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智能化技术涵盖的领域较多,综合性较强,主要包括控制学、语言学、生物学和信息学等。它是一项研究怎样让机器拥有人工智能的技术。人工智能第一次被提出是在二十世纪五十年代,经历了半个多世纪的发展,人工智能理论和技术都趋于成熟,逐渐形成了一套以计算机为核心涵盖多个领域跨多个学科的综合性技术。人工智能是计算机科学的一部分,主要是探讨如何让机器拥有人工智能的问题。智能化技术在电气工程自动化控制中的应用主要是通过计算机编程实现的,通过执行设定好的程序,让计算机处理、分析、回馈信息,在模拟人脑的过程中实现自动化控制。从当前智能化技术在电气工程自动化控制的应用成果来看,智能化技术极大的促进了电气工程自动化控制的发展,提高了电气自动化控制中的效率,降低了人工投入,为电力企业了良好的经济效益。
2智能化技术的应用优势
智能化技术在电气自动化控制应用的原理主要是实现控制的智能化、人性化,减少控制中的失误,节约人力物力。当前,智能化控制在电气自动化控制上与传统控制相比主要有以下优势:
2.1智能化技术对电气系统调整更加便捷智能化控制器可以通过鲁棒性和响应时间来实现对整个系统的调节和控制,可以有效地提高工作效率,增加自动化控制的精确性。同时,智能化控制器在控制中通过相关数据的改变来实现控制,不需要技术人员的参与,节省了人力,实现远程操控,为电气自动化控制带来了极大便利。
2.2智能化技术提升了控制精密度传统的控制方式会在控制过程中由于控制对象的复杂性而不能准确掌握控制对象的动态,从而在控制中出现无法预测的客观因素,因此设计出来的模型因精确性不够而不能实现很好的控制效果。智能化控制器在控制中不需要建立对象模型,使得不确定性的因素减少,提高了自动化控制的精密度。2.3智能化技术的一致性强在处理不同的数据问题时,输入不同的数据获得的结果较为理想,满足自动化控制的要求。控制对象的不同也会导致控制效果的不同,控制器并没有针对每个控制对象都有控制要求,但控制效果较为理想。同时,部分控制对象的改变也会导致控制效果达不到相关要求,因而在自动化控制设定时,一定要从实际情况出发。在对控制进行评价时,不能对智能化控制盲目否定,要认真找到出问题的具体原因,加以解决。
3智能化技术在电气自动化控制中的应用
3.1诊断电气工程中出现的故障电气工程自动化控制是一个机器系统,在运行中难免会出现故障,智能化技术的运用,往往能够及时诊断出自动化控制系统出现的故障。变压器是电气工程中的重要电气元件,对整个电力运行起着重要作用,电压器故障是电气工程中经常出现的故障,这种故障带来的影响较大。自动化系统的应用能够通过变压器的渗漏油分解气体进行分体,对变压器故障作出诊断,对故障位置进行排查,从而协助工作人员做出检修方案,维护设备的正常运行。智能化技术的运用,大大提升了维修的速度与效率,提升了电力企业的效益。
3.2实现对电气自动化的智能控制智能技术运用到电气自动化控制之中,可以实现对电气系统的远程控制,工作人员只需在控制室中,就可以通过相关控制器控制系统的运转。这种操作的无人化、自主化和高效化扩大了智能化控制的发展空间,体现了智能化控制的优越性,使得智能化控制在其他能与能够进一步发展。
3.3优化电气工程的设计电气工程自动化控制是通过对控制元件的编程设计实现的,在设计中,过程繁杂,技术性和专业性要求高,对工作经验也有相关要求。传统的设计方式是通过试验进行设计,这种设计方式在操作上容易出错,而且效率低,修改起来不方便。在当前技术条件下,电气自动化控制设计主要通过智能化CAD技术和计算机技术结合来实现,在时间控制上,这种设计能够最大限度的节约时间,实现高效化设计,同时还可以保证设计的质量和准确性。遗传算法是优化设计中的重要方式,对电气自动化控制的设计起到重要作用。
3.4其他应用此外,在电气工程自动化控制控制中,PLC技术的使用,是智能化控制的重要组成部分。它通过继电控制器实现对某个工艺流程的控制,继而协调整个系统的生产。在电力企业中,PLC技术的使用,可以极大提高控制的准确性和可靠性。
4结束语
【关键词】:长输管道;设计;质量控制措施
一、长输管道设计质量存在的问题
长输管道被称为国家血管,在国家能源战略中起到了至关重要的作用。近年是长输管道建设的高峰期,数条大的长输管道都在设计建设当中。长输管道设计是安排管道工程建设和组织施工的主要依据。设计质量对于工程质量、建设周期以及项目建成投产后的经济效益、环境效益和社会效益等方面起着决定性作用。
在长输管道项目中,设计方案一经确定,如工艺站场压缩机驱动方式的确定,就决定了这个项目投入生产后的工艺流程、运行成本及利润等技术经济指标,也就初步确定了这个这条长输管道项目经济效益的起步点。另外,长输管道的设计质量直接影响到下游市场的能源安全。因此,可以说长输管道设计是整个长输管道项目的灵魂,没有现代化的设计就没有现代化的管道建设。
1.存在问题及质量目标
伴随着管道建设高峰的到来,与之不相适应的是,长输管道的设计质量却没有跟上时代的步伐,甚至有下滑的趋势。主要表现在:专业间结合不够造成的图纸错、漏、碰、缺问题;设计图纸对现场实际情况不符造成的施工困难问题;开具的设备材料等与实际有出入,影响设备材料采办的问题;设计产品缺乏人性化考虑等问题。
长输管道项目具有地域性复杂、技术含量高、线路长、工程量大、投资高等特殊性,为确保长输管道项目圆满地完成,向业主交付技术先进适用,符合合同、法规和技术标准的设计成果,这就需要在长输管道建设全周期内采取可靠、可行的质量控制措施。
二、长输管道设计质量控制措施
1.详细的设计输入文件
编制详细准确的设计输入文件是保证长输管道设计质量的基础。长输管道设计,牵扯的线路长、地域广、专业多,没有详细的输入文件,设计人不清楚设计目标,也就很难提高设计质量。长输管道项目的设计输入文件一般包括设计依据;设计文件的质量特性要求,特别是可实施性要求;设计所需补充的设计基础资料、项目的统一规定等。
2.设计团队的建设
有了设计基础文件,即设计输入文件。就需要一个合格的团队来完成设计工作。长输管道设计的专业性较强,一般需要有专业的设计单位、设计人员来完成。选择设计团队时要特别注意设计单位的设计资质、类似项目设计经验、设计案例等。
3.设计过程的质量控制
(1)组织结构
完善设计团队的组织机构,一般采取矩阵式组织机构或职能式组织机构,做到设计人员沟通通畅,控制得力,一般分为项目设计经理,专业负责人、设计人员等。同时设置进度控制、质量控制等智能部门。
(2)内部接口
内部接口指设计公司内部参与设计的各部门和各专业之间的接口。长输管道设计工作量大,一个优秀的设计是需要各专业数百人互相配合,鼎力合作才可以完成的。内部接口是根据设计公司规定的设计分工,各专业、各部门分别完成本专业的工作内容。上游专业给下游专业提交设计的接口资料,下游专业完成设计工作。
专业间多沟通、协调,才可以做到无缝设计,以提高设计质量。设计完成后,专业间要进行设计的会签,以确保完成的设计文件符合要求。
(3)设计评审
长输管道设计中,遇到大的方案性的东西,如管道穿越大型河流等,需要进行设计方案的评审工作。根据复杂程度,可以进行专业内的设计评审、项目内的设计评审,公司级的设计评审,甚至在必要的时候可以邀请国内外的专家来进行评审。设计评审主要是确保设计选用的方案的合理性、经济性。设计方案的不合理,则无从谈起设计质量的问题。
(4)设计输出
长输管道项目,用到大量的大口径、高级别的钢管及管件、压缩机组、泵组等设备。提高设计质量,还必须做到与设备采办部门的密切沟通和配合工作,为采办部门提供适当的信息,由采办部门进行设备材料的采办工作。设计需要对采办的设备材料进行确认,采办完成后,将采办到的设备参数体现在设计图纸及设计文件当中。
(5)设计验证及文件的交付
设计验证是对设计输出已满足设计输入要求的认定,是确保设计输出满足设计输入要求的重要手段,对长输管道项目,可采用如下的设计验证手段:完善和细化设计图纸的校对、审核、审定工作,规范相关专业图纸会签、分包商设计产品验证,此外可以对设计产品质量检查或抽查等。设计文件交付,需要专门的文控部门完成,规范收发文件程序,确保文件流通通畅。
