時(shí)間：2023-03-14 14:49:35
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關(guān)鍵詞：設(shè)備故障；集中監(jiān)控；故障告警；聲光告警
隨著計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)房數(shù)量也在驟增。機(jī)房主要用來(lái)放置計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或通信網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備，為了保證設(shè)備正常運(yùn)行，機(jī)房裝有許多配套設(shè)備，這些配套設(shè)備必須24小時(shí)監(jiān)控，任何一種異常情況都必須得到及時(shí)有效地處理。否則，將對(duì)機(jī)房中各系統(tǒng)的正常工作帶來(lái)嚴(yán)重危害，后果不堪設(shè)想。設(shè)備的生產(chǎn)廠家眾多，有華為、西門(mén)子、摩托羅拉、中興等，為保證整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)，特別是機(jī)房設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，現(xiàn)有設(shè)備廠家依據(jù)設(shè)備故障對(duì)系統(tǒng)影響程度提供不同級(jí)別的告警信號(hào)，以提醒機(jī)房監(jiān)控人員及時(shí)通過(guò)系統(tǒng)維護(hù)終端進(jìn)行軟維護(hù)或以不同方式（電話(huà)、短訊等）通知相關(guān)維護(hù)人員處理。機(jī)房采用24小時(shí)專(zhuān)人值班，由于設(shè)備分散在不同機(jī)房，為了確保整個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全運(yùn)行，防止事故的發(fā)生，移動(dòng)通信機(jī)房需要對(duì)不同專(zhuān)業(yè)設(shè)備的故障告警進(jìn)行集中聲光告警監(jiān)視監(jiān)控。
一、移動(dòng)通信機(jī)房設(shè)備故障告警特點(diǎn)
目前許多機(jī)房的管理人員采用24小時(shí)專(zhuān)人值班，定時(shí)巡查機(jī)房環(huán)境設(shè)備，這樣不僅加重了管理人員的負(fù)擔(dān)，而且更多的時(shí)候，不能及時(shí)排除故障，對(duì)事故發(fā)生的時(shí)間及責(zé)任也無(wú)科學(xué)的管理。尤其目前國(guó)內(nèi)普遍缺乏機(jī)房環(huán)境設(shè)備的專(zhuān)業(yè)管理人員，在許多地方的機(jī)房不得不安排軟件人員或者不太懂機(jī)房設(shè)備管理甚至根本不懂機(jī)房設(shè)備維護(hù)的人員值班，這對(duì)機(jī)房的安全運(yùn)行無(wú)疑又是一個(gè)不利因素。采用集中告警監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)使得機(jī)房監(jiān)控人員能夠更及時(shí)的發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障，及時(shí)處理故障，保證設(shè)備處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，使其運(yùn)行服務(wù)質(zhì)量能夠滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。
移動(dòng)通信機(jī)房設(shè)備故障集中監(jiān)控系統(tǒng)將所有設(shè)備維護(hù)終端集中在一個(gè)統(tǒng)一平臺(tái)輸出告警，所有不同設(shè)備的故障集中產(chǎn)生聲光告警，該系統(tǒng)使得監(jiān)控人員只需要在同一平臺(tái)處理日常告警。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控人員工作有以下有利方面：有利于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控人員作為第一責(zé)任人在7×24小時(shí)值班時(shí)，對(duì)安裝在本地區(qū)內(nèi)的話(huà)務(wù)網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)及所有相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)本地區(qū)動(dòng)環(huán)監(jiān)控的站點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，特別是將交換網(wǎng)元、BSC網(wǎng)元以及傳輸網(wǎng)設(shè)備的監(jiān)控作為重點(diǎn)，實(shí)時(shí)查看上述各網(wǎng)元上的各類(lèi)告警信息，特別注意話(huà)務(wù)網(wǎng)、傳輸網(wǎng)設(shè)備上告警的關(guān)聯(lián)性，并通知相關(guān)人員負(fù)責(zé)故障的受理和處理。有利于監(jiān)控值班人員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)移動(dòng)通信網(wǎng)網(wǎng)路、設(shè)備運(yùn)行情況，對(duì)發(fā)現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)處理、派單，監(jiān)督相關(guān)專(zhuān)業(yè)維護(hù)人員及時(shí)處理各種故障，并跟蹤、處理過(guò)程和結(jié)果。發(fā)現(xiàn)重大故障立即通知相關(guān)專(zhuān)業(yè)管理、支撐部門(mén)和向上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)。
二、移動(dòng)通信機(jī)房設(shè)備故障集中監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)
2.1集中告警信號(hào)的采集
告警是設(shè)備故障集中監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)重要功能。本系統(tǒng)采取從網(wǎng)管終端發(fā)出的告警信號(hào)端子提取信號(hào)進(jìn)行處理，有指示燈兩端輸出的電壓量和機(jī)內(nèi)聲卡輸出的語(yǔ)音數(shù)據(jù)。故障發(fā)生后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)故障的優(yōu)先級(jí)別將故障放入不同的隊(duì)列進(jìn)行處理。系統(tǒng)首先從高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列獲取報(bào)警信息，進(jìn)行報(bào)警。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控人員根據(jù)告警級(jí)別在10分鐘內(nèi)先分析判斷、定位，確定故障發(fā)生的大致區(qū)域和基本性質(zhì)后，通知相關(guān)人員進(jìn)行處理，有效壓縮故障歷時(shí)。
2.2中央集中控管，提供良好的管理并提高效率
本系統(tǒng)將服務(wù)器集中控管，所有服務(wù)器的狀態(tài)一目了然，監(jiān)控人員可以透過(guò)因特網(wǎng)在遠(yuǎn)程方便地進(jìn)行設(shè)備管理，并且在每個(gè)服務(wù)器端，也能由維護(hù)人員進(jìn)行管理維護(hù)。
2.3支持各類(lèi)智能設(shè)備的接入
機(jī)房設(shè)備種類(lèi)多、生產(chǎn)廠家多，通信協(xié)議各不相同。因此，為提高系統(tǒng)的兼容性，整個(gè)系統(tǒng)分為通信層、規(guī)約層、業(yè)務(wù)邏輯層分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，各層之間相互不影響?？梢愿鶕?jù)需要進(jìn)行通信方式的擴(kuò)充、通信規(guī)約的擴(kuò)充。系統(tǒng)新增設(shè)備終端，增加相應(yīng)模塊就能接入到該系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控。
三、移動(dòng)通信機(jī)房設(shè)備故障集中監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述
方案設(shè)計(jì)充分考慮移動(dòng)機(jī)房的實(shí)際要求，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)采用逐個(gè)設(shè)備匯接的結(jié)構(gòu)，將所有設(shè)備故障終端接入到KM0216服務(wù)器進(jìn)行集中監(jiān)控，如圖1所示。在設(shè)計(jì)中充分考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性、兼容性、系統(tǒng)所有設(shè)備的性?xún)r(jià)比、及其系統(tǒng)今后擴(kuò)展、擴(kuò)充需要。
監(jiān)控站用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種上層應(yīng)用以及系統(tǒng)配置，監(jiān)控人員只需要在設(shè)備故障集中監(jiān)控系統(tǒng)處理日常告警，管理人員可以通過(guò)近端或設(shè)備故障集中監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理、安全管理、配置管理、報(bào)表管理。移動(dòng)通信機(jī)房設(shè)備故障集中監(jiān)控系統(tǒng)選用一臺(tái)AltusenKM0216MatrixKVMSwitch，來(lái)進(jìn)行所有服務(wù)器的管理工作。選用USB的CPU端模塊KA9120及CE250網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)來(lái)將服務(wù)器的鍵盤(pán)及鼠標(biāo)連接到KM0432上。在視訊方面，用VS-82A將視訊一分為二，一方面?zhèn)魉徒o本地的顯示器，另一方面透過(guò)KM0216與CPU端／控制端模塊傳送給遠(yuǎn)程的投影機(jī)，使得每臺(tái)服務(wù)器都能保留原有的鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、顯示器，不影響在本地的正常使用；同時(shí)，也能透過(guò)KM0216進(jìn)行切換管理。在投影機(jī)一端，我們透過(guò)一臺(tái)4埠KVM切換器CS-9134來(lái)選擇三個(gè)KA9222控制端模塊，以控制每個(gè)投影機(jī)的內(nèi)容來(lái)源，以滿(mǎn)足方案要求，也就是從網(wǎng)管主機(jī)中選擇應(yīng)顯示某一臺(tái)主機(jī)的視訊。此外，還配備了一個(gè)IP遠(yuǎn)程控管裝置CN-6000，以實(shí)現(xiàn)透過(guò)因特網(wǎng)來(lái)控制網(wǎng)管主機(jī)的需求。
3.2系統(tǒng)功能概述
