应用技术论文大全11篇

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二、教学内容特点

《机械设计基础》的教学内容主要包括三大部分：机械设计的基础知识，如平面机构的运动简图和自由度；常见机构的结构及设计，如凸轮机构、齿轮传动和蜗轮传动、联接与螺纹传动、带传动和链传动；机构的装配与设计，如轮系和减速器；轴和轴承等。在课程初期或教学进入到某一个大部分时，可向学生介绍将要学习内容的总体框架，使学生可以初步从机械系统的总体去认识机构。使学生对各机构间的关系有初步了解后，可进入具体教学内容的学习，在学习过程中让学生具体了解各种机构的构成、工作原理、特点和功能，可使学生不再孤立地了解和设计某一种机构，而是以机械系统为主线，依次掌握各种机构分析、设计的基本理论和方法，理清各种机构间的关系及异同点。教学内容要以技能和应用作为准绳，故本课程的主要教学方向是以项目为导向、以工程问题为驱动。教学内容的重点应突出技能的掌握和工程实际的应用，故在教学过程中先以实际工程例子作为引导引入新的课程内容，可提高学生主动思考、主动学习、激发学生探索创新的思维。在教学过程中，教师应举一反三，将教学内容进行引申到工程问题，使学生保持学生学习热情的同学，也加深或拓展学生的视野。在某一部分教学内容结束后，教师可结合教学内容和行业实际情况提出一个或多个项目任务，教师进行问题的引导与学生一起讨论，最后指导学生完成项目的设计方案并实施方案。课程中齿轮设计、传动设计、轴设计、轴承及联轴器等零件的设计都可作为项目计划内容。学生完成项目计划后可体验到产品设计的真实过程，可增强学生的学习兴趣和自信感。课程设计是本课程的重要教学内容之一。课程设计题目应该尽可能接近实际生产且题目形式应多样化。为了使学生不至于对课程设计有突兀感，可在课程之初将课程设计题目列表发给学生，让学生在课程学习的过程中，根据自己的兴趣及能力选择相应的题目。这种方式可调动学生自主学习，也可使课程设计过程更具开拓性和应用性。教学内容和课程设计题目，要根据不同专业、不同学习水平进行调整。两方面内容均要体现专业的特点，也要与社会应用和工程创新相结合。只要在教学过程中调动学生的主观能动性，使其主动地开展学习和思考，才能提高教学成效和促进学生的实践能力和综合素质的提高。

三、教学手段

1.利用现代多媒体技术。

课程中涉及到许多对初学者较难理解的动态过程，如齿轮的传动过程、齿轮的范成加工过程、带传动的打滑现象等。可采用多媒体教学的方法，将静态的二维图像转变为动态的三维模型，使教学内容变得直观和生动，从而帮助学生快速理解和掌握机构的运行原理及过程，也可弥补部分学生的理解能力不足或教师表达不充分的传统教学不足之处。再者，教材所体现的是课程的经典知识，可利用网络资源，使学生了解教材上没有体现而又能呈现学科发展的前沿知识点或科技信息，可拓宽学生的眼界，并有助于学生对课程内容兴趣的提高。

2.实例教学。

应用型技术大学的教学以职业为导向、以能力为本位。可让学生进入机械加工中心，对典型实例机械设备进行拆卸，让学生直观地了解各种机构和零件在机械装备中的工况，甚至可让学生亲自动手运转机械，使学生将理论教学课学习的知识与实际机械的构造进行联系，激发学生的学习兴趣。

3.讨论式教学。

针对某一特定问题，如某一机构的设计思路或某一工程问题，由教师进行问题的引入，而教学过程以学生进行分组讨论为主体，各组分别由一人论述本组的解决思路或方案，其他组同学对提出的方案进行评述其优点或缺点以及改进思路。最后由教师进行点评各组方案的可行性及改进思路。讨论式教学是以学生为解决问题或提出设计思路方案的教学主体，教师充当裁判员角色，这可提早历练学生在实际工程中解决问题的发散性思维。

4.案例教学。

案例教学与讨论类教学类似，不同点是案例教学以教师为主导。针对某一有典型特点的机械设计实例，由教师进行循序渐进地提出引导性问题，与学生进行讨论，并随时对学生提出的观点进行评述。某一问题讨论结束后，教师即刻提出下一引导问题，直至此机械设计的过程蓝图完全呈现。案例式教学也是历练学生解决实际问题发散性思维，但教学过程要以工程上解决机械设计问题的思路为轴线，以让学生了解实际工程问题的解决思路。

5.对比法教学。

本课程中涉及多种齿轮，如直齿轮、斜齿轮和锥齿轮；多种间歇运动机构，如棘轮机构、槽轮机构和不完全齿机构等；多种传动形式，如齿轮传动与蜗杆传动、带传动和链传动等。这些机构在结构形式、受力分析和应力分析等方面都具有相似性，可针对此种情况，为学生建立学习对比学习卡片，将类似机构的结构分析、受力分析和应力分析等进行比较，并列出各自的不同点。学生利于此学习卡片，可清晰地对比相似机构的异同点，从而有助学生对知识点的掌握。

四、考核手段

本课程一般采用闭卷考试对学生进行考核，在此考核方式下，学生通常要记忆大量复杂公式而倍感厌烦，故闭卷考试并非最佳的考核方式。在闭卷考试不能完全改革的情况下，可增加其他考核方式的权重，以“应用”作为考核学生的主要依据。

1.口头考核：

教师结合教材内容，提炼出多个理论知识点与工程应用细节相结合的问题，针对学生的回答考核学生对理论知识的掌握和对实际问题的解决思路。此考核方式是针对讨论式教学和案例教学的检验。

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教学文化是大学文化建设的重要组成部分。大学文化外延宽泛，但只有深入到教与学的活动之中，切实发挥育人功能和促进教育教学质量提升的作用，才能真正体现其本质特征。教学文化建设是实现大学职能的客观需要。在高校的四大职能中，人才培养是基础，教学工作是中心，教育教学质量是关键。当前，我国应用技术大学多来源于新建本科院校，教学型高校是其基本定位。建设符合自身类型定位的教学文化势在必行。教学文化建设是地方本科高校转型发展的重要基础。地方本科高校向应用技术大学转型，主体是师生，关键在改革。研究表明，教学文化具有相对的稳定性和滞后性，如果不积极引导教学文化由学术型向应用型变革，就会成为影响高校转型发展的一大阻力。

(二)研究视角

理论借鉴。应用技术大学教学文化建设必须借鉴新时期人本主义、建构主义、终身教育、实用主义等教育成果。如，在人才培养的价值取向和目标上，要求将“人”的教育与“人力”的教育有机结合，不仅要突出实践性特点，而且要强调科学教育与人文教育交融，体现全面性、技术性与创造性的统一;在本科课程体系设计与教学中，要求学生在获得专业技能的同时，能够珍惜生命、热爱生活、亲近自然，注重全面性、多样性、实用性、建构性;在人才培养的评价上，对本科技术人才进行专门性评价，由偏重教育内部评价转向教育内部评价与社会评价、行业企业评价并重，等等。经验汲取。20世纪60年代以来，以德国为代表的欧洲国家应用技术大学已经积累了较为成熟的办学经验。20世纪90年代末以来，我国新建本科高校在应用型本科教育模式的探索中也积累了不少成功经验。应用技术大学教学文化建设必须充分汲取这些好经验好做法。本土转化。任何一种教育理论、办学经验的产生总有其深刻的历史和文化根基，应用技术大学教学文化建设必须充分重视本土传统文化对教育教学实践的深远影响，努力实现引进的理论、经验与本土传统文化中的积极因子的有机融合。

二、应用技术大学教学文化探析

(一)重学崇术的教学思想

应用技术大学是一种与传统大学“不同类型，但等值”的全新教育类型。适应地方、行业、产业需要，既重视理论的探索与习得，又重视技术的实践与转化，这是应用技术大学师生共同体的价值追求。近年来，上海电机学院高擎“技术本科”教育大旗，以培养高素质技术应用型人才为目标，创新人才培养模式，定“向”在行业，定“性”在技术，定“格”在复合，定“点”在实践，取得人才培养极大成效。宁波大红鹰学院在准确分析区域经济社会发展现实需求的基础上，明确“建设教学服务型大学”和“培养中小企业中高端技术、管理岗位应用型人才”等办学定位，为提高教育教学质量指明了方向。

(二)多元融通的教学主体

应用技术大学的教学主体主要由既有学术教育背景和科研能力，又有很强的企业实践经验的校内外教师以及多样化的生源构成。德国应用技术大学的师资包括全职教授、来自业界的兼职特聘教师和实验工程师。全职教授须获得博士学位(艺术类专业除外)，具有不少于5年的实践经历(包括3年以上高校之外的工作经验，外语和数学专业除外)，任教期间每4年享受一次为期半年的“研究休假”;特聘教师数量较多，承担大学约25%的教学任务;实验工程师须毕业于相关专业并取得工程师资格，主要在实验室教授实验课程。德国应用技术大学的生源多样，不受年龄限制，但入学的资格条件有一定要求。如，普通高中毕业生未接受过职业教育的必须有与所申请专业一致的实践经历(一般为3个月)方可申请进入应用技术大学;职业高中毕业生须补习普通高中课程1年，达到高中毕业水平，方可申请进入应用技术大学。

(三)应用生成的教学内容

应用技术大学的教学内容强调紧密贴近行业、岗位实际，人才培养方案由学科教师、具有一定代表性的用人单位专家、有关的实验教学人员、行政管理人员以及毕业生共同参与编制;在课程体系的建构上，应用技术大学以结构主义课程理念为指导，从“层状”转向“网状”，以“意义建构”来组织课程，建设知行融合的教材体系。德国应用技术大学的课程体系凸显两大特点:一是高度的应用性。以阿亨应用科技大学为例，该校所在区域是德国核能科学研究基地，其机械工程系必修课程有39门，其中能源系统工程、人力资源再利用、环境污染等近20门课程都凸显了“核”及“环境保护”的地方特色。二是高度的生成性。通过师生紧密合作，将当前最新的技术研发成果引入教学，共同建构理论与实践一体化的渗透型课程结构。整个课程体系按认识实践———基础理论学习———专业基础理论学习———专业实习(工业实习)———专业理论学习———毕业实习与毕业设计的流程形成完整链条，在理论学习阶段又含有不少实验、项目制作等实践性环节，体现理论与实践双元循环递进的特点。

(四)开放合作的教学方式

应用技术大学特别重视产教融合、校企合作，发挥政产学研合作育人的作用。一是以学科、专业、课程群为载体，通过校内外教师、工程师与管理人员合作，联合组建教学科研团队，共同承担应用型人才培养任务，共同开展应用性技术研发，共同解决工程技术问题;二是在教师指导下，以国内外科技竞赛为载体，由不同专业学生组成科技团队，寻求企业赞助，自主完成项目的策划、设计、建模、制作、调试、运行全过程;三是开办国际合作交流项目，鼓励支持学生海外实习。近年来，上海电机学院与企业紧密合作，协同制订招生标准、协同制订人才培养方案、协同建设师资队伍、协同参与定制培养、协同推动就业创业。如，在风电与创新专业硕士研究生培养上，上海电机学院先后与上海电气风电设备有限公司、上海电气输配电有限公司等多家企业共建一批研究生培养实践基地，由企业技术主管和二级学院专业负责人联合组成专业学位教育教学团队，加强研究生实践能力和职业素养的培养。同时，该学院与瑞典哈姆斯塔德大学等共同设立为期3个月的“风电与创新”海外实践项目。

(五)双向互动的教学方法

应用技术大学教师教学方式方法多样，除理论讲授外，还广泛采用现场教学、项目教学、案例教学、团队学习等多种教学方法，学生之间、师生之间在教学过程中的参与性、互动性较强。近年来，汕头大学工学院探索建立EIP－CDIO培养模式，根据专业核心课程、相关核心课程群以及单门课程对学生能力的不同要求设计不同的项目，学生在教师指导下组成团队，共同完成项目，得到构思、设计、实现、运作的系统训练。在德国应用技术大学的项目教学中，教授们主动面向企业承担应用性科技研发任务，学生平时的学习和实习多结合教授提供的项目进行，在实验室做得较多的是“三性”(综合性、设计性、研究探索性)实验。学生的毕业设计都在企业做，由企业工程师指导。应用技术大学不仅重视教师的“教”，而且重视学生的“学”，教学相长，互促互进。如，欧洲应用技术大学本科学位课程要求修满180－240个转化学分(ECTS)，每一个转化学分共含25个学时，即5小时的课堂授课、12小时的课后作业和社会实践、7小时的教师辅导及1小时的考试。可见，学生自学与教师课后辅导时间占有较大比重。