4.设计变更控制
设计变更是指在设计文件完成后,对设计文件进行的更改。一般有几种类型:根据甲方要求进行变更;设计文件与实际的施工现场不符,或者设计文件错误进行的变更。根据变更原因的不同,设计出具变更文件。
一般长输管道设计项目,业主会严格控制变更的数量,认为设计变更数量少则代表设计质量高。我认为这种纯粹靠控制变更数量的做法是不科学的。在设计过程中,严格执行各程序文件确保设计文件的质量合格是必要的。而在施工过程中,设计文件已经成为事实存在,则不应该去控制变更数量来提高设计质量。如果发现设计文件与施工现场不符,经过设计变更,可能会使得设计更加合理,节省材料或者通过变更可以将损失降为最低。严格控制变更数量,不允许出现设计变更,未必就能提高长输管道的设计质量。
所以设计变更的控制,是设计过程中对设计质量严格控制,而不是设计完成后,控制变更的数量。
5.重视设计服务
对长输管道项目来讲,把设计文件变成输油输气的长龙,是由施工人员完成的。设计的最后阶段即提供设计服务,为业主、为施工单位等提供设计服务。设计服务作为长输管道设计的一部分,一般包括:设计文件的交底工作;施工现场服务工作;设计问题的处理工作;项目结束后相关服务工作等。
设计单位应提高服务意识,认真组织策划,制定服务计划,指定有经验的设计人员进行设计服务工作。同时,做好设计的总结工作,完成一个长输管道项目,对长输管道项目设计的得失与成败进行总结和提高。
三、小结
广东省电力系统包括21个地市电网,现有最高运行电压等级为500kV,珠江三角洲地区已形成500kV环网,并以500kV电压与广西联网,以400kV和110kV电压分别与香港和澳门联网。此外,广东电网还向湖南宜章和临武两县以及江西赣南地区供电。
粤中(珠江三角洲地区)地网是广东电网的核心,也是全省最大的负荷中心,该电网与广西、香港等电网互联,除了向珠江三角洲地区提供电力外,还担负着电力交换任务。在粤中地区建设一个强大的500kV电网,对保证广东电网乃至香港电网以及澳门电网的安全运行有着重大意义。目前广东500kV电网东已延伸至汕头西翼,江门——茂名500kV输变电工程正加紧建设,2000年前可望投入使用。
广东省的电力工业已经步入了大电网、高电压和大机组时代。随着整个电网变得越来越复杂,电网规划中以往那种人为臆断和局部最优的规划方式会给电网运行、发展带来隐患,资金盲目使用的可能性加大。结合目前理论的发展,我们认为电网规划是一个受到多种条件约束的、以电网总效益为最终目标的多目标的系统工程。对于这样一个系统,我们认为适宜以控制论为基础,结合信息论、运筹学和系统工程等理论来研究。
从控制论角度来看,电网是一个巨维数的典型动态大系统,它具有强非线性、时变且参数不确切可知、含大量未建模动态部分的特征。另外,电力网络地域分布广阔,大部分元件具有延迟、磁滞、饱和等复杂的物理特性,对这样的系统实现有效决策控制是极为困难的。另一方面,由于公众对新建高压线路的不满日益增强,线路造价,特别是走廊使用权的费用日益昂贵,以及电力网的不断增大,使得人们对电力网络的决策控制提出了越来越高的要求。正是由于电网具有这样的特征,一些先进的控制论思想和技术被不断地引入到电网中来。下面将阐明综合智能控制技术引入电网规划中的必要性和可行性。
1综合智能控制技术
1.1智能控制的概念
迄今为止,智能控制尚无统一的概念,文献[1]有如下归纳:
a)最早提出智能控制概念当推傅京孙教授,他通过对人-机控制器和机器人方面的研究,将智能控制概括为自动控制和人工智能的结合。他认为在低层次控制中用常规的基本控制器,而在高层次的智能决策,应具有拟人化功能。
b)Saridis在傅京孙工作的基础上,提出了三元结构的智能控制理论体系,他认为仅有二元结合无助于智能控制的有效和成功应用,必须引入运筹学,使其成为三元结合,并提出了其递阶智能控制的理论框架。
c)国内蔡自兴教授在研究了上述理论结构以后,从系统的整体性和目的性出发,于1986年提出了四元结构价格体系,将智能控制概括为控制理论、人工智能、运筹学和系统理论4学科交叉。
总之,智能控制是多学科知识的结合,除了从控制论出发来研究它,还可以从信息论、生物学以及社会科学角度来讨论和研究。
1.2综合智能控制技术
综合智能控制一方面包含了智能控制与传统方法的结合,如模糊变结构控制,自适应模糊控制,自适应神经网络控制,神经网络变结构控制等;另一方面包含了各种智能控制方法之间的交叉综合,如专家模糊控制,模糊神经网络控制,专家神经网络控制等。
2一个国外的电网规划专家系统
目前为止,在电网规划方面较成功的综合智能控制技术系统不是很多,其中比较好的有加拿大魁北克水电公司(Hydro-Quebec)的“直流/交流输电网络设计专家系统”。
在80年代末期,随着人员的退休和长期不用,一些60年代和70年代加拿大电网高速发展时期由工程师们获得的大量有关电力系统规划设计的专门知识逐渐被人遗忘,这引起了加拿大电力部门的关注,魁北克水电公司将专家系统技术看成是表达和保存某些目前在人类专家头脑中的专门经验和知识的潜在方法。他们认为在电力系统规划设计领域里,专门知识的损失非常明显,尤其是在电力系统增长缓慢的时期。这些专门知识来自于各门学科,在多层次的电力系统设计决策过程中起着重要的作用。一些选择决策,如发电类型、发电厂位置、输电类型(交流/直流)、电压等级、输电线路的数量型号和补偿设备的数量型号的选择必须根据一些准则仔细权衡,包括可靠性、稳定性、稳态性能、费用和环境状况的准则等。基于此,魁北克水电公司的专家们开发了一个用于输电网络初步设计的专家系统,该专家系统具有以下特点。
2.1目标和预期效益
主要目的是研究使用专家系统(ES)来模仿人类专家在AC/DC输电网络初步设计中的行为的可能性。系统地确定和表达进行一项合格设计所必须的知识,包括符号和数字数据,以及指导该项设计的原理、规则、准则折衷方法和数学模型。合格的设计基于费用、环境状况、稳定性、可靠性和设计灵敏度或鲁棒性等准则。ES原型还应指导用户通过完成设计所需的各步骤,使用户与知识库交互作用,并提供达到每一中间步骤后相应推理路径的解释。预期的主要效益是:
a)专家知识能够保留和传授给未来的工程师;
b)知识可以用更加具体的形式加以表达,而不是一些不明确的、没有根据的判断;
c)将获得得更一致的结果;
d)与人类专家相比,ES可以检查、比较更多的方案,得到更经济的设计;
e)借助于推理解释功能,ES可以作为未来专家的教学和训练工具;
f)作为一种“咨询”手段或者一个对已有设计进行评价和改进的工具,ES对专家将很有帮助;
g)ES将充当进行各种电力系统设备设计的专家系统家族的先驱,作为一种模型,从中抽取更加一般的设计方法论;
h)ES起到收集常常分散在整个设计机构中的知识的作用。
2.2领域专家和知识工程师的交互作用
知识工程师应当具有电力系统分析和设计领域以及人工智能(AI)领域的经验,已经证明两种知识的混合对于从领域专家处抽取和浓缩专家知识非常有效。专家知识来自于电力系统规划工程师,他们具有多年的规划、设计和调试大型工程项目的经验。
2.3对设计的评价因素一个候选的设计必须满足下述条件:
a)DC系统最小故障恢复特性;
b)容许的无线电和谐波干扰要求;
c)故障后的最小稳定判据;
d)稳定电压和无功电源的极限;
e)甩负荷后的暂态过电压极限;
f)可靠性所要求的最小设备冗余度;
g)必须对输入数据变化不敏感(鲁棒性);
h)必须满足某一最大费用要求;
i)必须适合现有技术。
魁北克水电公司的“直流/交流输电网络网络设计专家系统”已经成功地应用了近十年,并在不断地发展、完善。随着模糊技术和人工神经网络等的迅速发展,综合智能控制技术在电网规划中的应用前景愈来愈广阔。
3电网规划决策系统的分解及协调
电网的建设是资金和技术密集型的工程,线路和设备的经济使用寿命长达数十年之久,所以网络的结构合理与否,对电网的技术性能和经济效益将产生长期的影响。一次规划失误的损失,若干年难以挽回。随着广东省电网的不断发展,如何合理地布局电网已是当前电网乃至整个电力工业发展的重要课题之一。
