关于电路的毕业论文 第1篇
摘要:我国自动化技术发展非常迅速,在冶金业中的应用我国已经自主开发出了具有世界领先水平的核心控制软件。本文从物联网技术、数学模型、自动化系统的集成与创新以及能源管控一体化对冶金工业自动化技术作了更深入的分析。
关键词:冶金;自动化技术;发展
近些年我国自动化专业技术的发展得到了很大的成就,已经被推广至制造业的应用中。并且基于计算机技术的自动化技术应用在经济效益和社会效益中有很显著的成果。本文主要以冶金工业自动化技术为主进行分析。
物联网技术在冶金企业中的应用
继计算机、互联网与移动通信网之后,物联网被认为是世界信息产业的第三次浪潮,其具有广阔的发展前景。但是目前对物联网的研究也仅仅停留在概念阶段,物联网在冶金工业领域的应用存在很多问题,主要表现在以下两个方面:
(1)研制生产关键特殊传感器――工业用传感器。工业传感器能够对物体的状态和变化进行测量或者感知,并将其转化为计算机能够处理的电子信号。工业自动检测和自动控制实现的首要环节就是研制生产工业用传感器。在现代工业自动化生产中,必须注重自动化生产过程中的各个参数的监视和控制,从而确保设备能够正常工作,并且使产品的质量达到最佳效果,而对各个参数的监视和控制就是通过各种传感器来实现的。因此,质优价廉工业传感器有助于现代化工业生产体系的构建。
(2)通过工业无线网络技术布局和建设工厂传感网。工业无线网络将传感器技术、现代网络及无线通信技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术等结合起来,它是一种由大量随机分布的、具有实时感知和自组织能力的传感器节点组成的网状网络。继现场总线之后,工业无线网络技术是工业控制系统领域又一热点技术,它能够使工业测控系统成本得以降低并且能够使工业测控系统应用范围得以提高。工业无线网络技术引起许多国家学术界和工业界的高度重视。
过程控制数学模型在冶金自动化中的应用
冶金自动化的不断突破是离不开数学模型的。如果把数学模型这项技术掌握了,就拿到了自动化的主动权和话语权。因此,要想生产国家急需的钢铁产品,就需要高水平的自动化技术做支持,而发达国家在自动化技术发展上比较成熟,他们为了某种目的是不会将其高端技术转让出去的,他们所转让的技术基本上都是过时的要不就是有条件限制的技术。到目前为止,我国的冶金自动化已经发展到一定的水平,开展高端冶金自动化领域数学模型的自主创新条件基本成熟,能够满足市场的广泛需求。另外,我国已经构建了一个富有技术创新能力的团队,为数学模型的自主创新创造了良好的基础条件。数学模型是对象表征的控制,是对象可执行的表述,数学模型与信息技术、工艺能力以及自动化技术进行有机结合,从而使得数学模型的优势更能充分的发挥出来,因此,数学模型通常被称为自动化与信息化的核心技术。我国钢铁工业要想生产出国民经济发展需求的钢材品种,就需要建立高可用性和高精度的数学模型。高可用性和高精度的数学模型能够确保产品的质量以及节能效果,促进产品可持续发展。
过程控制数学模型在国内钢铁行业的应用与发展,目前还刚刚起步,方兴未艾,随着需求的发展,未来的数学模型还有着极大的发展空间。从现在起,形成社会的关注,这对数学模型的未来发展,会起到一定的积极作用。打破数学模型的神秘感。相信自己的力量,鼓足自己的.信心,模型应用从低级向高级逐步发展,不断积累技术,不断培养人才,踏下心来,抓上几个项目,就一定能搞出名堂来,收到明显的经济效益与社会效益。发展以数学模型为核心的自动化技术,是落实“科技创造未来”的具体体现,也是我国钢铁工业实现新的腾飞的助推器。在过程控制数学模型的研发与应用上,要实现重点突破,开发出有中国特色的数学模型产品与技术,走出一条“研制一批,储备一批,生产一批”以科研促生产、以生产出产品、以产品保应用的新的可持续发展之路来。
以国产化创新型产品与技术为核心的自动化系统的集成与创新
目前,我国冶金工业自动化系统的建设,许多都处于开环控制或局部闭环控制阶段。而要实现真正意义的自动化系统的集成与创新就要在全过程方面实现真正的闭环。当然,这还要涉及到有关执行机构、检测单元等方面的支持与配合。其核心是国产化的技术与产品,并广泛采用国内外其他先进技术做支持,以保证整套系统的品质与质量。如果仍然还是停留在实现局部闭环控制上,就不能真正称之为系统的集成与创新。以国产化创新型产品与技术为核心的自动化系统的集成与创新是在控制系统、控制工程设计和组态软件、工业通信网络、制造管理和执行软件等多方面的基础上,通过集成与优化,实现真正意义上的生产管控一体化和生产过程控制智能化。
能源管控一体化建设
冶金工业是耗能大户,能耗将制约冶金工业的发展,我国冶金工业也正面临着由粗放型向精细化转型。以耗能来核定产能,或许将成为可能。所以整个冶金工业的节能降耗、低碳减排工作十分繁重,利用自动化技术来实现降低能耗,是冶金工业节能减排、实现绿色工厂的重要手段之一。
冶金企业能源管控一体化建设,如果只停留在数据采集阶段,那么意义不大。这也是目前已经普遍实现的事实。针对冶金工业能源管控的特点,一是耗能大户,二是在冶金生产过程中,又伴生出大量的可燃性气体,如焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气等。所以能源管控的工作重心是能源使用管理的优化、二次能源的安全合理使用、多种能源介质统一平台操作、改变传统的能源计量方式以及能源安全管理预警等。能源管控中心建设的特点是控制模型和管理模型的融合。
参考文献:
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[2] 冶金自动化技术发展趋势[J]. 山东冶金, 2008, (S1) .
关于电路的毕业论文 第2篇
摘要:在电气自动化技术的不断发展下,人们的生活方式、生活水平都得到了极大的改善,同时也促进了社会经济的发展。我国通过学习国外先进的电气自动化技术,同时引进先进的电气设备,加上自主研究船闸自动化技术,使得我国船闸自动化水平得到了巨大的发展。该文探讨了电气自动化在船闸工程中的应用,技术改造与技术创新等主要几个部分。
关键词:船闸电气自动化;设备改造;技术创新
电气自动化的全称是电气工程及其自动化,属于电气工程当中的一个组成部分,当前已经广泛地应用到了各行各业中,如家电电路设计、工业生产,航海事业、航天事业等等。在电气自动化技术的发展下,人们的生活方式、生活水平都得到了极大的改善,同时也促进了社会经济的发展。
1船闸工程中电气自动化的应用
船闸工程中电气自动化技术的应用现状
目前来说,船闸是应用最广的通航建筑物,它可以保证船舶的顺利航行。我国通过学习国外先进的电气自动化技术,同时引进先进的电气设备,加上自主研究船闸自动化技术,使得我国船闸自动化水平得到了巨大的发展。在船闸电气自动化的领域内,我国自主研制出了一些高性能开关、自动跟踪控制装置等等。我国的`同步控制技术也实现了从继电器控制技术到PLC、计算机网络控制技术的飞跃,尤其是在葛洲坝船闸技术改造方面,取得了突出成绩,极大地提高了葛洲坝船闸的自动化水平。
存在问题及解决策略
虽然我国船闸的控制技术不断发展,目前已经取得了极大的进步,但是我国的控制技术水平还是相当有限的,这阻碍了我国船闸工程电气自动化技术的进一步的发展。因此我们在学习外国先进的科学技术的同时,还要提高自主创新的能力,从而不断提高、发展我国船闸工程的控制技术。于此同时也必须要注意对船闸工程的其他方面,例如传感、检修、管理等技术的研究与改进,不断提高我国船闸工程的电气自动化水平。
2三轮技术改造与自动化特征
以葛洲坝船闸电气自动化设备改造升级工程为例,探讨船闸电气自动化设备改造与技术创新。电气设备的整修、整改船闸电气自动化设备的技术改造与升级大致上经历了3个阶段:依次为争端改造阶段、设备更新阶段和系统技术升级阶段。船闸运行初期,并不十分顺利,而是经历了一段很长的时间,然后进入到较为顺利的过渡期。但是过渡期并不是设备维修的最好时期,电气设备的问题往往具有隐蔽性、分散性和延时性,并且该阶段电气设备的整改维修所涉及范围较广,反复次数多,时间长,整修整改也难以达到零缺陷的效果,因此该时期将提高电气设备的性能作为主要工作目标,暂停无法正常实现的控制功能开发和实现,通过系统的简化来提高设备的可靠性。
