优化调控系统（精选10篇）
优化调控系统 篇1
随着社会的发展、时代的变迁, 当经济越来越繁荣时, 作为先行军的供电行业也发生着巨大的变化, 从之前的全市仅曲指可数的几个变电站, 发展到现在的几个运维所, 数十个变电站, 对调控人员的技术水平和调控系统的工作能效 (能力、效率) 的要求也越来越高。调控人员掌握的知识是软实力, 但辅助的调控系统能效确是必要的硬条件。在调度监控一体化的新形势下, 当变电站越来越多, 每秒上传的数据越来越庞大, 仅仅只是收取信息的系统已远远无法满足要求, 但什么样的系统才能更好的提高调控工作的效率呢?
我认为这样的系统至少需要满足这些条件:
1) 前台人机交互、使用———明了化、简单化、共享化;
2) 后台程序采集数据、统计分析———复杂化、智能化。
首先, 作为监控全网信息、调度全网潮流、维护电网稳定的调控人员, 我们更重要的任务是如何在大量的信息中找到关键点, 提前发现设备的异常。为了使人员更快地熟练掌握调控系统, 它的文字表述要像杜甫的诗一样通俗易懂, 人机交互过程还要像windows系统一样简单方便, 不同的系统之间还能实现信息资源共享。尤其是人员的日常遥控操作, 要在共享原有的视频监控系统的资源前提下集中体现。当遥控开关、刀闸等一次设备后, 通过查看现场实际设备状态指示是最直接、可靠的方法。此时, 若遥控到位后, 在调控系统上直接打开该间隔画面, 远比在另外的视频监控系统画面中寻找到该间隔再点击查看, 要更快、更无误。同时遥控的情况, 也应能够直接从监控机中导出到日常记录系统上, 从而使调控人员能把精力更多的放在保证电网的安全与稳定运行上。
其次, 后台程序在满足可靠性的条件下, 除了收取变电站的数据信息外, 还要能够将数据进行统计, 作更深入的分析。
一、复杂化
指的是在采集遥测、遥信、遥调、遥控的数据基础上, 还要完善一、二次设备的基础信息。
为便于未来日渐繁多的变电站管理和更好的进行事故处理, 个别站存在特殊点时, 可以在该站的主画面提供如下信息, 例如:
1) 区别与常规站的备自投投入方式;
2) 线路上标注:是否接有重要用户、小电源、冲击性负荷等。尤其是事故处理时需要优先恢复供电、限荷时需要优先考虑供电的重要用户。
二、智能化
一方面, 对于某些常规情况需要执行的操作, 则由调控系统自行判断、执行, 仅当有异常时提出。例如:当并列的主变存在档位不一致时, 系统应自动调节到档位一致, 仅当无法实现时, 才提示监控员进行干预。又如:对于某些开关在不同运行方式下, 具备不同保护定值区时, 当涉及到的开关状态发生变化后, 系统自行检测采集到的当前定值区号, 并核对该定值区下相应的开关状态是否满足要求, 若存在差异, 则发出报警。
另一方面指的是系统可以通过预先设定方案, 便于在发生事故时, 进行更高效的处理, 保证供电的服务质量。
对线路停电期间、或者保供电期间, 若发生跳闸事故时, 会造成大面积停电或较大影响的情况, 可以预先事故演习, 并将正确的事故处理的指令设定在系统中, 当判定的变电站达到相应的条件时, 就发出提示。界时, 只要调控员一个命令, 就可以根据已拟写好的程序自动控制。以3条馈线, 1个主变为例, 若发生全站失压, 仅断开失压开关的下令、复诵和操作完毕后的汇报时间, 就至少需要3分钟, 更不提在系统上遥控开关时需要对逐个间隔进行确认、操作所耗费的宝贵时间。又如:当接地且需要试拉馈线时, 系统首先自行将该段还在运行的电容器退出, 然后根据之前设定的失地时的试拉馈线次序表, 逐一控制, 直到找到失地点为止。
甚至, 在上面的基础上, 我们还可以更近一步———通过不断的记忆、学习某些特殊情况下的电量数据, 形成分析库, 根据得出的结论, 进行模拟判断, 在实施之后, 还要验证效果, 为下一次的操作提供依据。以上面的例子来说, 在查找到失地点后, 还要统计并分析出相应时间内, 失地次数最多的馈线, 在下次出现类似情况时, 告知、建议调控人员可以优先试拉该线路。
该功能对于AVC系统 (电压无功控制系统) 尤其重要。当系统检测到一段时间内出现电压不平衡时, 由于此时电压波动较为严重, 若还在AVC控制周期内, 易发生反复下发相反策略的情况, 所以只要发出提示即可, 待系统恢复正常后, AVC再根据常态下的规则对全网的电压、无功进行控制。又如:对于某些地区的枢纽站, 它的一动一静都会影响全地区所有变电站的无功和电压分配, 若无功经常越上限, 但电压又会越下限时, 可以跟踪每次不同容量的电容器投切或主变调档后的全站功率因素、该段电压变化, 在以后的调节中, 逐步做出相对最合适的选择。
本文仅是提供简要的分析优化提高调控系统的能效方案, 希望能为各位同仁的工作带来便捷, 能更好的保证电网的稳定运行, 为社会发展带来助力!
摘要：本文主要阐述如何优化提高调控系统的能效, 来更好的提升调控工作的效率, 保证电力的安全、可靠、稳定运行。
关键词：调控系统,事故处理
参考文献
[1]张超, 李六富.浅谈电力调控监控业务[J].科技风, 2012.
[2]石承真.电力调度自动化系统的优化方法[J].金田, 2013.
[3]陈长清, 李永康.基于图形平台的电网调度运行系统设计与实现[J].电力系统及其自动化学报, 2012.
[4]张文鹏.浅谈电力调度运行中的安全控制性[J].华章, 2010.
优化调控系统 篇2
关键词：调控员；调控一体化；培训现状；方案拟定；效果评估
一、调控员培训现状及需求分析
（一）调控员培训现状分析
随着调控一体化建设工作的推荐，调控员的培训也相应而生。目前调控员的培训主要是有两种：未脱产培训和脱产培训。
1、未脱产培训主要是在生产场所采取集中培训、自学、师带徒、现场实习等方式。这些方式有利于及时迅速弥补工作上的技能薄弱点、知识盲点，节约时间，不会产生工学矛盾等问题。但是缺乏系统性知识的培训，缺乏对新岗位的全面到位的认识，对电网来说就是点到面思想上的一个转变，容易留下薄弱隐患。
2、脱产培训主要是将监控员和新员工集中起来，按时间节点进行系统性理论知识讲解和技能训练，并按阶段进行考核。对于一个新的岗位，比較全面集中的培训至关重要。
（二）调控员培训需求分析
1、在电网调控一体化的管理模式下，我局管理模式为“地区调控一体化型”就是将监视、控制业务高度集中并与调度业务相融合的电网运行管理模式。调控一体化运行业务主要工作如下：1）接受和执行上级调度指令；2）进行本地区电网变电站的运行监视及远方操作；3）调整所管辖电网的电压、潮流；4）调度管辖范围内设备运行操作；5）指挥调管范围内的异常及事故处理。
2、调控一体化调控员岗位技能：1）基本技能：规范使用调度术语，严格执行电力调度相关法律法规和正确执行调度管理规程，对所辖电网的运行工况能进行正确分析判断，熟练的使用相关调度系统的应用软件工具。2）电网监视技能：正确使用监控系统，对电网正常工况进行监视和判断，对电网异常及故障进行监视判断；3）电网调控一体化技能：及时准确进行电网电压频率调整，对电网潮流进行合理控制，进行电网经济运行调度；4）调控操作技能：正确进行输变电设备投运及停运操作，及时发现并处理电网异常情况及电网故障。
3、在现有模式下地区调控一体化的调控员是由监控中心监控员和调度中心的调度员组成的，以上监控员和调度员都不能完全掌握上述各项技能要求，因此，必须加强调控一体化调控员的岗位技能培训及必须具备调控一体化运行业务必备的工作技能，才能满足调控一体化的运行工作要求，从而真正实现调控一体化，所以只有在知道培训对象的培训需求是什么的前提下，才能做好培训工作。
二、培训方案的拟定
（一）培训目标
1、首先在整个培训过程中，要有一个明确的培训目标，而培训目标和培训需求是紧密联系的，只有通过对调控员进行培训需求的现场调研，组织培训的人员才能准确掌握调控人员的能力现状和培训需求，制定出有针对性和时效性的培训方案。如果不能满足学员的培训需求，只是为培训而培训，不仅浪费人力物力，而且还会使受培人员产生情绪抵触，这样的培训毫无意义。
2、监控人员具备一定的变电运行工作经验，对地区内变电站的现场设备及信号释义比较了解，但是缺乏对电网的认识、电网事故的分析判断和处理能力。需要加强电力调度方面知识以及电网事故处理能力等的学习。
3、在新的调控一体化模式下，需要把个专业的知识、技能进行融合，在值班时做到运用自如。
（二）培训内容的设定
一名调控员的培训阶段可分为实习培训阶段、在岗培养阶段及管理提升阶段，根据不同培训阶段需要达到的培训目标，制定出科学、合理的培训计划，突出学习侧重点，建立个人培训档案，密切跟踪培训效果。现针对调控员实习培训阶段的学习，制定出有针对性的培训计划，培训内容包括电力调度法律、法规、规程及相关文件学习，电网调度运行操作、电网异常及事故处理、继电保护及自动装置相关知识、变电站信号释义分析处理、设备缺陷处理、调度实作业务学习。
1、电力调度法律、法规、规程及相关文件学习部分，该部分主要学习电网调度管理、运行操作、事故处理等方面的理论基础。由于调控员的人员组成机构差异，监控员和新员工网架意识薄弱对电网运行方式、异常和事故分析上往往没有一个面的概念，只局限于将关注点放在运行设备上，而忽略了一次事故对整个电网系统稳定和运行方式的影响。通过对电网调度知识系统的学习，有助于对电网不熟悉的学员建立起电力系统网络的概念和思维，并结合电网实际情况做到学以致用。
2、电网调度运行操作部分，主要掌握电网运行操作规定及相关规定；学习填写调度操作指令票和指令记录；涉及电网调度的所有标准术语；电网倒闸操作、监控倒闸操作等技能并进行操作时信号监视、处理练习。填写调度操作指令票和指令记录是调控员必备的一个基本技能，作为调控员必须具备该技能，以此来提高自身事故处理的整体能力。
3、电力系统异常及事故处理部分，主要学习电网事故处理原则及流程；线路、主变、母线、发电机、断路器异常处理原则；系统频率异常、系统解列事故、系统振荡事故、通讯中断事故处理原则；根据电网实时运行方式、潮流情况开展反事故演习。电网事故处理也是调控员的基本技能之一，我们只有在建立理论知识的基础上，结合实际进行不断的事故反演，才能有助于提高调控员处理事故的应变能力和综合能力。
4、继电保护及自动装置相关知识部分，主要学习各变电站保护配置情况；保护原理、保护定值单定值含义，安全自动装置原理及配置情况，典型继电保护动作情况分析；熟练掌握保山电网继电保护定值配置情况及安全自动装置配置情况；熟悉保山电网低频减载方案、事故拉闸序位表及超计划用电等。该部分的讲解重点是原理讲解，结合保护说明书、保护定值单、故障录波分析报告等技术资料分析讲解保护动作过程。通过该部分的培训学习，有助于提高调控员进行事故处理、异常信号分析能力。
5、变电站信号释义分析处理部分，主要通过学习各保护装置、测控装置信号的含义及分类原则，变电站一、二次设备信号的发信原理及传输理论进行分析判断，对变电站一、二次设备正常运行是否有影响。是否需要对调管设备进行停电和消缺处理等等。在日常信号监视工作中，由于通信问题导致的误报信息和漏报信息，经常会干扰到调控员对信息的准确判断，最终会导致事故的扩大。而大部分的通信问题都能通过异常信息进行简单判断，我们只有学习信号传输的自动化基础知识，有助于更好的掌握对变电站信号的监视。
6、设备缺陷处理部分，主要学习缺陷处理流程，从接到缺陷到处理结束整个过程调度员应采取的手段及控制措施，覆盖面应包括各类发、变电设备，历年来保山电网内发生的缺陷。通过对这部分的学习，使调控员充分掌握整个设备缺陷的处理过程，设备缺陷发生时表象是什么，通过监控后台所发的信号，我们应该怎样去理解，信号和保护及设备状态有那些必然的联系等等。作为调控员都应该去对这些问题进行深层次的思考，而不是现场报上什么，我们就接收什么，要懂得去筛选、追问更深层次的原因，从而做到心中有数。在需要对系统电网设备进行倒闸操作时才能做到有条不紊。设备缺陷也不会因为而放过，甚至将其扩大。