电网规划需要确定的决策是大量的,而这些决策在时间和空间上是相互影响的。目前,限于各方面条件,无法将其统一在一个模型中考虑。只能将其分解成相对简单的子问题,再通过子问题间的迭代进行协调。按照问题划分,电网规划可分为:负荷预测,网架规划,无功规划,稳定性分析,短路电流分析。
4结束语
电网负担着将电源与用户连接起来的任务。此外为了得到最大的供电可靠性和经济性,它还担负着与邻近地区电力系统联系起来的任务。由于电网设备投资需求大,并且设备寿命长达数十年,从而导致电力系统强烈地受“过去权重”的制约,因此,寻求最佳的电网投资决策以保证整个电力系统的长期优化发展,是电网规划所要达到的目标。
结合本文的论述可以看出,电网这一巨维数的典型动态大系数,具有强非线性、时变且参数不确切可知、含大量未建模动态部分的特征,而我们所要达到的控制效果是一种多目标、滚动优化的动态非量化指标(电网的工程效益),在这个过程中知识的表示和处理占了较大的比重。这样就需要利用综合智能控制技术去有效地组织有关电网规划的大量知识,进行选优运算,得到优化的决策。目前广东省电力工业局联合华南理工大学电力学院共同开展了“电网规划专家决策系统”的有关理论研究工作,并有望在2000年开发一个有效的基于综合智能控制技术的电网规划决策系统,它的使用将对广东省电网的建设起到积极的促进作用。
参考文献
1黄苏南,邵惠鹤,张钟俊.智能控制的理论和方法[J].控制理论与应用,1994(4)
The paper mainly researches the application of advanced PLC (Programmable Logic Controller), transducer, and absolute encoder in the grab bucket crane, which takes the place of the traditional mode of the electric control and aims to improve the work efficiency of grab bucket crane and decrease its failure rate. These applications will bring a lot of advantages, such as lower maintenance costs, lower workload of maintenance, and easily to be manipulated etc. It is also achieved to be semi-automatic operation to reduce the risk of man-made operation accident with the effects of reliable running and energy-saving.
The paper primarily focuses on the principle of automatic open / close grab of grab bucket crane and proposes the principle and physical significance of the moving coordinate method. It is practical that the applied absolute encoder automatically follows the lifting and landing of grab bucket and measures the length difference value of steel wire rope to achieve the function of its automatic opening or closing and stable grabbing. According to the usual failures during the practical application of grab bucket crane, the failure display is also developed to be applied to the crane.
The paper consists of four parts:
The first part (Chapter one: Introduction) mainly describes the working principle of grab bucket crane, focusing on the problems of crane controlled in the traditional method, and further exploring the feasibility for intelligent implementation of grab bucket crane.
The second part (Chapter 2, 3, 4) describes the configuration and functional principles of PLC, transducer and encoder. It also makes a theoretical analysis for the selection of PLC, transducer and encoder, which lays a theoretical foundation for the realization of the intelligent operation of grab bucket crane in the following chapter.
The third part (Chapter 5) researches the specific schemes for intelligent implementation of grab bucket crane, such as heavy trolley, light trolley, controller configuration, PLC, transducer, electric connection of absolute encoder, working principle etc. It explicitly explained the principle of automatic open/ close grabbing of crane and the implementation of stable grabbing. It also introduces the realization principle to substitute the limit position of ascending with the utility of encoder.
The fourth part (Chapter 6) mainly introduces soft structure of intelligent operation and PLC configuration of gab bucket crane. The software program of heavy trolley, light trolley, and switching & hoisting mechanism is also composed in the paper.
In the end, it is summarized for the whole research and makes an outlook for the future research.
Key words: crane, PLC, transducer, absolute encoder, automatic opening /closing grab failure display.
