緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇應用技術論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

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二、教學內容特點

《機械設計基礎》的教學內容主要包括三大部分：機械設計的基礎知識，如平面機構的運動簡圖和自由度；常見機構的結構及設計，如凸輪機構、齒輪傳動和蝸輪傳動、聯接與螺紋傳動、帶傳動和鏈傳動；機構的裝配與設計，如輪系和減速器；軸和軸承等。在課程初期或教學進入到某一個大部分時，可向學生介紹將要學習內容的總體框架，使學生可以初步從機械系統的總體去認識機構。使學生對各機構間的關系有初步了解后，可進入具體教學內容的學習，在學習過程中讓學生具體了解各種機構的構成、工作原理、特點和功能，可使學生不再孤立地了解和設計某一種機構，而是以機械系統為主線，依次掌握各種機構分析、設計的基本理論和方法，理清各種機構間的關系及異同點。教學內容要以技能和應用作為準繩，故本課程的主要教學方向是以項目為導向、以工程問題為驅動。教學內容的重點應突出技能的掌握和工程實際的應用，故在教學過程中先以實際工程例子作為引導引入新的課程內容，可提高學生主動思考、主動學習、激發學生探索創新的思維。在教學過程中，教師應舉一反三，將教學內容進行引申到工程問題，使學生保持學生學習熱情的同學，也加深或拓展學生的視野。在某一部分教學內容結束后，教師可結合教學內容和行業實際情況提出一個或多個項目任務，教師進行問題的引導與學生一起討論，最后指導學生完成項目的設計方案并實施方案。課程中齒輪設計、傳動設計、軸設計、軸承及聯軸器等零件的設計都可作為項目計劃內容。學生完成項目計劃后可體驗到產品設計的真實過程，可增強學生的學習興趣和自信感。課程設計是本課程的重要教學內容之一。課程設計題目應該盡可能接近實際生產且題目形式應多樣化。為了使學生不至于對課程設計有突兀感，可在課程之初將課程設計題目列表發給學生，讓學生在課程學習的過程中，根據自己的興趣及能力選擇相應的題目。這種方式可調動學生自主學習，也可使課程設計過程更具開拓性和應用性。教學內容和課程設計題目，要根據不同專業、不同學習水平進行調整。兩方面內容均要體現專業的特點，也要與社會應用和工程創新相結合。只要在教學過程中調動學生的主觀能動性，使其主動地開展學習和思考，才能提高教學成效和促進學生的實踐能力和綜合素質的提高。

三、教學手段

1.利用現代多媒體技術。

課程中涉及到許多對初學者較難理解的動態過程，如齒輪的傳動過程、齒輪的范成加工過程、帶傳動的打滑現象等。可采用多媒體教學的方法，將靜態的二維圖像轉變為動態的三維模型，使教學內容變得直觀和生動，從而幫助學生快速理解和掌握機構的運行原理及過程，也可彌補部分學生的理解能力不足或教師表達不充分的傳統教學不足之處。再者，教材所體現的是課程的經典知識，可利用網絡資源，使學生了解教材上沒有體現而又能呈現學科發展的前沿知識點或科技信息，可拓寬學生的眼界，并有助于學生對課程內容興趣的提高。

2.實例教學。

應用型技術大學的教學以職業為導向、以能力為本位。可讓學生進入機械加工中心，對典型實例機械設備進行拆卸，讓學生直觀地了解各種機構和零件在機械裝備中的工況，甚至可讓學生親自動手運轉機械，使學生將理論教學課學習的知識與實際機械的構造進行聯系，激發學生的學習興趣。

3.討論式教學。

針對某一特定問題，如某一機構的設計思路或某一工程問題，由教師進行問題的引入，而教學過程以學生進行分組討論為主體，各組分別由一人論述本組的解決思路或方案，其他組同學對提出的方案進行評述其優點或缺點以及改進思路。最后由教師進行點評各組方案的可行性及改進思路。討論式教學是以學生為解決問題或提出設計思路方案的教學主體，教師充當裁判員角色，這可提早歷練學生在實際工程中解決問題的發散性思維。

4.案例教學。

案例教學與討論類教學類似，不同點是案例教學以教師為主導。針對某一有典型特點的機械設計實例，由教師進行循序漸進地提出引導性問題，與學生進行討論，并隨時對學生提出的觀點進行評述。某一問題討論結束后，教師即刻提出下一引導問題，直至此機械設計的過程藍圖完全呈現。案例式教學也是歷練學生解決實際問題發散性思維，但教學過程要以工程上解決機械設計問題的思路為軸線，以讓學生了解實際工程問題的解決思路。

5.對比法教學。

本課程中涉及多種齒輪，如直齒輪、斜齒輪和錐齒輪；多種間歇運動機構，如棘輪機構、槽輪機構和不完全齒機構等；多種傳動形式，如齒輪傳動與蝸桿傳動、帶傳動和鏈傳動等。這些機構在結構形式、受力分析和應力分析等方面都具有相似性，可針對此種情況，為學生建立學習對比學習卡片，將類似機構的結構分析、受力分析和應力分析等進行比較，并列出各自的不同點。學生利于此學習卡片，可清晰地對比相似機構的異同點，從而有助學生對知識點的掌握。

四、考核手段

本課程一般采用閉卷考試對學生進行考核，在此考核方式下，學生通常要記憶大量復雜公式而倍感厭煩，故閉卷考試并非最佳的考核方式。在閉卷考試不能完全改革的情況下，可增加其他考核方式的權重，以“應用”作為考核學生的主要依據。

1.口頭考核：

教師結合教材內容，提煉出多個理論知識點與工程應用細節相結合的問題，針對學生的回答考核學生對理論知識的掌握和對實際問題的解決思路。此考核方式是針對討論式教學和案例教學的檢驗。

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教學文化是大學文化建設的重要組成部分。大學文化外延寬泛，但只有深入到教與學的活動之中，切實發揮育人功能和促進教育教學質量提升的作用，才能真正體現其本質特征。教學文化建設是實現大學職能的客觀需要。在高校的四大職能中，人才培養是基礎，教學工作是中心，教育教學質量是關鍵。當前，我國應用技術大學多來源于新建本科院校，教學型高校是其基本定位。建設符合自身類型定位的教學文化勢在必行。教學文化建設是地方本科高校轉型發展的重要基礎。地方本科高校向應用技術大學轉型，主體是師生，關鍵在改革。研究表明，教學文化具有相對的穩定性和滯后性，如果不積極引導教學文化由學術型向應用型變革，就會成為影響高校轉型發展的一大阻力。

(二)研究視角

理論借鑒。應用技術大學教學文化建設必須借鑒新時期人本主義、建構主義、終身教育、實用主義等教育成果。如，在人才培養的價值取向和目標上，要求將“人”的教育與“人力”的教育有機結合，不僅要突出實踐性特點，而且要強調科學教育與人文教育交融，體現全面性、技術性與創造性的統一;在本科課程體系設計與教學中，要求學生在獲得專業技能的同時，能夠珍惜生命、熱愛生活、親近自然，注重全面性、多樣性、實用性、建構性;在人才培養的評價上，對本科技術人才進行專門性評價，由偏重教育內部評價轉向教育內部評價與社會評價、行業企業評價并重，等等。經驗汲取。20世紀60年代以來，以德國為代表的歐洲國家應用技術大學已經積累了較為成熟的辦學經驗。20世紀90年代末以來，我國新建本科高校在應用型本科教育模式的探索中也積累了不少成功經驗。應用技術大學教學文化建設必須充分汲取這些好經驗好做法。本土轉化。任何一種教育理論、辦學經驗的產生總有其深刻的歷史和文化根基，應用技術大學教學文化建設必須充分重視本土傳統文化對教育教學實踐的深遠影響，努力實現引進的理論、經驗與本土傳統文化中的積極因子的有機融合。

二、應用技術大學教學文化探析

(一)重學崇術的教學思想

應用技術大學是一種與傳統大學“不同類型，但等值”的全新教育類型。適應地方、行業、產業需要，既重視理論的探索與習得，又重視技術的實踐與轉化，這是應用技術大學師生共同體的價值追求。近年來，上海電機學院高擎“技術本科”教育大旗，以培養高素質技術應用型人才為目標，創新人才培養模式，定“向”在行業，定“性”在技術，定“格”在復合，定“點”在實踐，取得人才培養極大成效。寧波大紅鷹學院在準確分析區域經濟社會發展現實需求的基礎上，明確“建設教學服務型大學”和“培養中小企業中高端技術、管理崗位應用型人才”等辦學定位，為提高教育教學質量指明了方向。

(二)多元融通的教學主體

應用技術大學的教學主體主要由既有學術教育背景和科研能力，又有很強的企業實踐經驗的校內外教師以及多樣化的生源構成。德國應用技術大學的師資包括全職教授、來自業界的兼職特聘教師和實驗工程師。全職教授須獲得博士學位(藝術類專業除外)，具有不少于5年的實踐經歷(包括3年以上高校之外的工作經驗，外語和數學專業除外)，任教期間每4年享受一次為期半年的“研究休假”;特聘教師數量較多，承擔大學約25%的教學任務;實驗工程師須畢業于相關專業并取得工程師資格，主要在實驗室教授實驗課程。德國應用技術大學的生源多樣，不受年齡限制，但入學的資格條件有一定要求。如，普通高中畢業生未接受過職業教育的必須有與所申請專業一致的實踐經歷(一般為3個月)方可申請進入應用技術大學;職業高中畢業生須補習普通高中課程1年，達到高中畢業水平，方可申請進入應用技術大學。

(三)應用生成的教學內容

應用技術大學的教學內容強調緊密貼近行業、崗位實際，人才培養方案由學科教師、具有一定代表性的用人單位專家、有關的實驗教學人員、行政管理人員以及畢業生共同參與編制;在課程體系的建構上，應用技術大學以結構主義課程理念為指導，從“層狀”轉向“網狀”，以“意義建構”來組織課程，建設知行融合的教材體系。德國應用技術大學的課程體系凸顯兩大特點:一是高度的應用性。以阿亨應用科技大學為例，該校所在區域是德國核能科學研究基地，其機械工程系必修課程有39門，其中能源系統工程、人力資源再利用、環境污染等近20門課程都凸顯了“核”及“環境保護”的地方特色。二是高度的生成性。通過師生緊密合作，將當前最新的技術研發成果引入教學，共同建構理論與實踐一體化的滲透型課程結構。整個課程體系按認識實踐———基礎理論學習———專業基礎理論學習———專業實習(工業實習)———專業理論學習———畢業實習與畢業設計的流程形成完整鏈條，在理論學習階段又含有不少實驗、項目制作等實踐性環節，體現理論與實踐雙元循環遞進的特點。

(四)開放合作的教學方式

應用技術大學特別重視產教融合、校企合作，發揮政產學研合作育人的作用。一是以學科、專業、課程群為載體，通過校內外教師、工程師與管理人員合作，聯合組建教學科研團隊，共同承擔應用型人才培養任務，共同開展應用性技術研發，共同解決工程技術問題;二是在教師指導下，以國內外科技競賽為載體，由不同專業學生組成科技團隊，尋求企業贊助，自主完成項目的策劃、設計、建模、制作、調試、運行全過程;三是開辦國際合作交流項目，鼓勵支持學生海外實習。近年來，上海電機學院與企業緊密合作，協同制訂招生標準、協同制訂人才培養方案、協同建設師資隊伍、協同參與定制培養、協同推動就業創業。如，在風電與創新專業碩士研究生培養上，上海電機學院先后與上海電氣風電設備有限公司、上海電氣輸配電有限公司等多家企業共建一批研究生培養實踐基地，由企業技術主管和二級學院專業負責人聯合組成專業學位教育教學團隊，加強研究生實踐能力和職業素養的培養。同時，該學院與瑞典哈姆斯塔德大學等共同設立為期3個月的“風電與創新”海外實踐項目。

(五)雙向互動的教學方法

應用技術大學教師教學方式方法多樣，除理論講授外，還廣泛采用現場教學、項目教學、案例教學、團隊學習等多種教學方法，學生之間、師生之間在教學過程中的參與性、互動性較強。近年來，汕頭大學工學院探索建立EIP－CDIO培養模式，根據專業核心課程、相關核心課程群以及單門課程對學生能力的不同要求設計不同的項目，學生在教師指導下組成團隊，共同完成項目，得到構思、設計、實現、運作的系統訓練。在德國應用技術大學的項目教學中，教授們主動面向企業承擔應用性科技研發任務，學生平時的學習和實習多結合教授提供的項目進行，在實驗室做得較多的是“三性”(綜合性、設計性、研究探索性)實驗。學生的畢業設計都在企業做，由企業工程師指導。應用技術大學不僅重視教師的“教”，而且重視學生的“學”，教學相長，互促互進。如，歐洲應用技術大學本科學位課程要求修滿180－240個轉化學分(ECTS)，每一個轉化學分共含25個學時，即5小時的課堂授課、12小時的課后作業和社會實踐、7小時的教師輔導及1小時的考試。可見，學生自學與教師課后輔導時間占有較大比重。

