应用优化技术（共12篇）
应用优化技术 篇1
ASO全称App Store Optimization, 即应用市场优化, 就是提升你的APP在各类APP电子市场排行榜和搜索结果排名的过程[4];是一项让开发者的APP更容易被用户在App Store内搜索到的APP推广技术。
1 ASO的发展现状
根据移动数据分析机构Flurry的调查结果显示, 目前i Phone和i Pad应用总数超过50万个, Android应用30多万, 其他平台的应用数千个, 平均每个手机用户安装应用65个, 少量用户安装的应用甚至高达数百个。对目前数量众多的app来说, 并不是简单地用一款好应用和新闻稿就能获得好的宣传效果, 所以各种app营销方法变得重要, 有必要关注ASO。
2 App Store的搜索规则
从用户输入关键词到最后下载安装激活, 一般用户的操作步骤如下: (1) 输入搜索关键词; (2) app展现; (3) 点击app详情页面; (4) 下载安装。因此了解App Store的搜索规则对于ASO优化是很有必要的。
App Store的搜索规则, 一是影响App Store总榜排名的相关因素, 二是影响App Store搜索排名的相关因素。
1) 影响App Store总榜排名的相关因素:单位时间内的下载量, 评论数, 评论星级, 刷榜权重, 热词搜索覆盖度等。
一般查看总榜的影响因素或总榜的免费、付费软件排名等情况, 目前国内能参考的数据基本上没有, 但可以通过一些专门做ASO搜索推广应用的企业, 如应用雷达, 其网站的数据准确性还是可以的, 应用雷达推出App Store搜索热词排名, 排名第一的软件, 权重, 总软件数等, 其参考价值极大。
2) 影响App Store搜索排名的相关因素:按照权重从大到小依次是应用名 (App name) →关键词 (Keywords) →应用描述 (Description) →评价 (Evaluation) →版权信息 (Copyright) 。
3 ASO主要的影响因素
通过上面的App Store搜索规则分析, 在目前的ASO优化研究分析上, 影响ASO优化的主要因素有以下九个方面[5]。
(1) 应用名称; (2) 应用的关键字或者标签; (3) 应用的描述; (4) 应用的Icons; (5) 应用的截图及视频; (6) 用户评级; (7) 应用安装量; (8) 用户的活跃度; (9) 社会化分享的数据。
4 如何进行ASO优化
根据以上影响ASO优化的主要因素, ASO优化主要可从下面几个方面入手:
(1) 搜索优化:搜索优化包括展现优化和排序优化, 展现优化主要是应用名、关键词优化;排序优化主要是历史下载和当前下载量优化。
(2) 榜单优化:主要是合作冲量, 限免冲量, 刷榜冲量等。
(3) 转化率优化:主要包括图标, 视频, 描述, 评价等优化。
4.1 关键词的优化
Keywords是应用相关的关键字搜索优化, 是开发者必须优化的一个内容。关键字搜索优化可以优化多关键字, 但是限制了长度, 必须在100字节以内。对于APP关键字的优化, 首先需要仔细审视应用市场, 键入相关关键词, 然后仔细观察搜索的结果。
对于App Store平台来说, 当用户输入关键词的时候, App Store先把用户搜索的关键词按照字符来进行拆分, 只要应用的标题和关键词涵盖有这个分词的时候, 就有可能会被搜索出来。例如苹果分词只拆分了用户输入的前面十多个字符, 即当用户搜索的关键词太多的时候, 苹果也只是拆分前面十多个字符进行应用配对展现, 后面出现的字符对应的应用, 苹果就不展现了。
因此在进行优化时, 首先得知道你需要对哪些关键词进行优化?第一、用应用内容相关并且搜索量大的关键词。在筛选出尽量多的, 与应用内容相关并且搜索量大的关键词优化到应用里面, 让有效关键词越多越好, 这样展现的机会越大。当然筛选出来的关键词应该保证每个句子都不显得冗余, 并且不要让用户过于明显的意识到这是在堆砌关键词, 根据经验最好平均每个句子中出现一个关键词。
第二、去重:去掉前面关键词里面包含的汉字, 例如“愤怒的小鸟”、“小鸟”, 就可以去掉小鸟最后的“鸟”字, 当用户搜索小小鸟的时候, 你的应用还是有机会展现的;
第三、把筛选出来的关键词直接填进去提交。
4.2 排序优化
排序优化, 包括榜单优化, 主要是ASO维持推广优化, 并关注下载量变化:包括历史下载和当前下载量;即进行优化前和优化后对比, 最好是投放前不推广时期的量和只做ASO后的量前后对比 (时间越长应该越明显) , 如果优化期间照常推广, 那么优化前后app的排名曲线波动变化可以作为参考指标, 可以借助相应的历史排名对比工具, 一般波动越小, 效果越好, 这也是ASO维持推广效果的作用。比如在关注合作冲量, 限免冲量, 刷榜冲量等, 可运用的推广方式有:
(1) 微博推广;
(2) 微信推广和微信朋友圈推广;
(3) 安卓应用市场推广。
4.3 应用描述的优化
应用的描述不同于放置关键词的是:应用程序的完整描述应当让用户尽快的了解某一应用的功能和用途。如果用户在看完描述的前三行并且对之感兴趣的话, 接下来会点击“查看更多”按钮去阅读完整说明文档或者至少再读三行。这也就是为什么前三行描述要尽可能的对用户具有吸引力并且激发他们对应用程序的需求。
所以有关描述部分的总结是:让它具备强可读性, 保证第一句话具有很强的吸引力并且让前三行文字尽可能充分的描述你所开发的应用, 并告诉人们为什么需要安装它。
在应用描述中可以优化图像, 包括广告图片, 屏幕截图, 图标等优化。
广告图片是在Android Market上展示在你APP截图和描述上方的一个大图。如果想获得特别关注, 就需要此图片。一般广告图片的大小是1024×500像素, 所以有充足的空间来展示想展示的东西。广告图片要用合适的字体, 图片中也不要写太多文字, 因为它会按比例缩小成不同尺寸, 要保证图像缩小也不影响观看, 一般建议文字写APP名称或APP宣传的简单口号。同时建议使用黑色和白色以外的颜色作为底色, 整体要与官方框架风格协调, 另外图片中不要重复内容。
屏幕截图代表应用程序提供的功能, 屏幕截图应该准确的展示APP。当APP不是很漂亮时, 那么直接截图就不大好。例如展示的广告截图是否是大多数情况下程序正常运行的截图?在某些应用程序商店, 如果截图不符合规定, APP将不能通过审核。例如图1的截图看起来相当的漂亮, 设计简洁, 非常个性化, 并且包含了用户想要的必备信息。这样的屏幕截图对想要下载该应用的用户是有说服力。但如果它以一个抢眼的角度展示, 并配备一些描述性的文本和背景图片, 如图2的修饰效果, 看起来它是一个给人印象相当深刻的app!
图标优化是当用户在Android Market上找到相关应用时, 应用程序的图标毫无疑问是最直观也是最重要的一个元素。用户键入合适的关键词, 返回列表中的应用只会显示有关两种元素:应用程序的名称及它的图标。启动图标是每一个i OS中应用软件的关键组成部分。它能传达给你应用程序的基础信息, 并能够给用户带来第一印象感受;它也是一个非常重要的软件入口, 能直接引导用户下载并使用应用程序。有过软件启动图标的设计经验的设计师, 经常会遇到这样一个问题:设计出的单枚软件启动图标看起来很炫, 但是放到电子市场上后, 却不太受用户的喜爱, 用户点击率很低。所以怎样从视觉设计的层面, 去提升app软件启动的图标点击率呢?如图3, 这是星巴克的一款应用程序图标设计, 星巴克的标志设计是非常好的, 但是, 星巴克的消费卡的app图标设计中星巴克的标志比较小, 在App Store上看这枚图标设计, 圈形的星巴克标志是难以辨认的。其实设计时, 应该放大星巴克的商标, 提高标识的可识别度。
在进行图标设计和优化时, 要注意以下六个方面: (1) 运用视觉隐喻的同时, 需要保证图标的可识别性; (2) 分析同类app图标, 整理设计思路注重图标创新; (3) 运用软件界面中的图形元素, 体现图标设计的连续性; (4) 采用用户好奇的图形元素设计, 抓住用户的好奇心; (5) 突出品牌, 抓住用户眼球; (6) 设备测试预览图标的效果, 微调色彩或亮度达到最佳效果。
5 结语
本文从ASO的国内外发展现状分析, 根据App Store的搜索规则和主要影响ASO优化的因素进行研究, 归纳出ASO优化需从展现, 排序, 榜单, 转化率等方面入手, 进行关键词, 应用名, 下载量, 冲量和应用描述等优化研究分析, 总结出相关的推广或优化方式方法。
应用市场的优化绝对不是一个简单的事情, ASO优化甚至已经形成了产业链, 目前来说应用市场优化是提高应用下载最直接的方式, 而各大应用市场的搜索排序不断变化, 但无论如何, 做好每一个细节对排名和下载肯定会有很大的帮助。
参考文献
[1]张霄.搜索引擎优化与营销的分析与研究[D].北京邮电大学, 2009.
[2]郭士琪.SEO技术在企业网站推广中的应用[D].华北电力大学, 2012.
[3]胡毅.搜索引擎优化及其应用研究[D].云南大学, 2011.
[4]百度经, http://jingyan.baidu.com/article/c1a3101eb10cc4de656d eb86.html (2014/08/15) .
[5]51CTO.com, http://mobile.51cto.com/market-418831.htm (2013/11/25) .
