發(fā)布時(shí)間：2023-03-10 14:52:45
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的智能化數(shù)控系統(tǒng)樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
關(guān)鍵字:數(shù)控技術(shù) 智能化 知識(shí)工程 UG
Intelligent CNC programming system of
Liu Hao xu
(Tianjin Polytechnic university, Tianjin, Jixian 300160)
Abstract: In this paper, the advanced digital manufacturing technology in practical application problems, through analysis of the NC Technology and Industry Current, comprehensive development of numerical control technology in today world trends, discusses the development of NC technology. Study of knowledge acquisition, knowledge representation and knowledge reasoning in the CNC programming applications; in the intelligent NC programming system architecture language basis, to UG for the plateform use SQL Server database and UG Open API and Visual C + + develoption tools, development intelligent NC programming system; through the application programming examples demonstrate the feasibility and practicality of the research.
Keywords: Intelligent knowledge engineering CNC technology UG
一、數(shù)控編程系統(tǒng)智能化的概念和基礎(chǔ)
數(shù)控編程是數(shù)控加工準(zhǔn)備階段的主要內(nèi)容之一,通常包括分析零件圖樣,確定加工工藝過程;計(jì)算走刀軌跡,得出刀位數(shù)據(jù);編寫數(shù)控加工程序;制作控制介質(zhì);校對(duì)程序及首件試切。有手工編程和自動(dòng)編程兩種方法?？傊?它是從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全過程。
數(shù)控編程分為手工編程和自動(dòng)編程.手工編程是指編程的各個(gè)階段均由人工完成。對(duì)于幾何形狀復(fù)雜的零件需借助計(jì)算機(jī)使用規(guī)定的數(shù)控語言編寫零件源程序,經(jīng)過處理后生成加工程序,稱為自動(dòng)編程。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)不僅向用戶編程提供了一般的準(zhǔn)備功能和輔助功能,而且為編程提供了擴(kuò)展數(shù)控功能的手段。
而在數(shù)控編程系統(tǒng)的工作中,數(shù)字模型是工作的關(guān)鍵,同時(shí)也是數(shù)控編程系統(tǒng)的基礎(chǔ),它在編程系統(tǒng)中所包含的信息量直接決定了數(shù)控編程系統(tǒng)的智能化發(fā)展程度。同時(shí),這些在數(shù)字模型中所包括的信息在數(shù)控技術(shù)家中傳遞的方式也會(huì)對(duì)數(shù)控編程系統(tǒng)的智能化發(fā)展程度帶來一定的影響。同時(shí),由于數(shù)學(xué)模型的發(fā)展包括:線框、曲面和實(shí)體,這些模型在結(jié)構(gòu)上的不同,對(duì)描述同一物體所表述出來的信息量也是不一樣的。
二、數(shù)控編程系統(tǒng)智能化的研究現(xiàn)狀
就我國企業(yè)的發(fā)展上來看,國際上先進(jìn)的數(shù)字化制造技術(shù)并沒有在我國的企業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。
而就目前數(shù)控編程系統(tǒng)的智能化的進(jìn)程上來看,主要表現(xiàn)在實(shí)體模型。在實(shí)體模型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,數(shù)控編程系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了部分智能化。由于實(shí)體模型是通過特征造型的手段獲得的,因此在編程過程中,如何獲得這些特征,然后直接針對(duì)這些特征直接進(jìn)行編程操作,并在操作過程中根據(jù)專家系統(tǒng)的支持提供更多的自動(dòng)操作選項(xiàng),成為當(dāng)前智能數(shù)控編程系統(tǒng)的一個(gè)主要的發(fā)展方向。
三、基于UG的模具智能化數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)
(一)、知識(shí)庫獲取
數(shù)控編程是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)的領(lǐng)域,CNC工程師的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)對(duì)加工效率、加工質(zhì)量都有著較大的影響。數(shù)控編程經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的主要特點(diǎn)有:首先,數(shù)控編程技術(shù)是無形的,只存在于CNC工程師的大腦中,并沒有實(shí)體上的形態(tài)。其次,由于數(shù)控編程技術(shù)的無形性,因此完全來源于CNC工程師自身的主觀意識(shí),但是由于不同的CNC工程師自身工作經(jīng)歷、知識(shí)結(jié)構(gòu)等因素的不同,他們對(duì)相同問題形成的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)可能產(chǎn)生一定的差異,這就說明數(shù)控編程技術(shù)是具有一定的差異性的。第三、CNC工程師隨著經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的積累或生產(chǎn)技術(shù)條件的改變和完善,他們對(duì)原來數(shù)控編程所存在的問題可能會(huì)出現(xiàn)有新的見解,從而就會(huì)原有的數(shù)控編程加以相應(yīng)的改善。為了最大限度地獲取和利用CNC工程師的經(jīng)驗(yàn)知識(shí),針對(duì)上述這些特點(diǎn),本文制定了經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的獲取步驟,如圖一:
(二)知識(shí)的表示
根據(jù)數(shù)控編程知識(shí)的特點(diǎn),采用了將面向?qū)ο蟮谋硎痉ê虰NF范式(Backus-Naur Form,巴科斯-諾爾范式)相結(jié)合的表示方法.基于對(duì)象的BNF范式表示數(shù)控編程領(lǐng)域知識(shí)的句法如下:
::=類
類::=
::=
::=
::=
::=[規(guī)則推理(RBR)] | [實(shí)例推理(CBR)]
::=
::=[粗銑] | [半精銑] | [精銑] | [粗鏜] | [半精鏜] | [精鏜] | [鉆] | [擴(kuò)] |[鉸] | [粗車] | [半精車] | [精車]
::=
::=
::=
::=
結(jié)束類
通過BNF范式可以有效地將數(shù)控編程領(lǐng)域的知識(shí)進(jìn)行融合,同時(shí)也便于實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控編程知識(shí)庫中知識(shí)的管理和維護(hù),支持知識(shí)庫中知識(shí)的檢索、查詢、更新,保持知識(shí)的有效性和一致性。
(三)知識(shí)的推理。CBR的推理過程主要由實(shí)例問題的描述、實(shí)例檢索、實(shí)例修正、實(shí)例存儲(chǔ)等組成。
1.實(shí)例問題的描述主要是在計(jì)算機(jī)中將待求解的問題通過合理的知識(shí)表示形式表達(dá)出來,以便于計(jì)算機(jī)識(shí)別和處理;
2.實(shí)例的修正通過人機(jī)交互界面的方式實(shí)現(xiàn).在數(shù)控編程實(shí)例推理的過程中,當(dāng)檢索結(jié)果不能滿足實(shí)際需要時(shí),可以對(duì)加工方法、工件材料、刀具幾何參數(shù)、進(jìn)退刀設(shè)置等信息進(jìn)行修正,并作為新的實(shí)例添加到實(shí)例庫中,進(jìn)一步地充實(shí)實(shí)例庫。
(四)體系的搭建
在研究了知識(shí)工程技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控編程領(lǐng)域的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了智能數(shù)控編程系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。分為數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和用戶層。
1.用戶層提供了智能數(shù)控編程系統(tǒng)用戶接口,負(fù)責(zé)與用戶的交互,處于系統(tǒng)架構(gòu)的頂部.用戶通過人機(jī)交互界面,可以方便的操作、管理和維護(hù)系統(tǒng)。
2.應(yīng)用層為用戶提供各種服務(wù),是整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的核心.主要包括三部分:①前處理.運(yùn)用知識(shí)工程技術(shù)獲取數(shù)控編程方案,提供數(shù)控編程所需要的各項(xiàng)參數(shù)信息.②智能數(shù)控編程.依據(jù)數(shù)控編程方案,根據(jù)編程向?qū)У闹敢龑?duì)零件進(jìn)行加工,生成的編程操作由知識(shí)顧問診斷后反饋到知識(shí)庫中.③后處理.對(duì)創(chuàng)建的數(shù)控操作進(jìn)行后置處理,生成符合機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)要求的NC代碼,以文檔形式輸送到生產(chǎn)車間。
3.數(shù)據(jù)層包括了加工特征庫、編程資源庫(零件信息庫、機(jī)床信息庫、刀具信息庫及工藝信息庫)和知識(shí)庫,是智能數(shù)控編程系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ),采用了ODBC作為數(shù)據(jù)的底層訪問方法。
(五)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
由美國UGS公司推出的UG軟件,是面向制造業(yè)的集CAD/CAM/CAE功能于一體的三維參數(shù)化軟件,具有數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和分析功能.UG CAD與CAM高度集成,具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理,并包含了KF(Knowledge Fusion)知識(shí)熔接模塊,可以進(jìn)行知識(shí)處理.UG CAM為用戶提供了模板設(shè)置功能,可將常用的操作參數(shù)設(shè)置為默認(rèn)值,自定義為加工模板,避免每次編輯新操作時(shí)重復(fù)定義參數(shù)的繁雜工作,提高零件編程效率.UG提供的二次開發(fā)功能.其開發(fā)語言簡單易學(xué),功能強(qiáng)大,可以方便用戶定制個(gè)性化的功能,便于為用戶開發(fā)有針對(duì)性的專用系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)單憑交互方式操作UG難以實(shí)現(xiàn)的功能,為企業(yè)在市場上的競爭力提供有力的平臺(tái).基于UG的諸多優(yōu)點(diǎn),本系統(tǒng)采用UG作為開發(fā)應(yīng)用平臺(tái),系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)選用SQL Server2000,開發(fā)工具為UG/open、VC++6.0及UG后處理構(gòu)造器。UG提供的二次開發(fā)功能可以方便用戶定制個(gè)性化的功能,便于為用戶開發(fā)有針對(duì)性的專用系統(tǒng),在系統(tǒng)的開發(fā)實(shí)現(xiàn)過程中,遵循軟件工程理論,為用戶提供了良好的人機(jī)交互界面,采用模塊化思想,按照設(shè)計(jì)過程和模塊實(shí)現(xiàn)的功能將系統(tǒng)劃分為幾大功能獨(dú)立的模塊,模塊之間以及模塊的各組成部分之間也具有一定的獨(dú)立性。
