节能技术的技术划分

节能技术的技术划分（精选9篇）

节能技术的技术划分 篇1

0 引言

在Internet上, 每一个节点都依靠唯一的IP地址互相区分和相互联系, 随着Internet的迅猛发展, IP地址空间不够用的矛盾越来越突出。为了缓解这种矛盾, 更好地利用IP地址资源, 目前Internet采用了子网划分的方式。如何在网络中正确进行子网划分呢?

1 IP地址和子网掩码

1.1 IP地址

IP地址用来标识网络中的一个通信实体, 它是一组32位二进制数地址, 分为4字节段, 每段8位, 段间用点号隔开, 通常用十进制形式表示, 如210.52.207.2。由于8位二进制数最大为11111111, 所以每段所能表示的十进制数最大不超过255。

IP地址由网络号和主机号两部分组成, 即:IP地址=网络号 (Network ID) +主机号 (Host ID) 。网络号指出了IP地址所属的网络, 主机号指出了这台计算机在网络中的位置。这种IP地址结构在Internet上很容易寻址, 先按照IP地址中的网络号找到网络, 然后在该网络中按主机号找到主机。

IP地址根据网络号和主机号数量分为A、B、C、D、E五种类型。

A类IP地址由1字节网络地址和3字节主机地址组成, 其网络地址最高位必须是“0”, 所以网络地址长度为7位, 网络地址00000000-01111111, 对应十进制数范围为0-127。由于全0的“00000000”和全1的“01111111”的两个地址作了保留地址, 即A类地址的第一段取值介于1～126之间, 所以实际有效地址为27-1-1=126个, 也就是说A类IP地址支持最大网络数为126个。主机地址24位, 取值范围00000000.00000000.00000000-11111111.11111111.11111111。同样除去全0和全1的两个保留地址, 实际主机有效地址为224-1-1=16777214, 即最大主机数为16777214台。所以A类地址的总地址范围1.0.0.1-126.255.255.254 (00000001.00000000.00000000.00000001-01111110.11111111.11111111.11111110) 。A类地址通常为大型网络而提供。

B类IP地址由2字节网络地址和2字节主机地址组成, 其网络地址最高位必须是“10”, 所以网络地址长度为14位, 网络地址首字节为10000000-10111111, 对应十进制数范围为128-191, 即B类地址的第一字段取值介于128～191之间。由于全0的“10000000.00000000”和全1的“10111111.11111111”的两个地址作了保留地址, 所以实际有效地址为214-1-1=116382个, 即B类IP地址支持最大网络数116382个。主机地址16位, 取值范围00000000.00000000-11111111.11111111, 同样除去全0和全1的两个保留地址, 所以实际主机有效地址为216-1-1=65534, 即最大主机数为65534台。所以B类地址总的范围为128.1.0.1-191.254.255.254 (10000000.00000001.00000000.00000001-10111111.11111110.11111111.11111110) 。B类地址适用于中等规模的网络。

C类IP地址由3字节网络地址和1字节主机地址组成, C类IP地址范围为:192.0.1.1-223.255.254.254。C类地址适用于校园网等小型网络。

D类IP地址第一个字节以“lll0”开始, 它是一个专门保留的地址。地址范围224.0.0.1-239.255.255.255。

E类IP地址第一个字节以“llll0”开始, 为将来使用保留。

通常使用的IP地址是A、B、C三类。

1.2 子网掩码

子网掩码也是一个32位地址, 用于标识IP地址的32位二进制数字中哪些是网络号、哪些是主机号。网络位用二进制数字“1”表示;主机位用二进制数字“0”表示, 子网掩码标志两个IP地址是否同属于一个子网, 只有通过子网掩码, 才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系, 使网络正常工作。

即使网络没有被划分为子网, 网络中所有主机也必须有一个子网掩码, 这就是默认的子网掩码。

2 子网划分在网络技术中的作用

由于A类和B类IP的地址空间太大, 使得IP地址有很大的浪费。当一个网络的主机很多, 且分布在较大的地理范围时, 则往往需要在几个地区构建物理网络, 因为一个网络所有主机必须共用一个网络号, 所以只有用网桥将这些物理网络互联起来。但网桥容易引起广播风暴, 并且当网络出现故障时不容易隔离和管理。用路由器互联可以解决这些问题, 可路由器连接的两个网络必须具有不同的网络号, 因此需要对IP地址的网络号与主机号重新采样。

用子网划分的方法就可以做到这一点。

子网划分就是把单个网络细化为多个规模更小的物理网络, 使得多个小规模物理网络在共用同一个网络号的前提下, 使用路由器互联起来的过程。

划分子网后, 子网掩码借用主机地址充当网络地址, 从而达到节省IP地址资源, 有效利用和规划IP地址, 不造成浪费。其次, 子网能够减少位于同一子网内相互通信的机器数量, 使广播域的范围减小, 抑制广播风暴, 提高网络的安全性。

3 子网划分的基本方法

3.1 子网划分的方法

子网划分的实现主要是借用IP地址的一些位主机位作为子网地址使用, 再把原网络划分成若干子网。IP地址的主机号被分成了两部分:子网号和主机号, 网络号不变。

以C类地址为例, IP地址为210.73.140.5的主机标识为00000101, IP地址为210.73.140.16的主机标识为00010000, 两个主机标识的前面三位全是000, 说明这两个IP地址在同一个网络区域中, 这里, 主机标识的前三位借用充当了子网号。对三位二进制数, 有000、001、010、011、100、101、110、111八种组合形式, 除去000 (代表本身) 和111 (代表广播) 外, 还有六种, 如果每一种组合形式对应一个子网号, 很明显借用三位主机标识进行子网划分可以得到六个不同的子网。因为子网掩码的网络位用“1”表示, 这种情况反映在子网掩码上, 就是子网掩码延伸到了原主机位的第三位, 即子网掩码由原来的11111111.11111111.11111111.00000000变为了11111111.11111111.11111111.11100000。

划分子网时, 随着子网地址增加借用的主机位数, 会随之增加子网数目, 此时各个子网里的可用主机数相应减少。例如以C类网络中, 原有8位主机位, 28即256个主机地址, 此时子网掩码默认为255.255.255.0。借用1位主机位, 产生2个子网, 其中每个子网包括27个主机地址;借用2位主机位, 产生22个子网, 其中每个子网包括26个主机地址……根据子网ID借用主机位数, 就能够计算出划分的子网数、掩码、每个子网主机数。

比如, 只申请了一个NETWORK ID为202.119.115, 要建三个不同的子网, 每个子网的主机数量分别为20、25和50, 分别称甲、乙、丙网。

甲和乙网主机数分别为20、25, 借用主机号3位可以满足要求, 子网掩码为255.255.255.224。每个子网都支持30台主机, 可选用161～190段给甲网, 193～222段给乙网。

丙网50台主机, 得借用2位主机号作子网号, 子网掩码为255.255.255.192, 每个子网有62个IP可用, 可将65～126分配丙网。

3.2 子网掩码的确定

引入子网概念后, 网络号加上子网号才能全局唯一地标识一个网络。把所有的网络号用1来标识, 主机号用0来标识, 就得到了子网掩码。子网数目与每个子网的主机数目决定了子网掩码位数。因此, 子网掩码定义时需首先明确原来的子网数以及主机数目。

具体的子网划分步骤 (也即子网掩码计算步骤) 是:

首先, 明确需要划分子网数, 和每个子网的主机数目;

其次, 计算得出与子网数目和主机数目相对应的二进制数位数N和M;

再次, 对该IP地址的原来的子网掩码, 需要把其主机地址部分的前N位置1或后M位置0即得出该IP地址划分子网后的子网掩码。

例如, 对B类网135.41.0.0/16需要划分为20个能容纳200台主机的网络。

为了更有效地利用资源, 我们也可以根据子网所需主机数来划分子网。128<200<256, 即27<200<28, 即B类网络的16位主机位中, 保留8位主机位, 将网络划分成256 (28) 个能容纳256-1-1-1=253台 (去掉全0、全1情况和留给路由器的地址) 主机的子网。其它的16-8=8位当成子网位, 子网数为28, 子网掩码为11111111.11111111.11111111.00000000, 转换为十进制为255.255.255.0。

4 子网划分的几条原则

划分子网时, 子网掩码借用较多主机位时可以得到子网数量多, 节约了IP地址资源, 但每个子网的主机数量有限。同时如果子网掩码设置过大, 可能导致发往其它子网的数据因错误的相与结果在本子网内循环, 直到超时并抛弃。

反之, 子网掩码借用较少主机位时, 得到的子网数量少, 但每个子网的主机数量允许有更大的增长。一个网络中的主机节点数太多, 原来应在同一子网内的计算机间的通信却被看作跨子网传输, 此时数据包由缺省网关进行处理操作, 给缺省网关带来一定负担, 致使网络效率较低, 网络会因为广播通信而饱和。

总的原则是:在综合考虑目前和将来子网与主机需要的前提下, 应将更多的主机位用于子网位。

5 结论

本文介绍了IP地址和子网掩码, 分析了子网划分在网络技术中的作用, 以及子网划分的基本方法和几条原则, 对于实践应用具有一定指导意义。

摘要：近年来, 由于Internet的迅速普及, 使得IP地址空间不够用的矛盾日益突出。为了有效缓解这种矛盾, 可以采取子网与子网划分的方法, 并且子网划分能够减少位于同一子网内的相互通信的机器数量, 让广播域的范围减小, 抑制广播风暴, 提高网络的安全性。

关键词：IP地址,子网掩码,子网划分

参考文献

[1]谢水珍;子网划分方法研究[J];信息安全与通信保密;2011年09期

[2]黄性广;浅析子网掩码及子网划分原则[J];科技信息;2010年23期

[3]李发海;;子网的规划及划分[J];现代电子技术;2011年16期

节能技术的技术划分 篇2

路由器桥接技术之专有协议的兼容

但是在准备实施VLAN的计划时遇到了一些问题。我们知道，虚拟局域网VLAN是可以从逻辑上划分的独立物理网络，一般可以认为等价于一个第二层广播域。在交换机中数据帧不能在2个VLAN之间转发，要实现VLAN之间的通信，需要将交换机连接到第三层设备(如路由器或第三层交换机)进行路由。一般来说，一个物理端口只属于一个VLAN，这样VLAN的数量必须与路由器以太网物理端口数量以及交换机用于级联的端口数量保持一致，这样将导致大量的端口浪费，并且极大地限制了VLAN的扩展和划分灵活性。为了解决这一问题，实现一个物理端口上传输多个VLAN数据流，可以使用“标签”(Tagging)技术，即在此端口上对每个数据帧贴上标签(Tag)用于标记该帧所属的VLAN，系统利用其VLAN标识号即VLAN ID来确定数据帧的转发，这就需要网络设备支持Tagging封装协议。

在本实例中所遇到的技术难题是，Catalyst 1924交换机与SuperStack 1100交换机分别支持不同的VLAN tagging封装协议：Catalyst 1924可以封装Cisco专有的ISL协议，而SuperStack 1100则只能封装IEEE 802.1Q，这2种协议是互不兼容的。这样2种交换机不能够通过一个级联端口同时传输多个VLAN数据流，势必仍将造成端口浪费并限制VLAN划分的灵活性。

所幸的是，该单位还有一台Cisco 3640路由器，而且该路由器包含2个以太网端口，同时此Cisco 3640的IOS版本支持以上2种VLAN tagging封装协议，这时候就可以利用路由器的透明桥接功能了。在介绍解决方案之前，先对Cisco路由器的透明桥接特性作简要的说明。

