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电气自动化概述范例6篇
在现代工业电气自动化中,计算机技术和网络技术担当起了十分重要的角色,应用上已十分普遍。实际工业控制中,Windows已成为标准平台,并作为工业控制自动化的一种规范出现。现在,电脑和电脑网络在商业和企完美体育 完美官方网站业管理中已全面得到普及。在工业自动化领域,基于PC的人机界面已经成为主流,基于PC的控制系统以其灵活性和易于集成的特点正在被更多的用户所采纳。在控制层采用Windows作为操作系统平台的好处就是其易于使用和维护以及与办公平台可简单的集成。
通常情况下,在实际应用中,工业电气化系统用电设备会根据需求不同而被安装在配电室和控制中心,如果要处理的信息任务多,工业电气化系统的系统配件自然也多,那么相关维护工作相对也较复杂。它与热工系统相比,电气设备操作的频率低,某些电气设备在正常工作时,电气设备操作的时间较长,有时候是几个月或者更长时间才操作一次。电气设备的安全性方面,它对保护安置的要求很高,在速度方面要求很高,一般要求在40ms以内就要完成保护动作。电气设备的具有连锁逻辑简单、操作机构复杂的构造特点。其控制方式用电系统,把主要设备监控接入DCS系统,主要就要需求两台机组,便于一台系统检修而另外一台系统的正常各种的干扰,主要保障了电气控制模式的稳定功能。所以在构建DCS时,保证系统高度可靠性的关键在于系统架构的联网方式。
首先,系统开发应统一。将工业电气自动化系统开发平台进行统一,对于现代工业实际应用意义深远。统一的设计和使用标准有利于整个程序的管理和控制,一个统一的开放平台能将应用中的各个环节充分利用,从而减少设备的损耗和使用成本,进而提高运用效率。统一的系统开发平台还应满足用户另一个重要需求即开发平立于最终的运行平台。根据项目的实际情况和客户的具体要求来运行代码,将代码下载到硬件PLC、基于WindowsNT的软件PLC、嵌入式NT系统还是基于WindowsCE的控制系统中。其次,网络构建应到位。网络构建是指对整个工业电气自动化进行有效连接和通讯,从而确保整个系统各个环节数据能有效传递和交流的技术。在实际应用中,工业中的设备控制系统和监管系统能很好地进行数据传递和交流切换,对于整个企业管理具有十分积极的意义。企业上级管理可以利用Internet/Intranet对进行现场设备运行监督。现代社会已经进入了网络化时代,无论选择那种通信主线,所用的网络结构必须可以实现办公自动化环境到控制级直至元件级的整个系统范围内的通讯。最后,程序接口应标准统一。现代工业电气自动化的标志是具有标准化的统一接口。一个标准化的程序接口能很好地解决诸多实际应用问题,诸如数据和信息交流问题、系统兼容问题等。我们应结合现代计算机应用技术和网络发展技术,尽可能使各个环节程序接口标准统一,从而有力提高工作效率。在与企业的MES系统、ERP系统连接时,计算机技术的平台自动化可以帮助问题的解决。使用WindowsNT/2000作为操作系统,还能实现办公环境的标准化,计算机可以在电气化管理和系统平台之间建立接口。标准化的程序接口还保证了不同程序之间的通讯问题,是电气自动化未来发展的主要结构。
目前,工业电气自动化是国际上非常流行的现代工业做法。由于其具有环保、经济及适用广的特点,发展好工业电气自动化,对于提高工业整体发展水平具有积极作用,工业电气自动化的发展好坏直接关系到社会与经济效益的优劣,对此,我们应十分重视和关注。工业电气自动化的发展趋势就是现代分布式、开放式的信息化。分布式的结构可以保证网络中建立起独立的网络,实现危险的分化,维持系统的正常工作。开放化的要求的把系统和外界紧密联系。把所有的网络连接起来,大大提高休息处理效率。信息化简单的说就是把设备与网络充分结合起来,形成管控与网络自动化高度结合状态。目前电气自动化的发展趋势是在自主研发的前提下,开创电气化的新时代,这样在市场竞争中才能赢得价格的优势,研究和吸取工业自动化的经验和各种技术,提高自身的研发能力是企业快速发展之路。
电气工程是一项涉及内容广、技术要求高、前期投资大的规模性工程,加强对电气工程概算编制与审核工作的重视程度,不仅能保障电气工程项目能够保质保量的完成,而且极大的降低了成本花费,对于维护电气工程项目施工企业的利润也有积极帮助。由于受传统工作理念和市场环境的影响,电气工程概算的编制与审核工作仍然面临诸多问题,文章以此为出发点,从多个角度就如何强化编制与审核工作进行了分析。
对于电气工程项目的负责企业来说,强化造价控制、保证利润最大化是企业得以生存、发展和进步的关键。电气工程项目涉及内容广、资金投入大,必须要加强该方面工程的成本控制,在保证整个电气工程项目顺利完成的情况下,尽可能的降低工程项目资金花费。要想达到这种效果,首先就需要概算编制人员熟练掌握整个电气工程项目的包含内容、运作流程,做到实时、动态的检测和评估,以此保证概算编制的精确性[1]。
随着我国经济发展进入“新常态”,市场在资源配置中占据主导地位,企业面临的行业竞争日趋激烈。企业在开展电气工程项目时,如果能够重视概算编制和成本控制,一方面能为企业节省大量的资金,帮助企业将有限的资源应用于关键发展位置;另一方面也间接的优化了内部财务分配机制,为企业未来发展战略的实施提供必要支持。因此,加强电气工程概算的编制工作,成为当前电气工程项目负责企业的首要任务。
上文中提到,电气工程包含内容较为复杂,尤其是在现代高层建筑中,对电气工程的整体协调性和运行稳定性都提出了苛刻要求。因此,在进行电气工程概算编制时,首先要熟悉和理解设计图纸。电气工程项目与普通建筑项目一样,都需要制定内容完善的设计图纸,以此保证后续电气工程施工按部就班的进行。电气工程概算编制的第一步就是对设计中的定额说明、总说明、定额所含工作以及章节目录进行详细阅读,并反复查阅电气工程项目的设计图纸。对于上述内容中存在疑问的,要及时与设计人员进行沟通和分析[2]。需要注意的是,在阅读设计图纸时应重点注意图纸标注和设计说明,掌握电气工程各个项目之间的互联关系,并逐一标注各个子项目的性质、规模,以及与其他子项目之间的承接关系。
