序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇數(shù)控系統(tǒng)論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

1）首先根據(jù)建筑物的用途、考慮全年的空調(diào)負(fù)荷變化和制冷機(jī)部分負(fù)荷的調(diào)節(jié)特性，并綜合考慮初投資和運(yùn)行費(fèi)、維護(hù)保養(yǎng)、環(huán)保、安全等因素，合理的選擇制冷機(jī)的機(jī)型、單機(jī)容量、臺(tái)數(shù)和全年的運(yùn)行方式，提高制冷系統(tǒng)在部分負(fù)荷時(shí)的運(yùn)行效率，降低運(yùn)行費(fèi)用。選用的制冷機(jī)的容量在考慮冷量損失的情況下，要與冷量負(fù)荷相適應(yīng)。在冷量負(fù)荷經(jīng)常變化的情況下，要選用多臺(tái)制冷機(jī)，以便在運(yùn)行中進(jìn)行合理調(diào)配。

2）用戶需要的冷負(fù)荷是變化的，在制冷裝置的實(shí)際運(yùn)行中，部分負(fù)荷運(yùn)行所占的比較較大，所以要根據(jù)用戶的需要和外界的環(huán)境變化調(diào)節(jié)制冷機(jī)的制冷量。從經(jīng)濟(jì)性、調(diào)節(jié)范圍和操作等多個(gè)角度來說，一般采用進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)和改變轉(zhuǎn)速的方法對制冷量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3）對冷卻水和冷凍水的水質(zhì)進(jìn)行管理，避免熱交換器結(jié)垢影響熱傳遞效率。制冷空調(diào)裝置常用的是敞開式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，吸熱的冷卻水在冷卻塔與空氣充分接觸，逐漸蒸發(fā)，二氧化碳大量散失，溶解氧含量升高，水中Ca2+、Mg2+、溶解性固體、懸浮物逐漸增加，使冷卻循環(huán)水的水質(zhì)惡化，給系統(tǒng)帶來結(jié)垢、腐蝕、污泥和菌藻等問題。從而造成系統(tǒng)熱阻增大，熱交換率降低，設(shè)備腐蝕及壽命縮短，能耗加大。故應(yīng)重視冷卻水循環(huán)過程中的水處理。所以，需要定期對水質(zhì)進(jìn)行加藥，投加阻垢劑防止結(jié)垢，投加緩蝕劑防止腐蝕，投加殺生劑消滅微生物等等。同時(shí)進(jìn)行排污處理并定期取水樣進(jìn)行化驗(yàn)。冷凍水的水溫低，循環(huán)流動(dòng)系統(tǒng)通常為封閉的，不與空氣接觸，因此冷凍水的水質(zhì)管理和必要的水處理相對冷卻水系統(tǒng)來說要簡單得多。其工作目標(biāo)主要是防止水對金屬的腐蝕，可以通過添加合適的緩蝕劑予以解決。

4）定期清洗熱交換器。對水質(zhì)進(jìn)行處理可以減少結(jié)垢、腐蝕的發(fā)生，但不能完全杜絕。在運(yùn)行一段時(shí)間后還需要對熱交換器定期進(jìn)行物理清洗和化學(xué)清洗，防止或減少結(jié)垢、腐蝕，提高換熱效率。

二、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)節(jié)能

（一）能量循環(huán)利用

新風(fēng)量少了，室內(nèi)的衛(wèi)生條件則變差；新風(fēng)量大了，又會(huì)加大空調(diào)負(fù)荷，造成能耗過大。所以在關(guān)系人體健康的同時(shí)，還要考慮到能耗費(fèi)用。冬、夏季室外的環(huán)境溫濕度與室內(nèi)的溫濕度標(biāo)準(zhǔn)相差較大，應(yīng)采用最小新風(fēng)量，減少新風(fēng)處理量，降低能耗。在過渡季節(jié)，當(dāng)外界空氣的溫濕度達(dá)到一定的條件時(shí)，可以采用全新風(fēng)的送風(fēng)方式，在滿足室內(nèi)的溫濕度要求的同時(shí)，又能減少需要處理的空氣量，降低空調(diào)系統(tǒng)耗能。可以采用CO2濃度控制器，在保證衛(wèi)生、保持正壓等基本要求下，控制新風(fēng)量，從大自然中獲得冷、熱能，對能量進(jìn)行充分利用，節(jié)約空調(diào)負(fù)荷，節(jié)省空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用。

（二）合理的參數(shù)設(shè)定

室內(nèi)空氣環(huán)境主要涉及的參數(shù)有溫度、相對濕度等，要使空調(diào)系統(tǒng)能節(jié)能運(yùn)行，就要對這些參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)定。空調(diào)房間內(nèi)空氣溫度設(shè)定值與空調(diào)負(fù)荷和能耗有著密切關(guān)系。供冷時(shí)室溫設(shè)定得越高或者供熱時(shí)室溫設(shè)定得越低，可以減小室內(nèi)、外的溫差，降低空調(diào)負(fù)荷，空調(diào)系統(tǒng)越節(jié)能。所以，在實(shí)際運(yùn)行中，我們可以根據(jù)季節(jié)的不同，在設(shè)定參數(shù)時(shí)夏季取高值、冬季取低值，達(dá)到節(jié)能目的。在設(shè)定合理室溫的同時(shí)，還須設(shè)定合理的室內(nèi)濕度。除了一些工業(yè)生產(chǎn)廠房、實(shí)驗(yàn)室等需要較嚴(yán)格的工藝要求的建筑外，一般的商場、辦公樓等建筑，都是以舒適性空調(diào)為主的。為了不浪費(fèi)能量，室內(nèi)相對濕度的設(shè)定，在夏季可適當(dāng)降低，冬季可適當(dāng)提高。所以，在滿足室內(nèi)環(huán)境要求的前提下，可適當(dāng)降低室內(nèi)的溫濕度標(biāo)準(zhǔn)。

三、冷卻水塔節(jié)能

冷卻水塔工作原理是：空氣經(jīng)過風(fēng)機(jī)抽動(dòng)后，自進(jìn)風(fēng)網(wǎng)處進(jìn)入冷卻塔內(nèi)。濕熱的冷卻水自布水盤經(jīng)過填料流入塔內(nèi)。當(dāng)水滴和空氣接觸時(shí)：一方面由于空氣與水的直接傳熱，另一方面由于水蒸汽表面和空氣之間存在壓力差，在壓力的作用下產(chǎn)生蒸發(fā)現(xiàn)象，將水中的熱量帶走即蒸發(fā)傳熱，從而達(dá)到降溫之目的。

1）冷卻塔的位置應(yīng)設(shè)置在通風(fēng)良好的地方，例如室外綠化地帶、室外地面上或在高層建筑主樓的屋頂上，同時(shí)遠(yuǎn)離高溫或者有害氣體，避免建筑物高溫高濕排氣或者不潔凈的氣體對冷卻塔進(jìn)行影響。

2）采用冷卻塔變頻技術(shù)。冷卻塔變頻技術(shù)主要是利用冷卻水塔進(jìn)出水溫差對比，通過變頻器改變冷卻塔風(fēng)機(jī)供電頻率，不斷改變冷卻塔風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，來達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)量以及減少風(fēng)機(jī)能耗的效果。

3）對于一塔多風(fēng)機(jī)的冷卻塔，在保證冷卻水溫滿足制冷機(jī)組正常運(yùn)行的情況下，可以根據(jù)冷卻水的回水溫度，調(diào)整投入運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)數(shù)量，達(dá)到節(jié)能目的。而在多臺(tái)制冷主機(jī)并聯(lián)供冷的系統(tǒng)中，與其匹配的冷卻塔也可采用并聯(lián)形式。在過渡季節(jié)或外界溫度較低，部分制冷主機(jī)運(yùn)行時(shí)，利用并聯(lián)的冷卻塔，可以不開風(fēng)機(jī)采用自然冷卻的方法降低能耗。

篇（2）

1.數(shù)控系統(tǒng)的開放特征與典型模式

開放式數(shù)控系統(tǒng)一般基于PC平臺(tái),具有模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、平臺(tái)無關(guān)性、可二次開發(fā)和適應(yīng)聯(lián)網(wǎng)工作等特征。基于PC平臺(tái)的開放式數(shù)控系統(tǒng)目前有3種典型模式。第一種為衍生型(專用NC+PC),在傳統(tǒng)CNC中插入專門開發(fā)的接口板,使傳統(tǒng)的專用CNC帶有PC的特點(diǎn)。此種模式是由于數(shù)控系統(tǒng)制造商不能在短期內(nèi)放棄傳統(tǒng)的專用CNC技術(shù)而產(chǎn)生的折中方案,尚未實(shí)現(xiàn)NC內(nèi)核的開放,只具有初級(jí)開放性;第二種為嵌入型(PC+NC控制卡),將基于DSP的高速運(yùn)動(dòng)控制卡(NC控制卡)插在PC的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展槽中,由PC機(jī)執(zhí)行各種非實(shí)時(shí)任務(wù),NC控制卡處理實(shí)時(shí)任務(wù)。是目前基于PC平臺(tái)的開放式數(shù)控系統(tǒng)的主流;第三種為全軟件數(shù)控系統(tǒng),PC機(jī)不僅能夠完成管理等非實(shí)時(shí)任務(wù),也可以在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持下,執(zhí)行實(shí)時(shí)插補(bǔ)、伺服控制、機(jī)床電器控制等實(shí)時(shí)性任務(wù)。這種模式的數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了NC內(nèi)核的開放和用戶操作界面的開放,可以直接或通過網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行各種應(yīng)用軟件,是真正意義上的開放式數(shù)控系統(tǒng)。與PC平臺(tái)開放式數(shù)控系統(tǒng)相比,基于高端PLC的數(shù)控系統(tǒng)的開放性主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)層面和系統(tǒng)擴(kuò)充層面。高端PLC采用類似于PC的總線結(jié)構(gòu)和面向操作的梯形圖語言編程,模擬量處理單元、位置控制單元、回路控制單元、網(wǎng)絡(luò)模塊或網(wǎng)絡(luò)單元等高端部件都有專用控制語句,具有系統(tǒng)構(gòu)建靈活、擴(kuò)充能力強(qiáng)、應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)便捷等優(yōu)點(diǎn)。編程語言標(biāo)準(zhǔn)化和部件可互換性的不斷增強(qiáng),現(xiàn)場總線技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的普遍采用,都使基于高端PLC的數(shù)控系統(tǒng)變得更加開放,將成為面向CIMS或FMS的設(shè)備層的重要組成部分。

2.基于高端PLC的磨削數(shù)控系統(tǒng)

2.1開關(guān)信號(hào)監(jiān)測與邏輯控制

當(dāng)前系統(tǒng)輸入輸出單元是PLC的基本組成部分,在磨削數(shù)控系統(tǒng)中承擔(dān)所有開關(guān)信號(hào)的監(jiān)測和全部邏輯控制功能。監(jiān)測信號(hào)主要有:機(jī)械手進(jìn)出、機(jī)械手上下、料盤正反轉(zhuǎn)、修整器起落等動(dòng)作的位置信號(hào),磨削設(shè)備和輔助裝置上的各種工作狀態(tài)信號(hào)和異常報(bào)警信號(hào)。系統(tǒng)輸出單元控制磨削設(shè)備上所有電磁閥和機(jī)床電器系統(tǒng)等,通過磨削設(shè)備上的液壓系統(tǒng),控制機(jī)械手、料盤、工件卡盤、砂輪軸、床身、修整器等基本部件和冷卻、、過濾等輔助裝置按照磨床動(dòng)作和磨削工藝要求工作,實(shí)現(xiàn)磨削加工過程的自動(dòng)化。

2.2工件與砂輪運(yùn)轉(zhuǎn)速度控制

保持工件與砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度恒定,對提高磨削加工質(zhì)量十分有利。為此系統(tǒng)配備了2臺(tái)帶RS-485串口變頻器,分別驅(qū)動(dòng)工件軸和砂輪軸。PLC采用聯(lián)機(jī)隨動(dòng)控制保證兩者之間速度的配合與穩(wěn)定。操作人員依據(jù)磨削加工要求設(shè)定工件軸變頻器速度參數(shù),PLC接收該參數(shù)后,參照砂輪直徑(設(shè)定或記憶值)和轉(zhuǎn)動(dòng)速度比例關(guān)系,計(jì)算并自動(dòng)設(shè)定砂輪軸變頻器的速度參數(shù)。在磨削加工過程中,PLC對砂輪在磨削及修整過程中的損耗給予速度自動(dòng)補(bǔ)償。PLC最多可以控制32臺(tái)變頻器,不同廠家的變頻器可采用協(xié)議宏通信聯(lián)接。PLC按照變頻器地址(0-31)、指令代碼和相關(guān)數(shù)據(jù)順序向變頻器傳送命令,對變頻器運(yùn)行、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)等實(shí)施控制;PLC還可以監(jiān)視變頻器運(yùn)行狀態(tài),當(dāng)變頻器發(fā)生過電流、過電壓、變頻器過載、硬件異常、電機(jī)過載、過力矩檢測、電源異常、通信超時(shí)等情況,可將異常參數(shù)傳輸給PLC,由PLC作出相應(yīng)處理。

