發(fā)布時(shí)間：2023-04-20 18:01:32
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篇的電機(jī)設(shè)計(jì)論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：輸配電系統(tǒng)規(guī)劃；遺傳算法；最短路算法；啟發(fā)式方法
1、引言
從物理或數(shù)學(xué)意義的角度講，不同電壓等級網(wǎng)絡(luò)的綜合規(guī)劃對獲得全局最優(yōu)解，得到總體上最大的經(jīng)濟(jì)效益是必要的。然而，輸配電系統(tǒng)的同時(shí)綜合規(guī)劃長期以來并不被人們所重視，在實(shí)踐中，人們普遍采用將各電壓等級系統(tǒng)分層規(guī)劃的策略。造成這種狀況的原因主要是：
①輸配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同，進(jìn)而導(dǎo)致優(yōu)化算法不同；
②各電壓等級綜合規(guī)劃導(dǎo)致問題規(guī)模激增。另外，各級電網(wǎng)的分層管轄也是造成分層規(guī)劃的一個(gè)實(shí)際原因。
本文對多電壓等級、不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題進(jìn)行了研究，提出了基于知識的最短路遺傳算法的解決方法[1].文獻(xiàn)[1]利用最短路遺傳算法求解了配電系統(tǒng)重構(gòu)問題。實(shí)際上，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題與網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)問題可被看成一類問題，只不過是弧費(fèi)用的計(jì)算方法不同而已，即規(guī)劃問題的弧費(fèi)用需要用分段函數(shù)來表示，從而考慮固定投資和不同的線型。
2、不同電壓等級的開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃
在電力系統(tǒng)中，為了避免電磁環(huán)網(wǎng)，高中壓配電網(wǎng)必定是開環(huán)運(yùn)行的。這時(shí)就能利用能生成樹狀網(wǎng)絡(luò)的最短路遺傳算法來求解不同電壓等級的開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題。對于規(guī)劃問題中根據(jù)安全性和可靠性的要求需要閉環(huán)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以先應(yīng)用本文的方法得到樹狀網(wǎng)絡(luò)，然后采用文獻(xiàn)[2]的方法進(jìn)行專門的聯(lián)絡(luò)線優(yōu)化，以構(gòu)成環(huán)網(wǎng)。最短路遺傳算法是在同一個(gè)電壓等級中實(shí)現(xiàn)的[1]，這樣才能直接將負(fù)荷潮流迭加到各弧的流量上。對于多電壓等級系統(tǒng)，只需仿照標(biāo)幺值計(jì)算的原理將各電壓等級的電氣量折算到某一選定的電壓等級上，就可以采用最短路遺傳算法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的全局優(yōu)化。
3、開環(huán)與非開環(huán)混合輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃
如果需要進(jìn)一步將開環(huán)與非開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃，或配電系統(tǒng)允許弱環(huán)運(yùn)行，最短路遺傳算法就不能直接應(yīng)用了。
但是，經(jīng)過下述2個(gè)改變以后，最短路遺傳算法即可近似地求解上述問題了。
3.1節(jié)點(diǎn)入度限制
首先，應(yīng)允許在不需要放射運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成環(huán)。這可通過檢測和限制節(jié)點(diǎn)入度數(shù)的方法來實(shí)現(xiàn)。最短路遺傳算法中，在形成尋路網(wǎng)絡(luò)Gm時(shí)，當(dāng)某個(gè)中間節(jié)點(diǎn)k的入弧數(shù)Nin-x-m=1時(shí)，則其余指向該節(jié)點(diǎn)的有向弧（潮流必為0）均舍棄，這保證了最終形成的網(wǎng)絡(luò)為放射狀?，F(xiàn)在，對每一節(jié)點(diǎn)規(guī)定最大入弧數(shù)，即最大入度Nin_k_MAX，若節(jié)點(diǎn)k屬于放射狀運(yùn)行系統(tǒng)，則令其為1，否則令其為該節(jié)點(diǎn)最大允許的進(jìn)線數(shù)。Nin_k_m記錄節(jié)點(diǎn)k入弧數(shù)的變化情況，其初始值為0，并有機(jī)會逐漸增加。當(dāng)時(shí)，其余指向該節(jié)點(diǎn)的有向弧（潮流為0）均舍棄。即實(shí)現(xiàn)了不同運(yùn)行方式系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的要求。經(jīng)過以上改進(jìn)的最短路遺傳算法就可以解決開環(huán)與非開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面的要求。雖然，從原理上說它得到的只是較優(yōu)解。
但可證明當(dāng)各負(fù)荷大小趨近于0時(shí)，這種方法得到的解就會與全局最優(yōu)解一致。當(dāng)負(fù)荷越大時(shí)，其解越可能偏離最優(yōu)解，因?yàn)榇藭r(shí)該負(fù)荷有很大可能是由多個(gè)實(shí)際電源點(diǎn)供電。由于負(fù)荷通常在較低電壓等級，而允許成環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)是在很高的電壓等級，且低壓負(fù)荷的容量比高壓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)中元件的容量要小得多，所以，可近似地認(rèn)為負(fù)荷點(diǎn)是由一個(gè)（實(shí)際）電源點(diǎn)供電，因此用最短路遺傳算法獲得的解將接近于實(shí)際最優(yōu)解。
3.2有功潮流
由于網(wǎng)孔的出現(xiàn)，使得以負(fù)荷復(fù)電流（或功率）直接迭加構(gòu)成線路中潮流的方法失去了合理性。因?yàn)橹挥幸粋€(gè)虛擬源點(diǎn)，對于同時(shí)由2條以上供電路徑供電的節(jié)點(diǎn)來說，可能會導(dǎo)致矛盾的節(jié)點(diǎn)電壓。為了避免這種情況，此時(shí)可只考慮有功功率的優(yōu)化。實(shí)際上對于允許環(huán)網(wǎng)的系統(tǒng)規(guī)劃問題，現(xiàn)有的方法[3]也全是只考慮有功優(yōu)化，而無功配置和電壓控制由專門的無功優(yōu)化來完成。這是因?yàn)椋阂环矫?，無功設(shè)備的投資一般要比線路、變壓器和有功電源的投資小得多；另一方面，無功潮流在一定程度上可獨(dú)立于有功潮流的控制。
4、基于知識的高效最短路算法
盡管最短路遺傳算法不會有維數(shù)災(zāi)問題。
但是基本的Dijkstra最短路算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性是O（N2），其中N是規(guī)劃問題的網(wǎng)絡(luò)流模型的節(jié)點(diǎn)數(shù)，因此，基于最短路算法的局部優(yōu)化算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性是O（N3）（認(rèn)為負(fù)荷數(shù)與節(jié)點(diǎn)數(shù)成一定比例）；若遺傳算法的種群個(gè)體數(shù)和最大代數(shù)取固定值，則最短路遺傳算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性是O（N3）?？梢婋S問題規(guī)模的增大，最短路遺傳算法的計(jì)算時(shí)間也將很長。實(shí)際上，直接在輸配電系統(tǒng)規(guī)模非常龐大的網(wǎng)絡(luò)上利用常規(guī)的最短路算法為某一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)尋找供電路徑是很不必要的。對于一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)來說，整個(gè)系統(tǒng)中可能為其供電的元件只是很小的一部分。如果能根據(jù)輸配電系統(tǒng)的實(shí)際信息把這一小部分元件提取出來后再應(yīng)用最短路算法，則最短路算法的尋路時(shí)間將大大縮短。而由前面的分析可知，最短路算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性決定了整個(gè)算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性。我們稱這個(gè)被提取出來供尋找負(fù)荷m的最經(jīng)濟(jì)供電路徑的網(wǎng)絡(luò)為尋路網(wǎng)絡(luò)Gm.用以提取尋路網(wǎng)絡(luò)的方法應(yīng)具備以下特點(diǎn)：
①易于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。
②在保證不丟失最優(yōu)解的基礎(chǔ)上，盡可能縮小尋路網(wǎng)絡(luò)。下面，以一個(gè)實(shí)例來說明如何實(shí)現(xiàn)基于輸配電系統(tǒng)知識的最短路算法。
若現(xiàn)有10kV，66kV，220kV，3個(gè)電壓等級系統(tǒng)，要尋找負(fù)荷m的最優(yōu)供電路徑，則可按以下步驟提取尋路網(wǎng)絡(luò)Gm.
