控制技术论文大全11篇

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1.引言

大体积混凝土由于水泥凝结硬化过程中释放出大量的水化热，形成较大的内外温差，当温差较大超过25℃时，混凝土内部的温度应力有可能超过混凝土的极限抗拉强度从而产生温度裂缝，同时混凝土降温阶段如果降温过快，由于厚板收缩，又受到强大的摩阻力，可能导致收缩贯穿裂缝。此外，混凝土本身的收缩也可能造成裂缝的产生。因此大体积混凝土存在的主要问题是裂缝的控制。

2.大体积混凝土的概念

目前国内对于大体积混凝土尚无一个明确的定义。我国有的规范认为，当基础边长大于20m，厚度大于1m，体积大于400m3时称大体积混凝土；有的则认为混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大，导致裂缝的混凝土为大体积混凝土。

3.大体积混凝土的主要类型

目前主要根据混凝土的种类和要求的性能进行分类。按照混凝土种类主要分为不含钢筋的素混凝土、含钢筋的钢筋混凝土或掺入钢纤维的钢纤维混凝土；按照要求的性能主要分为干硬性混凝土、低流态混凝土、高流态混凝土和常态混凝土等。

4.大体积混凝土的特点及施工技术要求

大体积混凝土结构厚、体形大、钢筋密、一次浇注量大、施工时间长、施工工艺要求高、受环境影响大，浇注完毕后，由于体积过大，造成混凝土水化热大，温度场梯度大，混凝土“内热外冷”极易产生裂缝。工程实践证明，大体积混凝土施工难度比较大，混凝土产生裂缝的机率较多。

5.大体积混凝土裂缝的主要类型

5.1干缩裂缝

混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。是混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果：混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。

5.2塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细，且长短不一，互不连贯状态。常发生在混凝土板或比表面积较大的墙面上，较短的裂缝一般长20～30cm，较长的裂缝可达2～3m，宽1～5mm.从外观分为无规则网络状和稍有规则的斜纹状或反映出混凝土布筋情况和混凝土构件截面变化等规则的形状，深度一般3～10cm，通常延伸不到混凝土板的边缘。

5.3沉陷裂缝

沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致。或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致混凝土出现沉陷裂缝。特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。

5.4温度裂缝

温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇注后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升。而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差。较大的温差造成混凝土内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。

6.大体积混凝土裂缝的材料控制技术

6.1水泥的合理选取

优先选用收缩小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期（1～5d）可产生一定的预压应力，而在水化后期预压应力部分抵消温度徐变应力，减少混凝土内的拉应力，提高混凝土的抗裂能力。

6.2骨料的合理选取

选择线膨胀系数小、岩石弹性模量低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料，这样可以获得较小的空隙率及表面积，从而减少水泥的用量，降低水化热，减少干缩，减小了混凝土裂缝的开展。

6.3尽可能减少水的用量

水对混凝土具有双重作用，水化反应离不开水的存在，但多余水贮存于混凝土体内，不仅会对混凝土的凝胶体结构和骨料与凝胶体间的界面过度区相的结构发展带来影响，而且一旦这些水分损失后，凝胶体体积会收缩，如果收缩产生的内应力超过界面过度区相的抗力，就有可能在此界面区产生微裂缝，降低混凝土内部抵抗拉应力的能力。再者，大体积混凝土一般强度都不是很高。

7.混凝土凝结硬化过程的控制

宏观上，硬化混凝土在约束条件下，收缩变形会产生弹性拉应力，拉应力的近似值最初可假定为杨氏模量和变形的乘积，当诱导拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土材料就会开裂。但事实上，由于混凝土是一种兼具粘性和延展性（徐变）的复杂相组成的非均质材料，一些应力被徐变松弛所释放，混凝土是否产生裂缝是徐变应力松弛后的残余应力所决定。

8.外加剂与掺合材料的控制

8.1粉煤灰

混凝土中掺用粉煤灰后，可提高混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度，抑制碱集料反应，减少新拌混凝土的泌水等。这些诸多好处均将有利于提高混凝土的抗裂性能。但是同时会显着降低混凝土的早期强度，对抗裂不利。试验表明，当粉煤灰取代率超过20%时，对混凝土早期强度影响较大，对于抗裂尤其不利。

8.2硅粉

（1）抗冻性：微硅粉在经过300～500次快速冻解循环，相对弹性模量隆低10～20%，而普通混凝土通过25～50次循环，相对弹性模量隆低为30～73%.（2）早强性：微硅粉混凝土使诱导期缩短，具有早强的特性。（3）抗冲磨、控空蚀性：微硅粉混凝土比普通混凝土抗冲磨能力提高0.5～2.5倍，抗空蚀能力提高3～16倍。

8.3减水剂

缓凝高效减水剂能够提高混凝土的抗拉强度，并对减少混凝土单位用水量和胶凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力学、热学、变形等性能起着极为重要的作用。

8.4引气剂

引气剂除了能显着提高混凝土抗冻融循环和抗侵蚀环境的能力外，能显着降低新拌混凝土的泌水，提高混凝土的工作度，降低混凝土的弹性模量，优化混凝土体内微观结构，提高混凝土的抗冻性能。

9.结语

大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素有几种：一是结构型裂缝，由外荷载引起的。二是材料型裂缝，主要由温度应力和混凝土的收缩引起的。目前控制和解决的重点是温度应力引起的混凝土裂缝。

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在实际工作中，极其的作业形式和作业方法都存在着一定的差异，所以智能控制技术在控制目标和控制策略的选择上也存在着很大的不同。在智能控制技术应用于挖掘机领域方面，其主要要实现的控制目标就是要实现节能环保，同时也要提高机械生产的效率。智能控制技术使用在压路机领域方面主要就是要实现碾压的质量和压实的速度。当前挖掘机主要有两种控制策略,一是“负载适应控制”另一种是“动力适应控制”。负载适应控制主要就是指在发动机发出功率已经稳定的情况下，液压系统能够根据实际的需要对自身的运行状态进行适当的调整，从而使其能够以最佳的状态来完成工作。动力适应控制就是在实际的工作中发动机要根据运行的具体情况支持发动机的动力输出，这也极大的节约了能源。采用“负载适应控制”技术的挖掘机,一般设有几种动力选择模式,如最大功率模式,标准功率模式和经济功率模式,每种模式下的发动机输出功率基本恒定,同时液压泵业设有几条恒功率曲线与之匹配。由于系统中采用了发动机速度传感控制技术（ESS控制技术）,在匹配时将每种功率模式下的泵的吸收功率设定为大于或等于该模式下的发动机输出功率,这样可以使液压系统充分吸收利用发动机的功率,减少能量损失。还可以通过对泵的吸收功率的调节,协调负载与发动机的动力输出,避免发动机熄火。在实际的工作中，操作人员需要根据作业面的具体情况选择发动机电费模式，所以这种方式在实行的过程中还需要一定的人工参与，如果操作不当，非常容易造成浪费的现象。采用动力适应控制以后挖掘机就能够开启自动控制的模式，在作业的过程中，该技术可以根据实际的需要为发动机的运行提供一定的动力，这样也有效的避免了资源和能源的浪费现象，该系统可以根据机械运行的实际需要来供给动力，在运行的过程中不需要过多人工的操作和参与，在经济性和高效性上都有着很好的表现。这一系统的运行思路是让机器对施工的具体情况进行有效的识别，同时根据其分析的具体状况制定适当的解决办法，发动机和该系统在运行的过程中会对运行的状态进行适当的调整，这样就能够保证其在运行的过程中处于良好的状态。在挖掘机智能控制技术中还需要一些节能和为操作提供方便的方法，采用这些方法能够更好的对系统进行维护和保养，能够更加有效的提升整个系统的性能和运行质量。智能压路机在使用智能控制技术的过程中需要根据设定的质量和目标对压实的效果进行有效的检测和控制，同时还要通过系统的自我调节来寻找最佳的解决方案。