(六)实践能力导向的学业成就评价

不同类型的高校由于人才培养的目标定位不同，学业成就评价的标准、方式也有所不同。应用技术大学学业成就评价重视考察学生对所学知识的理解与应用能力、实践动手能力以及团队合作精神等。应用技术大学对学生学业成就评价的形式多样，如考试、鉴定、答辩等;重视对学生学习效果的形成性考核，将日常的课堂表现、课后作业的完成情况等列入课程成绩的评定范围，并占有相当的比例。如，汕头大学工学院在实施EIP－CDIO培养模式改革中，对学生学习评价增加项目报告、设计评估等形式，将口试与笔试、自评与互评相结合，让学生逐步改变对学习和生活的态度，并形成相应的工作技能。

(七)人本延展的教学空间

应用技术大学的教学空间体现了人本化、延展性。一是传统教学空间充分满足师生教育教学活动的需要。如，设置备有大量活动课桌椅的教室，以便师生开展案例教学和团体活动;实验室与教室合设，以便实施“学中做”“做中学”的教学模式;实验室与教师工作室合设，以便教师更好地开展科研活动，指导学生实习实践。二是新型住宿式书院的兴起。近年来，一些新建本科高校仿效英国剑桥和牛津大学“住宿式书院”制度，变学生宿舍为住宿式书院，内含学生宿舍、教室、自习室、小型图书馆、团体活动室、饮食驿站等，师生经常共膳与交流，定期举办各类学术、文体活动，形成一个学习、生活共同体。三是利用信息化手段开辟新的教学空间。最近兴起的大型开放式网络课程(MOOC)全部针对高等教育，无学校学籍的学生也可以免费使用，对应用技术大学举办终身教育服务(如社区教育)有很好的启示意义。此外，教师或是通过教学网站向学生课程介绍、讲义与课件，提供参考资料，布置和提交作业，并在网上展示优秀作品;或是开设个人博客，撰写教学日志，促进教学反思，增进师生之间相互沟通与理解等，大大拓展了教学活动空间。

(八)融科技、人文于一体的校园特色文化

应用技术大学不仅重视学生专业知识和专业技能的习得，而且努力挖掘学科资源、校史资源等优势，加强对学生的科学精神、人文素养、职业伦理以及生态文明素质的教育。如，黑龙江工程学院提出“工程文化教育观”的育人理念，突出工学学科与人文社会科学学科的交叉融合，构筑起工程文化课程、工程文化基地、工程文化环境、工程文化活动、工程文化传播、工程文化研究等“六位一体”的工程文化体系。福建工程学院传承百年学府的历史文脉，在校园内竖立林纾雕像，在图书馆门厅及教学楼宇间刻印林纾代表作和林纾名言;出版《林纾研究专刊》《林纾书画集》等，持续推动林纾文物史料的收集整理与研究;编写通识教育教材《林纾读本》，开设全校性公选课;举办林纾文化学术研讨会，开展“林纾文化节”学生社团活动等，努力发挥校园特色文化的育人功能。

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1引言

DCS（DistributedControlSystem）系统在火电厂发电机组过程控制中的应用已有十多年的历史了，而且正在越来越多地得到应用。当今流行的DCS系统有C＆E的MOD－300，HONEYWELL的TDC－3000，FOXBORO的I／AS，日本横河的CENTUMXL，WESTINGHOUSE的WDPF，BAILEY的INFI－90，SIEMANS的TELEPERMME／XP。就目前这几家主要DCS厂商所提供的系统来看，在应用上均不同程度地存在一些问题，例如系统可靠性，实时性，系统组态的灵活便捷性等都有待进一步突破。本文对DCS系统在实际应用中存在的一些问题加以分析探讨。

2DCS系统推出的初衷

DCS系统的推出并逐步发展成为过程控制领域的主角是由于以下一些原因：

（1）现代化的生产工艺系统日趋大型化，复杂化，需要检测和控制的参数大量增加，使得传统的仪表控制系统显得难以胜任，势必得另辟蹊径。

（2）传统的仪表控制系统通常使用多个生产厂家提供的产品，使得工艺生产所需的备品备件品种繁多，为此而化费大量人力物力，并且工艺生产在相当程度上依赖这些仪表生产厂商。这一状况也希望有所改变。

（3）数字电路技术的迅猛发展，尤其是大规模集成电路技术的应用，集成度以及成品率大幅度提高，使得在过程控制中大量使用微处理器在成本上成为可能。

（4）自动化控制理论的发展，特别是连续系统离散化理论，采样理论，这些理论大大地推进了过程控制从传统的仪表控制系统向DCS系统变革的进程。

（5）通讯理论和技术的发展，在对局域网（LAN）的大量研究过程中，通讯理论和技术得到了极大的发展和完善，这方面对DCS系统发展的影响是举足轻重的。

（6）计算机应用技术的发展，尤其是微软公司的WINDOWS－95这样的操作系统软件的推出，为计算机在过程控制系统中的应用奠定了基础，计算机和操作人员之间有了良好的界面，使不具备计算机专门知识的操作人员乐于接受。

（7）计算机集中控制系统存在固有的一些缺陷如故障集中，因此为了提高可靠性而需要巨大的费用，集中控制系统需要较大规模的计算机，价钱昂贵。相对来说DCS系统所用的微处理器和微机要便宜得多，故障相对分散，并且DCS系统中的微机或微处理器是并行运行的，相对于集中控制系统计算机的串行运行来说处理速度也大大提高，因此具有更高的实时性指标，这些是DCS系统优于集中控制系统而得到迅速发展的关键所在。

以上列举了足以说明为什么DCS系统会在过程控制领域一显身手的主要原因。现在来看看最初推出DCS系统的一些初衷。

DCS系统是相对于计算机集中控制系统而言的计算机（或微机）控制系统，它是在对计算机局域网的研究基础上发展起来的，是过程控制专家们借用计算机局域网的研究成果，把局域网变成一个实时性、可靠性要求很高的网络型控制系统，运用于过程控制领域。专家们把这样的一个网络型控制系统称之为DCS。专家们的初衷应该是，这样的控制系统至少带来以下一些好处：

（1）故障分散。这是推出DCS系统的最大理由，DCS系统就是要解决集中控制系统致命的弱点，“故障集中”。故障分散的理由是DCS系统采用了大量的微处理器，各个微处理器承担一个范围较小的（地域上）控制任务，某个微处理器故障不会影响整个系统的正常工作。

（2）缩小控制室尺寸或控制表盘的长度。

（3）大量缩减控制系统所需的电缆。

（4）大量减少控制系统所需的备品备件种类及数量。

（5）减少工艺生产的运行对仪表控制设备厂商的依赖，减少仪控人员培训所需的费用。

（6）提供了控制系统构成的灵活性，具有组态便利和可扩展性。

（7）实现过程实时参数和历史数据的管理，提供性能计算，设备寿命计算功能。这一点是传统的仪表控制系统所望尘莫及的。

3目前阶段市场能提供的DCS系统的实际能力

从在浙江省电力系统发电厂中应用的BAILEY的INFI－90，C＆E的MOD－300以及SIEMENSR的TELEPERM－ME／XP等DCS系统来考察，笔者的见解如下：

（1）关于故障分散。相信大多数DCS系统生产厂商现阶段所提供的系统在实际应用中并非想象的那么“故障分散”。事实上，由于DCS系统在应用技术方面尚存在一些问题，1台由DCS系统控制的火电厂单元发电机组，因DCS系统的某些故障而被迫停运的情况时有发生。这一点与传统的仪表控制系统相比后者似乎要优于前者。正因为这样，DCS系统的构成越接近传统的仪表控制系统，即微处理器或多功能控制器所承担的控制任务从地域上越分散，越能做到故障分散。从这一点上看，SIEMAMS的系统做得较好，它的一块控制卡件（带有微处理器，可与其他卡件或通过通讯总线与其他子系统如操作员站工程师工作站等通讯）只承担2～4个电动机或电动门的开环控制回路，或1～2个闭环控制回路，并且这块卡件既承担逻辑控制功能，又承担与这些逻辑控制有关的I／O功能。这样做对故障分散是十分有利的。然而，其它的系统通常把许多过程控制任务集中在少数多功能控制卡件或微处理器身上，把过程控制的输入输出即I／O功能集中在I／O卡件上。这些系统客观上是把过程控制的故障集中起来而不是把它们分散，似乎有悖于“DCS”这个名称。不过SIE－MANS的系统也有问题，它的ETHERNET与ME系统的通讯还有些问题需要解决。SIEMANS的TELEPERM－ME系统是一个非常成熟的系统，ME系统加上ETHERNET网络就是最新推出的TELEPERM－EM／XP系统（浙江台州发电厂四期两台330MW机组中应用），因为是新的系统，相信许多应用软件（尤其是那些有关通讯的软件）还得经历时间的考验。如果这些问题得到了解决，则无论从故障分散这个角度还是其它方面例如制造工艺来看，它都占有一定程度的优势。DCS，故障分散，似乎SIEMANS的路子是走对了，因为他们的系统最接近传统的仪表控制系统，控制功能比较分散，要做到故障分散，一定得把控制功能分散。

（2）关于控制室的尺寸和表盘长度。这一点所有的DCS系统都做得到。不过与传统的仪表控制系统相比，电子室的尺寸和设备相对增加，这一点DCS系统给我们带来的实际利益并不显著。

（3）关于节约电缆。由于DCS系统所采用的设备器件在现阶段来说仍然是比较娇贵，对现场环境的要求比较高，例如需要防尘和空调，REMOTEI／O还不能大量使用，因此，DCS系统的主要设备都需要安置在条件比较好的电子室，大量的现场信号仍然需用电缆接到电子室。所以说，与传统的仪表控制系统相比，电缆有所缩减，但效益有限。

（4）关于减少备品备件的种类和数量。备品备件的种类和数量有所减少，并且需要与之打交道的仪表控制设备制造厂商也有所减少。

（5）关于减少机组运行对仪表控制设备制造厂商的依赖，减少仪控人员技术培训所需的费用。由于DCS系统在应用技术方面还不能尽如人意，因此，机组运行对DCS系统生产厂商的依赖不但没减少反而有所增加，尤其在机组新建成投产期间，DCS生产厂家派往工地的专家服务似乎成了机组投产调试期间必不可少的了。为了用好DCS系统需要培训的工程技术人员也有所增加，因此培训所需费用也有所增加。

（6）关于控制系统构成的灵活性，组态的便捷性和系统的可扩展性。系统构成的灵活性以及系统的可扩展性，这一点确实是传统的仪表控制系统无法与之相比的。大多数DCS系统的组态也是比较方便的。不过多数系统在在线组态功能方面尚有许多工作可做，好多系统为离线组态，在工程师站编程，然后编译，再下载。并且有些系统这一过程比较费时，在调试期间这一问题尤其突出。关于这个问题，SIEMANS的系统较有特色，它不但在线组态，而且设计有仿真功能，这给调试工作带来极大的方便。

（7）关于DCS系统提供了一些独特的控制功能，如历史数据和实时数据的管理，性能计算等等。这一点是传统的仪表控制系统所无可比拟的，正是由于DCS的这些优势，把过程控制推向一个新的更高层次的领域。

综上所述，现阶段市场所能提供的DCS系统在应用中带来的益处远没有象我们想象的那么多。当然，DCS系统解决了现代化大生产中过程控制传统的仪表控制系统难以胜任这一问题，而相对于计算机集中控制来说故障还是分散的，在许多方面有其独特的优点，是传统的仪表控制系统和计算机集中控制系统所无法比拟的。

4应用中存在的一些问题

现在的DCS系统在应用技术方面尚有以下一些问题：

（1）故障分散。目前的DCS系统还没有做到真正意义上的故障分散，这一方面是由于目前的器件仍然比较娇贵，因此控制系统在地域上做到分散还不能实现（尽量接近传统的仪表控制系统）。工业控制的现场条件一般是比较恶劣的，粉尘，温度，湿度对现阶段厂商所能提供的远程I／O卡来说仍然难以适应。如北仑电厂1号机有些I／O卡只能相对集中放置在现场，在调试期间也曾经发生过因为这些I／O柜进水而影响整个系统的正常运行。再如北仑电厂3号机在循泵房设置了远方I／O柜，电缆当然是节约一些，但I／O柜上设置了小空调，费用仍然省不了多少。另一方面，设计上控制功能还不够分散，包括DCS系统本身的设计和工程设计两方面。如MOD－300系统，它的I／O太集中，I／O卡的故障会影响系统的正常工作。另外，机组的辅机控制是由可编程逻辑控制器即PLC系统完成的，它与MOD－300系统之间通讯用了一个GATEWAY，这个GATEWAY成了整个控制系统的一个瓶颈，一旦它发生故障，就会影响机组的正常运行。再如北仑电厂3号机的系统，机组的辅机控制由它的SCS子系统完成，SCS子系统的一个MFP设计了300点左右的I／O卡，并且一块I／O卡16点又设计成用于不同的控制对象，即一个被控对象要用到好几块I／O卡。因此，一块I／O卡故障，要影响好几个控制对象的正常工作，一个控制对象要检修，要牵涉到好几块I／O卡。另外，一个MFP所包含的被控对象也太多，一块MFP卡的故障会影响好些控制回路的正常工作。象这样设计的控制系统，势必对卡件或者系统的可靠性要求很高。

