第一篇：信息檢索技術論文

近年來，計算機技術、語言學以及人工智能技術的發展促進了整個信息檢索技術領域的發展。今天小編要給大家介紹的便是信息檢索技術論文，歡迎閱讀！

信息檢索技術論文

[摘要]通過對近年來計算機科學、人工智能、專利文獻加工等領域的發展進行總結，從多語言混合檢索、分類檢索、語義檢索、圖像檢索以及輔助技術五個方面介紹專利文獻計算機檢索技術的最新發展。機器翻譯技術和多邊共同分類體系的完善有助于提高計算機檢索效率、消除語言障礙，而語義檢索、圖像檢索和文獻自動處理技術的發展有望使面向不同層次用戶的計算機智能化檢索系統得以實現。

[關鍵詞]專利文獻 計算機檢索 語義檢索 圖像檢索

1、前言

近年來，計算機技術、語言學以及人工智能技術的發展促進了整個信息檢索技術領域的發展，專利文獻的計算機檢索技術正成為情報檢索領域研究的熱點。下文擬從多語言混合檢索、分類檢索、語義檢索、圖像檢索以及輔助技術五個方面介紹專利文獻計算機檢索技術的最新發展。

2、多語言混合檢索

專利文獻是由各國、各地區專利局或世界知識產權局出版的官方文獻，因此一般以各局官方語言出版。雖然大部分專利文獻是英語文獻，但是仍然存在大量日文、中文、德文、法文及其他語種的文獻。出版語言的多樣性給專利文獻的檢索和利用帶來了極大的障礙，要實現多語言混合檢索，機器翻譯是必不可少的技術。目前一些專利局在其上推出了機器翻譯系統，例如我國國家知識產權局提供有漢英機器翻譯，日本特許廳提供有日英機器翻譯，韓國知識產權局提供有韓英機器翻譯等，上述網絡機器翻譯系統對其他國家的用戶閱讀方便和使用本國專利文獻起到了幫助作用。

隨著計算機技術的發展，機器翻譯的技術也迅速發展，從傳統的基于規則的機器翻譯擴展到了基于實例或模版的機器翻譯、統計機器翻譯等。尤其是近年來語言學和人工智能技術的發展，以語義描述或以知識描述為特征的智能機器翻譯系統正逐步成為研究的熱點。專利文獻作為一種特殊的科技文獻，由于其具有特定的句法和語言結構，同時例如權利要求書等具有法律公示性文件的作用，這對翻譯的準確性提出了更高的要求，已有研究者通過在機器翻譯系統內集成多個翻譯引擎、對不同特點的內容使用不同引擎翻譯的方式來提高翻譯質量。

已有的機器翻譯系統基本局限于單篇文獻的機器翻譯，無法實現真正的多語言混合檢索。多語言混合檢索系統不僅可以允許混合語言的檢索式，而且同一個檢索式還可以對不同語言的專利文獻進行檢索，其實現方式主要有如下三種：翻譯檢索式、翻譯文獻或者兩者相結合的混合式。翻譯檢索式的工作量小，比較適合于因特網檢索，但由于檢索式通常缺乏語境，翻譯難度較大;翻譯文獻的方式雖然有利于提高翻譯質量，進而有利于文獻檢索，但存在的主要問題是翻譯量太大、翻譯時間長。

3、分類檢索

分類號一直是專利文獻檢索的重要手段。目前除了基本涵蓋各國專利文獻的國際專利分類(IPC)之外，美國專利商標局、日本特許廳和歐洲專利局各自都有自己的分類體系，分別是UC、FI/FT和ECLA。IPC雖然通用，但存在分類標準不統一、分類條目不夠完備、文獻分類更新不及時等缺陷，導致使用IPC檢索的效果欠佳。UC和FI/FT分別只能檢索美國和日本的專利文獻，ECLA雖然能夠檢索到多國的文獻，但仍然不能有效地檢索日本、韓國、中國等國的專利文獻。

為改善這種局面，美國、日本和歐洲自2000年即開始了“三邊分類和諧計劃”，該計劃旨在推進ECLA、UC和FI三個分類體系的融合以增強分類號檢索的功能，同時對現有IPC分類體系提出改進建議。依據2009年召開的第27次三邊會議，韓國知識產權局已經加入上述計劃，而中國國家知識產權局也以觀察國的身份參與這項工作。此外，近年來美國專利商標局、日本特許廳、歐洲專利局、韓國知識產權局和中國國家知識產權局五局積極開展合作，其中一個重要的合作項目是“共同的分類”。該項目的實施將有利于提高分類的一致性，擴展或細化部分技術領域的分類，進而提高檢索的效率和質量。

不管是美日歐三方開展的“三邊分類和諧計劃”，還是五局共同開展的“共同的分類”項目，都必將推進專利文獻分類體系的進一步發展，實現真正意義上的“基于檢索的分類”，進一步增強分類號在專利文獻計算機檢索中的作用。

4、語義檢索

當前專利文獻檢索的主要手段為關鍵詞和分類號檢索，而由于一詞多義、一義多詞，專利文獻撰寫、加工和翻譯質量不一以及關鍵詞的機械匹配等問題，本質上決定了其查全率和查準率受限制。隨著計算技術、人工智能、自然語言處理等技術的發展，搜索引擎的智能化有望從根本上提高現有檢索系統的檢索質量。

搜索引擎的智能化具體表現為語義檢索，也稱為知識檢索或概念檢索。語義檢索是對檢索條件、信息組織及檢索結果顯示賦予一定語義成分的一種新的檢索方式。語義檢索的本質在于以語義為對象進行搜索，而不是對字符串進行簡單的機械匹配，因此可避免關鍵詞匹配檢索中由于詞和義不對應所導致的問題。

語義檢索過程一般包括對被檢索的文檔以及輸入的檢索式進行語義分析和匹配處理。這種語義分析處理依賴于詞匯的語義描述技術以及分別用于詞義鑒別和詞匯過濾的語義識別技術和詞匯鏈算法。可以通過諸如WordNet等語義詞典對詞匯實現較完備的語義描述，保證人和機器對詞匯的理解一致。

