發(fā)布時間：2023-02-12 12:34:30
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的論文設(shè)計方案樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
某集裝箱碼頭工程建設(shè)規(guī)模為長1016m10萬t級碼頭岸線，工程位于東南沿海，所處的港區(qū)現(xiàn)正在建設(shè)環(huán)抱型防波堤，防波堤建成后，留出400m寬港區(qū)水域口門，口門方向剛好正對該碼頭工程其中的一個泊位，該碼頭工程后方堆場原狀為山體和村莊，高程在8.5～30m（當(dāng)?shù)乩碚摶鶞?zhǔn)面）之間。臨近的已建一期工程碼頭面高程為4.5m。該碼頭工程平面布置見圖1。
2碼頭面高程研究
2.1碼頭面高程初定方案
該碼頭工程所處的港區(qū)規(guī)劃有突堤，本工程與突堤建成后，港池周圍均形成岸壁式碼頭，根據(jù)波浪推算資料顯示，碼頭前沿波浪較大，碼頭面頂高程可按上水標(biāo)準(zhǔn)控制。
2.2初始方案的物理模型試驗
由于港池內(nèi)存在波浪反射、疊加等現(xiàn)象，為了掌握碼頭前沿波浪越浪情況，從而為合理確定碼頭面高程提供科學(xué)依據(jù)，為此，建設(shè)單位委托某科研機(jī)構(gòu)做了波浪局部整體物理模型試驗，試驗水位（當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵妫?0年一遇極端高水位4.08m，10年一遇極端高水位3.38m，設(shè)計高水位2.05m。試驗采用SSE、S、SSW等3個波向，波浪重現(xiàn)期為50年一遇、10年一遇、2年一遇。
2.3碼頭面高程方案優(yōu)化
經(jīng)試驗研究表明，在4.8m高程的情況下，碼頭面上水情況較為嚴(yán)重。為減輕碼頭面上水淹沒程度，經(jīng)建設(shè)、設(shè)計、科研等單位技術(shù)人員多番研究，對碼頭排水情況進(jìn)行多種方案優(yōu)化，并進(jìn)行相應(yīng)的模型試驗，最終確定優(yōu)化方案如下：將碼頭面高程提高至5.2m，護(hù)輪坎高程不變；碼頭后軌與重箱堆場中間35m拖車通道做成1%單向坡度，重箱邊緣高程為5.5m，并在該處設(shè)置一道50cm高擋水墻，在拖車通道坡腳和后軌之間設(shè)置1道通長越浪截水溝（兼作排水溝），碼頭前沿和排水溝的距離為40m，溝寬1.0m，溝深1.5m，并通過16座d1200排水出口排海。排水設(shè)施既可用于排放越浪，也可兼顧碼頭前沿雨水排放。依據(jù)上述優(yōu)化方案，物模試驗結(jié)果如下：
1）在設(shè)計高水位+S向50年一遇波浪條件下，碼頭面局部少量上水，很快排光。
2）在10年一遇極端高水位+S向10年一遇波浪條件下，碼頭面在連續(xù)大波作用下上水水體不能及時排出，測得最大水體厚度約為30cm，該區(qū)域堆積的水體2分鐘內(nèi)可基本排光，碼頭沿線基本無水越過擋墻頂部。
3）在50年一遇極端高水位+S向50年一遇波浪條件下，測得最大水體厚度約為40cm，波浪作用結(jié)束后5分鐘內(nèi)，該區(qū)域的堆積水體可基本排光。局部有水體越過擋墻頂部。該方案的主要缺點是擋墻要設(shè)計成移動式，出現(xiàn)熱帶風(fēng)暴天氣情況時，安裝臨時擋墻。碼頭正常作業(yè)時需移掉擋墻，操作較麻煩。本碼頭工程的周邊陸域，尤其是后方山體、村莊等，與港區(qū)5.5m高程相差較大，導(dǎo)致高程銜接處需設(shè)置較高的擋土墻，費用較大；另一方面由于施工有大量的疏浚砂需外拋，外拋費用較高。因此，工程技術(shù)人員結(jié)合RMG設(shè)備、水平運輸車輛、排水、臨時擋墻優(yōu)化等要求，對堆場區(qū)高程進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，以降低港區(qū)與后方的高程差，減少外拋量，降低工程造價。另一方面也可以解決碼頭上水向堆場擴(kuò)散的問題。
3堆場高程研究
3.1堆場高程方案比較
1）方案一：RMG兩軌道在同一高程上，兩軌道之間堆場區(qū)（42m）采用3‰的雙向排水坡度，兩軌道間距區(qū)（5m或8m）做平，并設(shè)置排水溝收集雨水，在空箱堆場區(qū)往后按5‰，到港區(qū)后方高程達(dá)到6.61m，總費用節(jié)省約246萬元。該方案不足之處是前方堆場的積水不易排掉。
2）方案二：重箱堆場做成3‰坡度，RMG兩軌道在不同高程上（相差0.13m），RMG設(shè)備采用長短腿形式，以適應(yīng)高程差，兩軌道之間堆場區(qū)（42m）采用3‰的單向排水坡度，兩軌道間距區(qū)（5m或8m）做平，并設(shè)置排水溝收集雨水，在空箱堆場區(qū)往后按5‰，到港區(qū)后方高程達(dá)到7.39m，總費用節(jié)省約418萬元。該方案缺點是由于RMG設(shè)備兩軌道在不同高程上（相差0.13m），設(shè)備考慮設(shè)計為長短腿形式，屬于非標(biāo)產(chǎn)品，但不影響RMG設(shè)備制造及使用。
3）方案三：RMG兩軌道在同一高程上，兩軌道之間堆場區(qū)（42m）采用3‰的雙向排水坡度，兩軌道間距區(qū)（5m或8m）按3%進(jìn)行放坡，從前沿往后逐步抬高，并設(shè)置排水溝收集雨水，在空箱堆場區(qū)往后按5‰，到港區(qū)后方高程達(dá)到7.54m，總費用節(jié)省約460萬元。該方案缺點是縱向運輸通道不平順，影響拖車運輸。另一方面，考慮到重箱集裝箱的堆存及作業(yè)，本工程堆場如采用箱腳基礎(chǔ)+砼預(yù)制塊鋪面，獨立的箱腳基礎(chǔ)可做平，獨立基礎(chǔ)頂面比砼預(yù)制塊鋪面高出20cm，堆場提高坡度對重箱堆放基本不影響。
3.2通過物模試驗進(jìn)一步驗證堆場高程方案
為了摸清碼頭上水?dāng)U散對重箱堆場區(qū)的影響，科研單位再次進(jìn)行試驗，試驗方案為將碼頭面高程提高至5.2m，護(hù)輪坎高程5.5m，碼頭后軌與重箱堆場中間35m拖車通道做成1%單向坡度，重箱邊緣高程為5.5m，取消臨時擋水墻，在坡腳和后軌之間仍設(shè)置1道通長越浪截水溝（兼作排水溝），排水溝距離碼頭前沿為40m，為減少使用過程破損，將排水溝尺度減少，溝寬0.6m，溝深1.0m，并通過16座d1200排水出口排海。
4結(jié)語
礦井原井田3煤層賦存深度為－250m～－650m，2012年后新增部分井田資源，新增井田范圍3煤層賦存深度為－750m～－1050m。礦井采用兩個水平開拓，一水平標(biāo)高為－400m，二水平標(biāo)高為－980m，－400m水平和－980m水平之間設(shè)置一中部車場，標(biāo)高為－690m，一水平與中部車場通過4條暗斜井聯(lián)系，中部車場與二水平通過3條暗斜井聯(lián)系，為滿足掘進(jìn)期間臨時排水的需要，在－690中部車場內(nèi)設(shè)置一臨時排水系統(tǒng)，根據(jù)掘進(jìn)地質(zhì)說明書，區(qū)域總正常涌水量為150m3/h，為保證施工安全，參照《煤礦安全規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，臨時排水系統(tǒng)容量在600m3以上可滿足需要。
2方案研究
根據(jù)施工需要，臨時排水系統(tǒng)實際方案需同時滿足以下要求:600m3以上的容量;方便清撈;盡量減少工程量;方便排水設(shè)備布置;提高容災(zāi)抗災(zāi)害能力。在巷道底板挖設(shè)大容量水窩的傳統(tǒng)布置方式無法滿足600m3以上的容量要求，同時難以清撈淤泥，給使用上帶來極大的不便，加上對現(xiàn)場條件要求苛刻，對周圍巷道影響較大，權(quán)衡之后，此方案不可使用。而正規(guī)水倉泵房的布置形式工程量大，施工復(fù)雜，工期較長，由于本排水系統(tǒng)作為臨時排水使用，出于技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益情況的考量，需采取創(chuàng)新型設(shè)計方案，既能滿足需要，又能保證經(jīng)濟(jì)合理。
3設(shè)計方案
