环境系统分析课程设计

环境系统分析课程设计（精选8篇）

篇1：环境系统分析课程设计

环境系统分析

环境系统分析是以环境质量的变化规律、污染物对人体和生态的影响、环境自净能力以及有关环境工程技术原理为依据，运用系统工程学的理论和方法，研究如何建立起一个合理的环境污染预防控制系统的数学模型，并研究如何利用它来分析各种污染控制过程可调因素（或各种可替换方案）对环境目标或费用、能耗等的影响，以及寻求最优决策方案。

环境系统分析的理论基础和专门技术基础。理论基础：环境科学、环境经济学、环境工程学和系统工程学的基本理论（如运筹学）。专门技术基础：数学建模、计算科学、环境影响评估方法、生命周期评估、系统化的图与网络分析方法。

《环境系统分析》是我国高等学校环境工程、环境科学专业的一门专业基础课，课程任务和教学目标包括：1．使学生了解污染物在水体和大气中的迁移、扩散和变化规律，建立相应的环境系统模型；

2．使学生掌握建立环境数学模型的一般知识；3．使学生了解湖泊、水库水体富营养化的原因和水体富营养化的控制技术；4．使学生掌握区域性环境污染控制系统规划的基本原理和方法；5．使学生建立采用最优化技术求解水污染控制系统规划问题的概念，并有能力解决一般性问题。本门课程一共有十一个章节，主要内容有：环境系统分析概论、数学模型概述、环境质量基本模型、水体水质模型、流域非点源模型、大气质量模型、环境质量评价方法与模型以及环境规划，还有环境决策分析。其中，水体水质模型主要指内陆水体模型，包括湖泊水库水质模型和河流水质模型；环境规划包括水环境规划和大气环境规划。

通过对这门课程的学习，我们对环境系统的分析方法有了一定的了解，它的最大特征是追求环境系统的最优化。

环境系统分析的最优化方法的选用主要有对确定性问题，可采用线性规划、动态规划、非线性规划、整体规划等。对非确定性问题，可用马尔可夫过程，排队论，对策论等方法进行最优化。有的系统优化问题还应用网络理论、图论和模糊数学等进行最优化。

根据本书前言部分介绍这门课程的学科基础包括数学、运筹学、环境科学与环境工程学等，内容较为丰富，通过选用其中的不同章节，可以适用于环境那个科学与工程专业的本科与研究生教学要求，也可以作为参与环境质量评价、规划、管理等的技术人员的参考书。个人认为，这本书所讲内容大部分以计算方法为主，通过运用不同模型求解各种环境条件下某种污染物的浓度或者对不同环境进行合理规划。

篇2：环境系统分析课程设计

摘要：文中设计了一款基于物联网、传感器的集反馈与控制于一体的鱼塘环境监测系统，利用水温水位传感器、水质pH值检测传感器和溶氧量检测传感器监测鱼塘相关参数，并通过分析监测数据判断鱼塘当前的环境状况，进而控制气泵、水泵对鱼塘进行充氧、换水等操作。该系统可实现淡水养殖过程的水质自动控制、管理与预警，降低水产养殖风险，提高产品数量和质量，具有广阔的市场应用前景。

关键词：物联网;传感器;监测系统;无线网络

我国渔业总产量连续多年居世界首位。鱼的产量与鱼塘环境休戚相关，一旦水质被污染就会破坏鱼塘环境导致减产，因此必须对鱼塘环境相关参数进行监测，预防水质被破坏，满足鱼塘所需的水质要求[1]。目前我国大多数鱼塘管理者对水中环境好坏的判断主要通过鱼有无浮头等现象来判断含氧量的多少，再利用人工控制增氧机作业。这类方法效率低。随着计算机技术和物联网技术的不断发展和提高，远程监测系统已被广泛应用于各领域。在水产养殖领域，传统的人工养殖和人工采样监测已无法实现对鱼塘环境的实时监控，也不能随时获取鱼塘的水质动态，所以智能化、自动化和网络化的工厂化养殖方式已成为渔业发展的必然趋势[2]。这种养殖方式不仅能降低传统养殖的劳动强度，保障水产品安全，保障水产养殖高效生产，同时还能对鱼塘环境进行实时监测[3-4]。针对上述情况，本文设计了一套基于物联网的鱼塘环境监控系统。该系统集数据采集、数据分析、信息反馈和自动调节等功能于一体，通过无线接入点向配电箱发送控制指令。该系统针对鱼塘分布广、监测点多、布线和供电困难等特点，利用物联网技术，远程在线采集气象信息，实现旱情自动预报等。用户可以通过手机、平板、计算机等信息终端远程查询水质信息，采集温度、光照、pH值、水位、溶解氧等数据，并控制进出水、增氧设备等的工作，实现远程鱼塘环境监测。数据中心利用采集到的数据进行分析，之后作出决策发出指令控制气泵和水泵进行自我调节，实现淡水养殖过程水质自动控制、管理与预警，降低水产养殖风险，提高单位水面的产量和水产品质量。

1鱼塘环境检测系统的框架结构

平台架构如图1所示。系统架构分为数据采集层、网络传输层、中间网关层、应用服务层、移动服务层。1.1数据采集层数据采集层由多种传感器组成，主要采集鱼塘环境的.相关参数。终端接入层放置在鱼塘中，用以检测水质参数，可对水位、光照、pH值、溶解氧和水温等环境参数进行远程实时监测[5-6]。1.2网络传输层网络传输层负责与外部网络通信，用于应用层和采集层之间的数据传输，将终端采集到的数据通过ZigBee网络发送至网关，系统支持以太网、RS232等有线方式和WiFi，ZigBee，Bluetooth等无线方式[7-9]。1.3中间网关层网关放置在鱼塘附近，采用无线传输方式接收数据并显示，同时将该终端发送的数据通过串口传送给监控中心软件，再通过Internet网络将数据传输至远程鱼塘监控中心[10]。1.4应用服务层应用层主要负责感知数据的分析、处理、统计及显示，并进行及时预警、自动控制和科学决策，主要包括物联网云服务平台、两级监控中心、预警与控制决策系统，对传输层传递的数据进行分析、处理和决策控制。负责数据的存储、统计、分析、图形化显示，包括数据查询、报表生成、绘制分析曲线等，并根据环境信息进行决策和自动控制，及数据的分析判断，实现远程实时监控查询和预警[11-12]。该部分由数据库和后台数据处理软件组成。1.5移动服务层移动服务层支持手持设备，智能手机和平板使用APP软件连接数据库查看监控中心的信息并进行数据处理，通过蓝牙、无线技术自动传输到Android手机端[13]。服务器将数据实时推送到云端，通过手机或者电脑网页远程控制和获取相关数据。可扩展连接公有、私有云服务器。水产养殖智能监控系统可实现对水位、光照、pH值、溶解氧和水温等鱼塘环境参数的实时自动采集、处理和显示，传感器节点和协调器节点之间的数据通过无线网络传输，构建云网关，实时将水的溶解氧、水温、pH值等信息推送到云数据中心，再凭借Android移动客户端和Web端获得这些数据，用户能够随时随地远程获取测得的水的溶解氧、水温等信息[14]。

