節(jié)點設(shè)計論文匯總十篇

序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇節(jié)點設(shè)計論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

引言

LonWorks(LocalOperatingNetworks，局部操作網(wǎng)絡(luò))總線是由美國Echelon公司推出的一種現(xiàn)場總線技術(shù)。由于LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)的開放性、高速性和互操作性，它已廣泛用于工業(yè)、樓宇、家庭、辦公設(shè)備、交通運輸、能源等自動化領(lǐng)域。EIARS-232-C/RS-485通信網(wǎng)絡(luò)在控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為普及，許多設(shè)備大都只提供RS-232或RS-485/422接口，不能直接接入LonWorks網(wǎng)絡(luò)。因此，需要將現(xiàn)場LON網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)上的信息轉(zhuǎn)換為RS-232-C/RS-485標(biāo)準(zhǔn)的信號，或?qū)S-232-C/RS-485標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換為包含LonTalk協(xié)議的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)傳輸，同時也為上位PC機、底層工作站提供轉(zhuǎn)換接口。本文所設(shè)計的LonWorks智能通信節(jié)點方便地與EIARS-232-C/RS-485標(biāo)準(zhǔn)的串行I/O設(shè)備進行通信，輕松實現(xiàn)現(xiàn)場節(jié)點與上位PC機或其它RS-232-C/RS-485控制設(shè)備之間的可靠、準(zhǔn)確、快捷數(shù)據(jù)傳遞。

1LonWorks智能通信節(jié)點的硬件結(jié)構(gòu)

1.1節(jié)點硬件電路設(shè)計

智能節(jié)點以Neuron神經(jīng)元處理器芯片為核心，其硬件電路還包括收發(fā)器、EEPROM、雙口RAM、譯碼電路和service電路等。以神經(jīng)元芯片構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)接口，由它通過LonTalk協(xié)議與網(wǎng)上的其它智能節(jié)點通信，并通過雙口RAM的訪問實現(xiàn)與其它網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。節(jié)點中用雙口RAM充當(dāng)不同網(wǎng)絡(luò)通信過程中現(xiàn)場信息的接收、發(fā)送緩沖區(qū)，完成最近發(fā)送到達的交換數(shù)據(jù)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能，緩解和避免系統(tǒng)緩存緊張和瓶頸的產(chǎn)生。用非易失性存儲器EEPROM存放LonTalk網(wǎng)絡(luò)協(xié)議固件、多任務(wù)調(diào)度程序、網(wǎng)絡(luò)適配器通信管理程序以及網(wǎng)絡(luò)配置信息等。節(jié)點的硬件組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。

智能節(jié)點的基本結(jié)構(gòu)可分為兩部分：以Neuron3150神經(jīng)元芯片主構(gòu)成的LonWorks現(xiàn)場總線一側(cè)，其基本功能是實現(xiàn)LON網(wǎng)絡(luò)上的智能節(jié)點功能；另一側(cè)是由單片機系統(tǒng)構(gòu)成的串行通信接口，其功能是實現(xiàn)EIARS-232-C/RS-485標(biāo)準(zhǔn)的串行通信。在這兩部分間采用了雙口RAMCY7C130芯片作為數(shù)據(jù)共享區(qū)。CY7C130通信接口電路的左端口與Neuron3150芯片連接，右端口與8051單片機系統(tǒng)連接，如圖2所示。雙口RAM的兩端都有獨立的數(shù)據(jù)線、地址線和控制線，兩端都可對雙口RAM的任意單元進行操作。只要兩端不同時對同一地址單元進行操作就不會發(fā)生沖突。BUSY顯示本端口想要存取的地址正在被另一個端口操作，發(fā)生硬件沖突時，后操作一端的BUSY信號有效。

在應(yīng)用中分別對雙口RAM1KB的存儲空間進行定義，即CY7C130的同一存儲單元對于Neuron3150芯片及8051單片機系統(tǒng)各有一個地址，這樣兩個系統(tǒng)均能對其進行存取操作。在智能節(jié)點中，Neuron3150芯片對1KB空間的地址為D000H～D3FFH。8051單片機系統(tǒng)對它的定義為0000H～03FFH。值得注意的是，CY7C130芯片3FFH和3FEH兩個單元被用作固定用途：當(dāng)左端Neuron3150芯片向3FFH單元寫入數(shù)據(jù)時，將產(chǎn)生中斷信號INTR；同理，當(dāng)右端8051單片機向3FEH單元寫入數(shù)據(jù)時，將產(chǎn)生中斷信號INTL。利用這兩個信號，可以將系統(tǒng)設(shè)置為中斷工作方式，達到節(jié)省通信時間的目的。由于雙向數(shù)據(jù)信息的交換，可以這樣來劃分雙口RAM存儲區(qū)間：000H～01FFH單元存入Neuron3150芯片向8051傳送的信息，而200H～3FFH單元存放由8051向Neuron3150發(fā)送的信息，并將同類但不同次的信息放在固定的存儲單元，每次都以新的數(shù)據(jù)覆蓋上次的數(shù)據(jù)。這樣就不必進行標(biāo)志的判斷，只需要固定單元取數(shù)據(jù)就可以進行處理，既節(jié)省時間，又安全可靠。

1.2硬件的抗干擾

LonWorks設(shè)備往往工作在復(fù)雜的電磁環(huán)境中，其自身各部分與周圍其它電子設(shè)備之間，都不可避免地存在各種形式的電磁干擾和靜電放電。為了保證通信的準(zhǔn)確無誤，延長硬件使用壽命，該通信節(jié)點在設(shè)計上結(jié)合LonWorks電路自身特點，采用有關(guān)接地、屏蔽和濾波的適當(dāng)處理，有效減小了電磁干擾的影響。針對收發(fā)器FTT-10A，設(shè)計抗干擾電路時，應(yīng)主要圍繞印刷電路板上星形地結(jié)構(gòu)和火花隙的設(shè)計。對于靜電放電（ESD），在印刷電路板（PCB）設(shè)計中，采用火花放電隙，能夠削弱到達收發(fā)器和后續(xù)緩沖器電路的ESD能量，使用箝位二極管，能大大增強節(jié)點承受來自網(wǎng)絡(luò)連接端的ESD能力。對于電磁干擾，應(yīng)盡量保證強噪聲源（如DC/DC變換器、時鐘電路等）遠(yuǎn)離收發(fā)器FTT-10A。

2LonWorks智能通信節(jié)點的軟件設(shè)計

在LON網(wǎng)程序設(shè)計中使用NeuronC語言。NeuronC是一種基于ANSIC且?guī)в芯W(wǎng)絡(luò)通信和高級硬件設(shè)備接口擴展語句的高級不應(yīng)該。它增加了對I/O、事件處理、消息傳遞和分散數(shù)據(jù)目標(biāo)的支持，擴充了包括軟件定時器、網(wǎng)絡(luò)變量、顯示消息、一個多任務(wù)調(diào)度程序以及其它各具特點的函數(shù)等。采用NeuronC語言開發(fā)的應(yīng)用程序，可直接在Lonbuilder神經(jīng)元仿真器上進行調(diào)試，因此應(yīng)用程序的開發(fā)可獨立于硬件設(shè)計進行。智能節(jié)點通信流程如圖3所示。

程序中，節(jié)點Neuron3150側(cè)使用顯示報文通信，能有效實現(xiàn)智能節(jié)點與單片機進行雙向通信的功能。用NeuronC語言進行節(jié)點設(shè)計編程時，必須首先查詢IO_6和IO_7的內(nèi)容。定義兩個比特類型的輸入變量INTL和BUSYL，通過查詢這兩個變量的內(nèi)容來確定程序的運行流程。編程如下：

//*****包含文件*****

#include<string.h>

#include<control.h>

//*****公共變量聲明*****

#defineTlon_4850xd000//定義從LON網(wǎng)上所接收數(shù)據(jù)在雙口RAM存儲單元首址

#definT485_lon0xd0200//定義從單片機側(cè)所接收數(shù)據(jù)在雙口RAM存儲單元首址

IO_6inputbitINTL;//定義IO_6,IO_7為比特類型的輸入變量

IO_7inputbitBUSYL;

