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人工智能研究现状综述主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
[关键词]信息科学;信息技术;旅游;交叉研究;系统综述
[中图分类号]F59
[文献标识码]A
[文章编号]1002—5006(2013)01—0114—15
1 引言
旅游领域正在经历着一个以商业实践和研究活动为平台的迅猛发展期,对于旅游研究者而言,把握领域最新研究进展、了解已被研究的内容以及思考未来的研究方向是非常重要的。在我国的旅游研究中,针对各种研究主题的综述性研究非常丰富,然而信息科学与旅游的交叉研究并没有得到足够的重视。
交叉研究或跨学科研究一词源于1926年美国哥伦比亚大学心理学家伍德沃斯(Woodworth)创建的英文形容词:interdisciplinary(跨学科的),指超过一个学科范围的研究活动。信息科学是一种横断科学与方法科学,在信息科学所涉及的4个方面研究中:(1)电子科学与技术、信息与通信系统、信息获取与处理;(2)计算机科学与技术、网络与信息安全;(3)控制理论与工程、系统科学与工程、人工智能与智能系统;(4)半导体科学与信息器件、信息光学与光电子器件、激光技术与技术光学,其中3个方面都与旅游研究在研究对象上发生交叉(如旅游博客数据挖掘、旅游推荐系统),且旅游研究也不断采用信息科学的理论与方法去解决问题(如人工智能在旅游预测中的应用、计算机仿真在游憩行为研究中的应用),体现了交叉研究和跨学科特征。信息科学与旅游的交叉研究客观存在,且已经经历了20多年的发展。
旅游研究一直是一个开放的体系,吸纳着其他学科的营养;信息科学与旅游研究的交叉与融合为解决旅游领域的新矛盾、新问题和探索新规律、新原理提供了新的思维方式和科学的研究方法,是信息时代旅游发展的产物与趋势。信息科学与旅游的交叉研究无论对旅游学术研究还是对旅游业发展都具有非常重要的意义,其研究进展应得到关注与重视。
已有关于信息科学与旅游交叉研究进展的综述研究川没有体现出两种研究的“交叉”性,即信息科学研究中有哪些以旅游为研究对象或者解决旅游领域的问题?旅游研究中涉及哪些信息科学方法与技术应用?这些问题的回答对于研究者广泛与深入开展信息科学与旅游的交叉研究具有重要意义。
为了较为全面地阐述信息科学与旅游研究之间的“交叉性”,本文采用系统综述方法对该交叉领域最近12年发表的文献进行了搜集、筛选、整理、归纳与分析.以期帮助相关研究者了解这一交叉领域的主要研究问题及所取得的研究进展,并对今后的深入研究有所借鉴与启发。
2 系统综述方法
系统综述(systematic review)又称系统评价,起源于医学领域,是指在复习、分析、整理和综合原始文献的基础上进行的二次研究方法,目前已经被广泛应用于循证医学(evidence—based medicine),逐步应用于社会学、教育学、图书情报等领域。系统综述可被精确区分为两种类型:(1)定性系统综述,原始文献的研究结果被分析与总结,但未经统计学合并;(2)定量系统综述,又称元(meta)分析或荟萃分析,应用统计学方法对若干个研究结果进行定量统计合并的过程。在某些不强调或较难实施统计学合并的研究领域,直接将定性系统综述称为系统综述,将其作为一种对某研究问题、主题或现象的可获得的所有研究进行评价和解释的方法,目标在于通过一种可信的、严格的以及可审计的方法来提供公正的研究评价。信息科学与旅游科学的交叉研究属于较难实现统计学合并的研究领域,因此本文采用定性系统综述方法,简称系统综述。
本文关于信息科学与旅游的交叉研究的系统综述研究包含如下步骤:
(1)确定研究问题
为了全面了解与分析信息科学与旅游的交叉研究现状,本文确定了如下系统综述的研究问题:①信息科学研究中面向旅游的研究主要有哪些方面?②旅游研究中与信息科学相关的研究主要有哪些方面?③信息科学与旅游的交叉研究有哪些趋势?
(2)确定文献搜索策略
基于所确定的研究问题,设计如下文献搜索策略:
①搜索工具与数据库:采用Google Scholar、IEEE Xplore、ScienceDirect;
②搜索关键字:采用关键字组合“tourism”AND(“computer”OR“communication technology”),即“旅游”与“计算机”或“通信技术”同时出现;计算机科学与技术是信息科学研究领域中最为活跃的方向之一,计算机科学与技术、通信科学与技术在信息科学研究中具有一定的代表性;经过反复搜索测试,“计算机”与“通信技术”作为关键字与“旅游”进行组合搜索,搜索结果能够较为全面地覆盖信息科学与旅游的交叉研究,实现本文系统综述的研究目标;③搜索的时间范围:2000年之后。
(3)文献搜索
按照上述搜索策略分别在3个工具与数据库进行搜索。Google Scholar显示共有54500条结果(2011年12月22日),其只提供最相关的前1000条;IEEE Xplore(搜索字段为“摘要”)共搜索到46条结果(2011年12月24日);ScienceDirect(搜索字段为“题目”或“关键字”或“摘要”)共搜索到36条结果(2011年12月24日)。
(4)文献筛选
在上述搜索到的条目中,按照表1所示的文献入选和剔除标准,筛选用于本文系统综述的文献。
表1所示第一步完成后共有512篇文献入选。第二步经过多次逐步细化筛选,最终确定用于本文系统综述的入选文献共245篇,其中期刊论文158篇,会议论文87篇。245篇文献来自106种期刊和58种会议,文献来源分散且涉及领域广泛,有关文献来源、作者等的定量分析结果已另文撰写,本文则侧重对系统综述研究步骤(1)所确定的研究问题的回答。
(5)分析与完成报告
根据系统综述研究步骤(1)所确定的研究问题,对入选文献进行分类、分析与总结。分析结果见下一章节。
为了分别回答问题1与问题2,本文需要将入选文献划分为旅游研究和信息科学研究两种视角,分别简称为旅游类研究和信息类研究。而事实上,当两种研究产生交叉与融合,进行上述严格区分是较为困难的。为此,本如下处理:
(1)按照文献来源所属学科范畴进行划分,如来源于Tourism Management及《旅游学刊》的文献则划入旅游类,来源于Expert Systems with Applications及《计算机工程》的文献则划入信息类;
(2)按照期刊载文的学科范畴划分,如《华东经济管理》刊载旅游类文章,则归为旅游类,《北京工商大学学报(自然科学版)》刊载信息技术类文章,则归为信息类;
(3)按照入选文献的具体内容划分,一些综合性期刊无法直接确认属于哪一类,则阅读入选文章原文,如果偏重人文社会学视角,则归入旅游类;如果偏重信息科学及技术视角,则归入信息类。
由此,经管类、电子商务、地理类等期刊归入旅游类中,测绘类期刊归入信息类中;两类分别含有入选文献147篇和98篇。
3 综述结果与分析
3.1问题1:信息科学研究中面向旅游的研究主要有哪些方面?
“面向旅游”并不特指专用于或专门针对旅游的研究,而是指其研究问题由旅游领域而产生,或者旅游是其最为典型的应用。面向旅游的信息科学研究几乎涉及了信息科学研究范畴的各个方面,而许多研究领域更是体现了信息科学领域较新及较前沿的研究方向与热点,如表2所示。面向旅游的信息科学研究中最受关注的研究主题是应用系统、人工智能、地理信息系统、移动应用、推荐系统以及语义网与本体等;而Web服务、虚拟现实、普适计算、计算机仿真也受到了一定程度的关注。下面对表2排序前10的研究主题的进展情况进行详细阐述。
3.1.1
应用系统
应用系统指面向各种终端设备,如电脑、手机、PDA(掌上电脑)、电话等使用者的可用人机交互系统,也包含网站(Web)应用系统。本文为了强调移动应用和推荐系统两类特殊的应用系统,在本类研究主题统计中将其排除,另列类别。应用系统研究占据了面向旅游的信息科学研究的较大比重。一方面是因为信息科学向旅游研究中进行渗透的最初方式正是其在旅游行业中的实际应用;另一方面是人选文献中我国研究占据较大比重且较集中于该类研究。
应用系统的相关研究可分为:①战略设计或实施建议,如航空业信息技术应用战略与战术研究,以及非洲撒哈拉以南地区的旅游组织实施电子商务的建议;②技术架构设计,如基于面向服务的体系架构(service oriented architecture,SOA)的旅游资源信息服务模型研究;③系统设计与开发,如一种智能旅游行程导航系统,以及四川、山西和赣东北等目的地或区域管理信息系统的设计与开发。
3.1.2人工智能
人工智能是面向旅游的信息科学研究较多采用的方法与技术,可将相关研究分成以下几个方面:①推理,即采用人工智能推理技术支撑各种应用系统,如基于贝叶斯网的旅游行程推理;②数据挖掘,如旅游突发事件预测预警、消费者特征分析、基于机器学习的旅游博客观点挖掘以及数据仓库技术在旅游业中的应用;③主体(agent),如主体旅游者进行数据采集、分析并向旅游者进行旅游推荐弛;④评价,如基于神经网络的上海旅游可持续发展能力评价;⑤决策支持,如旅游目的地选择决策支持系统。
3.1.3地理信息系统
旅行活动是一种人地关系,地理信息是设计与开发各种旅游应用系统的重要信息资源,地理信息系统就是为这些应用系统提供地理信息使用接口的重要支撑系统。个性化目的地推荐系统、基于短信服务的餐馆推荐系统、导航系统、位置服务系统、旅游资源监控预警系统以及古建筑信息系统等应用系统都离不开地理信息系统的支撑。上述“应用系统”主题研究中,几乎所有面向目的地与区域的管理信息系统的设计与开发都离不开地理信息系统。有关旅游地理信息系统本身的研究也较为活跃,如雅安市WebGIS(万维网地理信息系统)的实现研究、基于WebGIS的旅游地理信息系统研发以及泰山三维(3D)地理信息系统的研发。
3.1.4移动应用
移动通信技术,特别是移动终端技术的快速发展,使得面向旅游者手持终端(如手机、PDA)的各种移动应用得到了迅猛发展。相比较于传统的计算机应用,移动应用较好体现了旅游以“人为中心”而不是计算机为中心的理念。相关研究主要集中于面向旅游者服务的信息推送与搜索、导航、实时路线及目的地推荐;并向普适计算的方向进行扩展,如手机电子门票、基于全球定位系统的车辆监控与导航以及手机与环境之间的交互游戏等。除了面向旅游者服务外,移动应用研究还包含面向旅游研究者、旅游公共管理与服务部门以及旅游企业的旅游行为数据采集与分析,如可通过基于手机数据的散客流分析,对目的地住宿的可容纳量进行估算。移动应用中与位置信息相关的应用也被称为位置服务,如位置信息服务、导航以及实时路线推荐等。
3.1.5推荐系统
推荐系统是为解决互联网“信息过载”问题而提出的一种个性化服务,帮助用户从大量信息中发现其可能感兴趣的或者满足其需求的资源,如信息、服务以及商品等,并自动生成个性化推荐。目前,推荐系统在旅游中的典型应用为旅游行程规划,可面向旅游电子商务用户,也可面向互联网用户;可规划旅行的时间、地点以及活动等全套行程规划引,也可推荐旅游目的地、餐厅以及住宿等。推荐系统主要采用人工智能、语义网、移动应用、定位与地理信息系统等技术。相关研究还涉及用户个性语义模型、系统架构设计等方面。
3.1.6语义网和本体