2.3位置控制單元(PCU)與位置控

制高端PLC配備單軸位置控制單元,與步進(jìn)電機(jī)或交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器配套使用,可以完成開環(huán)或半閉環(huán)位置控制及速度控制,配備兩軸聯(lián)動(dòng)位置控制單元可以進(jìn)行實(shí)時(shí)插補(bǔ)控制,實(shí)現(xiàn)直線和圓弧曲面等加工控制。目前全球各主要PLC制造商都已推出與高端PLC配套的PCU,具備高速和高精度的位置控制功能。OMRON公司的CJ1MCPU自帶PCU的位置脈沖速度為1kBPS,高級(jí)PCU的速度可達(dá)到500kBPS,松下PP2或PP4系列的位置控制速度高達(dá)1MBPS。采用高端PLC設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng),需根據(jù)控制精度、運(yùn)行速度和運(yùn)行軌跡要求選擇適合的位置控制單元(PCU)。磨削數(shù)控系統(tǒng)控制精度要求較高(F1μm),一般選擇數(shù)字交流伺服系統(tǒng)。OMRON高端PLC專用高級(jí)指令控制脈沖輸出,可選擇梯形、S形或三角形速度曲線運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)定程、點(diǎn)動(dòng)、返回原點(diǎn)和原點(diǎn)搜索等運(yùn)動(dòng)控制。程序設(shè)計(jì)可選擇相對坐標(biāo)系或絕對坐標(biāo)系,按照圖2所示的梯形圖編程運(yùn)行,可實(shí)現(xiàn)各種磨削加工所應(yīng)遵循的運(yùn)行曲線。圖3表示該數(shù)控系統(tǒng)準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)鐵路軸承內(nèi)套擋邊粗、精、光磨削加工和3MZ2120磨床快進(jìn)、快退幾個(gè)階段的速度控制和位置控制的運(yùn)動(dòng)軌跡。

2.4觸摸屏人機(jī)界面設(shè)計(jì)

基于高端PLC的磨削數(shù)控系統(tǒng)可選用觸摸屏人機(jī)界面(ProgrammableTer2minal,PT),采用組態(tài)工具軟件和圖形庫(開關(guān)、燈、棒圖等)以及動(dòng)畫功能等,按照磨削工藝流程要求進(jìn)行系統(tǒng)操作界面設(shè)計(jì)。下面以3MZ2120磨削數(shù)控系統(tǒng)操作界面為例介紹設(shè)計(jì)過程和效果。根據(jù)磨削數(shù)控操作和顯示的需要,該系統(tǒng)主界面下設(shè)8個(gè)子畫面(圖4)。系統(tǒng)上電自動(dòng)進(jìn)入主界面,核對操作密碼后彈出主菜單,在主界面上點(diǎn)擊操作可轉(zhuǎn)移相應(yīng)的子界面。加工參數(shù)和修整參數(shù)設(shè)置界面提供設(shè)置數(shù)控磨削相關(guān)參數(shù)提示;手動(dòng)操作和手動(dòng)修整界面用于快前、快退、慢前、慢退、返回等手動(dòng)位置控制和手動(dòng)修整砂作,為設(shè)備調(diào)試提供便利;自動(dòng)報(bào)警界面利用觸摸屏人機(jī)界面本身具有的報(bào)警功能設(shè)計(jì),對油霧、液壓系統(tǒng)、機(jī)床電器系統(tǒng)、料槽狀態(tài)、冷卻系統(tǒng)和伺服電機(jī)等實(shí)施監(jiān)測和自動(dòng)報(bào)警,當(dāng)發(fā)生故障時(shí)觸摸屏立刻彈出報(bào)警信息(報(bào)警時(shí)間、故障代碼及應(yīng)對措施等);自動(dòng)運(yùn)行界面(圖5)采用棒圖顯示當(dāng)前磨削余量值;采用動(dòng)畫方式實(shí)時(shí)顯示加工狀態(tài)和加工位置等。還設(shè)有“緊急停車”等應(yīng)急按鈕。PT有RS232/422/485通訊口,能夠兼容眾多廠家的PLC。人機(jī)界面應(yīng)用程序可脫機(jī)編制和調(diào)試,然后下載到PT上運(yùn)行,PLC一般通過RS232接口與PT相連。許多PT還配備并行接口,可直接與打印機(jī)連接,實(shí)時(shí)打印數(shù)據(jù)或進(jìn)行屏幕拷貝。

篇（3）

2數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)出現(xiàn)的問題

數(shù)控機(jī)床在電器控制系統(tǒng)方面的故障一般都是強(qiáng)電故障和弱電故障兩種，具體如下所述。

2.1弱電故障弱電指的是數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中的電子的元器件以及集成電路為主要的控制的部分。弱電故障中又可以分為硬件發(fā)生的故障和軟件發(fā)生的故障。硬件故障主要是指各種集成電路內(nèi)部的芯片或者是接插件等出現(xiàn)的事故。軟件故障指的是在硬件都屬于正常的情況下，內(nèi)部發(fā)生的各種動(dòng)作性的問題或者是數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟失等問題，一般比較常見的例子有加工程序出現(xiàn)錯(cuò)誤或者是計(jì)算機(jī)的運(yùn)行出現(xiàn)錯(cuò)誤以及系統(tǒng)的程序或者是參數(shù)出現(xiàn)錯(cuò)誤等。

2.2強(qiáng)電故障強(qiáng)電部分指的是控制系統(tǒng)之中出現(xiàn)的主回路或者是大功率的回路中的繼電器或者是電源變壓器等一系列的電氣的元件以及其中組成的控制電路。強(qiáng)電故障雖然在維修或者是診斷問題的部分較為簡單，但是因?yàn)槠涮幱谝环N高壓以及大電流的工作狀態(tài)之下，所以一般強(qiáng)電發(fā)生故障的次數(shù)要多于弱點(diǎn)故障，因此需要相關(guān)的維護(hù)和維修人員能夠予以重視。

3解決方法

3.1調(diào)節(jié)法在解決數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的眾多辦法中，調(diào)節(jié)的方法是其中最為簡單的一種。調(diào)節(jié)法主要是通過對于電位計(jì)進(jìn)行調(diào)整，以此來達(dá)到修復(fù)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障的目的。最佳的調(diào)整辦法是對于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和被拖動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)來進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)整，并實(shí)現(xiàn)最佳的匹配的一種較為綜合性的調(diào)節(jié)的辦法。這種調(diào)節(jié)的辦法也較為簡單，可以使用一臺(tái)但是多線的記錄儀來或者是雙蹤示波器來對于觀察指令和速度反饋的一種相互響應(yīng)的關(guān)系。一般都是通過對于速度調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)以及積分的時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，促使伺服系統(tǒng)能夠達(dá)到比較高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的一種特征，但是又不會(huì)出現(xiàn)振蕩的一種最恰當(dāng)?shù)臓顟B(tài)。另外，在現(xiàn)場如果沒有示波器的情況下，相關(guān)的工作人員可以根據(jù)自己以往的工作經(jīng)驗(yàn)，調(diào)節(jié)來使得電機(jī)起振并向反方向慢慢進(jìn)行調(diào)節(jié)，一直調(diào)節(jié)到消除振蕩狀態(tài)為止。

3.2復(fù)位法如果數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)由于突發(fā)性故障而引起系統(tǒng)報(bào)警的情況，那么可以是他呀復(fù)位法患者是開關(guān)系統(tǒng)電源來進(jìn)行依次地操作來消除故障。但是如果系統(tǒng)內(nèi)部的工作存儲(chǔ)的區(qū)域掉電并且插拔電路板以及電池欠壓，而造成系統(tǒng)出現(xiàn)混亂的現(xiàn)象，那么就需要對于系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作來進(jìn)行清除，但是在清除之前需要提前做好數(shù)據(jù)和信息的拷貝，以免丟失數(shù)據(jù)。但是如果初始化操作之后故障依舊沒有排除，那么就需要進(jìn)行硬件方面的檢查和診斷。

3.3更正法所謂的更正法指的是對于系統(tǒng)中的參數(shù)進(jìn)行修改，程序更正的辦法。系統(tǒng)的參數(shù)主要是用來確定系統(tǒng)的功能的一種依據(jù)，如果系統(tǒng)的參數(shù)在設(shè)定的時(shí)候出現(xiàn)錯(cuò)誤那么就很可能造成系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者是系統(tǒng)中的某一項(xiàng)的功能失去作用。有的時(shí)候可能會(huì)因?yàn)橛脩舻某绦虺霈F(xiàn)錯(cuò)誤而導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)故障而停止運(yùn)作。在這種情況下，系統(tǒng)修復(fù)可以使他系統(tǒng)的搜索功能進(jìn)行檢查，來對于用戶的程序中出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行搜索，在搜索完成之后依次改正，這樣才能在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤之后進(jìn)行改正，系統(tǒng)才能恢復(fù)運(yùn)行。數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展在未來的發(fā)展道路中將不斷走向開放式的發(fā)展形式，由于其可靠性和低成本等一系列的優(yōu)點(diǎn)，將會(huì)促使更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)的商家逐步走向甲方是的發(fā)展形勢。其中，數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)在速度方面也將走向高速化的發(fā)展道路，精度方面也會(huì)得到一定的發(fā)展。另外，數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)還會(huì)向智能化方面進(jìn)行轉(zhuǎn)變。人工智能機(jī)在我國的研究和發(fā)展已經(jīng)走向了一定的程度，其在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展也在不斷深入，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度也將趕上時(shí)代的潮流，走向智能化的發(fā)展道路。

篇（4）

二、當(dāng)前視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用中存在的問題

1、我縣“天眼”視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一期工程建設(shè)的社會(huì)治安動(dòng)態(tài)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，共有35個(gè)視頻探頭，以單獨(dú)立桿標(biāo)準(zhǔn)安裝在縣城各個(gè)重要路口及位置，該視頻探頭雖可360度旋轉(zhuǎn)，并自動(dòng)記錄圖像，但因建設(shè)模式采用的是“電信建設(shè)，公安租用”，所以在設(shè)備選型、配套設(shè)施等方面都存在有一定的局限性，首先目前電信采用的前端攝像機(jī)和編碼器等設(shè)備型號(hào)較早，參數(shù)、性能等不能滿足我縣安全監(jiān)控工作需要，有些監(jiān)控錄象機(jī)的參數(shù)、性能等在相關(guān)網(wǎng)站上查找不到。其次對監(jiān)控點(diǎn)安裝時(shí)沒有考慮到輔助光源，造成白天圖像效果尚可，夜間因光源不足或缺少光源、監(jiān)控?cái)z像頭防護(hù)罩未及時(shí)清理灰塵，造成視頻監(jiān)控成像模糊，無法辨認(rèn)，大大降低了實(shí)戰(zhàn)效能。如所安裝的35個(gè)視頻探頭在夜晚光源不足或缺少光源、監(jiān)控?cái)z像頭防護(hù)罩未及時(shí)清理灰塵時(shí)，造成視頻監(jiān)控成像模糊，無法辨認(rèn)。由于以上種種原因嚴(yán)重影響社會(huì)治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)戰(zhàn)效能，我們建設(shè)社會(huì)治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)的目的不是為了看，現(xiàn)在連看都看不清的一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)，更談不上服務(wù)于實(shí)戰(zhàn)、更深層次的應(yīng)用了。

2、現(xiàn)有技防監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋面雖高，但單位值班人員落實(shí)不夠好。監(jiān)控室內(nèi)值班人員不足，無法保證夜晚值班質(zhì)量，因值班人員嚴(yán)重不足，從而導(dǎo)致值班人員沒有足夠的時(shí)間去認(rèn)真觀察監(jiān)控圖像，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)犯罪，只能亡羊補(bǔ)牢。

3、對已建的技防監(jiān)控系統(tǒng)使用及后期維護(hù)還存在一些問題。一是缺乏具有熟悉監(jiān)控系統(tǒng)的專職人員對技防監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控；二是日常線路的維護(hù)和保養(yǎng)工作沒有及時(shí)得到落實(shí)，導(dǎo)致許多監(jiān)控點(diǎn)出現(xiàn)圖像不清及黑屏等問題無法及時(shí)得到解決。

