一体化规划设计

一体化规划设计（精选12篇）

一体化规划设计 篇1

1 前言

城乡一体化是我国城市化发展的一个新阶段, 城乡一体化在城市规划建设中的体现就是要把城市与乡村作为一个整体, 促进城乡在规划建设、生态环境保护的一体化, 让农民享受到与城镇居民同样的生活环境, 使整个城乡经济社会全面、协调、可持续发展。

北京市五环内仍旧存在大量“城中村”, 2010年北京政府组织50个重点村实施城乡一体化旧村改造, 西局村旧村改造和小瓦窑村旧村改造都属于这一批旧村改造项目。西局村和小瓦窑村是北京市丰台区卢沟桥乡所辖的村庄。由于历史和发展等原因, 这些村子逐渐演变成了现代大都市中的“城中村”, “城中村”的共同特点是居住人口混杂, 积聚着大量的外来人口;规划管理无序, 格局混乱, 私搭乱建严重, 街巷狭窄拥挤, 火灾风险极高;基础设施不完善, 卫生环境差。这些村子严重制约着城市的规划发展, 阻碍村民生活水平的提高。“城中村”改造就是改善人居环境, 也是推进城乡一体化必由之路, 是建设文明、生态、和谐、宜居城市的重要保障。

作者有幸参加了这两个村子的旧村改造, 西局村改造后的名称为“西局玉园”, 小瓦窑村改造后的名称为“兆丰馨园”, 下面谈谈项目在整个实施过程中的一些心得体会。

2 规划设计要点

尊重和了解村民生活习惯, 体现以“村民”为中心的规划设计理念。

2.1 重视村里的配套设施

村委会是国家最低一级的行政机构, 这一级的行政机关需要相应的配套设施。在规划配套设施中除了商品住宅小区应有的设施外, 又重点考虑村委会行政办公用房、村民文化娱乐用房和村民生产再就业服务用房三种类型的配套。村委会行政办公用房主要设置有村党支部和村民委员会办公室、档案室、治安室、村级卫生室和村物业管理办公室;村民文化娱乐用房主要设有活动室、阅览室以及村民聚会的多功能大厅;村民生产再就业产业用房主要设置有小商店、菜市场、餐饮、娱乐等商业用房, 这些设施由村委会来管理, 村民自己来经营, 缓解村民的再就业压力。

2.2 邻里交往空间

村民世世代代在村里繁衍生息, 渐渐地人和人之间形成了复杂又融洽的邻里关系, 人们生活在熟悉的群体中, 老人们可以得到情感呵护, 小孩在周围大人们的关爱中成长, 这样的邻里关系增强了村民的认同感和凝聚力, 这种邻里关系正是现代都市人缺少的。如何在项目规划设计中维护这种状态是规划设计的一个重点。

首先, 室内的邻里交往空间集中规划设置, 在配套用房中设置村民们喜闻乐见的交往娱乐功能, 比如棋牌活动室、麻将室、健身室、台球室和茶室等, 并设置一处多功能大厅举办村里的“红白喜事”。这些使用功能根据村民实际需求设置, 功能合理实用, 空间尺度适宜, 环境氛围温馨。

其次, 在室外场地设计中也充分考虑邻里交往空间的多样性和灵活性, 在中心绿地内布置有健身活动场地、休息场地、儿童游戏场地、宠物活动场地等, 这些室外交往空间的尺度大小、场地设施、安全细节、日照通风等按村民平常的活动习惯布置, 满足村民活动交往需求。

2.3“民主、公平、公开”的原则

村委会的管理原则是在“民主、公平、公开”, 在项目的规划设计中同样坚持该原则。规划布局上每栋住宅楼都要有均好性, 合适的楼间距、全南朝向、相近的绿化环境、相同的附属设施, 甚至包括每户距停车库的距离都做了均衡。户型间只有面积的不同, 不考虑村民的贫富、职位、身份的差别, 房屋分配也是抽签选房, 充分体现“民主、公平、公开”的原则。

2.4 便于维护管理

小区物业是由村委会组建物业公司管理, 优化方案设计选择实用耐久的建筑设备和材料, 降低将来维护和物业管理成本。绿化植被多选用本地植物, 绿地中布置旱溪收集雨水, 减少维护费用。

2.5 注重细节

村民交通工具多样, 各种类型的机动车和非机动车并存, 尤其人力三轮车和摩托车较多, 不同类型车辆设置不同的停放区域, 方便管理。合理规划地上地下交通系统, 保证交通安全。在每个住宅楼出入口处设置停车棚, 停放经常使用的三轮车、摩托车和自行车, 方便村民出行。。

垃圾桶和垃圾箱独立设置, 垃圾桶主要存放家庭生活垃圾, 在每栋楼下固定位置设置, 铁栏杆围合, 桶上沿的对边设挡板, 避免扔垃圾时散落。垃圾箱存放普通废弃物, 在路边、停车场等位置设置, 方便废弃物的丢弃。

休息座凳的设置, 村里平时老人和小孩较多, 喜欢室外活动交往, 中心绿地中尽可能多设置坐凳, 将树池、花台、挡墙等台面设置为坐凳, 方便村民休息。

标识系统设置, 方便亲朋好友及外来人员的探访。在小区入口、交叉路口设置小区标识引导, 在单元入口设置醒目的楼栋和单元标识、在楼层设置层数标识提醒、在地下车库设置不同区域的色彩标识。设置温馨提示牌, 如门厅公告栏、小区安全提示牌等。

3 住宅设计要点

3.1 高层住宅的邻里交往空间

高层住宅首层单元门厅是全楼人员出入的必经场所, 也是人与人碰面交流机会最多的场所, 门厅内除了设置单独的信报箱间外又设置了休息大厅, 供休息和交流。

单元每层四户, 公共空间由楼电梯、候梯厅、走道及各种管井组成, 电梯厅是每层人员等候电梯的公共空间, 是本层居民邻里交往的微空间。电梯厅设宽大的外窗, 自然通风和采光, 环境舒适。

3.2 合理搭配户型比例, 增加小户型数量

村民的家庭组成类型多样, 从一人的小家庭到四世同堂的大家庭。在一个家庭会一般分配到多套住房的情况下, 每户往往选择一套自住外, 其余套房都会选择小户型出租来增加家庭收入。

3.3 户型均好性

住宅户型均好性, 户型格局、视野、日照采光尽可能均好, 体现公平原则。

4 结语

西局村和小瓦窑村旧村改造总建筑面积约66万m2, 村民安置房5270套, 在项目实施的四年多时间里了, 在项目各方的共同努力下, 西局村和小瓦窑的旧村改造已经顺利完工并投入使用, 这两个从“城中村”到宜居小区的巨大变迁展现了我国正在进行的城乡一体化过程的缩影。

一体化规划设计 篇2

摘要：加快我国城乡一体化进程，是构建社会主义和谐社会的内在要求。当前城乡空间的利用是无序且低效的，生产生活空间的发展停滞不前，人们对居住环境的改善要求日渐迫切，城乡一体化空间规划设计迫在眉睫。本文通过对城乡空间布局规划进行探讨，论证了城乡一体化空间规划设计的必要性，并针对如何做好城乡一体化空间规划设计工作提出了思路对策，以指导城乡空间的健康发展。

关键词：城乡一体化；空间；规划设计；

引言：

自改革开放来，新农村建设的发展十分迅速，农民生活与农村建设有了很大改善。但是国家先工业后农业，先城市后农村的经济政策，造成城市的繁荣和农村落后的差距，城乡之间差距不断扩大，严重妨碍了我国生产力的发展和构建和谐社会的进程。我们应从根本上解决城乡矛盾，必须重视城乡一体化空间规划与设计，促成城乡一体化发展，发挥出土地的最大经济效益，以实现土地的合理利用，缩小城乡之间差距。城乡空间一体化是指在可持续发展的前提下，城乡空间结构合理安排，生产要素与空间资源要素自由的流通，使城乡空间融合一体。城乡空间一体化规划的核心思想是由过去具有偏向城市的城市规划理念逐渐向城乡统筹整体规划转变，最终目就是解决乡村发展落后的问题。

一、当前城乡空间存在的问题

1.1依然存在的城乡二元结构

改革开放时国家的政策是允许一部分地区先富起来，在带动其他地区的经济发展。几十年以来形成的城乡二元化的投入制度，投入先工业后农业，先城市后农村，因此造成了城市繁荣与农村落后。在当今经济高速发展的进程中，城乡之间差距并没有减小，城乡二元化结构依然存在，严重的阻碍了我国生产力的发展，更违背了构建和谐社会的宗旨。

1.2 城乡之间用地紧张

城乡用地紧张表现为城市用地和乡村用地之间的竞争关系，农村居民占地较大而且格局比较分散，再加上分散的农业用地与工业用地在一定程度上妨碍到了有序的城市空间扩展。导致的结果是城市空间的无序扩展，这样又进一步浪

费了土地资源，妨碍了农业的产业化生产，这样的恶性循环，使得城乡之间的空间资源整体利用效率受到了很大的影响。在土地资源有限的条件下，城市用地急剧增加，只得不断的占用农村耕地。使农业用地面积与质量迅速下降，严重影响了我国农业的生产发展。

1.3城乡之间产业结构不合理

我国城乡经济发展中的产业结构不合理主要表现在两方面，主要是城乡产业人为分割和城乡产业的关联性不足。城乡产业分割表现在，城乡之间生产要素市场完全分割；农村资本供给相对于城市而言极其缺乏；城乡之间的土地市场也存在着二元化；农村的技术市场也和城市有较大的差距；城乡之间生产方式的巨大差异是城乡分割的重要表现。城乡关联性不足表现在，城乡就业渠道联系不畅，投资联系失调，政策支农严重不足。因此城乡产业结构的不合理是导致城乡空间一体化规划无法进展的重要因素之一。

