集成节能技术范文（精选10篇）
集成节能技术 第1篇
小集油田是典型的断块油田, 油田区块零散, 各区块、各油层原油物性差异较大。目前, 小集油田经过40多年的开发, 综合含水高达88.2%, 已经进入高含水开发后期, 地面工艺适应性差, 生产设施腐蚀老化严重, 系统能耗和生产成本逐年攀升, 油田开发和生产经营受到了严峻挑战。
小集油田注水、集输、机采等主要生产设备141台, 装机总功率17 176 k W, 其中:注水泵34台, 总装机功率5 580 kW, 2009年注水耗电2 331.8×104kWh, 注水单耗平均为9.18 kWh/m3, 系统效率为52.1%;输油、掺水泵10台, 总装机功率579kW, 其中, 掺水系统2009年生产累计耗电量75.3×104kWh;各种加热炉5台, 总装机功率6 060 kW, 集输系统2009年生产累计耗气量约3.84×104m3 (标况) , 掺水单耗平均为2.33 k Wh/m3;抽油机48台, 总装机功率2 115 k W, 电泵44台, 总装机功率2 842 kW, 2009年机采耗电2796.3×104kWh, 机采产液单耗为14.9 kWh/m3, 系统平均效率为29%。2009年小集油田共消耗各种能源18 000 t标准煤, 能源消耗以电力、天然气为主。
1 小集油田存在的主要问题
随着油田进入高含水开发期, 油井的产液性质发生了较大改变, 而油田依然沿用开发初期 (低含水期) 的双管掺水、单管加热集油工艺和生产方式, 不能适应油田高含水开发期生产需要, 地面系统存在着高成本、高能耗、腐蚀老化严重、安全环保隐患大等问题, 给油田生产经营、安全环保和可持续发展带来了严重挑战。地面系统存在的问题主要表现在以下几方面:
1) 机采系统配套不合理, 生产载荷大、周期短、能耗高。小集油田属于稠油油田, 油井具有原油物性差、液面深等特点, 地层日产液量低于10 m3的抽油机井23口, 平均单井日产液5.44 m3, 平均日产油2.7 t, 平均泵效27.5%。泵挂深 (2 140.3 m) 造成生产载荷大, 平均能耗高达311 kWh/d。同时, 电泵井电机功率偏高, 能耗相对较高。
2) 地面系统复杂庞大, 能耗高。地面布局采用三级布站方式, 布站级数多, 单井工艺流程长, 并且油井采用双管掺水集输流程, 地面系统复杂庞大, 造成了系统效率低、能耗高、运行成本高。特别是采用双管掺热水集油工艺, 掺水系统年掺水量36.5×104m3, 年耗电75.3×104kWh。
3) 集输系统设施腐蚀老化严重, 系统安全、环保隐患大。小集油田经过40多年的开发, 地处农田、村庄, 地面系统主要设备及管网经过多年的运行已进入更新维护高峰期, 同时, 由于地面系统运行时间长, 油井产出液中污水矿化度高, 且含有H2S等, 已建地面系统腐蚀老化、结垢严重, 管道每月平均漏失率高达0.3次/km, 严重影响油井的正常生产。
4) 注水系统庞大、输送环节多, 能耗损失严重。小集油田注水系统采用注水泵站—配水间—注水单井的布站模式, 由于输送过程中流程长、环节多, 存在配水间节流、长距离管道摩阻较大等问题。同时, 由于该油田污水矿化度较高, 管网普遍存在结垢现象。据统计, 该油田结垢比较严重的注水管道有17条14.7 km, 这些结垢的注水管道实际管损达到了2.2 MPa, 是正常管损的11倍, 使注水站泵压平均上升了2.0 MPa, 每年多耗电量92.0×104kWh。
5) 电力系统设备老化, 线径不合理, 导致损耗大, 不利于安全经济运行。小集油田电力线路目前有9个生产线路分支运行时间长, 线路上的导线、绝缘子、跌落熔断器、避雷器、开关等老化严重, 故障停电次数每年持续增长, 多次发生停电故障, 严重影响了该地区的油井生产;且因导线线径细, 线路接点处虚接氧化严重, 导致损耗大, 不利于安全经济运行。共有S7及以下非节能型变压器44台, 其中抽油机用非节能型14台, 电泵井用非节能型30台。
2 节能技术在小集油田中的应用
技术方案:规模推广成熟的节能新工艺、新技术、新设备、新材料, 降低小集油田的系统能耗, 节约成本, 提高油田的整体开发效益。
1) 机采系统:应用小功率电泵电动机技术、复式永磁电动机节能型抽油机, 降低机采系统的能耗。
2) 供注水系统:应用注水井智能调控、泵到泵输送、管道射流除垢等技术, 优化简化供注水工艺。
3) 集输系统:应用软件计量技术、单管常温输送、一体化就地切水回掺等技术, 优化简化集油工艺。
4) 电力系统:应用ETAP软件的潮流计算实施供配电线路改造、配套节能变压器、节能控制柜, 改善供配电系统的运行状况, 降低系统能耗。
2.1 降低机采系统能耗
2.1.1 小功率电泵电动机节能技术
针对电泵机组能耗高的问题, 为了充分利用电动机的额定负载能力, 减少功率损耗, 研发了37.5kWh低功率节能电泵, 主要是对电泵叶轮加工技术进行改进:
1) 叶导轮宽流道设计及优化泵型:由于黏度的影响会使泵的效率降低是离心泵的固有特性, 作为弥补, 宽流道设计是较好的选择。
2) 叶导轮水利角度的优化改进:可在相同排量的条件下, 提高扬程, 降低单级叶轮功率消耗, 客观上表现为摩擦阻力的减小。
技术改进使单片叶轮的扬程由5 m提高到6.3m, 在满足扬程要求的前提下, 具有单节潜油电动机长度缩短 (2～5 m) 、配套电动机功率减小 (37.5 kW) 、电动机外径缩小 (116 mm、118 mm降至107 mm、114 mm) 等优点。同时小功率电动机的额定电流较低, 电动机运行电流低, 电缆电流也随之下降, 可适当减小电缆截面积, 既能保证机组的长期安全运行, 又可以降低电缆采购成本。
2.1.2 复式永磁电动机抽油机
该抽油机应用了稀土永磁同步电动机的尖端技术, 及永磁同步电动机专用变频控制装置, 甩掉了传统游梁式抽油机的减速、换向等复杂的机械系统, 冲速降低为1～3 min-1, 冲程可达到7 m以上 (在规定范围内冲程、冲速无级可调) , 具有结构简单、提效增液、易操作、免维护、高效节能等良好性能。
2.2 降低供注水系统的能耗
2.2.1 注水井智能控制技术
注水井智能控制技术是在注水井井口进行信息采集、数据计算、自动控制一体化的技术研究, 注水井上的工作参数通过无线GPRS通信方式将其传送到数据处理点 (中心监控室) 。数据处理点对采集点传送的数据, 通过单井工况监测、液量自动计量及分析优化软件, 实现实时生产井数据管理、注水井工况诊断、注水井工况宏观管理与评价决策。实现了注水井就地自动控制和远程调控, 日注水流量控制在日配注量±3%以内。通过该技术的应用, 对现有的注水工艺进行优化简化, 注水系统采用了注水站→配水间→水井的二级布站工艺, 简化优化后, 采用了注水泵站→注水井的工艺模式, 取消了配水间, 注水系统管网大幅缩减, 平均减少了41%。
2.2.2 管道射流除垢技术
管道射流除垢技术是以水为介质, 通过专用设备系统使水生产多束、多角度、强度各异的高压水射流, 对被清洗设备内结垢和附着物以及堵塞物进行彻底的切削、破碎、挤压、冲刷, 达到完全清洗的目的。油田注水系统输送的介质为地层采出的污水, 矿化度较高, 造成注水管道结垢严重, 管道内径缩小、输送摩阻增大、输送能力下降, 从而增加了注水泵站的外输压力, 造成电能的浪费。
针对小集油田注水管道垢质坚硬、通径狭小的困难, 试验推广“射流除垢”工艺, 有效地解决了水质的二次污染问题, 除垢管道平均压损由除垢前的1.9 MPa降至0.5 MPa, 消除了污水在输送过程中的二次污染。
2.2.3 泵到泵输送工艺
针对供水工艺流程环节较多、流程长、能耗高, 存在二次污染等问题, 大港油田优化形成了泵到泵供水工艺技术, 取消了接收水罐、喂水泵工艺, 缩短了供水工艺流程。
2.3 集成应用集输系统优化简化配套技术, 实现节能降耗
2.3.1 油井生产信息采集与处理技术
长期以来, 油井计量方式决定了地面集油系统的工艺流程和井站布局形式, 大港油田一直沿用传统的分离器量油技术, 这就决定了地面集输系统的三级布站模式, 要实现地面工艺的优化简化, 撤消计量站、配水站, 解决油水井的计量是关键。为此, 大港油田通过多年的技术攻关与现场试验, 在抽油机井、螺杆泵井、电泵井和自喷井的在线远传计量方面获得了突破。同时, 在解决注水井的井口计量问题上也获得了成功, 解决了系统优化简化的瓶颈技术, 为撤消计量站奠定了基础。
1) 抽油机井生产信息采集与处理技术
抽油机井生产信息采集与处理技术主要是依据抽油机深井泵工作状态与油井产液量变化关系, 即把有杆泵抽油系统视为一个复杂的振动系统, 该系统在一定的边界条件和一定的初始条件 (如周期条件) 下, 对外部激励 (地面功图) 产生影响 (泵功图) 。然后对此泵功图进行分析, 确定泵的有效冲程、泵漏失、充满程度、气影响等, 计算泵排量, 进而求出地面折算有效排量[1]。
通过对功图法量油技术的计算模型和现场56口试验井进行对照分析, 发现功图计算公式中的边界条件将直接影响软件计量误差, 对其进行了改进和完善, 充分考虑有效冲程、泵漏失、冲满程度、气体影响、原油物性、井身结构、泵挂深度等因素, 现场试验的计量相对误差达到了10%以内。
2) 电泵井生产信息采集与处理技术
在利用功图法计量的平台上, 采用压差法进行液量计算, 解决了电泵井在线计量的瓶颈问题。主要是根据动态参数:嘴前压力P1 (油压) 、嘴后压力P2 (回压) , 三相电流I1、I2、I3, 电压U和功率因数cosφ;静态参数:油嘴直径d、生产气液比Rs;利用多相流油嘴节流模型, 电泵、电缆能耗模型, 配合举升数学模型加以修正和拟合, 计算出电泵井的混合流体流量, 再用流量标定系数k计算得到电泵井井口折算体积流量。在10口电泵井上进行的现场试验取得了成功, 现场试验表明, 其误差在5%以内, 达到了现场生产的计量精度要求。
3) 螺杆泵井生产信息采集与处理技术
在开展螺杆泵井的远传在线计量技术研究时, 国内外也没有可借鉴的成熟技术, 通过采用容积法计量技术成功解决了这一技术瓶颈, 从而扫清了油井计量问题的最后一个障碍。主要是根据动态参数:转速S, 三相电流I1、I2、I3, 电压U, 功率因素cosφ, 扭矩M, 载荷P;静态参数:生产气液比Rs;利用力学计算数学模型和功耗计算数学模型拟合, 计算出螺杆泵井的地面标准状况下的产液量。在西一转的2口螺杆泵井上进行了试验, 试验表明其计量误差在5%以内, 达到了现场计量的技术指标要求。
4) 油井生产信息采集与处理系统的功能拓展
针对油井生产信息采集与处理系统功能的单一性, 为了方便油井生产动态分析和油井的实时监控, 在该系统平台上又拓展了新型单井远程在线计量系统的功能, 并与油田现有网络平台对接, 实现数据资源共享。远程计量软件功能拓展后, 通过客户端平台, 实现了油井的远程生产参数 (电压、电流、功率、电量、载荷、冲速、冲程、井口压力、开停井时间) 的监控、查询、检索、统计、分析以及故障报警等, 形成了较为完整的在线远程计量信息系统管理平台。
通过该技术的应用, 集油系统突破了传统的布站模式, 取消了计量站, 减少了一级布站, 优化了地面布局, 采用一级、一级半或二级布站, 达到了简化集输工艺流程、降低工程改造投资以及减少土地占用量的目的。
2.3.2 油井单管常温输送技术