2鱼塘环境检测系统的硬件设计

溶解氧、水温、pH值、光照、水位等传感器作为数据采集类物联网传感器，能够主动采集水的环境信息并发送至采集节点。采集到水质参数后，利用ZigBee无线网络将其发送至ZigBee网关，后经串口发送至控制电脑，再通过互联网把数据发送到服务器的接收端程序。该程序把数据保存到数据库，利用Web网站和手机显示数据库的传感器数据，用户也可通过网站和手机控制主动采样过程。无线传感器网络监测节点的硬件结构模块如图2所示。系统主要包括微处理器、水温水位传感器、水质pH值检测传感器、溶氧量检测传感器和无线射频模块[15]。测量节点采用ZigBee芯片CC2530作为微处理器，主要接收来自PC机水质数据采集软件的命令并转发给每个水质数据检测终端，接收每个水质检测终端上传的数据并通过USB接口传送到PC机。

3鱼塘环境检测系统的软件设计

系统软件设计需求主要包括移动监测平台设计和网站平台设计[16]。基于Android手机系统打造一个基于云服务的鱼塘环境移动监控平台。通过手机对鱼塘环境进行实时监控，并可按日、月、年将环境参数(如温湿度)变化以曲线方式呈现。通过与移动终端连接，在APP中可及时、准确地监测鱼塘的水质状况，可在水质信号异常时发出警告[17]。对监测和跟踪的数据进行系统分析，并将分析结果及时通知管理人员。移动监测平台分为水质参数监测与读取显示模块，水质历史数据分析模块，水质联动远程管理控制模块，设备管理模块，养鱼咨询模块，用户信息模块，水产品追溯模块等。移动监测平台功能模块如图3所示。网站平台设计：网站提供实时监控式水质诊断服务。平台可接收网关传输的鱼塘水质监测数据，并对数据做出解析处理、远程显示和控制网关[18]。通过监测水温、pH值等生命体征，实时分析鱼塘水质状况，建立鱼塘水质状况档案，发布水质状况曲线，计算水质指数，并对潜在水质风险进行评估和预警[19]。子功能包括监控管理模块、系统管理模块、数据分析模块等。网站功能模块如图4所示。

4结语

本文基于对国内外水产养殖环境监测的现状和发展趋势以及相关环境监测技术和应用的研究，得出目前鱼塘环境监测几大关键因素集中在水位监测、pH值检测、水温、氧容量等指标，以及在检测中所要用到的设备与技术的结论。本系统的基本功能包括鱼塘水位监控，可实时控制水泵开关、监测水体pH值、监测水溶解氧，并在移动端控制增氧阀门以及水温的监测。与当前其他水产养殖监测系统相比，本系统可以实现鱼塘监测的智能化，进而提高鱼塘环境监测系统的自动化程度，降低鱼塘管理与维护难度，具有广阔的市场应用前景。

篇3：环境安全监测信息系统设计分析

1 环境监测信息的处理与组织

1.1 专题信息编码

专题信息的编码作为实现巨量数据管理的重要基础, 对其进行编码的根本目的就在于去区分专题的属性、数据内容的分类。综合各专题特征或是在应用中的目的, 奠定了GIS所支持的专题类信息存储或管理以及分析等基础, 最终实现了环境的评价、动态监测指标。各专题的信息完全采用了统一方法进行编码, 且形成具有可行性的数据分类标准体系。其内容包含了较多的专题层面, 故层面信息需要参照比例尺的差异标准、地形分幅等对单位或基础层面进行编码命名。各专题层面的内容应用了独立性编码的体系, 其编码代表着分类的专题信息结果, 进而形成了具有独立性分类的体系。

1.2 专题信息处理

针对专题信息的处理而言, 主要包括了统一化的坐标系统、标准化的数据以及数量化的专题信息。其中统一化的坐标系统为了要实现对不同专题的图件进行空间叠加的分析、在空间区域上连接单一的专题层面等, 务必令各专题的层面在地里空间位置上具有统一性;标准化的数据能够比较多指标的评价, 要想克服具有不一致性的指标量纲, 就需将数据进行标准化。它是空间叠加的分析、动态对比等开展的重要基础, 包括了对多专题数据进行统一、标准的量化以及分析统一化的管理。其研究方法为:将样本的容量设为N, 各数据项可取m个基本指标, 则数据的处理公式为:

其中对专题信息进行定性量化主要是想针对其各专题层面初始数据展开分级的划分以后, 由于其分级划分的本身足以体现出专题层面在内部呈现的差异, 不利于各专题间实行等级分区, 进而实现了统一、标准性的定量式分析, 令综合分析、计算多专题的要素同时, 确保专题要素之间具有的公平性以及合理性。例如:将专题内容的划分成多个等级, 标准化的定量值在0~10范围内, 这样就避免了由于初始数据的绝对值存在较大差异, 却进而影响了专题要素间对比、综合分析等。

