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一、扩频通信的工作原理
在发端输人的信息先调制形成数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱,展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号,变频至中频,然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩,再经信息解调,恢复成原始信息输出。可见,一般的扩频通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制,二次调制为扩频调制,三次调制为射频调制,以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较,多了扩频调制和解扩部分。扩频通信应具备如下特征:(1)数字传输方式;(2)传输信号的带宽远大于被传信息带宽;(3)带宽的展宽,是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息的信元重新进行调制实现的;(4)接收端用相同的扩频函数进行相关解调(解扩),求解出被传信息的数据。用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。
二、扩频通信技术的特点
扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号,其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽,同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。扩频系统具有以下特点。
1.抗干扰性强
扩频信号的不可预测性,使扩频系统具有很强的抗干扰能力。干扰者很难通过观察进行干扰,干扰起不了太大作用。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽,所以即使信噪比很低,甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下,仍能不受干扰、高质量地进行通信,扩展的频谱越宽,其抗干扰性越强。
2.低截获性
扩频信号的功率均匀分布在很宽的频带上,传输信号的功率密度很低,侦察接收机很难监测到,因此扩频通信系统截获概率很低。
3.抗多路径干扰性能好
多路径干扰是电波传播过程中因遇到各种非期望反射体(如电离层、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的这些反射或散射信号与直达路径信号相互干涉而造成的干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程,利用扩频码序列间的相关特性,在接收端解扩时,从多径信号中分离出最强的有用信号,或将多径信号中的相同码序列信号叠加,这样就可有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象,使扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。
4.保密性好
在一定的发射功率下,扩频信号分布在很宽的频带内,无线信道中有用信号功率谱密度极低,这样信号可以在强噪声背景下,甚至在有用信号被噪声淹没的情况下进行可靠通信,使外界很难截获传送的信息,要想进一步检测出信号的特征参数就更难了.所以扩频系统可实现隐蔽通信。同时,对不同用户使用不同码,旁人无法窃听通信,因而扩频系统具有高保密性。
5.易于实现码分多址
在通信系统中,可充分利用在扩频调制中使用的扩频码序列之间良好的自相关特性和互相关特性,接收端利用相关检测技术进行解扩,在分配给不同用户不同码型的情况下,系统可以区分不同用户的信号,这样同一频带上许多用户可以同时通话而互不干扰。
三、扩频技术的发展与应用
在过去由于技术的限制,人们一直在走增加信号功率,减少噪声,提高信噪比的道路。即使到了70年代,伪码技术已经出现,但作为相关器的“码环”的钟频只能做到几千赫兹也无助于事.近几年,由于大规模集成电路的发展,几十兆赫兹,甚至几百兆赫兹的伪码发生器及其相关部件都已成为现实,扩频通信获得极其迅速的发展.通信的发展史又到了一个转折点,由用信噪比换带宽的年代进入了用宽带换信噪比的年代.从最佳通信系统的角度看扩频通信.最佳通信系统一最佳发射机+最佳接收机.几十年来,最佳接收理论已经很成熟,但最佳发射问题一直没有很好解决,伪码扩频是一种最佳的信号形式和调制制度,构成了最佳发射机.因此,有了最佳通信系统一伪码扩频+相关接收这种认识,人们就不难预测扩频通信的未来前景.从9O年代无线通信开始步人扩频通信和自适应通信的年代.扩频通信的热浪已经波及短波、超微波、微波通信和卫星通信,码分多址(CDMA)已开始广泛用于未来的峰窝通信、无绳通信和个人通信以及各种无线本地环路,发挥越来越大的作用.接入网是由传统的用户线、用户环路和用户接入系统,逐步发展、演变和升级而形成的.现代电信网络分为3部分:传输网、交换网和接入网.由于接入网发展较晚,往往成为电信发展的“瓶颈”,各国都很重视接入网的发展,因此各类接人技术和系统应运而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)频段的开放性,经营者和用户不需申请授权就可以自由地使用这些频段,而无线扩频技术所使用的频段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM频段,包括IEEE802.11协议架构的无线局域网也大部分选用此频段.在无线接人系统中,扩频微波与常规微波相比有着3个显着的优点:抗干扰性强、频点问题容易处理、价格比较便宜.而且,扩频微波接入技术相对有线接入技术来说,有成本低、使用灵活、建设快捷的优势,在接入网中起着不可替代的作用。扩频微波主要应用在以下几个方面.语音接入(点对点);数据接入;视频接入;多媒体接入;因特网(Internet)接入。
四、结语
扩频通信是通信的一个重要分支和发展方向,是扩频技术与通信相结合的产物。本文主要论述了扩频通信的特点、理论可行性及典型的工作方式。扩频通信的强抗干扰性、低截获性、良好的抗多路径干扰性和安全性等特点,使它的应用迅速从军用扩展到民用通信中,它的易于实现码分多址的特点,使它能与第三代移动通信系统完美结合,发展前景极为广阔。
参考文献:
1.电力电子技术的发展
现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1.1整流器时代
大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。
1.2逆变器时代
七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。
1.3变频器时代
进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
2.现代电力电子的应用领域
2.1计算机高效率绿色电源
高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会,同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代,计算机全面采用了开关电源,率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。
计算机技术的发展,提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品,绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源,根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星"计划规定,桌上型个人电脑或相关的设备,在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑的要求,提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言,电源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高频开关电源
通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中,通常将整流器称为一次电源,而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作,开关频率一般控制在50-100kHz范围内,实现高效率和小型化。近几年,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。
因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块,从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便维护,且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加。
2.3直流-直流(DC/DC)变换器
DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制,同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源),同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构,目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密度有较大幅度的提高。
