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在社会发展的多个领域,都能够发现智能化技术的应用。智能化技术具有综合性的特点,包含着多种学科内容,例如控制学。从字面的理解来看,智能化技术的实际应用是借助一定技术手段的实施,完成人工智能的机器操作目标,并且解决一些人力不能完成的问题。在较长时间的实践应用中,智能化技术逐渐走向成熟,在各个社会领域发挥的作用更加明显。在电气工程领域,利用智能化技术实现较好的自动化控制,经过了较长时间实践,应用了多方面的电气工程内容,才得出了较强的实用性结论。因为智能化技术的应用术语属于高端的计算机技术,所以,自动化控制工作中引入智能化技术,必须有一定的计算机理论基础,否则将影响智能化技术的作用发挥。在智能化技术的不断实践应用中,极大提高了自动化控制系统的运行速度,较好改善了电气自动化控制工作,降低了工作成本,减轻了工作压力,实现了人力资源配置的合理优化。
二、智能化技术的应用优势
(一)免去了控制模型的建立
在电气工程的传统工作中,自动化系统控制的实现必须有控制模型的建立。但是,在实际的操作中,被控制对象往往需要十分复杂的动态方程,这就影响了精确效果的获得。由此,在设计对象模型的环节中,经常会遇到无法科学预测、无法准确估量的一系列困难。然而,智能化系统的出现,使这些困难得到了较好解决,极大促进了工作效率的提升,同时对于一些不可控制的因素,也实现了较好的控制,大大提升了自动化控制器的准确性。
(二)实现了便捷的电气系统控制
智能化控制器的实际应用实现了更加便捷的电气系统控制,随时都可以完成对系统控制程度的有效调整,极大提升了系统的整体工作性能,是对自动化控制顺利实现的进一步保障。从这一项优势中就可以看到,和传统的自动化控制器相比较,在任何条件下,智能化控制器都具有更加完善的调解控制功能,在电气工程的自动化实践应用中占据优势。
(三)实现了一致性的智能化控制
在自动化控制中的数据处理环节,智能化控制器可以实现一致性的智能化控制,很好解决了不同数据的处理困难。而且,在自动化控制的标准执行上,即使遇到陌生的数据,也依旧可以获得具有较高准确度的估计。但是,如果发现智能化控制器在实际的应用中没有发挥出理想的效果,一定要全面排查工程的各个细节,细致地进行分析,不能盲目的否定智能化控制技术。
三、智能化技术的实践应用
(一)系统病因诊断
在电气工程诊断工作中,采用传统的人工手段具有较强的复杂性,虽然对工作人员要求十分严格,但是也无法获得较为准确的诊断病因。在电气工程工作中,实现自动化控制的过程中经常会遇到一些如设备、数据等方面的问题,这是不可能避免的,采用传统的人工诊断办法不能确保病因处理的及时性,而且处理效果也不佳。但是,智能化技术的广泛应用,使得自动化控制工作的诊断效率得到大幅度提升。而且,定时检测诊断应用,有效避免了一些不必要的问题。
(二)系统设计优化
在电气工程发展中,传统的工程设计需要工作人员进行多次重复的实验操作和改良,而且,在这一工作过程中,对工作人员的工作素质也有着较高的要求,既需要工作人员掌握一定的专业设计知识,还需要工作人员能够很好的将知识理论应用于实践工作中。但是,在实际的设计工作中,工作人员往往不能做到全面的考虑,经常会漏掉一些具体的问题。所以,一旦发现复杂问题,很多情况下都不能做到及时解决。而智能化技术的出现,较好解决了这一问题。设计工作可以借助于计算机网络完成,也可以借助于相关的软件完成,既保证了设计中数据的准确性,也实现了设计样式的丰富化,更能够做到对复杂问题的及时处理,较好保证了自动化控制的稳定性。
(三)系统的自动化控制
在电气工程中,智能化技术可以应用于多个控制环节,能够很好的实现整体性的自动化控制。智能化技术的主要控制工作是借助于三种手段实现的,一是模糊控制,二是专家系统控制,三是神经网络控制。运用这三种控制手段,极大提升了自动化控制效率,使远距离的自动化控制成为可能,增强了对电气系统的运行反馈。特别是神经网络控制,能够实现算法的反向学习,在信号处理方面得到了较大应用。
四、结语
价值链的电子信息系统工程管理模式,主要根据工程规律,明确与核心业务能力各要素之间的相关性,不断优化管理体系,完善核心业务流程。
1.1价值链的企业组织结构
在构建电子信息系统工程管理模式中,首先进行识别其核心业务,结合保障业务,从而重新构建价值链,确保实施系统经营运作管理。按照价值链构建的组织模式,高级管理层、中级管理层、基层管理层组成有机整体,明确各个部门工作职责,实现管理价值的最大化。①管理体系结构。高级、中级、基层作为管理体系的主要层次。高级管理层站在企业整体角度上,统一管理整个企业运营情况,发挥制定企业管理方针的基本职能,从而制定符合实际的发展规划,明确预先研制计划,不同调整投资方案等。中级管理层的职能是针对不同的部门,依据总体经营目标,合理落实管理分指标,合理配置各项资源,明确各个部门的工作职责,并制定调控预案预防单位目标出现偏差。基层管理层职能是严格执行上级管理层的部署,在科研生产过程中,及时发现各项存在的问题,从而采取综合解决方案。②领导者与各阶层人员的协调。领导决策影响到企业的生存与发展,领导者与下级人员相互协调,才能形成高效的管理模式。因此,作为企业领导应该坚持与时俱进的工作理念,合理布置各项高任务,采用双向沟通方式,正确处理与各个阶层人员的关系行为。同时,鼓励下级积极参与企业的决策,充分调动整体员工的工作积极性,保持有序高效的业务流程。
1.2企业组织的多项功能
电子信息系统工程组织管理层次分为国家、企业、项目等级别,企业技术研究部门的工作职能在于实现顶层设计,完成科研实体等。工程体系工程顶层设计示意,如图2所示。电子信息系统工程管理模式集咨询、管理、设计等功能为一体。咨询功能主要是研究领域当代技术发展趋势,基于我国基本国情,从而提出可行性的技术研制途径,为国家各项决策与技术管理提供咨询建议。管理功能的实践基础在于技术活动,对工程型号研制的管理与控制形成全方位的监测。设计功能需要的承担项目研制的总体设计任务,还有分系统的各项集成任务。