為滿足要求，經(jīng)過方案論證，確定了以下布置方案。臨時水倉開門口布置在回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)，平巷施工出安設(shè)水泵空間后，－20°下山施工至水倉巷道頂板標(biāo)高低于聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)水溝底板標(biāo)高位置后，變平巷施工1#及2#兩臨時水倉，兩倉之間砌筑一道隔水墻，高度2m，水溝分別聯(lián)系到兩水倉門口，并設(shè)置水路轉(zhuǎn)換設(shè)施，使水流可隨時切換流入任意一倉，在聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)設(shè)置兩道風(fēng)門，風(fēng)門上設(shè)置調(diào)風(fēng)口，通過兩個調(diào)風(fēng)口調(diào)節(jié)控制風(fēng)量，使倉內(nèi)風(fēng)流穩(wěn)定，符合規(guī)范。
4設(shè)計說明
4．1滿足600m3以上的容量，且容量可靈活調(diào)整
由于布置方式非常靈活，各設(shè)計參數(shù)可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，此處設(shè)計1#倉及2#倉設(shè)計采用10m2斷面，單倉容水有效長度30m，容量共600m3，可完全滿足臨時排水需要。
4．2使用合理，清撈方便
在水倉內(nèi)沿巷中鋪設(shè)軌道，水倉入口對側(cè)設(shè)置小絞車，正常使用時水流優(yōu)先進(jìn)入1#倉，當(dāng)倉內(nèi)水位上升，水面高過2m高的隔水墻時，水流越過隔水墻進(jìn)入2#倉，同時淤泥在1#倉淤積，需要清撈時，將水流調(diào)整為流入2#倉，同時派專人進(jìn)行看泵排水，保持2#倉的水位不能高于2m的隔水墻，將1#倉內(nèi)水抽出后，通過小絞車配合礦車進(jìn)入倉內(nèi)進(jìn)行人工清撈，清撈完畢后將水流恢復(fù)，依此兩倉循環(huán)使用，循環(huán)清撈，保證了水倉的高效使用和高效清撈。
4．3工程量較小，節(jié)省成本，縮減工期
按此方案布置的臨時水倉，相比正規(guī)的水倉泵房布置方式大大地減少了工程量，在當(dāng)前社會煤炭形勢較差的情況下，符合節(jié)本增效的技術(shù)要求，一個巷道工程量低于100m，同時布置了水倉和泵房、系統(tǒng)運行可靠、容量滿足需要的臨時排水系統(tǒng)，是值得大力提倡的。
4．4方便排水設(shè)備布置
此布置方案相比普遍采用的大水窩臨時布置方式，具有單獨的水泵安設(shè)和運行空間，可以安設(shè)運行、檢修、維護(hù)方便可靠的離心泵，管路布置和空間利用上更加合理。
4．5有利于提高容災(zāi)抗災(zāi)害能力
乍得首都恩賈梅納90kV電力環(huán)網(wǎng)項目主要由四個變電站組成，如下圖1所示。四個變電站主接線形式類似，90kV、15kV主接線均采用單母線分段接線，各站均按配置兩臺容量為25MVA的兩卷變壓器規(guī)劃。
2繼電保護(hù)配置分析
繼電保護(hù)配置方式要滿足電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)和廠站的主接線的要求，并考慮電力網(wǎng)和廠站的運行方式的靈活性，所配置的繼電保護(hù)裝置應(yīng)能滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求。微機(jī)繼電保護(hù)是以數(shù)字式計算機(jī)作為技術(shù)基礎(chǔ)，利用微處理器作為其軟硬件的核心，通過輸入輸出通道接口的有效配合，實現(xiàn)保護(hù)功能。相對傳統(tǒng)繼電器式保護(hù)，具有高準(zhǔn)確率、更高的可靠性、快速性、靈活性，技術(shù)成熟，成本低，本工程選用微機(jī)化的保護(hù)裝置將為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行提供良好的保障。乍得首都恩賈梅納90kV電力環(huán)網(wǎng)項目規(guī)模較小，每個變電站主接線為單母線接線，變壓器遠(yuǎn)景容量僅為2*25MVA，比國內(nèi)常規(guī)110kV末端變電站的一臺主變?nèi)萘?0MVA還小;同時該項目的最高電壓等級也才90kV，根據(jù)乍得電力規(guī)劃，遠(yuǎn)景將建立220kV、500kV高壓骨干電網(wǎng)。從國際上的各國電網(wǎng)繼電保護(hù)來看，一般骨干高壓電網(wǎng)(220kV及以上設(shè)備)，系統(tǒng)穩(wěn)定對故障切除時間要求比較高，應(yīng)配置兩套獨立的主保護(hù);而對電壓等級低的系統(tǒng)保護(hù)采用單套配置，并配置相應(yīng)的遠(yuǎn)后備保護(hù)，即在故障設(shè)備本身的保護(hù)裝置無法正確動作時，由相鄰設(shè)備的保護(hù)裝置延時跳閘。乍得90kV電力環(huán)網(wǎng)項目規(guī)模小，在中長期規(guī)劃綱要中不屬于骨干電網(wǎng)，從電網(wǎng)地位、經(jīng)濟(jì)性、國際繼電保護(hù)配置慣例來看，90kV系統(tǒng)和設(shè)備的主保護(hù)可不按雙重化配置。從重要性及電網(wǎng)架構(gòu)來說，90kV系統(tǒng)應(yīng)按配置單套主保護(hù)，并設(shè)置遠(yuǎn)后備保護(hù)，主保護(hù)應(yīng)采用能快速切除內(nèi)部故障原理的保護(hù)，如差動保護(hù)。綜上分析，本工程最終的繼電保護(hù)配置方案為:各90kV線路兩側(cè)各配置一套全線速動的電流差動主保護(hù);90kV母線配置一套可快速切除母線故障的電流差動保護(hù);90kV主變壓器采用一套快速動作的主保護(hù)，高低壓側(cè)配置獨立的后保保護(hù);15kV各元件采用三段式過流保護(hù)。
3乍得恩賈梅納90kV電力環(huán)網(wǎng)項目的繼電保護(hù)配置
3．190kV電纜線路、架空線路及混和線路的保護(hù)配置
90kV架空線路或與電纜混合的線路，故障往往由雷擊、雷雨、鳥害等自然因素引起，瞬時性單相故障幾率多。本工程作為乍得國內(nèi)首個最高電壓等級的環(huán)網(wǎng)工程，電網(wǎng)的可靠供電、至關(guān)重要。為此每回線路兩側(cè)均配置一套光纖分相電流差動主保護(hù)，并配置三段式相間距離保護(hù)、三段式接地距離保護(hù)、二段式零序保護(hù)、獨立的反時限零序保護(hù)，具有選相功能的零差保護(hù)作為后備保護(hù)，以保證高電阻接地故障時能可靠地有選擇地切除故障。保護(hù)采用主后合一裝置。90kV電纜線路由于全程埋在地下，無雷擊、雷雨、鳥害等自然因素引起的瞬時性單相故障，一般為永久性故障，為此每回線路兩側(cè)均配置一套光纖三相電流差動主保護(hù)和三相重合閘功能，其他同架空線路保護(hù)配置。乍得西站有兩回至FARCHA2電廠線，由于距離僅350m，該段線路保護(hù)納入FARCHA2電廠升變壓器的差動保護(hù)范圍內(nèi)，差動保護(hù)設(shè)在FARCHA2電廠內(nèi)，本側(cè)僅配置一套過流保護(hù)。
3．290kV母線保護(hù)和斷路器失靈保護(hù)的配置
90kV母線要求配置一套電流差動保護(hù)裝置，保護(hù)可快速切除母線上的故障時。考慮乍得90kV電壓電網(wǎng)的重要性，要求每個變電站配置一套90kV斷路器失靈保護(hù)。當(dāng)90kV某支路故障斷路器失靈，由支路保護(hù)啟動斷路器失靈保護(hù)，失靈保護(hù)斷開與拒動斷路器連接在同一母線上的所有支路的斷路器，減少事故停電范圍。由于微機(jī)保護(hù)易實現(xiàn)功能集成，目前國內(nèi)外主流保護(hù)廠家提供的母線微機(jī)保護(hù)均含有斷路器失靈保護(hù)功能，考慮經(jīng)濟(jì)性，本工程配置的母線保護(hù)也要求集成斷路器失靈保護(hù)功能。
3．3主變保護(hù)的配置
電力變壓器是電力系統(tǒng)中使用相當(dāng)普遍和十分重要的電器設(shè)備，它若發(fā)生故障將給供電和電力系統(tǒng)的運行帶來嚴(yán)重的后果。變壓器可能發(fā)生的故障有:各向繞組之間的相間短路;單相繞組部分線匝之間匝間短路，單相繞組和鐵芯絕緣損壞引起的接地短路;引出線的相間短路;引出線通過外殼發(fā)生的單相接地短路以及油箱和套管漏油。變壓器的不正常工作情況有:外部短路或過負(fù)荷引起的過電流;變壓器中性點電壓升高或由于外加電壓過高引起的過勵磁等。主變壓器按主保護(hù)、各側(cè)后備保護(hù)分開單套配置的方案，并配置獨立的非電量保護(hù)。主要保護(hù)功能配置如下:(1)反映變壓器繞組和引出線多相短路、大電流接地系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線的單相接地短路及繞組匝間短路的縱聯(lián)差動保護(hù)或電流速斷保護(hù);(2)反映變壓器油箱內(nèi)部短路故障和油面降低的瓦斯保護(hù)、油溫過高等的非電量保護(hù);(3)變壓器外部相間短路并作為瓦斯保護(hù)和差動保護(hù)后備的低電壓(或復(fù)壓)起動過流保護(hù);(4)高壓側(cè)中性點間隙過流、過壓保護(hù);(5)高、低壓側(cè)零序方向過流保護(hù)、零序過流保護(hù);(6)各側(cè)過負(fù)荷保護(hù)。
