人工智能领域应用

人工智能领域应用篇1

课程：人工智能

专业班级：计科11001班学号： 201003647 姓名：刘雄

报告日期： 2013-5-29

人工智能在智能机器人领域中的应用

在现代的工业制造，航空航天，交通矿业等领域，机器人越来越发挥着重要的作用。一些日本的专家预测，到2010年，只有5%的体力劳动需要由人来完成，其余大量的体力劳动要由机器人来承担。随着机器人的普及，机器人安全，规划，控制等领域也日益承受着巨大的挑战。

那何谓人工智能呢？

“人工智能”(Artificial Intelligence)简称AI它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人们认为“人工智能”是计算机科学技术的前沿科技领域。因此,“人工智能”与计算机软件有密切的关系。人工智能是“类人”机器人所需要的算法和技术，也就是说我们研究的主题是高级智能的本质，而不是其外在表现和辅助部件。一方面,各种人工智能应用系统都要用计算机软件去实现,另一方面,许多聪明的计算机软件也应用了人工智能的理论方法和技术。例如,专家系统软件,机器博奕软件等。但是,“人工智能”不等于“软件”,除了软件以外,还有硬件及其他自动化的通信设备。人工智能是从思维、感知、行为三层次和机器智能、智能机器两方面研究模拟、延伸与扩展人的智能的理论、方法、技术及其应用的技术学科。

例如,用计算机打印常用的报表,进行一些常规的文字处理,都是程序化的操作,谈不上有智能。但是,用计算机给人看病,进行病理诊断和药物处方,或者,用计算机给机器看病,进行故障诊断和维修处理,就需要计算机有人工智能。人工智能学科领域中有一个重要的学科分支是“专家系统”(Expert System),简称代写论文ES。就是用计算机去模拟、延伸和扩展专家的智能。基于专家的知识和经验,可以求解专业性问题的、具有人工智能的计算机应用系统。如:医疗诊断专家系统,故障诊断专家系统等。

人工智能要解决的问题主要是以下几个方面：

一、识别过程，外界输入的信息向概念逻辑信息转译，将动态静态图像、声音、语音、文字、触觉、味觉等信息转化为形式化（大脑中的信息存储形式）的概念逻辑信息。

二、智能运算过程，输入信息刺激自我学习、信息检索、逻辑判断、决策，并产生相应反应。

三、控制过程，将需要输出的反应转译为肢体运动和媒介信息。

实用机器人在第三个方面做得比较多，而识别和智能运算是很弱的，尤其是概念知识的存储形式、逻辑判断和决策这些方面更是鲜有成果，这正是人工智能要重点解决的问题。

在机器人控制中常用的智能控制方式是模糊控制。如图1所示。

图1：机器人控制中的模糊控制

十几年来，用神经元网络来控制机器人变得非常流行从控制的角度来考虑，神经元控制具有如下一些特性:(l)分布式的非线性。(2)从经验进行学习的能力。(3)强壮的平行多处理能力。(4)在尚未进行训练情况下的表现。常见的神经元机器人控制器如图2所示。

图2：神经元机器人控制器

神经元网络采用不同的结构可用于不同的应用，因此它引起了人们广泛的兴趣。从控制的角度来看，神经元网络在非线性控制方面的表现是最突出的。由于神经元网络不是基于模型的，因此他被看作是机器人传统控制之外的另一个可行的控制方法。他可以模拟人类的思维方式。在机器人控制方面，神经元网络还有一些很特别的优点。它可以被训练来进行运动学的正解和逆解。可以来表示n个关节的机械臂的各种输人与输出关系。关于用神经元网络控制机械臂，许多人已经进行的大量的研究。

人工智能在智能机器人中应用所要经过的过程为：

1、人工智能实体将首先在精确思维能力上超过人，然后在模糊思维能力上超过人。

2、由于创造力是个性化的产物，较高的创造力不是复制及经验的吸收所能产生的，它需要通过个性化的学习来获得，而个性化的学习不是短时间内所能完成的，因而人工智能实体在创造力上全面超过人将需要较长的时间。一旦人工智能实体的创造力超过人其智力水平也就能远远超过人。

不难看出，不久的将来，“智能机器人”将在工业、服务业、军事、航空航天等领域发挥越来越重要的作用。今天，尽管我们的机器人已经具备了一定的智能，但距离真正的“智能机器人”还有相当大的差距。随着生理学，行为学等学科的发展，随着我们对人脑的工作方式的理解进一步的加深，随着机器视觉和自然语言理解等人工智能领域在机器人上的应用，机器人终将成为真正意义上的“智能机器人”。这是充满了生机与活力科研领域。研制机器人的最初目的是为了帮助人们摆脱繁重劳动或简单的重复劳动，以及替代人到有辐射等危险环境中进行作业，因此机器人最早在汽车制造业和核工业领域得以应用。随着机器人技术的不断发展，工业领域的焊接、喷漆、搬运、装配、铸造等场合，己经开始大量使用机器人。另外在军事、海洋探测、航天、医疗、农业、林业甚到服务娱乐行业，也都开始使用机器人。

从机器人的用途来分，可以分为两大类：军用机器人和民用机器人。军用机器人主要用于军事上代替或辅助军队进行作战、侦察、探险等工作。根据不同的作战空间可分为地面军用机器人、空中军用机器人(即无人飞行机)、水下军用机器人和空间军用机器人等。军用机器人的控制方式一般有自主操控式、半自主操控式、遥控式等多种方式。

在民用机器人中，各种生产制造领域中的工业机器人在数量上占绝对多数，成为机器人家族中的主力军；其它各种种类的机器人也开始在不同的领域得到研究开发和应用。总体看来，若按用途分，民用机器人可以分为以下几个主要类别：

工业机器人

制造工业部门应用机器人的主要目的在于削减人员编制和提高产品质量。机器人无论是否与其它机器一起运用，与传统的机器相比，它具有两个主要优点：

1．生产过程的几乎完全自动化。2．生产设备的高度适应能力。

现在工业机器人主要用于汽车工业、机电工业（包括电讯工业）、通用机械工业、建筑业、金属加工、铸造以及其它重型工业和轻工业部门。

机器人的工业应用分为四个方面，即材料加工、零件制造、产品检验和装配。其中，材料加工往往是最简单的。零件制造包括锻造、点焊、捣碎和铸造等。检验包括显式检验（在加工过程中或加工后检验产品表面图像和几何形状、零件和尺寸的完整性）和隐式检验（在加工中检验零件质量上或表面上的完整性）两种。装配是最复杂的应用领域，因为它可能包含材料加工、在线检验、零件供给、配套、剂压和紧固等工序。在农业方面，已把机器人用于水果和蔬菜嫁接、收获、检验与分类，剪羊毛和挤牛奶等。这是一个潜在的产业机器人应用领域。

服务机器人

在一些科幻影片、电视片或影碟中，多少具有外形的机器人常被用来协助或代替人去执行人不乐意做或危险和困难的任务。今天在现实生活中能够看到的最接近于人类的机器人可能要算家用机器人了。家用机器人能够清扫地板而不碰到家具。不过它的价格目前还较高，影响到它的推广应用。随着家用机器人造价的大幅度降低，它将获得日益广泛的应用。