文献［1］和文献［3］都谈到了目前已有一些厂商在研究或已推出一种称为FCS的系统，即现场智能仪表结合现场总线技术构成的过程控制系统。显然，这样的系统十分接近传统的仪表控制系统。从理论上讲，智能化的控制仪表就放置在被控设备附近，控制功能在地域上可以彻底分散，因此，故障也可以彻底分散。但是，实际上就目前的元器件生产技术水平以及计算机技术通讯技术现状来说，FCS也许同样得面临DCS所面临的困难。首先，FCS得解决工业控制现场环境十分恶劣的问题。其次，现场控制设备空间分布，地域上十分分散，现场总线的连接不是一件易事，通讯上也将面临节点太多的困难。

（2）实时性。过程控制要求控制系统有很高的实时性。目前的系统由于通讯技术和计算机技术的限制，在实时性方面仍然有待提高，如早期的MOD－300系统，操作一个阀门，从操作员按键发出命令到在屏幕上看到反馈信号要十几秒时间。后来经过硬件升级，更换成新一代芯片，问题才得以解决。有些系统因为画面打开速度慢，操作一个设备要切换好几幅画面，使得在紧急情况下，操作人员感到很不方便；另外，通讯所需的时间（或者DCS系统响应的时间）恶化了控制对象的特性，使闭环控制系统的过渡过程品质指标下降。

（3）组态的便捷性以及必要的权限保护。关于系统组态，现在的DCS系统大都采用计算机窗口技术，一般来说是方便的，但在在线组态方面仍然有需要研究的地方。多数系统在工程师站进行组态，然后下载到控制子系统或者说控制卡件中去，而一般这个过程是十分费时的，尤其在调试过程中，组态的修改是经常性的事，需要寻求一种既方便又安全的在线组态方法。

（4）制造工艺和安装工艺。影响DCS系统正常使用的很重要的一个因素是制造工艺和安装工艺。有时就是因为一个小小的插件质量不好，接触不良而酿成了重大的故障或事故。有些系统提供的硬件制造工艺不能令人满意，提供的卡件、接插件做得不够可靠，一些卡件故障，有时去拔一下，插一下，或者摇几下故障就消失了。这方面是DCS生产厂商必须引起高度重视的一个问题。如果所提供的系统在工艺上都不能满足可靠性的要求，那么原理上再吸引人也难以令人接受。另一方面是安装工艺，这也是DCS系统应用技术要加以研究的一个方面。

（5）应用软件的可靠性、成熟性。DCS系统由于应用的实践还处在不断的积累过程中，许多应用软件还不是很成熟，它的可靠性还有待时间的考验。这方面DCS系统生产厂商应加强研究，使已付诸使用或即将付诸使用的DCS系统软件具有足够的可靠性。

5结论

以上从推出DCS的理由以及DCS为什么会成为过程控制领域的主流的原因出发，进而提出了现阶段市场能够提供的DCS系统在应用技术方面尚存在的一些问题，这些问题有：（1）有关故障分散方面的；（2）有关实时性方面；（3）有关组态的便捷性以及必要的权限保护；（4）有关制造工艺和安装工艺方面的；（5）有关应用软件的可靠性方面的。可归纳为设计的问题，元器件生产技术的问题，工艺的问题。DCS系统应从过程控制的实际需要出发，针对自身的不足，无论在结构上、所采用的器件上，还是所采用的技术上，不断地提高和发展。使DCS系统在应用技术方面有新的突破。

参考文献：

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《三峡水利枢纽工程几个关键问题的应用基础研究》是1994年国家自然科学基金委员会和中国长江三峡工程开发总公司联合资助和领导下开展的一项大型综合性研究。所谓“应用基础”实际是指工程设计、工程施工应用技术的基础理论。经过5年研究。取得了预期的成果，已于1999年6月在三峡坝区通过国家科委组织的专家组验收。

此项研究涉及三峡工程的几个关键问题，侧重于从应用基础理论上解决工程疑点和难点，在研究中理论与工程实际相结合。所获成果，对三峡工程有的具有直接应用价值，有的需要在工程进展中加以验证。从专家意见中反映出，这些研究推动了我国相关领域工程应用基础理论水平的提高，一些技术还可以推广应用到其它水利水电工程上去。现将研究的内容和取得的成果按以下五个课题予以介绍：

1三峡工程泥沙问题研究

三峡枢纽上游年输沙量大，枢纽建成后，大量泥沙将在水库内淤积，坝下游河道则发生冲涮，若不加以妥善解决，将影响水库寿命和枢纽效益的充分发挥。本课题研究了以下内容。

1.1几个泥沙基础问题

主要有：淤积物的密实度及干容重变化研究；泥沙起动规律研究；推移质运动特性和输沙率研究；底层泥沙交换、状态概率及推悬比研究；水流挟沙力研究。

1.2坝区泥沙淤积和坝下河道演变

内容有：通航建筑物引航道防淤清淤措施研究；电站引水防沙措施研究；河道床面粗化研究；河道床面形态和阻力；坝下游河道演变及河型转化。

1.3数学模型和实体模型技术研究

进行了模型沙特性研究；实体模型变率研究；实体模型图像分析系统；长系列试验方法比较；数学模型试验中a系数研究；回流区泥沙淤积计算。

关于泥沙的基础理论研究，在水库淤积物密实过程、泥沙起动规律、冲积河道阻力和床面粗化、推移质运动特性、底层泥沙交换和水流挟沙力等问题上都获得了创新性的研究成果。对于通航建筑物引航道的防淤清淤措施、电站的引水防沙方案已为设计部门所采用。对于实体模型中的模型沙特性研究、模型变率的影响、长系列试验方法以及数学模型中不平衡输沙恢复饱和系数，回流区泥沙淤积等都作了深入的分析和探讨，其研究成果有助于澄清三峡工程泥沙科研中长期存在的不同认识，本课题中建立的实体模型图象分析系统能够在短时间内量测大面积水域的流场，是一项十分有用的新技术。

2通航建筑物的应用基础研究

本课题对三峡工程通航建筑物的通航条件、船闸水力学、船舶运行仿真模型和船舶技术应用中的一系列基础理论问题进行了研究。

2.1枢纽泄洪对坝区通航条件的影响

从枢纽泄洪对上下游航道通航条件的影响、电站调峰非恒定流对通航条件的影响、通航水流条件的航行判据的研究表明，通过采取相应的措施，优化船闸与电站的运行方式，可以达到坝区通航条件的要求。

2.2船闸输水系统和闸阀门水力学解决以下技术难题

(1)输水系统水力学：三峡永久船闸输水系统采用了4区段8支管，顶支孔出水，盖板消能的动力平衡系统，它可使水流均匀分布于整个闸室平面，从而可减少闸室输水所导致的非恒定流水面波动和局部水流紊动。通过试验及计算分析得出，支孔形状、廊道雷诺数、廊道阻力、支孔高宽比、支孔总面积与廊道面积比等，是影响出流的一些因素，并提出了改进意见。

(2)船闸阀门水动力学特性。

(3)阀门空化特性及控制空化措施。

(4)阀门流激振动特性及减振措施。

(5)船闸人字闸门运行动水阻力。

(6)船闸水工模型试验缩尺效应。

2.3船闸运行过程仿真模拟试验

采用计算机仿真模拟方法对船闸输水及船舶过闸过程进行模拟，其优点是经济、快速、宜于长期保留，预演过程整体性强。主要模拟过程有：船闸输水过程仿真、航行条件的快时模拟、船舶航行条件实时模拟器的研究、船闸运行可行性分析。

本课题的主要研究成果：如超高水头大流量的阀门水力学、通航建筑物的通航条件和船舶试验技术研究等都已达到国际领先水平。对于非恒定流减压模型试验方法和试验设备的研制、阀门段廊道流态特征和急变分离流机理、门楣通气减少空蚀的综合措施、分散输水系统中出水支孔流量分配规律、泄洪产生引航道往复流的机理、小尺度船模的相似性等研究成果都已应用于三峡工程设计，并据此修改了《船闸设计规范》中的输水系统部分条文，成果具有广泛的推广价值。3三峡船闸高边坡若干基础理论研究

此轮高边坡研究基本上是国家八五科技攻关三峡研究的延续和深化，内容侧重于工程岩体力学的应用基础理论。由于研究工作与永久船闸高边坡施工平行进行，因此研究成果除了一部分可以用于指导反馈设计和施工以外，大部分成果对我国高边坡工程，特别是卸荷高边坡工程，可为设计提供理论武器和较先进的分析手段。

3.1关于岩体力学性质的研究

三峡坝区的闪云斜长花岗岩属性良质优的岩体。由于建闸开挖体坡高(170m)、体长(1610m)、堑深(67m)；由于山体下部诱发的地应力释放；由于风化和岩体结构面的发育发展；导致岩体宏观力学性质与按常规试验获得的力学数值之间存在差异，而且在开挖后会有性质弱化的趋势。

通过研究，在试验与调查基础上，建立了岩体宏观力学参数模拟理论，提供能较真实反映现场岩体性质的参数值。如岩体的变形模量，微新岩体可取为20～30GPa。研究表明，岩石在三向应力状态下，卸围压可导致岩石的开裂。开挖后的高边坡，岩体同时存在加载和卸荷，卸荷效应会引起岩性区域的重新划分，从坡表至深层出现程度不同地岩体变形、松动和开裂。研究认为区内花岗岩体存在着卸荷流变效应，此种流变可通过正、反分析予以界定。

3.2高边坡岩体稳定分析方法的研究和应用

在具有不同理论背景的岩体破坏机理研究分析基础上，采用各种不同的方法对高边坡的稳定进行了分析计算。以反映变形规律和变形量。

分析使用的方法不同于过去较明显的是，在计算模型中较多地运用了脆性理论。如有的引进、开发、应用“断裂损伤介质分析系统”，对高边坡进行了断裂损伤弹塑性与流变分析；有的针对三峡船闸高边坡建立了脆弹粘性理论分析的计算模型；亦有数家单位采用其它方法试图解释三峡船闸高边坡卸荷岩体的变形和非连续性问题，如离散元法(DEM)、不连续变形分析法(DDA)、数值流形方法及卸荷非线性分析。

从分析结果看，在三峡船闸高边坡不同断面的特征点上，在垂直于船闸轴线方向上，最大水平位移大都不超过50mm。清华大学用断裂损伤流变模型计算的位移量在坡顶最大，为100～300mm，其它部位为50mm左右。给出的流变量，即开挖结束后继续随时间发展的位移量为5mm，收敛期为一年。

此外，有的运用潘家挣塑性力学的上下限理论，用组合塌滑体的刚体极限平衡分析方法，给出高边坡整体稳定问题中沿最大可能滑动面滑动的边坡体稳定安全系数大于5。

完成的其它成果有：对渗流水荷载、爆破动力荷载的分析研究；用锚固模型的流变损伤分析方法研究锚固机理等。

4三峡工程混凝土原材料研究

本课题结合三峡工程的需要，以提高混凝土的耐久性为中心，研究混凝土的配合成份，配置出高性能混凝土、抗冲耐磨混凝土、微膨胀水泥和灌浆改性超细水泥等方面都有所创新，其中改性超细水泥灌浆已在三峡工程中试用。研究成果的水平总体上处于国际前列。

4.1混凝土耐久性及破坏机理

本课题侧重研究混凝土自身因素对耐久性的影响。对混凝土原材料特性进行分析，找出不利因素，提出改进的措施，从提高混凝土自身的性能来达到抵抗外界环境的影响，从而提高了大坝混凝土的耐久性。

(1)对大坝混凝土所用水泥及粉煤灰性能进行了试验研究。对三峡大坝所用中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥的性能进行了全面的性能测试分析，均符合国家规定指标。中热水泥的含碱量可达到小于0.55%(熟料小于0.5%)，低热水泥的含碱量可达到小于1.0%的指标。对粉煤灰品质、水化速度和贫钙问题进行了全面的研究。粉煤灰在拌制混凝土时有三种效应并产生三种势能：形态效应产生减水势能；火山灰活性效应，使粉煤灰具有受激活反应的势能；微集料效应造成致密势能。粉煤灰的水化速度与温度有密切关系，且随时间增长而增加。混凝土在20C下，粉煤灰在3～4年中仍在水化，只是水化速率缓慢，因而强度也是在缓慢增加。

