仿生硬件理论与技术的研究现状与发展趋势分析

仿生硬件理论与技术的研究现状与发展趋势分析（精选10篇）

仿生硬件理论与技术的研究现状与发展趋势分析 篇1

仿生硬件理论与技术的研究现状与发展趋势分析

介绍了仿生硬件的概念、特点、研究历史和分类.重点分析了仿生硬件的关键技术及其研究现状.指出了仿生硬件研究目前存在的难题和发展方向.

作 者：王友仁 姚睿 朱开阳 黄三傲 作者单位：南京航空航天大学自动化学院,南京,210016刊 名：中国科学基金 ISTIC PKU英文刊名：BULLETIN OF NATIONAL NATURAL SCIENCE FOUNDATION OF CHINA年，卷(期)：18(5)分类号：N1关键词：仿生硬件 胚胎电子系统 可进化硬件 硬件自修复

仿生硬件理论与技术的研究现状与发展趋势分析 篇2

关键词：复合材料,钛合金,铝合金,制孔技术,叠层材料

0 引言

随着航空材料趋于轻型化方向发展,碳纤维增强复合材料(CFRP)、轻合金等材料在飞机制造领域内被广泛使用。随之而来的难题是:大量的复合材料零件、钛合金零件及铝合金零件等需要通过紧固件连接装配在一起,如图1所示。

据统计,飞机机体75%~80%的疲劳破坏发生在构件的连接部位上,而飞机装配中铆接和螺接约占结构连接形式的70%以上,连接孔的数量多、工作量繁重。传统飞机装配连接孔的加工是在零件加工时一次成型,由于加工误差、壁板变形等多种因素影响,无法保证装配连接的稳定性。因此,航空制造单位通常将具有装配关系的零件预先装夹在一起一次性钻削连接孔,其制孔的精度和品质是保证飞机构件连接可靠性和寿命的关键。

图1 叠层材料结构装配图

1 叠层材料制孔技术特征

鉴于典型的航空材料(CFRP、钛合金、铝合金等),都存在各自的加工难题。如碳纤维复合材料具有高耐磨性、高硬度,导致刀具磨损严重;树脂基体相软质,高温会发生融化变质,致使其切削温度不能太高;而高硬增强相混合构成决定的各向异性特征,导致切削过程中刀具经历多种切削过程,加剧刀具的磨损;层间强度低,层间结构在恶劣的切削力下极易诱发分层、撕裂等损伤;切削过程形成大量的粉尘切屑,需进行特殊的排屑处理。而对于钛合金来说,因其弹性模量低,导致其在加工过程中材料在后刀面切削力作用下易发生变形,而在力的作用消失后发生回弹现象;钛合金热导率小,会导致切削温度高,80%的热量传入刀具体上,而切削钢铁材料时刀具仅传导50%的热量,致使高温下刀具更易发生磨损;高温下化学反应活泼性高,极易导致其与刀具之间发生熔焊现象,而致使刀具表面涂层材料脱落。

叠层材料制孔存在的若干问题导致连接装配中制孔品质差、加工效率低,需要大量额外的去毛刺及修边工作,因此,本项工作成为飞机制造过程中繁杂而重要的环节。

2 叠层材料制孔技术研究现状分析

近年来,国内外学者对叠层材料的制孔技术进行了大量研究[1],已在叠层材料的加工机理、工艺参数优化、制孔工具研制、冷却、润滑等多个方面都取得了一定进展,下面将从几个方面详细阐述。

1)叠层材料制孔加工刀具研究。当前航空制造企业的制孔方法仍然以麻花钻制孔为主,研究人员对改进型麻花钻进行了相关试验探索。德国不莱梅大学开展了CFRP、铝合金和钛合金叠层构件的钻削研究[2](图2),采用阶梯结构麻花钻进行制孔试验,并尝试使用少量雾化切削液,分析了孔径公差、刀具磨损等问题,结果表明使用φ15.4~16 mm阶梯钻的制孔孔径和偏差都优于传统刀具(φ16 mm),使用Ti B2涂层刀具的制孔尺寸没有明显改善,而采用微量切削液(MQL)时的制孔直径更精确,刀具磨损程度也明显降低。

图2 阶梯钻(左)、多种刀具类型的制孔尺寸及偏差(右)

韩国学者研究了钨碳钢(WC)与PCD涂层刀具钻削CFRP/钛合金叠层时的刀具磨损机制[3],通过测量扭矩和轴向力、观测刀具磨损形貌(通过扫面电镜及共聚焦显微镜)等手段进行磨损机理分析。结果表明CFRP的磨蚀和钛合金的粘结是刀具磨损的两个主要因素,刀具转速越高,扭矩和轴向力数值越大,原因是更多的切削热加速了刀具的磨损。波音公司针对复合材料/钛合金叠层材料的新型机翼装配的制孔工作开发了一种集钻、铰、鍃一体的刀具(图3),从而有效提高了制孔效率,大幅度减轻了制孔的工作量。

图3 钻、铰、鍃一体新型刀具

法国学者使用K20硬质合金刀具对CFRP/钛合金叠层材料进行了钻削工艺研究[4],大量试验结果表明对叠层材料分别选取合理的加工参数,可获得较高的制孔品质。

2)叠层材料制孔工艺参数的研究。当前,钻削CFRP/钛合金叠层材料的工艺参数主要还是参照钛合金的加工参数进行的。伯明翰大学学者采用CVD涂层刀具钻削Ti/CFRP/Al(30/120/120,36/144/144)叠层板材[5],目的是评估钻削速度和进给量对制孔品质的影响,当钻削速度设置为30/120/120 m/min,进给量为0.08 mm/rev时,得到叠层孔壁平均粗糙度为0.60/0.87/0.27μm,当钻削速度提高到36/144/144 m/min,平均粗糙度提高到0.84/1.6/0.43μm。

美国华盛顿大学针对复合材料/钛合金叠层板构件采用了硬质合金、HSS和Co-HSS等不同材质的刀具进行钻削研究[6],图4为进给量与主轴转速对表面粗糙度的影响。研究表明硬质合金刀具在钻削中具有较好的加工性能,制孔表面的机械损伤和热损伤均较小,适合工艺参数为660 r/min、0.08 mm/rev。研究还说明不合适的工艺参数会引起工具的剧烈磨损,甚至严重烧伤复合材料工件。

上海交通大学与吉林大学[7]综合考虑叠层材料的结构、性能特性和钻削加工的具体过程,提出阶跃式多元变参数振动钻削新方法。结果表明,阶跃式多元变参数振动钻削显著提高了孔的加工精度。

3)叠层材料加工品质-层间毛刺的研究。有学者对飞机蒙皮和框装配的制孔进行了部分试验研究[8],分析了刀具结构、预压紧方式等参数的影响,对由7075-T6和2024-T3两种铝合金组成的叠层材料进行了实验,结果表明刀尖角、压紧方式和压紧源至孔的距离对层间毛刺的形成有显著影响,刀尖形式和切削参数有一定的影响,而钻头的磨损对毛刺大小的影响则很小。

图4 主轴转速和进给量对不同材料孔壁粗糙度的影响

4)叠层材料制孔加工冷却方式研究。在航空制造领域,通常复合材料的切削加工过程不允许使用切削液,当前的工厂生产基本采用干式钻削加工。对于复合材料/金属叠层材料,由于钻削钛合金、铝合金过程中产生大量的切削热,极易造成复合材料的损伤。对此,研究人员和航空制造单位进行了制孔加工冷却方式的初步研究。

5)鉴于钻削运动学规律,某些学者进行了其他制孔方法的研究。有德国学者在传统钻削CFRP/钛合金叠层材料的基础上,在进给方向增加了低频辅助振动(振幅0.01~0.2 mm,固定频率1.5/rev),有节奏变化的进给量弱化了钛合金切屑的尺寸,进而使切屑顺利排出,减小了CFRP孔壁的损伤[9,10],另外钻削钛合金产生的切削热较之传统钻削降低了40%,对CFRP基本没有产生热损伤。

德国汉诺威—莱布尼茨大学研究学者针对螺旋铣削制孔技术分析了轴向进给、切削量及切削力对加工品质的影响[11],对不同工艺参数下损伤环直径的大小进行了量化分析。目前,采用行星钻末端执行器与机器人组成自动制孔系统在波音和空客公司得到应用,代表了先进自动化制孔技术发展趋势。

