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廣東省電力系統包括21個地市電網,現有最高運行電壓等級為500kV,珠江三角洲地區已形成500kV環網,并以500kV電壓與廣西聯網,以400kV和110kV電壓分別與香港和澳門聯網。此外,廣東電網還向湖南宜章和臨武兩縣以及江西贛南地區供電。
粵中(珠江三角洲地區)地網是廣東電網的核心,也是全省最大的負荷中心,該電網與廣西、香港等電網互聯,除了向珠江三角洲地區提供電力外,還擔負著電力交換任務。在粵中地區建設一個強大的500kV電網,對保證廣東電網乃至香港電網以及澳門電網的安全運行有著重大意義。目前廣東500kV電網東已延伸至汕頭西翼,江門——茂名500kV輸變電工程正加緊建設,2000年前可望投入使用。
廣東省的電力工業已經步入了大電網、高電壓和大機組時代。隨著整個電網變得越來越復雜,電網規劃中以往那種人為臆斷和局部最優的規劃方式會給電網運行、發展帶來隱患,資金盲目使用的可能性加大。結合目前理論的發展,我們認為電網規劃是一個受到多種條件約束的、以電網總效益為最終目標的多目標的系統工程。對于這樣一個系統,我們認為適宜以控制論為基礎,結合信息論、運籌學和系統工程等理論來研究。
從控制論角度來看,電網是一個巨維數的典型動態大系統,它具有強非線性、時變且參數不確切可知、含大量未建模動態部分的特征。另外,電力網絡地域分布廣闊,大部分元件具有延遲、磁滯、飽和等復雜的物理特性,對這樣的系統實現有效決策控制是極為困難的。另一方面,由于公眾對新建高壓線路的不滿日益增強,線路造價,特別是走廊使用權的費用日益昂貴,以及電力網的不斷增大,使得人們對電力網絡的決策控制提出了越來越高的要求。正是由于電網具有這樣的特征,一些先進的控制論思想和技術被不斷地引入到電網中來。下面將闡明綜合智能控制技術引入電網規劃中的必要性和可行性。
1綜合智能控制技術
1.1智能控制的概念
迄今為止,智能控制尚無統一的概念,文獻[1]有如下歸納:
a)最早提出智能控制概念當推傅京孫教授,他通過對人-機控制器和機器人方面的研究,將智能控制概括為自動控制和人工智能的結合。他認為在低層次控制中用常規的基本控制器,而在高層次的智能決策,應具有擬人化功能。
b)Saridis在傅京孫工作的基礎上,提出了三元結構的智能控制理論體系,他認為僅有二元結合無助于智能控制的有效和成功應用,必須引入運籌學,使其成為三元結合,并提出了其遞階智能控制的理論框架。
c)國內蔡自興教授在研究了上述理論結構以后,從系統的整體性和目的性出發,于1986年提出了四元結構價格體系,將智能控制概括為控制理論、人工智能、運籌學和系統理論4學科交叉。
總之,智能控制是多學科知識的結合,除了從控制論出發來研究它,還可以從信息論、生物學以及社會科學角度來討論和研究。
1.2綜合智能控制技術
綜合智能控制一方面包含了智能控制與傳統方法的結合,如模糊變結構控制,自適應模糊控制,自適應神經網絡控制,神經網絡變結構控制等;另一方面包含了各種智能控制方法之間的交叉綜合,如專家模糊控制,模糊神經網絡控制,專家神經網絡控制等。
2一個國外的電網規劃專家系統
目前為止,在電網規劃方面較成功的綜合智能控制技術系統不是很多,其中比較好的有加拿大魁北克水電公司(Hydro-Quebec)的“直流/交流輸電網絡設計專家系統”。
在80年代末期,隨著人員的退休和長期不用,一些60年代和70年代加拿大電網高速發展時期由工程師們獲得的大量有關電力系統規劃設計的專門知識逐漸被人遺忘,這引起了加拿大電力部門的關注,魁北克水電公司將專家系統技術看成是表達和保存某些目前在人類專家頭腦中的專門經驗和知識的潛在方法。他們認為在電力系統規劃設計領域里,專門知識的損失非常明顯,尤其是在電力系統增長緩慢的時期。這些專門知識來自于各門學科,在多層次的電力系統設計決策過程中起著重要的作用。一些選擇決策,如發電類型、發電廠位置、輸電類型(交流/直流)、電壓等級、輸電線路的數量型號和補償設備的數量型號的選擇必須根據一些準則仔細權衡,包括可靠性、穩定性、穩態性能、費用和環境狀況的準則等?;诖?,魁北克水電公司的專家們開發了一個用于輸電網絡初步設計的專家系統,該專家系統具有以下特點。
2.1目標和預期效益
主要目的是研究使用專家系統(ES)來模仿人類專家在AC/DC輸電網絡初步設計中的行為的可能性。系統地確定和表達進行一項合格設計所必須的知識,包括符號和數字數據,以及指導該項設計的原理、規則、準則折衷方法和數學模型。合格的設計基于費用、環境狀況、穩定性、可靠性和設計靈敏度或魯棒性等準則。ES原型還應指導用戶通過完成設計所需的各步驟,使用戶與知識庫交互作用,并提供達到每一中間步驟后相應推理路徑的解釋。預期的主要效益是:
a)專家知識能夠保留和傳授給未來的工程師;
b)知識可以用更加具體的形式加以表達,而不是一些不明確的、沒有根據的判斷;
c)將獲得得更一致的結果;
d)與人類專家相比,ES可以檢查、比較更多的方案,得到更經濟的設計;
e)借助于推理解釋功能,ES可以作為未來專家的教學和訓練工具;
f)作為一種“咨詢”手段或者一個對已有設計進行評價和改進的工具,ES對專家將很有幫助;
g)ES將充當進行各種電力系統設備設計的專家系統家族的先驅,作為一種模型,從中抽取更加一般的設計方法論;
h)ES起到收集常常分散在整個設計機構中的知識的作用。
2.2領域專家和知識工程師的交互作用
知識工程師應當具有電力系統分析和設計領域以及人工智能(AI)領域的經驗,已經證明兩種知識的混合對于從領域專家處抽取和濃縮專家知識非常有效。專家知識來自于電力系統規劃工程師,他們具有多年的規劃、設計和調試大型工程項目的經驗。
2.3對設計的評價因素一個候選的設計必須滿足下述條件:
a)DC系統最小故障恢復特性;
b)容許的無線電和諧波干擾要求;
c)故障后的最小穩定判據;
d)穩定電壓和無功電源的極限;
e)甩負荷后的暫態過電壓極限;
f)可靠性所要求的最小設備冗余度;
g)必須對輸入數據變化不敏感(魯棒性);
h)必須滿足某一最大費用要求;
i)必須適合現有技術。
魁北克水電公司的“直流/交流輸電網絡網絡設計專家系統”已經成功地應用了近十年,并在不斷地發展、完善。隨著模糊技術和人工神經網絡等的迅速發展,綜合智能控制技術在電網規劃中的應用前景愈來愈廣闊。
3電網規劃決策系統的分解及協調
電網的建設是資金和技術密集型的工程,線路和設備的經濟使用壽命長達數十年之久,所以網絡的結構合理與否,對電網的技術性能和經濟效益將產生長期的影響。一次規劃失誤的損失,若干年難以挽回。隨著廣東省電網的不斷發展,如何合理地布局電網已是當前電網乃至整個電力工業發展的重要課題之一。
電網規劃需要確定的決策是大量的,而這些決策在時間和空間上是相互影響的。目前,限于各方面條件,無法將其統一在一個模型中考慮。只能將其分解成相對簡單的子問題,再通過子問題間的迭代進行協調。按照問題劃分,電網規劃可分為:負荷預測,網架規劃,無功規劃,穩定性分析,短路電流分析。
