時(shí)間：2023-07-13 17:22:34
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇簡(jiǎn)述云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞： 云計(jì)算； 結(jié)構(gòu)； 虛擬化； Web服務(wù)
中圖分類號(hào)： TN911?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2013）12?0067?04
0 引 言
自計(jì)算機(jī)問世之日起，人們對(duì)計(jì)算機(jī)資源日益增長(zhǎng)的需求促進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。20世紀(jì)中葉起，對(duì)于在科學(xué)計(jì)算、系統(tǒng)仿真等領(lǐng)域需要處理大規(guī)模、海量數(shù)據(jù)的問題，往往通過增加投入來提升計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的解決方案，相應(yīng)出現(xiàn)了分布式系統(tǒng)、并行計(jì)算等。在90年代互聯(lián)網(wǎng)背景下，通過網(wǎng)絡(luò)從外部獲取計(jì)算能力、存儲(chǔ)等資源已成為學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界所共識(shí)的解決途徑，出現(xiàn)了網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)。近年來在全球化浪潮下，隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在工業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、商業(yè)物流等領(lǐng)域更進(jìn)一步的應(yīng)用，云計(jì)算成為當(dāng)前信息技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題之一[1]，它體現(xiàn)了“網(wǎng)絡(luò)即計(jì)算機(jī)”的思想，以便利、經(jīng)濟(jì)、高可擴(kuò)展性等優(yōu)勢(shì)成為學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界和政府機(jī)構(gòu)等各界關(guān)注的焦點(diǎn)，被認(rèn)為是互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)后又一個(gè)重要的IT產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)點(diǎn)，具有巨大的市場(chǎng)增長(zhǎng)前景，IDC預(yù)測(cè)在2015年云計(jì)算產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到729億美元[2]。
1 云計(jì)算簡(jiǎn)介
1.1 云計(jì)算的定義
從不同的應(yīng)用角度出發(fā)，業(yè)界對(duì)云計(jì)算的定義有不同的認(rèn)識(shí)，目前普遍接受的是美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）對(duì)云計(jì)算的定義[3]：云計(jì)算是一種模式，能以便利的、按需方式通過網(wǎng)絡(luò)訪問的可配置計(jì)算資源池（如網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)器、應(yīng)用和服務(wù)），這些資源只需要極少的管理成本或干預(yù)，就可以快速部署與。
雖然用戶都是通過終端使用計(jì)算機(jī)資源，但云計(jì)算通過更靈活的方式為用戶提供服務(wù)，如云終端除計(jì)算機(jī)設(shè)備之外，也可以是PDA、智能手機(jī)等智能終端；整個(gè)網(wǎng)絡(luò)虛擬為一個(gè)大型計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用服務(wù)、儀器設(shè)備組成資源云；云終端與資源云的通信鏈路可以是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，也可以是移動(dòng)數(shù)字通信鏈路。
私有云為特定組織內(nèi)的用戶提供服務(wù)，數(shù)據(jù)與程序都在組織內(nèi)部管理。私有云可以大大提高系統(tǒng)的安全性，而且服務(wù)提供商可以更好地掌控基礎(chǔ)設(shè)備的架構(gòu)，但所能使用的用戶也受到一定限制。
在混合部署模式中，用戶往往是將關(guān)鍵數(shù)據(jù)或信息放置于私有云中，將非關(guān)鍵的服務(wù)外包給公共云服務(wù)提供商，放置在公共云上處理，這種方式是目前情況下較好的解決方案。
2 云計(jì)算的層次體系與特征
2.1 云計(jì)算的層次體系
2.2 云計(jì)算系統(tǒng)的特征
從作用角度看，云計(jì)算系統(tǒng)具有以下幾個(gè)外部特征：
隨時(shí)隨地任何網(wǎng)絡(luò)接入。即云終端設(shè)備不只局限于工作站、便攜電腦等計(jì)算機(jī)終端，也可以是智能手機(jī)、手持設(shè)備等。只要用戶設(shè)備可以連接網(wǎng)絡(luò)都可以獲得云計(jì)算服務(wù)。
隨需定制自助服務(wù)。用戶可以根據(jù)自身的需求獲得云計(jì)算中的資源，且在服務(wù)定制過程不需要與服務(wù)提供商進(jìn)行人工交互。
共享資源池。云計(jì)算系統(tǒng)中所有資源都被整合成一個(gè)動(dòng)態(tài)資源池，以多租戶模式提供給所有客戶。客戶一般不需要了解資源的物理位置，但需要時(shí)也可以指定特定資源。
快速?gòu)椥圆渴稹Ｔ朴?jì)算服務(wù)可以快速、彈性地提供服務(wù)，即可以快速擴(kuò)展也可以快速釋放，對(duì)于用戶而言可以在任何時(shí)間購(gòu)買任何數(shù)量的資源。
可監(jiān)測(cè)與計(jì)量的服務(wù)。通過服務(wù)監(jiān)測(cè)可以優(yōu)化資源的使用，通過對(duì)資源使用情況的計(jì)量可以進(jìn)行服務(wù)定價(jià)與收費(fèi)。
3 云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀
3.1 虛擬化技術(shù)
“虛擬化”是IBM提出的應(yīng)用于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的概念，其目的是通過虛擬機(jī)讓更多的操作人員借助終端設(shè)備使用計(jì)算系統(tǒng)，以充分利用相對(duì)昂貴的硬件資源，在實(shí)際發(fā)展過程中虛擬化技術(shù)有很多種定義。虛擬化技術(shù)使得共享底層結(jié)構(gòu)下的分布式虛擬環(huán)境成為可能。目前，虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了資源的邏輯抽象和統(tǒng)一表示，是實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的關(guān)鍵。虛擬化技術(shù)不僅消除了大規(guī)模異構(gòu)服務(wù)器的差異化，而且借助虛擬化技術(shù)的伸縮性和靈活性，可大大降低云計(jì)算系統(tǒng)管理的復(fù)雜度，提高資源利用率，從而有效地控制成本，提高運(yùn)營(yíng)效率。IBM采用“藍(lán)云”計(jì)算平臺(tái)硬件級(jí)別虛擬化和開源軟件虛擬化兩個(gè)級(jí)別的虛擬化[5]。
目前虛擬化技術(shù)的研究主要是針對(duì)小規(guī)模少量請(qǐng)求服務(wù)系統(tǒng)展開，結(jié)合SOA服務(wù)和大規(guī)模并發(fā)服務(wù)情況的研究還需要加強(qiáng)，同時(shí)虛擬化技術(shù)也會(huì)相應(yīng)地引入一系列安全性問題。
3.2 面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)
SOA是為了解決信孤島和遺留系統(tǒng)問題，滿足Internet環(huán)境下業(yè)務(wù)集成的需求，通過連接能完成特定任務(wù)的獨(dú)立功能實(shí)體的軟件系統(tǒng)架構(gòu)[6]。對(duì)于SOA與云計(jì)算是競(jìng)爭(zhēng)還是互補(bǔ)融合的關(guān)系，業(yè)界也有不同的看法，但從本質(zhì)上看，SOA和云計(jì)算都是圍繞服務(wù)而展開，只是二者對(duì)于服務(wù)的定義及范疇有所不同。SOA將應(yīng)用程序的不同功能單元通過定義良好的接口聯(lián)系起來。接口采用中立的方式進(jìn)行定義的，它獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言。這使得構(gòu)建在各種這樣系統(tǒng)中的服務(wù)可以以統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互，云計(jì)算服務(wù)的快速?gòu)椥圆渴痣x不開SOA的支撐。
但目前SOA的服務(wù)基本是以軟件領(lǐng)域?yàn)橹鳎瑢⑺峁┑姆?wù)進(jìn)行包裝、組合，按一定流程運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生新的功能。而云計(jì)算認(rèn)為所有的資源都是服務(wù)，除軟件服務(wù)之外，還有硬件、平臺(tái)服務(wù)等，SOA還需要更好地結(jié)合到云計(jì)算的應(yīng)用模式中。
3.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理技術(shù)
云計(jì)算中的數(shù)據(jù)具有海量、異構(gòu)、非確定性等特征[7]，同時(shí)云計(jì)算系統(tǒng)往往需要同時(shí)滿足大批量用戶的服務(wù)需求。因此，云計(jì)算系統(tǒng)需要采用有效的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)必須具有高吞吐率、高傳輸率、高可擴(kuò)展性、高可靠性等特點(diǎn)。同時(shí)還需要考慮數(shù)據(jù)快速定位、數(shù)據(jù)安全性以及底層存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)量均衡等。
目前云計(jì)算的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理技術(shù)主要有Google的GFS（Google File System）[8]，Amazon的Dynamo[9]，HDFS（Hadoop Distributed File System）[10]和BigTable[11]。包括Intel，Yahoo等大部分IT廠商的云計(jì)劃項(xiàng)目中都采用HDFS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)。
以上這些技術(shù)從數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)的分布式并行處理、數(shù)據(jù)分析等方面進(jìn)行了研究，但隨著新的應(yīng)用場(chǎng)景不斷出現(xiàn)，使得云計(jì)算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理和存儲(chǔ)方面不斷面臨新的挑戰(zhàn)。
3.4 編程模型
為了實(shí)現(xiàn)服務(wù)的快速?gòu)椥圆渴穑朴?jì)算平臺(tái)上的編程模型必須簡(jiǎn)單，以保證后臺(tái)復(fù)雜的并行執(zhí)行和任務(wù)調(diào)度向用戶和編程人員透明。目前云計(jì)算系統(tǒng)流行的編程模式有MapReduce[12] ，Dryad等。MapReduce的思想是通過“Map”函數(shù)將任務(wù)進(jìn)行分解并分配，通過“Reduce”函數(shù)將結(jié)果歸約匯總輸出。Hadoop是MapReduce的開源實(shí)現(xiàn)，目前已得到Y(jié)ahoo，F(xiàn)acebook和IBM等公司的支持。Dryad是Microsoft于2010年底的分布式并行處理編程系統(tǒng)。它將一個(gè)應(yīng)用程序表示成一個(gè)有向無(wú)環(huán)圖（GAG），頂點(diǎn)表示計(jì)算，頂點(diǎn)之間的邊表示用來傳輸數(shù)據(jù)的通道，可以采用文件、共享內(nèi)存的FIFO或TCP管道等傳輸機(jī)制。Dryad可以使開發(fā)人員在Windows或.NET平臺(tái)上編寫大規(guī)模的并行應(yīng)用程序，也可將單機(jī)上完成的程序移植到并行計(jì)算系統(tǒng)上。
4 云計(jì)算面臨的問題
云計(jì)算作為新興的計(jì)算模型正方興未艾，但云計(jì)算并不是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的簡(jiǎn)單重組，要真正實(shí)現(xiàn)NIST所定義的云計(jì)算系統(tǒng)還需要解決諸多問題。
首先是云計(jì)算的內(nèi)涵問題。SaaS，PaaS，IaaS等3個(gè)層次的劃分只是對(duì)云計(jì)算的初步認(rèn)識(shí)，云計(jì)算的內(nèi)涵組成和外延發(fā)展等還存在多種解讀，給云計(jì)算的具體實(shí)現(xiàn)和未來發(fā)展帶來不確定性。
在云計(jì)算系統(tǒng)的管理方面，必須考慮云系統(tǒng)之間的互操作性，為實(shí)現(xiàn)云系統(tǒng)之間的自動(dòng)交互，必須能夠提供跨云的管理策略。
安全性是云計(jì)算系統(tǒng)面臨的另一重要問題。用戶存儲(chǔ)在云中的數(shù)據(jù)安全和隱私問題必須得到保證，虛擬化雖然可以使云計(jì)算更易于管理，但也使得系統(tǒng)的安全問題變得更為復(fù)雜。另外，服務(wù)質(zhì)量（QoS）是云計(jì)算繞不開的另一問題，如大量遠(yuǎn)程用戶使用數(shù)據(jù)密集型或交互式服務(wù)時(shí)服務(wù)延遲，服務(wù)失效時(shí)的重新部署或動(dòng)態(tài)遷移等，只有QoS得到保證，云計(jì)算才存在需求和發(fā)展空間。服務(wù)定價(jià)機(jī)制也是云計(jì)算系統(tǒng)面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)，也是云計(jì)算系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的前提，合理的定價(jià)機(jī)制才可以促使用戶合理地使用資源，提高系統(tǒng)的利用率。
5 結(jié) 語(yǔ)