培训内容各模块知识主要针对的培训对象如图所示
（三）从图表上来看对于监控员来说，我们的培训计划的侧重点，应该按照副职调度员的培养方向，进行调度知识系统的学习和训练，弥补监控员应会上的不足。对于在岗调度员来说应侧重于变电站现场设备的熟悉、變电站信号释义的培训及电网事故处理能力的加强。而实习期满的新员工，应全面对变电站一、二次设备及调度知识进行系统学习。从培训对象的不同考虑，有侧重点的进行学习计划的调整，真正的做到提升技能而培训，而不是一味的为了培训而培训。
三、培训实施
（一）在培训实施阶段，我们要思考的是要通过怎样的一种方式、培训氛围或者说是培训的手段，而来达到一个好的培训效果。使大家对参与培训心理不那么抗拒，而是抱着应该学、把它学好，做到学以致用的一种心态，积极的参与到培训中去。
（二）在设定的培训内容中我们可以把它分为两方面，一方面是理论知识的学习，一方面是基本技能的练习。在理论知识方面，例如继电保护知识培训、电网调度基本知识等，我们可以采取自学、集中培训、师徒结对、知识分享、知识比武等多种形式开展培训；在基本技能的练习方面，例如电网倒闸操作、电网异常和事故处理模块，我们不仅可以通过集中培训的讲解，还要借助一些技能平台，例如建立一个防真的培训系统，在仿真培训系统上，集调控员、变电站运维人员、电厂运行人员等角色扮演，根据各种现象、参数变化在逼真的仿真系统上对事故状态下的信号分析和处理判断。在没有技术支撑的基础下，我们也可以通过桌面演习的方式，通过分配不同角色，各自扮演好自己角色，以出题的形式反复的进行事故演练。有助于调控员熟练掌握电网的各类事故和处理原则。还可以通过技术比武，进行有奖励的比赛，以赛促学。
（三）在现有模式下，由于一部分的调控员仍在上监控班，所以脱产培训不符合实际工作开展，所以采取的是未脱产的培训，存在的难点是现有条件下调控员培训均为占用休息时间进行，且无法做到一次性集中，即使分两次培训也难以做到所有人全面覆盖。这就会导致知识传递的不及时，进度滞后，知识点的脱节等问题的暴露。
（四）现就培训实施过程中采取哪些培训方式，使培训即能按照培训计划的时间节点开展，做到知识点的全面覆盖，也能做到有趣，大家积极参与，从而有显著培训效果。现就以下培训方式的开展的优点和缺点进行探讨。
（五）集中培训，就是将受培人员按照培训计划时间，集中起来以讲授法的形式，通过培训师语言表达，系统地向受训者传授知识期望，这些受训者能记住其中的重要观念与特定知识。优点是有利于受训者系统地接受知识，容易掌握和控制学习的进度。缺点是讲授内容具有强制性，学习效果易受培训师讲授的水平影响，学过的知识不易被巩固。
（六）实际操作的培训 ，可以利用防真系统在该系统上设定与工作环境现状相符的培训环境，根据自身的角色定位，接受犹如亲临现场的培训，通过对各种可能发生的情况，进行不断的演练，从而来提升自身面对问题和解决问题的能力。缺点是需要一个强大的技术平台来支撑此项工作的开展。
（七）综上所述是我们在开展培训中常用到的培训方式，对于不同的培训内容选择一种合适的培训方式，将对培训的实施达到事半功倍的效果，也会在培训效果中有所体现。
四、培训效果评估
（一）培训效果评估是整个培训过程至关重要的环节，决定着培训开展成功与否。培训评估不仅仅是通过采取问卷调查的方式开展，还可通过对培训的理论知识、技能考核，技能比武等形式开展，理论知识、技能考核以及技能比武，都是对培训效果的间接反映。
（二）在培训的实施过程中，我们可以通过对每个模块的学习进行时间节点的考核，然后对整个大的培训阶段的完成，开展这个阶段的技能比赛或者是知识竞赛，由培训组织者，来制定比赛的方案和比赛具体内容，本着人人参与的原则，进行有奖励的比赛。做到以赛促学，加深知识点的学习和掌握。
五、培训激励制度
（一）培训激励制度的目的是强化培训结果，提高学习积极性，建立我们内部的培训师资队伍，完善班组的培训管理模式，使班组的培训工作能蒸蒸日上。
（二）建立班组内部的培训激励办法，通过制定相应考核原则、激励方法，对每个培训阶段取得优异成绩的学员，进行物质或者其他的奖励。班组内部的培训激励办法，也可以和调控组绩效管理办法挂钩，对于在培训过程中取得优异成绩的给予绩效的加分，反之按规定进行扣分。
六、结束语
随着南方电网“调控一体化”体系建设的推进，调控员的能力提升迫在眉睫，建立合理并且有效的培训机制，使新入职的调控员和现有的调度员都必须掌握应知应会的系统知识和事故处理等的系统培训，并且按阶段进行考核，做到有奖有罚，促使大家积极的学习，并做到学以致用，成为一名合格的调控员。本文所述的调控员的不脱产的培训方案是根据我局的运维模式、培训人员的培训需求而制定的，具备一定的针对性和实效性，目前我局调控员的培训就是按现在的培训方案进行培训，培训效果显著。
参考文献：
[1]南方电网调控一体化建设指导意见.南方电网安监，2014.
[2]云南电网调控一体化建设总体工作方案.云南电网系统，2014.
[3]云南电网保山供电局调控一体化试点实施方案.保电系统，2014.
电力调控运行系统的优化方法研究 篇3
当前, 电力企业在发展的过程中, 为了满足社会对电能的需求, 不断提升供电质量, 逐渐扩大电网建设的规模, 积极地将电力调控运行系统进行了应用, 以在确保电网经济安全且可靠运行的同时, 提升自身的经济效益与竞争实力, 实现自身的稳健发展。但是, 在实际应用调控系统的过程中, 一系列问题的呈现促使电力需要以科学的方法来实现对该系统的优化与完善, 以适应当前电网智能化发展需求, 充分发挥出这一系统的作用与价值。
1 电力调控运行系统的作用与应用现状
1.1 作用
电力系统结构复杂, 在实际运行的过程中, 要想确保各环节的稳定可靠运行, 以提升供配电质量, 就需要强化对整个系统的监管与控制, 而随着信息技术的不断发展, 智能化与自动化技术的应用为该项工作的开展提供了技术基础。电力调控运行系统的构建与应用能够为实现对各环节的设备运行的情况进行实时监控与调度, 通过相应的调度平台, 调度人员能够直观且全面地掌控电网运行的状态, 以科学决策的及时制定与落实来规避运行安全故障风险隐患, 进而提升电能质量并确保电网的安全稳定运行。而为了满足当前社会对电能的需求与要求, 电力企业不断扩大了电力系统的建设规模, 相应的运行操作系统也随之变得更加的复杂, 因此, 要想确保电力系统的安全可靠运行, 就需要针对电力调控运行系统进行不断的优化与完善, 以充分的发挥出该系统的作用。
1.2 应用现状与所呈现出的问题
1.2.1 现状
从目前国内电力行业的发展现状看, 针对电力运行系统, 当前主要以统一调度、分级管理的方式来进行管理, 对于电力企业而言, 进一步提升电力系统调控管理的水平, 并确保相应的调度人员的专业能力素质能够满足实际工作之需, 实现规范且专业的操作, 能够为进一步提升调度质量、规避人为故障问题奠定基础, 进而保证整个电力系统实现安全可靠的运行并提高供电质量。基于电子信息自动化技术的应用, 促使电力调度逐渐实现了智能化, 通过相应自动化调度平台的构建, 能够以实时监管的落实与故障预处理措施的制定来全面确保电网的安全运行, 通过调度方法的优化提升了电力企业的供电质量。但是, 在此过程中, 电力调控运行系统的应用依旧呈现出了一系列问题, 亟待解决。
1.2.2 所呈现出的具体问题
第一, 尚未给予相应管理工作以充分重视。在实际应用这一系统的过程中, 电力企业将工作的重心放在了完善应用上, 进而忽略了对这一系统的管理, 在实际践行的过程中, 基于传统粗放型管理理念下, 并未实现管理职责的明确落实, 且尚未针对相应的技术操作人员进行完善的培训, 致使因管理缺位导致系统因人为因素而引发故障问题;第二, 相应管理制度体系不完善。基于调控运行系统应用实践时间尚短, 进而尚未针对相应管理工作实现完善制度体系的构建。由于管理制度的不完善导致调度操作不规范, 相应系统的作用被弱化, 难以确保电力系统实现安全可靠运行;第三, 现有技术人员能力素质偏低。要想确保这一系统作用的充分发挥, 就需要相应技术人员实现运维管理工作的完善落实, 而因技术人员的专业能力水平不足, 加上个人素质偏低, 导致难以实现对调度系统的完善应用与管理维护, 调度运行系统故障隐患的存在导致整个电力系统运行的安全可靠性难以得到有效保障。
2 优化电力调控运行系统的方法
2.1 针对调度运行系统进行优化与完善的措施
整个调度运行系统的功能较多且结构复杂, 在实际进行优化与完善的过程中, 需要在明确相应优化原则的基础上, 对相应的设计目标与系统构架进行有针对性优化措施的落实。
2.1.1 相应优化原则
首先, 遵循开放性原则。指的是要以开放性为原则, 确保调度系统能够与其他系统间实现信息的高度共享, 并将信息冗沉与产生冲突的几率降至最低, 进而为提高系统的兼容性, 并实现信息的有效应用奠定基础。其次, 实用性。指的是在进行优化的过程中, 要确保优化升级后的系统具备良好的实用功能, 这就要求在实际践行的过程中, 要基于原有系统的基础上, 结合现阶段电力企业实际发展之需, 实现资源设备的完善应用, 以在降低成本投入的同时, 提升系统的安全性, 为相应管理与运维工作的有效开展奠定基础。最后, 实现系统的可拓展性。这是基于当前信息技术的不断发展, 为了确保这一系统能够实现可持续应用, 以降低总体投入的同时提升电力企业的经济效益, 就需要遵循系统可拓展性这一原则, 确保系统具备良好的适应性, 以满足技术更新升级的需求。
2.1.2 在设计目标与系统构建上的具体优化对策
首先, 在设计目标上。需要秉持经济性的原则, 将系统优化的成本降低最低, 所以在系统的设计上需要以平滑过渡为出发点, 确保系统具备良好的扩展性来避免大规模改造;在网络与主站上的设计, 需要提高网络运行速度的同时, 实现调度监管平台的完善搭建, 以实现对数据信息的全面反映并实现对数据信息的有效分析与存储, 以确保实现系统的安全可靠且高效运行。其次, 在系统结构的优化上, 需要针对主站系统进行优化, 通过对系统功能与技术指标的优化来确保数据信息的高效传输, 并满足动态监管之需;同时, 需对变电站端进行优化, 以实现对调度信息的有效处理。此外, 还需要针对主干网络拓扑结构以及整个框架体系进行优化, 以提升系统运行的稳定性, 为实现该系统功能的充分发挥奠定基础。
2.2 优化监控运行系统的对策
为了进一步提升该系统的智能化与自动化程度, 在保证实现实时动态监管的同时, 实现相应数据信息的有效录入, 以确保整个系统的安全稳定运行, 就需要针对监控运行系统进行优化。在实际践行的过程中, 需要针对监控运行系统的各组成部分进行优化与升级, 比如针对预警系统, 需要实现该系统的完善应用以确保及时发现故障隐患并实现有效解决, 通过自动化处理来确保电网的安全运行。同时, 针对PLC与电能监控系统, 需要以智能化电度量表的应用来确保实现对相应信息的动态监管, 在提高数据信息准确度的同时, 确保系统稳定运行并提升电力企业的效益。
3 结束语
综上所述, 为了确保电网的安全可靠运行, 以提升电力企业的经济效益与竞争实力, 就需要针对电力调控运行系统进行不断的优化与完善, 针对当前实际应用过程中所存在的问题进行完善解决, 同时, 要遵循相应的原则, 对调动系统设计目标与整个系统的重点结构部分、网络格局以及整体构建进行优化与完善, 并实现对监控运行系统的进一步优化, 以充分发挥出电力调控运行系统的作用, 确保电力系统实现经济安全运行。
参考文献
[1]温晖, 王小军, 张红光.探讨优化电力调控运行系统的方法[J].电子技术与软件工程, 2015, 6:242.
