生物制药现状与发展趋势研究

第一篇：生物制药现状与发展趋势研究

生物制药技术现状与未来发展趋势研究

学生姓名 张溢峰

班 级 生物技术132 专业名称

生物技术

学院名称 生命科学与技术学院

指导教师 李文兰

提交日期 2016年1月15日

广西大学生命科学与技术学院

2016年 1月

摘要：生物技术药物(biotech drugs)又称为生物药物(biopharmaceutics)。以组合化学、药学基因（功能抗原学、生物信息学等高技术为依托，融合了医学、生物学、药物学等先进技术，以分子遗传学、分子生物、生物物理等基础学科的突破为后盾形成的产业。生物制药技术将对生物技术药物的创新与发展产生十分重要的影响和作用。笔者总结了生物制药的现状，生物技术药物的分类，生物制药的发展趋势，我国生物技术制药的发展方向，并展望了我国生物制药行业的前景。

关键词 ：生物制药技术；发展趋势；发展；现状；研究；生物技术

“21 世纪是生物的世纪”这一观点已经逐渐地被越来越多的人所接受,且正沿着它特有的轨道一步步的成为现实。生物制药是指运用微生物学、生物学、医学、生物化学等的研究成果“从生物体生物组织细胞体液等”综合利用微生物学、化学、生物化学、生物技术、药学等科学的原理和方法制作的一类用于预防、治疗和诊断的制品。其中最为主要的是基因工程方法，即利用克隆技术和组织培养技术，对DNA进行切割、插入、连接和重组，从而获得生物医药制品。生物制药产品主要包括三大类：基因工程药物、生物疫苗和生物诊断试剂。其在诊断、预防、控制乃至消灭传染病，保护人类健康延长寿命中发挥着越来越重要的作用。这些成果还可以帮助人类加速植物和动物的人工进化以及改善生态环境对人类的影响等，产生新的有机生命的研究也会取得进展。

目前,生物制药产业已经成为21世纪最具前途的产业之一, 是生物工程应用研发中最活跃和进展最快的领域。生物制药行业具有高技术、高投入、高风险、高收益、周期长等特点。世界上许多国家都把生物技术产业作为优先发展的战略性产业之一,不断加大对生物制药产业的政策扶持与资金投入。生物药物的阵营很庞大，全世界的医药品已有一半是生物合成的，特别是合成分子结构复杂的药物时，它不仅比化学合成法简便，而且有更高的经济效益。它的发展将帮助人类解决很多当前无法人类疾病，同时还可以改革食品的生产过程，彻底消除人类的营养不良。这些将极大的延长人类寿命，改善人们的生活。

一.生物制药的现状

目前生物制药主要集中在以下几个方向： 1 肿瘤

在全世界肿瘤死亡率居首位，美国每年诊断为肿瘤的患者为100万，死于肿瘤者达54.7万。用于肿瘤的治疗费用1020亿美元。肿瘤是多机制的复杂疾病，现在仍主要运用早期诊断、手术、放疗、化疗等手段进行综合治疗。今后10年抗肿瘤生物药物会迅速增多。如利用基因药物抗体抑制肿瘤的发展和扩散，如利用导向IL-2受体的融合毒素治疗CTCL肿瘤，如利用基因治疗法对肿瘤进行治疗(使用γ-干扰素基因对骨髓瘤的治疗)。基质金属蛋白酶抑制剂(TNMPs)可抑制肿瘤血管生长，阻止肿瘤生长与转移。这类抑制剂有可能成为广谱抗肿瘤治疗剂，已有3种化合物进入临床试验。神经退化性疾病 现在利用生物技术治疗老年痴呆症、脑中风、帕金森氏病及脊椎损伤的药物，如胰岛素生长因子rhIGF-1 目前已开始Ⅲ期临床实验。神经生长因子(NGF)和BDNF(脑源神经营养因子)用于治疗末稍神经炎，肌萎缩硬化症，均已进入Ⅲ期临床。全国每年中风患者大概60 万，每年死于中风患者达15 万。中风症的有效防治药物不多，尤其是可治疗不可逆脑损伤的药物更少，CerestaL已被证明能对中风患者的脑力有显著改善和稳定作用，已经进入Ⅲ期临床试验。自身免疫性疾病

许多炎症由自身免疫缺陷引起，如哮喘、风湿性关节炎、多发性硬化症、红斑狼疮等。我国风湿性关节炎患者多达4000 多万，每年花费巨额医疗费，很多制药公司正对这类疾病进行研究。如 Genentech公司研究一种人源化单克隆抗体免疫球蛋白E用于治疗哮喘，已进入Ⅱ期临床;美国Cetor′s 公司开发出一种用于治疗风湿性关节炎的TNF-α 抗体，治疗的有效率达80%。还有的公司在应用基因疗法治疗糖尿病，如将胰岛素基因导入患者的皮肤细胞，再将细胞注入人体，使工程细胞产生全程胰岛素供应。我国每年有接近一百万人死于冠心病，每年都要花费高额的治疗费。今后10年，防治冠心病的药物将是制药工业的重要增长点。Centocor′s Reopro公司应用单克隆抗体治疗冠心病的心绞痛和恢复心脏功能取得成功，这标志着一种新型冠心病治疗药物的延生。随着基因组科学的建立以及基因操作技术的迅速发展，目前基因治疗与基因测序技术正在进行商业化开发，推动了治疗学的发展。转基因技术用于构造转基因植物和转基因动物，已逐渐进入产业阶段，用转基因绵羊生产蛋白酶抑制剂ATT，用于治疗肺气肿和囊性纤维变性，已进入Ⅱ，Ⅲ期临床。大量的研究成果表明转基因动、植物将成为未来制药工业的另一个重要发展领域。