2.控制方法

任何智能控制系统包含三个过程：

（1）采集信息；

（2）处理信息并做出决策和思考；

（3）决定执行。挖掘机是通过检测液压系统得运行参数来识别载荷大小的,如检测液压系统中泵的控制压力,泵的输油压力和各机构（行走,回转,动臂提升和斗杆收回）的工作压力等。有的还检测先导手柄的位移量和系统流量等。挖掘机控制器根据采集的信息,通过模糊控制理论推理出所需功率的大小和发动机的最佳转速。执行决定的过程是由控制器驱动发动机油门执行器,使发动机设定到理想的转速和输出功率。而压路机是通过连续检测振动轮的振动加速来识别地面压实质量的。振动轮内的旋转偏心快产生的振动,理论上是一条正弦曲线。当振动轮在地面上振动时,曲线总是被扰动的,在软地面上额度扰动小,在硬地面上的扰动大。通过对压路机振动轮的加速度进行快速傅立叶变换处理,能够计算出地面压实的数据。

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1边火道控制技术

由于边火道侧墙密封问题易造成漏风、温度低和边火道挥发分析出量少的特点，预热区温度不易控制，在控制模块中，提供边火道温度单独设定的方法，通过提高边火道的温度设定，解决预热区边火道温度低的问题。在焙烧实际操作时，如果高温炉室采用远程控制火道设定温度为1200℃，边火道增加30℃偏移值即设定为1230℃，这样可使高温炉室各个料箱的水平温差控制在5℃以内；处于挥发阶段的炉室，边火道加15℃的偏移值时，各料箱的水平温差最小。

2料箱温差控制技术

制品在焙烧过程中能否均匀升温，直接影响了制品品质、能耗、产能及炉口设备寿命，是焙烧控制的重要目标。公司环式炉料箱深度为6600mm，是国内最深的炉型。缩小前后温差与上下温差是面临的难题。通过优化燃烧器、负压控制、燃烧架上下游功率控制及燃烧架各火道的均衡控制等一系列技术，使得火道及料箱上下、左右、前后温差在要求的范围内。为了缩小火道的上下温差，加强了对各火道负压的调整。通过排烟架的蝶阀控制，各火道负压控制在-100~-130Pa，零压控制在-10~0Pa，现在火道上下温差由以前的50℃缩小到30℃以内，保证温度场均匀分布和产品均匀受热，保证了上层和下层产品的均质性。为了缩小炉室的前后温差，在自动控制时，采取调节上下游功率的方法，根据实际情况，控制好上下游给气量，从而达到缩小前后温差的目的。手动控制时，采用只点下游烧嘴的方法，根据实际温度情况，控制好给气量，掌握好升温速度。通过采取这些措施，目前环式炉的前后温差已经由以前的100℃左右缩小到50℃以内。

3火道负压综合控制技术

通过系统运行在许可的负压范围内，实现焙烧区和预热区火道温度的自动控制，使其保持跟踪对应区域的温度设定曲线变化，从而保证各炉室实际温度曲线满足焙烧工艺的要求。上述所有控制都与火道负压综合控制相关，彼此互相影响，互相牵制，由于是在同一条火道中，因此必须对负压进行综合控制。在中控室管理机上设置优化控制软件，通过模糊控制，多变量最优控制等先进控制方法，对负压进行综合控制，以达到最优效果。

4预热炉室温度控制技术

在炭电极焙烧运行过程中，预热炉室只靠高温炉室和挥发炉室的余热，无法满足正常的升温需求，造成焙烧时间长，生产效率低。根据这一问题，利用辅助燃烧架提前加热的方法，提高预热的升温速度。投产时，工艺设定产品温度达到230℃后停止加热，出现了部分废品，因火道局部温度高导致上部保温料过烧氧化严重。根据这些问题，采取逐步降低提前加热温度的方法，经过多次试验，最终降低到180℃的预热温度。目前，挥发前期升温速度得到了有效控制，杜绝了上部保温料氧化现象，而且还降低了天然气消耗。

5焙烧炉数学模型技术

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1．1动力学控制变换工艺动力学控制变换工艺流程见图2。粗合成气全量进入1＃低压蒸汽发生器副产低压蒸汽，同时调整水气比至约0．55后，经气气换热器升温进入第一变换炉进行变换反应，出口气体经换热后，进入1＃中压蒸汽发生器副产中压蒸汽，降温后进入第二变换炉继续变换反应，出第二变换炉变换气进入2＃中压蒸汽发生器副产中压蒸汽后，与第一变换炉出口跨线变换气混合，调整出装置工艺气H2／CO，混合工艺气依次进入2＃低压蒸汽发生器、锅炉给水预热器、脱盐水预热器回收热量。动力学控制变换工艺通过适当减少第一变换炉中的催化剂，即控制催化剂装填量的办法，能达到控制床层热点温度从而达到控制反应深度的目的［6］。但是，由于CO浓度和水气比都高，反应的推动力太大，催化剂的装填量只要有少量的变化，就会明显影响床层的热点温度，因此催化剂的用量必须准确，否则会因为反应深度的增加而造成床层“飞温”的不良结果。如果催化剂的装填量固定不变，则在装置开车初期，负荷小或气量波动时，催化剂装填量势必富余，导致粗合成气反应深度加大而超温。运用一种新开发的分层进气变换反应器技术，当生产装置运行负荷低时，气体只经过下层进行变换反应，可以避免因为催化剂装填富余，CO过度反应使床层超温；当生产装置运行正常时，气体可以全部从上段进入或者上段和下段同时进入，以此来满足生产要求。该工艺主要缺点是：变换反应温度控制的影响因素较多，催化剂的装填量、原料气负荷、水气比的波动均影响反应温度，操作控制系统设计较复杂。

1．2热力学控制变换工艺热力学控制变换工艺流程见图3。粗合成气首先分为两路，一路进入1＃低压蒸汽发生器副产低压蒸汽，同时调整水气比至约0．25后，经气气换热器升温进入第一变换炉进行变换反应，出口气体经换热后，进入1＃中压蒸汽发生器副产中压蒸汽，降温后与另一路粗合成气汇合后经脱毒槽进入第二变换炉继续变换反应，出第二变换炉变换气依次进入中压蒸汽过热器、2＃中压蒸汽发生器、2＃低压蒸汽发生器、锅炉给水预热器、脱盐水预热器回收热量。热力学控制变换工艺在粗合成气主路设置非变换旁路跨越第一变换炉，再与另一路经第一变换炉的低含水量变换气混合后进入第二变换炉反应，可稳定调控水气比，且无需补充蒸汽调整水气比，节约能耗效果显著。第一、二变换炉催化剂装填量均为足量，都按照接近反应平衡控制变换深度进行设计，结合粗合成气旁路、主路流量比值控制及第一变换炉之前设置蒸汽发生器，运行负荷变化时不需要调整；且由于反应平衡控制的特点，在不同运行负荷下第一变换炉发生甲烷化反应的风险很小。该流程应注意的是，运行过程特别是开工导气初期，由于操作或调整不当出现水气比过低而容易导致甲烷化超温发生。此时可根据床层温度适当调整第一变换炉水气比，控制床层热点温度不高于380℃，避免甲烷化的发生。在运行末期，可以通过适当减小进入第一变换炉的气量或者适当提高第一变换炉反应器入口的水气比，来维持较高的CO转化率，使装置仍能够稳定运行。此工艺操作过程简单，兼顾了第一、二变换炉反应器的温度控制和水气比要求，既很好地控制了第一变换炉反应器的热点温度，又使第二变换炉反应器入口气体在降温的同时提高了水气比。

2分析比较

两种工艺有相似之处，即均采用了降低原料粗合成气中水气比的方法。究其原因，一方面制甲醇其水气比是过剩的，节能效果显著；另一方面可以降低变换反应的剧烈程度，增强了装置的稳定性和可操作性。不同的是第一变换炉变换反应控温方式的差异，动力学控制变换工艺是减少催化剂装填量，使变换未反应完全即送出第一变换炉，而热力学控制变换工艺是变换反应达到平衡后送出第一变换炉。