服务机器人尚处于开发及普及的早期阶段，目前国际上对它还没有普遍承认的严格定义，它的定义是由操作型工业机器人引伸而来的。根据国际机器人联合会（IFR）采用的初步定义，所谓服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它完成的是有益于人类健康的服务工作，但不包括那些从事生产的设备。另一种定义把服务机器人看做一种可自由编程的移动装置，它至少有三个运动轴，可以部分地或全自动地完成服务工作。这些服务工作为个人或单位完成的，不指工业生产服务。

根据这个定义，操作型工业机器人也可以看作是服务机器人，如果它们装备在非制造业的话。服务机器人往往是可以移动的（并非总是移动的）。在某些情况下，服务机器人是由一个移动平台构成，在它上面装有一只或几只手臂，其控制方式与工业机器人手臂的控制方式相同。

研制用来为病人看病、护理病人和协助病残人员康复的机器人能够极大地改善伤残疾病人员的状态，以及改善瘫痪者（包括下肢及四肢瘫痪者）和被截肢者的生活条件。医用机器人已应用于下列几方面：

（1）诊断机器人，即配备有医疗诊断专家系统的机器人

（2）护理机器人，是一些具有丰富护理经验的机器人护士或护师。（3）伤残瘫痪康复机器人，包括假肢、矫形以及遥控等技术。

（4）家用机器人，机器人已开始进入家庭和办公室，用于代替人从事清扫、洗刷、守卫、煮饭、照料小孩、接待、接电话、打印文件等。酒店售货和餐厅服务机器人、炊事机器人和机器人保姆已不再是一种幻想。（5）娱乐机器人，包括文娱歌舞和体育机器人。（6）医疗手术机器人近年来有所突破。

服务机器人还有送信机器人、导游机器人、加油机器人、建筑机器人、农业及林业机器人等。其中，爬壁机器人既可用于清洁，又可用于建筑。中国作为亚洲第三大的工业机器人需求国，市场发展稳定，汽车及其零部件制造仍然是工业机器人的主要应用领域，随着我国产业结构调整升级不断深入和国际制造业中心向中国的转移，我国的机器人市场会进一步加大，市场扩展的速度也会进一步提高。

近年来，我们在研究文化创造性产业时，发现国外正在兴起一个与文化产业、科学技术有紧密关系的未来产业——机器人的研究、开发及制造，参与者除了传统从事学术研究的科技工作者、大学研究梯队、企业产品的专门研究人员之外，更有一大批的青少年积极加入此一新兴的科学技术新潮流之中。中国工业机器人经过“七五”攻关计划、“九五”攻关计划和863计划的支持已经取得了较大进展,工业机器人市场也已经成熟,应用上已经遍及各行各业,但进口机器人占了绝大多数。我国在某些关键技术上有所突破,但还缺乏整体核心技术的突破,具有中国知识产权的工业机器人则很少。目前我国机器人技术相当于国外发达国家20世纪80年代初的水平,特别是在制造工艺与装备方面,不能生产高精密、高速与高效的关键部件。我国目前取得较大进展的机器人技术有:数控机床关键技术与装备、隧道掘进机器人相关技术、工程机械智能化机器人相关技术、装配自动化机器人相关技术。现已开发出金属焊接、喷涂、浇铸装配、搬运、包装、激光加工、检验、真空、自动导引车等的工业机器人产品,主要应用于汽车、摩托车、工程机械、家电等行业。

我国机器人技术主题发展的战略目标是:根据2l世纪初我国国民经济对先进制造及自动化技术的需求,瞄准国际前沿高技术发展方向创新性地研究和开发工业机器人技术领域的基础技术、产品技术和系统技术。未来工业机器人技术发展的重点有:第一,危险、恶劣环境作业机器人:主要有防暴、高压带电清扫、星球检测、油汽管道等机器人;第二,医用机器人:主要有脑外科手术辅助机器人,遥控操作辅助正骨等;第三,仿生机器人:主要有移动机器人,网络遥控操作机器人等。其发展趋势是智能化、低成本、高可靠性和易于集成

机器人的发展前景

从近几年世界机器人推出的产品来看，工业机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展，其发展趋势主要为：结构的模块化和可重构化；控制技术的开放化、PC化和网络化；伺服驱动技术的数字化和分散化；多传感器融合技术的实用化；工作环境设计的优化和作业的柔性化以及系统的网络化和智能化等方面。

机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表，是人造机器的“终极”形式。它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成，因此它的发展与众多学科发展密切相关。当今工业机器人的发展趋势主要有：

1工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)，而单机价格不断下降。

2机械结构向模块化可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；有关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人。3工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化，网络化；器件集成度提高，控制柜日渐小巧，采用模块化结构，大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。

4机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，视觉、力觉、声觉、触觉等多传感器的融合技术在产品化系统中已有成熟应用。

5机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。总体趋势是，从狭义的机器人概念向广义的机器人技术概念转移，从工业机器人产业向解决方案业务的机器人技术产业发展。机器人技术的内涵已变为灵活应用机器人技术的、具有实际动作功能的智能化系统。机器人结构越来越灵巧，控制系统愈来愈小，其智能也越来越高，并正朝着一体化方向发展。

随着我国经济的快速发展，我国工业机器人的市场将不断扩大，这一点无容置疑。这也从另一个侧面说面了为什么世界各大机器人公司纷纷登陆中国市场。

市场有了，但多是国外的，拥有了自主知识产权的机器人还很少，这一点要引起我们的高度重视。一方面国家要对国产工业机器人给予更多的扶持；另一方面也望企业使用国产机器人给国产工业机器人行业一个机会。

由于国产工业机器人的功能已经与国外相当，只要有批量，一定能够造就一个或几个中国品牌的工业机器人。

在我国，工业机器人市场份额大部分被国外工业机器人企业占据着。在国际强手面前，国内的工业机器人企业面临着相当大的竞争压力。如今我国正从一个“制造大国”向“制造强国”迈进，中国制造业面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战，对我国工业自动化的提高迫在眉睫，政府务必会加大对机器人的资金投入和政策支持，将会给工业机器人产业发展注入新的动力。

参考文献：

【1】智能化焊接机器人技术——机械工业出版社出版基金资助项目陈善本、林涛等编著机械工业出版社出版

【2】机器人技术及其应用——高等学校机械电子工程规划教材华南理工大学谢存禧张铁主编机械工业出版社出版

【3】机器人探索——工程实践指南（国外计算机科学教材系列）【美】Fred G.Martin 著刘荣等译宗光华审校电子工业出版社

【4】机器人学 : 控制、传感技术、视觉、智能 /(美)付京逊,R.C.冈萨雷斯,C.S.G.李著中国科学技术出版社 1989年

【5】机器人技术导论 /(法)科依费特, F.,奇罗兹,M.著国防科技大学出版社 1991年

人工智能领域应用篇2

1 简述人工智能的概念、优势及存在的问题

通过综合计算机、语言学、心理学等众多学科, 而形成一门具有应用性的技术, 就叫做人工智能。其主要目标是模仿或超越人的智能, 并将该理念运用到机器中, 让机器拥有像人一样的思维、能力和行为等。下面我们主要利用表格介绍人工智能的优势、发展情况及其存在的问题, 如表1所示。