单管常温集输技术就是利用油井自身的能量和温度, 通过应用特殊管材、加药降黏, 采用串接、T接、树状、环状工艺流程, 以及通过延伸集输干线缩短单井管道长度, 来实现油井在常温[2]不加热的情况下保证油井正常集输的一项工艺技术。结合流变性研究, 通过对单井含水油流变性分析及单井集输界限的优化研究, 掌握了高凝中低黏、高凝高黏、高凝稠油、低凝稠油以及低凝高黏、低凝中低黏原油的流动特性, 确定了油田各类典型井实施停掺不加热集输技术界限, 为现场实施集输系统工艺优化简化提供了科学依据。
2.4 配套节能变压器、节能控制柜降低电力系统损耗
2.4.1 电力线路经济运行及基于ETAP软件的潮流计算
电力线路上的电阻要消耗电能, 线路截面越大, 线路电阻越小, 消耗的电能也就越小, 但线路的投资会增加, 因此要综合考虑经济效益, 确定合理的经济电流密度。通过潮流计算, 找出所有线路的电流密度, 对达不到经济电流密度的线路通过增大截面积、调整负荷、无功补偿等措施, 使线路达到经济运行水平。通过ETAP电力分析软件可以为判断、分析变压器、电力线路的经济运行、无功补偿的优化配置提供依据, 在目前线路投资和电价水平下, 经济电流密度范围确定为 (0.3～0.6) A/mm2。
2.4.2 电力变压器经济运行
S11型变压器是新型的节能变压器, 是目前国内经济技术指标先进的油浸式变压嚣。它与同容量的S7型变压器相比, 具有空载损耗少、负载损耗小和空载电流百分比小等优点, 是目前应用较为广泛、技术成熟的节能变压器, 主要表现在:其空载损耗和负载损耗相比SJ、SL型变压器大大降低, 经济负载系数也有所下降, S11系列变压器是目前油田在用变压器中最节能的变压器, 其空载损耗比SJ下降60%以上, 负载损耗比SJ下降30%左右;S11系列变压器为免维护产品, 日常维护费用大大降低。
2.4.3 节能型标准化控制柜
地面系统优化简化实施后, 每口油井需要增加1台计量远传柜, 而小集油田原有的油井统一安装了1台专用电力计量柜, 加上原来的抽油机启动柜, 每口油井需配备3台柜子。出于防盗的需要, 这3台柜子都需要装到固定的石板房中, 为此不仅造成石板房中空间狭小、拥挤, 无法正常检查和维修, 而且计量、保护用元器件重复, 电缆加长, 自身损耗也非常大。鉴于这种情况, 大港油田开发研制了集以上3种柜子功能为一体的多功能标准化控制柜, 不仅解决了石板房内空间狭小问题, 而且由于元器件经过简化和优化, 自身损耗也减少。同时该多功能启动柜根据电力计量结果内置了低压补偿电容, 达到了节能的目的。根据现场检测, 每台控制柜可节电12 kWh/d。
3 实施效果
3.1 机采系统
1) 通过5口井应用小功率电泵电动机技术, 电动机功率从53.8 kW下降到37.5 k W, 日耗电从5807 kWh下降到5 035 kWh, 日节电772 kWh。年累计节电33.3×104kWh, 节约电费24万元 (电费按0.72元/kWh计算) 。
2) 将10台游梁抽油机更换为复式永磁电动机抽油机。日节电479 kWh, 综合节电率达18.8%, 年节电16.8×104kWh, 节约电费12.07万元。
3.2 供注水系统
1) 应用注水井智能调控技术, 对小集油田注水系统进行优化简化, 撤销配水间, 缩短注水管道, 降低管损。项目实施后, 各类注水管道总长度减少11.1 km, 总长度减少40%, 减少配水间8座, 注水管网减小沿程压力损失1.05 MPa, 年减少耗电量82.4×104kWh, 注水单耗降低0.23 kWh/m3, 管网效率提高3%, 系统效率提高2%, 减少工程维护、改造投资488.2万元。
2) 实施小一污泵到泵改造, 将小一污供水泵→小一注1 000 m3储水罐→各泵房的工艺简化为喂水泵→注水泵直接供水, 年节电37.5×104kWh, 节约费用27万元。同时, 改造后消除了注水储罐对水质的二次污染, 污水的含油与悬浮物指标明显降低。
3) 应用管道射流除垢技术, 对小集油田30条注水管道 (25.3 km) 进行除垢, 除垢管道平均压损由除垢前的1.9 MPa降至0.5 MPa, 年减少耗电量92×104k Wh, 同时, 降低了污水在输送过程中的二次污染。
3.3 集输系统
1) 通过应用油井软件计量技术, 对小集油田集输系统优化调整, 撤销计量站, 缩短集输流程。实施后, 单井集油管道缩短11 160 m, 油井回压平均降低0.05 MPa;年减少耗电量5.5×104 k Wh, 节约电费4.0万元, 减少工程维护及改造投资549.6万元。
2) 通过采用就地切水、就地回掺及油井串接、T接技术后, 降低油井井口回压, 掺水管道缩短15340 m, 停运掺水系统管道1 900 m, 油井掺水量由原880 m3/d降至520 m3/d, 减少了360 m3/d, 年节约掺水运行费用8.9万元。关停20 kW电加热装置3台, 年节约电费43.2×104kWh, 节约资金31.1万元。同时, 降低了小一联三相分离器处理量, 避免小一联掺水系统的循环往复输送, 小一联合站年减少加药量3.2 t, 年节约药剂费3.2万元。
3) 采用单管常温输送技术, 配套油井串、T接技术, 年减少耗电量2.9×104kWh, 节约电费2.1万元。
4) 管网漏失次数明显降低, 减少管网维护及污染赔偿费用12万元。
3.4 电力系统
1) 供配电线路改造:对小集油田9条生产分支进行改造, 新建6 kV分支线路6 km, 新建200kVA箱式变21座, 电容台3座。完善5组高压电容器1 500 kvar, 1813线路功率因数由0.85提高到0.93, 1817线路功率因数由0.87提高到0.92, 1812线路功率因数由0.9提高到0.93, 日节电1 000kWh, 年节电36×104kWh。同时解决了分支老化等运行隐患, 提高了整体运行安全性和可靠性。
2) 配电变压器改造:共计改造变压器44台。日降低空载损耗9 580 kWh, 年可节电42.2×104kWh, 折合电费30.4万元。小集油田所有电力变压器全部更新为节能型变压器, 有效地保证了油井的节能与安全运行, 减少了变压器损耗与线路损耗。
3) 配套节能控制柜:共计安装节能控制柜13台。日节电611 kWh, 年节电22×104kWh, 折合电费15.9万元;同时, 低冲速稠油井在调参、降电量、延周期上取得了较好的效果。
通过以上节能技术的集成应用, 小集油田的综合能耗大幅降低。项目实施后预计年节电413.8×104kWh, 节约原油损耗104.3 t。节能改造后单位综合能耗比改造前减少了1 530.0 t标准煤, 降低了8.5%。
4 取得的经验与认识
4.1 工艺的优化简化是实现“双高”油田节能降耗的基础
小集油田是典型的“双高”油田, 通过小集油田的地面优化简化, 地面建设规模大幅度降低, 地面管网减少50%以上, 撤销了计量站, 减停部分掺水, 缩短油水管网和工艺流程, 这不仅降低了生产运行成本和系统运行维护费用, 而且节约了工程建设投资, 节能降耗效果显著。
4.2 集成应用新工艺、新技术、新设备、新材料是节能降耗的关键
工艺的不适应、设备的老化是造成小集油田运行能耗高的主要因素, 解决问题的关键是要充分依靠技术的进步, 集成应用发挥新工艺、新技术、新设备、新材料的节能降耗作用, 从而大幅度降低油田的能耗。
4.3 整体规划、统筹兼顾是提高节能降耗效果的有效举措
节能降耗是涉及多系统、多环节的庞大工程, 要从油田“高产稳产”向“清洁、节能、可持续”转变, 做到油田生产当前与长远相结合, 地上与地下相结合, 技术与管理相结合。油气生产过程包括采油、供注水、集输、处理、供配电等, 涵盖油藏工程、采油工程、地面工程, 要实现油田的高效低耗生产, 重点是要优化生产工艺, 加强过程控制, 实现整体优化。油藏工程系统在控制无效低效注采循环的同时, 要兼顾地面系统的优化简化和机采系统提高举升效率的需要;采油工程系统在提高机采效率过程中, 要服从油藏系统控液挖潜的需要;地面工程系统在控制设施规模、提高运行效率的过程中, 要充分考虑其他两个系统的承受能力, 统筹兼顾, 实现整个油田的高效低耗生产。
参考文献
[1]史明义, 项勇, 邹晓燕, 等.功图法量油技术在大港油田的研究与应用[J], 石油规划设计, 2006 (3) :9-12.
老树新花 技术集成 第2篇
就在贝塞麦转炉炼钢法问世后不到十年，炼钢技术方面出现一颗耀眼的新星。1864年，英国籍德国人西门子(K．W．Siemens)发明了“平炉炼钢法”。这种方法是在原有的炒钢反射炉的基础上，加用了蓄热室，使燃气和空气先预热到高温，然后入反射炉燃烧，燃料的燃烧热和预热空气与燃气中含有的物理热相叠加，就使炉温提高到1600℃以上，炉料可熔化成液态钢水，再经造渣、精炼等操作，可炼成质量很高的液态钢。
平炉炼钢盛极一时
同年，法国工程师马丁又在这种炉中搭配废钢，这就更扩大了原料来源，这种炼钢方法也称“西门子一马丁炉炼钢法”，因为这种炉子形状如同一间小平房，在中国一般称为“平炉炼钢”。平炉炼钢对原料要求不高，矿石、生铁、废钢均可搭配入炉；炉衬可用碱性耐火材料，也可用酸性耐火材料，但用酸性炉衬要求原料含硫、磷低，所以很少使用。碱性平炉可从容造渣、甚至可多次放渣脱去杂质、钢液化学成分也较容易控制；炉容积可以造得很大，小炉子可数吨、数十吨，大炉子可达千吨；而且，由于炉中燃气是从钢液表面掠过，并不像转炉中那样直接穿过钢液，所以有害气体(氮、氢等)含量较少，精炼过程中，还可进一步脱去气体，减少于钢材脆裂的倾向；虽然每炉冶炼时间长达数小时或更多，但就产量、质量，成本各项指标上衡量得失，还是远胜于转炉炼钢。此法一出，便以强大的竞争力向全世界推广，将转炉炼钢法挤出市场，除了有特殊原料条件(如法国、比利时等)或有特殊用途(如铸造厂中小型转炉)。新建大型炼钢厂多是采用平炉炼钢。1888年法国埃鲁发明了电炉炼钢法，但由于电能消耗大，成本高，只宜用在高质量钢和高合金钢等生产，也无法与平炉炼钢竞争。直到20世纪中叶，近百年间，全世界80％的钢都是产自平炉，可谓盛极一时。
技术嫁接技术集成
说来有趣，蓄热室是炼钢业向玻璃制造业学习的成果，也可称之为“技术嫁接，技术集成”。“蓄热室”是一个内部砌有格子砖的小室，高温气流通过时，便将其格子砖加热，颇似中国北方农家火炕。再通人冷风时，冷风接受格子砖加热，变成热风，即可增加燃烧后的温度，这种原理早在高炉热风炉上有所应用。1856年，西门子取得蓄热室专利。他是利用玻璃熔化炉的废气通过蓄热室，提高了燃气入炉前的温度。不需再用燃烧加热热风炉，即可取得很高炉温。这一发明使玻璃生产成本大幅降低，并便于生产大块平板玻璃。此技术随即被引用于炼钢平炉，就形成新的炼钢技术。1862年西门子当选为英国皇家学会会员，1877年荣任英国钢铁学会主席。
从这个事例中可见新技术与老技术的继承发展的关系，各行各业之间技术集成相互渗透的关系。反射炉炒钢古已有之，在中国自东汉时即普遍使用，有近2000年的历史。在欧洲也沿用数百年之久。一旦加入了“蓄热室”这一新设施，顿使面目一新，在炼钢界独领风骚近百年。可谓“老树新花”。20世纪50年代崛起的氧气炼钢也是在被冷落了百年之久的“吹炉”(转炉)技术中，引进使用氧气吹炼，从而焕发青春，成为炼钢技术主流。
氧气顶吹风靡全球
