時(shí)間：2023-06-18 10:31:05
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[關(guān)鍵詞]移相全橋；數(shù)字控制；延時(shí)補(bǔ)償
中圖分類號(hào)：TM46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）12-0119-02
1 引言
隨著微控制器和數(shù)字信號(hào)處理器的快速發(fā)展，電力電子行業(yè)中，開關(guān)電源的控制方式開始由模擬控制向數(shù)字控制的方向轉(zhuǎn)變。與模擬控制相比，數(shù)字控制具有溫漂小、抗干擾能力強(qiáng)、一致性好、易于標(biāo)準(zhǔn)化、控制方式靈活等優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)數(shù)字控制也存在著一些問題，其中最主要一點(diǎn)就是采樣和計(jì)算延時(shí)。在數(shù)字控制系統(tǒng)中，離散化的采樣和計(jì)算過程會(huì)給系統(tǒng)帶來延時(shí)影響，這種延時(shí)實(shí)際上相當(dāng)于給系統(tǒng)增加了一個(gè)滯后環(huán)節(jié)，系統(tǒng)控制的穩(wěn)定范圍會(huì)受到影響。為提高數(shù)字控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，對(duì)延時(shí)進(jìn)行預(yù)估補(bǔ)償就變得必不可少[1-3]。
本文提出了一種延時(shí)預(yù)估補(bǔ)償控制算法，在時(shí)刻，通過預(yù)先估計(jì)時(shí)刻的輸出而獲得預(yù)測控制變量，使延遲的被調(diào)量超前反應(yīng)到控制器，從而補(bǔ)償系統(tǒng)的時(shí)延[4-6]。在30A/48V移相全橋DCDC數(shù)字電源樣機(jī)中對(duì)此控制算法進(jìn)行測試，驗(yàn)證了此算法的正確性。
2 延時(shí)預(yù)估補(bǔ)償控制算法
在傳統(tǒng)的離散控制系統(tǒng)中，通過計(jì)算時(shí)的控制變量來控制時(shí)的輸出量。而預(yù)估法在時(shí)通過預(yù)先估計(jì)時(shí)的輸出而獲得預(yù)測控制變量，使延遲的被調(diào)量超前反應(yīng)到控制器，從而補(bǔ)償系統(tǒng)的時(shí)延。
3 系統(tǒng)描述
移相全橋DCDC變換電路由4個(gè)功率開關(guān)MOS管組成，通過控制開關(guān)管的通斷順序和通斷時(shí)間，實(shí)現(xiàn)零電壓零電流開關(guān)；高頻變壓器起到隔離與降壓的作用；整流濾波電路實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器副邊的高頻電壓進(jìn)行整流和濾波。數(shù)字控制系統(tǒng)對(duì)輸出電壓和輸出電流進(jìn)行閉環(huán)控制，將檢測到的輸出電壓和電流信號(hào)送入AD，與設(shè)定值比較后，通過控制算法產(chǎn)生PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制功率開關(guān)MOS管的通斷，以得到相應(yīng)的輸出電壓和電流值。
4 軟件實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)的軟件架構(gòu)采用主程序和中斷執(zhí)行代碼方式工作，所有對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格的代碼均在中斷中執(zhí)行，對(duì)時(shí)間沒有嚴(yán)格要求的代碼在主循環(huán)中執(zhí)行。其中AD采樣、保護(hù)、控制算法等控制環(huán)節(jié)需要在定時(shí)中斷中完成。
根據(jù)控制策略，在周期內(nèi)，采樣輸出電壓，在周期內(nèi)，采樣輸出電壓，根據(jù)延時(shí)預(yù)估補(bǔ)償公式（6），則得到補(bǔ)償輸出電壓，經(jīng)過PI控制，得到控制調(diào)節(jié)量，作為周期的調(diào)節(jié)控制量，周期內(nèi)，采樣輸出電壓，仍使用作為周期的調(diào)節(jié)控制量，周期內(nèi)，采樣輸出電壓，補(bǔ)償輸出電壓，經(jīng)過PI控制，得到控制調(diào)節(jié)量，作為周期的調(diào)節(jié)控制量。由上所述，輸出電壓每個(gè)控制周期采集一次，其中偶數(shù)周期內(nèi)計(jì)算補(bǔ)償輸出電壓，得到預(yù)估調(diào)節(jié)控制量，調(diào)節(jié)控制量每兩個(gè)控制周期更新一次。圖3給出控制環(huán)節(jié)的定時(shí)器中斷流程圖。
5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
在30A/48V移相全橋DCDC數(shù)字電源樣機(jī)中對(duì)此控制算法進(jìn)行測試，測試項(xiàng)目包括穩(wěn)壓精度、紋波和動(dòng)態(tài)特性。對(duì)于穩(wěn)壓精度和紋波的測試，主要觀察負(fù)載變化對(duì)穩(wěn)壓效果和紋波的影響，如表1所示：
由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在不同負(fù)載情況下，該系統(tǒng)的穩(wěn)壓精度不超過±0.1%，最大紋波不超過200mV。
由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，輸出穩(wěn)態(tài)電壓時(shí)出現(xiàn)切換負(fù)載，在輸出端的最高電壓不大于105%的設(shè)定值。
6 結(jié)論
本文針對(duì)數(shù)字控制中的延時(shí)問題，提出了一種延時(shí)預(yù)估補(bǔ)償控制算法，并將此算法應(yīng)用于移相全橋DCDC數(shù)字電源系統(tǒng)中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)方案可行，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：全封閉微波暗室；天線罩電性能；測試系統(tǒng)；主反射區(qū)；暗室靜區(qū)
中圖分類號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）11-0018-03
隨著自動(dòng)測試技術(shù)的發(fā)展，機(jī)載加裝各類天線、雷達(dá)日益增多，大量的電性能測試任務(wù)需要完成，面對(duì)繁重測試任務(wù)和大量測試費(fèi)用以及不斷延長的測試周期，故投資建設(shè)天線罩電性能測試系統(tǒng)，以減少測試經(jīng)費(fèi)、縮短試驗(yàn)周期。
1 天線罩電性能遠(yuǎn)場測試微波暗室的構(gòu)建
1.1 發(fā)射支架高度與轉(zhuǎn)臺(tái)放置高度的設(shè)計(jì)及對(duì)測試的影響
1.1.1 天線罩測試架設(shè)離地面高度的設(shè)計(jì)依據(jù)公式（1）進(jìn)行計(jì)算：
H――天線中心到地面的距離（m）
R――收/發(fā)天線之間的距離（m）
φ――發(fā)射天線方向圖主瓣最大值與第一個(gè)副瓣之間的夾角（rad）
一般天線安裝高度應(yīng)大于或等于收發(fā)天線距離乘以天線副瓣的最小值與主波束夾角的乘積，避免第一副瓣在地面的反射波進(jìn)入接收天線（即保證被測件完全處于暗室靜區(qū)內(nèi)，較小，消除系統(tǒng)誤差），引起測試誤差。
1.1.2 天線發(fā)射支架的具體設(shè)計(jì)思路為天線罩發(fā)射支架是用于天線罩測試時(shí)進(jìn)行信號(hào)發(fā)射或接收的支架，保證發(fā)射支架天線的相位中心與接收天線的相位中心一致。發(fā)射天線支架由水平、垂直及極化旋轉(zhuǎn)三自由度組成。發(fā)射支架分為5個(gè)部分：滑動(dòng)機(jī)構(gòu)、固定底盤、Y向支架、X向支架、極化旋轉(zhuǎn)等。滾動(dòng)機(jī)構(gòu)用來進(jìn)行不同天線測試時(shí)的測試距離的改變，固定底盤為承重件，承受天線和儀器設(shè)備的重量，Y向支架主要用于實(shí)現(xiàn)高度尺寸，X向支架發(fā)射和接收距離微調(diào)節(jié)，極化旋轉(zhuǎn)主要用于試驗(yàn)時(shí)的信號(hào)極化轉(zhuǎn)換。在天線罩測試時(shí)收發(fā)天線的測試距離的選擇應(yīng)充分滿足天線罩遠(yuǎn)場測試要求，距離計(jì)算公式：
式中：
R――收/發(fā)天線之間的距離（m）
D1――發(fā)射天線的口徑（m）
D2――接收天線的口徑（m）
λ――發(fā)射機(jī)的工作波長（m）
C――光速
f――測試時(shí)候的最低頻率點(diǎn)
按公式計(jì)算出收發(fā)天線的測試距離，調(diào)節(jié)收發(fā)天線水平方位，使得頻譜分析儀上接收到的信號(hào)最大，說明測試系統(tǒng)距離選擇完畢。
1.2 天線罩測試暗室的設(shè)計(jì)
天線罩測試暗室是一個(gè)全封閉微波暗室，信號(hào)的發(fā)射與接收在暗室內(nèi)部完成，暗室的凈尺寸：28×14×14，該尺寸設(shè)計(jì)考慮到大尺寸天線罩的測試，長度確定因素依據(jù)被檢測天線罩尺寸和使用的最高頻率。這些因素確定平面波照射的遠(yuǎn)場特點(diǎn)，為了滿足天線口面上電磁波的最大相位差不大于π/8，必須：R≥2D2/λ（2D發(fā)射接收天線口面相等）。一般待測天線到暗室后墻的距離約等于暗室寬度W的一半，發(fā)射天線距暗室前墻的距離R1約1m到W/2，暗室總長：L=2D2/λ+W/2+ R1；暗室的寬度和高度由材料允許的入射角決定?；騑=Rcotθ。要求入射角θ
θ>60°時(shí)，吸波材料性能下降很大，直接影響暗室性能。（2）兼顧多頻段試驗(yàn)，入射角θ與吸波材料L/λ的大小和斜入射性能相關(guān)?？紤]經(jīng)濟(jì)和最佳電性能等選用長寬比例在2∶1～3∶1之間。（3）選用暗室高度等于寬度，交叉極化特性好同時(shí)減少信號(hào)損耗，測試大門應(yīng)避開暗室主反射區(qū)。