摘 要
本论文主要研究抓斗起重机运用先进的可编程控制技术、变频器和绝对值编码器,取代传统的电气控制方式,提高抓斗起重机的工作效率,减小抓斗起重机的故障率,降低维修费用,使维修工作量大大减少,操作变得简单,可以实现半自动化操作,减少人为的操作事故,运行可靠,具有节能效果。
本论文着重研究抓斗起重机自动开闭斗的原理,提出游动坐标法的原理及物理意义,利用绝对值编码器自动跟踪检测抓斗起升、开闭钢丝绳的长度差值,实现自动开闭、沉抓的功能,具有实用价值。并根据抓斗起重机实际运用中经常出现的故障,开发出故障显示功能。
本论文分成四个部分:
第一部分(第一章)绪论部分主要对抓斗起重机工作原理作了介绍,着重介绍了抓斗起重机传统控制方式存在的问题,进而探讨了实现抓斗起重机智能操作的研究可能性和研究意义。
第二部分(第二、三、四章)分别对可编程控制器(PLC),变频器、绝对值编码器的组成、功能各原理作了介绍,以及PLC、变频器、编码器的选型作了理论上的分析,为下文抓斗起重机智能化控制的实现打下了理论基础。
第三部分(第五章)研究抓斗起重机智能控制的具体实现方案,大车、小车,起升开闭机构PLC、变频器、绝对值编码器的电气连接、工作原理。特别详细阐述了抓斗实现自动开闭斗的原理,以及抓斗自动沉抓功能的实现。还介绍了用编码器取代上升极限位的实现原理。
第四部分(第六章)主要介绍抓斗起重机智能控制的软件结构,PLC组态、还详细写出大车、小车、起升开闭机构的软件程序。
Abstract: The design of tunnel lighting intelligent control system follows the principle of "safe, economic, environmental friendly and energy-saving" which is also the target of highway construction. The safety and energy-saving principle should be both followed and the key question is to solve the contradiction of the two principles. The key problem of the design and application stage is to realize energy-saving and high efficiency of the tunnel lighting intelligent control system.
关键词: 隧道;照明系统;智能控制
Key words: tunnel;lighting system;intelligent control
中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)33-0102-02
0 引言
由于交通量大、且隧道路线较长,如果照明系统设置不当,会造成驾驶员的视觉疲劳,影响隧道内行车的安全性和舒适性,这是隧道照明智能系统控制需要解决的首要问题。比如在隧道较多的省份如广西、福建、江西等,隧道照明系统的设置成为了耗资巨大的系统工程,而隧道的智能控制系统的节能设置能节约不少的成本,同时减轻了智能控制系统的安全、维护等费用。所以,以上两个实际问题是本论文着重研究的方向,通过“文献调研、理论分析、实验分析”等手段,结合国内隧道照明技术的发展现状和未来发展趋势,系统地解决照明智能控制系统的问题。并基于现状和存在的问题,提出一些关于隧道照明智能控制系统的整改措施。
1 隧道照明电能节能控制低效的主要因素
1.1 洞外亮度大范围变化而洞内亮度相对固定 隧道的智能控制系统设置时,其亮度往往是按照夏季中午最亮时作为默认计算值,没有考虑维护系数,特别是洞外的亮度随着季节、气候、时间而时刻变化,洞外连续而相对规律的亮度变化没有被考虑在内,仅仅是靠采用简单的分级调光方式照明,这有很大的弊端,主要是系统控制不稳定,以及能源的浪费,而采用晴天分级系统和亮度曲线调节系统能够有效控制电能的浪费,同时通过分析隧道智能控制能耗比值曲线可以求出浪费的电能和实际的电能需求,目前大多数隧道照明控制系统的耗能都是电能需求的两倍以上。当采用四级调光的LED灯时可以节约40%的电能,这是隧道照明智能控制系统节能照明的目标。
1.2 灯具功率规格少 隧道照明灯具功率规格少是不争的事实,隧道照明的标准值是事先设定的,当大幅超过行业标准水平属于过度照明,通常高压钠灯的功率只有100w、150w、250w、400w几种。而隧道高速公路照明灯往往只采用35w-120w的灯具,灯具功率的配备并不成熟,比如单侧亮度控制不够、双侧出现过度照明屡见不鲜。选用多角度的高压钠灯和多种功率的灯具既保障了隧道内的亮度,也不至于使得出现过度照明的情况。而照明市场上的产品也并不成熟,各个规格的灯具不完善,导致隧道内的亮度不够,往往只是在35w-100w之间,采用智能控制使得调节范围更为精细,可以根据照明亮度的需求自动调节,避免过度照明,节约电能。
2 隧道智能照明控制方式
2.1 传统型智能照明控制方式 智能型照明控制系统的发展已有数十年的历史,传统型智能控制系统作为隧道照明智能控制的开端,包括对照明的开关控制盒自动调光控制方式,打破了传统灯控的手动为主的格局,大大提升了效率和电能使用率,其工作方式是通过安装在照明控制系统配电回路中照明供电调节控制系统对电压、电流和频率实现智能调控的。其次,利用安装在照明控制系统中配电的回路通断实现有规律的智能调控,传统照明智能控制系统的调光控制主要分为不连续的调光和连续调光,按智能调控的原理分为放电光源智能调控和热辐射光源智能调控。其中智能控制的过程是相对复杂的,比如通过外界环境光来控制电流也就是控制照明灯的亮度,通过电压的频率也可以实现同样的效果。早期的传统型智能控制方式控制范围小、所谓的智能控制其实也就是半智能控制,在自动化和安全舒适性上需要更进一步。
2.2 分时段照明智能控制方式 分时段照明控制方式吸纳了传统照明控制方式,具有节约电能、灵活多变的特点,其简本原理是依靠总台控制中心控制的,通过数字模拟转换器来控制隧道的配电照明。所谓的分时段智能照明控制系统就是实现了照明开关的自主控制、告别了传统照明方式的手动、人工控制。很好地解决了传统照明控制方式对“照明控制相对分散和不利于有效管理”等问题,照明控制的集中高效管理的问题解决了,但始终在照明灯的亮度明暗调节上做得不够,这是分时段市民控制系统的软肋。
目前我国隧道智能照明设计主要是自动控制模式照明和分时段照明控制模式,这两种照明模式的共性是节约成本,设计依据是根据车流量的高峰时段划分的,这可以满足隧道照明的基本需求,操作自动化而且简单,易于集中管理而获得了业内的一致好评。相反,其缺点也是突出的,比如不能较好地控制隧道内的光污染,无法根据外界天气进行亮度的自动调节是其使用的局限性。
2.3 全智能自动化控制模式 随着社会经济的稳步提高,大型的隧道工程对于照明控制的需要不能简单停留在传统自动照明控制上了,对“照明舒适度、艺术性”有了更高的要求,在追求多样化的照明方式其实也就是在追求全智能自动化照明控制模式,特别是随着自动化技术和照明技术的日新月异,全智能自动化控制模式成为了可能,不仅响应了工程节能的要求,在提倡的环保节能照明系统工程中,照明智能控制是一项非常重要的一个环节,超长隧道的照明系统不仅要满足行车的视觉亮度,更是要给人视觉享受,创造出丰富的视觉空间,而传统的智能照明控制系统无法满足长隧道“安全、多样化、节能、高效”的需求,全智能自动化控制模式方式呼之欲出,其实也就是在传统智能控制模式上效能的提升。
3 如何提升隧道智能控制系统的效能
①针对大型隧道复杂的空间照明要求,提升隧道智能照明控制系统需要从“隧道照明控制现状和控制方式”两方面入手,比如对流量的缝隙,通过建立隧道照明环境模型,设计因地制宜的全自动化智能照明控制系统。②把握主流的隧道空间照明控制系统的设计思想和照明控制方式,结合隧道空间特点,打造基于“CAN总线”的隧道照明智能控制系统设计,在对隧道照明控制结构图的研究基础上,测量隧道照明环境光的需求,智能化地进行光源传感器的布置。③通过对隧道内视觉模糊的光环境研究,建立视觉网络分析模型,在实验室中通过视觉仿真工具设计出与隧道现状相符的光源亮度控制系统,参数的来源非常重要,不要一味照搬其他隧道智能控制系统的参数。采用模糊控制技术对隧道照明人工光环境进行分析研究,得出的实验结果才能真正实现全智能照明控制系统兼顾对行车视觉各个波段、亮度的照明需求。
综上所述,全智能照明控制方式结合了现代照明控制设计的思想,结合了隧道节能照明技术,特别是基于CAN总线隧道照明控制的创新性设计,通过对智能节点布置的详细结构图,以及在设计中给出了这种隧道照明控制系统结构图,采集各个关节的光源点再做精确分析,比如各个节点对亮度的需求以及随着环境变化针对性的精确布置,其次,再布置出CAN总线接口节点电路的节电详图,通过相关模拟软件,实现隧道的全智能照明控制。
4 结束语
隧道照明智能控制技术必将向“更高级、更高效、更安全”的方向发展,技术的发展完善,需要综合考虑到隧道的照明节能系统的设计和隧道流动性的空间特点,综合考虑隧道照明的车流量、天气状况、行车速度等影响因素,设计出一个安全、舒适的隧道照明空间。
参考文献:
[1]中华人民共和国行业标准.公路隧道通风照明设计规范
[S].(026.1-1999).北京:人民交通出版社,2000.
