時(shí)間：2023-03-07 15:18:00
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關(guān)鍵詞：CAN智能節(jié)點(diǎn)；MSP430；MCP2510；數(shù)據(jù)通信
1引言
CAN總線是控制器局域網(wǎng)（ControllerAreaNet-work）總線的簡(jiǎn)稱，它屬于現(xiàn)場(chǎng)總線范疇，是一種能有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，它可將掛接在現(xiàn)場(chǎng)總線上作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的智能設(shè)備連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并進(jìn)一步構(gòu)成自動(dòng)化系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)基本的控制、補(bǔ)償、計(jì)算、參數(shù)修改、報(bào)警、顯示、監(jiān)控、優(yōu)化及控管一體化的綜合自動(dòng)化功能。
CAN總線智能節(jié)點(diǎn)在分布式控制系統(tǒng)中起著承上啟下的作用。它位于傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)所在的現(xiàn)場(chǎng)，一方面和上位機(jī)（PC或者工控機(jī)）進(jìn)行通信，以完成數(shù)據(jù)交換；另一方面又可根據(jù)系統(tǒng)的需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)或者傳感器進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)采集。它常常將一些簡(jiǎn)單的過(guò)程控制程序放在底層模塊中，從而減少了通信量，提高了系統(tǒng)控制的實(shí)時(shí)性。因此，智能化模塊設(shè)計(jì)在CAN系統(tǒng)中有著十分重要的作用。
本文將給出一種用MSP430單片機(jī)和MCP2510CAN控制器組成的總線智能節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案（見(jiàn)圖1），該方案中的單片機(jī)和CAN控制器通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的SPI接口進(jìn)行通信，因此，該節(jié)點(diǎn)能夠完成對(duì)被控器件的數(shù)據(jù)采集上報(bào)，并接受上位機(jī)的命令，進(jìn)而進(jìn)行解析以完成對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。為了調(diào)試簡(jiǎn)單，本方案作了一些改動(dòng)：一是使MCP2510工作在環(huán)回模式，也就是數(shù)據(jù)由發(fā)送緩存直接發(fā)送到接收緩存，由于不經(jīng)過(guò)CAN收發(fā)器和CAN總線，而只是使用了它的一個(gè)發(fā)送緩存和一個(gè)接收緩存，因而方便了調(diào)試；二是把被控器件的數(shù)據(jù)采集和對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制部分略去，而這些功能在以后可以方便地添加，這樣，在實(shí)際使用時(shí)，只要對(duì)程序稍作修改就可應(yīng)用。
2硬件設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)的整個(gè)接口模塊主要由兩部分組成：CAN控制器MCP2510和微控制器MSP430。圖2所示是該智能節(jié)點(diǎn)的部分電路硬件原理圖。下面對(duì)主要部分功能作一介紹。
2．1MSP430F1232簡(jiǎn)介
MSP430系列微控制器是TI公司推出的功能強(qiáng)大的超低功耗16位微處理器。它集成了豐富的片上資源，因而開(kāi)發(fā)方式十分簡(jiǎn)便，可以用C語(yǔ)言編寫(xiě)出效率很高的程序。所選MSP430F1232的工作電壓為1．8～3．6V，內(nèi)含8kBFLASH存儲(chǔ)空間。片內(nèi)集成了看門狗定時(shí)器（WTD）、基本時(shí)鐘模塊、US-ART、10位ADC、和帶有3個(gè)捕獲／比較器的16位定時(shí)器，因而片上資源十分豐富，完全可以滿足一般的需要，同時(shí)減少了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。與其它單片機(jī)相比，MSP430的I／O端口功能更強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)雙向的輸入、輸出，并可完成一些特殊的功能，如A／D轉(zhuǎn)換、捕獲比較等；另外，它還可以實(shí)現(xiàn)I／O的各種中斷。
本設(shè)計(jì)中，MSP430的作用有兩個(gè)：一是對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制以及對(duì)輸入模擬量或者開(kāi)關(guān)量的信號(hào)采集；二是利用UART模塊通過(guò)SPI模式與MCP2510通信并控制MCP2510以實(shí)現(xiàn)CAN規(guī)范。
2．2MCP2510簡(jiǎn)介
MCP25101是Microchip公司推出的功能很強(qiáng)的CAN控制器芯片，它支持CAN1．2、2．0A及2．0B規(guī)范；其內(nèi)部結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3所示。該芯片內(nèi)含3個(gè)發(fā)送緩存和2個(gè)接收緩存，可以對(duì)發(fā)送優(yōu)先級(jí)進(jìn)行管理，可濾除無(wú)用信息，MCP2510有6個(gè)可編程濾波器，而且中斷資源十分豐富。最可貴的是，它可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的SPI接口與微控制器進(jìn)行通信，從而放寬了MCU的選擇范圍使得所有單片機(jī)都有接入的可能。
MCP2510的主要功能是在MCU的控制下實(shí)現(xiàn)CAN規(guī)范，它內(nèi)部的所有寄存器和控制寄存器都映射到一個(gè)地址表上，MCU可以使用相應(yīng)的命令格式通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的SPI接口來(lái)完成對(duì)MCP2510的初始化、工作狀態(tài)的控制以及數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)。此外，MCP2510產(chǎn)生的中斷還可以反饋給MCU來(lái)處理。
2．3系統(tǒng)時(shí)鐘
由于MSP430的時(shí)鐘頻率決定著指令周期，因而該時(shí)鐘直接影響SPI接口的速率。MSP430F1232有兩個(gè)可選的時(shí)鐘：一是外部低速32．768kHz的時(shí)鐘晶體；二是采用內(nèi)部數(shù)控DCO的可調(diào)頻率。本設(shè)計(jì)直接采用它內(nèi)部的數(shù)控DCO作為它的主時(shí)鐘MCLK和SMCLK，由于直接工作在800kHz，因而免去了使用晶體。MCP2510采用標(biāo)準(zhǔn)的4MHz晶體。MSP430中USART模塊的CLK可由系統(tǒng)時(shí)鐘分頻得到，速率設(shè)定也十分方便。實(shí)際上，MCP2510輸出到總線的速率也可通過(guò)設(shè)置內(nèi)部寄存器的控制分頻系數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)。
此外，由于MCP2510的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力不夠，而且與CAN總線物理接口的要求存在很大的差異，所以，在實(shí)際應(yīng)用中必須使用CAN收發(fā)器（如MCP2551等），它可支持的CAN速率最高可達(dá)1Mbps，而且容錯(cuò)能力很強(qiáng)。此外，它內(nèi)部還有很強(qiáng)的保護(hù)電路，可以防止總線的其它節(jié)點(diǎn)對(duì)它的影響。
3軟件設(shè)計(jì)
在進(jìn)行本系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)前，首先簡(jiǎn)要說(shuō)明一下MCP2510的指令格式，MCP2510的5條指令如表1所列。
表1MCP2510指令格式
指令指令格式說(shuō)明
復(fù)位11000000使內(nèi)部寄存器復(fù)位,進(jìn)入配置模式
讀取00000011從寄存器讀取數(shù)據(jù),指令在前,地址隨后
寫(xiě)入00000010寫(xiě)數(shù)據(jù)到寄存器,指令在前,地址和數(shù)據(jù)隨后
發(fā)送請(qǐng)求10000nnn對(duì)發(fā)送緩存發(fā)送信息進(jìn)行初始化
狀態(tài)讀取10100000讀取常用狀態(tài)寄存器的某些位數(shù)據(jù)
位修改00000101對(duì)豁口的某幾件位修改
在使用時(shí)，可以把這些指令直接編寫(xiě)成函數(shù)形式，這樣可使程序簡(jiǎn)練易讀。同時(shí)，發(fā)送請(qǐng)求的硬件觸發(fā)只需把TXnRTS置低即可。實(shí)際上，接收緩存收到信息后也能產(chǎn)生硬件觸發(fā)，并在TXnRTS引腳產(chǎn)生低電平輸出。
本設(shè)計(jì)的主程序流程圖如圖4所示。
上電復(fù)位后，MSP430首先完成自身模塊的初始化，其任務(wù)主要是選擇時(shí)鐘模塊中的時(shí)鐘、使USART模塊工作于SPI模式、以及對(duì)看門狗定時(shí)器的配置等；然后對(duì)MCP2510進(jìn)行初始化，以對(duì)寄存器進(jìn)行設(shè)置。需要注意的是，MCP2510只有在配置模式下才可以對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行配置，但它在復(fù)位以后就是配置模式。
當(dāng)配置MCP2510到環(huán)回模式后，MSP430將寫(xiě)數(shù)據(jù)到MCP2510的發(fā)送緩存并控制其發(fā)送，此后，在接收緩存收到數(shù)據(jù)后，INT引腳將產(chǎn)生低電平中斷以通知MSP430，MSP430響應(yīng)中斷后將讀取數(shù)據(jù)，并和發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以驗(yàn)證程序的可行性。需要注意的是，無(wú)論是對(duì)MCP2510的讀還是寫(xiě)，都必須使它的CS引腳處于低電平。