本系統(tǒng)將設(shè)備故障集中監(jiān)控系統(tǒng)分為五大功能，分別為集中實(shí)時(shí)監(jiān)視功能、集中實(shí)時(shí)聲光告警功能、集中循環(huán)監(jiān)視功能，用戶(hù)管理功能，遠(yuǎn)程管理功能。
3.2.1集中實(shí)時(shí)監(jiān)視功能
實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)各維護(hù)終端將當(dāng)前被監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)集中采集，實(shí)時(shí)顯示在監(jiān)控電腦屏幕上，監(jiān)控人員通過(guò)該系統(tǒng)依據(jù)設(shè)備故障對(duì)系統(tǒng)影響程度提供不同級(jí)別的告警信號(hào)，以提醒機(jī)房監(jiān)控人員及時(shí)通過(guò)系統(tǒng)維護(hù)終端進(jìn)行軟維護(hù)或以不同方式（電話(huà)、短訊等）通知相關(guān)維護(hù)人員處理。
3.2.2集中實(shí)時(shí)聲光告警功能
該系統(tǒng)從網(wǎng)管終端發(fā)出的告警信號(hào)端子提取信號(hào)進(jìn)行處理，將所有設(shè)備故障告警在同一集中聲光告警箱產(chǎn)生實(shí)時(shí)告警。監(jiān)控人員報(bào)警發(fā)生后，一般按以下步驟來(lái)進(jìn)行處理：①通知。首要的是將報(bào)警信息告知給相關(guān)人員。②確認(rèn)。表明已經(jīng)知道報(bào)警的發(fā)生，正在處理。但此時(shí)報(bào)警仍然存在，沒(méi)有消失。③消除。經(jīng)過(guò)處理，故障消失，設(shè)備恢復(fù)正常，報(bào)警也隨之消失。
3.2.3集中循環(huán)監(jiān)視功能
該系統(tǒng)對(duì)所有維護(hù)終端都能夠通過(guò)2臺(tái)投影屏幕來(lái)循環(huán)監(jiān)視，設(shè)置自動(dòng)輪流顯示所接維護(hù)終端，每個(gè)終端可設(shè)置停留時(shí)間(3s～60s)；還可以用手動(dòng)選擇，當(dāng)手動(dòng)選擇后，畫(huà)面停止在選擇的維護(hù)終端，直到再次選擇自動(dòng)顯示按鍵。
3.2.4用戶(hù)管理功能
本系統(tǒng)將管理權(quán)限分為三級(jí):SuperAdministrator、Administrator、以及User，各級(jí)管理人員的管理范圍和權(quán)限不同。
3.2.5遠(yuǎn)程管理功能
本系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程管理功能，維護(hù)人員既能通過(guò)該系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理、安全管理、配置管理、報(bào)表管理，又能在本地維護(hù)終端對(duì)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的操作維護(hù)。
四、系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用效果
4.1應(yīng)用效果
該系統(tǒng)的上線(xiàn)運(yùn)行將永州分公司所有設(shè)備維護(hù)終端都集中在一個(gè)平臺(tái)輸出，如圖2所示，所有設(shè)備維護(hù)終端都顯示在本系統(tǒng)，選擇數(shù)字鍵或者ENTER就進(jìn)入相應(yīng)終端進(jìn)行監(jiān)控監(jiān)視。該系統(tǒng)使得監(jiān)控人員徹底改變傳統(tǒng)分散式監(jiān)控模式，集中在同一個(gè)系統(tǒng)對(duì)所有維護(hù)終端進(jìn)行監(jiān)視監(jiān)控。
4.2成果效益
該系統(tǒng)對(duì)所有設(shè)備告警進(jìn)行集中監(jiān)視，根據(jù)告警的級(jí)別產(chǎn)生相應(yīng)的告警聲音，以提示監(jiān)控人員立即上報(bào)故障情況。如圖3所示，一旦設(shè)備出現(xiàn)告警，相應(yīng)設(shè)備指示燈閃爍，以聲音提示監(jiān)控人員立即對(duì)故障進(jìn)行處理。
YZHLR01設(shè)備維護(hù)終端為例介紹成果效益，對(duì)該設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行基礎(chǔ)維護(hù)，一旦設(shè)備出現(xiàn)重大故障立即通知相關(guān)管理者。
五、結(jié)語(yǔ)
本文所設(shè)計(jì)的移動(dòng)設(shè)備故障集中監(jiān)控系統(tǒng)已在永州分公司上線(xiàn)試運(yùn)行，效果良好。目前，集中監(jiān)控系統(tǒng)正在向分布式和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，人們不斷對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控的簡(jiǎn)便性、實(shí)時(shí)性、可靠性提出更高的要求，因此，必須要靈活、及時(shí)地把最新的技術(shù)應(yīng)用到監(jiān)控系統(tǒng)中，才能使集中監(jiān)控系統(tǒng)不斷地發(fā)展，保障移動(dòng)通信機(jī)房的安全運(yùn)行，不斷地滿(mǎn)足通信業(yè)發(fā)展的需求。
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1.1監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)人員安全意識(shí)單薄
一方面，煤礦企業(yè)內(nèi)部的管理體制不健全，思想教育宣傳工作不到位，對(duì)職工的物質(zhì)和精神生活關(guān)心程度低，尤其是對(duì)于公職人員思想政治工作放松等等。企業(yè)和家庭沒(méi)有營(yíng)造有關(guān)安全生產(chǎn)的氛圍以及政府對(duì)安全教育的監(jiān)管和投入有待加強(qiáng)；另一方面，煤礦工作人員安全意識(shí)薄弱，沒(méi)有將“安全第一”這根細(xì)弦繃緊，在實(shí)際的工作中總是存在僥幸心理、投機(jī)取巧的心理，圖省事，不想麻煩，貪近利，而且有些老員工認(rèn)為自己已工作多年，有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，居功自傲，不將企業(yè)的管理放在眼里，習(xí)慣對(duì)待新問(wèn)題，不按照嚴(yán)格的操作流程辦事，無(wú)視全部知識(shí)和操作技能，這是造成事故發(fā)生的一個(gè)重要因素。
1.2安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備落后
系統(tǒng)的主要傳感器，如甲烷傳感器，在經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)完善，穩(wěn)定性和實(shí)用性已有了大的改善，，但是在實(shí)際的應(yīng)用中還是出現(xiàn)了許多問(wèn)題。如：在井下瓦斯涌出量大的情況下黑白元件反復(fù)被有害氣體沖擊，造成了零點(diǎn)漂移并使其催化性能降低，黑白原件加速衰老，抗高能沖擊沖擊性變差造成了原件使用壽命低、穩(wěn)定性差、誤差率較高等現(xiàn)象：抗中毒性能差；載體催化元件制作工藝較低。例如：前幾年對(duì)福州煤礦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的排查中發(fā)現(xiàn)，其使用的是我國(guó)第一批KJ系列監(jiān)控系統(tǒng)，由多家科研單位開(kāi)發(fā)，其數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，也是有不同企業(yè)和機(jī)構(gòu)完成的，設(shè)備比較落后。
1.3安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的針對(duì)性較弱
監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安全性問(wèn)題，雖然在理論上是一回事，但在實(shí)際的操作過(guò)程中會(huì)受到許多條件的限制，如地理環(huán)境、開(kāi)采的條件、巖力學(xué)性質(zhì)、開(kāi)采的工藝等因素的影響，因而對(duì)煤礦安全監(jiān)控檢測(cè)的分析要實(shí)現(xiàn)地域、地質(zhì)的針對(duì)性研究，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)于監(jiān)測(cè)監(jiān)控的準(zhǔn)確度，難以實(shí)現(xiàn)安全保證。例如山西煤田的地址結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，地質(zhì)結(jié)構(gòu)為傾斜的薄煤層，穩(wěn)定性極差，使得山西煤田的開(kāi)采量較低的情況，生產(chǎn)力只能打到5萬(wàn)、6萬(wàn)，但是按照相關(guān)產(chǎn)業(yè)的規(guī)定，每個(gè)礦井只能布置“一采兩掘”。為了應(yīng)付上級(jí)的檢查，監(jiān)控點(diǎn)就設(shè)置在這個(gè)地方。在實(shí)際的操作過(guò)程中，由于開(kāi)采條件較為惡劣，因而多個(gè)采礦工作面被隱蔽起來(lái)，但礦井恰恰在井下工作人員密集的地方因不符合相關(guān)規(guī)定而不布置監(jiān)控探頭，這使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的針對(duì)性沒(méi)有得到體現(xiàn)。
2煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的解決措施
2.1加強(qiáng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控人員的安全意識(shí)
針對(duì)監(jiān)測(cè)監(jiān)控人員的自身素質(zhì)方面的缺陷，由于他自身原因和外部原因的存在，在實(shí)際的企業(yè)管理中，應(yīng)對(duì)監(jiān)控方面進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)定，明確職責(zé)，使每個(gè)工作人員樹(shù)立“安全大于天”的觀念，加強(qiáng)工作人員的崗前培訓(xùn)，使他們掌握正確的操作規(guī)范，確保他們嚴(yán)格遵守這些規(guī)則，當(dāng)然實(shí)際的培訓(xùn)不僅包括理論培訓(xùn)，還包括現(xiàn)實(shí)中的技能培訓(xùn)，將理論結(jié)合實(shí)際，使監(jiān)測(cè)監(jiān)控人員提升安全意識(shí)。如：開(kāi)展每周的思想教育課，宣傳安全思想；組織隊(duì)伍到工作者的家里了解他們的物質(zhì)和精神追求，使他們?cè)趯?shí)際的工作中不再擔(dān)心家里的一切，安心工作，免后顧之憂(yōu)。
2.2建立監(jiān)控系統(tǒng)