路由器桥接技术之Cisco路由器的透明桥接

在Cisco路由器中，其IOS软件支持基于以太网、FDDI光纤网和串行链路的透明桥接。

Cisco路由器提供集成的路由与桥接(Integrated Routing and Bridging，IRB)功能。当配置了IRB后，不可路由的协议数据流可以在配置为相同网桥组的端口上实现桥接交换，同时可以路由的协议数据流则在其他的路由端口或不同的网桥组之间实现路由。

这里提到了一个概念，即网桥组(Bridge-Group)。要实现不同的端口之间的桥接交换，必须将这些端口归到同一个网桥组当中。从概念上说，配置为同一个网桥组中的所有端口属于同一个第二层的广播域，不管这个端口类型是广域网端口还是以太网端口，也不管这个端口是物理端口还是逻辑端口(如X.25的子口或以太网的VLAN子口)，

Cisco路由器为每一个已配置的网桥组自动产生一个虚拟接口，称之为Beidge-Group Virtual Interface(BVI)，在不同的BVI之间或BVI与其它的端口之间可以实现路由的能力。下面说明BVI的主要概念和IRB的配置任务。

其中端口E0、E1、E2是桥接端口，归到了同一个网桥组Bridge-Group 1中，路由器为此自动产生一个逻辑虚拟接口BVI 1，端口E3则是路由端口。就工作原理来说，此图配置的路由器等价于这样的网络连接，即一个由E0、E1、E2及一个上联口组成的4口交换机和一个由BVI 1、E3组成的2口路由器通过BVI 1接口进行连接，显然E0、E1和E2这3个口是在同一广播域中。

路由器桥接技术之解决方案

有了IRB的相关概念，就可以解决前面提到的问题了。在实际的解决方案中，首先，给Catalyst 1924和SuperStack 1100交换机划分VLAN，并在它们的上联端口上分别启用ISL和IEEE 802.1Q标签协议，然后将它们分别连接到Cisco 3640路由器的2个以太网端口上，这里使用Catalyst 1924的Bx口和SuperStack 1100的26号口作为上联口。完成物理线缆的连接后，主要的工作就是配置Cisco 3640路由器。作为例子，这里考虑有2个VLAN的情况，分别是VLAN 1和VLAN 2，假设分别对应销售部门和财务部门，网络结构如附图所示。

在路由器中，要使以太网端口同时传输不同的VLAN数据流，应该将Tagging协议封装到子口中。例如在Cisco 3640与Catalyst 1924相连的端口上，对应VLAN 1应使用如下的配置命令：

interface fastethernet 0/0.1

encapsulation isl 1

同样地，与SuperStack 1100相连的端口上也要做子口配置，只是要将封装协议改为IEEE 802.1Q，命令如下：

interface fastethernet 0/1.1

encapsulation dot1q 1

有了VLAN子口，只要将相同VLAN的子口归到同一个网桥组里，就可以实现Catalyst 1924和SuperStack 1100的VLAN互通了。在这里，如果将fastethernet 0/0.1和fastethernet 0/1.1都归到bridge-group 1中，那么Catalyst 1924的VLAN 1和SuperStack 1100的VLAN 1就从逻辑上合并为一个VLAN。

最后，为网桥组BVI接口配置上IP地址，并辅以一定的ACL列表设置，就可以实现VLAN 1和VLAN 2之间的安全路由了。

浅谈子网划分技术 篇3

目前我们所使用的IP地址是IPv4地址，IPv4规定了IP地址是由网络号+主机号一共32个比特组成的。网络当中的每一台计算机要想和其它的计算机通信，事先必须要分配得到一个IP地址。最初，Internet组织机构定义了A、B、C、D、E共五类IP地址，又称按标准分类的IP地址。A类地址适合分配给超大型网络，B类地址适合分配给中型网络，C类地址适合分配给小型网络，D类地址用于组播，E类地址用于实验。

从上图中我们可以看出，A类网络网络号占8位，其中最高位固定为0，剩下7位可变，所以全球A类网络一共有128个（0至127），实际可用的只有126个，A类网络主机号占24位，每一个A类网络所包含的主机数量为224个（224=16777216），实际数量要减去2，原因是主机号全0代表本网网络地址，主机号全1代表本网广播地址，一头一尾去掉2个；同理，B类网络网络号占16位，其中最高位固定为10，剩下14位可变，所以全球B类网络一共有214个（214=16384）, B类网络主机号占16位，每一个B类网络所包含的主机数量为216个（216=65536），实际数量要减去2，原因同上；同理，C类网络网络号占24位，其中最高位固定为110，剩下21位可变，所以全球C类网络一共有221个（221=2097152）, C类网络主机号占8位，每一个C类网络所包含的主机数量为28个（28=256），实际数量要减去2，原因同上。而D类和E类不再区分网络号和主机号，其包含的IP地址数量是228个，即268435456个。上图右边说明了各类IP地址占总IP地址数的百分比。

虽然IP地址在计算机内是用二进制表示的，但人类更习惯于阅读十进制的数字，所以二进制表示的IP地址通常采用点分十进制法来表示。

2 子网掩码的概念

上图中，我们可以看出A类IP地址占了总IP地址数的50%，而全球A类网络数量只有区区126个，这说明每一个A类网络所包含的IP地址数量非常多，试想一下有哪个组织有如此庞大的IP地址需求？答案是没有。所以当某个组织申请得到一个A类网络后，大多数的IP地址都是被白白浪费掉了，因为剩下的IP地址是不可以再分配给另一个组织使用的。

为杜绝IP地址的浪费，人们想出了各种各样的办法，最基本的就是将标准分类的网络进行子网划分。子网划分将原来的两级结构变成了三级结构，即网络号+子网号+主机号，子网号来源于主机号，往主机号借一位，划分出两个子网，往主机号借两位，划分出四个子网，依此类推。划分子网之后的网络打破了原有的平衡，网络设备不再像往常一样通过简单的判断来区分IP地址的类别进而推导出网络号的位数了，需要有其它方法来指出，子网掩码孕育而生。子网掩码就是用来说明网络号或子网号占多少位，主机号占多少位，我们只要把一个IP地址和它所对应的子网掩码进行“与”运算即可。子网掩码是一个32比特的二进制数，由连续的1和连续的0组成，1对应的是网络号或子网号，0对应的就是主机号。缺省情况下，每一类IP地址都有默认的子网掩码，A类默认子网掩码是255.0.0.0, B类默认子网掩码是255.255.0.0, C类默认子网掩码是255.255.255.0。

3 等长子网划分

下面我们通过一个实例来讲解等长子网划分技术。假如公司有4个部门，每个部门有50台计算机，现在使用192.168.1.0/24这个C类网络，从安全角度考虑，老板希望每个部门的计算机都放置到独立的网段，这就要求网络管理员将192.168.1.0/24这个C类网络划分成4个子网，方法如下。

要想将原来的网络划分成4个子网，需要将子网掩码往后移两位，即26位。00是A子网，01是B子网，10是C子网，11是D子网。原来的8位主机号现在变成了6位，26等于64，以64为步长可以迅速计算出每一个子网的网络地址。再将每个子网的网络地址减1即可得到上一个子网的广播地址。

从上面的计算过程可总结出子网划分的步骤。一是，确定要划分的子网数目以及每个子网的主机数目。二是，确定子网号需要的位数M和剩下的主机号位数N。三是，计算划分子网后的子网掩码。划分子网时，可向主机号多借几位，以划分出更多的子网，但每个子网的主机数量有限；相反，向主机号少借几位，每个子网可接入的主机数量就多，但子网数量有限。在实际进行子网划分的时候，需要灵活掌握，设置错误，可能导致计算机无法正常通信。

摘要：在网络工程的设计与规划环节, 经常要为终端设备分配和设置IP地址。为了节约IP地址资源, 网络管理员需要采用子网划分技术。根据子网掩码长度是否可变又将子网划分技术分为等长子网掩码划分技术和可变长子网掩码划分技术。本文着重讨论了等长子网掩码划分技术的基本原理和技巧, 希望通过本文的学习读者可以掌握划分子网的技巧。

关键词：子网,子网划分,子网掩码,IP地址

参考文献

[1]范璐.观察法计算子网划分[J].辽宁师专学报, 2006.

节能技术的技术划分 篇4

关于印发《中等职业技术学院班主任、辅导员工作职责的划

分》的通知

各科室、各教学班：

为了进一步加强和改善学生思想政治教育及学生管理工作，根据《中华人民共和国高等教育法》、《普通高等学校辅导员队伍建设规定》、《中等职业技术学院班主任工作月度考核和津贴发放办法（试行）》、《关于加强中等职业学校班主任工作的意见（教职成[2010]14号）》以及有关政策、规定，结合我院关于学生管理的工作思路和学院工作实际，特对班主任和辅导员工作职责做进一步明确，现印发给你们，请遵照执行。附件：中等职业技术学院班主任、辅导员工作职责的划分

二〇一〇年十月二十九日

主题词：学生工作班主任辅导员工作职责划分通知

抄送：分管校领导、学院领导、学生工作处。中等职业技术学院2010年10月29日印发校对：打印：（共印份）

附件

中等职业技术学院班主任、辅导员工作职责

一、班主任、辅导员是学院思想政治工作队伍的重要组成部分，接受学院党总支（直属党支部）指导和中职学院学生科的直接领导，班主任、辅导员分工、协作，一起负责分管班级学生的思想政治教育、专业学习和日常管理工作。

二、班主任的工作职责：

1、引导学生树立正确的世界观、人生观、价值观，帮助学生在政治上健康成长，促进学生德、智、体、美等全面发展。

2、新生开学时期，协助辅导员做好本班级学生接待安臵工作、新生入学教育及军训工作；

3、认真学习《云南国防工业职业技术学院学生手册》，新生入学后应及时向学生全面介绍学院学籍管理与日常教学管理方面的规章制度；向学生介绍专业特色、发展趋势、培养目标、就业前景及面向的就业群，教育学生热爱自己的专业，端正学习目的。向学生介绍专业培养方案、教学计划，课程设臵情况，并根据专业教学要求介绍学习方法、特点和经验，指导学生做好职业生涯规划和学习计划；

4.学生毕业前应积极指导学生加强实践能力培养和职业资格训练及考试，向招生就业办公室及用人单位推荐学生就业或指导学生中升专考试；

5、如果有学生参加学校的各类成人教育学习的，要能及时指导学生，做好引导工作。

6、每月至少参加两次班会，一次班委会，每学期初及时安排学生学习计划，学期末总结学期学习情况以及期末督促学习，并根据学生的实际情况，督促学生积极参加相应的技能考试，7、每月至少与四个学生就学习情况、生活情况交流一次，注意发现和培养思想素质好，能力强，有特长的优秀学生。关心和帮助学习困难的学生，了解他的困难所在，及时沟通；特别是对于有处分的学生，要配合辅导员及时了解该生的心理和学习情况，与该生家长及时沟通，促使其能有所进步。对学习优秀的学生，鼓励并指导学生参加课外科技活动及各类竞赛活动；

8、主动与班级任课老师沟通，了解教与学的情况，发现问题及时向有关部门反映，提出改进教学的建议，以促进教学质量的提高；每月四次。

9、每个月至少与辅导员座谈两次，发现问题及时沟通解决；

10、建立班级学生的学习档案及与班级学生沟通的信息平台，向学生及学生家长公布有效的联系方式，方便学生及学生家长与之联系。以教书育人为己任，满腔热情地关心学生成长，作学生的良师益友。

