第一篇：桂電信息技術前沿講座結課論文

信息技術前沿講座

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結 課 論 文

年月日

無線通信技術的初步認識

摘要

目的：作為大一新生，了解自己所學的專業是必須的。借由學校開展的信息技術前沿講座，我們可以更好的了解自己所學的專業，為四年的學習生活打些基礎。

研究方法：網上資料，圖書館閱覽，聽講座等形式。

成果和結論：初步了解了通信工程的一個分支——無線通信技術的基礎知識。更好的幫助理解本專業的就業前景和研究方向。激發了對專業學科的興趣，開闊了眼界。

關鍵字：無線通信、遠距離無線通信技術。

前言

無線通信(Wireless communication)是利用電磁波信號在自由空間中傳播 的特性進行信息交換的一種通信方式，近些年，在信息通信領域中，發展 最快、應用最廣的就是無線通信技術。無線通信技術自身有很多優點，成 本較低，無線通信技術不必建立物理線路，更不用大量的人力去鋪設電纜，而且無線通信技術不受工業環境的限制，對抗環境的變化能力較強，故障 診斷也較為易，相對于傳統的有線通信的設置與維修，無線網絡的維修可 以通過遠程診斷完成，更加便捷；擴展性強，當網絡需要擴展時，無線通 信不需要擴展布線；靈活性強，無線網絡不受環境、地形等限制，而且在 使用環境發生變化時，無線網絡只需要做很少的調整，就能適應新環境的 要求。

正文

第一章常用的遠距離無線通信技術

目前偏遠地區廣泛應用的無線通訊技術主要有GPRS/CDMA、數傳電臺、擴 頻微波、無線網橋及衛星通信、短波通信技術等。它主要使用在較為偏遠 或不宜鋪設線路的地區，如：煤礦、海上、有污染或環境較為惡劣地區等。

§1.1、GPRS/CDMA 碼分多址(CDMA)是在數字技術的分支—擴頻通信技術上發展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術。CDMA技術的原理是基于擴頻技術，即將需傳送的具有一定信號帶寬信息數據，用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調制，使原數據信號的帶寬被擴展，再經載波調制并發送出去。接收端使用完全相同的偽隨機碼，與接收的帶寬信號作相關處理，把寬帶信號換成原信息數據的

窄帶信號即解擴，以實現信息通信。CDMA是指一種擴頻多址數字式通信技術，通過獨特的代碼序列建立信道，可用于二代和三代無線通信中的任何一種協議。CDMA是一種多路方式，多路信號只占用一條信道，極大提高帶寬使用率，應用于800MHz和1.9GHz的超高頻(UHF)移動電話系統。CDMA使用帶擴頻技術的模-數轉換(ADC)，輸入音頻首先數字化為二進制元。傳輸信號頻率按指定類型編碼，因此只有頻率響應編碼一致的接收機才能攔截信號。由于有無數種頻率順序編碼，因此很難出現重復，增強了保密性。CDMA通道寬度名義上1.23MHz，網絡中使用軟切換方案，盡量減少手機通話中信號中斷。數字和擴頻技術的結合應用使得單位帶寬信號數量比模擬方式下成倍增加，CDMA與其他蜂窩技術兼容，實現全國漫游。最初僅用于美國蜂窩電話中CMDAOne標準只提供單通道14.4Kbps和八通道115Kbps的傳輸速度。CDMA2000和寬帶CDMA速度已經成倍提高。

§1.2、數傳電臺

數傳電臺（radio modem），又可稱為“無線數傳電臺”、“無線數傳模塊”。是指借助DSP 技術和軟件無線電技術實現的高性能專業數據傳輸電臺。

§1.3、無線擴頻微波

在無線接入系統中，擴頻微波與常規微波相比有著3個顯著的優點：抗干擾性強；頻點問題容易處理；價格比較便宜。而且，擴頻微波接入技術相比有線接入技術來說，以其低成本、建設靈活、快捷的優勢在接入網中起著不可替代的作用。

擴頻微波在以下幾個方面

（1）數據接入：采用擴頻Modem和復用器，可以實現點對點的數據通信，再逐級匯集，也可組成很大的專用數據網，例如銀行的同城結算,可應用于ISDN和DDN、FR網

（2）視頻接入：采用N×64kb/s或2Mb/s的擴頻Modem加上會議電視終端可傳會議電視信息。若將多個點對點擴頻信道和MCU相連，可以組成良好的多點擴頻會議電視系統。采用每秒可輸出22～25幀的圖像編解碼器（Codec），利用擴頻E1，就可傳送實時動態電視圖像。

（3）多媒體接入：采用復用器，可在擴頻信道上同時傳送語音、數據和視頻圖像等多媒體信息。現在已有的擴頻Modem與當前的多媒體通信發展水平相適應，設備輕巧，易安裝，是較好的無線多媒體接入手段。

（4）因特網接入：采用小型擴頻發射器和全向天線，用戶終端只需配備一個很小的Modem即可實現無線上網，甚至是在一定范圍內的可移動上網（如 WIFI）。

（5）語音接入：現有的擴頻微波，速率為64kb/s～8Mb/s，可傳1～120路（PCM）語音。特別是E1、2×E1和4×E1可取代常規的30路、60路和120路中小容量微波，抗干擾性極強，誤碼率可低到10-10（10的負10次方）量級，準光纖水平。時分雙工（TDD）E1，距離近些；頻分雙工（FDD）E1，距離還可遠些，在視距通信范圍擴頻微波可取代超短波（VHF/UHF）、常規小微波，以及電纜和光纖。它可以單獨或與各種復用設備結合，用于衛星通信最后“一公里”、局間中繼、GMS系統基站到交換機間通信等很多場合。

§1.4、無線網橋

無線網橋顧名思義就是無線網絡的橋接，它利用無線傳輸方式實現在兩個或多個網絡之間搭起通信的橋梁；無線網橋從通信機制上分為電路型網橋和數據型網橋。具體方式如下

(1)點對點方式；(2)中繼方式；

(3)點對多點傳輸等； 無線網橋的典型應用：

§1.5、衛星通信

衛星通信簡單地說就是地球上（包括地面和低層大氣中）的無線電通信站間利用衛星作為中繼而進行的通信。衛星通信系統由衛星和地球站兩部分組成。衛星通信的特點是：通信范圍大；只要在衛星發射的電波所覆蓋的范圍內，從任何兩點之間都可進行通信；不易受陸地災害的影響（可靠性高）；只要設置地球站電路即可開通（開通電路迅速）；同時可在多處接收，能經濟地實現廣播、多址通信（多址特點）；電路設置非常靈活，可隨時分散過于集中的話務量；同一信道可用于不同方向或不同區間（多址聯接）。

§1.6、短波通信技術

短波通信發射電波要經電離層的反射才能到達接收設備，通信距離較遠，是遠程通信的主要手段。由于電離層的高度和密度容易受晝夜、季節、氣候等因素的影響，所以短波通信的穩定性較差，噪聲較大。但是，隨著技術進步，特別是自適應技術、猝發傳輸技術、數字信號處理技術、差錯控制技術、擴頻技術，超大規模集成電路技術和微處理器的出現和應用，使短波通信進入了一個嶄新的發展階段，在1988年短波通信設備的銷售額達到了其歷史最高水平。同時短波通信設備使用方便，組網靈活，價格低廉，抗毀性強等固有優點，仍然是支撐短波

通信戰略地位的重要因素。

第二章無線通信模塊

無線通信有編碼模塊和高頻發射模塊組成。編碼模塊：調制解調

調制解調，即我們常說的Modem，其實是Modulator（調制器）與Demodulator（解調器）的簡稱，中文稱為調制解調器。也有人跟據Modem的諧音，親昵地稱之為“貓”。

調制的目的是把要傳輸的模擬信號或數字信號變換成適合信道傳輸的信號，這就意味著把基帶信號（信源）轉變為一個相對基帶頻率而言頻率非常高的帶通信號。該信號稱為已調信號，而基帶信號稱為調制信號。調制可以通過使高頻載波隨信號幅度的變化而改變載波的幅度、相位或者頻率來實現。調制過程用于通信系統的發端。在接收端需將已調信號還原成要傳輸的原始信號，也就是將基帶信號從載波中提取出來以便預定的接受者（信宿）處理和理解的過程。該過程稱為調制解調。

一般來說，根據Modem的形態和安裝方式，可以大致可以分為以下四類： 外置式

外置式Modem放置于機箱外，通過串行通訊口與主機連接。這種Modem方便靈巧、易于安裝，閃爍的指示燈便于監視Modem的工作狀況。但外置式Modem需要使用額外的電源與電纜。

內置式

內置式Modem在安裝時需要拆開機箱，并且要對中斷和COM口進行設置，安裝較為繁瑣。這種Modem要占用主板上的擴展槽，但無需額外的電源與電纜，且價格比外置式Modem要便宜一些。

PCMCIA插卡式

插卡式Modem主要用于筆記本電腦，體積纖巧。配合移動電話，可方便地

實現移動辦公。

機架式

機架式Modem相當于把一組Modem集中于一個箱體或外殼里，并由統一的電源進行供電。機架式Modem主要用于Internet/Intranet、電信局、校園網、金融機構等網絡的中心機房。

除以上四種常見的Modem外，現在還有ISDN調制解調器和一種稱為Cable Mod

EM的調制解調器，另外還有一種ADSL調制解調器。Cable Modem利用有線電視的電纜進行信號傳送，不但具有調制解調功能，還集路由器、集線器、橋接器于一身，理論傳輸速度更可達10Mbps以上。通過Cable Modem上網，每個用戶都有獨立的IP地址，相當于擁有了一條個人專線。目前，深圳有線電視臺天威網絡公司已推出這種基于有線電視網的Internet接入服務，接入速率為2Mbps-10Mbps！

無線收發模塊：用于傳感器節點間的數據通信,解決無線通信中載波頻段選擇、信號調制方式、數據傳輸速率,編碼方式等,并通過天線進行節點間、節點與基站間數據的收發。與一般的網絡通信類似,傳感器網絡的數據通信協議也包括了物理層、鏈路層、網絡層和應用層,與節點硬件平臺有關的主要是物理層和鏈路層。

編碼調制一體化模塊體積小功耗低，完全符合DVB-T標準，支持標準的COFDM調制和標準MPEG2編碼，支持標準的視頻信號輸入模式，平衡的立體聲輸入，各種電氣性能完全符合ETSIEN300744的標準要求。