应用优化技术 篇2
题目：第一节
种子的萌发 教学设计方案
重点：种子的萌发条件
1、外界条件
2、自身条件 难点：
1、种子萌发需要外界条件的原因。
2、种子萌发时内部物质的转化。
3、自身应具备何种条件才能萌发。
手段：出示种子萌发的视频、图片、动画等，引导学生进行探究实验，分析得出结论 设计思路：
采取观察讨论的教学方法。从生活实际出发，让学生提前在课下进行实验，让学生从实验的现象入手，提出一系列的问题，让学生进行讨论，分析，适当给以提示，由学生观察，完成课本上的有关实验，归纳出种子萌发所需要的条件。关于种子萌发过程，可以让学生利用课前实验进行观察，并通过教师准备的实验材料及挂图或电子白板出具的实验过程视频、图片来描述，最后教师提出问题：一粒饱满的且胚完好的种子在得到充分的外界条件下是否一定能够萌发成幼苗？从而将话题引入种子萌发的自身条件。教学过程：
课前可提前一至两周的时间，让学生思考种子萌发的条件是什么？并让学生提前准备一些玉米、小麦、菜豆等种子，让其根据自己的经验，种下种子，让其萌发。并观察记录其萌发过程中的变化。
一、导入： 提出问题：
1.说明种子的各部分结构及其作用是什么？ 2.种子中含有哪些物质？
3.如果你是农民，你会选择什么样的种子种在田里？ 组织学生回答问题。总结，并引入课题：
种子里具有完整的有生命力的胚以及供胚发育所需的营养物质，这是种子能够发育成幼苗的内部条件。那么，是否种子具备了这些自身的内部条件就能萌发成幼苗呢？种子的萌发还需要什么条件，种子又是怎样萌发成幼苗的，这些内容是本节课所要解决的问题。
二、讲授新课：
（一）实验：探究种子萌发的外界条件（课本p88）
1.组织学生汇报课前的实验设计及结果分析。
2.分析学生的实验，指出其中不科学或不准确的内容，如“学生很容易认为阳光也是种子萌发的必要条件之一”。
3.引导学生分析种子萌发的外界条件有哪些，并设计对比实验。
4.组织学生观察教师提前完成的实验结果，并对其进行分析，得出结论。
5.总结：
根据对实验的结果分析，得出结论：种子萌发的外界条件是：适宜的温度、充足的空气和水分。
除此之外，有些植物的种子萌发时还受到一些其他的因素的影响，如：光照条件、酸碱性等。
（二）种子萌发的过程： 1.组织学生汇报课前实验时对种子萌发过程的观察记录。
2.出示种子萌发过程的录像或课件，组织学生观看。3.教师结合种子萌发的实物进行总结： 菜豆种子的萌发过程：
（1）种子吸水后，体积胀大，种皮胀破。（2）胚根首先伸长，突破种皮，发育成幼根。
（3）子叶以下的胚轴伸长，带着两片子叶伸出土面。
（4）子叶分开，黄白色的胚芽在光下逐渐变绿，发育成茎和叶。玉米种子萌发的过程：
（1）种子吸水后，胚根先从种子里伸出，发育成幼根。（2）胚芽由胚芽鞘保护伸出土面，子叶留在种子里。（3）胚芽里的胚芽长出新叶。
（4）.提出问题："以上介绍的种子萌发的过程只描述了种子外部形态的改变，那么在种子萌发的过程中其内部又发生了什么变化呢？
三、练习
利用电子白板出示本节内容的课堂练习
四、小结
一、种子萌发的条件：
1、自身的条件：胚是完整的，并且是活的。
2、外界的条件：适宜的温度、充足的空气和水分
3、影响种子萌发的其他因素：
二、种子萌发的过程：
胚根发育成根
胚芽发育成茎和叶
子叶或胚乳提供各部分发育所需的营养物质
三、种子的休眠和寿命：
五、反思
成功点：
在本节课是《种子的萌发》第一课时，这一节内容涉及到情感教育，注重培养学生团结合作和实事求是的精神。其次，本节课内容少，知识点少，这就给我的教学设计带来了很大的发挥空间。
在通读教材，理清教学目标和重点之后，我将本节课教学设计为一个发现问题到解决问题的过程。即：一开始导入时，以学生的爱好为出发点，引入种子萌发动画，吸引学生眼球，在此基础上引出问题“种子怎样发育成植株呢？”。由此从了解种子的结构入手展开教学，这培养了学生们独立思考，独立钻研的能力。采用ppt展示种子的结构让同学们观察。
不足处：
本节课教学也有不足之处。
1、由于课前准备不够，导致上课时媒体出现故障，动画不能顺利播放，出现了一段时间的停顿。
2、从种子的结构到结构的功能、再到种子萌发之间没有紧密的过渡，这样就出现了思维的跳跃性，对学生的学习不利。
3、在教学的过程中不能一味的运用多媒体，而摒弃了板书。它们之间应该有很好的结合。
应用优化技术 篇3
一、过程性评价的实现
我校利用Moodle课程管理系统构建了一个信息技术学习、评价平台。利用Moodle的【作业】、【心得报告】、【测验】、【讨论区】、【互动评价】等模块把学生的信息技术作品和作品的评价保存和记录下来，作为学生成长记录的一部分，对学生的学习进度作记录。Moodle课程管理平台为全面评估学生信息技术操作能力、运用信息技术解决实际问题的能力以及相关情感态度与价值观的形成奠定基础。学生用注册用户身份登录系统实时获取教师对本人作品的评价信息。
信息技术课程的过程性评价除了要系统地把握学生在知识技能、情感、态度与价值观等方面的变化和发展，还要对作品和任务的完成情况收集有价值的评价信息。
1． 作品设计
（1）作品保存及评价
信息技术课程教学过程由于解决的任务要涉及到课题的许多知识点，故通常由多个课时完成学习内容。在作业任务设计时，单元任务的设计要围绕整体任务的完成进行构思，并具有一定的连续性和系统性，整体任务和每一节课的单元任务应是紧密联系的。例如在粤教版《多媒体技术应用》第四章第三节《图形图像的加工》中，教材要求学生通过观摩和操作《快乐的校园》图形图像素材制作和加工的过程，学习图像处理的基本流程。教师将《快乐的校园》这个多媒体作品的整体任务分解成多个子任务，学生分别通过掌握主界面背景制作、内容界面背景制作、文字效果的制作、接钮制作、绘制校徽、构图调整等分步分课时完成整体任务。学生的上机实践任务是一环扣一环的，所以在教学活动中教师利用Moodle平台的【作业】模块给学生布置作业或上机任务。学生用自己的帐号登录Moodle平台提交作业。通过Moodle平台教师可以对各阶段的作品作出评价反馈。
我们利用Moodle平台【作业】模块功能，将每个学生的作品保存下来，避免了学生上交的作品被他人恶意删除等情况发生。并且，教师通过Moodle平台【作业】模块可以了解学生的作业完成情况，对没有提交作业的同学及时了解情况，并且在课后对学生的作业进行批改以及反馈作业的评价和改进意见。
（2）学生参与作品评价
我在教学中充分利用了Moodle平台的【讨论区】功能。讨论区是Moodle中的一个强大的交流工具。在讨论区里，教师或学生之间的交流打破了空间、时间的限制。例如，粤教版《多媒体技术应用》中的《简单虚拟全景图的制作》教学，我设计了一个“作品共享交流区”。学生完成本节课的上机实践后把作品上传到“作品共享交流区”，然后以小组为单位，每个同学通过“作品共享交流区”对小组成员的作品进行评价打分。通过学生参与作品评价，一方面使学生学会对自己和他人的学习成果进行评价，使学生真正成为学习的主人；另一方面学生通过观察分析其他同学的作品，对照自己的作品，利用记录进行自我反思，发现不足，调整学习。所以让学生在Moodle平台的【讨论区】参与作品评价，有利于促进和培养学生健康的信息伦理价值观。
2． 项目型作业或任务
教学中我有意识地引导和培养学生形成利用Moodle平台记录学习过程、活动过程的习惯,学会利用Moodle平台的【作业】模块保存项目型作业或任务，并学会利用【讨论区】进行作品展示及根据小组互评、教师评价、集体评价记录及时进行自我反思、调整学习。
二、终结性评价的实现
由于我市没有参加广东省的信息技术等级考试，所以对学生的终结性评价的任务就落在学校。我校利用Moodle平台的【测验】、【互动评价】模块功能实现客观题和综合任务题的评价。客观题部分应用【测验】模块来实现，教师定义题库，题目可以包含HTML和图片，题目和答案可以乱序（随机）显示，减少作弊。题目形式灵活，单选题、多选题、填空题、排序题、匹配题等题型可任意选择。综合任务题评价由【互动评价】模块实现。【互动评价】模块是Moodle中一个专门用于评价的活动模块。具体做法如下：（1）在【互动评价】模块上编辑生成综合任务题“样本评价表”（评价依据）；（2）学生以个人用户进入Moodle相应的互动评价活动，填入相关信息后以附件形式提交作品；（3）学生根据“样本评价表”对自己的作品进行自评打分；（4）教师或各小组长根据“样本评价表”对同学提交的作品进行评分；（5）教师根据学生的自评和他评生成综合任务题的成绩。
根据区教育局的要求和我校信息技术设备、师资、开课情况并结合高中信息技术课程标准要求，模块考查由学习品质、过程评价、终结评价三部分组成，各部分所占比例为20%、30%和50%。
经过一年多的教学实践，利用Moodle平台构建了信息技术学科的评价平台，使信息技术课程评价不再以“考”代“评”。通过此平台，教师及时了解学生学习的情况，及时调整教学进度和教学方法，将教育教学效果提升到一个更高的层次。
煤巷锚索支护技术的优化与应用 篇4
1地质概况
陈四楼煤矿二2煤层伪顶为泥岩, 厚度一般为0.1～0.5 m;直接顶多为泥岩、砂质泥岩, 局部区域为粉砂岩, 厚度为0～50.29 m, 平均厚度6.39 m;基本顶多为中、细粒砂岩, 局部区域为粗粒砂岩, 厚度为0～36.59 m, 平均厚度8.90 m。
2煤巷顶板支护
2.1煤巷锚索支护技术参数
根据锚索的悬吊作用, 结合地质力学评估中围岩力学系数及原岩应力的估计值以及陈四楼矿实际条件来综合确定煤巷锚索支护技术参数。
(1) 锚索。
直径18.9 mm、长度7 000 mm;锁具型号MT-200-18.9;锚索铁托盘规格250 mm×250 mm×20 mm;锚索钻杆型号B19, 钻头Ø28 mm。
(2) 锚索梁。
12#槽钢梁3.0 m长, 锚索梁上3个眼, 眼距为1 300 mm, 眼直径为22 mm。
(3) 锚固剂。
每孔使用CK2350超快速锚固剂1支、M2350慢速锚固剂2支, 安装时超快速锚固剂在上, 慢速锚固剂在下。
(4) 锚索外露长度。
锚索张紧前外露长度不超过400 mm, 张紧后外露长度为100～150 mm。
(5) 锚固力。
锚索的锚固力为300 kN。
(6) 锚固方式。
端头锚固。
2.2传统支护方式
传统煤巷顶板支护形式为Ø20 mm×2 200 mm高强顶锚杆+3.6 m W/M钢带+金属平网, 顶锚杆的间排距设计为800 mm×800 mm, 顶锚杆间排距允许偏差为±100 mm, 顶锚杆的预紧力矩设计为250 Nm。若顶板为软弱破碎顶板时, 还采用双排锚索梁加强顶板支护, 锚索的间排距设计为1 300 mm×1 200 mm;顶板为正常顶板时, 采用单排锚索梁加强支护, 锚索的间距设计为1 300 mm。其中锚索梁为3 m长12#槽钢梁, 单位质量为12.06 kg/m。传统的支护方式如图1所示。传统的锚索支护中, 经常出现锚索滞后的现象。
2.3优化后的锚索支护
优化后的煤巷顶板锚索支护形式为:Ø20 mm×2 200 mm高强顶锚杆+3.6 m W/M钢带+金属平网, 顶锚杆的间排距设计为800 mm×800 mm, 顶锚杆的预紧力设计为250 Nm。若顶板为软弱破碎顶板时, 还采用双排锚索加强顶板支护, 锚索的间排距设计为1 600 mm×1 600 mm;顶板正常时, 采用单排锚索加强支护, 锚索的间距设计为2 400 mm。所有的锚索均布置在钢带眼中。优化后的锚索支护如图2所示。
3实施效果
优化后的锚索支护技术在陈四楼矿部分煤巷 (2402运输巷、21202运输巷和回风巷等) 实施后, 对所掘巷道的顶板进行了顶板离层观测, 观测结果表明, 顶板离层变化均控制在可控范围内。锚索支护技术优化后的优点:
(1) 锚索均匀布置在钢带眼中, 从而使锚索支护和锚杆支护同步进行, 锚索始终紧跟工作面, 可及时有效地加强顶板控制, 防止顶板下沉。
(2) 打破了传统支护中必须使用槽钢梁作为加强支护的习惯。
(3) 减少了锚杆布置, 不仅节约了工时, 提高单进速度, 而且大大降低了生产成本。
4效益分析
4.1经济效益
(1) 2009年7月, 通过验收核算, 进行锚索支护技术优化后, 共节约Ø20
mm×2.2 m高强锚杆684套, 3 m长12#槽钢梁228根, 锚固剂1 368支, 70 mm×70 mm×16 mm铁托盘684块。7月共计节约材料费和人工费81 005元。优化后的锚索支护技术在陈四楼煤矿煤巷全面推广应用后, 每年将为陈四楼煤矿节约生产成本近100万元。通过统计, 陈四楼矿每年煤巷进尺约为20 000 m, 锚索支护技术优化推广后, 每米巷道生产成本可节约50元。
(2) 因少安装锚杆以及锚索梁, 大大节约了施工时间, 从而提高了单进速度。
