第一篇：國產印刷機墨控系統應用現狀與發展分析

國產印刷機墨控系統應用現狀與發展分析 白衛國 邱春麗（ready73@vip.sina.com.cn）

（南京林業大學輕工科學與工程學院，南京 210037）

關鍵詞：墨控 PPF CIP3 現代印刷機向著高速平穩、高速多色、高速靈活，數字網絡化、操作與管理的一體化、自動控制化以及安全環保化（即“三高四化”）的方向發展。其中印刷機的自動控制化就可以包括墨量調整、色彩管理、水墨平衡、套準調節、質量檢測與控制、印版裝卸等大量的工作環節。自動化控制的印刷機結束了多年來印刷過程控制與印刷質量僅憑人為的經驗確定的非標準化和非數據化的歷史，提高了印刷品的生產效率，提升了印刷品的質量，減輕了操作者的勞動強度，并且印刷機的數字化、自動化技術使得印刷機的印刷過程與印前、印后等全部生產過程結合起來，這些環節的自動化程度對提高印刷質量與生產效率都有較大的影響。目前國外先進印刷機“三高四化”技術水平已經達到較高的層次，而國產印刷機正經歷從傳統操作向自動化控制階段變革的階段。利用上海全印展的平臺，本文針對本次展出國產印刷機匹配的墨控系統進行分析比較，并對目前國產墨控系統所存在的問題以及發展趨勢進行了初步的分析。

一、墨控系統的組成與作用

墨控系統一般由三個部分組成，即墨斗控制組件、墨控操作臺和墨控軟件。其中墨斗控制組件是依據印刷機幅面大小設計的一組控制給墨量的墨刀開度元器件及電路系統，其作用是通過電路系統指導電機控制不同的墨刀開度，使墨斗輥在給墨量厚度上形成變化，從而實現在指定區域給墨系統中墨量的需求變化。墨控操作臺則是一個將數據采集、數據修正、數據備份、信號轉換、墨斗控制及質量評價的操作平臺，其作用依據不同層次配置可以完成以下不同功能的組合。對墨道信號數據的采集，根據機器設備的類型、環境情況、材料選擇等因素對原始采集的數據進行修正，將修正后的信號傳遞到印刷機上并形成墨刀的開度控制，同時墨控操作臺可以借助標準或指定的觀測環境對印刷抽樣樣張與打樣稿進行視覺或儀器的質量評價比對形成印刷修正反饋從而實現印刷過程的質量控制。墨控軟件的主體一般可以包括三個部分，其一是一個可以對印刷機墨刀開度進行預置計算的CIP3 墨道數據預設軟件（一般稱之為預墨軟件或預墨系統），它的信息獲取途徑是多樣的，即可以直接讀取RIP 后的圖文數據（1-bit Tiff文件），根據印版大小及墨鍵數量分析得出機臺控制墨區信息，也可以通過PPF 檔案中的信息得到墨區信息，然后將該信息記錄在介質上、打印到紙張上或者直接轉換為印刷機墨斗控制組件信號，用于印刷機的墨鍵預置，從而確保了較高的數據預制精確度，提高印刷機墨區分配的合理性和準確性。其二是對墨刀開度控制進行操作的控制軟件。其作用是通過軟件進行墨刀控制的各類操作，其中可以有一般操作臺直接控制的墨刀開度操作，也可以有對墨刀系統進行的維護性操作，例如零點設置與校正，遠程維護等。其三則是印刷質量品質控制軟件，其作用是通過選擇的儀器對印刷品進行測量，可以是整版檢測也可以是部分檢測，可以是色度檢測也可以是密度檢測還可以是色度加密度檢測，可以是品質檢測也可以是缺陷檢測，不同的檢測目的應匹配不同的檢測儀器。例如整版檢測需要匹配整版掃描儀，而部分檢測主要是指測控條的檢測，此時可以根據不同的要求選擇密度計或色度計。同時印刷質量品質控制軟件還應該具有動態墨控的功能，在印刷過程中影響墨道數據變化的因素較多，通過墨控軟件中的印刷質量品質控制功能得到相關的信息，結合印刷運行情況對各墨區的墨道數據進行動態控制。

盡管一個完備的墨控系統可以有多個組成部分，但是在實際應用中可以根據不同的用戶要求進行配置，例如對于墨控軟件，如果印刷機應用廠商未使用流程進行生產，或者未配備PPF生成系統，則可以不需要墨道數據預設軟件而只需要墨刀控制軟件。再如墨控操作臺，如果印刷機應用廠商對印刷品未進行數據化的質量品質控制要求，在配置過程中則不需要加入質量控制模塊。因此，一套完善的墨控系統應該具有積木式的結構，可以根據不同的印刷需求匹配不同的功能，同時還應該可以根據需求的變化進行升級或改造。例如一個未加入品質控制模塊的墨控軟件在出現印品控制需求后應該可以通過便捷的硬件技術改造與軟件功能的開放或升級實現控制功能。圖1為某品牌的墨斗控制組件，圖2為某品牌墨控操作臺，圖3為某品牌墨控軟件匹配的檢測設備。圖1 圖2 圖3

二、國產印刷機墨控系統的現狀

綜觀全印展的國產印刷機，除了印刷機本身的技術發展外，各大印刷機廠商開始向用戶傳遞一個信息——墨控系統已經到來。據不完全統計，在展出的30余臺國產（合資）四色單張紙膠印印刷機中裝有各類墨控系統的超過50%，其中有兩家國產印刷機廠商還專門開出了裝備有國產墨控系統的專場演示。在本次全印展中，國產（合資）膠印機使用的墨控系統主要來自以下幾個廠商：江蘇科思機電工程有限公司、墨尼、南京春海科技有限公司、上海華太企業（榮潤墨控系統）等幾家公司。圖

4、圖5為江蘇科思機電工程有限公司墨斗控制組件與墨控操作臺，圖6為南京春海科技有限公司墨控操作臺，圖

7、圖8為墨尼墨斗控制組件與墨控操作臺，圖9為華光精工墨斗控制組件（因技術人員未透露信息，故不知具體品牌），圖10為華太企業的墨斗控制組件。圖4 圖5 圖6

圖7 圖8 圖9

圖10 對比幾種墨控系統可以發現他們之間的異同點：（1）、均擁有較為完善的墨斗控制組件，但是實現與維護方法卻有一定區別。從外觀上看，不同品牌的墨控系統均具備了較為完備的墨斗控制組件。通過簡單的改造，墨斗控制組件可以便捷的安裝在印刷機上，并對印刷機不產生除墨控外操作上的影響。由于采用不同的電機及安裝方式，所以在外觀上墨斗控制組件之間有一定區別，同時在維修及電機信息反饋上也存在一定的差距。絕大部分的墨斗控制組件在外觀上均標注了墨區的標號與位置，通過標注位置操作人員可以方便的將其與控制臺上墨區控制部分對應起來，一方面可以直觀的獲知控制區域的位置，同時對于機電的維修有著重要的意義，通過內部檢測軟件獲知準確的問題電機的標號與位置。與其他廠商不同的是，江蘇科思機電工程有限公司的電機配備有信號提示燈，該提示燈在工作時提供燈光信號。當電機出現問題時，可以直觀的通過電機燈光信號獲知問題電機的位置（如圖4）。（2）、均擁有較為直觀的墨控操作臺，但是在功能規劃與實現、便捷程度以及標準程度上存在一定的區別。墨控操作臺是印刷機操作人員進行設備操作的重要工具之一，通過控制臺不僅可以實現對設備的便捷控制，同時還可以得到設備運行狀態信息，因此不同品牌墨控操作臺針對不同的主要功能方向確定了不同的控制結構與內容。作為一個標準化的產品，不同品牌的控制臺均擁有一組觀測光源、一個看樣板平臺、一片標準樣張粘貼板、一組墨鍵控制器，一臺中控電腦以及數據傳輸、控制、轉換組件等部分。觀測光源是為觀測者提供觀測環境的重要部件，在國產印刷機器所匹配的墨控操作臺中對觀測光源大概有兩種配置方法，一種提供普通的觀測光源環境，另一種則為標準的D65光源。幾乎所有的操作臺都可以匹配安裝標準D65觀測光源。墨鍵控制器是精確控制墨刀開度的控制平臺，從操作角度看基本都是采用的按鍵式的，有直接數字顯示的，也有標尺格顯示的，也有兩者結合的，無論哪種方式均可以為操作者提供墨道開度信息。中控電腦則是整個控制臺乃至整個墨控系統的中樞部分，是各類控制軟件的實現平臺。操作者一方面可以通過墨鍵控制器實現控制操作與信息獲取，同時還可以通過中控電腦得到控制信息以及實現控制過程。同時，通過中控電腦操作者還可以實現對墨控系統的維護、數據的下載與接受、軟件的升級（借助網絡）、數據的統計與只能化修正（借助軟件）等功能。與墨鍵控制器一樣，在墨控操作臺上還可以通過中控顯示設備實現等同于墨鍵控制器的功能，除此之外，結合印刷機本身的控制要求，顯示器還可以實現對印刷機本身的控制。區別普通的品牌，江蘇科思機電工程有限公司的墨控操作臺配備了獨立的單片機用于應付突發性事件。在墨鍵控制邊緣配有一個觸摸屏，與之相關聯的是一臺單片機，它能夠實現部分常用的墨控軟件的功能和存儲少量墨控數據（數量視匹配的存儲器大小而定），當中控電腦出現故障時，操作人員可以脫離開中控機而通過單片機實現數據的上傳與下載以及其他控制功能，人性化設計較為合理，如圖5。（3）、均擁有不同功能的墨控軟件，但是在控制能力、操作方法以及流程理念上有較大的區別。墨控軟件是硬件設備實現精確墨控的中樞系統，墨控系統在印刷過程中的精確程度一方面取決于硬件設備的精度，另一方面則取決于墨控軟件數學模型及算法建立的合理程度。通過對國產印刷機墨控系統的比較，在硬件設備上，各種墨控系統的差距不明顯，區別主要在外觀設計，電機性能、加工精度、數據總線與接口、傳送方式、操作便捷程度等方面，但是在墨控軟件上則出現了較大的差異。這種差異主要表現在以下幾個方面：