最新發展的潛在語義索引通過將文獻搜索過程中的向量空間模型和奇異值分解相結合，可以揭示文檔中的詞間關系，因而適于構建專利文獻搜索引擎”…。利用語義進行檢索還可以將專利文獻中的非技術性信息考慮在內，例如將特定的技術概念和申請人、發明人等信息進行語義聯系。此外，語義檢索還可以從用戶角度出發，考慮用戶的檢索需求，從而為諸如查新、侵權等不同目的的檢索提供相應的結果。

近年來國內一些開發商也紛紛提供具有語義檢索功能的專利文獻檢索系統，例如東方靈盾開發的專利檢索系統和Patenticst網站。Patentics網站除了可以實現傳統的關鍵詞檢索功能，還支持語義檢索，僅通過輸入檢索所針對的專利文獻號，即可自動對其進行語義分析、文獻檢索，并對結果進行相關度排序。當前專利文獻檢索領域還未廣泛應用語義檢索，但隨著研究的深入，相信未來的搜索引擎不僅能利用語義技術提高檢索的效率，還有望能對檢索結果進行分析、評價，甚至自動生成檢索報告。

5、圖像檢索

根據對圖像檢索所使用方法的特征可以分為基于文本的圖像檢索法(TBIR)和基于內容的圖像檢索法(cBIR)。專利文獻一般都帶有大量的附圖，包括機械結構或化學結構式附圖、電路圖、方框圖、流程圖或曲線圖等。與傳統的關鍵詞檢索和分類號檢索相比，CBIR更加直觀、快速，而且可以克服因文字表述差異而導致的漏檢，因此它正在成為專利文獻檢索領域的研究熱點。專利文獻的附圖都是黑白二元圖像(本文

所稱專利是指發明和實用新型專利，不包括外觀設計專利)，不存在顏色和紋理等特征，因此專利文獻的圖像檢索主要是基于形狀和區域的圖像特征。

雖然目前還沒有成熟的專利文獻圖像檢索系統，但一些研究機構已經開發出若干可專門用于專利文獻的圖像檢索原型系統，例如IIT Kanpur的PATseek、Informatics and Telematics Institute的PatMediat以及LTUtechnologies公司的ImageSeeker等。PATseek專門針對美國專利文獻進行圖像檢索，而PatMedia網站上的試驗系統僅針對歐洲專利局的專利文獻，這兩個圖像檢索系統都可實現直接輸入待檢索的圖像，系統自動進行相似度匹配，直接提供專利附圖，同時還可以進行基于文本的圖像檢索。

典型的專利圖像檢索系統包括專利文獻處理部分和圖像檢索部分，如圖1所示：

文獻處理部分又進一步包括文獻預處理和視覺、文本元數據提取和索引兩部分。前者是找出文獻中的圖形和對應的文字描述;后者則是進一步進行圖像特征分析和文本分析，分別提取基本的圖像特征以及能夠表示圖形含義的高層語義特征的關鍵詞，由此分別形成索引后的圖形特征矢量庫、圖像庫、文本描述關鍵詞庫和知識庫。在圖像檢索部分，基于上述提取的元數據，進行圖像相似度匹配，同時還可以基于文本進行圖像檢索。與一般領域的圖形檢索相比，由于專利文獻中每幅圖形一般都對應有文字描述，即使不再進行人工標注或自動標注，都能提取到較好的高層語義特征，這對提高專利文獻圖形檢索的準確性非常有幫助。

目前，專利文獻圖像檢索系統僅處于試驗階段，只能對數量非常少的特定專利文獻進行檢索，且檢索結果相關度還不是很高，但由于圖像檢索具有其他任何檢索方式都不具備的優點，相信隨著人們對專利文獻圖像檢索技術的進一步研究以及語義檢索技術的進一步發展，實現高精度的圖像檢索必將成為現實。

6、輔助技術

高質量的專利文獻是提高檢索質量的基礎。專利文獻分類、標引和摘要改寫是專利文獻加工的主要內容。傳統的專利文獻加工方法主要依賴于人工，其成本高且速度受限制，質量不統一。隨著人工智能和計算機技術的發展，開始出現對專利文獻進行自動分類、自動標引、自動摘要和自動聚類。

專利文獻自動分類已經在歐洲、美國、日本得到了廣泛的研究和嘗試。例如歐洲專利局已經利用自然語言處理的相關技術實現了專利文獻的自動初分類;對日本專利文獻自動分類研究表明，對于使用K臨近算法進行自動分類的情況下，先將專利文獻按部分結構化為語義單元可以提高74%的效率。

PATExpert代表了目前較先進的專利文獻自動處理技術的發展，通過基于語義網的語義處理技術實現了面向內容的專利文獻自動處理，其中的一個主要技術是利用一定的語義表示結構實現專利文獻知識層面的表達。該系統可以執行的處理任務包括：專利文獻內容和元數據的自動抽取;全文、圖像、相關性搜索引擎;專利文獻的自動分類和聚類;面向多語言的輔助理解工具;專利價值自動評估等。

國內有一些研究機構開展了大量的基于IPC體系的專利文獻自動分類的研究，這些研究大部分集中在統計分類技術。近年來隨著人工智能技術的興起，基于人工智能或語義的專利文獻自動分類發展迅速，例如上文提到的Patentics試驗系統也開始嘗試對專利文獻進行自動分類。

中文專利文獻的自動處理仍處于研究階段，雖然國外專利文獻自動處理已經積累了許多寶貴經驗，但由于中文表述的特殊性，許多技術還待消化和開發，例如漢語詞匯之間的分詞技術是制約自動標引質量的一個障礙。隨著信息處理自動化相關技術的發展，專利文獻的自動分類、自動標引、自動聚類和自動摘要正在逐步由半自動走向全自動化，這給搜索引擎的發展帶來了極大的便利。同時，利用語義技術實現基于內容的自動處理將是未來的發展主流，也是提高專利文獻自動處理質量的主要手段。

7、結語

專利文獻計算機檢索是一個涉及了多學科的研究領域，其中以語義檢索為核心的技術推動了搜索引擎、機器翻譯、圖像檢索等相關技術的發展，而由于專利文獻的特殊性，分類體系和文獻自動處理技術也在其中占據了重要地位。隨著研究的進一步深入，現存的語言障礙和檢索效率低下等缺陷在不久的將來必將逐漸被克服，不同層次的用戶有望借助于智能化的自動檢索系統便利地實現專業化檢索。

