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時間：2023-03-17 18:13:21
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平沙落雁及延伸段是蘭州市南濱河路重要的交通節(jié)點改造工程，是進(jìn)出蘭州市以及連接市區(qū)各路段重要的樞紐通道之一。北側(cè)緊鄰黃河，是人們休閑、娛樂、旅游觀光的重要區(qū)段。是蘭州市黃河風(fēng)情線重要的組成部分，具有蘭州“外灘”的美名。道路沿線有許多非常有名的旅游景點，是蘭州市人民引以自豪的生態(tài)路、景觀路。也是蘭州市每年舉行大型國際“馬拉松”賽事的重要比賽場地。具有很高的使用價值和觀賞價值，是蘭州市邁出國門，走向世界的重要的宣傳窗口。城市景觀照明設(shè)計是利用燈光的照明效果塑造城市的夜間形象，通過對山水、江河、道路、橋梁、廣場、建筑物、構(gòu)筑物、園林、雕塑、小品、歷史文化古跡和遺址等諸多具體景觀的照明設(shè)計，豐富城市的空間感和動態(tài)感。科學(xué)而合理的景觀照明設(shè)計，是解決平沙落雁及延伸段交通節(jié)點改造工程夜間照明朝著鞏固、完善、提高等方面發(fā)展的關(guān)鍵因素，是形成一幅和諧、優(yōu)美、寧靜的夜景畫面的基礎(chǔ)，是景觀照明設(shè)計前提，是實現(xiàn)蘭州市景觀照明系統(tǒng)化、實現(xiàn)蘭州市景觀照明燈光建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的決定因素。
（二）指導(dǎo)思想
景觀照明是通過人為的設(shè)計和創(chuàng)作，讓其在燈光作用下顯得更有藝術(shù)感，或者說更加有美感，讓普通的夜晚彌漫出不一樣的文化氣息。平沙落雁交通節(jié)點工程是蘭州市“暢交通”工作中的重要組成部分，該工程效地改善蘭州市交通環(huán)境，緩解城市環(huán)境污染，提升城市品位，帶動蘭州市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。平沙落雁景觀照明以“景觀、文化、生態(tài)、綠色”為主旋律，將與南濱河風(fēng)情線、蘭州水車園、歷史人文雕塑相得益彰，有利于提升主城區(qū)城市品牌形象，對打造特色景點、品牌旅游有著重要作用。
（三）技術(shù)亮點
平沙落雁及延伸段交通節(jié)點改造工程新建城市高架與原有路段連接，路況復(fù)雜多變，屬于城市道路的高危路段。本項目照明工程采用新型鋼管護(hù)欄燈具有效的解決了高桿/低桿照明引起的安裝維護(hù)不方便、抗臺風(fēng)差、對周圍居民造成嚴(yán)重的光污染等問題。新型鋼管護(hù)欄燈實現(xiàn)了路面照明，又成為城市夜景中一道獨特的風(fēng)景，其亮燈形成的近線性燈帶對駕駛員還有良好的路型誘導(dǎo)作用，保障了駕駛員與乘客的安全。有機(jī)地將道路照明功能、景觀照明功能、護(hù)欄防撞功能合三為一。新型護(hù)欄燈采用LED光源，耗電量較小，可大幅度降低電費50%左右。LED燈具環(huán)保效果較好，LED燈具中不含汞和氙等有害元素，利于回收和利用，而且不會產(chǎn)生電磁干擾普通燈管中含有汞和鉛等元素，這些都是對人體有害的物質(zhì)。而道路照明采用的高壓鈉燈中的電子鎮(zhèn)流器會產(chǎn)生電磁干擾，影響其他電器的正常運作，長時間的電磁干擾也會對人體健康造成一定影響。
二、景觀綠化設(shè)計
（一）城市道路景觀綠化設(shè)計
結(jié)合城市道路環(huán)境特點、工程特點、構(gòu)造物分布與選形、路基斷面布設(shè)形式及景觀規(guī)劃定位等因素，確定如下城市道路景觀設(shè)計內(nèi)容：
1.人行道景觀。根據(jù)沿線用地性質(zhì)不同進(jìn)行有區(qū)別的設(shè)計。結(jié)合地面道路及高架橋的空間形態(tài)，景觀打造以開敞式為主，讓沿線的景致和景深成為一道優(yōu)美風(fēng)景線。其中行道樹設(shè)計應(yīng)注重樹形及分支點的選擇，體現(xiàn)高大挺拔。主要樹種選擇有大葉香樟、銀杏等。
2.分車帶綠化。分車帶設(shè)計注重簡潔通透，以時令草花、修剪整形灌木和球類植物為主，展現(xiàn)沿線道路的整潔大氣，注重橋下植物耐陰性的選擇。
3.節(jié)點景觀。節(jié)點景觀設(shè)計應(yīng)將建筑、場地、綠化結(jié)合，統(tǒng)一考慮，打造富有特色的現(xiàn)代城市景觀，并注重與地塊現(xiàn)有景觀的銜接與融合，復(fù)鋪裝則延續(xù)原有地塊的鋪裝形式。
4.環(huán)境小品。燈飾、椅、凳、桌、花盆、花池、花架、標(biāo)識牌、護(hù)欄以及亭、廊、雕塑等以精美靈巧的造型來點綴空間，起到畫龍點睛的作用。如北濱河路黃河風(fēng)情線上不同路段布置了風(fēng)格各異的小品雕塑并精心配制燈飾，形成了一系列既相互獨立，又協(xié)調(diào)統(tǒng)一的游憩空間。5.綠化樹種選擇。針對蘭州市地處高海拔嚴(yán)寒地區(qū)，氣候干燥，降水少、蒸發(fā)強(qiáng)烈常年干旱少雨的地理氣候特點，在植物配置上以適宜蘭州市氣候、土質(zhì)的常綠樹種如：側(cè)柏、針葉松、黃楊等為基調(diào)樹種，保持一年四季綠意盎然的景觀效果，適當(dāng)搭配一些開花有色樹種如：紅花紫荊，榆葉梅、月棘等，讓蘭州市黃河風(fēng)情線更富生機(jī)。
（二）城市橋梁景觀設(shè)計
在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，追求的是流線暢舒展的總體線型和自然的曲線。橋梁的夜景亮化綜合采用泛光照明、LED點狀照明和帶狀照明營造炫麗多彩的橋梁夜景效果。在高架橋兩側(cè)防撞墻外側(cè)設(shè)置花槽，種植景觀植物，增加綠化率。高架橋立柱下種植爬藤植物，為垂直綠化的生長提供空間。
（三）地下人行通道橋景觀設(shè)計
靜寧路十字路口北側(cè)與東側(cè)、金昌路十字路口西側(cè)與北側(cè)路口、平沙落雁西側(cè)（原通道加長）、南濱河路、讀者大道、平?jīng)雎繁笨谔幦肆髁枯^大，需要設(shè)置地下人行通道解決行人橫向同行問題，分別設(shè)1～5m的通道橋，凈寬5.0m，通道兩側(cè)設(shè)人行梯道。
1.安全性。安全性是地下通道環(huán)境設(shè)計的基礎(chǔ)和前提，結(jié)構(gòu)計算、抗震設(shè)計、地下通道防排水設(shè)計、照明設(shè)計等安全可靠。通道內(nèi)部和出入口適當(dāng)距離，布置醒目的標(biāo)識牌，對行走安全起到很好的保障作用，并在在此基礎(chǔ)上對其標(biāo)識牌進(jìn)行個性化設(shè)計。特別是進(jìn)行夜景設(shè)計時，通過各種燈光色彩來渲染環(huán)境和烘托氣氛。
2.舒適性。通道處入口是地下空間和地上空間的交換節(jié)點，也是人們視覺明暗變換的過度段。設(shè)計采用淺灰色鋼化夾膠玻璃、鋼結(jié)構(gòu)駁爪風(fēng)雨篷，可以有效緩沖光線明暗變換而產(chǎn)生眼睛的不適感。
3.內(nèi)飾材料。（1）墻面材料運用干掛大理石等裝飾材料體現(xiàn)空間的延伸，讓封閉的地下空間具有通透性。墻面磚施工縫橫平豎直，自然形成一種韻律感。（2）地面材料采用耐磨、抗壓、防水、抗腐蝕、防滑的花崗巖石材。局部采用套色處理。（3）地下通道樓梯是主要的交通樞紐之一，踏步的踏面兩側(cè)設(shè)計凹槽，避免積水。（4）頂棚設(shè)計采用亞光白色雅克力板吊頂，明快而富于變化。頂棚的高度結(jié)合空間功能高低錯落，賦予流動感。并結(jié)合照明燈具的選擇，引導(dǎo)人流方向。
2電動機(jī)重點結(jié)構(gòu)設(shè)計
2．1軸承
傳統(tǒng)的同步電動機(jī)結(jié)構(gòu)是采用座式滑動軸承，電動機(jī)機(jī)座與端罩及軸承同裝在一個底板上，兩軸承中心的軸向距離為2000mm(圖3)。而采用端蓋滑動軸承后兩軸承中心的軸向距離壓縮為1770mm。通過本次改進(jìn)，采用滾動軸承后的兩軸承中心的軸向距離壓縮到了1297mm。
2．2集電環(huán)
