输出设备范文

导语：如何才能写好一篇输出设备，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。

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绘图仪是输出设备，绘图仪是一种输出图形的硬拷贝设备，绘图仪在绘图软件的支持下课绘制出复杂、精确的图形，是各种计算机辅助设计不可缺少的工具。

输出设备（OutputDevice）是计算机硬件系统的终端设备，用于接收计算机数据的输出显示、打印、声音、控制外围设备操作等。输出设备的功能是将内存中计算机处理后的信息以能为人或其它设备所接受的形式输出。输出设备种类也很多，计算机常用的输出设备有各种打印机、凿孔输出设备、显示设备和绘图机等。输出设备是对将外部世界信息发送给计算机的设备和将处理结果返回给外部世界的设备的总称。这些返回结果可能是作为使用者能够视觉上体验的，或是作为该计算机所控制的其他设备的输入：对于一台机器人，控制计算机的输出基本上就是这台机器人本身，如做出各种行为。

（来源：文章屋网 ）

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在输出特性文件中， 通常包含了6个颜色查找表， 分别用AToBx和BToAx表示， 其中A表示设备颜色空间， B表示连接颜色空间PCS （CIEXYZ或CIELAB等表示的参考颜色空间）。当进行颜色转换时，色彩管理模块（CMM）会选择不同的查找表，按照不同的意图实现颜色转换。另外，ICC色彩管理规范中只规定了特性文件的格式和要求，并未对具体的颜色转换方法进行规定，因此色彩转换的精度不但取决于各种色彩管理软件供应商提供的转换算法，而且查找表本身的精度也会影响特性文件的好坏。本文使用循环测试法对查找表色彩转换精度进行了考察和分析，有助于我们在实际使用中评价ICC特性文件，以及更深入理解色彩管理系统的颜色转换机制。

主观评价法是指在相同的评价环境条件下，由印刷图像及相关行业管理人员、技术人员和客户来观察原稿和经icc转换后的图像的质量，即通过屏幕软打样主观评价色彩的转换精度。此方法依靠的是相关人员的视觉判断及个人经验，会导致结果差异很大。

绝对色度意图正向表是由制作ICC特性文件的测量数据生成的，因此将IT8或者ECI2002等制作ICC特性文件的标准CMYK值输入到绝对色度意图正向表，比较实际测量数据与输出值的色差可以评价查找表的生成精度。

对于输出设备的特性文件，期望它能够通过应用特性文件中BToAx表来执行颜色空间转换来进行预览和打样。循环法是指首先将设备颜色空间中的颜色（例如CMYK网点百分比不同的色块）输入到AToBx正向表，经过插值输出为CIEL1*a1*b1*值，然后将CIEL1*a1*b1*值输入正向表对应的BToAx反向表，最后再次经过正向表得到一次循环后的CIEL2*a2*b2*值，通过比较两者色差判断查找表的精度。

循环测试法评价查找表精度的具体流程如图1所示。

若在循环测试中使用了输出设备，则会将输出设备的稳定性误差、重复精度误差等引入查找表精度的评价当中。

因此，为了能够精确评价输出特性文件查找表的精度，本文对一组色块应用循环测试法评价色彩转换的精度，并且不通过打印的途径，而是通过色彩转换软件直接进行分析。具体实施方法是一个给定的CMYK值经过特性文件AToBx表转化都有唯一确定的CIEL1*a1*b1*值，当LAB值通过软件用BToAx表转回CMYK时，得到的CMYK值由于BtoAx表的精度问题并不是最初的CMYK值。于是我们将第二次得到的CMYK值再经过一次AToBx表转化得到CIEL2*a 2*b2*，我们将两次得到的CIEL*a*b*进行比较。

另外，由于输出设备特性文件中包括了感知、饱和度、相对色度和绝对色度4种再现意图，经过AToBx表转换，所有的输入值都对应一个输出的CIEL*a*b*值。如图2所示为ISOcoated_v2_eci特性文件饱和度、相对色度、感知再现意图与绝对再现意图查找表的色域比较。

在色度意图中，其色域反映的是真实色域；然而感知和饱和度的意图的色域范围大于真实色域，其输入值有可能在真实色域范围之外，需要剔除在色域外的色块然后进行循环测试。因此，这里仅讨论绝对色度再现意图下颜色转换的查找表精度。

1.首先，把IT8.7-3 CMYK.txt在ColorLab软件中打开，并将其通过ICC Profile Conversion（源配置文件选择为ISOcoated_v2_eci.icc，意图选绝对意图）把CMYK值转化CIEL*a*b*值，记为（CIEL1*a1*b1*）。

2.接着，将转化成L*a*b*的IT8.7-3 CMYK i1_iO色靶导出为Tiff格式，然后在Photoshop中打开， 在颜色设置中，CMYK工作空间中的特性文件使用ISOcoated_v2_eci.icc，引擎为Adobe（ACE），意图为绝对意图，与上述保持一致；使用指定配置文件将L*a*b*值图像转化为CMYK值。

3.记录色靶中936个色块的CMYK值，将测量记录值保存成新的IT8.7-3 CMYK i1_iO色靶并在Color Lab中打开，并按步骤1将新色靶再次转化成新L*a*b*值，记为CIEL2*a2*b2*。使用ColorLab来计算该值和测量文件中的LAB值之间的色差ΔE2000，记录色差的平均值、标准偏差和最大。计算的实验结果见表1。

从表中我们可以看出在一次色、二次色及灰度的色块还原再现过程中，其匹配效果都比较好。因此结合两者的分析，我们认为ISOcoated_v2_eci特性文件的查找表精度较高，特性文件对颜色的匹配效果好。

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在全球经济一体化建设进程蓬勃发展与城市化建设规模持续扩大的推动作用之下，建设施工项目的蓬勃兴起对于设备基础施工的要求更为详细与深入。然而在相关统计资料数据的显示之下：受到设备基础施工技术质量问题而导致机械设备无法正常运行的情况是频频出现的，这给整个建筑施工项目带来的不利影响不可预估，无法忽视。据此，如何针对设备基础施工技术相关问题以及应着重关注的质量安全问题展开详细分析与阐述，确保设备基础施工技术的安全稳定落实，已成为现阶段相关工作人员最亟待解决的问题之一。

一、设备基础施工技术操作工艺分析

（一）应当对设备模板及槽底加以清洗，进而展开混凝土的拌制与浇注作业。在此基础之上进行混凝土的振捣与找平作业，完成以上施工后进行混凝土的养护作业。对于设备基础中模板及槽底的清理施工而言，现场施工人员应当将附着在基地基土上方的各类杂物与淤泥进行清洗，配合相应的防排水措施。特别值得一提的湿润木模板以浇水方式对表面上方的版缝与孔洞加以堵塞。

（二）对于混凝土的拌制施工而言，相关工作人员应当特别重视混凝土在拌制过程中配合比的投料问题，严格按照石子水泥沙子外加剂的顺序进行投料处理。与此同时特别重视整个拌制过程当中水量的处理，确保搅拌时间始终在90s以上。

（三）对于混凝土的浇注施工而言，有以下几个方面的问题需要引起我们的关注：

1、混凝土下料口位置与混凝土表面高度之间的距离应当始终控制在2m范围之内；2、混凝土浇注应当采取分层方式进行。一般来说，混凝土浇注分层厚度应当为振捣装置振捣部分长度的1.25倍或以上，与此同时最大厚度应当在5mm以下。

二、设备基础施工阶段质量标准分析

（一）针对主控项目而言，相应的质量标准可以归纳为以下几个方面：

1、混凝土施工过程当中所选用的各类水泥、骨料以及外加剂应当充分符合相关施工标准及规范；2、混凝土配合比以及有关搅拌、施工缝与养护的处理方式同样需要与相关标准规范相契合；3、混凝土强度试块的评定应当确保强度参数符合相关标准与规范。

（二）针对一般项目而言，相应的质量标准可以总结为以下几点：

1、混凝土需要确保振捣处理的密实性。一般来说，要求混凝土在振捣状态下每处蜂窝面积应当在400cm范围之内，且累计蜂窝面积应当在800cm范围之内且无孔洞出现；2、混凝土应当无夹渣及缝隙层；3、在混凝土基础表面存在坡度的情况下应当确保坡度的正确性，且无倒坡问题出现。

三、成品保护的重要性及技术措施分析

（一）成品保护的重要性

正确的施工顺序是搞好成品保护的前提。颠倒施工顺序，将造成工序的交叉污染防不胜防。组织施工前，应编制详细的施工计划，审核其工序的合理性，按经批准后的施工计划实施。如未合理安排工序，造成成品污染，应追究有关管理人员的责任。各专业应相互合作，加强沟通，如水电管线预埋工作应及时与土建工种取得联系，搞好预埋，避免事后开凿，对结构及防水等造成不利影响。成品保护，不仅仅是局部的事情，是对整个工程的全面要求。