(六)實踐能力導向的學業成就評價

不同類型的高校由于人才培養的目標定位不同，學業成就評價的標準、方式也有所不同。應用技術大學學業成就評價重視考察學生對所學知識的理解與應用能力、實踐動手能力以及團隊合作精神等。應用技術大學對學生學業成就評價的形式多樣，如考試、鑒定、答辯等;重視對學生學習效果的形成性考核，將日常的課堂表現、課后作業的完成情況等列入課程成績的評定范圍，并占有相當的比例。如，汕頭大學工學院在實施EIP－CDIO培養模式改革中，對學生學習評價增加項目報告、設計評估等形式，將口試與筆試、自評與互評相結合，讓學生逐步改變對學習和生活的態度，并形成相應的工作技能。

(七)人本延展的教學空間

應用技術大學的教學空間體現了人本化、延展性。一是傳統教學空間充分滿足師生教育教學活動的需要。如，設置備有大量活動課桌椅的教室，以便師生開展案例教學和團體活動;實驗室與教室合設，以便實施“學中做”“做中學”的教學模式;實驗室與教師工作室合設，以便教師更好地開展科研活動，指導學生實習實踐。二是新型住宿式書院的興起。近年來，一些新建本科高校仿效英國劍橋和牛津大學“住宿式書院”制度，變學生宿舍為住宿式書院，內含學生宿舍、教室、自習室、小型圖書館、團體活動室、飲食驛站等，師生經常共膳與交流，定期舉辦各類學術、文體活動，形成一個學習、生活共同體。三是利用信息化手段開辟新的教學空間。最近興起的大型開放式網絡課程(MOOC)全部針對高等教育，無學校學籍的學生也可以免費使用，對應用技術大學舉辦終身教育服務(如社區教育)有很好的啟示意義。此外，教師或是通過教學網站向學生課程介紹、講義與課件，提供參考資料，布置和提交作業，并在網上展示優秀作品;或是開設個人博客，撰寫教學日志，促進教學反思，增進師生之間相互溝通與理解等，大大拓展了教學活動空間。

(八)融科技、人文于一體的校園特色文化

應用技術大學不僅重視學生專業知識和專業技能的習得，而且努力挖掘學科資源、校史資源等優勢，加強對學生的科學精神、人文素養、職業倫理以及生態文明素質的教育。如，黑龍江工程學院提出“工程文化教育觀”的育人理念，突出工學學科與人文社會科學學科的交叉融合，構筑起工程文化課程、工程文化基地、工程文化環境、工程文化活動、工程文化傳播、工程文化研究等“六位一體”的工程文化體系。福建工程學院傳承百年學府的歷史文脈，在校園內豎立林紓雕像，在圖書館門廳及教學樓宇間刻印林紓代表作和林紓名言;出版《林紓研究專刊》《林紓書畫集》等，持續推動林紓文物史料的收集整理與研究;編寫通識教育教材《林紓讀本》，開設全校性公選課;舉辦林紓文化學術研討會，開展“林紓文化節”學生社團活動等，努力發揮校園特色文化的育人功能。

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1引言

DCS（DistributedControlSystem）系統在火電廠發電機組過程控制中的應用已有十多年的歷史了，而且正在越來越多地得到應用。當今流行的DCS系統有C＆E的MOD－300，HONEYWELL的TDC－3000，FOXBORO的I／AS，日本橫河的CENTUMXL，WESTINGHOUSE的WDPF，BAILEY的INFI－90，SIEMANS的TELEPERMME／XP。就目前這幾家主要DCS廠商所提供的系統來看，在應用上均不同程度地存在一些問題，例如系統可靠性，實時性，系統組態的靈活便捷性等都有待進一步突破。本文對DCS系統在實際應用中存在的一些問題加以分析探討。

2DCS系統推出的初衷

DCS系統的推出并逐步發展成為過程控制領域的主角是由于以下一些原因：

（1）現代化的生產工藝系統日趨大型化，復雜化，需要檢測和控制的參數大量增加，使得傳統的儀表控制系統顯得難以勝任，勢必得另辟蹊徑。

（2）傳統的儀表控制系統通常使用多個生產廠家提供的產品，使得工藝生產所需的備品備件品種繁多，為此而化費大量人力物力，并且工藝生產在相當程度上依賴這些儀表生產廠商。這一狀況也希望有所改變。

（3）數字電路技術的迅猛發展，尤其是大規模集成電路技術的應用，集成度以及成品率大幅度提高，使得在過程控制中大量使用微處理器在成本上成為可能。

（4）自動化控制理論的發展，特別是連續系統離散化理論，采樣理論，這些理論大大地推進了過程控制從傳統的儀表控制系統向DCS系統變革的進程。

（5）通訊理論和技術的發展，在對局域網（LAN）的大量研究過程中，通訊理論和技術得到了極大的發展和完善，這方面對DCS系統發展的影響是舉足輕重的。

（6）計算機應用技術的發展，尤其是微軟公司的WINDOWS－95這樣的操作系統軟件的推出，為計算機在過程控制系統中的應用奠定了基礎，計算機和操作人員之間有了良好的界面，使不具備計算機專門知識的操作人員樂于接受。

（7）計算機集中控制系統存在固有的一些缺陷如故障集中，因此為了提高可靠性而需要巨大的費用，集中控制系統需要較大規模的計算機，價錢昂貴。相對來說DCS系統所用的微處理器和微機要便宜得多，故障相對分散，并且DCS系統中的微機或微處理器是并行運行的，相對于集中控制系統計算機的串行運行來說處理速度也大大提高，因此具有更高的實時性指標，這些是DCS系統優于集中控制系統而得到迅速發展的關鍵所在。

以上列舉了足以說明為什么DCS系統會在過程控制領域一顯身手的主要原因。現在來看看最初推出DCS系統的一些初衷。

DCS系統是相對于計算機集中控制系統而言的計算機（或微機）控制系統，它是在對計算機局域網的研究基礎上發展起來的，是過程控制專家們借用計算機局域網的研究成果，把局域網變成一個實時性、可靠性要求很高的網絡型控制系統，運用于過程控制領域。專家們把這樣的一個網絡型控制系統稱之為DCS。專家們的初衷應該是，這樣的控制系統至少帶來以下一些好處：

（1）故障分散。這是推出DCS系統的最大理由，DCS系統就是要解決集中控制系統致命的弱點，“故障集中”。故障分散的理由是DCS系統采用了大量的微處理器，各個微處理器承擔一個范圍較小的（地域上）控制任務，某個微處理器故障不會影響整個系統的正常工作。

（2）縮小控制室尺寸或控制表盤的長度。

（3）大量縮減控制系統所需的電纜。

（4）大量減少控制系統所需的備品備件種類及數量。

（5）減少工藝生產的運行對儀表控制設備廠商的依賴，減少儀控人員培訓所需的費用。

（6）提供了控制系統構成的靈活性，具有組態便利和可擴展性。

（7）實現過程實時參數和歷史數據的管理，提供性能計算，設備壽命計算功能。這一點是傳統的儀表控制系統所望塵莫及的。

3目前階段市場能提供的DCS系統的實際能力

從在浙江省電力系統發電廠中應用的BAILEY的INFI－90，C＆E的MOD－300以及SIEMENSR的TELEPERM－ME／XP等DCS系統來考察，筆者的見解如下：

（1）關于故障分散。相信大多數DCS系統生產廠商現階段所提供的系統在實際應用中并非想象的那么“故障分散”。事實上，由于DCS系統在應用技術方面尚存在一些問題，1臺由DCS系統控制的火電廠單元發電機組，因DCS系統的某些故障而被迫停運的情況時有發生。這一點與傳統的儀表控制系統相比后者似乎要優于前者。正因為這樣，DCS系統的構成越接近傳統的儀表控制系統，即微處理器或多功能控制器所承擔的控制任務從地域上越分散，越能做到故障分散。從這一點上看，SIEMAMS的系統做得較好，它的一塊控制卡件（帶有微處理器，可與其他卡件或通過通訊總線與其他子系統如操作員站工程師工作站等通訊）只承擔2～4個電動機或電動門的開環控制回路，或1～2個閉環控制回路，并且這塊卡件既承擔邏輯控制功能，又承擔與這些邏輯控制有關的I／O功能。這樣做對故障分散是十分有利的。然而，其它的系統通常把許多過程控制任務集中在少數多功能控制卡件或微處理器身上，把過程控制的輸入輸出即I／O功能集中在I／O卡件上。這些系統客觀上是把過程控制的故障集中起來而不是把它們分散，似乎有悖于“DCS”這個名稱。不過SIE－MANS的系統也有問題，它的ETHERNET與ME系統的通訊還有些問題需要解決。SIEMANS的TELEPERM－ME系統是一個非常成熟的系統，ME系統加上ETHERNET網絡就是最新推出的TELEPERM－EM／XP系統（浙江臺州發電廠四期兩臺330MW機組中應用），因為是新的系統，相信許多應用軟件（尤其是那些有關通訊的軟件）還得經歷時間的考驗。如果這些問題得到了解決，則無論從故障分散這個角度還是其它方面例如制造工藝來看，它都占有一定程度的優勢。DCS，故障分散，似乎SIEMANS的路子是走對了，因為他們的系統最接近傳統的儀表控制系統，控制功能比較分散，要做到故障分散，一定得把控制功能分散。

（2）關于控制室的尺寸和表盤長度。這一點所有的DCS系統都做得到。不過與傳統的儀表控制系統相比，電子室的尺寸和設備相對增加，這一點DCS系統給我們帶來的實際利益并不顯著。

（3）關于節約電纜。由于DCS系統所采用的設備器件在現階段來說仍然是比較嬌貴，對現場環境的要求比較高，例如需要防塵和空調，REMOTEI／O還不能大量使用，因此，DCS系統的主要設備都需要安置在條件比較好的電子室，大量的現場信號仍然需用電纜接到電子室。所以說，與傳統的儀表控制系統相比，電纜有所縮減，但效益有限。

（4）關于減少備品備件的種類和數量。備品備件的種類和數量有所減少，并且需要與之打交道的儀表控制設備制造廠商也有所減少。

（5）關于減少機組運行對儀表控制設備制造廠商的依賴，減少儀控人員技術培訓所需的費用。由于DCS系統在應用技術方面還不能盡如人意，因此，機組運行對DCS系統生產廠商的依賴不但沒減少反而有所增加，尤其在機組新建成投產期間，DCS生產廠家派往工地的專家服務似乎成了機組投產調試期間必不可少的了。為了用好DCS系統需要培訓的工程技術人員也有所增加，因此培訓所需費用也有所增加。

（6）關于控制系統構成的靈活性，組態的便捷性和系統的可擴展性。系統構成的靈活性以及系統的可擴展性，這一點確實是傳統的儀表控制系統無法與之相比的。大多數DCS系統的組態也是比較方便的。不過多數系統在在線組態功能方面尚有許多工作可做，好多系統為離線組態，在工程師站編程，然后編譯，再下載。并且有些系統這一過程比較費時，在調試期間這一問題尤其突出。關于這個問題，SIEMANS的系統較有特色，它不但在線組態，而且設計有仿真功能，這給調試工作帶來極大的方便。

（7）關于DCS系統提供了一些獨特的控制功能，如歷史數據和實時數據的管理，性能計算等等。這一點是傳統的儀表控制系統所無可比擬的，正是由于DCS的這些優勢，把過程控制推向一個新的更高層次的領域。

綜上所述，現階段市場所能提供的DCS系統在應用中帶來的益處遠沒有象我們想象的那么多。當然，DCS系統解決了現代化大生產中過程控制傳統的儀表控制系統難以勝任這一問題，而相對于計算機集中控制來說故障還是分散的，在許多方面有其獨特的優點，是傳統的儀表控制系統和計算機集中控制系統所無法比擬的。

4應用中存在的一些問題

現在的DCS系統在應用技術方面尚有以下一些問題：

（1）故障分散。目前的DCS系統還沒有做到真正意義上的故障分散，這一方面是由于目前的器件仍然比較嬌貴，因此控制系統在地域上做到分散還不能實現（盡量接近傳統的儀表控制系統）。工業控制的現場條件一般是比較惡劣的，粉塵，溫度，濕度對現階段廠商所能提供的遠程I／O卡來說仍然難以適應。如北侖電廠1號機有些I／O卡只能相對集中放置在現場，在調試期間也曾經發生過因為這些I／O柜進水而影響整個系統的正常運行。再如北侖電廠3號機在循泵房設置了遠方I／O柜，電纜當然是節約一些，但I／O柜上設置了小空調，費用仍然省不了多少。另一方面，設計上控制功能還不夠分散，包括DCS系統本身的設計和工程設計兩方面。如MOD－300系統，它的I／O太集中，I／O卡的故障會影響系統的正常工作。另外，機組的輔機控制是由可編程邏輯控制器即PLC系統完成的，它與MOD－300系統之間通訊用了一個GATEWAY，這個GATEWAY成了整個控制系統的一個瓶頸，一旦它發生故障，就會影響機組的正常運行。再如北侖電廠3號機的系統，機組的輔機控制由它的SCS子系統完成，SCS子系統的一個MFP設計了300點左右的I／O卡，并且一塊I／O卡16點又設計成用于不同的控制對象，即一個被控對象要用到好幾塊I／O卡。因此，一塊I／O卡故障，要影響好幾個控制對象的正常工作，一個控制對象要檢修，要牽涉到好幾塊I／O卡。另外，一個MFP所包含的被控對象也太多，一塊MFP卡的故障會影響好些控制回路的正常工作。象這樣設計的控制系統，勢必對卡件或者系統的可靠性要求很高。