對用戶要求集電環(huán)防護(hù)等級為IP23的同步機(jī)，原來設(shè)計的集電環(huán)為下端采用支架承托和上端用螺桿拉緊聯(lián)合固定形式(到機(jī)座端面距離為850mm)。在本電動機(jī)設(shè)計時改變大型同步機(jī)集電環(huán)的支撐形式，在電動機(jī)端蓋上加工止口，并設(shè)計了高度為100mm的連接環(huán)，實行過渡連接(集電環(huán)端面到機(jī)座端面距離為650)。由于連接環(huán)的高度有限，原用軸承測溫元件WZP－280體積大，考慮到安裝特別困難，設(shè)計時改用體積小，經(jīng)濟(jì)實惠的端面熱電阻WZPM－201來檢測軸承溫度。改進(jìn)集電環(huán)連接形式后，安裝方便，電動機(jī)結(jié)構(gòu)因此而更加緊湊。
2．3連接環(huán)
設(shè)計連接環(huán)時，在保證連接環(huán)與軸承外蓋不干涉的情況下，考慮用戶給軸承加脂以及排脂時的空間、方便安裝軸承測溫和把合螺絲，所以連接環(huán)的圓周設(shè)計為輻射筋、周邊為敞開的形式。
（2）滾筒體有限元模型的邊界條件有限元分析中的邊界條件分為力約束和位移約束。本文只對滾筒體進(jìn)行模態(tài)分析，所以只有位移約束。電動滾筒滾筒體可以沿著軸向旋轉(zhuǎn)（繞著軸旋轉(zhuǎn)），定義的約束必須要限制滾筒體其他5個自由度。所以要在2個端蓋的軸孔內(nèi)表面設(shè)置鉸鏈約束，約束它3個方向的平動和2個方向的轉(zhuǎn)動。
（3）滾筒體的網(wǎng)格劃分SolidWorksSimulation提供了3種網(wǎng)格劃分方式：四面體實體單元、三角形殼體單元和混合網(wǎng)格，本文采用三角形殼體單元作為劃分單元。整個滾筒體模型共生成15623個節(jié)點，劃分為13682個單元如圖3所示。
（4）滾筒體的模態(tài)分析模態(tài)分析用于分析結(jié)構(gòu)的振動特性，即確定結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型。SolidWorksSimulation是一款基于有限元技術(shù)的設(shè)計分析軟件，可以進(jìn)行模態(tài)分析。由有限元法進(jìn)行求解分析，得到滾筒體的前5階固有振動頻率和振型圖如圖4所示。其中第1階模態(tài)頻率0.0024595Hz是剛體的轉(zhuǎn)動模態(tài)，沒有實際參考意義；第2階模態(tài)頻率1369Hz，節(jié)點最大變形位移214.7mm，振型為扭曲形式；第3階模態(tài)頻率2043.1Hz,節(jié)點最大變形位移245.3mm，振型為彎曲形式；第4階模態(tài)頻率2043.9Hz，節(jié)點最大變形位移246.1mm，振型為彎曲形式；第5階模態(tài)頻率2048Hz，節(jié)點最大變形位移383.2mm，振型為彎曲形式。由振型圖可以看出，隨著頻率的增加，滾筒體以彎曲振動為主且變形越來越大，最危險節(jié)點的變形位移也越來越大且總是在滾筒體的中心位置。在設(shè)計筒體時，可以通過加厚筒體或改善支承條件來抑制其變形。
在一定輸入轉(zhuǎn)速條件下，各齒輪的齒數(shù)決定了齒輪的嚙合頻率。設(shè)計滾筒內(nèi)部的封閉行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)時，確定各齒輪齒數(shù)及其他參數(shù)，要避開滾筒體的振動頻率，以免發(fā)生共振。
2實驗應(yīng)用
2.1電解硫酸鈉溶液
配制1mol•L-1硫酸鈉溶液，向2個西林瓶中分別加入硫酸鈉溶液至體積占大部分，然后滴加紫甘藍(lán)汁至瓶口，將盛滿液體的西林瓶反倒于瓶蓋中，與注射針頭相接觸。向飲料瓶蓋中加入少量硫酸鈉溶液，以保證整個裝置回路，用連接導(dǎo)線的的鱷魚夾各夾住2個注射針，并分別與9V的電源相連?？梢园l(fā)現(xiàn)大約1~2分鐘就可以觀察到下列明顯的現(xiàn)象：陽極附近有氣泡產(chǎn)生，溶液變紅色說明陽極區(qū)顯酸性，水分子失去電子，生成氧氣和H+；陰極附近有氣泡產(chǎn)生，溶液變綠色說明陰極區(qū)顯堿性，水分子得到電子，生成氫氣和OH-。學(xué)生依據(jù)上述的實驗現(xiàn)象就可以寫出該反應(yīng)的電極反應(yīng)式。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，陰極溶液堿性增強(qiáng)，由綠色變成黃色。筆者建議若本實驗應(yīng)用于課堂教學(xué)，只要觀察到陰極區(qū)變綠色即可，若應(yīng)用于綜合實踐活動和研究性學(xué)習(xí)，可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步觀察溶液顏色的變化。陽極反應(yīng)：2H2O-4e-=O2↑+4H+陰極反應(yīng)：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
2.2電解飽和食鹽水
將上述硫酸鈉溶液換成飽和食鹽水，陽極電極換成鉛筆筆芯，其余步驟同上。電解飽和食鹽水，陰極區(qū)H+得到電子，生成氫氣，因此附近溶液顏色由紫色變成綠色進(jìn)而變成黃色，溶液顯堿性。陽極溶液的顏色變化則由紫色變?yōu)榧t色，進(jìn)而變?yōu)闊o色，并且可以聞到少量的刺激性氣味，這說明Cl-失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氯氣，氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，顏色的鮮明變化可以揭示這一系列化學(xué)反應(yīng)。陰極反應(yīng)：2H++2e-=H2↑陽極反應(yīng)：2Cl--2e-=Cl2↑Cl2+H2OHCl+HClO但該實驗進(jìn)行到10分鐘時，陽極溶液才褪色，此時產(chǎn)生的氣體已把陽極的溶液排得僅剩少部分，而陰極所在西林瓶中的溶液則更是被排得所剩無幾（因為氫氣的逸出速率比氯氣大）。為了解決該問題，筆者將作為陽極的西林瓶中溶液體積減少一半，陰極溶液體積不變，可以發(fā)現(xiàn)大約5min內(nèi)陽極就可以出現(xiàn)由紫色變紅色進(jìn)而褪為無色的現(xiàn)象，便于學(xué)生的自主探究。該微型實驗裝置也可以用于其他溶液電解實驗的研究，由于不同反應(yīng)的分解電壓有差別，可在電源回路中串聯(lián)一個合適的變阻器，用于調(diào)節(jié)電解電壓，實驗時逐漸增大電壓，至電極上有明顯反應(yīng)為止。
3實驗特點
宋心琦教授在“中學(xué)化學(xué)教學(xué)改革與微型實驗”一文中指出，微型化學(xué)實驗在中學(xué)化學(xué)中推廣艱難的原因之一是很多物質(zhì)在微量時和常量時給予觀察者的感受可能不同，使得印象或結(jié)論因此不同。筆者認(rèn)為不僅是物質(zhì)本身，化學(xué)反應(yīng)有時在微量和常量時給予觀察者的感受也不同，而本案例中的電解質(zhì)溶液雖然是“微量”（3mL），但現(xiàn)象并沒有因此打折扣，實驗現(xiàn)象明顯。以電解硫酸鈉溶液為例，陰陽兩極的溶液分別呈現(xiàn)紅色和綠色，呈現(xiàn)鮮明的顏色區(qū)別。
上述介紹的實驗裝置和相關(guān)的設(shè)計除了具有現(xiàn)象明顯的特點外，還具有以下一些優(yōu)點：
（1）時間較短，適合學(xué)生自主探究，探究電解硫酸鈉溶液大約1分鐘后就能觀察到明顯現(xiàn)象,而飽和食鹽水的電解則可以在5分鐘內(nèi)看到陽極先變紅后褪色的現(xiàn)象。
2目前我國建筑電氣節(jié)能設(shè)計中存在的一些問題
