时间:2023-04-18 17:43:00
导语:在通用技术论文的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
覆盖范围广中国地域广阔,共有31个省市自治区,部分省市之间相距几千多公里,并且列车在运行过程中要通过多个铁路局及集团公司的管辖区域,每个单位均有调度指挥及为车辆服务的部门及人员,所以通话对象不固定,这就需要一个统一的呼叫方式及规则,由联合控制中心根据列车运行区间及位置确定呼叫路由及地址。这也是符合我国铁路特得点的独特通信方式。需要具备数据的传输功能列车无线电台设备不仅需要语音传送,还需要有传输数据的能力,应具备多功能的数据接口,可以传输列车运行所需的各种数据,交换信息,确保列车通信及监控的实时性和有效性。综合性要求强铁路运营所需支撑体系庞大,车务、机务、工务、电务、车辆等单位各司其职,对通信的需求也存在差异,这就要求无线通信设备具备很好的适应性,结合各部门需要开发相应功能。设备要有良好的综合应用能力,一机多用,即能传递语音还能传送数据,将列车信息根据需求传递到不同单位,各取所需,便于部门间联动,提高统一协调能力。
铁路移动通信系统介绍
GSM-R(GSMforRailway)为铁路专用数字移动通信系统,和GSM网络标准相似,是从欧洲引进的铁路通信专用系统。GSM-R是基于GSM技术平台,针对铁路无线通信的特点,专门为铁路设计的数字移动通信系统,提供特色的附能的高效综合无线通信系统,并增加铁路移动通信所需业务(组呼、群呼、强插、强拆、优先级别等功能),构成整体的解决方案。GSM-R同时还具备数字集群的功能,满足列车高速运行时的无线通信要求,可以提供应急通信、无线列调等语音通信功能,安全可靠。GSM-R还是一个信息化的平台,使得用户可以在这个信息平台上轻松开发各种各样的铁路应用。GSM-R通信系统主要由基站系统(BSS)、网络系统(NSS)、管理系统(OSS)三大部分和移动终端设备组成。其中网络系统包括移动交换系统、移动智能网系统、和分组交换无线业务系统,是GSM-R系统的核心组成部分,实现了与其他网络的有机结合。GSM-R系统网络结构图4GSM-R技术的应用GSM-R系统不仅可以提供语音业务,还可以提供数据业务、智能业务。针对铁路通信需求,GSM-R系统还提供了组呼叫、寻址、广播呼叫、紧急呼叫等特殊方面的要求。
经过GSM-R网络组成的数据链路传送到车载无线通信设备,机车就能接收到调度下发的命令。调度命令是各级调度指挥人员向列车司机下达的书面指令,是列车运行指挥系统的重要组成部分。列车调度指挥:调度与司机之间的通话是行车通信系统的重要组成,负责指挥各种车辆的运行,保证机车司机、车站值班员、列车调度员之间以及车站值班员、机车司机、运转车长之间的通信畅通,确保安全。机车同步控制:有时列车需要多个机车牵引,在运行过程中,两台机车之间包括加速、减速和制动等一系列行为必需同步操纵,利用本业务可实现机车间信息的传递和交换。列车自动控制:通过GSM-R提供车地之间双向安全数据传输通道,接收由GPS或其他的定位工具提供的位置信息,控制列车运行,可代替以前的信号灯指示,保证列车运行安全。机车信号和监控信息传送:实现车载设备和地面间的数据传输,提供机车信号和监控信息传输,储存调车模式的相关信息,构成站场通信系统重要组成部分。列车停稳信息传送:利用数据采集传输应用系统,可传送列车是否停稳信息,提高车辆运行的安全性。车次号传输:车次号传送是实现车辆调度指挥的重要一环,通过对列车车次号的自动跟踪,实现调度中心对车辆运输业务的监控机办理。列车尾部监控数据传输:在列车行进当中,司机应当准时了解列车性能变化。列车监控系统可以提供车尾风压数值,电池电压情况,主风管风压情况等等,实现对车辆状态进行实时监控。区间无线通信:在区间作业可以使用GSM-R作业手持终端,包括机务、车务、工务、电务、公安等单位可根据需要进行内部的业务联系,在有特殊情况时可与列车调度人员或其他用户联系,在遇到突发状况时,还可通过无线终端直接与司机通话。旅客业务信息收集:每辆客车都与控制中心保持一条实时双向数据传输通道,作为数据通信业务使用,与旅客相关的所有移动信息通过此通道进行传输,为旅客提供各种信息,增加旅客的便利性,提供各种人性化服务。
1.计算机网络在电力系统应用的意义
电力系统的领导能通过计算机网络在企业本部的办公室中了解分散在全国各地项目部的财务报表、工程进度、工程质量、工程中存在的问题;在企业本部的会议室中拿出从计算机网络中得到的分散在全国各地项目部的资料,与其他领导进行研究,商量出解决问题的办法。
电力建设的性质决定了电力企业要使用计算机网络,它能将分散的建设工地连接成一个整体,能将分散的人员连接成一个整体并能将时空缩小。利用计算机网络,企业可发挥企业中每一个员工的积极性,是企业与每个员工联系的平台。领导的决策要依赖企业员工直接提供的素材,计算机网络能将企业员工提供的大量素材直接送到领导那里以供决策。计算机网络的应用为电力建设企业提供了现代化的管理手段,电力建设企业经济效益的取得离不开计算机网络在电力施工企业中的广泛应用。
2.计算机网络在电力系统应用的现状
通过计算机网络可以使电力系统的工作效率提高了,管理范围扩大了,工作人员的办事能力增强了,但计算机系统网络安全问题也随之变得更加严重了。例如:通过电子邮件感染病毒,电力系统管理网络互联接口的防火墙只配置了包过滤规则,提供的安全保证很低,容易受到基于IP欺骗的攻击,泄露企业机密,有些局域网没有进行虚拟网络VLAN划分和管理,造成网络阻塞,使工作效率减低;绝大多数操作系统是非正版软件,或网上下载免费软件,不能够做到及时补丁(PATCH)系统,造成系统漏洞,给攻击者留下木马后门;绝大多数工作站没有关闭不必要的通讯端口,使得计算机易受远程攻击病毒可以长驱直入,等等。
3.应对策略
3.1做好电力系统安全风险的评估
进行电力系统的安全性建设,首先必须做好安全状况评估分析,评估应聘请专业权威的信息安全咨询机构,并组织企业内部信息人员和专业人员深度参与,全面进行信息安全风险评估,找出问题,确定需求,制定策略,再来实施,实施完成后还要定期评估和改进。信息安全系统建设着重点在安全和稳定,应尽量采用成熟的技术和产品,不能过分求全求新。培养信息安全专门人才和加强信息安全管理工作必须与电力系统信息安全防护系统建设同步进行,才能真正发挥电力系统的信息安全防护系统和设备的作用。
3.2采用信息安全新技术,建立信息安全防护体系
