PDA的应用及其前景

PDA的应用及其前景（精选九篇）

PDA的应用及其前景 篇1

Decarli等在1961年发表的文献表明,用动态爆炸法成功地把石墨变成了金刚石,同年,Alder等也发表了用爆炸产生的冲击波压缩天然的锡兰石墨,在30～40GPa的冲击压力下获得了少量的金刚石的文献[1,2]。自此,引起了众多研究者用动态法研究金刚石合成的兴趣。

1961年,美国率先用爆炸法合成出“Carbonado”型聚晶金刚石微粉,随后DuPont公司取得了一系列专利。他们所使用的方法,每次用炸药5吨,每公斤炸药生产的金刚石约为10克拉。

20世纪60年代,苏联用负氧平衡炸药进行爆轰合成金刚石,被普遍认为是这个领域的开拓先驱。此后,V.V.Danilenko在乌克兰继续他的研究,并于1991年在Zhitomir建立了ALIT公司,该公司拥有体积为100m3的爆炸罐,是当时最大的纳米金刚石制造商。

白俄罗斯于1993～1996年创建Sinta Jiont-Stock公司,得到了这个领域最权威的俄罗斯技术专家的支持。目前,Sinta公司纳米金刚石年生产能力为107克拉。已制订了金刚石微粉的国家标准。产品出口到俄罗斯、乌克兰、印度、德国、美国、捷克、朝鲜与我国台湾等。

在爆炸室(体积为100或20m3)中爆轰,20m3容积的爆轰罐每炮产纳米金刚石约50g;而100m3的罐则可产约500g纳米金刚石。

1988年,美国Greiner N Roy也发现高能炸药的爆炸产物中有金刚石相。从此超细金刚石的制备与研究开始成为热点[4]。

在我国1971年中科院力学研究所、物理研究所首次用爆炸法合成出人造金刚石微粉。1975年科学院物理所与广东701研究所合作,用爆炸法合成出立方氮化硼。同年在中科院与一机部联合主持下,在广州召开了爆炸法合成金刚石现场经验交流会,与会单位有40多个,代表近百名。由此可见,早在上个世纪70年代初,用爆炸的方法来获得超细金刚石在我国就有过一次热潮。可后来这股热潮逐渐消退了。

需要特别指出的是,只有中科院力学研究所坚持下来了,并开展了长达8年的爆炸法合成金刚石的研究,并于1993年创建了中国笫一家规模化生产的爆炸合成金刚石厂。每公斤炸药合成金刚石产量约60克拉,年生产能力为100万克拉。后来,邵丙璜教授等借助计算机筛选实验参数,使每公斤炸药的产量提高到100克拉。“Carbonado”型金刚石微粉由3～10nm的纳米晶粒组成[3]。

1993年中科院兰州化学物理研究所,用爆轰产物法也合成出了纳米金刚石,填补了中国的空白。尔后,参与进来的主要研究单位有北京理工大学、第二炮兵工程学院、中国工程物理研究院西南流体物理研究所、西北核技术研究所等。虽然,我们比国外起步稍晚几年,但发展速度不慢,实验室的研究技术水平基本与国际相当。其中北京理工大学在培养纳米金刚石高级人才和理论研究方面做了大量工作,西北核技术研究所拥有一批高素质的研发技术人才。

近年来,西安交通大学、清华大学、复旦大学、燕山大学、长沙矿冶研究院等三四十个单位也加入到纳米金刚石的应用开发中来,院校的参与为我国纳米金刚石的可持续发展提供了最宝贵的智力资源。

2000年以来,在兰州、西安、深圳、河南等地先后建立起了纳米金刚石生产线,估计全国年生产能力现已超亿克拉。此外,西北核技术研究所、四川久远纳米材料有限公司、北京理工大学、北京矿务局九龙华实业公司也有小批量的生产。所有这些都标志我国纳米金刚石从科研、生产到应用已进入全面发展阶段。

2 爆轰纳米金刚石和多晶金刚石

利用负氧平衡炸药爆轰时所释放的游离碳或与炸药混合在一起的碳都能制备爆轰金刚石;利用炸药爆炸时产生的冲击波和爆轰产物驱动金属片(平板、圆筒和球壳)高速碰撞石墨试样时的冲击压缩也能制备金刚石,尤其是纳米多晶金刚石。它们分别使用了炸药柱内的爆轰波和炸药装药爆炸时产生的冲击波和爆炸产物做功的能量。

爆轰法合成纳米金刚石的容器如图1,国内相关单位爆轰容器数据如下:

西核所的爆轰合成容器设计当量10kgTNT,容积12.3m3;

陕西艺林公司的爆轰合成容器设计当量10kgTNT,容积27.3m3;

广州广达的爆轰合成容器设计当量5kgTNT,容积8.4m3;

山东金凯驰的爆轰合成容器设计当量15kgTNT,容积46.6m3。

爆轰金刚石和多晶金刚石不但在形成机理上不同,而且在产物上的晶体结构、颗粒团聚形成及其相应构造、颗粒的含碳量和表面物理化学性质上也存在很大差异。因此,有着各自的应用领域。

3 应用领域及其前景

3.1 用于抛光

纳米金刚石可用于芯片的表面抛光。邵丙璜,张晓堤报道,1997年世界芯片产量已达到3500亿块,其中150亿块用于微处理器,如以每加工150块芯片平均需要1克拉金刚石计算,则潜在纳米金刚石市场可达1亿克拉以上。

哈尔滨工业大学[6]在陶瓷球的磁流体研磨时,在磁流体中加入纳米金刚石,加工后的陶瓷球表面粗糙度Ra为0.013μm,圆度为0.8μm,球径一次性偏差为1.0μm,比未使用纳米金刚石加工前的质量和效率均有不同的提高。

随计算机工业的发展,特别是随着计算机硬盘密度的迅速提高,磁盘/磁头间隙已趋近于10nm以下,磁盘和磁头的表面粗糙度、划痕和杂质颗粒会对计算机磁盘造成致命的危害。目前,计算机磁头工业使用的微米级抛光液已不能适应计算机磁盘的发展,因为经这种抛光液抛光的计算机磁头表面在高倍显微镜下观察仍存在明显的划痕和镶嵌颗粒,抛光后表面粗糙度Ra离要求仍有差距,因此急需开发新型的计算机磁头抛光液[7]。

国际上纳米聚晶金刚石生产技术长期由美国杜邦公司垄断,日本住友公司是亚洲唯一能生产纳米聚晶金刚石的企业,所采用技术系购买杜邦公司的专利,美国和日本产品在国际市场上售价每克拉均高达10美元左右。

北京国瑞升科技有限公司[5],是一家从事超精密抛光材料的研发、生产经营的中日合资企业,他们研制的超精密抛光膜(研磨纸)、研磨液、聚晶金刚石微粉和纳米金刚石粉等产品性能达到或超过国际先进水平,性价比与国外同类产品相比具有优势,其产品在国内已替代国外产品,并远销香港、台湾,出口韩国、日本和欧美等市场。

3.2 用于润滑油

纳米金刚石作为内燃机磨合油的添加剂是近年才出现的一个研究方向[8,9]。这种磨合油或润滑油已在俄罗斯等国家得到广泛应用,年消耗纳米金刚石千万克拉以上。全球每年对汽车及机床的需求量惊人,含纳米金刚石的磨合油及润滑油的市场前景十分广阔。

就像在表面安装了“超微型轴承”一样,由此将原来的滑动摩擦变为滚动摩擦,使摩擦系数降低20余倍。“滚珠轴承结构膜”可以自动在划伤处起极佳的填充修复作用,提高缸压10%以上。而且,采用这种纳米金刚石球形颗粒为减摩载体的“滚珠轴承结构膜”,不但强度高而且具有“超微型”特性,所以绝不会堵塞机油管路,再精密的发动机也尽可放心使用。

“纳米滚珠”具有每秒几米的热运动速度,在金属表面起着维护作用,能防止胶质的沉淀,从而提高了润滑油的抗氧化性,可延长换油周期两倍以上。

权威数据表明,2004年中国润滑油消费量为590.5万吨,销售总额近600亿元人民币。张书达等开发的纳米金刚石发动机油产品如果占领我国润滑油市场的1%～10%,每年的销售收入就可达6～60亿元。其前景是何等美好!

3.3 电子行业

纳米金刚石具有宽禁带、高电子与空穴迁移率,禁带宽达5.5ev,比常用半导体硅材料高5倍;空穴迁移率是硅的4倍,电路运行速度大大提高。由于由辐射引起的载流子在金刚石半导体上不易积累,不会影响器件的特性,因而纳米金刚石是制造高可靠性、抗幅射半导体器件的理想材料。

此外,纳米金刚石还具有优异的冷阴极场发射效应,是十分理想的高清晰、低能耗、可替代液晶的大视角超薄平面显示器材料[10]。

用纳米金刚石制成膜,可作集成电路、磁头、磁盘等的高级保护膜。

3.4 用于复合镀

材料的复合化是材料发展的必然趋势。复合镀层已成为表面工程领域的研究热点之一。

近年来,开始使用国外的纳米金刚石复合电镀膜添加剂,效果明显,但价格昂贵。我们的纳米金刚石电镀膜添加剂与基板的亲和力极强,耐磨损能力优于国外产品,售价仅为国外的60%,现已替代进口。有人做了个粗略的估算,如果每年电解电镀表面达到3亿平方米,每平方米需用纳米金刚石1g,共需纳米金刚石复合镀膜添加剂30000吨,折合纳米金刚石就是60万kg。

四川某纺织企业纺织零部件采用普通镀镍工艺,耐磨性不足,改用以金凯驰纳米科技有限公司生产的纳米金刚石悬浮为添加剂的复合电镀工艺,使零部件硬度有明显提高,耐磨性成倍增加,有良好的耐磨减摩效果,产品使用寿命普遍提高2～3倍[11]。

3.5 用于涂料

据报道,目前,汽车及机械建筑工业用特种涂料有880万美元的市场,到2007年将增长到1210万美元。所以特种涂料制造商都在花费大量时间研制更经济、性能更好的产品,以适应不断增长的市场需求。有人认为,可以利用金刚石具有最高的硬度、卓越的耐酸碱腐蚀性、最高的热传导性和耐生物降解能力,来改善涂料的寿命[12]。