綜上所述,數(shù)控技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心,是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、復(fù)合化等的基礎(chǔ)。知識(shí)工程作為一種新型的智能設(shè)計(jì)方法,利用知識(shí)工程技術(shù)可以在數(shù)控編程過程中提供相關(guān)的知識(shí),有利于實(shí)現(xiàn)數(shù)控編程的參數(shù)化、自動(dòng)化和智能化,進(jìn)而提高企業(yè)數(shù)字化制造技術(shù)水平。在對(duì)知識(shí)工程技術(shù)的在數(shù)控編程中的應(yīng)用就出上開發(fā)出來的智能化數(shù)控編程系統(tǒng),就是為了更好的提高企業(yè)在數(shù)控技術(shù)上的發(fā)展水平,促進(jìn)數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展,從而帶來剛好的發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn):
[1]汪俊俊.論數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢――智能化數(shù)控系統(tǒng).裝備制造.2009(06);
【關(guān)鍵詞】智能化技術(shù)；電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制；應(yīng)用；發(fā)展趨勢；
一、智能化技術(shù)在運(yùn)用過程中的優(yōu)勢
1、便于對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整控制。智能化控制器的另外一個(gè)優(yōu)勢就是，它可以通過魯棒性變化、響應(yīng)時(shí)間以及下降時(shí)間來對(duì)系統(tǒng)的控制程度進(jìn)行隨時(shí)調(diào)節(jié)，從而使自身的工作性能得到有效地提高，使自動(dòng)化控制的工作得到最基本的保障。由此可見，在任何情況下，智能化控制器都要比傳統(tǒng)的自動(dòng)化控制器的調(diào)解控制功能更具有優(yōu)勢，也更加適合用在電力系統(tǒng)自動(dòng)化的實(shí)際工作中。
2、智能化控制器具有很強(qiáng)的一致性。智能化控制器具有很強(qiáng)的一致性，主要體現(xiàn)在處理不同數(shù)據(jù)的問題上，即使輸入的數(shù)據(jù)十分陌生同樣也可以獲得較高的估計(jì)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的有關(guān)要求。如果智能化控制器在使用過程中效果欠佳，不能對(duì)智能化控制技術(shù)進(jìn)行盲目的否定，必須要對(duì)工程的每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行仔細(xì)地排查分析。
3、不再需要建立控制模型。過去的電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制需要建立控制模型來實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)，由于被控制的對(duì)象的動(dòng)態(tài)方程相對(duì)較為復(fù)雜，在實(shí)際操作證往往達(dá)不到精確的效果，因此，對(duì)象模型在設(shè)計(jì)過程中就會(huì)出現(xiàn)無法估量、無法預(yù)測等相關(guān)問題。而智能化系統(tǒng)的使用更好的解決了這一問題，不僅使工作效率在很大程度上得以提高，也避免了在源頭上出現(xiàn)一些不可控制的因素，從而加強(qiáng)了自動(dòng)化控制器的精密系數(shù)。
二、電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中智能化技術(shù)的具體應(yīng)用
1、智能化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。在電力系統(tǒng)的工作過程中，智能化技術(shù)可以說是滲透到該系統(tǒng)的方方面面，其中應(yīng)用最為廣泛的是專家系統(tǒng)。所謂的專家系統(tǒng)本身就是一個(gè)比較復(fù)雜的工作系統(tǒng)，不僅對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行收集，還有著絕對(duì)的工作經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)工作過程中的一系列規(guī)定，從而在遇到問題時(shí)可以有針對(duì)性的對(duì)其進(jìn)行解決等，因此，將智能化技術(shù)應(yīng)用到專家系統(tǒng)中是非常有效的措施，不僅可以確保工作過程中的安全性、可靠性，還能夠在一定程度上更好地適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要。
2、智能化技術(shù)在智能控制中的應(yīng)用。電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中會(huì)存在一些高難度、高危險(xiǎn)的工作，將智能化技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制工作中，讓人工智能操作代替人為操作，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制的無人操作、遠(yuǎn)程操作，達(dá)到智能操作的高效化和自主化的目的，智能化技術(shù)為智能化控制提供了良好的發(fā)展空間。
3、智能化技術(shù)在故障診斷中的應(yīng)用。電力系統(tǒng)系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，電氣設(shè)備發(fā)生故障的情況不可避免，而在故障發(fā)生前必定會(huì)有一系列與故障本身存在一定聯(lián)系的征兆出現(xiàn)，利用智能化技術(shù)，就可以對(duì)其進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的診斷。比如，變壓器在電氣設(shè)備中具有十分重要的作用，因此電氣設(shè)備監(jiān)測人員對(duì)它的運(yùn)行狀況格外的重視，經(jīng)常對(duì)其進(jìn)行不定時(shí)的檢測、維修，不過這樣做也不能完全避免電氣故障的出現(xiàn)，為了及時(shí)地將故障診斷出來，把電氣故障造成的損失降到最低，引入智能化技術(shù)無疑是最佳的選擇。
4、智能化技術(shù)在優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制過程中，經(jīng)常會(huì)涉及到電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)，而設(shè)計(jì)的過程又相當(dāng)?shù)姆爆?，它不僅要求設(shè)計(jì)人員對(duì)磁力、電氣、電路等學(xué)科的知識(shí)要有足夠的認(rèn)識(shí)并能恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)用到設(shè)計(jì)工作中，而且它對(duì)設(shè)計(jì)人員的工作經(jīng)驗(yàn)也有比較高的要求。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式是利用實(shí)驗(yàn)與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的手工設(shè)計(jì)來完成的，因此方案的達(dá)標(biāo)率低，修改的難度較大；而現(xiàn)在的方案設(shè)計(jì)是利用CAD技術(shù)以及計(jì)算機(jī)輔助軟件來完成的，不僅減少了設(shè)計(jì)所需的時(shí)間，而且設(shè)計(jì)出來的方案無論是質(zhì)量還是使用性能都相對(duì)較好。遺傳算法是優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中智能化技術(shù)應(yīng)用的具體形式之一，它具有非常強(qiáng)的實(shí)用性和先進(jìn)性，它的使用在一定程度上對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化。
三、智能化技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中應(yīng)用的發(fā)展
1、體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展。智能化技術(shù)可以使電力系統(tǒng)自動(dòng)化的體系結(jié)合向集成化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。LED顯示技術(shù)，科技含量高、體積小、質(zhì)量輕，可以以超大尺寸的形式顯示信息，很大程度地提高電力系統(tǒng)自動(dòng)化相關(guān)顯示器的性能，提高了集成電路的密度。應(yīng)用智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的模塊化，這利于實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和集成化。在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中，利用網(wǎng)絡(luò)的便捷性，將電力機(jī)床聯(lián)網(wǎng)以達(dá)到遠(yuǎn)程控制和無人操作的目的，在任何一臺(tái)機(jī)床上對(duì)其它機(jī)床進(jìn)行控制，使得不同機(jī)床的畫面同時(shí)顯示在每一臺(tái)機(jī)床屏幕上。
2、功能發(fā)展方向。增強(qiáng)智能化技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中的功能作用，要充分利用用戶界面圖形化、科學(xué)計(jì)算可視化、內(nèi)裝高性能PLC、多媒體技術(shù)等要素。智能化的圖形用戶界面使得人們可以通過窗口和菜單進(jìn)行簡單的操作，極大地方便了非專業(yè)用戶的使用。在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制領(lǐng)域，利用可視化技術(shù)，如CAD設(shè)計(jì)技術(shù)，極大地縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量同時(shí)降低了成本。在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中內(nèi)裝高性能PLC，可以方便用戶進(jìn)行編輯修改，從而建立自己的應(yīng)用程序。將多媒體技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中，可以對(duì)信息進(jìn)行智能化、綜合化的處理。
3、性能發(fā)展方向。智能化技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用，使其朝向高速度、高精度、高效化的方向發(fā)展。速度、精度、效率是衡量電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平的關(guān)鍵性指標(biāo)，在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中結(jié)合智能化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的高速度、高精度、高效化。
四、結(jié)束語
隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)與信息技術(shù)的有效融合，促進(jìn)了電力系統(tǒng)的自動(dòng)化。但早期的電力系統(tǒng)在自動(dòng)化控制方面存在一些缺陷，為了彌補(bǔ)缺陷，在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中，引進(jìn)了智能化技術(shù)，提高電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，推動(dòng)電力系統(tǒng)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1]李慶娘.基于電力系統(tǒng)電氣工程自動(dòng)化的智能化應(yīng)用分析[J].信息與電腦.2013（02）
關(guān)鍵詞：智能化；暖通空調(diào)系統(tǒng)；應(yīng)用
中圖分類號(hào)：TU831.3+5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào):
引言
隨著全球自然環(huán)境的進(jìn)一步惡化, 人們對(duì)建筑節(jié)能的關(guān)注程度也日益增加。越來越多的人認(rèn)識(shí)到,使用能源所產(chǎn)生的二氧化碳是造成氣候變暖的主要原因。智能建筑發(fā)展是當(dāng)前節(jié)能減排的迫切要求，是我國建筑事業(yè)發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)課題。建筑能耗即建筑使用能耗,包括采暖、通風(fēng)、熱水供應(yīng)、照明、電力等方面的能耗。其中,以建筑采暖和空調(diào)能耗為主,占建筑總能耗的50%左右。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,暖通空調(diào)新產(chǎn)品、新技術(shù)、新材料的發(fā)展與創(chuàng)新起著至關(guān)重要的作用。因此，積極的發(fā)展暖通空調(diào)技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用成為必要趨勢。