（二）成品保护的技术措施分析

1、应当确保包括钢筋、孔洞、预埋件以及线管在内各项元件位置的争取性，相互之间不得出现任何形式的碰撞问题；2、设备基础模板不得承受重物的冲击，并且吊帮模板上方不允许搭建脚手架装置，最大限度的确保设备基础模板的严密性与牢固性；再次，相关工作人员应当在确保混凝土菱角不会在拆模过程当中发生损坏的情况下进行拆模作业；再次，已浇筑混凝土强度需要在1.2MPa参数以上情况之下进行承重及上部施工作业；3、当设备基础施工需要在夜间状态下进行时，现场施工人员应当针对实际施工顺序加以合理安排，确保照明系统的稳定性，防治混凝土配合比在过磅过程中出现失误问题，与此同时针对各类元件之间的突发性碰撞问题加以合理监督与抑制。

四、设备基础施工阶段应关注的质量问题分析

具体而言，设备基础在施工阶段应当着重关注的质量问题可以归纳为以下几点：

（一）针对混凝土缝隙中的夹渣加以全面清洗，确保混凝土不会在杂物影响下发生施工缝结合不够密实的质量问题；（二）混凝土内部受水化热影响极易产生一定程度的温度应力，由此而导致上层与下层混凝土的结合出现问题。加之混凝土后期养护不到位，拆模过早，极易导致设备基础施工出现不规则裂缝问题，相关工作人员需要对其加以详细重视与关注；（三）混凝土的密实程度问题。相关实践研究结果表明：混凝土在基础施工过程当中出现包括下料过厚、振捣不实以及漏振等相关问题会导致混凝土施工性能发挥受阻，应当在设备基础施工过程中加以合理关注；（四）混凝土表面的平整度问题、尺寸及标高问题应当作为重点关注对象。现场施工人员在设备基础施工过程当中的找平事物、多铺过后以及少铺过厚问题均会在不同程度上导致混凝土水平标准线出现精确性失误问题，这一点同样值得相关工作人员关注与重视。

伴随着现代科学技术的蓬勃发展与经济社会现代化建设进程日益完善，社会大众持续增长的物质文化与精神文化需求同时对新时期的建设施工事业提出了更为全面与系统的发展要求。从理论上来说，设备基础的最根本性意义在于承受来自于设备的荷载程度。从本质上来说，设备基础的施工质量与整个建设项目中机械设备应用质量的高低是息息相关的。相关工作人员需要清醒的认识到一个方面的问题：作为建设施工基本载体的设备，其最根本的作用自傲与承受设备在运行过程当中的荷载在理，以良好的施工质量确保整个建设施工项目的稳定运行。

参考文献

[1]韩再川.大体积混凝土设备基础施工温度裂缝的控制.[J].山西建筑.2002.28.（04）.68-69.

[2]李成亮.超长大体积设备基础施工——记五矿宽厚板轧线设备基础.[J].科技资讯.2011.（18）.104-104.

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关键词：

DLP； FPGA； 微型投影； 穿戴式

中图分类号： TN 27文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2017.01.009

Design of micro projection equipment based on digital light processing

LUO Longheng1， LIN Zulun2

（1.School of Microelectronics and SolidState Electronic， University of Electronic Science

and Technology of China， Chengdu 610054， China；

2.School of Optoelectronic Information， University of Electronic Science and Technology of China， Chengdu 610054， China）

Symbol`@@

Abstract：

With the development of projection technology，projection system is widely used in industrial and consumer electronics fields.In order to meet market requirements for its miniaturization，high definition and low power consumption of the device，the design is based on TI's DLP 2010 chipset，and FPGA is the frontend controller.With the I2C and parallel image signal，the 0.2 inch DLP chipset is controlled and projects the image.The design of entire system makes the device miniature and energy efficiency and could project clear image.Thus，it is suitable for the use of wearable microprojection scenarios.

Keywords：

DLP； FPGA； microprojection； wearable

引言

底止獯理（digital light procession，DLP）是一项以微电子机械系统（MEMS）为基础的技术，它使用一个数字微型反射镜器件（digital micromirror device，DMD）进行光线数字调制成像。较之于其他投影技术，DLP技术有清晰度高、光效高、对比度高、灰阶高、寿命长等优势。

当前市场上的许多小型投影产品均采用了DLP技术来实现，但随着虚拟现实和增强现实等技术的发展，它们与投影结合的近眼投影等微型投影技术需要更微小的设备来实现。所以本系统以德州仪器（TI）最小尺寸的DLP2010芯片组为核心，用适合处理图像数据的FPGA作为前端控制器，模拟I2C协议传输指令对DLP芯片组进行控制，并对外部输入图像信号进行处理和传输图像数据，从而更高效、可靠地实现投影功能，并同时能尽量缩小整系统体积[12]。

1系统原理

典型的DLP投影设备的DMD安装在光学模块中，与光学器件和LED光源构成投影显示核心。显示控制器安装在电路板中的光学模块附近，用于控制 DMD 并执行必要的数据格式化和图像处理命令[34]。

本系统由DLP芯片组和前端控制器两个大模块组成，其中DLP芯片组模块又分为电路与光路两部分。系统电路部分主要由处理器、电源管理、LED驱动、DMD驱动、存储器等部件组成，光路部分由LED、DMD、透镜等器件组成[56]。系统结构如图1所示。

由于DMD驱动的特殊性，TI对每款DMD都推出了相配套的ASICs，DMD驱动芯片和电源管理芯片一起构成了DLP芯片组，从而让我们对DMD的直接控制转换为对ASICs的控制。本系统设计着重于前端控制器的设计，其中前端处理器FPGA为Xilinx的Spartan3系列中的XC3S200，而存储器为与之配套的PROM系列中的XCF02SVOG20C。蓝牙/WIFI和图像源输入接口可视具体应用选择配置。

2DLP芯片组的控制信号

如图1所示，前端控制器需要对DLP芯片组输入PROJ_ON、I2C、并行I/F信号。以下对这些信号的具体需求进行解释。

2.1PROJ_ON信号

当PROJ_ON置高，进入投影状态，图像从DMD投射出去；当PROJ_ON置低，进入低功耗状态，投影自动关闭。

2.2I2C信号

DLPC343X用I2C执行指令，支持最高100 kHz波特率，且支持2个I2C端口。其中Port0优先用于指令和控制接口，当使用这个端口时，其表现为I2C的从机。具体指令功能详见对应芯片组的数据手册。

2.3并行I/F信

并行 I/F信号总共28位，用于传输图像信息。包括VSYNC_WE，HSYNC_CS，DATAEN_CMD，24bit data bus （PDATA），PCLK，具体控制时序如图2所示[7]。

3前端控制器设计

本系统的前端控制器为一块FPGA核心板，由Xilinx的Spartan3系列中的XC3S200，与之配套的

PROM系列中的XCF02SVOG20C等组成，部分原理图如图3所示。图中：FPGA的片内资源与I/O可

引出管脚来控制外设以及进行通信和数据传输；PROM配置用于FPGA的掉电逻辑存储和内部预设图像数据，可通过JTAG模式进行烧录；电源部分提供了FPGA所需的1.2 V、2.5 V、3.3 V供电，包括了电容退耦阵列、LED阵列和LDO部分。

3.1I2C通信

I2C总线要求有两条总线线路：一条串行数据线SDA，一条串行时钟线SCL。I2C总线在数据传输过程中有四种类型的信号：起始命令，结束命令，应答信号，数据信号。在开始传输数据时主控应该首先发送开始命令，之后每发送8 bit数据，接收方将发出一个低电平作为应答信号。若发送方没有收到应答信号，应判断为出现故障，并立即停止工作，返回初始状态准备重新发送。完成所有传输后，主控应发送一个结束命令结束数据传输，在具体事件中应该按要求字节对其发送地址值和数据值。I2C事件类型如表1所示，其中地址对应于控制器的片地址，子地址将对应一个具体指令，保留数据（如果存在）将对应于任何所需的指令参数。由此我们可以根据不同的事件要求进行相应字节的编写来与驱动芯片通信。

我们利用了状态机的原理通过FPGA模拟了I2C事件来与驱动芯片进行通信，对驱动芯片标志各种指令，从而实现了各种不同的功能，如系统复位、输入信号源选择、外部视频源格式选择、图像修剪、图像旋转、设置LED电流等功能。