11、配合学院对所带班级毕业生进行思想教育和就业指导，做好所带班级学生顶岗实习的各项工作，认真填写毕业鉴定、做好毕业生的文明离校和跟踪调查工作。

12.协助辅导员做好班级学生的综合测评，评先、评优及资助工作，积极参与处理班级的突发事件和重大问题；

13.做好所带本班级学籍管理，签署学籍变动的各种文书和学生勤工俭学申请的审批；加强做好党员、团员发展工作，签署学生入党、入团志愿书意见。

14.认真填写班主任工作记录。

15.认真学习学生教育与管理的理论与业务知识，不断提高自己的理论素养和业务水平，开展调查研究活动，积极撰写学生工作研究论文或调查报告。

16.完成学院党政、学生科、教务科等部门交办的有关学生工作的其它任务。

三、辅导员的工作职责：

1.对学生进行传统文化、社会主义、爱国主义、集体主义和形势政策教育，引导学生树立正确的理想信念，培养学生正确的世界观、人生观、价值观；

2.加强党、团组织建设工作，积极做好学生党、团员的培养、教育、发展和考核工作，指导团支部、班委会创造性地开展工作，提高班集体的凝聚力，促进学生自我教育、自我管理、自我服务机制的建立。

3.认真做好学生干部的选拔、培养、使用、管理、考核工作，提高他们的思想政治水平和工作能力，关心学生干部的全面成长和进步，指导和支持学生干部开展工作，建设学生骨干队伍；

4.开展深入细致的思想工作，及时掌握学生思想动态，根据不同学生的思想实际，做深入细致的思想工作；做好“个别人”的工作，全面了解有特殊情况学生的思想、学习、经济和心理状况，有针对性地开展思想工作；防止个别事件的发生，保持学校的稳定。

5.帮助学生明确学习目的，端正学习态度，培养良好的学风；与班主任、任课教师保持联系，了解和掌握学生的学习情况；并通过多种途径引导学生勤奋学习。

6.教育学生遵守学校的各项规章制度，培养学生较强的组织纪律观念和良好的日常行为规范及生活习惯。加强对学生的安全教育，增强学生的安全意识和自我保护意识，及时处理一般性学生违纪及突发事件，及时报告学生重大违纪和学生重大突发事件，做好违纪学生的调查处理、思想教育和稳定工作；

7.通过学生入学教育、校纪校规教育、毕业教育、课外文化活动以及公益劳动、志愿服务、军训等环节，对学生进行思想教育和日常管理。组织学生认真打扫环境卫生，指导学生积极参加社会实践。

8.深入学生宿舍，督促学生参加晨炼、按时上课、按时作息以及参加学校、系（部）组织的各项活动，掌握学生出勤情况；经常深入学生宿舍进行卫生、安全、文明检查；

9.指导辅导员助理、班主任助理协助开展工作；

10.引导和组织学生开展丰富多彩的校园科技、文化、艺术、体育和其它课外活动，努力营造“高品味、宽领域，既有主旋律又生动活泼”的校园文化氛围，培养学生的创新能力和实践能力，全面提高学生的综合素质；

11.认真做好学生综合素质测评工作、奖、助学金工作、组织日常考勤、早操（含升旗）管理、评优、期末操行评定、成绩寄发、勤工助学、国家助学贷款、保险理赔、文明寝室创建、基础文明养成教育等日常工作以及对违纪学生提出处理意见；

12.协助班主任做好学籍管理、毕业生就业指导、就业推荐、毕业生鉴定和毕业生文明离校等工作，努力提高一次性就业率和就业质量；

13.全面了解学生的情况，熟悉所负责年级或班级全体学生的姓名并了解其基本情况；掌握学生干部、骨干和少数个别学生的基本情况；

14.每学期应在所负责年级或班级、党课或团课学习小组的范围内给学生讲一次党课或团课。

15.组织协调班主任、思想政治理论课教师等共同做好经常性的思想政治工作，在学生中开展形式多样的教育活动。

16.配合有关部门做好学生事务管理与服务工作，及时反馈学生的意见和建议，及时传达关部门的通知与要求，协助有关部门做好学生的教育管理与服务工作。

17.完善和落实辅导员各项工作制度。

（1）例会制度：原则上每周召开一次班级例会，每月一次学生干部例会，开展政治理论学习和形势政策教育，总结学生的各方面情况，交待下一步工作重点和要求；每月参加二次的班级例会，根据情况，对个别班级的班、团干部适时召开会议，及时发现问题解决问题。

（2）档案制度：建立所带年级或班级学生的基本情况档案，包括学习成绩、家庭情况、特困情况、心理变化、学籍异动、奖惩情况、学生住宿等。

（3）联系制度：保持与学生、家长的密切联系。为了全面了解学生在校情况，做到早发现、早预防、早解决，一方面要与学生常联系、常接触，确保学生的健康成长，另一方面与家长常沟通、常了解，必要时向家长通报学生情况，认真听取家长意见，取得家长支持，发挥双重教育的积极作用。

（4）谈心制度：关注学生的心理健康状况，不定期的和学生进行心灵沟通，交换思想。每学期有针对性的对相关学生进行至少一次目的明确、计划明晰的谈心活动，通过谈心了解学生的困惑和现状，做好进一步的引导教育工作。对一些心理波动较大，思想情绪不稳定的同学，谈心后要对谈心内容做总结记录以备用。

（5）走访制度：经常深入班级、寝室，及时了解学生的学习、生活及作息状况，听取学生反映的意见，并做好相关记录。

18.每学期初制定一份书面工作计划，针对学生思想实际和学院具体工作的要求，确定学期工作重点和工作方式，认真填写辅导员工作记录，学期末做好工作总结，并在学生管理例会上交流汇报。

19.认真学习学生教育与管理的理论与业务知识，不断提高自己的理论素养和业务水平，开展调查研究活动，积极撰写学生工作研究论文或调查报告。

20.积极参加学院学生工作部门召集的工作会议、学生工作情况汇报会、经验交流会、学习报告会、工作研讨会等，完成学院党政、学生科、团总支等部门交办的有关学生工作的其它任务。

21、学院考核班级和班主任只针对班级总体考核，并不独立考核到个人，津贴只按工作性质划分比例，其中班主任占所发津贴的55%，辅导员占所发津贴的45%。本通知中未划分的职责，请参照《中等职业技术学院班主任工作月度考核和津贴发放办法（试行）》通知中的相关职责由班主任和辅导员自行协商分解。

中等职业技术学院

节能技术的技术划分 篇5

LTE和LTE-A作为下一代通信网络技术, 已经受到了广泛的关注。尤其是LTE-A, 为LTE的增强型技术, 采用了载波聚合, 多天线增强, 中继协作和多点协作等关键技术, 能大大提高无线通信系统的数据速率[1]。其中协作多点传输 (Co MP) 是一种消除小区间干扰、提升小区边缘吞吐量和小区平均容量的有效途径。在传统的蜂窝系统中, 每个用户 (User Equipment, UE) 从服务基站 (e NB) 接收信号的同时, 也会受到相邻e NB的干扰, 即为其他小区干扰 (Other Cell Interference, OCI) [2]。因此, 传统蜂窝系统的下行容量就受到OCI情况的限制。Co MP是由多小区MIMO技术发展而来, 多个基站通过协作形成一个多小区MIMO网络, 而这多个基站就形成了一个Co MP协作集[3]。Co MP分为上行Co MP和下行Co MP两种, 其中下行Co MP中的联合传输 (Joint Transmission, JT) 方案能有效地消除OCI, 增大下行容量, 因此最受研究者的青睐。当UE位于小区边界区域, 由于受到OCI, 使得其信噪比过低而无法与服务小区进行可靠通信。针对这种情况, 多个小区使用联合传输技术, 同时为UE发送信息, 将UE接收到的干扰信号转化为有用信号, 从而达到提升接收信号信噪比的目的[4]。

Co MP协作集的划分是影响JT的一个重要因素[5]。协作集越大则用户的数据速率提高得越大, 但是参与协作的基站数目会越多、基站间交互和处理的信息及数据也越多, X2接口的负担也越大。反之协作集越小, X2接口负担减小了, 但是边缘用户的服务质量 (Quality of Service, Qo S) 却可能无法得到保证。因此本文主要针对协作集的划分问题提出了一种半动态非重叠协作集划分算法, 该算法不仅能适应边缘用户的实时位置状况、实现合理划分协作集, 同时还就协作集的重叠问题提出了具体的解决方案。本文最后就提出的算法从边缘用户的Qo S方面进行了性能分析。结果表明, 本算法在有效地划分基站协作集的同时还能保障边缘用户的通信速率。

余下内容按照以下章节进行阐述:第一节分析已有的研究成果。第二节详述半动态非重叠协作集的划分算法。第三节介绍仿真方案, 并对仿真结果进行分析。最后一节总结全文。

1 已有的研究

当前, 协作集的划分方式主要有静态协作集、动态协作集和半动态协作集三种[5]。静态协作是由网络确定的协作基站的一种方式, 该方式是根据网络的拓扑结构, 在预先规划的毗邻小区的边缘区域由网络形成静态的协作集, 这些协作集就是处在该小区边缘地带的所有需要协作的用户设备的协作集。动态协作则是基于用户设备的协作基站选择方式, 该方式是根据每一个用户设备的测量反馈为其动态选择协作基站。与基于网络的协作节点选择不同, 这样即使同一小区边缘地带的用户设备, 它们选择的协作节点也可能各不相同[4]。一种折中的方法是半动态协作集, 即划定一个较大的候选集, 根据用户设备的测量和反馈再从中选择子协作集, 最终协作集的大小小于或者等于候选集的大小, 寻求开销与增益的折中。

参考文献[6]中, 作者对静态和动态协作集的性能进行了比较, 发现静态协作集的优点是实现简单, 对现有网络架构和控制流程改动较小。缺点是由于网络环境的多变性, 这些预先规划好的静态协作集往往不能提供最佳的性能。而且可能存在某些协作死角。而动态协作集对每个用户都是最大程度地消除干扰, 性能改进比静态协作集好。但是由于需要协作的用户的数目较多, 而且每个协作用户都可能需要多个协作小区来为其提供服务, 使得系统的计算复杂度、网络回程速率和控制信令开销将很大。实现方式复杂, 代价较高。相比之下, 半动态协作集比静态协作集的适应性更强, 而且较动态协作集的实现简单。文献[7-9]就对这种协作集划分思想进行了讨论。文献[7]将吞吐量作为划分子协作集的主要指标, 选择吞吐量最大的协作集方案, 未考虑到影响用户性能及用户位置等因素。文献[8]主要考虑了回程链路的消耗问题, 算法实现尽量减少与用户协作的基站数目, 虽然实现简化了, 但却可能存在无法彻底消除OCI, 因此用户的性能也可能得不到明显地提高。而文献[9]与[7]相似, 指标也是系统吞吐量。其中[7]和[9]只将系统吞吐量作为划分协作集的主要依据, 而[8]又只考虑了如何简化系统实现和减少能源消耗的问题。文献[10]中还提到一种双重协作集的方法, 即一个小区可以属于多个协作集, 这种方法的不足是UE之间存在严重的资源分配冲突问题, 并且需要用户端额外的信息反馈的支持, 涉及到如何反馈及反馈时间间隔等问题, 实现起来代价较高。