1.暖通空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用原則
1.1 建筑規(guī)劃與設(shè)計(jì)。合理選擇建筑的地址、采取合理的外部環(huán)境設(shè)計(jì);合理設(shè)計(jì)建筑形體,以改善既有的微氣候;合理的建筑形體設(shè)計(jì)是充分利用建筑室外微環(huán)境來改善建筑室內(nèi)微環(huán)境的關(guān)鍵部分,主要通過建筑各部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)和建筑內(nèi)部空間的合理分隔設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)。同時(shí),可借助相關(guān)軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
1.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)。建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)組成部件的設(shè)計(jì)對(duì)建筑能耗、環(huán)境性能、室內(nèi)空氣質(zhì)量與用戶所處的視覺和熱舒適環(huán)境有分本的影響。一般增大圍護(hù)結(jié)構(gòu)的費(fèi)用僅為總投資的3%~6%, 而節(jié)能卻可達(dá)20%~40%。通過改善建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能,在夏季可減少建筑冷、熱消耗。首先,提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)組成部件的熱工性能,一般通過改善其組成材料的熱工性能實(shí)現(xiàn),然后,根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂?、建筑的地理位置和朝?選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)組合優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。最后,評(píng)估圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部件與組合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可能性,以確定技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。
1.3 提高能源利用效率。節(jié)能建筑與綠色建筑是密不可分的,綠色建筑的含義為在建筑的全壽命周期內(nèi),最大限度地節(jié)約資源,保護(hù)環(huán)境和減少污染,為人們提供健康,適用和高效的使用空間,與自然和諧共生的建筑。集中體現(xiàn)為：可再生能源利用，熱回收技術(shù)與設(shè)備，建筑本體節(jié)能，被動(dòng)式建筑。利用低位熱能和水源、土壤熱源的熱泵；高能效設(shè)備。分散式個(gè)別空調(diào)；變風(fēng)量、變水量系統(tǒng)；置換通風(fēng)及相關(guān)系統(tǒng)研究和應(yīng)用；住宅空調(diào)方式;新風(fēng)利用、蒸發(fā)冷卻技術(shù)應(yīng)用。暖通空調(diào)能耗模擬、能量分析；建筑自動(dòng)化技術(shù)；暖通空調(diào)與智能建筑?？照{(diào)相關(guān)制冷技術(shù)研究應(yīng)用進(jìn)展；新型制冷型、天然制冷劑、含氯氟烴制冷劑替代物；新型制冷循環(huán)等等。
2.暖通空調(diào)系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用
智能建筑樓宇自控系統(tǒng)將建筑內(nèi)所有設(shè)備集成一個(gè)系統(tǒng)，對(duì)建筑物內(nèi)的電力、照明、空調(diào)、給排水、電梯、防火、安防監(jiān)控等設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)視、控制和管理，并實(shí)現(xiàn)信息共享，進(jìn)行綜合管理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制；其作用和效益是巨大的，可以從系統(tǒng)的各種可能結(jié)構(gòu)和參數(shù)中找到最佳匹配，使整體效能最佳，從而提高系統(tǒng)的效率，降低投資和運(yùn)行費(fèi)用；可以對(duì)系統(tǒng)及其過程進(jìn)行定量化的狀態(tài)模擬，減少控制環(huán)節(jié)，提高可靠性與穩(wěn)定性，發(fā)生故障概率降到最低可能限度，系統(tǒng)響應(yīng)輸出最優(yōu)化。
由于暖通空調(diào)技術(shù)的發(fā)展和變化，，而節(jié)能、環(huán)保、綠色等概念的影響及我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整,對(duì)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的要求越來越高，在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)更要注重建筑節(jié)能的考慮。因此在建筑規(guī)劃設(shè)計(jì),建造和使用過程中,在滿足室內(nèi)環(huán)境舒適、衛(wèi)生、健康的條件下,采取合理有效的建筑節(jié)能技術(shù),有利于實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能和環(huán)保共進(jìn)的目標(biāo)。目前, 我國的采暖空調(diào)能量近期增長速度已經(jīng)明顯高于能量生產(chǎn)的增長速度,因此,減少建筑的冷、熱能耗是降低建筑能耗總量的重要內(nèi)容。
2.1 控制策略
在智能化建筑中，主要對(duì)空調(diào)、制冷和熱力三大系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和管理?？照{(diào)即空氣調(diào)節(jié)，主要對(duì)空氣的溫度、濕度進(jìn)行監(jiān)控管理，智能化的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有以下檢測與控制功能：風(fēng)機(jī)狀態(tài)顯示，送回風(fēng)溫度測量，室內(nèi)溫濕度測量，風(fēng)道風(fēng)壓測量，風(fēng)機(jī)起?？刂疲^載報(bào)警，冷熱水流量調(diào)節(jié)，加濕控制，風(fēng)閥控制等。制冷和熱力系統(tǒng)是對(duì)空調(diào)系統(tǒng)提供冷源和熱源，其智能化監(jiān)控過程基本相同，根據(jù)現(xiàn)場各類傳感器測量冷凍水和冷卻供/回水溫度、壓力、流量、壓差等參數(shù)，自動(dòng)計(jì)算冷負(fù)荷，自動(dòng)調(diào)整冷凍機(jī)組和冷卻塔的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，并調(diào)節(jié)電動(dòng)二通閥，使系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行，在滿足空調(diào)系統(tǒng)制冷需求的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
2.2控制要點(diǎn)
空氣處理機(jī)的DDC通常采用PID控制，選擇合適的PID參數(shù)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是非常關(guān)鍵的。PID系數(shù)高，空調(diào)對(duì)室內(nèi)溫度波動(dòng)的反應(yīng)特性曲線陡，達(dá)到設(shè)定溫度的過渡過程較短；相反PID系數(shù)低，達(dá)到設(shè)定溫度的過渡過程較長。但并不是PID系數(shù)越高越好，否則易引起DDC控制系統(tǒng)失穩(wěn)，表現(xiàn)為室內(nèi)溫度的振蕩和水側(cè)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥周期性的來回運(yùn)動(dòng)無法在固定開度上運(yùn)行。PID能解決大部分場合的空調(diào)控制，但對(duì)于大熱慣性空調(diào)場合，僅僅依靠高的PID系數(shù)來提高空調(diào)機(jī)組對(duì)負(fù)荷變化的響應(yīng)速度是不足以解決問題的。這時(shí)可以采用雙級(jí)控制，即分別在空調(diào)的送風(fēng)道和室內(nèi)安裝溫度傳感器，室內(nèi)的溫度設(shè)定由主DDC控制器完成，水閥的驅(qū)動(dòng)由副DDC根據(jù)風(fēng)道溫度傳感器和主DDC的指令完成，由于風(fēng)道溫度變化速度快于房間溫度的變化，這一控制方式加速了系統(tǒng)對(duì)溫度波動(dòng)的響應(yīng)。在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中，BA系統(tǒng)對(duì)空調(diào)的節(jié)能控制有多種手段可以采用，工程設(shè)計(jì)中可以視需要靈活運(yùn)用，以達(dá)到最優(yōu)的效果。
2.3 控制權(quán)
通常BA遵循的是中央控制站集中管理的原則。有時(shí)也有其不便的一面。在某些場合（如會(huì)議室）將空調(diào)、通風(fēng)系統(tǒng)的參數(shù)的設(shè)定功能放置在現(xiàn)場可能更符合使用者的需要。DDC本身并不提供這樣的功能，需要專門部件來實(shí)現(xiàn)。這類功能接近VRV控制面板的設(shè)定器給房間的使用者帶來極大的便利和舒適性，必要時(shí)應(yīng)積極采用。
2.3 直接數(shù)字控制器（DDC）
主流BA系統(tǒng)供貨商都能提供大中小不同處理能力的DDC，冷凍機(jī)房、熱力站監(jiān)控點(diǎn)是密集場合應(yīng)優(yōu)先采用大型控制器，以減少故障率和控制器間的通訊。對(duì)空氣處理機(jī)、新風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)一般采用中型或小型的控制器即可。近年來，可編程邏輯控制器件進(jìn)步很快，其應(yīng)用不再局限于工業(yè)場合，在空調(diào)通風(fēng)的現(xiàn)場設(shè)備控制工程中不應(yīng)將其排斥在外。
2.4 控制網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化
在滿足擴(kuò)展性和靈活性的前提下，控制網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡化、清晰，無論基于RS485 總線或基于LonTalk 總線的控制網(wǎng)絡(luò)都是如此。分支、分級(jí)多的網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜、可靠性低。LonTalk 總線在理論上可以組成任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，這種布線設(shè)計(jì)的隨意性如果運(yùn)用不當(dāng)，在工程實(shí)踐中仍然是有技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的，并可能增加系統(tǒng)的投資。
2.5 BAS 監(jiān)控中心
BAS 監(jiān)控中心負(fù)責(zé)監(jiān)控整個(gè)空調(diào)、通風(fēng)、動(dòng)力系統(tǒng)，一般與消防控制、安保監(jiān)控等合用一室。由于該機(jī)房通常遠(yuǎn)離冷凍機(jī)房、鍋爐房，在這里遠(yuǎn)程操作這些關(guān)鍵設(shè)備是不合適的。推薦的做法是在冷凍機(jī)房和鍋爐房現(xiàn)場控制室另設(shè)置一臺(tái)監(jiān)控分站，由該分站負(fù)責(zé)冷凍機(jī)、鍋爐監(jiān)控功能，并且該分站功能受權(quán)局限為冷熱源設(shè)備。
3.結(jié)束語
對(duì)智能建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的分析和評(píng)價(jià)應(yīng)堅(jiān)持節(jié)能的原則。確立智能建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能量管理與控制系統(tǒng)優(yōu)化的基本出發(fā)點(diǎn)、優(yōu)化原則及技術(shù)措施，對(duì)于智能建筑節(jié)能實(shí)現(xiàn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。BAS 控制方案的整體優(yōu)化是整個(gè)智能建筑節(jié)能優(yōu)化方案實(shí)施的具體體現(xiàn)，通過對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的傳感器、執(zhí)行器、控制器、網(wǎng)絡(luò)等若干環(huán)節(jié)的深入優(yōu)化，可以最大限度地節(jié)約建筑物能源，促進(jìn)我國節(jié)能減排事業(yè)的健康發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1]林忠.暖通空調(diào)設(shè)計(jì)與節(jié)能[J].中小企業(yè)管理與科技，2010，30
[2]鄭潔.周玉禮.李興友.暖通空調(diào)系統(tǒng)故障診斷技術(shù)及應(yīng)用.《機(jī)電一體化》.2003年第3期.