[2]周正兵.LED隧道灯如何实现节能80%[J].交通建设与管理,2008(4):79-82.
英文名称:Electrical Automation
主管单位:上海电气(集体)总公司
主办单位:上海电气自动化设计研究所有限公司;上海市自动化学会
出版周期:双月刊
出版地址:上海市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1000-3886
国内刊号:31-1376/TM
邮发代号:4-346
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创刊时间:1979
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关键词:电工技师论文工艺性标准化
一、专业项目论文的工作观
技师技能考核或鉴定首先应注重的是工作者专业素质——岗位工作能力水平的评价。写作和提交论文是申报鉴定者应对技能考核鉴定的准备过程,同时是个人技能水平的展示过程。
技术工人的专业工作目的一般要求是:保证生产质量、提高生产率、降低物质消耗——有效益价值核算或向好性预期。凭借论文关于专业工作项目立论确定、技术路线解析、工艺方法选择、调试过程记录等的描述,充分显示工作者的能力水平——专业规范把握、主流技术运用、工艺方法适当、工序工步明晰。
技师论文应该强调较高级工艺性内容,应该是工作技艺和业绩展示、以专业文献范式表述的文章,并不一定要用某效益指标来显示工作价值。如工艺改进型课题论文,突出的是专业技巧水平;又如新技术应用型课题论文,突出的是对工程新技术或复杂工艺的理解和驾驭能力。
1.强调论文项目的工艺性价值。技能,应理解为专业工作的技能工艺能力。也许是简称,总易误认为技能偏指技术能力,而忽视工艺能力。技术一般是指工业过程的方法论,即一般是可行性确定后在标准化设计前提下选材、加工手段、加工流程以尽可能的高效率获得目标产品的方法。而工艺,可以理解为加工的“艺术”,强调工作过程中获得目标产品的技巧性、保障性和完美性。技术工艺能力,可以理解为技术与工艺互渗而形成的知识型、技巧型、成熟型的生产力。
较高级的专业技能型人员的工作,应能体现技术工艺引人入胜的技巧性,工作项目论文也理所当然要求显示出工艺性价值——论文应显示出写作者关于工作项目的基本技术理解能力和工艺质量层次。基本技术能力包括专业理论的引用或引证,工艺质量则涵括改进能力、工作技巧、专业理论与实际的连接和补足能力、安全防护构思能力、提高工作对象商品化的能力。工艺质量直接决定了目标产品的实用性、适用性和市场性。
2.注重专业性表述的标准化概念。技师的基本技术理论理解力是其工作的重要基础之一,但其工作的方式、目标往往约束了专业理论的扩充速度和应用空间。许多长期在特殊电气工程岗位工作、工艺经验丰富的技艺型人员理论水平并不高,但他们的本职工作很出色,工作质量的工艺价值突现。一般认为长期的专职工作经验中积累着较高的专业工艺悟性。应该看到,高专业工艺性主要表现为相对行业标准、生产规范有很强的理解力,对生产流程有很强的连接、补足、改进的能力。正是高的专业悟性使得技艺型人员与技术设计人员的工作配合相得益彰。
3.把握过程分析的理论深度。一些技师工作项目论文中,用大量篇幅阐述理论的依据——数理公式推导过程或教科书式论说,然后绘出基本原理图,最后给出相当肯定的可行性结论。必须注意,这种论文往往是有缺陷的——项目的实施有效性没有表达—作者的操作工艺技能水平得不到显示。缺少相关工程经验公式或者经验系数(理论公式受客观实际过程条件的约束),易使得项目实施性这一关键工艺环节受到鉴定评价者质疑。这类论文的缺陷在论文大辩的有限时间里难以弥补。
4.妥当运用“技术进步手段”、“技术创新理念”、“精湛工艺过程”。机电工程岗位特征——专业智能成分较多,技巧思维保持,非连续性非周期性的操作。视下述工作能力为工艺能力;把握专业标准和规范的运用方法、流畅的专业语言(术语,编程,工程图,解析图表等)表述、撰适用的工程文档、规划工作技巧和效率。
技术进步:在产业规范约束下,采用现代的、主流的专业技术成果。
技术工艺创新:在产业规范约束下的工作能够在去除隐患、操作便捷、安全可靠、形式优化、节能提效、减污去噪、降低维护成本、智能化诊断运行等某些方面有显明的特色成果。
基本完备和适配的资料:是指可以作为施工提纲或设备的档案基本资料。
二、电学原理在工程运用中的本征性理解
机电技术中的电工技术是关于电能量分配和智能控制的技术,应用电工技术的基础原理是欧姆定律和麦克斯韦电磁方程组。
1.本征性理解。客观导电材料上的电量分析应划分为以电压(电动势能信息)为主量的“信息变换及传递系统”和以电流为主量的“能量传输电路”。控制信息传递系统的第一要素是“保证信息的准确”,控制系统传递信息不一定依赖固形材料(例如可通过空间电磁场感应传递)。
使用电动机为电能耗用终端的设备继电器线路形式控制电路主要形成运动控制“逻辑、时间、顺序”机制,自保、互锁、延时、中继等都是形成控制信息的电路。
采用集成运放器为核心的信号电压调节器主要解决比例(信号放大)、微分(信号即时变化率)、积分(信号的时间积累效应),而整流、检波、限幅、隔离、跟随、调零、保护等都是附加电路。
电能量传输的第一要素是电路成为回路,依赖有形的导电材料,再者就是能量规模(大小)和传输时间可控。因此,控制电路的关键功能是信息“变换(如电压放大器)”和“调节”。
主电路的关键功能是能量的“被控”和“驱动”,而反馈电路则是对于完成基本运转功能的、由基本控制器和驱动器(主电路)组成的开环系统输出量检测并形成修正信号的“智能化”部件。
现时的机电“主流技术”指由集成PID运算器件、逻辑运算器件(CPU)及大容量数据存储器件为核心的控制器运用技术、由可高频全控大功率无触点开关元件为核心的驱动器运用技术及由新型传感器为核心的传感信号接收变换电路技术。
2.机电能量转换技术离不开磁材料技术,也离不开磁路分析技术;传统的磁路材料由于磁传导敏感于温度和介质成分,其电气特性检定比较困难。但是近些年来,新型合成磁性材料技术迅猛发展,其运用空间(特别是在机电技术领域)急速扩展。
再者,材料科学技术和信息技术是工业技术发展的双引擎,感知设备运动状态和形成系统信息的传感器技术是智能系统的前端。
从对于控制方式本质的理解判断机电控制技术的发展方向:以一个四端电路(网络)为例,若以改变激励能够实现相应响应,则控制方式可分为:a.电流控制电流(控制机制参数体现为电流放大系数),b.电压控制电流(控制机制参数体现为转移电导(跨导)),c.电压控制电压(控制机制参数体现为电压放大倍数),d.电流控制电压(控制机制参数体现为转移电阻(跨阻)),实现电能利用的机电设备的电路多以电流为被控量,所以上述a,b两种控制方式是驱动器电路,c是信息处理电路,d不是机电设备电路优选形式(能量控制信号)。
上述a、b方式分别代表着两个时代的电能传输电路(主电路、驱动器)形式。
a方式中,电流控制电流的中心技术是:实现小电流控制大电流、一路电流控制多路电流。代表性功能器件有三极管和继电器。
