国产印刷机墨控系统应用现状与发展分析

第一篇：国产印刷机墨控系统应用现状与发展分析

国产印刷机墨控系统应用现状与发展分析 白卫国 邱春丽（ready73@vip.sina.com.cn）

（南京林业大学轻工科学与工程学院，南京 210037）

关键词：墨控 PPF CIP3 现代印刷机向着高速平稳、高速多色、高速灵活，数字网络化、操作与管理的一体化、自动控制化以及安全环保化（即“三高四化”）的方向发展。其中印刷机的自动控制化就可以包括墨量调整、色彩管理、水墨平衡、套准调节、质量检测与控制、印版装卸等大量的工作环节。自动化控制的印刷机结束了多年来印刷过程控制与印刷质量仅凭人为的经验确定的非标准化和非数据化的历史，提高了印刷品的生产效率，提升了印刷品的质量，减轻了操作者的劳动强度，并且印刷机的数字化、自动化技术使得印刷机的印刷过程与印前、印后等全部生产过程结合起来，这些环节的自动化程度对提高印刷质量与生产效率都有较大的影响。目前国外先进印刷机“三高四化”技术水平已经达到较高的层次，而国产印刷机正经历从传统操作向自动化控制阶段变革的阶段。利用上海全印展的平台，本文针对本次展出国产印刷机匹配的墨控系统进行分析比较，并对目前国产墨控系统所存在的问题以及发展趋势进行了初步的分析。

一、墨控系统的组成与作用

墨控系统一般由三个部分组成，即墨斗控制组件、墨控操作台和墨控软件。其中墨斗控制组件是依据印刷机幅面大小设计的一组控制给墨量的墨刀开度元器件及电路系统，其作用是通过电路系统指导电机控制不同的墨刀开度，使墨斗辊在给墨量厚度上形成变化，从而实现在指定区域给墨系统中墨量的需求变化。墨控操作台则是一个将数据采集、数据修正、数据备份、信号转换、墨斗控制及质量评价的操作平台，其作用依据不同层次配置可以完成以下不同功能的组合。对墨道信号数据的采集，根据机器设备的类型、环境情况、材料选择等因素对原始采集的数据进行修正，将修正后的信号传递到印刷机上并形成墨刀的开度控制，同时墨控操作台可以借助标准或指定的观测环境对印刷抽样样张与打样稿进行视觉或仪器的质量评价比对形成印刷修正反馈从而实现印刷过程的质量控制。墨控软件的主体一般可以包括三个部分，其一是一个可以对印刷机墨刀开度进行预置计算的CIP3 墨道数据预设软件（一般称之为预墨软件或预墨系统），它的信息获取途径是多样的，即可以直接读取RIP 后的图文数据（1-bit Tiff文件），根据印版大小及墨键数量分析得出机台控制墨区信息，也可以通过PPF 档案中的信息得到墨区信息，然后将该信息记录在介质上、打印到纸张上或者直接转换为印刷机墨斗控制组件信号，用于印刷机的墨键预置，从而确保了较高的数据预制精确度，提高印刷机墨区分配的合理性和准确性。其二是对墨刀开度控制进行操作的控制软件。其作用是通过软件进行墨刀控制的各类操作，其中可以有一般操作台直接控制的墨刀开度操作，也可以有对墨刀系统进行的维护性操作，例如零点设置与校正，远程维护等。其三则是印刷质量品质控制软件，其作用是通过选择的仪器对印刷品进行测量，可以是整版检测也可以是部分检测，可以是色度检测也可以是密度检测还可以是色度加密度检测，可以是品质检测也可以是缺陷检测，不同的检测目的应匹配不同的检测仪器。例如整版检测需要匹配整版扫描仪，而部分检测主要是指测控条的检测，此时可以根据不同的要求选择密度计或色度计。同时印刷质量品质控制软件还应该具有动态墨控的功能，在印刷过程中影响墨道数据变化的因素较多，通过墨控软件中的印刷质量品质控制功能得到相关的信息，结合印刷运行情况对各墨区的墨道数据进行动态控制。

尽管一个完备的墨控系统可以有多个组成部分，但是在实际应用中可以根据不同的用户要求进行配置，例如对于墨控软件，如果印刷机应用厂商未使用流程进行生产，或者未配备PPF生成系统，则可以不需要墨道数据预设软件而只需要墨刀控制软件。再如墨控操作台，如果印刷机应用厂商对印刷品未进行数据化的质量品质控制要求，在配置过程中则不需要加入质量控制模块。因此，一套完善的墨控系统应该具有积木式的结构，可以根据不同的印刷需求匹配不同的功能，同时还应该可以根据需求的变化进行升级或改造。例如一个未加入品质控制模块的墨控软件在出现印品控制需求后应该可以通过便捷的硬件技术改造与软件功能的开放或升级实现控制功能。图1为某品牌的墨斗控制组件，图2为某品牌墨控操作台，图3为某品牌墨控软件匹配的检测设备。图1 图2 图3

二、国产印刷机墨控系统的现状

综观全印展的国产印刷机，除了印刷机本身的技术发展外，各大印刷机厂商开始向用户传递一个信息——墨控系统已经到来。据不完全统计，在展出的30余台国产（合资）四色单张纸胶印印刷机中装有各类墨控系统的超过50%，其中有两家国产印刷机厂商还专门开出了装备有国产墨控系统的专场演示。在本次全印展中，国产（合资）胶印机使用的墨控系统主要来自以下几个厂商：江苏科思机电工程有限公司、墨尼、南京春海科技有限公司、上海华太企业（荣润墨控系统）等几家公司。图

4、图5为江苏科思机电工程有限公司墨斗控制组件与墨控操作台，图6为南京春海科技有限公司墨控操作台，图

7、图8为墨尼墨斗控制组件与墨控操作台，图9为华光精工墨斗控制组件（因技术人员未透露信息，故不知具体品牌），图10为华太企业的墨斗控制组件。图4 图5 图6

图7 图8 图9

图10 对比几种墨控系统可以发现他们之间的异同点：（1）、均拥有较为完善的墨斗控制组件，但是实现与维护方法却有一定区别。从外观上看，不同品牌的墨控系统均具备了较为完备的墨斗控制组件。通过简单的改造，墨斗控制组件可以便捷的安装在印刷机上，并对印刷机不产生除墨控外操作上的影响。由于采用不同的电机及安装方式，所以在外观上墨斗控制组件之间有一定区别，同时在维修及电机信息反馈上也存在一定的差距。绝大部分的墨斗控制组件在外观上均标注了墨区的标号与位置，通过标注位置操作人员可以方便的将其与控制台上墨区控制部分对应起来，一方面可以直观的获知控制区域的位置，同时对于机电的维修有着重要的意义，通过内部检测软件获知准确的问题电机的标号与位置。与其他厂商不同的是，江苏科思机电工程有限公司的电机配备有信号提示灯，该提示灯在工作时提供灯光信号。当电机出现问题时，可以直观的通过电机灯光信号获知问题电机的位置（如图4）。（2）、均拥有较为直观的墨控操作台，但是在功能规划与实现、便捷程度以及标准程度上存在一定的区别。墨控操作台是印刷机操作人员进行设备操作的重要工具之一，通过控制台不仅可以实现对设备的便捷控制，同时还可以得到设备运行状态信息，因此不同品牌墨控操作台针对不同的主要功能方向确定了不同的控制结构与内容。作为一个标准化的产品，不同品牌的控制台均拥有一组观测光源、一个看样板平台、一片标准样张粘贴板、一组墨键控制器，一台中控电脑以及数据传输、控制、转换组件等部分。观测光源是为观测者提供观测环境的重要部件，在国产印刷机器所匹配的墨控操作台中对观测光源大概有两种配置方法，一种提供普通的观测光源环境，另一种则为标准的D65光源。几乎所有的操作台都可以匹配安装标准D65观测光源。墨键控制器是精确控制墨刀开度的控制平台，从操作角度看基本都是采用的按键式的，有直接数字显示的，也有标尺格显示的，也有两者结合的，无论哪种方式均可以为操作者提供墨道开度信息。中控电脑则是整个控制台乃至整个墨控系统的中枢部分，是各类控制软件的实现平台。操作者一方面可以通过墨键控制器实现控制操作与信息获取，同时还可以通过中控电脑得到控制信息以及实现控制过程。同时，通过中控电脑操作者还可以实现对墨控系统的维护、数据的下载与接受、软件的升级（借助网络）、数据的统计与只能化修正（借助软件）等功能。与墨键控制器一样，在墨控操作台上还可以通过中控显示设备实现等同于墨键控制器的功能，除此之外，结合印刷机本身的控制要求，显示器还可以实现对印刷机本身的控制。区别普通的品牌，江苏科思机电工程有限公司的墨控操作台配备了独立的单片机用于应付突发性事件。在墨键控制边缘配有一个触摸屏，与之相关联的是一台单片机，它能够实现部分常用的墨控软件的功能和存储少量墨控数据（数量视匹配的存储器大小而定），当中控电脑出现故障时，操作人员可以脱离开中控机而通过单片机实现数据的上传与下载以及其他控制功能，人性化设计较为合理，如图5。（3）、均拥有不同功能的墨控软件，但是在控制能力、操作方法以及流程理念上有较大的区别。墨控软件是硬件设备实现精确墨控的中枢系统，墨控系统在印刷过程中的精确程度一方面取决于硬件设备的精度，另一方面则取决于墨控软件数学模型及算法建立的合理程度。通过对国产印刷机墨控系统的比较，在硬件设备上，各种墨控系统的差距不明显，区别主要在外观设计，电机性能、加工精度、数据总线与接口、传送方式、操作便捷程度等方面，但是在墨控软件上则出现了较大的差异。这种差异主要表现在以下几个方面：

