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電氣自動化畢業(yè)論文開題報告范文(一)

摘要：我國自動化技術(shù)發(fā)展非常迅速，在冶金業(yè)中的應用我國已經(jīng)自主開發(fā)出了具有世界領(lǐng)先水平的核心控制軟件。本文從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)學模型、自動化系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新以及能源管控一體化對冶金工業(yè)自動化技術(shù)作了更深入的分析。

近些年我國自動化專業(yè)技術(shù)的發(fā)展得到了很大的成就，已經(jīng)被推廣至制造業(yè)的應用中。并且基于計算機技術(shù)的自動化技術(shù)應用在經(jīng)濟效益和社會效益中有很顯著的成果。本文主要以冶金工業(yè)自動化技術(shù)為主進行分析。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在冶金企業(yè)中的應用

繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后，物聯(lián)網(wǎng)被認為是世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，其具有廣闊的發(fā)展前景。但是目前對物聯(lián)網(wǎng)的研究也僅僅停留在概念階段，物聯(lián)網(wǎng)在冶金工業(yè)領(lǐng)域的應用存在很多問題，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：

(1)研制生產(chǎn)關(guān)鍵特殊傳感器――工業(yè)用傳感器。工業(yè)傳感器能夠?qū)ξ矬w的狀態(tài)和變化進行測量或者感知，并將其轉(zhuǎn)化為計算機能夠處理的電子信號。工業(yè)自動檢測和自動控制實現(xiàn)的首要環(huán)節(jié)就是研制生產(chǎn)工業(yè)用傳感器。在現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)中，必須注重自動化生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)的監(jiān)視和控制，從而確保設(shè)備能夠正常工作，并且使產(chǎn)品的質(zhì)量達到最佳效果，而對各個參數(shù)的監(jiān)視和控制就是通過各種傳感器來實現(xiàn)的。因此，質(zhì)優(yōu)價廉工業(yè)傳感器有助于現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)體系的構(gòu)建。

(2)通過工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)布局和建設(shè)工廠傳感網(wǎng)。工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)將傳感器技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等結(jié)合起來，它是一種由大量隨機分布的、具有實時感知和自組織能力的傳感器節(jié)點組成的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。繼現(xiàn)場總線之后，工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是工業(yè)控制系統(tǒng)領(lǐng)域又一熱點技術(shù)，它能夠使工業(yè)測控系統(tǒng)成本得以降低并且能夠使工業(yè)測控系統(tǒng)應用范圍得以提高電氣自動化畢業(yè)論文開題報告范文電氣自動化畢業(yè)論文開題報告范文。工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引起許多國家學術(shù)界和工業(yè)界的高度重視。

過程控制數(shù)學模型在冶金自動化中的應用

冶金自動化的不斷突破是離不開數(shù)學模型的。如果把數(shù)學模型這項技術(shù)掌握了，就拿到了自動化的主動權(quán)和話語權(quán)。因此，要想生產(chǎn)國家急需的鋼鐵產(chǎn)品，就需要高水平的自動化技術(shù)做支持，而發(fā)達國家在自動化技術(shù)發(fā)展上比較成熟，他們?yōu)榱四撤N目的是不會將其高端技術(shù)轉(zhuǎn)讓出去的，他們所轉(zhuǎn)讓的技術(shù)基本上都是過時的要不就是有條件限制的技術(shù)。到目前為止，我國的冶金自動化已經(jīng)發(fā)展到一定的水平，開展高端冶金自動化領(lǐng)域數(shù)學模型的自主創(chuàng)新條件基本成熟，能夠滿足市場的廣泛需求。另外，我國已經(jīng)構(gòu)建了一個富有技術(shù)創(chuàng)新能力的團隊，為數(shù)學模型的自主創(chuàng)新創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)條件。數(shù)學模型是對象表征的控制，是對象可執(zhí)行的表述，數(shù)學模型與信息技術(shù)、工藝能力以及自動化技術(shù)進行有機結(jié)合，從而使得數(shù)學模型的優(yōu)勢更能充分的發(fā)揮出來，因此，數(shù)學模型通常被稱為自動化與信息化的核心技術(shù)。我國鋼鐵工業(yè)要想生產(chǎn)出國民經(jīng)濟發(fā)展需求的鋼材品種，就需要建立高可用性和高精度的數(shù)學模型。高可用性和高精度的數(shù)學模型能夠確保產(chǎn)品的質(zhì)量以及節(jié)能效果，促進產(chǎn)品可持續(xù)發(fā)展。

過程控制數(shù)學模型在國內(nèi)鋼鐵行業(yè)的應用與發(fā)展，目前還剛剛起步，方興未艾，隨著需求的發(fā)展，未來的數(shù)學模型還有著極大的發(fā)展空間。從現(xiàn)在起，形成社會的關(guān)注，這對數(shù)學模型的未來發(fā)展，會起到一定的積極作用。打破數(shù)學模型的神秘感。相信自己的力量，鼓足自己的信心，模型應用從低級向高級逐步發(fā)展，不斷積累技術(shù)，不斷培養(yǎng)人才，踏下心來，抓上幾個項目，就一定能搞出名堂來，收到明顯的經(jīng)濟效益與社會效益。發(fā)展以數(shù)學模型為核心的自動化技術(shù)，是落實科技創(chuàng)造未來的具體體現(xiàn)，也是我國鋼鐵工業(yè)實現(xiàn)新的騰飛的助推器。在過程控制數(shù)學模型的研發(fā)與應用上，要實現(xiàn)重點突破，開發(fā)出有中國特色的數(shù)學模型產(chǎn)品與技術(shù)，走出一條研制一批，儲備一批，生產(chǎn)一批以科研促生產(chǎn)、以生產(chǎn)出產(chǎn)品、以產(chǎn)品保應用的新的可持續(xù)發(fā)展之路來。

以國產(chǎn)化創(chuàng)新型產(chǎn)品與技術(shù)為核心的自動化系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新

目前，我國冶金工業(yè)自動化系統(tǒng)的建設(shè)，許多都處于開環(huán)控制或局部閉環(huán)控制階段。而要實現(xiàn)真正意義的自動化系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新就要在全過程方面實現(xiàn)真正的閉環(huán)。當然，這還要涉及到有關(guān)執(zhí)行機構(gòu)、檢測單元等方面的支持與配合。其核心是國產(chǎn)化的技術(shù)與產(chǎn)品，并廣泛采用國內(nèi)外其他先進技術(shù)做支持，以保證整套系統(tǒng)的品質(zhì)與質(zhì)量。如果仍然還是停留在實現(xiàn)局部閉環(huán)控制上，就不能真正稱之為系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新。以國產(chǎn)化創(chuàng)新型產(chǎn)品與技術(shù)為核心的自動化系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新是在控制系統(tǒng)、控制工程設(shè)計和組態(tài)軟件、工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)、制造管理和執(zhí)行軟件等多方面的基礎(chǔ)上，通過集成與優(yōu)化，實現(xiàn)真正意義上的生產(chǎn)管控一體化和生產(chǎn)過程控制智能化。

能源管控一體化建設(shè)

冶金工業(yè)是耗能大戶，能耗將制約冶金工業(yè)的發(fā)展，我國冶金工業(yè)也正面臨著由粗放型向精細化轉(zhuǎn)型電氣自動化畢業(yè)論文開題報告范文工作報告。以耗能來核定產(chǎn)能，或許將成為可能。所以整個冶金工業(yè)的節(jié)能降耗、低碳減排工作十分繁重，利用自動化技術(shù)來實現(xiàn)降低能耗，是冶金工業(yè)節(jié)能減排、實現(xiàn)綠色工廠的重要手段之一

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冶金企業(yè)能源管控一體化建設(shè)，如果只停留在數(shù)據(jù)采集階段，那么意義不大。這也是目前已經(jīng)普遍實現(xiàn)的事實。針對冶金工業(yè)能源管控的特點，一是耗能大戶，二是在冶金生產(chǎn)過程中，又伴生出大量的可燃性氣體，如焦爐煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣等。所以能源管控的工作重心是能源使用管理的優(yōu)化、二次能源的安全合理使用、多種能源介質(zhì)統(tǒng)一平臺操作、改變傳統(tǒng)的能源計量方式以及能源安全管理預警等。能源管控中心建設(shè)的特點是控制模型和管理模型的融合。

參考文獻：

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電氣自動化畢業(yè)論文開題報告范文(二)

摘要：企業(yè)行政管理效率的高低將直接影響企業(yè)的各項工作的開展。行政管理工作涉及面廣，綜合性強，行政管理人員必須把學習作為一項重要任務，做到理論聯(lián)系實際，在實踐中增長才干，同時發(fā)揚務實求實，注重實效的作風。努力健全企業(yè)規(guī)章制度，不斷提高企業(yè)行政管理效率，進而為企業(yè)的長遠發(fā)展奠定基礎(chǔ)。本文探討了企業(yè)的行政管理工作方法電氣自動化畢業(yè)論文開題報告范文電氣自動化畢業(yè)論文開題報告范文。

做好現(xiàn)代企業(yè)的行政管理工作，有利于合理分配人力物力資源，提高員工工作積極性，降低企業(yè)的資源浪費，提升企業(yè)的經(jīng)濟效益，進而促進企業(yè)的高速發(fā)展，擴大企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模，對企業(yè)的意義極大，要合理解決這一問題，就需要我們從各方面出發(fā)，對管理人員、管理部門、管理制度進行合理的優(yōu)化，從而提高整個行政管理的效率。

企業(yè)行政管理的意義

有利于增強企業(yè)適應經(jīng)濟社會發(fā)展的能力

各企業(yè)的順利發(fā)展都會為我國的經(jīng)濟發(fā)展做出貢獻，在改革開放以來，我國的經(jīng)濟取得了迅猛發(fā)展，這為企業(yè)的發(fā)展既帶來了機遇也帶來了挑戰(zhàn)。目前，每個企業(yè)都在加強與有效落實我國各項經(jīng)濟戰(zhàn)略思想與戰(zhàn)略任務，而這些思想與任務都要通過企業(yè)的行政管理來推動。各企業(yè)只有合理設(shè)置行政管理制度、結(jié)構(gòu)體制，有效加強行政管理工作，才能改變以往企業(yè)行政管理部門無章可循的現(xiàn)象，才能激發(fā)行政管理部門的工作人員的工作熱情，使他們深入基層，了解各部門的工作流程與業(yè)務范圍，從而制定出符合企業(yè)發(fā)展需要的各項管理方法與規(guī)章制度

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企業(yè)各部門在行政管理部門的溝通與協(xié)調(diào)下，也會始終處于良性的運作狀態(tài)，這樣可以使企業(yè)更好地適應形勢發(fā)展的需要，推動企業(yè)自身的經(jīng)濟發(fā)展。

有助于促進企業(yè)自身的發(fā)展和我國經(jīng)濟的發(fā)展

經(jīng)濟的發(fā)展給企業(yè)行政管理帶來諸多的問題與困難，這些問題與困難都在一定程度上阻礙企業(yè)的發(fā)展電氣自動化畢業(yè)論文開題報告范文工作報告。為了使企業(yè)更好地適應現(xiàn)階段新形勢的發(fā)展，各企業(yè)都會加強行政管理行，以增強企業(yè)的核心競爭力。企業(yè)加強行政管理，努力同相關(guān)部門及協(xié)作單位建立良好的溝通合作關(guān)系，給企業(yè)自身提供良好的發(fā)展空間和穩(wěn)定的內(nèi)外部環(huán)境，擴大企業(yè)的發(fā)展模，使企業(yè)做強做大。此外，加強行政管理通過各種方法解決企業(yè)員工在工作上遇到的一些難題和生活中遇到的困難，通過人性關(guān)愛，使員工感受到單位的溫暖，從而提升他們的奉獻精神，使他們快樂的融入到企業(yè)這個大家庭中，并自覺為企業(yè)貢獻自己的力量，從而保障企業(yè)健康和諧的發(fā)展，也推動了我國社會經(jīng)濟的整體發(fā)展。

提高企業(yè)的行政管理工作的方法

建立有效的行政管理模式

企業(yè)良好運行的關(guān)鍵是保持行政管理工作的合理性。所以，選擇和設(shè)計符合企業(yè)內(nèi)外特點的組織機構(gòu)是保證行政命令貫徹的重要前提。因此，合理選擇與設(shè)計行政組織機構(gòu)與行政管理科學化密不可分，實施企業(yè)的規(guī)范化管理，必須堅持科學性和實用性的原則，合理建構(gòu)企業(yè)的行政管理部門，強化企業(yè)的內(nèi)部管理職能，將行政與管理合理有效的進行結(jié)合，建立有效的行政管理模式。

堅持科學合理的企業(yè)管理方法

企業(yè)的行政管理部門要根據(jù)企業(yè)自身的實際情況建立和完善企業(yè)的績效評估、目標管理和成本核算等制度。同時在企業(yè)運行的過程中，建立完善的績效評價標準，形成公平、競爭的平臺。這個平臺上充滿競爭、激勵、開放、交流的特征，管理者不完全控制員工做事情的方式，而去衡量做事情的結(jié)果。對于企業(yè)項目建設(shè)，進行科學化的管理和監(jiān)督。高度重視成本預算，合理進行預測?？茖W地對管理人員和員工的工作業(yè)績進行衡量，充分提高企業(yè)的運行效率。

加強企業(yè)行政管理的溝通與協(xié)作

在企業(yè)運行過程中，加強各個環(huán)節(jié)之間的溝通非常重要。溝通包括縱向溝通和橫向溝通?？v向溝通分為與上級領(lǐng)導、下屬、部門溝通。與上級溝通，要充分領(lǐng)悟上級領(lǐng)導的表述或潛在的含義，明確問題的實質(zhì)，同時要將自己和下級部門的觀點清晰地傳達給上級領(lǐng)導。要有較好的觀察分析能力和表達能力，方能與上級領(lǐng)導步調(diào)一致，行之有效地開展工作電氣自動化畢業(yè)論文開題報告范文電氣自動化畢業(yè)論文開題報告范文。與下級溝通，主要是執(zhí)行上級領(lǐng)導的決議以及收集下級部門各項信息，需要有較強的組織能力和靈活的變通能力，緩解可能出現(xiàn)的矛盾和分歧。橫向溝通包括與企業(yè)內(nèi)部相關(guān)職能部門、與關(guān)系企業(yè)的窗口部門和外界媒體及政府機關(guān)的溝通等，務必真誠、謙虛、謹慎，為企業(yè)爭取良好的外部環(huán)境。在管理實踐中堅持以溝通協(xié)調(diào)為紐帶堅持以人為本，營造融洽的人際關(guān)系，協(xié)調(diào)各方面的利益，加強協(xié)作，提高經(jīng)濟效益。

創(chuàng)新企業(yè)行政管理體制機制

當前，要想更好地應對企業(yè)之間的激烈競爭，創(chuàng)新企業(yè)行政管理體制機制非常重要。由于受到傳統(tǒng)計劃經(jīng)濟體制的影響，我國企業(yè)行政管理制度還不夠完善。要想適應當前社會的發(fā)展，就必須進行行政管理制度改革，制定出適合當前運營狀態(tài)，且能夠提高員工工作效率的行政管理制度。首先，要積極健全企業(yè)行政管理領(lǐng)導體制。一個企業(yè)要想獲得發(fā)展，就必須擁有完善的行政管理領(lǐng)導體制制定一套符合企業(yè)自身實際情況的監(jiān)督體制，以確保監(jiān)督各部門的實際工作情況，使得各部門各司其職，各負其責；其次，積極完善企業(yè)行政管理中的其他規(guī)章制度。良好的企業(yè)管理制度一定會保證企業(yè)健康有效的發(fā)展。企業(yè)要想取得發(fā)展就必須重視企業(yè)行政管理制度的建設(shè)。通過制成為企業(yè)員工明確遵守的信條，從而保證企業(yè)經(jīng)濟效益的不斷提升。

提高企業(yè)行政管理部門的人員素質(zhì)

行政管理部門擁有優(yōu)秀的有素質(zhì)的人才是企業(yè)健康發(fā)展的需要，是企業(yè)提高競爭能力的基石。企業(yè)中的行政管理人員一定要具備較高的素質(zhì)和熟練的業(yè)務水平，因此，企業(yè)應當完善行政管理人員的招聘機制，盡可能的選拔一批優(yōu)秀的行政管理人才來企業(yè)工作。加大對現(xiàn)有行政管理人員的培訓力度，以提升行政管理人員的整體素質(zhì)。首先，提高企業(yè)員工的服務意識。企業(yè)行政管理部門的意義就是服務于企業(yè)，行政管理部門是否能夠與企業(yè)的企業(yè)部門密切的合作。因此，要不斷提高企業(yè)行政管理人員的服務職責，保證企業(yè)行政管理工作的順利開展；其次，加強對企業(yè)行政管理人員的培訓。企業(yè)可以根據(jù)自身的條件讓企業(yè)行政管理人員到兄弟企業(yè)或者國外企業(yè)進行培訓和學習，提高自身的能力；再次，企業(yè)行政管理團隊的建立務必要選用德才兼?zhèn)涞墓芾砣瞬?，在選取過程中要務必保證過程透明化，這樣才能保證管理隊伍的整體素質(zhì)。

加快企業(yè)行政管理工作信息化的進程

企業(yè)行政管理工作應著眼企業(yè)信息化的發(fā)展的需求和趨勢，推進信息化建設(shè)，使其成為企業(yè)發(fā)展的強大推動力。首先，通過辦公自動化、ERP等軟件逐步實現(xiàn)網(wǎng)上辦公，借助于無線上網(wǎng)的筆記本電腦、平板電腦、智能手機等隨身攜帶的終端設(shè)備，只要在網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋的任何地方、任何時間均可上網(wǎng)辦公、處理事物電氣自動化畢業(yè)論文開題報告范文工作報告。也就是說，辦公地點不固定在辦公室，而是在網(wǎng)絡(luò)覆蓋的任何地方。這種改變將使企業(yè)行政管理人員的工作方式更為方便、工作效率得到極大提高

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其次，引入可視電話、可視聊天等網(wǎng)絡(luò)工具辦公?？梢?、語音等網(wǎng)絡(luò)工具可以使上級公司與下級公司、上級與下屬可以實現(xiàn)網(wǎng)上會議，既節(jié)約時間，彼此之間又實現(xiàn)了廣泛的互動。另外，網(wǎng)上點播電視、遠程教學、遠程醫(yī)療、電子圖書館、電子博物館等也可逐步引入企業(yè)行政管理領(lǐng)域，成為企業(yè)行政管理工作的一部分。

總之，企業(yè)行政管理效率的高低將直接影響企業(yè)的各項工作的開展。行政管理人員要有豐富的理論水平、業(yè)務水平，必須把學習作為一項重要任務，并緊密同工作結(jié)合起來，這樣企業(yè)的行政管理工作才能雜而不亂，有序的進行。

參考文獻：

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電氣自動化畢業(yè)論文開題報告范文(三)

供應鏈管理中戰(zhàn)略合作伙伴選擇問題研究

隨著經(jīng)濟全球化和知識經(jīng)濟時代的到來，無國界化企業(yè)經(jīng)營的趨勢越來越明顯，整個市場競爭呈現(xiàn)明顯的國際化和一體化。競爭也不再是企業(yè)與企業(yè)之間的競爭，而是供應鏈與供應鏈之問的競爭，為了使企業(yè)在市場競爭中立于不敗之地，必須對供應鏈戰(zhàn)略合作伙伴進行科學的評價與選擇，從而保證整條供應鏈的效率和穩(wěn)定性，使企業(yè)在激烈的競爭中保持自己的競爭優(yōu)勢。

為了提高市場競爭力，保持不敗之地，企業(yè)積極尋求新的管理模式，供應鏈管理下戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系應運而生。處于競爭日益激烈的商業(yè)環(huán)境，為降低生產(chǎn)成本，降低庫存，改善產(chǎn)品的質(zhì)量，戰(zhàn)略合作伙伴的選擇尤為重要。本文通過對對供應鏈管理中戰(zhàn)略合作伙伴選擇中潛在的問題分析，提出戰(zhàn)略合作伙伴選擇相應的對策及方法，進而更好的選擇供應鏈戰(zhàn)略合作伙伴。

Abstract

Withthecomingofeconomicglobalizationandtheeraofknowledgeeconomy，enterpriseoperationwithoutnationalboundariesisbecomingmoreandmoreapparent.Thewholemarketcompetitionalsopresentsobviousinternationalizationandintegration.It'samongthesupplytrainswherethecompetitionlies，notjustamongtheenterprise.Inordertokeepintheinvinciblepositioninthecompetition，theenterprisemustselectandevaluatethestrategicpartnersscientifically，consequentlykeepingthesupplychainstableandefficient，alsoholdingtheadvantageoftheenterpriseinthefiercecompetition.