第二篇：信息檢索技術論文

期末課程論文

論文標題：課程名稱：信息檢索技術課程編號：學生姓名：潘國偉學生學號：所在學院：計算機科學與工程學院學習專業：計算機科學與技術課程教師：

基于音頻的信息檢索

1220500 1100310220

王

沖

2013年7月3 日

引言：

進入知識經濟時代，知識管理、知識服務的理念得到廣泛認同，信息檢索技術也由基于關鍵詞的信息檢索逐步轉向針對內容的基于知識的信息檢索。較之前者，其檢索結果更準確，更貼近用戶需求。信息檢索是將信息按照一定的規律組織起來，找到所需信息的過程和技術，簡單的說，就是信息的有序化識別和查找。信息檢索效率就是實施識別和查找過程的效率。信息檢索效率不僅是影響信息檢索工具價值的重要因素，也是評價信息檢索技術發展的重要指標。目前一些基于文本的Web引擎，如Google，Baidu，功能已非常強大，但還缺乏比較實用的音頻搜索引擎。Internet上的多媒體流非常巨大，需要一些高效的搜索引擎從浩如煙海的數據中找出需要的信息。另外，音頻檢索在輔助視頻檢索和卡拉OK檢索系統以及軍事、刑偵領域方面都有巨大的應用價值和廣闊的研究前景。

基于內容的音頻檢基索關鍵技術

問題：

傳統的方法，其主要缺點有：

一是當數據量越來越多時，人工注釋的工作量加大；

二是人對音頻的感知有時難以用文字注釋表達清楚，人工注釋存在不完整性和主觀性； 三是不能支持實時音頻數據流的檢索。

這里主要綜述了音頻檢索方法，討論了一些音頻檢索中的關鍵技術：音頻特征提取、音頻分類、語音識別技術等。總體介紹：

語音識別技術概述

語音識別技術，也被稱為自動語音識別（Automatic Speech Recognition, ASR），其目標是將人類的語音中的詞匯內容轉換為計算機可讀的輸入，例如按鍵、二進制編碼或者字符序列。與說話人識別及說話人確認不同，后者嘗試識別或確認發出語音的說話人而非其中所包含的詞匯內容。

語音識別技術是以語音信號處理為研究對象，讓機器接收并識別、理解語音信號，并將其轉換為相應數字信號的技術。讓機器聽懂人類的語言，這是人們長期以來夢寐以求的事情，而語音識別是一門非常復雜的交叉性學科，它涉及語音語言學、計算機科學、信號處理學、生理學、心理學等一系列學科，是模式識別的重要分支。50年代，是語音識別研究工作的開始時期，它以貝爾實驗室研制成功可識別十個數字的Audry系統為標志。20世紀80年代語言識別研究進一步走向深入，基于特定人孤立語音技術的系統研制成功。在過去的30年里，隱馬爾可夫模型和人工神經元網絡在語音識別中得到了成功的應用。

語音識別技術所涉及的領域包括：信號處理、模式識別、概率論和信息論、發聲機理和聽覺機理、人工智能等等。并通過算法和計算機技術相結合的方式來實現。目前，這樣的系統能夠做到識別理解數十萬條詞匯的連續語音信號。這種現代模式識別系統除了在語音領域的應用外，還可以廣泛應用于信號處理和模式識別的其他領域。語音識別一般分為兩個步驟:

學習和識別階段。學習階段的任務是建立識別基本單元的聲學模型以及語言模型。識別階段是將輸入的目標語言的特征參數和模型進行比較，得到識別結果。語音識別系統本質上講是一種模式識別系統，其原理如下圖所示：

圖1語音識別原理示意圖

語音信號的獲取

計算機聲卡作為語音信號與計算機的接口卡件，其最基本的一項功能就是A/D轉換。聲卡是pc的一種多媒體設備，可以用windows的MCI（Media Control Interface)命令來控制聲卡。

圖3信號獲取過程中相關函數使用流程示意圖

音頻檢索的基本方法

音頻檢索第一步是建立數據庫，對音頻數據進行特征提取，并通過特征對數據聚類。音頻檢索主要采用示例查詢方式（Query by example），用戶通過查詢界面選擇一個查詢例子，并設定屬性值，然后提交查詢。系統對用戶選擇的示例提取特征，結合屬性值確定查詢特征矢量，并對特征矢量進行模糊聚類，然后檢索引擎對特征矢量與聚類參數集匹配，按相關性排序后通過查詢接口返回給用戶。相似音頻例子檢索

相似音頻例子檢索是指基于用戶提交的查詢音頻，得到最相似的音頻，即計算音頻特征的距離。對音頻數據提取特征后，假設共N個特征，則形成了一個N維特征矢量的序列。為了縮減數據量而又不失掉每個音頻原來的特征，可以對N維特征矢量進行聚類，提取出固定數目的質心來表示音頻,即用聚類質心來為音頻建立索引。一般采用模糊聚類法，模糊聚類首先要對N維特征矢量進行歸一化，一般采用高斯歸一化。音頻分類識別

音頻分類是判斷一個給定樣本所在的類別，其任務是通過相似度匹配算法將相似音頻歸屬到一類，屬于模式識別的問題。首先應提供適量的訓練樣本，比如選取足量的音樂文件，然后提取樣本特征，類似如上所述進行聚類處理，不同的是將每類的全體文件看成一個音頻數據來處理，計算該類的樣本模板。

判斷文件的類別時，與計算音頻相似度類似，計算音頻的模板與各類模板間的距離，當距離小于某一閾值或為最小距離時，則此時的類即為文件所在的類。結

語

本文闡述了基于音頻檢索的一些常用技術及相關問題，包括音頻特征提取、相似音頻檢索及音頻分類。基于音頻檢索是一個涵蓋十分廣泛的研究領域與想好處理，人感知心理研究，語音識別等科學密切相關。為使計算機與人一樣能自動對音頻語義實現自動理解并根據語義高級內容進行音頻檢索，還要面臨很大挑戰。參考文獻：