企业电力系统信息安全面临的问题很多,我们可以根据安全需求的轻重缓急,解决相关安全问题的信息安全技术的成熟度综合考虑,分步实施。技术成熟的,能快速见效的电力安全系统先实施。
3.3防病毒
防病毒分为单机和网络两种。随着网络技术的快速发展,网络病毒的危害越来越大,因此,必须将电力系统内各台计算机加装杀毒软件,并且要及时更新杀毒软的版本,使用单机和网络防毒结合的防毒体系。单机防毒程序安装在工作站上,保护工作站免受病毒侵扰。主机防护程序安装在主机上。群件防毒程序安装在群件服务器中。防病毒墙安装在网关处,对出入网关的数据包进行检查,及时发现并杀死企图进入内网的网络病毒。防毒控管中心安装在某台网络的机器上,主要用以监控整个网络的病毒情况,由于网络中多台机器安装了防病毒程序,每台机器都要进行定期升级,比较麻烦,防毒控管中心可以主动升级,并把电力系统升级包通过网络分发给各个机器,完成整个网络的升级。
3.4进行黑客防范配置,合理地使用防火墙
通过信息检测、攻击检测、网络安全性分析和操作系统安全性分析等一系列配置,对黑客进行监控。防火墙可以阻断非法的数据包,屏蔽针对网络的非法攻击,阻断黑客人侵。一般情况下,防火墙设置会导致信息传输的明显延时,因此,在需要考虑实时性要求的电力系统,建议采用实时系统专用的防火墙组件,以降低电力系统通用防火墙软件延时带来的影响。
3.5监视网络流量和进行非授权使用检测
通过对网络流量采样,来实时地监视网络流量和进行非授权使用检测。同时,可以通过封锁网络访问或终止非法对话来主动响应非法活动。
3.6物理线路上的隔离
电力系统重要网络采用物理隔离的方法保证安全。物理隔离是在物理线路上进行隔离,是一种最安全的防护技术。大体可分成单机物理隔离、隔离集线器和网际物理隔离三类。单机物理隔离:分为内置隔离卡和外置隔离器。隔离卡安装在机器内部,安装和使用比较麻烦,切换内外网时需要重新启动,但安全性最高。隔离卡又分为单硬盘物理隔离卡和双硬盘物理隔离卡。隔离器是外置设备,安装很简单,使用起来十分方便,缺点是安全性不如隔离卡高。电力系统隔离集线器不需要改变布线结构,单网线到桌面。可以同时接入多个工作站,使用方便。网际物理隔离:电力系统物理隔离器可以完成外网信息的搜集、转发和内网三个工作环节,在转发的过程中需要重新启动隔离传送器。适合实时性要求不高的部门的外网接口处。
关键词:光纤通信技术,特点,应用
一、光纤通信技术
光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。在光纤通信系统中,作为载波的光波频率比电波的频率高得多,而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的,它是电气绝缘体,因而不需要担心接地回路,光纤之间的串绕非常小;光波在光纤中传输,不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听;光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,所以用光缆作为传输信道,使传输系统所占空间小,解决了地下管道拥挤的问题。
光纤通信在技术功能构成上主要分为:(1)信号的发射;(2)信号的合波;(3)信号的传输和放大;(4)信号的分离;(5)信号的接收。
二、光纤通信技术的特点
(1)频带极宽,通信容量大。光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量,特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。目前,单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps。
(2)损耗低,中继距离长。目前,商品石英光纤损耗可低于0~20dB/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低;若将来采用非石英系统极低损耗光纤,其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离;对于一个长途传输线路,由于中继站数目的减少,系统成本和复杂性可大大降低。
(3)抗电磁干扰能力强。光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料,不易被腐蚀,而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力,它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰,也不受人为释放的电磁干扰,还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应,光纤传输系还特别适合于军事应用。
(4)无串音干扰,保密性好。在电波传输的过程中,电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰,而容易被窃听,保密性差。光波在光纤中传输,因为光信号被完善地限制在光波导结构中,而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收,即使在转弯处,漏出的光波也十分微弱,即使光缆内光纤总数很多,相邻信道也不会出现串音干扰,同时在光缆外面,也无法窃听到光纤中传输的信息。
除以上特点之外,还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设;光纤的原材料资源丰富,成本低;温度稳定性好、寿命长。由于光纤通信具有以上的独特优点,其不仅可以应用在通信的主干线路中,还可以应用在电力通信控制系统中,进行工业监测、控制,而且在军事领域的用途也越来越为广泛。
三、光纤通信技术在有线电视网络中的应用
20世纪90年代以来,我国光通信产业发展极其迅速,特别是广播电视网、电力通信网、电信干线传输网等的急速扩展,促使光纤光缆用量剧增。广电综合信息网规模的扩大和系统复杂程度的增加,全网的管理和维护,设备的故障判定和排除就变得越来越困难。可以采用SDH+光纤或ATM+光纤组成宽带数字传输系统。该传输网可以采用带有保护功能的环网传输系统,链路传输系统或者组成各种形式的复合网络,可以满足各种综合信息传输。对于电视节目的广播,采用的宽带传输系统可以将主站到地方站的所需数字,通道设置成广播方式,同样的电视节目在各地都可以下载,也可以通过网络管理平台控制不同的站下载不同的电视节目。
