农田地理信息系统是实现精准农业概念的核心系统,管理精准农业所有信息,进行农作物空间分析,给出准确可靠的农事操作方案。目前用于精准农业的地理信息系统在国内尚未见报道,除一般地理信息系统的功能外,要建立适合我国国情的、今后可以推广的精准农业地理信息系统,重点需要解决:(1)适合精准农业的数据库应用;(2)适合精准农业的空间分析系统;(3)与信息采集、遥感信息、农机控制等的接口。 农田GIS 数据库系统 数据库是精准农业农田地理信息系统的基础,数据来源于地理背景、本底调查、实时农田采集、以及经济的数据,主要的数据库有: (1)地理背景数据库:试验示范地在北京的位置(行政区),试验示范地在小汤山镇的位置(行政区),1:1000地形图和全要素底图,农业设施,科学(气象站)、境界,地形,和土地利用(耕地、园地、林地、草地等)等; (2)GPS数据库:GPS控制点,土壤、环境、水分等采样点的GPS点数据; (3)土壤数据库:土壤类型、土壤剖面、土壤质地、耕作层与A层厚度、土壤养分淋洗等、土壤容重、土壤养分(土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾)、土壤微量元素(硼、锰、铜、锌等)、土壤含水量、土壤渗透性、田间持水量数据等,与地理背景数据叠加可以形成土壤要素空间分布图,不同深度土壤图等; (4)环境数据库:水(井水)、土壤、植物、空气等,分析铅、汞、镉、 砷、总氮、速效氮、总磷、速效磷、有机质、有机磷等项目; (5)气象资料数据:经纬度、海拔、日照时数、日平均温度、日温度极值、空气相对湿度、风速、日降水量、水汽压等; (6)作物数据库:作物种类、作物品种、生态适应性,生长发育,农艺形状,抗性,品质,作物营养需求(水分、养分等),病虫害等; (7)农业生产条件数据库:化肥投入、灌溉条件、播种面积、种植制度、产量水平、农药使用量、价格等; (8)化肥农药数据库:品名、价格、形状、作用等;(9)影像数据库:航片、卫星数据等; 精准农业的空间分析系统 精准农业需要特别的程序进行空间分析,以决策施肥、灌溉、播种、除草、灭虫等农事操作,要开发适合我国国情的空间分析软件。这种空间分析有: (1)作物产量空间分布; (2)土壤养分的空间分布; (3)土壤水分空间分布; (4)土壤微量元素空间分析; (5)作物需求空间分析; (6)环境空间分析等。 以及综合分析。它是专家系统的信息源之一,也是专家系统决策结果的空间分布载体,系统必须达到准确可靠,便于农业机械执行。 "精准农业"最先应用于发达国家的大型农场,它最基础的技术路线和原则是在充分了解土地资源和作物群体的基础上,因地制宜地根据田间每一操作单元的具体情况,精细准确地调整各项管理措施和各项物资投入的量,获取最大的经济效益。因此,它也适用于以县、乡(镇)、村为单元的我国农业生产。由传统模式逐步向发达国家精准农业发展模式转变过程中,GIS有着巨大作用。 GIS可以被用于农田土地数据管理,查询土壤、自然条件、作物苗情、作物产量等数据,并能够方便地绘制各种农业专题地图,也能采集、编辑、统计分析不同类型的空间数据,在精准农业中GIS可以应用于绘制作物产量分布图和进行农业专题地图分析。通过GIS提供的覆合叠加功能将不同农业专题数据组合在一起,形成新的数据集。例如,将土壤类型、地形、作物覆盖数据采用覆合叠加,建立三者在空间上的联系,可以很容易分析出土壤类型、地形、作物覆盖之间的关系。目前地理信息系统已经进入了新的发展阶段,成为一种包括硬件生产、软件研制、数据采集、空间分析及咨询服务的新兴信息产业。GIS技术的发展一方面是基于Client/Server结构,即客户机可在其终端上调用在服务器上的数据和程序。另一方面是通过互联网络发展InternetGIS或Web-GIS,可以实现远程寻找所需要的各种地理空间数据,包括图形和图像,而且可以进行各种地理空间分析。这种发展是通过现代通讯技术使GIS进一步与信息高速公路相接轨,而且借助于通讯技术,可以将遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)有机地集成起来,成为各行各业,包括农业发展和进步的有力技术手段。 地理信息系统与传统地图相比最大优点是能够很快地将各种专题要素地图组合在一起,产生出新的地图。将不同专题要素地图叠加在一起,可以分析出土地上各种限制因子对作物的相互作用与相互影响,从中可以发现它们之间的关系,如土壤pH值与产量的关系。利用已存贮的土壤背景数据库和农田灌溉、施肥、种子等数据库进行分析,作出判断,形成 "诊断图",将这些结果与MIS等相结合进行综合分析,结合社会经济信息作出投入产出的估算,提出精准农业实施计划。在土壤普查原始数据及历年农业统计报表基础上,用数据库形式,以县、乡(镇)、村为单位,建立起以土壤、作物信息等数据为基础进行技术分析并提出最佳施肥方案的GIS施肥指导系统,实现精准施肥。
马泽忠1、2 张孝成1 廖和平3
(1.重庆市土地勘测规划院,重庆,400020;2.中国人民解放军重庆后勤工程学院,重庆,400201;3.西南大学,重庆,400060)
摘要:本文以南岸区为例,根据人口预测模型和人均建设用地指标预测城镇建设用地需求规模;通过指标因子网格(Grid)空间模拟,采用综合指数法求取网格综合城镇建设用地适宜性指数;以地理事物相近相似原理,以城镇建设用地需求规模为控制,以地理信息系统为支持,通过网格合并预测城镇建设用地规模范围。研究表明,采用基于综合城镇建设用地适宜性指数计算机自动获取建设用地范围边界具有较高的科学性和实用性,可为土地主管部门和土地利用总体规划建设用地布局提供决策支持。
关键词:网格;适宜性指数;空间模拟;南岸区;重庆市
1 研究区域概况
南岸区位于重庆市都市圈内,地处长江以南,介于东经 106°31′~106°48′、北纬29°27′~29°38′之间,全区面积。2004年全区总人口526787人,其中农村人口占,城镇人口占 %,人口密度为2020 人/km2。南岸区地貌属川东平行岭谷的一部分,在区境内自西向东有四条背斜和三条向斜,背斜成山,向斜则形成以丘陵为主的谷地,构成了本区低山、丘陵、平坝的地貌组合特征。全区最高海拔681 m;最低海拔157m,相对高差524m。2004年末农用地总面积,占全区土地总面积的;建设用地总面积,占全区土地总面积的。其中,城市用地,占居民点及工矿用地的;建制镇用地,占居民点及工矿用地的;农村居民点用地,占居民点及工矿用地的;独立工矿用地,占居民点及工矿用地的;特殊用地,占居民点及工矿用地的;交通运输用地面积,占建设用地面积的;未利用地总面积,占全区土地总面积的。南岸区2004年土地资源利用结构中,农用地、建设用地和未利用地的比重为∶∶,以农用地为主。
2 城镇建设用地规模测算
城镇建设用地规模的大小应与人口规模、产业规模、经济规模相适应,同时还受土地利用条件、地形地貌等自然条件的限制,因此,预测城镇用地规模应从实际出发、因地制宜、量力而行,规模适度,不可贪大求全,致使城市无限制膨胀,造成土地资源的浪费。考虑到区域经济发展受许多非确定因素的影响,预测城镇发展空间时也应适当超前,留有余地,增强预测结果的可操作性。城镇建设用地应走内涵挖潜和适度外延扩大相结合的集约型道路,必须首先挖掘各种闲置土地和利用不充分、不合理的土地用于城镇建设;城镇空间的扩展,尽量少占或不占耕地。
人口预测
人口预测的方法一般有指数增长法、回归预测法、逻辑斯第函数预测法、人口年龄推算法等,根据县级土地利用总体规划规程,一般采用指数增长法进行人口预测,预测公式如下:
P=P0 (1 +K)n +nΔP (1)
式中,P为规划目标年的总人口数;P0 为规划基期年的总人口;K为规划期人口自然增长率;n为规划年限;ΔP为规划期间平均每年人口机械增长数。
根据统计数据,南岸区历年人口自然增长率为‰左右,到2010年,南岸区的人口增长速度不会产生大的波动,因此取K=‰。由于南岸区社会发展迅速,人口机械增长速度较大,根据多种统计数据,近年机械人口增长速度保持在82093人/年,因此到2010年,南岸区人口数量将达到1024420人。
城镇人口预测
2004年南岸区总人口526787人,城镇化率为,城镇人口406883人。根据统计数据,南岸区城镇人口的自然增长率为‰,通过农转非、区外人口迁入等形式,每年增加城镇人口 68171 人,依公式(1)计算 406883×(1 +‰)6 +6×98171=819629,预计2010城镇化率将达到,通过历年城市水平现行模拟预测所得到的结果为,大致相似,因此本次研究取2010年南岸区城市化水平为。
城镇建设用地需求量预测
建设用地需求量的定量预测方法通常有趋势预测法、回归预测法和定额指标预测法。趋势预测法是根据土地的实际需求量随时间的变动规律来外推今后的土地需求量,通常以时间t为自变量,土地需求量为因变量建立趋势线方程,其一般形式为 。趋势线方程通常有直线方程、二次曲线方程和指数方程。回归预测法是根据变量之间的相互关系,利用其他变量的已知值来推断预测变量的值,是通过表明两个或几个变量之间关系的数学方程式进行预测的一种方法。因此,应用回归预测法同时需要两组时间顺序相同、相互关系密切的时间序列。定额指标法是一种简便、准确的预测方法,主要是运用城市人口预测结果,以部颁人均用地限额为定额指标计算用地需求量。根据南岸区建设的实际和集约用地要求,在选用指标级别时,尽量选用较为宽松的人均用地指标。
人均城镇建设用地指标
南岸区现状人均城镇建设用地指标2004年为人,本研究选用城镇建设人均用地规划指标2010年为87m2/人,能够满足城镇发展需要。
规划城镇建设用地面积
819629 人×87 (m2/人)/10000=,规划新增加城镇建设用地面积 Sc为。
3 建设用地扩展范围预测
城镇用地总体布局就是在城镇性质、规模以及规划期间主要的建设项目和有关总体规划的经济技术指标已经确定的情况下,在城镇用地评价和选择的基础上,对规划期内城镇布局形式和各项建设统筹安排、合理布局,制定出科学的用地布局方案。本次研究通过指标因子网格(Grid)空间模拟,采用综合指数法求取网格综合城镇建设用地适宜性指数;以地理事物相近相似原理,以城镇建设用地需求规模为控制,以地理信息系统为支持,通过网格合并预测城镇建设用地规模范围。
建设用地扩展范围影响因素
建设用地的选择就是依据城镇用地适宜性评价结果和城镇用地可持续利用的要求,合理的确定城镇的具体位置和建设用地扩展范围。影响建设用地扩展范围的因素多种多样,主要包括以下几个方面。
(1)地貌条件 地貌条件影响城镇的分布位置、平面结构和空间布局,同时不同的地貌条件还影响各项建筑物的用地布置和工程设施的建设。主要参考指标包括地表破碎度、坡度、地貌部位、地貌类型等。