Inordertoimprovethemarketcompetitivepower，keeptheinvincibleposition，theenterprisestoactivelyseeknewmanagementmode，supplychainmanagementstrategypartnerrelationsarisesatthehistoricmoment.Intheincreasinglycompetitivebusinessenvironment，toreducetheproductioncost，reduceinventory，improvethequalityoftheproducts，strategicpartnerselectionisparticularlyimportant.Thisarticlethroughover-indulgenceinsupplychainmanagementstrategicpartnersinthechoiceofapotentialproblemanalysis，proposedthestrategiccooperationpartnerschoosecorrespondingcountermeasuresandmethods，andthenbetterchoicesupplychainstrategiccooperationpartners.

Keywords：SupplyChain；Supplychainmanagement；Supplychainstrategypartnerselection；Supplier；Competition

緒論

本文的選題背景

世紀90年代以來，由于科學技術(shù)的不斷進步和經(jīng)濟的不斷發(fā)展、全球化信息網(wǎng)絡(luò)和全球化市場的形成，圍繞新產(chǎn)品的市場競爭日趨激烈。技術(shù)進步和需求多樣化使得產(chǎn)品周期不斷縮短，企業(yè)面臨著開發(fā)新產(chǎn)品、縮短交貨期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本和改進客戶服務的壓力。這些壓力歸根到底是要求企業(yè)對市場做出快速反應，源源不斷地開發(fā)出消費者需要的個性化產(chǎn)品去占領(lǐng)市場以贏得競爭。

世紀全球競爭主要有以下幾個特點：(1)信息技術(shù)飛速發(fā)展和信息資源利用要求的提高；(2)產(chǎn)品研發(fā)提升到企業(yè)競爭的重要地位；(3)全球化市場的建立和無國界競爭的加劇；(4)用戶個性化、多樣化需求的出現(xiàn)；(5)全球化技術(shù)支持和售后服務。而企業(yè)也面臨著挑戰(zhàn)：(1)縮短產(chǎn)品研發(fā)周期；(2)降低庫存水平；(3)縮短交貨期；(4)全球性技術(shù)支持和售后服務；(5)可持續(xù)發(fā)展的要求；(6)用戶的要求越來越苛刻。在這科技迅速發(fā)展、世界競爭日趨激烈、客戶需求不斷變化、企業(yè)面臨的壓力日益增加的形勢下，傳統(tǒng)的縱向一體化的模式暴露出了許多缺陷，它增加了企業(yè)的投資負擔，迫使企業(yè)從事自己并不擅長的業(yè)務，導致了在每個業(yè)務領(lǐng)域都直接面臨著眾多的競爭對手，增加了企業(yè)的風險。

在這種情況下，一種全新的管理模式橫向一體化的管理模式應運而生，它使企業(yè)集中自己的核心優(yōu)勢，就是利用企業(yè)外部資源迅速響應市場需要，只抓企業(yè)發(fā)展中最核心的東西：產(chǎn)品方向和市場。至于生產(chǎn)，只抓關(guān)鍵零部件的制造，甚至全部委托其它企業(yè)加工。例如，福特汽車公司的Festival車就是由美國人設(shè)計，在日本馬自達工廠生產(chǎn)發(fā)動機，由韓國的制造廠生產(chǎn)其他零件和裝配，最后在美國市場上銷售。制造商把零部件生產(chǎn)和整車裝配都放在了企業(yè)的外部，這樣做的目的是利用了其他企業(yè)的資源促使產(chǎn)品快速上馬，避免自己投資帶來的基建周期長等問題。贏得了產(chǎn)品在低成本、高質(zhì)量、早上市等諸方面的競爭優(yōu)勢電氣自動化畢業(yè)論文開題報告范文電氣自動化畢業(yè)論文開題報告范文。如何選擇與自己企業(yè)最合適的戰(zhàn)略合作伙伴也說成了一個新的、炙手可熱的研究課題。

本文研究的重大意義

供應鏈戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系形成于供應鏈中為了特定的目標和利益的企業(yè)之問。形成的原因通常是為了降低供應鏈的總成本、降低庫存水平、增強信息共享、改善相互之問的交流、保持戰(zhàn)略合作伙伴相互之間操作的一貫性、產(chǎn)生更大的競爭優(yōu)勢，以實現(xiàn)供應鏈節(jié)點企業(yè)的財務狀況、質(zhì)量、產(chǎn)量、交貨期、用戶滿意度和業(yè)績的改善和提高。顯然，選擇了合適的戰(zhàn)略合作伙伴必然將使核心企業(yè)在很多方面產(chǎn)生一系列在傳統(tǒng)的縱向一體化管理模式申所無法比擬的巨大優(yōu)勢，從而提高了整個供應鏈的競爭能力電氣自動化畢業(yè)論文開題報告范文文章電氣自動化畢業(yè)論文開題報告范文出自http：//gkstk.com/article/wk-4474847554091.html，轉(zhuǎn)載請保留此鏈接！。然而，如果選擇了不合適的供應鏈戰(zhàn)略合作伙伴，所帶來的破壞性也是十分巨大的。因此，對供應鏈戰(zhàn)略合作伙伴的選擇問題進行深入的研究和探討是具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義的。

本文研究的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)

本文以現(xiàn)代供應鏈管理理論為基礎(chǔ)，使我們更清晰的了解供應鏈戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系選擇的重要性，選擇合適的戰(zhàn)略合作伙伴能夠提高整個供應鏈的競爭能力。通過分析來看供應鏈戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系建立的益處與風險，進一步了解供應鏈管理中戰(zhàn)略合作伙伴選擇問題的現(xiàn)狀，進而更好的進行供應鏈戰(zhàn)略合作伙伴的選擇，挑選出最合適的供應鏈戰(zhàn)略合作伙伴。

從結(jié)構(gòu)上看本文分成五章。

第一章：緒論

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介紹選題的背景和意義以及本文的主要工作電氣自動化畢業(yè)論文開題報告范文工作報告。

第二章：簡單介紹供應鏈管理的相關(guān)的理論知識。

第三章：供應鏈戰(zhàn)略合作伙伴選擇問題的意義及必要性。

第三章：研究分析供應鏈管理中戰(zhàn)略合作伙伴選擇問題中的潛在風險。

篇2

關(guān)鍵詞：繼電保護；課程；教學模式

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2013）01-0033-02

電力系統(tǒng)、計算機技術(shù)、電子技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展給電力系統(tǒng)繼電保護不斷注入了新的活力，提出新的要求?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)是高度數(shù)字化、信息化和自動化的超大區(qū)域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，電力系統(tǒng)繼電保護是對其安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要的一門技術(shù)[1]。21世紀繼電保護的未來發(fā)展趨勢是計算機化；網(wǎng)絡(luò)化；保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化；智能化[2]。以新疆農(nóng)業(yè)大學（以下簡稱“我校”）為例，在現(xiàn)有教學模式基礎(chǔ)上，本文探討繼電保護課程教學中提高學生實踐與創(chuàng)新能力的方法，為將學生培養(yǎng)成具有實踐能力、創(chuàng)新精神的人才而努力，為該課程的教學改革提供理論支持和智力保證。

一、電力系統(tǒng)繼電保護課程的特點

我?！半娏ο到y(tǒng)繼電保護原理”課程理論教學36

學時，網(wǎng)絡(luò)教學6學時，總計42學時，作為電氣工程及自動化及農(nóng)業(yè)電氣化與自動化的專業(yè)必修課，設(shè)置在大四上學期初；“微機繼電保護”課程共26學時，均為課堂理論教學學時，作為專業(yè)選修課安排在“電力系統(tǒng)繼電保護原理”結(jié)束后的大四上學期末開設(shè)，目的是順應現(xiàn)代電力系統(tǒng)高度數(shù)字化的趨勢，讓學生了解現(xiàn)代數(shù)字式繼電保護硬軟件的知識，內(nèi)容涉及到原理、保護算法、硬軟件設(shè)計方法等；“繼電保護課程設(shè)計”為期一周，與“微機繼電保護”同時安排在大四上學期期末，目的是培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎(chǔ)理論知識分析與解決電力系統(tǒng)中的實際問題的能力[3]。

二、繼電保護課程教學存在的問題

為適應現(xiàn)代數(shù)字電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)的新發(fā)展，目前我校繼電保護的教學內(nèi)容已加入“微機繼電保護”，作為少學時內(nèi)容與“電力系統(tǒng)繼電保護”共同設(shè)置在大四上學期，同時開設(shè)的其它幾門專業(yè)課使得學生大四上學期課程較為集中，學習任務量較大。此時學生即將面臨畢業(yè)設(shè)計開題、復習考研或找工作，第一學期過高的學習任務和課程的相對集中對其學習效果有一定影響；在課程教學上，基本停留在傳統(tǒng)模式：即利用板書或者多媒體課件形式，將繼電保護原理及其實現(xiàn)方法按照教材的章節(jié)和順序進行課堂講授，這主要存在以下幾個問題。

（一）重理論，輕實踐，無法提高學生的實踐能力與創(chuàng)新精神

對教師而言，繼電保護原理單純靠板書或多媒體課件較難講透；對學生而言，繼電保護內(nèi)容比較抽象且實踐性強，知識描述更需要形象化演示去理解，配合學生自主實踐學習才會有好的效果。比如，“零序過電流保護原則上是按照躲開在下級線路出口處相間短路時出現(xiàn)的最大不平衡電流來整定”，若單純由教師口頭講授原理，學生難以理解； “微機繼電保護”課程主要分析現(xiàn)代數(shù)字式繼電保護軟硬件相關(guān)知識，內(nèi)容涉及原理、保護算法、硬軟件設(shè)計方法等。若單純講解微機繼電保護算法，使學生難以消化，從而會削弱其學習的積極性。

（二）教學理念不夠強，教學內(nèi)容需要優(yōu)化

繼電保護課程組與“單片機技術(shù)”、“數(shù)字信號處

理”、“電力系統(tǒng)自動化”、“高低壓電氣設(shè)備”等課程有很多聯(lián)系，但教學上往往孤立、脫節(jié)，缺乏全局梳理，使學生對繼電保護完整系統(tǒng)缺乏全面認識。課堂上，教師若能將繼電保護教學作為一個整體，以實例聯(lián)系相關(guān)課程內(nèi)容，緊跟行業(yè)發(fā)展前沿并且結(jié)合實踐，教學效果會更好；此外，目前繼電保護教科書內(nèi)容繁多，與其他專業(yè)課程也有所重復，需要對課程內(nèi)容進行整合優(yōu)化。

（三） 學生自主選擇力不強

學生對繼電保護內(nèi)容的興趣點各有不同，部分學生未來并不從事繼電保護工作，或考研方向與此關(guān)系不大。目前情況是，繼電保護課程組教學課時相對較多，內(nèi)容較為寬泛，對于上述內(nèi)容部分學生顯得索然無味，學生根據(jù)自己情況自主選擇的能力不夠強。為此，以學生為本，可以在課程形式上稍做一些調(diào)整。

三、教學模式的探索及實踐

針對繼電保護課程教學存在的問題，本文探討了幾種改進模式和方法，且部分已開始具體實施，取得了一定的教學效果。

（一）優(yōu)化專業(yè)培養(yǎng)計劃

將原本設(shè)置在大四上學期分開教學的“電力系統(tǒng)繼電保護原理”和“微機繼電保護”兩門課整合為一門，設(shè)置在大三下學期?！袄^電保護課程設(shè)計”可設(shè)置在大四上半學期。這樣設(shè)置有兩方面考慮：內(nèi)容上，減少學生學習任務量，突出重點，使教學有針對性。比如，可縮減“電力系統(tǒng)繼電保護原理”教材中電磁型繼電器、斷路器等與“高低壓電氣設(shè)備”教材有所重復的內(nèi)容，減少或者刪除“微機繼電保護”教材中與“微機原理與應用”、“單片機技術(shù)”“數(shù)字信號處理”等相關(guān)課程的重復內(nèi)容；時間上，我校電氣專業(yè)學生于大三至大四暑假期間設(shè)置了為期5周的發(fā)電廠生產(chǎn)實習，實習前對繼電保護內(nèi)容的理論學習，為生產(chǎn)實習期間學生對繼電保護裝置、電力系統(tǒng)設(shè)備等內(nèi)容建立感性認識打下基礎(chǔ)，從而提高學生的實踐與創(chuàng)新能力。

（二）改進教學手段與教學方法

教師可采用多樣化的教學手段和方法進行教學。以傳統(tǒng)教學手段為輔，以現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)媒體、實驗教學等方式為主。以提高學生學習的積極性及其實踐創(chuàng)新能力為目的，建立學生對電力系統(tǒng)繼電保護的整體概念，使學科前沿知識與教材內(nèi)容相結(jié)合，課堂教學與實踐教學相結(jié)合。

1.網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)。利用學校現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)平臺，上傳電子教案、視頻，演示動畫等資源，并建立一套自測系統(tǒng)，使學生可以主動借助網(wǎng)絡(luò)課程平臺觀看和使用這些資源。教案、課件既可以作為學生的預習資源以及彌補疏漏的課后復習資料，也可以作為教師選擇的教學資源庫；視頻資源以聲、像集合的形式使學生直觀了解繼電保護的動作過程及原理；具有交互性的演示動畫可以提高學生學習的趣味性，比如，利用FLASH將繼電保護動作過程制作成SWF動畫，或用Visual C++開發(fā)保護動作演示模塊[4]；自測系統(tǒng)可以使學生在正式考試前自我檢測，彌補疏漏的知識點。利用網(wǎng)絡(luò)交互平臺有助于增強課后教師與學生之間的互動性，使教師及時了解學生遇到的問題并展開網(wǎng)上討論，以提高學生對課程學習的主動性。因此，網(wǎng)絡(luò)資源的建設(shè)需要教師有針對性地選擇教學內(nèi)容，或利用專業(yè)軟件開發(fā)演示模塊，并及時更新資源。目前，我校網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)已取得初步成果。

2.實驗平臺建設(shè)。微機保護已成為當前繼電保護的主要形式。華北電力大學、湖南大學等高校先后自主開發(fā)了微機型線路保護教學仿真實驗裝置。實驗平臺建設(shè)思路為面向?qū)嵺`平臺的建設(shè)，使學生能夠?qū)Ρ緦I(yè)內(nèi)容形成完整的知識鏈[5]。我?？刹捎靡M設(shè)備或者利用現(xiàn)有教師隊伍和資源對微機繼電保護實驗設(shè)備進行開發(fā)。目前，我校基于TMS320F28335+PC機的繼電保護教學實驗平臺的研制正在進行。

實驗平臺可作為本專業(yè)教學科研平臺，不僅方便用于學生實驗、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計，也可以作為教師的科研平臺。該平臺能夠使學生直觀了解微機繼電保護硬件結(jié)構(gòu)，并且通過配置不同的軟件模塊實現(xiàn)不同原理、不同對象的繼電保護功能；開設(shè)綜合性實驗和設(shè)計性選做實驗，有利于提高學生的積極性及實驗、設(shè)計能力，有助于開闊學生的視野、發(fā)揮創(chuàng)新能力。

3.課程設(shè)計內(nèi)容優(yōu)化，加強畢業(yè)論文設(shè)計。課程設(shè)計是培養(yǎng)學生的實踐能力、創(chuàng)新能力和綜合能力的重要環(huán)節(jié)[6]，在傳統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容基礎(chǔ)上可以充分利用實驗平臺，先進行整定計算，后在平臺上模擬故障時繼電保護動作；建立以任務驅(qū)動，由教師引導、學生進行自主探究學習的框架。根據(jù)繼電保護原理建立主題，比如，電流保護、距離保護、縱差保護等；也可以根據(jù)繼電保護對象形成“主題”，比如，電力變壓器保護、輸電線路保護等。

課程設(shè)計可以在大三下學期上課期間布置下去，使學生帶著問題學習，并結(jié)合大三暑假為期五周的“發(fā)電廠生產(chǎn)實習”，使課程設(shè)計更具針對性、實踐性，從而激發(fā)學生的創(chuàng)新意識。此外，通過畢業(yè)論文的設(shè)計強化為工作打下基礎(chǔ)。

4.完善評價體系。適應新的教學方法與手段，改進傳統(tǒng)課程考核評價方式。繼電保護理論課成績應綜合考勤、課堂表現(xiàn)、小組討論、平時作業(yè)、網(wǎng)絡(luò)自測、綜合實驗等教學環(huán)節(jié)進行考評。將平時成績比例增大，有利于激發(fā)學生平時學習的積極性；課程設(shè)計可以對每個學生進行公開答辯及嚴格書面考核；畢業(yè)論文（設(shè)計）成績評定標準應以提高學生的實踐與創(chuàng)新能力為目的，綜合文獻綜述、論文質(zhì)量、創(chuàng)新能力、實驗態(tài)度等因素進行考評。

本文以新疆農(nóng)業(yè)大學電氣工程專業(yè)、農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)為例，對繼電保護課程的教學模式進行探索與實踐，重點激發(fā)學生平時學習的主動性，使其能夠掌握必要的工程技術(shù)、測試方法以及先進設(shè)備的研究方法。若能將每個環(huán)節(jié)都做好做實，師生就能在一整套良好有序的教學體系中受益，從而培養(yǎng)出適應智能電網(wǎng)時代、具有實踐能力、創(chuàng)新精神的人才。

參考文獻：

[1]何瑞文，陳少華.現(xiàn)代電力系統(tǒng)的繼電保護課程教學改革與建設(shè)[J].電氣電子教學學報，2004，（3）.