3 叠层材料制孔技术研究的发展趋势

总结前人研究情况,文中认为航空结构件叠层材料制孔技术研究需从下述几个方面深入开展。

a)改善制孔刀具,提高制孔品质与耐用度。对于航空装配领域内叠层材料制孔刀具的研究,需从3个角度考虑,1)要分析材料因素导致加工困难的最大问题是什么?关于这个问题,一般认为复合材料/金属叠层材料具有较高的抗拉强度和硬度,导致材料蚀除难;2)根据制孔试验的结果合理选择刀具几何结构,这往往意味着刀具要有较为锋利的正前倾角;3)分析制孔刀具的磨损特征,分析刀具磨损机理,提高刀具使用寿命,也可以根据磨损情况分析并调整加工工艺,如主轴转速或进给量等。

b)改善金属切屑排除条件,降低切屑对复合材料的损伤。在复合材料/金属材料叠层钻削加工中,切屑排除是对复材孔的划伤和分层撕裂主要的损伤形式。为避免这种损伤,需从2个方面考虑,1)优化切屑,使其更易于从钻削导槽排除,减小对工件的划伤;2)增加微量润滑,减小切屑排除阻力。因此采用合适的加工条件,优化切屑排除条件,对降低切屑引起的复材损伤、实现精密高效钻削复合材料/金属叠层材料是一个有待继续深入的研究方向。

c)抑制钛合金、铝合金等金属材料毛刺的形成,提高装配品质及装配效率。对航空典型叠层材料进行钻削试验,钻削至金属层时,由于金属材料良好的塑性特性,在钻入和钻出表面会形成钻削毛刺,同时在装配的叠层之间也会形成层间毛刺。对于消除制孔入口、出口毛刺一般从加工工艺和刀具方面考虑,合理的工艺参数和刀具结构可以有效降低毛刺的形成,层间毛刺的形成需要考虑预压紧力和钻削轴向力等因素。

d)采用有效的冷却方法,以降低钻削加工温度,减少钻削热对复合材料的损伤。在钻削叠层材料的金属材料时,切削刃处的切削温度会急剧上升,导致复合材料零件的性能显著降低而报废。由于复合材料的抗水性差,航空标准要求在加工时不允许使用切削液,目前的冷却方式是采用微量的油质润滑液辅助冷却,冷却效果不明显。因此,飞机制造厂急需更有效的钻削过程的冷却方式。

4 结语

飞机装配领域的叠层材料制孔的品质和效率对航空制造业水平的整体发展有着重要的影响,国际上对该项技术的研究与应用已传承了若干年,累积了许多宝贵经验,这对起步较晚的我国提供了宝贵的经验。但截至目前为止,叠层材料制孔技术仍有许多方面有待改善,仍有着一定的研究空间,也为航空制造水平的跨越式发展提供了契机。我国应从国家安全和技术升级两方面出发,发挥“产学研用”平台的优势,加大研究力度,突破关键技术,注重研究机构与应用单位的有机合作,推进飞机装配技术及航空制造技术发展。

参考文献

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仿生硬件理论与技术的研究现状与发展趋势分析 篇3

摘要：我国网络运营商主要包括移动、电信、联通等。这些运营商正在积极进行软交换的实验网的规划和建设，在对电信网络工程建设与运营过程中，软交换技术越来越完善，为我们提供更加便捷、快速的服务。综上所述，文章主要阐述了软交换技术的现状以及未来的发展趋势，试图为之提供行之有效的指导性建议。

关键词：软交换；电信网；中智能网

中图分类号：TP316 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）32-0047-02

1 软交换技术概念及现状

1.1 软交换技术的概念

软交换的技术传承了以前电信网中智能网的概念，使呼叫控制与业务控制实现物理上的分离，因此，繁琐的业务开发与业务升级时，对呼叫控制影响较小。除此，软交换技术使呼叫控制部分与媒体承载部分实现了分离，与业务有关联的呼叫控制部分，也从其中分离出来。因此，在业务进行研发与升级的过程里，呼叫控制的部分仅仅需要进行小范围的改动，但媒体承载部分就不需要再进行改动，如此使全网开放新业务越来越迅速。

1.2 软交换技术的发展现状

目前，我国软交换技术已经取得较好发展，其架构、功能、性能和使用范围等都已成型，在以下方面得以体现：（1）在架构方面，软交换技术中采取的是分层结构模型。全部设备通过标准接口来进行传输，提供基于策略的OSS与通用业务平台，同时，还支持平面组网形式。（2）在功能方面，软交换技术实现协议调配、呼叫处理、接入媒体、代理业务、互联互通、网络资源管理和策略支持等众多功能，支持业务编程和拓展，在功能方面实现多样化。（3）在性能方面，软交换可以满足中大型电信工程设备的需求，在数据处理、话务量中全部都实现了特定标准。（4）在覆盖范围方面，软交换的定位为NGN，重点解决通信网络中IN、PSTN、Internet、PLMN和CATV等融合问题；软交换技术基础上的电话业务与智能业务的相关标准，也在不断地实现和完善中。目前，软交换技术已经取得较大的进步，它的结构体系成为现在业内探讨的热门话题，在行业中也得到广泛的应用。

2 软交换技术中存在的问题

2.1 技术经验欠缺

目前，国内行业中，对大型网络的组网和建设经验缺乏，传统电信网络建设经过长时间的积累，已经有了较为成熟的经验；但是软交换技术在国内的电信工程建设中，还未取得较为成熟的发展和覆盖。

2.2 协议未实现兼容性

目前，我国网络协议标准还处于发展过程中，不同厂家的软交换技术，在对技术选用标准和协议兼容性方面，存在协议互不兼容现象。并且，SIP-T协议、BICC协议和H.248协议，都处在正在研发和试用过程中，协议的标准和定义，还要运营商按照行业标准以及实际要求，来做进一步的确定。

2.3 业务开发定位不明确

标准、完善和开放的API接口，可以迅速、便捷地提供丰富的业务及客户服务体验，也是软交换系统的优势所在，然而，现在部分厂家可以提供的业务，大部分是基本语音业务以及IN类业务、PINT业务和多媒体会议等，但是，哪种业务才属于运营商手中的重点业务或核心业务，什么业务类型才可以为客户和运营商带来效益，该问题成为现在众多运营商与设备制造商所面临的重要问题。

2.4 网络安全与网络Qos问题

现今，行业中还未有较为完善的解决方案来处理网络安全性问题，当前，仅仅可以通过增强软交换、TG等网络设备的反入侵能力，来增强系统稳定性和安全性，用户的账号和密码等数据的安全性保障，则仅可以采取数据加密来解决。因此，在网络数据传输的安全性方面，存在较大的隐患。

3 软交换技术的发展趋势

3.1 提高QoS服务质量

QoS属于较为关键的问题。从根本上来讲，软交换自身并不可以解决QoS中存在的问题，而是根据其所承载的网络来确保其服务质量。承载网络现在主要有ATM以及IP两种形式。针对ATM的承载网络来讲，它本身就具有非常强的QoS机制。然而，针对IP的承载网络来讲，怎样处理好QoS的问题，在基于软交换技术的未来发展中，是一个需要重视的问题。由于从现在厂家的设备研发状况与网络的发展等总体形式来看，用IP来作为承载网络属于顺应形势，也将成为未来的发展趋势。

3.2 建设软交换的网络管理体系

从现在软交换技术的发展现状看，多数都采取SNMP协议作为软交换系统的网络管理协议。但是，SNNIP网络管理协议特点，具备一定的局域性。而SNMP协议，主要以静态管理方法为主，无法针对多样化业务需求进行科学管理。因为SNMP采取的是基于UDP的承载方式，所以，无法很好地确保网管信息的安全、稳定传输。而且，基于软交换技术的发展趋势是提供实时业务。然而，现在基于软交换的网络管理体系在应对该问题，还未提出完善的解决方案，因此，提供合理的解决方案和网络管理体系架构，才可以满足广大用户对服务质量的需要。