Msg_tagtag_out1;//定義輸出消息標(biāo)簽

//****系統(tǒng)主程序********prioritywhen(msg_arrives)//顯示網(wǎng)絡(luò)消息事件

{unsignedint*p;//存儲從LON網(wǎng)上接收的數(shù)據(jù)

inti;

p=(unsignedint*)(Tlon_485);

for(i=0;I<30;i++)

{*p=msg_in.data[i];

p++;

}

}

}

when(io_in(INTL)==0)//當(dāng)單片機側(cè)有數(shù)據(jù)時申請中斷

{when(io_in(BUSYL)==1)

{unsignedint*u;

intj;

u=(unsignedint*)(T485_lon);

msg_out.code=1;

msg_out.tag=tag_out1;

for(j=0;j<30;j++)

{msg_out.data[j]=*u;

u++;

}

msg_send();//向LON網(wǎng)其它相關(guān)節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)

}

}

篇（2）

要先遵循滿足建筑物基本功能的節(jié)能原則，即需要滿足建筑的基本照明亮度、空調(diào)溫度和建筑內(nèi)部樓道暢通無阻等日常基本用電需求。另外，還要滿足現(xiàn)代化特殊工藝的要求，例如，在一些大型娛樂場所中，需要設(shè)計一些獨特的照明系統(tǒng)，以提高亮化程度，滿足工藝照明的需求，同時還能起到亮化、美化的作用。

1.2充分考慮經(jīng)濟效益

電力節(jié)能活動需要根據(jù)當(dāng)前我國的國情科學(xué)開展。要充分考慮經(jīng)濟效益，避免盲目性，不能因為過度節(jié)能而浪費不必要的資金，增加運行成本。

1.3減少不必要的能源耗費

對一些高層建筑而言，由于樓層較高，內(nèi)部人口較多，所以，需要消耗大量的能源來維持其正常運行。但是，在這個過程中，往往會出現(xiàn)一些不必要的能源浪費隋況。為了有針對性地解決這個問題，可以有效調(diào)查高層建筑中的日常能源使用情況，詳細(xì)掌握每個環(huán)節(jié)對能源的使用程度，進而采用先進的節(jié)能技術(shù)減少無謂的能量消耗，在不影響建筑物內(nèi)正常使用電能的前提下，減少用電設(shè)備，降低不必要的能耗。

2建筑節(jié)能在建筑電氣設(shè)計中的應(yīng)用

2.1配電系統(tǒng)中的節(jié)能技術(shù)設(shè)計

在設(shè)計配電系統(tǒng)時，相關(guān)設(shè)計人員和施工人員需要結(jié)合配電系統(tǒng)的實際容量、配點距離和電氣設(shè)備的功能、特點等內(nèi)容合理設(shè)計，盡可能地縮短變配電所與負(fù)荷中心之間的距離。這樣做，不但能夠大大節(jié)省輸電材料，還能夠有效降低輸電過程中消耗的電能，從而發(fā)揮出節(jié)能的作用。同時，設(shè)計人員還要合理選擇電源變壓器的數(shù)量和容量，改變變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，進而起到一定的節(jié)能效果。另外，在完全放電的狀態(tài)下，電容器才能充電。如果電容器中還有電就充電，會增加電能的耗費。因此，在實際工作中，要防止這種問題出現(xiàn)。

2.2照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

根據(jù)我國目前照明系統(tǒng)的實際情況來看，設(shè)計理念老舊，不能滿足當(dāng)今建筑對于照明設(shè)計的需求，例如建設(shè)的工程中燈具選擇存在很大的問題，相互之間存在一定的差距，使得光照環(huán)境混亂，照明啟動器還有照明方式的選擇并不適用于當(dāng)前建筑工程，對于電器線路的分布也十分的混亂，沒有相對合理的規(guī)劃，最終導(dǎo)致照明系統(tǒng)不僅耗能量巨大，同時照明效果和綜合服務(wù)性能也很差，不能很好地滿足人們對于照明系統(tǒng)的正常需求，導(dǎo)致人們生活、工作、學(xué)習(xí)的質(zhì)量受到嚴(yán)重的影響。綠色照明理念在新時期被提出來，綠色照明對于整個照明系統(tǒng)有著多方面的要求，不僅僅要求在電能的損耗上大幅度降低，同時不能影響人們對于照明系統(tǒng)使用功能的需求，詳細(xì)的描述就是綠色照明無論在照明強度還是相應(yīng)的光色上都要符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，保證人們的照明環(huán)境健康穩(wěn)定，從而提高大家在照明環(huán)境中的工作效率、學(xué)習(xí)效率等。避免能源浪費現(xiàn)象，同時要注重減少投資消耗。

篇（3）

隨著電力系統(tǒng)容量的不斷增加，流經(jīng)地網(wǎng)的入地短路電流也愈來愈大，因此要確保人身和設(shè)備的安全，維護系統(tǒng)的可靠運行，不僅要強調(diào)降低接地電阻，還要考慮地網(wǎng)上表面的電位分布。在以往接地設(shè)計中，接地網(wǎng)的均壓導(dǎo)體都按3m，5m，7m，10m等間距布置，由于端部和鄰近效應(yīng)，地網(wǎng)的邊角處泄漏電流遠(yuǎn)大于中心處，使地電位分布很不均勻，邊角網(wǎng)孔電勢大大高于中心網(wǎng)孔電勢，而且這種差值隨地網(wǎng)面積和網(wǎng)孔數(shù)的增加而加大。本文結(jié)合在建工程220kV新塘變電站的接地網(wǎng)設(shè)計，闡釋了接地網(wǎng)不等間距布置的方法及其合理性。

1接地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的合理性

1.1改善導(dǎo)體的泄漏電流密度分布

面積為190m×170m的新塘變電站接地網(wǎng)，在導(dǎo)體根數(shù)相同的情況下，分別按10m等間距布置和平均10m不等間距布置。沿平行導(dǎo)體①、②、③、④、⑤的泄漏電流密度分布曲線。從此可見，不等間距布置的接地網(wǎng)，邊上導(dǎo)體①的泄漏電流密度較等間距布置的接地網(wǎng)平均低15%左右；對于導(dǎo)體②的泄漏電流密度，這兩種布置的接地網(wǎng)幾乎相等(僅相差0.3%)；對于中部導(dǎo)體③、④、⑤，不等間距布置的接地網(wǎng)的泄漏電流較等間距布置的接地網(wǎng)分別提高了9%，14%和15%。由此可見，不等間距布置能增大中部導(dǎo)體的泄漏電流密度分布，相應(yīng)降低了邊緣導(dǎo)體的泄漏電流密度，使得中部導(dǎo)體能得到更充分的利用。

1.2均勻土壤表面的電位分布

由表1的計算結(jié)果可知，不等間距布置的接地網(wǎng)能較大地改善表面電位分布，其最大與最小網(wǎng)孔電位的相對差值不超過0.7%，使各網(wǎng)孔電位大致相等，而等間距地網(wǎng)，其最大與最小網(wǎng)孔電位的相對差值在12.2%以上。同時不等間距地網(wǎng)的最大接觸電勢較等間距地網(wǎng)的最大接觸電勢降低了60.1%，極大地提高了接地網(wǎng)的安全水平。

表1計算結(jié)果比較

布置

最大網(wǎng)孔電位Vmax／kV

最小網(wǎng)孔電位Vmin／kV

最大接觸電勢Vjmax／kV

接地電阻

R／Ωδ／%

等間距

5.709

5.081

0.799

0.523

12.2

不等間距

5.544

5.506

0.315

0.519

0.7

注：1)δ=(Vmax-Vmin)／Vmin；

2)地網(wǎng)面積為190m×170m；

3)長方向?qū)w根數(shù)n1=18，寬方向?qū)w根數(shù)n2=20。

1.3節(jié)省大量鋼材和施工費用

如果按10m等間距布置的新塘變電站接地網(wǎng)，最大接觸電勢在邊角網(wǎng)孔，其值為0.799kV，但采用不等間距布置時，保持最大接觸電勢與該值接近，這時可節(jié)省鋼材31.2%，見表2。