2.4不间断电源(UPS)
不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流,一部分能量给蓄电池组充电,另一部分能量经逆变器变成交流,经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量,另一路备用电源通过电源转换开关来实现。
现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,电源的噪声得以降低,而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入,可以实现对UPS的智能化管理,进行远程维护和远程诊断。
目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速,已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。
2.5变频器电源
变频器电源主要用于交流电机的变频调速,其在电气传动系统中占据的地位日趋重要,已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压,然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器,将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出,电源输出波形近似于正弦波,用于驱动交流异步电动机实现无级调速。
国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期,日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年,其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调,96年引进生产线生产变频空调器,逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成。变频空调除了变频电源外,还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。
2.6高频逆变式整流焊机电源
高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的应用前景。
逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流,IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波,经高频变压器耦合,整流滤波后成为稳定的直流,供电弧使用。
由于焊机电源的工作条件恶劣,频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中,因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题,也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器,通过对多参数、多信息的提取与分析,达到预知系统各种工作状态的目的,进而提前对系统做出调整和处理,解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。
国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A,负载持续率60%,全载电压60~75V,电流调节范围5~300A,重量29kg。
2.7大功率开关型高压直流电源
大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV,电流达到0.5A以上,功率可达100kW。
自从70年代开始,日本的一些公司开始采用逆变技术,将市电整流后逆变为3kHz左右的中频,然后升压。进入80年代,高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件,将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源,取消了高压变压器油箱,使变压器系统的体积进一步减小。
国内对静电除尘高压直流电源进行了研制,市电经整流变为直流,采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压,然后由高频变压器升压,最后整流为直流高压。在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为25.6kHz。
2.8电力有源滤波器
传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓“电力公害”,例如,不可控整流加电容滤波时,网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有0.5~0.6。
电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置,能克服传统LC滤波器的不足,是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压,还反馈输入平均电流;(2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。
2.9分布式开关电源供电系统
分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用最新理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。
八十年代初期,对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期,随着高频功率变换技术的迅述发展,各种变换器拓扑结构相继出现,结合大规模集成电路和功率元器件技术,使中小功率装置的集成成为可能,从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始,这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点,论文数量逐年增加,应用领域不断扩大。
分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳,也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合,如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。
3.高频开关电源的发展趋势
在电力电子技术的应用及各种电源系统中,开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高顿开关电源技术,其体积和重量都会大幅度下降,而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中,更是离不开开关电源技术,通过开关电源改变用电频率,从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术,更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。
3.1高频化
理论分析和实践经验表明,电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz,提高400倍的话,用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5~l0%。无论是逆变式整流焊机,还是通讯电源用的开关式整流器,都是基于这一原理。同样,传统“整流行业”的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合闸用等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造,成为“开关变换类电源”,其主要材料可以节约90%或更高,还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高,促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化,带来显著节能、节水、节约材料的经济效益,更可体现技术含量的价值。
3.2模块化
模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块,含有一单元、两单元、六单元直至七单元,包括开关器件和与之反并联的续流二极管,实质上都属于“标准”功率模块(SPM)。近年,有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去,构成了“智能化”功率模块(IPM),不但缩小了整机的体积,更方便了整机的设计制造。实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,有些制造商开发了“用户专用”功率模块(ASPM),它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中,使元器件之间不再有传统的引线连接,这样的模块经过严格、合理的热、电、机械方面的设计,达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片,再把整个模块固定在相应的散热器上,就构成一台新型的开关电源装置。由此可见,模块化的目的不仅在于使用方便,缩小整机体积,更重要的是取消传统连线,把寄生参数降到最小,从而把器件承受的电应力降至最低,提高系统的可靠性。另外,大功率的开关电源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑,一般采用多个独立的模块单元并联工作,采用均流技术,所有模块共同分担负载电流,一旦其中某个模块失效,其它模块再平均分担负载电流。这样,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求,而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块,极大的提高系统可靠性,即使万一出现单模块故障,也不会影响系统的正常工作,而且为修复提供充分的时间。