船闸运行设备三轮改造及其自动化技术特征
首次改造
首次改造于1983年开始,历时约10年。在这段时期,船闸运管单位在持续处置设备缺陷的同时,加大力度进行了一些列的电气设备技术改造,通过技术攻关、自行研制或者内外合作等方式取得了较大的突破,如开发应用高性能专用行程开关、研制活动桥控制系统及自动跟踪同步控制装置等等。在该轮改造中,将改善船闸运行状况、提高船闸运行期间的使用效率作为了重点,在确保电气设备基本控制功能的基础上,强化了其安全性、稳定性的改造,取得了可惜的成果。
第二轮改造
从20世纪90年代开始,电气自动化设备改造快速发展,在15年的时间里,船闸电气自动化设备改造和技术创新在工业自动化控制技术的发展下获得了飞速的发展。在控制系统、传感系统等方面不断涌现出了新的科技产品,这为船闸电气自动化设备改造创造了良好的技术条件,同时船闸运管单位也大力发展自身优势,在新技术上不断探索与创新,实现了船闸电控系统上质的飞跃,安全性、可靠性与易维护性更加优越,也为行业发展中同类技术改革积累了经验。
第三轮改造
电气自动化设备第三轮改造开始于2010年,葛洲坝船闸计算机控制系统整体改造工程是其中最具代表性的工程,改造工程的目标在于实现3座船闸的统一控制管理。在船闸的改造工程中,借鉴20多年来的技术改造经验及科研成果,融合工业以太网技术、大规模PLC技术实现了3座船闸现场传感装置、计算机监控系统、图像监控以及广播系统的升级改造。正式投运后,葛洲坝船闸自动化控制水平明显超过了三峡船闸。通过升级改造,不仅实现了计算机监控系统在不间断运行性能上的突破,同时也实现了传感器技术的创新应用。
3主要技术创新及成果
在葛洲坝船闸电气自动化改造升级中,可将改造升级路线进行分类,大致分为4个方面:电气拖动及调速技术、传感器技术、控制技术与船闸控制。
船闸电气拖动及调速技术
船闸人字门启闭机
1号船闸人字门控制系统采用的是滑差电机拖动,调速为调速,由于受到“超灌超泄”情况的影响,导致滑差电机往往处在零负载或者低负荷工况,以至于出现时空,无法稳定运行,造成安全隐患,为此在1997年将其进行改造升级,采用了双速鼠笼式电动机。2号与3号船闸人字门控制系统均采用的是双速鼠笼式电动机拖动,可实现变极调速,进而确保了电机输出转矩和四连杆启闭机机械特是相吻合的,但是在电气保护不完善、电机额定功率余度偏大的影响下,系统的安全性存在较大的隐患。为满足运行的需求,于2011年将3座船闸人字门电机进行了变频调速改造,改造后有效地消除了电机启动期间、电机变速过程中对机械设备造成的冲击,延长了设备的使用寿命;同时,经精确的过载保护整定改造使得电机功能偏大的威胁大大降低。
活动桥启闭机
船闸活动桥采用的是滑差电机拖动,最初采用开环控制,在运行过程中发现其无法实现与电气的同步运行,因此对此加以改造,通过增加光电码盘式高度/高差检测装置、伺服电机,有效地改善了同步性,并实现了同步跟踪。此后,针对闭环跟踪调速系统做出了改造,通过旋转编码器与单片机技术的运用大大地提高了系统的可靠性、易维护性。同时,通过PLC技术与变频器的应用也显著地提升了系统的可靠性、可维修性。
控制技术
船闸控制技术的发展、应用与演变都与工业计算机控制技术具有密切的关系,经历了继电器控制技术-晶体管集成电路控制-小规模PLC控制-大规模PLC控制-计算机网络技术的升级改造,在不断地改造升级中,系统的安全可靠性、可维修性、易维护性、人机交互性都得以实现,并不断地提升。
传感技术
船闸电气自动化中传感器具有十分重要的作用,传感器性能好坏直接影响着自动控制的安全与稳定,以及船闸的运行效率。因此,一直以来针对船闸传感器的改进、升级与创新都做出了长期的探索。船闸所涉及的传感器有多种,包括了高度/开度、位置、压力、水位、温度等多种传感器。高度传感器的演变是由定制光电码盘到旋转编码器的,其传动装置是一种链轮链条传动机构,其优势在于结构简单,可靠性高。位置传感装置多用于户外环境,并且使全天候运行的,因此要成功运用该传感装置,保证其防护等级、防护装置的加工精度非常重要。同时,传感装置有无位置精调功能对传感器的使用与易维护性有巨大的影响。
控制工艺流程
在计算机控制技术的飞速发展下,船闸控制工艺流程也朝着越发简单的方向发展,同时对各种精细化自动控制需求也提出了更高的要求,船闸运行在线监测系统、故障检测系统均逐渐得到丰富与完善。
4结语
在电气自动化技术的飞速发展下,船闸电气自动化设备的改造创新也不断得以实现,通过对船闸电气自动化设备改造审计路线进行分析,可将改造升级路线进行分类,大致分为电气拖动及调速技术、传感器技术、控制技术与船闸控制四个方面。在科技的进一步发展下,我国船闸电气设备自动化也将得到更好的提升。
参考文献:
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关于电路的毕业论文 第3篇
本次设计基于TSPC实现2n分频,即二分频单元是最基本单元模块。本设计采用基于TSPC结构的D触发器搭建二分频单元。
基于TSPC的D触发器
基于TSPC的D触发器电路采用11个晶体管构成的四级钟控互补输出方式实现,其中D为输入信号,Q为输出信号,φ为时钟信号。从图中可以得到:当“φ=0”时,第1级电路将开启锁存器从而接收输入信号D,同时第2级的输出被预充电,第3、4级保持原有状态不变。当“φ=1”时,第1级的输出信号将作为第2级的输入,产生第2级新的输出信号,第3级将采样第2级的输出信号传送输出到第4级,第4级反相输出对应信号得到输出Q值。由于采用动态结构,该触发器晶体管数目少,且功耗较低,有利于达到后续多级级联结构中高性能、低功耗的设计目标。
基于D触发器的二分频电路
基于D触发器的二分频电路由13个晶体管构成的互补反馈控制电路实现。当输入信号D频率为500MHz,脉冲电压为,从图中可以看到,基于TSPCD触发器构成的二分频单元可以准确地实现二分频的功能。
二分频电路的优化
采用TSPC动态D触发器结构实现二分频电路,虽然在晶体管数目和功耗方面获益,但同时代价是电路对噪声更加敏感。而衬底噪声是对分频器电路影响较大的噪声源之一。针对上述问题,本设计在电路结构方面对二分频单元电路进行改进,增加了噪声通路方式从而有效降低分频器电路对衬底噪声的灵敏度,提高电路的抗噪声能力。优化后的二分频电路如图5(a)所示,对应仿真结果如图5(b)所示。
2仿真结果
将6个二分频单元串联即得到对应的26分频器电路。(a)、6(b)、6(c)、6(d)、6(e)、6(f)分别给出了对应分频器电路在500MHz输入情况下2分频、4分频、8分频、16分频、32分频、64分频信号输出。从图中可以看出:输入信号周期为2ns(频率500MHz),Q1的输出为4ns,即实现了2分频(2的1次方);Q2的输出为8ns,即实现了4分频(2的2次方);Q3的输出为16ns,即实现了8分频(2的3次方);Q4的输出为32ns,即实现了16分频(2的4次方);Q5的输出为64ns,即实现了32分频(2的5次方);Q6的输出为128ns,即实现了64分频(2的6次方)。综上所述,电路可以对输入信号500MHz进行2的N(N小于等于6)次方分频。另外,由于二分频单元电路的高性能低功耗优势,总的分频器电路在实现高性能分频功能的同时不会引入太大的功耗,适于低功耗应用。对单个二分频单元电路和总电路功耗仿真仿真结果表明,单个二分频单元电路静态功耗为μW,总电路静态功耗为μW。
3版图设计
二分频单元版图
在版图的设计中,现有文献中大多数的分频器设计都是将VDD和GND环绕包围版图中的MOS管。本设计根据本次分频器设计的实际布局,采用2个U型的版图设计,避免了面积方面的浪费。另外,该设计有利于消除分频器应用中部分噪声。每个二分频单元的版图面积仅为18×μm2。