3．415kV低壓元件的保護(hù)裝置
國際上15kV及以下電壓等級的系統(tǒng)中，因為絕緣對投資影響較小，一般采用非直接接地方式。經(jīng)調(diào)研，乍得當(dāng)?shù)?5kV系統(tǒng)采用直接接地系統(tǒng)，故本工程15kV也采用直接接地系統(tǒng)，15kV線路、電容器組、站用變等保護(hù)裝置除裝設(shè)反應(yīng)相間故障的三段式過流保護(hù)，還應(yīng)配置反應(yīng)單相故障的零序電流保護(hù)，單相故障直接跳閘。
4結(jié)束語
1電氣主接線基本要求
所謂電氣主接線主要指電廠或發(fā)電站在參考設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，用于連接一次設(shè)備的電路。實際設(shè)計過程中確定電氣主接線形式時需要考慮變電站性能、電力系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)等諸多因素，一般要求在主接線可靠及靈活性的基礎(chǔ)上，最大的減少投入。具體而言設(shè)計電氣主接線時需充分考慮以下基本要求：一方面，花費最少的費用，確保變電站能夠提供穩(wěn)定、可靠的電能。另一方面，確保接線的靈活性及方便性，降低后期維護(hù)的難度，為變電站的安全運行奠定堅實的基礎(chǔ)。
2選擇合理的主接線方式
設(shè)計主接線方式時應(yīng)根據(jù)實際使用雙母線、單母線及旁路，其中當(dāng)線路中負(fù)荷比較大時，35kV~60kV出線多于8回、110kV~220kV線路不少于5回時應(yīng)設(shè)計使用雙母線，而當(dāng)負(fù)荷小且回路較少時應(yīng)考慮使用單母線。當(dāng)220kV出現(xiàn)超過4回，110kV出線超過6回時應(yīng)考慮設(shè)計旁路。設(shè)計220kV側(cè)的接線時應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、靈活性以及可靠性等內(nèi)容，設(shè)計為雙母線接線。原因在于從可靠性方面講雙母線可實現(xiàn)不同重要客戶的引入，確保供電的穩(wěn)定性。而且當(dāng)1回線發(fā)生故障時斷路器可實現(xiàn)故障母線的自動隔離，確保重要客戶不間斷的供電，具有更強(qiáng)的靈活性。盡管投入費用稍微高點，但接線比較方便，綜合起來分析具有較好的經(jīng)濟(jì)性。另外，對電力系統(tǒng)而言，110kV~500kV系統(tǒng)屬于大電流接地系統(tǒng)，因此，變電站主變的220kV側(cè)中性點應(yīng)設(shè)計為中性點直接接地方式，而且設(shè)計無功補(bǔ)償容量時按照主變量的37%進(jìn)行設(shè)計。
二、短路電流的計算
變電站電氣設(shè)計時短路電流的計算是極其重要的內(nèi)容，設(shè)計不合理不僅會影響變電站的正常工作，甚至?xí)龤ё冸娬鞠嚓P(guān)電氣設(shè)備。因此，需要對短路電流進(jìn)行準(zhǔn)確的計算，一般情況下可借助曲線對任意時刻的短路電流進(jìn)行計算，即根據(jù)統(tǒng)計獲得的汽輪發(fā)電機(jī)或系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，對阻抗條件不同狀態(tài)下某一時刻短路電流進(jìn)行計算，而后使用短路電流的平均值制作成運行曲線，在此基礎(chǔ)上計算得出電抗以及某一時刻短路電流值。
三、變電站電氣設(shè)計方案選擇
電氣設(shè)備是支撐變電站穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，因此，進(jìn)行變電站電氣設(shè)計時應(yīng)將電氣設(shè)備的設(shè)計當(dāng)做重點，以充分發(fā)揮變電站工作潛能。變電站電氣設(shè)備包括很多內(nèi)容，如導(dǎo)線、220kV母線、220kV側(cè)主變引線等，接下來對其進(jìn)行探討。
1導(dǎo)線的選擇
導(dǎo)線是連接變電站電氣設(shè)備、承載電流的主要介質(zhì)，一般包括各電壓級絕緣子、出線、主變引下線、不同電壓級匯流母線等。對導(dǎo)線進(jìn)行設(shè)計時應(yīng)確保所能承載的最高工作電壓高于回路運行電壓。導(dǎo)線中允許通過的最大電流，可采用以下方法進(jìn)行計算：計算220kV主母線電流時應(yīng)參考實際功率分配情況進(jìn)行計算；旁路母線回路中的最大電流即為旁路回路的最大額定電流；主變引下線最大電流應(yīng)為對應(yīng)電壓側(cè)電流的1.5倍；出線單回線最大電流的值與最大負(fù)荷電流的值相等，雙回線最大電流約為單回線最大負(fù)荷電流的1.2~2倍；分段回路電流為變壓器額定電流的1.05K倍，其中K值在0.5~0.8范圍內(nèi)。
2220kV母線的選擇
設(shè)計220kV母線時不僅需要考慮其截面，而且還應(yīng)進(jìn)行熱穩(wěn)定性校驗。設(shè)計220kV母線截面時利用公式Imax≤KImax進(jìn)行確定，其中K=0.94。對其進(jìn)行熱穩(wěn)定性校驗時需要利用導(dǎo)線短路持續(xù)時間計算出短路的發(fā)熱量以及導(dǎo)線發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面，在參考《電力工程電氣設(shè)計手冊》加以確定。另外，還應(yīng)進(jìn)行動穩(wěn)定性的校驗，如果設(shè)計采用軟母線，則可省略動穩(wěn)定校驗。
3220kV側(cè)主變引下線的選擇
設(shè)計220kV側(cè)主變引下線時室外通常使用鋼芯鋁絞線LGJ。經(jīng)過計算得出其最大電流為316A。同時，考慮到母線不僅具有較大傳輸容量，而且距離較長設(shè)計截面時應(yīng)依據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度加以確定。例如可考慮使用LGJ-300，當(dāng)導(dǎo)線溫度達(dá)到70℃時允許電流值為770A。另外，仍需對其進(jìn)行熱穩(wěn)定性校驗，以確保熱穩(wěn)定性滿足設(shè)計目標(biāo)要求。至于是否進(jìn)行電暈校驗，需要參考相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)加以確定。例如，如果是220kV，LGJ-300的軟導(dǎo)型號可省略電暈校驗。
4斷路器的選擇
在選擇短路器時《電力工程電氣設(shè)計手冊》中有相關(guān)規(guī)定，即當(dāng)不超過35kV時應(yīng)在考慮經(jīng)濟(jì)性前提下，使用少油、真空的多油斷路器。電壓在35~220kV時可考慮使用是、少油空氣斷路器。另外，考慮到后期維護(hù)的便捷性以及通過國家鑒定的產(chǎn)品可使用SW6-220/1200型斷路器。
5隔離開關(guān)的選擇
市場上隔離開關(guān)類型比較多，依據(jù)安裝地點有屋內(nèi)與屋外之分，依據(jù)絕緣支柱數(shù)目可被分為單住式、雙柱式。隔離開關(guān)會給配電裝置占地面積產(chǎn)生直接影響，因此，確定隔離開關(guān)時應(yīng)在綜合考慮實際的基礎(chǔ)，選擇經(jīng)濟(jì)性較高的隔離開關(guān)。
6電壓互感器的選擇
互感器由電壓互感、電流互感之分，通過向測量儀表電壓、電流線圈以及繼電器供電，以判斷電氣設(shè)備的運行狀態(tài)。在選擇電壓互感器時可依據(jù)一次、二次回路電壓進(jìn)行選擇。其中對一次回路電壓而言，為確?；ジ衅髟陬A(yù)定的安全級下正常工作，其一次繞組能承受的電網(wǎng)電壓應(yīng)在0.9~1.1Ve范圍內(nèi)。對二次回路電壓進(jìn)行設(shè)計時，二次側(cè)額定電壓的確定可參考表1內(nèi)容進(jìn)行選擇?？傊?，電壓互感器設(shè)計時應(yīng)綜合考慮實際情況以及安裝地點，當(dāng)準(zhǔn)確級、容量滿足設(shè)計目標(biāo)時通常可使用電容式電壓互感器。