针对已有研究中存在的不足, 本文提出了一种当前3GPP讨论最多的半动态协作集划分算法。本算法首先统计用户性能, 并根据统计结果将用户划分为中心用户和边缘用户。边缘用户由于受到的干扰大、数据率低, 需通过协作来改善用户性能。为了适应用户的位置变化, 本文将各个小区划分为6块区域, 统计6块区域中边缘用户的数目。然后根据数目最多的一块或几块区域的位置来选择初始协作集。最后还针对初始协作集的重叠问题提出了相应的解决方案。

2 半动态非重叠协作集划分算法

半动态协作方式下要预先设定一个大的协作集 (预协作集) [11], 如图1所示, 假定将Cell0-Cell6作为一个预协作集, 并在预协作集中挑选一个e NB作为master e NB。系统中所有用户信道状态信息, 以及协作传输的资源分配均由master e NB掌握。master e NB的选择则根据小区用户数或基站的负载情况而定。选择用户数最少或负载最小的e NB作为master e NB, 若存在多个e NB满足条件, 则ID最小的一个e NB为master e NB。在本文中, 假定e NB3为master e NB, 如图1所示。本节余下内容将详细地阐述半动态非重叠协作集划分算法步骤。

2.1 用户分类

根据UE的信号干扰比 (SIR) 大小将UE分为中心用户 (center user equipment, CUE) 和边缘用户 (edge user equipment, EUE) 。其中中心用户受到的邻小区干扰小, 信号干扰比已满足系统要求, 因此不需要参与协作, 故中心用户又称为非协作用户。反之边缘用户受到的干扰大, 必须通过邻小区的协作, 将干扰转化为有用信号来改善性能, 因此边缘用户又为协作用户。UE的划分方法如下:

设置门限值T, 计算用户UEk的SIRk, 若SIRk≥T, 则UEk为CUE。反之为EUE。由于只针对EUE进行协作, 故余下步骤只有EUE参与。

2.2 初始协作集的选择

首先将一个小区分为6块区域, 如图1所示, Cell1的6块区域分别为{C11, C12, C13, C14, C15, C16}。

定义变量Nij, 其表示Celli中第j块区域中的EUE个数。预协作集中的基站分别测量小区中6块区域的EUE个数, 选出EUE个数最多的一块区域, 并根据此区域的位置选择与其相邻的一个或多个小区作为其协作集以实现干扰消除最大化, 而此协作集就为初始协作集。最后定义初始协作集的权重Wi=max (Nij) , j=1, 2, 3, 4, 5, 6, 并将初始协作集以及其权重Wi上报给master e NB。若一个小区中有多块区域同时取得最大值Wi, 则根据这多块区域的位置分别确定初始协作集。

假定图1中的阴影区域为各小区取得最大EUE个数的区域。以Cell5为例, 由图可知N53和N56最大, 即C53和C56中的EUE个数最多。由于与C53和C56相邻的小区分别为Cell4和Cell6, 因此由Cell5选择的初始协作集为{Cell4, Cell5}和{Cell5, Cell6}, 最后e NB5将[{Cell4, Cell5}, W5]和[{Cell5, Cell6}, W5]上报给e NB3。进一步, 可以得到图1中所有的初始协作集以及其权重:

其中Cell0和Cell1选择的初始协作集相同, 都为C1, 并且其权重WC1为W0与W1的和。

2.3 最终协作方案的确定

由C1-C6可以看到, Cell0同时属于C1, C2, C3, C4和C6这5个初始协作集, 这说明协作集之间存在重叠。然而协作集重叠会引起基站资源分配的冲突问题, 因此需要在初始协作集中筛选出相互不重叠的协作集作为最终的协作方案, 下面将具体的阐述最终协作集的确定方法。

对于重叠的协作集, 首先比较其权重值, 选择权重值最大的初始协作集作为最终协作方案。若存在两个初始协作集的权重相等的情况, 则分别计算这两个初始协作集的边缘用户平均容量, 选取平均容量最大的一个协作集作为最终协作方案。其中, 协作集C={cells1, cells2, cells3}的平均容量的计算公式见式 (1) - (2) 。

式 (1) 表示边缘用户UEk在协作集C的联合传输下获得的容量。式中为的发送功率, H表示和UEk之间的信道增益, N0为加性高斯白噪声的方差。

其中NC为cells1, cells2和cells3中EUE个数的总和, 而为协作集C的EUE平均容量。

3 仿真结果

为了验证半动态非重叠协作集算法的性能, 本文对其进行仿真验证。本仿真系统共包含7个小区, 通过改变信号干扰比判决门限值T, 用户个数和小区半径等3个主要参数对半动态非重叠协作集方案、静态协作方案和非协作方案这三种方案进行仿真验证, 并对系统级仿真运行结果进行分析。其中静态协作方案中的协作集有:{Cell0, Cell1, Cell2}, {Cell3, Cell4}和{Cell5, Cell6}, 且协作集只为EUE进行协作。对于非协作方案, 小区中的用户只从其服务基站获得服务。

表1列出了本系统的仿真参数, 其中D为相邻基站间的距离。边缘用户的平均容量是衡量边缘用户的服务质量的一个重要指标, 因此本文主要针对这一指标进行了仿真分析。图2为边缘用户平均容量随门限值T变化的结果图。由图可知, 本文提出的方案与其他两种方案相比, 边缘用户的平均容量是最大的, 其与静态协作方案相比, 最高提升了9%, 与非协作方案相比, 最高提升了50%。由图可明显看出, 当T为12d B时, 本文提出的方案能达到最大的平均容量值, 而静态协作方案的容量最优值在T为13d B时取得。这是因为当门限值高于最优门限值时, 满足条件的边缘用户就会增多, 从而用户间的干扰和资源竞争增大, 造成的资源冲突也增多, 这就导致一些边缘用户得不到好的服务或甚至得不到服务。反之, 当门限值低于最优门限值时, 边缘用户就会越少, 虽然资源竞争减少了, 但是通过协作产生的容量增益也相对减小了。

图3为边缘用户的平均容量随用户数变化的仿真结果图。由图3可以看出, 在相同的用户数下, 本文提出的方案下的边缘用户的平均容量是最大的, 这是因为本文提出的算法同其他两种方案相比, 能实现自适应改变协作方案、更好地适应用户的位置环境, 从而更好地为边缘用户提供服务。此外, 由图还可以明显看出, 当用户数为400时, 本文提出的方案达到最大的平均容量值, 静态协作方案的容量最优值在用户数为350时取得。而对于非协作方案, 其平均容量值却是随着用户数的增加而逐渐降低的, 这是由于随着用户数的增加, 边缘用户数也增加, 导致用户间的干扰增大, 而此方案又无法通过协作来提升边缘用户性能, 因此平均容量呈现出降低的趋势。

图4为边缘用户平均容量随小区半径变化的仿真结果图。由图可以看出, 这三种方案的边缘用户平均容量都是随着小区半径的增大, 呈现出降低的趋势。其原因是随着小区半径的增大, 路径损耗会增加, 而发送功率并未增大, 因此用户的接收功率减少了, 由此带来的结果是用户信噪比降低、容量减少。从图中看出还可以, 本文方案下的EUE平均容量是最大的, 而非协作方案的最小, 这就充分证明了JT确实能改善EUE的性能。而相比本文提出的方案, 静态协作方案由于无法适应网络环境和用户的位置的多变性, 故针对每个边缘用户来说, 其协作增益的提高低于本文提出的方案, 并且其协作基站较多, 导致基站间交互的信息量变大, X2接口的负载也更大。

4 总结

本文就Co MP的协作集划分问题进行了分析和研究。提出一种基于用户位置的半动态非重叠协作集划分算法, 以更好地适应用户的位置变化状况, 实现边缘用户服务质量的提升。仿真结果表明, 本文提出的算法与静态协作方案和非协作方案相比, 边缘用户的平均容量明显提高。虽然静态协作方案下的边缘用户平均容量较非协作方案的也有明显的提升, 但其协作基站数目较多, 导致基站间交互的信息量变大, 增加了X2接口的负载。

摘要：多点协作技术 (Coordinated multi-point, CoMP) 是无线蜂窝系统LTE-Advanced (LTE-A) 中改善边缘用户性能的一项关键技术。而CoMP中协作集的划分又是影响系统性能的一个重要因素, 因此本文针对CoMP的协作集划分问题进行了研究, 提出了一种基于用户实时位置状况的半动态非重叠协作集的划分算法。仿真结果表明本文提出的方案与静态协作方案和非协作方案相比, 很好地改善边缘用户通信质量。

关键词：CoMP,协作集,LTE-A,干扰

参考文献

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[2] Qixing Wang;Dajie Jiang;Jing Jin;Guangyi Liu;Zhigang Yan:Daeheng Yang.“Application of BBU+RRU Based ComP System to LTE-Advanced”[C].IEEE ICC workshops2009.14-18 Jun.2009.

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[7] Jian Zhao;Zhongding Lei, “Clustering Methods for Base Station Cooperation”[C].Wireless Communications and Networking Conference (WCNC) , 2012 IEEE, 946-951 April2012.

[8] Ralf Weber, Andrea Garavaglia, Matthias Schulist, Stefan Brueck, Armin Dekorsy, “Self-Org-anizing Adaptive Clustering for Cooperative Multipoint Transmission”[C].IEEE Vehicular Technology Conference, 15-18 May 2011.

[9] Ya feng Wang, Jian Geng, Mei Wu, Dacheng Yang, “Clustering Approach in Coordinated Mul-ti-Point Transmission/Reception System”[C].IEEE Vehicular Technology Conference Fall 72nd, 1-5 2010.

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[11] Zhang, Qian;Yang, Chen-yang Y., “Transmission Mode Selection in Cooperative Multi-Cell Systems Considering Training Overhead”[C].Vehicular Technology Conference, 1 -5, May 2011.