有线电视网络在全国各地已基本形成,在有线电视网络现有的基础上,比较容易地实现宽带多媒体传输网络,因此在目前的情况下,不应完全废除现有的有线电视网,而用少量的投资来完善和改造它,满足人们的目前需要。很多地区的CATV已经是光纤传输,到用户端也是同轴电缆进入千万家。但是现在建设的CATV大多是单向传输,上行信号不能在现有的有线电视网中传送。可以通过电信网PSTN中语音通道或数据通道形成上行信号的传送,也可以通过语音接入系统来完成。将电话接到各用户,这样各用户间即可以打电话,也可以利用广电自己的综合信息网中的宽带传输系统构成广电网中自己的上行信号的传送,组成了双向应用的Internet网。
现在光通信网络的容量虽然已经很大,但还有许多应用能力在闲置,今后随着社会经济的不断发展,作为经济发展先导的信息需求也必然不断增长,一定会超过现有网络能力,推动通信网络的继续发展。因此,光纤通信技术在应用需求的推动下,一定不断会有新的发展。
参考文献:
[1]王磊,裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息,2006,(4)
[2]何淑贞,王晓梅.光通信技术的新飞跃[J].网络电信,2004,(2)
教育是一种非常复杂的社会现象,它的复杂性不仅体现在教育的主体复杂多样,系统内
部纷繁变化,还体现在与教育系统息息相关的外部环境的复杂多变上。因此,研究教育有必要从复杂性的视角来审视。复杂科学是国外20世纪80年代提出的研究复杂性和复杂系统的科学。复杂科学包括控制论、信息论、系统论(简称“老三论”)和耗散结构论、突变论、协(简称“新三论”),以及相变论、混沌论、超循环论等其它新的科学理论。这些理论主要是研究和揭示复杂系统的有关特性,如非线性、混沌、突现、自组织、非还原性等。[1]正是基于对教育系统复杂性的认识,人们提出将复杂科学的原理和方法引入到教育系统的研究中,从复杂性角度来理解教育系统及其复杂性,转变学习概念,重新设计与复杂性相适应的学习系统,为学生提供从复杂系统中涌现出的新的思维方法,帮助他们提高学习效果,最终达到增强教育系统效能的目的。
物理学中耗散结构理论、协同学提出了解决复杂自然系统的理论、方法,为统一自然系统和社会系统建立系统科学准备了材料。物理学以前讨论的系统是可逆的、退化的,牛顿第二定律、热力学第二定律判定了系统的演化方向和特点。这类自然系统的演化方向与生物界、社会科学中普遍存在的发展、进化等演变现象相矛盾,人们无法用统一的方法来研究自然系统与社会系统。I.Prigogine提出耗散结构理论:开放系统在远离平衡状态时,由于同外界进行物质、能量、信息的交换,可以形成某种有序结构。在自然界的物理、化学系统中可以发现存在着与生物学一样的进化现象,并可以利用耗散结构来统一讨论。H.Haken提出协同学,认为复杂系统的相变是子系统之间的关联、协调作用的结果。我国著名学者钱学森教授在80年代提出了系统科学体系的框架,分析了在不同层次上的学科内容,提出了它们之间的联系,使系统科学走上了全面发展的新阶段。我们从系统科学的角度来讨论问题,这就可以站得更高,对问题分析得更深入。对这些复杂系统的分析不仅是对系统理论的应用,同时在研究中所采用的新的方法,所得到的新的结论也会丰富系统理论本身的内容,使系统理论真正成为解决复杂系统演化的理论。[2]
二、系统科学方法指导教育技术,以实现最优化
系统科学理论“老三论”(控制论、信息论、系统论)和“新三论”(耗散结构论、突变
论、协同论)为许多学科包括教育技术学科的研究提供了新的研究思路和研究方法。系统科学的思想观点和方法对教育技术学学科的形成和发展有着广泛和深远的影响,成为教育技术学最重要的理论基础。系统科学方法具有以下特征:整体性、综合性、有效性、定量化和最优化。其中最优化体现了系统科学方法解决问题时所要达到的目标,它可以根据需要和可能为系统确定出优化目标,运用新技术手段和处理方法,把整个系统逐级分成不同等级和层次,在动态中协调整体和部分的关系,使部分的功能和目标服从系统总体的最佳目标,以达到总体最优。
教育技术(AECT)94定义:教育技术是为了促进学习,对有关的过程和资源进行设计、开发、利用、管理和评价的理论与实践。现代教育技术是以系统方法为核心展开全部教育实践的,即对学习过程与学习资源进行设计、开发、利用、管理和评价。现代教育技术的目的是追求教育的最优化。教育最优化是指一定的条件下,在同样的时间内,使学生学得多些快些好些。最优化标准有两个:一是最大效果;二是最少时间。用最少时间得到最大效果是教育技术所追求的目标。
如前所述,耗散结构理论认为:任何远离平衡状态的开放系统,都能通过与环境进行物质和能量的交换,这时系统可从原有的熵增的状态,转变为一种在时空和功能方面的远离平衡的有序状态,即形成一种组织化和有序化的耗散结构。孤立的系统只能出现负熵,最终导致有序结构的破坏。[3]目前,中国的应试教育还根深蒂固,必须以和谐的方式从教育系统的外部引入负熵,营造开放的教育环境,促进系统内部长期积累的熵增的逐渐减少,通过系统内部的各要素之间的相互作用,使教育系统从无序向有序进行。教育技术可以实现以上转变。教育技术具有开放性和旺盛的科学活力,它与全新的认知理念同步发展,并及时把相关科学和高新技术引入到教育系统中,促进人们更新教育观念,改革教学方法,使教育领域成为培养适应社会的创新人才的基地。
开放是系统减少熵增和内耗的调节剂,开放使系统不断更新,也使系统获得良性循环的保证。系统要达到开放必须具备两个条件:系统内部各要素的相互开放和交流,系统内部和外部的各种影响因素的相互开放和互动。开放的本质是系统吐故纳新,教育技术的灵魂是整合,它意味着教育对各个学科的开放,接纳和综合。[3]
教育技术具有开放的显著特征:(1)开放的教育观念学会学习是当今教育的主旋律,培养每个公民的信息素养增强了教育技术的开放性,教育技术实现了教育理念的全面开放。(2)开放的教育对象从教育走出校园,面对社会每个公民,面对不同职业,不同年龄的人,可以按学习者的需求,构建教育环境。(3)开放的学习重视学习的过程,从学习方式的单一化向多样化开放,如集体学习,个别学习,研究性学习,协作学习等。传统的认知方式是人们长期形成的习惯,而电子学习创造了全新的学习空间和学习模式,激发了认知潜能。(4)开放的学习能力从重知识的获取能力到处理信息的能力。培养人的信息素养是学习的主要目的,强调个人对信息的获取、分析、加工、评价、创新的能力。(5)开放的信息资源电子阅览室、数字图书馆、多媒体教室、视频会议系统和信息高速公路把全世界的信息资源通过文本、视频、音频、动画、数据等传播形式呈现在学习者面前,让学习者能够随时随地获取信息。