2接地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的方法

在設(shè)計時采用嘗試的方法來確定均壓導(dǎo)體的總根數(shù)和總長度，即先對地網(wǎng)長和寬方向的導(dǎo)體根數(shù)n1和n2進行試算，對于大地網(wǎng)一般可采用均壓導(dǎo)體間距為10m左右試算，若接觸電勢滿足要求，進行技術(shù)經(jīng)濟比較后再考慮增減導(dǎo)體的根數(shù)。當(dāng)確定了n1和n2后，則地網(wǎng)長寬方向的分段數(shù)就確定了：長方向上導(dǎo)體分段為k1=n2-1，寬方向上的導(dǎo)體分段為k2=n1-1，然后按下式得出各分段導(dǎo)體的長度。

表2使用鋼材量的比較

表2使用鋼材量的比較

布置

n1

n2

Vjmax／kV

鋼材長度L／m

等間距

18

20

0.799

6860

不等間距

12

14

0.756

4700

Lik=L.Sik，

式中L——地網(wǎng)邊長(長方向L=L1，寬方向L=L2)，m；

Lik——第i段導(dǎo)體長度，m；

Sik——Lik占邊長L的百分?jǐn)?shù)。

Sik與i的關(guān)系似一負(fù)指數(shù)曲線，即Sik=b1×e-b2i+b3，

式中，b1，b2，b3均為常數(shù)，其確定方法如下：

當(dāng)7≤k≤14時，當(dāng)k＞14時，

對于任意矩形地網(wǎng)，只要長、寬方向?qū)w的布置根數(shù)一經(jīng)確定，就可根據(jù)長、寬方向?qū)w的不同分段k，分別按上述推得的公式布置導(dǎo)體的間距。

3結(jié)論

a)采用不等間距布置優(yōu)化設(shè)計接地網(wǎng)，能夠使地網(wǎng)各網(wǎng)孔電位趨于一致，從而提高了變電站的安全水平。

b)在同樣安全水平下，優(yōu)化設(shè)計的接地網(wǎng)較常規(guī)布置的接地網(wǎng)，一般能節(jié)省鋼材量達38%以上，同時也減少了相應(yīng)的接地工程投資，在技術(shù)上、經(jīng)濟上較為合理。

c)從邊緣到中心均壓導(dǎo)體間距采用按負(fù)指數(shù)規(guī)律增加的新方法來布置接地網(wǎng)，其指數(shù)公式的系數(shù)b只與某平行導(dǎo)體根數(shù)(或平行導(dǎo)體分段數(shù)k)有關(guān)。

篇（4）

1.1做到配電設(shè)計工作的完善

在開展設(shè)計活動的時候，首先應(yīng)該考慮到的一點就是電力系統(tǒng)的可實施性。這一特性的達標(biāo)要從兩個方面來觀察，第一整個系統(tǒng)的負(fù)荷能力的高低，第二是系統(tǒng)中所有設(shè)備的安全可靠性，同時不同的設(shè)備儀器要有配套的使用說明與技巧。在配電的過程中，要確保整個系統(tǒng)能夠便于操作、調(diào)控，要運轉(zhuǎn)靈活、高效、穩(wěn)定。在電力設(shè)計過程中要達到系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性的效果，首先要做的就是提高材料的絕緣性能，最后再進行線路鋪設(shè)的時候要確定線路之間的距離滿足絕緣性的要求。

1.2提高電氣系統(tǒng)的運行效率

為了提高整個系統(tǒng)的能源利用效率，達到節(jié)能的目標(biāo)，在進行系統(tǒng)內(nèi)部儀器裝備使用的過程中就應(yīng)該選擇那些具有節(jié)能性的設(shè)備。此外，我們還可以通過負(fù)荷的均衡性、減少消耗等措施手段來提高系統(tǒng)運行過程中的節(jié)能效果。例如，在進行配電規(guī)劃設(shè)置的過程中，要對配電負(fù)荷系數(shù)的確定也應(yīng)該加強力度。在進行設(shè)備安裝組合的過程中注意選擇最佳的結(jié)構(gòu)形式，也能夠達到提高設(shè)備運行效率降低能源消耗的目的。

2電氣系統(tǒng)中的節(jié)能設(shè)計技術(shù)

2.1減少電能在線路上的傳輸損耗

在設(shè)計階段主要的目標(biāo)就是達到節(jié)能降低消耗的目的，只有堅持這一理念，才能從根本上降低配電系統(tǒng)的運行壓力，維持系統(tǒng)的正常、高效運轉(zhuǎn)。因為在電力傳遞過程中，存在著過多的電阻壓力，所以會對功率產(chǎn)生影響。通過電阻力的控制能夠起到降低線路消耗的巨大作用。導(dǎo)線所能產(chǎn)生的電阻量和線路長度成正相關(guān)，與線路橫截面積成負(fù)相關(guān)。所以，為了達到降低電阻的效果，我們可以從下面幾個角度入手解決問題：

（1）選用電阻率小的材料來完成線路的鋪設(shè)，工業(yè)電氣設(shè)計中已較少采用鋁芯電纜，多采用銅芯電纜。

（2）將導(dǎo)線的長度控制在規(guī)定的范圍以內(nèi)。減少線路鋪設(shè)過程中的彎度，盡量選擇直線型架線。此外，變?yōu)榱丝s減供電距離，最好在電壓中心區(qū)設(shè)置變壓設(shè)備。

（3）擴大導(dǎo)線的橫截面。在國內(nèi)經(jīng)濟初步發(fā)展的階段，因為經(jīng)濟條件有限，所以進行線路設(shè)計鋪設(shè)的時候我們對于線路運行長遠(yuǎn)經(jīng)濟效益的考慮總是不夠。當(dāng)前，對工程建設(shè)越來越重視整體和長遠(yuǎn)的合理性。在電力和建筑電氣工程中推行按經(jīng)濟電流選擇電纜截面是實現(xiàn)線路設(shè)計合理化的第一步。

2.2無功補償

在整個電力體系中，無功功率占有的容量屬于大部分，這在無形中增加了線路的壓力，從而使得電網(wǎng)的電壓處于不穩(wěn)定階段，對于電網(wǎng)的有效運行產(chǎn)生了極為不利的影響。對于電能使用者來說，從外觀上來看無功功率的因數(shù)不足，當(dāng)它達到0.9時，使用者就要根據(jù)實際情況上交一定的罰款，所以也會增加使用者的經(jīng)濟成本，這就要求我們要從下面幾個方面出發(fā)進行相應(yīng)的調(diào)整，以維持良好的經(jīng)濟效益：第一，將電容器作為最主要的補償設(shè)備，通過該容器的容納量來對參數(shù)進行詳細(xì)的確定，希望通過這些數(shù)值來完成計算工作；二是考慮電網(wǎng)的運行情況，要十分了解補償線路和負(fù)荷情況，如果固定負(fù)荷較多，應(yīng)該采用靜態(tài)補償方式，反之，對于變化的、不連續(xù)的負(fù)荷較多應(yīng)考慮動態(tài)補償方式。第三，完成接地裝置，能夠遵循就近原則，就能夠?qū)崿F(xiàn)運電系統(tǒng)效能的降低。

2.3濾波器

因為系統(tǒng)中電氣裝備儀器的不斷增多以及其它一些因素的影響，所以出現(xiàn)的諧波電流量也會不斷地增多，而這些電流所導(dǎo)致的電壓的產(chǎn)生會引起電壓的畸形轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致電網(wǎng)儀器裝備出現(xiàn)一些錯誤的舉動。所以，為了降低電壓，就應(yīng)該采取有效的措施進行諧波的消除，為了達到這個效果最好的途徑就是使用消波儀器。

2.4其他形式的節(jié)能

為了達到節(jié)能的效果，除了使用上面的一些措施以外，還可以通過其它一些方式，比如：通過光能的有效使用，在耗電活動中，家庭照明所占的比例占了大部分，所以，選擇一些具有良好的節(jié)能型的照明設(shè)備將會起到良好的節(jié)能效果。這樣也能起到系統(tǒng)性的節(jié)能作用。