根据定额标准核算, 7月共节约工时98个, 按照陈四楼矿煤巷工效0.25 m/ (工·d) , 每月提高单进24.5 m。
4.2社会效益
(1) 由于锚索支护与锚杆支护同步进行, 锚索始终紧跟掘进面, 及时有效地对围岩进行加固, 防止了顶板下沉, 保证了安全生产。
(2) 传统的锚索梁支护, 在张紧锚索时需要专人 (2人) 托住锚索梁;锚索支护技术优化后, 安装锚索时不需要安装锚索梁。工序较传统支护简单, 减少人工, 大大降低了工人劳动强度, 同时有利于安全管理。
5结语
锚索支护技术优化在陈四楼煤矿部分煤巷实施后, 已大见成效, 取得了可观的经济效益和社会效益。优化后的锚索支护技术将在陈四楼矿煤巷全面推广, 具有良好的推广价值。
摘要：锚索支护是通过加固围岩, 在岩层中形成一种均匀压力带或组合梁, 使被锚固岩层组形成一个整体承载结构, 改变巷道顶板下部松动岩层的受力状态。介绍了陈四楼煤矿煤巷传统及优化后的锚索加强支护方式, 通过实践对煤巷锚索支护技术进行了优化, 优化后锚索支护与锚杆支护同步进行, 锚索紧跟工作面, 及时有效地控制顶板, 防止顶板下沉, 在保证施工安全的同时, 降低了陈四楼矿的生产成本。
应用优化技术 篇5
龚家浩
60190221
《BIM导论》课程论文，指导老师黄素清
摘要
BIM技术在机电工程管道中的应用更为复杂。BIM技术可用于机电管道的碰撞检测和综合布置，实现管道走向、安装高度和布置的优化设计，方便工程安装，实现空间的最大利用。基于BIM技术的应用，分析了设计过程中集成管理的优化，从碰撞检测、设备管线布置、虚拟施工等方面对项目建模进行了分析和优化。，以保证管道维护空间和建筑物的整体净需求。
关键词：BIM；管线综合；碰撞检查
0.引言
随着BIM技术在我国的发展和应用，BIM在机电管线综合应用中的优势日益凸显。为了满足日益庞大的建筑规模和复杂的使用功能，BIM机电管线对设计企业、施工企业乃至业主的要求越来越激烈。
BIM技术的可视性使设计人员能够在虚拟三维环境中直接浏览管道安装效果，发现传统二维设计中的碰撞冲突，及时优化设计方案，避免施工阶段出现的错、漏、缺问题，大大提高了管道的综合设计能力，提高了设计质量。
1．BIM技术主要特点
1.1、BIM技术软件与应用价值
1.1
BIM技术软件概述
BIM技术软件涵盖了广泛的领域，包括整个生命周期的规划设计、施工和运营管理。BIM技术软件不是一个简单的独立软件，也不是一种类似的软件，而是通过绘图平台（图形引擎）软件和接口转换软件将多个具有不同功能的系列软件组合而成；而能够完成每一项功能的软件不仅仅是一个产品。
BIM软件技术主要包括BIM核心建模软件、BIM方案设计软件、带BIM接口的几何建模软件、可持续分析软件、机电分析软件、结构分析软件、可视化软件、模型校核软件、深化设计软件，模型综合碰撞检测软件、成本管理软件、运营管理软件发布审核软件，每个软件包含多个产品。
1.2
BIM技术软件应用价值
随着我国经济的快速发展，建筑业进入了快速发展时期。大规模的城市化进程带来了前所未有的新建需求。随着工程设计的日益复杂，设计周期短，工期紧，传统的计算机辅助设计方法面临着多重困难。BIM技术软件服务于项目设计、施工、运行和维护的全生命周期，可以为所有项目参与者提供一个顺畅沟通和协同工作的平台。
2.BIM技术在设备管线优化中的应用
工程设备管线主要有强电、弱电、消防喷淋、综合布线、给水、中水、污水及废水排放、供气、通风空调、防排烟及采暖等，管线复杂，预制构件接头处钢筋密集错开，如果在施工中发现各类管道与预制构件重叠碰撞，将给各类管道施工、预制构件的预埋、吊装、安装带来很大困难。
因此，在施工前，采用BIM技术对管道密集区进行综合布置设计，对各种施工条件下的管道布置和预制接头吊装进行虚拟仿真。提前发现施工现场存在的碰撞和冲突，尽快发现施工过程中可能存在的碰撞和冲突，有利于减少设计变更，提高施工现场的工作效率。
2.1
管线碰撞检查优化
如果在施工中发现各类管道与预制构件重叠碰撞，将给各类管道施工、预制构件的预埋、吊装、安装带来很大困难。
因此，在施工前，采用BIM技术对管道密集区进行综合布置设计，对各种施工条件下的管道布置和预制接头吊装进行虚拟仿真。提前发现施工现场存在的碰撞和冲突，尽快发现施工过程中可能存在的碰撞和冲突，有利于减少设计变更，提高施工现场的工作效率。
利用BIM软件平台的碰撞检测功能，可以提前发现图纸和管线的碰撞问题，及时反馈给设计单位，进行施工方案优化，减少由此产生的变更申请单，避免后期施工中因图纸问题引起的停工和返工，不仅提高了施工质量，保证了施工工期，而且节省了大量的施工和管理费用，也为现场施工和总承包管理打下了良好的基础。创造了可观的经济效益。结合BIM技术的可视化，模拟施工管理人员和施工人员的施工过程和方法，使现场施工不再仅仅依靠平面图，提高了意识，避免了因理解不当造成的返工现象，加快施工速度，提高现场工作效率。
2.2
管材及附件管控优化
（1）
设计优化。利用BIM技术对各种管道及附件的路径和尺寸进行优化，并对管道进行综合平衡设计，以减少部分管道的长度和弯头的数量，找出较短的路径和较好的尺寸，预留孔洞或预埋管道。据统计，由于节约材料消耗而降低的成本可达到工程总成本的3%以上，有效降低材料成本，达到降低成本、提高效率的目的。以暖通管道用钢板的生产安装为例，按照传统的生产安装方式，大部分损失将超过定额的11%。通过应用BIM技术，可以大大减少浪费，工程损失率小于4%。同时，优化施工工艺和技术也可以提高施工效率，减少返工。
（2）
采购数量优化。目前，绝大多数建设工程管道及配件一般都是按照招标清单的编号采购，然后简单地进行审批。施工材料计算困难，往往导致采购材料过多、现场材料大量积压、占用大量资金、工程造价上升或采购不足等，不能满足预定工期要求；就连物资申报审核也不严格，导致采购错误，后来又与业主发生争吵，造成了不少经济损失。通过BIM模型审核，保证了物料申报的准确性，减少了物料采购数量的误差。结合施工程序和形象工程进度，精心安排材料采购计划，既能保证工期和施工的连续性，又能充分利用周转资金，减少库存，减少材料的二次搬运。
2.3人工与机械施工优化
BIM技术可根据管线施工工序、进度、成本、质量以及人力、机械、材料等施工信息，实现建设项目施工阶段工程进度、人力、材料、设备、成本和场地布置动态集成管理及施工过程可视化模拟。按照施工过程可视化模拟结果，对各管线之间的工程施工逻辑关系等进行施工现场科学合理规划，减少二次搬运，杜绝现场返工，特别是室外管线施工反复开挖，室内管线施工反复搭拆架子问题。
3.结语
BIM技术是信息技术在建筑行业的直接应用，服务于建筑工程设计、施工、运营和维护的全生命周期。BIM技术为项目的所有参与者提供了一个交流和合作的平台，为避免失误、提高工程质量、节约成本、缩短工期等做出了巨大贡献，其巨大的优势使业界越来越重视它。
以某工程管道井为例，采用BIM技术碰撞检测和三维视景仿真来布置给排水管道、热水管道、燃气管道和空气管道。管道在竖井内交叉，造成大量管道重叠；通过调整各设备管道的安装位置，减少管道交叉重叠，优化设备管道路径，既节约了材料，又使整体布局合理美观，同时可以预留足够的检修空间。
参考文献：
[1] 吴英武，周家明，陈卫.BIM技术在建筑安装工程中的运用[J].重庆建筑，2017（1）.[2] 王健.大型地下室机电管线综合的BIM技术应用[J].施工技术，2016（6）.[3] 刘俊.BIM机电管线综合与安装施工[J].建筑技术，2019（7）.[4]
钟海容.建筑机电安装工程管线综合排布探讨[J].四川建筑,2021(4).[5]
漆丽英,王俊博.BIM在管线综合中的运用[J].土木建筑工程信息技术,2020(12).[6]
应用优化技术 篇6
关键词： 小学语文课堂 现代教育技术 教学运用
现代教育技术为语文学科教学提供了良好的环境，为确立学生在语文学习中的主体地位奠定了坚实的基础。现代教育技术具有形象性、生动性和交互性的特点，使语文课堂教学变得生动活泼、丰富多彩，大大促进了学生思维能力的发展。现代教育技术极大地提高了课堂教学效率，提高了学生学习的主动性。现代教育技术的发展为新课程教学注入了新的活力，幻灯、投影、电视、录像、卫星、计算机等多媒体现代化教学设备已得到了广泛应用。
一、运用现代教育技术突破教学重难点
小学语文教学内容丰富多彩，它包括识字写字教学、阅读教学、口语交际教学、写话与写作教学、综合性学习五大板块，每一块又涉及较多的内容。尤其对于低年级学生来说，单纯的识字、学词、学句更是枯燥无味。因此，在低年级语文教学中识字教学一直是重点和难点。现代教育技术不仅优化了原有的教学手段，而且促进了教学方法和教学结构的变革，提高了课堂教学效率，促进了教师更有效地将知识传授给学生。在教学中我尝试选择一些适当的时候，放一则故事、一幅幻灯片，播放一段录像或一首音乐。以“声”激趣，以“画”激趣，以“境”激趣，使学生产生积极的心理反应。
二、现代教育技术信息量大，能有效提高教学效率
传统的教学方法，知识传授的速度慢、范围窄，限制了信息量的扩充。现代教育技术具有速度快、知识信息量多而不乱的特点，有利于满足学生渴求知识的欲望，能够有效提高教学效率。现代教育技术体现了很强的网络优势，教师可以收集更多的语文学习的信息资源，做成试题库、课件库，分类汇编，随时调用，有条件的学校可以建立校内网，建立BBS论坛，针对某一语文话题展开讨论，发表观点。师生双方可以利用计算机实现资源的共享，在听、读、说、看、操作活动中获取大量知识信息，大大提高课堂教学效率。
三、现代教育技术能优化教材，对学生进行审美教育
爱美、求美是少年儿童的基本心理需求，现代教育技术可以艺术地表现出教学内容，取得事半功倍的效果。在古诗词教学中，由于古典诗歌具有特殊性，具有语言、音乐、绘画、情感多种因素的美。在挖掘这些美的因素时，现代教育技术有着强大的、无可比拟的优势。古诗押韵合辙，节奏鲜明，读起来朗朗上口，悦耳动听，呈现出抑扬顿挫的音乐美。然而要想把古诗读出韵味来，并非一件易事。因为诗歌是想象和激情的语言，贯穿其间的往往就是“情感”这条看不见的线索，在帮助学生读懂诗句的基础上，要通过朗读体会诗的节奏、诗的韵律，培养学生的语感，使他们在读中受到情感的熏陶。在古典诗歌的授课过程中，可以适时播放一些古典音乐，让学生在青山流水间，便能真正领悟到古典文学的魅力。在教授一些抒情类课文时，可以选择播放一些诗歌散文朗读大赛的片段，供学生们学习和模仿，让学生们身临其境地学习和感受，让师生和谐地融入一体，美在一起。
四、现代教育技术能促进双边互动，创新阅读教学
新课程指出：语文教学要重视朗读，让学生在读中理解，读中感悟。运用现代教育技术给文本配上合适的声音和图像会将学生迅速带入课文所创设的情境中，学生融入情境，在好的氛围中更能体味文本的内涵美，能更好地读书有味，读书入情，读书悟理，是一种惬意的诗化的教学境界。在这种境界之中，学生的朗读更具艺术美感，学生的文化品位和审美情趣就会日渐提高。在小学语文教材中，大多数课文都具有优美的环境描写、鲜明的人物形象、生动的故事情节等内容。由于小学生的知识面有限，对很多内容都感到陌生，如年代已久的历史文物，罕见的自然景观，等等，使之不能较好地进入状态。借助现代教育技术可以创设真实情境，让学生闻其声、见其人、观其事、临其境，唤醒学生潜在的主体意识，诱发学生的情感共鸣。
五、使教学内容形象生动，帮助学生理解课文内容
一些课文内容晦涩难懂、抽象枯燥，教师仅靠一支粉笔、一张嘴远远不够，即使花费大量的精力和时间讲解说明，也难以达到良好的效果，利用现代教育技术手段开展教学活动，图文并茂，声像俱佳，可以达到将抽象概念具体化的良好效果。运用多媒体可以展示高山之巅，冰雪渐渐消融，汇集成涓涓细流，于山间低凹处聚成小溪，途中遇到山岩险阻，风雨雷电，夹岸桃花等，最终注入浩瀚的大海和一棵小树破土而出，在阳光雨露的滋润下茁壮成长的画面，同时结合配乐朗读，学生自然而然就感受了文中鲜活生动的形象，品悟到了生命的力量。在课堂教学中，如果能发挥现代教育技术的生动、形象和感染力强等长处，就会给学生以如见其人、如闻其声、亲临其境的感受，从而使教材变得容易理解和接受，而且容易引起学生的学习兴趣，激发学习热情。
六、课外延伸，发散思维
课外阅读教学中，教师不仅要教给学生知识，还要想方设法引导学生进行学法迁移，通过发散学生思维，培养他们的创新能力。利用多媒体技术可以使学生大大增加听和看的机会；文字、图像、声音巧妙结合，可以大大增加课堂信息量，向课外延伸，实现课内外的沟通，发散学生的思维。
参考文献：
[1]孙建龙，王云峰.“小学语文课程与教学论”学科建设与教学改革[J].课程教材教法，2005（2）.
