机械与电子论文范文

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2机电一体化在工业上的应用

计算机和机械电子这两种技术的合并使用，不仅仅限制在工业制造方面上，通过对以下几个例子的分析，能够看出它已经融入到了我们的工作和生活的每一个细节中。

2.1工业机器人

工业机器人是一种有很多用处、能够反复编程的、多自由度的、有很多性能以及能实施自动操纵的操作机构。对于很多简单的、可重复做的工作可以用机器人去做，能够减少劳动强度，使劳动环境变得更好，使人身安全得以保障，加大了生产力度，使用的材料变得更少，还能让产品的质量更好。

2.2自动售货机

自动卖货的机器是由买家挑选货品的类别，外面投进去的货币是经过光传感器辨认货币的值的大小，并且通过PIC使数码管展示其大小，经过判别等一系列的操作完成项任务。CPU经过PLC限制物品的如何移动，经过传动装置把物品移动到出货口，高档的自动卖货的机器还可以有找零钱的功能。自动售货机的使用，使更多的人力和物力得以节省。

2.3农业方面的应用

从目前农业机械的检查测试可以看出，从单个变量到智能化终端的转变，人机交互界面越来越和谐。它能够在屏幕上显示，任意挑选不一样的机组，及其不一样地方的终端信息，能够任意使用数据库的信息，按照操作者的不同需求，可以在屏幕上展示语音、数据、图形等可用的信息；也能把操作的指令、决策按时的送给农机上的智能操作终端，完成自动化的农业制造。

2.4电脑横机

最开始的横机是用手来操纵的，仅仅可以实施很简单制作。但是产品颜色样数的加多，电脑横机便开始产生。设计人员能够使用电脑策画花的类型，使用特别的软件进行数字方面的完善，用计算机指令系统来操作机械的弯沙、脱圈、垫沙等步骤自动完成整个制作，制造成果显著提升。

3计算机技术与机械电子技术的融合发展应用

3.1计算机技术与机械电子技术融合的简介

机电一体化是计算机技术和机械电子技术协同产生的，把电子技术用到动力功能、控制功能、信息处理功能中去，而且联合着计算机软件系统、机械装置一起使用，把几种技术合并在一起，就生成了机电一体化系统。计算机技术、机械电子技术的联合，让他们有了更好的进展，这样不但能用在工业生产中，而且它的联合进展已经进入到了人们生活以及工作的每一个方面。

3.2机电一体化技术应用的领域

在柔性制造系统中，机电一体化技术有了很大程度上的使用。这个系统的主要构成成分包括计算机、数控机床、自动化仓库。能够按照总装线的条件，对工件实施随机地、按照数量地一批一批的加工，而且还能对不一样品种的零星的零件实施制造和加工。计算机技术、机械电子技术合并在一起之后，可编程控制器是使用它最多的。它对继电接触器故障多、消耗能量多的缺点实施了改造，而且能够完全顾及加工的需求，实施不一样的控制程序的制作。

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微电子机械系统所指的就是在大小毫米量级之下，最终形成的可以控制能够运动的微型机电装置是由单元尺寸需要在可控制的微米和纳米之间，是一个整体的系统，把微机构、微传感器，以及微执行器还有信号处理系统等等构成。在不同的国家对于微电子机械系统的称呼有所不同，

2微电子机械系统的发展历程

微机械器件以及微电子机械系统在生产加工的过程中需要对其深加工技术进行研究和重视。在研究中开始逐渐的形成了微电子加工技术和微机械装置加工技术。并随着对技术的细分，开始形成了体微机械技术以及外轮廓表面微机械装置技术，并同时也产生了LIGA机械装置技术以及高标准的LIGA机械装置技术。对其体微机械技术按照实施的目标对象机械能分析，可以得出体硅单晶体为核心构成体并在其物理测量厚度的10到999单位内呈现规则布局分离，为其核心的技术策略单位。并对其技术中存在的腐蚀以及吻合问题进行布局的考虑。对其技术的优势分析得出，其装置的工艺相对不繁琐，但其操控性和调控性数值偏低。在表面微机械装置中，进行相应的IC技术加工，如采用扩散光学和标准尺寸对应光刻以及复膜层叠等技术运用中，其都会对原有的厚度比率进行微调，对其在剥离技术中和进行切割技术的分析[1]。其技术的有点在于对IC技术有相对完整的包容性，但存在的不足点也较为显著，如切割的纵向厚度单位偏低，在电光铸模和缩微成型以及耐温差等方面存在一定的技术局限。LIGA技术在德文X射线进行曝光和电光铸模中有其良好的优越性，其对设备的制取尺寸在1单位内到999单位内。但需要指出LIGA技术处于高成本和高复杂度的技术，并需要采用相对保守的紫外线深度曝光，保障其光刻效果和覆膜效果。而准LIGA技术在对设备加工中可以在最合理控制尺寸中，保障其电路集成后续装置获得合理的配置[2]。因而其技术的优势在微机械技术中可以获得关注度的展现。

2.1自动对焦的三维加工技术

目前自对准的准三维加工技术普遍采用深度的紫外线厚度型进行光度的曝光刻度，并进行胶模的处理，保证其在牺牲层和结构层获得合理的电铸，并利用其两层的金属电铸特带你，获得牺牲层厚度的保障，并进行微结构的自动对准技术保障[3]。

因而CU可以表示为牺牲层，NI为结构层的技术，并在其平面和垂直两方向性获得控制，在其CU和NI中进行电铸处理，使得其种子层和型模层获得两种电铸金属处理，让技术水平在微架构层面获得统一标准化套准对应。在其腐蚀性选择上要对其液体进行考虑，CI属于腐蚀性，NI不属于腐蚀性，并对其微机械机构进行终止惰性反应。其配套技术以及Ic工艺获得最大化的包容，在温度上控制在85摄氏度，获得对结构合理的微机械技术。其深度的单位测定在22，保障其后续的标准对应后其范围空载在49到101内。

准LIGA技术需要在工艺布局考虑中，首先要保障（a）低阻硅片（10-3cm），其热氧化反映在1.5，其厚度在SIO2其需要把定子对衬低的外圆位置进行确定。同时进行首次的光学刻，SIO2腐蚀出进行1.2各坑道处理。形成在转子下部的新支撑点确定。在除去胶缘后，在真空中进行高温处理形成0.3的铜电铸种子层。在第二次光学刻录中，要对尺寸厚光刻胶AZ4620进行转子胶模处理，保障其电光铸在3内进行转子保障。后进行第三次的光刻，在其厚度尺寸中选择光学刻录定子胶模处理，保障其厚度在2.5范围内。形成铜牺牲层的转子和钉子的转化变化，对其空隙中要包容其电铸在1.5钉子范围。在最后一次光刻中，要对其厚胶光学刻录后，对其1.3铜都牺牲层要进行间隙转化的电铸考虑。并用起腐蚀性的液进行HF缓冲液体的处理，通过SIO2合理的释放转化的转子。其微机械技术在应用中可以获得广泛的推崇，静电驱动镍晃动微马达为例，其自对准的准三维加工技术目前在实际应用中哥已经获得镍晃动马达。用电铸Cu作牺牲层，电铸Ni作结构层（定子、转子和轴），得到的转子与定子。各项参数都符合标准。

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中图分类号： G633.51 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2013）03-0040-02

一、行业特色高校及读者文献需求

行业特色高校大多源于上世纪50年代院系调整时出现的，主要根据国民经济建设的需要整合了全国高校有关专业组建的单科性院校发展起来的。行业特色高校原来由行业管理，后因管理体制的变化，从行业中分离出来，但仍然具有显著行业办学特色与突出的学科优势。[1]行业特色高校读者主要指此类高校教学科研师生。南理工从哈军工炮兵系分建而来，历经国防科委、兵器工业部、机械电子工业部、兵器工业总公司、国防科工委等部委管理，现直属工业和信息化部，具有兵器科学与技术等特色学科和专业，是一所典型的具有行业背景的特色型高校。

行业特色高校在行业科技和学科特色化办学过程中、专业设置等因素影响下，出于自身发展需要，高校依旧保持行业办学的鲜明特色，继续承担着行业技术创新和产业技术升级改造的任务，其教学、人才培养及科研课题、技术研发的重点依然主要围绕和服务于行业发展需要。因此行业特色高校教学科研师生对文献需求主要围绕本校优势学科进行，对文献资源需求也具有鲜明的行业特色。[2]

二、南理工图书馆馆藏资源情况

1.基本馆藏资源

南理工图书馆馆藏资源包括馆藏书刊、中文数据库、外文数据库、多媒体资料、本校学位论文、非书资料平台、CALIS外文期刊网、机构知识库、本馆特色资源等，以教学参考书、科研用书为主体，基本覆盖了学校各个学科专业，如机械工程、化学化工、通信工程、自动化、材料科学与工程、经管与人文、法学等。截止2012年底，馆藏纸质文献中外文图书、中外文期刊213余万册（件），中外文报纸100余种。电子文献资源有100多个中英文电子文献数据库，中外文电子文献（含电子图书、期刊、科技报告、会议录、标准、学位论文等）600余万种。