云計(jì)算具有廣闊的應(yīng)用空間和發(fā)展前景，相關(guān)的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)也在迅速發(fā)展中。本文介紹了云計(jì)算的概念，分析了層次體系，對(duì)實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述，對(duì)主流技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行分析。但云計(jì)算在系統(tǒng)安全性、服務(wù)質(zhì)量、定價(jià)機(jī)制等方面還存在諸多問題，需要進(jìn)一步深入研究。
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關(guān)鍵詞：云服務(wù) 軍事信息系統(tǒng)
現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)是信息化條件下的高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)，信息化條件下作戰(zhàn)是基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)。因此，構(gòu)建能夠支撐體系作戰(zhàn)的信息系統(tǒng)成為軍隊(duì)信息化建設(shè)的一項(xiàng)關(guān)鍵性課題。
2007年，云計(jì)算開始興起，在經(jīng)歷了2008年金融危機(jī)洗禮之后，發(fā)展更為迅速。Amazon、Dell、Sun、IBM、Google、Yahoo和Microsoft等公司紛紛宣布了自己的云計(jì)算計(jì)劃，并將其視為推動(dòng)下一場(chǎng)技術(shù)革命的關(guān)鍵技術(shù)。雖然各大互聯(lián)網(wǎng)公司、IT公司的發(fā)展戰(zhàn)略，以及電信產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型仍有待實(shí)踐檢驗(yàn)，但這種主動(dòng)求變以適應(yīng)新形勢(shì)的思想是積極的。他們高度重視發(fā)展云計(jì)算，推動(dòng)云服務(wù)的做法值得我們探討，值得軍隊(duì)從中獲得啟迪與借鑒。
一、云服務(wù)簡(jiǎn)述
云計(jì)算是在分布式處理、并行計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型計(jì)算，它作為下一代計(jì)算平臺(tái)的核心技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)資源池，虛擬化和高可用性，它以用戶為中心，提供了可靠安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、方便快捷的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)和強(qiáng)大高效的計(jì)算能力。云服務(wù)是基于網(wǎng)絡(luò)、通過云計(jì)算提供的公共服務(wù)。它是一種服務(wù)方式的創(chuàng)新，它構(gòu)建了統(tǒng)一的底層IT基礎(chǔ)，將原本分散在各企業(yè)私有的IT資源整合為服務(wù)，由云服務(wù)提供者通過網(wǎng)絡(luò)提供給各個(gè)企業(yè)來共享使用。
從目前云服務(wù)模式的發(fā)展情況來看，云服務(wù)大致可以分為三類：基礎(chǔ)設(shè)施云服務(wù)（IaaS）、平臺(tái)云服務(wù)（PaaS）和軟件云服務(wù)（SaaS）。
基礎(chǔ)設(shè)施云服務(wù)（IaaS）。服務(wù)提供商把最基本的IT資源（如計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、I/O設(shè)備、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)資源等）打包成類似于公共設(shè)施的可計(jì)量的服務(wù)，向用戶提供底層的、接近于直接操作硬件資源的服務(wù)接口。用戶可以通過調(diào)用這些接口，靈活地使用這些存儲(chǔ)和計(jì)算能力。
平臺(tái)云服務(wù)（PaaS）。服務(wù)提供商把開發(fā)、部署環(huán)境作為服務(wù)，為用戶提供開放的API（應(yīng)用程序編程接口）或開發(fā)平臺(tái)。通常包括數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件、開發(fā)工具等。用戶可以在服務(wù)提供商的基礎(chǔ)構(gòu)架上創(chuàng)建并部署運(yùn)行自己的應(yīng)用軟件，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給第三方用戶使用。使用平臺(tái)云服務(wù)進(jìn)行應(yīng)用軟件的開發(fā)和部署必須遵守該平臺(tái)特定的規(guī)則和限制，如編程語(yǔ)言、框架、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型等。
軟件云服務(wù)（SaaS）。軟件云服務(wù)包括工具型和管理型。工具型SaaS主要面向個(gè)人或組織，但不需要建立專門數(shù)據(jù)庫(kù)，主要提供類似在線翻譯、在線殺毒、在線教育（在線訓(xùn)練）、網(wǎng)絡(luò)搜索、在線辦公軟件服務(wù)等。管理型SaaS主要面向個(gè)人或組織，與經(jīng)營(yíng)管理相關(guān)并需要建立專門數(shù)據(jù)庫(kù)，主要提供類似企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）、客戶關(guān)系管理（CRM）、人力資源管理、投資理財(cái)和文字處理等服務(wù)。
在云服務(wù)出現(xiàn)以前，企業(yè)或部門通常立足自身，建立專有IT資源，建設(shè)成本高昂，不能靈活部署，信息共享性差，資源利用率低下。而云服務(wù)可以提高企業(yè)IT資源的利用率，滿足IT對(duì)安全性、可靠性方面的要求，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各種IT資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理和靈活配置。
二、構(gòu)筑云服務(wù)平臺(tái)，推動(dòng)軍隊(duì)信息化建設(shè)
（一）搭建作為信息系統(tǒng)基礎(chǔ)的云服務(wù)平臺(tái)
通過提供基礎(chǔ)設(shè)施云服務(wù)，軍兵種和部門可以獲取諸如計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源等最基本的IT資源，能夠以最低的成本便捷地使用這些資源，而把資金和精力投入到他們所擅長(zhǎng)的信息應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)維護(hù)上。統(tǒng)一的平臺(tái)云服務(wù)，向其他軍兵種和部門提供具有一定靈活性的統(tǒng)一開發(fā)、部署環(huán)境。由于使用平臺(tái)云服務(wù)進(jìn)行應(yīng)用軟件的開發(fā)和部署必須遵守該平臺(tái)特定的規(guī)則和限制（如編程語(yǔ)言、框架、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型等），這種軟件開發(fā)方式有利于標(biāo)準(zhǔn)的制定與推廣，有利于解決不同軟件之間難以互聯(lián)互通互操作的難題。
通過提供軟件云服務(wù)，能夠有效組織軍隊(duì)內(nèi)部軟件資源、在線服務(wù)資源的管理和使用。具體做法：對(duì)進(jìn)入軍網(wǎng)的各種軟件（含各種插件、補(bǔ)丁、應(yīng)用程序）進(jìn)行嚴(yán)格準(zhǔn)入審查；提供權(quán)威資源下載地址；推廣使用國(guó)產(chǎn)軟件；加強(qiáng)管理，嚴(yán)格控制未經(jīng)審查的軟件在軍網(wǎng)上運(yùn)行傳播。推廣使用軍網(wǎng)在線服務(wù)，避免軍隊(duì)信息的外泄。
（二）各軍兵種、部門在平臺(tái)基礎(chǔ)上各自研制相應(yīng)的信息系統(tǒng)
各軍兵種、部門開發(fā)的專用信息系統(tǒng)屬于各自專業(yè)領(lǐng)域，同時(shí)也屬于各自的職責(zé)利益范圍。只在底層通信實(shí)現(xiàn)、共享數(shù)據(jù)格式，對(duì)外接口上進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范，由各方自行開發(fā)或合作開發(fā)包括指揮信息系統(tǒng)、信息作戰(zhàn)系統(tǒng)、政治工作信息系統(tǒng)，以及其他保障信息系統(tǒng)在內(nèi)的各種信息系統(tǒng)。這就分清了各方的"責(zé)"與"權(quán)"，有利于充分調(diào)動(dòng)各方信息化建設(shè)的積極性，激發(fā)創(chuàng)造力。
（三）整合各種信息資源，為各級(jí)機(jī)構(gòu)、指戰(zhàn)員提供一站式接口
最后，將各種信息系統(tǒng)與用戶聯(lián)結(jié)起來，成為溝通海量信息和巨大用戶群體之間的橋梁。用戶面對(duì)網(wǎng)絡(luò)上巨量的信息不會(huì)感到無(wú)從下手，他只需通過類似于互聯(lián)網(wǎng)門戶的一站式接口，根據(jù)需要及權(quán)限迅速定制、獲取到所需的服務(wù)。服務(wù)提供者負(fù)責(zé)審核、開放用戶權(quán)限并提供相應(yīng)服務(wù)，不再需要親自為用戶的每一種服務(wù)建立一條獨(dú)立鏈接，而是提供從服務(wù)提供者到用戶的最可靠，最便捷，可重用的路徑，因此開通、變更或取消一項(xiàng)服務(wù)就變得更靈活。
三、結(jié)束語(yǔ)。這種基于云服務(wù)的軍事信息系統(tǒng)使得信息生產(chǎn)過程更加有序、更加高效。各種信息能夠在系統(tǒng)內(nèi)無(wú)障礙地有序流動(dòng)，并將大大降低系統(tǒng)運(yùn)維的成本，提高系統(tǒng)管理的效率。這種整體功能大于部分之和是系統(tǒng)的整體涌現(xiàn)性所決定的。
參考文獻(xiàn)：
[1]Michael Miller 著.姜進(jìn)磊,孫瑞志,向勇,史美林譯. 云計(jì)算. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009
關(guān)鍵詞：智能化技術(shù)；機(jī)械工程；應(yīng)用
目前我國(guó)正處于轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵時(shí)期，國(guó)內(nèi)機(jī)械工程領(lǐng)域的各大企業(yè)對(duì)智能化技術(shù)的應(yīng)用十分重視，通過科學(xué)合理地將智能化技術(shù)與機(jī)械工程相結(jié)合，不僅提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。
1簡(jiǎn)述智能化機(jī)械工程及其特點(diǎn)
（1）隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化技術(shù)在我國(guó)各行各業(yè)中等到了十分廣泛的應(yīng)用，所涉及到的領(lǐng)域包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育、醫(yī)療、軍事、金融等。機(jī)械智能化是未來我國(guó)工業(yè)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，機(jī)械自動(dòng)化是機(jī)械智能化的來源，二者并不自替代與被替代的關(guān)系，機(jī)械智能化是機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)與智能化技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。智能化機(jī)械設(shè)備的運(yùn)用大大提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)于工作企業(yè)的健康發(fā)展來說意義重大。（2）機(jī)械工程智能化與機(jī)械工程自動(dòng)化。我國(guó)目前已經(jīng)成為世界級(jí)的工業(yè)大國(guó)，但并不是工業(yè)強(qiáng)國(guó)，大而不強(qiáng)主要表現(xiàn)在技術(shù)水平比較落后，無(wú)論是在機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域還是在機(jī)械智能化領(lǐng)域都與文章發(fā)達(dá)國(guó)家有著十分巨大的差距。機(jī)械工程自動(dòng)化是指在機(jī)械生產(chǎn)過程中依賴于自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)或所生產(chǎn)出和產(chǎn)品具有一定的自動(dòng)化特征。機(jī)械自動(dòng)化可以有效提高特定產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。然而，確存在著生產(chǎn)方式一定成形就很難改變，無(wú)法滿足現(xiàn)代消費(fèi)市場(chǎng)多樣化的需求，而且機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)仍然無(wú)法擺脫對(duì)人工勞動(dòng)的依賴，這種依賴主要體現(xiàn)在生產(chǎn)計(jì)劃方面、產(chǎn)品推廣方面以及設(shè)備控制方面。智能化機(jī)械工作技術(shù)克服了以上缺點(diǎn)，將自動(dòng)化技術(shù)與智能化技術(shù)相結(jié)合，不僅降低了一線勞動(dòng)人員數(shù)量，也大大降低了人工作業(yè)的工作強(qiáng)度。智能化操作系統(tǒng)可以對(duì)機(jī)械運(yùn)行作業(yè)過程中生成的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和處理，計(jì)算機(jī)根據(jù)計(jì)算得出的結(jié)合來靈活地指導(dǎo)機(jī)械設(shè)備下一步的動(dòng)作，大大提高的機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)的靈活性，在保證生產(chǎn)效率的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品種類的多樣化生產(chǎn)。通過軟件、硬件、機(jī)械、人工相互集成與交流可以進(jìn)一步提高機(jī)械設(shè)備的智能性與高效性，對(duì)于一定范圍內(nèi)的修改化服務(wù)需要也可以就會(huì)自如，使得機(jī)械設(shè)備不再只是冷冰冰的工廠流水線，而是可以更大程度上服從人的命令，接受人的改造的智能化機(jī)械設(shè)備。（3）智能化機(jī)械工作中的特點(diǎn)。智能化機(jī)械工程具有四流集成、四流交匯、高效率、高品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。智能化系統(tǒng)是智能化機(jī)械工作中的核心，它可以對(duì)機(jī)械作用進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作，根據(jù)實(shí)際情況來調(diào)整設(shè)備運(yùn)行方式，提高產(chǎn)品良品率。