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[3]李文武，袁兆強.繼電保護課程組教學改革的探索[J].中國電力教育，2010，（12）.

[4]曾煜曉.繼電保護教學培訓輔助軟件系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計[D].濟南：山東大學，2008.

篇3

關(guān)鍵詞：產(chǎn)學研合作；畢業(yè)設(shè)計；創(chuàng)新能力

作者簡介：許鋼（1972-），男，安徽蕪湖人，安徽工程大學電氣工程學院，副教授；俞曉峰（1978-），男，安徽淮南人，安徽工程大學電氣工程學院，講師。（安徽 蕪湖 241000）

基金項目：本文系2010年度安徽省教育廳質(zhì)量工程一般項目（項目編號：20100733）、安徽高校省級自然科學研究產(chǎn)學研重點項目（項目編號：KJ2011A035）的研究成果。

中圖分類號：G642.477 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）16-0145-02

畢業(yè)設(shè)計是普通高等院?！皯眯腿瞬拧迸囵B(yǎng)計劃的重要組成部分，學生通過畢業(yè)設(shè)計可以接受全面的專業(yè)訓練，其創(chuàng)新能力、動手能力、綜合分析能力、解決實際工程問題的能力會得到較大提升。近年來，高等院校特別是一些地方性高等院校的規(guī)模不斷壯大，但高等教育的投入?yún)s滯后于學生規(guī)模的增長，儀器設(shè)備和實習基地的配備也略顯不足，同時學生面臨著日趨嚴峻的就業(yè)壓力，這些情況對畢業(yè)設(shè)計的完成和指導工作造成了很大的影響。如何利用現(xiàn)有資源提升畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量，培養(yǎng)學生一絲不茍的科學精神和認真負責的工作態(tài)度，是值得每一位教學工作者思索和探討的問題。

一、產(chǎn)學研合作教育構(gòu)建本科畢業(yè)設(shè)計的新模式

安徽工程大學電氣工程學院深度融合地方經(jīng)濟的發(fā)展，與企業(yè)開展科技合作，簽訂人才培養(yǎng)合作協(xié)議，聯(lián)合開辦相關(guān)本科專業(yè)，以產(chǎn)學研項目為切入點，逐步探索和建立了產(chǎn)學研合作的應用型人才培養(yǎng)新模式，總結(jié)了一條產(chǎn)學研結(jié)合提升本科畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的新道路。

1.產(chǎn)學研結(jié)合構(gòu)建畢業(yè)設(shè)計選題模式

選題對畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容和方向進行了規(guī)劃，是決定設(shè)計質(zhì)量的首要條件。從近年畢業(yè)設(shè)計選題情況來看，存在著題目雷同、內(nèi)容陳舊、理論性課題偏多、部分選題脫離專業(yè)培養(yǎng)目標等問題，導致學生缺乏熱情和動力，嚴重影響了教學效果。新模式下，產(chǎn)學研結(jié)合畢業(yè)設(shè)計的選題工作提前至第三學年的第二學期初開展。指導教師可根據(jù)承擔的研究項目，提煉出若干子課題，供學生選擇；也可由教師參考安徽產(chǎn)學研合作網(wǎng)的企業(yè)需求，根據(jù)企業(yè)提出的技術(shù)參數(shù)擬定畢業(yè)設(shè)計課題；對于學院下屬電子協(xié)會中部分實踐經(jīng)驗豐富的學生，鼓勵其結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實際自行選題。畢業(yè)設(shè)計的選題應堅持理論聯(lián)系實際的原則，要使學生通過畢業(yè)設(shè)計掌握專業(yè)領(lǐng)域的最新發(fā)展動態(tài)，務求做到“真題真做”。另外，選題也可由指導教師設(shè)計不同的實現(xiàn)方案，即“相同選題，不同方案”，這樣不僅可以滿足“一人一題”的要求，而且有利于強化學生間的交流和探討，培養(yǎng)團隊合作精神。畢業(yè)設(shè)計的產(chǎn)學研選題工作結(jié)束后，課題統(tǒng)一上報至學院教學工作委員會，委員會對課題的深度、廣度、創(chuàng)新性及相關(guān)工作量進行審核后，在學期末和普通畢業(yè)設(shè)計選題時同時下發(fā)，供學生選擇。

2.產(chǎn)學研結(jié)合畢業(yè)設(shè)計指導教師團隊建設(shè)和職責

在學生完成畢業(yè)設(shè)計的過程中，教師的指導對設(shè)計質(zhì)量的提高起著關(guān)鍵作用。產(chǎn)學研結(jié)合的畢業(yè)設(shè)計課題，鼓勵校企合作，課題的指導工作由校內(nèi)指導教師和企業(yè)指導教師共同承擔。校內(nèi)指導教師長期工作于教學第一線，理論水平高，知識體系完備；企業(yè)指導教師長期工作于生產(chǎn)第一線，業(yè)務水平高，實踐經(jīng)驗豐富。兩者在共同指導學生完成畢業(yè)設(shè)計的過程中會產(chǎn)生交集，可以取長補短，便于學校和企業(yè)建立長期的合作關(guān)系，也有利于打造產(chǎn)學研一體化的良好環(huán)境。在畢業(yè)設(shè)計的不同階段，教師承擔的任務和職責也會發(fā)生變化。

（1）在畢業(yè)設(shè)計的開始階段，學生初次接觸綜合性課題的實際開展工作，多少都會有些茫然和不適應。在這一階段，校內(nèi)指導教師要向?qū)W生提供一定數(shù)量的參考資料，指導和督促學生進行閱讀與消化，并引導學生利用圖書館和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)資源查閱所需文獻。在充分理解和掌握課題要求之后，教師要協(xié)助學生制訂工作計劃和設(shè)計方案，撰寫開題報告。制訂設(shè)計方案時需要與企業(yè)指導教師溝通，并依據(jù)生產(chǎn)實際進行完善和修改。在這一階段，校內(nèi)指導教師發(fā)揮主要作用，企業(yè)指導教師作為輔助。

（2）在畢業(yè)設(shè)計進行階段，校內(nèi)指導教師要對學生的工作進行有效監(jiān)督，保證每周不少于2次，每次不少于1學時的一對一指導時間。教師要帶領(lǐng)學生深入企業(yè)生產(chǎn)實際進行調(diào)研，了解企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀和工藝流程，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，調(diào)動學生完成畢業(yè)設(shè)計的積極性。對于設(shè)計中的難點和重點，教師要帶領(lǐng)學生親自參與研發(fā)，并聯(lián)合企業(yè)指導教師進行攻關(guān)。企業(yè)指導教師對畢業(yè)設(shè)計的工程應用性進行把關(guān)，主要進行可行性和可靠性等方面的指導，并對設(shè)計的階段性成果進行驗收。在這一階段，校內(nèi)指導教師和企業(yè)指導教師要同時參與畢業(yè)設(shè)計的指導工作。

（3）在畢業(yè)設(shè)計收尾階段，學生需要對畢業(yè)設(shè)計的成果進行綜合性調(diào)試。調(diào)試是實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計目標，降低運行成本不可或缺的一環(huán)，也是強化學生實踐能力、提升分析和解決問題能力的主要方法。在以往的畢業(yè)設(shè)計中，調(diào)試環(huán)節(jié)通常流于形式、紙上談兵，有時候甚至被忽略。產(chǎn)學研畢業(yè)設(shè)計強調(diào)“真題真做”，調(diào)試通常分成兩個步驟進行：首先是在學校的實驗室環(huán)境中進行功能驗證性調(diào)試，其次是進行工業(yè)現(xiàn)場調(diào)試。驗證性調(diào)試由校內(nèi)指導教師協(xié)助學生完成，工業(yè)現(xiàn)場的調(diào)試由校內(nèi)指導教師和企業(yè)指導教師同時參與指導。工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境復雜、干擾較多、參數(shù)變化較快，學生在短時間內(nèi)可能難以發(fā)現(xiàn)和解決問題，這種情況下教師可直接參與調(diào)試，學生在協(xié)助教師的過程中，同樣會接受一次生動的理論聯(lián)系實際的教育。在這一階段，校內(nèi)指導教師和企業(yè)指導教師要同時參與對畢業(yè)設(shè)計的指導工作。

3.產(chǎn)學研結(jié)合畢業(yè)設(shè)計論文撰寫和成績評定模式

在論文的撰寫階段，教師負責指導學生制定和完善論文提綱，并對論文進行審核，確保學生論文格式符合學校的相關(guān)規(guī)定。論文撰寫緊密圍繞設(shè)計內(nèi)容進行，對于涉及到的基本理論、概念、芯片介紹一筆帶過，將重心放在系統(tǒng)的設(shè)計、優(yōu)化和調(diào)試上，在降低工作量的同時很好地保證了論文質(zhì)量。同時安徽工程大學電氣工程學院還實行了靈活多樣的畢業(yè)論文替代機制，對于已在中文核心期刊上發(fā)表了與畢業(yè)設(shè)計相關(guān)的論文的學生，或畢業(yè)設(shè)計成果獲得了省級以上獎勵的學生，或畢業(yè)設(shè)計研發(fā)產(chǎn)品已經(jīng)通過相關(guān)企業(yè)的驗收并投入實際應用的學生，經(jīng)學院教學委員會審核后，可以將其論文、報獎材料、設(shè)計報告作為畢業(yè)論文進行提交。

畢業(yè)設(shè)計的成績參考學生的考勤情況、論文撰寫的規(guī)范程度、答辯中的表現(xiàn)等方面進行評定，由校內(nèi)指導教師、企業(yè)指導教師、論文評閱教師和答辯小組共同確定，其中校內(nèi)指導教師和企業(yè)指導教師給出的成績各占30%，論文評閱教師和答辯小組給出的成績各占20%。

4.加強制度建設(shè)，保證產(chǎn)學研結(jié)合畢業(yè)設(shè)計的順利進行

在產(chǎn)學研合作教育模式下，畢業(yè)設(shè)計需要在學校、企業(yè)間交替進行，其指導工作由校內(nèi)指導教師和企業(yè)指導教師共同承擔，整個過程涉及學校、企業(yè)、科研院所、教師、學生等多個方面，因此如何對新模式下的畢業(yè)設(shè)計進行規(guī)范管理顯得更為重要，為此安徽工程大學電氣工程學院建立了一套完整的質(zhì)量保障體系，對畢業(yè)設(shè)計過程進行全程管理和過程監(jiān)控。

指導教師要結(jié)合畢業(yè)設(shè)計具體內(nèi)容幫助學生明確各階段目標、督促工作進度、協(xié)調(diào)學生團隊之間的銜接等，督促每一位學生都按時完成課題任務，確保畢業(yè)設(shè)計按步驟、按計劃進行，從而保證課題的設(shè)計進度。

學院要成立畢業(yè)設(shè)計領(lǐng)導小組，強化過程管理，除開題、中期、后期三個不同階段的常規(guī)檢查之外，院系兩級的教學工作委員會不定期對畢業(yè)設(shè)計情況進行抽查，并由學院的教學工作委員會對各階段檢查情況和數(shù)據(jù)進行匯總與分析，形成書面的“畢業(yè)設(shè)計完成情況匯總表”提交至畢業(yè)設(shè)計領(lǐng)導小組，以便及時發(fā)現(xiàn)和處理問題。學院同時構(gòu)建了完整的畢業(yè)設(shè)計評價體系，包括學生和指導教師之間的相互評價、教學工作委員會對畢業(yè)設(shè)計指導工作的評價、畢業(yè)設(shè)計領(lǐng)導小組對教學工作委員會監(jiān)察工作的評價，以此理順關(guān)系，確保責任到人。

二、產(chǎn)學研合作教育模式下畢業(yè)設(shè)計的實踐

從2009年開始，安徽工程大學電氣工程學院與鑫龍電器、海螺集團、鑫科材料等企業(yè)聯(lián)合指導畢業(yè)設(shè)計，結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)實際和技術(shù)難題進行選題，直接參與了產(chǎn)品設(shè)計、研發(fā)和技術(shù)改造，與企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系。學校和奇瑞集團成立了應用型人才培養(yǎng)工作小組，聯(lián)合申報了“人才培養(yǎng)創(chuàng)新實驗區(qū)”，按照校企全程合作培養(yǎng)的新模式，推動了工程技術(shù)人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新，學生通過畢業(yè)設(shè)計參與設(shè)計的“網(wǎng)絡(luò)化車用儀表機芯電路”和“汽車儀表液晶顯示屏”已裝備于奇瑞汽車。2011年，電子信息科學與技術(shù)專業(yè)依托產(chǎn)學研合作項目“電動叉車停車行車電磁離合制動器的研發(fā)”，由大中機電制造有限公司的相關(guān)人員和安徽工程大學電氣工程學院教師共同指導完成了“制動器力矩的數(shù)字化控制”、“電磁離合制動器的設(shè)計”、“高壓吸合低壓保持電路的設(shè)計”、“電磁失電啟動器的設(shè)計”等多項課題，有8名學生依托該項目完成了畢業(yè)設(shè)計工作，取得了良好的成績，其中有2名學生和企業(yè)簽訂了就業(yè)協(xié)議，就職于企業(yè)的研發(fā)部門。2012年，自動化專業(yè)學生在畢業(yè)設(shè)計過程中與所在企業(yè)簽訂就業(yè)協(xié)議的達18人，電子信息工程專業(yè)達11人，電子信息科學與技術(shù)專業(yè)達12人，通信工程專業(yè)達6人。

在產(chǎn)學研合作教育模式下的畢業(yè)設(shè)計真正做到了“在產(chǎn)品上寫論文，在工程中做設(shè)計”，學生的綜合應用能力、崗位適應能力、創(chuàng)新能力有了較大提高，就業(yè)競爭能力也得到了明顯增強，學生參加工作后，用人單位的反饋良好。

三、結(jié)語

產(chǎn)學研結(jié)合的畢業(yè)設(shè)計模式順應了地方經(jīng)濟的發(fā)展，是校企聯(lián)合、互補雙贏，確保應用型人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要措施，同時也形成了安徽工程大學“深度融合地方經(jīng)濟”的辦學特色。產(chǎn)學研合作教育模式下的畢業(yè)設(shè)計，依托相關(guān)企業(yè)，充分利用了企業(yè)、高等院校和科研院所的優(yōu)勢資源，以企業(yè)的需求為自主創(chuàng)新的導向，豐富了實踐教學內(nèi)容，促進了教學水平的提高，形成了人才培養(yǎng)的凝聚力，有利于強化學生創(chuàng)新能力和解決實際問題能力。實踐表明，產(chǎn)學研合作教育模式可以有效提升地方性高等院校工科專業(yè)畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量。

參考文獻：

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[關(guān)鍵詞]供用電 安全性 可靠性 解決措施

[中圖分類號] F407.61 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-1-212-1

隨著電力企業(yè)深化革新、新的生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系的大調(diào)整，供用電的管理要適應新形勢的要求，提高供用電的安全性與可靠性，是非常必要和迫切的。供用電的兩個重要特點就是安全性與可靠性。供用電的安全性直接影響著供用電的可靠性，而其可靠性又是安全性的一個保障。因此，應將其放在一起進行淺析碩士論文和討論。安全用電包括用電時的人身安全和設(shè)備安全。安全用電就是預防電氣事故，而電氣事故有其特殊的嚴重性：當發(fā)生人身觸電時，輕則燒傷.重則死亡；當發(fā)生設(shè)備事故時，輕則損壞電器設(shè)備，重則引起火災或爆炸。由于我們經(jīng)常接觸各種電氣設(shè)備，因此必須十分重視安全用電不足，防止電氣事故的發(fā)生。供電可靠性就是指供電系統(tǒng)對用戶持續(xù)供電的能力，它是電力可靠性管理的一項重要內(nèi)容，直接體現(xiàn)供電系統(tǒng)對用戶的供電能力。

1安全用電

安全用電就是要降低和預防各類電氣事故。常見的電氣事故有：觸電造成的人員傷亡，雷擊事故，短路和過載造成的電路系統(tǒng)火災、設(shè)備損壞，缺相、欠壓、過壓造成的設(shè)備不能正常運行，電氣設(shè)備失爆造成的可燃物的爆炸，以及絕緣受損、保護失效、誤操作造成的各種事故。

1.1觸電及其預防

對于人來說.安全用電就是要預防觸電。電對人身的傷害就是指電流對人身的傷害。而決定觸電危險性的關(guān)鍵兇素是觸電電壓，但觸電電壓叉與觸電方式有關(guān)。觸電方式一般有：兩相觸電、中性點接地的單相觸電、供電系統(tǒng)中性點不接的單相觸電。不同的觸電方式造成的危害程度是不一樣的。防止觸電的保護措施有：一是使用安全電壓；二是采用絕緣保護，方式有外殼絕緣、場地絕緣和變壓器隔離等；三是采用保護接地和保護接零：四是安裝漏電保護器；五是將帶電導體、電氣元件和電纜接頭等，都封閉在堅同的外殼內(nèi)，并在電氣設(shè)備的外殼與蓋子之間設(shè)有可靠的機械閉鎖裝置，以保證在接通電源之后不能打開外蓋。而在未合上外蓋之前不接通電源，可有效防止發(fā)生觸電事故；六是對可能造成意外觸電的區(qū)域加裝隔離、懸掛標志等醒目提示，還可以設(shè)置語音提示等輔助設(shè)施。

1.2雷擊及其預防措施

雷擊事故，固然與雷擊線路這客觀理由有較大關(guān)系，而設(shè)備缺陷也有莫大關(guān)系，設(shè)備理由主要有：

（1）絕緣子質(zhì)量不過關(guān)。尤其是P-15、P-20針式絕緣子質(zhì)量存在缺陷，近一、兩年來，本地區(qū)頻頻發(fā)生雷擊針式絕緣子爆裂事故，引起10kV線路接地或相間短路；

（2）10kV線路防雷措施不足。1998年底開始，很多地區(qū)的配電變壓器都更換了氧化鋅避雷器，但一些較長的10kV架空線路卻沒有安裝線路型氧化鋅避雷器；

（3）導線連接器接觸不良。很多地區(qū)以前都習慣使用并溝線夾作為10kV線路的連接器，甚至連并溝線夾都不用而纏繞接線，并溝線夾連接或纏繞接線都不是的最佳連接，導線連接不良，會經(jīng)受不住強大雷擊電流的沖擊；