3.3 共享软交换技术协议

软交换网络中，不同API接口之间是采用开放式协议来进行传输的。然而，现在无论是从制定相关协议的现状，还是从各企业的研发状况来看，科学化和标准化还不够完善，大部分网络协议还正处于研发建设时期。所以，要想实现开放式网络，还需要较长时间进行研发和测试。综上所述，软交换尽管具有较大的发展潜力，并且，我国现在还处于发展中时期。用软交换作为未来通信体系的发展趋势，符合三网合一的发展形式，可提供数据、语音和视频业务以及多媒体等综合业务，满足业务的移动化、个性化、多样化和实时信息的社会需求。

4 结语

随着我国网络通信事业的快速发展，我国网络建设工程需要不断地完善，才能满足客户的需求，适应社会的发展潮流，通信行业中的软交换技术，作为未来网络发展的核心技术，其优势在网络通信工程中将会得到广泛的应用。本文通过对当前软交换技术的应用现状及其发展趋势进行分析，试图为之提供行之有效的指导性建议。

参考文献

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仿生硬件理论与技术的研究现状与发展趋势分析 篇4

随着生物技术的进步, 分子生物学、分子免疫学等研究取得进展与基因工程技术的应用, 疫苗的研究将会发生革命性变化, 新一代的高新技术疫苗也将会大范围投放到市场。冯涛和冯秀丽 (2001) 也认为高新技术疫苗将会很有市场, 因为不仅能改善机体的免疫应答和免疫保护, 而且为有效地预防和控制新的传染病提供了新途径[1]。

1高新技术疫苗研究现状

1.1基因工程疫苗基因工程苗是使用DNA重组生物技术, 把天然的或人工合成的遗传物质定向插入细菌、酵母菌或哺乳动物细胞中, 使之充分表达, 经纯化后而制得的疫苗。基因工程疫苗具有广泛的应用前景, 不仅能够预防疾病的发生而且能够有效治疗一些疾病。例如, 向目标细胞中引入正常功能的基因, 以纠正或补偿基因的缺陷, 达到治疗的目的。

1.2重组活载体疫苗重组活载体疫苗是将编码病原体的有效免疫原的基因插入载体基因组中, 接种后疫苗株在体内增殖使大量所需的抗原得以表达。重组活载体疫苗的载体可以选择细菌和病毒。病毒载体的优点是产生外源蛋白接近翻译后水平的成熟蛋白质。细菌载体的优点是能表达多种不同的外源抗原。所有理想活载体具有安全、有效、免疫应答等效用, 提高重组载体活疫苗的免疫能力[2、3]。蒋桃珍和宁宜宝 (2000) 认为活载体疫苗可同时表达多种抗原, 制成多价或多联疫苗, 可一针防多病[4]。例如以鸡痘病毒为载体的鸡马立克氏病+鸡新城疫+鸡痘三联疫苗等, 既能降低生产成本又能简化免疫程序, 还能克服不同病毒弱毒疫苗间产生的干扰现象。

1.3基因工程亚单位疫苗基因工程亚单位疫苗又称生物合成亚单位疫苗或重组亚单位疫苗。陆承平 (2001) 用基因工程DNA重组技术将保护性抗原基因在原核或真核细胞中表达基因产物—蛋白质或多肽制成疫苗[5]。该疫苗与传统疫苗相比较具有安全性高、纯度高, 稳定性好以及产量高等优点而且SVDV已经对引起中和抗体产生的衣壳蛋白VP1、VP2进行了表达 (周鹏程等, 1998;周永国, 2003) , 可望将来不就问世[5]。

1.4基因缺失疫苗基因缺失疫苗是指缺失主要毒力基因 (TK) 和非必须糖蛋白基因 (g G和g E) , 使临床上实现区分自然感染野毒和疫苗免疫成为可能。基因工程缺失疫苗是利用基因工程技术在基因组中插入活缺失一段序列致使某些基因不能够表达, 从而使致弱病毒同时又保持其较强的免疫原性, 而其中缺失的主要是其毒力基因胸苷激酶 (TK) , 蛋白激酶 (PK) , 核酸还原酶 (RR) 和脱氧尿苷三磷酸激酶 (d UTPase) 以及一些具有免疫原性的糖蛋白g G、g E、g C、g D等。目前据此已构建了许多种单基因、双基因及多基因缺失疫苗。

1.5核酸疫苗核酸疫苗是指将含有编码的蛋白基因序列的质粒载体, 经肌肉注射或微弹轰击等方法将外源基因注入宿主细胞, 从而使外源基因在肌肉细胞内表达、加工为成熟多肽, 成熟多肽与宿主MHCⅠ和MHCⅡ类结合, 再将抗原决定簇提呈给免疫相关细胞, 因此, 核酸疫苗可产生广谱的免疫应答, 诱导机体产生抗体、辅助性T细胞 (Th) 、细胞毒T细胞 (Tc) 。核酸疫苗在构建时可根据需要选择Th 1或Th 2应答。Th 1亚群分泌的细胞因子诱导产生Ig G2a和促进产生细胞介导的免疫应答, Th2亚群所分泌的细胞因子主要促进产生Ig G, 诱导体液免疫。Raz等 (1994) 将含NP基因的质粒皮下接种小鼠后, 采集接种部位组织免疫组化法细胞染色, 发现阳性细胞有角质化细胞、成纤维细胞、树突状细胞, 说明这些细胞在免疫应答中的作用。在肌肉细胞中也发现树突状细胞, 但尚无其抗原提呈的证据[7]。

1.6合成肽疫苗合成肽疫苗是一种仅含免疫决定簇组分的小肽, 即用人工方法按天然蛋白质的氨基酸顺序合成保护性短肽, 与载体连接后加佐剂所制成的疫苗, 是最为理想的安全新型疫苗。合成肽疫苗分子是由多个B细胞抗原表位和T细胞抗原表位共同组成的, 大多需与一个载体骨架分子相耦联。合成肽疫苗的研究最早始于口蹄疫病毒 (FMDV) 合成肽疫苗, 主要集中在FMDV的单独B细胞抗原表位 (VPI环) 或与T细胞抗原表位结合而制备的合成肽疫苗研究。虽然取得了一定的进展, 但仍未获得一种具有理想保护作用的合成肽疫苗。姜平 (2003) 报导, 其特点是纯度高、稳定。在动物病原方面, 研究较为成熟的是合成口蹄疫病毒 (FMDV) VPl的第141~160位氨基酸片段, 将其连接在不同辅助T细胞 (Th) 表位上, 在猪体内有较好的保护效果[8]。这种合成肽是利用B细胞与猪体能识别的Th细胞表位相结合的原理合成的可以大大提高其免疫原性, 并不需偶联到载体蛋白即可产生中和抗体。邢钊和张健 (2000) 报导, 应用同一原理有可能发展合成其他多肽疫苗, 也可用人工合成基因 (含B细胞, Th细胞和Tc细胞表位) 来表达比天然抗原更强的人工抗原, 这在肿瘤疫苗和寄生虫疫苗的研究开发中可能有特别重要的意义[9]。

1.7抗独特型抗体疫苗抗独特型抗体疫苗是20世纪70年代后期发展起来的一种新型免疫生物制剂。该疫苗是以抗病原微生物的抗体 (Ab1) 作为抗原来免疫动物, 抗体的独特型决定簇可刺激机体产生抗独特型抗体 (简称抗Id抗体, 或Ab2) , 抗独特型抗体是始动抗原的内影像, 可刺激机体产生对始动抗原的免疫应答, 从而产生保护作用。根据Schick等人的报道, 不仅β型抗独特型抗体可以替代抗原有效的激发动物的免疫反应, α型抗独特型抗体也有相似的作用[10]。而李保全, 彭军等对抗H9亚型AIV独特型的单克隆抗体和多克隆抗体疫苗进行了研究, 为现有的防治低致病性禽流感的方法作了补充, 特别是为防制危害严重的高致病性禽流感提供参考[11]。

1.8病毒—抗体复合物疫苗病毒-抗体复合物疫苗又称免疫复合物疫苗, 是一种新兴疫苗[12]。由特异性高免血清 (抗体) 按照恰当的比例与抗体 (如传染性病毒) 混合而成。目前此项技术已成功用于鸡传染性法氏囊病, 新城疫的免疫同时对呼肠孤病毒也进行了类似实验[13]。