（1）將輸配電系統(tǒng)按電壓等級分層，負(fù)荷點(diǎn)通常在最底層10kV層，虛擬電源點(diǎn)在最高電壓等級層220kV層。
（2）定義元件Aij到負(fù)荷點(diǎn)m的距離為式中為元件Aij的起點(diǎn)坐標(biāo)；XB-ij、yE-ij為元件Aij的終點(diǎn)坐標(biāo)；Xm、Ym為負(fù)荷點(diǎn)m的坐標(biāo)；Kij-m為元件Aij到負(fù)荷點(diǎn)m的距離調(diào)節(jié)系數(shù)，通常取1，可用于考慮一些特殊供電情況。按最大供電半徑Rm選擇出可能給負(fù)荷點(diǎn)m供電的10kV區(qū)域：若10kV元件（線路、變壓器或變電站）與負(fù)荷點(diǎn)m的距離大于Rm，則認(rèn)為其不可能為m供電，因此不加入尋路網(wǎng)絡(luò)。反之，則將相應(yīng)的元件加入負(fù)荷點(diǎn)m的尋路網(wǎng)絡(luò)。
（3）通常希望盡可能通過具有主干線型或可靠性高的主干網(wǎng)絡(luò)傳送電能，并且減少電能在主干線型和次要線型間的轉(zhuǎn)換。因此，規(guī)定最大精細(xì)尋路半徑rm.在此半徑之外，凡是具有非主干線型或位于次要分支線路或非主干路由（對于規(guī)劃問題由于許多路由上線型未確定，因此這里用“非主干路由”一詞）上的元件都不加入尋路網(wǎng)絡(luò)，而在此半徑之內(nèi)的元件全加入尋路網(wǎng)絡(luò)。
（4）經(jīng)上述步驟形成的10kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_10包含有若干66kV/10kV變電站，它們對于10kV負(fù)荷點(diǎn)m來說是可能的供電點(diǎn)，而對于66kV系統(tǒng)來說是可能的負(fù)荷點(diǎn)。對這些變電站的每一個(gè)均采用與步驟（2）、（3）類似的方法，可得到其在66kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)的并集構(gòu)成負(fù)荷m在66kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_66.
（5）同理，Gm_66中所包含的220kV/66kV變電站也可看成220kV系統(tǒng)的負(fù)荷點(diǎn)。采用與步驟（4）同樣的方法可獲得負(fù)荷點(diǎn)m在220kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_220.當(dāng)然，Gm_66中也可能包含發(fā)電廠，此時(shí)，可認(rèn)為其是通過一條無損耗、無費(fèi)用的虛擬弧，由設(shè)于220kV系統(tǒng)的虛擬源點(diǎn)供電。
（6）獲得負(fù)荷點(diǎn)m在整個(gè)輸配電系統(tǒng)的尋路網(wǎng)絡(luò)為顯然，經(jīng)過以上步驟處理后，得到的負(fù)荷點(diǎn)m的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm要比初始的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)要小得多，因此最短路算法的計(jì)算量也將大大縮小。
5、結(jié)論
本文對多電壓等級、不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的輸配電系統(tǒng)的綜合規(guī)劃問題進(jìn)行了研究。在解決了電壓等級折算問題后，給出了基于最短路遺傳算法的純開環(huán)輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃的方法。以此為基礎(chǔ)，通過控制節(jié)點(diǎn)出入度，并且只針對有功潮流進(jìn)行優(yōu)化，又提出了開環(huán)與非開環(huán)混合的輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題的近似解決方法。為了解決輸配電系統(tǒng)規(guī)模大而造成的計(jì)算量問題，給出了基于輸配電系統(tǒng)知識的最短路算法的實(shí)現(xiàn)方法。
參考文獻(xiàn)
[1]余貽鑫，段剛（YuYixin，DuanGang）?；谧疃搪匪惴ê瓦z傳算法的配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)（Shortestpatyalgoithmandgeneticalgorithmbaseddistributionsystemreconfiguration）[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)（ProceedingsoftheCSEE），2000，20（9）：44-49.