①对墨控系统的功能理解。墨控系统是实现印刷全过程墨量控制的系统，应该包括预墨系统和过程控制系统两个部分，其中预墨系统实现上机版的墨量预设功能，过程控制系统实现印刷过程中依据不同条件实现墨量变化控制。上海全印展中展出的国产印刷机墨控系统基本可以分为两个类型，一种是只具有过程控制系统的预墨系统，另一种则是能够实现预墨功能和过程控制功能的墨控系统。展出墨控系统中绝大部分为第一种类型，该种墨控系统实现了印刷过程中的墨量变化的控制，但是在实现过程中人为的影响因素还占据着重要的位置。例如在墨量的预置阶段，各墨区的墨量是通过对印版的观测根据经验得到，再如印刷过程中一旦印刷局部出现问题时，也是通过人为的观测实现墨量的改变控制。江苏科思机电墨控系统结合大族冠华印刷机在印展上展示了全功能墨控系统在印刷过程中应用，通过墨控系统的预墨过程与印刷过程控制的过程结合，实现了快速高效得到理想印刷品的结果。展示的过程主要是通过现场制作印刷版面，使用印前流程制作CTP印版同时获得墨道数据，通过获取的数据计算得到印刷机预墨信息并上传至印刷机，开机印刷得到满意的印刷样张。整个过程效率高，不含制版过程基本在几分钟就可以得到第一张满意的印刷品；同时耗损少，过版纸基本都可以控制在十几张以内；精确度高，预墨系统提供的初始墨道数据准确率较高，在一般印刷质量要求下几乎不需要对墨道进行进一步修正。

②墨控流程的数据获取。预墨数据的获取源应该是印刷版面，如何获取原始墨道数据则成为预墨的关键技术之一。由于涉及到软件本身的技术保密因素，上海全印展过程中并不能对各个墨控软件进行深入的了解，结合技术人员的咨询及对软件的观测，可以进行一些基本的分析。从软件界面的使用和技术咨询来看，绝大部分的的墨控软件或技术人员均提到了CIP3和PPF文件。CIP3/CIP4作为一个组织制定了一些标准的格式，形成了所谓符合CIP3/CIP4的规范，在CIP3中与墨道数据息息相关的可能就属于PPF文件了，在PPF文件诸多的信息中，一个低分辨率的版面图则成为获取墨道数据的关键。其实获取原始数据的途径有很多，只是获取的方式不同，平台不同，精度不同而已（考虑到CTP技术的影响，不考虑读版设备的使用）。例如可以通过RIP过程生成低分辨率的1-bit Tiff文件获得原始数据，可以通过读取PPF文件获得原始数据，可以通过PDF文件获取原始数据，还可以通过扫描印刷品获取原始数据等，获取途径不同则处理的方式也不同。遗憾的是全印展中提PPF的公司较多，但是真正在软件演示中实现的只有江苏科思机电工程有限公司的预墨软件。在其软件中明确给出了原始数据获取方式的通道，共提供了三种方式:扫描图片、1-bit Tiff、PPF，在通过PPF文件获取原始数据时，还提供了不同格式PPF文件的选项。仅从提供的方式上看，该软件在对印前数据的获取上已经为不同配置的用户提供了多种选择的平台。该公司的预墨软件根据提供的方式读取图像文件，快速的获得图像信息，并根据环境参数和材料参数的不同对采集的原始数据进行修正，得到较为准确的墨区信息，用于印刷机的墨键预置，从而确保较高的墨量预置的精确性。

③影响因素分析。墨控系统可以通过版面文件提供预墨信息，但是在印刷过程中影响墨道信息的不仅仅是原始的版面数据，这也是行业内常说墨控软件预墨不准确的重要原因。墨控软件对影响因素的分析以及不同影响因素对墨道数据影响的评估则成为预墨系统的另一个关键技术。在提供预墨功能的墨控软件中，江苏科思机电的墨控系统为用户提供了纸张、油墨及环境的预设情况，同时根据参数在不同区域的变化对预墨参数的值进行了修正。此功能从某种程度上解决了材料对墨控数据的影响，而其他大部分墨控软件则很少能看到对影响参数的分析。

④主观与客观评价。墨控系统要实现精确的墨道控制需要一个合理的评价体系。前文中提到通过墨控系统可以快速得到满意的样张，那么什么是满意的样张？这不仅是墨控的问题，这是国内目前大部分地区的印刷状况的问题。在上海全印展中一个参观者可以非常轻松的得到几十甚至上百张样张，但是如何去评价手中样张的好坏则是大部分国产印刷厂商以及国内印刷机生产厂商必须考虑的问题。墨控系统应该是建立在一个健全的印刷品质量评价体系上的，在印刷过程控制中对于墨区墨量的调整应该通过专业的仪器测量再通过计算得到调整量才是符合质量要求的墨控过程。

三、国产印刷机墨控系统的发展分析

以海德堡的自动控制系统为例，其经历过三个自动控制过程，CPC系统、CP-tronic自动检测与控制系统、CP2000系统。其中CPC1-01就是给墨和套准遥控装置，CPC1-03则提供了手动控制、随动控制和自动控制等多种控制方式，可以通过数据线与CPC2印刷质量控制装置连接，将CPC2装置测得印刷品上的每个墨区的墨层厚度转换成墨量调控值，并将其与设定的数值进行比较，在根据偏差值进行校正，从而能更快，更准确的达到预定的数值。而第二代CP-tronic自动检测与控制系统的实在CPC控制系统的基础上配备了全面控制、监控和诊断印刷机用的全数字化电子显示系统。第三代CPC2000型控制系统拥有一个图像和色彩管理模块，可以对整个图像进行测量，通过分光光度计技术进行真实的测色分析，通过印前接口CPC32-CIP4输入印前信息，自动显示与标准值得色差，自动生成墨区控制值并可人工干预等。对比海德堡控制系统，目前国产印刷机墨控系统尚处于CPC系统中的CPC1-01的技术和应用水平，也有少数公司正致力于CPC2印刷质量自动控制的研究与开发，为了能紧跟国际印刷技术的发展步伐，国产印刷机墨控系统应该向以下几个方向发展：（1）、数字化、规范化。墨控系统进行预墨设置与印刷过程墨量控制应该建立在不同层次的规范的基础之上，通过数据进行控制，同时应该充分考虑各种过程因素的影响，例如在过程控制中，通过对测控条的测量得到各墨区的各类评价信息与国际或国内各种规范进行比较，通过比较对各墨区进行调整与修正，得到较为精确的修正值。（2）、进一步提高自动化控制能力。目前国产印刷机墨控系统的操作较为方便，但是集成化程度还不高，例如是否可以将印刷机本身的操作与墨控系统的操作进一步融合，数据的处理是否可以建立在数据库的基础上进行自动修正等。（3）、与质量控制系统进一步结合。墨控本身就是印刷品质量控制系统的一部分，目前国产印刷机墨控系统尚未形成综合质量控制系统的层面，在推广与研发过程中可以将其进一步与质量控制相结合，从而形成自动检测与控制系统，为印刷生成提供更为方便、准确的操作平台。