三、阐释学、模糊逻辑、混沌理论与教学设计
教学系统由学生、教师、教学内容、教学方法和教学媒体构成,教学设计是对教学系统
的优化设计。教育技术的核心问题是教学设计。因此,教学设计应摆在教育技术学研究与实践的核心位置,这是因为教学设计不仅构成教学开发与应用的前提,更直接影响到开发与应用的质量。人们获取学习信息或学习资源的手段、环境及学习目的都发生着变化,因此,教学设计处于变化之中。传统的系统理论研究教学设计具有一些局限性,如教学设计的线性、确定性、封闭性和负反馈性等与当前以人为本的教学实际有一定的距离。[4]20世纪90年代以来阐释学、模糊逻辑、混沌理论等多种学科领域的研究为教学设计提供了多样化的视角。
(一)阐释学与教学设计
阐释学(Hermeneutics)是一种关于意义、理解和解释的哲学理论。从广义来说,它是对于意义的理解和解释的理论或哲学。阐释包括两个基本的意思:一是使隐藏的意义显现出来,二是使不清楚的意义变得清楚。“阐释学是一种理解世界的方法。通过阐释学原理的应用,在解释者对世界所熟知的意义和世界拥有的某种未知的意义之间架起一道理解的桥梁,缩短二者之间隔阂的距离。”[4]在阐释学发展过程中,有关学家研究总结出以下法则和原理:正确理解文本意义的法则。对文本的理解和解释不仅仅是一个语言的过程,而且是一个创造性的心里过程。(1)历史性原则——结合作者所处的具体条件理解文本的意义。(2)整体性原则——在一定的语境中理解每个词语的意义。(3)代入性原则——进入作者创造时的情景,重新体会其原意教学的主要目的就是对所学内容获得正确的理解,或者帮助学习者对所学内容阐发个性化的意义。根据学习者的理解过程来促进学习者的个性化理解,教学便有“建构”的意义。阐释学为教学设计思维提供了一种有意义的视角,对教学设计的启示主要表现在以下方面:(1)没有学习者的理解活动,理解不可能产生。学习的产生在于学习者能参与到理解的活动之中。阐释学认为,当理解者与文本以共同的观点融合在一起时,理解便产生了。(2)背诵不等于理解。以促进理解为目标的教学,应当关注文本创作者和解释者所处的不同文化或社会情境。文本的理解不是通过文本的背诵而获得,而是通过解释者的阐释。(3)教学不要奢望某种统一的意义理解或学习结果预定。理解并不是一种僵硬的过程,它涉及所处时代的社会和历史的影响。要从一个群体中期待一种可信的、客观的学习结果预定,是不可能的。(4)学习是一种个别化的社会性的活动。每个对话/交流都是不同的,忽视这一现象将导致在教学实践中错误地判断学习者理解了什么,学到了什么。
运用阐释学原理为教学设计寻求一种解决方案,意味着我们在为学习者深化某一问题的理解寻求方法。教学设计的思维和操作可以沿着以下原则展开:(1)利用理解的空白,促进学习者对学习内容表现他们个人化意义的理解。这种处理理解“空白”的活动,是基于阐释学的教学设计的主要任务之一。学习者在对待理解“空白”的问题上,要求表现个人化的解释/意义生成。教学设计就是要为学习者对文本形成个人化的意义创造/组合大量的机会。例如,为学习者提供开放性问题的课堂讨论练习,就有利于学习者展现个人化的反应和发展学习者的个人化意义。(2)多数学习者在学习过程中,在理解主题内容时,都会带着自身的偏见和切身的利益。这就意味着在学习课程内容开始,教师可以通过引发讨论的问题,来发展学习者的主观性意义。(3)为了促进学习者对学习内容的理解,教学应当在“文本创作时代”与“理解者所处时代”之间架起一座沟通之桥。在任何一种学习活动之中,学习者都会把其自身的时代和文化代入其中,对意义的解释产生影响。
(二)模糊逻辑与教学设计
模糊逻辑(Fuzzylogic)是美国工程师LotfiZadeh(1965)提出的一个概念。模糊逻辑对传统逻辑提出了严峻的挑战。传统的逻辑假设是:人的思想是精神的,人们在思维中所用的概念、命题的意义都是精神的,人们在思维中所用的概念、命题的意义都是精确的。它以命题的二值性为基础,以排中律为基本原则之一。因此,传统的逻辑所遵循的是二值性原则和排中原则。一个命题或者是真的,或者世界假的,并且一个及其否定必有一真。而模糊逻辑却与概念、命题意义的不精确性相一致,它推理的结论并不严格依据前提。模糊逻辑的出现,为解决复杂性、交叉性的问题开拓了道路。
模糊逻辑对教学设计的启示表现在以下三个方面:(1)模糊逻辑理论对教学设计中的需求分析和评价具有启示意义。这些分析在教学系统设计模式中居核心地位。从模糊逻辑理论的角度来看,在理念与行为只常常存在一种或然的、非线性的关系。因此,运用模糊逻辑作为一种分析工具,更能有效地解释行为。(2)模糊逻辑理论对认识/处理学习者的感知问题更为有效。学习者对自身能力的感知及自信心,与学习者获得好成绩同样重要。(3)运用模糊逻辑超越决定论的思维和设计方法,在评价“现实生活”的问题方面显得更为有效。[4]世界并非是黑白两极的,而是绚丽多彩的。
(三)混沌理论与教学设计
20世纪60年代,诞生于数学与物理学的混沌理论,与相对论、量子理论并誉为20世纪的三大科学革命理论。混沌理论的产生始于量子物理学不满牛顿机械决定论对物理现象的解释。牛顿物理学认为宇宙中的每种实践都是有序的、规则的并可以预测的。量子物理学认为宇宙并非是一个巨大的、事先决定的存在,所有的物理现象都是不可决定的,也是不可预测的。这种非决定论为解释世界的混沌现象提供了认识/研究途径。所谓“混沌”,是指非决定论的不可预测性与无序性、复杂性、不平衡性、多样性、非线性及不稳定性的存在。理解混沌,应当注意两点:第一,混沌系统中隐藏无序;第二,混沌是存在于无序中的有序模式。理解混沌理论要把握以下三个关键概念:
1.对初始条件的敏感依赖性(Sensitivedependenceoninitialconditions):一个系统中的混沌是指系统内初始条件的小变化会引发后续的大变化。这也常被称为“蝴蝶效应(ButterflyEffect)”。混沌系统对其初始条件的异常敏感性说明,最初状态的轻微变化导致不成比例的巨大后果。当一个系统的初始条件不清楚或不确定时,我们是不可能预测到会发生什么结果的。
2.分形(Fractals):分形理论创始人是美籍法国数学家B.Mandebrot.fractal,本意是不规则的、破碎的、分数的。用此来描述自然界中传统几何学所不能描述的一大类复杂无规则的几何对象。例如,弯弯曲曲的海岸线、起伏不平的山脉、令人眼花缭乱的满天繁星等。它们的特点是极不规则或极不平滑。直观而粗略地说,这些对象都是分形。分形,意指系统在不同标度下具有自相似性质。由于系统特征具有跨尺度的重复性,所以可产生出具有两个普通特征:第一,它们自始至终都是不规则的;第二,在不同的尺度上不规则程度却是一个常量。