2.馆藏资源特点

南理工图书馆馆藏资源建设相对集中于兵器行业核心。学校兵器科学与技术学科排名全国第一，作为学校特色学科，馆藏资源的特点集中表现在对兵器类文献资源的采集和收藏，在兵器学科领域积累大量特有的文献全文资源，形成了丰富的兵器类文献资源，其种类和册数的拥有量以及文献收藏的时间跨度都位居前列，这是学校在多年行业办学过程中积累的优势文献资源，为学校创新发展和人才培养提供了重要的支撑基础。

3.特色馆藏资源

南理工图书馆通过长期的建设与发展，构建了集多种文献类型、多种载体为一体、纸质及电子资源相互补充、自建资源与共建资源共同发展、相关学科资源协调发展的军工文献信息保障体系。目前，收藏有中外文纸本型军工文献共6200余种，1.5万余册，相关电子数据库资源50余个，主要涉及兵器、航空、航天、军工电子、核能及船舶六大领域，包括国家军用标准数据库以及自建国防科技文献特色数据库等数字化文献资源系统。作为中国兵工学会全国唯一一所文献定点收藏单位，实现了中国兵工学会及其分支机构产生的纸质及电子文献资源的全套完整收藏。特藏中国兵工学会主办和出版的十几种科技或科普期刊，及其下属40余个专业委员会所主办学术会议的会议论文集。

三、文献原文获取途径分析

通过对行业特色高校师生对文献需求分析，可以看出，此类读者需要具有自身行业特色的文献。为满足行业特色高校教学科研师生对文献的需求，不仅需要基本的常规途径和方法，而且需要建立新的途径。

1.本馆资源使用

（1）查阅图书馆的纸质文献

尽管数字图书馆迅速发展，数字资源比例不断加大，但纸质文献仍会长期存在。读者可根据书名、期刊名称、论文名称或掌握的其它相关信息，通过南理工图书馆主页上的馆藏目录检索系统进行查询。还可通过“南京城东高校图书馆联合体”进行查阅，可实现馆际间的纸质图书通借通还。

（2）利用图书馆的数字资源获取原文

高校图书馆数字资源的建设与高校的学科类型密切相关，因此各所高校的数字资源各有特色。南理工的数据库资源能兼顾各学科需要。进行外文文献检索时，读者可先通过SwetsWise外文电子资源整合平台中的篇名查找功能可以检索到相关匹配文章并直接链接到全文（若学校已购买此全文）。

（3）馆际互借及文献传递

信息量的无限增长，读者自身需求的变化以及经费因素的制约，任何图书馆都无法依靠自身的资源来完全满足读者的需求，借助于资源共享馆际互借系统，可弥补单一图书馆数字资源的不足，很多需求就可以得到解决。[3]

南理工的读者可通过下列途径获取本校未购买文献原文。1）国家图书馆。2）中国高等教育文献保障系统（简称CALIS）。3）中国高校人文社会科学文献中心（简称CASHL）。4）读秀知识库。由海量全文数据及资料基本信息组成的超大型数据库。

（4）网络免费资源

在信息高速发达的今天，网络免费资源也是读者获取文献的重要途径。以下为笔者在日常工作中经常使用的几种方法：一是利用Google 等搜索引擎来获取文献全文。二是利用电子论坛获取原文。综合性学术论坛如博研联盟等；专业学科性的论坛如中国科学论文在线系统等。三是利用国内外专利网站。如中国国家知识产权局、美国专利、欧洲专利局等。四是E-mail作者。EI、SCI 等文摘型数据库均提供作者的E-mail地址，这为向作者索取原文提供了方便。

2.其它途径

行业特色高校的特点就是与行业联系紧密，行业高校或研究所等都注重自身特色馆藏资源建设，因此行业特色高校图书馆应加强与同类高校或行业研究所等馆藏机构合作，通过建立行业性图书馆联盟建立良好沟通合作机制，促进馆藏资源利用和共享，以满足本校师生对文献资源的获取需求，促进学校教学和科研发展。[4]

在兵器行业领域，如北理工、中北大学、北方科技信息研究所，西安近代化学研究所（兵器工业204所）等，都积累了具有行业自身特色文献资源。中北大学自建数据库，如兵器科技视频、机构、专家、图片、专著、学术论文等数据库。北方科技信息研究所，隶属于中国兵器工业集团公司，是兵器行业唯一从事科技信息和图书出版的研究所，文献资源建设突出兵器和国防特色，馆藏资源100万册（件），兵器科技出版刊物包括专业核心期刊《情报理论与实践》和《计算机集成制造系统》，以及《现代兵器》、《机器人技术与应用》、《电脑自做》等科技读物。西安近代化学研究所（兵器工业204所）技术图书馆经过多年积累，收集以化学化工、火炸药领域的为主，兼有其它各类专业书籍及国内外各类专业会议论文集。与火炸药专业有关的其它各类技术报告、专利等2万余册。历史悠久、馆藏系统文献资料参考价值极高。对兵器火炸药行业科研生产起到重要作用。

这些单位资源丰富，可以“服务国防、资源互补”为目标，依托成熟的系统平台，充分利用各成员馆藏资源和便捷的网络环境，建立原文传递、馆际互借、资源协调中心，帮助读者方便、快捷地获取更多优质文献资源，为教学科研师生服务。

四、结束语

随着信息时代的发展，行业特色高校读者对文献资源需求和利用将更加广泛和深入，将不再满足于图书馆提供的一般性文献获取服务，图书馆应建立高效的机制，提供问题解决的核心内容方案，及多途径便利获取文献原文的途径。因此行业特色高校图书馆，不仅要加强特色资源的建设，更要建立广泛获取同行业机构文献资源的有利途径和方法，做到服务个性化、机制便利化、途径多样化，满足不同层次需求，适应行业特色高校发展的需要，为行业特色高校读者提供比较专门、系统、完整的服务。

参考文献：

[1] 李爱民.行业特色型高校研究现状评述[J].中国高校科技，2012，（10）：54-57.

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二、工科毕业设计文献查阅、开题报告问题与对策

对于工科本科毕业设计，开题报告是毕业设计研究工作的总纲领，对学生的毕业设计过程起到指导性的作用，阅读大量中外文献是完成毕业设计开题报告的首要工作。对于开题报告工作，最好阅读与该课题相关的国内外文献，明确该课题的研究现状及其研究方向，通过大量阅读，书写文献综述，阐明该课题已经解决的问题和未解决的问题，然后对于未解决的问题进行分类细化，哪些属于国内都没有解决的学术问题，哪些属于国外已经解决而国内没有解决的技术问题。做到心中有数，研究有方向，针对自己的毕业设计课题，提出自己的需要解决的问题及其解决思路、方法等。在此基础上完成开题报告的填写工作。

三、工科毕业设计电子资料问题与对策

工科毕业设计资料主要包括：毕业设计论文、工程图纸以及开题报告等。近年来，毕业设计电子资料逐渐取代纸质资料，方便师生信息交流的同时，也存在一定的问题，亟待完善与改进。

1.毕业设计电子论文格式规范化与对策。

毕业设计论文格式规范化也是培养学生严谨、求实的工作能力的重要途径之一。规范化的毕业设计论文可以给美的视觉效果，更好地展现学生毕业设计劳动成果。但在毕业设计指导过程中也发现存在不规范的论文现象。究其原因：一方是在学生对毕业设计规范化的实施意义认识不到位，另一方面就是指导老师没有严格要求或指导不到位，从思想上根本没有重视本次毕业设计格式规范化的重要性。对于此类问题应对学生进行该方面教育工作，使学生从思想上重视毕业工作，切实重视毕业设计格式规范化的重要性。毕业生通过对自己论文格式的规范化处理，也是在锻炼自己、规范自身的行为，逐步形成一种做事情的态度和方法，为走上工作岗位积累一定的工作经验。

2.毕业设计电子工程图问题与对策。

对于毕业设计工程图纸，传统的方法，工程图纸在绘图室采用手工绘制，随着计算机技术的发展和学生招生数量的增加，计算机绘制越来越适应目前形式的发展，计算机绘图已经逐步替代手工绘图，电子版的图纸很方便师生交流信息，为柔性化的指导工作建立良好的基础。但电子图纸也存在一定的弊端，如学生通过各种手段寻找往届毕业设计图纸，出现毕业设计工程图纸抄袭现象，同时弱化了传统手工绘图的基本能力。对于此类问题，本科毕业设计图纸可以采用电子图纸与手工图纸同时进行的方法，如对于工科机械类毕业设计题目，在给学生下达毕业设计任务书时，要求学生用计算机绘图同时也得采用手工制图相关的零件图。这样可以减少学生在毕业设计过程中抄袭现象，同时又加强了学生手工绘图的基本能力。同时加强论文重复率和相似性检测工作，要求工科类本科毕业设计重复率不能超过10%，可有效杜绝学生大面积抄袭别人的学位论文，举办科学道德与学风宣讲大会，指导学生树立正确科学研究态度。