2 环境监测信息系统集成平台的设计与实现

处理与组织环境监测的系统信息, 为其环境监测的数据库提供了基础性保障。环境监测的数据具有海量、较多比例尺、较大时间的特征。因此, 设计完整性环境监测的数据库通常包含了: (1) 空间数据库的设计。针对其不同的比例尺要求地理数据构建具有层次差异的数据库, 库间的差异根据空间位置、属性特征构建了联系。其中又根据各比例尺的差异数据库要依照实况、用途去构建出多个专题的字数据库。 (2) 属性数据库的设计。属性数据运用关系数据库在系统中实现了统一的管理, 其数据采用表格形式实现了存储, 空间地物、属性主要通过具有一致性的标识码实现连接, 其中空间地物是运用标识码去获取与之相应的属性。 (3) 遥感影像数据库的设计。环境的监测系统内遥感数据来源为中、低分辨率 (TM或STOP) 及其高分辨率 (Quick Bird) 等数据。影像类数据按照空间的分布、标准分幅实施分块的压缩, 编码了影像在空间上的位置、分辨率。与此同时, 构建影像数据的索引, 利用索引检索影像数据。 (4) 多媒体数据库的设计。所有多媒体的数据都需要独立式存储, 通过统一化压缩却构建数据相关索引, 利用索引和对应地物组建联系。 (5) 元数据库的设计。元数据能够定量、定性描述地理的空间数据, 主要包含数据自身定义、内容、空间的参考以及质量或地理数据的管理等数据。将其作为地理信息的数据描述重要技术, 涵盖了对数据集的概述, 标识、数据质量、空间参照、时空、空间数据的表示、分类、元数据的参照等多种信息。因而, 构建元数据库能够长期保存、持续性使用该数据。其环境监测的信息系统涉及的元数据库在内容上包含了:数据的类型、空间或时间的分辨率、生产时间、存储或提供的格式、精度说明、生产部门、更新日期、所有者, 初始数据的编号、内容的描述、数据库的编码、空间的范围以及投影方式等。

3 环境监测信息系统的设计与实现

GIS应用的集成系统主要分为松散式、紧密式2种, 松散式的集成系统构建在多平台的GIS基础之上, 很好地集成了软件件的所有优势, 同时获取了统一的环境实现运行, 运用了GIS空间的分析、统计等功能。然而紧密式的集成系统, 是以单个、大型的商业软件作为平台功能开发的基础, 且集成了对语言系统的二次开发。该软件集成重点采用较为先进的开发理论及思想, 就是面向开发对象的部件模型、技术将其视为软件集成的基础方法。COM模型的体系、结构与自动化的服务器、控制器等有相似特征, 包括很多个COM的接口, 其用户界面也可有可无。COM模型的协议将若干个组件以组合方式组建起较大、较复杂的监测系统。现今COM模型应用的技术已然成为其软件在发展中的主流, 例如:美国资源系统的研究所研发及推广的“Map Objects”就提供了35个控制部件的对象;相继研发了“Arclnfo8.0”, 同样利用COM模型的技术实现相关研究。另外, 在其他公司中也有相关研究动向, “Geo Media”有11个种类、30个控制部件。该技术在应用领域中令系统实现了高效、无缝的集成, 且不需进行专业、二次去开发语言, 具有标准化、普及性以及低成本的重要特征。因此, 环境的监测系统在开发上使用本技术, 在“Arclnfo8.0”“MO”控件基础上, 运用具有可视化的语言开发, 集成了C语言等。

开发项目的系统时, VC的语言由于具有灵活的运用、高效的执行能力等特征, 要求系统的整体界面或系统各功能的模块在数据组织中应用“VC++”的语言进行编写, 其VB的语言由于具有简单且快速的编程基本特征, 故部分功能控件需要依靠“VB”的语言进行开发。环境的动态监测在系统上其功能模块主要包括:土地利用的模块, 主要是掌控土地资源在开发、利用时其空间具有的特征、时间序列在变化中产生的信息, 进而分析该土地被利用的类型、结构、程度等产生的变化情况;植被变化的模块, 主要是掌控森林等植被产生了动态的变化、监测;水体变化的模块, 主要是针对湖泊一类地表、水体的面积进行动态分析以及预测变化趋势等;水土流失的模块, 掌控某区域土壤产生侵蚀的强度以及水土流失的总面积;环境的综合分析功能模块, 权衡社会经济、自然环境等, 运用多个数学模型, 展开相关性的综合分析或评价。针对项目对系统的功能性要求, 可适当添加系统控件, 以此改善系统的用户界面, 在优化系统时达到用户对环境进行安全性监测的需求。

4 系统运行实例分析

以湖北省为例对系统的运行展开分析, 该省在我国长江的中游, 横跨万里长江且在洞庭湖的北部。其土地的总面积大于1800万公顷, 大约占我国土地资源面积的19%左右。其地势为西高东低的特征, 此区域为水灾的多发区, 有必要对该区域的生态环境展开综合评价以及监测的研究。将湖北省选为试验的区域, 在作定性分析基础上, 还从水热的条件和植被的指数以及地形、地貌等选取9个评价的指标, 将其输入检测系统中, 运用“主成分”的评价法对其湖北省近些年环境的状况实行监测。在综合监测的结果中, 依照生态环境内综合指数的大小把试验区域分为不同等级生态环境的质量区, 其第九级区域占了整个区域的较大比例, 接近29%。而后是第八、七、四等级区域, 大约占整个湖北省的22%, 16%和10左右, 在这些质量区域是湖北省当前生态环境的重点区域, 全区占总面积78%左右, 其他等级质量区域却占有很小的比例 (见表1) 。

5 结语

通过分析环境在安全信息方面监测的系统, 涉及了较大的数据量, 其在科学的处理以及组织下令系统在环境监测中有着关键的影响作用。构建相对具有完善性、灵活性以及高效率的数据库和对应的管理系统, 将其作为了监测系统构建的重点工作。元数据能为各部门的使用提供详细的数据信息, 对数据维护和更新有着重大意义。运用现代化的信息技术进而对资源环境实行动态式监测以及评估等, 取得了较明显的经济、社会效益。同时, 它还具有较快的速度、超高精准度以及低成本的特征, 有利于我国落实防灾和减灾的重要工作。

参考文献

[1]王思远, 刘纪远, 张增祥, 等.资源环境监测信息系统集成平台的设计与实现[J].计算机工程与应用, 2010 (29) :230-233.

[2]刘纪远.中国资源环境遥感宏观调查与动态研究[M].北京:中国科学技术出版社, 2011.

[3]张增祥.西藏自治区中部地区资源环境遥感监测与综合评价研究[M].北京:宇航出版社, 2011.