①對墨控系統的功能理解。墨控系統是實現印刷全過程墨量控制的系統，應該包括預墨系統和過程控制系統兩個部分，其中預墨系統實現上機版的墨量預設功能，過程控制系統實現印刷過程中依據不同條件實現墨量變化控制。上海全印展中展出的國產印刷機墨控系統基本可以分為兩個類型，一種是只具有過程控制系統的預墨系統，另一種則是能夠實現預墨功能和過程控制功能的墨控系統。展出墨控系統中絕大部分為第一種類型，該種墨控系統實現了印刷過程中的墨量變化的控制，但是在實現過程中人為的影響因素還占據著重要的位置。例如在墨量的預置階段，各墨區的墨量是通過對印版的觀測根據經驗得到，再如印刷過程中一旦印刷局部出現問題時，也是通過人為的觀測實現墨量的改變控制。江蘇科思機電墨控系統結合大族冠華印刷機在印展上展示了全功能墨控系統在印刷過程中應用，通過墨控系統的預墨過程與印刷過程控制的過程結合，實現了快速高效得到理想印刷品的結果。展示的過程主要是通過現場制作印刷版面，使用印前流程制作CTP印版同時獲得墨道數據，通過獲取的數據計算得到印刷機預墨信息并上傳至印刷機，開機印刷得到滿意的印刷樣張。整個過程效率高，不含制版過程基本在幾分鐘就可以得到第一張滿意的印刷品；同時耗損少，過版紙基本都可以控制在十幾張以內；精確度高，預墨系統提供的初始墨道數據準確率較高，在一般印刷質量要求下幾乎不需要對墨道進行進一步修正。

②墨控流程的數據獲取。預墨數據的獲取源應該是印刷版面，如何獲取原始墨道數據則成為預墨的關鍵技術之一。由于涉及到軟件本身的技術保密因素，上海全印展過程中并不能對各個墨控軟件進行深入的了解，結合技術人員的咨詢及對軟件的觀測，可以進行一些基本的分析。從軟件界面的使用和技術咨詢來看，絕大部分的的墨控軟件或技術人員均提到了CIP3和PPF文件。CIP3/CIP4作為一個組織制定了一些標準的格式，形成了所謂符合CIP3/CIP4的規范，在CIP3中與墨道數據息息相關的可能就屬于PPF文件了，在PPF文件諸多的信息中，一個低分辨率的版面圖則成為獲取墨道數據的關鍵。其實獲取原始數據的途徑有很多，只是獲取的方式不同，平臺不同，精度不同而已（考慮到CTP技術的影響，不考慮讀版設備的使用）。例如可以通過RIP過程生成低分辨率的1-bit Tiff文件獲得原始數據，可以通過讀取PPF文件獲得原始數據，可以通過PDF文件獲取原始數據，還可以通過掃描印刷品獲取原始數據等，獲取途徑不同則處理的方式也不同。遺憾的是全印展中提PPF的公司較多，但是真正在軟件演示中實現的只有江蘇科思機電工程有限公司的預墨軟件。在其軟件中明確給出了原始數據獲取方式的通道，共提供了三種方式:掃描圖片、1-bit Tiff、PPF，在通過PPF文件獲取原始數據時，還提供了不同格式PPF文件的選項。僅從提供的方式上看，該軟件在對印前數據的獲取上已經為不同配置的用戶提供了多種選擇的平臺。該公司的預墨軟件根據提供的方式讀取圖像文件，快速的獲得圖像信息，并根據環境參數和材料參數的不同對采集的原始數據進行修正，得到較為準確的墨區信息，用于印刷機的墨鍵預置，從而確保較高的墨量預置的精確性。

③影響因素分析。墨控系統可以通過版面文件提供預墨信息，但是在印刷過程中影響墨道信息的不僅僅是原始的版面數據，這也是行業內常說墨控軟件預墨不準確的重要原因。墨控軟件對影響因素的分析以及不同影響因素對墨道數據影響的評估則成為預墨系統的另一個關鍵技術。在提供預墨功能的墨控軟件中，江蘇科思機電的墨控系統為用戶提供了紙張、油墨及環境的預設情況，同時根據參數在不同區域的變化對預墨參數的值進行了修正。此功能從某種程度上解決了材料對墨控數據的影響，而其他大部分墨控軟件則很少能看到對影響參數的分析。

④主觀與客觀評價。墨控系統要實現精確的墨道控制需要一個合理的評價體系。前文中提到通過墨控系統可以快速得到滿意的樣張，那么什么是滿意的樣張？這不僅是墨控的問題，這是國內目前大部分地區的印刷狀況的問題。在上海全印展中一個參觀者可以非常輕松的得到幾十甚至上百張樣張，但是如何去評價手中樣張的好壞則是大部分國產印刷廠商以及國內印刷機生產廠商必須考慮的問題。墨控系統應該是建立在一個健全的印刷品質量評價體系上的，在印刷過程控制中對于墨區墨量的調整應該通過專業的儀器測量再通過計算得到調整量才是符合質量要求的墨控過程。

三、國產印刷機墨控系統的發展分析

以海德堡的自動控制系統為例，其經歷過三個自動控制過程，CPC系統、CP-tronic自動檢測與控制系統、CP2000系統。其中CPC1-01就是給墨和套準遙控裝置，CPC1-03則提供了手動控制、隨動控制和自動控制等多種控制方式，可以通過數據線與CPC2印刷質量控制裝置連接，將CPC2裝置測得印刷品上的每個墨區的墨層厚度轉換成墨量調控值，并將其與設定的數值進行比較，在根據偏差值進行校正，從而能更快，更準確的達到預定的數值。而第二代CP-tronic自動檢測與控制系統的實在CPC控制系統的基礎上配備了全面控制、監控和診斷印刷機用的全數字化電子顯示系統。第三代CPC2000型控制系統擁有一個圖像和色彩管理模塊，可以對整個圖像進行測量，通過分光光度計技術進行真實的測色分析，通過印前接口CPC32-CIP4輸入印前信息，自動顯示與標準值得色差，自動生成墨區控制值并可人工干預等。對比海德堡控制系統，目前國產印刷機墨控系統尚處于CPC系統中的CPC1-01的技術和應用水平，也有少數公司正致力于CPC2印刷質量自動控制的研究與開發，為了能緊跟國際印刷技術的發展步伐，國產印刷機墨控系統應該向以下幾個方向發展：（1）、數字化、規范化。墨控系統進行預墨設置與印刷過程墨量控制應該建立在不同層次的規范的基礎之上，通過數據進行控制，同時應該充分考慮各種過程因素的影響，例如在過程控制中，通過對測控條的測量得到各墨區的各類評價信息與國際或國內各種規范進行比較，通過比較對各墨區進行調整與修正，得到較為精確的修正值。（2）、進一步提高自動化控制能力。目前國產印刷機墨控系統的操作較為方便，但是集成化程度還不高，例如是否可以將印刷機本身的操作與墨控系統的操作進一步融合，數據的處理是否可以建立在數據庫的基礎上進行自動修正等。（3）、與質量控制系統進一步結合。墨控本身就是印刷品質量控制系統的一部分，目前國產印刷機墨控系統尚未形成綜合質量控制系統的層面，在推廣與研發過程中可以將其進一步與質量控制相結合，從而形成自動檢測與控制系統，為印刷生成提供更為方便、準確的操作平臺。

