数字化辅助设计（精选12篇）
数字化辅助设计 第1篇
在20世纪60年代, 麦克哈格的《设计结合自然》已经为风景园林的建设提供了一些理论基础, 并且为生态环境与人的关系也奠定了基本的理论和设计方法。在国内, 风景园林的建设与设计也受到了一些传统古园林的影响, 但因为人们的审美各不相同, 也使得风景园林的建设存在很多的争议, 而毋庸置疑的是, 在现代的风景园林设计中, 顺应时代发展的需求, 使用数字化方法辅助设计, 将艺术性和科学性平衡, 使得风景园林的艺术性与科学性能够更加满足人们的需求, 结合数字化辅助设计是现代风景园林设计的重点和要求。
2 研究的目的和意义
通过应用与研究风景园林数字化辅助设计策略, 将风景园林设计的过程与数字化辅助设计相结合, 不断地完善数字化辅助设计的策略, 增强人们对空间环境的认知。数字化辅助设计方法可以很好地处理复杂信息, 并可以为设计与建造提供很好地分析和模拟环境, 还可以很好地将文化运用在设计中。数字化辅助设计可以高效地帮助风景园林的设计, 利用数字化设计的高效性和便捷性帮助人的思考与设计, 从而使得风景园林的设计更加科学合理。风景园林数字化辅助设计方法的应用与研究, 可以更好地改善传统的发展模式, 为风景园林的设计方法和技术提供帮助, 促进风景园林的发展。
3 数字化辅助设计与学科高度交叉的风景园林设计专业
风景园林作为一个专业或学科, 是一个综合运用科学和艺术手段, 创造一个更好的人类户外生活环境的一个行业和一门专业学科。基于生物学和生态学学科为主, 以及其他非生物学科 (土木工程建筑学、城市规划) 、哲学、历史、文化和艺术等学科的多学科协同合作的学科。随着建筑学与城市规划学数字化快速地发展, 数字化辅助设计的方法也应用到风景园林专业, 风景园林数字化辅助设计的应用可以更好地建立数字化设计流程, 从而促进风景园林建设的快速发展。
无论是建筑学还是风景园林, 都需要一个坚固的学科基础, 所以数字化辅助设计需要与建筑学、风景园林学、计算机科学、环境科学、生态学等相关学科的理论技术和知识体系相对接。现在很多高校中非常重视风景园林专业的学习, 注重与多学科协同的发展, 多学科协同可以为学科高度交叉的风景园提供一个更加广阔的发展空间, 同时, 这也是学科高度交叉的风景园更好发展的要求。在哈佛大学设计学院中, 景观学系的主任查尔斯.瓦尔沃德姆和英国建筑学家联盟学院, 都非常重视风景园林数字化辅助设计专业的学习, 认为学科高度交叉的风景园林设计专业就应该加强数字化辅助设计方法的应用, 而且要加强风景园林专业的学习与建设, 这样会很好地促进风景园林专业的发展。
在多学科高度交叉风景园林专业的发展中, 要注重软件与技术的使用。现在的GIS系统、物理环境分析技术、参数化设计等各种软件都应用到了数字辅助设计这一技术。每个软件的应用都离不开技术的发展, 数字辅助设计这一技术可以更好地开发利用计算机软件, 还可以为其它软件的发展奠定理论基础和应用基础。计算机软件应用可以很好地促进数字化辅助设计方法的的发展, 同时, 数字化辅助设计方法的应用也可以促进各相关专业学科的进步。
4 复合型的数字化辅助设计方法
4.1 以传统设计方法为主参数化为辅的设计方法
在风景园林数字化辅助设计中, 要以传统设计方法为主, 参数化为辅的设计方法, 也就是说传统的设计方法还具有很大的价值, 不仅蕴含了我国博大精深的文化底蕴, 同时, 还代表着古代的文明与风景园林建设进展, 在风景园林现代化的设计中, 也要吸收传统设计方法中的有益成果, 这样才能更好地继承我国的传统文化。当然, 在数字化设计中也要采用参数为辅的设计方法, 因为在现代化的风景园林设计中也会采取使用现代化的技术与方法进行方案设计, 才能够更好地丰富和发展风景园林专业的数字化辅助设计方法。
4.2 作为技术的参数化辅助设计过程
在风景园林数字化辅助设计方法中, 非常重视相关专业学科新技术和方法的使用, 较高的技术可以更好地促进风景园林的设计, 在采用参数化技术的辅助设计中, 要发展自身的科学技术, 从而形成自身的竞争力, 才能够更好地发掘出风景园林设计的内涵, 从而获得更大的竞争力, 以此来赢得发展的有利地位。如果缺乏技术, 那么就无法更好地进行风景园林设计, 这样也会阻碍风景园林数字化辅助设计的应用与发展。风景园林数字化辅助设计方法和技术的进步, 可以更好地促进风景园林设计的发展和提高设计方法的科学性、合理性。作为技术的数字化辅助设计过程是风景园林数字化设计的重要组成部分, 也是风景园林设计中应该采用的复合型的数字化辅助设计方法。
5 依靠建立参数关系构建参数化系统的设计方法
5.1 以参数化建构为主、传统设计为辅的设计方法
在风景园林的数字化辅助设计过程当中, 要采取以参数化建构为主、传统设计为辅的设计方法。在方案设计过程中也要应用新技术与方法, 结合良好的技术才能够更好地完成设计方案。在设计中, 要进行参数化分析, 并构建出参数化模型, 不但保持建筑物和建筑物的参数化模型与风景园林数字化模型同步建立, 而且要将参数化构件作为设计的主要部分, 也要结合传统的设计方法。在参数化建构为主、传统设计为辅的设计方法中, 吸收传统设计中的优秀部分, 以此作为参考与借鉴价值, 这样才能够保持风景园林设计的连续性和效果的统一性, 还可以更好地体现出风景园林的现代化和文化的继承性, 更好地凸显出风景园林的特色, 并且彰显出风景园林设计的科学性与合理性。
5.2 作为方法的参数模型构建方式的设计过程
在风景园林的数字化辅助设计也采用作为方法的参数模型构建方式的设计过程。在参数模型构建方式中, 要建立相应的数字化模型, 才能够更好地改变参数的数值, 从而更好地控制数字化辅助设计的整体与设计的细节。在风景园林参数模型构建方式的设计过程中, 使用相关专业软件和技术, 有利于构建模型的完善。同时, 还要注重空间到形式的变化, 在参数模型构建中, 空间与形式的变化可以更好地凸显出风景园林的大体轮廓, 也能够更好地保持生态与水文相协调。在参数模型构建方式中, 还要结合周围的环境, 在风景园林的周围也要设计出独特的参数模型构建方式, 才能够结合周围的环境与风景园林的外部景观, 从而保证了风景园林构建的同一性, 这对于风景园林设计发展与完善也具有重要的作用。
6 风景园林数字化辅助设计过程中的分析评价
风景园林数字辅助评价是在完成最初的方案设计后, 对方案进行特定的标准程序形式进行评价, 根据具体情况进行判断, 分析优点和缺点, 为设计提供修改的可能方向与改善建议。虽然在方案设计过程位置, 设计的分析和评价有先后顺序之分, 但其分析方法和评价的应用平台非常相似, 所以将分析与评价归为一类。
风景园林数字化辅助设计分析和评价方法的运用, 可以增强人的空间认知能力, 对各个设计要素的分析与合理的合成、加工、归纳和管理提供可靠的数据, 客观地判断和解读设计的结果, 以获得相对优化的设计结果的能力复杂的信息, 这是目前在风景园林设计应加强的和相对容易推进部分。
风景园林数字化辅助设计方法中的评价方法, 可以从风景园林辅助设计发展中的利弊进行分析, 对其作出积极的评价, 在信息时代与数字化时代发展的今天, 数字化设计已经深入人心, 而且深入到了应用的每个领域。
分析方法与评价方法的选择需要考虑可信性、真实性和可靠性、有效性、准确性, 客观评价 (景观规划与管理、项目具体的选择或修改、纯科学研究) , 评价资源 (资金、人员、时间、项目和项目各方的合作、评价数据来源) 等。一般来说, 首先考虑评价的目标, 然后再考虑可靠性评价方法和评价依据的资源评价, 评价方法最好是可信度高且有效性也高, 但这种两全的方法可能性也不多。如果有时会选择高效性、低可靠性的评价方法, 如主观反应测量, 选择观察员自我报告的方法, 有效性低, 但可靠性高且非常实用。此外, 各评价方法各有其优缺点, 通过应用数字化辅助设计方法, 对风景园林的设计更为完善、科学、合理, 可根据具体情况选择组合方式。在风景园林数字化辅助设计的过程中, 可以通过各种有信度有效度的分析手段与评价方法来促进方案设计的完善与改进, 促进风景园林设计的数字化辅助设计方法的进步与完善。
7 结语
在对风景园林数字化辅助设计分析与评价方法策略的研究中发现, 随着信息和数字时代的到来, 在开展风景园林数字化辅助设计时也存在一些主观障碍。这也使得风景园林的建设中也要结合数字化辅助设计, 在数字化发展的浪潮中要有清晰的辨别力, 要审视分析风景园林数字化辅助设存在的优缺点, 需要大胆创新, 勇于突破, 以此来提高风景园林设计的科学性与精确性。
摘要：未来的时代是数字化信息时代, 计算机技术和数字技术的飞速发展, 使人类有了处理前所未复杂环境问题的能力, 在生态文明新时代的要求下, 风景园林专业需要面对是一个日益相对复杂的动态系统。本文研究的数字化辅助设计方法内容与风景园林设计专业高度交叉的学科有着密切联系, 分析复合型数化计算机辅助设计的方法, 同时也分析了依靠建立参数关系构建参数化系统的设计方法, 最后对风景园林数字化辅助设计过程中的分析作出了评价, 这对于风景园林的建设具有重要的意义。
关键词：风景园林,数字化辅助设计,参数化
参考文献
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数字化教学设计 第2篇
— 5 — 篇二：数字化声音编辑教案
第3节《数字化声音编辑》教案
滨城区梁才中学 苏志君
一、课前准备
1、素材准备：把李明文件夹提前发送到学生机的桌面上；
2、学生准备：录音机会用吗？
（1）如何打开录音机？
（2）会用录音机听音乐吗？
3、通过听李明文件夹中的声音文件，检查耳机情况。
二、教学设计
1、教学目标
（1）掌握用录音机合并声音文件；
（2）学会用录音机混合声音文件；
（3）能根据需要用录音机调整声音效果。
2、重难点分析
教学重点：用“录音机”合并、混合声音的方法
教学难点：综合运用各种技术手段编辑出优美的配乐诗朗诵 投影仪、多媒体网络教室；学生分组并安排机器座位；编辑声音练习所需要的声音文件。
三、教学过程 i、新课导入
同学们，刚才大家听到的是朱自清的配乐散文《春》，今天我来的时候，我的学生让把它带给大家听，并且好还有话对大家说，我们一起来听一听吧。
你愿意帮助李明完成这项操作吗？怎样操作呢？这正是今天我们要学习的《第3节 数字化声音编辑》，不但能够很好的帮助李明，还可以为后面的学习打下坚实的基础。
目标是成功的前提条件。我们先看看本节的学习目标？出示教学目标（找一生读吗？强化）
通过本节课的学习，你将掌握以下技能：
（1）掌握用录音机合并声音文件；
（2）学会用录音机混合声音文件；
（3）能根据需要用录音机调整声音效果。
明确了教学目标后，我们帮李明完成第一项操作，进行录音剪接。学而知困，请大家完成自主学习1：请大家参照课本15页上面的‘录音剪接的三个步骤，通过自主学习帮李明把‘春1和‘春2按顺序合成一个声音文件，并以‘春3进行保存。ii、知识讲解
（一）录音剪接
（1）学生自学，教师巡回指导，强调一定要认真看操作步骤，留心查看学生操作中的问题，也可以进行讨论。
师巡视指导：在操作过程中要提醒学生，合并前要将滑块移动到合适的位置，这需要先试听再确定：如果两段声音文件刚好首尾相连即可，那直接把滑块移动到文件一的结尾部分即可，反之，则需要通过试听确定合并的确切位置，这就要考验每位同学准确的判断能力和娴熟的操作技巧了。当你打开一个声音文件，文件长度以秒数的形式显示在界面的右侧，而左侧则是滑块的当前位置，所以建议大家在试听的同时随时留意声音文件长度的变化，并配合“停止”键和“播放”键，以便于准确定位。
屏幕显示步骤如下：
第一步：用“录音机”程序打开声音文件“春1.wav”，并将滑块移动到要插入声音的地方。
第二步：执行“编辑/插入文件”菜单项，选择声音文件“春2.wav”，这样就可以完成两个文件的合并。
第三步：以“春3.wav”为名保存合成后的声音。（2）师选出一名操作熟练的学生，利用网络教室演示并讲解操作步骤（哪位同学愿意到教师机展示自己的操作过程，让我们共同学习，好吗？）老师针对学生的演示给出有针对性的总结和指导。
设疑1：保存合并后的声音文件时就选择哪个菜单项？若选择“保存”会有什么后果？ 小结：应使用“文件”菜单中的“另存为”选项进行保存。如果选择“保存”菜单的话，将会将文件“春1”替换。我们编辑多媒体时，应当养成保留原素材的习惯，以备再用。另外，如果滑块没移到正确位置就插入了“春2”，未保存之前还有补救措施，就是„„还记得学习“word”时，出现误操作时可以用“撤消”按钮吗？录音机也有类似的功能，那就是用“文件”菜单中的“恢复”选项。
请大家再看看课本上的三个步骤，加深印象。
录音机不只可以合成两个声音文件，还可以合成两个以上的声音文件，简单易学。
（3）好！下面用1分钟的时间继续完成刚才的任务，并且注意观察‘春3的播放长度和‘春