文獻［1］和文獻［3］都談到了目前已有一些廠商在研究或已推出一種稱為FCS的系統，即現場智能儀表結合現場總線技術構成的過程控制系統。顯然，這樣的系統十分接近傳統的儀表控制系統。從理論上講，智能化的控制儀表就放置在被控設備附近，控制功能在地域上可以徹底分散，因此，故障也可以徹底分散。但是，實際上就目前的元器件生產技術水平以及計算機技術通訊技術現狀來說，FCS也許同樣得面臨DCS所面臨的困難。首先，FCS得解決工業控制現場環境十分惡劣的問題。其次，現場控制設備空間分布，地域上十分分散，現場總線的連接不是一件易事，通訊上也將面臨節點太多的困難。

（2）實時性。過程控制要求控制系統有很高的實時性。目前的系統由于通訊技術和計算機技術的限制，在實時性方面仍然有待提高，如早期的MOD－300系統，操作一個閥門，從操作員按鍵發出命令到在屏幕上看到反饋信號要十幾秒時間。后來經過硬件升級，更換成新一代芯片，問題才得以解決。有些系統因為畫面打開速度慢，操作一個設備要切換好幾幅畫面，使得在緊急情況下，操作人員感到很不方便；另外，通訊所需的時間（或者DCS系統響應的時間）惡化了控制對象的特性，使閉環控制系統的過渡過程品質指標下降。

（3）組態的便捷性以及必要的權限保護。關于系統組態，現在的DCS系統大都采用計算機窗口技術，一般來說是方便的，但在在線組態方面仍然有需要研究的地方。多數系統在工程師站進行組態，然后下載到控制子系統或者說控制卡件中去，而一般這個過程是十分費時的，尤其在調試過程中，組態的修改是經常性的事，需要尋求一種既方便又安全的在線組態方法。

（4）制造工藝和安裝工藝。影響DCS系統正常使用的很重要的一個因素是制造工藝和安裝工藝。有時就是因為一個小小的插件質量不好，接觸不良而釀成了重大的故障或事故。有些系統提供的硬件制造工藝不能令人滿意，提供的卡件、接插件做得不夠可靠，一些卡件故障，有時去拔一下，插一下，或者搖幾下故障就消失了。這方面是DCS生產廠商必須引起高度重視的一個問題。如果所提供的系統在工藝上都不能滿足可靠性的要求，那么原理上再吸引人也難以令人接受。另一方面是安裝工藝，這也是DCS系統應用技術要加以研究的一個方面。

（5）應用軟件的可靠性、成熟性。DCS系統由于應用的實踐還處在不斷的積累過程中，許多應用軟件還不是很成熟，它的可靠性還有待時間的考驗。這方面DCS系統生產廠商應加強研究，使已付諸使用或即將付諸使用的DCS系統軟件具有足夠的可靠性。

5結論

以上從推出DCS的理由以及DCS為什么會成為過程控制領域的主流的原因出發，進而提出了現階段市場能夠提供的DCS系統在應用技術方面尚存在的一些問題，這些問題有：（1）有關故障分散方面的；（2）有關實時性方面；（3）有關組態的便捷性以及必要的權限保護；（4）有關制造工藝和安裝工藝方面的；（5）有關應用軟件的可靠性方面的。可歸納為設計的問題，元器件生產技術的問題，工藝的問題。DCS系統應從過程控制的實際需要出發，針對自身的不足，無論在結構上、所采用的器件上，還是所采用的技術上，不斷地提高和發展。使DCS系統在應用技術方面有新的突破。

參考文獻：

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《三峽水利樞紐工程幾個關鍵問題的應用基礎研究》是1994年國家自然科學基金委員會和中國長江三峽工程開發總公司聯合資助和領導下開展的一項大型綜合性研究。所謂“應用基礎”實際是指工程設計、工程施工應用技術的基礎理論。經過5年研究。取得了預期的成果，已于1999年6月在三峽壩區通過國家科委組織的專家組驗收。

此項研究涉及三峽工程的幾個關鍵問題，側重于從應用基礎理論上解決工程疑點和難點，在研究中理論與工程實際相結合。所獲成果，對三峽工程有的具有直接應用價值，有的需要在工程進展中加以驗證。從專家意見中反映出，這些研究推動了我國相關領域工程應用基礎理論水平的提高，一些技術還可以推廣應用到其它水利水電工程上去。現將研究的內容和取得的成果按以下五個課題予以介紹：

1三峽工程泥沙問題研究

三峽樞紐上游年輸沙量大，樞紐建成后，大量泥沙將在水庫內淤積，壩下游河道則發生沖涮，若不加以妥善解決，將影響水庫壽命和樞紐效益的充分發揮。本課題研究了以下內容。

1.1幾個泥沙基礎問題

主要有：淤積物的密實度及干容重變化研究；泥沙起動規律研究；推移質運動特性和輸沙率研究；底層泥沙交換、狀態概率及推懸比研究；水流挾沙力研究。

1.2壩區泥沙淤積和壩下河道演變

內容有：通航建筑物引航道防淤清淤措施研究；電站引水防沙措施研究；河道床面粗化研究；河道床面形態和阻力；壩下游河道演變及河型轉化。

1.3數學模型和實體模型技術研究

進行了模型沙特性研究；實體模型變率研究；實體模型圖像分析系統；長系列試驗方法比較；數學模型試驗中a系數研究；回流區泥沙淤積計算。

關于泥沙的基礎理論研究，在水庫淤積物密實過程、泥沙起動規律、沖積河道阻力和床面粗化、推移質運動特性、底層泥沙交換和水流挾沙力等問題上都獲得了創新性的研究成果。對于通航建筑物引航道的防淤清淤措施、電站的引水防沙方案已為設計部門所采用。對于實體模型中的模型沙特性研究、模型變率的影響、長系列試驗方法以及數學模型中不平衡輸沙恢復飽和系數，回流區泥沙淤積等都作了深入的分析和探討，其研究成果有助于澄清三峽工程泥沙科研中長期存在的不同認識，本課題中建立的實體模型圖象分析系統能夠在短時間內量測大面積水域的流場，是一項十分有用的新技術。

2通航建筑物的應用基礎研究

本課題對三峽工程通航建筑物的通航條件、船閘水力學、船舶運行仿真模型和船舶技術應用中的一系列基礎理論問題進行了研究。

2.1樞紐泄洪對壩區通航條件的影響

從樞紐泄洪對上下游航道通航條件的影響、電站調峰非恒定流對通航條件的影響、通航水流條件的航行判據的研究表明，通過采取相應的措施，優化船閘與電站的運行方式，可以達到壩區通航條件的要求。

2.2船閘輸水系統和閘閥門水力學解決以下技術難題

(1)輸水系統水力學：三峽永久船閘輸水系統采用了4區段8支管，頂支孔出水，蓋板消能的動力平衡系統，它可使水流均勻分布于整個閘室平面，從而可減少閘室輸水所導致的非恒定流水面波動和局部水流紊動。通過試驗及計算分析得出，支孔形狀、廊道雷諾數、廊道阻力、支孔高寬比、支孔總面積與廊道面積比等，是影響出流的一些因素，并提出了改進意見。

(2)船閘閥門水動力學特性。

(3)閥門空化特性及控制空化措施。

(4)閥門流激振動特性及減振措施。

(5)船閘人字閘門運行動水阻力。

(6)船閘水工模型試驗縮尺效應。

2.3船閘運行過程仿真模擬試驗

采用計算機仿真模擬方法對船閘輸水及船舶過閘過程進行模擬，其優點是經濟、快速、宜于長期保留，預演過程整體性強。主要模擬過程有：船閘輸水過程仿真、航行條件的快時模擬、船舶航行條件實時模擬器的研究、船閘運行可行性分析。

本課題的主要研究成果：如超高水頭大流量的閥門水力學、通航建筑物的通航條件和船舶試驗技術研究等都已達到國際領先水平。對于非恒定流減壓模型試驗方法和試驗設備的研制、閥門段廊道流態特征和急變分離流機理、門楣通氣減少空蝕的綜合措施、分散輸水系統中出水支孔流量分配規律、泄洪產生引航道往復流的機理、小尺度船模的相似性等研究成果都已應用于三峽工程設計，并據此修改了《船閘設計規范》中的輸水系統部分條文，成果具有廣泛的推廣價值。3三峽船閘高邊坡若干基礎理論研究

此輪高邊坡研究基本上是國家八五科技攻關三峽研究的延續和深化，內容側重于工程巖體力學的應用基礎理論。由于研究工作與永久船閘高邊坡施工平行進行，因此研究成果除了一部分可以用于指導反饋設計和施工以外，大部分成果對我國高邊坡工程，特別是卸荷高邊坡工程，可為設計提供理論武器和較先進的分析手段。

3.1關于巖體力學性質的研究

三峽壩區的閃云斜長花崗巖屬性良質優的巖體。由于建閘開挖體坡高(170m)、體長(1610m)、塹深(67m)；由于山體下部誘發的地應力釋放；由于風化和巖體結構面的發育發展；導致巖體宏觀力學性質與按常規試驗獲得的力學數值之間存在差異，而且在開挖后會有性質弱化的趨勢。

通過研究，在試驗與調查基礎上，建立了巖體宏觀力學參數模擬理論，提供能較真實反映現場巖體性質的參數值。如巖體的變形模量，微新巖體可取為20～30GPa。研究表明，巖石在三向應力狀態下，卸圍壓可導致巖石的開裂。開挖后的高邊坡，巖體同時存在加載和卸荷，卸荷效應會引起巖性區域的重新劃分，從坡表至深層出現程度不同地巖體變形、松動和開裂。研究認為區內花崗巖體存在著卸荷流變效應，此種流變可通過正、反分析予以界定。

3.2高邊坡巖體穩定分析方法的研究和應用

在具有不同理論背景的巖體破壞機理研究分析基礎上，采用各種不同的方法對高邊坡的穩定進行了分析計算。以反映變形規律和變形量。

分析使用的方法不同于過去較明顯的是，在計算模型中較多地運用了脆性理論。如有的引進、開發、應用“斷裂損傷介質分析系統”，對高邊坡進行了斷裂損傷彈塑性與流變分析；有的針對三峽船閘高邊坡建立了脆彈粘性理論分析的計算模型；亦有數家單位采用其它方法試圖解釋三峽船閘高邊坡卸荷巖體的變形和非連續性問題，如離散元法(DEM)、不連續變形分析法(DDA)、數值流形方法及卸荷非線性分析。

從分析結果看，在三峽船閘高邊坡不同斷面的特征點上，在垂直于船閘軸線方向上，最大水平位移大都不超過50mm。清華大學用斷裂損傷流變模型計算的位移量在坡頂最大，為100～300mm，其它部位為50mm左右。給出的流變量，即開挖結束后繼續隨時間發展的位移量為5mm，收斂期為一年。

此外，有的運用潘家掙塑性力學的上下限理論，用組合塌滑體的剛體極限平衡分析方法，給出高邊坡整體穩定問題中沿最大可能滑動面滑動的邊坡體穩定安全系數大于5。

完成的其它成果有：對滲流水荷載、爆破動力荷載的分析研究；用錨固模型的流變損傷分析方法研究錨固機理等。

4三峽工程混凝土原材料研究

本課題結合三峽工程的需要，以提高混凝土的耐久性為中心，研究混凝土的配合成份，配置出高性能混凝土、抗沖耐磨混凝土、微膨脹水泥和灌漿改性超細水泥等方面都有所創新，其中改性超細水泥灌漿已在三峽工程中試用。研究成果的水平總體上處于國際前列。

4.1混凝土耐久性及破壞機理

本課題側重研究混凝土自身因素對耐久性的影響。對混凝土原材料特性進行分析，找出不利因素，提出改進的措施，從提高混凝土自身的性能來達到抵抗外界環境的影響，從而提高了大壩混凝土的耐久性。

(1)對大壩混凝土所用水泥及粉煤灰性能進行了試驗研究。對三峽大壩所用中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣硅酸鹽水泥的性能進行了全面的性能測試分析，均符合國家規定指標。中熱水泥的含堿量可達到小于0.55%(熟料小于0.5%)，低熱水泥的含堿量可達到小于1.0%的指標。對粉煤灰品質、水化速度和貧鈣問題進行了全面的研究。粉煤灰在拌制混凝土時有三種效應并產生三種勢能：形態效應產生減水勢能；火山灰活性效應，使粉煤灰具有受激活反應的勢能；微集料效應造成致密勢能。粉煤灰的水化速度與溫度有密切關系，且隨時間增長而增加。混凝土在20C下，粉煤灰在3～4年中仍在水化，只是水化速率緩慢，因而強度也是在緩慢增加。

(2)三峽大壩混凝土必須使用高效減水劑和引氣劑。在確定高摻一級粉煤灰的前提下，必須選用與粉煤灰相適應的高效減水劑至關重要，兩者配合應用，在降低每m3混凝土的用水量方面，能產生疊加效應。能使總減水率達到20%～30%。摻入引氣劑后能使混凝土抗凍性能大幅度提高，也提高了混凝土韌性和抗折強度。