(2)地质水文条件 由于地质构造和土层的自然堆积情况不一,因而对建筑物的承载能力造成差异;不同的水文条件影响城镇的发展规模和安全问题。主要参考指标为:地层岩性、地质构造、降水、河网密度,河流洪水位等。
(3)社会经济条件 城镇用地规模和扩展范围必须从城镇用地布局现状出发,按照国民经济和社会发展的需要、城镇用地功能组织及城镇景观建设的要求,统筹安排、合理布局。因此影响城镇建设用地布局和扩展的因素主要包括如下社会经济条件:区域现状路网密度、区域规划路网密度、现状城镇建设用地规模影响度、土地利用类型、单位固定资产投资新增建设用地面积等。
建设用地扩展范围预测方法
建设用地扩展范围预测首先将研究区域在一定尺度下进行网格划分,针对不同的网格进行城镇用地适宜性评价,形成区域城镇建设用地适宜性评价结果;其次,以新增建设用地规模为控制,采用基于网格数据处理技术的计算机自动搜索方法获取城镇建设用地扩展范围。
建设用地扩展范围预测结果
城镇建设用地适宜性评价
应用层次分析法和特尔菲法,确定研究区域城镇建设用地适宜性评价指标和各指标权重,如表1。
表1 城镇建设用地适宜性评价指标权重值
应用地理信息用空间数据模拟方法,以地面100 m 网格精度将各评价指标在研究区域内进行连续分布模拟,得到区域标准化后指标数据在研究区域内的连续分布值,如图1为研究区内地表破碎度模拟。
应用综合指数法对研究区域城镇建设用地适宜性以地面分辨率为100 m 网格单元进行综合评价,每一网格单元适宜性综合指数计算公式为:
图1 地表破碎度模拟 (图中值越高,破碎度越大)
土地信息技术的创新与土地科学技术发展:2006年中国土地学会学术年会论文集
式中,Pi为第i个网格单元城镇建设用地适宜性综合指数;Vj 为各项指标权重;X′j为各网格单元评价 j 项指标标准化后分值,m 为指标项数;n 为流域内所划分的网格单元个数即CELL 的个数。
通过地理信息系统空间数学运算,得到南岸区城镇建设用地适宜性综合指数分布图(图2)。
图2 南岸区城镇建设用地适宜性综合指数分布
预测结果
以地理事物相近相似原理为基础,应用VB6集成开发环境和ESRI公司的Arc Objects组件系列开发自动分区程序模块,分区的计算机编程实现流程如图3。
图3 确定城镇建设用地扩展范围算法流程图
(1)确定城镇建设用地地块的最小面积 Smin,凡是小于Smin的地块应当被合并。
(2)以评价单元为最小的合并对象,将其合并到邻域内最相似的适宜性类型区,如果邻域内有多个相似的地块,则合并到其中面积最大的地块内。
最后将合并对象以评价单元面积的整数倍进行增加,直到城镇建设用地最小的地块面积都不小于Smin时,且总面积为预测需增加的建设用地时,中止循环并输出区域城镇建设用地分区图(图4)。
由图可知,南岸区未来城市发展重点在长生桥镇,南山和东部区域应作为生态保护区,不适宜城市发展,这与传统方法所作的土地利用总体规划基本一致。在城镇建设用地扩展方向上,本次研究结果表明,南岸区主要向北发展,重点发展中部,兼顾小城镇规模,在发展茶园新城区的同时,必须给各建制镇预留城镇建设用地指标。
图4 南岸区城镇建设用地扩展范围预测结果
4 结论
通过研究可得到如下结论:
(1)应用空间数据模拟技术,可以直观地表达间断地理现象的区域空间分布趋势,为数学模型分析提供了可靠的数据支持。
(2)采用基于网格数据处理技术的计算机自动搜索方法获取城镇建设用地扩展范围,为土地利用规划中划定城镇建设用地及其他用地类型范围提供了较为科学的技术支撑,使规划中建设用地的布局更科学、合理。
(3)通过本项研究,将土地适宜性评价和土地利用规划有机地忸结合起来,为未来土地利用规划在方法上做了有益的探索。
参考文献
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农田地理信息系统是实现精准农业概念的核心系统,管理精准农业所有信息,进行农作物空间分析,给出准确可靠的农事操作方案。目前用于精准农业的地理信息系统在国内尚未见报道,除一般地理信息系统的功能外,要建立适合我国国情的、今后可以推广的精准农业地理信息系统,重点需要解决:(1)适合精准农业的数据库应用;(2)适合精准农业的空间分析系统;(3)与信息采集、遥感信息、农机控制等的接口。 农田GIS 数据库系统 数据库是精准农业农田地理信息系统的基础,数据来源于地理背景、本底调查、实时农田采集、以及经济的数据,主要的数据库有: (1)地理背景数据库:试验示范地在北京的位置(行政区),试验示范地在小汤山镇的位置(行政区),1:1000地形图和全要素底图,农业设施,科学(气象站)、境界,地形,和土地利用(耕地、园地、林地、草地等)等; (2)GPS数据库:GPS控制点,土壤、环境、水分等采样点的GPS点数据; (3)土壤数据库:土壤类型、土壤剖面、土壤质地、耕作层与A层厚度、土壤养分淋洗等、土壤容重、土壤养分(土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾)、土壤微量元素(硼、锰、铜、锌等)、土壤含水量、土壤渗透性、田间持水量数据等,与地理背景数据叠加可以形成土壤要素空间分布图,不同深度土壤图等; (4)环境数据库:水(井水)、土壤、植物、空气等,分析铅、汞、镉、 砷、总氮、速效氮、总磷、速效磷、有机质、有机磷等项目; (5)气象资料数据:经纬度、海拔、日照时数、日平均温度、日温度极值、空气相对湿度、风速、日降水量、水汽压等; (6)作物数据库:作物种类、作物品种、生态适应性,生长发育,农艺形状,抗性,品质,作物营养需求(水分、养分等),病虫害等; (7)农业生产条件数据库:化肥投入、灌溉条件、播种面积、种植制度、产量水平、农药使用量、价格等; (8)化肥农药数据库:品名、价格、形状、作用等;(9)影像数据库:航片、卫星数据等; 精准农业的空间分析系统 精准农业需要特别的程序进行空间分析,以决策施肥、灌溉、播种、除草、灭虫等农事操作,要开发适合我国国情的空间分析软件。这种空间分析有: (1)作物产量空间分布; (2)土壤养分的空间分布; (3)土壤水分空间分布; (4)土壤微量元素空间分析; (5)作物需求空间分析; (6)环境空间分析等。 以及综合分析。它是专家系统的信息源之一,也是专家系统决策结果的空间分布载体,系统必须达到准确可靠,便于农业机械执行。 "精准农业"最先应用于发达国家的大型农场,它最基础的技术路线和原则是在充分了解土地资源和作物群体的基础上,因地制宜地根据田间每一操作单元的具体情况,精细准确地调整各项管理措施和各项物资投入的量,获取最大的经济效益。因此,它也适用于以县、乡(镇)、村为单元的我国农业生产。由传统模式逐步向发达国家精准农业发展模式转变过程中,GIS有着巨大作用。 GIS可以被用于农田土地数据管理,查询土壤、自然条件、作物苗情、作物产量等数据,并能够方便地绘制各种农业专题地图,也能采集、编辑、统计分析不同类型的空间数据,在精准农业中GIS可以应用于绘制作物产量分布图和进行农业专题地图分析。通过GIS提供的覆合叠加功能将不同农业专题数据组合在一起,形成新的数据集。例如,将土壤类型、地形、作物覆盖数据采用覆合叠加,建立三者在空间上的联系,可以很容易分析出土壤类型、地形、作物覆盖之间的关系。目前地理信息系统已经进入了新的发展阶段,成为一种包括硬件生产、软件研制、数据采集、空间分析及咨询服务的新兴信息产业。GIS技术的发展一方面是基于Client/Server结构,即客户机可在其终端上调用在服务器上的数据和程序。另一方面是通过互联网络发展InternetGIS或Web-GIS,可以实现远程寻找所需要的各种地理空间数据,包括图形和图像,而且可以进行各种地理空间分析。这种发展是通过现代通讯技术使GIS进一步与信息高速公路相接轨,而且借助于通讯技术,可以将遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)有机地集成起来,成为各行各业,包括农业发展和进步的有力技术手段。 地理信息系统与传统地图相比最大优点是能够很快地将各种专题要素地图组合在一起,产生出新的地图。将不同专题要素地图叠加在一起,可以分析出土地上各种限制因子对作物的相互作用与相互影响,从中可以发现它们之间的关系,如土壤pH值与产量的关系。利用已存贮的土壤背景数据库和农田灌溉、施肥、种子等数据库进行分析,作出判断,形成 "诊断图",将这些结果与MIS等相结合进行综合分析,结合社会经济信息作出投入产出的估算,提出精准农业实施计划。在土壤普查原始数据及历年农业统计报表基础上,用数据库形式,以县、乡(镇)、村为单位,建立起以土壤、作物信息等数据为基础进行技术分析并提出最佳施肥方案的GIS施肥指导系统,实现精准施肥。
既然是旅游景点,就是让游客满意,怎样让游客满意呢?就是让游客能够舒舒服服的看完每一个景点。怎样能够让游客舒舒服服呢?那就得有个好的规划路线。我想你手上应该有每个景点的坐标位置,那么根据这些坐标位置通过GIS的最短路径分析,使得任意一个景点作为起点都能够有一个好的路径规划。
技术路线一般是指你如何具体实施自己的研究方法,以达到研究目的。技术路线应具体清楚,可逐项写,很多人采用列路线图的方式,但需要注意的是,在一些特殊的工序或者关键的方法和技术手段上要描述清楚。
我认为技术路线最好采用流程图的形式。流程图可以很好地将研究思路的具体化、直观化,一目了然地表达出自己的实验目的。你可以将流程图分为三个大部分:提出问题(研究背景)、分析问题(研究进展和方法)和解决问题(发展策略和解决建议)。然后再将你实验中需要用的技术和手段、风险应对、资金预算等内容填充进流程图中就可以啦。
数控技术主要是采用高速、高精度化、复合化、系统化、智能化、柔性化的加工 方法 代替传统的加工方法,它在现代机械制造中发挥着不可替代的作用。下面是我为大家整理的数控技术 毕业 论文,供大家参考。
【论文关键词】数控技术;高职 教育 ;教学改革
【论文摘要】 文章 根据数控行业对人才能力的培养要求,深化课程体系、教学内容和 教学方法 的改革,同时对教材建设、课程建设和实训基地建设等问题进行了一些探讨。
我国加入世贸组织后,中国正在逐步变成“世界制造中心”,制造业已成为我国经济的主要增长点,这也促使数控技术的广泛应用,数控人才的严重短缺引起了社会普遍关注。许多高校和培训机构都开设计数控技术专业,然而从有关部门得知,这一两年数控专业高职毕业生切合专业的就业率并不很高。
一方面企业找不到合适的数控人才,另一方面数控专业学生却找不到合适的工作。在人才使用方面,企业和人才本身都不满意,社会上还是缺口较大,其原因就是学校培养的人才不是企业所需要的人才,说明我们高职教育在教学机制、办学理念、课程设置、就业指导、实践教学模式、教材建设等方面都存在单方面的行为,没有与企业沟通、合作,没有按企业的愿望培养人才。