SK-182ACOFDM編碼調制一體化調制板的優良設計可以幫助您更方便快捷的完成COFDM調制標準的無線圖像傳輸設備，提供給數字廣播,安防系統，公安、武警、消防等領域應用。

高頻收發：模塊廣泛地運用在車輛監控、遙控、遙測、小型無線網絡、無線抄表、門禁系統、小區傳呼、工業數據采集系統、無線標簽、身份識別、非接觸

RF智能卡、小型無線數據終端、安全防火系統、無線遙控系統、生物信號采集、水文氣象監控、機器人控制、無線232數據通信、無線485/422數據通信、數字音頻、數字圖像傳輸等領域中

第三章通信技術展望

未來通信技術會更多地向更快，更穩定發展。現有的4G技術已不能滿足人們對于數據的索取需求。5G已經在萌芽。相信不久的將來會有更快的無線通信技術應運而生。

通信行業更是個需要不斷學習，不斷汲取新鮮知識的行業。本科生更需要學好書本知識，增強動手能力，緊跟時代步伐，不斷創新。

參考資料：維基百科、百度百科

《基于無線通信技術的移動支付業務的研究》

——鄭雪苓

電子與信息學報《140GHz 高速無線通信技術研究》

——王成，林長星，鄧賢進，肖仕偉

第二篇：前沿材料科學結課論文

對前沿材料世界的認識及思考

摘要：上一個世紀，人類的認識向外延伸到了外層宇宙，向內深入到了物質結構的更微觀層次，引發了物理學一場大革命。這場革命推動了包括化學、生命科學在內的整個自然科學和應用技術的偉大變革，為材料科學和技術進步提供了新的知識基礎和活力。材料科學的根本任務是揭示材料組分、結構與性質的內在關系，設計、合成并制備出具有優良使用性能的材料。進入21世紀，回顧一下材料學的主要進展，估計未來的可能發展趨勢，是非常必要和很有意義的。

關鍵詞：材料科學

現狀

發展趨勢

傳統材料

新材料

挑戰

一、傳統材料的發展現狀和地位

傳統材料是生產工藝已經成熟而又大規模工業化生產的一類材料，如鋼鐵、銅、鋁、橡膠、塑料、玻璃和水泥等金屬、高分子和非金屬無機化合物，這類材料量大面廣，占材料生產總量的90％以上。在世界范圍內，上個世紀末20～30年間傳統材料的產量、生產技術水平和質量，超過以前數百年，成為人類經濟生活的支柱。但能耗大，資源浪費嚴重，環境污染等問題已成為制約傳統材料發展的瓶頸，因此改進傳統材料的合成、加工技術，控制微觀組織結構，提高使用性能，降低成本和環境污染的任務十分迫切、繁重。

二、新材料及其發展趨勢

新材料又稱先進材料。它不以生產規模，而以優異性能、高質量、高穩定性取勝的高知識、高技術密集形為特點。新材料有結構材料和功能材料之分，前者主要利用它的力學性能，而后者以其各種物理、化學效應為主。當前新材料的發展方向有高性能化、高功能化、高智能化和復合化、極限化、仿生化、環境友好化幾方面。

1．金屬材料：金屬材料，特別是鋼、銅、鋁等，仍是21世紀的主要結構材料和電能傳輸材料。金屬材料已有成熟的生產工藝，相當多的配套設施和工業規模生產，價格低廉、性能可靠，已成為涉及面廣、市場需求大的基礎材料。金屬材料雖然今后會部分被高分子材料、陶瓷材料及復合材料所代替，由于它有比高分子材料高得多的彈性模量，比陶瓷高得多的韌性和良好的導電性能，在相當長的時期內改變不了它在材料中的主導地位，即使在高技術產業中也不例外。隨著航天航空和其它尖端技術的飛躍的發展，在改善和提升傳統材料品質的同時，金屬功能材料、非平衡態金屬，特別是高比強、高模量、耐高溫、抗氧化，抗腐蝕、耐磨損合金和金屬基復合材料會有快速的發展，如金屬超導材料、鈦及其合金、鋁基增強復合材料，金屬間化合物、形狀記憶合金和納米晶塊體材料等。

２．先進陶瓷材料：陶瓷是人類最早使用的人造材料，質地堅硬、耐磨損、抗腐蝕、膨脹系數低，可經受1400—1600℃的高溫，比金屬間化合物有更高的比強度和比剛度，是很好的高溫結構材料；部分陶瓷還具有壓電、鐵電，半導體、濕敏和氣敏等特殊功能，廣泛用于電子、計算機、激光、核反應、宇航等現代尖端科學技術領域。近20年來，通過多種增韌手段和原始粉末超細化、納米化技術，在消除陶瓷本征脆性的研究方面取得了重大突破；傳統的落后制備成型工藝已逐漸被先進的注射成型技術、高溫熱等靜壓和微波燒結等技術所替代；在反應動力學、表面特征、相平衡、燒結機理等基礎研究方面也取得了相當的進展。主要趨勢是根據使用性能要求對陶瓷結構作一定程度的剪裁和設計，實現陶瓷結構納米化和組分的復相結構，包括纖維或晶須增韌和有機、無機復合等。

３．高分子材料：高分子材料是指分子量從幾百到幾萬，由可加聚或縮聚鏈條狀官能團構成的有機化合物。上世紀90年代，世界的高分子材料年產量超過1億噸，其中塑料8000一9000萬噸，合成橡膠700—800萬噸，合成纖維1000萬噸；僅塑料的產量以體積計算就相當于5.6億噸鋼的體積，是發展最為迅速的材料之一。這些材料品種繁多，并且正以每年10％的速率遞增。高分子材料80％以上作為包裝、建筑、交通運輸和紡織行業的結構材料和原料。功能高分子材料所占比例相對較低，主要有離子交換樹脂、催化劑、固化酶，用于印刷、電子工業、集成電路、微細加工的感光樹脂，用于薄膜電磁、靜電復印及全息記錄的電功能離子材料和生物功能材料等。高分子合成理論與技術對于高分子材料的制取、改性、設計越來越重要，對發展高分子新材料有著不可忽視的開拓作用。接枝共聚、共混、縮合聚合、開環聚合和縮合，是合成高分子材料的主要手段。發展先進的樹脂基、有機、無機和異質材料連接技術，研究高分子材料的老化、降鰓機制和控制技術，制備綜合性能更好的新材料，是高分子材料發展的主要趨勢。

４．光電信息功能材料：信息材料是指與信息獲取、傳輸、存儲、顯示及處理有關的材料。目前光和電是信息的主要傳遞媒介，又稱光電信息材料。這類材料有半導體材料，各種記錄材料，信息傳輸、顯示、激光、非線性光學、傳感和壓電、鐵電材料，幾乎包括了現代所有的先進功能材料。其中集成電路是信息技術的基礎，從材料角度看，集成電路的主要材料仍然是單晶硅。上一世紀80年代出現的光導通訊系統的相對信息容量比同軸電纜、微波系統和衛星通訊都有數量級的提高，不但節省材料，而且保密性強、抗干擾、損耗小，主要材料是高純石英；目前正在研究損耗僅為0.001～0.01分貝／公里的多組分玻璃信息功能材料，高品質傳感器與敏感材料，激光材料、顯示材料，它們均系一批金屬氧化物陶瓷。信息技術是20世紀發展最為迅速的高技術領域，它打破了地域和種族的界限，使人類能夠快速地分享共同的知識財富，極大地促進了社會迸步。

５．能源材料：能源是人類賴以生存和發展的重要條件。20世紀以來科學與工業的發展使能源消耗量大幅度上升，全球年耗量超過1012 瓦。能源種類繁多，屬于一次能源有核能、太陽能、地熱能、風能及海洋能等。就大規模應用而言，一次能源利用還需要克服許多科學和技術難關，其中材料就是一個帶共性的關鍵問題。太陽能是一種取之不盡最為潔凈的天然能源，每年到達地球的太陽能達60億億度，比全球年耗能的總量還大一萬倍。原理上所有的光電轉換材料均可作為太陽能材料，但考慮到效率、價格比和使用壽命，GaAs之類的材料近期內發展前途不大，多晶硅效率雖低，但廉價、性能穩定，仍有發展前途。除了光、電轉換之外，目前人們還在尋找其它太陽能轉換機制。氫燃料電池的核心是儲氫材料。這類材料包括鈦、鎳為基的含鐵、銅、錳材料。這些過渡族金屬、合金、金屬間化合物，由于特殊的晶體結構，氫原子比較容易透入金屬晶格的四面體或八面體間隙位中形成金屬氫化物，儲氫體積可比其體積大1000～1300倍。此外，正在開發中的核聚變能和磁流體發電機，可望在2l世紀投入實際應用。它們需要能在更高的溫度、磁場和耐蝕條件下長期工作。

６．生物醫學材料：生物醫學材料是一類合成物質，或天然物質與合成物的組合體。它能作為一個系統的整體或部分，在一定時限內，治療、增進或替代機體的組織、器官或功能的材料。生物醫學材料的發展趨勢是利用生物學原理，設計、制造真正仿生物的材料，并且注重可降解吸收、最終形成與生物體完全相容的材料；在加工技術方面發展在微米或納米級尺寸上進行三維組織結構控制、設計與制造仿生材料。７．納米材料：納米材料是由數百或幾千個原子組成的超細微粒或由這些微粒組成的納米晶塊體材料的總稱。納米微粒是保留材料特性的最小單元，它既不同于常規材料，也不同于單個的原子和分子，具有許多與相同組分一般材料完全不同的奇異特性，研究表明，上述奇異特性與納米材料特殊的內部電子結構和原子排序密切相關。這些特殊的物理效應和功能，為新材料的發展開辟了一條嶄新的研究領域。很有可能使21世紀的信息產業發生革命性的在飛躍，極大地改變人類的生存質量。