语义网(semantic Web)是传统网站的一种扩展。在语义网中,信息具有明确的含义——语义,人类语言与机器语言之间能够相互理解,机器能够自动地处理和集成网上对于人而言可用的信息,使得人与机器之间的交流变得像人与人之间交流一样顺畅。本体(ontology)是用来描述网络文档中术语的明确含义及其之间关系的技术,能够实现语义网信息处理的自动化,提高网站搜索的准确性以及网站服务质量。旅游领域是语义Web与本体研究的问题来源与典型应用对象,如基于语义Web与本体技术的旅游中小企业间信息交换、动态生成客户供给的客户关系管理、旅游网站信息系统、旅游目的地管理系统以及旅行推荐系统。这些系统能够对旅游领域知识进行本体表达,从而集成对于用户有用的或者满足用户需求的语义信息;其中,旅游知识域的本体表达、行程规划的语义信息推理是实现这些系统的关键技术。
3.1.7Web服务
Web服务(Web services)是Web上数据和信息集成的有效机制,是解决Web上各种应用系统高维护与更新代价的最为合理的解决方案。因此,Web服务在旅游中主要用于信息集成、交换以及系统之间的互操作。Web服务技术对于旅游目的地管理而言非常重要,能够实现旅游目的地营销系统与旅游企业之间以及目的地旅游企业之间的异构数据交换、共享以及集成。Web技术还是Web推荐系统的重要技术之一,能够获取推荐系统所需的动态与实时的万维网数据。
3.1.8虚拟现实
虚拟现实技术主要用于旅游目的地、景区、景点的市场营销。国内的相关研究集中于旅游目的地、景区及景点等的虚拟展示,如西安市360度全景虚拟旅游系统、北京妙峰山古建筑群的网络虚拟漫游系统、村镇民俗旅游资源的立体展示。郑鹏等认为这是一种旅游产品的虚拟试用体验。而国外的相关研究则侧重于游客的现场体验,特别针对历史文化遗产与遗迹,如意大利的PEACH(personal experience with active cultural heritage,个性化体验活动的文化遗产)项目针对提升游客在博物馆对于文化遗产的体验以及马来西亚凯利城堡(Kellie’s Castle)的虚拟旅游原型研发。虚拟现实技术在旅游中的应用还包含了旅游开发与遗产保护,如十三陵景区的虚拟复原。
3.1.9普适计算
普适计算模式下人们能够在任何时间、任何地点、以任何方式进行信息的获取与处理。由于移动终端设备及其应用的发展,普适计算在旅游研究中非常活跃,如一种面向移动终端的基于旅游本体的信息广播与推送方法研究,用以解决传统移动终端对于旅游者需要花费昂贵的“漫游”网络连接费用以及需要主动获取信息等问题;一个面向德国雷根斯堡(Regensburg)游客的移动终端游戏的设计与应用,游客可以通过在空中晃动手机来与游戏中的历史人物沟通,该游戏以一种有趣的方式向游客介绍雷根斯堡的历史。普适计算是我国目前形成研究热点的物联网应用的基础理论与技术之一。
3.1.10计算机仿真
计算机仿真技术研究中面向旅游的研究包含基于概率统计方法对上海旅游服务系统顾客满意度进行仿真以及基于系统动力学方法对新度假制度对城郊旅游的影响进行仿真等。
3.2问题2:旅游研究中与信息科学相关的研究主要有哪些方面?
旅游研究中与信息科学方法与技术相关的研究范围较为广泛,表3显示本文入选文献中归入旅游类的研究主题共有43种。其中最受关注的研究主题是电子商务、网站评估以及在线消费者行为。人工智能、移动通信、地理信息系统等信息科学方法与技术在旅游中受到了相应重视。旅游网站空间、系统评价、网络营销、应用系统以及正在大范围普及的Web 2.0互联网应用模式也受到了旅游研究的重视。信息科学领域中的某些前沿研究也在旅游研究中得到了关注,如计算机仿真、推荐系统、Web服务、语义网与本体。
进一步对表3各类主题的文献内容进行剖析与归纳,可以得到以下旅游研究中与信息科学方法与技术相关的6个研究范畴:
3.2.1信息技术对旅游的影响
信息技术对旅游的影响研究主要包含信息技术对旅游产业的影响与信息技术在旅游中的应用影响两个方面。其中,信息技术在旅游中的应用影响又分为现状研究、作用研究、影响因素研究等方面。
信息技术对旅游产业的影响主要体现在其对传统旅游产业价值链的重构上,集中表现于电子商务对旅游产业的影响、新型电子中介(供应商、互联网门户网站、拍卖网站、数字电视、移动商务等)对传统电子中介(计算机订座系统、全球分销系统等)的影响、信息技术对分销渠道的影响。
信息技术在旅游中的应用现状研究主要侧重于旅游企业,如电子商务在北京旅游企业中的应用现状、土耳其旅行社对互联网的使用情况、爱尔兰旅游中小企业和乡村微型住宿业对信息技术使用情况的分析、南非中小旅游企业对于信息技术使用的状况研究。
信息技术对旅游的作用研究既包含旅游企业整体层面,如信息技术对埃及中小接待企业发展的积极作用、知识管理对于澳大利亚旅游业的作用等;又包含旅游企业的某项具体功能,如信息技术应用对于泰国酒店运营效率的作用;还包含旅游资源开发与保护方面,如计算机技术对于泰国古建筑重建的重要作用。
信息技术应用的影响因素研究对于旅游业如何有效应用信息技术而言是非常重要的。相关研究包含:①电子商务的应用影响,如泰国旅游企业应用电子商务的影响因素、酒店业应用电子商务的影响因素②网络营销对旅游企业的影响,如互联网广告对旅行社运营的影响;③旅游企业对技术应用的态度,如希腊旅行社对互联网技术的使用情况与态度;④旅游者对信息技术使用的态度,如游客在度假时是否愿意使用基于技术的信息、影响旅游者使用互联网进行旅游规划的因素。
3.2.2信息技术在旅游中的应用模式
目前,信息技术在旅游中的应用模式研究主要集中于电子商务模式、网络营销以及Web 2.0。电子商务模式的相关研究有区域旅游电子商务开发计划研究、旅游电子商务模式现状与趋势研究、旅游电子商务模式以及运营模式研究等。
网络营销是除了电子商务之外信息技术在旅游中最主要的应用模式。网络营销研究多围绕网站展开,如英国农村接待企业网站营销现状研究、塞尔维亚旅游网站网络促销现状和形式研究、美国旅游官方网站网络营销使用分析、旅游目的地营销组织网站的客户需求研究。此外,在线葡萄酒旅游以及在线客户关系管理都是一种网络营销方式。
随着互联网技术的发展,Web 2.0作为一种新型的互联网应用模式受到了旅游领域的高度关注。相关研究可以分为如下几个方面:①营销,即基于Web 2.0的网络营销方式,这是目前旅游研究领域最为关注的方面,如Web 2.0对克罗地亚旅游产品的营销作用研究、博客对于旅游市场营销的中介作用;②旅游者行为与服务,如Web 2.0下网络旅游消费行为模式及旅游网站应用研究、基于Web 2.0的用户个性化定制研究以及基于人工智能技术的微博“旅游情感”数据挖掘;③网站分类,如Web 2.0旅游网站的分类机制研究。
此外,面向产业价值网络的四川旅游信息资源整合推进模式和机制是一种信息技术在旅游中应用模式的有效探索。
3.2.3信息技术在旅游中的应用评价
网站评价是信息技术应用评价研究中最主要的内容。从评价对象上看,相关研究涉及官方旅游网站、目的地营销组织网站、各国及地区旅游网站;从评价内容上,包含有效性评价、可用性评价、使用分析、功能分析、网站设计、网站旅游本体分析、游客价值以及网站访问者分析等;从评价方法上有调查法、启发式方法、数据包络分析法、内容分析法、网站日志分析法、领域本体分析法等。
随着移动通信技术的发展,移动应用在旅游领域得到了广泛应用,针对移动应用系统的评价研究也受到研究者的关注,如从用户角度对移动应用进行评价、各种移动旅游者指南功能与可用性评价。
3.2.4信息社会视角的旅游研究对象
较传统旅游研究对象,如旅游资源、旅游企业以及旅游者等,信息社会视角的旅游研究对象发生了扩展,如从旅游者的地理时空变化扩展到了在线旅游者行为变化,从旅游资源的空间格局扩展到了旅游网站的网络结构等。
在线旅游者行为研究中最受关注的是消费行为研究,如消费影响因素与满意度、忠诚度与推荐行为、在线分享行为。随着社会网络的形成,在线旅游者的情绪研究得到关注,如通过旅游者在论坛、博客(微博)上的评论分析旅游者情绪,相关方法包含内容分析、统计与语言学分析、人工神经网络方法以及数据挖掘技术等。一项研究还将旅游者的博客进行了计算机可视化,用来辅助其他旅游者的旅行计划。此外,旅游目的地营销组织网站的旅游者在线行为也受到研究者的关注。
目的地地理尺度的旅游网站空间结构也受到研究者的关注,主要包含方法研究与案例研究。方法研究有统计方法以及网络拓扑图方法等;案例包含欧洲、意大利厄尔巴岛]以及河北省等。
旅游虚拟社区是社会信息化背景下形成的新型社区,部分旅游研究者对其给予了关注,如针对具有中国文化背景的芒果社区网(Mango)的综合性研究。
3.2.5社会信息化下的旅游研究方法
社会信息化下的旅游研究方法包含两个方面的含义。
一是指传统旅游研究方法可借助社会信息化背景进行扩展,如网络调查方法扩展了传统现场发放问卷的调查方法;基于射频识别(RFID)与全球定位系统(GPS)技术的追踪系统扩展了传统旅游者游憩行为问卷调查方法,并提高了数据的精度;遥感与地理信息系统(RS&GIS)技术可提高旅游资源监测的准确性等。
二是指旅游研究方法对于信息科学方法与技术的借鉴。人工智能是旅游研究中采用最多的信息科学方法与技术,其在旅游研究中的应用可以分为以下几个方面:①需求预测,如基于人工神经网络的西班牙巴利亚利群岛旅游时间序列预测、遗传算法在旅游需求预测中的应用、模糊时间序列及灰色理论在短时间序列旅游需求预测中的应用以及人工智能方法与其他预测方法的比较;②在线行为分析,如基于机器学习(machine learning)的在线消费者行为数据挖掘;③基于主体(agent)的旅游系统仿真研究,采用人工智能研究领域的重要分支——多主体系统(multi-agent system,MAS)对多层面、多地理尺度旅游系统进行计算机仿真,探索旅游主体之间的相互作用与规律,如基于多主体的旅游空间结构演化研究、旅游者在目的地以及景区范围的动态性研究。
计算机仿真方法与技术在旅游研究中的应用也受到了旅游研究者的关注,具体研究包含以下几个方面:①预测,如旅游收入预测;②旅游经济研究,如区域旅游经济系统动力学分析;③旅游主体行为研究,如上述人工智能研究中基于主体的旅游系统仿真研究。
地理信息系统(GIS)是信息科学与地理科学的交叉研究领域,作为旅游研究的一种研究方法或工具,主要被用于旅游资源评价。
3.2.6旅游领域中的信息科学研究
随着移动终端设备在旅游者中的普及,旅游研究者对移动应用的相关研究给予了较大关注,如上下文适应的移动应用体系框架设计、上下文相关的信息推动服务系统设计以及用于博物馆导游的多媒体技术研究。语义网与本体是信息科学的前沿领域,但由于其对于提升面向旅游者的网络服务质量具有非常重要的作用,也受到了旅游研究者的关注,如用于搜索引擎的旅游域语义表示研究。智能系统作为信息科学的前沿领域,在旅游研究中也受到了关注,除了综述性研究外,还出现了有关智能系统设计方面的研究。
应用系统的规划建议与系统结构设计是旅游研究者较为关注的信息技术研究,如基于知识管理视角的目的地管理系统设计。而其中以我国的相关研究为最多,如赣东北网络旅游信息系统研究、上饶市旅游资源信息系统。
数字旅游是一种典型的旅游与信息技术的综合叉研究主题,在我国旅游研究领域受到了关注,既包含了偏重技术的研究,如数字旅游的体系框架,也包含了围绕数字旅游系统建设的保障体系研究,如相关政策法规方面的研究。
3.3问题3:信息科学与旅游的交叉研究有哪些趋势?