本次全印展给了印刷人一次全面接触国产印刷机墨控的应用及技术状况的机会，国产墨控系统的大量出现以及在现场演示的自信已经给印刷人一个信息，就是国产印刷机的墨控时代已经开始，尽管它还很年轻，还不完善，但是经过一段时间的发展，可以相信在下一届上海全印展上，国产印刷机墨控系统会给印刷人带来更大的惊喜。

第二篇：太阳能采暖系统应用现状与发展

太阳能采暖系统应用现状与发展

茂名学院 王倩 北京工业大学 高新宇

摘要：太阳能采暖系统是以太阳能作为热源，供给建筑物冬季采暖和全年其他用热的系统。本文介绍了太阳能采暖系统国内外现状和主要设备的应用情况，指出了系统设计中存在的一些问题，提出了发展太阳能采暖系统的若干措施。

关键词：太阳能 采暖系统 太阳能集热器 节能

前言

随着国民经济的发展，能源需求量日益增加，能源利用情况紧张，而常规能源的大量使用必将对环境造成不利影响。太阳能作为可再生能源的一种，取之不尽，用之不竭，同时又不会增加环境负荷，将成为未来能源结构中的重要组成部分。我国属太阳能资源丰富的国家之一，年辐射总量大约在3300-8300MJ/(m·a)，全国2/3以上面积地区年日照小时数大于2000h，每年陆地接收的太阳辐射能相当于2.4万亿吨标准煤，具有太阳能利用的良好条件。在建筑能耗中，生活热水、供暖能耗占了相当的比例，利用太阳能来满足生活热水、供暖这些低品位能耗的要求具有巨大的节能效益，因此，太阳能采暖技术越来越受到人们的重视。太阳能采暖系统概况 1.1 太阳能采暖系统原理

太阳能采暖系统是指以太阳能作为采暖系统的热源，利用太阳能集热器将太阳能转换成热能，供给建筑物冬季采暖和全年其他用热的系统。太阳能采暖可分为主动式和被动式两种方式。被动式太阳能采暖通过建筑的朝向和周围环境的合理布置，内部空间和外部形体的巧妙处理，以及建筑材2料和结构构造的恰当选择，使建筑物在冬季能充分收集、存储和分配太阳辐射热。主动式太阳能采暖系统主要由太阳能集热系统、蓄热系统、末端供热采暖系统、自动控制系统和其他能源辅助加热、换热设备集合构成，相比于被动式太阳能采暖，其供热工况更加稳定，但同时，投资费用也增大，系统更加复杂。随着经济和社会的发展，主动式太阳能采暖开始大规模应用。

1.2 国外应用现状

欧洲、北美对太阳能供热(热水、采暖)系统的工程应用已有几十年历史，过去主要用于单体建筑内的小型系统，近十余年来，包括区域供热在内的大型太阳能供热采暖综合系统的工程应用有较快发展。德国是应用太阳能供热技术较早的国家，太阳能采暖技术已经在德国居住区供热设置改造和配套建设中得到广泛推广和应用；欧洲大多数国家都积极鼓励支持利用太阳能，对安装太阳能装置的家庭实行补贴政策，一般补贴为系统造价的20%～50%；以色列80%住宅装有太阳能热水器，政府以立法形式规定高度27米以下新建住宅必须安装太阳能热水器。丹麦Marstal太阳能供热采暖工程是世界上最大的太阳能供热采暖系统，太阳能集热器设置在大面积空地上，集热器面积1.83万m，与社区热力网连接，1996年建成运行，年热负荷28GWh/y，同时使用2100m水箱、4000m水容量砂砾层及10000m地下水池蓄热。

1.3 国内应用现状

我国太阳能产业发展很快，截至2006年，我国太阳能热水器年生产能力达到1500万平方米，在用太阳能热水器总集热面积达l亿平方米，生产量和使用量居世界第一。虽然我国太阳能热水器应用已经相当广泛，但太阳能采暖工程应用却处于起步阶段，已建成的都是单体示范建筑，如北京清华阳光公司办公楼、天普新能源示范大楼等，太阳能区域供热采暖工程则还没有应用实践。

近年的太阳能采暖建设项目中，比较集中和有代表性的是北京周边郊区县新民居的太阳能采暖工程。由于农村住宅相对分散，密度低，不宜采用投资大、维护水平高的集中供暖模式，而传统的燃煤取暖方式又存在效率低、污染环境、费用较高等问题，在农村推广安全环保、运行费用低的太[3]

[4]

3[2]

233

[1]阳能采暖系统符合新农村建设的客观要求。太阳能采暖所需的集热面积远大于太阳能热水系统，安装位置要求较大，对于高层建筑或居住密度较大的城区存在安装建设条件不足的问题，限制了应用，而农村住宅一般建筑容积率较低，没有明显遮挡，具备建设太阳能采暖项目的良好条件。北京平谷区新民居太阳能采暖工程项目进展较早，有很多成功应用的经验2 太阳能采暖系统设备 2.1 集热器

常见的太阳能集热器有平板型和真空管型两种，其中，真空管型又可分为全玻璃真空管型、U型管真空管和热管真空管集热器。目前在我国太阳能热水器市场，平板太阳能热水器约占10%左右的市场份额，其余均为真空管太阳能热水器，而国外平板太阳能热水器则占90%以上的市场份额，中国与世界太阳能市场主流存在巨大差异。由于太阳能采暖系统与建筑结合紧密，因而对集热产品与建筑的结合、故障率、使用寿命等性能要求较高，平板集热器结构简单，抗压，抗外力冲击，适合承压运行，从整体外观、结构强度、安装运行等方面都非常适合与建筑相结合。在热性能方面，尽管平板集热器的保温性能不如真空管集热器，但由于其有效采光面大于真空管集热器，因此其热效率高于真空管集热器。早期平板集热器不能防冻过冬的缺点随着技术进步早已得到解决。太阳能采暖工程中，非采暖季能源过剩，真空管集热器易发生爆管、真空度降低等问题，而平板集热器则能较容易地解决这一问题，因此，目前北京地区太阳能采暖工程中，很多工程项目采用了平板型集热器。

2.2 辅助热源

为住宅提供采暖用热水的太阳能采暖系统与为住宅提供生活热水的太阳能热水系统在供水特点上是不同的，生活热水不需要连续供应而采暖用热水必须连续供应，而且要稳定可靠。太阳辐射受昼夜、季节、纬度和海拔高度等自然条件的限制和阴雨天气等随机因素的影响，存在较大的间歇性和不稳定性，因此在太阳能采暖系统中，必须设置辅助热源。辅助热源要根据当地太阳能资源条件，[7]

[5][6]

。常规能源的供应状况，建筑物热负荷和周围环境条件等因素，做综合经济性分析，以确定适宜的辅助热源及合理的太阳能供暖比例。太阳能采暖中可以选择的辅助热源主要有小型燃油(气)锅炉，城市热网或区域锅炉房、工业废热、电锅炉、电热管、地源热泵及生物质燃料等。在农村建没的太阳能采暖项目，由于城市热网及燃气管线不易到达，油、电价格又较高，因此，辅助能源的应用类型多为生物质燃料。如北京平谷区挂甲峪村，辅助热源用生物质锅炉提供，采用生物质压块成型设备，把当地的果木修剪枝条粉碎后压缩成燃料棒或燃料块，作为生物质锅炉燃料，同时还用作炊事燃料，这种生物质压缩成型燃料比传统的生物质燃烧密度高，燃烧效率高，储藏也较容易，使用时劳动强度小，是一种较好的辅助热源方式。