在實(shí)際應(yīng)用中，MSP430和MCP2510都可以進(jìn)入睡眠模式，并可以由中斷來(lái)激活。整個(gè)節(jié)點(diǎn)的主要功能均由中斷子程序來(lái)完成，其中的一部分是MSP430自身的中斷（看門狗定時(shí)器溢出中斷、SPI接收發(fā)送中斷、ADC中斷等），另一部分是MCP2510引起的中斷，這部分中斷資源十分豐富，包括信息接收發(fā)送中斷、信息錯(cuò)誤中斷、總線激活中斷等。它產(chǎn)生的所有中斷都能使INT引腳為低電平，單片機(jī)在檢測(cè)到這些中斷后，將通過(guò)SPI接口讀取MCP2510內(nèi)部的中斷標(biāo)志寄存器以判斷是何中斷，然后再進(jìn)行進(jìn)一步處理。
1.1滿足建筑物的基本功能
要先遵循滿足建筑物基本功能的節(jié)能原則，即需要滿足建筑的基本照明亮度、空調(diào)溫度和建筑內(nèi)部樓道暢通無(wú)阻等日常基本用電需求。另外，還要滿足現(xiàn)代化特殊工藝的要求，例如，在一些大型娛樂(lè)場(chǎng)所中，需要設(shè)計(jì)一些獨(dú)特的照明系統(tǒng)，以提高亮化程度，滿足工藝照明的需求，同時(shí)還能起到亮化、美化的作用。
1.2充分考慮經(jīng)濟(jì)效益
電力節(jié)能活動(dòng)需要根據(jù)當(dāng)前我國(guó)的國(guó)情科學(xué)開(kāi)展。要充分考慮經(jīng)濟(jì)效益，避免盲目性，不能因?yàn)檫^(guò)度節(jié)能而浪費(fèi)不必要的資金，增加運(yùn)行成本。
1.3減少不必要的能源耗費(fèi)
對(duì)一些高層建筑而言，由于樓層較高，內(nèi)部人口較多，所以，需要消耗大量的能源來(lái)維持其正常運(yùn)行。但是，在這個(gè)過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)一些不必要的能源浪費(fèi)隋況。為了有針對(duì)性地解決這個(gè)問(wèn)題，可以有效調(diào)查高層建筑中的日常能源使用情況，詳細(xì)掌握每個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)能源的使用程度，進(jìn)而采用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)減少無(wú)謂的能量消耗，在不影響建筑物內(nèi)正常使用電能的前提下，減少用電設(shè)備，降低不必要的能耗。
2建筑節(jié)能在建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
2.1配電系統(tǒng)中的節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)時(shí)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員和施工人員需要結(jié)合配電系統(tǒng)的實(shí)際容量、配點(diǎn)距離和電氣設(shè)備的功能、特點(diǎn)等內(nèi)容合理設(shè)計(jì)，盡可能地縮短變配電所與負(fù)荷中心之間的距離。這樣做，不但能夠大大節(jié)省輸電材料，還能夠有效降低輸電過(guò)程中消耗的電能，從而發(fā)揮出節(jié)能的作用。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還要合理選擇電源變壓器的數(shù)量和容量，改變變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)而起到一定的節(jié)能效果。另外，在完全放電的狀態(tài)下，電容器才能充電。如果電容器中還有電就充電，會(huì)增加電能的耗費(fèi)。因此，在實(shí)際工作中，要防止這種問(wèn)題出現(xiàn)。
2.2照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)
根據(jù)我國(guó)目前照明系統(tǒng)的實(shí)際情況來(lái)看，設(shè)計(jì)理念老舊，不能滿足當(dāng)今建筑對(duì)于照明設(shè)計(jì)的需求，例如建設(shè)的工程中燈具選擇存在很大的問(wèn)題，相互之間存在一定的差距，使得光照環(huán)境混亂，照明啟動(dòng)器還有照明方式的選擇并不適用于當(dāng)前建筑工程，對(duì)于電器線路的分布也十分的混亂，沒(méi)有相對(duì)合理的規(guī)劃，最終導(dǎo)致照明系統(tǒng)不僅耗能量巨大，同時(shí)照明效果和綜合服務(wù)性能也很差，不能很好地滿足人們對(duì)于照明系統(tǒng)的正常需求，導(dǎo)致人們生活、工作、學(xué)習(xí)的質(zhì)量受到嚴(yán)重的影響。綠色照明理念在新時(shí)期被提出來(lái)，綠色照明對(duì)于整個(gè)照明系統(tǒng)有著多方面的要求，不僅僅要求在電能的損耗上大幅度降低，同時(shí)不能影響人們對(duì)于照明系統(tǒng)使用功能的需求，詳細(xì)的描述就是綠色照明無(wú)論在照明強(qiáng)度還是相應(yīng)的光色上都要符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，保證人們的照明環(huán)境健康穩(wěn)定，從而提高大家在照明環(huán)境中的工作效率、學(xué)習(xí)效率等。避免能源浪費(fèi)現(xiàn)象，同時(shí)要注重減少投資消耗。
2.3降低線路和產(chǎn)品的電能浪費(fèi)
【關(guān)鍵詞】建筑信息模型技術(shù)；地下輸電工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用
近年來(lái)，建筑信息模型技術(shù)發(fā)展迅速，并且在工程設(shè)計(jì)方面得到了廣泛的應(yīng)用，取得了很好的效果，特別是在建筑工程領(lǐng)域，其應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，顯著提高了工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，而且有效的解決了各種設(shè)計(jì)問(wèn)題，對(duì)降低工程成本，提高工程質(zhì)量具有重要做作用。但是對(duì)于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，單體數(shù)量較多的工程項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，如：地下輸電工程，建筑信息模型技術(shù)的應(yīng)用還不是很成熟，應(yīng)用的范圍和實(shí)際效果還不是很明顯，主要是因?yàn)楣こ虖?fù)雜，工程規(guī)模大，建筑信息模型技術(shù)的數(shù)據(jù)信息很可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，不好掌控，再加上建模時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題突出。因此，在地下輸電工程這樣復(fù)雜的工程設(shè)計(jì)上應(yīng)用建筑信息模型技術(shù)，還需要根據(jù)實(shí)際情況，不斷探索，采取有效的策略，提高建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用的水平，優(yōu)化地下輸電工程的結(jié)構(gòu)，提高工程的質(zhì)量。
1建筑信息模型技術(shù)簡(jiǎn)述
建筑信息模型技術(shù)，也就是BIM技術(shù)，是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，實(shí)際上就是用三維數(shù)字對(duì)工程項(xiàng)目實(shí)體、設(shè)計(jì)和性能的一種表達(dá)[1]。通過(guò)建立系統(tǒng)完整的信息模型，把項(xiàng)目工程的生命周期內(nèi)，每個(gè)階段的各項(xiàng)數(shù)據(jù)、信息、資料進(jìn)行連接，從而完整的來(lái)表述工程項(xiàng)目。并且該模型會(huì)隨著項(xiàng)目進(jìn)展不斷的深化和改進(jìn)，有利于工程項(xiàng)目項(xiàng)目設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的更加合理、科學(xué)，有利于提高解決實(shí)際問(wèn)題的效率，從而更好地保證工程項(xiàng)目的質(zhì)量。建筑信息模型技術(shù)，與傳統(tǒng)的技術(shù)相比較，具有一定的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，如：信息完備性、信息關(guān)聯(lián)性、信息一致性、可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性等，這也是建筑信息模型技術(shù)廣泛被應(yīng)用的重要原因。
2地下輸電工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的缺陷和不足分析
在以往的地下輸電工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，存在著一定的缺陷和不足[2]。地下輸電工程一般處于地下，工程項(xiàng)目的規(guī)模和空間跨度都很大，輸電系統(tǒng)中各個(gè)組成部分較為復(fù)雜，如，工作井的數(shù)量較大，地質(zhì)環(huán)境差異大，排管的布置也具有一定的差異性，荷載也會(huì)隨時(shí)發(fā)生變化等。應(yīng)用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，主要是先對(duì)地下輸電工程系統(tǒng)的具體功能進(jìn)行分析，然后對(duì)地下輸電工程結(jié)構(gòu)的外形和尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，再以設(shè)計(jì)圖紙為依據(jù)，利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，進(jìn)行建模計(jì)算，最后對(duì)施工圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于地下輸電工程處于發(fā)展之中，這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式已經(jīng)不能很不好的滿足工程發(fā)展的實(shí)際需要，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也出現(xiàn)了一定的問(wèn)題。（1）地下輸電工程中，工作井?dāng)?shù)量相對(duì)較多，而且每個(gè)工作井的實(shí)際功能和具體的邊界條件具有很大的差異性，在工作井的外形和具體尺寸設(shè)計(jì)上，就需要區(qū)別對(duì)待，分別設(shè)計(jì)，繪制的圖紙數(shù)量加大，設(shè)計(jì)工作量也很大，在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要利用相關(guān)軟件建立多個(gè)模型，這樣，建模和繪圖的所占用的時(shí)間非常多，工作效率非常低。（2）修改工作量大，較為困難。在地下輸電工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果相關(guān)某個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)生變化，需要改動(dòng)，那么模型計(jì)算和繪圖工作就要重新進(jìn)行，工作量非常大，修改不方便。（3）設(shè)計(jì)管理困難，計(jì)算結(jié)果缺乏準(zhǔn)確性。由于地下輸電工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙和模型較多，而且具有一定的相似性，很容易發(fā)生數(shù)據(jù)混淆的情況，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性降低。