由于我們的監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)備有其自身的弊端，因而我們運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)，相應(yīng)地建立一套監(jiān)控系統(tǒng)。派遣工作人員輪流值班，可以有效的提高工作效率，另外，我們要做好煤礦檢測(cè)設(shè)備及檔案的相關(guān)管理，時(shí)時(shí)關(guān)注設(shè)備的使用情況以便進(jìn)行必要維護(hù)。設(shè)置專(zhuān)業(yè)的維修人員，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修，確保監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)并對(duì)煤礦的瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，繪制圖表，確保工作人員的生命安全。
2.3提高監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備性能
設(shè)備既然落后，那安全性能就無(wú)法保證。科研機(jī)構(gòu)需研制高性能的瓦斯傳感器，尋找一種解決系統(tǒng)兼容性的途徑或指定相關(guān)的準(zhǔn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的推廣意義重大；甲烷傳感器的安裝地點(diǎn)的環(huán)境濕度較大，建議每個(gè)礦井備用一個(gè)甲烷傳感器，而且必須定時(shí)檢測(cè)維修，進(jìn)行干燥處理；巖巷破爆以后，傳感器應(yīng)及時(shí)撤回，并且距離也有一定的規(guī)定，即不小于50米，避免爆破震動(dòng)損壞傳感器；要定期擦拭風(fēng)速傳感器橫桿，確保測(cè)量值的準(zhǔn)確性。例如煤礦在用的監(jiān)控設(shè)備的原制作單位取得MA標(biāo)志后，與礦長(zhǎng)積極協(xié)商，制定方案，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改造，重點(diǎn)在于；一是統(tǒng)一采用顯示格式的系統(tǒng)軟件，二是如果配置穩(wěn)定性在15天以上的傳感元件或傳感器等關(guān)聯(lián)設(shè)備，嚴(yán)禁使用未經(jīng)國(guó)家授權(quán)的安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行安全性的監(jiān)測(cè)。其工作在2016年之前完成，如果還有未取得新的MA標(biāo)志的，就應(yīng)該淘汰掉，在此之前，用系統(tǒng)的制造廠家繼續(xù)為煤礦廠提供備件因而設(shè)備的性能對(duì)其監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)十分關(guān)鍵，我們要提高創(chuàng)新精神，努力研發(fā)新的技術(shù)，生產(chǎn)新的產(chǎn)品和軟件，使這些更好的應(yīng)用到煤礦的監(jiān)控工作中去，將那些落后的設(shè)備淘汰，新設(shè)備做好定期的監(jiān)測(cè)和維修工作，為安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控工作提供保障。
3結(jié)語(yǔ)
1河段與工程概況
1.1河段概況
三峽工程施工區(qū)從伍相廟至鷹子咀長(zhǎng)約12km，面積15.28km2。為較好地掌握施工區(qū)水文、河道、水環(huán)境變化情勢(shì)，水文監(jiān)測(cè)河段上起太平溪、下至蓮沱，全長(zhǎng)22km，水域面積約為22km2（以下簡(jiǎn)稱(chēng)壩區(qū)河段）。大壩軸線(xiàn)以上1.5km至大壩軸線(xiàn)以下1km為明渠截流水文監(jiān)測(cè)河段（以下簡(jiǎn)稱(chēng)截流河段），全長(zhǎng)2.5km，面積約為3.0km2。三峽工程明渠截流河段水文監(jiān)測(cè)布置見(jiàn)圖1。
圖1三峽工程明渠截流河段水文監(jiān)測(cè)布置圖
1.2工程概況
三峽工程明渠截流繼一期導(dǎo)流明渠開(kāi)挖、二期大江截流導(dǎo)流和通航之后、為修筑三期圍堰而實(shí)現(xiàn)戧堤進(jìn)占與合龍的關(guān)鍵性工程。
（1）三期圍堰工程。三期圍堰位于導(dǎo)流明渠內(nèi)。三期上游圍堰為Ⅳ級(jí)臨時(shí)建筑物，圍堰軸線(xiàn)長(zhǎng)427m，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為4月份實(shí)測(cè)最大流量17600m3/s（1877年～1990年資料，下同），相應(yīng)上游水位81.05m，堰頂高程83.0m，最大堰高33.0m。三期下游圍堰為Ⅲ級(jí)臨時(shí)建筑物，圍堰軸線(xiàn)長(zhǎng)415m，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為頻率2%的洪水流量79000m3/s，相應(yīng)擋水位78.3m，堰頂高程81.5m，最大堰高36.5m。上、下圍堰均由風(fēng)化砂、石渣、石渣混合料和塊石以及反濾料構(gòu)筑而成，總填筑量分別為146.58萬(wàn)m3和152.48萬(wàn)m3。
（2）明渠截流分流工程
明渠截流期采用大壩泄洪壩段導(dǎo)流底孔分流。22個(gè)導(dǎo)流底孔分別布設(shè)在泄洪壩段的表孔正下方跨縫處，其有壓出流口尺寸為6m×8.5m，中間16孔進(jìn)口底高程56.0m，兩側(cè)各3孔進(jìn)口底高程57.0m。大壩底孔泄流能力受二期上下游圍堰拆除高程和底寬的影響，設(shè)計(jì)明渠截流前，上游圍堰拆除高程57m，底寬不小于550m；下游圍堰拆除高程53m，底寬不小于410m。
（3）明渠截流戧堤工程
三期截流采用上、下游戧堤立堵，上游雙向、下游單向進(jìn)占的施工方案。設(shè)計(jì)按上游戧堤承擔(dān)截流總落差的2/3，下游戧堤承擔(dān)截流總落差的1/3。上、下截流戧堤總拋投量分別為35.85萬(wàn)m3和38.38萬(wàn)m3。戧堤施工進(jìn)占分為非龍口進(jìn)占和龍口進(jìn)占兩個(gè)階段,設(shè)計(jì)上、下截流龍口寬度分別為150m和140m，拋投量分別為20.4萬(wàn)m3和20.5萬(wàn)m3。設(shè)計(jì)截流流量10300m3/s，經(jīng)模型試驗(yàn)表明，上、下龍口最大平均流速分別達(dá)5.14m/s和4.01m/s，截流終落差4.11m。合龍能量指標(biāo)達(dá)40.4萬(wàn)kw，為葛洲壩工程截流的2.6倍，是巴西伊泰普工程截流的1.4倍，居當(dāng)今世界龍口能量指標(biāo)之首。
1.3水文監(jiān)測(cè)的目的、主要內(nèi)容及作用
鑒于明渠截流的難度，水文監(jiān)測(cè)的目的主要為三期截流設(shè)計(jì)、施工、截流指揮提供可靠數(shù)據(jù)，同時(shí)也為模型跟蹤試驗(yàn)、水文預(yù)報(bào)、水文及水力學(xué)計(jì)算提供基本資料。特別要為在明渠截流過(guò)程中可能出現(xiàn)的突況進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，以指導(dǎo)明渠截流施工決策和調(diào)度管理。水文監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容包括水下地形、截流落差、龍口流速、壩址流量及導(dǎo)流底孔分流量等，其主要作用是為掌握截流邊界條件、截流水流條件和截流環(huán)境影響的動(dòng)態(tài)變化，見(jiàn)表1。
表1三期截流水文監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容及作用
項(xiàng)目名稱(chēng)
主要內(nèi)容
主要作用
截
流
邊
界
條
件
水下地形
水下地形形象
掌握水下地形形象、口門(mén)水面寬及床沙的變化情況，為截流設(shè)計(jì)優(yōu)化、調(diào)整截流施工方案及進(jìn)度、模型跟蹤試驗(yàn)、水文預(yù)報(bào)及水文、水力學(xué)計(jì)算提供基本資料
固定斷面
固定斷面形象（含口門(mén)水面寬）
床沙
床沙（拋投料）顆粒級(jí)配
截
流
水
流
條
件
水位
壩區(qū)沿程水面線(xiàn)
是監(jiān)測(cè)截流落差及其變化的基本資料。同時(shí)監(jiān)測(cè)葛洲壩水庫(kù)調(diào)節(jié)對(duì)截流水力學(xué)指標(biāo)的影響
龍口落差、戧堤落差
掌握上、下戧堤落差及其分配，指導(dǎo)上、下戧堤施工進(jìn)占的時(shí)機(jī)及進(jìn)度
流速及流態(tài)
護(hù)底加糙區(qū)流速、戧堤頭及挑角流速、龍口縱橫斷面流速、截流河段流態(tài)
掌握戧堤口門(mén)區(qū)（以龍口為重點(diǎn)）的流速變化特征，指導(dǎo)戧堤進(jìn)占的拋投體塊徑、形狀、拋投方式及推填角度的選擇，以利戧堤頭的防沖和穩(wěn)定
流量
壩址流量、茅坪溪支流流量、大壩底孔及龍口分流量
掌握壩址來(lái)水流量及導(dǎo)流、截流的分流量
截
流
環(huán)
境
影
響
河床演變
永久船閘下游引航道口門(mén)河勢(shì)及兩壩間河道演變
截流對(duì)河道、航道口門(mén)區(qū)的河勢(shì)影響及拋投料對(duì)水環(huán)境的影響
水環(huán)境
截流河段及下游水質(zhì)
2水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
根據(jù)三峽工程明渠截流施工布局和截流工程設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工、水文預(yù)報(bào)、水文及水力學(xué)計(jì)算、模型跟蹤試驗(yàn)等部門(mén)對(duì)截流水文監(jiān)測(cè)的要求，為確保水文數(shù)據(jù)全面、可靠、精度和時(shí)效，建立包括水文信息采集—傳輸—處理—與反饋等四個(gè)子系統(tǒng)的三期截流水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，見(jiàn)框圖2。為系統(tǒng)實(shí)施成立了五個(gè)專(zhuān)業(yè)組，即水文組、河道組、水質(zhì)組、水文信息處理中心和綜合組。
2.1信息采集子系統(tǒng)。包括水位降水、龍口流速、流量、流態(tài)、口門(mén)水面寬、河道沖淤、水環(huán)境等，根據(jù)三峽壩區(qū)現(xiàn)有監(jiān)測(cè)站網(wǎng)條件，結(jié)合截流所需的水文信息，共布設(shè)18個(gè)水位站、2個(gè)水文站、17個(gè)流速或流量監(jiān)測(cè)斷面、32個(gè)河道固定斷面、5個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面。
2.2信息傳輸子系統(tǒng)。采用計(jì)算機(jī)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)數(shù)傳方式，輔以電話(huà)、電臺(tái)或?qū)χv機(jī)等方式，將自動(dòng)、半自動(dòng)或人工采集的水文、河道地形數(shù)據(jù)，經(jīng)無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)數(shù)傳、或無(wú)線(xiàn)人工、有線(xiàn)人工傳至水文數(shù)據(jù)處理中心截流數(shù)據(jù)庫(kù)。各專(zhuān)業(yè)組之間的聯(lián)系采用短波電臺(tái)、電話(huà)（有線(xiàn)或WAP電話(huà)）等。