尽管信息科学与旅游的交叉研究在近12年间经历了快速发展,但其仍然属于新兴交叉学科,其发展需要相关学者更为广泛与深入的探索研究。在本节,笔者在对最近12年信息科学与旅游的交叉研究进行系统整理的基础上,通过捕捉旅游类与信息类研究共同关注的研究主题(表4),以及基于笔者对信息科学以及旅游研究趋势的把握,找到信息科学与旅游交叉研究中的研究重点,其反映了两类科学的交叉发展趋势,或者研究者们重新认识某些对该交叉领域的发展来讲非常重要的问题。以下分别对它们进行阐述:
3.3.1人工智能在旅游领域的深入应用
人工智能方法与技术是信息技术发展的高级阶段,研究如何应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术,涉及知识表示、自动推理和搜索方法、机器学习和知识获取、知识处理系统、自然语言理解、计算机视觉、智能机器人、自动程序设计等方面的研究内容。尽管目前人工智能在旅游中的应用以旅游需求预测最为成熟,然而其相关理论、方法与技术并没有在旅游领域中得到充分应用。如何充分利用人工智能方法与技术来有效处理与使用旅游数据、信息与知识,深入挖掘旅游者、旅游公共管理与服务部门以及旅游企业的特征、存在的问题并进行决策支持,是信息科学与旅游科学交叉研究中较为迫切与前沿的问题。
3.3.2基于语义网与本体的旅游推荐系统
语义网与本体研究是信息科学领域的前沿领域,是海量网络信息之间相互理解的基础。互联网的发展使得传统面向旅游者的“线下”服务扩展至“线上”,包含以传统计算机为中心的和以新兴各种移动终端为中心的“线上”服务,“线上”服务质量对于信息时代的旅游者体验是非常重要的。基于语义网与本体技术的旅游推荐系统正是提升网络服务质量的有效方法与工具,如何将语义网、本体技术以及旅游推荐系统进行理论、方法以及应用上的有效集成,使其对旅游者具有实际应用价值,是信息科学与旅游科学交叉研究中的另一个前沿问题。
3.3.3
普适计算与旅游(物联网、移动互联与旅游)
普适计算是我国目前形成研究热点的物联网应用的基础。随着移动终端设备及其应用的发展,传统以计算机为中心的网络服务扩展至以移动终端一旅游者为中心,基于普适计算模式的连接物与物、人与物、人与人的物联网以及各种移动应用系统在旅游研究与实际应用中得到了重视。然而,无论是普适计算还是物联网,在信息科学研究中都是前沿领域,存在许多未解问题,因此,普适计算以旅游领域为问题域或典型应用,将同时有助于其本身以及旅游问题的解决。
关键词:无人驾驶汽车;可靠性;综述;展望
引言
近年来,互联网技术的迅速发展给汽车制造工业带来了革命性变化的机会。与此同时,汽车智能化技术正逐步得到广泛应用,这项技术简化了汽车的驾驶操作并提高了行驶安全性。而其中最典型也是最热门的未来应用就是无人驾驶汽车[1]。
无人驾驶汽车,是可以通过计算机系统设置进而实现无人驾驶的新型智能化汽车[2]。无人驾驶汽车是人工智能技术、雷达、数学计算、监控设备与北斗导航系统协作实现的,它受计算机系统的控制,实现无人驾驶。目前,无人驾驶技术还停留在研发和实验中,尚未被批准用作商业用途和用作私家车[3]。
据有关数据显示,在意外事故中,以车祸占首位,占意外死亡总数的50%以上。仅以汽车交通事故为例,全世界因交通事故而死亡的人数已超过3000万人,多于世界大战死亡人数。基于高科技研究的无人驾驶汽车,无论在其安全性还是可靠性方面,都极具发展潜力。因此,无人驾驶汽车的研究与发展是降低车祸发生率、保障人民生命安全的重要任务[4]。
1 无人驾驶技术的研究成果
1.1 国外无人驾驶技术的研究成果
二十世纪五十年代起,英美等发达国家就开始涉及无人驾驶汽车领域的研究,并在某些方面取得了很大进展。1950年,世界上第一台自主导航汽车由贝瑞特电子公司在美国研制成功,实现了在设定路线上行驶。1987年,奔驰公司投资赞助了慕尼黑国防大学实验室,独立设计了VaMoRs智能车,车速最高达到96KM/h。1994年,欧洲研制的VaMP和VITA-2机器人车辆在巴黎进行了测试,并在多车道高速公路上行驶了1000多公里,其中车速最高时达到130KM/h,并能自主完成跟踪行驶[5]。2005年,在美国国防部主办的无人车挑战赛上,斯坦福大学的选手们改装的大众途锐多功能车经过7个半小时的长途车程到达终点,完成了全程障碍赛[6]。2010年,Google设计制造的无人驾驶汽车进行并通过了主要城市道路的驾驶测试,确定具有完备的感知能力和高水平的人工智能[7]。2014年,Code Conference 科技大会上,Google的新产品无人驾驶汽车亮相,和一般的汽车不同,Google 无人驾驶汽车没有方向盘和刹车[8]。美国、德国、日本等发达国家和欧洲由于对无人驾驶技术的研究起步早,对无人驾驶技术的掌握和对无人驾驶汽车的研发与生产更成熟和可靠。
1.2 国内无人驾驶技术的研究成果
国内在此领域相对英美等国家起步较晚,目前仍处于初级阶段,从二十世纪八十年代开始,以国防科技大学为主开始进行此方面的研究。
2001年,在贺汉根教授带领下,研制成功时速达76公里的无人车[9]。2002年,国防科技大学与发达国家联合研制的汽车实现了在公路上的无人驾驶[10]。2005年,国防科技大学完成的一个重大项目中,实现了2000公里的无人驾驶[11]。2006年,在东北亚的贸易博览会上,中国研发的无人驾驶汽车在不封路的情况下,以80公里每小时的速度自主行驶。2011年,国防科技大学成功研制了红旗HQ3无人车,在长沙-武汉高速公路上完成了无人驾驶实验,创造了在复杂交通环境下无人驾驶的新纪录。2012年,军事交通学院研制的无人驾驶智能汽车配备了全球定位系统、超声波雷达传感器等先进技术仪器,以感知周围环境,自动规划行车路线[12]。2015年,长安汽车首辆无人驾驶样车在重庆亮相,为国内第二辆原型车。长安已经完成了1级的智能驾驶技术应用,如全速自适应巡航、紧急刹车、车道保持等[13]。
我国无人驾驶汽车的蓬勃发展还需要长期坚持不懈的努力,面临的困难还有很多,技术水平不足、关键零部件依赖进口、政策法规不完善等问题较为突出。
2 无人驾驶汽车的可靠性分析
无人驾驶汽车的可靠性依赖其关键技术的可靠性。其关键技术有导航技术和智能控制技术。
1965年,傅京孙教授提出了将人工智能的启发式推理规则在学习系统中实践,是我国最早提出的把人工智能和控制技术相结合[14]。1971年,他提出智能控制是自动控制与人工智能的二元交集论观点。1977年,三元交集论被提出,即认为智能控制是人工控制、自动控制和运筹学的交集。
1989年,我国依靠通信卫星进行了双星定位演示验证试验,并肯定了北斗卫星导航试验系统技术体制的正确性和可行性。1994年,我国正式启动北斗卫星导航试验系统建设。2004年,启动导航系统建设。2006年,张彦在汽车产品的可靠性工程中应用了灰色系统理论,主要体现在可靠性设计、分配、预测、试验和评价,为无人驾驶汽车可靠性研究开辟了更广的研究方向[15]。2008年,万正高凭借我国汽车行业整车产品质量监督检验的部分结果,建立了汽车可靠性的数据库,并开发了可靠性数据分析处理软件[16]。2009年,北斗卫星导航系统成功发射了GEO卫星,验证了相关技术的正确性。2015年,主席参加“互联网之光”博览会时,参观了百度的展台,并听取了关于无人驾驶汽车研发的报告。
随着无人驾驶汽车行业的深入研究,提高无人驾驶汽车的可靠性就显得十分紧迫,对其进行可靠性试验更显得尤为重要和必要。
3 无人驾驶汽车面临的问题及因素分析
虽然我国无人驾驶汽车发展迅速,但是分析无人驾驶汽车的发展现状,仍发现了一些问题,主要表现为以下几个方面:
3.1 技术不够成熟,关键技术的可靠性需进一步论证
虽然国内外对无人驾驶汽车的研究与试验都积累了一定的经验,但是考虑到其安全性和应用,无人驾驶汽车的技术可靠性仍需进一步论证,特别是关键技术。Google研制的无人驾驶汽车虽然通过了实际城市道路的行驶测试,但是其通行也只是限制在美国的某些州而不是全美国;我国国防科技大学研制的无人驾驶汽车完成了高速公路无人驾驶实验,但这也是在特殊条件下进行的测试,是仿真模拟[17]。因此,无人驾驶汽车技术的成熟还需进一步论证,对无人驾驶汽车的试验也应多积累经验[18]。
3.2 成本太高,大批量生产困难
智能化的现代,人类生活方便快捷,生活质量的提高伴随着生活成本的提高,智能化的生活是由高科技的成本提供和支持的。越来越多的家庭拥有私家车,体现了传统汽车制造业的繁荣和汽车价格的日趋降低。但是针对无人驾驶汽车这一全新的领域来说,高成本始终成为其不可避免的问题。虽然无人驾驶汽车可以降低事故率并带给人们轻松的享受,但是低性价比则阻碍了其大批量生产和普及,因此,降低成本成为无人驾驶汽车普及的关键因素[19]。
3.3 对传统汽车制造业及其相关产业冲击大
随着无人驾驶汽车的普及和汽车共享意识增强,传统汽车销售数量和售价将会出现一定幅度的下降。汽车行业秩序可能被打乱,传统整车制造商的行业地位将受到新进入者的巨大冲击。随着无人驾驶汽车交通事故率的降低,人们为汽车及人员投保的意识和心理会受到一定影响,因而保险行业特别是车险的销售会受到一定冲击。
3.4 交通法规制定困难及人伦困境
无人驾驶汽车作为一种新型智能化产品,必然会给人类生活带来新的改变,而已有的交通法规也将不适用于无人驾驶汽车的上路行驶,因此交通法规的修改甚至是重新制定将是一件重要的、困难的工作。当无人驾驶汽车与传统汽车发生交通事故时,责任和赔偿等一系列事务的处理势必会触及人伦道德的方面,而现有处理事故人员的素质及主观因素也使这些问题的解决更为棘手。
4 无人驾驶汽车的展望
本文总结了无人驾驶汽车的国内外研究状况,对其技术可靠性做出了论述,发现了国内外无人驾驶汽车出现的共同问题。虽然对无人驾驶汽车的研究从上个世纪就已经开始,期间也突破了很多技术难题并取得了一定成果,但距无人驾驶汽车真正走进人类生活还需要很长的研究与试验过程。从当今来看无人驾驶汽车,其研究、发展和普及存在着很多尖锐的问题。
今后可从以下几个方面对无人驾驶汽车进行研究或开展工作。(1)对无人驾驶汽车的可靠性及安全性继续进行研究和试验。(2)对无人驾驶汽车的制造成本进行突破并向批量生产过渡。(3)对传统汽车制造业进行产业升级并带动相关产业的发展。(4)根据试验结果进行交通法规的修改制定并大力宣传无人驾驶汽车。(5)大力发展无人驾驶汽车在服务业、工业和私人方面的应用,扩大其消费市场。
参考文献
[1]乔维高,徐学进.无人驾驶汽车的发展现状及方向[J].上海汽车,2007,07:40-43.