[2]林韬.电力调控运行系统优化的必要性与改进措施[J].科技与创新, 2015, 10:143-144.
[3]陈志君.关于电力调控运行系统优化方法的探讨[J].科技风, 2015, 18:38+40.
谈小学数学课堂教学的优化与调控 篇4
一、教师观念要更新
作为教师必须自觉加强教育理论和业务知识的学习，不断地更新教育教学观念，树立正确的学生观、质量观、价值观。教师要以一个知识传授者转变为学生发展的促进者，要以教师空间支配者的权威地位，向数学学习活动的组织者、引导者和合作者的角色转变。在课堂教学中建立科学、民主、平等的新型师生关系应是我们广大教师在观念、行为、方面的重要转变。一方面，教师自身要力求态度和蔼，情绪饱满，语言生动；另一方面，要发扬教学民主，以平等的态度尊重每一个学生。实践证明，学生喜欢数学老师的往往是喜欢数学课的重要因素。正所谓“亲其师，方能信其道。”
二、调控教学目标
教学目标是教学系统的核心要素。每一节课，每一个教学层次（单元），教师都应该有明确、具体的教学 目标。
（1）确定教学目标。教师应明确一堂课传授什么知识，学生应掌握什么内容，达到何种程度。要求过高会挫伤学生学习的积极性；要求太低会阻滞学生智力的发展。所以，要把教学目标控制在学生的最近发展区，以促进学生思维的发展。例如：“百以内的加、减法口算”这部分内容，第一节课的教学目标可确定为让学生学会两位数加、减一位数（不进位、退位）的计算方法，掌握相同数位上的数相加、减的算理，并引导学生类推出三位数加、减一位数的方法，培养学生开拓知识的能力。
（2）调控教学内容。教学内容是一个完整、有序、发展的体系。每一层次的教学内容都必须围绕教学目标的实现来安排，排斥与目标无关的内容。教学中，教学内容总是经过分解而分散在各课时中进行传授的，教师应在全面统筹的基础上，合理安排每节课的教学内容。所以，课堂教学必须交给学生一个科学合理的知识结构，让学生掌握规律，得到终生受益的本领。
（3）调控教学过程。教学过程是教师与学生间的信息流通过程，是以实现教学目标为目的的教学信息控制过程。它归根结底是学生的认识发展过程，教师要及时了解学生學习活动的情况，应注意效果的检测，收集信息反馈，及时处理反馈信息，及时发出控制信息，以便发现问题及时调整教学措施，务求教学目标的全部实现。教学过程的调控最终要体现在学生学习过程的自我调控上。教师必须对来自学生的反馈信息反应敏锐、判断准确、评价及时。
三、调控教学时间
一节课的内容，应在40分钟内完成。教师要根据课的类型，学生生理、心理特点，适时调整教学过程，合理分配教学时间。整个学期的教学目标，应在九年义务教育教学大纲规定的时间内实现，决不能靠“加班加点”来实现。因此，要不断改进教学方法，提高40分钟的教学效率。在教学单位时间内，学生能够学习的知识量，各个年级是不同的，即使是同一年级在不同时期或不同班级也不尽相同。例如，一年级新生，认识“10以内的数”时，一般一节课控制在1—2个数为好。第二学期认识“百以内的数”时，能在一、二节课中完 成。而到了二年级认识“万以内的数”，学生可利用已有知识来学习，只须揭示读、写数的规律即可。显然，知识量是逐步增加的。教学时间的控制，主要是防止时间过紧或过松。控制的方法是在安排教学时准确估计所用时间，略微留有余地。
四、调控学生的练习作业质量
练习作业是教学的重要环节，客观存在不仅有助于学生巩固和应用基础知识，而且有助于学生智力的发展 和能力的提高。练习作业不能以量取胜，而应以质取胜，所以调控学生的练习作业时，应注意：
（1）质的控制：练习作业须有针对性、启迪性，使每一道习题都能练有所得。这就要注意习题的难度，既不能太难，也不能太易，还可以根据不同层次的学生，设计不同层次的练习。练习作业的布置，教师要精心设计。练习作业设计一定要目的性强，要围绕教学目标，有助于巩固基础，突出重点，突破难点，发展学生的思维能力。在开始时可以做一些低难度的练习，使不同程度的学生都能掌握基本的知识和技能，中间应以基本题为主，最后可以在练习中孕伏渗透后面将要出现的知识内容，以降低后续学习的坡度，使学生对知识的消化循 序渐进，层层加深，促进学生智力的发展。
（2）量的控制：应以少胜多，切忌搞题海战术。课外作业应严格控制在教学计划规定的时间内，要真正做到减轻学生的过重课业负担。否则会造成学生怕学、厌学，影响完成作业的质量效果。
五、在数学课堂上让学生体验到成功的喜悦
实践证明，学习上的成功，能够满足学生成就动机中的自我提高的需要，增强学生的自信心，使学生获得成就感，产生强烈的新的内驱力，给新知识学习带来兴趣和动力。因此在课堂教学中，教师要多鼓励学生尝试、探索，体验成功，承认学生的个别差异，因材施教，善于发现和鼓励每一个学生进步。让学生人人都有机会获得成功，人人都体验到不同层次的满足感和成就感。在面向全体学生的前提下，兼顾优生和学困生。尤其对学习困难的要特别关注，对他们寄予希望和期待，学习上对他们要“多鼓励、树信心、低起点、教方法、快反馈，速评价。更多给他们创设表现自我和获得成功的机会，并及时予以肯定和赞扬。对优生则应注意解决“吃不饱”的问题，可充分利用课后星号题、思考题扩大知识面，培养独立思考和独立解决问题的能力，发展其数学才能，使其不断体验到成功的乐趣，从而获得积极的数学情感，使他们树立学好数学的信心。
教师要对学生的认识活动过程进行实际跟踪，及时了解自己所输出的信息，哪些已经达到了教学目标，哪些还没有达到教学目标，教学的难点是什么，等等，以便在教学过程中适时进行教学调控。此外，教师还要对学生的学习情绪、智力与非智力因素情况做到心中有数，以便因材施教。
优化调控系统 篇5
矿井通风系统是矿井生产的重要组成部分,是矿井实现安全生产的重要保障[1]。随着矿井开采的不断进行,通风系统会变得越来越复杂,尤其是一些地质条件比较差的矿井,在通风系统的风流调控上一直存在着比较大的困难[2,3]。如果通风系统风流调控不当,往往会导致工作面风量不足、污风不能及时排除等问题,甚至威胁到矿井的生产安全[4]。因此,在矿井生产过程中加强通风系统优化调控和通风管理工作就显得非常重要[5]。
目前,我国在矿井通风系统优化调控领域普遍采用基于AutoCAD开发的通风仿真软件,这些软件只能绘制二维平面下的通风系统图。随着地下开采深度及广度的不断推进,矿井通风系统的复杂程度逐步增大,二维通风系统图已无法直观地表达矿井通风系统中各巷道间的复杂空间层位关系[6]。因此,矿井通风系统优化调控采用三维可视化技术将是今后发展的必然趋势。
VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统是基于3DGIS技术开发的三维通风仿真软件,可帮助用户进行通风系统优化设计、日常通风管理、灾害事故动态模拟和安全监控管理。本文采用VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统,依据阳泉某矿巷道导线点的三维坐标数据,构建了该矿通风系统的真实三维巷道模型,通过阻力测定数据及通风网络解算获取该矿可靠的通风基础参数,对该矿通风系统优化调控方案进行三维通风仿真模拟,以判定通风系统优化调控方案的可行性。
1 通风系统真实三维模型构建
通风系统真实三维模型构建步骤如下:
(1)利用矿井采掘工程平面图的巷道中心线生成巷道实体图。主要方法是将巷道的导线点连接起来,形成巷道中心线,然后将导线点的三维坐标数据赋值于中心线端点,最后将所有中心线导入VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统,生成三维巷道实体图。
(2)修改巷道参数。上述生成的三维巷道实体图中,巷道断面形状、巷宽、巷高等参数都是系统默认值,需要根据矿井实际情况进行修改。
(3)输入矿井通风基础参数。矿井通风的基础参数主要包括巷道摩擦阻力系数、局部阻力系数、主要通风机工况点数据。其中,巷道摩擦阻力系数首先采用通风阻力测定的实测数据,后期通过通风网络模拟解算修正为实际值;局部阻力系数按照巷道布置关系在VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统预设值中选取;主要通风机工况点数据按矿井实际情况进行输入。
(4)添加通风构筑物。在VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统中,矿井的通风构筑物主要是指风门和风窗。风门和风窗在VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统中可以先按固定风量进行预处理,在通风网络模拟解算结果符合实际情况后,将风门转化为风阻值,风窗体现其开口面积。
(5)修正通风基础参数。根据矿井实际情况,利用VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统的通风网络解算功能进行修正。
2 矿井通风基础参数获取
矿井通风基础参数的获取流程如图1所示。
可靠的矿井通风基础参数是保障通风系统优化调控模拟结果准确的必要条件,矿井通风基础参数主要依靠矿井通风阻力测定及通风网络模拟解算获取。
复杂矿井的通风阻力测定由于工作量大、测定周期较长、干扰因素多及测量仪器本身的误差等原因,使得测定结果或多或少存在着一定的误差。有效的解决办法:将通过通风阻力测定获取的矿井通风基础参数输入到通风仿真模拟软件中进行通风网络模拟解算,获得主要巷道的模拟风量数据,将其与矿井真实可靠的风量数据进行对比检验,如果误差小于5%(矿井通风行业领域认为巷道风量误差小于5~10%是可以接受的准确值,这里取5%),则说明获取的通风基础参数是可靠的;否则,需要对相关巷道的摩擦阻力系数进行修改,直至风量误差小于5%。其原理是依据矿井通风阻力定律,在主要通风机工况点确定的情况下,只要给矿井各条巷道的风阻进行赋值,依据自然分风的原则,通风仿真模拟系统就能准确模拟出各条巷道的风量;如果模拟风量值与矿井实际风量匹配良好,则说明巷道的风阻赋值准确、可靠。因为VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统能通过巷道的摩擦阻力系数,结合巷道断面积、长度直接计算出风阻值,所以,在图1中采用的方法是通过通风阻力测定获取巷道摩擦阻力系数。