篇（5）

2電力隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計

2．1電力隧道地層荷載研究

當(dāng)前，作用在隧道結(jié)構(gòu)上的荷載主要為以下三種:主要荷載、特殊荷載和附加荷載。主要荷載指的是一種具有長期作用的荷載，包含地層的壓力和自身的重力等，而附加荷載指的是不經(jīng)常作用的一種荷載，其包含施工荷載等，主要是由一些施工操作過程中出現(xiàn)的問題而造成的。最后是特殊荷載，其指的是一些由于特殊的原因，像自然災(zāi)害等造成的荷載。以上所說的荷載是所有的隧道建設(shè)過程中都存在的，除此之外，還有像地層的壓力等都會對隧道形成一定的荷載。為了能夠更好的解決這些問題，人們隨著對這些問題認(rèn)識的深入，逐漸發(fā)現(xiàn)這些問題主要是由周邊的圍巖和支護結(jié)構(gòu)兩個部分造成的，兩者之間存在著相互作用。而對于周邊圍巖主要有兩個作用:一個是作用在結(jié)構(gòu)上，承擔(dān)一定的荷載;另一個作用是作為結(jié)構(gòu)的一部分。根據(jù)當(dāng)前國際上比較流行的模型設(shè)計，可以將地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計模型分為以下幾種:首先是經(jīng)驗設(shè)計法，這種方法主要是利用過去的設(shè)計經(jīng)驗，然后比對當(dāng)前的建筑工程進行相應(yīng)的隧道建設(shè)，另一種是約束法，其主要是根據(jù)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)測量，將測量數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)進行地下隧道的設(shè)計，第三種是作用和反作用模型，在這種模型中，通過彈性地基圓環(huán)計算公式等，對需要進行建設(shè)的隧道結(jié)構(gòu)進行計算，得到最佳的設(shè)計方案，最后一種是連續(xù)介質(zhì)模型，這種模型中包含了解析法和數(shù)值法兩種，通過這兩種計算方法的結(jié)合，得到最佳的隧道設(shè)計方案。本文主要介紹的是荷載—結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計方法，在這種方法中，將支護和圍巖分開進行考慮，其中，作為承載主體的是支護結(jié)構(gòu)，而地層僅僅是在地下結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生一定的荷載，然后通過一定的計算方法，在荷載作用的基礎(chǔ)上，形成一定的內(nèi)力和變形。在進行設(shè)計時，將圍巖按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進行分級，然后通過彈性支撐實現(xiàn)對支護結(jié)構(gòu)的變形約束，而對于圍巖的承載能力，則需要在圍巖的壓力和彈性支撐約束能力確定后再進行考慮。在這種模型中，圍巖所能承載的能力越大，支護結(jié)構(gòu)所需要承擔(dān)的壓力則越小，相應(yīng)的，彈性約束支護結(jié)構(gòu)的變形反彈力就越大，總的來說，支護結(jié)構(gòu)的作用就顯得越小。

2．2電力隧道斷面的選擇

電力隧道在進行建設(shè)時，會涉及到各種各樣的地形，因此，會出現(xiàn)各種不同的電力隧道斷面，每種斷面的用途和優(yōu)勢各有不同，為了選擇最合適的隧道斷面設(shè)計方法，需要對各種電力隧道斷面進行數(shù)據(jù)測量和整合，從而找到最佳的受力情況。電力隧道斷面的形式主要分為七種，分別是直墻無仰拱形式和直墻仰拱形式等，為了能夠得到不同斷面的數(shù)據(jù)，需要利用AB-SYS14．0軟件對電力隧道進行相應(yīng)的模擬，然后根據(jù)荷載的計算方法得到相應(yīng)的隧道斷面圖。通過對電力隧道斷面進行對比，我們可以找到最佳的斷面。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示發(fā)現(xiàn)，圓形斷面和上下層斷面形式具有更小的彎矩，因此，在建設(shè)過程中出現(xiàn)的變形較小，具有較大的安全性，更加適合于淺埋暗挖電力隧道的建設(shè)，因此，在進行該種隧道的建設(shè)時，需要優(yōu)先考慮這種斷面，能夠增加電力隧道運行過程中的安全性。此外，在電力隧道的運行過程中，容易對電纜進行維修工作，在電纜出現(xiàn)故障時，能夠更加便捷的進行維護，保障了電力的正常傳輸。

2．3平面線路的規(guī)劃

電力隧道線路的規(guī)劃需要根據(jù)中心城區(qū)的電網(wǎng)分布情況等進行確定，尤其是對于中心城區(qū)的電力隧道受地下建筑等的影響較大，在進行電力隧道的建設(shè)時，需要同各個相關(guān)部門進行協(xié)商，尋找合適的線路走向。在路徑規(guī)劃基礎(chǔ)上，隧道內(nèi)電纜的合理布置也尤為重要。電力隧道在進行選擇時，一般會沿著城市中路幅寬且長度較長的主要干道，這樣在電力隧道內(nèi)的電纜出現(xiàn)問題時，能夠更加方便的進行維修。如在路電力隧道中，北起新疆路，南至復(fù)興中路的電力隧道，有一段隧道會穿越南京路地下行人通道和蘇州河，然后通過一些著名的建筑物，對于頂管軸線的平面直徑最小要求在300m以上。通過這些事例可以發(fā)現(xiàn)，電力隧道在建設(shè)過程中會受到較多的阻礙，這時，可以通過設(shè)立一些工作井來減小建設(shè)過程中隧道的轉(zhuǎn)彎半徑，從而滿足線路的走向改變。為了減小建設(shè)過程中的難度，需要遵循以下幾點原則:首先，在進行線路的選擇時，需要將規(guī)劃的道路網(wǎng)作為基礎(chǔ)，然后選擇合適的隧道走向，在走向選擇完成后，將其進行統(tǒng)一的建設(shè)和規(guī)劃。其次，電力隧道應(yīng)盡量選擇在市政道路的下方一側(cè)，且方向一致，在進行建設(shè)時需要距離道路5m～10m，這樣能夠保證工作井的位置同高層的建筑物之間存在一定距離，保護建筑物的安全。最后，隧道的建設(shè)是一項非常耗費財力的工程，因此，在進行線路的選擇時，需要選擇盡量簡短的路徑，這樣既能保證線路沿著直線進行，同時，還能保證電力隧道周邊建筑物的安全，降低建設(shè)成本。

2．4電力隧道設(shè)計的新技術(shù)研究

隨著電力隧道的作用被發(fā)現(xiàn)，其在建設(shè)中的設(shè)計受到越來越多的關(guān)注，各種新技術(shù)層出不窮，當(dāng)前，雙孔電力隧道以其斷面的巨大優(yōu)勢，使用越來越廣泛。通過對其模擬數(shù)據(jù)的分析可以發(fā)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)更加適合電力設(shè)施的運行，在進行開挖過程中，地層的變化和地表的沉降均能滿足該技術(shù)的應(yīng)用。其中，整體式的雙孔電力隧道能夠更加充分的利用進站道路地下空間，從而使地下的建筑物不再需要進行遷改，這樣大大節(jié)約了工程的投資，也保證了設(shè)備運輸?shù)陌踩浴?/p>

篇（6）

二、電子設(shè)備結(jié)構(gòu)電磁兼容設(shè)計的目的

當(dāng)今社會中，電子設(shè)備的正常運行，是基于電磁兼容的基礎(chǔ)上，電磁兼容能夠保證電子設(shè)備的運行不受電磁的干擾，就能夠很大程度上避免電子設(shè)備細(xì)節(jié)部分和個別部位的不良反應(yīng)，使電子設(shè)備的性能達到最大化，提高電子設(shè)備的運行效率，提高整個行業(yè)的生產(chǎn)率。眾所周知，當(dāng)前社會科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展促進了電子設(shè)備應(yīng)用的廣泛性，與各個行業(yè)各個領(lǐng)域息息相關(guān)，一旦運行的電子設(shè)備出現(xiàn)某些一時間不可解決的故障，就會影響整個行業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展，極大地威脅整個行業(yè)的安全穩(wěn)定。因此，電子行業(yè)在設(shè)計電子設(shè)備的時候，首先要考慮到影響電子設(shè)備電磁兼容的條件和因素，考慮到電磁不兼容的種種跡象和表現(xiàn)，以盡快采用技術(shù)手段進行調(diào)整解決，以免電子設(shè)備投入使用后出現(xiàn)電磁不兼容的情況，影響電子設(shè)備的正常運行。電磁兼容，簡而言之就是控制電磁干擾，消除電磁干擾，使電子設(shè)備與其他的設(shè)備在特定的電磁環(huán)境中工作運行時，保證彼此的和諧穩(wěn)定，保證電子設(shè)備各部分性能的正常。一個可以投入廣泛使用的電子設(shè)備不僅不會輻射有害能量，而且也不會受到不相關(guān)的輻射影響。因此，電磁兼容設(shè)計的目的是為了電子設(shè)備的正常運行和廣泛應(yīng)用，是當(dāng)今社會電子行業(yè)發(fā)展的整體走向和目標(biāo)。