总体版图
基于二分频单元版图,在CadenceVirtuso平台下,设计了总的26分频器电路版图,如图8所示。后仿真结果完成电路版图后,为了验证电路加入寄生参数后的功能正确性,提取电路版图寄生参数对电路进行后仿真,结果如图9所示。瞬态仿真结果表明:该电路实现了500MHz输入情况下2分频、4分频、8分频、16分频、32分频、64分频的信号输出。
4结束语
关于电路的毕业论文 第4篇
关键词:电气工程;自动化;PLC
中图分类号: 文献标志码:A
引言
我国的电气工程自动化发展起步较发达国家来说较晚,但由于电气工程自动化的适用性很广,所以备受社会各个领域的欢迎,这也不断地对电气工程自动化提出了新的要求,为了适应社会的变化,满足人们不断更新的需求,电气工程相关单位就需要优化配置电气工程自动化的设计和应用。
一、电气工程自动化设计的原则
.设备运行效率的提高
设备的运行效率是在对电气工程自动化进行设计时需要重点考虑的,保证其运行效率是电气工程自动化设计的原则之一。所以在进行电气工程自动化的设计时,首先要保证建筑物重的电气设备能够安全稳定的运行,在此前提下最大可能的去降低设计成本;其次,为提高电气设备的利用效率,最大程度的减少运行设备的损坏,并且降低可能的设备维修费用和电气设备的整体成本,在进行电气设备自动化的安装工作时,尽量选择质量较高、节能效果较好、负荷也较均衡的设备。
.电气工程自动化设计的优化
电气工程自动化设计的优化工作是电气工程自动化设计的重要原则之一,所以科学合理的设计是电气工程自动化的安装工作中非常重要的一项工作。而电气工程自动化的优化工作,首先要在满足业主对电气设备全体需求的前提下,最大程度地提高电气自动化整体的稳定性、可靠性以及安全性。另外电气工程自动化是一项系统的工程1,它的运行需要很多科技含量很高的设备,本身就有很大的复杂性,所以要保证电气工程运行的整体安全性,首先要保证这些设备的安全性,这就需要把好电气设备自动化安装的关,而且这些高科技设备的安装要求一般都比较特殊并且复杂,比如防雷、防火、防水等的设置安装。
二、电气工程自动化的实践
控制系统可靠性的保证
由于PLC控制系统是电气工程自动化实现的重要途径之一,所以要想保证电气工程自动化的质量,PLC2系统的可靠性就变得至关重要了。PLC系统的可靠性主要是从提高其抗干扰性来得到保证的,其抗干扰性的保证主要从以下几个方面来实现的:
(一)、从PLC安装与布线方面,首先PLC控制系统的布线应远离大功率装置以及大型动力设备等对其干扰较强的设备,同时注意一定不能与高压电器安装在同一个箱柜内。为了避免外界信号的干扰,输入与输出线、开关量与模拟量都要分开敷设。其中交流与直流输出也要分开,且不能并行,另外还要远离高压线与动力线。
(二)、通过良好的接地方案也能保证PLC系统的安全可靠运行。一般主要有浮地、直接接地和电容接地三种接地方式。这三种方式均有自己的优缺点,在使用时,可根据本工程的实际情况进行选择。
(三)、增强PLC系统可靠性的方法还有很多,比如对其电源和感性负载的处理等硬件措施,然而这并不能完全消除干扰性,所以还可以通过一些软件措施来提高抗干扰性。
.注重综合性人才的培养
21世纪竞争的核心其实就是人才的竞争,所以想要在竞争非常激烈的电气工程行业重站住脚,就必须注重对综合性人才的培养,这也是实现电气工程自动化的重要策略之一。首先基本的专业知识技能是必须含有的,尤其是在逐渐自动化的电气行业3,工作人员必须能够详细了解智能建筑自动化系统的基本运行原理,例如照明、空调、电梯、通风以及消防等等,从而能够实现对这些系统的有效控制,保证系统设备的顺利安全运行。首先,各电气工程的相关单位就要组织对员工的专业技能的培训,或者为员工提供学习和进修的条件和机会,不仅能够使员工自身的专业素质得到很大程度的提高,企业也可以留住人才,增强企业的行业竞争力,从而也对电气工程自动化的发展起到推动作用。其次,从事电气工作的相关人员,也要不断地更新自己的专业知识,因为在这个快速发展的社会,科学技术的作用,很多的新技术、新工艺、新设备等出现的很快,而且更新也很快,尤其是对电气工程的自动化,所以电气工程的相关人员要时刻关注电气行业的信息,及时了解并学习最新的专业技能,这样才能跟上社会进步的步伐,成为综合性的人才。
.结合现代高科技技术实现电气工程自动化
要实现电气工程的自动化,就必须利用现代的高科技技术5,使用先进的测量和实验技术,比如,电子工程的实践、微机控制、EDA实验、单片机技术等等,进行设计实验并训练,从而提高电气工作人员的科研、实践以及创新能力。当然也需要企业先要对员工进行微机控制、电力传动等等方面的.培训,从而利用这些高科技的实验技术,保证电气工程的自动化。另外自动化系统还可利用先进技术,及时记录其综合的操作流程和故障的处理情况,并建立清晰的数据库,从而有利于后期的优化处理,针对一些特殊需求的功能,可以建立与其相适应的特殊系统,比如,停车场的管理系统、智能化的家居服务系统等。
.加强对电气工程自动化的管理
任何一个系统的顺利运行,有效的管理工作是必不可少的,同样电气工程的自动化也是如此。在实际工作中,可以运用KVM、CATS等模式建立设备与控制机房的链接4,通过较为完善的数字控制系统,实现本地控制与远程控制的双重管理模式。
三、电力工程自动化的发展前景
为了进一步的实现电气工程的自动化,各电气工程相关企业,就要结合国内外的相关发展行情和企业自身的条件,制定科学合理的发展计划,有效运用一切可利用的资源,不断地创新,开阔良好的市场,提高自身的竞争力,增加企业的经济效益,从而促进电气行业的快速发展。
.促进系统的统一性
作为促进电气工程自动化发展的基础,系统的统一性可以有效的缩短产品设计、产品生产与产品安装的时间,很大程度的降低成本,因为它可以对相关产品进行周期性的规划和设计,精确地进行产品的测试和试运行,有利于产品的开机、试调、运行以及维护等等。为实现脱离电气工程运行系统的电气工程的开发设计,满足业主的实际需求,并实现电气工程自动化的统一管理和电气工程的通用化,促进电气工程自动化的统一性是不要措施。
.实现接口的进一步标准化
要想促进实际办公室体系和电气工程自动化体系的资源以及数据的沟通和共享,降低电气工程的实际成本,减少电气工程的实施时间,而标准化的接口是实现这一目的的有效措施之一。它也是在电气工程策划方案与实现地之间距离较远时,保证实现资料准确传递的前提。总的来说要想实现厂家之间数据的交换,接口的统一标准化是重要保证,当然这也是电气工程自动化所面临的急需解决的难题之一。
结束语
总而言之,随着人们对生活和工作环境、功能和质量要求的逐渐提高,促使着国家和企业增强对电气工程自动化的重视,相关单位再进行电气工程自动化的设计时要注意严格遵守相关的法律法规和设计原则,保证电气工程自动化的安全性、稳定性,同时要充分利用现代快速进步的高科技,注重对工程项目的管理和控制,为社会增加良好的经济和社会效益。
参考文献:
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关于电路的毕业论文 第5篇
关键词:课程体系改革;教学内容优化;集成电路设计