3.奇异吸引子(StrangeAttractors):吸引子是系统被吸引并最终固定于某一状态的性态。而奇异吸引子则通过诱发系统的活力,使其变为非预设模式,从而创造了不可预测性。
混沌理论对分析学习系统提供了另一种科学视角,对我们在分析教学系统中常用的决定论科学方法提出了质疑。(1)如生物学系统一样,教学系统也是充满了混沌。传统的教学设计原则和假设在两个方面与混沌理论相抵触:一是教学系统的决定主义假设;二是学习者和学习过程是可预测的。(2)混沌理论挑战传统教学设计中的线性教学程序——设计者或教学者认为只要按照预定的教学程序,对学习者施加干预/影响,就可得到预期的学习结果。但事实上,预成的线性教学设计很容易被教学中的混沌实践所颠覆,导致教学过程难以预测,难以单靠线性的操作程序来控制教学过程,并得到预期的教学效果。(3)混沌理论认为教学设计必须认真考虑学习过程。学习的信息处理模式通常在本质上把学习描述为一种线性过程(短时记忆——长时记忆——工作记忆——绩效)。但是,学习的发生过程是学习者个体差异以一种混沌的形式相互交织在一起,共同发挥作用。(4)走向重视学习者元认知能力的发展。处理教学系统设计/实施混沌理论的最有效方法是:帮助学习者学会反思其学习活动,发展其元认知意识,提高其元认知/反思水平。发展学习者的元认知意识是一种帮助它们处理复杂现实世界问题的方法/途径。元认知是指关于我们如何人感知、记忆、思考和行动的知识。掌握这些过程并在学习中及时应用,直接影响学习者的学习成效。(5)情感与混沌。在学习中处理混沌现象最有力的促进因素要靠人类的情感。已有的情商研究表明,经常性的情感挫折或情绪波动会影响个体的智力水平,损害/削弱学习者的学习能力。自我意识是情商的关键性能力。了解和控制个人的自我意识,对于成功做出决策来说,是至关重要的。
就目前我国教育技术发展情形来看,以上这些研究还未完全体现在教学实践过程中。但是,积极地吸纳各种相关理论的研究成果,适应时展和健全自身发展,却是新时期教育技术发展的必然趋势。
参考文献
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要想使上述构想成为现实,就必须打破常规的铁路通信网的接入方式,采用先进的、现代化的有线和无线通信的传输和接入方式,实现铁路通信网的升级,适应信息社会的发展,发挥铁路通信网在国民经济中的社会效益和经济效益。
一、铁路接入网技术的现状
由于铁路列车具有高速运动的特点,因而无线(移动通信)接入网在铁路通信网中占有相当大的比重。当然,固定位置的车站(场)、单位以及各种固定设施之间的通信方式,首选方案仍是采用SDH光同步数字传输设备进行组建,同时应考虑采用ATM交换以及网络IP通信等先进技术来构成通信主干网及光纤用户接入网。比如采用“双纤单向环”接入方式,其不仅具有高速、安全、传输质量高、价格合理等光纤通信特有的优点,而且还具有路由迂回、设备备用等特点,从而具备自愈合功能,并使系统的可靠性大大提高。另外,采用远端用户单元(RSU)和数字环路载波(DLC)设备,组网更灵活、方便。组网的过程中要把投资与效益综合统筹来考虑,使系统不仅满足现在乃至几年内铁路通信的需求,而且还能够为出行的旅客及地面用户提供先进的电信业务,并且还需具备便于扩容的功能。
按照通信网被分为主干网,局域网和接入网等三部分的构思来看,铁路通信网也可以通过上述划分方法进行。就铁路的通信网来看,接入网占有相当大的比重,包括有线接入网和无线接入网两大部分。铁路有线接入网的情况与电信的接入通信网相似,铁道部将在未来的1~2年内建成可覆盖全国大中城市的铁路互联网,它是由铁路部门依托于基础铁路电信网,组织建设的可以支持众多信息服务的、具有多媒体通信能力的全国范围的计算机网络,铁道部将有可能成为我国第六个面向大众的计算机信息互联网络单位,为铁路通信走向市场做准备。关于有线接入这里不再叙述,下面主要讨论铁路的无线接入网,为此首先回顾一下移动通信的发展过程。
1.移动通信的发展过程
移动通信技术经历了由模拟到数字,由频分多址到频分+时分多址,再到码分多址(CDMA)的发展过程,并即将向宽带化、智能化和个人化的方向发展。移动通信系统大体可分为二代,第一代是以模拟技术为主,频分多址,工作在400~800MHz频段。由于模拟系统存在频谱利用率低、容量小、设备复杂、抗干扰性能差、保密性不强、价位高、业务面窄等固有缺点,不能满足通信市场急速发展的需要,因此诞生了第二代移动通信系统。第二代移动通信系统采用数字化、时分多址方式等全数字化技术,克服了第一代移动通信的缺点,得到了迅速发展,目前的移动通信数模兼容,以数字系统为主。随着用户对信息接入量的需求呈指数的增长,电信工作者们着手建立最新一代的移动通信第三代移动通信系统。
第三代移动通信系统具有全球化、智能化、个人化和综合化的特点,工作在2000MHz波段,采用宽带的CDMA技术,涵盖地面系统和卫星系统,包括海陆空三维服务面,集成话音、数据、视像、ISDN和多媒体多种业务。这一系统以多种空中接口和接入方式,可向高速和慢速移动用户提供服务。
2.铁路无线接入网现状
铁路通信网是为旅客和铁路公务、应急抢险、行车维修等人员提供及时可靠的通信,以提高服务等级和运输效率。保证列车的安全,达到高效运营而建立的,它是一种集列车公务通信和区间移动作业通信为一体的列车移动通信系统。但是铁路结构自身的特点,决定了该系统与公用移动通信网和区域性的专业移动通信网的差别,它是一种属于线面结合、以线为主的链状网。
铁路通信的无线接入部分目前仅有的是400MHz的无线列调系统,它完成车站值班员与进入其管辖区段的列车车长以及列车司机之间的通话联系。当列车即将进站或即将出站时,这些通话才进行,否则如果没有特殊的情况,则在列车运行于区间时,通话一般不进行,这主要是从节约频率资源,减少同频干扰的角度出发的。但是,随着铁路现代化改造进程的迅速推进,从前单一的无线列调系统已经远远不能满足铁路无线通信的需要,这样就迫切需要建设一套适合于铁路现代化运营指挥需要的先进的无线通信系统。这一系统应该采用小区制,并完成大三角功能。也就是说,系统必须可以实现调度中心与车站值班员之间、车站值班员与列车司机之间、列车司机与调度中心之间的通话功能,必须可以实现线路管理区间的公务移动通信功能,同时还必须能够实现调度中心与列车司机室之间实时的双向数据通信功能。基于这一想法,构成铁路无线通信接入网的方式可以采用现有的无线通信方式的集群通信方式、GSM(全球移动通信系统)移动通信方式、CDMA移动通信方式。