为什么会出现这种现象?原因有多方面的,毕业生专业能力不强;学生技能力很弱,实际 经验 和动手能力差;学生没有专长和一技之长,没有特色;学生定位不准,不愿立足一线,缺乏吃苦耐劳和为企业奉献精神;学校就业和就业指导体系不力。
一、制造业呼唤专业教学改革
随着科学技术的突飞猛进,经济全球化趋势日益增强,国际产业分工正在“重新洗牌”,许多发达国家和跨国公司看好中国市场,将部分制造业进一步向我国转移。虽然我国制造业已开始广泛使用先进的数控技术,但掌握数控技术的机电复合型人才奇缺,其中仅数控机床的操作、编程、维修人员就短缺60多万人。我国数控技术人才不仅数量上奇缺,而且质量上也存在一定缺陷,即他们的知能结构不能适应和满足现代制造业的需求。
在高等教育从精英教育向大众化教育转变的时期,生源基础变化较快,企业对人才层次要求上移,使用重心下移的情况下,由于学校专业建设教学方案调整没能及时跟上社会变化,没有一套适时的高质量教材,此外,在理论教学和实践教学的比例上还显得不够。
数控技术是集机械、电子、信息和管理等学科于一体的新兴交叉学科,数控技术的发展对人才的知识、能力、素质结构提出了新的要求。“中国制造”竞争力的提高呼唤我国高职数控技术专业要适应市场需求,改革现行的课程体系、教学内容和教学方式,高起点地培养从事数控技术人才,以满足制造业发展对人才的需求。
二、专业教学改革指导思想和目标
1.改革的指导思想。进一步加快教育思想与教育观念的变革,全面推进素质教育,深入探索高等职业教育教育人才的培养模式,努力提高高职人才培养质量,深化课程体系、教学内容和教学方法的改革,培养出有较强的职业能力和较高综合素质的机械制造业生产和管理一线的高级应用型人才。
2.改革的目标 。通过教学改革,要建立一个完整的、科学的、有特色的高职数控制造人才培养的教学体系。体现“以就业为导向”, “以企业活动为主线” ,研究其职业分布和学生就业方向; “以能力培养为中心,知识够用为度”来架构专业教学体系,在教学内容突出专业技能、综合能力及综合素质的培养。
毕业生将具备较强的专业能力和职业素质,有一技之长或一专多能,能够很快适应企业生产的需要,且具有良好的可持续发展能力。
三、专业改革的基本思路
1.学生现状剖析:(1)专业能力不强。除了其基础较差之外,还有很多原因。(2)技能不足。(3)定位不准。很多人认为自己是大学生,一定要做管理人员,没有立足一线的意识;缺乏吃苦耐劳精神,不愿干脏、累、苦的工作,不愿到小企业和条件差的企业;缺乏奉献精神,不愿立足企业,与企业同甘共苦,只讲索取,不讲奋斗、拼搏、奉献;对 企业 文化 和环境的认识不够,缺乏 安全生产 、节约、合作、严格遵守纪律等认识,难以适应企业,普遍认为 企业管理 太严。(4)就业指导和专业教育不力。目前很多学校就业指导没有引起足够的重视,没有形成就业指导体系。
2.专业教学改革方案。(1)针对学生现状,根据企业岗位群的要求,以提高人才培养质量和学生就业为目的,针对性的对原有的教学计划、教学大纲、教材、教学方法、技能训练方法和内容、师资力量、实训条件、就业指导、实习基地等方面进行改革和加强。改变学生知识和能力结构,满足企业用人要求。(2)重新构建专业课程体系。根据职业岗位群的知识和能力要求来对课程体系进行整合。专业知识以“必需、够用”为度,突出核心专业课程。确定以能力为中心来构建理论教学体系和实践教学体系,拓宽基础,注重实践,强化技能训练,加强能力培养,提高综合职业素质。将专业课提前,使学生尽早接触专业课,(下转第117页)(上接第105页)这样可提高学生学习兴趣,学生也可提前就业,缓解集中就业的压力。(3)改进教学方法和考试方法,提高教学效果。(4)教材建设和课程建设。撰写适合本专业实践教学的实践课程的校本教材并完善实训指导书;在进行专业主干课程建设的基础上,撰写专业主干课的校本教材。完成适合本专业图册和主干课程的题库建设。建设几门校级精品课。(5)师资队伍建设规划。一是加强了师资队伍建设,改善了师资队伍结构。(6)校内、校外实训场地建设。根据培养目标,新建、扩建和完善一些实训场,为学生技能训练和专业知识学习提供坚实的基础和保障。加强校企合作,建立校外实习基地,建成满足学生企业生产管理环境认识、生产实习、毕业实习等不同层次实习要求实习基地。 加强产、学结合,通过参与解决企业生产的实际问题,提高学生的综合素质。(7)完善职业素质教育和就业体系。落实专业教师职业素质教育,让他们在专业教育时就传递怎样做人、做事的知识,在实践中严格要求,使之潜移默化。积极拓展毕业生实习和就业基地,设定专人负责学生就业和就业跟踪工作,并发动全体专业教师共同参与。
四、专业教学改革的保障 措施
为了保证专业教学改革试点工作顺利进行,将逐步完善有关配套措施:
1.加强师资队伍的建设,提高师资队伍的质量,制定“双师型”教师的培养和引进制度。
2.充分发挥教研室在教学运行过程中的管理职能,加强教学改革研究;
3.结合专业立项,做好本专业教学改革工作。
4.加强和相关行业、企业合作办学的力度,建立一体化管理模式。
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摘要:数控技术是实现机械制造自动化的关键,直接影响到国家工业的发展和综合国力的提高。以数控技术为核心的机械设备的生产和应用已经成为衡量一个国家技术水平和战略地位的重要标准。因此广泛采用数控技术应用于制造业,无论从战略角度还是发展策略,都是我国实现工业经济大国必须要大力提倡和广泛发展的。
关键词:机械制造 数控技术
0 引言
在机械制造业中,数控加工技术已经越来越受到重视。随着计算机技术为主流的现代科技技术发展和市场产品竞争的加剧,传统的机械制造技术很难满足现代产品多样化的发展和日新月异的换代速度。面对多品种小批量生产比重的加大,产品交货质量和成本要求的提高,要求现代的制造技术具有很高的柔性。如何能增强机械制造业对外界因素的适应能力以及产品适应市场的变化能力,就需要我们能利用现代数控技术的灵活性,最大限度的应用于机械制造行业。将机械设备的功能、效率、可靠性和产品质量提高到一个新的水平,从而满足现代市场的竞争需求。
1 技术特点
数控技术是用数字信息对机械加工和运动过程进行控制的技术。它是集传统的机械制造技术、计算机技术、传感检测技术、网络通信技术、光机电技术于一体的现代制造业基础技术,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点。
目前是采用计算机控制,预先编程然后利用控制程序实现对设备的控制功能。由于计算机软件的辅助功能替代了早期使用纯硬件电路组成的数控装置,使得输入数据的存储、处理、判断、运算等功能均由现场可编辑的软件来完成,这样极大的增强了机械制造的灵活性,提高设备的工作效率。
2 机械制造中数控技术的应用
工业生产 工业机器人和传统的数控系统一样是由控制单元、驱动单元和执行机构组成的。主要运用机器设备的生产线上,或者运用于复杂恶劣的劳动环境下下,完成人类难以完成的工作,很大程度上改善了劳动条件,保证了生产质量和人身安全。
在实际操作中,控制单元是由计算机系统组成,指挥机器人按照写入内核的程序向驱动单元发出指令,完成预想的操作,同时同步检测执行动作,一旦出现错误或发生故障,由传感系统和检测系统反馈到控制单元,发出报警信号和相应的保护动作。而执行机构是由伺服系统和机械构件组成。有动力部分向执行机构提供动力,使执行机构在驱动元件的作用下完成规定操作。
煤矿机械 现代采煤机开发速度快、品种多,都是小批量的生产,各种机壳的毛坯制造越来越多地采用焊件,传统机械加工难以实现单件的下料问题,而使用数控气割,代替了过去流行的仿型法,使用龙骨板程序对采煤机叶片、滚筒等下料,从而优化套料的选用方案。使其发挥了切割速度快、质量可靠的优势,一些零件的焊接坡口可直接割出,这样大大提高了生产效率。同时,数控气割机装有自动可调的切缝补偿装置。它允许对构件的实际轮廓进行程序控制,好比数控机床上对铣刀的半径补偿一样。这样可以通过调节切缝的补偿值来精确的控制毛坯件的加工余量。
汽车工业 汽车工业近20年来发展尤为迅猛,在快速发展的过程中,汽车零部件的加工技术也在快速发展,数控技术的出现,更加快了复杂零部件快速制造的实现过程。
将高速加工中心和 其它 高速数控机床组成的高速柔性生产线集“高柔性”与“高效率”于一体,既可满足产品不断更新换代的要求,做到一次投资,长期受益,又有接近于组合机床刚性自动线的生产效率,从而打破汽车生产中有关“经济规模”的传统观念,实现了多品种、中小批量的高效生产。数控加工技术中的快速成形制造技术在复杂的零部件加工制造中可以很轻易方便的实现,不仅如此,数控技术中的虚拟制造技术、柔性制造技术、集成制造技术等等,在汽车制造工业中都得到了广泛深入的应用。21世纪的汽车加工制造业已经离不开数控加工技术的应用了。
机床设备 机械设备是机械制造中的重中之重,面对现代机械制造业的需求,具备了控制能力的机床设备是现代机电一体化产品的重要组成部分。计算机数控技术为机械制造业提供了良好的机床控制能力,即把计算机控制装置运用到机床上,也就是用数控技术对机床的加工实施控制,这样的机床就是数控机床。它是以代码实现机床控制的机电一体化产品,它把刀具和工件之间的相对位置、主轴变速、刀具的选择、冷却泵的起停等各种操作和顺序动作数字码记录在控制介质上,从而发出控制指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件,使机床自动加工出所需零件。
3 数控技术的发展
从第一台数控机床开发成功到现在已有50多年的历史,由传统的封闭式数控系统发展到现今的开放式PC数控系统。传统的计算机数控系统,由于采用封闭的体系结构,它的通用性、软件移植性、功能扩展和维修都比较困难;开放式体系结构的计算机数控系统的发展,使传统的计算机数控系统的市场正在受到挑战。开放式计算机数控系统,采用软件模块化的体系结构,显示了优良的性能,能适应各种计算机的软件平台,具有统一风格的用户交互环境,操作、维护、更新换代和软件开发都比较方便,具有较高的性能价格比,已成为数控系统发展的方向。
4 结束语
机械制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间科技竞争的重点。我国正处于经济发展的关键时期,制造技术是我们的薄弱环节。PC机进入数控领域,极大的促进了数控技术的发展,也为我国在数控生产领域赶超发达国家提供了机遇。跟上发展先进数控制造技术的世界潮流,将其放在战略优先地位,并以足够的力度予以实施,尽快缩小与发达国家的差距,在激烈的市场竞争中立于不败之地。同时,数控加工技术的发展孕育产生大量的数控专业技术人才,进而推动我国现代机械制造业进一步走向繁荣。
