發(fā)布時(shí)間：2023-04-20 18:01:32
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的電機(jī)設(shè)計(jì)論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：輸配電系統(tǒng)規(guī)劃；遺傳算法；最短路算法；啟發(fā)式方法
1、引言
從物理或數(shù)學(xué)意義的角度講，不同電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)的綜合規(guī)劃對(duì)獲得全局最優(yōu)解，得到總體上最大的經(jīng)濟(jì)效益是必要的。然而，輸配電系統(tǒng)的同時(shí)綜合規(guī)劃長期以來并不被人們所重視，在實(shí)踐中，人們普遍采用將各電壓等級(jí)系統(tǒng)分層規(guī)劃的策略。造成這種狀況的原因主要是：
①輸配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同，進(jìn)而導(dǎo)致優(yōu)化算法不同；
②各電壓等級(jí)綜合規(guī)劃導(dǎo)致問題規(guī)模激增。另外，各級(jí)電網(wǎng)的分層管轄也是造成分層規(guī)劃的一個(gè)實(shí)際原因。
本文對(duì)多電壓等級(jí)、不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題進(jìn)行了研究，提出了基于知識(shí)的最短路遺傳算法的解決方法[1].文獻(xiàn)[1]利用最短路遺傳算法求解了配電系統(tǒng)重構(gòu)問題。實(shí)際上，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題與網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)問題可被看成一類問題，只不過是弧費(fèi)用的計(jì)算方法不同而已，即規(guī)劃問題的弧費(fèi)用需要用分段函數(shù)來表示，從而考慮固定投資和不同的線型。
2、不同電壓等級(jí)的開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃
在電力系統(tǒng)中，為了避免電磁環(huán)網(wǎng)，高中壓配電網(wǎng)必定是開環(huán)運(yùn)行的。這時(shí)就能利用能生成樹狀網(wǎng)絡(luò)的最短路遺傳算法來求解不同電壓等級(jí)的開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題。對(duì)于規(guī)劃問題中根據(jù)安全性和可靠性的要求需要閉環(huán)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以先應(yīng)用本文的方法得到樹狀網(wǎng)絡(luò)，然后采用文獻(xiàn)[2]的方法進(jìn)行專門的聯(lián)絡(luò)線優(yōu)化，以構(gòu)成環(huán)網(wǎng)。最短路遺傳算法是在同一個(gè)電壓等級(jí)中實(shí)現(xiàn)的[1]，這樣才能直接將負(fù)荷潮流迭加到各弧的流量上。對(duì)于多電壓等級(jí)系統(tǒng)，只需仿照標(biāo)幺值計(jì)算的原理將各電壓等級(jí)的電氣量折算到某一選定的電壓等級(jí)上，就可以采用最短路遺傳算法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的全局優(yōu)化。
3、開環(huán)與非開環(huán)混合輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃
如果需要進(jìn)一步將開環(huán)與非開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃，或配電系統(tǒng)允許弱環(huán)運(yùn)行，最短路遺傳算法就不能直接應(yīng)用了。
但是，經(jīng)過下述2個(gè)改變以后，最短路遺傳算法即可近似地求解上述問題了。
3.1節(jié)點(diǎn)入度限制
首先，應(yīng)允許在不需要放射運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成環(huán)。這可通過檢測和限制節(jié)點(diǎn)入度數(shù)的方法來實(shí)現(xiàn)。最短路遺傳算法中，在形成尋路網(wǎng)絡(luò)Gm時(shí)，當(dāng)某個(gè)中間節(jié)點(diǎn)k的入弧數(shù)Nin-x-m=1時(shí)，則其余指向該節(jié)點(diǎn)的有向?。ǔ绷鞅貫?）均舍棄，這保證了最終形成的網(wǎng)絡(luò)為放射狀?，F(xiàn)在，對(duì)每一節(jié)點(diǎn)規(guī)定最大入弧數(shù)，即最大入度Nin_k_MAX，若節(jié)點(diǎn)k屬于放射狀運(yùn)行系統(tǒng)，則令其為1，否則令其為該節(jié)點(diǎn)最大允許的進(jìn)線數(shù)。Nin_k_m記錄節(jié)點(diǎn)k入弧數(shù)的變化情況，其初始值為0，并有機(jī)會(huì)逐漸增加。當(dāng)時(shí)，其余指向該節(jié)點(diǎn)的有向弧（潮流為0）均舍棄。即實(shí)現(xiàn)了不同運(yùn)行方式系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的要求。經(jīng)過以上改進(jìn)的最短路遺傳算法就可以解決開環(huán)與非開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面的要求。雖然，從原理上說它得到的只是較優(yōu)解。
但可證明當(dāng)各負(fù)荷大小趨近于0時(shí)，這種方法得到的解就會(huì)與全局最優(yōu)解一致。當(dāng)負(fù)荷越大時(shí)，其解越可能偏離最優(yōu)解，因?yàn)榇藭r(shí)該負(fù)荷有很大可能是由多個(gè)實(shí)際電源點(diǎn)供電。由于負(fù)荷通常在較低電壓等級(jí)，而允許成環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)是在很高的電壓等級(jí)，且低壓負(fù)荷的容量比高壓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)中元件的容量要小得多，所以，可近似地認(rèn)為負(fù)荷點(diǎn)是由一個(gè)（實(shí)際）電源點(diǎn)供電，因此用最短路遺傳算法獲得的解將接近于實(shí)際最優(yōu)解。
3.2有功潮流
由于網(wǎng)孔的出現(xiàn)，使得以負(fù)荷復(fù)電流（或功率）直接迭加構(gòu)成線路中潮流的方法失去了合理性。因?yàn)橹挥幸粋€(gè)虛擬源點(diǎn)，對(duì)于同時(shí)由2條以上供電路徑供電的節(jié)點(diǎn)來說，可能會(huì)導(dǎo)致矛盾的節(jié)點(diǎn)電壓。為了避免這種情況，此時(shí)可只考慮有功功率的優(yōu)化。實(shí)際上對(duì)于允許環(huán)網(wǎng)的系統(tǒng)規(guī)劃問題，現(xiàn)有的方法[3]也全是只考慮有功優(yōu)化，而無功配置和電壓控制由專門的無功優(yōu)化來完成。這是因?yàn)椋阂环矫?，無功設(shè)備的投資一般要比線路、變壓器和有功電源的投資小得多；另一方面，無功潮流在一定程度上可獨(dú)立于有功潮流的控制。
4、基于知識(shí)的高效最短路算法
盡管最短路遺傳算法不會(huì)有維數(shù)災(zāi)問題。
但是基本的Dijkstra最短路算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性是O（N2），其中N是規(guī)劃問題的網(wǎng)絡(luò)流模型的節(jié)點(diǎn)數(shù)，因此，基于最短路算法的局部優(yōu)化算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性是O（N3）（認(rèn)為負(fù)荷數(shù)與節(jié)點(diǎn)數(shù)成一定比例）；若遺傳算法的種群個(gè)體數(shù)和最大代數(shù)取固定值，則最短路遺傳算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性是O（N3）?？梢婋S問題規(guī)模的增大，最短路遺傳算法的計(jì)算時(shí)間也將很長。實(shí)際上，直接在輸配電系統(tǒng)規(guī)模非常龐大的網(wǎng)絡(luò)上利用常規(guī)的最短路算法為某一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)尋找供電路徑是很不必要的。對(duì)于一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)來說，整個(gè)系統(tǒng)中可能為其供電的元件只是很小的一部分。如果能根據(jù)輸配電系統(tǒng)的實(shí)際信息把這一小部分元件提取出來后再應(yīng)用最短路算法，則最短路算法的尋路時(shí)間將大大縮短。而由前面的分析可知，最短路算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性決定了整個(gè)算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性。我們稱這個(gè)被提取出來供尋找負(fù)荷m的最經(jīng)濟(jì)供電路徑的網(wǎng)絡(luò)為尋路網(wǎng)絡(luò)Gm.用以提取尋路網(wǎng)絡(luò)的方法應(yīng)具備以下特點(diǎn)：
①易于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。
②在保證不丟失最優(yōu)解的基礎(chǔ)上，盡可能縮小尋路網(wǎng)絡(luò)。下面，以一個(gè)實(shí)例來說明如何實(shí)現(xiàn)基于輸配電系統(tǒng)知識(shí)的最短路算法。
若現(xiàn)有10kV，66kV，220kV，3個(gè)電壓等級(jí)系統(tǒng)，要尋找負(fù)荷m的最優(yōu)供電路徑，則可按以下步驟提取尋路網(wǎng)絡(luò)Gm.