3.2并行I/F传输

并行I/F信号时序如图2所示，其中：PCLK为系统时钟，频率为1～150 MHz；PDATA每一时钟周期送入一位图像数据；HSYNC_CS为行同步信号，其高电平脉宽为4～128个时钟周期；DATAEN_CMD置高时为一个行同步周期中的数据有效时间，到HSYNC_CS上升沿的最小时间为4个时钟周期，到HSYNC_CS下降沿的最小时间为8个时钟周期；VSYNC_WE为帧同步信号，一个帧同步周期包含了若干个行同步周期，其高电平脉宽最小为1个行同步周期，其建立时间需要至少1个行同步周期，保持时间至少需要2个行同步周期。一个帧同步周期的完成即是相应分辨率的图像刷完了一帧，从而实现了视频图像信号的传输。

数据信号PDATA支持最高24位的数据格式，包括24位的RGB888和YCrCb888，18位的RGB666和YCrCb666，16位的RGB565、YCrCb565和YCrCb4∶2∶2，8位的RGB888、YCrCb888和YCrCb4∶2∶2各种图像格式。这里以18位的RGB666格式为例，由于驱动芯片内部的像素存放为固定的24位，而输入信号为18位，所以驱动芯片会对I/O进行重新映射，如图4所示[7]。

4系统外部接口

为增加系统的功能，可对系统添加外部HDMI接口，使系统可以连接HDMI视频源，进行直接投影[8]。为此我们可以使用一款专用HDMI解码芯片进行功能拓展。

TI官方设计使用了一款ITE6801的HDMI解码芯片，ITE6801FN是一个单端口的HDMI接收器，兼容HDMI 1.4和MHL2.1两种操作模式，ITE6801FN的色深（最多36位）能确保可靠接收高质量无压缩视频内容。使用此款专用解码芯片可以绕过FPGA主控，直接生成PDATA信号，这样可以大大减少FPGA的资源消耗，降低整系统的功耗。

而HDMI视频源的产生也可以用FPGA来模拟实现，其中TMDS编码器模块的Verilog代码如下：

module TMDS_encoder（

input clk，

input [7：0] VD，∥ video data （red，green or blue）

input [1：0] CD，∥ control data

input VDE，∥ video data enable，to choose between CD （when VDE=0） and VD （when VDE=1）

output reg [9：0] TMDS = 0

）；

wire [3：0] Nb1s = VD[0] + VD[1] + VD[2] + VD[3] + VD[4] + VD[5] + VD[6] + VD[7]；

wire XNOR = （Nb1s>4'd4） || （Nb1s==4'd4 && VD[0]==1'b0）；

wire [8：0] q_m = {～XNOR，q_m[6：0] ^ VD[7：1] ^ {7{XNOR}}，VD[0]}；

reg [3：0] balance_acc = 0；

wire [3：0] balance = q_m[0] + q_m[1] + q_m[2] + q_m[3] + q_m[4] + q_m[5] + q_m[6] + q_m[7] 4'd4；

wire balance_sign_eq = （balance[3] ==

balance_acc[3]）；

wire invert_q_m = （balance==0 || balance_acc==0） ？ ～q_m[8] ：balance_sign_eq；

wire [3：0] balance_acc_inc = balance （{q_m[8] ^ ～balance_sign_eq} & ～（balance==0 || balance_acc==0））；

wire [3：0] balance_acc_new = invert_q_m ？ balance_accbalance_acc_inc ：balance_acc+balance_acc_inc；

wire [9：0] TMDS_data = {invert_q_m，q_m[8]，q_m[7：0] ^ {8{invert_q_m}}}；

wire [9：0] TMDS_code = CD[1] ？ （CD[0] ？ 10'b1010101011 ：10'b0101010100） ：（CD[0] ？ 10'b0010101011 ：10'b1101010100）；

always @（posedge clk）

TMDS

always @（posedge clk）

balance_acc

endmodule

5系统测试结果

借助搭载DLP2010芯片组的DLPDLCR2010EVM评估平台和一块FPGA核心板组成了此次系统功能测试的装置，如图5所示。下边的PCB板为FPGA核心板，中间的PCB板为DLP芯片组电路部分，上边为用于投影的光学引擎。

该测试分为I2C标志指令来投影出DLP芯片组内部存储的测试图像和由FPGA模拟HDMI视频源信号来投影外部测试视频图像，如图6所示。由于评估平台带有HDMI接口，所以我们可以直接用HDMI线将FPGA核心板与DLPDLCR2010EVM进行连接，将刷屏图像信息传输到DMD驱动芯片中，再通过DMD与透镜进行投影来显示色块刷屏图像。系统可以投影出清晰度高，光效高，对比度高，灰度等级高的最高25 lm的854×480（WVGA）视频图像。

6结论

本系统的前端控制器设计结构简单，配合最小尺寸的DLP芯片组，可以将整个系统的尺寸大大缩小。由于测试中使用的是工程样板，只为实现功能，并未压缩面积，若将整个系统电路重新布局并重新设计光学引擎，可以使整个系统的尺寸缩小至3 cm×3 cm以内。这样整个系统便可以很容易地做进穿戴式智能设备（VR、AR眼镜，智能手环等）中，使得投影取代屏幕从而得到全新的视觉效果和交互体验。

参考文献：

[1]刘杰.数字光处理DLP芯片及其应用[J].集成电路应用，2015（2）：2830.

[2]田文超，贾建援.DMD及DLP显示技术[J].仪器仪表学报，2005，26（S2）：358359.

[3]张慧博.基于嵌入式系统下DLP技术的研究与实现[D].北京：北京邮电大学，2014.

[4]曹健，焦海，王源，等.基于FPGA与DLP的体三维显示系统设计方法与研究[J].北京大学学报（自然科学版），2014，50（4）：605610.

[5]肖勇.基于DLP的微型投影x驱动电路设计与实现[D].成都：电子科技大学，2014.

[6]莫志君，张慧莉，余松煜.基于TI DLP技术的投影机驱动电路设计和实现[J].光学仪器，2009，31（6）：4851.

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一、生本教学理念下初中数学前置作业的研究与设计的的重要性

1.1顺应社会和时展的需求

随着当今社会各国之间的日益激烈的竞争。对先进科学技术的需求越来越迫切。实质上，国家与国家的竞争不仅在体现在国力上，更重要的是对创新型人才的需求上。国家的实力只是暂时的，而创新型的人才给国家带来的竞争力则是久远的。为了使我们国家变为创新型国家，培养具有独立学习能力的创新型人才是时代需要和社会发展的需求。而初中阶段的学生正处于提高自主学习能力的关键时期，所以在这个阶段，对生本理念下初中数学前置作业的设计是适应社会发展与时代进步的需要。

1.2设计前置性的作业，有利于学生温故而知新

在初中数学教学中，教师有效地设计数学前置性作业，能够帮助学生预习新课程，提前了解有关概念，使学生对新知识有了基础的了解，不仅可以减少老师的讲解时间，还提高了教学质量和教学效率。

二、在生本理念下对初中数学前置作业的设计策略

2.1根据学生的水平差异，设置层次性的前置作业

初中数学前置作业的设计应遵循以生为本的原则，教师应了解和掌握学生的实际情况，结合学生的实际需求，依托教学内容，设置内容较为简单 且具有代表性的作业。初中生由于自己的认知差异，所以掌握的知识水平有很大的差异。 为此，教师应贯彻因材施教的教学思想，根据学生的能力差异设置层次化的前置作业，给予学生足够的选择空间，一改传统作业布置“一锅煮”的缺点。如在学习“三角形的内角和”，我要求学生自己在家里用硬纸板剪出不同形状的三角形，并且要求班里的一些优等生，在此基础上，剪出四边形来，并且尝试着分析一下四边形的内角和，这是一个延伸和拓展的训练，可以说两个三角形就能拼出一个四边形，对于优等生而言，他们的好奇心非常强大，如果设置的作业难度一样大，势必会影响到学生的学习热情，而又会让那些数学能力相差的学生失去学习的自信心，因此教师应根据学生的不同层次安排不同层次的“前置作业”，以实现全体学生的整体发展。

2.2趣味导学：积极调动学生的学习热情

兴趣是提高学生学习的原动力。所以在初中数学“前置作业”的设计中，我大都采用一些比较有趣味的练习，让学生在具有探索趣味的习题中充分调动自己的学习热情，所谓“激趣导学”，激发兴趣，才能让学生真正陶醉于数学学科的奥妙之中.例如，在未进行正式教学“从三个方向看”时，我给学生设计了这样一个前置性的作业：利用家庭中常见的冬瓜、茄子等材料，用刀把这些材料削成各种形状的几何体，然后从三个不同的角度观察这些几何体，并且在白纸上把观察到的图形画下来.等到正式上课的时候，我要求学生交换自己的练习结果，学生们个个情绪高涨.都表现出对于这个学习任务的那份执着，学生们都精心画出了自己从三个角度观察到的情境.在相互交流的过程中，使学生对于这部分知识的理解与认知得到了进一步的加强.这就是高效的前置作业所体现出来的教学辅助作用.