参考文献:
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【摘要】随着国内数控机床的迅速发展,数控机床逐步出现故障高发时段。然而,目前的数控维修工作混乱无序,根本不能适应数控行业快速发展的步伐。为了使数控维修工作适应现代化制造业的发展,提高数控设备维修质量,那么规范数控维修行业,已经迫在眉睫。本文通过阐述了数控机床的维修方法,使其具有可利用性、可持续发展性,为规范数控维修行业奠定坚实的基础。
【关键词】数控;机床;维修;技术分析
随着我国机械加工的快速发展,国内的数控机床也越来越多。由于数控机床的先进性和故障的不稳定性,大部分故障都是以综合故障形式出现,所以数控机床的维修难度较大,并且数控机床维修工作的不规范,使得数控维修工作处于一种混乱状态,为了规范数控维修工作,提高数控机床的利用价值,本文提出五步到位数控维修法。
一、
1、故障记录具体
数控机床发生故障时,对于操作人员应首先停止机床,保护现场,并对故障进行尽可能详细的记录,并及时通知维修人员。
(1)故障发生时的情况记录
1)发生故障的机床型号,采用的控制系统型号,系统的软件版本号。
2)故障的现象,发生故障的部位,以及发生故障时机床与控制系统的现象。
3)发生故障时系统所处的操作方式。
4)若故障在自动方式下发生,则应记录发生故障时的加工程序号,出现故障的程序段号,加工时采用的刀具号等。
5)若发生加工精度超差或轮廓误差过大等故障,应记录被加工工件号,并保留不合格工件。
6)在发生故障时,若系统有报警显示,则记录系统的报警显示情况与报警号。
7)记录发生故障时,各坐标轴的位置跟随误差的值。
8)记录发生故障时,各坐标轴的移动速度、移动方向,主轴转速、转向等。
(2)故障发生的频繁程度记录
1)故障发生的时例与周期。
2)故障发生时的环境情况。
3)若为加工零件时发生的故障,则应记录加工同类工件时发生故障的概率情况。
4)检查故障是否与“进给速度”、“换刀方式”或是“螺纹切削”等特殊动作有关。
(3)故障的规律性记录。
(4)故障时的外界条件记录。
2、故障检查方法
维修人员故障维修前,应根据故障现象与故障记录,认真对照系统、机床使用 说明书 进行各顶检查以便确认故障的原因。当数控设备出现故障时,首先要搞清故障现象,向操作人员了解第一次出现故障时的情况,在可能的情况下观察故障发生的过程,观察故障是在什么情况下发生的,怎么发生的,引起怎样的后果。搞清了故障现象,然后根据机床和数控系统的工作原理,就可以很快地确诊并将故障排除,使设备恢复正常使用。故障检查包括:
(1)机床的工作状况检查。
(2)机床运转情况检查。
(3)机床和系统之间连接情况检查。
(4)CNC装置的外观检查。
维修时应记录检查的原始数据、状态,记录越详细,维修就越方便,用户最好编制一份故障维修记录表,在系统出现故障时,操作者可以根据表的要求及时填入各种原始材料,供维修时参考。
3、故障诊断
故障诊断是进行数控机床维修的第二步,故障诊断是否到位,直接影响着排除故障的快慢,同时也起到预防故障的发生与扩大的作用。首先维修人员应遵循以下两条原则:
(1)充分调查故障现场。这是维修人员取得维修第一手材料的一个重要手段。
(2)认真分析故障的原因。分析故障时,维修人员不应局限于 CNC部分,而是要对机床强电、机械、液压、气动等方面都作详细的检查,并进行综合判断,达到确珍和最终排除故障的目的。
1)直观法。2)系统自诊断法。3)参数检查法。4)功能程序测试法。5)部件交换法。6)测量比较法。7)原理分析法。8)敲击法。9)局部升温法。10)转移法。
除了以上介绍的故障检测方法外,还有插拔法、电压拉偏法、敲击法等等,这些检查方法各有特点,维修人员可以根据不同的现象对故障进行综合分析,缩小故障范围,排除故障。
4、维修方法
在数控机床维修中,维修方法的选择到位不到位直接影响着机床维修的质量,在维修过程中经常使用的维修方法有以下几种:
(1)初始化复位法。由于瞬时故障引起的系统报警,可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障,若系统工作存贮区由于掉电、拔插线路板或电池欠压造成混乱,则必须对系统进行初始化清除,清除前应注意作好数据拷贝记录,若初始化后故障仍无法排除,则进行硬件诊断。
(2)参数更改,程序更正法。系统参数是确定系统功能的依据,参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机,对此可以采用系统搜索功能进行检查,改正所有错误,以确保其正常运行。
(3)调节、最佳化调整法。调节是一种最简单易行的办法。通过对电位计的调节,修正系统故障。
(4)备件替换法。用好的备件替换诊断出坏的线路板,并做相应的初始化启动,使机床迅速投入正常运转,然后将坏板 修理 或返修,这是目前最常用的排故办法。
(5)改善电源质量法。目前一般采用稳压电源,来改善电源波动。对于高频干扰可以采用电容滤波法,通过这些预防性措施来减少电源板的故障。
(6)维修信息跟踪法。一些大的制造公司根据实际工作中由于设计缺陷造成的偶然故障,不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员
(7)修复法。对数控机床的故障进行恢复性修复、调整、复位行程开关、修复脱焊、断线、修复机械故障等。
5、维修记录到位
维修时应记录、检查的原始数据、状态较多,记录越详细,维修就越方便,用户最好根据本厂的实际清况,编制一份故障维修记录表,在系统出现故障时,操作者可以根据表的要求及时填入各种原始材料,供再维修时参考。
通常维修记录包括以下几方面的内容;(1)现场记录;(2)故障原因;(3)解决方法;(4)遗留的问题;(5)日期和停工的时间;(6)维修人员情况;(7)资料记录。
二、小结
数控机床维修技术的实施,提高重复性故障的维修速度,提高维修者的理论水平和维修能力,有利于分析设备的故障率及可维修性,改进操作规程,提高机床寿命和利用率,并能充分实现资源共享。使其具有可利用性、可持续发展性,为规范数控维修行业奠定坚实的基础。
参考文献:
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摘要:本文从“软件技术基础”课程的特点出发,分析和 总结 了该课程教学过程中出现的各种问题,综合其他学校该课程的教学内容和 教学 方法 ,结合我校教学环境和学生学习的实际情况,对课程教学进行了一些改革探索和实践,并取得了一定的成绩。
关键词:软件技术基础;教学改革;教学研究;
一、引言
随着科学技术的飞速发展,计算机应用已经深入到社会生活的各个领域中。熟练的操作和使用各种计算机应用软件,成为我们工作和生活的必备技能。越来越多的应用软件的设计与开发是由非计算机专业人员完成,开发出的各种软件,也大部分由非计算机专业人员操作和使用。吉林医药学院针对本校生物医学工程专业的学生,开设了“软件技术基础”课程。但由于该课程教学内容多样,教学学时有限,学生程序设计水平参差不齐等原因,给教师和学生的教学带来一定的难度。针对该课程的特点,综合其他学校的教学方式,结合吉林医药学院实际情况,对“软件技术基础”课程教学进行了一些改革探索和实践。
二、“软件技术基础”课程教学现状
第一,课程内容多,覆盖范围广。吉林医药学院的“软件技术基础”课程,是在基础课程“计算机应用基础”、“C语言程序设计”、“VB数据库程序设计”课程后开设的课程,其教学内容涵盖了四门计算机专业的课程:“数据结构”、“数据库系统”、“ 操作系统 ”和“软件工程”。在有限的学时中完成该课程的教学,教师与学生都面临很大的挑战。[1]
第二,课程学时有限。吉林医药学院“软件技术基础”课程教学有50学时,其中理论32学时。将这有限的学时分配后,各部分教学内容的教学时间更加受限,在短时间内学好该课程,对老师和学生都是极大的挑战。受课时限制,在教学中,教师对枯燥和抽象的知识无法深入讲解,没有时间通过更多的实例对概念和算法演示和说明;学生缺少足够的程序设计 经验 和调试能力,对所学内容无法融会贯通。以“软件技术基础”课程的数据结构部分内容讲授为例,对于顺序表、链表、栈、队列、树、图、排序和查找等知识,课堂的大部分时间,只能集中讲解相关知识的概念、思想及算法实现,学生练习操作时也只能是将算法在机器上实现,但具体的应用、程序设计以及调试等技巧课堂上无法细致讲解,同样,对于大部分学生,具体的应用在练习操作时练习不到。[2]
第三,学生学习目的不明确。学生在学习时,需要了解所学内容在其未来工作和生活中的目的和意义。但是,由于“软件技术基础”课程涵盖教学内容多,授课学时少,导致学生学到的知识浮于表面,课堂讲授以概念和理论为主,缺少解决实际问题经验,学生对所学内容的重要性、实用性了解不深。学生学习“软件技术基础”课程后,只掌握了一些基本概念和算法,但无法将所学应用于实践。[3]
第四,学生的程序设计水平参差不齐。吉林医药学院“软件技术基础”课程开设于学生大二下学期,学生在学习该课程前,已经学习了“C语言程序设计”,但C语言课程对于第一次接触程序设计的学生来说,概念抽象且规则繁多,掌握困难。对于C语言中数据的存储、算法编写、程序设计及调试等尤其畏惧、困惑,加深了接下来数据结构部分学习的难度。又由于“软件技术基础”课程与“C语言程序设计”课程之间间隔一个学期,这让学生本就不牢固的C编程知识在学习新的内容时更加困难。
第五,注重培养学生的应用能力。学生学习“软件技术基础”课程是为了用所学知识解决实际问题,学生的实践能力的培养是本课程教学的重中之重,如何更好的提高学生的学习兴趣,加深学生对知识的理解,同样是该课程的教学难点。以上是吉林医药学院“软件基础基础”课程面临的主要问题,各个问题相互影响和制约,进一步影响到“软基”课程的教学效果和学生学习该课程的兴趣和效果。针对以上问题,考查其他院校的教学方法和教学手段,吉林医药学院的“软件技术基础”在教学和实践环节进行了改革探索,取得了一定的成果。
三、课程教学改革探索
第一,利用现代 教育 技术,实例化教学。教材是学生获取知识的直接方法,在选择教材方面,选取案例详细的教材,弥补教学学时的不足。理论课教学是学生获取知识的重要手段,我校的教学环境优秀,每一个教室都配备有多媒体等现代化设备辅助教学,利用先进的教学设备,制作优秀的教学课件,增加动画等元素,将晦涩难懂的理论知识,通过直观的例子和生动的讲解展示给学生。如讲解数据结构中栈的存储结构、定义及算法时,利用学生熟知的手枪中的弹夹讲解;讲队列相关知识的时候,利用学生最经常使用的车站买票等生动形象的例子。再如,讲解数据库中范式概念的时候,利用学生熟悉的班级学生作为对象,分别解释各个范式的区别……