[2]杨帆.无人驾驶汽车的发展现状和展望[J].上海汽车,2014,03:35-40.
[3]端木庆玲,阮界望,马钧.无人驾驶汽车的先进技术与发展[J].农业装备与车辆工程,2014,03:30-33.
[4]潘建亮.无人驾驶汽车社会效益与影响分析[J].汽车工业研究,2014,05:22-24.
[5]Drew Bellamy, Luka Pravica. Assessing the impact of driverless haul trucks in Australian surface mining [J]. Resources Policy, 2011, 36(2):149-158.
[6]黄柏雪.无人驾驶汽车在中国[N].计算机世界,2013-10-28026.
[7]Clifford Winston, Fred Mannering. Implementing Technology to Improve Public Highway Performance: A Leapfrog Technology from the Private Sector Is Going To Be Necessary [J]. Economics of Transportation, 2014, 3(2): 158-165.
[8]闫民.无人驾驶汽车的研究现状及发展方向[J].汽车维修,2003,02:9-10.
[9]我国无人驾驶汽车成功挑战高速公路[J].创新时代,2012(12):14.
[10]林一平.不断创新发展的现代无人驾驶汽车[J].专用汽车,2003,0
1:12-14+18.
[11]张贤启,余有晟,刘俊才.无人驾驶汽车的发展及可行性[J].山东工业技术,2015,04:50.
[12]冯学强,张良旭,刘志宗.无人驾驶汽车的发展综述[J].山东工业技术,2015,05:51.
[13]赵阳.无人驾驶汽车关键技术[J].中国科技博览,2011(26):272.
[14]乔喻.无人驾驶汽车开启“智能交通”新时代[J].第二课堂(B),2014,11:4-9.
[15]张彦.基于灰色理论的汽车产品可靠性工程研究[D].合肥工业大学,2006.
[16]万正高.国产电动汽车的可靠性评估与故障规律研究[D].武汉理工大学,2008.
[17]李晶.谷歌无人驾驶汽车:从改造到自造[N].北京科技报,2014-06-09034.
[18]黄武陵.无人驾驶汽车能否让城市通畅[N].光明日报,2012-06-12012.
关键词:财务会计管理会计转型思考对策
1财务会计向管理会计转型的必要性
1.1经济发展的必然要求
随着经济的快速发展,财务会计的核算和监督职能已经无法满足企业应对市场激烈竞争的需求。财务会计难以合理预测企业经济活动的效果,对企业决策的影响力正在减弱,而管理会计则是企业内部个性化需求的产物,以预计企业未来的经济行为加工对象,所产生的信息面向未来,货币性和非货币性信息并重,以预算会计和责任会计为主要内容,更符合企业应对市场激烈竞争的需求。
1.2财务会计人员数量饱和而管理会计人才紧缺
随着市场竞争日益激烈,部分企业已经意识到管理会计的重要性,从企业的内部管理到决策都需要使用相关的管理会计工具来加工企业相关的数据和信息,满足企业的需要。相比财务会计人员数量的饱和状态,人力资源市场中管理会计人员的数量缺口却比较大。
1.3管理会计可以更好地满足企业管理和决策需求
财务会计主要是对外报告的会计,而管理会计主要是对内报告的会计。财务会计主要反映和报告可以货币形式计量的财务信息,关注企业整体的财务状况、经营成果和现金流量情况,考虑更多的是资产负债与实际价值的偏差,股东权益、销售收入、净利润的真实性和准确性,纳税及合规义务的履行与否。而管理会计涵盖的范围则更广,除了货币形式的,还包括非货币性的信息,如国家政策,宏观经济等决策要素,关注资源在企业内部是否被合理配置,以及寻找更好的配置资源的方式,使得企业能够在各种约束条件下,以最小投入取得最大回报。由此可见,管理会计主要对企业内部服务,可以根据企业自身的管理基础和需要,以及所处的行业和阶段,自行确定所采用的方法、流程以及报告格式,具有较大的可选择性,不必受会计准则约束。对于企业不同的管理目标,采用不同的核算方法,从而能够提供满足科学决策需要的最优信息,并在实施过程中及时控制和修正,更好地为企业战略目标服务。
2财务会计的现状和存在的问题
2.1财务会计人员可替代性高
人工智能对传统财务会计人员造成挑战。2016年3月,德勤会计师事务所将人工智能引入会计工作中,一年后,德勤财务机器人正式上岗工作。不久之后,安永、毕马威、普华永道等知名会计师事务所也都相继引入了财务机器人。从发展的趋势来看,会计行业接纳人工智能已经势不可挡,人工智能有以下优势。(1)节约人力成本和时间。使用人工智能后,可以减少会计基础核算工作的人工,基础核算工作简单且重复性高,相比用人而言,人工智能可以省去更多的人力成本,如社保,带薪休假,各类补贴等,甚至也不会发生工伤等让公司遭受意外损失的事情,唯一需要做的就是维护数据的安全性问题。(2)提高了会计信息的准确性和及时性。因为财务会计是根据会计准则来归集数据,制作报表的,具有一定的规则性,这样的规则性导致人工智能软件可以通过编订程序或者模板,将发票扫描后进行业务归类然后自动生成凭证。同时,随着电子发票越来越普及,将来甚至可以达到一键生成凭证,无需扫描工作,主要的数据对接完全由电脑完成。
2.2财务会计信息在部门间沟通不顺畅
企业的战略目标实现需要通过各部门共同协作来完成,各部门之间的沟通很重要,而数据沟通更是重中之重,不可相互理解的信息数据会导致意见不统一。财务会计信息是基于会计准则得出,不能完全满足企业全部门的需要:财务部门人员能看懂,但是其他部门人员没有财务基础,未必能了解有些数据的深层含义。这就需要使用相关的管理会计工具对财务会计信息重新进行加工处理,把财务数据转换成任何部门都能理解的数据,管理会计类似一个翻译官角色,将财务数据翻译成各个部门能够看得懂的数据。所以管理会计有助于各部门顺畅的进行沟通,让各部门共同协作来完成企业战略目标。
2.3财务会计不能很好地满足企业内部需求
财务会计要以整个企业为工作主体,按照会计准则来处理数据,由于会计准则针对所有的企业制定,没有针对性和个性化定制功能,使得财务会计相当一部分成本费用都是笼统地归集核算,得出的核算数据并不等于企业需要的管理数据,往往不能准确体现业务更深层次的情况。而管理会计的工作主体可分为多个层次,既可以是整个企业,又可以是企业内部的局部区域或个别部门,甚至是某一管理环节,可以满足企业不同层级的管理需要。管理会计着重为企业管理部门优化决策及时提供有用的财务与管理信息,并参与企业经营管理,有助于改善企业生产和运营。管理会计将财务会计数据重新聚类后,更能贴近业务活动本身及管理的需求,也更能体现企业中的投入产出关系,从而促进内在价值的挖掘。同时,针对性的核算增强了各部门控制成本的责任感。
3财务会计向管理会计转型的对策建议
3.1高校教育转型跟进
高校作为社会人才的培养基地,应根据人力资源市场的需求来合理设置专业,不能与其脱节,否则会造成过剩人才的浪费和企业急需人才的紧缺。目前人力资源市场财务会计已经开始饱和,而管理会计却有较大缺口,高校要改变过于陈旧的会计人才培养课程及方案,制定培养管理会计人才的新方案,打造适应社会发展需要的管理会计人才。高校可以通过邀请国内知名企业的管理会计师进行管理会计课程的讲授与交流,将一线的经验与体会分享,让学生对于管理会计的实际运用有更深刻的理解。高校可以通过校企合作,积极构建产教结合的人才培养模式,这样既能解决管理会计专业的学生实践不足问题,又能让企业在实习学生中选拔需要的优秀人才,解决企业的人才储备问题,达到校方与企业双赢。
3.2财务会计人员必须实现自身的突破
3.2.1思维要转型
财务会计的转型首先是思维的转型,因为财务会计已经养成了复式记账的思维习惯,考虑问题的出发点仍受到会计准则的影响。财务人员自己的思维要向业务人员甚至管理人员的思维转变,以便与管理会计的思维体系形成对接。
3.2.2业务能力要拓展
首先,管理会计是经营会计,需要从业务角度去探索内部流程优化和控制,如果不能制定比较明确的操作流程来指导业务人员的经济业务活动,或者业务人员不认可财务人员制定的流程,很难在实际运行中发挥作用。其次,管理会计报告基于财务会计报告,优秀的企业甚至已经逐步跳出企业内部的范畴,开始在管理会计报告中关注市场环境、竞争对手情况、宏观经济形势、企业战略、全产业链等方面的事项,形成战略管理会计报告体系。财务人员如果没有业务基础,无法搭建富有特色的战略管理会计报告体系,就无法帮助企业在战略上取得竞争优势。
3.2.3信息化技能要提升
时代在进步,职业也在进步,随着信息化的成熟,大数据时代已经到来。各类处理数据的系统无处不在,这些系统解决了繁杂的核算过程,节省了大量的时间和劳动力。作为和数据打交道的管理会计人员,要熟悉对各类数据处理系统的操作,这样才能快速完成数据分析。竞争市场瞬息万变,管理会计信息要求时效性,有用的信息如果得不到及时的处理和利用,那么企业就会因此错失良机。
3.3注重对管理会计的重视程度加快人才选拔培养
目前国内很多企业已经意识到管理会计的重要性,但大部分企业仍没有设置管理会计岗位。据统计,我国企业中管理会计岗位不足20%,超过80%还是财务会计岗位。面对市场上急缺管理会计人才的现状,企业或许可以考虑从内部培养,这也更加适应管理会计与业务相结合的特点。管理会计人员需要在熟悉公司业务的基础上,才有可能胜任管理会计工作,不了解经营活动的财务会计人员无法开展管理会计工作,管理会计甚至还带有行业性要求,比如重工业的管理会计人员不一定能胜任快消品行业的管理会计工作,因为两个行业的差距较大,流程、技术和管理方法不一样;市场竞争、客户需求也不一样。只有在熟悉流程管理等方面的前提下,才能把数据变成信息,优化流程,形成预案,为决策者提供帮助。因此,企业在管理会计人才方面不能过多地期望从外部挖据,需要从内部择优培养。
4结语
综上所述,在社会飞速发展的时代背景下,管理会计是一项顺应经济发展要求的会计理念,企业的经营决策关系到企业的生存和发展,而管理会计着重为企业进行最优决策,改善经营管理,提高经济效益。管理会计人才是企业的核心战斗力,企业的进步需要财务会计人员向管理会计人员转型。而要填补企业管理会计人才的需求缺口,需要高校、财务人员和企业三者共同努力:通过高校教育的转型能在源头上减少人力资源市场上过剩的财务会计人员,孕育出紧缺的管理会计人员,通过企业的支持和财务人员自身的努力,将市场上过剩的财务会计人员转型为管理会计人员,只有这样才能优化社会人力资源配置,同时也让企业提高核心竞争力,更加适应社会发展需要。
参考文献
[1]李国旗.财务会计向管理会计转型现状研究[J].商业会计,2019(2).