3.6 用作隐身材料

当前,世界各国为了适应现代化战争的需要,提高在军事对抗中的实力,将隐身技术作为重要的研究课题,隐身材料在隐身技术中占有重要的地位。用少量纳米金刚石悬浮在涂料中,将其涂在飞机、坦克、导弹、军舰上,可以起隐形防腐的作用。

由知名的涂料生产商提供的实验结果看,使用纳米金刚石的涂料因增加了涂料的显微硬度,而使涂料耐冲击、抗划擦,而且与普通涂料相比,与基底的粘结性、耐化学腐蚀性(尤其是溶剂)、抗摩擦性、抗水性和热传导性都有明显改善。

3.7 用于医疗

纳米微粒的尺寸一般比生物体内的红细胞、红血球小的多,这就为生物学研究提供了一条新的途径。即利用纳米微粒进行细胞分离、细胞染色及利用纳米微粒制成特殊药物或新型抗体进行局部冶疗等,这方面的研究现处于初级阶段,但却有广阔的应用前景[13,14]。

4 结语

(1)解决纳米金刚石的有无问题的确不难,但要把它作为一种能满足各工业技术要求的产品就不是那么容易的事了。

(2)新建纳米金刚石的生产企业,普遍缺乏研发技术人才。

(3) 经过近几年的努力,我们已取得了不少有实用价值的阶段性成果。然而时至今日,其中的绝大部分成果仍停留在实验室。现在的问题是,尽快将这些阶段性成果转化为生产力。

(4)一项新的科学技术成果,只有转化为产品,并打开市场,形成商业化批量生产和大量销售,才算获得最终成功。

(5)在今后的一个相当长的时间里,应把应用的研究与开发置于重中之重的地位,并重视基础研究与应用研究的衔接,重视技术集成。

摘要：利用负氧平衡炸药,在密闭爆炸罐内爆炸所获得的纳米金刚石单晶微粒尺寸一般在510nm。而以石墨为原料,通过TNT+RDX混合炸药爆炸所制得的则是由纳米量级金刚石所构成的多晶金刚石。这两种类型的金刚石各有特点,它们均兼有金刚石和纳米材料的双重特性。文章就其发展历程、制备技术、应用领域及其潜在前景等做了简要的阐述。

虚拟仪器的应用及其发展前景 篇2

电子信息科学与技术刘小辉学号：2010271022

虚拟仪器就是在通用计算机上加上软件和(或)硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就象是在操作一台他自己设计的专用的传统电子仪器。在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个仪器系统的关键，任何一个使用者都可以通过修改软件的方法，很方便地改变、增减仪器系统的功能与规模，所以有“软件就是仪器”之说。虚拟仪器技术的出现，彻底打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的模式，虚拟仪器技术给用户一个充分发挥自己的才能、想象力的空间。用户可以随心所欲地根据自己的需求，设计自己的仪器系统，满足多种多样的应用需求。

虚拟仪器系统概念是对传统仪器概念的重大突破，是计算机系统与仪器系统技术相结合的产物。它利用计算机系统的强大功能，结合相应的硬件，大大突破传统仪器在数据处理、显示、传送、处理等方面的限制，使用户可以方便地对其进行维护、扩展、升级等。

而LabVIEW使广大的仪器使用者方便、快捷地构造自己的仪器系统成为了可能。LabVIEW是一种图形化的编程语言的开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。它是一门专业编程语言。它的对象是测试、测量工程师或相关的科学研究人员。从测试、测量的角度看还没有比LabVIEW更好的编程语言。LabVIEW可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，户可以根据自己的需要定义和制造各种功能更强的仪器。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。它主要的方便就是，一个硬件的情况下，可以通过改变软件，就可以实现不同的仪器仪表的功能，非常方便，是相当于软件即硬件！

LabVIEW具有以下显著特点：

一、图形化编程，不需要再用键盘输入程序文本，你只需按菜单或图标，点出所需要的功能框，用线条准确连接出个功能框间的数据流向。

二、人机界面友好。Labview针对测试与控制领域提供了丰富的仪版界面，如表头、旋钮、按键、图表、指示灯等。用户也可很方便的构建自己喜爱的功能图形，从而形成直观形象、图文并茂的仪器面板。

三、程序查错、调试方便。编程中一旦出现语法错误，马上就有图标提示你。

四、超强的分析运算、运算功能。

五、开放性的开发平台。

虚拟仪器系统可以广泛地应用在通讯、自动化、半导体、航空、电子、电力、生化制药、和工业生产等各种领域。

虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。

虚拟仪器技术的三大组成部分，首先是高效的软件，软件是虚拟仪器技术中最重要的部份。使用正确的软件工具并通过设计或调用特定的程序模块，工程师和科学家们可以高效地创建自己的应用以及友好的人机交互界面。有了功能强大的软件，您就可以在仪器中创建智能性和决策功能，从而发挥虚拟仪器技术在测试应用中的强大优势。其次是模块化的I/O硬件，面对如今日益复杂的测试测量应用，NI提供了全方位的软硬件的解决方案。NI高性能的硬件产品结合灵活的开发软件，可以为负责测试和设计工作的工程师们创建完全自定义的测量系统，满足各种独特的应用要求。最后是用于集成的软硬件平台。只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少，以及出色的集成这四大优势。

同时，虚拟仪器技术具有四大优势：

一、性能高

虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的，所以完全“继承”了以现成即用的PC

技术为主导的最新商业技术的优点，包括功能超卓的处理器和文件I/O，使您在数据高速导入磁盘的同时就能实时地进行复杂的分析。此外，不断发展的因特网和越来越快的计算机网络使得虚拟仪器技术展现其更强大的优势。

二、扩展性强

NI的软硬件工具使得工程师和科学家们不再圈囿于当前的技术中。得益于NI软件的灵活性，只需更新您的计算机或测量硬件，就能以最少的硬件投资和极少的、甚至无需软件上的升级即可改进您的整个系统。在利用最新科技的时候，您可以把它们集成到现有的测量设备，最终以较少的成本加速产品上市的时间。

三、开发时间少

在驱动和应用两个层面上，NI高效的软件构架能与计算机、仪器仪表和通讯方面的最新技术结合在一起。NI设计这一软件构架的初衷就是为了方便用户的操作，同时还提供了灵活性和强大的功能，使您轻松地配置、创建、发布、维护和修改高性能、低成本的测量和控制解决方案。

海洋健康指数及其在中国的应用前景 篇3

海洋健康指数 (ocean health index, OHI) 是一个评估海洋为人类提供福祉的能力及其可持续性的综合指标[3]。作为一种科学严谨的指数, 海洋健康指数揭示了海洋健康的变化及趋势, 可从不同的时间和空间尺度对海洋生态系统健康进行评价和比较, 从而促使公众、政府和企业共同努力来改善海洋健康的薄弱环节。2012年8月16日出版的《Nature》, 公布了采用该指标体系计算的全球海洋生态系统的评价结果。这一成果很快引起了多方关注, 该指数可能将作为在联合国《生物多样性公约》的一个重要指标, 并在联合国大会的第一次全球综合海洋评估被采用。本文对海洋健康指数的计算方法和结果进行了总结归纳, 结合我国海洋生态系统的实际情况, 对海洋生态系统在我国的应用前景进行了初步的分析和探讨, 以期推进我国海洋生态系统管理的发展。

1 海洋健康指数的框架和意义

1.1 海洋健康指数的框架和分析方法

(1) 评价框架。海洋健康指数是在坚实的科学基础上, 通过整合和收集研究数据并进行科学分析, 建立了一套多角度的、全面的评估和监测海洋健康的体系, 将多项指数归纳为10个目标 (Goal) , 从食物供给、非商业捕捞、天然产品、碳汇、生计、旅游与度假、清洁的水、生物多样性、地区归属感、海岸带保护等这10个目标来评估海洋生态系统的健康 (图1和表1) 。这10个目标在保证数据一致性的基础上, 既可以单独评估, 也可以在一个地区、国家甚至整个海洋的尺度上进行整体评估与比较。

(2) 评价模型。海洋健康指数是一个由各评估目标得分 (I1, I2, …, I10) 和目标权重 (α1, α2, …, α10) 构成的线性函数, 其模型为

式中:I为海洋健康指数得分;αi为各目标权重;Ii为各目标得分, 它是由当前状况和近期未来状况来共同确定, 即

式中:Ii为目标i得分;xi为当前状况, 为近期未来状况。

当前目标i的状况xi代表当前值 (Xi) 同参考值 (Xi, R) 的比值, 取值范围最终限定在0~100之间, 即

参考值Xi, R的确定共有4种方法: (1) 功能函数; (2) 与其他地区比较; (3) 与过去某时间比较, 该类型时间基点既可以是某固定时间点, 也可以是一个移动的时间段; (4) 已知或已建立的目标。最终根据不同评估目标的概念和数据制约因素来最终确定采用何种方法的参考值 (表1) 。

近期未来状况x^i, F是一个包括3方面的参数:归一化到参考值的近期趋势Ti (即xi相对于参考值的变化) 、当前目标总压力pi、对负压力的社会和生态响应ri。根据这个指标, 可以反映未来发展趋势是积极还是消极的。

式中:δ为贴现率;β代表趋势对压力和抵抗的相对重要程度。

(3) 指标权重。OHI在进行全球评估时, 为了考虑数据的可比性, 10个目标的权重被认为是同等地位的, 采用了等权重的分配方式。但同时该系统也提供了不同的权重体系, 各目标的权重被分为了高 (0.15) 、中 (0.10) 和低 (0.05) 3个档次, 以体现不同的价值观 (保护主义者、非开发者、开发者和大强度开发) (表2) 。然而并非所有的地区都适用于10个目标的评估内容, 这时不涉及部分的权重将被重新分配到其他参评部分当中。

1.2 全球海洋健康评价结果

海洋健康指数动用了近100个全球数据库来评估上述10个目标。数据分析在美国国家生态学分析与综合研究中心的主导下由多方合作完成。每一个评估目标的状况都将被用作计算海洋健康指数的分数, 分数通过百分制表示。除了对全球海洋的健康进行评价以外, 也将对地区的海洋健康做出评价。海洋健康指数除了提供全球性的得分之外, 也对全球171个专属经济区进行了打分。