1.4城乡之间空间碎片化

乡村居住的分散化布局和乡镇工业的无序扩建都使城乡空间碎片化特征十分明显，导致城乡空间的规划整合比较困难，这对城乡一体的规划建设非常不利，与此同时，这样的恶性循环使紧张的城乡空间资源进一步恶化加剧。城区发展格局明显为多中心增长的特征分离性的发展，伴随经济的发展，各地仅是在原有基础上圈层式地发展，空间上接近却没有内在联系，各地方只在意自身利益，使全城缺少空间核心与创新核心，各自离心发展，城乡空间整体上显示碎片化的分布格局。

二、城乡一体化空间整合的战略重点

2.1城乡网络化发展

通过城乡间多种社会经济活动主体组成有序的联系互动系统，能够获得最优化的城乡空间组织效应，使得在一定区域内的城乡间网络设施更加完备，产业之间的内在联系更加密切，各种要素流动更加通畅，组织功能也更加完善。其中，区域性城乡网络发展不但可以分成城市与乡村两大区域关联发展系统，还可以分成生产专业化的区域分工系统或者以城市企业与乡镇企业为核心的区域支撑系统，由此构成的纵横交织，联系紧密的运行整体。城乡的网络化发展不但有助促进城乡公平发展，也可以保持城乡社会的稳定。

2.2乡村空间重构

① 必须要以区域的中心城市与农村中心城镇做为建设主体，经过一系列政策和投资，建设规划“中心城市、重点中心镇、新型农村社区”的三级城乡体系。其次，必须完善配套基础设施以及公共服务设施，整合城乡基础设施，扩大城乡之间的联系，增强城镇特别是重点中心城镇的综合服务能力，增加城镇的聚集功能。最后，必须按照相对集中以及资源优化配置原则，统一规划设计住宅区、工业区、农田保护区和生态区，逐步集中分散的工业区，规划设计好重点的工业园区。

② 目前农村工业化、现代化和城市化发展进程中，农村社区正在进一步的发生变化，成为服务于农村地区的城乡网络系统中的单元，社区内工农业区与居住生活区应该适度分离。所以，要根据村镇布局规划和其相关的配套设施，引导农民们集中居住，整合农村的生活空间。将农村居民点规划整合，有利于农村非农用地的集约利用，加快整合规划农村空间步伐，实现城乡建设用地的置换。建立配套的完善土地流转机制，引导耕地的规模经营，规划整合农村的生产空间。

③ 健全城市农民的社会保障体系，保障农村人口迁移和就业的有序进行，努力解决进城农民的后顾之忧。建立符合农村区域的养老保险制度。探索合适的城镇就业群体社会保险制度，健全覆盖城乡的社会医疗救助体系以及多层次的医疗保障体系。

三、我国城乡空间一体化规划设计

3.1城乡空间布局一体化的指导思想

集约利用，积聚发展 城乡空间一体化空间规划原则是集约利用，积聚发展。城乡之间土地空间资源有限和城乡间建设用地的增长两者之间的矛盾，必须通过土地的集约利用来解决。城乡空间的集约化是指整合城乡建设用地，盘活城乡闲置土地，增强用地投资力度，提高土地的使用强度，提高土地产出效益。同时要转变农业经济增长的方式，逐渐从粗放经营型向集约经营型转变。

城乡空间积聚发展是对城乡间产业的布局结构进行调整，积极的引导不同产业向相应产业园集中，增加产业园的积聚效应，另外对城乡居民点空间布局的积极引导以及合理积聚，也为公共设施与基础设施共享铺平道路。

由综合的交通体系引导城乡空间一体化规划，国内外城乡一体化案例充分表

明，在城乡空间的规划与设计进程中，城乡空间发展和综合交通体系间是相互促进的关系。综合交通体系的建设促进了城乡空间的生产发展，城乡空间布局的提升也推动了交通体系的进一步完善。

3.2乡村居民点空间布局规划设计

针对我国当前农业产业化与规模化程度不够完善，当前以及未来一段时间内农村的耕地还要按照传统的方式劳作。如果盲目拆除合并乡村居民点对农民的生产会产生比较明显影响。所以，有关乡居民点的整合拆并一定要从确实提高居民收入和生活质量角度考虑，一定要实事求是。

乡村居民点空间一体化规划设计应分为两部分，一是社区型居民点的空间布局，其根本的出发点应该是合理配置城乡全域的空间资源要素；二是传统型居民点的空间布局，根本的出发点应该是对居民的农业生产有利。居民点空间布局要强调因地制宜，要充分结合当地居民点的产业、经济、交通、基础设施和公共服务设施现状等因素综合考虑。

3.3城乡产业的空间布局规划设计

城乡空间一体化布局规划是统筹城乡空间范围里的产业与三大类产业进行资源调整，形成城乡空间范围内的产业协同体。城乡产业空间布局首先要从全局出发，结合城乡经济发展水平，调整和升级产业结构，深入探索不同产业的特性，结合城乡空间的不同优势，来促进城乡产业的优势互补，良性互动，统筹城乡产业空间的配置。

要符合城乡空间结构规划，妥善处理工业集中区和城乡空间利用的关系对整个城乡空间结构是否合理有很大影响，也关系到城乡空间建设的良性启动。最后要处理好和城乡生活用地的布局。工业集中区的分布要结合城乡居民点的布局进行布置。生产和生活两大基本活动作为整个城乡空间范围内两个关键点，居民工作和居住的平衡，不但能从根本上解决交通问题，也会促进整个社会的可持续发展。

3.4城乡基础设施的空间布局规划设计

城乡基础设施的空间布局，主要是指从城乡整体的空间角度，以城乡基础设施共享为目的，统筹城乡之间的基础设施空间格局。城乡空间一体化布局规划中的基础设施的空间布局，其根本出发点是统筹城乡空间范围里的基础设施的建

设，基于全域角度的城乡空间一体化规划，不但可以打破行政区划限制，也可以把乡村空间的基础设施的建设收纳进来。

在空间规划布局上，针对各类基础设施不协调这一问题，解决措施是在区域交通通道的基础上，在和城乡空间结构协调的原则下，构建城乡空间范围之内的基础设施廊道。将城乡空间范围之内的大型基础设施规划布局在基础设施廊道之内。第二在基础设施廊道的框架之内增强城乡空间范围里的城乡间供水管网对接，落实区域内主干的污水管线与污水处理设施的空间分布。最后在空间布局上贯彻落实城乡防灾体系规划，科学的规划城乡防灾设备。

3.5城乡公共服务设施的空间布局规划设计

城乡公共服务设施的规划是为了提升城乡居民日常生活的便利程度和舒适程度，达成城乡居民公共服务设施平均化。所以，城乡公共服务设施的规划重点在于两方面的建设：一是构建覆盖城乡居民的日常生活圈，在城乡范围内统筹配置基本公共服务设施，完成居民日常生活的便利性。第二构建城乡一体化的公共服务设施体系，配置等级序列的公共服务设施促进合理的城乡空间结构的形成。城乡公共服务设施的配置的重点是引导城市公共服务功能向乡村延伸，扩大服务半径。进一步加强对乡村的公共服务设施配置，根据地方经济发展的水平与需求，配备基本公共服务设施。

四、总结

综上所言，城乡空间一体化建设发展过程中，不但要城乡间在资源、环境、产业结构等实现优势互补，协调发展，而且要在发展水平与质量上缩小城乡间的差距。城乡一体化是手段并不是目的，只是一种对现状进行优化的手段。根本目的在于实现城乡空间合理利用。实现城乡空间一体化是缩小城乡差距构建社会主义和谐社会的共同任务。

五、参考文献

［1］格根．呼和浩特城乡一体化空间结构规划研究［D］．内蒙古师范大学.2010.4 ［2］段禄峰,张鸿．我国城乡空间一体化协调发展的区域空间结构演进研究［J］．安徽农业科学.2011.39（6）

建筑的一体化设计 篇3

在柏林，围绕“有着极少表皮的超高层建筑”的DRX主题，由全球知名的海茵建筑事务所组成了一个20-30人的多元化团队，成员均来自麻省理工学院、哈佛大学等国际顶尖机构，人员结构一半由数学家、环境学家、生物学家、神经学家组成，专家们与建筑系学生在一起，进行为期八周的工作，合作完成一件关于“有着极少表皮的超高层建筑”的作品。活动抛出的命题，是建一座500米高的塔楼，排除其他干扰，怎样在合理的结构条件下，做到最小的表皮面积。因为建筑外立面是一座塔楼除结构之外最昂贵的部分，能将表皮面积做到最小，无疑是节省资源的有效手段。

2013年9月13日，由德国海茵建筑北京公司发起的海茵中国学院（HENN CHINA ACADEMY）， 以工作营的形式拉开序幕，并登陆北京国际设计周。这一伴随着以“超高层建筑参数化设计”为主题的工作营式的研究、创作，以及论坛和展示于一体的学术活动，正是起源于海茵建筑在德国发起的DRX项目，以推进新想法及为学术研究创造空间为目标，将来自不同领域的专家和年轻建筑师与建筑系学生聚集起来，就共同感兴趣的与建筑有关的课题进行跨学科的研究。

其中，飞利浦照明客座“海茵中国学院”，带来关于超高层建筑绿色照明的先进理念与探索实践。作为此次活动的技术顾问，飞利浦照明对于“海茵中国学院”中提到的关于超高层建筑节能问题，聚焦于超高层建筑低碳照明的发展，分享以持续推动技术创新并带来有意义照明解决方案为己任的愿景与实际行动。他们通过深入洞察人们对公共环境和私人空间的需求，创造以最终用户为导向的高效节能照明解决方案和应用产品，并且努力推动整个社会向高效节能的转换。对于超高层建筑的外立面照明，飞利浦表示，玻璃幕墙作为现代建筑立面的主要特征，对照明提出了更高的要求，既要表现出建筑本身的性格与特色，同时还要避免眩光等光污染，避免碳排放量的增高，以及对周围环境、建筑、行人等因素的影响。这些不仅是对灯具设计的要求，也是对照明技术的更高要求。智能控制系统在现代建筑特别是超高层建筑中扮演着重要角色，特别是在节能环保方面，在以绿色照明为倡导的今天，尤显突出。以应用于迈阿密大厦中的飞利浦绿色LED照明解决方案为例，在采用照明控制系统后，不仅使建筑外观更具美感，而且每年节省70万千瓦电量，实现92%的节能。