８．超導材料：超導材料是20世紀人類最偉大的發現之一。超導體具有零電阻和完全抗磁性的特點，對電流傳輸無能量損耗，是一種理想的導體材料。超導材料有低溫超導和高溫超導材料之分。低溫超導材料要在液氦溫度(4．2K)才能顯示超導性，目前已發現有近70種單質元素和5千多種合金、化合物具有超導性，其中NbTi合金和Nb3Sn化合物的超導性能最好，已經用于大型工程項目。高溫超導材料是1986年才發現的一種新型超導體，在液氮溫度(77K)就顯現超導特性。液氮比液氦資源豐富，容易制取，因此高溫超導材料比低溫超導材料更易被工程使用接受，倍受各國企業界和政府部門的高度重視。高溫超導材料多數是含銅的氧化物陶瓷。在已發現的數十種高溫超導材料中，YBa2cu3西和Bi2％ca2cu308具有最好的綜合超導性能，已經在工程項目中開始試用。我國超導材料研究在加工合成和組織控制方面處于國際先進行列。在Bi系長帶研究和Y系塊材制備技術上占有一定優勢。繼續尋找更高轉變溫度的超導材料，加強對氧化物高溫超導體的組織結構控制和成型方法研究，提高現有材料在磁場中的工程臨界電流密度，擴大和開拓應用領域，加強功能元器件制備工藝研究，是當前超導材料研究的主要任務。

三、材料設計、合成與加工成形技術

材料設計的設想始于20世紀50年代，其目的是淘汰傳統的“炒菜”法，按指定性能“定做”新材料，按生產要求“設計”最佳的制備和加工方法。物理學和化學的發展，特別是凝聚態理論、量子化學和化學成鍵理論的發展，使人們對材料的結構與性能，制備與加工之間的變化規律有了較深的認識，為材料設計奠定了理論基礎：計算機信息處理技術，尤其是人工智能、模式識別、知識庫和數據庫技術的發展，使物理、化學理論和大批雜亂的實驗資料溝通起來，使人們可以用歸納、演繹相結合的方式對新材料研究做出決策并提供行之有效的技術和方法，很多過去不能制備的人造材料，如超晶格、納米晶固體、亞穩相準晶、復合材料和一大批人工裁剪、縮合或聚合而成的高分子材料都是預先設計并制造出來的。現代意義上的材料的合成與加工，指的是按設計要求建立原子、分子和分子團的新排列，在所有尺度上，包括從原子尺度到宏觀尺度對結構進行控制，高效、經濟地制造材料和零件的過程。材料設計、合成和加工是制造和生產高質量、低成本產品的關鍵，是融合人類物質結構知識、技術進步與工程基礎科學的一個很大交叉領域。長期以來，不僅在中國，甚至包括美國等許多先進國家都把材料合成與加工看成是服務性的，缺乏應有的支持與關注，削弱了它與材料工程其它要素之間的聯系，在基礎研究機構和教育部門尤其如此，致使這一領域缺乏合格的科學家和工程師，出現了合成加工落后于基礎研究的局面，這種狀況應該得到盡快的改變和糾正。

四、結束語

在上一世紀里，世界的變化比過去任何時候都要大，其原因在于技術直接緊隨基礎科學的進步而發展，這為材料科學和技術的發展注入了強大的動力。在結構材料方面，除了繼續對傳統材料進行改造升級之外，應該特別重視發展耐高溫、抗腐蝕、高比強、高韌、高剛度新材料及復合材料：對于功能材料，應特別重視多功能，高集成度、高效率的信息功能材料；大力加強能源材料、超導材料和生物醫用材料的基礎研究和應用研究，擴大它們的應用領域；加強材料的設計、合成與加工的基礎研究和技術、裝備研究，把21世紀的材料科學與工程推進到一個新的水平。參考文獻：

[1]周廉.材料科學與工程發展現狀與趨勢[J].科技信息,2000(5):10—13.[2]國家新材科產業發展戰略咨詢委員會.中國新材科發展報告.納米科技2005.4． [3]張鈞林,材料科學與工程的學科發展、現狀及人才培養[J].甘肅科技,2008,24(15).[4]楊耀武.未來世界科技發展趨勢及特點[J].世界科學,2004(12).[5]趙玉嶺.納米材料性質及應用[J].煤炭技術,2009(8).[6]師昌緒.21世紀初的材料科學技術(一)、(二)、(三)、(四)[J].金屬世界,2002(3)． [7]孫亞麗,胡維新.材料科學技術發展與社會相互作用的思考[J].中國建材科技,2005,14(2).李世普,Li Shipu.材料科學發展面臨的挑戰及其發展方向[J].黃石理工學院學報,2006,22(3).[9]才磊,CAI Lei.材料是21世紀發展的物質基礎[J].中國科技術語,2010,12(4).

第三篇：電子信息技術前沿講座

《電子信息技術前沿講座》心得體會

姓名：廖如晟

學號：2012029130020

通過這一學年的前沿技術講座的學習，雖然每節課都是由不同老師來給我們上課，但對于我而言，我上的這十一次講座令我受益匪淺，讓我對這個學科的目前的發展趨勢以及相關知識有了一定的了解。同時，也令我對身邊的生活細節產生了一定的思考。

由于時間限制和我們有限的知識水平，老師們都從大處著眼，為我們大概介紹了他們的研究方向和內容，同時還簡單向我們介紹這些研究將來的實際意義，以及和我們模具鍛壓專業的聯系。總體來說，也許理論上邏輯上的很專業的知識，我們沒有學到多少，但老師們利用不到兩個小時的時間，就基本上將一個新的領域在我們的腦海中勾勒了出來，使我們這些只知在學校死啃書本的同學也有機會現實了一回，真正了解到與百姓的生活有直接聯系的科學研究。各位老師不僅在學術領域給我們打開了新的窗戶，使我們眼前一亮，也為我們介紹他們在工作學習中切身的體會及經驗，提前向我們預警就業道路及工作生涯可能遇到的問題。

我印象最深刻的電子與信息技術前沿講座是在2014年9月11日下午由我們學院的楊建宇教授為我們開展的第一次的前沿技術講座。楊教授是我們學院雷達探測與成像技術這一領域的大牛，能有幸聽到他的報告，我感到十分榮幸。楊教授這次講座的題目是《合成孔徑雷達成像》。講座過程中，楊教授主要為我們介紹了合成孔徑雷達的相關知識及原理，知識新穎，具有前瞻性，開拓了我們的視野。聽取了楊教授的講座，使我對合成孔徑雷達成像技術有了初步的認識。合成孔徑雷達與微波成像屬于遙感技術的一種，利用雷達等對地面目標進行掃描，通過計算回波特性來得到地面目標的物理特性，能夠實現這種功能的雷達叫做合成孔徑雷達（SAR）。合成孔徑雷達在軍事上的最大作用就是可以全天候監控地面目標，可用于偵查、導航、精確打擊等多種任務。目前先進的飛機雷達均有合成孔徑能力，很多作戰飛機也裝備了SAR吊艙，從而具備精確打擊能力。近年來還發展出了專門的SAR飛機，例如美國空軍的E-8“聯合星”空中指揮機，就擁有強大的合成孔徑能力，可指揮作戰飛機對預定地面目標進行打擊。它的基本原理是把很多小天線單元疊加在一起，構成一個長長的天線。由于雷達天線大小和分辨率高低成正比關系，所以天線一般做得很大，有的達10米長。于是，人們研制出了合成孔徑雷達，它利用電子掃描的方式來代替機械式的天線單元輻射，讓小天線也能起到大天線的作用。并且隨著科學技術的發展，SAR技術正朝著能夠為人們提供更廣、更豐富的目標信息的方向發展。未來SAR技術發展的趨勢主要有：高分辨率和超高分辨率成像；多波段，多極化，可變視角和多模式；能夠產生目標三維圖像的干涉SAR；動目標成像；實時SAR成像處理器。其中追求更高分辨率成像是SAR技術發展的核心。這項技術是值得我們去研究發展的。最后，再次感謝楊教授為我們帶來的精彩的講座。學科前沿講座課程已經結束了，通過多次的講座學習，我在其中收獲了很多，包括了電子信息與技術學科內許多領域的一些基本知識、應用以及未來的發展趨勢。并且在最后一段的各個專業科研團隊介紹講座中，跟上入的了解到了許多的團隊，包括團隊的成員構成、主要的研究領域方向、研究的成果以及研究生的招收和培養方法。其中我對電子工程系的雷達與定位團隊有了濃厚的興趣，他們的團隊方向和研究目標：雷達系統和無線定位技術。這給了想考研究生的我許多的方向和目標，讓我有了想要加入他們的沖動與決心。十分感謝各位導師能夠來開展講座。

最后，我認為聽取專業前沿講座是我們學習知識和拓寬視野的一種途徑，是導師們向我們傳授專業知識和經驗的一種方式。導師們的講解思路條理清晰、語言生動有序，道理深入淺出，我們都被深深的吸引。通過聆聽這些講座，我了解到了自己未來的就業與深造方向，讓我更有目標的進行學習，我相信自己的未來是精彩的，是有前途與希望的。雖然講座活動已告一段落，但我不會停止學習探索的腳步，高度的責任感和使命感時刻提醒著我們不斷攀巖知識的高峰，努力去實現自己的理想！

第四篇：冶金科學前沿結課論文

冶金工程科學前沿

講座作業

姓名：楊毛毛 學號：G20158235 班級：冶碩4班 學院：冶金與生態工程

目錄

第一部分概述.........................................................................................3 第二部分課程內容小結..........................................................................3

2.1 轉型發展情況下轉爐煉鋼生產技術進步（王新華）......................................3 2.2 中國鋼鐵冶金現狀與非金屬夾雜物研究（張立峰）.....................................4 2.3 煉鐵新技術及前沿（吳勝利）.........................................................................6 2.4 高品質特殊鋼大斷面連鑄關鍵技術和裝備開發與應用（張家泉）.............7 2.5 生物冶金（李宏煦）........................................................................................7 2.6 冶金流程工程理論及其應用（徐安軍）.........................................................9 2.7 鋁冶金技術現狀（薛濟來）...........................................................................10 2.8 金屬材料的強化以及高強鋼的開發（王福明）...........................................10 2.9 冶金固廢及二次能源利用新技術（郭占成）...............................................11 2.10 鋼鐵生命周期的集約化控制技術（李素琴）.............................................12 2.11 高爐煉鐵的若干前沿技術（張建良）.........................................................14 2.12 吹氬精煉鋼包內非金屬夾雜物去除機理探究（李京社）.........................16 2.13 電弧爐煉鋼復合吹煉技術的研究于應用（朱榮）.....................................17 第三部分課后感想...............................................................................19

第一部分概述

一個半月以來，通過對冶金工程科學前沿講座這門課程的學習，使我明白了本專業的重要價值和基礎地位。冶金技術就是從礦石中提取金屬和金屬化合物，然后用各種方法制成具有一定性能的金屬材料。從遠古時代以來，在銅金屬被提煉出來之后，人類的生產生活與金屬及其制品的關系就變得日益密切。在現代社會，人們的衣食住行更是離不開金屬材料，生產活動的工具與設施也都要使用金屬材料。可以說，沒有金屬材料便沒有人類今天的物質文明。