3建筑信息模型技術(shù)在地下輸電工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析
3.1Revit與建筑信息模型技術(shù)結(jié)合建立參數(shù)化的工作井模型
在地下輸電工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用Revit系列軟件，利用建筑信息模型技術(shù)建立起具有一定參數(shù)信息的工作井模型。成為一個(gè)系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)庫(kù)[3]。并且根據(jù)工程結(jié)構(gòu)設(shè)的具體情況，根據(jù)工作井的具體涉及要求，進(jìn)行修改，從而完成工作井模型設(shè)計(jì)。首先，工作井的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是外形尺寸，每個(gè)工作井的區(qū)別都集中在接口的大小和位置上，除了長(zhǎng)寬高等結(jié)合數(shù)據(jù)上的不同以外，還有一些其他方面的差異性，如：防水等級(jí)等，都是應(yīng)用建筑信息模型技術(shù)需要的具體參數(shù)，通過(guò)修改幾何參數(shù)建立工作井的模型，再與非幾何參數(shù)結(jié)合，建立一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)。其次，要在Revit中建立建筑信息模型族庫(kù)，要應(yīng)用結(jié)構(gòu)選項(xiàng)卡下的構(gòu)件，能夠掌握結(jié)構(gòu)分析時(shí)的數(shù)據(jù)信息，結(jié)合實(shí)際需要，合理選擇具體的構(gòu)件后，再把相應(yīng)的材料、尺寸等具體的參數(shù)輸入到構(gòu)件屬性的面板中，再把這些參數(shù)通過(guò)接口傳輸?shù)絉obot中。然后合理放置構(gòu)件，根據(jù)具體的要求生成參數(shù)驅(qū)動(dòng)模型。對(duì)于工作井來(lái)說(shuō)，主要的構(gòu)件就是梁板等，要在墻上開(kāi)洞口，把排管連接好，選定合適的構(gòu)件，對(duì)工作井的模型族庫(kù)進(jìn)行準(zhǔn)確組裝，然后在把所有類型的信息添加進(jìn)去，生成工作井模型庫(kù)。
3.2把輸電工程結(jié)構(gòu)模型正確導(dǎo)入
Robot在工作井的建筑信息模型建立完成后，要進(jìn)行檢查確認(rèn)無(wú)誤后，應(yīng)用相關(guān)接口，把模型的數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入到Robot中，涉及到的主要信息參數(shù)有：計(jì)算后的結(jié)構(gòu)材料，尺寸信息，荷載等。導(dǎo)入完成后，要在Robot中對(duì)模型進(jìn)行及時(shí)更新。對(duì)于工作井的建筑信息模型中的各個(gè)信息，要保證Robot軟件能夠完全識(shí)別[4]。如果在檢查中，發(fā)現(xiàn)模型有不合適的地方或者不夠合理，要進(jìn)行及時(shí)修改，在發(fā)送到Revit中，還要及時(shí)查看發(fā)送報(bào)告，確認(rèn)信息數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生錯(cuò)誤。
3.3對(duì)輸電工程設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算
在應(yīng)用建筑信息模型技術(shù)對(duì)輸電工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系著設(shè)計(jì)的質(zhì)量[5]。Robot就是用來(lái)計(jì)算的軟件，主要是采用有限元算法，對(duì)模型的進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，彈塑性分析等，最后得出計(jì)算結(jié)果，并且應(yīng)用表格等把結(jié)果的數(shù)據(jù)輸送出去。在實(shí)際計(jì)算中，只需把Revit中已經(jīng)設(shè)置好的信息全部導(dǎo)入到Robot中，就可以直接對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，無(wú)需模型修改等，計(jì)算效率非常高，而且結(jié)果準(zhǔn)確。Robot在計(jì)算結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)提供多種形式的網(wǎng)格控制方法，不僅能夠計(jì)算出內(nèi)力，還能夠針對(duì)不同的設(shè)計(jì)范圍和具體的參數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的計(jì)算，如：混凝土結(jié)構(gòu)的配筋等，都可以準(zhǔn)確進(jìn)行計(jì)算。在地下輸電工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要是根據(jù)模型的實(shí)際情況，合理選擇網(wǎng)格尺寸和控制方法，結(jié)合所有的參數(shù)信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)的計(jì)算，保證計(jì)算結(jié)果科學(xué)準(zhǔn)確，從而提高地下輸電工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范性和準(zhǔn)確性，有力的保證了工程的質(zhì)量。
4結(jié)論
綜上所述，在地下輸電工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用建筑信息模型技術(shù)，是輸電工程發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的具體表現(xiàn)。通過(guò)采用合理的應(yīng)用方法，打破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的弊端，減少了工作量，提高了設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，地下輸電工程的發(fā)展具有重要意義。
作者:胡能萍 汪欣 單位:江西省電力設(shè)計(jì)院
參考文獻(xiàn)
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鋁-空氣電池可以表示為：(－)Al|電解液|O2(空氣)(+)陰極反應(yīng)：O2+2H2O+4e－4OH－陽(yáng)極反應(yīng)：Al－3e－Al3+總反應(yīng)：4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3在本文的設(shè)計(jì)中，鋁-空氣電池體系電極反應(yīng)的特點(diǎn)決定了其特有的設(shè)計(jì)思路：(1)單體鋁-空氣電池由鋁陽(yáng)極、電解液和空氣陰極組成，作為電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的場(chǎng)所。為獲得較高的輸出電壓和輸出功率，故單體鋁-空氣電池體系采用單體串聯(lián)的方式，構(gòu)成鋁-空氣電池電堆。(2)鋁-空氣電池體系運(yùn)行過(guò)程的副產(chǎn)物是氧化鋁絮狀沉淀，為了能排出進(jìn)入電解液以及附著在正負(fù)極上的沉淀，設(shè)計(jì)了液流配置室、配液器和電解液的循環(huán)體系。綜合考慮，鋁-空氣電池系統(tǒng)主要包括以下結(jié)構(gòu)：鋁-空氣電池電堆、液流配置室、配液器和液流泵。
2鋁-空氣電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
根據(jù)上述思路，確定鋁-空氣電池系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖1。本文所述鋁-空氣電堆至少是由兩個(gè)彼此以電串聯(lián)的單體鋁-空氣電池連接成的電堆，以此獲得較大的輸出功率和穩(wěn)定的輸出電能。在電堆的下方設(shè)有兩個(gè)液流配置室，上方則是配液器。各單體鋁-空氣電池經(jīng)各自的出液管與液流配置室相通，而該液流配置室經(jīng)其各自的輸液管與泵液腔、液流泵相通，該液流泵的送液管與上述配液器相通。配液器通過(guò)各進(jìn)液管與位于其下方的各單體鋁-空氣電池相聯(lián)通，從而構(gòu)成完整的液流回路。鋁-空氣電池系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)與液流配置室相連接的出液管開(kāi)關(guān)，控制電池組的電解液交替流入兩液流配置室之一，電解液在該液流配置室、泵液腔、配液器和電池組之間循環(huán)，而另一液流配置室則處于電解液靜置、沉淀物沉降處理過(guò)程中。位于該電堆外側(cè)的電能輸出端分別與電堆的空氣電極集流板和鋁合金電極集流板相連通，并對(duì)外供電。
