国内应用现状

国内应用现状（通用12篇）

国内应用现状 篇1

摘要：通过近几年发表的相关文献, 简单地介绍了膜蒸馏技术的基本原理, 从海水淡化、苦咸水淡化、反渗透浓水处理等方面对膜蒸馏技术在国内研究的现状进行了介绍, 并阐述了膜蒸馏技术的应用前景。

关键词：膜蒸馏,原理,海水淡化

所谓的膜蒸馏就是将膜技术与蒸馏过程结合在一起的一种组合技术, 采用一种微孔膜将两种不同温度的溶液分开, 较高温度侧溶液中易挥发的物质呈气态透过膜进入另一侧冷凝的过程。

与传统蒸馏相比, 它不需要复杂的蒸馏系统, 且能得到更纯净的馏出液;与一般的蒸发相比, 它的单位体积蒸发面积大;与反渗透相比, 它对设备的要求低且过程中溶液浓度变化的影响小。另外膜蒸馏能在常压和稍高于常温的条件下进行, 在阳光强度高、太阳能资源丰富的西部地区更有开发利用的价值, 尤其在淡化西部苦咸水应用工程中[1]。

1 膜蒸馏技术原理

1.1 膜燕馏技术原理[2,3]

当不同温度的水溶液被疏水微孔膜分隔开时, 由于膜的疏水性, 两侧的水溶液均不能透过膜孔进人另一侧, 但由于暖侧水溶液与膜界面的水蒸气压高于冷侧, 水蒸气就会透过膜孔从暖侧进人冷侧面冷凝, 这与常规蒸馏中的燕发、传质、冷凝过程十分相似, 所以称其为膜蒸馏过程 (membrane distillation) 。

1986年5月意大利、荷兰、日本、德国和澳大利亚的膜蒸馏专家在罗马举行了膜蒸馏专题讨论会, 会议对这一过程的命名和及其相关的专业术语进行了讨论。认为“膜蒸馏” (membrane distillatioal是该膜过程的最合适名称, 并确认膜蒸馏过程必须具备以下特征以区别于其他膜过程:

1) 所用的膜为微孔膜。

2) 膜不能被所处理的液体润湿 (琉水膜) 。

3) 在膜孔内没有毛细管冷凝现象发生。

4) 只有蒸汽能通过膜孔传质。

5) 所用膜不能改变所处理液体中所有组分的气液平衡。

6) 膜至少有一面与所处理的液体接触。

7) 对于任何组分该膜过程的推动力是该组分在气相中的分压差。

1.2 膜蒸馏的优点与弱点

1.2.1 与常规蒸馏相比膜蒸馏的优点

1) 在膜蒸馏过程中蒸发区和冷凝区十分靠近, 实际上只是膜的厚度, 蒸馏液却不会被料液污染, 所以膜蒸馏与常规蒸溜相比具有较高的蒸馏效率, 并且蒸馏液更为纯净。

2) 在膜蒸馏过程中, 由于液体直接与膜接触, 最大限度地消除了不可冷凝气体的于扰, 无需复杂的蒸馏设备, 如真空系统, 耐压容器等。

3) 蒸馏过程的效率与料液的蒸发面积直接相关, 在膜蒸馏过程中很容易在有限的空间中增加膜面积即增加蒸发面积, 提高蒸馏效率。

4) 在该过程中无需把溶液加热到沸点, 只要膜两侧维持适当的温差, 该过程就可以进行, 有可能利用太阳能、地热、温泉、工厂的余热和温热的工业废水等廉价能源。

1.2.2 与其他膜过程相比膜蒸馏的优点

1) 膜蒸馏过程是在常压下进行, 设备简单、操作方便, 在技术力量较薄弱的地区也有实现的可能性。

2) 在非挥发性溶质水溶液的膜蒸馏过程中, 因为只有水蒸气能透过膜孔, 所以蒸馏液十分纯净, 可望成为大规模、低成本制备超纯水的有效手段。

3) 该过程可以处理极高浓度的水溶液, 如果溶质是容易结晶的物质, 可以把溶液浓缩到过饱和状态而出现膜蒸馏结晶现象, 是目前惟一能从溶液中直接分离出结晶产物的膜过程。

4) 膜蒸馏组件很容易设计成潜热回收形式, 并具有以高效的小型组件构成大规模生产体系的灵括性。

1.2.3 膜蒸馏的弱点

1) 膜蒸馏是一个有相变的膜过程, 汽化潜热降低了热能的利用率。所以在组件的设计上必需考虑到潜热的回收, 以尽可能减少热能的损耗, 与其他膜过程相比, 膜蒸馏在有廉价能源可利用的情况下才更有实用意义。

2) 膜蒸馏与制备纯水的其他膜过程相比通量较小, 所以目前尚未实现在工业生产中应用, 如何提高膜蒸馏的通量也就成为一个重要的研究课题。

3) 膜蒸馏采用疏水微孔膜, 与亲水膜相比在膜材料和制备工艺的选择方面局限性较大。

2 膜蒸馏技术的应用

2.1 膜蒸馏技术在海水淡化中的应用

最初, 膜蒸馏技术的开发是以海水淡化为目的的, 所以有关于膜蒸馏分离技术用于海水淡化的研究前几年报道较多[4], 近几年利用膜蒸馏进行海水淡化研究的工作是在以前研究工作的基础上进行了深入的研究。

赵晶等[5]利用膜蒸馏技术对三种膜蒸馏过程进行了比较。采用聚偏氟乙烯 ( PVDF) 中空纤维疏水微孔膜, 以质量分数3.5%NaCl水溶液为模拟海水测试液, 进行膜蒸馏脱盐实验。比较了真空 (VMD) 、气扫式 (SGMD) 和直接接触膜蒸馏 (DCMD) 过程的脱盐性能, 考察了料液温度、流速、浓度以及冷侧冷凝条件等操作条件对过程性能的影响。结果表明: VMD过程的产水通量最高, 达到21.8L/ (m2·h) ;DCMD次之, SGMD最小。三种MD过程的渗透通量均随料液温度的升高而增大, 随料液浓度的增加而降低;SGMD和VMD过程通量分别随冷侧气体流速和真空度增加而提高, 而DCMD过程通量则几乎不随冷却水流速变化而改变。SGMD、DCMD和VMD过程的脱盐率分别为99.97%、99.98%和99.99%, 几乎不随操作条件而改变。

王宏涛[6,7]进行了真空膜蒸馏脱盐过程及海水淡化的实验室研究, 并在此基础上设计、研制和运行了一套1m3/d的放大膜蒸馏实验装置, 初步进行了膜蒸馏海水淡化的可行性实验和分析研究。在膜蒸馏实验研究中, 设计和制备了错流式中空纤维膜组件, 对料液的最优走向进行了较系统的研究, 结果表明:在实验条件相同或相近的情况下, 料液流经壳程比流经管程能够获得的更高的膜产水通量。当料液流经壳程时, 进料液体与纤维之间形成错流, 很大程度上减小了膜表面温度边界层的厚度, 削弱了温度极化效应, 从而增大了边界层的传质系数, 较大程度上改善和提高了膜的产水通量。他们还采用错流式减压膜蒸馏海水淡化试验研究。利用聚丙烯 (PP) 中空纤维膜制作了矩形中空纤维膜组件进行减压膜蒸馏海水淡化试验, 考察了不同操作条件对膜通量的影响以及膜通量的衰减和膜污染情况, 探讨了海水膜蒸馏的操作条件-膜通量曲线的特征。试验过程中获得了比较高的膜通量, 最高膜通量达到了46kg/ (m2·h) , 产水电导率保持在100μS/cm以下, 过程的脱盐率保持在99.99%以上。

郝高峰[8]以沟流效应为理论依据, 对组件封装分率与跨膜通量之间的关系做了定性分析。通过改变组件有效长度和组件内径的方式制得了一系列膜面积相同而封装分率不同的中空纤维膜组件, 通过对比实验发现在相同实验条件下, 随着封装分率的提高, 流体分布更加趋于均匀, 沟流效应降低, 跨膜通量增加。也正是由于膜丝的非均匀分布, 才使得热料液走管程和走壳程两种操作方式存在一定的差异。对一系列膜面积不同的组件进行了对比实验, 发现在相同的实验条件下, 组件跨膜通量随膜面积的增加明显下降, 而总产量则有所增加。

2.2 膜蒸馏技术在苦咸水淡化中的应用

目前, 在我国采用膜分离技术进行苦咸水淡化, 可以解决饮用水和工业生产的急需。以西北地区为例, 土地占全国的1/3, 但单位面积水资源总量仅为全国平均值的1/5, 且大量水为地下高中盐度苦咸水, 无法直接饮用, 成为经济发展的最大制约因素之一。而膜分离技术因其无相变、高效、节能、工艺简单等特点, 在我国水资源持续发展战略中起着越来越重要的作用[9]。

李玲等[10]对罗布泊地下苦咸水采用减压膜蒸馏技术进行了淡化研究。他们考察了减压膜蒸馏淡化高浓度盐溶液过程中料液温度、浓度、冷侧真空度对膜通量及截留率的影响, 结果表明:温度与膜的渗透通量成指数关系;浓度对膜渗透通量的影响呈倒S形;冷侧真空度拐点后膜的通量与膜两侧水蒸汽分压平方根的差成直线关系, 这种关系说明了水蒸汽在膜孔内的传质过程是以扩散为主;将减压膜蒸馏过程应用于新疆某地下电导率达到102500μs/cm的地下苦咸水淡化处理, 可获得馏出液电导率均小于10μs/cm的较好效果。设计了出水量约为1m3/h的减压膜蒸馏装置, 并初步进行了经济评价。成本估算, 以减压膜蒸馏淡化该苦咸水的运行费用为0.5元/m3左右。

2.3 膜蒸馏技术在废水处理中的应用

胡斯宪等[11]人采用自制中空纤维膜蒸馏组件对含甲醇废水进行膜蒸馏处理, 研究影响甲醇通量的诸因素:如料液温度、浓度、流速以及载液流量等, 通过实验得出处理甲醇废水的最佳条件, 即料液温度为45℃, 载液温度为20℃, 两侧流量为11.5ml/min, 膜通量约为0.45×10-3kg/m2·h。采用膜蒸溜法, 浓度高达10mg/ml的甲醇废水溶液经处理后可降至0.03mg/ml以下, 达到国家规定的排放标准, 可作农用灌溉水。

王树立等[12]通过膜蒸馏的试验研究, 得出了膜蒸馏方法处理甲醛废水的操作条件与传质系数、膜通量、分离效率的优化关系。膜蒸馏传质系数在25×106m·s以上。通过试验研究和对比分析, 得出聚四氟乙烯膜更适合膜蒸馏法分离甲醛废水。膜蒸馏法分离甲醛废水可以有效的回收甲醛, 回收率达82%以上, 实现资源化利用。

利用膜蒸馏技术处理吸收炼矿烟气酸性废水的研究方面, 王鹤等[13]采用天然碳酸钙中和烟气吸收酸性废水, 研究了中空纤维结晶膜蒸馏技术对中和后废水处理的效果。考察了料液温度、起始浓度、流速、pH 值等因素对膜通量的影响。在选定的条件下对水样进行连续膜蒸馏处理。结果表明, 在料液温度50℃, 料液速度为18.5ml/min, pH 值为7, 运行18h后, 浓缩溶液开始出现结晶, 结晶效果较好。截留率均接近100%。

张凤君等[14]采用中空纤维膜蒸馏技术研究了糠醛废水的膜蒸馏处理效果。并得出如下结论:

1) 吸收液的浓度、料液的浓度和流速对糠醛废水中醋酸的膜蒸馏过程有较大影响, 且趋势基本相同;但对糠醛的影响较小。而温度对两过程都有不同程度的影响。

2) 在设定条件下, 经过12h的运行之后, 醋酸的去除率可达76.3%, 而糠醛也达到了40.1%, 此过程可降低料液中糠醛和醋酸的含量, 减小了低分子量有机酸对微生物危害的影响, 为后续生物处理奠定了基础。

在印染废水处理方面, 王婷等[15]采用真空蒸馏方法处理高盐度印染中间体废水。结果表明:进料温度对膜渗透通量的影响较大, 随温度的升高渗透通量显著增大, 对于预处理后的印染废水, 流速为50L/h时, 当温度从60℃提高到80℃, 膜蒸馏通量从5.644kg/ (m2·h) 增长到8.937kg/ (m2·h) ;流量对膜蒸馏通量无显著影响;膜蒸馏通量随进料浓度的增加而下降, 当废水盐度高于22%时, 膜蒸馏通量显著降低至2.5kg (m2·h) 。经过预处理后的印染中间体废水膜蒸馏产品水COD降为400mg/L以下, 色度降为80。

段小林等[16]采用聚丙烯微孔膜对含铀废水进行真空膜蒸馏 (VMD) 处理研究, 研究结果表明, 膜具有良好的分离性能, 膜通量为3.5kg/ (m2·h) , 截留率为99.1%, 馏出液中铀的质量浓度均低于国家排放标准0.05mg/L。真空膜蒸馏法作为一种水处理技术。

高浓度氨氮废水是一种处理难度较高的废水, 刘乾亮等[17]采用直接接触式膜蒸馏工艺处理高浓度氨氮废水, 以硫酸溶液为吸收液, 考察了吸收液浓度对膜蒸馏过程中氨氮的传质和分离性能的影响。结果表明, 以硫酸为吸收液对高浓度氨氮废水的处理有很好的效果, 吸收液浓度的增加对氨氮的传质过程和去除没有明显的促进效果, 但可极大地促进水的传质, 从而导致分离系数下降, 易造成疏水膜的润湿。