目前，人們對于電氣節(jié)能設(shè)計越來越關(guān)注，并廣泛應(yīng)用到建筑工程中。但建筑電氣節(jié)能設(shè)計中仍存在一些問題：第一，缺少相關(guān)的規(guī)章制度，且強(qiáng)制性要求較低。人們雖已明白節(jié)能設(shè)計特別重要，但較低的強(qiáng)制性要求，使得大部分施工單位進(jìn)行電氣節(jié)能設(shè)計時，具有較強(qiáng)的隨意性及主觀性，以致建筑電氣工程的施工質(zhì)量好壞不一，甚至具有安全隱患。所以，要制定并完善電氣節(jié)能設(shè)計的相關(guān)規(guī)章制度，并根據(jù)不同建筑物確立不同的節(jié)能目標(biāo)，以便于建筑電氣節(jié)能設(shè)計得以有效管理與控制。第二，很多施工單位仍然在電氣節(jié)能設(shè)計中使用禁用產(chǎn)品。部分節(jié)能產(chǎn)品在實際的應(yīng)用中，并不能滿足國家的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，且會增加電氣使用過程中的費用，但有些施工單位依然使用這些違禁產(chǎn)品。所以，我國要加大相關(guān)部門的檢查及監(jiān)督力度，以促進(jìn)電氣節(jié)能效果的提高。第三，電氣的相關(guān)設(shè)計人員往往忽略人們的節(jié)能要求。很多設(shè)計人員在建筑電氣施工中，并未落實電氣的節(jié)能原則，使得電氣不能充分發(fā)揮其節(jié)能作用。所以，建筑電氣的設(shè)計人員需了解人們的節(jié)能要求，并按照建筑的能源管理及運行要求，設(shè)計能大大降低電能消耗的相關(guān)施工方案。
3我國建筑電氣節(jié)能設(shè)計的措施
3.1建筑電氣節(jié)能設(shè)計中有效運用智能建筑設(shè)計理念
在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，很多新技術(shù)被廣泛應(yīng)用到建筑工程中。智能建筑不僅能達(dá)到節(jié)能減排的目的，還能高效的實現(xiàn)建筑的智能化，也就是說，智能建筑是統(tǒng)一整合公共安全系統(tǒng)、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)以及信息化應(yīng)用系統(tǒng)，并充分發(fā)揮他們的功能作用，以最大限度地實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。通常來說，智能建筑具有高度集成的信息化系統(tǒng)，這種系統(tǒng)不僅可滿足人們對建筑的安全、舒適要求，還可在不斷優(yōu)化耗能電氣設(shè)備過程中，實現(xiàn)降低電能消耗的目標(biāo)。而且，智能化系統(tǒng)可自動調(diào)節(jié)、感知室內(nèi)的用電載荷，為電氣設(shè)備的安全運行提供了保障。
3.2高度重視空調(diào)用電節(jié)能設(shè)計
由于人們生活水平的提高，空調(diào)逐漸變成了家庭日常生活的必需品，特別是夏天，人們的主要用電就是空調(diào)用電。所以，建筑電氣的節(jié)能設(shè)計中，尤其要高度重視相關(guān)的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計。通常，民用建筑空調(diào)系統(tǒng)包括分體式空調(diào)系統(tǒng)、中央空調(diào)系統(tǒng)等，中央空調(diào)往往利用自控系統(tǒng)有效控制電能消耗，以便于節(jié)能減排；而安裝的居民住宅空調(diào)的插座通常較高，使得電源得不到及時切除，那么電能消耗就比較大。因此，空調(diào)的節(jié)能設(shè)計中，可為空調(diào)設(shè)計控制開關(guān)，以便于空調(diào)得不到長時間使用時，能及時關(guān)掉空調(diào)電源，這既保證了空調(diào)的使用安全，其節(jié)能效果也比較顯著。辦公建筑中使用的分體空調(diào)，常和照明系統(tǒng)使用同一個配電箱，所以，要想關(guān)掉空調(diào)的電源，則需關(guān)掉空調(diào)在各層配電箱處的電源回路，而工作人員往往不會嚴(yán)格遵守相關(guān)的節(jié)能要求，使得空調(diào)一直處在待機(jī)狀態(tài)，這就造成電能浪費。所以，建筑電氣節(jié)能設(shè)計中，為達(dá)到節(jié)能減排的目的，要為空調(diào)設(shè)計專屬的控制配電用電設(shè)備，以便于管理，且能大大降低電能消耗。
3.3有效利用高效節(jié)能光源
光源在很多建筑中會造成較大的能源消耗。所以，第一，燈具配光的選擇要科學(xué)、合理，盡量保證選擇的燈管具有使用壽命長、光效及顯色指數(shù)較高等特點，這樣才能滿足節(jié)能環(huán)保的設(shè)計要求。此外，盡量在建筑的走廊、門廳等部位選擇一些自然光或其他光源，以利于降低電能消耗。第二，選擇的電氣附件及節(jié)能燈具要具有高效性特點，確保選擇的節(jié)能燈具可滿足日常生活的需求，且易于維護(hù)、安裝，而選擇的諸如電感鎮(zhèn)流器等節(jié)能燈具附件，既可大大降低電壓的相關(guān)損耗，還可減少電路功率，以達(dá)到節(jié)能照明的效果。除此以外，還要充分考慮節(jié)能照明的其他措施，比如，不斷改進(jìn)燈具的相關(guān)控制方式等，這就可通過電路及供電系統(tǒng)的合理設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)，這種方法可減少電能的損耗，而且操作起來也比較簡單方便。
智能家庭要求家用電器經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（總線）實現(xiàn)互聯(lián)、互操，總線協(xié)議是其精髓所在。目前，國際上占主導(dǎo)地位的家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)有：美國的X10[1]、消費總線（CEBus）[2]、日本的家庭總線（HOMEBUS）[3]、歐洲的安裝總線(EIB)[4]。
消費總線使用五種類型的介質(zhì)(電力線、無線、紅外、雙絞線和同軸電纜)，其中以電力線的應(yīng)用最為廣泛。消費總線得到IBM、Hownywell、Microsoft、Intellon、Lucent、Philips、Siements等大公司的支持，1992年成為美國電力工業(yè)協(xié)會的標(biāo)準(zhǔn)（EIA600、EIA721）。1997年，EIA600成為美國ANSI標(biāo)準(zhǔn)；2000年6月，微軟和CEBus委員會共同宣布支持CEBus的簡單控制協(xié)議SCP。SCP是未來微中UPNP協(xié)議的子集。
1CEBus電力線物理層
鑒于家庭中電力線載波通訊的特殊性，CEBus采用價格低廉、簡單易行的線性調(diào)頻（chirp）擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)。摒棄了傳統(tǒng)電力線載波通常應(yīng)用的直接序列擴(kuò)頻、調(diào)頻擴(kuò)頻、跳時擴(kuò)頻等設(shè)備復(fù)雜、價格昂貴的擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)。
圖2通用通訊模塊的原理圖
消費總線的物理層有四種碼，分別是:“0”、“1”、“EOF”和“EOP”。均為掃頻信號，正弦信號載波，從203kHz經(jīng)過19個周期線性地變?yōu)?00kHz，再經(jīng)過1個周期變?yōu)?00kHz，然后在5個周期中變?yōu)?03kHz，整個過程用時100μs，也就是1個UST(Unitsymbletime，在消費總線中用多少個UST來度量時間)。其波形如圖1所示。
chirps掃頻載波需經(jīng)過放大耦合到電力線上，放大后的幅度應(yīng)適中。幅度太低，給接收電路帶來困難；幅度太大，又會對電力線上的設(shè)備產(chǎn)生干擾。CEBus的規(guī)定如表1[5]所示。
表1不同條件下的載波幅度值
設(shè)備工作電壓最小幅值最大幅值負(fù)載范圍
～120V2.5Vpp7Vpp10Ω～2kΩ
～240V5Vpp14Vpp39Ω～8.2kΩ
表2不同條件下的設(shè)備輸入阻抗值
設(shè)備工作電壓設(shè)備輸入阻抗（在頻率20kHz～50000kHz）載波幅值