1、‘春2的播放长度的关系。要让所有的同学都能学会，才能更好地学习下面的内容。设疑2：“春3”的播放长度和“春1”、“春2”的播放长度有什么关系？ 小结：对！“春3”的播放长度是“春1”、“春2”的播放长度的总和，但这也不是固定不变的，我们有时候可以利用合并声音文件时的精确定位来对其中某一声音文件进行变相取舍，从而放弃掉一部分声音素材，在这种情况下，合并后的声音文件长度可能要短于各声音文件长度之和。
建立好春3的同学请举手！
我们知道，好的音乐可以渲染气氛，烘托主题，同时也是一种美好的享受。接下来，我们帮李明合成配乐朗诵，即学习混合声音，请完成自主学习2：请大家参照课本15页中间的‘混合声音的三个步骤，自主完成给‘春3加上背景音乐‘春之声。
（二）混合声音
（1）参照课本操作步骤，学生自主操作练习，操作完成试听混音效果，找出需要进一步完美的地方，邻近的学生互相交流，取长补短；操作较快的学生可参照课本步骤自主练习声音效果的设置，并播放设置效果后的声音，注意声音文件的变化，体会声音效果的作用。
屏幕显示步骤如下：
第一步：准备好朗读和背景音乐两个声音文件。
第二步：打开其中一个文件；将滑块拖到准备开始混音的位置。
第三步：执行“编辑/与文件混音”菜单项，从出现的“文件”对话框中选择另一个文件。（2）找一生到教师机上演示（哪位同学愿意到教师机展示自己的操作过程，让我们共同学习，好吗？也是锻炼勇气与表达能力的机会。）
强调：
正确定位滑块的位置后，再进入声音混合，朗诵与音乐混合协调；
背景音乐要与声音文件内容相吻合。设疑1：通常情况下，人们一般习惯在背景音乐响起后再开始朗诵，也就是有一个前奏，那么，在这种情况下，应该先打开哪一个声音文件后再混入另一个文件更好一点儿呢？是朗诵还是背景音乐？
小结：背景音乐！的确，同学们在进行声音处理时，必须考虑到一些细节处理，才能让你们的作品焕发生机，包括在我们的学习、生活中，又何尝不是如此？
设疑2：声音文件的合并与混合有什么异同点？
师生总结：声音的合并意味着二者“合二为一”，在合并点上两个声音文件只选其一；而声音的混合则是“共生共荣”，是一种互相协作与美化的作用。
（3）好！下面再用1分钟的时间完成刚才的任务。
我们已经帮李明加上背景音乐了，大家在欣赏的时候，有没有发现需要改进的地方？（有！春之声的音乐要比春3的录音时间长一些。）
那么怎样处理？
对！把多余的音乐部分去掉，让背景音乐和朗读声音同时结束。怎样去掉呢？下面，我们就来学习第三个内容去掉不需要的声音。
（三）、去掉不需要的声音
（1）参照课本操作步骤，学生自主操作练习，将声音多余的部分删除；部分完成操作的学生考虑如果背景音乐时间过短应该怎样操作，并自己操作实践，老师可给予相应指导。
屏幕显示步骤如下：
第一步：用“录音机”打开要剪辑的声音文件，播放到要保存的位置，单击“停止”按钮。
第二步：执行“编辑/删除当前位置以后的内容”菜单项。
第三步：单击“确定”按钮，将多余的声音删除。
（2）找一学生到教师机上演示
设疑：如果音乐比朗诵短怎么办（前提是不得另外选择其它音乐片断）？ 师生总结：利用合并，可将同一首音乐重复播放，再将多余的音乐删除。强调：我们在删除的时候，还是要正确定位滑块的位置，实际上，两个声音文件长度不一定等长，例如涉及到有前奏时，背景音乐可适当长一点等等，总之，和谐是美，大家一定要根据实际情况作出取舍与选择。另外录音机无法直接删除中间的部分，只有较专业的录音软件才能实现这项功能。但是，不能“直接删除”，不代表不能“间接删除”，实际上，我们可以巧妙利用“删除当前位置以后（或以前）的内容”这一功能，多次操作，就可达到目的。
（3）好！下面再用1分钟的时间完成刚才的任务，争取所有同学都能完成任务。（4）编辑好后不要忘记保存啊。
同学们，小小的录音机还有一些优化效果呢？想知道吗？那下面我们再帮李明的配乐朗诵加上适合的效果，感受声音的变化。请完成自主学习4：请大家参照课本16页中下部的‘混合声音的三个步骤添加优化效果，可以先尝试收听不同的效果，然后再选择最佳的播放效果，并进行保存。
（四）、优化音效
学生自学的时候，自己巡回指导，强调一定要认真看操作步骤，留心查看学生操作中的问题，也可以进行讨论。
屏幕展示调整音效步骤：
第一步：使用“录音机”打开要处理的声音文件。
第二步：打开菜单栏上的“效果”菜单，选择其中的某一项，即可完成相应的处理。
到此为止，我们已经很圆满的帮李平完成了任务，她知道了肯定会特别高兴。
（五）提高 请本节任务没有完成的同学继续完成，完成任务的同学请打开“提高”文件夹，按要求完成任务。iii展示作品，共享成功
大家学得很好，哪些同学愿意把春3进行展示，请举手！（在教师机上展示两个同学的春3。）
然后，我们共同回顾这节课学会了什么？谁能说说？ iv归纳总结，完成建构
今天我们接触到声音文件编辑的一些基础操作，包括声音文件的合并、混合、剪辑与效果调整，也许结果不完美，但毕竟我们在这一领域迈出了实实在在的一步。要成为专业的录音师，需要专业的录音软件，更需要高超的操作技巧和良好的审美素养，在课本17页为大家提供了这方面的参考，爱唱爱跳的同学们课后可以尝试为自己录制一首个人专辑，希望同学们能在探索的道路上越走越远，创作出更多更好、个性十足的作品。篇三：《信息的数字化》教案设计
《信息的数字化》教案设计
【教学内容分析】
初中阶段的学习任务分为4个方面，分别是信息的识别与获取、信息的存储与管理、信息的加工与表达，以及信息的发布与交流。本节的教学内容对应于“信息的识别与获取”和“信息的存储与管理”中有关信息编码的内容。本节课主要讲解二进制和字符编码两部分内容。【教学目标】 知识目标：
1、了解二进制代码，知道二进制的运算法则“逢二进一”。
2、了解信息的编码方法和度量单位。能力目标：
1、培养学生发现问题、解决问题的能力
2、培养学生对知识的迁移能力。情感目标：
1、体验信息技术蕴含的文化内涵，激发学生对信息技术的求知欲。
2、培养学生相互协作的习惯和主动学习的能力 【教学重点】
二进制代码及运算法则。【教学难点】
了解ascii码和汉字国标码的作用。
【教学方法】讲练结合 【教学准备】龙芯电脑室 【教学过程】
一、创设情境，导入新课
上节课我们学习了信息与信息技术的概念，知道了信息的形式有多种多样，有文字、数字、图片、声音、视频等等。要使计算机能够识别这些信息，必须采取适当的手段和方法对信息进行数字化编码。目前，只有将数字、文字、图像、声音和视频等信息转换成二进制代码，计算机才能够加工处理。
什么是二进制呢？
二、教学新课
1、二进制
师：其实，生活中，人们对数值的描述有多种常用的进制，如60进制、七进制、24进制等。
（1）只有两个数码：0和1（2）运算规则：“逢二进一” 0+0＝0，0+1＝1，1+0＝1，1+1＝10 问题1：计算机为什么要采用二进制编码？ 问题２：二进制与十进制有什么异同？
完成p11 表格
小组抢答。
在计算机处理的各种信息中，字符信息占有很大的比重。为了能够对字符进行识别处处理，各种字符在计算机内一律用二进制编码表示.2、字符编码（１）ascii码
“美国信息交换标准码”的简称。（２）汉字国标码 1981年，我国公布了《信息交换用汉字编码字符集-基本集gb2312-1980》,即汉字国标码。
其中收录了6763个汉字，解决了常用汉字的编码问题。
如：文的国标码为4e44h，对应的二进制代码为***0.2000年又公布了《信息交换用汉字编码字符集-基本集的扩充 gb18030-2000》，其中收录了27533个汉字。为更好地解决人名、地名用字问题提供了解决方案。也为汉字研究、古籍整理等领域提供了统一的信息平台。
实践学习：p12 用0和１表示汉字字形，如“德”
三、总结
请各小组代表作总结。
四、练习
1、目前，只有将数字、文字、图像、声音和视频等信息转换成_______代码，计算机才能加工处理这些信息。
2、二进制的运算规则是_________。
3、ascii码是_____的简称。
4、汉字国标码的作用是什么？
5、为什么信息编码要采取统一的标准？（书本12页的“讨论学习”）篇四：数字化环境下的教学设计方法
为理解的教学 数字化环境下的教学设计不同于传统，应该引入国际上先进的教学设计方法，从而提高学科信息化的教学质量和效益。
“为理解的教学”模式提倡教师应该根据学校和学生的具体情况，对课程进行重组，设计出更有针对性的教学方案，这正是一名合格教师所应具备的基本素质。
“为理解的教学”模式注重理解活动的针对性、有效性和层次性，这就要求我们在教学设计中，在确定单元教学目标的基础上，设计相对应的活动。通过反思指南，对照标准，对自己所设计的学生活动进行修正，使之与教学目标相配合。
“为理解的教学”模式强调持续性评价，通过对每次活动的过程评价，及时评估活动的教学有效性。同时，对不同的学习活动设计了不同形式的评价标准，对单元中的探究活动往往采用非正式的评价，且以自主为主，对单元的终结活动，则可以采用正式的测试等形式。
下面从“为理解的教学”主要内容、教案管理表和反思指南等三方面，介绍“为理解的教学”的教学设计方法。5．1 “”的主要内容
一、什么是“为理解的教学”模式
“为理解的教学”模式简称“tfu（teaching for understanding）”，是1989 至1996 年由附属于哈佛大学教育学院的零项目研究人员和教育家研究开发的一个教学模式，用于课程及教学的设计、修改和审核，以帮助学生增强理解。
为理解的教学模式产生于建构主义的教学理念。这种教学理念认为学习是通过学生持续不断的努力并结合实际生活中的问题而产生的。解决实际生活中的问题需要学生积极地探索、在传统的基础之上创造新的产物。这个模式可以帮助教师设计有效的教学方案，来帮助学生形成并加深对重要概念的理解。
可以把为理解的教学模式比喻为照相机的取景框，为更清晰地确定理解目标，使教学更直接地针对重要的学科内容，tfu能帮助我们对教学进行“取景”，即选择教学内容和教学方法。
tfu也可以被看作是一个脚手架，帮助我们致力于教学中真正值得关注的地方。因此，tfu既是一种“思考框架”（大卫·佩金斯创建的词），也是一个“脚手架”（心理学家维高夫斯基创建的词）。
二、“为理解的教学”模式的组成部分 为理解的教学模式有四个相互作用的组成部分，这四个组成部分将分别引导教师思考一个在决定教学内容和教学方式时必须考虑的基本教学问题。为理解的教学模式帮助我们把这些教学设计（包括规划、审核、评估和教学过程）的重心放在帮助学生增强理解方面。
在“为理解的教学”模式中，对每个组成部分的界定都有具体的标准，这些标准能够提醒教师如何帮助学生形成并加深对重要的课程内容、概念和论题的真正理解，并能灵活应用。
在教学设计过程中，作为教师必须考虑的四个基本教学问题以及相对应的“为理解的教
1、启发性论题
界定启发性论题的标准是如何使它们促进真正有价值的理解，符合这些标准的论题比不符合标准的论题更有启发性，所以这不是有或者没有的问题，而是程度多少的问题，我们应
考虑如何使投入以获取最大程度的收益。启发性论题的标准是： ? 在一个或多个学科或领域中起中心作用 ? 吸引学生和老师积极参与 ? 学生和老师都能找到很多相关资源 ? 与学科内外的许多方面都有丰富的联系
2、理解目标
对理解目标的界定标准是清晰、明确地表述学生需达到的理解目标，将这些标准公开给学生和其他有关人员（如家长、老师、同事、学校管理人员），并在教学过程中不断提及（如讨论、作业和评估）。教师制定的理解目标应该符合以下标准： ? 明确表述学生需理解的、有关启发性论题的内容 ? 公开并在教学中经常提及 ? 直接针对需要理解的概念，而不是需要完成的作业
3、理解活动
界定理解活动的标准是根据某一单元或课程的进展设计一系列难度递进的活动，这些活动需要学生定期地、积极地、有创见地使用需要理解的理论和概念。以这些标准而设计的理解活动应该使学生：
? 在新的场景中使用需理解的理论和概念 ? 必须对需要理解的理论和概念进行思考 ? 所做的与需要理解的内容直接相关 ? 所做的表现出他们所理解的
4、持续性评估
界定持续性评估的标准是定期检查学生的理解情况和理解程度。我们的教学目标是通过调整学生下一阶段的学习来促进学生进步，评估是学习过程的一个中心环节，不同的人都可以进行评估（如老师、学生自己、同学），评估可以是非正式的（如交流、讨论、观察、或开放式思考），也可以是正式的（如建立在评估标准表基础上的考试、测验或正式的反思）。界定持续性评估的标准是：
? 在教学过程中进行，而不是在教学结束以后 ? 重点在学习和理解，而不是评分或划分等级 ? 评估方式因评估者和执行方式的不同而不同 ? 评估标准要对学生公开
三、关于理解的理解
在传授技能、概念和表达方式的时候，教师要努力帮助学生对所学的知识达到真正的理解。然而，要做到真正的理解很难，因为每个人的认知里对某些复杂问题，有一些简单、本能的解释。通过生活经验的积累，我们逐步认识和了解世界。这种规律在儿童面对的、较为简单的世界中可以畅通无阻，但对成人而言，则需要更复杂的理论和思维来解释和影响这个复杂的世界。但是，儿童时期形成的理论并不轻易消失，它们一直留在脑子里，对形成更复杂的理解起着阻碍作用。我们需要通过重新改造，改变大脑里原本包含的理解和信息。如果很容易放弃原先形成的想法，达到新的理解就不那么难，可实际上，原有的想法总是很难消失，这是难以达到真正的理解的一个原因。