2.3信息處理、信息與反饋?zhàn)酉到y(tǒng)。利用現(xiàn)代信息技術(shù)，建立明渠截流水文信息處理中心，使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)合理集成，實(shí)現(xiàn)水文信息接收、處理、存貯、檢索和e水文情報(bào)的網(wǎng)絡(luò)化與自動(dòng)化。
水文信息處理中心建立截流水文數(shù)據(jù)庫(kù)和計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、圖表自動(dòng)處理與共享。截流水文數(shù)據(jù)庫(kù)包括水文數(shù)據(jù)庫(kù)、河道數(shù)據(jù)庫(kù)、施工信息數(shù)據(jù)庫(kù)等，數(shù)據(jù)庫(kù)采用表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)掛靠長(zhǎng)江三峽工程開(kāi)發(fā)總公司局域網(wǎng)，其間專(zhuān)設(shè)“截流水文網(wǎng)站”，以動(dòng)態(tài)方式直接從數(shù)據(jù)庫(kù)生成《水文實(shí)測(cè)信息》、《水文快報(bào)》以及其他信息網(wǎng)頁(yè)，水文監(jiān)測(cè)信息。
內(nèi)容包括水位、流量、流速、水面流速流向、泥沙、固定斷面、水下地形等信息和相關(guān)的分析成果。信息以截流指揮專(zhuān)用通信系統(tǒng)和“截流水文網(wǎng)站”為主，并以電子郵件、電傳、電話(huà)、電臺(tái)等為輔的方案?！端膶?shí)測(cè)信息》全面反映壩區(qū)河段水文變化情勢(shì)，在戧堤進(jìn)占和龍口合攏期每天一期；根據(jù)水情變化確定《水文快報(bào)》頻次，如在龍口合攏期，實(shí)時(shí)水位、流速、落差等信息。系統(tǒng)還具有實(shí)時(shí)查詢(xún)、信息反饋、整編歸檔及檢索等功能。
3水文監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備與技術(shù)措施
截流水文監(jiān)測(cè)除采用常規(guī)的、成熟的測(cè)驗(yàn)方法和技術(shù)手段外，盡可能采用新的監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備與技術(shù)措施。截流水文監(jiān)測(cè)是在特殊環(huán)境條件下的水文觀測(cè)，其儀器設(shè)備將經(jīng)受各種不利因素的制約，如明渠截流施工場(chǎng)地窄小、截流龍口水流湍急和高強(qiáng)度施工形成的復(fù)雜水域，以及無(wú)線(xiàn)電波干擾等，都將影響到水文監(jiān)測(cè)工作，也對(duì)儀器設(shè)備提出了更高的要求。根據(jù)明渠截流水文監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，應(yīng)立足于成熟的先進(jìn)儀器設(shè)備、先進(jìn)的技術(shù)手段，以收集、傳輸、水文資料。經(jīng)過(guò)調(diào)研和大量的儀器設(shè)備技術(shù)指標(biāo)分析，確定在明渠截流水文監(jiān)測(cè)中使用以下關(guān)鍵儀器設(shè)備與技術(shù)措施。
3.1ADCP測(cè)流系統(tǒng)。ADCP（AcousticDopplerCurrentProfilers）是目前世界上最先進(jìn)的水文測(cè)驗(yàn)儀器之一，具有不擾動(dòng)流場(chǎng)、測(cè)驗(yàn)歷時(shí)短、測(cè)速范圍大等特點(diǎn)。對(duì)截流河段多斷面的水文監(jiān)測(cè)，采用船載型ADCP測(cè)流系統(tǒng)，輔以GPS導(dǎo)航技術(shù)，能快速、準(zhǔn)確地巡測(cè)各斷面的流速分布及流量或分流比，還可解決船舶無(wú)錨定位和全天候測(cè)驗(yàn)等問(wèn)題；對(duì)龍口流速測(cè)驗(yàn)，采用無(wú)人測(cè)艇ADCP測(cè)流系統(tǒng)，可精確地獲取龍口流速分布。
3.2無(wú)人測(cè)艇測(cè)量技術(shù)。該方法是通過(guò)龍口上游150m左右的錨錠船，用鋼絲繩牽引無(wú)人測(cè)艇（艇上安裝ADCP等儀器）深入龍口進(jìn)行水文測(cè)驗(yàn)。無(wú)人測(cè)艇采用全密封雙體船結(jié)構(gòu)，具有穩(wěn)性好、阻力小、安全可靠等特點(diǎn)。錨錠船安裝有以計(jì)算機(jī)為主的控制中心及機(jī)電設(shè)備，控制無(wú)人測(cè)艇測(cè)驗(yàn)。
3.3GPS水道測(cè)繪系統(tǒng)。利用GPS接收機(jī)，配備數(shù)字測(cè)深儀或多波束測(cè)深儀、繪圖儀、計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)鏈、通訊等設(shè)備組成的GPS水道測(cè)繪系統(tǒng)，可高效地施測(cè)水下地形和沖淤斷面，具有全天候、多功能、精度高、成圖快等特點(diǎn)。
3.4無(wú)人立尺測(cè)量技術(shù)。對(duì)戧堤頭水位觀測(cè)，傳統(tǒng)的方法難以達(dá)到安全、高效的要求，選用成熟的無(wú)人立尺測(cè)量技術(shù)，并配以高精度的激光全站儀，可測(cè)量未知點(diǎn)的三維坐標(biāo)，用于龍口戧堤頭水位和口門(mén)寬度的測(cè)量。
3.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。實(shí)現(xiàn)水文信息遠(yuǎn)傳、處理、計(jì)算機(jī)化，具有快速、準(zhǔn)確等特點(diǎn)。
3.6監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在明渠截流中的運(yùn)用實(shí)踐
三峽明渠截流從2002年9月15日導(dǎo)流底孔閘門(mén)調(diào)試開(kāi)始，至11月6日龍口合龍結(jié)束，明渠截流水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)了明渠截流水文情勢(shì)變化，收集到全過(guò)程多要素完整的水文成果，并實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新截流水文網(wǎng)頁(yè)，為指導(dǎo)截流施工、調(diào)度、水文預(yù)報(bào)、提供了大量科學(xué)的水文信息。
4結(jié)語(yǔ)
三峽工程明渠截流是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，水文監(jiān)測(cè)成為重要組成部分，是截流不可缺少的技術(shù)保障服務(wù)系統(tǒng)。
三峽工程明渠截流水文監(jiān)測(cè)采用高新的監(jiān)測(cè)技術(shù)、選進(jìn)的儀器設(shè)備、高素質(zhì)的監(jiān)測(cè)人員以及合理可靠的組織措施保證系統(tǒng)的高效運(yùn)行，充分發(fā)揮水文監(jiān)測(cè)在三峽工程截流中的耳目和參謀作用，體現(xiàn)一流工程和一流的水文服務(wù)。
參考文獻(xiàn)：
制冷空調(diào)產(chǎn)品檢測(cè)裝置是檢測(cè)和衡量制冷空調(diào)產(chǎn)品的質(zhì)量的方便易行的手段以及為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研究提供精準(zhǔn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的無(wú)可替代的工具。制冷空調(diào)檢測(cè)控制統(tǒng)是指基于焓差法的試驗(yàn)方法稱(chēng)之為風(fēng)側(cè)式空調(diào)測(cè)試和在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定中的水測(cè)量熱計(jì)法的標(biāo)準(zhǔn)之下的為水側(cè)測(cè)試，對(duì)所要檢測(cè)的空調(diào)設(shè)備進(jìn)行綜合性能檢測(cè)以及處理的半智能型控制系統(tǒng)。由于本系統(tǒng)具有優(yōu)先使用頻繁、耗電量相比其他系統(tǒng)要大以及對(duì)檢測(cè)裝置的節(jié)能設(shè)計(jì)和人性化要求愈來(lái)愈高。制冷空調(diào)產(chǎn)品檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)水平的高低,檢測(cè)裝置的測(cè)量精確度和裝置的穩(wěn)定程度取決于系統(tǒng)的精確控制上，同時(shí)也是試驗(yàn)裝置技術(shù)所代表的先進(jìn)水平的非常重要的標(biāo)志之一。本文將就在制冷空調(diào)產(chǎn)品過(guò)程中可能以及必不可少出現(xiàn)的空氣處理裝置及空調(diào)，不方便進(jìn)行遠(yuǎn)程操作的冷水處理機(jī)組和在冬天以最優(yōu)工況運(yùn)行二十四小時(shí)制冷較為困難的問(wèn)題作優(yōu)化設(shè)計(jì)。
2制冷空調(diào)產(chǎn)品檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)的基本工作原理
2.1系統(tǒng)組成
此檢測(cè)控制系統(tǒng)由包括空氣處理機(jī)、空氣取樣裝置以及風(fēng)量測(cè)量裝置等在內(nèi)的測(cè)試間一和由僅包括空氣處理機(jī)和空氣取樣裝置在內(nèi)的測(cè)試間二，加上兩個(gè)測(cè)試間相互連通的水路系統(tǒng)共同組成。在實(shí)際測(cè)試中根據(jù)被測(cè)類(lèi)型選擇測(cè)試間。
2.2空調(diào)檢測(cè)系統(tǒng)的調(diào)控
制冷空調(diào)一二分別用于模擬室內(nèi)環(huán)境，為制冷空調(diào)工作的室內(nèi)環(huán)境的提供相應(yīng)的操作條件。制冷空調(diào)設(shè)備調(diào)整室內(nèi)和室外溫度，電加熱線(xiàn)圈提供熱源，并可自動(dòng)調(diào)整室內(nèi)和室外的電氣環(huán)境加熱量和加濕量。兩試驗(yàn)間室內(nèi)和室外的溫度和濕度的控制，連接兩個(gè)測(cè)試水調(diào)節(jié)系統(tǒng)是通過(guò)冷水機(jī)組與電加熱裝置，恒溫箱提供同時(shí)提供冷水溫度和水箱，從而保證水箱的恒定熱源的提供，并通過(guò)調(diào)控恒溫水箱各種加熱強(qiáng)度及三通閥開(kāi)度的大小來(lái)控制被檢測(cè)制冷空調(diào)進(jìn)出水的溫度。
2.3檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量和計(jì)算
根據(jù)GB/T7725-1996的要求，被檢測(cè)的制冷空調(diào)稱(chēng)為單元式風(fēng)冷空調(diào)機(jī)，需實(shí)時(shí)記錄室內(nèi)溫度的基本數(shù)據(jù)，濕度和入口和出口之間的壓差試驗(yàn)室。根據(jù)國(guó)標(biāo)的規(guī)定，如果被檢測(cè)的制冷空調(diào)為風(fēng)冷式進(jìn)水流量和水側(cè)出口水溫必須由冷水機(jī)組、風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組提供。根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)得出的被檢測(cè)制冷空調(diào)的電功率和能效比，冷量和熱量等檢測(cè)參數(shù)。