三极管,响应速度高,无动作触点,但控制电路与被控电路有公共支路,控制量与被控量的高次谐波相互影响或制约,而且可承受功率在瓦特级,一般不符合机电设备功率规模要求。
继电器(接触器),以电-磁-力形式驱动开关触点动作,实现电流的小控大和一控多。但触点动作时间不准、电弧现象、线圈断电反电动势高并形成高频干扰源、体积大等固有弱点,长期以来被视为“非理想器件”。
b方式是经典控制技术体系中理想的控制方式——信息控制能量。
上世纪后半期,业界使用大功率半控型电子器件晶闸管加之PWM技术的移相触发器实现有缺陷的“信息控制能量”方式于机电设备能量控制——主要是直流电动机的荷载调速。
上世纪末期大功率全控型电子器件IGBT(一种增强型绝缘栅场效应管器件)的商品化普及,机电设备用全控型的信息控制能量方式成为现实,例如在结构简单价格低廉的交流电动机实现宽范围荷载的变频调速。
3.电气主流技术发展的瞻望。机电设备机械构件的技术进步程度受制于材料技术发展及其成果的商品化程度。通用机电电工技术范畴的技术开发重点有:
电力电子技术:利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术,是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科成果。器件以半导体为基本材料,根据器件的特点和电能转换的要求,开发电能转换电路,包括各种控制、触发、保护、显示、信息处理、继电接触等二次回路及外围电路。
电动机技术:强磁材料与低温环境技术。
虚拟现实技术:软件型传感系统分析与仪表。
机电液智能控制技术:机械、液压、电子融合控制技术使得机器的效率、性能、品质、可靠性等大大提升,如大型工程机械设备、深海或隧道的巨力液压控制系统。
微机电系统技术:常规电气系统元器件微型化组件化甚至实现“叠层组件—集成化”,即把微型化的敏感元器件、微处理器、执行器、各种机械构件、电动机、能源、光学系统等都集成于一个极小的几何空间内,并且能像集成电路一样大批量、廉价地生产。
电致流体相变技术:电场作用下电流变液(ERF,electrorheologicalfluid)可在“固”—“液”两相之间转换,转换过程可控而且可逆,转换时间为ms级,利用其电控力学行为,可以预期得到较之传统力学元件更为理想的(机—电能量转换控制的)响应指标。
磁致流体相变技术:磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。在零磁场条件下呈现出低黏度的牛顿流体特性;而在强磁场作用下,则呈现出高黏度、低流动性。磁流变液在磁场作用下的流变是瞬间的、可逆的,而且其流变后的剪切屈服强度与磁场强度具有稳定的对应关系。
硅胶导电与绝缘的智能化控制技术;作为可以在电磁场发挥“柔性”功能的新型器件必将影响机电设备电路构造技术。导电硅胶是具备导电性能的硅胶制品,用于一些电子硅胶产品上发挥开关接通的作用,现时应用于一些电子设备、家用设备、办公设备中,比如导电硅胶按键、电线连接管、影印机滚轴、电缆插头、连接器衬垫等。
三、要强调通用电学知识与电工新技术运用衔接的工艺能力
机电设备技术标准(国家标准、国际电工委员会文件、超级公司企业标准)的意志和执行能力。标准化是机电设备可靠性的保障。国家标准中对机床的控制方式、接地方式、抗干扰、容错、机械连锁、危险部件防护等,作了较完善规定,有效保障了机床的安全可靠运转。经验证明,符合标准的机床,故障率较低,反之故障率则高,可靠的保护措施是防止器件和装置损坏的重要方面。
当前的国家职业技能鉴定技师和高级技师考评体系强调了标准化水平是素质和技术能力的体现。如技术资料规范化编整能力、微机控制应用程序解析能力、逆向工程能力(逆向于在确定材料条件下设计制造的路径对产品拆解—解析技术工艺特征,提交改进或改性方案,以期获得结构或功能更优化的产品)、工程数学与物理运动现实的映射解释能力。
四、提高论文的精致程度和新技术含量的着眼点
维修电工岗位工作的技术工艺核心领域(空间范围,对象)。
维修电工岗位工作的主流技术、前端发展技术(如机器人,城市电动载人设备(电梯,搜索救生设备,无人驾驶运行设备,物流基地自动化设备等),注意:在机电前端技术领域;与电路系统运行规律模式相似的流体智能控制系统正在迅速地发生着微型化、精准化、多种指标信息传递同道化的技术水平提升。
机器的电气系统运用主流技术改造的工艺路线和工步流程。
一些控制系统设计方案的实用性(技术改造方案的功能指标的得失)和适用性。
专业技术文献资料的引用和“创新价值”的保障。
五、论文正文的编辑策略
通过这里的工作全过程的描述而展示个人的工作实力状况,明喻达到专业技师水平。正文应涵括以下内容:
1.详尽细致的立论表述:现实性、可行性、绩效预期等。立论的过程是运用专业范畴的概念、判断和推理等逻辑思维形式,简述预期的项目工作的流程、效益目标、专业技术层次特征和工艺精华综合;证明自己的主张。立论应具备论点、论据和论证三要素。
现实性:有重点而且简单的描述工作环境,仪器工具,基础性技术资料等工作先期条件,适配一些示意性插图、流程框图、曲线图、简表等。
可行性:有重点而且简单的描述工作团队情况,已经具备的知识基础和经验,主流技术采用的决定,需要增加的仪器工具,实施方案或技术工艺路线。
绩效预期:有重点而且简单的、与现实性情况可比较的谈说,重点是预期的技术或形式先进性、工程安全性、设备的控制或运行可靠性、节能减排等的定性谈说。
2.主流技术采用、工艺方案、实施过程等的详述。例如:可编程序控制器(PLC)技术基于用计算机软件实现继电器电路中的中继、延时、顺序、串并逻辑、传感信息处理等的硬件功能而提升了机电设备控制的可靠性。又如:基于用计算机软件对全控型大功率电力电子器件编程控制而实现交流电源变频控制,使得电动机“宽范围、恒功率或恒转矩的调速”成为普适技术。
工艺方案:展示工作者专业软实力的平台,以分类的技术工艺设计资料及对其简单注解说明文字为主项。资料文件要符合专业规范,要基本完备,要适配。例如:机床设备电气系统档案基本资料文件一般有电路原理图、电器件位置示意图、接线图、元件明细表、电气原理说明或控制流程注解、维修或改造记录等。
三项资料:工作对象技术改造之前的电路原理图及工况表述、改进工程技术路线设计(流程图与功能框图)和主要零部件明细,是工艺方案论证的骨干依据。
对于要遵循物理规律,以推演、论证、解析为主要技术路线的项目论文,建议采用机电工程手册为理论蓝本,引用工程计算方法处理数据。
调试过程:调试工作的工序、工步罗列,调试过程状况和数据的记录。
3.结果与讨论。这是全文的重心,应精心筛选技术工艺成果,把那些必要而充分的数据、现象、样品、认识等选出来,写进去,作为分析的依据。在对结果做定性和定量分析时,应说明数据的处理方法及误差分析,说明现象出现的条件及其可证性。
概括项目工作的总结:所得结果与已有结果的比较;联系实际结果,解说它的工程意义、应用价值和在实际中推广应用的可能性;在本项目实施过程中尚存在的问题,对相关进程记录资料进一步标准化编整的见解、意愿与建议。
参考文献:
[1]王建,张文凡.电类技师论文的撰写、答辩及点评.(ISBN9787111318422).机械工业出版社,2012.