3 阳泉某矿通风系统真实三维模型构建
阳泉某矿属于特大型矿井,主采煤层为3号、8号、15号,通风系统非常复杂,现有2个水平、6个采区、7个进风井、4个回风井,矿井总回风量为76 618m3/min。
该矿的通风系统真实三维模型构建情况如下:
(1)该矿采掘工程平面图上的导线点数量共计3 538个,通过这些点的三维坐标数据,再结合所有井口及部分坡度推算的三维坐标数据,勾画形成了该矿的巷道中心线。将巷道中心线导入VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统,生成该矿的三维巷道实体图,共4 320条巷道。
(2)根据矿井设计资料、通风报表中的部分巷道断面情况及阻力测定的实测数据,对该矿的所有巷道的断面形状、巷宽、巷高等进行修改。
(3)为获取该矿的通风基础参数,进行了通风阻力测定工作。由于该矿通风系统复杂、采区覆盖区域大,故采用气压计基点法进行测定。一共布置319个测点,历时15d完成测定工作。测定的数据包括:地面的大气压力(每隔5min测量1次,用于对井下测定的压力值进行校正);测点的绝对压力、测定时间、温度、湿度、标高;测点所在巷道的风量、断面形状、巷宽、巷高、支护形式;4台主要通风机的工况点等。数据处理完成后,将巷道的摩擦阻力系数及主要通风机工况点数据、37个掘进巷道的风量输入到三维巷道实体图中,选取巷道的局部阻力系数。
(4)该矿共有84处风门、242处风窗或风障,这些均按固定风量在前述三维巷道实体图上进行输入。
(5)利用VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统进行通风网络解算,通过与通风报表中的风量和用通风阻力测定获得的风量进行对比检验,修改小部分巷道的摩擦阻力系数后,若风量误差小于5%,认定获得了该矿可靠的通风基础参数。至此,完成该矿三维模型构建。该矿局部三维模型效果如图2所示,主要通风基础参数见表1、表2。
4 通风系统优化调控方案模拟分析
该矿原有5个回风井,随着采掘更替,原东部风井附近采掘工作面的需风量逐年减少,为提升矿井的经济效益,停运了该主要通风机。在该主要通风机停运前,此区域还剩一个备用工作面,如果通风系统调整,其回风只能经北部风井排出,而北部风井区域的北回风巷、南回风巷和南回风配巷3条采区回风巷中,只有南回风巷与该备用工作面所在采区的回风巷相连接,但是南回风巷冒顶严重,只有200m3/min的回风能力。因此,在通风系统调整时,对该备用工作面进行了临时密闭。现由于采掘衔接原因,决定启用该备用工作面,因而通风系统需要进行优化调控。具体优化调控方案:(1)对南回风巷冒顶段进行整巷;(2)对南北回风的第1条联络巷冒顶段进行整巷;(3)拆除上述备用工作面的临时密闭墙。
投入生产时,备用工作面预计需风量为110 0m3/min左右,为了判断以上优化调控方案是否可行,拟采用VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统事先进行通风模拟分析。首先将南回风巷和南北回风的第1条联络巷冒顶段的摩擦阻力系数分别更改为其正常段的值,即0.013 Ns2/m4和0.013Ns2/m4,其次将备用工作面的固定风量标志去除,然后输入主要通风机工作角度的特性曲线数据,之后进行通风模拟,模拟结果见表3、表4。
m3/min
根据以上模拟结果可知,主要用风地点的风量均满足用风需求,因此,可以判定上述优化调控方案是可行的。为了验证模拟结果的可靠性,矿方按照上述优化调控方案进行了工程实施,工程实施之后进行了现场测定工作,测定结果见表5、表6。
m3/min
根据以上实测结果与模拟结果的对比分析可以发现,实测结果与软件模拟的结果基本一致,因此,可以判定:在三维通风模型通风基础数据可靠的基础上,利用VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统进行通风系统优化调控方案模拟所获得的结果也是可靠的,可以为矿井生产现场的通风系统优化调控提供准确的指导。
5 结语
采用VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统构建了矿井通风系统的真实三维巷道模型,在通过阻力测定数据及通风网络解算获取可靠通风基础参数的基础上,对矿井通风系统优化调控方案进行了仿真模拟。通过对比分析方案实施后现场的实际测量结果与模拟结果发现,各用风地点的风量及主要通风机的工况点风量均与软件通风模拟的结果较为吻合,误差很小,验证了基于三维模型的通风系统优化调控方案的可靠性。
在当前矿井通风系统越来越复杂的背景下,采用三维技术构建完全真实的矿井通风系统三维模型,利用三维通风动态仿真模拟系统,根据巷道摩擦阻力系数直接计算巷道风阻,能有效避免二维系统通风网络模拟解算修改巷道风阻所造成的同样巷道摩擦阻力系数不一致的问题。
参考文献
[1]黄元平.矿井通风[M].徐州:中国矿业大学出版社,1990.
[2]司俊鸿.矿井通风系统风流参数动态监测及风量调节优化[D].徐州:中国矿业大学,2012.
[3]王海宁,彭斌,彭家兰,等.大型复杂矿井通风系统的共性问题分析与优化实践[J].安全与环境学报,2014,14(3):24-27.
[4]吴国珉.典型有色金属矿山矿井通风系统优化与防尘技术研究[D].长沙:中南大学,2008.
[5]贾敏涛,吴冷峻,张辉.罗河铁矿通风系统优化与调控技术[J].现代矿业,2015(6):134-136.
优化调控系统 篇6
该发明公开了一种废水生物处理系统工艺的优化调控方法。该发明从污水处理系统工艺参数出发, 结合数学模型, 测定废水动力学参数, 以反应器最小体积 (Vmin) 为目标函数, 根据活性污泥工艺流程物料平衡原理和Monod方程, 以出水BOD5、生物量浓度以及回流量为循环变量建立处理废水工艺运行的数学模型。经过验证, 该方法获得的绝大部分数据与报道数据有非常高的吻合度, 废水处理现场工程的实际实验数据也进一步证明了该方法的实际效果, 在预测活性污泥法废水处理工艺运行效果时具有很高的准确性, 对于活性污泥法工艺的优化调控具有指导性作用, 可优化反应器体积和进水流量等一系列指标, 改善废水的处理效果。
优化调控系统 篇7
由于全球稠油资源远大于常规原油资源, 可以预测稠油将是21世纪的重要能源[1]。通常把密度大于920kg/m3、油层条件下粘度大于50MPa·s的原油称作稠油或重油。稠油开采的主要方法为热采。稠油热采主要有蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油 (SAGD) 等技术, 采用这些热采技术可使稠油采收率达到约60%。为了使稠油热采取得高收益, 需要根据油藏地质条件来确定稠油热采的优化方案。显然, 只要严格按稠油热采优化方案来采油, 就可获得稠油热采的高收益[2,3,4,5,6,7,8,9]。
稠油热采优化方案的制定, 是根据油藏地质条件, 通过室内物理模拟与实验、数值模拟、以及矿场先导监测、试验与分析来确定。稠油热采优化方案的重要部分是稠油热注优化方案, 即为稠油热采经济性最优下的注汽干度、周期注汽量、注汽速度、注汽压力等参数。
当确定了稠油热采优化方案后, 热注优化方案的实施将是稠油热采生产中的关键环节, 在现有稠油热采技术条件下, 该环节需解决如下3个问题:1) 如何在热注工程中严格实施热注优化方案;2) 如何对注汽状况进行跟踪与记录;3) 如何在热采过程中将注汽状况、采油状况、油藏地质参数监测状况结合起来, 调整和完善热注优化方案。
解决上述这3个问题, 就需要建立稠油热注优化调控系统, 这是本文研究和解决的重点。
稠油热采除了采用一炉单井的热注工艺外, 如今, 为提高稠油热采的经济性、采收率和技术管理水平, 已发展为一炉多井、多炉多井的稠油热注工艺, 如集团式注汽、多井整体吞吐、多井组整体汽驱、多井同注同采等[10,11]。
稠油热采优化方案需要有与之相配套的稠油热注优化方案, 而稠油热注优化调控系统是稠油热注优化方案的技术支持与技术保证。
稠油采收率和稠油热采经济性与注汽量、注汽干度、注汽压力、注汽热焓、注汽速度、注汽强度密切相关。为了提高稠油采收率和稠油热采经济性, 应对稠油热注实施总体优化操作、应对稠油热注设施进行技术升级、应对稠油热注的高压湿蒸汽进行监测监控。
以下以一炉多井蒸汽吞吐热注系统为例, 论述稠油热注优化调控系统。
1 稠油热注系统以及需要解决的技术问题
一炉多井的稠油热注系统由注汽炉给水管、注汽炉、地面注汽管网、分流三通、流量分配器和稠油热注井组成。其系统结构图如图1所示。
要有效实施稠油热采优化方案, 需要及时解决以下重要的技术问题:如何监测和记录各稠油热注井的注汽量、注汽干度、注汽速度、注汽强度;如何保证供给各稠油热注井优化的注汽量;如何使流量分配器实现多路蒸汽等干度分配、使分流三通实现两出口蒸汽等干度分配, 以避免稠油热注井之间出现很大的蒸汽干度差异[12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38];如何在线监测监控注汽炉的蒸汽干度, 并保证注汽炉在热效率高效区运行。由于上述问题涉及气液两相流湿蒸汽的计量、监测、监控和等干度分配, 它们仍是国内外有待进一步研究和解决的技术问题, 只有解决了这些技术问题, 才能有效实施稠油热采优化方案。
2 稠油热注优化调控系统
为了实现稠油热采优化方案, 需进行如下工作:
1) 为注汽炉装配注汽炉干度仪和注汽炉热效率监测仪, 它们分别用于在线监测注汽炉的蒸汽干度和注汽炉的热效率。
2) 为注汽炉装配注汽炉干度与能效自控系统, 用于对注汽炉蒸汽干度、蒸汽流量和热效率实施在线调控, 使注汽炉在指令流量和蒸汽干度限定范围内处于热效率的高效运行区。
3) 为稠油热注系统装配稠油热注优化调控系统, 实现稠油热采按热采优化方案进行产汽与注汽, 使稠油热注处于优化注汽的运行状态, 对注汽炉和各稠油热注井实施优化注汽调节, 对各稠油热注井的注汽量、注汽干度、注汽压力、注汽热焓、注汽速度、注汽强度等实施监测监控。