3制冷空調(diào)檢測(cè)系統(tǒng)的原理
為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器的溫度和入口和出口溫度調(diào)節(jié)靈活，控制方案如下所述：通過(guò)可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLC）控制被測(cè)機(jī)器、空氣處理機(jī)、風(fēng)冷冷水機(jī)、水泵等設(shè)備的開(kāi)啟和停止，然后實(shí)時(shí)壓力，溫度采集系統(tǒng)，系統(tǒng)的流量信號(hào)，通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和計(jì)算與制冷空調(diào)試驗(yàn)，冷卻能力和設(shè)備，操作系統(tǒng)電源狀態(tài)，設(shè)備，能源效率比系統(tǒng)流量測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。
4控制系統(tǒng)優(yōu)化方案
現(xiàn)階段制冷空調(diào)產(chǎn)品性能實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)控系統(tǒng)的特點(diǎn)有：控制精度高，自動(dòng)化程度高，抗干擾能力強(qiáng)，工況穩(wěn)定性好，性能價(jià)格比高。此階段制冷空調(diào)產(chǎn)品性能試驗(yàn)裝置的測(cè)控系統(tǒng)的各個(gè)部分之間已不再是相互獨(dú)立的，而是通過(guò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊總線(xiàn)互相協(xié)助共同完成試驗(yàn)操作。
4.1系統(tǒng)的無(wú)干擾切換控制
控制系統(tǒng)優(yōu)化方案：對(duì)控制系統(tǒng)的出廠標(biāo)準(zhǔn)配置的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制功能增加，和雙向操作無(wú)擾動(dòng)切換，為了實(shí)現(xiàn)這種設(shè)想，在空氣處理器的控制系統(tǒng)和冷水機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)配置可用于增加遠(yuǎn)程啟?？刂泣c(diǎn)。即將遠(yuǎn)程設(shè)備停止、開(kāi)啟信號(hào)引入PLC系統(tǒng)進(jìn)行控制。
4.2為解決冬季制冷連續(xù)運(yùn)行24h的方案
控制系統(tǒng)優(yōu)化方案：在寒冷的冬季制冷運(yùn)行時(shí)，由于空氣處理機(jī)組，風(fēng)冷冷水機(jī)組冷凝溫度太低，造成機(jī)組停機(jī)保護(hù)，從而破壞試驗(yàn)條件下的操作。因此，自動(dòng)監(jiān)測(cè)和冷凝液的溫度調(diào)節(jié)是通過(guò)增加操作裝置實(shí)現(xiàn)的，傳感器、壓力變送器等。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，冷凝風(fēng)機(jī)連接到逆變器，在壓縮冷凝機(jī)組吸氣壓力加壓力變送器的測(cè)量點(diǎn)，操作者雙手套百分比轉(zhuǎn)換一套冷凝壓力值，使用內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)功能的逆變器，逆變器的輸出調(diào)整，為了保證冷凝壓力值設(shè)置范圍。
4.3結(jié)果與分析
系統(tǒng)無(wú)擾動(dòng)切換控制的實(shí)現(xiàn)，節(jié)省人員成本，是由機(jī)器來(lái)完成安裝，只需要一個(gè)操作者管理可以安全方便的設(shè)備操作和維護(hù)工作。并且線(xiàn)路簡(jiǎn)化，設(shè)備的運(yùn)行故障率比較低，線(xiàn)路維護(hù)以及檢修的工作量大大減少。有時(shí)與觸摸屏結(jié)合使用，不僅可省卻按鈕、指示燈，節(jié)約空間，還具有動(dòng)態(tài)的顯示系統(tǒng)流程及主要參數(shù)，以及指導(dǎo)操作、記錄故障等功能。冷凝溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和調(diào)控，不僅全面解決寒冷的冬季運(yùn)行24小時(shí)制冷問(wèn)題，通過(guò)變頻器的使用，可以在非滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，節(jié)約用電，以達(dá)到節(jié)能的目的。
5結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞：輪胎爆胎監(jiān)測(cè)；輪胎的智能降溫
一、技術(shù)背景
近來(lái)由于輪胎損壞引起的交通事故不勝枚舉；輪胎是熱的不良導(dǎo)體，發(fā)熱會(huì)使輪胎壓強(qiáng)增大，導(dǎo)致爆胎，但是貨車(chē)行駛過(guò)程中噪聲大，爆胎后不易察覺(jué)；此時(shí)貨車(chē)由一個(gè)輪胎承重向前行駛，危險(xiǎn)極大。
二、發(fā)明目的
增加輪胎的使用壽命，減少因輪胎損壞引起的交通事故，增加行車(chē)安全。
三、產(chǎn)品介紹
汽車(chē)輪胎溫度過(guò)熱是導(dǎo)致爆胎的主要原因，當(dāng)輪胎升高到一定溫度時(shí)，單片機(jī)控制水泵泵水對(duì)輪胎進(jìn)行智能溫水降溫，可以增加輪胎的使用壽命，同時(shí)可以增加行車(chē)安全；另外，貨車(chē)爆胎不容易察覺(jué)，在爆胎短時(shí)間內(nèi)不會(huì)對(duì)貨車(chē)行駛造成影響，在爆胎之后及時(shí)預(yù)警，讓司機(jī)順利處理突況，可保證行車(chē)安全。本作品采用單片機(jī)收集貨車(chē)行駛過(guò)程中的信息并進(jìn)行控制與相互通信，當(dāng)爆胎時(shí)，單片機(jī)會(huì)將信號(hào)發(fā)送到駕駛室，在顯示屏上顯示爆胎信息并使得蜂鳴器工作，提醒司機(jī)及時(shí)停車(chē)檢查貨車(chē)的行駛狀況；LCD屏上顯示水箱水位、水溫以及輪胎溫度，司機(jī)在車(chē)內(nèi)就可以了解水箱和輪胎的信息，輪胎達(dá)到一定溫度，水泵工作；當(dāng)輪胎溫度達(dá)到合適溫度時(shí)，水泵不工作。其中水泵還可以通過(guò)駕駛室的按鍵進(jìn)行控制，提高人機(jī)的互動(dòng)，使整個(gè)系統(tǒng)工作更加穩(wěn)定。
四、具體方案
下面參看附圖1對(duì)系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明
1.三個(gè)獨(dú)立5V穩(wěn)壓電源，分別給貨車(chē)輪胎、水箱、駕駛室的單片機(jī)供電，水泵通過(guò)車(chē)載蓄電池供電；
2.爆胎監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。輪胎內(nèi)胎與外胎之間嵌入薄膜式壓力傳感器，與輪胎上固定的單片機(jī)相連，采集到的車(chē)胎壓力信息送給單片機(jī)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊發(fā)送信息給駕駛室的單片機(jī)。貨車(chē)正常行駛時(shí)，顯示屏上顯示當(dāng)前的時(shí)間，水箱水溫（提醒司機(jī)換水）、水位（提醒司機(jī)加水）和水泵工作信息（水泵工作，顯示屏左下角顯示“W”；水泵停止工作，顯示屏上顯示“1”）；貨車(chē)爆胎時(shí)，蜂鳴器報(bào)警并且LCD屏上“The tyre has broken”；
3.智能降溫的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。在水箱上開(kāi)倆個(gè)孔，第一個(gè)放入水溫和水位傳感器，第二個(gè)孔通過(guò)水管接到水箱里的水泵上，水管外端的水龍頭正對(duì)輪胎。水位和水溫模塊采集信息，都要通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器送給單片機(jī)，處理完獲得數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊送給駕駛室的單片機(jī)，當(dāng)輪胎溫度過(guò)高時(shí)，控制水泵噴水，給輪胎降溫。
電子商務(wù)，拋棄了以信函、電報(bào)、電傳或傳真等紙面文件來(lái)進(jìn)行信息傳遞的方式，而傳統(tǒng)的這些紙面文件大都需要當(dāng)事人簽名，否則在法律上就可能被認(rèn)為是無(wú)效的或不能強(qiáng)制執(zhí)行。電子商務(wù)更快捷、更經(jīng)濟(jì)，但也有其自身的缺陷，如它極易復(fù)制、數(shù)字信息又容易被修改、丟失與毀壞，因此它也給建立在紙面文件上的國(guó)際國(guó)內(nèi)貿(mào)易法律制度產(chǎn)生了沖擊，帶來(lái)了一系列的法律問(wèn)題，也正因?yàn)槿绱?，電子商?wù)法律受到了各國(guó)的重視。
我國(guó)關(guān)于電子商務(wù)合同的立法主要是《合同法》和《電子簽名法》。前者對(duì)電子商務(wù)合同有較為明確的規(guī)定，如關(guān)于書(shū)面形式包括數(shù)據(jù)電文的規(guī)定，關(guān)于電子商務(wù)合同的要約生效時(shí)間的規(guī)定，關(guān)于電子商務(wù)合同的承諾生效時(shí)間的規(guī)定，關(guān)于當(dāng)事人采用數(shù)據(jù)電文訂立合同可以要求簽訂確認(rèn)書(shū)的規(guī)定，關(guān)于電子商務(wù)合同成立地點(diǎn)的規(guī)定。《電子簽名法》是2004年通過(guò)的專(zhuān)門(mén)針對(duì)電子商務(wù)交易頒布的單行法，主要涉及數(shù)據(jù)電文、電子簽名與認(rèn)證及其法律責(zé)任三方面的內(nèi)容，是我國(guó)電子商務(wù)立法中的一座里程碑。除了《合同法》和《電子簽名法》兩部法律，在電子商務(wù)發(fā)展的過(guò)程中，我國(guó)也不斷制定了一系列相關(guān)的法律、行政法規(guī)對(duì)電子商務(wù)活動(dòng)進(jìn)行規(guī)制。如1988年通過(guò)的《中華人民共和國(guó)保守國(guó)家秘密法》，1994年國(guó)務(wù)院的《計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)條例》，1996年國(guó)務(wù)院的《計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)管理暫行規(guī)定》，1997年公安部了《計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)安全保護(hù)管理辦法》，2000年國(guó)務(wù)院了《中華人民共和國(guó)電信條例》、《互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)管理辦法》等。
二、電子商務(wù)合同法的核心問(wèn)題
(一)電子合同的訂立問(wèn)題