1.3形成高效的组织运作能力
管理的核心在于确保高效的组织运作能力,有机结合技术与管理,严格按照业务流程,进行整合组织框架与各项资源,形成资源共享的工作局面。管理的主要职能,需要保证组织的基本运作能力如下:①科学决策。在管理中,需要完善决策机构,提供各项支持决策技术,增强决策程序的规范性,落实各项规章制度,在运行中做到有章可循。②协调组织。各项企业工程需要组建各项组织机构,建立技术保障服务体系,协调发展科研和生产机构。各大型系统工程集中体现了多种科技成果,会涉及到不同的生产部门和技术领域,因此,相关单位必须协调合作,才能顺利完成各项技术。③综合管理。大型系统工程涉及到不同的部门与单位,需要高效协调技术研发,合理配置资金运转,才能实施多样化的功能,形成协调管理模式,优化整体效益。
1.4提升核心技术能力
核心技术能力在企业发展中发挥主体作用,因此,在电子系统工程管理中应该将提升核心技术能力作为中心工作。核心技术能力主要体现如下:①国家级大型工程系统综合技术能力。国家级大型工程系统作为一项复杂的系统工程,由不同大型功能系统组成。在此类型工程中,需要构建统体系结构,高效处理信息资源,形成资源共享工作局面,实现信息与工程任务关系等。其核心技术包括:系统技术指标系统、装备改造技术、嵌入技术等。②部门级大型工程集成技术能力。部门级大型工程系统中需要确保传输网络的快捷性能,合理审查与评估各功能系统方案等,掌握系统验收工作,落实移交环节等。③战术与技术转换的总体技术的分解能力。在核心技术应用中,首先综合深入分析用户的需求,有机结合用户的作战需求与电子信息系统需求,充分协调工程系统的各分系统,为决策系统提供设计技术方案。最终,利用多种技术手段,制定达到标准的目标工程系统。
1.5价值链电子信息系统工程管理核心环节
价值链电子信息系统工程管理的核心环节,体现如下:①构建高效的组织管理体系。在电子信息系统工程组织实施过程中,需要保持相关部门的协调合作,因此,需要建立实用性的管理体系,及时解决组织实施过程中出现的各种问题。将价值链作为基础的管理体系,有机结合单位的核心业务管理与工程管理,在科学管理的引导下,进行高效的工程研制,充分发挥核心技术应用优势,切实增强企业核心能力。②分析系统工程发展内在规律。电子系统工程在开发中大多以科学研究为指导,但是不同因素制约研制的进展。通过价值链理论,开展工程实践,掌握系统工程核心要素的相关性,明确系统工程发展目标。③实现微观管理方法。基于价值链理论,工程管理需要面对总价值,在各环节中产生相应价值。核心能力作为产生价值的内在因素,其关键目的在于提高产生价值的能力。目前,采用现代项目管理和共性技术管理、使用管理相结合的方法,如图3所示。④重视经营运作管理因素,提高企业核心竞争力。管理功能在于实现高效的经营运作,构成有序的开发、服务流程。核心竞争力直接关系到企业的生存与发展,因此,可通过提高产品的价值保障、创新意识以及建设企业文化等途径,切实提高企业核心竞争力。⑤构建符合价值链管理的业务流程。按照价值链特征,实施企业的业务流程,形成研发、保障、经营、服务等环环相扣的“价值链”。
2结束语
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【摘要】许多国家将交通、电力、通讯、仓储等基础设施称为“社会间接资本”,其建设水平对吸引外商直接投资具有重要的影响。在承接产业梯度转移中,长沙要加大基础设施建设的投资力度,完善各项配套设施,进一步优化投资环境。
【关键词】许多国家将交通、电力、通讯、仓储等基础设施 称为“社会间接资本”
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【正文】
加快基础设施建设,优化长沙外商投资环境许多国家将交通、电力、通讯、仓储等基础设施称为“社会间接资本”,其建设水平对吸引外商直接投资具有重要的影响。在承接产业梯度转移中,长沙要加大基础设施建设的投资力度,完善各项配套设施,进一步优化投资环境。一是加快跨省市区的交通干线建设,尤其要重点打造连接粤、港、澳和出海快速通道,提高与粤、港、澳和出海港口之间的人流、物流速度,降低运输成本,为商品进出口和粤、港、澳地区出口导向和劳动密集型产业转移创造条件。二是着力加强长株潭路网建设,建成长株高速、黄萍高速、长潭西线高速,形成长株潭高速外环。三是完善骨架干线,加快国省道、县乡道改造步伐,全面形成市区到县(市) 、县(市) 到辖区乡镇“一小时交通圈”。四是在水路方面,长沙市要大力提升航道等级,完善港口设施和码头功能及吨级结构。重点建设好霞凝新港工程, ,将其建成中国内陆最具影响力的现代化航运港口;配套建设好霞凝物流园区,形成干支相通、通江达海的内河水上通道;加强与上海、中部口岸的“大通关”合作,积极探索区域通关改革,缩短长沙出海航程;五是着力加快市、县(市) 、乡(镇) 三级客货运站场建设,基本形成以公路主枢纽为中心,各县(市) 、乡(镇) 为连接点的客货运输网络;六是加快电力基础设施建设,优化水、火、电比例结构,加快推进地区性电网与省网相连促进区域间电力互补,使电力供应充足。