(3)混凝土的微觀結構研究試驗得出：①水膠比對孔隙率和孔徑分布有較大的影響，水膠比大，孔隙率就高，大于100nm的孔增加；②每m3混凝土用水量降至100kg以下，總孔隙率大大降低；③摻入30%、50%、70%的一級粉煤灰，漿體總孔隙率隨摻量增加而增加，但孔徑大于100nm的有害孔仍較少，小于20nm的無害孔增加。

水泥漿體于集料界面存在富水層，較多的SO3溶解于此，造成人Aft富集和Ca(OH)2晶體的擇優取向生長，構成混凝土中的薄弱部位。當水膠比降低，對界面結構有所改善；摻加20%或者40%粉煤灰及高效減水劑和引氣劑后，改善了界面結構，但粉煤灰應低于50%。

4.2微膨脹型中熱和低熱水泥研究成果

研究成果表現在兩方面：第一，已研制出微膨脹型中熱及低熱水泥；第二，對兩種膨脹源氧化鎂及鈣釩石的膨脹機理，微膨脹中熱和低熱水泥的膨脹機理有了了解。

4.3高摻粉煤灰大壩混凝土

由于優質粉煤灰的大量摻入，其需水量比為90%左右，加之高效減水劑聯合使用，產生疊加效應，使每m3混凝土的用水量減少20%～30%，由于用水量降低加上高摻粉煤灰，就使得水泥用量可以大大降低，得到質量較好的混凝土。

4.4抗沖磨高性能混凝土研究

三峽工程特種混凝土原設計是采用C40抗沖磨混凝土，這種混凝土曾用于葛洲壩水利樞紐的特殊部位。本課題研究出C60抗沖磨高性能混凝土，它的特點是限制水泥漿體積在混凝土中的總含量，摻入高活性摻合料-硅粉和優質粉煤灰取代水泥，以減少水泥用量，選用與之相匹配的高效減水劑及膨脹劑，使C60抗沖磨高性能混凝土的水泥用量降至330kg，摻合料的總重量達37%。用鐵礦石粗骨料制備的抗沖磨高性能混凝土28d抗壓強度可以達到89.6MPa，抗沖磨失重率又比C60低40%，抗沖擊韌性提高1.8倍，但單價較C60高。

研究表明抗沖磨混凝土的改性機理是由于大量極細的活性摻合料水化后生成得C-S-H凝膠改善了集料與

水泥膠體的界面結構，使總孔隙率減少25%，有害孔減少，使混凝土密實性大大提高。

4.5大壩基礎處理水泥灌漿材料改性及其機理研究

三峽大壩防滲帳幕設計標準要求ω≤0.01L/(min·m·m)，在細微裂隙發育的大壩基巖，用普通水泥灌漿無法灌入的地段。采用超細磨水泥灌漿能達到設計要求且不污染環境。

1)超細磨水泥主要性能如下：

①細度D95≤16μm，平均中值粒徑小于4μm。

②漿材的穩定性和流動性，當W/C＝1.0時，析水率小于5%。

③強度：3d為52.5MPa，28d為72.5MPa。

④膨脹率：3d不小于0.15%，28d不大于0.60%。

(2)X光衍射分析現場灌漿情況，可以看出絕大部分水泥熟料已水化成C-S-H凝膠、Ca(OH)2和鈣礬石

(Aft)，僅有少數石英(SiO2)及碳化的CaCO3，所以水泥結石強度高，無體積收縮。

5三峽水工建筑物安全監測與反饋設計

本課題分五個專題：安全監控系統結構與方案優化，安全監測信息分析的新理論與新方法，安全監測高

新技術及自動化監測系統，混凝土壩施工期仿真計算與溫控反饋設計，開放式大型通用水工結構分析系統原理及研制技術等。

5.1安全監控系統結構與方案優化研究

三峽工程包括永久船閘、升船機、左岸大壩及廠房、泄洪壩段、右岸大壩及廠房、茅坪溪防護壩等建筑

物的監測系統，另外還有專項監測、地質環境及其他監測，其中僅永久性測點就有6000多個，是當今世界上最龐大的安全監測系統。為此，對總體結構、監測儀器布置和變形監測網等進行了全面系統地優化研究。

(1)總體結構優化針對三峽工程大壩特點及安全分析、評價和監控的要求，對安全監測系統總體結構，

依據信息可靠、有序采集、保存、查詢、調用等原則，應用優化理論，將原設計大壩三級監控(建筑物、分區和工程監測中心)改為二級監控(建筑物，監測中心)，從而減少了結構層次，提高了系統的可靠性，節約了費用。

(2)監測儀器布置優化結合技術設計和招標設計，依據少而精等原則，對監測儀器的布置進行優化研究。經優化后，變形和滲流監測儀器、設備數量減少約1/2，應力應變監測減少約2/3，水力學和動力監測減少約1/2，監測費用減少1億元以上，經濟效益顯著。

(3)變形監測網絡化對變形控制網和倒垂等進行優化研究，突破常用的模擬法，提出用解析法的優化方

案，構成目標函數。以精確、可靠、靈敏度和費用等作為約束條件，形成一個二次規劃模型，并以此編制變形監測網自動化分析軟件。應用這一個優化軟件，對升船機及臨時船閘高邊坡水平監測網進行了優化設計。

5.2安全監測信息分析新理論和新方法

安全監測的主要目的是通過監測資料的分析和反分析，對水工建筑物的安全狀況作出綜合分析、安全評價和監控。為此，針對三峽主要水工建筑物在施工期、蓄水期和運行期的不同特點，吸收國內外安全檢測領域的最新信息分析理論和方法，提出了安全監測信息分析的理論和方法。主要分三大類：

(1)綜合分析和安全評價的理論和方法用層次分析和模糊評判及其相結合、突變理論、多級灰關聯分析、可靠度理論等方法和理論，依據實測資料對大壩的實測性態進行綜合分析和安全評價。應用可靠度理論方法，以風險分析為基礎，建立大壩安全風險評估的框架。

(2)結合已建工程和三峽大壩的典型壩段(泄洪2號壩段等)，建立了施工期的特殊監控模型，時空分布的確定性模型及反分析模型，多測點監控模型因子集分析模型，另外還提出用數學濾波法分離時效分量，采用回歸與時序模型，用瑞利分布研究監控模型中環境量對效應量的滯后效應等。

(3)擬定變形監控指標擬定的理論和方法

主要包括用結構分析法和數學監控模型擬定監控指標。

5.3安全監測高新技術及自動化監控系統

鑒于三峽工程的特殊要求，決不允許中斷監測和采集數據，這就要求安全監測系統能精確、穩定、可靠、長期而又實時地采集數據。為此，在吸收目前國內外傳感器(主要是變形、裂縫等)及自動化監測技術的基礎上，有針對性地開發和研制精度高、穩定可靠的自動化監測儀器和設備，對穩定性檢查，對監測系統的構成和選型提出優化方案等。

5.4混凝土壩仿真計算與施工期溫控反饋設計

混凝土高壩，工程規模大、工期長、施工和自然條件復雜，使設計與實際施工有一定差別。為此，開展混凝土壩仿真計算與施工期溫控反饋設計的研究，對優化設計和施工，提高混凝土壩的設計施工水平具有重要的科學意義和實用價值。對此進行下列研究，并取得了相應的成果。

①提出了一整套混凝土高壩的仿真計算新方法；②研究了通倉澆筑重力壩和碾壓混凝土重力壩溫度應力的特點和規律及其與常規柱狀澆筑重力壩的差別；③編制了混凝土壩和基礎溫度場、滲流場和位移場反分析軟件；④研制了混凝土高壩施工期溫控反饋設計軟件。⑤對三峽大壩進行系統仿真計算，提出了合理的溫控措施。

5.5開發式大型通用水工結構分析系統原理及研制技術

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（一）進行課程體系改革，采用分層次多種教學方法結合的新模式

在充分了解信息技術應用專業群學生專業知識需求和實際情況的基礎上，從教學方法、教學手段、教材、教學環節、考核等多方面推進SQLServ－er數據庫應用技術課程改革，將分層次多種教學方法相結合作為教改重點，研究成果體現了實際需要。教無定法，課堂以教師為主導，學生為主體。不同的教學內容要求教師采用靈活多樣的授課方法，充分發揮各種教學方法的優勢，不斷提高教學質量。信息技術應用專業群包含了多個專業，學生生源也不同，既有高中起點的學生，又有中職起點的學生，這就要求我們對不同的專業、不同的學生采用分層次多種教學方法相結合的新模式來施教，并針對不同專業的應用需求制定相應的課程標準。

1．教學方法的創新

實踐表明，分層次多種教學方法相結合的模式深受學生歡迎，教學環節能緊扣學生思維，既能使學生輕松地掌握數據庫的建設、運行、管理和維護，也培養了學生充分運用已學到的知識去發現問題、分析問題、解決問題的能力，進而激發學生的學習熱情，調動其學習的積極性和主動性。

2．課程體系構建思路的創新

針對高職院校技術應用型人才培養的需要，在教學計劃修訂的過程中強調應用型課程的安排，增加實驗、實踐課時。特別加強了學生考級、考證課程的開設，加大了課外科技實踐活動的獎勵分值，鼓勵學生積極參加各類課外科技實踐活動，大大提高了學生的實踐能力和適應性。高職學生對學習數據庫理論知識普遍存在畏難情緒，然而理論知識沒有學扎實，實踐課也就沒有頭緒。對數據庫理論知識的教學應貫徹“實用為主”“必須和夠用為度”的教學原則，基本知識要廣而不深、點到為止。把理論知識融入項目中，讓學生在實際應用中學習數據庫的概念模型、關系模型、范式理論，這樣就可以把枯燥的知識趣味化。特別是新知識的引入，一定要做到開講求新，可以通過創設情境，實施啟發式教學，將教師承接的實際項目，按照需求分析分成若干模塊，并讓學生參與其中，以此來調動學生的學習興趣。

3．實踐教學體系的創新

在實踐實訓教學中運用“項目引導，任務驅動”教學法，強化軟件技術專業學生的實踐動手能力，采用“校企合作”教學模式。在實踐教學過程中，關鍵的環節是教師對任務模塊的設計，保證每一個任務環節基本獨立，能夠單獨運行，同時學生也能夠完成。如軟件專業對SQLServer數據庫課程的實踐性要求很高。項目實訓以一個完整的數據庫設計項目為主線貫穿整個教學過程的始終，按照項目模塊的劃分安排教學步驟，教學過程由項目任務來驅動。項目驅動教學法有助于發揮學生的主體作用，學生在學習過程中能實際參與一個完整項目的分析、設計、實現的全過程。實踐實訓項目教學中，項目的設計是關鍵。教師精心設計的項目和教師實際承接的項目能夠更好地激發學生的興趣，使其主動地投入到項目中來。在完成項目的過程中，學生可以體驗成就感、滿足感，從而進一步激發求知欲。這種開放性、創新性的教育思想和方法有利于學生從整體上掌握課程的精髓，通過對問題的分析、解決，主動對課程內容進行意義建構，提高了學生在實際工作中分析問題、解決問題的能力。

4．考核方式的創新

課程采用平時實踐考核、期末上機考試、網絡教學平臺考核相結合的考核方法。平時實踐考核成績占40％，由學習態度和任務兩部分組成；期末考核成績占40%，主要考核學生對所學知識的綜合運用能力及熟練使用SQLServer軟件的基本技能；網絡教學平臺考核成績占20%。

（二）課程體系的學習平臺改革

數據庫應用技術課程教學過程中采用基于網絡課程的“學教并重，學生受控自主學習”的模式，這在一定程度上緩解了現階段的教學矛盾，較好地滿足了不同專業層次學生對課程的不同需求，提高了教學質量。該模式有如下特點：（1）教師是教學過程的組織者，是學生自主學習的促進者；（2）學生是信息加工的主體，是知識意義的主動建構者；（3）教學媒體等資源既是輔助教師教學的演示工具，又是促進學生自主學習的認知工具與情感激勵工具；（4）通過教師指導與自主學習，學生除了從教材中獲取知識外，還可以從圖書資料及網上資源等其它教學資源中獲取大量知識；（5）以學習評價作為網絡學習監控的手段，進行學習監控，支持高質量的學習經歷，逐步引導學習者進行自我控制學習。數據庫應用技術課程網絡教學模式在實現教學目標的同時，加強了學生學習能力和實際應用能力的培養。教學環境為校園網、internet和實驗室等。教學資源為電大在線、網上課程輔導文本、視頻直播課、課程教案、網絡課程、網上鏈接資源等。教學活動主要包括自學、交互、實踐三個環節，任何一個環節均可作為教學的起點。教師可根據不同的教學內容靈活處理。網絡課程主要有“學習目標”“課程輔導”“形成性考核”“平時作業”“在線測試”“問題討論”“系統管理（教師管理區）”七大模塊。

（1）“學習目標”模塊

本模塊中可以獲得有關該課程的指導性學習資料，如教學大綱、教材版本、學習安排、課程學習要點等資料，學生可以根據自身專業知識基礎、學習時間等靈活安排個人的學習計劃和進度。學生一旦注冊后，系統將自動記錄學生學習的相關信息，對學習的全過程進行監控，計算機自動給出形成性考核成績，學生可以隨時瀏覽自己的學習情況，調整學習計劃和進度。