冶金工程為經濟提供強有力的生產資料保障，涉及的是商業性的應用，因此是一門實踐性很強的學科，她會不斷吸取自然科學，特別是物理學、化學、力學等方面的新成就，指導冶金生產技術向廣度和深度發展；在另一方面，冶金工程又以豐富的實踐經驗，反過來充實了上述學科的內容。雖然我國鋼鐵工業已取得了長足的發展，但還有許多類型的鋼鐵和金屬材料有待突破，因此加強對冶金前沿技術的研究對于國家戰略發展尤為重要。

下面對冶金工程科學前沿講座這門課程老師的部分講課內容和本人的觀后感想進行小結。

第二部分課程內容小結

2.1 轉型發展情況下轉爐煉鋼生產技術進步（王新華）

轉爐煉鋼作為目前最主要的煉鋼方法，其技術上的進步對我國煉鋼生產的發展有著巨大的推動作用。王新華老師主要從轉爐內部脫磷反應原理、新形勢下各國轉爐采取的不同生產工藝、優質汽車板的生產要求、保護渣卷入形成的缺陷以及底吹攪拌和雙渣法冶煉的優缺點等方面為我們介紹了我國轉爐煉鋼的現狀，在分析國內轉爐煉鋼技術現狀的基礎上又詳細闡述了轉爐煉鋼技術上的創新，分析討論了目前國內煉鋼生產中所存在的主要技術問題，并對今后我國轉爐煉鋼技術的進一步發展提出了一些建議。

目前國內轉爐濺渣護爐的基本經驗可概括為以下幾點：(1)根據冶煉鋼種和生產工藝的不同，選擇恰當的濺渣工藝；(2)提高氮氣壓力，優化濺渣工藝；(3)合理 選擇開始濺渣時機，實現爐襯的“零侵蝕”；(4)濺渣與補爐相結合，嚴格控制濺渣后轉爐爐型；(5)加強煙罩水冷爐口等設備的維護及檢修，延長其使用壽命。長壽復吹轉爐技術的開發成功，對煉鋼技術的發展有著深遠的影響，不僅降低了轉爐煉鋼成本，提高了作業率，還改變了轉爐操作制度，使我國煉鋼廠均不再采用“三吹二”或“二吹一”的生產模式，實現了“三吹三”，提高了轉爐生產效率。傳統觀點認為，提高轉爐供氧強度受爐容比限制，但采用以下技術有利于進一步提高供氧強度，從而使轉爐生產效率提高：(1)大幅減少渣量，對于少渣冶煉轉爐由于渣量減少可大幅提高供氧強度；(2)優化改進氧槍結構，提高噴槍化渣速度，減少熔池噴濺和避免產生大量FeO粉塵是大幅提高供氧強度的關鍵；(3)采用底吹強攪拌工藝，促進初渣熔化，實現渣鋼反應平衡，是提高熔池供氧強度的重要基礎；(4)采用計算機終點動態控制技術，實現不倒爐出鋼及提高出鋼口壽命，縮短出鋼時間，進而縮短轉爐輔助作業時間，也是提高轉爐生產效率的重要技術措施。

煉鋼作為鋼鐵生產的重要工序，對降低企業生產成本，提高產品質量等具有決定性影響。目前，轉爐煉鋼仍是世界上最主要的煉鋼方法，而中國相對便宜的勞動力，緊缺的廢鋼資源以及昂貴的電價等又進一步促進了我國轉爐煉鋼技術的發展。20世紀中期，氧氣轉爐煉鋼法的誕生不僅推動了煉鋼技術的進步，而且在其后的發展過程中也帶動了高爐大型化、連鑄及爐外精煉技術的發展，奠定了 現代鋼鐵生產工藝的基礎。進入21世紀以來，鋼鐵工業的發展面臨著嚴峻挑戰，鋼鐵產能過剩，導致鋼材價格下降，殘酷的市場競爭將使一些落后的鋼鐵廠倒閉，同時鋼鐵工業的發展也受到資源、環境等因素的限制，原、燃料漲價也不斷壓縮鋼鐵廠的利潤空間。面對挑戰，鋼鐵企業必須努力發展高效生產工藝，降低生產經營成本，提高產品質量并大力推廣清潔生產工藝和節能新技術，只有這樣才 可能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。

2.2 中國鋼鐵冶金現狀與非金屬夾雜物研究（張立峰）

潔凈鋼已廣泛用于汽車、家電、食品工業及至海洋結構、耐酸管線以及在嚴格條件下的其它某種用途。關于潔凈鋼的概念，E.K.Holappa認為有兩點：顧名思義一是鋼中雜質要超低量，即鋼中S、P、O、N、H甚至包括C應超低量，二是嚴格控制鋼中非金屬夾雜物的數量和形態。潔凈鋼的概念應隨工藝的發展，鋼的級別和用途而異。2.2.1 鋼中氧的控制

控制鋼中氧的方法甚多，其重點之一是防止鋼水二次氧化。首先是防止出鋼過程中高FeO、MnO的爐渣帶入鋼包。有人提出兩種解決辦法：一是提高渣中(MgO)含量到10%；二是提高CaO/SiO2到5以上，這樣可使轉爐渣中(TFeO)含量降到 13%～14%，此外，并使用機械擋渣法，如擋渣球，擋渣帽等。2.2.2 鋼中氮的控制

當壓力為1mbar時，N2在鋼中的溶解度為14×10-4%，鋼中[N]是難于去除的，一是因為氮在鋼液中擴散系數小，反應速度慢；二是在煉鋼出鋼到連鑄過程中吸氮常常發生。因此精煉之前鋼中氮盡量低；此外應盡量減少吸氮來源。入爐鐵水比與吹煉終點[N]含量有一定關系，全鐵水煉鋼是十分重要的。鋼中氮主要通過煉鋼初期 CO的沸騰排出，轉爐吹煉后期，CO氣體減少，表面氣體壓力大大降低，鋼液將從大氣中吸氮，為解決這個問題有人指出，此時添加白云石以產生大量的CO2氣體，形成一個正壓層來阻止鋼液從大氣中吸氮。2.2.3 鋼中硫的控制

鋼中的線性硫化物是裂紋源而使產品易于斷裂，對于中厚板易于產發SSC裂紋和HIC裂紋。當鋼中[S]>0.025%時，連鑄坯產生裂紋的傾向性大為增加，[S]低則有很好的抗層狀斷裂的能力，所以對鋼中[S]的要求一向十分嚴格。脫硫主要是鐵水預脫硫。預脫硫鐵水應強調：高爐鐵水[S]盡量低，處理后強強調扒渣，防止回硫。鐵水預脫硫最好水平是把[S]脫至10×10-4%；此外是爐外精煉脫硫。爐外精煉脫硫應注意三點：鋼液及渣中氧含量要低；使用高堿性渣；鋼包混合要均勻。爐外精煉脫硫的方式有出鋼過程脫硫、鋼包吹Ar攪拌脫硫、RH處理脫硫。脫硫劑則主要以CaO+CaF2為主，E.T.R.Jones還提出了Mg基熔劑脫硫的概念。

2.2.4 鋼中磷的控制

鋼中[P]過高，在凝固時會嚴重偏析而導致產品脆裂。高爐是不能脫磷的，高爐出來的鐵水一般在700～1000×10-4%之間。脫[P]需要高氧位、高堿度渣、低溫、攪拌條件好。鋼中[P]的除去一般有三種方式：一是鐵水預處理脫[P]，這在日本已經開始使用，脫磷后[P]可達100～180×10-4%；二是轉爐或電爐精煉脫[P]，脫磷是在煉鋼初期氧化脫碳過程的同時進行吹煉終點；三是爐外精煉脫磷：鋼包中脫磷可以達到[P]<30×10-4%的水平。一些廠家，在出鋼過程中以“CaO+ CaF2+鐵礦石”為脫磷劑脫[P]，達到了鋼中[P]20～30×10-4%的水平。2.2.5 鋼中氫的控制

鋼中[H]含量過多，易于產生氫發裂和白點，導致鋼的嚴重缺陷。有關研究得出結論，若鋼中[S]<10×10-4%，則[H]<1×10-4%。當壓力為1毫巴時，氫氣在鋼中溶解度為0.91×10-4%。實際上，通常要求鋼中[H]<2×10-4%。為了達到此目標，保持鋼液處于非常低的壓力是非常重要的。脫[H]主要靠轉爐煉鋼初期通過CO的激烈沸騰脫氫和RH處理過程中脫氫。其余各階段均是增氫的，所以脫[H]的重點在于防止脫氣處理后連鑄過程各階段的增氫，應該嚴格控制渣成分和狀態。由于造渣劑，合金料的潮濕以及新砌中間包未干，大氣吸入所引起的增氫等等。

2.3煉鐵新技術及前沿（吳勝利）

吳勝利老師主要圍繞鋼鐵工業的地位及其存在問題、煉鐵生產現狀及面臨的新挑戰、煉鐵工藝節能減排的技術方向、鐵礦資源高效使用原理及技術以及資源環保型煉鐵工藝研發動向等角度并采用了大量的最新宏觀數據向我們介紹了煉鐵工藝的主要問題：

1、節能減排問題：煉鐵工序能搞占鋼鐵企業能耗的70%左右，SOX，NOX等總量大、濃度低（捕捉困難）；

2、鐵礦資源問題：鐵礦資源對外依存度高達70%，資源劣質化趨勢明顯；

3、鋼鐵企業處于絕對低價位而虧損壓力大，煉鐵成本占鋼鐵生產成本的2/3。鐵礦石原礦含鐵品位低，平均含鐵量僅為31.30%，比世界鐵礦石平均品位低12個百分點，且貧礦約占儲藏總量的97.7%，按金屬鐵量計算，我國鐵礦石資源僅占世界的6%。雖然經過選礦工序，可以將精礦的含鐵品位提高至60%以上，但“剝采比”和“選礦比”高，前者接近3，后者約為2.6，生產1噸成品精礦需要完成約8噸的采剝總量，鐵礦生產成本高。鐵礦石類型復雜，多組分共生或伴生的復合礦多給選礦和冶煉工藝帶來一定的困難。國外鐵礦石儲量為1542億t，基礎儲量為729億t，鐵金屬儲量基礎為1592億t。按原礦儲量多少排序有：烏克蘭、俄羅斯、澳大利亞、巴西、哈薩克斯坦、美國、印度、委內瑞拉、瑞典、伊朗、加拿大、南非、毛里塔尼亞、墨西哥。鐵的儲量多少排序有：俄羅斯、澳大利亞、巴西、印度、哈薩克斯坦、委內瑞拉、瑞典、美國、加拿大、伊朗、南非、毛里塔尼亞、墨西哥。煉鐵生產是鋼鐵工業重要環節，對于“鋼鐵比”高的我國而言，煉鐵工序必不可少。煉鐵不僅為煉鋼提供原料，而且是整個鋼鐵企業能源（煤氣）平衡的最重大貢獻者。

