发布时间:2023-07-14 16:34:48
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关键词:混合动力客车;技术;发展;困难点;趋势
分类号】:U469
混合动力(Hybrid)车采用传统的内燃机和电动机作为动力源,通过优化控制策略,是现在不同工况下各种动力源的优化组合,使车辆的尾气排放更低,而工作效率更高,是符合节能环保要求的一种选择,还可以为电动车和燃料电池车的发展奠定基础。
混合动力客车按照动力系统电能的平衡原理可分为插电式和非插电式两种。
一、混合动力客车的技术特点及优势
混合动力接车是通过电子控制系统有效地协调发动机、电机的工作,是法攻击工作室中华粗语经济油耗区域,从而使燃油经济型得到明显的改善。根据电机的辅助驱动和调节,发动机工况能力可分为弱混、中混和强混,混合动力公交客车一般采用中强混方案,节油率可超过30%。
电子控制系统根据车辆运行状状决定混合动力客车的工作模式,主要工作有快速启动发动机、发动机单独驱动、电机单独驱动、发动机与电机共同驱动、行车发电、停车怠速发电、制动能量回收等。
与传统柴油客车相比,混合动力客车具有节油效果好、基础设施无需额外投资、尾气排放低、能量物质转换效率高、车内机械噪音小等优势。
二、我国混合动力客车技术发展现状
技术发展一直是我国汽车发展需要快速突破的难题。混合动力技术更是如此。在合资汽车企业中,技术主要掌握在外资方手中;而在自主汽车品牌中,混合动力技术有待进一步提高、。由于自主的空间很有限,直接为混合动力技术的产业带来了很大的障碍。在混合动力车辆的关键零部件商,目前我国主要还是依赖进口。零件进口的数量直接制约了部分品牌混合动力车型的产量话。
在关键零部件方面,我国研制了3个系列的混合动力客车用主电机产品,对能源控制系统研发单位与整车企业联合开发整车多能源控制器,配置16种不用的整车。在标准和测试方面,我国已经颁布混合动力汽车国家标准6项,混合动力汽车测试方法、试验规程报告2项。
目前已经形成的技术基础包括以下几个方面:
(I)驱动电机专用减速器。在已开展的研发中,通过计算和试验已开发出行星齿轮传动、内置油泵强制、铸铝机壳的驱动电机专用减速器,解决了传统减速机斜齿齿轮传动装置出现的温度高、易漏油、噪声大等难题。
(2)电传动线束快速识别技术。针对混合动力客车低压线束多、电传动线束相关信息量大,且高、低压线束并存的状况,为了使其在生产、使用和维护过程中具有条理性、规范性,便于快速识别、快速安装、快速维修,先将电传动线束线号转换为标准条形码,建立以条形码为索引的导线信息数据库,用读码器扫描,可在电脑上轻松获得任一根导线的相关信息,达到快速识别的目的。
(3)电池快速更换技术。一是根据单体电池的尺寸规格,结合电池箱空间位置设计电池包尺寸和形状,方便电池包的防护与安装;二是将电池包与可以推拉的滑动托盘进行绝缘固定,从而实现电池的快速更换及其维护,也达到保护电池不受损坏的目的。
(4)整车CAN网络通讯及电动仪表设计技术。车辆以CAN网络通讯协议为基础,实现全车数据和控制信号共享,减少整车电缆布线,同时车辆运行数据可与车辆故障诊断系统共享,实现故障自动诊断,开发新型电动客车专用仪表,通过两条不同的CAN总线把车辆常规信息和电传动信息显示在一块仪表上,使驾驶人员随时掌握车辆的各种信息,从而提高整车的安全性和可靠性。
三、我国混合动力客车发展面临的困难点
目前国内的混合动力客车技术已经逐渐走向示范运营和市场推广,但是其关键零部件的性能和可靠性还有待提高,且车辆购置成本偏高。混合动力客车的发展仍面临着如下几大困难点:
(I)APU系统。APU系统是串联混合动力系统的核心部件,是实现节油和排放指标的关键。针对带外充电和不带外充电的APU系统,开发或改造适配的APU系统发动机(含CNG发动机)和发电机(或ISG)是主要难点。APU系统的一体化控制是实现动力性和经济性指标的关键。
(2)当前混合动力客车方案较多,但是测试手段短缺,尚不能通过试验评估与优化,因此测试基地建设也需加强。
(3)安全防护。串联混合动力系统电压等级高,线缆复杂,各种控制信号交错,易发生漏电、短路和信号干扰等现象,易给驾乘人员造成安全隐患;电机及其控制器、高压线缆等强电设备容易干扰网络控制信号。
(4)可靠性、行驶安全性。串联混合动力系统零部件多,适配资源少,工作环境恶劣,电磁环境与系统复杂,制动能量回馈控制对制动性能和操稳性能具有一定的影响因素;整车协调控制复杂等。
(5)成本问题。成本是制约混合动力客车市场发展的重要因素。混合动力客车造价比同类型普通客车要高20%~30%,其高出的部分就在于系统造价偏高。
(6)驱动电机与驱动桥的匹配。受电机效率限制,较高的电机转速直接与车桥匹配较为困难,适合电机与驱动桥匹配的AMT或专用变速装置少。
四、我国混合动力客车的发展趋势
在国家政策力挺的背景下,产业化领先的我国混合动力公交客车将步人发展快车道。2012年7月9日,国务院《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020)》,明确了当前重点是推进电动汽车和插电式混合动力汽车产业化的技术路线。2012年9月4日,财政部、科技部、工业和信息化部及国家发展改革委等四部委联合下发《关于扩大混合动力公交客车示范推广范围的有关工作的通知》,决定将混合动力公交客车(包括插电式混合动力客车)推广范围从目前“十城千辆”工程25个节能与新能源汽车示范推广城市扩大到全国所有城市。
国家对混合动力客车的支持力度加大,强化我国在该车型上的领先优势,使产业发展迅速,给相关制造商带来市场机遇。截至2011年底,我国累计生产了6700辆混合动力客车,其中南车时代累计产量最大,达到1398辆,占总产量的21%;福田汽车、厦门金旅、宇通客车分别列2,3,4位,累计产量分别为1278辆、902辆、679辆。
混合动力客车是新一轮竞争的切入点,也是民族汽车工业健康发展的保证,为我国汽车工业提供了跨越式发展的契机。虽然我国的混合动力客车技术研究起步相对较晚,与世界领先的混合动力技术有一定的差距,但在插电式混合动力技术方面差距相对较小,这为我们赶超国际先进水平提供了一个平台,为我国民族汽车工业坚持自主创新,打造民族品牌,提供了一个良机。
五、结束语
如今节能减排、新能源应用、关注民生已经成为中国政府工作的主题词,新能源技术在客车上的应用很好地契合了这一主题要求,是满足可持续发展的城市交通的可行之路,也是科技成果转换为生产力的具体体现。政府的支持将是新能源汽车产业化的重要助推器。在国外,新能源汽车的产业化进程几乎都注人了政府的资金支持,并且政府还会通过一系列的补贴和优惠政策来鼓励新能源技术的应用。因此,政府应不断完善包括价格补贴、减免税收、鼓励社会各界优先选择环保型车辆等内容的政策支撑体系,为混合动力客车的批量化生产和商业化运营拓宽筹融资渠道,创造良好的社会条件。
参考文献:
[1]吉国光. 我国客车技术现状与发展趋势[J]. 重型汽车,2008,02:11-13+28.