英国《自然》杂志8月15日发布的研究报告结果显示, 全球海洋总平均分正好为60分, 这表明全球海洋健康状况差强人意, 还有很大的改善空间[3]。从各国的评价得分来看, 全球各国海域的得分的分布范围在36分~86分之间, 其中1/3低于50分, 只有5%的沿海国家得分高于70分, 得到最低分36分的海域位于西非沿海, 而最高分86分由太平洋上的贾维斯岛海域获得。从不同区域来看西非、中东和中美洲国家得分较低, 部分北欧、加拿大、澳大利亚和热带岛国和未开发区域得分较高。

1.3 海洋健康指数的意义

海洋健康指数揭示了海洋健康的变化及趋势, 从而促使公众、政府和企业共同努力来改善海洋健康的薄弱环节。海洋健康指数是一种兼顾人类利益和海洋及自身生物需求的新方法。海洋健康指数提供了一个标准化的、定量的、透明直观的且具可扩展性的评价方法, 以用于科学家、管理者、决策者和公众更好地了解、跟踪和参与生态系统的状况和战略, 以改善海洋生态系统健康。

首先, 通过海洋健康指数的评价结果, 我们既可以获得全球海洋健康的综合分布态势, 也可以了解某单一方面的分布格局, 从而从全球尺度了解不同区域海洋健康的现状, 并了解自身所处的健康等级。国家间的和单个方面得分的得分差异, 为我们理解海洋健康的原因和后果提供了新的视野。整体的指标结果符合预期的单峰分布, 所有国家的分数不超过86分而大多数低于70。“自然产品”“碳汇”和“海岸带保护”造成了国家间的差异, 因为其数值的扁平型分布, 且目标分值差异很大;而“食物供给”与“旅游和休闲”则影响最大, 因为通常来说该项得分很低。“旅游和休闲”被证实很难由受限制的数据进行模拟, 从而导致很多国家的该项得分很低。“生物多样性”指标分数很高, 但是这个结果准确地反映出已知海洋生物相对较少的风险, 且该项目标的参考价值不在于原始性的种类丰富而是所有物种种群的稳定。

其次, 比较单方面的得分能为全球尺度和国家尺度的海洋健康的改善提供指导。除一些发达国家在渔业管理获得成果外, 通过野生渔业捕捞和养殖获得的食物供给远小于通过这两种途径能够获得的供给量。“海岸带保护”可以影响很多指标 (“碳汇”“海岸带保护”和“生物多样性”) , 同样也会降低很多国家的指数得分。提高红树林、盐沼、沼泽和海藻床的保护和恢复能够通过影响多个方面显著提升海洋健康。更有效和全面的海岸带和物种保护能够直接提高“区域归属感”和“生物多样性”方面的得分, 间接提高生态承载力。努力改善海洋带民生、环境敏感的沿海城市化区域, 提高卫生基础设施水平将会提高“海岸带生计和经济”“旅游和休闲”和“清洁的水”方面的得分。

再次, 该指数反映的是人类-自然生态系统的健康, 也给管理者提供了改善海洋生态系统健康的不同途径。既可通过良好的保护———保护生物多样性高的地区 (存在价值) 和归属感 (文化和美学价值) 获得高分, 也可通过高度开发———提供食物和自然资源来获得高分。获得相同或相似的得分的国家给出了不同途径获得相同指标得分的实例。如, 美国和英国分数分别为63和61, 但是获得这两个分数的各方面的得分存在很大差异。英国在“食物供给”和“自然产品”方面获得高分, 而美国在“海岸带保护”和“海岸带生境和经济”得分更高。以贾维斯岛由于保护程度很高且很多开采性指标不适用于该岛而获得高分;而德国则因在8个评估目标表现良好而也能获得高分。

2 海洋健康指数在中国的应用前景

2.1 我国海洋生态环境现状与挑战

我国海洋环境的主要问题表现在:海洋生态系统退化, 滨海湿地散失, 生物多样性和珍稀物种日趋减少;海洋生态灾害频发, 赤潮、绿潮等灾害性生态异常现象频现;陆源入海污染严重, 主要河流污染物总量庞大、超标问题日益严重;海洋生态服务功能受损, 局部功能破坏, 生境破碎化;渔业资源种群再生能力下降, 近海过度捕捞, 产卵场和栖息地丧失, 养殖污染;河口生态环境负面效应凸显, 大型水利工程的兴建对河口及近海生态环境的负面效应已逐步显现。

《2011年中国海洋环境质量公报》结果显示, 我国管辖海域海水环境状况总体较好, 但近岸海域海水污染依然严重。主要污染区域分布在黄海北部近岸、辽东湾、渤海湾、江苏沿岸、长江口、杭州湾、浙江北部近岸、珠江口等海域[4]。“十一五”期间近岸海域生态系统健康状况恶化趋势尚未得到有效缓解, 大部分海湾、河口、滨海湿地等生态系统仍处于亚健康状况。至2010年, 处于健康、亚健康和不健康状态的海洋生态监控区分别占14%、76%和10%。主要表现在水体富营养化、河口产卵产退化、生境丧失或改变、生物种群结构异常等[5]。

2.2 海洋生态系统健康的研究进展

目前, 我国海洋生态系统健康评价还处于实验和摸索阶段, 尚未形成一套成熟的方法, 这一学科涉及的研究领域较宽, 内容较多, 制约海洋生态系统维持和发展的因素, 及相互之间的关系也较为复杂。这就导致了海洋生态系统健康评价研究的复杂性、多学科综合性和多因子的系统性。

目前国内从理论和事件上对海洋健康的评价已经开展了一些研究, 并获得了一些研究成果。研究方法上大体可以归纳为指标物种或特定物质指示法和指标体系法两种[6]。从方法的比较来看, 指标体系法较为合理科学, 指标物种法存在着一些明显的缺点: (1) 指示物种的筛选标准不明确, 有些采用了不合适的类群, 对于海洋生态系统来说, 很难选择到合适的类群来表征其状态; (2) 指示物种的一些监测参数的选择也会给评价带来偏差。鉴于海洋自身的特点, 很难选择合适的监测参数。从研究区域来看, 已在辽河口、海河口、莱州湾、胶州湾、长江口、珠江口[7,8,9,10,11,12]等不同区域开展了很多实例研究, 并对不同区域的海洋健康状况获得了认识。国家海洋局也制定了《近岸海洋生态健康评价指南》 (HY/T087-2005) , 每年公布我国海洋生态监控区健康状况。但从整体上来说, 我国海洋生态系统健康评价还处于探索阶段, 尚未形成成熟的评价方法, 其结果评价具有区域性和阶段性。

2.3 海洋健康指数在中国的应用前景

在全球评价结果中, 中国海域得分为53分, 低于全球平均水平, 表明我国海洋生态系统健康状况整体较差。就其不同方面的得分而言, 各方面差异很大, 得分最高的为“非商业捕捞”获得了89分, 最低的“旅游与度假”为0分, 虽然其计算的方法和数据获取途径可能仍存在争议, 但通过不同评估目标的比较, 能够反映出目前我国海洋健康的一些不足之处。通过不同评估目标的得分比较, 可以看到我国在“碳汇”、“海岸带保护”、“旅游与度假”、“生计”、“地区归属感”和“清洁的水”等评估目标尚存很大的改善空间 (表3) 。

海洋健康指数的提出为我国海洋环境健康提出了一种新的思路和方法, 虽然海洋健康指数已经成功的对全球的海洋健康状况进行了评估, 但在中国的海洋生态系统健康评价中并不能完全套用, 需进行相应的修改和完善。

(1) 评估指标的修订。由于海洋生态系统的巨大和复杂, 筛选合适的指标来评价其健康存在一定难度。海洋生态系统健康评价指标的度量存在很大难度, 尚需做更多工作, 虽然OHI提供了一套完整的评价指标体系, 但其在中国的适用性有待于进一步的验证, 其评价目标和指标也有待于根据我国的实际情况进行修改和完善。如在评价目标层方面“地区归属感”主要针对岛屿国家和具有传统海洋文化的国家和地区, 对于我国的适用性并不强。在具体评价指标方面, “旅游与度假”中采用了“国际到达人数”来取代实际旅游人数, 实际上忽略了数量庞大的国内旅游人数;计算方法的优化, 在当前的海洋健康指数中, 许多指标的计算采用了相对优劣的比较方法, 如在“旅游与度假”这一目标的评价当中, 以人口基数作为参考指标, 造成了国家间分数悬殊, 大部分多人口国家得分过低, 该目标的得分实际上成为国家人口多少的比较。在实际应用当中, 应根据我国国情对计算方法进行优化, 以反映实际问题。另外, 各目标和指标的权重目前是根据全球评估的需要而设置, 需根据中国海洋环境的实际情况和特征重新分配计算。

(2) 保证数据的可获取性和衔接性。海洋健康指数的计算指标数量繁多、综合性强, 横跨环境、生物、经济、旅游等多个领域。如“生计”和“旅游与度假”中涉及就业率、人均收入、旅游人数等许多数据为其他部门掌握, 在实际操作中可建立与其他相关部门的沟通机制, 以保证数据的获取, 部分难以获得的指标可采用易获取的数据集作为替代性指标。另外, 应注意和已有数据的衔接性, 如在多个评估目标中均涉及生态系统类型, 在我国的实际应用中可采用目前已采用的“河口生态系统、海湾生态系统、滩涂湿地生态系统、珊瑚礁生态系统、红树林生态系统、海草床生态系统”的分类方法, 以保证数据的完整度和与以往数据的衔接性。

(3) 简明性和可操作性。评估指标概念应当明确, 易测易得。评价指标的选择要考虑我国的经济发展水平, 无论从方法学和人力、物力上, 均要符合我国现有生产力水平, 同时还要考虑各技术部门的技术能力。为保证评价指标的准确性和完整性, 评价指标要可测量, 数据便于统计和计算, 有足够的数据量, 并在时间上能够获得延续。当前海洋健康指数的指标体系涉及各个行业的上百项指标, 且计算方法复杂, 因此可适当筛选代表性指标作为各个目标的评价指标, 并适当简化计算方法。

(4) 试点与推广。在海洋健康指数的具体实现方法上, 可采用理论研究—实验示范—全面推广的研究模式实施。首先在OHI评价的研究体系上, 结合已有研究成果, 建立适用于中国海域的海洋健康体系评价方法, 随后在典型区域进行示范工作, 待完善成熟后, 全国推行。

3 结束语

我国目前已经进入到一个以建设以人为本, 社会经济全面发展为目标的和谐社会的历史新时期。当前我们所面临的情况是, 一方面我国经济快速发展, 取得了举世瞩目的成就;另一方面, 由于人口多、经济结构不合理和有些地方对自然资源的掠夺式开发等原因, 仍然面临着过度捕捞、鱼类产卵场严重退化、海洋富营养化、海岸侵蚀、生境丧失或改变、赤潮次数增加、外来物种入侵等生态问题。这两方面的矛盾已经成为严重制约我国社会经济可持续发展的障碍。解决这一矛盾的根本出路在于更新观念、调整政策、改善对生态系统的管理, 保持海洋生态系统健康, 并提高向人类社会提供服务的能力。采用OHI提出的理念和建立的方法, 结合我国实际情况, 通过各个部门间的相互合作, 在各个尺度上系统、全面地开展海洋生态系统评估工作, 为各级决策机构和管理部门提供生态、环境决策方面的科学依据, 是一项亟待开展的工作和任务。

参考文献

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[5]国家海洋局.2010年中国海洋环境质量公报[EB/OL]. (2012-06-30) [2012-11-05].http://www.soa.gov.cn/soa/hygb/hjgb/webinfo/2010/06/1305507673142596.htm.