3.3数字化
在传统功率电子技术中,控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代,电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是,现在数字式信号、数字电路显得越来越重要,数字信号处理技术日趋完善成熟,显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。所以,在八、九十年代,对于各类电路和系统的设计来说,模拟技术还是有用的,特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC)问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决,离不开模拟技术的知识,但是对于智能化的开关电源,需要用计算机控制时,数字化技术就离不开了。
3.4绿色化
---微处理器、FPGA和ASIC在上电和断电期间通常要求内核与I/O电压之间具有某种特定的关系,而这种关系在实际操作中是很难控制的,尤其是当电源的数目较多的时候。当不同类型的电源(模块、开关稳压器和负载点转换器)混合使用时,该问题会进一步复杂化。最简单的解决方案就是将电源按序排列,但是,在某些场合,这种做法是不足够的。一种更受青睐而且往往是强制性的解决方案是使各个电源在上电和断电期间彼此跟踪。
电源排序
---简单地按某种预先确定的顺序来接通或关断电源的做法一般被称为“排序”。排序通常能够通过采用电源监控器或简单的数字逻辑电路来控制电源的接通/关断(或RUN/SS)引脚而得以实现。图1a和1b示出了采用一个LTC2902四通道电源监控器来对4个电源进行排序的情形。
---不幸的是,单靠排序有时是不够的。许多数字IC都在其I/O和内核电源之间规定了一个最大电压差,一旦它被超过则IC将会受损。在这些场合,对应的解决方案是使电源电压彼此跟踪。
电源跟踪
---排序只是简单地规定了电源斜坡上升或斜坡下降的顺序,并且假定每个电源都在下一个电源开始变化之前转换。电源跟踪可确保电源之间的关系在整个上电和断电过程中都是可以预测。
---图2示出了三种不同的电源跟踪形式。最常见是重合跟踪(见图2a),此时,各电压在达到其调节值之前是相等的。当采用偏移跟踪时(见图2b),各电压以相同的速率斜坡上升,但被预先设定的电压偏移或延时所分离。最后,当采用比例制跟踪时(见图2c),各电压同时开始斜坡上升,但速率不同。
---实际上,随着设计精细等级的不断提升,能够使各电源相互跟踪。三种最常见的方法是(1)在电源之间采用钳位二极管;(2)布设与输出端串联的MOSFET;(3)利用反馈网络来控制输出。
---如欲将各电源之间的电压差保持在一个或两个二极管压降之内,则可在电源轨之间采用钳位二极管或晶体管,这种解决方案虽然粗暴,但却简单(见图3)。在低电流条件下,该技术会是有效的,然而在高电流水平时,采用这种方法的后果则可能是灾难性。同步开关电源能够供应和吸收大量的电流。如果电压较高的电源斜坡上升速率高于电压较低的电源,则二极管或FET将接通,以便对电压较低的电源进行上拉操作。电压较低的电源将因此而吸收较多的电流,从而会有巨大的电流流过。这有可能导致电源超过容许的电压差,甚至引发器件故障。完全依靠二极管或FET钳位来实现跟踪功能并非最佳的解决方案。
---另一种跟踪解决方案是在电源的输出端与负载之间布设串联MOSFET。在图4中,一个LTC2921跟踪三个电源。当首次施加电源时,MOSFET被关断且电源被允许以其自然速率斜坡上升。当电压稳定下来之后,MOSFET被同时接通,使得负载上的电压相互跟踪。这种技术需要用于驱动MOSFET和监视电源电压的电路,而且,当电流水平上升时,MOSFET中的压降和功耗便成为了一个问题。此外,这种拓扑结构还因为每个电源上的负载电容和负载电流可能有所不同的缘故,而使得电压的同步斜坡下降比较难以实现。
---第三种方法是利用反馈网络来调节输出电压,以此来使电源相互跟踪。最简单的实现方法是将电流注入电源的反馈节点。在图5中,一个LTC2923跟踪两个电源。生成了一个主斜坡,而且电路被连接至其他从属电源的误差放大器反馈节点,从而使其输出跟随该主斜坡。该电路还使得电压能够一同斜坡下降。该技术是最精巧的,因为它不需要采用串联MOSFET或钳位二极管。然而,并不是所有的电源都具有可以使用的反馈节点,而且,虽然许多电源模块都具有一个修整引脚,但是一般来说输出电压只能在一个很小的范围内调节。因此,大多数实际解决方案均要求采用了上述几类技术的某种组合。
设计实例
---图6中的电路在利用3.3V电源生成2.5V和1.8V电源的情况下实现了电源跟踪。在本例中采用了LTC2923,3.3V电源受控于一个N沟道MOSFET,而2.5V和1.8VDC/DC转换器则是通过其反馈节点得以控制的。
---当3.3V输入电源接通时,晶体管Q1和两个DC/DC转换器被保持在关断状态。当3.3V输入上升(利用电阻器RONA和RONB在ON引脚上进行检测)之后,Q1的栅极由一个内部充电泵缓慢地接通。由于Q1被配置为一个N沟道源极跟随器,因此,RAMP引脚电平开始上升,并提供用于系统的主电压斜坡。
---当针对重合跟踪来对TRACK1和TRACK2引脚上的电阻器进行配置时,电流被强迫流入或流出DC/DC转换器反馈节点,这样其输出将跟踪RAMP引脚电平的变化。图2a中的示波器扫迹便是采用该电路生成的。
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--一旦达到最终电压,LTC2923的FB1和FB2引脚将呈高阻抗状态。如果ON引脚被一个漏极开路逻辑器件拉至低电平,则输出将尾随降至低电平。通过改变与TRACK1和TRACK2引脚相连的电阻器阻值,可使同一个电路进行比例制跟踪或偏移跟踪模式的斜坡上升。图2b和2c中给出的示波器扫迹便是以这种方式生成的。另一种电阻器选择能够采用3.3V电源作为基准电压斜坡来对1.8V和2.5V电源进行排序(见图7)。对于需要三个以上电源的系统,可通过RAMP引脚对多个LTC2923控制器进行菊链式连接,以便控制数目不限的电源。
引言
电子系统可视为是种类不同的元件集合,有些元件有着固定的性能指标和耗能,这些元件被称为非电源管理元件;上反,有些元件可以在不同时间工作,并且有多种耗能状态,相应地消耗着不同的系统电能,这些元件称为可电源管理元件。可电源管理元件的有效使用成为节省系统耗能,使整个系统在有限电能下长时间工作的关键所在。
系统元件从一种耗能状态到另一种耗能状态往往需要一段时间,并且在这段时间内会消耗更多的额外能量。状态的改变会影响系统的性能,所以设计者需要在系统节能和系统性能之间找到恰当的折衷切入点。本文介绍了动态电源管理中的一些方法。这些方法将决定元件是否改变耗能状态和何时改变。
1动态电源管理技术
“动态电源管理”是动态地分配系统资源,以最少的元件或元件最小工作量的低耗能状态,来完成系统任务的一种降低功耗的设计方法。对于电源管理实施时间的判断,要用到多种预测方法,根据历史的工作量预测即将到来的工作量,决定是否转换工作状态和何时转换。这就是动态电源管理技术的核心所在——动态电源管理方法。
动态电源管理技术适用的基本前提是,系统元件在工作时间内有着不相同的工作量。大多数的系统都具有此种情况。另一个前提是,可以在一定程度上确信能够预知系统、元件的工作量的波动性。这样才有转换耗能状态的可能,并且在对工作量的观察和预知的时间内,系统不可以消耗过多的能量。
2电源管理
各个系统设备当接到请求时,设备忙;而没有请求时,就进入了空闲状态。设置进入空闲时,可以关闭设备,进入低耗能的休眠状态;当再次接到请求后,设备被唤起。这就是所谓的“电源管理”。然而,耗能状态的改变是需要时间的,也就是关闭时延和唤起时延。唤起休眠状态中的设备需要额外的能量开销,如图1所示。如果没有这项开销,也就用不着电源管理技术了,完全可以只要设备空闲就关闭设备、这种时延和能量开销确定存在,所以必须考虑,只有当设备在休眠状态所节省的能量至少可以抵得上状态转换耗能的情况时,才可以进入休眠状态。
电源管理技术是一个预知性问题。应寻求预知空闲时间是否足够长,以及于能否抵得上状态转换的耗能开销。空闲时间过短时,采用电源管理的方案就得不偿失了。所以事先估计出空闲时间的长短是电源管理技术中的首要问题。定义“恰当的停止时间段”(tBE):能达到系统节能的最短空闲时间段。此时间与设备元件本身有关,与系统发出的请求无关。假设状态转换延时t0(包括关闭和唤起延时)耗能为E0;工作状态功率Pw,休眠状态功率Ps,可由以下式求出tBE。
Pw×tBE=E0+Ps×(tBE-T0)
等式左边为“适合暂停时间段”内的耗能,也就是系统在这段用于节能的最短空闲时间内继续工作所需能量;右边是状态转换耗能和休眠时间内的系统耗能。tBE换和这段休眠时间内的系统耗能。电源管理技术就是要预知将要发生的休眠时间是否能够大于tBE,只有大于它,设备才有休眠的必要。
3基于先验预知的动态电源管理技术
对于大多数真实系统,即将输入的信号是难以确定的。动态电源管理的决策是基于对未来的不确定预知的基础之上的。所有的基于预知的动态电源管理技术的基本原理是探过去工作量的历史和即将发生的工作量之间的相互关系,来对未来事件进行可靠的预知。对于动态电源管理,我们关心怎样预知足够长的空闲时间进入休眠状态,表达如下:
p={tIDLE>tBE}