（4）避雷器接地裝置不合格。不合格的接地裝置，接地電阻大于10歐，卸流能力低，雷擊電流不能快速流入大地。

防雷擊預防措施：

（1）更換、安裝支柱式絕緣子或瓷橫擔。

（2）安裝氧化鋅避雷器。

（3）選用安普線夾。在今后的10kV線路改造和檢修中，逐步淘汰并溝線夾作導線連接器，并嚴禁不用線夾而纏繞接線，應選用連接性能較好的安普線夾；

（4）檢查、整改接地裝置。

1.3防止誤操作的有關(guān)措施

一是進行專門培訓，使操作員熟悉操作流程；二是操作地點有操作順序的明顯標志；三是可設(shè)置閉鎖裝置，如誤操作則閉鎖不會打開而不能進行操作；四是操作時可一人操作一人監(jiān)護。

1.4電氣設(shè)備的防爆

具有揮發(fā)性可燃氣體場所、可能產(chǎn)生爆炸危險的粉塵場所的電氣設(shè)備應具有防爆性能。對于以上場所。電氣設(shè)備的失爆極有可能引起爆炸，所以這樣的場所的電氣設(shè)備必須具有防爆性。電氣設(shè)備的防爆措施有：采用本質(zhì)安全技術(shù)；采片間隙隔爆技術(shù)；采用增加安全程度的措施；采用快速斷電技術(shù)。

1.5引進新技術(shù)及使用新材料

（1）保證供用電安全必須有必要的保護。傳統(tǒng)的繼電保護使用的都是磁力機構(gòu).保護的動作主要反映在脫扣線圈帶動的彈簧機構(gòu)是否能夠按整定要求動作，斷開電氣回路。而彈簧都會產(chǎn)生疲勞，會造成動作與設(shè)計不符或誤動作與拒動作，兇此我們應該不斷研究開發(fā)新的動作機構(gòu)，克服這個缺陷?，F(xiàn)在新一代電子保護脫扣器功能豐富。對電流的真實值反應靈敏，我們應該引進使用。

（2）絕緣理由造成的電氣事故也很多，所以絕緣新材料的研究也是一個很大的課題。同時，還可以對設(shè)備設(shè)置雙重絕緣結(jié)構(gòu)，將主帶電體與操作制約部分隔離，保證操作者在正常操作裝置期間的安全。

（3）逐步引進自動化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)，開發(fā)各類軟件，對電網(wǎng)進行監(jiān)控、故障預警、故障淺析碩士論文判斷、設(shè)備缺陷在線監(jiān)測，以保證電網(wǎng)安全可靠運行。同時，還可以考慮一些線路相間采井完全的隔離.避開操作時造成相閾短路事故。

（4）在一些特殊場所或高壓Ⅸ域操作電氣設(shè)備時可采用遙控技術(shù)，可避開誤操作或其他失誤造成的人員傷產(chǎn)。

（5）電網(wǎng)的越級跳閘也是常見的一類事故.越級跳閘就是下一級的電網(wǎng)事故越級頂了上一級的供電設(shè)備。這類事故一般是下一級客戶設(shè)備拒動作或動作時間沒有設(shè)置好。而現(xiàn)在已有軟件能夠解決這一不足。

（6）完善和增加保護單元，可設(shè)置多重保護，提高保護性能，保證設(shè)備動作是在事故發(fā)生前，以最大限度地保護人與設(shè)備的安全。

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0引言

建筑節(jié)能是我國經(jīng)濟發(fā)展中的重要國策。建筑給水排水的節(jié)能就是在建筑物的規(guī)劃、設(shè)計、新建(改建、擴建)、改造和使用過程中，執(zhí)行建筑節(jié)能標準，采用節(jié)能型的建筑技術(shù)、工藝、設(shè)備、材料和產(chǎn)品，提高系統(tǒng)效率和保溫隔熱性能，本畢業(yè)論文由整理加強建筑物用能系統(tǒng)的運行管理，利用可再生能源，在保證建筑物給排水功能和環(huán)境質(zhì)量的前提下，減少給水排水系統(tǒng)的能耗。建筑給水排水的能耗雖然在建筑能耗中所占的比例不大，但降低其使用能耗、提高能源利用效率，有利于節(jié)約用水、改善設(shè)計系統(tǒng)的效率、保護環(huán)境。因此，重視建筑給水排水節(jié)能的途徑，對研究建筑節(jié)能將有積極的意義。

1建筑給水排水節(jié)能的依據(jù)

建筑節(jié)能設(shè)計標準是建設(shè)節(jié)能建筑的基本技術(shù)依據(jù)，是實現(xiàn)建筑節(jié)能目標的基本要求，其中強制性條文規(guī)定了主要節(jié)能措施、熱工性能指標、能耗指標限值，考慮了經(jīng)濟和社會效益等方面的要求，必須嚴格執(zhí)行。建筑給排水專業(yè)在建筑節(jié)能設(shè)計中主要所依據(jù)的法規(guī)、規(guī)范、標準有：《中華人民共和國節(jié)約能源法》、《中華人民共和國建筑法》、《中華人民共和國可再生能源法》、建設(shè)部《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》、《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》GB50189-2005、《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》DBJ01-621-2005(北京地方標準)、《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》DGJ08-107-2004(上海地方標準)、《民用建筑節(jié)能設(shè)計標準》JGJ26-95、《住宅建筑規(guī)范》GB50368-2005、《住宅建筑節(jié)能檢測評估標準》DG/TJ08-801-2004（上海地方標準）、《住宅設(shè)計標準》DGJ08-20-2007(上海地方標準)、《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》GB50015-2003、《建筑給水排水與采暖工程施工質(zhì)量驗收規(guī)程》GB50242-2002、《民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應用技術(shù)規(guī)范》GB50364-2005、《污水再生利用工程設(shè)計規(guī)范》GB50335-2002、《建筑中水設(shè)計規(guī)范》GB50336-2002、《城市污水回用設(shè)計規(guī)范》CECS61-1994、《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》GB50400-2006、《節(jié)水型生活用水器具》CJ164-2002、《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2006等。目前涉及建筑給水排水方面的節(jié)能標準并不多，但隨著節(jié)能要求的提高，建筑給水排水的節(jié)能將逐步得到提高，標準也將不斷完善。

2建筑給水排水節(jié)能的主要途徑

2.1給水

合理確定用水量(包括冷水、熱水及其他等用水)的定額。嚴格執(zhí)行《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》中的生活用水量定額標準，并非用水量越高越好。理設(shè)計建筑給水系統(tǒng)。主要可通過下列方法實現(xiàn)：充分利用市政管網(wǎng)的壓力，直接供水；合理進行豎向分區(qū)，平衡用水點的水壓；采用并聯(lián)給水泵分區(qū)，盡量減少減壓閥的設(shè)置；推薦支管減壓作為節(jié)能節(jié)水的措施，減小用水點的出水壓力；合理設(shè)置生活水池的位置，盡量減小設(shè)置深度，以減少水泵的提升高度；優(yōu)先考慮水池-水泵-水箱的供水方式。推廣采用節(jié)水的衛(wèi)生器具。如限制衛(wèi)生器具的流出水頭、紅外線感應龍頭和便器等，不應采用無控制花管、長流水的小便槽。合理采納變頻調(diào)速泵組供水。當采用變頻泵供水時，應優(yōu)先采用變頻變壓變流量的給水方式，其節(jié)能效果要優(yōu)于變頻恒壓變流量的給水方式；當采用變頻恒壓變流量時，工作壓力的設(shè)定應接近水泵工頻運行時高效段揚程的下限；工作水泵應選用2臺或2臺以上，不同級配工作泵的流量宜以1/2的流量梯變，宜采用大小水泵搭配的形式，并設(shè)氣壓罐小流量給水。當市政條件允許時，宜采用疊壓供水設(shè)備。具備條件的，應當至少選擇一種可再生能源(指風能、太陽能、水能、生物質(zhì)能、地熱能、海洋能等非化石能源)，用于建筑物的熱水供應。熱水水源的利用可采用太陽能、水源熱泵、地源熱泵技術(shù)。在采用水源熱泵、地源熱泵技術(shù)時，不得對水體和土壤造成污染和浪費。如利用地下地溫地源自動供暖制冷系統(tǒng)，就是通過表層地下水為載體，或?qū)⒈P管埋在土壤中以盤管內(nèi)流動的介質(zhì)為載體，將這些地溫熱源輸送到水源熱泵進行能量轉(zhuǎn)換，冬季輸出45～65℃的熱水。在太陽能的利用上，有條件的可采用太陽能蓄熱技術(shù)，太陽熱水系統(tǒng)的工程參數(shù)應結(jié)合建筑所處的地理位置確定。太陽能熱水器的循環(huán)可采用強迫式、自然式循環(huán)太陽能熱水器和直流式太陽能熱水器。太陽能熱水器應有溫控裝置，并應合理控制和設(shè)定熱水的溫度。太陽能熱水系統(tǒng)的熱能再利用與節(jié)水技術(shù)還應相互結(jié)合。太陽能熱水器可作為熱水供應的預加熱措施，可設(shè)在其他熱交換器的前端。熱水系統(tǒng)宜機械循環(huán)以滿足用水點的節(jié)水要求。合理設(shè)計熱水供應系統(tǒng)。加強余熱的回收和利用(包括工業(yè)余熱、廢熱、煙氣余熱、蒸凝結(jié)水、熱風能量的回收和梯級利用)，有條件的地區(qū)可采用城市熱網(wǎng)或區(qū)域性鍋爐房的熱水或蒸氣作熱源?？刹捎脤Ｓ玫恼魵饣驘崴仩t制備熱源，也可采用燃油、燃氣熱水機組制備熱源或直接供應生活熱水。當?shù)仉娏^富裕的地區(qū)或鼓勵夜間使用低谷電的政策時，可采用電能作為熱源或直接制備熱水。從技術(shù)可靠、經(jīng)濟適用的角度出發(fā)，應合理配置組合各種不同熱源的比例關(guān)系。對集中熱水系統(tǒng)遠距離的少量供熱點可采用局部加熱方式；對不同場所可采用不同的熱源形式。熱水供應系統(tǒng)儲水溫度宜控制在55～60℃。應合理確定熱水用水量定額、耗水量、耗熱量、供水水溫、水質(zhì)等熱水系統(tǒng)的基本設(shè)計參數(shù)。熱水供應管網(wǎng)宜采用同程回水的給水方式。當采用電作為熱源時，宜采用儲熱式電熱水器，以降低耗電功率。熱水供應系統(tǒng)宜縮短熱水的給水時間，增加機械循環(huán)，并平衡冷熱水的水壓。對于適合熱電聯(lián)供技術(shù)的工程，應優(yōu)先考慮。

2.2排水和雨水

①排水應盡量采用重力排水的方式。本畢業(yè)論文由整理②污廢水管道的敷設(shè)應就近排放，并應避免壓力提升。③中水的利用。④利用空調(diào)凝結(jié)水排水。⑤蒸汽凝結(jié)水的回收利用。⑥雨水的收集和綜合利用。

2.3冷卻水和消防給排水

冷卻水宜循環(huán)利用，提高水的重復利用率。在水源條件許可的情況下，可采用江水、河水、湖泊水、海水、地下水等作為循環(huán)冷卻水。合理選擇冷卻塔。在空氣濕球溫度較低的干燥地區(qū)，可通過設(shè)計計算來適當提高冷卻水進出水溫差，以減少循環(huán)水量和循環(huán)水泵的能耗，縮小循環(huán)管道的管徑。合本理布置冷卻塔。保證冷卻塔之間的距離，有良好的氣流組織條件，避免影響冷卻塔的散熱效果。針對不同的循環(huán)冷卻水水質(zhì)應采取化學(殺菌、滅藻等)、物理(過濾)的水處理方法，具有緩蝕、阻垢的水處理功能，減少管道和機組內(nèi)的結(jié)垢、腐蝕。在一定的條件下，設(shè)置合用消防水箱，以減少消防水箱的清洗用水。利用消防試驗排水，將消防排水返回到消防水池。增加消防水池、消防水箱的水處理設(shè)備。

2.4自動控制和計量

建筑中宜設(shè)置建筑給排水自動化的監(jiān)控系統(tǒng)(溫度設(shè)定與控制、水池、水箱的報警和監(jiān)控)。變頻泵供水方式宜采用管網(wǎng)末端壓力表控制水泵轉(zhuǎn)速的運行方式。針對不同需要場所及使用條件，應加強給水用水量計量。住宅應設(shè)分戶水表計量用水。居住建筑節(jié)能改造應當安設(shè)分棟用熱計量和供熱系統(tǒng)調(diào)控裝置。公共建筑應當設(shè)計并安裝用熱計量、室內(nèi)溫度調(diào)控、多表遠程操控系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)調(diào)控裝置。冷卻水補充水、鍋爐補充水、綠化用水、水景補充水、游泳池補充水、蒸汽應分別設(shè)置水表計量。其他需要獨立計量的管道系統(tǒng)(如道路澆灑用水、汽車沖洗用水、地面沖洗用水等)宜設(shè)水表計量。企事業(yè)單位、學生宿舍的公共浴室、淋浴間等宜刷卡(或采用紅外線、腳踏開關(guān))來用水。

2.5其他

在設(shè)備、材料的選用中，應選用節(jié)能型、節(jié)水型等節(jié)能高效的產(chǎn)品，應禁用淘汰產(chǎn)品。宜推廣化學建材，并執(zhí)行國務院建設(shè)行政主管部門制定并公布的建筑節(jié)能新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料、新產(chǎn)品推廣目錄以及限制或者禁止使用能耗高的技術(shù)、設(shè)備、材料和產(chǎn)品的目錄。節(jié)水、節(jié)能型產(chǎn)品如：噴射式和壓力流沖擊式的節(jié)水大便器(沖水量≤6L/次)、免水沖小便器、陶瓷片密封水嘴、紅外線感應節(jié)水裝置、自力式平衡壓力恒溫混水閥、節(jié)能型熱交換器、飄水量小省電型冷卻塔、太陽能熱水器、高效率的水泵等；淘汰產(chǎn)品如：多層住宅、多層公共建筑的生活給水管道禁止設(shè)計、使用鍍鋅鋼管；小區(qū)建設(shè)工程中禁止設(shè)計、使用埋地鑄鐵排水管和水泥排水管；城鎮(zhèn)新建住宅中淘汰砂模鑄造排水鑄鐵管。在工業(yè)建筑中，應采用節(jié)水、節(jié)能的生產(chǎn)工藝和設(shè)備。注意加強設(shè)備與管道的保溫，應選用理化性能優(yōu)良的保溫材料，并確保有效的絕熱層厚度。生活熱水管管道的經(jīng)濟絕熱層厚度可參考表1。對于管內(nèi)介質(zhì)溫度在7℃常溫時，采用柔性泡沫橡塑的設(shè)計厚度應按防結(jié)露要求計算確定；對于管內(nèi)介質(zhì)溫度0～95℃的熱水管道不適宜采用柔性泡沫橡塑材料保溫。

在水泵的設(shè)計選擇中，運行工況點應落在Q-H水泵曲線的高效端中，變頻泵的選用工況點宜落在高效端的右側(cè)。熱水鍋爐、熱水器、熱交換器等設(shè)備應高效率、節(jié)能，應采用優(yōu)質(zhì)的閥門、浮球閥等配件。在綠化用水中，盡量采用非生活飲用水，可采用雨水、中水等雜排水；盡量利用室外管道內(nèi)水的余壓供水；綠化用水宜采用滴灌、噴霧等節(jié)水技術(shù)。在道路澆灑用水中，盡量采用非生活飲用水，可采用雨水、中水等雜排水，盡量利用室外管道內(nèi)水余壓的供水方式。在汽車沖洗、地面沖洗用水中，盡量采用非生活飲用水，可采用雨水、中水等雜排水，并對沖洗用水回收利用。在游泳池用水、水景用水中，盡量循環(huán)使用，設(shè)置水處理裝置。

3建筑給排水節(jié)能與功能、節(jié)水、經(jīng)濟的關(guān)系

3.1節(jié)能與功能

建筑給排水節(jié)能應用技術(shù)是綜合應用的工程技術(shù)。在追求節(jié)能的同時，需要滿足建筑給排水設(shè)計的基本功能要求，不能顧此失彼，失去功能要求的節(jié)能是沒有意義的。不要出現(xiàn)以節(jié)約能源和節(jié)約用水的名義做出一些既不節(jié)能、節(jié)水，也不環(huán)保的措施。問題解決的根本還在于節(jié)能價值觀的調(diào)整，設(shè)計應該樹立一種全面的系統(tǒng)價值觀念。建筑給排水節(jié)能的關(guān)鍵是從系統(tǒng)的設(shè)計抓起。合理的系統(tǒng)設(shè)計需要既滿足使用功能又滿足節(jié)能要求。節(jié)能需要多種技術(shù)的綜合應用，結(jié)合建筑的特點、地區(qū)的具體情況采取不同節(jié)能方式的組合。雨水收集與砂基滲水磚應用技術(shù)、生態(tài)污水處理系統(tǒng)與中水回用應用技術(shù)就是建筑給排水節(jié)能與功能處理得較好的方式之一。同時，也需對因節(jié)能引起設(shè)計功能變化的問題進行處理。變頻調(diào)速技術(shù)(如變頻增壓給水設(shè)備等)節(jié)省了建筑所耗電能，但由此產(chǎn)生的高頻諧波，對內(nèi)壓較低的電器易產(chǎn)生沖擊而造成損壞，其節(jié)省能耗產(chǎn)生的經(jīng)濟效益可能還不足以彌補損失。

3.2節(jié)能與節(jié)水

建筑給水排水的節(jié)能技術(shù)也是綜合節(jié)水技術(shù)，建筑給水排水的節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水和節(jié)材潛力很大。建筑給排水的節(jié)能和節(jié)水是相互聯(lián)系的，在節(jié)水的同時往往也能達到節(jié)能的目的。建筑給水排水的節(jié)能是重點降低長期使用時的總能耗，節(jié)水是重點考慮水資源的循環(huán)利用，節(jié)材是重點研究新型工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化道路。對生活水池的大小盡量按經(jīng)濟、節(jié)地、節(jié)能的原則設(shè)計，從節(jié)水的角度出發(fā)，生活水池內(nèi)采用釉磁涂料涂刷或采用不銹鋼材料，確保衛(wèi)生、減少水箱的污染和換水次數(shù)，以達到減少水資源的浪費，達到節(jié)能的目的。采用新型給水管道，如塑料管、不銹鋼管、襯(涂)塑鋼復合管等，同樣是在節(jié)約用水的同時，也節(jié)約了材料和能源。在居住區(qū)排水中應用塑料檢查井技術(shù)，還可達到節(jié)地的目的。超級秘書網(wǎng)