2高新技术疫苗有待解决的问题

高新技术在疫苗生产中广泛应用, 显示出了新技术疫苗的巨大潜力和应用前景。但是由于其发展时间有限所以仍存在很多的不足, 想要真正应用到实际生产当中需要高度敏感的PCR技术等确证所注射的DNA疫苗的安全性, 还需要长期的临床试验以明确其毒副作用和免疫效果[14]。

2.1安全性问题高新技术疫苗与传统疫苗相比同样存在安全性问题。虽然目前也未发现插入突变的证据, 但不能完全排除少数质粒DNA插入到染色体上引起突变的可能性[15]。一旦整合到基因组中就可能使细胞癌基因激活或抑癌基因失活。

2.2保护效率问题目前为止, 基因疫苗的免疫效率很难达到百分之百的免疫保护, 且存在明显的种属个体差异, 这可能与不同动物细胞需要不同启动子、抗原基因、给药方法途径、给药量有关[17]。

2.3免疫耐受问题基因疫苗体内持续表达产生抗原蛋白, 可能打破机体本身的免疫平衡, 引发免疫耐受。

3高新技术疫苗未来发展趋势

仿生硬件理论与技术的研究现状与发展趋势分析 篇5

【关键词】电厂；热工自动化技术；现状与发展趋势

电厂热工自动化技术的发展经历了一个漫长的历程。在1975年时，由美国的一家公司推出第一个分布系统到现在，电厂热工已经经历了三个阶段，第一阶段是通过简单的8位微处理机来对装置进行控制的，第二阶段是通过16位微处理机来实行多功能控制，第三阶段是通过32位微处理机来实现多功能控制，相比较16位微处理机来讲，32位微处理机会将不同生产方的产品简单方便的连接起来，使开放系统更加地完善[1]。

1.电厂热工自动化的内容

电厂热工自动就是指电厂在没有任何人操作和监视的状况下，通过控制装置和仪表等设备的自动化特性对多方面的操作自动完成，大大减低了劳动力的需求，安全性得到了提高，经济效益大幅度的上升。电厂热工自动化的内容主要有这样几种，第一种就是自动检测，第二种就是自动控制，第三种就是自动报警，第四种就是自动保护。下面对这四方面的内容进行简单的扩充一下[2]。

1.1自动检测

自动检测与热工参数本身有密切的关联，热工参数是对整个电厂机组进行控制的关键，处于核心地位，也对自动控制的调整有着参考的作用。在整个电厂机组的运行过程中，对报警、和经济效益等多方面也有着重要的参考性。

1.2自动控制

自动控制是通过对自动控制装置的应用，从而使整个火电厂机组在生产运行的过程中，相关的设备和设施能够自动地运行和调节，在安全和经济效益方面得到了保障。自动控制实际上还分为这样的三种方式，其中包括顺序控制、远方控制和自动调节。

1.3自动报警

会出现自动报警的情况是因为热工参数在自动检测时与正常值相差较大，从而通过发出刺耳的声音和亮出显眼的灯光等方式来提醒工作人员已经出现异常，有利于工作人员对生产过程中的突发情况进行及时地处理，一般情况下，控制系统会采用红、黄、绿这三种比较显眼的颜色来作为警报信号灯的颜色，也可以使用其他颜色进行定义，这一举动就是能让工作人员清晰、及时的发现危险并能够正确判断出危险源。

1.4自动保护

自动保护是指控制设施和设备以及相关仪器的参数如果不在制定的范围内或者相关的设施设备不符合运行操作的条件时，设施和设备以及相关仪器会自动做出相应的保护措施来避免危险事件的发生，这一举动对设备设施进行了有效的保护，也可以有效地避免工作人员发生危险。

2.电厂热工自动化技术的现状

2.1现状

目前，科学技术与生产力直接挂钩，在科学技术的不断发展下，电厂机组容量不断地扩大、扩大再扩大，尤其是在先进的科学技术知识理论与实践相结合的情况下，发展更加地快速，更加地完善。最近几年，热工自动化技术水平不断地提高，尤其是在设备性能、机组容量和参数这三方面特别明显。

2.2自动控制及其系统

自动控制系统包括汽包水位自动调节系统和主汽温度调节系统这两种。汽包水位自动调节系统在运用时一般会涉及到串级系统和三冲量系统这两种系统，有时为了可以有效的调节某些大型的机械设备，通常将单冲量和三角冲量进行思维转换。对减温水的调节是运用主汽温度调节系统，在运用过程中，需要其他的调节系统进行辅助。对于主汽温度调节系统，工作人员需要更加地关注，因为此系统不是针对一个单一的环节进行控制，并且花费的时间也是比较长的[3]。

3.电厂热工自动化发展趋势

随着计算机網络技术的不断进步和发展以及国家明确提出生态文明的要求，环保意识在人们心目中逐渐的加强，可以想象出，电厂热工系统将会出现节能减排，经济增效，可持续发展的远大前景，网络化和智能化集合于一体，检测、控制、报警、保护等自动化内容一起进步发展，新的理论知识与新的设想方案一起运用到实际的操作当中来，也会使自动化设备设施的操作步骤更加地简单明了[4]。

3.1智能控制在未来的发展中会更加普及

随着经济全球化的发展，信息全球化发展越来越快，电子产品的更新也越来越快。目前市场上已经出现智能化手机，会对人声音或指纹的识别来解锁。因此可以看出，在不久的将来，电厂热工自动化设备设施会逐渐的趋向智能化。智能控制系统会越来越普及，并且这种控制系统在实际操作过程中也是必不可少的，因此智能化发展是未来电力行业发展的趋势[5]。

3.2电厂热工自动化技术的保护措施

（1）首先需做好调试工作。当将设备的安装工作全部完成时，应当全面调试整个设备，然后将调试设备的详细情况做好完整的记录。如何完成这项工作，具体措施就是对其中重要的硬件设备使用跟踪记录的方法。保护意识的提高是热工保护系统安全有效运行的必要条件，这个系统的可靠性和其硬件的情况是一个统一整体，不能将其分开看待，由此我们必须对这个系统的硬件运行情况进行完整的记录，保护出口卡的情况是其中最为重要的方面之一，因此在每次投入运行时，都需要对其进行必要的调整，从而进行有效地使用。

（2）设计时的思路需要缜密。在系统设计的过程中，充分考虑电厂的发展情况，才能科学有效的进行设计，从而使电厂的自动控制系统具备全面的特点，保证电厂的运行效率。

（3）保证好的原料。好的原料才能生产出好的产品，因此在系统设计和构建中，充分利用优质原件，进而在成熟技术的指导下完成系统搭建，随着科学技术的提高，热控原件的可靠性也必须满足其要求，所以，优质可靠的热控原件是很必要的。

4.结束语

由上文可以看出，我国的电厂热工自动化技术的发展，会随着计算机网络的发展而发展，会在社会大力的需求下不断地改进和完善，向着智能化、网络化、简单化的方向不断地前进着。在人对理论知识的学习更加地完整后，在实践过程中，会将大量的优秀理论成果运用起来，从而做到理论与实践的完美结合，使我国的电厂热工自动化技术在运用过程中，有着更高的安全性，更高的稳定性，从而获得更高的经济效益。

参考文献

[1]霍耀光，侯子良，李麟章等.《中国火电厂热工自动化技术改造建议》，2004（2）.

[2]车朝瑞.《浅谈大型火电厂的热工自动化水平》，2009（12）.

[3]朱清，杨景萍.浅谈电厂热工自动化的现状与展望[J].科技促进发展（应用版），2010（1）.

[4]杨庆柏.21世纪火电厂热工自动化展望[OL].

[5]王学军.电力行业热工自动化技术的应用现状与发展[OL].