（2）“課程輔導”模塊

“課程輔導”模塊以教材為依據，根據教材各章的內容，以章節之間的知識點為線索，重點講述課程的重點、難點內容，并注意拓展學生的知識面。在這里學生可以獲取詳細的學習資料，有動畫、資源展示等，圖文并茂，能夠有效地幫助學生自主學習。

（3）“形成性考核”模塊

本模塊將依據服務器自動記錄的學生情況，如訪問次數、單元測試情況、課程討論發表的BBS貼數、課程綜合測試情況以及平時作業情況，自動形成并計算出學生的課程考核成績，有效地監控了學生的學習過程。

（4）“平時作業”模塊

教師根據教學要求，在“平時作業”模塊里給學生布置相應的作業。學生可以在這里按課程章節來查看并在線完成教師布置的平時作業，學員的作業完成情況計入形成性考核成績。

（5）“在線測試”模塊

學生進入本模塊時，選擇相應的課程，本系統根據所選課程的教學要求，依據各章節內容從數據庫中抽取相應的試題，對學生的學習情況進行在線測試。系統自動抽題，自動閱卷，自動顯示成績，并對測試結果進行簡單的分析和提示。考試題型有“單選題”“多選題”，操作簡單，學生如果對自己的考試成績不滿意，可以重新進行考試，考試成績將計入形成性考核成績。

（6）“問題討論”模塊

“問題討論”模塊比較復雜，功能完善。本模塊供教師和學生進行在線討論。教師可以在此設立版主、討論主題、公告、解答學生的疑難。學生可以在此自由地進行學習交流，也可建立學習活動小組，進行交流。論壇管理員既可以設立多門課程的討論專區，也可以對專門的疑點、難點設立討論區，有效地實現了分類管理，并可以鎖定討論區、刪除不健康的貼子。論壇可以記載各個時期的各個討論專題以及精品文章的，實現跟貼回復。（7）“系統管理”模塊該網絡課程可以從兩個方面實現對學習過程的監控。一是系統對學員自主學習過程的記錄與監控。通過系統自動記錄學員的訪問次數、在線測試情況、訪問時間、綜合測試情況、在BBS上發貼的數量等對學生的學習過程進行記錄和跟蹤，能夠根據他們的學習情況及時反饋學習效果。二是教師對學生學習過程的監控。教師或管理員以各自的身份登陸網站，通過訪問數據庫，可以了解和掌握學生學習的相關信息，如訪問本課程的人數，各分校學生的學習情況，每個學生學習本課程的時間和次數，在線測試情況，形成最終成績等。在“課程討論區”，師生可以對課程學習過程中存在的問題進行專題討論，教師可以將錯誤比較集中的練習以公告等形式幫助學生完成自主學習任務。期末，教師將該課程的形成性考核成績上報教務部門，所有成績的處理全部由計算機自動生成，每個學生的成績與該學生平時查看的成績一致。

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引言

全息技術是物理學中一重要發現，越來越多的應用于各個行業。伴隨著CCD技術和計算機技術的發展，全息技術也得到一次質的飛躍，從傳統光學全息到數字全息。傳統光學全息將物光和參考光干涉得到全息照片來記錄光的振幅和相位信息，而數字全息則用CCD記錄物光和參考光的干涉，形成數字全息圖，再通過計算機圖像處理技術處理全息圖。因此，影響數字全息技術發展有兩個重要方面：CCD技術和計算機圖像處理技術。本文將從計算機應用方面闡述圖像處理技術在全息中的應用。

一、圖像處理技術

圖像是現代社會人們獲取信息的一個主要手段。人們用各種觀測系統以不同的形式和手段獲得圖像，以拓展其認識的范圍。圖像以各種形式出現，可視的、不可視的，抽象的、實際的，計算機可以處理的和不適合計算機處理的。但究其本質來說，圖像主要分為兩大類：一類是模擬圖像，包括光學圖像、照相圖像、電視圖像等。它的處理速度快，但精度和靈活性差。另一類是數字圖像。它是將連續的模擬圖像離散化后處理變成為計算機能夠辨識的點陣圖像。從數字上看，數字圖像就是被量化的二維采樣數組。它是計算機技術發展的產物，具有精度高、處理方便和重復性好等特點。

圖像處理就是將圖像轉化為一個數字矩陣存放在計算機中，并采用一定的算法對其進行處理。圖像處理的基礎是數學，最主要任務就是各種算法的設計和實現。目前，圖像處理技術已經在很多方面有著廣泛的應用。如通訊技術、遙感技術、生物醫學、工業生產、計算機科學等等。根據應用領域的不同要求，可以將圖像處理技術劃分為許多分支，其中比較重要的分支有：①圖像數字化：通過采樣和量化將模擬圖像變成便于計算機處理的數字形式。③圖像的增強和復原：主要目的是增強圖像中的有用信息，削弱干擾和噪聲，使圖像清晰或將轉化為更適合分析的形式。③圖像編碼：在滿足一定的保真條件下，對圖像進行編碼處理，達到壓縮圖像信息量，簡化圖像的目的。以便于存儲和傳輸。④圖像重建：主要是利用采集的數據來重建出圖像。圖像重建的主要算法有代數法、傅立葉反投影法和使用廣泛的卷積反投影法等。⑤模式識別：識別是圖像處理的主要目的。如：指紋鑒別、人臉識別等是模式識別的內容。當今的模式識別方法通常有三種：統計識別法、句法結構模式識別法和模糊識別法。⑥計算機圖形學：用計算機將實際上不存在的，只是概念上所表示的物體進行圖像處理和顯現出來。

二、計算機圖像處理技術在全息學中的應用

圖像處理技術在全息中的應用主要表現在：一是計算全息，基于計算機圖形學將計算機技術與光全息技術結合起來，通過計算機模擬、計算、處理，制作出全息圖。因此它可以記錄物理上不存在的實物。二是利用圖像的增強和復原，圖像編碼技術等對數字全息圖像質進行提高以及實現的各種算法。它的應用大致可以分為兩大類，即空域法和頻域法：①空域法：這種方法是把圖像看作是平面中各個像素組成的集合，然后直接對這一二維函數進行相應的處理。空域處理法主要有下面兩大類:一是領域處理法。其中包括梯度運算(GradientAlgorithm)，拉普拉斯算子運算(LaplacianOperator)，平滑算子運算(SmoothingOperator)和卷積運算(ConvolutionAlgorithm)。二是點處理法。包括灰度處理(greyprocessing)，面積、周長、體積、重心運算等等。②頻域法：數字圖像處理的頻域處理方法是首先對圖像進行正交變換，得到變換頻域系列陣列，然后再施行各種處理，處理后再反變換到空間域，得到處理結果。這類處包括:濾波、數據壓縮、特征提取等處理。

三、模擬實驗

本文運用matlab軟件，利用圖像處理技術，編寫了程序，以模擬計算全息和實現全息圖像的濾波。圖1是計算全息實現流程圖。

本文將運用matlab程序設計語言實現計算全息的制作、再現過程。標有“涉”一字，圖像尺寸為1024像素×1024像素；。模擬實驗中用到的參數為：激光模擬了氦氖激光器，波長為638.2nm；再現距離為40cm；因為原始物圖的尺寸用像素為單位表示，所以像素分辨率為1。:

從模擬實驗中可以看出，數字全息的處理過程其實就是計算機圖像處理在全息技術的應用過程。利用計算機圖像處理技術對全息圖進行了記錄，將物光和參考光干涉得到了全息圖。并利用圖像的增強和復原對圖像進行了處理，以消除噪聲，得到更好的全息再現象。

本文僅模擬了計算全息的實現和再現過程，其實，計算機圖像處理在全息技術中的應用是全方位的，用實驗方法得到的全息圖中包含了更多的其他無用信息（噪聲），圖像處理技術在這里就顯得尤為重要。隨著計算機圖像處理技術的進一步發展，全息技術必然會迎來新的一輪發展和飛躍。

參考文獻：

[1]周燦林，亢一瀾.數字全息干涉法用于變形測量.光子學報，2004，13（2）：171－173.

篇（7）

2單元課程的游戲化設計

在制定了整體的游戲化課程體系后，我們就要針對具體的單元課程進行細致的游戲化教學設計。我們以一門《AUTOCAD》軟件課為例,這樣的課程就可以很好的以游戲化的模式設置教學內容，第一次課我們就學習直線的繪制方法，在開課的前一周我們就在校園網絡上投放對應的慕課，并在慕課開始時就指定了本節課的學習目標。也就是說我們利用已經錄制完成的慕課視頻，在沒有教師真正開始講授之前，就已經開始利用開放式網絡平臺讓學生學習了，這種學習方式完全是由學生自學，教師沒有任何參與。在學生進行了前夕的網絡慕課學習后，在真正的實體課堂上，教師再根據制定的教學目標進行專項講解。也就是說教師不會對課程內容再進行重復性講解，而是直接針對學生在自我學習的過程中出現的問題進行解答，尤其是共性的問題，這就相當于是RPG游戲中的任務提示和任務指引。學生通過慕課的學習已經基本掌握了直線的繪制方法，因此在課堂上教師就圍繞直線在以后的工程設計中如何使用，能繪制那些圖紙提出單元課程中的項目案例，配合教學進行。學會了直線的繪制，教師在課堂上提出本節課的項目目標，完成書架的繪制，而這個書架就是我們本節課的BOSS目標。在學生完成本節課項目目標后，必須要有全面嚴格的考評標準，根據完成情況嚴格劃分分數層次，讓學生體會到這種教學方式的嚴格性，避免學生對這種教學方式的不重視，便于課程后續的進行。第二次課的授課也是采用這樣的方式，先自學再教學的模式，只不過要求在第二次課的設計上一定要將第一次課學習到的知識技能用上，讓每次的單元課程之間有一個銜接和遞進。我們不必擔心這樣的教學方式會造成學生因為特殊原因跟不上學習的進度而耽誤學習成績，在我們單元課程的游戲化過程中，微課會發揮它的積極作用，在指定慕課的同時，我們會根據技能的難易程度會對難點的講授制定微課，這樣就便于學生在自學或者是重復學習時理解知識難點了。在很多的游戲中有一種常見的團隊游戲模式，它是將每個人的力量發揮到極致而完成游戲任務，我們在單元課程的游戲化設計中完全可以考慮由學生分組完成一個難度較高的項目任務，我們在教學內容的制定中不應該將教學內容一致化，應該根據學生的學習情況和自身的實際情況制定不同的項目目標，而團隊化的游戲模式就是為了鼓勵學生挑戰難度。其次還有一種互助模式，你幫助我完成我不會的內容，我幫助你完成你不會的內容，將每個人的特點都發揮出來，而所有一切手段的利用就是以完成大項目任務，逐級打倒BOSS為目標。

篇（8）

國外從20世紀70年代開始提出循環網絡仿真技術（CYCLONE），至今已發展了一系列的工程仿真應用軟件，但這些研究成果及仿真軟件主要應用于土木工程施工如高層建筑施工、土石方工程等。20世紀80年代初，天津大學率先在全國開展水利水電工程施工過程仿真方法研究，在近20年的發展中取得了大量開拓性的成果和社會效益。近年來，又在推動水利水電工程設計和管理向可視化、數字化方向發展方面做了大量研究工作。借助于計算機科學、系統科學和工程科學與技術的迅速發展，重點研究了三維動態可視化仿真理論與方法及其在水利水電工程中的應用，獲得了一系列富有創新性的理論方法與應用研究成果。

在開展可視化仿真及其在水利水電工程中的應用研究工作中，存在以下三個關鍵技術問題：

1．可視化技術與系統仿真技術結合的途徑

建立基于GIS的交互式可視化仿真系統框架，將可視化技術與系統仿真的各個環節相結合，實現仿真建模可視化、仿真計算可視化、仿真結果可視化。

2．可視化仿真技術在水利水電工程中的應用問題

根據水利水電工程的特點和實際需要，將可視化仿真技術與具體的工程問題相結合，提出可視化仿真技術在水利水電工程中應用的具體途徑。

3．可視化仿真軟件的通用化問題

水利水電工程施工系統仿真軟件的通用化不僅是關鍵技術問題之一，而且是推廣應用的前提。

二、基于GIS的三維動態可視化仿真技術

1．可視化仿真涵義

可視化仿真（VisualSimulationVS）是計算機可視化技術和系統建模技術相結合后形成的一種新型仿真技術，其實質是采用圖形或圖像方式對仿真計算過程的跟蹤、駕馭和結果的后處理，同時實現仿真軟件界面的可視化，具有迅速、高效、直觀、形象的建模特點。使用可視化技術以后，系統的子模塊用形象的圖形來表示，并可通過鼠標在屏幕上直觀形象的操作，就可以完成整個仿真任務。一般可視化仿真包含三個重要的環節，即仿真計算過程可視化、仿真結果可視化、仿真建模過程的可視化。