理解本身是个很复杂的概念，原因之一是我们不能真正看见它，它太模糊，不可测。我们要达到的目标远远超出清晰可测的范围，尽管很模糊，我们的努力方向和目标还是帮助学生达到理解。
理解是一个渐进的过程，学习是不断努力的结果，明白这点非常重要。我们应该避免在学习中对所学知识的“早期废弃”，如果放弃了，就不会付出更多的努力来达到理解，而理 解是需要不断的努力才能达到的。理解与“知道”不同，因为“知道”强调“是什么”，而理解则更进一步，强调“为什么”。达到理解是一个需要时间和操练的持续性过程，要理解某样东西需要时间，有时候你觉得你理解了，但过一些时候，你可能会改变想法。理解的核心是学生能够把他们掌握的知识和技能用于解决实际问题，用我们所“理解”的东西解决实际生活中出现问题的能力表明我们做到了真正的理解，在新的环境中的实际应用是对理解的最好测试。
理解不是固定的，需要时间和努力，把课堂内外所学的东西在实际生活中应用。理解需要很多经历，经常做或者处理某些事情，试图寻找其来源，重视其过程，并积极参与，就会形成对事物的深层次理解。作为教师应该帮助学生通过直接的亲身经历来掌握知识，要学生用他们所学的内容进行思考，应用所学的内容，是帮助学生达到理解的重要途径之一。
四、对“为理解的教学”模式的初步认识
好的老师能意识到自己熟悉的教学中很多方面反映了tfu的模式，因为这个模式是研究人员对优秀教师的教学进行观察和探讨发展起来的。尽管我们觉得这个模式的有些方面比较熟悉，但我们需要意识到，这个模式能帮助我们思考教学中容易忽略的东西，思考如何把各个部分相结合，帮助学生促进理解。这个模式强调更积极的“从行动中学习”的观点，这种观点要求学生通过他们的行为、语言和作品来“展现”不断发展的理解。这个模式通过相互联系的很多方面（选择启发性论题、明确理解目标、针对理解目标要求学生积极参与理解活动、通过持续性评价经常检查学生的理解情况），促进学生在积极的参与中加深对事物的理解。
五、理解活动
理解活动是“为理解的教学”模式的核心。
理解活动是在教学单元中要求学生参与的一系列学习活动，而不只是在单元结束时的某个活动。在教学单元进行过程中，理解活动使学生在参与中(1)形成理解；(2)纠正错误的理解；(3)显示出他们理解和不理解的东西。理解活动使我们能“看”到学生的思考，思考（用所学的内容进行思考）是理解活动的一个核心。
理解活动难就难在如何将它不断完善。一个好的理解活动需要符合以下四个标准： 1.学生积极地，甚至充满热情地参与活动（比如做东西、做试验、做规划、演讲、表演、找出论据维护对某个问题所持的立场）。2.学生参与的活动要求他们用超出现有的知识去思考（比如写一篇文章解释为什么对某个问题采取某个立场，而不是背诵现成评论中的某些章节；分析乘法表找出其中的内在规律，而不是简单地做数学课本中的数学题；思考历史事件，它们为什么会依次发生，如果发生的顺序有所变动，历史会有什么不同，而不是简单地背诵历史事件表；描述不熟悉的环境中动物群的食物链，而不是简单地学习哪些动物是食肉动物，哪些是被捕食动物）。3.理解活动要求学生所做和所想的必须有新的内容，让学生置身于一个全新的、不熟悉的场景（比如不只是阅读和描述，而是读了之后对一个小品编出另一个结尾；不只是按照给出的步骤完成一个实验，而是为解决一个实际问题设计一个实验方案）。
学生所做和所想的必须直接针对需要学生理解的重要学科概念和目标。理解活动并不只是简单的活动，而是能帮助学生解决疑难问题、纠正原有的错误想法，从而达到对重要学科概念（启发性论题）的理解的活动。重要学科概念包括地理中的“地图”、运动中的“防守”、语言中的“句法”、文学中的“主题”、历史中的“起源”、科学或数学中的“变量”，等等。理解活动应该直接针对建立在学科基础上的理解目标。
六、理解目标
理解目标把教学重心放在你认为最重要的、学生必须理解的内容上，? 理解目标有不同的规模。我们着重于以下两种：“课程贯穿线索”和“单元理解目标”。
首先，考虑一下整个课程中学生应该达到的、三到五个总的理解目标，我们把这些叫做“贯穿线索”，因为这些目标指导整个课程所有单元的教学，你希望学生在课程结束时达到这些目标。此外，还有“单元理解目标”，这些目标与一个或几个贯穿线索有关（它们帮助学生为达到大的、总体目标而不断进步）。单元目标规模较小，课题更具体，往往只围绕某个教学单元的中心论题。在整个学年中，教师要在很多教学单元，用很多不同的方法，多次提及贯穿线索。
? 理解目标集中在重要的学科理论和观念上（即对各个学科里的专业人士来说很重要的理论）。这是我们根据学生的情况而制定的学科目标。通过把学习目标对准学科领域内的专业人士了解、从事、关心的内容，我们为学生创造了使之尽可能与专业人士的体验类似的学习机会。
? 理解目标有两种表达形式：陈述句和问句。陈述句使教师清晰明了地看到他们想要学生理解的东西。为保证教师把重心放在理解上，常用的陈述句式可以这样开始：学生将理解?。另一种是开放式问句，用一个易于学生理解的问句抓住理解目标的中心，激起学生的兴趣和好奇心。
? 理解目标要公开。理解目标向学生公开是非常重要的。这样一来，你和学生都可以参照它们，看一看单元里各个课时是如何帮助学生达到这些理解目标的。清晰的目标也能让我们看到哪些“理解”是重要的，需要被评估的。
七、启发性论题
启发性论题涵盖的范围很广，这也是它们能激发学生兴趣的一个原因。这些论题使学生能够进行广泛的联系，让学生们将他们与论题相关的知识或体验显现出来。这些论题还能使教师看到学生可能产生的错误想法及学生的理解差距，从而在教学中解决这些问题。
启发性论题应该具备以下五个条件： 1． 在学科里的中心作用（非常重要）
问自己以下问题：我现在考虑的这个启发性论题有什么重要之处？为什么要了解这门学科就得理解这个论题？
这些问题的重要性：要为理解而教学，我们需要将精力集中在主要概念和支持主要概念的次要概念和技能上。我们还要在“主要概念”和学生能理解的内容里找一个平衡点（参看启发性论题标准之二：吸引学生！）。要使学生达到高层次理解，办法之一就是选择学科内专家们觉得重要的论题。专家们终身致力于研究我们所教的内容；如果这些专业人士或者学者都不愿意花长时间研究你所选的论题，也许这个内容就不值得你将宝贵的课堂时间花费在上面。你并不是要你所有的学生都精通你教的所有内容，但是你希望他们能了解在这个领域内专家们关注什么。因此，一个好的启发性论题的第一个标准就是要从学科领域的专家们重视的论题开始。
2． 有吸引学生参与的潜力（非常重要）
问自己以下问题：这个论题与学生们目前的生活和兴趣有什么联系？我怎么能让学生对这个论题感兴趣并且想学它？
这些问题的重要性：并不是每一个论题都能马上吸引学生的兴趣和注意力的。但是，经过仔细分析，你往往能找到激发兴趣的方法。找到能让你的学生认为这个论题有趣的途径。如果论题不能吸引学生，即使它是专家们的宠儿，它的价值已经丧失了，因为学生可能不会长久深入地学习，形成对其丰富的理解。一个论题的启发性，要根据它的受众而定。你的受众就是你的学生（他们可以是成人或是儿童）。所以，想想这个论题的哪些方面可能抓住他们的注意力。想想在这些对专业人士很重要的主要概念里（即你在理解目标里对准的概念），什么能开启学生的兴趣之门。
3． 有吸引你的潜力
问自己以下问题：我喜欢这个论题的什么地方？我怎样才能把我个人对它的兴趣放进去并与学生分享，让他们看到这个论题有多精彩和重要？ 这些问题的重要性：作为学生，我们都能想到一些自己不感兴趣的学习内容。同时，我们也都记得那些我们曾经怀着极大的热情学习过的东西（甚至是喜欢到了我们决定要教它的地步！）。老师的热情是很有感染力的。如果一个论题让你没兴趣，你的学生是可以马上看出来的。如果这个论题让你兴奋，学生们往往也能看出来（不过这只是该论题能否吸引他们的因素之一）。作为专业人士，我们必须找出自己对所教内容的兴趣，并且在可以选择的情况下，教那些吸引自己、让自己愉悦的论题。4． 容易获得资料/资源
问自己以下问题：这个论题里我们常用什么资源/资料？有哪些权威的传统资源/资料？有哪些更富有想象力、更“野性”的资源/资料？ 5． 与学科内外众多方面有丰富联系
问自己以下问题：这个论题与学科内的其他论题以及其他学科的论题有何联系？它与学生课堂外的生活有何联系？我该如何使用这些联系来帮助学生理解论题里的关键概念及其重要性？
这些问题的重要性：好好思考你的论题提供给其他被关注论题及课外世界的“走廊和窗口”，这样做是值得的。为什么？因为这些联系为你提供了途径，让你能设计出更深层吸引学生的，要求高层次思考的，具有更“野性”的应用环境的理解活动。
八、理解层面
我们如何知道自己设计的理解目标是否足够好呢？应该考察自己的目标是否均衡考虑学科（你选定的论题对该学科起着中心作用）中不同方面的理解。可以使用“理解层面”来检验自己的理解目标。
理解层面是一个工具，它告诉我们“知识是重要的，但它并不是我们在理解一个论题时要理解的仅有内容”。事实上，我们可以考虑好几个“层面”，即学科中学生可以理解的不同方面（比如知识、方法、目的和形式）。? 知识（是什么）--这是人们经常思考的一个层面。专家也很注重知识，但学科里还有比知识更重要的内容。? 方法（如何做）--专家使用的探究过程和实验方法。这些是专家们用于调查研究的过程，也是你的学生可以效仿的过程。? 目的（为什么）--为什么这个学科对专家、社会以及你的学生很重要。学生在明白了论题的重要性之后，才会更积极地投入学习。? 形式（知识是如何被分享和交流的）--专家们通过撰写论文、使用图表、组织讨论、做演示等各种形式与世人分享他们的研究成果。你的学生可以用学科专家们使用的各种方式来表达和交流他们的学习成果（或使用与专家所用方式相近的更适合他们年龄的方式）。
因此，知识是学生必须学习的一个方面，但是我们的理解目标和理解活动也应该注重学科中重要的方法、目的和形式。当我们把教学重心集中在一些主要论题上，用理解目标把它篇五：一对一数字化教学设计原则
要求教师的行为是操作的、按模式去行动意味着什么呢？在我看来，就是意味着你把他看成手段，看成不能思想的人、不能自己领悟的人、不能自己去反思、去发现自己和改变自己的人。这个时候，你就需要一个外在的模式、外在的操作，去规范他的行为。
叶澜﹕《理解“新基础教育”研究的内涵与追求》
语文是一种思维的工具和学习工具，任何思维和学习活动，不论哪个科目，均离不开语言。
语文能力是透过阅读、写作、听说及生活经验整体发展，互相影响而成。当然，这能力不会自然形成，老师必须安排一些合适的环境，让学生作出响应，藉此改进语文能力。
信息技术的作用是构建一个发展学生语言文字能力的丰富多彩的环境。多媒体资源是为学生与文本和作者对话服务的，而不是用它来取代语言学习，语文就是语文，而不是把它变成地理课、欣赏课。如何重塑科学和数学教学 来自课堂的实践经验表明，“做中学”是学生学习的最好方式。当学习感兴趣的事物
时，学生对概念的理解更全面，对经验的记忆更持久，同时自信心也得到了发展，他们相信自己有能力理解科学和解决问题。
要高度重视科学的思维过程，设计的教学活动与学生在不同发展阶段的思维方式相对应。在小学低年级，通过事物的描述、分类和观察等直接经验，学生能够最好地学习科学。在小学高年级，学生们则通过对物体、生物以及系统的分类、测试、试验和决定因果关系来掌握更高级的概念。
信息通讯技术的引入并不是构建“读科学”的模式，而是要开辟做中学的第二渠道，在“虚拟环境”下的做中学不能替代真实环境下的做中学，但它大大拓宽了做中学的范围，并且有助于通过模拟手段探究科学和数学概念之间的深层次的数量关系
做中学不等于蛮干，它提倡为理解而学，需要构建以学生为中心的教学模式和选择合适的教和学的策略，这就要求教师在“做中学”中发挥至关重要的引领作用 技术为高度的个性化学习提供了可能，学生可以控制其学习实践并获取他们最感兴趣的材料。
有意识地将外语教学课程与学生的其他学习生活联系在一起，就为他们打开了信息和经验的大门，使他们全部的学校和生活经验得以丰富。这些联系从其他各个领域映射到外语课堂，又使学生从外语课堂增加对其他课程独特的经验和洞察力。
专家驱动教学设计模式的反思
传统的教学设计源自于工程项目的设计方法﹕
把教学过程看成是线性的、程式化的、确定的和预成性的，把教学问题看成是具有良性结构问题，把学生学习过程等同于造房子的过程，教和学变成了机械的流程模块，这种以专家为驱动的纯工程的教学设计方法，不仅忽略了实际教学行为和教师和学生的交互，还使教师唯专家是从，丧失了自主设计的主体性。
随着学习理论的发展，人们对教学设计的认识早已摆脱了程式化的索缚，而是把其看作是一种促进教师创设学习环境的思维方法，学习环境创设的主体是教师，是教师的一种行动化的反思和情境化的行动。
数字化学习活动的框架设计
数字化数学活动结构不是模式或模版，而是一种灵活的框架，大致相当于建筑的骨架，骨架只是提示教师设计什么，而不是具体要求教师按一种程式化的模式要求进行设计，这样骨架就可以支撑起丰富的、符合教师个性化特点的 教学形态。
概要
教学目标
活动内容
探究
讨论
拓展阅读