2.3教师设法指导，帮助学生掌握规律

前置作业是把学生放在首位的长时间的知识积累过程，但学生不可避免地会采取错误的方法，解决问题的想法在学习过程中不明确，这就需要老师给予相应地指导。为帮助学生完成作业，发展解决问题的能力，比如可以将教学《矩形的判定》的作业这样设计：让学生自主画一个矩形，并讲解矩形的理由。在学生进行自主探究与合作探究时，教师可以引导学生使用枚举方式进行查询问题。值得注意的是，设计的前置作业内容，不要太抽象、难度不易太大，使学生能够整合教师的指导意识和自主思想的拓展，完成教师在前置作业中提出的问题，从而初步了解新知识，并且还能激发学生的学习兴趣，引导学生向着全方位的方向发展。

2.4设置富有思维性的前置性作业，提高学生的思维能力维能力

设计的前置性作业应当具有一定的思维性，才能充分发挥学生思维能力。初中数学课程的学习过程，就是培养学生思维能力的重要阶段，这是学生能否灵活运用所学知识的基础.教师可以通过创设一些有效的前置作业来灵活培养学生的思维能力.这样的前置作业一般难度较大，即考察学生掌握的基础知识程度，又考察学生的知识应用能力.如果大部分学生对设计的作业都觉得有难度，教师就有必要在作业题中给予学生一些适当的指导或者启发，这样有利于帮助学生完成前置作业，而且还能培养学生的思维能力.如在未正式学习“图像的二次函数和性质”时，我给学生设计了这样的前置作业：在以前的研究中，学生们已经了解到，图像的功能是 反比例函数的图像是双曲线。二次函数的图像如何呈现形状特征？让学生进行二次函数y=x2，并完成以下几点：观察二次函数y=x2的数学表达式，然后选择适当的x值，将其代入数学表达式，然后计算相应的y该作业具有有一定程度的开放性，可以培养学生的思维能力和知识应用能力。

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关键词： 数字化；电力设备；概念；内涵

中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：

正文：

电力设备主要有两方面的设备组成，一个是发电设备，另一个是供电设备。而发电设备主要包含发电机、锅炉、燃气轮机、蒸汽轮机和变压器等设备，供电设备则主要是由触发器、 互感器和供电线路组成。对电能在发电和供电这两大环节中实现对电能相关工作的自动化调整、管理与控制就称为电力系统的自动化过程。电力系统是一个跨区域的系统．覆盖范围非常大。其中大的子版块就有发电站、变电站和一整个覆盖众多用户的输电网络．管理起来十分复杂。所以。利用先进的科学技术使得发电和供电过程实现数字化和自动化的运转不但能够使供电工作变得快速灵敏．还可以大大降低成本、使整个发电供电网络的管理工作极大简化，意义十分重大。

1.数字化电力设备的概念

数字化的电力设备和电力系统是我国电力行业发展所一直追求的方向， 实现电力系统的数字化，就意味着在发电环节中实现电力的自动化检测、调节以及控制，对各种原件的自动化保护，对供电环节中的各种数字信息的智能化输送，对生产进行自动化调节，对企业的管理工作实现自动化等等。这种改变更够给电力行业带来质的变化。一般说来，数字化的电力设备包含着四大功能：

1.1自动调整适应能力。

传统的电力设备的各种参数是通过人工调节来完成的， 它们本身并不具备对工作环境进行跟踪检测和对参数进行调整适应的能力． 所以，设备的功能参数一旦确定下来之后．如果工作环境发生了变化。就需要人工再次进行调节。这样不仅麻烦。而且还可能因为调整不及时或不准确而导致人为上的损失。很多时候为了避免这种麻烦。往往采取的措施是把功能参数调整到足够大．而这样往往会出现很大的数据冗余，带来不必要的资源浪费。数字化的电力设备中的功能参数并非是一成不变的。它能够根据跟踪实际工作环境的变化来对 自身参数进行相关调整，使设备的工作状态达到最优，不仅能够极大地简化管理工作，还能够避免由于数据冗余所产生的资源浪费。

1.2数字化获取和处理信息。参量获取和处理数字化。

数字化设备能够将与设备相关的各种信息进行处理。以数字的形式展示出来。这些数据包括了设备的放电、工作速率、发生位移、电光磁热等等所有的参数，每种参数都是在处理之后以参数的形式展示出来的。这样就可以避免了要对这些数据进行繁琐复杂的检测工作， 从而大大提高了发电供电的效率、简化了管理的模式、节约了发电供电的成本。

1.3数字化交互能力。

由于数字化设备能够将各种生产信息以数字的形式展示出来，所以，在对这些信息进行交互传播时，就非常方便了。通过把数字化的电力设备通过信息技术与互联网连接起来．就能够实现各设备之间的数据的交流和共享了；任何一台数字化电力设备都具有通过互联网访问其他电力设备的权利和能力。这对于在发电供电过程 中进行设备的更新、调整以及增删提供了便利的数据支持。

1.4设备的自我监测控制能力。

数字化的电力设备在运行的过程当中。拥有对 自身的运行状况与设备状况进行自动监测的能力．并且在对自身参数进行临测的同时能够做出相应的状态判定．比如说运行状况如何、 有没有发生故障、发生故障的位置与原因等等。这样，就能够实现设备真正意义上的自动运转的目标。

2数字化电力设备的技术

2.1集成电路技术

数字化的电力设备本身具备了自动检测、自动调整和控制以及对信息进行处理并以数字化的形式展示出来的特点．这样说起来简单．但是，要想准确可靠地实现这些功能同时还不至于让设备成本过高，以达到设备的广泛应用，就需要用到集成电路技术。专用的电力集成电路包含了对电路信息进行收集、处理、转换、存贮和输出等等功能。在发电供电过程中， 集成电路主要是实现信息的监测和控制功能，并根据不同的要求实现不同的精度。

2.2信息交互网络技术

信息交互网络不仅是数字化的电力设备在各种功能上进行拓展与延伸的基础， 也是组成数字化的电力系统的重要基础。在传统的工作环境中， 每一台电力设备都是相互独立的， 他们之间根本不能进行相关数据的交互，所以各种信息交互以及流程改进都成为了一件很麻烦的事情。通过建立起一个信息交互网络，数字化的电力设备之间不仅能够实现信息共享， 即网络中的任何一台电力设备都可以通过此网络获取其他电力设备的相关信息，还能够使传统的流程改进工作变得简单。同时对设备的管理工作也变得灵活起来。

2.3电磁的兼容技术

数字化的电力设备要求强电与弱电之间能够进行紧密的耦合。 而这一功能的实现也是电磁兼容技术目前发展的关键。就目前而言。在业界中使用最多的电磁兼容技术的标准并不能与电力行业中的弱电系统完全吻合， 甚至在操作这些电力设备时， 还有可能发生静电放电、 局部高频放电、开关状态受干扰等等问题。如果电磁的兼容技术成熟，则以上问题均可得到有效解决。同时，与之相关的各种标准问题也需得到进一步的规范。

2.4智能操作技术

传统的电力设备无论是工作状态还是功能参数，一旦确定下来， 就不会自动发生变化了， 即使环境发生了变化要求更改设备的工作状态以及功能参数，也要人工进行更改。智能操作技术就是针对这一问题而产生的技术。数字化的智能操作技术，能够使电力设备的工作状态与功能参数根据工作的环境发生相应的改变。这种改变是自动的，能够使设备的运作状态达到最优化。

2.5信息感知技术

由于数字化的电力设备具备了根据现场的工作环境来自动调整设备功能参数的功能， 所以必须有这样的一个前提，那就是电力设备本身具备有感知环境条件的功能。这就需要用到信息感知技术。通过信息感知技术 电力设备可以实现对现场的各种参量进行

采集和数字化处理。

3.结语

数字化的电力设备及电力系统的研究与应用并不是一个短暂的过程或者说像一个建筑工程那样的一个工程项目．它是随着信息技术的发展不断更新的没有止境的一个过程。通过纳米技术以及集成技术在电力行业中的应用，可以想象， 以后的电力设备无论在体积上．还是在功能上， 都是前所未见的。比如说，电力设备的体积肯定是会大大变小的．而电力设备在功能上又是更加强大的。电力设备之间的信息共享不再需要有线的连接了，无线技术已经解决了这个问题。设备维修的自动报警功能能够准确地告知工作人员设备的现在状况以及需要维修的具置， 甚至连维修方案和最优的维修步骤都列出来了，成为了傻瓜式的电力设备 ，不再需要工作人员具备很强的专业知识和技能了。新能源的引入( 比如风能和电能) ，全电飞机系统的引入等等这一些数字化技术发展所带来的改变，将会使电力行业的发电供电工作变得空前简单和方便。