～120V>150Ω6Vpp
～240V>300Ω12Vpp
同時也規(guī)定了電器設(shè)備對信號的阻抗。如果阻抗很小，就會將信號吸收從而無法傳送國。規(guī)定如表2[5]所示。
線性調(diào)頻技術(shù)實現(xiàn)寬帶低功率密度傳輸，從而大大提高抗干擾性能和傳輸距離。同時，chirps具有很強(qiáng)的自相關(guān)性和自同步性。這種自相關(guān)決定了所有連接在網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備可以同時識別從網(wǎng)上任意設(shè)備發(fā)出的這種特殊波形。
2通訊模塊的設(shè)計
根據(jù)P89C51RD2和P300的芯片手冊[6][7]，設(shè)計的通用通訊模塊的原理圖如圖2所示。P89C51RD2和P300之間采用SPI接口通訊，用模擬的I2C總線和串行EEPROM通訊。這樣，中斷口、串口和有足夠的I/O口可以用于實際設(shè)備的設(shè)計。
3通訊模塊電力線接口電路的設(shè)計
從P300輸出的信號幅度小、驅(qū)動能力弱而且還有高次諧波，因此必須經(jīng)過濾波和放大，然后才能通過耦合電路將信號調(diào)制到電力線上。耦合電路將高壓和低壓隔離開，防止高壓擊穿通訊電路。另一方面，從電力線來的載波信號又要由P300接收，而電力線上的干擾很大也很不確定，所以需要一個帶通濾波器，通過100kHz～400kHz之間的信號，再送到P300的接收端。電路的方框圖如圖3所示。
其中左邊的3根線來自P300，TS是數(shù)字信號，控制收發(fā)轉(zhuǎn)換。實際上P300的收發(fā)類似半雙工方式，因為當(dāng)它在“發(fā)送”劣態(tài)的時候，實際上并沒有輸出信號。因此，這個時候它可以處于接收狀態(tài)，如果接收到了優(yōu)態(tài)，就表示發(fā)生了競爭。
3.1濾波電路
輸入濾波器電路如圖4所示。
這個濾波器有6階，對高頻干擾有很好的抑制，圖5是它的頻率響應(yīng)曲線。在高頻段400kHz處衰減為3dB。高于400kHz的平均衰減為3dB，高于400kHz的平均衰減為128dB/dec，可以有效地過濾干擾信號。
P300輸出的信號包含豐富的高次諧波，為了減小對電網(wǎng)的干擾，先經(jīng)過帶通濾波器再進(jìn)行放大。濾波器也采用無源電路，原理與上面類似，這里不再多述。
3.2放大電路
P300的輸出信號經(jīng)過濾波之后，其內(nèi)阻很大，沒有驅(qū)動能力，而且電壓幅度不符合消費總線的要求，必須放大后才能夠驅(qū)動電力線。放大電路不僅要有強(qiáng)有力的輸出能力，還需有禁止輸出功能，這樣才能使P300接收其它節(jié)點發(fā)出信號。
電網(wǎng)的性能不確定，有時是容性負(fù)載，有時是感性負(fù)載。這樣就給末級電路采用反饋帶來很大困難。因為當(dāng)負(fù)載的阻抗特性變化時，輸出的信號相位會發(fā)生變化，最終有可能是負(fù)反饋變成了正反饋，從而引起振蕩。
圖6電力載波放大電路
設(shè)計的電力載波放大電路如圖6所示，虛線的左邊的原理圖，右邊是實現(xiàn)電路圖?？梢钥闯?，這個電路有兩個輸入，一個輸出。輸入信號來自P300的電力載波，輸出使能控制放大器運行。圖6的左半部分，T1和T2接成互補(bǔ)式OTL輸出，它們的偏置電壓來自電阻R1、R2的分壓。來自P300的信號經(jīng)過運放U1放大達(dá)到期望的幅度，然后通過電容耦合到T1和T2的基極。如果開關(guān)S1和S2合上，則T1和T2正常輸出電信，P300可以發(fā)送數(shù)據(jù)；如果S1和S2都斷開，那么T1和T2的基極都處于懸空狀態(tài)，輸出端也成為懸浮狀態(tài)，從而不會吸收由電力線傳來的信號，P300可以接收信號。
在圖6的右邊，開關(guān)S1和S2也被T7和T8取代,T1和T2被復(fù)合管取代，其中的電阻R11用來消除三極管漏電電流的影響。采用復(fù)合管是為提高放大倍數(shù)，這樣可以盡量減小級間耦合，即使輸出信號發(fā)生了畸變，也不會影響到前級而發(fā)生振蕩。實際證明這種做法是很可行的。其對容性負(fù)載、感性負(fù)載以及純電阻的負(fù)載都有較穩(wěn)定的輸出，輸出阻抗小于2Ω。
圖7P300與電力線的耦合電路
3.3耦合電路及保護(hù)措施
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.149
0 前言
變電站是電力系統(tǒng)中接受分配電能，控制電流流向，調(diào)整電壓大小的電力機(jī)構(gòu)，是供電系統(tǒng)中的重要組成部分。做好變電站電氣主接線工作是保證變電站正常運行的關(guān)鍵，其也影響著變電站運行的靈活性、經(jīng)濟(jì)合理性以及檢修是否方便等方面，因此，科學(xué)合理設(shè)計變電站電氣主接線，全面分析影響因素，正確處理各方面關(guān)系顯得尤為重要。
1 變電站電氣主接線的設(shè)計問題
變電站電氣主接線的設(shè)計問題主要體現(xiàn)在以下五個方面，一、認(rèn)真考慮變電所在電力系統(tǒng)中的位置，變電站在電力系統(tǒng)中的作用和地位是決定電氣主接線的主要因素，變電站具有較多分類，功能存在較大差別，在電力系統(tǒng)中的地位與作用不同，對主接線連接的的經(jīng)濟(jì)性、可靠性以及靈活性都具有不同要求，因而，在電氣主接線設(shè)計過程中，需要認(rèn)真考慮變電站的地位與功能，以此為依據(jù)進(jìn)行電氣主接線設(shè)計[1]。二、充分考慮變電站近遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模，在電氣主接線設(shè)計過程中，需要根據(jù)電力發(fā)展規(guī)劃，依照負(fù)荷大小，增長速度，地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況等因素進(jìn)行綜合考慮，以此來確定電氣主接線的出線數(shù)，連接電源數(shù)以及接線形式。三、仔細(xì)考慮變臺數(shù)對電氣主接線的影響，變電站的變臺數(shù)直接影響著電力的傳輸容量，對主線的靈活性以及可靠性具有不同要求，對電氣主接線會產(chǎn)生直接影響。四、了解備用容量對電氣主接線的影響，備用容量是為了保證可靠供電的應(yīng)急設(shè)施，在設(shè)備檢修、故障停運的情況下具有重要作用，其容量大小以及數(shù)量不僅影響著主接線的接線形式還影響著主接線設(shè)計的安全性與可靠性。五、負(fù)荷分級以及出線數(shù)多少對電氣主接線具有一定影響，在此過程中需要注意備用電源的使用，一級負(fù)荷需要設(shè)置兩個獨立的電源供電，以保證在一個電源不工作后，另一個電源能夠繼續(xù)工作，保證設(shè)施能夠正常運行，以降低對主接線的影響。
2 變電站電氣主接線設(shè)計策略
2.1 相關(guān)電氣設(shè)備的應(yīng)用
變電站電氣主接線受到多種電氣設(shè)備的影響，其中需要應(yīng)用的電器設(shè)備有隔離開關(guān)、母線、主變壓器、斷路器、跨條以及繼電保護(hù)裝置、電壓互感器、電流互感器、避雷器等[2]。在變電站電氣主接線設(shè)計過程中，中間變電站與終端變電站兩種功能的變電站是考慮的主要重點。下面進(jìn)行詳細(xì)的闡述。一、中間變電站，中間變電站具有雙重功能，不僅具有母線上的交換功能，還具有能夠通過主變將電能分配給低壓用戶的降壓分配功率功能，中間變電站是終端變電站與中心變電站的中間環(huán)節(jié)，其接線方式既不需要像中心變電站那樣復(fù)雜，又不能像終端變電站那樣容易。二、終端變電站，終端變電站即受端變電站，此類變電站接近負(fù)荷中心，一般分為兩路進(jìn)線，主要通過兩臺主變電站將電能分配給低壓用戶的方式進(jìn)行輸送，在此情況下，主接線設(shè)計應(yīng)當(dāng)規(guī)范化、自動化、無人化、簡單化，以便能夠保證供電的可靠性，減少占地面積，不僅如此，在接線過程中還需要根據(jù)電氣設(shè)備特點、電流以及電壓的負(fù)荷性質(zhì)、上級電網(wǎng)強(qiáng)弱等因素來確定接線方式，以保證接線的準(zhǔn)確合理性。