（1）將輸配電系統(tǒng)按電壓等級(jí)分層，負(fù)荷點(diǎn)通常在最底層10kV層，虛擬電源點(diǎn)在最高電壓等級(jí)層220kV層。
（2）定義元件Aij到負(fù)荷點(diǎn)m的距離為式中為元件Aij的起點(diǎn)坐標(biāo)；XB-ij、yE-ij為元件Aij的終點(diǎn)坐標(biāo)；Xm、Ym為負(fù)荷點(diǎn)m的坐標(biāo)；Kij-m為元件Aij到負(fù)荷點(diǎn)m的距離調(diào)節(jié)系數(shù)，通常取1，可用于考慮一些特殊供電情況。按最大供電半徑Rm選擇出可能給負(fù)荷點(diǎn)m供電的10kV區(qū)域：若10kV元件（線路、變壓器或變電站）與負(fù)荷點(diǎn)m的距離大于Rm，則認(rèn)為其不可能為m供電，因此不加入尋路網(wǎng)絡(luò)。反之，則將相應(yīng)的元件加入負(fù)荷點(diǎn)m的尋路網(wǎng)絡(luò)。
（3）通常希望盡可能通過具有主干線型或可靠性高的主干網(wǎng)絡(luò)傳送電能，并且減少電能在主干線型和次要線型間的轉(zhuǎn)換。因此，規(guī)定最大精細(xì)尋路半徑rm.在此半徑之外，凡是具有非主干線型或位于次要分支線路或非主干路由（對(duì)于規(guī)劃問題由于許多路由上線型未確定，因此這里用“非主干路由”一詞）上的元件都不加入尋路網(wǎng)絡(luò)，而在此半徑之內(nèi)的元件全加入尋路網(wǎng)絡(luò)。
（4）經(jīng)上述步驟形成的10kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_10包含有若干66kV/10kV變電站，它們對(duì)于10kV負(fù)荷點(diǎn)m來說是可能的供電點(diǎn)，而對(duì)于66kV系統(tǒng)來說是可能的負(fù)荷點(diǎn)。對(duì)這些變電站的每一個(gè)均采用與步驟（2）、（3）類似的方法，可得到其在66kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)的并集構(gòu)成負(fù)荷m在66kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_66.
（5）同理，Gm_66中所包含的220kV/66kV變電站也可看成220kV系統(tǒng)的負(fù)荷點(diǎn)。采用與步驟（4）同樣的方法可獲得負(fù)荷點(diǎn)m在220kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_220.當(dāng)然，Gm_66中也可能包含發(fā)電廠，此時(shí)，可認(rèn)為其是通過一條無損耗、無費(fèi)用的虛擬弧，由設(shè)于220kV系統(tǒng)的虛擬源點(diǎn)供電。
（6）獲得負(fù)荷點(diǎn)m在整個(gè)輸配電系統(tǒng)的尋路網(wǎng)絡(luò)為顯然，經(jīng)過以上步驟處理后，得到的負(fù)荷點(diǎn)m的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm要比初始的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)要小得多，因此最短路算法的計(jì)算量也將大大縮小。
5、結(jié)論
本文對(duì)多電壓等級(jí)、不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的輸配電系統(tǒng)的綜合規(guī)劃問題進(jìn)行了研究。在解決了電壓等級(jí)折算問題后，給出了基于最短路遺傳算法的純開環(huán)輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃的方法。以此為基礎(chǔ)，通過控制節(jié)點(diǎn)出入度，并且只針對(duì)有功潮流進(jìn)行優(yōu)化，又提出了開環(huán)與非開環(huán)混合的輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題的近似解決方法。為了解決輸配電系統(tǒng)規(guī)模大而造成的計(jì)算量問題，給出了基于輸配電系統(tǒng)知識(shí)的最短路算法的實(shí)現(xiàn)方法。
參考文獻(xiàn)
[1]余貽鑫，段剛（YuYixin，DuanGang）?；谧疃搪匪惴ê瓦z傳算法的配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)（Shortestpatyalgoithmandgeneticalgorithmbaseddistributionsystemreconfiguration）[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)（ProceedingsoftheCSEE），2000，20（9）：44-49.
1RF2514的引腳功能
RF2514各引腳的排列如圖1所示。各引腳的功能如下：
引腳1，9（GND1，3）：模擬地。為獲得最佳的性能，應(yīng)使用較短的印制板導(dǎo)線直接連接到接地板。
引腳2（PD）：低功耗模式控制端。當(dāng)PD為低電平時(shí)，所有電路關(guān)斷。當(dāng)PD為高電平時(shí)，所有電路導(dǎo)通工作。
引腳3（TXOUT）：發(fā)射器輸出端。輸出為晶體管集電極開路（OC）方式，但需要一個(gè)提供偏壓（或匹配）的上拉電感和一個(gè)匹配電容。
引腳4（VCC1）：TX緩沖放大器電源端口。
引腳5（MODIN）：AM模擬或者數(shù)字調(diào)制輸入。信號(hào)通過該腳輸入可以把調(diào)幅信號(hào)或者數(shù)字調(diào)制信號(hào)加到載波上，而通過該腳外的一個(gè)電阻則可對(duì)輸出放大器進(jìn)行偏置。該腳的電壓不能超過1．1V，過高的電壓可能會(huì)燒壞芯片。
引腳6（VCC2）：壓控振蕩器、分頻器、晶體振蕩器、鑒相器和充電泵電源。該端與地間應(yīng)連接一個(gè)中頻旁路電容。
引腳7（GND2）：數(shù)字鎖相環(huán)接地端。
引腳8（VREFP）：偏置電壓基準(zhǔn)端，用于為分頻器和鑒相器提供旁路。
引腳10，11（RESNTR－，RESNTR＋）：該腳可用來為壓控振蕩器（VCO）提供直流電壓，同時(shí)也可以對(duì)壓控振蕩器的中心頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。10腳與11腳之間應(yīng)連一電感。
引腳12（LOOPFLT）：充電泵的輸出端。該腳與地之間的RC回路可用來控制鎖相環(huán)的帶寬。
圖2
引腳13（LDFLT）：用來設(shè)定鎖定檢測電路的閾值。
引腳14（DIVCTRL）：分頻控制端。該腳為高電平時(shí)，選中64分頻器，反之，選中32分頻器。
引腳15（OSCB）：設(shè)計(jì)時(shí)可將該腳直接連接到基準(zhǔn)振蕩器晶體管的基極，由于該基準(zhǔn)振蕩器的結(jié)構(gòu)是Colpitts的改進(jìn)型，因此應(yīng)在15腳和16腳之間連接一個(gè)68pF的電容。
引腳16（OSCE）：設(shè)計(jì)時(shí)將該腳直接連接到基準(zhǔn)振蕩器晶體管的發(fā)射極，同時(shí)在該腳與地之間還應(yīng)連接一個(gè)33pF的電容器。
圖3
2RF2514的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