二.生物制药分类

生物药物的原料以天然的生物材料为主, 包括微生物、人体、动物、植物、海洋生物等。所以说,生物药物(或称生物技术药物)是集生物学、医药学的先进技术为一体,以化学、药学基因等高技术为依托,以分子遗传学、分子生物学等基础学科的突破为后盾所形成的产业。生物药物按它的用途不同可分为三大类: 生化药物、生物工程药物和生物制剂。

然而也可以用别的方式来进行分类。其一，重组蛋白质和重组多肽药物：即利用DNA重组技术，将重组对象的基因插入载体，拼接后转入新的宿主细胞，构建成工程菌（或细胞），实现遗传物质的重新组合，并使目的基因在工程菌内进行复制和表达，最后将表达的目的产物纯化并做成制剂，得到重组多肽、蛋白质类药物。其二，重组DNA药物：基因治疗是指向靶细胞或组织中引入外源基因DNA或RNA片断，以纠正或补偿基因的缺陷；关闭或抑制异常表达的基因；刺激产生相应的抗体，从而达到治疗和预防疾病的目的。其三，其他生物技术药物：如微生态制剂，另外还有利用生物技术生产的血液代用品、肿瘤疫苗等等。三.生物制药的发展趋势

现代生物技术已对医药产业发展产生了革命性影响，生物产业是一个以科学为基础的产业，它对工艺的依赖性低，对基础工业的要求相对较低。自从人类基因组计划完成以耒，结构基因组，功能基因组，蛋白质组等研究计划相继起动。这为生物技术的发展注入了强大的活力。各国对此十分重视，并把生物技术产业的发展作为国家经济发展中新的增长点之一。

生物学的革命不仅依赖于生物科学和生物技术的自身发展，而且依赖于很多相关领域的技术走向。尽管生物技术的高速发展使人们难以作出准确的预测，但是基因组图谱、克隆技术、遗传修改技术、生物医学工程、疾病疗法和药物开发方面的进展正在加快。

各种新技术的出现有助于新药物的开发。计算机模拟和分子图像处理技术相结合可以继续提高设计具有特定功能特性的分子的能力，成为药物研究和药物设计的得力工具。药物与使用该药物的生物系统相互作用的模拟在理解药效和药物安全方面会成为越来越有用的工具。

到下世纪初生物技术药物的种类数目尚不会超过一般药物的总数，但生物技术制药公司总数将超过前10年的6倍。

药物的研究开发成本目前已经高到难以为继的程度，每种药物投放市场前的平均成本大约为6亿美元。这样高的成本会迫使医药工业对技术的进步进行巨大的投资，以增强医药工业的长期生存能力。

总之，综合多学科的努力，通过新技术的创立可以大大拓宽发明新药的空间，增加发明新药的机遇与速度。因为这些手段可以寻找快速鉴定药物作用的靶，更有效地发现更多新的先导物化学实体，从而为发明新药提供更加广阔的前景。

四.我国生物技术制药的发展方向

我国生物医药产业还相对落后,但是国家和地方政府都在不断加大对该产业的发展力度,从政策和资金等各方面给予其便利。当前,我国已将生物制药作为经济发展的重点建设行业和高新技术的支柱产业来发展。当前一些科技发达或经济发达地区正在不断建立国家级生物制药产业基地,并初步形成了初具规模的生物医药产业集群,这对我国的生物医药产业发展起到了很好的带动作用。总体而言,中国生物制药产业未来充满希望,前景看好,中国的生物制药产业将呈继续增长态势。

综合起来考虑, 我国生物技术制药业今后的发展方向可以确定为:1)中草药及其有效生物活性成分的发酵生产;2)改造抗生素工艺技术;3)大力开发疫苗与酶诊断试剂;4)开发活性蛋白与多肽类药物这方面的开发5)开发研制靶向药物, 以开发肿瘤药物为重点6)发展氨基酸工业和开发甾体激素;7)人源化的单克隆抗体的研究与开发;8)血液替代品的研究与开发;9)人体基因组的研究。

五.我国生物制药行业的前景

（1）创投机构看好中国生物制药领域全球金融危机加剧，让创投机构在中国的脚步变得格外谨慎。但于北京举行的“2008ChinaVenture中国投资年会”上，以生物制药为代表的医疗领域，却被参会的创投精英一致看好。（2）眼光盯准生物新领域

虽然政府一直在鼓励创新研究，但是国内新药非常少，大部分都是舶来品。《规划》提出，“十二五”期间，将重点突破一批药物创制关键技术和生产工艺，完善新药创制与中药现代化技术平台，建设一批医药产业技术创新战略联盟，基本形成具有中国特色的国家药物创新体系。（3）前途光明，道路曲折

从历史情况看，产业政策在很大程度上决定了医药行业的景气度。已出台的《生物医药产业发展“十二五”规划》将会在产业发展方向和财政支持上给予更为明确的扶持。如果前瞻性地看未来五年的中国生物医药行业，我们认为：第一，中国生物医药市场空间依然广阔，第二，政策将引导行业走向更高层次的创新之路，第三，生物医药企业、尤其是中成药企业的类消费品化趋势亦会更加明显，第四，研发成本上升及周期加长，使得跨国药企的产业重心转移至中国，同时中国企业也将进一步尝试走向规范市场。

六.结语

生物制药是21世纪最核心的高新技术之一,，过去我们由于闭关锁国而错过工业革命的发展良机，由于文革而痛失信息技术革命带来的黄金发展机遇,，现在我们不能再次丧失生物技术带来的这次飞跃式发展机遇。我们要清醒认识到自身的差距与不足，找出制约我国生物制药发展的瓶颈，大力发展动物细胞大规模培养技术和治疗性抗体研究与开发的上中下游技术，把握机会, 实现跨越式发展。相信在完成人体基因组测序后，从人体基因组中寻找开发各种新药，将是一个激动人心的壮举。