2．1技术参数表1是两种工艺的主要技术参数对比，从表1中可知，两种工艺均能满足生产要求。两种工艺经废热锅炉后，降低第一变换炉进口的水气比，因各自控温方式的不同而产生较大差异。且2个变换炉进口温度、床层热点温度呈现出不同的高低分布。动力学控制变换工艺2个炉进口温度均较高，床层热点温度前高后低。热力学控制变换工艺2个炉进口温度均较低，床层热点温度前低后高。比较而言，较低的进口温度有利于催化剂的升温还原操作和使用寿命的延长，也便于换热流程的组建，而且变换工艺的控温关键是第一变换炉，第一变换炉较低的床层热点温度可以更有效避免甲烷化的发生。由于两种工艺变换炉热点温度的差异，换热流程从热量有效利用的角度考虑，中压蒸汽过热器设置位置不同，动力学控制变换工艺中，中压蒸汽过热器直接设置在了第一变换炉出口，而热力学控制变换工艺则设置在了第二变换炉出口。

2．2能耗表2是两种工艺的主要消耗对比。当生产规模一定时，不同变换工艺的能耗主要体现在蒸汽和工艺余热上。由表2可知，两种工艺副产的蒸汽基本相当，低温位工艺余热、冷凝液总量、循环冷却水水量，热力学控制变换工艺略多，此结果是由于热力学控制工艺进入变换系统的总水气比略高于动力学控制工艺。两种工艺均采用了前置废热锅炉，并且后续不补充蒸汽或水，变换深度相当，变换产生的整体热量和冷凝液基本相同，只是热量及冷凝液的分配有所不同，故由表2可看出两方案能耗相当。

2．3投资两种工艺主要设备投资费用见表3。可以看出，变换炉费用因两种工艺催化剂装量的不同存在较大差异；各换热设备因两种工艺换热流程、参与换热工艺气气量、平均传热温差等因素存在明显差异。虽然热力学控制变换工艺多设置一台脱毒槽，但动力学控制变换工艺主要设备投资费用比热力学控制变换工艺多。两种变换工艺中，第一变换炉催化剂设计使用寿命均为2a，第二变换炉催化剂设计寿命为4a，脱毒槽吸附剂设计使用寿命为4a。综合以上几方面的分析比较，两种变换工艺均能满足生产要求，能耗相当，在操作稳定性和主要设备投资方面，热力学控制变换工艺优于动力学控制变换工艺。

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2采用高性能混凝土施工技术

本工程混凝土最大输送距离达300m，最大输送高度为60m，为满足泵送混凝土和体育场复杂特殊造型的施工要求，我们大量采用了高性能混凝土施工技术。在体育场北区配置了l台意大利进口的大型现代化搅拌站，产量为90m’／h；南区配置了自动上料和自动称量系统的混凝土搅拌站2座，产量为30~50m3／h。针对本工程的需要，配制高性能混凝土时为了优选原材料和配合比，我们应用“双掺”技术，除提高混凝土的可泵性外，还有意识地预先通过试验确定低收缩率的混凝土配合比，同时减少水泥用量，降低混凝土的水化热和改善其收缩性能。

2．1优选原材料

选用优质的原材料，如底板施工中采用连续级配骨料，增大混凝土的密实度。严格控制混凝土出机和人泵坍落度，随不同施工阶段的设计要求与天气变化情况跟踪调整配合比，详见表1。

2．2采用“双掺技术

在本工程施工中，地下室底板使用KFDN-SP8外加剂，看台楼层等混凝土结构根据具体情况，选用HPM一2高效缓凝减水剂、FE—C2外加剂等，这些高效外加剂具有高减水率和良好的保塑性能。掺外加剂混凝土与基准混凝土的减水效应比较如图1所示。

根据本工程的具体情况，我们分别选用黄埔电厂、广州发电厂等的I级或Ⅱ级粉煤灰，采用粉煤灰这种活性的水硬性材料代替部分水泥，补充泵送混凝土中的细骨料，提高混凝土的抗渗性、耐久性和流动性，并改善其可泵性和降低水化热，从而提高混凝土的后期强度。

2．3配合比选择

混凝土的配合比决定了混凝土的强度、抗渗性、和易性、坍落度、水泥用量、水化热大小、初凝和终凝时间以及混凝土收缩率等性能指标。根据结构的不同特点和设计要求、气候条件，掺人粉煤灰的影响以及施工现场的生产管理状况，采用不同技术指标，由实验室试配确定。

(1)地下室底板施工阶段根据现场条件，对底板混凝土提出以下指标：①坍落度12—14cm；②初凝时间6—8h；③掺加高效减水剂，超量掺加I级粉煤灰，减少水泥用量，降低水化热；④通过试验选定收缩率较小的配合比。为了确保混凝土具有高性能，我们提前对混凝土配合比进行了大量反复多次的试验，取得十几组试配数据，测试了不同配合比混凝土的收缩率及收缩与龄期的关系，并采用钢环试验方法测试混凝土的长期收缩情况。测定混凝土收缩率后，有意识地模拟浇筑一块混凝土试件进行试验，测试其温度变化和收缩率，确定了表2的配合比，其收缩率为0．12％0，且在14d后基本上不再收缩。实践证明，本配合比是成功的，用I级粉煤灰代替部分水泥，大大减少了水泥用量和降低了水化热，在确定了收缩率较小的配比后，据此收缩率确定底板分块的最大长度为45m，相邻块之间混凝土浇筑的时间间隔为14d。

(2)看台楼层选择不同的水泥和多种外加剂进行配合比试验研究，对外加剂的适应性进行对比试验，得出针对不同阶段和不同施工部位的优化配合比。北区采用深圳产FE—C2外加剂掺量为1．6％，黄埔电厂的Ⅱ级粉煤灰掺量为22％，既满足了混凝土的强度要求，又具有良好的可泵性和经济性。南区采用HPM一2高效缓凝减水剂和黄埔电厂的Ⅱ级粉煤灰得出的配合比，即：水泥：混合材：砂：石：水：外加剂=l：0．23：2．17：3．20：0．53：0．016，水泥、砂、石、水、粉煤灰、外加剂用量分别为332，722，1063，176，77，5．28~m3，水胶比0．44％，含砂率40．4％，坍落度145mm，质量密度2370kg／／m3，初凝n,-Jl''''~q5—8h，终凝时间8—10h。

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基于通信的列车控制(Communication2BasedTrainControl,简为CBTC)系统采用先进的通信、计算机技术,对列车实现连续控制。它摆脱了轨道电路对列车占用的判别方式,突破了固定闭塞的局限性,可以实现移动闭塞。本文将从列车控制技术的发展着手,探讨无线CBTC的技术经济优势及对于实现互联互通和项目设备国产化的优越性,并对其在国内的应用前景提出了看法。

1列车控制技术的发展和CBTC

列车自动控制(ATC)系统的发展依赖于市场的需求以及各种新兴的技术基础。过去25年中微处理器的发展以及过去5年中移动通信的发展,对ATC技术的发展产生了重要的影响。微处理器的件为基础的系统的演变,而移动通信技术的发展也将极大影响ATC系统发展的进程(见图1)[2]。

图1列车控制技术的发展

无线CBTC采用无线通信系统,通过开放的数据通信网络实现了列车与轨旁设备实时双向通信,信息量大,并通过采用基于IP标准的列车控制结构,可以在实现列车控制的同时附加其它功能(如安全报警、员工管理及乘客信息等)。

目前国际上诸如Alcatel,Alstom,Siemens,Bombardier和Westinghouse等信号供应商。均开发出了各自的CBTC系统并在全球得到了广泛的应用。