2.4 膜蒸馏技术在反渗透浓水处理中的应用

反渗透浓水一直是水处理中的一个较为头痛的问题, 多年来膜技术人员都在反渗透浓水的处理研究方面投入了大量的人力和物力, 目前采用膜蒸馏技术处理反渗透浓水的研究已取得了一定的成绩。

王军等[18]人采用疏水膜蒸馏浓缩 (MD) 技术处理低压反渗透 (RO) 系统的浓水, 系统地研究了MD技术用于RO浓水回用处理的运行参数, 以及RO浓水的pH值与MD浓缩倍数对膜通量和产水水质的影响。同时采用VisualMNTEQ ver 2.51软件系统地分析了膜蒸馏浓缩过程中, 碳酸钙、硫酸钙、氢氧化镁等难溶盐的溶解度及其饱和指数与RO浓水pH值、温度及浓缩倍数的关系, 确定了MD稳定运行的控制参数。最后, 进行了连续180h的MD试验。结果表明:采用MD技术处理RO浓水, 进而形成RO/MD集成系统, 不仅具有技术可行性和可操作性, 而且可大幅度提高系统的产水率, 实现RO系统的近“零排放”。

陈利等[19]分别采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜对反渗透海水淡化浓盐水进行真空膜蒸馏的研究。考察了膜下游真空度、浓盐水温度、浓度、流速对膜通量及截留率的影响。结果表明, 真空度增大, 膜通量和截留率呈增长趋势。料液温度升高, 膜通量增加, 截留率呈减少趋势。料液流速增加会使通量增加, 截留率呈减少趋势, 但影响相对不大。随着料液浓度的增加, 膜的通量下降, 截留率基本保持不变。最大截留率可达99.99%, 表明利用真空膜蒸馏技术可有效实现反渗透海水淡化浓盐水的浓缩。还有刘东等[20,21]采用自制的高通量PVDF中空纤维疏水微孔膜, 通过VMD过程对石化企业废水处理的RO浓水进行处理。浓水中微溶盐的沉积是造成VMD过程通量降低的主要原因, 对其进行适当处理以去除微溶盐, 有利于过程通量的保持。在真空度0.095MPa, 原水温度70℃, 流速0.66m/s的条件下, 对经过除硬预处理的RO浓水的VMD过程通量达25.83kg/m2·h, 浓缩至20倍时, 通量保持在10kg/m2·h, 过程产水电导率保持在4μs/cm以下, 脱盐率达99.99%, 产水COD稳定于35~45mg/L间。

采用膜蒸馏法浓缩处理反渗透浓水, 在未经预处理、酸化预处理和阻垢预处理后的反渗透浓水的三种MD试验中产水电导率保持稳定, 对盐分的截留率>99%。在MD浓缩未经预处理的RO浓水过程中, 溶液中有CaCO3沉积, 堵塞膜孔后造成膜通量的下降。酸化预处理后水样在MD浓缩过程中, 通量衰减在一定程度上得到了减缓, 但是随着浓缩过程的进行, CaSO4、硅等仍然在膜表面沉积, 造成产水通量下降。阻垢预处理可以预防难溶盐在膜表面的沉积, 减缓膜污染和膜通量的衰减。在浓缩倍数为3倍的条件下, 经过112h的运行后, 产水电导率稳定在5μs/cm以下, 产水通量下降缓慢[22]。

2.5 膜蒸馏技术在其他方面的应用

膜蒸馏技术发展初期, 主要是针对海水淡化进行研究的, 随着膜蒸馏技术研究的不断进展, 逐步扩展到苦咸水淡化、废水处理以及食品、冶金等行业都有研究。以聚偏氟乙烯疏水膜为材料, 采用减压膜蒸馏技术在较高真空度下浓缩硫化钠溶液。浓缩过程产水电导维持在10μs/cm以下, 脱盐率大于99.99%[23]。在制药领域中, 有人采用直接接触式膜蒸馏方法研究了热敏性物质青霉素水溶液浓缩过程的可行性及操作条件对浓缩过程的影响, 结果表明, 膜蒸馏可以有效地浓缩青霉素水溶液, 而且浓缩过程比较稳定[24]。唐建军等[25]对减压膜蒸馏法浓缩氧化铝碳分母液的可行性进行了研究, 试验表明:减压膜蒸馏对NaAlO2-NaOH及NaCO3等非挥发性组分的截留率不低于97%, 蒸馏液的pH值约13, 能达到有效浓缩碳分母液的目的。将膜蒸馏技术用于中药提取液浓缩已有一些研究报道。陆文超等[26]采用中空纤维膜组件对中药提取液进行直接接触式膜蒸馏浓缩, 进行了膜蒸馏法浓缩中药提取液过程膜污染机理类型的确定。李会等[27]进行了膜蒸馏浓缩中药提取液过程膜污染的气体反冲洗抑制, 结果表明, 采用气体反冲洗能够明显抑制膜污染, 可以有效地清除在膜表面造成膜污染的污染物, 在反冲洗期间, 污染层阻力增长相对较慢。

3 展望

从近几年的文献的报道中可以看到, 膜蒸馏技术正在不断地完善, 目前膜蒸馏技术在某些领域有小批量的工业应用, 但是离实现工业化目的还有一段路程, 仍有很多问题有待解决, 这就需要广大科技人员进行不断的努力。总之, 通过故意研人员的努力, 膜蒸馏技术会在以下几个方面有很大的发展。

1) 降低膜蒸馏技术的能耗, 推膜蒸馏技术的发展。由于膜蒸馏能耗较高, 在海水淡化以及苦咸水淡化方面制水成本与反渗透存在一定的差距, 因此与反渗透相比竞争力较低, 如果能够降低膜蒸馏技术的能耗, 在海水淡化及苦咸水淡化领域将可争得一席之地。

2) 反渗透海水淡化及苦咸水淡化过程中, 产生的浓水一直是科研人员头痛的问题, 在今后的研究过程中, 膜蒸馏技术是克服这一难题的首选技术。

3) 在食品、农产品加工等领域, 膜蒸馏技术将会有巨大的发展前景, 溶液浓度极高时, 会产生极高的渗透压, 这是反渗透过程无法运行, 而膜蒸馏可把水溶液浓缩至过饱和状态, 因此, 在果汁、中药等对温度热敏要求较高的生产工艺过程中, 膜蒸馏技术就会显示出其巨大的优势。

4) 从文献中可以看到在化学物质的浓缩方面是膜蒸馏也有着巨大的发展空间。

可以这样认为, 膜蒸馏技术将来一定会在海水及苦咸水淡化、反渗透浓水处理、废水处理、化学物质浓缩、中药提取液的浓缩等领域膜蒸馏技术都将显示其巨大的潜力。

国内应用现状 篇2

关键词：临床护理路径;医学模式;应用

医学模式的转变和护理观念的更新，使人们健康意识日益增强，出现了临床护理与预防保健相结合的护理趋势，健康教育在护理工作中显得尤为重要。临床护理路径作为以患者为中心的成效管理模式，正在引起医学界的广泛关注[1]。近年来，国内外护理实践发生了实质性的变化：

①以患者为中心的整体护理;

②以证据为本的循证护理;

③以临床路径为主的新护理模式。

在开展整体护理的基础上，引进临床路径。将临床路径和整体护理进行优势互补整合实施。是医院里的一组人员，包括管理决策者、医师、护理人员及其他医疗有关的人员。共同针对某一病种的监测、治疗、康复和护理所制定的一个有严格t作顺序、有准确时间要求的照顾计划。以减少康复的延迟及资源的浪费，使服务对象获得最佳的医疗护理服务质量。目前，临床护理路径已广泛应用于I临床护理实践中[2]。

临床护理路径作为一种先进的护理管理模式，已在发达国家得到普遍推广。CNP在国内也得到越来越多的关注和应用。本文将对临床护理路径的提出、制定、应用及其意义进行综述如下：

1 临床护理路径的提出背景

临床护理路径是近年来发展起来的一种诊疗标准化方法，起源于1950 年美国的工业质量管理体系，最早被称为关键路径法。CNP更多地仿效了项目管理上的项目评估技术和关键路径法。20世纪60年代初至80年代末，美国人均医疗费迅猛增加了20多倍，美国政府为了遏制医疗费快速上涨的趋势，以法律的形式实行了诊断相关分类为付款基础的定额预付款制度，改传统的回顾性付费为前瞻性付费。在不影响预期治疗效果的前提下，为了缩短平均住院日和降低费用，20世纪80年代中期，美国波士顿的新英格兰[3]医疗中心第一次成功地将临床路径应用于健康照顾系统，选择了DRGS疾病诊断治疗分类标准中的某些病种，在住院期间，按照预定的医疗护理计划为患者实施诊疗，此种模式逐步得到应用和推广，即后来的临床路径。临床路径以缩短平均住院日、合理支付医疗费用为特征，是由各相关部门的医务人员按病种共同制定和设计的最佳医疗和护理程序，该程序针对某种具体疾病或手术制定出有序的最适当的临床服务计划，并根据病情合理安排住院时间和费用，使服务对象获得最佳的医疗护理服务质与传统管理模式相比，CNP 在提高医疗护理质量的同时，提高了团队协作，增加了患者本人的介入，使医疗护理更加合理化、人性化。实施结果证明对协调各部门之间的合作有重大价值。临床护理路径于20世纪90年代中期传人中国。并得到了迅速发展.对国内护理实践模式的发展具有促进作用[4]。

2 临床护理路径的制定及其内容结构

2.1临床护理路径的制定 临床路径的制定，必须是医院主管对临床路径的医疗模式有全盘的了解并能全力支持。由医院的一组成员共同制定的一种照护计划，让患者从入院到出院依此模式接受照护或是由医生和护士及其他有关人员对特定的诊断和手术做最适当的有顺序的、有时间性的照顾计划，以预防康复延迟和减少资源浪费，让患者获得最佳的护理效果。

它的制定必须符合以下几个原则：

①体现患者第一原则;

②科学性原则，必须基于最佳的可获得的证据，即“循证护理”的主要思想;

③适用性原则，需根据当地医疗水平、医疗条件具体制定;

④综合性原则，必须有多学科、多专业人员的参与，共同制定护理路径;

⑤医患双方共享的原则，一般根据对象不同分为两个版本，即医务人员和患者版本，各有侧重，除医务人员必须遵循外，患者有权也必须对疾病诊断和治疗的过程有充分、详细的了解，以取得合作;

⑥持续改进的原则，根据对其实施过程中反馈的变异误差进行原则分析和实施效果评价及时予以修改，真正体现医疗护理质量。

2.2 临床护理路径的内容结构 临床护理路径的主要内容由表格化的护理路线图来表示，有严格的时间框架，各种疾病也有不同路径设计形式。以妇产科的子宫及附件全切术为例：

①患者一般信息：手术名称、日期，负责医疗的主任、理疗师、责任护士等姓名及电话等。

②护理流程表，内容包括从入院到出院，每天所需做的主要护理措施。如每天、每班次要进行的全身评估、检查、护理重点、使用药品、医嘱、营养情况、患者活动和安全情况、心理护理;治疗师、疼痛专科护士的会诊和治疗情况;旁边是每班责任护士签名。

③护理目标，即患者在一定的时间范围内要达到的最佳身心护理效果。

④重要检查或护理的特点记(special appointments)是上一班护士为提醒下一班不要忘记某项重要治疗和护理措施。

国内应用现状 篇3

【摘要】本文基于中国知网收录的相关文献，对计算机在国内化工热力学教学中的应用成果进行梳理与总结，以期为后续的教学研究提供参考。

【关键词】化工热力学 教学 计算机应用 现状

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）01-0002-03

一、引言

化工热力学（Chemical Engineering Thermodynamics CET）是伴随着化学工业发展而形成的应用性交叉学科，主要研究化工过程中能量、能量转换以及与能量转换有关物性间相互关系，是基础课与专业课之间的纽带和桥梁[1]，也是化工专业核心课程群的基石[2]。

CET理论性强，概念抽象、模型复杂、逻辑性、系统性强，推导繁壅，虽经近50年发展，教学体系完整且严谨，但仍是难“教”和难“学”的课程。因此，处理好CET的“教”与“学”，是对任课教师的挑战，也是教学实践过程中亟需解决的问题。

随着微电子、计算科学及网络技术发展，计算机性价比不断提高，应用领域不断扩大，给CET教学改革与发展提供了历史机遇，结合计算机应用的教学模式，把更多精力集中于培养学生热力学严密逻辑思维和解决工程问题的能力，是CET教学改革的方向之一[3]，已用于辅助教学及物性计算、过程模拟等。

本文基于截止到2015年8月31日，中国知网收录的与计算机在CET教学应用相关文献，对国内CET教学中计算机应用成果进行梳理与总结，为后续CET教学研究提供参考。

二、多媒体软件的应用

将直观、生动、形象的多媒体技术应用到CET教学中，不仅可刺激、感染和吸引学生，直观演示数据图表，化抽象概念为直观形象，也可简化CET中的复杂计算和公式推导，形象展示化工操作单元[4]，还可增加教学信息量和学生的感知量[5]，是突破CET教学难点、弥补学时有限、实施开放学习的有效手段[6]。

目前，绝大多数CET任课教师，都或多或少采用了计算机辅助教学（Computer Aided Instruction CAI），有些还建设了便于学生交流学习的网络平台。如有在双语教学过程中，创作图、文、声、色并茂CAI课件的[7-8]；有结合CAI、教学网站建设和网络通讯工具，实现资源共享的[9-11]；有将Aspen的计算理念和CAI相融合的[12]，也有将传统教学手段与CAI结合[13-27]，并建设开放式网络教学平台的[21-24， 26-28]。