[2]葛海龙. 安全 绿色 智慧[N]. 中国工业报,2013-02-08B02.
[3]葛海龙. 安全 绿色 智慧[N]. 中国工业报,2013-02-08B02.
[4]. 资讯[J]. 电源技术应用,2011,03:8.
关键词:数据库技术;困境;热点;趋势
中图分类号:F275 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2011) 09-0000-02
Developing Hardship and Developing Trend of Database Technology
Luo Xingrong
(Enshi Vocational and Technical College,Enshi445000,CAhina)
Abstract:The database technology develops along with the information technology development,And obtains the widespread application in social each domain.Facing day by day complex service demand and detonation-like data growth,The database technology was still facing the difficult position.In object-oriented,has become the modern data bank technology research with the multi-disciplinary unions and the application domain aspect research the hot spot,Future the trend of development will be obvious.
Keywords:Database technology;Difficult position;Hot spot;Trend
数据库技术从上世纪60年代兴起到如今,已历经了四十多年的历史。从开始的层次数据库、网状数据库,到关系数据库管理系统,再到现在数据库技术与多学科技术有机结合后产生的分布式数据库、并行数据库、演绎数据库、时空数据库、多媒体数据库等。随着社会生产力和信息技术的快速发展,数据库应用得到不断深入和推广,人们对数据库系统也提出越来越多的要求。人们希望数据库的用户界面更友好,更易于使用、有更高的可靠性、支持大量数据的存储,还要求异质的数据库能互连和互操作,以便实现信息共享。
一、数据库技术发展的困境
在IT产业飞速发展的今天,面对日趋复杂的业务需求和爆炸式的数据增长,以及人们对数据库服务的不满足,从而直接反映出了数据库技术发展中仍面临以下困境。
(一)操作不够简便
操作界面简单且友好、操作方便的软件倍受大多数用户欢迎。但目前对数据库的设计大多偏向于功能的实现上,很少有数据库公司在用户界面操作的简化方面下功夫。
(二)新兴数据库类型
目前,数据库市场不断涌现各种新技术和新理念。例如,Sybase公司的列式数据库产品就是其中之一,该数据库具有较强的压缩性,并且在海量数据的分析中也占据极大的优势。但是,对于这种新兴起的列式数据库,了解的人并不是很多。另外,Oracle公司的云数据库也存在一些争议。如何对这些新兴的数据库进行管理,使其正常运作,也是数据库市场面临的主要问题。
(三)如何管理信息
目前,有越来越多的企业开始认识到了信息的重要性,但拥有大量信息不等于真正应用了信息,企业必须懂得如何管理信息才能获得竞争优势,而大规模的信息系统建设并不能解决企业在信息应用方面的困惑。
(四)培训服务有待提高
目前,大多数软件企业的产品的定位基本上都是应用类产品。面对用户日益增加的复杂化的产品和服务需求,软件企业应该加强在软件服务方面的力度,多组织一些使用操作培训。未来的市场竞争将是服务品牌和品质的竞争,数据库产品领域也是如此。
(五)开源数据库
随着经济环境的不景气,众多企业用户开始把眼光放到了开源数据库上,通过对开放资源的应用,在销售价格、许可方式上均有一定松动,用户可以在数据库方面节省很多开支。但开源数据库的未来商业模式以及用户能够免费享受多久,不是很明朗。
二、现代数据库技术研究的热点
数据库技术从出现到现在,已经形成了坚实的理论基础、成熟的数据库产品和广泛的应用领域,并吸引了很多研究者的参与,形成了广泛的研究群体。
面对传统数据库在新的应用领域中存在的各种缺陷,人们对于数据库系统的发展提出了新的要求,主要表现在以下三个方面。
(一)立足于面向对象的方法和技术
面向对象的方法和技术对计算机各个领域产生了深远的影响,同时也给数据库技术带来了机会和希望。数据库研究人员开始借鉴和吸收面向对象的方法和技术,提出了面向对象数据库模型,促进了数据库技术在一个新的技术基础上继续发展。
(二)与多学科技术的有机结合
与多学科技术的有机结合是当前数据库技术发展的重要特征之一。传统的数据库技术与其他计算机技术的相互结合、相互渗透,使数据库中新的技术内容层出不穷。数据库的许多概念、技术内容、应用领域,甚至某些原理都有了重大的发展和变化。
(三)适应应用领域的需要
现实中对数据的应用是多元化的,为了适应这种多元化要求,人们开始在传统数据库的基础上,结合各个应用领域的特点,研究适合该应用领域的数据库技术,如数据仓库、工程数据库、统计数据库、科学数据库、空间数据库、地理数据库等。
现代数据库技术研究的热点主要集中在以下这些方面:
面向服务的体系架构(Service-Oriented Architecture,SOA)、数据流管理(Data Streams Management)、查询技术(Query Techniques)、XML管理(XML Data Management)、数据整合(Data Integration)、网路服务(Web Service)、基于P2P的数据管理(P2P Based Data Management)、数据挖掘及联机分析处理(Data Mining and OLAP)、传感器网络(Sensor Networks)、空间和高维数据库(Spatial and High-Dimensional Data)、时空数据管理(Spatio-Temporal Data Management)、空间和多媒体数据(Spatial and MultimediaData)、商业智能(Business Intelligence)、企业信息整合(Enterprise Information Integration)等。
三、数据库技术未来发展趋势
信息爆炸时代给我们带来的不仅仅是对信息剧增的无所适从,同时还包括数据库技术的飞速发展和琳琅满目的数据库应用。数据库技术在未来的发展过程中还会表现出以下明显趋势:
(一)数据库规模将呈“两头”发展
数据库的规模的“两头”发展,即大的越来越大,小的越来越小。所谓“大”的,主要是指企业级数据库的规模。随着数据量的不断增大,企业会需要更大的数据库来做支撑,这就是数据库的发展方向之一,当然,这也是未来人们生活一个重要的方面。数据越来越多,数据库技术想要自如应对这样的发展,只有越来越大。而所谓“小”,是指数据库又会越来越小。小数据库主要集中在移动数据库领域,目前现有技术已经能够提供很好的对其进行支持。
(二)存储方式将向“列存储”靠拢
传统的数据库都是以行的形式存储数据的,这主要是由于用户需要的是对单条数据的读取和存储,随着信息量的增大,单纯的数据记录已经不足以支撑企业发展了,企业更需要以数据分析和决策支持来进行各种环节的管理工作,因此,单纯的一条记录也就没有了意义。这就需要通过“列”的概念来将所有数据的某项共性统计出来进行分析。
列存储的出现,实际上就是对数据分析需求的增多,而分析需求则一定是对某一个列的访问。
(三)网络计算
随着Internet和Web应用的迅猛发展,网络化已成为现代数据库应用的基本特征。而怎样最大限度地利用网络进行分布式数据计算,处理大型计算任务的需求及重新利用现有软硬件资源成为现代数据库技术必须要解决的问题。