节能技术的技术划分 篇6

关键词：数字鸿沟,演变阶段,技术扩散模型,ICTs扩散

1 引言

“数字鸿沟”(digital divide)的渊源可以追溯到20世纪70年代的“知识沟”和“信息沟”, 20世纪90年代的“电子鸿沟”。进入21世纪以来,伴随信息技术和因特网的广泛应用,“数字鸿沟”在全球已经成为一种普遍现象。经合组织(OECD)将“数字鸿沟”定义为处于不同社会经济水平的个人、 家庭、 企业和地区在接触和利用信息通信技术(Information and Communication Technologies,ICTs)进行各种活动的机会的差距[1]。而区域“数字鸿沟”主要关注地区之间以及一定区域范围内群体之间由于对ICTs发展、应用程度的差别而造成的“信息落差”和“贫富分化”,它是“数字鸿沟”研究的一个重要方面。在国际上,发达国家与发展中国家之间、各国内部地区之间的区域“数字鸿沟”已经成为国际组织、各国政府所警惕和关注的重要问题。在我国,区域“数字鸿沟”所引发的我国与发达国家之间、我国各省市之间在经济、社会、文化等领域的差距已经成为构建和谐社会的巨大障碍,要建立和谐社会就必须弥合区域“数字鸿沟”。

国内外学者对于区域“数字鸿沟”演变阶段的研究文献鲜见, 到目前为止还没有学者正式提出过区域“数字鸿沟”演变阶段的概念, 而对于“数字鸿沟”形成或发展过程的研究相对较多。Kenneth Hacker等(2003)对1984～2000年美国和荷兰两国的统计数据进行了比较分析,认为收入鸿沟、教育鸿沟、年龄鸿沟、性别鸿沟相互作用,从而对“知识鸿沟”产生各种影响,最终导致“数字鸿沟”的形成[2]。Jos De Haan(2004)通过引入六种社会参与(教育参与、经济生活参与、社会生活参与、家庭参与、文化参与、政治参与)和四种资源(物理设备、信息意识、社会文化、闲暇时间),提出了人与人之间在接触数字信息方面的差距,并据此建立了“数字鸿沟因果反馈链”模型,从因果反馈的角度来说明数字鸿沟的发展过程[3]。Jayajit Chakraborty等(2005)根据美国50个州的收入水平和个人电脑拥有量统计数据,使用经济学中的“洛伦兹曲线”(Lorenz Curve)和“基尼系数”(Gini Coefficient),通过各个州的“洛伦兹曲线”差异来表现各个州之间数字鸿沟的发展过程[4]。Tim Turpin和Russel Cooper(2005)通过研究发展中国家之间的数字鸿沟,认为区域间的IT技术差异、使用IT技术的技能差异、政府政策的差异,导致了数字鸿沟系统的输入不同,经过一定时间三者相互作用,产生了不同的输出,最终形成数字鸿沟[5]。薛伟贤(2006)认为我国“数字鸿沟”的产生包括两个过程:一个过程是由于经济发展水平、信息资源、科教投入和人才结构这四个因素对信息化水平的影响,产生了“数字鸿沟”;另一个过程是一个循环,经济发展水平影响了信息资源和科教投入,从而影响了人才结构,进而影响到我国的“数字鸿沟”,“数字鸿沟”又反过来影响到经济发展水平[6]。这些研究都表明,“数字鸿沟”的形成与发展是一个复杂的、动态的过程,但是,这些研究大多都是针对某一特定区域(如美国)“数字鸿沟”进行定性的分析,并没有提出“数字鸿沟”演变的普遍性规律。本文认为,区域“数字鸿沟”的演变是具有普遍性规律的,其演变阶段是指:区域“数字鸿沟”从最初的产生开始,历经其间的形成过程,到最后发展趋势的各个变化阶段。本文研究的不同之处就在于从理论上揭示区域“数字鸿沟”演变阶段的客观规律。

本文首先基于经典的技术扩散模型,结合信息通信技术(ICTs)扩散的特点,构建了“ICTs的扩散模型”,推导出ICTs扩散的时间路径函数,然后通过函数图形描绘方法画出时间路径函数,并用两个地区的时间路径函数之差表示出区域“数字鸿沟”,在此基础上,通过数学证明将区域“数字鸿沟”的演变过程划分为三个阶段,并分别对这三个阶段进行说明。

2 ICTs的扩散模型

技术扩散是指“一项技术从首次商业化应用,经过大力推广、普遍采用阶段, 直至最后因落后而被淘汰的过程”[7]。自从技术扩散的概念提出以来,许多学者对其扩散模型进行了研究, 产生了一些经典的技术扩散模型, 如Bass模型簇,这类模型假设能够采纳(使用)新技术的潜在用户数为n,在t时刻,采纳新技术的用户数为mt,假定潜在用户在了解新技术后就会采纳, 并且用户之间通过相互的接触来传播关于新技术的信息, 且信息的传播率是常数ω,一个潜在用户遇到一个已采纳用户的概率为ω(mt/n),那么,在t时刻新增加的已采纳用户数为dmt=ω(mt/n)(n-mt)dt[8]。经典的技术扩散模型可以较科学地描述新技术的扩散过程, 因此, 作为一种新技术的ICTs,其扩散过程也可以基于技术扩散模型来描述。本文利用技术扩散模型,结合ICTs扩散的特点来构建“ICTs的扩散模型”,其目的是用不同区域的ICTs扩散时间路径函数之差来表示区域“数字鸿沟”,以对区域“数字鸿沟”的演变阶段进行划分。

由ICTs在社会系统中的扩散特点[9,10,11]可知,ICTs的扩散主要受两类信息源的影响:①外部信息源,即大众传媒。大众传媒对ICTs扩散产生外部影响,它传播ICTs产品性能中容易得到验证的部分,如价格、样式以及功能等;②内部信息源, 即已采纳者。已采纳者对ICTs扩散产生内部影响,通过与未采纳者进行信息交流来传播,它传播ICTs产品的某些一时难以验证的性能,如可靠性、使用的方便性以及耐用程度等。考虑ICTs扩散的最基本情况,即将ICTs的整个“潜在采纳者”人群分为两类群体——“已采纳者”和“未采纳者”。ICTs的“未采纳者”在决定是否采纳ICTs时受到内外部信息源的共同影响。

2.1 基本假设与变量说明

在建立模型之前,本文针对ICTs扩散的特点给出以下基本假设并对相关变量进行说明:

假设1 假设“潜在采纳者”总数为N(N>0,一般等于区域总人口)个,在时间t时刻,有y(t)个“潜在采纳者”已经采纳了ICTs技术,则还有N-y(t)个没有采纳。

假设2 假设最初使用者数量大于0, 即t=0时,y(0)=T>0, 且T为整数。

假设3 假设从某外部信息源开始传播信息,在每一时刻到达N-y(t)个“未采纳者”的百分率为α×100%,其中,α(α<1)反映了以一定速率到达“未采纳者”的外部信息,被称为外部影响系数,由外部因素(如ICTs基础设施、经济发展水平、ICTs研发投入、政府政策、社会文化等)决定。

假设4 假设在t时刻任意一个“已采纳者”(内部信息源)和任意一个“未采纳者”独立联系的概率为β, 那么t时刻“已采纳者”的全体与任意一个“未采纳者”发生联系的概率为βy(t),它反映了内部信息扩散,β由内部因素(如个人收入水平、个人的ICTs意识、个人的ICTs技能、年龄、性别等)决定。

2.2 ICTs扩散的时间路径函数

(1)时间路径函数推导

从时间点t时刻开始,在时间间隔Δt内,现有的“未采纳者”受到外部和内部两种信息源的影响,那么有:

①在时间间隔Δt内,仅通过外部信息源而引起的“已采纳者”增加的数量为Δy(t)*=α{N-y(t)}Δt.

②在时间间隔Δt内,仅通过内部信息源而引起的“已采纳者”增加的数量为Δy(t)**=βy(t){N-y(t)}Δt.

若任一“未采纳者”通过外部信息源或内部信息源被告知的效果是等价的,则在时间间隔Δt内,“已采纳者”增加的数量为

$\begin{array}{l}\Delta y(t)=\Delta y(t){}^{*}+\Delta y(t){}^{**}\\ =\{\alpha +\beta y(t)\}\{{\rm N}-y(t)\}\Delta t(1)\end{array}$

式(1)等号两边同除以Δt,并取极限Δt→0,得到微分方程

$\frac{dy(t)}{dt}=\{\alpha +\beta y(t)\}\{{\rm N}-y(t)\}(2)$

式(2)作等价变换后积分,得到

$y(t)=\frac{C{\rm N}\exp [(\alpha +\beta {\rm N})t]-\alpha }{\beta +C\text{e}\text{x}\text{p}[(\alpha +\beta {\rm N})t]}(3)$

式(3)中,C为常数项。由假设2中的初值条件y(0)=T,可得

${\rm T}=\frac{C{\rm N}-\alpha }{\beta +C}(4)$

于是

$C=\frac{{\rm T}\beta +\alpha }{{\rm N}-{\rm T}}(5)$

这里,将式(5)代入式(3)中,可求得式(2)的微分方程解为

$y(t)=\frac{\frac{{\rm T}\beta +\alpha }{{\rm N}-{\rm T}}{\rm N}\exp [(\alpha +\beta {\rm N})t]-\alpha }{\beta +\frac{{\rm T}\beta +\alpha }{{\rm N}-{\rm T}}\exp [(\alpha +\beta {\rm N})t]}(6)$

由于时间路径函数反映的是“已采纳者”占“潜在采纳者”总数的比例随着时间推移的变化过程,所以, ICTs扩散的时间路径函数为

$Y(t)=\frac{1}{{\rm N}}y(t)=\frac{1}{{\rm N}}\frac{\frac{{\rm T}\beta +\alpha }{{\rm N}-{\rm T}}{\rm N}\exp [(\alpha +\beta {\rm N})t]-\alpha }{\beta +\frac{{\rm T}\beta +\alpha }{{\rm N}-{\rm T}}\exp [(\alpha +\beta {\rm N})t]}(7)$

(2)时间路径函数曲线图

下面通过函数图形描绘方法画出时间路径函数的曲线图。先对Y(t)求一阶、二阶导数,以求出时间路径函数图形的拐点,再对Y(t)求三阶导数,以求出时间路径函数图形的凹凸性区间。

由于式(7)是初等函数,故其必然连续,那么可对其求一阶导数,得到

$\begin{array}{l}{Y}^{\prime }(t)=\frac{1}{{\rm N}}\left\{\frac{{\rm T}\beta +\alpha }{{\rm N}-{\rm T}}\exp [(\alpha +\beta {\rm N})t](\alpha +\beta {\rm N}){}^2\right\}\\ \cdot \left\{\beta +\frac{{\rm T}\beta +\alpha }{{\rm N}-{\rm T}}\exp [(\alpha +\beta {\rm N})t]\right\}{}^{-2}(8)\end{array}$

同理,再对式(8)求一阶导数,得到

$\begin{array}{l}{Y}^{″}(t)\\ =\left\{(\alpha +\beta {\rm N})-2\frac{C(\alpha +\beta {\rm N})\exp [(\alpha +\beta {\rm N})t]}{\beta +C\text{e}\text{x}\text{p}[(\alpha +\beta {\rm N})t]}\right\}{Y}^{\prime }(t)\end{array}(9)$

再将式(8)代入式(9)中,就得到

$\begin{array}{l}{Y}^{″}(t)=\left\{(\alpha +\beta {\rm N})-\frac{2C(\alpha +\beta {\rm N})\exp [(\alpha +\beta {\rm N})t]}{\beta +C\text{e}\text{x}\text{p}[(\alpha +\beta {\rm N})t]}\right\}\\ \cdot \left\{\frac{C}{{\rm N}}\exp [(\alpha +\beta {\rm N})t](\alpha +\beta {\rm N}){}^2\right\}\\ \cdot \left\{\beta +C\text{e}\text{x}\text{p}[(\alpha +\beta {\rm N})t]\right\}{}^{-2}(10)\end{array}$

现令Y″(t)=0来求式(7)图形的拐点。由假设2、假设3、假设4可知Y′(t)>0,那么Y″(t)=0等价于

$(\alpha +\beta {\rm N})-2\frac{C(\alpha +\beta {\rm N})\exp [(\alpha +\beta {\rm N})t]}{\beta +C\text{e}\text{x}\text{p}[(\alpha +\beta {\rm N})t]}=0(11)$

方程(11)的解为$t=t{}_{inflexion}=\frac{\ln \frac{\beta }{C}}{\alpha +\beta {\rm N}}$, 则点(tinflexion, Y(tinflexion))就是式(7)图形的拐点。

在求得式(7)图形的拐点之后,再求式(7)图形的凹凸性区间。由于式(10)依然是初等函数,那么可以再对其求一阶导数,得到

$\begin{array}{l}{Y}^{‴}(t)=\phi {}^{4}C\text{e}\text{x}\text{p}(\phi t)[\beta +C\text{e}\text{x}\text{p}(\phi t)]{}^{-3}\{\beta -2C\text{e}\text{x}\text{p}(\phi t)\\ -3C\text{e}\text{x}\text{p}(\phi t)[\beta -C\text{e}\text{x}\text{p}(\phi t)][\beta +C\text{e}\text{x}\text{p}(\phi t)]{}^{-1}\}\frac{1}{{\rm N}}(12)\end{array}$

式(12)中, φ=α+βN.