本次全印展給了印刷人一次全面接觸國產印刷機墨控的應用及技術狀況的機會，國產墨控系統的大量出現以及在現場演示的自信已經給印刷人一個信息，就是國產印刷機的墨控時代已經開始，盡管它還很年輕，還不完善，但是經過一段時間的發展，可以相信在下一屆上海全印展上，國產印刷機墨控系統會給印刷人帶來更大的驚喜。

第二篇：太陽能采暖系統應用現狀與發展

太陽能采暖系統應用現狀與發展

茂名學院 王倩 北京工業大學 高新宇

摘要：太陽能采暖系統是以太陽能作為熱源，供給建筑物冬季采暖和全年其他用熱的系統。本文介紹了太陽能采暖系統國內外現狀和主要設備的應用情況，指出了系統設計中存在的一些問題，提出了發展太陽能采暖系統的若干措施。

關鍵詞：太陽能 采暖系統 太陽能集熱器 節能

前言

隨著國民經濟的發展，能源需求量日益增加，能源利用情況緊張，而常規能源的大量使用必將對環境造成不利影響。太陽能作為可再生能源的一種，取之不盡，用之不竭，同時又不會增加環境負荷，將成為未來能源結構中的重要組成部分。我國屬太陽能資源豐富的國家之一，年輻射總量大約在3300-8300MJ/(m·a)，全國2/3以上面積地區年日照小時數大于2000h，每年陸地接收的太陽輻射能相當于2.4萬億噸標準煤，具有太陽能利用的良好條件。在建筑能耗中，生活熱水、供暖能耗占了相當的比例，利用太陽能來滿足生活熱水、供暖這些低品位能耗的要求具有巨大的節能效益，因此，太陽能采暖技術越來越受到人們的重視。太陽能采暖系統概況 1.1 太陽能采暖系統原理

太陽能采暖系統是指以太陽能作為采暖系統的熱源，利用太陽能集熱器將太陽能轉換成熱能，供給建筑物冬季采暖和全年其他用熱的系統。太陽能采暖可分為主動式和被動式兩種方式。被動式太陽能采暖通過建筑的朝向和周圍環境的合理布置，內部空間和外部形體的巧妙處理，以及建筑材2料和結構構造的恰當選擇，使建筑物在冬季能充分收集、存儲和分配太陽輻射熱。主動式太陽能采暖系統主要由太陽能集熱系統、蓄熱系統、末端供熱采暖系統、自動控制系統和其他能源輔助加熱、換熱設備集合構成，相比于被動式太陽能采暖，其供熱工況更加穩定，但同時，投資費用也增大，系統更加復雜。隨著經濟和社會的發展，主動式太陽能采暖開始大規模應用。

1.2 國外應用現狀

歐洲、北美對太陽能供熱(熱水、采暖)系統的工程應用已有幾十年歷史，過去主要用于單體建筑內的小型系統，近十余年來，包括區域供熱在內的大型太陽能供熱采暖綜合系統的工程應用有較快發展。德國是應用太陽能供熱技術較早的國家，太陽能采暖技術已經在德國居住區供熱設置改造和配套建設中得到廣泛推廣和應用；歐洲大多數國家都積極鼓勵支持利用太陽能，對安裝太陽能裝置的家庭實行補貼政策，一般補貼為系統造價的20%～50%；以色列80%住宅裝有太陽能熱水器，政府以立法形式規定高度27米以下新建住宅必須安裝太陽能熱水器。丹麥Marstal太陽能供熱采暖工程是世界上最大的太陽能供熱采暖系統，太陽能集熱器設置在大面積空地上，集熱器面積1.83萬m，與社區熱力網連接，1996年建成運行，年熱負荷28GWh/y，同時使用2100m水箱、4000m水容量砂礫層及10000m地下水池蓄熱。

1.3 國內應用現狀

我國太陽能產業發展很快，截至2006年，我國太陽能熱水器年生產能力達到1500萬平方米，在用太陽能熱水器總集熱面積達l億平方米，生產量和使用量居世界第一。雖然我國太陽能熱水器應用已經相當廣泛，但太陽能采暖工程應用卻處于起步階段，已建成的都是單體示范建筑，如北京清華陽光公司辦公樓、天普新能源示范大樓等，太陽能區域供熱采暖工程則還沒有應用實踐。

近年的太陽能采暖建設項目中，比較集中和有代表性的是北京周邊郊區縣新民居的太陽能采暖工程。由于農村住宅相對分散，密度低，不宜采用投資大、維護水平高的集中供暖模式，而傳統的燃煤取暖方式又存在效率低、污染環境、費用較高等問題，在農村推廣安全環保、運行費用低的太[3]

[4]

3[2]

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[1]陽能采暖系統符合新農村建設的客觀要求。太陽能采暖所需的集熱面積遠大于太陽能熱水系統，安裝位置要求較大，對于高層建筑或居住密度較大的城區存在安裝建設條件不足的問題，限制了應用，而農村住宅一般建筑容積率較低，沒有明顯遮擋，具備建設太陽能采暖項目的良好條件。北京平谷區新民居太陽能采暖工程項目進展較早，有很多成功應用的經驗2 太陽能采暖系統設備 2.1 集熱器

常見的太陽能集熱器有平板型和真空管型兩種，其中，真空管型又可分為全玻璃真空管型、U型管真空管和熱管真空管集熱器。目前在我國太陽能熱水器市場，平板太陽能熱水器約占10%左右的市場份額，其余均為真空管太陽能熱水器，而國外平板太陽能熱水器則占90%以上的市場份額，中國與世界太陽能市場主流存在巨大差異。由于太陽能采暖系統與建筑結合緊密，因而對集熱產品與建筑的結合、故障率、使用壽命等性能要求較高，平板集熱器結構簡單，抗壓，抗外力沖擊，適合承壓運行，從整體外觀、結構強度、安裝運行等方面都非常適合與建筑相結合。在熱性能方面，盡管平板集熱器的保溫性能不如真空管集熱器，但由于其有效采光面大于真空管集熱器，因此其熱效率高于真空管集熱器。早期平板集熱器不能防凍過冬的缺點隨著技術進步早已得到解決。太陽能采暖工程中，非采暖季能源過剩，真空管集熱器易發生爆管、真空度降低等問題，而平板集熱器則能較容易地解決這一問題，因此，目前北京地區太陽能采暖工程中，很多工程項目采用了平板型集熱器。

2.2 輔助熱源

為住宅提供采暖用熱水的太陽能采暖系統與為住宅提供生活熱水的太陽能熱水系統在供水特點上是不同的，生活熱水不需要連續供應而采暖用熱水必須連續供應，而且要穩定可靠。太陽輻射受晝夜、季節、緯度和海拔高度等自然條件的限制和陰雨天氣等隨機因素的影響，存在較大的間歇性和不穩定性，因此在太陽能采暖系統中，必須設置輔助熱源。輔助熱源要根據當地太陽能資源條件，[7]

[5][6]

。常規能源的供應狀況，建筑物熱負荷和周圍環境條件等因素，做綜合經濟性分析，以確定適宜的輔助熱源及合理的太陽能供暖比例。太陽能采暖中可以選擇的輔助熱源主要有小型燃油(氣)鍋爐，城市熱網或區域鍋爐房、工業廢熱、電鍋爐、電熱管、地源熱泵及生物質燃料等。在農村建沒的太陽能采暖項目，由于城市熱網及燃氣管線不易到達，油、電價格又較高，因此，輔助能源的應用類型多為生物質燃料。如北京平谷區掛甲峪村，輔助熱源用生物質鍋爐提供，采用生物質壓塊成型設備，把當地的果木修剪枝條粉碎后壓縮成燃料棒或燃料塊，作為生物質鍋爐燃料，同時還用作炊事燃料，這種生物質壓縮成型燃料比傳統的生物質燃燒密度高，燃燒效率高，儲藏也較容易，使用時勞動強度小，是一種較好的輔助熱源方式。

2.3 采暖末端

太陽能由于熱密度較低，集熱溫度很難達到較高水平。普通散熱器熱媒溫度要求較高(70℃以上)，而太陽能系統不易達到該出水溫度要求，因此，在太陽能采暖系統中，通常采用地板輻射采暖的末端供熱方式。地板采暖所需要的低溫熱水在35℃～55℃之間，正好是太陽能集熱器所能提供的適合溫度。地板采暖系統以整個地面作為散熱面，熱量主要以輻射方式傳播，與以對流散熱為主的散熱器系統相比，舒適性更好，腳暖頭涼的熱感覺更符合人體的生理學調節特點，且可以在比末端采用散熱器的系統低2℃～3℃的情況下獲得同樣的舒適感，節省供熱能耗。夜間采暖負荷一般大于白天，但夜間卻無太陽輻射，具有蓄熱功能的地板采暖方式是非常適合的。因此，目前太陽能采暖系統普遍采用地板輻射采暖系統作為末端。太陽能采暖系統設計中存在的一些問題 3.1 太陽能與建筑一體化