工具与资源
设施环境
教学评价
微型活动嵌入课程中，就好像课堂上常见的一次微型的教学活动，所用学时可以是十分钟，也可以二＋分钟，一课时，最多不超过两课时。
数字化辅助设计 第3篇
【关键词】陶瓷产品设计 数字化设计技术 融合 优势
一、景德镇陶瓷产品设计的现状及原因分析
景德镇自古以“集天下名窑之大成，汇全国技艺之精华”、 “匠从八方来，器成天下走”而闻名天下。景德镇产瓷、制瓷、用瓷，近两千年的历史，形成了其独特深厚、博大精深、体系完整的陶瓷文化体系。可以说，陶瓷艺术是中国传统艺术的精粹，是我们中国艺术的荣耀。随着近年来，广东潮州、山东淄博、福建德化、湖南醴陵的陶瓷业的兴起，反观景德镇的影响力与地位不可与往昔相提并论；甚至在陶瓷产品设计方面落后于他们。
究其根源：首先，景德镇传统的制瓷工序比较繁杂多样。就拿传统花纸设计来做例子，它主要依靠纸笔，把颜料作为一种表现介质，首先把陶瓷的平面效果图画出来，其次再完成器皿造型的平面或立面图，用颜色在周围平涂一层色彩作为底子，然后再对照器皿上的花纹进行图案描绘。这种画法必须严格要求精、细，因为制瓷本就是有费功夫又费时间的事情，关键修改还比较困难。等平面效果图完成后再进行制模、做花纸，制模后一旦发现有可能发生制图失误的地方必须重新制图进行评估，显然加大了工作量，同时使人力和精力造成严重的浪费。
另一方面，如果设计人员没有足够开阔的眼界和设计的素养上的欠缺。而在各方面都实现全球化的今天，陶瓷艺术更注重民族性的传承和个性的彰显。但一直以来景德镇都在沿用小作坊模式，其表现为目光短浅、盲目抄袭、过度崇外，在设计制作工序方面没有积极引用先进技术，完全不能满足现代市场的需求。第三，景德镇陶瓷非物质文化遗产保护研究和开发做的不够，如工业化生产与传统手工艺生产保护之间的矛盾冲突；景德镇传统陶瓷工艺传承后继乏人，亟需探索新的途径与方式加以保护。
显然，传统的设计和制作并不能适应现代社会的生产生活方式，不利于推陈出新。目前，我们需要解决的中心问题是：在新时代下如何延续传统的民族特色设计并且得到让更多人的认可？为了推进这种陶瓷的设计，并使其具有更强的生命力，严格杜绝一味的抱残守缺，为及时适应新环境，作出相应的思想调整；结合新技术的应用尤其是现代的数字化技术。
二、数字化技术的概念
所谓的数字化设计，是指以实现产品设计为目标，以计算机软硬件技术为基础，以数字化信息为辅助手段， 支持产品建模、分析、修改、优化以及生成设计文档的相关技术的有机集合；是一种以计算机技术为基础的系统化、集成化的现代设计技术。计算机在最初的时候只是用来实现科学方面的计算，随着计算机与外部设备关系的发展，人们在很多领域也开始应用到计算机，在产品设计上计算机体现为一种辅助工具。计算机辅助设计（compute raided design，简称CAD），它就是数字化设计最初应用的设计软件。
随着数字化技术的成熟，各类图形技术为陶瓷设计师提供了一种全新的艺术表现形式与创作空间，给整个陶瓷业的发展注入了巨大的活力，带动传统艺术与现代技术的应用与融合，对传统产业产生了深远影响。这必将是未来陶瓷业进步的一个重要方向。
三、数字化设计技术在陶瓷产品设计的优势
从设计过程的角度来看，采用数字化设计技术，可以设计使用的材料和设备简化；设计创意空间更加灵活、开阔，充分模拟现实，预视效果逼真；设计的变更与修改简捷快速；系列设计生成更方便；设计表达更简易且表现品质更高；图纸的生成更简单且更精确；方便修改，效率高，缩短设计周期；容易设计建档，共享简单；快捷传递信息，销售和传播渠道更加广泛。
从经济环保的角度来看，数字化设计技术的采用，有效的改善了传统陶瓷设计的模式和方法，有利于提升我国陶瓷设计水平，实现其长期高效、稳定运行、低碳节约的目的；促进陶瓷设采用数字化设计技术，计产业由粗放的、低附加值的作坊式生产向精细、高附加值的产业基地方向发展；减少对资源与环境的依赖。
从文化传播的角度来看，采用数字化设计技术，无论是文字、图像、视频、动画，各种内容都借助于数字化技术在互通互融过程中，逐渐形成了全球共享的文化资源，能更便捷的弘扬与宣传景德镇陶瓷文化，进而推动了人类文化成果在全球的广泛传播。
四、数字化设计技术与陶瓷产品设计艺术结合的前景展望
當今时代，科学技术快速发展，国际化市场竞争非常激烈，人们的生活品位与审美意识逐渐提升，使产品更新换代的速度更快。显然，传统的产品设计方法、制造体系已不能满足瞬息万变的市场需求，各种新的产品设计方法和开发技术应运而生，以信息技术为核心的数字化技术在陶瓷产品创新设计开发中得到了大量的应用，必将引起产品设计方法、支持技术和开发流程及设计管理的巨大变革。
在数字化时代，从研究整理传统的陶瓷产品设计开发经验入手，同时突破现有传统技术的限制；从而跨越了艺术与科学的界限，寻求二者的契合点，结合数字化技术的优势，做到推陈创新，给陶瓷产品设计艺术注入新的生机活力，打造数字化技术和陶瓷产品设计产业的应用与实现的模式，这将是时代发展的必然趋势。
参考文献：
[1]梁珣等，《基于产品设计的数字化技术知识体系架构》，发表于《包装工程》，2008.11；
[2]徐田，《平面设计软件在陶瓷装饰设计中的应用研究》，发表于《景德镇陶瓷学院》，2009.07；
[3]毛宏萍等，《景德镇日用陶瓷设计的发展与数字化技术》，发表于《中国陶瓷》，2005 .02。
[4]周艳，《数字化时代的数字化设计》，发表于《湖北美术学院学报》，2005.04；
作者简介：
罗一鸣，1978.01，籍贯：江西上饶，职称：助教，研究方向：信息技术。
苏娜娜，1978.02，籍贯：河北石家庄，职称：助教，研究方向：产品设计.
数字化辅助设计 第4篇
作为信息技术的载体, 数字化已经渗透到社会生活的各个方面, 在医疗领域, 以减少医疗差错、提高医疗质量、降低医疗费用为目的的数字化医院在此平台应运而生[1]。数字化医院的发展基于网络化管理模式, 以信息技术作为载体, 通过高效快捷的信息采集、传递、处理、存储等改变了人们传统的就医观念以及就医模式[2]。国内的数字化医院以“军卫一号”的运行作为标志, 开始大规模进入全院级的数字系统应用阶段。目前, 绝大部分医院已经建立了医院信息管理系统 (hospital management information system, HMIS) 。然而, 在门诊就医流程中, 挂号排长队、就诊排长队、缴费排长队、看病时间短的“三长一短”现象仍广泛存在。因此, 改造门诊患者的就医流程, 减少门诊患者的就诊环节以及缩短等待时间成为数字化医院亟待改善的问题。
1 基于智能手机改善医院数字化门诊的APP“便民掌上门诊”的设计思想
要进一步改善“三长一短”现象, 就需要改变传统门诊就诊流程的串行过程以及就诊思路, 其不合理的流程即为“看病难”局面的症结。在医院信息管理软件、计算机设备以及计算机网络平台三位一体基础上建立的综合信息系统[3]虽大大改善了该现象, 但是仍有弊端, 即需要排队取号、反复排队等候、等候打印检验结果等耗时的流程。
基于智能手机APP“便民掌上门诊”的门诊就医系统以改善服务为重点, 以患者满意为目标, 是就医者院前挂号与自助智能导医, 自助办卡、充值, 自助药品划价取药、检验报告打印、费用查询与评价等患者就医流程的数字化补充, 手机APP“便民掌上门诊”使用就医流程如图1所示。手机APP可以优化就医流程和改进就医模式, 提高医务人员的工作效率, 缩短就医患者等候的时间。
2 手机APP“便民掌上门诊”数字化门诊系统的组成
2.1 系统结构
手机APP“便民掌上门诊”数字化门诊系统由预约挂号、自助智能导医、自助办卡充值、门诊医生系统、划价确认系统、检验结果发送系统、查询与评价系统构成。
2.2 系统功能
2.2.1 预约挂号系统
目前, 就医者为挂到各大医院专家号而通宵排队的现象依然存在, 挂号难是最令患者头疼的问题。医院的预约挂号模式分为现场预约、互联网预约和拨打电话预约3种模式。现场预约仍需耗时排队;互联网挂号则需要一台具有上网功能的计算机, 并且不方便携带, 不便于随时挂号;拨打电话预约可随时进行, 但存在占线或有意向的专家号是否挂完不明确等问题。目前, 智能手机使用率非常高, 通过APP“便民掌上门诊”数字化门诊就医也因此变得方便快捷, 随时可以使用。专家当天或者一周内的出诊情况以及专家号余量均可通过APP“便民掌上门诊”显示在手机上, 便于患者选择。当患者使用身份证号注册完毕并且提交挂号申请成功后, 系统生成二维码, 用于初诊患者到医院自助机扫码办卡, 所挂号信息自动与就医卡绑定。复诊患者通过APP“便民掌上门诊”与就医卡绑定, 可直接到诊室扫描挂号二维码, 无需在自助取号机前排队等候打印号码, 缩短了挂号时间, 增加了挂号的机动性。
2.2.2 自助智能导医系统
该系统以人为本, 旨在帮助患者解答就医全过程中遇到的众多问题。首先, 患者可根据导医功能, 经自查选择相应疾病部位、相应症状, 经APP“便民掌上门诊”智能处理后建议所挂科室。患者可应用APP“便民掌上门诊”查询科室、专家介绍以及专家剩余号数后选择挂号, 该功能可解决患者盲目挂号、不知道该挂哪个科室就诊的问题。其次, 需要住院的患者可根据提示办理住院就医, 根据APP“便民掌上门诊”所提供的医疗区电子地图, 标出患者当前所在的位置, 并优化指示到达目的地的最佳方案, 解决在医院中走错科室楼层等问题。
2.2.3 自助办卡充值系统
因APP“便民掌上门诊”账号注册需使用本人身份证号, 所以, 初诊患者可直接在自助设备上扫描APP“便民掌上门诊”所提供的二维码, 自助办理就医一卡通, 将挂号信息以及患者信息一并导入一卡通, 并将APP账号与一卡通绑定, 便于充值使用[4]。办卡完毕后, 也可选择手机银行方式进行充值。充值后可选择打印挂号票或直接持二维码前往诊室等待叫号。已绑定一卡通的患者可直接持二维码前往诊室等候叫号。APP“便民掌上门诊”的排号系统与医院所用的诊室排队叫号系统是同步的, 医生或护士通过叫号软件叫号, 诊区液晶显示屏显示候诊序列, 同时APP“便民掌上门诊”显示患者所排号前的等待人数, 与银行业务排号系统相似。
2.2.4 门诊医生工作系统
患者到诊室后, 医生通过扫描APP“便民掌上门诊”生成的二维码或者刷一卡通即可获取患者的基本信息, 保证患者信息的准确性。该系统与医院的实验室信息系统 (laboratory information system, LIS) 和医学影像的存储和传输系统 (picture archiving and communication system, PACS) 对接, 结果可直接传输到医生工作站所使用的计算机设备上。这就避免了患者往返于取报告与医生诊室之间的情况, 节约了时间。
2.2.5 划价确认系统
患者持申请单到达放射科、心电图室、超声影像科等辅助科室后, 可在自助设备上刷卡或者扫描APP所生成的二维码进行缴费确认, 同时进入排队系统。当需增加检查项目时, 医生所开医嘱通过APP直接传到患者手机上, 避免了反复往返收费室以及诊室情况的发生。
2.2.6 检验结果发送系统
该系统可将等待时间较长的检查结果, 如ABO溶血等发送到APP患者端, 这就使不能及时到医院取报告以及无法在医院等候出报告的患者及时收到结果通知。医生所开电子病历可直接在APP上提示, 即便患者离开医院也能接收到医生的医嘱, 这就解决了等待时间较长 (1 d或1 d以上) 的检验报告出结果后, 患者仍需再次到医院索取报告, 然后排队就医的问题。当患者需要实物报告单时, 可以选择到医院自助打印一次, 如需补打则到检验窗口即可办理。
2.2.7 查询与评价系统构成
患者可以通过查询与评价系统详细了解医院科室情况、科研成果、专家擅长、专家出诊等信息, 便于患者选择科室、医生就诊, 还可以通过APP查询医疗服务价格以体现医院医疗服务的透明化。在患者就医期间或完成就医后均可对医院科室、医生、护士进行评价, 对服务态度、技术水平及操作规范等项目进行评价, 评价系统的使用可以提高医务人员的服务水平、质量[5]。
3 基于智能手机APP医疗发展的展望
数字化门诊系统彻底改变了传统门诊的就医模式, 不断优化了就医流程, 提高了医务人员的工作效率和服务水平, 推动了医院数字化的发展。作为医院数字化辅助设备的智能手机方便携带, 早已深深融入民众生活, 其APP的应用具有广阔的前景。随着医学对疾病起因的研究、生物医学工程对疾病的检测以及更小型化、家庭化芯片等设备的研制, 很多疾病将可通过智能手机、APP得到监控以及及时治疗, 向“上医治未病”的方向更近一步。
摘要：目的:改善医院数字化门诊存在的挂号排长队、就诊排长队、缴费排长队现象。方法:依托智能手机开放的数据环境开发APP“便民掌上门诊”, 并将其应用到挂号、检验等就诊环节。结果:该手机APP的应用缩短了患者挂号排队、就诊排队、缴费排队等的用时。结论:该手机APP是便民的实用软件, 利于从患者角度改善就医流程。
关键词：数字化门诊,智能手机,APP
参考文献
[1]薛万国.新阶段HIS的功能定位与基本特征[J].医疗卫生装备, 2010, 31 (2) :8-9, 12.