其次,精确套用定额,保证定额项目最大程度的接近实际(由于施工方法、选用电气设备的不同,定额项目与实际必然存在误差)。在进行定额项目计算时,相关概算人员要保证收集信息的完整性,保证不漏算。在实际的电气工程概算编制过程中,由于项目企业对设计的要求标准不同,图纸设计内容的深度和广度也存在较大差异,如果在概算编制时发现图纸内容较为粗略,不符合概算编制的具体要求,编制人员还必须要求图纸设计师进行进一步的细化工作,标注出概算编制所需的具体数据,保证工程概算的准确性。
电气工程概算编制不仅包含内容较多,而且对各个项目编制结果的精确性有严格要求,如果概算编制人员在工作中存在疏忽大意,很有可能给最终的编制结果带来影响。事实上,国内电气工程概算编制人员的整体素质参差不齐,由此引发的编制问题也较为普遍,下面列举几种较为常见的编制问题[3]。
在新技术、新设备和新理念的推动下,现代建筑中所包含的电气工程项目呈现出复杂化发展趋势,由此也直接增加了工程概算的工作量。但是由于受传统概算工作理念的影响,部分设计人员忽视电气安装工程的调查和换算工作,所掌握的电气工程项目资料非常有限。在后期对电气工程进行概算编制时,缺乏足够数量、足够质量的事实依据,由此导致定额换算工作缺乏合理性和科学性。另外,有些电气工程负责人员虽然重视概算编制工作,在前期数据资料调查时也收集了较为丰富的数据资料,但是没有对数据资料的可靠性、真实性进行充分验证,导致换算定额和补充定额中含有较多的“水分”,难以为概算编制提供科学性依据。
在电气工程数量精确测量的情况下,工程概算人员能够对每个电气工程项目进行编制估算,最后通过项目相加,得出最终的电气工程总概算。但是在实际过程中,许多电气工程人员对各个项目的统计准确程度不足,导致最终的概述结果与实际存在较大出入,影响最终的概算编制。导致工程数量不精确的原因有以下几点:
第一是图纸数量、质量存在问题。图纸是对具体电气工程项目的虚拟化反应,在进行前期电气工程项目的图纸设计时,造价人员对各个子项目的数量掌握不准确,导致后期可借鉴的图纸数量与实际项目数量之间不相符合,最终工程概算要低于实际花费。另外,图纸的标注不够精确,许多电气工程的细节没有在图纸中体现出来,由此导致最终的工程概算低于实际花费。第二是概算编制人员自身工作存在失误,例如编制人员的专业素质不高、责任意识不强,导致技术结果高于(低于)实际,影响最终的概算结果。除此之外,概算编制人员手中可利用的图纸数量不足,即便是采用了正确的计算方法,也很有可能导致最终概算出现失误。第三是电气工程数量没有随图纸修改而变更。由于电气工程工作量大,建筑企业为了降低成本花费,盲目追赶工期,压缩电气工程项目施工各个环节的工作时间。在这种情况下,设计人员用于概算编制的时间非常有限,往往没有充足的时间对图纸进行审核,使得一些存在数据误差的图纸进入编制单位,并最终影响概算编制结果。
首先,电气工程项目的管理人员要加强对工程概算编制工作的重视程度,真正将该项工作摆在电气工程投资建设的首要位置。改变以往工程管理中盲目追求施工进度的传统观念,给予电气工程设计人员充分的时间,用于进行内容详细、结构完成的图纸设计工作。保证后期电气工程概算结果的准确性。其次,电气工程图纸设计人员也要加强自身专业技能的学习,不断提高项目设计的精确性,做好各个细节处的标注工作,降低后期概算编制过程中的误差影响。电气工程的概算编制是一项复杂性、综合性的工作,要想从根本上保证电气工程概算编制的准确程度,需要加强全过程质量控制,才能最终发挥控制项目预算成本、节省投资花费、提高企业经营效益的目标。
以电子信息和计算机为主导的信息管理系统正广泛应用于各行各业。电气工程概算编制涉及到大量的数据整理和计算工作,占用了大量的人力资源,并且概算编制效率相对较低,编制误差较大。将信息管理系统引入电气工程的概述编制工作中,一方面能够极大的提升数据采集、整理、计算等一系列工作的工作效率,降低了概述编制对人力的依赖程度,间接的降低了电气工程项目企业在人员雇佣上的成本花费,维护了企业利益;另一方面,信息管理系统有效避免了传统人力概述编制中可能出现的计算失误,只要保证录入数据准确,就能够精确保证最终编制结果的精确性,误差范围能够保持在允许范围内[4]。目前,信息管理系统不断得以成熟和完善,不仅在电气工程的概述编制方面发挥了重要作用,也极大的提升了电气工作的工作效率,具有较高的发展潜力。
所谓电气工程概述审核,是指对通过设计概算和施工图预算所确定的工程造价,进行全面、系统的检查和复核,以纠正所存在的某些错误和问题,使之更加确切和合理。工程概预算的“编”、“审”分离,是工程造价体制改革中的一个发展方向,是工程投资控制中的两个阶段,是由不同单位在不同的时间完成的。电气工程概算书编制完成以后,应该单独进行审核。基本建设的审计做为投资领域宏观调控的一个监督环节,在进一步加速推进改革开放的今天,发挥了越来越重要的作用。对建设单位和建设银行来说,审核概算工作是落实工程造价的有力促进措施[5]。
考虑到概算审核对电气工程项目的重要程度,在开展该项工作时,有必要采取必要的防范措施,保证概算审核工作的高质量完成,根据工作经验总结以下几点注意事项:首先,严格遵守审核标准和审核流程。为了确保概算审核工作的标准化进行,相关部门制定了与之相适应的审核管理条例。审核人员在进行相关方面的工作时,要严格按照相应的流程,按部就班的完成概算审查、初步概算以及后期审核工作。需要注意的是,在电气工程的不同子项目中,由于电气工程项目的施工方法、工程技术规则存在较大差异,因此所要遵循的概述编制方法也会有所不同。在进行这方面审核工作时,工作人员一定要熟练掌握各个子项目之间的异同,并以此为依据采取相应的审核标准。其次,保证审核工作的客观性和全面性。概算的审核工作作为电气工程成本技术的最后一道保障,只有保证审核工作的高质量进行,才能确保之前的工程计算、编制等一系列工作符合相关标准。因此,审核人员要强化自身的责任意识,在进行项目审核时,要遵循“公正、客观、全面”的基本原则,确保审核工作高质量完成。