(四)协同化与综合应用
协同技术是软件发展的重要方向,同时也是现代数据库应用的重要特征之一。新一代的信息系统不是简单的单一数据库系统,往往是由多系统、异构数据库系统组成的。数据库协同技术和应用主要有工作流数据库、XML数据库、数据仓库技术、数据交换技术、博客、即时通信、视频会议、协同编著等。
现代数据库是一个不断发展的范畴,它集成了传统关系数据库技术、计算机新技术、以及各个领域内相关的科学知识,将来新的数据库类型将会成为人们生活的一部分,从而推动科学技术的发展和人类社会的进步。
参考文献:
[1]汤庸.高级数据库技术与应用[J].高等教育出版社,2008,2
关键词:数字化变电站 发展趋势 关键技术
中图分类号:TM63 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2012)05-0255-02
电网自动化技术是我国电网的六个重点技术之一,而数字化变电站技术则是电网自动化技术领域的一个重要课题。因此,建立无人值守的数字化变电站成为提高我国电网运行效率的重要手段。目前,我们新建变电站基本采用分层、分布式变电站微机监控系统,并逐步对原有变电站实行改造。随着计算机技术、网络技术和通信技术的发展,使得在变电站自动化系统中的信息采集、传输、处理等工作可以实现数字化。所以,数字化变电站技术的应用必将对电力系统的科技进步带来巨大的变革。
1、现状及发展趋势
1.1 变电站控制系统的应用现状及发展趋势
近年来,随着电网规模的扩大及电网运行要求的提高,对变电站控制系统提出了越来越高的要求,为了及时掌握电网的运行情况,保证电网安全、可靠地运行,要求变电站控制系统能够准确、及时地反映一次系统的状态,同时要求变电站具有较高的可控性,进而要求更多地采用远方集中控制,操作,反事故措施等,即采用无人值班的管理模式,以提高劳动生产率,减少人为误操作的可能,提高运行的可靠性。另一方面,计算机技术,网络技术等先进技术手段的应用,已改变了传统二次设备的模式,系统简化,信息共享,减少电缆,减少变电站占地面积,降低造价等方面已改变了变电站的面貌,变电站自动化已转向了实用化阶段并取得了显著的成效。
1.2 电流和电压互感器的应用现状及发展趋势
电流和电压互感器是为电力系统进行电能计量和继电保护及测控装置提供电流、电压信号的重要设备,其精度及可靠性与电力系统的安全、可靠和经济运行密切相关,是电力系统电流电压测量的基本设备。
传统的电流和电压互感器是电磁感应式的,具有类似变压器的结构。随着电力工业的发展,电力系统传输的电力容量不断增加,电网运行电压等级也越来越高,目前,俄罗斯已有1150kV的骨干电网,我国也已将原来220kV的骨干电网提高到了500kV,国家电网公司已将1000kV的输电线路纳入近几年的发展规划。随着电压等级的提高,电磁式互感器暴露出一系列固有的缺点:(1)绝缘结构越来越复杂,产品的造价也越来越高,产品重量大,支撑结构复杂。(2)电磁式电流互感器固有的磁饱和现象,一次电流较大时会使二次输出发生畸变,严重时会影响继电保护设备的运行,造成拒动或误动。(3)电磁式互感器的输出为模拟量,不能与数字化二次设备直接接口,不利于电力系统的数字化进程。
二十世纪后期,人们一直在寻求一种安全、可靠、理论完善、性能优越的新方法来实现高电压大电流的测量。基于光学传感技术的无源光学电流互感器(Optical Current Transformer,简称OCT)和无源光学电压互感器(Optical Voltage Transformer,简称OVT)以及基于空芯线圈的有源光电互感器能有效克服传统电磁式互感器的缺点,近20年来一直受到美国、日本、法国和中国等国学者和工程技术人员的广泛关注和深入研究,先后研制出多种样机并挂网试运行,逐步成为互感器发展的主要方向。
2、关键技术
2.1 电子互感器技术
无源光互感器工作基于光学传感的原理,存在光路结构复杂、温度影响大等影响测量精度以及传感头工艺一致性不易保证等缺点,有源光互感器同样存在温度影响大、测量部件检修困难、加工精度不宜保证等问题。
2.2 同步采样技术
在传统的保护测控装置中,各路模拟量的采样是由同一个模件负责的,在同一时刻锁定采样值,保证了采样的同步及测量误差。而在使用光互感器的情况下,各相电流、电压采样可能由不同的采集单元完成,如何保证各相电流和电压信息的同步,成为合并单元能否正确工作的关键。
2.3 网络技术
变电站的信息交换特点之一是,信息长度较短,信息量较大,在电网发生故障的情况时,有可能发生网络风暴,而间隔层装置普遍采用嵌入式系统,其处理能力不强,这一特点要求变电站控制系统的网络具有很强的抗风暴能力,在发生网络风暴时,各个装置能够正常工作。变电站信息交换的另一个特点是部分信息的实时性要求很高,比如保护装置之间的信息交换,合并单元与间隔层设备之间的信息交换,要求变电站控制系统的网络具有分级交换的能力,保证高级数据的实时性。变电站控制系统的网络就像一个人的神经,所有的命令、信息都必须通过它传送,网络的可靠性、安全性对变电站控制系统来讲及其重要的,变电站控制系统应该在日常运行时对网络的状况进行监视,及时发现问题,解决问题,这就要求网络设备应具有智能功能。
2.4 软件平台技术
软件平台是数字化变电站控制系统的重要支撑。数字化变电站需要实现变电站二次子系统的数字化和一体化,继电保护、测量控制、故障录波、安全自动装置、电能质量监测、一次设备在线安全监测等专业监控功能将在一个统一的软件平台上实现,因而支撑软件平台的研究开发十分重要。为满足100KV到500KV变电站的多层次的需要,该平台需支持Unix/Linux/Windows跨平台应用,满足电力系统信息安全要求,支持IEC61850标准和各功能的自由分配,满足变电站安全操作、经济运行等管理需求。
2.5 装置内部数据交换技术
在数字化变电站中,采样数据通过合并单元的网络送给保护测控装置,由于保护测控装置的嵌入式系统的处理能力有限,一般将装置的数据接收模件与数据处理模件分开,数据接收模件采用带以太网协议的实时多任务系统,数据处理模件普遍采用DSP方式,这两个模件之间的数据交换速率在10Mbps以上。合并单元汇集多个采集单元的数据,内部模件的数据交换更加频繁,特别是考虑到母线和变压器的合并单元,内部数据交换可能达到100Mbps,如何实现如此高速的数据交换是本项目的关键技术之一。
3、技术方案
通过对变电站控制系统和电压电流互感器技术现状的分析,现有的变电站系统虽然在近几年取得了很大的发展和进步,但是仍然存在着许多有待改进、提高的地方,随着技术的发展和人们对变电站控制系统认识的提高,以光互感器应用和IEC61850标准为框架的数字化变电站控制系统正受到人们越来越多地关注,成为变电站控制系统发展的新焦点。220kV变电站一次接线考虑,主变压器按本期一台,最终2台设计,电压等级采用220/110/35kV考虑。
对于主变压器间隔以及220KV线路间隔、110KV线路间隔全部实施数字化方案,即从过程层、间隔层到变电站层全数字化。考虑到35kV间隔设备安装在开关柜内,35kV侧本身保护测控一体化装置已下放,节省电缆的需求不大,且对低电压等级而言,光互感器的优势不明显,甚至增加设备配置的复杂性,例如使用了光互感器后各间隔电压数据的获得、同一个间隔保护装置与电度表数据的采集等,将使成本大幅上升,所以35KV侧不配置光互感器,采用保护测控一体化装置的方案。
4、结语
在变电站系统实现数字化改造后,在变电站维护、调试时间、土地使用、系统的可用性、设备安全等五个方面都将得到提高,使得设备能够少校验,甚至免校验,减少维护工作量,缩减变电站的土地建筑使用面积,减少变电站系统调试时间,降低设备的绝缘要求,对系统能够快速维护,提高了互感器的安全。数字化变电站可以在总体上提高变电站的劳动生产率,减少人为误操作的可能,提高运行的可靠性,促进了变电站信息的共享,提升电网的技术和管理水平,提高电力工业的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]高翔.数字化变电站应用技术.中国电力出版社,2008.