我们称预知空闲时间比实际的空闲时间长(短)为“预知过度”(“预知不足”)。预知过度增加了对性能的影响;预知不足虽对性能无影响却造成了能量的浪费。要是能既无预知过度又无预知不足,那就是一个理想的预知。预知的质量取决于对观察样本的选择和对工作量的统计。
3.1静态预知方法
固定超时法:最普遍的电源管理预知法,用过去的空闲时间作为观察校本对象来预知当前空闲时段的总持续时间。此方法总结如下:空闲时钟开始,计时器开始计时,超过固定超时时间tTO系统仍处于空闲,则电源管理使得系统休眠,直到接收到外界请求,标志着空闲状态的结束。能够合理地选择tTO显然是这种方法的关键。通常在要求不高的情况下取tTO=tBE。
固定超时法优点有二:①普遍适用(应用范围仅限决于工作量);②增加固定超时值可以减少“过度预知”(即预知时间比实际空闲时间长)的可能性。但是其缺点也明显:固定超时过大则将引起预知不足,结果不能有效的节省能量,相当多的能量浪费在等待超时上。
预知关闭法:此方法可以解决固定超时法中等待固定超时而耗费过多能量的问题,即预知到系统的空闲可能性就立即关闭系统,无需等到空闲时间超过超时值。预知方法是对历史工作量的统计上做的有肯定性估计。
Srivastave提出了两种先验关闭的方案。
①非线性衰减方程(φ)。此方程可由过去的历史中得到。
t的上标表示过去空闲和工作时期的序号,n表示当前的空闲时期(其长度有待于预知估计)和最近的工作时段。此方程表明了要估计将发生的空闲时期,要考虑到过去的空闲和工作时期。
如果tpred>tBE,那么系统一空闲就立即关闭。观察样本是
此方法的局限:
*无法自主决定衰减方程的类型;
*要根据收集和分析的分散数据建立衰减模型,并且这些数据适合此衰减模型。
这些数据适合此衰减模型。
②极限方案。此方案基于一个极限。观察样本为紧挨着当前空闲时期之前的工作时期,如果便认为空闲时期比前一个工作时期长,则系统关闭。
注意:统计研究表明,短时间的工作时期后是长时间的空闲期;长时间的工作期后是短时间的空闲期。这样的系统可以用极限法,如图2所示。而短时期的工作期后是短时期的空闲期这种情况下就不能用些极限法。总之,对tthr的选择尤为重要。
预知唤起法:可以解决固定超时方法中唤起时的性能损耗。当预知空闲时间超时后则系统唤起,即使此时没有接收收到任何系统请求。使用此方法应注意的是,如果tidle被“预知不足”,则这种方法增加了能量的消耗,但同时也减少了等待接收第一个系统请求的时间,还是在一定程度上节省了能量,提高了系统性能。
3.2动态预知方法
由于动态电源管理方法的最优化取决于对工作量的统计,当工作量既未知又非静态时,静态预知方法就不是十分有效。因此,就有了动态预知方法。对非静态工作量有几种动态的预知方法。
①设定一套超时值,每个值与一个参数相关。此参数表明超时值选择的准确性。此方法是在每一个空闲时间内,选择这些超时值中最有效的一个值。
②此方法同样有一些供选择的超时值,分配给每个值一个“权”。此“权”是对过去相同要求下,采取此超时值带来的满意度为衡量对象抽象出的参数。实际采用的超时值是取所有被选超时值的权的平均。
③只采用一个超时值,当选择此超时值后会引起许多不尽如人意的“系统关闭”后,再适当增加此值。当更多的“系统关闭”可以被接受了,则适当降低此值。
4总结
独立学院的人才培养定位首先要着眼于国外和国内教育发展的宏观形势,借鉴国外私立大学发展模式和经验,参照全国高等教育体系中公办高校、高职院校和民办院校的实际情况,分析其现状,预测其发展趋势,以掌握社会人才需求的变化,及时调整培养定位。在此过程中,要特别注重把握以下四方面内容:一是与国外私立大学密切接触,学习他们的办学经验,结合我国特有的国情,为我所用;二是社会对高等教育、人才培养的需求,确定哪种人才是最为紧缺的;三是独立学院本身的办学条件和主要优势,认清独立学院能给学生提供什么样的教育,为社会培养什么样的人才;四是锐意求变,锐意求新,极力避免趋同,以独立学院培养的特色人才去填补人才市场的空缺。社会对人才的需求是多种多样的,随时变化的,各校的办学条件和优势不尽相同,紧紧抓住社会人才需求和本学院优势的交汇点,这是独立学院的最佳定位。所以,根据高等教育的基本规律,独立学院的人才培养定位要从内、外部基本规律去进行考察。从内部分析,既要根据独立学院自身的资源状况,又要根据独立学院人才培养的特点;从外部分析,既要根据国家的教育方针政策,又要根据社会对于人才的需求。
(一)国家教育制度与政策层面中的独立学院人才培养定位
现阶段,独立学院如何选择人才培养定位固然取决于自身的实际情况,但更多受制于政府的教育制度与政策。我国民办高等教育的发展与管理主要受政府部门出台的教育制度与政策来规制,因此,独立学院人才培养定位很大程度上也受制于国家制度与政策对于独立学院本身发展定位的指导。独立学院人才培养定位要基于国家与政府层面的需求,这种人才培养定位的指导主要是基于宏观的独立学院的人才培养类型、人才培养层次,而不是指具体的人才培养目标、规格等。进行三本教育,应由独立学院根据自身实力和潜力来作出决定。
(二)社会经济发展等市场因素对独立学院人才培养定位的影响
独立学院要生存和发展,其人才培养定位必须基于市场的需求。高等学校的定位不是高低层次的定位,而是依据人才培养的职能来定位的。独立学院大多培养的是偏应用型的人才,它的发展与市场有着天然的紧密关系。在当今科学技术迅猛发展、产业结构不断调整的时代,独立学院的人才培养定位必须基于就业市场和生源市场的双重需求,并反映到人才培养的类型、层次、科类、规格、素质、修养和特长等方面。民办高等教育面向市场首先必须获得生源市场,而学生、家长在当前的市场就业环境下必然会顾及今后的就业,所以这是独立学院人才培养定位中必须着重考虑的一个面向市场的关系链。而合理的面向市场的人才培养定位能促进民办高等教育的发展壮大与特色形成,过于探求不切实际的高层次或者市场已经趋于饱和的人才培养则可能导致学校本身发展的缓慢、停滞,甚至倒退。
(三)独立学院人才培养定位选择必须适应自身的发展特点
独立学院自身的发展定位有着内部环境的制约,在人才培养的目标选择上也同样受制于独立学院自身的实际条件,如自身的资源投入状况、师资队伍、教学设备资源、管理体制、图书资料、科学研究、实践教学基地建设以及可持续发展的能力等等,也即是人、财、物、时间、空间等资源因素的综合状况。这些不同于我国的公办高校,有着独立学院自身的特点。
1、民办高等教育恢复发展才20多年,独立学院本科教育发展时间也就10多年时间,其办学经验、办学条件、办学水平、办学特色、教学质量等方面与公办高校相比较差距仍然很大。独立学院教育资源的投入与水平的提升是一个持续累积的过程,人才培养更是。俗话说,“十年树木,百年树人”,这不可能是一蹴而就的,独立学院的发展与水平提升必然要经过一个漫长的积累过程,无论是教学、科研、设备仪器等“硬件”资源的建设,还是师资队伍、专业课程等“软件”资源的建设,独立学院都处于发展的初级阶段。
2、在师资队伍建设方面,独立学院有四个基本特征:一是聘请母校(校本部)在职教师来独立学院进行管理与教学;二是聘请公办高校的退休教师来授课;三是聘请业界人士前来兼职教学;四是自有师资队伍,这里面大多数是高校刚刚毕业的研究生。从师资队伍结构上分析:一是高学历、高职称的比例偏小,而低学历、低职称的比例偏高;二是师资年龄成两极分化,一边是60岁以上身体状态不好的退休老教师,一边是刚刚毕业没有多少教学经验的青年研究生;三是兼职队伍往往带来师资队伍结构的不稳定性。独立学院在教学与科研梯队的形成上存在很多的困难,学科带头人、教学骨干等往往需要学校进一步引进和加快培养。
3、生源特征上分析,独立学院的学生是本科第三批次生源,学生的综合素质与公办高校的生源相比偏低,这些学生很大程度上不适应从事“高、精、尖”的科学研究工作,而更适应于从事能够发挥其特长的知识与技术相结合的应用方面工作。从学生的实际状况出发,因材施教,这是人才培养定位的一个重要因素。
4、独立学院的自身特点。由于独立学院的管理体制和运行机制比公办高校更适应市场变化,更能够有效利用社会上各种优质教育资源并优化组合,扬长避短,走特色发展之路,有所为,有所不为。为此,独立学院应充分发挥体制、机制优势,贴近地方经济和社会发展需要,紧跟市场需求,办出特点,并在课程建设、学科建设、学校发展等方面真正形成人才培养特色,逐渐建立起自己的品牌和核心竞争优势,拓展品牌和特色的社会效应。综上所述,独立学院的人才培养目标定位必须适应独立学院的基本特点,适应独立学院的实际情况,在定位过程中应认真分析自身的发展历程、学校资源、师资队伍结构特征、生源状况以及自身的特点等情况,以便对人才培养目标做出科学、合理的定位。
二、独立学院艺术设计专业的特点
教育部早在2003年颁布的《关于规范并加强普通高校以新的机制和模式创办独立学院管理的若干意见》明确指出:“独立学院的专业设置,应主要面向地方和区域社会、经济发展的需要,特别是要努力创造条件加快发展社会和人力资源市场急需的专业。”艺术设计是一门偏重于造型艺术,强调审美意识、创新能力、品味格调、素质涵养的应用型专业,其教学内容和社会实践结合非常密切。
(一)、艺术设计专业特点
1、学生高考成绩相对不高,文化素质相对较差。当前,受高考升学压力的影响而使高中阶段的教育带有了明显急功近利的性质,许多学生与家长都认为学习美术是升学的捷径,高中老师也鼓动文化课成绩不好的同学“半道出家”,纷纷报考艺术设计类专业;加之近些年高校急剧扩招,造成了高校艺术设计专业在校生文化基础薄,美术基础也不扎实。
2、实践性强。视觉传达设计、环境设计、服装设计、产品设计等都是以实践为主的,能迅速服务于市场经济的专业门类。从课程看,书籍设计、海报设计、景观设计、展示设计等均是讲究实操性的课程门类。无论哪个层次的高等教育单位,都无法回避艺术设计专业的实践特征。
3、培养过程相对复杂。艺术设计专业学习具有学习资料的具象性;其知识更新速度快、前瞻性强;专业活动具有创造性;专业创作与社会经济联系密切等特点。
4、广阔的就业空间和良好的就业前景。艺术设计专业涵盖平面广告设计、包装设计、展示设计、环境设计、服装设计、产品造型设计等门类,它服务于人类衣食住行,美化衣食住行,提高人类生活品质。