2.1鋁-空氣單體電池電堆鋁-空氣電池電堆設(shè)計(jì)成由若干個(gè)鋁-空氣電池單體串聯(lián)而成。單體鋁-空氣電池具有腔體結(jié)構(gòu)，如圖2所示，主要包括以下三部分：進(jìn)液分割室、電池反應(yīng)室和出液分割室。電解液經(jīng)進(jìn)液管流至進(jìn)液分割室，再經(jīng)該分割室下部的進(jìn)液管流入電池反應(yīng)室。在該進(jìn)液分割室上方，裝有進(jìn)液切割器，流進(jìn)該分割室的電解液恰好注入轉(zhuǎn)動(dòng)的進(jìn)液切割器柵格上，被該進(jìn)液切割器的柵格斬?cái)嗪罅魅腚姵胤磻?yīng)室。電池反應(yīng)室側(cè)壁為空氣電極，鋁合金電極位于電池反應(yīng)室內(nèi)。空氣電極與鋁合金電極同時(shí)處于電解液中。鋁合金電極和空氣電極分別與鋁合金電極集流板和空氣電極集流板連接以輸出電池反應(yīng)的電流。出液分割室分隔為匯流區(qū)和出液區(qū)，通過(guò)匯流管連通。電池反應(yīng)室內(nèi)的電解液經(jīng)溢流槽流入?yún)R流區(qū)，經(jīng)匯流管流入其下部的出液區(qū)。在出液區(qū)內(nèi)裝有出液切割器，由匯流管流出的電解液恰好注入該出液切割器的柵格上，即該電解液是被該出液切割器的柵格斬?cái)嗪蟛帕鬟M(jìn)該出液區(qū)。鋁-空氣單體電池中設(shè)計(jì)的進(jìn)液切割器和出液切割器，可在電解液沖擊下自行轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)斬?cái)嗔鬟^(guò)的電解液液流，來(lái)解決電堆中單體電池間液流短路的問(wèn)題。
2.2液流配置室鋁-空氣電池系統(tǒng)運(yùn)行期間，會(huì)有氧化鋁等沉淀物生成。形成于單體鋁-空氣電池內(nèi)的氧化鋁若不及時(shí)移除，會(huì)覆蓋在鋁陽(yáng)極和空氣陰極的表面，降低鋁陽(yáng)極放電效率，堵塞空氣電極的進(jìn)氣孔道，增大電池電阻，進(jìn)而影響鋁-空氣電池系統(tǒng)的正常運(yùn)行。為了將形成的氧化鋁沉淀物及時(shí)排出單體電池，設(shè)計(jì)了完全對(duì)稱的液流配置室。當(dāng)其中一個(gè)液流配置室工作時(shí)，另一個(gè)液流配置室用于沉降和排出沉淀物，這樣可以保持鋁-空氣電池長(zhǎng)時(shí)間不間斷地工作，又能保證沉淀物的及時(shí)排出。液流配置室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。液流配置室通過(guò)出液管與鋁-空氣電池電堆相連接。當(dāng)出液管流出的電解液撞擊液流擋板后流進(jìn)液流配置室中，沉淀物會(huì)在配置室底部沉積，通過(guò)沉淀物排出管排出鋁-空氣電池系統(tǒng)。
2.3配液器鋁-空氣電池系統(tǒng)的電堆由鋁-空氣電池單體串聯(lián)而成，為保證電解液在單體電池內(nèi)均勻分配，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了配液器，結(jié)構(gòu)如圖4所示，配液器為中空結(jié)構(gòu)，通過(guò)送液管與液流泵相連，電解液經(jīng)送液管進(jìn)入配液器，在配液器中均勻分配電解液。并通過(guò)若干個(gè)出液管與每個(gè)鋁-空氣電池單體相通，將電解液均勻地分配到各個(gè)單體鋁-空氣電池中，結(jié)構(gòu)如圖5所示。
2.4液流泵液流泵和泵液腔使電解液不斷循環(huán)，帶出反應(yīng)中各個(gè)單體所產(chǎn)生的沉淀及產(chǎn)生的熱量。并且生成的沉淀也能在泵液腔中沉積，通過(guò)出液管將沉淀排出。液流泵的出液口與配液器的進(jìn)液口相連，使電解液能源源不斷地在鋁-空氣電池系統(tǒng)中循環(huán)。
3結(jié)束語(yǔ)
在我國(guó)，如何提高城市道路的上下公共空間，一直是制約我國(guó)城市發(fā)展的重點(diǎn)，為了能夠更好的對(duì)城市進(jìn)行發(fā)展，我國(guó)的一些專家學(xué)者通過(guò)對(duì)國(guó)外發(fā)達(dá)城市的發(fā)展進(jìn)行研究，認(rèn)為城市道路的地下空間作為城市的發(fā)展空間之一，對(duì)于城市的發(fā)展具有重要的影響，因此，需要充分的利用城市道路的地下空間。在我國(guó)，比較常見(jiàn)的一種應(yīng)用是將其作為城市生命管線設(shè)施的共同溝，這樣不僅能夠解決當(dāng)前我國(guó)存在的土地資源問(wèn)題，同時(shí)，還能保證各種傳輸管道的安全性。地下電力隧道的建設(shè)對(duì)于地面之上的市民生活影響非常小，因此，能夠保證城市的正常運(yùn)行。然而，這項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)目前的施工中還存在著很多的問(wèn)題，因此，需要盡快對(duì)其進(jìn)行研究，尋找控制施工質(zhì)量的方法和措施。
2電力隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2．1電力隧道地層荷載研究
當(dāng)前，作用在隧道結(jié)構(gòu)上的荷載主要為以下三種:主要荷載、特殊荷載和附加荷載。主要荷載指的是一種具有長(zhǎng)期作用的荷載，包含地層的壓力和自身的重力等，而附加荷載指的是不經(jīng)常作用的一種荷載，其包含施工荷載等，主要是由一些施工操作過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題而造成的。最后是特殊荷載，其指的是一些由于特殊的原因，像自然災(zāi)害等造成的荷載。以上所說(shuō)的荷載是所有的隧道建設(shè)過(guò)程中都存在的，除此之外，還有像地層的壓力等都會(huì)對(duì)隧道形成一定的荷載。為了能夠更好的解決這些問(wèn)題，人們隨著對(duì)這些問(wèn)題認(rèn)識(shí)的深入，逐漸發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題主要是由周邊的圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)兩個(gè)部分造成的，兩者之間存在著相互作用。而對(duì)于周邊圍巖主要有兩個(gè)作用:一個(gè)是作用在結(jié)構(gòu)上，承擔(dān)一定的荷載;另一個(gè)作用是作為結(jié)構(gòu)的一部分。根據(jù)當(dāng)前國(guó)際上比較流行的模型設(shè)計(jì)，可以將地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)模型分為以下幾種:首先是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，這種方法主要是利用過(guò)去的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，然后比對(duì)當(dāng)前的建筑工程進(jìn)行相應(yīng)的隧道建設(shè)，另一種是約束法，其主要是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)測(cè)量，將測(cè)量數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)進(jìn)行地下隧道的設(shè)計(jì)，第三種是作用和反作用模型，在這種模型中，通過(guò)彈性地基圓環(huán)計(jì)算公式等，對(duì)需要進(jìn)行建設(shè)的隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，得到最佳的設(shè)計(jì)方案，最后一種是連續(xù)介質(zhì)模型，這種模型中包含了解析法和數(shù)值法兩種，通過(guò)這兩種計(jì)算方法的結(jié)合，得到最佳的隧道設(shè)計(jì)方案。本文主要介紹的是荷載—結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)方法，在這種方法中，將支護(hù)和圍巖分開(kāi)進(jìn)行考慮，其中，作為承載主體的是支護(hù)結(jié)構(gòu)，而地層僅僅是在地下結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生一定的荷載，然后通過(guò)一定的計(jì)算方法，在荷載作用的基礎(chǔ)上，形成一定的內(nèi)力和變形。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，將圍巖按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)，然后通過(guò)彈性支撐實(shí)現(xiàn)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形約束，而對(duì)于圍巖的承載能力，則需要在圍巖的壓力和彈性支撐約束能力確定后再進(jìn)行考慮。在這種模型中，圍巖所能承載的能力越大，支護(hù)結(jié)構(gòu)所需要承擔(dān)的壓力則越小，相應(yīng)的，彈性約束支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形反彈力就越大，總的來(lái)說(shuō)，支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用就顯得越小。
2．2電力隧道斷面的選擇
電力隧道在進(jìn)行建設(shè)時(shí)，會(huì)涉及到各種各樣的地形，因此，會(huì)出現(xiàn)各種不同的電力隧道斷面，每種斷面的用途和優(yōu)勢(shì)各有不同，為了選擇最合適的隧道斷面設(shè)計(jì)方法，需要對(duì)各種電力隧道斷面進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量和整合，從而找到最佳的受力情況。電力隧道斷面的形式主要分為七種，分別是直墻無(wú)仰拱形式和直墻仰拱形式等，為了能夠得到不同斷面的數(shù)據(jù)，需要利用AB-SYS14．0軟件對(duì)電力隧道進(jìn)行相應(yīng)的模擬，然后根據(jù)荷載的計(jì)算方法得到相應(yīng)的隧道斷面圖。通過(guò)對(duì)電力隧道斷面進(jìn)行對(duì)比，我們可以找到最佳的斷面。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示發(fā)現(xiàn)，圓形斷面和上下層斷面形式具有更小的彎矩，因此，在建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)的變形較小，具有較大的安全性，更加適合于淺埋暗挖電力隧道的建設(shè)，因此，在進(jìn)行該種隧道的建設(shè)時(shí)，需要優(yōu)先考慮這種斷面，能夠增加電力隧道運(yùn)行過(guò)程中的安全性。此外，在電力隧道的運(yùn)行過(guò)程中，容易對(duì)電纜進(jìn)行維修工作，在電纜出現(xiàn)故障時(shí)，能夠更加便捷的進(jìn)行維護(hù)，保障了電力的正常傳輸。
2．3平面線路的規(guī)劃