透过飞利浦照明与海茵建筑在海口塔项目上的交流，让我们意识到，LED技术早已从一盏灯的照明发展成节能环保、且应用途径多元的媒体技术，不仅能够满足多种主题变化的要求，还能够传递信息和情感。对于海口塔的云端会所设计，飞利浦照明根据海茵建筑设计得无限旋转、无限延伸的莫比斯环传送带，在传送带拉起来的模结构上进行光影畅想，并且特别提出：今天，建筑本身正在被信息化，除了它自带信息外，还能传达信息，表达意义。此时，LED照明则发挥着双刃剑的作用。只有经过透彻研究、充分设计和融入艺术的LED照明，才会真正与城市信息发生互动，与人们的情感产生关联，把人的精神和某种共识记录下来。这就使建筑不光只有在白天才能体现价值，到了夜晚，它依然可以充满思想与内涵。

海茵建筑与飞利浦照明的交流也让我们意识到，超高层建筑的绿色照明并不仅仅意味着光源、灯具的高效，还意味着控制系统的智能化以及对自然光的合理利用。建筑师与照明专家的共识在于，如何把自然光引入室内，并通过智能控制系统更好地结合自然光和人工光是照明设计具有挑战性和开拓性的发展方向。在比利时公司PRONAILS总部的照明改造中，飞利浦与照明设计师一同，在每一个空间区域的LED吊灯处结合了名为ACTILUME的照明控制系统，使得自然光和人工光相结合，在保证适度照明的前提下，亦最大限度地节约了能源。除此之外，他们还积极研发一种控制系统，通过感应室外自然光的变化，实现灯光与窗帘的联动，在不同时段为室内空间提供不同照度和色温的光环境。

路线设计一体化及三维渲染设计 篇4

我国高等级公路建设正处于前所未有的高速发展时期, 如何加快测设速度, 缩短设计周期、提高设计质量是公路设计人员所面临的重要任务。利用航测数据与路线CAD相结合, 形成数据采集与处理、路线设计的一体化设计, 可降低设计费用, 缩短设计周期, 还特别有利于路线多方案比选和优化设计, 对提高公路设计质量和建设效益具有重要意义。再采用三维动画设计软件对模型进行三维道路与地面模型进行渲染, 模拟整条道路及周围整个环境来展示道路设计成果, 能更直观地反映公路的线型、平纵横各要素以及三者间的组合的合理性等, 在一定程度上弥补了静止画面的不足之处。声音与动画同步播放, 生动细致, 让观众感觉自己正驾着车身临其境于该道路之上, 及时感知视距, 转弯半径等是否合理, 再通过反馈给设计人员, 作出调整, 如此反复, 直至道路各项指标设置合理这样能避免竣工后返工, 节省了工程造价也提高了道路的安全性。

1 路线设计一体化

路线设计一体化总体流程图如图1所示[1]。

1.1 地形数据采集及预处理

1.1.1 地形数据采集

公路设计原始地形数据的来源一般有三种方法:采用航测方法从航摄照片上获得数据;已有大比例尺地形图的数字化;野外实测采集地形数据。航测为比较先进可靠的方法, 利用航测方法采集数据能直观地观察地表形态, 工作环境好, 可以随意和方便地控制地形点的分布和密度, 而且把繁重的外业工作变成室内作业, 节省人力、物力、不但可以大幅度降低劳动强度, 提高工效, 所采用的地形信息可靠、精度高, 保证了数据采集的质量, 是目前最理想、最有前途的地形数据采集方法。

1.1.2 地形数据预处理

数据预处理是将采集得到的数据格式各异的原始地形数据, 转换成有统一的坐标系、统一的数据格式与编码形式的地形数据, 同时经过旋转、平移变换, 使数模方向与路线走向大致相同, 并进行查错、改错以及数据压缩的处理, 以处理成可供数模直接调用的数模原始数据文件。

经过预处理的地形数据存储的格式可以是文本文件格式、解析测图仪文本格式、AutoCAD图形文件格式、格网列阵文件格式等。

1.2 建立三角网数字地面模型

DTM[1] (Digital Terrain Models) 即数字地面模型, 它是地形起伏的数字表达, 它由对地形表面取样所得到的一组点的x、y、z坐标数据和一套对地面提供连续的描述的算法组成。DTM有鱼骨式、散点式、 (方) 格网式和三角网式等几种形式。

三角网数模的构建方法有径向扫描法、狄洛尼 (Delaunay) 三角法、自动联接三角网法等。在所有可能的三角网中, 狄洛尼 (Delaunay) 三角网在地形拟合方面表现最为出色, 实践也证明用小的三角形拟合地形表面能满足工程实际需要, 尤其是在离散地形点较密集从而三角形较小的情况下, 故可对离散点数据采用Delaunay三角剖分来建立数模。

建立了三角网地面模型, 就可以利用它来生成等高线图, 在道路等级及其他主要技术标准已确定情况下进行路线平面设计, 生成路线中桩逐桩坐标以及切线方位角。

1.3 路线纵、横断面地面线内插

路线纵、横断面地面线内插是为了在路线平面设计的基础上, 求得沿路线各横断面上各点的地面坐标和高程, 以便进行下一步的纵断面拉坡以及横断面设计, 这相对传统的方法, 即从平面等高线图上直接读取数据有不可比拟的优势。

由于三角网数模是采用点、线、面结构表示各三角形的顶点、边及相邻三角形之间相互关系的数据结构, 一旦由路线中桩坐标确定了其所处的三角形, 便可根据其边信息快速调出相邻三角形进行高程内插, 求得横断面上各点的地面坐标和高程, 而不需要再进行数据检索和查找, 大大提高了内插速度。

在路线平面设计及内插地面线的基础上, 就可以进行路线初步设计的其他部分, 包括路线纵、横断面设计, 路基设计、路基边坡稳定性分析、路面设计、排水设计、涵洞设计、挡墙设计等等。

1.4 三维道路模型生成及与地面模型叠加

1.4.1 三维道路模型生成

三维道路模型[3]的生成采用带约束条件的三角网模型。在设计线中, 每个不规则三角形代表的平面可以代表三角形所覆盖的区域, 那么在整个设计线的整个平面可以由一系列相互联接的相邻不规则三角形组成。依据平、纵、横设计, 可以计算出横断面各角点的三维空间坐标, 将相邻对应角点联成三角网模型, 同时在构建三角网模型的过程中, 还要考虑影响线的因素, 纵向的路中线、路面边缘线、坡脚线等, 法向的横断面设计线的水平投影。因此, 必须顾及约束条件的三角网模型。

1.4.2 三维道路模型与数字地面模型的叠加

采用约束Delaunay三角化重建方法[2], 这种方法能实现道路模型整体性以及道路模型与地形模型的无缝拼接。首先利用横断面设计成果构造出整个路线范围的边界线, 然后将边界线作为特征线嵌入到地形表面模型中, 并清除边界线所围范围内的地形三角网, 最后叠加上路线模型, 这样就保证了两个模型在交线处能精密联接。这种拼合方法使原本需要分段、分情况 (填方或挖方) 进行的数据之间复杂的交、并、差运算, 转化为路线全线一次性进行的简单的求并运算, 计算过程大为简化, 易于理解和实现。

由三维表面模型绘制等高线, 由此可得到带有等高线的各种视图, 以便更好地分析和评价线形设计质量。例如视距检查、路面排水情况分析以及平纵横组合是否合理。

2 道路三维渲染设计

把三维道路模型与地面模型叠加成的DWG文件导入到3Dmax软件环境中, 再进行详细的动画制作。整个渲染的过程主要完成以下四方面的任务:透视变换, 从各个角度观察路线模型;消隐处理, 在当前视点下, 对不可见面进行消隐处理;光照模型, 获得观察者可见面元二维影像的明暗值, 从而显示形成模型的渲染图;纹理映射, 将任意的平面图形和图像覆盖在物体表面, 形成真实的色彩花纹[4]。

简要的设计过程如下:

如图4, 视频模拟出汽车行使时驾驶员的动态视觉映像, 如舒适感、美感、疲劳感和安全感等, 从而使路线设计由静态设计转换为动态设计, 显著提高设计质量与设计效率。

3 结语

本文研究的路线设计一体化及三维渲染设计的方法与过程, 相对传统的道路设计方法有不可比拟的优势, 现在已部分用于实际中, 且随着道路CAD研究成果以及计算机三维设计领域的发展, 路线设计一体化及三维设计将被更为广泛地应用, 也将促进其进一步研究与探讨。

参考文献

[1]符锌砂.公路计算机辅助设计.北京:人民交通出版社, 1998

[2]符锌砂.公路实时三维可视化系统构架.中国公路学报, 2007;11 (6) :33—33

[3]唐凌, 彭仪普.基于GIS面向对象道路模型在道路设计中的运用.企业技术开发, 2007;7 (7) :40—40

机电一体化系统设计 篇5

1、动力系统（动力源）、传感检测系统（传感器）、执行元件系统（如电动机）等五个子系统组成。

2、系统必须具有以下三大“目的功能”：①变换（加工、处理）功能；②传递（移动、输送）功能；③储存（保持、积蓄、记录）功能。

3的变换、调整功能，可将接口分成四种：1）零接口；2）无源接口；3）有源接口；4）智能接口。

4、机电一体化系统设计的考虑方法通常有：机电互补法、结合（融合）法和结合法。

5擦、低惯量、高强度、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。

6、为达到上述要求，主要从以下几个方面采取措施：

1）采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件，如采用滚珠丝杠副、滚动导向支承、动（静）压导向支承等。