以集成电路为龙头的信息技术产业是国家战略性新兴产业中的重要基础性和先导性支柱产业。国家高度重视集成电路产业的发展,2000年,_颁发了《_关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》(18号文件),2011年1月28日,_了《_关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》,2011年12月24日,工业和信息化部印发了《集成电路产业“十二五”发展规划》,我国集成电路产业有了突飞猛进的发展。然而,我国的集成电路设计水平还远远落后于产业发展水平。2013年,全国进口产品金额最大的类别是集成电路芯片,超过石油进口。2014年3月5日,_总理在两会上的政府工作报告中,首次提到集成电路(芯片)产业,明确指出,要设立新兴产业创业创新平台,在新一代移动通信、集成电路、大数据、先进制造、新能源、新材料等方面赶超先进,引领未来产业发展。2014年6月,_颁布《国家集成电路产业发展推进纲要》,加快推进我国集成电路产业发展,10月底1200亿元的国家集成电路投资基金成立。集成电路设计人才是集成电路产业发展的重要保障。2010年,我国芯片设计人员达不到需求的10%,集成电路设计人才的培养已成为当前国内高等院校的一个迫切任务[1]。为满足市场对集成电路设计人才的需求,2001年,教育部开始批准设置“集成电路设计与集成系统”本科专业[2]。
我校2002年开设电子科学与技术本科专业,期间,由于专业调整,暂停招生。2012年,电子科学与技术专业恢复本科招生,主要专业方向为集成电路设计。为提高人才培养质量,提出了集成电路设计专业创新型人才培养模式[3]。本文根据培养模式要求,从课程体系设置、课程内容优化两个方面对集成电路设计方向的专业课程体系进行改革和优化。
一、专业课程体系存在的主要问题
1.不太重视专业基础课的教学。“专业物理”、“固体物理”、“半导体物理”和“晶体管原理”是集成电路设计的专业基础课,为后续更好地学习专业方向课提供理论基础。如果基础不打扎实,将导致学生在学习专业课程时存在较大困难,更甚者将导致其学业荒废。例如,如果没有很好掌握MOS晶体管的结构、工作原理和工作特性,学生在后面学习CMOS模拟放大器和差分运放电路时将会是一头雾水,不可能学得懂。但国内某些高校将这些课程设置为选修课,开设较少课时量,学生不能全面、深入地学习;有些院校甚至不开设这些课程[4]。比如,我校电子科学与技术专业就没有开设“晶体管原理”这门课程,而是将其内容合并到“模拟集成电路原理与设计”这门课程中去。
2.课程开设顺序不合理。专业基础课、专业方向课和宽口径专业课之间存在环环相扣的关系,前者是后者的基础,后者是前者理论知识的具体应用。并且,在各类专业课的内部也存在这样的关系。如果在前面的知识没学好的基础上,开设后面的课程,将直接导致学生学不懂,严重影响其学习积极性。例如:在某些高校的培养计划中,没有开设“半导体物理”,直接开设“晶体管原理”,造成了学生在学习“晶体管原理”课程时没有“半导体物理”课程的基础,很难进入状态,学习兴趣受到严重影响[5]。具体比如在学习MOS晶体管的工作状态时,如果没有半导体物理中的能带理论,就根本没办法掌握阀值电压的概念,以及阀值电压与哪些因素有关。
3.课程内容理论性太强,严重打击学生积极性。“专业物理”、“固体物理”、“半导体物理”和“晶体管原理”这些专业基础课程本身理论性就很强,公式推导较多,并且要求学生具有较好的数学基础。而我们有些教师在授课时,过分强调公式推导以及电路各性能参数的推导,而不是侧重于对结构原理、工作机制和工作特性的掌握,使得学生(尤其是数学基础较差的学生)学习起来很吃力,学习的积极性受到极大打击[6]。
二、专业课程体系改革的主要措施
1.“4+3+2”专业课程体系。形成“4+3+2”专业课程体系模式:“4”是专业基础课“专业物理”、“半导体物理”、“固体物理”和“晶体管原理”;“3”是专业方向课“集成电路原理与设计”、“集成电路工艺”和“集成电路设计CAD”;“2”是宽口径专业课“集成电路应用”、“集成电路封装与测试”,实行主讲教师负责制。依照整体优化和循序渐进的原则,根据学习每门专业课所需掌握的基础知识,环环相扣,合理设置各专业课的开课先后顺序,形成先专业基础课,再专业方向课,然后宽口径专业课程的开设模式。
我校物理与电子科学学院本科生实行信息科学大类培养模式,也就是三个本科专业大学一年级、二年级统一开设课程,主要开设高等数学、线性代数、力学、热学、电磁学和光学等课程,重在增强学生的数学、物理等基础知识,为各专业后续专业基础课、专业方向课的学习打下很好的理论基础。从大学三年级开始,分专业开设专业课程。为了均衡电子科学与技术专业学生各学期的学习负担,大学三年级第一学期开设“理论物理导论”和“固体物理与半导体物理”两门专业基础课程。其中“固体物理与半导体物理”这门课程是将固体物理知识和半导体物理知识结合在一起,课时量为64学时,由2位教师承担教学任务,其目的是既能让学生掌握后续专业方向课学习所需要的基础知识,又不过分增加学生的负担。大学三年级第二学期开设“电子器件基础”、“集成电路原理与设计”、“集成电路设计CAD”和“微电子工艺学”等专业课程。由于“电子器件基础”是其他三门课程学习的基础,为了保证学习的延续性,拟将“电子器件基础”这门课程的开设时间定为学期的1~12周,而其他3门课程的开课时间从第6周开始,从而可以保证学生在学习专业方向课时具有高的学习效率和大的学习兴趣。另外,“集成电路原理与设计”课程设置96学时,由2位教师承担教学任务。并且,先讲授“CMOS模拟集成电路原理与设计”的内容,课时量为48学时,开设时间为6~17周;再讲授“CMOS数字集成电路原理与设计”的内容,课时量为48学时,开设时间为8~19周。大学四年级第一学期开设“集成电路应用”和“集成电路封装与测试技术”等宽口径专业课程,并设置其为选修课,这样设置的目的在于:对于有意向考研的同学,可以减少学习压力,专心考研;同时,对于要找工作的同学,可以更多了解专业方面知识,为找到好工作提供有力保障。
2.优化专业课程的教学内容。由于我校物理与电子科学学院本科生采用信息科学大类培养模式,专业课程要在大学三年级才能开始开设,时间紧凑。为实现我校集成电路设计人才培养目标,培养紧跟集成电路发展前沿、具有较强实用性和创新性的集成电路设计人才,需要对集成电路设计方向专业课程的教学内容进行优化。其学习重点应该是掌握基础的电路结构、电路工作特性和电路分析基本方法等,而不是纠结于电路各性能参数的推导。
在“固体物理与半导体物理”和“晶体管原理”等专业基础课程教学中,要尽量避免冗长的公式及烦琐的推导,侧重于对基本原理及特性的物理意义的学习,以免削弱学生的学习兴趣。MOS器件是目前集成电路设计的基础,因此,在“晶体管原理”中应当详细讲授MOS器件的结构、工作原理和特性,而双极型器件可以稍微弱化些。
对于专业方向课程,教师不但要讲授集成电路设计方面的知识,也要侧重于集成电路设计工具的使用,以及基本的集成电路版图知识、集成电路工艺流程,尤其是CMOS工艺等相关内容的教学。实验实践教学是培养学生的知识应用能力、实际动手能力、创新能力和社会适应能力的重要环节。因此,在专业方向课程中要增加实验教学的课时量。例如,在“CMOS模拟集成电路原理与设计”课程中,总课时量为48学时不变,理论课由原来的38学时减少至36学时,实验教学由原来的10学时增加至12个学时。36学时的理论课包含了单级运算放大器、差分运算放大器、无源/有源电流镜、基准电压源电路、开关电路等多种电路结构。12个学时的实验教学中2学时作为EDA工具学习,留给学生10个学时独自进行电路设计。从而保证学生更好地理解理论课所学知识,融会贯通,有效地促进教学效果,激发学生的学习兴趣。
三、结论
集成电路产业是我国国民经济发展与社会信息化的重要基础,而集成电路设计人才是集成电路产业发展的关键。本文根据调研结果,分析目前集成电路设计本科专业课程体系存在的主要问题,结合我校实际情况,对我校电子科学与技术专业集成电路设计方向的专业课程体系进行改革,提出“4+3+2”专业课程体系,并对专业课程讲授内容进行优化。从而满足我校集成电路设计专业创新型人才培养模式的要求,为培养实用创新型集成电路设计人才提供有力保障。
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[4]刘胜辉,崔林海,黄海.集成电路设计与集成系统专业课程体系研究与实践[J].教育与教学研究,2008,(22).