2 基于计算机的人工智能给金融领域带来的影响

2.1 促使金融行业服务模式更加主动

在金融行业中, 主要是人与人服务价值进行交换的过程, 核心因素是人。因此, 如果想要促进金融行业的快速发展, 就必须加大对人力、物力等的资金投入, 来维护与客户之间的关系, 进而发现客户真正的需求, 得到金融业务的真正价值。随着计算机在人们生活中的广泛应用, 我们开发了网银、APP等软件, 大力促进金融机构的系统建设工作, 提高了客户与金融机构交流的便利性。人工智能的快速发展, 有利于更深处的服务价值链高端的金融, 为客户提供个性化和人性化的服务。同时, 也有利于支持各类金融分析、金融交易中的决策, 监督防控后台风险等。

2.2 进一步提升了对金融大数据处理的能力

金融行业在市场分析、投资顾问、风险控制、客户信息等方面有着许多有用或无用的信息, 需要我们进行辨别。但是数据单位都是海量级别, 且大量数据的存在方式又都是非结构化的, 如扫描客户的证件信息等, 浪费人力、物力、存储内存等, 还无法转成可分析的数据。而在运用人工智能的深度学习系统后, 可以大幅度的降低人力成本、提高数据处理能力、提升金融行业风控等。

3 基于计算机的人工智能在金融领域中的应用

随着国际巨头公司将人工智能技术渗透于产品的各个方面, 国内金融行业也开始使用人工智能技术, 下面我们以阿里巴巴、交通银行、平安集团等的应用情况进行分析。

3.1 阿里巴巴

阿里巴巴利用人工智能技术, 在客户服务、征信、智能投顾、保险、互联网小贷等多个领域进行了创新和应用, 下面我们根据阿里巴巴旗下的蚂蚁金服所公布的数据进行分析, 如表2所示。

3.2 平安集团

在人工智能技术出现以后, 平安集团旗下的平安科技人工智能实验室开始大规模的研发人工智能的金融应用。如开展了人像识别, 对指定银行区域进行整体监控, 进而对陌生人的行为进行识别, 保证银行物理区域安全性;开展智能客服, 用户拨打后直接说出服务需求, 系统识别客户语音内容后, 即可转接相应模块, 节省了客户选择菜单的时间。

4 总结

综上所述, 我们可以发现人工智能技术在金融行业广泛应用后, 有效的节省了解决客户问题的时间, 技术难度较低, 有利于商业价值的迅速实现。虽然就目前来说, 人工智能在绝大部分领域还不能替代人力, 但是能起到较大的辅助作用。而在金融行业中, 则可以尝试在多个领域运用相关技术, 不管是提升客户体验还是风险防范中, 都可以进行较多的探索和尝试。

摘要：人工智能涉及学科众多, 主要包括语言、心理、计算机等学科。目前, 随着计算机的快速发展, 人工智能与计算机联系越来越密切, 并有着共同发展的趋势。本文主要对基于计算机的人工智能进行了深入的探讨、分析, 以期加大其在金融领域的应用范围。

关键词：计算机技术,人工智能,金融领域,应用

参考文献

[1]郝登山.人工智能在计算机网络技术中的应用分析[J].中国新通信, 2016, 18 (01) :87-89.

[2]程东亮.人工智能在金融领域应用现状及安全风险探析[J].金融科技时代, 2016 (09) :47-49.

人工智能领域应用篇3

摘要：针对人工监测无法时刻保障电力系统安全稳定运行的问题，依据智能视频技术的原理及发展现状，分析了该技术在电力系统已有的和可能的应用，包括对无人值守变电站的各项检测、对高压开关柜柜内器件的检测以及对野外高压输电线路的各项检测.重点探讨了为实现警戒面检测、遗留物检测、刀闸状态检测、杆塔检测等应用所需的背景差分法，对目标图像的灰度提取来进行输电线路覆冰检测的自适应算法，对于漏油、火焰等矩特征提取的算法，应用Kalman滤波及Mean-shift算法实现人员徘徊、导线舞动、导线弧垂越限等运动目标跟踪检测算法，提出了该领域未来的研究和发展方向.

关键词：智能视频；电力系统；目标检测；目标跟踪

DOI：10.15938/j.jhust.2015.05.003

中图分类号：TM7

文献标志码：A

文章编号：1007-2683（2015）05-0014-06

0 引言

随着智能电网的高速发展，在电力系统中应用智能视频技术来保障其持续、高效、安全稳定运行，已逐渐成为研究的热点.也是电力系统智能遥视未来的重要发展方向.

智能视频技术源自计算机视觉与人工智能的研究，其发展目标在于将图像与事件描述之间建立一种映射关系，使计算机从纷繁的视频图像中分辩、识别出关键目标物体.

目前在电力系统领域应用智能视频技术还是一个崭新的课题，对此的研究与开发较少.目前国内仅有清华大学、上海交通大学、北京交通大学、武汉大学、中国电科院等大学及科研单位相继开展了智能视频技术在电力系统中应用的研发和理论研究，其研究内容主要包括：对运动目标的自动识别报警、对于设备中开关状态的实时检测、对于变电站内火灾火焰的检测报警、对于野外输电线路情况的检测等.而在其他诸如地铁、铁路、机场、高速公路、军事等领域，智能视频技术已经得到较广泛的应用，如通过摄像头进行车牌识别、射频识别、条形码识别、统计行车流量，在城市监控中的客流密度检测和流量统计、人员行为检测.同时还应用于桥梁检测，实现桥梁底面缺陷自动检测.由此可见，智能视频技术在其他领域的应用已经慢慢开始形成一个产业.

现今电力网络的覆盖范围迅速扩大，结构日趋复杂.在电力系统领域应用智能视频技术，可以大大减少人为操作事故，使变电站的无人值守、野外高压输电线路的智能监控等成为可能，已成为电力系统的发展趋势.

1 智能视频在电力系统中的应用分析

目前智能视频技术在电力系统领域已得到初步应用.经分析可见，其已有的和可能的研究应用主要集中于无人值守变电站、高压开关柜以和野外高压输电线路等方面，同时还可以进行进一步扩展.

1.1 智能视频在无人值守变电站的应用

随着无人值守变电站管理模式的推广，变电站巡检制度的建立，可逐步实现电网的可视化监控和调度，使电网调控运行更为安全、可靠.在电力系统，这种监控系统也被称为“遥视系统”.其原理图如下图1所示

应用动态前景提取，背景高斯建模，人体跟踪和特定跟踪等算法以及特征提取的有机结合可以实现穿越警戒面检测、漏油检测、人员徘徊检测、检测遗留物、防止盗窃、火焰智能检测、视频状态检测等检测功能.