集群通信系统是一种功能强大的专用移动通信系统,是通信与微处理机技术、程控交换技术、计算机网络技术紧密结合的产物。它集交换、控制、通信于一体,通过无线拨号的方式把一组信道自动最优地动态分配给系统内部用户,最大限度地利用系统资源和频率资源,降低系统内呼损,提高服务质量。由于它具有群呼、组呼、强插、强拆等功能,特别适合于调度指挥以及应急、抢险等场合,并较好地解决了通信频率合理分配的问题,因而倍受专业运营管理部门的青睐,被确定为现行铁路移动通信方式的首选类型。但是这一系统还具有一定的缺点,主要包括采用动态的频率分配,没有考虑与周围公用网的有效融合问题,没有先进的路由合理选择功能,并且在建立通路和自动过网时存在信息丢失现象,保密性不强,容易受干扰等,这些缺点对于话音通信的影响不大,但是会对列车与调度指挥中心之间的实时双向数据通信造成较大的误码,因而对于要求较高数据通信误码率的场合并不适合。
即将动工的秦沈客运专线的移动通信系统主要包括400MHz的无线列调系统和800MHz的集群移动通信系统,考虑到集群移动通信系统在越区切换过程中会存在信息的损伤,因此将数据通信部分交由无线列调系统来完成,集群移动通信系统仅进行区间通信(如大三角功能的话音通信,公务通信以及应急抢险通信等),并留有调度电话进入的余地和接入公用通信网的功能。这一系统也是我国铁路以集群通信的方式为无线接入系统的第一例,是我国铁路通信史上的一个重大变革。
二、铁路无线接入网未来的发展趋势
随着改革的进一步深入和社会信息化的进展,不仅要求铁路通信网具有更强的保障铁路安全运营的通信功能,以适应高速列车通信的需求,而且要以铁道部的全程全网的优势全力发展电信增值服务及经营与中国电信业务范围一样的电信业务,参与同中国电信的竞争,使旅客和网络覆盖区的广大用户方便地享受信息的服务。比如随时随地的提供铁路客货运输资讯信息、订购火车票等服务,在列车就能享受语音、传真、数据、视频、移动通信及Internet等服务。不过,铁路现有的通信网络设施庞大而落后,这是目前该网络发展的最大障碍。
80年代开发应用的集群移动通信系统具有信道利用率高、组网灵活等优点,能够确保旅客通话的高质量和优先等级,可供列车公务人员进行业务通信,也可利用调度功能组成临时的应急通信和收容沿线的移动作业通信,基本上能够满足目前的铁路通信的需要,秦沈客运专线就是采用这一系统来实现铁路移动通信的功能。但从更高的通信目标来说,比如为了实现列车的实时定位、追踪,让列车上和列车下的公务人员都能够随时随地获得整个路况信息,实现列车运行、调度等自动控制,能够为广大旅客提供除语音服务外,还能提供传真、数据、视频、移动通信及Internet等服务,还有向铁路沿线的居民提供电信业务,随着这些业务的出现,原有的通信系统就不能满足要求,应该应用先进的移动通信技术,对铁路通信网进行改造,建立新的、必要的移动通信系统,比如微蜂窝移动通信系统,或者是第三代的移动通信系统。当然,建造铁路通信网,应根据铁路的实际情况,在不同的地区要因地制宜地发展有线和无线接入系统。
考虑到未来铁路发展对通信的需求,认为在通信系统寿命期内,运输会出现明显的增加,作为用户联络手段的通信系统,在规划其指标构成时,必须计算一定的弹性需求。此外还要考虑通信系统的容量扩充性问题,选择便于扩容的通信方式。从系统高可靠性的要求出发,还必须与别的系统(如微波/租用线路等)结合起来构成一个统一的整体,以此提供必要的备份。
在欧洲,经过长期的研究和决策,最初确定的是两种系统,一个是GSM,另一个是TETRA(泛欧集群无线通信)。后来由于GSM的技术日趋成熟,使用范围迅速扩大,造价逐渐下降,并且又由于在用户迅速扩展的情况下,集群移动通信解决方案所存在的问题日趋突出。鉴于此,欧洲的铁路移动通信系统最后定位于GSM的方式,并将铁路移动通信所具有的特色(群呼、组呼、优先级别、强插、强拆等功能)加进去,构成GSMR(用于铁路的全球移动通信系统)的解决方案。
铁路通信网未来的发展趋势应该是向着与公用网相融合的方向,并达到与公用网的统一。从而使得用户无比是在运行中的列车上,还是在铁路网的覆盖区域均能够通过铁路通信网进行如同办公室一样方便的信息交流,如进行电话联络,宽带的数据通信和图像传输,接入Internet等。而要满足这一要求,集群移动通信系统已经远远不够,GSM(R)和现行的CDMA技术也不能达到这一要求。从现在的发展情况看,惟有第三代的CDMA技术才可能担当起这一重任。因此,铁路通信网的无线接入部分今后的发展方向也必须是朝着第三代CDMA的方向。当然,并不是说第三代的CDMA技术就可以直接用来完成未来的铁路无线接入系统的功能,如同GSMR一样,必须将铁路通信所必备的功能(如群呼、组呼、优先级别、强插、强拆等功能)融入这一技术之中,形成具有铁路通信特有要求的公用无线通信接入网。
【关键词】应用数理统计;教学方法;实践教学
应用数理统计是对随机现象的统计规律进行演绎和归纳的科学,已经成为越来越多专业的学生必修的一门基础课。但是学生在学习掌握这门课的过程中普遍感到概念难以理解,思维难以展开,问题难以入手,方法难以掌握,习题难做。如何解决这一问题?具体可以概括成以下几种方法。
1引经据典,消除学生的畏惧心理
应用数理统计作为数学的一门有特色的分支学科,所以比较抽象,很多学生对该门课都有畏惧心理,因此在每学期的第一次课,首先可以向学生介绍应用数理统计的起源和发展,增强学习的趣味性,然后还可以介绍应用数理统计的一些热门运用。
概率论起源于博弈问题。15~16世纪,意大利数学家帕乔利、塔塔利亚和卡尔丹的著作中曾讨论过"如果两人赌博提前结束,该如何分配赌金"等概率问题。而数理统计的发展史相对简单一些,在19世纪20、30年代,费希尔提出了许多重要的统计方法,开辟了一系列统计学的分支领域,如相关分析、回归分析、试验设计、多元正态总体的统计分析等。
在教学过程中,我们特别注意这些知识背景的补充介绍,一方面让学生了角前后知识的联系,同时也在无形之中向他们灌输了研究问题的思想方法。更重要的是,了解这些知识使他们能更好地理解课程内容之间的内在联系,学习的时候不再孤立地看待这些知识点。
2理论联系实际,加强实践教学