4) 将地面注汽管网中的分流三通更换为等干度分配三通, 用于使三通两出口的蒸汽干度相同。
5) 将地面注汽管网中的流量分配器更换为多路等干度分配器, 用于使分配器各出口的蒸汽干度相同。
6) 在多路等干度分配器各出口管道上装配蒸汽流量电调阀, 使多路等干度分配器各出口的蒸汽流量可调可控。
7) 对非与多路等干度分配器直连的稠油热注井, 在该井口管道上装配蒸汽流量电调阀, 使该稠油热注井的蒸汽流量可调可控。
8) 在各稠油热注井的井口蒸汽管道上装配井口注汽干度与流量监测仪, 用于在线监测稠油热注井井口的注汽干度与注气量。
由上述8部分组成的稠油热注系统即为稠油热注优化调控系统。该系统结构图如图2所示。
2.1 稠油热注优化调控系统的数学模型
在稠油热注优化方案确定后, 稠油热注优化调控系统就是保障这一热注优化方案实施的硬件条件。设稠油注汽优化方案给出的在热注τ时刻下各稠油热注井i的井口蒸汽干度下线值为Ai (τ) 、优化的注汽流量 (与优化的注汽速度相对应) 为Bi (τ) 、油藏破裂压力为Ci、周期优化的注汽量 (与优化的注汽强度相对应) 为Di, 则稠油热注优化调控系统的数学模型由式 (1) ～式 (8) 组成, 其中式 (1) 为优化调控系统数学模型的目标函数, 式 (2) ～式 (8) 为约束条件。
Max.η=η[E (τ) , Xi (τ) , P] (1)
St.Xi (τ) ≥Ai (τ) (2)
Gi (τ) =Bi (τ) (3)
Pi (τ)
∫t0Gi (τ) ·dτ=Di (5)
Xj (τ) =Xk (τ) k=1, 2 (6)
Xm (τ) =Xn (τ) n=1, 2, 3, 4 (7)
式 (1) 的目标函数为注汽炉的热效率η, 它是注汽炉蒸汽流量E (τ) 、各稠油热注井的井口干度Xi (τ) 、注汽炉压力P等的函数。优化调控系统数学模型就是在满足约束条件St下, 以提高注汽炉热效率η为目标。
约束条件中的式 (2) 为在热注τ时刻各稠油热注井的井口蒸汽干度须大于等于Ai (τ) ;式 (3) 为各稠油热注井i的注汽量Gi (τ) 须等于Bi (τ) ;式 (4) 为各稠油热注井i的井口注汽压力Pi (τ) 须小于Ci;式 (5) 为各稠油热注井i的周期注汽量须等于Di;式 (6) 为热注蒸汽管网三通分流处的两出口蒸汽干度须相同;式 (7) 为与热注蒸汽管网相连的蒸汽流量分配器, 该分配器各出口的蒸汽干度须相同;式 (8) 为注汽炉的蒸汽流量等于各稠油热注井i的注汽量之和。
稠油热注优化调控系统, 就是在稠油热注优化调控数学模型的指导下, 对稠油热注实施优化调控, 使稠油热注处于优化注汽的运行状态。
2.2 稠油热注优化调控系统的工作流程
稠油热注优化调控系统是按图3所示的流程进行工作的。
稠油热注优化调控系统, 接收稠油热注生产调度中心的热注优化方案和动态调控指令, 并按此对所辖注汽炉和各稠油热注井实施调节与监控, 同时向热注生产调度中心上传注汽炉和各稠油热注井的运行状态。稠油热注优化调控系统依据动态调控指令, 向注汽炉干度与能效自控系统发出动态调控指令。注汽炉干度与能效自控系统对注汽炉按指令流量实时控制, 并通过采集注汽炉干度仪和注汽炉热效率监测仪的实时参数, 对注汽炉实施优化调控, 使注汽炉在指令流量和蒸汽干度限定范围内处于热效率的高效运行区。在热注蒸汽管网的各三通分流处, 装配有等干度分配三通, 使热注蒸汽管网各三通分流处实现等干度分配。在蒸汽热注的稠油井群区附近建有蒸汽流量配汽间, 热注蒸汽管网与蒸汽流量配汽间连接, 在蒸汽流量配汽间内装配有多路等干度分配器, 使离开蒸汽流量配汽间的各路蒸汽其干度相同。在各稠油井口的热注蒸汽管道上, 均装配井口流量干度监测仪和蒸汽流量电调阀, 流量干度监测仪监测稠油井口的蒸汽干度与流量, 蒸汽流量电调阀对稠油井口的蒸汽流量按指令流量进行控制。
稠油热注优化调控系统采集注汽炉干度仪、注汽炉热效率监测仪、各井口流量干度监测仪的实时数据, 进行显示、记录和保存, 并对蒸汽热注系统进行故障报警和注汽参数超限警示。
为了调整和完善热注优化方案, 稠油热注优化调控系统还可与各稠油井的油气水监测器通信连接, 用于确定稠油热采的油汽比、采注比等参数, 并将油汽比、采注比等参数上传至稠油热注生产调度中心。
2.3 稠油热注优化调控系统的成效
稠油热注优化调控系统建立后, 就可实现稠油热采按热采优化方案进行产汽与注汽, 使稠油热注处于优化注汽的运行状态, 通过对注汽炉和各稠油热注井注汽过程的调节与控制, 使注入到各稠油热注井的注汽量、注汽干度、注汽压力、注汽热焓、注汽速度、注汽强度等参数始终为热注优化的注汽参数。稠油热注优化调控系统能明显提高稠油采收率和稠油热采经济性、大幅提高稠油热采的科学性和信息化水平。
3 结语
石油是世界热点关注和争夺的资源, 稠油资源远大于常规原油资源。为了使稠油热采取得良好收益, 需根据油藏地质条件和注汽参数来确定稠油热采优化方案。严格按稠油热采优化方案来采油, 可获得稠油热采的高收益。
优化调控系统 篇8
基因调控网络是一个复杂的生物学系统, 它由很多相互作用的物质组成, 体现了动态的高度非线性的特征。随着当前高通量功能基因组实验技术, 主要是DNA微阵列 (DNA Microarray) 技术的发展[1,2], 我们已经可以观察基因和蛋白质的表达水平, 这中间产生了大量的时序基因表达数据, 这些数据使得重建复杂的基因调控网络成为可能。一个基因调控网络由一系列的DNA、RNA、蛋白质、其它分子以及这些成员间的调控机制构成。基因在转录过程中, 转录因子 (蛋白质) 与DNA的结合以激活基因的转录, 而基因的表达产物有可能是转录因子, 它又能激活或抑制其它基因的转录, 这样就形成了一个基因调控路径。
目前, 已有若干种模型用于研究基因调控网络。基因调控网络最简单的模型就是布尔网络模型[3], 在这种模型中, 基因被定量为两种状态, “开”和“关”。状态“开”表示一个基因转录表达, 形成基因, 而状态“关”则代表一个基因未转录。基因之间的相互作用关系可由逻辑规则即布尔表达式来表示。虽然布尔网络可以用来探究基因调控系统的动力学, 但它忽视了基因表达的中间水平, 在离散化的过程中难免会丢失信息。另外, 布尔网络假设在“开”状态下基因之间的转录是同步的, 但事实并非如此。加权矩阵模型用一个加权矩阵表示基因彼此之间的相互调控影响[3,4]。含有n个基因的转录调控网络的基因表达状态用n维空间中的向量u (t) 表示, u (t) 的每一个元素代表一个基因在时刻或状态t的表达水平。以一个加权矩阵W表示基因之间的调控关系, W的每一行代表一个基因的所有调控输入。在状态t基因j对基因i的调控效应为j的表达水平uj (t) 乘以j对i的调控影响程度Wij。基因i的总调控输入:
基因最终转录响应还需要经过一次非线性映射:
其中α和β是两个基因特异性常数, 定义了映射函数的位置和曲度。
在这儿, 我们使用稳态系统模型 (S-system) , 根据时序基因表达数据来推导基因调控网络的构成。为了能够快速的估计模型的参数, 我们使用粒子群优化算法 (PSO) 来进行参数估计。粒子群优化算法是基于群体智能理论的优化算法, 通过种群中粒子间的合作与竞争产生的群体智能指导优化搜索。
1稳态系统模型
稳态系统模型是一种具有幂指数律形式的非线性常微分方程系统, 它的结构使得它可以很好地捕获基因的动力学特征[6,7,8]。数学模型如下:
其中Yi是基因调控网络成员的基因表达水平, n是成员的个数, i, j (1≤i, j≤n) 是成员的下标。gij和hij表示第j个成员对第i个成员的影响系数, 右式的前一项表示所有使Yi增加的因素, 后一项表示所有使Yi减少的因素。从生物学的观点出发, 这两项各自表示激励和抑制两类调控方式。稳态系统中的主要参数有:{α, β, g, h}, 共2n (n+1) 个参数。在生物化学工程的背景下, 非负参数αi、βi被称为速度常数, 指数gij和hij被称为动力学特征。虽然我们还不是很清楚基因调控网络中支配交互作用的分子运动的机制, 但这个模型的结构足以捕获实验观察中的必要特征和相关的动力学特性。
这个模型也可以表示成离散的形式:
Yi (t+Δt) =Δt
2使用粒群优化算法优化稳态模型
当我们用等式 (3) 来计算模型中各成员的基因表达水平时, 我们发现模型中的参数不能先后被确定, 因为这些参数表明了模型中各成员间相互的作用, 所以应该同时被确定。另外, 参数个数的复杂度是O (n2) , 使用一般的误差修正方法 (比如梯度下降法) 来优化参数有较高的难度。D. Tominaga等学者使用遗传算法 (GA) 来得到模型参数[11]。
在这里, 我们使用粒子群优化算法 (PSO) 来优化模型得到参数[9,10]。PSO基于一个粒子的种群, 种群中的每一个粒子代表了多维问题空间中的一个候选解。每个粒子在问题空间中都存在于某个位置并具有一定的速度, 所以我们可以理解为这些粒子可以在问题空间里随意飞行。假设每一个粒子i在多维问题空间中的位置是xi, 相应的速度是vi, PSO基本的思想是每一个粒子都在问题空间中任意地叠代搜索自己的最优解 (最佳位置) , 在每一次叠代过程中, 粒子通过跟踪两个极值来更新自己。第一个就是粒子本身所找到的最优解。这个解叫作个体极值Pi。 另一个极值是整个种群目前找到的最优解。这个极值是全局极值Pg。这些最优解都由适应度函数来确定。这些概念可以在图1中得以表示:xi (t) 和vi (t) 分别定义为t时刻粒子在搜索空间中的位置向量和相应的速度向量;向量c1η1 (pi-xi (t) ) 和c2η2 (pg-xi (t) ) 可以分别描述为粒子的自身认知行为和种群行为, 粒子新的速度向量vi (t+1) 是由粒子的动力、自身认知行为、种群行为这三方面决定, 见公式 (5) 。粒子在t+1时刻的位置由xi (t) 和vi (t+1) 更新得到, 见公式 (6) 。
PSO速度和位置公式如下:
vi (t+1) =WI×vi (t) +c1×η1× (Pi-xi (t) ) +c2×η2× (Pg-xi (t) ) (5)
xi (t+1) =xi (t) +vi (t+1) (6)