也有结合多种多媒体软件，制作了交互式CAI课件[5， 29-34]或可完整展现实验过程的CET虚拟实验室[35]。

另外，施云海认为CET教学改革可以CAI为主，任课教师要尽快抓好CAI软件编制和教材编写，形成教学软件包[3]。然而，CAI虽有诸多优势，CET教学却不能被CAI取代，因为CAI本身仅是利用了先进的教学工具和手段，并不等于教学方法也先进，只有与先进的教学方法相结合，CAI才能最大限度地发挥其作用[36]，而且课件内容表现形式也要适当，课件制作应重点突出[4-5]。

三、专业计算软件的应用

随着计算科学和软件技术发展，已推出了功能强大的商业化专业软件，如化学化工专业软件Aspen、Simulis Thermodynamics、Hysys、ChemCAD，数学软件Mathematica、Maple、MathCAD等，已成功应用于CET的教学中。

如有的以Aspen、Simulis Thermodynamics及Excel，组织学生上机实践[37]；或以Aspen为工具[38-41]，以PR状态方程计算定组成天然气的摩尔体积、1-丁烯状态变化后的摩尔体积、焓和熵的变化[38]，计算正丁烷在273.15 K时的气、液饱和热力学性质[39]，计算水/乙醇体系的相平衡曲线的方法[41]。

也有的仅使用Excel的计算功能[42-48]，如重新计算[42， 47]、规划求解[42]和单变量求解功能[42， 47]，计算乙烷的摩尔体积、压缩因子、剩余熵、剩余焓与逸度等性质[43-44]、泡点与露点等[45]，以及高压下丙烯-丙烷混合气体密度及甲醇/乙睛体系相平衡数据的计算等[47]。

也有将数学软件结合CAI，应用于CET的教学过程的，如利用符号计算系统Maple，计算流体PVT性质、剩余性质和相平衡[49]；或利用MathCAD计算气相组分的逸度、液体混合物中组分逸度及活度系数模型参数的拟合、多元相平衡[50]以及计算了剩余自由能、剩余焓和剩余熵[51]等。

四、专用软件的开发

尽管专业软件成熟，功能强大，使用方便，然而需花巨资购买，推广普及难度大，因而，有些学者建议使用程序设计语言，引导学生自行设计程序，开发了CET教学或计算专用软件[52-58]。

如采用Basic编程，进行物性计算[52]；以VB语言为工具，开发拥有自主知识产权的，可用于Windows平台下CET教学与计算的模块化、菜单式、界面友好、视窗化的软件包[53]，以及可采用不同状态方程进行纯流体及二元混合流体热力学性质的计算与教学，并对流体的物性参数实行数据库管理的视窗化的软件包[54]。

也有将Borland C ++与FORTRAN语言相结合，开发了可用于气体的热力学性质、溶液的性质、纯组分以及多组分体系汽液平衡的计算，界面友好、自带汉字系统、操作简单的CET教学软件包[55]。

Matlab使用、编程简单，语法灵活，程序设计自由，程序可移植性、兼容性优良的特点，可很好地解决CET各种复杂、非线性的计算，如流体pVT的计算和相平衡的计算等，同时可用于无约束多元函数参数回归，有效地解决CET的复杂计算，拓展CET的理论教学，如以纯流体热力学性质、露点压力及组成以及活度系数模型参数的回归计算[59]、基于Wilson活度模型的常压二元汽液平衡数据的处理等[60]。

还有人设计了既可用于化工原理课程设计教学，又可进行常见汽液传质设备设计的两栖软件THPRO，将化工原理、CET、计算方法实现有机结合[61]。

五、结论

计算机在CET教学中的应用以CAI较为普遍；专业软件由于受到使用许可及投资的制约，不便于推广；使用程序设计语言可实现编制者的思想，不受版权的限制，但需要有先期学习的基础。

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临床路径在国内应用现状的探讨 篇4

1 基本概念

自20世纪80年代美国开始研究、发展和运用临床路径至今, 已有近30年的历史。随着医疗环境的改变, 临床路径在定义和学术上也发生了诸多变化, 目前普遍接受的对于临床路径的定义为:经过概念分析方法, De Bleser L[3]得出:临床路径是局限于在一个规定的时期内对一组有明确入选标准的病人治疗过程进行管理的一种方法;是临床医师、护士及支持临床医疗服务的各专业技术人员共同合作进行质量控制所做的最适宜、有顺序性和时限要求的临床治疗[4,5], 最终起到规范医疗行为, 改良医疗品质, 减少临床变异, 降低医疗成本, 提高医疗质量的作用。

其关键要素是: (1) 选择一些发病率高、费用多、临床变异较少的病种, 由不同专业背景人员合作, 根据可获得的最佳临床证据, 制定统一的、整合式的、前瞻性的诊断、治疗及护理程序。

(2) 将这个程序依据病人住院天数书面化、表格化, 强化医疗提供者之间的一致性、连续性。

(3) 个案管理者 (医师或经过训练的护士) 在表格上依时间顺序用符号或简短注释记录诊疗处置过程, 保证在最短的时间用最有效的方式, 快速完成最重要的处置。

(4) 临床路径是确保病人得到最基本的医疗照顾, 并非限制病人得到个别性照顾。当发生和预期结果不一致即发生变异时, 可以改变诊疗措施, 并做详细记录。分析变异是改进临床路径的宝贵资料。

(5) 临床路径要根据医学科技的发展, 新的临床证据, 以及实施中的变异分析, 不断修订和改进、制定适合更多病人需要的临床路径, 保证医疗质量的持续改进。

(6) 因为各医院的主客观条件不同, 需结合本院的情况做适当修正, 才能发展出适合自己的临床路径。

(7) 医院除制定医护人员使用的临床路径外, 还要制定适于向病人说明的临床路径, 以争取得到病人的合作。同时, 这也是一种健康教育的有效手段, 借以提高病人的满意度。

2 发展历程

20世纪60年代美国人均医疗费用为每年80美元, 到了20世纪80年代末, 人均医疗费用上涨到每年1 710美元, 增加了21倍。美国政府为了遏制医疗费用的不断上涨, 提高卫生资源的利用率, 1983年10月1日, 对政府支付的老年医疗保险和贫困医疗补助实施了以诊断相关分组 (DRGs) 即按资源消耗进行病例分类的病例组合方案[6,7]为付款基础的定额预付款制 (DRGs-PPS) [8], 即同一种DRGs病人均按同样的标准付费, 与医院实际的服务成本无关。这样医院只有在所提供服务花费的成本低于DRGs-PPS的标准时, 医院才能盈利, 否则医院就会亏损。在这样的背景下, 1985年美国马萨诸塞州波士顿新英格兰医疗中心 (NEMC) 的护士Karen Zander第一个运用源于工业界通过对生产线上主要关键阶段的管理, 达到产品促进的理论, 大胆尝试以护理为主的临床路径服务计划, 将路径应用于医院的急救护理, 这种方法被证实既可缩短住院天数、节约护理费用, 又可收到预期的治疗效果[9]。NEMC是公认的美国最早采用临床路径概念和在临床上应用的医院。到20世纪90年代初, 该模式受到了美国医学界的重视并被诸多医疗机构应用, 其研究和应用逐步走向成熟阶段[10,11]。突破了单一的外科手术病种的限制, 从急性病向慢性病, 从单纯医院临床科室执行向医院各科室协同配合, 从院内医疗服务向社区医疗服务扩展。目前, 临床路径已被英国、法国、德国、加拿大及日本等国引进, 并在不断更新、完善, 加以应用[12]。

3 国内应用现状

最早台湾长庚医院中心在1995年2月应用了经尿道前列腺切除术的临床路径[13]。大陆于1996年第一次引入临床路径的概念, 2002年在北京召开了“临床路径研讨会”, 2010年, 我国开始推进公立医院改革试点工作, 临床路径管理试点作为其中一项重要内容同时正式启动, 卫生部制定下发了22个专业112个病种的临床路径[14], 并在全国16个省 (区、市) 遴选了86家医院启动临床路径管理试点工作, 目的在于提高诊疗效率、降低病人医药费用、转变医院管理模式, 探索建立适合我国国情的临床路径管理制度及体系。

近年来, 许多医疗机构通过对此项工作的开展, 探索出了一些针对某一种或几种疾病实施临床路径的有效模式。四川大学华西医院自临床路径工作开展至今, 已涵盖近40个病种, 并取得了良好的效果;浙江省嘉兴市第二医院对胆囊切除手术实施临床路径;北京协和医院则对肺炎、充血性心衰、阴道分娩开展了临床路径;北医三院开展了起搏器植入和心梗的临床路径;针对儿童的相关疾病, 如房间隔缺损、尿道下裂、阑尾炎等, 湖南儿童医院开展了相关的临床路径工作, 并形成规模。在我国经济欠发达省份临床路径的相关工作也在稳步推进, 甘肃省卫生厅紧紧抓住临床路径管理试点的契机, 根据本省的实际情况, 逐步拓展试点的专业和病种, 如甘肃省人民医院由原来的2个病种扩大到6个病种, 天水市第一人民医院由原来的2个试点科室增加到5个科室, 并且为了保证临床路径试点工作的有效进行, 试点医院加强了临床路径组织制度的建设。

随着临床路径工作在全国范围内的开展, 其应用范围明显扩大, 已突破了原有病种的局限性, 涵盖领域广泛:如心脏术后[15]室间隔缺损修补围术期的应用[16], 儿童股骨骨折、椎骨形成术、乳腺癌手术、输尿管镜手术、全子宫切除手术、剖宫产术、前列腺良性增生手术、腹腔镜胆囊摘除术、肾穿刺活检、胆总管结石ERCP术、甲状腺肿瘤手术、唇腭裂成形术、扁桃体切除术等的临床路径流程, 也有如慢性病、心血管病的临床路径流程[17～20]。

虽然目前在卫生部的组织下在全国范围内开展了临床路径试点工作, 但临床路径的相关性研究却处于初始阶段, 尚未形成完整的临床路径的医疗理论体系, 因此, 伴随着社会经济的发展和医疗保险工作的逐步改革, 有关临床路径的进一步研究将显得十分迫切。

4 存在的突出问题

(1) 医院管理层对于临床路径的认识不足。由于在国内临床路径作为一种全新的管理模式, 尚处于发展阶段, 而目前医院管理者的管理理念落后, 没有深入研究临床路径的潜在价值, 对该项工作的开展不够重视。

(2) 对临床路径实施过程中存在的个体化治疗与标准化治疗的潜在矛盾关注不够。在实际的临床工作中, 针对某些疾病病人的治疗遵循个体化原则, 但目前实施的临床路径工作出现方案过于僵化, 诊疗过程相对简单, 执行过程存在机械化的倾向, 并存在限制医务人员临床思维和创新能力的可能。

(3) 纳入临床路径的病种相对简单, 涵盖范围具有一定的局限性。临床路径虽然自国外第一次运用至今已有近30年的历史, 但国内开展临床路径工作的医疗机构仍沿用早期的模式, 纳入病种主要以手术治疗的外科疾病为主。

(4) 目前国内有关临床路径的研究大多停留在宏观层面, 对于微观领域的研究严重不足。国内对于临床路径的研究多涉及一些路径实施的纲领性措施, 而且效果评价主要以平均住院日为主, 缺乏对医疗机构中具体问题的分析和横向及纵向的对比性研究。

(5) 具体实施临床路径的医务人员对于临床路径的相关理论知识掌握较少。由于临床路径的实施, 为医务人员的自主性带来了一些制约因素, 使医务人员对于临床路径实施在认识上有一定的误区, 从而影响其学习临床路径相关知识的积极性。

(6) 纳入临床路径的病人对于标准化治疗的认知存在误区。由于对开展和实施临床路径的积极作用宣传不够和通常讲求的个体化治疗, 致使病人对于将其纳入临床路径产生一定的抵触情绪。

5 讨论

5.1 控制医疗成本

临床路径可为医疗成本核算提供客观依据。根据临床路径的标准流程, 医生可较快地开出各类检查项目, 通过减少不必要的医疗行为, 控制病人就医成本;通过各医技科室与病房的密切配合, 缩短检查所需时间, 且加强了医护人员与医技科室的联系;通过简单的临床记录方式, 减少医务人员的工作时间, 提高工作效率;达到减少住院天数及住院费用, 降低医疗成本, 进而促进医院资源有效利用的目的。

5.2 促进质量持续改进

在病人住院期间, 临床路径实施者 (医师或护士) 每天监测病人病情, 以路径为标准, 记录临床变异及其原因, 以便及时采取相应措施。

5.3 促进多学科发展, 提高医疗品质

通过临床路径管理可制订标准化、规范化和程序化的疾病诊治计划, 确定合理的住院天数及其相关检查与治疗项目, 减少病人住院期间因医护人员治疗程序和方法的不同而导致疗效的不同。参与临床路径的医护人员都能预先知道治疗护理流程, 相互协调, 达成共识, 及早发现问题, 及时进行干预。所有人员都能随时了解到病人的病情变化、治疗护理和检查结果, 无论谁接管病人, 处理起来都会得心应手。临床路径是一种跨学科的全方位管理模式, 具有连续性、合作性、全方位性的特点, 能促使医务人员充分发挥团队精神, 满足不同层次病人的需要, 以整体的诊治护理带动整体医疗的发展。