1.3 吸波材料的選擇
角錐形泡沫吸波材料，其角錐或楔形結(jié)構(gòu)使傳輸阻抗盡可能與周圍的空氣介質(zhì)的阻抗接近。角錐長度與欲吸收的電磁波頻率有關(guān)。頻率愈低，則角錐長度愈大。通常應(yīng)大于或等于最低吸收頻率的1/4波長。選用的吸波材料，具體的計(jì)算公式為（3）：
f――測試用最低頻率
c――光速度
L――吸波材料角錐高度
1.4 轉(zhuǎn)臺(tái)的選擇
對(duì)于天線罩電性能測試，模擬實(shí)際天線與罩子狀態(tài)，轉(zhuǎn)臺(tái)選用4自由度的三軸電機(jī)自動(dòng)控制轉(zhuǎn)臺(tái)，通過自控系統(tǒng)進(jìn)行測試精度定位。轉(zhuǎn)臺(tái)的4自由度對(duì)天線罩的方位、俯仰、橫滾以及前后的運(yùn)轉(zhuǎn)，天線罩測試轉(zhuǎn)臺(tái)方位設(shè)置有可拆卸限位裝置，方便滿足測試要求。
1.5 儀器設(shè)備和測試系統(tǒng)的選擇
測試系統(tǒng)通過GPIB卡、電纜及測試軟件將頻譜分析儀、信號(hào)源、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、天線罩測試臺(tái)、發(fā)射支架或轉(zhuǎn)臺(tái)、監(jiān)視器、對(duì)講電話等連接在一起構(gòu)成，測試系統(tǒng)可完成天線罩的功率傳輸系數(shù)、方向圖、功率反射系數(shù)、波束偏移、插入相位延遲等多項(xiàng)性能指標(biāo)測試。
2 測試系統(tǒng)的構(gòu)建
2.1 測試軟件的設(shè)計(jì)
測試軟件包括轉(zhuǎn)臺(tái)、儀器控制和數(shù)據(jù)采集兩大部分：轉(zhuǎn)臺(tái)控制軟件可進(jìn)行轉(zhuǎn)臺(tái)3個(gè)自由度控制，自由選擇轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)動(dòng)控制模式，可在控制界面上觀察信號(hào)傳輸?shù)恼_性，具體反饋跟蹤實(shí)際的轉(zhuǎn)角；儀器控制軟件將頻譜分析儀、信號(hào)源、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、天線罩測試轉(zhuǎn)臺(tái)集成在一起，通過GPIB卡、光纜和軟件界面儀器設(shè)備的初始化設(shè)置，完成初始設(shè)置；數(shù)據(jù)采集軟件主要完成測試數(shù)據(jù)的采集和記錄，并且進(jìn)行處理和保存，最終輸出。
2.2 儀器設(shè)備的集成
儀器設(shè)備的集成依據(jù)圖1所示的連接圖：
3 測試方法的選擇分析
3.1 功率傳輸系數(shù)
當(dāng)天線罩和天線的位置確定后，功率傳輸系數(shù)|T|2用加罩天線方向圖主瓣功率最大值Ps（∝Es2）與加罩前天線方向圖主瓣功率最大值P0（∝E02）比值的百分比或分貝數(shù)標(biāo)識(shí)，即：
|T|2（%）=（Ps/P0）×100%或|T|2 （dB）=10lg
（Ps/P0）（dB）
式中：
T――功率傳輸系數(shù)
Ps――有罩時(shí)接收機(jī)接收的功率值
P0――無罩時(shí)接收機(jī)接收的功率值
3.2 功率反射系數(shù)
功率反射系數(shù)即天線罩引起的反射功率與入射功率的比值。
R=（10S11有/10-10S11無/10）×100 %
式中：
R――功率傳輸系數(shù)
S11有――有罩時(shí)引起的反射功率值
S11無――無罩時(shí)接收機(jī)接收的功率
3.3 方向圖畸變
比較接收天線空臺(tái)和帶罩方向圖，判斷雷達(dá)罩的引入對(duì)天線方向圖引起的失真現(xiàn)象。記錄罩子與天線同步掃描的各采樣點(diǎn)上的和差信號(hào)，即可繪制出方向圖曲線。測試框圖如圖2。
3.4 波束偏移
不安裝天線罩，用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測出接收天線的差信號(hào)，用求出的差信號(hào)和相對(duì)應(yīng)的位置關(guān)系建立定標(biāo)曲線；加上罩子后通過天線罩每一位置的差信號(hào)值查定標(biāo)曲線從而得出瞄準(zhǔn)誤差的值，然后建立天線罩每一個(gè)位置的瞄準(zhǔn)誤差曲線。
3.5 插入相位延遲
天線罩的相位延遲是指穿過天線罩電磁波的相位相對(duì)于移去罩后電磁波在同一點(diǎn)的相位差。可用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀來測量。
4 天線罩工裝夾具的設(shè)計(jì)
天線罩形狀、大小不一，對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)來說不可能滿足所有天線罩的尺寸，這就需做大量工裝夾具，夾具的設(shè)計(jì)不但要滿足實(shí)際天線與罩子的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，而且還要滿足轉(zhuǎn)臺(tái)和罩子間相對(duì)尺寸的變化。
5 數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)處理
按照每個(gè)測試項(xiàng)目要求及計(jì)算公式分別計(jì)算各俯仰、方位狀態(tài)下的測值，分析功率傳輸系數(shù)、功率反射系數(shù)、瞄準(zhǔn)誤差、方向圖畸變等測試數(shù)據(jù)指標(biāo)，是否符合技術(shù)要求。最終進(jìn)行試驗(yàn)合格性判定，判斷各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)是否滿足技術(shù)指標(biāo)的要求
6 測試系統(tǒng)誤差分析
課題項(xiàng)目：本文系2014年中國職協(xié)課題“市場機(jī)制下技工院校人才培養(yǎng)模式的研究與實(shí)踐（以機(jī)電專業(yè)為例）部分研究成果之一。編號(hào)：201404；主持人：秦忠敏。
摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)于專業(yè)技術(shù)人才的需求也不斷的增加。技工院校是我國教育體系中的重要組成部分，為實(shí)用型人才的培養(yǎng)做出了重要的貢獻(xiàn)。本文從機(jī)電專業(yè)技工院校畢業(yè)生的評(píng)價(jià)模式研究出發(fā)，結(jié)合市場調(diào)研來討論其改革的相關(guān)問題。
關(guān)鍵詞 ： 技工院校 機(jī)電專業(yè) 畢業(yè)生 評(píng)價(jià)模式
一、技工院校畢業(yè)生評(píng)價(jià)模式分析
評(píng)價(jià)模式對(duì)于技工院校專業(yè)設(shè)置以及學(xué)生的培養(yǎng)等都有著重要的意義。從教育教學(xué)的角度講，評(píng)價(jià)模式應(yīng)該做到多元化，使得評(píng)價(jià)的目標(biāo)、主體、內(nèi)容等都具有多元化的特點(diǎn)，從而更好地發(fā)揮評(píng)價(jià)的作用。這種多元化評(píng)價(jià)體系的建立，首先要明確評(píng)價(jià)的目標(biāo)，使其更好地發(fā)揮引導(dǎo)作用，讓學(xué)生更為積極主動(dòng)地參與到教學(xué)過程中，在參與實(shí)踐的過程中提升其專業(yè)技能，為其就業(yè)提供保障。此外，評(píng)價(jià)主體的多元化，使教師及用人單位等都能參與到學(xué)生評(píng)價(jià)中，用更為客觀的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)做出評(píng)價(jià)，使其能夠形成正確的自我認(rèn)識(shí)，從而獲得正確的信息和感知。最后，在評(píng)價(jià)時(shí)，要將學(xué)生多方面的素質(zhì)均予以考慮。從學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、實(shí)踐表現(xiàn)以及道德素質(zhì)等方面，進(jìn)行綜合的考核。在評(píng)價(jià)時(shí)，還要給予學(xué)生充分的尊重，考慮到其個(gè)體差異，以更好地激發(fā)其潛能。
從當(dāng)前技工院校畢業(yè)生的評(píng)價(jià)模式看，因?yàn)闄C(jī)電行業(yè)管理等方面的不規(guī)范行為，使得學(xué)生在就業(yè)時(shí)遇到許多的問題。行業(yè)準(zhǔn)入制度的不規(guī)范等帶來了較大的負(fù)面影響，先上崗后培訓(xùn)的現(xiàn)象在機(jī)電專業(yè)學(xué)生就業(yè)中是較多常見的現(xiàn)象。此外，一些用人單位對(duì)于學(xué)生的學(xué)歷等也有較高的要求，使得技校畢業(yè)生無法進(jìn)入到相關(guān)的行業(yè)從事技術(shù)工作。技工院校的畢業(yè)上在社會(huì)上受到一定的歧視，被很多人認(rèn)為綜合素質(zhì)較低的勞動(dòng)者。這些都在一定程度上挫傷了畢業(yè)上就業(yè)的信心，也使得其在以后的工作中無法將其專業(yè)技能充分的應(yīng)用，從而對(duì)其發(fā)展帶來不利的影響。
二、技工院校畢業(yè)生評(píng)價(jià)模式的改革及市場研究——以機(jī)電專業(yè)為例
為了更好地促進(jìn)學(xué)生就業(yè)，推動(dòng)技工院校教育教學(xué)的改革。實(shí)踐中，我們針對(duì)畢業(yè)生的就業(yè)情況以及一些用工單位的人才需求等進(jìn)行了調(diào)查研究。從調(diào)查的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，機(jī)電專業(yè)在當(dāng)前的勞動(dòng)力市場中仍有較大的市場需求，但是真正掌握專業(yè)技術(shù)的人才還是優(yōu)先的。并且不同的起因類型對(duì)于機(jī)電專業(yè)學(xué)生的技能要求也呈現(xiàn)出一定的差異，而從業(yè)人員技能及其素質(zhì)對(duì)起因的產(chǎn)品及企業(yè)的發(fā)展有著重要的影響。因此，對(duì)于技校畢業(yè)生的評(píng)價(jià)也應(yīng)是多元化的。