第二,对比归纳,强调总结。受到课时等客观条件限制,经多轮授课发现,学生在学习“软件技术基础”课程知识时,会有囫囵吞枣的感觉,知识无法吸收透彻并应用,已经开始下一部分知识的学习。教师需要利用自己的教学经验,在讲授过程中对知识进行凝练,对相似知识多进行归纳总结,用尽量少的语言复习与对比相关内容,让学生做到温故而知新。
第三,强化实践教学,提高动手能力。授人鱼不如授人以渔,相对于教师,学生才是学习的主体,学生学习的主动性和积极性直接影响着学习的效果。勤能补拙,督促学生利用课余时间复习C语言等学过的知识,利用实验课程序调试的机会,让学生自己讲解程序并引导学生对程序跟踪,仔细观察程序变量的变化,总结经验,对程序进行优化,打下良好的程序设计基础。吉林医药学院软件技术基础课程的实验有18学时,实验课上除了验证课堂讲授的内容,学生无法更进一步的学习深入的内容,为更好的培养学生独立操作能力和实际应用能力,我校为生工的学生开放实验室,提供自主上机练习环境。对有进一步学习需要的学生,在每周三下午开设第二课堂,由有经验的老师对学生有针对性的讲解程序设计和软件开发的方法和技巧。
第四,采用课程设计,督促学生自主学习。为更好的激发学生学习的积极性和主动性,在数据结构和数据库部分基础知识学习后,分别要求学生进行课程设计。在数据结构部分,为每一位学生提供不同的设计题目,限定提交作业时间。为解决学生可能是网络下载或他人协作帮助完成作业的情况,需要学生对程序进行注释,要求学生能读懂程序。针对数据库部分,采用学生分组完成数据库题目的方式,数据库题目可采用教师命题和学生选题的方式,学生分组采用学生自主分组,要求每组5-6成员,每位成员负责数据库的不同部分,最后根据每人负责的设计难易程度评价学生的成绩。采用课程设计的方式,给与学生学习的紧迫感和压力,对于程序设计能力稍差的学生,适当降低要求,达到锻炼学生实际动手能力、培养学生团队合作意识和协同操作能力,为学生的工作打下基础。
四、结束语
教学是一项永无止境的工作,在教学过程中,教师要根据学生的专业情况和个人学习情况及特点,有针对性的进行教学方式和教学内容的改革,运用适当的教学模式,把知识传递给学生,培养学生独立分析问题、解决问题、将所学知识综合应用于实践的实践和创新能力。
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摘要:作为一门新兴学科,计算机软件在短短的十几年中实现了跨越式发展,当今时代计算机软件技术依旧保持着旺盛的发展潜力,为人类的前进做出了巨大贡献。该文主要从计算机软件开发技术的现状、主要方式、应用以及发展趋势等方面论述了计算机软件开发技术的应用及发展趋势。
关键词:新时期;计算机开发技术;应用;趋势
1计算机软件开发技术概述
一般来说,计算机软件主要包括两大部分:应用软件和系统软件。计算机应用软件指的是为了帮助用户解决使用过程中的具体问题而设计的软件,比如娱乐、管理、文档等方面的软件;系统软件则指的是计算机本身所携带的软件,主要用于保障计算机的运行、维护等等。计算机应用软件和计算机系统软件的作用是相同的,都旨在为用户提供更好的上网体验和实用环境。从本质上来看,人们在使用计算机时运行的最为频繁的是计算机的软件系统而非计算机本身,可以说,没有计算机软件,计算机就无法正常使用。20世纪中期,世界范围内的计算机软件开发技术较为落后,仅仅停留在手工软件开发阶段,工作效率低下,远远不能满足人们日益增长的需求。伴随着全球经济的飞速发展以及第三次科技革命浪潮的开始,计算机软件开发技术也取得了长足发展,人们对其的认识也发生了变化,软件开发一词重新被定义:为了实现计算机的程序运行而采用的规则以及方法等相关的文档等都属于计算机软件的范畴。发展到当今时代,计算机软件开发技术大致经历了程序设计过程、软件过程、软件工程三个时期,随着时间的变化,计算机软件开发技术已经日趋成熟。
2计算机软件开发技术现状
计算机软件开发技术现状
当今时代无所不在的网络给人们的工作生活方式带来了翻天覆地的变化,而支撑着互联网发展的正是计算机软件技术的开发和运行。随着计算机在全球范围内的普及,国内的计算机软件开发技术也迅速成长,为适应市场人才需求,各大高等院校设立了与计算机软件技术相关的专业及方向,无论是高职院校还是重点院校的专业人数比重都呈上升趋势,从事于软件开发行业的人才不断增多。
计算机软件开发技术重要性
正是有了软件开发技术的不断改革创新,才推动了整个互联网行业的飞速发展,可以说计算机软件开发技术对当代信息社会的发展有举足轻重的作用,作为整个信息网络的核心部分,计算机软件技术开发将网络信息传输和远程控制变为了现实,为人们的生活、工作提供了极大地便利。计算机软件开发技术的应用大大提升了信息网络环境的安全性、隐私性,保证人们在畅想网络所带来的自由时不会受到其他因素的干扰,大大提升了人们的体验感。此外,软件技术的开发和应用可以促进计算机使用和软件技术之间的问题,实现两者有机融合,从而拓展了计算机的适用范围和适用领域,推动人类社会向前发展。
计算机软件开发技术问题
首先,信用值计算问题。这是计算机软件技术开发过程中的重要问题之一,其关键在于信用机制,由于没有统一的信用机制,因此,会导致计算方法的不同。多数情况下,采取的是乘性减、加性增的方法,加性增主要是用来处理信誉度增加的问题,这样可以对恶意节点形成约束作用。其次,是数据安全问题。虽然现阶段的计算机软件开发技术应经十分成熟,但是在面对数据传送过程中的数据丢失等问题时,还是无法有效遏止,很容易造成机密文件被窃取泄露的问题,这对相关人员、机构都带来了极大的损失。最后,是版权问题。这是计算机软件开发技术中最严重最泛滥的一个问题。由于我国版权保护法规还没有完全形成体系,再加上网络资源的共享性等因素,软件技术开发的成果很容易被窃取,这大大降低了软件人员的工作效率和积极性,也会对我国的软件行业发展带来消极影响。
3计算机软件开发技术主要方式
经过几十年的发展,计算机软件开发技术的方式已经进入了成熟阶段,各方面理论知识也日臻完善,总的来说,现阶段最主要的软件开发方式主要包括计算机软件生命周期法、原型化方法和自动形式的系统开发法三种方式:计算机软件生命周期法该软件开发方式亦被称为结构化系统开发方法。是三种方式中最为普遍的一种使用手段,计算机软件生命周期法着眼于软件的整体性和全局性,主要用于复杂的系统开发阶段。这种方式将软件的开发阶段划分为若干个子阶段,降低了原有软件系统的难度,便于更好的操作和维护。计算机软件生命周期法的缺点在于开发耗时长,各阶段之间缺乏独立性,前后联系密切增大了工作量。原形化方法这种开发方式主要指的是相关的技术人员在商讨决定一个统一的软件模型之后进入开发阶段并不断修改调整,直到达到用户的要求即可。这也是一种较为普遍的开发手法,其优点在于以用户的需求为导向目标性强,可以降低不必要的成本和技术浪费,缺点在于适用范围较小,只可用于小型简易的软件系统开发。自动形式的软件开发方法主要特点是在软件开发过程中对软件的开发目的和内容详细说明,对开发过程则不过多赘述,其优点在于可以根据软件的要求自主设计编码。
4计算机软件开发技术应用
任何一种技术的发明和应用都是为了更好地服务于人类,提升人类的生活方式和工作方式。因此,开发计算机软件就是为了给人们带来更多的便捷性、高效性,满足人们的各种需求。举例来说,在对两个不同的软件系统和Web+_ml+Active 进 行应用时,就要根据软件本身的特点来满足用户的不同需求。由于第一个软件的版本与微软的版本相同,因此在安装时就可以直接在电脑上运行,无需其他辅助的系统软件,安装成功后,该系统在使用时操作流畅快捷,使用方便,并且没有其他多余的附加产品影响用户的使用,因此,该软件的用户需求就会不断提升,可能会因为用户过多而对使用体验造成影响,这就需要人工进行调整。而第二种软件在安装时由于受到自身条件的限制,在安装时会在一定程度上降低用户使用量。这就说明在进行计算机软件技术开发时要坚持以人为本,将用户的需求放在首位,最大程度的满足用户的体验,唯有如此,才能获取更多的使用率和利润。
5结束语
计算机软件开发技术的发展趋势主要表现在以下几个方面:
1)网络化。
网络化是计算机软件开发技术的主要目标,其网络化的发展方向势必会为人类的生活生产方式产生巨大影响,人与物之间相互连接物联网将会是以后计算机软件开发技术的主要研究内容。
2)服务性。
计算机软件在开发应用之前就是为了解决人们处理问题时的难题,未来的计算机软件开发技术将借助先进的开发理念更全面、更细致的满足用户的体验和需求,所以服务性是其最根本的特征,也是今后不断向前发展的动力。
3)智能化。
计算机软件开发技术随着社会的发展逐步向智能化方向迈进,随着技术的不断进步,计算机软件开发技术会更加趋向人性化,智能化发展方向是人类计算机软件的重要进步,是高科技的一次突破性进展。
4)开放化。
计算机软件开发技术的开放化主要体现在技术开发人员之间的技术交流和共享,在技术上则指的是软件源代码的开放和软件产品的标准化,从业人员之间的相互学习可以打破行业之间的壁垒,碰撞出更多的思维火花,从根本上提高软件产品的质量,实现整个软件行业繁荣发展。
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6.计算机软件本科毕业论文