【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)；變革性；智能控制；發(fā)展趨勢
目前，大量應(yīng)用實(shí)例及工程實(shí)際研究進(jìn)一步表明應(yīng)用控制理論在電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制的巨大效益以及現(xiàn)實(shí)可用性和廣闊前景?，F(xiàn)代控制理論在中國電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，碧口水電站100Mw機(jī)組上最優(yōu)勵(lì)磁控制得到最好的證明。如今，現(xiàn)代控制理論在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用已發(fā)展成電力系統(tǒng)學(xué)科中一個(gè)引人注目的活躍的分支。近年來，模糊技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等技術(shù)的發(fā)展又開拓了智能控制技術(shù)的新道路。
1、電力系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用領(lǐng)域
人工智能控制作為一門新的技術(shù)學(xué)科，涉及到多方面知識(shí)，如數(shù)學(xué)、哲學(xué)、心理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、不定性論，人工智能控制技術(shù)運(yùn)用于多個(gè)層次，在智能控制，機(jī)器人學(xué)，語言和圖像理解，遺傳編程上相當(dāng)于催化劑，使工作更有效地進(jìn)行著。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的社會(huì)，效率的提高是最重要的，無論在生產(chǎn)還是生活方面。計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛運(yùn)用是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的強(qiáng)有力保障，自動(dòng)化生產(chǎn)、運(yùn)輸、傳播離不開計(jì)算機(jī)編程技術(shù)。
2、智能控制的優(yōu)勢
把人工智能控制的方法引入電力控制系統(tǒng)，將控制理論的分析和理論的洞察力與人工智能控制的靈活框架結(jié)合起來，才有可能得到新的認(rèn)識(shí)上的突破。人工智能控制主要表現(xiàn)在智能決策上，能夠有效地解決復(fù)雜性和不確定性的控制問題。模糊控制就是在研究人的控制行為特點(diǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。對(duì)于無法構(gòu)造數(shù)學(xué)模型的被控制對(duì)象，讓計(jì)算機(jī)模仿人的思維方式，進(jìn)行控制決策。人的控制可以用語言加以描述，總結(jié)成一系列的條件語句，即控制規(guī)則。運(yùn)用微機(jī)的程序來實(shí)現(xiàn)這些控制規(guī)則，這樣就很像是人的思考行為了。因此，人工智能控制可以有效地解決現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中許多無法用數(shù)學(xué)模型精確描述的工藝工程，以及利用傳統(tǒng)數(shù)字計(jì)算機(jī)難以獲得令人滿意效果的諸多問題，在電力系統(tǒng)應(yīng)用中表現(xiàn)了很大的優(yōu)勢。
3、智能控制的主要應(yīng)用方法
3.1模糊技術(shù)在電力系統(tǒng)中的自動(dòng)化控制中的應(yīng)用
“模糊理論”（FT）是將經(jīng)典集合理論模糊化，它是一個(gè)經(jīng)典集合論。模糊語言變量，模糊邏輯和模糊推理，是有完整的推理系統(tǒng)的智能技術(shù)。模糊控制是一種切實(shí)可行的方法，控制的模擬模糊推理和決策過程。它的原理是根據(jù)已知規(guī)則的控制和數(shù)據(jù)，由模糊輸入量推導(dǎo)出模糊控制輸出主要包括模糊化、模糊推理與模糊判決三部分。根據(jù)這三個(gè)部分的分析，做出正確的決策。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)的不斷發(fā)展，模糊控制理論也在隨之改進(jìn)，模糊控制的優(yōu)點(diǎn)逐漸得到體現(xiàn)，并且已被廣泛應(yīng)用與推廣。模糊理論在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越多，顯示了模糊理論在解決電力系統(tǒng)問題上未來的發(fā)展?jié)撃堋Ｔ趪獾某晒Π咐幸膊粩嘣谑褂眠@一控制技術(shù)。例如，在歐洲某些國家調(diào)度中心，研究用模糊控制的方法描述調(diào)度員的負(fù)荷預(yù)測方法，已取得了令人滿意的效果。
在應(yīng)用控制中，大多依據(jù)模型來進(jìn)行，并且這一方法已經(jīng)漸漸的被廣泛接受。模型有簡單的也有復(fù)雜的。一般線性模型為簡單模型，但是實(shí)際應(yīng)用中大多為復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。在模擬非線性過程中，模糊關(guān)系模型（FRM）是一個(gè)簡單而有效的方法，仍然只是“次優(yōu)”方法。模糊關(guān)系模型來直接描述的輸入和輸出之間的關(guān)系，單輸出系統(tǒng)是容易實(shí)現(xiàn)的，但實(shí)現(xiàn)多輸出系統(tǒng)仍然是困難的。如果要為了克服這些缺點(diǎn)，要與其他人工智能技術(shù)和模糊理論相結(jié)合，并且在實(shí)際應(yīng)用中取得良好的效果。
3.2專家系統(tǒng)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用
專家系統(tǒng)（ES）是發(fā)展較早、也是比較成熟的一類人工智能控制技術(shù)。專家系統(tǒng)主要由知識(shí)庫和推理機(jī)構(gòu)成，它根據(jù)某個(gè)領(lǐng)域的專家提供的特殊領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行推理，模擬人類專家作出決策的過程，提供具有專家水平的解答。目前，電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制由有經(jīng)驗(yàn)的調(diào)度人員借助自動(dòng)化技術(shù)完成。這是由于一方面?zhèn)鹘y(tǒng)數(shù)值分析方法缺乏啟發(fā)性推理的能力，同時(shí)也無法進(jìn)行知識(shí)積累，另一方面電力系統(tǒng)自身的復(fù)雜性使一些必要的數(shù)學(xué)模型及狀態(tài)量很難獲取，單純的數(shù)值方法難以滿足電力系統(tǒng)的要求。因此，在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中引入電力專家的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)是十分必要的。
目前，全球都有不少與電力系統(tǒng)控制相關(guān)的專家系統(tǒng)投入試運(yùn)行或進(jìn)入實(shí)用化推廣階段，并取得了不錯(cuò)的效果，但是仍然存在著一些問題值得研究和探索：①當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模較大、規(guī)則較多時(shí)，完成推理的速度受到限制，因此目前已有的專家系統(tǒng)大多是用于離線，或者在線解決屬于系統(tǒng)分析方面的問題，而在實(shí)時(shí)控制方面的應(yīng)用還剛剛起步，有待進(jìn)一步的研究；②現(xiàn)有的專家系統(tǒng)缺乏有效的學(xué)習(xí)機(jī)制，對(duì)付新情況的能力有限，而且容錯(cuò)能力較差，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)參數(shù)、設(shè)備控制器配置等發(fā)生變化的情況下，將有可能得不到結(jié)果或給出錯(cuò)誤的結(jié)果。如何與ANN、模糊推理等其它人工智能控制方法結(jié)合以提高專家系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)能力和容錯(cuò)能力是值得研究的課題；③大型專家系統(tǒng)的建造周期長，知識(shí)的獲取和校核比較困難，要建立完備的知識(shí)庫，維護(hù)難度比較大，在建造專家系統(tǒng)之前必須充分考慮這些問題。
3.3人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)在上世紀(jì)40年代，（ANN）它是一個(gè)模擬的傳輸和處理，由人工只能模仿簡單的控制，以神經(jīng)元信息的人的基本特征連接而成。經(jīng)歷了七十多年的研究發(fā)展，在模型結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)算法等方面取得了許多重大的研究成果。與ES相比有三點(diǎn)優(yōu)勢，ANN的特點(diǎn)是用神經(jīng)元和它們之間的有向權(quán)重來隱含處理問題的知識(shí)：首先，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以把信息分布存儲(chǔ)，而且容錯(cuò)能力強(qiáng)；其次，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力，可以把知識(shí)實(shí)現(xiàn)自我組織，以適應(yīng)不同的信息處理的需求；還有就是，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算神經(jīng)元之間是相對(duì)獨(dú)立性的，以方便的并行處理，執(zhí)行速度更快。
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用目前還存在一些問題，如果想更好的運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就要找到它的弱點(diǎn)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究方向重心就要去處理如何利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，克服其缺點(diǎn)，以達(dá)到更好的效果。如果人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論想在電力系統(tǒng)自動(dòng)化及控制領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展的更加廣闊，就加大對(duì)技術(shù)研究。
關(guān)鍵詞:門禁系統(tǒng) 圖書館 數(shù)字化