在技工院校畢業(yè)生的評(píng)價(jià)模式，要充分考慮市場的需求。在教學(xué)的過程中，教師要注重教學(xué)內(nèi)容的多元化，保證學(xué)生能夠有效學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，也給予其實(shí)踐鍛煉的機(jī)會(huì)，使學(xué)生掌握工作所需的專業(yè)技能。此外，對(duì)于機(jī)電專業(yè)學(xué)生的評(píng)價(jià)模式，應(yīng)該結(jié)合市場的實(shí)際需求與學(xué)生的情況，在校企合作的基礎(chǔ)上進(jìn)行必要的改革和完善，保證學(xué)生的就業(yè)和發(fā)展。技工學(xué)校應(yīng)積極采納行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為學(xué)生評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則，對(duì)學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)格的要求，通過評(píng)價(jià)主體及其內(nèi)容的多元化來增強(qiáng)學(xué)生的綜合技能，為其個(gè)人發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。
以綜合評(píng)價(jià)的模式來引導(dǎo)學(xué)生的發(fā)展。這種評(píng)價(jià)模式下，將對(duì)學(xué)生的分析及其職業(yè)能力培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)職業(yè)崗位為導(dǎo)向，不斷完善學(xué)校的教學(xué)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，使其能夠滿足職業(yè)化技術(shù)的要求。此外，注重技工院校教師的考核，推進(jìn)課程體系設(shè)置的科學(xué)化、合理化，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)模式的科學(xué)性。以校企合作為契機(jī)，積極建立有效的評(píng)價(jià)考核體系，給技校畢業(yè)生以客觀的評(píng)價(jià)，給予其就業(yè)的信息，也為其以后的發(fā)展指明方向。在畢業(yè)生評(píng)價(jià)的過程中，還可以將企業(yè)引入到評(píng)價(jià)過程中，將機(jī)電專業(yè)學(xué)科、職業(yè)技能以及崗位需求等有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)技工院校人才培養(yǎng)的針對(duì)性和長遠(yuǎn)性，推動(dòng)技工院校教育教學(xué)工作的改革，也為學(xué)生的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。通過這種評(píng)價(jià)模式的改革，使得學(xué)生能夠?qū)ψ晕倚纬筛鼮榭陀^的認(rèn)識(shí)，從而使其在就業(yè)中能夠堅(jiān)定自己的選擇，并在工作的過程中提升技能和職業(yè)素養(yǎng)，更好的滿足工作的需求。
總之，技工院校畢業(yè)生的評(píng)價(jià)是一個(gè)復(fù)雜的過程，在這一過程中，我們要考慮學(xué)生的發(fā)展、學(xué)校的教學(xué)更要考慮市場的現(xiàn)實(shí)需求。從發(fā)展的角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)校企有機(jī)結(jié)合，為學(xué)生提供更多鍛煉機(jī)會(huì)的同時(shí)也給予學(xué)生客觀科學(xué)的評(píng)價(jià)，從而使得學(xué)生能夠獲得正面的客觀的評(píng)價(jià)。對(duì)畢業(yè)生進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，不僅要關(guān)注學(xué)生的專業(yè)知識(shí)，還要注重學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)、思想道德品質(zhì)以及人生觀、價(jià)值觀等，使其成為一個(gè)具備良好職業(yè)素養(yǎng)的技術(shù)人才，為其以后的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：線路工程；絕緣桿；封網(wǎng)施工；受力計(jì)算；應(yīng)用研究
Abstract: the combination of a power line project the insulating rod block crossing construction scheme to background, introduces the construction scheme of the insulating rod block and block across the insulating rod force calculation method. Presents the technical point of view the corresponding, the hope can bring some reference value to everyone.
Keywords: line engineering; insulating rod; block construction; stress calculation; Application Research
中圖分類號(hào)：TM62文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104（2013）
前言
目前，隨著國家的電網(wǎng)大力發(fā)展，高壓架空送電線路成為電力行業(yè)的主要部分。同時(shí)也存在著一定的隱患，從往年的雪災(zāi)線路受災(zāi)情況看來，情況都很不樂觀。還有，線路通道越來越狹窄，新建電力線路跨越被跨越物如各種電壓等級(jí)的帶電電力線路、高速公路、鐵路以及高架橋等越來越多，為此施工單位已經(jīng)積累了多種跨越封網(wǎng)的技術(shù)。
1 絕緣桿封網(wǎng)跨越施工的概念
多種跨越封網(wǎng)的技術(shù)中，最為普遍的是毛竹搭設(shè)跨越架、封網(wǎng)跨越低壓電力線路、一般道路等，此法已經(jīng)非常成熟，但對(duì)于現(xiàn)在的超高壓電力線路，超高、獨(dú)立抱桿的封網(wǎng)技術(shù)，塔對(duì)地封網(wǎng)，跨越檔全封網(wǎng)，在此基礎(chǔ)上，封網(wǎng)的技術(shù)逐漸發(fā)展演變，絕緣桿封網(wǎng)的應(yīng)用，有效地解決了跨越施工的難題，提高了跨越施工的安全性，避免了惡劣氣候條件下的封網(wǎng)繩下墜造成被跨越電力線路跳閘、跨越架受力太大垮塌而造成的危險(xiǎn)。
2 工程簡介
本工程起于某電廠500kV線路工程 N195－N199，止于 500kV某變電站。工程采用雙回路同塔并架，前進(jìn)方向雙回路塔左側(cè)為 I 回，右側(cè)為II回，局部采用單回路架設(shè)。同塔雙回路長度83.991km，單回路長度0.582km。共有鐵塔基礎(chǔ)20基，逐塔接地。導(dǎo)線采用JL/G1A －400/35－48 /7四分裂鋼芯鋁絞線，地線全線采用2根OPGW－150 ( 24 ) 光纜，變電站和電廠進(jìn)出線采用JLB40 －150良導(dǎo)體地線。
3絕緣桿封網(wǎng)的施工
3.1施工工藝
（1）安裝假橫擔(dān)
利用現(xiàn)場550mm×550mm×30000mm的抱桿支撐桿作為假橫擔(dān)，抱桿支撐桿固定在直線塔下橫擔(dān)導(dǎo)線掛線點(diǎn)下方8m位置，塔身主材與斜材的連接處，抱桿支撐桿與塔身連接處使用Φ15.5mm 鋼絲繩固定。在兩邊導(dǎo)線橫擔(dān)掛線點(diǎn)處，各用1根長約 10m的 Φ12.5鋼絲繩，一端固定在抱桿上，一端通過5t鏈條葫蘆固定在兩邊導(dǎo)線橫擔(dān)掛線點(diǎn)處，其作用是不使抱桿支撐桿因受到下壓力而彎曲變形。
采用Φ12.5 鋼絲繩扣在抱桿支撐桿上懸掛Φ300mm滑車，每相導(dǎo)線組成防護(hù)絕緣網(wǎng)的所有繩索，在被牽引時(shí)都必須用Φ300mm尼龍滑車展放。
圖 1 雙回路懸掛抱桿布置
(2)迪尼瑪承力繩
為減少抱桿支撐桿的水平受力，Φ16迪尼瑪承力繩從Φ300mm尼龍滑車內(nèi)穿過展放好后，承力繩端頭用5t 抗彎連接器與Φ14鋼絲繩連接，并通過5t鏈條葫蘆和5t地錨收緊，要求每根承力繩的對(duì)地夾角小于30°。
4 跨越網(wǎng)搭設(shè)施工流程
施工人員穿好屏蔽服，依次登上被跨越的220kV電力線路的塔頂，并攜帶經(jīng)絕緣測試合格的Φ18 蠶絲繩，將繩頭從220kV電力線路的兩側(cè)放下，蠶絲繩穿過兩端抱桿支撐桿上的 Φ300mm 滑車，將蠶絲繩的一端與兩根 Φ14杜邦絲繩(循環(huán)繩)同時(shí)連接，用Φ14杜邦絲繩(循環(huán)繩)各循環(huán)帶過一根Φ16 的迪尼瑪繩(主承托繩)、Φ14杜邦絲繩(牽網(wǎng)繩) 。將Φ6的迪尼瑪穿桿繩，(穿桿繩起承力作用，作為絕緣桿斷裂后的二道防線)穿過Φ34的絕緣空心桿(環(huán)氧樹脂) ，將滑車和絕緣空心桿套環(huán)連接(將連接卡的一端和穿桿繩連接，另一端和滑車連接)，按照每 5m 一根布置，用滑車連接在承載索上，用Φ14杜邦絲繩(牽網(wǎng)繩)與絕緣空心桿連接從一頭同時(shí)牽引，牽引到被跨越線路上方，一般應(yīng)超出被跨越線路邊導(dǎo)線7m。
圖 2 跨越架平面布置
5 受力計(jì)算
垂直荷載計(jì)算:
Wc = 200nq
Wc = 200×4×(1.349×9.8)=10576N
式中: Wc—跨越架的垂直荷載，N;
n—子導(dǎo)線根數(shù);
q—導(dǎo)線比載，N/m。
水平荷載計(jì)算:
P=K1μ0Wc
P=1.5×1.0×10576 =15864N
式中: P—跨越架的水平荷載，N;
K1—沖擊系數(shù)，取值為1.3 ～1.5;μ0—導(dǎo)線或?qū)бK對(duì)跨越架的摩擦系數(shù)。架頂為滾動(dòng)橫梁時(shí)μ0= 0.2 ～ 0.3;架頂為非滾動(dòng)橫梁，且為非金屬材料時(shí)μ0= 0.7～ 1.0;架頂為非滾動(dòng)橫梁，且為金屬材料時(shí)μ0= 0.4～ 0.5。
Wc—跨越架的垂直荷載，N。用Φ16迪尼瑪繩作為承載索,它的拉斷力為21.5t(210．7kN)，單位長度重量為1.15N / m。跨越檔距136m，根據(jù)公式計(jì)算空載狀態(tài)下承載索在不同弧垂時(shí)的張力。
承載索空載時(shí)的張力計(jì)算:
式中: H0———承載索張力，N;
f0———承載索的弧垂，m;
L———跨越架擋距，m;
ω———杜邦絲繩每米重力，N/m;
f0= 4m，H0=665N。
承載索最大負(fù)荷出現(xiàn)在張力展放導(dǎo)線時(shí)發(fā)生異常情況，譬如導(dǎo)線跑線情況，這時(shí)導(dǎo)線會(huì)突然落在絕緣桿上，使承載索的張力突然增大，單根承載索的水平張力 H 按下式計(jì)算:
式中: H———單根承載索負(fù)荷最大時(shí)的水平張力，N;
fk———跨越危險(xiǎn)點(diǎn)承載索弧垂，m;
ω———杜邦絲繩每米重力，N/m;
ω'———疊加在承載索上單位長度重力，N/m;
L———跨越架擋距，m;
a———跨越危險(xiǎn)點(diǎn)到跨越架的水平距離，m;
φ———承載索兩懸掛點(diǎn)的高差角，°。
L=136m，fk= 4m，a=60m，ω= 1.15N/m，φ= 28.30
式中: ω'———LGJ－400/35導(dǎo)線單位長度重力，N/
m;(取值為13.5)
G———絕緣桿網(wǎng)的自重力，N; (取值為1500)
Lc———絕緣桿網(wǎng)馱載單根導(dǎo)線長度，m;(取值為68)
將所取數(shù)值代入上式，計(jì)算結(jié)果為: H=17.59kN。
Φ16 迪尼瑪繩的拉斷力為210．7kN,安全系數(shù)11.98，符合跨越規(guī)程關(guān)于“承載索的安全系數(shù)必須≥5”的規(guī)定?？缭椒饩W(wǎng)承載索張力(弧垂)
6 應(yīng)用研究
絕緣桿封網(wǎng)架設(shè)示意圖見圖3、圖4。
圖 3 絕緣桿封網(wǎng)跨越示意
圖 4 絕緣桿封網(wǎng)跨越側(cè)視
圖 5 絕緣桿封網(wǎng)連續(xù)跨越示意
由于N196－N198 耐張段同時(shí)跨越兩條 220kV線路，其中N196－N197跨一條、N197－N198跨一條，所以采用了連續(xù)利用鐵塔固定承載索架設(shè)絕緣桿封網(wǎng)跨越的方法。
對(duì)于連續(xù)兩檔及以上的跨越物(電力線、公路、河道等)可采用連續(xù)的跨越形式(見圖5)，其跨越搭設(shè)方法如整檔封網(wǎng)，只是中間的塔位不用打拉線，這樣中間的塔位可以省去大小號(hào)側(cè)的地錨，操作比較簡單。當(dāng)然，兩端及中間塔位的承載索懸掛滑車可以是直接懸掛在橫擔(dān)上，不用抱桿。當(dāng)連續(xù)的3檔之內(nèi)有跨越，中間檔沒有跨越物，應(yīng)用連續(xù)跨越承載繩，特別是地質(zhì)條件為巖石等難以開挖的做地錨時(shí)，可以省去兩檔之間的地錨開挖，比較省力同時(shí)也減少安全隱患。
7發(fā)展趨勢
在實(shí)際搭設(shè)中，利用塔身整檔封網(wǎng)是最近幾年發(fā)展的技術(shù)，這種方法不需要搭設(shè)跨越架，利用迪尼瑪繩做承載繩，強(qiáng)度高，安全性好，配合絕緣桿的封網(wǎng)，效果很好，但這些操作高空作業(yè)較多，如施工隊(duì)操作熟練，則整體費(fèi)用比較低，該方法可以利用抱桿做橫擔(dān)，也可以直接在鐵塔橫擔(dān)上懸掛鋼絲繩，做吊點(diǎn)繩下掛滑車，這樣省去抱桿，但操作上高空作業(yè)用繩梯，不太方便，建議使用該法。連續(xù)性絕緣桿封網(wǎng)是在連續(xù)相鄰的鐵塔檔內(nèi)有各種需要搭設(shè)跨越架的地方，利用中間的鐵塔連續(xù)展放承載繩，兩端鐵塔錨線，該方法比各自獨(dú)立搭設(shè)跨越架簡單、安全。
個(gè)人總結(jié)
絕緣桿封網(wǎng)的施工方案在實(shí)際施工使用中出現(xiàn)如下不足: ①絕緣桿與滑道繩連接使用了小滑車，但小滑車與絕緣桿采用硬鏈接，出現(xiàn)滑道繩寬度與絕緣桿長度不統(tǒng)一，牽網(wǎng)時(shí)比較費(fèi)勁。若將小滑車與絕緣桿軟鏈接效果會(huì)更好。②絕緣桿與小滑車連接處有螺栓頭，循環(huán)繩在牽引時(shí)，出現(xiàn)循環(huán)繩卡在螺栓頭處，處理時(shí)需要高空人員從滑道繩爬過去，比較費(fèi)力。若將絕緣桿與小滑車連接采用無螺栓連接效果會(huì)更佳。③絕緣桿與小滑車連接處采用螺栓連接，
螺栓為單母加彈簧墊，在實(shí)際使用中，出現(xiàn)螺母脫落，絕緣桿一頭掉落現(xiàn)象。若將螺栓改為單母加銷子效果會(huì)更好。以上不足將會(huì)在今后施工應(yīng)用中進(jìn)行合理的調(diào)整，不斷改進(jìn)，以使該施工方法更加完善。
總結(jié)
總的來說，利用絕緣桿封網(wǎng)跨越施工是一種全新的施工方法，內(nèi)蒙古送變電有限責(zé)任公司在施工過程中積累了相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)，在施工中具有較高的安全性和實(shí)用性。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：RFID技術(shù)；輸電施工現(xiàn)場；“同出同入”；人員管理；電網(wǎng)建設(shè)施工 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
中圖分類號(hào)：TP315 文章編號(hào)：1009-2374（2016）33-0193-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.33.095
1 概述
隨著施工人員與工作人員的安全管理和考勤管理長期以來受到有關(guān)方面的重視，由于工程環(huán)境復(fù)雜、人員眾多，帶來了很多管理不便，在保證人員有效管理和成本有效降低的同時(shí)，推出基于RFID技術(shù)的人員“同出同入”管理系統(tǒng)可以對(duì)施工人員及工作人員進(jìn)行有效的信息化管理，減輕了人工考勤的壓力，避免人情考勤等方面的弊端。
人員管理系統(tǒng)是以現(xiàn)代的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展而來的針對(duì)人員管理的一種手段、方法。隨著RFID技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)人員管理也日益重視。
人員從早期的人工考勤到門禁出入管理，其管理的方式和理念呈現(xiàn)出不斷深化和復(fù)雜的發(fā)展趨勢，技術(shù)手段也從最初的人員考勤打卡到門禁卡刷卡出入，發(fā)展到現(xiàn)在使用的非接觸式RFID射頻技術(shù)。本公司為客戶打造了一套非接觸式RFID人員無障礙出入管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)人員的考勤管理、進(jìn)出時(shí)間管理，對(duì)于非法進(jìn)入工作區(qū)域、無卡、多卡等現(xiàn)象做到有效的管理，并對(duì)打卡人員無需進(jìn)行刷卡操作，實(shí)現(xiàn)無障礙通過，解決了人員通道閘機(jī)需要人員刷卡等待的時(shí)間，更好地節(jié)省了資金成本和時(shí)間成本。
2 主要用途
通過無線射頻識(shí)別技術(shù)，對(duì)電子RFID標(biāo)簽信息進(jìn)行讀取和驗(yàn)證，更新持有標(biāo)簽人員的考勤情況數(shù)據(jù)，管理RFID標(biāo)簽和用戶信息?？记诠芾硪匀藛T進(jìn)出門信息記錄為基礎(chǔ)，達(dá)到自動(dòng)、智能和安全管理目的，同時(shí)將超長時(shí)間永久性地保存所有信息，兼具手工備份與自動(dòng)備份功能。
每天施工現(xiàn)場工人上下班隨身攜帶電子標(biāo)簽卡片。本卡片采用先進(jìn)無線射頻技術(shù)，讀卡器的讀取范圍為2米。
2.1 上班
現(xiàn)場施工人員隨身攜帶電子標(biāo)簽卡至施工現(xiàn)場門口，施工現(xiàn)場入口處設(shè)置讀卡器，員工持卡至讀卡器能夠識(shí)別的范圍之內(nèi)，讀卡器自動(dòng)讀取員工卡片信息，相應(yīng)的數(shù)據(jù)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)上傳至管理后臺(tái)，管理后臺(tái)對(duì)人員信息進(jìn)行核實(shí)，確認(rèn)為本施工現(xiàn)場員工，系統(tǒng)將該員工的入場時(shí)間自動(dòng)錄入。若沒有按規(guī)定時(shí)間到達(dá)施工現(xiàn)場，則記錄遲到。通過此種方式生成施工現(xiàn)場人員月度考核表。
此卡片芯片支持長距離通訊，施工人員無須刻意刷卡，最大讀取標(biāo)簽數(shù)為200個(gè)，大大提高了進(jìn)廠的效率。
2.2 下班
現(xiàn)場施工人員隨身攜帶電子標(biāo)簽卡至施工現(xiàn)場門口，施工現(xiàn)場入口處設(shè)置讀卡器，員工持卡至讀卡器能夠識(shí)別的范圍之內(nèi)，讀卡器自動(dòng)讀取員工卡片信息，相應(yīng)的數(shù)據(jù)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)上傳至管理后臺(tái)，管理后臺(tái)對(duì)人員信息進(jìn)行核實(shí)，系統(tǒng)將該員工的出場時(shí)間自動(dòng)錄入。如果現(xiàn)場人員早于規(guī)定時(shí)間提前離開，則記錄早退。