四、工科毕业设计过程指导问题与对策

1.团队指导与资源优化。

团队具有丰富的学术资源，团队具有集体的智慧，团队具有柔性化的指导优势。因此急需要团队的建立与扩展。团队指导可以将不同的指导老师优质资源共享，实现高效、高质量的毕业设计指导工作，在毕业设计过程中通过优质资源互补原则，借助兄弟院校的试验平台或丰富的理论经验，提高毕业设计的质量。如陕西理工学院可与西安交通大学、西北工业大学、西安理工大学等相距较近的省内高校联合指导学生，也可让学生去兄弟院校进行毕业设计的实验工作，使我校毕业生真正体会到高等教育优质资源共享的精髓，也使得我校毕业生在以后的学习和工作过程中发展速度更快，人际交流与合作能力更强。例如，对于研究增材制造方面的题目，就需要优质资源共享方式，如西安交通大学国家级重点实验室已在增材制造方面取得创造性成就，无论是实验设备，还是实验水平都是国内首屈一指的，甚至在国际上也有一定影响力。所有这一切都是值得我们学习与借鉴的，也可邀请该校的增材制造方面的专家来我校进行学术报告，以激励我校毕业生的求知欲望，拓宽其毕业设计的新思想、新方法。通过资源共享的方式，搭建我校增材制造实验室，为后续的毕业设计学生提供实验的条件和场所。

2.周汇报环节的实施与推进。

毕业设计过程中必须严格要求学生，每周定时安排课题组的汇报与总结，让学生以PPT的形式汇报自己的一周内的工作情况，即使没有进展也要汇报工作。达到一种量变到质变的过程。同时检查学生一周的工作情况，及其对课题的研究进展，包括查阅资料、企业调研、实验进展、CAE软件运算进程、国内外学术领域的研究状况以及该研究能否解决实际的问题。及时发现学生毕业设计工作过程中存在的问题，同时便于指导老师有的放矢地安排和指导学生。课题汇报的目的一方面在于检查学生的工作进度，另一方面培养学生交流表达能力。当然汇报不是走形式，对于本次汇报工作表现相对落后的同学，要求提出改进与后续的措施，否则按照学校毕业设计教学文件规定延迟或终止毕业设计进程。

五、工科毕业设计答辩、成果保护问题与对策

毕业设计答辩是指导老师和毕业设计学生辛苦劳动的收获节点，在毕业设计过程中，在老师的指导下，学生不断地发现问题、分析问题以及解决问题，创新能力、自我表达能力得到了锻炼。如何能够更好地锻炼学生的自我表达能力，首先要扎实做好毕业设计过程中的每一个细小环节，做到有备无患，只有在毕业设计工作过程中付出了，才能在毕业设计答辩过程中心中有数，临阵不慌。也可对毕业设计答辩整个过程进行录像，从录像中发现自己存在的问题，及时纠正，以便更好地适应社会大环境，也为学生提供了良好的锻炼自我表达能力的机会。毕业设计答辩结束后，毕业设计学生可以在老师的指导下，对自己的设计思想、方案及其预期的成果以论文、专利等形式进行保护，一方面在肯定师生辛勤劳动的成果，另一方面在夯实该领域的研究基础，推动科学研究健康成长。

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一、网络教学发展背景

在这个高科技迅猛发展的信息时代，教育信息化成为一种必然趋势。多年来，学校计算机辅助教学的推广为提高课堂教学效率，促进教师教育观念起了一定的作用，但传统的计算机辅助教学是教师主导传授，学生被动或机械练习。而网络环境教学，是基于多媒体技术的网络技术下的新的学习理论，在这种理论中，学生是知识学习的主动者，外界信息经过教师的组织、引导，学生主动建构进而转变成为自身的知识，这种理论的形成优化了课堂教学模式和结构，使老师和学生共同作用于教学过程，起到协调作用。这种开放性、创新性的教育思想和模式，有利于克服传统教学模式的弊端和固疾。在新形势下研究和探索网络课程的教学，是适应新世纪教育的需要，对全面实施素质教育有着十分重大的意义。

二、网络课程的基本功能结构

众所周知，网络课程的设计应依据建构主义学习理论的思想，以"学习者"为中心；应当对教学活动和学习环境作重点设计，二者缺一不可。由于网络课程在很大程度上依赖于学生的自主学习，所以网络课程的基本功能结构也应按学生自主学习的要点来设计。

学生通过网络可进行一系列的学习活动，如自学、讨论、实践活动、作业提交、考试及网上资源搜索、资料查询等活动。另一方面，学生可以通过网络查询自己的学习记录，从而对学习起到一个督促和自我监督的作用。例如我本学期所带的Flash课程，大部分都是在机房操作教学，本身就利用了局域网的功能。在机房中教师机可以控制学生机以便督促学生学习，而学生在做完例子后可以通过局域网提交作业，这样教师在一台机子就可以及时

检查学生的作业并做好记录。

三、网络课程的基本特点

计算机网络是当今科技发展的结晶，而网络教学也不同于传统的教育教学。网络课程主要有以下几个方面的特点：

1、资源共享性

学生通过网络可以共享资源，其中包括硬件的共享和软件的共享。网上资源丰富多彩、图文并茂，学习者在链接或教师指导下，可轻松自如地在知识的海洋中翱翔。取之不尽、用之不竭的信息资源，神奇的网络环境，对学生创造思维的培养，对实现教学过程紧要关系的转变，对促进从应试教育向素质教育转化都将产生重大的影响。

2、虚拟性

网上教育的时空不限性给教学活动带来虚拟性，现在虚拟教育已经成为人们津津乐道的话题。虚拟教育可分为校内模式和校外模式，校内模式指在校园网上开发的各种教育应用，校外模式指网上远程教育。可以把校内模式与校外模式有机结合起来，成为一个新型教育系统。

3、实时交互性

网络教学最大特点是它的实时交互性，实时交互性是指在网络上的各个终端可以即时实施回答。交互的方式有师生之间和学生之间。通过课件还可以有效地获得图文并茂的教育信息，师生之间的交互可以得到教师的指导，学生之间的交互可以进行协作学习，这种双向交互活动不仅使学生通过视、听手段获取教学信息，而且还可以激发学生对此的兴趣。

4、协同创作性

通过网络进行学习，学习者可以利用适当的软件工具支持协同创作。现在许多网络教育平台带有群件系统的功能，能够支持一个学习群体方便地进行通讯交流、工作空间共享、应用软件共享和协同创作。

四、网络课程的教学模式

利用网络技术来进行教学。按照通讯角度来讲，有同步教学和异步教学；按照学习者的组织形式来看，可以有个别化学习、小组学习；按照课程材料媒体种类来看，有多种媒体参与的混合形式或者仅利用web媒体的单一形式。应用Web来进行教学的网络课程的教学模式，这里简述4种：

1、信息传递式：信息传递式是指利用Web教学大纲、课程内容、讲座笔记及作业细节和百科全书，加上在线信息资源的超链接，学生可以在没有和教师或者其他同学交流下完成学习任务。这种模式是目前网络课程比较普遍的方式。

2、合作学习模式：合作学习模式主要强调的是学生之间的交流活动。它体现的使学生之间的合作学习。它通过创设支持式环境，使得班级学生成员之间可进行提问、解答和资源共享等合作活动。3、辅助学习式：这种课程模式的特点是教师辅助学习者的学习，采用Email、电子论坛或计算机视频会议来提供指导等服务。辅助学习模式还可以确定参数来建立多用户对话环境。

4、内容生成式：内容生成式指的是学生自主寻找、建立、组织具体知识领域的内容，实现信息资源的同化、交互和综合。具体的活动是学生设计开发网页，通过网络资源和链接按照自己的方式将信息内容呈现。这种模式中，学生是信息资源内容的重要来源。

五、网络课程的发展趋势

网络课程因其自身灵活的特点使得它在继续教育、素质教育及职业教育方面都将有很大的优势。虽然有人认为网络课程不能有效地刺激学生去学习，但是不断增长的学生需求和网络所提供的更多的学习机会是网络课程的优势所在。我认为基于Web的网络课程在将来的发展有以下几个趋势：

第一，资源渐趋丰富，课程种类更齐全

据统计，美国目前已有450多所大学建立了网上虚拟学校，开设了200多个专业，学生数量达10多万人。将来的网上课程门类齐全，有自主学习课程、成人教育课程、学科教育课程等；提供的服务形式也越来越多样，学生可以网上快速地检索出自己所需要的课程节目信息或学习资料。