传统的教学方式是知识传授型的,教师是教学的主体,只重视教的过程,忽视了教学是教与学互动的过程,教师在课堂上满堂灌,注入式的教学方法不能充分调动学生学习的主动性,没有立足于培养学生的学习能力和不同学生的个性发展,现代教学方法主要是挖掘学生的学习潜能,以最大限度地发挥和发展学生的聪明才智为追求目标。因此,在应用数理统计教学中,教师在注重传授课程内容思想方法和应用背景的同时,充分调动学生学习的主动性,布置一些灵活的题目,让学生亲自实践、亲自收集和处理数据,利用应用数理统计方法解决一些实际的小问题。
案例教学法就是一种很好的实践教学方法。案例教学法是把案例作为一种教学工具,把学生引导到实际问题中去,通过分析与互相讨论调动学生的主动性和积极性,并提出解决问题的基本方法和途径的一种教学方法。教师应结合应用数理统计应用性较强的特点,在课堂教学中,注意收集日常生活中的一些实例,并根据各章节的内容选择适当的案例服务于教学,利用多媒体设备及真实材料再现实际案例活动,将理论教学与实际案例有机的结合起来,使得课堂讲解生动清晰,收到良好的教学效果。
3注重师生间交流,加强启发教学
应用数理统计的传统教学是学生忙于应付大量公式的记忆和复杂的计算,没有时间去进行创造性思考,同时这种教法也不可能让人有所创新。要想获得最佳的教学效果,师生间的交流是必须的。教学不是你教我学,更不是你讲我听,而是师生双方互动的结果,师生双方都给对方提供信息。教师的输出对学生来说是信息的输入,学生通过感知、理解、归纳、记忆等活动,接受、处理储存信息;学生的反馈作为信息输出对教师和其他同学来说又是信息输入。教学活动就是为促进这种交流,让这种交流更有意义。
在课堂交流中,应鼓励学生积极发言,参与到教学中来,引导学生了解问题的直观和背景,教会他们如何运用数理统计方法去思考问题和分析问题。此外,还有课前交流、课间交流和课后交流。通过交流随时了解学生对课堂教学的意见和建议,掌握学生接受知识的程度,及时调整教学内容与进度。这样不仅有利于激发学生的学习兴趣,也密切了师生关系,还有助于带来积极的教学效果。
4利用一题多解,培养学生创新思维能力
应用数理统计这门课学习的目的并不是要求学生仅仅会做几道题,而是为了能够解决实际问题,而实际问题是千变万化的,不是用一两个公式就能解决的,这就需要学生的创新。所以对学生的创新能力的培养是相当重要的。实践表明,通过一题多解的锻炼,不但可以加深学生对概念的理解,使学生将所学知识相互联系起来,还可以培养学生灵活多样运用知识的能力,达到培养学生的创新能力的目的。所以在讲题时,可以鼓励学生试着用多种思路去分析题,开发学生的智力,使学生掌握更多的分析问题的方法,以便在今后的学习过程中,更好地去分析问题和解决实际问题。
总之,要加强教师和学生的交流与配合,灵活运用多种教学手段,激发学生的学习积极性,通过具体的实例把抽象的概念形象化,不断培养学生分析问题和解决问题的能力,让应用数理统计的学习变得容易起来。
【参考文献】
网络编码在网络数据通信中具有十分明显的优势,其理论研究价值和应用前景都是不言而喻的。世界上一些高等学府和科研机构都展开了对网络编码的研究,并且在多个方面取得了不小的成果。
1.1网络协议结构当前网络编码研究中涉及到的主要部分还是在网络层方面,特别是如何有效地将路由协议与网络编码有机结合,是基于网络编码的网络结构研究的重要方面。有一部分研究已经深入到网络编码如何有效结合协议结构中其他协议层,例如网络编码与MAC层协议或者与传送层TCP协议等等的结合问题。因为网络编码的特性与传统网络数据通信的方式有很大的区别,所以为了不更改已普遍应用的传统网络协议,将网络编码与其融合将会遇到各种各样新的问题,例如,它们之间的兼容性、网络编码对网络协议结构是否会产生不利的影响。这些问题都是后来研究者需要解决的问题,同时也为研究基于网络编码的网络协议结构提供了框架性借鉴,使得网络编码能够与传统的网络协议有机融合,提高网络通信性能。
1.2数据传送模型网络编码具有的最重要的功能之一就是将数据智能化处理,这主要是通过对编码策略的设计来实现,而码构造算法是编码策略设计的基础。码构造算法主要是针对网络中间结点的编码方式,它需要保证目的结点能够有效识别出传递的编码信息并进行正确解码。所以码构造算法包含了编码和解码两个内容,并且要求其算法复杂程度低,易于实施应用。码构造算法主要有三种:代数型、线性型、随机型。线性网络编码能将中间结点接受的各路信息进行线性组合,这种编码运算较简单,所以得到了普遍应用。
1.3路由协议基于网络编码的路由协议的优化设计能够有效提高网络数据的传递效率和性能,它是能够将网络编码应用到实际中的重要基础,而且将路由协议与网络编码进行更高层次的融合是十分重要的研究课题,可以为以后开发新的网络提供借鉴和指导。基于网络编码的路由协议研究主要有两个方面:独立路由协议和编码感知的路由协议,它们主要的不同点是路由协议产生的过程中能否主动编码,也就是说路由协议是否能够提高编码的利用效率。
1.4数据传输性能保障机制实际应用中,网络环境复杂多变,数据传输的突然性和网络拓扑结构不稳定都可能导致数据传输出现不稳定的状况,例如造成数据丢失或者传输延迟等。所以基于网络编码的数据传输技术的开发应该结合实际的网络环境,研究出能确保数据正确传输的保障机制和编码策略,尤其需要尽可能减少数据传输的延迟时间和保证数据可靠传输。所以,基于网络编码的数据通信中,利用QoS保证机制是当前研究的重要课题之一。当前已研究出来几个解决方案,比如建立数据延迟时间的模型,从模型中找出延迟的解决方案;利用多速率编码器来分析各路中传输速率不同的数据,从而减小数据在编码器中的传输时间。
2结语
1.1一般资料。选取2013年12月至2014年12月我院进行治疗的80例行择期手术的患者作为研究对象,所有患者的具体情况如下:在研究组患者中,男性占28例,女性占12例,年龄在20岁到52岁之间,平均年龄为(40.5±7.5)岁;在对照组患者中,男性占25例,女性占15例,年龄在21岁到46岁之间,平均年龄为(41.5±5.5)岁。所有行择期手术的患者经过全面的身体检查,均无其他的影响性疾病,符合临床诊断标准,两组患者的资料差异无统计学意义(P值大于0.05)。
1.2方法。经过患者的统一,采用随机抽取的方式,把所有行择期手术的患者分为研究组(40例)和对照组(40例),对照组患者给予常规护理。研究组患者给予无痛护理技术,对患者采用无痛静脉留置针穿刺,在进行手术之前,医务人员需要先给患者局部涂抹丁卡因胶浆,一般来说只要涂抹约1mm厚即可,同时还需要在该处敷一层薄膜,这样就可以进行表面麻醉,在一定的时间后,医务人员需要对该局部皮肤进行清洁且消毒,这样就可以对患者进行静脉穿刺。