作者简介

仿生硬件理论与技术的研究现状与发展趋势分析 篇6

关键词：MOOC；被引分析；现状；趋势

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2016）18-0001-04

MOOC的出现被喻为教育史上“一场海啸”[1]，“形成了一场真正的教育革命” [2]，“正在改变着教育景观” [3]。其结果是，MOOC正在成为或已经成为今日教育的“流行话题”，参与讨论的学者众多，且有诸多研究成果问世。引文分析是国际通用的一种评价科学研究成果的计量方法。论文被引用，说明它包含的信息或知识被人利用了，被引用的多少则可看做是对论文学术价值和水平的测度。[4]本文以MOOC相关的被引论文作为研究对象，通过统计分析，对被引状况作一个梳理，以期折射出MOOC发展过程中的诸多现象。

一、数据来源、统计内容和工具

本文以CNKI引文数据库作为数据来源，选取“被引题名”为检索入口，以“MOOC”或含“慕课”为检索条件，不限检索时段。检索时间为2016年1月19日，共检索出相关文章1146篇。然后对这些论文进行逐一核实、筛选、甄别，剔除非学术类（咨询、报道、笔谈、综述、文摘等）、与本研究主题不符的论文，最终选出986篇进行统计分析。统计的内容包括：被引论文的年代分布、期刊分布、主题分布、被引次数分布、作者发文被引篇数情况、作者地区分布、作者单位分布等。数据统计采用EXCEL软件。

二、论文被引情况统计与分析

1.被引论文的年代分布

年度文献被引用的数量能够在一定程度上反映学科（领域）研究的进展状况、某个时间段的研究水平。经统计，986篇被引论文分布在2012—2015年间，分别为4篇、 81篇、617篇、284篇，如图1所示。

从图1可以看出，MOOC相关的被引论文的统计起点出现在2012年。这与《纽约时报》将2012年称为“MOOC元年”相吻合，但被引数量很少，仅有4篇。随后便迅速增长，到了2013年被引数量达到82篇，增加了20多倍。2013年是“MOOCs在中国的本土化元年”[5]，先是清华和北大加盟edX、复旦和上海交大加盟Coursera，随后国内多所高校也开始了MOOC行动。因此，也就不难理解这一年的被引论文出现大幅增长的原因了。2013—2014年间MOOC相关的被引论文又呈现出更加快速、持续的增长态势，说明 MOOC对教育的革命性影响已引起越来越多学者的关注，MOOC研究进入了热点时期。2015年教育部颁发《关于加强高等学校在线开放课程建设应用与管理的意见》，要求建设一批以MOOC为代表、课程应用与教学服务相融通的优质在线开放课程，认定一批国家精品在线开放课程，并建设在线开放课程公共服务平台。同时，对课程的应用、推广与引进、师资培训、学分认定等方面做出了规定。这说明我国政府对MOOC的重视程度有增无减，必将MOOC研究推向另一个新高潮。然而，2015年的被引数量为284篇，呈下降趋势。美国科学家、科学计量学奠基人普赖斯的研究表明，“文章被引用的峰值是该文章发表后的第二年。即当年所发表的文献，所引用的参考文献大部分都是前两年发表的。”[6]因此，2014年开始被引数量出现下降的态势，很大程度上是由于论文的被引峰值尚未到来。

2.被引论文的期刊分布

被引论文的期刊分布能够在一定程度上揭示学科（领域）论文的空间分布情况，确定学科（领域）的核心期刊，从而为该学科（领域）的研究者提供有价值的参考源。经统计，986篇被引论文分布于417种来源期刊中，平均每种期刊载文2.38篇。被引论文的期刊分布极其广泛，说明MOOC已引起不同学科、不同研究背景的学者的关注。表1列出了被引论文数达到10篇及以上的12种期刊，总被引论文209篇，占被引论文总数的21%。显然，这12种刊物刊载的MOOC相关的研究论文的数量较多，质量较高，可视为MOOC研究领域的重要期刊或核心期刊，可以为MOOC的研究人员提供高质量的参考资料。

3.论文被引次数分布

一般情况下，论文被引用的次数越多，说明其学术水平越高。因此，被引用次数的多少可看作是对论文学术价值和水平的测度。经统计，单篇最高被引次数为327次，有345篇论文只被引用了1次，被引100次以上的高频被引论文，共10篇，它们是MOOC研究领域中质量较高、影响较大的研究成果。从时间上看，这些论文都发表于2012—2014年之间；从作者上看，多为高等教育、教育技术（远程教育）研究领域的学者；从内容上看，主要集中于MOOC的发展历程、主要特征与研究现状，以及MOOC对各类教育的影响与对策。可以说，这些内容大多是该领域的学者普遍关注或亟待解决的问题，且具有相对的超前性与一定的研究深度。

4.被引论文的作者分布

（1）作者发文被引篇数情况

仿生硬件理论与技术的研究现状与发展趋势分析 篇7

一、电气自动化技术发展的现状

(一) 电气自动化控制系统。目前, 电气自动化控制系统大多采取分布式计算对系统进行控制, 特别是在比较大的系统中, 由于需要监控的数据总量比较多, 如果只是用一台计算机对系统进行监控, 就会造成计算机的运行监控的程序比较多, 计算机的速度就会受到很大的影响, 甚至可能会造成计算机死机等问题, 这就不能保障自动化控制系统的安全可靠性, 因此, 电气自动化控制系统需要多台计算机共同对系统进行监控。这就在一定程度上缓解了计算机的压力, 每台计算机所监控的对象与任务不同, 每台计算机负责监控其中一项或者是几项数据, 如果其中一台计算机出现了故障, 其他计算机可以代替故障计算机检测数据。另外, 除了每项数据检测的下位计算机以外, 还需要有上位机对整个运行的状态节能型实施监控, 如果超出限定值范围, 上位机需要警报提醒, 如果需要运行, 上位机发出指示信号, 下位机接收到信号进行判断与行动, 上机位与下位机一般是通过局域网方式进行连接的。

(二) 集散控制系统与现场总线控制系统。传统的制造工厂通常情况下只有一个控制间或者是控制柜, 在主控制器的周围集成模拟量的输出/输入、数字量输出/输入, 然后再通过电缆线半个个点与现场设备进行连接, 这种控制方式存在极大的劣势, 比如说:施工量相对较大, 占地的面积也比较广泛, 很容易出现错误, 而且其可拓展的性质不是很高。而集散控制系统是集中计算机、控制、网络通信以及图显等技术的优势, 与常规的集中式系统相比较, 集散控制系统实现了分散控制方式, 把控制系统的危险进行分散, 不仅提高了系统的可靠性, 减少了投资成本而且维护起来更加方便, 现场总线控制系统是在集散控制系统方式的基础上建立起来, 总线控制系统顺应了电气自动化控制系统的发展潮流。

(三) 交流调速系统。交流电机的使用初期, 在应用领域交流电机的各项性能都非常实用, 特别是在工业上, 但是交流电机也存在一定的缺陷, 也就是调速相对较困难, 尤其是在精确转速时, 交流电机不能满足实际的要求, 因此人们只能采用直流电机, 但是直流电机的缺点是比较容易损坏, 且还要定期对电刷进行更换。而在工业中一般都是用交流电, 为了使用直流电机还需要配送直流电, 在使用起来非常不方便, 而在交流调速的方法的推广以及使用有效解决了这个问题, 目前交流调速大多采用的是直接控制转矩方法, 虽然还不能与直流电机相比较, 但已经能应用于更广泛的场合。

二、电气自动化技术的发展趋势

(一) 操作人员更加专业化。电气自动化系统的设计是比较复杂的, 一般需要专业的人士才能完成, 但是电气自动化系统在安装的时候操作是非常简单的, 也因为如此, 大多数公司会在系统安装完成后, 才对直接接触系统的操作人员以及维护设备的工作人员进行一些简单的操作方法培训, 关于电气自动化系统的内部结构原理等很少涉及到, 也没有进行过系统的统一培训, 这就造成操作人员以及安装人员对于电气自动化设备的了解与认识只是感性的认识, 导致在以后的操作和安装过程中, 都是以比较机械的方式进行。而如果突然出现故障等情况, 就会造成维修以及操作人员手忙脚乱, 无法及时对设备故障作出判断, 这就可能为公司带来很大的损失。因此在新的电气自动化设备进行安装时, 必须让操作人员掌握好这些技术, 并要对操作人员以及维修人员进行系统的技术培训, 从而提高操作人员以及维修人员的技术水平, 不仅在操作中不会手忙脚乱, 而且对于简单的故障可以及时进行维修与检测。