参考文献：

[ 1 ] 陈明帆．真空开关操动智能 自适应控制的研究[ D] ．大连理工大学2 010 ．

[ 2 ] 李斌． 智能变电站技术及其应用研究[ D] ．华北电力大学( 北京)2 0 1 1 ．

[ 3 ] 赵智俊．基于IEC61850的数字化保护装置测试系统的研究[ D] .华北电力大学(北京) .2011 ．

篇7

太阳能电池

近年来，科技发展迅速使得人类对能源的需求及依赖与日俱增，导致全世界石油储存快速消耗，价格也持续攀升。在数十年后，可能会出现全球性的能源危机，因此发展替代能源已刻不容缓。此外，石油、煤、天然气等化石燃料燃烧时会产生大量的二氧化碳，对环境造成污染与破坏，更导致温室效应，这是近年来地球气候产生巨大变异的元凶。因此全球对再生能源的重视日渐提高，使得太阳能、风力、水力、生质能等自然且低污染性的绿色能源，在未来更具竞争力。

太阳光能是取之不尽、用之不竭的天然能源，每小时照射到地球上的能量足够人类1年所需，如能充分利用，能源缺乏问题将可获得解决。此外，太阳能发电系统具有安全、无噪音、无污染、不耗费人力、可长期使用等优点，因而成为未来替代传统化石能源的首选。

世界各国，如日本、德国、美国、澳洲等，正积极发展太阳能应用科技，他们努力研发提高太阳能电池光电转编译换效率的技术，以期能提供足够的电能成为重要的供电系统。

太阳能发电系统包含：太阳能电池模板、电力调节器、充放电器与变压器、储能蓄电设备等。其原理是太阳光照射在太阳能电池模板上，电池吸收太阳光且把它转换成电能，因此电池的光电能量转换效率越高时，所获得的电能也就越多。

太阳能电池所产生的是直流电，须经由直流／交流转换器转换成交流电，以供家庭及工业使用。此外，白天电池所产生的电能，须藉由储能设备储存以提供夜间使用。因此高效能的太阳能电池与储能蓄电设备，是整个发电系统中很重要的组成。

太阳能电池类很多，依材料类别主要有三：硅太阳能电池、Ⅲ－Ⅴ族半导体太阳能电池及有机太阳能电池。

硅太阳能电池：硅太阳能电池已商业化量产，市场占有率达95％以上。这类电池又可细分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池与非晶硅薄膜太阳能电池。

硅太阳能电池由P型及N型的硅半导体所组成，在界面处有一内建电场。当太阳光照射时，因光子的能量够大，可使硅半导体内产生电子一电洞对，并受内建电场影响而分离，电子往负极移动，电洞往正极移动，经由导线连接就可获得通过负载的电流，这就是太阳能电池发电的原理。

单晶硅太阳能电池的材料是由规则排列且高纯度的单晶硅所组成，其纯度、良率及稳定性最高，使用寿命长，且光电转换效率约17％也是硅类太阳能电池中最高的。但原料价格昂贵，因此降低电池价格与提升转换效率仍是目前主要的研发方向。

多晶硅太阳能电池使用品质较低的硅晶原材料，其晶粒较大，含较多杂质，使得光电转换效率略低，约14％。但制程较简单且成本比单晶硅便宜20％，因而较易推广，主要使用在一些低功率发电系统中，如提供路标照明的发电等。然而近年来硅晶由于市场需求大增。导致原料供不应求，价格因而持续攀升，限制了硅晶太阳能电池产能的提升。

非晶硅太阳能电池也是以硅为原料，经镀膜制程而得，但硅原子排列不规则，制作时可选择玻璃、陶瓷、金属等为基板，不需使用昂贵的结晶硅基板，因而材料成本较低，且无原料缺货问题，再加上制程简易，可以大面积制作等优点，使其颇具竞争力。市场上已有很多厂商投入，但光电转换效率只有约9％，发电成本约为每千瓦小时1.5美元。若效率能提升至12％，成本将降为约1.0美元，接近市电价格。

Ⅲ-Ⅴ族半导体太阳能电池：Ⅲ-Ⅴ族半导体太阳能电池具有目前最高的光电转换效率，其材料由砷化镓、锗、磷化铟镓等Ⅲ-Ⅴ族半导体组成。其中单一接面型的量子井结构，如砷化镓／锗，光电转换效率可达18％以上，而多重接面的结构，如磷化铟镓／砷化镓／锗，效率甚至可达30％以上。但由于材料价格过于昂贵，目前仅局限在太空卫星动力系统的使用，尚无法普及至一般民用。

有机太阳能电池：由于硅晶太阳能电池原料供不应求，在普及化上遇到了瓶颈，因而加速了次世代太阳能电池的发展，有机太阳能电池就是近年来新兴的类型之一，也被视为第3代太阳能电池。这类的电池依材料可分为两类，一是由有机染料小分子构成，称为染料敏化太阳能电池(dvesensitizedsolarcelI,DSC)；另一种由有机高分子构成，称为高分子太阳能电池(poIymersoIarcelllPSC)。染料敏化太阳能电池于1991年在国际期刊中发表后，由于材料吸光特性佳、制程简易、材料便宜、量产容易等特性，近10年来发展非常迅速，世界各国都积极投入开发。

DSC的结构与硅晶太阳能电池很不一样，主要由导电玻璃基板、多孔洞二氧化钛颗粒、感光有机染料分子、参与氧化还原的液态碘离子电解液、碳或白金触媒层及封装胶材所组成。目前小面积(小于1cm2)的DSC光电转换效率可达10％以上，不过在制成大面积模块后，效率仅约6％左右。

现今光电转换效率最高的DSC材料，是含有稀有元素钌的有机金属错合物，价格虽比硅晶材料便宜，但仍属昂贵，且电池中液态电解质在长时间照光与操作下恐有漏液现象，因而局限了其商业化的可能。研发低成本的有机非金属染料分子、改良液态电解质和封装技术来提高电池稳定性，是现阶段最重要的目标。

高分子有机太阳能电池材料主要是类似塑胶特性的有机高分子，重量轻、耐摔、耐冲击、低成本，且具有极佳的可挠曲性，可经由旋转涂布、喷墨印剧等方式制作在玻璃、薄金属或软性塑料基板上，实现大量制造与大面积化的理想。

虽然目前PSC仍以实验室研究为主，尚未商业化，但上述各项优点使得PSC在未来深具发展潜力。PSC依高分子材料与组件制作方式不同而有不同的光电转换效率，最典型的材料是聚三己基噻吩高分子(poIV-3-hexyIthiophene，P3HT)。实验室PSC的组件制作方式，是把P3HT高分子混合修饰过的碳球材料涂布在玻璃基板上。接着以蒸镀方式沉积，金属电极再加以封装就制作完成。

PSC的发电原理是高分子吸收太阳光产生电荷，藉由修饰的碳球材料使不同的电荷分离并导入相对的电极中，其组件光电转换效率已高于5％，若搭配其它高分子材料与制程改良，光电转换效率可高于6％。但PSC最大的挑战是高分子材料本身的纯度不如硅晶材料，在长时间照光与使用下，稳定性不足，寿命短，因此目前仍着重于开发高吸光且高稳定性的高分子材料。

PSC由于质轻、可挠曲、材料无污染、可连续印刷、可大面积化、成本低廉，且易整合于不同电子产品上，兼具环保与经济两大优势，如能有效改善其缺点，必能成为太阳能电池产业的明日之星。

储能设备

储能设备的应用非常广泛，可提供如手机、笔记本型电脑、数码相机、游戏机、电动工具、机器人、再生能源储电系统、电动刮胡刀、UPS不断电系统、电动自行车、 电动机车、混成电动车与纯电动车等的动力，未来更可应用在IC卡、软性电子、生医等薄型可挠式产品上。

目前电子产品的外型要求趋向短小轻薄，因此重量轻、体积小、高储能容量、安全性佳、高功率且无环境污染的储电装置当然受到瞩目。上述的太阳能电池在白天吸收太阳光产生电能后，若能储存于储能装置中，使夜晚、阴天或下雨时也能够有电可用，才能发挥其最大效益。目前重要的储能装置包括锂离子二次电池、超级电容器、超导储能系统等。