篇4：环境系统分析课程设计

环境艺术设计专业在人才培养方向上着重理论课程和专业课程的学术性人才培养，培养出来的人才往往都是理论知识型和设计能力型人才。课程的单一，社会实践能力差成为现今大学生的通病，如何培养出真正的人才是全国高校的难题？实践技术型人才培养目标下，如何培养环境艺术设计人才的设计素养和实践技术能力？答案是，在材料与科技能力、设计与创造能力、技术与空间想象能力、功能与审美能力以及设想与探索能力进行提高才能得到全面的培养。现阶段我国环境艺术设计教育教学中存在着一些问题，极大的影响了专业学科建设和人才的培养。本文将通过对我国环境艺术设计专业教育教学培养模式为背景进行分析，在如何改进环境艺术设计教育教学培养模式、改革教学传统理念；在环境艺术设计教学中着重找出设计概念和建立环境艺术设计多元学科交叉融合的专业课程体系显得尤为重要。

包豪斯设计学院创建之初就要求艺术与技术的统一，后来美、英等国更注重设计教育与经济、商业和管理等学科相结合，走向综合发展的设计之路。其目的就是协调学生知识结构，提高综合素质的培养、我们可以从中得到启发，消除偏差。部分高校在开始基础课阶段会开设《基础造型》、《设计素描》、《色彩设计》、《平面构成》、《色彩构成》、《立体构成》等设计基础课程，在基础课程中部分课程所体现出来的重复性比较突出，课程种类多所带来的结果就是一门课程的课时相对较少。我们以《色彩设计》和《色彩构成》举例，96学时的设计色彩完全可以容纳色彩构成的理论框架，理论和写生的结合又能更好的相互衔接，使学生理解色彩与情感关系的表现，掌握色彩语言的象征性、意象性，提高运用色彩创作表现的能力。基础课中有必要安排一门框架性和系统性的基础课程，知识内容有必要覆盖整个专业体系，使学生在最早的时间内了解自己的兴趣，建立自己的学习方向。

在专业课程开设初期，电脑辅助课程的分类别开设有占用了大量的理论和实践的时间。《CAD》和《3DMAX》的融合整理可以在效果表现方面一步到位，使学生能在平面图和效果图的表现上实现整体构思，完整表达。《建筑制图》等专业制图课程则需要系统的完整开设，学生在绘图过程中制图与设计思维相融合，掌握设计的规范性和准确性，充分的融合理性与感性思维。其他理论与实践课程在室内设计、室外设计的比重如何，应该根据学生的兴趣和选择，有层次的展开。培养学生自主学习的兴趣和主动学习的能力，增强学生的理论联系实际的能力。让学生在专业课程的学习中具备整体方案创建和完善的能力。在专业课程中期，部分课程所体现的内容以设计构思和创意为主体，课程中忽略设计和实践相结合的原理，无法实现完整的人才培养方案。我们以《居住空间设计》和《公共空间设计》举例，180学时的设计课程利用100学时完成设计内容，80学时完成设计与实践相结合的课程。设计与实践的结合能更好的相互衔接，促使学生理解设计与施工时所遇见的问题并及时解决，设计与实践的结合，不仅是带领学生去工程现场，而是教师与学生在完工现场进行交流，设计和施工如何结合，再次完成设计方案。专业课中有必要安排一到两门设计和实践相结合的课程，知识内容有必要覆盖整个专业体系才能培养出设计与实践性人才。如《施工工艺》与《建筑制图》课程则需要系统的完整开设，学生在绘图施工图纸过程中要与施工工艺相融合，掌握施工工艺的规范性和准确性，符合融合的规范与严谨的要求。在课程建设中如何把这一教育主题与教育重心在实际操作中贯彻与落实，是培养综合设计能力人才的关键，这种综合能力包括理解能力、研究能力、构想能力、表现能力等。作为以专业划分为基础的本科教育，往往是一种静态目标的培养方式，侧重于技能的培养，而忽视人才素质、创造能力的培养。只有树立正确的设计教育目标，合理的教学课程设置，完整的把握教学内容，才能保证环境艺术设计专业教育发展的健康性。

中国正在向着“创造”强国迈进，而"创造"是设计的灵魂。环境艺术设计是创造性和实践性相结合的，是对日常生活环境和符合生活空间进行规划的学科。具有丰富的实践经验和严谨的逻辑思维是独立完成工作的基础，只有经历一段实践工作才能形成这两种品质。它的目的是对学生进行合乎社会发展趋势的、感性和理性协调发展的创造能力的培养。

要提高综合素质和应用型人才培养的计划，必须重视实践环节；充分利用短学期实习、有计划有目标地安排社会实践、参观调研。让学生接触社会、接触实践工程，在提高专业认识的同时，提高交流沟通能力、协作能力、组织能力、语言表达等方面的能力。充分认识设计教育的实质是培养学生的创造能力，并将这一指导思想贯彻于教学内容、教学方法之中，这也是课程建设中所追寻的重要目标。所以，高校在课程设置方面要考虑实践教学所占的比重。

专业课程的设置，在理论和实践环节的分配不是一触而就的事，需要时间和实践去印证，环境艺术设计专业正处在成长阶段，它的发展需要同样需要一群环境艺术教育事业的教师们去共同完成，同时更需要学校及相关专业的支持和理解。在我们国家建设飞速发展的今天，环境艺术专业逐渐成为充满活力的朝阳产业，满足国家对环境艺术设计人才的需求，将是我们面向二十一世纪培养建设设计人才的重要任务。

（作者单位：黑河学院）

篇5：环境系统分析课程设计

程

设

计（论文）

课程名称

电力系统分析

题目名称

电力系统短路计算

学生学部（系）

机械电气学部电气工程系

专业班级

电气工程及其自动化班

学

号

学生姓名

指导教师

2012年X

月X日

课程设计（论文）任务书

题目名称

电力系统短路计算

学生学部（系）

机械电气学部电气工程系

专业班级

电气工程及其自动化班

姓

名

学

号

一、课程设计（论文）的内容

1、掌握比较复杂的电网进行电力系统三相短路起始次暂态电流的计算，短路后指定时刻短路电流周期分量的计算。

2、给短路点处赋予平均额定电压及基准容量，求解等值网络数值并根据电力系统网络画出等值网络。

3、不对称短路时短路点故障相电流和非故障相电压的计算。

4、对称和不对称短路后任意支路故障电流和节点电压的计算。

5、书写课程设计说明书（电子版），并打印纸质版上交。

二、课程设计（论文）的要求与数据

二、课程设计（论文）应完成的工作

1、按照规范的格式，独立完成课程设计说明书的撰写；

2、完成电力系统三相短路电流、对称短路电流、不对称短路电流的计算三相短路起始次暂态电流的计算，短路后指定时刻短路电流周期分量的计算。

3、完成计算的手算过程

4、运用计算机的计法。

四、课程设计（论文）进程安排

序号

设计（论文）各阶段内容

地点

起止日期

资料收集，完成电力系统三相短路电流计算

图书馆

2012.5.25-6.1

电力系统不对称短路电流计算

图书馆

6.2-6.3

课程设计说明书撰写

C8-323

6.12-6.18

课程设计上交

1-110

五、应收集的资料及主要参考文献

[1]