1、引言
隨著社會(huì)的進(jìn)步與變革,圖書館原有的入館管理模式已不能適應(yīng)新的發(fā)展需求,與圖書館自動(dòng)化管理系統(tǒng)相結(jié)合的智能化門禁系統(tǒng)方案應(yīng)運(yùn)而生。筆者以一所大學(xué)圖書館智能化門禁系統(tǒng)的應(yīng)用為例,探討圖書館智能化門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)、應(yīng)用的實(shí)踐過程,以及在實(shí)施過程中出現(xiàn)的問題及解決方法。
2、智能化門禁管理系統(tǒng)的概念及特點(diǎn)
智能化門禁管理系統(tǒng)(Intelligent Access Control Management System)是近幾年迅速發(fā)展起來的一種現(xiàn)代化電子安全防范管理系統(tǒng)。它集計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理系統(tǒng)為一體,是應(yīng)用了電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、生物技術(shù)等多類別技術(shù)的一項(xiàng)綜合性新型技術(shù)產(chǎn)品。該系統(tǒng)的主要功能是逐漸取代傳統(tǒng)的鑰匙及人工出入管理,對(duì)各種重要場所出入口進(jìn)行控制,是一種環(huán)境安全防范系統(tǒng)和一種多元化的管理工具。
智能化門禁系統(tǒng)與圖書館自動(dòng)化管理系統(tǒng)結(jié)合,能自動(dòng)統(tǒng)計(jì)進(jìn)出圖書館的人流量、進(jìn)行人員身份識(shí)別、出入時(shí)間及其他詳細(xì)信息查詢、統(tǒng)計(jì)等,極大提高圖書館的綜合管理水平和管理效率,為學(xué)生和管理人員提供一個(gè)安全、便捷、舒適的工作、學(xué)習(xí)的環(huán)境。對(duì)外還可禮貌地拒絕不速之客,能有效地保護(hù)圖書館內(nèi)的各項(xiàng)財(cái)產(chǎn)不受非法侵犯。
圖書館建設(shè)門禁管理系統(tǒng),是一種開放式管理、自助式服務(wù)的最新管理理念的嘗試,以尊重和信任讀者為基礎(chǔ),給讀者以充分的自由,最大限度地減少讀者獲取信息資源的成本,把讀者從繁雜的手續(xù)和規(guī)定中解放出來,并能增加讀者和圖書資料的安全性,減輕管理員的工作強(qiáng)度,提高工作效率,降低運(yùn)行成本,從而大大提高圖書館的管理效率,提高圖書館的服務(wù)質(zhì)量,為讀者營造一個(gè)寬松、便利、高效的學(xué)習(xí)環(huán)境。
3、圖書館智能化門禁系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
3.1 設(shè)計(jì)原則
(1)實(shí)用性?？傮w設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)圖書館的日接待讀者人數(shù)和開放區(qū)域選擇適合的智能化門禁系統(tǒng)的技術(shù)模式,如射頻技術(shù)、IC卡技術(shù)、指紋技術(shù)、人臉技術(shù)、語音技術(shù)等等,應(yīng)符合高校圖書館的管理要求。普通的高校圖書館一般采用射頻與IC卡技術(shù)結(jié)合的一卡通較多。
(2)經(jīng)濟(jì)性?？傮w設(shè)計(jì)綜合考慮系統(tǒng)性價(jià)比。圖書館大廳比較寬敞,可直接在入門處設(shè)置一處適合室內(nèi)擺放的智能化門禁系統(tǒng)即可。
(3)穩(wěn)定性。產(chǎn)品選擇應(yīng)仔細(xì)選型,選用技術(shù)主流、品質(zhì)較高價(jià)位適中的產(chǎn)品。目前主流的公共通道管理技術(shù)是智能剪刀式閘機(jī)技術(shù),它是一種非常成熟穩(wěn)定的產(chǎn)品,能夠確保長時(shí)間穩(wěn)定可靠地工作。
(4)易用性。選用的設(shè)備以維護(hù)簡單、使用方便為優(yōu)先考慮,用戶監(jiān)控界面要圖形化、可視化,并能結(jié)合鼠標(biāo)進(jìn)行門禁管理操作。后臺(tái)系統(tǒng)具有可管理性和易維護(hù)性。
(5)開放性?？傮w設(shè)計(jì)要充分考慮系統(tǒng)的擴(kuò)充性,方便日后升級(jí)。同時(shí)需要考慮預(yù)留接口,如能跟教務(wù)系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)等上級(jí)管理部門輕松連接。
3.2 總體設(shè)計(jì)思想
采用“層次化、結(jié)構(gòu)化、模塊化”設(shè)計(jì)思想規(guī)劃設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng),使系統(tǒng)能夠跟其他安防系統(tǒng)無縫結(jié)合,成為一個(gè)完整的大系統(tǒng)。
(1)層次化。在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上可將系統(tǒng)分成多個(gè)層次,明確各層次之間的相互關(guān)系及技術(shù)接口之后,對(duì)各層功能及系統(tǒng)選型進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì),從而保證將來系統(tǒng)改造時(shí)只需對(duì)需要改造的某層局部功能改造便可。
(2)結(jié)構(gòu)化。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上各個(gè)子系統(tǒng)應(yīng)互相配合,形成一個(gè)完整的大系統(tǒng),同時(shí)又相對(duì)獨(dú)立,自成體系。
(3)模塊化。在功能結(jié)構(gòu)上采用模塊化設(shè)計(jì)思想,每個(gè)子功能模塊相對(duì)獨(dú)立,任何功能模塊的改造或故障都不會(huì)影響其它系統(tǒng)。
4、圖書館智能化門禁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及網(wǎng)絡(luò)模式圖
如圖1，2。
5、圖書館智能化門禁系統(tǒng)設(shè)備組成
圖書館智能化門禁系統(tǒng)設(shè)備一般由出入口通道閘機(jī)、讀卡器、系統(tǒng)門禁管理軟件、管理電腦、UPS電源五個(gè)部分組成。
5.1 出入口通道閘機(jī)
此系統(tǒng)主要完成對(duì)已發(fā)出的智能ID/IC卡進(jìn)行檢驗(yàn),完成以下功能:
(1)實(shí)時(shí)監(jiān)控通道的狀態(tài);
(2)完成對(duì)發(fā)出感應(yīng)卡的驗(yàn)證,并控制通道控制器允許通過;
(3)采集通道客流量的數(shù)據(jù),匯總并上傳至服務(wù)器。
5.2 讀卡器
又叫讀寫器、驗(yàn)卡機(jī)。一般為F3RF型感應(yīng)式IC卡讀卡器,支持當(dāng)前流行的Mifare系列感應(yīng)式IC卡。如果圖書館還沒有采用IC卡型借書證,采用的是自己發(fā)行的條碼型借書證,也可以采用紅外線感應(yīng)條碼閱讀器作為門禁系統(tǒng)的讀卡器。但一定要考慮預(yù)留IC卡接口。
5.3 系統(tǒng)門禁管理軟件
圖書館入館讀者數(shù)據(jù)庫管理、入館信息保存、各種入館人數(shù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表生成等等。該系統(tǒng)門禁管理軟件的讀者數(shù)據(jù)庫是獨(dú)立的。也就是說圖書館發(fā)行的借書證必須經(jīng)過該門禁管理軟件內(nèi)授權(quán)才能通過閘機(jī)檢驗(yàn);讀者借書證丟失,也必須在該軟件里掛失。如需要和圖書館已有的自動(dòng)化管理系統(tǒng)的讀者數(shù)據(jù)庫相聯(lián)系,保持兩個(gè)軟件讀者數(shù)據(jù)庫的一致性和即時(shí)更新,讀者在出納臺(tái)辦理的任何流通手續(xù)在門禁管理軟件都能即時(shí)反映出來,則需要對(duì)門禁管理軟件接口進(jìn)行小部分的修改。
5.4 管理電腦
主要用于安裝門禁系統(tǒng)管理軟件,可配備一臺(tái)低端服務(wù)器。如入館人數(shù)不頻繁或經(jīng)濟(jì)預(yù)算有限,普通的PC電腦也可以勝任。
5.5 UPS電源
UPS電源是保證在圖書館樓宇斷電時(shí)門禁系統(tǒng)繼續(xù)保持正常使用,同時(shí)讀者出入閘機(jī)的數(shù)據(jù)都可暫時(shí)保存在閘機(jī)的工控主板內(nèi),正常通電后這些臨時(shí)數(shù)據(jù)可以再次上傳到服務(wù)器。
6、圖書館智能化門禁系統(tǒng)啟用給讀者帶來的負(fù)面影響及補(bǔ)救措施
圖書館在大門口安裝了門閘后,會(huì)帶給人以一種森嚴(yán)的感覺,使讀者一入館感受不到讀書的氛圍;門閘是按照系統(tǒng)設(shè)置的固有模式運(yùn)行,部分讀者由于不熟悉門禁系統(tǒng),有時(shí)通過門閘會(huì)被門閘側(cè)翼撞上,給讀者心理上蒙上陰影。
對(duì)讀者來說,進(jìn)入圖書館后若能像在超市里可以隨心所欲挑選商品一樣翻閱書刊,在知識(shí)的海洋里任意遨游,隨手可以查閱到自己需要的文獻(xiàn),這是圖書館建設(shè)的目標(biāo)。
門禁系統(tǒng)啟用后,要針對(duì)由于門禁系統(tǒng)引起的圖書館服務(wù)失誤和不足,為讀者提供彌補(bǔ),消除讀者不滿,通過補(bǔ)救服務(wù),重新獲得讀者支持。
(1)更加努力營造充滿人文氛圍的學(xué)習(xí)、借閱環(huán)境。注意在借閱大廳內(nèi)多選用綠色植物和字畫裝飾,營造寧靜、寬松、溫馨、極具人文意蘊(yùn)的閱讀氛圍,以凈、敬、靜、競的服務(wù)環(huán)境吸引讀者,讓所有進(jìn)館的人都能心情愉悅、盡情地享受知識(shí)的甘露。
(2)同時(shí)提高館員綜合素質(zhì),主動(dòng)服務(wù)要到位,要善于觀察讀者,了解讀者的不同需求,變被動(dòng)服務(wù)為主動(dòng)服務(wù)。館員應(yīng)多注意觀察入館讀者,及時(shí)引導(dǎo)他們順利通過門閘,同時(shí)在閘機(jī)處張貼溫馨提醒,引起讀者注意;對(duì)被撞讀者,圖書館應(yīng)及時(shí)了解情況并解決問題,消除讀者對(duì)門禁系統(tǒng)的害怕心理,以免造成負(fù)面影響。
(3)虛心接受讀者投訴,重視讀者抱怨,發(fā)現(xiàn)不足,及時(shí)改正調(diào)整解決,避免讓問題變得更嚴(yán)重或問題升級(jí)。
7、結(jié)語
圖書館啟用門禁系統(tǒng)提高了工作效率,管理更規(guī)范,但圖書館的服務(wù)一切是“以人為本”的,只有讀者服務(wù)更加人性化、更加寬容、更加友善、處處考慮讀者的需求,做好圖書館各項(xiàng)業(yè)務(wù)工作,才會(huì)有更多的讀者利用圖書館,從而提高圖書館資源的利用率。
參考文獻(xiàn)
[1]寧沛林.關(guān)于智能化門禁管理系統(tǒng)在高校圖書館工作中的應(yīng)用與思考.河北科技圖苑,2010,(2):65-69.