2智能化技術(shù)的應(yīng)用
（1）機(jī)械工程生產(chǎn)設(shè)備智能化。自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域應(yīng)用的最為廣泛，以往的工業(yè)企業(yè)都是以流水線的形式來對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)與組合的，這種流水線生產(chǎn)方式與傳統(tǒng)的手工作坊相比有著十分巨大的效率優(yōu)勢(shì)和質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)。然而隨著我國(guó)科技水平的提高，城市居民對(duì)消費(fèi)產(chǎn)品的要求越來越高，工廠流水線生產(chǎn)出來的嚴(yán)重同質(zhì)化的產(chǎn)品逐漸受到了市場(chǎng)的冷漠。尤其是我國(guó)消費(fèi)者對(duì)科技類產(chǎn)品的消費(fèi)快速增長(zhǎng)，流水線機(jī)械列陣生產(chǎn)出來的產(chǎn)品幾乎沒有多大程度的科技含量。在這種市場(chǎng)需求背景下，我國(guó)工業(yè)企業(yè)開始利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件工程技術(shù)以及無(wú)線通信技術(shù)等手段來增加自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的靈活性，利用軟件操作和數(shù)據(jù)指導(dǎo)的方式來對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，從而代替了大量的人工勞動(dòng)，降低了企業(yè)成本，更重要的是其生產(chǎn)過程中的精確性得到了質(zhì)的提高。另外智能化機(jī)械設(shè)備還大大提高了工業(yè)生產(chǎn)過程的安全性和穩(wěn)定性，降低了生產(chǎn)事故發(fā)生的可能性，當(dāng)機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，智能化操作系統(tǒng)可以第一時(shí)間發(fā)出警報(bào)，同時(shí)準(zhǔn)確顯示故障發(fā)生的位置以及發(fā)生故障的具體原因，幫助維修人員對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行維修，最大程度上減少因意外生產(chǎn)事故造成的損失。（2）機(jī)械工程生產(chǎn)管理智能化。智能化技術(shù)為企業(yè)生產(chǎn)帶來的使得還不僅僅體現(xiàn)在機(jī)械操作方面，還體現(xiàn)在企業(yè)管理方面，管理工作向來是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下所有企業(yè)的基礎(chǔ)性工作，管理對(duì)企業(yè)的重要性絲毫不亞于技術(shù)，良好的企業(yè)管理工作可以大大提高企業(yè)的生產(chǎn)效率以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
3智能化技術(shù)在機(jī)械工程中的具體應(yīng)用
（1）履帶式鑿巖臺(tái)車。隧道施工中需要經(jīng)常用到履帶式鑿巖車，作為一門專業(yè)性極強(qiáng)的重要施工機(jī)械，結(jié)合智能化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)沖擊次數(shù)、回轉(zhuǎn)速度以及鉆進(jìn)速度的智能化控制，還可以依照巖石的質(zhì)地來自動(dòng)測(cè)量鉆入的深度的轉(zhuǎn)矩。（2）自卸車。自卸車是一種無(wú)人駕駛的機(jī)械工具，在礦山開采方面得到了廣泛的使用。利用推測(cè)航法來指導(dǎo)運(yùn)行方向，利用反射板和激光傳感器來對(duì)誤差進(jìn)行控制。結(jié)合GPS技術(shù)來為處于運(yùn)行狀態(tài)的自卸車進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制。（3）輪式裝載機(jī)。智能化技術(shù)與裝載機(jī)相結(jié)合可以形成V字形自控移動(dòng)、自動(dòng)鏟控系統(tǒng)、以及防側(cè)滑系統(tǒng)。結(jié)合輪式裝載機(jī)鉸接轉(zhuǎn)身方式的特點(diǎn)，采用特殊的控制模式。（4）旋轉(zhuǎn)式掃雪機(jī)。為了降低人工作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高路面除雪的工作效率。傳統(tǒng)的路面除雪方式利用車載傳感器對(duì)路面進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)道路上事先設(shè)置的標(biāo)記進(jìn)行識(shí)別，對(duì)車輛運(yùn)行路線進(jìn)行引導(dǎo)。而經(jīng)過智能化技術(shù)改造之后的旋轉(zhuǎn)式掃雪機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)利用GISDUI/GPS來對(duì)車輛進(jìn)行定位并控制其運(yùn)行方向。（5）自動(dòng)化盾構(gòu)。利用PLC單片機(jī)結(jié)合控制桿相結(jié)合，對(duì)盾構(gòu)的切割輪進(jìn)行自動(dòng)化控制，現(xiàn)實(shí)盾構(gòu)作業(yè)控制的自動(dòng)化。（6）挖掘機(jī)。利用車載計(jì)算機(jī)可對(duì)鏟斗的位置進(jìn)行定位+使鏟斗沿預(yù)定的作業(yè)軌跡動(dòng)作，并對(duì)鏟斗的挖掘阻力進(jìn)行分析，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。（7）鋼索式挖掘機(jī)。由于鏟斗由鋼絲吊控，所以當(dāng)?shù)醣刍剞D(zhuǎn)時(shí)鏟斗的擺動(dòng)控制是自動(dòng)化的關(guān)鍵。可利用視覺傳感器來檢測(cè)鏟斗的擺動(dòng)，通過改變吊臂的移動(dòng)速度來控制鏟斗的擺動(dòng)。
4對(duì)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化建設(shè)
機(jī)械智能化運(yùn)行效率的關(guān)鍵在于控制系統(tǒng)的智能化程度，一個(gè)好的智能化控制系統(tǒng)可以大大降低機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程的開支，提高機(jī)械設(shè)備創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的能力，提高機(jī)械工程企業(yè)的盈利能力。在優(yōu)化資源配置方面，引入智能化系統(tǒng)，利用智能化系統(tǒng)對(duì)機(jī)械運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，不僅大大提高了研究機(jī)械與改造機(jī)械的工作效率，也大大提高了企業(yè)對(duì)重要機(jī)械的了解程度，進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)人員對(duì)機(jī)械設(shè)備的控制能力，節(jié)約人力資源的同時(shí)也提高了機(jī)械工程企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
5結(jié)束語(yǔ)
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的日益完善，企業(yè)在自由市場(chǎng)的生存壓力日益增加，這就需要國(guó)內(nèi)企業(yè)充分利用科學(xué)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化，在自動(dòng)擅長(zhǎng)的專業(yè)領(lǐng)域來謀求生存，這就離不開智能技化技術(shù)的輔助。不僅要在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行方面實(shí)現(xiàn)智能化，也要在企業(yè)管理方面實(shí)現(xiàn)智能化，提高企業(yè)整體的運(yùn)行效率。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：數(shù)字礦山
中圖分類號(hào)：TD67 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
在信息技術(shù)飛速發(fā)展的21世紀(jì)，礦山信息化的建設(shè)也在不斷加速，為實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)過程的可視、可控、可調(diào)和高效率、高安全，數(shù)字礦山應(yīng)運(yùn)而生。
1 數(shù)字礦山概述
1.1 數(shù)字礦山定義
數(shù)字礦山是對(duì)真實(shí)礦山整體及其相關(guān)現(xiàn)象的統(tǒng)一認(rèn)識(shí)與數(shù)字化再現(xiàn)，是一個(gè)“硅質(zhì)礦山”，是數(shù)字礦區(qū)和數(shù)字中國(guó)的一個(gè)重要組成部分。數(shù)字礦山的核心是在統(tǒng)一的時(shí)間坐標(biāo)和空間框架下，科學(xué)合理地組織各類礦山信息，將海量異質(zhì)的礦山信息資源進(jìn)行全面、高效和有序的管理和整合。數(shù)字礦山的任務(wù)是在礦業(yè)信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)代空間分析、數(shù)據(jù)采礦、知識(shí)挖掘、虛擬現(xiàn)實(shí)、可視化、網(wǎng)絡(luò)、多媒體和科學(xué)計(jì)算技術(shù)，為礦產(chǎn)資源評(píng)估、礦山規(guī)劃、開拓設(shè)計(jì)、生產(chǎn)安全和決策管理進(jìn)行模擬、仿真和過程分析提供新的技術(shù)平臺(tái)和強(qiáng)大工具。
1.2 數(shù)字礦山建設(shè)意義
數(shù)字礦山的建成將解決礦山建設(shè)施工中組織管理難度大的問題。隨著建設(shè)工程的進(jìn)行，礦山采礦、選礦、機(jī)電、采暖、通訊、地面土建、管道輸送等工程將全面展開。從井下到地面，從地面到高空，將出現(xiàn)多水平立體交叉作業(yè)和多工種多工序平行交叉作業(yè)，加上地質(zhì)條件復(fù)雜，施工中難以預(yù)測(cè)的不利因素隨時(shí)可能出現(xiàn)等，組織管理的難度非常巨大。數(shù)字礦山可將礦山建設(shè)、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)與管理的各個(gè)環(huán)節(jié)與生產(chǎn)要素實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、模型化、可視化、集成化和科學(xué)化管理，使礦山企業(yè)建設(shè)和生產(chǎn)呈現(xiàn)安全、高效、低耗的局面。
2 數(shù)字礦山建設(shè)的主要內(nèi)容
數(shù)字礦山系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的、動(dòng)態(tài)的、開放的巨大系統(tǒng)，各個(gè)部分之間相互影響、相互制約。礦山系統(tǒng)主要包括以下幾方面的內(nèi)容：
（1）基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)通過覆蓋礦山井上井下的高速網(wǎng)絡(luò)將以及礦山傳感網(wǎng)將礦山環(huán)境、設(shè)備及人員實(shí)時(shí)聯(lián)接起來，并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息的采集、傳輸、存儲(chǔ)、分析、決策、控制、和查詢，不僅保證信息的互聯(lián)互通，更保證了信息的可靠性、安全性和及時(shí)性。
（2）數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是實(shí)現(xiàn)“數(shù)字礦山”的根基。主要用于實(shí)時(shí)采集和更新礦井建設(shè)期和生產(chǎn)期的地理信息、進(jìn)尺、水文、人員位置、設(shè)備狀態(tài)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，并通過數(shù)字建模實(shí)現(xiàn)整個(gè)建設(shè)過程的可視化。
（3）四維地理信息系統(tǒng)與可視化集成平臺(tái)。以數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)為基礎(chǔ)，基于統(tǒng)一的空間和時(shí)間四維坐標(biāo)將礦山中所有信息可視化并配置完整的屬性信息，建成完整的四維時(shí)態(tài)地理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地上地下所有對(duì)象的透明管理和虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)仿真。實(shí)現(xiàn)礦井開拓設(shè)計(jì)對(duì)比，實(shí)現(xiàn)礦山機(jī)械、總圖運(yùn)輸、通風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)的模擬運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)過程的控制與調(diào)度等，還可以對(duì)礦工進(jìn)行虛擬的井下條件培訓(xùn)，提高他們的安全意識(shí)和工作效率。
（4）礦山安全生產(chǎn)監(jiān)控與預(yù)警、救援系統(tǒng)。按照國(guó)家對(duì)礦山企業(yè)安全避險(xiǎn)六大系統(tǒng)的建設(shè)要求，必須建立礦山監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、井下人員定位系統(tǒng)、井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)、礦井壓風(fēng)自救系統(tǒng)、礦井供水施救系統(tǒng)和礦井通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng) 。建成后可以實(shí)現(xiàn)礦山的井上和井下的語(yǔ)音通訊、人員、設(shè)備跟蹤定位、井下關(guān)鍵設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控、井下關(guān)鍵位置的圖像視頻監(jiān)測(cè)監(jiān)控、以及各種環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控等。在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一生產(chǎn)指揮調(diào)度。