太陽能采暖系統是為建筑服務的，應該作為一個子系統融入建筑之中，實現太陽能與建筑一體化。但以我國太陽能熱水器發展來看：長期以來，太陽能熱水器一直是房屋建成后才由用戶購買安裝的，這種做法帶來很多問題，主要是對建筑外觀和房屋相關使用功能的破壞，導致了一些城市出

[5]臺不允許安裝太陽能熱水器的規定，嚴重制約了太陽能熱水器的進一步發展。由于太陽能采暖工程集熱器的面積遠大于太陽能熱水系統，因此，太陽能采暖系統與建筑的有機結合尤為重要。各建筑設計院過去很少設計太陽能采暖系統，這就要求設計人員在實踐中不斷將太陽能采暖技術融于建筑設計中，積累設計經驗以取得太陽能與建筑功能、建筑美學的協調。

3.2 冬夏熱量平衡問題

目前安裝的太陽能采暖系統，每6-8平米建筑面積約配置1平方米太陽能集熱器，此種配比條件下太陽能的冬季供暖的保證率相對較低，但同時夏季太陽能系統產生的生活熱水遠大于實際消耗量，這使得太陽能集熱系統不得不采取悶曬、遮擋等方法來減少太陽得熱，造成非采暖季太陽能利用率過低和因系統過熱而產生安全隱患等問題，因此，解決冬夏熱量平衡問題成為太陽能采暖系統發展的重要技術問題。

3.3 相關設計資料不完善

太陽能采暖系統設計主要由暖通工程師和建筑工程師來完成，由于過去很少進行此類設計，設計師希望有相關的標準、規范和設計手冊可供使用，目前已出版了國家標準GB50364《民用建筑太陽能熱水系統應用技術規范》和《民用建筑太陽能熱水系統工程技術手冊》，但太陽能采暖系統的設計資料還不夠完善，各廠家的產品性能參數還需經權威檢測部門檢測后作為進行系統設計的重要依據。發展太陽能采暖系統的措施 4.1 加強建筑節能

建筑節能是實現太陽能采暖的先決條件，由于太陽能在單位面積上的能量密度較低，如果不通過加強圍護結構保溫等措施來有效降低建筑物的采暖負荷的話，太陽能采暖系統的集熱面積將會很大，增加系統的初投資，使太陽能采暖系統完全不能發揮應有的節能效益。我國已陸續頒布實施了針對不同建筑氣候區的建筑節能設計國家標準，這些標準的強制實施將大大降低建筑物的耗熱量指標，減輕太陽能采暖系統所承擔的負荷，形成太陽能供熱采暖工程應用的有利條件。

4.2 提高太陽能集熱系統的效率

目前建設的太陽能采暖工程中，集熱器、水箱等關鍵產品還有較大的改進空間，如進一步提高平板集熱器的密封性以增加集熱效率等，企業應加強研發力量，提高產品質量和工藝水平，開發安全可靠、高效穩定的新產品以不斷提高太陽能集熱系統的效率。房屋設計之初就同步進行太陽能采暖系統的設計，使設計適合于太陽能設備或部件的應用，在不影響建筑物的條件下，達到太陽能集熱性能的最佳。

4.3 提高太陽能利用率

太陽能采暖系統一定要提高太陽能利用率以縮短投資回收期。冬夏熱量不平衡的問題可由太陽能制冷技術、跨季節蓄熱技術和全年的綜合利用來解決。目前，跨季節蓄熱的理論和實驗研究還很少，研究的較多的是利用太陽能產生的熱水驅動吸收式制冷機的太陽能制冷，由于吸收式制冷機需要高溫水(85℃以上)做熱源，所以，應積極開發適用于太陽能空調系統的中高溫太陽能集熱器。在目前國內太陽能制冷技術和跨季節蓄熱技術還沒有市場化的條件下，可強調全年的綜合利用，考慮適當降低系統的太陽能保證率，合理匹配供暖和供熱水的建筑面積，如使系統供熱水的建筑面積大于供暖的建筑面積。

4.4 政府制定鼓勵支持政策

太陽能采暖系統具有較高社會效益，但存在投資相對較高，投資回收期較長的缺點，對房地產開發商而言，如果開發成本的增加不能帶動房屋銷售的話，則開發商的積極性不高。因此，政府應積極建設試點工程，針對生產廠商、房地產開發商、終端用戶制定更完善、合理的鼓勵、支持政策，積極推廣試點工程經驗，提高系統整體技術水平，促進太陽能采暖行業及市場的良性發展。(參考文獻略)

第三篇：遠程教育發展現狀與應用探討

遠程教育發展現狀與應用探討

蔣燕妮 王海昆

（河北石油職業技術學院)；

摘要： 隨著現代網絡通信技術的發展，人類社會逐漸浸入了信息化的時代，教育也隨之浸入到了一個普及化，終身化，全民化的階段。而遠程教育正是隨著時代潮流應運而 生的一種新型的教育方式。新的世紀遠程教育有了突飛猛進的發展，在各方面影響著人們的生產生活方式。本文將在簡要的介紹遠程教育的定義和基礎上對遠程教育 的發展現狀及應用進行論述。

關鍵詞：遠程教育；終身教育；發展現狀；教育資源

隨著信息化時代的發展，遠程教育被提上日程。遠程教育的出現和發展，為建設全民學習和終身學習的教育網絡提供了條件。目前，遠程教育模式已經被世界各國采用，它自身彰顯出的優勢和特點勢必會為遠程教育的發展開拓廣闊的前景。

一、遠程教育的定義和特點。

目 前，學界對遠程教育的具體定義還有爭議，從廣義上來看，現代遠程教育是以計算機為中心，通過視頻、音頻等多媒體計算機技術把課程傳送到非在校學員手中，讓 非在校學生也能及時學習和接受新知識。目前的遠程教育主要依靠的計算機技術、多媒體技術和通信信息技術的發展，尤其是Internet技術的發展，使遠程 教育有了質的提高。簡單的說，遠程教育的定義是由一下幾個因素構成的：學員與老師在空間上的相異性；政府教育部門對遠程教育機構的認可；方便快捷的多媒體 技術、計算機技術和信息通信技術；學員上課不再有時間和地點的限制。與傳統教育相比，現代化的遠程教育有下面幾個特點和優勢：第一、教學資源的利用可以達 到最大化。通過遠程教育每個學校都可以發揮自己的各種優勢，把最優秀最典型的教學科研成果放到遠程教育的網絡中，實現優秀教育資源的共享。第二、中學教學論文學 生學習行為更加主動。由于遠程教育可以讓人們隨時、隨地、隨機的學習，不再有時間空間的限制，人們學習完全靠自己的主觀自覺性。第三、師生之間更趨互動。通過遠程教育網絡，教師、學生之間可以進行全方位的交流，改變了傳統教育中師生互動困難的局面。第四、教學內容富有創造性且容易修改。遠程教育中，教師的 備課其實就是教學設計和教學方法的不斷改革創新的過程。同時，利用多媒體技術也可以實現教學內容和方式的隨時變更，保證教學過程的連續性。最后，遠程教育 的教學管理更趨自動化。從學生開始報名、到交費、選課、作業、學籍與考試管理等，都可以通過網絡完成。遠程教育已經發展成為現代教育不可缺少的一部分。

二、遠程教育的發展現狀。

遠 程教育作為一種新的教育手段，為不同階層、不同地域、不同背景的人們提供了較為平等開放的教育資源。世界各國紛紛采用遠程教育模式，為大規模培養社會發展 所需要的各種人才提供條件。雖然遠程教育有著傳統教育不可超越的優勢和特點，并在全社會發展繼續教育、全民教育及終身教育的過程中發揮著不可忽視的作用，但是在遠程教育的實踐過程中依舊存在不少值得注意的問題。

1、教學資源不夠公開且質量低下，對教育資源的利用率太低。

2、遠程教育的課程設置傾向性比較大，結構設置不合理。

3、由于遠程教育的自動化，導致教學管理方面的缺失。

4、遠程教育中信息網絡傳輸受到很大的限制。

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當然，目前的遠程教育還存在其他方面的問題，如理論研究相對滯后、教學模式改革不夠深入及教師信息不全面等。在以后的發展過程中必須給予重視。