（1）胡显文，陈惠鹏，汤仲明等.生物制药的现状和未来(一):历史与现实市场.中国生物工程杂志，2007，24(12).（2）熊宗贵，于荣敏，肖成祖等.生物技术制药.北京:高等教育出版社，2008.（3）李元，陈松森，王渭池等.基因工程药物.北京:化学工业出版社，2006.（4）杨汝德.基因克隆技术在制药中的应用.北京:化学工业出版社，2008.（5）胡显文，陈惠鹏，汤仲明等.美国、欧盟和中国生物技术药物的比较.中国生物工程杂志，2009，25(2).（6）彭俊文，蒋铭敏.生物技术药物的研究开发与产业化现状及前景.生物技术通讯，2008.（7）雷中良,张晓红，生物制药技术的发展现状及未来趋势.哈药集团制药总厂103车间,2012(8)吴梧桐，王友同，吴文俊，药物生物技术进展，药物生物技术,1995,2(3):40.(9)张国全，药学科学，国家自然科学基金委员会，北京:科学出版社,1995:48.(10)吴梧桐等，基因工程药物-基础与临床，人民卫生出版社,1996.(11)李元等，基因工程药物，化学工业出版社，2002，11，1.(12)唐冬生，夏家辉，新型基因工程药物，生命科学研究，第三卷第2 期.

第二篇：生物制药现状

生物制药现状

目前生物制药主要集中在以下几个方向：

１．１肿瘤。在全世界肿瘤死亡率居首位，美国每年诊断为肿瘤的患者为１００万，死于肿瘤者达５４．７万。用于肿瘤的治疗费用１０２０亿美元。肿瘤是多机制的复杂疾病，目前仍用早年在期诊断、放疗、化疗等综合手段治疗。今后１０年抗肿瘤生物药物会急剧增加。如应用基因工程抗体抑制肿瘤，应用导向ＩＬ－２受体的融合毒素治疗ＣＴＣＬ肿瘤，应用基因治疗法治疗肿瘤（如应用γ－干扰素基因治疗骨髓瘤）。基质金属蛋白酶抑制剂（ＴＮＭＰｓ）可抑制肿瘤血管生长，阻止肿瘤生长与转移。这类抑制剂有可能成为广谱抗肿瘤治疗剂，已有３种化合物进入临床试验。

１．２神经退化性疾病。老年痴呆症、帕金森氏病、脑中风及脊椎外伤的生物技术药物治疗，胰岛素生长因子ｒｈＩＧＦ－１已进入Ⅲ期临床。神经生长因子（ＮＧＦ）和ＢＤＮＦ（脑源神经营养因子）用于治疗末稍神经炎，肌萎缩硬化症，均已进入Ⅲ期临床。

美国每年有中风患者６０万，死于中风的人数达１５万。中风症的有效防治药物不多，尤其是可治疗不可逆脑损伤的药物更少，Ｃｅｒｅｓｔａｌ已证明对中风患者的脑力能有明显改善和稳定作用，现已进入Ⅲ期临床。Ｇｅｎｅｎｔｅｃｈ的溶栓活性酶（Ａｃｔｉｖａｓｅ重组ｔＰＡ）用于中风患者治疗，可以消除症状３０％。

１．３自身免疫性疾病。许多炎症由自身免 疫缺陷引起，如哮喘、风湿性关节炎、多发性硬化症、红斑狼疮等。风湿性关节炎患者多于４０００万，每年医疗费达上千亿美元，一些制药公司正在积极攻克这类疾病。如Ｇｅｎｅｎｔｅｃｈ公司研究一种人源化单克隆抗体免疫球蛋白Ｅ用于治疗哮喘，已进入Ⅱ期临床；Ｃｅｔｏｒ′ｓ公司研制一种ＴＮＦ－α抗体用于治疗风湿性关节炎，有效率达８０％。Ｃｈｉｒｏｎ公司的β－干扰素用于治疗多发性硬化病。还有的公司在应用基因疗法治疗糖尿病，如将胰岛素基因导入患者的皮肤细胞，再将细胞注入人体，使工程细胞产生全程胰岛素供应。

１．４冠心病。

美国有１００万人死于冠心病，每年治疗费用高于１１７０亿美元。今后１０年，防治冠心病的药物将是制药工业的重要增长点。Centocor′s Reopro公司应用单克隆抗体治疗冠心病的心绞痛和恢复心脏功能取得成功，这标志着一种新型冠心病治疗药物的诞生。基因组科学的建立与基因操作技术的日益成熟，使基因治疗与基因测序技术的商业化成为可能，正在达到未来治疗学的新高度。转基因技术用于构造转基因植物和转基因动物，已逐渐进入产业阶段，用转基因绵羊生产蛋白酶抑制剂ＡＴＴ，用于治疗肺气肿和囊性纤维变性，已进入Ⅱ，Ⅲ期临床。大量的研究成果表明转基因动、植物将成为未来制药工业的另一个重要发展领域。

生物制药展望

自从人类基因组计划完成以来，结构基因组，功能基因组，蛋白质组等研究计划相继起动。这为生物技术的发展注入了强大的活力。各国对此十分重视，并把生物技术产业的发展作为国家经济发展中新的增长点之一。

生物学的革命不仅依赖于生物科学和生物技术的自身发展，而且依赖于很多相关领域的技术走向，例如微机电系统、材料科学、图像处理、传感器和信息技术等。尽管生物技术的高速发展使人们难以作出准确的预测，但是基因组图谱、克隆技术、遗传修改技术、生物医学工程、疾病疗法和药物开发方面的进展正在加快。

除了遗传学之外，生物技术还可以继续改进预防和治疗疾病的疗法。这些新疗法可以封锁病原体进入人体并进行传播的能力，使病原体变得更加脆弱并且使人的免疫功能对新的病原体作出反应。这些方法可以克服病原体对抗生素的耐受性越来越强的不良趋势，对感染形成新的攻势。