電力隧道線路的規(guī)劃需要根據(jù)中心城區(qū)的電網(wǎng)分布情況等進(jìn)行確定，尤其是對(duì)于中心城區(qū)的電力隧道受地下建筑等的影響較大，在進(jìn)行電力隧道的建設(shè)時(shí)，需要同各個(gè)相關(guān)部門進(jìn)行協(xié)商，尋找合適的線路走向。在路徑規(guī)劃基礎(chǔ)上，隧道內(nèi)電纜的合理布置也尤為重要。電力隧道在進(jìn)行選擇時(shí)，一般會(huì)沿著城市中路幅寬且長(zhǎng)度較長(zhǎng)的主要干道，這樣在電力隧道內(nèi)的電纜出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，能夠更加方便的進(jìn)行維修。如在路電力隧道中，北起新疆路，南至復(fù)興中路的電力隧道，有一段隧道會(huì)穿越南京路地下行人通道和蘇州河，然后通過(guò)一些著名的建筑物，對(duì)于頂管軸線的平面直徑最小要求在300m以上。通過(guò)這些事例可以發(fā)現(xiàn)，電力隧道在建設(shè)過(guò)程中會(huì)受到較多的阻礙，這時(shí)，可以通過(guò)設(shè)立一些工作井來(lái)減小建設(shè)過(guò)程中隧道的轉(zhuǎn)彎半徑，從而滿足線路的走向改變。為了減小建設(shè)過(guò)程中的難度，需要遵循以下幾點(diǎn)原則:首先，在進(jìn)行線路的選擇時(shí)，需要將規(guī)劃的道路網(wǎng)作為基礎(chǔ)，然后選擇合適的隧道走向，在走向選擇完成后，將其進(jìn)行統(tǒng)一的建設(shè)和規(guī)劃。其次，電力隧道應(yīng)盡量選擇在市政道路的下方一側(cè)，且方向一致，在進(jìn)行建設(shè)時(shí)需要距離道路5m～10m，這樣能夠保證工作井的位置同高層的建筑物之間存在一定距離，保護(hù)建筑物的安全。最后，隧道的建設(shè)是一項(xiàng)非常耗費(fèi)財(cái)力的工程，因此，在進(jìn)行線路的選擇時(shí)，需要選擇盡量簡(jiǎn)短的路徑，這樣既能保證線路沿著直線進(jìn)行，同時(shí)，還能保證電力隧道周邊建筑物的安全，降低建設(shè)成本。
2．4電力隧道設(shè)計(jì)的新技術(shù)研究
隨著電力隧道的作用被發(fā)現(xiàn)，其在建設(shè)中的設(shè)計(jì)受到越來(lái)越多的關(guān)注，各種新技術(shù)層出不窮，當(dāng)前，雙孔電力隧道以其斷面的巨大優(yōu)勢(shì)，使用越來(lái)越廣泛。通過(guò)對(duì)其模擬數(shù)據(jù)的分析可以發(fā)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)更加適合電力設(shè)施的運(yùn)行，在進(jìn)行開(kāi)挖過(guò)程中，地層的變化和地表的沉降均能滿足該技術(shù)的應(yīng)用。其中，整體式的雙孔電力隧道能夠更加充分的利用進(jìn)站道路地下空間，從而使地下的建筑物不再需要進(jìn)行遷改，這樣大大節(jié)約了工程的投資，也保證了設(shè)備運(yùn)輸?shù)陌踩浴?/p>
3結(jié)語(yǔ)
1農(nóng)機(jī)車載電子設(shè)備常用界面簡(jiǎn)介
農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電子設(shè)備通常以監(jiān)測(cè)控制為主，監(jiān)測(cè)和控制設(shè)備一般是在農(nóng)機(jī)運(yùn)行前進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，在很多情況下監(jiān)測(cè)和控制是合二為一的，因此要求界面是非阻塞式的，能在各種狀態(tài)下方便的相互切換，并可以通過(guò)菜單項(xiàng)選擇實(shí)現(xiàn)一定的功能（如：?jiǎn)?dòng)，停止）。農(nóng)業(yè)上常用的計(jì)量單位標(biāo)準(zhǔn)尚不統(tǒng)一，通常還需實(shí)現(xiàn)計(jì)量單位切換功能。工業(yè)控制常用的界面分為5種類型：菜單屏、變量屏、選擇屏、設(shè)定屏和顯示屏[5]。與之類似將界面類型分為：菜單選擇屏、靜態(tài)文本屏、動(dòng)態(tài)文本屏和參數(shù)設(shè)定屏。各個(gè)類型界面的功能見(jiàn)表1。基于以上界面類型，參照一般人機(jī)交互的按鍵系統(tǒng)考慮到通用性及便捷性，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采用7鍵制，分別為：上、下、左、右、確定、設(shè)置、返回。以下介紹各界面的元素類型和操作分析：菜單選擇界面主要用于自頂向下的樹(shù)狀界面操作，為界面設(shè)計(jì)中常用的類型，用戶通過(guò)此類界面進(jìn)行界面跳轉(zhuǎn)，功能設(shè)定。靜態(tài)標(biāo)簽一般為提示性文字，靜態(tài)選項(xiàng)為帶被選擇功能文字。菜單選擇界面的一般操作為：上下鍵變更選項(xiàng)，左右鍵翻頁(yè)，確定鍵進(jìn)入下一界面，或?qū)崿F(xiàn)某一功能，返回鍵返回上一界面，設(shè)置鍵的功能一般不使用。靜態(tài)文本界面主要用于顯示固定的內(nèi)容，一般用于信息提示，幫助文檔，版權(quán)信息的顯示，即它只包含靜態(tài)標(biāo)簽。因?yàn)殪o態(tài)文本界面本身操作較少，所以其按鍵響應(yīng)也相對(duì)簡(jiǎn)單，只包含滾屏和返回，操作方法與菜單選擇界面類似。動(dòng)態(tài)文本界面主要用于變量數(shù)據(jù)，運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示，用戶主要通過(guò)這類界面實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)狀態(tài)的了解，其界面由靜態(tài)標(biāo)簽和動(dòng)態(tài)標(biāo)簽組成，而動(dòng)態(tài)標(biāo)簽又由固定文字，變量文字組成。像靜態(tài)文本界面一樣動(dòng)態(tài)文本界面本身并不需要太多操作，所以其按鍵響應(yīng)也相對(duì)簡(jiǎn)單與靜態(tài)文本界面相同。參數(shù)設(shè)定界面也是用戶界面中常用的界面，主要用于用戶對(duì)系統(tǒng)中的變量進(jìn)行設(shè)置。它包含了幾乎所有的界面常用功能，其組成如圖1所示。這里的動(dòng)態(tài)選項(xiàng)指的是既可以被選中，又會(huì)因變量和單位的改變而變化顯示內(nèi)容的選項(xiàng)。參數(shù)設(shè)定界面的操作相對(duì)復(fù)雜，因其有兩種狀態(tài)，即選項(xiàng)切換和變量修改，其操作邏輯如圖2所示。以上分析了界面的組成和操作。在操作上采用了和目前大多數(shù)手持設(shè)備相仿的操作模式，并且在各種類型界面間保持了操作風(fēng)格的統(tǒng)一。
2農(nóng)機(jī)車載電子設(shè)備界面的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
目前常見(jiàn)的界面框架數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都以菜單為單位，缺少對(duì)菜單項(xiàng)的精細(xì)化分，這使得界面顯示和操作函數(shù)對(duì)各種類型的菜單很難做到通用，而基于菜單項(xiàng)的菜單組織結(jié)構(gòu)可以很好解決這個(gè)問(wèn)題。將以上分析抽象為實(shí)際的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，則形成菜單和項(xiàng)兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中項(xiàng)是菜單的子結(jié)構(gòu)，為了適應(yīng)較小的屏幕，并簡(jiǎn)化顯示和操作函數(shù)，一項(xiàng)即實(shí)際屏幕顯示中的一行。
2.1項(xiàng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)中含有文本內(nèi)容，即格式化字符串，用于格式化輸出的字符串；含有數(shù)據(jù)變量地址和單位變量地址，用于填入格式化字符串中的變量?jī)?nèi)容；含有項(xiàng)狀態(tài)標(biāo)志，用于區(qū)別項(xiàng)的類型，以便在顯示和操作時(shí)加以區(qū)分；含有跳轉(zhuǎn)菜單指針，用于表明該項(xiàng)所應(yīng)該跳轉(zhuǎn)的菜單。特別指出將數(shù)據(jù)變量類型定義為無(wú)類型指針，從而使得同一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)變量類型的表示。其中第一個(gè)元素表示了要顯示的數(shù)據(jù)和變量元素的顯示格式；第二、三個(gè)元素分別是數(shù)據(jù)變量地址和單位字符串首地址，在設(shè)置模式時(shí)可以利用這些指針修改變量原始值，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)設(shè)置和單位更改；第四個(gè)元素是項(xiàng)狀態(tài)標(biāo)志，表示該項(xiàng)是可選中項(xiàng)，用于區(qū)分標(biāo)題和選項(xiàng)；最后一個(gè)元素表示選擇此項(xiàng)后跳轉(zhuǎn)的目標(biāo)菜單。通常定義項(xiàng)數(shù)據(jù)時(shí)是定義一個(gè)項(xiàng)數(shù)組用來(lái)組成一個(gè)菜單，以減少存儲(chǔ)空間，并實(shí)現(xiàn)隨機(jī)存儲(chǔ)。
2.2菜單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)菜單是用于表達(dá)一個(gè)界面內(nèi)容和狀態(tài)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它應(yīng)該含有項(xiàng)數(shù)組首地址，用于表示界面顯示的內(nèi)容；含有界面狀態(tài)標(biāo)志位，用于表明界面的狀態(tài)和界面的功能；含有被選項(xiàng)，用于表明當(dāng)前界面的被選項(xiàng)；含有頁(yè)頂項(xiàng)，用于控制界面視圖位置；含有最大項(xiàng)數(shù)，用于防止項(xiàng)數(shù)組越界；含有按鍵響應(yīng)函數(shù)，用于相應(yīng)按鍵操作。其中按鍵響應(yīng)函數(shù)采用帶參函數(shù)指針形式，利用界面的狀態(tài)和按鍵共同決定需要執(zhí)行的操作，既實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一接口，又增強(qiáng)了可擴(kuò)展性。菜單間的關(guān)系只由項(xiàng)與菜單的指針決定，而與項(xiàng)的順序無(wú)關(guān)。一個(gè)常見(jiàn)的菜單數(shù)據(jù)其中第一個(gè)元素表示了該菜單對(duì)應(yīng)的項(xiàng)數(shù)據(jù)數(shù)組；第二個(gè)元素是菜單狀態(tài)標(biāo)志，表示該菜單是參數(shù)設(shè)置類型，該元素也可以在運(yùn)行過(guò)程中被改為正在設(shè)置狀態(tài)；第三、四個(gè)元素默認(rèn)填充0，在程序?qū)嶋H運(yùn)行中可更改，以變更選項(xiàng)或視圖；第五個(gè)元素是菜單最大項(xiàng)，與項(xiàng)數(shù)據(jù)數(shù)組長(zhǎng)度相當(dāng)；第六個(gè)元素是操作響應(yīng)函數(shù)，對(duì)應(yīng)的函數(shù)為參數(shù)設(shè)定界面的操作函數(shù)。