[2]朱天治.浅议人工智能时代财务会计向管理会计的转型[J].会计审计,2018(36).
[3]罗碧琴.新形势下财务会计向管理会计转型的问题浅析[J].现代经济信息,2018(33).
【关键词】机电一体化 应用 发展趋势
一、机电一体化的产生与应用
20世纪60年代以来,人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能,刺激了机械产品与电子技术的结合。计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。20世纪80年代末期,各国均开始对机电一体化技术给以很大的关注。20世纪90年代后期,机电一体化技术向智能化方向迈进。目前,机电一体化已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不断发展,还将被赋予新的内容。
二、机电一体化的发展现状
机电一体化的发展大体可以分为三个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段,在这一时期,人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。但当时电子技术的发展尚未达到一定水平,C械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展,已经开发的产品也无法大量推广。
20世纪70年代~80年代为第二阶段。这一时期,计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。
20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。一方面,光学、通信技术等进入了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中展露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支;另一方面,由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步,更为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用也做了大量的工作,虽然取得了一定成果,但与日本等先进国家相比仍有相当差距。
三、机电一体化的发展趋势
(一)智能化趋势。智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、计算机科学、模糊数学、生理学和混沌动力学等新思想,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力。
(二)模块化趋势。模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。不过这样可利用标准单元迅速开发出新产品,也可以扩大生产规模,制定各项标准,以便各部件、单元的匹配和接口。
(三)人性化。机电一体化产品的最终使用对象是人,如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要,机电一体化产品除了完善的性能外,还要在色彩、造型等方面与环境相协调,使用这些产品,对人来说还是一种艺术享受。
(四)网络化趋势。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产等领域都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品,因此机电一体化产品朝着网络化方向发展是为大势所趋。
(五)微型化趋势。微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微型化产品泛指几何尺寸不超过1cm的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活,具有不可比拟的优势。
(六)绿色化趋势。科技的发展给人们的生活带来巨大变化,在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的问题。绿色产品概念在这种情况下应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求。
(七)带源化。是指机电一体化产品自身带有能源,如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能,因而对于运动的机电一体化产品,自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。
四、典型机电一体化产品的发展
目前我国是全世界机床拥有量最多的国家(近320万台),但数控机床只占约5%且大多数是普通数控(发达国家数控机床占10%)。近些年来数控机床为适应加工技术的发展,在以下几个技术领域都有巨大进步。
(1)高速化。由于高速加工技术普及,机床普遍提高了各方面的速度。车床主轴转速有3000~4000r/min提高到8000~10000r/min;铣床和加工中心主轴转速由4000~8000r/min提高到12000~40000r/min以上;快速移动速度由过去的10~20m/min提高到120m/min;在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度,由过去一般机床的0.5G(重力加速度)提高到1.5G~2G,最高可达15G;
(2)高精度化。数控机床的定位精度已由一般的0.01~0.02mm提高到0.008左右;亚微米级机床达到0.0005mm左右;纳米级机床达到0.005~0.01um;最小分辨率为1nm(0.000001mm)的数控系统和机床已问世。
(3)复合加工,新结构机床大量出现,如5轴5面体复合加工机床,5轴5联动加工各类异形零件。同时派生出各种新颖的机床结构,包括6轴虚拟轴机床,串并联绞链机床等。
结束语:综上所述, 经过20多年的发展,机电一体化技术已经成为当今世界最热门、最重要的技术发展方向之一,并影响到几乎全部的工业行业。我国从80年代初对机电一体化技术和产品开始予以重视,先后在国家科技攻关计划、863高科技计划和国家自然科学基金中列专项对机电一体技术加以研究,并取得了一系列重大科技成果。1990年,国家将用电子技术改造传统产业列为“八五”及本世纪后十年发展全民经济的重要战略技术措施,机电一体化技术的推广应用已取得相当进展。
参考文献:
[1]李建勇.机电一体化技术[M].北京:科学出版社,2004.
Abstract: With the continuous development of economy, the energy is increasingly short. In order to meet the needs of economic development, all kinds of energy-saving technology arises at the historic moment. Based on the breaker as an example, the paper elaborates the intelligent energy-saving control technology, providing a reference basis for coal mining enterprises to carry out energy saving control.
关键词: 智能节能控制技术;破碎机;技术创新
Key words: intelligent energy-saving control technology;crusher;technology innovation
中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)32-0061-02
作者简介:董献勇(1978-),男,河南平舆人,本科,助理工程师,研究方向为矿山机电。
1 智能节能控制技术的概述
1.1 项目的背景、依据和意义 随着能源紧张的日趋严重,煤炭行业也越来越重视生产的高效率。在实际使用中,胶带输送机、刮板机、破碎机等设备中的电动机负荷变动比较大,其平均输出功率与最高输出功率之比一般为 0.2~0.4,电动机的负载率低,效率不高,进而浪费了大量电能,节能空间比较大。
智能节能控制技术以破碎机为研究对象,研究分析电机的较准确模型、变频调速、功率匹配原理、最大效率运行以及矢量控制等,并结合调压和无功补偿等技术,对低碳控制方法进行综合研究,借助人工智能专用芯片,自动监测电动机的负荷状况,能根据电机实际负荷的大小,供给电机最适宜的电压与电流,进而满足节能的需要。
1.2 国内外发展现状 传统的控制采用Y—(星-三角)运行、转子串电阻调速,该方法通过降低电机励磁电流进而提高功率因数和运行效率,但是节能效果不是十分理想。对于特定的周期性变工况负载,在空载和发电工况时断开电源,将电流和损耗变为零,当重新进入电动工况时可以再通电继续运行,对电网冲击太大。目前国内外已经有部分企业采用调速节能,但会改变工作周期和工作效率,这对于煤炭行业有工作周期要求的变工况负载不适合。
1.3 本项目对促进集团公司发展工作的作用和意义 该申请研究项目通过研究煤矿典型周期性变工况负荷,以破碎机为研究对象,结合调压和无功补偿等技术研究综合智能节能控制方法,采用人工智能专用芯片,自动调节,无需人工干预,在轻负荷的情况下电机电压自动降至最低需求而转速保持恒定,对煤炭行业的能源高效利用和节能减排工作有重要意义。
2 主要研究内容、试验内容和技术关键方案
2.1 研究的主要内容:①研究探讨功率匹配原理在周期性变工况负荷控制中的应用。②研究功率匹配最大效率控制下的矢量控制,确定带有磁链观测器、转矩估算器的较为简单的功率匹配下的最大效率控制的矢量控制系统框图。③在恶劣电网条件下,对周期性变工况载荷控制中的扰动抑制控制、转速控制器设计等若干技术的研究。④兼顾工程实际和智能节能控制相关技术的发展,采用智能控制理论以解决电机参数时变性强、离散性大的特点和节能控制中算法振荡的问题。⑤对本项目的主要工作和贡献作总结,根据其他原煤生产单位的具体条件和掌握的资料、数据,研究提出周期性变工况典型负荷智能节能控制技术方案。
2.2 关键技术如下:①研究变化着的铁心损耗和磁饱和等非线性问题对异步电机的运行的影响以及相应的处理方法。②对电机的功率匹配原理进行完善,深入研究功率匹配原理在电机控制中的应用。③针对与功率匹配最大效率控制的特点,研究分析几种常用的开关脉冲的产生方法。④进行恒速恒负载转矩变频实验和恒负载转矩变频调速两组实验,从而也验证异步电机的功率匹配最大效率控制的原理。⑤根据系统实施情况,及时将研究的结果加以推广应用。
2.3 技术路线:①元器件在工厂经过筛选;②尽可能采用贴片工艺;③板级做好前三防和后三防;④整机经过24小时运输考验后进行工业化试验和运行;⑤同时进行两台样机的试验;⑥工业运行至少三个月。
2.4 技术指标(2*37kW破碎机一台):①供电电压:380~440V(+10%/-15%);②起动负荷:3倍装置额定电流可承受30秒;5.5倍装置额定电流可承受5秒;③起动电压:供电电压之30~70%;④起动扭力:直接起动扭力的9-49%;⑤故障检测:可控硅短路及缺相会自动中断;⑥散热:自然散热53安;⑦具有缺相、过载、短路、不对称、自动重合等比较齐全的保护功能;⑧操作形式:符合现场操作习惯的操作。
2.5 环境效益 该产品属于电子电气产品,采用板级外协,最后装配的生产模式。因此,工厂对外不产生废气、废水,只有少量报废的电子元器件和电路板。对城市环境不会造成污染,设备本身有许多降低谐波和提高功率因数措施,电机在最高转速时所产生的第5及第7类电源谐波只有8%及1%。
3 本项目技术先进性、可行性分析评价
①智能节能控制技术在确保煤矿安全生产条件下,利用最小输入有功功率最优控制方法实现电机经济运行。②智能节能控制装置安装后所产生的谐波电压的总畸变率和各次谐波电流的有效值能够符合国家标准,不会造成谐波污染。③该系统同时具有电流、电压和功率因数在线检测功能,并且可以通过CAN总线与上位机进行数据交换,可以方便实现远程监控。④结合高速发展的计算机技术、人工神经网络技术等,实现异步电动机的高级智能控制。⑤本项目所设计的智能节能控制装置实现了电机的软起动与软刹车、过载保护、缺相以及三相不平衡保护,通过在实验室以及现场实验,证明其功能是可靠的。
4 本项目预期目标、预计推广前景
4.1 预期目标 ①提交一套周期性变工况负荷智能节能控制方案及其安装图;②提交安装周期性变工况负荷智能节能控制器后,破碎机在空载、轻载和满载条件下的节能测试报告。
4.2 市场需求情况分析及经济、社会和环境效益预测 ①国内外市场推广应用前景和市场需求情况分析预测。周期性变工况负载智能节能控制技术实现了异步电机轻载或空载情况下节能,提高电机运行效率,降低生产成本,提高经济效益,具有十分重要的理论和实际意义。②项目完成后的预期经济、社会和环境效益。使用智能节能控制器不仅能在一年至两年左右利用减少的电费开支收回设备投资,还能减少维护修理费用、减少设备的再投入资金、减少用电设备的故障,从而给用户带来了不可估量的经济效益。
5 实施措施和进度安排
①2013.1~2013.2,深入矿区,分析其运行状态和安全运行要求,消化资料,组织综述报告,找出问题的切入点; ②2012.3~2012.5,对典型负荷各种智能节能控制技术以及软起动方式进行研究比较,在此基础上确定合适的智能节能控制技术以及软起动方案;③2013.6~2013.7,智能节能控制器的构建:包括设计和搭建整个控制系统;④2013.8~2013.9,现场安装以及工业性试验,对前期算法进行最终确定,进一步积累经验;⑤2013.10~2013.11,电路及程序调试:根据控制要求完成和改进控制算法,进一步调整程序实现系统的正确运行。
6 结束语
通过上述分析,随着能源的日趋紧张,智能节能控制技术适应了环保的需要,同时智能节能控制技术,在一定程度上提高了电机的运行效率,为煤矿企业节能减排工作的顺利实施创设了便利条件。
参考文献:
[1]张乐明,任贵涛.破碎机安全防护装置改造[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2012(01).