(2)三峡大坝混凝土必须使用高效减水剂和引气剂。在确定高掺一级粉煤灰的前提下，必须选用与粉煤灰相适应的高效减水剂至关重要，两者配合应用，在降低每m3混凝土的用水量方面，能产生叠加效应。能使总减水率达到20%～30%。掺入引气剂后能使混凝土抗冻性能大幅度提高，也提高了混凝土韧性和抗折强度。

(3)混凝土的微观结构研究试验得出：①水胶比对孔隙率和孔径分布有较大的影响，水胶比大，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，总孔隙率大大降低；③掺入30%、50%、70%的一级粉煤灰，浆体总孔隙率随掺量增加而增加，但孔径大于100nm的有害孔仍较少，小于20nm的无害孔增加。

水泥浆体于集料界面存在富水层，较多的SO3溶解于此，造成人Aft富集和Ca(OH)2晶体的择优取向生长，构成混凝土中的薄弱部位。当水胶比降低，对界面结构有所改善；掺加20%或者40%粉煤灰及高效减水剂和引气剂后，改善了界面结构，但粉煤灰应低于50%。

4.2微膨胀型中热和低热水泥研究成果

研究成果表现在两方面：第一，已研制出微膨胀型中热及低热水泥；第二，对两种膨胀源氧化镁及钙钒石的膨胀机理，微膨胀中热和低热水泥的膨胀机理有了了解。

4.3高掺粉煤灰大坝混凝土

由于优质粉煤灰的大量掺入，其需水量比为90%左右，加之高效减水剂联合使用，产生叠加效应，使每m3混凝土的用水量减少20%～30%，由于用水量降低加上高掺粉煤灰，就使得水泥用量可以大大降低，得到质量较好的混凝土。

4.4抗冲磨高性能混凝土研究

三峡工程特种混凝土原设计是采用C40抗冲磨混凝土，这种混凝土曾用于葛洲坝水利枢纽的特殊部位。本课题研究出C60抗冲磨高性能混凝土，它的特点是限制水泥浆体积在混凝土中的总含量，掺入高活性掺合料-硅粉和优质粉煤灰取代水泥，以减少水泥用量，选用与之相匹配的高效减水剂及膨胀剂，使C60抗冲磨高性能混凝土的水泥用量降至330kg，掺合料的总重量达37%。用铁矿石粗骨料制备的抗冲磨高性能混凝土28d抗压强度可以达到89.6MPa，抗冲磨失重率又比C60低40%，抗冲击韧性提高1.8倍，但单价较C60高。

研究表明抗冲磨混凝土的改性机理是由于大量极细的活性掺合料水化后生成得C-S-H凝胶改善了集料与

水泥胶体的界面结构，使总孔隙率减少25%，有害孔减少，使混凝土密实性大大提高。

4.5大坝基础处理水泥灌浆材料改性及其机理研究

三峡大坝防渗帐幕设计标准要求ω≤0.01L/(min·m·m)，在细微裂隙发育的大坝基岩，用普通水泥灌浆无法灌入的地段。采用超细磨水泥灌浆能达到设计要求且不污染环境。

1)超细磨水泥主要性能如下：

①细度D95≤16μm，平均中值粒径小于4μm。

②浆材的稳定性和流动性，当W/C＝1.0时，析水率小于5%。

③强度：3d为52.5MPa，28d为72.5MPa。

④膨胀率：3d不小于0.15%，28d不大于0.60%。

(2)X光衍射分析现场灌浆情况，可以看出绝大部分水泥熟料已水化成C-S-H凝胶、Ca(OH)2和钙矾石

(Aft)，仅有少数石英(SiO2)及碳化的CaCO3，所以水泥结石强度高，无体积收缩。

5三峡水工建筑物安全监测与反馈设计

本课题分五个专题：安全监控系统结构与方案优化，安全监测信息分析的新理论与新方法，安全监测高

新技术及自动化监测系统，混凝土坝施工期仿真计算与温控反馈设计，开放式大型通用水工结构分析系统原理及研制技术等。

5.1安全监控系统结构与方案优化研究

三峡工程包括永久船闸、升船机、左岸大坝及厂房、泄洪坝段、右岸大坝及厂房、茅坪溪防护坝等建筑

物的监测系统，另外还有专项监测、地质环境及其他监测，其中仅永久性测点就有6000多个，是当今世界上最庞大的安全监测系统。为此，对总体结构、监测仪器布置和变形监测网等进行了全面系统地优化研究。

(1)总体结构优化针对三峡工程大坝特点及安全分析、评价和监控的要求，对安全监测系统总体结构，

依据信息可靠、有序采集、保存、查询、调用等原则，应用优化理论，将原设计大坝三级监控(建筑物、分区和工程监测中心)改为二级监控(建筑物，监测中心)，从而减少了结构层次，提高了系统的可靠性，节约了费用。

(2)监测仪器布置优化结合技术设计和招标设计，依据少而精等原则，对监测仪器的布置进行优化研究。经优化后，变形和渗流监测仪器、设备数量减少约1/2，应力应变监测减少约2/3，水力学和动力监测减少约1/2，监测费用减少1亿元以上，经济效益显著。

(3)变形监测网络化对变形控制网和倒垂等进行优化研究，突破常用的模拟法，提出用解析法的优化方

案，构成目标函数。以精确、可靠、灵敏度和费用等作为约束条件，形成一个二次规划模型，并以此编制变形监测网自动化分析软件。应用这一个优化软件，对升船机及临时船闸高边坡水平监测网进行了优化设计。

5.2安全监测信息分析新理论和新方法

安全监测的主要目的是通过监测资料的分析和反分析，对水工建筑物的安全状况作出综合分析、安全评价和监控。为此，针对三峡主要水工建筑物在施工期、蓄水期和运行期的不同特点，吸收国内外安全检测领域的最新信息分析理论和方法，提出了安全监测信息分析的理论和方法。主要分三大类：

(1)综合分析和安全评价的理论和方法用层次分析和模糊评判及其相结合、突变理论、多级灰关联分析、可靠度理论等方法和理论，依据实测资料对大坝的实测性态进行综合分析和安全评价。应用可靠度理论方法，以风险分析为基础，建立大坝安全风险评估的框架。

(2)结合已建工程和三峡大坝的典型坝段(泄洪2号坝段等)，建立了施工期的特殊监控模型，时空分布的确定性模型及反分析模型，多测点监控模型因子集分析模型，另外还提出用数学滤波法分离时效分量，采用回归与时序模型，用瑞利分布研究监控模型中环境量对效应量的滞后效应等。

(3)拟定变形监控指标拟定的理论和方法

主要包括用结构分析法和数学监控模型拟定监控指标。

5.3安全监测高新技术及自动化监控系统

鉴于三峡工程的特殊要求，决不允许中断监测和采集数据，这就要求安全监测系统能精确、稳定、可靠、长期而又实时地采集数据。为此，在吸收目前国内外传感器(主要是变形、裂缝等)及自动化监测技术的基础上，有针对性地开发和研制精度高、稳定可靠的自动化监测仪器和设备，对稳定性检查，对监测系统的构成和选型提出优化方案等。

5.4混凝土坝仿真计算与施工期温控反馈设计

混凝土高坝，工程规模大、工期长、施工和自然条件复杂，使设计与实际施工有一定差别。为此，开展混凝土坝仿真计算与施工期温控反馈设计的研究，对优化设计和施工，提高混凝土坝的设计施工水平具有重要的科学意义和实用价值。对此进行下列研究，并取得了相应的成果。

①提出了一整套混凝土高坝的仿真计算新方法；②研究了通仓浇筑重力坝和碾压混凝土重力坝温度应力的特点和规律及其与常规柱状浇筑重力坝的差别；③编制了混凝土坝和基础温度场、渗流场和位移场反分析软件；④研制了混凝土高坝施工期温控反馈设计软件。⑤对三峡大坝进行系统仿真计算，提出了合理的温控措施。

5.5开发式大型通用水工结构分析系统原理及研制技术

篇（5）

（一）进行课程体系改革，采用分层次多种教学方法结合的新模式

在充分了解信息技术应用专业群学生专业知识需求和实际情况的基础上，从教学方法、教学手段、教材、教学环节、考核等多方面推进SQLServ－er数据库应用技术课程改革，将分层次多种教学方法相结合作为教改重点，研究成果体现了实际需要。教无定法，课堂以教师为主导，学生为主体。不同的教学内容要求教师采用灵活多样的授课方法，充分发挥各种教学方法的优势，不断提高教学质量。信息技术应用专业群包含了多个专业，学生生源也不同，既有高中起点的学生，又有中职起点的学生，这就要求我们对不同的专业、不同的学生采用分层次多种教学方法相结合的新模式来施教，并针对不同专业的应用需求制定相应的课程标准。

1．教学方法的创新

实践表明，分层次多种教学方法相结合的模式深受学生欢迎，教学环节能紧扣学生思维，既能使学生轻松地掌握数据库的建设、运行、管理和维护，也培养了学生充分运用已学到的知识去发现问题、分析问题、解决问题的能力，进而激发学生的学习热情，调动其学习的积极性和主动性。

2．课程体系构建思路的创新

针对高职院校技术应用型人才培养的需要，在教学计划修订的过程中强调应用型课程的安排，增加实验、实践课时。特别加强了学生考级、考证课程的开设，加大了课外科技实践活动的奖励分值，鼓励学生积极参加各类课外科技实践活动，大大提高了学生的实践能力和适应性。高职学生对学习数据库理论知识普遍存在畏难情绪，然而理论知识没有学扎实，实践课也就没有头绪。对数据库理论知识的教学应贯彻“实用为主”“必须和够用为度”的教学原则，基本知识要广而不深、点到为止。把理论知识融入项目中，让学生在实际应用中学习数据库的概念模型、关系模型、范式理论，这样就可以把枯燥的知识趣味化。特别是新知识的引入，一定要做到开讲求新，可以通过创设情境，实施启发式教学，将教师承接的实际项目，按照需求分析分成若干模块，并让学生参与其中，以此来调动学生的学习兴趣。

3．实践教学体系的创新

在实践实训教学中运用“项目引导，任务驱动”教学法，强化软件技术专业学生的实践动手能力，采用“校企合作”教学模式。在实践教学过程中，关键的环节是教师对任务模块的设计，保证每一个任务环节基本独立，能够单独运行，同时学生也能够完成。如软件专业对SQLServer数据库课程的实践性要求很高。项目实训以一个完整的数据库设计项目为主线贯穿整个教学过程的始终，按照项目模块的划分安排教学步骤，教学过程由项目任务来驱动。项目驱动教学法有助于发挥学生的主体作用，学生在学习过程中能实际参与一个完整项目的分析、设计、实现的全过程。实践实训项目教学中，项目的设计是关键。教师精心设计的项目和教师实际承接的项目能够更好地激发学生的兴趣，使其主动地投入到项目中来。在完成项目的过程中，学生可以体验成就感、满足感，从而进一步激发求知欲。这种开放性、创新性的教育思想和方法有利于学生从整体上掌握课程的精髓，通过对问题的分析、解决，主动对课程内容进行意义建构，提高了学生在实际工作中分析问题、解决问题的能力。

4．考核方式的创新

课程采用平时实践考核、期末上机考试、网络教学平台考核相结合的考核方法。平时实践考核成绩占40％，由学习态度和任务两部分组成；期末考核成绩占40%，主要考核学生对所学知识的综合运用能力及熟练使用SQLServer软件的基本技能；网络教学平台考核成绩占20%。

（二）课程体系的学习平台改革

数据库应用技术课程教学过程中采用基于网络课程的“学教并重，学生受控自主学习”的模式，这在一定程度上缓解了现阶段的教学矛盾，较好地满足了不同专业层次学生对课程的不同需求，提高了教学质量。该模式有如下特点：（1）教师是教学过程的组织者，是学生自主学习的促进者；（2）学生是信息加工的主体，是知识意义的主动建构者；（3）教学媒体等资源既是辅助教师教学的演示工具，又是促进学生自主学习的认知工具与情感激励工具；（4）通过教师指导与自主学习，学生除了从教材中获取知识外，还可以从图书资料及网上资源等其它教学资源中获取大量知识；（5）以学习评价作为网络学习监控的手段，进行学习监控，支持高质量的学习经历，逐步引导学习者进行自我控制学习。数据库应用技术课程网络教学模式在实现教学目标的同时，加强了学生学习能力和实际应用能力的培养。教学环境为校园网、internet和实验室等。教学资源为电大在线、网上课程辅导文本、视频直播课、课程教案、网络课程、网上链接资源等。教学活动主要包括自学、交互、实践三个环节，任何一个环节均可作为教学的起点。教师可根据不同的教学内容灵活处理。网络课程主要有“学习目标”“课程辅导”“形成性考核”“平时作业”“在线测试”“问题讨论”“系统管理（教师管理区）”七大模块。