2.4 高品質特殊鋼大斷面連鑄關鍵技術和裝備開發與應用（張家泉）

2005年項目立項之初，高品質特殊鋼大斷面產品全球短缺、生產工藝多為傳統模鑄工藝，高端產品質量和產量無法滿足使用要求。目前生產大斷面鑄坯的首選工藝為全弧形連鑄，該工藝具有產量高，成本低，質量穩定的特點。當時的高品質特殊鋼大斷面連鑄存在著一系列的技術難點：初期傳熱和凝固控制難度大；中心易產生疏松和偏析，裂紋傾向大；鑄坯下滑力大，矯直與過程控制難；鋼種差異性大，工藝復雜。

通過十余年的持續攻關創新，建立了大斷面特殊鋼連鑄內部疏松和成分偏析控制理論與方法創新提出來了鋼水注流動量與凝固過熱度強化好散理論，開發出旋流澆鑄工藝技術，建立了連鑄電磁流體-熱-溶質傳輸耦合模型，解釋了連鑄過程宏觀偏析形成與分布規律，奠定了大斷面連鑄工藝與產品內部均質性控制的理論基礎；解決了特殊鋼大斷面連鑄生產與熱裝過程裂紋控制難題，開發出大斷面小曲率、超弱冷和高溫低應變連鑄矯直技術，以及下線控溫熱裝等成套先進工藝，為消除特殊鋼大斷面連鑄與熱裝過程裂紋提供了可靠技術保障，首創世界最大規格全弧形特殊鋼連鑄裝備，并建立了基于CAE的鑄機設計規范；開發了大斷面高品質特殊鋼連鑄化生產成套工藝與專有技術。本項成果打破了國外技術壟斷，引領了大斷面特殊鋼連鑄化生產方向。

隨著大斷面連鑄產品的推廣應用，不僅給各個單位和企業帶來了可觀的經濟效益，縮短了下游制造業的加工流程，形成了高效低成本的新產業鏈，促進了我國鋼鐵行業結構調整和產品優化升級，還有力地推動了國家清潔能源行業的發展。

2.5生物冶金（李宏煦）

生物冶金技術，又稱生物浸出技術，通常指礦石的細菌氧化或生物氧化，由自然界存在的微生物進行。這些微生物被稱作適溫細菌，靠無機物生存，對生命無害。這些細菌靠黃鐵礦、砷黃鐵礦和其他金屬硫化物如黃銅礦和銅鈾云母為生。適溫 細菌和其他細菌通常生活在因硫氧化而產生的酸性環境中，如溫泉、火山附近地區和富含硫的地區。

由澳大利亞一家公司培養的適溫細菌最早是在西澳的一礦山中發現的，在含硫的酸性環境中，在高溫條件下對可溶性金屬有很好的聚積作用。適溫細菌和其他“靠吃礦石為生”的細菌如何氧化酸性金屬的機理不得而知。化學和生物作用將酸性金屬氧化變成可溶性的硫酸鹽，不可溶解的貴金屬留在殘留物中，鐵、砷和其他金屬，如銅、鎳和鋅進入溶液。溶液可與殘留物分離，在溶液中和之前，采取傳統的加工方式，如溶劑萃取，來回收賤金屬，如銅。殘留物中可能存在的貴金屬，經細菌氧化后，通過氰化物提取。

常規冶金技術在品位低的礦物加工過程中，成本比較高，污染非常大，使用生物冶金技術，通俗的講就是用含細菌的菌液進行浸泡，這些微生物大多是一些化能自養菌，它們以礦石為食，通過氧化獲取能量，這些礦石由于被氧化，從不溶于水變成可溶，人們就能夠從溶液中提取出礦物。

微生物浸礦是指用含微生物的溶劑從礦石中溶解有價金屬的方法。用微生物處理的礦石多為用傳統方法無法利用的低品位礦、廢石、多金屬共生礦等。微生物浸礦過程機理的研究已有很長的歷史，在細菌的生長、硫化礦分解等方面已有較深刻的認識。細菌浸礦過程是細菌生長及包括化學反應，電化學、動力學現象的硫化礦氧化分解的復雜過程。2.5.1 微生物浸礦工藝

包括堆浸法、地浸法、槽浸法以及攪拌浸出法等。2.5.2 生物濕法冶金

生物濕法冶金是一種很有前途的新工藝，它不產生二氧化硫，投資少，能耗低，試劑消耗少，能經濟地處理低品位、難處理的礦石。目前，這種方法仍處于發展之中，它還必須克服自身的一些局限性，如反應速度慢、細菌對環境的適應性差，超出了一定的溫度范圍細菌難以成活，經不起攪拌，等等。2.5.3 生物浸出

生物浸出是指利用細菌對含有目的元素的礦物進行氧化，被氧化后的目的元素以離子狀態進入溶液中，然后對浸出的溶液進一步進行處理，從中提取有用元素，浸渣被丟棄的過程。如細菌對銅、鋅、鈾、鎳、鈷等硫化礦物的氧化，即屬于生物浸出。2.5.4 尾礦現狀 當前，我國鐵尾礦的排放量增長迅速，堆存量日益增大。據統計，1949-2009年，全國鐵尾礦排放量大約為62億t。據不完全統計，目前我國累計堆存的鐵尾礦量高達50億t左右，而且隨著鐵尾礦排放量的提高，其堆存量日益增大。2010年我國大宗工業固體廢棄物綜合利用率在40%左右，其中粉煤灰的綜合利用率為68 %煤研石的綜合利用率為61%，冶煉渣的綜合利用率為60 %，相比之下尾礦的綜合利用率大大滯后，僅為14%，尤其鐵尾礦的利用率更低為10%以下，與發達國家綜合利用率為60%相比還存在很大的差距。

2.6 冶金流程工程理論及其應用（徐安軍）

通過鋼鐵流程的優化和物質流、能量流、信息網絡集成構建，對鋼鐵工業長流程和短流程關鍵界面匹配、二次能源高效轉化、低品質余熱回收利用、低碳綠色制造、鋼鐵鑄造流程三個功能價值提升等模式優化與關鍵技術深度開發。實現鋼鐵材料與其流程的高效化、綠色化制造。高品質特殊鋼生產應用與關鍵技術

特殊鋼新型強韌化機制與高可靠長壽命機理；耐高溫、應力、腐蝕等服役環境適應性材料設計技術；高潔凈度冶煉、夾雜物精確控制、均質化與組織精細化控制、精確成型與加工等產品質量穩定控制技術；低成本制造及簡化流程技術等關鍵技術。

高性能耐蝕鋼制造關鍵技術

基于產品全生命周期概念的材料設計方法，研發不同腐蝕機理的耐蝕鋼合金成分設計、冶煉、連鑄、控軋控冷、焊接、機械加工等技術，形成具有我國自有知識產權的耐蝕鋼材料體系。低品位難選礦綜合選別和利用技術

低品位難選鐵礦石磨礦-重磁-反浮選技術；釩鈦磁鐵礦綜合利用技術；尾礦細磨-選別綜合再利用技術；復雜難選鐵礦石流態化（閃速、流化床、懸浮焙燒）-磁選關鍵技術；弱還原氣氛形成及控制技術；易氧化粉料冷卻和余熱利用技術及裝備。鋼鐵制造流程余熱減量化與深度化利用技術 2.7 鋁冶金技術現狀（薛濟來）

本部分薛老師主要對鋁冶金的生產工藝流程、其技術發展以及目前世界上各國家的前沿技術進行了簡要介紹，并仔細的分析了我國與美日等國家在輕金屬冶金前沿技術領域的差距以及存在的一些問題。

金屬鋁是性能優異、用途廣泛、關聯度大的基礎輕金屬材料，在國民經濟發展中具有不可替代的重要作用。它具有密度小、塑性高、優良的導電導熱性和抗蝕性等優點，而大量應用于農業、輕工業、軍事工業、交通運輸業和航空航天等領域。目前世界上鋁的冶煉主要采用冰晶石氧化鋁熔鹽電解法煉鋁工藝，然而該法所存在的問題長期以來未能從根本上得到解決，其他煉鋁新工藝的探索研究從未停止過。近些年來，人們對常壓碳熱還原法煉鋁研究較多，然而該法需在2000攝氏度以上才能將金屬鋁還原，且產物金屬鋁與渣相難以分離，最終得到鋁的合金。而氧化鋁真空碳熱還原氯化法煉鋁作為一種新的煉鋁法，理論上真空條件可降低生成金屬鋁的熱力學溫度，工藝流程短，設備簡單，且產物金屬鋁與渣相容易分離。

氧化鋁真空碳熱還原氯化法煉鋁過程分三步進行:

1、氧化鋁碳熱還原過程(50150 Pa，高于1753 K)，Al4O4C+ 3C+ 2AlCl3(g)= 6AlCl(g)+ 4CO(g)

Al4C3+ Al2O3+ 3AlCl3(g)= 9AlCl(g)+ 3CO(g)

Al4O4C+ Al4C3+ Al2O3+ 3C+ 5AlCl3(g)= 15AlCl(g)+ 7CO(g)

3、低價氯化鋁AlCl(g)低溫歧化分解過程(50-200 Pa，低于933 K)，3AlCl(g)= 2Al+ AlCl3(g，s)2.8金屬材料的強化以及高強鋼的開發（王福明）

王福明老師首先向我們介紹了鋼鐵材料將向著高強化、純凈化以及均勻化（成分，組織等），實現長壽化，達到節能減排的發展方向，并通過合金化和熱處理工藝等來實現強韌化（固溶強化、第二相強化、相變強化以及細晶強化，從而實現將金屬學、冶金學與鋼鐵材料研發、品質提高、生產工藝優化等聯系起來。2.8.1 金屬材料的強化機理