总体来看，由于监控技术的不完善，仍存在误报或漏报的情况，需要进行进一步的研究改进和完善.视频监控的智能化表现为计算机视觉算法在视频分析中的应用.智能视频监控区别于传统意义上的监控系统在于变被动监控为主动监控（自动检测、识别潜在入侵者、可疑目标和突发事件），即它的智能性.简单而言，不仅用摄像机代替人眼，而且用计算机代替人、协助人，来完成监视或控制的任务，从而减轻人的负担.

1.2 智能视频在高压开关柜上的应用

视频监控系统用于高压开关柜的设备运行巡视和倒闸操作观察，防止出现误操作，对电力的安全运行造成威胁.并可对柜内器件进行实时监视，如当发现瓷瓶出现裂纹等异常时，提醒值班人员及时进行检修.

通过智能视频监测系统监视高压开关柜内隔离开关和接地开关主触头状态与控制手柄位置和刀闸辅助触点位置状态是否相同，判断视频智能分析判断刀闸状态以及对柜内器件进行实时监视，

应用智能视频技术监测高压开关柜，可以大大减少事故的发生，避免了可能造成的损失，为电网的安全运行提供了有利条件.同时，利用智能视频技术，还可以开发出监控高压开关柜内是否出现电火花等情况的应用.

1.3 智能视频在高压输电线路上的应用

输电线路迅速增长，巡视维护工作量越来越大，交叉跨越、线路覆冰、人员活动密集地等线路危险点的观察是非常必要的，因此可以建立对高压输电线路的智能视频监控系统，来保障线路的安全稳定运行，其系统结构如图2所示，

通过背景差分对比、监测线路的运动轨迹、图像匹配和识别、特征提取等算法的结合可以实现对输电线路的线路覆冰、绝缘子裂痕、杆塔偷盗与断线检测、导线舞动检测、杆塔倾斜和倒塌检测、绝缘子闪络检测、导线悬挂异物检测、导线弧垂越限检测等.

在高压输电线路上应用智能视频技术进行监测，可以省去大量人力物力，而且能够保证实时性，对危险区域进行报警，可提高维修效率.但野外场景环境较为复杂，仍可能出现误报等情况.智能视频分析技术应用往往会受到环境的干扰，比如光线的变化、树叶的晃动、雨雪天气，等等，这些干扰源的干扰比较容易引起误报.因此，需要设计优化适合的算法应用于上述应用.

2 关键技术及相关算法的研究分析

为实现上述功能，将智能视频技术应用于电力系统领域，需要使用以下关键技术及算法.

2.1 数据采集及预处理

首先，需要采集视频、红外、放电数据等信息，经由有线或无线网络传输至后方服务器。而后对其进行预处理工作，包括选定图像颜色模型、图像灰度化、图像直方图均衡化、图像去噪、图像锐化、图像边缘检测、图像分割等后续处理工作.

2.2 对目标提取的算法分析

为实现在穿越警戒面检测、遗留物检测、盗窃检测，线路覆冰检测、绝缘子裂痕检测、施工人侵检测等，需要进行运动目标的检测分析来解决上述问题.目前主要应用的是背景差分法，其过程如下：

1）设置时间间隔T_gap，循环截取两幅视频图像户P_i和P_j，分别进行预处理；

2）设置最小像素变化值Pmin，采用减法运算计算出前后两幅视频图像对应像素点的差值，统计发生改变的像素点个数，如式（3-1）所示：

式中，Ⅳ为总的像素改变点数.

3）设置检验图像状态发生改变的最小阈值N_min和最大阈值N_max，当N≤N_min时，不发出报警信号，直接排出干扰；当N≥N_max时，也无需发出报警信号，直接排出干扰；只有当N_min≤N≤N_max时，才认为是监测场景中发生了某种预定的异常，引起视频监控图像中的局部发生了异常改变，需要进行后续的报警处理，

其运行结果如图3所示，经过背景差分程序的处理，提取出所需目标，与选定标准对比分析判断是否发出警报，

一般获取背景图像的理想方法是在场景中无任何目标时采集一幅背景图像存贮起来，但是由于外界因素的干扰，如日光照射角度变化，沙尘风雨天气以及目标运动频繁等因素，都会引起背景图像的不准确，为此，就需要根据外界环境变化不断的更新背景，背景差分方法的主要问题是背景的更新与维护，好的背景图象更新方法是背景差分法的关键.

2.3 对高压输电线路覆冰情况的检测算法分析

自适应算法将覆冰输电线路作为提取目标，可实现高压输电线路覆冰异常报警.覆冰视频图像中的目标和其他物体的灰度值存在一定差异，覆冰线路的灰度值只有极少部分接近255.我们可以利用这种特性结合图像预处理算法，进行输电线路覆冰范围的提取.

1）按照式（2）计算视频图像的平均灰度值GN_average，设置需要进行覆冰计算的门限值GN_threshold，取其值100～130.

式中，P_i为视频图像中每个像素点的灰度值，w为视频图像的宽，h为视频图像的高，n为总的像素点数.

2）根据（3）和（4）计算出在G_average和255之间的平均灰度值G_minaverage和G_maxaverage，

3）从背景中分离出带干扰像素的覆冰输电线路后，求取覆冰输电线路形成的连通域，统计覆冰线路处于区间（G_minaverage，G_average）和（G_maxaverage，255）的总像素点/N_g设置线路覆冰报警的启动值N_gmin和N_gmax其中，N_gmin为预报警启动值，N_gmax为报警启动值，均以未覆冰线路的S_L为基准进行设定.

4）若N_ggmin表明监测线路覆冰的可能性极低，不发出报警信号；若N_g>N_gmin，表明监测线路存在覆冰的可能性，进行下一步的比较运算.再将N_g与，N_gmax进行比较：若N_ggmax表明监测线路的覆冰可能性不大，输电线路覆冰量较小，或是由于光照等其他干扰因素造成的灰度值虚高，发出预报警信号；若N_g>N_gmax，表明监测线路覆冰的可能性很大，覆冰情况较为严重，直接发出报警信号，

对野外高压输电线路进行覆冰检测，首先对图像进行灰度化与二值化处理，处理结果如图4所示.再利用上述算法计算其平均灰度值，将计算出的平均灰度与设定值对比分析，以判断是否发出警报.

2.4 对目标特征提取算法的分析

对于无人值守变电站的漏油检测、火焰智能检测以及在野外高压输电线路的绝缘子闪络的检测等，需要用到对目标物品进行特征提取.

矩特征是一种线性特征，矩特征对于图像的旋转、比例尺度和平移具有不变性.比较常用的是Hu矩.

设f（m，n）是一个有界二维函数，其（p+q）阶原点矩的定义见式（5）：

当f（m，n）在m-n平面的有限区域内分段连续时，m_pq序列与f（m，n）可以互相唯一确定.

Hu利用归一化的二阶、三阶中心矩（p+q≤3）的不同线性组构造了7个具有平移、旋转、尺度缩放不变性的不变矩函数式.可以用于区分人、动物、火焰及干扰物.可以根据这7个不变矩表达式来确定运动目标的分类.前方传输过来的信息数据，在使用Hu矩检测分析后，与不变矩表达式进行比较，确认识别出火焰，漏油，绝缘子闪络的特征时，系统发出警报，工作人员立即去发生事故的现场对问题进行解决.