[2]王雪峰.数字化医院门诊患者就诊流程的优化[J].中国医院管理, 2007, 27 (4) :50-51.
[3]樊光辉, 赵育新, 姚国庆, 等.医院数字化门诊系统的设计与构建[J].华南国防医学杂志, 2013, 27 (5) :344-346.
[4]肖飞, 郭雪清, 黄正东, 等.基于二代身份证储值就医卡自助办理及充值系统的设计实现[J].华南国防医学杂志, 2012, 26 (1) :66-68.
数字化教学室内设计论文 第5篇
一、以往室内设计教学的弊端及数字化的具体应用
1.以往室内设计教学的弊端
教育改革要求提倡素质教育，以往的室内设计教学还有一些弊端需要消除。以往的室内设计教学知识的显示方式比较单一化，通常是将知识进行平面展示，这样讲解抽象三维空间知识就有着很大的弊端，不能准确地讲解角度、场景等知识。因此，学生在理解的过程中也有诸多难点，对学生的空间设计心理的培养会有诸多不利。此外，以往室内设计教学的灵活性有待加强。在以往的室内设计教学中，学生不能直接与设计中的场景进行交互，在具体理解时较有难度，学生自身的个性化体现程度也不够，所以学生很难在创作思维方面获得突破性。以往的室内设计教学的交互性也不是很强，学生处于被动接受状态，对学生的材料技术筛选能力的培养效果不佳。以往的室内设计教学没有和时代发展同步，并和市场严重脱节，教学内容比较陈旧，造成学生对新事物的接受能力相对较弱，不能进行创新改造，由于存在急功近利的思想，学生对设计能力和长期的发展问题没有充分重视。
2.数字化在室内设计教学中的应用策略
在室内设计教学中应用数字化，要加强艺术基础训练教育，提高学生的艺术专业修养。设计能力是专业修养的核心体现，所以在室内设计专业课程教学体系中要合理地设置基础课程，如装饰材料施工工艺、建筑结构绘图等课程。最重要的就是提高学生对色彩以及设计形式和设计材料等方面的把握能力，从而增强学生的审美感受能力，这样才能够激发学生更好地进行设计创作。数字化在室内设计教学中的应用能够方便学生理解，有助于提升教学效果，数字化技术在室内设计教学中的应用能够将学生从大量手工绘图中解放出来，从而有效地将教学重点放在思维训练上。在室内设计数字化教学中灵活应用相关软件，发挥其强大的功能，其中的3dsMax和AutoCAD软件是在室内设计教学中最为常用的，后者是制图专用软件，能够灵活多变并规范化地完成制图的`程序，节省了很多手工绘图的时间。在设计施工图完成后把二维设计方案和理念立体化地呈现出来，然后通过3dsMax软件能够将室内和环境等进行美化。3dsMax软件有多种制作三维立体模型的方法，在建模辅助工具的作用下能够按照设计图纸的尺寸要求，制作出精确的模型，然后在编辑的过程中细致地修改尺寸。数字化技术打破了人类的常规视角，数字化平台能够揭示设计的规律以及逻辑，使人们能够直观地接近理论和思想。数字化技术使得室内设计方法有了很大程度的改变，这也体现在数字化设计表达手段上。3dsMax软件强大的三维建模功能和对室内空间材质以及肌理、灯光等空间氛围效果的模拟更加真实，能够更为直观地体现设计元素间的属性关系。如，对于灯光的照亮度和光效控制范围，在模型空间中能够进行无数次的尝试与比较，直到呈现出最佳效果。AutoCAD软件的制图功能比较强大，大量的方案图纸绘制能够轻松、准确地在结构图纸界面中进行，从而能够大大减少误差，也能够最大化地确定尺度的比例关系。另外，对于常用的构件也能够进行预先的模块化和标准化，可直接将平面图纸生成轴侧图或三维透视图。从透视的效果来看，美观性、适用性和准确性都能够得到较好的呈现。这要比以往室内设计教学中的平面教学方式有着诸多便利。通过AutoCAD软件能够直接生成三维效果，或者直接导入3dsMax软件中进行深层次的设计。虽然室内设计数字化教学有着诸多便利，但也存在一些问题，所以要重视解决问题，这对合理、科学利用数字化技术有着重要帮助。如，很多学生对电脑过度依赖，不愿意动手进行基本功的训练，所以手头作业的质量不是很高，设计缺乏思维分析过程。学生要想扎实掌握室内设计知识，还需要多实践，提高基本功。
二、结语
数字化校园监控的设计与实现 第6篇
关键词 校园安全；安防监控；周界报警
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)012-0222-01
现代电子技术快速发展，视频监控系统在校园安全上的成熟应用，使校园的安全防范观念的发生变化，为使师生能有一个安全的学习环境，建立一个高效完善的应急预警、协调指挥的视频监控系统成为保障校园安全必须解决的问题 。视频监控系统作为一种先进的、防范能力极强的数字综合系统成为安全防范技术体系中的一个重要组成部分，该系统通过遥控摄像机及其辅助设备（云台、镜头等），使操作人员能够直接查看到被监视场所的情况，对周边的环境一目了然；更为重要的是，它可以把被监视场所的图象和声音根据需要记录下来，为查询该事件的处理提供了方便条件及重要依据，视频监控系统还可以与其他安全技术防范体系，例如防盗报警系统联动运行，使防范能力更加强大。本文通过实际的工程项目来讲述视频监控工程的施工要点、注意事项。
1 工程需求分析
该学院院本部占地面积52万平方米，全院建筑面积36万平方米，办公區及半地下仓储约占地2.5万平方米，学校围墙周边长约3 500米，校园内有各类建筑19栋，其中高层3栋，多层建筑16栋，门市建筑面积2 000平方米。
安防工作的重点区域是校园各出入口，为达到预警和及时向安保部门反映情况的功能，应该采用相应的视频监控措施。某种情况下，犯罪分子有可能通过翻越围墙等手段等非正常的手段侵入校园，为防患于未然，必须加强周界等部位的安防措施，如采用视频监控及周界防范系统，把好安全防范的第一道关。
学校上下学时间固定，是人员密集区域，因此人流量具有爆发性，非常易在通道出入口、楼梯等部位发生踩踏事件。因此在这些人员密集区域，也应加强监控，这样，一旦发现异情情况可立即采取预案，有效避免事故的发生。
2 系统设计
为师生提供安全、舒适、便捷的生活环境，可构建两道安全防线为该校师生建立一个多层次、全方位、 科学 的安全防范系统，这2道安全防线是：由学校周边防跨越报警系统构成第一道防线，提供声光报警，以防范翻越围墙和周界进入学校的非法侵入者；由学校视频监控安防系统构成第二道防线，对出入学校和主要通道上的车辆、人员及重要设施进行实时视频监控管理。
3 视频监控系统实现
1）大门出入口。校园的校门是整个校园安全防范的重要区域，犯罪分子主要是通过学校出入口强行闯入校园，所以视频监控一定要把好出入口关，预防并及时发现隐患。需在每个门口设置监控点，加强对校园进出车辆及人员的管理，摄像机的选择需要满足在夜晚光线差的时候，也能清楚识别进出车辆的车牌和人员的面貌特征，为校园的管理提供事实依据，实际使用时，采用固定红外摄像机和快速球机的方式，在条件允许的情况下（如网络带宽等满足要求），还可选用高清网络摄像机。
2）校园周界。由于校园周界的围墙一般都是多边形，监控比较困难，是整个校园安全防范最弱的区域，需要在周边围墙处设置多个监控点，以减少人力防范，防止犯罪分子及盗贼翻墙进入，实际设计时考虑到夜晚围墙周边的光线差，并且实现每个监控点可监看范围最大化，实现全方位、24小时、无盲点的监控，本系统采用快速球机与红外摄像机相互配合。摄像机应安装在周界保护范围内，要求摄像机安装时不留盲点。
3）操场、主要路口等。操场、室内等室外区域，人员活动量大，一般容易发生争执和打斗事件，需要在此设置监控点。由于室外监控的范围很大，需要采用一体化智能高速球，进行全景监控。
4）教学楼、办公楼、宿舍楼室和食堂等人员密集区域。考虑到安装在教学楼大门出入口、楼梯口、走廊和食堂大堂内等部位的摄像机要求能看清楚进出人员的样貌，本区域有全天候工作的要求，所以选择红外摄像机。
5）楼梯口、走廊等区域。校园教学楼楼层通道非常多，为了让监控人员实时监控到楼层通道的情况，发现警情能够及时处理，加强楼层通道的管理，减少巡逻人员的劳动强度，需要在教学楼楼层通道区域设置监控点，为教学楼的安全管理提供事实依据。由于该区域具有全天候工作的要求，所以选择红外摄像机。
6）停车场、单车停车棚。校园停放场是整个校园安全防范薄弱环节，该区域面积广泛，为了加强停车场、单车棚车辆和人员的管理，需在停车场、单车棚区域设置监控点。考虑到停车场、单车棚光线差，并且要求能看清楚车辆停放和人员活动情况，因此建议选择红外摄像机。
4 周界报警系统实现
周界探测器由一个发射端和一个接收端组成。发射端发射经过调制的两束红外线，这两条红外线构成了探头的保护区域。如果有人企图跨越被保护区域，则两条红外线被同时遮挡，接收端输出报警信号，触发报警主机报警。如果有飞禽飞过被保护区域，由于其体积小于被保护区域，仅能遮挡一条红外射线，则发射端认为正常，不向报警主机报警。经过调制的红外线光源是为了防止太阳光、灯光等外界光源干扰，也可防止有人故意使用红外灯干扰探头工作。
为了能够更好的对校园的安全得到保证，安装周界对射防盗报警系统是对校园周界实施警戒。报警设备采用四光束红外对射探测器，安装在校园围墙和大门的上方，主动红外对射探测器的发射端和接收端合理放置，防止监控盲区的出现。
主动对射红外报警器即光电入侵探测器，它的工作原理:主动发射和接收红外能量，不随环境的变化而产生误报警或漏报警。一端发射红外能量信号，另一端接收红外信号，由此而形成数条类似 交通 栏杆式的横向线型封锁屏障。因此主动红外光束与空间的接触面很窄，从而最大可能的减少了误报警。
工程中采用日本“艾礼富”红外对射探测器，该探测器具有非常高的稳定性，双光束的配置可将误报减少到最低。在校园的所有围墙上安装红外对射探头，利用接口与总线相联，实行小区周边防范，一旦小区周边有非法者侵入，管理机就会发出报警，指出报警的时间和地点、编号等。
安防系统作为智能校园监控的重要组成部分，该监控系统的完善与否也已成为衡量校园安全环境的重要依据。通过以上设计，从智能分析预警及周界报警预警开始，接着视频跟踪闯入人员，根据事件的危险程度，联动门禁系统及公共广播系统，再配合相应的预案，可以为校园构筑一套严密的安防系统，即可做到严密防范的目的。作者认为各中小学校可根据各自的规模大小选择合理的安全防范系统的组成方案，综合考虑技术的先进性和可靠性及经济 上的可行性，提出适合自己的解决方案。
参考文献
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[7]马鸿雁,李惠异.智能住宅小区[M].北京:机械工业出版社,2011.