2．全過程動態仿真理論與方法

全過程動態仿真理論融合了面向對象的圖形輔助建模、動態仿真、網絡計劃分析與優化、動態演示、數據庫等技術，把整個施工過程作為一個整體，對施工全過程進行跟蹤模擬。

全過程動態仿真理論的特點就是體現了系統工程的思想。它是針對整個水利水電工程施工系統進行的，所有的優化及調配目標是使整個系統達到最優，而不是局部達到最優。它把整個施工過程作為一個大的系統，綜合考慮系統中各個單項工程之間、各個工作面之間相互影響、相互制約的關系，分析整體的施工進度、施工強度等關鍵問題，獲得更為真實的施工情況，從而達到為施工組織設計提供科學依據的目的。仿真流程圖見圖1。

3．面向對象的圖形輔助仿真建模技術

仿真是一種基于模型的活動，建模是仿真過程中十分重要的一個環節。如何能夠實現簡化而又靈活的建模過程是仿真研究的重要課題。

面向對象方法的應用使建模過程變得自然直觀，用戶可以把被仿真系統的各種活動都看成對象，并根據這些對象的類屬關系和本身特性直接構造仿真模型。這種建模過程十分類似于人類所習慣的對客觀世界中事件分類的思維過程，所以使仿真用戶感到由物理模型到計算機模型的過渡非常自然。面向對象方法的繼承性，使仿真系統十分容易擴充。同時，利用對象類層次結構的合理設計，可以達到最高的代碼重用率。

在系統仿真中應用圖形技術，能夠描述許多用語言難以表達的信息，圖形輔助建模就是利用鼠標在計算機屏幕上繪制系統模型或用模型庫中已有的系統元件拼合系統模型。

面向對象的圖形輔助建模的基礎是系統的可分性，即認為系統是由子系統組成的，而子系統又可分解成更原始的子系統。由于這種性質的存在，構造模型的方式是通過連接組成系統模型的成分模型（子模型）來建造總體模型。對于一個復雜的施工系統而言，按施工系統的層次性，可將其分解為相對簡單和獨立的子系統，而子系統間的相互聯系和影響可在子系統模型間設置相應耦合接口而加以協調，這樣可將各個子模型拼接起來而構成整體系統模型。施工系統的運行規律通過施工系統模型中各實體的屬性與狀態的變化來反映和體現。根據上述，便形成了面向對象的圖形輔助仿真建模思想。

4．基于GIS的較全面的仿真三維動態數字模型構造及其可視化方法

（1）數字地形模型建立

地表數字地形模型（DigitalTerrainModelDTM）是整個工程施工三維數字模型的重要組成部分，這里既是所有工程建筑物布置及施工活動的場所，也是施工過程中地形動態填挖的受體。水利水電工程一般均建在地形起伏較大的高原和山區，因此施工區地表DTM采用TIN模型來實現。建立工程地表DTM由地形等高線原始數據按一定的算法生成TIN模型。

（2）動態實體參數化數字建模

按照實體對象的屬性，可將其分別用點、線、面、體等四類圖形數據結構來表達。動態實體的數字模型尚需反映其屬性信息，幾何圖形與其屬性的一一對應關系建立可利用GIS的空間數據組織結構來實現。同時為反映工程施工的動態過程，在其數據結構中除了描述幾何特征及屬性外，還體現時間特征。

實體建模若采用參數化建模方法，可大大簡化建模過程。參數化實體建模是一種通過相關幾何關系組合一系列用參數控制的特征部件而構造整個幾何結構模型的技術。整個建模過程可描述成一組特征部件的組裝過程，而每個部件都由一些關鍵的參數來定義。

（3）地形動態填挖

地形填挖表現為DTM模型的修改，實質上是對地形TIN模型進行操作。即用足夠大的開挖（填筑）初始形體面轉化的TIN模型，與地形TIN兩者生成相交邊界，再從地形TIN上沿相交線切去填挖初始形體面所包含的地形區域，同時從填挖形體TIN模型中以相交線為邊界切去多余的開挖（填筑）邊坡區域，最后把兩個修正后的TIN合并構成一個經填挖后的地形DTM。在填挖計算過程中可同時得到填挖區域表面積與填挖體的工程量。

5．基于GIS的三維動態演示方法

基于GIS的三維動態演示是對任意時刻系統仿真面貌的再現，它反映了仿真系統內部數據場的動態變化過程。利用仿真模塊得到工程系統的動態信息，包括時間、建筑物幾何形狀及其屬性等，生成工程施工系統各環節某一動態變化單元i對應的圖元（施工、水位單元等）任意時刻t的面貌Vi（t），則t時刻的工程整體面貌可表示為V（t）＝Σvi（t），n為總的圖元數。其中，vi（t）＝fi（Xi，Yi，Xi，t），表示在動態施工過程中，包含時間信息的圖元的幾何形狀，它隨時間的變化而變化。把工程施工任意時刻的整體面貌貯存在圖形庫中，并與其一一對應的屬性數據建立聯系，從而在動畫演示時，按時間順序讀取圖形庫中的形體數據及相對應的屬性信息，不斷更新繪圖變量和屬性變量賦值，同時不斷刷新屏幕顯示。這樣就實現了整體工程施工過程的三維面貌及相應信息的動態顯示。

6．基于GIS的交互式可視化仿真系統結構

基于GIS系統仿真的可視化表現在建模過程中利用GIS的信息可視化采集，以及在仿真可視化操作過程中利用GIS的動態信息可視化表達。由于GIS特有的空間信息組織機制，使得其實現這些功能有著先天的優勢。同時，在可視化仿真系統中，用戶可根據顯示的圖像交互控制仿真的各個階段，直到對所模擬的現象獲得理解與洞察。在這一過程中，用戶可以通過系統提供的操作界面隨著可視化仿真系統反饋的結果來同步保持交互對仿真過程的控制。

圖2表示的是一個基于GIS的系統交互式可視化仿真的框架模型，在此模型中清晰地反映了GIS在系統仿真中結合的具體環節，以及用戶控制仿真進程的實現手段。

三、可視化仿真技術在水利水電工程中的應用研究

1．復雜地下洞室群施工動態可視化仿真與優化方法研究

地下廠房系統施工開挖量大，施工強度高，施工條件復雜，是一個極其復雜的過程。由于工序的作業時間的隨機性，容易產生隨機排隊現象而影響其他作業；由于地下洞室系統縱橫交錯，布置密集，高差大，施工通道少，使得各工序配合與相互干擾錯綜復雜；在安排各個洞室施工先后順序及隧洞施工順序時，需要考慮對工程的總工期、圍巖穩定、通風散煙條件、施工強度以及交通運輸等問題的影響。各個洞室施工在時間、空間上的邏輯關系復雜，傳統橫道圖難以直觀地揭示其復雜的時空關系。因而僅靠設計人員采用傳統的方法分析計算，難以確定合理的施工機械設備配套方案、制定合理的施工進度計劃和施工組織設計方案，難以全面、快速、準確地掌握施工全過程。

基于上述問題，提出了復雜地下廠房施工系統可視化仿真理論方法，并研制開發了相應的計算機軟件ESAS，其基本構成見圖3。通過地下洞室群施工全過程動態仿真，可以對施工過程進行定量計算與分析，進行多方案的比較和優化，直到得出滿意方案。

2．水利水電工程施工導截流三維動態可視化仿真方法研究

水利水電工程施工導流設計和管理過程，往往需要涉及大量的數據及圖形信息，如壩區的水文、地形、地質資料以及樞紐設計、施工場地布置和施工導流方案設計等各種數據及圖紙。高效、簡便地對這些信息進行管理，是提高設計效率及施工管理水平的關鍵之一。同時，施工導流方案設計是施工組織設計的重要環節，其設計過程復雜，對不同的導流方案很難進行直觀的比較，所以實現施工導流形象直觀的表達具有重大的現實意義。

為此，提出水利水電工程施工導截流三維動態可視化仿真理論與方法，并實現施工導截流可視化信息管理與三維動態演示系統CDMIS。此系統充分利用地理信息系統（GIS強大的空間數據分析與處理能力，建立三維施工導截流場地布置模型，以及在此基礎上實現可視化的信息查詢及管理等功能，從而實現設計過程中信息的可視化管理，同時實現施工導截流三維動態演示。水電工程施工導截流三維動態可視化仿真系統（CDMIS）結構圖見圖4。

3．混凝土壩施工過程三維動態可視化仿真與優化方法研究

混凝土壩施工，考慮到溫度、應力、澆筑機械設備布置和澆筑能力等因素的影響，需將混凝土壩體按一定的原則進行分縫分塊澆筑。由于混凝土壩澆筑量大，澆筑塊數以千、萬計，澆筑塊之間的施工約束條件十分復雜，這就給安排澆筑順序和進度帶來極大閑難，使人工安排澆筑塊、澆筑順序幾乎成為不可能。目前在制定混凝土壩施工組織計劃時，傳統的方法是憑經驗用類比的方法按月升高若干澆筑層和混凝土澆筑強度等指標來控制施工計劃的進程。這種方法由于缺乏系統的定量計算分析，在論證施工各階段的筑壩進度以及各混凝土壩段升高過程是否能滿足大壩施工各方面的要求時總感到論據不足。

隨著計算機和系統仿真技術的迅速發展，尤其是系統仿真技術在復雜系統運行中的推廣應用，使得有可能在計算機上實現對混凝上壩施工的動態過程的仿真實驗。事先擬定不同的混凝土壩施工方案，并對施工動態過程進行仿真，可預測不同施工方案下混凝土施工進程的各項定量指標，這對制定合理的混凝土壩施工進度計劃將提供科學可靠的決策依據。在充分考慮各種澆筑施工影響因素的情況下，建立混凝土壩施工系統的數學邏輯模型，并在此模型基礎上編制計算機仿真軟件。通過選取各種可能的機械配套方案及輸入不同的施工技術參數進行大壩施工過程的仿真計算，可得到最優機械配套的數量、機械的利用率、混凝土月澆筑強度、逐月累計混凝土澆筑方量過程曲線。同時還可得到相應某施工方案下大壩澆筑施工的詳細進度計劃、各控制階段的筑壩進程面貌等。而且通過混凝土壩澆筑仿真還可對其不同的澆筑規則對壩體上升進程的影響進行分析和研究。

同時，利用基于GIS的三維動態演示系統來表現復雜混凝土壩施工過程。通過建立坐標系，把現實世界的事物在計算機中對應位置重現出來，建立實體的數字模型，并按照一定方式將實體與其屬性一一對應，從而反映實體的靜態空間特征。同時利用過程信息，生成三維動畫，為描述復雜的施工過程提供可視化手段。

4．水利水電工程施工總布置三維動態可視化仿真方法研究

水利水電工程施工總布置是對工程施工場地在施工期間進行的空間規劃。由于水利水電工程施工場地布置幾乎包括了一切地上、地下已有的、擬建的建筑物，一切為施工服務的臨時性建筑物（包括砂石加工系統、混凝土系統等），因此布置過程非常復雜。

對樞紐主要建筑物施工全過程進行分析，并在此基礎上實現各建筑物施工關系之間的協調，以實現直觀的施工總布置形象全過程三維動態仿真，使施工場地布置隨工程進度計劃盡可能形象、直觀、迅速地演示現場施工場地變化過程。不僅能直觀顯示樞紐施工組織設計的成果，而且將極大地方便工程施工總布置決策及管理。水電站施工總布置可視化仿真系統（CLMIS）的總體結構見圖5。

四、結束語

篇（9）

第一代（1946～1957年）是電子計算機，它的基本電子元件是電子管，內存儲器采用水銀延遲線，外存儲器主要采用磁鼓、紙帶、卡片、磁帶等。由于當時電子技術的限制，運算速度只是每秒幾千次～幾萬次基本運算，內存容量僅幾千個字。

第二代（1958～1970年）是晶體管計算機。1948年，美國貝爾實驗室發明了晶體管，10年后晶體管取代了計算機中的電子管，誕生了晶體管計算機。晶體管計算機的基本電子元件是晶體管，內存儲器大量使用磁性材料制成的磁芯存儲器。

第三代（1963～1970年）是集成電路計算機。隨著半導體技術的發展，1958年夏，美國德克薩斯公司制成了第一個半導體集成電路。集成電路是在幾平方毫米的基片，集中了幾十個或上百個電子元件組成的邏輯電路。第三代集成電路計算機的基本電子元件是小規模集成電路和中規模集成電路，磁芯存儲器進一步發展，并開始采用性能更好的半導體存儲器，運算速度提高到每秒幾十萬次基本運算。

第四代（1971年～日前）是大規模集成電路計算機。隨著集成了上千甚至上萬個電子元件的大規模集成電路和超大規模集成電路的出現，電子計算機發展進入了第四代。第四代計算機的基本元件是大規模集成電路，甚至超大規模集成電路，集成度很高的半導體存儲器替代了磁芯存儲器，運算速度可達每秒幾百萬次，甚至上億次基本運算。

2計算機應用技術在信息管理中的特點和優勢

計算機應用技術的顯著特點就是具有便利性和快捷性，把計算機技術與信息管理進行整合可以有效提升工作效率和工作質量，信息管理的工作具有復雜性和繁瑣性，借助機計算機的幫助可以讓工作有序而穩定的開展，避免信息的管理工作出現混亂。總的來說，計算機的優勢主要體現在兩個方面，一方面計算機技術的應用使信息管理者的工作更加有序和方便；另一方面，信息管理工作中應用計算機技術可以讓信息管理方面的工作質量得到提高，提高信息的服務質量。目前很多行業中計算應用技術與信息管理都進行了整合，有關資料顯示，計算機應用技術的科學應用對各項工作都產生了重要影響，并得到了社會的認可。例如，在高校圖書館中使用計算機技術，圖書管理員可以通過計算機很方便地對圖書資源進行管理，學生和教師也可以很方便地通俗計算機來查閱大量的資料。