2.3 采暖末端

太阳能由于热密度较低，集热温度很难达到较高水平。普通散热器热媒温度要求较高(70℃以上)，而太阳能系统不易达到该出水温度要求，因此，在太阳能采暖系统中，通常采用地板辐射采暖的末端供热方式。地板采暖所需要的低温热水在35℃～55℃之间，正好是太阳能集热器所能提供的适合温度。地板采暖系统以整个地面作为散热面，热量主要以辐射方式传播，与以对流散热为主的散热器系统相比，舒适性更好，脚暖头凉的热感觉更符合人体的生理学调节特点，且可以在比末端采用散热器的系统低2℃～3℃的情况下获得同样的舒适感，节省供热能耗。夜间采暖负荷一般大于白天，但夜间却无太阳辐射，具有蓄热功能的地板采暖方式是非常适合的。因此，目前太阳能采暖系统普遍采用地板辐射采暖系统作为末端。太阳能采暖系统设计中存在的一些问题 3.1 太阳能与建筑一体化

太阳能采暖系统是为建筑服务的，应该作为一个子系统融入建筑之中，实现太阳能与建筑一体化。但以我国太阳能热水器发展来看：长期以来，太阳能热水器一直是房屋建成后才由用户购买安装的，这种做法带来很多问题，主要是对建筑外观和房屋相关使用功能的破坏，导致了一些城市出

[5]台不允许安装太阳能热水器的规定，严重制约了太阳能热水器的进一步发展。由于太阳能采暖工程集热器的面积远大于太阳能热水系统，因此，太阳能采暖系统与建筑的有机结合尤为重要。各建筑设计院过去很少设计太阳能采暖系统，这就要求设计人员在实践中不断将太阳能采暖技术融于建筑设计中，积累设计经验以取得太阳能与建筑功能、建筑美学的协调。

3.2 冬夏热量平衡问题

目前安装的太阳能采暖系统，每6-8平米建筑面积约配置1平方米太阳能集热器，此种配比条件下太阳能的冬季供暖的保证率相对较低，但同时夏季太阳能系统产生的生活热水远大于实际消耗量，这使得太阳能集热系统不得不采取闷晒、遮挡等方法来减少太阳得热，造成非采暖季太阳能利用率过低和因系统过热而产生安全隐患等问题，因此，解决冬夏热量平衡问题成为太阳能采暖系统发展的重要技术问题。

3.3 相关设计资料不完善

太阳能采暖系统设计主要由暖通工程师和建筑工程师来完成，由于过去很少进行此类设计，设计师希望有相关的标准、规范和设计手册可供使用，目前已出版了国家标准GB50364《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》和《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》，但太阳能采暖系统的设计资料还不够完善，各厂家的产品性能参数还需经权威检测部门检测后作为进行系统设计的重要依据。发展太阳能采暖系统的措施 4.1 加强建筑节能

建筑节能是实现太阳能采暖的先决条件，由于太阳能在单位面积上的能量密度较低，如果不通过加强围护结构保温等措施来有效降低建筑物的采暖负荷的话，太阳能采暖系统的集热面积将会很大，增加系统的初投资，使太阳能采暖系统完全不能发挥应有的节能效益。我国已陆续颁布实施了针对不同建筑气候区的建筑节能设计国家标准，这些标准的强制实施将大大降低建筑物的耗热量指标，减轻太阳能采暖系统所承担的负荷，形成太阳能供热采暖工程应用的有利条件。

4.2 提高太阳能集热系统的效率

目前建设的太阳能采暖工程中，集热器、水箱等关键产品还有较大的改进空间，如进一步提高平板集热器的密封性以增加集热效率等，企业应加强研发力量，提高产品质量和工艺水平，开发安全可靠、高效稳定的新产品以不断提高太阳能集热系统的效率。房屋设计之初就同步进行太阳能采暖系统的设计，使设计适合于太阳能设备或部件的应用，在不影响建筑物的条件下，达到太阳能集热性能的最佳。

4.3 提高太阳能利用率

太阳能采暖系统一定要提高太阳能利用率以缩短投资回收期。冬夏热量不平衡的问题可由太阳能制冷技术、跨季节蓄热技术和全年的综合利用来解决。目前，跨季节蓄热的理论和实验研究还很少，研究的较多的是利用太阳能产生的热水驱动吸收式制冷机的太阳能制冷，由于吸收式制冷机需要高温水(85℃以上)做热源，所以，应积极开发适用于太阳能空调系统的中高温太阳能集热器。在目前国内太阳能制冷技术和跨季节蓄热技术还没有市场化的条件下，可强调全年的综合利用，考虑适当降低系统的太阳能保证率，合理匹配供暖和供热水的建筑面积，如使系统供热水的建筑面积大于供暖的建筑面积。

4.4 政府制定鼓励支持政策

太阳能采暖系统具有较高社会效益，但存在投资相对较高，投资回收期较长的缺点，对房地产开发商而言，如果开发成本的增加不能带动房屋销售的话，则开发商的积极性不高。因此，政府应积极建设试点工程，针对生产厂商、房地产开发商、终端用户制定更完善、合理的鼓励、支持政策，积极推广试点工程经验，提高系统整体技术水平，促进太阳能采暖行业及市场的良性发展。(参考文献略)

第三篇：远程教育发展现状与应用探讨

远程教育发展现状与应用探讨

蒋燕妮 王海昆

（河北石油职业技术学院)；

摘要： 随着现代网络通信技术的发展，人类社会逐渐浸入了信息化的时代，教育也随之浸入到了一个普及化，终身化，全民化的阶段。而远程教育正是随着时代潮流应运而 生的一种新型的教育方式。新的世纪远程教育有了突飞猛进的发展，在各方面影响着人们的生产生活方式。本文将在简要的介绍远程教育的定义和基础上对远程教育 的发展现状及应用进行论述。

关键词：远程教育；终身教育；发展现状；教育资源

随着信息化时代的发展，远程教育被提上日程。远程教育的出现和发展，为建设全民学习和终身学习的教育网络提供了条件。目前，远程教育模式已经被世界各国采用，它自身彰显出的优势和特点势必会为远程教育的发展开拓广阔的前景。

一、远程教育的定义和特点。

目 前，学界对远程教育的具体定义还有争议，从广义上来看，现代远程教育是以计算机为中心，通过视频、音频等多媒体计算机技术把课程传送到非在校学员手中，让 非在校学生也能及时学习和接受新知识。目前的远程教育主要依靠的计算机技术、多媒体技术和通信信息技术的发展，尤其是Internet技术的发展，使远程 教育有了质的提高。简单的说，远程教育的定义是由一下几个因素构成的：学员与老师在空间上的相异性；政府教育部门对远程教育机构的认可；方便快捷的多媒体 技术、计算机技术和信息通信技术；学员上课不再有时间和地点的限制。与传统教育相比，现代化的远程教育有下面几个特点和优势：第一、教学资源的利用可以达 到最大化。通过远程教育每个学校都可以发挥自己的各种优势，把最优秀最典型的教学科研成果放到远程教育的网络中，实现优秀教育资源的共享。第二、中学教学论文学 生学习行为更加主动。由于远程教育可以让人们随时、随地、随机的学习，不再有时间空间的限制，人们学习完全靠自己的主观自觉性。第三、师生之间更趋互动。通过远程教育网络，教师、学生之间可以进行全方位的交流，改变了传统教育中师生互动困难的局面。第四、教学内容富有创造性且容易修改。远程教育中，教师的 备课其实就是教学设计和教学方法的不断改革创新的过程。同时，利用多媒体技术也可以实现教学内容和方式的随时变更，保证教学过程的连续性。最后，远程教育 的教学管理更趋自动化。从学生开始报名、到交费、选课、作业、学籍与考试管理等，都可以通过网络完成。远程教育已经发展成为现代教育不可缺少的一部分。

二、远程教育的发展现状。

远 程教育作为一种新的教育手段，为不同阶层、不同地域、不同背景的人们提供了较为平等开放的教育资源。世界各国纷纷采用远程教育模式，为大规模培养社会发展 所需要的各种人才提供条件。虽然远程教育有着传统教育不可超越的优势和特点，并在全社会发展继续教育、全民教育及终身教育的过程中发挥着不可忽视的作用，但是在远程教育的实践过程中依旧存在不少值得注意的问题。