RF2514是一個(gè)具有鎖相環(huán)的AM／ASK甚高頻／超高頻發(fā)射器。它由功率放大器、集成壓控振蕩器、鑒相器和充電泵（PhaseDetector＆ChargePump）、分頻器（Prescaler32／64）、鎖存檢測（LockDe-tect）和直流偏置（DCBias）等電路組成，其原理框圖如圖2所示。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所要求解決的問題日趨復(fù)雜，與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。而復(fù)雜性的提高就意味著可靠性的降低，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，要想使如此復(fù)雜的實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零出錯(cuò)率幾乎是不可能的，因此人們寄希望于系統(tǒng)的容錯(cuò)性能：即系統(tǒng)在出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況下的適應(yīng)能力。對(duì)于如何同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)雜性和可靠性，大自然給了我們近乎完美的藍(lán)本。人體是迄今為止我們所知道的最復(fù)雜的生物系統(tǒng)，通過千萬年基因進(jìn)化，使得人體可以在某些細(xì)胞發(fā)生病變的情況下，不斷地進(jìn)行自我診斷，并最終自愈。因此借用這一機(jī)理，科學(xué)家們研究出可進(jìn)化硬件（EHW,EvolvableHardWare），理想的可進(jìn)化硬件不但同樣具有自我診斷能力，能夠通過自我重構(gòu)消除錯(cuò)誤，而且可以在設(shè)計(jì)要求或系統(tǒng)工作環(huán)境發(fā)生變化的情況下，通過自我重構(gòu)來使電路適應(yīng)這種變化而繼續(xù)正常工作。嚴(yán)格地說，EHW具有兩個(gè)方面的目的，一方面是把進(jìn)化算法應(yīng)用于電子電路的設(shè)計(jì)中；另一方面是硬件具有通過動(dòng)態(tài)地、自主地重構(gòu)自己實(shí)現(xiàn)在線適應(yīng)變化的能力。前者強(qiáng)調(diào)的是進(jìn)化算法在電子設(shè)計(jì)中可替代傳統(tǒng)基于規(guī)范的設(shè)計(jì)方法；后者強(qiáng)調(diào)的是硬件的可適應(yīng)機(jī)理。當(dāng)然二者的區(qū)別也是很模糊的。本文主要討論的是EHW在第一個(gè)方面的問題。
對(duì)EHW的研究主要采用了進(jìn)化理論中的進(jìn)化計(jì)算（EvolutionaryComputing）算法,特別是遺傳算法（GA）為設(shè)計(jì)算法，在數(shù)字電路中以現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）為媒介，在模擬電路設(shè)計(jì)中以現(xiàn)場可編程模擬陣列（FPAA）為媒介來進(jìn)行的。此外還有建立在晶體管級(jí)的現(xiàn)場可編程晶體管陣列（FPTA），它為同時(shí)設(shè)計(jì)數(shù)字電路和和模擬電路提供了一個(gè)可靠的平臺(tái)。下面主要介紹一下遺傳算法和現(xiàn)場可編程門陣列的相關(guān)知識(shí)，并以數(shù)字電路為例介紹可進(jìn)化硬件設(shè)計(jì)方法。
1．1遺傳算法
遺傳算法是模擬生物在自然環(huán)境中的遺傳和進(jìn)化過程的一種自適應(yīng)全局優(yōu)化算法，它借鑒了物種進(jìn)化的思想，將欲求解問題編碼，把可行解表示成字符串形式，稱為染色體或個(gè)體。先通過初始化隨機(jī)產(chǎn)生一群個(gè)體，稱為種群，它們都是假設(shè)解。然后把這些假設(shè)解置于問題的“環(huán)境”中，根據(jù)適應(yīng)值或某種競爭機(jī)制選擇個(gè)體（適應(yīng)值就是解的滿意程度），使用各種遺傳操作算子（包括選擇，變異，交叉等等）產(chǎn)生下一代（下一代可以完全替代原種群，即非重疊種群；也可以部分替代原種群中一些較差的個(gè)體，即重疊種群），如此進(jìn)化下去，直到滿足期望的終止條件，得到問題的最優(yōu)解為止。
1．2現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)
現(xiàn)場可編程邏輯陣列是一種基于查找表(LUT,LookupTable)結(jié)構(gòu)的可在線編程的邏輯電路。它由存放在片內(nèi)RAM中的程序來設(shè)置其工作狀態(tài)，工作時(shí)需要對(duì)片內(nèi)的RAM進(jìn)行編程。當(dāng)用戶通過原理圖或硬件描述語言（HDL）描述了一個(gè)邏輯電路以后，F(xiàn)PGA開發(fā)軟件會(huì)把設(shè)計(jì)方案通過編譯形成數(shù)據(jù)流，并將數(shù)據(jù)流下載至RAM中。這些RAM中的數(shù)據(jù)流決定電路的邏輯關(guān)系。掉電后，F(xiàn)PGA恢復(fù)成白片，內(nèi)部邏輯關(guān)系消失，因此，F(xiàn)PGA能夠反復(fù)使用，灌入不同的數(shù)據(jù)流就會(huì)獲得不同的硬件系統(tǒng)，這就是可編程特性。這一特性是實(shí)現(xiàn)EHW的重要特性。目前在可進(jìn)化電子電路的設(shè)計(jì)中，用得最多得是Xilinx公司的Virtex系列FPGA芯片。
2進(jìn)化電子電路設(shè)計(jì)架構(gòu)
本節(jié)以設(shè)計(jì)高容錯(cuò)性的數(shù)字電路設(shè)計(jì)為例來闡述EHW的設(shè)計(jì)架構(gòu)及主要設(shè)計(jì)步驟。對(duì)于通過進(jìn)化理論的遺傳算法來產(chǎn)生容錯(cuò)性，所設(shè)計(jì)的電路系統(tǒng)可以看作一個(gè)具有持續(xù)性地、實(shí)時(shí)地適應(yīng)變化的硬件系統(tǒng)。對(duì)于電子電路來說，所謂的變化的來源很多，如硬件故障導(dǎo)致的錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)要求和規(guī)則的改變，環(huán)境的改變（各種干擾的出現(xiàn)）等。
從進(jìn)化論的角度來看，當(dāng)這些變化發(fā)生時(shí)，個(gè)體的適應(yīng)度會(huì)作相應(yīng)的改變。當(dāng)進(jìn)化進(jìn)行時(shí)，個(gè)體會(huì)適應(yīng)這些變化重新獲得高的適應(yīng)度?；谶M(jìn)化論的電子電路設(shè)計(jì)就是利用這種原理,通過對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行多次地進(jìn)化來提高其適應(yīng)變化的能力。
電子電路進(jìn)化設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖1所示。圖中給出了電子電路的設(shè)計(jì)的兩種進(jìn)化，分別是內(nèi)部進(jìn)化和外部進(jìn)化。其中內(nèi)部進(jìn)化是指硬件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的進(jìn)化，而外部進(jìn)化是指軟件模擬的電路的進(jìn)化。這兩種進(jìn)化是相互獨(dú)立的，當(dāng)然通過外部進(jìn)化得到的最終設(shè)計(jì)結(jié)果還是要由硬件結(jié)構(gòu)的變化來實(shí)際體現(xiàn)。從圖中可以看出，進(jìn)化過程是一個(gè)循環(huán)往復(fù)的過程，其中是根據(jù)進(jìn)化算法（遺傳算法）的計(jì)算結(jié)果來進(jìn)行的。整個(gè)進(jìn)化設(shè)計(jì)包括以下步驟：
（1）根據(jù)設(shè)計(jì)的目的，產(chǎn)生初步的方案，并把初步方案用一組染色體（一組“0”和“1”表示的數(shù)據(jù)串）來表示，其中每個(gè)個(gè)體表示的是設(shè)計(jì)的一部分。染色體轉(zhuǎn)化成控制數(shù)據(jù)流下載到FPGA上，用來定義FPGA的開關(guān)狀態(tài)，從而確定可重構(gòu)硬件內(nèi)部各單元的聯(lián)結(jié)，形成了初步的硬件系統(tǒng)。用來設(shè)計(jì)進(jìn)化硬件的FPGA器件可以接受任意組合的數(shù)據(jù)流下載，而不會(huì)導(dǎo)致器件的損害。
（2）將設(shè)計(jì)結(jié)果與目標(biāo)要求進(jìn)行比較，并用某種誤差表示作為描述系統(tǒng)適應(yīng)度的衡量準(zhǔn)則。這需要一定的檢測手段和評(píng)估軟件的支持。對(duì)不同的個(gè)體，根據(jù)適應(yīng)度進(jìn)行排序，下一代的個(gè)體將由最優(yōu)的個(gè)體來產(chǎn)生。