除了解决传统的细菌和病毒问题之外，人们正在开发解决化学不平衡和化学成分积累的新疗法。例如，正在开发之中的抗体可以攻击体内的可卡因，将来可以用于治疗成瘾问题。这种方法不仅有助于改善瘾君子的状况，而且对于解决全球性非法毒品贸易问题具有重大影响。

各种新技术的出现有助于新药物的开发。计算机模拟和分子图像处理技术（例如原子力显微镜、质量分光仪和扫描探测显微镜）相结合可以继续提高设计具有特定功能特性的分子的能力，成为药物研究和药物设计的得力工具。药物与使用该药物的生物系统相互作用的模拟在理解药效和药物安全方面会成为越来越有用的工具。

到下世纪初生物技术药物的种类数目尚不会超过一般药物的总数，但生物技术制药公司总数将超过前１０年的６倍。

药物的研究开发成本目前已经高到难以为继的程度，每种药物投放市场前的平均成本大约为６亿美元。这样高的成本会迫使医药工业对技术的进步进行巨大的投资，以增强医药工业的长期生存能力。综合利用遗传图谱、基于表现型的定制药物开发、化学模拟程序和工程程序以及药物试验模拟等技术已经使药物开发从尝试型方法转变为定制型开发，即根据服药群体对药物反应的深入了解会设计、试验和使用新的药物。这种方法还可以挽救过去在临床试验中被少数患者排斥但有可能被多数患者接受的药物。这种方法可以改善成功率、降低试验成本、为适用范围较窄的药物开辟新的市场、使药物更加适合适用。

生物制药技术发展中的不足

与美国等西方国家相比，我国在生物制药技术的研究方面相对起步较晚，且在早期受经济、技术以及其他因素的限制，其发展速度较为缓慢。直到近年来在社会经济、科学技术不断发展的推动下，生物制药技术才得到了较快的发展，目前我国的生物制药技术已经取得了一定的成就，并且生物制药产业也在逐渐形成并不断扩大规模。现如今我国已在肿瘤。心脑肺血管、免疫以及内分泌等诸多疾病的药物研制中充分应用了生物制药技术，研发出大批特效新药，为这些疑难杂症的治疗技术水平提供重要支撑。但相对来讲，我国当前的生物制药技术水平还是落后于西方的发达国家，且在发展中还存在一定的问题与不足，大致可分为以下几点

1.新药研发力度不足

在生物制药技术的发展中，我国对新药品的研发力度依然相对较弱，尤其是在经费投入上，更是略显落后。在国外的生物制药技术研究发展中，对研发环节是非常重视的，在研究经费投入方面一般都会占新药销售的20%以上，而我国则远远达不到这一经费投入标准，且国家相关部门也没有给予足够的监管与引导。就生物制剂的上市情况来看，我国只有重组人p53腺病毒注射液与IFN-α-1b等药物产品被批准上市，其他的则都是仿制药。从当前世界范围内的生物制药产品发展来看，最有市场的生物制药将会集中在单克隆抗体、基因治疗药物、疫苗、反义药物和可溶性蛋白等五个方面，由此可见，我国的新药研发力度还远远不能满足生物制药市场发展的多样性需求。

2.融资渠道不顺畅

由于生物制药技术产业是一种高新技术产业，在研发初期是需要大量的资金投入才能顺利进行的。尤其是生物制药产业属于医药产业的范畴，其行业特点更是决定了只有巨大的资本支撑才能推动新药的研制。而这数量较大的资金需求除了企业自身资本承担部分以外，还可以依靠政府的相关财政补助，但这仍然是远远不够的，还必须要进行一定的融资来为生物制药的发展提供经济保障。但目前我国生物制药产业的融资渠道相对较少，其所具备的风险和较长的资金回笼周期都使得很多投资者不敢轻易给予投资，这也在一定程度上阻碍了生物制药技术的进一步发展。

3.研发成果转换困难

与生物科学的发展水平相比，我国的生物制药技术水平并不与之成正比，这主要是因为我国的科研成果转化较为困难，使得一些先进的生物科学技术不能很好的转化应用在药品研发生产上，这对于我国生物制药技术的发展来讲是非常不利的。

第三篇：国内外公路研究现状与发展趋势

[键入文字]

第1章 绪论

1.1我国公路现状

交通运输业是国民经济中从事运送货物和旅客的社会生产部门，是国民经济和社会发展的动脉，是经济社会发展的基础行业、先行产业。交通运输主要包括铁路、公路、水运、航空、管道五种运输方式，其中，铁路、水运、航空、管道起着“线”的作用，公路则起着“面”的作用，各种运输方式之间通过公路路网联结起来，形成四通八达、遍布城乡的运输网络。改革开放以来，灵活、快捷的公路运输发展迅速，目前，在综合运输体系中，公路运输客运量、货运量所占比重分别达90％以上和近80％。高速公路是经济发展的必然产物，在交通运输业中有着举足轻重的地位。在设计和建设上，高速公路采取限制出入、分向分车道行驶、汽车专用、全封闭、全立交等较高的技术标准和完善的交通基础设施，为汽车快速、安全、经济、舒适运行创造了条件。与普通公路相比，高速公路具有行车速度快、通行能力大、运输成本低、行车安全、舒适等突出优势，其行车速度比普通公路高出50％以上，通行能力提高了2~6倍,并可降低30％以上的燃油消耗、减少1/3的汽车尾气排放、降低1/3的交通事故率。

新中国成立以来，经过60多年的建设，公路建设有了长足发展。2011年初正值“十一五”规划结束，“十二五”规划伊始。“十一五”时期是我国公路交通发展速度最快、发展质量最好、服务水平提升最为显著的时期。经过4年多的发展，公路交通运输紧张状况已实现总体缓解，基础设施规模迅速扩大，运输服务水平稳步提升，安全保障能力明显增强，为应对国际金融危机、保持经济平稳较快发展、加快经济发展方式转变、促进城乡区域协调发展、保障社会和谐稳定、进一步提高我国的综合国力和国际竞争力作出了重要贡献。