早在1855年贝塞麦就设想使用氧气吹炼铁水，使之脱碳成钢。他也曾设想从炉子上部插入管子，导人空气或氧气以便吹炼，酷似现代“顶吹”。然而19世纪中叶，制氧技术还很幼稚，不能制出大量氧气，所以贝塞麦只能从原理上推论设想而已。事隔80年，20世纪30年代，工业制氧技术已趋成熟，有些科学家又开始从事氧气炼钢的开发研究，其中最著名的是德国工业大学的杜尔教授，他发表了实验室研究论文，但第二次世界大战打断了研究进程，杜尔先生逃避到瑞士。1945年，他在瑞士用一个小转炉试验用氧气炼钢成功。战后重建被“二战”破坏的基础设施急需大量钢材，钢价飞涨。寻求新的快速炼钢方法成为热门课题，杜尔被奥地利钢铁公司请去进行氧气炼钢开发研究。1952年，杜尔不负众望，在奥地利的林茨一多纳维茨钢厂建成30吨顶吹氧气转炉，后来就用这两个地名的字头命名称之为“L－D炼钢法”。此法原理并不复杂，使用一根双层套管，两管之间有循环冷却水，中空内管可通高压氧气流。吹炼时，管子垂直向下深入炉中，高压气流冲向罐状容器(炼钢炉)中铁水，使铁水中的杂质，硅、锰、磷、碳等迅速氧化，此时，氧化所产生的热量使钢液温度急剧上升，待钢水的成分和温度达到合适要求时，可加入脱氧剂及合金料调节钢水达到所需标准即可出钢。每炉吹炼的时间仅15～20分钟，即使连加料、出钢、补炉等辅助操作一般不超过一小时，而且不需外加燃料。早期炉容数十吨，后来发展为数百吨。年产数百万吨的钢厂也只需3～4个炼钢炉，炼钢厂的基建资金和建设时间大为节省，如此多快好省的技术当然应该不胫而走，风靡全球。
建筑节能与结构一体化技术集成研究 第3篇
我国正处于城镇化高速发展阶段, 在当前和今后10年间无疑是建筑业发展的鼎盛时期, 也是建筑节能大发展的历史机遇期, 同时也是墙体保温技术发展的黄金时期。目前, 在我国新建建筑及既有建筑节能改造的墙体保温市场中, 外墙外保温技术占据着绝对优势, 它为我国建筑节能事业的发展起到了非常重要的作用。但目前外墙外保温市场存在生产企业规模小、技术水平低, 价格竞争失衡、工程监管不到位等问题, 致使外墙外保温工程开裂、脱落、火灾等问题时有发生, 工程质量存在诸多安全隐患。发展建筑节能与结构一体化技术, 不仅能丰富建筑结构体系, 确保建筑节能工程质量与消防安全, 更重要的是有效解决了保温系统与建筑墙体同寿命的关键问题, 对于推动建筑节能和发展绿色建筑工作健康发展具有十分重要意义。
2009年下半年, 山东省建设发展研究院受山东省住房和城乡建设厅委托, 正式启动了山东省建筑节能与结构一体化技术集成研究的重大课题, 一是组织开展了大量的前期调研论证工作, 通过多次技术论证和理论分析, 初步确定了建筑节能与结构一体化技术课题研究思路;二是为全面了解和掌握各类一体化技术的性能特点和推广应用情况, 课题研究分为五个小组对省内外一体化技术进行了广泛的现场考察和调研, 初步筛选了十五项一体化技术作为我省的研究开发对象;三是在考察调研的基础上, 全面分析各类一体化技术产品的性能特点和生产应用中存在的问题, 先后多次召开了专家论证会, 研究确定了各类一体化技术产品的性能指标要求和研究开发重点;四是采取以企业为主导、科研院所为依托的产学研相结合的形式, 针对不同类型和亟待解决的技术问题, 采取灵活多样的合作研发模式, 通过产业化生产、试点示范工程建设和配备完善的检测试验手段等方式对关键技术进行重点攻关研究;五是针对建筑节能与结构一体化技术邀请了省内外专家进行了结构防火专题攻关和消防安全论证。
经过近三年的集成技术开发和系统研究, 编制了8项节能与结构一体化技术规程和导则, 12项标准图集, 全省建立了一批一体化技术产品生产基地, 建成各类一体化技术试点示范工程500多万平方米, 形成了适合我省地域要求的4大类8项一体化技术体系, 圆满完成了课题研究开发工作, 并通过了山东省住房和城乡建设厅、省科技厅科技成果鉴定, 其综合技术达到国内领先水平。
2、集成研究的技术路线
建筑墙体保温与结构一体化技术是一项新兴的建筑节能技术, 涉及多个专业领域, 技术产品种类繁多, 结构形式多种多样。因此, 课题组对一体化技术采用系统集成研究方法, 针对国内已有技术, 通过产品生产、工程设计和施工技术进行了改造、提升和完善;对新型一体化技术进行关键技术攻关和创新;对各类一体化技术从生产、设计和施工进行系统研究, 形成了一整套完善的技术集成支撑体系。
2.1 全面系统的研究
2.1.1 建筑节能与结构一体化技术概念的界定
建筑节能与结构一体化技术是集建筑保温功能与墙体围护功能于一体, 墙体不需要另行采取保温措施即可满足现行建筑节能标准要求, 实现保温与墙体同寿命的建筑节能技术。界定一体化技术的概念要满足三个条件:一是建筑墙体保温应与结构同步施工, 同时保温层外侧应有足够厚度的混凝土或其他无机防护层;二是施工后结构保温墙体无需再做保温即能满足现行节能标准要求;三是能够实现建筑保温与墙体同寿命。满足上述条件方能为建筑节能与结构一体化技术。
2.1.2 各类一体化技术调查研究
为全面了解和掌握各类一体化技术的性能特点和推广应用情况, 课题组分为五个小组对全国范围内的一体化技术进行了广泛的现场考察和调研, 考察的范围涉及20余个省市和地区, 共考察了18项一体化技术。考察调研的一体化技术力求具有区域代表性, 技术具有一定的先进性, 能够代表目前国内的技术发展水平。
2.1.3 不同结构体系分类研究
通常采用的建筑结构类型主要包括砌体结构、框架结构、框剪结构、剪力墙结构等, 研究建筑节能与结构一体化技术就必须研究不同结构形式的节能。根据结构形式的不同, 课题组对各种结构形式的一体化技术进行了充分的考察, 主要包括各种框架填充墙自保温砌块结构体系类、夹芯墙复合保温结构体系类、装配式混凝土复合墙板保温体系类和现浇混凝土墙体结构自保温体系类等。
2.1.4 技术产品性能全面研究
为确定一体化技术产品的性能指标, 总结一体化技术的特点, 课题组对一体化技术产品的构造型式、生产工艺流程、生产设备、养护条件、设计方法、施工工艺、工程验收和推广应用等方面进行了全方位的考察调研和必要的实验研究, 确定了适合我省一体化技术特点的指标体系, 为编制标准规程打下了坚实基础。
2.1.5 地域适用性研究
我国地域辽阔, 气候分区明显, 不同的气候区域对一体化技术的节能设计标准和性能指标有不同的要求, 必须要考虑一体化技术的区域适用性。适用于夏热冬冷地区的一体化技术未必适用于寒冷或严寒地区, 而严寒地区的一体化技术未必适用于寒冷或夏热冬冷地区。结合区域性问题, 课题组对各项一体化技术的性能指标进行了详细的研究, 确定了适用于山东省的建筑节能与结构一体化技术体系。
2.2 防火性能研究
2.2.1 结构防火理论研究
建筑防火功能是建筑物最重要的功能之一, 节能与结构一体化技术必须首先满足相应的防火功能要求。节能与结构一体化技术的防火研究引用了结构构造的防火理念, 根据国家有关防火标准, 结合一体化技术特点, 这种防火理念并不苛求建筑保温材料自身的燃烧性能, 而是通过墙体结构与保温材料的有机结合组成结构墙体来满足防火功能, 从根本上解决外墙外保温工程的消防安全问题。
2.2.2 结构自身防火性能研究
一体化技术最大的特点是建筑墙体保温与结构融为一体, 而且保温层外侧有足够厚度的防护层 (一般保温层外侧有30mm~50mm的混凝土或水泥砂浆) , 根据防火设计规范的规定, 保温层外侧有30m m~50m m的防护层, 其耐火极限不低于1.0h。根据有关外墙外保温薄抹灰系统墙角火试验结果显示, 试验开始后10min时, 薄抹灰系统顶部两面墙的交叉部位保护层首先脱开, 聚苯板被点燃, 随后保护层脱开面积逐渐扩展, 燃烧面积也随之扩展, 13min时, 整个墙面全部开始燃烧, 并在5min内墙面的聚苯板全部完毕。可见一体化技术的防火性能远远好于外墙外保温系统。
2.2.3 施工过程防火研究
目前, 我国建筑外墙外保温火灾的发生主要集中于施工阶段, 使用阶段相对较少。减少或避免施工阶段的火灾现象成为当前研究工作的重点之一。课题组对各项一体化技术在施工阶段的防火性能进行了详细的研究分析, 对施工阶段防火性能薄弱的技术环节进行了研究改进, 比如自保温砌块的保温材料置于砌块的内部, 现浇墙体类的保温材料采用工厂化生产时均用界面砂浆完全包覆, 使一体化技术在施工阶段能够有效避免火灾的发生。
2.3 结构节能研究
相对于外墙外保温而言, 节能与结构一体化技术是通过建筑墙体保温与结构融为一体同步设计同步施工来达到结构节能的目的, 实现建筑保温与结构墙体同寿命。课题组对现浇混凝土类结构体系、框架填充墙、砌体结构、装配式结构墙板等结构体系进行了大量的试验研究和工程示范应用, 开发形成了一些独具特色的新型建筑保温结构体系, 其集成技术研究成果, 能够同时满足国家建筑结构和建筑节能标准规范要求 (详见专项技术成果介绍) 。
2.4 技术支撑体系研究
2.4.1 生产工艺研究
节能与结构一体化技术要求的性能指标, 必须有较成熟的生产工艺作保障。课题组与相关生产企业从设备的先进性、经济性和适用性等方面进行了大量的科研试验, 研究开发了满足一体化技术要求的自动化生产设备, 确定了科学合理的产品生产工艺, 提高了生产效率和产品质量, 有利于形成标准化、产业化的发展规模。
2.4.2 技术指标体系研究
耐久性是节能与结构一体化技术研究的关键因素之一, 对关乎耐久性能的技术指标通过试验研究, 指标进行了严格控制, 对关乎抗裂性能的技术指标制定了严于国家标准的规定。课题组在对各项一体化技术产品进行了大量的试验和研究的基础上, 经过反复论证, 结合山东的实际情况, 研究确立了一套完整的技术指标体系, 为一体化技术产品生产应用和标准规程的制定奠定了良好的基础。
2.4.3 设计施工技术研究
对一体化技术设计用的热工性能指标进行了试验室内的数据测定和现场实际工程测定, 通过对比分析, 确定了设计用热工指标和相对应的修正系数, 为设计人员提供了简便的计算方法;通过试点示范工程建设, 研究不同材料结合处抗裂措施的最佳处理方法, 对已有技术的施工工艺和施工技术措施进行了进一步改进和完善, 为施工单位提供先进适用、可操作性强的施工技术。
2.4.4 标准规程图集研究
标准规程是指导生产、设计、施工最重要的依据。生产工艺研究、技术指标体系研究和设计施工技术研究为标准规程和图集的编制提供了非常重要的素材, 结合前期的试点示范工程实例积累的工程经验, 课题组对一体化的设计技术要求和施工方法针对性的进行了优化, 编制了8项应用技术规程导则 (见图1) 、12项一体化标准图集 (见图2) , 为一体化技术的发展应用提供了强大的技术支撑。
3、集成研究的主要技术成果
3.1 现浇钢筋混凝土结构复合保温体系类
3.1.1 FS外模板现浇混凝土复合保温体系
FS外模板现浇混凝土复合保温体系是以FS复合保温外模板为永久性外模板, 内侧浇筑混凝土, 外侧水泥砂浆抹面层及饰面层, 通过连接件将FS复合保温外模板与混凝土牢固连接在一起而形成的保温结构体系。
该体系具有以下特点: (1) 设计施工技术简单; (2) 采用多层结构设计型式, 具有较高的刚度和良好的保温性能; (3) 优良的防火性能, 能够有效避免施工阶段火灾现象的发生; (4) 设置了保温过渡层, 减少了温差应变, 有效防止抹面层空鼓、开裂等质量问题; (5) 保温与模板合二为一, 减少施工工序, 降低工程综合造价。
该体系适用于框架结构、框剪结构和剪力墙结构的梁、柱、剪力墙部分保温工程, 采暖与非采暖空间的现浇混凝土楼板部位保温工程。
3.1.2 IPS现浇混凝土剪力墙自保温体系
I P S现浇混凝土剪力墙自保温体系是以工厂制作的单面镀锌钢丝网架板为保温层, 施工时将网架板置于外模板内侧, 并采用连接件连接, 钢丝网架保温板两侧同时浇筑混凝土后形成的结构自保温体系。
该体系具有以下特点: (1) 实现墙体保温与结构同步施工; (2) 钢丝网架板在工厂制作时用界面砂浆包覆, 提高施工阶段防火性能, 并增加同混凝土的粘结力; (3) 采用钢筋作为锚固连接件, 增加了钢丝网架板与墙体结构的拉结强度, 确保安全可靠。
该体系适用于8度和8度以下抗震设防地区工业与民用建筑的现浇混凝土剪力墙结构、框架剪力墙结构和框支剪力墙结构。
3.1.3 CL结构保温体系