7電流互感器的選擇
調(diào)查發(fā)現(xiàn)，電力系統(tǒng)中應(yīng)用率比較高的電流互感器為電磁式電流互感器，而且《電力工程電氣設(shè)計手冊》明確規(guī)定了電流互感器的安裝，要求斷路器的回路中均應(yīng)安裝電流互感器。設(shè)計電力互感器時應(yīng)根據(jù)不同線路設(shè)計合理的電流互感器，例如在主變引下線可使用LCW2-200W電流互感器。
8穿墻套管及絕緣子的選擇
設(shè)計穿墻套管及絕緣子需考慮型式、電壓以及動熱穩(wěn)定校驗等方面的內(nèi)容。首先，選擇型式時應(yīng)認(rèn)真分析安裝環(huán)境及地點，以選擇合適的產(chǎn)品型式。一般情況下，屋內(nèi)倒裝時可考慮使用懸掛式絕緣子，屋外使用聯(lián)合膠裝多棱式絕緣子；其次，確定額定電壓時應(yīng)按照按照電氣規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行；最后，進(jìn)行穩(wěn)定性校驗時，應(yīng)注意：校驗穿墻套管時其熱穩(wěn)定性能力應(yīng)不小于短路電流經(jīng)過產(chǎn)生的熱效應(yīng)。而母線型穿墻套管可不進(jìn)行熱穩(wěn)定性校驗。另外，絕緣子與套管均應(yīng)檢驗動穩(wěn)定性。處于相同平面中的三相導(dǎo)體出現(xiàn)短路現(xiàn)象時，支持絕緣子或套管受到的力為此絕緣子相鄰夸導(dǎo)體上點動力的平均值。其中支持絕緣子抗彎破壞強(qiáng)度Fde與作用在絕緣子高度H相關(guān)，而電動力Fmax的作用位置為導(dǎo)線截面中心線上，兩者關(guān)系應(yīng)滿足H1/HFmax≤0.6Fde，其中0.6為裕度系數(shù)。
四、結(jié)語
撈刀河綜合治理方案，該段河道位于星沙新城區(qū)的規(guī)劃范圍內(nèi)，河道堤防洪水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，因此，擬建攔河構(gòu)筑物行洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，相應(yīng)設(shè)計流量4 326．7m3／s。
2蓄水
從對農(nóng)田排水、河道供水、河道水質(zhì)等多方面綜合分析不同水位的影響，本次設(shè)計選取兩種蓄水位，即32m及33m分別進(jìn)行分析論證。農(nóng)田排水：設(shè)計蓄水位抬升至32m及33m時，上游三合垸將增加受澇面積1．18km2，增加排漬面積共6．41km2，通過新建排水箱涵和排澇泵站，可使建成區(qū)治澇標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到2年一遇，使非建成區(qū)農(nóng)村達(dá)到10年一遇1d暴雨1d排至地面無積水的排水標(biāo)準(zhǔn)。河道供水：經(jīng)計算，水渡河～赤石河壩段的水位容積曲線如下表1所示，水渡河壩現(xiàn)狀正常蓄水位30．5m，相應(yīng)庫容為338．3萬m3。如水位抬高到32m，增加庫容220．4萬m3；水位抬高到33m，增加庫容442．2萬m3。另外，星沙水廠的取水口位于撈刀河支流雅河，水位抬高到32m雅河增加調(diào)蓄庫容48萬m3，水位抬高到33m雅河庫容增加80萬m3。通過抬高水渡河壩，可以達(dá)到提高星沙水廠供水保證率的目的?！『拥浪|(zhì)：由表2，蓄水水位分別為32m和33m時，雅河對應(yīng)的交換頻率分別為0．31和0．27d／次，即交換一次分別需要7h和6h。抬高水位后，通過控制雅河的進(jìn)出水閘門，干流上游來水通過自流進(jìn)入雅河，較大地提高了星沙自來水廠前池（雅河）的交換頻率?！⊥ㄟ^上述分析比較，確定水渡河河壩蓄水位為33m。
3閘址
比選本工程選址，主要從施工、對環(huán)境影響、經(jīng)濟(jì)性這幾個方面來考慮，共選擇了4個閘址進(jìn)行方案比較。方案一：水渡河橡膠壩原址重建。利用雅河導(dǎo)流，不需要征地；建閘后蓄水位抬高，不利于星沙水廠雅河水體交換；三合垸雨水引排箱涵最長達(dá)2 500m，單項工程費用最大；工程造價約11 442萬元。方案二：在雅河進(jìn)出口之間異地新建。河道開闊，主槽右岸為灘地，本水閘施工期導(dǎo)流渠布置在堤防內(nèi)灘地上，不需要征地；新建水閘蓄水位抬高后，有利于星沙水廠雅河段水體交換；工程造價約9 800萬元。方案三：雅河入口與松雅湖取水口之間異地新建。施工導(dǎo)流明渠布置在右岸大堤外空地上，需開挖導(dǎo)流渠，填筑導(dǎo)流堤。需臨時征地6．8萬m2；不利于星沙雅河水體交換，向星沙水廠輸水，另建1 000m輸水箱涵，費用較大。工程造價約11 338萬元。方案四：改造赤石河壩。該壩址不利于星沙雅河水體交換，向星沙水廠、松雅湖輸水，需建10km輸水箱涵，自流困難，工程復(fù)雜，投資巨大；赤石河壩控制流域面積小，難以同時滿足星沙水廠和松雅湖需水量。綜合考慮上述因素，方案二在施工導(dǎo)流、經(jīng)濟(jì)性方面占優(yōu)勢，并且能夠促進(jìn)雅河水體交換，提高星沙自來水廠的水質(zhì)，故選擇方案二為推薦方案，既新壩址選在雅河進(jìn)出口之間。
4閘型
比選本工程水閘底板高程24．5m，閘門擋水高程33m，閘門高8．5m，100年一遇洪水位39．33m，從防洪、景觀、運行維護(hù)的角度，幾種閘型進(jìn)行了分析比較，綜合確定閘型。由表3比選結(jié)果，選擇升臥式平面鋼閘門＋固定卷揚機(jī)作為本工程的閘型。
5布置方案
比選本工程提出兩種方案：方案一：水閘＋溢流堰。閘室橫向軸線與河道水流方向正交，結(jié)合地形，在河道主槽新建閘室，保留右岸灘地且新建溢流堰。方案二：船閘＋水閘＋溢流堰。在方案一的基礎(chǔ)上，右岸增設(shè)一孔船閘，其余布置同方案一。現(xiàn)狀撈刀河由于水渡河橡膠壩，不具備航運能力。新水渡河閘竣工后，拆除橡膠壩，若在新的水渡河閘上加設(shè)船閘，可使撈刀河河口至赤石河壩20km的航道全線貫通。但新水渡河閘上游為星沙自來水廠取水的水源保護(hù)區(qū)，船只通航后可能會對水體造成污染。因此，將方案一作為推薦方案。
6結(jié)構(gòu)形式比選
6．1水閘孔數(shù)的確定
閘址處河道主槽寬128m，河道主槽右岸有160m寬灘地，結(jié)合現(xiàn)狀地形，閘室總凈寬為96m，與河道主槽寬度的比值為0．75。為優(yōu)化工程調(diào)度方案，較少攔河閘啟閉的頻率，利用小洪水沖砂，水閘布置采取大小閘結(jié)合的方式，即較大寬度的泄洪閘與較小寬度的沖砂閘結(jié)合布置。根據(jù)水閘地勘成果，閘底板坐落在巖基上，故閘室的單塊長度不超過20m，初步擬定泄洪閘單孔凈寬為16m，沖砂閘單孔凈寬為8m，對稱布置。根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》（SL265－2001），當(dāng)閘孔數(shù)少于8孔，宜采用單數(shù)孔，當(dāng)閘孔數(shù)超過8孔時，也可采用雙數(shù)孔。泄洪閘設(shè)計初擬5孔、7孔、9孔、10孔4種孔數(shù)方案進(jìn)行比選。通過表4的比選結(jié)果，方案一投資最省，因此水閘閘孔采用泄洪閘5孔，每孔凈寬16m；沖沙閘2孔，每孔凈寬8m，布置采用1孔泄洪閘＋1孔沖沙閘＋3孔泄洪閘＋1孔沖沙閘＋1孔泄洪閘的形式。
6．2分縫形式的確定
水閘閘型采用開敞式，平底板布置。閘室總凈寬96m，共設(shè)閘門7孔，其中沖沙閘2孔，單孔凈寬8m，泄洪閘5孔，單孔凈寬16m?？紤]水閘底板坐落在巖基上，故閘室的分縫長度不宜超過20m，為合理選擇水閘分縫位置，提出兩種方案進(jìn)行比選。方案一：永久縫設(shè)在閘墩上，閘墩與底板固結(jié)在一起形成Π型結(jié)構(gòu)，水閘的中墩均為縫墩，每一孔閘作為獨立整體，邊墩厚2．0m，各縫墩厚度均為1．70m，計入逢寬20mm，攔河閘總長度120．52m。方案二：永久縫設(shè)在每孔閘閘底板中間，閘墩與底板形成T或L型結(jié)構(gòu)，邊墩厚1．8m，中墩厚為2．2m，攔河閘總長度112．8m。通過表5的比選結(jié)果，方案二較方案一節(jié)省投資453．3萬元。擬建閘基坐落在強(qiáng)風(fēng)化礫巖上，下部為弱風(fēng)化礫巖，地基承載力較好，各閘塊基底彈性模量相近、地基沉降量相同。因此選擇方案二布置水閘順?biāo)飨蛴谰每p，永久縫設(shè)在每孔閘閘底板中間，閘墩與底板形成“T”或“L”型結(jié)構(gòu)。