金屬材料塑性變形的微觀原理是存在位錯運動

1、位錯是實際晶體中存在的真實缺陷

2、位錯在作用力τ的作用下享有的滑移，最終移除表面而消失。工程結構材料主要在彈性范圍內使用，因此，流變應力的重要性更為突出； 流變應力組成

（1）抑制位錯源開動的應力，稱之為源硬化。

（2）阻力是錯位開始運動之后才起作用的，對位錯的運動起妨礙的作用，稱之為摩擦阻力。

強化金屬材料的思路

點陣阻力：移動位錯使它從一個平衡位置滑移到下一個平衡位置之間的位壘所需要的力，也就是在完整晶體中運動時所受的摩擦阻力；點陣阻力對組織部敏感，它的大小主要決定于鍵合強度和點陣類型；共價鍵的點陣阻力最高，成為位錯運動主要障礙；對于金屬鍵結合的晶體，點陣阻力小，不是主要妨礙，可忽略；除點陣阻力外，金屬材料中位錯運動阻力是隨組織變化而大幅度變化的。提高金屬材料強度的方法是阻止金屬晶體中位錯的運動，設法在金屬中引入大量的晶體缺陷，大大增加位錯之間，位錯和其他晶體缺陷之間的交互作用，從而阻礙位錯的運動，導致金屬抗變形能力大大提高。這就是通常強化的思路和方法。2.8.2金屬材料強化的方法

1、形變強化

2、固溶強化

3、分散強化

4、晶界強化

5、相變強化 2.8.3超低碳貝氏體鋼 為達到超細化要考慮：

1、充分擴大的非再結晶區溫度范圍；

2、變形后有很快的應變誘導析出；

3、冷卻時在貝氏體相變開始前形成較多針狀鐵素體；

4、鋼種高強化后仍有很好的韌性和可焊性；

2.9冶金固廢及二次能源利用新技術（郭占成）

超重力技術是強化多相流傳遞及反應過程的新技術，上個 世紀問世以來，在國內外受到廣泛的重視，由于它的廣泛適用性以及具有傳統設備所不具有的體積小、重量輕、能耗低、易運轉、易維修、安全、可靠、靈活以及更能適應環境 等優點，使得超重力技術在環保和材料生物化工等工業領域中有廣闊的商業化應用前景。

溶劑 焦煤 超重力除塵 鋼水精煉 共生礦冶煉渣 二次超重力鑄造 連鑄 軋機 產品 燒結機 高爐 焦爐 轉爐 冶煉 產品深加工--電鍍，電泳 焦化廢水處理 鋼渣處理： 分離金屬鐵 富集鎂酸鈣 富集磷酸鈣 酸化與熱回酸洗液-電化學處理 傳統流程技術進步—超重力冶金

超重力工程技術的基本原理是利用超重力條件下多相流體系的獨特流動行為，強化相與相之間的相對速度和相互接觸，從而實現高效的傳質傳熱過程和化學反應過程。超重力工程技術是一項突破性地強化“三傳一反”過程的新技術，是適用于能源、材料、石油、化工、環境、生物等多個部門并可帶來巨大經濟效益和社會效益的新技術。獲取超重力的方式主要是通過轉動設備整體或部件形成離心力場，涉及的多相流體系主要包括氣-固體系和氣-液體系。

CaseWesternReserve大學的N.C.Gardner教授從1984年開始，先后在Norton公司，Dow公司支持下對煙氣脫硫和聚和物脫單體進行研究。將超重力技術與冶金工業運用在一起將會是打開一種新的局面。

2.10鋼鐵生命周期的集約化控制技術（李素琴）

2.10.1 研究背景

綠色冶金方興未艾以及環境生態問題已經越來越嚴重，是我們今天研究問題的重要方向。

李素琴老師首先從身邊的問題說起，給我們介紹了霧霾的產生原因：霧霾，顧名思義是霧和霾，但是霧和霾的區別很大。空氣中的灰塵、硫酸、硝酸等顆粒物組成的氣溶膠系統造成視覺障礙的叫霾。霾就是灰霾（煙霞），空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子也能使大氣混濁。將目標物的水平能見度在 1000－10000米的這種現象稱為輕霧或靄（Mist）。形成霧時大氣濕度應該是飽和的（如有大量凝結核存在時，相對濕度不一定達到100%就可能出現飽和）。由于液態水或冰晶組成的霧散射的光與波長關系不大，因而霧看起來呈乳白色或青白色和灰色。

鋼鐵工業的生產過程是化學、物理的變化過程，對環境污染嚴重，被列為污染危害最大的三大部門（冶金、化工和輕工）、六大企業（鋼鐵、煉油、火電、化工、有色金屬冶煉和造紙）的首位。環境污染主要反映在氣、水、渣三個方面。廢氣主要是從燃燒系統排出的。污染過程很復雜，污染也是多方面的，有毒成分主要有二氧化硫、一氧化碳、硫化氫、烴、粉塵等。附近居民受二氧化硫的影響易引起慢性呼吸道系統的病癥。廢水主要有焦化廠的廢水，它含有酚、氰化物、氯化物和硫化物等有害物質。廢水就地浸透污染地下水；排入江河、湖泊則污染地面水，使生活飲用水和水生生物含有害物質，對人體引起不良后果。2.10.2 轉型升級新思路

面對鋼鐵污染的嚴重形式我們必須轉型升級新思路，遵循循環經濟理念，依據工業生態學的原理，進行鋼鐵工業的生命周期管理集約化技術控制，延伸產業鏈，帶動生態服務也發展，實現資源利用的最大化，污染排放的最小化。

采用生態重組的手段，從微觀、中觀和宏觀角度入手進行物質的集成，能量的集成，水系統的集成，技術的集成以及設施的集成與共享，降低資源，能源的消耗，減少萬元GDP的排放量，開發環境友好型產品，帶來經濟效益的同時，提高環境效益和生態效益。

1、源頭——微觀層次

通過改變化學產品或者過程的內在本質來減少或消除有害物質的使用與產生；設計或重新設計化學物質的分子結構，使其具備所需的特性有避免或減少有毒基團的使用與產生；高選擇化學反應，減少副產品，甚至達到原子的經濟性，實現零排放。

2、生命周期管理

一種產品從原料開采開始，經過原料加工，產品制造，產品包裝，運輸和銷售，然后由消費者使用，回用和維修，在最終循環或作為廢棄處理，這一整個過程稱為產品的生命周期，期間進行全過程管理叫做生命周期管理。

3、集約化控制 鋼鐵工業的集約化控制是指在以資源優化配置為原則，以社會福利最大化為目的，組織結構高度集中，大，中，小企業共同互利共生，使鋼鐵工業實現可持續發展的過程。

將具有某種共同特性的企業構成集合或系統，進行結構優化和產品優化，實現優勢互補，增強活力及市場競爭力；采用循環連接技術進行資源優化配置，提高資源利用效率和勞動效率，增加產出；在集約型發展方式下，依靠技術進步和技術創新以及職工素質培養和生產力合理組織和配置，實現和持續發展。2.10.3結語

可以考慮海洋以及軍工產業對鋼鐵的需求方向，新型城鎮化和工業的消費要求，京津冀一體化，北京第二機場用鋼以及建材需求以及出口產品結構與區域布局，生產高附加值鋼種。上下游產業鏈的延伸，包括鋼鐵，渣，塵，尾礦與焦化等，實現高附加值產品開發，帶來更大經濟效益。

脫硫，脫氮以及除塵的高效新技術開發，能源診斷技術與節能技術的開發以及綠色水處理技術研發等集成與優化，會大大降低污染物的排放，帶來經濟利益的同時，帶來生態效益和社會效益。

鋼鐵工業生態化的轉型是必然趨勢。

2.11高爐煉鐵的若干前沿技術（張建良）

張建良老師主要為我們簡要介紹了高爐煉鐵前沿問題，高爐作為鋼鐵企業流程的基礎步驟，對于鋼鐵冶金來說至關重要。張老師主要從中國煉鐵情況與發展形勢；高爐噴吹固體燃料；高爐系統中的有害元素；鋼鐵廠的粉塵處理幾個方面開啟了他的講座課程。

2.11.1 中國煉鐵情況與發展形勢

中國煉鐵的發展情況及形勢大體沒有變化，2014年中國生鐵產量7.11億噸，而世界的生鐵產量11.79億噸。我國鋼鐵生產最多的四個省份，分別是河北，山東，江蘇以及遼寧。鋼鐵對環境的影響已然很嚴峻。總結起來大致分為三個問題，資源問題，環境問題和市場問題。目前中國的鋼鐵需要不斷創新，注重資源環保，追尋綠色低成本之路。2.11.2 高爐噴吹固體燃料

國內外固體燃料發展急劇加速，主要的固態燃料依然是煤粉，焦粉，碳質粉 塵；液態燃料主要是重油，柴油以及煤焦油；氣態燃料主要是天然氣，焦爐煤氣，高爐循環煤氣。其中：煤粉分為煙煤、無煙煤、貧瘦煤、褐煤；碳質粉塵分為高爐除塵灰、焦化除塵灰、轉爐除塵灰；煤化工半焦分為蘭炭、提質煤；城市廢棄物主要包括廢塑料、廢輪胎等。