3 建設(shè)目標(biāo)和意義
3.1 落實(shí)“外包內(nèi)管、同出同入”要求
通過無源RFID的應(yīng)用，可以監(jiān)督人員考勤情況，落實(shí)“同出同入”要求，對(duì)在場施工人員進(jìn)行嚴(yán)格管理，避免人員缺位導(dǎo)致的現(xiàn)場失控，消除安全和質(zhì)量隱患，保證項(xiàng)目建設(shè)如期完成。
3.2 直接降低現(xiàn)場檢查時(shí)間成本，間接降低經(jīng)濟(jì)成本
通過信息化平臺(tái)，可以監(jiān)控現(xiàn)場人員情況：各參建單位人員現(xiàn)場人員數(shù)量及時(shí)掌握；出勤人員胸卡證佩戴情況；迅速核對(duì)現(xiàn)場人員信息準(zhǔn)確性等。
3.3 規(guī)范行為、劃分區(qū)域，降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)
通過裝配式電子信標(biāo)對(duì)施工現(xiàn)場各個(gè)區(qū)域進(jìn)行劃分，建立危險(xiǎn)等級(jí)，與施工人員工種匹配，利用國網(wǎng)天津市電力公司短信平臺(tái)，對(duì)各種誤入非本工種可以進(jìn)入?yún)^(qū)域的人員進(jìn)行現(xiàn)場和短信實(shí)時(shí)提醒，并可進(jìn)行記錄，避免安全事故的發(fā)生，從而最大程度降低施工安全
風(fēng)險(xiǎn)。
3.4 提升工程建設(shè)質(zhì)量管理水平
建設(shè)單位通過手持設(shè)備，可以進(jìn)行施工人員身份抽查，核對(duì)現(xiàn)場施工人員與分包單位上報(bào)施工人員是否相符，避免了冒名頂替情況的發(fā)生，有效保證現(xiàn)場人員施工水平，提升施工工程安全與質(zhì)量水平。
3.5 綜合統(tǒng)計(jì)分析分包隊(duì)伍情況，有效培育分包隊(duì)伍骨干力量
嚴(yán)格落實(shí)分包人員準(zhǔn)入門檻，未培訓(xùn)合格不得進(jìn)入現(xiàn)場；對(duì)施工人員整體年齡、學(xué)歷、技能水平、違章記錄進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；進(jìn)行分析分包隊(duì)伍人員穩(wěn)定性情況，培育分包隊(duì)伍骨干力量。
4 建設(shè)內(nèi)容和實(shí)施方案
4.1 建設(shè)內(nèi)容
4.1.1 利用內(nèi)部局域網(wǎng)建立一套施工（含分包）人員信息臺(tái)賬，將單位名稱、人員信息、工種及技能等級(jí)、違章記錄等記錄在內(nèi)。
4.1.2 為每位施工（含分包）人員授權(quán)RFID標(biāo)簽。根據(jù)設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工及各個(gè)分包商，系統(tǒng)自動(dòng)記錄人員出勤情況，落實(shí)監(jiān)理、施工項(xiàng)目部與分包作業(yè)人員“同出同入”。
4.1.3 通過手持終端設(shè)備的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)電子照片與現(xiàn)場人員抽查對(duì)比，保證各個(gè)參建單位上報(bào)人員情況與現(xiàn)場施工人員情況相符。
4.1.4 合理劃分施工區(qū)域危險(xiǎn)等級(jí)，建立“裝配式”電子信標(biāo)。梳理各道工序所需施工人員的種類和技能要求的水平，將其與各個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行對(duì)應(yīng)，嚴(yán)格限制無關(guān)人員進(jìn)入?yún)^(qū)域，誤入時(shí)現(xiàn)場能夠自動(dòng)報(bào)警。
4.2 實(shí)施方案
4.2.1 建立施工現(xiàn)場人員工作管理臺(tái)賬，對(duì)電子標(biāo)簽卡授權(quán)并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。
4.2.2 梳理、建立施工現(xiàn)場區(qū)域劃分原則，建立施工人員技能等級(jí)與作業(yè)區(qū)域?qū)?yīng)關(guān)系。
4.2.3 研制“裝配式”電子信標(biāo)，與RFID標(biāo)簽
結(jié)合。
4.2.4 研制施工人員管理臺(tái)賬、RFID標(biāo)簽與“裝配式”電子信標(biāo)三者之間的集成方法。
5 系統(tǒng)特點(diǎn)
（1）實(shí)時(shí)管理、易于操作，詳盡記錄日志，便于管理；（2）應(yīng)用自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，支持長距離、高精度、抗擾性強(qiáng)，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)；（3）按照層級(jí)公開相關(guān)信息，嚴(yán)格控制使用權(quán)限，明確管理層級(jí)；（4）通過指紋實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)與硬件的綁定加密，模塊數(shù)據(jù)間以加密形式進(jìn)行傳輸；（5）系統(tǒng)采用獨(dú)立的編碼方式加密，信息避免泄露，數(shù)據(jù)高效融合；（6）督促和監(jiān)管能力極強(qiáng)，強(qiáng)制施工人員遵從操作流程和系統(tǒng)規(guī)則，有利于領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行督促檢查和實(shí)時(shí)管控；（7）實(shí)行人性化的管理，有效避免沖突的發(fā)生，能夠及時(shí)報(bào)警和預(yù)警；（8）針對(duì)安全信用和工作采用獨(dú)特量化管理和統(tǒng)計(jì)，利于量化考核；（9）結(jié)構(gòu)采用分布式，可機(jī)動(dòng)部署，便于組網(wǎng)和范圍擴(kuò)展；（10）模塊化程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)特殊模塊程序定制化，支持功能應(yīng)用擴(kuò)展；（11）使用先進(jìn)環(huán)保的太陽能系統(tǒng)進(jìn)行供電，并配備3天以上無陽光日照情況下繼續(xù)使用該系統(tǒng)，如果該設(shè)備放置在室內(nèi)的情況下本系統(tǒng)可以提供電池作為后備電池使用，在市電斷電的情況下也可使用該系統(tǒng)，保證用戶的最大使用率。
6 本技術(shù)與同類先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用比對(duì)分析情況
（1）與應(yīng)用手機(jī)定位方式相比，具有定位準(zhǔn)確，一次性投入，大幅度降低分包商成本，卡片可以反復(fù)使用等特點(diǎn)；（2）與條形碼應(yīng)用方式相比，可有效防止造假，使用方便，倒如避免因?yàn)槭┕すと穗p手拿著工器具而無法掃描的情況；（3）與門禁系統(tǒng)應(yīng)用方式相比，可有效杜絕一人多卡、多人一卡的現(xiàn)象，同時(shí)具有拆裝方便的特點(diǎn)，可隨時(shí)在不同施工現(xiàn)場使用。
7 推廣應(yīng)用情況及前景
本方案在國網(wǎng)天津城南供電公司承建的黃臺(tái)35千伏電源線工程中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，確保了施工現(xiàn)場安全規(guī)范，深化了基建施工現(xiàn)場全過程質(zhì)量工藝管理，實(shí)現(xiàn)了基建工程安全質(zhì)量管理的事前預(yù)防、事中管控和事后考核，高效推進(jìn)全面完成今年基建任務(wù)和安全質(zhì)量目標(biāo)。
施工現(xiàn)場“同出同入”管理是通過紅外線、人臉識(shí)別技術(shù)、二維碼、芯片等技術(shù)條件分辨人員信息、胸卡信息，作業(yè)人數(shù)的統(tǒng)計(jì)，對(duì)區(qū)域內(nèi)分包人員進(jìn)行智能化識(shí)別；借助RFID及GPS定位等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場分包人員的“同出同入”管理。該項(xiàng)管理有效規(guī)范施工現(xiàn)場人員行為，劃分安全與危險(xiǎn)區(qū)域，降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)；直接降低檢查人員現(xiàn)場檢查時(shí)間成本，間接降低經(jīng)濟(jì)成本；實(shí)現(xiàn)了分包隊(duì)伍綜合統(tǒng)計(jì)分析，利于培育骨干分包隊(duì)伍。
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[作者簡介]劉曉紅（1989—），女，山東日照人，會(huì)計(jì)碩士在讀。研究方向：審計(jì)理論與實(shí)務(wù)。
附1：《對(duì)以用戶體驗(yàn)為導(dǎo)向的智能手機(jī)應(yīng)用軟件界面設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)探討》
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1 設(shè)計(jì)背景
根據(jù)艾瑞咨詢集團(tuán)的中國智能終端規(guī)模數(shù)據(jù)，2014年中國智能手機(jī)的保有量為7.8億臺(tái)，同比增長34.3%，預(yù)計(jì)到2017年將達(dá)到11.3億臺(tái);2014年手機(jī)出貨量為3.9億臺(tái)，比上年增長21.9%，預(yù)計(jì)到2017年將達(dá)到5.2億臺(tái)，這就為智能手機(jī)相關(guān)的配件市場提供了更大的空間。據(jù)海外市場研究機(jī)構(gòu)ABI Research數(shù)據(jù)顯示，預(yù)期智能手機(jī)配件市場將在2017年成長至380億美元。