4結束語
電網負擔著將電源與用戶連接起來的任務。此外為了得到最大的供電可靠性和經濟性,它還擔負著與鄰近地區電力系統聯系起來的任務。由于電網設備投資需求大,并且設備壽命長達數十年,從而導致電力系統強烈地受“過去權重”的制約,因此,尋求最佳的電網投資決策以保證整個電力系統的長期優化發展,是電網規劃所要達到的目標。
結合本文的論述可以看出,電網這一巨維數的典型動態大系數,具有強非線性、時變且參數不確切可知、含大量未建模動態部分的特征,而我們所要達到的控制效果是一種多目標、滾動優化的動態非量化指標(電網的工程效益),在這個過程中知識的表示和處理占了較大的比重。這樣就需要利用綜合智能控制技術去有效地組織有關電網規劃的大量知識,進行選優運算,得到優化的決策。目前廣東省電力工業局聯合華南理工大學電力學院共同開展了“電網規劃專家決策系統”的有關理論研究工作,并有望在2000年開發一個有效的基于綜合智能控制技術的電網規劃決策系統,它的使用將對廣東省電網的建設起到積極的促進作用。
參考文獻
1黃蘇南,邵惠鶴,張鐘?。悄芸刂频睦碚摵头椒ǎ跩].控制理論與應用,1994(4)
關鍵詞:智能建筑醫院建設應用
引言
醫療改革必然加劇醫療市場的競爭,為了更好地適應醫院從“以病人為中心”發展到“以患者為中心”,再到如今的“以人為中心”的經營理念的轉變。醫療環境建設顯得越來越重要,人們都知道:建筑是凝固的音樂的道理。因此,醫療建筑就更強調建筑的可持續發展(SustainableDevelopment,SD)和人性化。
1.門急診樓的特點和任務
醫院門急診樓是醫院的窗口和門面,是患者最先接觸醫院的地方。門診人流復雜,在有限的空間和時間內,易形成健康人與患者混雜的局面,造成患者與患者、患者與健康人之間的交叉感染[1]。因此、合理的空間布局,現代化的建筑物自動化系統(BuildingAutomationSystem,BAS)、快捷的通訊網絡、智能化門診綜合電子信息系統、人性化的候診大廳,必將成為醫院門急診樓建筑智能化的全新理念。
2.門急診樓智能化設計原則和目標
2.1設計原則每個時代的建筑無不打上時展的烙印。在智能化門急診樓的設計上,將技術先進、符合主流標準、滿足實用要求和便于系統維護作為出發點[2]。由于智能化建筑有很好的投資匯報率,經濟效益顯著,給建筑藝術與信息技術完美結合提供了良機,綜觀國內外醫院建筑設計主流思想和設計理論,突破了以功能為主的設計理念,“以人為中心”成為醫院建筑設計的首要原則。因此,在進行醫院門急診樓的智能化設計時,既要做到功能的疊加,又要防止設備的堆積[3]。避免以“A”的多少來評價智能建筑水平的高低。將建筑設計的前瞻性、科學性、創新性以及設計、施工與管理作為門急診樓的設計原則。防止“病態建筑[4](sickbuilding)”或“室內空氣質量(1ndoorAirQuality,IAQ)惡劣”的建筑出現。以結構化布線為基礎,架構智能化門急診樓的信息高速公路,給就診患者和醫務人員提供集人性化、信息化、??苹蜕虡I化于一體的新型智能化門急診樓。
2.2設計目標廣大患者渴望有一個溫馨、舒適、方便、和諧的就醫環境,渴望醫院提供高水平、快捷周到的醫療服務。而盡最大努力滿足廣大患者的要求[5],是建設智能化、現代化門急診樓的宗旨和努力方向。門急診樓在軟環境的設計上除應具備完善的數據、語音、圖像及多媒體通信與信息綜合服務功能外;在硬環境上也應將門診醫生診室設計成“一醫一患一室一床”,以便保護就診患者的私密。
3.門急診樓智能化建筑設計的內容
3.1結構化布線系統的設計作為智能化建筑工程中的神經中樞——結構化布線系統(StructuredCablingSystem,SCS)是智能化建筑的關鍵部分和基礎設施[6]。門急診樓的智能化設計,必須充分重視SCS。從技術的角度講,應根據SCS技術的發展適度超前,在經費許可的情況下,可以考慮光纖到桌面(FiberToTheDesk,FTTD)的布線方案,提升網絡的整體性能。醫院信息管理系統(HIS)、醫學影像存檔與通信系統(PACS)等的投入運行,以及電子商務(EC)、辦公自動化系統(OAS)在醫院的應用等都離不開SCS。而且隨著醫院數字化、網絡化建設的發展,在未來的5-10年內,門診醫生工作站必將全面投入使用,更是離不開SCS的支持。
3.2BAS的設計廣義的BAS不但包括建筑物樓宇設備的監控,還包括安全保衛系統
(如電視監控、門禁系統、防盜報警等)、管理服務系統(如各類報表編制、計量系統、物業管理系統等)。此外,用于消防的火災自動報警與消防聯動控制系統(FA)也屬于該范疇,因其要求更高,國內近年來將其作為一個獨立的系統進行設計和施工。本文所討論的是狹義的BAS,主要包括以下幾個方面:
3.2.1空調系統對空氣流通有特殊要求的醫院門急診樓建筑,應以提高空氣質量、降低噪音和節約能源為目的,同時綜合考慮中央空調的類型、輔助設備、末端設備,氣流、風量等因素。以外,在醫療建筑中將醫療環境檢測系統納入空調系統進行設計是十分必要的,在建筑的不同區域和空調系統的排風口等處安裝相關傳感器(如二氧化碳傳感器等),進行必要的環境檢測,同時在空調系統的設計上參考防治“非典”的空調設計要求。
3.2.2停車場管理系統隨著數字化城市建設的加快,機動車數量迅速增加,就診患者車輛的停放及管理將成為門急診樓建設又一重要課題。采用先進的停車場管理系統既能對車輛進行有效管理和控制,保持良好的醫療環境,又能產生一定的經濟效益。
3.2.3建筑醫療設備的設計和傳統的樓宇建筑設備如電力監控系統、給排水系統等相比,建筑醫療設備有其自身的特點:第一,與建筑環境結合緊密,如集中供氧、負壓吸引、壓縮空氣以及笑氣供應和回收等子系統都必須結合醫療環境需求進行設計和施工。第二,各子系統前沒有國家規范,醫院在進行三氣系統的設計時,必須結合醫院需求,量身定做。同時在管理上,應將三氣系統納入BAS系統進行統一監控,實現普通樓宇設備與建筑醫療設備的統一管理。
3.2.4火災自動報警與消防聯動控制系統的設計該系統往往與BAS分開考慮,但是,在目前計算機技術、網絡技術飛速發展的今天,火災自動報警與消防聯動控制子系統與BAS分開設計、施工和管理的模式,是與今天的科技發展不相適應的。不利于BAS的系統集成(systemintegrated,SI),不能達到節約人員,節省維護費,提高工作效率的建設目的。在施工期間,強調隱蔽工程的施工和驗收,杜絕消防隱患,同時在建筑設備的選擇上,嚴把質量關,因為建筑產品有使用后不可逆的特性,即建筑安裝完畢后,很難通過“修改”的方式彌補缺陷、完善其功能。智能化建筑尤其如此[7]。
3.3門急診背景環境調節系統的設計用于對門診大廳、候診廳等公共場所的軟環境進行調節。從就診患者的心態來講,都想盡快就醫,離開醫院。但由于一些客觀條件的制約,