其中WI是一个惯性权重, c1和c2是加速度常量, η1、η2是介于[0, 1]之间的随机数。
在我们运用PSO优化S-system模型的研究中, 给定种群规模M (种群中粒子的个数为M) , 即X= (x1, x2, …, xM) , 其中第i个粒子 (候选解) 可以用一个D维的向量表示。由于我们要得到S-system模型中的下列参数:{α, β, g , h}, 则这个向量为xi= (gi, 11, …, gi, NN, hi, 11, …hi, NN, αi, 1, …αi, N, βi, 1, …βiN) , 维数D=2N (N+1) 。每个粒子的速度向量为vi= (vi1, vi2, …, viD) 。结合S-system模型, 假设Yi, cal, t是基因Yi在t时刻根据已估计的参数 (由xi向量给出) 通过模型 (5) 计算得到的基因表达水平, 而Yi, exp, t表示通过实验观察得到的基因Yi在t时刻的基因表达水平, 则适应度函数定义如下:
其中N是基因的个数, T是实验中取样点的个数。问题集中在找出一组参数使得模型的输出数据和真实的实验数据之间的差距 (Fitness) 最小, 于是便归结为在粒子种群里使粒子达到最佳位置, 即最优解。使用粒群优化算法来优化稳态系统模型参数的过程如下:
· 随机初始化一群粒子, 使它们具有D维的位置和速度。在随机生成的过程中要把动力学特征系数 (gij和hij) 、速度常数 (αi和βi) 控制在一个特定的范围内[gmin, gmax]、[hmin, hmax]、[αmin, αmax]和[βmin, βmax], 速度也同样被随机初始化在[-Vmax, Vmax]范围内。
· 用每个粒子所代表的参数配置模型, 然后计算出各时间点每个基因的表达水平, 对每个粒子都确定适应度函数值。
· 将每个粒子当前的适应度函数值Fitness (xi) 和个体最优解的适应度函数值Fitness (pi) 进行比较。如果当前的适应度函数值更好, 则更新适应度函数值Fit (pi) 和位置pi为当前的值和位置。
· 将每个粒子的适应度函数值和全局最优解的适应度函数值Fitness (pg) 进行比较, 如果当前的适应度函数值更好, 则更新适应度函数值Fitness (pg) 和位置pg为当前的值和位置。
· 使用等式6和7来更新速度和位置。
· 返回到第二步继续执行, 直到符合一定的结束条件才停止执行。这些结束条件往往是给定的执行次数或者是结果达到了一定的精度。
PSO只有4个需要人为确定的参数。惯性权重WI用来权衡全局搜索和局部搜索。WI越大越侧重于全局搜索, 反之则侧重于局部搜索。WI可以被固定为一个常量, 或者也可以是一个随机数, 例如:
η是一个介于[0, 1]的随机数。c1, c2用来调节粒子追赶pi, pg的速度, 根据以往的经验, 这两个参数一般都被设置为1.5。在进化的过程中, 每个粒子的速度都被限制在Vmax内。如果Vmax太小, 则粒子容易停留在局部最优解上, 而如果Vmax太大, 粒子又会错过一些好的解。所以Vmax一般被设置为以上参数范围的10-20%左右。
3实验及结果
我们用一个人造基因调控网络来检验粒群优化算法进行优化稳态模型的效果。我们使用一个小规模的调控系统作为我们的目标基因网络[8,11], 它的参数见表1。Tominaga首先使用这个网络进行研究, 随后有很多科学家利用这个网络进行实验。因此, 这个典型的包含五个基因相互作用的系统成为评估稳态系统优化算法的基准网络。
这个理想状态下的网络有五个变量[12]:受控基因mRNA (X1) , 酶Enzyme (X2) , 诱导蛋白质Inducer protein (X3) , 调控基因mRNA (X4) 和调控蛋白质Regulator protein (X5) 。在染色质结构改变和基因活化、转录、mRNA加工和转运、翻译和蛋白质修饰、mRNA降解的过程中, 这些变量会由于基因间的互相作用而产生变化, 即基因表达水平的变化。图2简单地表示了这样的过程。一个基因对另外一个基因的作用可以是积极的 (图中表示为+) , 也可以是消极的 (图中表示为-) , 或者是没有任何作用, 一些合成蛋白质和mRNA的前体 (pools) 的基因表达水平在本网络中保持不变。
我们实验使用100个时间点的时序基因表达数据, 如图3所示。横坐标为时间点, 纵坐标为基因表达水平, 图3形象地表明这六个基因在100个时间点上的基因表达水平。
我们借助于matlab这个工具进行了一系列的实验。实验的条件如下:参数αi和βi的查找范围为[0, 15.0];gij和hij的范围是[-3.0, 3.0];PSO的一些参数如粒子群规模n为20, WI为0.726, c1, c2为1.5[13], 叠代次数为2500。我们将图3所示6个基因100个时间点的时序基因表达数据依次输入模型, 由粒群优化算法进行叠代运算, 从而获得模型的各项参数。我们使用该组时序基因表达数据运行算法50次, 得到50组模型参数, 求其平均值, 得到的参数如表2, 表2的参数值在一定程度上反映了基因与基因之间的相互作用。如前文所述, 这种作用可以是积极的 (参数表现为正值) , 也可以是消极的 (参数表现为负值) , 或者没有任何作用 (参数为0) 。使用我们实验所得到的参数值 (表2) 配置模型后进行仿真实验, 输出如图4所示。和图3进行对比我们发现, 在0到60个时间点内利用我们实验得到的参数配置的模型具有非常好的仿真效果, 在60到100个时间点内, 仿真效果有所下降, 但主要的特征也得到捕获。这说明我们的方法可以描述基因表达数据的主要特征, 我们获得的参数也是有意义的。叠代2500次后Fitness平均收敛到0.0024, 收敛速度可以参看图5。图5的横坐标是叠代次数, 纵坐标是适应度函数值 (公式7) , 反映了随着叠代次数的增加模型误差的减小速度。从该图可以看到我们的方法具有快速收敛的特性 (叠代100次已得到较小的误差) 。
为了表明基因间的相互作用, 我们根据算法的运算结果, 用以下的准则将这种作用分为三类[10,14]:
类+表示基因间积极的作用:μij>μ+σ和σij<|μij|;
类-表示基因间消极的作用:μij<μ-σ和σij<|μij|;
类0表示基因间没有作用:不符合上述条件的其它情况。
μij和σij2表示gij和hij每一个参数的期望和方差, μ和σ2表示这50个参数平均值的期望和方差。我们将理想网络参数 (表1) 使用上述的方法分为三类, 得到了对应参数的不同类别, 即表3。我们又将实验得到的网络参数 (表2) 使用上述方法分为三类, 得到了表4。
对比两表我们发现, 实验没有识别g32、h32两个作用, 误识别了g34、h13、h14和h53等四个作用, 其余的基因相互作用均被识别, 识别率达到了88%。分析实验结果, 我们发现该方法能够迅速得到模型参数, 而且能够较为准确地识别基因间的相互作用, 使研究更大的基因调控网络成为可能。
4结论与展望
理解基因调控机制是分子生物学的一个核心课题。研究的主要目的是为了揭示在特定的细胞状态下, 有哪些基因发生了表达, 它们是通过何种方式被调控的, 它们的表达量是多少等问题。我们使用稳态系统模型, 并引入粒子群优化算法对其进行参数优化, 简化了计算的复杂性, 得到了一些预期的效果。但是, 从实验可以看到, 我们对模型参数的优化效果还不是相当的理想, 因此我们下一步要研究的内容是能否结合系统模型改进粒子群优化算法, 在优化的过程中能够动态地确定一些无调控关系的基因对, 从而简化系统参数, 得到更好的优化精度。另外, 在我们的方法中, 由于要确定的模型参数为2N (N+1) 个, 如果基因调控网络中含有大量的基因, 那么确定调控关系将会变得相当复杂。因此, 网络模型是否合适将会对研究结果产生巨大的影响, 这方面也是我们下一步要研究的重要内容。
摘要：基因调控网络模型试图从海量的时序基因表达数据中研究基因的功能, 推断基因之间的调控关系, 从而揭示复杂的病理现象和生命现象。通过利用时序基因表达数据来推断一个基于稳态系统 (S-system) 模型的基因网络, 提出使用粒群优化算法 (PSO) 来优化模型参数, 从而捕捉基因表达数据中的动力学特性。实验结果表明, 该方法能够使模型参数快速得到收敛, 配置参数后模型仿真能力好, 可以较好地识别基因调控关系。
侗族文化调控下的草地生态系统 篇9
关键词：草地生态系统；侗族文化调控；碳汇积累
中图分类号：X21
文献标识码：A
文章编号：1674-621X（2015）03-0146-05
在侗族社区，除了森林和稻田外，草地也是当地生态结构中不可或缺的一个构成部分。侗族社区的草地生态系统与当地的森林生态系统、稻田生态系统一样，都属于高度稳定的可持续生态结构。具体表现为，草地的空间分布不仅在侗族文化的规约下自成规律，而且草地生态系统可以实现的社会文化功能与生态服务功能同样是侗族社区不可或缺的构成部分。在这样的草地上，侗族文化与不同的草地类型始终保持着频繁密集的互动关系，这才使得当地草地生态系统的景观能长期保持稳定，不会自然地演化为森林或湿地。与此同时，当地侗族居民不仅将这些草地作为牧场使用，持续地为侗族居民提供肉食来源和役用畜力，同时还能为稻田提供生产所必须的肥料。因而有充分的理由说明，这里的草地在空间分布和利用上都打上了鲜明的人文烙印。
一、侗族文化调控下的过渡带草地
侗族社区的过渡带草地在田野调查中很容易被外来者注意到，这是因为，过渡带草地不仅规律性很强，景观特点容易识别，而且还通常分布在森林和稻田之间。其显著的特点表现在2个方面：其一，这种草地的植物物种构成相对简单，主要由当地的禾本科、菊科、苋科、十字花科和豆科的牧草构成。这样的牧草物种虽说在当地任何一个开阔地都很容易看到，但不同之处在于，在这样的过渡带草地中，不仅它们的生长高度比较整齐划一，而且通常不会与灌木和小乔木混生，人为加工留下的烙印一望便知；其二，这样的过渡带草地在空间布局上和形态上也很有规律。如果分布在陡坡面上，其宽度会随坡度的大小不同而呈现宽窄上的差异。在缓坡带，这样的过渡带草地相对较宽，在陡坡区段则会相对变窄，而延伸的长度刚好足够将森林与稻田剖分开来，充当森林与稻田之间的分界线。