在手機(jī)的配件中，電池占了很大的比重。而傳統(tǒng)電池容量每十年才提高20%，與智能手機(jī)、平板電腦等高耗電量設(shè)備的普及速度不成正比，已無法滿足科技發(fā)展和人們生活的需要。因此移動(dòng)電源的出現(xiàn)和研究，極具價(jià)值。而目前，便攜式移動(dòng)電源仍需解決無法智能化和數(shù)據(jù)化等缺陷，因而本課題針對(duì)移動(dòng)電源和手機(jī)易被盜、移動(dòng)電源無法智能化和數(shù)據(jù)化等缺陷，以藍(lán)牙4.0技術(shù)為核心，研究設(shè)計(jì)帶定位系統(tǒng)的無線藍(lán)牙智能移動(dòng)電源。
2 設(shè)計(jì)原理與思路
2.1 設(shè)計(jì)原理
無線藍(lán)牙智能移動(dòng)電源是基于國際藍(lán)牙組織的最新藍(lán)牙4.0協(xié)議進(jìn)行工作的，主要原理是應(yīng)用了無線藍(lán)牙技術(shù)和搭載傳感器的集成電路通過手機(jī)上配套的App使得各個(gè)平臺(tái)之間無線連接，并且可以充分利用云端的優(yōu)勢進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析以及進(jìn)一步應(yīng)用拓展。
2.2 設(shè)計(jì)思路
實(shí)現(xiàn)將藍(lán)牙4.0作為物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)各種設(shè)備的無線通信技術(shù)基礎(chǔ)，自主研發(fā)智能手機(jī)的智能配件產(chǎn)品及配套的移動(dòng)端App，實(shí)現(xiàn)智能配件和手機(jī)的無線互聯(lián)及命令、數(shù)據(jù)傳輸，并基于超低功耗藍(lán)牙技術(shù)結(jié)合各種傳感器信息搜集，以及結(jié)合目前消費(fèi)電子產(chǎn)品市場上具有廣泛認(rèn)知及銷量的移動(dòng)電源產(chǎn)品，并提供嵌入式集成電路開發(fā)、移動(dòng)智能終端軟件開發(fā)及云端計(jì)算及大數(shù)據(jù)量存儲(chǔ)交互的一體化解決方案，真正實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品智能化。
手機(jī)端App主界面可以獲取和手機(jī)相無線連接的移動(dòng)電源內(nèi)部的諸多信息，包括：移動(dòng)電源當(dāng)前電量、對(duì)各種智能設(shè)備如手機(jī)或Pad預(yù)估充電次數(shù)、當(dāng)前電源預(yù)計(jì)充滿電所需時(shí)間等，并且具有電源和手機(jī)端進(jìn)行無線連接或斷開的設(shè)置按鈕以及電源設(shè)置操作按鈕等，還可通過按動(dòng)移動(dòng)移動(dòng)電源home鍵遙控手機(jī)拍照。移動(dòng)電源設(shè)置界面可設(shè)置各種移動(dòng)電源狀態(tài)或情況下的提醒(圖1)。
3 設(shè)計(jì)制作與步驟
3.1 無線藍(lán)牙智能移動(dòng)電源的內(nèi)部設(shè)計(jì)
無線藍(lán)牙智能移動(dòng)電源包括主控模塊和分別與主控模塊電連接的升壓模塊、充電管理模塊、電量讀取模塊和通信模塊;電芯通過電芯保護(hù)模塊與充電管理模塊、升壓模塊和電量讀取模塊電連接;充電管理模塊連接有USB充電接口，升壓模塊連接有USB放電接口。
通信模塊采用藍(lán)牙模塊，與主控模塊電連接并與外部移動(dòng)設(shè)備(如手機(jī)、筆記本電腦等)通信連接，用于為外部移動(dòng)設(shè)備提供移動(dòng)電源的電量信息和內(nèi)部相關(guān)信息。內(nèi)部相關(guān)信息包括電壓信息、電流信息、溫度信息等。
無線藍(lán)牙移動(dòng)電源和手機(jī)或Pad等外部移動(dòng)設(shè)備之間的通信包含數(shù)據(jù)通信和命令通信兩種：
(1)數(shù)據(jù)通信。主要是指從移動(dòng)電源內(nèi)部傳感器讀取的電源內(nèi)部溫度、3D加速度數(shù)據(jù)和電量控制模塊讀取的電源電壓、電流、電量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)傳輸?shù)绞謾C(jī)或Pad端，通過App的加工處理，以各種可擴(kuò)展的應(yīng)用展示給用戶，或?qū)τ脩舨僮鬟M(jìn)行提醒。
(2)命令通信。主要是指通過移動(dòng)電源上按鈕，對(duì)其觸發(fā)相應(yīng)的指令傳輸?shù)绞謾C(jī)或者Pad端，通過App對(duì)手機(jī)或Pad進(jìn)行無線遙控操作，比如遙控照相、遙控連續(xù)拍照、遙控?cái)z像、遙控錄音、遙控觸發(fā)手機(jī)鈴聲以找到手機(jī)等;同時(shí)還可以反向通過手機(jī)端App，發(fā)出命令，傳輸?shù)揭苿?dòng)電源上，觸發(fā)電源報(bào)警鈴聲以尋找電源。
3.2 無線藍(lán)牙智能移動(dòng)電源的外部設(shè)計(jì)
(1)材料選用無線藍(lán)牙智能移動(dòng)電源以航空鋁美合金為主要原材料，以充分保障電源散熱。外觀設(shè)計(jì)主要包括功能端口：充電接口、放電接口、Home鍵，以及電量指示燈。
(2)隱藏式卡口設(shè)計(jì)。在移動(dòng)電源外部設(shè)置可隱藏式卡扣，方便移動(dòng)電源用戶在戶外或需要一邊充電一邊使用設(shè)備時(shí)，能較方便移動(dòng)電源固定。另外，移動(dòng)電源的隱藏式卡扣還可以在用戶收納電源時(shí)夾在包袋內(nèi)，避免四處滑動(dòng)，難于尋找。如圖2所示。
3.3 配套的智能手機(jī)端APP設(shè)計(jì)
配套的智能手機(jī)端APP的設(shè)計(jì)能支持iOS系統(tǒng)，這就需要iOS平臺(tái)的藍(lán)牙4.0配套協(xié)議邏輯實(shí)現(xiàn)。
主要在用戶界面部分和藍(lán)牙穩(wěn)定性方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)：
主要電源信息實(shí)時(shí)顯示部分作為主頁面，實(shí)時(shí)向用戶顯示電源信息和根據(jù)基礎(chǔ)信息計(jì)算出的應(yīng)用相關(guān)信息;遙控拍照和攝像單獨(dú)一個(gè)頁面，提供拍照設(shè)置、前后攝像頭選擇、閃光燈選擇等功能，并且支持多達(dá)15張照片連續(xù)拍攝。
藍(lán)牙連接穩(wěn)定性方面，每臺(tái)電源設(shè)備有唯一編碼，完全可以做唯一識(shí)別判斷，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的iOS平臺(tái)的App，能和多達(dá)8臺(tái)電源設(shè)備同時(shí)進(jìn)行連接，在20米范圍內(nèi)可以持續(xù)穩(wěn)定連接，抗干擾性強(qiáng)，并且藍(lán)牙連接在超過設(shè)定的安全距離報(bào)警后，當(dāng)電源設(shè)備回到安全距離范圍內(nèi)，藍(lán)牙連接可以迅速地自動(dòng)重新握手建立連接，無需額外操作，連接過程對(duì)用戶透明，提高用戶體驗(yàn)。
3.4 制作步驟
硬件制作APP交互流程設(shè)計(jì)用XCODE軟件進(jìn)行app程序編譯功能ICON設(shè)計(jì)繪制app界面并進(jìn)行界面視效整體優(yōu)化
4 創(chuàng)新性分析
帶定位系統(tǒng)的無線藍(lán)牙智能移動(dòng)電源的設(shè)計(jì)是基于藍(lán)牙4.0技術(shù)研發(fā)的移動(dòng)電源硬件和智能手機(jī)終端App，通過兩者和數(shù)據(jù)分析處理的云服務(wù)三者結(jié)合實(shí)現(xiàn)智能配件和手機(jī)的無線互聯(lián)及命令、數(shù)據(jù)傳輸，并基于超低功耗藍(lán)牙技術(shù)結(jié)合移動(dòng)電源內(nèi)部的傳感器進(jìn)行信息搜集，以及結(jié)合目前消費(fèi)電子產(chǎn)品市場上消費(fèi)者對(duì)于移動(dòng)電源的需求，并提供無線充電、遙控拍照與手機(jī)上配套的App連接，在云端進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析，真正實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品智能化。
4.1 理論與技術(shù)創(chuàng)新
本項(xiàng)目將藍(lán)牙無線通信模塊與傳統(tǒng)消費(fèi)電子產(chǎn)品相結(jié)合，在傳統(tǒng)移動(dòng)電源基礎(chǔ)上，增加了藍(lán)牙無線通信模塊、溫度傳感器、3D加速度感應(yīng)器，將傳統(tǒng)移動(dòng)電源產(chǎn)品進(jìn)行了智能性擴(kuò)展。硬件產(chǎn)品和智能終端App配套開發(fā)，使電源具有和智能手機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞和命令傳遞的能力，并且可以擴(kuò)展多種相關(guān)功能以及用于進(jìn)行終端用戶使用模式的行為數(shù)據(jù)分析，最終實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電源智能化、數(shù)據(jù)化。