三．遠程教育在教學中的應用

將遠程教育模式有效的融合在當前的學校教育中，能有效的提高課堂質量，增強學生的學習興趣與熱情，在無形中使學生的學習效率得到提高，從而使學校取得事半功倍的教學成果。我們以遠程教育在數學教育中應用為例來分析其對現代教育的幫助。

在 我國九年義務教育以及高中教育中，數學學科仍舊是現代學校教育中必不可少的學科，它是學生學習其他學科的基礎。在很多大型的、重要的考試中數學學科的分數 都占據著非常大的比重，比如中考、高考等重大的考試。因此，對于學生而言，在學校教育中學好數學這個科目是非常重要的。但是，數學學科本身的特點，使得利 用公式和公理以及專門的數學圖形來對其進行形象的教學演繹仍舊是現代教育中數學教育的主要方法，這就要求教師在教學的過程中要掌握一定的畫圖的基本工，而 且教師手工作圖的教學方法會造成一定的時間浪費，使本就有限的課堂時間顯得更加的急促。而將遠程教育應用在數學教學中，可以通過超鏈接的方法將所需要的圖 形、公式等等直接的導入，這樣一來就大大的節省了課堂時間，也就在一定程度上提高了課堂的教學效率以及教學質量，同時也大大的降低了教師備課的困難和壓 力。更重要的是遠程教育可以提供與所學章節相關的比較好的教育素材，這一功能不僅能幫助教師更好的進行備課，同時還能擴大學生的知識面，可謂是一舉多得。

遠程教育通過對視頻、圖像等多種不同特征的信息資源的應用，大大的提高了學生學習數學學科的積極性，有效的打破了傳統的靠教師的口述和粉筆的板書進行教學的模式，讓原有的死氣沉沉的數學課堂變的豐富多彩起來。

四.結語：

遠程教育在未來的信息時代勢必占有重要的一席，教育學界必須正視目前遠程教育中存在的一系列問題，職業教育論文建立公開平等的教育資源平臺和服務網絡體系，將教育的重點工作放在對教學的引導和輔助方面，營造一個全民學習和終身學習的社會學習網絡。參考文獻：

[1]王永軍，金文，我國遠程教育的發展現狀初探[J].信息化教學，2010，33（135）

[2]袁慧，趙四化，淺析現代遠程教育技術的發展現狀[J].成都電子機械高等專科學校學報，2000,12（56）

[3]劉洋，我國現代遠程教育現狀及對策[J].改革與創新，2010,10（15）

[4]陳家旭，王利敏，遠程教育的發展與優勢[J].現代遠程教育，2003,4（7）

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第四篇：光纖通信系統的發展與現狀

光纖通信系統的發展與現狀

通信科學的發展歷史悠久。近代通信技術分為電通信和光通信兩類。電通信又分為有線通信和無線通信，是兩種相當成熟的技術。通信技術發展過程中，圍繞著增加信息傳輸的速率和距離，提高通信系統的有效性、可靠性和經濟性方面進行了許多工作，取得了卓越的成就。光通信技術則是當代通信技術發展的最新成就，已成為現代通信系統的基石。

從廣義的概念上說，凡是用光作為通信手段的都可稱為光通信，則光通信的歷史可追溯到遠古時代，那時大部分文明社會已經用煙火信號傳遞單個信息，至18世紀末通過信號燈、旗幟和其他信號裝置進行通信的類似方法已基本走到盡頭。1792年，根據克勞特查普的建議，采用中繼器使機械代碼信號傳送很長距離（約100km）。這種光通信系統速度很慢，其有效速率B<1b/s。

19世紀30年代電報的出現用電取代了光，開始了電信時代，利用新的代碼技術，速率增加到3～10 b/s，采用中繼站后允許進行長距離（約1000km）通信，1866年，第一條越洋電報電纜系統投入運營。電報也基本上使用數字法。1876年電話的發明引起了本質的變化，電信號通過連續變化電流的模擬形式傳送，這種模擬電通信技術支配了通信系統達100年左右。

20世紀全球電話網的發展導致了電通信系統許多改進，使用同軸電纜代替雙絞線大大提高了系統容量。第一代同軸電纜系統在1940年投入使用，是一個3MHz的系統，能夠傳輸300路音頻信號或1路視頻信號，這種系統的帶寬受到與頻率相關的電纜損耗的影響，頻率超過100MHz時，損耗迅速增加，這種限制導致了微波通信系統的發展。在微波系統中，利用1～10GHz的電磁波及合適的調制技術傳遞信號。最早的微波系統中，利用1～10GHz的電磁波及合適的調制技術傳遞信號。最早的微波系統工作于4GHz，1948年投入運營，從此以后，同軸和微波系統都得到了很大的發展，并都能工作于約100Mb/s。最先進的同軸系統于1975年投入運營，其速率達274Mb/s，但中繼距離短（約1km），系統成本高。微波通通信系統速率亦受到載波頻率的限制。

緊隨研究與發展的步伐，經過許多現場試驗后，于1978年工作于0.8μm的第一代光波系統正式投入商業應用，其比特率在20～100 Mb/s之間，最大中繼距離約10km，最大通信容量（BL）約500（Mb/s）·km。與同軸電纜相比，中繼間距長，投資和維護費用低，是工程和商業運營的追求目標。

在1970年時人們就認識到，使光波系統工作于1.3μm時，損耗<1.0dB/km，且有最低色散，可大大增加中繼距離，這推動了全世界努力發展1.3μm的InGaAs半導體激光器和檢測器。1977年研制成功這種激光器。接著在80年代初，早期的采用多模光纖的第二代光波通信系統問世，其中繼距離超過了20km，但由于多模光纖的模間色散，早期的系統的比特率限制在100Mb/s以下。采用單模光纖能克服這種限制，一個實驗室于1981年演示了比特率為2Gb/s，傳輸距離為44km的單模光波實驗系統，并很快引入商業系統，至1987年1.3μm單模第二代光波系統開始投入商業運營，其比特率高達1.7Gb/s，中繼距離約50km。第二代光波系統中繼距離受到1.3μm附近光纖損耗（典型值為0.5dB/km）限制。理論研究發現，石英光纖最低損耗在1.55μm附近，實驗技術上于1979年就達到了0.2dB/km的低損耗。然而由于1.55μm處高的光纖色散，而當時多縱模同時振蕩的常規InGnAsP半導體激光器的譜展寬問題尚未解決，這兩個因素，推遲了第三代光波系統的問世。后來的研究發現，色散問題可以通過使用設計在1.55μm附近，具有最小色散的色散位移光纖（DSF）與采用單縱模激光器來克服。在80年代這兩種技術都得到了發展，1985年的傳輸試驗顯示，其比

特率達到4Gb/s，中繼距離超過100km。至1990年，工作于2.4 Gb/s，1.55μm的第三代光波系統已能提供通信商業業務。這樣的第三代光波系統，通過精心設計激光器和光接收機，其比特率能超過10Gb/s。后來，10Gb/s的光波系統在一些國家得到了重點發展。

第四代光波系統以采用光放大器（OA）增加中繼距離和采用頻分與波分復用（FDM與WDM）增加比特率為特征，這種系統有時采用零差或外差方案，稱為相干廣播通信系統，在80年代在全世界得到了發展。在一次試驗中利用星型耦合器實現100路622Mb/s數據復用，傳輸距離50km，其信道間串擾可以忽略。在另一次試驗中，單信道速率2.5Gb/s，不用再生器，光纖損耗用光纖放大器（EDFA）補償，放大器間距為80km，傳輸距離達2232km。光波系統采用相干檢測技術并不是使用EDFA的先決條件。有的實驗室曾使用常規非相干技術，實現了2.5Gb/s，4500km和10Gb/s，1500km的數據傳輸。另一實驗曾使用循環回路實現了

2.4Gb/s，2100km和5Gb/s，14000km數據傳輸。90年代初期光纖放大器的問世引起了光纖通信領域的重大變革。

第五代光波通信系統的研究與發展經歷了近20年歷程，已取得突破性進展。它基于光纖非線性壓縮抵消光纖色散展寬的新概念產生光孤子，實現光脈沖信號保形傳輸，雖然這種基本思想1973年就已提出，但直到1988年才由貝爾實驗室采用受激喇曼散射增益補充光纖損耗，將數據傳輸了4000km，次年又將傳輸距離延長到6000km。EDFA用于光孤子放大開始于1989年，它在工程實際中有更大的優點，自那以后，國際上一些著名實驗室紛紛開始驗證通信作為高速長距離通信的巨大潛力。1990——1992年在美國與英國的實驗室，采用循環回路曾將2.5與5Gb/s的數據傳輸 km。1995年，法國的實驗室則將20Gb/s的數據 km，中繼距離達140km。1995年線形試驗也將20Gb/s的數據傳輸8100km，40Gb/s傳輸5000km。線形光孤子系統的現場試驗也在日本東京周圍的城域網中進行，分別將10Gb/s與20Gb/s的數據傳輸了2500km與1000km。1994年和1995年80Gb/s和160Gb/s的高速數據也分別傳輸500km和200km。