7水閘總體布置
水閘工程順?biāo)鞣叫慰傞L144．58m，自上而下為上游連接段20m民，上游鋪蓋段15m，閘室段21m，下游消力池段38．5m，下游鋪蓋段10m，下游海漫段40m。閘室由5孔泄洪閘和2孔沖砂閘組成，總凈寬96m。結(jié)合現(xiàn)狀地形，閘底板高程26m。閘室右岸溢流堰寬160m。閘門采用下游升臥式鋼閘門，下游側(cè)閘墩頂高程主要由閘門開啟過洪時閘門不脫槽來確定，閘址處撈刀河100年一遇水位為39．33m，為防止漂浮物撞擊，閘門開啟后閘門底緣或橋板底緣與洪水位凈空高取1．5m，取擬閘門開啟后底緣高程為41m，閘墩頂面高程為42．5m。為了減小工程量，上游側(cè)閘墩頂高程用正常蓄水位33m加波浪計算高度0．42m與相應(yīng)安全超高0．5m確定，計算為33．92m，取上游側(cè)閘墩頂高程為34．0m。
8結(jié)語
1.1區(qū)域項目概況
該項目位于北京市大興區(qū)亦莊鎮(zhèn)西北部，緊鄰大興區(qū)和朝陽區(qū)交界處，周邊的郊野公園有海棠公園、老君堂公園、鴻博公園、鎮(zhèn)海公園，項目總占地約40.33hm2。
1.2項目建設(shè)必要性
對公園建設(shè)必要性的分析，可以更準(zhǔn)確地把握規(guī)劃意圖，合理地確定公園的使用功能。亦新公園毗鄰北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)以及朝陽區(qū)十八里店鄉(xiāng)，人口密集。公園的建設(shè)，將為周邊居民提供更加自然、健康的休閑娛樂方式，滿足周邊居民和廣大北京市民的野外休閑游憩需求。公園建成后將與附近的鴻博公園、海棠公園、老君堂公園、鎮(zhèn)海公園集中連片，有效推進(jìn)城市綠化隔離地區(qū)“郊野公園環(huán)”的建設(shè)。
1.3現(xiàn)場分析
亦新公園的現(xiàn)場調(diào)查主要包括現(xiàn)狀植被、地形地貌等。1.3.1現(xiàn)狀植被：有大片速生楊，并有少量檜柏、柳樹等。五環(huán)路兩側(cè)苗木種類豐富，林木生長、林地衛(wèi)生狀況良好。除五環(huán)兩側(cè)外，其他地塊樹種較單一，垂直郁閉度低，色相、季相、層次變化不豐富，林下基本無地被，局部有枯死木、萌蘗現(xiàn)象嚴(yán)重。1.3.2地形地貌：園區(qū)內(nèi)總體地勢平坦，局部地區(qū)略有高差。五環(huán)兩側(cè)有排水溝，公園建設(shè)中將結(jié)合用作排水系統(tǒng)。1.3.3現(xiàn)狀：西北角有口現(xiàn)狀魚塘，魚塘相關(guān)配套設(shè)施比較完善。
1.4方案設(shè)計
通過區(qū)域項目概況、項目建設(shè)必要性、現(xiàn)場踏勘分析思考，同時與建設(shè)單位等相關(guān)方的溝通交流后，開始了方案的設(shè)計。1.4.1設(shè)計原則。（1）因地制宜，最大限度地利用現(xiàn)狀植物，減少伐移量；（2）生物多樣性原則，豐富植物品種，建設(shè)喬、灌、草的復(fù)層立體結(jié)構(gòu)；（3）對現(xiàn)有的地形進(jìn)行必要的改造設(shè)計，在完善道路系統(tǒng)的同時，盡量少動土方；（4）充分利用現(xiàn)狀的空地，根據(jù)功能要求合理來布置活動場所和園林景觀建筑小品。1.4.2設(shè)計目標(biāo)。亦新公園建設(shè)將依托現(xiàn)狀基礎(chǔ)條件，突出公園自身特色，滿足周邊功能需求，在林間空地、道路底景、轉(zhuǎn)彎處、景觀節(jié)點、活動場地周邊等重點地段增植常綠喬木、彩葉樹種、花灌木及林下地被，豐富植物景觀層次，營造良好的四季景觀。1.4.3功能分區(qū)。根據(jù)公園所在地的自然條件，盡可能地“因地、因時、因物”而“制宜”，結(jié)合各功能分區(qū)本身的特殊要求，將園區(qū)分為6個功能區(qū)：（1）中心活動區(qū)：主要為周圍社區(qū)內(nèi)居民提供一個娛樂場所，居民可在廣場舉行文化娛樂活動。（2）服務(wù)管理區(qū)：主要用于公園管理及游客服務(wù)。公園管理區(qū)內(nèi)，設(shè)置辦公、車庫、食堂、宿舍、倉庫、游客服務(wù)中心等建筑。（3）休閑運動區(qū)：該區(qū)主要布置各類休閑健身設(shè)施，供居民進(jìn)行健身活動。設(shè)有籃球場、樹陣廣場、林下健身廣場，并將現(xiàn)狀魚塘改造成景觀水面。（4）安靜休息區(qū)：在密林中設(shè)置散步道、林下小空間，營造安靜祥和的環(huán)境，使人們在其中能得到放松。（5）花卉觀賞區(qū)：巧妙利用植物景觀配置，引進(jìn)國內(nèi)、外各種新、奇、特花卉盆栽，做花卉展示，讓游人暢游在花的海洋，并與園區(qū)“自然”、“野趣”主題相呼應(yīng)，可作為整個園區(qū)對外形象宣傳窗口，使過往行人與車輛產(chǎn)生“一覽全園”的觀光興致。（6）綠化緩沖區(qū)：公園與城市主干道相鄰處設(shè)置綠化緩沖帶。緩沖帶利用現(xiàn)狀植物速生楊，采用密植喬灌草復(fù)合植物群落和地形相結(jié)合，隔離公園外的嘈雜環(huán)境，形成綠化緩沖區(qū)，營造公園安靜的環(huán)境。1.4.4道路系統(tǒng)。根據(jù)道路通行特點設(shè)計道路寬度及鋪裝做法。具體如下：一級園路作為公園的主園路，連接公園內(nèi)各主要出入口及景區(qū)、景點，具有管理、運輸、維護(hù)、消防及人行的使用功能。二級道路作為一級園路的補(bǔ)充，完善道路系統(tǒng)，是公園內(nèi)游人步行到達(dá)各景點的主要道路，可行小型機(jī)動車。三級道路作為園區(qū)內(nèi)的步行道，路寬1.2m。根據(jù)分布位置，采取卵石及青石板兩種做法。1.4.5種植設(shè)計。種植調(diào)整以場地現(xiàn)狀速生楊為主，并適當(dāng)增加雪松、油松、白皮松等常綠樹種，銀杏、法桐、國槐、紫葉李、西府海棠等落葉喬木。在林間空地及景觀節(jié)點增加開花灌木，形成三季有花的景觀效果。主要灌木樹種有碧桃類、金銀木、連翹、丁香、黃刺玫、華北珍珠梅、太平花、紫薇、木槿、紫葉矮櫻、紅瑞木等。在地被使用上，可大量選用適宜北京生長的、耐干旱的野生地被花卉，在植物的種類和數(shù)量上形成優(yōu)勢。這樣有利于形成公園的植被特色和亮點，減少管理成本和維護(hù)成本。1.4.6水電設(shè)計。亦新郊野公園遠(yuǎn)近期均不具備自來水及中水引入條件，公園內(nèi)的澆灌用水和生活用水目前來源只能利用現(xiàn)狀機(jī)井取水。公園被北五環(huán)路和匝道分成4塊綠地，為滿足分散的綠地灌溉，需要使用1號、2號、4號機(jī)井，這3口井因年久失修，井內(nèi)無水，需進(jìn)行修復(fù)更新。1.4.7附屬設(shè)施。為滿足市民進(jìn)入公園游憩、休閑、健身等使用功能及園務(wù)管理等要求，根據(jù)《意見》中對于公園建設(shè)的要求，為突出以人為本，滿足游人的基本需求，增加公共服務(wù)配套設(shè)施，主要包括公園管理用房、廁所、健身器材、果皮箱、標(biāo)識牌、小賣部、園椅等[2]。
1.5重要節(jié)點的處理
1.5.1主入口設(shè)計。主入口是公園設(shè)計中的重點。既要考慮公園養(yǎng)護(hù)車輛、殘障人士的出入，同時要兼顧主入口的標(biāo)識作用?？紤]到公園主入口設(shè)在五環(huán)匝道旁，不適合以設(shè)置小廣場的形式作為標(biāo)示，所以在匝道邊采用“亦新公園”字樣的景石來起到標(biāo)示作用，通過景觀大道向公園內(nèi)找坡，并在景觀大道末端以放大的廣場收尾，以解決車行、入口標(biāo)識及高差等問題，并使主入口空間向內(nèi)延伸。1.5.2休閑運動場地設(shè)計。休閑運動場地需要較大面積的場所來布置運動場地及設(shè)施，利用公園西北角空地建設(shè)休閑運動區(qū)，在該區(qū)內(nèi)將綜合服務(wù)用房、停車、健身休閑等功能結(jié)合在一起，因地制宜，既減少了伐移量，同時滿足了需求。1.5.3景觀水面設(shè)計。公園西北角有口魚塘，魚塘相關(guān)配套設(shè)施比較完善，在設(shè)計中我們結(jié)合現(xiàn)有魚塘，通過駁岸改造及景觀植物的點綴，將其改造成一處集垂釣、休閑于一體的休閑場所。
2其他應(yīng)注意的問題
2.1遵循合理的設(shè)計程序
與相關(guān)方的溝通，各個環(huán)節(jié)應(yīng)該遵循既定的順序有效地進(jìn)行，不能隨意顛倒。
2.2與相關(guān)單位的溝通協(xié)商