4、視頻功能本身不合理，雖可以360度人工旋轉(zhuǎn)，但無法自動(dòng)定時(shí)定角度旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)全天候、全方位監(jiān)控。

5、監(jiān)控器的位置擺放不合理，觀察不到關(guān)鍵位置和必經(jīng)之路或攝像機(jī)易被破壞。主要體現(xiàn)在監(jiān)控點(diǎn)施工不規(guī)范，安裝質(zhì)量大打折扣，施工中直接將攝像機(jī)安裝在建筑物、路旁電桿或其它附屬物上，既不安全，也不利于全方位監(jiān)控，有的監(jiān)控點(diǎn)安裝時(shí)沒有考慮輔助光源，造成白天圖像效果尚可，夜間圖像效果模糊，大大降低了實(shí)戰(zhàn)效能。

6、多個(gè)新建住宅小區(qū)及重點(diǎn)部位未安裝視頻監(jiān)控。從目前我縣社會(huì)面監(jiān)控系統(tǒng)使用情況看，視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)雖然起步較早，但與經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、農(nóng)村加快建設(shè)、動(dòng)態(tài)治安控制的要求相比，與發(fā)達(dá)地區(qū)相比，建設(shè)速度仍然滯后，監(jiān)控探頭總量還不多、密度不大，部分重點(diǎn)單位、企事業(yè)機(jī)關(guān)、道路街面、公共復(fù)雜場所、居民住宅小區(qū)等還存在監(jiān)控盲區(qū)，金融單位、加油站等內(nèi)部監(jiān)控設(shè)備安裝還沒有完全到位。特別是居民小區(qū)、企業(yè)事業(yè)等單位重點(diǎn)部位在主動(dòng)落實(shí)技防措施上顯得力度不夠，僅靠公安機(jī)關(guān)一家“單打獨(dú)斗”，導(dǎo)致社會(huì)面監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋率不高，根本無法與當(dāng)前日趨復(fù)雜的社會(huì)治安形勢相適應(yīng)。

三、對技防監(jiān)控系統(tǒng)的建議

1、在建設(shè)過程中要注重圖像存儲(chǔ)質(zhì)量、有效畫面抓錄、圖像保存時(shí)間等，最大限度地滿足實(shí)戰(zhàn)需求

在技術(shù)層面上，要廣泛應(yīng)用無線傳輸、網(wǎng)絡(luò)傳輸、移動(dòng)監(jiān)控、人像自動(dòng)識(shí)別等高端技術(shù)，并積極協(xié)調(diào)電力部門配合支持，確保夜間監(jiān)控區(qū)域光亮度達(dá)到要求，提高監(jiān)控圖像清晰度。在后續(xù)維護(hù)上，要建立一支設(shè)備維護(hù)隊(duì)伍，在各個(gè)點(diǎn)確定一至二名維修人員，負(fù)責(zé)日常檢查督導(dǎo)定期維修，以確保系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。要組織相關(guān)維修人員對監(jiān)控設(shè)備的視頻功能進(jìn)行合理調(diào)整，使它們自動(dòng)定時(shí)定角度旋轉(zhuǎn)，達(dá)到全方位自動(dòng)監(jiān)控。對監(jiān)控器的位置擺放不合理的地方，進(jìn)行重新安裝和調(diào)整，使關(guān)鍵位置和必經(jīng)之路等都能得到有效防控。

2、統(tǒng)一規(guī)劃，在建設(shè)布局上實(shí)現(xiàn)全覆蓋

縣委、縣政府要結(jié)合我縣實(shí)際，出臺(tái)全縣治安監(jiān)控實(shí)施方案，限時(shí)、保質(zhì)、保量完成任務(wù)。采取單位籌資、縣獎(jiǎng)勵(lì)的辦法解決投資經(jīng)費(fèi)，并嚴(yán)格落實(shí)獎(jiǎng)懲制度，鼓勵(lì)先進(jìn)，鞭策后進(jìn)，全面推進(jìn)。在治安保衛(wèi)重點(diǎn)單位、集鎮(zhèn)街道、車站碼頭、公共復(fù)雜場所，治安卡口、治安復(fù)雜地區(qū)等，要突出重點(diǎn)，全面安裝視頻監(jiān)控。在縣道、省道要合理布建監(jiān)控探頭，要合理布局，并且定時(shí)抓拍。各監(jiān)控系統(tǒng)、監(jiān)控點(diǎn)之間要互為補(bǔ)充、有機(jī)銜接、聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，做到跟蹤接力、連續(xù)拍錄，不留空白和盲區(qū)，做到全面覆蓋。

3、健全規(guī)章制度

篇（5）

圖1同步軸

除此之外，為保證正確地加工出螺距相同的螺紋，車床在車螺紋時(shí)的主軸和進(jìn)給軸必需同步。滾齒機(jī)的工作臺(tái)的分齒運(yùn)動(dòng)與滾刀的運(yùn)動(dòng)在滾齒時(shí)也必需同步、剛性攻絲的Z軸進(jìn)給與主軸同步等，但這種同步是指多個(gè)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度、位移之間成一定的關(guān)系，而不是相等的關(guān)系，對這種同步運(yùn)動(dòng)，本文不予討論。

實(shí)現(xiàn)同步一般有兩種方法。一是機(jī)械同步：同步系統(tǒng)由機(jī)械裝置組成。這種同步方法容易實(shí)現(xiàn)，但機(jī)械傳動(dòng)鏈復(fù)雜，傳動(dòng)件加工精度要求高，所需的零件多，難以更換傳動(dòng)比，且占用的空間大。二是電伺服同步：同步系統(tǒng)由控制器、電子調(diào)節(jié)器、功率放大器、伺服電機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)箱等組成。所需機(jī)械傳動(dòng)鏈簡單、調(diào)試方便、精度高、容易改變電子齒輪比。FANUC數(shù)控系統(tǒng)的電伺服同步功能對不同生產(chǎn)機(jī)械的要求可提供不同的配置，實(shí)現(xiàn)其同步要求。

在某些情況下，一個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)矩不夠用，但改用一個(gè)更大的伺服電機(jī)又嫌體積或慣量過大，於是以兩個(gè)伺服電機(jī)取代一個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)床的坐標(biāo)軸，這種坐標(biāo)軸被稱為串聯(lián)軸，如圖2所示。這樣由於兩個(gè)伺服電機(jī)以一個(gè)恒定的轉(zhuǎn)矩相互作用，或者通過預(yù)加負(fù)荷，在機(jī)床內(nèi)部減少間隙。這就是所謂串聯(lián)控制(TandemControl)，是另一種多電機(jī)控制。

圖2串聯(lián)軸

同步控制的概念

在電伺服同步系統(tǒng)中，“同步”的概念是指系統(tǒng)中具有兩個(gè)或兩個(gè)以上由電子控制的伺服放大器和伺服電機(jī)組成的“控制對象”，其中一個(gè)為“主(Master)控制對象”，另外一個(gè)或多個(gè)為“從(Slave)控制對象”，控制量為機(jī)械的位移或速度(對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速)。通過控制器使“從控制對象”和“主控制對象”的輸出控制量保持一定的嚴(yán)格比例關(guān)系，這種運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)稱為同步系統(tǒng)。一般同步系統(tǒng)的輸出控制量為位置和速度。前面所提到的“同步軸”，“主控制對象”與“從控制對象”的輸出控制量相等。

為了簡化討論，同步系統(tǒng)中的控制裝置可被簡化為具有一個(gè)積分環(huán)節(jié)的位置系統(tǒng)，其框圖如圖3A所示。其中KV為簡化後控制裝置的位置控制器的開環(huán)增益，XC、XO為位置輸入、輸出；FC為速度指令，Δ為位置誤差。KF為速度環(huán)增益，當(dāng)KF》1時(shí)，可把速度環(huán)近似為1；於是該控制裝置的開環(huán)增益變?yōu)镵V/S，如圖3B所示。

圖3簡化的控制裝置框圖

利用圖3的控制裝置可以組成兩種同步系統(tǒng)：

自同步系統(tǒng)(ActiveSynchronousSystem)：該控制系統(tǒng)具有兩個(gè)相同參數(shù)的控制裝置和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，分別驅(qū)動(dòng)主、從軸。控制器送出指令同時(shí)給主控制裝置和從控制裝置，經(jīng)測量同步誤差反饋給從控制裝置的輸入，用來校正同步的誤差，以保證主、從的輸出保持嚴(yán)格的比例關(guān)系，如圖4A所示。

圖4兩種同步系統(tǒng)

A)自同步系統(tǒng)B)他同步系統(tǒng)

其中XAMO為自同步系統(tǒng)主控制裝置的輸出，XASO為自同步系統(tǒng)從控制裝置的輸出，由於從控制裝置是數(shù)字控制的伺服系統(tǒng)，其輸出跟隨輸入變化；也即從控制裝置的輸出可以自動(dòng)跟隨主控制裝置的輸出變化，故稱它具有自同步能力。用C表示自同步能力：C＝¶ASO/¶XAMO(1)

他同步系統(tǒng)(PassiveSynchronousSystem)：在同步系統(tǒng)中，由控制器發(fā)出指令提供給主控制裝置，同時(shí)也提供給從控制裝置，用同樣的指令控制主從裝置使這兩種控制裝置的輸出同步，如圖4B所示。其中XPMO為他同步系統(tǒng)的主控制裝置的輸出，XPSO為他同步系統(tǒng)從控制裝置的輸出。這種同步系統(tǒng)如果由於某種原因，比如負(fù)載發(fā)生變化，主控制裝置輸出XPMO發(fā)生變化，從控制裝置的輸出不受控制，所以不能跟隨其變化，即

C＝¶XPSO/¶XPMO＝0(2)

因此該系統(tǒng)缺乏自同步能力，被稱為他同步系統(tǒng)。

自同步系統(tǒng)主要采用在要求主、從兩軸有自同步能力的機(jī)械中，并要求從控制裝置嚴(yán)格跟隨主控制裝置運(yùn)動(dòng)。

他同步系統(tǒng)主要應(yīng)用在要求主、從控制裝置的輸出的位置和速度基本相同并且具有較小的誤差的機(jī)械。比如大型龍門式雙軸同步的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。除了上面提出的自、他同步系統(tǒng)外，還可以由這兩種系統(tǒng)混合組成的混合系統(tǒng)。

FANUC數(shù)控系統(tǒng)具有兩類不同的同步功能：

簡易同步控制(SimpleSynchronousControl)：控制器發(fā)出坐標(biāo)軸移動(dòng)信號(hào)送給主、從控制裝置和兩伺服放大器，以控制伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)。系統(tǒng)不進(jìn)行同步誤差補(bǔ)償，一般情況下不對同步誤差發(fā)出警報(bào)信號(hào)。把主、從伺服電機(jī)看做一個(gè)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)。但在手動(dòng)回零時(shí)，主、從伺服電機(jī)一起運(yùn)動(dòng)一直到減速開始動(dòng)作，然後分別檢測柵格，分別進(jìn)行螺距補(bǔ)償和間隙補(bǔ)償。這種簡易同步控制見圖4B，是他同步控制系統(tǒng)，由於系統(tǒng)不進(jìn)行同步誤差補(bǔ)償，根據(jù)式(2)可知，系統(tǒng)缺乏自同步能力，說明這種控制比較適合於主動(dòng)軸與從動(dòng)軸負(fù)載條件不太相同，或者主、從兩軸對同步誤差沒有特別要求，而又要求同步運(yùn)動(dòng)工作的情況。簡易同步控制簡單，容易實(shí)現(xiàn)；用軟件也很方便實(shí)現(xiàn)，在數(shù)控系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

同步控制(SynchronousControl)：控制器發(fā)出主動(dòng)軸移動(dòng)的信號(hào)同時(shí)送給從動(dòng)軸，於是，主、從具有相同的路徑。同時(shí)移動(dòng)過程中不斷檢測同步誤差，并向從動(dòng)側(cè)輸出補(bǔ)償指令。如圖4A所說明，這種控制是一種自同步控制系統(tǒng)，由於系統(tǒng)不斷向從動(dòng)側(cè)輸出補(bǔ)償指令，設(shè)主、從控制器的增益為k1、k2，且k1＝k2；那么根據(jù)式(1)可以推出，C＝¶XSAO/¶XAMO＝1，因此系統(tǒng)具有較好的同步能力。比較適合主動(dòng)軸與從動(dòng)軸間的轉(zhuǎn)矩干涉較少的機(jī)械，但主動(dòng)軸與從動(dòng)軸間剛性較低。