（3）根據(jù)適應(yīng)度再對(duì)新的個(gè)體組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果挑選一些個(gè)體。一
部分被選個(gè)體保持原樣，另一部分個(gè)體根據(jù)遺傳算法進(jìn)行修改，如進(jìn)行交叉和變異，而這種交叉和變異的目的是為了產(chǎn)生更具適應(yīng)性的下一代。把新一代染色體轉(zhuǎn)化成控制數(shù)據(jù)流下載到FPGA中對(duì)硬件進(jìn)行進(jìn)化。
（4）重復(fù)上述步驟，產(chǎn)生新的數(shù)代個(gè)體，直到新的個(gè)體表示的設(shè)計(jì)方案表現(xiàn)出接近要求的適應(yīng)能力為止。
一般來說通過遺傳算法最后會(huì)得到一個(gè)或數(shù)個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)果，最后設(shè)計(jì)方案具有對(duì)設(shè)計(jì)要求和系統(tǒng)工作環(huán)境的最佳適應(yīng)性。這一過程又叫內(nèi)部進(jìn)化或硬件進(jìn)化。
圖中的右邊展示了另一種設(shè)計(jì)可進(jìn)化電路的方法，即用模擬軟件來代替可重構(gòu)器件，染色體每一位確定的是軟件模擬電路的連接方式，而不是可重構(gòu)器件各單元的連接方式。這一方法叫外部進(jìn)化或軟件進(jìn)化。這種方法中進(jìn)化過程完全模擬進(jìn)行，只有最后的結(jié)果才在器件上實(shí)施。
進(jìn)化電子電路設(shè)計(jì)中，最關(guān)鍵的是遺傳算法的應(yīng)用。在遺傳算法的應(yīng)用過程中，變異因子的確定是需要慎重考慮的，它的大小既關(guān)系到個(gè)體變異的程度，也關(guān)系到個(gè)體對(duì)環(huán)境變化做出反應(yīng)的能力，而這兩個(gè)因素相互抵觸。變異因子越大，個(gè)體更容易適應(yīng)環(huán)境變化，對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的錯(cuò)誤做出快速反應(yīng)，但個(gè)體更容易發(fā)生突變。而變異因子較小時(shí)，系統(tǒng)的反應(yīng)力變差，但系統(tǒng)一旦獲得高適應(yīng)度的設(shè)計(jì)方案時(shí)可以保持穩(wěn)定。
對(duì)于可進(jìn)化數(shù)字電路的設(shè)計(jì)，可以在兩個(gè)層面上進(jìn)行。一個(gè)是在基本的“與”、“或”、“非”門的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)化設(shè)計(jì)，一個(gè)是在功能塊如觸發(fā)器、加法器和多路選擇器的基礎(chǔ)上進(jìn)行。前一種方法更為靈活，而后一種更適于工業(yè)應(yīng)用。有人提出了一種基于進(jìn)化細(xì)胞機(jī)（CellularAutomaton）的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊設(shè)計(jì)架構(gòu)。采用這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，只需要定義整個(gè)模塊的適應(yīng)度，而對(duì)于每一模塊如何實(shí)現(xiàn)它復(fù)雜的功能可以不予理睬，對(duì)于超大規(guī)模線路的設(shè)計(jì)可以采用這一方法來將電路進(jìn)行整體優(yōu)化設(shè)計(jì)。
3可進(jìn)化電路設(shè)計(jì)環(huán)境
上面描述的軟硬件進(jìn)化電子電路設(shè)計(jì)可在圖2所示的設(shè)計(jì)系統(tǒng)環(huán)境下進(jìn)行。這一設(shè)計(jì)系統(tǒng)環(huán)境對(duì)于測試可重構(gòu)硬件的構(gòu)架及展示在FPGA可重構(gòu)硬件上的進(jìn)化設(shè)計(jì)很有用處。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)環(huán)境包括遺傳算法軟件包、FPGA開發(fā)系統(tǒng)板、數(shù)據(jù)采集軟硬件、適應(yīng)度評(píng)估軟件、用戶接口程序及電路模擬仿真軟件。
遺傳算法由計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的一個(gè)程序包實(shí)現(xiàn)。由它來實(shí)現(xiàn)進(jìn)化計(jì)算并產(chǎn)生染色體組。表示硬件描述的染色體通過通信電纜由計(jì)算機(jī)下載到有FPGA器件的實(shí)驗(yàn)板上。然后通過接口將布線結(jié)果傳回計(jì)算機(jī)。適應(yīng)度評(píng)估建立在儀器數(shù)據(jù)采集硬件及軟件上，一個(gè)接口碼將GA與硬件連接起來，可能的設(shè)計(jì)方案在此得到評(píng)估。同時(shí)還有一個(gè)圖形用戶接口以便于設(shè)計(jì)結(jié)果的可視化和將問題形式化。通過執(zhí)行遺傳算法在每一代染色體組都會(huì)產(chǎn)生新的染色體群組，并被轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)流傳入實(shí)驗(yàn)板上。至于通過軟件進(jìn)化的電子電路設(shè)計(jì)，可采用Spice軟件作為線路模擬仿真軟件，把染色體變成模擬電路并通過仿真軟件來仿真電路的運(yùn)行情況，通過相應(yīng)軟件來評(píng)估設(shè)計(jì)結(jié)果。
4結(jié)論與展望
進(jìn)化過程廣義上可以看作是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)變化。在這個(gè)意義上，可以將“可進(jìn)化”這一特性運(yùn)用到無數(shù)的人工系統(tǒng)中，只要這些系統(tǒng)的性能會(huì)受到環(huán)境的影響。不僅是遺傳算法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能工程以及胚胎學(xué)都可以應(yīng)用到可進(jìn)化系統(tǒng)中。雖然目前設(shè)計(jì)出的可進(jìn)化硬件還存在著許多需要解決的問題，如系統(tǒng)的魯棒性等。但在未來的發(fā)展中，電子電路可進(jìn)化的設(shè)計(jì)方法將不可避免的取代傳統(tǒng)的自頂向下設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)的復(fù)雜性將不再成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的障礙。另一方面，硬件本身的自我重構(gòu)能力對(duì)于那些在復(fù)雜多變的環(huán)境，特別是人不能直接參與的環(huán)境工作的系統(tǒng)來說將帶來極大的影響。因此可進(jìn)化硬件的研究將會(huì)進(jìn)一步深入并會(huì)得到廣泛的應(yīng)用而造福人類。