在開始設(shè)計前及整個設(shè)計過程中，與建設(shè)單位等相關(guān)方的及時協(xié)調(diào)溝通至關(guān)重要，這種溝通可以讓設(shè)計者更全面、準(zhǔn)確地了解現(xiàn)場的實際情況，例如用地性質(zhì)的確定，建成后的用途等方面都是通過溝通協(xié)商后才能明確的。
2.3建設(shè)過程中的跟蹤配合
在公園建設(shè)過程中，現(xiàn)場會有一些問題與設(shè)計矛盾，這就需要通過現(xiàn)場施工配合，在遵循大的設(shè)計定位及原則的前提下，以設(shè)計變更等形式完善設(shè)計。
3結(jié)論
常見的生物識別技術(shù)：有基于生理特性的生物識別技術(shù)：如指紋、虹膜、面部和掌靜脈識別技術(shù)等，有基于行為特征的生物識別技術(shù)如聲音和簽字識別技術(shù)等。
生物識別技術(shù)在監(jiān)獄安防信息化建設(shè)中的應(yīng)用
監(jiān)獄是刑罰執(zhí)行機(jī)關(guān)，維護(hù)場所的安全穩(wěn)定是監(jiān)獄首要任務(wù)。而運用生物識別技術(shù)是強(qiáng)化監(jiān)獄安全防范，確保監(jiān)獄安全發(fā)展的重要技術(shù)手段。司法部“35條”明確指出，監(jiān)獄大門應(yīng)當(dāng)設(shè)置AB門，分設(shè)行車通道和行人通道。行人通道應(yīng)當(dāng)安裝帶有數(shù)字密碼和人體特征識別功能的電子門禁系統(tǒng)。司法部“35條”為監(jiān)獄應(yīng)用生物識別技術(shù)加強(qiáng)安防信息化建設(shè)帶來了重要契機(jī)。
1獄政管理上的應(yīng)用
生物識別技術(shù)在獄政管理上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在門禁系統(tǒng)和巡更系統(tǒng)。
（1）生物識別門禁系統(tǒng)。在監(jiān)控指揮中心等重點區(qū)域建設(shè)生物識別門禁系統(tǒng)，能夠提高安全性和精確率。比如在監(jiān)控中心、應(yīng)急指揮中心運用指紋等識別技術(shù)的門禁系統(tǒng)后，就能確保只有中心工作人員輸入指紋或其他生物特征后才能開啟；通往監(jiān)內(nèi)的通道運用指紋、掌紋、臉型、虹膜等生物識別門禁系統(tǒng)，對出入人員（民警職工、罪犯、外來人員）進(jìn)行生物特征信息比對確認(rèn)，保證通行的合法性；在監(jiān)舍、習(xí)藝區(qū)、會見室、提審室等重點區(qū)域建設(shè)生物識別門禁系統(tǒng)，對于合法、安全、有序通行、罪犯人數(shù)清點、民警管理考核發(fā)揮其重要作用。單獨使用生物識別門禁系統(tǒng)，效率較高。然而，通過多種生物識別技術(shù)綜合運用、多重識別技術(shù)綜合運用、多次識別技術(shù)綜合運用，能做到對身份的完全確認(rèn)，從根源上杜絕了罪犯偽裝、尾隨民警或人員脫逃事件的發(fā)生。浙江省DS監(jiān)獄在通往監(jiān)區(qū)的人行通道AB門之間，采用臉型識別系統(tǒng)，結(jié)合第三方認(rèn)證的方式開啟AB門通行；在機(jī)房和監(jiān)控指揮中心分別采用指紋、虹膜3種生物識別系統(tǒng)門禁，只有專人才能被系統(tǒng)確認(rèn)進(jìn)入，安全度大大提高。
（2）生物識別巡更系統(tǒng)。巡更系統(tǒng)是一種智能化的考勤系統(tǒng)，由巡更人員在規(guī)定的時間和路線去讀取規(guī)定的每一個巡更信息點，以實現(xiàn)巡檢和被考勤的目的。監(jiān)獄建設(shè)巡更系統(tǒng)，通常用于民警監(jiān)內(nèi)巡查以及對巡查民警的履職情況的檢查考核，有助于提高民警的履職責(zé)任心和主動性。在離線巡更和在線巡更兩種方式中，目前使用較多的是離線巡更，而它最大的弊端是無法確定巡更人的身份，任何一個人只需手持巡更棒便可完成巡更過程。為此，可以嘗試開發(fā)和建設(shè)基于生物識別巡更系統(tǒng)，一是在巡更棒中融入生物識別技術(shù)進(jìn)行巡更棒開啟，把巡更時間與人員綁定輸入系統(tǒng)，即在規(guī)定的時間只有規(guī)定的人員才能開啟巡更棒，防止越殂代皰的造假現(xiàn)象；二是建設(shè)基于生物識別方式的網(wǎng)絡(luò)在線巡更系統(tǒng)，如配置相應(yīng)的指紋或其他生物特征讀頭和巡更軟件，配合計算機(jī)進(jìn)行智能化管理，更準(zhǔn)確地掌握巡更人員、巡更時間，統(tǒng)計出遲到、早到、漏巡等重要信息，不但數(shù)據(jù)清晰，且行動方便。
2獄內(nèi)偵查中的應(yīng)用
（1）“三假犯”的身份認(rèn)證。在押犯中假姓名、假家庭地址、假身份（一說假社會關(guān)系）的罪犯常稱為“三假犯”。目前，“三假犯”比例呈逐年上升之勢，有效進(jìn)行“三假犯”的身份甄別成為逐步減少和消除“三假犯”，預(yù)防打擊犯罪、懲罰改造罪犯的重要舉措。在我國國民的指紋、DNA等生物特征數(shù)據(jù)庫尚未建立健全的情況下，當(dāng)前，監(jiān)獄單獨或與公安等部門合作，嘗試初步建立生物特征數(shù)據(jù)庫，對于新收罪犯和刑釋人員做好生物特征登記、交接工作，同時與其他部門互通有無，將數(shù)據(jù)統(tǒng)一比對，有利于“三假犯”的身份認(rèn)證，也防止出現(xiàn)新的“三假犯”。
（2）獄內(nèi)犯罪案件的偵查。在完善罪犯個人生物特征數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，把獄內(nèi)發(fā)生犯罪案件所采集到的生物特征信息與之比對，從相同性或相似性匹配來排摸嫌犯和鎖定真兇。
（3）社會刑事案件的協(xié)查。過去發(fā)案未破的社會刑事案件也可能是在押罪犯所為，雖然也提取了犯罪嫌疑人的生物特征信息，但是囿于懷疑對象的有限范圍而造成漏網(wǎng)，而犯罪真兇又發(fā)另案入監(jiān)改造，盡管余罪在身，仍可茍且偷安。監(jiān)獄建立健全罪犯個人生物特征數(shù)據(jù)庫，運用生物識別技術(shù)，協(xié)助社會刑事案件的偵查，便可“甕中捉鱉”了。還有，就是監(jiān)獄主動把刑釋歸正人員的生物特征數(shù)據(jù)庫提供給司法部門用于社會刑事案件的協(xié)查，就可將刑釋歸正人員的再犯罪案件順利告破。
3刑罰執(zhí)行方面的應(yīng)用
（1）監(jiān)外服刑罪犯的管控。監(jiān)外服刑的罪犯包括緩刑、假釋、保外就醫(yī)的罪犯。其中緩刑、假釋的罪犯由地方管理，保外就醫(yī)的罪犯監(jiān)獄要定期考察。這些罪犯的脫管漏管問題一直是老大難問題，監(jiān)管不了、監(jiān)管不住、監(jiān)管不力，都有可能導(dǎo)致他們重新走上犯罪道路。結(jié)合監(jiān)外服刑罪犯“月簽到制度”，可以嘗試改為生物識別系統(tǒng)簽到制度，監(jiān)獄配合地方提供罪犯個人生物特征數(shù)據(jù)庫，由地方進(jìn)行罪犯簽到監(jiān)督；對于保外就醫(yī)罪犯的定期考察，考察民警攜帶生物識別系統(tǒng)的信息采集儀器供保外罪犯輸入信息，有效防止“關(guān)系考察”“虛假考察”等情況，確?？疾斓轿?，同時，可以限制罪犯的出行范圍，提升監(jiān)外執(zhí)行的實際效果。
（2）預(yù)防刑釋人員再犯罪。建立針對刑釋歸正人員的特殊生物特征數(shù)據(jù)庫，如果刑釋人員隱姓埋名再犯罪，生物特征和相關(guān)的資料可以在入監(jiān)登記時通過生物識別系統(tǒng)自動匹配，甄別該犯是否有余罪、漏罪，是否屬于“三假犯”、累犯、慣犯。徹底打擊罪犯的僥幸心理，加強(qiáng)對刑釋人員犯罪思想和行為的震懾力，減少再犯罪的發(fā)生幾率。
4生活衛(wèi)生安全管理方面的應(yīng)用
在監(jiān)內(nèi)給罪犯開通個人賬戶，該賬戶以罪犯的生物特征為觸發(fā)條件，這樣在就醫(yī)、大賬消費時，通過生物識別技術(shù)，既可以更好地控制罪犯就醫(yī)次數(shù)以及消費額度，也能打擊罪犯裝病逃避勞動改造等行為。罪犯離監(jiān)就醫(yī)時，必須通過出監(jiān)生物識別與審批程序聯(lián)動，確認(rèn)后方可放行，同時留下出入記錄備查。出于確保罪犯伙食衛(wèi)生安全的需要，應(yīng)當(dāng)考慮在伙房設(shè)有生物識別系統(tǒng)，結(jié)合監(jiān)控監(jiān)聽設(shè)施，防止發(fā)生蓄意破壞的情況發(fā)生，確保生活衛(wèi)生安全。
5監(jiān)獄管理和民警安全管理上的應(yīng)用