3農(nóng)機(jī)車載電子設(shè)備界面框架實(shí)現(xiàn)
3.1菜單顯示將以上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)，菜單的操作實(shí)現(xiàn)也呼之欲出。界面顯示函數(shù)，每次從PageTopSelect對(duì)應(yīng)項(xiàng)開(kāi)始顯示，顯示接下來(lái)的若干項(xiàng)到屏幕（受屏幕顯示最大行影響），顯示項(xiàng)數(shù)據(jù)時(shí)，先分析項(xiàng)字符串中的變量類型和顯示寬度，再將項(xiàng)數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)的變量插入到顯示字符串中。同時(shí)可以利用MenuSelect變量值反顯選中行。如此可以顯示超過(guò)屏幕長(zhǎng)度本身的菜單，每次只顯示對(duì)應(yīng)屏幕大小的一部分內(nèi)容，相當(dāng)于擴(kuò)展了屏幕。具體流程圖如圖3所示。
3.2操作功能實(shí)現(xiàn)樹(shù)狀菜單結(jié)構(gòu)使用堆棧，即主界面為棧底，每次執(zhí)行菜單跳轉(zhuǎn)時(shí)執(zhí)行壓棧操作，菜單返回時(shí)執(zhí)行出棧操作，并且堆棧操作都使用指針?lè)绞綄?shí)現(xiàn)，這樣既可以較少的代價(jià)實(shí)現(xiàn)多級(jí)菜單跳轉(zhuǎn)，又將菜單的操作和菜單數(shù)據(jù)本身分離，使得在修改菜單數(shù)據(jù)時(shí)避免了對(duì)其他菜單關(guān)系的影響。每個(gè)菜單可以使用不同的按鍵響應(yīng)函數(shù)，相同類型菜單之間還可以共用響應(yīng)函數(shù)，兼顧了靈活性與復(fù)用性。將菜單顯示和操作分開(kāi)，用戶可以將顯示刷新放在定時(shí)中斷中，將操作放在外部中斷中，增強(qiáng)了編程的靈活性。一個(gè)典型的界面操作流程如圖4所示。菜單操作對(duì)應(yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)方式見(jiàn)表2。
3.3菜單修改對(duì)于已經(jīng)編寫(xiě)好的菜單對(duì)其修改非常簡(jiǎn)單，以下介紹幾種常見(jiàn)的菜單修改方式：（1）要增加（刪除）菜單中某項(xiàng)，直接增加（刪除）該項(xiàng)數(shù)據(jù)，并修改相關(guān)菜單數(shù)據(jù)的最大項(xiàng)參數(shù)即可。（2）要修改項(xiàng)數(shù)據(jù)顯示格式，直接修改項(xiàng)數(shù)據(jù)中的格式化字符串即可。（3）要調(diào)節(jié)菜單項(xiàng)順序，直接調(diào)整項(xiàng)數(shù)組的順序而不用修改其他數(shù)據(jù)內(nèi)容。（4）要修改某項(xiàng)跳轉(zhuǎn)的菜單，直接替換掉該項(xiàng)數(shù)據(jù)后的跳轉(zhuǎn)菜單指針。（5）要修改某項(xiàng)顯示的變量，直接修改該項(xiàng)數(shù)據(jù)中的變量指針指向即可。（6）要將菜單中的某項(xiàng)移至同類型其他菜單，直接將相關(guān)項(xiàng)數(shù)據(jù)移至目標(biāo)菜單項(xiàng)數(shù)組，并修改兩個(gè)菜單數(shù)據(jù)的最大項(xiàng)參數(shù)即可。（7）要增加（刪除）某菜單只需將與其相關(guān)的項(xiàng)數(shù)據(jù)同時(shí)增加（刪除），并修改相關(guān)菜單數(shù)據(jù)的最大項(xiàng)參數(shù)即可。這些修改完全不涉及整個(gè)菜單的結(jié)構(gòu)調(diào)整，項(xiàng)與項(xiàng)，菜單與菜單之間沒(méi)有直接關(guān)系，在修改時(shí)也不會(huì)相互影響。
4結(jié)語(yǔ)
照明節(jié)能就是在不降低照明質(zhì)量的前提下,充分利用自然光的同時(shí),選擇發(fā)光效率高、視覺(jué)舒適,使用壽命長(zhǎng)的燈具。
1.1采用高效節(jié)能光源
白熾燈過(guò)去用得最廣泛,因?yàn)樗鼉r(jià)格低廉,安裝維護(hù)簡(jiǎn)單,它的致命弱點(diǎn)是發(fā)光效率太低,因此,目前常被各種發(fā)光效率高、光色好,顯色性能優(yōu)異的新光源代替。低壓鈉燈和高壓鈉燈的發(fā)光效率高,但由于色溫低,顏色偏暖,顯色指數(shù)在40~60之間,顏色失真度大,只能用在路燈或廣場(chǎng)照明顯色指數(shù)在60的高顯色性鈉燈可與汞燈組成混光照明燈,用于工廠或體育館的照明。發(fā)光效率很高的金屬鹵化物燈,三基色熒光燈及稀土金屬熒光燈,由于色溫范圍廣,3200K~4000K,光色選擇性好,顯色指數(shù)又高,可達(dá)80~95,顏色失真度小,尤其金屬鹵化物燈對(duì)人的皮膚顯色性特別好,因此廣泛用于商場(chǎng)、展廳、車站的候車室,航空港的候機(jī)樓以及舞臺(tái)的燈光照明。熒光燈是大范圍照明所普遍采用的光源。因其發(fā)光效率高、顯色性好是一種冷光源,而與之配套的電感鎮(zhèn)流器(如40W熒光燈)所消耗的功率竟有8W之多,而且對(duì)電壓要求高,質(zhì)量稍差的電感鎮(zhèn)流器噪音大,功率因數(shù)只有0.5,所以在大量采用熒光燈的場(chǎng)所,如果不配置電容補(bǔ)償器,就使得配電設(shè)備的效率降低。而電子鎮(zhèn)流器比電感鎮(zhèn)流器節(jié)能20%,功率因數(shù)達(dá)0.9以上。其節(jié)約的電能是相當(dāng)可觀的。但在選擇電子鎮(zhèn)流器時(shí),要注意產(chǎn)品的性能,有的產(chǎn)品為了降低造價(jià)取消防電磁干擾濾波器;降低諧波含量修正電路及軟啟動(dòng)電路,看似售價(jià)低,若大量集中使用這種產(chǎn)品,會(huì)造成相互之間由于浪涌電流的沖擊,燒壞器件。而諧波含量不合要求,會(huì)造成中性線過(guò)熱引起火災(zāi)。因此絕不能選用功能不完善的產(chǎn)品,否則,達(dá)不到節(jié)能的效果,還增加了投資。
1.2電路控制方式節(jié)電
對(duì)于長(zhǎng)期需要開(kāi)停,但又要按人流的多少自動(dòng)調(diào)整照度的場(chǎng)合,在增加投資不多的情況下,對(duì)熒光燈可利用調(diào)電后的方式,固定幾級(jí)調(diào)節(jié),如北京地鐵采用澳大利亞的調(diào)光設(shè)備就是如此。對(duì)于住宅樓、辦公樓等公共樓梯間、樓道等應(yīng)采用光感應(yīng)延時(shí)開(kāi)關(guān),這不僅節(jié)約了電能,而且大大延長(zhǎng)了燈泡的壽命。實(shí)踐證明,住宅樓梯間燈采用了以上開(kāi)關(guān)后,更換燈泡的周期大大延長(zhǎng),而且燈泡容量受開(kāi)關(guān)的控制也不會(huì)過(guò)大,杜絕了以往樓梯間使用大容量燈泡晝夜長(zhǎng)明的浪費(fèi)現(xiàn)象。
2．電力變壓器的正確選擇
變壓器的損耗包括空載損耗和負(fù)載損耗,即Pb=P0+B2Pk,式中Pb為變壓器的有功損耗,P0為變壓器的空載損耗,Pk為變壓器的有載損耗,B為變壓器的負(fù)載率。P0又稱鐵損,它是由鐵芯渦流損耗及漏磁損耗組成,是固定不變的部分,它的大小取決于矽鋼片的性能及鐵芯制造工藝。所以變壓器應(yīng)選用節(jié)能型的,如S9、SL9及SC8型等油浸變壓器及干式變壓器。Pk
是功率傳輸?shù)膿p耗,即變壓器的線損,它決定于變壓器繞組的電阻及流過(guò)繞組電流的大小,與負(fù)載率B的平方成正比。當(dāng)B=50%時(shí)變壓器的能耗最小。此時(shí),僅僅是為了節(jié)能而沒(méi)有考慮經(jīng)濟(jì)價(jià)值。其實(shí)變壓器實(shí)際運(yùn)行的負(fù)荷率是很不均勻的,根據(jù)《變壓器允許過(guò)負(fù)荷系數(shù)的負(fù)荷率最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間關(guān)系曲線》可求得變壓器的過(guò)負(fù)荷系數(shù),所以在確定變壓器容量時(shí),可按80%的負(fù)荷率選擇。若變壓器選擇容量過(guò)大,長(zhǎng)期低于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的負(fù)荷率,會(huì)造成有功損耗的上升,因?yàn)槠滂F損并沒(méi)有減少。相反,容量過(guò)大,鐵損增大。為減小變壓器損耗,當(dāng)容量大而需要選用多臺(tái)變壓器時(shí),在合理分配負(fù)荷的情況下,盡可能減少變壓器的臺(tái)數(shù),選用大容量的變壓器。例如需裝機(jī)容量為2000kVA,可選二臺(tái)1000kVA,不選4臺(tái)500kVA。
3．減少線路上的電能損耗
低壓線路截面選擇的一般原則是按發(fā)熱條件、機(jī)械強(qiáng)度、電壓損失,并按熱穩(wěn)定校核其最小截面,當(dāng)線路較長(zhǎng)時(shí),電壓損失較大,這時(shí)主要依*電壓損失的計(jì)算選擇截面。因?yàn)榫€路上的電流是不能改變的,要減少線路的損耗,只有減少線路電阻。線路電阻R=LSQ,即與線路電阻電導(dǎo)率Q成正比,與線路截面積S成反比,與線路的長(zhǎng)度成正比。因此,減少線路的損耗應(yīng)從以下幾方面考慮。
(1)應(yīng)選用電導(dǎo)率Q較小的材質(zhì)作導(dǎo)線,一般選擇銅芯線。
(2)減小導(dǎo)線的長(zhǎng)度,首先線路盡可能走直線,少走彎路,以減少導(dǎo)線長(zhǎng)度;其次低壓線路應(yīng)不走或少走回頭路,以減少來(lái)回線路上的電能損失;第三,變壓器盡量接近負(fù)荷中心,以減少供電距離。
(3)適當(dāng)增大導(dǎo)線的截面,對(duì)于比較長(zhǎng)的線路,除滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護(hù)的配合及電壓損失所選定的截面外,可適當(dāng)再加大一級(jí)導(dǎo)線的截面,這樣可以延長(zhǎng)導(dǎo)線的使用壽命,減少線路的損耗,減少火災(zāi)危險(xiǎn),而且提高了供電質(zhì)量,并為負(fù)荷的發(fā)展留有余地。