[2]肖述清.門禁系統(tǒng)在圖書館的建設(shè).內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì),2009,(11):128,130.
[3]牛曉芳,王青春,張梅,楊曉茹.圖書館啟用門禁系統(tǒng)對(duì)讀者服務(wù)的影響和對(duì)策.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì),2009,(13):131-132.
[4]陳福彬,伍毅,王鐵流.基于STM32的人行通道智能控制與管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀表,2010,(1):45-48.
（南京理工大學(xué)科學(xué)技術(shù)研究院，江蘇 南京 210094）
0前言
數(shù)控系統(tǒng)是決定機(jī)床裝備的性能、功能、可靠性和成本的關(guān)鍵因素，而國外對(duì)我國仍進(jìn)行封鎖限制，成為制約我國高檔數(shù)控機(jī)床發(fā)展的瓶頸。近年“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項(xiàng)通過重點(diǎn)扶持，為我國數(shù)控技術(shù)行業(yè)創(chuàng)造了良好的外部環(huán)境，特別是針對(duì)航空航天、汽車制造等領(lǐng)域?qū)嵤┝藝a(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床應(yīng)用國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)示范工程，提高了國產(chǎn)高檔數(shù)控裝置的市場占有率，但用戶仍然對(duì)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)信心不足，我國高檔數(shù)控機(jī)床配套的數(shù)控系統(tǒng)一大部分依舊依賴國外產(chǎn)品。
“十三五”是全面完成國家科技重大專項(xiàng)戰(zhàn)略任務(wù)的沖刺五年，是落實(shí)中央全面深化科技體制改革、實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略等系列決策部署的關(guān)鍵五年，因此總結(jié)過去，做到四個(gè)聚焦（聚焦關(guān)鍵、聚焦重大、聚焦長遠(yuǎn)、聚焦能力），意義重大，時(shí)不我待。
1目前國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)存在的問題
通過“十二五”規(guī)劃的實(shí)施，我國機(jī)床行業(yè)技術(shù)水平明顯提升。數(shù)控系統(tǒng)、功能部件及數(shù)控刀具與主機(jī)產(chǎn)品配套研發(fā)，實(shí)現(xiàn)與中高檔機(jī)床的批量配套。高檔數(shù)控系統(tǒng)的多通道、多軸聯(lián)動(dòng)等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)已基本達(dá)到國際主流系統(tǒng)先進(jìn)技術(shù)水平，但在性能、成套性、可靠性、批量生產(chǎn)穩(wěn)定性和品牌等方面與國外先進(jìn)水平還存在較大差距，主要存在以下問題：
1.1測試驗(yàn)證不足
國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)雖有大批量應(yīng)用，但大都集中在低端市場，中高端市場占有率仍然較低。數(shù)控系統(tǒng)軟件的可靠性和精度保持性較低，故障率較高，“S”件試切還達(dá)不到指標(biāo)要求，其中一些隱性問題還沒有完全暴露出來，特別是軟件的魯棒性問題。為此“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項(xiàng)“十二五”期間已經(jīng)安排了部分產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和示范工程，并取得了一定的成果，但還需經(jīng)過大量和長時(shí)間的驗(yàn)證后逐步完善，以此保證數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
1.2功能配置不全
經(jīng)過前期的攻關(guān)，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了很多功能，解決了有無的問題，但很多功能是“形似而神不似”。目前國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的功能滿足80%的用戶需求，但其余的功能開發(fā)難度和工作量較大，同時(shí)產(chǎn)品的宜用性不好，與主機(jī)融合度不高，針對(duì)性不強(qiáng)，一些輔助調(diào)試工具不全，特別是系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輔助面板上的按鍵標(biāo)識(shí)大多是固定，不能更改，不利于機(jī)床廠進(jìn)行系統(tǒng)的擴(kuò)展開發(fā)，并且國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在多軸多通道或者多軸單通道控制功能方面不能實(shí)現(xiàn)任意幾軸之間的插補(bǔ)加工，這些都在一定程度上影響了國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的推廣。
1.3性能表現(xiàn)不佳
國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在性能上和主流的進(jìn)口數(shù)控系統(tǒng)還有差距，特別是在高速高精控制方面。伺服驅(qū)動(dòng)和電機(jī)的性能比較薄弱，且差距較大，比如伺服的參數(shù)自適應(yīng)控制、電機(jī)的高速、高剛度、高精度、高加速度、功率體積比等方面與國外主流產(chǎn)品還存在差距，后續(xù)的性能提升難度大，伺服電機(jī)的工藝制作水平不高，數(shù)字化制造水平低，造成產(chǎn)品一致性差，規(guī)格系列不全，成套性不足，這些在一定程度上拖了數(shù)控系統(tǒng)的后腿。
1.4系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一
國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，如總線標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，系統(tǒng)內(nèi)部通訊協(xié)議不統(tǒng)一，不利于工廠實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化智能制造，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一致使各個(gè)廠家之間的伺服和系統(tǒng)無法混用，調(diào)試監(jiān)控軟件互相不兼容，不利于加工企業(yè)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化智能制造，也不利于機(jī)床制造企業(yè)進(jìn)行機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化批量調(diào)試。
2國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢
自1952年美國研制出第一臺(tái)試驗(yàn)性數(shù)控系統(tǒng)以來，數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展十分迅速，數(shù)控系統(tǒng)也由原先的硬連接數(shù)控發(fā)展成為今天的計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)，目前國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)正在由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。
2.1信息化
隨著制造業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床不再是一個(gè)獨(dú)立的加工單元，數(shù)控機(jī)床和人、數(shù)控機(jī)床之間的交流都離不開網(wǎng)絡(luò)。面向制造自動(dòng)化集成的網(wǎng)絡(luò)功能數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)具有與上層信息管理系統(tǒng)交換信息功能，這些必要的交換信息包括制造加工任務(wù)計(jì)劃，數(shù)控系統(tǒng)及底層執(zhí)行裝置的工作狀態(tài)及故障信息等。同時(shí)基于新一代云服務(wù)平臺(tái)的大數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)挖掘等變得越來越重要，這些都離不開高速、可靠地網(wǎng)絡(luò)信息功能。
2.2智能化
智能化是制造技術(shù)發(fā)展的一個(gè)大方向，隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的滲透，研制智能數(shù)控系統(tǒng)必將成為未來的發(fā)展趨勢。例如：研制開放式智能化數(shù)控系統(tǒng)，支持溫度、振動(dòng)、RFID等傳感器介入的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)；研制基于高級(jí)語言的智能化數(shù)控系統(tǒng)解釋器；研究基于開放式智能化數(shù)控系統(tǒng)智能加工技術(shù)，如智能化加工路徑控制、進(jìn)給率自適應(yīng)、故障診斷，監(jiān)控與設(shè)備的自動(dòng)維護(hù)等。
2.3開放化
利用豐富的軟硬件資源開發(fā)開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng)是當(dāng)今數(shù)控系統(tǒng)的趨勢之一。開放式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控系統(tǒng)具有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、可擴(kuò)展性，并可以較容易的實(shí)現(xiàn)智能化、信息化。開放式體系結(jié)構(gòu)可以采用通用的計(jì)算機(jī)技術(shù)，使編程、操作以及技術(shù)升級(jí)和更新變得更加簡單，同時(shí)可以根據(jù)資源進(jìn)行系統(tǒng)集成，促進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)多檔次、多品種的開發(fā)和廣泛應(yīng)用，縮短開發(fā)生產(chǎn)周期。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。
3國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)用戶需求和技術(shù)要求
數(shù)控系統(tǒng)和主機(jī)及終的端用戶的聯(lián)系是密不可分的。因此以用戶需求為牽引，加強(qiáng)示范應(yīng)用格為重要。
3.1開展面向智能化控制的高檔數(shù)控系統(tǒng)擴(kuò)展模塊開發(fā)
支持用戶自主研發(fā)的共性技術(shù)或智能化技術(shù)通過程序模塊（軟件）或者通過總線功能模塊（硬件）等多種方式與數(shù)控系統(tǒng)集成，縮小模塊的體積，增強(qiáng)可維修性模塊，并且處理好各模塊之間的耦合等內(nèi)部結(jié)構(gòu)問題。開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)的指令域采樣數(shù)據(jù)的分析工具、機(jī)床加工過程功率控制、數(shù)控機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償與加工過程智能監(jiān)控技術(shù)等功能模塊，以滿足國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)對(duì)高性能零件加工工藝的適應(yīng)性要求。
3.2數(shù)控系統(tǒng)與伺服驅(qū)動(dòng)、電機(jī)等協(xié)同發(fā)展
伺服性能與電機(jī)性能已經(jīng)是制約數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵因素，應(yīng)針對(duì)機(jī)床需求，注重?cái)?shù)控種類、產(chǎn)品規(guī)格及性能差距，改善伺服驅(qū)動(dòng)、電機(jī)性能，開發(fā)伺服系統(tǒng)優(yōu)化工具，開發(fā)廣泛適應(yīng)各種用途的伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品和主軸電機(jī)。同時(shí)也對(duì)高精度絕對(duì)光柵尺、編碼器等關(guān)鍵部件展開開發(fā)和應(yīng)用，使之定位提升，協(xié)同發(fā)展。
3.3優(yōu)化編程軟件