C L结构保温体系是在工厂预制的CL网架保温板两侧现浇混凝土而形成的一种新型的保温复合钢筋混凝土剪力墙结构体系。其核心构件为CL钢丝网架板, 由两层钢丝网用斜插钢丝 (腹丝) 连接成的空间骨架中间夹以聚苯板构成。
该体系具有如下特点: (1) 自重轻、保温效果好; (2) 抗震性能优良; (3) 工厂化加工, 有利于产业化发展; (4) 实现墙体保温与结构同步施工;
该体系适用于8度及8度以下抗震设防地区的现浇混凝土剪力墙结构。
3.2 砌体自保温结构体系类
3.2.1 非承重砌体自保温体系
非承重砌体自保温体系是以非承重自保温砌块为墙体围护材料, 采用专用砂浆砌筑 (或薄灰缝砌筑) , 梁、柱等热桥部位采用FS复合保温外模板现场浇筑而形成的自保温体系。目前, 常用的自保温砌块有混凝土复合自保温砌块、烧结制品复合自保温砌块、发泡混凝土自保温砌块、粉煤灰多排孔砌块等类型。
该体系具有自重轻、保温隔热性能好;防水、抗渗、收缩率低、使用寿命长;设计施工技术简单等特点。
该体系适用于8度及8度以下抗震设防地区的民用与工业建筑框架填充墙自保温非承重结构。
3.2.2 承重多孔砖自保温结构体系
建筑外墙采用自保温承重混凝土多孔砖砌筑, 其混凝土构件等热桥部位采用复合保温板等保温处理而组成的、集保温隔热和承重功能于一体的建筑结构体系。
该体系具有以下特点: (1) 自重轻、其自保温多孔砖本身带有阻断灰缝热桥的措施, 大大提高了砌体的保温隔热性能; (2) 自保温多孔砖收缩率低且使用专用砌筑砂浆, 减少了砌体开裂的可能性; (3) 有较高的强度 (MU15, MU20两个等级) ; (4) 按传统建筑设计和施工, 简单易行。
适用于抗震设防烈度8度及8度以下地区的多层居住建筑和公共建筑砌体自保温结构体系。
3.3 夹芯保温复合砖砌体结构体系类
夹芯复合墙保温结构体系以多孔砖或空心砌块等为墙体砌筑材料, 墙体两侧砌筑, 中间设置保温层, 辅以梁、柱等部位保温构造措施后形成的保温与结构同寿命的结构体系。
该结构体系具有保温隔热性能好, 热环境舒适度高等特点, 同时处于夹层中的保温材料受到内、外叶墙的保护, 可大大减少环境对保温材料的影响, 较好地解决了夹芯保温材料的防火和耐久性问题。
该体系适用于民用建筑砌体结构体系, 特别适合社会主义新农村建设工程。
3.4 装配式混凝土复合墙板保温体系类
3.4.1 SK装配式墙板自保温体系
SK装配式墙板复合保温体系是以钢筋混凝土框架结构或钢结构依托, 将工厂化预制好的保温墙板在现场使用专用工具先安装固定, 后浇筑混凝土框架柱、梁、板而形成的保温结构一体化体系。预制复合保温外墙板是由双向交叉镀锌钢丝网架作为受力骨架, 在网架两侧面浇筑具有高强、抗裂、抗渗等功能的薄体细实混凝土, 内部空腔填充高效保温材料制成的复合保温大板。
该体系具有以下特点: (1) 墙板附于框架结构的外侧, 先安装墙板后浇框架混凝土, 使其建筑的外墙全部用墙板完全包裹, 不存在热桥问题; (2) 保温材料 (厚度为70mm PU) 被两侧高性能混凝土包覆, 因此保温效果优异、抗渗、防火性能良好; (3) 工厂化预制, 装配式施工, 有利于产业化发展。
该体系适用于适用于8度及8度以下抗震设防地区的民用与工业建筑框架结构工程。
3.4.2 AESI装配式墙板自保温体系
AESI装配式墙板自保温体系通过预埋节点焊接的方式, 将AS墙板与梁柱有机结合在一起, 板缝通过特制材料填充后形成的节能与结构一体化技术体系。AESI复合保温墙板是由冷轧带肋钢筋制成上下两层方格网片, 用冷拔带肋钢筋通过机械焊接形成垂直空间网架, 中间夹100mm厚EPS板, 两侧复合30mm厚陶粒混凝土后形成的复合保温条板。
该体系具有轻质、保温防火性能优良、施工速度快等特点, 适用于建筑抗震设防烈度8度及以下, 基本风压不大于0.7KN/m2地区的各类民用建筑。
4、结语
水稻优质稳健集成栽培技术 第4篇
【摘 要】水稻是东丰县主要粮食作物，常年栽培面积为1.5万ha，常年总产稳定在10.5万t，分别占粮食作物总面积和总产的14.8%和14.6%。单产水平不高，优质品种所占比列较低是突出特点。本文结合东丰县的自然、土壤、热量资源、农户的管理水平，提出系列配套栽培技术，旨在提高水稻单产，改善水稻品质。
【关键词】水稻；优质；稳健；栽培技术
1.选择优质品种
选择安全出穗期在8月5日前，品种所需≥10℃积温2700-2750℃，生育期135-140d，抗性强，米质优，商品率高，丰产性好的中熟品种和中晚熟品种。主要有：通禾832、通禾833、通禾836、通禾837、通育217、通粳797、通系929、九稻39等
2.培育壮秧
壮秧的标准：秧龄35-45d，叶龄4.5-5.0叶，苗高15-17cm，根数13-15条，百株地上干重4g以上，20%的秧苗带1-2个分蘖，叶色绿中带黄，根系盘结好。
2.1种子处理
公顷准备发芽率≥95%的种子25-30kg，3月下旬进行集中晾晒2-3d之后进行盐水选种，再用清水冲洗2遍，然后用901等药剂进行浸种5-7d，浸种结束后可采用前高后低变温催芽法催芽，芽长到2mm左右时在室内阴凉通风处降温晾种。
2.2育苗技术
育苗时间为4月15日左右，每公顷本田需要苗床地70-100。提倡使用水稻育苗灵进行育苗，每袋水稻育苗灵可育简塑盘50-70盘，旱育苗12-15。在外界气温稳定通过6-8℃时可进行播种。旱育苗每播种量100-150g，简塑盘育苗每盘播种量50-70g。播种后用“封闭1号”进行苗床封闭除草。
2.3秧田管理
2.3.1温度管理
播种后至1叶露尖，温度以保温为主。棚内温度在28-30℃，最适温度25-28℃，2叶期保持25℃，3叶期保持20-22℃，最低温度不低于10℃。
2.3.2通风管理
在水稻出苗后，在早晨或晚上揭地膜缓慢通风，不要在中午气温高时揭地膜，否则易造成秧苗生理失水。随着叶龄的增长和棚内温度的增加，通风炼苗时间相应延长，3叶期以后逐渐大通风，棚内外温度接近一致，如果夜间没有霜冻，就不用覆膜。
2.3.3水分管理
在浇透底水的情况下，秧苗3叶前尽量不要浇水，3叶后视情况进行补水：早晚叶尖有露珠、中午高温时叶片尚未卷曲、苗床表土湿润时不补水；反之则进行补水。浇水时要浇足、浇透，尽量减少浇水次数。
2.3.4化控秧苗
秧苗一叶一心期叶面喷施1000倍液的多效唑或1500倍液天丰素，或插秧前根灌2000倍液的ABT4号生根粉，可使水稻秧苗矮化、粗壮、发根多、白根多、根系长，盘根好。
2.3.5补充养分
秧田长势差，出现缺素症状时，在秧苗二叶一心至三叶期，撒施微生物肥料，也可叶面喷施.0.5%～1.0%尿素，或0.3的磷酸二氢钾，或每撒施硫酸铵50g，施后应清水洗苗一次。
2.3.6预防虫害
用1500倍液的瑞功或艾美乐于插秧前3-5d喷苗床，预防潜叶蝇。
3.精细整地
翻耕整地越早越好，秋翻好于春翻，早翻好于晚翻。因为秋翻冬冻春化，冻融作用，土块细碎，草籽、病菌和害虫冻死，减少病虫草的危害。翻地深度秋翻地要求20-25cm，春翻要求15-18cm，冷浆地深些，砂土地可浅一些，要求扣垡严，不漏耕，精细整地，水找平，达到寸水不露泥为止。
4.适时早插壮秧
适宜的插秧时期为5月18日-5月25日，适宜的插秧密度为30cm×20-26.4cm，采用抛秧栽培的每18-20穴，每穴插秧2-4棵。不能过稀，过稀分蘖时间长，封行晚，如肥力不足，水条件不好，成穗少，产量也不会高，过密，会造成秧苗拥挤，在水、肥条件好时过早封行，叶面积指数过大，下部阴郁，死叶，病害重，穗数多，但粒少，易倒伏，产量也不会高。
5.科学配方施肥
每ha施优质腐熟农家肥45-60t、纯N 130-150kg、P2O575kg、K2O 100kg。缺硅、缺锌地块增施硫酸锌15-30kg、15-30%硅钙矿渣肥750-900kg。大力推广使用有机无机复混肥、专用复混肥和缓释专用肥。
5.1专用肥一次性施肥法
公顷施25%水稻有机无机复混肥750-900kg或45%缓释水稻专用肥500-600kg，整个生育期不再进行追肥。
5.2专用肥分期施肥法
将70%的40-46%水稻专用复混肥耙地前施入，其余30%部分在返青时追施。复混肥与化肥施肥方法是耙地前公顷施25%水稻有机无机复混肥500kg或40-46%水稻专用肥350kg，分蘖初期公顷追施硫酸铵150kg或尿素70kg或碳酸氢铵180kg做分蘖肥。
5.3化肥施用法
磷肥全部做底肥，钾肥三分之二做底肥耙地时施用，三分之一做第一次穗肥施用，氮肥以底肥、分蘖肥、补肥、穗肥、粒肥按20：20：30：25：5的比例施用。
6.节水灌溉技术
水稻返青阶段要灌3-4cm深水护苗；水稻分蘖阶段要灌2-3cm浅水，以利提高地温，促进分蘖；水稻分蘖末期至成熟期采取晒田或间断灌溉，每隔3-5d灌一次跑马水，若此期间干旱缺水可采取几天灌一次水，水自然落干，土壤湿润时再灌浅水的间断节约灌水方法；但在水稻孕穗阶段，一般在7月20日左右，如遇17℃以下低温时，要灌10-15cm深水保护幼穗，气温回升后逐渐落浅，以防障碍性冷害；黄熟期排水。
7.防治病虫草害
7.1病虫害防治
苗期立枯病可采用立枯一次净+生长调节剂+生根粉喷施防治；返青后用高效氯氰菊酯、敌杀死或功夫等防除潜叶蝇和负泥虫；7月中旬后，用杀虫丹、杀虫双等防除二化螟；用一扫光或一盖死等防除稻水象甲；用富士一号、三环唑等防治稻瘟病；用井冈霉素、络铵酮等防治稻曲病；用叶枯灵、菌毒清等防治白叶枯病；用噻呋酰胺、苯醚甲环唑等防治纹枯病。
7.2化学除草
7.2.1插秧前除草
（1）60%丁草胺乳油1.5-2kg/ha+10%水星可湿性粉剂或10%苄磺隆或30%威农200-300g/ha，封闭5d以上插秧，防除稗草、莎草和阔叶草。
（2）55%瑞泽水灵1.5kg/ha，封闭3d以上，不需换新水直接插秧，防除稗草、莎草和阔叶草。
（3）60%丁草胺乳油1.5-2kg/公顷+25%西草净1.5kg/ha，封闭5d以上，换新水后插秧，防除水稻田稗草、阔叶草及水绵。为增加对三棱草防效，也可再加入72%2，4D-丁酯0.75-1kg/ha。
7.2.2插秧后除草
（1）60%丁草胺1.5-2kg/ha +10%水星或10%草克星200-300g/ha，于水稻缓苗后（约5-7d）及时拌土施药，施药时田间灌3-5cm水层，保水一周以上。
（2）55%瑞泽水灵1.5kg/ha，于水稻插秧后5-10d拌肥或拌土施用，施药时田间灌3-5cm水层，保水一周以上。
（3）50%杀稗王（或神锄）可湿性粉剂300-400kg/ha+10%水星可湿性粉剂200-300g/ha。于水稻缓秧后浅水或无水层时喷雾，药后有浅水可提高药效。
7.2.3插秧后除治水绵
25%西草净1.5-2kg/ha，撒毒土。注意：水稻分蘖够苗数后再施药，施药时叶片不能带水珠并且避开中午。
7.2.4补治三棱草、小水葱
（1）10%水星可湿性粉剂200-300g/ha，喷雾、毒肥、毒土、泼浇施药均可，于水稻缓秧后施药并保水。
（2）25%苯达松水剂3kg/ha，于水稻缓秧后喷雾。
8.适时收获
适时收割水稻是提高整精米率的重要措施。收获太早，籽粒灌浆不充分，千粒重低，影响稻谷产量。收获偏晚，稻谷水分含量下降，造成稻谷田间爆腰率偏高，加工整精米率偏低，稻谷的外观品质下降，商品性降低。
集成节能技术 第5篇