（1）“学习目标”模块

本模块中可以获得有关该课程的指导性学习资料，如教学大纲、教材版本、学习安排、课程学习要点等资料，学生可以根据自身专业知识基础、学习时间等灵活安排个人的学习计划和进度。学生一旦注册后，系统将自动记录学生学习的相关信息，对学习的全过程进行监控，计算机自动给出形成性考核成绩，学生可以随时浏览自己的学习情况，调整学习计划和进度。

（2）“课程辅导”模块

“课程辅导”模块以教材为依据，根据教材各章的内容，以章节之间的知识点为线索，重点讲述课程的重点、难点内容，并注意拓展学生的知识面。在这里学生可以获取详细的学习资料，有动画、资源展示等，图文并茂，能够有效地帮助学生自主学习。

（3）“形成性考核”模块

本模块将依据服务器自动记录的学生情况，如访问次数、单元测试情况、课程讨论发表的BBS贴数、课程综合测试情况以及平时作业情况，自动形成并计算出学生的课程考核成绩，有效地监控了学生的学习过程。

（4）“平时作业”模块

教师根据教学要求，在“平时作业”模块里给学生布置相应的作业。学生可以在这里按课程章节来查看并在线完成教师布置的平时作业，学员的作业完成情况计入形成性考核成绩。

（5）“在线测试”模块

学生进入本模块时，选择相应的课程，本系统根据所选课程的教学要求，依据各章节内容从数据库中抽取相应的试题，对学生的学习情况进行在线测试。系统自动抽题，自动阅卷，自动显示成绩，并对测试结果进行简单的分析和提示。考试题型有“单选题”“多选题”，操作简单，学生如果对自己的考试成绩不满意，可以重新进行考试，考试成绩将计入形成性考核成绩。

（6）“问题讨论”模块

“问题讨论”模块比较复杂，功能完善。本模块供教师和学生进行在线讨论。教师可以在此设立版主、讨论主题、公告、解答学生的疑难。学生可以在此自由地进行学习交流，也可建立学习活动小组，进行交流。论坛管理员既可以设立多门课程的讨论专区，也可以对专门的疑点、难点设立讨论区，有效地实现了分类管理，并可以锁定讨论区、删除不健康的贴子。论坛可以记载各个时期的各个讨论专题以及精品文章的，实现跟贴回复。（7）“系统管理”模块该网络课程可以从两个方面实现对学习过程的监控。一是系统对学员自主学习过程的记录与监控。通过系统自动记录学员的访问次数、在线测试情况、访问时间、综合测试情况、在BBS上发贴的数量等对学生的学习过程进行记录和跟踪，能够根据他们的学习情况及时反馈学习效果。二是教师对学生学习过程的监控。教师或管理员以各自的身份登陆网站，通过访问数据库，可以了解和掌握学生学习的相关信息，如访问本课程的人数，各分校学生的学习情况，每个学生学习本课程的时间和次数，在线测试情况，形成最终成绩等。在“课程讨论区”，师生可以对课程学习过程中存在的问题进行专题讨论，教师可以将错误比较集中的练习以公告等形式帮助学生完成自主学习任务。期末，教师将该课程的形成性考核成绩上报教务部门，所有成绩的处理全部由计算机自动生成，每个学生的成绩与该学生平时查看的成绩一致。

篇（6）

引言

全息技术是物理学中一重要发现，越来越多的应用于各个行业。伴随着CCD技术和计算机技术的发展，全息技术也得到一次质的飞跃，从传统光学全息到数字全息。传统光学全息将物光和参考光干涉得到全息照片来记录光的振幅和相位信息，而数字全息则用CCD记录物光和参考光的干涉，形成数字全息图，再通过计算机图像处理技术处理全息图。因此，影响数字全息技术发展有两个重要方面：CCD技术和计算机图像处理技术。本文将从计算机应用方面阐述图像处理技术在全息中的应用。

一、图像处理技术

图像是现代社会人们获取信息的一个主要手段。人们用各种观测系统以不同的形式和手段获得图像，以拓展其认识的范围。图像以各种形式出现，可视的、不可视的，抽象的、实际的，计算机可以处理的和不适合计算机处理的。但究其本质来说，图像主要分为两大类：一类是模拟图像，包括光学图像、照相图像、电视图像等。它的处理速度快，但精度和灵活性差。另一类是数字图像。它是将连续的模拟图像离散化后处理变成为计算机能够辨识的点阵图像。从数字上看，数字图像就是被量化的二维采样数组。它是计算机技术发展的产物，具有精度高、处理方便和重复性好等特点。

图像处理就是将图像转化为一个数字矩阵存放在计算机中，并采用一定的算法对其进行处理。图像处理的基础是数学，最主要任务就是各种算法的设计和实现。目前，图像处理技术已经在很多方面有着广泛的应用。如通讯技术、遥感技术、生物医学、工业生产、计算机科学等等。根据应用领域的不同要求，可以将图像处理技术划分为许多分支，其中比较重要的分支有：①图像数字化：通过采样和量化将模拟图像变成便于计算机处理的数字形式。③图像的增强和复原：主要目的是增强图像中的有用信息，削弱干扰和噪声，使图像清晰或将转化为更适合分析的形式。③图像编码：在满足一定的保真条件下，对图像进行编码处理，达到压缩图像信息量，简化图像的目的。以便于存储和传输。④图像重建：主要是利用采集的数据来重建出图像。图像重建的主要算法有代数法、傅立叶反投影法和使用广泛的卷积反投影法等。⑤模式识别：识别是图像处理的主要目的。如：指纹鉴别、人脸识别等是模式识别的内容。当今的模式识别方法通常有三种：统计识别法、句法结构模式识别法和模糊识别法。⑥计算机图形学：用计算机将实际上不存在的，只是概念上所表示的物体进行图像处理和显现出来。

二、计算机图像处理技术在全息学中的应用

图像处理技术在全息中的应用主要表现在：一是计算全息，基于计算机图形学将计算机技术与光全息技术结合起来，通过计算机模拟、计算、处理，制作出全息图。因此它可以记录物理上不存在的实物。二是利用图像的增强和复原，图像编码技术等对数字全息图像质进行提高以及实现的各种算法。它的应用大致可以分为两大类，即空域法和频域法：①空域法：这种方法是把图像看作是平面中各个像素组成的集合，然后直接对这一二维函数进行相应的处理。空域处理法主要有下面两大类:一是领域处理法。其中包括梯度运算(GradientAlgorithm)，拉普拉斯算子运算(LaplacianOperator)，平滑算子运算(SmoothingOperator)和卷积运算(ConvolutionAlgorithm)。二是点处理法。包括灰度处理(greyprocessing)，面积、周长、体积、重心运算等等。②频域法：数字图像处理的频域处理方法是首先对图像进行正交变换，得到变换频域系列阵列，然后再施行各种处理，处理后再反变换到空间域，得到处理结果。这类处包括:滤波、数据压缩、特征提取等处理。

三、模拟实验

本文运用matlab软件，利用图像处理技术，编写了程序，以模拟计算全息和实现全息图像的滤波。图1是计算全息实现流程图。

本文将运用matlab程序设计语言实现计算全息的制作、再现过程。标有“涉”一字，图像尺寸为1024像素×1024像素；。模拟实验中用到的参数为：激光模拟了氦氖激光器，波长为638.2nm；再现距离为40cm；因为原始物图的尺寸用像素为单位表示，所以像素分辨率为1。:

从模拟实验中可以看出，数字全息的处理过程其实就是计算机图像处理在全息技术的应用过程。利用计算机图像处理技术对全息图进行了记录，将物光和参考光干涉得到了全息图。并利用图像的增强和复原对图像进行了处理，以消除噪声，得到更好的全息再现象。

本文仅模拟了计算全息的实现和再现过程，其实，计算机图像处理在全息技术中的应用是全方位的，用实验方法得到的全息图中包含了更多的其他无用信息（噪声），图像处理技术在这里就显得尤为重要。随着计算机图像处理技术的进一步发展，全息技术必然会迎来新的一轮发展和飞跃。

参考文献：

[1]周灿林，亢一澜.数字全息干涉法用于变形测量.光子学报，2004，13（2）：171－173.

篇（7）

原教育部长陈至立在全国中小学信息技术教育工作会议上指出：教育部从2001年起，用5－10年左右时间在全国中小学基本上普及信息技术教育，全面实施“校校通”工程，以信息化带动教育的现代化，努力实现基础教育跨越式发展。教育信息化的核心，就是如何使我们学校充分利用信息技术，改革我们的课堂教育模式，改革我们的教学过程，改革我们的育人模式，推动教育现代化。

微机系统能将数字、图片等直观地展现出来，给学生提供具体可感受的形象，以此调动学生的多种感官，特别是屏幕上出现的彩色画面，能把学生的审美体验推向，从而使学生进入主动学习、积极思维，探索知识的认识活动中去。从而产生无限的学习热情和动力。从现代教学改革的角度看，能促进真正意义上的“教育平等”，使学生从被动的听讲者和接受者，转变为主动参与的学习主体，提高学生的信息意识，培养较强的获取信息、处理信息的能力，多媒体技术引入课堂实验课堂无法演示的宏观的、微观的，极快的、极慢的物理过程，突破时间及空间的束缚。进行逼真的模拟，灵活地放大或缩小场景，将这些过程生动、形象地展现于学生面前，起到化无形于有形，化抽象为形象，转换思维模式，降低思维难度的作用，使学生认识加强，理解透彻，其作用主要体现在以下方面：

一、应用多媒体课件可以充分发挥学生的主体作用

提倡主体性教育，是社会主义现代化建设的现实需要，也是国际上教育改革的趋势。主体性教育的过程，是教师引导下的学生独立学习和自主活动的过程。按认知学习理论的观点，必须充分发挥学生的主动性和积极性，学生才能获得有效的认知。

在传统的课堂教学过程中，教师面向学生传授知识技能，从教学内容、策略、方法、步骤，甚至学生做的练习都是教师事先安排好的，学生只能被动地参与这个过程。这种方式以教师的主观意识为主，学生完全处于被动地位。

多媒体课件可以把电视机所具有的视听合一功能与计算机的交互功能结合在一起，产生出一种新的图文并茂、丰富多彩的人机交互方式，而且可以立即反馈。在这种交互式学习环境中，学生可按自己的学习基础、兴趣来选择自己所要学习的内容，可以选择适合自己水平的练习，也可以选择不同教学模式（如个别教学模式或协商讨论模式）来学习，这种交互方式对教学过程具有重要意义。教师的地位和作用主要表现在培养学生掌握信息处理工具的方法和分析问题、解决问题的能力上，转变了传统的以教师为中心、以课堂为中心的教育方式。

苏霍姆林斯基指出，教学应使学生从中产生发现的惊奇、自豪，满足求知欲的愉快和创造的欢乐等各种情感体验，从而使学生带着高涨的、激动的情绪进行学习和思考，使教学成为一个充满活力和激情的活动。应用多媒体课件，能充分发挥学生的主体认知作用，较好地实现了上述要求。

二、应用多媒体课件教学可以多方位地提高学习效果和培养能力

实验心理学家苏瑞特拉做过两个著名的心理实验：一个是关于人类获取信息的来源，他通过大量的实验证实，人类获取的信息83％来自视觉，11％来自听觉，3.5％来自嗅觉，1.5％来自触觉，1％来自味觉。这就是说，如果既能看得见，又能听得见，还能用手操作，通过这样多种感官刺激获取的信息量，比单一听老师讲课强得多。另一个是关于知识记忆持久性的实验，结果表明，人们一般能记住自己阅读内容的10%，听到内容的20％，看到内容的30％，听到和看到内容的50％，在交流过程中自己所说内容的70％。这就是说，如果让学生既能听到又能看到，再通过讨论、交流，用自己的语言表达出来，知识的保持将大大优于传统教学的效果。应用多媒体课件教学，能有效地激发学生的学习兴趣，使学生产生强烈的学习欲望，从而形成学习动机，主动参与教学过程，使课堂信息量加大，学生易于接受，在愉快的气氛、交互讨论中掌握了教学的重点、难点，教学效果相当明显。