审核的方法包括书面审核和施工实践审核两方面。书面审核主要是对工程量的计算方法、套用定额是否准确、计算误差和取费情况等进行审核,设计和施工方面引起的误差也是审核的主要方面。电气工程主要审核三方面:审核工程数量;审核套用单价;审核各项应计取费用。审核方法主要有:全面审核法、重点审核法、对比审核法。价格信息与市场接轨,及时了解、掌握设备材料价格,客观考虑材料价差因素。概算书审核的主要内容:(1)首先审查概算书编制的依据是否附合规定。(2)工程量的审核:包括计算公式、计算单位与小数点、预留量的计算,各种电气材料数量的统计、计算的准确性等。审查工程量的计算是否有误,主要复查计算原稿,重点是干线和支线的划分与统计的总量。(3)列概算项目的审核:按设计图的列项是否有重项或漏项,这是审查概算书的主要内容。需要对设计图及概算定额非常清楚。
承担审查概预算的单位是建设银行专门从事建设工程概算审查的机构―建行合同审查处。审核的方法包括书面审核和施工实践中审核两方面的工作。预算员作完概算以后,首先应该自检,在自检的基础上也可以互检。对于初次接触这项工作的人员,首先应了解和熟习编制工程概算的依据。审查工程概算的依据是电气工程定额、材料定额、造价处或有关主管部门颁布的文件、材料单据等材料。平时应注意收集有关的资料。注意积累原始数据、特殊材料的单价,了解工程量计算数据与实际有何差别,了解概预算工作中存在的问题,以便进一步改善或健全概预算管理工作。
加强电气工程概算的编制与审核工作已经成为现阶段建筑施工企业的重要工作内容,面对日益复杂的市场环境,只有将概算编制与审核摆在工作的关键位置,才能为优化电气工程资源配置,节省工程成本花费提供有力帮助。不可否认的是,现阶段国内电气工程概算的编制与审核仍然存在较大进步潜力,人员素质参差不齐、管理手段相对落后、监督体系不够健全等问题极大的制约了编制与审核工作的精确性。因此,电气工程项目负责企业要通过强化人员培训、贯彻守法意识、改革体制机制等手段,为提高概算编制与审核的优化发展提供保障。
[1]耿立芬,刘新珍.采用3种定额编制概预算对工程造价的影响[J].铁路工程造价管理,2014(13):131-133.
[2]程建军,吴玉鹏.提高概预算编制质量,合理确定工程造价[J].山西建筑,2014(11):164-165.
[3]赵维兰,张圣友.浅谈新形势下概预算工作在工程设计中的具体作用[J].山西交通科技,2013(21):284-285.
下定义作为一种揭示概念内涵的逻辑方法,用于语文教学,既可以让学生学会下定义(2003年高考就要求给“遗传”下定义),进而理解课文,又可以检测和培养学生的分析概括能力、信息筛选能力、思维转换能力、概念辨析能力、语段压缩能力及文字表达能力。对落实“知识与能力”目标,它不失为一种好的教学过程和方法。
实施下定义这个过程和方法,首先要教会学生下定义的方法。下定义的方法是:被定义概念=种差+属概念。下定义时先把被定义概念置于高一级的属概念之下,然后用种差揭示出这一种概念区别于别的种概念的本质不同之处。比如:生产关系是指人们在生产过程中所发生的社会关系。这里“生产关系”就是被定义概念,“社会关系”是“属概念”,“人们在生产过程中所发生的”这一性质,就是区别生产关系和一切其他社会关系的“种差”。
然后指导学生通过下定义来理解课文。比如《拿来主义》一文,牵扯到“闭关主义”、“送去主义”、“送来主义”、“拿来主义”几个概念,不理解“闭关主义”、“送去主义”、“送来主义”,就不能理解为什么要实行“拿来主义”,不理解“拿来主义”就不能理解文章的主旨。我在教学本文时就是通过指导学生仿照注释②“闭关主义”的定义给“送去主义”、“送来主义”、“拿来主义”下定义来准确理解这几个概念,进而理解全文的。要给“送去主义”下定义,学生就要从第一段“别的且不说罢,单是学艺上的东西,近来就先送一批古董到巴黎去展览,但终‘不知后事如何’;还有几位‘大师’们捧着几张古画和新画,在欧洲各国一路的挂过去,叫作‘发扬国光’。听说不远还要送梅兰芳博士到苏联去,以催进‘象征主义’,此后是顺便到欧洲传道”这些具体叙述中分析归纳出送古董、送古画新画、送人这三件事,然后抽象概括出这些行为都是一种投降卖国的做法,最后再整合文字确定“送去主义”指反动政府求荣的投降卖国做法。给“送来主义”下定义时,学生就要从课文第六段“但我们被‘送来’的东西吓怕了。先有英国的,后有法国的香粉,美国的电影,日本的印着‘完全国货’的各种小东西。于是连清醒的青年们,也对于洋货发生了恐怖”这些具体叙述中对应地抽象概括出这是指帝国主义对中国经济(英国的,法国的香粉,日本的印着“完全国货”的各种小东西)、军事(英国的,德国的废枪炮)和文化思想(美国的电影)的侵略。然后用文字表述为:“送来主义”指帝国主义对中国经济、军事、文化、思想的侵略。给“拿来主义”下定义时,学生就要从课文第九和第十自然段的论述中筛选出“占有、挑选”和“或使用,或存放,或毁灭”的信息,然后整合为“拿来主义”指对中外文化占有、挑选,区别对待,批判继承借鉴的做法。在此基础上,区别出几个概念的本质不同及其危害。闭关主义:排外―误国;送去主义:―卖国;送来主义:侵略―亡国;拿来主义:自强―强国。通过下定义,既让学生准确理解了几个概念的内涵,读懂了课文,又训练了他们分析归纳、抽象概括、筛选信息、整合文字的能力。
《这个世界的音乐》是译介作品,因为语言和思维习惯的不同,学生对本文介绍的动物的音乐很难理解。为了让学生准确理解“这个世界的音乐”的内涵,我设计了主问题:“这个世界的音乐指什么?”即主任务:给“音乐”下定义。我指导学生首先根据课文第一、二自然段的说明,将声音分为“缺乏句法和意义的”(或者“偶然的或无关紧要的,很难从中选择出有意义的信号”)和“有句法和意义的”两种,然后阅读三至十四自然段,并思考把课文中写到的动物发出的声音据此分别归类,然后筛选概括出“缺乏句法和意义的”声音在形式和内容上的共同点分别是“有节奏的、有规律的、有旋律的、重复出现的”和“企图赋予这种特别的声音以某种具体的意义是有风险的”,最后再进一步压缩整合文字,给“音乐”下定义为:指动物发出的有节奏、有规律、重复出现而又不具有某种具体意义的声音。