[1] 盧 堅, 陳毅松, 孫正興, 等.基于隱馬爾可夫模型的音頻自動分類[J].軟件學報, 2002, 13(8): 1 593-597.[2] 莊越挺, 潘云鶴, 吳 飛.網上多媒體信息分析與檢索[M].北京：清華大學出版社，2002.[3] 李國輝，李恒峰.基于內容的音頻檢索：概念和方法[J].小型微型計算機系統, 2000,(11): 1 173-1 177.[4]尹江艷.基于HMM和ANN語音識別研究[J].2007.4:14 [5] 柳春 語音識別技術研究進展[J] 甘肅科技 2008/09 [6劉幺和 語音識別與控制應用技術[M] 北京科學出版社 2008

文中涉及的公式：

Em?1N?[x(n)]m2

頻率中心 是度量聲音亮度（brightness）的指標，計算公式為

WFC??0F(w)wdw/E

第三篇：信息檢索論文

《現代信息檢索》課程心得體會

摘要：為了培養大學生對科技信息資源檢索與利用的能力，我校開設了現代信息檢索這門課程。人文社科學院11策劃班在本學期開設的這門課程，通過8周的學習，我們掌握的大量有關信息檢索方面的知識，同時本人對于此次課程學習也有一些感想和心得。這些對于我們未來的學習都有很大的幫助。

關鍵詞：信息檢索、課程學習、心得體會

在信息爆炸的2l世紀，面對海量信息包圍的困境。除了智商、情商。決定人生成敗與否的關鍵因素是什么?是搜商——人類一種通過工具獲取新知識的能力(搜索能力)。因此具備敏感的信息意識，掌握先進的信息檢索技術，并能熟練利用各種豐富的信息資源，成為高等院校培養的跨世紀人才所必備的知識和技能。為了培養大學生對科技信息資源檢索與利用的能力，我校開設了現代信息檢索這門課程。這是一門實用性和操作性很強的課程，以介紹各種信息資源的檢索方法和檢索技巧為主要內容，是培養大學生的學習能力、動手能力及創新能力的重要工具課程，同時能使大學生在短時間內從海量的信息資源中找出符合自己需求的科技信息。作為大四學生的我們即將迎來畢業，隨之而來的是畢業論文的撰寫，通過這門課的學習，我們學會了論文的收集與整理。下面我從幾點來闡述我對這門課程的理解與感受：

一、大學生信息素質教育的現狀

《現代信息檢索》課的重點是掌握檢索知識和檢索方法，利用網絡和虛擬數據庫等信息資源，運用檢索工具查閱文獻信息，獲取所需的文獻資料。但如何將這些文獻信息轉化為更有價值的知識，如何將信息檢索與大學生科技創新緊密結合起來，促進人才的創新培養，仍然是有待進一步解決的問題。就我們學校而言，如果不是開設這門課程，我們大多數情況下都是自己摸索著進行信息檢索，并且只會一些簡單的檢索方法。通過這門課的學習，我發現這門課的實際用途還是挺大的，不管是進圖書館借閱書籍還是對于論文的撰寫都有很大的幫助。

二、大學生信息素質教育的目標

大學生信息素質教育著力提高學生敏感主動的信息意識，加強學生對信息的敏感程度才能使其自覺地捕捉、分析、判斷和吸收信息，將潛在的信息需求表達出來，并實施具體的信息行為。同時也會提高學生獲取信息的能力，制定科學的檢索策略，通過各種檢索途徑，用不同的檢索方法獲取信息。最后有利于終身學習和信息創新能力的發展，信息的獲取、分析評價和利用能力是終身學習必須具備的能力，只有具備了這樣的能力才能實現終身學習的目的。

三、本學期學習的情況

由于課程開設在大四上學期，我想主要是為了我們畢業論文的撰寫和未來的長期發展做準備的。理論課，我們主要學習了關于信息的概念、信息檢索原理、檢索語言、檢索技術、檢索策略等理論知識，老師的講解讓我們充分的理解了有關信息檢索方面的知識。理論課程之間也穿插著實踐課程的學習，我們進入圖書館閱覽室，以4人為一小組的形式進行實踐操作。我們根據題目要求進行檢索，在這個過程中老師給予了我們很大的幫助。

最后一次的實踐課程我們進入機房進行網上信息檢索。由于互聯網的發展和普及，也要求我們對互聯網信息資源搜索有一定的了解。我們重點學習了國內主要的信息檢索系統：維普、中國知網、萬方和超星數字圖書館，以及特種文獻檢索系統(專利文獻、會議文獻和學位論文等)的使用。我們在做題的過程中全面地進行信息搜索，進行綜合分析了解了一些要求，如注明參考文獻、檢索方法和檢索步驟等。

上機實際操作的課程，讓我們自己獨立制定檢索策略，包括檢索詞的擬定、檢索字段的選擇、檢索式的構建、檢索年代的限定和檢索方法的選擇等，然后進行具體的檢索操作、檢索結果評價分析。根據分析結果重新調整檢索策略，直至最終得到滿意的檢索結果。課題檢索完成的過程中．我們將檢索策略、檢索步驟和檢索結果寫在word文檔中，形成檢索報告，以此來呈現我們的學習效果。整個實踐的過程讓我們體會到選擇檢索詞不是一蹴而就的，而是一個反復修正的過程，只有這樣才能很好地完成一個檢索課題。同時我們也與老師進行了交流，可提高了我們的知識面和參與度。此外通過上機，我們在練習過程中能夠檢索到大量的學科專業信息，讓我們經歷檢索課題的全過程。學會分析課題和調整檢索策略，使我們的檢索技能得到全面提高，同時可也激發了我們強烈的學習欲望和科研興趣。

四、信息檢索與畢業論文開展

畢業設計和學位論文作為一種學習、實踐、探索和創新相結合的綜合教學，它是對大學生所學知識深度和廣度的全面檢驗，是大學生信息素養水平高低的綜合體現。而信息資源的占有情況．直接關系到科技論文水準的高低。因此在大四上學期學校給我們開設的這門課程，有效的提高了我們對于畢業論文撰寫的認識。從原來不知道怎么寫，應該從哪收集資料，到現在會運用適當的檢索工具進行檢索，我們對于畢業論文的撰寫已經有了一個很好的開始。

五、結語

信息檢索課作為高等學校提高學生信息素質，培養學生創新精神和科研創新能力的主要課程，承擔著培養學生查找和獲取知識的信息能力的任務。本文針對現階現代信息檢索課程開設的現狀、目標以及自己的一些感想和心得體會，以期對該課程未來的學習有所幫助。

參考文獻：

[1] 方彩霞.實用科技信息資源檢索與利用課程的教學探索[J].科技視界，2012,，(9)：68—69.[2] 王麗蕊.高校信息檢索課程教學現狀與改革研究[J].科技資訊，2012，：(26)：225.[3] 湯凝.《科技信息檢索》教學新模式的研究[J].江蘇技術師范學院學報，2011,，17(7)：78—81.