候診是必然的。在候診期間,患者及陪護者如何度過這段時間,是醫院在建設門急診樓時必須考慮的問題。背景環境設計是門急診樓家庭化設計的體現,優美的輕音樂,舒緩的旋律縈繞在門急診樓內外,使患者有一種親切感和歸屬感。背景燈光通過計算機來調節照度、色度,如在夏季以冷色調為主,冬季以暖色調為主,系統對改善門急診樓的就醫環境將起到積極作用。
摘要:本文對近年來有關建筑智能化技術的應用與研究進行了論述,雖然文獻報道了許多有關智能建筑的最新技術,但對于醫療建筑智能化方面的報道較少,作者就醫療建筑智能化的內容進行了論述和歸納,期望為國內醫院門急診樓智能化建設與設計提供參考。
關鍵詞:智能建筑醫院建設應用
引言
醫療改革必然加劇醫療市場的競爭,為了更好地適應醫院從“以病人為中心”發展到“以患者為中心”,再到如今的“以人為中心”的經營理念的轉變。醫療環境建設顯得越來越重要,人們都知道:建筑是凝固的音樂的道理。因此,醫療建筑就更強調建筑的可持續發展(SustainableDevelopment,SD)和人性化。
1.門急診樓的特點和任務
醫院門急診樓是醫院的窗口和門面,是患者最先接觸醫院的地方。門診人流復雜,在有限的空間和時間內,易形成健康人與患者混雜的局面,造成患者與患者、患者與健康人之間的交叉感染[1]。因此、合理的空間布局,現代化的建筑物自動化系統(BuildingAutomationSystem,BAS)、快捷的通訊網絡、智能化門診綜合電子信息系統、人性化的候診大廳,必將成為醫院門急診樓建筑智能化的全新理念。
2.門急診樓智能化設計原則和目標
2.1設計原則每個時代的建筑無不打上時展的烙印。在智能化門急診樓的設計上,將技術先進、符合主流標準、滿足實用要求和便于系統維護作為出發點[2]。由于智能化建筑有很好的投資匯報率,經濟效益顯著,給建筑藝術與信息技術完美結合提供了良機,綜觀國內外醫院建筑設計主流思想和設計理論,突破了以功能為主的設計理念,“以人為中心”成為醫院建筑設計的首要原則。因此,在進行醫院門急診樓的智能化設計時,既要做到功能的疊加,又要防止設備的堆積[3]。避免以“A”的多少來評價智能建筑水平的高低。將建筑設計的前瞻性、科學性、創新性以及設計、施工與管理作為門急診樓的設計原則。防止“病態建筑[4](sickbuilding)”或“室內空氣質量(1ndoorAirQuality,IAQ)惡劣”的建筑出現。以結構化布線為基礎,架構智能化門急診樓的信息高速公路,給就診患者和醫務人員提供集人性化、信息化、??苹蜕虡I化于一體的新型智能化門急診樓。
2.2設計目標廣大患者渴望有一個溫馨、舒適、方便、和諧的就醫環境,渴望醫院提供高水平、快捷周到的醫療服務。而盡最大努力滿足廣大患者的要求[5],是建設智能化、現代化門急診樓的宗旨和努力方向。門急診樓在軟環境的設計上除應具備完善的數據、語音、圖像及多媒體通信與信息綜合服務功能外;在硬環境上也應將門診醫生診室設計成“一醫一患一室一床”,以便保護就診患者的私密。
3.門急診樓智能化建筑設計的內容
3.1結構化布線系統的設計作為智能化建筑工程中的神經中樞——結構化布線系統(StructuredCablingSystem,SCS)是智能化建筑的關鍵部分和基礎設施[6]。門急診樓的智能化設計,必須充分重視SCS。從技術的角度講,應根據SCS技術的發展適度超前,在經費許可的情況下,可以考慮光纖到桌面(FiberToTheDesk,FTTD)的布線方案,提升網絡的整體性能。醫院信息管理系統(HIS)、醫學影像存檔與通信系統(PACS)等的投入運行,以及電子商務(EC)、辦公自動化系統(OAS)在醫院的應用等都離不開SCS。而且隨著醫院數字化、網絡化建設的發展,在未來的5-10年內,門診醫生工作站必將全面投入使用,更是離不開SCS的支持。
3.2BAS的設計廣義的BAS不但包括建筑物樓宇設備的監控,還包括安全保衛系統
(如電視監控、門禁系統、防盜報警等)、管理服務系統(如各類報表編制、計量系統、物業管理系統等)。此外,用于消防的火災自動報警與消防聯動控制系統(FA)也屬于該范疇,因其要求更高,國內近年來將其作為一個獨立的系統進行設計和施工。本文所討論的是狹義的BAS,主要包括以下幾個方面:
3.2.1空調系統對空氣流通有特殊要求的醫院門急診樓建筑,應以提高空氣質量、降低噪音和節約能源為目的,同時綜合考慮中央空調的類型、輔助設備、末端設備,氣流、風量等因素。以外,在醫療建筑中將醫療環境檢測系統納入空調系統進行設計是十分必要的,在建筑的不同區域和空調系統的排風口等處安裝相關傳感器(如二氧化碳傳感器等),進行必要的環境檢測,同時在空調系統的設計上參考防治“非典”的空調設計要求。
3.2.2停車場管理系統隨著數字化城市建設的加快,機動車數量迅速增加,就診患者車輛的停放及管理將成為門急診樓建設又一重要課題。采用先進的停車場管理系統既能對車輛進行有效管理和控制,保持良好的醫療環境,又能產生一定的經濟效益。
3.2.3建筑醫療設備的設計和傳統的樓宇建筑設備如電力監控系統、給排水系統等相比,建筑醫療設備有其自身的特點:第一,與建筑環境結合緊密,如集中供氧、負壓吸引、壓縮空氣以及笑氣供應和回收等子系統都必須結合醫療環境需求進行設計和施工。第二,各子系統前沒有國家規范,醫院在進行三氣系統的設計時,必須結合醫院需求,量身定做。同時在管理上,應將三氣系統納入BAS系統進行統一監控,實現普通樓宇設備與建筑醫療設備的統一管理。
3.2.4火災自動報警與消防聯動控制系統的設計該系統往往與BAS分開考慮,但是,在目前計算機技術、網絡技術飛速發展的今天,火災自動報警與消防聯動控制子系統與BAS分開設計、施工和管理的模式,是與今天的科技發展不相適應的。不利于BAS的系統集成(systemintegrated,SI),不能達到節約人員,節省維護費,提高工作效率的建設目的。在施工期間,強調隱蔽工程的施工和驗收,杜絕消防隱患,同時在建筑設備的選擇上,嚴把質量關,因為建筑產品有使用后不可逆的特性,即建筑安裝完畢后,很難通過“修改”的方式彌補缺陷、完善其功能。智能化建筑尤其如此[7]。
3.3門急診背景環境調節系統的設計用于對門診大廳、候診廳等公共場所的軟環境進行調節。從就診患者的心態來講,都想盡快就醫,離開醫院。但由于一些客觀條件的制約,
候診是必然的。在候診期間,患者及陪護者如何度過這段時間,是醫院在建設門急診樓時必須考慮的問題。背景環境設計是門急診樓家庭化設計的體現,優美的輕音樂,舒緩的旋律縈繞在門急診樓內外,使患者有一種親切感和歸屬感。背景燈光通過計算機來調節照度、色度,如在夏季以冷色調為主,冬季以暖色調為主,系統對改善門急診樓的就醫環境將起到積極作用。
4.門診綜合電子信息系統
系統以患者信息為依托,通信網絡為基礎,智能化導醫為核心,計算機為工具,從而完成門診各項服務性任務。該系統借助系統集成技術,將硬件(含系統軟件、工具軟件等)、網絡、數據庫及相應的應用軟件組合成為有效實用的,具有良好交互界面的計算機應用信息系統。通過信息查詢系統,消除長期困擾醫院門急診樓“三長一短”現象。