(二)独立学院艺术设计专业特点
独立学院是由普通高等学校与社会组织或者个人合作,利用民间资本举办的实施本科学历教育的高等学校,性质介于公办院校与民办院校之间。一方面,筹办独立学院的门槛比民办院校高;另一方面,独立学院办学资源和经验与公办院校还有很大差距。在这样的背景下,独立学院艺术设计专业必然有其鲜明的特点。
1、专业的实践性和独立学院的应用人才培养定位很好地结合在一起。艺术设计是与生产实践密切相关的艺术门类,设计的目的是服务于市场经济,设计的过程离不开实践环节,设计的效果由客户和消费者检验。国家和教育部对于独立学院的人才培养的基本要求是:按照社会、经济发展的需要设置专业,主要为地方和区域社会的发展培养高素质的专业型、复合型、应用型高级人才。目前大多数独立学院开了艺术设计专业,原因正是该专业内在的实践性质可以很好地为地方经济服务,有契合了国家和教育部的要求。
2、与其他院校相比:美术学院的艺术设计专业办学目标定位以本校长期积聚的美术基础为依托,强调个性化教育特色;师范院校的艺术设计专业办学目标定位以其人文教育的优良环境为依托,强调素质教育特色;综合性院校的艺术设计专业办学目标定位以综合性学科为依托,强调跨学科交叉型人才教育特色;而理工院校特别是地方工科院校的艺术设计专业办学目标定位则以其强势的理工背景为依托,强调复合型高级技术人才教育特色。独立学院的艺术设计专业应强调其应用性的同时,也要注重其创新能力的培养。
(三)独立学院学生特点
独立学院学生的自身有其优缺点,其优点恰巧是艺术设计专业需要的素质基础和能力基础。我们应扬长避短,多鼓励,加强引导。
1、重视专业创作,忽视文化学习。学生文化基础较差,理论学习习惯不好,偏科现象严重,自我管理、自我服务意识较差,对公共课和理论课缺乏兴趣;但对创作实践有浓厚的热情,创新能力较强。尽管学生绘画基础并不比其他层次高校差别太多,但其较差的文化素质和学习习惯给独立学院的教学和管理带来了一定的挑战。
2、学生不适应灌输式的教育,喜欢老师的鼓励和积极引导。文化成绩不高,导致学生缺乏自信心,这就要求老师在课内外采用讲授、演示、调查与分析等各种综合手段进行教学,以鼓励为主要方式,减轻学生压力,引导学生积极自主学习。
3、学生的思维比较活跃,有丰富的想象力。独立学院学生家庭条件相对较好,从小所受的教育和影响相对良好,体现在学生身上是:思维活跃,见识广,想法比较多,对社会各方面的认识也相对较深,人际交往和动手能力强。
三、独立学院艺术设计专业人才培养定位——“基本要求+特色”
培养具有基础知识和基本理论,掌握专业创作技能,能独立完成设计调研、设计策划、设计制作、设计管理,会熟练地运用计算机进行辅助设计,且有团队合作精神的创新型、应用型、有特色的高级专门人才。这是独立学院艺术设计专业人才培养应有的的基本定位,但具体内容因学院而异。
(一)、母体和资源优势对人才培养特色的影响
南京大学金陵学院要求培养具有良好的道德、素养、品行、精神,掌握艺术设计理论知识、设计方法和专业技能的,强化动手实践和实际操作能力的,能够从事设计策划、创意、实施、制作、工程、管理、经营等工作的,适应社会发展与经济建设需要的应用型艺术设计人才。中国传媒大学南广学院培养要求面向电视台、报社、设计公司、文化传播机构等单位,培养具有宽广的人文社科理论基础,掌握艺术理论、设计原理、设计表达和实践技能,精通设计软件,能够从事艺术设计的策划、实施、制作与管理等工作的应用型、复合型、创新型的高级专门人才。郑州轻工业学院伊斯顿美术学院通过多门主干课程的教学,与俄罗斯及西亚开展国际合作,采用交互式教学方法,使学生全面掌握艺术设计的专业知识,培养能够从事相应设计门类的高级专门人才。从这几个独立学院的人才培养定位不难看出:艺术设计专业基础知识、基本技能、创新与实践能力都是各个学校的基本要求,但其特色各不相同。独立学院依托母体和资源优势,对艺术设计专业人才培养定位特色进行了强调:南京大学金陵学院注重艺术素养和道德品行的培养,中国传媒大学南广学院侧重艺术设计专业与传媒产业的构建,郑州轻工业学院伊斯顿美术学院强调区位的国际合作办学。艺术设计专业放在不同特色的独立学院,其背景就有很大差异,这种差异带来的直接影响就是形成艺术设计专业人才培养定位的鲜明特色。
(二)、课程体系与内容上的定位特色
独立学院可以按照“基本要求+特色”模式,塑造课程特色,巩固特定的办学优势,形成自身强项,树立与众不同的品牌形象。独立学院需要对艺术设计专业培养计划、课程体系进行整体规划、精心设计。特色可从专业方向设置、课程结构与教学内容,特别是实践教学环节动脑筋。专业培养计划及课程结构体系的革新最终须落实到具有创新意识并符合设计发展规律的特色课程上。目前独立学院艺术设计专业真正有技术含量的、应用性强的课程不多。如平面设计课程,在课堂上反复强调字体、版式、色彩、图片的唯美表现,而对广告理论、投放媒体、消费调查、受众心理、广告效果反馈等重要内容提及甚少,完全可以根据应用性人才市场对人才素质的需求增加“谈判技巧”、“比稿技术”等对学生有直接帮助的课程和内容。传统的素描、色彩、三大构成等课程也要进行重新设计整合。以中国传媒大学南广学院艺术设计专业课程为例做具体分析。该校该专业将课程分为A、B、C类。A类为公共基础课程,包含政治、英语、计算机、体育等。B类为专业核心课程,包含设计原理、设计方法、设计过程、创新思维以及主要设计门类课程。C类再细分为C1、C2、C3三种,其中C1为专业系统课程,如素描、色彩、计算机辅助设计等支撑C1的专业基础课程,有很强的系统性;C2为专业拓展课程,如中国书画、雕塑、摄影等能起到拓展知识、能力和素质的相关课程;C3为公共选修课程,由学生在全校范围内结合自己爱好和特别需求任选,如语言表达艺术、经典影视赏析、导演艺术基础等。除此以外,该校还将寒暑假设置成小学期,由专业教师指导学生在假期完成专业考察、见习和实习,密切与业界的联系,增强人才培养的适应性和应用性。
1.电力电子技术的发展
现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1.1整流器时代
大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。
1.2逆变器时代
七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。
1.3变频器时代
进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
2.现代电力电子的应用领域
2.1计算机高效率绿色电源
高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会,同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代,计算机全面采用了开关电源,率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。
计算机技术的发展,提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品,绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源,根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星"计划规定,桌上型个人电脑或相关的设备,在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑的要求,提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言,电源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高频开关电源
通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中,通常将整流器称为一次电源,而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作,开关频率一般控制在50-100kHz范围内,实现高效率和小型化。近几年,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。
因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块,从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便维护,且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加。
2.3直流-直流(DC/DC)变换器
DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制,同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源),同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构,目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密度有较大幅度的提高。
2.4不间断电源(UPS)
不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流,一部分能量给蓄电池组充电,另一部分能量经逆变器变成交流,经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量,另一路备用电源通过电源转换开关来实现。
现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,电源的噪声得以降低,而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入,可以实现对UPS的智能化管理,进行远程维护和远程诊断。