目前市場上大部分是采用通用的CAD/CAM編程軟件，對(duì)特定工件加工的工藝知識(shí)考慮不是很多，今后需集成有特定工件的切削工藝知識(shí)的專用CAM軟件，如在生成刀具軌跡時(shí)再考慮到機(jī)床的切削力，使生成的加工程序質(zhì)量得以高度提升，同時(shí)隨著機(jī)器人的使用越來越普及，基于動(dòng)力學(xué)的機(jī)器人離線編程軟件的需求也會(huì)越來越廣。
3.4支持先進(jìn)技術(shù)集成性開發(fā)
加大輔助功能的研發(fā)，配置更友善的交互界面以及與主機(jī)融合的宏程序，做到可“私人訂制”。深入研究二次開發(fā)平臺(tái)（下轉(zhuǎn)第134頁）（上接第115頁）技術(shù)，提高數(shù)控系統(tǒng)的開放性，為第三方開展不同層次的二次開發(fā)提供方便而完整的移植方案，形成加工處理數(shù)據(jù)鏈（CAD/CAM/CAPP/CNC）。
3.5形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系
在未來進(jìn)行的數(shù)控系統(tǒng)、伺服單元、主軸電機(jī)、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)、直驅(qū)主軸的定子轉(zhuǎn)子、力矩電機(jī)、直線電機(jī)等在機(jī)械接口方面應(yīng)該形成一種國家標(biāo)準(zhǔn)體系，統(tǒng)一規(guī)格，在同一規(guī)格下應(yīng)統(tǒng)一接口尺寸，統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口形式，便于用戶進(jìn)行維修與更換。并需具有與國際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的主流數(shù)控系統(tǒng)和自動(dòng)化控制裝置接口的聯(lián)接能力，注重與第三方應(yīng)用的互連，完善總線的標(biāo)準(zhǔn)化以及通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化。
3.6健全綜合配套能力
數(shù)控系統(tǒng)的研發(fā)生產(chǎn)廠家要成為數(shù)控機(jī)床的工藝和控制應(yīng)用專家，研制階段應(yīng)充分了解主機(jī)的各種性能，提高產(chǎn)品的性能和水平，不斷增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性，并建立一支優(yōu)秀的研發(fā)隊(duì)伍、跟蹤隊(duì)伍、維護(hù)隊(duì)伍，為用戶提供良好的綜合配套服務(wù)。另外系統(tǒng)廠家還應(yīng)逐漸提供綜合成套技術(shù)，使數(shù)控系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、主軸電機(jī)、進(jìn)給電機(jī)、力矩電機(jī)等進(jìn)行檢測試驗(yàn)好后一起成套供應(yīng)。
3.7建立應(yīng)用反饋機(jī)制，以數(shù)據(jù)支撐產(chǎn)品持續(xù)改進(jìn)
現(xiàn)代生產(chǎn)管控對(duì)數(shù)控設(shè)備提出了更多的要求，需要實(shí)時(shí)監(jiān)控掌握數(shù)控設(shè)備的工作狀態(tài)，記錄零件加工過程中的大量數(shù)據(jù)，加強(qiáng)應(yīng)用過程中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，有計(jì)劃地安排預(yù)防性維修和保養(yǎng)，能夠快速診斷解決設(shè)備故障，這些方面均需要數(shù)控系統(tǒng)廠家進(jìn)行強(qiáng)力的技術(shù)支持。
3.8推廣和應(yīng)用數(shù)控機(jī)床刀具壽命跟蹤管理技術(shù)
隨著設(shè)備增加，刀具數(shù)量相應(yīng)增多，若日常管理不當(dāng)，刀具壽命跟蹤不準(zhǔn)確，將造成極大的浪費(fèi)。通過對(duì)刀具信息層的管理，比如刀具全生命數(shù)據(jù)管理、刀具修磨管理刀具壽命監(jiān)控等技術(shù)手段，可實(shí)現(xiàn)機(jī)床刀具的數(shù)據(jù)化使用和維護(hù)，將有效縮短出現(xiàn)問題時(shí)的排查時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。
4數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展在專項(xiàng)管理中的啟示
4.1充分發(fā)揮創(chuàng)新平臺(tái)的作用，提升企業(yè)創(chuàng)新能力
“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項(xiàng)前期安排了不少創(chuàng)新平臺(tái)的課題，應(yīng)充分借鑒“十二五”成果，繼續(xù)加強(qiáng)開放式數(shù)控系統(tǒng)創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)，通過平臺(tái)確實(shí)提升企業(yè)的自主創(chuàng)新能力，健全產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化的機(jī)制和體系，摸索出一套適合企業(yè)自身發(fā)展的創(chuàng)新之路。
4.2緊跟市場需求，提升企業(yè)自身競爭能力
市場是配置資源的重要因素，企業(yè)應(yīng)緊盯市場發(fā)展需求，根據(jù)自身特點(diǎn)，利用有限的資源，走差異化發(fā)展道路。不能只停留在共同完成扶持項(xiàng)目的層面，研發(fā)滿足客戶需要的產(chǎn)品，從而引導(dǎo)消費(fèi)，實(shí)現(xiàn)“雙贏”提升國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化水平，占得市場先機(jī)，從機(jī)床制造、人才培養(yǎng)、用戶使用等多個(gè)角度做工作，以實(shí)現(xiàn)機(jī)床、系統(tǒng)、用戶企業(yè)三方共贏，形成系統(tǒng)與機(jī)床企業(yè)穩(wěn)定、長效的批量配套產(chǎn)業(yè)鏈，建立市場化互動(dòng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)配套應(yīng)用示范工程，提升企業(yè)在市場中的競爭力。
4.3加強(qiáng)數(shù)控系統(tǒng)可靠性，建立數(shù)控系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系
可靠性是企業(yè)的生命，嚴(yán)格開展數(shù)控系統(tǒng)可靠性測試驗(yàn)證（數(shù)據(jù)采集）工作，要在產(chǎn)品出廠時(shí)保證產(chǎn)品出產(chǎn)質(zhì)量，切不可將機(jī)床廠和最終用戶作為系統(tǒng)功能的試驗(yàn)驗(yàn)證地，為企業(yè)提供一個(gè)放心可用的產(chǎn)品，并在應(yīng)用中對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)做出評(píng)價(jià)，建立新的數(shù)控系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系，保證專項(xiàng)目標(biāo)的完成。
4.4加快數(shù)控機(jī)器人發(fā)展
關(guān)鍵詞：機(jī)械制造；智能化技術(shù)；體系
一、機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展
在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)，對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。當(dāng)前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體。機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。
二、智能化技術(shù)發(fā)展趨勢
2.1性能發(fā)展方向
(1)高速高精度高效化。
速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對(duì)式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時(shí)采取了改善機(jī)床動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機(jī)床的高速高精高效化已大大提高。
(2)柔性化。
包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面大?？刹眉粜詮?qiáng)，便于滿足不同用戶的需求；群拉系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。
(3)工藝復(fù)合性和多軸化。
以減少工序、輔助時(shí)間為主要目的的復(fù)合加工。正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾后，通過自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺(tái)等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。
(4)實(shí)時(shí)智能化。
早期的實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常針對(duì)相對(duì)簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)人類的各種智能行為。科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實(shí)時(shí)系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實(shí)時(shí)響應(yīng)的、更現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域發(fā)展，而實(shí)時(shí)系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展。由此產(chǎn)生了實(shí)時(shí)智能控制這一新的領(lǐng)域。
2.2功能發(fā)展方向
(1)用戶界面圖形化。
用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對(duì)話接口。由于不同用戶對(duì)界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計(jì)算機(jī)軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前Internet、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)算可視化及多媒體等技術(shù)，也對(duì)用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用。人們可以通過窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動(dòng)態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。
(2)科學(xué)計(jì)算可視化。
科學(xué)計(jì)算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語育表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像、動(dòng)畫等可視信息?？梢暬夹g(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等，這對(duì)縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，如自動(dòng)編程設(shè)計(jì)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定、刀具補(bǔ)償和刀具管理數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。
(3)插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化。
多種插補(bǔ)方式如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)、空間橢圓曲面插補(bǔ)、螺紋插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、2D+2螺旋插補(bǔ)、NANO插補(bǔ)、NURBS插補(bǔ)(非均勻有理B樣條插補(bǔ))、多項(xiàng)式插補(bǔ)等。多種補(bǔ)償功能如間隙補(bǔ)償、垂直度補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、與速度相關(guān)的前饋補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、帶平滑接近和退出以及相反點(diǎn)計(jì)算的刀具半徑補(bǔ)償?shù)取?/p>
(4)內(nèi)裝高性能PLC。