光波通信技術得到巨大發展，現在世界通信業務的60%需經光纖傳輸，至本世紀末將達85%。隨著光波通信系統技術的發展，光波通信系統在通信網中的應用得到了相應的發展。現在世界上許多國家都將光波系統引入了公用電信網、中繼網和接入網中。但是目前這種奇特媒質的真正應用還僅僅是在現有電信網絡的骨架結構內用光纖代替銅線，是通信網的性能得到了某種改善，降低了成本，而網絡的拓撲骨架結構基本上還是光波通信出現之前的模式，光波通信的潛力尚未完全發揮。在目前的通信網中光纖通信技術應用尚屬于一種經典應用，在通信網的發展中屬于第二代通信網（第一代為純電信網）。進入90年代后，隨著光纖與光波電子技術的發展，光放大器，波分復用器，光子開關，光邏輯門，路由器等許多新穎光纖與半導體功能光器件相繼問世，在全世界范圍內掀起了發展第三代通信網——全光通信網的潮流。這種通信網中，不僅用光波系統傳輸信號，交換、復用、控制與路由選擇等亦全部在光域完成，由此構建真正的光波通信網。

光波通信發展至今不到30年，但其進展之快，對通信技術影響之大，始所未料，目前大量新的理論與技術研究和發展工作正在繼續進行。

光纖通信的特點與應用

收

光纖通信技術的現狀及發展趨勢

http://.cn/20080308/ca464325.htm

(2008-05-12 15:54:56)

摘要 簡要介紹了光纖通信的現狀，總結了目前正在使用的波分復用技術和光纖接入技術的基本原理和發展狀況，從超大容量、超長距離傳輸技術和光弧子通信技術，以及全光網絡3個方面論述了光纖通信技術的發展趨勢。

光纖通信自從問世以來，給整個通信領域帶來了一場革命，它使高速率、大容量的通信成為可能。光纖通信由于具有損耗低、傳輸頻帶寬容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優點而備受業內人士的青睞，發展非常迅速。光纖通信系統的傳輸容量從1980年到2000年這20年間增加了近一萬倍，傳輸速度在過去的10年中大約提高了100倍。目前，我國長途傳輸網的光纖化比例已超過80%，預計到2010午，全國光纜建設長度將再增加約105km，并且將有11個大城市鋪設10G以上的大容量光纖通信網絡[1]。

一、光纖通信技術的現狀

光纖通信的發展依賴于光纖通信技術的進步。目前，光纖通信技術已有了長足的發展，新技術也不斷涌現，進而大幅度提高了通信能力，并不斷擴大了光纖通信的應用范圍。

1.波分復用技術

波分復用WDM（Wavelength Division Multiplexing）技術可以充分利用單模光纖低損耗區帶來的巨大帶寬資源。根據每一信道光波的頻率（或波長）不同，將光纖的低損耗窗口劃分成若干個信道，把光波作為信號的載波，在發送端采用波分復用器（合波器），將不同規定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端，再由一波分復用器（分波器）將這些不同波長承載不同信號的光載波分開。由于不同波長的光載波信號可以看作互相獨立（不考慮光纖非線性時），從而在一根光纖中可實現多路光信號的復用傳輸。自從上個世紀末，波分復用技術出現以來，由于它能極大地提高光纖傳輸系統的傳輸容量，迅速得到了廣泛的應用。

1995年以來，為了解決超大容量、超高速率和超長中繼距離傳輸問題，密集波分復用DWDM（Dens Wavelength Division Multiplexing）技術成為國際上的主要研究對象。DWDM光纖通信系統極大地增加了每對光纖的傳輸容量，經濟有效地解決了通信網的瓶頸問題。據統計，截止到2002年，商用的DWDM系統傳輸容量已達400Gbit/s。以10Gbit/s為基礎的DWDM系統已逐漸成為核心網的主流。DWDM系統除了波長數和傳輸容量不斷增加外，光傳輸距離也從600km左右大幅度擴展到2000km以上[2]。

與此同時，隨著波分復用技術從長途網向城域網擴展，粗波分復用CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplexing）技術應運而生。CWDM的信道間隔一般為20nm，通過降低對波長的窗口要求而實現全波長范圍內（1260nm～1620nm）的波分復用，并大大降低光器件的成本，可實現在0km～80km內較高的性能價格比，因而受到運營商的歡迎。

2.光纖接入技術

光纖接入網是信息高速公路的“最后一公里”。實現信息傳輸的高速化，滿足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網絡，用戶接入部分更是關鍵，光纖接入網是高速信息流進千家萬戶的關鍵技術。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應用，統稱FTTx。

FTTH（光纖到戶）是光纖寬帶接入的最終方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纖的寬帶特性，為用戶提供所需要的不受限制的帶寬，充分滿足寬帶接入的需求。我國從2003年起，在“863”項目的推動下，開始了FTTH的應用和推廣工作。迄今已經在30多個城市建立了試驗網和試商用網，包括居民用戶、企業用戶、網吧等多種應用類型，也包括運營商主導、駐地網運營商主導、企業主導、房地產開發商主導和政府主導等多種模式，發展勢頭良好。不少城市制訂了FTTH的技術標準和建設標準，有的城市還制訂了相應的優惠政策，這些都為FTTH在我國的發展創造了良好的條件。

在FTTH應用中，主要采用兩種技術，即點到點的P2P技術和點到多點的xPON技術，亦可稱為光纖有源接入技術和光纖無源接入技術。P2P技術主要采用通常所說的MC（媒介轉換器）實現用戶和局端的直接連接，它可以為用戶提供高帶寬的接入。目前，國內的技術可以為用戶提供FE或GE的帶寬，對大中型企業用戶來說，是比較理想的接入方式。

xPON意味著包括多種PON的技術，例如APON（也稱為BPON）、EPON（具有GE能力的稱為GEPON）以及GPON。APON出現最早，我國的“863”項目也成功研發出了APON，但由于諸多原因，APON在我國基本上沒有應用。目前用得比較多的是EPON中的GEPON，我國的GEPON依然屬于“863”計劃的成果，而且得到廣泛的應用，還出口到日本、獨聯體、歐洲、東南亞等海外一些國家和地區。GPON由于芯片開發出來比較晚，相對不是很成熟。成本還偏高，所以，起步較晚，但在我國已經開始有所應用。由于其效率高、提供TDM業務比較方便，有較好的QoS保證，所以，很有發展前景。EPON和GPON各有優缺點，EPON更適合于居民用戶的需求，而GPON更適合于企業用戶的接入[3]。

二、光纖通信技術的發展趨勢

對光纖通信而言，超高速度、超大容量和超長距離傳輸一直是人們追求的目標，而全光網絡也是人們不懈追求的夢想。

1.超大容量、超長距離傳輸技術

波分復用技術極大地提高了光纖傳輸系統的傳輸容量，在未來跨海光傳輸系統中有很大的應用前景，這幾年波分復用系統發展也確實十分迅猛。目前，1.6Tbit/s的WDM系統已經大量商用，同時，全光傳輸距離也在大幅度擴展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時分復用（OTDM）技術，與WDM通過增加單根光纖中傳輸的信道數來提高其傳輸容量不同，OTDM技術是通過提高單信道速率提高傳輸容量，其實現的單信道最高速率達640Gbit/s。

僅靠OTDM和WDM來提高光通信系統的容量畢竟有限，可以把多個OTDM信號進行波分

復用，從而大大提高傳輸容量。偏振復用（PDM）技術可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零（RZ）編碼信號在超高速通信系統中占空較小，降低了對色散管理分布的要求，且RZ編碼方式對光纖的非線性和偏振模色散（PMD）的適應能力較強，因此，現在的超大容量WDM/OTDM通信系統基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統需要解決的關鍵技術基本上都包括在OTDM和WDM通信系統的關鍵技術中。歐共體的RACE計劃和美國正在執行的ARPA計劃在發展寬帶全光網中都部署了WDM和OTDM混合傳輸方式，以提高通信網絡的帶寬和容量。WDM/OTDM系統已成為未來高速、大容量光纖通信系統的一種發展趨勢，兩者的適當結合應該是實現Tbit/s以上傳輸的最佳方式。實際上，最近大多數超過3Tbit/s的實驗都采用了時分復用（TDM、OTDM、ETDM）和WDM相結合的傳輸方式[4]。

2.光弧子通信

光弧子是一種特殊的ps數量級上的超短光脈沖，由于它在光纖的反常色散區，群速度色散和非線性效應相互平衡，因而，經過光纖長距離傳輸后，波形和速度都保持不變。光弧子通信就是利用光弧子作為載體實現長距離無畸變的通信，在零誤碼的情況下信息傳遞可達萬里之遙。