[2]高翔,张沛超.数字化变电站的主要特征和关键技术[J].电网技术,2006,30(23):67 72.
[3]IEC61850系列标准.
[4]李九虎,郑玉平,古世东 等.电子式互感器在数字化变电站的应用[J].电力系统自动化,2007,31(7):94 98.
【关键词】语音识别技术;发展趋势
语音识别是一门交叉学科。语音识别研究经历了50多年的研究历程,经过50多年的积累研究,获得了巨大的进展。特别是近20年来,语音识别技术取得了显着的进步,并逐步的走向市场。在未来的日子里,语音识别技术将应用更为广泛。
一、语音识别技术概述
语音识别是解决机器“听懂”人类语言的一项技术。作为智能计算机研究的主导方向和人机语音通信的关键技术,语音识别技术一直受到各国科学界的广泛关注。如今,随着语音识别技术研究的突破,其对计算机发展和社会生活的重要性日益凸现出来。以语音识别技术开发出的产品应用领域非常广泛,如声控电话交换、信息网络查询、家庭服务、宾馆服务、医疗服务、银行服务、工业控制、语音通信系统等,几乎深入到社会的每个行业和每个方面。
广泛意义上的语音识别按照任务的不同可以分为4个方向:说话人识别、关键词检出、语言辨识和语音识别。说话人识别技术是以话音对说话人进行区别,从而进行身份鉴别和认证的技术。关键词检出技术应用于一些具有特定要求的场合,只关注那些包含特定词的句子,例如对一些特殊人名、地名的电话监听等。语言辨识技术是通过分析处理一个语音片断以判别其所属语言种类的技术,本质上也是语音识别技术的一个方面。语音识别就是通常人们所说的以说话的内容作为识别对象的技术,它是4个方面中最重要和研究最广泛的一个方向,也是本文讨论的主要内容。
二、语音识别的研究历史
语音识别的研究工作始于20世纪50年代,1952年Bell实验室开发的Audry系统是第一个可以识别10个英文数字的语音识别系统。
1959年,Rorgie和Forge采用数字计算机识别英文元音和孤立词,从此开始了计算机语音识别。
60年代,苏联的Matin等提出了语音结束点的端点检测,使语音识别水平明显上升;Vintsyuk提出了动态编程,这一提法在以后的识别中不可或缺。60年代末、70年代初的重要成果是提出了信号线性预测编码(LPC)技术和动态时间规整(DTW)技术,有效地解决了语音信号的特征提取和不等长语音匹配问题;同时提出了矢量量化(VQ)和隐马尔可夫模型(HMM)理论。
80年代语音识别研究进一步走向深入:HMM模型和人工神经网络(ANN)在语音识别中成功应用。1988年,FULEE Kai等用VQ/I-IMM方法实现了997个词汇的非特定人连续语音识别系统SPHINX。这是世界上第1个高性能的非特定人、大词汇量、连续语音识别系统。
进入90年代后,语音识别技术进一步成熟,并开始向市场提品。许多发达国家如美国、日本、韩国以及IBM、Apple、AT&;T、Microsoft等公司都为语音识别系统的实用化开发研究投以巨资。同时汉语语音识别也越来越受到重视。IBM开发的ViaVoice和Microsoft开发的中文识别引擎都具有了相当高的汉语语音识别水平。
进入21世纪,随着消费类电子产品的普及,嵌入式语音处理技术发展迅速[2]。基于语音识别芯片的嵌入式产品也越来越多,如Sensory公司的RSC系列语音识别芯片、Infineon公司的Unispeech和Unilite语音芯片等,这些芯片在嵌入式硬件开发中得到了广泛的应用。在软件上,目前比较成功的语音识别软件有:Nuance、IBM的Viavoice和Microsoft的SAPI以及开源软件HTK,这些软件都是面向非特定人、大词汇量的连续语音识别系统。
三、语音识别技术的发展现状
语音识别技术通过全球科学家的共同努力,经历半个多世纪的研究,目前已经发展到了接近实用的阶段。在实验室环境下,大词汇量的朗读式连续说话的宽带语音信号的平均识别率可以达到90%以上。正式有了如此高的识别率之后,语音识别技术慢慢地从实验室演示系统逐步走向实用化商品。以IBM Via Voice和Dragon Dictation为代表的两个听写机系统的出现,使“语音识别”逐步进入大众视线,引起了广泛的社会关注。
由于校对和更正识别的错误很麻烦和浪费时间,这样便降低语音识别的优势。同时,由于使用的环境或讲话口音习惯等因素的影响,语音识别的内容大大降低,识别的内容不能达到100%的正确,所以很多人认为目前的语音识别系统还无法满足实用要求。
目前,AT&T和MIT等将语音识别技术应用在一些有限词汇的特定任务上,如电话自动转接、电话查询、数字串识别的任务中,当讲话的内容是系统所存储的内容存在的,且使用环境的声学特性与训练数据的声学特性相差不太大时,语音识别的正确识别率可以接近100%。但是,在实际使用中如果这些条件被破坏,则会对识别系统造成一定的影响。
我国的语音识别研究一直紧跟国际水平,国家也很重视。国内中科院的自动化所、声学所以及清华大学等科研机构和高校都在从事语音识别领域的研究和开发。国家863智能计算机专家组为语音识别技术研究专门立项,并取得了高水平的科研成果。我国中科院自动化所研制的非特定人、连续语音听写系统和汉语语音人机对话系统,其准确率和系统响应率均可达90%以上。
四、语音识别技术发展趋势
语音作为当前通信系统中最自然的通信媒介,语音识别技术是非常重要的人机交互技术。随着计算机和语音处理技术的发展,语音识别系统的实用性将进一步提高。应用语音的自动理解和翻译,可消除人类相互交往的语言障碍。国外已有多种基于语音识别产品的应用,如声控拨号电话、语音记事本等,基于特定任务和环境的听写机也已经进入应用阶段。这预示着语音识别技术有着非常广泛的应用领域和市场前景。随着语音技术的进步和通信技术的飞速发展,语音识别技术将为网上会议、商业管理、医药卫生、教育培训等各个领域带来极大的便利,其应用和经济、社会效益前景非常良好.