5.4 增加透明度, 减少纠纷

医学是一门专业性很强的学科, 非医务人员对疾病知识不太了解, 形成的医患关系常以病人被动接受为主。随着经济水平的提高, 人们不再满足于这种被动消费的局面, 对医疗提出了透明消费的要求。临床路径正好满足这种要求, 诊治过程清楚、可预见, 让医务人员对病人及其家属提出的问题都能给予满意的答复, 促进了医护人员与病人及其家属的相互理解, 从而提高病人的满意度, 最大限度地减少了医患纠纷的发生。

5.5 规范医疗记录

临床路径的文本版一般以时间为序, 列出了同种疾病的共同诊疗步骤, 它的制定具有规范性, 实施后只需做简单的记录, 不必重复书写, 减少了医务人员间接诊疗护理病人的时间, 增加了直接医疗时间, 充分体现了以病人为中心的服务宗旨。

5.6 便于健康教育的实施

临床路径有利于病人及其家属对疾病的了解, 也是健康教育的重要内容, 而且文字性的东西能给病人留下深刻印象, 提高健康教育的成效。它还可以作为学习的资料, 有利于对新进人员的培养。

临床路径这种有效的医疗管理方式在国外已取得了显著成效, 目前虽已经在全国展开了临床路径试点工作, 但仍处于探索和发展阶段。临床路径作为一种医疗质量管理的新模式, 其在临床实践中的优势会逐渐凸显, 并得到很好的发展和运用。

摘要：介绍临床路径的基本概念及其发展历程, 并介绍和分析国内应用现状, 发现仍存在管理层认识不足, 对个体化治疗和标准化治疗潜在矛盾关注不够等诸多问题。为此, 我们应当在总原则不变的前提下, 寻找出适合各自医院的具体、有效的临床路径实施措施。

国内城市排水现状 篇5

上海申城排水两大困境 现为“一年一遇”标准 来源：解放网 发表时间：2011年6月28日

“检验一座城市或一个国家是不是够现代化，一场大雨足矣……或许有钱建造高楼大厦，却还没有心力去发展下水道；高楼大厦看得见，下水道看不见。你要等一场大雨才看出真面目来。”台湾作家龙应台说。近日，北京，武汉，杭州……一场豪雨下来，城市顿时变泽国。

当暴雨来临时，上海的排水系统是如何展开运作的？今天，我们将带着此问题从申城排水泵站、积水改造点、防汛办、小区、下沉式商场……为您解析上海地下排水系统。

上海排水系统

90年代末两次大暴雨启动上海积水点改造

从全国来看，上海整个排水系统建成的时间并不算长，只有100多年历史，但却发展迅速，截止到2010年，全市共有公共排水管道11488公里，在全国处于领先地位。

权威资料显示，1840年上海开埠以前，城区只有传统的排水沟渠，雨水和污水直接排到河道。1862年开始，英租界从当时的中区（今黄浦区东部）开始建设雨水管道，随后，法租界、闸北等区域也开始改建排水管道。不过当时各地区设计原则和标准各不相同，设计指标也整体偏低。到上世纪中叶，市区雨后路面积水的情况已经比较突出。

解放后，市政部门对排水系统进行了大规模建设，也兴建了很多泵站。不过上海市区排水系统真正得到较大改善，是在上世纪90年代末遭遇两场大暴雨之后。1997年8月中旬，受“11号”台风影响，上海遭受了“潮、涝、风灾”，造成达6亿多元的直接经济损失。两年后的梅雨季节，上海又出现了8次大暴雨过程，市区再次发生严重洪涝灾害，造成经济损失也上升到8亿多元。“1997年那场雨特别具有典型意义，降雨量刚刚达到每小时36毫米的防汛标准，就造成全市170多条道路进水。”时隔多年后，上海市排水管理处负责人回忆说，就是从那两次大暴雨以后，上海开始了道路积水点的改造工程。

积水超过1个小时的路段都要被纳入统计

随后，上海投入巨资购置养护机械设备，同时，引入先进的管道检测系统，如声纳检测，电视检测等仪器，用于下水管道的养护质量检查和监管。昨天下午，记者在车站北路维护现场也看到，养护工人将声纳检测仪放入排水管道后，淤泥的厚度数据很快就自动显示在电脑上，“里面的情况非常清楚，很方便。”一位师傅告诉记者。

2009年初，上海又启动了排水管道“养护大会战”，加强排水管道养护监管和绩效考核，不仅奖罚分明，还在国内首次引入第三方检测评分，为了做到考核切实客观公正，全市光是考评机构就有40多家。

市排水处负责人解释说，上海地形低平，又受地面沉降的影响，建筑工地泥浆、生活垃圾杂物、饭店油污等排到下水管道后，非常容易导致管道堵塞。“暴雨是突发的，排水管道平时的维护却是默默无闻的”。加大管道养护后，现在每年市区所有排水管道平均会疏通2次，排水管道的排水功能得到明显提升。排水系统的标准也从以前的半年一遇提高到“一年一遇”。这位负责人透露，积水时间超过1个小时的路段都要被纳入积水统计，“现在市民对积水容忍度也越来越低，要争取做到暴雨后两三个小时左右就把全部积水排掉。”

面临问题

市区排水管道敷设空间紧缺

来自上海市防汛指挥部的统计显示，在城镇排水系统方面，目前上海已建排水系统基本达到“一年一遇”排水标准（即每小时36毫米），机场、中央商务区等重点地区达到“三至五年一遇”排水标准

（每小时50至56毫米）。不过，记者查询后发现，与巴黎等国外先进大城市“五至十年一遇”相比，上海差距其实非常明显。对此，市防汛指挥部新闻发言人章震宇也显得有些无奈，他告诉记者，排水标准每提高一年，就意味着投入可能将翻番。“其实现在上海排水方面面临的最大问题不是简单地提高防御标准，而是市中心排水管道敷设空间的紧缺。”

据章震宇介绍，排水管道敷设的位置以地下2.5米至6米为最佳，但是由于近年来上海轨道交通越来越四通八达，加上电信、电力等管线改建入地，这使得在市中心越来越难找能适合敷设排水管的位置。“现在个别地方不得不采取变通的办法。如本来应该敷设直径为1米的大排水管道，就改为敷两根直径为50厘米的小管道，貌似差不多，但真正下暴雨时，排水效能还是有明显差别。”

市区每米管道年养护费仅20.48元

来自市防汛指挥部的统计显示，上海将建雨水排水系统361个，排水能力4138立方米/秒，服务面积843平方公里。目前已建成255个，排水能力3100多立方米/秒，服务面积550多平方公里，分别占规划数的70％、74％和66％。也就是说，上海目前城镇排水设施建设相对滞后，尚不适应城市发展需要，还有30％多的地区是系统空白。

市防汛指挥部还指出，已建成的排水系统中，有112个属于不完善排水系统，其中有4个低于“一年一遇”的标准，分别在定海港、松潘路、周家浜和周家嘴路地区。

对此，市排水处负责人说，虽然上海近年来加大了排水系统的资金投入，“十一五”期间排水能力提升了约25%，“十二五”期间也计划新增500立方米/秒泵排能力，但排水系统的建设仍然滞后于城市发展。同时，还有一个尴尬的现实是，排水设施维护投入不多，如2009年市区每米管道的养护经费是17.68元，2010年则是20.48元，“可以说，这个经费在全国大城市中都属于较低的水平。”

国内分级阅读现状及发展对策 篇6

一、国内分级阅读现状

作为一种有效提升儿童阅读能力的阅读方式，分级阅读在国外产生了巨大的影响，不仅助推了教育体系的改革，带来出版行业的飞速发展，还大大地提升了国民素质。近几年，受国外分级阅读的影响，我国的分级阅读从无到有，从小到大，呈现飞跃式地发展。

首先，建立了一大批分级阅读研究中心。2008年7月，由广东省委宣传部、广东省新闻出版局、广东省教育厅等部门联合成立了广东南方分级阅读研究中心;2009年3月，接力出版社的接力分级阅读研究中心在北京成立，并建立了20人的专家委员会，包括儿童文学作家、学者、阅读推广人、出版人、图书馆等方面的代表，以及教育工作者和儿童心理学家。这些分级阅读研究中心和机构的建立，为分级阅读理论与实践的建立与推广奠定了基础。

其次，分级阅读的理论框架基本搭建，包括分级阅读的分级标准、分级阅读的书目以及分级阅读的评价体系。以南方分级阅读研究中心为例，2009年该中心以“什么年级读什么书，什么年龄读什么书”为核心理念，在借鉴美国蓝思分级阅读体系的基础上，研发了《中国儿童青少年分级阅读内容选择标准》，把1～9年级的儿童分为4个学段：第一学段（1～2年级），第二学段（3～4年级），第三学段（5～6年级），第四学段（7～9年级）。同时研发的《中国儿童青少年分级阅读水平评价标准》围绕儿童课外阅读水平，从阅读数量、阅读技能、阅读习惯等方面提供了评价的标准。2014年4月，南方分级阅读研究中心又推出“儿童青少年图书分级研发标准”，并正式上线了少儿分级阅读推荐书目数据库——分级书库。应该说，这些理论框架的搭建，为分级阅读的发展提供了强有力的保障。

最后，展开了一系列分级阅读的实践研究。国内对分级阅读研究的实践，始于“桥梁书”（Bridging Books）。2007年，广州出版社以“我爱阅读”丛书的形式，推出了一套以黄色为色系、从法国引进的“桥梁书”。同时，贵州人民出版社北京图书中心推出“蒲公英桥梁书”。作为在图画书和文字书中间起到桥梁作用的“桥梁书”，在当时的出版界以及儿童读者中产生了巨大的反响。以“‘我爱阅读’丛书”为例，在黄色色系套书的基础上，又推出了蓝色、红色书系，其销量节节攀升。而各大分级阅读研究中心以及各大出版社推出的分级图书，也产生了良好的社会效应和经济效益。南方分级阅读研究中心一成立，就研发了全国小学第一套“经典文学分级阅读丛书”，投放到广州市场一周后，30万册销售一空。截至2009年，“南方分级阅读丛书”累计销售超过100万册。不得不说，良好的市场反响和丰厚的市场回报，引发了对分级阅读的持续关注。

二、国内分级阅读面临的困境

正是因为有了以上各方面的支持与保障，分级阅读在中国可谓是飞速发展。但在分级阅读飞速发展的同时，由分级阅读产生的一些现象和问题，也使我们看到了分级阅读在国内发展的困境。

一是分级阅读的推进主要以出版社为主。从国内分级阅读研究机构的建立，到理论框架的搭建，再到分级阅读图书的出版发行，出版社在分级阅读中起了主角的作用。出版社的这种角色定位，在很大程度上促进了分级阅读的发展，但在一定阶段则成了制约分级阅读发展的瓶颈。表现之一是，出版社在推进分级阅读的广度和深度上会有所局限。以广度为例，出版社推进分级阅读的影响力更容易在城市儿童身上产生，而对于乡村儿童则鞭长莫及。同时，各个出版社推进分级阅读凭借的是自己的力量，如果能结成联盟，将更加有利于分级阅读的推广。表现之二是，出版社的自控力不足，分级阅读很容易成为图书的噱头。有些出版社会受市场和利益的驱使，为出版而出版，他们出版的分级阅读图书，不是从科学研究出发为儿童量身订做的读物，而是在已有图书贴上“分级阅读”的标签，硬生生地将风马牛不相及的图书和分级阅读书目绑在一起。这样粗制滥造的分级阅读图书对儿童根本起不到应有的作用。

二是分级阅读的理论体系还不完善，尤其体现在分级阅读的分级方法和分级阅读的评价体系上。国内分级阅读在分级方法上，大多以年龄、年级来分，忽视了儿童对图书的认知水平——对图书的题材、体裁、词汇水平等方面的认知能力以及接受能力等的差异性。而以美国为首的西方发达国家，在制订图书分级方法时，关注儿童音素认知、自然拼音法、流利程度、词汇和理解能力五个方面的因素，能从更精细化的角度来划分图书的难易度。A～Z分级法就充分体现了这种分级思路，根据由易到难的原则，循序渐进，将图书分成了26个级别。而对于国内分级阅读中的评价体系来说，无论从南方分级阅读研究中心的《中国儿童青少年分级阅读水平评价标准》，到分级书库上的阅读能力测评来看，以及从笼统模糊的测评标准到涉及具体文本的内容、常识性等问题的考查，都可以看出分级阅读的评价体系在实践中有了飞跃式地发展。但不可否认，对阅读能力的测评还不能给儿童提供一个精确量化的阅读水平的界定，而这对儿童阅读能力的提高，起不到一个积极的作用。