应用优化技术 篇7
一、方坯高效连铸技术优化
1. 高效结晶器技术
在高速浇铸条件下, 由于拉速提高后使得结晶器铜壁内凝固坯壳厚度减薄, 坯壳与结晶器铜壁之间摩擦力增大, 引起漏钢事故增加。因此要求结晶器具有高冷却强度且导热均匀, 保证结晶器铜管出口坯壳具有足够强度且厚度均匀, 使其能够承受钢水静压力, 以避免漏钢。通过对结晶器铜管长度、结晶器冷却水强度、结晶器铜管倒锥度关键技术优化设计, 有效提高了结晶器传热效率。
(1) 适当延长结晶器铜管长度
在高速浇铸条件下, 拉速增加, 钢水在结晶器铜管内停留时间缩短, 单位重量钢水带走的潜热减少, 凝固坯壳厚度减薄。作为一次冷却, 在相同拉速下结晶器铜管越长, 出结晶器铜管坯壳越厚, 浇铸安全性越好。因此要求延长坯壳在结晶器铜壁内的有效冷却长度和时间, 设计上适当延长结晶器铜管长度, 增加坯壳凝固时间, 目前高效结晶器铜管长度一般设计在900~1000mm。
(2) 提高结晶器冷却水强度
目前连铸生产普遍采用水缝管式结晶器结构, 为适应高拉速下结晶器铜壁内热流的增加, 改善结晶器传热效果, 确保结晶器铜管出口具有足够的坯壳厚度, 要求提高结晶器冷却水强度, 主要在水质、水温度、水流速、水缝基本参数方面优化设计。
(1) 水质:软水p H=7~8, 硬度小于1°Dh。如结晶器铜管冷面结水垢, 高热阻引起铜管温度升高, 导致铜管变形。
(2) 水温度:进水温度低于40℃, 进出水温差为6~10℃, 最大也不能超过12℃。进出水温差稳定, 利于坯壳均匀生长。
(3) 水流速:方坯结晶器冷却水流速在9~12m/s, 水压必须控制在0.5~0.66MPa, 提高水压可加大流速, 利于高拉速, 防止铜管变形。
(4) 水缝:高效连铸采用高精度窄水缝设计, 水缝宽度一般取3.5~4mm, 窄水缝能提高冷却水的流速, 高精度水缝可改善水流的均匀性。
为保证结晶器水缝精度, 采用挤压成型铜水套、爆炸成型水套, 其内腔尺寸和形状精度高, 保证冷却水流速均匀。另外结晶器水套的制造和安装精度直接影响水缝均匀性, 避免由此导致的水缝尺寸不一致, 造成结晶器铜管周边冷却不均, 影响铸坯质量。
(3) 设计合理的结晶器铜管倒锥度, 减少气隙热阻影响
拉速提高后, 结晶器铜管内腔几何形状应适应铸坯的凝固收缩规律, 使铸坯与结晶器铜壁始终尽可能良好接触, 抑制气隙产生, 传热增加且均匀稳定, 角部坯壳能和中部坯壳一样均匀生长。设计连续锥度或多锥度结晶器铜管能满足这些要求, 如抛物线型锥度结晶器、钻石型结晶器、凸型结晶器、曲面结晶器等高效结晶器, 均能减小坯壳与结晶器铜壁之间的气隙热阻, 尤其是减小角部气隙热阻, 增加传热效率, 显著提高拉速。倒锥度根据浇铸钢种的收缩系数确定, 对于不同钢种、不同断面, 应有不同的倒锥度。
2. 高精度结晶器振动技术
高效连铸振动装置通过提高振动精度实现高效率, 其优化设计主要包括振动机构硬件及振动形式、振动工艺参数软件两方面。
板簧式结晶器振动机构有半板簧、全板簧类型, 由于是无轴承的振动机构, 基本无磨损, 具有使用性能稳定、运动精度高、寿命长等优点, 适于高效连铸生产使用。
在高速浇铸条件下, 为了保证结晶器铜壁内初生坯壳不因摩擦力增大而破坏以及保证保护渣的良好填充性和足够消耗量, 要求结晶器振动形式具备的条件是:正滑脱时间稍长些及结晶器上升时, 坯壳与结晶器铜壁之间的相对速度小些, 即上升速度稍慢些。对于非正弦波振动方式, 在结晶器振动过程中, 上升运动比下降运动时间长, 即具有较长的正滑脱时间, 结晶器振动速度与拉速之差较小, 坯壳与结晶器铜壁的摩擦有所减轻, 并且可使液态保护渣膜向出口方向扩展, 有利于保护渣向结晶器铜壁与凝固坯壳之间缝隙的渗透, 从而改善润滑效果, 提高铸坯质量, 因此非正弦波振动更适合高拉速连铸。
非正弦波振动方式是通过液压或电动机械伺服驱动振动机构实现的, 液压振动驱动装置具有可在线调整振幅、振频、波形等功能, 振动精度高, 稳定性更好, 同时可提高铸坯的质量, 振动装置寿命长, 故障率低。电动机械伺服驱动采用电机变频来改变结晶器振动的频率, 成本较低, 均可实现高频、小振幅振动。
目前高效连铸中的高精度振动装置, 采用板簧式结晶器振动机构, 其驱动装置通过液压或电动机械伺服驱动实现非正弦波振动方式, 振动精度比较高, 生产实践中应用效果显著。
3. 结晶器钢水液面控制技术
在高速浇铸条件下, 拉速越高, 结晶器液面波动越大, 容易产生卷渣及夹杂物造成铸坯缺陷, 高拉速连铸要求结晶器钢水液面具有较高的稳定性。使用结晶器液面控制系统, 能保证结晶器内钢水液面稳定保持在预定高度上, 可有效避免结晶器溢流和漏钢, 同时提高连铸机作业率。
现连铸生产上的结晶器钢水液面控制通常使用同位素法, 铯同位素137和射线探测器安装在结晶器的两边, 直接测量钢水的高度值, 测量精确度高, 稳定性好, 目前结晶器钢水液面控制技术可使液面稳定在±3mm。
结晶器钢水液面高度设计原则:液面距结晶器铜管顶端距离在80~120mm之间, 距离过小使结品器铜管顶部应力较大, 距离过大使坯壳在结晶器铜壁内停留时间变短。
4. 高效结晶器保护渣技术
在高速浇铸条件下, 由于拉速提高使得结晶器保护渣用量相对减少, 使坯壳与结晶器铜壁之间发生粘结, 导致漏钢的可能性增加。因此要求使用新型保护渣, 即高效连铸结晶器选择的保护渣与高拉速相适用, 应具有低黏度、低熔点、高熔化速度和良好的吸收夹杂物性能, 具体特性以下。
(1) 在高拉速或拉速变化较大时, 能保持足够的消耗量, 避免发生粘结漏钢。
(2) 结晶器铜壁与坯壳之间渣膜厚度适宜、分布均匀, 以降低结晶器摩擦力, 且散热均匀。
(3) 具有适当的熔渣层厚度, 防止高拉速时熔渣供应不足。
(4) 要有良好的溶解、吸收夹杂物能力, 且吸收夹杂物后物理性能稳定。
选择高效连铸结晶器保护渣的关键是在高速浇铸时确保保护渣的消耗量, 提高结晶器铜壁润滑性能, 使凝固坯壳均匀生成, 保证高质量铸坯。
5. 高效结晶器电磁搅拌技术
在高效浇铸条件下, 高速的钢流干扰结晶器液面稳定性, 加剧保护渣卷入皮下, 又能将钢中夹杂物被钢流带入较深的液相穴内, 恶化钢的清洁性。高效连铸生产中普遍应用结晶器电磁搅拌技术, 有助于提高钢水的纯净度, 减少偏析、缩孔, 改善铸坯凝固结构, 提高铸坯的表面质量和内部质量, 利于提高拉速。其安装位置的设计原则是在保护浇铸方式条件下, 通常搅拌器铁芯上缘距离铜管上缘约300~450mm。
6. 多点矫直技术
在高效连铸中, 高拉速铸坯的液芯长度很长, 需要采用带液芯矫直, 此时铸坯在两相区界面处坯壳的强度和允许的变形率极低。如采用低效浇铸的一点弯曲矫直容易产生裂纹, 采用多点矫直可以把集中一点的应变量分散到多个点完成, 将矫直点的变形率控制在允许范围之内, 消除了铸坯产生内裂的可能性, 提高铸坯质量。高效连铸普遍应用多点矫直技术, 采用多点矫直机实现连铸高效率。
通过对上述关键技术的优化设计与应用, 成功对首钢等多家钢厂方坯连铸机进行了高效化改造, 有效提高了连铸生产效率, 同时优化了连铸生产结构。
二、结论
第一, 方坯高效连铸关键技术包括高效结晶器、高精度结晶器振动装置、结晶器钢水液面控制、高效结晶器保护渣、结晶器电磁搅拌及多点矫直技术。其中高效结晶器是高效连铸的核心技术。
第二, 通过对方坯高效连铸关键技术的优化设计, 实现连铸高拉速, 成功实现方坯连铸机高效化改造。
摘要：通过分析方坯连铸高拉速特点, 对方坯高效连铸关键技术进行优化设计, 成功实现了首钢等多家钢厂方坯连铸机的高效化改造。
关键词：方坯,高效连铸,高拉速,关键技术,优化设计
参考文献
[1]干勇.现代连续铸钢实用手册[M].北京:冶金工业出版社, 2010.