1、教学资源不够公开且质量低下，对教育资源的利用率太低。

2、远程教育的课程设置倾向性比较大，结构设置不合理。

3、由于远程教育的自动化，导致教学管理方面的缺失。

4、远程教育中信息网络传输受到很大的限制。

资格考试

当然，目前的远程教育还存在其他方面的问题，如理论研究相对滞后、教学模式改革不够深入及教师信息不全面等。在以后的发展过程中必须给予重视。

三．远程教育在教学中的应用

将远程教育模式有效的融合在当前的学校教育中，能有效的提高课堂质量，增强学生的学习兴趣与热情，在无形中使学生的学习效率得到提高，从而使学校取得事半功倍的教学成果。我们以远程教育在数学教育中应用为例来分析其对现代教育的帮助。

在 我国九年义务教育以及高中教育中，数学学科仍旧是现代学校教育中必不可少的学科，它是学生学习其他学科的基础。在很多大型的、重要的考试中数学学科的分数 都占据着非常大的比重，比如中考、高考等重大的考试。因此，对于学生而言，在学校教育中学好数学这个科目是非常重要的。但是，数学学科本身的特点，使得利 用公式和公理以及专门的数学图形来对其进行形象的教学演绎仍旧是现代教育中数学教育的主要方法，这就要求教师在教学的过程中要掌握一定的画图的基本工，而 且教师手工作图的教学方法会造成一定的时间浪费，使本就有限的课堂时间显得更加的急促。而将远程教育应用在数学教学中，可以通过超链接的方法将所需要的图 形、公式等等直接的导入，这样一来就大大的节省了课堂时间，也就在一定程度上提高了课堂的教学效率以及教学质量，同时也大大的降低了教师备课的困难和压 力。更重要的是远程教育可以提供与所学章节相关的比较好的教育素材，这一功能不仅能帮助教师更好的进行备课，同时还能扩大学生的知识面，可谓是一举多得。

远程教育通过对视频、图像等多种不同特征的信息资源的应用，大大的提高了学生学习数学学科的积极性，有效的打破了传统的靠教师的口述和粉笔的板书进行教学的模式，让原有的死气沉沉的数学课堂变的丰富多彩起来。

四.结语：

远程教育在未来的信息时代势必占有重要的一席，教育学界必须正视目前远程教育中存在的一系列问题，职业教育论文建立公开平等的教育资源平台和服务网络体系，将教育的重点工作放在对教学的引导和辅助方面，营造一个全民学习和终身学习的社会学习网络。参考文献：

[1]王永军，金文，我国远程教育的发展现状初探[J].信息化教学，2010，33（135）

[2]袁慧，赵四化，浅析现代远程教育技术的发展现状[J].成都电子机械高等专科学校学报，2000,12（56）

[3]刘洋，我国现代远程教育现状及对策[J].改革与创新，2010,10（15）

[4]陈家旭，王利敏，远程教育的发展与优势[J].现代远程教育，2003,4（7）

资格考试

第四篇：光纤通信系统的发展与现状

光纤通信系统的发展与现状

通信科学的发展历史悠久。近代通信技术分为电通信和光通信两类。电通信又分为有线通信和无线通信，是两种相当成熟的技术。通信技术发展过程中，围绕着增加信息传输的速率和距离，提高通信系统的有效性、可靠性和经济性方面进行了许多工作，取得了卓越的成就。光通信技术则是当代通信技术发展的最新成就，已成为现代通信系统的基石。

从广义的概念上说，凡是用光作为通信手段的都可称为光通信，则光通信的历史可追溯到远古时代，那时大部分文明社会已经用烟火信号传递单个信息，至18世纪末通过信号灯、旗帜和其他信号装置进行通信的类似方法已基本走到尽头。1792年，根据克劳特查普的建议，采用中继器使机械代码信号传送很长距离（约100km）。这种光通信系统速度很慢，其有效速率B<1b/s。

19世纪30年代电报的出现用电取代了光，开始了电信时代，利用新的代码技术，速率增加到3～10 b/s，采用中继站后允许进行长距离（约1000km）通信，1866年，第一条越洋电报电缆系统投入运营。电报也基本上使用数字法。1876年电话的发明引起了本质的变化，电信号通过连续变化电流的模拟形式传送，这种模拟电通信技术支配了通信系统达100年左右。

20世纪全球电话网的发展导致了电通信系统许多改进，使用同轴电缆代替双绞线大大提高了系统容量。第一代同轴电缆系统在1940年投入使用，是一个3MHz的系统，能够传输300路音频信号或1路视频信号，这种系统的带宽受到与频率相关的电缆损耗的影响，频率超过100MHz时，损耗迅速增加，这种限制导致了微波通信系统的发展。在微波系统中，利用1～10GHz的电磁波及合适的调制技术传递信号。最早的微波系统中，利用1～10GHz的电磁波及合适的调制技术传递信号。最早的微波系统工作于4GHz，1948年投入运营，从此以后，同轴和微波系统都得到了很大的发展，并都能工作于约100Mb/s。最先进的同轴系统于1975年投入运营，其速率达274Mb/s，但中继距离短（约1km），系统成本高。微波通通信系统速率亦受到载波频率的限制。

紧随研究与发展的步伐，经过许多现场试验后，于1978年工作于0.8μm的第一代光波系统正式投入商业应用，其比特率在20～100 Mb/s之间，最大中继距离约10km，最大通信容量（BL）约500（Mb/s）·km。与同轴电缆相比，中继间距长，投资和维护费用低，是工程和商业运营的追求目标。

在1970年时人们就认识到，使光波系统工作于1.3μm时，损耗<1.0dB/km，且有最低色散，可大大增加中继距离，这推动了全世界努力发展1.3μm的InGaAs半导体激光器和检测器。1977年研制成功这种激光器。接着在80年代初，早期的采用多模光纤的第二代光波通信系统问世，其中继距离超过了20km，但由于多模光纤的模间色散，早期的系统的比特率限制在100Mb/s以下。采用单模光纤能克服这种限制，一个实验室于1981年演示了比特率为2Gb/s，传输距离为44km的单模光波实验系统，并很快引入商业系统，至1987年1.3μm单模第二代光波系统开始投入商业运营，其比特率高达1.7Gb/s，中继距离约50km。第二代光波系统中继距离受到1.3μm附近光纤损耗（典型值为0.5dB/km）限制。理论研究发现，石英光纤最低损耗在1.55μm附近，实验技术上于1979年就达到了0.2dB/km的低损耗。然而由于1.55μm处高的光纤色散，而当时多纵模同时振荡的常规InGnAsP半导体激光器的谱展宽问题尚未解决，这两个因素，推迟了第三代光波系统的问世。后来的研究发现，色散问题可以通过使用设计在1.55μm附近，具有最小色散的色散位移光纤（DSF）与采用单纵模激光器来克服。在80年代这两种技术都得到了发展，1985年的传输试验显示，其比

特率达到4Gb/s，中继距离超过100km。至1990年，工作于2.4 Gb/s，1.55μm的第三代光波系统已能提供通信商业业务。这样的第三代光波系统，通过精心设计激光器和光接收机，其比特率能超过10Gb/s。后来，10Gb/s的光波系统在一些国家得到了重点发展。

第四代光波系统以采用光放大器（OA）增加中继距离和采用频分与波分复用（FDM与WDM）增加比特率为特征，这种系统有时采用零差或外差方案，称为相干广播通信系统，在80年代在全世界得到了发展。在一次试验中利用星型耦合器实现100路622Mb/s数据复用，传输距离50km，其信道间串扰可以忽略。在另一次试验中，单信道速率2.5Gb/s，不用再生器，光纤损耗用光纤放大器（EDFA）补偿，放大器间距为80km，传输距离达2232km。光波系统采用相干检测技术并不是使用EDFA的先决条件。有的实验室曾使用常规非相干技术，实现了2.5Gb/s，4500km和10Gb/s，1500km的数据传输。另一实验曾使用循环回路实现了

2.4Gb/s，2100km和5Gb/s，14000km数据传输。90年代初期光纤放大器的问世引起了光纤通信领域的重大变革。

第五代光波通信系统的研究与发展经历了近20年历程，已取得突破性进展。它基于光纤非线性压缩抵消光纤色散展宽的新概念产生光孤子，实现光脉冲信号保形传输，虽然这种基本思想1973年就已提出，但直到1988年才由贝尔实验室采用受激喇曼散射增益补充光纤损耗，将数据传输了4000km，次年又将传输距离延长到6000km。EDFA用于光孤子放大开始于1989年，它在工程实际中有更大的优点，自那以后，国际上一些著名实验室纷纷开始验证通信作为高速长距离通信的巨大潜力。1990——1992年在美国与英国的实验室，采用循环回路曾将2.5与5Gb/s的数据传输 km。1995年，法国的实验室则将20Gb/s的数据 km，中继距离达140km。1995年线形试验也将20Gb/s的数据传输8100km，40Gb/s传输5000km。线形光孤子系统的现场试验也在日本东京周围的城域网中进行，分别将10Gb/s与20Gb/s的数据传输了2500km与1000km。1994年和1995年80Gb/s和160Gb/s的高速数据也分别传输500km和200km。