从他们的观念到实际表现出来的分布特点，都足以表明这样的过渡带草地，并非自然形成，而是侗族乡民不断投入劳动力加工维护的结果，因而可以将它们视为农田建构的一个附属部分。不过其生态结构却能自立运行，并保持长期稳定。关键的原因在于，这样的过渡带草地，是侗族居民频繁实施放牧的牧场，甚至是牲畜在野外暂时露宿的场所，因而每年长出的牧草都能得到适度均衡的消费。为了保持过渡带草地的稳定，在每年的冬天，侗族乡民还会对这样的草地实施人工干预，对偶然长出的乔木和灌丛要及时的铲除，对饲用价值不大，高度纤维的牧草需要人工割掉并纵火焚烧。只有通过这样的持续努力，过渡带草地才会以十分稳定的景观呈现在我们面前，真正做到让每年新生的牧草都可以在当地有规律的畜牧作业中基本被消费掉。
当然，侗族文化对过渡带草地进行调控后，其能发挥的服务功能也是多重的。对过渡带草地所能发挥的服务功能，不同的研究者曾经有过表面上很不相同的提法和结论。有的研究者认为，设置这样的过渡带草地具有水土保持的功能，目的是防止泥沙在地表径流的携带下冲入稻田或鱼塘；还有学者认为，设置这样的过渡带草地，其目的是为了增加阳光对稻田的直射，确保通风顺畅，有助于提升稻田所在地的水温和土温，以利于支持农田的穗产和高产；也有学者认为，设置这样的过渡带草地，有利于森林防火，有利于将人们的活动与森林分离开来。但就我们的实际观察，发现这些学者的提法都有其道理，也符合当地生态结构的实情。这是因为侗族乡民耗费大量的劳动力去维护这样的过渡带草地，其实是长期经验积累的结果，也是人与自然磨合的产物，在磨合的过程中对出现的不利情况，就自然会采取相应的办法加以调整。比如说对物种的控制、对放牧牲畜强度的调适等等。今天看到的景象本身就是一个去粗取精的复杂过程，其功能具有多样性和复杂性也因此而来，只不过某些细微的功能从表象仍然很难发现，在这里值得做某些提示和说明。
在自然状况下，森林生态系统与湿地生态系统之间，同样会呈现出各式各样的过渡性生态系统来。侗族社区的过渡带草地，特异之处正在于是以纯粹的草地呈现，而且过渡带极陡，边界极为明显。这种界线鲜明的过渡带草地，对侗族乡民而言，不仅有利于监控林中动物的出入，更有利于阻止这些动物进入农田。如果需要捕猎，那么这样的过渡带草地恰好是最好的伏猎位置。由此看来，侗族社区设置这样的过渡带草地，在早年对村寨和农田的保护功能显得比今天更为重要。这一功能在今天不容易被研究者所注意到，原因全在于，今天林中的猛兽已经随着总体生态环境的退变而在当地濒临灭绝，过渡带草地的防卫功能自然不易被一般性的观察和访谈所注意到。更值得关注之处在于，侗族居民生活区域的茂密森林环境不仅会遮蔽阳光，影响到稻田的产量，同时也会使林下地表的气温降低，导致相对湿度增大，从而影响到微生物对枯枝落叶的降解速度。这对根系很深的高大乔木而言，副作用不明显，但对于水稻而言，却容易产生肥料供给的欠缺。但是，在稻田上方和下方设置这样的过渡带草地后，能形成温度稍高、阳光充足和通风耗氧的环境。如此一来，这样的过渡带草地不仅对水稻本身的生长有利（能够满足水稻所需要的温度和光照等），而且对微生物的滋生更为重要。因为在温度较高的耗氧环境下，森林生态系统中产出的有机废物才能够得到快速的降解，从而能够为稻田更持续稳定的提供肥源。在调查中如果不注意到当地乡民在施肥前都要将农家肥暴光、熟化，也就很难猜透过渡带草地在这一方面的特殊用意，也就很难发现过渡带草地在这方面所具有的隐含性功能。
如果立足于“碳汇积累量”结算的视角，我们还应当进而注意到，侗族社区设置的这样的过渡带草地，不仅需要投入量大的人力和物力，而且与森林生态系统碳汇积累量相比，这样的人力物力投入，对碳汇积累量来说还具有反作用。具体表现为过渡带草地的单位面积“年际碳汇积累量”会明显下降（具体的结算在另文有具体说明），这样的明显下降也可以从诸多的方面得以体现。比如，通过人工焚烧去控制草地景观，其实是在浪费碳汇。再如，通过牲畜对牧草的频繁采食，虽然可以从中获取较大的经济收益，但是却降低了这些区段植物年增长量的“永久性碳汇积累量”，几乎是将“长期碳汇积累量”和“超长期的碳汇积累量”转化为了“年际碳汇积累量”。此外，过渡带草地形成的温度稍高、阳光充足和通风耗氧的环境，也会导致地表腐殖质降解速度的提高，这也不利于永久性碳汇积累量的保持。
nlc202309020820
综上所述，我们可以看到，侗族社区存在的过渡带草地，虽说对当地的碳汇积累量会受到一定程度的损伤，直接表现为这样的过渡带草地所形成的年际碳汇积累量、长期碳汇积累量、超长期碳汇积累量和永久性碳汇积累量不仅低于当地的森林生态系统，也低于当地的稻田湿地生态系统。但我们同时也必须看到，尽管过渡带草地所能形成的碳汇积累数量不大，但这些草地对稳定稻田的产量却可以发挥公益服务效用，因此，对侗族乡民的社会生活而言仍然具有重大的价值，因而投入极大的劳动力去加以维护，其实是一种十分理性的文化适应策略。
二、侗族文化调控下的山脊地带疏树草地
位于山脊地带的疏树草地，从外观上看较为隐蔽，外来者一般不容易发现。原因全在于，这样的草地分布带，其海拔较高，四周又有茂密的森林环绕，以至于不是攀援到山顶，就很难发现它们的存在。所谓疏树草地生态系统，是指在连片的草地中零星长有高大乔木或低矮灌丛的生态结构。这样的生态系统在自然状况下，大多分布在半干旱内陆地区，特别是在降雨量年际波动差异较大的地区，如我国早年的鄂尔多斯草原就属于这样的生态系统。但侗族社区的疏树草地生态系统，其性质却有所不同。因为它不是纯自然形成的生态结构，而是人工管护的结果。其具体做法是将山脊地带的乔木通过人工砍伐和焚烧的办法去加以清除，并实旋旱地耕作。这样的操作方法持续进行多年后，草地所占的比例就会逐年扩大，等到达到当地乡民需要的比例后，则通过有控制的放牧去加以维护，人造的疏树草地生态系统就可以得到长期的稳定延续。
由于侗族的生息区海拔差异较大，河谷的最低处可以低到300米左右，而最高的地段海拔却超过2000米。在这样的环境下从事蓄牧生产，牧场必须进行季节性更换。正是凭借着长期的经验积累，侗族乡民通常就将山脊地带的疏树草地用作夏季牧场使用，形成了“游走式交叉放牧”方式。而采用这样的放牧方式可以有效地化解所处生态系统对畜牧生产的不利因素。这是因为，在侗族所处的生态背景下，一到夏天，过渡带草地由于一般所处海拔较低，而且距稻田较近，气候炎热潮湿，是蚊虫滋生的理想场所，很容易导致牲畜染上疾病。而山脊地带的疏树草地在夏季牧草长势较好，且水源较为充足，气候凉爽，很适宜牲畜长膘和生仔。因而将山脊地带的疏树草地作为夏季牧场使用，不仅有效地规避了上述不利条件，还通常不需要特意由人照管，可以让这些大牲畜在山顶上度过2个半月到3个月的时间。等到稻田里的农作物收割完毕，天气转凉后才将牲畜驱赶到村寨周边的过渡带草地及稻田中放养。在侗族传统的稻作生产中，收割方式十分独特，不使用挞斗脱粒，仅用摘刀摘其谷穗，将稻草连珠留在田中，这样就最大限度地保证了牲畜越冬的饲料所需。而大量的牲畜在田内越冬，又在无形当中增加了土地的有机肥料，从而在一定程度上满足了来年稻作生产的肥粪所需。
值得一提的是，按照乡民的这一放养方式，操作似乎很简单很粗放，在整个夏季几乎无需人看管，牲畜既不会丢失又不会掉膘。然而，这看似轻松的背后，却需要当地乡民在其间投入一定的人力和物力。首先是在疏树草地周边的森林边缘，乡民们都得设置路障，虽然是就当地的特点而设置，但还得随时对这些路障进行监控和修护，确保牲畜不会窜到山下的稻田中去。对这类草地，主要的劳动力投入则是在冬季，乡民们要有计划的清除偶然长出来的灌丛和乔木，防止他们长大后遮蔽草地后影响牧草的生长，当然他们也会有计划的保留某些高大的乔木，其目的是为牲畜提供遮阴纳凉的处所。总之，看上去的疏树草地生态系统并不是纯粹靠自然力保持其稳定，而是靠人力的不断投入才得以呈现为稳定的生态结构并发挥特定的经济作用和生态作用。
对侗族乡民而言，投入人力物力扩大山脊区段的疏树草地生态系统，不仅增加了载畜能力，而且放牧时可以极大的节约劳动力，并获得连周边其他民族村寨羡慕的牲畜和财富，从经济上和社会地位提升来看是十分合算的事情。但如果从生态的视角来看，则不一定合算。不仅是因为要管护这样的草地需要持续地投入劳动力，与此同时原有的生态结构也被打乱。像这样的山脊区段在自然状况下，一般不会有牛、马一类的大型食草动物存在，而是鹿科动物，啮齿类动物等的理想生息地，一旦按当地侗族的文化要求改置成疏树草地牧场，其动物物种构成也就发生了转变，人类所需要的大型食草动物置换了此前的小型动物。生态系统的性质和运行方式也就随之而发生了改变，
与过渡带草地的情况相同，山脊区段疏树草地生态系统在获得一系列社会功能的同时，也改变了其原有的生态功能，并直接影响到森林单位面积的碳汇积累量，具体情况的表现与过渡带草地不同，但导致的结果却极为相似。具体表现为，多年生的乔灌植物被一年生的草本植物所置换，这就意味着长期的碳汇积累量和超长期碳汇积累量的水平必然会下降，而且这些一年生的草本植物，当年就要被大型食草动物消费，也不能转化为长期碳汇。加上，疏树草地形成后，地表覆盖度随之降低，通风性能得以提高，因而使腐殖质的降解速度得以加快，这对于长期性的碳汇积累量同样是不利的。可是我们必须注意到，从社会需要的视角看，建构和管护这样的疏树草地，对侗族文化而言却至关重要。侗族很多的村寨之所以能够能在历史上成为周边地区的首寨，拥有社会声望，导因于他们拥有大量的牲畜产品用于集体消费或出售。而能够做到这一点，侗族乡民正是凭借长期的生产生活经验积累，对自身所处的生境进行了汰选、应对和调适的过程。这一点杨庭预先生在《相际经营理论：跨民族经济活动的理论与实践》一文中已作了明确的说明：各民族利用自己的文化模塑自身所处的生境时，大致要经历三个层次的加工。首先是对纷繁复杂的纯自然背景进行有目的的选择，淘汰掉价值不大的部分，保留下对该民族文化而言价值较大的部分，这就是汰选过程。其次是对选中的主攻目标进行定向的改造，以便利用。由于利用的形式要与相应的文化需求吻合，加工的手段和方法也各不相同，这就是应对的过程。其三是应对过程中所使用的手段和方法，还必须纳入相应的文化系统，使之于既定的社会生活相协调，才能使这样的加工改造过程获得社会的依托，使之能继续地进行下去，最终把整个环境改造成适应该民族生存需要的状况，这就是调适的过程。