同时，应用计算机与网络的功能创设引入概念的情境、创设推导规律的情境、创设提出能够逐步深入的问题情景、创设能使学生将所学知识外化的问题情景、引导学生在所设置的物理问题情景中主动探索、主动发现，在生——生、师——生的讨论与协商中充分地展现相关的物理情景，并经过比较与鉴别、分析与判断、改造已有的物理图景或建立新的物理情景，从而完成地所学知识的意义建构，它能让学生主动参与进行探索和研究，特别是对学生实现直觉思维、形象思维与逻辑思维相结合的思想训练的理想工具。因此在课堂教学中应用多媒体技术手段是辅助课堂教学，帮助教师完成“创设情景、激发动机、提出问题、建立图景、引导讨论、画龙点睛”的极好工具，按照“以能力立意为主”进行教学的基本思想，多媒体课件不仅仅有利于知识传授，更重要的是用它创设情境进行能力培养，主要体现在以下四个方面：

1、应用课件创设物理情景、培养学生的直觉思维能力

例如：回旋加速器是实验室中大量产生高能粒子的实验设备，高中物理课本是以文字和插图形式描述了它的工作原理，因为是静态的，比较抽象、枯燥，不易被学生接受。利用几何画板或flash制作成课件,创设情景,在这个情景中学生可以观察到周期性变化的电场变化情况与粒子运动之间的时间对应关系,教师只提出为什么要有这种对应关系,就丢激发学生思维的积极性,从而真正建立起粒子旋转与义变电场“同步”的概念。这种观念的建议和理解不是逻辑推理的结果，而是通过对物理情景认真反复地观察，主动思考来实现的，是学生自己“悟”出来的，是一种直觉。

2、应用多媒体课件展现物理过程，培养学生的形象思维能力

课件的制作，可以为课堂教学提供丰富、生动的实际情景，可以把复杂的物理过程（多种因素均在变化）暴露无遗，让学生通过观察、联想和想象去理解动态的物理过程，形象地建立起相应的过程图景，这样一方面能使学生利用自己原有的知识结构、经验去同化和顺应当前所学的知识，从而实现对知识意义上建构；另一方面又能在此过程中培养学生的形象思维能力，这样更有利于学生产生灵感和顿悟。

如竖直弹簧振子在振动过程中不仅运动学量（如位移、速度、加速度）发生变化，动力学量（振子所受合外力、弹簧弹力、振子所受支持力等）也发生变化，同时还伴随着振子动能以及弹性势能的变化，复杂的变化过程学生不知从何入手，利用几何画板设计成课件，这些量就会直接反映出来，并找出警戒线同自由长度位置重合时，木块所受支持力为零。这处情境会激发学生进一步探索的欲望，并理解此时木块处于脱离与不脱离木块的临界状态。

3、应用多媒体课件分析图景，培养学生的逻辑思维能力

如在“交流电的产生”一节教学中，交流电三要素（最大值、频率、初相）若用动画去设计，可以事先提出问题：当线圈匝数、磁感应强度、矩形线圈的面积、转动频率发生变化时，最大值会如何变化呢？学生可以想象，得出自己的结论后，教师开始演示，验证，并进一步提出问题，为什么会出现这种情况呢？正弦图象如何变化？这种形象的图形激发学生兴趣，并应用所学过的知识及已有的图景进行类比推理和演绎推理，并用数学公式和逻辑语言将其表现出来。

4、创设动态、变化的图象，培养学生辩证思维能力

事物总是运动变化的，事物的变化分为量变与质变，其中质变是突变，而量变就有一个过程，并且事物在量变的过程中质并不变。因此寻找变化中保持不变的部分，乃是把握事物本质的重要方法。

如讲解“共点力平衡”问题时，可创设三个情景：1：夹在光滑斜面和可以转动的木板之间的小球，当木板转动时，小球所受斜面支持力、木板所受压力的变化。2：光滑斜面向左缓慢移动过程中，悬挂在竖直绳上的小球所受斜面支持力、细绳拉力的变化。3：细绳一端拴着一个小球，小球所受球面的支持力、细绳的拉力将如何变化。学生在分析、判断得到结论后，不仅得到了三个共点力动态平衡的图解法，以及使用条件，更重要的是发现了三个共点力作用下物体的动态平衡，或者是合力的大小方向不变，而且一个分力的方向不变：或者是合力的大小方向不变而物体受力三角形与结构三角形相似，且对应边之比保持不变。这正是物理变化中的几何关系的不变性。

变化中不变以及在变化中求不变的思想是辩证思维在物理学中的重要体现，也是物理学的灵魂，贯穿于物理学始终，应用几何画板或其他教学软件，展现动态图景，帮助学生在探索本质、寻求真理的过程中逐步培养变化中求不变的意识，引导学生对物理问题进行哲学上的思考，从而培养他们“全面、本质看问题”的基本素质。

三、应用多媒体课件可以切实解决课时矛盾

计算机多媒体技术通过文字、图形、图像、动画、音频和交互式网络等方式，可使教学过程图文并茂、生动活泼，知识面更广。学生们在这些动感学习环境中，对教学内容更容易领会和掌握，可以大大加快学习进度，提高学习效率。更为重要的是，由于教学进度的加快，为学生在无形中增加了学习时间。在物理课堂教学中，很多内容是很难通过说就能解决问题的，如人造卫星，宇宙速度以及各个行星如太阳的运动情况，直线运动和受力分析等，如采用传统的教学方法，即便是讲一节课，学生也难以理解，反而只会加深学生对物理知识学习的畏惧感。这些知识完全可以运用多媒体技术让大家看到模拟的直观的情况，这不仅可以将内容讲得生动活泼，激发学生的学习兴趣，还可以增长学生的见识。利用多媒体课件教学可大大加快教学进度，从而节约大量时间。对于少数学生不能及时弄懂的内容可以反复播放，强化学生的认知能力。

篇（8）

国外从20世纪70年代开始提出循环网络仿真技术（CYCLONE），至今已发展了一系列的工程仿真应用软件，但这些研究成果及仿真软件主要应用于土木工程施工如高层建筑施工、土石方工程等。20世纪80年代初，天津大学率先在全国开展水利水电工程施工过程仿真方法研究，在近20年的发展中取得了大量开拓性的成果和社会效益。近年来，又在推动水利水电工程设计和管理向可视化、数字化方向发展方面做了大量研究工作。借助于计算机科学、系统科学和工程科学与技术的迅速发展，重点研究了三维动态可视化仿真理论与方法及其在水利水电工程中的应用，获得了一系列富有创新性的理论方法与应用研究成果。

在开展可视化仿真及其在水利水电工程中的应用研究工作中，存在以下三个关键技术问题：

1．可视化技术与系统仿真技术结合的途径

建立基于GIS的交互式可视化仿真系统框架，将可视化技术与系统仿真的各个环节相结合，实现仿真建模可视化、仿真计算可视化、仿真结果可视化。

2．可视化仿真技术在水利水电工程中的应用问题

根据水利水电工程的特点和实际需要，将可视化仿真技术与具体的工程问题相结合，提出可视化仿真技术在水利水电工程中应用的具体途径。

3．可视化仿真软件的通用化问题

水利水电工程施工系统仿真软件的通用化不仅是关键技术问题之一，而且是推广应用的前提。

二、基于GIS的三维动态可视化仿真技术

1．可视化仿真涵义

可视化仿真（VisualSimulationVS）是计算机可视化技术和系统建模技术相结合后形成的一种新型仿真技术，其实质是采用图形或图像方式对仿真计算过程的跟踪、驾驭和结果的后处理，同时实现仿真软件界面的可视化，具有迅速、高效、直观、形象的建模特点。使用可视化技术以后，系统的子模块用形象的图形来表示，并可通过鼠标在屏幕上直观形象的操作，就可以完成整个仿真任务。一般可视化仿真包含三个重要的环节，即仿真计算过程可视化、仿真结果可视化、仿真建模过程的可视化。

2．全过程动态仿真理论与方法

全过程动态仿真理论融合了面向对象的图形辅助建模、动态仿真、网络计划分析与优化、动态演示、数据库等技术，把整个施工过程作为一个整体，对施工全过程进行跟踪模拟。

全过程动态仿真理论的特点就是体现了系统工程的思想。它是针对整个水利水电工程施工系统进行的，所有的优化及调配目标是使整个系统达到最优，而不是局部达到最优。它把整个施工过程作为一个大的系统，综合考虑系统中各个单项工程之间、各个工作面之间相互影响、相互制约的关系，分析整体的施工进度、施工强度等关键问题，获得更为真实的施工情况，从而达到为施工组织设计提供科学依据的目的。仿真流程图见图1。

3．面向对象的图形辅助仿真建模技术

仿真是一种基于模型的活动，建模是仿真过程中十分重要的一个环节。如何能够实现简化而又灵活的建模过程是仿真研究的重要课题。

面向对象方法的应用使建模过程变得自然直观，用户可以把被仿真系统的各种活动都看成对象，并根据这些对象的类属关系和本身特性直接构造仿真模型。这种建模过程十分类似于人类所习惯的对客观世界中事件分类的思维过程，所以使仿真用户感到由物理模型到计算机模型的过渡非常自然。面向对象方法的继承性，使仿真系统十分容易扩充。同时，利用对象类层次结构的合理设计，可以达到最高的代码重用率。

在系统仿真中应用图形技术，能够描述许多用语言难以表达的信息，图形辅助建模就是利用鼠标在计算机屏幕上绘制系统模型或用模型库中已有的系统元件拼合系统模型。

面向对象的图形辅助建模的基础是系统的可分性，即认为系统是由子系统组成的，而子系统又可分解成更原始的子系统。由于这种性质的存在，构造模型的方式是通过连接组成系统模型的成分模型（子模型）来建造总体模型。对于一个复杂的施工系统而言，按施工系统的层次性，可将其分解为相对简单和独立的子系统，而子系统间的相互联系和影响可在子系统模型间设置相应耦合接口而加以协调，这样可将各个子模型拼接起来而构成整体系统模型。施工系统的运行规律通过施工系统模型中各实体的属性与状态的变化来反映和体现。根据上述，便形成了面向对象的图形辅助仿真建模思想。

4．基于GIS的较全面的仿真三维动态数字模型构造及其可视化方法

（1）数字地形模型建立

地表数字地形模型（DigitalTerrainModelDTM）是整个工程施工三维数字模型的重要组成部分，这里既是所有工程建筑物布置及施工活动的场所，也是施工过程中地形动态填挖的受体。水利水电工程一般均建在地形起伏较大的高原和山区，因此施工区地表DTM采用TIN模型来实现。建立工程地表DTM由地形等高线原始数据按一定的算法生成TIN模型。

（2）动态实体参数化数字建模

按照实体对象的属性，可将其分别用点、线、面、体等四类图形数据结构来表达。动态实体的数字模型尚需反映其属性信息，几何图形与其属性的一一对应关系建立可利用GIS的空间数据组织结构来实现。同时为反映工程施工的动态过程，在其数据结构中除了描述几何特征及属性外，还体现时间特征。

实体建模若采用参数化建模方法，可大大简化建模过程。参数化实体建模是一种通过相关几何关系组合一系列用参数控制的特征部件而构造整个几何结构模型的技术。整个建模过程可描述成一组特征部件的组装过程，而每个部件都由一些关键的参数来定义。

（3）地形动态填挖

地形填挖表现为DTM模型的修改，实质上是对地形TIN模型进行操作。即用足够大的开挖（填筑）初始形体面转化的TIN模型，与地形TIN两者生成相交边界，再从地形TIN上沿相交线切去填挖初始形体面所包含的地形区域，同时从填挖形体TIN模型中以相交线为边界切去多余的开挖（填筑）边坡区域，最后把两个修正后的TIN合并构成一个经填挖后的地形DTM。在填挖计算过程中可同时得到填挖区域表面积与填挖体的工程量。

5．基于GIS的三维动态演示方法

基于GIS的三维动态演示是对任意时刻系统仿真面貌的再现，它反映了仿真系统内部数据场的动态变化过程。利用仿真模块得到工程系统的动态信息，包括时间、建筑物几何形状及其属性等，生成工程施工系统各环节某一动态变化单元i对应的图元（施工、水位单元等）任意时刻t的面貌Vi（t），则t时刻的工程整体面貌可表示为V（t）＝Σvi（t），n为总的图元数。其中，vi（t）＝fi（Xi，Yi，Xi，t），表示在动态施工过程中，包含时间信息的图元的几何形状，它随时间的变化而变化。把工程施工任意时刻的整体面貌贮存在图形库中，并与其一一对应的属性数据建立联系，从而在动画演示时，按时间顺序读取图形库中的形体数据及相对应的属性信息，不断更新绘图变量和属性变量赋值，同时不断刷新屏幕显示。这样就实现了整体工程施工过程的三维面貌及相应信息的动态显示。

6．基于GIS的交互式可视化仿真系统结构

基于GIS系统仿真的可视化表现在建模过程中利用GIS的信息可视化采集，以及在仿真可视化操作过程中利用GIS的动态信息可视化表达。由于GIS特有的空间信息组织机制，使得其实现这些功能有着先天的优势。同时，在可视化仿真系统中，用户可根据显示的图像交互控制仿真的各个阶段，直到对所模拟的现象获得理解与洞察。在这一过程中，用户可以通过系统提供的操作界面随着可视化仿真系统反馈的结果来同步保持交互对仿真过程的控制。