[2]中国冶金报社.连续铸钢500问[M].北京:冶金工业出版社, 2004.
房屋结构设计优化技术的实践应用 篇8
随着经济多元化趋势的不断深入, 在房屋建筑领域的发展空间中, 对房屋建筑造型和建筑的整体功能有了全面的要求提升, 不管是工业建筑还是民用的私人住宅建设等, 建筑结构设计的艺术应用和质量把握成为了当前着重考虑的因素, 在全面构建建筑结构设计的整体性能的基础上, 寻求结构设计的实际应用模式, 对于建筑结构的本身设计有着重要的实际意义。
1 概述房屋建筑结构设计的整体观念
1.1 精心选定设计方案
随着建筑结构形式的多样化, 在实际的建筑施工中, 为了最大程度的满足施工的需要, 结构设计开始向着越来越装拆简单、移动方便、承载性能强、使用安全可靠、适用经济的方向发展。以建筑结构设计中常见的脚手架为例, 有落地脚手架、挑架、爬架等之分。其中使用最普遍的脚手架是落地脚手架, 它具有装拆方便, 搭设灵活, 能适应建筑平、立面变化等优点, 但是它的搭设高度受到一定的限制, 并且因为它具有周转材料用量大, 占用周期长的缺点, 很难满足高层建筑施工的需求。
1.2 建筑结构设计的类型应用
在建筑结构设计的主要依据点上, 侧重点就是关于质量, 比如抗震等级、人防等级、地基处理、承载能力、材料使用等一些相关因素, 同时还包括对设计图纸的详细了解和掌握, 在钢筋水泥的质量要求、地基基础设计等级、砌体结构施工质量控制等级, 基本雪压和基本风压, 地面粗糙度等等一些基本建筑结构的类型需要, 如混凝土的含碱量不得超过3kg/m3、地下水类型及标高、防水设计水位和抗浮设计水位, 地基液化, 湿陷及其他不良地质作用, 地基土冻结深度、设计活荷载值、混凝土结构的环境类别、材料等级、强度等级、材料性能、施工质量的特别要求等, 是在建筑结构设计中要考虑的要素。
2 分析建筑结构设计的整体原则
2.1 经济性建设原则
优化技术是指在满足建筑结构长远利益的同时, 最大程度的减少建筑结构的近期投资, 最大限度的提高建筑结构的可靠度和合理性。通过采用优化技术, 材料的性能价值会得到最大化, 建筑结构内部各单元也会得到很好的协调, 并且建筑规范所规定的安全度也会大大提高。
2.2 结构设计优化方法应用
一般来说在设计房屋建筑结构时会从以下五方面来考虑:适用、安全、经济、美观、便于施工, 而建筑优化设计技术方法的应用不仅可以满足建筑美观、造型优美的要求, 也能够有效增强房屋结构的安全性、经济性和合理性, 它主要体现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程结构总体的优化设计量等方面。其中房屋工程分部结构优化设计又包括基础结构方案的优化设计、围护结构方案的优化设计等方面, 可以说优化设计涉及建筑结构的很多方面。
在实际的结构设计中, 应该注意很多的问题, 比如为了使建筑物不被水平荷载作用发生太大的扭转, 应该在满足设计意图的同时, 尽可能的使平面布置规则, 缩小刚度和质量中心的差异等。
3 探讨房屋结构优化技术的实践应用方式
3.1 框剪设计的整体思路
框剪结构集框架结构布局灵活、剪力墙结构刚度较大的优点于一身, 使得该种结构体系具有较好的延性和整体性。目前框剪结构已被广泛的应用于公用建筑、住宅等高层建筑中。在这个结构的剪力墙可以单独设置, 也可以利用一些其他的墙体, 比如电梯井、楼梯间等, 此外, 这个结构还可以有效的提高侧向刚度。在实际的建筑施工中, 主要有刚性、刚柔、柔性等不同的价值计算方法, 一般来说选用哪种计算方法会根据抗震质量的不同来进行合理的选择, 比如为了改善结构的抗震性能, 应该注意场地的土质类别, 对不同土质采取不同的加剪力墙等。
3.2 复合地基形成法的技术提升
通过对被加固土体填充相应的材料, 改变土体的结构, 使土体被增强或被置换形成一定的增强体, 由增强体和周围地基土共同承载荷载, 形成复合地基的一些地基处理方法。在建筑施工中, 根据特殊地质条件对地基承载力的要求, 而选用不同的处理方法达到相应要求。比如通过填充砂和石料深入土体, 被置换或挤密, 从而达到提高承载力的目的等。
3.3 多层钢筋混凝土框剪结构设计
在多层钢筋混凝土框剪结构的设计上, 全面把握设计的主要点, 分析梁柱以及刚接或者铰接相连促成的承载重量体系, 在依据设计图纸和文件的前提下, 全面把握设计图纸的客观需要, 同时加强规范性施工和管理, 读懂并理解设计图纸中的每一项内容, 达到按图纸施工、依据图纸设计的目的, 作好技术交底。根据建筑结构的实际需求, 可以采用现浇式框剪设计, 就是通过梁、柱、楼盖的现浇钢筋水泥混凝土结构, 增强建筑结构的整体性能, 提升抗震能力, 在实际建筑设计中可以广泛应用;同时, 还可以采用预制装配式设计, 就是指梁、柱、楼板均为预制, 这样可以减少工程的难度, 提高工程的速度, 但是, 整体建筑质量的性能不是很强, 抗震效果、漏水系统等会有一定的偏差, 可以结合地质条件进行考虑。
3.4 框架梁、柱箍筋间距的优化
对不同抗震等级的框架梁, 柱箍筋加密区的最小箍筋直径和最大箍筋间距做了明确的规定。侧重点就是关于质量, 比如抗震等级、人防等级、地基处理、承载能力、材料使用等一些相关因素, 同时还包括对设计图纸的详细了解和掌握, 在钢筋水泥的质量要求、地基基础设计等级、砌体结构施工质量控制等级, 基本雪压和基本风压, 地面粗糙度等等一些基本建筑结构的类型需要, 如混凝土的含碱量不得超过3kg/m3、地下水类型及标高、防水设计水位和抗浮设计水位, 地基液化, 湿陷及其他不良地质作用, 地基土冻结深度、设计活荷载值、混凝土结构的环境类别、材料等级、强度等级、材料性能、施工质量的特别要求等, 是在建筑结构设计中要考虑的要素。
4 结语
房屋建筑结构设计是一个综合性很强的技术活, 无论是从建筑结构的实际需求出发还是建筑本身的特点出发, 在充分考虑地质条件、施工手段、技术应用、质量管理等综合因素的基础上, 力求结构设计与实际发展相融合, 形成和谐性的发展模式, 整体推进建筑结构设计与实际施工的方法应用相结合, 更好的提升工程设计的质量。
摘要：本文在全面分析建筑结构设计的需求与发展现状的前提下, 概述建筑结构设计的基本原则和具体措施, 并结合实例进行分析总结, 对涉及现代技术手段的应用技巧, 譬如双层钢筋水泥的混凝土结构应用、公共空间的组合设计、无梁楼盖的结构特点、基础施工的地基处理等等, 形成全方位的建筑结构设计的应用模式, 解决设计应用中的重点、难点等实际问题。通过对建筑工程的结构进行优化设计处理, 可以更好的实现建筑结构设计的整体优化, 从而达到经济、科学及合理的设计要求。
关键词：房屋,结构设计,优化,实践应用
参考文献
[1]段佳琦.浅谈对建筑结构设计的认识[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2010 (11) .
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[3]万石兵.结合实例谈旧水泥混凝土路面改造方案设计[J].中国新技术新产品, 2011 (16) .
[4]陈燕华, 曾晓云, 袁康.暴风雪对建筑结构雪荷载取值的影响[J].低温建筑技术, 2010 (03) .