（5）礦山ERP系統(tǒng)。要實(shí)現(xiàn)真正的“數(shù)字礦山”，建立一套完整的、符合采礦行業(yè)的礦山資源優(yōu)化（ERP）系統(tǒng)是很有必要的。礦山資源優(yōu)化（ERP）系統(tǒng)主要包括人力資源系統(tǒng)、項(xiàng)目管理系統(tǒng)（包括項(xiàng)目前期、進(jìn)度管理、投資成本、招標(biāo)管理、文檔管理、系統(tǒng)管理等）和辦公OA系統(tǒng)等。
3 基建期數(shù)字礦山建設(shè)優(yōu)勢(shì)
數(shù)字礦山的建設(shè)是一個(gè)漸進(jìn)的過程，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。作為基建礦山，存在很多建設(shè)優(yōu)勢(shì)：
（1）國(guó)內(nèi)外已有不少成功案例可以借鑒。盡管各個(gè)礦山的地質(zhì)環(huán)境、采選設(shè)計(jì)不同，但是服務(wù)于數(shù)字礦山建設(shè)的技術(shù)、軟件、平臺(tái)是統(tǒng)一的，計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、無(wú)線通訊技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、生產(chǎn)管理與控制系統(tǒng)等都已比較成熟，基建礦山可以借鑒成型礦山的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，少走彎路，實(shí)現(xiàn)建設(shè)優(yōu)化。
（2）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)循序漸進(jìn)錄入。作為數(shù)字礦山根基的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入工作量是相當(dāng)繁重的，而基建礦山數(shù)據(jù)從零開始，基建數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)錄入，大大減少了錄入工作量，保證了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。
（3）基建期數(shù)字礦山的建成為日后安全高效開采作業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。礦山實(shí)體與基建期數(shù)字礦山將同步建成，決策者可以根據(jù)已有數(shù)字礦山迅速準(zhǔn)確地掌握動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)中的一切信息，以做出有利于生產(chǎn)要素組合優(yōu)化的決策，使企業(yè)資源合理配置，從而使企業(yè)能夠適應(yīng)瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，求得最大的經(jīng)濟(jì)效益。
結(jié)語(yǔ)
數(shù)字礦山的建設(shè)是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，從科學(xué)概念到具體實(shí)施的關(guān)鍵在于人，我們要轉(zhuǎn)變觀念，充分利用現(xiàn)有技術(shù)，提高礦山各項(xiàng)管理水平。礦產(chǎn)資源正面臨資源短缺、供應(yīng)乏力的嚴(yán)峻形勢(shì)，數(shù)字礦山的建成將實(shí)現(xiàn)礦區(qū)資源的高效、安全、綠色開發(fā)開采，以確保中國(guó)礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
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關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)交換；水利信息化建設(shè)；黃河
信息化系統(tǒng)是業(yè)務(wù)功能和數(shù)據(jù)的有機(jī)結(jié)合。在信息化系統(tǒng)建設(shè)過程中，數(shù)據(jù)交換技術(shù)在豐富數(shù)據(jù)方面發(fā)揮著重要作用。
1數(shù)據(jù)交換技術(shù)類型目前，信息化系統(tǒng)建設(shè)中涉及的數(shù)據(jù)交換技術(shù)主要有4類。
1.1基于底層數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)交換技術(shù)
無(wú)論是甲骨文公司的Oracle還是微軟公司的SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)，都有類似存儲(chǔ)過程或者觸發(fā)器的應(yīng)用功能［1］，該功能是通過PL/SQL語(yǔ)法獲取需要數(shù)據(jù)交換的表對(duì)象，并進(jìn)行相關(guān)表的字段匹配，然后用SQL語(yǔ)言編程封裝成數(shù)據(jù)庫(kù)程序包，根據(jù)觸發(fā)條件或者定時(shí)條件進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。這種數(shù)據(jù)交換技術(shù)在業(yè)務(wù)流程較簡(jiǎn)單的信息化系統(tǒng)中應(yīng)用較多，優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)經(jīng)濟(jì)，能滿足一般的數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)需求；缺點(diǎn)是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的資源消耗較大，只適合規(guī)模不大的數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)，并且數(shù)據(jù)交換雙方的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)需要保持一致，否則異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)之間很容易出現(xiàn)兼容性問題。
1.2基于Web應(yīng)用開發(fā)的數(shù)據(jù)交換技術(shù)
基于Web應(yīng)用開發(fā)的數(shù)據(jù)交換技術(shù)主要運(yùn)用具有跨平臺(tái)特性的Java語(yǔ)言，通過配置JDBC驅(qū)動(dòng)訪問數(shù)據(jù)庫(kù)，在Java程序中完成數(shù)據(jù)的匹配、抽取、轉(zhuǎn)換及傳輸?shù)裙ぷ鳎倥渲枚〞r(shí)觸發(fā)條件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換功能［2］。這種數(shù)據(jù)交換技術(shù)一般適用于業(yè)務(wù)規(guī)模較大的信息化系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)是可以設(shè)計(jì)出相對(duì)復(fù)雜的數(shù)據(jù)交換技術(shù)架構(gòu)，能夠?qū)π枰粨Q的數(shù)據(jù)進(jìn)行字符及語(yǔ)義轉(zhuǎn)換，并通過使用標(biāo)準(zhǔn)PL/SQL語(yǔ)句在異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)之間完成數(shù)據(jù)交換；缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)交換的業(yè)務(wù)需求相對(duì)復(fù)雜，不同數(shù)據(jù)庫(kù)之間需要做大量的匹配，實(shí)現(xiàn)難度較高，需要大量的開發(fā)人員。
1.3基于開源數(shù)據(jù)交換軟件的數(shù)據(jù)交換技術(shù)
基于開源的數(shù)據(jù)交換軟件，目前主要是類似Kettle的ETL工具［3］，它是基于Java的免費(fèi)開源軟件，可以在Win?dows、Linux及Unix上運(yùn)行，面向當(dāng)前主流的各類數(shù)據(jù)庫(kù)，并且具備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、定時(shí)作業(yè)等功能。它具備友好的圖形開發(fā)界面，可通過簡(jiǎn)單的圖形化操作完成數(shù)據(jù)交換功能配置。當(dāng)配置生效后，軟件會(huì)在后臺(tái)自動(dòng)轉(zhuǎn)譯成相關(guān)代碼并定時(shí)執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換功能［4］。這種數(shù)據(jù)交換技術(shù)適用于中小規(guī)模且對(duì)編程依賴性較弱的信息化系統(tǒng)。它的優(yōu)點(diǎn)非常明顯，以圖形設(shè)計(jì)界面進(jìn)行數(shù)據(jù)交換配置，可節(jié)省大量的開發(fā)工作量，而且編程能力較弱的技術(shù)人員也能很快上手；缺點(diǎn)是有些特定的數(shù)據(jù)交換功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
1.4基于商業(yè)ETL軟件的數(shù)據(jù)交換技術(shù)
這類軟件在實(shí)現(xiàn)原理上和開源免費(fèi)的數(shù)據(jù)交換軟件類似，也是將所需交換的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)源進(jìn)行抽取、轉(zhuǎn)換并加載到目標(biāo)端，適合對(duì)數(shù)據(jù)交換的時(shí)效性和穩(wěn)定性要求都比較高的信息化系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)是這類軟件是商業(yè)化的數(shù)據(jù)交換軟件，背后的技術(shù)支撐能力強(qiáng)，軟件穩(wěn)定性高，所支持的數(shù)據(jù)庫(kù)種類比較全面，并且可以根據(jù)客戶的特殊需求進(jìn)行定制開發(fā)；缺點(diǎn)是有特殊需求的應(yīng)用系統(tǒng)需要投入較多的人力資源，所需費(fèi)用也較高。
2黃河水利信息化建設(shè)的發(fā)展
2001年，黃河水利委員會(huì)（簡(jiǎn)稱黃委會(huì)）提出了《“數(shù)字黃河”工程規(guī)劃》，它是中國(guó)水利部批復(fù)的第一個(gè)流域水利信息化規(guī)劃。“數(shù)字黃河”是借助數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)交換等手段，將黃河流域及其相關(guān)地區(qū)的各種要素進(jìn)行匯集，構(gòu)建一體化的數(shù)字集成平臺(tái)和虛擬環(huán)境。以功能強(qiáng)大的系統(tǒng)軟件和數(shù)字模型對(duì)黃河治理、開發(fā)和管理的各種方案進(jìn)行模擬、分析和研究，并在可視化的條件下提供決策支持。經(jīng)過5年的建設(shè)，到2006年，基本建成以防汛減災(zāi)、水量調(diào)度、水資源保護(hù)、水土保持、工程建設(shè)與管理、電子政務(wù)六大系統(tǒng)為主的“數(shù)字黃河”框架。基礎(chǔ)設(shè)施也初具規(guī)模，基本建成國(guó)家水文數(shù)據(jù)庫(kù)和黃河基本河情、實(shí)時(shí)水雨情、黃河下游工情險(xiǎn)情、黃河水土保持、水量調(diào)度、防洪工程等數(shù)據(jù)庫(kù)。在“數(shù)字黃河”的整體框架下，黃委會(huì)建成全國(guó)水利行業(yè)最大的防汛通信專網(wǎng)，黃河下游防汛SDH數(shù)字微波通信干線總長(zhǎng)達(dá)681km，支線總長(zhǎng)達(dá)940km。組成的四級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)，將黃委會(huì)與省局、市局、縣局直至堤防、涵閘貫穿起來，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等綜合業(yè)務(wù)信息傳輸?shù)娜采w。依托防汛通信專網(wǎng)，黃委會(huì)建設(shè)全國(guó)水利行業(yè)最大的計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)，形成由黃河水利委員會(huì)網(wǎng)絡(luò)管理中心、各委直屬單位、市局和縣局組成的四級(jí)廣域網(wǎng)絡(luò)。黃河防汛通信專網(wǎng)和計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)的建立為數(shù)據(jù)的采集、傳輸、交換、匯集提供高速穩(wěn)定的信息通道。2004年6月，黃委會(huì)建設(shè)全國(guó)水利行業(yè)第一個(gè)“數(shù)據(jù)中心”——黃河數(shù)據(jù)中心，經(jīng)過近些年不斷的技術(shù)更新和架構(gòu)升級(jí)，現(xiàn)在已形成以云計(jì)算為基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)的黃河云數(shù)據(jù)中心。同時(shí)，該數(shù)據(jù)中心也是水利部的北方災(zāi)備中心。黃河數(shù)據(jù)中心的建設(shè)為數(shù)據(jù)的安全存儲(chǔ)提供基本保障。隨著“數(shù)字黃河”工程建設(shè)的不斷深入，按照“大平臺(tái)、大數(shù)據(jù)、大系統(tǒng)”的總體要求，2019年，黃委會(huì)建立以應(yīng)用為核心的信息資源整合共享框架，得到水利部和業(yè)界專家的高度評(píng)價(jià)。黃委信息資源整合共享框架如圖1所示。信息資源整合共享框架搭建以應(yīng)用為牽引、統(tǒng)一的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，聚集和展示海量信息，為管理提供多視角、一站式的地理信息服務(wù)；實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理、遙感、水利工程、水資源、水文氣象和流域經(jīng)濟(jì)等10余大類重要數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一集中存儲(chǔ)管理；緊緊圍繞治黃業(yè)務(wù)，建設(shè)上下聯(lián)動(dòng)、左右聯(lián)通的綜合信息門戶系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)防汛抗旱、水資源管理、水量調(diào)度、工程建設(shè)與管理、水土保持和政務(wù)系統(tǒng)的單點(diǎn)登錄及多類信息的聚合展現(xiàn)。信息資源整合共享框架通過數(shù)據(jù)交換技術(shù)，對(duì)各類治黃業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)源進(jìn)行抽取整合，形成較豐富的治黃數(shù)據(jù)資源體系。