我对测绘学的认识学院:测绘学院 专业:测绘工程 班级:10级4班 姓名: 学号:作为武汉大学测绘学院测绘工程专业的一名大一新生,我很有幸上了由几位著名的两院院士及教授主讲的《测绘学概论》,在这个课堂上,我不仅见到了在我国乃至世界都非常著名的院士、教授、专家,还在他们独道精辟的讲解下认识了测绘学这门学科,了解学习了很多关于测绘学的知识及其发展前景。作为专业的基础,我从课堂、图书、网络等各个方面积极的了解测绘学,拓宽了我的知识面,使我认识到测绘不是他们所说的“冷门专业”“辛苦专业”,获益匪浅,使我加深了对测绘的兴趣。下面我将从几个方面讲述我对测绘学的认识及感想。测绘学古老而现代,绘学现在正在向一门刚兴起的学科—地球空间科学发展。测绘学是一门古老的学科,有着悠久的历史。测绘学的发展在世界上古史时代,就有利用测绘学智丽尼罗河泛滥后农田边界整理的传说。公元前7世纪,管仲在其所著《管子》一书中已收集了早期的地图27幅。公元前5世界至3世纪,我国已有利用磁石制成最早的指南工具“司南”的记载。公元前130年,西汉初期便有了《地形图》和《驻军图》,为目前所发现我国最早的地图。随着人类社会的进步和科学技术的不断发展,测绘学科的理论、技术、方法及其学科内涵也随之发生了很大的变化。尤其是在当代,由于空间技术、计算机技术、通信技术和地理信息技术的发展,测绘学的理论基础、工程技术体系、研究领域和科学目标与传统意义上的测绘学有了很大的不同。测绘学日益发展成为国内外正在兴起的一门新型学科——地球空间信息学(Geo-Spatial Information Science,简称Geomatics)测绘学的主要研究对象是地球(当然再未来将发展到外太空,研究其他的星球)。人类对地球形状认识的逐步深化,要求精确测定地球的形状和大小,从而促进了测绘学发展。因此,测绘学可以说是地球科学的一个分支。测绘学的研究成果是以地图为代表的信息产品,地图的演变及其制作过程、方法是测绘学进步的一个主要标志。测绘学获取观测数据的工具是测量仪器,测量学的发展很大程度上取决于测绘方法和测绘仪器的创造和改革。测绘仪器的发展经历了早期的游标经纬仪到小平板、大平板仪、水准仪、航空摄影机、摆仪、重力仪、全站仪,测量机器人,数字绘图机。成果也原来的手绘地图到数字地图,由原来的二维地图到现在的三维地图,四维地图,最近由武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室研制的“天地图”这一伟大成果就是一个很好的代表。测绘学的科学地位和作用意义重大。在科学研究中的作用:测绘学在探索地球奥秘和规律、深入认识和研究地球的各种问题中发挥着重要的作用。现在的测量技术可以提供几乎任意时区域分辨率系列,具有检测瞬时地理事件如地壳运动,重力场的时空变化,地球的潮汐和自转等问题,这些观测成果可以用于地球内部物质的研究,尤其在解决地球物理方面可以起到辅助作用。测绘许饿在国民经济上的作用是广泛。丰富的地理信息是国民经济和社会信息化的重要基础,为构建“数字城市”“数字中国”提供了重要的资源。在现代化战争的今天,测绘学在武器的定位、发射、精确制导等方面发挥着不可代替的作用。另外在防灾减灾方面,测绘做出了不可磨灭的作用,2008年汶川特大地震中,测量所的的地图在救灾中起指导作用,减少了灾难等带来的重大损失。在以后的发展中,测绘在防灾、减灾上仍然将发挥它的作用,民政局非常重视测绘的作用。测绘学的分类。随着测绘科技的发展和时间的推移,在发展过程中形成大地测量学、普通测量学、摄影测量学、工程测量学、海洋测绘和地图制图学等分支学科。大地测量学研究和测定地球的形状、大小和地球重力场,以及地面点的几何位置的理论和方法。普通测量学 研究地球表面局部区域内控制测量和地形图测绘的理论和方法。局部区域是指在该区域内进行测绘时,可以不顾及地球曲率,把它当作平面处理,而不影响测图精度。摄影测量学 研究利用摄影机或其他传感器采集被测物体的图像信息,经过加工处理和分析,以确定被测物体的形状、大小和位置,并判断其性质的理论和方法。测绘大面积的地表形态,主要用航空摄影测量。工程测量学 研究工程建设中设计、施工和管理各阶段测量工作的理论、技术和方法。为工程建设提供精确的测量数据和大比例尺地图,保障工程选址合理,按设计施工和进行有效管理。海洋测绘 研究对海洋水体和海底进行测量与制图的理论和技术。为舰船航行安全、海洋工程建设提供保障。地图制图学 研究地图及其编制的理论和方法。下面我将就这几个分支按我理解简单叙述。大地测量学大地测量学是测绘学的一个分支。研究和测定地球形状、大小和地球重力场,以及测定地面点几何位置的学科。大地测量学中测定地球的大小,是指测定地球椭球的大小;研究地球形状,是指研究大地水准面的形状;测定地面点的几何位置,是指测定以地球椭球面为参考的地面点的位置。将地面点沿法线方向投影于地球椭球面上,用投影点在椭球面上的大地纬度和大地经度表示该点的水平位置,用地面点至投影点的法线距离表示该点的大地高程。这点的几何位置也可以用一个以地球质心为原点的空间直角坐标系中的三维坐标来表示。大地测量工作为大规模测制地形图提供地面的水平位置控制网和高程控制网,为用重力勘探地下矿藏提供重力控制点,同时也为发射人造地球卫星、导弹和各种航天器提供地面站的精确坐标和地球重力场资料。大地测量学的基本任务是1、研究全球,建立与时相依的地球参考坐标框架,研究地球形状及其外部重力场的理论与方法,研究描述极移固体潮及地壳运动等地球动力学问题,研究高精度定位理论与方法。2、 确定地球形状及其外部重力场及其随时间的变化,建立统一的大地测量坐标系,研究地壳形变(包括地壳垂直升降及水平位移),测定极移以及海洋水面地形及其变化等。研究月球及太阳系行星的形状及其重力场。3、建立和维持具有高科技水平的国家和全球的天文大地水平控制网和精密水准网以及海洋大地控制网,以满足国民经济和国防建设的需要。4、研究为获得高精度测量成果的仪器和方法等。5、研究地球表面向椭球面或平面的投影数学变换及有关的大地测量计算。6、研究大规模、高精度和多类别的地面网、空间网及其联合网的数学处理的理论和方法,测量数据库建立及应用等。几何大地测量学。19世纪起,许多国家都开展了全国天文大地测量工作,其目的并不仅是为求定地球椭球的大小,更主要的是为测制全国地形图的工作提供大量地面点的精确几何位置。为达此目的,需要解决一系列理论和技术问题,这就推动了几何大地测量学的发展。首先,为了检校天文大地测量的大量观测数据,消除其间的矛盾,并由此求出最可靠的结果和评定观测精度,法国的勒让德()于1806年首次发表了最小二乘法的理论。事实上,德国数学家和大地测量学家.高斯早在1794年已经应用了这一理论推算小行星的轨道。此后他又用最小二乘法处理天文大地测量结果,把它发展到了相当完善的程度,产生了测量平差法,至今仍广泛应用于大地测量。其次,三角形的解算和大地坐标的推算都要在椭球面上进行。高斯于1828年在其著作《曲面通论》中,提出了椭球面三角形的解法。关于大地坐标的推算,许多学者提出了多种公式。高斯还于1822年发表了椭球面投影到平面上的正形投影法,这是大地坐标换算成平面坐标的最佳方法,至今仍在广泛应用。另外,为了利用天文大地测量成果推算地球椭球长半轴和扁率,德国的.赫尔默特提出了在天文大地网中所有天文点的垂线偏差平方和为最小的条件下,解算与测区大地水准面最佳拟合的椭球参数及其在地球体中的定位的方法。以后这一方法被人称为面积法。物理大地测量学。法国的勒让德()于1806年首次发表了最小二乘法的理论。事实上,德国数学家和大地测量学家.高斯早在1794年已经应用了这一理论推算小行星的轨道。此后他又用最小二乘法处理天文大地测量结果,把它发展到了相当完善的程度,产生了测量平差法,至今仍广泛应用于大地测量。其次,三角形的解算和大地坐标的推算都要在椭球面上进行。关于大地坐标的推算,许多学者提出了多种公式。高斯还于1822年发表了椭球面投影到平面上的正形投影法,这是大地坐标换算成平面坐标的最佳方法,至今仍在广泛应用。另外,为了利用天文大地测量成果推算地球椭球长半轴和扁率,德国的.赫尔默特提出了在天文大地网中所有天文点的垂线偏差平方和为最小的条件下,解算与测区大地水准面最佳拟合的椭球参数及其在地球体中的定位的方法。以后这一方法被人称为面积法。卫星大地测量学。到了20世纪中叶,几何大地测量学和物理大地测量学都已发展到了相当完善的程度。但是,由于天文大地测量工作只能在陆地上实施,无法跨越海洋;重力测量在海洋、高山和荒漠地区也仅有少量资料,因此地球形状和地球重力场的测定都未得到满意的结果。直到1957年第一颗人造地球卫星发射成功之后,产生了卫星大地测量学,才使大地测量学发展到一个崭新的阶段。摄影测量学摄影测量学研究利用摄影机或其他传感器采集被测物体的图像信息,经过加工处理和分析,以确定被测物体的形状、大小和位置,并判断其性质的理论和方法。测绘大面积的地表形态,主要用航空摄影测量摄影测量学。根据地面获取影像时,摄影机安放的位置不同,摄影测量学可以分为航空摄影测量学、航天摄影测量与地面摄影测量。航空摄影测量:将摄影机安放在飞机上,对地面进行摄影,这是摄影最常用的方法。航空摄影测量所用的是一种专门的大幅面的摄影机又称航空摄影机。航天摄影测量学:随着航天、卫星、遥感技术的发展而发展的摄影测量技术,将摄影机安装在卫星上。近几年来,高分辨率卫星摄影的成功应用,已经成为国家基本地图测图、城市、土地规划的重要资源。近地摄影测量是将摄影机安装在地面上进行的摄影测量。摄影测量学的一些基本原理包括影象与物体的基本关系、影象与地图的关系、摄影机的内方位元素、外方位元素、共线方程、立体观测方法等。在影像上进行量测和解译,主要工作在室内进行,无需接触物体本身,因而很少受气候、地理等条件的限制;所摄影像是客观物体或目标的真实反映,信息丰富、形象直观,人们可以从中获得所研究物体的大量几何信息和物理信息;可以拍摄动态物体的瞬间影像,完成常规方法难以实现的测量工作;适用于大范围地形测绘,成图快、效率高;产品形式多样,可以生产纸质地形图、数字线划图、数字高程模型、数字正摄影像等。摄影测量学的研究方向。1、数字摄影测量:以航空影像和卫星米级高分辨率影像为数据源,扩展计算机立体相关理论与算法,发展立体几何模型确定和精化的新方法,以及研究困难地区数字立体测图的新技术;研究近景(地面)摄影测量中的数字相机的快速检校新算法,数字影像精确匹配问题,以及在工业生产过程自动监测和土木工程建筑物(如桥梁和隧道)形变监测中的问题。2.遥感技术及应用以多光谱、多分辨率和多时相卫星影像为数据源,研究地表变迁及地质调查的遥感新方法;研究地球资源(如土地利用)变化检测的有效方法,发展半自动或全自动化的遥感监测手段;开发监测城市环境污染和自然灾害(如洪水与森林、农作物病虫害)的实用遥感系统,等等。基于合成孔径雷达图像,开展干涉雷达(InSAR)等技术的地表三维重建、大范围精密地表形变(包括滑坡、城市沉降和地壳形变)探测和气象变化监测的研究。技术及应用研究车载CCD序列影像测图的方法和算法,为线性工程勘测和调查提供快速而有效的地面遥感测量手段;研究包括遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)在内的3S技术集成的模式和方法,为我国西部大开发的铁路、公路建设探索全新的勘测设计手段。地图制图学地图制图学是研究地图及其编制和应用的一门学科。它研究用地图图形反映自然界和人类社会各种现象的空间分布,相互联系及其动态变化,具有区域性学科和技术性学科的两重性,亦称地图学。 地图制图学的理论与技术。地图编制研究制作地图的理论和技术。主要包括:制图资料的选择、分析和评价,制图区域的地理研究,图幅范围和比例尺的确定,地图投影的选择和计算,地图内容各要素的表示法,地图制图综合的原则和实施方法,制作地图的工艺和程序,以及拟定地图编辑大纲等。地图整饰研究地图的表现形式。包括地图符号和色彩设计,地貌立体表示,出版原图绘制以及地图集装帧设计等。地图制印研究地图复制的理论和技术。包括地图复照、翻版、分涂、制版、打样、印刷、装帧等工艺技术。此外,地图应用也已成为地图制图学的一个组成部分。它主要研究地图分析、地图评价、地图阅读、地图量算和图上作。 