2.2 典型接線方式的運用
典型接線方式的運用是變電站電氣主接線設(shè)計的主要策略之一，以中間變電站與終端變電站為例，通過對二者的分析比較，詳細(xì)闡述典型接線方式的運用。中間變電器常用的接線方式有四種，一、單母線連接，單母線連接即由變壓器回路、線路以及一組匯流母線連接而成的電氣連接方式，是較為常用的一種方式。二、單母線分段接線，這是一種采用斷路器或者隔離開關(guān)將單母線分段的接線方式。三、四角形接線，四角形接線是采用多個斷路器與隔離開關(guān)進(jìn)行接線的一種方式。四、內(nèi)橋接線外加跨條是指利用跨條電氣設(shè)備輔助接線的一種接線方式。終端變電站的接線方式則有三種，一、線路變壓器主接線，二、外橋接線，三、內(nèi)橋接線，橋形接線是指利用一臺斷電器與兩個隔離開關(guān)組成的橋形接線方式，在終端變電站中主要采用橋形接線方式具有較好的接線效果，能夠保證設(shè)備運行的可靠性。由以上內(nèi)容可知，中間變電站接線方式較多，接線過程較為復(fù)雜，能夠發(fā)揮出中間變電站的重要作用，保證電力系統(tǒng)的安全可靠。終端變電站的接線方式相對較少，接線較為容易，接線設(shè)計也較為簡單。
2.3 配電裝置的選型
配電裝置的選型十分重要，是電氣主接線設(shè)計的關(guān)鍵因素。當(dāng)前，配電裝置的選型主要分為兩種，一、屋內(nèi)布置，屋內(nèi)布置包括sf6全封閉組合電氣布置、斷路器小車屋內(nèi)布置，普通電器安裝屋內(nèi)布置等，其運行維護(hù)較好，占地面積小，投資相對較大，適用于城市中心、用地緊張、城郊以及污染嚴(yán)重的地方[3]。二、屋外布置，屋外布置分為屋外高型布置、屋外半高型布置以及屋外中型布置，其主要適用于農(nóng)村與縣城，屋外布置具有一定優(yōu)勢，首先，母線下不布置任何電氣設(shè)備，設(shè)備布置清晰，不易產(chǎn)生誤操作。其次，運行可靠，維修與施工容易，最后，經(jīng)濟(jì)合理，投資少，造價低。由此可見，做好配電裝置的選型工作是科學(xué)合理設(shè)計變電站電氣主接線的基礎(chǔ)。
3 總結(jié)
綜上所述，變電站主接線設(shè)計關(guān)系到電力系統(tǒng)運行的安全性與可靠性，科學(xué)合理設(shè)計變電站主接線方式十分重要，通過分析主接線設(shè)計中的問題，滿足其基本需求，研究主接線變電策略有助于保證電氣主接線的有效性，確保電力系統(tǒng)的安全性，實現(xiàn)整個電力行業(yè)的良好發(fā)展，同時推動我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的順利進(jìn)行。
參考文獻(xiàn)：
筆者做為一名電力工作人員 在中低壓配電網(wǎng)設(shè)計中．合理選擇方案，合理選用用電設(shè)備及加強(qiáng)其它節(jié)電降損措施，將極大的提高電能利用率從而實現(xiàn)節(jié)能。
一、配電線路選擇
配電線路的損耗在配電網(wǎng)電能損耗中占有很大的比重，在設(shè)計中降低線路本身的電能損耗．對于節(jié)能有及其重大的作用。
1．縮短0．4KV線路供電半徑
合理的供電半徑不僅能提高電網(wǎng)的輸送功率 而且還能降低線路損耗 ．保證供電質(zhì)量，因此．將10KV線路深入0．4KV 系統(tǒng)的負(fù)荷中心 這就縮短了0 4KV線路的供電半徑，降低了線路損耗 ．提高了電壓質(zhì)量。因此在設(shè)計工作中．在不影響用戶發(fā)展規(guī)劃的情況下 用戶獨立變電所的位置應(yīng)盡可能接近負(fù)荷中心。負(fù)荷中心可以用負(fù)荷功率矩法 負(fù)荷電能矩法和負(fù)荷指示圖法近似確定。
2． 1OKV供電線路與相應(yīng)金具的選擇
2．1合理選用1OKV線路導(dǎo)線截面
為使10KV 配電線路既能滿足用戶需求．又能達(dá)到節(jié)能的要求因此，采用高于規(guī)范中一個等級來選擇導(dǎo)線截面，在輸送負(fù)荷不變的條件下，換大導(dǎo)線截面，可以減少線路電阻的降損。
2．2采用架空絕緣導(dǎo)線
采用架空絕緣導(dǎo)線，有以下優(yōu)點：(1)提高線路供電的可靠性減少了合桿線路作業(yè)時的停電次數(shù)，減少維修工作量．提高線路的利用率。(2)可以簡化線路桿塔結(jié)構(gòu)．甚至可以沿墻敷設(shè)，既節(jié)約了線路材料 又美化了環(huán)境道路。(3)節(jié)約了架空線路所占的空間便于架空線路在狹小通道內(nèi)穿越。(4)減少了線路電能損失，減少了導(dǎo)線腐蝕．延長了線路使用壽命。
2．3使用節(jié)能型金具
目前配電線路中大量應(yīng)用鐵磁材料金具如懸垂線夾 耐張線夾，并溝線夾，防震錘及與導(dǎo)線接觸的金具，這些鐵磁材料制成的金具在運行中造成磁滯損耗和渦流損耗．因此通過采用無磁金具或低磁金具是節(jié)能的一種有效手段。
二、配電變壓器的選擇介紹
①推廣使用節(jié)能型變壓器
變壓器能耗是輸變電能耗里的大戶．因而降低變壓器能耗．尤其是10KV 以下中小型變壓器，由于使用量大，運行時間長．所以具有很大的節(jié)能潛力。
中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院制定的新的《變壓器能效標(biāo)準(zhǔn)》將于2010年7月1日起實施 2010年7月以后生產(chǎn)出的變壓器能耗要降低到s11水平。目前s9型 變壓器是市場主流 ，而s11節(jié)能型產(chǎn)品的技術(shù)正走向成熟，其市場規(guī)模正在增長．和s9系列變壓器相比．它有如下特點：(1)損耗低。s11與s9相比空載損耗下降30％ 空載電流下降7O％．約為s9型變壓器的四分之一左右。(2)空載電流?。磐ㄍ耆刂滠埞桎撈Ц衽帕蟹较?。 (3)噪聲低與JB／10088-1 999標(biāo)準(zhǔn)值相比，約降低了3-5db。(4)抗短路能力強(qiáng)，可靠性高。因此大力推廣使用s11型變壓器．可以減少大量電能損耗。
②變壓器連接組別的選擇
在中低壓配電設(shè)計中三相變壓器常用連接組別有Y．yn0和D， ynl1。目前我國工業(yè)與民用 建筑 中容量 在1000KVA 及以下．電壓為{0KV／O 4KV的變壓器幾乎全部采用Y．,／nO連接組別而D． yn11型的變壓器用的很少。而D，ynl 1連接組別的變壓器與Y，
yn0相比，有以下優(yōu)點：(1)空載損耗和負(fù)載損耗均低于同容量的Y． yn0連接的變壓器。(2)三次及以上的高次諧波勵磁電流可在一次繞組中環(huán)流，有利于抑制高次諧波電流，在當(dāng)前電網(wǎng)中采用電子器件R益增多的情況下 使用D yn11連接是有利的。(3)D ynl連接比Y．ynO連接零序阻抗小得多．有利于單相接地短路故障的切除。(4)在接單相不平衡負(fù)荷時Y．ynO連接變壓器要求中性線電流不超過低壓繞組額定電流的25％．嚴(yán)重的限制了單相負(fù)荷的容量，而D．ynl 1連接變壓器不受此限制，有利于變壓器設(shè)備能力的充分利用。因此．在中低壓配電設(shè)計中推廣使用D ynl1連接組別的變壓器會使節(jié)能效果更好。
三、無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用概況
(1)無功補(bǔ)償?shù)淖饔?/p>
提高功率因數(shù)和實現(xiàn)無功就地平衡是電網(wǎng)降損節(jié)能的關(guān)鍵，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，而進(jìn)行無功補(bǔ)償正是一個重要的手段。對中低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，可以有效抑制諧波的污染和影響，降低了由于無功的流動而引起的有功損耗，從而進(jìn)一步提高電壓質(zhì)量提升系統(tǒng)安全運行能力 從而達(dá)到節(jié)能降耗的效果。
(2)中低壓配電設(shè)計中的無功補(bǔ)償方式