关键词:智能控制 智能监控 视频监控 监控技术
随着计算机、网络、信息与通信、音视频编解码、流媒体等技术的日趋成熟与完善,在安防市场巨大的需求推动下,视频监控技术正在向着数字化、网络化、智能化的方向发展,视频监控由目视解释转变为自动解释是视频监控技术的飞跃,也是安防技术发展的必然。
在2008年北京安防展上,一批视频监控前端设备厂家分别展出了各自的智能视频监控产品,标志着智能视频监控技术已经从概念转化为产品,并逐步进入实际应用。本文结合智能视频监控应用系统开发与部署的经验,对智能视频监控技术及其应用现状与前景进行分析。
一、智能视频监控技术
智能视频监控技术源自计算机视觉与人工智能的研究,它的主要研究目标是利用计算机视觉技术、图像视频处理技术和人工智能技术对监控视频的内容进行描述、理解和分析,并能根据分析的结果对视频监控系统进行控制,从而使视频监控系统具有较高层次的智能化水平。
智能视频分析模块获取视频序列后,首先通过图像恢复或超分辨率复原技术提高图像质量,然后对场景中的目标进行检测、分类和跟踪,进而实现视频内容的分析理解,包括场景中的异常检测、人的身份识别以及视频内容的理解描述等。最后根据设定的规则产生报警,进而触发后续业务处理。各步骤介绍如下:
(1)目标检测将输入的视频图像中变化剧烈的图像区域从图像背景中分离出来,它处于视频监控技术的前端,是各种后续处理的基础。目前,算法主要包括背景减法、相邻帧差法和光流法等。
(2)目标分类利用一些图像特征值实现目标类型(一般是人和车)的甄别。用于目标分类的特征有空间特征和时间特征两种,空间特征包括目标轮廓、目标尺寸、目标纹理等,时间特征包括目标大小的变化、运动的速度等。
(3)目标跟踪依据目标及其所在的环境,选择能唯一表示目标的特征,并在后续帧中搜索与该特征最匹配的目标位置。常用的跟踪算法包括:基于特征的跟踪算法,基于3D模型的跟踪,基于主动轮廓模型的跟踪以及基于运动估计的跟踪等。
(4)智能分析。它位于智能视频监控的高级阶段,是实现视频监控智能化的关键。包括异常检测、身份识别及视频内容理解等:
异常检测中典型的异常包括用户定义的异常情况和非常规事件,检测方法分为基于模型的方法和基于分类器的方法;
身份识别包括人脸识别和步态识别;
视频内容理解是指在对序列进行低级处理的基础上,对场景中的事件进行分析和识别,用自然语言等加以描述。
根据目前智能视频分析技术的成熟度,智能视频监控应用场景主要包括人数统计、车牌识别、事件检测和视频诊断等。
人数统计:统计穿越入口或指定区域的人或物的数量。例如可为商场统计每天的客流量。
车牌识别:识别车辆的形状、颜色、车牌号码等特征,并反馈给监控者。此技术可应用于车辆黑名单追踪。
事件检测:对视频进行周界监测与异常行为分析。异常行为包括双向越界、单向越界、进入、离开、徘徊、无人值守、骤变、人员聚集、烟雾检测、快速运动、逆行、打架等事件。
视频诊断:对视频图像出现的雪花、滚屏、模糊、偏色、画面冻结、增益失衡和云台失控等常见摄像头故障做出准确判断并发出报警信息。该技术可应用于平安城市的建设中,自动检测摄像机的状态,从而减轻维护人员的工作强度。
二、智能视频监控应用
(1)智能视频监控产品形态。根据智能视频分析模块所处的位置可将智能视频监控产品分为两种形态:前端智能和后端智能。其中,前端智能通过DSP方式实现,将智能视频分析算法加载在视频服务器、数字硬盘录像机、网络摄像机等前段设备中,对摄像头采集的视频数据直接进行分析。由于利用了DSP强大的硬件处理能力,同时前端设备的架设针对具体的智能视频分析算法优化,从而提高了视频分析准确率,因此目前智能视频监控产品多为前端智能。后端智能通过纯软件实现,运行于普通PC或服务器上,构成视频分析服务器。视频分析服务器获取压缩的视频流后,对视频进行解码、分析和处理。后端智能的优势在于可以方便的与其它视频监控应用软件融合,而且不需要对已有的前端设备进行替换升级,保护原有投资,同时智能视频分析单元可被多路视频分析分时复用,降低整个系统的投入。但后端智能受限于视频分析服务器的处理能力,而且已有前端设备的架设往往不满足智能视频分析的要求,导致视频分析的准确率较低。
(2)智能视频监控系统实施。随着智能视频监控产品日渐成熟,智能视频监控技术开始在视频监控系统中逐步应用,大大提高了视频信息的价值。但是,要充分发挥智能视频监控技术在视频监控系统中的作用,却不是想象中那么简单,主要面对以下几点挑战。
智能视频检测准确率。
智能视频监控技术运用数学模型来描述真实世界,并试图利用数学模型来分析视频数据,但是实际环境比数学模型要复杂得多,智能视频分析受到诸多因素的干扰而影响其检测准确率,存在较大程度的漏报和误报,当漏报和误报达到一定比例,视频检测就失去了它的意义。智能视频监控产品生产厂家针对各种实际应用环境,对算法进行了大量的优化以排除干扰,提高了智能视频检测的准确率,但是实际应用环境千差万别,生产厂家要对各种环境进行优化,势必增加研发成本与产品版本管理的负担。
智能视频监控技术进入实用,极大提高了视频信息的价值,具有传统视频监控无法比拟的优势,但是因为该技术尚欠缺成熟度和稳定性,集成商智能视频监控系统建设施工经验不足,它投入实战还面临不少挑战。
参考文献:
[1]李浚泉.智能控制发展过程综述.《工业控制计算机》,1999年 第3期
关键词:计算机技术;园林绿化;应用
Abstract: Summary from the network of information technology, artificial intelligence, 3S technology, such as computer technology application status in the landscape.
Keywords: computer technology; landscaping; application.