第四篇：信息檢索論文

應用化學

化學與化工信息檢索論文

題目:造紙污水處理技術現狀及進展

學生姓名------學號--------專業應用化學指導教師----

2010年12月 25日

造紙污水處理技術現狀及進展

摘要：本文在查閱相關資料的基礎上，介紹了國內外的造紙廢水處理的常用方法，并對各種方法進行了評價和分析，綜述了造紙廢水處理研究的現狀和進展。

關鍵詞:造紙；廢水處理；治理技術

隨著造紙工業的迅速發展，造紙工業廢水已經成為水環境的重要污染源之一。在造紙過程中，除纖維素和部分半纖維素之外的大量有機物要進入廢水中，并且即使經過充分的廢液回收利用，也還是或多或少地會有一些纖維素和半纖維素流失進入廢水中。含有大量有機物的造紙廢水排入水體，對水體會造成不同程度的污染。同時造紙過程中通常還需要加入一些必要的化學藥劑和化學助劑，這些物質流失進入水體中更是加重了水體污染[1]。造紙工業的漂白工段通常是采用含氯化合物漂白，導致排出的漂白廢水中含有大量的氯化有機物，其中的氯苯酚、氯化脂肪酸、氯化樹脂酸、dioxin等有毒且難以處理的氯化有 機物，對環境中的生物具有強烈的毒害、致畸、致多發性腦神經病變作用[2]，因此如何有效地去除造紙廢 水中的含氯有機物已經成為廢水處理的一大難題。本文在查閱大量文獻資料的基礎上主要介紹國內外處理造紙廢水的方法和新技術，并就國內外治理造紙廢水的現狀和未來的發展前景加以評述。

1概況

據經貿委粗略估計，目前我國大小造紙廠約有近萬家。造紙工業總的特點是：使用原料種類多、生產工藝類型多、中小企業多、技術裝備落后者多。調查統計表明，造紙工業廢水年排放總量達17億t，占工業廢 水總排放量的10以上。造 紙工業廢水主要包括黑液或紅液(蒸煮制漿廢水)、中段廢水(制漿洗滌、篩選、漂白廢水)、造紙 白水(抄紙廢水)三大類，其中蒸煮黑液的環境污染最為嚴重，占整個造紙工業污染的90%。制漿廢水 BOD、COD、SS、pH、色度、濁度等均嚴重超標；中段廢水成分與制漿廢水相近，但濃度低，富含漂白工段產生的對環境危害最大的有機氯化物；抄紙廢水中主要含有細小纖維、填料(高嶺土等)和膠料(松香等)，BOD值較低。造紙工業廢水的治理是國內外造紙行業亟待解決的難題[3]。

2治理方法

2.1物理化學法

物理化學法是通過物理或者化學反應的作用來達到去除廢水中的污染物的目的，主

要有以下方法：

2.1.1臭氧法

臭氧氧化技術已問世多年，近年來，由于低成本的臭氧發生裝置和臭氧處理裝置的出現而重新成為研究熱點。臭氧(O3)是一種強氧化劑，O3作為兩性離子，能選擇性地分解發色基團。安郁琴[4]將經過化學混凝處理后和經過化學混凝過濾吸附處理后的麥革漿黑液利用臭氧法處理，處理 20分鐘后脫色率可以達到 82．1％，但 CODCr去除率僅 15．8％，BOD5去除率為24．8％，Ff1此可見，臭氧脫色效果顯著，但對 CODCr和 BOD5的去除效果不明顯。臭氧在水中的溶解度較低，如何更有效地使臭氧溶解于水中從而提高其利用率已經成為該技術研究的熱點。使用臭氧法也會產生其它副產物，其中最受關注的是羰基化合物中的醛類，比如甲醛、乙醛，這些物質具有急性毒性和慢性毒性，并具有一定的致畸、致癌、致突性。

2.1.2光催化氧化

光催化氧化技術是近年來比較活躍的研究領域，光催化氧化技術是在光化學氧化技術的基礎上發展起來的。張志軍等[5]利用中壓汞燈作光源，研究了氯代二苯并一對一二啞英(CDDS、包括DCCD、PcDD和OCDD)在 TiO2催化下的光解反應，在室溫下，4h內DCCD、PCDD和OCDD分別降解87．2％、84．6％和91．2％。M．Cristina Yeber等

[6]將 TiO2、Zno同定在玻璃上，對漂白廢水進行了光催化氯化處理，處理 120min后，廢水的色度可完全去除，總酚含量減少了85％，TOC減少了50％，處理后殘留有機物的急性毒性和AOX比處理前大為減少，高分子化合物幾乎全部降解。

2.1.3混凝法

混凝法是目前國內外重點研究的方向之一，該法適應性強、基建投資低、管理簡單，是水處理常用的方法，在造紙行業的廢水處理中使用普遍。造紙廢水中由于含有大量纖維和化學藥劑，所以一般在處理造紙廢水時首先要用混凝法除去這些物質。張學洪、解慶林[9]等利用聚合氯化鋁處理廣西某造紙廠的造紙終端廢水(CODcf=400mg／L)，處理后可以達到國家污水排放標準(CODcf<100 mg／L)。黃國林、樂長高等[1O]利用水溶性酚醛樹脂和硫酸反應得到的聚合物處理撫州某造紙廠制漿車間排污口的廢水，在最佳工藝條件下反應時，CODc和ss去除率分別可以達到80％一85％和 90％ 一95％，處理水可以達到排放標準。