2.5 对运动目标跟踪算法的分析

利用运动目标的跟踪，可以实现在无人值守变电站的人员徘徊检测以及在野外高压输电线路中导线舞动检测、导线弧垂越限检测等情况的检测与报警，目前主要应用的目标跟踪有如下两种方法.

2.5.1 利用Kalman滤波实现运动目标跟踪

在目标跟踪中使用Kalman滤波器估计目标运动状态可分为3个阶段，分别是滤波器初始化、状态估计及状态更新.

假设目标的运动状态参数为某一时刻目标的位置和速度，系统为线性状态模型：

x（t）表示t时刻的系统状态，A（Δt）表示Δt时间内的状态矩阵，w（t）表示估计误差，

假设目标以恒定的速度运动，并且目标大小的变化是线性的，则可得状态转移矩阵为：Kalman滤波算法是通过一组观测值来预测系统状态，在视频图像上只能观测到目标的位置和大小，由于假设系统状态与观测值之间是线性关系，则：

y（t）=H（t）x（t）+v（t）.

（8）

这样就定义了运动模型的状态方程和观测方程，可以运用卡尔曼滤波来估计目标质心的位置，并且可以在固定范围内搜索，而不需要在整幅图像上进行.图5所示为应用Kalman滤波算法进行运动目标跟踪结果图.可以看出通过对背景初始化后提取出运动目标，再根据运动目标状态估计计算出其运动路线，从而对运动目标进行跟踪检测.

2.5.2 利用Mean-shift算法实现运动目标跟踪

Mean-shift是一种基于运动物体颜色直方图的跟踪算法，其计算步骤如下：

1）初始帧目标模型描述

假设目标窗口的第i个像素点的位置为x_i（i=1，2，3，…，n），n为目标窗口的像素点总数；m为图像颜色直方图的栅格总数，xo为目标窗口的中心.

2）当前帧候选目标模型描述

设y为当前帧目标预测位置的中心，选择一半径为带宽参数h。的圆形区域作为搜索窗口，当前帧搜索窗口的第i个像素点的位置为x_i（i=1，2，3，…，n_h），n_h为搜索窗口像素点总数.

3）相似性函数和计算当前帧跟踪结果

进行初始帧目标模型和当前帧候选模型之间相似性度量的相似性函数见式进行泰勒展开，用Mean-shift算法对相似性函数求最大值，计算新位置为：

以y作为新的目标预测位置），，重复步骤2）和3），迭代得到在当前帧目标的最优位置.图6所示为导线出现舞动或悬垂越限的情况，运用Mean-shift算法检测导线运动轨迹，将检测出的运动轨迹与预先设定的运动轨迹进行比较，若超出设定值范围，则发出警报，提醒工作人员查看情况，以免出现事故.

应用上述算法，可以实现对于目标的跟踪.当有人经过时实现实时自动跟踪检测，人员停留超过设定时间系统便自动发出警报，提醒工作人员有情况出现.在野外高压输电线路上，通过对目标运动轨迹的检测与跟踪，比较预先设计好的目标轨迹，超出设定值后系统报警，提醒工作人员，以便派出工作人员及时解决该问题.

3 结论

针对目前电力系统的现状，分析了智能视频技术在电力系统无人值守变电站、高压开关柜及野外高压输电线路的现有和可能的应用，并对相应的智能视频算法进行了分析和研究.

1）在电力系统中采用智能视频技术除通用的安防监测外，对刀闸状态、杆塔倾斜、线路悬垂及舞动等监测更具有实际工程意义，这是将电力系统的“遥视”升级为“智能遥视”的唯一途径.

2）背景差分法实现简单有效，但是由于电力系统工作环境比较复杂，如输电线路的敷冰检测，在具体应用时，结合背景检测、环境检测算法进行改进，能有效地实现准确的目标特征提取和状态辨识.

人工智能领域应用篇4

【教学目标】

1、利用不同的材料制造人工雨。

2、创造下雨情景，感受想象创造的乐趣。

3、能在情景中，通过实验完成对简单科学现象的探索和认知，乐于用自己的语言表达所发现的结果。

4、发展合作探究与用符号记录实验结果的能力。

【教学准备】

1、提供一些供幼儿制造雨的材料，如可乐瓶，有孔的瓶盖，吸管，树叶，海绵等，分类放在材料筐内。

2、准备几盆清水放置在室外。

【教学过程】

一、说说我认识的雨。

1、小朋友，你们看到过下雨吗？你们看到的雨是从哪里来的？

2、下大雨时是怎么样的？什么声音？（哗哗哗）

3、下小雨时是怎么样的？什么声音？（淅沥沥）可引导幼儿用动作表示

4、你知道雨有什么用吗？

二、探索人工降雨的方法。

今天请小朋友们来当一回“降雨师”，我们也来下一场雨吧。

1、参观材料。

老师准备了很多材料，请你用小眼睛仔细看一下。

（1）幼儿参观

（2）交流

你看到了什么材料，教师根据幼儿说的，逐一出示材料。

2、引导幼儿探索人工降雨的方法：

你们能用这些材料把水变成雨吗？

教师提出操作要求：选你喜欢的材料找一块空地进行尝试，注意不要将水弄到自己的身上或别的小朋友身上。

幼儿自由探索。

（1）乐瓶降雨：在可乐瓶内灌些水，拧上有孔的瓶盖，向地上喷射雨。

（2）管小雨：吸管蘸上水，向空中甩一甩，下小雨了。

（3）海绵雨：将海绵吸饱水，一挤，下雨了。

（4）树叶雨：用树叶兜水，向空中撒雨。

（5）牙刷雨：用牙刷蘸点水，向空中甩一甩，下雨了。

（6）小手来降雨：舀一把水洒洒是小雨，捧一捧水淋下来是大雨。

3、请幼儿分享自己是怎么样人工降雨的，演示降雨的方法。

三、给花草树木下场雨。

师：花草和大树渴了，请为他们下场雨吧。

请幼儿选择一种或几种材料，给花草树木下下雨。

教学反思：

一次科学活动的开始，应该来自幼儿已有的经验，一次科学活动的结束，并不是真正的结束，应使幼儿有进一步的探索可能，成为获取经验的开始。幼儿是学习的主人，所以我们老师要尽其所有、创设各种学习环境，让幼儿能够用眼看、用耳听、用嘴说、用脑思考，全身心地积极地投入到探究中去，给幼儿自由展现的空间。让幼儿在游戏中、快乐中获得知识，学得经验。

GIS应用领域篇5

◆ 资源管理(Resource Management)：主要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场)分布、分级、统计、制图等问题。主要回答“定位”和“模式”两类问题。

◆ 资源配置(Resource Configuration)：在城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供应等到机构的在各地的配置等都是资源配置问题。GIS在这类应用中的目标是保证资源的最合理配置和发挥最大效益。