数字化辅助设计 第7篇
随着信息技术、计算机技术、空间技术的发展, 城市的概念在悄悄地发生着变化, 在我们熟悉的物质城市身边正在形成一个充满数字化特征的时代现象。这种现象正在渗透到城市的规划、建设、管理与服务中, 并发挥越来越大的作用, 忽视它的存在将失去城市持续发展的技术手段。因此在当前的国土资源管理中有必要借助三维地理信息系统 (三维GIS) 等高新技术手段, 通过三维的直观展现, 为最终决策提供科学有效的帮助。
1 系统需求分析
1.1 实现目标
系统建设的具体目标归纳为以下两点:
第一, 实现国土数据的三维数字展示。通过融合数字高程模型DEM、数字正射影像DOM、三维建筑物模型数据和其他数字线划图等多源数据, 实现区域范围内集成数据的三维、实时、无缝漫游显示。
第二, 实现国土业务的决策辅助支持功能。在虚拟现实的表现环境下, 通过叠加相应的专题数据, 可以对任意房屋、公路、图斑等进行有价值的空间查询、专题统计和叠加分析, 为国土资源管理和决策提供科学、高效、多样的辅助支持。
1.2 功能需求
根据系统目标和GIS应用系统特点, 系统基本功能需求如下:
1) 数字城市:基于三维空间场景, 叠加国土资源专题信息, 搭建国土资源辅助决策的科学平台。
2) 查询功能:采用模糊查询技术, 找寻、定位、输出查询结果。
3) 量测功能:提供对三维场景的基本量测功能。
4) 分析功能:提供基本地理信息系统分析功能。
5) 国土资源辅助决策模块:主要实现专题数据的属性查询、专题统计、空间叠加分析等功能。
2 系统数据库设计
数据库设计是一个不断修改完善的过程, 其最终目的是得到现实可用的物理数据库。本系统数据库结构设计采用ESRI的地理数据库模型 (Geodatabase) 。
2.1 数据库设计
本系统的数据组织如图1。
1) 基础地理数据:基础地理数据是作为国土数据的参照或背景, 主要是指DEM、DOM、地名、境界线等。
2) 国土专题数据:国土专题数据是本系统数据库最重要的一部分, 主要包括监察图斑、土地利用、矿产分布、征地范围等。
3) 三维场景数据:三维场景数据是本系统的主要基础数据之一, 包括建筑物模型、自然景观模型、构筑物模型等。
2.2 物理设计
本系统的存储机制采用的是矢量数据存储物理设计, 从逻辑的角度来看, 数据库的逻辑层次是:数据库->子库->图层->空间实体, 而最终反映在SDE中是GEODATABASE->FEATUREDATASET->FEATURECLASS->FEATURE。
3 系统结构与功能设计
3.1 系统总体结构
本系统体系由三个层次组成:数据层是基础, 主要包括基础数据、专题数据、三维数据和业务数据等;表现层是实现软件功能的应用层;支持层用以实现数据层的数据在系统中应用, 详见图2。
3.2 系统功能结构体系
本系统采用模块结构法的系统设计方法, 系统功能结构图详见图3。
4 系统主要功能模块实现
4.1 系统主要功能模块实现
1) 电子沙盘
基于数据库技术、三维可视化技术、虚拟仿真技术, 利用DEM数据、航空影像数据构建具有多尺度的三维空间场景, 并在此基础上完成旅游景点、城市、河流、大型水库、主要山峰、山脉等名称的查询、定位、飞行浏览。
2) 查询功能:利用简单查询和高级查询, 获得用户所需结果, 并以EXCEL格式输出结果, 方便日后研究使用。
3) 量测功能:主要包括平面距离量测、空间距离量测、垂直距离量测和面积量算。
4) 分析功能:主要包括等高线分析、剖面分析、最佳路径分析、视线分析、视域分析、空间分析、淹没分析等, 可实现地理信息系统的基本分析应用。
5) 国土辅助决策功能:主要实现专题数据的属性查询、专题统计和空间叠加分析。
属性查询, 将查询功能整合到每个专题模块中, 有利于专题数据的应用与管理, 针对每个模块的查询结果, 系统除提供定位、属性查看、EXCEL格式输出等功能, 还有查询结果的坐标串展示、访问、节点突出显示等功能。
专题统计, 系统可以根据用户需求进行统计, 如违法用地, 可统计供地批准总数面积、供地批准耕地面积、用地批准总数面积、用地包含耕地面积等违法用地监察工作所需数据。
叠加分析, 对范围图元内叠加图元的信息进行统计分析, 得出相应的相交面积、占图斑比例和地类信息等。
5 结束语
1) 通过本系统, 可在多尺度三维场景中实时、直观展示国土资源数据, 可有效管理国土业务数据, 可充分利用省、市已有基础测绘数据, 更大地发挥国土业务数据作用。
2) Skyline是国际先进的三维可视化平台, 强于数据展示, ArcGIS是优秀的地理信息系统软件, 强于分析, 结合Skyline数字地球技术和ArcEngine分析能力进行开发, 是本系统实现的较佳技术手段。
3) 本系统是架构于三维基础地理信息平台之上, 结合交通、水利、应急指挥、民政、旅游、招商、电力、电信等行业业务数据, 可为政府处理公共突发事件、城市规划建设和管理、GPS三维模型导航、土地利用以及覆盖调查、农业估产、区域规划等方面的应用提供三维地理信息服务。
4) 一般说来, 国土资源决策包含空间决策、数量决策和管理决策三种类型。前两者为基础性、技术性决策, 后者为最高层次的战略性、规划性或政策性决策, 前者也是后者的基础。本系统主要实现辅助国土资源辅助决策的三维数字展示、地理信息分析和业务数据统计分析, 日后将逐步向更高层次辅助决策方向发展。
摘要：该文以三维地理信息系统的设计与开发为主线, 介绍了基于Skyline三维地理信息平台下, 利用3S技术、数据库技术和虚拟仿真技术, 结合ArcEngine分析能力, 开发三维数字化国土资源辅助决策系统, 实现多源数据无缝集成、大区域三维地形实时展示, 以及面向国土业务的地理信息服务, 为国土资源科学管理和有效决策提供辅助支持。
关键词：地理信息系统,三维,国土资源,辅助决策
参考文献
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数字化辅助设计 第8篇
美国Gensler设计事务所
Gensler是一家全球性的建筑、设计、规划和战略咨询公司, 1965年成立于美国旧金山。历经35年的拓展, 已成长为拥有30间分部、多种专业智囊团、人员超过2700人的跨国设计机构。Gensler为客户提供全方位的建筑服务, 从初始策划到设计、实施和管理。
早在20世纪80年代, Gensler就已涉足中国市场。至20世纪90年代末, 业务遍及中国深圳、北京、青岛、上海、西安等城市, 积极参与大型规划、建筑设计、公司内部设计等项目。Gensler将可持续设计作为其在亚洲工作中的意识目标, 并在所有层面上得到贯彻。
■访谈主持:
《城市建筑》编辑部
美国Gensler设计事务所具有世界性的影响力和卓越的创作水准, 其作品遍及世界, 项目类型涵盖规划、建筑、景观、室内工程等众多领域。近年的综合实力排名跃居世界前十。这样一艘巨型“设计航母”在驶往中国设计市场的过程中逐渐引起了人们的关注, 特别是中国未来“第一高”—位于陆家嘴金融中心的632m的“上海中心”项目, 更成为国人拭目以待的“建筑奇景”。
2010年6月, 《城市建筑》将报道侧重点倾向于Gensler设计事务所在数字化设计领域的建树和成果。数字技术下的建筑创作将是未来设计领域的主流和必然趋势, 这也表现为事务所的与时俱进及对前沿领域的探索, 这种基于数字技术的研究和实践更是难能可贵且能起到表率作用。我们相信, Gensler的数字化设计成果将成为业界一段时间内的标高和示范。
■《城市建筑》编辑部 (下文简称UA) :这是一个技术飞速发展、信息迅速扩容的时代, 这也是一个面临环境危机、资源困境的时代, 绿色技术、低碳建筑、生态可持续发展都成为设计的准则和策略。基于此种设计背景, Gensler设计事务所一直秉持的建筑理念是什么?
■美国Gensler设计事务所 (下文简称G) :Gensler是充满创业精神的事务所, 采用扁平化、非等级控制的公司结构, 强调团队的合作与创新, 以创造真正的价值。我们对设计专业人才孜孜以求, 并将其团结在公司周围, 为他们提供实现梦想的平台。然后, 帮助他们与客户建立稳定的合作关系, 创造出高品质且能帮客户解决问题的设计方案。在企业长期的发展过程中, 我们建立的不仅是团队, 还有团队成员之间的深厚关系。Gensler的设计业务目前已涉足50多个国家和地区, 并围绕客户需求组织公司结构, 无论客户在世界何方, Gensler都将以与客户的有效合作为设计的首要目标。我们相信, 设计的深远力量可在多个不同层面上对人、企业、团体产生积极的影响。我们深入了解每位客户的愿景和期望, 为他们提供能够赋予其灵感、满足需求的设计方案。除此之外, Gensler对可持续发展的建筑设计、高质量的设计解决方案精益求精, 令客户对我们的设计概念和最终完成的项目结果充满信心。
Gensler用心聆听客户、顾客、员工及项目中其他各方意见, 坚持以客户为中心并与之积极互动。我们相信, 密切合作意味着双方可从设计过程中获益良多。
■UA:数字技术带给建筑师无限的创作潜力, 给予建筑创作极大的提升空间, Gensler设计事务所在设计过程中是怎样利用数字技术的?
■G:数字技术是设计的手段, 同时设计理念和需求日新月异, 因此, 我们对数字技术的探索和应用也永无止境。数字技术的范围非常广泛, 如辅助设计、参数化建模、虚拟现实、可持续分析、施工模拟、数据管理等。由于数字技术发展迅速、应用范围广泛, 这就出现了一个难以平衡的问题:如何既能紧跟趋势、领导潮流, 又能在有限的投入中突出重点、有的放矢?
Gensler是幸运的, 规范化的管理运作和较大的公司规模, 确保二者可以兼顾。根据设计公司的核心业务和竞争力, 一些成熟的软件为我们搭建了快捷的工作平台, 如Auto CAD、Revit、Sketch Up、3D Max、Adobe CS3等。在公司内的每个部门或办公室, 我们都有一些精通某个领域的设计师, 他们能用Rhino或Maya参数化建模, 用Ecotect、GBS或IE做可持续分析等。如果需要, 他们也会跨越不同的项目类型, 完成一些有难度的任务。在公司高层的诸多领域中, 我们都有资深的专家和学者, 他们对行业有着深刻的认识, 接触并尝试一些很前沿的数字技术。
对设计公司而言, 设计师是最核心的力量, Gensler坚持认为数字技术的应用主体是设计师。只有拥有丰富的项目经验且对行业现状和发展趋势认识深刻的设计师, 才能最大限度地发挥数字技术的潜力。这就出现了另一个矛盾:年轻的设计师精通数字技术, 但经验不足;资深的设计师经验丰富, 但对数字技术的了解不够, 也很难抽出时间学习。这就需要新老力量的合作与交流。多数资深设计师不会深入细节, 但能从大局上了解和把握技术的发展应用。公司内部经常举办经验分享讲座或者邀请专家到访, 在团队学习中设计师会形成自己的理解和认识。同时, 我们也有资深设计师的指导, 甚至领导数字技术在建筑设计前沿的大胆尝试。
数字技术不仅是工具, 而且是从工具到使用, 融入工作流程, 反映到提交成果, 并最终成为公司竞争力的一部分。漫长的数字技术建筑实践需要坚持不懈的毅力, 也需要策略上的韧性和弹性。如参数化建模技术, Gensler目前已拥有多种软件平台, 但每种平台的优缺点是什么?什么项目、什么需求适合用何种软件?这都需要大量的实践经验。认识这个过程非常重要, 购买和安装软件仅仅是一个开始, 后面仍需大量的时间和人力将其融入到设计流程中, 并最终体现到为客户创造的价值中。
■UA:在媒体报道中, 我们了解到Gensler设计事务所利用信息模型 (BIM) 实现可持续性设计, 能结合具体案例为读者介绍一下吗?
■G:长江金融中心项目位于上海市虹口区北外滩, 坐落于东大名路以南、汇山西块以北, 地处上海浦江两岸新规划区的中心部位, 南眺黄浦江并与外滩相邻, 与老外滩及陆家嘴构成上海的黄金大三角, 既是上海最著名的金融中心地带, 又构成上海老外滩的延伸 (图4) 。
在这个项目中, 我们用Revit创建了塔楼、裙楼和地下建筑。面对三维模型, 设计师可在不同视角研究建筑细节, 根据明细表更为理性地分析、比较数据, 在设计的各个阶段中将可持续设计理念落实到具体内容上。项目最开始我们创建了体量模型, 它可以及时地得到面积数据和日照分析, Ecotect可方便地得到详细的气象资料和可视度分析。通过对几种设计选项的比较, 我们选择并优化了设计方案。在幕墙设计中, Revit可及时提供面积和体积等各种数据, 这方便设计师验证和比较各种创新型的环保设计。和国内多数项目一样, 此项目的设计周期较短, 设计变更较多, 而Revit可以做到一处修改、处处更新, 且每次更新时, 设计团队都可以检测修改对可持续性的影响 (图5~图7) 。
■UA:能进一步介绍Gensler设计事务所在Revit软件利用上的独特见解吗?
■G:Revit是一个文档和设计工具, Gensler现在将它提升到公司的战略层面去推广应用。从工具到战略, 两者的距离非常远且落差很大。工具是非常底层和细节的东西, 战略是高瞻远瞩的目标和策略。在战略和工具之间, 我们用愿景目标、管理流程和技术手段连接它们。Gensler未来发展的目标是什么?我们需要如何改进协作方式?我们需要什么样的技术?在这样的推理思考中, 我们能够勾画出什么样的工具可以满足未来发展的需求?这些工具又必须具有什么样的功能和发展前景?这些工具在流程和协作上的位置是什么?Revit就是我们选中的一个平台级工具。一旦确定了Revit的定位, 就要坚决有力地实施下去。Gensler在管理、流程、人员和培训等方面均做出了全面的部署和行动。在Gensler全球的各个办公室, Revit的使用情况已被精确地记录:有多少人, 多长时间, 多少项目。工具的使用不仅仅是设计师的事情, 因Revit改变了协作的方式和项目的进度, 项目经理同样也需要学习和积累经验。我们的每间办公室都有Revit Leader, 他们是精通Revit的设计师, 另外还有专职的BIM经理或Revit专员。Gensler会为员工提供专门的时间做Revit培训, 还会进行成功项目的经验交流。
在工具层面, 工作环境的标准、定制和细化可以显著提高工具使用和团队合作的效率。Gensler软件平台上的任何一个工具都根据流程需要做了定制和标准化。在Gensler公司的任何一台电脑上, 用户面对的是同样配置的工具环境, Revit也是如此。在Gensler标准的绘图环境下, 设计师可以最大限度地将注意力放在设计、文档和提交工作上。众所周知, Gensler的设计业务范围非常广泛, Revit涉及的领域包括建筑、室内和规划设计。在各个设计阶段, 设计重点和提交内容也存在很大差别。针对不同的业务领域和设计阶段, Gensler的Revit环境都设有不同的模板、工具、培训和参考流程。
■UA:2010年3月27日, Gensler携手上海同济大学于同济大学建筑与城市规划学院共同举办了“Metropolitan Landscape 2030”研讨会, 能为我们简要介绍一下此次活动吗?
■G:研讨会主要关注上海、旧金山和伦敦这三座国际都市的发展状态, 探讨如何解决经济增长、交通运输、环境目标和生活质量的问题。会中, 各个城市规划领域的专家向大家介绍了三座城市的发展现状及面临的挑战。加州大学伯克利分校城市设计专业教授Peter C.Bosselmann先生从大都市的空间比较入手, 提出了一个新的混合型发展模式, 从市区到郊区, 从工作场所到住宅区, 使得城市发展与自然进程相协调;Gensler美国西北及亚洲地区的规划和都市设计总监Michel St.Pierre先生则介绍了旧金山地区在应对气候变化和促进经济发展方面的前瞻性思维规划和发展模式;Ian Mulcahey作为Gensler伦敦办事处的规划与都市设计总监向听众介绍了世界上最古老的城市公共交通系统—伦敦交通系统的历史、发展以及未来的展望。此外, 同济大学的副校长、上海建筑学会的副主席伍江博士和上海市规划和国土资源管理局副局长王林博士向在座听众分析了上海城市发展面临的关键问题, 介绍了上海城市发展经历的快速变革和当前总体规划, 并从学术角度探讨了如何创造更好的城市蓝图。
主办方特辟专题讨论会, 由同济大学建筑与城市规划学院副教授沙永杰博士主持, 各位代表畅所欲言, 就每个城市规划和发展的经验教训进行了总结。Metro 2030研讨会的巨大成功更坚定了我们每年定期举办这一研讨会的目标。主办单位将继续汇集规划业界、学术界和公共机构的洞察力和远见, 探讨世界各大城市如何解决经济增长、交通运输、环境目标和生活质量的问题。这项活动计划于明年在美国加州旧金山加利福尼亚大学伯克利分校举办。■UA:我们知道, Gensler设计事务所在中国也进行了许多优秀的项目, 能为我们介绍一下, 实践中都取得了哪些成果吗?