天津节能大厦总建筑面积1.2万平方米, 设计方案主要采用地源热泵分别为其中的办公建筑部分提供采暖和空调冷热源, 为其中市能源管理培训学校附属住宿部份建筑部分提供冬季地板采暖热源。按照国家《关于严格执行公共建筑空调温度控制标准的通知》要求, 公共建筑内所有单位夏季室内空调温度设置不得低于26摄氏度, 冬季室内空调温度设置不得高于20摄氏度。地源热泵系统设计的参数保证办公建筑冬季室内温度在20-22℃ (国家标准为≥18℃) , 夏季空调季节室内温度24-26℃。建筑能耗所占能源消耗比例越来越大, 而建筑能耗可以利用温度较低的低品质能量, 因此将地源热泵系统在建筑采暖空调领域利用具有极佳经济性、合理性。
项目方案设计利用地源热泵系统、太阳能集热系统、既有水池蓄能等技术创新集成应用。主要是考虑系统的合理性与可靠性, 同时要减少初投资, 并最大化降低运行费用实现节能效果, 现浅析系统运行策略如下:
冬天供暖时, 在日照条件好的情况下, 太阳能集热器可以发挥100%效果, 这样可以在气温不是很寒冷的情况下为建筑提供全部的热负荷;而当日照条件稍差的情况下, 单独依靠太阳能集热器不能满足建筑供暖, 这时就可以依靠蓄能水池为建筑提供剩余所需的热负荷。在蓄能水池中的热量也不足时, 再开启热泵机组。在恶劣的天气条件下, 太阳能和蓄能水池提供的热量可能只能满足一部分需求, 这时热泵机组就可以提供建筑所需的全部热负荷。
夏天制冷时, 由地源热泵系统在夜间谷电时向蓄能水池中蓄冷, 白天在峰电时使用蓄能水池制冷, 平电时使用热泵制冷。
应用环境为了节约运行成本, 按照使用功能要求, 每周每天在某几个时间段运行, 例如办公区域每周一至五仅白天使用;住宿酒店则全天候24小时使用。有的则要求室内始终保持一定的温度湿度, 以保证用户的持久舒适性;还有的应用场合要保证高度的运行可靠性, 不能出现停机情况, 如医院等。
针对以上情况, 热泵整机采用模块化结构, 控制系统采用PLC和HMI (触摸屏) , 即可完全满足要求。因为PLC不仅可靠性高, 而且具有自诊断功能。根据用户要求和温度、压控等外控条件, 可以灵活地编制程序。当系统出现故障时, PLC根据外部的输入条件能够及时地停止故障模块, 切换到另一个模块, 并能在触摸屏上显示出故障的原因, 为及时解决问题提供了方便。
在整个集成系统中, 太阳能集热器始终处于运行状态, 不足时由蓄能水池补足, 蓄能水池也不足时, 就开启热泵机组。由于热泵机组是按照满足建筑全负荷设计的, 并且设置了两台机组, 在大部分情况下, 开启一台机组, 配合太阳能集热器和蓄能水池, 就可以满足建筑需求, 从而大大降低运行成本。
2 传统燃煤供暖状况
燃煤供暖和电驱动制冷剂空调的应用方式以后, 选择无论在保护环境还是在经济性能方面更趋合理和可行的节约能源利用形式。无论是采用燃油还是天然气, 消耗的都是化石能源, 会向大气排放大量的CO2等温室效应气体和SO2等可能形成酸雨的污染气体。另外由于近年全球能源消耗大幅增长, 石油和天然气的价格一直居高不下, 而且可能会继续增长, 单纯从经济角度, 使用燃油或天然气也会有巨大的经济负担, 尤其是将来的不可预见性, 给经营管理带来潜在的风险。
3 采暖空调能源形式的比较
与常规的集中供热+中央空调的方式比较:地源热泵采暖空调系统与常规的集中供热+中央空调的方式比较, 具有较大的优势。首先, 地源热泵系统不在能源使用地消耗大量化石燃料, 而且使用电力的效率非常高, COP达到4以上;其次, 他的主要能源来源于地下的地温能量, 这种能量是地球自然产生的, 可持续利用的绿色能源。地温场是指温度在地球内部的空间分布状态, 一般所说的地温场是指地壳浅部而言。设计孔区域地温梯度经查阅地温等值线, 其地温梯度为2.8℃/100m。地表下30m为常温层, 温度13.5℃, 以下随深度增加, 温度按地温梯度逐渐增高。再者, 地源热泵的造价也只比常规的中央空调稍高一点。但比集中供热+常规中央空调的造价要低很多。
与多联机的比较:地源热泵采暖空调系统与多联机比较的话, 在北方地区地源热泵有着不可比拟的优势。北方地区冬季采暖时, 多联机热泵功能的优势发挥不出来, 效率很低, 有时只能采用电辅助加热的方式采暖。尤其是面积大一些的建筑, 在寒冷区和冬冷夏热地区采用多联机作为采暖和空调, 业界已形成共识, 是一种投资大、成本高、效果不理想的采暖空调方式。
与溴化锂直燃机的比较:地源热泵与溴化锂直燃机的比较优势在于其运行成本低, 操作、使用的安全性及对建筑环境安全的要求都比直燃机更好。
单纯比较冷热源的建造成本时, 地源热泵系统造价要高一点, 但如果综合比较造价和运行成本及安全、方便程度, 则地源热泵系统就拥有较大优势了。
再考虑到环境保护和可持续发展的理念, 地源热泵就具有更大的绝对优势了。
4 地源热泵特点
4.1 可再生清洁能源利用技术
地源热泵是清洁的可再生能源利用技术, 地球浅层土壤和水体的能量, 主要来自地球深部热能向地表的传导, 并通过地表向大气层散失。
4.2 是高效节能的技术
热泵本身的制热效率就比较高。因为热泵产生的热主要不是因燃烧或电加热而直接产生的热量, 而是从低温地源中转移过来的热量。
我们定义某能量装置的能源利用系数为E
E=装置的制热量/消耗的初级能量
假设热泵消耗的能量是电, 火力发电的效率为0.32, 输配电的效率是0.95则热泵E值为:
E=0.32*0.95*cop (cop为热泵的制热性系数)
热泵供热时与传统的供热方式E值相当的cop值
我们知道一般现在高效热泵的cop都能达到4—5以上, 由此可以看出, 热泵在利用一次能源 (燃煤) 的总体效率上, 比效率最高的热电联产E=0.88的效率还要高, 达到:
也就是说如果利用热泵来制热, 利用一次能源的效率已超过了100%达到120%。
就目前的技术来讲, 利用热泵技术能把初级化石燃料 (如煤炭) 的采暖利用率提高到超过100%甚至120%的方式。同时它也是减少二氧化碳排放的最有效率的方法之一。
大量测试数据表明, 由此导致的机组效率提高, 节能20%以上。风冷热泵效率低与地源热泵相比差距大。节能型的风冷空调能耗比也只有2.8, 地源热泵夏季空调时的最低能耗比也在5以上。
4.3 地源热泵的环境保护
地源热泵抽取地表水或地下水, 并保证100%地下水回灌, 甚至不抽取地下水 (土壤换热器) , 对环境不产生破坏作用。热泵以电为驱动力, 运行时不直接产生对环境的有害污染, 而大规模火力发电则已有成熟的技术降低或治理污染物排放, (如果是水电或核电污染更低) 。因此, 地源热泵系统具有相当好的环境保护效果。
4.4 一机多用运行稳定可靠
地源热泵系统可供暖、制冷和提供生活热水, 对于需求供暖、供冷的建筑, 地源热泵一套系统设备就可解决, 节省了建筑的配套建设费用和配套设施占用面积。
4.5 应用市场广泛, 适用性强
在建筑附近利用周围附属面积 (道路、草地、停车场等) 解决本身能量需求, 不给已经繁重不堪的市政公用系统增加负担。 (配套集中供热热源管网等)
对办公建筑具有白天需要采暖空调, 夜晚基本无人工作的特点, 不必像普通集中供热建筑那样支付全天24小时的供热和空调费用, 灵活方便, 节能率更高。
5 热泵使用说明
在两台热泵使用时, 可以在制冷初期只开启一台热泵, 当运行中期负荷增大时再开启另一台热泵。运行后期, 系统负荷减小后, 可以关闭一台热泵机组, 以减小能量消耗。停用机组的原则是:系统启动时先开启的那台机组, 在需要停止运行时要先停, 这样可以更好的平衡两台机组的运行时间, 以利于设备寿命和运行维护。
在采暖期初期只开启一台小容量机组, 待室外气温达到最低时或小容量机组不能满足采暖要求时, 就需要开启另一台较大容量机组, 该机组基本可以满足要求。当采暖季节末期要停止大容量机组, 启动小容量机组, 以平衡两台机组的运行时间, 平衡两台机组的寿命。
6 热泵机组选用两台设备的原因
地源热泵机组选用两台设备, 是因为两台设备运行时对于能量调节的范围较大, 当制冷系统运行初期和末期时可以只开启一台机组。如果只设置一台机组, 则在系统50%或以下负荷运行时, 机组的调节能力有限, 并且机组本身耗电量会相对较大。
另外, 设置两台机组的另一优点是:当机组的控制系统出现故障时, 设置两台机组的系统只要停掉出现故障的那台机组即可, 另一台机组可以保证系统50%左右的负荷运行。两台同时出现故障的机会很小, 只要不是在夏季最热的月份, 50%的负荷基本可以满足建筑的整体需求。如果是选用一台主机, 即使是选用双机头产品, 一旦控制系统出现问题, 则整个空调系统全部停掉。
集成节能技术 第6篇
1 建筑节能材料创新
1.1 节能的墙体材料
新型节能墙体材料的应用是针对传统的实心黏土烧结砖而言的。传统的实心粘土砖浪费土地、污染环境, 已经被建设部明令限制使用。并出台了相关规定, 推广新型替代产品。
1.1.1 加气混凝土砖
加气混凝土砖主要利用粉煤灰或硅砂, 并加入水泥、石灰、石膏等形成胶结料, 再经过发泡工序成型, 通过蒸汽养护最后切割成建筑用材成品。加气混凝土砖在使用性能上完全可以替代黏土砖, 同时它还具有保湿、隔热以及抗裂抗漏的功效, 是一种新型的节能建筑材料。由于生产时加入发泡剂, 使内部形成了气孔, 这种加气砖的密度比实心砖轻的多, 在同样数量的条件下, 重量比实心砖轻, 但采用混凝土作为骨料, 其强度却比实心要大, 特别适合于高层建筑的使用。在传热系数上, 加气混凝土也比实心砖要小, 提高了建筑的保温效果, 减少了能源的浪费。完全可以替代实心黏土砖。
1.1.2 模网混凝土砖
模网混凝土砖是以各种材料制成的网状结构物为主要架构, 向结构中填加混凝土形成混凝土砖。如钢丝网加强型产品用于强度要求高的高层建筑中, 纤维网架增强型产品用于腐蚀性强的环境中, 而填充泡沫阻燃网状结构的砖则具有保温、隔热和吸声的作用, 适用于各种大型公共建筑。模网混凝土砖具有重量轻, 使用方便, 用途广泛的特点。
1.2 建筑外墙围护节能材料
目前的多层和高层建筑通常使用板柱承重体系, 其围护结构往往用各种空心砖来填充, 虽然空心砖的保温性能已经比实心砖增加很多, 但是人们对于建筑自重要求高, 空心砖厚度比较低, 往往不能保证建筑的保温隔热效果, 况且混凝土结构与围护结构的材料不尽相同, “热桥”现象也不利于建筑保温。在不大幅增加建筑外墙重量而达到节能建筑要求的保温隔热效果, 仅靠墙体材料的创新是不行的, 还需要采用新工艺、新方法对墙体的围护结构附加一层保温材料才能解决这一问题。常用围护结构保温有三种形式:一是外墙外保温、一是外墙夹心保温、一是外墙内保温。相对于后两种方法来说, 外墙外保温的方法适用的更普遍一些, 它解决了后两种方法存在的综合质量差, 影响外观等弊病, 可以节省综合投资, 延长建筑使用寿命。
外墙保温材料主要有岩棉和聚苯乙烯泡沫塑料两种。岩棉是利用天然的玄武岩在高温熔融状态下, 经过高速离心甩拉, 形成非连续性的纤维。岩棉纤维具有细长和柔软的特性, 特别适用于隔热和隔声。但其缺点是密度低, 强度低, 不适用于长期的潮湿环境中。聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为原料, 通过一系列的发泡工艺制成外部封闭, 内部具有许多微小细孔结构的板状结构产品。这种产品的密度小, 质量轻, 隔热效果好, 同时聚苯乙烯材料耐腐蚀, 不易燃烧, 产品质量易控制, 尺寸精确, 深受市场欢迎。
保温围护结构施工时应注意避开外墙的应力变形期, 避免外墙变形导致围护结构裂开, 影响产品外观和使用效果。由于现有的施工工艺往往是在墙体上涂抹粘结层后, 再上保温板, 施工时应避开雨季, 避免雨水渗入, 影响粘结强度。对于墙角和门窗边缝等处, 应加强检查, 发现问题, 及时维修。
1.3 建筑节能型门窗
1.3.1 塑钢门窗
塑钢门窗是用聚氯乙烯树脂加入高分子改性剂和发泡剂, 挤出成型后再进行切割焊接, 形成产品使用外形。这种门窗的优点是保温、隔声和抗震。但由于塑钢门窗是塑料产品, 具有塑料制品的通性弊病, 就是不耐高湿, 冷脆性高, 不耐冲击。