1RF2514的引腳功能
RF2514各引腳的排列如圖1所示。各引腳的功能如下：
引腳1，9（GND1，3）：模擬地。為獲得最佳的性能，應(yīng)使用較短的印制板導(dǎo)線直接連接到接地板。
引腳2（PD）：低功耗模式控制端。當(dāng)PD為低電平時(shí)，所有電路關(guān)斷。當(dāng)PD為高電平時(shí)，所有電路導(dǎo)通工作。
引腳3（TXOUT）：發(fā)射器輸出端。輸出為晶體管集電極開路（OC）方式，但需要一個(gè)提供偏壓（或匹配）的上拉電感和一個(gè)匹配電容。
引腳4（VCC1）：TX緩沖放大器電源端口。
引腳5（MODIN）：AM模擬或者數(shù)字調(diào)制輸入。信號通過該腳輸入可以把調(diào)幅信號或者數(shù)字調(diào)制信號加到載波上，而通過該腳外的一個(gè)電阻則可對輸出放大器進(jìn)行偏置。該腳的電壓不能超過1．1V，過高的電壓可能會燒壞芯片。
引腳6（VCC2）：壓控振蕩器、分頻器、晶體振蕩器、鑒相器和充電泵電源。該端與地間應(yīng)連接一個(gè)中頻旁路電容。
引腳7（GND2）：數(shù)字鎖相環(huán)接地端。
引腳8（VREFP）：偏置電壓基準(zhǔn)端，用于為分頻器和鑒相器提供旁路。
引腳10，11（RESNTR－，RESNTR＋）：該腳可用來為壓控振蕩器（VCO）提供直流電壓，同時(shí)也可以對壓控振蕩器的中心頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。10腳與11腳之間應(yīng)連一電感。
引腳12（LOOPFLT）：充電泵的輸出端。該腳與地之間的RC回路可用來控制鎖相環(huán)的帶寬。
圖2
引腳13（LDFLT）：用來設(shè)定鎖定檢測電路的閾值。
引腳14（DIVCTRL）：分頻控制端。該腳為高電平時(shí)，選中64分頻器，反之，選中32分頻器。
引腳15（OSCB）：設(shè)計(jì)時(shí)可將該腳直接連接到基準(zhǔn)振蕩器晶體管的基極，由于該基準(zhǔn)振蕩器的結(jié)構(gòu)是Colpitts的改進(jìn)型，因此應(yīng)在15腳和16腳之間連接一個(gè)68pF的電容。
引腳16（OSCE）：設(shè)計(jì)時(shí)將該腳直接連接到基準(zhǔn)振蕩器晶體管的發(fā)射極，同時(shí)在該腳與地之間還應(yīng)連接一個(gè)33pF的電容器。
圖3
2RF2514的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
RF2514是一個(gè)具有鎖相環(huán)的AM／ASK甚高頻／超高頻發(fā)射器。它由功率放大器、集成壓控振蕩器、鑒相器和充電泵（PhaseDetector＆ChargePump）、分頻器（Prescaler32／64）、鎖存檢測（LockDe-tect）和直流偏置（DCBias）等電路組成，其原理框圖如圖2所示。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所要求解決的問題日趨復(fù)雜，與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。而復(fù)雜性的提高就意味著可靠性的降低，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，要想使如此復(fù)雜的實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零出錯(cuò)率幾乎是不可能的，因此人們寄希望于系統(tǒng)的容錯(cuò)性能：即系統(tǒng)在出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況下的適應(yīng)能力。對于如何同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)雜性和可靠性，大自然給了我們近乎完美的藍(lán)本。人體是迄今為止我們所知道的最復(fù)雜的生物系統(tǒng)，通過千萬年基因進(jìn)化，使得人體可以在某些細(xì)胞發(fā)生病變的情況下，不斷地進(jìn)行自我診斷，并最終自愈。因此借用這一機(jī)理，科學(xué)家們研究出可進(jìn)化硬件（EHW,EvolvableHardWare），理想的可進(jìn)化硬件不但同樣具有自我診斷能力，能夠通過自我重構(gòu)消除錯(cuò)誤，而且可以在設(shè)計(jì)要求或系統(tǒng)工作環(huán)境發(fā)生變化的情況下，通過自我重構(gòu)來使電路適應(yīng)這種變化而繼續(xù)正常工作。嚴(yán)格地說，EHW具有兩個(gè)方面的目的，一方面是把進(jìn)化算法應(yīng)用于電子電路的設(shè)計(jì)中；另一方面是硬件具有通過動態(tài)地、自主地重構(gòu)自己實(shí)現(xiàn)在線適應(yīng)變化的能力。前者強(qiáng)調(diào)的是進(jìn)化算法在電子設(shè)計(jì)中可替代傳統(tǒng)基于規(guī)范的設(shè)計(jì)方法；后者強(qiáng)調(diào)的是硬件的可適應(yīng)機(jī)理。當(dāng)然二者的區(qū)別也是很模糊的。本文主要討論的是EHW在第一個(gè)方面的問題。
對EHW的研究主要采用了進(jìn)化理論中的進(jìn)化計(jì)算（EvolutionaryComputing）算法,特別是遺傳算法（GA）為設(shè)計(jì)算法，在數(shù)字電路中以現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）為媒介，在模擬電路設(shè)計(jì)中以現(xiàn)場可編程模擬陣列（FPAA）為媒介來進(jìn)行的。此外還有建立在晶體管級的現(xiàn)場可編程晶體管陣列（FPTA），它為同時(shí)設(shè)計(jì)數(shù)字電路和和模擬電路提供了一個(gè)可靠的平臺。下面主要介紹一下遺傳算法和現(xiàn)場可編程門陣列的相關(guān)知識，并以數(shù)字電路為例介紹可進(jìn)化硬件設(shè)計(jì)方法。
1．1遺傳算法
遺傳算法是模擬生物在自然環(huán)境中的遺傳和進(jìn)化過程的一種自適應(yīng)全局優(yōu)化算法，它借鑒了物種進(jìn)化的思想，將欲求解問題編碼，把可行解表示成字符串形式，稱為染色體或個(gè)體。先通過初始化隨機(jī)產(chǎn)生一群個(gè)體，稱為種群，它們都是假設(shè)解。然后把這些假設(shè)解置于問題的“環(huán)境”中，根據(jù)適應(yīng)值或某種競爭機(jī)制選擇個(gè)體（適應(yīng)值就是解的滿意程度），使用各種遺傳操作算子（包括選擇，變異，交叉等等）產(chǎn)生下一代（下一代可以完全替代原種群，即非重疊種群；也可以部分替代原種群中一些較差的個(gè)體，即重疊種群），如此進(jìn)化下去，直到滿足期望的終止條件，得到問題的最優(yōu)解為止。
1．2現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)
現(xiàn)場可編程邏輯陣列是一種基于查找表(LUT,LookupTable)結(jié)構(gòu)的可在線編程的邏輯電路。它由存放在片內(nèi)RAM中的程序來設(shè)置其工作狀態(tài)，工作時(shí)需要對片內(nèi)的RAM進(jìn)行編程。當(dāng)用戶通過原理圖或硬件描述語言（HDL）描述了一個(gè)邏輯電路以后，F(xiàn)PGA開發(fā)軟件會把設(shè)計(jì)方案通過編譯形成數(shù)據(jù)流，并將數(shù)據(jù)流下載至RAM中。這些RAM中的數(shù)據(jù)流決定電路的邏輯關(guān)系。掉電后，F(xiàn)PGA恢復(fù)成白片，內(nèi)部邏輯關(guān)系消失，因此，F(xiàn)PGA能夠反復(fù)使用，灌入不同的數(shù)據(jù)流就會獲得不同的硬件系統(tǒng)，這就是可編程特性。這一特性是實(shí)現(xiàn)EHW的重要特性。目前在可進(jìn)化電子電路的設(shè)計(jì)中，用得最多得是Xilinx公司的Virtex系列FPGA芯片。