锂离子二次电池：二次电池可反复充电，包括铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等，目前广泛应用于可携式电子产品中。随着电池的效能、寿命及外型轻薄短小的提升，以及环保意识加强，铅酸、镍镉电池因使用铅镉等毒性重金属而逐渐被取代。镍氢电池虽无污染问题，但镍金属材料价格持续上涨，电池容量也不如锂离子电池。使得锂离子电池市场占有率逐渐提升且发展性颇被看好。

锂离子电池的正极材料一般是由锂镍钴锰氧化物所组成，负极材料是锂碳层间化合物，电解质是含锂离子盐类的液态电解质。近两年来厂商致力开发新型正负极材料，提高电池电容量与功率，使具有快速充放电、大电流放电、寿命长、安全性高、价格低等优点，除了已大量应用于可携式电子产品外，也可应用在更多的动力产品中，如电动工具、混成动力车、机器人、太阳能电池储能系统等。

由于锂离子电池的液态电解质在长期操作下，恐会挥发且有露液的问题。因此衍生出使液态电解质固体化的技术而发展出固态薄膜锂电池。以半导体真空制程把电池全固态化，除了可解决漏液及安全性的问题外，也可使电池轻薄化，且依然具备高容量、高功率、寿命长等优点，未来的应用潜力无穷，如IC卡、软性电子产品等。

超级电容器：传统电容器常设计在许多电子产品上，用以补偿及储存电荷，维持电子产品的使用效能及寿命。而超级电容器的电容量可以是传统电容器的200倍，虽仍略逊锂离子电池，却比锂离子电池有较高的充放电功率，可瞬间快速放电并可在短时间内完成充电，同时安全性更佳、循环寿命及保存期限长。因此超级电容器的应用面非常广泛，如电子产品、电动汽机车、太阳能系统、不断电系统、航空与国防器材等。

超级电容器的储能原理，是藉由电活。性或多孔性导电材料经电荷分离或氧化还原反应来储存电能，而电极材料主要是碳系材料、金属氧化物、导电高分子与液态电解质。电极材料是超级电容器的重要成分，影响其性能与生产成本，因此发展新型电极材料是重要课题。

科学家已发展出可在较低反应温度制备的二氧化锰海胆状奈米材料，具备价格低廉、制作简单、结晶性好、可大量生产等优点。随着产品需求与技术的迈进，也发展出导电高分子固态电容器，使用高导电性的有机半导体复合盐材料或导电高分子为固态电解质，进一步解决了液态电容器在高温下可能挥发或爆浆的疑虑，如由聚偏二氟乙烯与三氟氯乙烯结合的新型聚合物压电材料，使得电容器能在较小的电场下储存与释放更大能量。

此外。新发展的高密度层状奈米碳管薄膜电极材料也很受瞩目。它可改善旧有碳材的缺点，具备储存更多电荷、快速放电等优点，更可结合生物技术，如结合生物兼容性的纤维纸，发展出可携带式或植入式生医装置，使得超级电容器更具前瞻性。

超导储能系统：相信大家对时速能超过500公里的磁浮列车印象非常深刻，磁浮列车所用的原理就是应用超导体的超导现象――反磁性与零电阻特性。超导材料在低于其临界温度下，结构中电子与晶格相互作用没有能量的损失，完全不受晶格影响，因此电阻是零，且进入超导态后，会拒绝磁力线进入，因此具有反磁性。

早期超导材料的临界温度过低，约为绝对温度4度，因而限制了它的发展性。但随着科学家的努力，逐渐发现高温超导材料，如铜氧化物(绝对温度30～160度)、二硼化镁(绝对温度39度)、碳六十类(绝对温度117度)等，使得超导体应用更加广泛，磁浮列车因此得以实现。

除此之外，因为在超导体内电阻是零，传输电能时不会有电力损失，所以可做为发电厂与城市之间电力输送之用。另外，因电流在超导体内流动不会衰减，若把超导体线圈做得很大，便可储存大量的电流。当需要时，可以把超导线圈的控温区升至高于临界温度。这时电流会被迫向外流，超导线圈便成为强大的电能储存与供应器。显然，超导材料可以提供发电系统一个强大的储能装置。

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【关键词】油气储运设备技术 泵罐阀炉 自动化 数字化 信息化

随着石油工业现代化进程的加快，油气的储运设备设施技术在工业中的应用越来越广泛。设备设施的自动化、信息化和数字化技术的有效融合，使得油气储运设备的操作及发展更加规范化和科学化。同时，也对油气储运设备的相关管理提出了更高的要求。油气储运设备技术在实践中不断进行试验与探索，为其开拓更广阔的发展空间奠定基础的同时，也在不断地为工业化和现代化建设服务。

1 简析油气储运设备技术

综合运输体系的重要组成部分即为管道运输，其在资源的储运方面占据重要的地位。管道运输由于其自身输送能力大、高生产率、低能耗、低成本、输送中损失小，安全可靠系数高等成为了油气储运中重要的运输方式之一。在油气储运设备自动化、信息化及数字化技术的配合下，使其方便快捷的优点显现出来。

油气储运设备技术的自动化在充分利用油井提供的能量，从井口至计量站再到联合站直至原油稳定塔，设备根据外在环境的需求，通过科学的数字化统计技术与信息化的科学分析与研究，运用自动化技术来实施对设备运营条件的掌控，实现了科学化的决策。减少了人力操作产生的误差和人力、物力、财力各个方面的消耗与浪费，通过决策层、数据层、监控层和现场层将网络信息彼此连接起来，有利于对数据资源的有效整合，实现对原油的分水器控制、污水处理控制及其加热系统控制。运用高科技网络技术和数据信息的自动采集，建成的信息综合处理平台，实现相关信息等报表的自动生成、办公系统和生产生本的网络化、科学化的管理与决策。

2 浅谈油气储运设备技术在实际生产中的应用

科技是第一生产力，只有将科技运用于实际生产中才能显现出科技的力量与科研的价值。而科技只有在实际中不断地试验，才能使其更加规范和健全，从而发挥其在实际生产与管理中的潜力，服务于社会经济的发展与现代化建设。

传统的泵罐阀炉设备消耗燃料量较大，而炼油厂研制的高效三回程水套炉及燃烧器并不能从根本上提高储运技术的整体运作效率，节能方面其效果并不显著。

油气储运设备中主要的耗能设备是加热炉，尤其是换热器、炉管等的耐腐蚀性较差，热媒炉自动控制和调节系统需要自动化技术的配合。泵罐阀炉设备由于其工作流量低于额定流量，工作压力高于额定压力，其利用传统的阀门节流技术会造成大量的能源浪费，而新的储运设备技术改善了此种现状，采用数字化的科学计量方法，基于体积方面和质量方面的计量，配合泵罐自动计量系统的测量与计算机监控，实现了对泵管内油品平均温度的测量，减少了实际生产与储运所产生的误差。其在联合站采用二级布战的方式，运用自动化、信息化等储运设备技术进行开放式的生产，对原油进行增加与加热处理，完成了单井来油到计量站再到联合站进站阀组的一系列的工艺流程，在低含水油罐一脱水泵一水套炉一缓冲塔一电脱水器一稳定等生产环节将自动化、数字化与信息化技术相结合，有助于保障油气储运的安全、有效节省燃料，充分发挥设备的效能，提高设备的利用率，实现设备运行效益的最大化。

油气储运采用管线输送的方式，其散热损失和摩擦阻力损失较大。而在实际生产中，储运设备技术弥补了其不足，加热站提供设备所需的热能的同时，泵站也为设备提供了一定的压力能。而据相关的调查资料显示，散热损失在储运设备系统能量损失中占有很大的比重，而摩擦阻力的损失也受油气的粘度、储运温度等因素的影响。而运用自动化信息技术与数字化技术对油气储运参数及储运效率进行不断的优化，对管线进行实时监控，对设备的压力、温度、粘度等各个参数运用数字化技术进行精确地测量，利用自动化、数字化技术对收集到的信息及参数进行整合与优化，对加热炉的温度和油气的储运流量进行标准化的管理。

同时，在实际的生产运行中，针对泵罐阀炉运作的现状进行了不断地改进，通过技术改革来提高其运行效率。运用自动化的能耗计量仪表来测算其实际耗电量，对泵的进出口压力、流量等参数进行实时的监控与管理，来确定泵罐阀炉的输出功率。避免泵口过滤器的摩擦损失、加大对出口阀组的节流，增加原油的温度及粘度，以期提高电机的整体运行效率。

油气储运设备技术改善了传统的人工控制火力的运行方法，运用现代化的安全监测和监控保护系统，运用数字化技术对能耗参数进行科学、精密的测量，对采集到的信息进行科学计算与管理，根据实际测量的结果进行科学决策，实时的对工艺流程及生产环节中的燃烧器等设备进行有效切换，对供风系统进行有效地调节。实现了科学化的生产、合理的决策与管理。为整个油气的储运提供了实践方面的指导和理论方面的支持。