3.3節(jié)能與經(jīng)濟

建筑給水排水的節(jié)能是需要經(jīng)濟的投入，特別是建設(shè)初期。節(jié)能應強調(diào)建筑整體的效益，根據(jù)功能目標、使用性能、經(jīng)濟效益達到預期的目的。事實上，節(jié)能是一個相對的概念，經(jīng)濟問題也是需要考慮的，節(jié)能的經(jīng)濟性可以通過一定時期的運行來得到經(jīng)濟回報。本畢業(yè)論文由整理對于工程項目中建筑給排水有明顯節(jié)能效果的技術(shù)措施，應進行節(jié)能量、投資額和投資回收期進行必要的經(jīng)濟技術(shù)分析。設(shè)計在考慮技術(shù)、經(jīng)濟效益的同時，還應該充分考慮節(jié)能的先進性。

篇6

關(guān)鍵詞：計算機應用; 裝配規(guī)劃; 綜述; 虛擬現(xiàn)實; 軟計算; 協(xié)同裝配

裝配是產(chǎn)品生命周期的重要環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)產(chǎn)品功能的主要過程。畢業(yè)論文 裝配成本占產(chǎn)品制造成本40%～50%，裝配自動化一直是制造自動化中的瓶頸問題。裝配規(guī)劃是在給定產(chǎn)品與相關(guān)制造資源的完整描述前提下，得到產(chǎn)品詳細的裝配方案的過程，對指導產(chǎn)品可裝配性設(shè)計、提高產(chǎn)品裝配質(zhì)量和降低裝配成本具有重要意義。產(chǎn)品的裝配規(guī)劃通常需要得到零部件的裝配序列、裝配路徑、使用的工裝夾具和裝配時間等內(nèi)容[1]~[3]。

較早的傳統(tǒng)裝配規(guī)劃采用人工方式，工藝人員根據(jù)設(shè)計圖紙和技術(shù)文檔，通過分析產(chǎn)品裝配圖中零件的幾何形狀和位置關(guān)系，必要時再和設(shè)計人員進行討論，進一步明確設(shè)計者的真正意圖，利用自己的經(jīng)驗和知識規(guī)劃出產(chǎn)品的裝配方案。這種方法工作量大、效率低，且難于保證裝配方案的經(jīng)濟性。

隨著計算機集成制造CIMS 和并行工程CE技術(shù)的發(fā)展和應用，一方面對裝配相關(guān)的設(shè)計技術(shù)提出了計算機化的要求，以提高和產(chǎn)品開發(fā)過程中其他環(huán)節(jié)的集成化程度。另一方面要求裝配方案的優(yōu)化以降低成本和縮短規(guī)劃時間以加快產(chǎn)品開發(fā)進程。受“需求牽引”和“技術(shù)推動”兩方面的影響，80 年代初，出現(xiàn)了對計算機輔助裝配規(guī)劃(Computer Aided Assembly Planning，CAAP)技術(shù)的研究。到目前為止，CAAP 經(jīng)歷了幾個不同的發(fā)展階段，出現(xiàn)了4 種代表性的方法，按照出現(xiàn)的時間順序及方法的特點，筆者將其歸結(jié)為經(jīng)典裝配規(guī)劃方法、虛擬裝配規(guī)劃方法、裝配規(guī)劃軟計算方法和協(xié)同裝配規(guī)劃方法。

1 經(jīng)典裝配規(guī)劃方法

早期CAAP 的研究側(cè)重于裝配序列的規(guī)劃，以產(chǎn)品CAD 裝配模型為基礎(chǔ)，碩士論文 一般采用幾何推理的方法，通過產(chǎn)品裝配建模、裝配序列推理和表達以及裝配序列評價和選擇為產(chǎn)品面向裝配的設(shè)計和裝配工藝規(guī)劃提供指導和支持，其過程通常如圖1 所示。

1.1產(chǎn)品裝配建模

產(chǎn)品裝配模型是裝配規(guī)劃的基礎(chǔ)，為裝配規(guī)劃提供裝配體和零部件的相關(guān)信息。常用的裝配信息表達模型可分為圖模型和矩陣模型。法國學者Bourjauct 提出了聯(lián)系圖模型[4]，將零件之間的物理接觸關(guān)系定義為聯(lián)系即裝配關(guān)系，圖中的節(jié)點對應零件，邊表示所連接的零件間至少有一種裝配關(guān)系。關(guān)系模型[5]進一步區(qū)分了零件之間的接觸關(guān)系和聯(lián)接關(guān)系，圖中包含3 種實體類型：零件、接觸和聯(lián)接，邊表達了實體間的關(guān)系。產(chǎn)品等級裝配模型[6]將裝配體看成具有層次結(jié)構(gòu)性，即裝配體可以分解為子裝配體，子裝配體又可分解為下級子裝配體和零件的集合，以此表達產(chǎn)品的裝配組成。

矩陣比圖易于計算機表達和實現(xiàn)。Dini 和Santochi[7]利用干涉矩陣、接觸矩陣和連接矩陣表達產(chǎn)品，干涉矩陣描述了零部件間沿坐標軸方向裝配時相互間的干涉情況，接觸矩陣描述了零部件間的物理接觸狀態(tài)，連接矩陣描述了零部件間的連接類型。為減少矩陣的數(shù)量，Huang[8]等把6個干涉矩陣合并為一個拆卸矩陣，集成的表達零部件間沿坐標軸方向的干涉情況。

1.2裝配序列推理和表達

基于聯(lián)系圖模型，Bourjauct 采用人機交互“問答式”方法獲取裝配優(yōu)先約束關(guān)系[4]，醫(yī)學論文 隨后De Fazio 和Whitney[9]，Baldwin[10]等人的工作進一步較少了需要由用戶回答問題的數(shù)量，然后通過對裝配優(yōu)約束關(guān)系進行推理得到聯(lián)絡(luò)建立優(yōu)先關(guān)系的層次模型表達產(chǎn)品的裝配序列。

“割集”法是基于拆卸策略的裝配規(guī)劃中通常采用的圖論算法。Homem de Mell 和Sanderson[5]通過對產(chǎn)品聯(lián)接圖進行縮并，利用“割集”算法對聯(lián)接圖進行循環(huán)分解，生成所有可能的子裝配體，直到不可再分。并提出了裝配序列的AND/OR 圖表達方法，圖中的節(jié)點對應裝配過程中的子裝配體或零件，超弧表達將子裝配體或零件聯(lián)接在一起形成更大子裝配體的裝配操作。因為“割集”算法的計算復雜性為O(3N) (N為零件個數(shù))，因此，對于復雜產(chǎn)品的裝配順序規(guī)劃存在指數(shù)爆炸問題，這是難以讓人接受的。

1.3裝配序列評價和選擇

裝配序列的選擇對裝配線設(shè)計、裝配成本、裝配設(shè)備選擇有很大影響，職稱論文 而評價是選擇的基礎(chǔ)。裝配序列的評價可分為定性和定量兩方面因素[11]~[13]，定性因素主要考慮的有裝配方向換向的頻度、子裝配體的穩(wěn)定性和安全性、裝配操作任務間的并行性、子裝配體的結(jié)合性和模塊性、緊固件的裝配、零件的聚合等。定量因素主要考慮的有整個裝配時間 (包括子裝配體的操作時間、運輸時間等 )、整個裝配成本 (包括勞動成本、夾緊和加工成本 )、產(chǎn)品在裝配中再定位的次數(shù)、夾具的數(shù)目、操作者的數(shù)目、機器人手爪的數(shù)目、工作臺的數(shù)目等。

更多的經(jīng)典裝配規(guī)劃方法研究文獻可以參見Texas A&M 大學Wolter 教授的“Assembly Planning Bibliography”[14]，其中收集了自1980年起近15 年經(jīng)典裝配規(guī)劃方法的相關(guān)研究。經(jīng)典方法一般表達出全部的序列解空間，這使它可能從中找出最優(yōu)的裝配序列，但隨著產(chǎn)品中零件數(shù)量的增加，解空間的組合爆炸給序列的存儲、選優(yōu)帶來極大困難；且序列的幾何推理方法不易融入人類的裝配知識，難免產(chǎn)生眾多幾何可行但工藝不可行的序列結(jié)果。

2虛擬裝配規(guī)劃方法

虛擬現(xiàn)實技術(shù)為裝配規(guī)劃的“人－機”協(xié)同工作提供了契機。虛擬裝配是指由操作者通過數(shù)據(jù)手套和三維立體顯示設(shè)備直接三維操作虛擬零部件來模擬裝配/拆卸過程，無需產(chǎn)品或支撐過程的物理實現(xiàn)，通過分析、先驗模型、可視化和數(shù)據(jù)表達等手段，利用計算機工具來安排或輔助與裝配有關(guān)的工程決策[15]。虛擬裝配過程中，人機可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，即人通過直覺/裝配經(jīng)驗和知識決定產(chǎn)品的裝配過程，但不能精確地判斷當前所有可能裝配的零件，也不太可能準確判定裝配某一零件后裝配體的穩(wěn)定性等因素，而通過一定算法和規(guī)則實現(xiàn)的機器智能剛好彌補人的不足。虛擬裝配方法得到的不僅僅是零件的順序，還可以包括零件路徑、裝配工具、夾具和工作臺等信息。圖2 為虛擬裝配規(guī)劃的工作步驟。

國外虛擬裝配規(guī)劃的研究以沉浸式虛擬裝配環(huán)境VADE[16]， [17](Virtual Assembly DesignEnvironment)為代表，英語論文 通過建立一個裝配規(guī)劃和評價的虛擬環(huán)境來探索運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行設(shè)計、制造的潛在技術(shù)可能性，為機械系統(tǒng)裝配體的規(guī)劃、評價和驗證提供支持。在虛擬環(huán)境中，利用提取并導入的CAD 系統(tǒng)產(chǎn)生的裝配約束信息引導裝配過程；通過引入了質(zhì)量、慣性和加速度等物理屬性，基于物理特性進行裝配建模，逼真地模擬真實裝配環(huán)境；支持雙手的靈活裝配和操作；記錄虛擬裝配過程中產(chǎn)生的掃體積和路徑信息并可進行編輯；建立了工具/零件/人相互作用模型，支持裝配工具在虛擬裝配環(huán)境中的運用。

國內(nèi)管強等[18]將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與面向裝配設(shè)計的理論相結(jié)合，建立了一個虛擬環(huán)境下的面

向裝配設(shè)計系統(tǒng)（VirDFA）。萬華根等[19]建立了一個具有多通道界面的虛擬設(shè)計與虛擬裝配系統(tǒng)（VDVAS），通過直接三維操作和語音命令方便地對零件進行交互拆裝以建立零件的裝配順序和裝配路徑等裝配信息。在面向過程與歷史的虛擬設(shè)計與裝配環(huán)境（VIRDAS）中，張樹有等[20]通過識別裝配關(guān)系進行裝配運動的導航，實現(xiàn)虛擬拆卸/裝配順序規(guī)劃、虛擬裝配分析。從集成的觀點出發(fā)，姚珺等[21]提出面向產(chǎn)品設(shè)計全過程的虛擬裝配體系結(jié)構(gòu)，從方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和裝配工藝設(shè)計3 個層次上分階段地對產(chǎn)品可裝配性進行分析與評價。田豐等[22]提出一個面向虛擬裝配的三維交互平臺（VAT），簡化了虛擬裝配應用系統(tǒng)的構(gòu)造，便于應用的快速生成。

應用虛擬現(xiàn)實環(huán)境開展裝配規(guī)劃，提供了一種新的思路和工具。但是，虛擬環(huán)境的構(gòu)建需要較大資金的軟硬件投入，另外，虛擬現(xiàn)實技術(shù)本身（如圖形的高速刷新）及其相關(guān)硬件技術(shù)（如力觸覺設(shè)備）的不成熟使得虛擬裝配的研究仍處于探索階段。

3 裝配規(guī)劃軟計算方法

1994 年，Zadeh 教授將模糊邏輯與智能技術(shù)結(jié)合起來，提出了軟計算方法（soft computing）[23]。軟計算以模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和概率推理為基礎(chǔ)，不追求問題的精確解，以近似性和不確定性為主要特征，所得到的是精確或不精確問題的近似解。為避免組合爆炸同時又能得到較優(yōu)的裝配規(guī)劃方案，近來，基于建模、表達和尋優(yōu)一體化的裝配規(guī)劃軟計算方法得到廣泛關(guān)注。

3.1 裝配規(guī)劃神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模擬人類形象思維的一種人工智能方法，它是由大量神經(jīng)元廣泛互連而成的復雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，留學生論文 單一神經(jīng)元可以有許多輸入、輸出，神經(jīng)元之間的相互作用通過連接的權(quán)值體現(xiàn)，神經(jīng)元的輸出是其輸入的函數(shù)。若將優(yōu)化計算問題的目標函數(shù)與網(wǎng)絡(luò)某種狀態(tài)函數(shù)(通常稱網(wǎng)絡(luò)能量函數(shù))對應起來，網(wǎng)絡(luò)動態(tài)向能量函數(shù)極小值方向移動的過程就可視作優(yōu)化問題的求解過程，穩(wěn)態(tài)點則是優(yōu)化問題的局部或全局最優(yōu)解。

轉(zhuǎn)貼于 Hong 和Cho[24]用于機器人裝配順序優(yōu)化的Hopfiled 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，考慮裝配約束、子裝配體穩(wěn)定性和裝配方向改變等因素建立網(wǎng)絡(luò)的能量方程，基于優(yōu)先約束推理和專家系統(tǒng)提供的裝配成本驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)的進化方程得到優(yōu)化的序列。但由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)缺乏全局搜索能力，計算結(jié)果顯示，該方法容易產(chǎn)生不優(yōu)化的裝配順序，且常常只能得到一個局部最優(yōu)的裝配序列。另外，參數(shù)選擇和初始條件對網(wǎng)絡(luò)的靈敏度影響大；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在應用前須進行訓練，而訓練時要由專家提供較多可行的順序作為樣本。而樣本可能是針對某種類型的產(chǎn)品，對其它類型的產(chǎn)品則不一定適用，該方法的應用范圍窄。

3.2 裝配規(guī)劃模擬退火算法

模擬退火算法源于固體退火思想，將一個優(yōu)化問題比擬成一個熱力學系統(tǒng)，將目標函數(shù)比擬為系統(tǒng)的能量，將優(yōu)化求解過程比擬成系統(tǒng)逐步降溫以達到最低能量狀態(tài)的退火過程，通過模擬固體的退火過程獲得優(yōu)化問題的全局最優(yōu)解。

Saeid 等[25]利用模擬退火算法進行裝配序列規(guī)劃時，根據(jù)產(chǎn)品裝配模型獲得裝配優(yōu)先關(guān)系，將裝配過程總裝配時間和重定向次數(shù)運用多屬性應用理論組合成單一目標函數(shù)，作為裝配序列優(yōu)化的評價函數(shù)。Hong 和Cho[26]將裝配約束和裝配過程的成本映射為裝配序列能量函數(shù)，利用模擬退火算法使裝配序列能量函數(shù)擾動地逐步減小，經(jīng)過多次迭代，直到能量函數(shù)不再變化為止，最后得到具有最小裝配成本的裝配序列。作者將該方法應用到一個電子繼電器裝配體上，并將其性能與利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[24]的裝配規(guī)劃方法進行了比較，結(jié)果顯示基于模擬退火的裝配序列優(yōu)化方法可以產(chǎn)生較好的裝配序列并且在運算時間上優(yōu)于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。

模擬退火算法具有較強的局部搜索能力，并能使搜索過程避免陷入局部最優(yōu)，但模擬退火算法對整個搜索空間的狀況了解不多，不能使搜索過程進入最有希望的搜索區(qū)域，從而使得算法的運算效率不高。

3.3 裝配規(guī)劃遺傳算法

在眾多軟計算方法中，遺傳算法得到了眾多研究者的重視。工作總結(jié) 遺傳算法是模仿生物自然選擇和遺傳機制的隨機搜索算法，它將問題的可能解組成種群，將每一個可能的解看作種群的個體，從一組隨機給定的初始種群開始，持續(xù)在整個種群空間內(nèi)隨機搜索，按照一定的評估策略即適應度函數(shù)對每一個體進行評價，不斷通過復制、交叉、變異等遺傳算子的作用，使種群在適應度函數(shù)的約束下不斷進化，算法終止時得到最優(yōu)/次最優(yōu)的問題解。圖3 為裝配規(guī)劃遺傳算法的一般流程。

裝配規(guī)劃遺傳算法的研究重點集中于設(shè)計裝配序列的基因編碼方式以包含更多的裝配過程信息、設(shè)計基因操作的形式和改進遺傳算法的局部搜索能力上。Lazzerini 等[27]的分段編碼遺傳算法中，將染色體分為3 段編碼，第1 段表示參與裝配的零件編號，第2 段表示零件的可行裝配方向，第3 段表示裝配工具，從而使染色體包含了部分工藝信息。為了提高算法的性能，文中將裝配體分解為子裝配體進行裝配，減少了參加裝配序列規(guī)劃的零件數(shù)目；Guan 等[28]采用基因團編碼方式，一個基因團表達一個零件的裝配操作，由被裝配零件號裝配元、裝配工具裝配元、裝配方向裝配元和裝配類型裝配元組成。在擴大采樣空間選擇下一代種群的基礎(chǔ)上，通過交叉和多層次變異實現(xiàn)裝配序列并行優(yōu)化。廖小云和陳湘鳳[29]在裝配序列規(guī)劃遺傳算法中設(shè)計了復制、交叉、變異、剪貼和斷連5 種遺傳算子尋找裝配序列優(yōu)化解。在Smith 等[30]的增強型遺傳算法中，選擇下一代個體并不完全依靠適應度，而是先把一定數(shù)量較優(yōu)的個體復制到下一代，將適應度低但幾何可行的序列用于繼續(xù)產(chǎn)生序列，直到滿足下一代種群中序列個數(shù)的需求，從而使算法能跳出局部最優(yōu)點，在全局范圍內(nèi)搜索最優(yōu)解。

理論上，找到全局最優(yōu)裝配序列要求參加演化計算的種群規(guī)模要足夠大，迭代次數(shù)要無限

多，但在計算資源和時間限制下是達不到要求的。因此，遺傳算法求解裝配規(guī)劃問題的效率和結(jié)果依賴于初始種群規(guī)模及其質(zhì)量、遺傳算子及其操作概率等因素。

4 協(xié)同裝配規(guī)劃方法

裝配體作為實現(xiàn)產(chǎn)品功能的載體，零部件可能由不同的企業(yè)設(shè)計，零部件和產(chǎn)品可能在不同的裝配工廠完成裝配過程，因此需要設(shè)計團隊的協(xié)同工作和決策以保證裝配質(zhì)量和降低裝配成本。計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展縮短了異地人員在時間和空間上的距離，為實時的“人－機－人”協(xié)同裝配工作提供了可能。