三、利用外资,促进长沙加工贸易的发展那么长沙如何利用外资,促进加工贸易的发展? 笔者认为可以采取下列政策措施:在贸易政策制订的过程中将加工贸易的发展置于一个战略的高度,重视和鼓励其发展。在吸引加工贸易转移方面制定较进取的策略,提供比珠三角和长三角更优惠的引资条件,在政策、交通设施、电力和劳工等方面发挥长沙的吸引力,同时保持加工贸易政策的连续性和稳定性,为产业转移创造良好的外部发展环境。积极开展加工贸易招商,实施外资带动,推动加工贸易实现大跨越和大突破。将产业招商与加工贸易招商项目紧密结合起来,重点吸引一批科技含量高、辐射带动性强、发展前景好的“配套协作型”加工贸易龙头项目,延长加工贸易的产业链,提高加工贸易产品的深加工和精加工程度,释放加工贸易的辐射能力和聚集效应,促进加工贸易由低层次向高层次转移。我市的农业资源和天然资源丰富,出口以粮食和其他原料等附加值较低的产品为主,如果能利用外资,大力发展配套的加工工业,会有助于提升长沙的出口产品结构。充分发挥长沙在资源、人才、技术、交通等的比较优势,吸引跨国公司建设生产基地,设立研发中心和地区总部,更大范围地聚集为跨国公司配套的加工制造商,形成大规模产业群。重点发展以IT为代表的关联度大、技术含量高、辐射带动强产品的加工贸易,不断提高机电产品和高新技术产品比重。积极吸引和承接产业链中附加值更大的产品研发设计、生产制造、营销、服务等环节的加工贸易。各区县可结合本地实际,特别是结合本地的特色经济,培育潜力大、前景好、竞争力强的加工贸易龙头产业,带动上下游企业配套发展,逐步建立起加工贸易出口基地。积极利用长沙金霞海关保税物流中心的优势,降低加工贸易企业的物流成本。长沙金霞保税物流中心将实现保税仓储、国际物流配送、简单加工和增值服务、进出口贸易和转口贸易、口岸功能和退税功能、物流信息处理等多项功能,集海关、检验检疫、物流基地、金融服务等功能于一体。我市加工贸易企业可充分利用其政策优势,将深加工结转产品直接出口到保税物流中心,然后由下游企业从保税物流中心进口,节约物流成本。
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1 河北地标编制的基本情况
河北地标是由河北省工业和信息化厅提出的,其编制计划为河北省质量技术监督局《关于下达2013年河北省地方标准制修订项目计划的通知》(冀质监函 [2013]223号),项目承担单位为农业部建材产品质量监督检验测试中心(唐山)。
在烟气脱硫方法按有无液相介入划分的湿法、半干法、干法、电子束法和海水法等分类中,湿式钙法脱硫在河北的应用企业较多,其脱硫剂主要包括石灰石粉和生石灰。这也与我省环保部门制定的《污染治理技术规范》相适应,该规范中要求200MW以上机组全部采用湿式钙法或双循环式钙法脱硫工艺,其脱硫效率必须达到95%以上;同时要求200MW以下小型发电锅炉逐步淘汰,且脱硫效率低于90%的半干法或循环流化床工艺也必须退出脱硫市场。
在我省,大多数发电厂的湿式钙法烟气脱硫系统均是直接购入石灰石粉用作吸收剂,这样,脱硫系统占地面积小,工序简单。由于烟气脱硫装置可以随石灰石成分有一定的变化范围,因此,对石灰石成分的要求的标准不一。但这种变化调节通常是以牺牲脱硫效率为代价的,为保证达到规定的脱硫效率,各脱硫公司多根据自己积累的运行经验,对石灰石粉的成分指标提出自己的要求。如表1、表2、表3是三个不同企业不同时期对石灰石品质的要求。
标准起草组通过对国内外相关标准的现状调研,然后参照我国现行的检测技术规范[3]及重庆市烟气脱硫(湿法)石灰石粉地方标准,讨论确定了标准起草的思路和框架。又针对CaCO3、MgCO3、酸不溶物、反应活性等几个重要技术指标,通过广泛征求意见,研究界定了指标的限值。
2 河北地标与重庆地标的比较
2.1 产品等级划分方式不同
重庆地标分等为优等品、一等品、二等品;河北地标等级划分为I级、II级、III级三个等级。虽有区别,但本质相同。
2.2 技术要求既有相同点也有不同点
重庆地标从项目上仅规定了外观、氧化钙含量、细度(0.063mm方孔筛筛余)和水分四项指标。河北地标除外观、水分与重庆基本一致外,氧化钙含量、细度指标均有明显提高,且增加了MgCO3含量、酸不溶物指标,并要求报告反应速率(转化分数达到0.8时所用时间)测定值。
2.3 氧化钙或CaCO3含量区别较大
重庆地标氧化钙含量按优等品、一等品、二等品分别为≥50.4、≥49.5、≥47.5(换算成CaCO3含量分别为≥89.95、≥88.35、≥84.78)。相对于河北地标中CaCO3含量分别为≥94.0、≥92.0、≥90.0(换算成CaO含量分别为≥52.67、≥51.55、≥50.43)的要求是偏低的,客观上有利于提高石灰石开采利用率。但就河北而言,多数脱硫企业面对严格的脱硫效率要求,普遍提出的CaCO3含量均在90.0%以上,并对影响脱硫效率的有害成分提出不同的限制要求。这也与石灰石资源丰富且低CaCO3含量石灰石利用方式较多的现状,以及脱硫企业专业技术人员较缺乏的现实有关。更由于脱硫企业曾发生的多次堵管事故,而不得不改用高品位生石灰救急的负面影响,为平衡供需双方关系,在编制标准时,我们支持了最低CaCO3含量在90.0%以上的要求。 [本文由WWw. dYlw.NE t提供,第 一论 文网专业写作职称论文和毕业论文以及服务,欢迎光临]
2.4 河北地标增加了有害成分MgCO3和酸不溶物的限制要求
由于影响脱硫效率的石灰石粉品质因素主要包括:石灰石成矿年代、晶体结构、CaCO3含量、MgCO3含量、杂质含量(主要是不溶性的Al2O3、Fe2O3、Mn3O4及SiO2等酸不溶物)、粒径(细度)有关。同时,石灰石所处运行环境的pH值、浆液中Cl-含量、Na+含量、F-含量、甲酸含量、浆液温度、搅拌速率与搅拌强度、添加剂的质量与品种、CO2分压、曝气效果以及烟尘中的可溶性Al3+、Fe3+、Zn2+对反应活性影响也较大。
结合企业脱硫实践和庄沪丰[4]、钟毅[5]等人的研究,我们确定控制的化学成分包括CaCO3含量、MgCO3含量、酸不溶物。其意义在于:
2.4.1 反应活性和脱硫效率的要求