虽然语音识别在过去的20年里有了很大的发展,但是,仍然存在很多的不足,有待于进一步的探索,具体可分为以下几个方面:
1.提高可靠性。语音识别技术需要能排除各种声学环境因素的影响。在比较嘈杂的公共环境中,人的意识会有意识的排除非需要的声学环境因素,这对语音识别系统而言,是很难做到的。另外,在日常生活中,人类的语言常常具有较大的不确定性,比较随意,并带有明显的言语习惯。这同样会给语音识别系统很大的识别麻烦。目前,在提高语音系统在不同环境中的可靠性,同时要应用现代技术让语音识别系统更加智能化,掌握人们语言随意性的部分规律,以达到最佳的识别效果。
2.增加词汇量。系统可以识别的词汇的数量是系统能够做什么事情的一个重要度量。一个语音识别系统使用的声学模型和语音模型如果太过于局限,当用户所讲的词汇超出系统已知的范围时,则语音识别系统不能准确的识别出相应的内容,比如,当突然从中文转为英文、法文、俄文时,计算机就会常常输出混乱奇怪的结果。但是,随着系统建模方法的不断改进、搜索算法效率的提高以及硬件资源的发展,未来的语音识别系统可能会做到词汇量无限制和多种语言混合,这样用户在使用的时候可以不必在语种之间来回切换,这样就能大大减少词汇量的对语音识别系统的限制。
3.应用拓展。语音识别技术可以用于把费脑、费力、费时的机器操作变成一件很容易很有趣味性的事,比如,当人们出现手忙、手不能及以及分身无术的场景时,通过语音识别系统的模型构造,则能够在象驾驶室、危险的工业场合、远距离信息获取、家电控制等各个方面,语音识别技术可能带动一系列崭新或更便捷功能的设备出现,更加方便人的工作和生活。其应用的范围和前景非常广泛。不仅能够应用于日常生活,更重要的会带来生产方式的革命,是下一代智能化控制的基础。
论文关键词:技术教育;发展;趋势
随着高新技术的快速发展以及为适应其应用于生产等领域的需要,20世纪以来一种新的教育类型即技术教育在世界各国得到发展和重视。随之我国的技术教育也应运而生,但是我国技术教育的独立性地位以及其向高层次的发展趋向并未得到一致性的认同,在我国技术教育的发展始终处在技能教育和工程教育的夹缝中。本文通过对技术教育溯源的探求以及其发展的历程及其特征的追溯,力求在新的形势下对我国技术教育的发展趋势进行探讨。
一、技术教育的缘起
任何一种教育类型都是科学技术发展到一定程度的产物,目前各界关于科学教育、技能教育以及工程教育的发展已很少有争论。要想理清技术教育的发展及其未来的走向,首先必须把最基本的问题搞清楚即技术教育是什么和技术教育是从哪里来的?
(一)技术教育的界定
技术教育最早出现在20世纪前期,由于那时只是作为工程教育的低层次教育所以学术界并没有对其做一个统一的界定。随着技术型人才的社会作用日益突出以及技术教育的快速发展,学术界对技术教育的定义逐渐明确。联合国教科文组织(UNESCO)在1984年出版的《技术教育与职业教育术语》(《Terminology of technical and vocational education》)中专门列有“技术教育”的条目,它的解释是:技术教育是“设置在中等教育后期或第三级教育(高中后教育)初期以培养中等水平人员(技术员、中级管理人员等)以及大学水平的,在高级管理岗位的工程师和技术师。技术教育包括普通教育、理论的、科学的和技术学科的学习以及相关的技能训练。技术教育的组成很大程度上取决于个体学习类型和教育水平”。联合国教科文组织关于技术教育的界定得到世界大多数国家的认可,此界定不仅明确说明了技术教育是独立于职业教育的一种教育类型,而且对技术教育做出了比较明确的规定即技术教育的层次、技术教育的目标、技术教育的内容等。本文对技术教育描述即是以联合国教科文组织关于技术教育的界定为基础的。
(二)技术教育的由来
技术教育的出现应归结于科学技术的发展,但是具体来看主要有两方面的原因:一方面是由于科学技术的发展工程型人才为了适应科技变化而导致的职位空缺;另一方面是由于科技广泛应用于生产等领域而技能型人才无法适应这种智能化岗位要求而导致的岗位转移。
1980年担任美国俄亥俄州教育厅长的B.R. Shoemaker先生在他的《论技术教育的发展和实施》一文中写的一段话,叙述了技术型人才作为“新水平的职业”以及培养这种人才的技术教育如何产生的原委,他写道:第二次世界大战后,“……技术革命的变化带来了工程和其他职业的变化。工程师在理论领域不断深入,迫使他们丢下一些原先要做的工作,于是工程教育模式发生了变化。……在商业、工业和农业中,出现了一种新水平的职业去填补由于工程专家升级而造成的真空,而且在教育上出现一个新的水平去培养这种人才。这种新水平的教育成为技术教育。”由此可见,技术型人才刚出现的时候是作为工程师的助手,协助工程师完成某些繁杂的具体工作使得工程师能有更多的时间和精力去补充日益变化的科技理论知识和研究高新技术带来的新问题。的确技术型人才的工作是脱胎于工程师的岗位职责的,但是不能因此把技术型人才看作是低水平的工程师。
技术教育形成的另一个关键原因在于技能型人才某些岗位的智能化,从而需要一种比技能型人才更适合这种高科技的工作岗位的技术型人才。科学技术的快速发展,从两个方面对技能型人才提出了更高要求。一方面,自动化生产的发展使科学原理进一步应用到技能型人才的具体工作上(也可称技术领域),完全改变了原来工作岗位的知识能力要求,主要是提出了智能化要求;另一方面,生产工件不断向大型化、精密化、结构复杂化等方向发展,要求技能型人才进一步提高技能等级。[3]所以在这种生产条件的要求下必须要提高技能型人才的技能等级,但是碍于现实的学制和学时的要求,技能型人才不可能在有限的时间内达到这种生产的要求特别是一些科学理论知识的要求,因此这种高智能化的工作岗位理应由技能型人才转到技术型人才来承担。由此,为了适应这种大规模的技术型人才的需求,培养技术型人才的技术教育也得到快速的发展。
(三)技术教育与工程教育和技能教育的关系
由于技术型人才是在工程型人才和技能型人才之间“后生”的人才类型,人们往往误认为技术型人才的培养可以通过低层次的工程教育和高层次的技能教育来完成。要探讨技术型人才的培养是否要通过独立的技术教育来培养,通常要先明确技术型人才是否是一种独立的人才类型。关于工程型人才和技能型人才的独立性大家都是比较认可的,对其培养需要分别通过区别于科学教育的工程教育和技能教育来培养。技术型人才也是一种独立的人才类型。目前国际上比较公认的是人才分为四种类型即学术型、工程型、技术型和技能型。相对于人才分类的独立性,教育的分类中必然包含了专门针对技术型人才培养的技术教育。虽然技术教育在一定程度上有脱胎于工程教育和技能教育的成分,但是却不能把技术教育分裂于二者之内。
与人才分类相对应的是教育的分类,目前大家一致比较认可的是把教育分为学术型教育、工程型教育、技术型教育和技能型教育。虽然技术教育与工程教育和技能教育的交叉重叠很多,但是技术教育与工程教育和技能教育在培养目标和培养路径等方面具有本身不可磨灭的核心特征,所以技术教育本身仍是一种独立的教育类型。
二、技术教育的发展阶段及特征
(一)世界技术教育的发展及其特征
技术教育是随着技术的发展和技术型人才智能结构的新需求而不断发展变化的,技术教育是否发展最终的根源诉求在于技术的发展。纵观世界技术教育的发展主要可以分为以下几个阶段:
20世纪初——二战后:科学技术进入生产的势头愈来愈猛,生产现场不仅工艺装备日趋复杂精确,更主要的是工艺过程已开始作为一个整体出现了。它不仅是各种装备和仪器的组合,同时又是机械、电气、液压、气动、光学等多种技术的结合,已不能仅依靠技术工人的技能与经验来解决问题。而且,工程师也不能像原先那样,同时负责产品设计和生产工艺工作了。生产需要专门人员来处理现场的技术问题。于是就出现了技术型人才,相应地也就产生了技术教育。技术型人才最初是由中等技术教育来培养的。最早办成学历教育的是前苏联,1928年把原有中等专业教育办成培养技术员的教育。1946年美国用高中后2年的专科学制培养技术员,很多国家在50年代初举办技术教育。这一时期的技术教育主要在高中阶段实施。
20世纪60年代——70年代:国际上出现了许多承担高等技术教育的院校,如美国的技术学院和社区学院、英国的多科性技术学院、法国的短期技术学院、澳大利亚的综合技术学院和高等专科学校以及技术科学大学等。这些院校以培养技术型人才为其主要特征,学制大都为2一3年。这一时期技术教育在高等教育层次,首先在经济发达国家,它与世界高等教育规模扩张和高等教育类型分化过程几乎同步。此时技术教育的内涵主要为“高等技术教育”,它跨越中等和高等两个教育层次,分别培养技术员和技术师。60年代技术教育的发展主要定位在专科教育层次,而到70年代时技术教育可授予学士和硕士学位,并进一步向高层次延伸。
20世纪80年代以来:世界各国区分职业教育和技术教育,用技术教育培养技术型人才已经很普遍,但由于举办技术教育的时间不长,在具体培养目标和层次区分上并不统一。20世纪80年代以后,高级技术型人才增长很快。例如美国培养技术师的在校学生数,1997年为14193人,2004年发展到281538人,7年中增长将近20倍。据教育部原中专司司长李蔺田先生在80年代初对117个国家和地区的统计:有以培养技术员类人才为目标的技术教育的国家和地区116个;其中86个国家和地区分为高等和中等两个教育层次培养。
(二)我国技术教育的发展及其特征
相比世界技术教育的发展,我国技术教育的发展也是比较早的。在1953年学习前苏联后,我国举办培养技术员的中专教育。中等专业教育是我国最早举办的技术教育,但由于很多人对它的地位作用不了解,几十年来历尽坎坷。20世纪70年代末,我国高中阶段的职业教育和技术教育都开始恢复和发展,由于它们都培养生产、建设、管理、服务第一线工作的人员,借鉴国际惯例,合称“职业技术教育”,其本意是“职业教育和技术教育”。20世纪80年代初,原国家教委部署三所中等专业学校试办“高等技术专科学校”,标志着我国的技术教育有组织、有步骤地向高等层次延伸。然而,到20世纪90年代初期,在没有充分论证的情况下,技术教育又从“职业技术教育”中被挤了出去。现在教育部把“高职高专教育”的培养目标明确定位在“技术应用性人才”,实际上是技术教育作为一种教育类型的反正与回归,是现代化建设事业发展的必然趋势。
虽然我国的技术教育有所发展,但是与世界技术教育的发展相比,我国的技术教育远远落后于世界技术教育的发展。技术教育的地位在国际上来看无论是在教育界还是社会上已经真正确立,并且与学术型教育的发展层次相平行。
三、我国技术教育的发展趋势
我国培养技术应用性人才的教育国家定为高职高专教育,从国家的一系列文件中可以看出我国的高等技术教育的层次定位最终定格在了专科层次。与国外技术教育相比,我国的技术教育除了层次明显低之外,还有一个很大的缺陷是高等技术教育作为高等教育的一种类型却没有相应的学位制度体系。未来我国的技术教育的发展应该力求从以下两个方面追赶国际技术教育的发展。
(一)提高我国的技术教育层次是大势所趋
技术教育的发展是受经济、社会、科学技术等一系列因素制约的,因此技术教育的发展层次是否高移不是国家政策文件所能左右的了的。目前我国给技术教育的定位就是专科层次,但是实际上我国已有很多本科层次的技术教育,例如一些综合类的大学设置的技术学院以及一些高职高专升格后的本科院校。由于国家把这些院校的管理都归于学术型教育的体系之中,致使实质上我国的技术教育层次在国家宏观层面依然停留在专科教育层次。
随着现代高新技术在生产领域的广泛应用,企业的生产设备和产品生产的工艺过程日趋多样化和复杂化。智能化的高科技在生产等领域的应用,对技术型人才的要求不仅在数量上有很大的增长,而且在技术型人才的质量上的要求也更为明显。20世纪90年代以来随着高等教育大众化的推动,我国的高等技术教育如雨后春笋般地发展起来。目前我国的高等技术教育的数量已达到一定的规模。今后,高等技术教育的数量发展趋向饱和后,随之便是高等技术教育质量的提高。为了适应一线高层次高科技人才的需求,高等技术教育在加强内涵建设的同时,必须随着人才需求层次的高移来提高自身的层次建设。国外的技术教育在20世纪70年代的时候已经授予学士和硕士学位了,以目前我国的经济发展等各方面的需求,我国有必要而且有能力进行本科、硕士层次的技术教育。
近几年许多学者不断地呼吁技术教育的层次高移及纳入到大的职业教育体系中,现在学术界多数学者认为我国的高等技术教育不能仅仅停留在专科层次,我国非常有必要发展本科、甚至是研究生层次的技术教育,而且这种层次高移的需求在生产等领域也得到了大力的论证。
(二)高等技术教育向规范的学位制度靠拢也是历史的必然
在政策层面我国的高等技术教育的发展依然定位在专科层次,与欧美等国甚至与我国台湾地区相比,我国高等技术教育的发展远远落在了它们的后面。而且更为严重的是我国的高等技术教育体系中竟然没有独立的学位制度,这种状况无论是对我国的高等技术教育本身的发展还是对我国劳动力在国际市场的竞争都是极为不利的。因此,为了促进高等技术教育自身的发展和增强我国国际劳动力市场的竞争力以及最终适应我国社会经济的新需求,在高等技术教育领域建立完善规范的学位制度已是历史的必然。
中图分类号TP3 文献标识码A 文章编号209 5―6363(2017)03―0042―02
1自动化技术概论
在科学技术快速发展的今天,各种高端技术不断被发明创造,可谓是百花齐放,而自动化技术就是这姹紫嫣红的科技万花筒中一朵璀璨的奇葩。说起自动化技术它与人们生活密切相关,生活中处处都有着自动化技术,并大大改善了人们的生活质量、工作和生产方式,而且影响正日益增大。自动化技术在各行各业中被广泛的运用,如生活中的全自动洗衣机、智能控温空调等,人们只需提前设定好最优期望值,剩下的工作由机器自动完成。
2自动化的核心
2.1最简单的控制――开环控制
在自动控制中,开环控制是自动控制中最简单的控制方式,日常生活中开环控制方式的应用随处可见,其中电磁炉就是一个常见的例子。如图1,是一个以开环控制方式的电磁炉加热系统框图。
图1所示的控制方式之所以称为开环控制,是因为输出变量(炉温)没有反馈到系统的输入端,输入信号(控制电压)仅通过系统单向传递到输出信号(炉温)就终止了,没有闭合回路使输出、输入变量有反向联系。这种控制系统的特点在于不论输出量有多大变化都不会对系统的控制作用产生任何影响。开环控制系统难以克服的缺陷是抗干扰能力差(含外部干扰和内部干扰),但同时也具有许多优点,主要为是成本低廉,结构简单,调整方便等。适用于扰动影响小和对控制精度要求不高的场合,开环控制系统的组成可分为按系统的扰动控制方式组成和按系统的给定量控制方式组成,开环控制有经常被称为前馈控制或顺馈控制。