根据函数凹凸性判定定理[12], 因为$Y^{″}(0)=\left(\frac{\alpha \beta +\beta {}^2{\rm N}}{\beta +C}\right)\left(\frac{C\left(\alpha +\beta {\rm N}\right){}^2}{(\beta +C){}^2}\right)>0$,且在区间t∈[0,tinflexion)上Y‴(t)>0,即Y″(t)在区间t∈[0,tinflexion)上单调递增,所以在区间t∈[0,tinflexion)上Y″(t)>0,式(7)在区间t∈[0,tinflexion)上的图形是凹的;又因为Y″(tinflexion)=0,且在区间t∈(tinflexion,+∞)上Y‴(t)<0,即Y″(t)在区间t∈(tinflexion,+∞)上单调递减,所以在区间t∈(tinflexion,+∞)上Y″(t)<0,式(7)在区间t∈(tinflexion,+∞)上的图形是凸的。

综上所述,可作出式(7)的图形如图1所示,其为S形曲线。“已采纳者”占“潜在采纳者”总数的比例Y(t)实际上由α、β、N、T共同决定,其变化情况反映在图形上,就是ICTs的扩散随着时间推移呈现S形曲线增长模式。

2.3 模型验证

ICTs作为现代新兴的技术,其扩散过程呈现S形曲线模式正好符合技术扩散理论。美国学者E.M.Rogers(1995)指出,新技术的扩散过程可以用S形曲线来描述,也就是说,已经采纳新技术的潜在使用者占全体潜在使用者的比例随时间的变化会呈现出S形曲线模式。新技术的扩散,开始时缓慢,然后进入快速增长期,随后当技术达到成熟时增长再次放慢,整个扩散过程于是呈现出S形曲线的模式[13]。

目前国内外大量实证研究[14,15,16,17,18]也表明,ICTs的扩散过程呈现S形曲线模式。如Steven P.Martin(2003)对美国1984～2001年的网民数量进行多元回归统计,发现网民数量占美国总人口比例随时间推移呈S形曲线模式;Sanjeev Dewan等(2005)根据国际电信联盟发布的统计数据,研究了1985年～2001年40个国家的互联网渗透率,结果表明这40个国家的渗透率都呈现S形曲线增长趋势;中国互联网络信息中心2008年发布的《第21次中国互联网络发展状况统计报告》也通过统计研究指出,在1995年至2007年间,澳门网民人数占澳门总人口的比例呈S形曲线增长趋势。

3 区域“数字鸿沟”演变的三个阶段

虽然每个地区的ICTs扩散都呈现S形曲线模式,但是由于不同地区的α、β、N、T不同,导致不同地区的S形曲线形状各有差异。因此,在同一时间点,不同地区的ICTs扩散程度处于不同的阶段,有些地区处在曲线拐点之前的缓慢增长阶段,有些地区则可能刚越过拐点进入快速增长阶段,还有的地区则可能已到达快速增长阶段的末期,并逐渐趋于饱和。于是,不同地区扩散程度的不同,就导致了在进行同一时间点的横向比较时,不同地区间的ICTs扩散程度呈现明显的“鸿沟”现象。这是我们从扩散过程的分析角度对“数字鸿沟”现象的理解,即区域间的数字鸿沟,本质上是一种扩散过程进度上的差距的反映。

现假设有A、B两个地区,A地区与B地区不但“潜在采纳者”总数N和最初使用者数量T不同,而且两地区的外部因素和“潜在采纳者”内部因素也存在差异(不妨设B地区内外部因素优于A地区),因此,两地区的α、β、N、T各不相同,从而导致两地区ICTs扩散的时间路径函数存在差异,分别为

$\begin{array}{l}Y{}_A(t)=\frac{1}{{\rm N}{}_A}\frac{\frac{{\rm T}{}_A\beta {}_A+\alpha {}_A}{{\rm N}{}_A-{\rm T}{}_A}{\rm N}{}_A\exp [(\alpha {}_A+\beta {}_A{\rm N}{}_A)]-\alpha {}_A}{\beta {}_A+\frac{{\rm T}{}_A\beta {}_A+\alpha {}_A}{{\rm N}{}_A-{\rm T}{}_A}\exp [(\alpha {}_A+\beta {}_A{\rm N}{}_A)t]}(13)\\ Y{}_B(t)=\frac{1}{{\rm N}{}_B}\frac{\frac{{\rm T}{}_B\beta {}_B+\alpha {}_B}{{\rm N}{}_B-{\rm T}{}_B}{\rm N}{}_B\exp [(\alpha {}_B+\beta {}_B{\rm N}{}_B)t]-\alpha {}_B}{\beta {}_B+\frac{{\rm T}{}_B\beta {}_B+\alpha {}_B}{{\rm N}{}_B-{\rm T}{}_B}\exp [(\alpha {}_B+\beta {}_B{\rm N}{}_B)t]}(14)\end{array}$

图2中曲线A、B分别表示A地区和B地区ICTs扩散的时间路径YA(t)、YB(t),这里假设ICTs在两地区同时开始扩散。可看出,在同一时间点处两地区的“已采纳者”占“潜在采纳者”总数的比例存在差距YB(t)-YA(t),这样就可以表现出两地区之间存在的“数字鸿沟”大小。

3.1 稳定阶段的证明

假设存在一个时间段,在该时间段内曲线A与曲线B的差值YB(t)-YA(t)不变,称这个时间段为区域“数字鸿沟”演变的稳定阶段。命题1对稳定阶段的存在性进行了证明。

命题1 存在时间点t1、t2∈[0,+∞), 使得在t1、t2组成的时间区间内任意时间点处YB(t)-YA(t)值相等。

证明 (1)若t1=t2,则有YB(t1)-YA(t1)=YB(t2)-YA(t2);

(2)若t1≠t2,不妨设t1<t2,在时间区间[t1,t2]内有任意的两个时间点t0、t0+Δt,则

$\begin{array}{l}Y{}_B(t{}_0+\Delta t)-Y{}_A(t{}_0+\Delta t)\\ =\frac{1}{{\rm N}{}_B}\frac{\frac{{\rm T}{}_B\beta {}_B+\alpha {}_B}{{\rm N}{}_B-{\rm T}{}_B}{\rm N}{}_B\exp [(\alpha {}_B+\beta {}_B{\rm N}{}_B)(t{}_0+\Delta t)]-\alpha {}_B}{\beta {}_B+\frac{{\rm T}{}_B\beta {}_B+\alpha {}_B}{{\rm N}{}_B-{\rm T}{}_B}\exp [(\alpha {}_B+\beta {}_B{\rm N}{}_B)(t{}_0+\Delta t)]}\\ -\frac{1}{{\rm N}{}_A}\frac{\frac{{\rm T}{}_A\beta {}_A+\alpha {}_A}{{\rm N}{}_A-{\rm T}{}_B}{\rm N}{}_A\exp [(\alpha {}_A+\beta {}_A{\rm N}{}_A)(t{}_0+\Delta t)]-\alpha {}_A}{\beta {}_A+\frac{{\rm T}{}_A\beta {}_A+\alpha {}_A}{{\rm N}{}_A-{\rm T}{}_A}\exp [(\alpha {}_A+\beta {}_A{\rm N}{}_A)(t{}_0+\Delta t)]}\\ =\frac{1}{{\rm N}{}_B}\frac{\frac{{\rm T}{}_B\beta {}_B+\alpha {}_B}{{\rm N}{}_B-{\rm T}{}_B}{\rm N}{}_B\exp [(\alpha {}_B+\beta {}_B{\rm N}{}_B)t{}_0]\exp [(\alpha {}_B+\beta {}_B{\rm N}{}_B)\Delta t]-\alpha {}_B}{\beta {}_B+\frac{{\rm T}{}_B\beta {}_B+\alpha {}_B}{{\rm N}{}_B-{\rm T}{}_B}\exp [(\alpha {}_B+\beta {}_B{\rm N}{}_B)t{}_0]\exp [(\alpha {}_B+\beta {}_B{\rm N}{}_B)\Delta t]}\\ -\frac{1}{{\rm N}{}_A}\frac{\frac{{\rm T}{}_A\beta {}_A+\alpha {}_A}{{\rm N}{}_A-{\rm T}{}_A}{\rm N}{}_A\exp [(\alpha {}_A+\beta {}_A{\rm N}{}_A)t{}_0]\exp [(\alpha {}_A+\beta {}_A{\rm N}{}_A)\Delta t]-\alpha {}_A}{\beta {}_A+\frac{{\rm T}{}_A\beta {}_A+\alpha {}_A}{{\rm N}{}_A-{\rm T}{}_A}\exp [(\alpha {}_A+\beta {}_A{\rm N}{}_A)t{}_0]\exp [(\alpha {}_A+\beta {}_A{\rm N}{}_A)\Delta t]}\end{array}$

因为上式是初等函数式,故必为连续函数,所以当Δt→0时(无论Δt从左侧还是右侧趋近于0),有

$\begin{array}{l}Y{}_B(t{}_0+\Delta t)-Y{}_A(t{}_0+\Delta t)\\ =\frac{1}{{\rm N}{}_B}\frac{\frac{{\rm T}{}_B\beta {}_B+\alpha {}_B}{{\rm N}{}_B-{\rm T}{}_B}{\rm N}{}_B\exp [(\alpha {}_B+\beta {}_B{\rm N}{}_B)t{}_0]-\alpha {}_B}{\beta {}_B+\frac{{\rm T}{}_B\beta {}_B+\alpha {}_B}{{\rm N}{}_B-{\rm T}{}_B}\exp [(\alpha {}_B+\beta {}_B{\rm N}{}_B)t{}_0]}\\ -\frac{1}{{\rm N}{}_A}\frac{\frac{{\rm T}{}_A\beta {}_A+\alpha {}_A}{{\rm N}{}_A-{\rm T}{}_A}{\rm N}{}_A\exp [(\alpha {}_A+\beta {}_A{\rm N}{}_A)t{}_0]-\alpha {}_A}{\beta {}_A+\frac{{\rm T}{}_A\beta {}_A+\alpha {}_A}{{\rm N}{}_A-{\rm T}{}_A}\exp [(\alpha {}_A+\beta {}_A{\rm N}{}_A)t{}_0]}\end{array}$

即得到YB(t0+Δt)-YA(t0+Δt)=YB(t0)-YA(t0)。

由(1)和(2)可知,命题1成立。因此,区域“数字鸿沟”演变的稳定阶段是存在的。既然在时间区间[t1,t2]内任意时间点处YB(t)-YA(t)值相等,那么可以用[t1,t2]来表示稳定阶段。从而[t1,t2]将整个时间区间[0,+∞)划分成了三段,即(0,t1)、[t1,t2]、(t2,+∞)。因此,A、B两个地区之间的数字鸿沟经历了三个阶段:逐渐扩大阶段、稳定阶段、逐渐缩小阶段,如图3所示。

3.2 演变阶段的说明

①逐渐扩大阶段:

ICTs在A、B两地区同时开始扩散,由于B地区内外部因素优于A地区,使得ICTs在B地区的扩散速率大大高于A地区,随着时间的推移,两地区的数字鸿沟逐渐拉大。在(0,t1)时间段内,YB(t)-YA(t)的值逐渐变大,说明数字鸿沟逐渐扩大。