石灰石矿通常有三种存在形式:一是以方解石形式时,其石灰石含量较高,达98%,氧化镁含量较低,对于石灰石-石膏来说是比较好的脱硫剂。二是以白云石形式存在时,其分子式为CaMg(CO3)2,这种石灰石是在地质变化过程中,钙原子被告镁原子代替自然形成的,而CaCO3与MgCO3是晶体间的力结合,其溶解度比CaCO3更低,对于石灰石-石膏脱硫系统而言,在pH值为5.2条件下,几乎没有活性。三是两种晶体结合物,既有单独的石灰石晶体,也有以白云石形式存在的混合物。如果氧化镁是以活性MgCO3形式存在时,而不是以CaMg(CO3)2形式存在时,烟气脱硫用石灰石粉的活性也差别很大。由于石灰石品质是由CaO含量决定,石灰石纯度越高,脱硫效果越好,因此需要对氧化钙、氧化镁含量、杂质含量(主要是不溶性的Al2O3、Fe2O3、Mn3O4及SiO2等酸不溶物)等加以规定。
2.4.2 运行控制和成本控制的要求
由于石灰石的成矿年代和CaCO3含量不同,其反应活性差异较大,CaCO3含量越高活性越大。而白云石比方解石的溶解速率低3~10倍,当石灰石纯度较低或要求的石灰石利用率较高时,白云石等杂质会大大降低石灰石的溶解度。MgCO3含量过高时,还容易产生大量可溶性的MgSO3,从而减小SO2气相扩散的化学反应推动力,严重影响脱硫化学反应的有效进行,且石灰石中CaCO3含量太低时会由于杂质较多而给运行带来一些问题,造成吸收剂耗量和成本费用增加。
2.4.3 促进生成优质脱硫石膏以便循环再利用的要求
烟气脱硫石膏[6]标准中规定干基二水硫酸钙含量分别不小于95%、90%、85%时划分为三个等级。其余组分大多为未充分利用的石灰石中CaCO3。对于不能达到分级要求的脱硫产物,一般采用丢弃形式,废液也随废水排放,从而会对环境造成新的污染。而造成脱硫石膏无法顺利生成的原因除了运行中的各种因素以外,因石灰石品位过低造成的循环利用率不高也是重要原因。因此也需要控制石灰石中CaCO3含量在9 0%以上。
考虑到上述原因,我们根据汇总相关实验数据,规定MgCO3和酸不溶物的限值分别为≤5.0和≤6.0。
2.5 两地地标中细度指标要求也有差别
石灰石粉细度也是影响脱硫效率的一个重要因素。对于纯度较高的石灰石,粒径对反应活性的影响远大于石灰石种类和成分的影响。反应接触面很大程度上决定化学反应速率,石灰石粉越细,单位质量接触面积越大。较细的石灰石颗粒各反应速率高,更快的吸收SO2气体,脱硫效率及石灰石利用率较高。一般情况下,0.063mm筛余小于10%时,即可满足脱硫时的粒径要求。粒径越细,越有利于气液反应,提高SO2气体吸收率。
重庆地方标准规定的是0.063mm筛余小于5.0%。而我省电厂通常采用325目筛(约0.045mm)手工干筛法测定并要求细度过筛率90%以上,即筛余小于10%。通过测定0.045mm、0.080mm负压筛细度与0.063mm干筛细度相比,感觉干筛数值不稳定,与负压筛的波动有的数据不可靠。
鉴于水泥负压筛析仪测定石灰石粉细度是成熟的方法,因此选用GB/T 1345-2005《水泥细度检验方法 筛析法》规定的45μm筛及其筛析方法,且规定45μm筛余≤10.0%。这个指标是综合考虑以下因素而确定的:一是为保证反应活性满足脱硫效率要求;二是为保证能源成本较低。由于现石灰石粉加工多为立式辊磨机或大型管磨机,均能在保证脱硫效率条件下兼顾经济性,也基本符合实际脱硫时石灰石粉的粒径情况。
2.6 河北地标中增加了反应速率指标
石灰石作为吸收剂的特性不仅包括其化学成分,主要也包括其反应活性,脱硫系统的碱量是通过石灰石粉的溶解来提供,吸收剂的活性影响到吸收剂的溶解度和溶解速度,是表示一种在酸性环境中的转化特性。活性较高的石灰石在保持相同石灰石利用率的情况下,可以达到较高的SO2脱除效率。石灰石反应活性高,石灰石利用率也高。石灰石品质不同,对生产控制有很大的影响,因此,生产中要综合考虑各个因素。
吸收剂的活性包含吸收剂种类、物化特性和与其反应的酸性环境。吸收剂的物化特性包括:纯度、晶体结构、杂质含量、粒径分布以及包括内表面(即孔隙率)在内的单位质量总表面积和堆积密度。对于石灰石粉,其反应活性的测试方法目前主要为反应速率法、MET法等两种方法。反应速率法即固定pH值为5.5、反应温度50℃和搅拌速度800r/min条件下的盐酸滴定法,表征反应时间与耗酸量的关系。因为我国已有电力标准[7]就是采用该法表征石灰石粉反应活性的,因此我们引用了该方法标准,与现有标准相衔接,突出了做为吸收剂石灰石粉的性能特点。
影响石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺效率的因素,除了吸收剂本身质量如纯度、粒度、杂质含量之外,过程控制质量、吸收塔工作环境、机组的烟气参数,如温度、SO2浓度、氧气量、粉尘浓度等也不同程度的影响脱硫反应进程。
3 试验方法的选择
(1)CaCO3:河北地标中按GB/T 5762-2012或GB/T 3286.1-2012进行CaO含量的测定。有异议时,按GB/T 5762-2012进行。重庆地标采用GB/T 5762-2000中EDTA法测定CaO含量。因此方法基本一致。
(2)MgCO3含量:河北地标中按GB/T 5762或GB/T 3286.1进行MgO含量的测定。有异议时,按GB/T 5762进行。
(3)含水量:同样为烘箱法。
(4)酸不溶物:河北地标中按JC/T 478.2-2013盐酸法进行。
(5)反应速率:河北地标中按DL/T 943进行。
4 结束语
河北地标虽较重庆地标在某些技术指标要求上较为严格,但相信随着脱硫技术装备的进步和专业技术人员水平的提高,一定可以在不远的将来把某些指标降到重庆地标水平,以更好地提高石灰石资源利用率。 [本文由WWw. dYlw.NE t提供,第 一论 文网专业写作职称论文和毕业论文以及服务,欢迎光临]
参考文献
[1]河北省地方标准.DB13/T 2032-2014.烟气脱硫(湿法)用石灰石粉[S]
[2]重庆市地方标准.DB50T 378-2011.烟气脱硫(湿法)石灰石粉[S].
[3]中华人民共和国行业标准.DL/T 986-2005.湿法烟气脱硫工艺性能检测技术规范[S].