“十一五”前4年，全国累计完成公路建设投资2.93万亿元，年均增长近16％，约为“十一五”预计总投资的1.2倍，也超过了“九五”和“十五”的投资总和。公路建设投资的快速增长，极大地拉动和促进了国民经济的迅猛发展。从公路建设投资占同期全社会固定资产总投资的比重来看，“十一五”期间基本保持在4.5％左右。

在投资带动下，公路网规模不断扩大，截至2009年底，全国公路网总里程达到386万公里，其中高速公路6.51万公里，二级及以上公路42.52万公里，分别较“十五”末增加36.4万公里、2.5万公里和9.4万公里；全国公路网密度由“十五”末的每百平方公里34.8公里提升至40.2公里。预计到2010年底，全国公路网总里程将达到395万公里，高速公路超过7万公里，分别较“十五”末增加45.3万公里与3万公里。农村公路投资规模年均增长30%，总里程将达到345万公里，实现全国96%的乡镇通沥青（水泥）路。

“十一五”期间公路的快速发展，为扩大内需、拉动经济增长作出了突出贡献。特别是2008年以来，为应对国际金融危机，以高速公路为重点，建设步伐进一步加快，“十一五”末高速公路里程将达到“十五”末的1.78倍。“十一五”期间全社会高速公路建设累计投资达2万亿元，直接拉动GDP增长约3万亿元，拉动相关行业产出

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通车里程超过2 3万千米，共有15个国家高速公路通车里程超过2000km，这些国家是美国(8.98万千米)、中国(6.03万千米)、澳大利亚(1.86万千米)、加拿大(1.69万千米)、德国(1.21万千米)、西班牙(1.2万千米)、法国(1.04万千米)、亚美尼亚(7500km)、墨西哥（6980km)、日本(6500km)、意大利(6620km)、英国(3480km)、韩国(2778km)、荷兰(2235km)、南非(2032km)，其中美国、德国、日本等发达国家已经构筑起与本国经济社会发展相适应的高速公路网。与我国相邻的俄罗斯、印度等国家的真正意义上的高速公路很少，其多数是相当于半封闭的一级公路。德国1932年就开始修建高速公路，是最早修建高速公路的国家； 美国的高速公路通车里程最多，1957年开始修建，现在已近9万千米；日本是同时代高速公路发展较快的国家，从1957年开始修建，目前已修建6500km车道最多的高速公路是加拿大多伦多的401高速公路，有16个甚至22个车道。由世界高速公路发展史可知，高速公路如同汽车一样，从诞生的那一刻起，就深刻影响着其所服务的每一个人和触及的每一寸土地，对促进国家经济增长、提高人民生活质量、维护国家安全等都具有十分重要的价值。发达的高速公路网不仅是交通现代化的主要标志、公路先进生产力的集中代表，也是一个国家或地区现代化的重要标志。根据经济发展与高速公路增长的相互关系，国外发达国家高速公路的发展一般经历了以下四个阶段。

a)第一阶段，发展起步期，其特点是： 经济总量较小，高速公路认知度低，规模不大且里程增长缓慢。

b)第二阶段，快速发展期，其特点是： 经济加速增长，高速公路需求旺盛，通车里程迅速增长。

c)第三阶段，接近饱和期，其特点是： 经济稳定增长，资源紧俏，高速公路通车里程增长趋缓，以提高路网质量为主。

d)第四阶段，相对稳定期，其特点是： 经济持续增长，资源紧缺，高速公路网规模趋于稳定，路网运行质量的提高主要依靠提高交通管理水平实现，智能运输系统目趋完善是其主要标志。

目前，我国正处于工业化、城镇化进程加快的关键阶段，汽车普及率迅速提高，这与发达国家2 0 世纪6 0 年代～7 0 年代的情况较为类似。我国高速公路正处于最具成长性的第二阶段。

1.3我国公路发展趋势

我国公路建设正处于快速发展的阶段。2004年12月17日，《国家高速公路网规划》经国务院审议通过，标志着我国高速公路建设进入了一个新的历史时期。

国家高速公路网规划采用放射线与纵横网格相结合的布局方案，形成由中心城市向外放射及横连东西、纵贯南北的大通道，由7条首都放射线、9条南北纵向线和18条东西横向线组成，简称“7918网”，总规模8.5万公里，其中主线6.8万公里，地区环线、联络线等其他线路约1.7万公里。建成后可以在全国范围内形成“首都连接省会、省会彼此相通、连接主要城市、覆盖重要县市”的高速公路网络，具体如下：