②稳定阶段:

随着B地区的“已采纳者”越来越多,“未采纳者”越来越少, B地区的ICTs扩散已逐渐放缓, 而此时A地区的扩散速率正处于逐渐加速时期,故两地区“已采纳者”占“潜在采纳者”总数比例的差距YB(t)-YA(t)稳定在某一数值。在[t1,t2]时间段内,YB(t)-YA(t)的值始终保持不变,所以两地区的数字鸿沟处于稳定阶段。

③逐渐缩小阶段:

到了ICTs扩散的后期, B地区的扩散程度已趋于饱和,绝大部分“潜在采纳者”已经采纳了ICTs技术,扩散速率变得极慢;而A地区的扩散还没有达到饱和状态,扩散速率要高于B地区。在(t2,+∞)时间段内,两曲线的差值YB(t)-YA(t)逐渐变小,两地区间的数字鸿沟逐渐缩小。

4 结语

首先,不同地区的外部因素差异导致参数α的不同; 其次, 不同地区的内部因素差异导致参数β的不同; 此外,不同地区的“潜在采纳者”总数N、最初使用者数量T一般也不同。所以, 不同地区由于参数α、β、N、T不同, 从而使得各地区ICTs扩散的时间路径函数Y(t)不同,在同一时间点处两地区的时间路径函数值之差就表现出了两地区间的“数字鸿沟”,随着时间的推移,区域“数字鸿沟”会经历逐渐扩大阶段、 稳定阶段、 逐渐缩小阶段, 而区域“数字鸿沟”这种三阶段的演变过程是具有普遍规律性的。因此, 本文的研究结论可以用来解释国家之间、地区之间、城市之间“数字鸿沟”的演变阶段。从全球范围来看,欧洲正处于ICTs扩散的减速阶段,而中国处于ICTs扩散的加速阶段, 所以欧洲与中国之间的数字鸿沟正处在“逐渐缩小阶段”。据测算,2001～2007年中欧之间数字鸿沟指数分别为0.87、0.83、0.80、0.77、0.75、0.74、0.69,呈逐年缩小趋势[19]。从国内来看,东部的上海、北京等地区ICTs扩散正在减速, 而西部的西藏、青海等地区的ICTs的扩散正在加速,所以地区之间的数字鸿沟也正处在“逐渐缩小阶段”,2002～2008年中国地区之间数字鸿沟指数分别为0.59、0.54、0.54、0.53、0.51、0.50、0.44,也呈现逐年缩小趋势[20]。本文研究的现实意义就在于,政府和公众可以根据区域“数字鸿沟”所处的阶段以及未来的演变趋势,采取相应政策和措施来更好地弥合区域“数字鸿沟”。

节能技术的技术划分 篇7

ANSYS是一个多用途的有限单元法分析软件, 可以进行结构线性分析和热分析, 以及对流体、电力、电磁场及碰撞等领域的分析。广泛应用于机械、电机、土木、电子及航空等领域。它将有限元分析、计算机图形学和优化技术相结合, 已成为解决现代工程学问题的有力工具。

随着数值分析方法的逐步完善和计算机运算速度的飞速发展, 整个计算系统用于求解运算的时间越来越少, 而数据准备和运算结果的表现问题却日益突出。划分网格是建立有限元模型的一个重要环节, 也是利用ANSYS软件进行各种分析的基础, 它要求考虑的问题较多, 需要的工作量大, 对不同的模型对象所采用的方法也不一样。重要的是网格划分的准确度和精度对后处理及分析结果将产生直接影响。因此, 对有限元网格划分的技术研究成为必要。本文结合工程实例, 就如何合理地进行网格划分作一浅析。

2 有限单元法的基本思想

有限单元法是处理复杂工程问题的一种数值计算方法, 它将一个形状复杂的连续体分解成为有限个形状简单的单元, 通过离散化, 把求解连续体应力、应变、温度等问题转换为求解有限个单元的问题。在工程或物理问题的数学模型 (基本变量、基本方程、求解域和边界条件) 确定以后, 有限元法作为对其进行分析的数值计算方法的基本思想可简单概括为如下3点:

2.1将一个表示结构或连续体的求解域离散为若干个子域 (单元) , 并通过他们边界上的节点相互连接为一个组合体。

2.2用每个单元内所假设的近似函数来分片表示全求解域内待求解的未知场变量。而每个单元内的近似函数由未知场函数 (或其导数) 在单元各个节点上的数值和与其对应的插值函数来表达。由于在联结相邻单元的节点上, 场函数具有相同的数值, 因而将它们作为数值求解的基本未知量。这样一来, 求解原待求场函数的无穷多自由度问题转换为求解场函数节点值的有限自由度问题。

2.3通过和原问题数学模型 (例如基本方程、边界条件等) 等效的变分原理或加权余量法, 建立求解基本未知量 (场函数节点值) 的代数方程组或常微分方程组。此方程组成为有限元求解方程组, 并表示成规范化的矩阵形式, 接着用相应的数值方法求解该方程组, 从而得到原问题的解答。

3 有限元网格划分基本原则

有限元方法的基本思想是将结构离散化, 用有限个容易分析的单元来表示复杂的对象, 单元之间通过有限个节点相互连接, 然后根据变形协调条件综合求解。由此, 有限元网格的划分一方面要考虑对各物体几何形状的准确描述, 另一方面也要考虑变形梯度的准确描述。网格划分的密度是个重要的问题, 太密则会大大增加计算时间, 但计算精度却不会成比例地增加。这样, 就存在一个最佳网格密度问题, 这个问题往往需要多年工作经验的积累。如果前置处理程序能够自动确定网格密度, 对节省机时的意义非常大。另外, 在进行网格划分时, 对应力集中采用局部网格加密的办法是十分必要的。归纳起来说, 划分网格时必须考虑以下原则:

3.1 网格数量。

网格数量的多少, 直接影响着计算规模的大小, 在一定程度上也影响着计算结果的精确程度。因此, 确定网格数量多少时必须将两个因素综合考虑。

3.2 网格密度。

在结构不同部位采用大小不同的网格, 这是为了适应计算数据的分布特点。在计算数据变化梯度较大的部位, 如应力集中处, 为了较好地反映数据变化规律, 需要采用比较密集的网格。而在计算数据变化梯度较小的部位, 为减小模型规模, 则应划分相对稀疏的网格。

3.3 良好的单元形状。

单元最佳形状是正多边形或正多面体。

3.4 良好的剖分过渡性。

单元之间过渡应相对平稳, 否则, 将影响计算结果的准确性甚至使有限元计算无法计算下去。

3.5 网格剖分的自适应性。

在几何尖角处、应力温度等变化大处网格应密, 其他部位应较稀疏, 这样可保证计算解精确可靠。自适应网格划分是有限元分析中网格划分的主要思想方法之一。自适应是一种自动近似的技术, 程序可以自行减少由于网格划分不当引起的误差, 而不需要人为地指定单元的大小。自适应有限元分析的最基本思想就是通过事后误差估计, 对计算结果误差较大的区域进行局部网格优化。自适应有限元分析的网格划分, 要求不仅在生成初始网格时能完全自动有效, 而且应具有极强的、面向整个分析域的网格控制能力和局部网格修正能力。并且进行自适应有限元分析有一个非常重要的前提条件, 就是能在任意的几何分析域内产生任意密度分布的网格。

4 网格划分实例分析

在网格划分时, 首先要考虑的是模型的网格数量。网格数量的多少将影响计算结果的精度和计算规模的大小。一般来讲, 网格数量增加, 计算精度也会有所提高, 但同时计算规模也会增加。ANSYS软件规定了模型的最大节点数目以限制其计算模型。所以在确定网格数量时应权衡2个因数综合考虑。

图1中的曲线表示结果中的唯一随网格数量收敛的一般曲线, 曲线2代表计算时间随网格数量的变化。可以看出, 网格较少时增加网格数量可以使计算精度明显提高, 而计算时间不会有大的增加。当网格数量增加到一定程度后, 再继续增加网格时精度提高甚微, 而计算时间却有大幅度增加。所以应注意增加风格的经济型。

下面通过对某直齿圆柱齿轮的有限元网格划分来进一步浅析ANSYS网格划分技术。该直齿圆柱齿轮模数为1, 齿数为16。齿轮材料为45钢, 其密度为8.03×103kg/m3, 弹性模量为193GPa, 泊松比为0.3。将该齿轮在UG软件中进行三维参数化建模, 建模完毕后通过*.igs格式文件导入Ansys软件中, 导入后的有限元模型如图2所示。

在进行网格划分时选择计算单元类型是Solid Tet 10node92 (SOLID92) 。Solid92是三维10节点四面体结构实体单元, 在保证精度的同时循序使用不规则的形状, Solid92有相容的位移形状, 适用于曲线边界的建模。每个节点有3个自由度:沿结点X、Y、Z坐标方向的平动;Solid92有塑性、蠕变、应力强化、大变形和大应变的功能。通过适当的参数设置, 整个直齿圆柱齿轮被划分成144731个实体单元, 直齿圆柱齿轮有限元网格模型如图3所示。

5 结论

ANSYS网格划分功能十分强大, 它不但具有智能网格划分、人工控制网格划分、映射、扫掠、拖拉网格划分等功能, 还具有强大的网格检查及修改功能。有效、合理地进行网格划分是获得高精度结果的保证, 为此, 在熟练应用该软件功能的同时, 结合工程实际, 不断总结掌握网格划分的方法、技巧是十分有益的。

摘要：首先探讨了有限元法的基本思想和有限元网格划分的一些基本原则, 结合实例阐述了ANSYS有限元网格划分的方法和技巧, 指出了采用ANSYS有限元软件在网格划分时应注意的技术问题。

关键词：ANSYS,有限元,网格

参考文献

[1]杨小兰, 刘极峰, 陈旋.基于ANSYS的有限元法网格划分浅析[J].煤矿机械, 2005 (1) .

[2]王明强, 朱永梅, 刘文欣.有限元网格划分方法应用研究[J].机械设计与制造, 2004 (2) .

[3]马霄.ANSYS的网格划分技巧[J].矿山机械, 2004 (5) .

[4]许尚贤.机械设计中的有限元法[M].北京:机械工业出版社, 1992.