在技術(shù)上，帶定位系統(tǒng)的無線藍(lán)牙智能移動(dòng)電源將藍(lán)牙4.0作為物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)各種設(shè)備的無線通信技術(shù)基礎(chǔ)，驗(yàn)證了其穩(wěn)定安全傳輸、遠(yuǎn)距離無線通信、低功耗、小體積、1對(duì)多的可行性和技術(shù)優(yōu)勢;成功搭建了云服務(wù)器集群，實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，大數(shù)據(jù)量存儲(chǔ);在手機(jī)端iOS平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)底層藍(lán)牙4.0模塊及接口的調(diào)用，對(duì)無線傳輸信號(hào)偵測及無線傳輸距離的設(shè)置，開發(fā)了支持藍(lán)牙4.0協(xié)議的配套APP;解決一臺(tái)移動(dòng)智能終端和多臺(tái)藍(lán)牙4.0模塊設(shè)備的連接，實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的主從模式控制，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)電源的智能化和聯(lián)網(wǎng)化。
4.2 應(yīng)用創(chuàng)新
(1)將物聯(lián)技術(shù)和個(gè)人移動(dòng)終端電子產(chǎn)品相結(jié)合，增加了電子產(chǎn)品智能化及附加值應(yīng)用。
雖然目前移動(dòng)電源產(chǎn)品興起于2011年，但技術(shù)含量低，移動(dòng)電源本身除了作為應(yīng)急充電電源外，不具備其他擴(kuò)展功能和智能體驗(yàn)。而本項(xiàng)目設(shè)計(jì)將藍(lán)牙4.0無線傳輸模塊和傳感器模塊內(nèi)置入移動(dòng)電源的方式，在手機(jī)端開發(fā)配套App，實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)和移動(dòng)電源的無線互聯(lián)以及數(shù)據(jù)、命令傳輸，并在基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能化功能擴(kuò)展，為用戶帶來更好的體驗(yàn)。
(2)可以從智能手機(jī)端實(shí)時(shí)獲取電源內(nèi)部電量、溫度、是否跌落等信息，并獲取各種提醒，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電源智能化，同時(shí)收集大量信息數(shù)據(jù)傳送到云服務(wù)器，進(jìn)行深入分析與處理。
目前市面上在售的普通移動(dòng)電源無法獲知在消費(fèi)者中的實(shí)際使用行為，而本設(shè)計(jì)研究的帶定位系統(tǒng)的無線藍(lán)牙智能移動(dòng)電源可以將用戶電源信息、對(duì)電源的使用情況和行為等數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)采集到手機(jī)終端，再通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆贫?，進(jìn)行存儲(chǔ)，從大規(guī)模數(shù)據(jù)中進(jìn)行分析。 例如，只要手機(jī)與移動(dòng)電源分離達(dá)到20米左右，兩者就會(huì)同時(shí)發(fā)出定位報(bào)警提示，用戶都會(huì)收到及時(shí)提醒。也具備了防竊功能。
通過報(bào)警情況收集，在云端反映出用戶的使用習(xí)慣，對(duì)經(jīng)常發(fā)生手機(jī)或者電源遺失的地點(diǎn)等情況進(jìn)行收集分析，從而推知在最容易發(fā)生物品遺失的地址，提前進(jìn)行多種提示，避免損失。
(3)可以通過移動(dòng)電源上按鈕觸發(fā)手機(jī)無線遙控拍照、攝像。通過藍(lán)牙4.0無線傳輸協(xié)議，智能移動(dòng)電源和智能手機(jī)之間除了進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，可以進(jìn)行命令的互相傳輸。在移動(dòng)電源端硬件上設(shè)計(jì)的按鈕，當(dāng)手機(jī)和電源在安全范圍內(nèi)保持無線互聯(lián)的狀態(tài)下，可通過按動(dòng)電源上的按鈕，觸發(fā)指令，控制移動(dòng)電源通過中控模塊向無線傳輸模塊發(fā)出相應(yīng)的命令，命令被手機(jī)端無線模塊收到，并經(jīng)過App的解析，根據(jù)當(dāng)前App所設(shè)置是拍照或攝像狀態(tài)，在手機(jī)端調(diào)用相應(yīng)的拍照或攝像命令，即可實(shí)現(xiàn)通過移動(dòng)電源無線遙控手機(jī)拍照或者攝像的功能。
(4)具有五重保護(hù)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)低靜態(tài)、持續(xù)全兼容和高效節(jié)能安全充電。所謂五重保護(hù)指的是過充保護(hù)、過放保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)及過溫保護(hù)，通過內(nèi)部數(shù)字化管理系統(tǒng)精準(zhǔn)的計(jì)算出延遲時(shí)間，在電源過充、過放、過流、短路以及過溫的情況下關(guān)閉電路，從而有效保護(hù)移動(dòng)電源及充電電子設(shè)備的安全性。帶定位系統(tǒng)的無線藍(lán)牙智能充電電源可以高效節(jié)能充電、給其他電子設(shè)備充電并保持低靜態(tài)充電，延長電池的使用壽命。
4.3 結(jié)構(gòu)創(chuàng)新
(1)外部設(shè)計(jì)方面。本設(shè)計(jì)研究的帶定位系統(tǒng)的無線藍(lán)牙智能移動(dòng)電源外觀采用陽極氧化處理的航空鋁鎂合金材質(zhì)，可以充分散熱。同時(shí)外部設(shè)置了可隱藏式卡扣，方便用戶固定移動(dòng)電源。
(2)在電路設(shè)計(jì)方面。本項(xiàng)目電源的電路高度集成，各個(gè)模塊排布充分考慮兼容性、干擾性、以及天線調(diào)優(yōu)，內(nèi)部電路板面積僅有50mm*20mm，并不占用電池體積，從而產(chǎn)成品體積小，定制5000mAh和10000mAh電芯配合電路板外觀，整體電源體積小，僅有65mm*120mm;無線天線采用全方向性高增益天線，并充分調(diào)優(yōu)，使得智能移動(dòng)電源本身和智能手機(jī)之間可以保持最遠(yuǎn)距離60米的無線通訊距離，考慮到實(shí)際的防丟功能需求，從軟件上進(jìn)行設(shè)置，在防丟定位功能啟用下，保持20米安全距離。同時(shí)可以支持全金屬外殼，不會(huì)影響天線工作和信號(hào)傳遞。
MCU是嵌入了存儲(chǔ)器的功能齊全的芯片，它可以連接和控制從基本家電到先進(jìn)富媒體消費(fèi)設(shè)備的電子系統(tǒng)。從早上醒來到晚上入睡，人們每天都在跟數(shù)以百計(jì)的MCU打交道。它們存在于鬧鐘、環(huán)境控制系統(tǒng)、收音機(jī)、電視機(jī)、洗碗機(jī)、電腦，手機(jī)、汽車等許多與人們生活息息相關(guān)的產(chǎn)品中。
由于中國經(jīng)濟(jì)的驚人發(fā)展和對(duì)汽車、工業(yè)、消費(fèi)、辦公自動(dòng)化及其他產(chǎn)品需求的不斷增長，MCU也在迅速增長。市場研究機(jī)構(gòu)MarketAvenue Partners的報(bào)告顯示，2006年中國的MCU銷售額達(dá)到了43.6億美元，比上年增長16.27％。
MarketAvenue認(rèn)為，消費(fèi)電子產(chǎn)品占據(jù)了整個(gè)MCU市場的43％以上。隨著中國正在擴(kuò)大的中產(chǎn)階級(jí)購買力的繼續(xù)增加，包括集成數(shù)字電視(iDTV，integrmd digital TV)和電子游戲機(jī)等產(chǎn)品的銷量將進(jìn)一步增長。
就北京而言，現(xiàn)在每天幾乎要新增一千名新司機(jī)，汽車MCU市場也在迅速攀升。一輛汽車的價(jià)值有將近50％在于其電子產(chǎn)品使用率，每輛汽車平均有超過50個(gè)電子控制單元(ECU)。汽車電子應(yīng)用的發(fā)展趨勢將是提升運(yùn)輸效率和安全性，并推動(dòng)向機(jī)電一體化的解決方案轉(zhuǎn)變。ECLI目前已應(yīng)用于汽車的各個(gè)部分。從基本的方便控制功能，到復(fù)雜的引擎管理和多媒體功能的車載智能通信系統(tǒng)。
作為“多用途”MCU市場一部分的智能卡是另外一個(gè)正在興起的領(lǐng)域。正是由于中國市場沒有與像磁條卡這樣舊的競爭技術(shù)相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施，因此，這里有比世界其他地區(qū)更廣闊的市場空間，必將獲得更快的增長速度。
由于采用了先進(jìn)無線和光纖技術(shù)的全新電信系統(tǒng)，通信市場已經(jīng)成為中國MCU增長充滿活力的領(lǐng)域。每年中國的手機(jī)銷量超過4億部，占全球市場的40％，由于每部新手機(jī)要配一個(gè)含有MCU的SIM卡，這將成為一個(gè)飛速發(fā)展的領(lǐng)域。
受家電市場需求的推動(dòng)，如空調(diào)、冰箱，甚至智能電飯煲、電扇和遙控器，中國的4位、8位和16位MCU市場將繼續(xù)增長。這些低端應(yīng)用往往只需要一個(gè)處理器，這個(gè)處理器由一個(gè)簡單的核控制，執(zhí)行一個(gè)特定任務(wù)?？蓪ぶ反鎯?chǔ)范圍和這些應(yīng)用所需的性能適合8位和16位處理器的能力。
然而，除了這些傳統(tǒng)的家庭用品之外，具有更高級(jí)功能的更廣泛的最終用戶系統(tǒng)正在推動(dòng)從8位和16位向更強(qiáng)大的32位MCU的過渡。這些32位MCU可提供像高檔家電和數(shù)字消費(fèi)產(chǎn)品、汽車安全、傳動(dòng)系統(tǒng)和工業(yè)控制系統(tǒng)這樣的產(chǎn)品中復(fù)雜應(yīng)用所需的性能和功能。