科技创新报导[J]．武昌:华中科技大学出版社,2010年第9期

[2]

何仰赞．电力系统分析题解[M]．武汉:华中科技大学出版社2008.7

[3]

蒋春敏.电力系统结构与分析计算[M].北京:中国水利水电出版社,2011.2

[4]

戈东方.电力工程电气设计手册[M].北京:中国电力出版社,1998.12

[5]

李梅兰、卢文鹏.电力系统分析

[M]

北京:中国电力出版社,2010.12．

发出任务书日期：

2012

年

X

月

X

日

指导教师签名：

计划完成日期：

2012

年

X

月

X

日

教学单位责任人签章：

电力系统发生三相短路故障造成的危害性是最大的。作为电力系统三大计算之一，分析与计算三相短路故障的参数更为重要。设计示例是通过两种不同的方法进行分析与计算三相短路故障的各参数，进一步提高短路故障分析与计算的精度和速度，为电力系统的规划设计、安全运行、设备选择、继电保护等提供重要依据。

一、基础资料

1．电力系统简单结构图

电力系统简单结构图如图1所示。

2．电力系统参数

如图1所示的系统中K（3）点发生三相短路故障，分析与计算产生最大可能的故障电流和功率。

（1）发电机参数如下：

发电机G1：额定的有功功率110MW，额定电压=10.5kV；次暂态电抗标幺值=0.264，功率因数=0.85。

发电机G2：火电厂共两台机组，每台机组参数为额定的有功功率25MW；额定电压UN=10.5kV；次暂态电抗标幺值=0.130；额定功率因数=0.80。

（2）变压器铭牌参数由参考文献《新编工厂电气设备手册》中查得。

变压器T1：型号SF7-10/110-59-16.5-10.5-1.0，变压器额定容量10MV·A，一次电压110kV，短路损耗59kW，空载损耗16.5kW，阻抗电压百分值UK%=10.5，空载电流百分值I0%=1.0。

变压器T2：型号SFL7-31.5/110-148-38.5-10.5-0.8，变压器额定容量31.5MV·A，一次电压110kV，短路损耗148kW，空载损耗38.5kW，阻抗电压百分值UK%=10.5，空载电流百分值I0%=0.8。

变压器T3：型号SFL7-16/110-86-23.5-10.5-0.9，变压器额定容量16MV·A，一次电压110kV，短路损耗86kW，空载损耗23.5kW，阻抗电压百分值UK%=10.5，空载电流百分值I0%=0.9。

（3）线路参数由参考文献《新编工厂电气设备手册》中查得。

线路1：钢芯铝绞线LGJ-120，截面积120㎜2，长度为100㎞，每条线路单位长度的正序电抗X0（1）=0.408Ω／㎞；每条线路单位长度的对地电容b0(1)=2.79×10﹣6S／㎞。

对下标的说明

X0(1)=X单位长度（正序）；X0（2）=X单位长度（负序）。

线路2：钢芯铝绞线LGJ-150，截面积150㎜2，长度为100㎞，每条线路单位长度的正序电抗X0（1）=0.401Ω／㎞；每条线路单位长度的对地电容b0(1)=2.85×10﹣6S／㎞。

线路3：钢芯铝绞线LGJ-185，截面积185㎜2，长度为100㎞，每条线路单位长度的正序电抗X0（1）=0.394Ω／㎞；每条线路单位长度的对地电容b0(1)=2.90×10﹣6S／㎞。

（4）负载L：容量为8＋j6（MV·A），负载的电抗标幺值为；电动机为2MW，起动系数为6.5，额定功率因数为0.86。

3．参数数据

设基准容量SB=100MV·A；基准电压UB=UavkV。

（1）SB的选取是为了计算元件参数标幺值计算方便，取SB-100MV·A，可任意设值但必须唯一值进行分析与计算。

（2）UB的选取是根据所设计的题目可知系统电压有110kV、6kV、10kV，而平均额定电压分别为115、6.3、10.5kV。平均电压Uav与线路额定电压相差5%的原则，故取UB=Uav。

（3）为次暂态短路电流有效值，短路电流周期分量的时间t等于初值（零）时的有效值。满足产生最大短路电流的三个条件下的最大次暂态短路电流作为计算依据。

（4）为冲击电流，即为短路电流的最大瞬时值（满足产生最大短路电流的三个条件及时间=0.01s）。一般取冲击电流=××=2.55。

（5）为短路电流冲击系数，主要取决于电路衰减时间常数和短路故障的时刻。其范围为1≤≤2，高压网络一般冲击系数=1.8。

二、电抗标幺值定义

（1）发电机电抗标幺值

公式①

式中

——发电机电抗百分数，由发电机铭牌参数的；

——已设定的基准容量（基值功率），；

——发电机的额定有功功率，MW

——发电机额定有功功率因数。

（2）负载电抗标幺值

公式②

式中

U——元件所在网络的电压标幺值；

——负载容量标幺值；

——负载无功功率标幺值。

（3）变压器电抗标幺值

公式③

变压器中主要指电抗，因其电抗，即可忽略，由变压器电抗有名值推出变压器电抗标幺值为

公式④

式中

%——变压器阻抗电压百分数；

——基准容量，MVA、——变压器铭牌参数给定额定容量，MVA、额定电压，kV；

——基准电压取平均电压，kV。

（4）线路电抗标幺值

公式⑤

式中

——线路单位长度电抗；

——线路长度，km；

——基准容量，MVA；

——输电线路额定平均电压，基准电压，kV。

输电线路的等值电路中有四个参数，一般电抗，故0。由于不做特殊说明，故电导、电纳一般不计，故而只求电抗标幺值。

（5）电动机电抗标幺值（近似值）

cos

公式⑥

式中

——设定的基准容量，MVA；

——电动机额定的有功功率，MW；

cos——电动机额定有功功率因数。

三、短路次暂态电流（功率）标幺值计算

（1）短路次暂态电流标幺值（）

（取）

（kA）

公式⑦基准容量；基准电压(kV)。

（2）冲击电流（）的计算

（kA）

公式⑧

（3）短路容量的计算

（）

公式⑨

四、各元件电抗标幺值

1.电力系统等值电路如图2

2.各元件电抗标幺值的计算

设基准容量；

基准电压。

（1）发电机电抗标幺值由公式①得

;