三是分级阅读的发展还没有形成合力。从欧美国家分级阅读发展的历史来看，分级阅读是一个系统的理论，包括分级阅读教育、分级阅读图书市场以及测评体系。三者是一个有机的统一体，互相制约，协调发展。从目前国内分级阅读的情况来看，三者的发展水平和速度极其不平衡，分级阅读图书市场一枝独秀。从分级阅读教育来看，虽然国内分级阅读图书市场与学校、学生息息相关，但分级阅读的图书只涉及学生的课外阅读领域，与课堂教育关联不大。这样一来，分级阅读在儿童身上产生的积极作用很少能影响到课堂，而教育作为助推分级阅读发展的重要支柱作用也显现不出来，最终使分级阅读流于形式。国内之所以对分级阅读教育不重视，是因为分级阅读教育没有得到社会的认可。无论是从国家层面、教育工作者的角度，还是从儿童文学作家抑或家长来看，都没有形成这样一种意识：应该对孩子的阅读水平进行确认，对达不到平均阅读水平的孩子应该给予阅读方面的提升技巧和方法培训，通过各种技巧和方法去提高孩子的阅读能力。其中还有一个薄弱方面，即缺乏相应的测评系统。虽然分级阅读的研究机构或中心已经推出相应的测评体系，但针对性还不是很强，测评的重点往往停留在儿童自己对文本内容的测试上，而作为一个测评体系来说，应该包括多方面的内容。以美国为例，其分级阅读的测评系统包括三方面的内容：所在州的年度统考测试、师生之间的非正式测试和阅读专家与学生一对一的跟踪式测试。而这三个测试系统中的每一方面又包括不同的测试方式。如阅读专家与学生一对一的跟踪式测试，就有DRAZ、QRIC等。通过这一系列的测试方法，能准确知道儿童所处的阅读阶段或水平，对照相应的标准，对于不达标的儿童可以给予及时的帮助。从整体来说，可以知道一个地区或一个学校的阅读教育水平，从而使教育者发现阅读教学中的问题，根据分级阅读图书库提出相应的书单，提高一个地区或学校的阅读水平。

三、国内分级阅读发展对策

面对国内分级阅读发展存在的困境，笔者认为，应该从以下方面着力。

第一，分清分级阅读发展的主力，应该是国家主导推进，从立法和行政方面给予确定性的保障。以美国分级阅读的发展为例，其之所以能取得现在的成就，其最大的推动力在于国家层面的支持。从立法层面来看，在2001年1月23日，总统布什通过了《不让一个孩子掉队》（No Child Left Behind Act，简称NCLB）的法案，促进了分级阅读图书以及测评体系的发展。从行政层面来看，闻名世界的蓝思分级法阅读体系则是由美国国家儿童健康与发展中心制定的。正因为有了这种国家的主导以及相关法律、制度的保障，美国的分级阅读才取得了现在如此繁盛的局面。令人欣喜的是，国内分级阅读发展也正在朝着这个方向前进。2011年8月国务院在颁布的《中国儿童发展纲要（2011—2020）》中明确提出：“推广面向儿童图书的分级制，为不同年龄儿童提供适合其年龄特点的图书。”但是国家还应该加大对这方面的重视和投入，把推广分级阅读作为一项重要的文化工程来抓。

第二，加大分级阅读理论体系的研究，制订出符合我国国情的分级阅读的分级标准、评价体系和测评体系。一是加大对分级阅读理论体系的研发力度。国家应该加大对这方面的投入，从资金保障和人才优势上给予大力扶植。各大分级阅读研究中心和机构应该在已有基础上，做更进一步的研究，提出更加切合实际运用和我国国情的分级标准、评价体系和测评体系。同时，分级阅读理论体系的研究还可以纳入高校和科研机构的研究领域，为分级阅读的长足发展提供保障。二是在分级阅读的分级标准、评价体系和测评体系的融合性上下功夫，促进三者协调发展，真正达到通过合适的测评系统帮助儿童准确知道自己所处的阅读阶段，并为没有达到相应阅读水平的儿童提供促进其阅读水平提升的分级阅读图书。同时，通过分级阅读教育所产生的内外合力，使课堂阅读和课外阅读有机衔接，从而真正提升儿童的阅读能力。三是分级阅读理论体系的研究应该尊重中国传统阅读习惯，结合现在的大数据、云时代等现代网络数据以及儿童认知科学、脑科学等方面的研究成果进行。

第三，共筑合力，助推分级阅读大发展。分级阅读的发展不是凭一己之力就能大踏步往前发展的，需要集合各方面的合力。在以国家为主导推进的大背景下，应该形成出版社、教育者、教育机构、儿童文学作家、儿童心理研究者、图书馆以及家长的合力，共同促进分级阅读的大发展。以儿童文学作家为例，他们在进行儿童文学创作时，应该了解不同年龄阶段儿童的心理和智力发展水平，以及处在这一年龄阶段的儿童所能接受的作品的难易度，从而创作出适合特定年龄段孩子的作品，真正促进儿童阅读能力的提高。再以图书馆为例，它们作为分级阅读的倡导者和实践者，应该充分发挥积极作用，成为分级阅读理论体系的实践者，同时为儿童推荐切合他们实际的阅读书目和推广一些行之有效的测评方法。还有一个重要的因素是家长，他们在儿童成长过程中起到重要的作用，应该了解一些分级阅读方面的知识，知晓自己孩子的阅读水平，为孩子选择适合他们阅读水平的图书，从而有针对性地提高儿童的阅读能力。分级阅读需要包括儿童教育、儿童心理、儿童文学、儿童编辑出版、儿童阅读推广、儿童图书馆、儿童图书营销等多学科专业和行业的专家共同参与，才能共创儿童美好未来。

[1]李芳. 国内儿童分级阅读图书出版窘况[J]. 出版广角，2011（6）.

[2]蔡健. 分级阅读推广的困境与策略[J]. 图书馆学刊，2013（11）.

[3]孙楠楠. 美国分级阅读教育及其中国可适性[J]. 教学与管理，2011（5）.

国内应用现状 篇7

1国内当前的现状

1.1政策标准方面。当前BIM技术在国内已经有了一定的发展, 2012年1月, 住建部“关于印发2012年工程建设标准规范制订修订计划的通知”宣告了中国BIM标准制定工作的正式启动, 包含五项BIM相关标准, 其中《建筑工程信息模型应用统一标准》2014年12月已通过审查, 而深圳、上海、北京等地区也在2014- 2015年相继颁布了BIM地方应用标准, 同时经济较发达的省市也较早地落实了相应BIM实施政策, 如广东政府提出“到2016年底, 政府投资的2万平方米以上的大型公共建筑, 以及申报绿色建筑项目的设计、施工应当采用BIM技术;到2020年底, 全省建筑面积2万平方米及以上的建筑工程项目普遍应用BIM技术。”, 上海市人民政府提出“2017年起, 本市投资额1亿元以上或单体建筑面积2万平方米以上的政府投资工程、大型公共建筑、市重大工程, 申报绿色建筑、市级和国家级优秀勘察设计、施工等奖项的工程, 实现设计、施工阶段BIM技术应用。”, 同时为了配套建设单位牵头作BIM应用, 出台了相应的BIM技术应用咨询服务招标及合同示范文本, 而内陆地区对于BIM技术标准和政策的制定和实施均相对滞后[2,3,4]。

1.2应用项目方面。翻阅近几年参赛获奖的BIM项目, 发现应用BIM效益较好的项目均是一些建筑造型复杂、使用功能特殊、体型庞大, 以体育场馆、超高层建筑、城市综合体、主题公园、火车站、机场等大型项目为主, 或是业主要求自身及各参建方均必须要求应用BIM的项目。对于目前常见的住宅性建筑BIM应用点较少, 效益不突出, 这也与住宅项目施工工艺简单有着直接关系。

1.3主要应用点。 (1) 可视化, 三维信息化模型可以直观地查看建筑构件的尺寸、位置、标高、材质等属性信息, 可视化技术交底及方案展示更加直观, 节省时间, 提高办事效率。 (2) 模拟性, 设计阶段过程中的节能、日照、通风、热能传导模拟等, 施工过程中方案、工艺、现场组织模拟;同时可以进行虚拟施工, 提前掌控工程整体实施进度。 (3) 机电管线综合排布、洞口预留及构件预制是目前BIM应用最成熟, 效益最显著的方面之一, 但目前仍未打通由模型数据直接进行数字化加工的环节, 中间仍需要人工进行数据的整理和统计。 (4) 钢结构、幕墙设计深化, 钢结构深化是BIM技术应用最为成熟, 可以落地的技术;针对幕墙BIM模型, 精确进行尺寸分格、连接件的统计、详图的绘制等。 (5) 工程算量, 目前混凝土、钢结构型材、砌体、机电管线、装饰材料等均可以直接直接依据BIM模型进行工程量的统计, 提前制定材料计划, 只是存在部分软件钢筋由于模型搭建、转化的困难, 进行钢筋精细化统计还存在一定困难。

1.4主要应用软件。在二维CAD时代往往一个厂商的一个产品就能支撑技术应用环境, 例如Autodesk的Auto CAD, 而在BIM技术环境中, 并不存在在各个领域都有明显竞争优势的软件产品, 建筑企业和工程技术人员也有更多的选择。各大民用建筑设计院在进行BIM三维系统设计时建筑以Autodesk公司的Revit以及Graphisof公司的Archi CAD为主, 结构设计以PKPM、YJK、CSI系列为主, 机电以Magicad等为主, 钢结构深化以Teklastructure为主;工业设计院以bentley公司的系列软件为主;工程造价管理以广联达、鲁班、斯维尔等为主, 其中也有基于三维实体算量的新点比目云、基于快速建模的天正、橄榄山、鸿业等插件。

1.5各主要单位应用现状。 (1) 业主方, 越来越多的国内外业主提出明确的BIM要求, 甚至明确提出需要的3D文件格式, 项目准入门槛明显提高, 在建上海迪士尼项目、天津117大厦、武汉的“绿地中心”等项目的业主也明确要求承包方会用BIM;同时越来越多房地产公司如万科、万达等在某些项目招标过程中均要求承包方拥有运用BIM的能力。 (2) 设计方, 具有总包资质的工业设计院、大型民建设计院因为市场竞争等需要, 积极在企业进行BIM推广, 国内以中国建筑设计研究院、上海现代集团、CC- DI等上千人的大院, 其BIM团队已成型, 具备了BIM三维协同设计能力, 已完成一些代表性的项目, 且均以重点复杂建筑项目为主, 对于常规性项目, 仍是以传统二维方式设计;对于一些中小型设计院仅是进行了BIM技术的初步尝试, 甚至仍在观望之中。 (3) 施工方, 国内几大建设集团公司都已经拥有自己的BIM团队, 如上海建工、中国建筑等, 尤其在钢结构、机电安装等方面的深化设计BIM技术应用已经非常成熟。目前施工企业中, 中国建筑下属施工单位对BIM技术的应用和推广时间比较早, 且各单位均有自己的BIM团队, 技术实力相对较强, 在施工项目基层普及比较广, 如中建三、八局等。其他国内施工单位也积极推进BIM技术的应用, 基本均以项目试点为主, 以点到线, 以线到面的发展, 部分单位成立了BIM中心, 且各施工企业的BIM团队基本以翻模、模型深化为主。

2BIM施工技术实施

2.1实施目标。项目管理团队在运用BIM技术指导施工时, 首先要明确建设单位的目的和要求, 根据建设单位的目的和要求合理斟酌自己的目标, 即明确运用BIM达到什么目的, 具体想作什么, 是否考虑进行工程量精准计算及竣工后的运维等;根据工程项目特点、人员配备等明确BIM应用的实施目标, 有的放矢。

2.2团队架构。施工总承包单位进场后, 根据实施目标的要求, 组建施工阶段项目BIM管理团队, 配置足够的人员参与项目的BIM实施, 同时各分包单位建立自己相应的BIM专业实施团队, 在BIM总包单位管理下完成项目实施工作。

2.3任务分工。根据工程项目的规模、特点和人员配置情况进行任务分工, 可按各个建筑的单体、专业、楼层或分包区域进行划分。

2.4建模标准。建立模型之初及明确模型的建模依据, 建模区域, 模型搭建顺序, 单位和坐标, 同时根据实施目标确定模型的精度等级。

2.5软件版本。项目启动前, 应确立保持软件版本及接口一致性原则, 确保建模软件的类型及版本统一, 并对交付成果的文件 (数据) 格式做统一规定。各参与方应按规定选用项目BIM实施软件, 提交统一格式的成果文件 (数据) ;项目实施过程中不同专业软件之间的传递数据接口应符合标准规定, 以保证最终BIM模型数据的正确性及完整性。

2.6模型审核。 (1) 施工总承包应接收设计单位提供的设计阶段BIM模型, 对提供的模型进行审核和确认, 对自身合同范围内的设计阶段BIM模型进行必要校核和调整, 项目总工对于图纸、BIM模型的精度及准确性应及时与设计、监理、建设单位进行沟通和联系。 (2) 施工总承包在没有设计单位提供的模型时, 项目总工应定期召集专业负责人根据进度安排对不同阶段自建的BIM模型进行审核和确认, 在施工过程中及时更新, 保证BIM模型与施工现场相结合, 发现并解决存在的问题, 保持BIM模型的适用性, 及时与相关单位进行沟通和联系。 (3) 施工总承包应统筹管理好各分包单位施工阶段的BIM模型;分包单位发出的BIM模型需经专业负责人审核确认后, 方可提交;施工总承包发出的BIM模型必须经项目总工审核确认后, 方可作为相关资料与设计、监理、建设单位交流的依据。

2.7进度计划。可以综合施工进度和项目的要求制定相应的实施计划, 同时根据项目特点, 确定项目BIM执行计划及相关方工作时间节点, 明确节点任务完成与否的奖惩措施, 形成良好的激励计划。

3BIM技术实施的几个问题

3.1高效运用模型。实施BIM技术的目的不是仅建个模型, 浏览一下, 而是将模型应用深入到项目管理的各个环节, 模型是设计与施工间的信息传递的桥梁, 模型可以在技术交底、方案评审、安全与质量检查、预算造价、进度掌控以及进行工法编写、报奖资料的编制等多方面多层次实施应用起来, 充分利用好模型, 将显著提高项目管理水平, 提升工程质量, 创造效益。若应用BIM仅为了翻个模型而不去应用, 即失去了其信息传递流通的价值, 且对于施工单位的中小型工程来说翻模成本也不低, 浪费了大量的人力和物力。