3 简析油气储运设备技术发展的前景

每一项新科技的应用，会在实际中经受一段时间与实践的检验，在实践中不断地发现其存在的价值、开发的空间和存在的不足。

油气储运设备技术在其整个实际运用中，通过泵罐阀炉在生产环节中不断地改进与完善，为其技术的发展前景奠定了一定的基础，其发展前景广阔。

简言之，储运设备技术在石油工业化生产中有着广阔的发展空间与发展潜质，其在实际的储运过程中提高了生产储运系统的整体运作效率与水平，保证了生产储运过程中的安全与环保，实现了社会效益、经济效益与环保效益的统一，其为各大油田的油气生产与储运领域提供了技术指导和实践经验，值得其在更广阔的领域广泛的应用和推广。

参考文献

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关键词：倒出架；中间巷； 2145工作面

中图分类号： TD355 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2017）02-186-2

1 2145结束时工作面概况

2145工作面属于214采区，南部为2145采空区，北部为2145上块采空区，东部为2161工作面，西部为2143工作面。

2145工作面已经结束，工作面长度142米，需要拆除工作面设备，包括液压支架95个，前、后溜刮板输送机。

2 出架方案选择

拆除工作面设备，工作面有两条运输通道，第一，从2145配运料巷运输，但该巷道在原2145上块工作面采空区边缘局部在2145采空区底板，工作面结束后因受采空影响，巷道变形严重，整修工作量大；第二，从2145中间巷运输，然而从中间巷运输必须采用从上向下的顺序拆除工作面上段支架向下运输，这是一个新的尝试。通过现场实际调查并进行运输方案比对，我们采用第二种工作面从上向下的出架方案。

3 施工程序

通过现场实际调查，最终决定从中间巷运输设备，首先在中间巷安装2部18.5kW回柱绞车，在工作面正上安装1部18.5kW回柱绞车，在中间巷处打设四组底锚，每组底锚两根4.0m锚索配4根药卷，并逐根进行拉拔实验，每根锚索拉拔力不小于200kN，然后从中间巷往上拆除前溜，使用工作面正上和中间巷绞车对拉，防止设备和支架下滑，然后采用四根单体液压支柱将中间巷36号支架升起，收底盘，使底盘升起，悬在顶板上，并卧底盘下底板，保证支架底盘与底板巷道高度不低于0.9m，保证支架底盘距底板高度能够运输后溜槽，然后从中间巷向上拆除后溜，上半部拆完后，在从中间巷向下拆除前后溜，最终顺利实现了从中间巷出前、后溜设备的目标，然后从上往下进行倒出架。

4 注意事项

4.1 对拉绞车使用注意事项

①对拉绞车司机开车前必须联系好，两部对拉车信号必须是独立的，信号工必须确认两部车之间的绳道和三角区内无人，否则严禁打信号动车，确认无误后，工作面信号工向中间巷绞车发出开车信号，并向机尾绞车发出回车信号，两部绞车司机听到后，中间巷绞车司机发出开车信号、机尾绞车司机发出回车信号，信号工听到两部绞车司机回钟后，分别同时向两部绞车再次发出开、回车信号，信号必须同步，两部车信号的最后一声必须同时按下和松开，然后两部绞车司机分别按信号开、回车；如果需要回车时，工作面信号工向中间巷绞车发出回车信号，并向机尾绞车发出开车信号，两部绞车司机听到后，中间巷绞车司机发出回车信号、机尾绞车司机发出开车信号，信号工听到两部绞车司机回钟后，分别同时向两部绞车再次发出回、开车信号，信号必须同步，两部车信号的最后一声必须同时按下和松开，然后两部绞车司机分别按信号开、回车。信号工如果发现钢丝绳松动。②绞车司机在操作时，精力要集中，按信号开车与回车，司机要互相配合，两台绞车运行速度必须同步，严禁松开闸放飞车。开车时，司机必须时刻注意绞车运行情况。不准强拉硬拽。制动闸要适当控制，严禁刹死。③对拉车使用前，必须提前确定停罐点，在停罐点设置阻车器，阻车器的安装必须保证足够的停罐距离。绞车运行期间，除特定信号工外，严禁进入运行区域，严格执行“行人不开车，开车不行人、不作业”制度。④绞车在运行过程中司机必须密切观察钢丝绳缠绕和放绳情况，防止过快、过慢，放绳时钢丝绳要保持一定的松紧度，不允许松车过快造成轧绳，也不能开车过快，造成负荷过大。⑤在绞车运行过程中发现钢丝绳、连接装置、小绞车等异常情况应立即停车处理。⑥修理工每班要认真检查绞车钢丝绳情况，钢丝绳断丝在一个捻距内断丝断面积或磨损减少的断面积超过原钢丝绳截面积10%时必须更换。否则严禁开回车。在使用中放绳时，滚筒上至少留三圈绳，防止抽绳事故。

4.2 顶板管理

机尾第一个支架移出后，从砟帮起至煤帮挂七根梁（双锲铰接顶梁）配合单体液压支柱一梁一柱支护顶板，单体液压支柱排距0.75m，间距1m，打紧打牢维护好工作空间，其中靠近砟帮的四根梁滞后出架4-8m放顶，然后在砟帮处打上戗棚。随着支架的陆续拉出，逐步向下挂梁。然后随着支架从上到下逐步被拉出，依次将上端挂梁点柱、铰接梁替换至下端出架地点，支护顶帮，依次循环。单体液压支柱打在实底上，每根单体液压支柱必须穿好铁鞋，拴牢柱头，保证初撑力不低于90kN，手把体朝机尾，卸载阀朝机头方向。出架时工作面及巷道内的棚子要放专人维护，发现变形或损坏的支架、漏液单体液压支柱等情况时，要停止其它作业，及时进行维护或更换。

4.3 隐患排查

①由于倒出架是一个新的尝试，因此我矿和区都比较重视，首先对后路无极绳车的压绳轮、边绳轮、护轨、限位保护等必须确保安全可靠，回柱绞车地锚、绳头、钢丝绳、罐挡、压戗点柱等安全设施必须符合要求，绞车经安全管理部验收合格办理合格证后方可使用，安全系数必须符合要求。②每班对运输沿线的巷道情况、轨道质量、安全设施、绞车完好情况等进行认真细致的检查验收工作，对不符合要求的必须进行整改，经验收合格后，方可开始运输设备，如果存在问题必须及时整改，整改验收合格后。

5 经济效益分析

通过两种运输方案的比较，采用工作面上段从上向下拆除支架、从中间巷运输，可以减少巷道整修180m，减少轨道铺设180m。

5.1 节省人工费用

工作面结束后，配运料巷宽度因受压变形缩小到2.5m，按日整修4m，两组对整需要整修22天，日需人工30个，每人工资按160计算，则可节约人工费用为：30×22×160=105600元；

5.2 节省支护费用

按巷道整修180m，整修扩帮宽度1.5m，每米巷道需要支护锚杆8根，每根费用约99.72元，菱形网720平方米，每平方米费用23元，锚索每米14.56元，锁头每个24元，则可节约支护材料费用为：99.72×8×180+720×23+（14.56×7×250+24×250+1.86×5×250）=193962元

5.3 节省轨道及铺设费用

节省铺设轨道长度180米，道岔两部，道木260根，节约用工180÷5×2=72工，节约人工费72×160=11520，节约道木费用260×36=9360。则可节约材料人工费用为：105600+193962+11520+9360=320442元。

6 工作面倒出设备和支架的建议

常利用的工作面设备（前、后溜）拆除顺序是从上向下依次拆除，拆除支架是从下向上依次拆除，利用运料巷作为后路运输巷道；然而本工作面确是特殊情况，因断层影响，造成工作面巷道布置复杂，设备拆除条件受限，需要采取倒出设备和支架，但最终成功实现从中间巷拆除设备和支架，为以后类似工作面结束拆除提供了良好的借鉴意义。

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摘 要 在对煤化工污水对环境的污染进行论述的基础上，分析了煤化工污水特点及主要处理技术措施。同时，从煤化工污水处理设备的实际运行角度出发，解决了运行过程中设备存在的主要故障。

关键词 煤化工 污水 水处理

一、我国煤化工行业消耗水资源的现状

发展煤化工将耗费大量的水资源并有可能污染环境，而其能源转化效率也存在提高的空间。 煤炭资源和水资源呈逆向分布。

水资源是煤化工产业发展的重要制约因素，由于地理、气候等客观因素，我国水资源分布严重不均，煤炭资源和水资源呈逆向分布。

据统计，目前我国煤制烯烃耗水量为32吨/万元产值，煤制乙二醇为45吨/万元产值，煤制油耗水量为0.214吨/吉焦，煤制天然气为0.229吨/吉焦。

煤炭深加工也将不可避免地释放二氧化碳，如煤制天然气的二氧化碳排放量约为0.137吨/吉焦，煤制烯烃为12吨/万元产值。我国近年来二氧化碳排放量的快速增长将使我国不得不面临越来越大的国际压力。