光波通信技术得到巨大发展，现在世界通信业务的60%需经光纤传输，至本世纪末将达85%。随着光波通信系统技术的发展，光波通信系统在通信网中的应用得到了相应的发展。现在世界上许多国家都将光波系统引入了公用电信网、中继网和接入网中。但是目前这种奇特媒质的真正应用还仅仅是在现有电信网络的骨架结构内用光纤代替铜线，是通信网的性能得到了某种改善，降低了成本，而网络的拓扑骨架结构基本上还是光波通信出现之前的模式，光波通信的潜力尚未完全发挥。在目前的通信网中光纤通信技术应用尚属于一种经典应用，在通信网的发展中属于第二代通信网（第一代为纯电信网）。进入90年代后，随着光纤与光波电子技术的发展，光放大器，波分复用器，光子开关，光逻辑门，路由器等许多新颖光纤与半导体功能光器件相继问世，在全世界范围内掀起了发展第三代通信网——全光通信网的潮流。这种通信网中，不仅用光波系统传输信号，交换、复用、控制与路由选择等亦全部在光域完成，由此构建真正的光波通信网。

光波通信发展至今不到30年，但其进展之快，对通信技术影响之大，始所未料，目前大量新的理论与技术研究和发展工作正在继续进行。

光纤通信的特点与应用

收

光纤通信技术的现状及发展趋势

http://.cn/20080308/ca464325.htm

(2008-05-12 15:54:56)

摘要 简要介绍了光纤通信的现状，总结了目前正在使用的波分复用技术和光纤接入技术的基本原理和发展状况，从超大容量、超长距离传输技术和光弧子通信技术，以及全光网络3个方面论述了光纤通信技术的发展趋势。

光纤通信自从问世以来，给整个通信领域带来了一场革命，它使高速率、大容量的通信成为可能。光纤通信由于具有损耗低、传输频带宽容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点而备受业内人士的青睐，发展非常迅速。光纤通信系统的传输容量从1980年到2000年这20年间增加了近一万倍，传输速度在过去的10年中大约提高了100倍。目前，我国长途传输网的光纤化比例已超过80%，预计到2010午，全国光缆建设长度将再增加约105km，并且将有11个大城市铺设10G以上的大容量光纤通信网络[1]。

一、光纤通信技术的现状

光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。目前，光纤通信技术已有了长足的发展，新技术也不断涌现，进而大幅度提高了通信能力，并不断扩大了光纤通信的应用范围。

1.波分复用技术

波分复用WDM（Wavelength Division Multiplexing）技术可以充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源。根据每一信道光波的频率（或波长）不同，将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器（合波器），将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端，再由一波分复用器（分波器）将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立（不考虑光纤非线性时），从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。自从上个世纪末，波分复用技术出现以来，由于它能极大地提高光纤传输系统的传输容量，迅速得到了广泛的应用。

1995年以来，为了解决超大容量、超高速率和超长中继距离传输问题，密集波分复用DWDM（Dens Wavelength Division Multiplexing）技术成为国际上的主要研究对象。DWDM光纤通信系统极大地增加了每对光纤的传输容量，经济有效地解决了通信网的瓶颈问题。据统计，截止到2002年，商用的DWDM系统传输容量已达400Gbit/s。以10Gbit/s为基础的DWDM系统已逐渐成为核心网的主流。DWDM系统除了波长数和传输容量不断增加外，光传输距离也从600km左右大幅度扩展到2000km以上[2]。

与此同时，随着波分复用技术从长途网向城域网扩展，粗波分复用CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplexing）技术应运而生。CWDM的信道间隔一般为20nm，通过降低对波长的窗口要求而实现全波长范围内（1260nm～1620nm）的波分复用，并大大降低光器件的成本，可实现在0km～80km内较高的性能价格比，因而受到运营商的欢迎。

2.光纤接入技术

光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。实现信息传输的高速化，满足大众的需求，不仅要有宽带的主干传输网络，用户接入部分更是关键，光纤接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中，由于光纤到达位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的应用，统称FTTx。

FTTH（光纤到户）是光纤宽带接入的最终方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纤的宽带特性，为用户提供所需要的不受限制的带宽，充分满足宽带接入的需求。我国从2003年起，在“863”项目的推动下，开始了FTTH的应用和推广工作。迄今已经在30多个城市建立了试验网和试商用网，包括居民用户、企业用户、网吧等多种应用类型，也包括运营商主导、驻地网运营商主导、企业主导、房地产开发商主导和政府主导等多种模式，发展势头良好。不少城市制订了FTTH的技术标准和建设标准，有的城市还制订了相应的优惠政策，这些都为FTTH在我国的发展创造了良好的条件。

在FTTH应用中，主要采用两种技术，即点到点的P2P技术和点到多点的xPON技术，亦可称为光纤有源接入技术和光纤无源接入技术。P2P技术主要采用通常所说的MC（媒介转换器）实现用户和局端的直接连接，它可以为用户提供高带宽的接入。目前，国内的技术可以为用户提供FE或GE的带宽，对大中型企业用户来说，是比较理想的接入方式。

xPON意味着包括多种PON的技术，例如APON（也称为BPON）、EPON（具有GE能力的称为GEPON）以及GPON。APON出现最早，我国的“863”项目也成功研发出了APON，但由于诸多原因，APON在我国基本上没有应用。目前用得比较多的是EPON中的GEPON，我国的GEPON依然属于“863”计划的成果，而且得到广泛的应用，还出口到日本、独联体、欧洲、东南亚等海外一些国家和地区。GPON由于芯片开发出来比较晚，相对不是很成熟。成本还偏高，所以，起步较晚，但在我国已经开始有所应用。由于其效率高、提供TDM业务比较方便，有较好的QoS保证，所以，很有发展前景。EPON和GPON各有优缺点，EPON更适合于居民用户的需求，而GPON更适合于企业用户的接入[3]。

二、光纤通信技术的发展趋势

对光纤通信而言，超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标，而全光网络也是人们不懈追求的梦想。

1.超大容量、超长距离传输技术

波分复用技术极大地提高了光纤传输系统的传输容量，在未来跨海光传输系统中有很大的应用前景，这几年波分复用系统发展也确实十分迅猛。目前，1.6Tbit/s的WDM系统已经大量商用，同时，全光传输距离也在大幅度扩展。提高传输容量的另一种途径是采用光时分复用（OTDM）技术，与WDM通过增加单根光纤中传输的信道数来提高其传输容量不同，OTDM技术是通过提高单信道速率提高传输容量，其实现的单信道最高速率达640Gbit/s。

仅靠OTDM和WDM来提高光通信系统的容量毕竟有限，可以把多个OTDM信号进行波分

复用，从而大大提高传输容量。偏振复用（PDM）技术可以明显减弱相邻信道的相互作用。由于归零（RZ）编码信号在超高速通信系统中占空较小，降低了对色散管理分布的要求，且RZ编码方式对光纤的非线性和偏振模色散（PMD）的适应能力较强，因此，现在的超大容量WDM/OTDM通信系统基本上都采用RZ编码传输方式。WDM/OTDM混合传输系统需要解决的关键技术基本上都包括在OTDM和WDM通信系统的关键技术中。欧共体的RACE计划和美国正在执行的ARPA计划在发展宽带全光网中都部署了WDM和OTDM混合传输方式，以提高通信网络的带宽和容量。WDM/OTDM系统已成为未来高速、大容量光纤通信系统的一种发展趋势，两者的适当结合应该是实现Tbit/s以上传输的最佳方式。实际上，最近大多数超过3Tbit/s的实验都采用了时分复用（TDM、OTDM、ETDM）和WDM相结合的传输方式[4]。