◆ 城市规划和管理(Urban Planning and Management)：空间规划是GIS的一个重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要内容。例如，在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源配置问题)等。

◆ 土地信息系统和地籍管理：土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许多内容，借助GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作。

◆ 生态、环境管理与模拟(Environmental Management and Modeling)：区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。

◆ 应急响应(Emergency Response)：解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。

◆ 地学研究与应用(Application in GeoScience)：地形分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间统计分析、制图等都可以借助地理信息系统工具完成。◆ 商业与市场(Business and Marketing)：商业设施的建立充分考虑其市场潜力。例如大型商场的建立如果不考虑其他商场的分布、待建区周围居民区的分布和人数，建成之后就可能无法达到预期的市场和服务面。有时甚至商场销售的品种和市场定位都必须与待建区的人口结构(年龄构成、性别构成、文化水平)、消费水平等结合起来考虑。地理信息系统的空间分析和数据库功能可以解决这些问题。房地产开发和销售过程中也可以利用GIS功能进行决策和分析。

◆ 基础设施管理(Facilities Management)：城市的地上地下基础设施(电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、电力设施等)广泛分布于城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特征的。它们的管理、统计、汇总都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。

◆ 选址分析(Site Selecting Analysis)：根据区域地理环境的特点，综合考虑资源配置、市场潜力、交通条件、地形特征、环境影响等因素，在区域范围内选择最佳位置，是GIS的一个典型应用领域，充分体现了GIS的空间分析功能。

◆ 网络分析(Network System Analysis)：建立交通网络、地下管线网络等的计算机模型，研究交通流量、进行交通规则、处理地下管线突发事件(爆管、断路)等应急处理。警务和医疗救护的路径优选、车辆导航等也是GIS网络分析应用的实例。

◆ 可视化应用(Visualization Application)：以数字地形模型为基础，建立城市、区域、或大型建筑工程、著名风景名胜区的三维可视化模型，实现多角度浏览，可广泛应用于宣传、城市和区域规划、大型工程管理和仿真、旅游等领域。

◆ 分布式地理信息应用：随着网络和Internet技术的发展，运行于Intranet或Internet环境下的地理信息系统应用类型，其目标是实现地理信息的分布式存储和信息共享，以及远程空间导航等。

2、结合实例分析GIS在数字城市建设中的作用:

1）空间定位查询模块：

定位：包括物业公司定位，保障房定位，拆迁征收房屋范围定位，建设单位维修基金缴存情况定位。以上各项定位后系统均会以高亮显示的方式在地图中显示。

查询：包括房屋权属分户平面图查询，拆迁房屋范围查询，物业小区住户信息查询，物业公司信息查询。房产数据查询，公共信息查询。

2）权证配图：生成指定象素大小（长、宽）、指定比例尺的矢量产籍图片（emf矢量格式）与业务系统的权证配图相结合。实现房产证产籍图套打，打印方式是矢量的图，非常清晰，满足了房产权证配图打印的需要。

3）“数字房产”数据的更新与维护是一项应由城市房产管理部门规划的长期任务。数据更新包括图形数据更新、属性数据更新以及影像数据更新等。采用卫星影像建立房产管理的正射影像库，根据影像来及时进行房产信息的更新。把卫星影像（或者航片）和矢量数据一起在WebGIS上发布，更直观的房屋定位信息，给领导决策提供了丰富的信息。

4）统计分析：实现图上的任意属性统计分析。

5）三维立体物业小区模拟：在二维基础地理信息的基础上通过三维功能转换切换至三维场景图，可直观立体的展现三维场景、模拟出物业小区的虚拟现实。

6）专题图功能：题图功能也是房产 GIS 应用的一个特色。它改变了以往只能通过表格的形式反映房产信息的不足，可以以直接的方式动态的显示这些信息。房产 GIS 子系统中提供了一些常用的专题图分析和制图功能。

7）空间分析功能：利用 GIS 系统的空间分析功能，可以实现基于房产图形的高级查询和分析功能。如多边形查询、缓冲区分析等功能。在拆迁办业务子系统中就应用了 GIS 的空间分析功能来对拆迁范围内的房产进行查询和业务操作。和拆迁相关的 GIS 功能主要包括在基础地形图上绘制拆迁红线、查询拆迁红线范围的所有房产、对拆迁红线范围内的房屋进行查封、解封、冻结等操作。这些功能应用以后，不仅减轻了拆迁管理部门的工作量（以前都要靠其他部门协助才能完成），同时由于系统采用了一体化的数据库设计，查询、解冻、冻结等操作完成后其他业务部门可以直接应用。

8）地图操作功能：获取图形信息、还原鼠标、图形放大、图形缩小、图形平移、开窗放大、全图显示、返回前一视图

3、GIS在城市规划管理中的应用：数字化基础地形数据的采集、建库及管理。规划、用地、选址、市政管理、管线等专题数据的建库及管理。规划方案设计辅助决策。规划选址分析。市政道路规划与管理。建筑规划管理。规划土地管理及划拨。市政管线规划及管理。城市设计辅助方案。

城市交通管理中的应用:线路规划和分析。公交车辆的调度和紧急事故的处理。车辆的自动定位和跟踪显示.客运车辆计划和路线规划。公交车站和设施管理。路线以及通信信号的维护管理。突发事件的迅速定位和事故分析。统计分析以及根据统计结果制定新的路径。交通规划和建模分析.3、GIS 在地震中的应用

（1）GIS应用于地震基础信息的管理和查询

空间数据库管理是GIS技术的核心。地震基础信息资料的来源广、数据量大，既包括行政区划、地震地质构造、地震活动性、城区建构筑物分布、生命线工程分布等基础图件，还包括与图件相关联的属性资料和人口分布、经济发展等其他属性资料.GIS将各种图形和图像信息分图层以严密的逻辑结构存储在空间数据库中，并根据数据类型的不同，分别采用基于矢量的数据结构、基于栅格的数据结构或矢量栅格混合的数据结构，以有效的数据组织形式进行数据库管理、更新、维护、快速查询检索，以多种方式输出决策所需的地理空间信息。空间查询是GIS最主要的功能，也是GIS区别于其他信息系统的本质特征之一GIs具有丰富的查询功能，既有属性查询功能，也有图形查询功能，还可以实现图形与属性之间的交叉查询.（2）地震监测、预报：地震预报作为世界性的科学难题，从现有的地震预报分析发现，由于地震灾每一个环节及过程均与地理位置密切相关，而其在时间、空间上的复杂性往往使得研究人员难以有效地挖掘地震发生的机理及前兆。因此，借助于GIS 手段的复杂空间数据管理及分析功能，可帮助研究人员剖析地震相关信息在时间和空间上的分布规律，从而有助于研究人员开展地震监测、预报（周斌等，2005）。