2如用加预紧的方法提高滚珠丝杠副和滚动导轨副的传动和支承刚度；采用大扭矩、宽调速的直流或交流伺服电机直接与丝杠螺母副连接以减少中间传动机构；丝杠的支承设计中采用两端轴向预紧或预拉伸支承结构等。

3的等效动惯量，尽可能提高加速能力。

苯酚性质复习一体化实验设计 篇6

关键词 苯酚；复习；一体化；实验

苯酚是高中学习中的一种重要的有机物，教学中通过在课堂上进行苯酚性质的演示实验，直接形象地引导学生了解苯酚的性质，但是鉴于苯酚有毒性、强烈的腐蚀性，极大的伤害学生和环境不能进行学生分组实验。所以本实验小组进一步改良完善了苯酚的实验过程，并将多个性质实验整合，实现了苯酚性质探索的绿色一体化。

实验过程：

一、苯酚物理性质实验

（1）向1号Y型管一端中加入少量苯酚，再加入少量水，振荡，观察到苯酚溶液为乳白色悬浊液。

（2）将装有苯酚溶液的一端加热，溶液逐渐变澄清，再将澄清的苯酚溶液少量缓缓倒入Y型管的另一端，观察到苯酚溶液迅速变回乳白色悬浊液。说明苯酚的溶解性随温度的升高而增大。

（3）取少量苯酚在2号Y型管中分为2份，一边加入无水乙醇，很快形成无色溶液，表明苯酚易溶于酒精。另外一边加入少量CCl4，也变为无色溶液，表明苯酚易溶于有机溶剂。

二、苯酚化学性质实验

（1）将所得苯酚悬浊液分两份置于1号Y型管两端，顺着管壁向一端滴加氢氧化钠溶液，苯酚溶液变澄清。再向另外一端中加入紫色石蕊试剂，无变化。说明苯酚的酸性不能使指示剂变色，但可以发生酸碱中和反应。

（2）按如图所示组装实验装置，打开止水夹1，并且向长颈漏斗中滴加稀盐酸，使盐酸与碳酸钙反应，将其反应生成的二氧化碳导入1号Y型管一端澄清的苯酚钠溶液中，观察现象，溶液变为白色悬浊液，生成苯酚和碳酸氢钠。说明苯酚的酸性小于碳酸而强于碳酸氢根。

取下1号Y型管，用胶头滴管取少量反应后的溶液（溶液过滤），滴加氯化钡，观察，没有白色沉淀，所以证明溶液中只含有碳酸氢根。再取少量反应后溶液（溶液过滤）于试管中，滴加氯化铁，观察，溶液变为紫色（苯酚的显色反应）。

实验装置：

（3）再将2号Y型管连接到实验装置中，打开止水夹2、3，试管中的浓溴水被压入Y型管一侧中，产生白色沉淀，为三溴苯酚。

（4）将2号Y型管另一侧中溶于CCl4所得的溶液中加入一小块钠，看到有气泡产生，收集少量气体验纯，有尖锐的爆鸣声，表明钠与苯酚反应产生氢气。

本研究最大的特点是苯酚用量最小化，每步实验可以前后承接，后续性质的研究用到前面的药品和溶液，较好体现了一体化思想理念，而整个过程的微毒性和环境零排放也是很大的以一个亮点，渗透和贯彻了绿色化学的理念。

一体化规划设计 篇7

关键词：云计算,灾备中心,一体化,网络安全

1 概述

现阶段我校云计算中心建设最突出的特点,是形成了以集中统一为主要特点的集约化发展模式。以统一建设数据机房、网络设施等基础设施,全校共同使用以虚拟化为基础设施共享服务,以集中统一建设服务器、存储、基础软件等应用支撑平台,承载各部门应用层开发和运行的共享服务和集中统一建设通用应用系统,直接为各部门提供最终应用服务的应用共享服务为主要内容。从而收到了低投入建设、大规模应用,低成本运行、高水平服务的成效。

经过一年的建设,我校形成了3个中心:

1.1 应用服务中心。

利用网络及教育技术中心的IT资源,部署了多种应用系统,集中为各部门提供虚拟应用服务,实现了资源共享,降低了部门系统建设和日常管理维护成本。

1.2 共享平台服务中心。

部署高性能的网络、主机服务器、存储系统、安全设施、基础软件(操作系统、数据库系统、中间件等)以及一些通用应用软件和应用组件等,为部门提供最终应用软件开发、部署和运行服务。

1.3 备份中心。

2 云计算中心架构设计

2.1 两地三中心模式。

今年和未来三年拟基于“两地三中心”实现云计算中心和灾备中心的一体化架构:建立青岛校区办公楼主机房、东营校区容灾机房(两地300与公里)两物理资源中心,部署物理资源,将主要业务通过应用负载均衡、虚拟化软件实现双活和容灾;在青岛校区办公楼主机房部署云门户管理平台、虚拟化管理软件等;另在青岛校区文理楼(距离青岛校区办公楼主机房400米)建设一个资源管理中心,实现对两资源中心的资源调度和数据备份。

“两地三中心”建设方式的优点:

(1)统一的资源管理平台,实现青岛、东营资源统一的管理和调配;

(2)对重要业务系统两地同时进行部署,两资源中心的同一个业务为负载均衡模式,同时对外提供服务,保证应用的高可用。

(3)对非关键性业务,可以只部署在一个中心,另外一个做备用,当主数据中心出现问题时根据备份中心剩有资源的情况进行人为干预。

2.2 整体规划设计。

青岛校区和东营校区通过2条155专线进行互连,在青岛校区建立云计算资源管理中心,管理两校区基础资源,为个部门提供稳定可靠的计算和应用环境。

资源中心设计。网络层上两资源中心通过专线互联,保证IP数据高速稳定交互,资源中心的服务器资源,通过资源池化技术进行统一整合并调配使用,实现快速部署业务系统的需求。存储层上分为两大部分,云计算中心存储区域和托管存储区域。针对资源中心,新旧存储通过异构存储虚拟化的设备实现存储资源的大整合,统一为业务提供存储空间服务;利用数据同步或者数据备份技术实现主备数据中心资源实时的同步,以达到数据中心的双活,当基础设备出现故障,业务能保持不中断,继续提供服务;非云计算中心上的数据,如托管业务数据和远程接入但有容灾需求的数据,通过传统的容灾模式建设,两地进行数据复制,当出现故障异地可以通过手动的方式快速恢复系统。

同时两地资源中心分别通过备份存储设备建立备份系统,为数据保留多个副本,保证数据的安全性。

2.3 资源整合设计。

平台建设第一步就是要对资源整合,通过组建虚拟化资源池为业务系统提供计算资源服务。主要包括网络的虚拟化,服务器的虚拟化,存储的虚拟化。

2.3.1 网络虚拟化。

网络虚拟化技术相对来说已经比较成熟,核心交换机中的虚拟化路由特性,描述为一种在3层上划分企业不同部分的、能够在内部与外部网络传输流上提供更多安全性和控制性的工具。

在云计算环境下,网络虚拟化技术与服务器虚拟化技术是结合使用的。在这种业务模式下网络电缆极大地减少,相对减少了许多交换机,节约了成本[1]。虚拟化网络还可以提供快速配置和可扩展性方面的极大灵活性。

2.3.2 服务器虚拟化。

服务器虚拟化技术就是将服务器物理资源抽象成逻辑资源,让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器,不再受限于物理上的界限,而是让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”,从而提高资源的利用率,简化系统管理,实现服务器资源池化的整合,让计算资源对业务的变化更具适应力[2]。

未来,通过虚拟化技术,对青岛、东营两地分别做相对独立的虚拟化区间,服务资源的在线迁移、性能扩展都只在各自的虚拟化区间内,不跨地域进行自动迁移。在需要的时候,可手工进行虚机迁移。

2.3.3 存储虚拟化。

针对我校现阶段和未来对存储的需求,新购存储设备支持虚拟化,并支持FCoE,新购大容量存储一台和原数据中心的一台EMC存储进行存储虚拟化,形成共享存储,为整个云计算中心提供存储资源。

3 应用迁移(P2V)

将现有服务器应用业务迁移的虚拟化平台上,是虚云化的重要一步。

3.1 迁移的步骤。

3.1.1 云平台同旧有系统网络对接。

云平台搭建并测试完成后,先在网络上的私有云连接到现有的网络中,使云管理控制平台可以通过网络访问旧有系统。

3.1.2 执行迁移前的测试工作。

在迁移前,选择测试业务系统进行模拟迁移测试,为后期的大规模迁移做准备,主要测试内容为:迁移在功能性上实现是否可实现;通过网络迁移的性能是否在可允许的范围之内,网络带宽是否满足平滑迁移对网络资源的需求。

3.1.3 执行物理服务器到云计算中心的系统迁移。

在以上步骤完成后,执行业务系统的迁移,首先需要规划中长期的存储规划,对每个业务系统应用规划资源池,包括存储资源,网络资源,CPU,内存等。并在云平台上对将要迁移的系统预留出可用的资源。

3.1.4 迁移完毕后的系统和网络调整。

迁移完毕后,需要关闭旧有的业务系统,启动云计算中心的虚拟计算资源,以避免ip地址资源冲突,迁移完毕后,新的业务系统ip地址资源保持不变,客户端无法察觉到后台计算资源的承载环境变化。

3.1.5 业务功能测试。

迁移完毕后,对业务系统进行测试,联合业务及应用部署人员,对虚拟计算中心的生产系统进行功能和性能测试。一旦出现问题,可以马上关闭虚拟平台上的系统,同时启用旧有的服务器系统。可回退性强,能够保证业务系统的良好运行。

3.1.6 设备利旧。

迁移完成后,旧有的服务器系统我们分为两组,一组为支持加入到云计算平台的,一组为不支持加入到云计算平台的。为了利旧,我们可以将支持云计算平台的设备通过配置加入到私有云当中,作为云中的计算资源池提供对外分配。对不支持云计算平台的,我们重新规划并安装新的操作系统,接入到网络当中,对外提供非关键性业务服务。

3.2 后续优化。

当把用户和服务迁移到新平台后,一定要密切关注虚拟化项目的运行情况。应当建立性能和使用方面的一些准则和阀值,必要时考虑到硬件的配置、网络设置或者增加带宽等措施。

总结:云计算平台主要由三层构成:基础设施层、平台服务层、应用服务层。

整合、虚拟化资源调动模式本身就最大限度屏蔽了资源调度时的硬件相关性,是高可用架构,因此整合化、虚拟化的程度本身就决定了整体系统高可用性的程度。比如智能服务资源整合到汇聚层、虚拟化到各接入层就远比将智能服务物理部署到接入层的可靠性高出很多。

参考文献

[1]JTJ F-40-2004公路沥青路面施工技术规范[S].