下定义也适用于文章局部段落的教学。《神奇的极光》一文在讲到极光的来龙去脉时写道:“地磁场分布在地球周围,被太阳风包裹着,形成一个棒槌状的腔体,它的科学名称叫做磁层。为了更形象化,我们打这样一个比方。可以把磁层看成一个巨大无比的电视机显像管,它将进入高空大气的太阳风粒子流汇聚成束,聚焦到地磁极区,极区大气就是显像管的荧光屏,极光则是电视屏幕上移动的图像。但是,这里的电视屏幕却不是18英寸或24英寸,而是直径为4000公里的极区高空大气。通常,地面上的观众,在某个地方只能见到画面的1/50。在电视显像管中,电子束击中电视屏幕,因为屏上涂有发光物质,会发射出光,显示成图像。同样,来自空间的电子束,打入极区高空大气层时,会激发大气中的分子和原子,导致发光,人们便见到了极光的图像显示。”这段文字牵扯到好多地理概念,尽管用了比喻,学生理解起来仍然有困难,谈到极光的成因时仍然不得要领。于是我要求学生根据本段文字给极光下定义,学生反复阅读,从文段中筛选压缩出“磁层”、“将进入高空大气的太阳风粒子流汇聚成束,聚焦到地磁极区”、“打入极区高空大气层时,会激发大气中的分子和原子,导致发光”几个关键信息,然后整合表述为:极光是地球磁层将进入高空大气的太阳风粒子流汇聚成束,聚焦到地磁极区后打入极区高空大气层时激发大气中的分子和原子从而导致的一种发光现象。这个概念将形成极光必不可少的三个条件大气、磁场和太阳风都概括进去了。通过下定义,既让学生理解了极光形成的原理,又培养了学生筛选信息、压缩语段的能力。
污水处理系统的自动化,是当今社会对污水处理的有效手段,随着我国科技的进步,对污水自动化处理提出了更高要求。电气控制系统在污水处理中的应用得到了良好的效果,无论是在处理质量还是处理效果中都表现出一定的优越性,所以电气控制自动化系统是污水处理的未来发展方向。同时,污水处理人员应该积极探索电气自动化污水处理技术,为我国环境保护作出更大贡献。
污水处理工作进行前要对污染源进行细致调查,根据调差结果制定污水处理的可行性方案,利用相关设备及时对污水进行相关处理,形成处理体系,并通过自动化电气控制系统提高污水处理效率,污水处理主要包括污水纳入和曝气处理两个方面。
(1)根据污水处理效果要求,对电气控制系统进行设置,并制定科学有效的处理方案;
(2)根据电气控制系统选择相配套的设备和零件,并从电气控制系统整体上进行选择,保证电气系统的正常运行;
(3)根据相关安装说明和设计图纸,将设备和零件进行安装,如设备和零件出现不匹配时,要及时进行加工,安装完毕后进行试运行,在污水处理系统能够正常运行时,就可以直接用电气自动化控制系统进行污水处理。
随着社会的快速发展,环境问题日渐突出,特别是水环境的污染。为此,国家出台相关法律法规,要求引进污水处理系统,并在严格的要求下对污水进行相关处理措施,减少污水对人们生活环境的影响。在污水处理系统中应用电气自动化技术,是污水处理未来的发展趋势,因此电气自动化技术的应用对人们来说至关重要。在自动化控制污水处理时对电气控制系统提出以下几点要求:
(1)污水性质较为特殊,酸碱度和离子含量均属于超标状态,因此要求电气控制系统能够在环境较为恶劣的条件下保持正常工作状态;
(2)在污水处理过程中电气控制系统能够对实时情况进行反应,并对污水进行信息化监控,保证污水处理过程的自动化;
(3)电气控制系统能对污水处理中的相关参数进行测定,包括水位、温度、电导率等,实现污水处理的信息化管理。
电气控制自动化系统主要通过上、中、下三级来实现污水的处理,同时还配有电机、阀门控制器等相关配套设施。
其中,上机位能够显示净化后污水的水路和气路的动态变化,并借助计算机程序对电机和阀门等进行动态显示。同时,当电气系统出现故障时,上机位能及时查找故障位置和故障原因,并通过智能的方式去处理发生的故障,并且上机位可以直接打印检测数据。
中机位是整个控制系统的逻辑控制,也是电气控制系统的核心部分。中机位主要负责上下机位信息的传递、检测数据的记录与处理,保证污水处理的总体执行。
下机位是由智能仪表组成的,也是整个系统中独立性最强的部分,它可以对污水处理过程中液体酸碱度值等检测数据进行信息采集。同时,电气控制系统对检测数据能够长时间的保存,并采用先进科学技术保证电气控制系统不受外界其他因素干扰,如电压波动。
电气控制系统的三个机位可以对整体的污水处理进行分级控制,各个机位可以独立完成相关工作,在这种前提下,无论是某一个或者两个机位出现故障时,都不会影响其他机位的正常运行。
污水处理系统检测主要包括液位的测量与控制、酸碱度的测量与控制、温度的测量与控制、溶氧量的测量与控制四个方面的内容。
当污水处理池面积较小时,通常采用静压式传感器液位仪进行测量,液位变送器采用扩散硅传感器。当污水处理池面积较大时,通常采用超声波物位仪。两者的工作原理略有不同,前者是将液体静压力传递给隔离管,隔离管再把信息传递给传感器,传感器将压力转变为电信号传送到控制器中;而后者是通过发射超声波来完成的,当超声波与液面接触时会反射相应的超声波信号,并将其传送给传感器,传感器再将信号传送到控制器中,利用的是回声原理进行工作的。
对于污水处理过程中的酸碱度测定通常采用电位法进行测量,由于酸碱度传感器输出信号过于小,通常对其进行放大,再传送到控制器中。
在污水处理过程中温度的检测是一个较为重要的环节,通常温度的测量采用铂热电阻作为传感器,该传感器较为敏感,其分辨率可以达到0.1℃。温度传感器的工作原理是将温度信号转化成电压信号,再经过放大传递给控制器。
溶氧量的测定在污水处理中占有重要地位,通过对溶氧量的测定能够科学的确定曝气池的配置方案,保证污水处理的正确进行。
综上所述,随着我国经济的快速发展,污水量逐渐增多,因此运用科学合理的方法对污水进行处理就显得特别重要。有效的污水处理方案是污水处理的关键步骤,并在污水处理过程中充分的利用电气控制自动化技术,科学的选择自动化设备,能有效的提高了污水处理速度和质量,改善了人们生活的环境,对我国经济发展起到促进作用。
[1]高宏伟,盛昌健,石耀飞等.工厂污水处理系统电气控制自动化研究[J].魅力中国,2010(16).