2.2 生物法

廢水的生物處理方法就是利用微生物的新陳代謝功能使廢水中呈溶解狀和膠體狀的有機污染物被降解并轉化成無害穩定的物質，使廢水得到凈化。生物法處理廢水因其運行成本低，效果較好而在廢水處理中得到了廣泛應用。造紙廢水中含有大量有機物質，廢水的可生化性較好，可以為生物法的微生物提供大量的營養物質，從而能保證微生物的正常生長繁殖和生物法處理廢水的正常運行。利用生物法對造紙廢水進行二級處理可有效去除BOD、COD。造紙廢水生物處理法主要有以下幾種：

2.2.1好氧生物處理法

利用好氧微生物(主要為好氧菌)的新陳代謝作用來降解污染物，其中應用最多的主要是活性污泥法，我國的科研人員對活性污泥法處理造紙廢水進行了大量的研究，取得了許多成功的經驗。造紙廢水中的木素是不易生物降解的物質，活性污泥對木素具有極好的吸附性能，通過生物降解和活性污泥吸附作用，可達到除去木素的目的，從而降低溶解木素的濃度。芬蘭OULU紙漿廠[11]利用活性污泥法加污泥曝氣再生處理漂白硫酸鹽紙漿廢水，可使BOD去除率達 90％，COD去除率達84％。活性污泥法由于其處理成本低、易于管理、處理效果較好而在廢水處理中的應用越來越多。

2.2.2生物膜法

相對于活性污泥系統而言，生物膜系統具有如下顯著優點：高容積負荷、更強的抗毒能力和耐負荷沖擊能力、無須污泥回流且處理設施緊湊。朱光燦、呂錫武等[12]研究了采用脫木素—缺氧—好氧生物膜工藝處理造紙廢水。其中的脫木素工藝可有效地將黑液中堿木素脫穩析出，并提高廢水的可生化性，當廢水 pH=5，絕干纖維污泥與廢水 COD質量之比為 1．1，硫酸鋁投加量為 160m g／L時，COD去除率大于 63％。生物法在利用微生物處理造紙廢水時候，如果造紙廢水中含有大量不利于微生物生長的物質時候，生物法處理效果較差，因此在制漿造紙過程中可以通過改變漂白劑的種類，提高造紙廢水的可生化性，使其更利于生物法處理。

2.3 其他方法

2.3.1電化學法

利用電化學法進行廢水的處理是電化學法獲得應用的典型領域。通過電化學反應中的直接或者間接氧化和還原作用，可以破壞有毒或難降解有機物的結構，去除其生物毒性，提高其可生化性。電化學法處理廢水一般無需加入化學藥品，后處理簡單，占地面積小，管理方便，被稱為清潔處理法。景峰、王耀新、朱文菊等將電化學和凝聚沉淀法兩種方法聯合起來處理造紙廢水，使造紙廢水COD去除率達到55％～70％，色度去除，率達90％～95％[13]。目前關于電化學法的許多問題特別是降解機理、處理速度和經濟

性問題尚未完全解決，電化學處理廢水電耗較高，使該方法的工業應用受到限制。

2.3.2濕式空氣氧化法

濕式空氣氧化法是目前研究較多的新型處理方法，即在高溫、高壓下在液相中利用空氣或者氧氣作為氧化劑，將廢水中的有機物氧化成二氧化碳和水，從而達到去除污染物的目的。國內從80年代開始進行濕式空氣氧化法的研究，先后進行了造紙黑液、含硫廢水、酚水及煤制氣廢水、農藥廢水、印染廢水等的實驗研究，目前，濕式空氣氧化法在國內尚處于試驗階段。與常規方法相比，濕式空氣氧化法具有適用范圍廣、處理效率高等優點。但由于濕式空氣氧化法一般要求在高溫高壓的條件下進行，對設備材料的要求較高，須耐高溫、高壓并耐腐蝕，因此設備費用高，系統的一次性投資大，在實際推廣應用方面仍存在著一定的局限性。

2.3.3超臨界水氧化法

在處理難降解有機廢水方面，超臨界水氧化技術是目前研究較為活躍的新技術。由于超臨界水氣液 相界面消失．成為一均相體系，因而超臨界水中的有機物反應速度極快。Model等[14]對有機炭含量達 27．33 g/L的廢水進行超臨界水氧化處理，在實驗條件下，1分鐘內就使有機氯和有機炭的去除率分別達到99．99％和99．97％。超臨界水氧化技術具有良好的工業應用前景，但是由于對反應條件要求較為苛刻(高溫、高壓)，對設備要求偏高，因此還有一些實際的技術問題需要解決。造紙廢水治理技術展望

隨著全球可持續發展戰略的實施，循環經濟和 清潔生產技術越來越受到人們的關注，造紙工業廢水治理從末端治理向清潔生產工藝、物質循環利用、廢水回用綜合防治方向發展。未來造紙工業廢水治理將突出以下幾個方面：

(1)貫徹循環經濟理念、重視清潔生產技術的開發與應用，提高物質的轉化率和循環使用率，從源頭上削減各污染物的產生量并在廠內將大量廢水循環回用，實現封閉循環，結合廢水綜合治理，最終實現廢水零排放。

(2)綜合目前國內外技術發展情況，應重視開發和引進先進的治理技術：重視黑液 處理技術(主要為堿 回收 技術)、重 視 SS、BOD、COD 的去除技術及脫色技術。

(3)應重視 生物處理方法在造紙工業廢水處理中的應用，生物技術具有成本低、效益高、與其他方法組合可大大提高造紙廢水的處理率，隨著分子生物學技術、物種微生物技術的發展和應用，具有高效、耐毒性的菌種不斷培育成功，為生物技術的廣泛應用提供了前提條件。

(4)人工濕地處理系統作為一種成本低廉、節能降耗、簡單易行、效果顯著、無二次污染的廢水處理技術，是造紙廢水處理的新方法[15]。

(5)廢紙造紙企業均存在諸多設計、建造、管理問題，阻礙廢水回用現狀的進一步改善。節水空間仍然很大。生產過程中，應加強管理，培養員工節水意識。調動員工積極性，根據實際生產經驗，提出合理的回改進措施[16]。