首都放射线7条：北京－上海、北京－台北、北京－港澳、北京－昆明、北京－拉萨、北京－乌鲁木齐、北京－哈尔滨。

南北纵向线9条：鹤岗－大连、沈阳－海口、长春－深圳、济南－广州、大庆－广州、二连浩特－广州、包头－茂名、兰州－海口、重庆－昆明。

第四篇：抽油机国内外研究现状与发展趋势

抽油机国内外研究现状与发展趋势

一．国内抽油机研发现状

油机是有杆抽油系统中最主要举升设备。根据是否有游梁，可分为游梁式抽 油机和无游梁式抽油机。经过一百多年的实践和不断的改进创新，抽油机不管是结构形式还是在使用功能上，都产生了很大的变化。特别是近几十年来，世界对原油的需求量不断加大，对油田深度开采的能力有了更进一步的要求，在很大程度上加快了抽油机技术发展的速度，催生出多种类型。目前, 国内抽油机制造厂有数十家, 产品类型已多样化, 但游梁式抽油机仍处于主导地位。根据公开发表的资料统计, 我国现有6 大类共45 种新型抽油机[ 1] , 并且每年约有30 种新型抽油机专利, 十多种新试制抽油机[2] , 已形成了系列, 基本满足了陆地油田开采的需要。各种新型节能游梁式抽油机如双驴头式抽油机、前置式抽油机、异相曲柄平衡抽油机、前置式气平衡抽油机、下偏杠铃系列节能抽油机[ 3]和用窄V 形带传动的常规抽油机等均已在全国各个油田推广应用, 并取得了显著的经济效益。长冲程、低冲次的无游梁式抽油机的研制也取得了一些进展, 如由胜利油田研制的无游梁链条抽油机, 经过国内十几个油田稠油及丛式井的推广使用[4], 在低冲次抽油和抽稠油方面已初见成效。此外, 桁架结构的滑轮组增距式抽油机、滚筒式长冲程抽油机已在某些油田进行了工业试验[5];齿轮增距式长冲程抽油机的研制工作也取得了新的进展;质量轻、成本低、便于调速和调整冲程的液压抽油机经过几年的研制和工业性试采油, 也积累了一定的经验[6]。其他型式新颖的抽油机如数控抽油机、连续抽油杆抽油机、车载抽油机、磨擦式抽油机、六连杆游梁式抽油机和斜直井抽油机等也正处于不断改造和试生产过程中[7]。然而，游梁式抽油机的缺点是不容易实现长冲程低冲次的要求，因而不能满足稠油井、深抽井和吉气井采油作业的需要。同时，长冲程低冲次的无游梁式抽油机的性能尚有待完善(如油田正在使用的链条式抽油机还存在链条寿命短、换向冲击载荷大和钢丝绳易断、导轨刚．度不足容易变形等问题)，而且品种规格还很少，不能适应当前石油工业的发展[8]。液压抽油机至今仍处在研制阶段[9]

二·国外抽油机的研发现状

目前，世界上生产抽油机的国家主要有美国、俄罗斯、法国、加拿大和罗马

尼亚等[10]。为了减少能耗, 提高采油经济效益,近年来国外研制与应用了许多节能型抽油机。例如异相型抽油机节电15%~ 35%;前置式抽油机节电368% 前置式气平衡抽油机节电35% 轮式抽油机节电50%~ 80% 大圈式抽油机节电30%;自动平衡抽油机节电30% ~ 50%;低矮型抽油机节电5% ~20%;ROTAFLEX 抽油机节电25% 智能抽油机节电174%;螺杆泵采油系统节电40%~ 50% [11]。近年来国外很重视改进和提高抽油机的平衡效果, 使抽油机得到更精确平衡。近年来, 为了节约能耗、提高采油经济效益, 国外研制与应用了许多节能型抽油机, 在采油实践中, 取得较好的使用效果。如变平衡力矩抽油机, 可使上冲程平衡力矩大于下冲程力矩。前置式气平衡抽油机, 由于可在动态下调节气平衡,平衡效果较好。气囊平衡抽油机有90% 以上载荷得到平衡[12]。双井抽油机可利用两口油井抽油杆柱合理设计得到更精确的平衡。自动平衡抽油机可保证在上下冲程每一瞬间得到较精确的平衡效果[13]。近年来国外研制与应用了多种类型长冲程抽油机, 其中包括增大冲程游梁抽油机、增大冲程无游梁抽油机和长冲程无游梁抽油机[14]。1 前置式气平衡抽油机 美国工J uf kin 公司生产的A 系列前置式气平衡抽油机具有较好的技术经济指标, 抽油机重量减轻40 %, 尺寸缩小3 5 % , 动载荷较小, 受力均匀, 运转平稳, 节约电耗35 %。2 无游梁长冲程抽油机 美国R O T A F L E x 宽带传动抽油机实践表明: 抽油机系统效率为5 % , 而常规抽油机只有40 %。提升液体能耗比常规抽油机减少25 % , 可使用29.4 kw 电 动机, 而同级常规抽油机须用只kw 电动机。美国W es t er n G e a : 有限公司研制的液压驱动无游梁长冲程抽油机占地面积较小, 可节约电耗10 % 一1 5 %。美国N a ti o n al Su p p ly 有限公司研制的无游梁长冲程抽油机节约电耗10 %一20 % 3 智能抽油机 美国N a t io n al S u p p ly 有限公司研制的智能抽油机减速器峰值扭矩减少34.7 %, 电动机功率减少1 7.4 % , 产量增加19 % , 抽油机系统效率平均提高47.8 % , 投资费用减少20 % , 成本利用率提高2 0.7 %。天然气发动机驱动抽油机 美国生产的天然气发动机驱动抽油机可比电动机功率减少30 % , 动力费用与采油成本均较低。4 变平衡力矩抽油机 美国Pi on ne r 公司研制了变平衡力矩抽油机, 利用抽油机连杆运动以及新增加的连杆摆动机构作用原理, 使得上冲程时平衡力矩大于下冲程时的平衡力矩, 实现更精确地平衡抽油机载荷、减少抽油机电力消耗的目的三·国内抽油机的发展趋势