對於長行程的同步軸，由於測量尺的絕對精度(誤差)和熱膨脹可能發(fā)生扭搓，在這樣的情況下，同步軸的主、輔電機(jī)互相拉，由此如果電機(jī)流過大電流，電機(jī)可能過熱，這主要是測量的位置誤差所致。螺距補(bǔ)償可以補(bǔ)償測量尺的誤差，但不能補(bǔ)償因溫度變化而產(chǎn)生的熱膨脹誤差。在此情況下，F(xiàn)ANUC數(shù)控系統(tǒng)采用同步軸的自動(dòng)補(bǔ)償法進(jìn)行補(bǔ)償，該功能檢測主、從軸的轉(zhuǎn)矩差值并把這差值用來校正從動(dòng)軸的位置以減少轉(zhuǎn)矩誤差。如圖5所示。

圖5同步軸自動(dòng)補(bǔ)償

串聯(lián)控制的概念

串聯(lián)控制的概念與電機(jī)的串聯(lián)工作相似，以直流伺服電機(jī)為例，假定圖6為兩個(gè)相同參數(shù)的伺服電機(jī)串聯(lián)在一起，電源電壓為U，如果兩個(gè)伺服電機(jī)所承受的負(fù)載一樣，那麼，兩個(gè)電機(jī)的反電勢相等。如果M1電機(jī)承受較大的負(fù)載，電機(jī)的電流就會(huì)加大，流過電機(jī)M2的電流增大，M2的輸出轉(zhuǎn)矩也會(huì)加大，電機(jī)也加速。如果M1電機(jī)承受較大的負(fù)載而使電機(jī)速度有降低的趨勢，那麼，由於M1速度降低，M2將施加較大的電壓，因而也使M2反電勢加大，其速度有增大的趨勢，抵消M1的速度降落，使兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)矩相等，速度相等達(dá)到平衡。這類串聯(lián)控制在機(jī)床驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域很早就得到了應(yīng)用，如龍門刨床的刨臺(tái)運(yùn)動(dòng)。對於大型機(jī)械的控制，在一個(gè)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩不足以移動(dòng)工作臺(tái)時(shí)，往往采用兩個(gè)電機(jī)。FANUC數(shù)控系統(tǒng)串聯(lián)控制的兩個(gè)電機(jī)，分別稱為主(Main)電機(jī)和輔(Sub)電機(jī)；以區(qū)別於同步控制中的主(Master)電機(jī)和從(Slave)電機(jī)。以上利用兩個(gè)電機(jī)說明了對串聯(lián)控制的原理。

圖6串聯(lián)工作的電機(jī)

實(shí)際FANUC數(shù)控系統(tǒng)串聯(lián)控制功能工作原理見圖7。它是由數(shù)字伺服控制來實(shí)現(xiàn)。對於大型工作臺(tái)的負(fù)荷，如果一個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩帶不動(dòng)，或者一個(gè)電機(jī)的慣量太大，那麼可以用兩個(gè)電機(jī)代替，由軟件控制給主和輔電機(jī)相同的轉(zhuǎn)矩指令。於是可以把它當(dāng)作一個(gè)“串聯(lián)軸”進(jìn)行處理，這就構(gòu)成了串聯(lián)控制。一般速度反饋從主電機(jī)反饋，如果機(jī)械具有較大的間隙，并且輔電機(jī)的移動(dòng)在間隙之內(nèi)，速度控制就進(jìn)行不了，且機(jī)械會(huì)發(fā)生大的沖擊。為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生，把主、輔電機(jī)速度的平均值作為速度反饋值比較合理。

應(yīng)該注意，同步控制是以同樣的位置指令同時(shí)送給主軸和從軸；而串聯(lián)控制是以同樣的轉(zhuǎn)矩指令同時(shí)送給主軸和輔軸。

圖7串聯(lián)控制原理

預(yù)加負(fù)荷與間隙的消除

一般來說，具有大齒輪降速比的機(jī)械，總存在機(jī)械間隙量。為了減少主、輔軸間的間隙，經(jīng)常采用預(yù)加負(fù)荷的方法減少間隙。FANUC數(shù)控系統(tǒng)在串聯(lián)控制時(shí)，可以加一個(gè)固定的預(yù)負(fù)荷到主、輔電機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令上。那麼相反方向的轉(zhuǎn)矩可以一直維持主、輔電機(jī)的張力。在串聯(lián)控制時(shí)，預(yù)加負(fù)荷可以很容易去除齒輪、齒條這樣的機(jī)構(gòu)主軸與輔軸間的間隙。不過這種預(yù)負(fù)荷并不能降低滾珠絲桿和工作臺(tái)間的間隙。如圖8所示，當(dāng)預(yù)加負(fù)荷的機(jī)械在加速、減速時(shí)，主、輔電機(jī)產(chǎn)生相同方向的轉(zhuǎn)矩，串聯(lián)控制系統(tǒng)工作在負(fù)荷均分的工作方式，像圖8的2和3；

圖8預(yù)負(fù)荷的功能

當(dāng)它在常速運(yùn)行的情況，系統(tǒng)的工作取決於摩擦力與預(yù)負(fù)荷的情況，工作在負(fù)荷均分或者反間隙的工作方式。在預(yù)負(fù)荷大於摩擦力時(shí)，工作在反間隙的狀態(tài)；在摩擦力大於預(yù)負(fù)荷時(shí)，工作在負(fù)荷均分的狀態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)的進(jìn)給停止時(shí)，這時(shí)預(yù)負(fù)荷在主、輔軸間產(chǎn)生張力，系統(tǒng)工作在反間隙的工作方式。根據(jù)上面的分析，可以合理選擇預(yù)負(fù)荷的特性而保證在傳動(dòng)過程中消除間隙。

應(yīng)用

上文已說明，多電機(jī)可采用同步軸和串聯(lián)軸虛擬為一個(gè)數(shù)控坐標(biāo)軸；那么什么情況下采用同步軸？什麼情況采用串聯(lián)軸呢？串聯(lián)控制主要用在下列場合：

篇（6）

由于我國水利建設(shè)資金來源于政府與國家的投資，雖然國家所下?lián)艿慕ㄔO(shè)資金足以實(shí)現(xiàn)水利工程的建設(shè)，但是在實(shí)際的水利工程建設(shè)中，部分水利工程建設(shè)管理人員為了獲取高額利潤，從國家下?lián)艿馁Y金中套取一部分，導(dǎo)致配套建設(shè)資金并沒有足額到位。由于水利自動(dòng)化監(jiān)控一般是在工程建設(shè)的末期才進(jìn)行，工程建設(shè)資金可能已經(jīng)在前期的工程中消耗過多，造成在工程末期往往會(huì)因?yàn)橘Y金不足而難以實(shí)現(xiàn)如期建設(shè)，其投入使用也延期，且質(zhì)量方面并沒有達(dá)到要求。此外，國家對水利建設(shè)中的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)投資政策并沒有落實(shí)到位，在沒有政策作為依據(jù)的前提下難以將資金有效的應(yīng)用在水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中。

1.2系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量難以控制

由于水利工程建設(shè)項(xiàng)目的質(zhì)量受多方面因素的影響，工程質(zhì)量與施工單位的施工技術(shù)、管理能力及監(jiān)理單位的監(jiān)理力度等方面有關(guān)。由于水利工程在很大程度上受施工人員的技術(shù)及施工單位人員流動(dòng)性較強(qiáng)等因素的直接影響，導(dǎo)致有效的水利自動(dòng)化監(jiān)督控制工作難以開展，而施工單位缺乏能力較強(qiáng)的技術(shù)人員及監(jiān)督管理人員，導(dǎo)致水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的質(zhì)量檢測技術(shù)仍較為落后。水利自動(dòng)化監(jiān)督控制涉及到多方面的知識(shí)，要求技術(shù)人員必須具備工程管理、自動(dòng)化管理以及自動(dòng)化控制等綜合性知識(shí)，然而這種綜合性人才比較缺乏，導(dǎo)致水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的質(zhì)量難以得到有效保障，技術(shù)人員的缺乏在很大程度上制約著我國水利建設(shè)的發(fā)展。

2無線通信技術(shù)在水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

在技術(shù)不斷更新與發(fā)展的年代，無線通信技術(shù)也在不斷發(fā)展，水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在技術(shù)的支持下也迅速發(fā)展。目前我國無線通信技術(shù)正在不斷發(fā)展與完善，實(shí)現(xiàn)了水利監(jiān)控系統(tǒng)的智能化與自動(dòng)化。無線通信技術(shù)在水利監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，在水利監(jiān)控系統(tǒng)中，包括水利工控監(jiān)控系統(tǒng)、水利水情自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)、水利綜合監(jiān)控系統(tǒng)，而這三大系統(tǒng)中又包括多個(gè)子系統(tǒng)，因此水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)具備明顯的復(fù)雜性。

2.1在水利水情自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

水利水情自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)將農(nóng)村的雨水、水利情況等情況作為監(jiān)測對象，因此監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)一般設(shè)置在農(nóng)村或者深山區(qū)。水利水情自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)包括雨水情自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)及農(nóng)田水利自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)，這兩個(gè)子系統(tǒng)之間既有聯(lián)系也有一定的區(qū)別。前者主要是根據(jù)雨水量及雨水期等相關(guān)情況對汛期各時(shí)段的水位進(jìn)行監(jiān)督控制，從而為防汛工作提供重要的數(shù)據(jù)資料。雨水情自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)將監(jiān)控的相關(guān)信息上傳到上級(jí)防汛指揮部門，通過不同的網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)。而水利水情自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)中的農(nóng)田水利自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測對象具體包括水流的地理位置、水流速度、風(fēng)速、土壤的含水量、降水量等，這些監(jiān)測對象所獲取的數(shù)據(jù)具有一定的集中性與分散性，監(jiān)控點(diǎn)之間的距離較短。由于農(nóng)村的條件有限，系統(tǒng)規(guī)模一般較小，限制了水利水情自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，采用無線通信技術(shù)能有效地彌補(bǔ)落后地區(qū)系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)量少的缺點(diǎn)，發(fā)揮無線通信技術(shù)的優(yōu)勢。由于建設(shè)條件有限，因此系統(tǒng)建設(shè)必須一次性完成，因此可以將無線局域網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與有線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相結(jié)合，從而組建出數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，避免高額建設(shè)，減少了監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)費(fèi)用。

2.2在水利工控自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

在水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中，水利工控自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)與企業(yè)的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)具有一定的相似性。該系統(tǒng)主要是以實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻的方式以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的有效監(jiān)督與控制。由于系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸速度、安全性及信道有較高的要求，因此必須加強(qiáng)對系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制，建立配電室和中央控制室，采用配置較高的工控機(jī)及高清攝像機(jī)進(jìn)行視頻監(jiān)控。建立信息化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)是水利信息化建設(shè)的重要內(nèi)容，目前我國部分水利工程的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)建立了小型局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)已經(jīng)正式開展。

2.3在水利綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

水利綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)主要是應(yīng)用于大壩的監(jiān)控，其中包括了河道綜合治理與大中型水庫的除險(xiǎn)加固這兩個(gè)方面。近年來，我國加強(qiáng)了對水利的綜合治理力度，我國政府也在不斷加大對水利綜合治理的資金支持與技術(shù)支持。我國財(cái)政資金對水利監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的大力支持在很大程度上加強(qiáng)了對水庫的建設(shè)，進(jìn)一步加快了我國水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的進(jìn)度。由于河壩是防洪的關(guān)鍵地段，因此在進(jìn)行水利工程建設(shè)時(shí)必須加大監(jiān)管力度，相關(guān)技術(shù)人員通過不斷總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)。水利綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的組網(wǎng)方式主要采用光纜作為主要的信道，接著再使用光電轉(zhuǎn)換的形式。此種組網(wǎng)方式具有信道寬、防雷擊等外部影響、網(wǎng)絡(luò)速度快等優(yōu)點(diǎn)，然而這些系統(tǒng)的施工所需成本較高，且難度較大，導(dǎo)致工程建設(shè)的后期維護(hù)費(fèi)用較高，且支出費(fèi)用超過了預(yù)算。在河道的綜合性管理中，可以采用有線與無線相結(jié)合、局域與廣域相融通的組網(wǎng)方式進(jìn)行，在組網(wǎng)方式的選擇方面，可以在每一個(gè)河壩的監(jiān)控終端設(shè)置無線局域網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)各個(gè)監(jiān)督控制點(diǎn)來選擇合適的組網(wǎng)方式，實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效傳輸。可以采用直接鋪設(shè)的方式布置光纜，能有效地減少雷擊等外部影響，但這種方式容易導(dǎo)致土建設(shè)置被損害，且信道恢復(fù)慢，誤碼率較高。而采用無線局域網(wǎng)絡(luò)與有線局域網(wǎng)的組網(wǎng)方式具有較大的優(yōu)勢，與其它組網(wǎng)方式相比，其無線局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)比較簡單，且安全性較高等，能有效的減少施工量，降低了系統(tǒng)維護(hù)率。無線通信技術(shù)在水利綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的作用很明顯，有利于數(shù)據(jù)的集中上傳，實(shí)現(xiàn)其實(shí)時(shí)有效的監(jiān)測職能。