关于电路的毕业论文 第6篇
110kV输电线路杆塔基于受力的特征分成耐张型及直线型2种。选择合理的杆塔,直接决定了110kV输电线路经济性及建设速度,同时也在一定程度上影响了供电的可靠性和线路维修的便捷性。110kV输电线路杆塔设计施工的一个重要环节就是进行杆塔型式、结构的选择。对于交通运输方便的区域,适宜使用预应力混凝土杆及钢筋混凝土杆。结合运输与施工的实际,对于大跨越、出线走廊受到限制的区域,以及垂直档距比较大的情况,使用铁塔。110kV输电线路以及以上的高压输电线路,当穿过农田耕作区域时,出于降低对农田影响的目的,要尽可能少地使用带拉线的直线型铁塔。杆塔的呼称高度指的是杆塔高度,杆塔下横担下弦边到地面垂直的距离。杆塔的呼称高度与等线件垂直距离以及避雷线在架高度的和等于杆塔的总高度。对于电杆而言,还要包括埋入地下的深度。110kV输电线路施工的重要环节之一就是杆塔组立。当前,整体组立和分解组立是110kV输电线路杆塔组立的主要方式。钢筋混凝土杆具有单件重量比较大,杆身使用焊接方式,通常采用平面结构,沿着线路的方向稳定性不够等特点,基于此,钢筋混凝土杆的组立通常是大部分在地面进行组立,通过抱杆整体拉起的方式,也就是整体组立的方式。人字抱杆、门型固定抱杆、带拉线单抱杆等是整体组立经常使用的拉杆,而牵引绳、制动绳和磨绳等是整体组立混凝土杆通常采用的牵引机械。因此,需要对整体组立中各部分受力情况进行充分分析,选择安全系数足够并且轻便的工具。因为钢筋混凝土杆不可以存在过大的挠度,混凝土杆在组立时,杆端伸出的部分、杆身两支点之间都存在极限,当超过极限时,就会使得杆身出现裂纹,严重的会造成损坏。基于此,需要设计施工吊点,从而确保在整体组立过程中,钢筋混凝土杆的任何部分都比超裂纹的弯矩值低。杆塔的材料,杆塔结构形式以及杆塔受力形式决定了杆塔的强度。在长期的运行过程中,110kV输电线路的杆塔是避雷线以及导线的支撑物,因此,需要承担相应荷载,同时,杆塔变形需要在一定范围中,也就是杆塔需要满足刚度及强度的需要。和其他构件相比,环形截面构件各个方向承受能力都相等,同时节省了材料,能够使用离心机制造,通过离心方法浇制的混凝土的强度和振捣方法浇制的混凝土强度相比,其强度提高了将近1/3,所以110kV输电线路中环形截面的构件使用非常普遍。
输电线路架设工程设计施工
110kV输电线路的架线设计施工包括架线前的准备、连接放线导地线、观测弛度、安装附件等。基于展放的方法,架线施工包括拖地展放及张力展放2种形式。拖地展放不要制动线盘,这种方法操作简单,不需要专门的设备,然而劳动效率比较低,需要大量放线工人,同时对导线磨损比较严重。而通过牵张机械使得导地线一直保持张力,对交叉物保持安全距离的展放方法就是张力放线,这种方法的效率高,导地线展放的质量有保障,同时可以有效预防导地线的磨损,使得施工的质量提高,但是费用比较高,同时机械比较笨重。110kV输电线路放线的过程中,要对导线进行认真检查,不可以存在磨损、断股以及金钩等问题。当单股的损伤不大于1/2直径时,对于其他导线以及钢芯导线低于导电部分的5%,通过棱角、毛刺修光的方法进行处理。对于补修金具有效长度内如果钢芯断股或者铝部分的损伤大于25%,单金属绞线的损伤大于25%时,或者内层线股发生没有办法修复的永久变形时,需要进行截断重接。在连接前,对导线的两端线头扭绞的方向、规格进行检查,严格按照操作规范进行连接,严禁连接不同规格,不同扭绞的线。110kV输电线路施工基础混凝土的强度100%达到设计值时,进行输电线路的紧线工作。进行紧线时,要求杆塔结构完整,螺栓紧固。同时,耐张塔受到张力方向相反的反侧,需要实施临时的拉线,预防杆塔因为受力过大发生塔身变形,从而使得驰度的观测受到影响。通常情况下,临时拉线和地面的夹角不超过45°。
3.结语
关于电路的毕业论文 第7篇
【摘要】:随着城市化进程不断加快,大量的人口涌入了城市,造成城市用地和住房的紧缺。为了缓解建筑用地不足的局面,高层、超高层建筑便油然而生,而这种类型在遇到火灾时往往造成比较大的危害。这就要求对建筑消防电气提出了更高的要求,来保障人们的居住安全。因此,本文将按照国家的有关规范和要求,对建筑消防电气在安装和维护过程中的一些问题进行研究。
【关键词】:消防电气系统;建筑;安装;维护
一、引言
随着经济的迅速发展,人口的扩张是我国城市普遍存在的一个现象,而城市面积的短缺造成了住房需求的不足,在这种情况下,高层和超高层建筑便出现在人们的视野。由于超高层建筑具有多层数、人流密集、短时间不易疏散等特点,一旦高层建筑内部发生火灾,将会造成不可估量的损失。而建筑消防电气的设计和建设,可以有效的避免和消除建筑内部的火灾隐患。这就需要建筑消防电气系统在安装的过程要有合理的规划、安装和维护,来保证其良好的防御功能。因此,本文将重点探讨建筑消防电气的安装和维护问题。
二、建筑消防电气的功能
建筑消防电气的功用主要表现在以下几点:
(一)早期避难功能
建筑消防电气系统包括了消防电话、消防广播、应急照明等火灾自动报警系统。一旦发生火灾,小区消防管理部门可以通过火灾报警信号及时的了解火灾的先期预报,通过消防广播等设施及时的疏散群众,避免出现秩序的混乱,从早期有效减少生命威胁。同时如果出现人员被困可以向其提供有效的逃离路线,帮助他们安全逃生。早期避难功能是建筑消防电气系统最重要的功能。
(二)控制火势功能
建筑消防电气除了能及时发现并输出火灾报警信号从而疏散群众以外,还可以利用防火门、防火卷帘等消防联动设备进行防火隔烟,不仅可以有效控制火势的蔓延,还可以一定程度上保护被困人员的安全。该功能是体现建筑消防电器系统是否合理的一个关键功能。
(三)辅助救援功能
当火灾发生时,能否有高效的救援往往是损失程度大小的关键,而建筑消防电气系统可以为救援工作提供辅助,便于消防人员及时了解火情信息,也能一定程度上保护消防人员的安全,从而确保灭火救援的工作的有效进行,能大大降低了火灾所带来的经济损失。该功能是一样辅助功能。
三、建筑消防电气的安装
建筑消防电气系统主要包括火灾报警系统与消防联动控制系统两部分。因此,探讨建筑消防电气的安装,也是要从两方面来进行分析。目前,出台的规范主要有《民用建筑电气设计规范》、《高层民用建筑设计防火规范》、《火灾自动报警系统设计规范》等。它们都对火灾自动报警系统和消防联动控制系统进行了详细的规范,在规划设计时应切实遵循。
(一)火灾报警系统的安装
因为火灾报警系统是火灾发生时的第一道防线,因此它的安装必须严格按照安装要求进行规划、设计和施工,确保每一个部件都能在关键时刻发挥应有的作用。火灾自动报警系统的安装主要包括探测器、按钮、模块(接口)、报警控制器、联动控制器、报警联动一体机、重复显示器、警报装置、远程控制器、火灾事故广播、消防通讯、报警被用电源安装等项目。
在安装过程中,应遵循以下几点:
1.火灾报警系统的安装专业性很强,因此施工前必须经相关公安消防监督机构批准,并且由有许可证的安装单位来承担,确保施工质量。
2.火灾自动报警系统的安装应符合国家相关规范条例,满足设计图纸和设计说明书的要求并且严格执行,不得擅自更改。
3.火灾自动报警系统的设备应选用经国家相关部门检验合格的产品。并且安装前均应妥善保管,防止损坏,安装时应避免机械损伤。发现设备材料不符合要求时要及时更换。
4.因为大多数管线安装比较隐蔽,因此在安装过程中一定要严格控制质量,防止返工维修。
(二)消防联动系统的安装
消防联动设备主要有防火阀、防火门、防火卷帘、送风阀、排烟阀、水流指示器、电磁阀、排烟风机、送风机、消防泵、喷淋泵、切断电源装置、通讯、应急广播等。它的安装就必须根据建筑施工的实际情况进行。在安装的过程中,要配合消防控制中心之前的基础工作,并按照联动设备厂家说明进行严格的安装,使用前应进行检查和通电试验,保证能正常使用。最后,还要将用明显标志标出联动设备导线,用锁母将金属软管与设备进行连接,并根据配管规定接地。
四、建筑消防电气的维护
建筑消防电气系统的维护, 是保证消防系统可靠运行的重要环节。如果消防管理部门对消防电气设备的日常维护不加以重视,不去系统保养消防设备,随着投入时间的.推移,系统的可靠性会下降,不能达到火灾保护功能。因此工作人员要及时定期、按时的对消防电气设备进行全面的检查、测试和维护。从而保证整个消防电气系统的保持在一个好的好性能。对建筑消防电气的维护主要通过以下几方面进行维护:
(一)消防水系统的功能测试。
消防水系统是建筑灭火的主要组成部分,主要包括自动喷水灭火系统、水幕系统、水喷雾灭火系统等。消防水系统能否正常运行对建筑物的安全至关重要,因此,对消防水系统的功能要定期测试,最好每一年全部测试一遍,包括水流指示器、消火栓启泵按钮的测试、消防水泵有三种启动方式(现场启动、自动启动、远程启动)能否进行等。
(二)备用电源的维护
如果发生火灾,普通电源就会被完全切断,为此,消防电气的备用电源就显得至关重要。通常状况下,工作人员在维护消防电气设备时也要对备用电源进行全面的检查,在发现电池失效之后,要立即进行更换,确保建筑消防装置安全、能可靠的运行。
(三)火灾自动报警系统的检查维护
火灾发生时,第一时间对人员的疏散以及火灾救援最为关键,火灾自动报警系统的职能就是能及时发现火情。因此,维护自动报警系统是消防电气维护工作的重点。按照行业相关标准,探测装置等运行时间大多都是 2 年,因此每隔2年或 3 年就需要一次彻底的清洗。并且还应进行定期的检查,从而确保其始终处于正常运行状态。
总之,针对消防安全的重要性,消防部门常态化、制度化管理,明确各自的职责和工作程序。并切实安排专业技术人员对消防电气系统及相关设备进行管理以及维护。若有设备损毁,要及时修理或更换,确保消防电气系统的有效运行。通过对消防电气的全面检查维护,确保消防电气系统有效运行。如果电气设备有损坏,必须及时修理或更换。并做好详细的记录。
五、结束语
建筑消防电气的安装与维护是高层和超高层建筑中一项非常重要的工作,它的安装是否到位、安装质量好坏,直接影响到整个建筑的火灾抵御能力。因此,在规划设计上技术人员应全面的分析建筑的整体结构,从而合理的设计建筑消防电气系统。在安装上施工人员应该从技术上要足够可靠,在维护和管理上应该不断摸索学习新工艺、新技术,提高消防系统管理水平,最终保证居民的人身和财产安全。
参考文献
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[5]迭勇,刘振,王少强.对高层建筑消防电气设计浅析[J].陕西建筑,(23):21-23-26.