2進(jìn)化電子電路設(shè)計(jì)架構(gòu)
本節(jié)以設(shè)計(jì)高容錯(cuò)性的數(shù)字電路設(shè)計(jì)為例來闡述EHW的設(shè)計(jì)架構(gòu)及主要設(shè)計(jì)步驟。對于通過進(jìn)化理論的遺傳算法來產(chǎn)生容錯(cuò)性，所設(shè)計(jì)的電路系統(tǒng)可以看作一個(gè)具有持續(xù)性地、實(shí)時(shí)地適應(yīng)變化的硬件系統(tǒng)。對于電子電路來說，所謂的變化的來源很多，如硬件故障導(dǎo)致的錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)要求和規(guī)則的改變，環(huán)境的改變（各種干擾的出現(xiàn)）等。
從進(jìn)化論的角度來看，當(dāng)這些變化發(fā)生時(shí)，個(gè)體的適應(yīng)度會作相應(yīng)的改變。當(dāng)進(jìn)化進(jìn)行時(shí)，個(gè)體會適應(yīng)這些變化重新獲得高的適應(yīng)度?；谶M(jìn)化論的電子電路設(shè)計(jì)就是利用這種原理,通過對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行多次地進(jìn)化來提高其適應(yīng)變化的能力。
電子電路進(jìn)化設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖1所示。圖中給出了電子電路的設(shè)計(jì)的兩種進(jìn)化，分別是內(nèi)部進(jìn)化和外部進(jìn)化。其中內(nèi)部進(jìn)化是指硬件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的進(jìn)化，而外部進(jìn)化是指軟件模擬的電路的進(jìn)化。這兩種進(jìn)化是相互獨(dú)立的，當(dāng)然通過外部進(jìn)化得到的最終設(shè)計(jì)結(jié)果還是要由硬件結(jié)構(gòu)的變化來實(shí)際體現(xiàn)。從圖中可以看出，進(jìn)化過程是一個(gè)循環(huán)往復(fù)的過程，其中是根據(jù)進(jìn)化算法（遺傳算法）的計(jì)算結(jié)果來進(jìn)行的。整個(gè)進(jìn)化設(shè)計(jì)包括以下步驟：
（1）根據(jù)設(shè)計(jì)的目的，產(chǎn)生初步的方案，并把初步方案用一組染色體（一組“0”和“1”表示的數(shù)據(jù)串）來表示，其中每個(gè)個(gè)體表示的是設(shè)計(jì)的一部分。染色體轉(zhuǎn)化成控制數(shù)據(jù)流下載到FPGA上，用來定義FPGA的開關(guān)狀態(tài)，從而確定可重構(gòu)硬件內(nèi)部各單元的聯(lián)結(jié)，形成了初步的硬件系統(tǒng)。用來設(shè)計(jì)進(jìn)化硬件的FPGA器件可以接受任意組合的數(shù)據(jù)流下載，而不會導(dǎo)致器件的損害。
（2）將設(shè)計(jì)結(jié)果與目標(biāo)要求進(jìn)行比較，并用某種誤差表示作為描述系統(tǒng)適應(yīng)度的衡量準(zhǔn)則。這需要一定的檢測手段和評估軟件的支持。對不同的個(gè)體，根據(jù)適應(yīng)度進(jìn)行排序，下一代的個(gè)體將由最優(yōu)的個(gè)體來產(chǎn)生。
（3）根據(jù)適應(yīng)度再對新的個(gè)體組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果挑選一些個(gè)體。一
部分被選個(gè)體保持原樣，另一部分個(gè)體根據(jù)遺傳算法進(jìn)行修改，如進(jìn)行交叉和變異，而這種交叉和變異的目的是為了產(chǎn)生更具適應(yīng)性的下一代。把新一代染色體轉(zhuǎn)化成控制數(shù)據(jù)流下載到FPGA中對硬件進(jìn)行進(jìn)化。
（4）重復(fù)上述步驟，產(chǎn)生新的數(shù)代個(gè)體，直到新的個(gè)體表示的設(shè)計(jì)方案表現(xiàn)出接近要求的適應(yīng)能力為止。
一般來說通過遺傳算法最后會得到一個(gè)或數(shù)個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)果，最后設(shè)計(jì)方案具有對設(shè)計(jì)要求和系統(tǒng)工作環(huán)境的最佳適應(yīng)性。這一過程又叫內(nèi)部進(jìn)化或硬件進(jìn)化。
圖中的右邊展示了另一種設(shè)計(jì)可進(jìn)化電路的方法，即用模擬軟件來代替可重構(gòu)器件，染色體每一位確定的是軟件模擬電路的連接方式，而不是可重構(gòu)器件各單元的連接方式。這一方法叫外部進(jìn)化或軟件進(jìn)化。這種方法中進(jìn)化過程完全模擬進(jìn)行，只有最后的結(jié)果才在器件上實(shí)施。
進(jìn)化電子電路設(shè)計(jì)中，最關(guān)鍵的是遺傳算法的應(yīng)用。在遺傳算法的應(yīng)用過程中，變異因子的確定是需要慎重考慮的，它的大小既關(guān)系到個(gè)體變異的程度，也關(guān)系到個(gè)體對環(huán)境變化做出反應(yīng)的能力，而這兩個(gè)因素相互抵觸。變異因子越大，個(gè)體更容易適應(yīng)環(huán)境變化，對系統(tǒng)出現(xiàn)的錯(cuò)誤做出快速反應(yīng)，但個(gè)體更容易發(fā)生突變。而變異因子較小時(shí)，系統(tǒng)的反應(yīng)力變差，但系統(tǒng)一旦獲得高適應(yīng)度的設(shè)計(jì)方案時(shí)可以保持穩(wěn)定。
對于可進(jìn)化數(shù)字電路的設(shè)計(jì)，可以在兩個(gè)層面上進(jìn)行。一個(gè)是在基本的“與”、“或”、“非”門的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)化設(shè)計(jì)，一個(gè)是在功能塊如觸發(fā)器、加法器和多路選擇器的基礎(chǔ)上進(jìn)行。前一種方法更為靈活，而后一種更適于工業(yè)應(yīng)用。有人提出了一種基于進(jìn)化細(xì)胞機(jī)（CellularAutomaton）的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊設(shè)計(jì)架構(gòu)。采用這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，只需要定義整個(gè)模塊的適應(yīng)度，而對于每一模塊如何實(shí)現(xiàn)它復(fù)雜的功能可以不予理睬，對于超大規(guī)模線路的設(shè)計(jì)可以采用這一方法來將電路進(jìn)行整體優(yōu)化設(shè)計(jì)。
3可進(jìn)化電路設(shè)計(jì)環(huán)境
上面描述的軟硬件進(jìn)化電子電路設(shè)計(jì)可在圖2所示的設(shè)計(jì)系統(tǒng)環(huán)境下進(jìn)行。這一設(shè)計(jì)系統(tǒng)環(huán)境對于測試可重構(gòu)硬件的構(gòu)架及展示在FPGA可重構(gòu)硬件上的進(jìn)化設(shè)計(jì)很有用處。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)環(huán)境包括遺傳算法軟件包、FPGA開發(fā)系統(tǒng)板、數(shù)據(jù)采集軟硬件、適應(yīng)度評估軟件、用戶接口程序及電路模擬仿真軟件。