[2]杨林江.改性沥青及其乳化技术[M].北京:人民交通出版社,2004.

一体化规划设计 篇8

产学研成为提升本科应用素质的重要实现形式。这里的产学研是指产学研合作教育, 即充分利用学校与企业、科研单位等多种不同教学环境和教学资源以及在人才培养方面的各自优势, 把以课堂传授知识为主的学校教育与直接获取实际经验、实践能力为主的生产、科研实践有机结合的教育形式。尽管我国G IS起步较晚, 但近年来G IS的产业、研究和高等教育等发展都较快。目前国内G IS专业人才在产学研合作教育模式, 按层次分为:一是以培养一流人才为目标的研究型、综合型大学, 选择以科研课题为中介的合作教育模式;二是以培养设计型应用人才为目标的一般性大学, 选择以社会实践和生产实习为中介的合作教育模式;三是以培养操作性技术人才为目标的职业教育系列和专科学校, 选择以职业技能培养为中介的合作教育模式。按照合作方式主要有以下几种: (1) 共建实验室模式。如2008年中南大学与教育部G IS软件及其应用工程研究中心签订了“共建M ap G IS实验室”的协议。该模式主要为公司给学校提供G IS教学软件, 鼓励学生参加专业公司的程序设计大赛, 到专业公司实地实习等多种方式, 使学生实践能力得到提高。 (2) 课题合作模式。研究课题由大学和企业共同提出, 或由其中一方提出, 共同承担, 研究成果直接应用于企业的产品开发。这些研究的选题直接针对某行业带有普遍性的技术问题进行探索, 相当于应用研究。如重庆邮电大学和中兴公司的合作。 (3) 实训基地形式。这是目前G IS专业产学研合作的主要形式。基地为大学在学术交流、科技成果转化、项目自主研发、高层次人才培养和企业孵化配套服务发挥综合作用。 (4) 战略联盟形式。主要承担国家重大技术创新任务的组织模式和运行机制, 发挥行业技术创新的引领和支撑作用。2010年年6月, “地理信息系统产业技术创新战略联盟”成立, 联盟由国内具有产业影响力的地理信息系统龙头和骨干企业、科研机构、高校和行业技术单位共同发起组建。高校如何利用好产业联盟平台, 创新G IS人才培养新机制, 是联盟今后的主要任务之一。

二、重邮G IS产学研存在的问题

1. 产、学、研合作教学模式有待进一步深化内涵, 近

年来学校强化了产学研合作教育, 将其作为学校实现社会服务功能的有效途径, 强调培养学生的应用实践能力, 也专门成立了产学研办公室指导各专业的产学研合作教育。G IS专业也建立了各种形式的产、学、研合作教育探讨, 如与中地数码公司共建实验室, 与ESR I公司签署合作协议, 积极参与“卓越工程师培养计划”等形式。重庆邮电大学G IS专业产、学、研合作教育目前在“研”上有中韩G IS研究所, 在“产”上有天诺公司, 在“学”上有一帮教师和研究生和G IS本科生, 从形式上和平台上具备可产学研的基础。总体上来看, 这些合作还不够深入, 或停留在赠送软件、共建实验室, 或停留在企业提供实训场所, 参与指导实训等内容的层面。还存在着产、学、研的严重脱节现象, 如自主知识产权的G IS产品的研发不够;国内G IS研究的合作和交流没有有效开展;G IS产业链条无法建立;教学的特色不鲜明, 人才培养定位不明确;产学研合作教育进一步落到实处的政策还不够细化, 针对性不强。在产学研合作教育中, 企业参与度不高。

2. 中韩合作G IS研究所的定位不明确。

重庆邮电大学中韩合作G IS研究所成立于2000年, 由重庆邮电大学与韩国仁荷大学智能型G IS研究所合作开设, 旨在深化双方合作交流合作, 在包括G IS在内的信息技术领域发挥各自所长, 提高研究能力, 拓展研究成果, 为重庆邮电大学的学科建设作出了积极贡献。但如何继续发挥中韩合作G IS研究所的积极作用是大家讨论和争论较多的问题。自研究所成立以来, G IS所获得了韩资资助, 解决了一部分或大部分G IS研究经费问题, 带动了G IS课题研究。在课题紧张, 经费不足的情况下, 这确实为重庆邮电大学G IS的发展提供了良好的发展机会。但从另外一个方面看, G IS的教师又疲于应付完成韩国项目, 而无暇顾及学科建设, 无暇探讨G IS如何与中国实际结合, 以及G IS在中国的应用, 致使G IS在实际中的应用没有打开局面。中韩合作G IS研究所如何定位的问题一直困绕着研究所人员。

3. 教学与研究团队力量有待进一步整合。

G IS是边缘学科, 涉及多学科。从目前来看, 重庆邮电大学地理信息系统专业师资队伍总体上结构合理, 有良好的学术梯队结构。专业教师队伍中有教授2人, 副教授4人, 讲师3人, 助教1人。现任在编50岁以下的教师中博士比例≥40%, 硕士比例≥30%。职称结构中教授、副教授比例≥50%, 55岁以下高职比例≥40%。但教师队伍中年轻教师多, 有突出成果的不多。由于专业小, 教师的研究方向各异, 加上缺乏有影响的学术骨干带动和整合, 导致研究上个体户现象突出, 也缺乏大的科研项目整合各方向力量。由于力量分散, 各自为战, 拿不出有影响的研究成果和持续发展、优势明显的研究方向。而且队伍中有多人正在攻读博士学位, 教学和科研压力大, 整体上是一支年轻的队伍, 需要关注、关心、优化和整合。

4. 对空间信息学科的认识不够。

G IS近40年的发展, 已经从最初的仅在专业部门和研究人员使用的系统, 扩展到政府公共管理、城市规划、资源开发利用、灾害监测与评估、测绘、军事、科学研究等各个应用领域。特别是进入上一世纪90年代以来, 在应用的驱动下, G IS得到了前所未有的发展, 已形成了独具特色的G IS服务行业。我国与国外相比, 虽相对落后, 目前与G IS相关产业的产值也已达1000万美元。正如世界环发大会秘书长斯特朗所指出的“在持续发展的研究和决策中, 没有任何其它领域比利用G IS技术更为重要”。

我国地理信息系统教育及其人才培养体系已逐步呈现多元化、层次化和规模化的发展格局, 在目前的形式下, 对专业进行远景规划和设计显得格外重要。许多学校的专业建设都十分重视专业的整体规划。邮电大学是西部信息产业的摇篮, 也一直提倡以信息科学技术为优势, 重点扶持信息学科的发展, 但对作为一门重新崛起而不断在改造传统产业的空间信息技术重视不够, 实验室建设、专业建设经费等捉襟见肘, 科研配套无法落实, 与G IS相关的图书馆藏少等等这些都不足以支撑一个有巨大发展前景的专业的进一步跟踪世界前沿, 也注定邮电大学的信息学科发展是“单足跳”而不是“双脚”跨越式发展。

三、产学研一体化规划设计

1. 明确定位G IS研究所的功能。

中韩G IS研究所可以定位为:国际国内合作的窗口和平台, 国内G IS应用与开发人才培养的基地, 专业建设的基础。可以概括为“一个中心, 两个基本点”, 即以建设国内G IS应用与开发人才培养的基地为中心, 进一步带动国际国内合作和重庆邮电大学G IS专业建设。无论国内国外项目合作, 都必须以带动国内G IS应用与开发人才培养为中心。在此基础上, 发挥窗口和平台作用, 促进G IS专业建设。合作是前提, 立足国内是中心, 带动G IS专业建设和信息化建设是根本。

2. 一体化设计宗旨。

以应用促进开发, 以开发带动应用;以合作带动专业建设, 以交流带动人才培养;以引进技术促进民族产业发展。利用国内应用项目为支撑带动G IS应用和G IS的二次开发。应用是基础, 开发是动力。利用中韩合作和国内合作带动G IS专业建设, 实行两条腿走路。一条是中外合作, 一条是国内合作;一条注重理论创新, 一条注重实际应用。以引进技术促进民族产业发展为己任。产, 主要是和各产业紧密联系, 促进G IS教学和科研。学, 主要是通过产业项目, 加强学生的实践动手能力和开发能力的培养。研, 主要是三个方向通过项目促进研发, 各得其所, 既独立, 有相互配合。

3. 加强三个专业方向建设。

根据研究所目前的实际情况, 定三个方向比较合适。即空间数据库和数据挖掘;空间定位技术;G IS应用与开发。空间数据库是G IS的核心, 空间定位是G IS的重要发展方向, G IS应用与开发是G IS人才培养的根本。G IS应用是G IS开发的基础, 开发的目的是为了应用, 应用需要开发作支撑。三个方向既相互区别又相互联系。重庆邮电大学以计算机为背景, 具有软件开发的先天基础, 优势发挥的程度取决于是否和应用结合在一起。G IS广泛的应用为开发提供市场和机遇, 为开发能力找到用武之地。应用必须和开发结合应用才能长久。三个方向中的空间数据库、数据挖掘和空间定位技术两个方向以中韩合作研究项目为主, 尽量拓展国内合作机会, 第三个方向以国内合作项目为支撑, 尽量参与外资合作项目。前两个方向以争取纵向项目, 参与国际和国内重大课题的研究为主, 应该支撑起两个方向的研究生培养任务, 后一个方向应该以培养本科生为主, 为本科学生提供更多的实践实习机会。