4.1門急診大屏顯示系統采用大屏顯示系統,可對醫院概況、科室設置、出診專家、收費標準和藥品價格等及時提供給患者,方便患者進行相關信息的查詢,從而實現診間醫令、劃價、取藥等快捷準確的計算機管理。
4.2智能化導醫系統為避免患者就診時的順序混亂和提高醫務人員工作效率。在門診管理系統的掛號預約子系統基礎上,增設患者就診科室的相關信息,設計安裝小型電子屏幕,導向標志,指示患者就診去向。導醫系統的智能化設計應充分展現計算機技術,發光二極管(LED)、液晶顯示器(LCD)、等離子電視(PNP)等顯示技術和通信技術的優勢,并結合醫院HIS系統,將門急診叫號和導醫系統進行柔性設計?;颊邟焯柡蠹瓷苫颊呔歪t的相關信息,提示就診科室的去向,門診管理系統將掛號患者的信息傳遞給門診智能化導醫系統。該系統完全以患者就醫為中心,以降低醫務人員的工作強度為目的,以提高醫院門急診樓的使用效率為目標,來提高門急診樓的整體功能。克服目前醫院門診患者就醫由專人負責維持秩序和增設導醫人員的諸多不利因素。
4.3增設計算機查詢系統系統采用條碼識別技術或密碼確認技術,在門急診樓的不同功能區域配置計算機觸摸屏,方便患者查詢在醫院內的所有消費及患者所需要的各類醫學信息資料,加強醫院宣傳力度,提高對患者的吸引力。
4.4構建全信息化門診專用視頻會診系統根據科技的發展和21世紀就醫模式的需要,智能化門急診樓建設應設有電話預約掛號、醫療咨詢、遠程門診視頻會診系統等,從而實施交互式多媒體有償服務,解答患者常識性的醫療問題,指導就醫,方便那些只需詢問相關癥狀即可解決病痛的患者[8]。也為被距離和時間分割開的醫、患之間建立一條信息高速公路。在智能化門急診樓的建設中,構建一個集多媒體教學、遠程門診視頻會診系統于一體的全信息化門診醫師平臺,通過門診專用視頻會議系統,開展遠程專家門診。系統聯結成功后,異地協作醫院只需將患者安排在有門診視頻會診系統的門診辦公室或其他適合的場所,患者與遠端的醫學專家即可進行異地門診。該系統將充分利用我國寶貴的醫療資源,同時可減少患者的醫療費用開支。這種異地門診的就醫方式在計算機技術、網絡技術和通信技術飛速發展的今天將很快得以推廣。
6門急診樓智能化建筑設計應注意的問題
6.1注意協調各工種的關系在建筑上,各工種工程師所面對和處理的對象不同,智能建筑工程師由于掌握著最新知識,對技術的追求可能走在其他建筑工種的前面,而其他工種的工程師由于對“智能建筑”認識的偏差,于是便有了“智能建筑”無非是“一套綜合布線,少些墻,多些孔”而已的觀點。其實在國內有關“智能建筑”的文獻中,“智能建筑≠建筑十智能”幾乎是一致的說法(張瑞武,1996;李博賢,1997;林賢光,1997)。當然智能建筑技術的合理性不等于建筑的最終成功。各工種要相互合作、理解和溝通,才能完善“智能化建筑”。
6.2強調建筑施工與樓宇物業管理同步設計傳統建筑物物業管理的內容較為單純,智能建筑具有許多新的內容和特點,因此管理和維護相對復雜。建筑智能化系統所使用的設備科技含量高、自動化程度高,對操作和管理人員的技術素質要求高。同時智能建筑建成后,其維護和保養將成為正常運行的關鍵?;谝陨弦蛩?,門診樓的建筑智能化設計應包含物業管理的內容。
6.3注重工程與科研的關系信息社會的特點是知識、技術更新快,醫療建筑有公共建筑的特點,即為共性:但更多地是其他建筑所不具備的個性。比如門急診大屏顯示系統、智能化導醫系統、建筑醫療設備系統、全信息化的門急診視頻會診系統、門急診患者輸液管理系統等都是其特有的。有些系統是成熟的,也有些系統是不成熟的或沒有的,醫院必須結合具體的工程設計要求進行前期的論證、規劃和開發,從而使工程和科研緊密結合,建設符合時代特征的醫療建筑。
7.結論
21世紀醫院門急診的就醫環境要充分體現“以人為本”的理念,提高醫院門急診樓的建筑品位。讓患者是“上帝”這一理念在醫院得以充分體現,一流的環境、一流的服務使患者感受人生價值的升華[9]。同時,將門診樓建設成為具有智能化、數字化、信息化、網絡化和國際化的標志性建筑,為醫院實現醫療建筑跨越式發展鋪平道路,也為今后實現醫院數字化管理創造條件。
參考文獻:
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[6]吳達金編著.綜合布線系統工程設計和施工[M).北京:人民郵電出版社,1999.4.6-10
[7]金磊.建筑科學與文化[M].北京:科學技術文獻出版社.1999.10
智能電網相對于傳統的電網技術有著更高的信息化、自動化和互動化水平,智能電網的獨特優勢和智能化的功能需要一系列的技術體系進行支撐。本部分從智能電網的發電環節的關鍵技術、輸電環節的關鍵技術、變電環節的關鍵技術、配電環節的關鍵技術以及用電環節的關鍵技術五個方面對智能電網的主要技術體系進行闡述。
1.1發電環節的關鍵技術
發電環境的關鍵技術主要是指新能源技術,包括新能源安全可靠運行的保障技術和電網大規模的存儲技術兩大部分。新能源安全可靠運行的保障技術是智能電網中可再生清潔能源電源安全可靠運行必須解決的重大關鍵技術問題,首先針對大型的集中的可再生清潔新能源而言,主要研究其出力的隨機不確定性和突變等問題對智能電網的影響,并在此基礎上形成科學合理的智能電網構架和電網運行策略等方案;對于分布式的可再生清潔能源而言,主要研究其并網過程中的問題,通過對電網接受分布式可再生清潔能源的能力、分布式可再生清潔能源的供電可靠性等關鍵技術進行研究,以此來制定配電網可靠性評估體系以及相關的故障檢修和運行維護等方案。智能電網的大規模儲能新技術的應用主要包括:電網的抽水蓄能技術、鋰離子電池儲能和超導儲能等。
1.2輸電環節的關鍵技術
輸電環節的關鍵技術主要是針對智能電網輸電線路運行狀態的監測技術,該環節的關鍵技術只要是依靠最近的信息集成技術,其中也存在著一定的技術難點需要解決。例如,輸電線路由于部分路段所處的自然環境比較惡劣,這會造成無限通信過程中存在一定的盲點,使得傳輸線路上的監測數據的傳輸存在障礙;智能電網傳輸線路的監測設備通信規則不同意,給累輸電線路的監測設備沒有統一的標準和規范,這也會造成能電網輸電線路運行狀態的監測存在一定的困難。
1.3變電環節的關鍵技術
智能變電站是構建智能電網的最重要的基礎和前提保障。智能變電站相對于傳統的變電站而言,有著可靠先進和低碳環保的智能變電設備,同時其信息化、數字化、網絡化和標準化程度高,可以實現電網的自動控制和實時智能決策等高級功能。因此,變電環節的關鍵技術主要包括系統分層和智能化的變電組件兩個方面。首先,由于智能變電站可以分成相對獨立的過程層、間隔層以及站控層三個部分,這三個相對獨立的子系統之間應該實現實時的網絡共享,實現智能變電站各智能設備之間的暢通無阻的互聯互通;變電站中智能變電組件是實現其智能變電功能的基本保障,主要包括測量、控制、狀態監測以及相關的計量保護等功能,這些組建要具有數字化的測量、網絡化的監控、可視化的運行狀態以及信息的互動化等特征。