遺傳算法由計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的一個(gè)程序包實(shí)現(xiàn)。由它來實(shí)現(xiàn)進(jìn)化計(jì)算并產(chǎn)生染色體組。表示硬件描述的染色體通過通信電纜由計(jì)算機(jī)下載到有FPGA器件的實(shí)驗(yàn)板上。然后通過接口將布線結(jié)果傳回計(jì)算機(jī)。適應(yīng)度評估建立在儀器數(shù)據(jù)采集硬件及軟件上，一個(gè)接口碼將GA與硬件連接起來，可能的設(shè)計(jì)方案在此得到評估。同時(shí)還有一個(gè)圖形用戶接口以便于設(shè)計(jì)結(jié)果的可視化和將問題形式化。通過執(zhí)行遺傳算法在每一代染色體組都會產(chǎn)生新的染色體群組，并被轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)流傳入實(shí)驗(yàn)板上。至于通過軟件進(jìn)化的電子電路設(shè)計(jì)，可采用Spice軟件作為線路模擬仿真軟件，把染色體變成模擬電路并通過仿真軟件來仿真電路的運(yùn)行情況，通過相應(yīng)軟件來評估設(shè)計(jì)結(jié)果。
4結(jié)論與展望
進(jìn)化過程廣義上可以看作是一個(gè)復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)變化。在這個(gè)意義上，可以將“可進(jìn)化”這一特性運(yùn)用到無數(shù)的人工系統(tǒng)中，只要這些系統(tǒng)的性能會受到環(huán)境的影響。不僅是遺傳算法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能工程以及胚胎學(xué)都可以應(yīng)用到可進(jìn)化系統(tǒng)中。雖然目前設(shè)計(jì)出的可進(jìn)化硬件還存在著許多需要解決的問題，如系統(tǒng)的魯棒性等。但在未來的發(fā)展中，電子電路可進(jìn)化的設(shè)計(jì)方法將不可避免的取代傳統(tǒng)的自頂向下設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)的復(fù)雜性將不再成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的障礙。另一方面，硬件本身的自我重構(gòu)能力對于那些在復(fù)雜多變的環(huán)境，特別是人不能直接參與的環(huán)境工作的系統(tǒng)來說將帶來極大的影響。因此可進(jìn)化硬件的研究將會進(jìn)一步深入并會得到廣泛的應(yīng)用而造福人類。
電動機(jī)安裝形式為IMB3。電動機(jī)冷卻風(fēng)路采用經(jīng)濟(jì)實(shí)用半管道出風(fēng)。轉(zhuǎn)子鐵心兩端不帶冷卻風(fēng)扇。為了確保電動機(jī)性能的準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)電磁方案時(shí)盡量使氣隙磁場分布接近合理化，性能指標(biāo)達(dá)到最高，定、轉(zhuǎn)子均采用新系列通用冷軋硅鋼片設(shè)計(jì)。電動機(jī)軸承均采用滾動軸承，電動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。圓柱滾子軸承只用于承受徑向載荷，且承載能力強(qiáng)，使用中對同軸度要求高，在滾子軸承中極限轉(zhuǎn)速較高。允許外圈與內(nèi)圈軸線偏斜度較小(2''''～4'''')，故只能用于剛性較大的軸上，并要求支撐座孔很好地對稱。此次設(shè)計(jì)中，對大軸及相關(guān)零部件的加工質(zhì)量有嚴(yán)格的要求，特別是軸承檔的全跳不得超過0．025mm。深溝球軸承主要用于承受徑向載荷，但當(dāng)增大軸承徑向游隙時(shí)，具有一定的角接觸球軸承的性能，可以承受徑向、軸向聯(lián)合載荷。在轉(zhuǎn)速較高又不宜采用推力球軸承時(shí)，也可用來承受純軸向載荷。深溝球軸承裝在軸上后，在軸承的軸向游隙范圍內(nèi)，可限制軸或外殼兩個(gè)方向的軸向位移，因此可在雙向作軸向定位。此外，該類軸承還具有一定的調(diào)心能力，當(dāng)相對于外殼孔傾斜2''''～10''''時(shí)，仍能正常工作，但對軸承壽命有一定的影響。與尺寸相同的其他類型軸承比較，此類軸承摩擦因數(shù)小、極限轉(zhuǎn)速高、噪聲低，且結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。外圈帶止動槽的可簡化軸向定位，縮小軸向尺寸。綜合兩種軸承的性能特點(diǎn)，在該同步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)軸伸端采用深溝球軸承6244M/C3和圓柱滾子軸承NU244M/C3相結(jié)合，非軸伸端用一件圓柱滾子軸承NU244M/C3，這種軸承組合在力求成本最低的情況下，充分利用了各個(gè)軸承的優(yōu)勢，滿足電動機(jī)的設(shè)計(jì)要求。
2電動機(jī)重點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2．1軸承
傳統(tǒng)的同步電動機(jī)結(jié)構(gòu)是采用座式滑動軸承，電動機(jī)機(jī)座與端罩及軸承同裝在一個(gè)底板上，兩軸承中心的軸向距離為2000mm(圖3)。而采用端蓋滑動軸承后兩軸承中心的軸向距離壓縮為1770mm。通過本次改進(jìn)，采用滾動軸承后的兩軸承中心的軸向距離壓縮到了1297mm。
2．2集電環(huán)
對用戶要求集電環(huán)防護(hù)等級為IP23的同步機(jī)，原來設(shè)計(jì)的集電環(huán)為下端采用支架承托和上端用螺桿拉緊聯(lián)合固定形式(到機(jī)座端面距離為850mm)。在本電動機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)改變大型同步機(jī)集電環(huán)的支撐形式，在電動機(jī)端蓋上加工止口，并設(shè)計(jì)了高度為100mm的連接環(huán)，實(shí)行過渡連接(集電環(huán)端面到機(jī)座端面距離為650)。由于連接環(huán)的高度有限，原用軸承測溫元件WZP－280體積大，考慮到安裝特別困難，設(shè)計(jì)時(shí)改用體積小，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的端面熱電阻WZPM－201來檢測軸承溫度。改進(jìn)集電環(huán)連接形式后，安裝方便，電動機(jī)結(jié)構(gòu)因此而更加緊湊。
2．3連接環(huán)
設(shè)計(jì)連接環(huán)時(shí)，在保證連接環(huán)與軸承外蓋不干涉的情況下，考慮用戶給軸承加脂以及排脂時(shí)的空間、方便安裝軸承測溫和把合螺絲，所以連接環(huán)的圓周設(shè)計(jì)為輻射筋、周邊為敞開的形式。
3結(jié)語
就目前看，招貼主要存在兩大問題，其一，隨著改革開放的發(fā)展，我們國內(nèi)的設(shè)計(jì)吸取了大量的國外文化，這樣使我們淡忘我們本民族傳統(tǒng)和悠久的歷史文化。其二，當(dāng)今是科技的時(shí)代，很多的設(shè)計(jì)師可以靈活的運(yùn)用計(jì)算機(jī)制圖軟件，在這種情況下，我們的手繪基本能力會慢慢的減退，會使我們失去設(shè)計(jì)師最原始最人性化的設(shè)計(jì)能力。針對于以上出現(xiàn)的問題，我們應(yīng)該用客觀的方式加以解決。設(shè)計(jì)，應(yīng)該從人類的本能出發(fā)，在機(jī)械化和科技化的時(shí)代條件下，作為設(shè)計(jì)師我們要展現(xiàn)出人性化的一面，招貼設(shè)計(jì)更應(yīng)該注重人性。我們要在接受西方文化的同時(shí)發(fā)揚(yáng)我們的中華傳統(tǒng)文化，要善于發(fā)現(xiàn)新事物，創(chuàng)新并繼承我們的傳統(tǒng)文化。有效地將現(xiàn)代招貼和傳統(tǒng)招貼相比較、銜接，讓中國特色的招貼在設(shè)計(jì)中盡展風(fēng)采。