（2）变压器电抗值标幺值由公式③得

；；

（3）线路电抗标幺值由公式④得

；；

（4）负载电抗标幺值由公式②得

（5）电动机电抗标幺值由公式⑥得

3.等值简化电路图

（1）

等值电路简化过程如图2和图3所示。

（2）

考虑电动机的影响后，短路点的等值电抗为五、三相短路电流及短路功率

短路次暂态电流标幺值

短路次暂态电流有名值

冲击电流

短路功率

六、Y矩阵形成于计算

计算机编程计算中，考虑了对地电容标幺值和变压器实际变比标幺值。

(1)

导纳矩阵等值电路如图4所示，节点数为⑥，电抗标幺值参考图2。

(2)导纳计算公式为：

公式⑩

式中

（3）变压器变比的定义

式中

变压器变比标幺值

（4）Y矩阵的形成。

对地电纳

Y=

短路点的电抗标幺值为

短路点次暂态短路电流为

短路点次暂态短路电流有名值为(kA)

短路点冲击电流为(kA)

短路点短路功率为(MVA)

两种算法的次暂态短路电流比较误差为ΔI=10.08-9.22=0.86(kA)

七、结论

1．解析法

短路点的电抗标幺值为

短路点的次暂态短路电流为

2.Y矩阵

短路点的电抗标幺值为

短路点的导纳标幺值为

短路点的次暂态短路电流为

3.优缺点

（1）解析法误差大，每一短路处需要逐一分析与计算。

（2）Y矩阵计算时考虑对地电容，变压器实际变比，则误差小；Y矩阵对角元素将各节点的等值短路电抗（阻抗）均求出；使分析其他点的短路故障提供了更容易更直观的参数值；Y矩阵程序通用性强等特点。

（3）两种分析与计算三相短路故障的各参数结果如图5

心

得

体

会

通过这次课程设计,我发现自己有很多不足的地方,如基础知识掌握不牢固,很多知识点都忘记了,计算速度慢及准确性低,分析问题能力不够全面等等。同时，在设计的过程中遇到很多问题，如怎样使用WORD的工具,计算公式输入，画图等。明白了有些东西看起来很简单，但一旦做起来却需要很多心思，要注意到很多细节问题。要做到能好好理解课本的内容，一定要认认真真做一次计算。因此，完成课程设计使我对课本的内容加深了理解。总体来说，这次的课程设计不单在专业基础方面反映了我的学习还要加倍努力，还在对一些软件的应用需要加强。

由于一开始找的网络是开路的，列不出导纳矩阵，所以再找了一个环形网络作补充。但对C语言编程的计算机计法有待探究，只是基本上明白程序过程，还不能明白的彻底。随着科技发展及计算机计法的方便，简单，我将认真学好这种方法，以便以后工作的需要。

总体而言，这次的课程设计对我们运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题、锻炼实践能力的考察，使我们更清楚地知道不足之出，从而提高我们。

学生签名：

2012年X

月

X

日

教

师

评

语

****年**月**日

成绩

及

签

名

指导教师签名：

篇6：《电力系统分析》课程设计指导书

课 程 设 计 指 导 书

适用专业：适用层次：

长春工程学院电气与信息学院

电力教研室

一、方案的初选

分析原始资料，考虑可能的网络连接方式，淘汰显然不合理的方案。首先根据电力 系统的供电可靠性；其次可通过满足备用情况的线路长度、高压断路器的数量及调度灵活性等指标来取舍，最后经过比较选出2个方案。

二、确定电力网的最佳接线方案

针对网络方案初选结果的2个方案，分别计算它们的一次性总投资和年运行费，采用偿还年限法进行经济比较，最后确定其中之一为最佳接线方案。

1． 方案的总投资

⑴线路的总投资：

① 确定线路的电压等级

②按经济电流密度法确定导线的型号

③计算投资

⑵变压器的总投资：

①选变压器的台数和型号

②计算投资

2． 方案的总年运行费

（1）系统设备的运行维护管理费、小修费、折旧费

① 线路取7%

② 变压器取13%

（2）系统的电能损耗费

① 按最大负荷损耗时间法计算电能损耗

② 计算费用（电价取为0.5元/度）

3． 确定最佳方案

偿还年限法公式：

T =（Z1 — Z2）/（F2 — F1）

式中：T —— 偿还年限（年）；

Z1—— 方案1的投资（万元）；

Z2—— 方案2的投资（万元）；

F1—— 方案1的年运行费（万元/年）；

F2—— 方案2的年运行费（万元/年）。

如T≤10年，取投资大的方案；如T＞10年，取投资小的方案。

三、最佳方案的潮流计算

1、要求计算：各节点运行电压；各支路功率分布。

2、应考虑的运行方式：

１

① 丰水期最大负荷、最小负荷；

② 枯水期最大负荷、最小负荷。

3、计算方式：

选择一种运行方式计算。

四、电力系统无功平衡及调压计算

1）无功平衡计算

① 运行时应满足：

∑QG =∑QD +∑ΔQL

式中：∑QG ——系统中所有无功电源发出的无功功率；

∑QD ——系统中所有负荷所需要的无功功率；

∑ΔQL —网络元件中的无功功率损耗。

② 全系统应有一定的无功功率储备：

QR =∑QN —∑QG

式中：∑QR ——系统的无功储备；

∑QN ——系统无功电源设备容量。

说明：必须保证QR /∑QD max＞（7～8）%，否则说明无功电源不足，将不能保证

系统运行中的电压水平，甚至会危及到系统的电压稳定性，造成极为严重的后果，此时就必须进行无功补偿。

2）调压计算

① 可采用的调压措施

i改变发电机端电压调压————调整发电机的励磁电流；

ii改变变压器变比调压—————选择变压器绕组的分接头；

iii改变系统无功功率分布调压——并联无功补偿；

iiii改变电网参数调压——————线路中串入电容器或电抗器。

② 调压措施的应用

改变发电机端电压调压不需增加额外设备，简便可行又经济，既可保证机压负

荷和近区负荷的电压质量，又可作为系统的辅助性调压措施，减轻其它调压措施的负担，应充分利用。

在系统无功储备充足的前提下，因改变变压器变比调压不需增加额外设备且灵活有效，故应优先采用。如普通变压器难以满足要求，则可采用有励磁调压变压器调压。

在系统无功储备不足或当有励磁调压变压器也不能满足调压要求时，即应采用并联无功补偿调压。补偿设备可采用静电电容器、同步调相机、静止无功补偿器，亦或采用最新的SVG装置。