节能技术的技术划分 篇8

有效热储层是指具有一定埋深、具有一定厚度、富含地层水、具有较高地层温度,可保证地层水开采到地面时井口温度保持在40—60℃之间的,即具有商业应用价值的含水砂岩层。识别有效热储层是进行地热田研究最为基础和核心的一步。只有将有效地热储层识别出来,才能获取有效热储层物性参数,进而才能计算其井口温度、产能及其所富含的资源量。因此,利用测井资料进行有效热储层研究是地热田研究关键环节之一。经研究表明松辽盆地是一个大型中低温地热田,广泛开展热储层的识别与开发技术,对整个松辽盆地的地热开采将具有巨大的经济价值和重要的社会意义。

1 有效热储层的识别

1.1 有效热储层的定性识别

有效热储层识别的核心就是将有商业价值的热储层与其它岩层或储层区分开,将有效热储层与油、气储层区分开,因此识别热储层的第一步工作是将油、气层与水层划分开来。

由于油、气、水三种流体的物理性质不同,在测井曲线上的响应不同。因此,依据这些特征,结合测井曲线的电性特征可定性地划分出热水层。

典型热水层是指埋深大于900 m,岩性较纯,无油气显示,厚度较大的渗透层,它具有以下特征:自然电位异常幅度大(岩质纯、渗透质好、厚度大的标志),在砂泥岩剖面上,一般SP异常幅度大于油层;深探测电阻率小;相对于油层电阻率小,通常情况下计算的含水饱和度,Sw=100%;明显的增阻侵入(Rxo>Rw)。

一般情况下,典型油气层具有深探测电阻率增大(一般为水层3—5倍以上),一般为减阻侵入;对于气层,声波测井还会出现“周波跳跃”及中子孔隙度降低、体积密度减小等特征。

结合以上特征,可定性地划分出油、气、水层,并把典型水层和含气水层作为可能的热储层。对松辽盆地近50口密闭取心井有效地热储层的电性特征进行研究和统计,给出了该区热储层的电性特征。松辽盆地热储层的岩性以灰色含水粉砂岩、灰黑色泥质粉砂岩、灰绿色含水中细砂岩为主,少数含钙,并可见介形虫化石。其总体电性特征表现为:微电极中到高值,存在较大幅度差;地层真电阻率较低,显示良好水层特征;自然电位具有明显负异常显示,表现地热储层良好的物性特征;井径曲线上显示出缩径特征;自然伽玛为中低值;声波时差具有由上至下逐渐增大的趋势。岩性密度呈现低值;中子孔隙度呈现中高值。因此,好的热储层应该是具有良好物性,并且是具有高时差,低密度、高中子孔隙度、中低电阻率,自然电位负异常等电性特征的含水砂岩层[1]。储层的电性特征也是定性判别热储层的重要依据。

1.2 有效热储层定量识别

1.2.1 地层温度下限标准

考虑到地热水层被射孔后开采至地面会有一定的温度损失,并结合具有商业价值热水的井口温度的要求,热储层的地热水温度必须达到40℃以上[2],在松辽盆地热储层的埋深必须达到900 m以下。

1.2.2 产能的下限标准

关于商业价值热水产能界限的划定,目前没有可以参照的标准。依据林甸和东风地区地热研究经验[3,4],并考虑到不同的目的层热储埋深、物性特征、产能以及开采至井口时温度损失状况,制定了一个基本标准。对于泉三段,单位厚度砂岩日产水量达0.5 m3作为有效热储层。对于泉四段为1 m3。对于青二、三段单位厚度砂岩日产水量达2 m3时作为有效热储层。对于姚家组单位厚度日产水量为2.5 m3作为有效热储层的产能下限标准。

1.2.3 砂层厚度的下限标准

热储层厚度下限标准的确定,不仅考虑产能因素外,而且还考虑了测井资料的垂向分层精度和将来射孔或其它测井方法的施工难度。对于国产测井系列,基本上是大于1 m时才进行分层,此时微电极具有较高的幅度差;电阻率曲线分层明显;自然电位存在明显异常;自然伽玛曲线显示低值;声波时差也有分层显示。所以,在热储研究中,把1 m作为有效热储层厚度的下限标准。对于CSU测井系列和EXCELL 2000测井系列如遇到高孔渗层可以适当减小厚度的下限标准。

1.2.4 物性下限标准

由根据关键井的岩芯分析资料做出不同目的层的有效热储层孔隙度及渗透率与热储水层的交会图,确定出热储层的物性下限标准(见表1)。

1.2.5 电性下限标准

我们根据区内50口密闭取心井的试油资料选取研究区73个热水层点,建立了有效热储层识别电性图版。确定出松辽盆地有效热储层的电性下限标准为:MSFL为8 Ω·m、RLLD为6Ω·m。

综上所述,有效热储层的识别下限标准见表1。

2 有效热储层的划分

2.1 利用关键井求取电性标准后进行划分

① 根据确定的地层温度、砂体厚度、产能、物性下限值,首先在关键井(层段)上利用岩心资料判别、划分出所有有效热储层。

② 按有效热储层统计相应的测井值。

③ 以不同类型水层为样品点,分别作各类水层与其相关的测井值的交会图,获得划分有效热储层的电性标准。

④ 利用关键井所确定的测井电性标准,直接在非关键井测井曲线图上直接划分有效热储层。

2.2 根据测井数字处理成果解释进行划分

根据区域所求出物性下限值,并参照测井数字处理成果图上的砂体厚度、流体性质,地层温度(在没有地温曲线,可依据区域的地温梯度进行计算)等项参数直接在数字处理成果图上进行有效热储层的划分。

2.3 在有效层中扣除夹层

在一个解释的有效热储层内受测井分辨率的限制,经常需要进一步扣除层内的一些薄层或非有效层,以满足一定级别储量计算精度的要求,扣除这类夹层的方法主要是利用关键井的曲线资料,建立各种层内的非有效的电性回返标准,逐层扣除。因此,采用微球回返程度来扣除热储层中的泥质夹层。

依据以上原理,编制了有效热储层识别划分及夹层自动扣除程序,进行计算机自动判别处理和定量识别。

3 应用实例

该项技术作为成熟技术被广泛地应用到大庆林甸地区、东风地区、杜尔伯特地区等七个区块的地热研究当中,取得了显著的效果[5,6],到目前为止,发现了特大型低温地热田一处,具有商业价值的地热区块4处;共研究地热储层探井500余口,部署具有商业价值的地热井如林热1井、萨热1井等共8口,共创造社会经济效益数千亿元。并在松辽盆地的大庆地区建立地热示范区。单井地热采暖达10—15万平方米,单个地热采暖区50—100万平方米;在已开发的地热田建立生产回灌系统,使地热被广泛地应用到取暖、洗浴、养殖等方面,极大地拉动了地方经济的发展。地热正作为一种清洁、高效、环保的新型能源,日益受到人们的广泛的关注和重视。

4 结论

(1) 测井资料具有信息量大,连续性强,分辨率高等特点,因此,依据热储层的电性特征标准,利用测井资料可以定性和定量识别和划分热储层。

(2) 由于测井资料具有数字化信息特征,通过建立一套热储识别标准,利用计算机技术,自动识别、划分热储层,该技术具有高效、快捷、易操作等特点。

(3) 研究实践表明,利用测井资料进行热储的识别技术研究是地热田研究必要的手段和关键技术之一。

摘要：给出了有效热储层的定义。建立了利用测井资料进行有效热储层定性和定量识别与划分方法,并依据松辽盆地有效热储层分布情况,建立了有效热储识别下限标准。应用计算机技术对松辽盆地进行了有效热储层的识别与划分,经研究实践表明有效热储层识别原理和方法是正确的、是可行的,为进一步研究地热储特征提供了重要依据。

关键词：松辽盆地,有效热储层,测井资料,下限标准

参考文献

[1]曹阳,施尚明,李雪英,等.地热资源综合评价方法.测井技术,2000;24(增):511—514

[2]施尚明,孙小洁,于清华.松辽盆地林甸地区地温场特征.大庆石油学院学报,1998;22(4):77—79

[3]申家年,孙小洁,刘海钧.地热水井井口温度的计算.大庆石油学院学报,1998;22(4):83—85

[4]张树林,施尚明,郭升.松辽盆地林甸地区热储水的补给及其水动力条件.大庆石油学院学报,1998;22(4):80—82

[5]施龙,李自安,施尚明.松辽盆地杜蒙地区地热田的形成及资源量.大庆石油地质与开发,2004;23(3):26—28

节能技术的技术划分 篇9

沉积地层的任何物性参数的变化总是反映在地震道波形形状的变化上。Stratimgic的分类处理就是基于地震道的形状变化情况。它是将地震数据样点值的变化转换成地震道形状的变化, 首先划分出几种典型的形状, 然后每一实际地震道被赋给一个非常相似的模型道的形状, 模型道的计算是采用神经网络的模式识别能力来完成的, 他是根据每道的数值对地震道形状进行分类, 也就是划分地震相。自组织神经网络是一种具有自学习功能的神经网络, 由两层组成。输入层中神经元在一维空间中排列, 而输出层的神经元可以是多维的, 并且输出节点与邻域的其它节点广泛互连。神经网络在地震层一段内对实际地震道进行训练, 通过几次迭代之后, 神经网络构造合成地震道, 然后与实际地震数据进行对比, 通过自适应试验和误差处理, 合成道在每次迭代后被改变, 在模型道和实际地震道之间寻找更好的相关, 从而得到地震相平面分布图。

2 应用实例

下面是Stratimagic软件划分地震相技术在伊通地堑波太地区的应用实例。

波太地区位于伊通盆地岔路河断陷的波泥河子-太平凹陷内, 自下而上发育双阳组、奢岭组、永吉组、万昌组、齐家组6套地层, 区内有探井6口, 只有一口井在双阳获少量油流。研究中对双阳组、奢岭组、永吉组、万昌组地层分别进行了研究。下面仅以奢一段为例进行说明。

2.1地震相特征

2.1.1剖面特征

根据地震剖面的内部反射结构、外部反射形态以及反射同相轴的振幅、频率等信息, 可以在奢一段地层划分出两种剖面地震相:

(1) 中低连续、中高频、弱振幅、平行-亚平行席状地震相 (图1) ;

是由一组近似平行的地震反射同相轴构成, 与上下反射层呈平行接触关系, 以连续性中等、低频、弱振幅、亚平行反射结构为特征, 反映了在一个沉积区域内相对稳定的、沉积水动力能量较低的沉积相组合, 主要分布研究区奢岭组地层中。从钻井揭示的结果看, 岩性为深灰色泥岩, GT曲线呈微齿状, RT曲线平直。一般反映深湖、半深湖沉积环境。

(2) 中低频中强振幅杂乱楔状地震相 (图2) 。

是由一组向湖盆边缘厚度加大、向湖盆中央减薄、呈收敛的地震反射同相轴构成, 内部为低频杂乱地震反射。楔状代表一种快速、不均匀下沉作用, 往往出现在同生断层下降盘、大陆斜坡侧壁的三角洲、浊积扇和海底扇中, 是陆相断陷湖盆最常见的地震相单元。

2.1.2平面特征

平面地震相的研究使用stratimagic地震相划分软件 (图3) 。

3 沉积相特征

结合地震相、钻井资料分析结果, 将地震相图转换为沉积相。奢岭组沉积时期, 为伊通盆地凹陷发展阶段, 水体继续加深, 本区整体处于半深湖-深湖沉积环境, 工区中部可能发育一西部物源的大型水下扇体, 工区南部和北部靠近西北缘均发育小型近岸水下扇体, 该区域西南方向物源可能仍然占主导地位, 东北方向物源不发育 (图4) 。

4 储层分布及有利目标

总体上分析, 西北缘的近岸水下扇是储层发育区, 有利于油气的聚集成藏, 目前已经有一口探井获得工业气流;其余基本属于扇三角洲前缘相带, 来自西南物源的扇体在古地貌所形成的重力作用下, 搬运已达湖对面斜坡部位, 在扇端部位可形成上倾尖灭, 有利于油气的聚集成藏, 由于临近波太生油凹陷, 应是岩性油藏形成的有利位置。

5 结论

随着三维地震勘探技术日益提高和计算机技术越来越发达, 地震相分析技术以其自身的特点得到了广泛的应用。它是研究目标地区沉积的物源方向及其演化的有效手段, 是研究储层砂体位置及其特征的好方法。利用地震相分析技术和构造解释相结合更是研究有利勘探圈闭目标的有效方法之一。

参考文献

[1]凌云研究小组, 地震属性解释研究, 2003