二、“民族的就是世界的”我國現(xiàn)代招貼設(shè)計(jì)的解決方案
民族的就是世界的，將我們中華民族的的傳統(tǒng)文化傳承發(fā)揚(yáng)下去是我們的責(zé)任，作為最具特色的中國古典紋案在招貼設(shè)計(jì)中的使用很廣，比如，北京奧運(yùn)會的火炬和運(yùn)動員的服裝上，我們都可以看見我們中國古典紋案的影子。中國古典紋案在招貼設(shè)計(jì)中可以廣泛的使用與表現(xiàn)，表現(xiàn)方法也非常豐富，如手繪、編織、刺繡等等。這樣一來，中國現(xiàn)代招貼設(shè)計(jì)的發(fā)展也就形成了新的設(shè)計(jì)需求。舉例說明如何通過中國古典文案改善我國招貼設(shè)計(jì)（龍紋，云紋):云紋和龍紋是我國古典紋案中最具代表性的紋案，云紋，線條舒緩、唯美靈動，在招貼設(shè)計(jì)中起到了傳播和諧、友好的意義；龍紋，是中國歷史最悠久，意義最深厚的紋案，古代皇帝用龍比喻自己，可見龍?jiān)谥袊牡匚皇欠浅Ｖ袷サ?，運(yùn)用龍紋表現(xiàn)在招貼設(shè)計(jì)中，不僅可以提升畫面的整體視覺效果。而且可以給人一種尊重、莊嚴(yán)的氛圍。當(dāng)代人們生活中最重要的是通訊，中國聯(lián)通公司作為我國通訊公司之一，其標(biāo)志也是也十分具有中國傳統(tǒng)特色，通訊作為與外界溝通的橋梁用這樣一個(gè)別具傳統(tǒng)特色的形式傳遞給世界各地。由此可見，我們中華民族的文化精髓不僅是我們的精髓，也是全世界的精髓。
三、中國古典紋案在招貼設(shè)計(jì)中的影響及作用
中國是一個(gè)有著五千年悠久歷史的文明古國，在各類古典紋樣成為現(xiàn)代設(shè)計(jì)元素新的立足點(diǎn)的同時(shí)，設(shè)計(jì)師也意識到傳統(tǒng)紋樣的文化價(jià)值。我們要靈活的運(yùn)用和繼承中國傳統(tǒng)的精髓，要妥善的利用科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與我們民族的文化相結(jié)合，做出更有意義的招貼?，F(xiàn)代招貼設(shè)計(jì)越來越強(qiáng)調(diào)作品的個(gè)性、民族的特色，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)文化的混合型和開放型，中國古典紋案作為中華民族璀璨的代表，正以自己的方式向人們講述中國的輝煌。
中國古典紋樣是華夏文明不斷創(chuàng)新的濃縮產(chǎn)物，是祖先遺留給我們的寶貴財(cái)產(chǎn)，是中華文化進(jìn)行創(chuàng)新發(fā)展的根本與精神靈魂的體現(xiàn)。我們應(yīng)全面深入地學(xué)習(xí)和吸收祖先們的創(chuàng)意智慧結(jié)晶，把握好中國古典紋案的精神實(shí)質(zhì)與內(nèi)涵，并讓中國古老的文化創(chuàng)意精髓與現(xiàn)代招貼設(shè)計(jì)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，以更加全面的審美性出發(fā)在現(xiàn)代招貼設(shè)計(jì)中自然的流露出來，賦予這古老的圖形以新的時(shí)代感和生命力，提升中華民族的設(shè)計(jì)創(chuàng)新凝聚力，幫助我們在國際設(shè)計(jì)風(fēng)格中走出一條具有中國傳統(tǒng)民族特色的現(xiàn)代審美之道路。
關(guān)鍵詞：輸電線路；路徑；桿塔
隨著國民經(jīng)濟(jì)快速增長，各地電網(wǎng)建設(shè)迅猛發(fā)展，從過去的“幾年建一條線路”到現(xiàn)在的“一年建幾條線路”實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，供電可靠性進(jìn)一步提高，電網(wǎng)輸送能力大大增強(qiáng)，但輸電線路建設(shè)的內(nèi)部環(huán)境和外部空間卻越來越小。各地進(jìn)行土地開發(fā)線路路徑選擇困難，施工占地的民事工作難以協(xié)調(diào)，線路改造停電時(shí)間短，工程建設(shè)資金短缺等是電網(wǎng)建設(shè)中遇到的新問題。如何應(yīng)對新形勢，最大限度地滿足電網(wǎng)建設(shè)需要已成為技術(shù)部門不斷研究的課題。本文從設(shè)計(jì)角度圍繞方便施工、降低造價(jià)、利于運(yùn)行等方面，對輸電線路設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題進(jìn)行了探討。
1設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題
1.1路徑選擇
路徑選擇和勘測是整個(gè)線路設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵，方案的合理性對線路的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)指標(biāo)和施工、運(yùn)行條件起著重要作用。為了做到既合理的縮短路徑長度、降低線路投資又保證線路安全可靠、運(yùn)行方便，一條線路有時(shí)需要徒步往返3～5趟才能確定出最佳方案，所以線路勘測工作是對設(shè)計(jì)人員業(yè)務(wù)水平、耐心和責(zé)任心的綜合考驗(yàn)。
在工程選線階段，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)每項(xiàng)工程的實(shí)際情況，對線路沿線地上、地下、在建、擬建的工程設(shè)施進(jìn)行充分搜資和調(diào)研，進(jìn)行多路徑方案比選，盡可能選擇長度短、轉(zhuǎn)角少、交叉跨越少，地形條件較好的方案。綜合考慮清賠費(fèi)用和民事工作，盡可能避開樹木、房屋和經(jīng)濟(jì)作物種植區(qū)。
在勘測工作中做到兼顧桿位的經(jīng)濟(jì)合理性和關(guān)鍵桿位設(shè)立的可能性（如轉(zhuǎn)角點(diǎn)、交跨點(diǎn)和必須設(shè)立桿塔的特殊地點(diǎn)等），個(gè)別特殊地段更要反復(fù)測量比較，使桿塔位置盡量避開交通困難地區(qū)，為組立桿塔和緊線創(chuàng)造較好的施工條件。
1.2桿塔選型
不同的桿塔型式在造價(jià)、占地、施工、運(yùn)輸和運(yùn)行安全等方面均不相同，桿塔工程的費(fèi)用約占整個(gè)工程的30%～40%，合理選擇桿塔型式是關(guān)鍵。
對于新建工程若投資允許一般只選用1～2種直線水泥桿，跨越、耐張和轉(zhuǎn)角盡量選用角鋼塔，材料準(zhǔn)備簡單明了、施工作業(yè)方便且提高了線路的安全水平。對于同塔多回且沿規(guī)劃路建設(shè)的線路，桿塔一般采用占地少的鋼管塔，但大的轉(zhuǎn)角塔若采用鋼管塔由于結(jié)構(gòu)上的原因極易造成桿頂撓度變形，基礎(chǔ)施工費(fèi)用也會比角鋼塔增加一倍，直線塔采用鋼管塔，轉(zhuǎn)角塔采用角鋼塔的方案比較合理，能夠滿足環(huán)境、投資和安全要求。
針對多條老線路運(yùn)行十幾年后出現(xiàn)對地距離不夠造成隱患的情況，在新建線路設(shè)計(jì)中適當(dāng)選用較高的桿塔并縮小水平檔距可提高導(dǎo)線對地距離。在線路加高工程中設(shè)計(jì)采用占地小、安裝方便的酒杯型（Y型）鋼管塔，施工工期可由傳統(tǒng)桿塔的3～5天縮短為1天，能夠減少施工停電時(shí)間。
1.3基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