電動(dòng)機(jī)安裝形式為IMB3。電動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)路采用經(jīng)濟(jì)實(shí)用半管道出風(fēng)。轉(zhuǎn)子鐵心兩端不帶冷卻風(fēng)扇。為了確保電動(dòng)機(jī)性能的準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)電磁方案時(shí)盡量使氣隙磁場分布接近合理化，性能指標(biāo)達(dá)到最高，定、轉(zhuǎn)子均采用新系列通用冷軋硅鋼片設(shè)計(jì)。電動(dòng)機(jī)軸承均采用滾動(dòng)軸承，電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。圓柱滾子軸承只用于承受徑向載荷，且承載能力強(qiáng)，使用中對(duì)同軸度要求高，在滾子軸承中極限轉(zhuǎn)速較高。允許外圈與內(nèi)圈軸線偏斜度較小(2''''～4'''')，故只能用于剛性較大的軸上，并要求支撐座孔很好地對(duì)稱。此次設(shè)計(jì)中，對(duì)大軸及相關(guān)零部件的加工質(zhì)量有嚴(yán)格的要求，特別是軸承檔的全跳不得超過0．025mm。深溝球軸承主要用于承受徑向載荷，但當(dāng)增大軸承徑向游隙時(shí)，具有一定的角接觸球軸承的性能，可以承受徑向、軸向聯(lián)合載荷。在轉(zhuǎn)速較高又不宜采用推力球軸承時(shí)，也可用來承受純軸向載荷。深溝球軸承裝在軸上后，在軸承的軸向游隙范圍內(nèi)，可限制軸或外殼兩個(gè)方向的軸向位移，因此可在雙向作軸向定位。此外，該類軸承還具有一定的調(diào)心能力，當(dāng)相對(duì)于外殼孔傾斜2''''～10''''時(shí)，仍能正常工作，但對(duì)軸承壽命有一定的影響。與尺寸相同的其他類型軸承比較，此類軸承摩擦因數(shù)小、極限轉(zhuǎn)速高、噪聲低，且結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。外圈帶止動(dòng)槽的可簡化軸向定位，縮小軸向尺寸。綜合兩種軸承的性能特點(diǎn)，在該同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)軸伸端采用深溝球軸承6244M/C3和圓柱滾子軸承NU244M/C3相結(jié)合，非軸伸端用一件圓柱滾子軸承NU244M/C3，這種軸承組合在力求成本最低的情況下，充分利用了各個(gè)軸承的優(yōu)勢，滿足電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)要求。
2電動(dòng)機(jī)重點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2．1軸承
傳統(tǒng)的同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)是采用座式滑動(dòng)軸承，電動(dòng)機(jī)機(jī)座與端罩及軸承同裝在一個(gè)底板上，兩軸承中心的軸向距離為2000mm(圖3)。而采用端蓋滑動(dòng)軸承后兩軸承中心的軸向距離壓縮為1770mm。通過本次改進(jìn)，采用滾動(dòng)軸承后的兩軸承中心的軸向距離壓縮到了1297mm。
2．2集電環(huán)
對(duì)用戶要求集電環(huán)防護(hù)等級(jí)為IP23的同步機(jī)，原來設(shè)計(jì)的集電環(huán)為下端采用支架承托和上端用螺桿拉緊聯(lián)合固定形式(到機(jī)座端面距離為850mm)。在本電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)改變大型同步機(jī)集電環(huán)的支撐形式，在電動(dòng)機(jī)端蓋上加工止口，并設(shè)計(jì)了高度為100mm的連接環(huán)，實(shí)行過渡連接(集電環(huán)端面到機(jī)座端面距離為650)。由于連接環(huán)的高度有限，原用軸承測溫元件WZP－280體積大，考慮到安裝特別困難，設(shè)計(jì)時(shí)改用體積小，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的端面熱電阻WZPM－201來檢測軸承溫度。改進(jìn)集電環(huán)連接形式后，安裝方便，電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)因此而更加緊湊。
2．3連接環(huán)
設(shè)計(jì)連接環(huán)時(shí)，在保證連接環(huán)與軸承外蓋不干涉的情況下，考慮用戶給軸承加脂以及排脂時(shí)的空間、方便安裝軸承測溫和把合螺絲，所以連接環(huán)的圓周設(shè)計(jì)為輻射筋、周邊為敞開的形式。
3結(jié)語
就目前看，招貼主要存在兩大問題，其一，隨著改革開放的發(fā)展，我們國內(nèi)的設(shè)計(jì)吸取了大量的國外文化，這樣使我們淡忘我們本民族傳統(tǒng)和悠久的歷史文化。其二，當(dāng)今是科技的時(shí)代，很多的設(shè)計(jì)師可以靈活的運(yùn)用計(jì)算機(jī)制圖軟件，在這種情況下，我們的手繪基本能力會(huì)慢慢的減退，會(huì)使我們失去設(shè)計(jì)師最原始最人性化的設(shè)計(jì)能力。針對(duì)于以上出現(xiàn)的問題，我們應(yīng)該用客觀的方式加以解決。設(shè)計(jì)，應(yīng)該從人類的本能出發(fā)，在機(jī)械化和科技化的時(shí)代條件下，作為設(shè)計(jì)師我們要展現(xiàn)出人性化的一面，招貼設(shè)計(jì)更應(yīng)該注重人性。我們要在接受西方文化的同時(shí)發(fā)揚(yáng)我們的中華傳統(tǒng)文化，要善于發(fā)現(xiàn)新事物，創(chuàng)新并繼承我們的傳統(tǒng)文化。有效地將現(xiàn)代招貼和傳統(tǒng)招貼相比較、銜接，讓中國特色的招貼在設(shè)計(jì)中盡展風(fēng)采。
二、“民族的就是世界的”我國現(xiàn)代招貼設(shè)計(jì)的解決方案
民族的就是世界的，將我們中華民族的的傳統(tǒng)文化傳承發(fā)揚(yáng)下去是我們的責(zé)任，作為最具特色的中國古典紋案在招貼設(shè)計(jì)中的使用很廣，比如，北京奧運(yùn)會(huì)的火炬和運(yùn)動(dòng)員的服裝上，我們都可以看見我們中國古典紋案的影子。中國古典紋案在招貼設(shè)計(jì)中可以廣泛的使用與表現(xiàn)，表現(xiàn)方法也非常豐富，如手繪、編織、刺繡等等。這樣一來，中國現(xiàn)代招貼設(shè)計(jì)的發(fā)展也就形成了新的設(shè)計(jì)需求。舉例說明如何通過中國古典文案改善我國招貼設(shè)計(jì)（龍紋，云紋):云紋和龍紋是我國古典紋案中最具代表性的紋案，云紋，線條舒緩、唯美靈動(dòng)，在招貼設(shè)計(jì)中起到了傳播和諧、友好的意義；龍紋，是中國歷史最悠久，意義最深厚的紋案，古代皇帝用龍比喻自己，可見龍?jiān)谥袊牡匚皇欠浅Ｖ袷サ?，運(yùn)用龍紋表現(xiàn)在招貼設(shè)計(jì)中，不僅可以提升畫面的整體視覺效果。而且可以給人一種尊重、莊嚴(yán)的氛圍。當(dāng)代人們生活中最重要的是通訊，中國聯(lián)通公司作為我國通訊公司之一，其標(biāo)志也是也十分具有中國傳統(tǒng)特色，通訊作為與外界溝通的橋梁用這樣一個(gè)別具傳統(tǒng)特色的形式傳遞給世界各地。由此可見，我們中華民族的文化精髓不僅是我們的精髓，也是全世界的精髓。
三、中國古典紋案在招貼設(shè)計(jì)中的影響及作用
中國是一個(gè)有著五千年悠久歷史的文明古國，在各類古典紋樣成為現(xiàn)代設(shè)計(jì)元素新的立足點(diǎn)的同時(shí)，設(shè)計(jì)師也意識(shí)到傳統(tǒng)紋樣的文化價(jià)值。我們要靈活的運(yùn)用和繼承中國傳統(tǒng)的精髓，要妥善的利用科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與我們民族的文化相結(jié)合，做出更有意義的招貼?，F(xiàn)代招貼設(shè)計(jì)越來越強(qiáng)調(diào)作品的個(gè)性、民族的特色，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)文化的混合型和開放型，中國古典紋案作為中華民族璀璨的代表，正以自己的方式向人們講述中國的輝煌。
中國古典紋樣是華夏文明不斷創(chuàng)新的濃縮產(chǎn)物，是祖先遺留給我們的寶貴財(cái)產(chǎn)，是中華文化進(jìn)行創(chuàng)新發(fā)展的根本與精神靈魂的體現(xiàn)。我們應(yīng)全面深入地學(xué)習(xí)和吸收祖先們的創(chuàng)意智慧結(jié)晶，把握好中國古典紋案的精神實(shí)質(zhì)與內(nèi)涵，并讓中國古老的文化創(chuàng)意精髓與現(xiàn)代招貼設(shè)計(jì)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，以更加全面的審美性出發(fā)在現(xiàn)代招貼設(shè)計(jì)中自然的流露出來，賦予這古老的圖形以新的時(shí)代感和生命力，提升中華民族的設(shè)計(jì)創(chuàng)新凝聚力，幫助我們在國際設(shè)計(jì)風(fēng)格中走出一條具有中國傳統(tǒng)民族特色的現(xiàn)代審美之道路。