在光弧子通信領域內，由于其具有高容量、長距離、誤碼率低、抗噪聲能力強等優點，光弧子通信備受國內外的關注，并大力開展研究工作。美國和日本處于世界領先水平。美國貝爾實驗室已經成功實現了將激光脈沖信號傳輸5 920km，還利用光纖環實現了5Gbit/s、傳輸15 000km的單信道孤子通信系統和10Gbit/s、傳輸11 000km的雙信道波分復用孤子通信系統；日本利用普通光纜線路成功地進行了超高20Tbit/s、遠距離1 000km的孤立波通信，日本電報電話公司推出了速率為10 Gbit/s、傳輸12 000km的直通光弧子通信實驗系統。在我國，光弧子通信技術的研究也有一定的成果，國家“863”研究項目成功地進行了OTDM光弧子通信關鍵技術的研究，實現了20Gbit/s、105km的傳輸。近年來，時域上的亮孤子、正色散區的暗孤子、空域上展開的三維光弧子等，由于它們完全由非線性效應決定，不需要任何靜態介質波導而備受國內外研究人員的重視[5]。

光孤子技術未來的前景是：在傳輸速度方面采用超長距離的高速通信，時域和頻域的超短脈沖控制技術以及超短脈沖的產生和應用技術使?a href=“http://.cn/cnii_zte/index.htm” class=“yt” >中興俾?0～20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大傳輸距離方面采用重定時、整形、再生技術和減少ASE，光學濾波使傳輸距離提高到100000公里以上；在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。當然，實際的光孤子通信仍然存在許多技術難題，但目前已取得的突破性進展使我們相信，光孤子通信在超長距離、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系統中，有著光明的發展前景。

3.全光網絡

未來的高速通信網將是全光網。全光網是光纖通信技術發展的最高階段，也是理想階段。傳統的光網絡實現了節點間的全光化，但在網絡結點處仍采用電器件，限制了目前通信網干線總容量的進一步提高，因此，真正的全光網成為一個非常重要的課題。

全光網絡以光節點代替電節點，節點之間也是全光化，信息始終以光的形式進行傳輸與交換，交換機對用戶信息的處理不再按比特進行，而是根據其波長來決定路由。

全光網絡具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴展性，并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率，網絡結構簡單，組網非常靈活，可以隨時增加新節點而不必安裝信號的交換和處理設備。當然，全光網絡的發展并不可能獨立于眾多通信技術之中，它必須要與因特網、ATM網、移動通信網等相融合[6]。

目前全光網絡的發展仍處于初期階段，但它已顯示出了良好的發展前景。從發展趨勢上看，形成一個真正的、以WDM技術與光交換技術為主的光網絡層，建立純粹的全光網絡，消除電光瓶頸已成未來光通信發展的必然趨勢，更是未來信息網絡的核心，也是通信技術發展的最高級別，更是理想級別。

三、結束語

目前，光纖通信已成為一種最主要的信息傳輸技術，迄今尚未發現可以取代它的更好的技術。即使是在全球通信行業處于低迷時期，光纖通信的發展也從未停滯過，就我國而言，2002年的光通信市場相比2001年仍處增長狀態。從現代通信的發展趨勢來看，光纖通信也將成為未來通信發展的主流。人們期望的真正的全光網絡的時代也會在不遠的將來如愿到來。

第五篇：國產旋挖鉆機市場現狀分析及發展建議

國產旋挖鉆機市場現狀分析及發展建議

1旋挖鉆進技術在我國的發展歷史

早在1984年，天津探礦機械廠首次了引進美國RDI公司的旋挖鉆機并進行消化吸收［1］。20世紀80年代末至90年代初，我國的一些施工企業看到了旋挖鉆進技術在施工中體現出的巨大優勢，開始從國外進口旋挖鉆機。此時，國外的一些旋挖鉆機制造商也紛紛在中國設立辦事處，向中國的基礎工程施工行業介紹、宣傳旋挖鉆機及旋挖鉆進施工技術。但由于種種原因，這一先進技術在我國的發展比較緩慢，到90年代末期，我國旋挖鉆機的擁有量也就100臺左右。

隨著我國基礎工程行業的投資不斷加大，市場競爭不斷加劇，基礎工程施工行業逐漸認識到了旋挖鉆進技術的優越性，使得這一技術在我國的發展非常迅速。90年代末，某國外品牌的旋挖鉆機在中國每年的銷售數量也就僅僅幾臺，到了2001年，其銷售數量猛增到了20臺左右［2］。自1999年第一臺國產旋挖鉆機研制成功，隨后，國內生產旋挖鉆機的企業逐年增多，銷售數量也逐步增長，到了2001年，某國內旋挖鉆機生產企業年銷售數量已達到了十幾臺，這一數量對于剛剛起步的國內旋挖鉆機生產企業來說，預示著非常好的前景。在北京五環路的基礎施工中，旋挖鉆機已占了絕大多數，最多時達到了30多臺；而在青藏鐵路格拉段的凍土施工中，要求必須采用旋挖鉆進施工工藝，2002年在該工地施工的旋挖鉆機數量達到80臺左右。

隨著我國經濟的發展，給基礎工程市場帶來了巨大的發展機遇。被稱為“五大世紀工程”的三峽工程、西氣東輸、西電東送、南水北調、青藏鐵路等工程的建設；國家西部大開發戰略的實施，使西部地區的高速公路建設及城市建設工程量劇增；以北京為主的幾個奧運城市進行了大規模的城市建設及奧運場館的建設。這一系列重大事件，使得近年來基礎工程市場達到了前所未有的規模。與普通的基礎工程相比，這些工程有著其不同的特點，如工程量大、持續時間長；對環保要求嚴格，西部大開發要保護生態環境，奧運工程的建設不能對城市環境造成污染等；工程進度不能拖延，等等。這些特點對基礎工程施工技術提出了更嚴格的要求，一般情況下采用常規的施工技術是很難滿足這些要求的，而必須采用先進的施工設備和技術。在這些工程的建設中，旋挖鉆進技術的應用越來越多，在青藏鐵路及奧運主場館的建設中甚至全部采用的是旋挖鉆進技術。

在旋挖鉆進技術多年的研究、發展過程中，主要是用于軟～中硬地層中鉆進技術的研究，國內生產的旋挖鉆機產品也都是用于軟～中硬地層，在這方面的工程應用實例也非常多。而旋挖鉆進技術用于硬巖層鉆進，在我國的應用則比較少。2005年，內蒙古地質工程總公司在內蒙古海勃灣電廠三期2×330MW機組主廠房樁基工程施工中，樁基要求進入弱風化基巖1m，他們應用了以截齒鉆頭為主的多鉆頭組合工藝方法，成功地解決了硬度并非特別高的灰巖、砂巖等弱風化硬巖中大口徑鉆進的難題。［3］而在專門的巖石旋挖鉆機及硬巖鉆進技術方面，我國的研究剛剛起步。2007年，北京三一重機有限公司首次研制出了用于巖石鉆進的旋挖鉆機，北京探礦工程研究所為此研制了鉆頭、鉆齒，雙方聯合進行了為期一周的鉆進實驗［4］。實驗地點在北京市房山區周口店北京探礦工程研究所實驗基地和附近的花崗巖采石場進行，共鉆進5個實驗孔。鉆進巖石有風化巖、煤矸石和未風化花崗巖層。在巖巖強度90MPa以上的花崗巖地層首先用巖石筒鉆鉆進，再由螺旋鉆頭對巖心進行破碎，然后清孔，螺旋鉆頭鉆進速度可達30mm/min。在200MPa硬巖層中，用錐螺旋鉆頭鉆進，鉆進速度可達到10mm/min。本次實驗的鉆進效率已經能夠滿足現代施工要求，取到了良好的效果。

旋旋鉆進技術在我國經過了十余年的發展，發展非常迅速，但我國至今尚未發布有關旋挖鉆進的施工工藝規范，對旋挖鉆進施工中的過程控制、質量監管和驗收帶來一定難度。北京三一重機有限公司于2007年推出了本企業的施工通用規程［5］，包括施工準備、埋設鋼護筒、泥漿（穩定液）制備、鉆頭的類型及選用、鉆桿結構及正確應用、旋挖鉆進成孔工藝、旋挖鉆機氣舉反循環全斷面破巖成孔等，為行業規范的制訂提供了參考。