桿塔基礎(chǔ)作為輸電線路結(jié)構(gòu)的重要組成部分，它的造價(jià)、工期和勞動消耗量在整個(gè)線路工程中占很大比重。其施工工期約占整個(gè)工期一半時(shí)間，運(yùn)輸量約占整個(gè)工程的60%，費(fèi)用約占整個(gè)工程的20%～35%，基礎(chǔ)選型、設(shè)計(jì)及施工的優(yōu)劣直接影響著線路工程的建設(shè)。
濱州市位于山東省北部，屬于黃河沖積平原，土質(zhì)大部分為粉質(zhì)粘土，而且地下水位高，一般為±0.0～1.0m，地基承載力又低，一般為70～90kN/m2。通俗講基礎(chǔ)越深受力越好、體積越小，但由于受地下水的影響，基礎(chǔ)深埋后泥水、流砂現(xiàn)象出現(xiàn)的幾率就會加大，給施工帶來極大困難，既影響工期又增加投資。
由于地質(zhì)的特殊性和埋深的局限性，當(dāng)前的基礎(chǔ)型式只有采取淺埋式，通過適當(dāng)加大基礎(chǔ)地板尺寸，增加基礎(chǔ)自重來滿足上拔穩(wěn)定才是比較安全經(jīng)濟(jì)的。直線塔埋深控制在2m左右，承力塔埋深控制在3～4m左右可減少地下水對施工的影響。
根據(jù)工程實(shí)際地質(zhì)情況每基塔的受力情況逐地段逐基進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)比較重要，特別對于影響造價(jià)較大的承力塔，由四腿等大細(xì)化為兩拉兩壓或三拉一壓才是經(jīng)濟(jì)合理的。
2結(jié)束語
縱觀近年來的輸電建設(shè)工程，每項(xiàng)工程都有各自特點(diǎn)，設(shè)計(jì)中脫離工程實(shí)際，一味生搬硬套是無法保證設(shè)計(jì)質(zhì)量與滿足電網(wǎng)發(fā)展需要的。只有結(jié)合實(shí)際，因地制宜，通過優(yōu)化方案，科技攻關(guān)，不斷探索與創(chuàng)新，才能滿足建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的要求，才能開創(chuàng)工程設(shè)計(jì)“技術(shù)先進(jìn)、安全合理”的全新局面。
參考文獻(xiàn)
[1]110～500kV架空送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定.國家經(jīng)貿(mào)委,1999,10.
1.1保證煤礦的安全生產(chǎn)
隨著我國煤礦行業(yè)的不斷發(fā)展，逐漸加大了對井下機(jī)電設(shè)備的投入力度。尤其是在井下生產(chǎn)過程中，各個(gè)環(huán)節(jié)都離不開機(jī)電設(shè)備的參與。因此，只有做好機(jī)電設(shè)備的日常維護(hù)與維修工作，才能保證機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行和煤礦的安全生產(chǎn)。
1.2提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，推動了煤礦井下機(jī)電設(shè)備的改進(jìn)與發(fā)展，尤其是在性能方面，對于提高煤礦工作效率起到了至關(guān)重要的作用。先進(jìn)機(jī)電設(shè)備的引進(jìn)、維護(hù)與維修不僅可以提高煤礦井下的生產(chǎn)效率，而且還能有效的降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
1．3有利于井下安全生產(chǎn)管理
通過相關(guān)的調(diào)查和分析發(fā)現(xiàn)，煤礦井下安全事故的發(fā)生絕大部分是由于機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障造成的。因此，加大對煤礦井下機(jī)電設(shè)備的維護(hù)和維修工作，可以有利于推動井下安全生產(chǎn)管理，降低井下事故的發(fā)生率。
2井下機(jī)電設(shè)備維護(hù)與維修過程中存在的問題
煤礦井下機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的好壞將會直接決定井下能否安全生產(chǎn)。然而在對井下機(jī)電設(shè)備維護(hù)和維修的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)日常維護(hù)與維修管理不到位、技術(shù)和資金投入力度不夠、機(jī)電設(shè)備制造和采購混亂等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致煤礦井下機(jī)電設(shè)備的維護(hù)和維修工作不能有效進(jìn)行，導(dǎo)致其運(yùn)行過程存在安全隱患，具體方面如下。
2.1機(jī)電設(shè)備日常維護(hù)與維修管理不到位
部分煤礦企業(yè)對機(jī)電設(shè)備的日常維護(hù)與維修工作疏于管理，缺乏足夠的重視力度，從而導(dǎo)致運(yùn)行故障頻發(fā)，這樣不僅降低了設(shè)備的使用壽命，而且還給工作人員和煤礦企業(yè)造成了巨大損失。其主要表現(xiàn)為:①管理機(jī)構(gòu)不健全。有些煤礦企業(yè)缺乏專門的井下機(jī)電設(shè)備管理小組，導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備的使用、存放、維護(hù)、維修環(huán)節(jié)未建立系統(tǒng)性的跟蹤臺帳，同時(shí)機(jī)電設(shè)備的使用和維護(hù)工作混亂不堪，導(dǎo)致維護(hù)和維修人員不能定期對設(shè)備進(jìn)行檢測和保養(yǎng)工作。同時(shí)相關(guān)人員對煤礦井下機(jī)電設(shè)備的檢查、督促落實(shí)不到位，未能充分發(fā)揮管理服務(wù)的作用。②現(xiàn)場專業(yè)維護(hù)和維修人員的技術(shù)水平和責(zé)任心參差不齊。有很多煤礦企業(yè)的設(shè)備維修人員對機(jī)電設(shè)備維護(hù)與維修知識掌握不全面，導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備的維護(hù)和維修工作不該干的天天干，該干的不干，從而造成了人力、物力和財(cái)力的大大浪費(fèi)。③未嚴(yán)格按照規(guī)章制度操作。對于機(jī)電設(shè)備的維護(hù)與維修方面，很多維修人員對設(shè)備的基本知識掌握不足，不能通過觀察來判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)各項(xiàng)操作也未按照規(guī)程來做，從而導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備的維護(hù)與維修工作難度增大。
2.2技術(shù)和資金投入力度不夠
如今生產(chǎn)力已經(jīng)成為煤礦行業(yè)考慮的主要因素，但是很多煤礦企業(yè)由于技術(shù)和資金的投入力度不夠，從而導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備不能及時(shí)進(jìn)行維護(hù)、維修和更新，而且在對其進(jìn)行檢查過程中也不愿意投入更多的配件，檢修工作一般停留在表面。對于專業(yè)操作技術(shù)方面，也很少引進(jìn)高學(xué)歷的專業(yè)人才，導(dǎo)致煤礦井下機(jī)電維護(hù)與維修管理工作跟不上時(shí)展的步伐。有些煤礦企業(yè)不重視對員工的教育與培訓(xùn)，幾乎很少進(jìn)行維修方面的專門培訓(xùn)，而開展的僅是一些與機(jī)電維修和維護(hù)無關(guān)的制度和文件學(xué)習(xí)方面的培訓(xùn)，從而導(dǎo)致煤礦井下機(jī)電維護(hù)與維修工作不能順利進(jìn)行。
2.3機(jī)電設(shè)備的制造和采購混亂