數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圈或高級(jí)語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能，編程工具中包含用于車床銑床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序?qū)崅?cè)，用戶可在標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。
(5)多媒體技術(shù)應(yīng)用。
多媒體技術(shù)集計(jì)算機(jī)、聲像和通信技術(shù)于一體，使計(jì)算機(jī)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域。應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應(yīng)用價(jià)值。
2.3體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展
(1)集成化。
采用高度集成化CPU，RISC芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度，應(yīng)用LED平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)?？蓪?shí)現(xiàn)超大尺寸顯示。應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價(jià)格，改進(jìn)性能，減小組件尺寸，掘高系統(tǒng)的可靠性。
(2)模塊化
硬件模塊化易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲(chǔ)器、位置伺服，PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。
(3)網(wǎng)絡(luò)化
機(jī)床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無人化操作，通過機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺(tái)機(jī)床上對(duì)其它機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定、操作、運(yùn)行。不同機(jī)床的畫面可同時(shí)顯示在每一臺(tái)機(jī)床的屏幕上。
【關(guān)鍵詞】機(jī)械制造；數(shù)控技術(shù)；發(fā)展對(duì)策
21世紀(jì)機(jī)械制造全球化、市場競爭激烈化是機(jī)械制造企業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)，而機(jī)械制造中廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù)則能使企業(yè)在競爭中取得佳績。但我國機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)的研究和發(fā)展方面存在較多問題，特別是在技術(shù)創(chuàng)新能力、商品化進(jìn)程、市場占有率等方面情況尤為突出。面對(duì)市場的競爭和新技術(shù)的挑戰(zhàn)，該如何認(rèn)識(shí)機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)，如何看待它的發(fā)展趨勢，如何采取相應(yīng)的對(duì)策？
下面結(jié)合近幾年來自己在這方面的研究，談?wù)勎覈鴻C(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)的發(fā)展及對(duì)策。
1.機(jī)械制造數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)是通過計(jì)算機(jī)控制數(shù)字程序來實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、靈活生產(chǎn)，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變的產(chǎn)品市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(shù)的總稱。
1.1數(shù)控裝備與技術(shù)的基本概況
近年來，我國相繼從德、美、法、日本等國引進(jìn)先進(jìn)的數(shù)控生產(chǎn)線，使我國制造業(yè)得到空前發(fā)展，主要應(yīng)用特點(diǎn)有：刀具材料以超硬刀具材料為主，如陶瓷、超細(xì)硬質(zhì)合金刀具等，大大提高了加工速度。改善刀具結(jié)構(gòu)與加工工藝，零件孔加工刀具多采用多刃復(fù)合式結(jié)構(gòu)：采用高速專用數(shù)控機(jī)床加工發(fā)動(dòng)機(jī)；傳動(dòng)器關(guān)鍵零件，機(jī)床結(jié)構(gòu)沒計(jì)是以各種高速多刃專用成形刀具和加工工藝為主導(dǎo)。
然而，我國機(jī)械制造業(yè)還屬于工藝離散型制造業(yè)，雖然已引進(jìn)加工中心、數(shù)控鏜銑床等，但企業(yè)內(nèi)生產(chǎn)管理局網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營管理系統(tǒng)及生產(chǎn)技藝數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用仍處于初級(jí)階段。
1.2機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢
目前，械制造業(yè)以現(xiàn)代高新技術(shù)的綜合利用為特點(diǎn)，正朝著柔性化、敏捷化、智能化和信息化方向發(fā)展。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展來看，機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢主要有以下2個(gè)方面。
1.2.1數(shù)控技術(shù)性能發(fā)展新趨勢
（1）高速、高精、高效化。
由于采用高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對(duì)式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時(shí)采取改善機(jī)床動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，數(shù)控技術(shù)必向高速、高精、高效化方向發(fā)展。
（2）多軸化和多系列。
以減少工序、輔助時(shí)間為主要目的的復(fù)合機(jī)械制造，要求其數(shù)控技術(shù)朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。
（3）實(shí)時(shí)智能化。
隨著數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域?qū)崟r(shí)智能控制的研究和應(yīng)用，機(jī)械制造的數(shù)控技術(shù)必然朝著實(shí)時(shí)智能化方向發(fā)展。
1.2.2數(shù)控技術(shù)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展新趨勢
機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢為：智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化，一種機(jī)械制造業(yè)遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
（1）數(shù)控裝備智能化。
本世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化：還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。
（2）信息集成網(wǎng)絡(luò)化。
數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。
（3）數(shù)控系統(tǒng)集成化。
采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐?，提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度；應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體；通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來改進(jìn)性能，提高系統(tǒng)的可靠性。
2.機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)發(fā)展應(yīng)對(duì)策略
先進(jìn)數(shù)控技術(shù)是機(jī)械制造業(yè)快速發(fā)展的保證，直接影響到一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力，關(guān)系到一個(gè)國家的戰(zhàn)略地位。
我國機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)的研究和發(fā)展存在較多問題，特別是在技術(shù)創(chuàng)新能力方面情況尤為突出。為此，下文從總體應(yīng)對(duì)策略和技術(shù)途徑探討機(jī)械制造業(yè)中數(shù)控技術(shù)的對(duì)策。
2.1數(shù)控技術(shù)發(fā)展總體應(yīng)對(duì)策略
通過對(duì)數(shù)控技術(shù)和機(jī)械制造業(yè)發(fā)展趨勢的分析和對(duì)我國數(shù)控領(lǐng)域存在問題的研究，筆者認(rèn)為以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)，以技術(shù)支持和服務(wù)為后盾將是一種符合我國國情的應(yīng)對(duì)對(duì)策。
（1）以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)。
我國必須大力加強(qiáng)數(shù)控領(lǐng)域的科技創(chuàng)新，逐步建立自己獨(dú)立的、先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)體系。在此基礎(chǔ)上大力發(fā)展符合國情的數(shù)控產(chǎn)品，從而形成從數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件到種類齊全的數(shù)控機(jī)床整機(jī)的完整的產(chǎn)業(yè)體系。
（2）大力加強(qiáng)技術(shù)支持和服務(wù)。
數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床作為典型的高技術(shù)產(chǎn)品，對(duì)用戶的技術(shù)支持和服務(wù)足相當(dāng)重要的。目前，我們可以利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)手段，為建立新一代立體化的技術(shù)支持和服務(wù)體系開辟新的途徑。
2.2技術(shù)途徑應(yīng)對(duì)數(shù)控技術(shù)發(fā)展
（1）發(fā)展新一代PC數(shù)控系統(tǒng)。
數(shù)控系統(tǒng)是各類數(shù)控裝備的核心，因此通過科技創(chuàng)新首先發(fā)展新型數(shù)控系統(tǒng)，將是推動(dòng)我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展的有效途徑。這要求在開發(fā)新型數(shù)控系統(tǒng)時(shí)，選用高性能CPU作為系統(tǒng)的運(yùn)算和控制核心，并盡量用軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)控的所有功能。
（2）推進(jìn)數(shù)控機(jī)床功能專業(yè)化。
解決數(shù)控系統(tǒng)問題后，需要實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的模塊化，解決數(shù)控機(jī)床功能部件的專業(yè)化問題。目前我國機(jī)械制造在這方面離實(shí)際需求還有相當(dāng)大的差距，因此必須人力促進(jìn)數(shù)控機(jī)床功能專業(yè)化。
3.結(jié)束語
本文闡述了機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)的發(fā)展及對(duì)策，并對(duì)我國機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)的發(fā)展途徑進(jìn)行了探討。另外，我國正逐步融入全球化機(jī)械制造的序列中，隨著國外先進(jìn)制造技術(shù)設(shè)備大量引進(jìn)、國家重大科技產(chǎn)業(yè)工程項(xiàng)目等重大科技計(jì)劃，先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)在國內(nèi)機(jī)械制造業(yè)將日趨實(shí)用與普及。 [科]
【參考文獻(xiàn)】