[4]庄沪丰.石灰石粉品质对湿法烟气脱硫性能的影响[J].中国环保产业,2008,9:24-27.
[5]钟毅,林永明,高翔,等.石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统石灰石活性影响因素研究[J].电站系统工程,2005,4.
[6]中华人民共和国行业标准.JC/T 2074-2011.烟气脱硫石膏.
一、网络虚拟实验室的建立
1.虚拟现实技术
虚拟现实VR( Virtual Reality) 是近几年来信息技术迅速发展的产物, 毕业论文是一门在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术和传感技术的基础上发展起来的交叉学科。其基本方法和目标是集成并利用高性能的计算机软硬件及各类传感器创建一个使参与者处于身临其境的、具有完善的交互能力、能帮助和启发构思的信息环境, 即让用户在人工合成的环境里获得角色的体验。
虚拟现实具有三个基本特征。沉浸性, 是指观察者对虚拟世界的情感反映, 这种感觉能使用户全方位地投入这个虚拟世界, 这是虚拟现实的首要特征。交互性, 是指虚拟现实是一个开放的环境, 能对用户的输入作出响应, 并能通过监控装置来影响用户和被用户影响。想象性, 是指虚拟现实不仅是一个媒体、一个高级用户界面, 还是一个应用系统, 它以生动形象的形式反映设计者的思想。虚拟现实的三个基本特征强调了人在这个系统中的主导作用。虚拟现实系统按其功能不同, 可以分为三种类型: 沉浸式虚拟现实系统、桌面式虚拟现实系统和分布式虚拟现实系统。其中,桌面式虚拟现实系统是运用软件编程方法在显示器上显示三维场景, 用户通过键盘、鼠标等设备与虚拟场景交互, 它的特点是结构简单、成本较低, 易于推广。
2.网络虚拟实验室
所谓网络虚拟实验室, 是指利用区域网或互联网, 由虚拟现实技术生成的一类适于进行虚拟实验的实验系统, 包括相应的实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象及实验信息资源等。虚拟实验室可以是某一现实实验室的真实实现, 也可以是虚拟构想的实验室, 虚拟实验通过虚拟实验室进行。在虚拟实验中, 实验者有逼真的感觉, 有身临其境的感受, 好像是真正在现实实验室里近距离进行现场操作。在虚拟实验中, 没有一个有形的实验室, 也没有以实物形态存在的实验工具与实验对象, 实验过程主要是对虚拟物的操作。
3.计算机专业虚拟实验室的创建
构建专业虚拟实验室, 其实就是搭建一个网络平台系统, 包括硬件、软件及管理三个方面。在硬件上,
目前各校都建立了校园网络并接入了互联网, 这些基础设施基本可以满足需求, 不需要太多的投入。在软件方面, 一个是实验室平台软件系统的开发, 它与网站建设相联系; 另一个是网站的内容( 实验内容) 建设, 这是实验室建设的关键。虚拟实验室应有可以做的实验来支撑, 不然软件平台就是一个空架子, 形同虚设。同时, 该平台上还应有实验管理的支持, 对实验仪器、实验报告、实验指导、实验成绩及网上答疑等进行有效管理, 并对虚拟实验室进行监控, 计算机网络虚拟实验室系统各模块的主要功能如下。
( 1) 实验管理模块, 由学生管理、教师管理、仪器管理和学生成绩管理等组成。硕士论文在学生管理方面, 学生通过浏览器进行注册登录, 登陆成功后可浏览实验项目, 查看实验的详细资料, 预约实验项目及做实验的时间, 在线发送和接受消息, 进行问题讨论, 进行实验登记, 实验完成后可通过网络写实验报告并提交报告。教师管理方面, 可对实验内容添加、修改、整理、删除, 对学生提交的实验报告列表, 批改实验报告, 填写评语和成绩, 提交批改结果, 与学生进行讨论。仪器管理方面, 对新设计开发的虚拟仪器上传并进行分类整理, 以便实验使用。成绩管理方面对学生的实验情况( 实验次数、实验报告及完成情况) 给出成绩, 并进行统计分析及提供查询等。
( 2) 仪器展示模块, 对虚拟实验室可用虚拟元器件、虚拟仪器设备分门别类地进行管理, 以图形的方式直观呈现出来, 供学生在实验时进行选择。
( 3) 实验指导模块, 包括实验介绍、实验方法、实验项目的重点及难点、实验目的、实验原理、实验准备、实验任务、实验过程、实验报告的要求及实验应注意的事项等。
( 4) 实验报告模块, 主要对学生完成实验后, 提供相关的实验报告模板, 供学生下载, 由学生填写相关内容以及实验的结果, 完成后上传电子版实验报告, 由教师进行批阅, 并进行记载。
( 5) 实验答疑模块, 由专业教师对学生实验中出现的疑难问题进行及时解答, 帮助学生顺利通过实验。同时了解学生对实验的掌握程度, 并及时反馈、调整教学。
( 6) 论坛交流模块, 教师和学生可以通过论坛进行充分的交流, 学生可以将实验中的收获、经验和体会及问题到论坛上, 教师可以将一些典型的问题提出来, 供大家探讨。学生在这样宽松的环境下发表自己的见解, 教师从中可以得到及时的实验教学反馈信息, 以便整改。
( 7) 虚拟实验模块, 是虚拟实验室建设的重要部分。学生通过该模块进行虚拟实验, 医学论文以达到巩固强化知识的目的。该模块内容根据专业学习的具体情况及实验建设条件, 可不断增加。计算机专业网络虚拟实验室系统的建设, 可以引入其他学校的虚拟实验室中。这种方式比较简单, 容易实现, 见效较快。但需要投入较多的软件购置费用,同时也需要结合本校的实际情况进行一些调整, 有一个磨合期。另一种是因地制宜, 自主开发。根据本校的实际教学和实验情况, 结合学生的实际水平, 由任课教师或聘请部分专家组成开发小组, 进行一系列的虚拟实验项目的开发研究, 并将研究的成果连接到虚拟实验室中, 逐渐扩充直至完善。这种方式比较灵活, 能充分发挥教师的积极性, 能有针对性地进行设计开发, 适合学生的实际情况, 学生容易接受, 并且经费投入较少。缺点是开发周期较长, 系统性不够, 水平有限。也可以将上述两种方式结合起来, 一是引入、购置部分自己不宜开发的实验项目, 二是结合自身的优势和长处开发一些实验项目, 如非交互性的、演示性的虚拟实验项目等。