第二，以课堂教学为基础转向以学习活动为中心的课程设计。

以课堂教学为基础的课程强调课程的内容设计，而以Web为基础的教学不应是传统课程内容的照搬。今后网络课程的设计应是结合Web的具体特点，以Email答疑、电子论坛、计算机视频会议等学习活动为中心的设计。

第三，以Web的低级应用设计转向Web高级应用的设计。

随着Web技术和教学设计理论的发展，网络课程的开发必将从Web的低级应用阶段转向Web高级应用。目前出现了一些网络课程工具平台，这种平台的设计使基于Web的课程在制作、管理和应用上都迈进了一个新的台阶，Web必然将应用于课程教学。

我们即将面临的是一个网络无处不在的时代，开展网络教学是大势所趋。学校应充分发挥其特有的文化和情感氛围，注重教学的优化设计，寻求课堂教学和网络教学的最佳结合点，优质高效地培养能够适应时代要求的新型人才。

参考文献：

[1]《基于Web的远程教学和我国的发展对策》，《电化教育研究》1998年第2期。

[2]《中国电化教育》，张舒予，1999.9。

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中图分类号：G642.0文献标识码：A

Physics Professional Analysis

ZENG Daimin[1], LI Yong[2]

([1]Physics Department, Physics College, Chongqing University, Chongqing 400040;

[2]State Intellectual Property Bureau Patent Examination Coordination Center, Beijing 100190)

AbstractThis paper combine with the cultivation of students in Physics professional, takes a professional analysis on Physics major, including Physics professional direction settings, course setting, and cultivating specification as well as employment prospects of the students.

Key wordsPhysics; analyse; prospects

物理学是研究物质运动和相互作用的规律的科学，是除数学外最基本的一门学科。物理运动是自然界最普遍的一种现象，因此物理学研究的对象和内容就是宇宙间各种物质的性质、存在状态、各种物理运动形式及其转化现象、物质的内部结构及这些内部结构的组成部分，物理领域的各种基本相互作用及其规律。由于一切物理现象都在时间、空间中表现出来和发生运动和转化，所以物理学也要研究时间和空间的性质、联系等。 进行物理学研究，首先是观察各种客观物理现象，再从许多表象性的现象中，揭示基本规律，建立较为系统的理论。物理学研究除了要依靠好的科学方法外，还要取决于认知工具。工具越先进，研究效率越高，成果越显著。 物理学在发展过程中形成了一套完整的科学方法，它对其他学科的研究，乃至哲学发展，都有重要意义。①重庆大学物理学专业从2008年开始正式招生，到现在，第一届学生即将进入大四。通过这几年对物理学专业学生的培养，我们有一些体会，与同行共勉。

1 专业方向设置

1.1 理论物理方向

理论物理学从各类物理现象的普遍规律出发，运用数学理论和方法，系统深入的阐述有关概念，现象及其应用。理论物理是从理论上探索自然界未知的物质结构、相互作用和物质运动的基本规律的学科。理论物理的研究领域涉及物理学所有分支的基本理论问题。理论物理是在实验现象的基础上，以理论的方法和模型研究基本粒子、原子核、原子、分子等物质运动的基本规律，从而解决学科本身和在高科技探索中提出的基本理论问题。重庆大学物理学院理论物理方向目前包括：高能物理、引力波、天体物理、量子信息与量子通信等几个分支。

1.2 凝聚态物理方向

凝聚态物理学是从微观角度出发，研究由大量粒子（原子、分子、离子、电子）组成的凝聚态的结构、动力学过程及其与宏观物理性质之间的联系的一门学科。凝聚态物理是以固体物理为基础的外向延拓。凝聚态物理的研究对象除晶体、非晶体与准晶体等固相物质外还包括从稠密气体、液体以及介于液态和固态之间的各类居间凝聚相，例如液氦、液晶、熔盐、液态金属、电解液、玻璃、凝胶等。经过半个世纪的发展，目前已形成了比固体物理学更广泛更深入的理论体系。特别是上世纪八十年代以来，凝聚态物理学取得了巨大进展，研究对象日益扩展，更为复杂。一方面传统的固体物理各个分支如金属物理、半导体物理、磁学、低温物理和电介质物理等的研究更深入，各分支之间的联系更趋密切；另一方面许 多新的分支不断涌现，如强关联电子体系物理学、无序体系物理学、准晶物理学、介观物理与团簇物理等。从而使凝聚态物理学成为当前物理学中最重要的分支学科之一。由于凝聚态物理的基础性研究往往与实际的技术应用有着紧密的联系，凝聚态物理学的成果是一系列新技术、新材料和新器件，在当今世界的高新科技领域起着关键性的不可替代的作用。

2 主干课程设置

重庆大学物理学专业的主干课程有力学：使学生比较系统地掌握力学基础知识，且能比较灵活加以应用。培养学生独立分析问题与解决问题能力，初步培养学生的唯物主义世界观。主要内容有质点运动学、牛顿运动定律、动量守恒定律和动量定理、功和能与碰撞问题、角动量、刚体力学、振动和波。热学：使学生掌握物质热运动形态的规律性和热运动与机械运动，电磁运动等其它基本运动形式之间转化的规律性。掌握统计规律性和统计的方法以及物性方面的知识，培养学生分析问题和解决问题的能力。主要内容有热力学第零、第一、第二定律和熵、分子运动论、输运过程、固体和液体及相变。电磁学：使学生全面地、系统地了解和掌握电磁运动的基本现象、基本概念和基本规律，具有一定的分析和解决电磁问题的能力，为后继课程奠定必要的基础。主要内容有静电场、静电场中导体和电介质。稳恒电流、稳恒磁场、电磁感应、磁介质、交流电初步、麦克斯韦电磁理论和电磁波、电磁单位制。光学：使学生比较系统地掌握光学的基本知识，主要讲授几何光学、波动光学、量子光学初步和光学应用。原子物理学：使学生掌握原子结构的性质和一般规律，掌握和了解核的性质与核能利用，了解粒子的基本性质。讲授卢瑟福模型、氢原子的玻尔理论、量子力学初步、原子的精细结构、多电子原子、X射线、原子核物理概论。理论力学：使学生掌握力学的基本理论，培养学生理性思维能力。讲授质点力学、质点组力学、刚体力学、非惯性系动力学与分析力学等基本理论。热力学与统计物理：使学生掌握物质的热运动规律及热运动对物质宏观性质的影响。讲授热力学的基本定律，热力学函数、平衡及稳定条件，相平衡及化学平衡，不可逆过程热力学，最可几统计法――玻尔兹曼分布、费米分布、玻色分布，气体和固体的热容量理论，金属中的电子气体、平衡辐射，系统理论，热力学的统计表达式，非理想气体态式，涨落理论，非平衡态统计物理简介。电动力学：使学生掌握电磁场的基本属性及运动规律以及它和带电物质之间的相互作用。讲授电磁现象的普遍规律，静电场和稳定电流磁场，电磁波的传播，电磁波的辐射，狭义相对论及带电粒子和电磁场的相互作用。量子力学：了解微观客体运动特点，初步掌握量子力学的基本原理和方法。课程内容包括波函数、薛定鄂方程，量子力学中的力学量，态和表象理论，微扰理论等。固体物理：初步掌握固体物理的基本原理和特点。课程内容包括晶体、晶体的缺陷和扩散、晶体振动、相图、能带论、金属和半导体电子论、固体的磁性和介电性等。数学物理方法：掌握有关复变函数、复变函数的积分、幂级数展开、留数定理、傅里叶级数、积分变换、数学物理方程定解问题、分离变数法、二阶常微分方程的级数解法、本征值问题、球函数、柱函数、格林函数、积分变换法等数学物理方法的基本知识。

3 培养规格及要求

通过四年的物理学专业学习，要求学生掌握数学的基本理论和基本方法，具有较高的数学修养；掌握坚实的、系统的物理学基础理论及较广泛的物理学基本知识和基本实验方法，具有一定的基础科学研究能力和应用开发能力；了解相近专业的一般原理和知识；了解物理学发展的前沿和科学发展的总体趋势；了解国家科学技术、知识产权等有关政策和法规；掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文，参与学术交流的能力。具有计算机应用的基本技能。较熟练地掌握一门外国语言，具有良好的听、读、写作和会话能力，能够较顺利地阅读本专业的外文资料。

4 学生就业前景分析

重庆大学物理学专业的培养目标是：培养具有宽厚扎实的物理学基础、综合素质优秀，并且具有良好数学基础和实验技能，能在物理学或相关科学技术领域中从事科研、教学、技术和相关管理工作的高素质专门人才；培养良好的创新意识和科学的思维方式，以及分析和解决实际问题的能力以适应学科交叉和社会的各种需要。

物理学专业学生毕业后主要从事以下一些行业：（1）继续物理方向的深造，成为一名物理学家、物理教师。（2）从事与物理相关的一些工作，如技术工程师、发明家、研究助理等。（3）与物理关系不大的一些行业，如公务员、管理人员等。就业领域主要是：科研院所、高等院校、企事业单位、政府机关等。