20世纪9O年代以来，我国东部各主要油田相继进入中高含水开发期[17]。为确保高效生产，对抽油机的要求呈现两个特点：一是急需采用长冲程抽油机，以增加油井的产液量；二是为了降低油井的单位生产成本，对抽油机的节能性提出了更高的要求[18]。其次就目前抽油机耗电量大，工作效率、能量利用率低这一现状仍是我国抽油机研究的重点之一，在抽油机效率和节能方面，还有很大的提升空间，具有非常诱人的前景[19]。长冲程抽油机的研制应用能力不足一直是我国抽油机发展的瓶颈，长冲程抽油机具有减小冲程损失、提高系统效率、延长机杆泵的使用寿命、减少故障及提高整机运行质量等优点[20]。因此, 发展长冲程抽油机对当前我国老油田高含水井后期开采, 减缓产量递减速度, 开采稠油、低渗透油田以及沙漠油田深井及超深井的机械开采, 都具有重要的现实意义[21]。游梁式抽油机的局限性十分突出，多方面事实说明，长冲程、低冲次、低功耗的无游梁式抽油机是今后抽油机发展的主要方向[22]。为适应油田采油需要, 在适当发展游梁式长冲程抽油机的同时, 应加速开发各类无游梁式长冲程抽油机[23]。开发无游梁曲柄摇杆轮式斜井抽油机和大型斜直井抽油机将对我国油气资源开采有重要意义[24]。根据我国实际情况, 发展无游梁大冲程、低能耗、具有高适应性的直井抽油机和斜井抽油机, 将是我国今后抽油机发展的主要方向[25]。近年来，变频技术在抽油机上得到了广泛应用。利用变频控制系统实时调整工作参数，提高电机功率因数，减小供电电流，还可以实现电机的软起动，减小冲击，并可根据油井供液能力实时调整冲次频率，实现增产节能效果[26]；另外，研究开发机电一体化抽油装置，根据抽油机井特性实时控制和改变抽油状态，实现高效智能化采油[27]。如美国NSCO公司智能抽油机，采用微处理器和自适应电子控制器进行控制与监测，具有功能多、抽油效率高、自动化程度高、经济性好、安全可靠、适应性强等优点[28]。研发大型、高适应性的丛式井抽油机，随着世界油气资源的不断开发，油层开采深度逐年加大，油田含水量的增多，大泵提液采油工艺和稠油开采等都要求采用大型抽油机[29]。现代大型抽油机应具备有高适应性，以适应多种恶劣环境和地层油层的变化，如开发一种机型能适应不同自然气候与地貌环境的差异、地层油层的迁移改变、冲程冲次的改变、油气层性状的改变、连续与间歇抽油的调整等[30]。另外，由于现代大型抽油机的结构和控制的复杂性，体积的庞大，其工作面积也相应增大，同一抽油机可以对多口相邻油井同时抽油作业，采用综合平衡方式和节能方式，达到最好的作业效果[31

四·国外抽油机的发展趋势

如前所述, 世界范围内抽油机技术发展的总趋势是向着多样化、超大载荷、长冲程、节能型、无游梁式和自动化、智能化方向发展[32]。1.朝着大型化方向发展

随着世界油气资源的不断开发，开采油层深度逐年增加，石油含水量也在不断增多，采用大泵提液采油工艺和开采稠油等，都要求采用大型抽油机，所以近年来，国外出现了许多大载荷抽油机，如前置式气平衡抽油机最大载荷213kN，气囊平衡抽油机最大载荷227kN等[33]。还会出现更大载荷新型抽油机[34]。采 用长冲程抽油方式，抽油效率高，抽油机寿命长，动载荷小，排量稳定，具有较好的采油经济效益，所以近年来国外出现了许多长冲程抽油机，如法国Mape公司抽油机，最大冲程10m[35]；美国WGCO公司抽油机最大冲程24.38m，NSCO公司抽油机最大冲程27.48m；原苏联钢带式超长冲程抽油机最大冲程1500m。长冲程抽油机全部采用低冲次抽油方式，Mape公司抽油机最大冲次5min，GDCO公司抽油机最大冲次为3min[36]。2.朝着低能耗方向发展

为了减少能耗，提高采油经济效益，近年来国外研制与应用了许多节能型抽油机。例如异相型抽油机节电15%～35%；前置式抽油机节电36.8%；前置式气平衡抽油机节电35%；轮式抽油机节电50%～80%；大圈式抽油机节电30%；自动平衡抽油机节电30%～50%；低矮型抽油机节电5%～20%；ROTAFLEX抽油机节电25%；智能抽油机节电17.4%；螺杆泵采油系统节电40%～50%[37]。3.朝着精确平衡方向发展

近年来国外很重视改进和提高抽油机的平衡效果，使抽油机得到更精确平衡。例如变平衡力矩抽油机，可使上冲程平衡力矩大于下冲程力矩。前置式气平衡抽油机，由于可在动态下调节气平衡，平衡效果较好。气囊平衡抽油机有90%以上载荷得到平衡。双井抽油机可利用两口油井抽油杆柱合理设计得到更精确的平衡。自动平衡抽油机可保证在上下冲程每一瞬间得到较精确的平衡效果[38]。4.朝着高适应性方向发展

现代抽油机应具有较高的适应性，以便拓宽使用范围[39]。例如适应各种自然地理和地质构造条件抽油的需要；适应各种成分石油抽汲的需要；适应各种类型油井抽汲的需要；适应深井抽油需要；适应长冲程抽油的需要；适应节电的需 要；适应精确平衡的需要；适应无电源和间歇抽油的需要；适应优化抽油的需要等[40]。5.朝着长冲程无游梁方向发展

近年来国外研制与应用了多种类型长冲程抽油机，其中包括增大冲程游梁抽油机、增大冲程无游梁抽油机和长冲程无游梁抽油机[41]；实践与理论分析表明，增大冲程游梁抽油机是常规游梁抽油机的发展方向；增大冲程无游梁抽油机是增大冲程抽油机的发展方向；长冲程无游梁抽油机是长冲程抽油机的发展方向[42]。6.朝着自动化和智能化方向发展

近年来抽油机技术发展的显著标志是自动化和智能化。美国Baker提升系统公司、Delta-X公司、APS公司等均研制了自动化抽油机，具有保护和报警功能，实时测得油井运行参数，及时显示与记录并通过计算机进行综合计算分析，推出最优工况参数，进一步指导抽油机以最优工况抽油。美国NSCO公司智能抽油机，采用微处理机和自适应电子控制器进行控制与监测，具有抽油效率高、节电、功能多、安全可靠、自动化程度高、经济性好、适应性强等优点[43]。

参考文献 [1] 张建军．游梁式抽油机设计计算[M]．北京：石油工业 出版社，2005． [2] 张晓东，贾国超．关于我国抽油机发展的几点思考[J]． 石油矿场机械，2008，37(1)：24—37