(3)就地平衡補(bǔ)償
把并聯(lián)電容器安裝在0．4KV母線側(cè)，設(shè)電容補(bǔ)償柜．安裝動態(tài)調(diào)節(jié)裝置，使用戶低壓端無功補(bǔ)償裝置一般按照用戶無功負(fù)荷的變換自動投切補(bǔ)償電容器，達(dá)到動態(tài)控制的目的，這樣做既可以不向高壓線路反送無功電能又能使配電線路中的無功電流最?。泄β蕮p耗最?。@是最理想的效果。
另一種是把并聯(lián)電容器安裝在10KV母線側(cè)．這主要是補(bǔ)償10KV 配電線路本身和所在配電變壓器的無功損耗．其作用是以降損為主，同時能夠提高線路末端電壓。
無功補(bǔ)償容量的大小按照負(fù)荷性質(zhì)和變壓器容量的大小及功率因數(shù)進(jìn)行綜合計算。
一般來說 ，廠礦企業(yè)有大量的三相用電設(shè)備，因此采用三相電容 自動補(bǔ)償是可行的．而民用建筑中大量使用的是單相負(fù)荷．照明 空調(diào)等負(fù)荷變化的隨機(jī)性大．容易造成三相負(fù)載的不平衡．由于調(diào)節(jié)補(bǔ)償無功功率的采樣信號取自三相中的任意一相．因此會造成未取樣的兩相要么過補(bǔ)償，要么欠補(bǔ)償，這對于電網(wǎng)的運行造成很大的危害。所以對于三相不平衡可以采用分相電容補(bǔ)償?shù)姆绞健?/p>
(4))單獨就地補(bǔ)償
單獨就地補(bǔ)償通常適用于經(jīng)常投入運行負(fù)荷比較穩(wěn)定容量較大的用電設(shè)備。如大型感應(yīng)電動機(jī)．高頻爐等．需要在設(shè)備旁單獨安裝就地補(bǔ)償裝置．可以使補(bǔ)償效果最好。4、定時限過電流保護(hù)
(5)定時限過電流保護(hù)
繼電保護(hù)的動作時間與短路電流的大小無關(guān)，時間是恒定的，時間是靠時間繼電器的整定來獲得的。時間繼電器在一定范圍內(nèi)是連續(xù)可調(diào)的．這種保護(hù)方式就稱為定時限過電流保護(hù)。
(6)繼電器的構(gòu)成
定時限過電流保護(hù)是由電磁式時間繼電器{作為時限元件)、電磁式中間繼電器(作為出1：3元件)、電磁式電流繼電器(作為起動元件)、電磁式信號繼電器(作為信號元件)構(gòu)成的。它一般采用直流操作 須設(shè)置直流屏。定時限過電流保護(hù)簡單可靠、完全依靠選擇動作時間來獲得選擇性，上、下級的選擇性配合比較容易、時限由時間繼電器根據(jù)計算后獲取的參數(shù)來整定動作的選擇性能夠保證、動作的靈敏性能夠滿足要求、整定調(diào)試比較準(zhǔn)確和方便。這種保護(hù)方式一般應(yīng)用在電力系統(tǒng)中變配電所．作為1OkV 出線開關(guān)的電流保護(hù)。
(7))定時限過電流保護(hù)的基本原理
2供料機(jī)構(gòu)設(shè)計
供料機(jī)構(gòu)是為秤體加料這種需求而設(shè)計的。其底部是加料閘板，向秤體加料時，閘板首先由全關(guān)狀態(tài)變?yōu)槿_，當(dāng)加料量達(dá)到足量的百分之八十左右時，關(guān)閉，但不是全關(guān)，其關(guān)閉程度是使閘板的邊緣的豁口繼續(xù)漏料，以細(xì)流補(bǔ)充不足，當(dāng)秤體內(nèi)的物料的重量達(dá)到期望值時，閘板進(jìn)一步關(guān)閉，達(dá)到全關(guān)的位置。由全開到全關(guān)的兩個過程，是靠兩個氣缸對頂串聯(lián)的方式實現(xiàn)的，全開時兩個氣缸全部伸出，當(dāng)加料量達(dá)到足量的百分之八十左右時，串聯(lián)的兩個氣缸中行程較長的氣缸收縮，完成進(jìn)料時，較短的氣缸，再收縮，完成一次測量的全部加料。這種結(jié)構(gòu)中的存料部分，即插板以下進(jìn)料閘板以上的部分，儲料量應(yīng)為供料量的百分之七十到八十。只要將此部分加人到秤體內(nèi)，就可以關(guān)閉粗門開始細(xì)料流的控制，因此可以減少時間，提高稱量速度。
3卸料機(jī)構(gòu)設(shè)計
將底門設(shè)計成對稱的兩扇門，其動作由氣缸伸縮來控制，以實現(xiàn)關(guān)閉和打開動作。氣缸是經(jīng)過改造了的。將兩氣缸的缸體對頂安裝成為一體，兩端的閥桿在氣源的作用下同時伸縮，將這種組合氣缸水平安裝于秤體的側(cè)面，當(dāng)其伸縮動作時，在水平方向上不產(chǎn)生位移，實現(xiàn)了對稱運動?？朔顺芋w的擺動，確保了測量的快速性。并形成專利，并由中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)了實用新型專利證書，專利號ZLO32026862。結(jié)構(gòu)示意見圖l底「1(卸料翻門)的搭口結(jié)構(gòu)保證了在稱量粉類物料時也不會出現(xiàn)漏料現(xiàn)象。，‘仕楠件/‘;縣;本圖1結(jié)構(gòu)示意圖1石結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計二•二。”，小。二結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計主要體現(xiàn)在對物料人口及出風(fēng)口面積的匹配設(shè)計、供料箱結(jié)構(gòu)尺寸的合理選擇、供料翻門一門實現(xiàn)粗流、細(xì)流兩種功能的設(shè)計、卸料翻門搭口結(jié)構(gòu)設(shè)計、實現(xiàn)供料及卸料動作的機(jī)構(gòu)設(shè)計等。所有這些優(yōu)化保證了整機(jī)的優(yōu)良勝能。稱重精度為0.巧%;稱重速度為1000袋/小時(單秤);采樣速率:25000次/秒。
4技術(shù)特點
兒3000型自動電子計量秤的稱量精度達(dá)到0.巧%，速度達(dá)到1000袋/小時(單稱)，并提高使用壽命達(dá)到2年免維護(hù)，并實現(xiàn)自動標(biāo)定。稱重出廠合格率達(dá)到100%，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。JL3000型自動電子計量秤結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計與應(yīng)用，并將此發(fā)明應(yīng)用在大慶石化公司塑料廠、大慶石化公司化工三廠成品包裝線上使用。經(jīng)實際運行證明，稱量精度高，稱重速度快，無漏料現(xiàn)象，這些結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，保證了整機(jī)性能，效果好實用性強(qiáng)。
VXI（VMEbuseXtentionforInstrumentation）總線是一種完全開放的、適用于各儀器生產(chǎn)廠家成為高性能測試系統(tǒng)集成的首選總線。VXI總線器件主要分為：寄存器基器件、消息基器件和存儲器基器件。目前寄存器基器件在應(yīng)用中所占比例最大（約70%），其實現(xiàn)方法在遵守VME協(xié)議的前提下，根據(jù)實際需要各有不同。VXI接口電路用于實現(xiàn)器件的地址尋址、總線仲裁、中斷仲裁和數(shù)據(jù)交換等。設(shè)計VXI接口首先需明確尋址空間和數(shù)據(jù)線寬度，VXI器件尋址有A16/A24、A16/A32和A16三種。A16/A24尋址支持16M字節(jié)空間，A16/A32尋址支持4G字節(jié)空間，A16尋址支持64字節(jié)地址空間，但不論哪種尋址方式，A16尋址能力是不可缺的。本文設(shè)計的VXI寄存器基接口電路是A16尋址的，支持D8和D16數(shù)據(jù)線傳輸，有較寬的使用范圍。其接口電路原理框圖如圖1所示。
1DTB及DTB仲裁
DTB（數(shù)據(jù)傳輸總線）及DTB仲裁是VXI接口的核心，DTB主要包括：尋址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。其主要任務(wù)是：①通過地址修改碼（AM）決定尋址空間和數(shù)據(jù)傳輸方式。②通過DS0*、DS1*、LWORD*、A1控制數(shù)據(jù)總線的寬度。③通過總線仲裁決定總線優(yōu)先使用權(quán)。