4．提高系統(tǒng)的功率因數(shù)
線路上傳輸?shù)墓β史譃橛泄β屎蜔o(wú)功功率,有功功率是滿足建筑物功能所必需的,因此是不可變的,系統(tǒng)中的用電設(shè)備如電動(dòng)機(jī)、變壓器、氣體放電燈中的整流器都具有電感,會(huì)產(chǎn)生滯后的無(wú)功,這就需要從系統(tǒng)中引入超前的無(wú)功相抵消,這時(shí)無(wú)功在線路上就產(chǎn)生了有功損耗,怎樣使這部分損耗降到最低呢?可以采取以下措施。
(1)提高設(shè)備的自然功率因數(shù),以減少對(duì)超前無(wú)功的需求,可采用功率因數(shù)較高的電動(dòng)機(jī),電感鎮(zhèn)流器的氣體放電燈加裝電容器。
(2)在機(jī)旁就地安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置,功率因數(shù)提高后可大大降低線路中的損耗,提高電網(wǎng)及配電線路的輸送能力,達(dá)到節(jié)電節(jié)能的目的。
無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)就是指在無(wú)人機(jī)上裝載的用來(lái)監(jiān)察的設(shè)備，設(shè)備安裝的目的就是為了得到完整的監(jiān)察圖像。在無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)中，有很多載荷，這些載荷需要一種穩(wěn)定的環(huán)境來(lái)確保監(jiān)察圖像的質(zhì)量，因此，無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)必須有一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)。無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)的結(jié)構(gòu)和性能等對(duì)無(wú)人機(jī)的整個(gè)工作系統(tǒng)起到至關(guān)重要的作用，因此應(yīng)該重視無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能問(wèn)題，使得光電平臺(tái)的結(jié)構(gòu)緊密完整，滿足無(wú)人機(jī)的系統(tǒng)工作的需要。目前無(wú)人機(jī)常用的光電平臺(tái)框架結(jié)構(gòu)有二軸二框架穩(wěn)定、三軸三框架穩(wěn)定等等，穩(wěn)定的光電平臺(tái)結(jié)構(gòu)緊密、體積小，使得無(wú)人機(jī)的整個(gè)工作系統(tǒng)的性能得到提升。無(wú)人機(jī)載廣電平臺(tái)除了有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，還要優(yōu)化外框架結(jié)構(gòu)，為了盡可能的減小無(wú)人機(jī)在光電平臺(tái)的質(zhì)量，外框架結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)該得到優(yōu)化，在滿足無(wú)人機(jī)工作需要的前提下，盡量減小質(zhì)量。外框架優(yōu)化設(shè)計(jì)之后，質(zhì)量減少，對(duì)提高無(wú)人機(jī)的工作性能有很大的影響，并且外框架優(yōu)化后無(wú)人機(jī)還可以在震動(dòng)的環(huán)境中使用。
2無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)升降結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路
由于無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中容易受到飛行阻力，從而影響到無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)間。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，為了提高無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)間，研發(fā)出了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作的無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)升降結(jié)構(gòu)。無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)升降結(jié)構(gòu)的工作過(guò)程就是：當(dāng)無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)在正常工作的時(shí)候，升降結(jié)構(gòu)可以伸出機(jī)外；當(dāng)無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)結(jié)束工作的時(shí)候，升降結(jié)構(gòu)收入機(jī)腹，以減小無(wú)人機(jī)的飛行阻力。無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)升降結(jié)構(gòu)的質(zhì)量問(wèn)題，也影響著無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力，目前，升降結(jié)構(gòu)使用碳纖維鋁蜂窩夾層的復(fù)合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋁合金材料，質(zhì)量減輕了幾千克，使無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力得到了一定程度上的提高。無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)的升降結(jié)構(gòu)是無(wú)人機(jī)工作系統(tǒng)中的一項(xiàng)重要的設(shè)備，它的操作簡(jiǎn)單，卻是整個(gè)工作系統(tǒng)中必不可少的，假如升降結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題，無(wú)人機(jī)的工作將會(huì)受到嚴(yán)重的影響，甚至無(wú)法開(kāi)展工作。因此，無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)升降結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路是十分重要的。
2.1無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)升降結(jié)構(gòu)的工作原理
目前無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)升降結(jié)構(gòu)的類型主要有：連桿機(jī)構(gòu)、鏈輪機(jī)構(gòu)等等，在無(wú)人機(jī)中使用的光電平臺(tái)升降結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理也是特別簡(jiǎn)單的，只要滿足穩(wěn)定性強(qiáng)、剛度強(qiáng)就可以。升降結(jié)構(gòu)的工作原理就是：當(dāng)電機(jī)軸開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，電機(jī)軸上的齒輪也會(huì)隨之旋轉(zhuǎn)，從而大齒輪和絲杠也開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠上的絲母沿著絲杠的軸做直線運(yùn)動(dòng)，升降盤(pán)和絲母連接在一起，通過(guò)絲母的運(yùn)動(dòng)，升降盤(pán)也得以升降。無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)升降結(jié)構(gòu)的工作原理簡(jiǎn)單，功能簡(jiǎn)單，除了工作時(shí)間，升降結(jié)構(gòu)只需穩(wěn)定就行，因此，無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)升降結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路應(yīng)該滿足：穩(wěn)定性強(qiáng)、堅(jiān)固等等。
2.2無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)升降結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路
由無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)升降結(jié)構(gòu)的工作原理可知，升降結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該首先滿足穩(wěn)定性強(qiáng)、堅(jiān)固的要求。此外，由于無(wú)人機(jī)對(duì)質(zhì)量方面的要求是極其嚴(yán)格的，無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)升降結(jié)構(gòu)的質(zhì)量應(yīng)該盡可能的輕。這樣說(shuō)來(lái)，無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)升降結(jié)構(gòu)的自身承重應(yīng)該盡可能增強(qiáng)，自身質(zhì)量要盡可能減輕，研究表明升降結(jié)構(gòu)的自身質(zhì)量約為承重質(zhì)量的0.17，這就表明升降結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)該采用一種特殊的方法來(lái)滿足。在升降結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，不應(yīng)采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，而是采用了四根絲杠，這樣當(dāng)電機(jī)通過(guò)齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)候，也帶動(dòng)另外三根絲杠同步旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)升降盤(pán)上下運(yùn)動(dòng)，四根絲杠的設(shè)計(jì)思路是每一根絲杠都既可以起到承重的作用，又可以起到導(dǎo)向的作用。四根絲杠的設(shè)計(jì)方法，不僅僅增強(qiáng)了無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)升降結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時(shí)又減輕了升降盤(pán)的質(zhì)量，這樣比傳統(tǒng)的兩根絲桿升降結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。絲杠的設(shè)計(jì)上，采用了梯形的螺旋紋，這樣以來(lái)可以減小因摩擦造成的縫隙。此外，為了保證絲母的鎖定功能，還要采用單頭的螺紋。升降盤(pán)的設(shè)計(jì)應(yīng)該采用一種質(zhì)量較輕的材料，目前一般是由碳纖維復(fù)合材料，這樣的材料承重能力強(qiáng)而且自身質(zhì)量較輕。