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空心砖应用的利与弊及其发展前景 篇4

砖这种建筑材料我们都不陌生在生活中随处可见。在民用建筑中砖也占用了工程总造价的很大一部分。在早些时候房建行业中几乎都在用粘土砖，因为这种砖能就地取材，价格便宜，经久耐用，还有防火、隔热、隔声、吸潮等优点，在土木建筑工程中使用广泛。粘土砖是世界上最古老的建筑材料之一，从陕西秦始皇陵到北京明清长城，它传承了中华民族几千年的建筑文明史。至今，它仍是国人衷爱的建筑材料。然而随着人口的急剧增加，住房问题已然成为当今社会的一大难题。然而为了建设更多的房屋以满足住宿和商业的需要，大量的粘土砖被用在大大小小的建筑中，由于粘土砖的主要原材料是粘土导致了每年有500万亩耕地在“流血”70万亩耕地被毁。2012年9月26日，国家发展和改革委员会宣布，我国将在“十二五”期间在上海等数百个城市和相关县城逐步限制使用粘土制品或禁用实心粘土砖。由于实心粘土砖的禁止使用，人们需要一个能替代粘土砖的建筑材料，于是空心砖就应运而生。

空心砖是以粘土、页岩等为主要原料，经过原料处理、成型、烧结制成。空心砖是现代建筑行业常用的墙体主材，由于质轻、消耗原材少等优势，已经成为国家建筑部门首先推荐的产品。与红砖一样，空心砖的常见制造原料是粘土和煤渣灰，一般规格是 390×190×190mm。

原材料要求：空心砖进入施工现场后应按使用要求抽取一定数量的产品，每3万块抽取一批，送至建筑材料试验站进行测试。砌筑砂浆的砂宜采用中砂，砂子不得含有害杂物，砂子含泥量≥M5砂浆不得超过5%。

运输和堆放：多孔砖或空心砖在运输和堆放过程中，要尽可能地减少碰撞。在装卸时要用专用夹具，不允许人为地用手将砖抛入运输车箱内，不能允许直接倾倒或抛掷，造成产品外观损坏。多孔砖或空砖进入施工工地后应分类整齐堆放，堆放高度不宜超过20皮砖。产品应放在地势较平坦、且能承受产品自身的荷载。空心砖使用的最基本要求：空心砖常温下砌筑应提前1-1.5d浇水湿润，如果临时浇水，则砖达不到规定湿度或砖表面存有水膜而影响砌体强度。砌筑时砖含水率宜控制在10%-15%范围内（含水率以湿润后水重占干砖重量的百分数计）。2．空心砖砌筑墙体时一般平行地面。3．墙砌至梁板底时，应留100-200㎜空隙，待填充墙砌筑完至少间隔7天后再进行斜顶补砌，将砂浆填实，或浇筑膨胀砼，防止梁板底出现裂缝。砌筑形式：1．空心砖一般侧立砌筑，孔洞方向与墙长向平行。特殊要求时，孔洞也可呈垂直方向。2．空心砖墙的厚度等于空心砖的厚度。采用全顺侧砌，上下竖缝相互错开1/2砖长。

操作要点和控制要求：1．空心砖墙砌筑前，应在砌筑位置上弹出墙边线，以后按边线逐皮砌筑，一道墙可先砌筑两头的砖，再拉准线砌中间部分。第一皮砌筑时应试摆。2．砌空心砖宜采用刮浆法。竖缝应先批砂浆后再砌筑。当孔洞呈垂直方向时，水平铺砂浆，应用套板盖住孔洞，以免砂浆掉入孔洞内。3．灰缝应横平竖直，水平灰缝和竖向灰缝宽度应控制在10mm左右，但应不小于8mm，也不应大于12mm。4．灰缝应砂浆饱满，水平灰缝的砂浆饱满度不得小于80%，竖向灰缝不得出现透明缝。5．空心砖墙中不够整砖部分，宜用无齿锯加工制作非整砖块，不得用砍凿方法将砖打断。补砌时应使灰缝砂浆饱满。6．管线槽留置时，可采用弹线定位后用凿子仔细凿或用开槽机开槽，不得采用斩砖预留槽的方法。7．空心砖墙应同时砌起，不得留斜槎。每天砌筑高度不应超过1.8m。8．空心砖墙冬季砌筑施工时，有条件的情况下尽量采取热炒砂、水加温、通蒸气、加防冻剂等有利于冬季施工的措施，确保冬季施工质量不受影响。

构造要求：1。窗台下宜设构造筋或加倒置钢筋混凝土过梁（即主钢筋在过梁上部）。2．按抗震构造措施要求，在内外墙转角、内外墙交接处，按规范要求加设拉筋。3．当墙体长度超过5m时，按规范要求留构造柱，墙体高度超过4m时，加设卧梁，当设计未明确时，在墙体中间部位设构造柱或卧梁（墙宽×200）（4Φ12，ф6@200）。4．空心砖墙底部至少砌3皮普通砖，在门窗洞口两侧一砖范围内，也应用普通砖实砌。5．外墙水平方向的凹凸部分（如线脚、雨蓬、窗台、檐口等）和挑出墙面的构件，做好泛水和滴水线槽，以免其与砌体交接的部位积水，造成墙体盐析、冻融破坏和墙体渗漏。6．构造柱与墙体的连接处宜砌成马牙槎，应沿高度方向每隔500mm左右在墙或柱中预埋拉结筋（采用2Φ6钢筋），每边伸入墙内不宜小于1m。未端应有180°弯钩，弯钩平直段长度≥100㎜。（或按设计设统长钢筋）。7．构造柱混凝土强度等级不应低于C15。8．半砖厚的空心砖隔墙，如墙较高较长，应在墙的水平灰缝中加设钢筋（2Φ8钢筋），或砌实心砖带，即每隔一定高度砌几皮实心砖。9．墙中洞口、预埋件和管道处，应用实心砖砌筑，并应在砌筑时正确留出或预埋，不得在墙砌好后打洞。

空心砖的类型：有页岩空心砖、烧结空心砖、粘土空心砖、免烧空心砖、玻璃空心砖等。每一种新兴的实物都有它的优缺点以及适用的范围，空心砖也不例外。

空心砖优点是质轻、强度高、保温、隔音降噪性能好。用空心砖，因为比较轻，不会造成墙板开裂。一般家里装修时砌作砖墙应该采用1/2砖墙，如果用空心砖来做的话，墙体宽度连粉刷在内120厚，主要优点是自重轻是一般95砖墙2/3，不会对房屋本身结构带来太大的负担，隔音效果也可以的，因为空心砖里面的孔在安排上有隔音功能考虑的，相对来讲95砖墙体厚度和空心砖是一样的，自重要重，隔音效果比空心砖要略微好一点。可以减小对地面的压强因为比较轻。可以使内气压=外气压建筑不易开裂！

空心砖的致命缺点：就是抗震性能差，在云南盈江地震中死亡的25人中，有11人是因为空心砖房屋倒塌致死。空心砖的孔隙率比较大，不能承受较大的重量。空心砖由此可以得出在有抗震要求的建筑中要谨慎使用空心砖。一般空心砖多用于框架结构的填充墙，空心砖质量轻可以减轻梁的负担，空心砖墙在扩充空间的时候容易拆。

立体车库的特点、应用及其发展前景 篇5

1 立体车库的特点

1.1 占地面积小,空间利用率高

立体车库打破了传统平面化的停车思维,创新性地利用了地面上部空间资源,具有占地面积小,空间利用率高的优势。比如,传统的、平面化的、100m2大小的停车场(包括车辆进出通道),基本上可以容纳10辆私家车(以车长5.05m,车宽1.95m的轿车为例),而如果一个占地面积同样为100m2的垂直式的立体车库,则可以同时容纳50辆左右类似的轿车进行停车,因此很容易发现立体车库在空间利用上的优势,立体车库的应用能比传统平面停车空间节省约4/5,而且大幅提高了车辆进出、行走及停车空间的利用率。

1.2 使用方便,效率高

相比于传统的停车配套设施过多依赖于人工进行现场管理而言,立体车库大多采用先进的信息技术及计算机软件控制,操作简便,自动化程度较高,减轻了停车管理人员的压力及工作强度,也降低了人员管理成本,而且立体式车库的设计一般不需要配备传统的坡路,车主不需要驾驶车辆在车库内跑来跑去,而是按照机械自动记忆装置来协调车辆,能够大幅缩短停车及取车时间,达到半分钟“立等可取”或“快速停车”的效果。

1.3 安全可靠

立体车库中配备了相关安全锁装置及车辆控制装置,可有效减少汽车不必要的刮擦或丢失,提高了停车及取车的安全系数,且车主通过智能操纵即可完成停车和取车,不必亲自在停车库中驾车,因此也有效杜绝了车主意外伤害的发生。

1.4 配置灵活

现在流行的立体式车库往往会有多种类型和形式,以满足不同的建筑物形式及不同车主的要求。立体车库可以依据建筑物的特点实现灵活配置资源,从而能使立体车库在应用时更加灵活、人性化和便捷化。