3數(shù)據(jù)交換技術(shù)在水資源項(xiàng)目中的應(yīng)用
在黃河水利信息化的建設(shè)過程中，國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目所采用的數(shù)據(jù)交換技術(shù)非常典型。國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目對(duì)全國(guó)的取用水及取用水在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)總用水量50%的建設(shè)目標(biāo)；對(duì)國(guó)家重要飲用水地表水水源地水質(zhì)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)全覆蓋；對(duì)重要省際河流省界斷面實(shí)現(xiàn)水量在線監(jiān)測(cè)。通過兩期項(xiàng)目建設(shè)，水資源監(jiān)控能力顯著加強(qiáng)，提高了數(shù)據(jù)的真實(shí)性、完備性和有效性；水資源管理信息化水平大幅提升，提高了業(yè)務(wù)的統(tǒng)一性、規(guī)范性和時(shí)效性；水資源管理支撐有效增強(qiáng)，提高了水資源決策的綜合性、科學(xué)性和合理性［5］。在國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施過程中，黃委會(huì)采用的數(shù)據(jù)交換技術(shù)主要有基于底層數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)交換技術(shù)、基于Web應(yīng)用開發(fā)的數(shù)據(jù)交換技術(shù)及基于商業(yè)ETL數(shù)據(jù)交換軟件的數(shù)據(jù)交換技術(shù)。對(duì)于同一類型數(shù)據(jù)庫(kù)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)交換，通過采用基于底層數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)交換技術(shù)，將各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)表直接進(jìn)行匹配，將數(shù)據(jù)交換算法通過數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)過程實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行封裝，再配置定時(shí)執(zhí)行作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換功能。由于不存在異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的兼容性問題，采用這種數(shù)據(jù)交換技術(shù)不僅匹配度很高，執(zhí)行效率也很高。對(duì)于跨單位跨地域的數(shù)據(jù)交換，主要是通過基于Web應(yīng)用開發(fā)的數(shù)據(jù)交換技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。在模塊化Web應(yīng)用基礎(chǔ)上，通過分析不同管理層級(jí)單位的需求進(jìn)行定制性開發(fā)，滿足不同管理層級(jí)單位之間的數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)需求。比如，黃委到水利部之間、黃委到流域省區(qū)單位之間，這種縱向管理層級(jí)間和橫向業(yè)務(wù)協(xié)同間的數(shù)據(jù)交換需求多樣，數(shù)據(jù)庫(kù)類型較多，而且對(duì)關(guān)鍵字段匹配的要求較高。這種基于Web應(yīng)用開發(fā)的數(shù)據(jù)交換技術(shù)很好地解決了跨單位跨地域之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的復(fù)雜問題。對(duì)于內(nèi)部單位間的數(shù)據(jù)交換，主要是基于商業(yè)ETL數(shù)據(jù)交換軟件，按照明確的數(shù)據(jù)交換需求，設(shè)計(jì)出符合業(yè)務(wù)流程的數(shù)據(jù)交換模型，并使用圖形化的界面進(jìn)行配置，從而完成數(shù)據(jù)交換功能。商業(yè)ETL軟件可解決內(nèi)部單位的開發(fā)能力參差不齊且數(shù)據(jù)交換任務(wù)要求緊急的問題。黃河水資源數(shù)據(jù)交換流程框架如圖2所示。
4結(jié)語(yǔ)
數(shù)據(jù)正在成為現(xiàn)代社會(huì)提高核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素，各行各業(yè)的決策正在從“業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”轉(zhuǎn)變。隨著“智慧水利”規(guī)劃的提出，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等新技術(shù)在治黃領(lǐng)域逐步應(yīng)用，對(duì)數(shù)據(jù)交換技術(shù)提出了新的要求。超大規(guī)模分布式存儲(chǔ)、彈性計(jì)算、邊緣計(jì)算及大數(shù)據(jù)等技術(shù)創(chuàng)新都將促進(jìn)數(shù)據(jù)交換技術(shù)更快地升級(jí)迭代，未來要時(shí)刻關(guān)注數(shù)據(jù)交換技術(shù)的新發(fā)展及新動(dòng)態(tài)，為實(shí)現(xiàn)更高的水利信息化建設(shè)目標(biāo)而努力。
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一、移動(dòng)通信網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)述
隨著移動(dòng)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，其用戶群體不斷增長(zhǎng)，移動(dòng)通信不僅實(shí)現(xiàn)清晰的話音功能，加之方便人們攜帶，其方便的網(wǎng)絡(luò)化功能也受到用戶的喜愛，正成為人們生活和工作不可缺少的一部分。隨著移動(dòng)通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)帶寬的增加，不僅可以為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供的網(wǎng)絡(luò)支撐更強(qiáng)大，也使得物聯(lián)網(wǎng)普及的廣度和深度拓展到一個(gè)新的層面，更好的促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用和發(fā)展。可以說移動(dòng)通信網(wǎng)已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的重要伙伴，其不受時(shí)間、空間的限制，可以更好的為用戶提供個(gè)性化的服務(wù)。
物聯(lián)網(wǎng)做為一個(gè)新興網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，其主要是通過相關(guān)的信息傳輸設(shè)備，如射頻識(shí)別（RFID），激光掃描器、紅外感應(yīng)器等組成信息化全球定位系統(tǒng)，通過自身傳感設(shè)備按一定的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)物品與互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)互通。從而達(dá)到通過信息通信，實(shí)現(xiàn)雙向或多向的信息交換，達(dá)到對(duì)物品的智慧化識(shí)別、管理、跟蹤、定位、監(jiān)控的功能。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不嚳⒄梗其應(yīng)用也會(huì)更加豐富。如現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的將感應(yīng)器嵌入和裝備嵌入到鐵路系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、大型建筑、電網(wǎng)、隧道、橋梁、公路、油氣管線、大壩等重要設(shè)施中，通過物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的整合，可以更方便的對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，對(duì)其設(shè)施的操作實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程化、智能化的。
而作為物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)實(shí)現(xiàn)的重要載體之一，移動(dòng)通信網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的融合就顯得至關(guān)重要，也是移動(dòng)通信應(yīng)用面臨前所未有發(fā)展機(jī)遇。在未來一段時(shí)期，隨著我國(guó)社會(huì)信息化的全面推進(jìn)，也必將給移動(dòng)通信提供更加廣闊的空間。同時(shí)，我們也看到了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲透社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，基于物聯(lián)網(wǎng)的新型移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用將應(yīng)運(yùn)而生，將移動(dòng)通信網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的相互融合，我們將逐步邁進(jìn)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用智能化的移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)信息社會(huì)。
二、物聯(lián)網(wǎng)的重要組成
物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍是互聯(lián)網(wǎng)，作為互聯(lián)網(wǎng)的延伸，物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，也是“信息化”時(shí)代的重要發(fā)展階段，是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)主要通過智能感知、識(shí)別技術(shù)與普適計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的融合中。物聯(lián)網(wǎng)主要由五大部分組成：
（一）信息的獲取部分
信息的獲取部分，主要是通過采用大量的傳感設(shè)備對(duì)相關(guān)的信息進(jìn)行識(shí)別和獲取，并將采集的信息進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。傳感技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)最前端的感覺細(xì)胞，也是相關(guān)信息收集的主要來源，通過傳感設(shè)備將信息傳輸?shù)酱竽X進(jìn)行分析和反饋處理。
（二）信息的控制
信息控制部分是將獲取的信息依據(jù)相關(guān)傳輸網(wǎng)絡(luò)的指令要求做進(jìn)一步處理，從而達(dá)到相關(guān)信息傳輸?shù)囊蟮臓顟B(tài)，為下一步傳輸做準(zhǔn)備。
（三）信息傳輸
因?yàn)槲矬w相關(guān)信息分布在不同的區(qū)域，有的物體還是處于不斷的移動(dòng)過程中，因此，信息的傳輸需要一個(gè)非常靈活的傳輸網(wǎng)絡(luò)將獲取的物體信息接收和傳遞出去，就目前而言，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)非常便捷的傳輸通道，信息傳輸部分也是物聯(lián)網(wǎng)十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的安全運(yùn)行有著至關(guān)重的作用。
（四）信息的處理
信息的處理，包括對(duì)收集到的信息進(jìn)行重新組合，將收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，從而使得數(shù)據(jù)更清晰更可靠。信息的處理一直是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)難點(diǎn)，面對(duì)海量信息的分析和甄別涉及到眾多行業(yè)技術(shù)，如模糊識(shí)別、云計(jì)算等。
（五）信息的應(yīng)用
信息的應(yīng)用是指對(duì)對(duì)接受的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息處理應(yīng)用。這部分主要是依據(jù)不同用戶的需求，設(shè)計(jì)不同的控制管理系統(tǒng)或應(yīng)用程序，然后通過這些系統(tǒng)和程序來識(shí)別物體的身份、獲取物體的位置、對(duì)物體進(jìn)行管理和監(jiān)控等，從而達(dá)到物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用目標(biāo)。
三、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)的融合實(shí)踐