三、電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中保證電磁

兼容的方法和措施在電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要通過采用特定的技術(shù)手段保證電子設(shè)備的電磁兼容性，以減少甚至消除電磁干擾，避免部件受到不良輻射反應(yīng)而損壞，降低電子設(shè)備的整體性能和運行效率，影響整個行業(yè)的發(fā)展。新型電子產(chǎn)品研究開發(fā)之初，首先要對電磁兼容有一個概念性的把握，并在后期研發(fā)的時候充分考慮到電磁兼容的影響因素，進行相適應(yīng)的電磁兼容開發(fā)設(shè)計，避免重復(fù)開發(fā)和資源浪費。在設(shè)計之初采取措施保證電磁兼容是最最經(jīng)濟節(jié)約的方法，避免了后期維修調(diào)整的人力物力的浪費。現(xiàn)實生活中，很多已經(jīng)投入使用的電子設(shè)備如果出現(xiàn)電磁兼容問題維護成本極高，甚至根本沒有解決辦法，因此，電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計要做到未雨綢繆，減少不必要的麻煩和損失。目前，最常見的電子設(shè)備電磁兼容的方法有濾波、屏蔽、接地三種，這是有效消除電磁干擾的重要舉措。

1電磁濾波

電磁濾波，是常見的影響電磁兼容性的因素，是壓縮信號回路所致，并且會對頻譜產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，電磁濾波的存在不僅能影響干擾源的發(fā)射，而且會有效抑制干擾源頻譜分量對其他設(shè)備元件如敏感設(shè)備、電路、元器件的影響。簡單地講，電磁濾波通過某種特定方式過濾信號中的特定波段頻率，這種方式能夠有效抑制干擾，因此，在處理電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中的電磁兼容問題時可以考慮在內(nèi)并加以應(yīng)用實施。在電子設(shè)備的運行過程中，正在運行的電路會產(chǎn)生一些較強的干擾信號，這些干擾信號能夠通過電源線、信號線以及控制線等方式對整個電路產(chǎn)生巨大的干擾作用，因此，設(shè)置濾波電路已然成為當(dāng)前公用電源線的發(fā)展走向和趨勢，這是保證電路安全穩(wěn)定，減少電路干擾，提高電子設(shè)備安全穩(wěn)定的重要方式。濾波電路的設(shè)置需要掌握一定的方法和技巧，鐵氧化體磁環(huán)\穿心電容、三端電容是最常見的選擇器件，是有效改善電路特征的重要元件。在濾波電路設(shè)置中，還需要保證所有的電源濾波器外殼與電子設(shè)備的接地點連接在一起。只有保證濾波電路設(shè)置的合理性，才能提高電磁濾波的效率和質(zhì)量，提高電磁兼容，保證電子設(shè)備正常運行和整個電子行業(yè)的發(fā)展。

2電磁屏蔽

電磁屏蔽是目前解決電磁兼容問題的最有效方法，電磁屏蔽的優(yōu)點是有效地將內(nèi)部電磁輻射控制在一定范圍，即限制內(nèi)部電磁越出既定的領(lǐng)域，與此同時，還能夠防止外部電磁輻射的入侵，切斷電磁波，減少不必要的損害。當(dāng)前，電子設(shè)備出現(xiàn)的大多數(shù)電磁兼容問題都能夠通過電磁屏蔽這種技術(shù)解決，這種方式還能夠保證電路的正常工作。

2.1電磁屏蔽的作用

電磁屏蔽的作用是極大的，通過對兩個不同的空間區(qū)域進行金屬隔離，達到控制整個電場、磁場、電磁波的目的，使一個空間區(qū)域?qū)α硪粋€空間區(qū)域的輻射和感應(yīng)控制在可控范圍。也就是充分發(fā)揮屏蔽物體的作用，將諸如電纜、元部件、電路、組合件甚至整個系統(tǒng)的干擾源包圍控制，阻斷干擾電磁場的對外擴散；與此同時，還需要充分利用屏蔽物體將系統(tǒng)、電路、電子設(shè)備有效包圍起來，以防止它們受到外界電磁場的影響。目前，電磁屏蔽技術(shù)是當(dāng)前有效解決電磁輻射的方法，能夠有效保證電磁兼容，促進電子設(shè)備的正常運行。

2.2電磁屏蔽的注意事項

2.2.1電磁屏蔽的時候，一定要注意電磁屏蔽板的放置，一定要將其盡可能地靠近被屏蔽的機械設(shè)備，同時電磁屏蔽板要盡可能地與地面相接，這是有效發(fā)揮電磁屏蔽效果的關(guān)鍵，越靠近被屏蔽的器械元件，電磁屏蔽板所分布的電容容量就會相應(yīng)地越大。

2.2.2電磁屏蔽板的時候，電磁屏蔽板的整體屏蔽效果還會相應(yīng)地受到屏蔽板本身形狀的影響，實踐證明，屏蔽效果最好的的屏蔽板形狀是全封閉狀態(tài)，并且最好是金屬盒電場。

2.2.3電磁屏蔽的時候，電磁屏蔽板選擇材料的時候要求也很高，經(jīng)過實踐調(diào)查研究，良性導(dǎo)體材料是屏蔽效果最好的屏蔽材料，常見的有銅、鐵、鋁等，與此同時，還需要注意屏蔽材料的厚度，這個需要根據(jù)實際強度靈活把握，只要屏蔽材料的厚度符合強度要求即可。

3接地技術(shù)

電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計的電磁兼容，還會充分運用到接地技術(shù)，接地，并不是字面上理解的與土地地面相連，而是為電源和信號提供回路和基準(zhǔn)電位。接地技術(shù)的使用有一定規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，而不是隨意的。接地技術(shù)的使用必須保證接地的安全性，電子設(shè)備所使用的金屬質(zhì)地的外殼一定要與地面相接，這是充分保障生命財產(chǎn)安全的重要舉措，還能夠確保電子設(shè)備的有效性和穩(wěn)定性，保障電子電路的正常運行，杜絕靜電損壞等不良情況的出現(xiàn)。接地技術(shù)的使用還包括工作接地，工作接地這種方式相信大家都不陌生，主要指的是單板，母板或系統(tǒng)之間信號的等電位參考點或參考平面，這些參考點或參考平臺相當(dāng)于信號回流的安全性通道，原則上認(rèn)為這個通道的阻抗性是極低的。在使用接地技術(shù)的時候，一定要保證工作接地的正常，因為他的好壞直接影響整體的信號質(zhì)量。因此電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中，熟練掌握工作接地的方法極為必要，不僅能夠最大限度地減少電路間的電磁干擾，而且確保了電子設(shè)備的電磁兼容，提高了電磁兼容的可能性和穩(wěn)定性。以下將簡單接受接地的主要目的。電子設(shè)備接地技術(shù)的目的很明晰，就是為了最大程度上減少甚至避免電路之間的彼此干擾。通常我們提到的接地技術(shù)的目的有以下三個：

（1）接地技術(shù)的使用能夠使整個電路系統(tǒng)中的單元電路有一個公共的參考零電位，這是保證電路系統(tǒng)穩(wěn)定工作必要條件。

（2）接地技術(shù)能夠有效防止外界電磁場產(chǎn)生的不良干擾。為了避免電荷形成的高壓引起電子設(shè)備內(nèi)部起火放電產(chǎn)生不良干擾，可以選用機殼接地，這樣可以使大量電荷得以釋放，這些積累在機殼上的大量電荷的排放可以減少電磁干擾，保證電子設(shè)備的正常運行。此外，要想獲得較好的屏蔽效果，還需要根據(jù)線路對屏蔽物體進行挑選，并為其選擇合適的接地，這樣才能保證電子設(shè)備的有效運行。