关于电路的毕业论文 第8篇
【关键词】高低压配电设备 问题故障 解决方法 电路原理
高低压设备出现故障会严重影响企业的正常运作,对工作进度产生影响,还可能造成严重的财产损失,影响国家经济的长足发展和进步。因此,在日常的生产经营中要注意对高低压配电设备的安全保障,在设计安装高低压配电设备时注意设备的质量和安全性能,保障供电畅通和运作正常。
1 高低压配电设备电路故障原因
预警监管问题
高低压配电设备大多经由人力进行安装检测,因而缺乏有效的预警监管措施是设备故障的重要原因之一。由于相关工作人员处理故障的措施不当,对高低压配电设备造成不必要的破坏和损耗,容易造成设备故障,影响企业生产运作的供电,造成经济损失。在日常的维修检测工作中,检测人员由于预警监管缺乏有效的措施,检查维护工作流于形式,起不到预警保障的作用。
变电设备自身出现故障或损耗
配电设备的质量和实用价值也是设备出现故障的重要原因,设备自身的原因常涉及电器元件的合理装配、电路的正确分析设计以及电路原理的设计使用。其中,高压配电设备主要采用真空高压断路器,真空断路器由许多电器原件构成,每一部分的故障都会影响断路器的正常使用。因环境变化造成分合闸的弹跳性不同,影响了分合闸对电路开断的控制,造成电路的供电故障。真空泡中的真空环境不纯,出现与外界环境的联通,会造成潜在的安全威胁。真空断路器的分闸出现故障,会造成故障时的电路保护机制无法正常运作,导致潜在的用电危险。在事故发生时而低压设备主要采用两路供电的方式供电,用电高峰时,两台变压器同时运行,容易造成电路故障,影响供电工作的正常开展。
故障相关的资料文件缺乏
对高低压配电设备的妥善处理或处理失误案例都能为日后的工作提供一定的借鉴和帮助,因此每次故障情况的相关资料和文件是配电工作人员应当妥善保管和研究的重要资料。主要的资料包括接线图、电路图和设备故障说明书。对相关的资料加以分析研究,能有效提高工作人员分析故障原因、处理故障问题的能力。但在实际的高低压配电设备故障分析处理工作中,大多数工作人员都没有对故障原因和维护措施进行总结讨论,总结后的资料也没有进行妥善保管,因此造成了面对问题时无所适从,无法对相关的故障原因进行统筹分析和处理。
2 高低压配电设备故障的解决方法
明确电路元件的配置
关于电路的毕业论文 第9篇
扇入问题是指门电路输入端口与实际电路输入端口的关系,一般分以下两种情况:(1)门电路多余输入端的处理设计电路时,需要用到的集成门电路的输入端多于实际电路需要的.输入端数时,就需要将多余的输入端进行处理。在保证输入正确逻辑电平的条件下,可将多余的输入端接高电平或低电平。如果是与门或与非门,应将多余的输入端接高电平;如果是或门或或非门,应将多余的输入端接地或接低电平。为防止干扰,多余的输入端一般不能悬空。接高、低电平的方法可通过限流电阻接正电源或地,也可直接和地相连接,如图2所示。但要注意输入端所接的电阻不能过大,否则将改变输入逻辑状态。(2)门电路输入端少于实际电路需要输入端的处理当用到的集成门电路的输入端少于实际电路需要的输入端数时,可采用分组的方法进行解决。例如,实际电路需要与非门输入端口为A、B、C、D共4个,但集成门电路是2输入端与非门,可按以下分组连接解决,输出Y=,如图3所示。
关于电路的毕业论文 第10篇
摘要:智能建筑是计算机、通信、自动控制、传感、多媒体等一系列先进技术发展的结晶。综合性强,涉及专业的领域更广,本文通过实际案例的分析和处理充分验证了电气技术在智能建筑中的重要作用。 关键词:智能建筑、电气技术、谐波、电磁干扰、等电位。
关键词:电气技术 智能 建筑
1、前言
智能建筑产业是随着信息产业的发展而诞生,且迅速发展起来的。现代建筑物的电气发展是经过电气化阶段、自动化阶段和当今的智能化阶段。 智能建筑技术的发展非常迅速,它是由电子技术、通讯技术、网络技术、计算机技术、自动控制技术、传感技术及多媒体技术等一系列最先进技术飞速发展的结晶。特别是智能建筑系统工程,它作为弱电系统工程的延伸和发展,综合性强,涉及的专业领域更广,新的弱电系统不断加盟到智能建筑技术领域内。建筑物使用功能现代化的需求和相关技术的不断更新和进步,共同促进智能建筑弱电系统技术的快速发展。 智能建筑弱电系统中的电子和微电设备较多,这些弱电系统的设备耐受电压较低,如电子设备耐受电压为5V,微电子设备耐受电压只有,这些设备过电压、过电流的能力差。信息系统设备(包括缆线)在遭受雷害和电磁干扰(如地电位升高、磁耦合、电耦合和电磁耦合等)时,必然会使信息系统中的设备、网络和布线将遭受感应过电压和电磁干扰的危害;各种高频、超高频的通信设施不断涌现,相互间的电磁辐射和电磁干扰日益严重,大量的运行和实践证明,电磁干扰和谐波对智能化设备和布线系统危害的案例和教训也应引起我们足够的重视,不可掉以轻心。 智能建筑需要不同行业的专家共同参与,除了业主之外,设计师、自动化技术、信息技术、通信技术、人造智能技术及电气技术众多专家一起密切合作才能得以实现。 “弱电较弱”正是指在智能建筑中,整体弱电系统工程是建筑电气工程中较薄弱环节,无论是技术力量、人员素质、设计与施工、智能化系统工程施工监理等相对较弱。这对我国的智能建筑的迅速发展是很不利的。
2、网络与布线
智能建筑的实质是诸多智能设备的网络化问题,它包括智能建筑弱电系统的集成(BMS或IBMS)。但由于火灾自动报警系统及消防联动(FAS)是采用集散型控制方式,所以FAS系统目前我国还是独立的控制系统,只是留有通信接口待今后与BAS系统集成,而美国的FAS系统是分散型控制方式可与BAS系统集成。 综合布线系统作为全新概念的布线系统,其优越性是传统的布线系统无法比拟的。主要体现在综合布线系统的开放性——向所有的通信协议开放,灵活性——设备的开通更改只需增加设备和跳线管理,可靠性——器件通过ISO等组织认证,星形拓朴结构等一条线路故障不影响其它线路正常运行;先进性——采用最新通信标准的5类、超5类、6类双绞线或光纤,实时传输多路多媒体信号;经济适用性——将分散线缆综合到统一标准布线系统中。 从网络架构上来分,网络可划分为局域网(LAN),控制网(Infrenet),广域网(WAN)和城市网(MAN)。世界公认的网络协议标准——TCP/IP协议,使得局域网和广域网实现了无缝连接。城市网是在局域网的基础上发展起来的一种新型的数据网,介于广域网与局域之间把多个局域网互相连起来,构成覆盖范围更大,支持高速传输和综合业务,成为适合城市范围使用的计算机网络。 为了保证系统的开放性和可操作性,实现与信息网络的互联互融,尽管目前控制网络中多种总线标准同时存在,但由于以太网速度控制性价比高,我区一直在控制网络中推广应用TCP/IP协议的以太网。在众多的现场总线技术中推广Profibus、Interbus、LonTalk、Modbus及CAN等总线。由于这样的规定从而使我区的智能建筑还没出现瘫痪现象。
3、目前智能建筑存在的问题
《智能建筑》刊物2004年第5期“谈工业以太网及其在智能建筑领域的应用”一文中写到“事实上目前有60%的智能建筑是瘫痪的”,其原因一是在众多的总线标准中Lon Work协议是非常完善的控制面层的总线协议,它有完善的七层协议,BACnet协议则是系统集成层面的协议标准,但没有在我国得到很好运用;二是多种现场总线并存,系统集成当然很困难;三是中国的物业管理技术水平相对较差,厂家在还能运行,一旦厂家支持不在时,系统很可能瘫痪”。 针对目前智能建筑存在的问题谈一下个人的看法:
(1)我国智能建筑缺少一整套完善的行之有效的`可操作的设计、施工和验收标准。现有的智能建筑设计、施工验收标准有《民用建筑电气设计规范》JGT/T16-92。上海市工程建设规范《智能建筑设计标准》、《智能建筑评估标准》、新疆行业工程建设标准《智能建筑设计标准》XJJ002-1999、国家标准《智能建筑设计标准》GB/T50314、新疆《综合布线施工验收标准》、《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》GB/T50311-2000、《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》GB/T50312-2000等。这些国家、行业、地方标准对智能建筑的设计、施工、验收起到一定的积极作用。但还缺少智能建筑的火灾自动报警系统及消防联动、安全防范、计算机房等施工验收标准和规范。现行的《智能建筑设计标准》针对不同类型的智能建筑的可操作性还有些欠缺。这给智能建筑弱电系统的设计带来了较多的难点。
(2)智能建筑的设计应由具有智能化设计资质总承包单位的设计院来承担。再由集成商进行多次的深化设计并交设计总承包单位审查方可招标施工。这是因为设计院熟悉和掌握国家、行业、地方的设计标准,设计中始终遵循国家的方针政策,坚持技术先进成熟、经济合理、实用可靠;系统设计和设备选型符合标准,且要求具有开放性、灵活性、和可扩性,不是以追求高额利润和推销产品为目的。设计院掌握设计程序和全过程,与施工、监理、质量监督和业主沟通较容易,与各专业配合也密切。设计院能给集成商创造一个良好的建筑平台和环境,反之集成商并不了解智能建筑设计程序和全过程并与相关专业配合十分困难。集成商也不熟悉土建施工图绘制规定和表达方法。集成商由于自行设计、自行施工,施工图设计纸质量就较差,达不到施工图设计深度的要求。 由于建设单位并不完全了解智能建筑的内涵,如系统众多、复杂、施工周期长、设备和线缆的性能等等。也不了解智能建筑弱电系统的重要性、综合性和技术难度大等特点。故目前建筑智能化系统大多数是单独招标、独立签约,中标后集成商自行采购、自行设计、自行施工、自行管理、自行约束,这种没有智能化资质的监理公司监理的智能建筑,将给今后的弱电系统的安装、调试、运行、维护管理带来无穷的后患。 当前由土建监理公司代替有智能化资质的监理公司监理的现象还很普遍,它将会给智能化系统工程带来设计方案失控、采购产品失控、施工进度失控、工程质量失控等等弊端。
4、电气技术在智能建筑中的重要作用
智能建筑是在建筑平台上实现的,脱离了建筑这个平台,那么智能建筑也就无法实施。智能建筑中弱电系统的设备、缆线安全必须依靠电气技术如:电源技术、防雷与接地技术、防谐波技术、抗干扰技术、屏蔽技术、防静电技术、布线技术、等电位技术等众多的电气技术来支持方可奏效。 下面从列举的几个案例中就能验证了电气技术在智能建筑中的重要作用。
(1)案例1:
阿拉山口海关闭路电视监控系统的主要功能,是辅助保安系统对整个海关建筑物内外现场实况进行监视。 详见监视电视系统图。该系统图是由现场的摄像部分(摄像机、云台、防护罩)、传输系统(光纤、光发射机)、监控中心(光端接收机、视频分配、监控服务器、矩阵主机)等部分组成。其监控中心的操作采用了计算机系统,以用户软件编程的全键盘方式来完成驱动云台的巡视、视频切换、报警处理、设备状态的检查等工作。
数字视频监控报警系统采用计算多媒体技术,CCD摄像机作为报警探头。探头将获取的视频信号经光电转换传输到主机,主机里的高速图像处理器对视频信号进行数字化处理,将视频信号形成的图像与背景图像进行分析比较,若发现有差异就报警,这种全屏幕报警系统最大特点是不易漏报。主机自动采集报警图像并存入计算,事后用户可根据时间、地点随时查阅报警现场的图像,以了解报警原因。该系统将电视控制系统与报警系统合二为一,实现了监视、报警与图像记录的同步进行,而且这种系统中没有录像机,没有视频分析器,一切报警记录都在计算机的硬盘内,所有操作都根据屏幕上的软件提示操作,对用户和使用者来说是一种全新概念的安全防范系统。 该系统设备的选型:摄像机为日本松下产品;云台、防护罩为美国派而高产品;光端传输设备数据接口选用美国NTK产品,这些也都是国外品牌产品,应该不会出现什么问题的。
但该系统开通以来,光发射机(A、B、C、D)的光端数据接口Rs422,室外摄像机的防护罩配置的温度继电器、冷却风扇、电加热器、雨刷器经常被烧毁,更换和维护量很大,工作极不正常,用户意见很大,集成商也很头疼。经分析是光发射机的220VAC电源质量存在问题,尽管选用了高精度稳压电源也是承受不了瞬流(包括电涌)的冲击,瞬流可以损坏任何一种电器,何况耐受电压很低的电子和微电子设备呢?摄像机因距海关大楼较远无法保证AC220V专用线供电。前端机电源就近接在30kW直流电磁铁的配电线路上,该线路上的瞬流和电涌从发生到消失的过程极快,属于微秒到皮秒级,其电压幅值可高出工作电压的几十倍、几百倍甚至几千倍。根据当地供电部门反映,80%的瞬流是从电力系统内部产生的,主要是由于电力负载的频繁开关和负荷频繁变化引起的。另外电磁铁的直流电源是由三相可控整流取得的,故电源线路内含有大量的3、5、7、9等奇次谐波,远超过谐波电压限制和谐波电流允许值,谐波严重危害配电线路及设备的安全。
因此,智能化系统应选用净化电源,有效地抑制瞬流、谐波的产生。低压配电线路还上应具有雷电过电压、电磁兼容(EMC)、电磁脉冲(LEMP)的保护功能,最大程度地改善和提高电源质量,以确保整个智能化系统的安全。然而上述案例中全然没考虑,所以系统不能正常开通,并经常损坏系统中的设备。
(2)案例2
新疆人民银行业务楼是座现代智能型超高层建筑,具有建筑物楼层多、建筑物高、人员流动大的特点,垂直运输与通信系统(国内联网)同样倍受重视。电梯系统是超高层智能建筑中不可缺少的重要设施。为高层、超高层的智能建筑服务时,不仅要求自身有良好的性能和自动化程度,作为建筑设备的自动化系统的一个组成部分,它是以计算为核心,构成对电梯设备的监控系统,该系统属于BAS的一个子系统与整个BAS协调运行,并受BAS中央计算机的监视、管理及控制。
电梯是用于垂直升降的机电一体化运输设备,该大楼选用三菱VVVF方式——交流调压调频的拖动方式, VVVF电梯具有抗干扰、高效、节能、舒适的控制系统,体积小、动态品质性能优越。控制部分采用双微机结构,主微机完成集选功能规定的操纵控制,付微机是实现拖动系统的速度控制。主、付微机采用并行通讯,整个系统由主控制器、控制屏(DDC)、显示装置(CRT)、打印机、远程操作台及串行通讯网络组成。但该电梯起初无法正常工作,电梯忽而上至顶层,忽而下降到底层,不按指令停层,后来发现未做功能性接地所致。该建筑是座旧楼无法利用钢筋混凝土钢筋作为联合接地,也无法做局部等电位联结。那么只有在机房内设置一根独立的接地线(绝缘线缆与动力线等截面),采用非金属接地模块独立式接地,接地电阻R≤欧。接地极与原接地极距离为20~25m呈零电位。做了电梯功能性接地后,电梯正常工作已达5年之久,未出现过任何故障。