由于物體的位移具有較強(qiáng)的隨意的，其的位置也是不斷移動(dòng)變化的。因此，物聯(lián)網(wǎng)中海量數(shù)據(jù)的傳輸和處理需要一種機(jī)動(dòng)性和靈活性都比較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)來支持。而目前，發(fā)展迅速的移動(dòng)通信網(wǎng)是其最好的選擇。在近些年來，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，尤其是第四代移動(dòng)通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為海量數(shù)據(jù)的傳輸和處理提供了基本的網(wǎng)絡(luò)通信支持，隨著第五代移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)最好的網(wǎng)絡(luò)伙伴。移動(dòng)通信網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的融合主要體現(xiàn)以下幾個(gè)方面：
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的融合。我們都知道，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)由移動(dòng)的終端設(shè)備、移動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)管理三個(gè)部分組成的，而物聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的融合在這三個(gè)部分都具有共同點(diǎn)，從而為二者的融合提供了很大的便利。
移動(dòng)終端設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)的融合。我們都知道，移動(dòng)終端設(shè)備的機(jī)動(dòng)性和靈活性都比較強(qiáng)，具有其他通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。具體到手持移動(dòng)終端設(shè)備，可以更便利的獲取物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)信息，并具有相關(guān)信息的識(shí)別功能。針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)需要對(duì)不同節(jié)點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，而移動(dòng)終端設(shè)備可以很方便的獲取相關(guān)的物品信息，并對(duì)物品信息進(jìn)行采集。
移動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)的融合。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)主要的功能是對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)之間建立信息傳輸。而物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所需要通信傳輸功能與移動(dòng)通信網(wǎng)功能十分接近。而建立動(dòng)通信網(wǎng)不僅是一個(gè)快速、方便、穩(wěn)定的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，也可以很方便使物聯(lián)網(wǎng)不同的識(shí)別設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)中，并在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行海量化的數(shù)據(jù)傳輸。第4代移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用，以及第5代移動(dòng)通信的不斷發(fā)展與成熟，通過移動(dòng)通信網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的融合，也為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用起到了很好的促進(jìn)作用。
移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理與物聯(lián)網(wǎng)的融合。為了保證移動(dòng)通信網(wǎng)的正常使用和運(yùn)行，需要定期或不定期的對(duì)移動(dòng)通信傳輸設(shè)備及其性能維護(hù)和管理。對(duì)物聯(lián)網(wǎng)而言，其維護(hù)和管理的范圍更為廣泛，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)不僅包含了物品與物品、人與物品、人與人之間的信息和數(shù)據(jù)的傳輸，也需要人與人之間語(yǔ)間、視頻的通信傳輸。但二者之間網(wǎng)絡(luò)管理和基本維護(hù)基本相同，如果移動(dòng)通信網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)相融合，只要進(jìn)行一些改進(jìn)就可以完全適用。
四、移動(dòng)通信與物聯(lián)網(wǎng)融合展望
在通信業(yè)人口紅利釋放殆盡，主流移動(dòng)通信市場(chǎng)的終端滲透率趨于飽和，運(yùn)營(yíng)商急需通過尋找新的服務(wù)，挖掘網(wǎng)絡(luò)服務(wù)價(jià)值。在這樣的大背景下，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)被公認(rèn)為移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的新藍(lán)海。移動(dòng)通信網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)融合，可以滿足物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展對(duì)大容量、低成本滿足物聯(lián)網(wǎng)海量連接和低吞吐量需求；其中移動(dòng)通信網(wǎng)可以實(shí)時(shí)彈性、無(wú)損升級(jí)滿足物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)多變、發(fā)展變化快的特性，分布式容災(zāi)、精確故障定位滿足物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)可靠性和安全性要求；架構(gòu)開放，兼容5G，滿足未來網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)。移動(dòng)通信網(wǎng)通過專業(yè)的運(yùn)維手段，包括業(yè)務(wù)的自動(dòng)部署、網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分析、自動(dòng)彈性伸縮，形成一整套閉環(huán)的運(yùn)維系統(tǒng)，降低物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)維成本。
關(guān)鍵詞：變壓器；故障模擬；智能實(shí)訓(xùn)裝置
作者簡(jiǎn)介：徐光舉（1961-），男，江蘇連云港人，江蘇省電力公司職業(yè)技能訓(xùn)練基地，工程師；張長(zhǎng)營(yíng)（1968-），男，江蘇宿遷人，江蘇省電力公司職業(yè)技能訓(xùn)練基地，高級(jí)工程師。（江蘇 連云港 222069）
中圖分類號(hào)：TM4?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2012）36-0138-03
電力變壓器是一個(gè)重要的電氣設(shè)備，不同電壓等級(jí)的電力線路要依靠不同型式的電力變壓器將其連接起來，組成一個(gè)強(qiáng)大的電力系統(tǒng)，而處于電力系統(tǒng)末端的配電網(wǎng)中大量的配電變壓器更是發(fā)揮著重要的作用，它直接為電力用戶提供電能，一旦配電變壓器出現(xiàn)故障將會(huì)影響電力用戶的生產(chǎn)和生活用電，因此能否準(zhǔn)確、快速地判別配電變壓器故障進(jìn)而排除故障，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)配電變壓器運(yùn)行不僅事關(guān)電力優(yōu)質(zhì)服務(wù)質(zhì)量，而且考驗(yàn)著電力運(yùn)行和檢修人員的技能水平。因此，對(duì)電力變壓器運(yùn)行和檢修人員進(jìn)行變壓器基礎(chǔ)知識(shí)和相關(guān)技能培訓(xùn)，使他們掌握相應(yīng)的變壓器運(yùn)行和檢修知識(shí)、技能尤為重要。
基于配電變壓器故障模擬的智能實(shí)訓(xùn)裝置研究與開發(fā)，將通過模擬配電變壓器在運(yùn)行中常見的故障現(xiàn)象，讓學(xué)員在實(shí)訓(xùn)中通過故障現(xiàn)象準(zhǔn)確地對(duì)故障類型進(jìn)行判別，同時(shí)通過相應(yīng)的儀器儀表測(cè)量對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行確定，進(jìn)而提出排除故障的方法，對(duì)于提高配電變壓器運(yùn)行與檢修人員的技能水平將起到事半功倍的效果。
一、國(guó)內(nèi)外研究水平綜述
經(jīng)查證，國(guó)內(nèi)外對(duì)變壓器相關(guān)技能的教學(xué)與培訓(xùn)方法，目前僅限于對(duì)變壓器原理的講解和對(duì)某一類型變壓器進(jìn)行解剖觀察，還不能對(duì)變壓器運(yùn)行中可能發(fā)生的故障現(xiàn)象進(jìn)行再現(xiàn)，同時(shí)由于培訓(xùn)用的變壓器一旦選定，在變壓器相關(guān)性能測(cè)試和試驗(yàn)中，只要變壓器本身電氣特性沒有變化，測(cè)試數(shù)據(jù)具有唯一性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)多位學(xué)員進(jìn)行個(gè)性化測(cè)試考核，這種培訓(xùn)方式不利于學(xué)員的理解和學(xué)習(xí)，在教學(xué)實(shí)踐中詬病頗多。因此，提高員工實(shí)際操作技能以及維護(hù)、檢修和測(cè)試技術(shù)水平，進(jìn)行配電變壓器智能仿真實(shí)訓(xùn)裝置的研發(fā)和設(shè)計(jì)，改進(jìn)現(xiàn)有教學(xué)與培訓(xùn)方式勢(shì)在必行。
據(jù)了解，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)尚未出現(xiàn)類似的理論研究和產(chǎn)品研發(fā)，本實(shí)訓(xùn)裝置的研發(fā)結(jié)合變壓器實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，模擬變壓器發(fā)生故障時(shí)的參數(shù)變化，揭示不同故障時(shí)變壓器參數(shù)變化的規(guī)律性，屬國(guó)內(nèi)外技術(shù)首創(chuàng)。
二、裝置研發(fā)的理論和實(shí)踐依據(jù)
1.原理簡(jiǎn)述
配電變壓器在出廠試驗(yàn)和正常運(yùn)行以及故障發(fā)生時(shí)的電氣參數(shù)檢測(cè)中需要進(jìn)行絕緣耐壓試驗(yàn)、絕緣電阻試驗(yàn)、直流電阻測(cè)試、容量測(cè)試、變比及連接組別等測(cè)試試驗(yàn)，該類試驗(yàn)如耐壓試驗(yàn)在實(shí)際進(jìn)行時(shí)危險(xiǎn)性較大，技術(shù)要求也較高，一般在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下均不進(jìn)行該類試驗(yàn)；絕緣電阻試驗(yàn)在實(shí)際試驗(yàn)中，無(wú)法模擬多種絕緣特性，使用真實(shí)變壓器作為試驗(yàn)對(duì)象，測(cè)試數(shù)據(jù)單一，變壓器故障發(fā)生時(shí)的參數(shù)變化無(wú)法模擬；直流電阻和變壓器容量參數(shù)在不同變壓器上體現(xiàn)不同的測(cè)試電阻值，電阻值從mΩ到幾十Ω不易模擬；變比及連接組別無(wú)法加載實(shí)際電壓實(shí)現(xiàn)變比測(cè)試。針對(duì)以上變壓器試驗(yàn)存在的問題，對(duì)現(xiàn)有變壓器進(jìn)行模擬實(shí)訓(xùn)具有一定的現(xiàn)實(shí)必要性。
現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)中，通常是將實(shí)際應(yīng)用的某一型號(hào)配電變壓器搬到實(shí)訓(xùn)室，讓學(xué)員進(jìn)行測(cè)試實(shí)訓(xùn)，實(shí)訓(xùn)變壓器到位后，各類參數(shù)均恒定不變，學(xué)員很難從變壓器參數(shù)的變化中判別故障狀態(tài)和故障類型，非常不利于教學(xué)及考核。因此，為了便于教學(xué)與考核，減少操作時(shí)的危險(xiǎn)性，需要對(duì)現(xiàn)有變壓器實(shí)訓(xùn)裝置進(jìn)行改進(jìn)。基于配電變壓器故障模擬的實(shí)訓(xùn)裝置將應(yīng)用模擬技術(shù)通過改進(jìn)10kV油浸電力變壓器內(nèi)部的原理結(jié)構(gòu)，將原配電變壓器內(nèi)部鐵心及線圈去掉，在變壓器內(nèi)部安裝直流電阻模擬部件、容量測(cè)量模擬部件、絕緣耐壓部件、變比設(shè)定模擬部件等需要進(jìn)行變壓器模擬實(shí)訓(xùn)的部件，同時(shí)保持實(shí)訓(xùn)裝置外觀、實(shí)訓(xùn)用的測(cè)試設(shè)備與真實(shí)測(cè)試設(shè)備完全一致，并通過軟件控制設(shè)定實(shí)現(xiàn)變壓器不同容量參數(shù)的設(shè)定和模擬，測(cè)試變壓器通過無(wú)線方式與計(jì)算機(jī)控制主機(jī)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸無(wú)線化、參數(shù)設(shè)定智能化、數(shù)據(jù)模擬多樣化的設(shè)計(jì)，實(shí)訓(xùn)人員操作測(cè)試設(shè)備和使用真實(shí)測(cè)試設(shè)備的方法和步驟一樣，實(shí)現(xiàn)各類配電變壓器的電氣參數(shù)的測(cè)試和分析，從而解決了配電變壓器電氣參數(shù)檢測(cè)實(shí)訓(xùn)中試驗(yàn)安全性和試驗(yàn)多樣性的技術(shù)難題，同時(shí)也為模擬配電變壓器不同狀態(tài)下的電氣參數(shù)量提供了可能。
2.研發(fā)依據(jù)
通過對(duì)現(xiàn)有變壓器技術(shù)規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究，總結(jié)現(xiàn)有變壓器需要進(jìn)行的試驗(yàn)及檢定項(xiàng)目，根據(jù)GB-50150-2006《電氣裝置安裝工程-電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》的技術(shù)要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，油浸電力變壓器需要進(jìn)行的交接試驗(yàn)及滿足標(biāo)準(zhǔn)如下：