物理概念准确地反映了物理现象及过程的本质属性,它是在大量的观察、实验基础上,获得感性认识,通过分析比较、归纳综合,区别个别与一般、现象与本质,然后把这些物理现象的共同特征集中起来加以概括而建立的,是物理事实本质在人脑中的反映。任何一个物理概念的学习又会与其他概念相联系,概念之间的这种关联着的逻辑关系,是构成物理规律和公式的理论基础。物理概念不仅是物理基础理论知识的一个重要组成部分,也是学生通过逻辑推理方法,构建知识体系的基本元素,学生学习物理知识的过程,就是要不断地建立物理概念,弄清物理规律。如果概念不清,就不可能真正掌握物理基础知识,不可能有效构建物理模型,不可能形成清晰的思维过程。在解决物理问题时,常常表现出选择题选不全,计算题审题时,由于对某些概念理解不到位,导致挖掘不出有效信息、不能快速建立未知量与已知量之间的联系,解题效率低下。因此,在中学物理教学中,概念教学是一个重点,也是一个难点,搞好物理概念的教学,使学生的认识能力在形成概念的过程中得到充分发展,是物理教学的重要任务。
初中物理教材与高中教材相比较,对知识和思维能力的要求都有一个较大的跨越,存在一个较大的台阶。高中物理教材所讲述的知识不仅要求采用观察、实验,更多的要求具备分析归纳和综合等抽象思维能力,要求能熟练的应用数学知识解决物理问题。对于多个研究对象、多个状态、多个过程的复杂的问题,从物理现象到构建物理模型,从物理模型到数学化的描述,建立一系列的方程,学生接受难度大。初中、高中物理教材对知识的表述也有很大差别。初中物理教材文字叙述比较浅显通俗,学生容易看懂和理解,而高中物理教材对物理概念和规律的表述严谨简捷。对物理问题的分析、推理、论述科学严密,学生不易读懂、阅读难度大。另外,高中教材与所需数学知识的衔接不当,也对学生的物理学习造成了困难。如学生尚未学到极限的概念,在学习瞬时速度时就难以理解;高一新生没有三角函数知识,就不能灵活处理力的合成与分解;没有函数图像的知识,用图像法研究各种问题就会比较困难。由于学科之间的横向联系的失调,也加大了高一物理学习难度,使高一学生成绩分化。
高中物理概念有些是从直观的实验直接得出的,有些概念则需要学生从已有的物理概念出发,或从建立的理想模型出发,通过观察、分析、归纳和推理建立起来。虽然高中学生具有一定的认知能力及逻辑思维能力,但由于他们物理基础知识有限,物理思维方法不足,个别高中学生由于在以往的学习过程中形成了被动接受知识的习惯,积极主动思考问题的能力较差,不善于将陌生、复杂、困难的问题转化为熟悉、简单、容易的问题,不善于将实际问题转化为物理问题,不善于根据具体问题灵活选择方法,学习物理概念时习惯于机械记忆,盲目练习,往往被个别表面现象所迷惑,形成一些片面的、肤浅的概念。主要表现在解决物理问题时对于隐含条件的分析,临界状的把握,多过程的衔接等分析不完整,顾此失彼,答案不全面,条理不清楚。如个别学生不理解加速度及电阻率的概念,造成“加速度大速度就大;电阻率大电阻一定大”的错误认识。
教师在教学过程中,往往将大量的时间用于备课做题,缺乏分析研究学生的现有知识状况、接受知识的能力,对于学生的知识能力有时估计过高,自己常常觉得有些物理概念很简单,学生自己一看就懂,没有必要花费时间去探讨、挖掘物理概念的内涵和外延,造成学生在最初就没有真正理解有些概念,致使学生不易建立各个物理概念之间的联系。为了更有效的搞好概念教学,需关注以下几个环节。
物理学是一门实验学科,大多数物理概念是通过实验演示,让学生透过现象剖析揭示其本质而引入的,学生通过直观观察形成深刻印象,强化了对概念的理解和记忆。例如在引入弹力的概念时,通过演示实验:小车受拉伸或压缩弹簧的作用而运动;再演示:弯曲的弹性钢片能将粉笔头推出去。引导学生观察在这些实验过程中,弹簧及弹性钢片发生了什么形变,弹簧在恢复原状时要对与它接触的物体产生力的作用,让学生自己总结弹力产生的条件及弹力的概念。
类比法是在科学研究中常用的方法,在物理学中不少的概念是用类比推理方法得出的,让学生借类比事物为“桥”,从形象思维顺利过渡到抽象思维,有助于接受理解新概念。例如:与重力势能类比,引入电势能的概念;与电场强度概念的建立类比,建立磁感应强度;将电流类比水流,建立电流概念;将电压类比水压,建立电压概念;把电磁振荡类比于弹簧振子或单摆,把电谐振类比于机械振动中的共振,建立电磁振荡概念。
物理概念大多数是在已有认知结构的基础上建立起来的,新概念的建立主要依赖于认知结构中相关的概念,要充分发挥已有的旧知识的作用,通过新旧概念之间的逻辑关系引入新概念。例如引导学生复习初中学过的功的概念,指出物体能够对外做功,则物体具有能量。在此基础上,讨论运动物体能够对外做功,则运动物体就具有能量,这种能量叫动能,进一步用做功的多少来确定动能与那些量有关系,使学生真正理解动能的表达式。
总之,物理概念引入的方法很多,无论采用什么方法一定要注意:使学生明确一个概念的物理意义,知道这个概念到底有什么作用;根据学生认知结构中相应知识状况和新概念的不同特点,选择的感性材料要典型全面,要突出与概念有关的本质特征,尽量减少非本质特征的干扰,避免先入为主和消极的思维定势的影响;能起承前启后,建立知识联系的作用,选择的旧知识一定要与新知识有实质性联系,否则容易形成模糊或错误的概念,或在认知结构中形成不正确的联系,有碍于培养学生抽象与概括能力;引入概念时,要尽量能激发学生学习的兴趣,使其积极活动,充分体现学生的主体作用。