2无线CBTC与互联互通

2.1无线CBTC的技术与经济优势

由于无线CBTC可采用移动闭塞的制式,列车能以较小的间隔运行,可使运营商实现“小编组,高密度”的运营模式,这使系统可在同样满足客运需求的基础上,缩短旅客的候车时间,缩小站台长度和候车空间,降低基建投资;同时,由于系统核心通过软件实现,使其在硬件数量上大大减少,因而可以降低维修费用,从而降低系统生命周期成本。

2.2采用无线CBTC可实现互联互通

在城市轨道交通领域,互联互通指的是接口间的列车控制的安全标准、导轨的模型化以及列车控制信息传递协议等。因此,要达到真正的互联互通,就必须重新设计系统接口[3]。由于无线CBTC的各控制子系统间的逻辑接口均通过数据通信系统实现,数据通信系统采用开放式的国际标准后,子系统间的接口也可实现标准化;而通过采用序列号、循环冗余校验等方法进行对安全关联数据的保护和接入防护,可有效保证开放数据通信系统的数据安全,因此采用无线CBTC将会有利于实现互联互通。

在对既有的点式列车自动防护(ATP)传输系统或编码数字轨道电路的改造中,采用无线CBTC对其车载设备和轨旁设备进行一定的改造后(主要是增加网络接口和无线控制子系统),可实现既有信号系统与无线CBTC的叠加,从而达到既有线路与新的无线CBTC线路的互联互通。

通过模块化的结构、强有力的接口设计和事件描述,无线CBTC强调系统应用层和开发层的独立性,而强调应用层之间的接口标准。采取开放式的国际标准可以使国内厂商从系统部分元件的国产化着手(如通信系统等),逐步实现整个系统的国产化。

2.3国外的互联互通项目

2.3.1欧洲的城市轨道交通管理系统UGTMS

城市轨道交通管理系统(UrbanGuidedTransportManagementSystem,简为UGTMS)[4]是由欧洲委员会于2000年提出的一个研究项目,旨在欧洲范围内建立一个城市轨道交通领域内的共同标准和规则,以提高公共交通系统的使用效率和安全,降低系统和社会成本,并使交通系统更加灵活以满足运营商的需要。项目的参与者来自于运营商、系统供应商和科研院校。研究范围包括:信号与联锁、列车控制、列车管理系统、供电监控及维护辅助系统等。UGTMS的目标是定义一个完全开放系统的功能、系统要求及接口的规范。

UGTMS分三个阶段进行:第一个阶段的主要任务是回顾和评价欧洲铁路运输管理系统(ERTMS)的功能需求规格书,进行ERTMS以及柏林、伦敦、马德里、纽约和巴黎的先进项目与UGTMS的基准比较(Benchmarking),定义UGTMS的功能需求规格书(FRS)。第二个阶段将完成FRS,建立系统需求规范书(SRS),建立功能接口标准I/F形式/安装/功能接口规范书(FORMFitFunctionalInterfaceSpecifications,简为FFFIS)。第三个阶段将进行实际规模的示范线试验。

与UGTMS同时进行的还有国际电联IEC(In2ternationalElectro2technicalCommission)的标准化项目IECWG40,旨在建立城市轨道交通线路、线网的交通控制,以及管理系统的功能、系统和接口规范。共有7个国家(法、中、加、日、德、意、美)及15个运营商和供应商参与这个标准化项目。

2.3.2巴黎公共运输局(RATP)的地铁13号线

经过公开招标,RATP选择了阿尔卡特的6530SeltracS30作为地铁13号线的解决方案。该技术将使列车的运行间隔从现有的105s缩至90s。它采用无线数据通信,通过虚拟闭塞方式来提高线路通过能力。系统可实现列车自动运行(ATO)和列车自动防护(ATP)功能。此外,设计上的模块化使系统可实现线路的混合模式运行,并预留了向无人驾驶模式发展的空间。为了不影响线路的正常运营,升级改造工作均在晚间进行。阿尔卡特的系统可以叠加在现有的系统之上,因此可以顺利完成系统的升级改造。13号线将于2005年完成现场测试。

对于互联互通的接口标准,RATP采用开放的国际标准而不是由某个企业作为”领跑者”制定。据悉,巴黎3、5号线的信号系统升级也已开始公开招标,并且这次招标是将系统的车载部分、轨旁部分和通信系统部分分成了5个合同包分别进行招标,其中车载2个,轨旁2个,通信系统1个。

2.3.3纽约地铁(NYCT)的Canarsie线

在Canarsie项目一期中,NYCT要求3个供应商在一个信号改造区段示范其CBTC技术。经过示范,NYCT认为CBTC是最适合改造其信号系统并实现互联互通的方案,并选择了一家供应商(Siemens)作为项目“领跑者”和另外两家供应商(Alcatel,Alstom)作为“跟随者”。在项目二期,CBTC将被安装并作为NYCT的CBTC技术的标准。按照安装合同,“领跑者”必须提供详细的互联互通的接口规范以便两个“跟随者”能按照规范生产兼容产品并进行示范试验。

对于互联互通的气隙接口标准,纽纽地铁采用了由“领跑者”制定的非开放的标准,Alcatel决定购买其通信设备,而Alstom决定开发兼容产品。

3在中国城市轨道交通的应用

3.1在武汉和广州的应用

2002年5月,武汉轻轨率先一步,决定使用阿尔卡特公司的SeltracS40系统。该系统采用移动闭塞技术,能够实施可靠的列车自动监控(ATS)并能使4节编组列车以80km/h的最高速度在高架双线上安全运行。系统通过指挥中心的主电脑控制列车运行,可实现无人驾驶、定点停车和无人自动折返,但为了安全需要仍配备了司机。系统采用车载信号系统,另外仍安装轨旁信号机以作应急用。此外,系统还设有一套“功能后退模式”,以确保在极罕见的情况下系统发生了影响正常运营的故障时运营不会中断。其首期工程将在2004年投入运营。

2003年5月,广州地铁3号线也决定采用SeltracS40作为其列车控制系统。该系统可使列车行驶速度高达120km/h,并大大缩短行车间隔,从而大幅度提高运营效率。该线将在2006年投入运营。

3.2在上海的应用前景

随着通信及计算机技术的不断发展,采用无线CBTC作为新的列车控制技术或替代原有的信号系统已经成为国际上大多运营商的共识。

上海目前的5条轨道交通线路采取了4种不同的信息制式,互不兼容。按照市委和市政府“站高一点,看远一点,想深一步”的精神,考虑到上海市轨道交通即将形成网络的前景,对新建线路信号系统的规范化以及对既有信号系统的升级改造以实现全网的互联互通已经成为当务之急[5]。因此,在选择ATC系统技术与制式时,必须充分考虑以下几点:

第一,有利于实现不同线路间的互联互通,应采取开放式的国际标准而非某一家供应商的标准;

第二,积极吸取国内外的经验教训,开放市场,鼓励竞争,减少备件品种,防止垄断,减少培训,降低系统的生命周期成本,实现系统可持续发展;

第三,对于新建线路,必须充分考虑成本-效益比,以及为将来的系统升级预留空间;

第四,对既有线路的升级改造,必须考虑既有系统的充分利用和近期实施的可能性,分步实施,逐步升级。

无线CBTC具有卓越的技术经济优势,同时由于采取了开放的国际标准,使系统有可能实现互联互通,并有利于实现项目设备国产化,因此无线CBTC在国内的应用前景是十分广泛的。

参考文献

1黄钟.上海城市轨道交通ATC系统的发展策略.城市轨道交通研

究,2003(1):6

2AlcatelTSD.Seltrac移动闭塞系统结构和功能.2003

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2网络层

路由器和三层交换机中会大量运用到访问控制列表，主客体分别为源地址、端口号与目的地址，对控制列表的访问则是按照相关的保护规则来进行，如果数据包满足保护规则要求，则允许通过，反之则被阻止。在MAC地址过滤中，待访问目标是客体，而MAC地址则是主体。保护规则都是根据定义MAC地址过滤列表来进行的，只有符合该规则的MAC地址数据包才能得以通过。另外，还有一种常见的访问控制技术，那就是防火墙技术。网络有内网和外网之分，源端口号、源IP地址是主体，而目的端口号与IP地址是客体，以保护规则定义的方式让遵循规则的数据包得以通过。