1.4配電環節的關鍵技術
配電環節的關鍵技術主要包括配電自動化和智能化、配電網的保護控制以及分布式新能源接入等方面,其中配電的自動化和智能化是該環節中的關鍵技術。在配電過程中,依靠最新的通信技術和網絡技術,采用智能的控制方式,對配電管理系統進行技術升級,實現配電網的各狀態下的保護監測、用電管理和配電管理的自動化。需要注意的是,配電網的保護和控制對智能電網中的配電網有較強的環境適應能力,可以在不同介質和接口之間進行信息傳輸,同時還要求實時監控配電網的各類運行數據。配電網的保護和控制技術要求配網
1.5用電環節的關鍵技術
用電環節的關鍵技術可以保障用戶可以使用智能電網的各項功能,其中主要包括用戶的用電信息采集和智能用電服務系統。用戶的信息采集要求可以實時地全面地采集用戶的用電信息,同時實現對所采集到的信息進行各種分析和管理;智能用電服務系統可以實現用電客戶和智能電網之間實時地交互,可以提高智能電網的綜合服務質量。
2.結束語
先進的通信、信息技術是智能電網關鍵技術的基礎,更靈活、清潔、安全及經濟是“智能電網”技術所追求的目標。有助于實現實時信息快速處理和大電網大區域信息交互,做到實時掌握自身系統的各種反應系統穩定特征的參數變化,診斷預測故障,增強系統的穩定性。
1.1智能電網通信技術
實現智能電網的前提條件是實現通信技術的智能化,進一步實現各種不同信息相互之間的聯系,通過這樣的一個智能化通信系統可以建立一個高度的智能電網。也就是說集成度高、靈敏性好,雙向快速反應的通信系統是智能電網實現的基礎,缺少這樣的通信系統的支持,也就無從談起電網的智能化。因此要建設智能電網,我們首先就必須的建立這樣的通信系統。
1.2參數量測技術
在智能電網基本的組成部件中參數量測技術顯得尤為重要,智能電網中的各項數據信息可以通過先進的參數量測技術獲得,這些信息可以在智能電網的各方面使用。智能電網中使用的是智能固態表計,智能固態表計的好處與作用是可以使電力公司與用戶進行很好的雙向通信技術,提高包括功率因數、相位關系(WAMS)、電能質量、表計損壞、設備狀況和故障的定位、線路負荷、變壓器和關鍵元件停電確認、電能消費、預測和溫度等數據。
1.3高級的電力電子設備
目前的電能損耗比較嚴重,其中電力電子設備的使用是其中原因之一,落后的電力電子設備會損耗相當多的電能。而要提高電能的有效利用率的措施之一便是對電力電子設備的改善。高級、先進的電力電子設備可以為用戶提供高質量的電能,提高電能的利用率,能滿足各種不同的電力需求。高級、先進的電力電子設備設備技術,可以極大地提高輸配電系統的性能,提高功率密度和電力生產的效率。高級的電力電子設備有著重要的作用在發電和輸電以及配電、用電的過程中。
1.4先進的電力電子技術
有關研究顯示先進的電力電子技術的節能效果可達10%~40%,對電能的控制和變換不在采取傳統的方法,而是采取更先進的電力電子器件進行變換和控制。電力電子技術的不斷發展,為電能的控制和變換提供了硬件條件。目前對電力系統運行要求的不斷提高,導致電力電子技術大范圍的應用于電力系統發、輸、配、用等各個環節。當前電力電子市場上出現了SVC為基礎的柔流輸電技術;高壓變頻電氣傳動技術;新型超高壓輸電技術;智能開關同步開斷技術和靜止無功發生器、動態電壓恢復器的電力技術等。
二、智能電網的展望
根據現階段我國的國情,在一些遠距離特高電壓輸送上相對落后,智能電網建設必須要解決好這個問題。同時可以通過智能電網的建設,能更進一步加強地區配電網自動化水平,實現多地區的電網共用,建設靈活、安全、有效、堅固的配電網絡,實現對傳統的電網結構的優化升級,滿足未來社會與經濟的發展。3.1分布式能源的接入分布式能源接入改變以往單線的接入方式,采用一種新型的接入方式,通過建立混合樹狀、網狀等接入方式,這樣的接入方式可以使每個點既可作為負荷消耗也可作為負荷提供,電力資源的交換得以雙向交換。比如風力發電太陽能發電這樣的,發電量不大,分布在負荷附近的發電形式叫做分布式能源。與傳統的火電、核電、水電集中上網,然后在分布給負荷這種形式相對應的能源接入,節省輸電網的投資,提高全系統可靠性,為系統運行提供了很高的靈活性。如電網遇到大風暴和冰雪天氣,即使遭到嚴重破壞,但是其中的分布式電源可自行形成孤島或微網,向交通樞紐、醫院和廣播電視等提供應急供電。3.2建立堅強、靈活的電網結構我國能源分布與生產力布局很不平衡,目前急需解決的問題就是如何進一步、優化特高壓和各級電網規劃。當前全球各國都在努力發展清潔能源,然而由于清潔能源間歇性、不確定性、隨機性等本身的特點,因此電網的建設不得不加以考慮,這些因素會帶來了極大挑戰給電網的安全運行。解決這一問題的關鍵,在于通過對電網結構的運用靈活,通過電網結構靈活運用可以使電網結構安全可靠,就算是遇到自然災害和社會災害等突發災害性也能保證電網的安全運行。而我們現實智能電網的主要目的便是在于提高電力體系安全性與可靠性,希望實現提高清潔能源規劃與電網規劃的協調性,能夠更好的將新能源介入電網的運行以及并網的運行控制。
以上論證說明:人工智能技術可以在人類隱性智慧定義的工作框架內模擬人類顯性智慧(人類智能)生成知識,創建主客雙贏的策略解決各種復雜問題。而這是現今其他各類技術做不到的。不過,由于在人工智能系統工作的基本過程中,(1)中客觀存在各種不確定性,人類給定的知識未必能夠理想地體現客觀規律,也未必能夠完全滿足求解問題的需要,(2)中人類預設的求解目標也不見得完全合理,(3)中人工智能系統各個環節必然存在各種不理想性。因此,人工智能系統對人類顯性智慧能力的模擬不可能完全到位,人工智能系統提供的問題解答也有可能不如人類自己求出的解答。換言之,人工智能系統所模擬的人類顯性智慧能力,原則上不可能超過人類自己的顯性智慧能力。如果說人工智能系統確實也有超人的地方,那主要是它的工作速度、工作精度、持久能力等因素,而不可能是顯性智慧中的智慧品質。至于一些人所宣傳的機器超越人類甚至機器淘汰人類的說法,是沒有根據的。無論是人工智能系統,還是其他各種機器系統,它們共同的問題之一是:機器沒有生命,沒有目的,不可能自主發現應當解決的實際問題,不可能自主形成機器的智慧,尤其不可能無中生有地形成超越人類和淘汰人類的荒唐愿望,因此更不可能產生淘汰人類或滅絕人類的行為。
2人工智能與信息技術的關系