國內噴吹固體燃料的熱點技術主要有：高爐經濟噴煤比的探索、高爐煤粉有效發熱值、煤化工半焦用于高爐噴吹、高比例低階煤高爐噴吹、生物質用于高爐噴吹。

中國高爐噴吹固體燃料的發展方向：

1、合理采購噴吹煤，優化噴煤結構。

2、結合冶金條件探索經濟噴煤量。

3、繼續拓展高爐噴吹資源。

4、研發生物質、城市廢棄物噴吹工藝。

5、努力提高煤粉燃燒速率。2.11.3 高爐系統中的有害元素

1、堿金屬：增堿后焦炭的強度降低，堿金屬能提高焦炭的CRI，強化焦炭的氣化反應，是焦炭反應后強度急劇降低而粉化，弱化焦炭骨架作用。

2、鋅：侵蝕爐襯，高爐結瘤，破壞鐵礦石和焦炭冶金性能，燒損風口等冷卻設備等。

3、鉛：在高爐中幾乎被全部還原，由于密度高達11.34t/m3，故沉積于死鐵層之下，易破壞爐底磚縫，有可能會造成爐底燒穿。2.11.4鋼鐵廠粉塵處理

含鐵塵泥主要來源于冶煉、軋制等各工序的除塵和廢水處理工藝，一般TFe含量為30%~70%。粉塵主要分一下幾類：鋼鐵工藝中的粉塵主要有：原料準備基塵，燒結、球團塵泥，高爐塵泥，煉鋼塵泥，軋鋼塵泥。按照鐵含量可以分為:低含鐵塵泥（TFe < 30%），中含鐵塵泥（TFe = 30~50%），高含鐵塵泥（TFe >50%）。按照固定碳含量可分為：低碳含鐵塵泥（FC<2%），中碳含鐵塵泥（FC=2~50%）以及高碳含鐵塵泥（FC>50%）。按照Zn元素含量可分為：低鋅含鐵塵泥（Zn<1%），中鋅含鐵塵泥（1%≤Zn≤8%），高鋅含鐵塵泥（Zn >8%）。按照堿金屬含量可分為：低堿含鐵塵泥（K2O+Na2O <0.5%），中堿含鐵塵泥（K2O+Na2O =0.5~1%）以及高堿含鐵塵泥（K2O+Na2O >1%）。

鋼鐵廠處理灰塵的方法主要分為：干式除塵法，以及濕式除塵法。冶金含鐵塵泥的利用方法一般分為四類：燒結球團法作煉鐵原料、煉鋼粉塵作煉鋼化渣劑、直接還原處理、濕法處理工藝。2.12吹氬精煉鋼包內非金屬夾雜物去除機理探究（李京社）

2.12.1 研究背景

高品質鋼的生產過程中，非金屬夾雜物的含量對其影響非常大，大大減少非金屬夾雜物的含量可以加強鋼的質量。李老師向我們介紹了鋼包底吹氬技術，通過這項技術來提高鋼水純凈度，以往研究將其過程的限制環節為氣泡作為促進夾雜物上浮的主要因素。吹氬鋼內在汽泡的驅動下鋼液的平均上升速度的數量級可達0.1m/s，同時，尺寸小于100um的夾雜隨鋼液的跟隨性好，若以此速度上浮，將會在短時間內達到鋼渣界面去除，而實際上電磁攪拌鋼包內夾雜物的去除效果并不亞于吹氬操作。因此，氣泡作為吹氬鋼包內去除夾雜物的主要影響因素還有待商榷。而若夾雜物上浮是去除的限制環節，則隨吹氬量增加，底吹氬鋼包內的鋼液上升速度越大，越有利于夾雜物的上浮去除。但實際情況并非如此，夾雜物的去除效果與吹氬量的選擇之間存在十分重要的關聯，導致實際操作中準確選擇最優氣體用量存在困惑。在此研究背景下，提出了用物理模擬方法對鋼包底吹氬去除夾雜物過程進行了探討，以揭示吹氬量對夾雜物去除過程作用機理的影響規律，為底吹氬鋼包中提高鋼液潔凈度的操作優化提供依據和指導。2.12.2 實驗思想

夾雜物的去除過程主要包括上浮和穿過鋼渣界面兩階段，吹氬量不僅決定鋼液上浮速度，同時也極大影響鋼渣界面行為。為了深入研究理解吹氬量對這兩個階段的影響規律，選擇5個跨度大的氣量，即0.05Nm3/h、0.25 Nm3/h、0.35 Nm3/h、0.45 Nm3/h、0.55 Nm3/h來依次實驗測定。2.12.3 實驗結果與分析

隨著吹氬量增大，鋼包內鋼液循環流速增大，氣泡直徑增加，同時鋼渣界面的形狀也發生顯著變化。循環流速和氣泡尺寸對夾雜物的上浮過程產生重要影響，而鋼渣界面行為對夾雜物被頂渣吸收去除過程有重要影響。上浮與被頂渣吸收均是夾雜物去除過程的重要環節。

若夾雜物上浮是其限制環節，則氣泡尺寸和鋼液上升速度將是關鍵因素；若頂渣吸收是其限制環節，則鋼渣界面行為是其考慮的重要因素。

吹氬量的選擇要兼顧夾雜物的上浮和被頂渣吸附的過程。吹氬量過小時，夾雜物與頂渣接觸時間長，有利于夾雜物穿越鋼渣界面，但夾雜物上浮達到界面時間長，影響其去除效果，此時夾雜物上浮是其去除過程的限制環節。吹氬量過大 時，夾雜物與頂渣接觸幾率增大，與頂渣接觸時間變短，降低了夾雜物去除效果，鋼渣界面的穿越成為了夾雜物去除過程的限制環節。實際生產過程中，可通過控制頂渣和夾雜物的物理性質來促進夾雜物穿越鋼渣界面，從而改善其去除效果。

2.13 電弧爐煉鋼復合吹煉技術的研究于應用（朱榮）

2.13.1 研究背景

電弧爐煉鋼是主要煉鋼方法之一，具有流程短，節能環保等優點。近年國內電弧爐受廢鋼資源緊缺及電價高等影響，生產成本偏高，市場競爭力弱。通過配加鐵水，形成廢鋼和鐵水為主的多元爐料結構。但傳統電弧爐冶煉熔池攪拌弱，動力學條件差，造成爐內物質和能量傳輸慢，抑制了煉鋼反應的快速進行。對廢鋼加鐵水為主要原料的電弧爐冶煉研究國外文獻鮮有報道；從國外引進相關裝備在國內使用時大多水土不服。國內外研究者嘗試采用電弧爐底吹攪拌技術改善上述問題，但均因底吹安全及壽命等技術原因難以實現工程化。2.13.2 研究目標

1、技術難點

（1）爐料結構復雜，原料成分波動大；（2）供氧方式單一，供氧強度難提高，氧氣利用率低；（3）底吹元件壽命低，不能與爐役同步；（4）供電與供氧如何匹配，能量利用不合理。2007年，為解決以上技術難題，提出并著手開發 “電弧爐煉鋼復合吹煉技術”。

2、研究目標

通過對傳統冶煉工藝進行創新，降低電弧爐煉鋼時原料、能量消耗，提高鋼水質量、氧氣利用率和生產效率，實現高效、優質、環保、低成本生產目標，使我國電弧爐煉鋼技術經濟指標達到國際先進水平。2.13.3 研究內容

1、電弧爐煉鋼熔池攪拌強度研究

探明了氧氣射流、電弧磁場和底吹流股對熔池攪拌強度的耦合規律，確定了爐內各區域的攪拌速度，并獲得影響熔池攪拌速度關系式。滿足了不同爐型、爐料結構及冶煉過程對熔池攪拌強度的要求。

2、集束射流技術的拓展應用（1）爐壁模塊化噴吹技術 研發了爐壁噴吹模塊技術，包括集數供氧、噴吹燃料及粉劑等多個單元，具備助熔、脫碳等模式，滿足多種工藝要求。實現了粉劑噴吹的動態切換，滿足泡沫渣、脫磷及控制鋼水過氧化等要求。（2）爐頂集束供氧噴吹技術和埋入式供氧技術

針對高鐵水比的多元爐料，首次開發應用了電氧切換的爐頂集束供氧噴吹技術，提高了供氧效率，改蓋了熔池攪拌強度。首次開發了雙流道埋入式吹氧噴粉工藝，有效地控制了鋼水過氧化，進一步提高了脫磷效果，供氧噴吹裝置與爐齡同步。

3、電弧爐煉鋼安全長壽底吹技術

采用等靜壓成型技術，生產出具有高透氣性、耐高溫、抗熱震及剝落的電弧爐底吹透氣元件。開發了滿足不同爐型及爐料結構的底吹參數控制模塊，保證了底吹攪拌效果。開發了電弧爐底吹攪拌安全控制系統，實現了電弧爐底吹壽命與爐齡同步；底吹爐齡壽命超780爐，達到世界領先水平。

4、復合吹煉技術的工程化應用

研發出電弧爐煉鋼復合吹煉工藝的控制模型及成本控制軟件，保證的冶煉的穩定、降低了生產成本；建立了電弧爐煉鋼脫碳和溫度預報模型，實現了終點碳和溫度預報，碳命中率83.7%（±0.030%），溫度命中率84.0%（±10℃）；建立了“供電-供氧-脫碳-余熱”能量平衡系統，解決了復合吹煉條件下電弧爐生產和余熱回收的協調運行。

2014年該技術被中國金屬學會列為“冶金與新材料產學研協調創新平臺”重點推廣項目，本項目豐富了電弧爐煉鋼技術，推動了冶金科學及相關技術的進步。

第三部分課后感想

冶金行業作為國民經濟重要生產部門，使得冶金工程專業具有良好的發展前景。舉一個比較有代表性的例子。我國是一個產鋼大國，每年的鋼鐵總產量位于世界前列。鋼產量的指標，當然可以作為衡量一個國家經濟發展水平的重要參數，但產量高并不意味著我們就是鋼鐵冶煉的強國。因為，每年我們還要進口不少特種鋼材。在特種鋼材冶煉技術上同先進國家的差距，表明我們冶金工程的發展水平并不高。要改變這種狀況，促進國家從產鋼大國變為鋼鐵強國，就要加大冶金技術人才的培養。所以，冶金工程具備很大的發展潛力。作為北京科技大學的研究生，國家未來冶金的棟梁之才，我們一定要把握住這個機會，為國家的冶金技術貢獻力量，實現自己的人生價值。

第五篇：計算機前沿講座論文

計算機前沿講座論文

圖書館怎么面對云計算

姓名：甘超江 學號：20092460

目錄

摘要：...............................................................................................................3 引言：...............................................................................................................4

1.云計算的概念.........................................................................................5 2.云計算在圖書館中的五大利.....................................................................5 3.云計算的四大弊

4.云計算環境下的圖書館信息安全策略........................................................7 參考文獻：........................................................................................................9

摘要：

云計算是一種新型的基于互聯網的商業計算模型，是多種技術混合演進的結果，具有安全可靠、海量信息存儲、快捷方便等特點。圖書館利用云計算的分布式數據存儲技術和與之相關的虛擬技術實現對海量數據的存儲，能降低存儲和維護成本，具有所存數據安全可靠，輕松實現不同設備間的數據共享等特點。關 鍵 詞：云計算 圖書館 海量數據存儲 存儲技術 虛擬技術