（1）信息的計算機(jī)安全保護(hù)。采用生物識別技術(shù)的方式開啟計算機(jī)，只有專人采用生物識別（如指紋或虹膜識別等）的途徑方能使用，杜絕信息的計算機(jī)被他人擅用，造成失密。
（2）信息系統(tǒng)主機(jī)登錄保護(hù)。所有信息系統(tǒng)的核心都是計算機(jī)主機(jī)，如果保護(hù)不當(dāng)，將造成失密的嚴(yán)重后果。為了有效保護(hù)，可以采用虹膜等生物識別技術(shù)，系統(tǒng)人員登錄時通過虹膜等生物信息驗證才能登錄，而且基于“活體檢測”生物信息不會丟失；不會被人偽造；身份不會被冒充，完全可以對工作流程進(jìn)行嚴(yán)格的管理與控制，保證系統(tǒng)運行的安全性。
（3）存放資料的房間、櫥柜等場所保護(hù)。加入生物識別技術(shù)的門禁，在“驗明真身”后才可開啟，還可與監(jiān)控報警系統(tǒng)聯(lián)動，對于非法人員試圖開啟，及時報警監(jiān)控，防犯效果更好。
（4）方便民警人事管理。在民警值備勤等崗位，通過生物識別技術(shù)的門禁系統(tǒng)、巡更系統(tǒng)、考勤系統(tǒng)等，隨時了解、掌握、考勤民警，有效保障民警安全，方便應(yīng)急指揮。
辯證看待，揚長避短，積極推進(jìn)生物識別技術(shù)應(yīng)用
（1）客觀對待，揚長避短。無論什么技術(shù)設(shè)備都有利弊兩面，生物識別技術(shù)設(shè)備是基于人體生物特征的自然屬性而開發(fā)的，個體差異性和穩(wěn)定性各有異同，采用該技術(shù)設(shè)備，既不是放之四海皆準(zhǔn)，一勞永逸的辦法，也不應(yīng)因噎廢食，全盤否定。
（2）量力而行，循序漸進(jìn)。由于技術(shù)和設(shè)備的先進(jìn)性、成熟度和穩(wěn)定性以及產(chǎn)品的性價比等因素，因此，監(jiān)獄應(yīng)當(dāng)兼顧現(xiàn)實與可能，需要與必要，有序有效地建設(shè)。
（3）克服人的技術(shù)依賴性，發(fā)揮人、技術(shù)和管理的綜合效益。由于技術(shù)設(shè)備的本身缺陷，因而人必須克服依賴性，運用技術(shù)的手段、人的主觀能動性、管理的措施進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)。
（4）完善制度，用制度確保生物識別技術(shù)設(shè)備的正常應(yīng)用和效能發(fā)揮。認(rèn)清生物識別技術(shù)的優(yōu)勢，運用制度彌補(bǔ)生物識別技術(shù)設(shè)備的缺憾，只有這樣，監(jiān)獄安全防范工作才能落到實處。在司法部“35條”出臺之后，生物識別技術(shù)在監(jiān)獄逐步應(yīng)用和推廣，基于生物識別技術(shù)開發(fā)的新產(chǎn)品也不斷涌現(xiàn)。為此，要大膽地試驗，積極地選擇適合的技術(shù)或產(chǎn)品。適合的技術(shù)或產(chǎn)品在試點單位應(yīng)用后，逐步提取出同類產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，把符合技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品再進(jìn)行推廣應(yīng)用。
生物識別技術(shù)在監(jiān)獄安防信息化建設(shè)中的意義
毫無疑問，生物識別技術(shù)在監(jiān)獄安防信息化建設(shè)中的應(yīng)用愈來愈廣泛，對于監(jiān)獄現(xiàn)代化、法制化、社會化、正規(guī)化、數(shù)字化建設(shè)必然產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
（1）有效提高了科技能力，促進(jìn)監(jiān)獄的科學(xué)發(fā)展?？萍际堑谝簧a(chǎn)力，生物識別技術(shù)的發(fā)展和在監(jiān)獄轉(zhuǎn)化應(yīng)用，是科技興監(jiān)的重要舉措，不可避免地帶來監(jiān)獄工作方式的革命性變化。它在很大程度保護(hù)了警力，解放了警力，提升了警力，也順應(yīng)了以人為本的管理理念和預(yù)防為主、關(guān)口前移的管理原則，有利于監(jiān)獄的科學(xué)發(fā)展。
（2）有效提高了學(xué)習(xí)執(zhí)行力，促進(jìn)民警素質(zhì)發(fā)展。生物識別技術(shù)在監(jiān)獄的應(yīng)用，既是對監(jiān)獄民警工作理念的考驗，也是對民警學(xué)科技、用科技，鍛煉工作能力的挑戰(zhàn)，畢竟再好的技術(shù)，最終還是要靠人去實施。從這個意義上說，生物識別技術(shù)在監(jiān)獄的應(yīng)用，藉此轉(zhuǎn)化為民警的一種履職能力，能夠有效提高民警學(xué)習(xí)執(zhí)行力，促進(jìn)管理方式由傳統(tǒng)向科技的轉(zhuǎn)變，是科技強(qiáng)警、素質(zhì)強(qiáng)警的必要舉措。
（3）有效提高了安全維穩(wěn)力，促進(jìn)監(jiān)獄安全發(fā)展。生物識別技術(shù)廣泛應(yīng)用于監(jiān)獄的信息和安全、人事安全、執(zhí)法安全、生活衛(wèi)生安全等領(lǐng)域，體現(xiàn)了向科技要安全、用技防保安全的科學(xué)理念，對完成維護(hù)監(jiān)管場所安全穩(wěn)定這一首要政治任務(wù)發(fā)揮著獨特的作用，有利于打造本質(zhì)安全型監(jiān)獄，推動監(jiān)獄的安全發(fā)展。
機(jī)械方案設(shè)計是一個創(chuàng)造性很強(qiáng)的活動，其思維過程是形象思維和抽象思維綜合作用的結(jié)果。目前計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）主要解決了在計算和繪圖等設(shè)計后續(xù)階段對設(shè)計者的支持。而對于極富創(chuàng)造性的早期方案設(shè)計階段的計算機(jī)支持至今沒有取得實質(zhì)性的進(jìn)展。即使是智能CAD系統(tǒng)，所采用的方法的理論基礎(chǔ)仍是基于傳統(tǒng)的人工智能的知識表示與推理方法，即邏輯思維為基礎(chǔ)，其中多以知識工程和專家系統(tǒng)的方法實現(xiàn)。這種CAD與AI的簡單組合，沒有也不可能從真正意義上實現(xiàn)方案設(shè)計自動化。創(chuàng)造性如何在方案設(shè)計過程中體現(xiàn)一直是困擾設(shè)計理論研究工作者的棘手問題，也一直沒有很好地解決，本文將就這一問題作一探討。
1機(jī)械方案設(shè)計的一般過程
一般認(rèn)為，方案設(shè)計階段主要有兩個任務(wù)：首先是建立技術(shù)系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)。然后通過選擇相應(yīng)于功能結(jié)構(gòu)中的每個功能的功能載體，并組合這些被選擇的功能載體形成整個技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計方案。
通用設(shè)計理論認(rèn)為，方案設(shè)計過程可表述為兩個映射過程（圖1）：即用戶需求域到功能域的映射以及功能域到結(jié)構(gòu)域的映射。由需求域到功能域的映射過程最能體現(xiàn)設(shè)計者的創(chuàng)造能力，這一過程涉及到對設(shè)計思維規(guī)律以及創(chuàng)造性機(jī)理認(rèn)識水平，涉及到自然語言到專業(yè)技術(shù)語言的轉(zhuǎn)化。盡管有些學(xué)者提出通過對設(shè)計要求進(jìn)行層次分解來建立功能結(jié)構(gòu)圖的討論，但一般還要通過人工干預(yù)進(jìn)行。從功能到結(jié)構(gòu)的映射，實際上是功能結(jié)構(gòu)圖中的每一個分功能與能實現(xiàn)該分功能的結(jié)構(gòu)進(jìn)行匹配，一般情況下，總體功能往往包含著許多分功能。而每一功能可以由不同的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，因此存在組合、協(xié)調(diào)和評價篩選的問題。具體的機(jī)械方案設(shè)計過程如圖2所示。
圖2所示的機(jī)械方案設(shè)計過程還可通過數(shù)學(xué)形式進(jìn)行描述。設(shè)總體功能為U，它可分解為一些子功能，分解過程可形式化為：
U＝（U1，U2，…Um）（1）