1.3.2 热反射镀膜玻璃
热反射镀膜玻璃是在平板玻璃的表面上涂一层或多层金属或金属的氧化物, 使这种玻璃达到良好的光学调控性能。特别是在调节太阳光红外反射和吸收方面, 具有良好的节能效果, 阻止了太阳光直接照射到室内, 使室内温度维持在一定的水平, 减少了温度变化带来的能源消耗。
2 建筑节能思路的创新
2.1 因地制宜做好建筑节能设计
结合我国北方和南方气候的具大差异, 在建筑设计上要因地制宜, 探索符合当地情况的建筑节能设计方法。
2.1.1 采暖节能设计
由于传统的供热和制冷依靠煤和电能, 煤的燃烧产生大气污染, 而直接利用制热或制冷, 则对电能的利用不充分, 达不到节能环保的要求。随着供热和制冷技术的发展, 现在产生了一种性能稳定、节能环保的经济的建筑温度调节系统, 也就是水源热泵和地源热泵系统。水源热泵技术是利用地表或地下水的温度与地面温度的差异, 通过热泵原理, 将室内多余的热量或所需要的热量与室外水中的热量进行交换的技术, 达到利用天然热量的目的, 这是一种很好的解决思路。众所周知, 水的比热容很大, 当温度变化时, 所释放的热量都很大。我们可以建立一套热循环系统, 并分别在室内和水源处设置两套热交换系统, 夏天时可以将室外的热量交换至循环系统中, 通过水泵将循环系统中的高温水打入室外地表水或地下水的热交换系统中去, 并利用水的低温将循环系统中的高温水冷却, 再利用水泵将冷却水送回室内热交换机, 从而带走室内多余的热量。
2.1.2 通风节能设计
随着建筑设计水平的发展, 城市建筑越来越密集, 建筑形式也日趋多样化和复杂化。为了保证建筑内部的通风, 满足居住者的舒适要求, 建筑设计在建筑内部都会设计通风系统。但通风系统是一种依靠电能实现的系统, 不利于建筑节能的发展。因此, 要求建筑设计师在设计时考虑尽量利用建筑的自然通风, 达到空气对流的目的, 有效的带走室内多余的热量, 带来新鲜空气, 提高建筑的居住合适感。现在常用的通风节能技术主要有以下三种:地下风冷、烟囱效应和风洞效应。尽管为了提高建筑节能设计水平会造成较大的一次投资, 但从长远发展的角度来讲, 这些投资是值得的, 因为建筑节能是大势所趋, 是未来建筑发展的潮流。
2.2 创新意识的提高
我国的建筑节能技术还处于初级发展阶段, 这个产业虽然是未来的发展发向, 但其中存在很多不确定和需要探索的东西, 需要广大从业人员不断提高创新意识, 培养创新能力。必要时, 还可以引入一些国外的先进知识和先进技术, 与我国的实际情况进行结合, 使我们的企业形成一种具有自主创新的意识, 提高我们的核心竞争力, 最终带来全行业的自主创新意识提高, 带来新的经济增长点。
2.3 创新技术的发展
前面所说的创新意识的发展是进行建筑节能创新的先决条件, 而创新技术的发展是指运用新知识和新方法对现有的技术进行改革, 达到技术更新的目的。技术创新最大的目标就是发展自己的核心技术, 有了核心的技术才会使自己在技术方面不受制于人, 在市场竞争中才能获得不败的地位, 取得最大的经济收益。不管是创新意识, 还是创新技术, 都是我们应该发展和培养的, 这两方面因素的相互渗透和补充形成了新的发展机制。
3 管理制度的创新
3.1 建立建筑节能监管机制
建筑节能涉及政府的多个部门, 也涉及到科学技术的多个领域, 单靠一个部门的力量, 很难去实施设计标准、建筑材料、税收财政等方方面面的监督和管理。政府应形成一套完善的协调机制, 将各相关部门有机组合在一起, 建立健全的法制标准和相关的激励机制。对法律规定需强制执行的地方, 政府要加大督查力度, 发挥其监管作用, 强化建筑节能法规的贯彻力度, 真正将各种新型材料的应用、各种新技术的应用有机结合起来, 在工程设计、施工、监理和验收过程中建立起强有力的约束机制, 使已有的建筑节能创新成果应用到生产实际中去。
3.2 引导消费者建立节能意识
消费者处在产业链的末端, 他们对建筑节能产品的认知程度决定了建筑节能实施的程度。政府应鼓励消费者把“建筑节能”作为购买房屋的一个重要参考因素, 并针对购买建筑节能产品的消费者给予一部分资金的鼓励和支持。对利用可再生能源如太阳能、地热能、风能、生物质能等方面的新型建筑产品, 政府应负担起为其推广和宣传的力度, 加大消费者对其了解和认知的程度, 提高消费者的建筑节能意识, 才能在市场上赢得先机, 推动市场的良性发展。
4 结语
建筑节能己成为一个影响我国能否走可持续发展之路的重要问题, 这个问题涉及建筑方面相关政府管理等诸多方面的参与, 也需要各参与方积极发挥作用, 实现建筑节能的不断发展。在这其中, 建筑材料创新是根本, 不仅仅是建筑的墙体材料, 更是以全新的建筑节能理念对所有建材制造和使用进行全新开发, 才能满足市场的需求。以建材创新为基础, 建筑设计行业也要对建筑节能设计进行创新, 保证建筑能耗符合国家相关标准的规定。最后, 政府创新发挥着一个联系和引导的作用, 它将参与各方的利益与需求进行调和, 促进建筑节能有序地良性发展。
参考文献
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集成节能技术 第7篇
新型节能墙板的发展应关注六项原则
第一个原则, 要立足于当地, 要弄清当地的资源状况, 尽可能利用当地的材料, 要在当地生产墙板。水泥可以长距离地运输, 钢材可以长距离地运输, 墙板却不可能长距离地运输, 这涉及运输价格、对交通的影响、对减排的影响等等。
第二个原则, 选择当地材料的时候, 要尽可能地选择一些有机材料和一些可以再利用的废旧资源, 如砌块、煤矸石、粉煤灰等。目前无机材料用得很多, 建筑墙板材料基本上还是围绕水泥、杂石做文章, 而可以再利用的废旧材料、有机材料用得很少。
第三个原则, 产品的开发设计一定要标准化、模块化, 使它真正能达到房屋建设的标准要求、规范要求。如果设计只考虑到产品本身, 就无法大面积地应用于建筑工程, 也无法保证施工质量、施工功效。如过去的房子都是用砖砌成, 一把泥刀可以把砖削割成需要的任何块头, 但把墙板做成砌块后, 现场就不能轻易地把它分割了。
第四个原则, 产品的生产和制造一定要坚持绿色的产业化。如果墙板的生产做不到工业化, 质量保证将是有缺陷的, 成本也会增加, 达不到标准的废品也会多。同时在墙板材料、墙板等建筑部品的生产过程中一定要坚持绿色, 包括材料的选用、能源的消耗、环境保护、板材质量或者卫生标准, 要符合各种标准。
第五个原则, 既然是工业化生产墙板, 节点和洞口的设置就一定要非常准确, 误差要小, 否则无法装配。1990年代有城市做过调查, 铝合金窗、塑钢窗、木窗、复合窗等各种节能窗出厂的时候都是符合标准的, 但上墙安装以后, 达到规范标准的不多, 70%到80%不达标。原因就是洞口不规范, 有些地方非常宽松, 有些地方是塞进去的, 窗就变形了, 随着时间的推移变形更厉害。像梁和柱连接节点的设计、预埋件的设计也一定要准确, 这样才能保证现场安装的质量, 才能保证使用中发挥比较好的功效。
第六个原则, 要保证应用技术规程和装配流程的科学性。在产品开发的过程中就要和设计单位结合, 把应用技术做好, 如梁、柱怎么连接, 连接点应该怎么设置, 既要达到建筑本身规范的要求, 又要符合节能、防水、安全各个方面的要求。在施工过程中装配流程一定也要科学, 不能等到要用建材部品的时候却找不到了。
新型集成房屋的制造和装配要重视六项原则
第一个原则, 房屋形式设计必须多样化。建筑设计给要人美的感觉, 同时和小区的规划、街区的规划、城市的市容都要配套。整体房屋的开发不能一个模式, 跟兵营似的不行, 那样的话适应不了市场发展的需求, 也很难大面积地去推广应用。
第二个原则, 安全和质量必须进行全程保证。大家对新东西都有一个认同的过程, 不一定是因为技术应用或者技术本身的问题, 一旦由于别的原因出现了一些对工程质量有影响的问题, 大家首先想到的是你的新东西有问题, 所以要全力保证墙板是有质量保证的、房屋装配的过程是安全的。
第三个原则, 集成性房屋要节能、舒适、绿色, 而且应该是节能、舒适、绿色的典范。一定要坚持节能高标准, 不仅仅要实现节能65%的标准, 还要实现更高的标准, 因为节能墙板如果解决好的话, 就会更节能。此外, 要节能也要保证居住的舒适度, 达不到舒适度, 节能就没有了现实意义。还有就是要强调绿色。
第四个原则, 主体结构要有长久性的保障。现在的房屋寿命不到30年, 这有多种原因, 但作为新型房屋体系起码它的主体结构要保证100年, 对资源的节约、对环境的保护、对能耗的减少, 都是非常非常有帮助的。
第五个原则, 外形和内装要有可改造性。在新型房屋的开发、建设过程中必须要切实保证在主体结构不变的前提下, 随着现代化的要求, 随着生活和办公需求的提高, 可以改变外形, 也可以改变内装修, 包括内部设备可以进行更新。
集成节能技术 第8篇
沈阳市地铁一号线工程于2005年11月18日开工建设,线路西起张士经济开发区,东至大东区黎明文化宫(见图1),全长22.048km,全部为地下线。全线设张士、沈新路、黄海路、洪湖北街、重工街、启工街、保工街、铁西广场、云峰北街、沈阳站、南京街、南市、青年大街、怀远门、中街、津桥路、滂江街、黎明文化宫共18座车站,另有4座规划车站。
2 通风集成系统分析
2.1 系统通风、空调方式确定
目前国内外已建或者在建的地铁工程环控系统,一般采用通风系统或者空调系统[1,2]。根据《地铁设计规范》(GB50157-2003)中的相关条文规定,地铁是否设置空调系统主要根据当地气象条件和地铁的运力来确定。《地铁设计规范》第12.1.5条规定,夏季当地最热月的平均温度超过25℃,且地下铁道高峰时间内每小时的行车对数和每列车车辆数的乘积大于180时,可采用空调系统。沈阳市最热月平均气温为24.6℃,全年平均气温仅为7.8℃;一号线采用B型车,每列车6节编组,高峰小时开行30对。从以上条件可以看出,无论是最热月平均温度,还是高峰时间内每小时的行车对数和每列车车辆数的乘积,都没有超过设置空调系统需要达到的数值。
另外,沈阳市使用空调制冷季节较短,冬季时间长,采用合理的运行方式,能够充分利用冬季降低隧洞壁面温度,达到夏季蓄热、冬季放热的良性循环。通过地下热环境模拟预测分析,采用通风系统完全可以达到相对舒适环境要求。相对于通风系统,采用空调系统虽然能够更容易地控制地下线的温度波动,但无论从系统设备投资、车站规模,还是系统运行维护费用、运行复杂程度方面,均大大高于通风系统。
2.2 通风系统方式及系统构成[3]
结合通风不同于空调的特点,沈阳地铁一号线通风系统由车站公共区通风系统、设备和管理用房通风系统、区间隧道通风系统组成。三个系统集成在一起,统筹考虑、协调运行,称之为集成通风系统。该系统能够满足地铁环境对通风系统的全部要求,通过运行模式的转化,可以实现通风系统开式运行、闭式运行、区间阻塞通风、区间火灾排烟和夜间通风。
2.2.1 车站公共区通风系统和设备管理用房通风系统
对于典型车站,在车站的每端均设置4台可逆转轴流风机(兼做区间隧道事故通风机),风机均为采用变频调速控制方式。每两台送、排风机为一组,负责车站一端的公共区和设备管理用房;排风机同时兼做公共区和设备管理用房的排烟风机。这样,就将车站公共区通风系统和设备管理用房通风系统集成在一起,不但节省了小系统通风机房,而且运行管理更为简洁方便。