1.5 附加设备较少,性能好

通常情况下,立体式车库在建设完成并配备好相关的设施设备以后,其损坏率较低,一般也不需要夜间大规模的照明设备,而且除了需要对车库进行检修或者维护保养之外,基本上其他时间在车库内没有人员的进出,因此对于车库中通风、水暖、换气孔等附加设备基本没有要求,节约了经济成本。由于其节约占地面积,提高了空间利用率,也有利于设计者针对各建筑实际情况进行科学规划,优化各方面的资源配比,使立体车库的综合性能较高。

2 立体车库的类型及应用

2.1 升降或横移式

升降或横移方式的立体车库一般是将车库空间划分为不同的模块,每一个模块可以根据空间使用情况进行合理布局,比如半地下式、两层式、多层式等多种形式,每一个单元设计容纳的停车位少则几个,多则几百个。升降或横移式的车库可以在地面或者是地下的停车场中进行建设和应用,经济成本较低,而且也有不错的效果。

现阶段,常见的升降或横移方式立体车库类型有简易升降式、升降横移式和垂直升降式。

(1)简易升降式一般是司机将车驾驶到固定要求的区域,比如载车板上就可以离开,根据机械升降的装置进行移动汽车完成停车。这种方式是升降或横移方式中结构最为简单,操作起来也是最为简便的方式之一,通常情况下在一些露天广场、地下停车库、小别墅住宅等建筑环境中最为常见。

(2)升降横移式立体车库一般为上下两层,上面一层供司机进出驾驶车辆所用,每一个停车位都设有载车板,在司机停好车后,载车板将板上的车辆进行提升或者横移操控,将汽车放置在预定的滚动车道中,完成存车。取车时司机只需要在载车板周围的安全地区等待,载车板就会通过自身的机械动力设备完成自动化取车操作,完成取车。这种方式较为灵活,但是对车库的空位也有要求,须在有空位的情况下,方可完成存取,且车位移动起来也比较复杂。

(3)垂直升降式即电梯式立体车库,是通过垂直的电梯升降原理及相关的技术将汽车停放到指定的层级及空间内,一般层数比较多,再通过提升设备完成车辆的存取操作,一般情况下造型要比前两种更为美观,可以放置广告牌,并且动态的随着提升设备来变化,具有潜在的巨大商业价值。

总之,升降或横移式立体车库原理就是将空缺车位与所需停车的车位进行交换,通过车位之间的横移及车辆的升降,完成汽车的停车和取车。通常在居民小区、酒店、办公楼等较为常见。

2.2 巷道堆垛式

作为一种封闭式的立体车库,巷道堆垛式车库通常由中央的巷道堆垛机和两侧的停车位构成,并通过堆垛机来完成车辆的存取。其优点是由于该方式属于全封闭车库,能有效防止车辆被盗,而且专门是针对小型汽车设计的,能够同时容纳较多的汽车,车库内配备有监控,操作基本实现了全程自动化,可根据实际情况将巷道堆垛式立体车库建立在地面或者地下。但对巷道堆垛机的要求颇多,且价格较贵,适用于大型的停车场或者是综合大型商超、大型体育场等地域。另外,司机需要花费时间在巷道内行走并等待停车顺序,因此该方式的存取车效率较低。

2.3 垂直提升式立体车库

垂直提升式即升降机式车库,其工作原理与升降电梯基本相似,通常情况下车位会设置在提升机的两侧,而且为方便汽车掉头,一般设置一个旋转台,节省了汽车进入轿厢的时间,然后通过机械装置及相应的智能化操作按钮将车辆垂直提升到有空车位的楼层,当轿厢升降到与地面持平时,再将车辆通过载车板的移动完成停车。取车过程则相反。

垂直提升式立体车库层级较多,一般整个车库高度能够达到几十米,呈现一个“塔式”的结构,甚至可借助建筑物内部空间进行建设,因此具有占地面积小,空间利用率很高、运行快,存取效率高、省电、环保低碳等优点。垂直提升式经过改革,还增加了防掉落、防磕碰的优点,如果承重压力过大会发出警报,且配有先进的消防系统,以保证车厢内的安全,但也因此对升降设备的可靠度、控制精准度及安全性能要求十分高,大多应用在医院和写字楼等地面空间不足的场所。

2.4 水平或垂直循环式

水平或垂直循环式立体车库都是通过利用循环原理中的链条传动装置来运行的。水平循环式车库一般是通过在水平的链条传送带上按照一定的间距设置特定的车辆停放托盘,在汽车出入库时停放在盘内,然后按一定顺序循环往复,所以一般这类车库呈长条形状,可充分利用水平狭长地带的土地资源;垂直循环式则是在垂直方向的链条带动停放在托盘内的汽车运行往返,利用的是垂直狭长地带的空间优势。

水平和处置循环式立体车库对场地的利用率很高,水平循环可充分利用地下平面空间,而垂直式的则能对零散的小区域的场地加以利用,两种方式操作都很简便,对汽车安全也有保障。因一直处于循环往复的状态,因此需等待合适的时机才能进行停车和取车,但往往只能满足小规模停车需要。

3 立体车库的智能管理

机械自动化的实现需要相关的控制系统进行智能管理,才能协调控制整个立体车库停取车运行的安全性及稳定性。智能管理需要将机械、计算机等硬件设备在智能信息技术的指令下形成,只有软硬件高度配合,协调管理才能完成复杂的操作、存储和数据分析。

(1)车位显示系统已经普遍应用到现阶段的车库中,方便司机寻找剩余停车空位。

(2)现阶段的出入库控制系统一般是通过单片机编程控制的,车主在进出车库时,通过带有信息和数据的磁卡或者IC卡刷卡进出,自动控制车盘的位置,然后车主根据指示灯的提示出入库,车辆停放到合适的位置时会给予停车安全提示,司机可以离开车辆,此时载车板会按照指令自动控制车辆进出。

(3)停车收费系统也是依据司机出入库及停车时间来进行核算的。一般按照停车时间长短进行计费,取车时车主通过刷IC智能卡可以读取出车辆及费用额度,在出库时通过刷卡结费,出口处的工作人员就会核对车辆情况,控制栏杆,车主即可取车上路。

(4)监控系统是为保障车辆的安全,防止车辆被盗及刮擦等问题的出现。现行的监控管理系统一般是通过红外线摄像头,对车辆的车型等进行识别、对车辆运行进行视频控制等动态监测,一旦发现运行问题,会自动启动报警装置,引起车库管理和值班人员的注意。而且如果车辆尺寸过大,载车盘则不会自动运行,从而保护车身安全。

(5)立体车库的安全运行系统一般是为了预防紧急事件的发生,并对可能出现的故障进行排除的系统。另外,还有些立体车库防盗管理时运用先进的防盗码技术,车主可以自己设定汽车防盗码,若码数不对则不能成功取车,如此提高了汽车在车库放置的安全系数。

4 立体车库未来发展趋势

4.1 运用控制核心

未来的立体车库发展可能更偏重于对控制核心的应用和创新研发,传统的单片机控制原理仍存在一些弊端,而新型的数字信号处理控制系统,尤其是DSP与CPLD综合控制,更能够极大地降低车库运行及建设成本,而且这两种控制核心的结合应用,能够协调发挥其各自的优势,产生出“1+1>2”的效果,提高控制精准度及性能。通常情况下,CPLD系统能够进行大量的逻辑运算,而DSP可以进行具体的数字运算,二者分工合作,提高了停取车的效率,使其更加安全可靠。

4.2 关注荷载计算和校核

现阶段对立体车库的荷载计算和校核还不是很精准,体系和内容也不够详实,在一定程度上影响了车库结构的合理性,因此应当对车库的荷载计算和校核进行动态分析,优化车载板及提升机构、机械控制及传动的精准度和运行稳定性。这也是重要的发展趋势之一。

4.3 存取策略优化

现阶段立体车库存取车所花费的时间还比较长,因此还应当对存取策略的技术进行不断创新,与汽车研究所及高校合作建立一些仿真及创新技术的研发,提高控制系统的性能,在实践中不断探索最佳的策略,优化配置各个资源,有利于实现存取的集约化和智能化水平。

5 结束语

立体车库的应用范围越来越广,其所带给人们的便利性越来越明显,这也让人们对其的依赖程度越来越高,其所展现出来的趋势也越来越显著。相关部门要对其进行充分规划,让立体车库的发展不断推动我国居住环境的优化,为人们的生活带来优越性。

摘要：随着经济全球化的发展,国内社会科技发展及我国城市化进程也不断加快,国民汽车保有量持续增加,与此同时如何停车也成了一直困扰广大车主的难题。立体车库的出现可谓是极大地缓解了这一矛盾,带给人们生活极大的便利。通过分析立体车库的特点,结合现阶段立体车库的类型及应用,指出了立体车库管理智能化的发展方向,概括性地阐述了立体车库的未来发展趋势。

关键词：立体车库,应用发展,管理智能化

参考文献

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3S技术及其在林业中的应用前景 篇6

1 3S技术及其特点

3S技术是以RS、GIS和GPS为基础, 将这3种独立技术的有关部分与其他高新技术 (如网络技术、通讯技术等) 有机地构成一个整体而形成的一项新的综合技术。它集信息获取、信息处理、信息应用于一体, 突出表现在信息获取与信息处理的高速、实时以及信息应用的高精度、可定量化方面。

1.1 3S技术的基本内涵

GIS (Geographic Information System) 即地理信息系统, 是一种特定的空间信息系统, 是在计算机软、硬件的支持下, 运用系统工程和信息科学的理论、科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据, 以提供规划、管理、决策的研究所需信息的技术系统, 是计算机技术、遥感技术、信息工程和现代地理学理论和方法等相结合发展起来的, 是由计算机硬件、软件数据以及用户等要素构成的整体。

RS (Remote Sensing) 即遥感技术, 是一种远离目标, 通过非直接接触而判定、测量并分析目标性质的技术。它是利用物体的电磁波特性, 通过观测物体反射或辐射的电磁波, 从而识别物体及物体存在的环境条件, 可用于实时或准实时地提供目标及其环境信息。由于遥感信息具有综合、丰富、宏观、动态、快速、多源的特点, 为地球资源调查与开发、环境监测及全球气候变化研究提供了一种强有力的探测手段, 在林业中特别是森林资源监测与管理中获得了重要应用。