二、加强网络虚拟实验室的管理
1.加强用户管理, 为每个学生分配账号。对学生进入虚拟实验室, 使用实验室做虚拟实验等进行登记保存。鼓励学生经常访问虚拟实验室, 在上面提出问题、发表见解, 做好实验, 努力提高虚拟实验室的人气。
2.全天候开放虚拟实验室。学生可以随时进入虚拟实验实自己动手组织实验, 自己设计实验方案, 动手完成实验, 整理和总结实验数据, 职称论文提交实验报告, 培养学生的分析能力和创新能力, 逐步向以“学生为中心”的自主个性发展模式转变。
3.组织专业教师网上指导与答疑, 参与论坛讨论交流, 及时批改实验报告, 为学生顺利完成实验提供服务。在虚拟实验室中, 教师应对学生提出的疑问尽快给出帮助和解答, 并进行必要的指导。在实验室论坛上发表观点, 提出问题让学生思考, 使师生在虚拟实验室中有较强的互动性, 教师应充当好学生实验的合作者和知识的建构者的角色。
4. 对学生在虚拟实验室的表现及实验效果进行
评价。针对学生每一门课程的虚拟实验完成情况、实验报告、网上提问、论坛发帖的情况, 给学生一个成绩和评价, 反馈给学生, 英语论文并与该课程的正常实物实验一起记入实验总分。教师也要在对学生评价的同时, 征求学生对虚拟实验室的意见, 对学生反馈的信息进行整改。
计算机网络虚拟实验室的建立, 可以很好地解决目前硬件设备跟不上实验的要求、学生实验时间不够用等问题, 对于提高学生的动手能力、分析问题和解决实际问题的能力具有非常重要的意义。但在具体应用中还要注意处理好“虚拟实验”和“实物实验”的关系, 不能一味地强调虚拟实验, 要“虚实”结合, 既相互补充, 又各有侧重, 这样才能取得很好的实验教学效果。同时, 在虚拟实验中要注意培养学生严谨的、一丝不苟的科学实验作风。
参考文献
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[ 2] 蒋光明.基于互联网的开放式虚拟实验模型研究.西南师范大学学报( 自然科学版) , 2002( 3) .
关键词:计算机应用;装配规划;综述;虚拟现实;软计算;协同装配
装配是产品生命周期的重要环节,是实现产品功能的主要过程。写作毕业论文装配成本占产品制造成本40%~50%,装配自动化一直是制造自动化中的瓶颈问题。装配规划是在给定产品与相关制造资源的完整描述前提下,得到产品详细的装配方案的过程,对指导产品可装配性设计、提高产品装配质量和降低装配成本具有重要意义。产品的装配规划通常需要得到零部件的装配序列、装配路径、使用的工装夹具和装配时间等内容[1]~[3]。
较早的传统装配规划采用人工方式,工艺人员根据设计图纸和技术文档,通过分析产品装配图中零件的几何形状和位置关系,必要时再和设计人员进行讨论,进一步明确设计者的真正意图,利用自己的经验和知识规划出产品的装配方案。这种方法工作量大、效率低,且难于保证装配方案的经济性。
随着计算机集成制造CIMS和并行工程CE技术的发展和应用,一方面对装配相关的设计技术提出了计算机化的要求,以提高和产品开发过程中其他环节的集成化程度。另一方面要求装配方案的优化以降低成本和缩短规划时间以加快产品开发进程。受“需求牵引”和“技术推动”两方面的影响,80年代初,出现了对计算机辅助装配规划(ComputerAidedAssemblyPlanning,CAAP)技术的研究。到目前为止,CAAP经历了几个不同的发展阶段,出现了4种代表性的方法,按照出现的时间顺序及方法的特点,笔者将其归结为经典装配规划方法、虚拟装配规划方法、装配规划软计算方法和协同装配规划方法。
1经典装配规划方法
早期CAAP的研究侧重于装配序列的规划,以产品CAD装配模型为基础,写作硕士论文一般采用几何推理的方法,通过产品装配建模、装配序列推理和表达以及装配序列评价和选择为产品面向装配的设计和装配工艺规划提供指导和支持,其过程通常如图1所示。
1.1产品装配建模
产品装配模型是装配规划的基础,为装配规划提供装配体和零部件的相关信息。常用的装配信息表达模型可分为图模型和矩阵模型。法国学者Bourjauct提出了联系图模型[4],将零件之间的物理接触关系定义为联系即装配关系,图中的节点对应零件,边表示所连接的零件间至少有一种装配关系。关系模型[5]进一步区分了零件之间的接触关系和联接关系,图中包含3种实体类型:零件、接触和联接,边表达了实体间的关系。产品等级装配模型[6]将装配体看成具有层次结构性,即装配体可以分解为子装配体,子装配体又可分解为下级子装配体和零件的集合,以此表达产品的装配组成。
矩阵比图易于计算机表达和实现。Dini和Santochi[7]利用干涉矩阵、接触矩阵和连接矩阵表达产品,干涉矩阵描述了零部件间沿坐标轴方向装配时相互间的干涉情况,接触矩阵描述了零部件间的物理接触状态,连接矩阵描述了零部件间的连接类型。为减少矩阵的数量,Huang[8]等把6个干涉矩阵合并为一个拆卸矩阵,集成的表达零部件间沿坐标轴方向的干涉情况。
1.2装配序列推理和表达
基于联系图模型,Bourjauct采用人机交互“问答式”方法获取装配优先约束关系[4],写作医学论文随后DeFazio和Whitney[9],Baldwin[10]等人的工作进一步较少了需要由用户回答问题的数量,然后通过对装配优约束关系进行推理得到联络建立优先关系的层次模型表达产品的装配序列。
“割集”法是基于拆卸策略的装配规划中通常采用的图论算法。HomemdeMell和Sanderson[5]通过对产品联接图进行缩并,利用“割集”算法对联接图进行循环分解,生成所有可能的子装配体,直到不可再分。并提出了装配序列的AND/OR图表达方法,图中的节点对应装配过程中的子装配体或零件,超弧表达将子装配体或零件联接在一起形成更大子装配体的装配操作。因为“割集”算法的计算复杂性为O(3N)(N为零件个数),因此,对于复杂产品的装配顺序规划存在指数爆炸问题,这是难以让人接受的。