■G:上海中心大厦。Gensler设计的上海中心大厦共128层, 总面积38万m2。该项目作为宏伟壮丽的都市天际线的新标志, 诠释着陆家嘴金融贸易区摩天大厦的“三重唱”。这座定位为全球顶级金融中心的大厦高632m, 设有甲级办公区、休闲娱乐设施、商业展览中心、精品酒店及各种文化设施。由于大厦建筑主体透明, 从地面上即可看到大厦垂直的城市邻里空间, 每个楼层均能欣赏到无与伦比的城市风景。大厦不仅拥有出众的外观, 其造型更融入了最新的现代超级摩天大楼造型科技, 其形态、材质和不对称性使风载降低了24%, 大大节省了建筑用料与施工成本。Gensler将双层表皮、风力发电机和由大厦顶部螺旋护墙组成的雨水收集利用系统等尖端环保理念融入到设计中。这座由上海中心大厦建设发展有限公司开发的上海中心将于2014年竣工, 届时其施工建设水平将得到美国绿色建筑委员会 (USGBC) 及中国绿色建筑委员会的高标准认证 (图8~图10) 。
七港八湾温泉旅游度假村。松兰山的秀美在于她独特的海蚀地貌和旖旎的山海风光, 我们的设计以水为主题, 将其贯穿在170hm2的地块内。而建筑的本质则在于建筑语汇与自然环境的融合。我们从本土建筑中汲取精华, 呼应回归本源的设计主题, 同时又大胆地采用现代建筑元素与之形成鲜明对比, 从而创造一个独特的视角和观感享受。项目具体包括14万m2公共娱乐设施、1.5万m2商务酒店、4.5万m2度假中心、2.5万m2温泉区、17万m2海景公寓、4.37万m2精品酒店别墅及5.23万m2私人豪华别墅 (图11~图13) 。
上海东银中心。该项目为建筑面积8.38万m2的写字楼, 位于上海古北区, 区域毗邻公共交通主干道及上海虹桥机场, 是上海西部快速发展的商业中心, 竣工后将成为该区域商业地产的重要组成部分。设计强调简约和现代的典雅风格, 将成为上海中心城区西大门的一道醒目景观 (图14~图16) 。
JW万豪酒店。受金茂集团委托, Gensler负责深圳万豪酒店外立面设计及空间规划。目前110 m高的塔楼已于2008年年底完工。酒店包含400间客房, 整体为L造型, 建筑立于方形裙房之上, 裙房内由会议室、宴会厅及餐厅构成 (图17~图18) 。
浅谈摩托车工业设计中的数字化辅助 第9篇
1 概念设计的数字化辅助
摩托车的概念设计主要包括概念阶段的探索和研究、概念草图的设计和概念效果图的形成。概念的形成是主要体现为信息、经验与转换的综合能力。以往摩托车的初期概念调研常通过群体座谈、问卷访问、定点观察…等市场的调研手法与分析方法, 以探讨消费者的需求及演变发展的预测, 以达到设计概念的形成, 从而归纳出产品的属性及概念。
网络信息系统的快速发展, 让市场的信息和最新的资讯在第一时间得到传递, 且更加的公开与透明化。消费者的需求与欲望往往隐藏在模糊化的信息空间和发展的途径中。但因接收者文化背景、经验和知识等多方面的差异, 将造成所推研出来的概念与方向不同。透过数字化的工具与方式建立新的互动模式, 如BBS、网络论坛专题、博客等, 透过网络让更多的资源 (包括消费者与设计师同步交叉参与) 来作动态的探讨。不同文化背景的设计师所提出的原创构想, 曾与市场价值观偏差的问题, 现透过数字化处理, 知识化转变, 便可以与之相融合, 让更多层次的创意加入, 达到在快速变化的竞争中提供具市场性的差异化概念。
概念形成后, 设计师同时展开概念草图, 手绘是主要的表现方法之一。随着计算机辅助设计的发展, 以及其所带来的方便和快捷, 大部分设计师使用各种绘图软件进行效果图的绘制, 如Painter以及AliasSkethbook等, 把手绘效果图和计算机有机地结合起来, 可得到漂亮的最终效果图, 以展示更加清晰的设计表现效果, 以保证后阶段的模型能够更好地与原本的设计意图相一致, 最终实现由抽象转化为具体, 设计概念转变为具象的二维效果图。
2 模型制作的数字化辅助
对于汽车、摩托车这类投资较大, 外形要求很高的产品, 直接建立三维模型, 通过屏幕所显示的影像同真实环境相比, 还是有着相当的差距的, 缺乏对空间感、质感的真实把握。作为传统的制造业, 摩托车设计往往进行1:1的油泥模型制作, 以进行综合美学、工艺、结构各方面的检讨和评审。在整个模型的制作当中, 不同的公司其工具与方法并不相同, 其数字化程度也不同, 目前主要分为两种方式:
1) 油土模型由传统的手工操作与进行, 利用逆向工程的技术, 通过激光扫描仪对已定型的模型进行数据 (俗称“点云”) 的收集并处理, 转换成3D数据, 透过曲面软件比如Catia、UG等建构成3D, 利用CNC加工或RPT技术制作RP模型, 通过喷漆等后期处理, 实现1:1的RP模型。其数字化主要在油土模型后的数据转化和3D的建模和加工, 成本较低, 周期时间较长, 该方式为目前大部分摩托车公司所采用。2) 精细效果图完成后, 使用三维模型系统进行设计, 将效果图变为3D的电脑数据模型, 利用现有的3D打印技术, 可以快速实现RP样车的制作。受限于目前3D打印的大小和成本, 也可直接将数据输入5轴油泥铣削机, 铣削油泥模型, 再进行人工的修整, 完成油土模型的定型, 再进行后续的逆向工程和RP模型的加工与制作。其数字化主要在油土模型前的3D的建模和5轴油泥铣削机运用, 5轴油泥铣削机配合激光扫描仪可以进点云数据采集和油土模型的对称工作, 缩短模型师的工作时间, 整体的周期大大缩短。但鉴于前期的投资较大 (主要为5轴油泥铣削机过于昂贵) , 在摩托车设计的运用尚未普及, 在汽车设计上运用较多。
3 数字化辅助推动设计流程的改变
现有摩托车外型设计主要普遍采用的设计流程为:概念研究→设计草图→效果图→基本车体制作→1:1百格图→油泥模型制作→定型→数据采集→曲面设计→3D建模→RP加工→RP样车。随着信息数字化的运用, 摩托车数字化设计集成多项先进技术, 包括计算机辅助设计 (CAD) 、计算机辅助分析 (CAE) 、计算机辅助制造 (CAM) 、产品数据管理 (PDM) 、计算机辅助工业设计 (CAID) 、逆向工程技术、速原型制造 (RPM) 技术等, 贯穿整个设计、开发、验证、制造全过程, 成为多学科的综合技术, 同时正在逐渐改变传统的设计流程。现有CAID系统 (如Alias/CDRSCATIA等软件) 更具备自由的曲面创建能力, 可充分发挥设计师的想象空间, 并通过数字化模型传给CAD/CAM系统, 实现整个数字化的系统设计, 利用3D打印技术, 先行实物模型验证、修改。由于数字化系统设计的导入, 设计流程将变更为:概念研究→设计草图→效果图→曲面造型→三维概念模型→3D打印模型→模型修改→RP加工→RP样车。与油泥模型制作不同的是在效果图完成后直接建立三维概念模型, 然后进行3D打印加工。随着CAD、人工智能、多媒体、虚拟现实等技术的进一步发展, 计算机辅助工业设计技术与其他计算机辅助技术最终必将建立起统一的产品设计支撑体系。
4 结束语
数字化设计在现代产品开发中的应用日趋广泛, 摩托车数字化设计技术将随着先进技术的发展, 不断的完善, 将先进技术应用到摩托车产品开发中, 将提高新产品自主开发和技术创新能力, 缩短产品的开发周期, 加速产品更新换代。
摘要：数字化辅助设计技术将成为摩托车工业技术现代化的基础性技术, 同时数字化辅助推动摩托车设计流程的改变, 数字化、集成化、网络化、智能化正成为了摩托车设计模式的必然发展方向。
关键词：工业设计,数字化,逆向工程,3D打印
参考文献
新型全数字化管道焊机设计 第10篇
近年来,长输管道的建设发展迅速,其中,焊接电源的投入占较大的比重[1]。长输管道对不同的管径、壁厚,对不同的施工技术能力和不同施工单位有不同的要求。要求一台焊机必须能够满足多种焊接工艺,能够完成纤维素焊条焊和半自动自保护焊[2,3]。基于要求苛刻的管道焊接工艺,主电路采用IGBT逆变技术,控制电路采用高速信号处理器DSP开发研制了管道全数字逆变电机,实现了焊机的柔性化控制和多功能集成,满足管道焊接工艺的要求。
1 全数字化管道焊机硬件电路设计
数字化管道焊机硬件电路主要由主电路、控制电路、送丝电路、DSP控制部分组成。在硬件电路设计时充分考虑到硬件电路响应速度快,可靠性高的特点。硬件系统总体方案如图1所示。
1.1 主电路设计
主电路拓扑结构可分为推挽、全桥、半桥、单端和双端等几种形式。每一种结构各有其优缺
点,半桥逆变式电路所用开关管的数量只有全桥式逆变电路的一半,电路简单,同时,这种电路与全桥式相比,抗不平衡能力强,不会像全桥式由于两桥臂不对称而产生偏磁现象[4],因此在弧焊电源中常被采用,本文亦采用该形式。
设计的主电路主要由3部分构成,即输入整流滤波、逆变器和输出整流滤波。整流电路采用三相全控整流桥。电网输入50Hz,380V交流电,经大功率整流二极管整流,滤波成为平滑的540V直流电压,加到由功率开关管IGBT和两个电容器组成的逆变器上。逆变器电路完成功率的转换及隔离,是弧焊电源的重要部分,本系统采用目前较为常用的AC-DC-AC-DC的逆变模式,功率电子开关管IGBT在控制回路的作用下,周期性的开/关,把输入整流滤波电路产生的直流电压变换成频率为20kHz的交流方波,之后经中频变压器降压输出。中频变压器输出的交流电压经二极管二次整流、阻容二次滤波后变为直流电压60V输出,实现功率的转换,供给电弧。
1.2 主控电路设计
本焊接逆变电源的主控制电路是以PWM电路为核心,通过电流、电压负反馈闭环控制,实现输出电流、电压的调节,获得符合要求的外特性、动特性以及焊接时序控制。
1.2.1 PWM控制电路设计
PWM控制技术可以同时实现变频、变压、抑制谐波,本设计采用SILICON GENERAL生产的SG3526芯片作为PWM控制芯片。SG3526是高性能的脉宽调制器集成芯片,是带有软启动功能的PWM脉冲发生器集成电路。能够产生两路相位相差180°带死区的PWM信号来控制IGBT的关断时间,通过闭环控制PWM不同的占空比,实现输出电压、电流的调节。
基本工作原理如图2所示,其中给定电压Ug与反馈电压Uf分别接在误差放大器同反相输入端(SG3526的1,2 脚),经放大后,误差控制电压Uk加到比较器同相输入端,振荡器产生的锯齿波信号Us,加在比较器反相输入端。当Us大于Uk时,比较器输出高电平,反之输出低电平。这样,比较器输出的方波信号频率与锯齿波频率相同,
并且方波脉宽随Uk大小变化。该脉冲信号经过触发器分相后,产生两路相位相差180°的PWM信号(OUTA和OUTB),再经过晶体管组成的功率放大电路从13,16脚输出。
1.2.2 保护电路设计
管道焊接电源工作状况恶劣,对焊机工作的稳定性与可靠性提出了更好的要求。为此在主电路设计部分对过热保护电路、欠压保护电路以及过流保护电路进行了设计。
对于过热保护电路,其工作原理为:在安装IGBT模块的散热器上贴有常闭型热继电器,其动作温度为85℃。在正常工作条件下,继电器闭合,SG3526输出正常脉宽,当IGBT表面温度大于85℃时,继电器关断,输出一个高电位,SG3526输出脉冲被关断,IGBT截止,主电路停止输出,从而起到过热保护的目的。欠压保护电路主要由LF353、CD4043及其周围电阻电容组成,其工作原理是:将稳压电源输出的电源电压与基准电压比较,若电源电压低于一定值时,LF353输出低电平,从而触发CD4043的跳变,关断SG3526保护主电路。过流保护电路和欠压保护电路略有不同。IGBT 在短时间内有很强的过流能力,只有在 IGBT 出现长时间过流时,才要求保护电路动作,这就要求保护电路能滤除瞬时过流信号。过流信号由EXB841驱动电路产生,经过CD4098、CD4043处理后控制SG3526脉冲输出的有无。单稳态触发器作用就是增加一定的延时环节防止过流保护的误触发。
1.3DSP控制电路设计
根据管道焊接工艺特点要求,选择了美国德州仪器公司TI推出的TMS320LF240x系列数字信号处理器作为控制器,设计了该芯片的外围电路,构造了DSP最小系统。对A/D采样电路、D/A输出电路以及RS232串行通信接口、3.3~5V电平转换电路、JTAG仿真接口等电路进行了相关设计。其结构简图如图3所示。
1.4 送丝系统设计
本调速系统采用电压负反馈加电流补偿的控制结构。通过引入电压负反馈可以使控制系统控制的电机转速稳定在给定值上,电流补偿则可以使电机在负载转矩变化时稳定转速,使得送丝电机的特性较硬,负载变化时电枢电压可以得到相应的补偿。工作原理如图4所示。
1.5IGBT驱动电路
DSP输出的PWM信号是小于3.3V的脉冲信号,其驱动能力有限,不能直接用来作为驱动脉冲,必须经过功率放大。另外,从控制板到IGBT是强电与弱电的结合点,必须进行隔离。EXB841是日本电机公司生产的IGBT驱动模块,为单列直插式结构,采用高隔离电压光耦合器作为信号隔离。驱动电路由EXB841来实现对SG3526的两路驱动脉冲的隔离及其功率放大,并实现过流保护信号的提取。
2 全数字化管道焊机软件设计
系统软件设计采用模块化的设计思想,软件的任务可完成如下功能:1)实现4种不同焊接方式(一般手弧焊、纤维素手弧焊、药芯焊丝自保护焊、实芯焊丝CO2气体保护焊)的控制输出;2)实时准确给定参数和显示电压电流值;3)完成合理的焊接时序控制。程序主要包括主程序、初始化程序、A/D和D/A转换子程序、显示子程序、状态判断子程序、各个焊法子程序。应用模块化设计思想和方法进行焊接电源的设计和软件编程,可以调试适合不同用途和不同场合对焊接电源要求。
主程序的任务是监测焊接系统的状态(如等待焊接、进行焊接、参数输入等)调用各子程序完成相应的功能。主程序在焊接程序组成中处于管理层,用来控制焊机正常工作的整个过程,是协调焊机工作的部分。主程序框图如图5所示,药芯焊子程序如图6所示。
3 软件抗干扰设计
DSP用于控制焊接时,大量的干扰源会对焊接控制过程造成冲击,使系统不能正常运行。干扰可分为3种情况,一是数据采集的误差,二是控制状态的失灵,三是会造成程序计数器的混乱,即程序“跑飞”现象。针对这几种情况,除了在硬件上做好屏蔽、隔离等措施尽量减少干扰源之外,还要在软件上加以控制。
4 工艺实验及结论
实验采用钢管材质为X70等级管线钢,规格为1016mm×14.6mm,使用纤维素下向焊打底自保护药性焊丝电弧焊填充盖面,使用焊接工艺规范如表1所示。
采用以上焊接规范对管道焊接后,成形良好,焊接过程稳定,飞溅少,无咬边缺陷,电弧容易控制。
以管道焊接为平台的多功能数字化焊机能够输出理想的控制波形,实现了多功能,充分体现了数字化控制的灵活性与优越性。
参考文献
[1]薛龙,蒋力培,张卫义,等.基于国产焊接电源的管道成套焊接设备研制[J].焊接设备与材料,2006,35(2):39-41.