改变电网参数调压的方法由于设计、运行等方面的原因，工程实际中很少有应用，故本次设计不拟采用。

参考资料：《电力系统分析》教材及《电力系统设计手册》。

篇7：环境系统分析课程设计

一、课程名称

1.中文名称： 信息系统分析与设计

2.英文名称： Analysis and Design of Information Systems 3.课程号： 22102020

二、学时

总学时 54 学时

其中：授课 54 学时 实验 0 学时

三、考核方式

考试

四、适用专业

信息管理与信息系统专业

五、课程简介

本课程按照信息系统的生命周期详细地阐述了信息系统分析与设计的理论、方法和工具。

1.介绍了信息系统的基础概念、信息系统的发展和应用、信息系统建设的概况。2.介绍了信息系统开发过程，包括信息系统的规划、分析、设计、编码、测试和维护，重点讨论了结构化分析与设计的技术和方法。3.介绍了一些在信息系统建设过程中项目管理方面的知识。

4.介绍了面向对象的信息系统开发方法的基础过程，包括面向对象的信息系统分析与设计、实现与测试。

六、本门课程在教学计划中的地位、作用和任务

信息系统分析与设计是计算机科学与技术专业以及信息类专业的一门重要的专业基础课程，它的目的在于系统、全面地介绍信息系统分析与设计的基础知识、引导学生进学会息系统开发方法的大门、培养学生的综合素质和创新能力。并使学生能掌握数据库应用系统的开发方法和基本技术，为今后进一步的学习和工作打下基础。

七、课程内容和教学要求 1.内容：（内容包括章节内容和学时分配）

第1章信息系统导论(2学时)内容：信息的定义,系统的定义,信息系统的定义和特征.要求：掌握信息的定义,系统的定义,信息系统的定义和特征

第2章信息系统的应用与发展(4学时)内容：信息系统的需求,信息系统的应用环境,信息系统的应用与发展.要求：掌握信息的定义, 一般了解；系统的定义, 一般了解；信息系统的定义和特征一般了解.第3章信息系统建设概论(4学时)内容：信息系统建设概述,信息系统的生命周期,信息系统开发方法.要求：信息系统建设概述,信息系统的生命周期, 一般了解；信息系统开发方法，掌握.第4章信息系统的规划(4学时)内容：信息系统规划概述,信息系统规划的基本内容和步骤,信息系统规划方法,可行性研究.要求：信息系统规划概述,信息系统规划的基本内容和步骤, 一般了解；信息系统规划方法,可行性研究.掌握.第5章信息系统的需求分析(4学时)内容：需求分析概述,结构化分析方法,需求分析文档.要求：需求分析概述, 一般了解；结构化分析方法, 掌握.需求分析文档,一般了解

第6章信息系统的总体设计(4学时)内容：系统设计的基本原理和优化规则,总体设计概述,面向数据流的总体设计方法.要求：系统设计的基本原理和优化规则, 一般了解；总体设计概述,面向数据流的总体设计方法, 掌握.第7章信息系统的详细设计(4学时)内容：详细设计概述,结构化程序设计方法,人机界面设计.要求：详细设计概述, 一般了解；结构化程序设计方法,人机界面设计, 掌握.第8章信息系统的程序编码(4学时)内容：编码的目的,程序设计方法论,程序设计工具

要求：编码的目的, 一般了解；程序设计方法论,程序设计工具, 掌握.第9章信息系统的测试(4学时)内容：系统测试的基本概念,系统测试的步骤,系统测试方案的设计.要求：系统测试的基本概念, 一般了解；系统测试的步骤,系统测试方案的设计,掌握.第10章信息系统的维护(4学时)内容：系统维护的基本概念,系统维护任务的实施.系统的逆向工程和再工程.要求：系统维护的基本概念, 一般了解；系统维护任务的实施.系统的逆向工程和再工程,掌握.第11章信息系统项目的管理(4学时)内容：信息系统项目的成本管理,信息系统项目的风险管理,信息系统项目的计划管理和进度控制.要求：信息系统项目的成本管理, 一般了解；信息系统项目的风险管理, 一般了解；信息系统项目的计划管理和进度控制, 一般了解.第12章面向对象开发与UML(4学时)内容：面向对象的基本概念,面向对象的基本特征,面向对象的UML表示.要求：面向对象的基本概念, 一般了解；面向对象的基本特征, 一般了解；面向对象的UML表示, 一般了解.第13章面向对象的系统分析与设计(4学时)内容：面向对象的需求分析,面向对象的设计.要求：面向对象的需求分析, 一般了解；面向对象的设计,掌握.第14章面向对象系统实现与测试(4学时)内容：面向对象系统实现,面向对象的测试.要求：面向对象系统实现, 一般了解；面向对象的测试,掌握.八、实验内容

九、教材及主要参考资料

1.教材：信息系统分析与设计 杨选辉 清华大学出版社 2.主要参考资料：

十、先修课程

篇8：环境系统分析课程设计

随着人们收入水平的提高, 人们对自身的居住环境也提出了更高的要求, 室内环境污染问题受到人们越来越多的关注。室内微环境监测系统通过对室内空气质量的实时监控, 找出室内空气环境污染的关键因素, 再通过实时调控, 保持室内空气质量, 让人们走出因室内空气污染而导致的亚健康状态。相比传统测量方式, 室内微环境智能监测系统具有实时性, 便捷性等特点, 可以实现实时监控测量和及时报告反馈[1,2,3]。系统以空气的主要污染源为监测和管控对象, 充分考虑温湿度、光线等因素对室内微环境舒适度的整体影响, 将数据上传到数据库中, 对室内微环境质量监测数据进行统计和分析, 为大数据分析建立数据基础, 为后续智能化反向控制提供数据和理论支持[4,5]。通过系统的应用, 强化人们对空气污染的认识, 增强环境保护意识, 通过有效的室内空气质量改善措施, 提升室内空气质量, 改善人们的身体健康状况。