应用优化技术 篇9
有利于拓展历史课堂教学, 丰富●历史教学内容
传统教学中教师经常拘泥于一支粉笔、一本书的教学模式, 导致教学容量有限, 教师如果想在课堂上补充一些课外知识是很难的事情。自从信息技术出现在历史课堂之后, 这种现象得到了很大的改观, 教师可以利用教学课件在课堂上补充大量与教学目标相关的内容, 用这些内容来充分论证课本上的观点和让学生根据该内容进行分析理解课本知识。
如, 在讲到《打开外交新局面》一课时, 教师可以利用多媒体首先给学生放映《尼克松访华》片段, 让学生对当时的中国外交有一个初步的了解。同时, 也可以让学生从影片的镜头中归纳一下当时中国的社会情况, 教师结合课本进行讲解, 学生接受知识更加容易, 也可以让学生在一种轻松、愉悦的环境中接受知识。
●有利于创设历史教学情境, 激发学生学习新知的兴趣
运用现代信息技术辅助教学最大的优势就在于能够将书本上原本枯燥、死板的文字信息转化为生动、立体的动态信息。这种信息载体的改变能够有效地让学生产生学习新知的兴趣。因此, 教师可根据教学内容, 运用信息技术创设新颖的教学情境, 从开始上课的第一分钟起就牢牢吸引学生的注意力, 唤起学生强烈的求知欲和好奇心, 使学生尽快融入到教学情境当中去。如, 在学习《中国传统文化的变迁》一课时, 可以利用多媒体设备播放北京奥运会开幕式的视频片段。通过影片的放映来激发学生的兴趣, 创设一个良好的教学情境。当然, 教师要利用多媒体认真构思教学环节, 设计好教学的每一步, 做到各环节之间自然地衔接。
有利于转变教师学生课堂角色, ●培养学生主体意识
传统的历史教学都是以教师讲授学生听课为主, 学生被动地接受知识。这种教学方式使得学生变成了学习的客体, 学生的思维受到很大束缚。随着素质教育的推广, 历史学科的考试内容也变得灵活多样, 这就要求教师必须改变原有的教学模式。而现代信息技术在历史教学中的灵活运用, 在很大程度上改变了这种单一的教学方式。教师在使用信息技术教学时, 可以对学生提出更多的问题, 向学生展示更多的材料, 指引学生带着问题去学习、思考、讨论;教师可以通过多媒体把学生的思维角度展现给其他同学, 让学生自主去评判, 最后教师和学生共同分析并找出最佳答案。教师在上完一节课之后, 可以通过多媒体向学生显示具有归纳性、比较性的题目, 培养学生的概括、比较能力。如, 教师在指导学生比较两次工业革命时, 可以利用多媒体将两次工业革命的背景、内容、特征和影响通过表格逐一呈现给学生让他们自己去分析把握相关知识。这样既充分发挥了学生在学习中的主体作用, 又能调动学生的学习主动性, 将学生从“学会”引导向“会学”中来, 从而达到教学高效化。
●有利于增加历史课堂思维容量, 延伸历史课堂的广度和深度
现代信息技术能使教学手段多样化, 教师可以通过不同的途径向学生提出问题, 让学生带着问题去思考, 让学生在整个学习过程中有目的地学习, 让学生在通过对问题的思考之后, 对学习内容形成清晰的宏观把握, 在学生头脑中形成整体的印象, 使知识系统化。例如, 学习近代中国人向西方学习的历程时, 可以通过不同时期的历史材料加以对比, 让学生主动去发现不同历史阶段的时代特征, 从而通过材料的分析对比得出中国人由浅到深、由表及里的学习西方的过程。当然教师在设疑置难过程中应把握住“难”这个度, 问题太深奥或太浅显都不利于学习, 问题应由浅入深, 逐渐增加难度, 教师不断进行点拨, 启发学生引导学生的思考方向, 最终实现教学目标。
现代多媒体信息技术的出现, 为历史教学带来了诸多好处。但是现代信息技术毕竟只是辅助教学的一种手段, 从近年来使用现代信息技术辅助教学的情况来看, 不可避免地存在一些问题。有的教师将多媒体课件的作用看得太高、太偏, 以至于有的教师认为多媒体课件可以取代传统历史教师的地位, 这些情况将导致教学效果和教学目标的偏差。也有人片面追求课件使用率, 在课件制作中不分青红皂白、不分重点难点就将整节课的教案或板书都搬进课件, 让学生跟着课件的思路走, 自己却没有积极参与到教学过程和思考问题中去。“穿新鞋走老路”, 将新的技术拘泥于传统教学的旧框架中, 最后失去了运用现代化教学手段的意义。
应用优化技术 篇10
青钢1#80t转炉投产后已连续运行多年，转炉在生产时倾动装置(图1)产生振动，转炉倾动时，一次减速机与二次减速机机壳间的连接螺栓，二次减速机机壳大结合面的螺栓经常出现松动，导致减速机漏油，每周有一桶的泄漏量。更严重的是螺栓松动加剧了减速机轴承磨损、齿轮损坏，设备维护人员不得不花费大量精力对螺栓进行定期人工紧固。传统紧固方法工人劳动强度大且效果不理想，为防止倾动装置因螺栓松动而出现故障，需要定期点检和维护。2012年在1#80t转炉换烟道大修期间，对转炉倾动一、二次减速机结合面采用新型紧固优化技术，取得良好效果。
二、紧固优化技术原理
1. 传统紧固方法弊端与紧固优化技术优势
大锤敲击、人工扳扛、液压扳手等传统紧固方法完全由人的感觉判断，虽然能紧住螺栓，但螺栓究竟有多大的预紧力并不知道，因此各螺栓承受的预紧力不均匀，结合面获得的载荷也不均匀，密封性能大大下降。传统紧固方法通常都需要一个牢固的反作用力支点和防跟转扳手，由于螺杆在紧固过程中承受了扭力，扭转力引起的转动可能导致螺杆损坏，加之在扭转过程中，反作用力臂造成的偏载会损伤螺牙，使螺栓的整体性能下降。相反，紧固优化技术的实施，不但使传统紧固方法的弊端完全避免，而且实现了连接法兰平行闭合和螺栓载荷的精确预知。采用紧固优化技术实现连接法兰的平行闭合可避免密封垫圈因为螺栓紧固力量不均，而导致的不规则变形使密封性能大大提高，从而防止减速机、动力管网等泄漏的发生。
2. 紧固优化技术的核心
(1)拉伸达载荷技术(Stretch-To-Load)。人工用扳手紧固螺栓不知道螺栓的预紧力，而传统的机械或液压扭力扳手虽然也能表现出螺栓的预紧力，但紧固过程中需要防跟转扳手和反作用力力臂，紧固过程中存在偏载，螺栓螺母根部螺牙极易变形，紧固的预紧力误差较大，紧固优化技术采用特制的拉伸垫圈(图2)，即拉伸达载荷技术，可实现螺栓预紧力的精确预知。采用紧固优化技术紧固螺栓，操作过程中不需要反作用力臂和防跟转扳手，垫圈内部带有紧配的螺牙环与螺栓螺纹相连接，安装在普通螺母下面，其材料与普通螺母的材料一致。
在进行螺栓的紧固时，紧固专用一体式驱动器(图3)套在垫圈及螺母外面，驱动器握住拉伸垫圈的同时转动螺母，而垫圈既与法兰面接触，又能握住螺栓使其不能旋转，一体式驱动器将反作用力支点包含在内，可避免偏载造成的扭矩损失。在螺母上喷上MoS2润滑剂，螺母和垫圈之间的摩擦力得到控制，进一步转动螺母时，螺栓就能轴向拉伸，同时垫圈内部的螺牙随之沿轴向上移，从而扭矩能精确地转为拉伸力，如同双并螺母形成防松效果。在已知被紧固螺栓的性能等级后，通过一体式驱动器液压驱动系统的压力匹配计算，可以精确地达到预设的紧力。
(2)同步紧固技术(Simultroc Technolagy)。所谓同步紧固技术就是使法兰上所有的螺栓同时获得等值的载荷，如紧固优化技术中的四同步系统即为将连接在一台液压泵站上的四部或多部驱动工具均匀对称的安放在法兰上，由泵站输出相同的压力到工具上，工具会以相同的预紧力同时紧固法兰(图4)。这样法兰上的每一个螺栓都会在相同的载荷下，取得相同的拉伸长度，最终确保配对法兰的结合面尽量平行，不翘边、不伤密封垫，中间的密封垫圈圆周上获得相同的压缩量，这样密封垫更加均匀，实现法兰的平行闭合，最终达到优良的密封性能，不致发生介质的泄漏。
三、80t转炉倾动装置紧固优化技术的实施
1. 螺栓、螺母及拉伸垫圈的选取
80t转炉倾动装置一次减速机小箱与二次减速机机壳间法兰连接螺栓，原来为单头螺栓M30×120mm (GB 5782—1986) , 每个小箱15个;二次减速机机壳大结合面连接螺栓为双头螺栓M36×240mm (GB901—1988) , 数量为38个, M56×530mm (GB 901—1988) , 数量4个。要想实施紧固优化技术, 必须重新选取螺栓和螺母。
首先根据两处紧固法兰结合面螺栓的结构选取合适的拉伸垫圈，一、二次减速结合面法兰处选取SD-M30-3.5型垫圈，每个小箱15个，总共60个，垫圈高度为22.6mm;二次减速大结合面处选取SD-M36-4型垫圈38个，垫圈高度25.5mm, SD-M56-5.5型垫圈4个，垫圈高度30.7mm。然后根据所选拉伸垫圈确定配套螺母。SD-M30-3.5配套螺母为M30×3.5mm，高度为25.6mm，数量60个，GB 6170—1986;SD-M36-4配套螺母为M36×4mm，高度31mm，数量76个，GB 6170—1986;SD-M56-5.5配套螺母为M56×5.5mm，高度45mm，数量8个，GB 6170—1986。
最后，根据垫圈和螺母的高度及紧固部位的结构尺寸选定螺栓的规格和长度及性能等级。一、二次减速连接法兰原先用的为单头螺栓，即通过单头螺栓把一次减速法兰连接在二次减速机机壳上，要想在此处实施紧固优化技术必须改用双头螺栓。经计算，选用M30×3.5mm×180mm的双头螺栓60件(GB 901—1988)。
二次减速大结合面原先用的就是双头螺栓，因此只要把长度定下来即可，经过计算，两种螺栓选为M36×4mm×240mm38件(GB 901—1988)和M56×5.5mm×530mm 4件(GB 901—1988)。至于性能等级，由于二次减速大结合面受力大、振动剧烈，应选用高强度螺栓螺母，两种均选用10.9级。一次减速法兰螺栓直接拧在二次减速机壳上，为了在紧固过程中防止机壳上的螺纹被拉伤，故此处选M30的螺栓螺母，选用8.8级。
2. 螺栓预紧力的确定
紧固螺栓所需的预紧力安装紧固惯例，一般按照螺栓屈服强度的80%确定，80t转炉倾动需紧固的3种螺栓M56×5.5mm×530mm (10.9级)、M36×4mm×240mm (10.9级)、M30×3.5mm×180mm (8.8级)屈服强度分别为900MPa、900MPa和640MPa，因此3种螺栓最终达到的预紧力分别为720MPa、720MPa和512MPa。
知道了螺栓的预紧力，通过预紧力、紧固扭矩和泵站压力的转换计算，可精确确定液压扭矩拉伸机的操作压力。计算后相关螺栓螺母汇总结果见表1。
3. 实施方案及操作步骤
将转炉二次减速机打开，由维修人员将结合面清理干净，专业工程师检查密封面情况。转炉二次减速机密封面及一次减速机与二次减速机相连密封面检查并清理完毕后，维修人员负责将密封面合拢，安装螺栓。
在设备螺栓都安装到位之后，根据专用计算软件计算的预紧力紧固设备上所有螺栓。对所有螺母的接触平面及内螺纹，用TS-801润滑。
在位置1～4(参照图4)安装4颗旧螺栓，用液压扳手带反力臂形式拧紧，将法兰面对中拉紧，消除结合面间隙。将新螺栓及拉伸垫圈安装在其余螺栓上，用手预拧紧拉伸垫圈及螺母。在与1～4位置相邻的4个螺栓处放置液压扭矩拉伸机，以同步方式对4个螺栓进行锁紧，设定扭矩输出为60%。
拆除所安装的旧螺栓并安装上经过润滑的新螺栓及拉伸垫圈，并用60%扭矩紧固位置1处的螺栓。用60%的扭矩依次紧固剩余螺栓，采用向两侧同步扩散的方法来紧固剩余的螺栓。再用110%的扭矩依次紧固所有位置的螺栓。最后用100%的扭矩，顺时针检查所有螺栓，确定所有螺栓无法转动为止。施工过程中使用的部分工具见图5。
四、效果
青钢1#80t转炉倾动装置采用螺栓紧固优化技术进行处理后，设备经过近5个多月的运行效果良好。设备漏油得到根本解决，以前基本每周需补充220#齿轮油一桶，按每桶3600元计算，一年可节省油品费用18.72万元。
应用优化技术 篇11
一、应用现代教育技术，必须按学生的认知规律组织语文课堂教学