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第五篇：信息檢索論文

居民用電遠程抄表系統

長期以來，供電企業電能數據的抄算都是基于電能表的手工作業方式，即每月定期派人到各用戶那里抄錄電能表的用電數據作為電費計算和收繳的依據。隨著電力負荷的急劇增長，一戶一表和直供到戶等營銷舉措的不斷深入，用電企業紛紛將家屬宿舍的用電治理業務交還供電企業，致使供電企業的電量抄錄的工作量急劇膨脹。白銀供電公司在城網農網改造結束后，僅市區居民直供用戶將達到9萬戶，就地分散的手工抄表根本無法適應用電治理的需要。因此，遠程抄表系統的技術研究和產品開發勢在必行。

1遠程自動抄表系統的現狀及其特點

一般情況下，一個家屬樓單元有14～18塊低壓電能表，單元子區數據采集器負責采集其下屬的電能表電量數據，配變集中器則負責收集配電變壓器下面的所有單元子區采集器的數據。從數據傳輸的角度看，其組網方式有：兩級純專線組網方式、兩級混合組網方式、兩級載波組網方式。

從組網拓撲的角度講，只要在用戶電能表、單元子區采集器、配變集中器采用專用信道通信，遠程自動抄表系統的纜線工程量就非常大，有線專用信道的維護也有一定困難。鑒于這種情況，各科研單位和廠商都在努力做到取消單元子區采集器，實現用戶電能表與配變集中器的直接低壓電力線載波通信，這樣就大大減少了纜線工程量，而且數據遠程傳輸的組網拓撲與低壓配電網保持一致，有利于系統的運行維護和用戶數量的模數化擴展。這種拓撲要求一個用戶終端，不但要實現電能計量，還要實現數據信息的編碼、解碼、載波收發等功能。可以構成完全基于低壓電力線信道的載波電能表 配變集中器 營業站主機的組網拓撲。實踐證實：目前市場上已經開發出來的窄帶調制的低壓載波表和配變集中器很難保證電量或控制數據的可靠傳輸。主要原因是低壓電力線載波信道的特性隨機性、時變性很大，非常地不穩定。因此，低壓電力線載波技術是直接通過電力線組網的遠程抄表系統進一步推廣應用的瓶頸。

2試點居民小區遠程抄表系統方案

在為試點居民小區遠程抄表系統做的總體技術方案設計時，本文遵循三條基本原則：

（1）在試點小區的配電變壓器和小區住戶之間不敷設任何專用有線信道，數據的上行或下行傳送必須使用現成的低壓電力線作為數據媒介。

（2）只在配電變壓器和住戶地點對應安裝數據的收發裝置，建立起各用戶電能表終端與配變集中器的直接數據鏈路，中間不安裝任何硬件上的中繼或第二級集中轉發裝置。

（3）用戶電能表終端除了記錄電量外，它還應該執行就地保護和遠方監控功能。

2.1系統組成結構

系統由營業站用電治理主機、配電變壓器集中器、接在配電變壓器低壓電力線上的多個用戶電能表終端（接于A相的A1～Ap終端、接于B相的B1～Bm終端、接于C相的C1～Cn終端）和通信信道組成。配電變壓器集中器和用戶電能表終端分別與配電變壓器、用戶一一對應并就地分布式安裝。用電治理信息只能在系統的上下級之間傳輸。其中用電治理主機到配電變壓器集中器的信息傳輸媒介采用擴頻無線信道或公共電話網（第一級信道），配電變壓器集中器到用戶電能表終端的信息傳輸媒介利用低壓電力線載波信道（第二級信道）。顯然，整個系統與配電變壓器下面的電壓電力網一樣呈樹形分布結構，可隨用戶發展和負荷增長任意擴展。

本系統的任務在于實現低壓用戶電量數據的遠程傳輸和抄算，對低壓電力用戶的負荷和用電進行遠程監控。

由于使用了分布式安裝結構，在系統建設上與集中抄表箱用電系統相比，無須龐大繁瑣的纜線工程，施工難度將會大幅下降。系統的擴展將隨用戶或配變數量的遞增而模數化擴展，就象增加一個用戶增加一塊電能表那樣簡單。因此，系統擴展極具伸縮性，不會象集中式系統那樣新建時資源閑置，用戶發展時容量又不夠。應該說，這個系統比較符合營業用電治理系統發展的主流方向。

2.2網絡通信協議的選擇與研究

在計算機網絡中，信道共享技術已經比較成熟。一般可分為兩類，即受控接入和隨機接入。

隨機接入共享信道的特點是所有用戶都可以根據自己的意愿隨機地發送信息。實際上就是爭用接入，征用勝利者才能獲得總線，從而發送自己的信息。典型的隨機接入是載體偵聽多重訪問/沖突檢測（CSMA/CD）網絡，其為總線型結構，如圖2所示。后文重點介紹的基于CEbus的擴頻載波線性掃頻信號（Chirp）由于具有自相關性，所以適用于CSMA網絡。結合電力線的傳輸特性，綜合比較各種網絡，在本文所要開發的遠抄系統中選用CSMA協議應該是比較合適的。CSMA協議網絡的缺點，如時延不確定、重載時效率下降，對數據傳輸量較小的遠程抄表系統來講，并不是值得考慮的問題。

2.3用戶電能表終端的總體設計

用戶電能表終端由AC/DC開關電源模塊、電量傳感器模塊、故障保護模塊、計量模塊、負荷控制模塊、LED顯示模塊、MCU系統模塊、低壓擴頻載波通信模塊構成。

多輸出開關電源負責為用戶電能表終端供電，它輸出DC 5V0.5A和DC±15V0.5A電源各一組，其交流輸入的設計范圍為AC220V±20。為了降低電源模塊的體積，采用TOP2XX脈寬調制功率開關為核心器件，構成單端反激式電路。

故障保護模塊負責監視低壓用戶的負荷電器的運行情況，當發生短路、過流、漏電或電網電壓超標時，向MCU系統模塊發出信號請求執行斷電控制程序。

計量模塊負責把用戶的用電功率轉化為頻率正比于功率大小的脈沖串，提供給MCU系統模塊進行電量計算。即使用戶實施了竊電行為，它仍然可以輸出正確的電量計算脈沖串，并向MCU系統發出竊電信號。