預(yù)防性維修模式是在計(jì)劃性維修模式的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來，預(yù)防性維修模式強(qiáng)調(diào)根據(jù)機(jī)電設(shè)備的使用情況進(jìn)行預(yù)防性的維修，只有在機(jī)電設(shè)備可能出問題時(shí)才會(huì)進(jìn)行預(yù)防性的維修，以避免機(jī)電設(shè)備在使用中出故障而導(dǎo)致非正常性停工。預(yù)防性維修模式降低了維修的頻次，在降低機(jī)電設(shè)備出故障影響生產(chǎn)的同時(shí)解決了因?yàn)橛?jì)劃維修模式中維修次數(shù)過多而對(duì)機(jī)電設(shè)備壽命的影響，并降低了維修機(jī)電設(shè)備的成本，是一種比較理想的機(jī)電設(shè)備維修模式。但是預(yù)防性維修模式與當(dāng)前正在發(fā)展的故障監(jiān)督和診斷處理等較為信息化和智能化的維修模式相比仍然有很多需要改進(jìn)的地方。
2當(dāng)前煤礦機(jī)電設(shè)備維修模式存在的主要問題
2．1不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備故障隱患雖然很多的煤礦企業(yè)采用預(yù)防性的機(jī)電維修模式或者引進(jìn)了更新的機(jī)電設(shè)備維修模式，但是在煤礦企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用中，仍然不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的故障隱患。對(duì)于煤礦企業(yè)而言，如果不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的故障隱患，煤礦企業(yè)的生產(chǎn)就會(huì)面臨在生產(chǎn)中機(jī)電設(shè)備發(fā)生故障而導(dǎo)致的非正常停工損失。在煤礦生產(chǎn)過程中發(fā)生的機(jī)電設(shè)備故障對(duì)于如今采煤業(yè)高度依賴機(jī)電設(shè)備的情況十分不利，很多采掘煤礦以及井下工人安全都靠機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行而得到保障，如果機(jī)電設(shè)備在使用過程中出故障，輕則出現(xiàn)非正常性停工，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐扇藛T的傷亡。不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備故障的隱患依然是當(dāng)前的煤礦機(jī)電設(shè)備維修模式面臨的問題。
2．2煤礦機(jī)電設(shè)備維修隊(duì)伍專業(yè)化不足煤礦機(jī)電設(shè)備維修隊(duì)伍專業(yè)化不足幾乎是所有的煤礦企業(yè)面臨的一個(gè)問題，特別是當(dāng)前科技進(jìn)步非?？?，煤礦企業(yè)都在不斷引進(jìn)各種各樣先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，而煤礦企業(yè)的維修隊(duì)伍卻沒有隨著設(shè)備的引進(jìn)進(jìn)行更新，造成當(dāng)機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)不能及時(shí)的排除。在煤礦企業(yè)的日常開采過程中，機(jī)電設(shè)備的維修人員并不使用機(jī)電設(shè)備，造成很多時(shí)候當(dāng)機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)為了不影響正常的生產(chǎn)，對(duì)于機(jī)電設(shè)備的維修經(jīng)常是由井下的工人進(jìn)行，而很多開采工人并不具備維修機(jī)電設(shè)備的維修經(jīng)驗(yàn)。而在維修過程中，同時(shí)也存在機(jī)電設(shè)備的維修人員缺乏對(duì)設(shè)備的實(shí)際使用的經(jīng)驗(yàn)，造成維修不到位的情況。
2．3不重視機(jī)電設(shè)備維修對(duì)煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的影響當(dāng)前的機(jī)電設(shè)備維修過程中很多時(shí)候只注重維修機(jī)電設(shè)備本身，而忽略了將機(jī)電設(shè)備的維修和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行綜合的考慮，特別是一些比較老舊的機(jī)電設(shè)備，已經(jīng)不具備維修的價(jià)值卻還在使用，而不進(jìn)行更新，這部分機(jī)電設(shè)備的維修費(fèi)用非常高，繼續(xù)使用并維修這部分機(jī)電設(shè)備對(duì)于提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益不利。
3煤礦機(jī)電設(shè)備維修管理模式的改進(jìn)建議及發(fā)展趨勢
3．1管理信息化煤礦機(jī)電設(shè)備維修管理信息化是未來煤礦機(jī)電設(shè)備維修模式的發(fā)展方向之一。對(duì)于當(dāng)前煤礦機(jī)電設(shè)備的維修，如果要最大限度地降低煤礦設(shè)備的維修成本，只有通過建立相應(yīng)的維修數(shù)據(jù)庫，對(duì)設(shè)備的維修進(jìn)行信息化管理，并引進(jìn)智能化的機(jī)電設(shè)備，才能讓煤礦企業(yè)及時(shí)的發(fā)現(xiàn)煤礦機(jī)電設(shè)備中存在的問題，讓機(jī)電設(shè)備在出現(xiàn)故障前就將機(jī)電設(shè)備維修好。
3．2維修標(biāo)準(zhǔn)化煤礦機(jī)電設(shè)備維修的標(biāo)準(zhǔn)化是指建立系統(tǒng)的科學(xué)的機(jī)電設(shè)備維修標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)不同的機(jī)電設(shè)備的使用情況制定標(biāo)準(zhǔn)的維修模式，對(duì)于不同的機(jī)電設(shè)備的故障都能找到相應(yīng)的維修標(biāo)準(zhǔn)，以提升當(dāng)前煤礦機(jī)電設(shè)備維修隊(duì)伍專業(yè)化水平。機(jī)電設(shè)備維修標(biāo)準(zhǔn)化使得在維修機(jī)電設(shè)備時(shí)有章可循有法可依，便于機(jī)電設(shè)備使用過程中的維修。
3．3效益最大化煤礦機(jī)電設(shè)備維修中選擇各種機(jī)電設(shè)備維修模式的目標(biāo)是降低機(jī)電設(shè)備故障對(duì)企業(yè)正常生產(chǎn)的影響，提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在機(jī)電設(shè)備維修模式的改進(jìn)方面應(yīng)當(dāng)綜合考慮煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，選擇能有效地提升煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的維修模式，對(duì)于已經(jīng)無維修價(jià)值或者維修的綜合價(jià)值不大的機(jī)電設(shè)備，煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行更換或者升級(jí)為更為先進(jìn)的設(shè)備，提升煤礦企業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益。
4小結(jié)