一般情况下,可以从以下几点细化一个概念(1)名称:记住物理量的名称是了解一个物理量的第一步,就像了解一个人就要先记住这个人的名字一样,教材上物理概念的名称,是用黑体字印刷的,这正是要引起同学们注意和重视。(2)定义及物理意义物理概念的定义是用科学严谨的叙述给出的,教材中常用加点字来表示,定义要熟练准确记忆,不能有半点差错。物理量所表示的物理意义不同于定义,如速度的物理意义是表示物体运动的快慢,其定义是位移跟发生这段位移所用时间的比值。(3)符号物理量的符号大多采用英语的第一个字母,一般情况,每个物理量都有特定的字母,要求学生记准物理量的符号,这样,有利于规范运算过程。(4)表达式一个物理概念的定义用数学语言来描述,就写出了对应的定义式,因为任何一个物理量往往会和其他量建立联系,它们之间的关系又会写出不同的表达式,这时就要弄清哪个是决定式,哪个是定义式。(5)单位物理量的定义式,既给出了物理量之间的数量关系,又决定了它们之间的单位关系,要分清国际单位和常用单位,并记准其单位符号及不同单位制之间的换算关系。在做题时要求同学们统一单位。(6)矢量和标量每讲一个物理概念,要求弄清它是失量还是标量。只有明确其特性,才能按相关规则进行运算。(7)状态量和过程量每讲一个物理概念,要求弄清它是状态量还是过程量,如何通过状态量的变化把状态量和过程量建立起联系。(8)最后还要提醒学生弄清物理表达式的适用范围。
课本中的物理概念,文字叙述严谨、简洁,多数同学能够读懂字面意义,但不能把握准确深刻的含义,运用概念解决问题时就容易出现错误。如讲述超重与失重时,个别学生认为超重时物体重力增大,失重时物体重力减少,完全失重时物体重力为零。如果在学习这一概念时指导学生做下列实验:在弹簧秤下挂上钩码,静止时记下示数,然后提着弹簧加速上升,观察指针位置,记下示数,此时发现弹簧秤示数增大了,最后观察物体加速下降时弹簧秤指针位置,记下示数减小,此时发现弹簧秤示数减小了,分析实验结果,引导学生总结出超重和失重概念,这样既留下深刻的印象,又可以轻松地突破难点。再如,惯性这一概念,部分同学难以理解,老师必须通过举例说清,惯性与速度无关,与力无关。我是这样处理的……又如,磁通量这一概念,教材中的定义是这样叙述的:设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面,磁感应强度为B,平面的面积为S,我们定义磁感应强度B与面积S的乘积叫穿过这个面积的磁通量,简称磁通。粗看这段话就是磁通量等于磁感应强度与面积的乘积,即Φ=BS,深入分析概念,应强调计算磁通量的两个重要条件:一是B与S垂直,不垂直要用投影面积;二是面积S必须是在磁场中的有效面积;三是若平面内有两个或多个磁场且方向不同,则必须用合磁感应强度;四是磁通量的物理意义直观形象地说是指穿过某面积的磁感线条数,故对于穿过线圈截面的磁通量,B越大,截面积S越大,穿过这个线圈截面的磁感线条数就越多,磁通量就越大,与缠绕线圈的匝数无关;五是磁通量是标量,但磁感线穿入同一面积时,却有不同的穿入方向,尤其在讨论磁场不变,平面反转时磁通量变化这一问题,必须弄清磁感线的穿入的方向,有的学生容易把磁通量当成矢量,这时,可以用水流、电流的概念去类比。
只有搞清物理概念的定义,才能有效建立不同量之间的联系。如热学中理解了温度是物体分子平均动能的量度,内能是物体内所有分子动能和势能的总和这两个概念及理想气体模型,知道做功和热传递是改变内能的两种方式,就能掌握一定量的理想气体内能只与温度有关,内能是温度的单值函数,与体积及压强无关,温度升高,内能增加,若体积也增大,则这个过程气体对外做功,必然吸收热量,但气体压强不一定改变;若温度不变,内能一定不变,此时体积增大,仍然是气体对外做功,必然吸收热量,气体压强减小;可见只要把体积与功、温度与内能联系起来,就能顺利解决热力学第一定律的有关问题。
物理概念理解不清,在做题时很容易出现错误,只有深入挖掘其内涵,通过各种题型的反复强化,搞清楚一个物理量的特征,才能避免错误,提高做题准确率。例如,研究电源的电动势及内电阻实验中,对实验数据的处理常采用图像法,完美体育 完美平台用纵轴表示外电压,横轴表示闭合电路的电流,画出了一条倾斜的直线,直线的斜率等于电源的内电阻,有的同学认为斜率是图线与横轴夹角的正切值,造成这种错误的原因是把数学中求直线斜率的方法照搬过来,没有考虑物理问题中纵横坐标的标度不同,纵横坐标交点也不一定是(0、0)等因素。再如,原子核物理中质能方程E=mc2,在计算核反应中释放的能量时,有的学生错误地认为质量亏损是质量消失了,消失的质量变成了能量,这时,要通过练习使学生明确核反应过程中不仅质量数守恒、电荷数守恒、动量守恒、能量守恒、而且质量也守恒。又如用功的表达式W=FS计算功时,有的同学把力的作用点的位移与物体的位移混到一块儿,出现如:人走路时摩擦力做了正功,上楼梯时楼梯做了正功等错误结论。