首先，電子合同的收到依賴(lài)于通訊手段，速度，甚至不同國(guó)家地區(qū)之間的法律制度。其次，在電子合同關(guān)于要約與承諾問(wèn)題上，其與紙面合同的區(qū)別就在于電子合同如EDI合同訂立的決策過(guò)程屬于計(jì)算機(jī)自動(dòng)化操作，這樣的合同是否真能反映當(dāng)事人的真實(shí)意圖。而且由于其整個(gè)過(guò)程由計(jì)算機(jī)迅速操作，要約的撤回與撤銷(xiāo)以及承諾的撤回將很難進(jìn)行。如何通過(guò)法律對(duì)其進(jìn)行定義很有現(xiàn)實(shí)意義。最后，關(guān)于合同成立的時(shí)間和地點(diǎn)問(wèn)題也需要法律進(jìn)行規(guī)范。因?yàn)殡娮有畔⒖梢栽谌魏尾煌攸c(diǎn)發(fā)出，如發(fā)送人的營(yíng)業(yè)地、擁有計(jì)算機(jī)的任何地點(diǎn)，甚至經(jīng)由手提式計(jì)算機(jī)在旅途中發(fā)出電文。
(二)電子合同形式問(wèn)題
貿(mào)易伙伴之間進(jìn)行電子交易，主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕加以顯示的，不存在任何等同意義上的書(shū)面形式。唯一可以作為當(dāng)事人雙方存在合同證據(jù)的，只有在計(jì)算機(jī)內(nèi)儲(chǔ)存的電子信息。但是這些電子信息能否取得與紙質(zhì)文件一樣的法律效力，各國(guó)有不同的規(guī)定，人們的理解也不一樣。
(三)電子商務(wù)第三方的法律地位
電子商務(wù)與傳統(tǒng)商務(wù)的一個(gè)最大區(qū)別是“無(wú)紙”的信息傳遞，這就必須在電子商務(wù)當(dāng)事人之間加進(jìn)傳遞信息、提供信息技術(shù)設(shè)備服務(wù)、搭建電子商務(wù)平臺(tái)的第三方。電子商務(wù)能否安全、可靠的進(jìn)行，電子商務(wù)第三方有著舉足輕重的作用，因此，探討電子商務(wù)第三方的法律地位問(wèn)題有著十分重要的意義。
(四)電子錯(cuò)誤問(wèn)題
與傳統(tǒng)的書(shū)面合同訂立過(guò)程相比，通過(guò)電子數(shù)據(jù)訂立合同是一種全新的、正在發(fā)展的合同訂立方式，技術(shù)本身或人與技術(shù)的和諧等原因使得錯(cuò)誤發(fā)生的頻率更高。所以對(duì)電子商務(wù)合同中可能發(fā)生的錯(cuò)誤進(jìn)行合理的法律規(guī)制十分必要。UCITA第214條b款對(duì)電子錯(cuò)誤的責(zé)任承擔(dān)有原則性規(guī)定：在一個(gè)自動(dòng)交易系統(tǒng)中，對(duì)于消費(fèi)者無(wú)意接受，并且是由于電子錯(cuò)誤產(chǎn)生的電子信息，如消費(fèi)者采取了下列行為，即不受其約束：(1)于獲知該錯(cuò)誤時(shí)，立即(A)將錯(cuò)誤通知另一方，以及(A)將所有的信息拷貝交付給另一方，或者按照另一方合理的指示，將所有的信息拷貝交付給第三人，或銷(xiāo)毀所有的信息拷貝。(2)未曾使用該信息，或從該信息中獲得任何利益，也未曾使信息可為第三方獲得。
(五)電子簽名與認(rèn)證
電子商務(wù)是一種非對(duì)面型的交易，當(dāng)事人雙方基本上只能依據(jù)對(duì)方自己披露的個(gè)人信息來(lái)了解其個(gè)人情況。于是交易當(dāng)事人身份的不確定性導(dǎo)致虛構(gòu)名義交易、冒充他人交易、取得商品或價(jià)金后逃匿的情況屢有發(fā)生。這些問(wèn)題的發(fā)生，都是由于在電子商務(wù)中很難確認(rèn)本人身份與交易者身份是否同一、交易人是否享有權(quán)限造成的。為保障電子商務(wù)交易的安全，電子簽名與電子認(rèn)證便應(yīng)運(yùn)而生。
三、電子商務(wù)合同法的完善
電子商務(wù)合同法伴隨電子商務(wù)的發(fā)展而發(fā)展，但是不可否認(rèn)的是，法律往往總是滯后于事務(wù)本身的發(fā)展規(guī)律的。就我國(guó)電子商務(wù)合同法而言，還可以從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)：
(一)加強(qiáng)對(duì)在線(xiàn)消費(fèi)者的權(quán)益保護(hù)
電子商務(wù)的最大特點(diǎn)在于買(mǎi)賣(mài)雙方一般不直接通過(guò)對(duì)面交談，電話(huà)的聯(lián)系，也不到實(shí)體店進(jìn)行采購(gòu)，因此，一旦發(fā)生質(zhì)量糾葛，消費(fèi)者往往是權(quán)益最容易受到損害的一方。而且電子商家為了逃避稅收，往往不給買(mǎi)房任何購(gòu)買(mǎi)憑證，買(mǎi)家一旦購(gòu)買(mǎi)了劣質(zhì)產(chǎn)品，不僅投訴無(wú)門(mén)，而且還很難進(jìn)行退貨，即使退貨也必須承擔(dān)必要的運(yùn)輸成本。參考我國(guó)實(shí)際情況，在合同法中應(yīng)注重向消費(fèi)者傾斜的理念，如：一是增加消費(fèi)者退貨的權(quán)利。特別是針對(duì)網(wǎng)上購(gòu)物，電視購(gòu)物，預(yù)付買(mǎi)賣(mài)等，應(yīng)規(guī)定在一定時(shí)間內(nèi)有撤約，及至無(wú)條件退貨的權(quán)利。二是將廣告法和合同法結(jié)合起來(lái)。電子商務(wù)消費(fèi)者存在嚴(yán)重的信息不對(duì)稱(chēng)，因此不適宜的廣告會(huì)起到誤導(dǎo)消費(fèi)者的作用。三是注意保護(hù)消費(fèi)者隱私。當(dāng)前電子商務(wù)合同法強(qiáng)調(diào)電子簽名，但是電子信息在網(wǎng)絡(luò)中可能是公開(kāi)的，從而造成買(mǎi)家的私人信息泄漏。
摘要 為了精確、穩(wěn)定地獲得糧倉(cāng)內(nèi)大范圍的溫度分布，設(shè)計(jì)了光纖布拉格光柵測(cè)溫系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)對(duì)糧倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行大范圍溫度檢測(cè)，利用光纖布拉格光柵所測(cè)溫度與中心波長(zhǎng)之間存在線(xiàn)性的關(guān)系，根據(jù)光譜線(xiàn)性頻移函數(shù)獲得倉(cāng)內(nèi)各位置的精確溫度。其中每個(gè)光柵的工作波長(zhǎng)相互分開(kāi)，經(jīng)3dB 的耦合器反射后，再用波長(zhǎng)探測(cè)解調(diào)系統(tǒng)對(duì)多個(gè)光柵的線(xiàn)性頻移進(jìn)行測(cè)量，即可檢測(cè)出倉(cāng)內(nèi)各處的溫度。實(shí)驗(yàn)采用FBG 封裝的光纖、LPT-101 型光源、放大處理電路等設(shè)備獲得采集得到的溫度信息。通過(guò)Origin 軟件畫(huà)出了被測(cè)溫度與波長(zhǎng)頻移的關(guān)系圖，同時(shí)與傳統(tǒng)的測(cè)量方法K 型熱電偶的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，光纖布拉格光柵測(cè)得溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度更接近，且抗干擾能力更強(qiáng)，滿(mǎn)足糧倉(cāng)內(nèi)大范圍溫度監(jiān)測(cè)的要求。
關(guān)鍵詞 光纖布拉格光柵 溫度檢測(cè) 光譜線(xiàn)性頻移 糧倉(cāng)
溫度檢測(cè)在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用，生產(chǎn)廠房的溫度檢測(cè)、住宅區(qū)的室溫控制、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中溫室大棚的恒溫監(jiān)控等。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于溫度檢測(cè)的主要方法有：熱電偶型測(cè)溫系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，探測(cè)區(qū)域大的特性，而其屬于接觸式測(cè)量，易污染、精度較低。數(shù)字集成溫度探測(cè)芯片，該溫度探測(cè)器功耗低、體積小，常應(yīng)用于單點(diǎn)探測(cè)，在多點(diǎn)位大范圍測(cè)試中誤差較大。除此之外，光纖測(cè)溫器也是一個(gè)常見(jiàn)類(lèi)型，其靈敏度高、適合遠(yuǎn)距離檢測(cè)，但多路檢測(cè)測(cè)量難度大、工藝復(fù)雜、價(jià)格高；半導(dǎo)體吸收式光纖溫度傳感器溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是將光纖僅用于傳輸，測(cè)量采用其他光學(xué)或機(jī)械的元件完成，監(jiān)測(cè)被測(cè)溫度的變化；智能（數(shù)字）溫度傳感器溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其內(nèi)部包含處理芯片，適用于測(cè)溫位置在線(xiàn)處理的場(chǎng)合。我國(guó)傳統(tǒng)的內(nèi)部溫度測(cè)量方法是直接將溫度計(jì)插入糧食中檢測(cè)，工作量大、效率低、精度差；除此之外，國(guó)內(nèi)還有采用基于PN 結(jié)或熱敏電阻的溫度檢測(cè)系統(tǒng)，但其傳統(tǒng)電路設(shè)計(jì)上存在干擾、濾波不穩(wěn)定，線(xiàn)路復(fù)雜等問(wèn)題。而測(cè)溫電纜技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中不但工藝復(fù)雜，且部分結(jié)構(gòu)需要專(zhuān)用設(shè)備，十分不便。
相比之下，采用波長(zhǎng)調(diào)制的光纖布拉格光柵（Fiber BraggGrating，F(xiàn)BG）傳感器避免了溫度測(cè)試信號(hào)受光源變動(dòng)、光纖損耗等的影響；采用波分復(fù)用技術(shù)在一根光纖中串入多個(gè)布拉格光柵實(shí)現(xiàn)分布式測(cè)量，大大降低了系統(tǒng)復(fù)雜度；采用光譜線(xiàn)性頻移的監(jiān)測(cè)手段，測(cè)量精度高、范圍廣、分布密度大。本文在采用分布式光纖布拉格光柵結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用光纖布拉格光柵所測(cè)溫度與中心波長(zhǎng)之間的線(xiàn)性函數(shù)關(guān)系，提出了一種通過(guò)光譜線(xiàn)性頻移反演分布式糧溫的新方法，提高了檢測(cè)精度、溫控范圍和溫度數(shù)據(jù)密度。
一、溫度探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)采用了一種新的分布式光纖布拉格光柵測(cè)溫方法，即通過(guò)光纖布拉格光柵溫度探測(cè)器對(duì)糧倉(cāng)各處的局部溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。由于光譜線(xiàn)性頻移程度與被測(cè)溫度存在函數(shù)關(guān)系，即中心波長(zhǎng)與被測(cè)溫度之間呈線(xiàn)性關(guān)系。分布式光纖探測(cè)系統(tǒng)是可從整體上大范圍地對(duì)被測(cè)物理量的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)的探測(cè)網(wǎng)絡(luò)。本文采用的是分布式光纖布拉格光柵探測(cè)結(jié)構(gòu)，根據(jù)系統(tǒng)性能，建立了糧倉(cāng)的數(shù)學(xué)模型。處理器控制寬帶光源發(fā)射探測(cè)光，通過(guò)耦合器進(jìn)入多組光纖通道，每組光纖通道中設(shè)置光纖光柵探測(cè)器，在糧倉(cāng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)式分布，從而獲得糧倉(cāng)內(nèi)各處的糧溫?cái)?shù)據(jù)?；夭ㄐ盘?hào)經(jīng)解調(diào)儀解調(diào)，將帶有溫度信息的數(shù)據(jù)傳給處理器，經(jīng)過(guò)處理器將糧倉(cāng)各位置糧溫?cái)?shù)據(jù)顯示在控制臺(tái)上。