篇（7）

1概述

圖像監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)、郵電、銀行等部門應(yīng)用較多，在電力系統(tǒng)的應(yīng)用尚處于初期和推廣階段。該系統(tǒng)將現(xiàn)場攝像機(jī)攝得的圖像通過一定的通訊通道傳到監(jiān)視中心，即可以清晰地看到現(xiàn)場的實(shí)際情況。圖像監(jiān)控在電力系統(tǒng)中有以下功能和特點(diǎn)：

（1）適用于無人值班變電所，監(jiān)視變電所的設(shè)備運(yùn)行和操作狀況、發(fā)熱情況，解決防火、防盜問題，并逐漸與操作人員現(xiàn)場操作的遠(yuǎn)方監(jiān)視相結(jié)合，必要時(shí)各監(jiān)控中心的圖像信息數(shù)據(jù)要上局計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，供網(wǎng)絡(luò)用戶察看。

（2）由于變電所之間距離較遠(yuǎn)，通常幾十公里，甚至上百公里，通訊是用光纖、微波或電話線等方式進(jìn)行連接，圖像信號(hào)傳到監(jiān)控中心必須經(jīng)過壓縮和解壓縮，因此圖像質(zhì)量較之現(xiàn)場的模擬信號(hào)稍有損失，必須選擇好的壓縮和解壓縮的方式以盡量減少圖像的損失。

（3）變電所設(shè)備的圖像監(jiān)視以靜態(tài)物體為主，

動(dòng)態(tài)物體為輔（如操作、防盜等）；監(jiān)視平時(shí)需登高或帶電位置的設(shè)備情況，如滲油、發(fā)熱、冒煙等狀況；電力大樓的各管理、監(jiān)視用戶通過MIS網(wǎng)的終端進(jìn)行監(jiān)控。

（4）要有撤防和布防功能。當(dāng)變電所有人工作時(shí)，要撤防，以免誤報(bào)警。當(dāng)變電所位于無人狀態(tài)時(shí)，要布防。

（5）控制功能的主要對象是云臺(tái)和鏡頭，包括云臺(tái)的左右旋轉(zhuǎn)、上下俯仰、鏡頭聚焦、光圈調(diào)整和變焦變倍功能。對于多個(gè)云臺(tái)和鏡頭的控制，一般采用諸如89C51，8031等單片機(jī)加以選擇和控制。

2電力系統(tǒng)圖像監(jiān)控的組成

無人值班變電所的圖像監(jiān)控主要由攝像機(jī)、云臺(tái)、編碼器、解碼器、畫面分割器、視頻監(jiān)視器等部分組成。另外，還需與照明系統(tǒng)和防火、防盜系統(tǒng)相結(jié)合，成為一個(gè)完整的監(jiān)控系統(tǒng)。

2.1攝像機(jī)（包括云臺(tái)）

攝像機(jī)可分為：黑白、彩色、廣角、調(diào)焦、一體化等多種，適用于不同情況，技術(shù)參數(shù)也各不相同，黑白攝像機(jī)適用于光線不充足地區(qū)及夜間無法安裝照明設(shè)備的地區(qū)，可選的分辨率通常高于彩色攝像機(jī)。彩色攝像機(jī)可以觀察設(shè)備的紅綠燈等情況。一般在變電所采用彩色攝像機(jī)，經(jīng)費(fèi)緊張或攝像機(jī)數(shù)目較多時(shí)，在電容器室、電纜層等地可采用黑白攝像機(jī)；門廳可采用廣角鏡頭的攝像機(jī)；控制室、開關(guān)室宜采用連帶鏡頭、自動(dòng)光圈的攝像機(jī)，對準(zhǔn)目標(biāo)后能迅速自動(dòng)調(diào)整，不會(huì)因支架的抖動(dòng)或人工因素造成調(diào)整困難；球型一體化攝像機(jī)是將攝像機(jī)、光學(xué)鏡頭、全方位云臺(tái)、解碼驅(qū)動(dòng)器以及附屬的底座和防護(hù)罩，集成在一個(gè)單元中，可以嵌入天花板、吸頂安裝或支架安裝，適用于室外和主控室墻壁距監(jiān)控屏較遠(yuǎn)的地區(qū)。室外攝像機(jī)還可內(nèi)置自動(dòng)溫感排風(fēng)和自動(dòng)防霜裝置，可進(jìn)行64點(diǎn)全方位預(yù)置，隨時(shí)對2～3臺(tái)主變油位、中性點(diǎn)閘刀、電容器以及圍墻外場景進(jìn)行監(jiān)視，總體上降低成本。

此外由于壓縮方式對圖像的限制，如果圖像傳遞后清晰度最高只能做到640×480，則攝像機(jī)的只要選擇480線水平清晰度即可，不必選擇太高清晰度，以免增加造價(jià)。

2.2視頻監(jiān)視器

監(jiān)視器可分多種：工業(yè)監(jiān)視器、電腦屏幕、電視機(jī)、數(shù)十臺(tái)監(jiān)視器組成的電視墻等，可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。一般采用計(jì)算機(jī)作為監(jiān)視器的，易于操作和控制，由于要顯示多畫面圖像，宜采用17英寸以上的屏幕。采用電視機(jī)作為監(jiān)視器，價(jià)格便宜，但圖像線數(shù)較低，對圖像要求較低的場合比較適用；工業(yè)監(jiān)視器清晰度較好，但控制和調(diào)節(jié)參數(shù)的靈活度不如計(jì)算機(jī)，條件允許的情況下可以采用計(jì)算機(jī)和工業(yè)監(jiān)視器并用的方式。

2.3畫面分割器

使用畫面分割器能同時(shí)顯現(xiàn)前端多個(gè)攝像機(jī)輸出的畫面。它分為固定式的四畫面分割器和4個(gè)以上的多畫面分割器。在監(jiān)控室用計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)視時(shí)，易采用4畫面分割設(shè)備，既使每個(gè)畫面比較清晰，容易觀察，又可以觀看多個(gè)圖像；4個(gè)以上的畫面比較小，且設(shè)備的價(jià)格比較高。

2.4編解碼設(shè)備及相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)

遠(yuǎn)程的圖像傳輸涉及到圖像的壓縮和解壓縮，一般編碼器放置在變電所的控制室內(nèi)，將現(xiàn)場的圖像數(shù)據(jù)壓縮為數(shù)字信號(hào)，傳送到監(jiān)控中心，解碼器放置在監(jiān)控中心，解開壓縮的數(shù)據(jù)。編碼器和解碼器是互相對應(yīng)的。有一對一的配置方式，也有一對多的配置方式。基于主機(jī)的視頻圖像壓縮技術(shù)有面向硬件的和面向軟件的（如Intel的In－deo）兩大類。面向硬件的是基于DCT變換（離散余弦變換）等，有如下三種不同的算法：

（1）視頻圖像壓縮算法DVI（數(shù)字視頻交互），壓縮后圖像數(shù)據(jù)率為1．5Mbps。

（2）用于綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）通信中的H．261算法。

（3）用于動(dòng)態(tài)圖像壓縮的MPEG標(biāo)準(zhǔn)，目前有MPEG1，MPEG2，MPEG4三種算法。其中MPEG1的圖像質(zhì)量與家用電視系統(tǒng)相近，壓縮后的數(shù)據(jù)率為1Mbps～2Mbps，亮度信號(hào)的分辨率為360×240，色度信號(hào)的分辨率為180×120，每秒30幀。MPEG2算法的原始目標(biāo)是對每秒30幀的720×572分辨率的視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮，壓縮后的數(shù)據(jù)傳輸速率為5Mbps～10Mbps。

目前應(yīng)用較多的為H．261，MPEG1和MPEG2三種方式，由于變電所的圖像是靜態(tài)和動(dòng)態(tài)相結(jié)合，以靜態(tài)為主，因此三種方式都適合，當(dāng)然，高倍率的數(shù)據(jù)壓縮是以損失原始數(shù)據(jù)信息量為代價(jià)的，會(huì)影響到傳輸圖像的質(zhì)量。

3圖像監(jiān)控系統(tǒng)方案的比較

3.1監(jiān)控與通訊

（1）監(jiān)控方式

1）由調(diào)度或監(jiān)控中心（在局大樓內(nèi)）統(tǒng)一監(jiān)視、控制，適用于變電所數(shù)量不多，分布較集中的電力局。

2）由若干監(jiān)控中心分別監(jiān)控變電所，再將圖像上傳到局大樓的方式，三級(jí)結(jié)構(gòu)，適用于變電所數(shù)量較多，分布較廣的地區(qū)。

3）監(jiān)控中心與MIS網(wǎng)終端應(yīng)有一定的優(yōu)先級(jí)，一般來說，監(jiān)控中心優(yōu)先控制和操作，MIS終端只能監(jiān)視和切換畫面，兩者不能有沖突．（2）通訊與傳輸方式

圖像視頻信號(hào)的傳輸途徑有多種：一點(diǎn)多址小微波、音頻電纜擴(kuò)頻通訊傳輸、光纖2M數(shù)據(jù)口傳輸、電話電纜傳輸?shù)确绞健膶?shí)際應(yīng)用效果來看，光纖傳輸效果最好。用電話線傳輸圖像容易產(chǎn)生斷續(xù)現(xiàn)象，不利于觀察防火、防盜現(xiàn)象，但觀察靜態(tài)事物，尚可應(yīng)用。

圖像監(jiān)控系統(tǒng)的分布與通訊通道的布置有關(guān)，有以下幾種方式：變電所與監(jiān)控中心有直接的通訊連接；變電所與局大樓有直接的光纖連接，監(jiān)控中心再與局大樓有通訊連接，兩種情況考慮的方案應(yīng)有所不同。

信息傳輸通常采用TCP／IP和網(wǎng)絡(luò)組波（Multicast）的技術(shù)，最大限度利用了網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能和網(wǎng)絡(luò)帶寬，避免網(wǎng)絡(luò)的擁塞．

3.2信息壓縮形式

（1）硬件壓縮、軟件解壓的方式

用一個(gè)軟件就能解決所有的解壓縮問題，且升級(jí)換代容易，降低了成本，MIS網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)只要安裝相應(yīng)的軟件并授權(quán)，就可以成為一臺(tái)功能齊全的監(jiān)控主機(jī)，但穩(wěn)定性較硬件為差，同一監(jiān)控中心的變電所之間兼容性差。

（2）硬件壓縮、硬件解壓的方式

穩(wěn)定性好，若采用一對多解碼器，成本較低，但兼容性差；若采用一對一編解碼器，只要總體設(shè)計(jì)原理相同，不受產(chǎn)品限制，但主站的控制軟件也不具備兼容性，且監(jiān)控中心的解碼設(shè)備數(shù)量繁多，若監(jiān)控中心的通訊通過調(diào)度中心轉(zhuǎn)發(fā)，則電力大樓的硬件設(shè)備也很多，且需要兩套編解碼設(shè)備，上網(wǎng)需要兩次壓縮解壓縮。

3.3控制界面操作

主站軟件在控制云臺(tái)方面的操作有兩種方式：

（1）界面提供專業(yè)控制面板，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊相應(yīng)的方向進(jìn)行控制。

（2）直接在圖形界面上引導(dǎo)云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，鼠標(biāo)指針向哪個(gè)方向滑動(dòng)云臺(tái)就朝相應(yīng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

后種方式對于監(jiān)控人員來說，非常方便，易于操作。

可以在電子地圖上直接用鼠標(biāo)雙擊獲得遠(yuǎn)程終端的圖像和對應(yīng)攝像機(jī)切換和控制權(quán)。地圖可完全模擬相應(yīng)變電所環(huán)境，方便操作人員尋找攝像機(jī)和快速切換。

3.4發(fā)熱報(bào)警裝置

變電所設(shè)備發(fā)熱也是比較常見的問題，時(shí)間一長，容易造成事故。可以采用兩種方法監(jiān)視無人值班變電所的發(fā)熱狀況：

（1）用紅外攝像機(jī)進(jìn)行監(jiān)視報(bào)警，成本較高。

（2）用金屬片發(fā)熱變色，攝像機(jī)自動(dòng)巡回檢測后自動(dòng)報(bào)警，比常規(guī)的紅外測溫儀要方便很多。金屬片一般裝設(shè)在開關(guān)或變壓器的端頭位置。