4. 带动两个实习基地建设。

以专业建设为龙头, 通过项目, 带动G IS应用实习基地建设和G IS开发实习基地的建设。G IS应用实习基地以培养G IS低年级为主, G IS开发实习基地, 以培养G IS高年级和研究生为主体。使G IS教育目标清晰, 层次分明, 管理有序。实行专业负责人制度, 采取灵活多样的考核方式。G IS应用实习基地建设以横向项目为主体, 加强和国土等行业的联系;G IS开发实习基地以天偌等公司为主, 加强和电信等行业的联系。

5. G IS产学研一体化实现途径。

(1) 始终把握的一条主线。在产学研一体化办学模式的探索和实践中, 坚持把培养和造就高素质技能型人才作为贯穿始终的一条主线。在处理产学研三者关系上, “产”主要围绕专业办产业。“研”重心是科研成果转化。“学”是人才培养过程, 是产学研一体化人才培养模式的核心和归宿。在人才培养定位上, 始终把培养学生的就业能力和创业能力放在突出位置, 采取一系列措施, 如调整教学计划, 增加实践教学时数等。 (2) 建好载体是实现产学研一体化办学的基础。实训基地是联接教学、科研、生产的纽带和桥梁, 是高校服务社会的平台和窗口。产学研基地是学院产、学、研结合最重要的载体。产学研基地建设应成为学院投资建设的重点。加强学校和企业联系, 处理好学校和企业在人才授受之间的关系, 校企互动, 促进高素质人才的培养。 (3) 改革创新机制是产学研一体化办学的不竭动力。要使产学研一体化模式始终充满朝气和活力, 其管理体制机制必须同步于宏观环境的变化。通过管理改革, 解决生产、教学、科研三大环节的联结机制, 调动师生从事生产、教学、科研工作的积极性。通过不断创新的运行机制调动各方向的工作积极性, 提高产学研一体化的运行效率。要建立单位和个人的诚信机制, 明确产、学、研主体的责、权、利。

摘要：文章分析了我国GIS产学研主要发展模式, 以重庆邮电大学GIS专业建设与发展为例, 分析了GIS专业在产、学、研等方面存在的不足, 构建了GIS产学研一体化发展框架, 提出了应对措施。重庆邮电大学GIS产、学、研等方面存在的问题在国内具有一定的代表性, 提出的产学研一体化规划设计思路和应对措施对国内高校具有参考价值。

一体化规划设计 篇9

1 平纵横一体化的设计分析

1.1 创设一体化设计环境

路线一体化设计需在专门平台上开展, 所以首先应建立一个相应的一体化设计平台。在计算机上可同时打开多个窗口, 将同一路线的平面、横断面和纵断面进行视图显示。设计人员能够根据需要切换窗口, 并对窗口进行缩放、移动, 这几个窗口相对独立但又紧密相连。即是说每一个窗口内的绘图区域、图像比例是独立的, 在操作另一个窗口时不会对其产生影响。而联系是说彼此间的相互响应, 如在平面视窗内对路线的位置做了调整, 系统会自动调整纵断面视窗内容, 生成与平面视窗相应的地面线;而调整纵断面视窗内的纵坡时, 横断面视窗也会生成新的横断面。

1.2 开发一体化设计功能

主要包括3个功能: (1) 交替设计。可实现视窗的任意切换, 进行所需要的操作。如在平面窗口内设计时, 可随时切换至纵断面窗口开展拉坡设计。这一功能是在公路路线设计中极为重要, 因为路线设计需经过多次修改才能最终确定, 而一旦一方面发生改变, 另外两方面也必然要有相应的变动; (2) 关联设计。即几个视窗之间彼此相连, 在设计某一方面时必须兼顾其他两方面。如调整平面视窗内的线位, 则会引起纵断面视窗内地面线的变化; (3) 信息查询。各个窗口内涵盖了大量与图形相关的信息, 可随时搜索查询, 如土石方工程量、桩号的横断面等, 辅助判定每次交互操作的合理性, 以便有针对性地对方案加以调整。

具体来说, 平面设计视窗能够调整交点和线元, 并对半径、A值等参数进行修改;纵断面设计视窗包括地面线点绘制、交互式拉破、调整坡长坡度和坡点;横断面设计视窗包括横断面的自动设计、交互设计等功能。在开发这些功能时, 需逐个进行, 先设计各个方面的独立功能, 然后将这几个方面加以连接, 实现平、纵、横一体化。主要应用了两种技术:一是响应器, 用以监测路线设计时可能出现的事件;二是通知技术, 创建实体的同时可在其内部安装相应器, 记录有另一实体的对象ID号, 负责两个实体之间的关联。一旦设计人员对实体有所改动, 响应器变化自动发出相应的响应, 通过读出所依附实体的对象ID号, 将实体打开, 按照设计思路实现相关操作。如创建平面线元实体, 安装响应器便可与纵断面窗口内的地面线相连, 若修改前者的线元, 响应器会自动引发后者对应地面线的重新操作。

2 公路勘测设计一体化分析

2.1 数字地面模型

公路建设引进计算机技术已有很长时间, 但在一体化技术方面的研究不多。数字地面模型是一种集三维数字、数据采集、路线设计等多种功能于一体的技术, 因为公路多呈不规则的带状, 所以必须利用三维技术加以设计。数字地面模型利用数字对地形的起伏变化进行表述, 先采集地形表面的数据, 然后以x、y、z的方式分别表示路面的平、纵、横坐标。模型的数据结构与工程进度、检索效率密切相关, 必须加强重视。

2.2 数字地面模型的应用

(1) 在三维立体的地面数字模型中选择合理的路线。通过该模型的收集和分析, 能够将所有路线都显示出来, 给设计人员提供多种方案。根据工程要求, 设计人员在对比后可选择最佳方案;利用CAD技术获取路线平面的逐桩坐标, 然后利用数字地面模型求出路线相对应的纵断面与横断面的地面线, 在此基础上生成路线的纵断面图和横断面图;最后将设计好的路线与数字地形的三维模型进行叠加处理并消影, 然后经过渲染和动画处理, 以得到整个路线的三维真实模型。

(2) 在以往计算土石方数量时, 多是根据断面加以计算, 缺乏科学性且计算结果精确度较低。使用数字地面模型计算, 因采用了三维技术, 理论上更加严密, 可提高计算效率和精准度。

(3) 将实际勘测结果和数字地面模型测量出的结果相比较, 从中不难发现, 数模已经可以满足任何道路最初期阶段设计精度的要求, 在各种地形中都较为适用。随着地形越来越恶劣, 对技术要求也更高, 而且可能会用到加密、特征线处理等技术。

3 可视化技术在公路路线设计中的应用分析

从前面分析可知, 公路路线设计的三维场景较为复杂, 若只采用一种流形的曲面进行描述, 难以一次性地将整个模型描述清楚。所以有必要通过分割-归并的方法将三维实体分成现状景物实体和虚拟的景物实体两类, 对其进行可视化描述。而一体化和可视化的联合应用也是今后的主要趋势。所谓现状的景物实体, 指的是地形、地貌等已经客观存在的实体;而虚拟的景物实体指的是在规划设计中还未真正施工建立的实体, 包括隧道、桥梁、路基等结构。然后根据各个子实体的特点, 对其三维实体造型依次进行探究。最后将多个子实体组成一个整体, 形成一个可视实体。大致程序如下:

(1) 计算拼合交线。连接道路横断面的前后坡脚点, 在路线、桥隧的起终断面处进行封闭, 形成若干闭合环。

(2) 嵌入拼合交线。利用约束的Delaunay三角化算法将拼合交线嵌入数字地面模型。

(3) 裁剪地形。在拼合交线围成的区域内植入一个可将区域内三角形吞噬的程序。

(4) 拼合模型。将建立的道路模型与裁剪后的地形进行拼接, 形成整体模型。

4 结束语

为提高公路路线设计水平, 必须积极引进一体化、可视化等先进技术。通过平、纵、横的相连, 可提高路线勘察设计时的效率, 以确保工程高质、快速地完成。

摘要：随着公路建设事业的发展, 对路线设计要求越来越高, 一体化设计技术的作用日益提高。首先分析了路线平、纵、横一体化的设计环境和功能, 然后对其在路线勘测中的应用进行了探究, 最后简述了可视化技术的应用。

关键词：路线一体化设计,路线设计,可视化技术

参考文献

[1]代龙平, 王昶, 畅奔.可视化与一体化在公路路线设计中的应用[J].科技与企业, 2013, 22 (15) :109-110.

[2]黄和川.浅议公路勘测设计一体化技术[J].黑龙江交通科技, 2013, 20 (3) :118-120.

[3]卓鑫, 林建军.浅析基于RTK技术的公路勘测一体化的实现[J].今日科苑, 2009, 22 (10) :125-127.