圖2的人工智能系統模型表明,完整的人工智能技術系統必須具有如下環節:信息獲取(感知)、信息傳遞(通信)、信息處理(計算)、知識生成(認知)、策略創建(決策)、策略執行(控制)以及反饋學習優化等基本技術系統,這正像“人”這個智能系統必須具有感覺器官(信息獲?。?、傳輸神經系統(信息傳遞)、思維器官(信息處理、知識生成、策略創建)以及執行器官(策略執行)。 其中傳感(感受信息)、通信(傳遞信息)、計算(處理信息)、控制(執行信息)等技術屬于信息技術??梢?,人工智能系統是一個全局整體,其中包含著傳感、通信、計算、控制等信息技術環節;這正像人這個智能系統是一個全局整體,其中包含感覺器官、傳輸神經、丘腦和執行器官這些信息器官。如果把人工智能系統稱為完整的人工智能系統,而把其中的知識生成和策略創建稱為核心人工智能系統,那么,則有:完整的人工智能系統=核心人工智能系統+信息技術系統其中,核心人工智能系統處于完整人工智能系統的核心,處理知識和智能層次的問題;信息技術系統處于完整人工智能系統的外周,處理信息層次的問題,同時擔任核心系統與外部環境之間的兩端接口:一端是從環境獲取本體論信息(傳感),另一端是對環境施加智能行為(控制)。這就表明,信息技術系統提供給人類的服務主要是方便快捷的信息共享,而不可能提供如何認識事物本質的服務(因為這需要知識),更不可能提供如何解決問題的服務(因為這需要智能策略)[2]。
3“新型”信息技術
近十多年來,先后出現了大數據、云計算、物聯網、移動互聯網以及各種互聯網的應用技術。人們把它們稱為“新型”信息技術或“新一代”信息技術。深入分析可以發現,這些新型信息技術的核心技術正是核心人工智能系統的知識生成和策略創建技術。不妨以大數據技術為例加以說明。圖3表示了大數據技術系統的工作流程。由于有著多種來源、多種背景以及多種格式,大數據通常是病態結構或不良結構的大規模數據集合,其中可能包含垃圾、病毒和黑客攻擊程序。因此,如圖3所示,大數據技術的第一個環節就是智能分類:把無用的數據識別分類出來加以過濾和抑制,把有用的數據按照某些特征進行分類,再分門別類地送到恰當的云計算(和云存儲)系統,進行相應的信息處理,為知識生成(知識挖掘)做好必要的準備。通過知識挖掘生成了足夠的知識之后,才可以把這些知識(結合求解目標)轉換成為用來解決問題的智能策略。其中,智能分類、知識挖掘和策略創建都是人工智能的基本技術。可見,如果沒有這些人工智能技術,大數據就只能是數據,而不可能轉換成為有用的知識和可以用來解決問題的智能策略。
由此可知,大數據技術的核心就是人工智能技術,可以把它比較確切地稱為面向大數據的智能技術。而把它稱為新型信息技術則沒有真正抓住大數據技術的要害和本質,模糊了人們對大數據技術和人工智能技術的認識,不利于大數據技術的研究和發展,也不利于人工智能的研究和應用。真正的智能物聯網模型不是別的,正是圖2所示的模型。如圖2所示,只要在綜合知識庫內設置“對物控制的目標”,那么“外部世界的物”的信息就經由傳感器獲得,經過通信系統傳送到計算系統并在這里進行必要的處理即把信息變成適用的信息,接著由認知系統轉換成為知識,然后由決策系統根據控制目標把信息和知識轉換成為智能策略,智能策略再經通信系統傳到執行系統之后轉換成為智能行為反作用于所關注的“物”,使它的狀態符合預設的目標。近來人們在密切關注著“互聯網+”。其實,“互聯網+”可以有兩種不同的理解。一種理解是當前人們所關注的互聯網推廣,這里的“+”就相當于信息化的“化”,就是互聯網的各種應用。另一種更有意義的理解則把“互聯網+”理解為互聯網升級,就是把以計算機為終端的現有互聯網升級為以人工智能系統為終端的智能互聯網。這就是2015年全國兩會期間全國政協委員的“中國大腦”提案。應當認為,互聯網推廣,即把互聯網應用到各行各業是完全必要的,這是信息化建設的正常要求。但是,從信息化建設的發展大勢來看,互聯網升級即把當前常規互聯網升級為智能互聯網則更為必要,這將為中國信息化建設注入更為強大的新活力,是轉變經濟發展方式的需要,是國民經濟產業升級的需要。綜上所述,大數據技術、云計算技術、智能物聯網技術,其實都是人工智能技術的相關具體應用??梢赃@么說,如果沒有人工智能技術,單憑信息技術很難有效地應對大數據和物聯網以及未來更多更復雜的技術挑戰。
4結束語
(1)不斷改善用戶體驗
用戶體驗游電費價格、停電率、階梯電價等方面。電力公司需要根據不同的需求進行調整,用戶體驗的改善也是智能電網的工作目標。
(2)電網自我控制能力的提升
當前,我國電網制動裝置還未具有評估事態發展的能力。因此,我們必須不斷加強評估動態安全來做好預防性控制。智能電網正是面臨系統故障時,能夠將該區域予以隔離,有很強的應用價值。
(3)能夠切實提高電網運行效率
除去運行優化與資產管理以及降低使用率成本以外,智能電網還通過使用儲能、高溫超導、電子等新技術對電網進行了改革。以高溫超導技術為例,該技術的應用僅通過狹窄通道即可實現電力的大量傳輸,且電壓網損接近零。
2智能電網技術體系主要內容
2.1拓撲結構
我國多年來一直采用較為傳統的放射電網,這樣的電網如果發生線路方面的故障,很難以最快的速度恢復正常供電。由于智能電網中的靈活的拓撲結構是構建智能電網最為基礎的物理結構。一旦出現網絡方面的故障,拓撲結構可以迅速的將其控制于最小范圍內,給快速恢復供電提供了必要的條件。因此,配電體系的側面發展循環網絡,并設置環形總線與微電網。這樣才能控制雙向流向,并保證電路間的交換功率。
2.2智能電網中的測量及傳感技術
該技術可以實現遠程監控、分時段的用戶管理。例如:可以對分布式設備進行實時監控,還能及時監控到智能儀表、傳感器、測量裝置。通過傳感器與測量系統的有效結合,可以實現智能控制的目標。智能電網研究中,我們最為急需的就是精度高、能耗低的傳感技術與網絡測量技術。
2.3智能電網中的專業芯片技術
該技術是智能電網的核心技術部位。電網中的芯片升級后可以實現眾多功能。智能芯片所包括的主要種類有:通信體系芯片、控制芯片、時間芯片、計量芯片和驅動芯片等等。
2.4智能電網中的通信技術
智能電網正常構建與運行離不開通信技術。雙向、高速集成、實時的通信系統是智能電網正常運行的基本保障。通信技術不但能實現信息的雙向傳輸、實現互動,還能應用量測技術進行連續、實時的檢測和校正電網中的各項參數。進而使用相應的信息技術實現系統內部的自愈目的,并接受更加完整的信息。
2.5信息安全與網絡安全技術
由于智能化電網是科技化與信息化相結合的系統,其安全內涵較傳統電網要高很多。這就對智能電網的網絡與信息安全加倍防范。當前較為常見的安全技術有:新密碼技術、實時鏡像備用、信息信任體系、病毒防護技術、惡意入侵防御技術、數據存儲安全、實時主動防護等等。
2.6智能電網中的智能化設備技術
為提升電力系統的工作性能,我們必須在智能電網中使用最新電子設備。新技術與設備的使用能提高功率密度、成產效率、供電可靠性以及輸配電系統性能。此外,我們要在負荷特性與電網間尋找出平衡點來提高電能質量。
(1)電力電子技術。該技術主要通過電力電子器件對電能進行控制與變換。當前,半導體功率元器件逐漸向大容量、高壓化方向發展,很多電力電子產業都以高壓變頻作為主要的傳動技術。同步開端技術的智能開關。新型超高壓的高壓直流輸電技術,交流柔性輸電技術。用戶用電技術有動態電壓恢復器、靜止無功發生器。