煤制燃料的能源利用率同样存在提升的空间，据统计，煤制油的能量利用率为59%，煤制天然气为47%，煤制二甲醚仅为40%。

即使能够解决上述问题，即将实行的碳税亦将蚕食煤化工产业的利润率，据财政部“中国碳税税制框架设计”，在碳税征收初期的税率为10元/吨二氧化碳，以后逐渐上升至70元/吨，碳税制度或将对我国的煤化工行业带来深刻影响。

二、煤化工污水对环境的污染

首先，污水当中主要包含油、酚、氰、苯及相关的衍生物污染物质，这部分污染物质在分解过程中将会大量消耗水中的氧气，而且这部分污染物还会对水体当中的生物产生直接的毒害作用，随着其在水体当中的持续蓄积，人、动物直接施用之后将会污染生物体，造成蓄积、中毒，同时对生物的正常生长造成危害。

其次，由于煤化工污水中的COD浓度较高，在排入周围环境之后，将会消耗水体当中的氧气，降低水体中溶解氧的含量，使得其中的水生生物不能生存。

再次，因为污水中所包含的氨氮类物质浓度较高，将会导致其中的藻类等出现异常繁殖，引发起水体富营养化等，一旦产生藻类在水体中积聚，将使得水体中的光线透射程度下降，光合作用所产生的氧气含量下降，随着消耗的氧气量增加，会造成藻类的大量死亡，从而使得水体中的氧气含量进一步下降，使得鱼类大量死亡。

2、煤化工污水特点及主要处理技术措施

煤化工废水的特点是高氨氮，采用物理吹脱法时处理效率低，不能直接实现达标排放，其后仍需生化处理，且生化处理难度未有效降低，同时氨氮进入大气将造成恶臭气体的二次污染问题。采用化学分解法运行费用太高，自动化控制程度要求很高，总体上技术尚未成熟，风险很高。由于氨氮含量高，采用常规A/O工艺难以实现达标排放。

煤化工企业所排放的污水中主要是煤气化过程中所产生的污水，在高温高压洗涤煤气之后的洗涤水回收之后，通过絮凝沉淀会排放部分污水，其中主要的污染物质是氨氮、COD、BOD、硫化物和SS 等物质，而且水体的温度、硬度、SS以及氨氮含量都较高。

当前，国内对煤化工所采取的污水处理技术主要以生化法为主，该方法对废水中有机污染物有良好的去除作用。但是，因为污水中所包含的污水中含有浓度较高的氰化物，将对后续生物处理系统中的微生物造成了对应的抑制与毒害作用。所以，通过适当的物化方法将其中的氰化物等有毒物质去除之后，通过生化法清除污水中的有机物是一个理想的途径。但是，在实际的污水处理过程中，因为煤化工污水处理设施在运行过程中需要进行及时的维护，这需要企业基建部门做好对应的工作，确保整个环保设施能够正常工作。

三、煤化工企业运行过程中的水污染处理工作

3.1 预防微孔曝气器老化，确保O池溶氧充足

溶解氧是整个生化处理系统的核心，而污水处理曝气池大部分采用的是微孔曝气器，虽然这种设备的氧利用效率较高，而且具有较高的节能效果，但是其在日常的运行过程中容易出现老化、堵塞等问题，影响整个设备的运行效果。

对于微孔曝气系统存在的堵塞老化问题，根据污染源的不同可以分为两种：其一，因为鼓风机中不洁净空气使得孔内出现堵塞，设备部门必须定期对这些设备进行清理、更换，尤其是对入口前的空气过滤器，要避免灰尘、尘埃等进入曝气系统。同时，要保证通风顺畅、减少进风的阻力，例如适当增加进风截面面积与连接鼓风机截面的面积等，这样可以有效降低进风的速度。同时，在开停机之前要将阀门放空，及时的将管网中的积水排除，使得系统阻力下降。其二，对于污水侧导致的堵塞问题，在曝气持续一段时间之后，曝气器的表面将会生长生物膜，或者因为水过硬而产生碳酸钙的沉淀，使得曝气器形成外堵。针对这种问题主要爱用人工方式或者高压水对设备进行清理。

3.2 污水处理设备结垢问题分析

污水生化处理系统投入运行之后，通常会存在着离心鼓风机的出口压力逐步增加，风机出口压力逐步上涨至0.085MPa，导致鼓风机转速出现报警。而且随后还出现了O 池曝气管的损坏数量增加， O池曝气不均匀，最终造成污水处理质量下降的问题。在处理过程中，先将A/O 池中的污水抽空，发现池壁上结垢较为明显，直接将曝气管中的微孔堵塞。通过对这些结垢物质进行分析，发现其中钙镁含量达到40.57 %，碳酸根含量达到58.77 %，这表明结垢物质主要是碳酸盐垢。

通过对应的停工维修处理，将O池中的所有曝气管膜片进行及时的更换和清理，但是在持续运行3～5 个月之后，O 池中的曝气器膜片再次出现了结垢现象，使得O 池中的DO含量下降。另外，池中的水下推进器的电机、叶片和滑动导轨上都存在结垢问题，使得水下推进器也出现了对应的故障。

考虑到A/O 池必须持续满负荷的运行，不能对之进行停工检修。为了能够增加O池中的DO，采取了在O池增加悬挂链曝气器的方式，在设备运行的过程中加装。投入使用之后使得污水出口处COD含量以及氨氮物质的含量总体下降。

3.3 保证生化系统设备运行稳定

水下的推进设备需要具有适应污水的特性，尤其是能够抗腐蚀、防结垢，这对于生化系统设备而言尤为重要。但是，这些设备长期在水中工作，其出现故障时不易发现。从而导致故障发生的主要原因来看，主要是因为电机上结垢以及污水温度过高造成的。因此，通过利用水上导杆顶端的刻度盘来对左右的角度进行调节，不但能够确保死角周围水域被充分搅动，而且减少了粘附在电机表层的污垢类物质，给电机形成了良好的散热条件。

3.4污水的深度处理法

煤化工污水经生化处理后，出水的COD、氨氮等浓度虽有极大的下降，但由于难降解有机物的存在使得出水的COD、色度等指标仍未达到排放标准。因此，生化处理后的出水仍需进一步的处理。深度处理的方法主要有混凝沉淀、固定化生物技术、吸附法催化氧化法及反渗透等膜处理技术。如王俊洁等人研究了高效混凝沉淀技术应用在煤化工的悬浮物处理中的应用，并达到了很好的处理效果。此方案采用高效混凝沉淀技术，出水浊度可达到3度以下，远远低于传统工艺中的混凝沉淀出水的指标，对后续滤池的压力大大减小，反冲洗时间延长1倍以上，上升流速增加1倍，处理水量可达到传统设计的2倍。因此，高效混凝沉淀技术在煤化工的悬浮物处理的应用中具有可观的技术、占地和投资优势。

3.5序批式活性污泥法

这是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术。主要特征是在运行上的有序和间歇操作，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。该方法使生化反应推动力增大，煤化工废水处理效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好，耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。若出水水质仍不达标，也可以在SBR生化池内投加少量粉末活性炭以提高处理效率。

四、结语

污水处理设备是整个煤化工环保设备的重要构成部分，只要针对设备运行过程中存在的主要问题提出对应的解决方案才能提高设备的整体处理效果，保证系统整体顺利运行。

随着煤化工技术的发展和国际石油形势的日趋紧张，煤化工产业已成为我国国民经济持续发展的重要保障。要发展煤化工，必需解决由此所产生的污染问题。煤化工的发展应该把污染、能耗降到最低限度.控制在生态、环境可承载的能力范围内。煤化工与石油化工、天然气化工相比较，污染程度高、效益较低，所以我们一方面必须延伸产业链，生产高附加值的有机化工产品；另一方面，必须提高资源利益效率，减少废物排放，尤其是提高高含盐废水的处理能力以确保煤化工的经济效益和环保水平。我们应积极向世界先进的煤化工企业学习，增强产业的市场竞争能力。煤化工的发展决不能以资源、牺牲环境和破坏生态为代价。以节能降耗、减排治污为突破口进行转变，把煤化工建设成为资源节约型、环境友好型行业。

参考文献：

[1]潘亮，党小龙，张博兰.煤化工污水处理技术研究.城市建设理论研究.2013（18）.