2.2自动控制的精髓――反馈控制
在前面提到的开环控制方式的基础上,当把系统的输出变量(炉温)通过反馈回路反馈到系统的输入端,并根据输出量的波动调整输入量就形成了反馈控制,如图2是一个以反馈控制方式的电磁炉加热系统框图。
在反馈控制系统中,通过检测炉温反馈回输入端不断调整控制电压就能使炉温基本稳定,达到稳定的期望值。反馈控制方式的本质是按偏差(给定电压与反馈电压之差)进行的一种特殊控制方式,与开环控制相比明显的特点是当被控量偏离期望值而波动产生一个相应的误差时,系统便相应的产生一个反馈量去减小或消除这个偏差,使被控量与其期望值逐步靠近,并最终达到相对稳定。该种控制方式的特点是控制精确度较高,但系统结构复杂,且系统的性能分析和设计也较困难,反馈方式可分为正反馈之和负反馈,但在实际的控制系统中很少采用正反馈。在反馈控制系统的基础上增加一个补偿控制,这种将开环控制与闭环控制二者相结合形成的自动控制方式称为复合控制,复合控制对波动较大的扰动幅度能够更迅速、更灵敏地进行补偿和抑制,抗干扰和控制精度性能与反馈控制相比更优良。
2.3最简单的控制方法――PID控制
HD控制的历史久远,比例控制是最早采用的控制方式,这种控制方式较为简单,后来通过实际生产生活中遇到的问题逐步针对性的引入了积分控制和微分控制,即形成了著名的PID控制。
HD其工作的本质是对系统的误差进行比例放大、积分、微分后通过一定的方式合成为新的控制量,以e(t)表示系统的误差,以u(t)表示系统的控制量,HD的控制规律可以表达为:
在控制系统中积分控制一般不单独使用,而是和比例控制相互组合成PI调节器;由于微分控制作用反映的是系统的变化率,因此微分控制只在系统的动态变化过程中起作用,微分控制不独立使用,而是和比例积分控制一起组成PID调节器,有时也和比例控制组合成PD调节器。PID控制应用广泛,通用性强,但也有它的缺点和局限性。
3自动化技术的发展
自动化技术的发展凝聚了无数科学家的经验、智慧与汗水。在“蒸汽时代”过后,随着电磁感应、发电机、电磁波等的发明和应用,人类进入“电气纪元”,在生产设备中,广泛的采用各种接触器、断路器、放大器、电磁调速器等各种的电子和电气控制装置,大大改善了工厂的自动化水平。19世纪末至20世纪中叶是自动化技术和理论发展的顶峰时期,一些被沿用至今的经典方法在这一时期被提出来,如李雅谱诺夫(Lyapunov)提出关于运动稳定性的分析方法,奈奎斯特(Nyquist)的基于系统频率响应特性的分析方法,伊万思(Evans)分析系统性能如何随增益变化而变化的根轨迹法等。以单输入、输出系统为核心的经典控制理论逐步被运用到自动化技术中。
计算机的出现加速了自动化技术的发展,自动化技术发生了根本的转变。如在不改变硬件设施的前提下,仅需改变事先设定好的程序,即可实现简单自动控制,也能够实现很复杂的最优控制和模仿人类智能的高级控制,使控制系统到达最佳的状态,正因如此,计算机被广泛运用于自动化系统的控制调节装置中,这被称为自动化技术的数字化、计算机化。在中国制造2025中,机器人领域的发展是自动化技术发展中的一个重大发展趋势,中国已成全球最大的机器人市场,但缺乏核心技术仍是制约中国机器人发展的桎梏。
在我国某些地方,彩色电视依旧是“模拟电视”占据主流,尽管“模拟电视”的播放效果能够达到色彩艳丽并且形象逼真的效果,但是依然属于相对落后的电视技术。从某种意义上来讲,模拟电视的缺点比较明显:比如说在电视信号的接收与传输方式上容易产生噪声,若是经过长距离传输的话,信噪比经常恶化,这样就会使得图像的清晰度受到损伤;此外,在发送传输设备中,采用放大器的非线性积累效果可能会导致图像对比度畸变程度变得更加严重;还有相位失真积累会导致色彩失真,这样就会出现严重的“重影”现象。除了上述这些问题之外,模拟电视还有可靠性不高、稳定度不够好、集成度低和自动控制不易等问题,并且调整繁琐,整个制造成本也比较高。
最近十多年以来,微电子技术、计算机技术、数字信号处理技术、以及超大规模集成电路技术等迅速发展,并且应用到数字电视领域,促使行业出现了迅猛的发展。新技术的运用,促使产品质量提高,数字图像获取与存储、位图打印和图像显示等先进数字设备的发明与运用使得数字电视更新换代速度加快。
所谓数字电视,是将传统的模拟电视信号经过抽样、量化和编码转换成用二进制数代表的数字式信号,然后进行各种功能的处理、传输、存储和记录,也可以用电子计算机进行处理、监测和控制。数字电视具有图像清晰、无噪声、无重影、多媒体、可以点播等优点,使用户看到更多更丰富的节目资源,受到了广大用户的欢迎,同时管理方又能对所有电视用户进行有效的控制,防止乱接、私拉等不规范现象的产生,能对用户进行有效收费,将给广电带来新的业务增长点和增值运营的机会。数字电视及高清、超清晰度、立体电视正迅速向我们走来,进一步带动了电视的数字化使节目制作、传输和接收都发生了革命性的变化。数字电视作为新的产业形态,正在形成全新的产业链。它不管是在市场还是性能方面都要优于模拟电视,随着电视制作技术的成熟和传输技术的不断完善,全新的数字电视时代将要到来。
我国的数字电视主要由有线数字电视、地面数字电视、卫星数字电视、IPTV网络电视四类通道构成,由于国内目前是有线数字电视为主体的发展方向,所以在有线数字电视正处于高速发展之中,中国数字电视的高速发展主要依靠有线数字通道拉动。由于我国经济发展的不平衡使的有线电视系统在早期处于地方独立运营的诸侯割据状态。1992年中国开始进行高清晰度电视(HDTV)的项目攻关,2000年南宁开全国通首个数字电视平台,2003年至2004年已有北京、上海、青岛、江苏、佛山、杭州、深圳、广州、大连等地开通了数字有线电视播出。2005年,又有福州、厦门等地开通了数字电视的播放。 2007年又在重庆掀开了数字电视转换热潮;2008年以后的这几年全国范围内都在进行数字整转,数字化进行到一个新的高度。在数字整转中由于环境和地域的因素先后出现了“青岛模式”、“佛山模式”、“杭州模式”等多种整转方式,并不是说那种模式好,适合本地区的模式才是好的模式。
我国的数字化进程虽然起步晚,但每年的数字电视用户量都在稳步增加。2006年,我国数字电视用户市场仅有1355.6万户;2007年,我国数字电视用户市场增长到2963万户;2008年,我国数字电视用户市场发展到5317万户;2009年,我国数字电视用户市场规模达到8326万户;预计到2015年,我国数字电视用户市场规模将达到3.66亿户左右。
在整个数字电视研究中,广大企业积极参与标准的研究和讨论,包括标准颁布前的实验、测试数据的分析等。随着2006年8月《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》国家强制标准的,相应的终端产品研发、产业化以及标准化工作也提上了重要议事日程。2008年以来,在国家政府部门的领导下,中国普天、清华大学、海尔、北广科技等单位联合开展了我国地面数字电视标准海外推广的尝试,引起了海外多个国家的高度重视。2012年1月成为世界四大地面数字电视广播标准之一,已经在国内普遍推广,并扩展到老挝等国家。下一阶段,信息产业部将继续贯彻国家数字电视产业的有关政策,从终端产品的性能、功能、测试规范、测试信号等多方面入手,进一步做好终端产品的标准研究制订工作,同时做好数字电视增值业务标准的制订,为数字电视业务发展打下坚实基础。