(3)案例3
新疆建筑设计研究院选用迅达电梯,对于功能性接地甲、乙双方持不同意见。VVVF型电梯同样是双微机结构。安装人员坚决按厂里规定要求做独立式的功能性接地。我们考虑该业务楼是座智能建筑设有计算机网络和信息系统,强、弱电系统已经采用联合接地(共用接地)系统,《智能建筑设计标准》GB/T50-2000,第条,联合接地电阻R≤1欧(而该楼的联合接地电阻实测为欧),该建筑物内已经设置了总等电位联结和局部等电位联结。最后建筑单位采纳了等电位联结和联合接地方式,而没采用厂商提出的独立的功能性接地。因为独立的功能性接地做法经实践证实了并不利于计算机逻辑接地(单点接地),这是因为建筑物做了等电位联结,逻辑接地(单点接地)已不复存在了。在钢筋混凝土的高层民用建筑中功能性接地、保护性接地与防雷接地的三组接地装置要达到相互独立的要求是很难做到。而联合接地(共用接地)还可避免雷电的反击危害。经实测联合接地电阻R≤欧。利用联合接地后,电梯运行至今一直正常。联合接地做功能性接地时接地线需从基础接出,不得与其它接地混接、短接,接地线宜选用25mm2~35mm2绝缘线缆。为保证人身安全和弱电系统的抗电磁干扰,局部等电位联结是最有效的措施之一。
(4)案例4
电子计算机中心的接地装置不但要满足人身的安全,还应满足电子计算机正常运行和网络系统设备的安全。办公自动化系统包括:计算机、数字化设备等,除产品系列的不同外,高层、超高层建筑由于场地、位置、施工和投资等条件的限制,因此电子计算机在“接地”问题上有着不同的见解,国外经济发达的国家也有不同的观点。电子计算机“接地”系统是比较复杂的,如处理不好将造成电子计算机不能正常工作。工作在弱信号条件下数字设备接地线的脉冲干扰不容忽视。目前计算机工作频率多在100MHZ、200MHZ今后甚至1000MHZ及1GHZ、10GHZ。这时分布电感,分布电容会引起电流通路的阻抗发生很大的变化,当这些参数对谐波产生共振时又会产生超出常态阻抗和能量,将会直接危及计算机网络系统的安全。 有关电子计算机的接地有以下几种方式: 交流工作接地、安全保护接地、工作接地、防雷接地等四种接地方式,在智能建筑中宜采用联合接地(共用接地)。经过大量高层、超高层建筑接地方式的调研,联合接地完全可利用其结构钢筋和基础钢筋做接地装置。接地电阻一般值不会超过欧,很适宜作为电子计算机的接地装置。但是中银广场的计算机中心和计算机机房装修设计人员,坚持计算机系统的接地采取单点接地(逻辑接地)。
因此,花费了很大力气和资金从四楼计算中心机房,引出VV35m2单芯电缆,穿管经地下室引至室外距基础25m做了一组闭环式逻辑接地极,接地电阻为4欧。采用这种单点接地方式,计算机一直无法正常工作,后经建设单位研究决定,按照设计院设置的计算机房内局部等电位联结及联合接地做为电子计算机的接地,计算机经安装调试后至今一直运行良好。 这是因为在同一建筑物内,采用同一个联合接地系统(共用接地系统),以避免不同接地系统间的电位差引发电气事故和干扰。做了建筑物总等电位联结包括局部等电位联结、局部信息系统的网形和星形等电位联结结构、利用钢筋混凝土钢筋做接地装置(含钢筋混凝土基础接地体),其联合接地(共用接地)接地电阻R≤欧,远低于《智能建筑设计标准》GB/T50-2000的接地电阻R≤1欧的阻值要求。更远远小于电子计算机直流接地阻4欧的要求,即不花费投资又不费工,还保证电子计算机的正常工作,何乐而不为呢? 目前计算机信息系统和网络系统的应用已遍及各行业各部门乃至家庭。目前防雷技术已提出“建筑物综合防雷系统”的概念,新国标《建筑物电子信息系统防雷规范》已批准实施。建筑防雷工程必须综合考虑,将外部防雷措施和内部防雷措施(接闪功能、分流影响、均衡电位、屏蔽作用、合理布线加装过电压保护等多项重要因素),作为整体来统一考虑防雷措施。从而使计算机电子信息系统、网络系统、布线系统在智能建筑中真正成为标准、灵活、安全、无误的网络与布线系统。
5、新疆智能建筑市场发展的前景
新疆维吾尔自治区地处祖国的大西北,与独联体接壤,占地面积为全国面积的1/6(约9600万平方公里),地下埋藏着丰富的石油、天然气和煤矿,还有铁矿、铜矿(2000万吨仅次于智利),铝矿和稀有金属,风力发电量居世界第二,仅次于美国。有丰富的火力发电、水力发电、风力发电和太阳能发电的资源。 现阶段新疆还属于经济较不发达地区,与经济发达地区如上海、广州、深圳、北京等地相比,智能建筑的数量和标准上都还有着较大的差距。全国数千幢以上的智能建筑中,上海就有400幢之多。随着西部大开发,这几年国内外投资日益增多,国家投资了我区最长的数千公里光纤通信系统,使我区的通信系统与全国接轨。光纤通信使我区的通信得到了高速地发展,前不久塔北油田通信系统已做到光纤到桌面,乌市和塔北等油田的居住小区通信系统光纤已入户。 光纤作为通信系统的传输线路,我区也已被广泛采用,随着经济建设的发展人类社会已进入信息社会,信息逐步渗透到人们工作、生活的各个领域。
随着计算网络系统和通信网络系统的范围不断扩大及相关技术的高速发展,智能住宅小区、电力、高档写字楼、金融、会展中心、各级政府、生产建设兵团、校园,各行各业越来越依赖计算机技术、通信技术、网络技术和信息技术。就房地产商的业主目前也认识到戴上“智能大厦”的桂冠如:高级写字楼、智能住宅小区容易销售。自治区的1A智能住宅小区是由_下达的花园房产世纪花园及新特变的居住小区,现已竣工验收投入运行效果良好,销售率远比一般的住宅小区要高得多。很多业主重视到并提出效率管理,那种智能化得不偿失的说法已不复存在。克拉玛依石油和独山子石化总厂国家投资了500多亿,目前全疆住宅小区处于停滞状态,但克拉玛依市住宅小区纷纷上马,势头较猛。这些住宅小区,是按照国家建筑标准设计《住宅小区建筑电气设计与施工》03D603标准设计(新疆建筑设计研究院主编),包括强弱电设计。其中弱电包括安全防范系统、通信系统、信息管理系统、火灾报警与消防联动系统集中抄表系统等等。独山子市五万多平米的五星级宾馆已出基础,同时日本投资兴建五万多平米的高级写字楼正在设计。
金融系统乌鲁木齐市和各地州市也正建设各分支机构。移动、联通和银监行通信系统各地州市都正兴建项目。新疆大学、石河子大学等大专院校,新疆医学院的研究生教学大楼,师范大学教学楼等等。前不久刚接到新疆生产建设兵团机关综合楼建办发出的兵团机关综合楼工程初步设计评审会议的邀请函中写到:“兵团机关综合楼是集办公自动化、信息化、管理智能化、设备现代化、环保节能的高科技综合性智能建筑”。新疆大学电气工程学院为发展新疆智能建筑事业的发展不但开办了“智能建筑”专业,而且建立了智能建筑BAS实验室。根据需要,自治区党委和军区都建立了高速、快捷、安全、可靠的通信网络系统。库车石化总厂的办公区综合布线投资高达1000万元。智能建筑已成为新的亮点,网上获取丰富多彩的信息服务已成为新的时尚,我区公用网络的发展必将随着信息社会的发展而腾飞,坚信网络技术及布线技术有着广阔的前途,在我区必将获得更加广泛的应用。