计算机控制理论与设计课程是控制科学与工程一级学科重要专业基础课,在硕士研究生培养中起着重要作用。计算机控制理论与设计课程作为控制理论与控制工程学科学位课程,于1998年开设,已有10多年的历史,通过多年建设,在课程内容、知识体系、教学方法等方面取得显著成绩。
1 明确专业培养目标,体现智能建筑特色
沈阳建筑大学是辽宁省唯一的一所建本文由收集整理筑类院校,我校控制科学与工程学科以智能建筑技术为学科特色,智能建筑技术的核心计算机控制技术。随着计算机控制技术的发展,对计算机控制理论和技术要求越来越高,但多年来计算机控制理论与设计课程教材内容上没有太大变化,教材内容陈旧是主要问题之一;其二,计算机控制理论课程与实际脱节,就理论讲理论,内容枯燥,不易理解;其三,很难能找到适应建筑类院校研究生培养的教材。
为此,对该课程进行了改革,取得了良好效果。
1.1 引进前沿技术
结合计算机控制技术的发展和最新成果,引入计算机控制研究的前沿技术,不断更新教学内容,使学生能学习掌握最新的知识和技术。
1.2 注重基础教学
按照“基本原理-系统分析-系统设计”的思路讲授课程,结合实例分析和实践环节,使学生掌握计算机控制系统基本原理、方法和技术,具备计算机控制系统的应用和设计能力。
1.3 反映智能建筑特色
结合智能建筑系统工程实例讲授,使计算机控制理论与智能建筑系统设计融合,体现智能建筑技术特色。
1.4 重在能力培养
将计算机控制理论学习与工程案例分析、科研成果相结合,通过课堂讨论、专题报告、专家教学、科研活动等实践环节训练,培养学生的实践能力。
2 丰富教学内容,满足社会发展需求
2.1 收集相关资料,充实课程内容
注意学科发展动态,收集国内外控制理论与控制工程的相关资料,特别是控制理论方面的有重要价值的论文、参考书籍及控制理论方面的原版教材,将计算机控制技术中最新、最先进的知识引入教学,大大充实了计算机控制理论与设计课程的教学内容,扩大了学生的知识视野。
2.2 将科研成果引入教学
在课程讲授的过程中结合科研工作研究成果,将科研中成功应用的计算机控制系统的工程实例开展案例教学,通过对计算机控制系统实例进行解剖分析,从硬件设计到软件控制程序,从软硬件接口电路到大系统连接,从常规的控制方法到先进的智能控制方法,结合实际系统设计中的经验,理论联系实际,受到学生普遍欢迎。
3 改进教学方法,提高教学效果
3.1 改进教学模式,促进学生积极思考,激发创造性思维
建立以学生为主体、以教师为主导的基于探索和研究的教学模式。在课堂教学中,以国内外典型计算机控制工程实例为载体,引导学生多方位、多角度地发现问题,有效地调动学生的学习积极性,激发学生的潜能;在课堂教学中鼓励师生交流;启发式教学,引导学生通过思考、分析和探索学习,鼓励学生大胆质疑、独立思考和创新思维。教学模式的改变,调动了学生学习的积极性,又激发了学生的创造性思维;开展研究型教学,开展学科前沿知识研讨、理论难点研讨、系统设计难点研讨等专题讨论。具体方法是:事先布置研讨内容,让学生查阅资料,针对实际问题,阐述自己的观点,每个研究主题指定主讲述人,并进行专题研讨,通过多媒体等现代化教学手段激发学生学习的兴趣,通过与学生互动,包括课程介绍、图片和录像资料、系统实例分析等教学资料,进行深度思考。
3.2 案例教学收到良好效果
在课堂教学中,将基本理论、设计方法、实例分析等按模块化进行归类,采用模块化教学分析方法,每章归纳出知识结构,从知识结构了解各个知识点之间的联
转贴于
系,以及模块中的各个知识单元到模块与模块之间的内在联系,深入浅出,由理论到工程应用,使学生易于掌握。
3.3 教学方法和手段的多样化,提高了学生的学习兴趣
深入实际:到中科院沈阳自动化所、科学家花园智能工程现场等单位进行现场教学。事先布置一些思考题,让学生带着问题学习,把课堂的理论知识和实践知识有机地结合起来。请专家讲解计算机理论在机器人控制、智能建筑中的应用技术,并通过现场的演示和实际操作,从理论到实践,展示了计算机控制理论在实际对象中的应用情况,更真实、直观,使学生更加真实地了解了计算机控制理论的重要性。
专家讲座:聘请有智能建筑实际工作经验的专家到校内做学术报告,做计算机控制技术发展国内外发展状况及计算机控制技术在智能建筑技术中的应用方面的报告,扩大了学生的知识视野开阔了学生的知识视野。
将现代技术与教材有机结合:现代技术与教材有机结合,形成立体化的教学环境。多媒体课件、网络教学软件、文字引导学生开展科研训练,学生自主选题,搜集资料,开展科研训练计划,鼓励研究生开展研究性学习,以巩固学生课程所学知识,并使课堂教学与科学研究融为一体,激发他们的科研和创新热情。
多种教学方式的融合:如课本文由收集整理堂讨论教学与教师讲授相结合,学科前沿知识与教材基本内容相结合,理论与工程实际相结合,科研成果与教学内容相结合,课堂教学与实践教学相结合等,大大提高了讲课效果。
(1)采用模块分析方法,深入浅出。系统设计要结合科研工作实际,从理论到实践,通过工程实例讲述,使设计更贴近实际;(2)将抽象的理论描述转化为形象化的描述。利用图形、图像信息资源使学生能够尽可能的接近实际系,从而提高学生认知度和学习兴趣。(3)在分析系统特性时,采用对比的分析方法,有助于学生深入理解各种分析方棕的特点、区别、适用条件及相互之间的关系。
3.4 理论联系实际,培养学生的解决实际问题的能力
摘要:本文就智能家居在房屋建筑中的应用做了简单探讨,同时讨论了智能家居在我国的发展现状和发展趋势,以及当前我国智能家居发展存在的问题。介绍了有关楼宇智能化与家居智能化的构成与功能,同时讨论了智能家居系统在“绿色建筑”中的应用,对于节约能源、绿色环保有着很大的贡献。
关键词:智能家居;智慧家庭;绿色建筑;智能化
1 引言
S着经济和科学技术的高速发展,越来越多的科技手段被应用到建筑中,各种风格的智能建筑慢慢兴起。普通的建筑渐渐的无法让当今的人们满意,智能家居与建筑的结合使得许多人眼前一亮。一些互联网科技公司更是开发许多智能家居的硬件,使得近几年“智能家居”受到越来越多的人的关注,让“智能家居”更是成为近些年的热点话题。
2 智能家居简介与发展现状
2.1 智能家居概述