3.5無線攝像機(jī)和無線對講設(shè)備

采用無線攝像機(jī)和無線對講設(shè)備，當(dāng)變電所有人巡視或操作時(shí)，隨身攜帶以便于遠(yuǎn)方監(jiān)視，防止走錯(cuò)間隔或誤操作。為今后變電所單人操作監(jiān)視的運(yùn)行方式做好技術(shù)準(zhǔn)備。

無線攝像機(jī)體積小，且通常鏡頭和發(fā)射天線均包含在其中，發(fā)射功率小，傳送距離較近，大多在100m之內(nèi)能接收。因此無線接收接口必須配置在適當(dāng)?shù)奈恢茫ㄒ话阍谥骺厥遥员ＷC信號(hào)的暢通。

無線攝像機(jī)可以做成帽式或手提式。由實(shí)踐得知，帽式在頭上運(yùn)行人員走動(dòng)時(shí)經(jīng)常發(fā)生抖動(dòng)，難以迅速聚焦，而手提式結(jié)構(gòu)可視角度大，輕巧便利，比較切合單人操作攝像。

3.6其他設(shè)備

（1）升降車。室外一體化攝像機(jī)由于架設(shè)位置比較高，天長日久玻璃面罩積灰，攝像質(zhì)量嚴(yán)重下降，定期安排清掃又受到安全距離影響，因此可設(shè)計(jì)為升降機(jī)結(jié)構(gòu)，只在第一次安裝調(diào)試時(shí)需要停電，以后的維護(hù)極為方便。

（2）滑軌。開關(guān)室的結(jié)構(gòu)一般成行排列，只設(shè)一個(gè)或少量的攝像頭無法看清每個(gè)開關(guān)柜的狀況，無法對運(yùn)行提供依據(jù)。設(shè)多個(gè)攝像機(jī)既增加成本，也存在死角。因此設(shè)計(jì)和開發(fā)步進(jìn)馬達(dá)式的電動(dòng)滑軌裝置，操作人員在遠(yuǎn)方就能控制攝像機(jī)前后左右移動(dòng)，靈活方便，又降低造價(jià)。

（3）組合電纜。電力系統(tǒng)對電纜有特殊要求：阻燃、防火、防小動(dòng)物，目前市場上還無鎧裝的視頻電纜，因此可以設(shè)計(jì)將控制電纜、視頻電纜、電源電纜三合一，制成鎧裝阻燃電纜，既對高壓電磁場起到良好的屏蔽作用，又方便安裝和施工。

4其他輔助系統(tǒng)的接入

4.1防火、防盜裝置

在沒有考慮變電所圖像監(jiān)控時(shí)，防火、防盜裝置也是作為無人值班變電所的必要條件提出的，它結(jié)合綜合自動(dòng)化輸出兩個(gè)綜合信號(hào)，存在的缺陷是經(jīng)常出現(xiàn)誤報(bào)，由于綜合信號(hào)無法得知什么區(qū)域發(fā)生火警和盜警，工作人員趕到現(xiàn)場，可能為時(shí)已晚。

如果能將防火、防盜結(jié)合圖像監(jiān)控系統(tǒng)，就可以解決上述問題。采用警情聯(lián)動(dòng)功能，當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，立即啟動(dòng)攝像機(jī)，可以得知是哪個(gè)區(qū)域發(fā)生報(bào)警，是否誤報(bào)，重要情況還可啟動(dòng)自動(dòng)錄像裝置，為事故分析提供條件。

目前絕大多數(shù)廠家生產(chǎn)的火災(zāi)、防盜報(bào)警控制器不具備報(bào)警規(guī)約的輸出功能，或只有一個(gè)開關(guān)量接點(diǎn)輸入，因此防火、防盜設(shè)備與圖像監(jiān)控的結(jié)合需要合作開發(fā)，且火災(zāi)報(bào)警控制器要經(jīng)中國消防產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證，控制器可采用RS232標(biāo)準(zhǔn)接口與上位機(jī)通訊。

與防火、防盜設(shè)備相連，探測報(bào)警信號(hào)源有以下幾種：煙感探測器、熱感紅外線控測器、微波物體移動(dòng)感知器、開關(guān)、玻璃破碎感知器等等。一般無人值班變電所大多采用前三種探測器。若經(jīng)濟(jì)條件較好，可采用多種探測器相結(jié)合的方式。為減少單一探測原理裝置易產(chǎn)生的誤報(bào)，可以將紅外、微波、超身等探測方法組合成雙鑒式，即基于兩種原理的復(fù)合式報(bào)警器。

4.2變電所照明系統(tǒng)

圖像監(jiān)控裝置啟動(dòng)變電所照明有兩種方案：

（1）攝像機(jī)上安裝射燈，可以隨著攝像機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)方控制，靈活性高，但亮度范圍有所限制。

（2）啟動(dòng)變電所的照明電源，當(dāng)有警情或遠(yuǎn)方控制時(shí)，可以開啟變電所相應(yīng)位置的燈光，亮度范圍廣、效果好。

4.3長延時(shí)錄像機(jī)

監(jiān)控中心在采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控時(shí)，可用計(jì)算機(jī)硬盤錄像，必要時(shí)采用雙硬盤備份，但硬盤錄像時(shí)往往計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度就很慢，不能同時(shí)調(diào)用圖像或控制。但很多情況下可以在監(jiān)控中心外接長延時(shí)錄像機(jī)進(jìn)行錄像。24h的長延時(shí)錄像機(jī)比較理想，每日只需更換一盤錄像帶。訊協(xié)議對于子站的技術(shù)、通訊接入以及MIS的聯(lián)網(wǎng)都大有影響，因此一旦主站方案選定后，再采用另一家廠家的產(chǎn)品，很難兼容和接入，對系統(tǒng)的圖像質(zhì)量也很有影響。如果有多個(gè)監(jiān)控中心，雖然不同主站各自可以采用不同的系統(tǒng)，但是如果要聯(lián)入MIS網(wǎng)，又將會(huì)互相沖突。因此在考慮安裝圖像監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，一定要有一個(gè)總體的方案。一般變電所內(nèi)需要監(jiān)視的位置有：

（1）主變：油位，中性點(diǎn)接地閘刀，端頭的發(fā)熱情況。

（2）開關(guān)室：監(jiān)視開關(guān)室的人員出入及開關(guān)操作的正確性，及面板上的微機(jī)保護(hù)或自動(dòng)化裝置的面板。

（3）門廳：監(jiān)視進(jìn)出的人員。

（4）電容器室：防盜、防火監(jiān)視。

（5）主控室：監(jiān)視設(shè)備、直流系統(tǒng)、自動(dòng)化裝置等設(shè)備的讀數(shù)，計(jì)算機(jī)等設(shè)備的防盜，運(yùn)行人員的現(xiàn)場情況等。

（6）電纜層：防火。

集各有關(guān)單位的人員進(jìn)行討論，特別是運(yùn)行人員對攝像頭的布置，通訊人員對通訊的接入和設(shè)備調(diào)試，計(jì)算機(jī)人員對于MIS網(wǎng)的接入和設(shè)置，保衛(wèi)人員結(jié)合防火、防盜等都要有一個(gè)綜合的考慮，新建的變電所應(yīng)在投產(chǎn)之前進(jìn)行布線和設(shè)備安裝等需要停電的工作，改造的變電所要結(jié)合檢修一起施工。在施工中應(yīng)注意：

篇（8）

2數(shù)控機(jī)床組成及其優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

為了提升工程的效益，進(jìn)行數(shù)控機(jī)床體系的健全是必要的，這需要針對數(shù)控機(jī)床應(yīng)用過程中的各種問題進(jìn)行分析，比如進(jìn)行數(shù)控機(jī)床構(gòu)成、程序編制等的分析，進(jìn)行程序載體等的分析，保證數(shù)控機(jī)床自動(dòng)加工零件的良好應(yīng)用。這離不開良好的加工零件的工藝分析，保證零件坐標(biāo)的基礎(chǔ)坐標(biāo)體系的相對位置優(yōu)化。通過對機(jī)床及其零件的安裝位置的協(xié)調(diào)，更有利于提升刀具及零件的效益，保證其滿足尺寸參數(shù)的應(yīng)用需要。這就需要實(shí)現(xiàn)機(jī)床安裝位置及零件的協(xié)調(diào)，保證刀具及零件的良好協(xié)調(diào)性，滿足尺寸參數(shù)的應(yīng)用需要，這離不開零件加工工藝體系的健全，實(shí)現(xiàn)其加工順序的協(xié)調(diào)性，實(shí)現(xiàn)切削加工工藝參數(shù)的健全，保證輔助裝置的良好工作。在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用過程中，為提升工作效益，進(jìn)行數(shù)控代碼體系的健全是必要的，這涉及到電脈沖信號(hào)模式的應(yīng)用，將其進(jìn)行數(shù)控裝置的有效應(yīng)用，做好數(shù)控裝置及強(qiáng)電控制裝置的協(xié)調(diào)工作，這是數(shù)控機(jī)床良好工作的核心，從而進(jìn)行輸出位置的脈沖信號(hào)的回饋。當(dāng)然，這也需要進(jìn)行數(shù)控裝置系統(tǒng)軟件的應(yīng)用，做好邏輯電路的編譯工作。進(jìn)行相關(guān)機(jī)床部分的控制，需要做好規(guī)定運(yùn)算及其相關(guān)的邏輯處理，進(jìn)行有關(guān)信號(hào)及其動(dòng)作的協(xié)調(diào)。這離不開驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及位置檢測裝置環(huán)節(jié)的應(yīng)用，保證伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)體系的健全，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)裝置的良好設(shè)置，從而滿足數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)分析。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，機(jī)床的機(jī)械部分也扮演著重要的地位，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用部分是非常多的，比如主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件，比較常見的應(yīng)用方式是工作臺(tái)、拖板及傳動(dòng)部件，這些都是實(shí)現(xiàn)支撐性工作的關(guān)鍵，為了提升工作效益，進(jìn)行相關(guān)工作步驟的冷卻是必要的，需要保證輔助裝置的協(xié)調(diào)。在數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)化方案中，做好硬件部分的控制是必要的。數(shù)控銑床系統(tǒng)需要進(jìn)行銑床專用數(shù)控器的應(yīng)用，滿足半閉環(huán)數(shù)數(shù)控系統(tǒng)的工作要求，在基本結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中，進(jìn)行機(jī)床本體、銑床專用數(shù)據(jù)器等的協(xié)調(diào)是必要的。在其系統(tǒng)硬件的應(yīng)用過程中，需要做好銑床專用數(shù)控器的應(yīng)用，做好信號(hào)板的控制工作，進(jìn)行交流伺服驅(qū)動(dòng)器如交流伺服電機(jī)的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)及無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用，以滿足實(shí)際工作的要求，其中也涉及到很多的工作步驟要求。