3数据库管理系统层

银行金融网络系统中，操作系统固然头等重要，然而数据库管理系统的重要性也是不言而喻的，它是应用系统不可或缺的组成部分。在数据库管理系统中，十分重要的一个安全措施就是访问控制。用户安全管理是数据库管理的集中体现。系统对通过身份认证的登录信息会将之当做主体，而数据库管理系统中的文件、字段、数据库、表以及系统操作则是客体，而字段与表会存在一些增删、查询、和修改方面的操作，而数据库则存在恢复、备份等方面的操作。用户的存取、访问规则是用户对数据库存取控制的执行依据。存取矩阵也能够表示访问控制规则。列在该矩阵中代表着系统客体是数据库、字段以及表等等，而阵列各单元代表主体对客体或者不同主体的存取方法是增删、查询、修改等操作。从操作系统的访问控制安全角度讲，访问控制措施在数据库管理系统中作用重大。数据库管理系统成为了不少应用系统的的设计依据，系统的关键部分是数据，其权限被用户掌握以后，就能够不经过应用系统，直接通过操作数据库的记录，实现犯罪目的。所以，科技部门必须细致地分析设计数据库系统的访问控制措施，严格分析数据库管理系统中主体的最小权限，然后据此对存取矩阵进行设定。通常数据库管理系统权限是应用系统最终用户无法获得的，这样一来也不能直接操作数据库管理系统，要最大限度地不让内部和外包开发用户对数据库管理系统进行直接登录操作。以严格的管控措施减少直接操作授权。假如必须直接登录操作，那么要针对部分表的部分字段来操作，不能授予内部或者外包开发用户全部权限。同时，针对查询权限的授予，可以一定程度上降低要求，但要控制好增删与修改操作。例如，一个用户需要进行客户存款信息查询，那么他被授权查询姓名Name、住址Address、存款余额Deposit3个字段的信息表User,不过只允许修改Address字段,但是严禁执行插入或者删除操作。在不少情形下，个人征信系统、反洗钱系统等应用系统都是主体。要创建对应的用户，则需参照应用系统对数据库管理系统的最小授权来进行。在个人征信系统中，外包开发用户要规划系统，那么需要同科技部门沟通，对应用系统的最小授权集合进行制订。客户贷款信息数据表中的一些字段或许或会出现在个人征信系统中，那么存款信息之类的数据库表就不应该被访问，可以允许查询。分析访问控制措施，可以极大地减少因为内部和外包开发员的过渡授权而产生的金融安全风险。

4操作系统层

有着访问控制措施的常用操作系统主要注重对用户进行安全管理。用户的身份认证关系到访问控制权限，也是访问控制执行的依据。身份认证的方法有很多种，比如口令与指纹、身份卡与口令以及USB钥匙等等。系统会禁止缺乏正确身份认证的用户，如果认证成功，那么登录身份信息将被系统当做主体。而系统设备、文件、操作、进程则是客体，一般会出现读写、运行和删除及修改等行为。对于用户的识别和存取访问规则是由用户对信息存取控制的来确定。系统对不同的用户会授予不一样的存取权限，比如写入或者读取被允许。存取矩阵模型一般被用来表示访问控制规则，大型矩阵阵列则可以用来表示系统的安全情况。行在这种矩阵中代表系统主体，系统的客体则用列表示。主体对客体或者不同主体的存取是以阵列单元的填入数值来描述。数据库管理系统以及操作系统都能够使用这种模型。要想对内部与外包开发人员进行有效限制，就需要合理配置访问控制措施，这样才能让他们不会故意越权操作系统。如果配置不佳，就会让内部和外包开发员有过多的权限，不利于银行金融网络的安全。科技部门必须细致地分析设计操作系统的访问控制措施，严格分析文件系统中用户的最小权限，然后据此对存取矩阵进行设定。

5防火墙

访问控制技术在银行金融网络防火墙中也有广泛的运用。从网络防火墙技术上来讲，网络具有内外网之分，该项技术可用于对所有的内外和外网通信应用协议的分析，由此查找出主机的IP地址和IP上联端口号，并对业务流进行有效的规划，进而合理控制对应的业务流。源IP地址、目的IP地址、源上联端口号、目的上联端口号中的访问权限都可以利用防火墙技术来进行最大化的限制，能够对业务流的通断进行限制，以保证银行的金融业务安全。

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数控机床是机电一体化的典型产品，数控机床控制技术是集计算机及软件技术、自动控制技术、电子技术、自动检测技术、液压与气动技术和精密机械等技术为一体的多学科交叉的综合技术。随着科学技术的高速发展，机电一体化技术迅猛发展，数控机床在企业普遍应用，对生产线操作人员的知识和能力要求越来越高。

一、数控机床的优点与缺点

(一)数控机床的优点

对零件的适应性强，可加工复杂形状的零件表面。在同一台数控机床上，只需更换加工程序，就可适应不同品种及尺寸工件的自动加工，这就为复杂结构的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的便利，特别是对那些普通机床很难加工或无法加工的精密复杂表面(如螺旋表面)，数控机床也能实现自动加工。

加工精度高，加工质量稳定。目前，数控机床控制的刀具和工作台最小移动量(脉冲当量)普遍达到0.0001mm，而且数控系统可自动补偿进给传动链的反向间隙和丝杠螺距误差，使数控机床达到很高的加工精度。此外，数控机床的制造精度高，其自动加工方式避免了生产者的人为操作误差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，产品合格率高，加工质量稳定。

生产效率高。由于数控机床结构刚性好，允许进行大切削用量的强力切削，从主轴转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此在加工时可选用最佳切削用量，提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。与普通机床相比，数控机床的生产效率可提高2—3倍。

良好的经济效益。使用数控机床进行单件、小批量生产时，可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用；同时还能节省工装设计、制造费用；数控机床加工精度高，质量稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。此外，数控机床还可实现一机多用，所以数控机床虽然价格较高，仍可获得良好的经济效益。

自动化程度高。数控机床自动化程度高，可大大减轻工人的劳动强度，减少操作人员的人数，同时有利于现代化管理，可向更高级的制造系统发展。

(二)数控机床的缺点

数控机床的主要缺点如下：价格较高，设备首次投资大；对操作、维修人员的技术要求较高；加工复杂形状的零件时。手工编程的工作量大。

二、数控机床的种类

数控机床的种类很多，主要分类如下：

按工艺用途分类。按工艺用途，数控机床可分类如下。普通数控机床：这种分类方式与普通机床分类方法一样，铣床、数控锚床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。加工中心机床：数控加工中心是在普通数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置而构成的数控机床，它可在一次装夹后进行多种工序加工。

按运动方式分类。按运动方式，数控机床可分类如下：点位控制数控机床。数控系统只控制刀具从要有数控钻床、数控坐标锤床、数控冲剪床等。直线控制数控机床：数控系统除了控制点与点之间的准确位置以外，还要保证两点之间移动的轨迹是一条直线，而且对移动的速度也要进行控制。这类机床主要有简易数控车床、数控销、铣床等。轮廓控制数控机床：数控系统能对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的运动轨迹能满足加工的要求。这类机床主要有数控车床、数控铣床等。

按伺服系统的控制方式分类。按伺服系统的控制方式，数控机床可分类如下。开环控制系统的数控机床。闭环控制系统的数控机床。半闭环控制系统的数控机床。

按数控系统的功能水平分类。技功能水平分类，数控系统可分类如下。经济性数控机床。经济性数控机床大多指采用开环控制系统的数控机床价格便宜，适用于自动化程度要求不高的场合。中档数控机床。这类数控机床功能较全，价格适中，应用较广。高档数控机床。这类数控机床功能齐全，价格较贵。