二、光纖光柵基本原理
在光纖光柵之前，將在平面光波導(dǎo)中沿入射光傳播方向制作的多層介質(zhì)結(jié)構(gòu)，即布拉格光柵。光纖中的光柵反射實(shí)際上是一種層狀介質(zhì)的反射，由光纖中沿軸向分布的多層介質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)成光纖布拉格光柵。
常用的電類(lèi)溫度傳感器有熱敏電阻溫度傳感器、熱電偶溫度傳感器，其極易受外界的電磁干擾，會(huì)由于測(cè)量距離、輻射系數(shù)等因素導(dǎo)致測(cè)量精度降低。而光纖光柵溫度傳感器不僅具有普通光纖溫度傳感器的優(yōu)點(diǎn)，還有光譜特性好、損耗率低及穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，且波長(zhǎng)編碼信息不受光源功率波動(dòng)或耦合損耗等的影響。同時(shí)，在一根光纖中可設(shè)置多個(gè)光柵，使光柵陣列信息量大，結(jié)合波分復(fù)用等技術(shù)非常適合大范圍的分布式網(wǎng)絡(luò)化的糧溫監(jiān)測(cè)。
光纖布拉格光柵探測(cè)器中的寬譜光源可采用面發(fā)光二極管SLED 或放大自發(fā)輻射光源ASE 等，光傳輸及轉(zhuǎn)換部分由光耦合器或光環(huán)形器構(gòu)成。當(dāng)光源系統(tǒng)發(fā)出一定帶寬的光入射到光纖光柵后，由于光纖光柵對(duì)中心波長(zhǎng)具有選擇作用，只有符合波長(zhǎng)關(guān)系的光被才會(huì)被反射，并再次通過(guò)光傳輸結(jié)構(gòu)送入解調(diào)裝置解調(diào)，最后解調(diào)光會(huì)體現(xiàn)出光纖光柵反射波長(zhǎng)的變化特性。當(dāng)利用光纖布拉格光柵原理檢測(cè)糧倉(cāng)內(nèi)局部糧溫時(shí)，由于糧溫變化引發(fā)的光柵自身的折射率或柵距的改變會(huì)使反射波長(zhǎng)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，最終對(duì)由解調(diào)器檢測(cè)得到的波長(zhǎng)變化推導(dǎo)計(jì)算即可求得相應(yīng)位置實(shí)時(shí)的糧溫?cái)?shù)據(jù)。探測(cè)器獲得的尖峰波長(zhǎng)隨著糧溫的變化持續(xù)變化，探測(cè)器帶寬是指光纖布拉格光柵反射峰對(duì)應(yīng)的帶寬，其檢測(cè)精度越高，則帶寬就越小，由于工藝水平的限制，一般在0.2~0.3 nm 之間。
三、解調(diào)儀
光纖布拉格光柵采用波長(zhǎng)調(diào)制，對(duì)布拉格波長(zhǎng)移動(dòng)的檢測(cè)獲取糧溫變化信息的重要步驟。目前國(guó)內(nèi)外實(shí)用化的解調(diào)技術(shù)主要有：采用可調(diào)諧F-P 濾波器和寬帶光源掃描傳感光纖光柵的反射譜；采用大功率可調(diào)諧窄帶激光源對(duì)傳感光纖光柵進(jìn)行波長(zhǎng)掃描；采用建立在色散元件和陣列相結(jié)合基礎(chǔ)上的光譜成像技術(shù)進(jìn)行波長(zhǎng)分析。ASE 光源發(fā)出的寬帶光經(jīng)過(guò)F-P（Fabry-Perot）濾波器，因?yàn)椴煌膾呙桦妷核鶎?duì)應(yīng)的中心波長(zhǎng)各有不同。在掃描電壓的控制下，窄帶光穿過(guò)F-P 濾波器，其中透射光經(jīng)耦合器的分光后，產(chǎn)生多個(gè)可與測(cè)量通道相接的光路，3 個(gè)測(cè)量通道的反射光回波信號(hào)被光電探測(cè)器采集從而獲得反射譜。這些反射譜都是電壓信號(hào)，被放大濾波后傳輸給信號(hào)采集模塊，最終導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，從而解調(diào)出糧溫信息。
關(guān)鍵詞：生物醫(yī)學(xué)；測(cè)試技術(shù)；傳感器
中圖分類(lèi)號(hào)：O6-33；G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）49-0131-02
一、引言
面向生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)《測(cè)試技術(shù)與傳感器》是一門(mén)以研究自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的信息提取、信息轉(zhuǎn)換和信息處理的理論和技術(shù)為主要內(nèi)容，集光、機(jī)、電于一體，綜合物理、化學(xué)、生物、材料、電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等學(xué)科技術(shù)的實(shí)踐性非常強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。杭州電子科技大學(xué)生儀學(xué)院目前開(kāi)設(shè)的《測(cè)試技術(shù)與傳感器》課程的課程目的為系統(tǒng)論述測(cè)試系統(tǒng)及其基本特性；介紹測(cè)試系統(tǒng)中傳感器的結(jié)構(gòu)、基本原理和典型應(yīng)用，以及傳感器的發(fā)展趨勢(shì)、選用原則等，它是實(shí)現(xiàn)測(cè)試與自動(dòng)控制的重要環(huán)節(jié)，儀器專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，也是自控原理、智能儀器課程設(shè)計(jì)、虛擬儀器課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。
二、存在問(wèn)題
目前該課程的教學(xué)狀況及存在的問(wèn)題：（1）測(cè)試技術(shù)與傳感器技術(shù)屬于多學(xué)科交叉滲透課程，涉及電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、化學(xué)等學(xué)科，對(duì)先修課要求較高，現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容，以教師課堂講授為主，側(cè)重于原理的介紹及公式的推導(dǎo)，學(xué)生看不見(jiàn)，摸不著，缺乏感性認(rèn)識(shí)，容易出現(xiàn)枯燥、難以學(xué)好的感覺(jué)，加上很大一部分學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性差，學(xué)習(xí)態(tài)度上不太重視，沒(méi)有投入必要的精力和時(shí)間，直接影響教學(xué)效果。（2）現(xiàn)行傳感器教材比較繁多，有的以傳感器原理為主線(xiàn)，有的以過(guò)程參數(shù)測(cè)量為主線(xiàn)，但是很多教材都沒(méi)有涉及新型傳感器的理論知識(shí)及其應(yīng)用，不利于學(xué)生拓寬知識(shí)面，不符合寬口徑人才培養(yǎng)模式。（3）目前傳感器課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，主要使學(xué)生掌握常用傳感器的使用和標(biāo)定方法，以及相應(yīng)傳感器的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)。（4）課程考核方式一般是以考試為主，輔以作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、考勤評(píng)價(jià)，這種考核方法很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，不能真實(shí)反映學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、對(duì)知識(shí)的掌握程度及其專(zhuān)業(yè)應(yīng)用能力。
傳感課程教學(xué)方法研究大多是自動(dòng)化、精密儀器專(zhuān)業(yè)中對(duì)該課程的教學(xué)方法研究。結(jié)合本專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)，本文提出通過(guò)使用啟發(fā)式教學(xué)、結(jié)合臨床實(shí)際教學(xué)、結(jié)合多媒體等手段豐富教學(xué)方法，提高生物醫(yī)學(xué)傳感教學(xué)效果。這些方法對(duì)提高生物醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)的傳感教學(xué)提供了重要改進(jìn)措施，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。改革和完善《測(cè)試技術(shù)與傳感器》課程的教學(xué)模式，通過(guò)研究型教學(xué)，訓(xùn)練學(xué)生的高級(jí)思維能力和解決實(shí)際問(wèn)題的操作能力，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、獨(dú)立學(xué)習(xí)與終身學(xué)習(xí)的能力，使學(xué)生具備一流大學(xué)本科生的素養(yǎng)，提高核心競(jìng)爭(zhēng)力。
三、改革目標(biāo)
1.本文擬從課堂教學(xué)模式、課程教材多樣性模式、實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式等方面研究并探索出具有杭州電子科技大學(xué)生物醫(yī)學(xué)特色的“測(cè)試技術(shù)與傳感器”研究型教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的高級(jí)思維能力、解決實(shí)際問(wèn)題的操作能力、交流溝通能力，在大學(xué)學(xué)習(xí)結(jié)束后，離開(kāi)校園和教師，具有繼續(xù)自主學(xué)習(xí)的能力。
2.在以基本傳感測(cè)試單元為框架的知識(shí)體系的基礎(chǔ)上，收集整理基于生理學(xué)與工程應(yīng)用或醫(yī)學(xué)臨床現(xiàn)象結(jié)合的傳感學(xué)科交叉內(nèi)容，為編寫(xiě)生物醫(yī)學(xué)工程等工科專(zhuān)業(yè)適用的生物傳感教材、論文等提供教學(xué)資料并制定教材理論體系框架。
四、具體措施
（一）課堂教學(xué)模式探索
1.教師課堂講授重點(diǎn)為最核心的知識(shí)點(diǎn)，對(duì)具有遷移價(jià)值的學(xué)科基本原理進(jìn)行闡述。講授內(nèi)容少而精，對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)講深講透，引導(dǎo)學(xué)生多角度、深層次地理解基本原理，而對(duì)事實(shí)性知識(shí)點(diǎn)，則少講或不講；講授內(nèi)容寬而新，以學(xué)科的發(fā)展為大背景，了解課程基本原理在大學(xué)科中的定位，以及與學(xué)科最新發(fā)展的聯(lián)系。