在數(shù)控系統(tǒng)操作過程中，做好軟件設(shè)計(jì)的工作是必要的，從而落實(shí)好銑床專用數(shù)控器的應(yīng)用方案，保證數(shù)控銑床的系統(tǒng)效益的提升，這里我們也要進(jìn)行銑床專用數(shù)控器參數(shù)的設(shè)置，針對其應(yīng)用程序，做好編輯輸入工作，滿足程序設(shè)計(jì)的諸多要求，按照其具體指令完成規(guī)定工作。在參數(shù)設(shè)置過程中，需要應(yīng)用到相關(guān)的參數(shù)設(shè)置方法，保證參數(shù)修改模式的更新應(yīng)用，做好參數(shù)修改效益的應(yīng)用工作。需要進(jìn)行分辨率情況的分析，認(rèn)真的做好分析，更有利于進(jìn)行機(jī)械軸向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)回授脈波數(shù)的正常應(yīng)用。這離不開工作臺(tái)的良好設(shè)計(jì)，保證不同工廠的設(shè)置優(yōu)化，保證伺服馬達(dá)的良好安裝，從而滿足工作臺(tái)的工作需要，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的良好設(shè)定，進(jìn)行工作臺(tái)方向的修正。進(jìn)行數(shù)控銑床的實(shí)際情況的不同軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的控制，滿足當(dāng)下馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向的設(shè)定要求。在這個(gè)階段中，需要實(shí)現(xiàn)不同軸的最高進(jìn)給速度的控制，針對數(shù)控銑床的應(yīng)用趨勢，保證不同軸的行距的控制，進(jìn)行過高速度的控制，從而有效應(yīng)對其沖擊情況，保證電機(jī)工作的良好開展。這些工作的協(xié)調(diào)，離不開各軸的最高進(jìn)給速度的控制，滿足不同軸向的進(jìn)給速度控制需要。在這些工作的優(yōu)化過程中，進(jìn)行程序的選擇是必要的，這里可以進(jìn)行H4C-M銑床專用數(shù)控器的應(yīng)用，在這些程序工作過程中，可以進(jìn)行相關(guān)程序編輯及執(zhí)行工作。在其程序選擇過程中，可以進(jìn)行編輯及程序選擇，進(jìn)入程序選擇模式，通過對輸入鍵及選取鍵的選擇，以滿足當(dāng)下工作的開展。在實(shí)際操作中，進(jìn)行程序的畫面選擇也是必要的，從而滿足舊程序的應(yīng)用需要，在舊程序的修改及應(yīng)用中，需要針對不同情況，進(jìn)行工作方式的協(xié)調(diào)，進(jìn)行指令的增加或者修改，保證程序語句區(qū)的良好操作，保證其所增加指令的單節(jié)的移動(dòng)。在數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)進(jìn)行相關(guān)指令字?jǐn)?shù)的添加或修改。在程序語句區(qū)，需要將光標(biāo)移動(dòng)到所刪除指令中，在數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)，需要進(jìn)行相關(guān)指令所需字母的輸入。在程序語句區(qū)，可以進(jìn)行單節(jié)的插入，將其光標(biāo)進(jìn)行所需單節(jié)程序的插入。在數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)，可以進(jìn)行插入單節(jié)的第一個(gè)指令的字母或者是數(shù)字，再進(jìn)行輸入鍵的按下。從而保證單節(jié)的刪除。在程序語句區(qū)，需要將光標(biāo)移動(dòng)到需要?jiǎng)h除的單節(jié)處，再進(jìn)行刪除鍵的按下。在數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，進(jìn)行機(jī)械部分的分析是必要的，從而進(jìn)行機(jī)床本身誤差及其所需要加工零件精度的分析，更好地落實(shí)好機(jī)床的誤差補(bǔ)償控制。在數(shù)控銑床的工作應(yīng)用中，進(jìn)行數(shù)控技術(shù)、電子技術(shù)等的協(xié)調(diào)是必要的，這需要滿足機(jī)床設(shè)計(jì)的諸多理論，保證數(shù)控機(jī)床的加工工作，從而滿足機(jī)械設(shè)計(jì)制造的工作要求。為了實(shí)際工作的要求，需要協(xié)調(diào)好機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化應(yīng)用方向。

篇（9）

（1）電源模塊：將220V的交流輸入電壓轉(zhuǎn)換成24V的直流輸出電壓，以供其它模塊使用。

（2）CPU模塊：控制總線上模塊與模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞，并執(zhí)行用戶輸入的程序。

（3）32路輸入模塊：該輸入模塊一共有3塊，它的作用是將PLC外部的信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部的可進(jìn)行處理的信號(hào)。

（4）16路輸出模塊：該輸出模塊一共有2塊，它的作用是將PLC內(nèi)部可處理的信號(hào)轉(zhuǎn)換成能夠控制提升機(jī)系統(tǒng)的外部信號(hào)，來控制提升機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行工作。

（5）轉(zhuǎn)換模塊：此模塊分為兩類模塊：一類是是A/D模數(shù)，它的作用是將連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，便于PLC系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別和處理；另一類是D/A模塊，它的作用與A/D模塊的作用恰恰相反，它是將PLC內(nèi)部可處理的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成連續(xù)信號(hào)。

（6）通信模塊：它的作用是：確保各模塊與各模塊之間的通道流暢，再就是確保模塊與上位機(jī)之間的通道流暢，保證信號(hào)從各模塊傳送給上位機(jī)時(shí)，可以使上位機(jī)做出相應(yīng)的響應(yīng)。

（7）計(jì)數(shù)模塊：該模塊主要有2塊，這兩塊計(jì)數(shù)模塊的作用都是計(jì)數(shù)，兩塊模塊分別是對主滾動(dòng)筒上的和導(dǎo)向輪上的編碼器進(jìn)行計(jì)數(shù)。

2PLC操作保護(hù)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

PLC是西門子公司的產(chǎn)品，它不需要用戶自主進(jìn)行編程，能夠好好地滿足用戶的需要，下面是它的軟件模塊，軟件模塊的主要作用就是存放程序，它的軟件模塊有下列幾種：

（1）組織模塊（OB）：它的作用是保證接口通道流暢，保證CPU操作系統(tǒng)和用戶程序之間的通道流暢。對用戶程序的循環(huán)處理工作主要是由OB1模塊來完成的，剩余的OB模塊用來對特定事件做出響應(yīng)和中斷。

（2）功能模塊（FB）：它是可多次調(diào)用的邏輯功能模塊，它在執(zhí)行時(shí)必須帶有即時(shí)數(shù)據(jù)模塊，并且每次用戶程序?qū)B進(jìn)行調(diào)用時(shí)可提供新的參數(shù)。

（3）功能模塊（FC）：它也是可多次調(diào)用的邏輯功能模塊，但是它在執(zhí)行時(shí)不需要帶有即時(shí)數(shù)據(jù)模塊，這也是它與FB模塊的最大區(qū)別，并且每次用戶程序?qū)C進(jìn)行調(diào)用時(shí)可提供新的參數(shù)。

（4）數(shù)據(jù)模塊（DB）：數(shù)據(jù)模塊用來存放各種不同類型的數(shù)據(jù)，它在PLC存儲(chǔ)器開辟另一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)。

根據(jù)用戶的要求和本身系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要求，用戶程序可以自行選擇軟件模塊的構(gòu)成形式,其中軟件模塊有以下幾種，各個(gè)軟件模塊的功能和作用如下。FC0、FC1兩個(gè)軟件模塊的作用是用來進(jìn)行計(jì)數(shù)，主要是用來計(jì)算計(jì)數(shù)模塊中的脈沖個(gè)數(shù)；DB1和DB2兩個(gè)軟件模塊的作用是存放FC0、FC1兩個(gè)軟件模塊計(jì)算出的計(jì)數(shù)模塊的脈沖個(gè)數(shù)，以此來實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)模塊將數(shù)據(jù)和信號(hào)流暢而準(zhǔn)確的傳送到CPU模塊之中；FC91軟件模塊的作用是用來處理輸入到PLC中的模擬量，模擬量有：電機(jī)電壓和電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速、軸承壓力、提升速度和載荷等；FC93軟件模塊的作用是制動(dòng)，主要是對電氣施閘類故障進(jìn)行制動(dòng)處理；FC114軟件模塊的作用是用來處理PLC內(nèi)部信號(hào)，并產(chǎn)生控制信號(hào)，像回路的安全和保障、故障的報(bào)警和液壓器件的制動(dòng)等等；FC5軟件模塊的作用是進(jìn)行邏輯運(yùn)算和閉鎖，主要是對輸入到PLC內(nèi)部的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算并產(chǎn)生控制指令來控制提升系統(tǒng)的各個(gè)部分；FC92軟件模塊的作用是處理施閘類故障，這類故障主要是立即施閘類故障；FC94軟件模塊的作用也是對施閘類故障進(jìn)行處理，這類施閘類故障主要是提升終了施閘類故障；FC95軟件模塊的作用是處理報(bào)警類故障，當(dāng)報(bào)警系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，主要是由該模塊進(jìn)行處理；PLC的啟動(dòng)組織模塊是OB100軟件模塊，在系統(tǒng)啟動(dòng)后該組織模塊只可運(yùn)行一次，以后的循環(huán)程序就不會(huì)再運(yùn)行了，在該組織模塊中有關(guān)參數(shù)和程序可隨著用戶的需要進(jìn)行更改；OB1軟件模塊是用戶程序主要組成部分，用來存放用戶主程序，它也是組織模塊中唯一可以循環(huán)運(yùn)行的軟件模塊，在FC功能模塊中編制成的可以實(shí)現(xiàn)特定功能和作用的程序可以在OB1軟件模塊中進(jìn)行循環(huán)調(diào)用，采用這樣的程序設(shè)計(jì)可以使我們的程序設(shè)計(jì)更加簡單，調(diào)試更加方便；OB35軟件模塊是組織模塊中唯一可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)中斷的組織模塊，采用M/T法可以計(jì)算出提升機(jī)的提升速度。n=（60M1f）（/ZM2）式中：n為電機(jī)的轉(zhuǎn)速；Z是旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)一圈時(shí)所輸出的脈沖的個(gè)數(shù)；M1為計(jì)數(shù)器M1所記的脈沖個(gè)數(shù)；M2為計(jì)數(shù)器M2所記的脈沖個(gè)數(shù)；f為脈沖頻率（高頻時(shí)鐘脈沖）。

篇（10）

0引言

近年來,我國大力發(fā)展城市軌道交通,尤其鼓勵(lì)地鐵的發(fā)展,繼北京、上海、廣州、深圳多條地鐵線開通運(yùn)營后,很多大型城市正在或即將修建地鐵,由于地鐵站空調(diào)系統(tǒng)需要對冷卻水進(jìn)行降溫,因此,在地鐵建設(shè)中不可避免會(huì)涉及冷卻塔的設(shè)置問題。由于地鐵線路所經(jīng)過的區(qū)域多是城市繁華地帶,地面上設(shè)置冷卻塔的空間有限或根本沒有,將冷卻塔安裝在地面上不僅影響城市景觀和規(guī)劃,而且給周圍環(huán)境帶來噪聲污染和衛(wèi)生隱患。因此,研究地鐵專用的冷卻器替代目前設(shè)置在地面的冷卻塔,對解決地鐵冷卻塔設(shè)置的問題具有現(xiàn)實(shí)意義。

目前地鐵空調(diào)冷卻水系統(tǒng)中所采用的冷卻塔是針對設(shè)置在室外進(jìn)行設(shè)計(jì)制造的,分為橫流式和逆流式兩種,冷卻塔體積巨大,塑料填料間距很小,安裝于地鐵排風(fēng)通道中必然影響地鐵排風(fēng);為避免冷卻水被外界空氣污染,冷卻水不宜與外界空氣接觸,因此,普通開式冷卻塔不宜用于地鐵空調(diào)系統(tǒng),而封閉式冷卻塔和蒸發(fā)式冷凝器由于換熱效率等問題而不適合在地鐵站中使用,本文提出新型閉式噴霧冷卻器和新型噴霧冷凝器兩種方案,并對其進(jìn)行簡要分析。

1噴霧冷卻技術(shù)研究成果

自Maclaine-cross和Banks建立間接蒸發(fā)冷卻計(jì)算模型以來,國內(nèi)外專家學(xué)者以此為基礎(chǔ)對噴霧間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)進(jìn)行了大量的研究。楊強(qiáng)生等人基于Merkel方程,實(shí)驗(yàn)研究了噴霧空氣冷卻器的傳熱傳質(zhì)過程,通過回歸的方法得到容積散質(zhì)系數(shù)的關(guān)聯(lián)式[1]。梅國暉等人研究了高溫表面噴霧冷卻傳熱系數(shù)、氣水霧化噴嘴最佳氣水比和噴射方向?qū)婌F冷卻換熱的影響,研究表明,噴霧冷卻過程存在最佳氣水比,但最佳氣水比不是固定不變的,它隨著水壓的增加而減小;在低水流密度下,噴射角90°處噴霧傳熱系數(shù)最大,其他噴射角度的傳熱系數(shù)大致以噴射角90°處對稱,在高水流密度下,隨噴射角度增加而顯著增加[2-4]。劉振華通過數(shù)值計(jì)算方法討論了液滴與空氣速度比和噴霧條件之間的相互關(guān)系,認(rèn)為在自由射流情況下,速度比的變化使流體形成在噴嘴附近的非穩(wěn)定區(qū)和下游的穩(wěn)定區(qū),在均一流情況下則不存在非穩(wěn)定區(qū),在穩(wěn)定區(qū)內(nèi)速度比與模型類別、噴霧距離和初始速度無關(guān);在噴霧距離大于0.5m后,可認(rèn)為速度比進(jìn)入穩(wěn)定區(qū),其大小取決于液滴直徑和空氣沖擊速度,空氣沖擊速度越大,速度比越接近1,液滴直徑越小;液滴直徑小于100μm,可認(rèn)為速度比等于1,對工程計(jì)算沒有影響[5]。JunghoKim詳盡研究了噴霧冷卻的傳熱機(jī)理和目前噴霧冷卻模型的優(yōu)缺點(diǎn),研究了物體表面形狀、噴霧傾斜角度和重力對噴霧冷卻的影響[6]。最近,美國國家航空航天局的EricA.Silk等人研究了3種強(qiáng)化表面的噴霧冷卻效果和噴射傾斜角度(噴射軸向與物體表面法向夾角)對噴霧冷卻的影響,在噴霧溫度為20.5℃時(shí),分析了冷卻水管采用3種不同肋片表面對冷卻效果的影響,研究表明,相對于平表面而言,直肋片表面熱流密度最大,且噴射傾斜角度為30°時(shí),熱流密度可提高75%[7]。