目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速,已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。
2.5变频器电源
变频器电源主要用于交流电机的变频调速,其在电气传动系统中占据的地位日趋重要,已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压,然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器,将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出,电源输出波形近似于正弦波,用于驱动交流异步电动机实现无级调速。
国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期,日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年,其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调,96年引进生产线生产变频空调器,逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成。变频空调除了变频电源外,还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。
2.6高频逆变式整流焊机电源
高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的应用前景。
逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流,IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波,经高频变压器耦合,整流滤波后成为稳定的直流,供电弧使用。
由于焊机电源的工作条件恶劣,频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中,因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题,也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器,通过对多参数、多信息的提取与分析,达到预知系统各种工作状态的目的,进而提前对系统做出调整和处理,解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。
国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A,负载持续率60%,全载电压60~75V,电流调节范围5~300A,重量29kg。
2.7大功率开关型高压直流电源
大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV,电流达到0.5A以上,功率可达100kW。
自从70年代开始,日本的一些公司开始采用逆变技术,将市电整流后逆变为3kHz左右的中频,然后升压。进入80年代,高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件,将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源,取消了高压变压器油箱,使变压器系统的体积进一步减小。
国内对静电除尘高压直流电源进行了研制,市电经整流变为直流,采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压,然后由高频变压器升压,最后整流为直流高压。在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为25.6kHz。
2.8电力有源滤波器
传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓“电力公害”,例如,不可控整流加电容滤波时,网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有0.5~0.6。
电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置,能克服传统LC滤波器的不足,是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压,还反馈输入平均电流;(2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。
2.9分布式开关电源供电系统
分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用最新理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。
八十年代初期,对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期,随着高频功率变换技术的迅述发展,各种变换器拓扑结构相继出现,结合大规模集成电路和功率元器件技术,使中小功率装置的集成成为可能,从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始,这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点,论文数量逐年增加,应用领域不断扩大。
分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳,也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合,如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。
3.高频开关电源的发展趋势
在电力电子技术的应用及各种电源系统中,开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高顿开关电源技术,其体积和重量都会大幅度下降,而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中,更是离不开开关电源技术,通过开关电源改变用电频率,从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术,更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。
3.1高频化
理论分析和实践经验表明,电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz,提高400倍的话,用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5~l0%。无论是逆变式整流焊机,还是通讯电源用的开关式整流器,都是基于这一原理。同样,传统“整流行业”的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合闸用等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造,成为“开关变换类电源”,其主要材料可以节约90%或更高,还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高,促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化,带来显著节能、节水、节约材料的经济效益,更可体现技术含量的价值。
3.2模块化
模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块,含有一单元、两单元、六单元直至七单元,包括开关器件和与之反并联的续流二极管,实质上都属于“标准”功率模块(SPM)。近年,有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去,构成了“智能化”功率模块(IPM),不但缩小了整机的体积,更方便了整机的设计制造。实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,有些制造商开发了“用户专用”功率模块(ASPM),它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中,使元器件之间不再有传统的引线连接,这样的模块经过严格、合理的热、电、机械方面的设计,达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片,再把整个模块固定在相应的散热器上,就构成一台新型的开关电源装置。由此可见,模块化的目的不仅在于使用方便,缩小整机体积,更重要的是取消传统连线,把寄生参数降到最小,从而把器件承受的电应力降至最低,提高系统的可靠性。另外,大功率的开关电源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑,一般采用多个独立的模块单元并联工作,采用均流技术,所有模块共同分担负载电流,一旦其中某个模块失效,其它模块再平均分担负载电流。这样,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求,而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块,极大的提高系统可靠性,即使万一出现单模块故障,也不会影响系统的正常工作,而且为修复提供充分的时间。
3.3数字化