3結(jié)語(yǔ)
1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
1．1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的延性特點(diǎn)
在建筑物使用的過(guò)程中，由于受到地震、風(fēng)力以及沉降等因素的影響，建筑會(huì)發(fā)生一定的變形，尤其是一些高層建筑。為了避免高層建筑由于變形而發(fā)生損壞甚至倒塌現(xiàn)象，我們?cè)趯?duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要采取一些措施使建筑物具有一定的結(jié)構(gòu)延性，從而確保建筑結(jié)構(gòu)的安全性。
1．2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平荷載問(wèn)題一般來(lái)說(shuō)，在對(duì)一些低矮的建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們主要考慮的是豎向的荷載因素，而在一些高層建筑中，雖然豎向的荷載控制非常重要，但是，水平荷載則起著主要的決定性作用。鑒于此，在對(duì)一些高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們不僅要考慮豎向的荷載控制，更要注重水平荷載的影響，通過(guò)提高建筑結(jié)構(gòu)水平荷載能力，進(jìn)而增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。
1．3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震特點(diǎn)近年來(lái)，由于受到多種因素的影響，地震動(dòng)發(fā)生頻率增多，對(duì)建筑造成了嚴(yán)重傷害。因此，現(xiàn)代建筑對(duì)抗震性能的要求也比較高。在這種形勢(shì)背景下，為了順應(yīng)時(shí)展潮流和滿足現(xiàn)實(shí)發(fā)展需要，我們?cè)趯?duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，還要考慮抗震要求，使建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量達(dá)到小震不壞和大震不倒的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，從而減少地震等自然災(zāi)害對(duì)建筑的毀壞。
1．4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的側(cè)移變形問(wèn)題目前，為了節(jié)約有限的土地資源，高層建筑已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑發(fā)展的一種趨勢(shì)。高層建筑的水平荷載比較大，并隨著建筑高度的增加而增加，在一些因素的作用下，高層建筑就會(huì)發(fā)生一定的變形，使建筑的安全性大大降低。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們要提高建筑的強(qiáng)度，使它具有良好的強(qiáng)度和剛度，有效控制側(cè)移變形的發(fā)生。
2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則
2．1選用合理的基礎(chǔ)方案基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的組成部分，在對(duì)建筑進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們需要綜合考慮周圍的地質(zhì)條件、施工條件以及分析建筑結(jié)構(gòu)的類型和荷載的分布等。總之，我們要從建筑實(shí)際情況出發(fā)，依據(jù)相關(guān)要求，選用合理的基礎(chǔ)方案。
2．2選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算簡(jiǎn)圖是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它是建筑結(jié)構(gòu)的一種簡(jiǎn)化形式，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的安全性具有重要影響。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們要選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算簡(jiǎn)圖，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性，避免由于計(jì)算簡(jiǎn)圖問(wèn)題引發(fā)各種安全事故。
2．3選用科學(xué)的結(jié)構(gòu)方案科學(xué)的結(jié)構(gòu)方案是提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的重要保證。因此，在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們要選用一個(gè)經(jīng)濟(jì)性的方案，確保建筑結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系的可行性。比如，在建筑結(jié)構(gòu)體系方面，同一結(jié)構(gòu)單元最好采用相同的結(jié)構(gòu)體系，并且達(dá)到受力明確，傳力簡(jiǎn)潔的要求。簡(jiǎn)而言之，在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們要綜合考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件、選材以及設(shè)計(jì)要求等因素，從而選用一個(gè)更加科學(xué)的結(jié)構(gòu)方案。
2．4采取一定的構(gòu)造措施為了提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們還要采取一定的構(gòu)造措施。比如，我們要注意鋼筋瞄固的長(zhǎng)度，要關(guān)注構(gòu)件的延性，要考慮溫度的應(yīng)力作用等。通過(guò)這些構(gòu)造措施的應(yīng)用，可以在很大程度上保證建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性
安全性是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的問(wèn)題。為了保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們需要關(guān)注以下幾個(gè)問(wèn)題。第一，建筑設(shè)計(jì)中超高問(wèn)題的處理。正如上文所述，在土地資源緊缺狀況下，現(xiàn)代建筑向著高層的方向發(fā)展。但是，為了保證高層建筑的安全性，在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們要對(duì)建筑的高度進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免由于樓層過(guò)高影響建筑的質(zhì)量和抗震性能等。第二，建筑中短肢剪力墻的問(wèn)題。在建筑施工中，為了保證建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力，我們需要設(shè)置一定的剪力墻，而那些墻肢截面高厚比例是5—8的剪力墻，我們稱之為短肢剪力墻。短肢體剪力墻在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)受到很多限制，因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果條件允許，我們盡量少用甚至不用短肢剪力墻，避免給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)增添一些不必要的麻煩。第三，建筑中嵌固端的問(wèn)題。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，嵌固端位置的選擇也是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，大多數(shù)高層建筑都會(huì)有地下室，在對(duì)嵌固端進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們可以把它設(shè)置在地下室的頂板位置，不僅有利于建筑結(jié)構(gòu)的后期設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行，而且也更加安全，減少了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的安全隱患。第四，建筑中的規(guī)則性問(wèn)題。隨著建筑業(yè)的發(fā)展，我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)規(guī)則方面發(fā)生了很大的變化。比如，建筑設(shè)計(jì)中平面規(guī)則性的信息變化、建筑結(jié)構(gòu)中嵌固端中上下層的剛度比的信息變化等。在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)工作人員要關(guān)注這些結(jié)構(gòu)規(guī)則信息變化，并遵循新的規(guī)范，避免在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后期由于修改而增添麻煩。
4結(jié)束語(yǔ)