关键词: 可持续发展;生态建筑;设计原则;设计方法
引言
近几年来生态建筑、绿色施工、可持续发展的建筑等名词、概念不仅仅成为一种时尚,而且已经成为建筑学发展的前沿学科。研究生态建筑的设计原则和设计方法对于建设领域实施可持续发展战略具有重要的现实意义和工程应用价值。
1可持续建筑的定义
可持续建筑是对可持续发展有积极贡献的建筑,是既满足当代人的需要,又不对后代人满足其需要的能力构成危害的建筑。可持续建筑观是对可持续发展思想的回应。可持续建筑观是一种全面的建筑观,它有别于一般的建筑思想,因为它强调的不纯粹是形象、风格,更主要的是强调设计思想和具体的技术,它是一场建筑思想革命。建筑的创作应寻求人工环境与自然环境和谐、共生。建筑不再是对环境的剥夺和污染,而是促进同周围环境的协调,使人类赖以生存的家园能够持续地向未来发展。
2生态学与建筑学的有效结合
生态学是研究生命有机体和其环境之间的相互关系的学科。生态学这个字100年前来自希腊文,意思是家或住地。生态学以生物个体、种群、群落、生态系统等不同层次的单元为研究对象,从各个侧面研究生态系统的结构与功能,深化了人类自身及其周围环境之间的关系的认识。保护人类的生活环境,顺应和保护自然生态,创造适宜人类生存与行为发展的物质环境、生物环境和社会环境,已成为当今世界具有迫切性的问题。生态建筑学的研究已是为了探讨这些问题而出现的,同时也是时代特征的表现,它既是生态学与建筑学交叉渗透的产物,又是自然学科的多学科和社会科学等多学科更大规模结合的产物。生态建筑学所要研究的基本内容首先是人与自然协调发展的基本原则下,运用生态学原理和方法,协调人、建筑与自然环境间的关系,寻求创造生态建筑环境的途径和设计方法。生态建筑学一词是由美国意大利建筑师帕欧罗・索列瑞提出的,他把生态学和建筑学两个词并为一体,提出了生态建筑学的新概念。
3生态的建筑设计的原则
对生态建筑的理解与衡量标准是会随着时间变化而不断发展的,但其基本的原则基于建筑在人类与自然界之间的中介地位,主要体现在4个方面:对自然生态环境的保护,尽量减少对生物圈的破坏;对使用者的关心;对于沟通人类与自然环境创造条件;面向未来发展的足够弹性。生态的建筑设计是在适当的时间、适当的条件下利用适当的技术,发展保护环境、节约资源的物质空间。根据各地不同的地形、地貌和生态环境系统,考虑节能节水、方便美观、适用等因素,为人们提供良好的生活环境。
3.1以生态为基础进行整体规划和生态规划
根据自然的本质属性,组织各功能分区,使建筑群的能流、物流畅通无阻;从建筑物朝向、间距、形体、绿化配置、能源的循环利用等方面考虑,建筑规划要走中小型化、花园化、智能化为一体的道路,提高绿地面积比例,降低能耗量;建筑整体规划应体现建造场地、植被的一体化;减少对资源的干扰和污染;建筑及装饰材料的选择应考虑对能源消耗和对空气、水污染的影响;全方位考虑建筑绿化,沿街绿化、楼间绿化、楼旁绿化、绿化建筑,形成多品种、多层次、立体的、广泛的绿化环境,改善建筑小气候,使人类贴近自然。在生态的建筑规划设计中要把具体建筑看成是城市建筑大系统的一部分,与城市建筑大系统相联系,使建筑内部难以消化的废物成为其它元素的资源。
3.2注重建筑系统中物质和能量的循环使用
建筑外表面应考虑围护结构的热效率;设计规模恰当有效的供热、通风和空调系统;充分有效地利用各种可选择的再生能源,形成与建筑空间使用配套的能源综合开发利用系统,建筑生活垃圾综合处理;从节能出发做好照明、器具设备和电气负荷的最优化设计;考虑建筑空间的建筑材料中易挥发的有机成分,尽量减少微生物生长的机会,提供新鲜的空气,建筑构造使用可循环或带有可循环材料(如钢材、铝材等)的产品,考虑建筑构件和建筑设备的再利用,尽可能减少建筑垃圾;为建筑物主人使用可循环设施提供方便,通过中水的再利用和节水装置,使生活污水排放量降到最低;建筑屋顶、地面、门窗要进行隔热处理;广泛应用建筑采暖节能、制冷节能、通风节能、照明节能等建筑节能技术。
4生态建筑设计方法
4.1生物设计法
借鉴生态系统的运行规律来解决建筑与环境间的冲突,是生物设计法的主要思想。生物设计法是将建筑看作是一个生态系统,通过安排建筑内外的物质因素,以循环方式令资源、能源在系统内有序流动,获得一种低耗、高效、无污、无废、生态平衡的人工环境。其中最为著名的是美国风景建筑师麦克哈格提出的“生态设计方法”。可以从4个方面进行:自然过程调查,视自然过程为资源,进行资源信息调查;生态因子调查,广泛收集规划区域内的自然和人文资料,进行资源信息调查;生态因子的分析综合,先对各种因素进行分类分级,构成单因素图;再根据具体要求用图叠技术进行叠加或用计算机技术归纳出各种综合图;结果表述,对各主要因素及各种资源开发利用方式进行适宜度分析,确定最优的利用方式
4.2气候设计法
气候是生态建筑设计的原点。建筑适应气候要求的特征,在“自力更生”最大限度庇护人类的同时,也顺应和保护了人类的生存环境。气候设计法是指在建筑设计中以气候为参照物,选择和创造与场地气候相适应的材料、构造、建筑形式和自然能源的利用方式,其设计的生态意义在于影响建筑的舒适度和能源利用方式。气候设计法重点突出气候调节被动系统的设计,并从更高的技术起点来增强对自然能源的利用,其具体手法包括:①生物-气候方法,1963年,《设计结合气候:建筑地方主义的生物气候方法研究》一书中,概括了20世纪60年代之前的建筑设计与气候、地域关系的各种成果,提出了“生物气候地方主义”的设计理论和方法。“生物气候地方主义”方法从影响人体的生物舒适感觉的因素出发分析气候、地域和人体生物感觉之间的关系,进而确定可能采用的设计策略。奥戈雅的方法建立在建筑物理知识和数据分析的基础上,寻找解决问题的途径,并试图建立起一种通用的设计模式,具有科学化、理性化的特点。但对建筑师而言,操作过程较为复杂,对环境中的多样性估计不足。②针对上述方法的不足,气候设计的另一个设计方法,就是重新挖掘和评价地方传统经验和建筑做法,找到典型的气候适应设计模式。通常在一定的地区范围内,气候是比较稳定的外在条件,对地域建筑气候设计分析研究,可以为同一个地区或相似地区的建筑的气候经验设计提供参照。借助于现代管理学和人体科学的成果,对传统地域建筑中的生态设计策略进行充分的分析和评估;直接采用、修改或发展这些策略,使其符合现代设计和生活要求。
结语
总而言之,我国是一个人口大国,面临着许多的问题,环境状况令人堪忧,中国的资源相对匮乏。因此,可持续发展已经成为社会发展的主要问题,建筑的可持续发展已经成为建筑界的共识。如果我们能够从生态建筑设计出发,完全可以避免发达国家已经犯过的错误,避免今后对大量已建工程的改造,减少有限资源的耗费。
参考文献
[1]徐子苹,刘少瑜. 英国建筑研究所环境评估法BREEAM引介[J]. 新建筑,2002,01:53-56.