地图制图学的发展趋势随着现代科学技术的发展,地图制图学也进入了新的发展阶段,其主要特点和趋势为:①地图制图学作为区域性学科,其重点已由普通地图制图转移到专题地图制图,并向综合制图、实用制图和系统制图的方向发展。②地图制图学作为技术性学科,正在向机助制图方向发展,有可能逐步代替延续几千年的手工编图的作业方法。③随着地图制图学同各学科间的相互渗透,产生了一些新的概念和理论。例如,以地图图形显示、传递、转换、存储、处理和利用空间信息为内容的地图信息论和地图传输论;研究经过地图图形模式化建立地图数学模型和数字模型的地图模式论;研究用图者对地图图形和色彩的感受过程和效果的地图感受论;研究和建立地图语言的地图符号学,等等。工程测量学工程测量学是研究工程建设和自然资源开发中各个阶段进行的控制和地形测绘、施工放样、变形监测的理论和技术的学科。测绘科学和技术(或称测绘学)是一门具有悠久历史和现代发展的一级学科。该学科无论怎样发展,服务领域无论怎样拓宽,与其他学科的交叉无论怎样增多或加强,学科无论出现怎样的综合和细分,学科名称无论怎样改变,学科的本质和特点都不会改变。工程测量学的理论平差理论。最小二乘法广泛应用于测量平差。最小二乘配置包括了平差、滤波和推估。附有限制条件的条件平差模型被称为概括平差模型,它是各种经典的和现代平差模型的统一模型。测量误差理论主要表现在对模型误差的研究上,主要包括:平差中函数模型误差、随机模型误差的鉴别或诊断;模型误差对参数估计的影响,对参数和残差统计性质的影响;病态方程与控制网及其观测方案设计的关系。由于变形监测网参考点稳定性检验的需要,导致了自由网平差和拟稳平差的出现和发展。观测值粗差的研究促进了控制网可靠性理论,以及变形监测网变形和观测值粗差的可区分性理论的研究和发展。针对观测值存在粗差的客观实际,出现了稳健估计(或称抗差估计);针对法方程系数阵存在病态的可能,发展了有偏估计。与最小二乘估计相区别,稳健估计和有偏估计称为非最小二乘估计。海洋测绘海洋测绘是以海洋水体和海底为对象所进行的测量和海图编制工作。主要包括海道测量、海洋大地测量、海底地形测量、海洋专题测量,以及航海图、海底地形图、各种海洋专题图和海洋图集等的编制。海洋测绘的基本理论与方法。测量方法主要包括海洋地震测量、海洋重力测量、海洋磁力测量、海底热流测量、海洋电法测量和海洋放射性测量。因海洋水体存在,须用海洋调查船和专门的测量仪器进行快速的连续观测,一船多用,综合考察。基本测量方式包括:①路线测量。即剖面测量。了解海区的地质构造和地球物理场基本特征。②面积测量。按任务定的成图比例尺,布置一定距离的测线网。比例尺越大,测网密度愈密。在海洋调查中,广泛采用无线电定位系统和卫星导航定位系统。海洋测量的基本理论、技术方法和测量仪器设备等,同陆地测量相比,有它自己的许多特点。主要是测量内容综合性强,需多种仪器配合施测,同时完成多种观测项目;测区条件比较复杂,海面受潮汐、气象等影响起伏不定;大多为动态作业,测者不能用肉眼通视水域底部,精确测量难度较大。一般均采用无线电导航系统、电磁波测距仪器、水声定位系统、卫星组合导航系统、惯性导航组合系统,以及天文方法等进行控制点的测定和测点的定位;采用水声仪器、激光仪器,以及水下摄影测量方法等进行水深测量和海底地形测量;采用卫星技术、航空测量以及海洋重力测量和磁力测量等进行海洋地球物理测量。现代测绘中的新技术随着电子信息技术、通信技术、网络技术等的飞速发展,测绘学也迎来发展的机遇与挑战。测量理论,测量方法,测量仪器的改进推动了测绘学科的发展,现在的测绘不但测量精度大大提高,测量时间大大的减少,劳动强度降低,测绘工作者也不再是人民眼中“农民工”。这些新技术包括:1、卫星导航定位技术。以美国的GPS,俄罗斯的GLONASS,中国的北斗以及在建的欧盟的GALILES为代表的的定位系统为测绘工作带来极大的方便,而且提高了精度。2、RS(遥感),他是一种不通过接触物体本身,用传感器采集目标的电磁波信息,经过处理、分析后识别目标物的现代科学技术。我们武汉大学在遥感方面实力强大,遥居亚洲第一。3、数字地图制图技术。4、GIS(地理信息系统)GIS地理信息系统是以地理空间数据库为基础,在计算机软硬件的支持下,运用系统工程和信息科学的理论,科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据,以提供管理、决策等所需信息的技术系统。简单的说,地理信息系统就是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统。5、3S集成技术。即GPS、GIS与RS技术的集成,是当前国内外发展的趋势。在3S技术的集成中,GPS主要用于实时快速的提供物体的空间位置;RS用于实时快速的提供大面积的地表物质及其环境的几何与物理信息,以及他们的各种变化;GIS则是对多种来源时空数据的综合处理分析和应用的平台。6、虚拟现实摸型技术,他是由计算机构成的高级人机交换系统。测绘学博大精深,我们对它的了解还很肤浅,但我相信在我们回在今后的学习工作中对它有更深的了解,并且,在不久的将来我们必将献身测绘事业,献身祖国的建设事业,成为一个21世纪合格的测绘工作者和祖国的建设的接班人!
微藻素是一种从蓝藻细菌引起的水华中产生的细菌肝毒素,一种固定有表面细胞质粒基因组的生物传感器已经制得,用于测量水中微藻素的含量,它直接的测量范围是50~1000 �0�710-6g/l[22]。一种基于酶的抑制性分析的多重生物传感器用于测量毒性物质的设想也已经提出。在这种多重生物传感器中,应用了两种传导器—对pH敏感的电子晶体管和热敏性的薄膜电极,以及三种酶—尿素酶、乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶。该生物传感器的性能已经得到测试,效果较好[23]。除了发酵工业和环境监测,生物传感器还深入的应用于食品工程、临床医学、军事及军事医学等领域,主要用于测量葡萄糖、乙酸、乳酸、乳糖、尿酸、尿素、抗生素、谷氨酸等各种氨基酸,以及各种致癌和致变物质。三、 讨论与展望 美国的Harold 指出,生物传感器商品化要具备以下几个条件:足够的敏感性和准确性、易操作、价格便宜、易于批量生产、生产过程中进行质量监测。其中,价格便宜决定了传感器在市场上有无竞争力。而在各种生物传感器中,微生物传感器最大的优点就是成本低、操作简便、设备简单,因此其在市场上的前景是十分巨大和诱人的。相比起来,酶生物传感器等的价格就比较昂贵。但微生物传感器也有其自身的缺点,主要的缺点就是选择性不够好,这是由于在微生物细胞中含有多种酶引起的。现已有报道加专门抑制剂以解决微生物电极的选择性问题。除此之外,微生物固定化方法也需要进一步完善,首先要尽可能保证细胞的活性,其次细胞与基础膜结合要牢固,以避免细胞的流失。另外,微生物膜的长期保存问题也待进一步的改进,否则难于实现大规模的商品化。总之,常用的微生物电极和酶电极在各种应用中各有其优越之处。若容易获得稳定、高活性、低成本的游离酶,则酶电极对使用者来说是最理想的。相反的,若生物催化需经过复杂途径,需要辅酶,或所需酶不宜分离或不稳定时,微生物电极则是更理想的选择。而其他各种形式的生物传感器也在蓬勃发展中,其应用也越来越广泛。随着固定化技术的进一步完善,随着人们对生物体认识的不断深入,生物传感器必将在市场上开辟出一片新的天地。
传感器在环境检测中可分为气体传感器和液体传感器,这是我为大家整理的传感器检测技术论文,仅供参考!
试述传感器技术在环境检测中的应用
摘要:传感器在环境检测中可分为气体传感器和液体传感器,其中气体传感器主要检测氮氧化合物和含硫氧化物;液体传感器主要检测重金属离子、多环芳香烃类、农药、生物来源类。本文阐述了传感器技术在环境检测方面的应用。
关键词:气体传感器 液体传感器 环境检测
中图分类号:O659 文献标识码:A 文章编号:
随着人们对环境质量越加重视,在实际的环境检测中,人们通常需要既能方便携带,又可以够实现多种待测物持续动态监测的仪器和分析设备。而新型的传感器技术就能够很好的满足上述需求。
传感器技术主要包括两个部分:能与待测物反应的部分和信号转换器部分。信号转换器的作用是将与待测物反应后的变化通过电学或光学信号表示出来。根据检测方法的不同,我们将传感器分为光学传感器和电化学传感器;根据反应原理的不同,分为免疫传感器、酶生物传感器、化学传感器;根据检测对象不同,分为液体传感器和气体传感器。
1气体传感器
气体传感器可以对室内的空气质量进行检测,尤其是有污染的房屋或楼道;也可以对大气环境中的污染物进行检测,如含硫氧化物、氮氧化合物等,检测过程快速方便地。
以含氮氧化物(NOx)为例。汽车排放的尾气是含氮氧化物的主要来源,但随着时代的发展,国内消费水平的提高,汽车尾气的排放量呈逐年上升趋势。通过金属氧化物半导体对汽车尾气及工厂废气中的含氮氧化物进行直接检测。如Dutta设计的传感器,采用铂为电极,氧化钇和氧化锆为氧离子转换器,安装到气体排放口,可以检测到含量为10-4~10-3的NO。含硫氧化物是造成酸雨的主要物质,也是目前环境检测的重点项目,因为在大气环境中的含量低于10-6,需要更高灵敏度的传感器。如高检测的灵敏度的表面声波设备。
Starke等人采用直径为8~16nm的氧化锡、氧化铟、氧化钨纳米颗粒制作的纳米颗粒传感器,对NO和NO2的检测下限可达到10-8,提高反应的比表面积,增加反应灵敏度,且工作温度比常规的传感器大大降低,减少了能源消耗。
2液体传感器
在实际环境检测中,液体传感器大多应用于水的检测。由于水环境中的污染物种类广泛,因此液体传感器比气体传感器的应用更为广泛和重要。水中的污染物除了少量的天然污染物以外,大部分都是人为倾倒的无机物和有机物。无机物中,重金属离子为重点检测对象;有机污染物包括杀虫剂、激素类代谢物、多环芳香烃类物质等。这些污染物的过度超标,会严重影响到所有生物体的健康和安全。
重金属离子检测
采水体中重金属离子的主要来源包括开矿、冶金、印染等企业排放的废水。这些生产废水往往混合了多种废水,所含的重金属离子种类繁多,常见的有汞、锰、铅、镉、铬等。重金属离子会不断发生形态的改变和在不同相之间进行转移,若处置不当,容易形成二次污染。生物体从环境中摄取到的重金属离子,经过食物链,逐渐在高级生物体内富集,最终导致生物体的中毒。因此如果供人类食用的鱼类金属离子超标,将对人类产生严重的影响,因此对于重金属离子的检测显得尤为重要。
Burge等人发明的传感器,可以利用1,2,2联苯卡巴肼和分光光度计,可以检测地下水中的重金属铬浓度是否超标。