1 系统总体设计

系统主要由数据采集终端、网络传输模块、数据显示模块等三部分构成, 如图1所示。

数据采集部分由单片机外接传感器组成, 传感器采集所需数据, 传入单片机后进行预处理, 然后由WIFI模块儿传输到总控中心ARM开发板进行数据再处理、存储和显示。其中单片机采用意大利的开源硬件arduino开发板, 网络传输模块儿采用WIFI方式实现, 可以在室内环境下通过无线终端快速访问系统、快速发送指令, 具体采用济南有人物联网技术有限公司研发的USER232-A和USER232-T系列开发模块。显示模块功能由ARM11的WEB服务器实现。相较于其他方案, ARM处理器具有更好的处理性能, 能更好的支持后续的功能扩展、WIFI可以支持多终端、稳定且安全性高。具体实现数据流程如下:

1.1 实现两个传感器数据的实时采集和传输。

通过单片机采集到传感器数据后, 通过一个WIFI节点, 将数据传输到WIFI数据汇集节点, 实现无线数据传输的点对点传输。

1.2 网页访问ARM板Boa服务器可以读出传感器数据。

通过移植和配置Boa服务器, 搭建好ARM板的开发环境以后, 可以实现固定IP访问开发板内部网页。

1.3 上传数据到指定服务器。

通过WIFI模块的SOCKET B接口将数据上传到网络服务器备份, 保证数据安全的同时方便后期进行数据分析。

1.4 数据超过阀值后蜂鸣器报警。接收到的数据超阈值后, 可以通过开发板上的蜂鸣器报警。

2 系统实现

2.1 数据采集层实现

数据采集层要求在特定时间内, 采集单片机特定端口传感器数据, 初步判断数据是否符合要求, 并排除误差较大的数据, 然后将数据写入到WIFI发送端口完成数据发送。

关键代码分析:

代码分析:arduino中的函数提前经过封装, 标准格式包括两个函数setup和loop函数, 一般在setup函数中实现波特率等基本参数的设置, loop函数一直循环执行, 需要将数据采集等操作放入loop函数中, 在上述代码中, 首先在setup函数中设置数据传输波特率为57600, 然后在loop函数中定义变量Digital_Value1和Digital_Value2, 分别用来存储从A0和A4口读到的传感器数据, 然后对数据进行范围判定, 最后通过输出, 将符合要求的数据传输到数据发送端口, 最后为了保证数据传输和接收同步, 需要对数据采集过程进行延时。

2.2 数据传输层实现

使用USER Wi Fi模块支持多种模式和方式传输数据。可以采用数据透传模式, 也可以采用SOCKET数据传输模式, 同时支持点对点数据传输和组网数据传输, 数据接收中心采用AP模式, 数据采集端采用AP+STA模式, 不同的模式需要对模块进行不同的配置, 本文采用数据透传, 组网传输数据。

(一) 对AP的配置参数:设置网络名称, MAC地址, 数据加密模式, IP地址和DHCP模式等配置。将AP的“模块将要加入的网络”设置为自身网络, 设置加密类型。配置串口数据属性:波特率, 数据校验位, 网络模式和协议, 端口号, TCP链接数量等属性。

(二) 对STA模块的配置参数:配置以后产生IP地址和MAC地址的网络信息。设置无线接入点的基本信息, 包括网络模式、无线接入点的安全设置 (加密模式) 、局域网参数设置。设置STA的波特率等基本参数, 包括校验位、协议、端口号等。

2.3 数据处理层实现

数据处理层要按时从串口读取数据, 并将读取到的数据首先进行长度判断处理, 最后重新组合为新字符串写入数据库中, 最后需要在开发板界面显示接收到的数据。

主要实现串口初始化功能, 将串口配置按模块封装为函数, 包括波特率设置、校验位设置、数据位和停止位的配置, 同时给出了串口基本操作的代码基本架构, 为后续调用做准备。主函数中首先定义变量, 初始化串口, 然后从串口中读取接收到的数据, 然后调用字符串组合函数, 将接受到的数据组合为可以直接写入到数据库的SQL字符串, 最后调用数据库处理函数, 存储数据, 然后关闭串口。设计前台界面显示传感器数据, 故内容较简洁, 顶部使用一个marquee实现系统标题循环滚动效果, 下面使用iframe标签将从数据库中读取到的数据显示到界面。

3 总结

室内微环境智能监测系统针对室内环境污染进行需求分析, 设计了数据采集终端、网络传输模块、数据显示模块, 最终成功实现传感器数据采集, 网络层数据传输和数据处理显示实现了对室内微环境智能监测。系统能够对环境进行实时监测和分析, 并通过网络等方式将室内微环境的数据呈现给用户。室内微环境智能监测系统具有实时性, 便捷性等特点, 实现了实时监控测量和及时报告反馈。

摘要：室内微环境由室内空气、温湿度等多种环境因素构成, 微环境的变化对于人们的身体健康和生活舒适度产生非常强烈的影响。本设计将传统的环境监测技术和物联网技术相结合, 侧重于系统的设计和具体实现, 从硬件配置到软件开发过程均给出了详细实现描述。最终实现了传感器数据采集, 无线数据传输和应用层实时显示功能, 以及实时的室内微环境数据监测功能, 并通过网络等方式将室内微环境的数据呈现给用户。

关键词：监测,传感器,物联网

参考文献

[1]朱恒军, 于泓博, 王发智.环境监测物联网传感器节点设计与实现[J].计算机科学, 2012 (08) :126-129.

[2]杨剑波, 谭茜.物联网传感器技术探讨[J].电信网技术, 2011 (12) :40-44.

[3]赵梓森.物联网和传感器[J].光通信研究, 2014 (03) :1-3.

[4]钱志鸿, 王义君.面向物联网的无线传感器网络综述[J].电子与信息学报, 2013 (01) :215-227.