(2)分布式的能源接入技術。自我調節能力和智能判斷基礎上的分布式管理與多能源統一入網,是智能電網系統中的核心部位。這個系統能夠實時采集和監控電網與用戶用電信息,以輸配電方式為終端輸送電能時也是最安全和最經濟的。分布式電源(DER)的種類主要有:光伏電源、風力發電、燃料電池、小水電、儲能裝置能等。通過智能自動化系統,可以將多種分布式電源猶記得并入電網之中,并保證運行有很強的協調性。在提高系統工作效率與可靠性的基礎上,節省了大量的輸電網方面的投資。有力的支持了峰荷電力與電網緊急功率,進而帶來更大的經濟與社會效益。
2.7發電機功率與預測短期負荷技術
超強的預測力是構建智能電網技術體系的有力保證。實現短期負荷預測和發電機功率預測,必須將只能傳感器與先進的信息通信技術作為技術支撐。這樣才能實現短期的預測和預警。
2.8蓄能技術
不穩定是可再生能源的最大缺點,因此,智能電網的儲能技術室很多單元構成的,例如:電容器儲能、超導磁儲能、化學電池儲能和燃料電池儲能等多種形式,這些儲能方式的主要特點是:高效、高密度。
2.9電力控制技術
同樣,電力控制技術也是智能電網技術體系構建中至關重要的組成部分。該技術可以優化運行系統,很好地完善智能電網體系結構。
3結束語
[摘要]電子技術在現代汽車上應用越來越廣泛,電子技術的應用對于改進汽車性能、提高行駛安全、降低污染、節約能源有著非常重要的作用。文章就現代汽車電子技術的應用、發展趨勢及應用前景進行了綜述。
[關鍵詞]電子技術微處理器電子控制裝置汽車傳感器
隨著微電子技術的不斷發展,車輛中的電子自動化程度越來越高??梢哉f,機械技術構成了現代車輛的筋骨,電子技術則構成了現代車輛的神經中樞。汽車電子化的程度被看作是衡量現代汽車水平的重要標志,是用來開發新車型,改進汽車性能最重要的技術措施。增加汽車電子設備的數量、促進汽車電子化是汽車制造商奪取未來汽車市場的重要的有效手段。
汽車電子技術主要包括硬件和軟件方面的內容:硬件包括微處理器及其接口、執行部件、傳感器等;軟件主要是以匯編語言及其他高級語言編制的各種數據采集、計算判斷、報警、程控、優化控制、監控、自診斷系統等程序。
特別是微處理器的出現給汽車的電子自動化程度帶來了革命性的變化,車輛上微處理器的使用數量激增,電子裝置在整個汽車制造成本中所占的比例越來越大。例如,一些豪華轎車上,使用單片微型計算機的數量已經達到50個左右,電子產品占到整車成本的50%以上,微處理機將更廣泛地應用于汽車安全、環保、發動機、傳動系統、速度控制和故障診斷中,目前電子技術的應用幾乎已經深入到汽車所有的系統。
一、電子技術在現代汽車中的應用
按照對汽車行駛性能作用的影響劃分,可以把汽車電子產品歸納為兩類:一類是汽車電子控制裝置,汽車電子控制裝置要和車上機械系統進行配合使用,即所謂“機電結合”的汽車電子裝置;它們包括發動機、底盤、車身電子控制。例如電子燃油噴射系統、制動防抱死控制、防滑控制、牽引力控制、電子控制懸架、電子控制自動變速器、電子動力轉向等,另一類是車載汽車電子裝置,車載汽車電子裝置是在汽車環境下能夠獨立使用的電子裝置,它和汽車本身的性能并無直接關系。它們包括汽車信息系統(行車電腦)、導航系統、汽車音響及電視娛樂系統、車載通信系統、上網設備等。
1.在發動機上的應用
現代汽車發動機的基本功能沒有根本變化,但引入了大量的電子控制裝置,極大地改進了車輛的排放性能、燃油經濟性和耐用性。發動機電子控制系統包括很多電子控制裝置,電子燃油噴射和點火裝置是其重要組成部分,除此外,還有自適應控制裝置、智能控制裝置及自診斷操作裝置等。
現代汽車上,電子控制燃油噴射裝置,因其優越的性能,已得到普及。這種新型燃油噴射裝置可以自動保證發動機始終工作在最佳狀態;電子點火裝置(ElectronicSparkAdvance,ESA)由計算機、傳感器及其接口、執行機構等部分構成。該裝置可根據傳感器送來的發動機各種參數進行運算、判斷,然后進行點火時刻調節。在輸出一定功率的條件下最大限度地節約燃油和凈化空氣。
各公司相繼研制成功了多種新技術,并且投入了使用,取得了很好的效果。例如,由RobertBosch公司制造的計算機控制系統使用嵌入式微處理器技術實時監測發動機運轉情況,確保噴射燃油量恰到好處,使燃油噴射量剛好滿足要求,對清潔這些發動機大有幫助。
特別是電控直接噴射和共軌燃油系統兩項技術的突破,催生了具有優良性能的新型柴油機的出現。這些新型柴油機電控、加速性良好、氣味不濃也不產生煙塵、行程大并且耐用。
在通常的柴油機中,噴油泵在同一時間射出所有燃油,其結果就是產生柴油機標志性的乓乓的敲擊聲。在直接噴射時,燃料射入之前先有一小部分先行射入,這樣當燃料射入時產生的敲擊聲會變得柔和。與此同時也可以降低燃燒溫度,減少NOx(氮氧化物)的排放量。
共軌燃油系統的作用則在于它可以更好地控制燃油數量和噴射定時。共軌系統有一個高壓泵,當噴油嘴開啟時,高壓使燃油產生很好的薄霧使得燃燒更加充分,同時還減少了尾氣排放。
現代汽車的各種性能(燃油經濟性、排放、駕駛性能和功率等)越來越好,而使這一切成為現實的正是電子技術與計算機輔助設計的結合。
2.在底盤上的應用
底盤電子控制系統包括很多電子控制裝置,電子控制自動變速器(Electronic-C0ntrolledAutomaticTransmission,ECAT)是其重要組成部分?,F在許多轎車的自動變速器是電子控制的,電子控制也就是微處理器控制。
自動變速器主要由液力變矩器和行星齒輪變速器組成,微處理器根據傳感器輸入信號和開關信號,通過電磁閥控制換檔和變矩器鎖止這兩個工作過程,達到自動變檔的最佳控制精度。發動機曲軸與變矩器渦輪之間通過離合器接合的裝置也稱為變矩器鎖止,其作用是減輕變矩器渦輪與葉輪之間的打滑現象,改善燃油經濟性。ECAT優點是加速性能好、靈敏度高、能準確地反映車輛行駛負荷和道路條件等。
自動變速器的電子控制裝置是由信號輸入系統、計算系統和控制信號輸出系統這三部分組成。信號輸入系統有:變速器輸入速度傳感器、變速器輸出速度傳感器、發動機冷卻溫度傳感器、節氣門位置傳感器、發動機曲軸轉速傳感器、油溫度傳感器、歧管壓力開關、制動開關等信號。這些信號反饋到ECU(在通用汽車上稱為PCM-動力傳動控制組件),在ECU進行計算然后輸出控制信號,通過換檔電磁閥、離合器電磁閥等控制換檔和鎖止動作。微處理器接到傳感器反饋信號后,根據程序計算的結果發出控制信號接通變矩器的離合器電磁閥電源,驅使電磁閥啟動,使離合器接合;如果切斷離合器電磁閥電源則離合器分離。ECU是根據汽車行駛狀態來操縱電磁閥通電開關開啟或關閉的。當汽車速度比較慢或停止時,ECU不啟動電磁閥,當汽車速度達到一定值時,ECU就會啟動電磁閥使離合器接合。微處理器接到傳感器反饋信號后,根據汽車車速、發動機轉速及工作溫度、節氣門位置、歧管真空度、選檔位置等輸入信號參數選擇換檔。ECU根據即時變速桿的位置,對照參數計算選擇最佳的檔位位置,發出控制信號驅動換檔電磁閥,令變速器換檔。
通用、福特、豐田等等大廠商采用的自動變速器電子控制系統,根據與其連接的變速器和發動機的不同型號而不同,每個系統中的元件和系統的工作過程也隨著不同的變速器而有所變化,但其基本的工作方式及基本部件還是一樣的。