1.3装配序列评价和选择
装配序列的选择对装配线设计、装配成本、装配设备选择有很大影响,写作职称论文而评价是选择的基础。装配序列的评价可分为定性和定量两方面因素[11]~[13],定性因素主要考虑的有装配方向换向的频度、子装配体的稳定性和安全性、装配操作任务间的并行性、子装配体的结合性和模块性、紧固件的装配、零件的聚合等。定量因素主要考虑的有整个装配时间(包括子装配体的操作时间、运输时间等)、整个装配成本(包括劳动成本、夹紧和加工成本)、产品在装配中再定位的次数、夹具的数目、操作者的数目、机器人手爪的数目、工作台的数目等。
更多的经典装配规划方法研究文献可以参见TexasA&M大学Wolter教授的“AssemblyPlanningBibliography”[14],其中收集了自1980年起近15年经典装配规划方法的相关研究。经典方法一般表达出全部的序列解空间,这使它可能从中找出最优的装配序列,但随着产品中零件数量的增加,解空间的组合爆炸给序列的存储、选优带来极大困难;且序列的几何推理方法不易融入人类的装配知识,难免产生众多几何可行但工艺不可行的序列结果。
2虚拟装配规划方法
虚拟现实技术为装配规划的“人-机”协同工作提供了契机。虚拟装配是指由操作者通过数据手套和三维立体显示设备直接三维操作虚拟零部件来模拟装配/拆卸过程,无需产品或支撑过程的物理实现,通过分析、先验模型、可视化和数据表达等手段,利用计算机工具来安排或辅助与装配有关的工程决策[15]。虚拟装配过程中,人机可以充分发挥各自的优势,即人通过直觉/装配经验和知识决定产品的装配过程,但不能精确地判断当前所有可能装配的零件,也不太可能准确判定装配某一零件后装配体的稳定性等因素,而通过一定算法和规则实现的机器智能刚好弥补人的不足。虚拟装配方法得到的不仅仅是零件的顺序,还可以包括零件路径、装配工具、夹具和工作台等信息。图2为虚拟装配规划的工作步骤。
国外虚拟装配规划的研究以沉浸式虚拟装配环境VADE[16],[17](VirtualAssemblyDesignEnvironment)为代表,写作英语论文通过建立一个装配规划和评价的虚拟环境来探索运用虚拟现实技术进行设计、制造的潜在技术可能性,为机械系统装配体的规划、评价和验证提供支持。在虚拟环境中,利用提取并导入的CAD系统产生的装配约束信息引导装配过程;通过引入了质量、惯性和加速度等物理属性,基于物理特性进行装配建模,逼真地模拟真实装配环境;支持双手的灵活装配和操作;记录虚拟装配过程中产生的扫体积和路径信息并可进行编辑;建立了工具/零件/人相互作用模型,支持装配工具在虚拟装配环境中的运用。
国内管强等[18]将虚拟现实技术与面向装配设计的理论相结合,建立了一个虚拟环境下的面
向装配设计系统(VirDFA)。万华根等[19]建立了一个具有多通道界面的虚拟设计与虚拟装配系统(VDVAS),通过直接三维操作和语音命令方便地对零件进行交互拆装以建立零件的装配顺序和装配路径等装配信息。在面向过程与历史的虚拟设计与装配环境(VIRDAS)中,张树有等[20]通过识别装配关系进行装配运动的导航,实现虚拟拆卸/装配顺序规划、虚拟装配分析。从集成的观点出发,姚珺等[21]提出面向产品设计全过程的虚拟装配体系结构,从方案设计、结构设计和装配工艺设计3个层次上分阶段地对产品可装配性进行分析与评价。田丰等[22]提出一个面向虚拟装配的三维交互平台(VAT),简化了虚拟装配应用系统的构造,便于应用的快速生成。
应用虚拟现实环境开展装配规划,提供了一种新的思路和工具。但是,虚拟环境的构建需要较大资金的软硬件投入,另外,虚拟现实技术本身(如图形的高速刷新)及其相关硬件技术(如力触觉设备)的不成熟使得虚拟装配的研究仍处于探索阶段。
3装配规划软计算方法
1994年,Zadeh教授将模糊逻辑与智能技术结合起来,提出了软计算方法(softcomputing)[23]。软计算以模糊逻辑、神经网络和概率推理为基础,不追求问题的精确解,以近似性和不确定性为主要特征,所得到的是精确或不精确问题的近似解。为避免组合爆炸同时又能得到较优的装配规划方案,近来,基于建模、表达和寻优一体化的装配规划软计算方法得到广泛关注。
3.1装配规划神经网络方法
神经网络是模拟人类形象思维的一种人工智能方法,它是由大量神经元广泛互连而成的复杂网络系统,写作留学生论文单一神经元可以有许多输入、输出,神经元之间的相互作用通过连接的权值体现,神经元的输出是其输入的函数。若将优化计算问题的目标函数与网络某种状态函数(通常称网络能量函数)对应起来,网络动态向能量函数极小值方向移动的过程就可视作优化问题的求解过程,稳态点则是优化问题的局部或全局最优解。
Hong和Cho[24]用于机器人装配顺序优化的Hopfiled神经网络中,考虑装配约束、子装配体稳定性和装配方向改变等因素建立网络的能量方程,基于优先约束推理和专家系统提供的装配成本驱动网络的进化方程得到优化的序列。但由于神经网络缺乏全局搜索能力,计算结果显示,该方法容易产生不优化的装配顺序,且常常只能得到一个局部最优的装配序列。另外,参数选择和初始条件对网络的灵敏度影响大;神经网络在应用前须进行训练,而训练时要由专家提供较多可行的顺序作为样本。而样本可能是针对某种类型的产品,对其它类型的产品则不一定适用,该方法的应用范围窄。
3.2装配规划模拟退火算法
模拟退火算法源于固体退火思想,将一个优化问题比拟成一个热力学系统,将目标函数比拟为系统的能量,将优化求解过程比拟成系统逐步降温以达到最低能量状态的退火过程,通过模拟固体的退火过程获得优化问题的全局最优解。