3.2结合现场的机电管线排布。模型整合后进行机电管线的碰撞检测, 碰撞检测各个专业间管线的碰撞距离要结合施工现场选用, 切忌追求理论上的碰撞距离为0, 不盲目采用软件的自动排布、自动连接, 不停留在理论上, 因为仅靠软件自动生成的, 调整成了所谓的“零碰撞”, 其实和管线综合完全是两回事, 是不具有实际应用价值的。碰撞检测后进行机电管线排布, 应由现场懂施工的技术人员来最后完成定稿, 切忌不可由没有下过现场、纯粹停留在纸上谈兵的建模人员来完成管线排布, 但建模人员可以根据施工现场人员的反馈进行修改。

3.3工作流程机制。目前BIM在如火如荼的宣传推广, 项目上也出现了一批BIM总监、BIM经理、BIM工程师、BIM部门等, 以及BIM实施新的机制和工作流程等, 看起感觉极具创新、高端等, 但实际实施效果并不理想, 究其原因是其为了应用BIM而创造了一套与现行项目管理机制并行的管理机制和工作流程, 增加了项目管理人员的负担, 而不是将BIM技术融入到现行项目管理机制和工作流程之中, BIM技术在项目上实施的关键还是由施工员、预算员、材料员、安全员、质量员等这些生产一线人员的日常工作中体现出来, 项目质量的提升本质靠的是科学、高效、精细化的管理。应该结合现有的项目管理机制及劳务分包管理模式, 将BIM技术渗透到生产一线进行精细化管理, 进而落实到日常工作之中, 逐步形成一种常态化;同时充分认识到BIM作为建筑信息的载体是建筑行业技术的一种, 其本质仍然是一种工具、介质, 关键是如何利用好, 发挥BIM技术的价值。

4结论

BIM是建筑行业信息技术发展的必然趋势, 也是对整个建筑行业技术的一次革新, 进一步推动建筑粗放式向集约精细化管理的步伐, 但是也要根据企业的实际情况制定切实可行的BIM实施路线, 进一步促进其 “落地”化的应用, 充分发挥其价值, 促进行业水平的整体提升。

参考文献

[1]杨震卿, 张莉莉等.BIM技术在超高层建筑工程深化设计中的应用[J].建筑技术, 2014, 45 (2) :115-118.

[2]SZGWS2015-BIM-01.BIM实施管理标准[S].深圳:深圳市建筑工务署, 2015.

[3]上海市建筑信息模型技术应用指南[S].上海:上海市城乡建设和管理委员会, 2015.

国内应用现状 篇8

随着电子技术在重型卡车上的日益广泛应用, 辅助驾驶装置也明显增多。驾驶辅助系统 (Driver Assistance Systems) 简称DAS, 是利用安装于车上各式各样的传感器, 在第一时间收集车内外的环境数据, 进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理, 从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险。DAS的组成架构非常广泛, 包括了夜视系统、主动巡航控制系统、电子稳定程序、随动转向前照灯、车道偏移报警、防碰撞技术、盲点辅助技术以及泊车辅助技术等, 下面就几种比较热门的技术进行介绍。

1 国内外重型车辆驾驶辅助系统关键技术

1.1 电子稳定程序 (ESP)

在欧洲, 估计每年有400人不幸在卡车事故中丧生, 其中的3/4是由卡车滑出路面造成的, 另外的1/4则是由于翻车所致。而电子稳定程序 (Electronic Stability Program) 是一种非常有效的可以防止侧滑或翻车等事故发生的系统。

通常, ESP系统由多个传感器组成, 这些传感器测量的参数包括转弯角度、偏航运动的幅度和侧加速度等。另外, ESP系统还会将驾驶员所期待的汽车行驶状态与实际状态进行比较, 如果汽车的实际状态不符合驾驶员所希望的状态, ESP就会对其行驶状态进行纠正。例如, 车辆在侧滑时的情况, 如果一辆半挂车在转弯时出现了转弯过大的迹象并具有横穿的危险, ESP系统进入工作状态, 制动牵引车外侧前轮和整个半挂车;如果汽车转向不足而径直驶向弯道, ESP则制动牵引车内侧后轮。

1.2 主动巡航控制系统

传统巡航控制系统车辆通常在发动机舱内配有巡航控制模块, 通过控制执行器调节节气门开度来控制车速。在转向盘附近通常有控制按键, 按下设定键就会启动巡航, 车辆会自动维持在当前车速。按下加速或减速键时, 车速会以一定的数值改变, 可以进行1 km/h的定值加速或减速。在40 km/h以下的车速时不能设定巡航。作为安全特性, 只要踩下制动踏板, 巡航会自动取消。如果是手动变速器, 离合器踏板也起到关闭巡航的功能。

1.3 智能紧急制动系统

这种技术的作用效果.使事故发生的载货车撞车事故减少了30%。事故的避免通常在刹那间。能否在事故发生的最后瞬间得以防止或者一场难以避免的事故后果可以在最后一秒钟内减小到最小。几年来, 智能车距控制系统已富有成效地证明在奔驰重型货车上的这种能力然而它们在技术上的设计最多只达到最大制动力的20%。紧急制动系统利用车距控制系统的3个雷达传感器, 它们能在一个三维范围内识别货车前面车道上715Om范围内的行驶障碍物并连续测定出与前面行驶车辆的速度差。如果一场事故在所难免的话那么会首先在视觉上通过一个红色三角标志给驾驶员以报警.当碰撞危险性加剧时就以声音信号报警并附带以部分制动 (30%的制动功率) 。如若驾驶员还没有反应.则本系统自动投入全制动。

1.4 轮胎压力监视系统

据有关部门调查得知, 在欧洲公路上行驶的接近50%的卡车存在轮胎压力不足的问题。这意味着存在加剧轮胎磨损、增大轮胎爆胎的可能性及油耗增高等问题。其中, 近乎85%的这类事件是由于没有检测到轮胎有慢性漏气现象造成的。为了解决这个问题, 让驾驶员更加警惕这些轮胎的状态, 汽车制造商提供了压力监视系统。

1.5 驾驶员视觉增强

驾驶员的视觉增强是利用各种传感器和先进技术增强驾驶员在雨、雾天、光线不足条件下的视觉效果。为增强在雨、雾天驾驶员视觉效果, 日本研制出一种视觉增强系统。可迅速去除档风玻璃上的雨水、雾气。典型的结构有3种:1) 采用除水防护薄膜, 使水膜不易形成;2) 采用一种斥水玻璃, 使水珠快速结成大水滴流走;3) 利用超声波技术使吸附在档风玻璃上的水膜雾化消散。

1.6 车道保持辅助控制系统

另一种常见的载货车事故原因.是车辆偏离行驶车道。卓有成效的车道保持辅助控制系统.它通过切入转向操纵而从被动变成为一种主动安全系统。这种技术在以“Road Departure Avoidance (道路偏离免除系统) 概念而处于开发之中。当系统发出声音报警信号之后有目标地制动一个车轮而重新将货车引回到自己的车道上。某种意义上讲, 这种功能与智能稳定控制系统的制动干涉功能并不相类似。它是基于车道辅助控制和智能稳定控制这两个系统的一种智能网络互联。驾驶员在这里仍然保持对局势的控制:当投入制动和转向控制后可随时让本系统失效。

1.7 停车辅助系统

在载货车上已可选用的车距自动跟踪控制系统保持着一定的车距类似于速度自动控制系统.从车速30km/h起往上就保持恒定, 当速度不断降低时就把速度调节到15km/h。因此, 它很理想地适用于交通畅通无阻时候。但是当交通堵塞时“走走停停”情况下, 或者在人口稠密区交通密度大的时候, 这时, 不断地停车和起动要求驾驶员有特别高的注意力。因此, 为减轻驾驶员的工作负担和心理压力, 奔驰公司开发了这种停车辅助系统。

1.8 纵向操纵杆

纵向操纵杆的控制德国梅赛德斯公司调试了一种不再需要转向盘、油门踏板、制动器踏板的汽车驾驶装置。所有这些功能将由一些内置于驾驶员座椅扶手内的左右侧操纵杆来代替。这2个操纵杆具有完全一样的功能:加速、减速和转弯, 使用时只需选择左手或右手来进行操作。用纵向操纵杆的控制系统将会增加主动和被动安全性, 因为在该装置中取消了驾驶室内的传统的转向装置, 同时取消了油门踏板和制动器踏板, 降低了车辆在发生碰撞时驾驶员的危险性。

3 结论

重型卡车制造商使用科学技术来实现越来越多的辅助驾驶装置, 以满足驾驶员对舒适性的要求。辅助驾驶装置在带来舒适性的同时, 也随之增加了汽车的安全性, 因为驾驶员承受了较小的疲劳, 这样可以保证以更好的注意力来关注汽车周围经过的行人和车辆, 从而避免发生某些碰撞事故。

参考文献

[1]修云.基于普适计算的汽车驾驶安全辅助系统研究.黄石理工学院学报, 2009 (4) .

微课程开发与应用国内外研究现状 篇9

国外研究现状:

微课程的最早形式见于英国纳皮尔大学T.P.Kee和美国北爱荷华大学Le Roy A.Ma Grew提出的60s课程。

而微课程这个概念是2008年由美国新墨西哥州圣胡安学院的在线客服经理David Penrose首次应用的。他指出开发与建设微课程的程序或者步骤应该是:明确该微课程的教学核心定义域目标→制定30s以内的视频概括和内容总结→完成教学视频的录制→规划课后任务→上传教学视频与课程任务, 这样以达到知识资源的共享从而实现学生学习自主选择与自助安排, 即学生可按照自己学习任务在海量资源中按需搜索, 同时也可以随时随地安排学习时间, 不受时间与空间的限制, 能够有效地节约学习时间。

此外, 从2004年开始的英国教师电视网站视频库的微课程视频资源建设, 微课程视频资源的应用与推广远超预期目标。其微课内容覆盖了英国中小学和幼儿园的所有课程, 每段视频长度一般在20min左右, 其中课程教学内容10min左右, 剩余部分为教师的随机访谈视频。

在美国, 2008年创办的视频资源库“观看知道学习”, 是基于维基功能按需录制微课视频的, 在学生需求的知识主题以及学生推荐的视频中选择, 然后由教育工作者录制微课视频并进行分类上传。

国内研究现状:

相较于国外, 我国在微课程建设中, 无论是技术支持还是理论研究都相当滞后。微课的出现于应运最早都是在广东佛山, 而这一地区在微课程的方面的发展也成为当前中国微课程研究的典型案例。微课程即以微视频为中心的新型教学资源这一概念最早也是由佛山市教育局胡铁生率先提出的。微课程的核心内容是短小精悍的课堂知识点教学视频, 围绕该教学知识点的资源单元还包含其他与课堂教学环节类似配套支持资源, 主要有知识点框架设计, 教学思路阐述、教学素材的收集与安排, 可供独立下载的视频中的课件, 课后深化学习的练习与测试以及师生互动, 等等。

王佑镁等在2006年提出微课程即微型学习产生的前提是当代日渐微型化、片段化、社会化、大众化与草根化的传媒技术, 包含的学习理论基础是社会建构主义与联通主义, 王佑镁认为微型学习是在海量的知识网络结构中一种关系和节点的重建, 是一个联结的过程。焦建利 (2013) 则侧重于微课程对广大教师专业只是的学习与研究发展的促进作用上。无论教师录制的是课堂实境微课还是教师单独的知识点的视频都包含了该知识点的教学理念, 教学素材安排以及教学环节设计, 通过微课程资源平台分享后, 教师之间彼此沟通交流, 取长补短, 可以更好地提高教师的专业知识能力。

2013年梁乐明, 曹俏俏等用建构主义的理论分析了微课程, 认为微课程是半结构化的, 并且可以穿插于现实课堂, 同时也可应用于非常规的学习环境。这一理念的创新之处在于在建构主义的观点下微课程是一种半结构化, 半开放式可独立使用亦可与其他学习内容和学习方式整合的素材。

微课程的出现与迅猛发展是数字时代的必然, 对于当代学生的在校专业知识学习以及整个社会的大众知识的普及都具有革新性的现实意义和推广价值。对于学生的在校学习来说, 微课程不仅仅是学生的重要学习资源, 而且也构成了当前学校教育教学模式改革的重点。

总而言之, 微课程是对学生课堂学习的补充与延伸, 符合90后学生学习的模式, 也成为学生竞相“淘”课的在线资源。不仅如此, 微课程的发展也必定引发新一轮的教育数字化教学改革。

参考文献

[1]顾凤佳, 李舒愫, 顾小清.微型学习现状调查与分析[J].开放教育研究, 2008, (3) :94-99.

[2]关中客.微课程[J]中国信息技术教育, 2011, (17) :14.

[3]胡铁生.“微课”:区域教育信息资源发展的新趋势[J].电化教育研究, 2011, (10) :61-65.

[4]焦建利.微课及其应用与影响[J].中小学信息技术, 2013, (4) :13-14.

[5]黎加厚.微课的含义与发展[J].中小学信息技术, 2013, (4) :10-12.

[6]梁乐明, 曹俏俏, 张宝辉.微课程设计模式研究——基于国内外微课程的对比分析[J].开放教育研究, 2013, (1) :65-73.