除此外,還有電子穩定智能控制裝置(ElectronicStabilitvPro-gram,ESP)、電控懸架操作裝置等。ESP將多種功能整合在一起,并在此基礎上進行了擴展。與其他牽引力控制系統比較,電子穩定控制程序不但控制汽車驅動輪,而且可控制從動輪。通過安裝在車輛上的輪速傳感器、側向加速度傳感器和橫擺角速度傳感器,電子穩定控制程序能對車輛的狀態進行實時監控,當感應到輪胎與地面失去附著力,車輛存在側滑危險時,電子穩定控制程序會快速而有選擇地對需要制動的車輪實施獨立操作或降低發動機輸出,以使車輛行駛方向盡可能保持與駕駛員的預期相一致,從而提升車輛在各種工況下的方向穩定性及可控性。
目前電控懸架,汽車的懸架系統一般是彈簧剛度和減振器阻尼特性不能改變的被動懸架,它不能根據使用工況和路面輸入的變化進行控制和調整,故難以滿足平順性和操縱穩定性的更高要求5近年來,隨著電控和隨動液壓技術的發展,彈簧剛度和減振器阻尼特性參數可調的電控主動和半主動懸架,在汽車上逐步得到應用和發展。
3.整車控制技術
整車控制技術包括車身電子控制、駕駛電子控制等系統。汽車車身電子控制技術所涉及的內容很多,主要包括對汽車照明燈和轉向信號燈的電子控制、對電動座椅、電動門窗、電動門鎖、自動雨刮等的電子控制以及多媒體系統等。目的是保證視野性、方便性、舒適性、娛樂性、通信功能等。目前車身電控技術呈現如下的發展趨勢:進一步滿足用戶個性化的需求;先進的駕駛和乘坐信息系統,如車輛遙控檢測、智能型防盜、乘座適應性控制、42V電子系統、環保設計系統等等。
傳統的機械和液力駕駛控制系統由于結構的原因(間隙、運動慣量等),從控制指令發出到指令執行會有一定的延遲,這在極限情況下是不能允許的。電控駕駛控制系統是沒有機械和液力后備系統的,電控駕駛控制系統主要由三部分組成:控制系統、執行系統、通訊系統??刂葡到y的功能是根據駕駛員的意圖和車輛行駛狀況,對執行器給出執行的設定值。執行系統的功能是在控制系統的控制下,完成具體的執行動作(轉向、制動等)。駕駛電子控制技術在現代汽車中,已大量使用,完全取代傳統的機械和液力駕駛控制系統是必然趨勢。
4.主被動安全系統
汽車的操縱穩定性和安全性是衡量汽車性能的重要指標。電子控制技術的引入為汽車的穩定性和安全性提供了保障。
提高汽車的操縱穩定性,過去一直局限于通過改進輪胎、懸架、轉向與傳動系的性能來實現。隨著計算機、傳感器和執行機構的迅速發展,研發了各種顯著改善操縱穩定性和安全性的電子控制系統如防抱死制動系統(Anti-LockBrakingSystem,簡稱ABS)、牽引力控制系統(TractionControlSystem,簡稱TCS,也稱ASR)、四輪轉向系統(4WS)、車輛動力學控制系統(VehicleDynamicControl,簡稱VDC,也稱VSC、ESP)。其中,VDC是在ABS和TCS的基礎上,增加轉向行駛時橫擺運動的角速度傳感器,通過ECU控制各個車輪的驅動力和制動力,確保汽車行駛的橫向穩定性,防止轉向時車輛被推離彎道或從彎道甩出。
輪胎壓力檢測系統(TirePressureM0nit0ringSystem,簡稱TPMS)是在每一個輪眙上安裝高靈敏度的傳感器,在行車狀態下實時監視輪胎的各種數據,通過無線方式發射到接收器,并在顯示器上顯示各種數據,任何原因(如鐵針扎入輪胎、氣門芯漏氣)等導致的輪胎漏氣、溫度升高,系統都會自動報警,從而確保行駛中的安全,延長輪胎的使用壽命。
為了保證行車安全,安全氣囊和座椅安全帶控制系統是必不可少的。安全氣囊的合理觸發以及座椅安全帶的及時束緊,需要安全系統對行駛狀況的及時監測和判斷。安全氣囊和座椅安全帶控制系統將采用越來越多的先進電子傳感器、控制芯片以及電子控制裝置。
二、電子技術在現代汽車中的發展趨勢
隨著高性能傳感器、微處理器的研制成功以及網絡、總線技術的完善,汽車電子技術將向集中綜合控制和網絡化方向發展。
1.集中綜合控制
目前汽車電子技術向集中綜合控制方向發展。例如,將發動機管理系統和自動變速器控制系統,集成為動力傳動系統的綜合控制(PCM);將制動防抱死控制系統(ABS)、牽引力控制系統(TCS)和驅動防滑控制系統(ASR)綜合在一起進行制動控制;通過中央底盤控制器,將制動、懸架、轉向、動力傳動等控制系統通過總線進行連接。控制器通過復雜的控制運算,對各子系統進行協調,將車輛行駛性能控制到最佳水平,形成一體化底盤控制系統(UCC)。汽車的機械結構還將發生重大的變化,汽車的各種操縱系統向電子化和電動化發展,實現“線操控”。用導線代替原來的機械傳動機構,例如“導線制動”、“導線轉向”、“電子油門”等。
隨著汽車電子裝置越來越多,消耗的電能正在大幅度地增加?,F有的12伏動力電源,已滿足不了汽車上所有電氣系統的需要,汽車12伏供電系統需向42伏轉化。今后將采用集成起動機-發電機42伏供電系統,發電機最大輸出功率將會由目前的1千瓦提高到8千瓦左右,發電效率將會達到80%以上。42伏汽車電氣系統新標準的實施,將會使汽車電器零部件的設計和結構發生重大的變革,機械式的繼電器、熔絲式保護電路將被淘汰。
2.網絡化
汽車上的電子電器裝置數量急劇增多,為了減少連接導線的數量和重量,網絡、總線技術十分重要。集中綜合控制要求有一個龐大而復雜的信息交換與控制系統,車用計算機的容量要求更大,計算速度要求更高。采用高速數據傳輸網絡日益顯得必要。光導纖維可為此傳輸網絡提供傳輸介質,以解決電子控制系統防電磁干擾的問題。通訊線將各種汽車電子裝置連接成為一個網絡,通過數據總線發送和接收信息。電子裝置除了獨立完成各自的控制功能外,還可以為其他控制裝置提供數據服務。由于使用了網絡化的設計,簡化了布線,減少了電氣節點的數量和導線的用量,使裝配工作更為簡化,同時也增加了信息傳送的可靠性。通過數據總線可以訪問任何一個電子控制裝置,讀取故障碼對其進行故障診斷,使整車維修工作變得更為簡單。
三、結束語
汽車電子技術的應用將使汽車更加智能化和舒適。智能汽車裝備有多種傳感器,能夠充分感知駕車者和乘客的狀況,交通設施和周邊環境的信息,判斷乘員是否處于最佳狀態,車輛和人是否會發生危險,并及時采取對應措施。今天,社會進入了信息網絡時代,汽車已不僅僅是一種代步工具,人們已可以在汽車上收聽廣播,打電話,上互聯網,處理工作。隨著數字技術的進步,具有信息處理、通訊、導航、防盜、語言識別、圖像顯示和娛樂等功能的車載計算機多媒體系統的開發,汽車也將步入多媒體時代??梢灶A見到的將來,汽車裝置自動導航和輔助駕駛系統,駕駛員可把行車的目的地輸入到汽車電腦中,汽車就會沿著最佳行車路線行駛到達目的地。人們可以通過語言識別系統操縱著車內的各種設施,一邊駕駛著汽車,一邊欣賞著音樂電視,還可上網預定飯桌、機票等。
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