2國產旋挖鉆機的發展歷程

1984年天津探礦機械廠首次從美國RDI公司引起車載式旋挖鉆機；

1988年北京城建工程機械廠仿制了意大利土力公司1.5m直徑附著式旋挖鉆機； 1994年鄭州勘察機械廠引進英國BSP公司附著式旋挖鉆機；

1998年上海金泰股份有限公司與德國寶峨公司合作組裝BG15型旋旋鉆機； 1999年徐州工程機械集團有限公司和哈爾濱四海工程機械公司先后開發了獨立式旋挖鉆機和附著式旋挖鉆機，第一臺國產旋挖鉆機正式下線；

2001年北京經緯巨力工程機械有限公司第一臺旋挖鉆機試制成功，并應用于青藏鐵路工程施工，該公司是國內第一家專門生產旋挖鉆機的公司；

2003年開始，三一重工、山河智能等多家國內大型工程機械集團研制的旋挖鉆機陸續下線，掀起了國產旋挖鉆機的生產高潮；

2003年下半年開始，國內旋挖鉆機市場已經從進口機為主變為以國產機為主； 2007年，國內首臺巖石旋挖鉆機SR220R在北京三一重機有限公司下線； 2008年3月，亞洲最大的旋挖鉆機SR360在北京三一重機有限公司下線。

3國產旋挖鉆機的市場現狀

自1999年首臺國產旋挖鉆機下線至今已近10年的時間，旋挖鉆機生產企業已發展到近30家，生產幾十種型號的旋挖鉆機。表1列出了絕大部分的國產旋挖鉆機生產廠家及其生產的產品型號。

表1國產旋挖鉆機統計表分析表1可以看出國產旋挖鉆機的市場現狀如下。

注：①1999年全國首臺國產鉆機下線，當時的型號為RD18；②2008年剛剛下線的SR360為亞洲最大的旋挖鉆機；③2007年全國首臺巖石旋挖鉆機下線，共有3個型號；④這兩個企業的產品下線時間不詳，2005年是首次見到媒體報道時間；⑤表中所列是筆者根據媒體報道及各公司網站資料所統計的國內旋挖鉆機生產情況，基本包括了國內目前的生產企業和產品型號，如有遺漏敬請涼解。

3.1產品規格比較齊全，但分布不盡合理

經過多年的發展，目前國產旋挖鉆機的產品規格已經比較齊全，性能參數比較寬廣，扭矩范圍達50~360kNm，最大鉆孔口徑范圍1200~2500mm，最大鉆孔深度達30~92m。除了一些超深、超大直徑鉆孔樁外，這些產品基本能夠滿足目前國內的鉆孔樁施工需要。

在2006年，扭矩在200kN·m左右的產品比例高達75%以上，而最適合于建筑樁基礎施工的中小型旋挖鉆機卻鮮有市場投入[6]。雖然目前這種狀況有所改善，產品規格比較齊全，但不同規格產品的數量分布還很不均衡，如圖1所示，180~230kNm的規格占40%左右，而100kNm以下的小型產品和280kNm以上的大型產品型號較少。而在樁基礎施工市場中，樁徑較小、樁孔深度較淺的一般工業及民用建筑的樁基礎量占整個樁基礎工程量的65%以上，而橋梁樁等單樁承載要求高的大直徑樁基礎量僅占30%左右[6]。可見，目前的國產旋挖鉆機產品規格的分布還不能很好地適應樁基市場的需求。

3.2多數廠家產品品種單一，只有少數廠家的產品形成系列

在表1所列的26個廠家中，有一半以上的廠家只生產一二個型號的產品，這些產品多數集中在扭矩150、200kNm的規格。只有5個廠家的產品型號較多、范圍較寬，型號在5個以上、扭矩范圍在120~250kNm之間甚至更寬，形成了系列產品。產品型號最多、產品規格范圍最寬的是北京三一重機有限公司，其產品型號達到了10個以上，扭矩范圍在130~360kNm之間，而且在2007年推出了3個型號的入巖鉆機，這也是國內首次研制成功入巖旋挖鉆機；2008年又推出了亞洲最大的旋挖鉆機，扭矩達到了360kNm。

在最大成孔直徑方面，國內產品最大成孔直徑為2500mm，而且幾大生產廠家，如三一重機、山河智能、宇通重工、徐工、南車時代、上海金泰等都有此規格的產品。3.3近年生產廠家及產品規格數量發展迅速

如圖2所示，近年來國內旋挖鉆機生產廠家數量增長迅速，尤其是2005年一年中就新增10個旋挖鉆機生產廠家，目前全國旋挖鉆機生產廠家已達到了近30家，如果加上專業的旋挖鉆具生產企業，則達到了30家以上。

隨著生產廠家數量的迅速增長，國產旋挖鉆機的產品規格數量也迅速增長，目前全國各廠家生產的旋挖鉆機型號已達到近百種。3.4產品性能能夠滿足施工的需要

在眾多的國產旋挖鉆機生產企業中，幾個大型的企業都是國內著名的工程機械企業集團，這些企業的機械產品線非常廣，都生產有專業的底盤產品，在研制旋挖鉆機的過程中，專門研制了專用底盤。而一些專業的鉆機生產企業，則絕大部分選用卡特彼勒的底盤。而在鉆機動力方面，大部分都是采用與卡特彼勒底盤配套的卡特彼勒發動機，或是選用全球最大的發動機生產企業——康明斯的發動機。液壓元件等關鍵部件也都是選用世界知名品牌產品。因此，國產的旋挖鉆機絕大部分產品性能已經過關，雖然大部分產品在關鍵技術的先進性方面與國外產品還有一些差距，但已經完全能夠滿足國內基礎

工程施工的需要。也正因為性能能夠滿足需要，而在價格上又具有絕對優勢，國產旋挖

鉆機才能在國內市場上占據大量的市場份額。4對今后發展的建議

綜上所述，國產旋挖鉆機經過近十年的發展，發展速度非常快，目前在國內的銷量已經超過了進口鉆機。但到目前為止全國的旋挖鉆機擁有量也就1000臺左右，在樁基施工鉆機中所占比例尚不足10%，而在歐洲國家這一比例已經達到了2/3以上[7]。因此，今后我國旋挖鉆機的需求量還會不斷增長，旋挖鉆機的市場前景非常廣闊。對于我國旋挖鉆機今后的發展，筆者提出一些自己的看法，供參考。4.1進一步完善產品規格，加強小型、大型產品的研制

國產旋挖鉆機的產品規格雖然比較齊全，但最大鉆孔直徑多數集中在1500~2000mm的范圍，最小的也有1200mm，而最大鉆孔直徑在1000mm以下的小型鉆機還是空白，而大量的城市建筑物廣泛采用800、1000mm口徑的樁基礎，如果都用相對較大口徑的鉆機施工這些樁孔，從技術上來說是沒有問題的，但其經濟性不佳，不但增加施工成本，也不符合國家節能減排的環保政策，不利于旋挖鉆進技術的長遠發展。

而口徑2500mm以上、深度100m以上的大型鉆機目前也是空白，這類樁孔雖然不多，鉆機的市場需求不大，但是從技術發展的角度考慮，建議有實力的企業加大投入，研發更大型的旋挖鉆機，以擴大旋挖鉆進技術的應用范圍，滿足特殊市場的需求。4.2提高產品的先進性與技術含量

雖然目前國產旋挖鉆機的生產企業較多，產品型號也不少，但多是仿制歐洲的產品，且都是全球采購通用的部件進行組裝，產品大同小異，同質化現象嚴重。通用部件全球采購，能夠保證產品的性能穩定，降低成本，也是國際上通行的做法。但是在這種前提下，企業一定要在產品上有自己的特色，盡量增加擁有自主知識產權的專利技術的含量，只有這樣才能在市場競爭中站穩腳跟，爭取更多的市場份額，而不能在同質化嚴重的情況下，靠互相壓低價格競爭，這樣非常不利于整個國產旋挖鉆機市場的健康發展。4.3加強旋挖鉆機適用性的研究，更好地發揮其優勢

旋挖鉆進技術盡管具有施工效率高、環境污染少等優點，但也不是萬能的工藝方法，不能完全取代其它的鉆孔樁施工方法，建議加強旋挖鉆機適用性的研究，研究這一工法在什么樣的地層條件、鉆孔深度、鉆孔直徑、工程規模等情況下，才能充分發揮其優勢；而在什么情況下又不適宜采用旋挖鉆進工藝。只有這樣，才能更好地發揮旋挖鉆進技術的優勢，避免不分具體情況，一味強調必須采用旋挖鉆進技術。4.4盡快制定行業規范，加速旋挖鉆進技術的發展

我國目前還沒有旋挖鉆進工藝的行業規范，這對于旋挖鉆進施工的質量控制、工程驗收等都帶來一些不便，也不利于旋挖鉆進工藝的發展，建議盡快制定專門的旋挖鉆進行業規范，以便使旋挖鉆進工藝健康、快速地發展。