引言：

2009年被認為是“云計算”（Cloud Computing）元年，融合了計算設施、能力和數據的“云”正在成為一種網絡存在方式。在微軟、IBM、Google、Amazon、Sun等IT巨頭的推動下，云計算得到迅速發展，國內外掀起了云計算熱潮。憑借“云”，蘋果、亞馬遜在線銷售音樂、電視、電影、電子書籍和數碼報紙雜志，谷歌免費提供檢索、電子郵件、衛星圖像、地圖、計算、數據保存等網絡服務。而在國內，瑞星，阿里巴巴等網絡服務公司也相繼邁上發展云計算的道路。可見云計算將對互聯網的運作和服務模式產生深刻影響，而作為信息資源存取中心之一的圖書館，在這種云計算時代下，它將面對新的機遇與挑戰。

1.云計算的概念

云計算(Cloud Computing)是一種基于internet的計算，它是在分布式處理.并行處理，網格計算等基礎上提出的一種新型商業計算模型，是一種新興的共享基礎架構的方法。它是面對超大規模的分布式環境，其核心思想是通過網絡將龐大的計算處理程序自動分拆成無數個較小的子程序.再交由多部服務器所組成的龐大系統計算分析之后將處理結果回傳給用戶。其最終目的是充分利用互聯網資源。建立功能強大的計算中心。并基于此提供多種多樣的計算服務，使用戶能夠在不同時間、不同地點便捷的享受各種服務。對于圖書館人而言，雖可能不大理解云計算的內涵，但或多或少已經體驗過或正在使用云計算服務，如googleDoes、Facebook等。重要的是理解云計算實質上是一個有關數據和運行數據計算設備范式如何轉變的問題。這些問題與數字化生活始終緊緊相連。而云計算，把重點轉到遠離這些設備能夠有效地存儲數據和能夠運行的應用和設備上，提供了最簡單的獲取數據和應用程序，這些存儲在不同的地方的互聯網上。但這些數據怎么放?有相應的技術保證才行，一定不是說把所有的數據放到一起才是云計算!云計算的“云”最根本的是虛擬化，是虛擬化計算!虛擬化并不是把所有東西放在一個地方才叫虛擬化。

2.云計算在圖書館中的五大利

超強的計算能力：通過一定的協調調度。云計算模式可以通過數萬乃至百萬的普通計算機之間的聯合來提供超強的、可以與超級計算機相抗衡的計算能力。使用戶完成單臺計算機根本無法完成的任務。在“云”中，使用者只要輸入簡單指令即能得到大量信息。因為在云計算模式中，人們不是從自己的計算機上，也不是從某個指定的服務器上，而是從互聯網絡上，通過各種設備(如移動終端等)獲得所需的信息，因此其速度得到了質的飛躍。

以用戶為中心：在云計算模式中，相關的數據存儲在“云”之中，用戶可以在任何時間、任何地點都可以以某種便捷、方便、安全的方式獲得云中的相關的信息或服務。雖然在“云”里有成千上萬臺計算機為其提供服務，但對于“云”外的用戶來說，他看到只是一個統一的接口界面，用戶使用云服務就如通過互聯網使用本地計算機一樣的方便。

3)實現綠色數據計算：人們需要監管能力更強的計算模型，來充分提高計算效率，不僅僅是計算資源的利用率，而且是從物理上降低設備能耗。云計算的出現大大加快了實現綠色數據計算的步伐。

4)降低了數據外泄的可能性：這也是云計算服務商討論最多的一個優點。在云計算之前，數據容易被盜，而隨著云計算的推廣以后。用戶可以把自己的數據放在“云”中，只要用戶能夠接人互聯網就能夠根據需要隨時存取，為網絡應用提供了幾乎無限多的可能，為存儲和管理數據提供了幾乎無限的空間。

5)經濟實惠：云計算中，用戶只需花少量的錢來租用相關的云服務商所提供的相關服務即可。它可以讓用戶利用很少的投資獲得較大的回報。不必擔心自己所購買的IT產品被淘汰，因為具體的硬件配置和更新都是由云服務提供商來提供的。用戶所需做的只是通過各種設備享受云服務所提供自己需求的信息、知識、服務等。

目前國外諸多圖書館組織與協會已在探討圖書館如何使用云計算，比如圖書館使用云計算提供用戶個性化和本地化信息尋求的模式?云可以節省資金和資源使圖書館利用計算機設備更有效嗎?用戶如何與云交互?我們的服務可能需要修改，以適應新出現的用戶模式?有一點是肯定的，無論以何種方式，我們認為對圖書館計算基礎設施和架構均需要改變，以便有效地利用云計算。云計算時代已經到來，圖書館需要開始思考如何調整服務，以便有效地適應用戶與圖書館互動。

3.云計算的四大弊

雖然云計算技術目前還處于商用的初級階段.還有許多問題困擾著云計算服務提供商。隨著云計算技術進一步發展，以及云計算理念被用戶的廣泛接受，云計算技術必將成為最為重要的基礎設施，基于云計算平臺的應用也將成為人們最重要的選擇。作為圖書館工作人員需要認真追蹤研究以下幾個方面：

3.1需要確認是否把整個圖書館資源放到“云”中。從理論上說，利用云計算技術，用戶只需要通過本地終端就可以通過互聯網使用圖書館的相關資源。但實際上，為了安全和穩定。也為了在“云”服務中斷或失效時，圖書館仍然能夠正常地提供相關的服務，圖書館顯然不能把所有的數據資源都放在”云“中.必然要繼續在本地保存一些常規的重要的數據依此來作為“云”數據的一個備份。因此，云計算模式并不會完全推翻圖書館現有的數據部署模式，而是在保留原有模式的基礎上，使現有的部署模式與云計算模式進行融合，作為現有部署模式的有效補充。圖書館應對現有的數據進行整理，通過研究來確立哪些數據資源可以放到“云”中，哪些數據必須在圖書館現有的模式中予以保留，這是值得圖書館員需要認真研究的一個方面。

3.2數據據位置問題。在現在運行的系統中，許多用戶并不清楚自己的數據儲存在哪里。用戶應當詢問服務提供商數據是否存儲在專門管轄的位置，以及他們是否遵循當地的隱私協議。所以在建設圖書館這樣的公共服務機構的數據庫時，可以由國家來主導，成立專門的機構來負責“云”的建立。

3.3版權問題。在云計算模式中，各個加入云計算模式的圖書館之間可以通過有關的協議共享彼此的信息資源.就像用戶使用本館的電子資源和使用他館的電子資源一樣。因此在這里帶來了版權糾紛問題。因此，圖書館界應針對在云計算模式下的信息資源共享中引起的版權糾紛問題制定切實可行的方案，從而方便用戶使用各館信息資源。

4)所網絡的建設問題。由于云計算也是建立在網絡的基礎上，所以網絡的暢通與否就關系到圖書館的資源能否順利的利用與共享。這是最基礎，也是最關鍵的問題。

4.云計算環境下的圖書館信息安全策略

針對上述云計算的安全風險及數字圖書館的安全需求，圖書館在云計算的應用過程中應重點關注以下幾方面的安全策略。

4.1相關標準及政策法規的制定與完善 在云計算應用過程中，圖書館界應該組織對于應用云計算所需的標準和相關協議的研究，形成行業的應用規范。同時，由于信息安全和保密問題，更多的是政策層面的問題，云計算企業的管理政策、企業信譽、甚至國家政策，都可能對云計算信息資源的安全造成極大的影響，所以需要整個產業鏈中的各利益相關者(包括圖書館)在發展過程中不斷磨合、談判和研究，以促成相關管理章程或政策法規制度的出臺，從而對知識產權保護、責任追究及各方權益提供有力保障。

4.2圖書館信息資源的安全存儲與管理 云計算環境下為了保證圖書館數據的萬無一失，對于服務商和圖書館來說，都應該采取更為安全有效的技術手段。一方面，作為服務商應采用目前最為先進的虛擬化海量存儲技術來管理和存儲數據資源。虛擬化海量存儲技術是采用數據副本的方式進行容錯，它不需要冗余設備，通過對每個虛擬盤創建多個副本來提高數據可用性和訪問性能，更適于在云環境下的海量存儲網絡系統中實現。另一方面對于圖書館而言，各館也應自行對館藏各種數據資源進行及時、全面的備份并長期、可靠地保存。

4.3圖書館信息資源的保密性與完整性實現 云計算環境下為了保證“云”中的信息資源在存儲和傳輸過程中不被非法下載或惡意篡改，應加快信息安全基礎設施建設，推進其核心內容公鑰基礎設施PKI的應用。PKI(Public Key infrastructure)是提供公鑰加密和數字簽名服務的系統或平臺，由公開密鑰密碼技術、數字證書、證書發放機構(CA)和關于公開密鑰的安全策略等基本成分共同組成。PKI的建設和應用，使云環境下的圖書館可以在各種網絡應用中方便地使用加密和數字簽名技術，從而保證了數據的機密性和完整性，為圖書館營造起一個安全的網絡運行環境。

4.4圖書館信息資源的操作權限管理 云計算環境下的圖書館可以根據用戶信息需求的不同，將用戶從低到高劃分為若干個層級，并嚴格控制用戶對資源的訪問權限。目前較為成熟的權限管理與控制技術是特權管理基礎設施PMI(Privilege Management Infrastructure)，它是基于屬性證書(AC)的授權管理平臺，它以PKI體系為基礎，向所有用戶提供與應用相關的授權服務，能夠在用戶請求服務時進行權限驗證，成為用戶和服務提供者間的安全通信基礎。圖書館通過PMI進行授權管理，使普通用戶登錄進入“云”后只能根據事先指派的角色進行數據查詢；而承擔圖書館數據維護工作的用戶登錄系統后，則能夠按照該管理員的角色分派相應的操作權限，完成具體的數據維護工作。

4.5圖書館信息資源的用戶訪問控制 云計算環境下的用戶身份認證對于數據安全起到至關重要的作用，只有通過認證的授權用戶才能訪問云中的相應的信息資源。由于云計算環境的異構性、動態性、跨組織性等特點，不可能要求用戶在使用每一個云資源之前都要進行身份認證，因此云環境下的圖書館可采用單點登錄的統一身份認證方式，被授權的圖書館用戶只需主動地進行一次身份認證，隨后便可以訪問其他被授權的資源。通過單點登錄的統一身份認證與PMI權限控制技術，能夠根據不同用戶的層級對應地設置不同的資源層級訪問權限，二者形成匹配性，從而嚴格控制用戶對資源的訪問，以有效地保證數據與服務安全。

參考文獻：

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