总之，重庆大学成立物理学专业的主要目的是发现与培养真正热爱物理的好苗子，让他们打好基础，再继续深造，为物理学的发展做出贡献。在学习的过程中，有部分同学发现自己并不是很适合学物理，可以申请转专业，找到适合自己发展的方向。最后留下来的绝大部分同学都会继续读研深造，向着他们心中神圣的物理殿堂继续努力。实践表明，物理学专业的学生物理基础打得非常坚实，为将来的继续深造做好了准备，即将毕业的学生将有部分保送到中国科学院及各大高校，其余的同学也成为了本校硕士生导师争抢的对象。物理学专业的培养是成功的，并且也已经成为重庆大学的一个优势特色专业，它将为全国培养和输送更多、更好的物理方面人才。

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物理学作为一切自然科学的基础已经渗透到了社会生活的各个领域，哪里有人类活动，哪里就有物理学文化气息。百年来物理学的发展一次次的推动了世界经济的发展：1687年牛顿“自然哲学的数学原理”的发表，标志着经典物理学的诞生，经典物理学一诞生便推动了第一次工业革命，使人类进入机械化时代，带给人类第一次经济的飞跃；所以对物理学思想的掌握和发展和一个人的自主学习能力的培养是至关重要的。

目前，由于高考制度的影响使得现在的学生死记硬背已成惯性，对知识点的理解和融会贯通及深层探索能力下降，大多是学生觉得物理难学，这正是缺乏学习能力的一种表现。因此，按照知识经济对人才的要求，大学物理教学的首要任务是培养学生的学习能力。

二，知识经济要求大学生所具备的自主学习能力

知识经济要求在大学物理教学中应该培养学生的哪些自主学习能力呢？

1.认知规律、发现问题的能力。由于学生在未来知识经济时代中主要是通过自学来获得知识，所以，在大学物理教学中首先要培养学生认知规律、发现问题的能力。包括会读书、善观察、勤思考等基本能力。根据物理学科的特点是：知识结构严谨，推理严密。让学生发现并掌握物理学的规律对培养学生的自学能力会大有益处，从长远观点看，对他们今后阅读或撰写自然科学论文也是有好处的。因此，在教学中不仅要求学生在课堂教学中重视阅读教材，而且还要求学生在学完一个知识体系后，及时整理归纳，构架起物理的思想，以促进他们在今后生活、工作中的自学，奠定重要的基础。

2.正确运用物理概念进行判断、推理、分析、综合的能力。学生有了这种能力，就能在未来知识经济时代中，把从客观世界观察到的事物，或从文献阅读中得来的信息，借助思维的加工处理，内化为个体系统化的知识提供有力的条件。根据物理教材的特点，在教学中可通过物理学概念的形成、模型的建立来引导学生从事实出发进行抽象概括；通过从已知推导出未知，获取新知，使学生加深对知识的理解和提高综上所述合运用知识的能力，懂得推理的科学方法；通过引导学生总结正确的解题思路，提高运用知识解题的能力；通过指导学生及时总结整理所学知识，掌握知识之间的内在联系，使头脑中的知识形成体系。此外，在教学中还要注意培养物理观察能力、实验操作能力、运用数学知识解决物理问题的能力。

三、知识经济要求在在大学物理教学中重视培养学生的创新意识和创造能力

知识经济的发展将主要依赖于一个民族的创新意识和创造能力，依赖于知识的不断更新和广泛应用。因此，培养具有高度创新意识和创造能力的人才，是知识经济对教育的根本要求。

物理学是最适合对学生进行创造能力的培养的科目，因此，我们在大学物理教学中必须适应知识经济的要求，注意培养学生的创新意识和创造能力。那么如何在物理教学中培养学生的创新意识和创造能力呢？首先，在课堂上鼓励学生异想、猎奇，例如，在“讲分子运动论”时，可用这样的问题来激发他们异想，“你对分子运动论的几个观点有怀凝吗？请找一两个实例来佐证你的疑点”。在讲“电子论”内容时，可提问“你对原子结构的假设模型是否相信？你能不能提出一个新的模型？”这些问题学生答不出来或者弄错了也无妨，然而可以激起学生创造思维的“波浪”。

四、知识经济要求在大学物理教学中要重视培养学生的非智力因素

知识经济时代，经济的发展是与整个社会的发展同步前进，相互交融的，不仅高科技知识支撑着经济发展，而且社会的道德规范，价值观念，伦理习俗等文化、心理因素也渗透到经济运行的各个主面和环节，成为重要的制约因素。因此，适应知识经济的教育，不仅要注意知识的传授，而且要重视文化素质和心理素质的培养，全面提高国民的综合素质。非智力因素是人的情感、意志、动机、性格等个性心理品质特征，它区别于智力因素，但又与智力因素有着密切的联系。教学心理研究表明，非智力因素能激活大脑视神经细胞，增强智力活动的内驱力，促进学生综合素质的提高。

因此，重视非智力因素的培养，提高学生的综合素质，是适应知识经济的要求，对学生将来走上社会，胜任工作岗位有着积极的意义。那么，如何在物理教学中培养学生的非智力因素呢？

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AbstractDiscussestherequirementsformonitoringandmanagementofthescopesfromboilerhousesforheating,steam-waterandwater-waterheatexchangers,smallscaleheatingnetworkstolargescaledistrictheating,therelatedhardwareconfigurationandtheapproachestorealisetherequiredfunctions.

Keywordscomputercontrol，heating，boiler

5.1供暖热水锅炉房内监测与控制的主要目的应为：

·提高系统的安全性，保证系统能够正常运行；

·全面监测并记录各运行参数，降低运行人员工作量，提高管理水平；

·对燃烧过程和热水循环过程进行有效的控制调节，提高锅炉效率，节省运行能耗，并减少大气污染。

对于热水锅炉，可将被监测控制对象分为燃烧系统和水系统两部分分别进行讨论。整个计算机监测控制管理系统可按图5-1形式由若干台现场控制机（DCU）和一台中央管理机构成。各DCU分别对燃烧系统、水系统进行监测控制，中央管理机则显示并记录这两个系统的在线状态参数，根据供热状态况确定锅炉、循环泵的开启台数，设定供水温度及循环流量，协调各台DCU完成各监测控制管理功能。

5．1．1燃烧系统监测与控制

图5-1锅炉房计算机的监控系统

对于链条式热水锅炉，燃烧过程的控制主要是根据对产热量的要求控制链条速度及进煤挡板高度，根据炉膛内燃烧状况及排烟的含氧量及炉膛内的负压度控制鼓风机、引风机的风量，从而既根据供暖的要求产生热量，又获得较高的燃烧效率。为此需要监测的参数有：

·排烟温度：一般使用铜电阻或热电偶来测量；再配之以相应的温度变送器，即可产生4～20mA或0～10mA的电流信号，通过DCU的模拟量输入通道AI即接入计算机。

·排烟含氧量：目前较多采用氧化锆传感器，可以对0.1%～21%范围内的高温气体的含氧量实现较精确的测量，其输出通过变送器后亦可转换为4～20mA或0～10mA电流信号。

·空气预热器出口热风温度：同上述测温方法。

·炉膛、对流受热面进出口、省煤器出口、空气预热器出口、除尘器出口烟气压力：测点可根据具体要求增减，一般采用膜盒式或波纹管式微压差传感器，再通过相应的变送器变为4～20mA或0～10mA电流信号，接入DCU的AI通道。

·一次风、二次风风压，空气预热器前后压差：测量方法同上。

·挡煤板高度测量：通过专门的机械装置将其转换为电阻信号，再变成标准电流信号，送入DCU的AI通道。

·供水温度及产热量：由水系统的DCU测出后通过通讯系统送来。

燃烧系统需要控制调节的装置为：

·炉排速度：由可控硅调压，改变直流电机转速

·挡煤板高度：控制电机正反转，通过机械装置带动挡板运动

·鼓风机风量：调鼓风机各风室风阀或通过变频器调风机转速

·引风机风量：调引风机风阀或通过变频器高风机转速

为了监测上述调节装置是否正常动作，还应配置适当的手段测试上述调节装置的实际状态。炉排速度和挡煤板高度可通过适当的机械机构结合霍尔元件等位置探测传感器来实现，风机风量的调节则可以通过风阀的阀位反馈信号或变频器的频率输出信号得到。

燃烧过程的控制调节主要包括事故下的保护，启停过程控制，正常的燃烧过程调节三部分。

·事故保护：这主要是由于某种原因造成循环水停止或循环量过小，以及锅炉内水温太高，出现汽化。此时最重要的是恢复水的循环，同时制止炉膛内的燃烧。这就需要停止给煤，停止炉排运行。停止鼓风机，引风机。DCU接收水温超高的信号后，就应立即进入事故处理程序，按照上述顺序停止锅炉运行，并响铃报警，通知运行管理人员，必要时还可通过手动补入冷水排除热水，进行锅炉降温。