GPS (Global Positioning System) 即全球定位系统, 是一种同时接收来自多个卫星的电磁波信号, 以卫星为基准求出接收点位置的技术。系统由高度为20 200km的24颗卫星所组成, 利用GPS接收机在地面上接收这些卫星群所发出的信号, 采用三角测量的原理就可以确定出地球空间中任意位置的空间坐标。GPS主要被用于实时、快速地提供目标的空间位置。

这3项技术随着计算机技术、无线电技术以及地球环境科学的发展已从各自相对独立发展进入了相互融合、相互渗透和共同发展的阶段。因此, 把它们的相互结合称之为“3S一体化信息技术”或“3S一体化集成技术”, 简称“3S技术”。3S技术是近年来正在蓬勃发展的应用前景极为广阔的具有全球特征性的现代化科学技术。

1.2 3S技术的特点

3S技术相对于传统方法的作业方式有2个方面的不同特点。其区别在于:一是传统方法的作业方式是从现有的数据获取手段出发, 把已有的数据应用到各个部门, 在选择了数据和应用目的后, 建立相适应的信息处理机制。而3S技术的作业方式是从应用出发, 根据应用目的去选择合适的硬件, 建立相应的获取技术系统和信息处理方法。传统方法和3S技术方法的组成成分相同, 但出发点和过程是不同的。3S技术的作业方式可获得最好的应用效果。二是传统方法中的信息获取、处理和应用各个部分互不相关, 获取只管获取不管应用, 处理也是独善其身, 应用更是独立成章, 这些方面是割裂开的;而3S技术则不然, 在选择了应用目标后, 其信息应用、处理是一体的, 不可分割的。

在3S技术中, GPS主要被应用于实时、快速地提供目标, 包括各种传感器和运载平台的空间位置;RS用于实时、准实地提供目标及其环境的语义和非语义信息, 及时对GIS进行数据更新;GIS则是对多种来源的时空数据进行综合处理, 在专家系统及各种专业模型支持下, 进行动态仿真、模似和最优化决策, 作为3S技术集成的基础平台。

2 3S的集成与发展

2.1 3S技术的集成

3S集成是指将遥感 (RS) 、全球定位系统 (GPS) 和地理信息系统 (GIS) 这3种对地观测新技术有机的集成在一起。随着美国用于全球定位系统的24颗卫星在1993年6月最终全部发射成功, 全球定位系统的组合技术系统为RS对地观测信息提供了准时或实时的定位信息和地面高程模型;RS对地观测的海量波谱信息为目标识别及科学规律的探测提供了定性或定量数据;3S的集成将使GIS具有获取准确、快速定位的现势遥感信息的能力, 实现数据库的快速更新和在分析决策模型支持下, 快速完成多维、多元复合分析。因此, 3S的集成技术将最终建成新型的地面三维信息和地理编码影像的实时或准时获取与处理系统, 形成快速、高精度的信息处理流程。3S的集成, 取长补短是一个自然的发展趋势, 三者之间相互作用, 只有3S集成构成整体的实时动态系统时, 才能满足研究对象在广泛性、实时性、准确性、分析、预测等功能上提出的更高要求, 其中GIS是一个核心技术, 它需要RS不断更新其数据库及GPS的支持, 是连接RS与GPS的纽带, 同时能够处理各种来源与类型的数据。

2.2 3S集成的发展

3S集成是当今空间科学领域的一个研究前沿, 它的发展目标是“在线的连接、实时的处理”。3S集成是一项技术难度极高的高科技。为实现3S技术集成, 需要探索3S集成的有关理论, 提高3S集成的技术方法和拓宽3S集成的应用范围。3S集成的发展同GIS的发展一样, 应用超前于理论, 但目前应用水平的3S集成是肤浅的, 仅是表面的集成, 功能互补而已, 还没有实现3S的真正集成, 3S集成要解决数据存储、数据处理、数据传输以及数据可视化等问题。数据获取平台的革新和新的信息融合方法的应用使得3S集成形成一体化的信息技术体系非常迫切。刘震等认为信息获取、信息处理和应用是一体的, 不可分割的, 基于此提出了3S集成系统的概念模型, 认为3S的结合不是一种等结构的结合, 而是有层次的有机结合。因此, 3S集成的发展是必要的, 是科学发展的必然结果。

3 3S在林业中的应用前景

随着计算机和网络技术的不断发展, 采用3S技术进行全新概念的数据采集和数据更新已不难实现。从RS技术中获取的遥感信息, 由GPS定位和导航, 利用GIS进行数据综合分析处理, 提供动态的林业信息和丰富的图文数表, 最终提出决策与实施方案。在技术上可以说是跨时段的, 将逐步替代传统的调查、规划、监测和管理手段, 实现林业行业由粗放的经营管理模式向动态化、科学化、现代化经营管理模式的转变。

3.1建立现代化的资源综合监测体系

随着经济社会的发展与环境意识的提高, 传统的资源监测体系已不能适应社会经济可持续发展的需要。因此, 必须利用3S技术建立动态的资源监测体系, 不仅监测森林资源的数量, 还要监测生态环境信息的动态变化, 逐步形成以森林灾害监测、野生动物资源监测、土地沙化监测等为基础的综合监测体系。

3.2拓宽3S技术应用的范围

3S技术的应用研究范围将被拓宽, 如应用于宜林地的退耕还林遥感监测、城乡生态环境遥感监测、城市绿化遥感调查 (采用高分辨率卫星数据) 等。同时, 利用网络技术逐步建立数据中心、技术服务中心等, 通过网络, 定时向社会提供所需的资源信息, 实现资源信息共享。

3.3培养专业技术人才

探析工业电气自动化的应用及其前景 篇7

关键词：工业,电气自动化,趋势

电气自动化是一门发展迅猛、前景广阔的新兴学科。在我国, 电气自动化作为“高新尖技术产业”的重要组成部分在工业生产中发挥着愈来愈大的作用。电气自动化因其可靠性与普遍适用性, 影响着国民经济支柱产业, 如工业、农业和国防等领域, 并在这些领域中取得了可喜可贺的成果。电气自动化的应用也极大地改善了员工工作条件, 提高了单位生产效率。加大对于电气自动化的重视程度, 将强有力地促进实体经济的发展。

1 工业电气自动化领域发展现状

IEC6113标准的制定与Windows工控标准平台的诞生是工业电气自动化发展道路上具有里程碑意义的两大事件。前者统一了程序编控接口, 实现了编程的程序化;后者搭建了通用技术平台, 极大地改善了人机交互条件。IEC6113标准制定之前, 无数国家的无数厂商使用着不同语言、不同程式的千奇百怪的编译标准, 使得在一国可行的设备一旦离开当地的语言、技术环境就无法再次被使用, 极大地阻碍了技术的交流与工业电气自动化的发展。在这种情况下, IEC6113的制定解决了技术交流难题, 极大地促进了本领域的发展, 使得不同国家或地区的不同厂家生产的不同产品能进行技术配置, 为电气自动化产品的生产提供了标准范式。Windows操作系统深刻地改变了人类的生产生活面貌, 工业自动化领域也受益匪浅。Windows工控标准平台已经成为目前工业电气自动化领域的国际通行控制技术平台, 其科学、简洁、友好的操控体验极大地改善了人机交互体验, 提高了工业生产效率。

2 工业电气自动化系统的特点

在电气工业实际运行过程中, 工业电气自动化设备系统操作频率较少, 一般而言将其安放在控制中心。这样可以尽可能减少普通技术人员与核心设备的接触, 减少误操作并提高系统稳定性与可靠性。

此外, 工业电气自动化设备要求符合高等级的安全标准, 配备齐全的保护装置才能正常、稳定、安全的工作。需要特别注意的是, 两台以上的电气设备不应该在同空间工作, 易造成互相干扰, 提高排错的困难度, 独立放置将减少混淆操作的可能性。

3 工业电气自动化的具体运用

工业电气自动化运用范围广泛, 我们以在空调设备中的应用与在建筑行业中的应用为例加以探究。

对于空调设备, 工业电气自动化的应用集中体现在对温度、湿度的控制上。我们使用空调的主要目的在于利用其对封闭的室内进行温度与适度的调控, 实现人居适宜。空调在洁净室中安装的传感器是实现这一目的的技术基础。空调中的传感器利用比例积分运算方式准确记录下了相关数据, 这一数据被中央控制系统收到并与预设数据进行比较, 随后被反馈到执行部件上实现温度或湿度的调控, 使其处一定的数值区间内。温度、湿度从感知到传输, 都是通过电压信号进行的, 工业电气自动化起到决定性作用。

对于建筑行业, 数控化控制应用集中体现在智能化施工模式上。如今的建筑业方兴未艾, 数控化控制已成为建筑业发展新趋势。建筑行业大量使用人工的现状将在工业电气自动化数控技术的支持下得到根本改变, 应用电气自动化技术既可提升设备的利用率又可节约大量人力。同样的, 施工过程中通信自动化系统的大量使用使得建筑施工更加智能化, 推动了施工进程。

4 工业电气自动化发展前景

4.1 开放系统平台, 共享资源信息

开放系统平台是实现管控、策略、设计与制造一体化的关键, 共享资源信息是建立与外界沟通交流窗口的先决条件。以计算机为代表的信息化技术是实现开放系统平台, 共享资源信息目标的重要技术支撑。

4.2 梳理系统架构, 建立范式标准

一个架构科学、组织层次清晰的工业电气自动化系统能够有力保障企业内部数据查找安全, 建立范式标准的系统结构能够有效强化信息交流, 增进其通用性。

4.3 紧随时代步伐, 采用国际标准化系统程序接口

前文提到, IEC6113的制定解决了技术交流难题, 使得不同国家或地区的不同厂家生产的不同产品能进行技术配置。近年来, 我国工业电气自动化与国际交流日益频繁, 采用国际标准生产势在必行。基于这一标准的企业已经在新一轮浪潮中抢得先机, 我们相信推广使用国标助力工业生产中的电气自动化发展的方向会更加明确。

5 结语

工业电气自动化对人类生活与工业生产活动的影响举足轻重。逐步在工业生产过程中推广电气自动化技术, 能够有效地提升生产效率, 产生更大的经济效益。工业电气自动化也应该顺应科技的发展, 在技术领域不断创新, 更好地为社会和经济的发展做出贡献。

参考文献

[1]陈少卫.浅谈我国工业电气自动化的现状与发展[J].中国科技财富, 2011 (16) .