Saeid等[25]利用模拟退火算法进行装配序列规划时,根据产品装配模型获得装配优先关系,将装配过程总装配时间和重定向次数运用多属性应用理论组合成单一目标函数,作为装配序列优化的评价函数。Hong和Cho[26]将装配约束和装配过程的成本映射为装配序列能量函数,利用模拟退火算法使装配序列能量函数扰动地逐步减小,经过多次迭代,直到能量函数不再变化为止,最后得到具有最小装配成本的装配序列。作者将该方法应用到一个电子继电器装配体上,并将其性能与利用神经网络[24]的装配规划方法进行了比较,结果显示基于模拟退火的装配序列优化方法可以产生较好的装配序列并且在运算时间上优于人工神经网络方法。
模拟退火算法具有较强的局部搜索能力,并能使搜索过程避免陷入局部最优,但模拟退火算法对整个搜索空间的状况了解不多,不能使搜索过程进入最有希望的搜索区域,从而使得算法的运算效率不高。
3.3装配规划遗传算法
在众多软计算方法中,遗传算法得到了众多研究者的重视。写作工作总结遗传算法是模仿生物自然选择和遗传机制的随机搜索算法,它将问题的可能解组成种群,将每一个可能的解看作种群的个体,从一组随机给定的初始种群开始,持续在整个种群空间内随机搜索,按照一定的评估策略即适应度函数对每一个体进行评价,不断通过复制、交叉、变异等遗传算子的作用,使种群在适应度函数的约束下不断进化,算法终止时得到最优/次最优的问题解。图3为装配规划遗传算法的一般流程。
装配规划遗传算法的研究重点集中于设计装配序列的基因编码方式以包含更多的装配过程信息、设计基因操作的形式和改进遗传算法的局部搜索能力上。Lazzerini等[27]的分段编码遗传算法中,将染色体分为3段编码,第1段表示参与装配的零件编号,第2段表示零件的可行装配方向,第3段表示装配工具,从而使染色体包含了部分工艺信息。为了提高算法的性能,文中将装配体分解为子装配体进行装配,减少了参加装配序列规划的零件数目;Guan等[28]采用基因团编码方式,一个基因团表达一个零件的装配操作,由被装配零件号装配元、装配工具装配元、装配方向装配元和装配类型装配元组成。在扩大采样空间选择下一代种群的基础上,通过交叉和多层次变异实现装配序列并行优化。廖小云和陈湘凤[29]在装配序列规划遗传算法中设计了复制、交叉、变异、剪贴和断连5种遗传算子寻找装配序列优化解。在Smith等[30]的增强型遗传算法中,选择下一代个体并不完全依靠适应度,而是先把一定数量较优的个体复制到下一代,将适应度低但几何可行的序列用于继续产生序列,直到满足下一代种群中序列个数的需求,从而使算法能跳出局部最优点,在全局范围内搜索最优解。
理论上,找到全局最优装配序列要求参加演化计算的种群规模要足够大,迭代次数要无限
多,但在计算资源和时间限制下是达不到要求的。因此,遗传算法求解装配规划问题的效率和结果依赖于初始种群规模及其质量、遗传算子及其操作概率等因素。
4协同装配规划方法
装配体作为实现产品功能的载体,零部件可能由不同的企业设计,零部件和产品可能在不同的装配工厂完成装配过程,因此需要设计团队的协同工作和决策以保证装配质量和降低装配成本。计算机和网络技术的快速发展缩短了异地人员在时间和空间上的距离,为实时的“人-机-人”协同装配工作提供了可能。
Wisconsin-Madison大学[31]提出网络环境下的电子化装配(e-Assembly),探讨在Internet/Intranet上利用3D模型进行协同虚拟装配和拆卸的方法论和工具,拟实现的关键技术包括3D交互可视化、协同装配/拆卸/维护/回收等。目前已开发了Motive3D系统,利用Synthesizer模块可以交互/自动进行产品的装配建模和规划,Visualizer模块为用户在Web平台上提供装配序列规划结果的可视化仿真,但缺少交互修改、调整功能。在ATS项目[32]实施中,为了向异地的开发人员展示装配设计和装配规划结果,尝试利用VRML作为可视化工具,一方面供设计团队浏览零部件设计,另外将装配模型用文本编辑软件进行编辑,生成装配序列的VRML仿真文件,供异地的设计团队实时进行评价和提出修改意见。但手工编辑文件不但花费的时间长达一周,而且每次设计修改后都必须重新编辑;同时,仿真文件仅具有浏览功能,不能进行交互修改。
Web环境下的协同装配规划方法[33]采用协同工作环境下的装配建模、装配规划任务分配和装配序列合成等技术,通过对复杂产品装配规划问题的分解,即降低了单机规划工作模式的复杂度,又便于集中不同地域多专家的装配知识和经验进行装配规划方案的协同决策。面向协同广义装配[34]通过确定装配子任务编码方法、装配人员评价指数和制定协同装配协议,以VRML为产品模型载体实现协同装配系统。在装配知识和规则的支撑下,支持局域网内多用户实施产品预装配、验证零部件可装配性,相关的装配人员能够协同讨论装配方案。Web环境下3D交互装配可视化仿真结构是一个符合开放技术标准的可视化装配系统[35],它基于VRML-Java实现装配场景的动态生成、装配控制、碰撞检测以及装配过程的动画回放等功能,目前完成了基于“堆叠”思路的装配验证方式。但该系统属于单用户系统,不能支持多用户的实时协同装配工作。
5结论与展望
CAAP的研究在理论上取得了一定的成果,在工业界也得到了一定的应用,但相对而言还很少,这说明该技术距离工业实用还存在较大差距。装配规划是一个经验和知识密集型的工作,同时又与具体行业和产品有紧密的关系。经典装配规划方法的精确推理在保证序列的几何可行性方面具有优势,而软计算技术能够将人的模糊知识融入规划过程中,使得结果具有更好的工艺可行性,两者的适当结合将有利于模仿人类装配专家的实际装配规划过程,从而得到合理的装配方案。
跨地域、跨国家的网络化、协同化产品设计和制造新模式的形成使产品装配成为一个需要协同工作和决策的问题。随着虚拟现实技术和网络技术的进一步发展,建立基于网络的协同装配决策平台和虚拟环境,支持异地多人员协同装配方案决策将是新形势下装配规划研究的新趋势。
参考文献
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[3]牛新文,丁汉,熊有伦.计算机辅助装配顺序规划研究综述[J].中国机械工程,2001,12(12):1440~1443.