启停控制：启动点火一般都是人工手动进行，但对于间歇运行的锅炉，封火暂停机和再次启动的过程则可以由DCU控制自动进行。封火过程为逐渐停止炉排运动，停掉鼓风机，然后停止引风机。重新启动的过程则是开启引风机，慢慢开大鼓风机，随炉温升高慢慢加大炉排进行速度。

正常运行调节：正常运行时的调节主要是使锅炉出口水温度维持在要求的设定值，同时达到高燃烧效率，低排烟温度，并使炉膛内保持负压。这时作为参照的测量参数有炉膛内的温度分布、压力分布、排烟含水量氧量等。锅炉的给煤量可以通过炉排速度和挡煤板高度（即煤层厚度）确定，鼓风机则可以根据空气预热器进出口空气的压差判断其相对的变化，此时可以调整控制量有炉排速度、煤层厚度（调整挡煤矿板高度）、鼓风机转速、各风室风阀、引风机转速或风阀。上述各调节手段与各可参照的测量参数都不是单一的对应关系，因此很难用如PID算法之类的简单控制调节算法。目前，控制调节效果较好的大都采用"模糊控制"方法或"规则控制"法，都是根据大量的人工调节运行经验而总结出的调节运行方法。

当燃烧充分时，锅炉的出力主要取决于燃煤量，因此锅炉出口水温的控制主要靠炉排速度及煤层厚度来调节，煤层厚度与煤种有很大关系，炉膛内燃烧状况可以通过炉膛内温度分布及煤层风阻来确定。燃烧充分时炉膛内中部温度最高，炉排尾部距挡渣器前煤已燃尽，温度降低。鼓风机则应根据进煤量的增减而增减送风量，同时通过观测排烟的含氧量最终确定风量是否适宜。引风机则可根据炉膛内负压状态决定运行状态，维持炉内微负压，从而既保证煤的充分燃烧，又不会使烟气和火焰外溢。根据如上分析，可采用如下调节规则：

每h一次，根据炉膛内温度分布调整煤层厚度及炉排速度，最高温度点后移，则将炉排速度降低5%，同时将挡煤板提高5%，当最高温度点前移时，则将炉排速度提高5%，同时将挡煤板降低5%。

每2h一次：若出水温度高于设定值2℃以上，则将炉排速度降低5%，若出水温度低于设定值2℃以上，则将炉排速度加大5%，加大和减小炉排速度的同时，还要相应地将鼓风机转速开大或减小。当采用风阀调整鼓风量时，则调阀，观察空气预热器前后压差使此压差增大或减少10%。

每15min一次：若排烟含氧量高于高定值，则适当减少鼓风同风量（降低转速或关小风阀），若低于高定值，则增加鼓风机风量。

每15min一次：若炉膛负压值偏小（或变为正压），加大引风机转速或开大风阀，若负压值偏大，则降低引风机风量。

以上调节规则中，所谓"合理的炉膛温度分布"取决于锅炉形式及测温传感器安装位置，需通过具体运行实测分析后，给出"合理"，"最高温度前移"，"最高温度后移"的判据，然后将其再写入DCU控制逻辑中。同样，排烟含氧量的设定值，含氧量出现偏差时对鼓风机风量的修正等参数也需要在锅炉试运行后，根据实际情况摸索，逐步确定。当然这几个修正量参数也可以在运行过程中通过所谓"自学习"的方法得到，在这里不做过多的讨论。

5．1．2锅炉房水系统的监测控制

锅炉房水系统的计算机监测控制系统的主要任务是保证系统的安全性；对运行参数进行计量和统计；根据要求调整运行工况。

·安全性保证：保证主循环泵的正常运行和补水泵的及时补水，使锅炉中循环水不会中断，也不会由于欠压缺水而放空。这是锅炉房安全运行的最主要的保证。

·计量和统计：测定供回水温度和循环水量，以得到实际的供热量；测定补水流量，以得到累计补水量。供热量及补水量是考查锅炉房运行效果的主要参数。

·运行工况调整：根据要求改变循环水泵运行台数或改变循环水泵转速，调整循环流量，以适应供暖负荷的变化，节省运行电费。

图5-2为由2台热水锅炉、4台循环水泵构成的锅炉房水系统示意图。图中还给出建议的测量元件和控制元件。

2台锅炉的热水出口均安装测温点，从而可了解锅炉出力状况。为了了解每台锅炉的流量，最好在每台锅炉入口或出口安装流量计，一般可采用涡街式流量计。涡街式流量计投资较高，可以按照图5-2那样在锅炉入口调节阀后面安装压力传感器，根据测出的压力p3，p4与锅炉出口压力p1之压差，也可以间接得到2台锅炉间的流量比例。2台锅炉入口分别安装电动调节阀来调整流量，可以使在2台锅炉都运行时，流量分配基本一致，而当低负荷工况下1台锅炉停止或封火，循环水泵运行台数也减少时，自动调节流量分配，使运行的锅炉通过总流量的90%以上，封火的锅炉仅通过总流量的5%～10%，仅维持其不至于过热。

图5-2锅炉房水系统原理及其测控点

温度传感器t3，t4，t5和流量传感器F1一起构成对热量的计量。用户侧供暖热量为，GF1cp(t3-t4)，其中GF1为用流量F1测出的流量。锅炉提供的热量则为GF1cp(t3-t5)，二者之差是用于加热补水所需要的热量。长期记录此热量并经常对其作统计分析，与煤耗量比较，既可检查锅炉效率的变化，及时发现锅炉可能出现的问题，与外温变化情况相比较，则又可以了解管网系统的变化及供热系统的变化，从而为科学地管理供暖系统的运行提供依据。

泵1～4为主循环泵。压力传感器p1，p2则观测网路的供回水压力。安装4台泵时的一般视负荷变化情况同时运行2台或3台水泵，留1台或2台备用。用DCU控制和管理这些循环水泵时，如前几讲所述，不仅要能够控制各台泵的启停，同时还应通过测量主接触器的辅助触点状态测出每台泵的开停状态。这样，当发现某台泵由于故障而突然停止运行时，DCU即可立即启动备用泵，避免出现因循环泵故障而使锅炉中循环水停止流动的事故。流量传感器F1也是观察循环水是否正常的重要手段。当外网由于某种原因关闭，尽管循环水泵运行，但流量可以为零或非常小，此时也应立即报警，通过计算机使锅炉自动停止，同时由运行值班人员立即手动开启锅炉的旁通阀V4，恢复锅炉内的水循环。

泵5，6与压力测量装置p2，流量测量装置F2及旁通阀V3构成补水定压系统，当p2压力降低时，开启一台补水泵向系统中补水，待p2升至设定的压力值时，停止补水。为防止管网系统中压力波动太大，当未设膨胀水箱时，还可设置旁通阀V3来维持压力的稳定。长期使一台补水泵运行，通过调整阀门V3来维持压力p2不变。补水泵5，6也是互为备用，因此DCU要测出每台泵的实际启停状态，当发现运行的泵突然停止或需要启动的泵不能启动时，立即启动另一台泵，防止系统因缺水而放空。流量计F2用来计算累计的补水量，它可以是涡街流量计，也可以采用通常的冷水水表，或有电信号输出的水表。

5．1．3锅炉房的中央管理机

如图5-1所示，可采用一台中央管理计算机与各台DCU连接，协调整个锅炉房及热网的运行调节与管理。中央机主要工作任务为：

·通过图形方式显示燃烧系统、水系统及外网系统的运行参数，记录和显示这些参数的长期变化过程，统计分析耗热量、补水量、外温及供回水温度的变化。

·根据外温变化情况，预测负荷的变化，从而确定供热参数，即循环水量及泵的开启台数、供水温度、锅炉运行台数。将这些决定通知相应的DCU产生相应原操作或修改相应的设定值。负荷的预测可以根据测出的以往24h的平均外温w来确定：

(5-1)

式中为Q0设计负荷，t0为设计状态下的室外温度，Q为预测出的负荷。考虑到建筑物和管网系统的热惯性，采用时间序列的方法来预测实际需要的负荷，可能要更准确些。

式（5-1）中的负荷尽管每h计算一次，但由于是取前24h的平均外温，因此它随时间变化很缓慢。每hQ的变化ΔQ仅为：

（5-2）

其中tw,τ-tw,τ-24为两天间同一时刻温度之差，一般不会超过5℃，因此ΔQ的变化总是小于Q的1%，所以不会引起系统的频繁调节。

根据预测的负荷可以确定锅炉的开启台数Nb：Nb≥Q/q0，其中q0为每台锅炉的最大出力。由此还可确定循环水泵的开启台数。

要求的总循环量G=max（Q/(Δt·cp）Cmin)，其中Gmin为不产生垂直失调时要求的最小系统流量，Δt为设定的供回水温差。由于多台泵并联时，总流量并非与开启台数成正比，因此可预先在计算机中预置一个开启台数成正比，因此可预先在计算机中预置一个开启台数与流量的关系对应表，由此可求出要求的运行台数。