机电一体化课程设计 篇10

一机电一体化技术与其他技术的区别

1.机电一体化技术与传统机电技术的区别

传统机电技术的操作控制主要通过具有电磁特性的各种电器来实现, 如继电器、接触器等, 在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内在联系;机械本体和电气驱动界限分明, 整个装置是刚性的, 不涉及软件和计算机控制。机电一体化技术以计算机为控制中心, 在设计过程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响, 整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。

2.机电一体化技术与并行工程的区别

机电一体化技术将机械技术、微电子技术、计算机技术、控制技术和检测技术在设计和制造阶段就有机地结合在一起, 十分注意机械和其他部件之间的相互作用。而并行工程将上述各种技术尽量在各自范围内齐头并进, 只在不同技术内部进行设计制造, 最后通过简单叠加完成整体装置。

3.机电一体化技术与自动控制技术的区别

自动控制技术的侧重点是讨论控制原理、控制规律、分析方法和自动系统的构造等。机电一体化技术将自动控制原理及方法作为重要支撑技术, 将自控部件作为重要控制部件应用自控原理和方法, 对机电一体化装置进行系统分析和性能测算。

4.机电一体化技术与计算机应用技术的区别

机电一体化技术只是将计算机作为核心部件应用, 目的是提高和改善系统性能。计算机在机电一体化系统中的应用仅仅是计算机应用技术中的一部分, 它还可以在办公、管理及图像处理等方面得到广泛应用。

二教学方法

改以教师为主体的知识灌输型为以学生为主体的素质能力培养型教育。教学方法采用启发式、直观式、讨论式、发现式等多种教学手段的有机结合, 充分发挥学生学习的主体性和自主性, 培养学生的自主意识和合作精神, 鼓励学生独立思考, 激发学生的主动性和学习的兴趣。具体的教学方法包括:问题教学法、实物引导法、过程教学法、实验教学法、案例教学法等。一是问题教学法, 即围绕重点、难点问题集中讨论和分析, 力争做到重点、难点问题当堂解决。二是实物引导法, 即课堂上, 教师发放凭证、账簿、报表等实物, 让学生通过观察真实的凭证、账簿、报表等, 培养学生的感性认识, 缩短书本与现实之间的“距离”。三是过程教学法, 即借助于多媒体教学手段, 将处理的程序进行过程演示或通过模拟实验室电子流程板循序渐进地进行讲解, 使学生形成系统的知识体系。四是实验教学法, 即在实验室让每一位同学进行实际手工和上机操作, 熟悉各岗位的手工操作, 培养学生的实际动手能力, 实现学生“零距离”上岗。五是案例教学法, 改变传统的课堂讲授教学方法, 选用或自行设计相关案例, 由教师组织学生参与, 在分析案例的过程中开展教学活动, 促进学生相互讨论和交流的教学方式。案例教学法能极大地激发学生学习的兴趣和主动性。

整个课程的组织是以多项目为导向, 每个项目分成基于工作过程的不同任务来完成。项目的设计遵从学习认识规律和职业成长规律, 从简单到复杂、从单一技能训练到综合技能训练。项目的设计也遵从学生的个性差异, 设计具有难度梯度的项目, 适应不同基础的学生完成, 即使难度最低的项目也能满足课程大纲要求。在每个项目类中, 有一个案例教学项目, 另外的三个项目难度递减, 学生根据自身的情况选择完成。最终达到学生的PLC应用技术由生手变为熟手, 职业素养得到较大的提升。

企业项目不是一成不变的, 是根据企业目前生产实际情况, 决定学生完成什么样的企业项目。另外企业项目的时间安排也要随着企业生产情况进行调整。课程以项目为主线, 基于工作过程的任务驱动进行项目的实施, 体现“做、学、导”的过程。项目布置后, 先由学生自己思考、自己尝试, 体现学生的“自主探究”, 也就是学生“做”的过程;当在完成项目中遇到困难和问题时, 小组学生相互讨论, 老师参与但不指导;当小组内无法解决时, 组与组之间进行讨论, 体现学生的“合作探究”, 也是“学”的过程;当仍然解决不了问题时, 老师加以启发引导, 学生重新思考解决方案;若还是无法解决, 教师则进行案例 (案例所用项目与学生完成项目不同) 教学, 针对学生出现的问题作为教学重点, 尤其特别注重教授学生分析问题、解决问题的方法和新的知识点, 然后学生结合讲解, 再次完成自己的项目, 这个过程体现了“协助探究”, 也是“导”的过程。教师在整个教学过程中只是起到引导、启发作用, 只教授学生各种方法, 但不替学生完成任务的任何部分, 让学生“不等”、“不靠”, 自己想方设法完成自己的任务。充分体现了学生的自主学习、探究性学习。另外, 每次课的开始, 同学之间相互交流上一次课完成项目中遇到的问题以及解决问题的方法, 针对好的方法和思路, 教师加以点评, 供其他同学借鉴。这样不仅使学生的专业知识得到巩固, 更重要的是系统地提升了学生的专业技能, 掌握了应对未来工作岗位上需完成项目或工作任务的方法。另外, 课程中采用多项目, 难度逐渐递进, 这样可以使学生的技能和完成项目的方法得到反复训练, 达到不断巩固的程度。

三教学成果

1.课程改革推动实训基地建设, 产学研成果使教学效果不断提高。为了满足该专业和课程的改革需要, 学校组建了机械电子学生实训培训基地, 为了使机电一体化课程能够在真实环境下实现工学交替和顶岗实习, 学校引入校外真实企业和真实产品, 以此项改革带动下的“校企合作, 实现工程实训基地运行机制创新的探索与实践成果, 优越的实践环境使教学效果不断提高, 该课程学完后学生基本达到了两个职业资格标准。

机电一体化教学实验系统设计探析 篇11

［关键词］机电一体化 机械本体 电气控制

［作者简介］林若森（1960- ），男，广东兴宁人，柳州职业技术学院机电工程系系主任，副教授，从事机械制造教学与研究工作；唐冬雷（1964- ），男，广西全州人，柳州职业技术学院电子电气工程系系主任，副教授，从事电力系统及自动化教学与研究工作；黄力（1969- ），男，广西巴马人，柳州职业技术学院副教授，硕士，从事计算机控制教学与研究工作。（广西 柳州 545006）

［基金项目］本文系广西教育科学“十五”规划B类重点课题“高职高专产学结合及实验实训一体化模式的研究与实践”的研究成果（课题编号：2005B084，批准文号：桂教科学［2005］1号）。

［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］1004-3985（2007）29-0112-02

一、机电一体化教学实验设备现状

当前社会经济的发展，不仅毕业生要有广博的知识面，而且要求他们具有较强的解决实际问题的能力。因此，在教学中，我们不仅要注重知识的积累，而且要加强对学生思维能力、实践能力、开拓创新能力的培养。落实到实验教学上，如何把学生推到实验主体的位置上，充分挖掘和发挥学生的主动性、创造性，引导他们向自己的未知领域迈进是至关重要的。在实验平台的设计上，既要体现实验的系统性、综合性、实践性，又要体现分层次、可扩展的特点，以利于学生创新思维的培养。

从机电一体化专业实验教学的实际情况来看，机械类课程无论在基础实验和应用实验上都比较完善，而电类、机电结合的实验相对薄弱，缺乏具有机电一体化特色的实验教学平台，学生对机电一体化专业知识的应用缺乏感性认识，难以掌握解决实际问题的能力。针对上述问题，我们通过多年摸索，设计了模块化的机电一体化实验系统。

二、机电一体化教学实验系统设计的发展方向

（一）模块化

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事。例如，研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置时，我们可利用标准单元迅速开发出新产品、扩大生产规模。而这就需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。无论对生产标准机电一体化单元的企业，还是对生产机电一体化产品的企业来说，模块化都将给它们带来美好的前程。

（二）网络化

20世纪90年代，网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育等日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将实现全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，利用现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势，家庭网络（home net）就是将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统（Computer Integrated Appliance System，CIAS），它使人们在家里就可以享受高科技带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑要朝着网络化方向发展。

三、机电一体化教学实验系统的一般构成

典型的机电一体化系统主要由以下几部分构成，如图1所示。

（一）机械本体

机电一体化产品中一定有运动机械，包括传动机构和运动机械本体。采用电子技术运动机械可实现柔性化和智能化，实现在重载条件下的微小运动和复杂运动，这是机电一体化追求的目标。

（二）驱动元件

驱动运动机械动作，有气动、电动和液压等不同驱动方式。

（三）检测元件

它主要负责检测运动机构或其他需要监测的物理量，并将信息送回信息处理与控制部分，是发送控制信息的依据。

（四）信息处理与控制部分

它是进行信息处理与控制的核心。其中软件和硬件的功能对系统的功能具有重要影响。因为在机电一体化系统中计算机进行信息处理与控制的目标是运动机械，所以，国外也称其为运动控制计算机。

（五）能源部分

它主要为系统提供能量和动力，如电源、气源和液力源等。

四、机电一体化教学实验系统功能的确定

机电一体化教学实验系统研制的基本出发点，是为机械制造及其自动化、机电一体化、机械电子工程等专业的本科生、专科生以及研究生学习机电类专业课程开设各种实验。根据人才培养的多层次性和机电一体化技术本身的综合性，本系统应该既能完成某个电工电子类或机械类实验，也能完成较复杂的综合性机电一体化实验。

按照《机电传动控制》《可编程控制器原理与应用》《机床电气控制》《机电一体化控制技术与系统》《机械加工自动化》《数控技术与机床》等专业课程的教学要求，本系统可开设下列几类实验：继电器接触器有关实验；三相交流异步电动机控制有关实验；步进电机控制有关实验；伺服电机控制有关实验；PLC控制有关实验；PLC与PC通信和两级系统类实验；液压控制类实验；数控机床的一般组成认识类实验；加工中心加工过程类实验等。

此外，本系统可为机电类本科生、专科生的课程设计及毕业设计提供条件，可为教师和相关科技人员从事机电产品开发提供实验平台，还可为企业培养机电一体化技术和系统的应用与设计的工程技术人才以及机电设备的维护管理人员。

五、实验系统机械本体和电气控制部分的确定

在机电一体化教学实验系统的设计中，必须考虑机电一体化人才的知识结构和主干课程如何将机械和电子“化”为一体。典型机电一体化系统包括机械本体和电气控制两大部分，这是机电系统的设计主体。

电气控制包括信号检测、信号处理和伺服控制部分。信号检测部分包括传感器和信号处理电路，属于非电量检测和模拟电子技术的内容。典型的信息处理部分可以是一个PLC，也可以是一个微机控制器，这是微型计算机的内容，其基础是数字电路和一些接口电路。伺服驱动部分将电能变换成机械能，用指令控制机械运动，这部分属于电磁机构及电力电子技术的内容。上述几部分是机电一体化人才必备的最基本的电工电子知识结构。实验系统必须能够反映这些知识点。