Wisconsin-Madison 大學[31]提出網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的電子化裝配（ e-Assembly ），探討在Internet/Intranet 上利用3D 模型進行協(xié)同虛擬裝配和拆卸的方法論和工具，擬實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)包括3D 交互可視化、協(xié)同裝配/拆卸/維護/回收等。目前已開發(fā)了Motive3D 系統(tǒng)，利用Synthesizer模塊可以交互/自動進行產(chǎn)品的裝配建模和規(guī)劃，Visualizer 模塊為用戶在Web 平臺上提供裝配序列規(guī)劃結(jié)果的可視化仿真，但缺少交互修改、調(diào)整功能。在ATS 項目[32]實施中，為了向異地的開發(fā)人員展示裝配設(shè)計和裝配規(guī)劃結(jié)果，嘗試利用VRML 作為可視化工具，一方面供設(shè)計團隊瀏覽零部件設(shè)計，另外將裝配模型用文本編輯軟件進行編輯，生成裝配序列的VRML 仿真文件，供異地的設(shè)計團隊實時進行評價和提出修改意見。但手工編輯文件不但花費的時間長達一周，而且每次設(shè)計修改后都必須重新編輯；同時，仿真文件僅具有瀏覽功能，不能進行交互修改。

Web 環(huán)境下的協(xié)同裝配規(guī)劃方法[33]采用協(xié)同工作環(huán)境下的裝配建模、裝配規(guī)劃任務分配和裝配序列合成等技術(shù)，通過對復雜產(chǎn)品裝配規(guī)劃問題的分解，即降低了單機規(guī)劃工作模式的復雜度，又便于集中不同地域多專家的裝配知識和經(jīng)驗進行裝配規(guī)劃方案的協(xié)同決策。面向協(xié)同廣義裝配[34]通過確定裝配子任務編碼方法、裝配人員評價指數(shù)和制定協(xié)同裝配協(xié)議，以VRML 為產(chǎn)品模型載體實現(xiàn)協(xié)同裝配系統(tǒng)。在裝配知識和規(guī)則的支撐下，支持局域網(wǎng)內(nèi)多用戶實施產(chǎn)品預裝配、驗證零部件可裝配性，相關(guān)的裝配人員能夠協(xié)同討論裝配方案。Web 環(huán)境下3D 交互裝配可視化仿真結(jié)構(gòu)是一個符合開放技術(shù)標準的可視化裝配系統(tǒng)[35]，它基于VRML-Java 實現(xiàn)裝配場景的動態(tài)生成、裝配控制、碰撞檢測以及裝配過程的動畫回放等功能，目前完成了基于“堆疊”思路的裝配驗證方式。但該系統(tǒng)屬于單用戶系統(tǒng)，不能支持多用戶的實時協(xié)同裝配工作。

5 結(jié)論與展望

CAAP 的研究在理論上取得了一定的成果，在工業(yè)界也得到了一定的應用，但相對而言還很少，這說明該技術(shù)距離工業(yè)實用還存在較大差距。裝配規(guī)劃是一個經(jīng)驗和知識密集型的工作，同時又與具體行業(yè)和產(chǎn)品有緊密的關(guān)系。經(jīng)典裝配規(guī)劃方法的精確推理在保證序列的幾何可行性方面具有優(yōu)勢，而軟計算技術(shù)能夠?qū)⑷说哪：R融入規(guī)劃過程中，使得結(jié)果具有更好的工藝可行性，兩者的適當結(jié)合將有利于模仿人類裝配專家的實際裝配規(guī)劃過程，從而得到合理的裝配方案。

跨地域、跨國家的網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)同化產(chǎn)品設(shè)計和制造新模式的形成使產(chǎn)品裝配成為一個需要協(xié)同工作和決策的問題。隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進一步發(fā)展，建立基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同裝配決策平臺和虛擬環(huán)境，支持異地多人員協(xié)同裝配方案決策將是新形勢下裝配規(guī)劃研究的新趨勢。 參考文獻

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[2] 石淼， 唐朔飛， 李明樹. 裝配序列規(guī)劃研究綜述[J]. 計算機研究與發(fā)展， 1994， 31(6): 30~34.

[3] 牛新文， 丁漢， 熊有倫. 計算機輔助裝配順序規(guī)劃研究綜述[J]. 中國機械工程， 2001， 12(12):1440~1443.

篇7

1.1 選題研究背景、目的及意義

1.1.1 課題研究背景

本課題屬于設(shè)計性課題。21世紀人類已進入信息社會，汽車及交通也已邁入信息時代。當前信息技術(shù)在汽車及交通領(lǐng)域中的應用項目相當多，發(fā)展速度可以說是“日新月異”,各種媒體多有報道。

可大致歸納為4個方面，即車輛安全系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)、通訊及導航系統(tǒng)，智能交通系統(tǒng)和移動多媒體系統(tǒng)。隨著汽車的日益普及, 停車場越來越擁擠, 車輛常常需要在停車場穿行、掉頭或倒車。由于這些低速行駛的車輛與其它車輛非常接近, 駕駛員的視野頗受限制, 碰撞和拖掛的事故時有發(fā)生, 在夜間時則更顯突出。車輛安全系統(tǒng)通過應用電子信息技術(shù)，使車輛實現(xiàn)高智能化，極大地改善車輛人機系統(tǒng)的安全性，以避免事故的發(fā)生和減少傷害程度。

1.1.2 選題的目的及意義

本課題把硬件電路和電路軟件有機的結(jié)合起來，完成汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計，能夠了解單片機技術(shù)的現(xiàn)狀，而且通過對電路系統(tǒng)的設(shè)計，學習掌握了數(shù)字電路從原理圖到PCB版的全部過程，形成完善的設(shè)計思路以及思想，并通過對汽車倒車超聲波報警器的軟件設(shè)計的過程，鍛煉應用C以及相關(guān)匯編語言等軟件設(shè)計電路程序的能力為以后參與實際工作奠定良好的設(shè)計基礎(chǔ)。

本課題要求使用現(xiàn)在應用非常廣泛的計算機軟件PROTEL，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機軟件在電路設(shè)計中的應用越來越廣泛， Protel是人們熟悉的常用EDA軟件。作為電路設(shè)計自動化（EDA）的一種工具，Protel應用于電路原理圖設(shè)計、電路板設(shè)計等，它基于Windows環(huán)境，功能強大，人機界面友好，能讓人們在具有最完整的功能環(huán)境下，提升設(shè)計上的品質(zhì)和效率。本課題將要求Protel在電路設(shè)計中的應用，包括電路原理圖設(shè)計和印刷電路板設(shè)計以及設(shè)計過程中遇到的問題和解決方法。這樣使學生也能將所學與所用有機結(jié)合起來，在步入工作崗位之前得到全方位的工程設(shè)計訓練。

通過對汽車倒車報警電路的設(shè)計能初步具有用PROTEL軟件設(shè)計電路原理圖以及電路版圖的能力。與實際電路相結(jié)合，通過理論聯(lián)系實際的方法，使所學的知識通過自己設(shè)計思考真正應用到實踐中。

微波探測技術(shù)在軍用和民用領(lǐng)域里的廣泛使用，使得通過這次畢業(yè)設(shè)計所學到的此方面的知識將會有很強的實用性。本設(shè)計要求對汽車倒車超聲波報警器進行硬件設(shè)計，可以通過完成本次設(shè)計，練習PROTEL軟件的使用，增加硬件設(shè)計的經(jīng)驗。

隨著社會進步，經(jīng)濟發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，擁有汽車的家庭逐漸增多，交通問題也同時出現(xiàn)了：交通擁擠，各種不同的場合停車、倒車困難。許多非職業(yè)汽車駕駛員更是希望能有一種汽車倒車報警器，在倒車時不斷測量汽車尾部與其后面障礙物的距離，并隨時顯示其距離，在不同的距離范圍內(nèi)發(fā)出不同的報警信號，以提高汽車倒車時的安全性。

汽車倒車超聲波報警器設(shè)計就是為了確保駕駛員和汽車的安全，使駕駛員在倒車時能明確與后面車輛、建筑的距離，確保倒車的安全。它具有顯示功能，能夠客觀顯示車后物體與車尾之間的距離。它可望成為新手駕駛員，以及后視不良車輛如大貨車、公共汽車、集裝箱車等車輛駕駛員倒車的好幫手，也可用于夜間輔助倒車及倒車入庫。

1.2 超聲波測距系統(tǒng)研究現(xiàn)狀以及存在的問題

1.2.1 超聲波測距系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了微波雷達測距、激光測距及超聲波測距。前2種方法由于技術(shù)難度大，成本高，一般僅用于軍事工業(yè)，而超聲波測距則由于其技術(shù)難度相對較低，且成本低廉，適于民用推廣。這項技術(shù)也可用于工業(yè)測量領(lǐng)域。由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現(xiàn)。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求，因此在移動機器人的研制上也得到了廣泛的應用。隨著自動測量和微機技術(shù)的發(fā)展，超聲波測距的理論已經(jīng)成熟，超聲波測距的應用也非常廣泛。超聲測距是一種非接觸式的檢測方式。與其它方法相比，如電磁的或光學的方法，它不受光線、被測對象顏色等影響。對于被測物處于黑暗、有灰塵、煙霧、電磁干擾、有毒等惡劣的環(huán)境下有一定的適應能力。因此在液位測量、機械手控制、車輛自動導航、物體識別等方面有廣泛應用。特別是應用于空氣測距，由于空氣中波速較慢，其回波信號中包含的沿傳播方向上的結(jié)構(gòu)信息很容易檢測出來，具有很高的分辨力，因而其準確度也較其它方法為高；而且超聲波傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、信號處理可靠等特點。因此本設(shè)計也是利用超聲波來測量距離。

1.2.2 探測盲區(qū)問題

超聲波從發(fā)射到接收的時間間隔是由控制器內(nèi)部的定時器來完成的。由于發(fā)射器探頭與接收器探頭的距離不大，有部分波未經(jīng)被測物就直接繞射到接收器上，造成發(fā)送部分與接受部分的直接串擾問題。這一干擾問題可通過軟件編程，使控制器不讀取接收器在從發(fā)射開始到"虛假反射波"結(jié)束的時間段里的信號。這樣，就有效的避免了干擾，但另一方面也形成了20cm的“盲區(qū)”。此“盲區(qū)”很小，對本系統(tǒng)沒有影響。

1.3 論文的主要內(nèi)容

論文將介紹超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計的方案選擇與硬件的設(shè)計與調(diào)試。全文共分為五章，本章介紹了超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計的研究現(xiàn)狀和本課題的選題目的與意義；第二章介紹超聲波測距系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，并對每個模塊進行了方案論證與選擇；第三章介紹了超聲波測距系統(tǒng)的原理；第四章介紹了各單元模塊的硬件電路設(shè)計與實現(xiàn)；第五章介紹了系統(tǒng)的調(diào)試過程和調(diào)試結(jié)果，最后總結(jié)了整個設(shè)計中有待改進的地方。

 

第二章 超聲波測距系統(tǒng)的原理

2.1 超聲波的測距原理

2.1.1 測距的電路原理框圖

構(gòu)成超聲測距系統(tǒng)的電路功能模塊包括發(fā)射電路、接收電路、顯示電路、核心功能模塊單片機控制器及一些輔助電路。

采取收發(fā)分離方式有兩個好處：一是收發(fā)信號不會混疊，接收探頭所接收到的純?yōu)榉瓷湫盘?；二是將接收探頭放置在合適位置，可以避免超聲波在物體表面反射時造成的各種損失和干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。

根據(jù)設(shè)計要求并綜合各方面因素，選擇了西安立宇電子科技有限公司的超聲波測距傳感器TCT40－16T/R（T表示發(fā)射傳感器，R表示接收傳感器），最大探測距離為6m，發(fā)射擴散角為60度。同時，采用單片機作 為主控制器，用動態(tài)掃描法實現(xiàn)LED數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動信號用單片機的定時器完成，超聲波測距器的系統(tǒng)框圖如下圖2-1所示。

圖2-1 測距的電路原理框圖

通過單片機的I/O口控制超聲波發(fā)射電路發(fā)出40kHz的超聲波，與此同時單片機內(nèi)計數(shù)器開始計時；經(jīng)過延遲后開啟超聲波接收電路，當接收電路收到經(jīng)障礙物反射的回波后，計數(shù)器計時結(jié)束。通過單片機計算出即時距離，在顯示電路顯示出來，若低于警戒距離則開啟報警。

2.1.2 工作原理

人能聽到的聲音頻率為：20Hz~20kHz，即為可聽聲波，超出此頻率范圍的聲音，即20Hz以下的聲音稱為低頻聲波，20kHz以上的聲音稱為超聲波。超聲波是一種只有少數(shù)生物（如蝙蝠、海豚）才能感覺的機械波，其頻率在20kHz以上，波長短，繞射小、能定向傳播。

超聲波為直線傳播方式，頻率越高，繞射能力越弱，但反射能力越強。為此，利用超聲波的這種性能就可制成超聲波傳感器。

本設(shè)計采用的超聲波是40kHz。超聲波的縱向分辨率較高，對色彩和光照度不敏感，對外界光線和電磁場不敏感，可以用于測量較近目標的距離。本設(shè)計采用的超聲波傳感器往返距離為15m，在有灰塵、煙霧、強磁場干擾、有毒等各種環(huán)境下都能穩(wěn)定工作。

超聲測距從原理上可分為共振式、脈沖反射式兩種。由于共振法的應用要求復雜。在這里使用脈沖反射式。超聲波測距原理是通過超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時。超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為C，而根據(jù)計時器記錄的測出發(fā)射和接收回波的時間差 就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離L。超聲波測距的算法原理如圖2-2所示：

 

圖2-2  超聲波測距的算法原理圖

計算公式為：

 C= 331. 5 + 0. 607 T                  （2-1）

式中：C為超聲波在空氣中傳播速度；T為環(huán)境溫度。

        L=                     （2-2）

式中：C為被測距離； 為發(fā)射超聲脈沖與接收其回波的時間差； 為超聲回波接收時刻； 為超聲脈沖發(fā)射時刻。用單片機可以很方便地測量 時刻和 時刻，根據(jù)以上公式，用軟件編程即可得到被測距離L。

這就是所謂的時間差測距法。由于超聲波也是一種聲波，其聲速C與溫度有關(guān)，表2-1列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時，如果溫度變化不大，則可認為聲速是基本不變的。如果測距精度要求很高，則應通過溫度補償?shù)姆椒右孕Ｕ?/p>

表2-1  聲速與溫度關(guān)系表

溫度(℃)  30

 20

 10

0 10 20 30 100

聲速(米／秒) 313 319 325 323 338 344 349 386

聲速確定后，只要測得超聲波往返的時間，即可求得距離。這就是超聲波測距系統(tǒng)的機理。本設(shè)計認為在實際使用中的環(huán)境溫度變化不大，對距離檢測精度要求也不高，將超聲波波速C認為是不變的常數(shù)。

另一種補償方法就是用查表法，查上面溫度與聲速的對應表，再適當插值補償。這種方法精確度較高。在這里考慮到設(shè)計上的簡易性，沒有進行補償，能達到簡單應用的基本要求。

該系統(tǒng)的工作原理：由微機編程送出40kHz頻率的方波信號至信號處理器，信號處理器通過兩級放大，再經(jīng)過壓電換能器將信號發(fā)射出去，該信號遇到障礙物反射回來在此稱為回波。同時，壓電換能器將接收的回波，通過信號處理的檢波放大、積分整形及一系列常見電路的處理，送至微機處理。顯示器的聲音告警頻率、發(fā)光二極管方位指示及障礙物距超聲波探頭的距離顯示均由單片機控制。

2.1.3 超聲波測距的工作方式

利用超聲波測距的工作，就可以根據(jù)測量發(fā)射波與反射波之間的時間間隔，從而達到測量距離的作用。其主要有三種測距方法：

•相位檢測法，相位檢測法雖然精度高,但檢測范圍有限。

•聲波幅值檢測法，聲波幅值檢測法易受反射波的影響。

•渡越時間檢測法，渡越時間檢測法的工作方式簡單，直觀，在硬件控制和軟件設(shè)計上都非常容易實現(xiàn)。其原理為：檢測從發(fā)射傳感器發(fā)射超聲波，經(jīng)氣體介質(zhì)傳播到接收傳感器的時間，這個時間就是渡越時間。

本設(shè)計的超聲波測距就是使用了渡越時間檢測法。在移動車輛中應用的超聲波傳感器，是利用超聲波在空氣中的定向傳播和固體反射特性（縱波），通過接收自身發(fā)射的超聲波反射信號，根據(jù)超聲波發(fā)出及回波接收的時間差和傳播速度，計算傳播距離，從而得到障礙物到車輛的距離。

2.1.4 信號處理技術(shù)

測量過程是由單片機部分和超聲波信號處理電路共同完成的，一次測量的全過程為40ms。發(fā)射時，將40kHz的超聲波信號和一個同步脈沖信號加到與門，同步脈沖信號通過與門控制發(fā)射超聲波。單片機將同步脈沖的起始時刻定為 ， 超聲波接收電路將接收到的信號加到單片機中，若檢測到信號，則記下該時刻 ，由時間差  =    ，即可算得障礙物與超聲探頭之間的距離。若單片機系統(tǒng)接收不到超聲波回波信號，則到40 ms時重復上述過程開始下一輪的循環(huán)。

在超聲波發(fā)出后，如果直接進入檢測狀態(tài)，則勢必浪費時間，因為此系統(tǒng)有最小測量距離，當距離最小時，即為時間差 最小，記為  ，所以此時間可以用來處理別的數(shù)據(jù)。本設(shè)計中計算子程序就是在此時間里完成的，這樣就節(jié)省了一些時間。

2.2 超聲波探頭的主要作用

•探頭是一個電聲換能器，并能將返回來的聲波轉(zhuǎn)換成電脈沖；

•控制超聲波的傳播方向和能量集中的程度，當改變探頭入射角或改變超聲波的擴散角時，可使聲波的主要能量按不同的角度射入介質(zhì)內(nèi)部或改變聲波的指向性，提高分辨率；

•實現(xiàn)波型轉(zhuǎn)換；

•控制工作頻率，適用于不同的工作條件。

2.3 小結(jié)

本章介紹了超聲波測距系統(tǒng)的測距原理、超聲波測距的工作方式以及測距中如何進行信號處理優(yōu)化，并闡述了超聲波測距的基本概念理論基礎(chǔ)、設(shè)計計算的主要方法和內(nèi)容