由于沈阳地区春、秋季风沙较大,为满足车站内空气清洁度的要求,在室外空气送入车站时,必须经过过滤处理。所以,考虑在送风机前设置可自动清洗式空气过滤器。当空气过滤器的阻力损失达到设定值时,自动清洗装置开启并完成滤网的清洗工作,既满足了站内的空气清洁要求,又大大减轻了过滤器清洗工作的强度;过滤器还可在火灾时旋转开启,开启时间低于30s,形成无阻挡的排烟道;同时,空气过滤器清洗方便,能够减少风道的阻力,为节能运行创造了条件。
车站每端设置车站公共区送、排风道,变电所送、排风道,其他设备和管理用房送、排风道等,并可根据总体要求以及运营要求,合理配备风道。风道上均设置电动风阀和电动防火阀,以满足各种运行工况、不同运行条件下的通风要求。
2.2.2 区间隧道通风系统[4]
区间隧道通风系统是由活塞风道、迂回风道、车站通风机和车站出入口等组成的纵向通风系统。
单独设置两个活塞风道,分别对应两条隧道,并设置电动组合风阀。双洞区间车站端部或临近隧道内设置迂回风道,内设置电动卷帘门或电动风阀,通过活塞风道和迂回风道内风阀的开、闭组合,可以实现区间隧道的开式运行、闭式运行。
设置在车站每端的4台车站送、排风机兼做隧道事故风机,并设置电动风阀与活塞风道相连通,利用活塞风阀作为区间事故风阀,当邻近区间发生火灾或阻塞事故时,4台风机同时向区间送风或排风。
部分设有配线的区间,如设有停车线的区间应设置射流风机,以辅助车站送排风机组织相应区间的事故通风。
由于列车运行活塞效应会从出入地面洞口处引入大量室外空气,造成列车出入地面段区间和端头车站冬季室温过低,建议在出入地面洞口处设置空气幕设施。
3 通风系统经济分析[5]
地铁通风系统由于投资巨大且实际运行中耗电仅次于列车牵引用电,因此通风系统的选择应在技术可行的基础上,综合考虑初期投资和运行费用,经技术经济比较分析后最终确定。目前国内进行地铁建设的城市主要分布我国中、南部地区,大部分采用了空调系统,可供参与比选的方案不多,所以,仅在通风集成系统和一般独立通风系统之间进行比选。
3.1 占用土地面积及投资
结合黄海路站的设计方案,在保持其他所有用房面积不变的基础上,采用通风集成系统重新布置的车站用房和风道,优化方案车站全长为172.2m,缩短了8.3m。总体设计黄海路土建工程指标为0.75万元/m2,折合车站主体结构土建工程每延长米造价27.75万元。所以,可以估算出采用通风集成系统后,节省的土建费用约为230万元。采用独立通风系统黄海路站土建工程总造价7490万元,采用通风集成系统后,黄海路站土建工程总造价7260万元。
3.2 运行费用的比较
黄海路车站公共区每端送、排风量约为150 000m3/h,南端小系统送、排风量约为30 000m3/h(其中变电所20 000m3/h,其他用房10 000m3/h),北端小系统送、排风量约为10 000m3/h(其中变电所7 000m3/h,其他用房3 000m3/h),所需压头均按照600Pa考虑。
采用通风集成系统,南端送、排风机的运行频率约为37.5Hz,此时风机的参数为:风量L=90 000m3/h,压头H=600Pa,功率N=22kW。北端送、排风机的运行频率约为35Hz功率,此时风机的参数为:风量L=80 000m3/h,功率H=600Pa,压头N=18kW。
采用独立通风系统,车站公共区送、排风机的运行频率约为37.5Hz,此时风机的参数为:排风量L=150 000m3/h,压头H=600Pa,功率N=37.5kW。
由于一年中的运行方式有很多种,采用变频控制手段后,甚至每天之内都有几种不同的运行风量,所以,很难精确计算全年运行耗电费用。在这里,按照最大运行功率的70%来计算全年耗电。电价按照0.5元/kWh来计算。黄海路站通风系统运行耗电费用比较如表1所示。
3.3 综合经济分析
采用年值法对两个系统进行动态比较,考虑到通风设备的使用寿命在20年左右,20年以后可能更换设备,而那时的设备价格和利率都是无法估算的,所以确定设备投资的比较期期限为20年;而土建费用应该至少折算到100年。贷款利率按5.76%计算。根据计算结果,通风集成系统的年综合费用低于独立通风系统通风系统(见表2)。年维护费用指的是通风设备的每年的维修保养费用,按照设备造价的3%考虑。
4 结论
(1)根据沈阳市的气象特点及地铁一号线车流、客流密度特点,沈阳市地铁一号线采用集成通风系统可以满足地铁环境对通风系统的全部要求,通过运行模式的转化,可以实现通风系统开式运行、闭式运行、区间阻塞通风、区间火灾排烟和夜间通风。
(2)通过技术经济比较,集成通风系统机房面积和风道数量比独立通风系统少,土建造价低。而且集成通风系统用电负荷低,仅相当于独立通风系统用电负荷的93%,运行中更加节能。集成通风系统年综合费用低于独立的通风系统,经济效果显著。
摘要：以沈阳市地铁一号线车站和隧道为对象,论述地铁集成通风系统的构成方式及运行模式。通过对集成通风系统方式与独立通风系统方式的技术经济比较,论证了地铁集成通风系统方式造价节省、运行节能。
关键词：沈阳,地铁,通风集成系统,设计,节能
参考文献
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物联网信息集成的技术基石 第9篇
焦点是集成
SOA、EAI(Enterprise Application Integration)、M2M乃至物联网等技术的焦点都是信息集成,目标是消除信息孤岛,实现泛在的互联互通。物联网技术的要点是要消除“物-物相联的信息孤岛”,而SOA的目标是要消除所有的IT信息孤岛。
SOA和EAI作为重要的应用集成中间件技术,必然是物联网所依赖的重要技术之一。
计算机应用系统的发展经历了“独立应用系统”(Packaged Applications)和“集成应用系统”(Integrated Applications)两个主要阶段,随着无处不在的网络技术的发展,早年普遍存在的“独立应用系统”越来越少,或“被集成”为“集成应用系统”的一部分。集成应用系统和技术的发展和演变主要围绕EAI和SOA两个理念,SOA是对更早出现的EAI技术和理念的演变和提升。SaaS技术也和SOA密切相关,都强调“服务”,可以说,SaaS是SOA技术和理念的一种扩展和特有的存在形式。
EAI是一种将使用各种不同技术和平台(CORBA、.NET、JavaEE、LAMP等)构建的各种异构应用集成的一种技术和方法。国外往往习惯加Enterprise(企业级)这个词,说成是“企业应用集成”,但EAI不只是面向“企业”应用。可以毫不夸张地说,IBM、Oracle、微软、SAP等软件巨头都是EAI公司,早期的EAI公司还有很多,如BEA、WebMethods、SeeBeyond、TIBCO、VITRIA等等。
从架构上看,EAI主要有两种方式:Hub/Spoke和BUS。Hub/Spoke方式好比“中心城市和卫星城市”的构架,所有外延(Spoke)的系统都通过适配器(Adaptor)与中心枢纽(Hub)系统实现多点对一点(非P2P)连接和集成。BUS方式是一种更开放和通用的架构,使用一个统一总线,一般是MQ(Message Queue)或ESB(Enterprise Serice Bus),子系统把消息发送给总线,总线负责消息的路由,可实现P2P服务或总体应用集成。
SOA将各种应用或子系统看成一个个独立的、自包含并良好定义的服务或组件(Service Component Architecture),通过把这些服务进行组装,统一注册,并在网络系统中发布,让(泛在)网络上的别的应用能够查询、发现和调用这些服务,实现应用集成或构成新的应用。SOA(包括相关的Web Service、SOAP、SCA等理念)的出现,一统了CORBA、.NET、JavaEE乃至LAMP(Linux、Apache、MySQL、Perl/PHP/Python)等几大技术阵营多年来“水火不相容”的“不妥协”竞争局面, 这也是物联网技术和产业发展值得借鉴的宝贵经验。SOA的愿景同样是实现“无处不在”的泛在计算和服务。
业界一般认为SOA这个理念和技术比EAI晚出现,其实也不尽然,笔者记得SOA的理念早在1996年就在BEA公司内部实现TUXEDO系统的升级开发时就提出来了。从SOA概念诞生之日起,围绕SOA与EAI的重合、关联及差异所展开的争论一直没有平息。顾名思义,EAI以集成应用为己任,通过接口标准化整合应用,而这恰恰也是SOA的核心任务。SOA将一些EAI功能模块进行封装,并使之标准化,以满足应用的整合、拼装和复用的需要。在Intranet(内网)、Extranet(专网)和Internet(互联网)部署环境中,独立应用一般运行在内网,EAI一般运行在专网, SOA一般运行在专网和互联网上。
SOA和EAI是一种相辅相成、共同发展的关系,EAI理念近几年提得较少,笔者在这里再重提EAI,是希望其在物联网、M2M应用中能够得以广大发扬,以MAI(M2M Application Integration)的方式实现物联网的互联互通和大集成,进一步发展到以M2M as a Service(MaaS)或TaaS(Things as a Service)的基于云计算的营运方式提供大规模IOT服务。
SODA:将设备“统领”起来
笔者在《物联网:技术、应用、标准和商业模式》一书中提出并强调“统一的数据交换标准”是物联网技术的核心,中间件是物联网产业发展的关键,也指出了面向于RFID应用的RFID中间件EPCIS、Savant和Edgeware(边缘件),以及ONS、PML等标准对总体物联网技术发展的重要借鉴意义。而基于SOA技术和理念的SODA(Service Oriented Device Architecture,面向服务的设备架构)的提出,包括类似的基于OSGi技术框架的ECF(Eclipse Communication Framework)等,对物联网数据标准和中间件的发展也具有重要的代表意义,值得深入研究。
SODA是一个由IBM和美国Florida大学发起的倡议(Initiative)和联盟(Alliance),通过引入基于服务(SOA)的编程模型,以规范和简化智能设备(Devices)与企业应用的集成。SODA致力于充分利用嵌入式系统和IT领域已有的标准,为智能设备与SOA技术的融合提供一个标准平台。 SODA的目标是让软件开发者能够像用SOA技术实现IT业务集成那样在诸如远程医疗、军事以及RFID等物联网系统中实现与传感器和执行器的集成。
具体来说,SODA提供标准接口,把硬件设备功能转换成与硬件无关的可调用的软件服务,实现如下目标:
1. 将应用集成商与设备和传感器制造商无缝对接;
2. Integrate once, Deploy everywhere, 使用户专注于整体应用方案而不是陷于设备连接工作;
3. 在应用和众多(泛在)设备协议之间建立一个通用接口和DDL(设备描述语言),形成统一数据交换标准;
4. 作为一个中间件平台,为众多行业应用提供应用支持。
在SODA的系统架构中,设备集成接口定义是关键,也就是所谓的API(Application Programming Interface)和设备描述语言(Device Description Language)的定义。由于末端设备对实时性以及footprint大小要求较高,一般用REST而不是用SOAP来定义和实现Web Services接口。
目前SODA的工作基本上还处在研究阶段,中间件和数据接口标准作为物联网的关键和核心,在世界范围内还没有统一标准。SODA属于美国在开展的几个类似项目之一,欧盟已经有了基于SOA的HYDRA物联网中间件项目和EPoSS项目。中国急需参与或自己成立一个联盟,开展类似SODA这样的工作,提出自己的数据标准和中间件参考实现,这是占领物联网产业制高点的关键之一!