3提高計算機應用技術與信息管理整合質量的措施

3.1充分提升信息管理意識

隨著時代的發展，信息管理也要打破傳統的模式，傳統的信息管理思想和管理意識也要得到改變。管理人員要充分意識到計算機技術應用到信息管理中的重要性，這也是實現計算機應用技術與信息管理相結合的關鍵。信息管理相關部門領導要重點關注信息管理和計算機技術方面的工作，深入理解信息管理和計算機技術融合的重要意義，強化自身對信息管理的認同和理解，根據實際情況在信息管理方面投入足夠的資金，讓計算機技術能夠有效應用于信息管理工作。同時也要加強信息管理人員的培訓與學習，提高信息管理團隊的意識。

3.2建立完善的信息管理體系

完善的信息管理體系是實現計算機應用技術和信息管理整合的基礎，完善的信息管理體系可以信息管理提供可靠的依據。計算機在信息管理中的應用需要計算機的技術的支持要求管理人員要掌握計算機技術，充分利用計算機來進行信息管理，熟悉計算機的應用才能保證信息管理系統的安全穩定運行。科學化的信息管理系統包含網絡技術、數據庫以及多媒體等部分，管理人員需要熟悉計算機的操作以及各種設備的使用，有效提高信息管理的效率。另外，信息管理者還需要檢查信息庫中的信息，及時發現缺失和不完整的信息，并進行補充；并把信息進行分類，為以后的信息查詢和檢索工作提供便利。因此，完善信息管理體系對計算機在信息管理中有著非常重要的意義，

3.3提升信息質量

信息管理中應用了計算機技術以后，經常會有信息重復的情況出現，不僅為管理工作帶來了困難，同時也為信息的查閱個檢索帶來了不便。因此，需要對信息進行管理和優化，對信息庫中重復的信息進行有效的處理，精簡信息，及時去除重復的信息，保留有價值的信息，節省儲存空間，為信息的管理和用戶的查閱提供方便。在高校的信息管理方面，信息管理者想要使計算機技術全面應用到管理工作中，對于不同類型的信息，要制定預期相應的標準，管理人員要嚴格按照標準來處理信息。同時，信息管理者也要不斷學習計算機技術和管理方面的知識，提升使自身的綜合素質，以便更好的適應信息管理工作需要。

3.4豐富庫存信息

如今社會發展迅速的情況下，各種信息的變化都很大，信息的更新速度也很快，保證信息更加的完整和具有時效性，要及時對信息進行更新和增加新的信息，豐富庫存信息。豐富的庫存信息能夠為用戶提供豐富的資源，給用戶更多的選擇，信息還要緊跟時代的發展，避免出現庫存缺乏足夠的信息，無法滿足用戶對信息的需求的情況出現。豐富信息庫存的方法有很多種，主要有歸檔、交換以及購買等。可以進行收集的信息的內容也很廣泛，廣泛的內容可以使信息更加多元化。例如企業的信息管理方面，可以收集企業工作中的內部信息資料，也可以收集企業外部與本企業或者行業相關的信息等。信息的收集形式也可以是多樣化的，如電子形式的資料以及紙質資料等。信息管理者只有采取有效的方式，并合理選擇具有價值的資料才能得到豐富信息的目的，滿足用戶對信息的需求。計算機的使用為信息的收集提供了極大的便利，管理者要充分利用計算機來進行信息庫存的收集和整理工作。從各種渠道收集的信息中，不可避免的會存在虛假或者錯誤的信息，需要對大量的信息進行甄別，使用計算機可以快速、有效對信息進行處理，為工作人員節省大量的時間，同時確保了信息的真實可靠。

篇（10）

根據波特的影響企業的利益相關者理論，企業有五個利益相關者，分別是客戶、競爭對手、供應商、分銷商和政府等其他利益相關者。其中，最重要的利益相關者就是客戶。現代企業的競爭優勢不僅體現在產品上，還體現在市場上，誰能獲得更大的市場份額，誰就能在競爭中占據優勢和主動。而對市場份額的爭奪實質上是對客戶的爭奪，因此，企業必須完成從“產品”導向向“客戶”導向的轉變，對企業與客戶發生的各種關系進行管理。進行有效的客戶關系管理，就要通過有效的途徑，從儲存大量客戶信息的數據倉庫中經過深層分析，獲得有利于商業運作，提高企業市場競爭力的有效信息。而實現這些有效性的關鍵技術支持就是數據挖掘，即從海量數據中挖掘出更有價值的潛在信息。正是有了數據挖掘技術的支持，才使得客戶關系管理的理念和目標得以實現，滿足現代電子商務時代的需求和挑戰。

一、客戶關系管理（CRM）

CRM是一種旨在改善企業與客戶之間關系的新型管理方法。它是企業通過富有意義的交流和溝通,理解并影響客戶行為,最終實現提高客戶獲取、客戶保留、客戶忠誠和客戶創利的目的。它包括的主要內容有客戶識別、客戶關系的建立、客戶保持、客戶流失控制和客戶挽留。通過客戶關系管理能夠提高企業銷售收入，改善企業的服務，提高客戶滿意度，同時能提高員工的生產能力。

二、數據挖掘（DM）

數據挖掘（DataMining，簡稱DM），簡單的講就是從大量數據中挖掘或抽取出知識。數據挖掘概念的定義描述有若干版本。一個通用的定義是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機的實際應用數據中提取人們感興趣的知識，這些知識是隱諱的、事先未知的、潛在有用的信息。

常用的數據挖掘方法有：（1）關聯分析。即從給定的數據集中發現頻繁出現的項集模式知識。例如，某商場通過關聯分析，可以找出若干個客戶在本商場購買商品時，哪些商品被購置率較高，進而可以發現數據庫中不同商品的聯系，進而反映客戶的購買習慣。（2）序列模式分析。它與關聯分析相似，其目的也是為了控制挖掘出的數據間的聯系。但序列模式分析的側重點在于分析數據間的前后（因果）關系。例如，可以通過分析客戶在購買A商品后，必定（或大部分情況下）隨著購買B商品，來發現客戶潛在的購買模式。（3）分類分析。是找出一組能夠描述數據集合典型特征的模型，以便能夠分類識別未知數據的歸屬或類別。例如，銀行可以根據客戶的債務水平、收入水平和工作情況，可對給定用戶進行信用風險分析。（4）聚類分析。是從給定的數據集中搜索數據對象之間所存在的有價值聯系。在商業上，聚類可以通過顧客數據將顧客信息分組，并對顧客的購買模式進行描述，找出他們的特征，制定針對性的營銷方案。（5）孤立點分析。孤立點是數據庫中與數據的一般模式不一致的數據對象，它可能是收集數據的設備出現故障、人為輸入時的輸入錯誤等。孤立點分析就是專門挖掘這些特殊信息的方法。例如，銀行可以利用孤立點分析發現信用卡詐騙，電信部門可以利用孤立點分析發現電話盜用等。

三、數據挖掘在客戶關系管理中的應用

1.進行客戶分類

客戶分類是將大量的客戶分成不同的類別，在每一類別里的客戶具有相似的屬性，而不同類別里的客戶的屬性不同。數據挖掘可以幫助企業進行客戶分類，針對不同類別的客戶，提供個性化的服務來提高客戶的滿意度，提高現有客戶的價值。細致而可行的客戶分類對企業的經營策略有很大益處。例如，保險公司在長期的保險服務中，積累了很多的數據信息，包括對客戶的服務歷史、對客戶的銷售歷史和收入，以及客戶的人口統計學資料和生活方式等。保險公司必須將這些眾多的信息資源綜合起來，以便在數據庫里建立起一個完整的客戶背景。在客戶背景信息中，大批客戶可能在保險種類、保險年份和保險金額上具有極高的相似性，因而形成了具有共性的客戶群體。經過數據挖掘的聚類分析，可以發現他們的共性，掌握他們的保險理念，提供有針對性的服務，提高保險公司的綜合服務水平，并可以降低業務服務成本，取得更高的收益。

2.進行客戶識別和保留

(1)在CRM中,首先應識別潛在客戶,然后將他們轉化為客戶

這時可以采用DM中的分類方法。首先是通過對數據庫中各數據進行分析，從而建立一個描述已知數據集類別或概念的模型，然后對每一個測試樣本，用其已知的類別與學習所獲模型的預測類別做比較，如果一個學習所獲模型的準確率經測試被認可，就可以用這個模型對未來對象進行分類。例如，圖書發行公司利用顧客郵件地址數據庫，給潛在顧客發送用于促銷的新書宣傳冊。該數據庫內容有客戶情況的描述，包括年齡、收入、職業、閱讀偏好、訂購習慣、購書資金、計劃等屬性的描述，顧客被分類為“是”或“否”會成為購買書籍的顧客。當新顧客的信息被輸入到數據庫中時，就對該新顧客的購買傾向進行分類，以決定是否給該顧客發送相應書籍的宣傳手冊。

(2)在客戶保留中的應用

客戶識別是獲取新客戶的過程，而客戶保留則是留住老顧客、防止客戶流失的過程。對企業來說，獲取一個新顧客的成本要比保留一個老顧客的成本高。在保留客戶的過程中，非常重要的一個工作就是要找出顧客流失的原因。例如，某專科學校的招生人數在逐漸減少，那么就要找出減少的原因，經過廣泛的搜集信息，發現原因在于本學校對技能培訓不夠重視，學生只能學到書本知識，沒有實際的技能，在就業市場上找工作很難。針對這種情況，學校應果斷的抽取資金，購買先進的、有針對性的實驗實訓設備，同時修改教學計劃，加大實驗實訓課時和考核力度，培訓相關專業的教師。

(3)對客戶忠誠度進行分析

客戶的忠誠意味著客戶不斷地購買公司的產品或服務。數據挖掘在客戶忠誠度分析中主要是對客戶持久性、牢固性和穩定性進行分析。比如大型超市通過會員的消費信息，如最近一次消費、消費頻率、消費金額三個指標對數據進行分析,可以預測出顧客忠誠度的變化，據此對價格、商品的種類以及銷售策略加以調整和更新，以便留住老顧客，吸引新顧客。

(4)對客戶盈利能力分析和預測

對于一個企業而言，如果不知道客戶的價值，就很難做出合適的市場策略。不同的客戶對于企業而言，其價值是不同的。研究表明，一個企業的80%的利潤是由只占客戶總數的20%的客戶創造的，這部分客戶就是有價值的優質客戶。為了弄清誰才是有價值的客戶，就需要按照客戶的創利能力來劃分客戶，進而改進客戶關系管理。數據挖掘技術可以用來分析和預測不同市場活動情況下客戶盈利能力的變化，幫助企業制定合適的市場策略。商業銀行一般會利用數據挖掘技術對客戶的資料進行分析，找出對提高企業盈利能力最重要的客戶，進而進行針對性的服務和營銷。

(5)交叉銷售和增量銷售

交叉銷售是促使客戶購買尚未使用的產品和服務的營銷手段，目的是可以拓寬企業和客戶間的關系。增量銷售是促使客戶將現有產品和服務升級的銷售活動，目的在于增強企業和客戶的關系。這兩種銷售都是建立在雙贏的基礎上的，客戶因得到更多更好符合其需求的服務而獲益，公司也因銷售增長而獲益。數據挖掘可以采用關聯性模型或預測性模型來預測什么時間會發生什么事件，判斷哪些客戶對交叉銷售和增量銷售很有意向，以達到交叉銷售和增量銷售的目的。例如，保險公司的交叉營銷策略：保險公司對已經購買某險種的客戶推薦其它保險產品和服務。這種策略成功的關鍵是要確保推銷的保險險種是用戶所感興趣的，否則會造成用戶的反感。

四、客戶關系管理應用數據挖掘的步驟

1.需求分析

只有確定需求，才有分析和預測的目標，然后才能提取數據、選擇方法，因此，需求分析是數據挖掘的基礎條件。數據挖掘的實施過程也是圍繞著這個目標進行的。在確定用戶的需求后,應該明確所要解決的問題屬于哪種應用類型,是屬于關聯分析、分類、聚類及預測，還是其他應用。應對現有資源如已有的歷史數據進行評估，確定是否能夠通過數據挖掘技術來解決用戶的需求，然后將進一步確定數據挖掘的目標和制定數據挖掘的計劃。

2.建立數據庫

這是數據挖掘中非常重要也非常復雜的一步。首先,要進行數據收集和集成，其次,要對數據進行描述和整合。數據主要有四個方面的來源：客戶信息、客戶行為、生產系統和其他相關數據。這些數據通過抽取、轉換和裝載，形成數據倉庫，并通過OLAP和報表，將客戶的整體行為結果分析等數據傳遞給數據庫用戶。