中图分类号:K928.73文献标识码:A 文章编号:
随着计算机网络以及人工智能和3S技术为依托的多种数据库系统、作物生长模拟系统、植物生长专家系统、决策支持系统、监测预报系统、过程控制系统、数字图像处理系统以及神经网络系统等技术的迅速发展,计算机已涉及到园林生产的各个领域。
1网络信息技术
计算机网络可以把各方面的人力、物力和财力充分联合起来,然后通过分工协作,充分发挥联机优势,把各种信息资源收集后放在网络上共享,使传统的信息处理手段与先进的计算机网络等现代化信息处理手段有机地结合起来,实现园林科技信息研究、管理的现代化。1999-2001年,由中国园艺种植者用数码相机把种在中国的百合生长情况拍摄成照片传到Internet上,荷兰的百合专家根据图片判断百合的长势,进而指导中国的种植者生产,成功地把荷兰的20多个品种的百合同时引种在中国的20个不同的城市。
Internet网上的园林信息资源极其丰富,它包含有园林植物自然资源、城市绿化、园林绿化科研、园林绿化生产、市场动态、植物保护、环境保护等各种信息资源。园林工作者可以充分利用Internet网上丰富的信息资源,如通过查询检索、联合编目以及多媒体等信息服务来获取所需的信息。同时,还可以把各种有价值的资源通过网络实现信息共享。例如,新加坡国家公园局对其所管辖的每一棵树木都建立了数字化的信息档案,通过计算机检索就能对全国的观赏植物品种、数量及生长状况有比较全面的了解。目前,广大园林绿化工作者建立了从植物材料选择到基地建设,从工程技术设计到图纸绘制、价格估算,从研究分析到建造文件等一系列规划设计工作过程所需的各类资料、数据库系统。如已建成的园林植物资源、园林科技成果及推广应用、园林政策法规、国内外园林发展及其市场动态分析、园林植物病虫害预测预报、检索查询等各类型的全文数据库、图形图像数据库以及多媒体数据库等。这些信息资源既相互独立又相互联系,共同形成了独具特色的园林信息资源。
2人工智能
人工智能是20世纪50年代在美国首先兴起的一门综合性很强的边缘科学,以人工智能科学为基础的智能技术的研究范围包括知识表示、推理技术、模式识别、机器人、人工神经网络、知识工程与专家系统等许多方面。其中,农业专家系统的研究与应用已达到较高水平,它是一种智能化的农业信息系统,可以把农学领域的专家知识、实践经验、科技成果、数据资料、有关信息与计算机技术结合起来,建立起能够针对不同情况推荐优化方案的综合性专家系统,它不仅可以作为农业现代化的载体传播各类实用的农业知识和高新技术成果,而且拥有高层次、多方位的农业专家知识,能够模仿人类大脑的推理过程,以形象、直观的方式向使用者提供各种农业问题的咨询服务和决策方案。通过大面积生产实际利用,证明了农业专家系统对推动农业经济发展和科技进步具有重要的理论意义和实用价值[8]。如已建成的郁金香标准化栽培专家系统,可以从品种选择、生产计划安排、切花栽培技术、生长期管理、种球繁殖技术、生理病害诊断及病虫害防治等方面对种植者进行指导。
33S技术
3S指以地理信息系统为核心的遥感技术(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)技术的集成,构成了对空间数据实时进行采集、更新、处理、分析以及为各种应用提供科学的决策咨询的强大技术体系。利用3S技术可以对园林绿化进行自然资源调查、自然灾害的监测以及森林植被的分布情况调查等。借助计算机可将GPS获得的地表信息转化成数字编码,给测绘部门提供数字式的地图资料,通过计算机接受这些数字信息,并将其转绘成所需比例的高精确度测绘地图。此外,由于全球气温变暖,如果不加强预防,容易导致大面积的森林火灾。利用3S技术和计算机相结合能够对全球范围内的森林进行监控,及早发现火灾隐患,提前预报。在发生火灾后能够及时准确地反映受灾地区的位置以及灾情状况,以便更好地保护生命与财产的安全。欧美等发达国家正在大力发展将3S技术应用到施肥、植物保护、精细播种、耕作和水分管理等领域的精细农业,中国北方的风沙防治工程利用3S技术对生态环境进行监测和评估,产生了明显的经济效益和巨大的社会效益。
4计算机技术在园林绿化设计中的应用
计算机辅助设计(CAD)已经成为设计行业中必不可少的、方便快捷的设计工具。在园林设计中采用CAD可将方案设计、图形绘制、工程预算等环节形成一个相互关联的有机整体。借助计算机可以有效降低设计人员的劳动强度,节省描图、制图的材料消耗,同时,在计算机上校核方案时具有可观性好、修改方便和不破坏原始方案等优点。设计者每做一项工程设计就可以将其中有用的图样制作成块,作为园林素材存入图库,当有类似的需要时,可通过调用图库中的素材而不必重画,既减轻了设计者的劳动强度又大大加快了工程设计的速度。使用计算机辅助设计还能够通过联网更加有效地进行分工协作,在较大的工程中要求园林工程设计者同建筑师、结构工程师以及水电、道路等专业人员相互协调,紧密配合。即各类专业人员通过计算机联网实现数据资源共享,使设计方案更加完美。通过CAD精确地模拟生成数字地面模型及建筑、植物、道路等地表景物景观框架,然后在三维动画制作软件中赋予各种材质、光源、环境因子,并通过照相机模拟人的正常视点、视域在主游线上的旋转移动连成一连串的视点轨迹,达到多角度、多视点、全方位观察设计的效果,使人有一种身临其境的真实感,在与用户单位交流时有一个良好媒体与界面,而且在设计过程中可以及时发现、弥补一些隐存的缺陷与不足,使设计更加完善,影响计算机技术在园林设计中广泛应用的一个重要因素是应用软件,现在主要使用的为Photoshop,AutoCAD,3D MAX, Land de-signer 3D,3D Landscape, CASD,TOPOGRAPHY等。园林设计的另一个重要组成部分是资料的积累与保存。传统的手工绘制图纸归档既浪费时间又占用大量的空间,并且随着时间的推移,容易发生霉变及其他不可预测的灾难性后果。利用计算机系统可以更加科学地管理园林工程设计图纸,把完成的图纸资料保存在软盘、硬盘上,或者刻成光盘,还可以保存在磁带上,这样不仅方便查阅,而且可以多次备份,大大增加了资料的安全性。
[关键词]配电网规划 地理信息系统 空间负荷预测 网络结构优化
O引言
配电系统的规划是供电企业规划活动中的基本环节,配电网的规划质量直接影响到配网的网络水平及投资效益,其对于降低网损、提高可靠性和保障电能质量的影响不亚于配电网的运行管理,因此说,配电网规划技术的发展对整个电力的发展至关重要。由于配电网规划是非常复杂的工程问题,需要考虑诸多因素,因此实际规划中多数还是依靠人工及CAD制图工具完成,也有部分地区尝试在规划过程中的某些步骤采用软件完成,但依然需要耗费大量的人力物力,而且在众多可选方案及制约因素下,很难找到一个最优方案。
近年来,地理信息系统(Geographic InformationSystem,简称GIS)在我国电力系统中的开发应用,为建立高效、实用的配网规划体系提出了新的课题。另一方面,空间负荷预测方法由于其在预测负荷量的同时,也能预测出负荷的增长位置,使其越来越受到预测者的青睐。目前,已有不少基于GIS的电网规划软件包及智能决策支持系统的产生,这些理论研究对于计算机应用于配电网规划有着重要意义,但由于配电网地理信息系统本身在国内还处于起步阶段,基于该系统的配网规划在实际中尚处于探索、研究及试点阶段。
1配电网规划的发展现状、主要内容及存在问题
配电网规划按照电压等级可以分为高、中、低压三类,其中的中、低压配电网规划在国内开展较晚,相对主网规划而言,配网规划尚待完整。
1.1配电网规划的主要内容
无论以人工为主进行的配网规划还是以软件系统协助参与的配电网规划,其内容必然包括配网现状分析、负荷预算、技术原则的确定、建设改造规划方案确定、投资估算于经济评价几个方面,其细节及关键点如下:
(1)配电网现状分析
该过程主要通过收集配网的设备及运营数据,完成配网现状的分析。主要包括配电网整体营运指标计算及分析、配电网设备的数量及年限统计、配网电源的负载率情况、1OkV出线间隔的利用率情况、中压配网设备运行情况、中压配电网结构等内容。通过以上内容的分析,得出配网的高电压布点是否合理、供电半径是否满足要求、负荷分布是否合理、设备的状况等结论,从而确定规划期的改造目标及方向。
(2)规划期的负荷预算
主要包括电量和最大负荷总量预测、负荷地理分布预测两个方面。前者用于衡量高压电源总量规划的合理性和初步测算规划期内需新建输变电设施的规模;后者确定城市各供电区域规划期内的负荷增长情况,是高压电源供电分区划定、线路布置和供电范围确定的依据,在实践中目前多采用空间负荷预测的思路完成。
(3)规划技术原则的确定
一般以上级确定的技术原则为基础,综合规划区实际情况,从配网的网架结构、架空及电缆线路的选型、变压器及开关设备选型、二次系统应达到的技术要求等方面确定技术细则。
(4)电网建设改造规划
这是目前配电网规划的重中之重,具体要进行高压变电站选址、定容量及供电区域划分,之后进行网架结构的规划和优化,然后提出分年度具体的建设和改造项目,最后进行相应地地理接线图的绘制。
1.2配电网规划中存在的主要问题和难点
(1)规划数据收集的困难
随着电网规模的日益扩大,配网设备数据越来越庞大,更新速度快,每次规划均需要花费大量的时间及人力整理相关资料。配电网规划主要涉及配网设备的装备及运行数据、规划区域的用电及负荷数据、规划区域的市政规划资料、规划区的国民经济类数据等,其中数据量最大的为配网设备的装备及运行数据。该部分数据的收集整理占用大量时间。
(2)空间负荷预测的准确性有待提高
配网规划负荷预测中总量预测的方法和技术经过多年的实践已较为成熟,而作为配网规划核心的空间负荷预测方法由于既要预测负荷的量还要预测负荷的增长位置,在城市用地类型变化频繁、配网负荷发展较为复杂的情况下,其准确性受多种条件制约。
(3)配电网网络结构优化困难
网架规划的目的是根据规划期内的负荷水平及电源规划确定相应的最佳配网结构,同时满足经济性、可靠性要求。因此,配网规划是一个具有多目标性、不确定性、非线性和多阶段性的复杂系统优化问题,求解困难。
2基于GIS平台进行配网规划的优势
配电GIS是利用计算机技术、网络技术将配电网络的分布、属性及实时信息按其实际地理位置描述在地理背景上,形成的集查询、统计、运行、维护、分析、管理等多种功能于一体的应用软件系统。利用GIS强大的空间数据处理和网络分析的拓补功能来处理配电系统与空间有关的信息,不仅能够极大地方便规划数据的获取、处理,提高规划人员的效率,而且规划过程和结果也更加直观、更具交互性。以下是GIS平台上进行配电网规划的主要优势:
2.1配电网规划数据采集优势
面对越来越密集的电网、复杂的电力设备、时刻变化的负荷信息、不断变迁的道路和建筑,GIS为我们提供了各种图形、地图、数据信息统一共享的平台。GIS数据库存储了用于进行系统各部分分析和显示的空间及属性数据,对于配网规划中所需的配电网、变电站及设备、用户等大量数据,如果结合地理环境,采用空间数据结构存储,可以使数据管理更加直观、有效,规划结果更具实际意义,从而大大减轻规划人员的工作量。
2.2配网规划运行情况分析优势
科学的决策在某种程度上依赖于决策者所掌握的信息量的大小。GIS可以最大限度地将有关信息集成起来,从而为电力系统决策人员提供一个多元化的决策依据。在规划地址及预测中涉及诸多关联因素,如资源、人口、经济发展、负荷情况、用户报装情况等,它们都与地理系统有关。将GIS作为实现配电网规划的数据分析、管理功能的工具,通过与其他系统,如SCADA、MIS、用电营业系统、配变监测仪等接口有效地组织数据信息,从而方便运行数据的整理、分析,使规划更贴近实际。
2.3配网网络优化、自动布线优势
地理信息系统是配网规划优化得以实现的重要前提:在GIS平台上采用人工智能的搜索算法以求解网架优化问题,由于GIS空间分析功能,在变电站选址寻优过程中,可以有效避开障碍物;另一方面,利用GIS进行配电网规划可以实现配电网规划的可视化、自动化, 而且能直接得到网络规划方案的地理接线图,从而将网络优化与图形输出紧密结合。