(二) 电气自动化技术与计算机技术紧密结合。电气自动化技术产生以及发展的最终目的是为了提高生产效率, 从而使人们从繁重的劳动中脱离出来, 促使其生活与工作的环境更加悠闲与舒适。随着计算机技术的普及与发展, 人们的日常生活工作与计算机都存着密切的联系, 虽然计算机技术已经应用于电气自动化技术当中, 但是由于两者相互依赖以及融合的程度并不是很深, 计算机技术知识被运用于对系统的监控当中, 这不能使计算机技术在电气自动化技术中发挥出最大的优势, 这就需要在未来的电气自动化技术中不断加大计算机技术的应用比例, 促使计算机技术在电气自动化技术中发挥更大的作用, 比如说, 计算机技术除了应用系统监控以外, 还应该应用于现场控制设备, 用计算机中的一些虚拟软件替代现场的控制器等, 不仅可以有效节约投入成本, 而且操作起来更加简单便捷, 大大减低了出错的机率。由此可见, 计算机技术与电气自动化技术的相互融合, 是电气自动化技术发展趋势的重要内容。

(三) 关键科学技术需要不断创新。电气自动化技术的发展离不开科学技术, 但是我国的科学技术水平与一些发达的国家相比较, 仍然处于劣势, 尤其是关键技术方面, 这就造成我国的生产企业在国际竞争中不能处于优势地位, 经济全球化的发展, 促使我国经济也有了很大的提高, 为了使我国的生产企业能有所发展, 从而加快我国经济的发展速度, 国家要加大对科技研发投入的力度, 重点培养高科技人才, 从而推动科技的创新, 尤其是关键技术的创新。另外, 创新电气自动化技术就需要电子与信息技术的不断更新, 电气自动化技术的科研学者要在不断汲取其他领域科技成果的同时, 努力提升自身的科技创新能力, 从而促使创新技术增大科技含量, 进而研究出更多的高科技装备, 满足工业企业的发展需要以及满足人们生活的需要。

(四) 由低频到高频化的方向发展。随着时代的发展, 人们对于高速电路的需求发生了变化, 从低频到高频化的方向发展已经成为发展的必然趋势。原有的用晶闸管进行相控整流的电流变化器, 由于速度较慢, 已经无法适应社会发展的需要, 随着科学技术水平的发展, PWM方式被引入其中, 不仅使其功率得到有效提高, 而且降低了高次谐波对电网带来的影响, 同时, 采用PWM方式以后, 还使电动机在低频区的转矩脉动问题得到了解决, 但是由于变换器中的低次谐波对转矩产生干扰, 造成电机产生运作时的噪音与震动, 为了解决这样的状况, 可以采取开关频率调高的方式从而减低噪音与震动。但是这样操作会造成开关的损耗加大, 最终导致开关频率的调整幅度也不是很高, 美国教授Divan提出的谐振式直流环逆变器, 使电力电子器件在零电流或者是零电压下进行转换。最大限度地减少了开关的损耗程度, 促使开关频率得到提高。

三、结语

随着电气自动化技术的发展, 电气自动化技术的实用性强, 容易操作且容易管理的特性逐渐显露出来, 这些特性在很大程度上促进了社会经济的发展, 而社会经济发展的同时, 又促使电气自动化技术不断更新换代。

摘要：随着社会经济的飞速发展, 电气自动化技术也得到快速的发展, 电气自动化技术的发展, 不仅使各行业的经济效益有所提升, 而且有效改善了人们生活与工作的环境, 本文对电气自动化技术发展的现状与发展趋势进行了探索。

仿生硬件理论与技术的研究现状与发展趋势分析 篇8

果园杂草对果树的危害有争水、耗养、诱发病虫、影响光照等。据统计,杂草造成的果树减产一般为10%~20%,草荒严重的果园,幼树不能适龄结果或结果后树势衰弱,寿命缩短,果小色差,病虫果率增加,果品质量下降,商品率低[1]。因此,在果树的成长过程中,科学有效地控制草害是保证果树健康生长,实现果品高产、优质的关键技术之一。

果园杂草的防除,应根据不同地区生态环境条件、果园类型、果树的立地条件及果树本身的特点,因地制宜地综合使用各种除草手段。目前普遍采用的除草方法有人工除草、生物除草、药剂除草、机械除草等。伴随现代科学技术与传统农业耕作技术、耕作条件升级改造,农业机械化生产方式普遍推广,我国农业的综合生产能力和国际市场竞争能力的有效提高,农民收入的普遍增加以及农业机械市场需求缺口大但相对占有率却不足,因此,机械除草方式得到了快速的发展和应用。

我国果园除草机的发展历史较短,几乎都是将农田、耕地使用的除草机经改制后用于果园除草。近些年,果园除草机械发展较快,相继试制了多种果园专用的动力除草机械,以及与拖拉机配套及使用的除草设备,使果园除草由人力操作逐渐转向机械化操作,由化学除草逐步转向机械除草。本文将全面介绍果园除草设备与技术及国内外研究现状,并展望其发展趋势。

1 国内外机械除草装备现状

1.1 国外研究现状

最早的除草机械诞生于150a前的欧美,是人力、畜力驱动的除草机械,主要用于庭园耕作。随着技术革新,L型旋耕刀的成功研制,使旋耕机开始进行大田作业,此后的大部分除草机械是由其改制而成。美国的除草机械技术比较完善,机具品种齐全,性能可靠,且经过多年的研究改进目前已经形成了一整套成熟的保护性耕作除草机具,能很好地满足生产运用作业要求。美国的JD970滚刀式除草耙,其滚切刀外缘的刀刃随着驱动会切断草根实现除草。加拿大的除草机除了适合不同的土壤之外主要是能够实现一机多用,不但可以机械除草还能实现化学抚育,生产效率大大提高。20世纪初,日本引进欧洲除草技术并逐步研发出适合当地耕作要求的各式除草机械。日本的除草机械型号很多,有轻、中、重型之分。其工作部分使用尼龙除草丝、除草刀盘和圆锯盘可以满足不同高度枝条的除草需求。

由于技术发展水平、经济水平、种植方式、土地条件等多种因素的不同,国外的除草机械发展较快并且伴随着技术的改进、技术革新,适用不同的土壤条件、从旱田到水田、从牧场到荒地、从果园到草坪等等,除草机得到了较快且较好的发展。

1.2 国内研究现状

除草机在我国的研究、开发起步较晚,与欧美发达国家相比在技术、制造手段和工艺等方面都有一定的差距。除草机在我国经历了引进、消化、吸收、改进的路子,经历了系列产品开发和新产品的换代3个阶段。

20世纪60年代末,我国开始研制以手扶拖拉机为动力的除草机。如黑龙江省木材采运研究所研制的2G-200型悬挂式割灌机是以J-50履带拖拉机为动力,在拖拉机前悬挂具有仿形特点的多圆锯片的中型割灌设备。

20世纪70年代末,辽宁省法库县农机推广站以东风-2型收割机主机为动力源,重新设计传动装置和割台改造为除草机,达到一机多用的目的。黑龙江省农业机械工程科学研究院研究的325-2型中耕除草机,是对小型通用旋耕机的改制,它以旋耕机机架为主,通过更换除草部件来满足不同地形的除草要求,提高机具的除草率[2]。

随着农业现代化的发展,多用途复合型作业机出现了。新型除草机械,速度参数、幅宽合理,智能化程度高,能实现一机多用满足不同的耕作用途与除草要求。

目前,我国的除草机无论从产品的品种还是配套性以及产品的质量、技术水平都有了很多的提高。使用较多的为中耕除草机,其工作部件一般为单翼铲或双翼铲,也有圆盘式和滚切式2种工作部件。

2 机械除草关键部件研究现状

除草机的工作部件是根据所耕地的耕深、行距、土壤的硬度和湿度、杂草的状况、作物种类等农业技术要求来确定的[3]。除草技术的关键是除草部件的执行效果和工作原理过程,按其工作原理大致可分为:机械式除草机、机械气力式以及机械液力式。

机械式除草机的工作部件多为单翼铲或者双翼铲,还有圆盘式、笼辊式、旋刀式、往复式、滚刀式等,而对于滚刀式工作部件使用较少。

圆盘式除草刀工作速度快,除草效率较高,较为流行。滚刀式除草机由带有刀片的滚筒和床刀组成,滚刀旋转带动草茎相对转动实现剪草,其在作业过程中可以有效破碎土块,增强土壤透气性。但圆盘的入土能力受其垂直下压力的影响。