3.選擇合適的數據挖掘工具

如果從上一步的分析中發現，所要解決的問題能用數據挖掘比較好地完成，那么需要做的第三步就是選擇合適的數據挖掘技術與方法。將所要解決的問題轉化成一系列數據挖掘的任務。數據挖掘主要有五種任務：分類，估值預測，關聯規則，聚集，描述。前三種屬于直接的數據挖掘。在直接數據挖掘中，目標是應用可得到的數據建立模型，用其它可得到的數據來描述感興趣的變量。后兩種屬于間接數據挖掘。在間接數據挖掘中，沒有單一的目標變量，目標是在所有變量中發現某些聯系。

4.建立模型

建立模型是選擇合適的方法和算法對數據進行分析，得到一個數據挖掘模型的過程。一個好的模型沒必要與已有數據完全相符，但模型對未來的數據應有較好的預測。需要仔細考察不同的模型以判斷哪個模型對所需解決的問題最有用。如決策樹模型、聚類模型都是分類模型，它們將一個事件或對象歸類。回歸是通過具有已知值的變量來預測其它變量的值。時間序列是用變量過去的值來預測未來的值。這一步是數據挖掘的核心環節。建立模型是一個反復進行的過程，它需要不斷地改進或更換算法以尋找對目標分析作用最明顯的模型，最后得到一個最合理、最適用的模型。

5.模型評估

為了驗證模型的有效性、可信性和可用性，從而選擇最優的模型，需要對模型進行評估。我們可以將數據中的一部分用于模型評估，來測試模型的準確性，模型是否容易被理解模型的運行速度、輸入結果的速度、實現代價、復雜度等。模型的建立和檢驗是一個反復的過程，通過這個階段階段的工作，能使數據以用戶能理解的方式出現，直至找到最優或較優的模型。

6.部署和應用

將數據挖掘的知識歸檔和報告給需要的群體，根據數據挖掘發現的知識采取必要的行動，以及消除與先前知識可能存在的沖突，并將挖掘的知識應用于應用系統。在模型的應用過程中，也需要不斷地對模型進行評估和檢驗，并做出適當的調整，以使模型適應不斷變化的環境。

參考文獻:

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[3]朱美珍:以數據挖掘提升客戶關系管理[J]．高科技產業技術與創新管理，2006，（27）

篇（11）

一、氯酸鈉概述

氯酸鈉是一種重要的無機化工產品，其分子式為NaClO3，分子量106.44。通常我們見到的是白色或微黃色晶體，在介穩狀態呈晶體或斜方晶體。相對密度2.490，熔點255℃，味咸而涼，易溶于水，微溶于乙醇、液氨、甘油。有潮解性。加熱到300℃以上就可分解放出氧氣。在酸性溶液中有強氧化作用，在中性或弱堿性溶液中氧化能力非常低，與硫、磷及有機物混合或受撞擊易引起燃燒和爆炸。

二、氯酸鈉應用及發展

氯酸鈉是一種重要的無機化工產品，在世界范圍內的應用市場廣泛。國際上氯酸鈉92%用作紙漿處理和飲用水處理的原料：北美氯酸鈉98%用于紙漿和造紙業，其余2%用于制備氯酸鹽、礦業等。歐洲氯酸鈉84%用于造紙業，7.8%用于制造其他氯酸鹽、亞氯酸鹽，4.2%用于制造除草劑，其余4%用于鈾礦及其他。日本氯酸鈉73%用于造紙業，6%用于氧化劑及其他氯酸鹽的制備，5%用于除草劑，16%用于紡織及和其他行業。目前全世界氯酸鈉的產銷量約為300萬噸，生產廠家主要集中在北美（加拿大、美國）和北歐（蘇格蘭、瑞典）。其中北美產量約為170萬噸/年，北歐產量約為72萬噸/年，日本產量約為8萬噸/年。加拿大和美國的生產能力超過190萬噸/年，瑞典、法國的氯酸鈉產量也在20萬噸/年以上，而我國卻不足20萬噸（包括用于生產氯酸鉀所消耗的氯酸鈉）。美國是氯酸鈉消耗大國，雖連續擴建新裝置仍需從加拿大、瑞典等國進口，以滿足紙漿漂白、飲用水處理等方面的需求。在歐洲的芬蘭、瑞典、法國等國家，紙漿和紙制品生產商用二氧化氯作漂白劑的發展迅速。在日本其需求量也在連年上升，是氯酸鈉的長期進口國。

國外紙漿廠之所以采用二氧化氯漂白的主要原因：一是環保工作的需要，采用傳統的方法用氯氣漂白紙漿會產生強致癌物，還易與水中的腐殖質形成氯代烴，與水中酚類形成有怪味的氯酚，與水中的氨形成對魚和人類均有害的氯胺，且氯氣長期使用可引起水中某些微生物的抗藥性，污染地下水源，不利于環保。目前歐洲和北美都已立法禁止造紙業使用氯漂白；二是二氧化氯與其它用于漂白的氧化劑相比，其漂白性能好，它的氧化電位適中，能有效地處理附著在纖維上的色素和污物而不影響其纖維強度，而且紙漿織物的白度可由原來氯漂的75°提高到85°。用二氧化氯漂白紙漿，生產的紙品在潮濕空氣中不隨時間延長而發黃變色，保證了紙品質量，價值也比較高。到目前為止，還未發現一種在成本及紙漿白度與強度方面超過二氧化氯的替代品。因此，制漿領域采用氯氣漂白紙漿的方法將很快被二氧化氯漂白法所取代。

氯酸鈉在水處理方面主要是應用氯酸鈉衍生的二氧化氯。在城市飲用水和污水處理中，國際上通常采用3種消毒方式，即液氯消毒、二氧化氯消毒和臭氧消毒，中國基本上是采用液氯消毒。采用液氯消毒，在殺菌的同時，又帶來游離氯對各種有機物的氯化作用，在水體當中產生三氯甲烷、二惡英、氯酚等致辭癌物，危害人類的健康。

近幾年國家有關部門在對飲用水質的調查中發現，各地的飲用水中有各種不同屬性的有機物300多種，其中三氯甲烷含量最為突出，一些地方的飲用水中三氯甲烷含量310μg/L。二氧化氯與液氯消毒相比，兩者的消毒體系非常相似，但二氧化氯消毒不會與水中的有機物產生三氯甲烷，不會產生氯化胺，卻能破壞酚、硫化物、氧化物和其他許多有機物；與臭氧消毒相比，二氧化氯消毒投資少，產率高，在水中的滯留時間長，能夠有效地殺除和控制各種細菌，同時也不會與水中的溴化物、次溴酸物反應，產生對人體有害的物質。由此可見，二氧化氯不僅是一種比液氯更有效的殺菌劑和殺病毒劑，且其氧化能力僅次于臭氧（投資低于臭氧），消毒過程中幾乎不形成三氯甲烷和揮發性有機氯，同時生成的總有機氯也要比液氯少得多，其取代液氯已成為時代的必然。目前，二氧化氯在歐美國家得到了普遍應用，而中國則剛剛起步，許多科研院所和自來水公司都已紛紛開展研究，并取得了一定的成績。

三、氯酸鈉技術簡介

氯酸鈉的生產方法主要有化學法和電解法。

化學法：化學法是以石灰為原料，將石灰制成石灰乳，然后氯化。在析出了氯化鈣結晶后的氯酸鈣溶液中，加入硫酸鈉或碳酸鈉進行復分解反應，生成氯酸鈉溶液和硫酸鈉產品。由于化學法生產氯酸鈉有工藝流程長、設備多、占地面積大、操作環境差、生產成本高等原因，目前國內外氯酸鈉生產均不采用這一方法。

電解法是以原鹽或精制鹽為原料，原鹽需先制成飽和的粗鹵水，然后加入純堿、燒堿和氯化鋇，除去粗鹽水中的鈣、鎂及硫酸根離子，并過濾得一級精制鹽水。一級精制鹽水再經離子交換處理或膜處理得到二級精制鹽水，然后在二次精制鹽水中加入重鉻酸鈉、鹽酸，調節PH值后送入無隔膜的電解槽中進行電解。電解得到的氯酸鈉溶液，經過脫次氯酸鈉、結晶、分離、干燥得到結晶氯酸鈉成品，現在所有廠家都采用的是電解法工藝生產氯酸鈉，其工藝過程大體包括鹽水工序、電解工序、結晶干燥工序等，現分述如下：

（一）鹽水工序

北美、歐洲國家氯酸鈉生產所用氯化鈉均為精制氯化鈉，其鈣鎂含量極低，鹽水精制工序常采用二級凈化處理（采用膜過濾、離子交換處理等技術，進一步除去鹵水中的雜質離子）。因精鹽中雜質含量少，故而鹽水精制工序生產線短，排渣量少，減少了對環境的污染。國外氯酸鈉生產廠家都非常注重鹽水的凈化處理，因為鹽水的質量好壞直接影響電耗和洗槽周期。

國內氯酸鈉原料采用礦鹽、鹵水、海水，原料雜質較多，精制生產線長。由于原料精制設備簡陋，精鹽水鈣、鎂含量高，故而造成槽電壓升得快，洗槽周期短，一般在三個月洗一次，進行鹽水的二次精制可使鹵水含鈣鎂量降低，還可降低電耗、延長洗槽周期，提高生產效率。

（二）電解工序

電解工序是生產氯酸鈉的最主要工序。電解槽是氯酸鈉生產的關鍵設備。二十世紀六、七十年代鈦基涂釕金屬陽極開始應用于氯堿電解槽。經過近幾十年來的發展該項技術已成為相對完善的技術。值得一提的是某一公司開發了一個反應器帶成百個電解槽的裝置。該技術巧妙地解決了電化學腐蝕問題，使裝置結構和操作簡化，電流效率又高。國外單線生產能力一般在三萬至五萬噸/年，電流密度一般在2500-3000A/m2，電流效率在94%-95%。

國內大多公司采用一個反應器帶三至五個電解槽的汽提外循環氯酸鈉電解

裝置。近兩年來，為了更加完善電解槽，對一些結構要素進行了優化。使單線生產能力可達4.0萬噸/年。

（三）結晶工序

幾乎所有的生產線都采用真空結晶技術，有外循環式（3萬噸/年以下）和內循環式真空結晶器，其熱源為電解反應產生的熱量。（3萬噸/年以上）用水環式真空泵抽真空。

德國的麥索（MESO）公司是全球最大的結晶器專業設計制造商，其設備專一用來生產大粒晶體。脫水工序均采用臥式自動卸料離心機，干燥工序選用沸騰床干燥器。國內比較大的生產廠家一般采用引進技術生產大粒晶體。

（四）氯酸鈉生產過程主要的化學反應式為：

總反應式：NaCL+3H2O=NaCLO3+3H2

陽極：2CL-CL2+2e

陰極：2H2O+2eH2+2OH-

液相反應：CL2+H2O=HCLO+H++CL-

HCLO=H++CLO-

2HCLO+CLO-CLO3-+2CL-+2H+

四、環境保護：

國外發達國家都非常重視環境保護工作，生產過程全密閉循環，幾乎做到了零排放。由于原料鹽是精制鹽，廢渣排放量極少；廢氣中的氯全部回收利用，幾乎無廢氣排出，洗液、雨水通過室外雨水溝全部回收處理。一些發達國家在設計時就非常注重環保，有的工廠在基建時就在地下鋪建橡塑板，以防對地面造成污染，工廠搬遷時可還原地表。

目前我國對環境治理要求比較嚴格，因此在建此類項目時要考慮環境的影響。應盡量減少環境污染。同時隨著國家對環境治理力度的加強，會剌激氯酸鈉的消耗，從而促進氯酸鈉行業的發展。

五、國內氯酸鈉生產的機遇與挑戰

我國氯酸鈉的消費結構、消費量與發達國家相比有很大差距。歐美消費量達200多萬噸，且90%用于造紙和水處理；我國消費量小，且75%用作制造氯酸鉀作為生產煙花的原料。國內潛在市場廣闊：現在我國在造紙業使用氯酸鈉正處于發展階段，今后幾十年里二氧化氯漂白將在造紙行業占主導地位。二氧化氯是目前國際公認的一種高效、低毒、快速、廣譜的第四代新型滅菌消毒劑，是聯合國世界衛生組織確認的安全、高效、無毒新型強氧化殺菌消毒劑。在飲用水消毒上，二氧化氯取代氯氣是必然趨勢，其用量也在逐年上升。國內經濟的發展和消費水平的快速提高，使氯酸鈉的應用范圍不斷擴大，如電子、環保、消毒、石油、開采等行業需求加大；以上種種原因都極大地刺激了氯酸鈉的消費。但是，氯酸鈉生產投資大，很多企業無力承擔。加入WTO后，國內氯酸鈉生產成本比國外高，國外產品的擁入勢必會影響國內氯酸鈉產業的發展。再者，綠色和平組織主張向完全無氯漂白工藝發展，也會給國內氯酸鈉的使用產生一定的影響。有學者稱：由于我國氯酸鈉生產尚處于發展階段，在近二、三十年內，二氧化氯在水處理及造紙方面的應用將是這些行業的主流，不會有太大的變化。以上眾多因素，生產企業在生產時，一是要加大投入技術力量、設備，提高產品在國際上的竟爭力，在生產的同時做好環境保護及三廢的治理工作，為社會的可持續發展做出應有的貢獻。

參考資料：