隨著煤炭市場對煤炭需求量的不斷增加，加快了相關(guān)機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)與制造，同時(shí)也造成了機(jī)電設(shè)備的類型、性能參差不齊，某些設(shè)備很難滿足煤礦井下的生產(chǎn)、維護(hù)、維修要求。究其主要原因是:①有些非煤炭設(shè)備專用廠家通過對自己的設(shè)備進(jìn)行簡單改造便賣給了煤礦企業(yè)，而企業(yè)由于自身缺乏相關(guān)技術(shù)人員，設(shè)計(jì)出來的圖紙完全是紙上談兵，設(shè)備生產(chǎn)過程中未與煤礦企業(yè)進(jìn)行有效的溝通，從而導(dǎo)致生產(chǎn)和使用不能有效的銜接在一起。②煤炭設(shè)備生產(chǎn)行業(yè)具有較大的利潤，所以有些單位為了贏占市場先機(jī)，對于設(shè)備的生產(chǎn)未嚴(yán)格按照國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，經(jīng)常出現(xiàn)投機(jī)取巧、以次充好的問題，導(dǎo)致某些設(shè)備不能順利的應(yīng)用于井下生產(chǎn)，也給維護(hù)和維修工作帶來不便。③在利益的驅(qū)使下，部分銷售人員盡自己最大努力搶占機(jī)電設(shè)備銷售市場，從而導(dǎo)致部分唯利是圖的銷售人員混入其中，利用一些非常規(guī)手段通過煤礦企業(yè)重重關(guān)卡，讓一些劣質(zhì)品、次品甚至是無產(chǎn)品合格證的設(shè)備應(yīng)用于煤礦井下生產(chǎn)，從而影響了井下的生產(chǎn)效率。
3提高煤礦井下機(jī)電設(shè)備維護(hù)與維修的措施
3.1完善機(jī)電設(shè)備的維護(hù)與維修制度
一個(gè)完善的規(guī)章制度可以有效地確保企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，機(jī)電設(shè)備的維護(hù)與維修工作也不例外。通過對相關(guān)規(guī)章制度的建立和完善，不僅可以管好、用好設(shè)備，而且還能避免人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)，從而確保煤礦的安全生產(chǎn)。因此，要從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)對煤礦井下機(jī)電設(shè)備維護(hù)與維修制度的完善:①完善機(jī)電設(shè)備采購管理制度，以確保設(shè)備的整體質(zhì)量。②完善機(jī)電設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)、檢修標(biāo)準(zhǔn)以及維護(hù)、保養(yǎng)、檢修時(shí)間，以確保設(shè)備的安全運(yùn)行。③完善機(jī)電設(shè)備責(zé)任制，將其責(zé)任到人。④建立機(jī)電設(shè)備維護(hù)、維修管理檔案，記錄設(shè)備的相關(guān)技術(shù)參數(shù)、維護(hù)與維修項(xiàng)目、零部件的更換，以保證每臺設(shè)備從投入使用到報(bào)廢都有據(jù)可查。⑤成立技術(shù)攻關(guān)小組，對機(jī)電設(shè)備的一些疑難雜癥進(jìn)行有效的攻克。⑥規(guī)定設(shè)備使用與更換時(shí)間。
3.2加強(qiáng)對設(shè)備維護(hù)與維修方式的更新
大部分煤礦井下機(jī)電設(shè)備的維護(hù)與維修方式比較落后，他們基本上不重視對設(shè)備的維護(hù)工作，僅當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)才對其進(jìn)行維修。因此，煤礦企業(yè)要充分考慮機(jī)電設(shè)備的使用壽命，利于信息化技術(shù)，委派專業(yè)人員對機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱形故障，要及時(shí)對其進(jìn)行維護(hù)，最好將問題處理在萌芽狀態(tài)。檢修時(shí)要加大對檢驗(yàn)設(shè)備的投入力度，按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行維護(hù)與維修，從而提高設(shè)備的使用效率。
3．3提高員工的綜合素質(zhì)水平
現(xiàn)階段，煤礦井下生產(chǎn)階段普遍存在一個(gè)問題，即生產(chǎn)力水平比較低，很多員工來自于農(nóng)村，文化程度參差不齊，因此，煤礦企業(yè)首先要對這些員工進(jìn)行系統(tǒng)性的教育和培訓(xùn)，使他們能夠全面地了解和掌握機(jī)電設(shè)備維護(hù)與維修方面的知識，提高員工的綜合素質(zhì)水平，以便于做好煤礦井下機(jī)電設(shè)備的維護(hù)與維修工作，確保機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行。
4結(jié)語
但我的朋友又披露了另一個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)字：他設(shè)計(jì)的典型電路板上有約30個(gè)獨(dú)立的電源網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)電源網(wǎng)絡(luò)都有不同的標(biāo)稱電源電壓、精度以及調(diào)整率；在有些情況下，這些標(biāo)稱電壓只相差十分之幾伏。再則，每個(gè)電源網(wǎng)需要有自己的穩(wěn)壓器以及一系列去耦電容器，以便控制從近乎直流直至幾百千赫帶寬內(nèi)的旁路阻抗。設(shè)計(jì)師必須分析并實(shí)現(xiàn)每個(gè)電源網(wǎng)絡(luò)的供電與返回路徑，以及大量的PCB板走線。在最終設(shè)計(jì)中，直流電源子系統(tǒng)的走線與電容器要占去電路板面積的一大部分。設(shè)計(jì)師必須精心建立所有這些因素的模型，以確保電流路徑得當(dāng)，以及IR壓降很小。在達(dá)到這些電流電平時(shí)，這可不是件簡單的工作。
然而，高質(zhì)量電源子系統(tǒng)與其配電系統(tǒng)之間卻存在一個(gè)難題。盡管供電在任何系統(tǒng)中都是一種不可或缺的功能，但它卻無法獲得用戶的直接贊賞或認(rèn)同。用戶需要的是額外的特性、功能和性能；供電被看作設(shè)計(jì)中固有的部分。增加特性有利于營銷宣傳，并獲得更多的利潤，而電源網(wǎng)絡(luò)的元件成本和占板面積卻沒有這些好處。事實(shí)上，有些人會把電源子系統(tǒng)占用的電路板面積看作沒有意義的負(fù)擔(dān)，就像財(cái)務(wù)部門或郵件收發(fā)室一樣。
我希望，你作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)師或電路設(shè)計(jì)師能對物料清單上的元器件的選擇產(chǎn)生重大影響。我的這位朋友指出，為最大限度地減小電源網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)，你可以做幾件基本工作。首先，要幫助電源子系統(tǒng)設(shè)計(jì)師開發(fā)設(shè)計(jì)一組基本的穩(wěn)壓器（可以使用線性穩(wěn)壓或開關(guān)穩(wěn)壓技術(shù)），這樣，你就可以在電路板上重用這些設(shè)計(jì)。為了使這項(xiàng)工作有價(jià)值，你還應(yīng)該根據(jù)每一個(gè)標(biāo)稱電壓來平衡電流負(fù)載，使之處于同一范圍內(nèi)，因?yàn)槟阏也坏揭环N經(jīng)濟(jì)實(shí)惠設(shè)計(jì)能支持10mA和1A兩種負(fù)載。