1.3疗效评定标准。经过一段时间的护理后,对两组患者的护理满意度进行评价,从综合结果来判定无痛护理技术是否能够对行择期手术的患者病情康复产生积极意义。
1.4统计学方法。对此次医学研究数据进行统计采用的方法是使用SPSS17.0软件进行分析。代表计量资料的是(x-±s),对相关数据进行分析采用的是单因素方差分析法,而对计数资料进行统计学分析采用的是x2检验方法,如果P值小于0.05,就表明差异具有统计学的意义。
2结果
经过一段时间的临床护理后,研究组患者的总满意率比对照组的高,研究组的总满意率显示为(95%),对照组的总满意率显示为(65%)。研究组患者满意例数显示为30例,占(75%),不满意患者例数显示为2例,占(5%),而对照组患者满意例数显示为20例,占(50%),不满意患者例数显示为14例,占(35%),由此可看出研究组的临床护理效果明显优于对照组,差异显著(P值小于0.05)。
3讨论
论文摘要:电力电子技术正在不断发展,新材料、新结构器件的陆续诞生,计算机技术的进步为现代控制技术的实际应用提供了有力的支持,在各行各业中的应用越来越广泛。电力电子技术在电力系统中的应用研究与实际工程也取得了可喜成绩。
1前言
电力电子技术是一个以功率半导体器件、电路技术、计算机技术、现代控制技术为支撑的技术平台。经过50年的发展历程,它在传统产业设备发行、电能质量控制、新能源开发和民用产品等方面得到了越来越广泛的应用。最成功地应用于电力系统的大功率电力电子技术是直流输电(HVDC)。自20世纪80年代,柔流输电(FACTS)概念被提出后,电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注,多种设备相继出现。本文介绍了电力电子技术在发电环节中、输电环节中、在配电环节中的应用和节能环节的运用。
2电力电子技术的应用
自20世纪80年代,柔流输电(FACTS)概念被提出后,电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注,多种设备相继出现。已有不少文献介绍和总结了相关设备的基本原理和应用现状。以下按照电力系统的发电、输电和配电以及节电环节,列举电力电子技术的应用研究和现状。
2.1在发电环节中的应用
电力系统的发电环节涉及发电机组的多种设备,电力电子技术的应用以改善这些设备的运行特性为主要目的。
2.1.1大型发电机的静止励磁控制
静止励磁采用晶闸管整流自并励方式,具有结构简单、可靠性高及造价低等优点,被世界各大电力系统广泛采用。由于省去了励磁机这个中间惯性环节,因而具有其特有的快速性调节,给先进的控制规律提供了充分发挥作用并产生良好控制效果的有利条件。
2.1.2水力、风力发电机的变速恒频励磁
水力发电的有效功率取决于水头压力和流量,当水头的变化幅度较大时(尤其是抽水蓄能机组),机组的最佳转速变随之发生变化。风力发电的有效功率与风速的三次方成正比,风车捕捉最大风能的转速随风速而变化。为了获得最大有效功率,可使机组变速运行,通过调整转子励磁电流的频率,使其与转子转速叠加后保持定子频率即输出频率恒定。此项应用的技术核心是变频电源。
2.1.3发电厂风机水泵的变频调速
发电厂的厂用电率平均为8%,风机水泵耗电量约占火电设备总耗电量的65%,且运行效率低。使用低压或高压变频器,实施风机水泵的变频调速,可以达到节能的目的。低压变频器技术已非常成熟,国内外有众多的生产厂家,并不完整的系列产品,但具备高压大容量变频器设计和生产能力的企业不多,国内有不少院校和企业正抓紧联合开发。
2.2在输电环节中的应用
电力电子器件应用于高压输电系统被称为“硅片引起的第”,大幅度改善了电力网的稳定运行特性。
2.2.1直流输电(HVDC)和轻型直流输电(HVDCLight)技术
直流输电具有输电容量大、稳定性好、控制调节灵活等优点,对于远距离输电、海底电缆输电及不同频率系统的联网,高压直流输电拥有独特的优势。1970年世界上第一项晶闸管换流器,标志着电力电子技术正式应用于直流输电。从此以后世界上新建的直流输电工程均采用晶闸管换流阀。
2.2.2柔流输电(FACTS)技术
FACTS技术的概念问世于20世纪80年代后期,是一项基于电力电子技术与现代控制技术对交流输电系统的阻抗、电压及相位实施灵活快速调节的输电技术,可实现对交流输电功率潮流的灵活控制,大幅度提高电力系统的稳定水平。
20世纪90年代以来,国外在研究开发的基础上开始将FACTS技术用于实际电力系统工程。其输出无功的大小,设备结构简单,控制方便,成本较低,所以较早得到应用。2.3在配电环节中的应用
配电系统迫切需要解决的问题是如何加强供电可靠性和提高电能质量。电能质量控制既要满足对电压、频率、谐波和不对称度的要求,还要抑制各种瞬态的波动和干扰。电力电子技术和现代控制技术在配电系统中的应用,即用户电力(CustomPower)技术或称DFACTS技术,是在FACTS各项成熟技术的基础上发展起来的电能质量控制新技术。可以将DFACTS设备理解为FACTS设备的缩小版,其原理、结构均相同,功能也相似。由于潜在需求巨大,市场介入相对容易,开发投入和生产成本相对较低,随着电力电子器件价格的不断降低,可以预期DFACTS设备产品将进入快速发展期。
2.4在节能环节的运用
2.4.1变负荷电动机调速运行
电动机本身挖掘节电潜力只是节电的一个方面,通过变负荷电动机的调速技术节电又是另一个方面,只有将二者结合起来,电动机节电方较完善。目前,交流调速在冶金、矿山等部门及社会生活中得到了广泛的应用。首先是风机、泵类等变负荷机械中采用调速控制代替挡风板或节流阀控制风流量和水流量具有显著的效果。国外变负荷的风机、水泵大多采用了交流调速,我国正在推广应用中。
变频调速的优点是调速范围广,精度高,效率高,能实现连续无级调速。在调速过程中转差损耗小,定子、转子的铜耗也不大,节电率一般可达30%左右。其缺点主要为:成本高,产生高次谐波污染电网。
2.4.2减少无功损耗,提高功率因数
在电气设备中,变压器和交流异步电动机等都属于感性负载,这些设备在运行时不仅消耗有功功率,而且还消耗无功功率。因此,无功电源与有功电源一样,是保证电能质量不可缺少的部分。在电力系统中应保持无功平衡,否则,将会使系统电压降低,设备破坏,功率因数下降,严惩时会引起电压崩溃,系统解裂,造成大面积停电事故。所以,当电力网或电气设备无功容量不足时,应增装无功补偿设备,提高设备功率因数。