·分析判断系统出现的故障并报警。锅炉及锅炉房可能出现的故障及由计算机进行判断的方法为：

--水冷壁管或对流管爆管事故此时补水量迅速增加，炉膛内温度迅速下降，排烟温度下降，炉膛内温度迅速下降，排烟温度下降，炉膛内压力迅速由负压变为正压。

--水侧升温汽化事故此时锅炉热水出口温度迅速提高，接近达到或超过出口压力对应的饱和温度。

--锅炉内压力超压事故测出水侧压力突然升高，超过允许的工作压力；

--管网漏水严重测了水侧压力降低，补水量增大；

--锅炉内水系统循环不良测出总循环水量GF1减少很多，压差p3-p1或p4-p1加大；

--除污器堵塞测出总循环水量GF1减少，当阀门V1、V2全开时压差p3-p2、p4-p2仍偏小，说明压力传感器p2的测点至循环水泵入口间的除污器的堵塞。

--炉排故障测出的炉排运动速度与设定值有较大差别；

--引风机、鼓风机、水泵故障相应的主接触器跳闸，或所测出的空气压差或水循环流量与风机、水泵的设计状况有较大出入。

利用计算机根据上述规则及实测运行参数不断进行分析判断，即可及时发现上述事故或故障，并立即采取报警和停炉等相应的措施，从而防止事故的进一步扩大或故障转化为事故，提高运行管理的安全性。

5．2蒸汽-水和水-水换热站的监测与控制

对于利用大型集中锅炉房或热电厂作为热源，通过换热站向小区供热的系统来说，换热站的作用就同上一节的供暖锅炉房一样，只是用热交换器代替了热水锅炉。

图5-3为蒸汽-水换热站的流程及相应的测控制元件。水侧与图5-2一样，控制泵5、6及阀V2根据p2的压力值补水和定压；启停泵1～4来调整循环水量；由t2，t3及流量测量装置F1来确定实际的供热量。与锅炉房不同的是增加了换热器、凝水泵的控制以及蒸汽的计量。

图5-3蒸汽-水换热站的测量与控制

蒸汽计量可以通过测量蒸汽温度t1、压力p3和流量F3实现，F3可以选取用涡街流量计测量，它测出的为体积流量，通过t1和p3由水蒸气性质表可查出相应状态下水蒸气的比体积ρ，从而由体积流量换算出质量流量。为了能由t和p查出比体积，要求水蒸气为过热蒸汽。为此将减压调节阀移至测量元件的前面，如图5-3中所示，这样即使输送来的蒸汽为饱和蒸汽，经调节阀等焓减压后，也可成为过热蒸汽。

实际上还可以通过测量凝水量来确定蒸汽流量。如果凝水箱中两个液位传感器L1、L2灵敏度较高，则可在L2输出无水信号后，停止凝水排水泵，当L2再次输出有水信号时，计算机开始计时，直到L1发出有水信号时，计时停止，同时启动凝水泵开始排水。从L2输出有水信号至L1开始输出有水信号间的流量可以用重量法准确标定出，从而即可通过DCU对这两个水位计的输出信号得到一段时间内的蒸汽平均质量流量，代替流量计F3，并获得更精确的测量。当然此处要求液位传感器L1、L2具有较高灵敏度。一般如浮球式等机械式液位传感器误差较大，而应采取如电容式等非直接接触的电子类液位传感器。

加热量由蒸汽侧调节阀V1控制。此时V1实际上是控制进入换热器的蒸汽压力，从而决定了冷凝温度，也就确定了传热量。为改善换热器的调节特性，可以根据要求的加热量或出口水温确定进入加热器的蒸汽压力的设定值。调整阀门V1使出口蒸汽压力p3达到这一设定值。与直接根据出口水温调整阀门的方式相比，这种串级调节的方式可获得更好的调节效果。

供水温度t3的设定值，循环泵的开启台数或要求的循环水量的确定，可以同上一节一样，根据前24h的外温平均值查算供热曲线得到要求的供热量，并算出要求的循环水量。供水温度的设定值t3,set可由调整后测出的循环水量G、要求的热量Q及实测回水温度t2确定：

t3,set=t2+Q/（cp·G）

随着供水温度t3的改变，t2也会缓慢变化，从而使要求的供水温度同时相应地改变，以保证供出的热量与要求的热量设定值一致。

对于一次网为热水的水-水换热站，原则上可以按照完全相同的方式进行，如图5-4。取消二次供水侧的流量计F1，仅测量高温热水侧的流量F3，再通过即可和到二次侧的循环水量，一般高温水温差大，流量小，因此将流量计装在高温侧可降低成本。测量高温水侧供回水压力p3、p4可了解高温侧水网的压力分布状况，以指导高温侧水网的调节。

图5-4水-水换热站的测量与控制

调整电动阀门V1改变高温水进入换热器的流量，即可改变换热量。可以按照前述方法确定二次侧供水温设定值，由V1按此设定值进行调节。在实际工程中，高温水网侧的主要问题是水力失调，由于各支路通过干管彼此相连，一个热力站的调整往往会导致邻近热力站流量的变化。另外，高温水侧管网总的循环水量也很难与各换热站所要求的流量变化相匹配，于是往往造成外温降低时各换热站都将高温侧水阀V1开大，试图增大流量，结果距热源近的换热站流量得到满足，而距热源远的换热站流量反而减少，造成系统严重的区域失调。解决这种问题的方法就是采用全网的集中控制，由管理整个高温水网的中央控制管理计算机统一指定各热力站调节阀V1的阀位或流量，各换热站的DCU则仅是接收通过通讯网送来的关于调整阀门V1的命令，并按此命令进行相应的调整。高温水侧面管网的集中控制调节。将在一下节中详细介绍。

5．3小区热网的监测与调节

小区热网指供暖锅炉房或换热站至各供暖建筑间的管网的监测调节。小区热网的主要问题也是冷热不均，有些建筑或建筑某部分流量偏大，室内过热，而另一些建筑或建筑的另一部分却由于流量不足而偏冷。这样，计算机系统的中心任务就是掌握小区各建筑物的实际供暖状况，并帮助维护人员解决冷热不均问题。

测量各户室温是对供暖效果最直接的观测，但实际系统中尤其是对住宅来说，很难在各房间安装温度传感器。比较现实的方法就是测量回水温度，根据各支路回水温度的差别，就可以估计出各支路所负责建筑平均室温的差别。如果各支路回水温度调整到相同值，就意味着各支路所带散热器的平均温度彼此相同，因此可以认为室温也基本相同。一般住宅的回水温度测点可选在建筑热入口中的回水管上。对于大型建筑，可选在设备夹层中几个主要支路的回水干管上。

要解决冷热不均问题就需要对系统的流量分配进行调整，在各支路上都安装由计算机进行自动调节的电动调节阀成本会很高，同时一旦各支路流量调节均匀，在无局部的特殊变化时，系统应保持冷热均匀的状态，不需要经常调整。因此可以在各支路上安装手动调节阀，通过计算机监测和指导与人工手动调节相配合的方法实现小区供暖系统的调节和管理。为便于人工手动调节，希望各支路的调节阀有较准确的开度指示。目前国内推广建研院空调所等几个单位研究开发流量调配阀，有准确的阀位指示，阀位可锁定，并提供较准确的阀位-阻力特性曲线，采用这种阀门将更易于计算机指导下的人工调节。

根据上述讨论，计算机系统要测出各支路的回水温度，并将其统一送到供暖小区的中央管理计算机中进行显示、记录和分析。测出这些回水温度的方法有如下两种方式：

集中十余个回水温度测点设置1台DCU。此DCU仅需要温度测量输入通道。再通过专门铺设的局部网或通过调制解调器经过电话线与小区的中央管理联接。当这十几个温度相互距离较远时，温度传感器至DCU之间的电缆的铺设有时就有较大困难，温度信号的长线传输亦会有一些干扰等影响。这种方式仅在建筑物较集中、每一组联至一台DCU的测温点相距不太远时适用。

采用内部装有单片机的智能式温度传感器，可以连接通讯网通讯或通过调制解调器搭用电话线连至中央管理计算机。这样，可以在距测点最近的楼道墙壁上挂上一台带有调制解调器的温度变送器，通过一根电缆接至回水管上的温度传感器，再通过一根电缆搭接邻近电话线。目前这类设备每套价格可在1000～1500元人民币之间。如果每1000～3000m2建筑安装一个回水温度测点，则平均每m2供暖建筑投资在0.50～1元间。