[2]王宁.浅析工业电气自动化技术与发展策略[J].中华民居, 2011 (7) .

[3]朱珠.基于网络型自动化系统的地区电网无功优化研究[D].浙江大学, 2011.

浒苔的开发与利用及其应用前景分析 篇8

浒苔是一种大型经济绿藻, 俗称苔条、海苔, 为绿藻门, 石莼目, 石莼科植物。它的藻体草呈现绿色, 管状, 膜质, 丛生, 主枝明显, 分枝细长, 高可达1米。浒苔有很多种类, 生长环境一般是潮间带, 常见的有条浒苔、扁浒苔、肠浒苔等。近几年, 浒苔在我国沿海均有生长, 且呈大规暴发之势。

浒台对于海洋环境和城市环境的破坏, 主要表现在以下几个方面:一是大量的浒苔漂浮在海面上, 阻挡了阳光光线, 对于海底藻类的生长造成的严重影响与破坏;二是浒苔的泛滥吸收了大量海水中的氧, 给海水中的鱼业生产造成破坏;三是浒苔污染的发生给在海边观光的游客带来了不便, 影响了海水的美观和游人的心情, 对旅游业的发展造成了破坏。所以, 许多专家将浒苔的暴发看作是和“赤潮”一样的自然灾害。

难道浒苔就是海上杀手、美的破坏者、空气的间接污染者?浒苔的这种污染何时休?它不能让我们变废为宝, 为我们人类带来财富吗?老子说“祸兮福之所倚, 福兮祸之所伏。”任何事物有害但处理得当也必然会变为好事。浒苔要防治, 更要综合利用。通过对浒苔的开发利用, 来减少浒苔发生绿潮时带来的灾难, 岂不正是我们人类要实现改造自然和利用自然的目标, 我们人类带来福音吗?

研究发现浒苔具有多方面的应用价值, 浒苔营养成分极其丰富。已有专家对浒苔的营养成分进行了研究, 并在动物中进行了实验, 发现浒苔确有使体内胆固醇降低的作用, 对于哺乳内动物还有提高免疫力方面的疗效。浒苔中含有多种维生素, 如VA、VC、VE、B1、B2、B3、B12等, 且含有许多能促进动物生长的活性物质。用浒苔喂养禽水产动物有明显的促生长作用, 这方面也通过对蛋鸡喂食浒苔, 统计其产蛋率的高低进行了验证, 产蛋率和克重均有提高。在虾饲料中添加浒苔, 发现对虾的成活率比对照提高8.69%, 增产率提高11.03%, 饵料系数由4.05下降到3.64。在奶牛日粮中添加200g/d~250g/d的海藻粉, 结果产奶量提高8%左右, 效益提高11%。可见, 浒苔可以作为饲料的添加剂使用, 它可以提高饲料的营养成分, 提高动物的免疫力, 保证动物产品质量等作用。

浒苔的这些应用价值, 已经被国内外许多科学研究所证实, 我知道浒苔对于沿海海域的环境影响不可避免, 那蓝蓝的海水已变成绿潮履盖的完全的绿色, 让大量的游人失去兴趣, 让水产养殖业遭受了巨大的损失。既然污染已成为事实, 我们一方面要极力避免海水的污染, 减少污染源的排放, 净化我们的海水;但同时, 我们也要正视现实, 因为绿潮来袭的次数越来越多、面积也愈来愈大, 要未雨绸缪, 做好变废为宝的技术研究与开发, 把大量的浒苔为我们资源化利用, 实现无害化处理。我们可以憧憬, 通过浒苔的综合利用和合理化开发, 我们的环境将会更加美好, 我们的资源将更为丰富, 我们的人类智慧也将更为显现, 我们尊重自然和利用自然的目标也会实现。我们应充分发挥人类的智慧与才智, 开发浒苔等生物质资源开发与利用技术, 实现以下几方面的目标。

一是可以让我们的生态环境更加友好。开发生态环境友好型的浒苔能源利用技术与产业, 既带动沿海生物质能源化利用与盐碱地生态修复, 又利于环境保护, 为沿海地区提供可再生能源。开发出沿海地区季节性爆发藻类治理与常规性生物质利用相结合的产业技术, 既可在藻类爆发期提供藻类能源化治理技术, 又可依托沿海常规性生物质资源发展全年稳定运行的能源化转化工程。

浒苔具有水分大、盐浓度高等特点, 收运与储存是浒苔开发与利用的技术难点。同时, 浒苔在爆发季节产量巨大, 具有季节性特征, 这种特征决定了必须建立收运、长期储存技术, 另外大量浒苔从海上收集之后, 藻体表面含有大量海水, 既不便于运输, 也容易造成后续存储、使用困难。因此必须建立合理的生物质收运与储存技术体系, 开发大型藻类生物质快速挤压脱水技术, 挤压脱水之后生物质固含量不低于20%, 基本去除藻类生物质外表水分及盐分, 同时达到生物质适宜青储的固含量标准。通过挤压成型打包技术, 将藻类生物质挤压形成统一规格, 进行青储存储, 实现藻类生物质的长期稳定存放。

二是可利用浒苔开发产生的沼渣沼液修复盐碱地生态。我国约有盐碱地3300多万公顷, 土壤退化, 不仅危害作物赖以生存的土壤条件, 而且抑制作物的生长发育, 造成缺苗、减产、死亡, 从而阻碍农业生产的发展。土地盐碱化严重的地区, 造成大面积农田弃耕、荒芜, 浪费了大量的土地资源。目前盐碱地改良技术主要包括水利工程改良、化学改良和植被修复等技术, 虽然这些技术已普遍应用, 但效果并不乐观, 仍存在很多问题。如水利措施适用于水资源较丰富地区, 而我国滨海盐碱地大部分分布于长江以北, 水资源不足, 不适合进行大规模水利改良。农业措施治理效果缓慢, 一些深度盐碱化土地难以实施。传统的生物改良如种植绿肥、增施有机肥等则存在操作繁琐, 成本很高、缺乏大量高品质有机肥等困难。化学改良局限性较大, 治理成本高, 容易造成二次污染。利用沿海地区浒苔等生物质资源能源化开发过程产生的沼渣、沼液, 开发沼渣沼液生产生物有机肥技术, 并应用于盐碱地土壤改良, 因地制宜, 变废为宝, 发展盐碱土壤改良的微生物生态修复技术, 保护、恢复盐碱土地脆弱的生态系统。

三是可实现海洋富营养化污染防治。我国近海海洋污染日趋严重, 大量有机污染物的排放造成严重的海水富营养化, 并由此在某些海域产生了季节性的绿潮爆发。针对这一状况, 将绿潮生物质资源开发与海样富营养化污染防治进行有机结合, 通过绿潮生物质收运、储存, 预处理, 高效能源化转化等技术开发, 实现海洋污染物的资源化利用与绿潮生物质营养元素转移, 有效降低造成海洋富营养化的氮、磷等营养元素水平。

四是开发利用浒苔等生物质资源, 还会为我们创造好的经济效益。我国资源馈乏, 能源短缺, 需要综合利用各方面的能源与资源, 而每年产生的大量浒苔, 正是我们应充分利用, 解决沿海地区能源紧张问题, 发展新能源产业是重要的解决措施, 生物能源是新能源的重要形式之一。依托沿海地区丰富的浒苔等生物质资源, 开发生物质资源的生态化、能源化开发技术, 建立相关产业发展模式和链条, 解决当地部分生产、生活用能, 可大大的促进沿海地区的经济和工业发展, 促进就业, 为社会创造良好的经济效益。

绿潮产生了, 我们要发挥人类的智慧应对, 并且有美好的浒苔应用前景。但是, 我们在开发和利用浒苔资源的同时, 还必须要牢记产生绿潮的根源, 是工厂和人类生活产生的大量富营养化的污染物排放入海, 将海水营养化的结果, 为了不再让绿潮再侵袭我们美丽的大海和海岸, 还是让我们尽量减少污水入海吧。

摘要：本文通过对青岛近海产生的浒苔污染的观察与研究, 探讨了浒苔污染的危害与利用价值, 并对浒苔污染变废为宝的途径和美好前景进行了分析与研究, 提出了浒苔等生物质资源开发与利用的目标。

关键词：浒苔,污染,利用

参考文献

[1]徐大伦, 黄晓春, 杨文鸽, 等.浒苔营养成分分析[J].浙江海洋学院学报, 2007, 22 (4) :318-320.

[2]林文庭.浅论浒苔的开发与利用[J].中国食物与营养, 2007, 9:55-67.

[3]王明莹.肠浒苔碱提多糖性质的比较[N].东北师范大学生物化学与分子生物学, 2008.