負荷控制模塊是一個受MCU系統輸出的TTL電平控制的大功率交流無觸點開關，能夠過零關斷或開啟6kW的負荷功率。

MCU系統由AT89C528位單片機、X5045看門狗芯片和DS1302時鐘日歷芯片構成。它是用戶電能表終端的計算監控中心，主要負責對電量脈沖串進行計算或處理，執行就地或遠方的負荷控制程序，與低壓擴頻載波通信模塊進行數據交換并控制其收發信。

顯示模塊由一個8位LED及其動態掃描控制芯片構成，主要完成電量數據的舊的查詢顯示，便于用戶了解自己的電量或電費情況。

低壓擴頻載波模塊主要由SSCP200低壓電力線擴頻載波網絡控制器、前置功放和電力線耦合電路構成，負責對MCU系統送來的數據進行線性掃頻調制，放大后耦合到電力線上，對通過電力線送來的載波信號進行掃頻解調后送給MCU系統。這種數據通信采用了收發分時控制的半雙工通信。該模塊與配變集中器的設計通信距離為1000m。在信道特性最惡劣的情況下，也要保證不小于600m。

2.4配電變壓器集中器的總體設計

配變集中器主要由三個分相耦合的低壓擴頻通信模塊、三個按相配置的電能表模塊、MCU單片機系統、3個雙口RAM和一個工控機系統及電話線調制解調器構成。

低壓擴頻載波通信模塊分相配置，是為了杜絕跨相耦合載波信號，電能表和MCU電路按相配置是為了使集中器能夠并行處理各相的用戶終端數據，增加數據傳輸和處理速度。以上電路基本上與用戶終端類似，只是不具備故障保護、竊電偵測和負荷控制電路而已。

在配變集中器內設置電能表模塊便于對每一相的總電量進行計量和統計分析，以作為用電治理部門考核線損和平衡3相負荷的依據。

工控機完成與每一相的MCU系統交換數據，并通過Modem和公用電話網與營業站抄算主機交換數據信號。上行和下行數據要經過工控機的處理，并在不需要數據通信的時候儲存在工控機的磁盤中。鑒于數據處理量不是很大，選用486工控機就能滿足要求。

2.5營業站抄算主站的總體設計

營業站抄算主機主要由PC機、電話線Modem及其軟件構成。主要負責營業站到配電變壓器集中器之間的數據指令的調制發送、解調接受及綜合分析處理。另外，電話線Modem還可以將營業站用電治理主機與電費托收銀行聯機。

PC微機主要完成用戶用電數據的采集，送電能表參數、用電信息、欠費警告及斷電控制，不安全和違章用電監視報警，用戶用電治理及查詢，報表輸出等功能。

其中，用電采集程序可以進行定時統抄、不定時統抄及單用戶隨時查抄；用電量可按地址統計，也可按相位統計，以便合理地調整配電變壓器A、B、C三相負載的配置，使供電系統的性能發揮得更好；在電費結算時，可通過分時計費，合理定價，使負載基本恒定；電表參數、用電信息可送到用戶終端，從而非常方便地修改電能表參數，顯示用戶的用電量及結算電費；欠費警告及斷電控制功能可督促用戶按時交費；不安全和違章用電監視報警功能可使用電監察人員迅速準確地維護用電秩序；日報表、月報表、年報表的形成和輸出方便而快捷。

3結論與展望

3.1研究結論

我們在幾種不同的環境下對用戶電能表終端和配變集中器進行了測試，取得了比較滿足的結果。依照CEBus標準編制的程序，在傳輸過程中，沒有發現誤碼的存在。不同的測試環境下，干擾強度與信道輸入阻抗的波動范圍是影響擴頻載波可靠通信距離的兩個主要因素，數據通信成功的平均幀延遲時間與平均通信距離的關系較大。

戶表采集器的性能指標如下：

·載波通信距離：架空網或電纜電網均可達1000m；

·抄表成功率：可達99.7；

·抄表正確率：100；

·讀數準確度：計數精度達到小數點后兩位，用戶電能表讀數與標準電能表的誤差不大于1個字(即0.5kWh)；

·時鐘誤差：天天小于 1s；

·用戶電能表功耗：待機時≤200mW，發送數據時≤700mW，發送時間≤25ms，接收靈敏度≤2mW；

·采用工業級芯片，環境溫度：-20～ 85℃；

·工作電壓：AC165～260V；

·掉電保護：電源斷電情況下，數據可保存10年；

3.2總結與展望

電能直供到戶是供電企業最重要的營銷舉措，這使得電能營銷部門的電能抄算業務量成倍增長。采用新的遠程抄表技術來改善用電治理和電能營銷的裝備水平、優化電能市場服務的技術手段是供電企業最緊迫的需求。

我國的低壓電能供給都是以配電變壓器為一個臺區單元，在配電變壓器和用戶之間不使用任何獨立的中繼通信設備或專用信道，直接利用低壓電力線構成與低壓電網系統結構相對應的用戶電能表終端＋配變集中器＋營業站電能抄算主機組網的遠程抄表系統，我們認為這符合低壓遠抄系統的主流發展方向，因而具有推廣應用前景。

具有低壓擴頻載波數據遠傳功能的用戶電能表終端和配變集中器是構成本文所提出的遠程抄表方案的核心裝置。最終的技術目的的實現必須建立在成功地開發用戶電表終端和配變集中器的基礎之上，還要做營業站抄算主機的軟件編制和數據庫編制。顯然本文所做的工作還離這一目標有相當長的一段距離。本文只是對用戶電能表終端及其擴頻載波通信模塊作了實用化開發設計和樣機試制，并且通過樣機的現場測試。配變集中器、軟件只作了一個方案性的設計。

本文所取得的另一個成果就是，把用戶電能表終端設計成一個智能化的綜合性終端，除了完成電能的記錄和計量外，它還具有用戶現場防竊電、防誤接線、故障保護、遠方停送電、遠方修改電能表參數和負荷控制功能，這些技術手段對提高供電企業的用電治理水平無疑具有積極的意義。

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