小区的中央管理计算机采集到各点的回水温度后，可在屏幕上通过图形方式显示，使运行管理人员对当时的供热状况一目了然。还可根据各支路间回水温度的差别计算各支路阀门需要的调整量。对于一般的带有阀位指示的调节阀，这种分析只能采用某种基于经验的规则判断法，下面为其一例：

找出温度最高的10%支路的平均温度max，温度最低的10%支路和的平均温度min，全网平均回水温度。

若max-min<3℃，不需要再做调节。

若max->2℃，将温度最高的10%支路阀门都关小，与相比温度每高1℃关小3%5～%；

若max-<-2℃，将温度最低的10%支路阀门都开大，与相比温度每高1℃开大3%～5%；

根据上面的分析结果，计算机显示并打印出需要调节的支路及其调节量。运行管理人员根据计算机的输出结果到现场进行手动调节。在供暖初期每3天左右进行一次这种调节。一般经过6～8次即可使一个小区基本实现均匀供热。

采用流量调配阀时可以使调节效率更高，效果更好。此时需要将现场各流量调配阀的实际开度、流量调配阀的开度-阻力特性性能曲线及小区管网的连接关系图输入中央管理计算机，有专门的算法可以根据调整阀门后回水温度的变化情况识别出管网的阻力特性及热用户的热力特性，从而可较准确地给出各流量调本阀需要调整的开度[4]，每次调整后，调整人员需将实际上各调节阀的调整程度输入计算机。计算机进而计算了下一次需要的调整量，像这样一次高速可间隔2～5d。模拟分析与实验结果表明，一般只要进行3～4次调节，即可使各支路的回水温度调整到相互间差值都在3℃以内，实现较好的均匀供热[8]。

目前，许多供热公司和有关管理部门开始提出装设热量计，以按照实际供热量收供暖费，各种采用单片计算机的热量计相应出台。这种热量计多是由一台转子式流量计和两台温度传感器配一台单片计算机构成。转子式流量计每流过一个单元流量即发出一个脉冲，由单片机测出此脉冲，得到流量，再乘以当时测出的供回水温差，即可行到相应的热量，由单片要对此热量值进行累计和其它统计分析就成为热量计。目前的单片机稍加扩充就可以具有通讯功能，通过调制解调器将它与电话线连接，就能实现热量计与小区供暖的中央管理机通讯。这样，不但各用户的用热量能够及时在中央管理机中反映，各用户的回水温度状况还能随时送到中央管理计算机中，从而可以对网的不平衡发问进行分析，给出热网的调节方案。这样，将热量计、通讯网与小区中央管理计算机三者结合，就可以全面实施小区热网的热量计量、统计与管理、运行调节分析三部分功能，较好地解决小区热网的运行、管理与调节。

5．4热电联产的集中供热网的计算机监控管理

热电联产的集中供热网可以分成两部分：热源至各热力站间的一次网，热力站至各用户建筑的二次网。后者的控制调节已在前几节讨论，本节讨论热源至各热力站间的一次网的监控管理。

一次网有蒸汽网和热水网两种形式，对于蒸汽网，各热力站为前面讨论过的蒸汽-热水换热站，一次网的管理主要是各热力站蒸汽用量的准确计量，这在前面也已讨论。下面主要研究热水网的监测控制调节。

若忽略热网本身的惯性，则系统各时刻和热力站换热量之和总是等于热源供出的总热量，此外各热力站一次网循环水量之和又总是等于热源循环泵的流量，不论是冷凝式、抽汽式还是背压式热电厂，其输出到热网的热量都不是完全由各热力站的调节决定，而是由热电厂本身的调节来决定，取决于进入蒸汽-水换热器的蒸汽量。由于热电厂控制调节输出热量时很难准确了解各热力站对热量的需求，同时还要兼顾发电的要求，不能完全根据各热力站需要的热量调整，于是热源供出的热量就很难与各热力站实际需求的热量之和一致，这样，就导致控制调节上的一些矛盾。

为简单起见，假设热电厂向蒸汽-水加热器送入固定的蒸汽量Q0，如图5-5，若此热量大于各热力站需要的热量，则各热力站二次侧调节纷纷关小。以减小流量。由此使总流量相应减少，导致供回水温差加大。如果电厂维持蒸汽量Q0不变则各热力站调节阀的关小并不能使总热量减少，而只是根据网的特性及各热力站调节特性的不同，有的热力产流量减少的多，使得供热量有所减少；有的热力站流量减少的幅度小，则供热量反而电动阀加。同样，如果Q0小于各热力站需要的总热量时，各热力站的调节阀纷纷开大，使流量增加，由此导致供回水温差减小。热力站1，2可能由于热量增大的幅度大于水温降低的幅度，供热量的需求得以满足，但由于流量增大，泵的压力降低，干管压降又减小，导致3，4的资用压头大幅度下降，阀门开大后，流量也增加不多，甚至还要下降，这样，供热量反而减少。由此可见在这种情况下各热力站对一次侧阀门的调节实际是对各热力站之间的热量分配比例的调节，而不是对热量的调节，如果各热力站都是这样独立地根据自己小区的供热需求进行调节，而热电厂又不做相应的配合，则整个热网不可能调整控制好。实际上热电厂也会进行一些相应的调节，例如发现t供升高时会减少蒸汽量，t供降低时会增加蒸汽量，但Q0总是不可能时刻与各热力站总的需求量一致，上述矛盾是永远存在的。

图5-5热电厂与各热力站之间的平衡

因此，就不宜对各个热力站按照第5.1、5.2节中的讨论的，根据外温独立调节。既然各热力站一次侧阀门的调节只解决热量的分配比例，那么对它们的调节亦应该根据对热量的分配比例来调节。一种方式是如果认为供热量应与供热面积成正比，则测出每个热力站的瞬时供热量，根据各热力站的供热面积，计算每个热力站的单位面积q。对q偏大的热力站关小调节阀，对q偏小的则开大调节阀，这样不断修正，直至各热力站的q相同为止。再一种方式则是认为各散热器内的平均温度相同，房间的供热效果就相同。由于散热器的平均温度等于二次侧的供回水平均温度，因此可以各热力站二次侧供回水平均温度调整成一致目标，统一确定热力站二次侧供回水平均温度的设定值，根据此设定值与实测供回水平均温度确定开大或关小一次侧调节阀。按照这一思路，对各热力站的调节以达到热量的平均分配为目的，以实现均匀供热。热电厂再根据外温变化，统一对总的供热量进行调整，以保证供热效果并且不浪费热量。由于整个热网所供应的建筑物效果并不浪费热量。由于整个热网所供应的建筑物均处在同一外温下，因此，一旦系统调整均匀，对各热和站调节阀的调整很少，热源的总的供热以数随外温改变，各热力站的调节阀则不需要随外温而变化，只当小区二次系统发生一些变化时才需要进行相应的调节。

要实现这种调节方式，就必须对全网各热力站的调节阀实行集中统一的控制调节。可以在每个热力站设一台DCU现场控制机，测量一、二次侧的水温、压力、流量及二次侧循环泵状态，并可控制一次侧电动调节阀。通过通讯网将各热力站连至中央管理计算机。由于热力站分布范围很大，通讯距离较过远，这时的通讯可通过调制解调器搭用电话线，也可以随着供热干管同时埋设通讯电缆，使用双绞线按照电流环方式通讯。中央管理机不断采集各热力站发送来的实测温度、压力、流量，定期计算热力站发送来的实测温度、压力、流量，定期计算热力站发送来的实测温度的设定值与和各热力站实测值的比较，直接命令各热力站DCU开大/关小电动调节阀。各热力站二次侧回水温度的变化是一惯性很大且缓慢的过程，因此应采有0.5～1h以上的时间步长进行调节，以防止振荡。

除对热网工况进行高速外，计算机控制系统还应为保证系统的安全运行做出贡献。当热力站采用直连的方式，不使用热交换器时，最常见的事故就是管道内超压导致散热器胀裂，DCU可直接监视用户的供回水管压力，发现超压立即关闭供水阀，起到保护作用。无论直连还是间连网，另一类严重的事故就是一次网漏水。严重的管道漏水如不能及时发现并切断和修复，将严重影响供热系统和热电厂的运行。根据各热力站DCU监测的一次网供回水压力分布，还可以从其中的突然变化判断漏水事故及其位置，这对提高热网的安全运行有十分重要的意义，这类系统压力分析与事故判断的工作应属于中央管理机的工作内容。

5．5参考文献

1温丽，锅炉供暖运行技术与管理，北京：清华大学出版社，1995。

2陆耀庆主编，实用供热空调设计手册，北京：中国建筑工业出版社，1993。

3李祚启，集中供热管理微机自控优化系统，建设电子论文选编，北京：中国建筑工业出版社，1994。

4江亿，集中供热网控制调节策略探讨，区域供热，1997，（2）。

5江亿，城市集中供热网的计算机控制和管理，区域供热，1995（5）。