（3）接地技術(shù)能夠有效保證工作的安全性，如果發(fā)生直接雷電的電磁感應(yīng)，可以有效保護電子設(shè)備，避免電子設(shè)備的意外毀壞；如果工頻交流電源的輸入電壓由于絕緣不良的原因與機殼直接相通的時候，可以有效保護操作人員的人身安全，以免發(fā)生觸電事故。因此，接地技術(shù)也是有效防止電磁干擾的重要方法，正確使用將會大大減少電子設(shè)備使用后的故障發(fā)生頻率，保證電子設(shè)備的正常運行，促進電子行業(yè)的發(fā)展。

篇（7）

在變電站接入電網(wǎng)時總會出現(xiàn)各種各樣的問題，有時由于工作人員的疏忽，在沒全面檢查變電站各種基礎(chǔ)設(shè)施和供電設(shè)備時就接入了電網(wǎng)之中，這樣不僅是對工作的不負(fù)責(zé)任，而且也是對自己的生命和其他工作人員生命極其不負(fù)責(zé)任的現(xiàn)象，一旦接入了電網(wǎng)，那么就會有源源不斷的電力輸送到變電站當(dāng)中去，如果變電站中的設(shè)備不足以承受住這樣的電力，或者變電站中的設(shè)備出現(xiàn)問題，這些情況都會導(dǎo)致電力在變電站中發(fā)生重大的電力事故，事故對變電站和變電站中工作人員的安全都會產(chǎn)生重大的影響，直接或間接造成的損失不可估量，變電站發(fā)生事故也會對用該變電站的用戶和企業(yè)單位造成影響，要知道當(dāng)今生活大部分都是需要電力來維持使用的，離開了電力就會全部陷入癱瘓之中，間接的損失那也是相當(dāng)大的。

1.2變電站接電網(wǎng)時變電站中設(shè)備的損壞導(dǎo)致的問題

一般來說，現(xiàn)在的變電站建造時間已久，變電站中的很多設(shè)備比較陳舊，經(jīng)常會出現(xiàn)一些問題。變電站一般會定期檢查機器設(shè)備，然而有時的一些設(shè)備的損壞也是人們不能預(yù)想的，變電站中機器設(shè)備比較復(fù)雜，有時一些問題平時檢查很難查出來。在變電站接入電網(wǎng)中時發(fā)生了機器設(shè)備零件的損壞現(xiàn)象，不僅會直接破壞變電站接入電網(wǎng)的進程，而且還可能導(dǎo)致機器著火等事故，這將直接危險到了電力系統(tǒng)工作人員的安全問題。還有可能會使變電站各個系統(tǒng)的穩(wěn)定造成威脅。

1.3變電站接電網(wǎng)時出現(xiàn)斷電造成的問題

在變電站需要接入新的電網(wǎng)時，可能會出現(xiàn)一定時期的斷電現(xiàn)象，但是這段時間不會太久，由于一些用戶或者企業(yè)未能及時收到通知說明要斷電的情況，一些用戶或者企業(yè)在工作時間段發(fā)生斷電的現(xiàn)象，對機器和企業(yè)的效益造成重大的損失，這些問題追究起來都是變電站未能在斷電前讓用戶和企業(yè)都能了解到斷電的通知。彭寧寧桂林豐源電力勘察設(shè)計有限責(zé)任公司

1.4變電站中電力的穩(wěn)定性影響

變電站對其電力的電流電壓和頻率的穩(wěn)定性也是有要求的，一般性的小波動對變電站是沒有太大的影響的，然而在通入頻率較大的電流時就會對變電站的穩(wěn)定性造成影響，可能會造成變電站的運行受到影響，出現(xiàn)停運現(xiàn)象，嚴(yán)重的可能會對變電站系統(tǒng)內(nèi)部的各方面造成損壞，從而會造成變電站系統(tǒng)的癱瘓，造成下路的用戶和企業(yè)的斷電并造成各種經(jīng)濟的損失。總之，穩(wěn)定安全的變電站系統(tǒng)是經(jīng)濟快速發(fā)展的前提和保障。

二、110kV變電站接電網(wǎng)時接地的重要性

變電站接電網(wǎng)時接地的步驟是必不可少的，接地的作用可以在發(fā)生走電漏電時起到作用，有了一個良好的接地系統(tǒng)的保護，變電站才能在原有的基礎(chǔ)上發(fā)揮出更穩(wěn)定更安全的性能。對于變電站接地設(shè)計要滿足不同安全規(guī)范的要求，使其在變電站中防電防雷接地、保護接地和工作接地三者能夠有機的結(jié)合起來。接地還可以滿足系統(tǒng)電磁兼容的要求，能夠有效的提高變電站弱電設(shè)備的抗干擾能力，具有很重要的影響。造成變電站接地系統(tǒng)不能正常運行的因素有很多，主要因素是接地網(wǎng)電阻過大，接地網(wǎng)電阻過大可能是由于施工工藝和施工人員焊接的不好造成的。在接地系統(tǒng)完成后，要對挖出的泥土填埋回去并要夯實，因為不同的土質(zhì)對接地網(wǎng)的阻值會有重大的影響。而且在不同的溫度和季節(jié)接地的阻值也會大不相同。在變電站接電網(wǎng)之前要對其進行電阻的測量后再進行。

三、變電站接電網(wǎng)的優(yōu)化措施

針對變電站中工作人員的疏忽問題，應(yīng)該在檢測機器的重視度上在工作人員之間得到重視，在全面檢查過后再接入電網(wǎng)之中去，不能有一絲的松懈出現(xiàn)。在機器的檢查方面要多做幾次檢測，在多次檢查過后發(fā)現(xiàn)沒有問題之后再接入電網(wǎng)之中，不要拿自己的生命和其他人的生命開玩笑，所以應(yīng)最大程度上的避免這一問題的發(fā)生。針對變電站中設(shè)備的自身損壞的問題，需要相關(guān)工作人員在定期檢查中對發(fā)生問題的機器零部件進行及時的修理或更換，等到發(fā)生問題時就已經(jīng)晚了。在定期檢查時也要按時進行檢查，不能疏忽大意，要對機器的每一個部件都進行詳細(xì)的檢查。針對變電站接入電網(wǎng)時發(fā)生斷電的現(xiàn)象，要提前在用戶可以見到的地方貼停電的通知，避免居民的擔(dān)心，并說明原因和情況，特別是在夏天要盡快回復(fù)電力。接地在變電站接電網(wǎng)中也是相當(dāng)重要的，影響接地的阻值也要進行優(yōu)化，對于泥土的阻值過高的問題可以采取降阻劑或者進行局部的換土，這種方法可降低接電網(wǎng)附近的土地電阻率，并可以盡量的減少接觸電阻。在接地效果不理想的情況下，還可以適當(dāng)?shù)脑鲈O(shè)接地體，通過增設(shè)水平接地體并且加深深埋垂直接地體從而達到降低阻值的效果。

篇（8）

2無人機載光電平臺升降結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路

由于無人機在飛行過程中容易受到飛行阻力，從而影響到無人機的飛行時間。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進步，為了提高無人機的飛行時間，研發(fā)出了一種結(jié)構(gòu)簡單、易操作的無人機載光電平臺升降結(jié)構(gòu)。無人機載光電平臺升降結(jié)構(gòu)的工作過程就是：當(dāng)無人機載光電平臺在正常工作的時候，升降結(jié)構(gòu)可以伸出機外；當(dāng)無人機載光電平臺結(jié)束工作的時候，升降結(jié)構(gòu)收入機腹，以減小無人機的飛行阻力。無人機載光電平臺升降結(jié)構(gòu)的質(zhì)量問題，也影響著無人機的續(xù)航能力，目前，升降結(jié)構(gòu)使用碳纖維鋁蜂窩夾層的復(fù)合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋁合金材料，質(zhì)量減輕了幾千克，使無人機的續(xù)航能力得到了一定程度上的提高。無人機載光電平臺的升降結(jié)構(gòu)是無人機工作系統(tǒng)中的一項重要的設(shè)備，它的操作簡單，卻是整個工作系統(tǒng)中必不可少的，假如升降結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，無人機的工作將會受到嚴(yán)重的影響，甚至無法開展工作。因此，無人機載光電平臺升降結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路是十分重要的。