在传统功率电子技术中,控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代,电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是,现在数字式信号、数字电路显得越来越重要,数字信号处理技术日趋完善成熟,显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。所以,在八、九十年代,对于各类电路和系统的设计来说,模拟技术还是有用的,特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC)问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决,离不开模拟技术的知识,但是对于智能化的开关电源,需要用计算机控制时,数字化技术就离不开了。
3.4绿色化
姓名: 专业: 所属系别:
学号 指导教师姓名 职 称:
开题报告时间: 年 月 日
论 文 题 目 :小型医院业务管理系统设计
1、拟选课题国内、外的研究动态、水平、存在问题,与本人实习、社会实践、调研的关系,并附主要参考文献:
医院的医疗水平和服务质量一直是国内外关注的焦点,仅靠增加基础设施投入和脱离信息化的管理方法的改进,是不能从根本上提高医院的工作效率、服务质量和管理水平的。医院业务管理系统的目的就是减轻业务劳动强度,减少了差错,科学管理药品,节省人力,提高医院的财、物管理水平,增加经济效益,改善患者的就医环境,方便患者就医和查询,提高医院的服务效率和服务质量,提高医院的医疗质量和管理水平。所以,一个现代化的适应社会发展需要的医院,除了具备一流的医疗队伍、一流的服务设施之外,还应具备一流的业务管理系统。
医院业务管理系统不仅能提高医务人员的工作效率和医疗水平,而且能提高医院的服务质量。因此,医院对业务管理系统有着强烈的需求。本文介绍了医院出入院处、病区、药房、药库的业务流程,在整体分析医院各部门以及部门之间的实际工作业务的基础之上,结合管理系统开发的理念,用VB 6.0作为前端开发工具,开发了医院业务管理系统。目的就是利用计算机软硬件技术、 网络通讯技术等现代化手段,对医院及其所属各部门的业务进行综合管理。从而为医院的整体运行提供全面的、自动化服务的业务信息系统。全文通过对业务流程的分析以及对系统的模块设计、实体-联系图(E-R图)设计、关系模式设计、数据库设计、代码设计、人机界面设计等,详细地阐明了本系统开发的目的、过程及预期效果。
业务管理系统是一门集管理科学、信息科学、系统科学及计算机科学为一体的综合性学科,研究的是管理活动的全过程,以便有效的管理医院。
参考文献
[1]张莉 王强 赵文方 董莉 《SQL Server 数据库原理及应用教程》清华大学出版社,2002
[2] 萨师煊、王珊.数据库系统概论(第三版).北京:高等教育出版社,2000
[3] 张海藩.软件工程导论(第四版).北京:清华大学出版社,2003
[4] 催五子、于宁。界面设计与Visual Bbasic.北京:清华大学出版社,2004
2、课题拟解决的主要问题,在理论和应用方面的意义,完成课题的条件(包括实习单位情况)和设计(论文)的主要内容:
意义:1、为病人提供更好更快、更快的服务,提高医院在医疗市场的竞争力以及吸引更多的病人到本医院就医;
2、人力工资昂贵,迫使医院采用计算机以提高劳动效率;
功能:1、门诊挂号:为病人提供就医卡方便病人;
2、住院病人管理系统:是医院可以随时了解病人情况;
3、药房管理系统:提高了药品管理的质量,和工作效率;
4、门诊医生工作站、住院费用的管理、病历管理系统、以及外部接口等。
3、指导教师对学生选题报告的评语:
指导教师签字: 年 月 日
4、选题报告会评议组意见:
组长(签字): 年 月 日
5、学院审查意见:
随着垦区经济的发展以及垦区小城镇建设水平的提高,大树被越来越多地应用于广场、公园、道路等各类绿化工程中,特别是重点工程,往往要在较短的时间内体现绿化、美化效果,这就需要种植一定数量的园林大树。大树移植既费工又费时,同时大树的再生能力比幼树、幼苗明显减弱。因此,新植大树的养护管理尤其重要,下面将大树移植和管护技术总结如下。
1大树移植技术
(1)挖坑。根据移植大树规格确定坑的宽度与深度。一般来说,树坑宽度是移植大树胸径的5~10倍,深度达100cm以上。挖坑时将表土和生土分放,把石块及建筑垃圾捡出。
(2)截冠。除了一些云杉、樟子松等松科植物在大树移植时不能截冠外,大多数园林大树如糖槭、银中杨、柳树等,在移植前都可以截冠。首先对所移植的大树进行重修,再根据绿化需要进行截冠,截冠时在顶部20~40cm之内选择好骨架枝,留3~4个主枝进行“三定”,即定枝、定位、定向。每个主枝从主干分枝部始留30~40cm进行重截,多余枝全部从基部疏除,以平衡根冠比,提高移植成活率。
(3)消毒处理。对截冠的锯口进行涂抹或包扎工作,可以用调和漆加少量的汽油调匀,对所有锯口进行涂抹;也可用塑料袋在枝顶部锯口包扎3~5cm,以减少水分蒸发,提高成活率。
(4)挖树。挖掘大树时要尽量保护根系。土球直径不小于冠径的1/4~1/3,依树形而定,圆柱形宜小,圆锥形宜大,土球要用草绳包扎,做到根部土球不松不散。
(5)包干。用草绳、蒲包等材料严密包裹树干和比较粗壮的分枝。经包干处理后,一是避免强光直射和干风吹袭,减少树干、树枝的水分蒸发;二是贮存一定量的水分,使树干经常保持湿润;三是调节枝干温度,减少高温和低温对枝干的伤害,效果较好;四是减少大树在运输时对树干所造成的损伤。
(6)运输。大树挖掘后,根据大树直径大小选择运输方式,如果不能人工装运的,应采用机械装运。在起吊、运输过程中要尽量保护枝叶和土球,争取当天起运,当天栽植。
(7)栽植前处理。栽树前要对劈裂、折伤的根系进行修剪,直径2cm以上的锯口要整齐,以利愈合,然后用多菌灵对土壤或根部进行消毒,比较难生根的名贵树种可用生根粉溶液喷洒或浸根,以促进根系早愈合、快生根。
(8)栽植。在已挖好的树坑回填20cm的表土,将处理好的大树放到树坑中央,再将表土回填树坑内,坑土离地面一半时,用脚踏实后再填,填土时使根系与土壤密结,但注意不要把土球弄松,以免伤到根系。
(9)灌水。大树栽植后应立即整修树盘或留好树池,当天灌水,灌足灌透,水渗透后及时封土。
2移植后的管护技术
(1)支撑。树大招风,大树种植后应立即支撑固定,慎防倾倒。正三角桩最利于树体稳定,支撑点以树体高2/3处左右为好,并加垫保护层,以防伤皮。
(2)控水。新移植大树,根系吸水功能减弱,对土壤水分需求量较少。因此,只要保持土壤适当湿润即可。土壤含水量过大,反而影响土壤的透气性能,抑制根系的呼吸,对发根不利,严重时会导致烂根死亡。一般来说,第1次淋水后,待10d左右开穴浇1次水,以后10~15d浇1次,但要根据天气情况、土壤质地情况而定。
(3)喷水。大树地上部分(特别是叶面)因蒸腾作用易失水,必须及时喷水保湿。喷水要求细而均匀,并且能喷及地上各个部位和周围空间,为树体提供湿润的气候环境。可采用高压水枪喷雾,或根据树冠大小安装1个或若干个细孔喷头在树冠上方,进行喷雾,也可用“吊盐水”的方法,即在树枝上挂若干个装满清水的盐水瓶,运用医药上吊盐水的原理,让瓶内的水慢慢滴在树体上,并定期加水,既省工又节省投资。一般在抽枝发5~10片叶后,可停止喷水。
2国有企业信息化专业技术人员的激励机制存在的问题及原因分析
长期以来,国有企业信息化专业技术人员的收入远远低于行业市场劳动力价位,尤其是在以薪酬为核心的激励体系方面问题突出。由于激励不足,国有企业信息化专业技术人员人员流失问题又相当严重,科研部门流失的情况尤为突出。以笔者所在单位为例,近年来有不少科研开发和项目实施专业技术骨干人才外流。人才流失的原因有诸多因素,但归纳起来,主要有三个方面:一是认为工资薪酬待遇偏低,所付出的劳动与所获得的报酬不相符合,自身价值没有得到应有的体现;二是个别单位对人才的使用不当,人才作用难以发挥,个人成长发展的空间受限;三是外部公司具备较高的管理水平,提供了较好的福利待遇,更能满足人才的需求。
3构建有效的信息化专业技术人员激励机制
有效的激励机制对专业技术人员队伍的建设、企业目标的实现、企业核心竞争力的提升起着至关重要的作用。激励方式多种多样,各有功能和针对性。企业只有找到适合信息化专业技术人员需求和自身特点的激励策略,才能够形成有效激励。
3.1个人成长激励
重视信息化专业技术人员的职业生涯规划。企业应充分了解员工个体成长和职业发展的意愿,依据专业技术人员的潜力对其职业生涯进行设计,动态调整,尽量使他们目前的工作与其自身的职业生涯规划相吻合。加强对员工的培训开发。企业应为员工提供更多的学习培训机会,给予员工获得成长的机会。
3.2工作环境激励
积极营造一种激励专业技术人员的环境。努力形成一种强烈的舆论导向,激励专业技术人员进行自我潜能挖掘,激发专业技术人员的工作积极性、工作热情和创造性。在人员的使用上,积极引入竞争机制,淘沙取金,存优去劣,应该加大竞争力度,把素质好、能力强的人才优先安排到重要岗位,为信息化工作和企业的总体发展提供强有力的人才资源保证。
1、分析和评价企业人力资源
分析和评价企业人力资源的内容主要有三个方面:A、经营管理者和员工的特点,包括他们的能力结构、思维策略、个性特点、突出的优点和不足、工作绩效等等。这里的经营管理者和员工既包括现有的,也包括拟聘的。这是人才测评的主要内容。B、组织结构的特点,包括人员配置状况、团队精神、企业文化状况等,这叫组织诊断。C、工作或职位特点,包括工作或职位的主要工作内容,以及对人的要求,这叫职位分析。分析和评价企业人力资源现状的目的是制定人力资源规划,优化企业内部人力资源的配置,招募新员工,同时也为人力资源的开发和激励提供客观依据。
2、开发和干预企业人力资源