2噴霧冷卻與淋水冷卻的比較

2.1能耗比較

開式噴霧通風(fēng)冷卻塔由于采用噴霧裝置,改變了機(jī)械通風(fēng)冷卻塔的工藝結(jié)構(gòu),不需要淋水填料,所需的風(fēng)機(jī)功率很小甚至不需要風(fēng)機(jī),因此,節(jié)省設(shè)備的初投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用,表1是一種噴霧冷卻塔與機(jī)械通風(fēng)冷卻塔能耗比較[8]。

2噴霧冷卻與淋水冷卻的比較

2.1能耗比較

開式噴霧通風(fēng)冷卻塔由于采用噴霧裝置,改變了機(jī)械通風(fēng)冷卻塔的工藝結(jié)構(gòu),不需要淋水填料,所需的風(fēng)機(jī)功率很小甚至不需要風(fēng)機(jī),因此,節(jié)省設(shè)備的初投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用,表1是一種噴霧冷卻塔與機(jī)械通風(fēng)冷卻塔能耗比較[8]。

從表1可以看出,當(dāng)冷卻水量從75m3/h增加到700m3/h時(shí),在沒有考慮普通冷卻塔配套設(shè)施能耗和運(yùn)行費(fèi)用的基礎(chǔ)上,噴霧冷卻塔與相應(yīng)規(guī)格的機(jī)械通風(fēng)冷卻塔相比,綜合節(jié)能效率在30%~50%之間,噴霧冷卻效益顯著。

噴霧冷卻器設(shè)置在地鐵排風(fēng)通道內(nèi),水霧與冷卻器表面的換熱量最終必須由通道內(nèi)排風(fēng)帶走,因此,空氣的溫濕度決定了冷卻器的換熱效果,而通道內(nèi)空氣的溫濕度與室外空氣溫濕度差別很大,因此,實(shí)現(xiàn)相同排熱量所需冷卻器的體積相對會(huì)大一些,相應(yīng)設(shè)備功率會(huì)增大,這樣,不可避免地要增加部分能耗和初投資及運(yùn)行費(fèi)用。

由于冷卻塔設(shè)置在地鐵排風(fēng)通道內(nèi),必然會(huì)造成通道的排風(fēng)斷面減小,排風(fēng)阻力增大,由局部阻力計(jì)算公式可知,局部阻力與通道的局部阻力系數(shù)和速度的二次冪的乘積成正比,當(dāng)通道排風(fēng)斷面減小一半時(shí),則局部阻力將為原來的4倍,因此,要實(shí)現(xiàn)相同排風(fēng)量,排風(fēng)機(jī)的功率可能會(huì)增大。

2.2費(fèi)用比較

假定某地鐵制冷站冷卻塔選用橫流式冷卻塔,型號(hào)為DBHZ2—600,9.6萬元/臺(tái),設(shè)計(jì)進(jìn)、出口水溫分別為37℃/32℃,濕球溫度為28℃,占地面積43m2,高度為3.61m,風(fēng)機(jī)功率為12kW,風(fēng)量為351m3/h,A聲級(jí)噪聲為56.6dB;循環(huán)水泵選用1臺(tái)軸流泵,流量為400m3/h,功率為7.5kW,凝結(jié)水泵選用1臺(tái)軸流泵,流量為750m3/h,功率為3kW,水泵費(fèi)用為0.75萬元;循環(huán)水泵運(yùn)行費(fèi)用為5.58萬元/a,凝結(jié)水泵運(yùn)行費(fèi)用為2.23萬元/a(電費(fèi)為0.85元/(kWh),水費(fèi)為2.8元/t,水、電價(jià)來自于重慶市自來水公司和重慶市電力公司;冷卻塔和水泵信息來自阿里巴巴網(wǎng)2007-3-15報(bào)價(jià))。

冷卻塔的運(yùn)行費(fèi)用包括水泵的運(yùn)行費(fèi)用和補(bǔ)給水的費(fèi)用,要維持冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn),需定期補(bǔ)給循環(huán)水,年補(bǔ)給水量ΔL為[9]

式中Q為冷卻水的循環(huán)量,t/h;K為系數(shù),取0.14;h為冷卻塔全年運(yùn)行時(shí)間,h;m為冷卻倍率,取60。

假定系統(tǒng)全天運(yùn)行24h,一年按365d計(jì)算,求得年補(bǔ)給水量應(yīng)為66225.6t,年補(bǔ)水費(fèi)為18.54萬元,冷卻塔風(fēng)機(jī)年運(yùn)行費(fèi)用為8.94萬元,則冷卻塔年運(yùn)行費(fèi)用為35.29萬元。假設(shè)采用噴霧冷卻的設(shè)備費(fèi)用與采用機(jī)械通風(fēng)冷卻塔的設(shè)備費(fèi)用相同,但由于噴霧所需水量為機(jī)械通風(fēng)的補(bǔ)水量的5%,因此,在不考慮冷卻塔運(yùn)行費(fèi)用的基礎(chǔ)上,僅系統(tǒng)補(bǔ)水水費(fèi)一項(xiàng)就可節(jié)約17萬元左右。

2.3耗水量比較

如上所述,假定某地鐵制冷站采用機(jī)械通風(fēng)冷卻塔時(shí)需要冷卻水量為600m3/h,配套冷卻塔進(jìn)、出口水溫為37℃/32℃。假定噴霧溫度為34℃,含濕量為34.94g/kg,蒸發(fā)率為0.6~0.8,那么噴霧速率1.8~2.4kg/s就可實(shí)現(xiàn)冷卻水降溫,全年所需水量為1763~2645t。若采用機(jī)械通風(fēng)冷卻塔,如上述計(jì)算可知,年補(bǔ)水量為66225.6t,同樣,采用噴淋水冷卻時(shí),按相關(guān)規(guī)范,最小噴淋水量為100kg/(m3·h),遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于噴霧冷卻所需水量[10],因此,單從耗水量而言,冷卻方式宜采取噴霧冷卻。

3噴霧間接蒸發(fā)冷卻器與噴霧間接蒸發(fā)冷卻冷凝器

3.1噴霧間接蒸發(fā)冷卻器

噴霧冷卻塔與普通機(jī)械通風(fēng)冷卻塔不同之處在于噴霧裝置的應(yīng)用,噴霧裝置是一種射流元件,是噴霧冷卻塔的核心部件,它取代了傳統(tǒng)冷卻塔的填料和風(fēng)機(jī),通過噴嘴產(chǎn)生的內(nèi)旋流作用,有效地保證了低壓狀態(tài)的霧化度,利用低壓液流通過旋流霧化噴頭形成霧化,噴霧流的反作用力推動(dòng)它作反向旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生由下部吹向霧流的風(fēng)力,霧化水滴與進(jìn)塔空氣在霧化狀態(tài)條件下進(jìn)行換熱,達(dá)到預(yù)期的降溫效果[8]。

噴霧冷卻塔結(jié)構(gòu)簡單,質(zhì)量輕,噪聲低,耐腐蝕,不易堵塞,使用壽命長,除了省卻風(fēng)機(jī)、填料,降低成本費(fèi)用外,還降低了塔體的自重,減少由填料阻塞引起的冷卻塔維修,冷卻效果穩(wěn)定,但是由于它和普通開式冷卻塔一樣與外界空氣直接接觸,不能保證冷卻水水質(zhì),而且冷卻效果易受空氣參數(shù)影響。

封閉式冷卻塔由于冷卻水在處理過程中不與外界空氣接觸,冷卻水質(zhì)不會(huì)受到外界的污染,但地鐵空調(diào)系統(tǒng)中如果采用噴淋水來冷卻封閉式冷卻塔內(nèi)的冷卻水,不僅冷卻效果劣于普通開式冷卻塔,冷卻塔的體積非常大,而且由于存在大量的飄逸損失,噴淋水用水量大,與將冷卻塔設(shè)置在地面相比得不償失,因此,綜合噴霧冷卻塔和封閉式冷卻塔的優(yōu)點(diǎn),本文提出了一種新型的封閉式噴霧冷卻器。

噴霧間接蒸發(fā)冷卻器利用氣水霧化噴嘴將經(jīng)過處理的少量水霧化,噴到冷卻器表面,形成一層均勻水膜,通過水膜蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)冷卻器內(nèi)部冷卻水降溫。它既能保證冷卻水不受污染,又能達(dá)到冷卻效果,而且由于噴霧所用的水經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚?不會(huì)堵塞噴霧裝置,能緩解冷卻盤表面結(jié)垢問題。噴霧間接蒸發(fā)冷卻器研究的核心問題是霧化效果和水膜的完整性、均勻性和厚度。

3.2噴霧間接蒸發(fā)冷卻冷凝器

蒸發(fā)式冷凝器是目前制冷系統(tǒng)中常用的一種間接蒸發(fā)冷卻設(shè)備,主要特點(diǎn)是耗水量少,節(jié)電和結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小,熱效率高。一般水冷式冷凝器每kg冷卻水能帶走4~6kJ的熱量,而蒸發(fā)式冷凝器每kg水蒸發(fā)能帶走約580kJ的熱量,所以蒸發(fā)式冷凝器的理論耗水量只有一般水冷式冷凝器的1%。考慮冷卻水的飛濺以及蒸發(fā)、溢水等損失,實(shí)際耗水量約為一般水冷式冷凝器循環(huán)水量的5%~10%。

由于噴霧冷卻能在冷卻器表面形成相對完整均勻的水膜,冷卻效率更高,所需水量少,目前噴霧冷卻多用于高溫物體表面的冷卻降溫,因此,研發(fā)一種耗水量少的新型噴霧間接蒸發(fā)冷卻冷凝器,可以解決地鐵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置冷卻塔的問題。

該方案的最大優(yōu)勢在于不用設(shè)置冷卻塔,節(jié)省冷卻塔及配套設(shè)施的初投資和運(yùn)行產(chǎn)生的環(huán)境問題,采用噴霧冷卻的方法,由于所需的水量很少,噴霧水源問題就很容易解決,可以對噴霧所用的水進(jìn)行軟化處理,防止堵塞噴霧裝置和緩解冷凝器表面結(jié)垢。

噴霧間接蒸發(fā)冷卻冷凝器實(shí)質(zhì)上是本文所述噴霧間接蒸發(fā)冷卻器的一個(gè)改進(jìn)方案,要開發(fā)它,除了要解決閉式噴霧冷卻器的霧化效果,水膜均勻性、完整性和厚度等問題以外,還必須與廠商協(xié)商設(shè)置冷凝器與冷水機(jī)組設(shè)備接口,對管道進(jìn)行保溫,研究冷凝器與機(jī)組距離對系統(tǒng)其他設(shè)備性能的影響,確定機(jī)組性能隨二者間距變化的曲線,這其中涉及系統(tǒng)壓力損失、制冷劑壓力與機(jī)組壓力匹配等問題。

4結(jié)論

本文的兩種方案可實(shí)現(xiàn)地鐵空調(diào)系統(tǒng)冷卻塔不設(shè)在城市地面上的設(shè)想,能節(jié)省目前冷卻水系統(tǒng)中部分輔助設(shè)備的初投資和運(yùn)行費(fèi)用,機(jī)組制冷量越大,節(jié)水效益越明顯,特別是在缺水地區(qū),該項(xiàng)技術(shù)的效益更為明顯,但是,還有以下問題需要解決:

1)保證噴霧壓力的相對穩(wěn)定,維持運(yùn)行壓力在適當(dāng)范圍內(nèi),使冷卻效果不受流量變動(dòng)等的影響。

2)研發(fā)一套噴霧裝置,使換熱器表面水膜完整、均勻,且厚度很小,通過該裝置實(shí)現(xiàn)間歇噴霧冷卻,建立噴霧評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

3)研發(fā)換熱效率高、空氣側(cè)阻力小的新型換熱器。

4)建立噴霧間接蒸發(fā)冷卻器性能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

5)噴霧水軟化處理,緩解冷卻器表面結(jié)垢。

6)解決噴霧冷卻冷凝器與機(jī)組的集成問題及建立相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

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