VXI總線器件在A16（16位地址）尋址時，有64字節(jié)的地址空間，其呈部分作為器件配置寄存器地址（已具體指定），其余可用作用戶電路端口地址。每個器件的寄存器基地址由器件本身唯一的邏輯地址來確定。地址修改線在DTB周期中允許主模塊將附加的器件工作模式信息傳遞給從模塊。地址修改碼（AM）共有64種，可分為三類：已定義修改碼、保留修改碼和用戶自定義碼。在已定義的地址修改碼中又分為三種：①短地址AM碼，使用A02～A15地址線；②標(biāo)準(zhǔn)地址AM碼，使用A02～A23地址線；③擴(kuò)展地址AM碼，使用A02～A31地址線。A16短地址尋址主要是用來尋址器件I/O端口，其地址修改碼為：29H、2DH。
圖2為VXI器件尋址電路圖，其中U1為可編程邏輯器件，其表達(dá)式為：VXIENA*=AS*+！IACK*A14+！A15+！AM5+AM4+！AM3+AM1+！AM0；（！IACK*表示系統(tǒng)無中斷請求）。尋址過程為：當(dāng)VXI主模塊發(fā)出的地址修改碼對應(yīng)為29或2D、總線上地址A6～A13和邏輯地址設(shè)置開關(guān)K1的設(shè)置相同并且地址允許線AS有效時，圖2中的MYVXIENA*有效（為低），表示本器件允許被VXI系統(tǒng)尋址。在允許本器件尋址的基礎(chǔ)上（即MYVXIENA*有效），再通過MYVXIENA*、A1～A5、LWORD*、DS0*、DS1*譯碼生成64字節(jié)地址，根據(jù)VME總線協(xié)議可譯出單字節(jié)地址和雙字節(jié)地址。協(xié)議協(xié)定：當(dāng)單字節(jié)讀寫時，奇地址DS0*為低、DS1*為高，偶地址DS1*為低、DS0*為高，LWORD*為高；雙字節(jié)讀寫時，DS0*和DS1*為低、LWODR*為高；四字節(jié)讀寫時，DS0*、DS1*和LWORD*都為低。
DTB數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)答主要依賴DTACK*和DS0*之間的互鎖性握手關(guān)系，而與數(shù)據(jù)線上有效數(shù)據(jù)什么時候出現(xiàn)無關(guān)，所以單次讀寫操作的速度完全決定應(yīng)答過程。為適應(yīng)不同速度用戶端口讀寫數(shù)據(jù)的可靠性，本文采用由用戶端口數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好線（DATREADY*）去同步DTACK*答應(yīng)速度的方法來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行?。該方法的?yōu)點是電路簡單、使用方便，缺點是占用DTB時間長，影響VXI系統(tǒng)性能，且最長延時時間不得超過20μs。通常情況下用戶可通過數(shù)據(jù)暫存的方法實現(xiàn)數(shù)據(jù)可靠傳輸，并使用戶端口數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好線（DATREADY*）接地。由于寄存器基器件在VXI系統(tǒng)中只能作為從模塊使用，所以其總線請求只有該器件發(fā)生中斷請求時才由中斷管理模塊提出。
2中斷請求及仲裁電路
VXI系統(tǒng)設(shè)有七級中斷，優(yōu)先中斷部遲疑不決包括：①中斷請求線IRQ1*～I(xiàn)RQ7*；②中斷應(yīng)答線IACK*；③中斷應(yīng)答輸入線IACKIN*；④中斷應(yīng)答輸出線IACKOUT*。從系統(tǒng)的角度看，在VXI系統(tǒng)中有一個成鏈的中斷查詢系統(tǒng)。當(dāng)VXI系統(tǒng)中有中斷請求時，中怕管理器使中斷應(yīng)答信號IACK*有效（置低），并送往鏈驅(qū)動器，鏈驅(qū)動器使輸出IACKOUT*有效，送至相鄰的下一個器件。如果相鄰器件沒有中斷請求，則該器件的IACKOUT*輸出仍為低，繼續(xù)向下一個相鄰器件傳送；當(dāng)此器件有中斷請求時，所以其輸出IACKOUT*為高，進(jìn)入中斷過程，并屏蔽后級器件的中斷應(yīng)答。
圖2
為實現(xiàn)中斷請求和中斷仲裁，每個器件的中斷仲裁電路應(yīng)完成的功能為：①產(chǎn)生中斷請求；②上傳狀態(tài)/識別碼；③屏蔽后級中斷應(yīng)答。本文設(shè)計的中斷仲裁電路如圖3所示。其中TX1～TX3來自中斷號選擇跳線器，INNER-IRQ為器件內(nèi)部用戶電路中斷請求信號，上升沿有效。中斷請求過程分如下四步：（1）在系統(tǒng)復(fù)位或中斷復(fù)位（來自控制寄存器）后，IRQOPEN*為“1”使比較電路輸出“1”，使中斷應(yīng)答鏈暢通，且譯碼電路不工作。（2）當(dāng)本器件內(nèi)有中斷請求時，使IRQOPEN*為“0”，則譯碼電路根據(jù)中斷置位開關(guān)的設(shè)置輸出相應(yīng)中斷請求信號IRQx*。當(dāng)中斷管理器接收中斷請求信號后使IACK*有效，并送往中斷鏈驅(qū)動器使之輸出IACKOUT*有效，同時中斷管理器請求DTB總線使用權(quán)。（3）當(dāng)中斷管理器獲得DTB使用權(quán)后，根據(jù)接收到的中斷請求信號，在地址允許線AS+作用下在地址線上輸出相應(yīng)的A1～A3地址，使比較器輸出“0”，從而使IACKOUT*變高，屏蔽后續(xù)中斷，并清除本器件內(nèi)部中斷請求。（4）中斷管理器使數(shù)據(jù)允許信號DS0*為低，讀出器件狀態(tài)/識別碼，響應(yīng)中斷，同時在DS0*的上升沿清除中斷請求（使IRQOPEN*為“1”），接通中斷應(yīng)答鏈，進(jìn)入中斷過程。
3可編程器件實現(xiàn)和調(diào)試
為了克服用中小規(guī)模集成電路實現(xiàn)VXI接口電路存在的體積大、可靠性差和可調(diào)試性差等不足，可采用可編程器件實現(xiàn)接口電路。本文采用的器件是ALTERA公司的MAX系列，采用的器件可編程軟件平臺的MAX+plusII。MAX+plusII在編程上提供了多種電路描述形式，主要有圖形描述、AHDL描述和VHDL描述等。本文采用圖形描述和AHDL描述相結(jié)合的描述方法。接口電路的主框架結(jié)構(gòu)和能夠用標(biāo)準(zhǔn)元件表述的子模塊電路用圖形描述方法設(shè)計，部分功能子模塊用AHDL語言描述。這種設(shè)計方式的電路原理結(jié)構(gòu)直觀、功能描述簡潔。VXI接口電路硬件描述子程序模塊由地址修改碼器件尋址、端口地址譯碼、中斷請求及控制、寄存器配置四部分組成。
在VXI器件中，寄存器配置步驟是必不可少的，VXI寄存器基器件主要配置寄存器有：識別/邏輯地址寄存器、器件類型寄存、狀態(tài)/控制寄存器。在接口電路的性質(zhì)特性明確的前提下，寄存器基器件的配置是確定的，所以直接在可編程器件中實現(xiàn)，且更改也很方便。以下列出的是VXI寄存器基接口電路的主要邏輯表達(dá)式（用AHDL語言格式）：
VXIENA=AS#！IACK#！A14#！A15#！AM5#AM4#！AM3#AM1#！AM0；
MYVXIENA=VXIENA#（A6$Q0）#（A7$Q1）#(A8$Q2)#(A9$Q3)#(A10$Q4)#(A11$Q5)#(A12$Q6)#(A13$Q7);
ACKED=(TX1$A1)#(TX2$A2)#(TX3$A3)#IACK#!SYSRST#!IRQPEND#AS#IACKIN;
DTACKNODE=!(DS0&DS1#MYVXIENA&ACKED);
DRACK=DFF(DTAKNODE,SYSCLK,VCC,VCC);
IOENA=MYVXIENA#DS0&DS0&DS1#!LWORD;
IACKOUT=AS#IACKIN#!ACK;
1.1促進(jìn)建筑物更好運行和工作