三、侗族文化调控下的防火隔离带草地
第三类草地则是人工林经营环境下的特有生态构成部分，它们同样是人为建构的产物。其目的是将连片的森林分割为若干小的片区，以便一旦出现森林山火时，有利组织人力扑灭山火，同时又能发挥防止山火漫延的作用，因而这样的地带就实质而言，是当地森林生态系统的附属部分。用明确术语将其称为“防火带”或“隔离带”更能凸现它们的主要功能。在侗族社区，这样的隔离带往往是从村寨周边穿过林区而设置，一般都会顺着地势的走向而延伸，宽度在10-15 m之间。早年这样的区段部长满了浅草，目前在修筑便道时，一部分已被便道所占有不再是草地了，但却同样可以发挥防火隔离作用。这样的隔离带同样是人工建构的产物，如果不及时清除偶尔长出的乔木和灌丛，不及时地割掉长得过快过高的牧草，这样的隔离带其实很容易演化为真正意义上的森林。在乡民的放牧作业中，这样的林间隔离带又获得了一些新的功能，既是放牧通道也可以作为过渡牧场使用。
侗族社区的森林防火隔离带，其功能表现得相对单一化，主要服务于森林防火和林间的交通。其生态结构也更趋于单一，仅是那些比较耐荫耐湿的草本植物能够被当地乡民允许在这样的隔离带生长。这将意味着植物生长的潜力在这样的地带不可能得到发挥，植物的自然更新也无法自立完成，最终使得这样的隔离带完全成了森林生态系统的附属物并被搁置起来，只有到了发生火险时才能体现出它的存在价值来。不言而喻的结果正在于，这样的隔离带在碳汇积累中所能发挥的作用就十分有限了。
综上所述，在侗族社区所见的山地草地生态系统，都属于人为建构的生态系统，失去了劳动力的持续投入，这些草地都会很自然的演化为森林生态系统的一个构成部分。因此，侗族乡民付出如此高的劳动代价去建构这样的生态系统，显然是一种文化节制的产物，是处于特定的需要人为改造生态系统所获得的预期结果。因而，从侗族的文化视角出发，可以清晰地看出这些草地生态系统的功能来。侗族乡民靠频繁的劳动力投入管护出来的这些人工草地，虽然主要用作放养牲畜的场所使用，但其功能则无疑具有复杂性和多样性。
基于智能电网优化调控技术探究 篇10
进入新世纪以来, 我国的经济发展水平有着显著地提高, 国内电网事业也得到了蓬勃的发展, 而且电网系统的格局也发生了很大的变化。传统的变电运行与管理模式越来越不能满足现代社会的需要, 因此, 智能电网成为电网建设的发展大势。随着智能电网技术与理论体系的日益成熟, 实现电网调控一体化的技术基础已经具备, 例如, 电力信息系统、云计算、物联网等。对智能电网模式的应用进行高度的重视, 并将其与电网调控一体化工作有机结合起来, 能够使电力系统运行的效率与质量得以有效地提升。当前, 在促进电网运行效率方面, 智能电网有着一定的积极作用, 但是, 在电网管理方面, 仍然存在着较多的问题, 这些问题的存在会使智能电网的优势与效能难以有效地发挥出来, 因此, 对电网调控一体化模式进行分析与完善具有十分重要的现实意义。
2 智能电网模式下电网调控一体化的特点
2.1 实时性
智能电网模式下, 电网调控一体化所具有的实时性主要能够在以下两个方面体现出来: (1) 在厂站与遥测等技术的基础上, 对真实的信息进行即时地收集与整理, 并将其纳入到数据库中, 便于调控人员与运行人员对电网运行情况的实时监控工作的顺利进行; (2) 系统能够使遥控指令得以及时并快速的响应, 从而保证其能够在最短的时间内传输到厂站端, 使调控指令的有效控制与执行得以实现。
2.2 开放性
在开放式的框架结构体系的基础上, 对相对来说比较开放的, 且具有较强兼容性的平台进行构建, 并保证其能够允许第三方软件的介入, 从而能够有效地将信息、数据库以及通讯系统等连接起来。
2.3 系统性
(1) 基于智能电网的电网调控一体化系统能够实现对电网网架与各变电站的实时监控, 当电网出现故障的时候, 能够进行快速及时地报警; (2) 以系统收集到的信息为前提, 评估电网的运行状态, 对潮流进行分析, 并考量电网运行的安全性, 从而对电网的运行情况进行全面有效的分析; (3) 在分析与整理收集到的各类信息之后, 要提出具有针对性的信息反馈, 从而使电网运行管理人员能够正确的做出决策, 使电网运行系统的可靠性与安全性得以切实有效的提高。
3 目前电网调控一体化中存在的主要问题
3.1 电力设备的运行维护模式存在一定的不足
从当前电网的管理情况来看, 其在运行维护管理模式上存在着一定的弊端, 尤其是对于一些城郊接合部或者是城市的郊区来说, 线缆混合的情况是普遍存在的。而这与电缆及线路运维等多个部门有着较大的关系, 在某些情况下, 还会涉及到一些供电营业站。由于多个部门的参与, 会在一定程度上增加管理的难度, 管理方面也会存在一些漏洞, 甚至可能会出现管理真空的问题, 而这种模式将有可能会影响到调度发布指令的及时有效执行, 甚至会对其产生一定的阻碍。
3.2 缺乏可靠的数据
电网调控一体化中, 数据信息是其重要的依据之一。如果调度管辖有着比较广的范围, 在该种情况下, 如果需要对调控的精确性得以保证, 仅仅依靠相关电力运行信息与工程图纸是远远不够的。另外, 在电网调控中, 会涉及到多种电力设备, 调控人员判断的正确与否与数据的是否精确有着重要的关系。从目前来看, 在电网调控中, 可以参考的数据是非常有限的。
3.3 盲目调控十分常见
由于调控人员管理模式存在问题, 再加上分散式管理的影响, 电力调控一体化一直没有得以切实有效的实现, 而上述因素的影响, 也使得调控人员盲目调控问题十分常见。现阶段, 在我国一些电力部门中, 其采用的调控方式仍然是比较传统的方式, 这与当今智能化时代对于调控质量与效率的要求有着较大的差距。在管理电网架空线的过程中, 有些调控人员对其开关进行不正当的变更, 如果有意外情况发生, 是难以对其进行控制的。再加上, 电网运行部门在对配网调控数据信息上报到上级有关部门时, 通常是将一张电网以及单馈路图进行上报, 仅有一小部分的电力部门上交的是区域性的电网图, 如此一来, 会在很大程度上使得调控人员难以清楚地认识到调控设备的功能, 进而出现盲目调控的现象。
3.4 人员技术水平不高
在智能电网模式下, 实现电网调控一体化, 是一项系统性的工程, 需要具有较高综合素质的专业化人才对其进行顺利地实施。但是, 当前的调控人员对于调控一体化缺乏足够的认识, 相关的技能与素质也比较缺乏, 从而使智能电网下的电网调控一体化模式的优势难以充分地应用到实际工作中。
4 智能电网模式下电网调控一体化建设技术措施
4.1 对调度系统的性能进行提高
通常来说, 主网是在输电线路与变电设备的基础上形成的主导网络体系, 其第一要素是安全。而配网是面向广大电力用户的, 使客户的用电需求得以更好地满足是其主要的目的。鉴于此, 为了能够使电网调控系统的针对性得以切实的提高, 使其能够与一般的调控运行系统不同, 需要对具有电力地图的地理信息平台进行充分地利用, 并对线路、电缆、变电站以及电力用户等各类电网资源进行整合, 从而能够全面地掌握信息, 使调度操作的针对性与准确性得以不断地提高。
4.2 发挥GIS系统的优势
GIS能够在电力地图的基础上, 将电网线路与地理位置融合起来, 并在此基础上, 使归类与分层管理成为现实, 进而有效地提高电网调控管理的质量;其对于盲目调控方面具有一定规避作用。另外, SCADA系统能够将电网的实时信息在图纸上直观地反映出来, 这能够有效地防止出现电网数据的重复录入与图形的二次绘制等问题, 能够实现数据信息的高度一致性。实际上, 电网调控一体化就是在配网SCADA系统的基础上进行的再次升级。原先的调控分开的运行模式中, 尽管能够在线监控线路等设备, 但是, 自动化覆盖率仍然不高, 这就会在一定程度上使调度操作运行全面有效地实现具有一定的难度。而在智能电网模式下, 对GIS技术进行充分地利用, 并与数字化技术相结合, 能够使调度与监控的有机融合成为现实。
4.3 利用正确的管理方式来管理调控人员
现阶段, 在我国的电力部门中, 不仅存在着人员不足的问题, 而且还存在着分工不合理以及各个工作人员压力大等问题, 而这些问题存在的主要原因就是电力部门对于工作人员的管理缺乏合理性与有效性。因此, 为了能够切实解决这些问题, 相关人员应该全方面的认识与了解目前我国电网运营的现状, 并与实际情况相结合, 对工作人员进行合理地调整, 对于存在较大操作难度的电网设备, 应该多配备工作人员, 而对于那些工作量不大的地区或者是部门, 应该对人员的安排进行适当地减少。有些工作人员具有较高的操作水平, 管理者应该为其发展提供更加广阔的空间。另外, 电网部门应该对科技建设进行重视, 对核心技术进行研发或者是引进, 从而使电网操作的成本得以降低, 切实提高电网部门的经济效益。
4.4 对人才的培养进行重视
采取有效的措施, 不断提高电网调控人员的技能与知识水平: (1) 对岗位职业培训的方式进行充分地利用, 从而使专业化智能电网调控人才的培养成为现实; (2) 对良好的技术学习环境进行营造, 引导电力运行人员进行不断地学习, 并对智能电网相关技术进行研究, 使配网调控技巧得以提高, 并对自身的效能进行更好地发挥。电网调控一体化对原有的调度模式进行了简化, 能够在最大程度上使资源共享得以实现, 并且能够使一些不必要的中间环节进行减少, 这对于故障抢修时间的缩短十分有利, 并使调度运行的质量与效率得以有效地提升。有必要对电网调控一体化系统的性能进行进一步的优化, 使调控一体化的硬件基础得以提高。同时, 需要对调控人员的培养力度进行加强, 对调控一体化的软实力进行提高, 从而使电网运行管理水平得以有效地提高。
5 结语
随着电网与科技的不断发展与进步, 目前, 电力系统中已经普遍实现了电力自动化。作为智能电网发展的重要项目之一, 电力调控一体化在实际发展运用的过程中存在着一些问题。我们应该及时地发现这些问题, 并采取科学合理的措施对其进行解决, 但更重要的是, 需要对调控一体化的管理模式进行加强, 使电力系统的管理水平得以不断地提高。在高度的管理模式下, 对高科技核心技术与企业人才进行充分地利用, 不断实现电力企业经济的科学可持续发展。
参考文献
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