[4]牛健峰, 范晓蕾, 潘光华, 等.青岛海域大面积聚浮物浒苔的显微观测[J].海洋学报, 2008:32 (8) :30-33。

[5]许妍, 董双林, 于晓明.缘管浒苔对赤潮异湾藻的克生效应[J].生态学报, 2005 (10) :2681-2685。

PDA的应用及其前景 篇9

我国静力触探技术应用四十多年迄今,取得了丰富的经验和巨大的技术经济价值。但着眼于当今国内外发展的CPT的混杂现状,让使用者莫衷一是。顾宝和先生在《国际岩土工程勘察规范中的静力触探问题》一文中阐述了重要的论点,笔者完全同意。关于如何看待我国自己发展的静力触探问题,近年来存在着分歧意见[1~4]。为此,笔者愿借此机会,谈一些自己的看法。

1 静力触探技术革命的历史沿革——正本清源,避免误导

触探一词始于上世纪三十年代西北欧的多软土国家,其中以荷兰delft土力学实验研究所为代表发展起来的探测土层深部情况的工具,曾名Sonde,后又叫Dutch Cone,即荷兰锥。到了1948年,在荷兰鹿特丹召开第二届国际土力学基础工程会议期间,又逐步改进,集成一种用A、B、C三重杆管组成的机械装置,在地面上通过笨重的带有油压表的组合齿轮箱,分三个步骤将组合杆管分别压入地下(见图1),以测求锥尖阻力及外管壁所受的土的附着力(其后又混称为“摩擦力fs”)。这种原始的机械式静力触探,在荷兰一直沿用到1970年左右。其最有力的证明是1969年4月及1969年7月荷兰Delft实验研究所正式出版的学报,《1 gm_medelelingen》专辑(the dutchstatic penetration test with the adhesion jacket cone),书中仍标榜着他们的A、B、C三重杆管组成的机械式静力触探的工作程序标准图。

这就是陈宗基1954年回国后自荷兰用重金引进的“国际先进技术”—delft静力触探。可惜的是科学院工力所在黄土地区无水干扰情况下试用未几,弃而舍之。其后,综合勘察院及冶金勘察总院等单位亦曾盲目试制轻便的delft触探,均因无法测知并消除大量的误差因素,且操作极端繁杂失控,忍痛放弃了之。

静力触探技术的革命性发展启灵于上世纪50年代末期电阻应变微米测试传感技术的出现。

失败于追随“荷兰锥”,而力求改变在地面上通过笨重粗糙的机械管件间接推测地下土层情况的老一套方案,随即产生翻天覆地的新思路——设计一种力传感器,贯入地层深部直接感受土层的反应,这就是我们发展革命性电测静力触探的概念设计。自1962年开始经过两年多的奋力探索,于1964年试制成功,并在建工系统内推广[5,6]。1966年在武汉市召开全国测试会议中,陈宗基首次看到此项创新,连称应有patent(专利)。显然,他来自荷兰尚属前所未闻。值得一提的是,荷兰delft已在出版上述学报专辑时(即1969年4~7月),正在研制甚至接近成功的电测静力触探,该书第五章第二段首先提及“In the near future this mechanical equipment will be replaced by an electrical one.”。果然,他们在1970年于美国土木工程学会SMFE学报上发表了荷兰的CPT。及至1980年荷兰部长级代表团访问我国家建委及中国建筑科学研究院,得悉并参观了我国的CPT,甚为惊异。回国后撰写访华报告,并抄送我国家建委一份,其中指出:中国的CPT发展较荷兰早5~6年。

简略回顾历史,可以不容置疑地说,由原建工部综合勘察研究院研制成功,并由全国四十多个勘察、设计、科研单位齐心协力发展起来的一整套电测静力触探(CPT)的仪器、机具、方法与实用经验[8],是项举世无双的,且是国际首创的新技术成就,这是我国当仁不让的荣誉,更不应妄自菲薄,以免对触探发展史不知者产生误导。

2 静力触探(CPT)的力学实质

CPT探头,不论其内部构造如何,但探头端部必须是圆锥形的,它完全不同于一个平头(平底)的圆柱体作用于土中的情况。当圆锥头贯入土体中,土体既有压缩,又有剪切,既有挤密,又有剪胀,既有固结,又有塑滑。因此所测到的贯入阻力,是这些力学机理错综复杂地交织在一起的综合力学反应,故我国的CPT指标叫“比贯入阻力”(Specific Penetration Resistance)。任何单一的力学模型都无法描述这种过程。所以,不论是Vesic的梨形破损面,Berezantzev的对数螺旋型滑弧,还是Janbu的简化滑楔,都是假设刚性的金属锥头不存在的情况下,想象出来的单一机制的塑性平衡,它无法通过模型实验来证明,因此没有任何实际意义和实用价值。

回想五十多年前我国电测静力触探早期发展的时候,有人认为“静力锥头贯入在理论上没解决”或“触探机理不清楚,因此不能推广应用”。实际上,我们应该承认:CPT的应用是实验土力学(Experimental Soil Mechanics)的课题,而不是理论土力学课题。它可以通过实验来证明和建立某种实用的方法和规律,但不能无视甚至违背土力学理论或概念去建立假设的规律。半个世纪来,国内外对CPT的应用都不容置疑地建立在可靠的实验基础上,而不是臆想的机理分析。

3 多种触探,何取何舍,应顺其自然,优胜劣汰,不应冒然论定

触探是岩土工程最讲求实用效果的原位测试技术。近百年来,多种触探自存自灭不胜枚举,其决定因素决非表观的繁简,而是其内在潜能大小。众所周知,标准贯入(SPT)看来既“土”且粗,但近七十年来经久不衰,且日益称霸而迄今无可取代[9,10]。特查基(K.Terzaghi)将美国Fletcher公司1938年使用的当时所谓“薄壁取土器”,配以140磅重锤,按30英寸落距打入土中1英尺深度所用的锤击数(N),作为SPT指标,如此既粗且笨的方法与设备,迄今竟一直是被国际上所公认的重要技术手段。在香港自英属时期到回归祖国迄今,所有的基础工程绝大部分采用桩基,其设计必须依据实测的SPT数据,以强行贯入100mm微风化Ⅱ级基岩,换算得到的相当于N=200的地层方可作为桩基持力层。此一标准法则确实保证了桩基的稳定性,至今无法取而代之。这说明SPT的强大生命力。

对我国的单桥静力触探,有人认为测试指标仅比贯入阻力Ps一项,过于单一,因而形似落后,应予淘汰。孰知早在1962年,我们通过仿制自荷兰引进的Delft三重杆管机械式静力触探,对其中的问题了若指掌。当时如想研制同时测试qc和fs的电测探头,与只测求锥尖阻力的电测探头,两者在技术上的难度没有任何差别。而且我们也设计出了双桥探头图纸(见图2)[7]。但我们认为探头“侧壁管”的力学功能概念模糊,忽叫“附着力筒”,又叫“摩阻力筒”,且其长度无法确定。如长度大于某一薄土层厚度时,则fs值所反映的哪层力学性质难以辨认且图含混不清而失真。且当时我们研制CPT的主要目的在于用CPT的一个代表性的力学指标(即单桥比贯入阻力Ps)和土的主要力学性质—变形(模量E值)及强度(承载力R值)建立实用的相关关系,而fs值则难以达到此目的。因此,我们执意发展了单桥探头,而无意分散精力去探索兼测侧阻力的双桥探头。

在七十年代后期,我们已了解到Fugro的电测双桥探头,在结构上的缺欠(密封性及传感元件摩阻误差等),且在荷兰标准中对探头侧壁管的长度无法规定具体数值,这说明测求fs值难以标准化。现在我们又如何在此问题上与国际接轨呢?

关于孔压静力触探(piezocone或CPTU),自上世纪八十年代出现以来,出现了很多不同的探头结构及测试方法,导致所得结果各异。其中一直存在着令人困扰的问题是,触探所测的孔压机理与传统的固结理论及其力学模型似无共同之处。在触探头锥尖附近测得的经受挤压塑流的土中孔压值是受多种几何因素影响的随机变量,如何能与正规固结试验所求参数建立起力学解析式,这是令人费解的。

孔压静力触探数据毕竟是饱水土体在经受锥头静力贯入作用后产生的某种力学反映,它有研究的价值,如能解决某个土力学的实用课题,我们乐见其成。但在当前面临一系列工作机理、力学概念和测试手段上的困扰情况下,不宜茫然舍我求彼。

笔者自1994年国内退休后,十年来历任两个国际知名的顾问公司岩土工程首席技术职责。对国际上CPT的技术行情深有感触。总括来说,Fugro的CPT几乎称霸近海石油平台海底原位测试天下,并以其特有的海上作业船配套的潜水CPT设备著称。其专有的四项功能的CPT可提供qc、fs、u(孔压)、α(测斜),也一直炫耀于国际岩土工程界。但其陆上的CPT则因价格昂贵而较为少见,特别是在南北美洲大陆绝少应用,且鲜为人知。外国投资给我国的工程项目,常由国外顾问公司负责设计岩土工程,有人为了自我炫耀,标奇立异,夺取利益,有时提出要求使用Fugro CPT测试项目。Fugro公司为了垄断而乐于接受,但只能直接提供测试服务,为求高利而不出借或出售其CPT设备。但其测试报告,仅限于提供四种参数的原始测试曲线记录,而绝不作任何解读或其数据的使用说明。这是Fugro的技术服务国际标准。笔者在位时也严守Fugro此规,拒对任何单位作任何CPT数据的判释。主要原因一是无标准可循;二是qc、fs、u值工作机理不清楚,无公认的理论依据;三是fs及u值无公认的使用经验。因此,只能提请原设计委托单位自行处理问题。但实际上,尚未闻及设计单位能自行研究使用此三数据,尤其是u值的成果如何解决任何设计问题。所以CPT参数在绝大情况下,仅是用以具体了解土层力学性状随深度的变化,据以选择最佳的基础持力层及其埋深,如此而已。在这种情况下,要求将我国的CPT“与国际接轨”,未免无的放矢。

4 结语

(1)静力触探是一种应用技术,其实际价值在于有无实用经验。国际上的若干经验公式均出自个别学者或研究猎奇之人,迄无任何公认模式,更无任何权威单位推荐的标准模式,强调我国的静力触探在应用上应向国际标准“接轨”,只是望空扑影之想。

(2)我国电测静力触探在应用上,有无与伦比的充分经验,在一系列的国标、行标及至权威院、所的标准上,均曾有着丰富的实用经验公式,在对外科技交流,特别是外资引进的工程项目中涉及CPT问题时,应大力宣传和倡导我国CPT的实用经验及其合理性、合法性。而不宜过分谦虚地隐退我国CPT的简捷、耐用、精确、可靠,并有合法、合理的实用经验式可供评述的绝对优势。

(3)当前,我国有些单位和研究人员在积极发展新的触探技术,值得鼓励和庆幸。在这方面要注意批判地吸收国外的新探索目标,避免盲从或重复弯路,要着眼于实用创新,继往开来地领先于国际行列。

作者为原建设部综合勘察研究设计院副院长兼总工程师。曾任中国建筑科学院副总、教授研究员。1994年原职退休后,即应聘于荷属Fugro International(HK)公司副董,兼上海辉固(Fugro)公司总工。1999年同时兼任英属High-Point Rendel(HK)顾问公司首席土力工程师,2003年自港荣退居美,仍属建设综合勘察研究设计院退休专家。

摘要：笔者根据多年切身体验,概述我国电测静力触探(CPT)的创制及发展历程,并对照海外同类技术的实况,藉以针对当前在CPT应用问题上一些分歧意见,提出某些观点。

关键词：荷兰锥,电测静力触探,标准贯入试验,孔压触探,原位测试

参考文献

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