由于高速鐵路機(jī)電監(jiān)控以環(huán)境控制為主，各站之間機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行管理相對(duì)獨(dú)立，沒有對(duì)應(yīng)聯(lián)系和聯(lián)動(dòng)關(guān)系，且高速鐵路線路長、跨地區(qū)廣、站間距大，集中監(jiān)控組網(wǎng)投資大，調(diào)試?yán)щy，因此在不是特別強(qiáng)調(diào)集中管理的情況下，一般采用分散監(jiān)控方案。分散方案就是以車站為獨(dú)立監(jiān)控單位，構(gòu)建監(jiān)控系統(tǒng)，全線不設(shè)監(jiān)控中心，區(qū)間監(jiān)控設(shè)備就近納入附近車站監(jiān)控系統(tǒng)，各車站機(jī)電設(shè)備獨(dú)立管理運(yùn)行，與其它車站可通過其它系統(tǒng)傳遞信息，也可以通過Web瀏覽器瀏覽相關(guān)車站監(jiān)控信息。這種監(jiān)控方案簡單實(shí)用、安裝調(diào)試方便，獨(dú)立性強(qiáng)，對(duì)其它系統(tǒng)影響小，投資相對(duì)集中監(jiān)控少。車站機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主要由站級(jí)設(shè)備包括工作站、儲(chǔ)存、輸出設(shè)備，現(xiàn)場設(shè)備包括各種控制器、控制模塊和各類檢測執(zhí)行單元組成。其監(jiān)控對(duì)象主要包括車站供配電設(shè)備及UPS、EPS設(shè)備、照明系統(tǒng)、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、垂直電梯、自動(dòng)扶梯和停車場等。車站機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)從網(wǎng)絡(luò)的配置到主控制器的構(gòu)成可組成多種方案。
1．1單網(wǎng)
從車站內(nèi)主控制器到所有控制器、遠(yuǎn)程I/O模塊之間采用單一網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備。單網(wǎng)的特點(diǎn)是組網(wǎng)簡單、成本較低，基本滿足高速鐵路車站機(jī)電設(shè)備運(yùn)營控制要求。該方案適用投資受限制、追求經(jīng)濟(jì)實(shí)用的項(xiàng)目。
1．2部分單網(wǎng)、部分雙網(wǎng)
根據(jù)被控對(duì)象的重要程度不同，可采用部分單網(wǎng)、部分冗余網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式。因?yàn)椴⒉皇撬械谋豢貙?duì)象都是采用冗余配置，只有可靠性要求很高的監(jiān)控設(shè)備采用雙網(wǎng)冗余配置，對(duì)一般配電、給排水、電梯等系統(tǒng)則采用單網(wǎng)，投資可以進(jìn)行有效控制。在高速鐵路機(jī)電設(shè)備車站監(jiān)控系統(tǒng)中，無論是單網(wǎng)還是雙網(wǎng)，將現(xiàn)場總線作為控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程I/O單元與控制器通信的聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)，利用集散在各處的遠(yuǎn)程I/O單元采集相關(guān)信息，通過現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。從主控制器到現(xiàn)場設(shè)備間的網(wǎng)絡(luò)就是現(xiàn)場總線，現(xiàn)場總線是用于智能化設(shè)備和自動(dòng)化控制系統(tǒng)間的多結(jié)點(diǎn)、總線式雙向數(shù)字通信規(guī)程?，F(xiàn)場總線接線十分簡單，采用總線連接方式替代一對(duì)一的I/O連線，因而減少了電纜用量，簡化連線設(shè)計(jì)；便于適當(dāng)擴(kuò)充現(xiàn)場設(shè)備，減少安裝工作量；方便大量數(shù)字信息傳送，完成現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定和修改。
2系統(tǒng)構(gòu)成
2．1車站設(shè)多組主控制器方案
各系統(tǒng)控制器負(fù)責(zé)各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、規(guī)約轉(zhuǎn)換、命令下達(dá)和數(shù)據(jù)預(yù)處理，負(fù)責(zé)采集、處理現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)，并下達(dá)指令完成控制任務(wù)，一般以現(xiàn)場總線形式與被控設(shè)施的控制模塊或I/O設(shè)備相連。監(jiān)控工作站完成調(diào)度值班員人機(jī)交互功能，它為調(diào)度員執(zhí)行運(yùn)行操作提供了所有入口：顯示各種監(jiān)控畫面，如變配電接線圖、照明系統(tǒng)狀態(tài)圖、給排水運(yùn)行圖、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行圖、電梯運(yùn)行圖、視頻監(jiān)控畫面等，以及系統(tǒng)配置圖、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和信息、生產(chǎn)報(bào)表管理、告警信息、各種曲線、數(shù)據(jù)查詢等。系統(tǒng)的各種控制和調(diào)節(jié)功能，如開關(guān)控制、變壓器調(diào)節(jié)、照明控制、水泵調(diào)節(jié)、空調(diào)控制和調(diào)節(jié)、電梯控制以及時(shí)鐘同步等，也可以通過監(jiān)控畫面直接操作完成。監(jiān)控工作站可以驅(qū)動(dòng)打印機(jī)打印各種運(yùn)行報(bào)表、告警/事故信息等，還可以驅(qū)動(dòng)數(shù)字投影系統(tǒng)、大屏幕或模擬屏顯示。對(duì)于規(guī)模較大或要求比較苛刻的系統(tǒng)，還可以設(shè)置單獨(dú)的維護(hù)工作站。維護(hù)工作站具備普通監(jiān)控工作站的所有功能，可以用作監(jiān)控工作站的備用工作站，維護(hù)工作站主要供維護(hù)工程師對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、進(jìn)程調(diào)度、權(quán)限管理和系統(tǒng)維護(hù)使用。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器負(fù)責(zé)保存和管理監(jiān)控系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)和管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的唯一性。Web服務(wù)器以Web的方式向MIS或辦公自動(dòng)化系統(tǒng)提供服務(wù)，用戶端只需使用IE瀏覽器即可查詢監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和信息、各種監(jiān)控畫面、管理報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)和曲線等。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和Web服務(wù)器可以單獨(dú)設(shè)置，也可以由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器兼作Web服務(wù)器。此種方案集中管理，分散控制，主控制器與現(xiàn)場I/O之間距離短，各子系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，系統(tǒng)之間影響較小，對(duì)大型站房、動(dòng)車段、所、維修基地等比較適用。
2．2車站設(shè)一組冗余主控制器方案