另外,洛仑兹力是带电粒子在磁场中受到的作用力,它的表达式是通过安培力的公式推导出来的,洛仑兹力是安培力的微观反映,安培力是洛仑兹力的宏观表现。带电粒子在磁场中运动时洛仑兹力对运动电荷始终不做功,有些学生就不清楚既然安培力是洛仑兹力的宏观表现,为什么通电导体在磁场中运动时,安培力做功?出现这个问题的原因是学生不明白,只有通电导体静止时,安培力才是导体内所有粒子所受洛仑兹力的合力;当通电导体在磁场中运动时,洛仑兹力分力的合力才与安培力等效。洛仑兹力不做功,但洛仑兹力的分力都做功,所以安培力做功。
物理上有许多相近的概念,它们既相互联系又有区别,学生学习时容易理不清其关系,混到一块。因此在进行物理概念教学时,要从不同的角度进行比较、辨析,突出概念的差异,明确概念的内涵和外延,加深理解,避免混淆。如物理量的变化量与变化率,一字之差,含义不同,要讲清变化率和时间建立了联系,是变化量与时间的比值,体现了这个物理量的变化快慢,这个比值常常定义了一个新的物理量。位置的变化率是速度;速度的变化率是加速度;动量的变化率是物体所受的合外力;磁通量的变化率反应了电动势。再如电阻和电阻率、自感和自感系数、冲量与动量、动能与动量及热学中热量与温度、分子力随分子间距离变化的图像与分子势能随距离变化的图象等都容易分不清。电学中表征交流电的几个物理量电流、电压、电动势,它们的最大值、瞬时值、有效值、平均值,只有弄清其定义、决定因素及表达式,才能理解为什么计算电热、热功率、电功、电功率及电表示数时用有效值,计算某段时间内流过导体的电量时用平均值。学习时要深入比较这些相近物理量的异同点及联系,避免死记硬背公式,做题时乱套公式,不能快速有效选择公式,解题效率低下。另外不清楚物理量正负号的含义,易造成矢量和标量的混淆。实际上研究同一直线上矢量问题时,在规定正方向之后,正值表示该量方向与正方向相同,负号表示其方向与正方向相反,若多个矢量不在同一条直线上,取正负号就没有意义;对于势能这种标量正负号不仅可以表示大小,也反应了这个位置比零势能面的势能高还是低。
学习物理概念是为了能运用概念进行思维,运用概念解决问题。通过练习巩固概念,形成良好的思维品质,提高学生分析问题、解决问题的能力。如何在课堂教学中,指导学生快速准确地把概念、定律用于解答具体的物理习题,教师的分析示范和归纳总结很重要,选择典型习题,引导学生对问题的分析主要集中于“已知信息是什么?”“要达到的目的是什么?即求什么物理量?”在解决问题的过程中,概念和原理就是建立未知量与已知量联系的桥梁。教师先带着学生分析问题,深入挖掘题目的隐含条件、临界条件、多过程结合点等,再引导学生分析、领会、思维过程,然后和学生一起分析问题,最后让学生独立分析问题,并且自己独立总结出解决这一类问题的思路和方法,提高解决问题的能力,避免陷入题海,浪费时间精力。
如讲摩擦力概念时,为了使学生对摩擦力有正确的理解,能对各种情况下物体所受的摩擦力作出准确的分析,在课堂上提出了十个问题让学生讨论判断:
每个概念讲完以后,引导学生仿照上面列出问题的模式,提出与这个概念相联系的各种问题,讨论解答的过程中进一步巩固概念,加深理解。
在复习课上,为了使各个概念建立联系,形成知识“网络”,把相关的知识编成一个知识集成块,以题目的形式展现出来(用多媒体展示),让学生在解题时,大脑高度集中反复回忆、搜索头脑中储存的知识、概念,通过发散思维与聚合思维,达到重温概念,重组知识,形成更科学有用的知识模块。
如矩形线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动的交流发电机模型,可以把力、热、电磁、光学和原子物理学方面的知识贯穿其中,编织成知识“网络”。如图所示:在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,匝数为N的矩形线圈,ab、ad边长为L1、L2,线圈绕垂直于磁场的中心轴匀速转动,角速度为ω,线圈通过滑环与阻值为R的外电路相连,若线圈电阻忽略不计,则:
1、ad边、bc边匀速圆周运动的线、线圈转动过程中,磁通量最大,磁通量变化率最大的位置分别在哪里?
4、线圈转动时,为什么会产生按正弦规律变化的交变电流?线圈在如图所示的位置开始计时,试写出其感应电动势的瞬时表达式?画出感应电动势的瞬时值随时间变化的图象。
6、线圈转动过程中,通过电阻R的交变电流的周期、频率、最大值和有效值各是多少?
8、线圈从图中位置转过角的过程中,流过电阻的电量有多少?流过电阻R的电流每秒钟变化几次?
13、若该发电机用柴油机来带动,已知柴油的燃烧值为q,柴油机及发电机的效率为η1和η2,则t秒内柴油机消耗了多少柴油?
14若该交流发电机用核动力来驱动,使用的核燃料为铀U235,其核反应式为+6+10,设中子()质量为mn,原子质量为mu,原子质量为mx,原子质量为ms,设核发电机析效率为η,求t秒内消耗的核燃料的质量是多少?
15、若用水轮机带动该发电机,设水轮机的效率为η1发电机的效率为η2,则水轮机的输入功率为多少?
16、若上题中的水轮靠从h高处由静止流下的水来驱动,则水轮机的输入功率为多少?
17、在保持发电机转速不变的条件下,用该交流发电机对某学校直接供电,已知该发电机的输出电压大于u0,要使电灯正常发光,应选用横截面积为多大的铜导线)输电?这时发电机的输出功率是多少?