智能家居是指智能系统管理总平台连接控制家庭设施与日常安排事项的各个子系统,在网络通信与自动控制技术的载体上,实现在普通建筑中智能化的系统。智能家居可以通过这个系统能让我们的生活更加科技感,更加智能。建筑中的智能家居的应用一般包含楼宇智能化(家居外部)与家居智能化(家庭内部)。楼宇智能化提升了我们外部环境的质量,而家居智能化优化了我们家居环境的状况。
2.2 智能家居发展现状与问题
智能家居的概念最早起源于1984年美国康涅迪格州出现的一座智能型建筑,它开创性的将智能控制技术与建筑设备相结合,通过计算机控制建筑设备进行控制,同时全天候显示与监测各个设备的信息。从此以后,世界各地如美国,日本,新加坡等都开始将智能化与信息化应用到建筑建设中,而智能家居系统成为了发展智能建筑中的重要方向。
我国在智能化发展的道路中存在了以下几点问题:(1)关于智能家居的科学研究落后,实践时没有好的科学理论指导。(2)智能家居的市场并不十分开放,各厂家没有统一标准的通讯协议,不能够相互兼容。(3)没有完全掌握用户需求,还并没有达到舒适安全且方便的要求。(4)承包商与施工、设计部门缺乏经验,并不能按照标准设计、施工、调试。
3 智能化系统的构成与功能
3.1 楼宇智能化系统概述与功能
在楼宇中应用网络信息技术和智能控制技术,优化建筑中的结构、系统、服务、管理,以此实现建筑的舒适性、绿色性和高效性。楼宇智能化系统对建筑物中的空调设备、热源设备、给排水设备、照明设备、供配电设备实行24小时自动监控和控制,实现集中管理。实现对办公、通信、安全防范和建筑的自动化运行与控制。采用这种系统能大大提高工作效率,减少能耗,节省人力物力,提升楼宇的安全性与环境的舒适性。
3.2 家居智能化系统概述与功能
3.2.1 家居智能化系统构成
一套完整的智能家居系统应包含通信系统,主控系统,物理执行终端,外网与内网互联的网关。主控系统如需要远程控制在通信系统下下达指令,终端执行运行。如手机通过wifi下达开启空调命令,智能空调执行开启命令运行或者空调控制器让空调开启。各种传感信息被各种各样的传感设施接收,然后就会自动引发对应的系统来控制命令。固然也能够手动操控触发控制命令,即使人在外地也能通过网络远程操控家居设备。
3.2.2 家居智能化系统功能
智能家居系统可以实现对诸如空调、电视、灯具、甚至是电饭煲等家用电器的控制。即使主人不在屋内,也可以远程实现对家用电器的启停与控制,极大的方便了用户,提高了我们的生活质量。家居的安全防范是人们关注智能家居的最重要的功能。通过这项系统可以实现家庭现状的监控、自动报警、家庭成员的SOS求助和远程医疗等功能。门磁探测、窗磁探测、烟雾报警器、可燃气体报警器、户内报警装置、安防监控功能。此系统可以与手机或者电脑等智能终端相连接,当出现异常状况时常,自动推送到终端提示消息,提醒家庭成员注意查看异常状况。这样就算人们在外面,即使相隔几千里也能随时看到家里的实时状况,可以做到未雨绸缪。WIFI的发展促进了科技的进步,许多智能终端在WIFI的作用下都能实现它不可思议的功能。手机基于WIFI下能变身遥控器控制电视调节频道,还可以当做游戏手柄玩游戏。当在外突然发现有一部想要看的电影,你可以通过智能路由器将这些影片一键离线下载至路智能路由器自带的存储空间,回到家里我们就能用智能终端欣赏到视频,省下又要下载的等待时间。
4 智能家居在“绿色建筑”中的应用
4.1 “绿色建筑”概述
“绿色建筑”指从建筑的选址、设计、施工、操作、维修、改造、拆除过程中,在保证的质量的前提下,以最大程度节省资源,减少环境污染,是一类使用过程环保和资源节约型的建筑。它的内部耗能是高效的,不浪费能源的,它融入周围环境,与大自然和谐共处。它的“绿色”不是指一般含义的绿化,它是对环境的保护,具有可持续发展,生态,环保等特点。而智能家居本身就具有低碳性,在灯光智能控制、智能用电、空气检测等等都具有很高的节能效果,因此智能家居是绿色建筑的有力帮手。
4.2 智能家居的“绿色”应用
智能家居可以将家中的用电设备如空调、热暖器、加湿器物联起来,当温度、湿度到达我们设定的数值时,家用电器可以自动的休眠或者关闭,物尽其用的使用电器,从而能大大的节约电量、降低能耗。在智能、方便的同时,还能过上低碳生活。将传感技术引入智能家居,室内空气污染包括装修材料污染和呼出气体污染,可以通过空气质量监控传感器对室内的空气质量状况进行实时的检测,塑造舒适、清新、怡人的居家环境。当某项空气超标对人体有害时,系统会自动打开通风系统与窗户,同时向家庭成员的手机推送环境污染危机信息。“绿色建筑”建造时期应该合理考虑使用天然能源,像太阳能、风能、水能等等,结合智能家居系统的调配与控制,这样可以使我们的建筑更加低碳环保且合理利用资源。
5 智能家居的前景展望
随着人们生活水平的提高、电子及信息化技术的发展,越来越多的科技手段被应用到建筑中,各种类型的智能建筑慢慢兴起。由于智能家居系统有着高效、方便和智能等等的优点,无疑让智能家居的开发与建设成为以后房屋建筑必须具备的。物联网的诞生对推动智能家居的发展具有重要的作用。它使得现在当今的任何事物都能够交互,在家庭实现信息化的道路中是一个很好的切入点。我国一直在倡导可持续发展,而智能家居在绿色环保方面优势非常明显,它能够降低能耗,因此发展智能家居的前景非常广阔。国家智慧城市试点名单的披露在国内迅速度兴起一股“智慧城市”建设热潮,多个城市开始把智慧城市当作未来城市发展蓝图来打造。
6 结语
随着经济与科技的发展,智能家居的出现有它的合理性。它提高了人们的生活质量,给人们的生活带来了极大的便利,成为了人们的好帮手。但是我国的智能家居市场不规范且没有统一的标准,还有很多不足之处,因此我国尚处于发展的初级阶段。我们应学习西方的先进技术,努力研发属于我们自己的技术,让中国创造的产品变成中国质造。让国产品牌逐步站稳市场,打败国外品牌。相信以后的智能家居会走进越来越多的家庭,更多的楼宇会采用智能家居系统,人们会越来越喜欢使用它。
参考文献:
[1]陈非.论智能家居现状与发展前景[J].无线互联科技,2016(6):67-68
[2]马蕊,王福林.智能家居系统的应用[J].节能,2013(10)