2.1無人機載光電平臺升降結(jié)構(gòu)的工作原理

目前無人機載光電平臺升降結(jié)構(gòu)的類型主要有：連桿機構(gòu)、鏈輪機構(gòu)等等，在無人機中使用的光電平臺升降結(jié)構(gòu)的設(shè)計原理也是特別簡單的，只要滿足穩(wěn)定性強、剛度強就可以。升降結(jié)構(gòu)的工作原理就是：當(dāng)電機軸開始旋轉(zhuǎn)，電機軸上的齒輪也會隨之旋轉(zhuǎn)，從而大齒輪和絲杠也開始轉(zhuǎn)動，絲杠上的絲母沿著絲杠的軸做直線運動，升降盤和絲母連接在一起，通過絲母的運動，升降盤也得以升降。無人機載光電平臺升降結(jié)構(gòu)的工作原理簡單，功能簡單，除了工作時間，升降結(jié)構(gòu)只需穩(wěn)定就行，因此，無人機載光電平臺升降結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路應(yīng)該滿足：穩(wěn)定性強、堅固等等。

2.2無人機載光電平臺升降結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路

由無人機載光電平臺升降結(jié)構(gòu)的工作原理可知，升降結(jié)構(gòu)在設(shè)計過程中應(yīng)該首先滿足穩(wěn)定性強、堅固的要求。此外，由于無人機對質(zhì)量方面的要求是極其嚴(yán)格的，無人機載光電平臺升降結(jié)構(gòu)的質(zhì)量應(yīng)該盡可能的輕。這樣說來，無人機載光電平臺升降結(jié)構(gòu)的自身承重應(yīng)該盡可能增強，自身質(zhì)量要盡可能減輕，研究表明升降結(jié)構(gòu)的自身質(zhì)量約為承重質(zhì)量的0.17，這就表明升降結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)該采用一種特殊的方法來滿足。在升降結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，不應(yīng)采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法，而是采用了四根絲杠，這樣當(dāng)電機通過齒輪旋轉(zhuǎn)帶動絲杠轉(zhuǎn)動時候，也帶動另外三根絲杠同步旋轉(zhuǎn)，從而帶動升降盤上下運動，四根絲杠的設(shè)計思路是每一根絲杠都既可以起到承重的作用，又可以起到導(dǎo)向的作用。四根絲杠的設(shè)計方法，不僅僅增強了無人機載光電平臺升降結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時又減輕了升降盤的質(zhì)量，這樣比傳統(tǒng)的兩根絲桿升降結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。絲杠的設(shè)計上，采用了梯形的螺旋紋，這樣以來可以減小因摩擦造成的縫隙。此外，為了保證絲母的鎖定功能，還要采用單頭的螺紋。升降盤的設(shè)計應(yīng)該采用一種質(zhì)量較輕的材料，目前一般是由碳纖維復(fù)合材料，這樣的材料承重能力強而且自身質(zhì)量較輕。

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1引言

在當(dāng)今的各種實時自動控制和智能化儀器儀表中，人機交互是不可缺少的一部分。一般而言，人機交互是由系統(tǒng)配置的外部設(shè)備來完成，但其實現(xiàn)方式有兩種：一種是由MCU力口驅(qū)動芯片實現(xiàn)，如鍵盤顯示控制芯片SK5279A，串行數(shù)據(jù)傳輸數(shù)碼顯示驅(qū)動芯片MAX7219等等，這時顯然MCU沒有LCD的驅(qū)動功能。另一種就是MCU本身具有驅(qū)動功能，它通過數(shù)據(jù)總線與控制信號直接采用存儲器訪問形式或I／O設(shè)備訪問形式控制鍵盤和LCD實現(xiàn)人機對話。這里的MCU主要有世界各大單片機生產(chǎn)廠商開發(fā)的各種單片機，其中TI公司的MSP430系列因其許多獨特的特性引起許多研究人員的特別關(guān)注，在國內(nèi)外的發(fā)展應(yīng)用正逐步走向成熟。

2LCD簡介

LCD(LiquidCrystalDisplay)，即液晶顯示器。液晶顯示是通過環(huán)境光來顯示信息的，它本身并不發(fā)光，因而功耗很低，只要求液晶周圍有足夠的光強。LCD是人與機器溝通的重要界面，早期以顯像管(CRT／CathodeRayTube)顯示器為主，但隨著科技不斷進步，各種顯示技術(shù)如雨后春筍般誕生。LCD由于具有輕薄短小、低耗電量、無輻射危險、平面直角顯示以

及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢，逐漸占據(jù)顯示的主流地位。

LCD的類型，根據(jù)其分類方式的不同而不同。如根據(jù)LCD顯示內(nèi)容的不同可以分為段式LCD和點陣LCD。根據(jù)LCD驅(qū)動方式的不同可以分為靜態(tài)驅(qū)動和多路驅(qū)動。

3MSP430F44X簡介

MSP430F44X系列是TI公司最新推出的具有超低功耗特性的Flash型16位RISC指令集單片機[2]。該系列單片機性價比相當(dāng)高，在系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)調(diào)試及實際應(yīng)用上都表現(xiàn)出較明顯的優(yōu)勢。它主要應(yīng)用在各種要求極低功率消耗的場合，特別適合用于智能測量儀器、各種醫(yī)療器械、智能化家用電器和電池供電便攜設(shè)備產(chǎn)品之中。

3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

MSP430F44X的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要包括：CPU、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、FLL+時鐘系統(tǒng)(片內(nèi)DCO+晶體振蕩器)、看門狗定時器／通用目的定時器(WatchDog)、ADCl2(12位A／D)、比較器A(精確的模擬比較器，常用于斜邊(Slope)A／D轉(zhuǎn)換)、復(fù)位電壓控制／電源電壓管理、基本定時器(BasicTimerl)、定時器(Timer-a和Timer-B)、LCD控制器/比較器(多達160段)、硬件乘法器、I/O口和串行口[4]。系列中各種具體的型號稍有差別。在本次設(shè)計中，具體選擇MSP430F449作為人機接口電路的設(shè)計具有許多獨到的優(yōu)勢。這一點，讀者可以根據(jù)TI公司相關(guān)的數(shù)據(jù)手冊進行比較。

3.2片內(nèi)外模塊特性

MSP430F44X具有豐富的片內(nèi)模塊，其明顯的特點是：具有48條I／0口線的6個并行口P1-P6，其中P1、p2具有中斷能力，同時具有2個可用于UART/SPI模式選擇的串行口(USART0和USARTl)；內(nèi)含12位的A／D轉(zhuǎn)換器ADCl2，快速執(zhí)行8×8、8×16、16×16乘法操作并立即得到結(jié)果的硬件乘法器；多達160段的LCD控制器／比較器，可以實現(xiàn)多種方式的驅(qū)動顯示；可以實現(xiàn)UART、PWM、斜坡ADC的16位Timer-A和16位Timer-B；非常靈活的時鐘系統(tǒng)，既可用32768Hz的鐘表晶振產(chǎn)生低頻時鐘，也可以用450kHz-8MHz的晶體產(chǎn)生高頻時鐘，同時還可以使用外部時鐘源或者用不同控制頻率的DCO；多達幾十kB的Flash空間，這樣數(shù)據(jù)既可以保存在片內(nèi)的Flash信息存儲器，也可保存在程序的Hash中的剩余空間。

4接口電路設(shè)計

4.1接口電路簡圖及說明

典型應(yīng)用電路示意圖。在該圖中，LCD類型和鍵盤種類及數(shù)目的選擇、下拉電阻的數(shù)值大小都必須認(rèn)真考慮，硬件設(shè)計要滿足一定的工作時序關(guān)系，復(fù)位時預(yù)留緩沖時間和懸空部分引腳，晶振的選擇要在適當(dāng)?shù)臄?shù)值，必須保證交流驅(qū)動的頻率在30Hz-1000Hz范圍內(nèi)，其具體的情況請詳細(xì)參考TI公司的相關(guān)資料[3]。

4.2段型液晶顯示屏EDS820A簡介

一般而言，LCD分為筆段型和點陣字符型及點陣圖形型。筆段型主要是顯示數(shù)字，常用于計數(shù)、計量和計時；點陣字符型用于顯示數(shù)字和西文字符；點陣圖形型用于顯示圖形及字符。本設(shè)計中用到的EDS820A就是由西安新敏電子科技有限公司生產(chǎn)的筆段型LCD。是該顯示屏的各個引腳的邏輯功能表。

顯而易見，該產(chǎn)品EDS820A是5位的液晶顯示屏，它只有4個DP，用于顯示小數(shù)點；COM端也只有一個，所以該LCD與MSP430F449的管腳連接應(yīng)該引起足夠重視.