近年来,国内很多学者在GIS规划平台理论研究方面取得了一定突破。文献[1]结合地理信息的空间特性与人工智能两者的优点,详细论述了用于配网规划的智能决策支持系统的结构和组合,为GIS平台下配网规划提出了研究方向。文献[2]以文献[1]为基础,讨论了在地理信息系统环境中,采用遗传算法寻找最优布线路径的数学模型及算法。文献[3]采用一种基于空间GIS的变长度符号编码策略来表示线路的结构,以最短路径法形成初始网架;并采用具有禁忌搜索思想的TS算法对初始网架进行优化。文献[4]、[5]、[6]分别运用空间GIS和人工智能优化算法对城市中压配电网辐射型、多分段多联络、带开闭所接线模式下的自动布线进行了深入研究,并通过算例验证了该方法的可行性。在实际城网中,一般是几种接线模式并存的网络结构,在复杂网络结构下的自动布线目前尚未见到解决的有效方式。
3空间负荷预测方法的研究成果
实践表明,空间负荷预测方法是众多预测方法中最适宜于配网规划的方法之一,但由于配网自动化尚未发展成熟,使配网的数据积累基础较差,从而制约了该方法的预测准确性,在这方面很多学者也进行了不同角度的研究和改进。文献[7]将模糊推理方法用于空间负荷预测的小区用地适应性和优劣分析中,建立了能够充分体现专家决策的基于模糊集理论的城市土地开发和土地改造预测的基本原理,为预测中确定小区土地开发时间和使用性质提供了系统的方法。文献[8]对影响空间负荷预测的不确定因素进行了详细分类,将空间负荷分解为基础分布和事件分布的叠加,并针对大事件出现时间和位置的不确定性,提出了多方案预测法,改进了用地最优分配模式,从而解决了城市改造中的不确定性问题。文献[9]通过神经网络参数训练使从专家获取的模糊规则库更符合每个地区的实际地理情况,得出的小区用地评分更加合理。
4基于GIs的配电网规划的实践应用建议
由第三部分介绍的情况来看,目前基于GIS平台的配网规划研究多集中于网架优化、自动布线方面,且在该方面也未能全面应付实际规划中的复杂情况,故研究成果也还未能广泛应用。另一方面,从GIS系统本身的实践情况来看,目前国内部分地区开发的配网GIS系统由于资料量大、更新快等原因,暂时还没有非常成功的例子,要真正应用规划软件进行辅助规划,前提之一是有较为成熟的GIS系统,并能够保证GIS系统数据的及时更新及完整、正确,前提之二是在空间负荷预测及网架优化等开发出较为实用的算法及配套规划软件。
在目前形势下,应该以规划试点的模式对基于GIS平台的配网规划进行尝试,建议可以如下方式展开:
(1)软件的试点必须在开发有GIs系统,并且相对管理应用较为成熟的地区进行。同时规划软件必须能够很好地与GIS系统整合。
(2)由于现阶段还没成熟的基于GIS的规划软件,故建议采用试点的方式,供电部门与科研单位进行合作开发,根据应用情况不断进行软件的改进。
(3)进行软件开发试点的时候,配合相关工作岗位的设置试点及人员的规划理论等培训。
(4)目前中压配电网规划的难点在于准确的空间负荷预测及10kV线路的自动布线。在自动布线不成熟的时候,可以通过GIS平台给出一些布线的走向建议,提供人工布线的工具,重点则实现对规划布线方案的效果分析上。
(5)在基于GIS的规划软件未真正成熟之前,即使不能够利用其进行完整的规划,仍然可以利用规划软件中的成熟部分,辅助进行一部分的规划工作,然后随软件的升级及成熟,逐步加大软件的应用及在规划中的使用比例。
5结束语
本文从配网规划的应用需求出发,从规划平台和预测方法两个配网规划中的关键点切入,着重分析了利用GIS平台进行配网规划的迫切性及已有的理论研究成果,重点讨论了将GIS平台引入实际规划过程的技术准备及应用策略。今后,以配网地理信息为数据基础和开发平台的配网规划方案,应该成为配网规划的方向和主流,而空间负荷预测方法也因其实用性而成为配电网负荷预测的核心方法,这两大主题的成果实践是理论研究人员与规划实践人员共同努力的方向。
6参考文献
[1]吴奇石,邱家驹,配网规划智能决策支持系统的研究,电
力系统自动化,1998,10(3):15-22,
[2] 吴奇石,邱家驹,基于GIS的配电网规划人工智能方法
(二),电力系统自动化,1998,22(11):21-23,
[3] 王成一,王赛一,基于空间GIS和Tabu搜索技术的城市中
压配电网络规划,电网技术,2004,28(14):68-73,
[4] 王成一,王赛一,基于空间GIS的城市中压配电网络智
能规划(一)辐射接线模式的自动布局,电力系统自动
化,2004,28(5):45-50,
[5] 王成一,王赛一,基于空间GIS的城市中压配电网络智能
规划(三)带开闭所接线模式的自动布局,电力系统自动
化,2004,28(6):55-59,
[6] 王成一,王赛一,基于空间GIS的城市中压配电网络智能规
划(三)带开闭所接线模式的自动布局,电力系统自动化,
2004,28(7):58-61,
[7] 余贻鑫,张崇见等,空间电力负荷预测小区用地分析(一)
模糊推理新方法和小区用地分析原理,电力系统自动
化,2001,25(6):23-26,
[8] 王天华,王平洋等,空间负荷预测中不确定性因素的处理
方法,电网技术,2001,25(1):22-25,
关键词: 现代机械设计 系统化 结构模块化 产品特征 智能化
随着近年来人类科学技术水平的加速发展,特别是计算机软硬件性能的持续提高,以及计算机技术对各行各业全面深入的渗透,各技术领域的思维、观念和方法不断得以更新。机械设计作为一个具有几百年历史的技术领域,也在世界科技进步的大潮中获得了新生。目前,计算机辅助产品的设计绘图、设计计算、加工制造、生产规划已得到了比较广泛和深入的研究,并初见成效。
根据目前国内外设计学者进行机械产品方案设计所用方法的主要特征,我们可以将方案的现代设计方法概括为下述四大类型。
一、系统化设计方法
系统化设计方法的主要特点是:将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统,每个设计要素具有独立性,各个要素间存在着有机的联系,并具有层次性。所有的设计要素结合后,即可实现设计系统所需完成的任务。
系统化设计思想于上世纪70年代由德国学者Pahl和Beitz教授提出,他们以系统理论为基础,制定了设计的一般模式,倡导设计工作应具备条理性。德国工程师协会在这一设计思想的基础上,制定出标准VDI2221技术系统和产品的开发设计方法。
由于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同,进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异。具有代表性的系统化设计方法有设计元素法、图形建模法、“构思”―“设计”法、矩阵设计法、键合图法,等等。
二、结构模块化设计方法
从规划产品的角度提出:定义设计任务时以功能化的产品结构为基础,引用已有的产品解(如通用零件部件等)描述设计任务,即分解任务时就考虑每个分任务是否存在对应的产品解。这样,能够在产品规划阶段就消除设计任务中可能存在的矛盾,早期预测生产能力、费用,以及开发设计过程中计划的可调整性,由此提高设计效率和设计的可靠性,同时也降低新产品的成本。Feldmann将描述设计任务的功能化产品结构分为四层:(1)产品(2)功能组成(3)主要功能组件(4)功能元件。并采用面向应用的结构化特征目录,对功能元件进行更为具体的定性和定量描述。同时研制出适合于产品开发早期和设计初期使用的工具软件STRAT。
这种方法认为专用机械中多数功能可以采用已有的产品解,而具有新型解的专用功能只是少数。因此,在专用机械设计中采用功能化的产品结构,对于评价专用机械的设计、制造风险十分有利。
这种方法提倡在产品功能分析的基础上,将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构,通过选择和组合这些模块化基本结构组建成不同的产品。这些基本结构可以是零件、部件,甚至是一个系统。理想的模块化基本结构应该具有标准化的接口(连接和配合部),并且是系列化、通用化、集成化、层次化、灵便化、经济化,具有互换性、相容性和相关性。我国结合软件构件技术和CAD技术,将变形设计与组合设计相结合,根据分级模块化原理,将加工中心机床由大到小分为产品级、部件级、组件级和元件级,并利用专家知识和CAD技术将它们组合成不同品种、不同规格的功能模块,再由这些功能模块组合成不同的加工中心总体方案。
这种方法以设计为目录作为选择变异机械结构的工具,提出将设计的解元素进行完整的、结构化的编排,形成解集设计目录。并在解集设计目录中列出评论每一个解的附加信息,非常有利于设计工程师选择解元素。
根据机械零部件的连接特征,将其归纳成四种类型:
1)元件间直接定位,并具有自调整性的部件;
2)结构上具有共性的组合件;
3)具有嵌套式结构及嵌套式元件的连接;
4)具有模块化结构和模块化元件的连接,并采用准符号表示典型元件和元件间的连接规则,由此实现元件间联接的算法化和概念的可视化。
在进行机械系统的方案设计时,用“功能建立”模块对功能进行分解,并规定功能分解的最佳“粒化”程度是功能与机构型式的一一对应。“结构建立”模块则作为功能解的选择对象,以便于实现映射算法。
三、基于产品特征知识的设计方法
基于产品特征知识设计方法的主要特点是:用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验,建立相应的知识库及推理机,再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。
机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征,以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策,完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计,必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。
四、智能化设计方法
智能化设计方法的主要特点是:根据设计方法学理论,借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术,以及多媒体、超媒体工具进行产品的开发设计、表达产品的构思、描述产品的结构。在利用数学系统理论的同时,我们考虑了系统工程理论、产品设计技术和系统开发方法学VDI2221,研制出适合于产品设计初期使用的多媒体开发系统软件MUSE。上述各种方法并不是完全孤立的,各类方法之间都存在一定程度上的联系。
机械产品的方案设计正朝着计算机辅助实现、智能化设计和满足异地协同设计制造需求的方向迈进,由于产品方案设计计算机实现方法的研究起步较晚,目前还没有成熟的、能够达到上述目标的方案设计工具软件。我认为,综合运用文中四种类型设计方法是达到这一目标的有效途径。虽然这些方法的综合运用涉及的领域较多,不仅与机械设计的领域知识有关,而且涉及系统工程理论、人工智能理论、计算机软硬件工程、网络技术等各方面的领域知识,但仍然是产品方案设计必须努力的方向。
参考文献:
[1]邹慧君,蓝兆辉,王石刚,郭为忠机构学研究现状、发展趋势和应用前景.
[2]基于WEB的计算机辅助机械创新设计系统研究..计算机类.计算机应用.
[3]机械产品方案的现代设计方法及发展趋势.中国.其它.创新论文.
[4]唐林,邹慧.君机械产品方案的现代设计方法及发展趋势.机械科学,2006,9,18.
[5]雷永刚,彭颖红,阮雪输.机械产品概念设计:综述与分析.武汉大学学报,2006,9,13.
[6]刘晓叙,陈敏.机械产品绿色设计理念.机械设计,2006,4,12.
[7]韩忠愿,熊模华,钟毅芳,周济.现代机械工程设计的特点及CAD技术的走向浅.华中理工大学CAD中心.