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烟草物联网全国布局
9月16日,全国烟草行业物联网建设规划研讨会在无锡召开。中烟电子商务有限责任公司总经理秦前浩、江苏省烟草专卖局(公司)局长、总经理尉彭城等领导出席会议。
会议围绕国家局局长姜成康对行业物联网提出的“全面覆盖、全面感知、全程控制、全面提升”的总体目标要求,对行业物联网建设规划进行了全面的探讨和研究。与会代表着重就《烟草行业物联网总体框架与卷烟物流物联网规划》(讨论稿)的六个方面内容进行了认真的讨论交流,并对《规划》提出了改进完善的建议。
秦前浩在总结讲话中阐述了打造烟草行业物联网的意义,提出了深化行业物联网建设规划工作的具体思路,要求成立烟叶工商各物流环节的专业化工作小组,明确了先行试点单位、试点内容以及试点完成时间,确定了《规划》分步实施、全面实现的步骤和措施。他要求各单位强化组织领导,调动和发挥力量,汇聚资源,共同推动行业物联网建设工程。
尉彭城在讲话中指出,打造中国烟草物联网,是实现“卷烟上水平”的重要内容,是提升企业核心竞争实力的重要支撑。要多听取各方面的好经验、好建议,用创新的思路做好烟草物联网的规划工作,努力实现低成本、高效率。江苏烟草将在物联网规划与实施上作进一步的探索,为打造中国烟草物联网做出自己的贡献。
与会代表还参观了无锡物联网产业研究院以及无锡市烟草专卖局(公司)物流中心。
中移动“宜居通”亮相通信展
物联网应用“宜居通”是中移动在“2010中国国际信息通信展”上展出的、中移动首个基于TD的典型物联网应用。据了解,该业务已于今年5月17日在重庆试商用,随后在北京的一些小区进行了试推广。“宜居通”作为中移动的全国一类业务,在移动内部深受重视。一方面,它是首个基于TD的物联网产品,此前中移动的物联网业务很多用的是GPRS网络;另一方面,它将TD 3G网络以及家庭内部的小型传感网络融合在了一起;再有,此前中移动的物联网业务大多都是政企行业应用,而“宜居通”则是首个面向大众的物联网产品,能将中移动的用户资源与TD业务很好地结合在一起。
“宜居通”整合了家庭安防、智能家居和通信等各种功能。未来,用户可通过家中的TD家庭多功能信息终端和TD手机来操控“宜居通”,如远程控制空调等家电,预警温度、烟雾等危险,使家中的各种设备通过传感器连成了一个小型传感网,并与TD网络进行信息交互。
据了解,“宜居通”最晚将在明年1月在全国大规模试商用,明年6月将正式商用。
为了这一产品的顺利推广,中移动专门制定了家庭场景下的传感网通信标准,目前产业链内上下游厂商针对此标准已经开发了相应的产品。
WebServices集成技术 第10篇
Web Services是由URL标识的一个软件应用,其中相对应的接口和绑定可以通过XML文档定义、描述和发现;它使用基于XML的消息方式通过互联网协议与其他软件进行直接交互[1]。
从一般意义上讲,Web Service是一个应用程序,它向外界保露出一个能够通过Web进行Web调用的API,从而系统可以采用编程的方式通过Web调用来实现某个功能的应用程序。从系统的整体结构上分析,它们是一种新的Web应用程序分支,它们是自包含、自描述、模块化的应用,可以在网络中被描述、发布、查找以及通过Web进行调用。Web Service便是基于网络的、分布式的没模块化组建,它执行特定的任务,遵守具体的技术规范,这些规范使得Web Services能与其他兼容的组建进行互操作。它可以使用标准的互联网协议,像超文本传输协议HTTP和XML,将功能体现在互联网和企业级信息系统上。
Web Services的体系结构是松耦合性、面向服务的架构。WSDL运用XML语言描述Web Services提供的各种方法(类似于函数体),其中包括输入、输出参数、数据类型和通信协议(如HTTP、FTP、SMTP等)。UDDI (Universal Description Discovery and Integration,通用描述、发现和集成)搜索已有数据和发布新数据的API细节。同时,在各个实体之间是依据SOAP (Simple Object Access Protocol,简单对象访问协议)进行数据信息的交换的。此外,Web Services还有其他的标准和模型正在确立,为Web Service的发展提供了必要的条件。
2 合成意义
Web Services的合成就是通过服务查找以及服务之间的接口进行集成,将多个自治的Web Service根据应用需要进行重新组合,从而提供新的、功能更强大的Web Services,或者提供一些增值Web Services。组合服务在不改变原有服务组建的基础上根据用户的需求重新组合产生新的服务,给系统带来更大的灵活性和实用性,以及针对用户的可定制个性化服务。服务的组合在一定程度上缩短了开发时间,减少了开发的应用的工作量。
Web Services技术作为企业间应用集成的基础,提供了异构应用系统之间的交互手段。但作为一个单独的Web Services能力有限,如何使企业内或者企业与企业之间的诸多业务服务有机地集成,提供有价值的服务,是目前基于Web Services的应用集成的核心问题。一方面,异构系统中运行在不同平台上的Web服务可能是以不同的方式创建、用不同程序语言实现、有不同供应商提供的服务的请求需要根据特点和应用需求进行合理服务组合;另一方面,服务组件或基本服务在设计过程中应该不会很复杂,这也是服务可重用的必要条件。因而,需要采用一定的策略对于Web Services进行有效的组合,从而提供更加丰富的网络服务。
3合成过程
Web Services合成是将多个功能单一的Web Services通过它们之间的相互接口,根据用户的逻辑需要进行集成,从而完成功能更强的Web Services,同时提供一定的增值服务。当进行Web Services合成的时候,客户端的业务逻辑是由几个相对对立的服务完成的,这种模式类似于工作流管理,各个自治的应用系统组合成客户端的应用逻辑,采用通用编程语言连接各个组件形成统一的Web Services是当前普遍使用的一种集成方法。
从合成的元素上分析,Web Services的合成可以分成基本服务和合成服务;从合成方式上分析,Web Services服务可以分成静态服务和动态服务。静态服务是在应用系统的开发过程中,已经订制好的Web Services,其中工作流和数据流是以一定的方式进行的。动态合成技术是根据在系统运行过程中的实际需求动态加载而成的,动态合成是以静态合成技术为基础的。将一个复合Web服务设计成动态的还是静态的,这取决于复合服务的性质及应用领域。如果提供合成服务的企业级已经在商业往来中有一个相对固定的关系,并且服务构建服务有很少的改动,那么就可以选择静态的合成方式。相比较而言,动态合成就适合于那些对特定复合服务请求较少,同时它的构建服务在一种不稳定状态下使用的。动态合成可以更好地利用构建服务的当前状况,并根据实时的参数进行优化,是现在服务合成比较常用的方式。
动态合成技术主要涉及以下五个方面的工作,如图1所示。
(1)服务注册请求/响应。服务提供方根据实际的用户需求向UDDI这册中心注册它们所开发的Web Services。这一步是整个Web Services合成的基础性环节。因为只有注册在UD-DI中心的Web Services集合中的基元服务才是可用的Web Services服务[2]。
(2)服务建模。在已经完成的单独的Web Services框架中,都是采用WSDL进行描述的,但是对于不同的Web Services其表示的方式是不一致的,因此需要对于Web Services进行标准统一建模,从而形成统一的语义。
(3)服务的合成。在统一建模的基础上,同时根据用户的实际需求,采用一些合理的算法制定相应的Web Services的具体实施方案,最后由相应的代码操作执行,完成Web Services服务的合成。
(4)合成服务的查找与执行。Web Services使用方根据查询找到相应的Web Services服务,返回相应服务的结果。
(5)服务合成的验证。在用户根据实际需求向Web Services服务发出请求的时候,主要进行服务结果的验证,一方面进行结果集的验证,另一方面进行时间的验证,判断是否在一段有效的时间域内。
在当前的应用开发环境过程中,应用程序开发的发展己经从强调紧密连接、单个集成软件、专用软件,向松散连接、基于由不止一个服务商提供的分布式组件组成的系统的动态绑定服务方向发展,如今的Web服务体系结构,利用可以描述服务属性的标记语言来动态发现服务,然而,通过它们还不能实现广义上Web服务的动态组合。在现在的Web服务使用过程中,Web服务的配置主要围绕着三项基于XML结构的基本技术,即UDDI、WSDL和SOAP。为了能实现Web服务的动态组合,著名公司正在推出几个流程建模语言,如WS-FL、XLANG、BPEL4WS等。这些语言对于服务组合而言在语法上是合法可行的,但是它们存在缺乏语义以及表达性不好等缺点。由于服务组合仍是语义Web服务扩展的一个重要目标,语义Web服务的研究导致了DAML+OIL,OWL等本体描述语言的发展。同时,通过DAML+OIL定义的Web服务本体DAML-S以及以OWL定义的Web服务本体OWL-S为服务提供者提供了一种本体来描述它们的服务功能以供智能代理用于动态发现和组合服务[3]。但是,缺少足够的工具支持限制了这些语言的运用。如图2所示为有关Web服务技术的层次图。
4 语义合成
DAML-S/OWL-S是由DAML服务联盟开发的一种用于Web Service应用的DAML+OIL/OWL本体。在它的框架范围内定义了一系列独特的类和属性来描述Web Services的内容和功能,从而可对Web Services进行语义层次上的描述。DAML-S/OWL-S本体的顶端是由“ServiceProfile”、“ServiceProcess”和“ServiceGrounding”组成的,“ServiceProfile”是用来描述Web Service的发布信息的,说明了该Web Services是“做什么”的。它主要提供了有关服务的三种类型的信息:提供该服务的组织、服务所能实现的功能(如服务的输入、输出结果、服务的执行前提和执行后的状态等)、服务的特性信息(如该服务的种类、服务质量级别等)。“ServiceProcess”描述了实现服务的过程信息,说明该服务是“如何执行服务过程”的,如该服务是由单个服务构成还是由多个服务按照给定的控制结构执行来实现的。“ServiceGrounding”说明了“怎样才能访问服务”,提供了与Web Services交互所需的传输层级的消息信息,如传输协议和消息格式等。DAML-S的组成部分见图3。
Web服务组合包括根据给定的目标选择所需要的服务,并确定这些原子服务的执行顺序以及它们之间的数据流。因此,Web服务组合可以看作成一个由五元组定义的规划问题,其中为世界所有可能存在的状态,表示规划时的初始状态,表示规划系统试图要达到的目标状态。是规划系统试图达到给定目标而执行的行为的集合,转变关系通过描述一个行为在给定世界状态中执行后的状态来定义该行为的语义[4]。
规划系统框架图如图4所示,规划系统中各个模块的功能描述如下:
转化模块:该模块的主要功能是把Service Profile描述的服务需求转化为规划初始状态S以及规划目标G,把服务注册库中的Service Profile服务描述文件转化为规划算子,以及在规划产生后把规划转化为Service Process文件。
规划模块:其主要功能是根据预先设计的规划算法,利用由转化模块产生的规划初始状态、规划目标和规划算子,确定符合要求的规划,并把最后产生的规划传给转化模块。规划模块在产生规划过程中,需要跟语义推理机交互,以确定当时的规划状态,以及能够进行必要的语义推理。
本体库和语义推理机:利用本体库的知识和语义推理机所产生的知识来描述世界的状态以为规划系统提供当时的世界状态,为转化模块提供状态推理,同时也为规划模块提供语义推理服务。其规划过程如下:
首先,转化模块接收以Service Profile描述的服务需求,并把它转化为规划初始状态S以及规划目标G,同时把服务注册库中的Service Profile服务描述文件转化为规划算子。
其次,规划模块根据预先设计的规划算法,利用由转化模块产生的规划初始状态、规划目标和规划算子,确定符合要求的规划,把最后产生的规划传给转化模块。
最后,转化模块把规划模块产生的规划转化为Service Process文件,并输出该文件。
综上所述,就形成了语义合成的基本框架,为Web服务的动态合成建立起基本的模型模式。
5 消除语义
在规划过程产生的服务组合规划中,对于其中需要组合的两个序列服务,上游服务产生的输出用来构造下游服务的输入。这些将被组合的服务虽然在抽象描述层共享统一的本体概念模型,但是在低端描述层上可能各自具有不同的数据模型和语法格式,如有相同的数据类型但是可能指向不同的计量单位、具有不同的XML树结构等等,因而存在序列Web服务间操作的异构问题。具体来讲,这类异构包括参量名冲突、参量数据类型冲突、参量结构冲突、参量数据量纲冲突等。
在Web服务组合中,序列Web服务之间交换的数据流的“同构”是Web服务组合正确、可靠执行的保证,也是在Web服务组合中必须解决的关键问题。因此在服务组合时,需要根据上游服务的输出信息和下游服务的输入信息之间所对应的关系来进行相应的转化。本体技术是目前互操作环境下解决异构问题的通常采用的技术,也有许多有关基于本体实现B2B集成的研究。在Web服务组合中,语义转化及异构消除就是指根据共享的本体概念模型,上游服务的输出信息转化为符合下游服务输入类型的输入信息。语义转化及异构消除可以对服务组合参与方(partner)的输入和输出信息进行相应的转化,从而增加了Web服务间的互操作性,以使服务之间进行无缝的交互。把语义转化以异构消除的解决规则和方法编码为程序,而且把它们封装为Web服务,并称这类的服务为语义转化及异构消除服务[5]。
一个用户将一个查询请求提交到一个Web Services服务中,首先会分解到各个Web服务提交给各个节点进行处理,由于全局环境中的语义表述与各个节点的局部环境的语义表述并不完全相同,因此在各个节点在执行这个查询前,首先需要采用某种机制将这个全局的语义转换成局部的语义,然后再开始查询,这就形成了Web Services信息合成中的语义映射问题。如果将一个全局的本体转化成一个局部的本体,就是本体的映射。
本文采用基于中介者(Mediator)的模式来描述本体集成的机制。如图5所示这种集成机制的示意图。
在这样的一种机制下,每个本体的包装器(Wrapper)提供本地局部的本体环境,并提供相应的本体映射表。全局本体起到中介者的作用,外部用户通过这个中介者实现对各个局部信息源的访问。
6 总结
运用Web Service技术实现的系统集成方案,将对应用系统创建并集成的那些用以控制自身应用运作效率的应用程序及处理过程所采用的方式产生深远影响。与此同时,该方案也使得随时随地在系统内部自由的交换并访问信息成为可能,Web Service技术能够在应用程序和业务流程之间实现顺畅的自动化信息交换机制,而不必考虑这些信息最初是由何种应用或平台提供的。但是,在当前的方法使用过程中,语义不一致的问题依然存在,例如各个节点之间的语义映射在关系上依然存在矛盾,需要对于该环节进行进一步的研究和探讨。
摘要：本文首先介绍了Web Services的基本概念和应用背景,在此基础上分析当前使用的Web Services合成的意义,然后阐述基本的Web Services合成方式及其介绍在Web服务中消除语义的方法,重点研究了动态服务合成过程和语义分析方法,最后对于Web Services的集成应用进行了展望。
关键词：Web Services,服务合成,DAML-S,消除语义
参考文献
[1]Etban Cerami著,陈逸译.Web服务精髓.北京:中国电力出版社,2003.
[2]顾宁,刘家茂,柴晓路等编著.Web Services原理与研发??实践.北京:机械工业出版社,2007.
[3]Snehal Thakkar,Craig A.Knoblock,and Jose-Luis Ambite,A View Integration Approach to Dynamic Composition of Web Services,In Proceeding of 2003 ICAPS Workshop on Planning for Web Services,June 2003.
[4]刘升平,兰煜峰.OWL Web本体语言描述.