三、数控机床控制技术的发展

机械设备最早的控制装置是手动控制器。目前，继电器—接触器控制仍然是我国机械设备最基本的电气控制形式之一。到了20世纪奶年代至50年代，出现了交磁放大机—电动机控制，这是一种闭环反馈系统，系统的控制精度和快速性都有了提高。20世纪60年代出现了晶体管——晶闸管控制，由晶闸管供电的直流调速系统和交流调速系统不仅调运性能大为改善，而且减少了机械设备和占地面积，耗电少，效率局，完全取代了交磁放大机—电动机控制系统。

在20世纪的60年代出现丁一种能够根据需要方便地改变控制程序，结构简单、价格低廉的自动化装置—顺序控制器。随着大规模集成电路和微处理器技术的发展及应用，在20世纪70年代出现了一种以微处理器为核心的新型工业控制器——可编程序控制器。这种器件完全能够适应恶劣的工业环境，由于它具备了计算机控制和继电器控制系统两方面的优点，故目前已作为一种标准化通用设备普通应用于工业控制。

随着计算机技术的迅速发展，数控机床的应用日益广泛，井进一步推动了数控系统的发展，产生了自动编程系统、计算机数控系统、计算机群控系统和天性制造系统。计算机集成制造系统及计算机辅助设计、制造一体化是机械制造一体化的高级阶段，可实现产品从设计到制造的全部自动化。

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目前全球淡水资源日趋紧张，在我国有很多地方农田和生活用水紧张的情况相当严重，有的已出现断水现象，因此节水问题已成为全社会共同关注的严重问题。

早在1997年，在桐乡市政府支持下，经市水利勘测设计所设计并在河山含村示范区等地建成低压地下管道灌溉试点工程，由于田间用水量变化大，为了解决水量流量的实时调控，泵站的出水池新建了高大的蓄水池，蓄水池内安装了液位控制器，串接于电机控制柜的控制回路中，初步解决了用水量、出水量的实时调控。“液位自动控制节水灌溉系统”于1998年获浙江省水利厅科技进步三等奖，2004年获浙江省水利厅优秀工程设计奖。2005年秋，桐乡市水利局在石门镇民丰村明渠灌溉的庙桥浜泵站试用手动变频调速控制水泵运行，取得较好地效果，受到当地群众的高度赞誉。

一、“自控变频节能节水灌溉系统”的总体设计

一是引入变频调速技术、压力传感技术、可编程控制技术于农田灌溉。由变频器、压力变送器、压力显示器、可编程控制器、可编程时控器、相序保护器和空气开关、断路器、交流接触器、时间继电器、热继电器、按钮、指示灯、仪表等电器集成(均为国产)的智能型自动控制柜“自控变频节能控制柜”，作为“自控变频节能节水灌溉系统”的指挥中心，能根据田间用水量的变化，自动变频调速调节水泵出水量，自动进行工频变频切换和单泵双泵切换，自动按设定时间开机停机。在泵站建设中，针对平原水网地区泵站规模较小的特点，采用了涵洞式引水道、竖井式水泵室，使引水道和水泵井四周的土压力相互平衡，比传统的开敞式引水道有限地节省了工程量，减少了土方开挖和回填土，方便了施工。

二是将“液位自动控制节水灌溉”中的高蓄水池，改为较小的地下压力水池，建在泵房地面之下。既节省了工程量，又减少了耕地占用。水池壁上预埋安装压力变送器和水位观察管的镀锌钢管，水池边上设置调压溢流管。选用专门为本地区低压管道灌溉研制且不需要加引水、适于自动开机的HDB系列导叶式混流泵。用UPVC双壁波纹管作为地下管道，用钢筋混凝土预制接头，施工方便，漏水少，管壁糙率小。干管和部份支管的进口处安装蝶阀控制，部份渠尾设置调压管。用专利产品、工程塑料制造的FN-150(100)农田灌溉节水阀作为田间放水阀，使用寿命长，不需维修，可做到滴水不漏。一只放水阀控制面积约5亩左右。

二、关键设备“自控变频节能控制柜”的原理和工作过程

田间用水量的信息，通过管网压力的变化，传递到压力水池中，压力水池中安装的压力变送器，把压力信号变成电模拟量，输入变频器控制回路，变频器根据输入的模拟量，自动将连接水泵电机的主回路的交流电频率变化，使管网压力不断向设定的“控制压力”接近，达到恒压供水。从而使水泵根据田间用水量自动调节供水量，达到节水节能目的。一个泵站安装两台水泵，为了节省投资，采用一台变频器控制两台电机，由于田间用水量的变化涉及到单泵供水或双泵供水，需单泵双泵切换和工频变频切换，用可编程控制器设定条件进行控制，还要设置“最高压力”、“最低压力”等参数。

控制柜的电路，有变频器-电机主回路和控制回路两大部份，控制回路有压力变送显示电路、可编程控制器外接电路、可编程时控器外接电路、变频器外接电路、交流接触器互锁电路、手动控制电路、电机工况显示电路、直流电源外接电路等，另外还设置了相序保护器、热继电器等。

控制柜的工作过程，以一台变频器控制两台电机的控制柜为例。首先合上电源空气开关，接通电源，按照“自控变频节能控制柜使用维护简要说明”在变频器控制面板上设置好“控制压力”，在压力显示器上设置好“最低压力”、“最高压力”，在可编程时控器上设置好开机停机时间(或在时间继电器上设置好停机时间)，把“功能转换旋钮”旋到“自动”，然后即可正常工作。其工作过程为：

当到达时控器设定的开机时间，如果压力变送器检测到的压力低于“最低压力”，1号机组(两台机组中功率较大的一台)首先变频软起动，可见压力显示器中数值逐渐上升，水位观察管中水柱同步上升，如此时田间用水量不多，一台水泵水量已够，则压力上升到“控制压力”以上，变频器即自动降频，压力降低到“控制压力”以下，变频器即自动升频，使水泵保持恒压供水，田间用水量的变化反映在水泵转速的变化上。

如果田间用水量逐渐增加，1号机组的出水量不够了，此时尽管电机以最大频率即50Hz运行，但压力显示器中数值还是逐渐下降，待下降到设定的加泵压力即“最低压力时”，控制柜等待五分钟，如果不是特殊的波动造成，五分钟的压力都低于最低压力，此时才将1号机组自动转为工频运行，将2号机组自动变频软起动，可见压力显示器中数值逐渐上升，如此时两台水泵供水量已够田间用水，则压力上升到“控制压力”后，即保持恒压供水，田间用水量的变化反映在2号机组转速的变化上。如果田间用水量继续上升，两台水泵的供水量也不够了，尽管两台水泵都以最高频率50Hz运行，供水压力还是逐步下降，此时，应关闭或调小部份节水阀，用水量减少到二两台水泵供水量以下，供水压力就会恢复到设定的“控制压力”。

如果田间用水量逐步减少，管道和压力水池中的压力会稍微上升，正在变频运行的2号机组转速随即降低，水泵出水减少，以保持恒压供水。如果田间用水量进一步减少，小于1号机组的出水量，但仍大于2号机组出水量，当供水压力超过设定的“最高压力”，这时首先将正在工频运行的1号机组自动停机，然后自动将正在变频运行的2号机组转成工频运行，再自动变频软起动1号机组。如果田间用水量进一步减少，小于2号机组的出水量，这时即使1号机组频率和转速降到最低，水池压力还是超过“最高压力”，则正在工频运行的2号机组自动停机。如果田间用水量再进一步减少到接近于零，则1号机组以最低频率(设置为15HZ)运行，使管道压力保持一定数值，以备田间可以随时用水。

可编程时控器到达设定停机时间，正在变频运行的1号机组变频软停机。也可以将“功能转换旋钮”从“自动”转向“停止”。如果按下“紧急停车按钮”，任何情况之下，两台机组都会立即停机。

三、该系统的改进意见

任何技术都是在不断改进的，“自控变频节能节水灌溉系统”也是在综合许多先进技术的基础上改进的，今后也将随着技术的发和进步不断改进。经过一个灌溉季节的实践，笔者认为应对系统做如下改进：