（3）震后紧急救援、灾情监测及评估

地震往往具有极强的破坏性，从过去的地震实践来看，震后几小时到24 小时内是人员抢救的关键时段，因此可基于GIS 技术、背景数据库、应急备灾数据库、救灾需求确定合理的救灾投入及资源配置。同时通过在极震区周围建立缓冲区，可对缓冲区内各要素进行统计，如统计缓冲区内社会经济信息、抢险救灾信息（抢险物资、抢险队伍及避险中心）等，不仅为抢险救灾决策提供有力的辅助手段，同时还可为城市规划、保险行业保费估算提供非常重要的依据。网络分析包括通过对生命线工程的管道进行网络连通性分析，资源供给网络划分、资源调拨及道路网络分析最佳路径分析。

（4）灾后重建：现有的规划图均为纸质地图或CAD 图，因而无法开展直观高效的地形分析及空间分析，而GIS作为强大的空间分析工具，其可在灾后的重建、选址和规划中具有至关重要的作用。

4、地理信息系统对土地资源管理的支持

利用地理信息系统(GIS)结合遥感技术(Rs)和全球定位系统(GPS)建立一个土地资源管理数据库系统对两项工程的成果进行集中管理，为国土资源的宏观规划和管理决策，快速提供准确、详实的土地调查成果数据，满足国家对各级土地调查数据管理和应用的迫切需求．建成长效的数据上报和快速更新机制，保持土地调查数据库的现势性。实现国家、省、市、县四级土地调查数据库的互联互通和同步更新（地理信息系统概论）。

土地资源管理数据库系统主要有以下功能优势：

（1）数据浏览：由于土地资源管理数据库系统巾数据包括矢量数据、影像数据和文字报告数据，数据量巨大，采用不同层级的快速检索机制，自动按照浏览的级别确定显示相应的内容的技术实现海壁影像数据的快速无缝浏览。

（2）数据查询统计与分析更新

i)数据查询:：系统能够支持多种查询方式．包括点查询、行政区查询、缓冲区查询、多边形查询等多种空间查询方式：也可以通过属性字段查询，模糊查询、组合查询等实现对多粒度、跨存储单元数据的查询和图斑历史变更情况追溯查询；并能对奁询结果进行保存和输出。ii)数据统计：根据第二次全国土地调查相关要求动态的统计处相关的国土资源信息数据，如：土地凋查分类面积汇总表、农村土地调查分类面积汇总表、耕地坡度分级面积汇总表、基本农田情况统计表、土地利用现状变更平衡表等。

iii)数据分析：根据定制的数据分析规则，选择数据分析对象，可实现对多粒度、跨存储单元数据的分析，如土地利用结构分析、年度变化分析等；支持对数据分析规则的定制：支持缓冲区分析、叠置分析等GIS通用空间分析功能；町以根据数据分析成果生成成果报告，井可以WORD、PDF、EXECL等形式输出：支持区域统计分析功能，能实现区域自由定制。iv)数据更新：结合遥感技术(RS)和全球定位系统(GPS)技术适时的对国土资源进行动态监测。获取国土资源信息．系统可实现对变化的空间数据、元数据、表格数据与其他变化数据进行快速更新；并可以生成数据更新报告，以便做出对土地资源利用的统计分析，大大提高．r[作效率。

v)制图与输出：系统能够根据土地业务提供专题制图，包括土地利用图、基本农田图、耕地坡度图、宗地图、以及套合影像等栅格数据进行制图输出。

vi)利用WEB GIS技术建立数据共享．避免资源浪费。

5、GIS在土地管理中的应用

（1）GIS在地籍管理中的应用

地籍管理内容：地籍管理内容包括土地调查和土地动态监测，土地资源评价，土地登记，土地统计，地藉信息资料的管理、应用、维护、更新等内容。

GIS的应用:在地籍管理中，首先是土地调查，其包括地藉调查、土地利用现状调查和土地条件调查，任务是为土地管理提供基础资料。其次是动态监测，评价，统计等。那么，在此过程中，我们可以利用GIS软件对很多的地图进行数字化输入，建立地藉库，通过各地藉要素来进行分析和管理，并对地藉信息进行实时的更新。

（2）GIS在土地利用管理中的应用

A、土地利用管理概述：土地利用管理是通过编制和实施全国、省、地（市）、县、乡土地利用总体规划和专项规划、土地用途管制、采取地租、价、税等经济杠杆对农民地，特别是耕地、建设用地、为利用地的开发、利用、保护进行组织、监督和调控。

B、GIS的应用：土地利用管理的目标是保障土地可持续利用，不断提高土地的利用和生态效益、经济效益和社会效益。那么对于它的管理，也必须建立一个土地利用管理信息库。在这个信息库的基础上，通过GIS开发土地利用现状信息系统，对土地的利用进行管理，分析土地利用的效益，适当调整土地的利用形式。通过GIS对地区土地现状的整体分析，也可以确定城市的发展趋势，从而更好的利用土地。

（3）GIS在土地市场管理中的应用

A、土地市场管理内容：土地市场管理包括对土地市场供需、土地交易、土地价格、土地市场化配置等进行管理。

B、GIS的应用： GIS在土地市场管理中，主要是在宏观管理方面发挥作用，即在土地市场供需管理和城市土地市场价格管理两方面。在市场供需方面，通过GIS开发市场平衡模型的信息库，来获取供需信息，从而实时调整供需结构。而在地价方面，建立地价信息库，获得实时地价信息，并对地价进行监测。

（4）应用现GIS手段，建立科学的土地管理体系，为合理利用土地资源，进行土地规划、整治、开发利用、税收等提供有关基础资料和科学依据，基于GIS开发的土地管理信息系统的建立将在土地管理方面有更加广泛的作用

（5）土地复垦适宜性评价：

设计应用领域导入教学初探篇6

在设计教学中，导入是一堂课的首要环节，也是一堂课能否上成功的前提和基础。好的导入，往往可以激发学生的兴趣，扣住学生的心弦，使学生迅速地进入求知欲的兴奋状态，为整堂课创设一种和谐、愉快的气氛。因此，良好的“导课”艺术是现代教师必备的基本技能之一。美术教学中，我们要坚持以学生为本，树立新理念，在“导”字上下功夫，研究“导”的艺术，激活美术课堂教学。

一、创设情境有效导入

情景教学是课堂教学的重要手段之一。教师充分利用形象，创设具体生动的场景能够激起学生的情绪，启迪学生的思维，使学生的学习兴趣一开始就被调动起来，产生对新知识的强烈渴望，从而达到良好的学习效果。例如在教《影子的联想》这一节课时，教学通过多媒体放视频《大众汽车的创意广告---手影》让学生欣赏，把学生带到一种神秘而梦幻的情境中。教师引导：“面对如此富有创意的视频展现，你的心情会怎样呢”？学生回答：“太有创意敢！”，教师进一步导入新课。这种导入法，使学生有一种身临其境的感觉，引发兴趣，陶冶情操。也有老师用春晚的手影戏《逗趣》导入新课，利用手影将生活中的人物表现的活灵活现。在设计师的眼中，物体投下的影子，可以是与本体意义相同、相近、或者相反的其他物体，它可以是虚幻的，也可以是实实在在的物体，神奇的影子就在大家的手中创造出来。