第三章 汽車倒車超聲波報警器設(shè)計方案比較與選擇

3.1 汽車倒車超聲波報警器的總體方案設(shè)計

3.1.1 方案的擬定條件

本設(shè)計首先要根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務書中的要求（最大測距6m，最小測距0.20m，顯示分辨率0.02m，實時數(shù)字顯示測得的距離；在不同的距離范圍內(nèi)發(fā)出不同的聲光報警信號；駕駛員可根據(jù)個人需要調(diào)整設(shè)置報警距離．本報警器與其它報警器相比具有功能多、電路簡單、操作簡便、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點）來進行器件選擇，如諧振頻率是多少，帶寬為多少，Q值、聲壓輸出、波束指向性、電容、驅(qū)動電壓、功率是多少才能達到設(shè)計要求，在什么樣的 環(huán)境特性下才能正常工作，市場上是否容易找到，便宜且應用較廣否，這些都是需要考慮的問題。只有在這樣的條件下，方案才能順利確定，設(shè)計才能順利展開。

3.1.2 模型的建立

汽車倒車雷達是利用超聲波測距原理，不斷測量汽車尾部與其后面障礙物的距離，在一定距離范圍內(nèi)給駕駛者以警示，同時由高亮度數(shù)碼管顯示出所測的距離值，提高汽車在倒車時的安全性。超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，可由單片機測出從發(fā)射到接收到回波的時間，計算出障礙物到汽車尾部的距離S=CT/2，式中C為超聲波波速。盡管超聲波波速與環(huán)境溫度有關(guān)，但汽車倒車雷達在實際使用中的環(huán)境溫度變化不大，對距離檢測精度要求也不高，將超聲波波速C認為是不變的常數(shù)。

測距系統(tǒng)模型應如圖3-1所示。

3.2 超聲波測距系統(tǒng)的器件選擇

3.2.1 微控制器的選擇

單片機是本檢測系統(tǒng)的核心，它完成系統(tǒng)的功能設(shè)定、測量對象選擇、信號處理存儲、驅(qū)動LED顯示等功能。起初對于是選擇AT89S51芯片，還是AT89C51芯片舉棋不定，覺得二者區(qū)別不大，后來查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)AT89S51相對于AT89C51增加了很多新功能，性能有了較大提升，價格卻基本不變，甚至比89C51更低。

     圖3-1 測距模型

•AT89S51支持ISP在線編程功能，串行寫入、速度更快、穩(wěn)定性更好，燒寫電壓也僅僅需要4～5V 即可。這個功能的優(yōu)勢在于改寫單片機存儲器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離，是一個強大易用的功能。而AT89C51只支持并行寫入，同時需要VPP燒寫高壓。

•最高工作頻率為33MHz，大家都知道89C51的極限工作頻率是24M，就是說S51具有更高工作頻率，從而具有了更快的計算速度。

•燒寫壽命更長：89S5*標稱的1000次，實際最少是1000次～10000次，這樣更有利初學者反復燒寫，減低學習成本。綜合上面的一些區(qū)別，個人認為89C51的停止使用只是時間問題而已，就象當年的8031。

•內(nèi)部集成看門狗計時器，不再需要像89C51那樣外接看門狗計時器單元電路。

•雙數(shù)據(jù)指示器。

•電源關(guān)閉標識及電源范圍：89S5*電源范圍寬達4～5.5V，而89C5*系列在低于4.8V和高于5.3V 的時候則無法正常工作。

•全新的加密算法，這使得對于89S51的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加強，這樣就可以有效的保護知識產(chǎn)權(quán)不被侵犯。

•兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列產(chǎn)品。比如8051、89C51等等早期MCS-51兼容產(chǎn)品。也就是說所有教科書、網(wǎng)絡(luò)教程上的程序（不論教科書上采用的單片機是8051還是89C51還是MCS-51等等），在89S51上一樣可以照常運行，這就是所謂的向下兼容。

此外，AT89S51設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。

比較結(jié)果：就如同INTEL的P3向P4升級一樣，雖然都可以跑Windows98，不過速度是不同的。從AT89C51升級到AT89S51，也是同理。和S51比起來，C51就要遜色一些，實際應用市場方面技術(shù)的進步是永遠向前的。

3.2.2 顯示模塊器件的選擇

在單片機小系統(tǒng)中，顯示模塊可以反映系統(tǒng)工作和運行結(jié)果，在系統(tǒng)中占有相當重要地位。常用的顯示有：LED顯示和LCD顯示。

•LED顯示的硬件電路設(shè)計簡單、價格便宜，缺點是顯示消耗的電流較高，體積大，在低功耗手持式儀器中很少使用。

•LCD顯示具有低功耗、體積小特點，越來越多地應用于以單片機為核心的便攜式儀表和測試儀中。采用LCD來顯示檢測到的溫濕度參數(shù)，降低系統(tǒng)功耗。

本設(shè)計顯示部分采用簡單的4位共陽LED數(shù)碼管，段碼驅(qū)動用74LS245集成電路，位碼用S8550（也可用9012）三極管驅(qū)動。

3.2.3 超聲波傳感器的選擇

超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應。因此超聲波檢測廣泛應用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學等方面。

    以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱為超聲波換能器，或者超聲波探頭。

    超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。小功率超聲探頭多作探測作用。它有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個探頭反射、一個探頭接收）等。

    超聲波探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個探頭的性能是不同的，使用前必須預先了解它的性能。超聲波傳感器的主要性能指標包括：

•工作頻率。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時，輸出的能量最大，靈敏度也最高。

•工作溫度。由于壓電材料的居里點一般比較高，特別時診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長時間地工作而不失效。醫(yī)療用的超聲波探頭的溫度比較高，需要單獨的制冷設(shè)備。

•靈敏度。主要取決于制造晶片本身。機電耦合系數(shù)大，靈敏度高；反之，靈敏度低。

為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計和制成了許多超聲波發(fā)生器。總體上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動型等；機械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。

本次設(shè)計就選用壓電式超聲波發(fā)生器，壓電式超聲波發(fā)生器實際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-2所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會 發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成為超聲波接收器了。

圖3-2  超聲波換能器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

超聲波發(fā)射換能器與接收換能器其結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時應分清器件上的標志（一般器件上有標明是T還是R，T：發(fā)射換能器，R：接受換能器）。超聲波換能器外部結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。

 

圖3-3  超聲波換能器外部結(jié)構(gòu)

每個傳感器的中心頻率都存在一定的誤差，在40kHz左右波動。而且超聲波傳感器發(fā)射波束時存在發(fā)散角問題，一般發(fā)散角都比較大，從而導致了方向性較差。同時，隨著傳播距離的增大，在不同的發(fā)散角上信號衰減的程度也有變化。它在空氣中的發(fā)散角及耗散性如圖3-4所示。

 

圖3-4  發(fā)散角與耗散性

3.3 小結(jié)

本章介紹了超聲波測距系統(tǒng)的工作原理和超聲波測距系統(tǒng)微控制器的特點，提出了超聲波測距設(shè)計的總體方案，對各功能模塊的方案進行了比較，分析了常用的傳感器，選定了超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計所需的器件。

第四章 超聲波測距系統(tǒng)的硬件設(shè)計

4.1 硬件設(shè)計工具平臺簡介

電路及PCB設(shè)計是EDA技術(shù)中的一個重要內(nèi)容，而EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域的一門新技術(shù)，它提供了基于計算機和信息技術(shù)的電路系統(tǒng)設(shè)計方法。Protel是其中比較杰出的一個軟件，在國內(nèi)流行最早、應用面最寬。Protel DXP是Altium（Protel Technology前身）公司在2002年8月推出的一套最新Protel DXP電路板設(shè)計軟件平臺。該平臺運行與Windows XP/2000操作系統(tǒng)。Protel DXP不僅繼承了Protel系列產(chǎn)品的優(yōu)點，更重要的是將所有設(shè)計工具集成于設(shè)計系統(tǒng)一身。通過把設(shè)計輸入仿真、PCB繪制仿真、拓撲自動布線、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)的完美融合，為用戶提供了全程的設(shè)計解決方案，使用戶可以輕松的進行各種復雜的電路板設(shè)計。

使用Protel DXP設(shè)計印刷電路板的第一步就是要設(shè)計電路原理圖，只有正確設(shè)計電路原理圖，生成相應的網(wǎng)絡(luò)表之后才能生成PCB文件。在設(shè)計時，先分析系統(tǒng)，在進行模塊化的設(shè)計，將各部分電路分別設(shè)計，得到個模塊電路，在通過融合，實現(xiàn)整體電路的設(shè)計，還可以將所有模塊在一張比較大的圖紙上全部畫出來，但在同一張紙以模塊的形式分別設(shè)計電路圖，這樣在設(shè)計過程中思維比較清晰，設(shè)計過程比較簡單，而且更容易檢查錯誤。原理圖的設(shè)計相對簡單，在設(shè)計完成后要先通過編譯無誤后才生成網(wǎng)絡(luò)表，原理圖常見錯誤有：

•管腳沒有接入信號；

•放置導線時Wire與繪圖工具中Line混用，Wire具有電氣特性而Line不具有；

•元件放到圖紙界外；

•創(chuàng)建的工程文件網(wǎng)絡(luò)表只能部分調(diào)入PCB：生成netlist時沒有選擇為global；

在設(shè)計好原理圖，通過編譯檢查，生成了網(wǎng)絡(luò)表之后的工作就是繪制PCB板圖了。在導入網(wǎng)絡(luò)表之前，要確定原理圖中的元件都有PCB封裝。如果使用的器件在Protel DXP軟件的PCB庫中是沒有封裝的，那就要求自己按照器件的技術(shù)手冊封裝所需元件了。在封裝PCB元件是應注意以下幾點：

•原理圖中所填元件的封裝要與PCB元件庫中的名稱一致。

•原理圖中元件的引腳名稱要與PCB元件庫中的引腳名稱一致。

•直插式元件封裝的孔要比元件的實際尺寸稍微大些，貼片元件的引腳封裝應在條件允許的范圍內(nèi)盡量加寬、加長，這樣才有利于焊接。

完成以上幾步后，將網(wǎng)絡(luò)表導入到PCB文件中，生成PCB板圖。在導入網(wǎng)絡(luò)表的時候通常會出現(xiàn)以下的錯誤：

•原理圖中的元件使用了PCB庫中沒有的封裝。

•原理圖中的元件使用了PCB庫中名稱不一致的封裝。

•原理圖中的元件使用了PCB庫中pin number不一致的封裝。

網(wǎng)絡(luò)表成功導入PCB文件之后對器件進行布局，元件的布局有自動布局和手工布局兩中方式，由于自動布局的效果往往不能令人滿意，所以一般都需要進行手工調(diào)整。良好的布局可以降低PCB布線的難度。布局應遵循以下一般原則：

首先，要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時，印制線條長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后，再確定特殊元件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局。

在確定特殊元件的位置時要遵守以下原則：

①盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應盡量遠離。

②某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應盡量布置在調(diào)試時手不易觸及的地方。

③重量超過15g的元器件、應當用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在印制板上，而應裝在整機的機箱底板上，且應考慮散熱問題，熱敏元件應遠離發(fā)熱元件。

④對于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動開關(guān)等可調(diào)元件的布局應考慮整機的結(jié)構(gòu)要求。若是機內(nèi)調(diào)節(jié)，應放在印制板上方便于調(diào)節(jié)的地方；若是機外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機箱面板上的位置相適應。

⑤應留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。

根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局時，要符合以下原則：

①按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。

②以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。元器件應均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。

③在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應盡可能使元器件平行排列，這樣，不但美觀，而且裝焊容易，也易于批量生產(chǎn)。

④位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2mm。電路板的最佳形狀為矩形，長寬比為3：2或4：3。電路板面尺寸大于200×150mm時，應考慮電路板所受的機械強度。

布線的方式也有兩種：自動布線及手工布線，自動布線效率高，但有時布線的結(jié)果不盡如人意，這是因為自動布線的功能主要是實現(xiàn)電氣網(wǎng)絡(luò)之間的連接。在自動布線的實施過程中，很少考慮到特殊的電氣、物理和散熱等要求，因此必須通過手工來進行調(diào)整，使電路板既能實現(xiàn)正確的電氣連接，又能滿足用戶的設(shè)計要求。手工調(diào)整布線的最簡便的方法是對不合 理的布線，采取先拆線，后手工布線。在布線的過程中應注意的問題有：

•輸入端與輸出端的邊線應避免相鄰平行，以免產(chǎn)生反射干擾。

•盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的寬度關(guān)系是：地線＞電源線＞信號線，通常信號線寬為：0.2～0.3mm,最經(jīng)細寬度可達0.05～0.07mm,電源線為1.2～2.5 mm。對數(shù)字電路的PCB可用寬的地導線組成一個回路, 即構(gòu)成一個地網(wǎng)來使用(模擬電路的地不能這樣使用) 用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。

焊盤時，焊盤中心孔要比器件引線直徑稍大一些。焊盤太大易形成虛焊。焊盤外徑D一般不小于(d+1.2)mm，其中d為引線孔徑。對高密度的數(shù)字電路，焊盤最小直徑可取(d+1.0)mm。

此外，還應注意以下兩點：

•在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時，操作它們時均會產(chǎn)生較大火花放電，必須采用RC電路來吸收放電電流，一般R取1~2K，C取2.2~47uF。

•CMOS的輸入阻抗很高，且易受感應，因此在使用時對不用端要接地或接正電源。

4.2 超聲波測距系統(tǒng)的硬件設(shè)計

51系列單片機中典型芯片(如AT89S51) 采用40引腳雙列直插封裝(DIP)形式，內(nèi)部由CPU，4kB的ROM，256B的RAM，2個16b的定時/計數(shù)器T0和T1，4個8b的I/O端口P0、P1、P2、P3，一個全雙功串行通信口等組成。特別是該系列單片機片內(nèi)的Flash可編程、可擦除只讀存儲器( PROM )，使其在實際中有著十分廣泛的用途, 在便攜式、省電及特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中更為有用。該系列單片機引腳圖如圖4-1所示，同時也為了對下面超聲波測距系統(tǒng)的硬件設(shè)計進行更清楚的敘述，對其引腳標了號。

51系列單片機提供以下功能: 4kB存儲器；256BRAM；32條I/O 線；2個16b定時/計數(shù)器；5個2級中斷源；1個全雙向的串行口以及時鐘電路。

空閑方式: CPU 停止工作，而讓RAM、定時/計數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。

掉電方式: 保存RAM的內(nèi)容, 振蕩器停振，禁止芯片所有的其他功能直到下一次硬件復位。

51系列單片機為許多控制提供了高度靈活和低成本的解決辦法。充分利用他的片內(nèi)資源，即可在較少外圍電路的情況下構(gòu)成功能完善的超聲波測距系統(tǒng)。

 

圖4-1  AT89S51引腳圖

4.2.1 超聲波發(fā)射電路的設(shè)計

超聲波發(fā)射電路原理圖如圖4-2所示。

設(shè)計原理：發(fā)射電路主要由反向器74LS04和超聲波換能器T構(gòu)成，AT89S51單片機P1.0端口輸出的40kHz方波信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極。用這種推挽形式將方波信號加到超聲波換能器兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強度。

輸出端采用兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力。上拉電阻R8、R9一方面可以提高反向器74LS04輸出高電平的驅(qū)動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩的時間。

在實驗制作和電路改進中，為了增加測量效果，可以考慮提高接收的靈敏度，但是靈敏度也并不是越高就越好。接收靈敏度過高，容易引起自激，結(jié)果反而不好，其實可以從增加發(fā)射功率方面著手，只要在發(fā)射頭兩端加個線圈。線圈可以用0.01mm的銅絲在小磁環(huán)繞成大致初級10匝，次級40匝左右。

  

圖4-2  超聲波發(fā)射電路

4.2.2 超聲波檢測接收電路的設(shè)計

本超聲波測距儀的接收電路采用集成塊CX20106A，其總放大增益為80db 以保證7腳輸出的控制脈沖序列信號幅度在3.5-5V以內(nèi)。超聲接收換能器UCM-40R接收到的信號經(jīng)C9電容耦合至輸入端1腳，總增益大小由2腳接收器R、C決定。R越小，C越大增益越高，C9選值過大將造成頻率響應變差，為了兼顧總增益和頻率特性R14取4.7 ，C17取3.3μF，3 腳C為檢波電容，選3.3μF，當其容量減小時，瞬態(tài)響應，靈敏度會有所提高，但檢波輸出脈沖寬度變動也較大。帶通濾波特性，可由5腳R15電阻決定其值在210K-220K間調(diào)整，本設(shè)計R15定為200K。用金屬膜電阻調(diào)試，若其阻值偏差過大，中心頻率也將相對偏移。所以當信號經(jīng)過帶通濾波器時，增益將大大降低，6腳C6電容為比較積分電容，7腳R16為輸出負載電阻，104pF電容C11為電源濾波元件，當電容容量減小或失效時，將造成濾波不良，可能干擾接收輸入端。超聲波接收電路如圖4-3所示。

CX20106是紅外遙控接收前置放大雙極性電路，引腳意義如下：

1 IN    遙控信號輸入端(此腳與地之間接紅外線接收二極管

2      前置放大器頻率特性和增益設(shè)定(此腳與地之間接RC串連電路)

3     接檢波電容

4 GND   接地

5      設(shè)定帶通濾波器的中心頻率(此腳與電源間接電阻)

6      外接積分電容

7 OUT   遙控指令輸出端

8      外接電源

典型電壓5V，典型功耗9mW。帶通濾波器的中心頻率可由電阻調(diào)節(jié)，范圍30－60kHz。配套使用型號為M50462AP。

 

圖4-3  超聲波接收電路

4.2.3 超聲波蜂鳴報警電路的設(shè)計

蜂鳴報警電路是采用揚聲器來對所設(shè)置的報警距離實施報警，以向駕駛員提出警示。

本系統(tǒng)可以設(shè)定距離值，當大于或小于設(shè)定值時將發(fā)出控制信號。當小于設(shè)定值時，進入蜂鳴報警狀態(tài)，通過一個NPN晶體管來驅(qū)動蜂鳴器，不需要復雜的濾波和放大電路，具有自動平滑功能，蜂鳴器鳴響。

超聲波蜂鳴報警電路如圖4-4所示。

 

圖4-4  超聲波蜂鳴報警電路

4.2.4 超聲波系統(tǒng)鍵盤電路的設(shè)計

鍵盤電路是用來對最大測距、最小測距以及有關(guān)參數(shù)進行設(shè)置。

鍵盤輸入：開啟值30-1000厘米，關(guān)閉值30-1000厘米（在該范圍內(nèi)任意設(shè)置）。本系統(tǒng)由一個按鍵 啟動/停止系統(tǒng)，由三個按鍵設(shè)定距離值： 的作用是進入和退出設(shè)定， 和 ：分別是向上加值和向下減值，每按一次加或減一厘米，由數(shù)碼管輸出顯示。超聲波系統(tǒng)鍵盤電路如圖4-5示。

 

圖4-5  超聲波系統(tǒng)鍵盤電路

4.2.5 超聲波濾波整流電路的設(shè)計

超聲波濾波整流電路如圖4-6所示。該電路是用來把反射信號轉(zhuǎn)換為標準電平信號，通過整形把檢波后得到的不標準的脈沖波整形為標準脈沖波。

信號整形電路：當接收到的信號從信號篩選電路中出來之后是一個很不規(guī)則的方波信號，希望最好得到一脈沖信號，經(jīng)過此部分電路處理過后再送進單片機中進行處理運算。