一是对于只有一台水泵的泵站，可以利用变频器内置简易PLC编程控制，可降低控制柜造价。

二是对于只有一台水泵的泵站，可以取消压力水池，以进一步降低泵站造价，逆止阀、调压管仍旧保留。对于两台或两台以上水泵的泵站，压力水池还是需要的。

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一般而言，计量技术机构建立管理体系时，主要依据的标准和规范有：ISO9001：2008、JJF1033-2008、JJF1069-2012、ISO/IEC17025：2005、ISO/IEC17020：2004、《实验室资质认定评审准则》等。在ISO9001：2008质量体系管理过程中，需要根据实际要求，对质量手册、程序文件、质量记录、作业指导书等体系文件进行修订。在开展内审、外审活动时，除了需要进行质量活动的过程管理，还需要做好历次质量活动文件质量的归档和整理，以及历次不符合项等数据的统计。JJF1033-2008、JJF1069-2012、ISO/IEC17025：2005等规范涉及计量标准的管理。在日常计量标准管理中，从新建项目申请通过，到计量标准新建标资料的建档、已有计量标准的动态维护，以及JJF1033-2008、JJF1069-2012、CNAS申请（考核）资料的输出，所有这些管理过程涉及面广，各类考核规范要求各异，包含材料繁多，期间还涉及申报材料的审核、回退、批准、归档等过程，每个步骤需要严格按照考核规范的要求进行。此外，体系管理过程中需要涉及很多项目的统计分析。诸如质量简报内容、政府委托的各类考核、各类项目所依据的规程、各类检定员的资质统计等。

1.2制约因素

体系管理包含机构日常运行各个方面，而体系所依据的各个规范之间难免有交叉重复的要素，日常管理中难免会有重复操作及遗漏。例如JJF1033-2008与ISO/IEC17025：2005中对于计量标准器及配套设备的管理都有相应的要求，当设备因评价不符合需要变更时，需要分别根据两个技术规范的要求进行相应类似操作（如图1所示）。这样既增加了工作量，又加大了出错概率。图1管理要素交叉示例类似这些问题都不利于体系的有效运作，进而会影响机构的检测质量。检测质量一方面关系到能否满足客户的检测要求，另一方面从机构自身的角度来说，检测质量也关系到计量技术机构的生命，关系到机构自身的发展。因此，如何完善体系管理是机构始终需要重视的工作。

1.3体系管理信息化

体系管理虽然包含内容庞杂，但大多有法（标准、规范）可依。在管理过程中可以将不同的考核规范要求分门别类，各类管理要素结构化罗列。因此，可以通过计算机技术，将体系管理信息化。1）文件材料电子化。将管理过程中所涉及的材料电子化，一并进入管理信息系统，实现无纸化管理；2）材料格式的模板化。各类材料模板依据考核规范的要求固化到系统中，操作时可直接调用模板输入；3）管理要素系统化。将各类考核规范的要求固化到系统中，包含所有必需的管理要素；4）操作流程系统化。将日常操作中的材料提交、审核、回退、审批、修改、归档等操作流程固化到系统中，提高效率。

2实现目标

通过对体系管理各要素及要素间关联性的分析研究，将体系管理各要素纳入信息系统，可以实现以下目标。1）管理要素全覆盖。各管理要素在系统中进行管理，结合系统的工作提醒、提前预警等功能，减少工作遗漏，做到全面覆盖。2）闭环管理。在系统中，某一项工作从发起到流程审批，直到最后的、归档，各节点环环相扣，并可设置各节点完成时限，形成完整的闭环管理。3）实时动态管理。诸如计量标准、仪器设备、人员持证项目等都会有有效时限，系统可以针对这些有时限要求的要素提前预警。涉及某一岗位的所有待处理工作都会在系统中有待办提醒，便于管理人员及时对各项工作进行实时管理。4）无纸化办公。依据各项考核标准所形成的考核材料会形成很多文档，除了最后确定的申报版本需要形成纸质材料外，前期内部流转及最后归档的文档都可以尽量电子化，这样既可以实现无纸化办公，同时电子文档也可以实现高效检索。

3系统实现

3.1设计原则

3.1.1实用性

开发的系统必须满足实用性需求，做到使用方便，输入数据量尽量小，界面直观，易学易用，不同业务之间界面转换速度快。

3.1.2功能完整性

所提出的业务都能够在计算机平台上完成，对于同一类型的业务，由于输入要求或地址模式等条件的不同，将设计不同的功能模块。

3.1.3高性能

系统在性能上做到实时性强、数据容量小、响应速度快、稳定性高、出错率低、容错性好等优点。

3.1.4数据安全性

安全性永远是数据库的重要课题，必须采取多种措施保证数据库的安全。

3.1.5美观化设计

在满足实用性的条件下，界面设计做到美观大方，大小适中，排列整齐，各种控制键的中文名字简单明了，不同的业务甚至不同的功能有不同的界面。美观的界面配色柔和，减轻视觉疲劳，给员工一个良好的计算机工作环境。

3.1.6系统可扩展性

在满足一期方案的基础上，考虑今后系统可能新增功能带来的系统软硬件的变化，为系统的扩充预留接口。

3.2系统结构和功能

系统结构如图2所示。主要包括体系文件、质量活动、项目管理、统计分析。

3.2.1体系文件

质量手册、程序文件、作业指导书、质量记录等体系文件在系统中保持最新版本，体系文件出现更新时，在系统中完成审批流程并归档。

3.2.2质量活动

外审、内审、管理评审、附加评审等质量管理活动纳入系统管理。系统具备各类质量活动的按期提醒功能。在系统中进行质量活动计划的制定和审批、质量活动计划的、质量活动过程的流转、质量活动结果的输出、质量活动需改进项的管理。

3.2.3项目管理

包括新项目申请及不同项目定位的材料管理，包括计量标准管理、法定授权、资质认定、实验室认可、检查机构认可等内容。材料按照不同考核规范的要求在系统中设置模板，直接在系统中输入或以附件的形式提交。各类考核申请、复查等所需的材料可以从系统自动输出word版本，打印即可用。建标完成后具备动态管理的功能，可以预警将到期的计量标准，并提醒相关负责人关注。所有资料在系统中归档，便于检索。

3.2.4统计分析

通过对系统内各功能模块相关信息的抓取汇总，生成各类统计内容。包括通过汇总质量活动的相关内容，生成质量简报；统计历次外审、内容、管理评审、附加审核等活动的不符合项出现次数、出现范围、整改完成情况等内容；统计许可证考核情况；统计能源计量审查情况；统计检定、校准、检测、检查对应项目及所依据的规程；统计各类人员资质等。

3.3主要数据库设计

3.3.1仪器设备

实现仪器设备的动态信息化管理，实时监测计量标准器及配套设备的使用情况，提前提醒相关人员按期送检标准器。设备信息与计量标准等其他相关模块自动关联，设备更新后其他部门相应更新。主要字段包括名称、型号、测量范围、不确定度或准确度等级或最大允许误差、制造厂、出厂编号、末次检定或校准日期、检定及校准机构、检定或校准证书号等。

3.3.2人员资质

实时维护各类人员所拥有的相应资质信息，包括检定员、各类考评员、注册计量师、内审员等信息。人员资质信息统一更新后，自动关联的相应考核模块信息也同步更新。主要字段包括姓名、所属部门、资质类型、取证时间、证书到期时间、证书编号等。

3.3.3检测方法

提供检定规程、校准规范、国家标准等计量技术规范的查询、阅读、更新功能。检测方法与计量标准等相关内容保持同步更新。主要字段包括规程/规范编号、年号、名称等。

3.3.4可开展项目

提供项目的检索、查询、更新等功能。可以生成检定、校准、检测、检查项目对照表，并作为各类考核材料中可开展项目的数据来源。主要字段包括项目名称、测量范围、测量不确定度/准确度等级/最大允许误差、依据文件名称、依据文件编号等。