（1）測(cè)量繞組連同套管的直流電阻，應(yīng)符合下列規(guī)定：
1）測(cè)量應(yīng)在各分接頭的所有位置上進(jìn)行。
2）1600kVA及以下電壓等級(jí)三相變壓器，各相測(cè)得值的相互差值應(yīng)小于平均值的4%，線間測(cè)得值的相互差值應(yīng)小于平均值的2%；1600kVA以上三相變壓器，各相測(cè)得值的相互差值應(yīng)小于平均值的2%；線間測(cè)得值的相互差值應(yīng)小于平均值的1%。
3）變壓器的直流電阻與同溫下產(chǎn)品出廠的實(shí)測(cè)數(shù)值進(jìn)行比較，相應(yīng)變化不應(yīng)大于2%；不同溫度下電阻值按照下式換算：
R2=R1（T+t2）/（T+t1）
式中R1、R2分別為溫度在t1、t2時(shí)的電阻值；T為計(jì)算用常數(shù)，銅導(dǎo)線取235，鋁導(dǎo)線取225。
（2）檢查所有分接頭的電壓比，與制造廠銘牌數(shù)據(jù)相比應(yīng)無(wú)明顯差別，且應(yīng)符合電壓比的規(guī)律。
（3）檢查變壓器的三相接線組別和單相變壓器引出線的極性；必須與設(shè)計(jì)要求及銘牌上的標(biāo)記和外殼上的符號(hào)相符。
（4）測(cè)量與鐵芯絕緣的各緊固件（連片可拆開者）及鐵芯（有外引接地線的）絕緣電阻，應(yīng)符合下列規(guī)定：
1）進(jìn)行器身檢查的變壓器，應(yīng)測(cè)量可接觸到的穿心螺栓、軛鐵夾件及綁扎鋼帶對(duì)鐵軛、鐵心、油箱及繞組壓環(huán)的絕緣電阻。當(dāng)軛鐵梁及穿心螺栓一端與鐵心連接時(shí)，應(yīng)將連接片斷開后進(jìn)行試驗(yàn)。
2）不進(jìn)行器身檢查的變壓器或進(jìn)行器身檢查的變壓器，所有安裝工作結(jié)束后應(yīng)進(jìn)行鐵心和夾件（有外引接地線的）的絕緣電阻測(cè)量。
3）鐵心必須為一點(diǎn)接地；對(duì)變壓器上專用的鐵心接地線引出套管時(shí)，應(yīng)在注油前測(cè)量其對(duì)外殼的絕緣電阻。
4）采用2500V兆歐表測(cè)量，持續(xù)時(shí)間為1min，應(yīng)無(wú)閃絡(luò)及擊穿現(xiàn)象。
（5）測(cè)量繞組連同套管的絕緣電阻、吸收比或極化指數(shù)，應(yīng)符合下列規(guī)定：
1）絕緣電阻值不低于產(chǎn)品出廠試驗(yàn)值的70%。
2）當(dāng)測(cè)量溫度與產(chǎn)品出廠試驗(yàn)時(shí)的溫度不符合時(shí)，可按表1換算到同一溫度時(shí)的數(shù)值進(jìn)行比較。
注：表中K為實(shí)測(cè)溫度減去20℃的絕對(duì)值；測(cè)量溫度以上層油溫為準(zhǔn)。
當(dāng)測(cè)量絕緣電阻的溫度差不是表1中所列數(shù)值時(shí)，其換算系數(shù)A可用線性插入法確定，也可按下述公式計(jì)算：
A=1.5K/10
校正到20℃時(shí)的絕緣電阻值可用下述公式計(jì)算：
當(dāng)實(shí)測(cè)溫度為20℃以上時(shí)：
R20=ARt
當(dāng)實(shí)測(cè)溫度為20℃以下時(shí)：
R20=Rt/A
式中R20為校正到20℃時(shí)的絕緣電阻值（MΩ）；Rt是在測(cè)量溫度下的絕緣電阻值（MΩ）。
（6）繞組連同套管的交流耐壓試驗(yàn)，應(yīng)符合表2規(guī)定。
針對(duì)以上變壓器交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目，特設(shè)計(jì)模擬變壓器及模擬測(cè)試設(shè)備進(jìn)行要求的試驗(yàn)項(xiàng)目，試驗(yàn)項(xiàng)目測(cè)試滿足以上技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。
3.關(guān)鍵技術(shù)及難點(diǎn)
裝置研發(fā)的主要內(nèi)容是對(duì)配電變壓器的模擬，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用測(cè)試設(shè)備的步驟及方法，裝置根據(jù)設(shè)定項(xiàng)目制定的相應(yīng)測(cè)試分析項(xiàng)。
（1）本項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)一是解決了實(shí)際耐壓試驗(yàn)危險(xiǎn)性較高的問題。二是解決了直流電阻按照變壓器容量的不同從毫歐級(jí)到歐姆級(jí)線性變化等多種量級(jí)模擬的問題。三是解決了變比測(cè)試無(wú)法加載真實(shí)電壓的問題。四是解決了多狀態(tài)變壓器特性的模擬。
（2）技術(shù)難點(diǎn)：配電變壓器內(nèi)部的改進(jìn)以及變壓器參數(shù)設(shè)定智能化、多樣化的實(shí)現(xiàn)路徑是裝置研發(fā)與設(shè)計(jì)的主要技術(shù)難點(diǎn)。
三、裝置研究?jī)?nèi)容和實(shí)施方案
1.研究?jī)?nèi)容
（1）需求研究。主要研究配電變壓器檢修、試驗(yàn)培訓(xùn)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，國(guó)家和行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有裝置的技術(shù)與性能特點(diǎn)，以確定裝置研發(fā)的差異化方向，最后編制需求分析報(bào)告和裝置功能性能規(guī)格書。
（2）硬件平臺(tái)方案研究。根據(jù)需求分析報(bào)告和裝置功能性能規(guī)格書的要求，設(shè)計(jì)滿足上述報(bào)告和功能性能要求的硬件平臺(tái)技術(shù)方案，包括技術(shù)方案、機(jī)械結(jié)構(gòu)、主要器件選擇等。
（3）軟件平臺(tái)方案研究。根據(jù)需求分析報(bào)告和裝置功能、性能規(guī)格書的要求，設(shè)計(jì)滿足上述報(bào)告和功能性能要求的軟件平臺(tái)技術(shù)方案，包括軟件架構(gòu)、操作系統(tǒng)選擇、編程工具選擇、功能模塊劃分等。
（4）模擬變壓器測(cè)試儀器配置和測(cè)量算法方案研究。研究我國(guó)配電變壓器交接試驗(yàn)的應(yīng)用需求，并根據(jù)該需求確定裝置設(shè)計(jì)的測(cè)試應(yīng)用方案，以及對(duì)應(yīng)的模擬變壓器的技術(shù)參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)模擬變壓器測(cè)試項(xiàng)目功能模塊，制定各個(gè)測(cè)試項(xiàng)目的技術(shù)參數(shù)要求。在上述工作的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)整體軟件實(shí)現(xiàn)方案，包括邏輯圖與流程圖。
2.技術(shù)實(shí)施方案
（1）總體方案。通過對(duì)配電變壓器交接試驗(yàn)項(xiàng)目需求和技術(shù)條件研究，確定裝置的總體方案及原則如下：
1）變壓器外形設(shè)計(jì)方案。采用標(biāo)準(zhǔn)10kV配電變壓器外殼，去掉鐵芯及線圈，保留高低壓接線柱、調(diào)壓分接開關(guān)、油位指示器等變壓器部件，在變壓器一側(cè)對(duì)變壓器外殼進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的外殼采用開門式設(shè)計(jì)，方便測(cè)試部件的安裝及維護(hù)工作。
2）測(cè)試儀器外觀設(shè)計(jì)方案。根據(jù)配電變壓器交接試驗(yàn)項(xiàng)目需要用到的測(cè)試項(xiàng)目對(duì)變壓器裝置進(jìn)行改進(jìn)，在配電變壓器內(nèi)部增加各測(cè)試功能模塊，配置必要的測(cè)試電路，以實(shí)現(xiàn)原測(cè)試儀器應(yīng)實(shí)現(xiàn)的測(cè)量功能。
3）采用高速工業(yè)CPU設(shè)計(jì)。為提高性能和可靠性，所有測(cè)試儀器及模擬變壓器裝置均需采用高速CPU設(shè)計(jì)。模擬變壓器各功能部件采用高可靠性通用元器件設(shè)計(jì)，以提高管理性能以及兼容性與擴(kuò)展性。
4）裝置抗干擾設(shè)計(jì)。裝置結(jié)構(gòu)采用全密封設(shè)計(jì)；印刷電路板設(shè)計(jì)選用靜電放電保護(hù)（ESD）的芯片以及快速瞬變電壓抑制器件，采用表面安裝技術(shù)（SMT）及多層印制板，全部選用工業(yè)級(jí)芯片，以滿足裝置體積、可靠性以及電磁兼容能力等要求。
（2）硬件方案。組成系統(tǒng)裝置的主要設(shè)備有：模擬變壓器裝置、搖表、直流電阻測(cè)試儀、容量測(cè)試儀、耐壓儀、變比測(cè)試儀等設(shè)備。
模擬變壓器設(shè)計(jì)：模擬變壓器采用真實(shí)10kV配電變壓器外殼，內(nèi)部去掉變壓器鐵芯及線圈，針對(duì)變壓器測(cè)試試驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)不同模擬功能部件，如安裝絕緣耐壓模擬部件、吸收比及極化指數(shù)模擬部件、直流電阻模擬部件、容量測(cè)試模擬部件等，模擬部件輸入信號(hào)分別接到變壓器A、B、C三相高壓接線端子和a、b、c、n低壓接線端子及地線上，各模擬部件間通過繼電器控制斷開和接入到各接線端子。
1）絕緣耐壓模擬部件。配電變壓器故障模擬智能實(shí)訓(xùn)裝置絕緣模擬部件，通過軟件設(shè)定改進(jìn)變壓器高低壓接線端子之間以及與變壓器接地線之間的電阻值，實(shí)現(xiàn)配電變壓器絕緣電阻故障的設(shè)定和模擬，模擬絕緣電阻在0Ω到500MΩ之間，模擬絕緣電阻設(shè)定細(xì)度為20MΩ，并能模擬變壓器斷線功能，即變壓器接線端子間絕緣電阻為∞。
配電變壓器耐壓模擬：通過改進(jìn)耐壓測(cè)試儀器及模擬變壓器實(shí)現(xiàn)，模擬耐壓儀可以按照正常方式進(jìn)行接線、升壓，但是加載到變壓器上的電壓并不是實(shí)際輸出的幾千伏高壓，而是30V低壓，同時(shí)通過計(jì)算機(jī)設(shè)定實(shí)現(xiàn)變壓器放電聲音模擬，以達(dá)到真實(shí)的試驗(yàn)效果。
2）吸收比及極化指數(shù)模擬部件。根據(jù)電容具備充放電的特性，在絕緣實(shí)驗(yàn)電阻回路中串入耐壓及容量大的電容器，通過電容器充放電的曲線特性，模擬不同時(shí)間點(diǎn)的絕緣電阻值，即實(shí)現(xiàn)吸收比及極化指數(shù)的模擬功能。
3）直流電阻模擬部件。直流電阻模擬通過在變壓器一次側(cè)接入0～30Ω不同組合形式的電阻值，模擬一次側(cè)直流電阻，在變壓器低壓側(cè)（二次側(cè)）接入0～0.021Ω不同組合方式的電阻值，模擬二次側(cè)直流電阻，各電阻檔位設(shè)定及控制通過計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)，并能模擬故障狀態(tài)下組合電阻值。
4）容量測(cè)試模擬部件。配電變壓器容量測(cè)試模擬部件通過計(jì)算機(jī)控制在一次側(cè)接入7～80Ω不同組合電阻值，并能模擬不平衡條件下的各項(xiàng)電阻值。
5）變比測(cè)試模擬部件。配電變壓器變比模擬根據(jù)變比測(cè)試儀的特性，模擬部件通過測(cè)試一次側(cè)接入的電壓值及相位過零點(diǎn)，在二次側(cè)產(chǎn)生設(shè)定比例的電壓及相位角，模擬變比功能，模擬部件通過檢測(cè)勵(lì)磁調(diào)節(jié)開關(guān)的接入點(diǎn)位置，產(chǎn)生不同變比條件下的二次電壓值。
（3）軟件方案。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，主控制計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)總體控制和設(shè)定，主控制計(jì)算機(jī)通過無(wú)線通訊方式實(shí)現(xiàn)與模擬變壓器的數(shù)據(jù)交換。
模擬變壓器各模擬功能模塊需根據(jù)接收到的計(jì)算機(jī)設(shè)定命令，做出判斷，確定工作模塊內(nèi)容及設(shè)定項(xiàng)目，供學(xué)員通過測(cè)試儀器進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。
通過主控制計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)各模擬模塊項(xiàng)目的設(shè)定，可以根據(jù)測(cè)試的需要設(shè)定不同的變壓器故障。
（4）通信方案。根據(jù)方案設(shè)計(jì)的可靠性及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境的需要，同時(shí)由于真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)接線只有電源線和測(cè)試線，沒有獨(dú)立的變壓器與模擬模塊的通訊線，為了和真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)保持一致，特選擇無(wú)線通訊方式，為了實(shí)現(xiàn)多設(shè)備間的互通，需采用無(wú)線組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)。
3.裝置研究步驟及開發(fā)方法
裝置的研究與開發(fā)需要進(jìn)行計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)、硬件電路設(shè)計(jì)和單片機(jī)控制程序設(shè)計(jì)，同時(shí)裝置研發(fā)需采用理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證法進(jìn)行設(shè)計(jì)：
（1）前期先進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研與分析，論證項(xiàng)目設(shè)計(jì)的可行性和必要性。
（2）與相關(guān)電力培訓(xùn)機(jī)構(gòu)專家和電力生產(chǎn)一線技術(shù)人員進(jìn)行溝通，進(jìn)行實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及可行性研究，確定裝置研發(fā)實(shí)施方案，重點(diǎn)解決技術(shù)難點(diǎn)問題。
（3）對(duì)設(shè)計(jì)功能模塊進(jìn)行相應(yīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)各模擬模塊方案進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證。