因為多諧振蕩器中有高頻分量噪聲，所以通過低通濾波器將高頻噪聲濾掉。本信號篩選電路在整個電路中可以說起到非常重要的作用，通過對它的適當調(diào)整，可以有效地濾除由于外界干擾帶來的非超聲波信號進入超聲波接收系統(tǒng)，從而大 大提高了本電路的抗干擾性。

 

圖4-6  超聲波濾波整流電路

4.2.6 時鐘和復位電路設(shè)計

（1）復位電路的設(shè)計

在振蕩器運行時，有兩個機器周期（24個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時，將使單片機復位，只要這個腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復位。復位后P0－P3口均置1引腳表現(xiàn)為高電平，程序計數(shù)器和特殊功能寄存器SFR全部清零。當復位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為ROM的00H處開始運行程序。復位操作不會對內(nèi)部RAM有所影響。

（2）時鐘電路的設(shè)計

時鐘振蕩器：

AT89S51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。

外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C1，C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。對外接電容C20，C25雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低，振蕩器工作的穩(wěn)定性，起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦電容使用30pF 10pF ,而使用陶瓷諧振器建議選擇40pF 10pF。

可以采用外部時鐘。這種情況下，外部時鐘接到XTAL1端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。

由于外部時鐘信號是通過一個二分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊的要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。時鐘復位電路如圖4-7所示：

 

圖4-7  時鐘和復位電路

4.2.7 擴展顯示電路的設(shè)計

回波經(jīng)過AT89S51對接收到的信息進行處理后，被測的距離在LED上顯示。

顯示電路采用簡單實用的四位一體共陽極LED數(shù)碼管顯示所測距離值，顯示電平使用低電平有效。段碼用74LS245驅(qū)動，外接升壓電阻。位碼用PNP三極管8550（可用9012替代）驅(qū)動。顯示電路如圖4-8所示。

數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示，動態(tài)掃描顯示的好處是對CPU的I/O口要求較少，但對電路的干擾較大，注意PCB板的布線和對接收放大電源的穩(wěn)定性要進行補償處理，否則對其影響很大。

74LS245雙向總線接收器簡要說明：74LS245為三態(tài)輸出的八組總線收發(fā)器，其主要電器特性的典型值如表4-1所示(不同廠家具體值有差別)。

表4-1  74LS245電器特性

 

 

 

 

74LS245 8ns 8ns 275mW

引出端符號：A     A總線端

B     B總線端

      三態(tài)允許端(低電平有效)

DIR   方向控制端

極限值：電源電壓 …………………………………………. 7V

輸入電壓 …………………………………………. 7V

輸出高阻態(tài)時高電平電壓 ……………………… 5.5V

工作環(huán)境溫度：74LS245 ………………………………….……… 0~70℃

存儲溫度 ………………………………………-65~150℃

 

圖4-8  顯示電路

4.3 小結(jié)

本章首先介紹了做設(shè)計的硬件設(shè)計工具Protel DXP，然后對超聲波測距系統(tǒng)的硬件各電路功能模塊包括發(fā)射電路、接收電路、顯示電路、核心功能模塊單片機控制器及一些輔助電路進行了詳細的敘述，給出了詳細的原理圖。

本系統(tǒng)利用AT89S51產(chǎn)生40kHz的頻率驅(qū)動超聲波換能器的發(fā)射頭，接收頭收到信號后，經(jīng)CX20106A芯片進行放大、限幅、濾波、整形、比較后輸出低電平送到單片機的外部中斷0申請中斷，單片機響應中斷請求，取得定時器內(nèi)的時間進行距離計算，用四位一體的數(shù)碼管顯示測出的距離，并可根據(jù)設(shè)定報警距離進行報警。

 

第五章 超聲波測距系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試與結(jié)論

5.1 系統(tǒng)硬件電路調(diào)試與分析

5.1.1 調(diào)試儀器和內(nèi)容

（1）測試試驗方法：可通過顯示電路實驗、超聲波發(fā)射接收以及測距試驗進行調(diào)試。

測試儀器：示波器，多功能穩(wěn)壓電源，電壓表，秒表。

（2）調(diào)試內(nèi)容

超聲波測距儀的制作和調(diào)試都比較簡單，安裝時探頭時應保持兩換能器中心軸線平行并相距4～8cm，其余元件無特殊要求。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來，則可提高抗干擾能力。根據(jù)測量范圍要求不同，可適當調(diào)整與接收換能器并接的濾波電容C的大小，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。

系統(tǒng)調(diào)試完后對測量誤差和重復一致性進行多次實驗分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達到實際使用的測量要求。

5.1.2 調(diào)試過程

系統(tǒng)采用模塊化電路設(shè)計, 采用較低的外部晶振和中周電路固化的超聲波探頭，數(shù)字和模擬部分電路分開供電，以提高系統(tǒng)抗干擾能力，但由于實際應用中仍存在較多電磁干擾，而回波信號為小信號輸入, 系統(tǒng)調(diào)試中通過硬件補償?shù)姆绞綄﹄娐愤M行了優(yōu)化和調(diào)整，使系統(tǒng)達到了較高的可靠性。

測距系統(tǒng)經(jīng)過檢波等硬件處理后的波形如圖5-1所示：

在檢測時，發(fā)送完檢測脈沖后立刻進行判斷負脈沖的長短，從而確定是否有障礙物存在。無障礙物時負脈沖寬度固定為t1，有障礙物時負脈沖固定為t1+t2，t3為超聲波回波檢測負脈沖。t1、t2的寬度與發(fā)送的脈沖周期數(shù)有關(guān)。周波數(shù)越多，t1越寬，檢測距離越遠，反之亦然。T3與T4之間的長度會隨障礙物的距離而先行變化。因此，只要檢測出t1、t2及T3與T4之間的長度即可判斷障礙物距離。

（1）7段數(shù)碼管的測試

LED數(shù)碼有共陽和共陰兩種，把這些LED發(fā)光二極管的正極接到一塊（一般是拼成一個8字加一個小數(shù)點）而作為一個引腳，就叫共陽的，相反的，就叫共陰的，那么應用時這個腳就分別的接VCC和GND。再把多個這樣的8字裝在一起就成了多位的數(shù)碼管了。

    首先，找個電源（3到5伏）和1個1K（幾百的也歐的也行）的電阻，VCC串接個電阻后和GND接在任意2個腳上，組合有很多，但總有一個LED會發(fā)光的找到一個就夠了，然后用GND不動，VCC（串電阻）逐個碰剩下的腳，如果有多個LED（一般是8個），那就是共陰的了。相反用VCC不動，GND逐個碰剩下的腳，如果有多個LED（一般是8個），那就是共陽的了。

（2）發(fā)射器探頭對接收器探頭的影響

超聲波從發(fā)射到接收的時間 間隔是由控制器內(nèi)部的定時器來完成的。由于發(fā)射器探頭與接收器探頭的距離不大，有部分波未經(jīng)被測物就直接繞射到接收器上，造成發(fā)送部分與接受部分的直接串擾問題。這一干擾問題可通過軟件編程，使控制器不讀取接收器在從發(fā)射開始到"虛假反射波"結(jié)束的時間段里的信號。這樣，就有效的避免了干擾，但另一方面也形成了20cm的“盲區(qū)”。此“盲區(qū)”很小，對本系統(tǒng)沒有影響。

（3）調(diào)試注意事項

•超聲波探頭表面嚴禁用手及其它物體觸摸以免產(chǎn)生信號滯后性及損壞。

•在測距中應保證測距儀與被測物體距離為定值，要和被測物體成一條直線，使測得距離讀數(shù)的準確性。

5.1.3 測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析計算

傳感器工作電壓：超聲波傳感器5V

試驗數(shù)據(jù)：簡單搭建電路板并調(diào)試后，對一500mm寬的距離測試，所測數(shù)據(jù)如表5-1所示（單位:mm）。

表5-1  500mm寬的距離測試數(shù)據(jù)

次數(shù) 1 2 3 4 5 平均

測值 500.3 499.8 499.9 500.1 500.0 500.03

該測距系統(tǒng)使用方便、精度高，在一些惡劣環(huán)境，如極易被腐蝕、電解，失去靈敏性等工礦業(yè)現(xiàn)場將大有用武之地。

（1）測試結(jié)果與分析

超聲波測距系統(tǒng)調(diào)試完成后，對系統(tǒng)進行了測試。在超聲波換能器與較大平面(如墻壁面)法線方向一致時，量程為0.07~5.50m，測距盲區(qū)控制在20cm內(nèi)，分辨率為0.01m，實驗中對測量范圍0.07~2.50m內(nèi)的平面物體做了多次測試，測距器的最大誤差不超過1cm，重復一致性很好。因為超聲波具有一定發(fā)散角，所以當在正前方和斜前方都有物體時，會以距發(fā)射器最近的物體作為探測目標。目前此設(shè)計可提交于應用于一些動機器人、安全線提示，銀行及取款機的一米線提示等場合。

（2）誤差分析

對系統(tǒng)進行實驗測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在5米范圍內(nèi)，最大誤差在5cm以內(nèi)，且距離越近，誤差越小，限制該系統(tǒng)最大可測距離的因素包括：超聲波的幅度、反射面的質(zhì)地、反射和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。接收換能器對聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測距離。

測距誤差主要來源于以下幾個方面：

①氣溫度變化等引起的聲速變化造成的誤差，溫度在-30℃-40℃范圍變化時，傳播速度v的變化范圍為313米/秒-356米/秒，由測距公式可計算出距離值有一定影響，采用聲速預置和傳播介質(zhì)溫度測量結(jié)合的方法對聲速進行修正，可有效地降低溫度變化產(chǎn)生的誤差。

②發(fā)射與脈沖計數(shù)由于響應快慢差異開啟不同步引起的誤差，對此在調(diào)試中通過脈沖計數(shù)值補償進行修正。

③超聲波在傳播過程由于受衍射、散射和吸收等影響衰減導致的誤差，近距離誤差不明顯，距離越遠產(chǎn)生的誤差越大，可適當增大超聲波的發(fā)射功率等來改善。

④發(fā)射和接受前置電路延遲的時間誤差等，發(fā)射前置電路和接收前置電路中采用集成芯片都有時間延遲。對此采取時間增益控制，來減少誤差，由于本裝置對于厘米級的精度已經(jīng)足夠，電路延遲都是納秒數(shù)量級，記數(shù)頻率是40kHz，所以減少一個記數(shù)單位完全可以矯正。針對誤差原因在程序設(shè)計及系統(tǒng)調(diào)試中做了相應處理后，收到一定的效果，精度得到一定的提高。

⑤超聲波波束對探測目標的入射角的影響。

⑥超聲波回波聲強與待測距離的遠近有直接關(guān)系。

⑦超聲波傳播速度對測距是有影響的。穩(wěn)定準確的超聲波傳播速度是保證測量精度的必要條件，傳播媒質(zhì)的特性，如溫度、壓力、密度對聲速都將產(chǎn)生影響。因此，為了準確地計算距離，應對聲速加以修正，系統(tǒng)程序中采用了軟件補償措施。

（3）誤差改進

由于考慮到體積、成本等因素，本裝置在性能上、功能上還存在不足，有待于進一步提高：

•增加幾路不同方向的超聲波探測或紅外探測器以及溫度補償電路等，可以提高裝置的靈敏度和精度,同時提高可靠性。

•可在裝置中增加一個語音芯片，將蜂鳴報警改為語音說明指示，根據(jù)探測結(jié)果直接報出距離、方位，更便于使用。

•由于受發(fā)射功率及回波檢測靈敏度的限制，探測范圍較小，可增加發(fā)射功率調(diào)節(jié)等電路，以便增大探測范圍，可用于夜間探路、井下探索等。

（4）溫度的補償

由于超聲波也是一種聲波，其聲速C與溫度有關(guān)。在使用時，如果溫度變化不大，則可認為聲速是基本不變的。如果測距精度要求很高，則應通過溫度補償?shù)姆椒右孕ＵＢ曀俅_定后，只要測得超聲波往返的時間，即可求得距離。

所以，在超聲波的兩個探頭旁邊可放置溫度傳感器，測出環(huán)境溫度T，由單片機控制器進行軟件修正。

5.2 系統(tǒng)源程序的調(diào)試過程

5.2.1 軟件仿真驗證

本設(shè)計采用51匯編語言編寫，用Keil C51編譯和調(diào)試。這里采用光電二極管和光電三極管來代替超聲波發(fā)送探頭和超聲波接收探頭，且空中傳播過程略去仿真。聯(lián)調(diào)仿真后，可見數(shù)字電路的延遲效果比較明顯，所以需要軟件矯正。

由于超聲波探頭存在余震效應, 為避免余震產(chǎn)生的“虛假反射波”超聲測距數(shù)據(jù)的采集與處理錯誤申請中斷，超聲波脈沖發(fā)射后軟件中設(shè)置了一段時間的延時，稱為“死區(qū)”時間，“死區(qū)”形成了距離測量中的“盲區(qū)”，由于探頭的性能誤差，運行后要不斷調(diào)整探頭的“死區(qū)”。經(jīng)過應用過程的調(diào)試，本系統(tǒng)的測量“盲區(qū)”控制在20cm內(nèi)，“死區(qū)”時間為115ms，測量誤差為±1cm。

結(jié)  論

本文所設(shè)計的倒車雷達系統(tǒng)是保障汽車倒車安全的輔助系統(tǒng)，通過超聲波探頭發(fā)出超聲波，使用高速單片機計算距離，還可加入了溫度補償電路，提高了距離計算的精度。系統(tǒng)安裝的LED可以直觀的顯示溫度和距離，給駕駛員提供了方便。倒車時當汽車與障礙物的距離小于所設(shè)定的安全距離時，系統(tǒng)發(fā)出報警，提醒駕駛員，防止汽車的碰撞或擦傷，具有很強的實用性。

整個報警器系統(tǒng)由汽車倒車擋控制，當汽車置于倒車擋時，報警器工作；置于其它擋時，報警器不工作。在環(huán)境溫度為-20～50℃的范圍內(nèi)，測量誤差為幾個厘米，這個誤差能滿足正常倒車的需要。因為本設(shè)計所采用的超聲波傳感器的輻射范圍是   60°，所以在安裝時，需在車尾裝3～4個超聲波傳感器，這樣才能覆蓋整個范圍。

利用51系列單片機設(shè)計的測距儀便于操作、讀數(shù)直觀。經(jīng)實際測試證明, 該類測距儀工作穩(wěn)定, 能滿足一般近距離測距的要求, 且成本較低、有良好的性價比。

本超聲波測距系統(tǒng)可應用于汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場的位置監(jiān) 控，也可用于如液位、井深、管道長度的測量等場合，覺得這次的設(shè)計實用性極強。

通過一學期的努力，完成了超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計。設(shè)計滿足了任務書中的基本要求和擴展要求，軟、硬件設(shè)計已達到預期效果。主要完成的工作有：

①學會了使用Protel軟件繪制原理圖和PCB板圖。

②完成了超聲波測距系統(tǒng)的各個功能模塊的硬件設(shè)計與調(diào)試。

③已經(jīng)通過系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)合調(diào)試，距離通過LED顯示出來。

由于時間和能力有限，本次設(shè)計還有一些不足之處，主要有以下幾方面：

①由于經(jīng)驗不足，在設(shè)計超聲波測距系統(tǒng)的時候，設(shè)計原理圖與PCB板圖的時候出現(xiàn)了一些問題。

②在調(diào)試時，顯示的延遲性較大，超聲波探頭太敏感。

本文創(chuàng)新點：

①測試結(jié)果分析可知，本裝置采用較低成本的器件設(shè)計制作，且誤差較小，完全滿足汽車倒車的指引作用，具有較高的性價比。

②裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積小、性能穩(wěn)定，操作容易、使用方便，可以安裝在不同的載體上，制作成不同的用具，如導盲眼鏡、位移儀、深度儀等，具有一定推廣應用價值。

致  謝

感謝西南科技大學。在這里，我開闊了見識，增長了知識，鍛煉了能力。大學四年的親身體驗讓我更增加了對學校的熱愛。

感謝我的指導老師曾毅對我的辛勤培育。從論文的立題到實驗的設(shè)計以及論文的撰寫整個過程無不浸透著老師的心血。他廣博的學識，嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，靈活的思維方式，耐心細致的言傳身教深深感染激勵著我，將使我終身受益。導師不但在學習上給予我耐心細致的指導，在生活中也給了我莫大的關(guān)懷，在這里向曾老師表示衷心的感謝。

    感謝大學四年所有指導過的老師。在學習的過程中給了我很多的指導，讓我在理論知識和動手能力上都有很大的提高。

在完成畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文的過程中，我們寢室的同學給了我很大的幫助，在此向他們表示深深的感謝。

感謝父母二十多年來的養(yǎng)育之恩，讓我順利的完成了四年的大學學業(yè)，并讓我獲取了一定的知識并最終走向社會，為社會貢獻自己!

最后，我要向在百忙之中抽時間對本文進行審閱、評議和參加本人論文答辯的各位老師表示感謝

參考文獻

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[15] Rabiner L R and Gold B. Theory and Application of Digital signal Processing [M].Prentice-Hill Inc, 1975.

附  錄

附錄1：系統(tǒng)總原理圖

 

附錄2：AT89S51引腳功能

Vcc：電源電壓；GND：地

RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)機器周期以上高電平將使單片機復位。

P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對斷口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。

在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。

在Flash編程時，P0口接收指令字節(jié)。而在程序檢驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。

P1口：P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸出口使用時，因為存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ ）。

Flash編程和程序校驗期間，P1口接受低8位地址。

P2口：P2是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸出口使用時，因為存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ ）。

在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問八位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器，P2口線上的內(nèi)容（也即特殊功能存儲器（SFR）區(qū)中R2寄存器）。在整個訪問期間不改變。

FLASH編程或校驗時，P2亦接受地址和其它控制信號

P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的八位雙向I/O口，P3口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）四個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時。它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（I ）。

P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表③-2所示。P3口還接受一些用于FLASH閃速存儲器和程序校驗的控制信號。

表1  P3口的分配

端口引腳 第二功能

P3.0 RXD（串性輸入口）

P3.1 TXD(串行輸出口)

P3.2  （外中段0）

P3.3  （外中段1）

P3.4  （定時/計數(shù)器0）

P3.5  （定時/計數(shù)器1）

P3.6  （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）

P3.7  （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）

ALE：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低八位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出 固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ ）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令ALE才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設(shè)置ALE無效。

 ：程序儲存允許（ ）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 有效，即輸出兩個脈沖。在次期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 信號不出現(xiàn)。

EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp。當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。

XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。

XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端