当代高新技术，特别是广播、影视、网络等多媒体技术的发展，为我们提供了足够的技术支撑。因此，在教学前，应该思考如何有机地开发现实生活中的各种语文教学资源，并通过现代教育技术创造性地利用于语文课堂教学过程中，使传统教学的用“一张嘴巴”干巴巴的说教变成多感官的刺激，使无声的符号变成节奏感强、富有现代生活气息的旋律；使抽象的文字变成具体可观的形象；使静止的画面变成鲜活生动的动画效果。也就是说，我们应尽量利用各种课程资源为学生创设一个尽可能真实的情景，让人类认识的最后结果变得生动、有趣，喜闻乐见，充满魅力，更加符合学生的认识规律，更能为学生所接受，必将大大提高课堂信息传输的效率，从而最终提高语文课堂教学的质量和效率。
二、在课堂教学过程中，应该构建起双向双控的反馈教学模式
再好的教学软件也只是解决了优化教学过程的一半，即“教”的一半。因此，我们必须补上另外一半，即“学”的一半，构建一个“双向双控”（教师的他控和学生的自控）的反馈教学模式，这样的教学才是完整的，教师和学生都可以从反馈信息中不断调控自己的“教”和“学”，这样的控制将不再是传统意义上的控制，而是教师的他控和学生自控的完美结合，必将有效地提高课堂教学的效率和质量。现代教育技术不仅为我们提供了优化前向传输的多媒体技术，同时也为我们提供了反馈多媒体技术教学的反馈测评系统。由于该“系统”的介入，营造了一个学生得以参与教学过程的具体环境，沟通了师生之间的信息通道，使以学生为主体和面向全体学生的要求落到了实处。尤其是在获取大量反馈信息中，为教学管理提供了一个数据化环境，我们可以从量的积累中发现质的规定性。数据化教学环境的创设为使教学由经验走向科学提供了可能。
三、在课堂教学中还要唤醒学生的主体意识，落实学生的主体地位
优化教学信息的传输方式和通过反馈检测不断调控我们的教学并使之逐步优化，这只是对运用现代教育技术优化教学过程、提高课堂教学效率这种教学模式的积极有效的探索。但是无论多么先进的技术也需要人去掌握、去驾驭，只有鲜活的“人”才是技术的灵魂，离开了“人”，一切技术都可能成为废品，甚至是一堆“高级垃圾”。因此，在现代素质教育教学中，除了要转变教师角色、改革旧的教学观念外，更要转变学生的学习方式，唤醒学生的主体意识。以学生为主体和落实学生主体地位的问题不能老是挂在教师的嘴上，不能总是一种良好的主观愿望，依然以教师为中心的习惯模式去行以学生为主体之事，这样以学生为主体是始终落不到实处的。我们一定要首先转变观念，并采取有力的具体措施唤醒学生的主体意识，诱发他们的学习动机，教给良好的学习方法，养成良好的学习习惯。积极配合老师搞好教学改革，他们才是真正的上帝，只有这些上帝真正被我们所感动了，这才是我们真正的希望之所在。
四、恰当地应用现代教育技术应遵循如下几条基本的原则
1、辅助性原则。必须明确：运用一切教学手段的最终目的都是提高学习效率。在语文教学中，为了便于学生理解课文内容、掌握语文的学习方法，借助于现代教育技术，可以化抽象为直观形象，可以化繁杂为简洁凝练，可以变无声为有声。但是，一切手段的运用都是为了突出教学的重难点内容，为提高学习效率这个目的而服务的。因此，在运用现代教育技术教学时，力忌教学手段的演示过程喧宾夺主替代对教学内容的分析讲解（如插入一些与教学内容毫不相关的图片、动画和音乐等），分散学生的注意力，使他们的兴趣由教学内容转向教学手段，否则这样的课只是让学生过了一把新鲜瘾，至于教学目的能达到多少反而是次要问题了。如，在教学刘成章的散文《安塞腰鼓》一文时，为了让学生能感受安塞腰鼓强健的舞姿、沉重的响声、震撼人心的力量美和陕北高原人们粗犷、豪迈、开放的性情，我在欣赏文中相关段落以后，再给学生播放剪辑的安塞腰鼓表演的片断录像，这样就起到一个变无声为有声、化抽象为直观形象的效果，激活了学生的再创造思维。只要我们所使用的录像为教学服务，就能收到较好的教学效果。
2、实效性原则。不是所有的教学内容都要使用现代化教学手段，粉笔与黑板亦不能全然抛弃。有的老师简单地认为用Powerpoint做幻灯片，可以输入大量的文字，有动画效果、音响效果，课堂气氛热闹，同时也不用板书了，方便省力。其实这种想法很不正确，教师的板书有其独到之处，可以体现出教学的实际进程，再现出教师和学生的交流与沟通的实际情况，甚至可以说是教师与学生的思想碰撞出的火花，是其他手段无法取代的。无论运用现代化教学手段还是粉笔与黑板，应因文而异、因课而异、因人而异，不能千篇一律。
3、启发性原则。教是为了不教，教学过程应该给学生以道德、审美、思维方法等方面的启迪，而教学手段的运用也应该体现这一原则。如我在教学《黄河颂》之前，先让学生欣赏了一段剪辑的配乐“黄河”录像，学生不仅直观地认识了中华民族的母亲河——黄河那一泻万丈、奔腾不息、惊涛澎湃的形象美，也感受了黄河那勇往直前、无坚不摧、雄壮豪迈的气势美，不仅激发了学生的学习热情，而且使学生领会到了这首诗歌的感情基调，明确了学习目标之一——有感情地朗读诗歌。这样，在鉴赏诗歌内容的时候，一些重点词语和句子的理解和赏析就会游刃有余。
应用优化技术 篇12
能源是现代社会赖以生存和发展的基础。为了解决能源问题,世界各国都在大力发展新能源技术,特别是太阳能、风能、生物能等可再生能源技术。可再生能源具有取之不竭、清洁环保等特点,受到世界各国的高度重视,但存在地理上分散、生产不连续、随机性、波动性和不可控等特点。传统电力网络集中统一的管理方式难以适应可再生能源大规模利用的要求,可再生能源的有效利用方式是分布式的“就地收集、就地存储、就地使用”。高渗透率分布式可再生能源发电并网对上一级电网的电能质量、故障检测、故障隔离能力会产生负面影响,也难以实现可再生能源的最大化利用,只有实现可再生能源发电信息共享,以信息流控制能量流,实现可再生能源所发电能的高效传输与共享,才能克服可再生能源不稳定的问题,实现可再生能源的真正有效利用[1]。
有机集成“特高压电网+ 智能电网+ 清洁能源”的全球能源互联网将现代信息技术与传统能源技术紧密结合,为解决可再生能源的有效利用问题提供了可行的技术方案。全球能源互联网是以互联网理念构建的新型信息能源融合“广域网”,它以大电网为“主干网”,以微网为“局域网”,以开放对等[2]的信息能源一体化架构真正实现能源的双向按需传输和动态平衡使用,可以最大限度地适应新能源的接入[3,4]。全球能源互联网综合运用先进的电力电子技术、信息技术和智能管理技术,将大量由分布式能量采集装置、分布式能量储存装置和各种类型负荷构成的新型电力网络节点互联起来,实现能量的多向流动和共享。
为了实现对能源互联网中大量发用电终端单元的有效管理与控制,必须在这些单元中配置先进的传感与通信设备,构成智能终端,全球能源互联网通过智能终端实现发电端与用户设备之间行为的交互。通过引入先进的信息通信和监控技术,既可以对电网运行状态进行精确估计,也可以对负荷、发电端、储能装置等进行实时监控和管理[5],从而合理分配电网资源,提高单个单元资产的利用效率,降低整个系统的运行成本。因此,能源互联网要发展的第一项关键技术就是智能终端技术,这些智能终端数量众多,因而智能终端必须功能强大,同时价格低廉。
全球能源互联网发展的核心理念是利用互联网技术促进以电力系统为核心的大能源网络内各类设备的信息交互,实现能源生产与消耗的实时平衡。海量分布式设备的广域协调和未来“即插即用”即可实现双向互动的分布式储能系统,能够提供远距离、大容量的需求侧响应能力。电动车、家庭储能、楼宇储能、天然气发电及电转气技术都将发挥积极作用。因此,能源互联网中的可控互动单元的数量非常庞大。对于这些数量庞大的互动单元,采用传统的集中式控制方式显然是不可能的,必须研究集中与分布式相协调的控制机制。近年来,思科公司提出的云雾协调控制机制为解决这一问题提供了新的思路。
在全球能源互联网中,为了实现发用电信息的共享,必须对用户数据、可再生能源发电数据、储能装置数据、电网运行数据、社会发展数据、气象数据等各种与能源相关的大数据进行综合分析与深度挖掘,因此能源互联网的第3 项关键技术是大数据技术。大数据技术正在蓬勃发展,以开源软件为核心的大数据技术正在不断取得突破,机器学习、感知计算等数据挖掘技术的逐渐成熟以及Spark技术框架的快速发展,使得实时分析、实时决策成为可能。在智能电网领域,大数据应用软件正在快速发展,不仅出现了C3 公司、Auto Grid和Opower等新一代智能电网大数据公司,ABB、Alstom、GE等老牌公司也相继推出智能电网大数据产品。基于大数据技术的智能电网硬件产品正在悄然出现,多家公司正在研制与电能分解(号称能效管理的皇冠技术)有关的软件及设备,美国电科院正在对此进行密集测试,计划从2016 年开始在美国进行推广;麻省理工大学(MIT)多年来致力于非侵入式负荷监测技术与非串联性量测技术的研发,用于精密零部件质量在线监测和中小型工商用户的设备故障监测与能效管理。
本文对基于软件定义应用和嵌入式系统的智能终端技术、基于云雾协调机制的优化控制技术和非侵入式负荷监控技术进行了介绍。
1 基于软件定义应用和嵌入式系统的智能终端技术
到目前为止,电网的监控装置,特别是配用电网中的监控装置大多是为实现某一特定功能而单独设计的,如为了监视配用电的状态,设计了配电监控装置(Distribution Terminal Unit,DTU)和馈线监控装置(Feeder Terminal Unit,FTU);为了监视电压质量,设计了电压监视仪;为了记录故障发生前后的电网行为,设计了故障录波仪;为了进行谐波分析,设计了谐波分析仪。配用电网络中的监控装置多种多样、数量众多,而且功能单一,既难以维护,又造成了资金上的浪费。对这些装置进行深入分析,发现这些装置都包括遥测、遥信、遥控模块和主控模块,以及相应的通信接口。其中遥测、遥信、遥控模块以及通信接口的功能基本相同,装置的功能由其中的主控模块决定。
近年来正在快速发展“新硬件”,出现了一大批富有创新性的新产品。“新硬件”的重要技术就是软件定义应用。“新硬件”设备采用新型系统架构,将数据采集接口、通信接口、控制接口与数据分析层、优化决策层的应用功能分离,设备的功能由安装在分析层和优化决策层的软件定义,实现设备的平台化与智能化,从而可以在最大限度发挥“纯硬件”部分价值的情况下,灵活地实现“新硬件”设备应用功能的动态完善、动态改变与动态扩展,如智能手机的功能由用户根据需要,通过下载应用自主定义;特斯拉电动汽车的核心是一台平板电脑,其运行性能基本上由软件定义,因而特斯拉CEO宣称特斯拉汽车是世界上唯一一款性能会越来越好的汽车。在这一方面,美国电科院敏锐地认识到了这一趋势,正在组织美国电力公司和设备厂家研究智能电表、台区数据采集器的平台化;组织美国电力公司和设备厂家研究智能逆变器技术,以实现逆变器的平台化。
按照软件定义应用的设计原则,采用新型系统架构,将遥测、遥信、遥控模块以及通信接口与主控模块分离,在主控模块中以工业控制计算机替代专用功能硬件或者芯片,设备的功能由安装在分析层和优化决策层的软件定义。在这种架构下,硬件的功能就可以通过应用软件的功能来定义,工控机中安装什么软件,装置就自动实现所需的功能。例如,在工控机中安装FTU软件,装置就变成了FTU;在工控机中安装电压监控软件,装置就变成了电压监控设备;在工控机中安装同步相量测量装置(Phasor Measurement Unit,PMU)软件,装置就变成了配电PMU。