第五篇：当前我国气象观测现状与发展趋势研究

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当前我国气象观测现状与发展趋势研究

何春燕

摘 要：文章对我国当前气象观测现状及未来发展趋势进行了简单的探讨，并提出了新观点和新理论。关键词：气象观测；发展趋势；现状 1 气象观测的基本概念

传统的概念是指借助仪器和目力对气象要素进行的测量和判定。随着观测技术的发展和观测对象的扩充,气象观测已逐步发展为大气探测。《战略研究》对气象观测的概念予以了全新的解释:气象观测是对地球大气圈及其密切相关的水圈、冰雪圈、岩石圈、生物圈等的物理、化学、生物特征及其变化过程进行系统、连续的观察和测定,并对获得的记录、数据进行整理的过程。气象观测是人们认识大气现象和气候变化的手段,其观测数据和信息是开展气象预报、预测、科学研究的基础,也是地球系统科学的一个重要组成部分,是大气科学发展的前沿。2 当前气象观测的成绩与不足之处 2.1 成绩

综合观测系统建设初具规模。到目前为止,我国的气象及其他相关部门先后建立了约4600多个各类气象台站,初步实施了大气观测、海洋观测和陆地观测,观测对象涉及大气、海洋、水文、冰雪、陆地、生态等多个方面。卫星和雷达观测具有世界水平。我国成功发射了4颗极轨气象卫星和3颗静止气象卫星,是世界上同时拥有双轨气象业务卫星的少本文来自中国月期刊网（http://www.xiexiebang.com），转载请注明来源，或到月期刊网进行查询。

数国家之一;沙尘暴监测网、自动气象站网、L波段探空雷达网、全球定位系统(GPS)探空站、飞机探测、风廓线仪和三维闪电定位仪等的建设和应用,提高了我国气象综合探测的现代化水平。2.2 不足的地方

我国现有气象观测站网布局还存在不足,基础研究、探测技术、探测仪器和装备与发达国家相比差距较大,离现代气象观测的要求还有较大距离,主要表现在以下几方面。一些台站环境受到严重影响,被迫搬迁,破坏了观测的一致性和连续性,严重影响了观测资料的准确性、比较性、代表性。有些观测数据采集手段和信息传输设备落后,能够获取的数据在时空分辨率、观测精度、观测项目及观测数据的连续性、完整性等方面尚不能满足系统监测与研究的需要。3 我国气象观测趋势展望

依靠科技进步,利用各种先进成熟的探测技术和信息技术,建立门类较齐全、站网密度适宜、布局合理的地基、空基气象观测网。在未来系列卫星上合理搭载大气化学、大气物理结构等探测仪器;逐步构成极轨、静止和全球定位系统(GPS)、小卫星等天基对地气象观测体系,开展对天气、气候系统的高时空分辨率、高精度、全天候、长期持续稳定的监测。实现对全球进行全天候的定量观测;对常规气象要素,大气化学成分及过程,气候系统各圈层相互作用的物理、化学、生物过程,进行综合监测。

3.1天基观测系统

是由传感器在中层大气之上的以低轨(极轨)和高轨(静止)卫星为观本文来自中国月期刊网（http://www.xiexiebang.com），转载请注明来源，或到月期刊网进行查询。

测平台和与其相应的地面应用系统组成的天基遥感探测系统。卫星的遥感仪器向卫星探测的“高时间分辨率、高空间分辨率、高光谱分辨率和高辐射测量精度以及全球、全天候、多波段观测”发展。3.2空基观测系统

传感器在地球表面以上、中层大气以下,并以飞机、漂浮气球及系留气球、火箭为观测平台的称空基遥感探测系统,以对流层、平流层和中间层大气的物理和化学特性为观测对象。根据全球气候观测系统(GCOS)规范和常规高空观测规范要求,高空观测站网密度达到200km;加快国内商业航空器气象观测业务体系建设,开展航空器气象资料下传(AMDAR)的业务应用工作,开发气象火箭下投探空仪系统,建立火箭探测试验、开发和应用系统。3.3地基观测系统

地基气象观测是以地面为传感器设置平台,以整个大气圈和相关圈层为观测对象,采用多种观测技术的综合性观测系统,既是气象综合观测业务体系的重要组成,也是气候系统观测的主要部分,是气象观测真实性检验和天基遥感探测校准的基础。地基观测系统可分为地面常规观测系统、地基高空观测系统、地基特种观测系统、地基移动观测系统。3.3.1地面常规观测系统

全部建成测量准确度高、运行可靠的自动气象观测站。主要建设内容是调整站网布局,完善“三站四网”,形成260个左右的国家气候观象台、2400个左右的国家气象观测站(其中一级站约900个,二级站含约1500个)、30000个左右区域天气观测站,构建国家气候监测网、国家天本文来自中国月期刊网（http://www.xiexiebang.com），转载请注明来源，或到月期刊网进行查询。

气观测网、国家专业气象观测网和区域天气观测网;逐步向多功能综合观测平台和多圈层观测系统转变;建设城市天气监测站网、高速公路监测网及气象资料空白区(沙漠、高原、深山、海洋、滩涂、冰川等)的无人自动气象站网,使地面常规观测系统中的基本地面天气站网密度不超过150 km,重点地区建成加密自动气象站网,站网密度达到10～15 km,形成布局合理、观测要素齐全、观测准确度高、时效性强,能满足不同需求的地面常规气象观测系统。2010年前建成S波段和C波段多普勒天气雷达为主的全国天气雷达网, 2020年建成包括双线偏振和相控阵在内的天气雷达网,开展雷达综合探测业务。积极推进激光雷达的业务化应用,发展微波辐射计和毫米波雷达。3.3.2地基高空观测系统

主要负责对高空气象要素进行三维空间的定时与连续观测。布设覆盖全国的云地和云间闪电定位系统,建设国家级闪电资料处理系统,对全国闪电资料进行及时收集和综合处理,开展雷电防护及相关应用服务。