教學(xué)內(nèi)容較多，面面俱到的教學(xué)難以完成教學(xué)任務(wù)，教學(xué)效果并不佳。根據(jù)傳感檢測(cè)特點(diǎn)和生物醫(yī)學(xué)工程等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)需要，設(shè)計(jì)該課程的課程體系以各傳感器基本功能為主，尤其是電感、電容、電壓、應(yīng)變片、磁電式傳感等章節(jié)作為教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，其中的各個(gè)章節(jié)的應(yīng)用與心電、腦電、肌電內(nèi)容相關(guān)聯(lián)，引入生物醫(yī)學(xué)工程重要的研究領(lǐng)域――腦機(jī)交互，作為重點(diǎn)講解；而光敏、氣敏、熱敏等章節(jié)內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單，容易理解，不做重點(diǎn)講解。因此，可據(jù)此分配授課時(shí)間，突出教學(xué)重點(diǎn)。
2.教師根據(jù)核心知識(shí)點(diǎn)，提出知識(shí)點(diǎn)總結(jié)分析歸納問(wèn)題、實(shí)際應(yīng)用相關(guān)問(wèn)題等，由學(xué)生課程小組分別選擇問(wèn)題，課后參閱書(shū)本、資料，提出解決方案，并由課程小組代表發(fā)言，課堂展示并交流。
此外，在各個(gè)傳感系統(tǒng)中識(shí)記結(jié)構(gòu)部分內(nèi)容瑣碎難記，而生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)對(duì)這部分內(nèi)容的要求并不高，不要求掌握詳細(xì)結(jié)構(gòu)，在理解傳感結(jié)構(gòu)及工作原理的基礎(chǔ)上，日后工作或科研中用到這部分內(nèi)容時(shí)能夠通過(guò)查閱參考書(shū)獲得信息即可，課堂講解突出章節(jié)綱要，對(duì)其中涉及的工程應(yīng)用現(xiàn)象補(bǔ)充材料介紹。
3.課堂教學(xué)中，教師講述研究課題開(kāi)題報(bào)告基本格式及其具體實(shí)例，由學(xué)生自我提出學(xué)科感興趣的實(shí)際問(wèn)題，參閱相關(guān)資料和解決方法，模擬寫(xiě)作研究課題開(kāi)題報(bào)告。為更好地服務(wù)于生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)科交叉特點(diǎn)，在生物醫(yī)學(xué)傳感的教學(xué)過(guò)程中注意整理、添加與工程應(yīng)用和醫(yī)療儀器的內(nèi)容。比如，在講解壓電傳感基礎(chǔ)上增加相關(guān)的醫(yī)療應(yīng)用講解，如人工瓣膜、血壓監(jiān)測(cè)計(jì)等器件的工作原理內(nèi)容；在講解電感基礎(chǔ)上，增加當(dāng)前無(wú)創(chuàng)呼吸電感檢測(cè)的原理等介紹，這些內(nèi)容對(duì)激發(fā)學(xué)生興趣、啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維具有重要作用。然而，這部分內(nèi)容還比較零散，沒(méi)有形成良好的體系，此外，目前還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)適用于生物醫(yī)學(xué)工程等工科專(zhuān)業(yè)的生物傳感生理學(xué)教材。在講解醫(yī)療方向的應(yīng)用時(shí)，要注意資料的收集、整理和系統(tǒng)化，不僅可以很好地服務(wù)于生物醫(yī)學(xué)工程等專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)要求，還將對(duì)編寫(xiě)工科專(zhuān)業(yè)專(zhuān)用的生物醫(yī)學(xué)傳感教材提供課程資料和理論框架。
4.課程教材模式探索。課程教材采用開(kāi)放性體系，教師圍繞教學(xué)目標(biāo)研讀現(xiàn)行的先進(jìn)教材的基礎(chǔ)之上，為學(xué)生推薦至少2本以上國(guó)內(nèi)外先進(jìn)教材，包括英文原版教材，對(duì)應(yīng)于不同核心知識(shí)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)知識(shí)點(diǎn)的尋找、分析、歸納、比較，并利用各種國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行最新相關(guān)進(jìn)展的補(bǔ)充和學(xué)習(xí)。引導(dǎo)學(xué)生盡可能或完全避免學(xué)一門(mén)課程只讀一本書(shū)的現(xiàn)象。
在課堂教學(xué)中，除了使用多媒體和板書(shū)進(jìn)行理論教學(xué)之外，還有意識(shí)地利用網(wǎng)絡(luò)公開(kāi)課等引導(dǎo)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。在我校圖書(shū)館的視頻資源中有國(guó)內(nèi)外著名大學(xué)的視頻公開(kāi)課，利用這些強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)資源可以彌補(bǔ)課時(shí)少、課程任務(wù)重的矛盾。比如，在該課程教學(xué)中，原理介紹部分占課時(shí)較少，在對(duì)重點(diǎn)器件結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)課堂講解的前提下，其中一些具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容布置給學(xué)生自學(xué)。除了緩解課時(shí)不足的矛盾，網(wǎng)絡(luò)課程資源還可補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。
教師發(fā)展學(xué)習(xí)平臺(tái)中的相關(guān)傳感課程講述，由經(jīng)驗(yàn)豐富的名師授課，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)觀看可加深對(duì)理論學(xué)習(xí)的印象，還可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。不僅豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)資源，更重要的是，在這種教學(xué)過(guò)程中，向?qū)W生示范了資料收集和獲取信息的方法，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。
（二）實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式探索
1.基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)：圍繞測(cè)試技術(shù)與傳感器的核心知識(shí)點(diǎn)，掌握傳感器的基本原理及信號(hào)檢測(cè)，這類(lèi)實(shí)驗(yàn)主要屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。
2.綜合性實(shí)驗(yàn)：模擬生產(chǎn)或生活實(shí)際中的某一具體項(xiàng)目開(kāi)展，學(xué)生可根據(jù)被測(cè)對(duì)象的不同選擇各自合適的傳感器，實(shí)驗(yàn)室配備電壓表、電流表、指示燈、蜂鳴器、計(jì)數(shù)器等設(shè)備，用于學(xué)生自行完成線(xiàn)路的連接，也可根據(jù)學(xué)生的具體情況拓展知識(shí)點(diǎn)，綜合性實(shí)驗(yàn)可在做的過(guò)程中讓學(xué)生將學(xué)到的理論知識(shí)貫穿起來(lái)，整個(gè)項(xiàng)目采用3～4人為一小組的團(tuán)隊(duì)形式，以學(xué)生為主體，教師可適時(shí)地進(jìn)行引導(dǎo)，循序漸進(jìn)地實(shí)施項(xiàng)目，完成知識(shí)、技能和相關(guān)能力的學(xué)習(xí)。
3.提高性實(shí)驗(yàn)：對(duì)于提高階段，我們將嘗試結(jié)合虛擬儀器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，虛擬儀器技術(shù)是儀器智能化發(fā)展的一個(gè)重要方向。我們?cè)鲈O(shè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求學(xué)生采用軟件LABVIEW或VB、VC等作為開(kāi)發(fā)工具，設(shè)計(jì)直觀友好的用戶(hù)交互界面。如有可能還可根據(jù)檢測(cè)分析的結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)的輸出控制信號(hào)。
4.除了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在與醫(yī)療儀器相關(guān)的腦機(jī)交互研究方面還可成立大學(xué)生科研活動(dòng)小組，開(kāi)展多種課外科技活動(dòng)。其中申請(qǐng)者是該科研活動(dòng)小組的指導(dǎo)教師之一。結(jié)合該課程的教學(xué)改革，擬吸收對(duì)生物醫(yī)學(xué)方向感興趣的同學(xué)加入，主要以觀摩實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)方法為主，在活動(dòng)參與中激發(fā)學(xué)生專(zhuān)業(yè)興趣、促進(jìn)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)。
五、總結(jié)
本文針對(duì)面向生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的《測(cè)試技術(shù)與傳感器》課程當(dāng)前存在的問(wèn)題，結(jié)合生物醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)科交叉特色，提出了相應(yīng)的改革目標(biāo)和措施，使學(xué)生能自主使用各種通用傳感和專(zhuān)用醫(yī)療儀器平臺(tái)，靈活選擇信號(hào)分析方法，加強(qiáng)對(duì)儀器平臺(tái)分析的能力和對(duì)結(jié)果的理性認(rèn)識(shí)，發(fā)揮該課程的實(shí)踐性?xún)?yōu)勢(shì)。通過(guò)施行開(kāi)放式的《測(cè)試技術(shù)與傳感器》課程教學(xué)模式改革，注重實(shí)驗(yàn)知識(shí)的延伸，完善考核制度等改革措施，最大程度地增強(qiáng)學(xué)生的自主性與參與性，培養(yǎng)社會(huì)需要的創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復(fù)合型、外向型的“醫(yī)工結(jié)合”型儲(chǔ)備人才。
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