18、若学校与发电机间的距离L较大,需要采用高压输电,现设计的升压变压器和降压变压器的匝数分别为1:nB和nB:1,则要使学校的n0盏白炽灯全部发光,应选用面积为多大的铜导线输电?这时发电机的输出功率是多少?
19、若上面的白炽灯正常发光时,发出波长为λ的光,电灯的发光效率为η,则每盏灯在t秒钟内辐射出多少个光子?
随着我国进一步发展,我国对于新能源汽车的投入与开发投入了大量的人力、物力与财力。2015年1月13日,科技部部长万钢指出,科技部将按照部署,继续推动新能源汽车的基础研究、关键性技术等领域的研究,为产业发展提供强有力的技术支撑,这对于新能源汽车来说,可谓发展前途一片光明。
随着我国国民经济正在飞速发展,未来汽车保有量将保持进一步增长的态势,在今后相当长的一段时期内,我国汽车产业仍将会保持一种较快的增长势头,这必然导致石油对外依存度急剧上升。另外,由于汽车尾气等原因造成的空气污染和环境污染也正在困扰着发展中的中国,如果不采取措施甚至会更加严重污染环境。传统能源的短缺和有限性,凸显了新能源开发的必要性和紧迫性。
首先,发展新能源汽车能够缩短我国汽车工业与世界先进汽车工业的差距。其次,发展新能源汽车是控制城市污染的需要。最后,发展新能源汽车是国民经济可持续发展的需要。
第一,中国政府对发展新能源汽车高度重视。我国政府通过《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)》等一系列文件精神,初步构筑了我国新能源汽车多元化发展战略。2009年3月,正式了公布《汽车产业调整和振兴规划》,其中目标之一,就是电动汽车产销形成规模。在这种背景下,地方政府也积极响应配合国家整体战略规划。在代用燃料汽车方面,已基本确定了因地制宜发展的方针政策。第二,中国在电动汽车发展方面拥有较好的社会基础。目前,中国轻型电动车产销量已经占到全球的90%以上,电动自行车的迅猛发展带动了国内动力电池、电机的产业发展,同时使得电动车的理念深入人心;另外,在发展的过程中形成了一定的技术积累,为电动汽车的发展奠定了良好的产业基础。第三,中国的能源状况、自然资源对发展新能源汽车产业比较有利。进入新世纪以来,我国,车用燃料电池技术不断进步,锂动力电池技术取得重大突破,油电混合动力技术进入产业化,这一系列技术非常适合在我国能源资源状况下推广应用。
第一,概述。燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料,依靠电机驱动的汽车(图1)。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物,因此燃料电池车辆是无污染汽车,所以从能源的利用和环境保护方面,燃料电池汽车是一种理想的车辆。第二,与传统汽车相比的优点分析。一是提高了发动机燃烧效率;二是降低了温室气体的排放;三是零排放或近似零排放;四是提高了燃油经济性;五是减少了机油泄露带来的水污染。
第一,概述。是指采用传统燃料的,同时配以电动机/发动机来运行的车型,混合动力车辆的主流都是汽油混合动力(图2)。第二,混合动力汽车的优点:一是可让电池保持在良好的工作状态,不发生过充、过放,延长其使用寿命,降低成本;二是有了内燃机可以十分方便地解决纯电动汽车遇到的难题;三是可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量;四是采用混合动力后可以自由调整负荷少或者多时的功率输出与能量控制;五是可以利用现有的加油站加油,不必再投资;六是在繁华市区,可关停内燃机,由电池单独驱动,实现“零”排放。
第一,概述。使用乙醇为燃料的汽车,也可叫酒精汽车,目前世界上已有40多个国家,不同程度应用乙醇汽车。第二,优势分析。可以提高燃料的辛烷值,增加氧含量,在汽车上使用乙醇,使汽车缸内燃烧更完全,可以降低尾气的害物的排放(表1、表2)。第三,应用方式分析。一是灵活燃料,指燃料既可用汽油,又可以使用乙醇或甲醇与汽油比例混合的燃料,还可以用氢气,并随时可以切换;二是变性燃料乙醇,指乙醇脱水后,再添加变性剂而生成的乙醇;三是纯烧,即单烧乙醇;四是掺烧,指乙醇和汽油掺合应用。
第一,概述。氢能汽车是以氢为主要能量作为移动的汽车。燃料电池和电动机会取代一般的引擎,即氢燃料电池的原理是把氢输入燃料电池中,氢原子的电子被质子交换膜阻隔,成为电能驱动电动机;质子却可以通过质子交换膜与氧化合为纯净的水雾排出(图3)。第二,优势分析。氢动力汽车排放出的是纯净水,是一种真正实现零排放的交通工具,其具有无污染,零排放,储量丰富等优势,因此,氢动力汽车是传统汽车最理想的替代方案。
第一,概述。电动汽车顾名思义就是主要采用电力驱动的汽车,大部分车辆直接采用电机驱动,但是其难点在于电力储存技术。第二,优势分析。技术相对简单成熟,只要有电力供应的地方都能够充电。本身不排放污染大气的有害气体,除硫和微粒外,其它污染物也显著减少,电力可以从多种一次能源获得,解除人们对石油资源日见枯竭的担心。
许多国家都积极开发电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车等新能源汽车。但是在发展与技术创新过程中还存在着诸多障碍和困难,如何解决好发展过程中存在的局限性和制约性已经成为全世界共同关注的焦点。现将个人对策建议归纳如下。第一,生产成本与核心技术。很多种新能源汽车存在着生产成本高、运行和维护费用高的现状,比如,目前HEV和PEV所使用的蓄电池组的价格依然昂贵。可以采取创建技术创新联盟的形式,相互学习,拓展产品技术链,构建新能源汽车共性技术研发联盟平台,重点突破动力电池核心技术瓶颈,节约生产成本。第二,续驶里程。对许多消费者来说, 充电电池的续航能力有限和充电时间较长一直是阻滞纯电动汽车普及的主要障碍,但是,随着社会的进一步发展,这一问题会逐渐的解决好。2015年1月,工信部表示已同住建部达成一致,今后所有新建小区要把充电电源建设放在同等重要位置,否则楼盘不能通过验收并销售。这对于新能源汽车来说,无疑是一大利好。
[1]盛德浩,李洪.浅析我国新能源汽车发展的总体布局和趋势[J].商场现代化,2010(11).