日本农机专家石田恭正还研究了应用高压水流除草技术,机械液力式除草部件主要是指行间杂草采用机械除草辊除草,株间杂草则使用高压液体冲洗杂草根部,使其漂浮、枯萎[4]。

机械气力式除草技术主要是机械式和气力式联合除草。通常先将行间杂草用机械式方法去除,然后株间杂草利用高压气体吹除。除了上述的除草技术外,也有应用电力和热力除草的研究,电力式除草技术主要根据的是杂草和农作物对电流敏感程度的差异,利用强电流来除草,对农作物无害,除草率可达到80%以上。

3 除草机发展趋势

当前,我国农机化已经由初级阶段跨入了中级发展阶段,这意味着我国农业机械化将迎来一个高速发展的时期。我国自行研制的除草机械已经取得了一定进展,但在除草精度、降低耗能、提高效率、智能化等方向还需不断努力。

3.1 向多技术复合式发展

多技术复合除草方式将多种除草技术,如机械除草技术、生物除草技术、化学除草技术以及其它方式的多种除草技术有机结合在一起,提高除草效果[5]。除此,也将向联合方向发展,实现一机多用,不断配套新机具。同时,国内一些企业也致力于开发新产品,改进原有产品的机械性能,以满足草产业高速发展的需要。目前,除草机已向品种多、系列完善、操作舒适、智能化程度高、大型、宽幅等方向发展。

3.2 向绿色环保方向发展

发展节能环保型的除草机械、注重技术投入,开发新型产品的理念引领着一些新技术在除草机上广泛应用。近年来,降低污染成为农业机械化设计的重点,能完成杂草还田、保护性耕作成为研究热点。

3.3 向智能化方向发展

实践经验表明,采用智能化、自动化程度高的农机是发展高效节本农业的有效途径,除草机也不例外。随着计算机技术和信息技术、控制技术在除草机械上的综合应用,田间自动导航技术、机器人视觉系统、GPS定位技术、高精度的机、电、液、气一体化与除草机械有机结合的产品的研究越来越得到重视,也越来越会成为未来除草机械发展的重要方向。

摘要：在果树的成长过程中,科学有效地控制草害是确保果树健康生长,实现果品优质、高产的关键技术之一。近年,机械除草方式得到了快速的发展和应用,本文将全面介绍果园除草设备与技术及国内外研究现状,并展望其发展趋势。

关键词：除草机,现状,发展趋势

参考文献

[1]刘会宁.果园除草技术概述[J].北方园艺,1999(5).

[2]华秀坤.旋耕机的发展历程及趋势展望[J].农业科技与装备,2013(8).

[3]马旭.水稻田间机械除草装备与技术研究现状及发展趋势[J].农业工程学报,2011(6).

[4]果园除草松土机:CN203942757U[P].2014.

仿生硬件理论与技术的研究现状与发展趋势分析 篇9

【摘要】近年来我国国际地位不断提升，在铁路运输领域接连实现创举，目前我国建设的铁路运营路线已经达到了数十万公里。随着我国铁路运输能力的增强，随之而来的要解决的就是安全保障及维护工作，当前我国普遍使用在役钢轨无损探伤技术对铁路进行安全维护。以下是笔者对钢轨无损探伤技术的一些理解及简单分析了该技术目前的使用状况并对其以后的发展方向做出了浅薄的探讨。

【关键词】无损检测；探伤；钢轨

我国的钢轨超声探伤技术从上世纪到现在经历了从无到有，从突破到技术发展的一个过程。1954年，我国相关部门从瑞士的MATISA企业购买了首部探伤仪，它是一种声响指示的共振探伤仪，自此我国科研部门深入的对探伤仪仪器和探伤仪方法的研究。到二十世纪五十年代，我国自主研发的首部探伤仪问世，即手仗式钢轨探伤仪，在随后几年里，A型显示脉冲反射式钢轨探伤仪JGT_1型，具有两个通道以及多探头反射、穿透两用的JGT_2型探伤仪相继研发成功。1980年具有4个通道、5个探头的JGT-3型通过鉴定，该型号探伤仪的问世对我国后来各种手推式探伤仪都有深远影响。1989年后，不同型号的品种的超声探伤仪相继被研发制造，形成了个厂家竞争发展的格局。

1、目前钢轨超声波探伤技术的应用情况

在不同的无损检测方法中，超声检测是一种重要的方法，具有无可比拟的优势，在核电、国防、铁路等多个行业和领域得以充分应用。超声波本质是一种机械波，在弹性介质中它是靠振动传播的，其频率一般高于20kHz。超声波应用于无损检测时其工作频率为0.5MHz到10MHz，根据检测对象的材质不同，其工作的频率也不相同[1]。一方面探测目标灵敏度很高或者细晶材质需要运用很高频率的超声波，另一方面探测粗晶材质或者衰弱十分明显材质时要运用低频率的超声波。产生波钢轨探伤技术在实际运用中，包含了各个方面的知识，如光学中的折射，反射；物理学中的关于波及力的一些理论。

简单来说，超声波钢轨探伤技术是利用超声波在钢轨中其所受到影响情况可以反映钢轨结构的受损情况。

1.1钢轨常见伤损及其成因

随着我国高速铁路行业的飞快发展，对铁路钢轨的质量也相应有了极大提高，而钢轨在制作过程中现阶段还不可避免的存在一些缺陷，包含钢轨中的一些气泡、白点、缩孔和非金属夹杂等等。此外，还有在役钢轨的使用中也会造成诸如裂纹、断裂等导致钢轨无法使用或者使用性能受限的问题。使用中的钢轨的问题可能是由三个方面造成的：一钢轨出现垂直和纵向的裂纹，出现这种问题的原因可能在钢轨在生产过程中的工艺问题导致，在原料中的一些杂质残留到乳制后的钢轨中产生裂纹；二是钢轨内部的核伤，这种损伤是主要来自于其在制造过程中的技艺不精或材质不良，另外一方面是在使用过程中的高负荷导致应力集中，通常状况下核伤多数出现在钢轨头部，但是随着不断的使用，其承受能力减弱，从而致使事故发生；三是钢轨接触部门损伤，这是由于车轮在接头位置的惯性作用词其他位置处的都要大。

1.2超声回波对各种缺陷的不同表现

超声无损探伤的最基本原理就是利用超声回波对不同缺陷和伤损的表现不同来进行检测的。下面是集中典型情况：

1.2.1平面状缺陷 当出现平面状损伤时，回波信号能够根据前方方向不同则回波高度有所差异的特点。如果探测方向和损伤方向平行时回波就会出现低状态或者没有回波，如果探测方向和损伤方向不平行时，回波会很高。在探测过程中如果出现裂纹等缺陷，一般活剥会出现较大的幅度和多峰的情况。

1.2.2点状缺陷 点状缺陷包括钢轨重产生的点状废渣，单个气孔以及多个气孔。点状缺陷的超声波形状十分平稳，跟方向没有明显的关系。但是夹渣及气孔对超声波的回波的变化是有所不同的，气孔出现的回波会按照气孔大小而变化，夹渣的回波一般会很低且波形较宽。

1.2.3裂纹缺陷 超声回波探测到损伤处时会出现接连不断的反射波，波形高且宽。裂纹不但会出现在典型位置而且很大程度上会出现在焊缝的热影响区，因为大多数裂纹与焊缝呈垂直状态，所以需要在与焊缝平行的方向上筛查，比较容易出现裂纹。

1.2.4焊接缺陷 有时，在焊接的时候偶尔会导致未焊透现象的出现，这是因为使用的焊接金属不符合相关的要求[2]。焊接缺陷主要发生在焊根位置，探测仪在不断摆动时对缺陷的回波反映平稳，各个角度探伤的回波反映基本相同。

1.2.5未溶合缺陷 未熔合缺陷指的是熔焊过程中的不同材质逐渐没有完全熔化的部分，这一缺陷在实际操作中容易发生漏检现象，只有超声波以垂直角度探测伤损处时才有明显回波表现。对于此种缺陷，超声回波具有波形稳定的特点，但对两侧检测时可能只会有一侧反应。