国内应用现状 篇10

关键词：综合监控,轨道交通,综合信息平台

引言

作为扩大内需的手段及低碳经济的助推器, 轨道交通近几年在我国得到了飞速的发展, 随之而来的, 是对轨道交通的安全、高效提出了更高的要求。综合监控系统应运而生, 它既是一个综合性的监控平台, 也是轨道交通一种新的建设模式。

1. 综合监控系统基本概念与组成

1.1 综合监控系统的基本概念

综合监控系统就是采用统一的计算机硬件和软件平台, 将原本分立的轨道交通各专业自动化系统集成在一个系统内实现的解决方案。无论是电力监控还是机电设备监控, 无论是行车调度监控还是通信系统监控, 都建立在一个统一的计算机网络平台上, 由一个统一的软件体系结构支撑。

通过综合监控系统提供的统一软硬件平台, 中央调度人员和车站值班人员所关心的监控信息汇集到了一起, 在功能强大的集成软件开发平台的支持下, 最终用户通过图形化人机界面, 方便有效的监控管理整条线路机电系统的运作情况。

1.2 综合监控系统的结构组成

综合监控系统遵循两级调度、三级控制的机制, 一般分为骨干网、中央综合监控系统和车站综合监控系统。根据建设规模的不同, 中央综合监控系统还可包含控制中心综合监控系统和备用中心综合监控系统, 与车站综合监控系统并行设置的还有停车场或车辆段综合监控系统, 另外还有可能包括车载综合监控系统。具体结构如下图:

另外DMS (设备管理系统) , NMS (网络管理系统) 和TMS (培训管理系统) 也属于综合监控系统子系统, 一般在控制中心、备用中心、停车场或车辆段设置。

1.3 综合监控系统的功能特点

1.3.1 采用统一的软硬件平台, 而且硬软件大规模复用, 维护人员只要维护一套系统中的若干种设备, 大大降低了运营维护的难度;

1.3.2 车站值班员及中心调度员对各个专业的操作和监视使用同一套系统, 大大降低了培训的工作量, 节约了车站控制室的空间, 人机界面和操作方式的统一也令使用更为方便;

1.3.3 由于综合监控软件的分层分布式结构, 调度操作与人员所在的地理位置无关, 在任何一个位置通过操作员权限都可完成对其他系统的调度操作;

1.3.4 综合监控系统的联动功能是以前分立系统无法实现的。使用综合监控软件后操作员使用各个分立系统的手动操作可以优化为自动或半自动操作, 方便了操作员进行跨专业的联合调度。

1.3.5 综合监控系统关键设备采用冗余配置, 在任何单点故障和部分交叉故障时, 不影响综合监控系统的运行。综合监控系统软件设计遵循EN50128 SIL2安全标准, 与各个相关系统的接口通过FEP设备进行隔离, 保证了系统的安全性, 在车站配置IBP用于紧急控制, 确保安全运营。

1.3.6 综合监控系统的硬件设备和软件 (界面及数据库等) 扩展非常方便, 为以后线路扩展以及与更高一级管理系统连接预留了条件。

2. 综合监控系统的发展阶段

综合监控系统的出现至今, 大致经历了两个阶段。

第一阶段是顶层信息集成模式为主的综合监控系统。采用该模式的综合监控系统, 相当于将分立模式下的各系统的上下位机拆成两个独立部分, 上位机监控部分功能由综合监控系统来完成, 下位控制器部分功能由各集成子系统完成, 这样的系统划分方式使综合监控系统独享网络资源。北京5号线、北京10号线一期等早期建设的综合监控系统都采用了这样的方式。

第二阶段是深度系统集成模式的综合监控系统。该系统是对顶部信息集成模式的集成和发展。该阶段的主要特点是将分立监控系统上下位机结构作为一个整体进行考虑, 原来分立系统的功能统一在综合监控系统软硬件平台上完成。其指导思想就是将原来分层设置的多个监控系统作为一个大规模的综合自动化系统, 进行统一设计、招标、实施和调试。上海10号线、重庆3号线等刚投运或即将投运的综合监控系统采用了这样的方式, 但深度集成的程度不尽相同。

3. 当前综合监控系统应用现状

当前国家大力发展基础设施建设, 综合监控水涨船高得到了相当的重视及发展, 并在轨道交通及其相关领域得到了较为广泛的应用, 但由于地域不同, 每个城市或地区的轨道交通运营都有各自的习惯, 因此根据监控对象以及各地的运营习惯的差异, 综合监控的应用也各不相同。

3.1 轨道交通IMS (信息管理系统) 。

部分城市和地区由原分立监控系统向综合监控系统过渡的解决方案, 系统侧重于信息的收集, 而屏蔽了对现场设备的控制功能, 如南京2号线IMS项目, 互联系统主要有PSCADA (电力监控系统) 、BAS (环境控制系统) 、ATS (列车自动监控) 、AFC (自动售检票) 等。系统采集这些专业的设备运行信息及故障信息, 并在IMS系统界面上以图元、报警和事件的方式显示出来, 以协助操作员对运营情况进行判断, 选择合适的运营模式。由于没有设涉及到关键设备的控制, 所以IMS系统可以理解为与其他系统采取松耦合的互联方式接口的综合监控系统, 集成度较浅。

3.2 轨道交通综合监控系统。

全国大部分城市在建或即将建设的轨道交通项目中都应用了综合监控系统, 但集成度各有不同。北京已经基本确定了对PSCADA、BAS采用深度集成, 而其他系统采用界面集成或以互联形式接口的模式, 这也是国内大部分轨道交通综合监控采用的模式;上海第一条成功开通并使用综合监控系统的上海地铁10号线, 是以无人驾驶为目标建设的地铁, 所以该项目中的综合监控系统对CCTV (闭路电视) 、PA (公共广播) 、PIS (乘客信息) 和ACS (门禁系统) 都有更深入的集成。

3.3 路网信息集成平台。

随着城市轨道交通建设的加快, 越来越多的城市已经不只一条线路在运行, 对运营中的各条线路进行统一协调和管理迫在眉睫, 路网信息集成系统也应运而生, 由于与轨道交通综合监控系统及轨道交通信息管理系统有很多相似的地方, 使用综合监控系统来实现路网信息集成平台也在情理之中。对信息的集成上来说, 路网信息集成平台对大部分线路的设备也是只监视不控制的, 但对CCTV、PIS和PA都有监视和控制的需求, 操作员可通过路网信息集成平台对各线路的CCTV进行选择监视, 对PIS、PA系统进行最高优先级的信息发布或广播控制。

3.4 交通枢纽综合监控系统。

随着路路交通的发展, 交通枢纽在许多大型城市开始规划或建设, 综合监控在此领域的应用也跳出了轨道交通的范围, 为高铁、轨道交通、公共交通甚至航站楼等原本毫无关联的交通方式提供交互性的解决方案。

4. 综合监控系统的发展方向

总体来看, 在科学技术突飞猛进、创新精神备受推崇的今天, 综合监控系统的发展将会更加迅速、更加满足轨道交通等行业的运营维护要求。综合监控系统未来发展的趋势有以下几点:

4.1 集成模式横向更广、纵向更深

部分专业的软件与综合监控软件的一体化。

国内大部分轨道交通综合监控系统已经基本确定采用了对PSCADA、BAS采用深度集成, 而其他系统采用界面集成或互联的形式接口的模式。对于PSCADA、BAS的系统监控软件, 也可在这样的模式下也可采用综合监控的软件进行统一的管理, 这样做的优点, 既节省了软件费用, 又实现了软件一体化;既减少了实施的工作量, 又减少了维护的难度。

对于这种趋势的更进一步的判断是, 随着综合监控深度集成系统的增加, 对于其他基于点的采集和控制的系统也采取同样的软件一体化模式。

与行车自动调度系统融合, 形成以行车调度为基础的综合管理平台

在综合监控发展初期, 就已经提出了这样的观点, 但由于实施上的难度以及综合监控尚处于发展的初级阶段而一直没有实施, 在综合监控系统相对成熟的今天, 我们又提出这样的解决方案, 以期待综合监控的发展能进入一个新的阶段。对于以行车调度为基础的综合管理平台, 是将现有的两套硬软件系统合二唯一。对于硬件的融合相对容易实现, 但软件的融合一直是困扰所有技术人员的难题。现阶段的解决方法有两种, 一种是在既有的综合监控系统内集成既有的ATS软件或在既有的ATS软件中集成既有的综合监控系统, 但由于成熟软件的固化实施起来难度较大, 另一种是在ATS软件上开发综合监控模块, 或在综合监控软件上开发ATS软件功能, 这对众多的信号集成商或综合监控集成商来说, 也都是一个难题, 因为信号集成商不可能了解综合监控的软件需求, 反之亦然。所以虽然以行车调度为基础的综合管理平台不是梦, 但必然还有些摸索的路要走。

与其他系统的接口复杂度增加

随着综合监控的发展, 它与其他系统的接口逐渐稳定, 但仍然不能摆脱“戴帽子”的现状, 即综合监控只是提供了一个具有一定功能的操作界面, 操作员可以使用这些功能进行运营, 但一些更为深入的功能还有大部分的维护工作往往还是在这些接口系统的网管上去实现的。所以为解决这一问题, 综合监控的接口必然向着更为复杂, 更深入接口系统内部而发展的。

4.2 更加人性化

决策分析系统的加入

在轨道交通综合监控、路网信息集成平台和交通枢纽综合监控系统的新线 (站) 建设当中, 无一例外的提到了决策分析系统这一概念。这就要求了综合监控系统向着智能化方向发展, 能够针对不同应用给予操作员更多的决策辅助相关的帮助。

4.3 更友好的界面

综合监控界面主要由系统菜单、专业/功能导航栏、车站导航栏、专业/功能画面 (含图元) , 报警栏及工具栏组成。而画面风格也有以按钮为主、以下拉菜单为主等不同形式。随着轨道交通建设的加快, 车站数众多的线路也会产生, 这就对画面布局及操作提出了更高的要求。如何布局才能更方便操作员使用, 而不是一味的通过罗列按钮、加长下拉菜单、叠加弹出窗口、切换下一级画面来实现, 是我们软件界面开发人员需要更深入思考的问题。

4.4 更多的自定义联动

随着综合监控系统的认知度在地铁运营中不断提供, 联动的使用必然愈发广泛。在界面上允许特定权限的操作员进行自定义联动的编辑及使用的功能必然成为综合监控系统中最重要的功能之一。

5. 结束语

随着各行各业的信息化发展, 综合监控仍保持着良好的发展态势, 希望更多的专业人才投入到综合监控的事业中来, 为轨道交通及相关行业提供更好的解决方案, 并将综合监控业务拓展到更多领域中去。

参考文献

国内地铁标识系统设计现状调查 篇11

摘 要：根据项目需要，对北京、广州、大连等很多国内城市地铁标识系统设计现状进行调查。调查结果是目前国内投注使用的地铁标识系统设计，呈现出共性化的设计风格。但是，在共性化的设计趋势下，设计理念和细节处理上却明显出现定位不准或不足等缺点。

关键词：地铁；标识；城市；品牌

（2014年大创国家级项目 项目编号201410841000002 项目名称“大连地铁标识系统设计研究”）

一、国内地铁标识系统设计现状调查

（一）北京城市地铁站标识系统设计现状

从北京地铁站分布图和线路图上可以清楚的看到以各种色彩作为区分的各条线路盘踞在北京的各个区域：1号线为红、2号线为蓝、3号线为黄等。标识

色彩和图形的设计非常醒目，特别是北京奥运支线四个车站以“四季”为主色调，进行合理的色彩处理和图形搭配。

在北京地铁车上都设有此车行程路线图，每一个站都设有指示灯。交通图运用垂直线条、水平线以及45度线条进行高度概括，视觉效果清晰，设计元素统一，画面简练，易辨别，增强了旅客阅读的速度和效率。

现在的北京地铁站方位指示图已经由平面向立体转换，立体导示图真实模拟街面和地下交通路线，每一站，每一条街道都有具体标注，其真实性和具体化，让旅客更清楚、更直接、更容易地确定自己的方位和向目的地行进的方向。

北京地铁站出入口标识牌最具特色的为北土城地铁站出入口标识，标识载体建筑采用柱式造型，有顶天立地之气势。其他地铁站出入口的标识都非常醒目。

北京地铁站在标识设计上越来越人性化，但是，美中不足的是标识存放的地点没有充分考虑到人行的规律，即标识设置位置存在盲点。

近几年来，特别是从开始筹备奥运会以来，北京地铁在规划、建设上取得了巨大的进步。首先改善了以往的缺陷和不足（标识不统一、各条线路识别性差等），使得北京地铁内的视觉设计与日中天。北京地铁站通过色彩将各条线路作以区分：1号线为红、2号线为蓝等，特别是北京奥运支线四个车站以“四季”为主色调，进行合理的色彩处理。

（二）广州城市地铁站标识系统设计现状

（图片来自百度）

广州地铁站地上标识物设计在阈限问题上非常理性和严谨，采用红色和黄色这对非常醒目，与周边对比强烈的色彩。使得地上行人能够非常快速的找到地铁入口。

广州地铁标识系统设计利用一站一色的形式用于区分和营造不同的地铁空间气氛，比如汉溪长隆站是蓝色、潭村就用红色，站内站外全部采用统一的色彩，给行人以清新时尚的感觉。

线路图与其他城市相同，不同线路不同色彩，例如1号线选用黄色，在整个1号线地铁上的公共标识都采用黄色，使得色彩上达到了高度协调统一。

除色彩之外，广州地铁在图形和文字上也达到了整体化的设计效果。

报站标识设计采用了线路图报站、电子屏幕报站和语音报站几种形式。这样会使得在车上的旅客不至于误站。

但是，据调查，广州地铁导向标识设计存在标识系统不够统一、指引性不够连续、引导标志与国际规范不相连、缺乏人性化设计、设置的量不够等缺陷。在广州地铁站内外，经常能看到左右张望寻找地铁标识的人们。