2.光弧子通信

光弧子是一种特殊的ps数量级上的超短光脉冲，由于它在光纤的反常色散区，群速度色散和非线性效应相互平衡，因而，经过光纤长距离传输后，波形和速度都保持不变。光弧子通信就是利用光弧子作为载体实现长距离无畸变的通信，在零误码的情况下信息传递可达万里之遥。

在光弧子通信领域内，由于其具有高容量、长距离、误码率低、抗噪声能力强等优点，光弧子通信备受国内外的关注，并大力开展研究工作。美国和日本处于世界领先水平。美国贝尔实验室已经成功实现了将激光脉冲信号传输5 920km，还利用光纤环实现了5Gbit/s、传输15 000km的单信道孤子通信系统和10Gbit/s、传输11 000km的双信道波分复用孤子通信系统；日本利用普通光缆线路成功地进行了超高20Tbit/s、远距离1 000km的孤立波通信，日本电报电话公司推出了速率为10 Gbit/s、传输12 000km的直通光弧子通信实验系统。在我国，光弧子通信技术的研究也有一定的成果，国家“863”研究项目成功地进行了OTDM光弧子通信关键技术的研究，实现了20Gbit/s、105km的传输。近年来，时域上的亮孤子、正色散区的暗孤子、空域上展开的三维光弧子等，由于它们完全由非线性效应决定，不需要任何静态介质波导而备受国内外研究人员的重视[5]。

光孤子技术未来的前景是：在传输速度方面采用超长距离的高速通信，时域和频域的超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使?a href=“http://.cn/cnii_zte/index.htm” class=“yt” >中兴俾?0～20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大传输距离方面采用重定时、整形、再生技术和减少ASE，光学滤波使传输距离提高到100000公里以上；在高性能EDFA方面是获得低噪声高输出EDFA。当然，实际的光孤子通信仍然存在许多技术难题，但目前已取得的突破性进展使我们相信，光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系统中，有着光明的发展前景。

3.全光网络

未来的高速通信网将是全光网。全光网是光纤通信技术发展的最高阶段，也是理想阶段。传统的光网络实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍采用电器件，限制了目前通信网干线总容量的进一步提高，因此，真正的全光网成为一个非常重要的课题。

全光网络以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理不再按比特进行，而是根据其波长来决定路由。

全光网络具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性、可扩展性，并能提供巨大的带宽、超大容量、极高的处理速度、较低的误码率，网络结构简单，组网非常灵活，可以随时增加新节点而不必安装信号的交换和处理设备。当然，全光网络的发展并不可能独立于众多通信技术之中，它必须要与因特网、ATM网、移动通信网等相融合[6]。

目前全光网络的发展仍处于初期阶段，但它已显示出了良好的发展前景。从发展趋势上看，形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层，建立纯粹的全光网络，消除电光瓶颈已成未来光通信发展的必然趋势，更是未来信息网络的核心，也是通信技术发展的最高级别，更是理想级别。

三、结束语

目前，光纤通信已成为一种最主要的信息传输技术，迄今尚未发现可以取代它的更好的技术。即使是在全球通信行业处于低迷时期，光纤通信的发展也从未停滞过，就我国而言，2002年的光通信市场相比2001年仍处增长状态。从现代通信的发展趋势来看，光纤通信也将成为未来通信发展的主流。人们期望的真正的全光网络的时代也会在不远的将来如愿到来。

第五篇：国产旋挖钻机市场现状分析及发展建议

国产旋挖钻机市场现状分析及发展建议

1旋挖钻进技术在我国的发展历史

早在1984年，天津探矿机械厂首次了引进美国RDI公司的旋挖钻机并进行消化吸收［1］。20世纪80年代末至90年代初，我国的一些施工企业看到了旋挖钻进技术在施工中体现出的巨大优势，开始从国外进口旋挖钻机。此时，国外的一些旋挖钻机制造商也纷纷在中国设立办事处，向中国的基础工程施工行业介绍、宣传旋挖钻机及旋挖钻进施工技术。但由于种种原因，这一先进技术在我国的发展比较缓慢，到90年代末期，我国旋挖钻机的拥有量也就100台左右。

随着我国基础工程行业的投资不断加大，市场竞争不断加剧，基础工程施工行业逐渐认识到了旋挖钻进技术的优越性，使得这一技术在我国的发展非常迅速。90年代末，某国外品牌的旋挖钻机在中国每年的销售数量也就仅仅几台，到了2001年，其销售数量猛增到了20台左右［2］。自1999年第一台国产旋挖钻机研制成功，随后，国内生产旋挖钻机的企业逐年增多，销售数量也逐步增长，到了2001年，某国内旋挖钻机生产企业年销售数量已达到了十几台，这一数量对于刚刚起步的国内旋挖钻机生产企业来说，预示着非常好的前景。在北京五环路的基础施工中，旋挖钻机已占了绝大多数，最多时达到了30多台；而在青藏铁路格拉段的冻土施工中，要求必须采用旋挖钻进施工工艺，2002年在该工地施工的旋挖钻机数量达到80台左右。

随着我国经济的发展，给基础工程市场带来了巨大的发展机遇。被称为“五大世纪工程”的三峡工程、西气东输、西电东送、南水北调、青藏铁路等工程的建设；国家西部大开发战略的实施，使西部地区的高速公路建设及城市建设工程量剧增；以北京为主的几个奥运城市进行了大规模的城市建设及奥运场馆的建设。这一系列重大事件，使得近年来基础工程市场达到了前所未有的规模。与普通的基础工程相比，这些工程有着其不同的特点，如工程量大、持续时间长；对环保要求严格，西部大开发要保护生态环境，奥运工程的建设不能对城市环境造成污染等；工程进度不能拖延，等等。这些特点对基础工程施工技术提出了更严格的要求，一般情况下采用常规的施工技术是很难满足这些要求的，而必须采用先进的施工设备和技术。在这些工程的建设中，旋挖钻进技术的应用越来越多，在青藏铁路及奥运主场馆的建设中甚至全部采用的是旋挖钻进技术。

在旋挖钻进技术多年的研究、发展过程中，主要是用于软～中硬地层中钻进技术的研究，国内生产的旋挖钻机产品也都是用于软～中硬地层，在这方面的工程应用实例也非常多。而旋挖钻进技术用于硬岩层钻进，在我国的应用则比较少。2005年，内蒙古地质工程总公司在内蒙古海勃湾电厂三期2×330MW机组主厂房桩基工程施工中，桩基要求进入弱风化基岩1m，他们应用了以截齿钻头为主的多钻头组合工艺方法，成功地解决了硬度并非特别高的灰岩、砂岩等弱风化硬岩中大口径钻进的难题。［3］而在专门的岩石旋挖钻机及硬岩钻进技术方面，我国的研究刚刚起步。2007年，北京三一重机有限公司首次研制出了用于岩石钻进的旋挖钻机，北京探矿工程研究所为此研制了钻头、钻齿，双方联合进行了为期一周的钻进实验［4］。实验地点在北京市房山区周口店北京探矿工程研究所实验基地和附近的花岗岩采石场进行，共钻进5个实验孔。钻进岩石有风化岩、煤矸石和未风化花岗岩层。在岩岩强度90MPa以上的花岗岩地层首先用岩石筒钻钻进，再由螺旋钻头对岩心进行破碎，然后清孔，螺旋钻头钻进速度可达30mm/min。在200MPa硬岩层中，用锥螺旋钻头钻进，钻进速度可达到10mm/min。本次实验的钻进效率已经能够满足现代施工要求，取到了良好的效果。

旋旋钻进技术在我国经过了十余年的发展，发展非常迅速，但我国至今尚未发布有关旋挖钻进的施工工艺规范，对旋挖钻进施工中的过程控制、质量监管和验收带来一定难度。北京三一重机有限公司于2007年推出了本企业的施工通用规程［5］，包括施工准备、埋设钢护筒、泥浆（稳定液）制备、钻头的类型及选用、钻杆结构及正确应用、旋挖钻进成孔工艺、旋挖钻机气举反循环全断面破岩成孔等，为行业规范的制订提供了参考。