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)配置與設(shè)上面的方案類似，但車站級(jí)主控制器僅設(shè)一組，網(wǎng)絡(luò)改為雙網(wǎng)或單網(wǎng)。此方案控制管理集中，投資相對(duì)較省，但主控制器與現(xiàn)場I/O之間距離較長，各子系統(tǒng)間共用主控制器，一個(gè)子系統(tǒng)故障容易對(duì)其它子系統(tǒng)產(chǎn)生影響，但通過對(duì)重要監(jiān)控設(shè)備采用網(wǎng)絡(luò)冗余配置后，可滿足系統(tǒng)可靠性要求。該方案中小型站房比較適用。
3控制器選擇
機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)可以采用PLC構(gòu)建系統(tǒng)，也可以采用DCS構(gòu)建系統(tǒng)。PLC是由模仿繼電器控制原理發(fā)展起來的，具有邏輯判斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)、記憶和算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信及PID回路調(diào)節(jié)等功能，更加適合工業(yè)現(xiàn)場的要求，具有高可靠性、強(qiáng)抗干擾能力，編程安裝簡便，輸入和輸出端更接近現(xiàn)場設(shè)備。DCS是在運(yùn)算放大器的基礎(chǔ)上得以發(fā)展的，具有模擬量控制的優(yōu)勢，在一些高級(jí)運(yùn)算和大量的PID函數(shù)運(yùn)算方面具有優(yōu)勢。高速鐵路機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控對(duì)象以開關(guān)量為主，并且工業(yè)環(huán)境下PLC系統(tǒng)綜合性能優(yōu)于DCS系統(tǒng)，而且在交通領(lǐng)域已經(jīng)經(jīng)過運(yùn)行檢驗(yàn)，因此在高速鐵路機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一般采用PLC系統(tǒng)。
4車站監(jiān)控電源
為了保障車站機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行，向其提供安全、穩(wěn)定、可靠的電源是必不可少的，工程中主要采用以下幾種方案。
4．1集中供電方案
在控制室設(shè)自動(dòng)切換裝置，由車站低壓供電系統(tǒng)接取2路380/220V電源，切換裝置后設(shè)在線式UPS，UPS分回路向車站級(jí)監(jiān)控設(shè)備，現(xiàn)場監(jiān)控模塊提供電源，監(jiān)控模塊再向各種變送器提供電源。集中供電方案電源系統(tǒng)獨(dú)立，供電可靠，但由于現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備分散，當(dāng)供電半徑過長時(shí)，該供電方案就會(huì)受到局限。
4．2分散供電方案
分散供電方案中，除控制室接取2路電源外，其它控制模塊等相關(guān)控制設(shè)備電源就近接取電源，各模塊箱內(nèi)設(shè)備用電池。這種方案簡單實(shí)用，供電線路段，但電源接取點(diǎn)分散，供電可靠性差。
4．3混合供電方案
將集中供電與分散供電相結(jié)合，分區(qū)域設(shè)置切換裝置和UPS，向附近控制設(shè)備提供電源，這樣既可以保證供電的可靠性，又能減少供電線路。
5結(jié)束語
對(duì)產(chǎn)品的用途要了解。任何產(chǎn)品都是根據(jù)不同的用途來分類進(jìn)行市場銷售的，產(chǎn)品是為了滿足人們所需，因此要明確產(chǎn)品的用途。對(duì)產(chǎn)品的運(yùn)輸條件也要掌握，長途、短途、海運(yùn)、陸運(yùn)、空運(yùn)等，不同運(yùn)輸方式對(duì)包裝造型結(jié)構(gòu)的要求也不同。在對(duì)包裝產(chǎn)品結(jié)構(gòu)造型進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要全面考慮產(chǎn)品的特性，此外還要對(duì)包裝本身進(jìn)行系統(tǒng)的研究，對(duì)包裝的材料、質(zhì)地等都要把握清楚。運(yùn)用電腦設(shè)計(jì)對(duì)包裝結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)主要完成的是結(jié)構(gòu)、尺寸以及形體的線條表現(xiàn)。為了日后方面修改，在電腦設(shè)計(jì)中通常使用平面圖形軟件來設(shè)計(jì)和制作，例如，AuloCAD、Freehand、CoreIDraw、IIIustrator等軟件。其中在CoreIDraw軟件中能夠按照自己的實(shí)際需要，對(duì)圖形的尺寸、大小、形狀進(jìn)行隨意修改。
2裝潢設(shè)計(jì)
裝潢設(shè)計(jì)是對(duì)圖片進(jìn)行包裝，增加吸引力最重要的設(shè)計(jì)部分。通常來講，裝潢設(shè)計(jì)主要包括圖形、色彩、文字以及編排構(gòu)成四個(gè)部分的設(shè)計(jì)處理，通過裝潢設(shè)計(jì)對(duì)消費(fèi)者表達(dá)出產(chǎn)品的內(nèi)容和形象，從而吸引消費(fèi)者，并引起消費(fèi)者的購買欲望。其中在裝潢設(shè)計(jì)中需要注意的是，它不是簡單單純的畫面裝飾，它的主要目的是通過畫面的視覺審美效果傳達(dá)出產(chǎn)品的信息。在畫面設(shè)計(jì)中有一定的原則，必須符合簡潔、獨(dú)特、明確的廣告特點(diǎn)。裝潢設(shè)計(jì)過程中需要考慮的因素是多方面的，其中包裝所用的材料、造型以及印刷等都需要考慮。對(duì)于裝潢設(shè)計(jì)的過程主要分為兩個(gè)階段進(jìn)行：設(shè)計(jì)構(gòu)思和繪制正稿。其中設(shè)計(jì)的靈魂就是設(shè)計(jì)構(gòu)思階段，因此要十分重視構(gòu)思階段設(shè)計(jì)。對(duì)于設(shè)計(jì)中要表達(dá)的重點(diǎn)一定要把握好，對(duì)設(shè)計(jì)畫面的表現(xiàn)角度、手法和形式等都要處理好，這樣才能構(gòu)思出巧妙的設(shè)計(jì)。而繪制正稿則是為了更好地展現(xiàn)設(shè)計(jì)構(gòu)思的靈魂。以往傳統(tǒng)的繪制通常是用手工來完成的，工作效率比較低，并且修改比較困難，效果和質(zhì)量都比較差?，F(xiàn)階段，電腦技術(shù)的應(yīng)用，電腦設(shè)計(jì)成為一種新型的工具，不僅提高了工作效率，易于修改，效果也增強(qiáng)了。繪制常用的軟件主要有Freehand、CoreIDraw、IIIustrator、Fhotoshop等。
3展示效果
包裝產(chǎn)品經(jīng)過結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)、裝潢設(shè)計(jì)兩個(gè)基本過程，就代表著一種產(chǎn)品即將從生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)入到商品流通環(huán)節(jié)。如果包裝設(shè)計(jì)能很好地展示產(chǎn)品的特點(diǎn)，符合客戶的需求，那么產(chǎn)品就可以從生產(chǎn)領(lǐng)域進(jìn)入流通領(lǐng)域。對(duì)于產(chǎn)品的造型結(jié)構(gòu)和裝潢效果能否滿足客戶的需要，傳統(tǒng)的做法通常都是通過打樣，把真實(shí)的樣品做出來，來展示它的效果。通過這樣的形式，需要的時(shí)間往往比較長，消耗的資金也比較大。隨著電腦科技的發(fā)展，逐漸把電腦設(shè)計(jì)融入到設(shè)計(jì)領(lǐng)域中來，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效果無需進(jìn)行打樣，直接利用電腦虛擬技術(shù)，把產(chǎn)品造型和裝潢設(shè)計(jì)的三維效果呈現(xiàn)出來，這樣能夠更逼真的看出產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)的效果，其中對(duì)不滿意的地方也能夠進(jìn)行順利的修改。在包裝效果圖展示過程中，常用的效果展示軟件主要有3DSMAX、Maya、LightWave、SoftImage、Truespace等。
4結(jié)語