[2]李宪政.长输管线高效焊接技术及焊机特点[J].焊接技术,2000,12(Z1):34-36.
[3]李宪政.长输管线高效焊接技术及焊机特点[J].焊接技术,2000,12(21):34-36.
数字化智能电厂远程测控的设计 第11篇
【关键词】数字智能化；电厂；远程测控
【中图分类号】TM63 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）01—0083—01
一、引言
数字智能化电厂认识和定义从不同的角度出发有不同的认识，有不少商家认为具备总线技术的电厂就具备数字管理功能，同时也出现了数字化电厂的概念模型，目的是为了实现管控一体化。通过分散控制、信息管理、决策支持共同构成数字智能电厂。既然数字智能电厂已经实现高度的数字集成管理，那么就涉及信息的采集、传输和远程控制。因此职能电厂远程控制因该包含管理数字远程控制、生产过程远程控制以及现场设备远程控制。
二、现场设备远程测控以及生产过程的测控
1、现场设备测控
现场总线是现场设备信息交流的通道，设备与控制部分能够进行单向、双向、多点的数字交流，通过总线能够将通信、计算机以及控制技术和现场进行有效连接，作为控制的整体。同时在现场设备的远程测控中嵌入式技术可以有效利用。通过嵌入式技术将现场的仪表进行连接和监测，数字处理的结构能够通过总线与控制中心进行信息沟通，执行机构具备与远程控制设备之间的数字通信能力。在远程测控通信中采用双绞线和大量采用光纤，提供通信的抗干扰能力，提高系统的可靠性和抗干扰能力，总线和嵌入式在远侧测控中的运用，能减少远侧测控的信号通信节点，提高系统的整体性能和精度。此外总线通过预置方式大大减少传统作业工具的使用，提高系统整体安全性。
2、生产过程测控
本文采用西门子公司提供的基于数字技术的仪控系统，本系统的好处是综合成本低性能更稳定，组网比较灵活扩展性强，管理人员可以迅速的将智能电厂的设备接入总线远程测控网络中，不需重新建立传输统统，比较方便的实现远程测控。现场设备和仪表进入测控模块，采用协议设备制造商使用相同的功能，可以实现不同生产设备运行过程的测控。原则上测控和运行需要构建独立的网络系统，并且通过接口设备和下层控制系统之间建立联系，过程远程测控必须与智能电厂的容量相适应，测控协议采用IEEE802标准，以减少过程测控中网络建立的不可预料的问题。过程的测控网络构架采用集中和分散相结合的设计。
三、测控数据库的建立
电厂在运行过程中会产生大量的数据，对于测控的数据来说并不宜采用常规的关系数据，当然对所有生产的数据进行实施的测控是较为理想的方案，因此测控的数据需要包含以下信息：电厂在生产过程中历史和实时数据是集成的数据对象，需要建立比较有效的测控数据库，实现全长范围内测控资源的共享。测控的数据因该有统一的标准，对各种设备需要测控的频率、精度以及安全级别都要显现。此外还要对电厂二次设备测控，对于数据要求不能进行压缩，以便提高准确性。测控数据具有实施查询和分析的功能，能够及时反映测控的状态。
四、设计原则和网络结构
（一）设计原则
1、实用性和先进性原则。远侧测控随着网络技术迅速发展，新的设备不断涌现，测控的技术和标准也在不断扩大，外部总线的选择要跟进网络信息的发展，将测控的应用建立在较高的层次之上，以适应今后的发展。充分考虑硬件的先进性和网络构架的科学性，选用的硬件基本上采用技术领先的IBM等，充分保证电厂设备以及技术要求。在现场测控网络设计只能够要考虑一用和实用性。
2、可靠性和安全性。系统的运行安全是整个测控建设的基础，各级网络因该具有监督和刮泥的能够，要从分考虑测控设备和线路的冗余，方便线路更换和扩充，确保测控数据正确传输。
（二）网络和总线结构
电厂的试验项目种类繁多，测试设备多种多样，采用的总线、接口标准也各不相同，必须合理的将这些设备通过网络的形式组织起来，形成可靠、实用的适合于试验场应用的测试网络。网络化测控系统结构属于网络应用体系结构的范畴。电厂远侧测控不仅需要反映了网络通信方面的结构恃性，并且反映出含计算机的测控网络系统中，综合信息采集、处理、存储、传输和控制的重要特征，更要反映网络应用系统的结构特征。
本设计采用总线功能的网络测控，现场总线控制系统是以现场总线为基础的开放式、全数字式控制系统，它作为智能设备的联系纽带，把挂在总线上，作为网络节点的智能设备连接为网络系统，并进一步构成自动化系统，实现基本控制、补偿计算、参数修改、报警、监控、优化及控管一体化的综合自动化功能。其总线测控由3层网络组成，最后一层为低速现场总线Fields H1连成的控制网络CNET，中间的一层为高速现场总线Fields H2连成的系统网络SNET，最上一层为普通管理网络MNET。最低层的H1现场总线连接着各类现场智能仪表，包括压力变送器、温度变送器、各种测量仪表及调节阀等。低速现场总线Fields H1通过耦合器连到高速现场总线Fields H2作为H2总线的一个节点。XCFCS进行管理和运行控制的工程师站和操作站作为H2总线的节点，连接到FCS的H2总线上。此外，FCS还通过网关接到上层管理网上，把工业现场的各种参数、数据传送到上级管理网络，为管理层决策提供第一手资料，从而实现管控一体化。
五、系统的整体实现
系统主要分为远程系统和现场系统，远程系统即客户端系统主要是完成数据的采集并向服务器发送数据功能，现场系统主要用于电厂信息收集集中，并完成性能分析及远程发布功能。远程系统可以放在监控站中，现场系统主要放控制中心。远程需要建立采集和信息两个部分，为了不干扰电厂实时运行，确保电厂安全并有效运行，数据采集和发送建立在SIS外部，采集可以从电厂数据库中获得。获得信息通过总线进行文件信息交流，发送指令读取信息并发送远程断。现场部分有执行和数据两个部分组成，数据包含现场传输的实时数据，执行数据包含接受和转换命令。
总结本系统主要采用有线测控方式，以内部总线和外部总线技术为基础，通过总线构建三层测控结构，包含低速现场总线、高速总线、普通管理网络构成，此外还建立测控数据库，通过与SIS外部挂接方法，一方面可以利用SIS系统内部的数据，另一方面又可以丰富SIS内部数据。
参考文献
[1]胡金杭，黄德炼.应用于过程控制的温度控制系统的设计与实现[J].工业控制计算机，2010年10期
[2]冯德刚.三维数字化管理信息系统在电厂中的应用[J].企业应用示范.2006，（6）
[3]侯子良，潘钢.建设数字化电厂示范工程加快火电厂信息化进程[J].电力自动化，2005，38
[4]李波朱汉卫，数字电厂IT解决方案[J].2004（05）
当代数字化机械设计技术分析 第12篇
关键词：数字化,机械设计,技术分析
1 数字化机械设计技术的现状
在20世纪50年代, 出现了数控机床, 随后伴着微型计算机的产生和发展, 数控机床结合计算机技术的运用其技术得到广泛的应用和提高。紧接着, 数控三坐标测灵和工业机器人与数控机床一起成为了重要的数字化加工、测量和操作的装备。20世纪90年代, 数字化更加突出其信息海量化和仿生的特性, 其功能和作用越来越强大。因此随着数字化机械技术在当代作用越来越突出, 合理运用机械设计技术十分有必要, 这项技术将极大的促进了产业化效率的提高。
2 数字化机械设计技术的应用的背景
在经济全球化趋势进一步加强, 国际市场的开放的促使下, 传统的机械设计方法已经不能满足当前生产的需要, 只有根据当前飞速发展的市场的需求来设计满足不同用户需要的机械产品才能够使机械制造企业在激烈的市场竞争中保持优势。
数字化设计技术在当代机械的设计过程中, 数字化是最基本也是最常用的一种设计方法。数字化设计技术是通过数字建模来完成初期的设计, 并在计算机上进行运行调试, 以改善自身的不足之处。在设计中是从机械产品的整个生命周期来考虑, 因此这种设计方法能够实现资源配置的最优化, 设计效率相对较为可行。
3 当代数字化机械设计发展的趋势
当代数字化机械设计的发展趋势随着经济全球化和科学技术飞速发展带来的知识经济时代的到来, 这促使未来的机械设计技术, 主要表现在以下几个方面: (1) 新型化;随着市场需求的不断扩大和变化莫测, 这就要求数字化机械设计必须要实现新型化。这样才能够确保设计出来的新型产品能够被市场所接受。 (2) 环保化;当今社会资源、环境、人口之间的矛盾越来越严重, 特别是环境问题与日剧增, 这一问题对我们的社会和当前我们的生存与发展造成严重威胁。环保化是当代制造业最可行最科学化的一种模式。这样就能实现科技与环境的又好又快发展。 (3) 当今社会科技日新月异, 各种新技术层出不穷, 在这样异常激烈的市场竞争中, 必须不断革新生产方式、降低费用、提高个别劳动生产率, 这些也是当前数字化机械设计的一种发展趋势和前景。有以下几点趋势:1) 机械制造信息的数字化, 将促进传统化有纸化设计向无纸化设计的发展。2) 利用互联网进行企业并行工程改革, 通过互联网在企业内部和外部建立新型的概念化企业, 将会颠覆以往的实体企业的观念, 并且实现资源的进一步优化和高效利用, 并且实现数字化机械设计和互联网的联合。3) 利用新型数字化机械设计的产品和传统产品有利结合, 开发出新产品, 而这一新产品无论是从整个国民生产工业生产还是到人民的日常生活都是极有创造性的并且也将进一步被利用。在新型化数字化机械产品的生产中, 这一产品比其他同类产品在市场竞争中的竞争力更强, 更加适合和适应市场的需要, 从而能创造出较高的经济、社会及环境效益。实现资源优化配置, 经济进一步又好又快发展。
4 当代数字化设计技术实现的目标及发展前景
(1) 实现数字化机械设计的新型化必须利用当今互联网技术飞速发展和创新的结果例如最新的CAD技术, 这一技术在一方面促进了机械设计技术过程的数字化, 还为产品的概念化和实物化有机结合创造了条件, 为机械产品设计过程中所遇到的问题和困难提供了可靠的解决办法, 以至于制造商可以灵活的改变制造计划和设计, 进一步提高了了机械设计在各个环节所需要的时间, 效率也要比从前大大提高, 这一趋势从各个环节和各个方面为产品的质量保驾护航。 (2) 目的性的为了大大提高机械产品的整体性能和比之前传统机械产品不同的的更高水平, 我们将在数字化机械设计中的每个阶段每个环节都将和和联网技术相结合为其服务于设计、生产和销售的各个环。 (3) 新型数字化机械设计技术的发展在不久的将来会和社会生活中的其他领域相结合, 会进一步发展到农业、工业制造业、第三产业等行业中去并与之有机结合, 这一创新不仅对社会带来更多地发展, 并且在一步一步地自我革新, 将理论和实践进一步结合。利用分析与综合, 实现数字化机械设计的整体化。实现社会、人类、资源相互融洽的科学发展和可持续发展, 未来数字化制造是设计和制造一体的, 如图1所示。 (4) 提倡环保理念, 新型数字化机械设计必须要同环境保护、资源的合理利用、新能源的开发以及固有能源清洁化相结合。因此机械设计者必须从每个环节都要考虑到环境和资源因素, 不能因为科技的快速发展造成环境的破坏和自愿的而浪费, 这也是数字化机械设计必须遵循的原则。
参考文献