二、游戏导入拓展思维

在教学中，随着学生学习内容的增加，学习困难和挫折不断出现，不少学生的学习兴趣锐减。可是游戏仍然以它独有的魅力活跃在美术课堂教学的舞台上。这种导入法和教学内容结合的好，往往能得到事半功倍的效果。在上本课时，我采用的欣赏图片的导入，可是发现大多数的学生提不起精神，学生普遍反映：图片上的创意很好看，可是太难了，觉得自己做不到。原来在这课中我的欣赏导入法并没有能激发起学生的学习兴趣，反而使得学生先产生了畏惧心理，在这种情绪下，学生的学习积极性当然不高了，经过反复的思考我决定采用另一种导入法：游戏法，先给出图片然后让学生，每组派一个代表上来在屏幕前演示，同学们很激动都想跟试一试，有的学生做得不规范，而显示的影子更让同学们产生了丰富的联想。我想从生活情境出发更能抓住学生的兴趣点。学生有了兴趣，这样就很好的导入了新课。

三、文学作品导入激发兴趣

智能制造技术在珩磨领域的应用篇7

苏州信能着眼未来, 近年来依托国家重大科技专项及省科技专项, 就一些业内先进技术进行研究开发, 成功将智能化技术引入珩磨制造领域, 出色地完成了国家重大科技专项“高压共轨燃油喷射系统关键零部件制造装备”中多轴多工位智能化珩磨机的研发制造, 取得用户单位极高的评价, 在智能化珩磨技术方面积累了经验。同时, 德国DEGEN机械制造有限公司研发出目前世界上最先进的智能化全自动高速珩磨机系列——Vision Ultimate, 将智能化技术、高速运动与精密控制技术、精密在线测量与反馈技术、超精密珩磨工具制造技术和高精度珩磨加工技术完美融合, 集成了传统的铰、铰磨和内圆磨等工艺的优点, 加工精度及加工效率有极大提高, 为业界树立了技术标杆。

智能化全自动操作实现全闭环智能控制

Vision Ultimate智能化高速珩磨机可以完全实现无人智能操作, 由传统的人工控制发展到全闭环智能控制。它不仅可以单台使用, 还可以多台并联或串联使用, 形成珩磨加工系统。该系统集成了工业机器人、在线自动测量系统、自动刷毛刺装置、工件自动找正装置及工件输送系统等。在珩磨加工过程中, 各个系统互相配合工作, 实现智能化无人操作, 在加工效率大幅提升的同时, 加工精度和尺寸一致性都得到了保证。

首先, 工业机器人可以实现自动上下料, 将工件夹放至预设位置, 工件再通过输送系统分别到达珩磨工位、测量工位及刷毛刺工位, 使用VU高速珩磨机还可以与输送滚道、料盘、工件转台及输送滚道+料盘等多种外部输送装置结合, 形成全自动加工单元。

其次, 自动测量装置通过精密量仪实现自动在线测量, 测量结果被反馈到控制系统, 用以补偿砂条磨损。此外, 测量装置还可以测量工件的多个截面, 截面位置可编程设定, 测量结果可以反馈到控制系统, 由控制系统控制, 实现自动形状修正。

高速高精度运动实现高效高精加工

Vision Ultimate智能高速珩磨机采用双驱动往复形式, 主轴和夹具均可往复运动, 其行程速度和行程加速度均大幅提高。由于采用了直线电动机驱动夹具, 高速珩磨机的行程速度可以达到最高200 m/min, 行程加速度最高60 m/s2。在加工小孔零件时, 设备可以实现最高40次/s往复, 而传统珩磨机只能达到最高4~5次/s往复。正是这一关键技术, 使得高速珩磨机的加工效率相对于传统珩磨机有了几倍的提高。同时, VU高速珩磨机的主轴转速也大为提高, 最高可达12 000r/min, 这使得即使加工微小孔时也可保证很高的磨削线速度, 进而保证了加工效率和加工表面质量。

新型珩磨刀具

Vision Ultimate智能高速珩磨机采用了新一代珩磨刀具, 配合主轴自定心系统, 可实现很高的刀具回转精度。新的刀具形式一方面进一步提高了加工效率, 单次珩磨最大扩张量可达100m, 集成了铰、珩磨及内圆磨等工艺的优点, 传统珩磨需要4~5道工序才能完成的加工, 使用VU珩磨机只需一道工序即可达到要求;另一方面工件加工后圆度及圆柱度也更加精确, 圆柱面的胀刀方式使得刀具定心度高, 具有恒定的胀刀路径, 一道工序即可达到较高的精度, 精度一致性得到了保证。同时, 珩磨杆内有切削液通道, 珩磨过程中切削液从刀具内部喷出, 直接喷到加工内孔表面, 有利于排屑, 使珩磨条不易堵塞, 工件材料对刀具的影响较小, 故障几率远低于传统珩磨杆。珩磨工艺由于空间的相对密闭性以及磨削接触面积较大, 使得磨削产生的热量难以排散, 如果冷却不佳就容易使得工件表面烧伤, 进而影响工件表面加工质量和使用性能, 采用内喷冷却油的方式可以使冷却效果大为改善, 有效防止磨削烧伤的产生。而且珩磨过程中珩磨套和工件接触, 珩磨杆无接触, 只需更换珩磨套, 珩磨杆理论上可以永久使用, 这样大幅降低了使用成本。

先进的控制系统

控制系统是智能化珩磨制造系统的灵魂。Vision Ultimate智能化高速珩磨机采用智能化电控系统, 该控制系统具有高精度、高可靠性及高灵敏度等特点, 结合加工要求和工艺步骤, 该控制系统可以准确协调各复杂装置联合工作, 实现智能化加工、检测、反馈与调整, 保证最高的加工效率和精度。

首先, 由于VU智能高速珩磨机采用直线电动机高速运动, 如何实现其高速稳定性、位置精准性是控制系统的重要任务。该系统设计限制加速度的S形加减速轨迹规划算法实现高速柔性往复运动, 通过多重运动学约束, 产生加速度连续的速度控制曲线, 避免对机构的冲击。对于进给速度、行程和运动学约束等参数的不同配置, 自动分类确定合理的S形加减速控制策略, 实现加工时间的优化, 且在换向位置保证较高的精度, 实现高速往复运动的稳定精准控制, 这对于盲孔加工具有重要意义。

其次, 精密伺服进给系统直接关系到加工精度。该系统采用纳米级精度数据采样插补算法, 在控制系统内部实现高精度光顺插补控制。同时, 控制系统控制精度 (脉冲当量) 可根据需要调节, 适应广泛的精度控制需求。

第三, 该控制系统具有较好的扩展性能。根据精密在线测量系统反馈的测量信号, 对珩磨加工进行闭环控制, 达到加工要求后停止加工。同时在多机串联加工时, 该系统可扩展配珩功能, 根据测量系统反馈的测量信号, 控制系统可以自动分配每个工位的加工余量, 实现精密配珩加工。

正是智能化珩磨控制系统精确强大的控制能力, 各个系统才能有机融合、协调工作, 充分发挥出各部分效能, 达到极高的加工精度和加工效率。

结语