（4）設(shè)計(jì)產(chǎn)品軟硬件；并試制樣機(jī)。
（5）對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行功能調(diào)試，確定測(cè)試指標(biāo)。
（6）進(jìn)行指標(biāo)檢定和功能檢定。
裝置研發(fā)技術(shù)路線框圖如圖1所示。
四、預(yù)期目標(biāo)和成果形式及創(chuàng)新點(diǎn)
通過裝置的研究與開發(fā)工作，系統(tǒng)分析了實(shí)現(xiàn)配電變壓器預(yù)防性和特性試驗(yàn)的模擬測(cè)試以及對(duì)應(yīng)的技能培訓(xùn)，創(chuàng)新性地引入了多型號(hào)配電變壓器電氣特性和電氣參數(shù)的模擬技術(shù)，研究了現(xiàn)有試驗(yàn)條件下根據(jù)不同型號(hào)配電變壓器及測(cè)試試驗(yàn)設(shè)備的操作，加強(qiáng)對(duì)相關(guān)配電變壓器運(yùn)行和檢修人員的技術(shù)技能培訓(xùn)。裝置的主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)為配電變壓器試驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸無(wú)線化、參數(shù)設(shè)定智能化、數(shù)據(jù)模擬多樣化的設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn)：
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路基路面在大氣之中，其穩(wěn)定性在很大程度上受當(dāng)?shù)刈匀粭l件的影響。必須在深入調(diào)查公路沿線的自然條件的基礎(chǔ)上，從總體到局部，從大區(qū)域到局部路段對(duì)自然情況進(jìn)行分析研究，掌握其規(guī)律及對(duì)路基路面穩(wěn)定性的影響程度，因地制宜地采取有效的工程措施。
一、影響路基穩(wěn)定性的因素
1、地理?xiàng)l件。公路沿線的地形、地貌和海拔高度不僅影響路線的選定，也影響到路基與路
面的設(shè)計(jì)。平原、丘陵、山嶺各區(qū)地勢(shì)不同，路基的水文狀況也不同。平原區(qū)地勢(shì)平坦，排水田難，地表易積水，地下水位相應(yīng)較高，因而路基需要保持一定的最小填土高度；丘陵區(qū)和山嶺區(qū)地勢(shì)起伏較大，路基排水設(shè)計(jì)至關(guān)重要，否則會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)定性下降，出現(xiàn)破壞現(xiàn)象，影響路基的穩(wěn)定性。
2、 地質(zhì)條件。沿線的地質(zhì)條件，如巖石的種類、成因、節(jié)理、風(fēng)化程度和裂隙情況，巖石走向、傾向、傾角、層理和巖層厚度有無(wú)夾層或遇水軟化的夾層，以及有無(wú)斷層或其他不良地質(zhì)現(xiàn)象（巖溶、冰川、泥石流、地震等）都對(duì)路基的穩(wěn)定性有一定的影響。
3、氣候條件。氣候條件如氣溫、降水、濕度、冰凍深度、日照、蒸發(fā)量、風(fēng)向、風(fēng)力等都會(huì)影響公路沿線地面水利地下水的狀況，并且影響到路基的水溫情況。在一年之中，氣候有季節(jié)性的變化，因此路基的水溫狀況也隨之變化。氣候還受地形的影響，例如，山頂與山腳、山南坡與山北坡氣候有很大的差別，這些因素都會(huì)嚴(yán)重影響路基路面的穩(wěn)定性。
4、水文條件和水文地質(zhì)條件。水文條件如公路沿線地表水的排泄、河流洪水位、常水位、有無(wú)地表積水和積水時(shí)間的長(zhǎng)短，河岸的淤積情況等。水文地質(zhì)條件如地下水位、地下水移動(dòng)的規(guī)律，有無(wú)層間水、裂隙水、泉水等。所有這些地面水及地下水都會(huì)影響路基路面的穩(wěn)定性，如果處理不當(dāng)，常會(huì)引起各種病害。
5、土的類別。土是建筑路基的基本材料，不同的土類具有不同的工程性質(zhì)，因而將直接影
響路基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。不同的土類含有不同粒徑的土顆粒，砂粒成分多的土，強(qiáng)度構(gòu)成以內(nèi)摩擦力為主，強(qiáng)度高，受水的影響小，但施工時(shí)不易壓實(shí)。較細(xì)的砂，在滲流情況下，容易流動(dòng)，形成流砂。粘粒成分多的土，強(qiáng)度形成以粘聚力為主，其強(qiáng)度隨密實(shí)程度的不同變化較大，并隨濕度的增大而降低。粉質(zhì)類土毛細(xì)現(xiàn)象強(qiáng)烈，路基路面的強(qiáng)度和承載力隨著毛細(xì)水上升濕度增大而下降。在負(fù)溫度坡差作用下，水分通過毛細(xì)作用移動(dòng)并積聚，位局部土層濕度大幅度增加，造成路基陳服、最后導(dǎo)致路基翻漿等各種破壞。
二、路基穩(wěn)定性施工方法分析
1.路基填土與壓實(shí)
公路路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性很大程度取決于路基填料的性質(zhì)及其壓實(shí)的程度。從現(xiàn)有條件出發(fā), 改進(jìn)填土要求和壓實(shí)條件是保證路基質(zhì)量最有效和最經(jīng)濟(jì)的方法。
1.1 路基填料規(guī)范規(guī)定了對(duì)路基填料應(yīng)有條件的選用。對(duì)路基填料的最小強(qiáng)度和最大粒徑給了量化的標(biāo)準(zhǔn), 當(dāng)路基填料達(dá)不到規(guī)定的最小強(qiáng)度時(shí), 應(yīng)采取摻合粗粒料、或換填、或用石灰等穩(wěn)定材料處理。
1.2 路基壓實(shí)當(dāng)前路基施工, 普遍采用了大噸位的壓路機(jī), 碾壓效果有了明顯的改善。對(duì)于提高路基土的壓實(shí)度起了很好的作用。規(guī)范規(guī)定高速公路和一級(jí)公路路面底面以下80- 150cm 部分的上路堤其壓實(shí)度必須≥95%, 對(duì)其它等級(jí)公路當(dāng)鋪筑高級(jí)路面時(shí), 其壓實(shí)度亦應(yīng)按高速公路和一級(jí)公路的標(biāo)準(zhǔn)采用。
1.3 特殊潮濕地區(qū)路基土的壓實(shí)在特殊潮濕地區(qū), 路基上的壓實(shí)是相當(dāng)困難的, 規(guī)范對(duì)此作出了若干調(diào)整: 一是壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)試驗(yàn)資料確定或較表列數(shù)值降低2―3 個(gè)百分點(diǎn); 二是對(duì)于天然稠度小于1.1, 液限大于40, 塑性指數(shù)大于18 的粘質(zhì)土, 當(dāng)用于下路床及其下的
路堤填料時(shí), 可采用規(guī)定的輕型壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn); 三是改善填料的性質(zhì), 在土中摻加生石灰, 通常可以獲得預(yù)期的效果, 也可采用新型吸水材料加固。
1.4 黃土路基填筑及壓實(shí)
1.4.1 黃土路堤施工時(shí), 應(yīng)做好填挖界面的結(jié)合(縱向), 清除坡面雜草, 挖好向內(nèi)傾斜的臺(tái)階。如結(jié)合面陡立, 無(wú)法挖成臺(tái)階時(shí), 可采用土工釘加強(qiáng)結(jié)合。若地基土層具有強(qiáng)濕陷性或較高的壓縮性, 且容許承載力低于路堤自重壓力時(shí), 可考慮采用重錘夯實(shí), 石灰樁擠密加固。
1.4.2 黃土含水量過小, 應(yīng)均勻加水再行碾壓; 如含水量過大, 可翻松晾曬至需要含水量再進(jìn)行碾壓, 也可摻入適量石灰處理, 降低含水量。摻灰后應(yīng)將土、灰拌勻, 其最大干密度應(yīng)通過擊實(shí)試驗(yàn)確定。
1.4.3 老黃土透水性差, 干濕難以調(diào)節(jié), 大塊土料不易粉碎, 使用前應(yīng)通過試驗(yàn)決定措施。路床填料不得使用老黃土。新黃土為良好填料,可用于填筑路床。黃土路堤應(yīng)分層填筑, 分層壓實(shí), 大于10cm 的塊料,必須打碎, 并應(yīng)在接近上的壓實(shí)最佳含水量時(shí)碾壓密實(shí)。
2.路基路面排水
水是影響路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的另一重要因素, 許多路基病害是由水的侵蝕造成的, 另外, 從保護(hù)環(huán)境、不損害當(dāng)?shù)剞r(nóng)田水利設(shè)施考慮, 也必須做好路基排水, 形成排水系統(tǒng), 并與地區(qū)排水規(guī)劃相協(xié)調(diào)。在路基施工中, 應(yīng)重視施工排水, 防止因各種原因造成的水患, 給路基、路面施工造成不必要的損失。
2.1 地面排水最通常采用的地面排水設(shè)施是邊溝、截水溝、跌水、急流槽以及地表的排水管。對(duì)于高速公路和一級(jí)公路上的排水溝渠, 一般都要求鋪砌防護(hù)。普遍采用漿砌片石加固、而水泥混凝土預(yù)制板塊也開始廣泛應(yīng)用。高速公路和一級(jí)公路通過水網(wǎng)地段的路基, 過去逢溝設(shè)涵的做法在一些地方有了改進(jìn), 對(duì)路線兩側(cè)的灌溉溝渠重新系統(tǒng)布置,免去了穿越路線的排灌涵洞, 從而提高了路基的工程質(zhì)量。
2.2 路面排水雨水排出路面有二種方式。第一種是集中排水, 在硬路肩外側(cè)設(shè)置水泥混凝土預(yù)制塊或現(xiàn)澆瀝青混凝土的攔水帶, 以其與硬路肩路面構(gòu)成三角形的集水槽流水, 每隔20―50m 間距設(shè)一泄水口與路堤邊坡急流槽銜接將雨水排到坡腳排水溝中。設(shè)超高路段的排
水通過設(shè)在中央帶的園形開口排水溝或雨水井進(jìn)行排除。第二種是分散排水, 多用于西北地區(qū)地勢(shì)平坦, 路線縱坡小于0.3%的長(zhǎng)路段。
2.3 地下排水路基地下排水仍多用暗溝、盲溝、滲溝、滲井等, 其特點(diǎn)是以滲透力式排水, 當(dāng)水流量較大, 多采用帶滲水管的滲溝。傳統(tǒng)的砂礫料反濾層多改用有反濾功能的土工織物, 研制的帶有鋼圈、濾布和加強(qiáng)合成纖維組成的加勁軟式透水管直徑很適用于地下排水。
3.路基防護(hù)
3.1 坡面防護(hù)石砌圬工防護(hù)仍較普遍使用, 混凝土預(yù)制塊護(hù)坡多用在路堤邊坡, 連片的及帶窗孔的護(hù)面墻; 用于路塹邊坡。破裂的或易于風(fēng)化破碎的巖石路塹邊坡采用錨桿掛鐵絲網(wǎng)或高強(qiáng)塑料網(wǎng)格噴漿或噴射混凝土以及噴射纖維混凝上防護(hù)也有較好的效果。但由于石砌圬工及混凝土防護(hù)造價(jià)高、易破損等諸多問題, 從保護(hù)環(huán)境的角度出發(fā),建議大力推廣既能改善生態(tài)環(huán)境, 美化景觀, 又一勞永逸的種草防護(hù)。
3.2 沖刷防護(hù)防護(hù)沿河路基邊坡免受沖刷仍多采用直接防護(hù)。傳統(tǒng)的砌石、拋石、鐵絲石籠、擋土墻等有所改進(jìn), 用高強(qiáng)土工格柵代替鐵絲做石籠, 用聚脂或聚胺脂類土工織物混凝土護(hù)坡模袋做成的護(hù)面板防護(hù)受水沖浪擊的邊坡, 很能適應(yīng)土體不均勻沉降。
3.3 支擋防護(hù)擋土墻用于支擋防護(hù)目前仍占主要。石砌的重力式擋土墻多用于石料豐富、墻高較低、地基較好的場(chǎng)合; 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的懸臂式擋土墻、扶壁式擋土墻和板柱擋土墻其受力比較合理, 墻身圬工體積小, 也已廣泛應(yīng)用于公路路基的防護(hù)。
4.軟土地基處理
近年來, 隨著高速公路和一級(jí)公路的建設(shè)的迅速發(fā)展, 針對(duì)軟土地基, 在防止路堤失穩(wěn)定、沉降觀測(cè)控制、軟土地基處理技術(shù)等方面取得了顯著成果。對(duì)處理的軟土地基用沉降速率作為鋪筑路面時(shí)間的沉降控制方法控制, 使得在軟土地基上一次建成高級(jí)路面(而不是前期鋪筑過渡路面)的關(guān)鍵技術(shù)問題得到了解決。
4.1 灰土擠密樁當(dāng)軟土地層含水量過大或過小時(shí), 采取灰土擠密樁。含水率過大可往孔內(nèi)填干土粉或石灰粉, 以吸去部分水分, 或快速成孔澆灌或邊成孔邊下套管, 或成孔后下套管; 含水率過小, 應(yīng)預(yù)先浸濕加固范圍內(nèi)土層, 成孔順序應(yīng)先外圈, 后里圈并間隔進(jìn)行; 對(duì)已成孔,應(yīng)防止受水浸濕, 且應(yīng)當(dāng)天回填夯實(shí); 為避免夯打造成縮頸堵寒, 應(yīng)打一孔, 填一孔; 當(dāng)樁孔較密, 土質(zhì)松軟, 應(yīng)采取間隔跳打夯實(shí)。孔填料前應(yīng)先夯打孔底3- 4 錘; 根據(jù)試驗(yàn)測(cè)定的密實(shí)度要求, 隨填隨夯, 嚴(yán)格控制下料速度和夯擊次數(shù); 回填料應(yīng)拌合均勻, 并控制其含水量; 每個(gè)孔填料用量應(yīng)與計(jì)算用量基本符合; 夯錘重不宜小于100Kg; 錘型以梨型或棗核型較合適。有利于夯實(shí)邊緣土, 不宜采用平頭夯錘, 落距一般應(yīng)大于2m; 如地下水位較高, 應(yīng)降低水位后再回填夯實(shí)。已出現(xiàn)疏松、斷裂或夾層, 應(yīng)用洛陽(yáng)鏟全部取出來, 按規(guī)定重新填夯灰上, 達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
4.2 輕質(zhì)路堤用輕質(zhì)材料填筑路堤可減輕對(duì)地基承載力的要求。目前國(guó)內(nèi)已有應(yīng)用粉煤灰填筑路堤的成功經(jīng)驗(yàn), 可使路堤自重減輕25%左右。用重型擊實(shí)試驗(yàn)法測(cè)定最大干容重為9- 12KN/m3。硅鉆型粉煤灰粘性小, 不具塑性, 但液限在64%左右, 最佳含水量37- 41%, 有良
好的壓實(shí)性能。粉煤灰路堤邊坡表層1- 2m用粘質(zhì)土包覆, 以穩(wěn)定邊坡和利于長(zhǎng)草, 路床頂面用粗粒上封閉厚0.3- 0.5m。
4.3 土工合成材料加固淺層(一般小于3m 厚)的軟土地基可采用先在地表鋪筑上工布, 再填筑路堤, 土工布起分隔、過濾、排水和加速固結(jié)等作用, 從而取代常規(guī)的置換方法。
5.黃土陷穴處理
黃土陷穴是黃土地區(qū)路基施工常見的病害。黃土陷穴處理范圍, 應(yīng)視具體情況而定, 宜在路基填方或挖方邊坡外, 上側(cè)50m, 下側(cè)10-20m。若陷穴傾向路基, 雖在50m以外, 仍應(yīng)作適當(dāng)處理。對(duì)串珠狀陷穴應(yīng)徹底進(jìn)行處治。處理時(shí), 采用灌砂、灌漿、開挖回填等措施, 開挖的方法可以采用導(dǎo)洞、豎井和明挖等。
處理好的陷穴, 其上層表面均應(yīng)用石灰與土比例為三比七的石灰土填筑夯實(shí)或鋪填老黃土等不透水材料加以改善。石灰土厚度應(yīng)按設(shè)計(jì)嚴(yán)格執(zhí)行。如原設(shè)計(jì)未要求時(shí), 其厚度不宜小于30cm。并將流向陷穴的附近地面水引離, 防止形成地表積水或水流集中產(chǎn)生沖刷。
參考文獻(xiàn)：