即總體功能是有m個子功能UI（I＝1，2，…m）組成的。
任何一個子功能UI（I＝1，2，…，m）對應(yīng)著能夠完成該分功能的子結(jié)構(gòu)的集合TI，即
TI＝（tI1，tI2，…，tin）（I＝1，2，…，m）（2）
式中tij（j＝1，2，…，n）對應(yīng)于能完成子功能UI的所有子結(jié)構(gòu)，n為完成該子功能的子結(jié)構(gòu)總數(shù)。如果用UI定義行，tij為元素構(gòu)成矩陣，即得到功能與結(jié)構(gòu)相聯(lián)系的“功能—結(jié)構(gòu)技術(shù)矩陣”：
（3）
當(dāng)然能夠?qū)崿F(xiàn)各子功能的子結(jié)構(gòu)數(shù)并不相等，可以將能夠?qū)崿F(xiàn)某一子功能的最多子結(jié)構(gòu)數(shù)定為n，少于這個數(shù)的子功能元素項用零表示。圖2所描述的機(jī)械方設(shè)計的一般過程，看起來很簡單，但計算機(jī)實現(xiàn)有許多問題需要解決。如總功能如何分解為子功能、功能如何表達(dá)（因為從不同的角度提出的功能表達(dá)詞匯是不相同的）以及如何有效根據(jù)功能索引子結(jié)構(gòu)等問題有待進(jìn)一步探討和研究。
2基于機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)類型變異綜合方法
自60年代圖論理論首次被應(yīng)用于機(jī)構(gòu)設(shè)計以來，它在機(jī)構(gòu)分析與綜合方面的應(yīng)用得到深入的研究。在圖論中，封閉的圖代表機(jī)構(gòu)，頂點代表連桿，邊代表運動副。圖可以用矩陣（如鄰接矩陣和關(guān)聯(lián)矩陣）表示、分析和計算。1979年，F(xiàn)reudenstein和Maki提出“功能與結(jié)構(gòu)分離”的方法用于機(jī)構(gòu)綜合，隨后許多學(xué)者對這一方法進(jìn)行研究和深化。該方法包括如下幾個環(huán)節(jié)：
2．1根據(jù)用戶的需求，提出機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計任務(wù)與技術(shù)要求：
（1）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要求
如運動性質(zhì)（平面運動或空間運動）、基本回路數(shù)（或獨立環(huán)數(shù)目）、運動副類型及數(shù)目、構(gòu)件類型及數(shù)目、主動副類型及其位置以及機(jī)架的構(gòu)件類型及其位置；
（2）功能性要求
如輸出構(gòu)件數(shù)目及其位置、每一輸出構(gòu)件的任務(wù)（如軌跡生成、函數(shù)生成、導(dǎo)引以及其它要求、滿足對預(yù)定的速度及加速度要求、滿足對機(jī)構(gòu)整體的動力學(xué)性能要求；
（3）約束條件
如運動精度、結(jié)構(gòu)緊湊性、剛度、機(jī)械效益、軸銷作用反力以及制造、裝配、成本等方面的約束。
2．2結(jié)構(gòu)類型綜合
通過結(jié)構(gòu)類型綜合列出滿足設(shè)計任務(wù)要求的全部結(jié)構(gòu)類型并以適當(dāng)形式表示。
2．3優(yōu)選結(jié)構(gòu)類型
根據(jù)功能要求和約束條件，篩選出好的結(jié)構(gòu)類型。
該方法目前研究局限在平面連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類型綜合，且一般集中在運動鏈同構(gòu)識別、自由度識別方法以及平面運動鏈自動生成等理論方法研究階段。盡管有一些應(yīng)用的研究報道，但都是針對簡單機(jī)構(gòu)（如變沖程發(fā)動機(jī)活塞機(jī)構(gòu)、車門開啟機(jī)構(gòu)等）通過人工方式實現(xiàn)。計算機(jī)實現(xiàn)還有一些關(guān)鍵技術(shù)沒有很有效的方法，如運動鏈同構(gòu)識別問題，主動副位置確定、機(jī)架位置的確定、桿組的自動劃分以及對運動鏈進(jìn)行評價篩選等問題。
3集成功能推理及結(jié)構(gòu)推理的方案創(chuàng)新設(shè)計過程模型
如果用人工智能語言描述，在上述第1小節(jié)中討論的機(jī)械方案設(shè)計的一般過程是基于功能推理方式，而第2小節(jié)中所討論的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)類型變異綜合方法是基于結(jié)構(gòu)推理方式。這兩種方式有其內(nèi)在的聯(lián)系，如何將這兩種方式有機(jī)地聯(lián)系在一起對于機(jī)械方案創(chuàng)新設(shè)計是一件很有意義的工作。功能推理主要解決功能到結(jié)構(gòu)之間的映射，通過結(jié)構(gòu)部件組合途徑形成機(jī)械方案。而結(jié)構(gòu)推理是從結(jié)構(gòu)部件的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上通過機(jī)構(gòu)演繹（機(jī)架變換，主動件位置變換以及運動副類型變換）途徑對機(jī)構(gòu)進(jìn)行變異創(chuàng)新，盡管目前結(jié)構(gòu)推理局限在平面連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)類型綜合，但通過本文的研究，該方法可以擴(kuò)展到一般剛體機(jī)械方案創(chuàng)新設(shè)計。有鑒于此，作者提出如圖3所示的集成功能推理和結(jié)構(gòu)推理的機(jī)械方案創(chuàng)新設(shè)計過程模型。
該設(shè)計過程模型由以下主要步驟組成：
Step1：功能結(jié)構(gòu)圖的建立。根據(jù)設(shè)計要求，建立功能結(jié)構(gòu)圖。
Step2：根據(jù)建立的功能結(jié)構(gòu)圖，尋找滿足各子功能要求的功能載體并組合成為原始機(jī)械方案。
Step3：將原始機(jī)械方案進(jìn)行抽象化為表達(dá)機(jī)械方案連接信息的運動鏈表示。并記錄原始方案一些約束信息，如自由度數(shù)、桿數(shù)、原動件必須是幾副桿、輸出構(gòu)件是否必須與機(jī)架相連等等。
Step4：運動鏈發(fā)散。列舉所有與抽象化表示的運動鏈具有相同自由度、桿副類型以及桿數(shù)的非同構(gòu)運動鏈，并進(jìn)行篩選。
Step5：機(jī)械方案元型集的生成。對篩選的運動鏈進(jìn)行機(jī)架識別、原動件識別、桿組識別，形成用連桿和轉(zhuǎn)動副表達(dá)的機(jī)械方案元型。
Step6：候選方案集的生成。將以上生成的機(jī)械方案元型通過類型替代，形成候選方案集。
Step7：方案的評價決策。得到最優(yōu)方案。
Step8：方案的尺度綜合。
4機(jī)械方案創(chuàng)新設(shè)計智能支持系統(tǒng)
根據(jù)以上的過程模型，我們開發(fā)了機(jī)械方案創(chuàng)新設(shè)計智能支持系統(tǒng)MCIDISS。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖4所示。該系統(tǒng)由五大模塊組成：
（1）基于實例功能推理的原始機(jī)械方案生成模塊：該模塊采用兩級實例推理的模型，完成從設(shè)計任務(wù)到功能結(jié)構(gòu)圖的建立以及裝置提取與組合協(xié)調(diào)設(shè)計生成原始機(jī)械方案的
任務(wù)。
（2）基于結(jié)構(gòu)推理的方案設(shè)計創(chuàng)新模塊：該模塊在上面模塊產(chǎn)生的原始機(jī)械方案的基礎(chǔ)上，通過抽象化表示，將原始機(jī)械方案表達(dá)為一般化運動鏈，從機(jī)械方案拓?fù)渎?lián)接上進(jìn)行變異創(chuàng)新。
（3）評價決策模塊：該模塊主要任務(wù)是對各階段的設(shè)計解進(jìn)行評價決策。系統(tǒng)主要采用模糊綜合評價決策方法。
（4）機(jī)構(gòu)尺度綜合模塊：該模塊主要任務(wù)是對組成機(jī)械方案的機(jī)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行綜合，以便從尺度上論證方案的可行性。
（5）運動分析及仿真模塊：該模塊是在完成機(jī)構(gòu)尺度綜合后，對其進(jìn)行運動分析和仿真，以便使設(shè)計者對所設(shè)計的方案有一個清晰直觀的認(rèn)識。