2国产旋挖钻机的发展历程

1984年天津探矿机械厂首次从美国RDI公司引起车载式旋挖钻机；

1988年北京城建工程机械厂仿制了意大利土力公司1.5m直径附着式旋挖钻机； 1994年郑州勘察机械厂引进英国BSP公司附着式旋挖钻机；

1998年上海金泰股份有限公司与德国宝峨公司合作组装BG15型旋旋钻机； 1999年徐州工程机械集团有限公司和哈尔滨四海工程机械公司先后开发了独立式旋挖钻机和附着式旋挖钻机，第一台国产旋挖钻机正式下线；

2001年北京经纬巨力工程机械有限公司第一台旋挖钻机试制成功，并应用于青藏铁路工程施工，该公司是国内第一家专门生产旋挖钻机的公司；

2003年开始，三一重工、山河智能等多家国内大型工程机械集团研制的旋挖钻机陆续下线，掀起了国产旋挖钻机的生产高潮；

2003年下半年开始，国内旋挖钻机市场已经从进口机为主变为以国产机为主； 2007年，国内首台岩石旋挖钻机SR220R在北京三一重机有限公司下线； 2008年3月，亚洲最大的旋挖钻机SR360在北京三一重机有限公司下线。

3国产旋挖钻机的市场现状

自1999年首台国产旋挖钻机下线至今已近10年的时间，旋挖钻机生产企业已发展到近30家，生产几十种型号的旋挖钻机。表1列出了绝大部分的国产旋挖钻机生产厂家及其生产的产品型号。

表1国产旋挖钻机统计表分析表1可以看出国产旋挖钻机的市场现状如下。

注：①1999年全国首台国产钻机下线，当时的型号为RD18；②2008年刚刚下线的SR360为亚洲最大的旋挖钻机；③2007年全国首台岩石旋挖钻机下线，共有3个型号；④这两个企业的产品下线时间不详，2005年是首次见到媒体报道时间；⑤表中所列是笔者根据媒体报道及各公司网站资料所统计的国内旋挖钻机生产情况，基本包括了国内目前的生产企业和产品型号，如有遗漏敬请凉解。

3.1产品规格比较齐全，但分布不尽合理

经过多年的发展，目前国产旋挖钻机的产品规格已经比较齐全，性能参数比较宽广，扭矩范围达50~360kNm，最大钻孔口径范围1200~2500mm，最大钻孔深度达30~92m。除了一些超深、超大直径钻孔桩外，这些产品基本能够满足目前国内的钻孔桩施工需要。

在2006年，扭矩在200kN·m左右的产品比例高达75%以上，而最适合于建筑桩基础施工的中小型旋挖钻机却鲜有市场投入[6]。虽然目前这种状况有所改善，产品规格比较齐全，但不同规格产品的数量分布还很不均衡，如图1所示，180~230kNm的规格占40%左右，而100kNm以下的小型产品和280kNm以上的大型产品型号较少。而在桩基础施工市场中，桩径较小、桩孔深度较浅的一般工业及民用建筑的桩基础量占整个桩基础工程量的65%以上，而桥梁桩等单桩承载要求高的大直径桩基础量仅占30%左右[6]。可见，目前的国产旋挖钻机产品规格的分布还不能很好地适应桩基市场的需求。

3.2多数厂家产品品种单一，只有少数厂家的产品形成系列

在表1所列的26个厂家中，有一半以上的厂家只生产一二个型号的产品，这些产品多数集中在扭矩150、200kNm的规格。只有5个厂家的产品型号较多、范围较宽，型号在5个以上、扭矩范围在120~250kNm之间甚至更宽，形成了系列产品。产品型号最多、产品规格范围最宽的是北京三一重机有限公司，其产品型号达到了10个以上，扭矩范围在130~360kNm之间，而且在2007年推出了3个型号的入岩钻机，这也是国内首次研制成功入岩旋挖钻机；2008年又推出了亚洲最大的旋挖钻机，扭矩达到了360kNm。

在最大成孔直径方面，国内产品最大成孔直径为2500mm，而且几大生产厂家，如三一重机、山河智能、宇通重工、徐工、南车时代、上海金泰等都有此规格的产品。3.3近年生产厂家及产品规格数量发展迅速

如图2所示，近年来国内旋挖钻机生产厂家数量增长迅速，尤其是2005年一年中就新增10个旋挖钻机生产厂家，目前全国旋挖钻机生产厂家已达到了近30家，如果加上专业的旋挖钻具生产企业，则达到了30家以上。

随着生产厂家数量的迅速增长，国产旋挖钻机的产品规格数量也迅速增长，目前全国各厂家生产的旋挖钻机型号已达到近百种。3.4产品性能能够满足施工的需要

在众多的国产旋挖钻机生产企业中，几个大型的企业都是国内著名的工程机械企业集团，这些企业的机械产品线非常广，都生产有专业的底盘产品，在研制旋挖钻机的过程中，专门研制了专用底盘。而一些专业的钻机生产企业，则绝大部分选用卡特彼勒的底盘。而在钻机动力方面，大部分都是采用与卡特彼勒底盘配套的卡特彼勒发动机，或是选用全球最大的发动机生产企业——康明斯的发动机。液压元件等关键部件也都是选用世界知名品牌产品。因此，国产的旋挖钻机绝大部分产品性能已经过关，虽然大部分产品在关键技术的先进性方面与国外产品还有一些差距，但已经完全能够满足国内基础

工程施工的需要。也正因为性能能够满足需要，而在价格上又具有绝对优势，国产旋挖

钻机才能在国内市场上占据大量的市场份额。4对今后发展的建议

综上所述，国产旋挖钻机经过近十年的发展，发展速度非常快，目前在国内的销量已经超过了进口钻机。但到目前为止全国的旋挖钻机拥有量也就1000台左右，在桩基施工钻机中所占比例尚不足10%，而在欧洲国家这一比例已经达到了2/3以上[7]。因此，今后我国旋挖钻机的需求量还会不断增长，旋挖钻机的市场前景非常广阔。对于我国旋挖钻机今后的发展，笔者提出一些自己的看法，供参考。4.1进一步完善产品规格，加强小型、大型产品的研制

国产旋挖钻机的产品规格虽然比较齐全，但最大钻孔直径多数集中在1500~2000mm的范围，最小的也有1200mm，而最大钻孔直径在1000mm以下的小型钻机还是空白，而大量的城市建筑物广泛采用800、1000mm口径的桩基础，如果都用相对较大口径的钻机施工这些桩孔，从技术上来说是没有问题的，但其经济性不佳，不但增加施工成本，也不符合国家节能减排的环保政策，不利于旋挖钻进技术的长远发展。

而口径2500mm以上、深度100m以上的大型钻机目前也是空白，这类桩孔虽然不多，钻机的市场需求不大，但是从技术发展的角度考虑，建议有实力的企业加大投入，研发更大型的旋挖钻机，以扩大旋挖钻进技术的应用范围，满足特殊市场的需求。4.2提高产品的先进性与技术含量

虽然目前国产旋挖钻机的生产企业较多，产品型号也不少，但多是仿制欧洲的产品，且都是全球采购通用的部件进行组装，产品大同小异，同质化现象严重。通用部件全球采购，能够保证产品的性能稳定，降低成本，也是国际上通行的做法。但是在这种前提下，企业一定要在产品上有自己的特色，尽量增加拥有自主知识产权的专利技术的含量，只有这样才能在市场竞争中站稳脚跟，争取更多的市场份额，而不能在同质化严重的情况下，靠互相压低价格竞争，这样非常不利于整个国产旋挖钻机市场的健康发展。4.3加强旋挖钻机适用性的研究，更好地发挥其优势

旋挖钻进技术尽管具有施工效率高、环境污染少等优点，但也不是万能的工艺方法，不能完全取代其它的钻孔桩施工方法，建议加强旋挖钻机适用性的研究，研究这一工法在什么样的地层条件、钻孔深度、钻孔直径、工程规模等情况下，才能充分发挥其优势；而在什么情况下又不适宜采用旋挖钻进工艺。只有这样，才能更好地发挥旋挖钻进技术的优势，避免不分具体情况，一味强调必须采用旋挖钻进技术。4.4尽快制定行业规范，加速旋挖钻进技术的发展

我国目前还没有旋挖钻进工艺的行业规范，这对于旋挖钻进施工的质量控制、工程验收等都带来一些不便，也不利于旋挖钻进工艺的发展，建议尽快制定专门的旋挖钻进行业规范，以便使旋挖钻进工艺健康、快速地发展。