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一、概况

广东LNG项目是中国首个引进LNG的试点项目，国家重点示范项目，也是广东省“十五”计划的大型能源基础设施项目。1999年底，项目正式立项。2003年，国家发改委批准了广东LNG项目的可行性研究报告。广东LNG大中型河流穿越工程P1标段，是广东LNG项目质量控制要点。项目包括大型河流穿越5条，施工长度为3.5km。工程采用X65焊管，管线焊接采用半自动焊接工艺，使用AWSA5.1E6010φ4.0焊条和AWSA5.29E71T8-Nij1φ2.0焊丝，管线设计压力为9.2Mpa，输送介质为液体天然气。

虽然该工程是以管线穿越为主，但是管线的焊接质量直接影响整个工程的施工质量。管线焊接场地均为农田、鱼塘，沟渠纵横交错，地下水、地表水十分丰富，场地十分泥泞，空气潮湿，属典型的水网地区施工，施工难度很大。工程2005年3月正式开始施工，管道焊接时期处于广东地区的梅雨季节，焊接质量的控制尤为重要，通过制定合理的质量控制方案，工程焊接超声波检测一次合格率为100％，X射线检测一次合格率为95％，水压试验一次合格。在此对施工中焊接质量控制方法予以简单介绍。

二、对焊接质量进行控制的必要性

焊接质量是采用焊接工艺制造的焊接接头的实用性是否能够满足设计要求。可分为直接焊接质量和间接焊接质量，直接焊接质量包括焊接接头的力学性能，内、外部的缺陷等；间接焊接质量就是焊接过程中能够被感知和检测到的缺陷。在施工过程中，一般无法对直接焊接质量进行控制，所以通常都是通过控制间接焊接质量来控制和保证直接焊接质量的。

三、准备工作

1、焊接工艺

开焊前，现场焊接工程师根据相关规范、设计文件和业主下发的焊接施工与验收规范编制工程焊接工艺指导书，给出合适的焊接坡口、对口间隙、焊接电流、电压、焊接速度等焊接工艺参数。焊接工艺评定合格以后，根据评定结果编制焊接工艺卡，确定焊接材料、焊接顺序、层间温度等等，同时还制定了焊接返修工艺，确定一次返修、二次返修的缺陷消除方法和应采取的技术措施。

主要焊接工艺参数

焊道名称填充金属直径

(mm)极性焊接方向电流

(A)电压

（V）送丝速度（in/min）焊接速度（cm/min）

根焊E60104.0DC-下向70-13024-37----8-16

填充E71T8-Nij12.0DC-下向190-27017-2270-13010-32

盖面E71T8-Nij12.0DC-下向180-26017-2270-13010-30

返修焊接工艺参数

焊道名称填充金属直径

(mm)极性焊接方向电流

(A)电压

（V）送丝速度（in/min）焊接速度（cm/min）

根焊E60103.2DC-下向55-10024-37----6-15

填充E71T8-Nij12.0DC-下向190-27017-2270-13015-25

盖面E71T8-Nij12.0DC-下向180-26017-2270-13010-32

2、设备选择

管道焊接设备采用移动焊接车配备米勒焊机＋送丝机。在焊接前检查所有的设备，确保运转正常、性能稳定，能够满足现场焊接的要求。同时准备防风棚、焊口加热设备、测温设备等必须的设备和机具。

3、技术准备

选定了焊接工艺、选择合适的焊接设备和机具后，在开焊前，焊接技术人员应对焊接机组的所有操作人员进行技术交底，讲解焊接工艺过程，明确各种焊接工艺参数。

四、过程质量控制

1、质量保证体系

按照公司质量体系文件和业主质量控制要求，建立项目工程质量保证体系，明确各责任人的质量责任，如项目经理、技术负责人、焊接工程师、质检工程师、班组长等。在焊接前对有关员工进行技术交底，明确工程质量要求和施工、验收规范标准。

2、焊接过程

在焊接过程中，现场质检人员和技术管理人员参照相关的施工标准规范、设计文件、工艺技术文件、公司质量体系文件、业主下发的质量要求，对焊接过程的各个环节进行检查和控制。焊接过程的控制要点主要包括焊条、管口组对、焊接防护、焊口加热、焊接参数的检查、焊缝外观检查、焊缝返修等环节。

对于焊条，虽然E6010纤维素焊条一般不需要烘烤，但是在雨季施工时，一次领用量不能太多，要少量多次领用，同时焊条必须存放在现场的焊条保温筒内，随用随取，防止焊条遭受雨淋和受潮。当天未用完的焊条必须进行回收，并按照烘烤要求在70－80℃温度范围内烘烤0.5-1h，烘烤温度不得超过100℃，而且只能回收烘烤一次。材料保管员负责对焊条的存放、烘烤、回收进行管理并填写和保留质量记录。质量管理人员应进行监督和不定期的检查。

由于管线材质为X65，所以在焊接前必须进行管口加热。而且按照规范要求，在雨雪天气和空气湿度大于90％、风速大于8m/s时，必须采取有效的防护措施才能进行焊接作业。有效的防护措施包括：

a、现场配置防风棚。防风棚应具备遮挡风雨的功能，而且能够方便移动；

b、开焊前对管口进行加热，温度要求达到100℃以上，以防止出现气孔等焊接缺陷；

c、要控制层间温度，层间温度必须大于80℃，否则必须进行重新加热；

d、焊接完成后采取遮盖措施，避免焊口被雨淋或出现速冷导致焊接裂纹或焊缝淬硬而硬度韧性和强度下降的情况；

e、尽量保证施工带相对干燥。在作业带两边缘开挖排水沟，作为积水、排水沟。

f、同时雨季时施工带土质松软、泥泞，在吊管机下在铺设钢管排，制作牢固的管墩可避免出现裂纹缺陷；

g、焊接操作坑中的积水必须排除干净，并铺设干燥的木板，给焊工创造一个相对舒适的工作环境，让其正常操作；

在施工过程中我们根据施工技术要求和现场情况制作了轻便的防风棚，焊前和层间加热采用环形火焰加热器，焊后在焊口处遮盖石棉被，这些措施对保证焊接质量起到了明显的作用。

3、质量检查

公司质量检查人员和焊接监理在现场对整个焊接过程进行全程监控。对焊接重点、难点部位加强质量监督和检查。

a、在焊接开始前检查现场的焊条和焊丝是否按照规范要求进行储存和使用，对于不合格的焊接材料一律不得使用，避免焊接后出现夹渣和气孔等缺陷；同时管口的清理、焊口组对间隙、错边，控制参数在规范要求范围内，避免出现强力组对、组对间隙、错边超标现象的出现；

b、在焊接过程中检查焊接工艺参数如焊接电流、焊接电压、焊接速度、引弧位置、管线焊缝错开量等；

c、焊接完成后检查焊缝表面飞溅、焊瘤、焊渣是否清理干净，以及焊后焊口的保护等；

d、检查完成后质检人员填写必要的质量记录如管口清理记录、管口组对记录、焊接工艺参数记录、焊缝外观检查记录等，如有返修焊口，还应填写焊口返修记录，这些记录都将作为质量受控的证据；

在现场，质检人员除了起到监督作用外，更要按照标准规范和技术文件的要求提醒作业人员，避免人为因素造成施工质量的下降，影响工程进度。

五、结束语

雨季焊接施工如何保证质量对施工单位来说是一个十分重要的课题，做好一下几个方面的工作将有利于控制雨季焊接施工质量。

1、根据质量体系文件的要求建立和完善质量保证体系，通过系统有效的质量管道活动来实现焊接质量和施工进度的控制。

2、结合施工实际情况，采取有效的、有针对性的工艺技术措施来保证焊接质量，并保证措施在施工中得到有效的实施。

3、根据工程实际情况选择焊接工艺并进行焊接工艺评定工作，保证焊接工艺和返修工艺的合理性。