PLC的面世，改变了机电一体化产品的电器控制设计方法，它的电路设计简单，系统组成灵活，可靠性高。PLC几乎能实现所有的控制功能，而且简便易行。光电传感器、接近传感器和旋转编码器已广泛应用于机电一体化产品中。随着PLC技术的不断发展，标准模块已成为发展方向。常见的有开关量I/O单元、模拟量I/O单元、温度传感器单元、温度控制单元、PID控制单元、模糊逻辑单元、运动控制单元、凸轮定位器单元、语音单元、通信单元和显示单元等。

从当前情况看，如何构造出体现机电一体化技术特点的机械装置是实验设备研究中较为棘手的问题。目前的机械教具都着重展示机械原理及构造，独立性强，缺乏用于构造特定功能结构的系统性和整体性，即具有“积木特性”。只有具有这种特性各种传动零件、机构与动力元件，才能使实验具有灵活性和创造性，从而使学生充分领会机电一体化产品设计的精髓。

六、机电一体化教学实验系统的总体结构

为了实现上述实验功能，机电一体化教学实验系统主要由PC机、PLC电气控制系统、机电一体化（四轴）工作台、主轴、刀库和换刀（液压）机械手等模块组成，整体上相当于微型化教学及演示加工中心（MC），系统原理如图2所示。该实验系统采用与工业生产中实际机电系统相一致的结构模式和元器件，即系统采用PC机和PLC两级控制模式，硬件由PC机、控制柜和微型加工中心组成；电气元件包括：继电器、接触器、断路器、直流电源、伺服电机、步进电机、变频器等常用器件；机械部件包括：滚珠丝杠、直线导轨、行程开关以及齿轮泵、液压缸、电磁阀等常用部件。

总的说来，机电一体化教学实验系统具有如下特点：第一，综合性。系统按照机电类专业课程的教学要求而设计，实验内容覆盖面广，可开设十几个典型机电专业课程实验。第二，开放性。系统采用模块化设计，通过多个模块，灵活组成各种实验系统，各模块既可单独完成某个实验，也可互相配合完成较复杂的综合性实验。在每个实验中，学生可自己动手接线、编程、联机调试。第三，创新性。学生可根据自己的构思设计新的实验内容和实验方法。第四，实战性。实验过程接近实际机电产品的组装和调试过程，系统各功能部件敞开性好，有利于加深学生的感性认识。

本文设计的机电一体化教学实验系统，可以培养学生的实践能力和对先进技术的应用能力以及创新设计能力，使学生更好地掌握机电控制和机电一体化技术。根据《机电传动控制》《可编程控制器原理与应用》《机电一体化控制技术与系统》《机械加工自动化》《数控技术与机床》等课程的教学要求，本系统采用模块化设计，使各模块之间的连接具有很大的灵活性、开放性、针对性和目的性。各模块既可单独完成某个电子类或机械类实验，也可互相配合完成复杂的机电一体化综合实验。本系统具有实验内容覆盖面广、实验过程接近实际机电产品的组装调试过程、学生可根据自己的构思设计新的实验等特点。通过多个模块，灵活组成各种实验系统，各功能部件敞开性好，有利于加深学生的感性认识，满足学生亲自动手的要求。

实践教学改革和实验室建设关系到人才培养的重大问题。因此，深入实验室建设与改革应以培养人才为宗旨，以提高学生能力为目标，努力创造一个与科技时代要求相适应的实验平台。

［参考文献］

［1］潘柏全.机电一体化技术现状与发展趋势浅析［J］.装备制造技术，2006（3）：116-118.

［2］李建勇.机电一体化技术［M］.北京：科学出版社，2004．

光伏建筑一体化设计探讨 篇12

光伏建筑一体化是将先进的光伏发电技术应用到建筑的制冷、采暖、照明、家电、炊事等能耗活动中,使光伏元器件及系统与建筑物相互结合、融为一体,成为建筑物的有机组成部分。光伏建筑一体化系统(简称光伏系统,即PV系统)的光伏模块具有双重功能,既作为建筑外壳取代传统建筑外围护材料,也作为发电机。光伏建筑一体化系统常常比需要单独、专用、多系统的光伏系统整体成本更低。同时,光伏建筑一体化减少了矿物燃料的使用和对臭氧层气体的破坏,增加了建筑的趣味。

2 光伏建筑一体化系统设计需要考虑的问题

光伏建筑一体化系统设计一般应考虑:

(1)认真考虑节能设计意识的实践采用,减少建筑能源需求的节能措施。这将提高舒适度和降低成本,也能为光伏建筑一体化系统负荷提供更大比例贡献。

(2)在公用设施光电互动系统和单独光电系统间加以选择。绝大多数光伏建筑一体化系统将与公用设施电网联网,储存和备用电力。该系统应预计满足业主的目标(一般由预算或空间限制所定),而且变流器的选用必须与公用设施需求配匹。

一些“独立”的光伏动力系统单系统(包括单独储存系统)必须预计满足高峰需求和建筑最低的电产目标。为避免过度预计异常或偶然高峰负荷的光电电池系统,后备发电机是常用的,这种系统有时被称为“光电混合”。

(3)转移高峰:如果建筑的高峰负荷与光伏阵列的高峰发电量不匹配,可以适当经济地将电池与电网连接,以抵消最昂贵的电力需求期。这一系统还可以作为不间断的电力系统(UPS)。

(4)提供充足的通风:光电转换效率因提高运营温度而降低。事实上在模块后散热允许适当的通风,晶体硅光伏电池比无晶硅超薄片转换效率高。

(5)评价使用混合光伏太阳能加热系统:作为优化系统效率的一种选择,设计师可以选择捕获和利用太阳能热资源开发通过模块的热,对通风形成空气预热,这在寒冷天气很有意义。

(6)考虑采光和光伏收集一体化:在两层玻璃间使用半透明超薄膜模块或晶体模块与惯用空间电池,设计者可利用光电创造独特的采光墙、屋面、天窗光伏系统。光伏建筑一体化系统也可帮助减少不必要的冷却负荷和与昂贵的大片建筑玻璃窗相关的强光。

(7)光伏模块与遮阳装置结合:光电阵列视为“眉毛”,或者在建筑可见玻璃区域之上的遮阳篷提供适当的被动太阳阴影,当光影被视为是综合性设计方法的一部分时,冷冻机容量往往可以更小,需冷却的周边范围减少甚至取消。

(8)当地气候及环境设计:在阵列产出方面,设计人员应当认识到环境、气候的影响,冷的晴天将会增加发电,热的阴天将减少阵列产出。①光反射到阵列表面上将增加产出;②阵列设计必须抗潜在的风、雪荷载条件;③正确角度的阵列将会较快地消去雪荷载;④阵列在干旱、风沙,重工业,交通(汽车、航空)污染环境下,需要清洗以限制效率损失。

(9)地址、规划用地和方向问题:在设计阶段,确保太阳能阵列将获得最大的太阳照射,不会被工地障碍物(如附近的建筑物或树等)遮挡。该系统在中午太阳收集高峰期的阳光照射面完全不被遮挡尤其重要,遮挡光伏阵列的影响比阴影对光电效率的影响更大。

(10)考虑阵列的方向:不同的阵列角度在系统一年的能量产出上有重大影响,倾斜的阵列比建筑阳面上的垂直阵列多产电50%～70%。

(11)减少建筑外壳和其他场地荷载:使光电建筑一体化系统承受的荷载最小化,可使用日光、能效发电机和其他削峰策略。

(12)专业化:使用光伏建筑一体化系统应确保设计、安装、维修专业化。包括工程项目具有合适的培训、证照、资质和作业人员在光伏建筑一体化系统方面具有工作经验。

此外,光电建筑一体化系统能够与传统建筑材料混合设计。它们可以被用来创造高科技,代表进步方向。空间晶体电池的半透明阵列能够提供传播内部的自然光,高大的外形轮廓系统也能展示部分业主渴求提供的具有环境意识的工作环境。

3 光伏建筑一体化系统设计要点

3.1 方向和倾角[如图1 (a)(b)(c)(d)(e)所示]

方向和倾角对PV系统的能量产出影响相当大。设计和安装时必须注意:①PV模块随建筑宜南向布置(北半球);②当规划一个居住区时,要正确计算方向;③避免可能存在的相互遮阳和自我遮阳。

3.2 一体化的选择

3.2.1 平坦屋面

平坦屋面PV系统安装必须注意:①支撑结构在屋面;通常为金属支撑结构,也可选择混凝土、塑料;②重力安装或固定安装;③理想的方向和倾角;④限制覆盖区以避免相互遮阳。

屋面结构支撑如图2所示;阳伞结构如图3所示;牙齿形结构如图4所示。

3.2.2斜坡屋面

屋面PV系统安装必须注意:①合适的支撑结构;②适合于回访检修;③从背面冷却;④易于安装替换。

安装在瓦上(支撑之物)或一体化如图5所示;全部覆盖屋面如图6所示;PV作为屋面瓦与PV通风(空气缝在背面)如图7所示。

3.2.3 向阳面

向阳面PV系统安装应注意:①成本较高,可替代传统的外装饰材料;②底层有损坏的危险;③并非理想的倾斜度;④美观要求。

全部或部分向阳面一体化如图8所示;PV玻璃温室如图9所示;PV阳台护壁如图10所示。

3.2.4 遮阳篷(如图11所示)

遮阳篷一般独立于建筑外壳,可固定或移动,适用于新旧建筑。既可控制日光和又可产生能量,是被动制冷的最佳组合,理想的PV模块一体化。遮阳篷可作为窗帘墙组合到建筑外壳中。

3.2.5 PV系统太阳走廊、游廊、前庭(如图12所示)

参考文献

[1]丁国华.太阳能建筑一体化研究、应用及实例[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

[2]曹涛,张蕾.光伏建筑一体化设计探讨[J].智能建筑电气技术, 2011(2).

[3]李蔚.太阳能光伏技术与建筑应用[A].《湖北省建设领域节能减排》论坛资料汇编[C].2008.