（三）大连城市地铁站标识系统设计现状

大连地铁站目前已经投注使用，项目组针对大连地铁标识系统设计做了调查。调查发现，从入口标志物到地铁站内标识系统设计缺乏新意，并且在阈限设置方面没有研究和关注，导致，标志物识别性能差，整个标识系统设计从色彩、图形到版式、设置都存在不合理性，例如，入口地上标志物高度在3.5米左右，色彩采用灰色，横截面0.5平米左右，整体设计与周边环境混杂在一起，识别性、个性都无从谈起；地铁标识牌上的图形和版式设计都失了美感。

二、国内城市地铁站标识系统设计案例分析

除了北京、广州、大连，项目组还对深圳、上海、沈阳等城市地铁标识系统设计进行调查、研究和分析，得出：

（一）依据地铁站标识的使用心理和设计原则，国内以北京、广州等城市在地铁标识设计上有共性化的优点：

1.利用不同色彩区别不同线路

2.整个地铁站内部视觉设计都有自己独特的代表色彩

3.设计中充分运用图形、色彩和空间关系以及美学原理，体现较强的艺术性。

4.根据城市地域文化特点、人口密度等的不同，设计风格各具特色。

（二）国内地铁标识系统设计存在的主要问题

标识设计并不只是一个“指示符号”。在对标识设计项目进行管理、维护和设计过程中，要始终将之人机工程学、设计心理学、交通行为学、美学等理论基础密切相关。政府管理部门充分考虑到城市整体品牌建设长远发展，亲身参与到地铁标识设计项目中来，改变角色，，充分调动专业设计人员的积极性，扩到设计公司或设计个人的参与范围，发挥设计人员的决策和设计能力，尊重其设计成果。

（三）缺乏标准化的地铁标识设计规范系统

目前中国地铁特别是新建地铁标识系统设计的最大问题是缺乏整体统筹，既违背了自己城市的整体形象设计，更谈不上整个国家的形象了。在对地铁标识系统进行设计时，需要国家、城市管理部门和专业设计部门完善地铁标识系统，严格履行标识设计的统一设计标准和原则，从标志、色彩、文字、材料、制作工艺、安装方式、数量设定、摆放位置、悬挂距离等。地铁属于公共交通工具的一种，在标识设计过程中，要注意全民化设计理念，打破民族、地域、年龄层次的限制，发挥其视觉传播使用功能的最大化。

（四）城市文化展示的不够

地铁标识设计理念要服从于所处城市的城市魅力和文化底蕴。地铁是一个城市现代文明的见证，地铁标识设计要服从于该城市整体规划和建设的理念，在对地铁标识系统进行设计时，要通过整体性、连贯性、服务性的设计理念，以图形、色彩、文字、造型等设计语言，展示城市魅力。

（五） “标识”细节不够重视，设计缺乏严谨性

地铁标识系统在设计和使用上不严谨。例如：色彩的使用模式、图形的按比例缩放、线条的斜率等；标识缩放范围、标识设置的地点和数量、标识牌设置位置与距离是否人机工程原理等。

（六）“人性化”体现不足

国内地铁标识设计，总会发现“人性化”体现不足的现象。例如：指示标识信息传达不能满足大多数人的使用，标识与标识间连贯性差，存在断片现象等。在对地铁标识设计人性化服务时，要对“人”进行充分调研，将人的标准身高、坐高、有效视距等数据作以总结，以此作为设计的依据，将“人性化”设计体现到极致。

随着城市品牌化建设的发展和城市地铁交通的延伸，地铁标识系统设计已经成为人们顺利出行不可分割的一部分。地铁标识系统的品牌化设计将成为城市文明和文化建设的一道靓丽景象。但愿我们的地铁标识设计越来越好，预祝我们的城市和我们的国家品牌形象更佳。

参考文献：

[1]鲍诗度.环境标识导向系统设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2011

[2]张海林.城市空间元素公共环境设施设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2008

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[4]陈敏.公共空间艺术设计[M].南昌：江西美术出版社，2009

[5]陈志龙.王玉北，城市地下空间规划[M].南京：东南大学出版社，2005

[6]翁剑青.公共艺术的观念与取向[M].北京：北京大学出版社，2002

作者简介：

谢欣纯，辽宁对外经贸学院2013级视觉传达设计专业学生。

国内应用现状 篇12

1 生物柴油的生产原料

各种油料作物是发展生物柴油产业的原料, 如美国的大豆、欧洲的菜籽、巴西的蓖麻籽、东南亚的棕榈, 但是大量种植油料作物会破坏农业产业结构。所以人们都开始寻找新的原料, 主要集中在以下几个方面:

(1) 利用廉价的餐饮废油、工业废弃的油脂等制取生物柴油。不仅可以缓解废油脂所带来的环境负担, 还能减少废油重新进入食用油系统, 最重要的是能降低生产生物柴油的成本。万祯等人采用自制复合固体酸催化剂对火锅店餐饮废油和甲醇的酯交换反应制取生物柴油。符太军等人以地沟油为原料, 硫酸为催化剂, 采用脂交换法进行生物柴油的试验室制取试验, 所得产品性能指标接近矿物柴油, 符合美国相关标准。应用餐饮废油制取生物柴油存在废油脂供应数量有限, 成分复杂, 转化成生物柴油前期处理环节多、转化成生物柴油工艺要求较高等缺点。

(2) 大面积种植油料林木果实, 如麻疯树, 乌桕、黄连木。我国的云南, 四川, 贵州等地建立了全国重点生物柴油原料林基地。研究表明, 麻疯树种仁含油量达到50% (邓志军, 2005) , 且产量很高。乌桕是我国特有的木本油料树种, 种子的出油率高达40%以上 (刘玉环, 2007) 。且产量很高。用它们制备的生物柴油具有燃烧性能好, 闪点好, 污染小等优点 (薛勇等人, 2004) 。李宜海等人以麻疯树油为原料, 根据小试中确定的工艺参数进行中试试验, 研究中试过程中的酯交换反应特性和工艺条件, 为实现麻疯树生物柴油的工业化提供了参考。

(3) 工程微藻法。工程微藻法就是通过基因工程技术, 改变微藻细胞的生理结构, 制备出高产量、高含油量的工程微藻。美国国家可再生能源试验室 (NREI) 的研究人员通过现代生物技术构建成的“工程微藻”, 在试验室条件下可使脂质含量增加到60%以上。清华大学缪晓玲等人利用异养转化细胞工程技术获得了高脂含量的异养小球藻细胞, 其脂含量是自养藻细胞的4倍, 并利用正己烷对油脂进行成功提取。工程微藻法的优点在于微藻生长周期短, 生产能力强, 油脂含量比陆生植物单产油脂高;生产的生物柴油可被微生物降解, 不污染环境 (李元广等人, 2009) 。劣势在于最初培养藻类时需要用到纯净CO2和有机物 (乙酸盐、葡萄糖等) , 并且要求用化合物作为矿物营养的来源, 成本较高。

(4) 通过微生物发酵生产微生物油脂。目前能够用来生产微生物油脂的微生物主要有酵母菌、霉菌和细菌, 其中以酵母菌和霉菌类的真核微生物居多。希腊学者报道利用深黄被孢霉 (M.isabellina) 在限定氮源的情况下进行高浓度糖发酵 (初始糖浓度达100g/L) , 油脂产量达到18.1g/L, 显示出很好的应用前景 (Papanikolaou S.et al, 2004) 。在国内, 中科院大连化物所试验室对10株酵母菌利用不同单糖为碳源条件下菌体内积累油脂的能力进行了初步考察, 有4株产油酵母表现出对碳源利用的广谱性, 能转化五碳糖木糖和阿拉伯糖并在菌体内积累油脂 (李永红等人, 2005) 。

2 世界各国对生物柴油的应用

目前, 世界各国, 尤其是发达国家, 都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术。欧洲已成为全球生物柴油的主要生产地。

美国是最早研究生物柴油的国家, 1983年美国科学家Graham Quick首先将亚麻籽油甲酯用于发动机, 燃烧了1 000h, 并将可再生的脂肪酸单酯定义为生物柴油。1984年美国和德国等国的科学家研究了脂肪酸甲酯或乙酯代替柴油作燃料, 即采用来自动物或植物的脂肪酸单酯代替柴油燃烧。1990年, 美国开始以小规模使用大豆油生产生物柴油, 1992年美国能源署及环保署都提出把生物柴油作为清洁燃料, 进行推广应用。据美国生物柴油协会调查, 2008年1月, 已有商业性生物柴油生产商171家, 具有生产生物柴油22.4亿加仑的能力。2009年美国生物柴油生产量占世界生物柴油的17.7%, 预计2020年达到64.53亿升 (中国生物技术信息网) 。

欧盟一直是生物柴油研究和推广的主要地, 并且成为欧盟油菜籽消费市场的主要组成部分之一。欧盟生物柴油生产目前主要集中在3个成员国, 即德国、法国和意大利。1988年, 德国聂尔公司以菜籽油为原料制备生物柴油的研制获得成功。到目前为止, 德国已成为世界上最大的生物柴油生产国, 2006年生物柴油生产量已达250万t, 预计2010年将达到500万t以上。已经制定的法规要求所有出售的石化柴油中至少含5%的生物柴油。德国国内奔驰、宝马、大众和奥迪等汽车生产厂家生产的柴油动力汽车均可以使用生物柴油。法国、意大利、丹麦等欧洲国家也都参与生物柴油研发领域的竞争, 并结合本国实际情况制定了各自的发展战略, 在生物柴油研究开发和产业化方面取得了相当大的进展。

巴西以自己的在农业方面的优势, 生物质能源研究的进展很快, 尤其是乙醇燃料技术的推广, 在发展酒精燃料的基础上, 巴西近几年加大了研发生物柴油的计划。巴西政府于2004年12月6日公布了实施生物柴油的临时法令, 宣布巴西于2007年开始必须在矿物柴油中掺加2%的生物柴油, 到2012年增加到5%。巴西生产生物柴油的主要原料是蓖麻油、棕榈油、大豆油、棉籽油、葵花籽油和玉米油等 (中国生物柴油信息网) 。

日本也是较早研究生物柴油的国家, 日本是岛国, 盛产鱼虾, 日本人民喜欢煎炸鱼虾等食品。日本每年的食用油消费量为200万t, 产生的废食用油达40万t, 为生产生物柴油提供了原料 (张骥, 2009) 。日本1995年开始研究用饭店剩余的煎炸油生产生物柴油, 在1999年建立了259L/d用煎炸油为原料生产生物柴油的工业化试验装置, 可降低原料成本。目前日本生物柴油年产量可达40万t。日本市民也都积极支持这一计划, 积极把废弃油脂送往煎炸废油回收站点, 同欧洲国家一样, 日本也对生物柴油采取零税率的政策, 并对制造生物柴油的工厂予以免税, 对供应生物柴油的加油站政府实行补贴。

3 我国生物柴油研究及应用现状

国际上, 生物柴油的研发及其生产技术的研究始于20世纪50年代末60年代初, 于20世纪80年代以后迅速发展。相比之下, 中国对生物柴油的基础性研究起步较晚, 1981年进行了用菜籽油、棉籽油等生产生物柴油的试验研究, 2001年, 海南正和生物能源有限公司建成年产近1万kt的生物柴油试验厂, 油品经石油化工科学研究院、中国环境科学研究院测试, 主要指标达到美国生物柴油标准, 它成为我国生物柴油产业化的标志 (冀星等, 2002) , 从2002年起, 生物柴油产业在我国发展迅速, 四川古衫油脂化学有限公司、福建省龙岩卓越新能源公司、武汉达瑞科技有限公司等在生物柴油的工艺生产技术方面都取得了一批成果。2006年, 第一套生物酶法新工艺生产生物柴油的工业化装置在湖南益阳海纳百川生物有限公司正式投产, 以废弃油脂为原料, 使用清华大学研发的脂肪酶转化可再生油脂合成生物柴油的新工艺, 这是我国生物柴油生产新工艺的又一进步。2005年我国生物柴油生产能力约为8.5万t, 2006年有40多家工厂投入生产, 2007年, 中国推出生物柴油的各项具体发展规划, 如生物产业、能源、原料林等发展规划, 这些举措将加速生物柴油的市场化。至2010年, 我国生物柴油产量达到千万吨级, 这将对国家能源安全做出重大贡献。

4 我国生物柴油产业化前景

虽然有些人认为随着石油价格上涨, 经济放缓, 世界对石油需求也因而减少。这个说法对发达国家或许有些准确, 但是对于中、印这两个刚崛起的超级发展中国家来说, 对能源的需求是多多益善的, 在中国加入WTO的大好形势下, 中国的经济水平将进一步提高, 对能源的需求也会有增无减, 国际能源署估计中国从现在至2015年, 能源的需求增长率是每年4%左右, 中国“十五”计划发展纲要也提出发展各种石油替代品, 将发展生物液体燃料确定为国家产业发展方向, 生物柴油产业得到了国务院领导和国家计委、国家经贸委、科技部等政府部门的支持, 并已列入有关国家计划, 这些都表明我国生物柴油的发展前景是很令人期待的。

摘要：能源危机是一个全球化的问题, 开发新能源是我国新兴产业发展战略的一项重要规划。来源于动植物油脂的生物柴油具有易于被生物降解、可再生以及类似于石化柴油的动力和燃烧等特性受到专家的关注。本文从生物柴油的生产原料、国内外应用现状、我国生物柴油的发展状况等方面进行了综述, 并对我国生物柴油产业化的发展前景进行了展望。