企业中的人是一种资源,具有潜在的能力和活力,只是由于自身或外在因素的影响,人的潜能常常未能很好地展现出来。因此,经营管理都要分析影响员工工作绩效的原因,然后进行有针对性的开发工作。企业人力资源的开发工作主要包括以下内容:人才培训、职业生涯管理、组织设计、工作设计。人才培训包括有组织地培养员工的能力和技能、塑造指向发展和进步的个性、思维策略和经营策略的更新、工作方法和服务方式的改善等。职业生涯管理是指通过提供有针对性的职业生涯信息和升迁机会等方式建立或改善员工的职业生涯设计的管理活动。职业生涯管理可使员工感到自己的工作和生活的意义重大,感到现实的工作与自己的职业理想有着紧密的联系,进而提高员工的工作满意感和价值感。组织设计是为实现自己目标和发挥人力的潜能而对企业内部组织的结构、责权利关系、信息关系、决策关系等网络体制的设计。完善而有效地组织设计有利于员工间的信息沟通、工作配合,有利于决策的制定和顺利实施。工作设计是对员工的工作内容、工作方式、工作环境和职责的规划。工作设计的目的也是提高员工的工作效率和工作热情。
林业加工业现代化改革进程中,木材加工是林业产品生产最关键的环节,对产品质量有着最直接的影响。在利用森林资源进行加工的过程中需要严格遵守相关规范和原则,不能竭泽而渔,需要通过科学合理的使用方法,提高木材加工效果,减少废料。但是我国在较长的历史时期内都追求粗放式的经济发展模式,木材加工业也深受影响,经济发展是以牺牲森林面积和过渡砍伐的基础上发展起来的,森林资源短缺的问题一直没有得到妥善解决,对既有木材资源的利用效率也不理想,产品加工过程中无法有效保障林业产品生产质量和效率。我国充分认识到这种情况,颁布了相关法律强制约束木材加工业的生产加工方式,提高森林资源的综合利用水平,对加工精细度等问题作出了明确的规定,通过法律手段控制产品质量。木材加工过程中,需要不断完善加工市场的运营模式,通过对市场运行模式的改善优化,形成良性竞争,进一步提升木材加工质量,同时还能够提高市场活跃度,实现木材加工市场的健康发展,满足林业发展建设实际要求。可通过对国外市场经济体制下的木材加工产业发展经验的借鉴,根据林区自身特色选择适用的市场形势,实现木材加工相关内容的综合管理,提高木材的利用效率和木材加工业的综合效益。同时在木材加工的市场化进程中,可以对传统的木材加工工艺进行更好的传承和发展改进,建设有中国特色的木材加工行业。
1.2选用木材利用率更高的加工技术
1.2.1高速切削。高速切削是当前的木材加工业中应用十分广泛的技术,通过更高转速的刀具、砂轮来进一步改善其木材加工效果,提高了木材的加工效率,在更短的时间内就能够完成木材的加工。这是同一种比较优秀木材加工技术,但是该项技术对刀具的要求更加严苛,一旦刀具存在质量问题,或者刀具安装经济不符合要求,会产生比较严重的木材加工质量问题。所以在采取高速切削技术进行木材加工时需要严格要求刀片和导体之间的灵活性和刀具对木材的适应性,刀体的经济性也需要认真考虑。而且在高速切削技术应用过程中需要重视刀具自身的动力平衡,避免出现安全问题。在高速切削加工实际中,选择合理的加工处理方案是保证其加工质量和安全性的必要措施,不能掉以轻心。
1.2.2纳米改性加工技术。纳米改性加工技术充分利用了纳米加工技术来优化木材原料的基本性能,通过微波处理和压力浸渍等技术提高木材的渗透性,之后使用前驱溶液进入原木结构中,通过原位反应生成纳米材料,这种木材和纳米复合材料能够明显改良木材的各项性能,而且不同材料纳米体给木材性能带来的改变也是不同的。氧化钛纳米体能够明显提高材料硬度;氧化硅纳米体则能够提高木材保温性能;银和铜等金属氧化物纳米体则有着很强的光谱杀菌能力。
1.2.3超声波切割/在线检测。超声波切割技术使用工具端面超声振动,在磨料机械膨胀作用以及磨抛和产生空化作用下加工木材的一种技术,超声切割技术对木材硬度有要求,但是对加工位置形状的适应性较强,有着很高的操作精度额加工效率。在线检测技术使用的带锯上有自控和声控系统,配备激光标准系统数据库检测技术,能够完成木材的信息化、自动化加工。
1.3提高认识,自觉遵守行业规范原则
木材加工的目的是利用,利用木材需要遵循合理的原则,加工过程需要遵循量木进锯、综合经营、量质利用的原则,特别在木材加工资金和加工原料成本高,来源不稳时更需要大力推广木材的综合利用。加工企业和政府部门都需要提高认识,认识到林区治危兴林战略是实现林业可持续发展的必然需求,让加工企业能够在政府允许的范围内自觉调整木材加工和木材综合利用产业结构。企业能够根据自身资源情况,发展精致的小型木制品,摆脱历史性的加工方式,活跃林区木制产品原料加工市场。应该把新型木材的综合利用作为主要发展目标,按照市场需要,有计划、规范化的生产农业、工业、文化设施需用的木制产品原料,满足社会需求的同时作为林区的经济来源之一。
中小高新技术企业人力资源管理的特点
注重个人成长。高新技术企业的员工一般来说个人素质都比较高,同样的,他们自我学习的要求也就相对比较高,定期的学习和培训是构成其工作满意度的关键因素。同时这也是由于他们所处的行业快速发展所决定的。因此应该摆脱传统观念里面仅仅依靠加薪来激励,使他们努力工作,更应该做的是给他们提供恰当的培训,这才是对于高新技术中小企业员工正确的激励因素。
强调工作自主性。高新技术中小企业的员工要求给予自按自己认为有效的工作方式进行工作并完成任务,并且从工作成就中获取满足感。
流动意愿比较强。这个可以说是中小企业员工的一个普遍特点,但是在高新技术行业显得尤为突出。由于他们不仅具有技术,同时可能还掌握了企业的核心客户等的机密,他们的流出会使企业蒙受直接损失还会增加企业人力资源的重置成本。
员工工作经验比较少。这样的员工年龄层次决定了他们往往在技术上通常会追求完美,但是可能在团队合作方面经验不足。这种情况下,就要求我们人力资源管理人员能够很好的和他们进行沟通,并且能够做好员工与员工之间、员工与上级之间沟通的桥梁。
中小高新技术企业人力资源管理的问题
人力资源管理缺少规划
中小企业人力资源管理一般来说都会缺少规划,由于中小企业一般缺乏较明确的发展战略,因此在人力资源管理方面也不可能有明确的计划。由于缺少规划导致人力资源管理上存在较大的随意性,使得人员流动性较大,最终影响了企业正常的生产经营。
而且由于高新技术对于员工的知识更新要求相当高,所以导致高新技术的人力资源经理往往倾向于“快进”的政策。但是他们往往忽略了另外一个相对应的问题——“快出”。这也反映了高新技术中小企业人员流动性大的特点。
公司缺乏培训体系
由于中小企业每个员工的事务性工作量较大,自身没有参加再培训的时间和精力,而中小企业尤其是高新技术的中小企业缺乏人力资源的战略规划。安排培训随意性较大,因此高新技术中小企业的员工普遍缺乏提高的机会。
岗位职责不明确
由于企业没有对岗位进行梳理,岗位描述没有或不到位,常常不能明确谁该负责什么,这将大大不利于作为高新技术的中小企业未来的发展。
人员招聘过程无系统性
由于普遍来说中小企业缺乏岗位职责的明确界定,也就无法明确到底需要招聘什么样的人员;此外由于缺少人力资源规划,所以招聘总是没有充分的准备和程式。
激励措施缺乏科学性规范性
一般来说中小企业的激励措施或行为,随意性较大,常根据管理者的心情或感觉来做。往往使下属无所适从,员工更加茫然,激励行为达不到预期目的。高新技术员工的激励问题更加突出。高新技术的研发往往需要投入巨大的时间和精力,而且研发并不一定会有很明显的成果。这个时候尤其需要很好的激励措施来继续鼓励员工进行工作。而上述中小企业中普遍缺乏的科学规范的激励措施,将会导致高新技术企业的员工缺乏工作的积极性,从而直接导致企业工作效率低下。
中小高新技术企业人力资源管理的对策
高新技术中小型企业要真正搞好知识创新、技术创新与产品创新,关键在于造就和培养一批掌握高科技知识的创造性人才。
如何管理好人才首先的关键问题是要能够正确分析出他们的需求。根据马斯洛的层次需要理论以及一般心理学原理,随着个人心理的发展,追求自尊和自我实现的高层次需要逐渐产生。高新技术企业员工整体受教育程度较高,也就是说知识分子所占比重较大。一般而言,个人受教育程度越高,心理的发展程度越高,因此追求自尊和自我实现的动机越强烈。一个组织中的大多数人均有此倾向的话,也必然影响组织中的少数人,从而形成一个较为一致的价值取向。因此,与此相对应的是,高新技术企业员工倾向于进行自主性的工作,满足自尊和自我实现等高层次的需要。应该在企业的管理过程中注意采用“以人为本”的现代管理科学的理念。
此外,高新技术中小企业这样的人员结构也决定了企业对人力资源的激励不能简单采取物质刺激的手段,而应该是一个多维的系统化的激励体系,如优越的福利制度、良好的晋升机制、完备的培训体系和富有挑战性的工作内容以实现自我价值、自我抱负等等。
其实选择优秀的人才是任何一个企业人力资源部工作的核心,对于一个处速发展过程中的高新技术中小企业来讲,人才的招聘与甄选就显得尤为重要。为此笔者提出以下对策:
加强企业学习氛围及员工培训
高新技术是一种快速发展的行业,知识上的落伍,将直接导致企业在市场上缺乏竞争力。而且另一方面,中小企业的员工大部分都是年轻人,他们对于知识的渴求度是非常大的。定期学习和培训是他们最为看重的两点。为了公司以后的持续发展,为了吸引和挽留优秀的员工,必须要加强企业的学习氛围,加强对于员工的培训。此外,企业的学习氛围已经是自由的无缝沟通。加强上下层之间的经常性沟通,使员工释放挫折感和不满情绪。加强同级之间的自由交流,实现知识共享和信息交流互补,获取隐性知识和显性知识。
运用恰当激励手段进行有效激励
要采用恰当的激励方式来激励员工,这样不仅可以起到应有的效果,而且还能够更加合理地利用资源,使得企业能够更加长久地发展起来。
加强企业文化建设
年轻化的知识型员工对关怀和爱是十分需要的,特别是从事研发工作的技术人员,由于长期埋头苦干,往往对自己的健康状况、娱乐、家庭没投放很多精力。因此,作为中小企业的管理者,可以定期安排体检、组织户外度假和游乐。对于员工的家庭生活状况给予重视和关怀,而且企业要建立宽容的创新文化。鼓励技术创新,放手让员工去做,培养“专家意识”,对员工的失败要给予真诚的关怀。
建立人才后备系统
用成本最优原则确立一整套员工流动制度和流动比例,把人才后备力量的发掘和储备作为一种持续的工作,在流动比率和成本的关联分析的基础上确定最优流动率,建立一整套员工流动制度。定期输入一定比例的新员工进行储备培养,以应付员工突然流失给公司带来的意外重创。这个对于人员流动性比较大的高新技术中小企业来说是非常必要的一个手段。