除了通过化学反应检测外,采用特殊的生物物质,也可以方便和灵敏地检测重金属离子。如大肠杆菌体内有一种蛋白质可以结合镍离子,有人在这种蛋白质的镍离子结合位点附近插入荧光基团,当蛋白质结合镍离子后,荧光基团会被淬灭,由于荧光的强度与镍离子浓度成反比,从而实现对镍离子的定量检测,检测范围未10-8~10-2mol/L。日方法也可应用于检测Cu2+、Co2+、Fe2+和Cd2+等几种离子中。他们还结合了微流体技术,该技术只需消耗几十纳升体积的待测液体,就可以对100nmol/L以下浓度的Pb2+进行检测。Matsunaga小组将TPPS固定在多孔硅基质中,当环境中存在Hg2+时,随着Hg2+浓度的变化,TPPS的颜色会从橘黄色逐渐转变成绿色,该传感器的检测限为,通过加入硅铝酸去除干扰离子Ni2+和Zn2+。
利用传感器技术不仅可以准确测定待测物的浓度,而且由于传感器的微型化技术特点,还可以通过传感器的偶联,进行多项指标的检测。Lau等人设计了基于发光二极管原理的传感器,可以同时检测Cd2+和Pb2+,该传感器对Cd2+和Pb2+的检测限分别为10-6和10-8。
农药残留物质的检测
农药是一类特殊的化学品,它在防治农林病虫害的同时,也会对人畜造成严重的危害。中国是农业大国,每年的农药使用量相当庞大,因此有必要对其进行监测。采用钴-苯二甲蓝染料和电流计就能方便地检测三嗪类除草剂,无需脱氧,直接检测的下限为50Lg/L,如果通过预处理进行样品浓缩后,检测限可以达到200ng/L。
采用带有光纤的红外光谱传感器可以进行杀虫剂的快速检测。将光纤内壁涂覆经非极性有机物修饰的气溶胶材料后,能显著改善光纤中水分子对信号的耗散作用,并且能够提取出溶液中的有机磷类杀虫剂进行光谱分析。此类传感器对于有机溶剂,如苯、甲苯、二甲苯的检测限则可达10-8~8*10-8。
多环芳香烃类化合物的检测
多环芳香烃类物质是另外一大类有害的污染物质,这类物质具有致癌性,但在许多工业生产过程中均会使用或产生此类物质。水体中的多环芳香烃类物质含量非常低,一般在10-9范围内,因此需要借助高灵敏度的检测传感器,Schechter小组发明了光纤光学荧光传感器。在直接检测过程中,待测样本中还可能存在一些如泥土这样的干扰物质,会降低检测信号值,如果用聚合物膜先将非极性的PAH富集,然后对膜上的物质进行荧光检测,从而解决信号干扰问题,报道称这种经膜富集后的传感器技术,对pyrene的检测可达到6*10-11,蒽类物质则可达4*10-10。Stanley等人利用石英晶振微天平作为传感器,在芯片表面固定上蒽-碳酸的单分子膜,检测限可达到2*10-9。
基于免疫分析原理,采用分子印迹的方法,在传感器表面印上能够结合不同待测物质的抗体分子,可以实现多种不同物质的检测。近年来发展起来的微接触印刷技术,也可应用到该领域,这样制备得到的传感器体积可以更加微型化。
生物类污染物质
除了以上的无机和有机合成类污染物质,还有生物来源的一些潜在污染分子。如激素类分子及其代谢物的污染常常会引起生物体生长、发育和繁殖的异常。Gauglitz带领的研究小组采用全内反射荧光生物传感器和睾丸激素抗体,对河流中的睾丸激素直接进行了即时检测,其检测限为。该技术无需样品的预处理,对于不同地区的自然界水体均可以进行睾丸激素的现场直接检测,检测范围为9~90ng/L。
另外,致病菌和病毒也是被检测的对象,水体中出现某些特定菌种,可以表明水体受到了某种污染,利用传感器技术非常容易检测到这些生物样本的存在,而且选择性非常高,如可以从烟草叶中快速地发现植物病毒烟草花叶病毒,采用QCM可以直接检测到酵母细胞的数量。
3结论和展望
目前,传感器技术已开始应用于各环境监测机构的应急检测,但是实际应用中有诸多的局限性,比如在对大气中的某些有害物质进行检测时,由于其含量往往低于传感器的最低检测限,因此在实际应用过程中,还需要进行气体的浓缩处理,这样就使传感器不容易实现微型化,或者需要借助更高灵敏度的传感器;同样,在野外水体检测时,常常会出现待测水体含有多种复杂干扰成分的情况,无法与实验室的标准化条件相比;在有些以膜分离分析技术为原理的传感器中,其膜的使用寿命往往较短,而频繁更换新膜的价格较为昂贵,因此仍然无法得到广泛的应用。
尽管如此,随着传感器技术的不断发展和完善,仍然有望应用于将来工厂企业排气、排污的现场直接检测和野外环境的动态无人监测,而且其结果能与实验室常规仪器的检测结果相符,这样将大大加快对环境监测和治理的步伐。
参考文献
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传感器与自动检测技术教学改革探讨
摘要:传感器与自动检测技术是电气信息类专业重要的主干专业课,传统授课方法侧重于理论知识的传授,而忽略了应用层面的培养。针对此问题试图从教学目的、教学内容、教学形式、教学效果等多个方面进行分析,对该课程的教学方案改革进行探讨,提出一套技能与理论知识相结合、行之有效的教学方案。
关键词:传感器与自动检测技术;教学内容;教学模式;工程思维
“传感器与自动检测技术”是电气信息类专业重要的主干专业课,是一门必修课,也是一门涉及电工电子技术、传感器技术、光电检测技术、控制技术、计算机技术、数据处理技术、精密机械设计技术等众多基础理论和技术的综合性技术,现代检测系统通常集光、机、电于一体,软硬件相结合。
“传感器与自动检测技术”课程于20世纪80年代开始在我国普通高校的本科阶段和研究生阶段开设。本课程侧重于传感器与自动检测技术理论的传授,重知识,轻技能;教师之间也缺乏沟通,教学资源不能得到充分利用,教学效果不理想,学生学习兴趣不高。
一、教学过程中发现的问题及改革必要性分析
笔者在独立学院讲授“传感器与自动检测技术”课程已有四年,最开始沿用了研究型大学的教学计划和教学大纲,由于研究型大学是以培养研究型人才为主,而独立学院是以培养应用型人才为主,在人才培养目标上有较大差异,在逐渐深入的过程中发现传统方案不太符合学院培养应用型人才的定位,存在以下几方面的问题。
1.重理论,轻实践
该课程是应用型课程,其中也有大量的理论知识、数学推导,而传统的研究型教学方法普遍都以理论教学为主,在课堂上大篇幅讲解传感器的原理,进行数学公式推导,相比而言传感器的应用通常只是通过一个实例简单介绍,导致最后大多数学生只是粗略地知道该传感器的结构,而不知道如何用,在哪里用。
2.教学模式单一
该课程传统上以讲授的教学方式为主,将现成的结论、公式和定理告诉学生,学生不能主动地思考和探索,过程枯燥乏味,导致学生产生了厌学情绪。同时理论教学与实训、实践教学脱节问题也很严重。
3.教学实验安排不合理
传统的实验课程安排,验证性实验比例高达80%,综合设计性实验极少,缺少实训、实践环节。然而应用型人才的培养应该以实践教学为核心,重点培养学生的工程思维和实践能力、动手能力,以在学生毕业时达到企业对技术水平与能力的要求,使学生毕业后能尽快适应工作岗位。
二、适合独立学院培养应用型人才的教学方案改革
传统的传感器与自动检测技术课程重理论、轻实践,教学模式单一,教学实验以验证性实验为主,这种方案能够培养研究型人才,但却无法培养合格的应用型人才。在教学过程中,笔者潜心研习,并反复实践,总结出以下几个可以改革的方面。
1.优化教学内容,注重工程思维
本课程一个很重要的内容是各种类型传感器的原理,传统的教学要讲清楚其中的来龙去脉,而本人则认为针对应用型人才培养,充分讲授清楚基本概念、基本原理和基本方法即可,涉及大额数学公式可以选择重要的进行讲解,其他则可作为学生的自学内容,让学生课余自学。同时应该重点讲解该传感器的工程应用实例;另一方面要结合最新实际工程讲解。这样才能激发学生的学习兴趣,培养学生应用型工程学习思维。
2.改革教学方法,改变教学模式
传统的教学是“灌输式”的方法,无论学生是否接受,直接把要讲的内容全部讲述给学生,而这也违背了培养学生分析问题和解决问题的能力以及创新能力的出发点和归宿。笔者认为应该应用工程案例教学,实行启发式、讨论式、研究式等与实践相结合的教学方法,发挥学生在教学活动中的主体地位。
3.与工程实际相结合,与其他课程相结合
教学过程中要从不同行业提取典型的工程应用实例,精简以后作为实例进行讲解。在进行教学时,要培养学生的系统观,让学生明白这不是一门独立的课程,而是与自动控制原理、智能控制理论等课程相融合的,以达到融会贯通的学习效果。
4.实验环节改革
实验教学主要是为了提高学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力,加深学生对课堂教学中理论、概念的感性认识。以往该课程的实验内容大部分为原理性、验证性的实验,学生容易感到枯燥无味,毫无学习积极性,很少有学生进行独立思考并发现问题,实验效果极不理想。为了改变这种模式化的教育,笔者将实验内容由传统的验证性实验调整为设计开发型实验。在实验教学中根据客观条件在适当减少验证性实验的基础上,增加了开拓性实验项目以及设计综合性实验。
5.改革教学评价方法,提高课堂教学效率
高效的学习成果反馈机制是促进教学相长的必要手段,目前该课程都是通过课程作业进行学习效果反馈,可以采用每一个章节布置一道设计型题目,让学生更加广泛地查阅资料,并在一定知识广度的基础上深入分析题目中用到的内容,进而从更深的层面分析解决问题,以达到深度、广度相结合的效果。
本文针对传感器与自动检测技术传统研究型大学的方案,提出了三个方面的问题,并根据四年的教学积累,在教学内容、教学模式、实验环节、教学评价及反馈等几个方面进行了探讨分析并提出了一套改革的方法和措施。本方案以实际工程应用实例为核心,在教学内容上侧重于传感器应用方面的讲解,以提出问题、分析问题、解决问题为主线调动学生的学习积极性和主动性,培养学生的工程思维和能力,重视实验环节,以设计性、综合性实验代替验证性实验培养学生将抽象的知识具体化、培养学生的实际应用能力、动手能力和创新能力。
参考文献:
[1]吴建平,甘媛.“传感器”课程实验教学研究[J].成都理工大学学报.
[2]曹良玉,赵堂春.传感器技术及其应用.课程改革初探[J].中国现代教育装备.
[3]李玉华,胡雪梅.传感器及应用.课程教学改革的探讨Ⅱ技术与市场.
如果满意再追加100分。 2009-03-22 19:31可以再充分点吗?谢谢了
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我写的《基于数据仿真技术实现航海仪器设备的综合应用研究》,经过此研究,将为航海操纵模拟器到航海仪器设备的数据传输打开传输通道,定义有效的航海操纵模拟器数据输出的格式和协议,同时将系统的对多种航海设备工作原理进行详细的研究。开始也感觉无从下手的,还是学长给的莫文‘网,专业就是靠谱,从题目到论文都帮我搞的服服帖帖的,哈哈
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