電氣設(shè)備是建筑得以有效運行和工作的重要設(shè)備，如果忽視采取相應(yīng)措施做好電氣設(shè)計，容易導(dǎo)致資源、能源出現(xiàn)大量浪費現(xiàn)象，對整個建筑物的運行帶來不利影響。而采取有效措施，在電氣設(shè)計中采用節(jié)能技術(shù)，能有效轉(zhuǎn)變這種情況，推動設(shè)計水平提高，促進(jìn)電氣設(shè)備能耗降低，使整個建筑物更好運行和工作，為人們生活創(chuàng)造良好條件。
1.2提高生活質(zhì)量和環(huán)境質(zhì)量
如果建筑物電氣設(shè)備的資源、能源消耗過大，不僅影響周圍環(huán)境，還會對人們生活質(zhì)量的提高帶來不利影響。而采取相應(yīng)措施，重視節(jié)能技術(shù)應(yīng)用能徹底改變這種情況，對建筑電氣作用的發(fā)揮產(chǎn)生積極影響。例如，通過太陽能、風(fēng)能利用，能促進(jìn)建筑電氣節(jié)約能源、資源，更好滿足人們對各種能源的需要，為人們生活營造良好氛圍，也有利于提高周圍環(huán)境質(zhì)量。
2建筑電氣設(shè)計節(jié)能技術(shù)的原則
在建筑電氣設(shè)計中采用節(jié)能技術(shù)，應(yīng)該以相關(guān)原則為指導(dǎo)，將這些原則有效落實到電氣設(shè)計的每個環(huán)節(jié)?？偟膩碚f，這些原則包括以下幾個方面。
2.1安全原則
建筑電氣設(shè)計的目的是滿足人們?nèi)粘Ｊ褂玫男枰?，為人們?nèi)粘Ｉ顮I造良好環(huán)境氛圍。節(jié)能技術(shù)的采用是為了節(jié)約能源、資源，降低消耗，取得更好的效果。但不能忽視的是，采用節(jié)能技術(shù)的同時必須堅持安全原則，實現(xiàn)對各類事故有效預(yù)防，保證電氣設(shè)備絕緣性能良好，合理設(shè)計防雷技術(shù)、防靜電技術(shù)，在降低能耗的前提下，實現(xiàn)對各類事故的有效預(yù)防。
2.2適用原則
節(jié)能技術(shù)的采用必須與建筑物相適用，不能為滿足節(jié)能而進(jìn)行設(shè)計，而是在適應(yīng)建筑物的前提下，采取有效的節(jié)能技術(shù)，促進(jìn)節(jié)能水平提高。另外在采用節(jié)能技術(shù)時，還要確保電氣設(shè)備正常運行，滿足人們?nèi)粘Ｉ畹氖褂靡?，保證質(zhì)量合格，滿足負(fù)荷容量要求，進(jìn)而促進(jìn)電氣設(shè)備綜合性能有效發(fā)揮，更好發(fā)揮其節(jié)能效果。
2.3經(jīng)濟(jì)原則
在確保電氣設(shè)備節(jié)能降低的基礎(chǔ)上，促進(jìn)電氣工程經(jīng)濟(jì)效益最大發(fā)揮。要在保證電氣設(shè)備使用功能及安全的基礎(chǔ)上，盡量采用投資低，效果佳的節(jié)能技術(shù)，提高設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性，節(jié)約成本。合理選用節(jié)能設(shè)備，提高設(shè)備性能，降低設(shè)備運行和維修成本，在發(fā)揮節(jié)能效果的前提下，促進(jìn)電氣設(shè)備更好運行和工作，降低整個建筑物電氣設(shè)備運行成本。
3建筑電氣設(shè)計的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用存在的不足
盡管很多設(shè)計單位認(rèn)識到建筑電氣設(shè)計節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用意義，能根據(jù)具體情況，綜合采取有效對策。但由于設(shè)計人員綜合水平偏低，相關(guān)管理制度不完善，導(dǎo)致電氣設(shè)計中仍然存在一些問題與不足。例如，供配電系統(tǒng)選擇不合理，變壓器選型不恰當(dāng)，照明設(shè)計未能得到有效落實，導(dǎo)致大量電能的浪費，對太陽能、風(fēng)能等清潔能源的利用存在不足的情況。這些問題影響電氣設(shè)計水平提高，也不利于整個建筑節(jié)能工作，今后應(yīng)該采取措施改進(jìn)和完善。
4建筑電氣設(shè)計的節(jié)能技術(shù)及其應(yīng)用對策
為應(yīng)對電氣設(shè)計節(jié)能工作存在的不足，根據(jù)存在的問題，結(jié)合實際工作需要，筆者認(rèn)為今后應(yīng)該采取以下有效對策。
4.1合理選擇供配電系統(tǒng)及變壓器
在供配電系統(tǒng)選擇時，要綜合考慮建筑電氣的負(fù)荷性質(zhì)與容量、電氣設(shè)備類型、供電距離等多種因素，選擇合適的供電電壓，科學(xué)設(shè)計供配電系統(tǒng)，保證系統(tǒng)連接到位，能有效運行和發(fā)揮作用。另外，為促進(jìn)電氣設(shè)備更好運行和工作，必須合理選擇變壓器，降低其運行能耗，提高運行效率，實現(xiàn)節(jié)能的目的。
4.2做好照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計
整個建筑工程建設(shè)中，照明電器所消耗的能源較多，是節(jié)能設(shè)計的重點和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要結(jié)合實際情況，充分挖掘節(jié)能潛力，促進(jìn)設(shè)計水平提高。高處燈具選擇金屬鹵化物或高壓鈉燈，或采用大功率熒光燈，以實現(xiàn)節(jié)能的目的，通常不采用白熾燈。面積較小房間采用兩燈一控或一燈一控方式，面積較大房間采用一控多燈方式，適當(dāng)設(shè)計單控?zé)?，樓梯、走廊、過道采用定時開關(guān)控制方式，室外照明采用光電定時控制方式。
4.3提高電氣系統(tǒng)功率因素
提高電氣設(shè)備自然功率因素，降低無功功率要求，應(yīng)用功率較高的電動機(jī)。利用電容器進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，當(dāng)自然功率因素達(dá)不到要求時，要進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，減少路上無功傳輸損耗，實現(xiàn)節(jié)能的目的，降低能耗。
4.4重視無功補(bǔ)償設(shè)計
設(shè)計中要加強(qiáng)配電變壓器的無功補(bǔ)償，提高變壓器功率因素，實現(xiàn)節(jié)能的目的。在傳統(tǒng)無功補(bǔ)償工作中，采用的是三相共補(bǔ)方式，其應(yīng)用相對比較廣泛，取得良好的施工效果。隨著社會生產(chǎn)力提升，建筑電氣中的大功率電氣應(yīng)用越來越多，使三相平衡難度不斷加大，對電氣設(shè)計也提出更高要求。為應(yīng)對這種情況，有必要對變壓器進(jìn)行單相無功補(bǔ)償，但該技術(shù)應(yīng)用會增加投資，設(shè)計中要對其綜合、全面考慮。
4.5有效利用清潔能源
隨著技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步，越來越多的清潔能源被應(yīng)用到建筑電氣設(shè)計中，這也為電氣設(shè)計中更好應(yīng)用節(jié)能技術(shù)指明方向。其中最為常見的是太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿?，設(shè)計中要重視對這些清潔能源的利用，使其更好發(fā)揮節(jié)能作用。例如，在建筑電氣設(shè)計中，應(yīng)用太陽能光伏供電系統(tǒng)能促進(jìn)建筑物節(jié)能效果提升，該技術(shù)通過光伏效應(yīng)，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，為建筑物提供電能，其重要組成內(nèi)容包括蓄電池、太陽能電池板、充電控制模塊、放電控制模塊等。建筑電氣設(shè)計采用太陽能，主要將其應(yīng)用到照明、熱水系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)當(dāng)中，并且其應(yīng)用具有良好效果，設(shè)計中應(yīng)該重視清潔能源利用。