按照这种设计原则,装置就变成了平台,可以实现设备的平台化与智能化。所谓装置,从传统意义上讲是指软硬件合一的完整产品,一般来自一个厂商,在出厂时就确定了该装置整个寿命周期内所具备的所有功能,不能升级或者只能由原厂商升级。目前电网中广泛应用的监控装置大多属于此类,此外,大多数家电、汽车和传统手机等也都属于装置。与装置相对应,平台一般是应用的起点,其功能是由软件定义的,可以有多个来源,在整个生命周期内可以不断增加新的功能,用户可以自主定义是否升级、何时升级以及如何升级。大众广泛使用的个人电脑和智能手机都可以看作是典型的平台。采用软件定义应用原则设计的统一配用电监控设备也是平台,这类配用电装备可以在最大限度地发挥“纯硬件”部分价值的情况下,灵活地实现“新硬件”设备应用功能的动态完善、动态改变与动态扩展,既易于维护,又节省成本。基于软件定义应用的配用电统一监控平台如图1 所示。
统一配用电监控设备是国家863 项目“主动配电网规划与运行关键技术及示范”中重点研发的设备之一。目前已经完成实验室样机测试,具有以下特点:1平台化研发,对外开放,支持用户进行二次开发;2集成了传统配电终端DTU、同步相量采集装置PMU、故障录波装置等设备的功能;3支持与SCADA系统通信功能;4支持IEC61850-9-2 通信协议、面向通用对象的变电站事件(Generic Object Oriented Substation Event,GOOSE)协议;5 支持GPS、北斗、IRIG-B、IEEE1588 等多种授时协议;6具备电能质量在线分析功能;7可提供瞬时值、相量值和普通量测值数据;8可对数据进行热备份。
统一配用电监控设备除了传统的数据采集处理功能外,还可用于以下方面。
1)实现配电网安全合环操作。为了满足用户用电要求,合环转供电操作越来越频繁,调度员往往根据运行经验进行操作,没有系统的操作原则,比较难把握,存在操作风险;或者采用停电转供电的方式,从而导致供电可靠性降低;还有可能由于合环冲击电流或合环稳态电流过大造成断路器跳闸、线路过负荷、过流保护或速断保护动作等风险。利用统一配用电监控装备,通过同步测量合环点两侧母线的电压及进线电流准确计算出合环时的冲击电流,可以保证安全合环。
2)单相接地故障的准确定位与快速自愈。配电网单相接地故障定位是配电自动化实施过程中的重点和难点问题,在配电网的常见故障中,单相接地故障发生的机率最高,如何在故障发生后快速正确地查找故障点并及时隔离故障恢复供电,对于提高供电可靠性具有非常重要的研究意义和实用价值。实现对故障准确定位的关键是获取接地点两侧专用配套装置提供的同步量测信息[6],据此对单相接地故障点进行准确定位,然后利用主动配电网先合后分开关倒闸技术主动隔离故障段线路,消除重要用户供电网络的故障隐患,提高系统供电可靠性。
3)配电网线路参数测量。在线路参数实测工作中,由于线路过长、测量装置容量不足或者平行线路互感等因素的影响,线路停电测量方式取得的实测参数经常与理论值相差较大,因而其准确性被质疑。另外,目前的线路参数实测装置在测量过程中需要线路停电,110 k V及以上线路停电会使电网结构变得薄弱,因此电网运行管理部门需要一种更为准确的、在线的线路实测装置。在线路两端厂站分别安装这种装备,分别获取线路两端的电流、电压同步相量数据,并传送至主站系统;主站系统接收两端量测的带有准确时标的相角、幅值、频率数据并进行存储;通过测得的线路两端数据计算出该线路的正序 π 型等值参数和零序阻抗。
4)电能质量监测。电能质量下降会对电力系统和用电设备造成损害,其危害与影响具有潜在性。另一方面,由于电力线路为扰动提供了最好的传播途径,且传播速度快、电气环境污染面积大、影响域广,其结果可能会大大降低与其相连接的其他系统或设备的电气性能,甚至使设备遭到损坏,提高电能质量监测水平势在必行。通过在变电站配置统一配用电监控设备,对进出线路进行电能质量数据的采集,以此为基础可以实现对全网电能质量的管控,保证重要用户的用电质量。
2 基于云雾协同机制的优化控制技术
能源互联网的中心是可以协调、消纳大规模集中式和分布式可再生能源发电的智能电网,其核心是智能电网的运行控制系统。集中式数据采集与处理架构如图2 所示,在智能电网中,为了获得对整个电力系统的全面感知,必须在电力系统的发、输、变、配、用各个环节配置大量的传感和监控设备。在目前的数据采集与优化控制系统中,遍布于智能电网各个电压级别的控制装置的主要功能是数据采集、简单处理、上传以及控制命令的接收与执行,数据的分析、优化与控制命令的下发均由设在电网运行控制中心的配电管理系统(Distribution Management System,DMS) 或者能量管理系统(Energy Management System,EMS)来完成,可以说,目前的采集与监控装置只是智能电网的眼睛和四肢,电网控制中心的计算机系统是智能电网的大脑,在整个智能电网中,有且只有一个大脑,智能电网中所有的分析优化决策均由一个大脑做出,所有的控制命令均由一个大脑发布,与传统的将所有分析决策功能都集中在云端的信息系统建设方式十分类似。随着智能电网建设的不断深入,新的分析控制功能不断涌现,数据的类型、数量和采样频率急剧加大。根据统计,目前智能电网控制中心所采集的数据量比传统电网高出4 个数量级,将这些数据实时传送给运行控制中心,对智能电网的通信能力和数据处理能力都是极大的挑战,传统的集中式控制架构所能处理的数据量将很快达到饱和,迫切需要研究新的分布式处理架构。
近年来发展起来的云雾协同计算框架为解决这一问题提供了崭新的思路。云计算将原本相对独立的计算技术和网络技术进行融合,在融合的网络平台上叠加分布式计算能力,借助虚拟化技术对网络与计算资源进行有效整合,是IT技术的重大突破。云计算的局限在于其假设:网络的容量足够大,通信带宽足够宽,而且没有延迟。因而不适合于像智能电网这样对实时计算、实时决策有较高要求的场合。为此,Cisco于2013 年提出了“雾计算”的理念。“雾计算”将计算分析功能扩展到网络的边缘,更加接近于数据传感采集装置,具有延迟低、支持物理分布计算、适合实时分析和优化决策等特点[7]。云雾协同计算理念在电力行业也正在逐步获得认可,例如:Cisco公司正在与ITRON(美国著名电表厂商)合作开发了新一代基于云雾协同计算的AMI系统;杜克能源和多家厂商一起正在开发基于云雾协同计算的智能电网运行控制系统。雾计算是云计算概念的延伸,与云计算相比,雾计算不需要性能强大的服务器,它由性价比更高、配置更为分散的各类计算机组成,可以渗入到电网的各级控制系统中。例如,台区的数据集中器就可以改造成为一个雾平台,就近采集智能电表的信息,进行综合分析,将分析后的结果上报上级信息中心,并可对下级电表发出控制指令。
云雾协同计算具有以下特点。
1)雾计算是计算机领域继大型机、小型机、台式机以及互联网个人电脑之后,第5 次计算浪潮——移动计算的载体。
2)雾计算扩大了云计算的网络计算模式,将网络计算从网络中心扩展到网络边缘,从而可更加广泛地应用于各种服务。
3)雾计算和云计算互相补充,云雾协同计算能更有效地分析、整合和利用物理分布的各种计算资源,大幅提高实时分析与优化能力。
云雾协同计算的概念如图3 所示。
基于云雾协同的计算架构,结合智能电网信息纵向分层、横向分布特点,可以构建智能电网分层分布式的分析优化架构。其核心思想是:把大部分可以在各个电压级别的控制装置中实现的分析功能分布到控制装置中实现,相当于在每个控制装置中都安装一个“小脑”,这样就可以从一个“大脑”的传统集中式电网分析控制模式向多个分布式“小脑”与一个“大脑”相互协调的分析控制模式转变,全面支持智能电网分层分布式的分析优化控制,实现快速感知、快速行动、综合优化的目标。分布式数据采集与处理架构如图4 所示。
在这种分布式数据采集与处理架构中,由国家电网公司和网省公司的运行控制中心分析影响全局的信息,在此基础上做出影响全局的优化决策;各地区/ 变电站/ 台区负责采集局部信息,依据分层负责的原则,对只影响局部的信息进行分析优化,做出快速的控制决策,并立即执行,同时对需要上传的信息和决策控制结果进行封装,上传到上级控制中心。纵向分层协同包括上下层信息互动,下级中心的商业与物理运行信息实时上传与分析,上级信息中心汇总、全局优化和决策指令的下达。横向分布协作包括各级信息中心、地区/ 变电站/ 台区之间的信息横向互动,每个层级都包括单独的智能体,可以独立完成局部信息搜集、处理与决策功能,同时在各层级之间、同一层级之内交换必要的需要协调的信息。
3 基于数据分析的非侵入式负荷监测技术
非侵入式负荷监测[8,9]是根据智能电表的总电量信号,采用数据分析方法[10,11,12,13]将其按照电器类型进行分解的理论和技术。非侵入式负荷监测技术示意如图5 所示。
非侵入式负荷监测技术具有广泛的应用场景,具体如下。
1)为广大居民用户提供能效管理服务。近年来的研究表明,非侵入式负荷监测技术经济效益巨大。例如,在用户电费账单中增加电能分解信息,可节电4%;辅之以网络手段,可达到7%,加上实时反馈,可增加到9%,总的节能潜力十分惊人,最高可以达到20% 以上。
2)为广大中小型工商企业提供能效管理服务的同时,提供“电力安全保姆”服务。一般的工商用户均不配备专门的电工,由于设备老化或者故障造成的漏电等安全事故时有发生。利用非侵入式负荷监测技术,可以对中小工商企业的运行情况进行实时监测,在线确定其用电设备的用电状态与用电行为,为用户提供定制化的节电建议,及时报告其可能的漏电行为或者设备故障。
3)自动辨识出精密制造工艺流程的异常变化,及时发现由于工艺流程异常变化造成的产品品质问题,变产品的事后抽检为生产过程中的质量事前控制,提高产品的合格率。这一技术已被麻省理工大学用于汽车零件的加工过程中。
4)确定电网负荷的负荷特性,为电网稳定分析计算提供技术支撑。目前电力系统稳定分析的难点在于负荷特性不准,借助非侵入式负荷监视技术,可以利用在线测量比较准确地确定各类负荷的构成比例,在线确定电网负荷的负荷特性。
非侵入式负荷监测技术框图如图6 所示。
涉及的关键技术包括:1非串联型电量采样技术,将采样装置捆绑在电力线路中,可以8 000 Hz以上的采样频率自动采集线路的有功功率、无功功率、电流和电压信息;2非侵入式负荷分析技术,对采样装置所采集的高频采样数据进行快速分析,可以分解出联结到该线路上的电气设备的用电波形,实现对负荷的非侵入式监测。
根据国家能源局近期发布的《智能电能表功能规范》,明确智能电表可以实现电能量双向及阶梯计量、负荷控制、智能防窃电、实时监测、信息交互等功能,并要为大数据和云计算提供数据支撑。未来,智能电表的功能还可以增加停电通知、低频自动减载、过温检测、非侵入式负荷监测等新型应用。采用软件定义应用的理念,这些智能电表的功能都可以通过软件定义,而且可以根据需要重新配置。这类装置称为新一代电能计量能效管理与电力保姆装置。新一代电能计量和能效管理装置可以作为智能家居中的信息网关,在智能家居中发挥中心作用。
4 结语
针对全球能源互联网的运行控制需求,本文介绍了美国正在快速发展的3 项新技术:依据软件定义应用和嵌入式系统技术,介绍了智能终端技术;基于云雾协同计算框架,提出了能源互联网的分层分布式运行控制架构技术;从数据分析技术出发,介绍了非侵入式负荷监测技术及其广泛的应用场景。
摘要：全球能源互联网是以特高压电网为骨干网架、全球互联的坚强智能电网,是清洁能源在全球范围大规模开发、配置、利用的基础平台,实质就是“特高压电网+智能电网+清洁能源”。它以信息流控制能量流,将现代信息系统与传统能源系统紧密耦合,是实现能源高效利用的重要技术手段。全球能源互联网的核心技术包括基于现代电力电子和嵌入式系统的智能终端技术、基于大数据分析和机器学习的信息处理技术以及以电能为核心的多能源系统的能量管理控制技术。利用这些核心技术,全球能源互联网可将能源生产端、传输端和消费端数以亿计的设备、机器、系统有机地连接起来,实现全球能源互联网的最优控制与高效运行。文章介绍了近年来快速发展的基于软件定义应用的智能终端技术、用于大系统分析控制的云雾协同技术和基于数据分析的非侵入式负荷监视技术。