图2表示的是一个基于GIS的系统交互式可视化仿真的框架模型，在此模型中清晰地反映了GIS在系统仿真中结合的具体环节，以及用户控制仿真进程的实现手段。

三、可视化仿真技术在水利水电工程中的应用研究

1．复杂地下洞室群施工动态可视化仿真与优化方法研究

地下厂房系统施工开挖量大，施工强度高，施工条件复杂，是一个极其复杂的过程。由于工序的作业时间的随机性，容易产生随机排队现象而影响其他作业；由于地下洞室系统纵横交错，布置密集，高差大，施工通道少，使得各工序配合与相互干扰错综复杂；在安排各个洞室施工先后顺序及隧洞施工顺序时，需要考虑对工程的总工期、围岩稳定、通风散烟条件、施工强度以及交通运输等问题的影响。各个洞室施工在时间、空间上的逻辑关系复杂，传统横道图难以直观地揭示其复杂的时空关系。因而仅靠设计人员采用传统的方法分析计算，难以确定合理的施工机械设备配套方案、制定合理的施工进度计划和施工组织设计方案，难以全面、快速、准确地掌握施工全过程。

基于上述问题，提出了复杂地下厂房施工系统可视化仿真理论方法，并研制开发了相应的计算机软件ESAS，其基本构成见图3。通过地下洞室群施工全过程动态仿真，可以对施工过程进行定量计算与分析，进行多方案的比较和优化，直到得出满意方案。

2．水利水电工程施工导截流三维动态可视化仿真方法研究

水利水电工程施工导流设计和管理过程，往往需要涉及大量的数据及图形信息，如坝区的水文、地形、地质资料以及枢纽设计、施工场地布置和施工导流方案设计等各种数据及图纸。高效、简便地对这些信息进行管理，是提高设计效率及施工管理水平的关键之一。同时，施工导流方案设计是施工组织设计的重要环节，其设计过程复杂，对不同的导流方案很难进行直观的比较，所以实现施工导流形象直观的表达具有重大的现实意义。

为此，提出水利水电工程施工导截流三维动态可视化仿真理论与方法，并实现施工导截流可视化信息管理与三维动态演示系统CDMIS。此系统充分利用地理信息系统（GIS强大的空间数据分析与处理能力，建立三维施工导截流场地布置模型，以及在此基础上实现可视化的信息查询及管理等功能，从而实现设计过程中信息的可视化管理，同时实现施工导截流三维动态演示。水电工程施工导截流三维动态可视化仿真系统（CDMIS）结构图见图4。

3．混凝土坝施工过程三维动态可视化仿真与优化方法研究

混凝土坝施工，考虑到温度、应力、浇筑机械设备布置和浇筑能力等因素的影响，需将混凝土坝体按一定的原则进行分缝分块浇筑。由于混凝土坝浇筑量大，浇筑块数以千、万计，浇筑块之间的施工约束条件十分复杂，这就给安排浇筑顺序和进度带来极大闲难，使人工安排浇筑块、浇筑顺序几乎成为不可能。目前在制定混凝土坝施工组织计划时，传统的方法是凭经验用类比的方法按月升高若干浇筑层和混凝土浇筑强度等指标来控制施工计划的进程。这种方法由于缺乏系统的定量计算分析，在论证施工各阶段的筑坝进度以及各混凝土坝段升高过程是否能满足大坝施工各方面的要求时总感到论据不足。

随着计算机和系统仿真技术的迅速发展，尤其是系统仿真技术在复杂系统运行中的推广应用，使得有可能在计算机上实现对混凝上坝施工的动态过程的仿真实验。事先拟定不同的混凝土坝施工方案，并对施工动态过程进行仿真，可预测不同施工方案下混凝土施工进程的各项定量指标，这对制定合理的混凝土坝施工进度计划将提供科学可靠的决策依据。在充分考虑各种浇筑施工影响因素的情况下，建立混凝土坝施工系统的数学逻辑模型，并在此模型基础上编制计算机仿真软件。通过选取各种可能的机械配套方案及输入不同的施工技术参数进行大坝施工过程的仿真计算，可得到最优机械配套的数量、机械的利用率、混凝土月浇筑强度、逐月累计混凝土浇筑方量过程曲线。同时还可得到相应某施工方案下大坝浇筑施工的详细进度计划、各控制阶段的筑坝进程面貌等。而且通过混凝土坝浇筑仿真还可对其不同的浇筑规则对坝体上升进程的影响进行分析和研究。

同时，利用基于GIS的三维动态演示系统来表现复杂混凝土坝施工过程。通过建立坐标系，把现实世界的事物在计算机中对应位置重现出来，建立实体的数字模型，并按照一定方式将实体与其属性一一对应，从而反映实体的静态空间特征。同时利用过程信息，生成三维动画，为描述复杂的施工过程提供可视化手段。

4．水利水电工程施工总布置三维动态可视化仿真方法研究

水利水电工程施工总布置是对工程施工场地在施工期间进行的空间规划。由于水利水电工程施工场地布置几乎包括了一切地上、地下已有的、拟建的建筑物，一切为施工服务的临时性建筑物（包括砂石加工系统、混凝土系统等），因此布置过程非常复杂。

对枢纽主要建筑物施工全过程进行分析，并在此基础上实现各建筑物施工关系之间的协调，以实现直观的施工总布置形象全过程三维动态仿真，使施工场地布置随工程进度计划尽可能形象、直观、迅速地演示现场施工场地变化过程。不仅能直观显示枢纽施工组织设计的成果，而且将极大地方便工程施工总布置决策及管理。水电站施工总布置可视化仿真系统（CLMIS）的总体结构见图5。

四、结束语

篇（9）

第一代（1946～1957年）是电子计算机，它的基本电子元件是电子管，内存储器采用水银延迟线，外存储器主要采用磁鼓、纸带、卡片、磁带等。由于当时电子技术的限制，运算速度只是每秒几千次～几万次基本运算，内存容量仅几千个字。

第二代（1958～1970年）是晶体管计算机。1948年，美国贝尔实验室发明了晶体管，10年后晶体管取代了计算机中的电子管，诞生了晶体管计算机。晶体管计算机的基本电子元件是晶体管，内存储器大量使用磁性材料制成的磁芯存储器。

第三代（1963～1970年）是集成电路计算机。随着半导体技术的发展，1958年夏，美国德克萨斯公司制成了第一个半导体集成电路。集成电路是在几平方毫米的基片，集中了几十个或上百个电子元件组成的逻辑电路。第三代集成电路计算机的基本电子元件是小规模集成电路和中规模集成电路，磁芯存储器进一步发展，并开始采用性能更好的半导体存储器，运算速度提高到每秒几十万次基本运算。

第四代（1971年～日前）是大规模集成电路计算机。随着集成了上千甚至上万个电子元件的大规模集成电路和超大规模集成电路的出现，电子计算机发展进入了第四代。第四代计算机的基本元件是大规模集成电路，甚至超大规模集成电路，集成度很高的半导体存储器替代了磁芯存储器，运算速度可达每秒几百万次，甚至上亿次基本运算。

2计算机应用技术在信息管理中的特点和优势

计算机应用技术的显著特点就是具有便利性和快捷性，把计算机技术与信息管理进行整合可以有效提升工作效率和工作质量，信息管理的工作具有复杂性和繁琐性，借助机计算机的帮助可以让工作有序而稳定的开展，避免信息的管理工作出现混乱。总的来说，计算机的优势主要体现在两个方面，一方面计算机技术的应用使信息管理者的工作更加有序和方便；另一方面，信息管理工作中应用计算机技术可以让信息管理方面的工作质量得到提高，提高信息的服务质量。目前很多行业中计算应用技术与信息管理都进行了整合，有关资料显示，计算机应用技术的科学应用对各项工作都产生了重要影响，并得到了社会的认可。例如，在高校图书馆中使用计算机技术，图书管理员可以通过计算机很方便地对图书资源进行管理，学生和教师也可以很方便地通俗计算机来查阅大量的资料。

3提高计算机应用技术与信息管理整合质量的措施

3.1充分提升信息管理意识

随着时代的发展，信息管理也要打破传统的模式，传统的信息管理思想和管理意识也要得到改变。管理人员要充分意识到计算机技术应用到信息管理中的重要性，这也是实现计算机应用技术与信息管理相结合的关键。信息管理相关部门领导要重点关注信息管理和计算机技术方面的工作，深入理解信息管理和计算机技术融合的重要意义，强化自身对信息管理的认同和理解，根据实际情况在信息管理方面投入足够的资金，让计算机技术能够有效应用于信息管理工作。同时也要加强信息管理人员的培训与学习，提高信息管理团队的意识。

3.2建立完善的信息管理体系

完善的信息管理体系是实现计算机应用技术和信息管理整合的基础，完善的信息管理体系可以信息管理提供可靠的依据。计算机在信息管理中的应用需要计算机的技术的支持要求管理人员要掌握计算机技术，充分利用计算机来进行信息管理，熟悉计算机的应用才能保证信息管理系统的安全稳定运行。科学化的信息管理系统包含网络技术、数据库以及多媒体等部分，管理人员需要熟悉计算机的操作以及各种设备的使用，有效提高信息管理的效率。另外，信息管理者还需要检查信息库中的信息，及时发现缺失和不完整的信息，并进行补充；并把信息进行分类，为以后的信息查询和检索工作提供便利。因此，完善信息管理体系对计算机在信息管理中有着非常重要的意义，

3.3提升信息质量

信息管理中应用了计算机技术以后，经常会有信息重复的情况出现，不仅为管理工作带来了困难，同时也为信息的查阅个检索带来了不便。因此，需要对信息进行管理和优化，对信息库中重复的信息进行有效的处理，精简信息，及时去除重复的信息，保留有价值的信息，节省储存空间，为信息的管理和用户的查阅提供方便。在高校的信息管理方面，信息管理者想要使计算机技术全面应用到管理工作中，对于不同类型的信息，要制定预期相应的标准，管理人员要严格按照标准来处理信息。同时，信息管理者也要不断学习计算机技术和管理方面的知识，提升使自身的综合素质，以便更好的适应信息管理工作需要。

3.4丰富库存信息

如今社会发展迅速的情况下，各种信息的变化都很大，信息的更新速度也很快，保证信息更加的完整和具有时效性，要及时对信息进行更新和增加新的信息，丰富库存信息。丰富的库存信息能够为用户提供丰富的资源，给用户更多的选择，信息还要紧跟时代的发展，避免出现库存缺乏足够的信息，无法满足用户对信息的需求的情况出现。丰富信息库存的方法有很多种，主要有归档、交换以及购买等。可以进行收集的信息的内容也很广泛，广泛的内容可以使信息更加多元化。例如企业的信息管理方面，可以收集企业工作中的内部信息资料，也可以收集企业外部与本企业或者行业相关的信息等。信息的收集形式也可以是多样化的，如电子形式的资料以及纸质资料等。信息管理者只有采取有效的方式，并合理选择具有价值的资料才能得到丰富信息的目的，满足用户对信息的需求。计算机的使用为信息的收集提供了极大的便利，管理者要充分利用计算机来进行信息库存的收集和整理工作。从各种渠道收集的信息中，不可避免的会存在虚假或者错误的信息，需要对大量的信息进行甄别，使用计算机可以快速、有效对信息进行处理，为工作人员节省大量的时间，同时确保了信息的真实可靠。

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2）数字电视技术的应用。我们已经知道，数字电视能够将传统的模拟电视信号经抽样后转化成以二进制数表示的数字信号，该信号经计算机等处理之后能够形成一种可以用于监控的数字化广播系统。在生产过程中采用这种技术，可以达到许多意想不到的功能，科学家将该技术有机的融入到当代生活中，推广了它的应用功能。比如，采用数字技术可以使电视拥有比原始模拟电视更高级的功能和性能，电视图像的质量大大提升，甚至达到演播室的效果。其次，数字技术还有双向互动的功能，将观众很好地带入到电视的情形之中，增加了他们的感染力。另外，数字电视技术还被广泛地应用到国外的许多数字技术中，将电视技术推向一个崭新的时代。

2数字电视技术的发展现状分析

当今社会，信息技术与数字化技术已经成为科技发展的主流，它们的迅猛发展引导着整个技术领域的进步，而数字技术作为这一改变的主旨，对其发展有着更重要的作用。伴随着世界电视广播的大众化，数字电视在结合传统电视的功能后逐渐成为人们生活中必不可少的获取信息的主要工具。然而，根据2006年有关居民使用数字电视的调查结果显示，目前已有数千万人将数字电视应用到自己的日常生活中，但是他们提出了许多数字电视的不足之处，这引起了广大业内人士的重视。以下是科研人员对当代我国数字电视技术发展的现存问题分析：