這些應(yīng)用要求更加計(jì)算密集的、功能豐富的能力，這是8位和16位器件所無法滿足的，因?yàn)樗鼈兪軘?shù)據(jù)通道寬度、最大尋址范圍、比較差的功率效率、有限的c代碼支持、缺少可用的先進(jìn)調(diào)試開發(fā)工具，以及缺乏主導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)等因素的限制，從而限制了生態(tài)系統(tǒng)的支持。32位處理器可提供廣泛的基于MCU的先進(jìn)產(chǎn)品所需的更高計(jì)算性能和更大存儲(chǔ)容量、低功耗、集成的連接性和軟件支持。
從8位和16位MCU向32位MCU的過渡正在順利進(jìn)行。市場研究機(jī)構(gòu)ScmicoResearch的報(bào)告顯示，2011年全球32位MCU的總出貨量將超過20億個(gè)單元，銷售額將以18％的年增長率增長。由于中端到高端的8位或16位MCU的價(jià)格與32位MCU的價(jià)格相當(dāng)，因此，32位MCU市場的增長不會(huì)放慢速度。
MCU開發(fā)工程師的任務(wù)是以盡可能低的成本開發(fā)高性能的設(shè)備。他們需要有效的電源管理解決方案、確定性操作和能減少代碼量的架構(gòu)來執(zhí)行應(yīng)用。這將減少需要的閃存數(shù)量，自然也就降低了器件成本。為了最大限度地重復(fù)利用并滿足不同應(yīng)用的要求，開發(fā)工程師還需要內(nèi)置的具有高度可配置性和靈活性的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)。
隨著行業(yè)向32位過渡，設(shè)計(jì)師還需要各種外設(shè)，包括高性能I/O，如USB和音頻編解碼器。對(duì)MCU模擬功能不斷增長的需求，對(duì)于擁有模擬/數(shù)字產(chǎn)品的IP供應(yīng)商來說無疑是一個(gè)相當(dāng)重要的機(jī)遇。
超級(jí)電容器自面市以來，全球需求量快速擴(kuò)大，已成為化學(xué)電源領(lǐng)域內(nèi)新的產(chǎn)業(yè)亮點(diǎn)。超級(jí)電容器在電動(dòng)汽車、混合燃料汽車、特殊載重汽車、電力、鐵路、通信、國防、消費(fèi)性電子產(chǎn)品等眾多領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用價(jià)值和市場潛力，被世界各國所廣泛關(guān)注。
美國《探索》雜志2007年1月號(hào)，將超級(jí)電容器列為2006年世界七大科技發(fā)現(xiàn)之一，認(rèn)為超級(jí)電容器是能量儲(chǔ)存領(lǐng)域的一項(xiàng)革命性發(fā)展，并將在某些領(lǐng)域取代傳統(tǒng)蓄電池。
全球超級(jí)電容器技術(shù)生產(chǎn)新動(dòng)態(tài)
目前全球已有上千家超級(jí)電容器生產(chǎn)商，可以提供多種類的超級(jí)電容器產(chǎn)品，大部分產(chǎn)品都是基于一種相似的雙電層結(jié)構(gòu)，采用的工藝流程為：配料混漿制電極裁片組裝注液活化檢測包裝。
超級(jí)電容器根據(jù)制造工藝和外形結(jié)構(gòu)可劃分為鈕扣型、卷繞型和大型三種類型，三者在容量上大致歸類為5F以下、5～200F、200F以上。鈕扣型產(chǎn)品具備小電流、長時(shí)間放電的特點(diǎn)，可用在小功率電子產(chǎn)品及電動(dòng)玩具產(chǎn)品中。而卷繞型和大型產(chǎn)品則多在需要大電流短時(shí)放電，有記憶存儲(chǔ)功能的電子產(chǎn)品中做后備電源，適用于帶CPU的智能家電、工控和通信領(lǐng)域中的存儲(chǔ)備份部件。
2007年，全球鈕扣型超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)規(guī)模為10.2億美元，卷繞型和大型超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)規(guī)模為34.8億美元，超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)總規(guī)模為45億美元，同比增長45％；預(yù)計(jì)2008年全球鈕扣型超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)規(guī)模為15.3億美元，卷繞型和大型超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)規(guī)模為為52.2億美元，超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)總規(guī)模為67.5億美元，同比增長50％。
在超級(jí)電容器的產(chǎn)業(yè)化方面，美國、日本、俄羅斯、瑞士、韓國、法國的一些公司憑借多年的研究開發(fā)和技術(shù)積累，目前處于領(lǐng)先地位，如美國的Maxwell，日本的NEC、松下、Tokin和俄羅斯的Econd公司等，這些公司目前占據(jù)著全球大部分市場。
我國超級(jí)電容器技術(shù)生產(chǎn)新動(dòng)態(tài)
近年來，由于看好這一領(lǐng)域廣闊的應(yīng)用前景，中國一些公司也開始積極涉足這一產(chǎn)業(yè)，并已經(jīng)具備了一定的技術(shù)實(shí)力和產(chǎn)業(yè)化能力。
目前國內(nèi)從事大容量超級(jí)電容器研發(fā)的廠家共有50多家，然而，能夠批量生產(chǎn)并達(dá)到實(shí)用化水平的廠家只有10多家。
2005年，中國超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)總規(guī)模達(dá)到3.9億元人民幣，較2004年的2.48億元增長57.2％，其中，紐扣型超級(jí)電容器為4千萬元，卷繞型和大型超級(jí)電容器為3.5億元。2006年產(chǎn)業(yè)總規(guī)模達(dá)到5.7億元人民幣，增速高達(dá)46.2％。其中，鈕扣型超級(jí)電容器市場規(guī)模為9千萬元，卷繞型和大型超級(jí)電容器為4.8億元。2007年產(chǎn)業(yè)總規(guī)模達(dá)到8.6億元人民幣，增速高達(dá)50％。其中，鈕扣型超級(jí)電容器市場規(guī)模為1.4億元，卷繞型和大型超級(jí)電容器為7.2億元。預(yù)計(jì)2008年產(chǎn)業(yè)總規(guī)?？蛇_(dá)13.3億元人民幣，增速可達(dá)55％。其中，鈕扣型超級(jí)電容器市場規(guī)?？蛇_(dá)2.1億元，卷繞型和大型超級(jí)電容器市場規(guī)?？蛇_(dá)11.2億元。
目前，國內(nèi)廠商大多生產(chǎn)液體雙電層電容器，重要企業(yè)有錦州富辰公司、北京集星公司、上海奧威公司、錦州錦容公司、石家莊高達(dá)公司、北京金正平公司、錦州凱美公司、大慶振富公司、江蘇雙登公司、哈爾濱巨容公司、南京集華公司等十多家。據(jù)稱，國產(chǎn)超級(jí)電容器已占有中國市場60％～70％的份額。
由于新興公司不斷涌現(xiàn)，超級(jí)電容器在國內(nèi)的大規(guī)模應(yīng)用也漸行漸近。國內(nèi)供應(yīng)商正積極地從不同角度來應(yīng)對(duì)規(guī)模應(yīng)用所面臨的問題。例如，由于是一個(gè)相對(duì)較新的產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)供應(yīng)商目前正積極地進(jìn)行市場及技術(shù)推廣工作，越來越多的買家也逐步開始了解并認(rèn)可超級(jí)電容器。此外，目前供應(yīng)商正積極從事應(yīng)用開發(fā)，幫助買家開發(fā)出成熟的替代方案。
在克服大功率應(yīng)用超級(jí)電容器一次性投入成本較高的問題上，國內(nèi)供應(yīng)商也在通過提高其性價(jià)比方面積極努力。業(yè)內(nèi)人士指出，超級(jí)電容器相對(duì)蓄電池的優(yōu)越性要靠性價(jià)比來體現(xiàn)。以鉛酸蓄電池為例，目前一般可充放電5000次，但超級(jí)電容器理論上的充放電次數(shù)可達(dá)數(shù)萬次乃至數(shù)十萬次，就實(shí)際水平而言，國內(nèi)某些廠商的超級(jí)電容器已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)充放電20000次。這樣一來，如果超級(jí)電容器在使用壽命上是蓄電池的4～5倍，而價(jià)格卻僅為其3倍左右，就可以體現(xiàn)出更具競爭優(yōu)勢的性價(jià)比。
在具體應(yīng)用開發(fā)上，國內(nèi)供應(yīng)商已經(jīng)開始在各自擅長的領(lǐng)域取得具體應(yīng)用成果。在小功率應(yīng)用超級(jí)電容器方面，國內(nèi)不少廠商都開發(fā)出了相應(yīng)的應(yīng)用或替代方案，使其產(chǎn)品獲得了具體應(yīng)用。部分公司的產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用到太陽能高速公路指示燈、玩具車和微機(jī)后備電源等領(lǐng)域。
目前，國內(nèi)廠商也很注重超級(jí)電容器的大功率應(yīng)用，如環(huán)保型交通工具、電站直流控制、車輛應(yīng)急啟動(dòng)裝置、脈沖電能設(shè)備等。
應(yīng)用需求及市場前景廣闊無限
業(yè)內(nèi)專家預(yù)測，目前中國市場的年需求量可達(dá)2150萬只，約1.2億Wh，且每年都在以約50％的速度增長；整個(gè)亞太地區(qū)的年需求量超過9000萬只，約5.4億Wh，增長速度約為90％；全球的年需求量約為2億只，約12億Wh，增長速度約為160％。由此可知，市場前景非常廣闊。美國市場研究公司Frost & Sullivan的一份報(bào)告預(yù)計(jì)，2002年到2009年之間，全球超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)量和銷售收入將分別以157％和49％的年復(fù)合增長率保持高速增長。目前，超級(jí)電容器占世界能量儲(chǔ)存裝置(包括電池、電容器)的市場份額不足1％，在我國所占市場份額約為0.5％，因此超級(jí)電容器存在著巨大的市場潛力。