2、高速钢轨探伤车的研发及运用是今后的主要方向

铁路是我国国民经济发展的命脉，当前我国的铁路运营路线已突破十万公里，受制于线路质量和管理维护的要求，全国共配备八千多名专职钢轨探伤作业人员。我国在进行钢轨探伤过程中大部分使用的都是手推式的，但它存在效率低下，易出错等缺陷，一旦发生错报的现象就很有可能出现严重的交通事故。随着我国经济的不断发展，高速铁路建设也已发生的巨大的变化，无缝线路应用越来越多，陈旧的设备已经远远不能够满足工作的需要[3]。我国第一台钢轨探伤车是二十世纪九十年代于澳大利亚购买的，后来又相继从美国等国家购买了一些。但我国在铁路运营里程和铁路发展需求上与别的国家有所不同，因此对钢轨探伤车的各方面要求也存在差异，所以我国在今后的发展过程中要十分重视对高速探伤车的研发。

以后在我国的主要线路干线上将会构成以不同种安全综合检测车及快速钢轨探伤车为主，以手推式钢轨探伤仪为辅的铁路安全监控网络，但是在各支线将继续运用手推式钢轨探伤仪进行检测，手推式钢轨探伤仪会在不久的将來发展成全数字化探伤仪。

参考文献

[1]史密斯.钢轨滚动接触疲劳的进一步研究[J].北京：中国铁道科学，2001，23（3）：6-10.

[2]马允先.钢轨接触疲劳裂纹的产生与防治[J].上海铁道科技，2002（4）：41-43.

仿生硬件理论与技术的研究现状与发展趋势分析 篇10

随着社会的发展以及经济建设等多个方面的需求, 我国对煤、石油、天然气等不可再生的能源的需求量也越来越大, 其中, 石油的开采是最为主要的开采能源项目, 开采出来的原油可以提炼出其他方面的能量资源, 为诸多方面的设备设施提供所需要的能源量。90年代以来, 随着我国优质油田的数量减少, 较早就进行了开发的油田也面临着产量不足的状况, 这种境况一定程度上限制了一些高经济效益产业的发展。因此将新的采油工艺投入到工业化应用阶段, 可以继续为我国油田的开发和高经济效益产业的发展提供足够的技术支持和保障。

一、水平井采油技术在国内外的应用

水平井采油技术是一项在国外80年代发展出的一项新型工业化采油技术。由于水平井技术能够有效地改善二次采油的注水波和采油效率, 从而提高原油的产量和采收率, 因而受到广泛地关注。目前, 国外已经开始对水平井采油技术进行了大量的推广, 例如, 在裂缝性油藏中钻水平井可以提高天然裂缝的钻遇率, 从而获得与传统直井相比要高数倍的产能;通过在存在底水和气顶的油藏中使用水平井, 可以降低水和气的锥进速度, 从而达到延长无水采油期, 合理利用油层的能量, 提高油井的产量和采收率的目标[1];通过在进行稠油开采的过程中使用水平井来提高蒸汽的产量以及蒸汽驱的注气效率;在地势较为复杂或是采油难度较大的地区, 可以采用水平井来提高够动用的储量等。

目前, 水平井在采油现场的使用越来越广泛, 我国正在加强对这项技术的改善和提高。随着我国的油藏工程与地址的研究、工艺设计、相关技术装备的研究均取得了可喜的进步, 形成较为完备的技术条件。例如, 在水平井的完井技术方面, 在选择完井方式时可以根据水平井的钻井轨迹和目的来选择采用筛选完井、管外封闭完井、筛管完井、固井喷射完井等方式;在水平井井下作业技术方面, 可以通过将常规油管和连续油管作为传输的基本手段, 完成常规直井中的井下作业内容;在水平井人工举升方面, 目前我国工业化的人工举升方式主要有:常规的有杆泵、电潜泵、水利活塞泵、射流泵、螺杆泵和气举, 其人工举升设备下入的位置大都在第二造斜点以上, 国外目前也是有将电潜泵下入水平段提高油井产量的相关报道, 但是在真正的工业化的生产和应用还是未能充分运用到工业化的生产应用之中。

随着我国的水平井开采技术不断进步, 尽管在石油矿藏的研究、完井、人工举升、开采作业、油层改造、经济评价等各个方面等各个方面有一定的提升并形成了相对配套的技术体系, 但是在思想观念以及投产规模与国外相比还是具有一定的差距。尤其是在流动机理研究、整体和单晶优化设计研究、物理模拟和数值模拟研究, 水平井测试、作业工艺及设备和配套工具研究等方面, 与国外的差距尤为明显, 需要我国的相关科研人员进行进一步的研究, 以提升我国实际的开发能力。

二、水平井在实际使用中所存在的问题

1. 当水平井处于转抽的初期时, 由于抽油泵、抽油机等设备参数的有关设计无法和油井的供液能力相适应, 所以容易产生供排关系的不协调, 进而可能导致油井正常、连续的生产不能得到保证。

2. 由于水平井的井下泵多是大流道的反馈泵与空心泵, 其功图的外形、生成原理等要素与普通的杆式泵、管式泵不同, 且无法查找相关的资料进行参考, 所以容易导致其功图的性质特征和所对应井况的解释关系不够明确的现象[2]。

3. 冲砂工艺中的现有技术无法适应水平井的冲砂, 如果使用传统的直井冲砂方式进行操作, 则容易产生冲砂的油管遇卡、油管的套管与挂筛套接箍、下放冲砂过程中斜尖破坏套管等问题。

4. 因为受到油体稠度的影响, 所以容易出现抽油泵的工作异常、抽油机的负荷过大、集油系统的压力偏高、抽油机和下冲程无法同步、电流不稳等问题, 情况严重时还有可能会影响到集油体统与抽油机的平稳安全运行, 从而造成安全隐患。

三、水平井生产管理的发展方向

1. 协调油井的供排关系, 优化水平井的生产参数

因为在油井的开发初期通常会使用大排量的抽油泵进行生产, 投产的初期容易出现水平井生产异常或供液不足等现象。所以, 在实际的生产过程中, 可以按照油井具体的生产情况, 对抽油机的冲数、冲程等数据进行逐步调整, 进而确保油井的供排关系能够达到最佳状态, 从而为油井的正常联系生产提供保证[3]。

2. 加强功图的分析

在实际的生产过程中, 工作人员应该在日常工作时不断进行总结, 正确对水平井泵的工作状况做出判断, 同时解决因功图的性质特征和所对应井况的解释关系不够明确的问题。通过平时管理过程中所确认功图的外观形状和井况的关系, 总结出水平井功图较为典型的解释, 以便在今后的工作中进行参考。

3. 完井工艺配套

应加强对于目前国内应用的5种完井方式进行优选, 同时对割缝筛管完井、固井射孔完井的参数进行优化设计, 解决水平井解堵工艺的问题以及钻井液可能会对油藏造成损害的问题。

结语

我国的水平井采油技术在经过这十余年的科技研究之后, 已经取得了很令人可喜的成果, 但是在工艺配套、硬件等方面与国外先进水平还是存在着一定的差距, 亟待进一步地提高。水平井在目前来说是一项较为先进的采油技术, 骑在开发、挖潜、提高采收率等方面有着很大的潜力和优势, 因此加强对于水平井采油工艺的研究和发展对我国经济的继续前进有着非常大的帮助。

摘要：随着社会的进步和时代的飞速发展, 人们对各种资源和能源的需求量在不断的增加, 对不可再生资源的开采有了更高的需求量, 同时对采油工程的多方面技术要求也进行了相应的提高, 目前, 对地下石油的开采的时间越来越长, 地下室有的储存量越来越少, 石油层的能量越来越少, 最终导致石油层的整体压力在不断的减小和降低, 后期所开采出来的原油的浓度和粘稠度都越来越高, 因此, 经常使得开采原油的油井开采产量大幅度的降低, 甚至最终导致停产, 水平井采油工艺在某种程度上将可以很好地解决这一问题。本文针对石油在开采过程中水平井采油工艺的现状进行分析并对发展趋势进行一定的研究。

关键词：采油,采油工艺,现状分析,发展趋势

参考文献

[1]王家宏.中国水平井技术应用评价及实例分析[M].石油工业出版社.2010.

[2]张刚.世界石油科技发展展望[J].石油情报.2012 (11) .