1）由于我国数字技术起步较晚，而且整个国家处于发展中状态，这些国情都表现了我国的数字电视产业不可能一步到位。众所周知，数字化技术的开展需要大量资金的投入，目前我国还没有足够的资金供该领域使用，这就导致在对原先电台设备进行更换时进程受阻，电视节目资源紧张的局面也不免会发生。

2）数字电视本质上属于双向电视网络，而将现有的单项网络改为双项网络的成本较高，并且难度过大，我国目前技术还未成熟，实现数字电视技术仍存在较大困难。

3）我国各方面技术仍未成熟，数字电视的标准还未被很好的定位，科研人员在生产过程中无法把握数字电视的进程和发展方向。另外，国内有关数字电视研究的工作人员不够专业同样影响着数字电视的发展。

3改进电视数字技术的有效措施

数字电视在人们的日常生活中占有举足轻重的作用，面对我国当代数字电视技术发展中存在的诸多不足，相关管理部门必须加大管理力度，争取改变这种落后状态，以提高国家的综合国力。以下是针对上面陈述的问题提出的几点建议。

1）提高我国的整体经济水平，为数字电视技术奠定基础。经济基础决定上层建筑。数字电视技术要想得到快速发展，首先必须要拥有雄厚的经济基础，这样才能保障发展过程中设备和技术的更新不会受阻。国家在日常工作中要合理安排集体财产，尽量避免不必要的开销，将更多的资金投入到数字电视技术的发展中，以提高我国的科学技术水平，使人们的生活得到保障。

2）提高工作人员的专业素质。工作人员是否拥有较高的专业素质这很大程度上决定了产品的好坏。数字电视也不例外，操作人员高超的技术会大大提高数字技术的功能，并使其质量得到很好的保障。因此，相关工作部门必须在平时的工作中加强对业内人士专业素质的培养，多开展有关数字电视技术发展的讲座和活动，增加他们自身的工作意识，以此来提高数字电视的技术，使我国的数字化水平得以提高。

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一、氯酸钠概述

氯酸钠是一种重要的无机化工产品，其分子式为NaClO3，分子量106.44。通常我们见到的是白色或微黄色晶体，在介稳状态呈晶体或斜方晶体。相对密度2.490，熔点255℃，味咸而凉，易溶于水，微溶于乙醇、液氨、甘油。有潮解性。加热到300℃以上就可分解放出氧气。在酸性溶液中有强氧化作用，在中性或弱碱性溶液中氧化能力非常低，与硫、磷及有机物混合或受撞击易引起燃烧和爆炸。

二、氯酸钠应用及发展

氯酸钠是一种重要的无机化工产品，在世界范围内的应用市场广泛。国际上氯酸钠92%用作纸浆处理和饮用水处理的原料：北美氯酸钠98%用于纸浆和造纸业，其余2%用于制备氯酸盐、矿业等。欧洲氯酸钠84%用于造纸业，7.8%用于制造其他氯酸盐、亚氯酸盐，4.2%用于制造除草剂，其余4%用于铀矿及其他。日本氯酸钠73%用于造纸业，6%用于氧化剂及其他氯酸盐的制备，5%用于除草剂，16%用于纺织及和其他行业。目前全世界氯酸钠的产销量约为300万吨，生产厂家主要集中在北美（加拿大、美国）和北欧（苏格兰、瑞典）。其中北美产量约为170万吨/年，北欧产量约为72万吨/年，日本产量约为8万吨/年。加拿大和美国的生产能力超过190万吨/年，瑞典、法国的氯酸钠产量也在20万吨/年以上，而我国却不足20万吨（包括用于生产氯酸钾所消耗的氯酸钠）。美国是氯酸钠消耗大国，虽连续扩建新装置仍需从加拿大、瑞典等国进口，以满足纸浆漂白、饮用水处理等方面的需求。在欧洲的芬兰、瑞典、法国等国家，纸浆和纸制品生产商用二氧化氯作漂白剂的发展迅速。在日本其需求量也在连年上升，是氯酸钠的长期进口国。

国外纸浆厂之所以采用二氧化氯漂白的主要原因：一是环保工作的需要，采用传统的方法用氯气漂白纸浆会产生强致癌物，还易与水中的腐殖质形成氯代烃，与水中酚类形成有怪味的氯酚，与水中的氨形成对鱼和人类均有害的氯胺，且氯气长期使用可引起水中某些微生物的抗药性，污染地下水源，不利于环保。目前欧洲和北美都已立法禁止造纸业使用氯漂白；二是二氧化氯与其它用于漂白的氧化剂相比，其漂白性能好，它的氧化电位适中，能有效地处理附着在纤维上的色素和污物而不影响其纤维强度，而且纸浆织物的白度可由原来氯漂的75°提高到85°。用二氧化氯漂白纸浆，生产的纸品在潮湿空气中不随时间延长而发黄变色，保证了纸品质量，价值也比较高。到目前为止，还未发现一种在成本及纸浆白度与强度方面超过二氧化氯的替代品。因此，制浆领域采用氯气漂白纸浆的方法将很快被二氧化氯漂白法所取代。

氯酸钠在水处理方面主要是应用氯酸钠衍生的二氧化氯。在城市饮用水和污水处理中，国际上通常采用3种消毒方式，即液氯消毒、二氧化氯消毒和臭氧消毒，中国基本上是采用液氯消毒。采用液氯消毒，在杀菌的同时，又带来游离氯对各种有机物的氯化作用，在水体当中产生三氯甲烷、二恶英、氯酚等致辞癌物，危害人类的健康。

近几年国家有关部门在对饮用水质的调查中发现，各地的饮用水中有各种不同属性的有机物300多种，其中三氯甲烷含量最为突出，一些地方的饮用水中三氯甲烷含量310μg/L。二氧化氯与液氯消毒相比，两者的消毒体系非常相似，但二氧化氯消毒不会与水中的有机物产生三氯甲烷，不会产生氯化胺，却能破坏酚、硫化物、氧化物和其他许多有机物；与臭氧消毒相比，二氧化氯消毒投资少，产率高，在水中的滞留时间长，能够有效地杀除和控制各种细菌，同时也不会与水中的溴化物、次溴酸物反应，产生对人体有害的物质。由此可见，二氧化氯不仅是一种比液氯更有效的杀菌剂和杀病毒剂，且其氧化能力仅次于臭氧（投资低于臭氧），消毒过程中几乎不形成三氯甲烷和挥发性有机氯，同时生成的总有机氯也要比液氯少得多，其取代液氯已成为时代的必然。目前，二氧化氯在欧美国家得到了普遍应用，而中国则刚刚起步，许多科研院所和自来水公司都已纷纷开展研究，并取得了一定的成绩。

三、氯酸钠技术简介

氯酸钠的生产方法主要有化学法和电解法。

化学法：化学法是以石灰为原料，将石灰制成石灰乳，然后氯化。在析出了氯化钙结晶后的氯酸钙溶液中，加入硫酸钠或碳酸钠进行复分解反应，生成氯酸钠溶液和硫酸钠产品。由于化学法生产氯酸钠有工艺流程长、设备多、占地面积大、操作环境差、生产成本高等原因，目前国内外氯酸钠生产均不采用这一方法。

电解法是以原盐或精制盐为原料，原盐需先制成饱和的粗卤水，然后加入纯碱、烧碱和氯化钡，除去粗盐水中的钙、镁及硫酸根离子，并过滤得一级精制盐水。一级精制盐水再经离子交换处理或膜处理得到二级精制盐水，然后在二次精制盐水中加入重铬酸钠、盐酸，调节PH值后送入无隔膜的电解槽中进行电解。电解得到的氯酸钠溶液，经过脱次氯酸钠、结晶、分离、干燥得到结晶氯酸钠成品，现在所有厂家都采用的是电解法工艺生产氯酸钠，其工艺过程大体包括盐水工序、电解工序、结晶干燥工序等，现分述如下：

（一）盐水工序

北美、欧洲国家氯酸钠生产所用氯化钠均为精制氯化钠，其钙镁含量极低，盐水精制工序常采用二级净化处理（采用膜过滤、离子交换处理等技术，进一步除去卤水中的杂质离子）。因精盐中杂质含量少，故而盐水精制工序生产线短，排渣量少，减少了对环境的污染。国外氯酸钠生产厂家都非常注重盐水的净化处理，因为盐水的质量好坏直接影响电耗和洗槽周期。

国内氯酸钠原料采用矿盐、卤水、海水，原料杂质较多，精制生产线长。由于原料精制设备简陋，精盐水钙、镁含量高，故而造成槽电压升得快，洗槽周期短，一般在三个月洗一次，进行盐水的二次精制可使卤水含钙镁量降低，还可降低电耗、延长洗槽周期，提高生产效率。

（二）电解工序

电解工序是生产氯酸钠的最主要工序。电解槽是氯酸钠生产的关键设备。二十世纪六、七十年代钛基涂钌金属阳极开始应用于氯碱电解槽。经过近几十年来的发展该项技术已成为相对完善的技术。值得一提的是某一公司开发了一个反应器带成百个电解槽的装置。该技术巧妙地解决了电化学腐蚀问题，使装置结构和操作简化，电流效率又高。国外单线生产能力一般在三万至五万吨/年，电流密度一般在2500-3000A/m2，电流效率在94%-95%。

国内大多公司采用一个反应器带三至五个电解槽的汽提外循环氯酸钠电解

装置。近两年来，为了更加完善电解槽，对一些结构要素进行了优化。使单线生产能力可达4.0万吨/年。

（三）结晶工序

几乎所有的生产线都采用真空结晶技术，有外循环式（3万吨/年以下）和内循环式真空结晶器，其热源为电解反应产生的热量。（3万吨/年以上）用水环式真空泵抽真空。

德国的麦索（MESO）公司是全球最大的结晶器专业设计制造商，其设备专一用来生产大粒晶体。脱水工序均采用卧式自动卸料离心机，干燥工序选用沸腾床干燥器。国内比较大的生产厂家一般采用引进技术生产大粒晶体。

（四）氯酸钠生产过程主要的化学反应式为：

总反应式：NaCL+3H2O=NaCLO3+3H2

阳极：2CL-CL2+2e

阴极：2H2O+2eH2+2OH-

液相反应：CL2+H2O=HCLO+H++CL-

HCLO=H++CLO-

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

四、环境保护：

国外发达国家都非常重视环境保护工作，生产过程全密闭循环，几乎做到了零排放。由于原料盐是精制盐，废渣排放量极少；废气中的氯全部回收利用，几乎无废气排出，洗液、雨水通过室外雨水沟全部回收处理。一些发达国家在设计时就非常注重环保，有的工厂在基建时就在地下铺建橡塑板，以防对地面造成污染，工厂搬迁时可还原地表。

目前我国对环境治理要求比较严格，因此在建此类项目时要考虑环境的影响。应尽量减少环境污染。同时随着国家对环境治理力度的加强，会剌激氯酸钠的消耗，从而促进氯酸钠行业的发展。

五、国内氯酸钠生产的机遇与挑战

我国氯酸钠的消费结构、消费量与发达国家相比有很大差距。欧美消费量达200多万吨，且90%用于造纸和水处理；我国消费量小，且75%用作制造氯酸钾作为生产烟花的原料。国内潜在市场广阔：现在我国在造纸业使用氯酸钠正处于发展阶段，今后几十年里二氧化氯漂白将在造纸行业占主导地位。二氧化氯是目前国际公认的一种高效、低毒、快速、广谱的第四代新型灭菌消毒剂，是联合国世界卫生组织确认的安全、高效、无毒新型强氧化杀菌消毒剂。在饮用水消毒上，二氧化氯取代氯气是必然趋势，其用量也在逐年上升。国内经济的发展和消费水平的快速提高，使氯酸钠的应用范围不断扩大，如电子、环保、消毒、石油、开采等行业需求加大；以上种种原因都极大地刺激了氯酸钠的消费。但是，氯酸钠生产投资大，很多企业无力承担。加入WTO后，国内氯酸钠生产成本比国外高，国外产品的拥入势必会影响国内氯酸钠产业的发展。再者，绿色和平组织主张向完全无氯漂白工艺发展，也会给国内氯酸钠的使用产生一定的影响。有学者称：由于我国氯酸钠生产尚处于发展阶段，在近二、三十年内，二氧化氯在水处理及造纸方面的应用将是这些行业的主流，不会有太大的变化。以上众多因素，生产企业在生产时，一是要加大投入技术力量、设备，提高产品在国际上的竟争力，在生产的同时做好环境保护及三废的治理工作，为社会的可持续发展做出应有的贡献。

参考资料：