5軟件設(shè)計

硬件連接電路圖為例，編寫了鍵盤控制及顯示程序，程序在IAREmbeddedWorkbench編譯通過。全部主程序包括詳細(xì)的發(fā)射和接收子程序，及初始化和等待鍵盤輸入轉(zhuǎn)換、顯示等等，值得注意的是發(fā)射與接收的控制要適當(dāng)。

該程序是用匯編編寫的。程序?qū)崿F(xiàn)的是等待按鍵輸入，讀取鍵值，最后進行鍵值處理和顯示的功能。

檢測是否有鍵按下是通過KEY是否有高電平信號。平時，KEY為低電平，當(dāng)有鍵按下時為高電平，它發(fā)送一個脈沖給單片機MSP430F449，當(dāng)單片機檢測到該信號時，判斷按鍵的功能，從而進行相應(yīng)的處理。

6人機接口電路在體內(nèi)電刺激器中的應(yīng)用

醫(yī)學(xué)上，在進行疾病控制時，通常可以通過電極以一定波形(如方波、正弦波等)、頻率、幅度、占空比等電信號對神經(jīng)或肌肉進行刺激，以使其支配相應(yīng)的功能或肌肉產(chǎn)生收縮／舒張動作，從而有利于癥狀的減輕。由于不同部位的神經(jīng)或肌肉對電刺激發(fā)生的敏感水平不同，不同強弱和不同性質(zhì)的電信號所產(chǎn)生的刺激效果是不一樣的。我們研制的體內(nèi)電刺激器，可以產(chǎn)生手術(shù)時所需要的具有不同的頻率、幅度、占空比的不同波形信號。該儀器幅度、占空比準(zhǔn)確，頻率穩(wěn)定，各參數(shù)均可以精確的調(diào)節(jié)。而且，由于使用了LCD顯示，它與單片機的連接簡單。LCD具有質(zhì)量輕、體積小、電壓低、功耗小、顯示內(nèi)容豐富等優(yōu)點，其人機界面相當(dāng)友好。但人機接口電路設(shè)計的優(yōu)劣直接影響到整臺儀器的使用效果。

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2電氣工程及其自動化中存在的問題

2.1能耗大。雖然電氣工程自動化技術(shù)的出現(xiàn)為人類的發(fā)展進步做出了巨大貢獻，但是我們不能因此就看不到其本身存在的弊端，其中，擺在當(dāng)前最為棘手的問題就是對于能源的消耗過大。在電氣工程自動的發(fā)展系統(tǒng)本身帶有復(fù)雜性，被應(yīng)用的范圍逐步擴大，對于能源的需求量也與日俱增。電氣自動化是以消耗電能為主，作為當(dāng)下最為先進的技術(shù)之一，對其本身最為基礎(chǔ)的要求就是要做到在運作過程中保證誤差小，并且準(zhǔn)確有效，所以，就需要大批量的電氣設(shè)備共同運作，如此，對于電能的消耗可謂是不計其數(shù)，與我們國家提出的走綠色節(jié)能的可持續(xù)發(fā)展道路存在差距。2.2質(zhì)量水平較低。就現(xiàn)階段的發(fā)展而言，電氣工程自動化技術(shù)已經(jīng)得到的飛速的提升，但縱觀整體發(fā)展情況而言，其質(zhì)量水平還處在發(fā)展低端。尤其是最近幾年，人們對于生活追求的品質(zhì)不斷攀升，相應(yīng)地也加大了對電氣自動化水平的要求，但是我國對這一領(lǐng)域研究的時間還不是很長，對于相應(yīng)的管理流程和先進的發(fā)展模式還不能很好的予以把控，特別是在自動化工廠的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，相關(guān)人員只關(guān)心結(jié)果而忽略過程中的質(zhì)量問題。但是，眾所周知的是，如果電氣的生產(chǎn)質(zhì)量得不到有效的保證，就會發(fā)生一系列的用電事故，嚴(yán)重的會造成爆炸、火災(zāi)等重大安全事故出現(xiàn)，需要引起人們的深思。2.3集成化程度低。　顧名思義，集成化的主要運作原理就是把所有需要的東西做還集合工作，上文已經(jīng)提到過，雖然電氣工程自動化近年來的發(fā)展勢頭迅猛，但由于起步過晚，　雖然在努力的向集成化方面靠攏，確切的來說，現(xiàn)在還處于自動化階段，技術(shù)水平發(fā)展有限，集成化技術(shù)還不成熟，各個體系和功能之間還無法做到有效的集成連接。所以，還達不到及時實現(xiàn)資源的有效共享，在一定程度上影響了電氣自動化功能的發(fā)揮，使電氣自動化工程技術(shù)滯后。

3對電氣自動化工程中節(jié)能設(shè)計技術(shù)

3.1減少線路傳輸產(chǎn)生的耗損。由于無法對線路上的電流做出改變，所以也只能通過減少電阻來有效降低電能在傳輸中產(chǎn)生的耗損。所以，可以從這幾方面做起，減少導(dǎo)線電阻：（1）使用功率較小導(dǎo)線；（2）使用相對較短的導(dǎo)線。這樣做可以避免在布線過程中少走彎路，減少人員的工作量，有效減少電能耗損，同時在安裝變壓器時候與負(fù)荷中心保持較短的距離，也是減少供電的距離；（3）使用截面積大較大的導(dǎo)線，如果條件允許，可以選用較大截面積的導(dǎo)線，有效減少電阻產(chǎn)生的耗損。3.2無功補償。電力系統(tǒng)在運行的過程中，配電設(shè)備中的無功功率占有較大的容量，所以存在較為嚴(yán)重的電能耗損的情況，不僅影響到電壓，還對整個電能的質(zhì)量造成不良的影響。對使用者來說，無功功率主要表現(xiàn)在功率低，尤其是當(dāng)功率過低的時候，用戶需要向相關(guān)部門繳納一定的罰款，因此如果說能夠使用合適的無功補償設(shè)備，就可以保證功率的平衡，有效提高供電質(zhì)量。工作人員在操作中要盡量減少對電能不必要的耗損，從而確保電氣工程的安全運行。如果導(dǎo)線受到電阻的影響，那么由電機產(chǎn)生的電能就不能被變壓器更好的吸收，同時沒被吸收的那些電能在電流傳輸?shù)倪^程中會被釋放出來。同時由于無功功率產(chǎn)生了一定的作用，因此可以讓電容器和無功功率進行抵消。利用電氣相關(guān)設(shè)備在進行無功補償時候，有幾處要格外注意：（1）利用電容器在進行無功補償?shù)臅r候，一定要根據(jù)電壓容量，電壓負(fù)荷，自然功率，目標(biāo)功率等參數(shù)來確定電容器的容量，同時如果在無功補償?shù)沫h(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了諧波，需要通過串聯(lián)定量電抗器來消除諧波；（2）以參數(shù)的物理量來確定無功的電流，功率的參數(shù)，從而有效避免投切振蕩現(xiàn)象。

4結(jié)束語

綜上所述，電氣自動化對于節(jié)能設(shè)計的要求是為了響應(yīng)綠色生產(chǎn)的理念，也是為了響應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的需求，同時也是時展的必然趨勢。雖然我國現(xiàn)階段在電氣自動化的節(jié)能設(shè)計中取得了顯著的進步，但是隨著社會的發(fā)展，電氣自動化節(jié)能技術(shù)仍然需要進行不斷完善和發(fā)展，不斷優(yōu)化配電設(shè)計，在科學(xué)利用電力資源的同時，還需要不斷提高電力系統(tǒng)的運行效率，并最終達到節(jié)能的目的。

作者:吳尚坤 單位:山東鋼鐵集團日照有限公司

參考文獻