中的执行结构实质仪表调节阀,在生产过程中,仪表调节阀具有广泛的应用空间,并且故障点多,在应用过程中容易出现故障,同时不同的调节阀内件的生命周期的差别也较大,由此可见对其生命周期进行管理是必要的。对仪表调节器气阀的管理,需要统计各类不同装置仪表调节阀出现的故障,分析各种故障出现的原因,针对不同的调节阀制定不同的预防性维护方案,从而选取合理的生命周期管理方法。通过统计数据,获取到调节阀在应用过程中出现的主要故障。此外,在应用过程中,可能会因为人为因素对调节阀造成破坏。例如,维护与保养方法存在错误,保养技术不到位,技术数据存在误差等,以上这些原因都可能对调节阀的使用寿命造成不良影响。
总之,以上三种结构在应用过程中的使用寿命,都会对仪表自动化设备的应用造成影响。但需要注意的是,一个仪表回路不仅包含以上三种结构,还包含保险丝、电磁阀等装置,在对设备进行维修时,不能只注重大设备,同时也要加强对小设备的关注,在应用过程中,一旦某一部分出现问题,将会导致整个回路都无法正常工作,因此在设备维修过程中,要对回路进行详细检查从而确保其运行正常。
3 仪表自动化设备的预防措施
近几年,TNP管理在化工企业中逐渐流行起来,TNP管理是指在工作中全员参与,在工作中,通过制定、制定规范,不断地对管理进行完善,并通过合理的措施对TPM进行改进,从而使TPM能够变得更加规范。
在管理过程中,采取TPM,需要工作人员坚持不断的对实际情况进行深入观察,提高对机械的了解情况,并找到其在运行过程中的客观规律,然后依据实际情况制定出合理的操作规范,并要依据实际情况,对操作进行不断优化。简单的说,TNPM在实施过程中的步骤如下:(1)工作人员需要去现场,了解事物所处实际情况。(2)依据实际情况寻找规律,总结设备运行的原理,对设备的管理进行不断优化。(3)制定操作、维护、维修等行为的规范,同时给出文件形式的标准准则。(4)对设备的管理要进行跟踪评价,如果发现不足之处,要对其进行改进,然后在进行适当的优化,形成新的规范,确保设备的使用寿命能够得到延长。
石化企业在自动化仪表管理问题上,应当以预防为主,在管理上需要对规范作业程序和作为行为进行规范,从而将多年总结的科学的、有效的仪表自动化维护经验在实际维护中进行应用。同时,应当将基于风险评价预见性维护经验编写成相应的文件,编写出维护手册,利用手册对工作人员进行培训,提高工作人员的工作水平。此外,还应当针对使用的仪器,制定相应的维护规范,从而实现对设备的定期化和制度化维护。在工作中还应当依据指导书,同时还应当与设备的运行情况进行合理结合,编制具有针对性的维护计划,确保设备能够长期稳定运行。
近几年,仪表自诊断技术发展迅猛,得到了不断的完善,在操作过程中可以对自诊断信息进行合理利用,从而指定一套合理的检修和维护计划,从而使仪表自动化设备的维护变得更加科学合理,从而降低维修仪器的工作量。
4 结束语
自动化仪表在许多行业中都有着重要应用,尤其是在石化行业中,作用十分明显,对机器的高效、安全运行有着重要作用。因此,工作人员在工作中,应当加强对自动化仪表的关注度,对自动化仪表出现的故障要进行检测,并且要采取合理的措施对自动化仪表进行维护,制定合理的维护计划从而延长仪表的寿命,降低企业在仪表上的维护费用。
参考文献
[1]马桂芝.仪表自动化的应用与发展[J].中国高新技术企业,2014(7):16-18.
[2]史峰旭.关于自动化仪表常见故障的分析[J].电源技术应用,2013(5):31-33.
[3]王林林.探析化工企业自动化仪表的检修与维护[J].黑龙江科技信息,2012(1):21-22.
本站为第三方开放式学习交流平台,所有内容均为用户上传,仅供参考,不代表本站立场。若内容不实请联系在线客服删除,服务时间:8:00~21:00。