低能耗范文

導語：如何才能寫好一篇低能耗，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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數據分級存儲的工作原理是基于信息生命周期管理(ILM),通過將不經常訪問的數據自動遷移到存儲層次中較低的層次,從而釋放高成本、高能耗的存儲空間給更頻繁訪問的數據,這樣可以獲得更好的性價比。

另外,通過將訪問頻率較低的數據備份到離線的存儲介質(如磁帶)中,可以更有效地利用有限的資源,顯著降低維護這些數據帶來的開銷,同時又可以滿足相關法規的規定。

通常情況下,多級存儲系統可分為三個層次,即在線存儲、近線存儲和離線存儲。

提高資源使用率

將使用率低的數據遷移到功耗低的設備上,尤其是將數據遷移到大容量的離線設備上,可以釋放這部分數據占用的系統資源,提高資源使用率,減少相關存儲設備的數量,從而有效減少存儲設備的電力需求,保證重要在線業務的能源需要,同時減少降噪、冷卻帶來的額外能源開銷。

采用不同存儲設備

在線存儲、近線存儲和離線存儲對系統的性能要求各不相同。

在線存儲對性能要求較高,可以采用高速的磁盤設備。但采用高速磁盤作為在線存儲設備時,其能耗要高于低速的磁盤設備(如SATA磁盤等)。比如,FC磁盤正常工作時的功耗為27.73W,但大容量的SATA磁盤正常工作時的功耗僅為12.8W。如果保存100TB的數據,需要的FC磁盤與SATA磁盤的數量分別為334個(以每個FC磁盤容量300GB計算)和100個(以每個SATA磁盤容量1TB計算)。為保證這些磁盤的運行,FC磁盤與SATA磁盤的電力需求分別為9262W和1280W(不包括RAID等額外的磁盤開銷)。從這一點可以看出,在近線存儲設備中,采用高容量的低速磁盤來存儲不經常訪問的數據,可以大幅降低能源的消耗,達到節能的目標。

與磁帶設備相比,近線存儲采用磁盤設備,可以大幅提高系統的備份與恢復速度。以華為賽門鐵克公司的VTL3605虛擬磁帶庫為例,其備份速度可以達到1.5TB/h,但離線存儲的備份速度只有288GB/h。僅從這一點來衡量,虛擬磁帶庫的備份速度遠遠高于磁帶設備。

在實際應用中,用戶可以綜合考慮性能與業務的需求,將對實時性要求較高的關鍵業務放到高速、高能耗的在線設備上,而將對實時性要求較低的數據遷移到低能耗的近線設備上,從而有效降低能源的開銷。

固態硬盤(SSD)兼顧了性能與環保的要求,可用于在線存儲,以降低系統能耗,并提高系統的性能。但由于SSD的成本較高,目前還沒有得到普及。

減少設備占用空間

為了滿足日益增長的數據存儲需求,用戶不得不購買更多的物理磁盤。高速的SAS磁盤最多只能提供300GB的存儲空間,而低速的SATA磁盤則可以提供高達1TB的存儲空間。用戶可以將訪問頻率較低的數據從在線的高速磁盤遷移到大容量的存儲設備上,釋放寶貴的在線資源給關鍵業務。此外,近線系統可以采用大容量的低速存儲設備以及空間利用率較高的RAID 5算法,并對數據進行及時歸檔,從而減少磁盤使用量,減少機房的設備占用空間,避免擴容的風險。

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（廣西來賓市節能監察中心廣西來賓546100）

【摘要】我國社會經濟發展已進入工業化和城市化階段，在能源供需方面呈現了嚴峻的形勢，在近些年更顯突出。由此，我國秉承可持續發展的理念，明確提出了健全節能管理體系，加強政府對企業的節能管理力度的相關要求，以期對企業降低能耗有一定的促進作用。

關鍵詞 節能監察監測；降低能耗；促進作用

Strengthening Energy Saving Supervision, promote enterprises to reduce energy consumption

Huang Shi-xiong

(Guangxi Laibin Energy Conservation Supervision CenterLaibinGuangxi546100)

【Abstract】Our social and economic development has entered a stage of industrialization and urbanization, in terms of energy supply and demand presents a serious situation, more prominent in recent years. Thus, the concept of adhering to the sustainable development, clearly a sound energy management system, strengthen the relevant government requirements for energy management efforts of enterprises, in order to reduce the energy consumption of enterprises have a certain role.

【Key words】Energy Saving Supervision;Reduce energy consumption;Facilitate action

能源是發展國民經濟和提高人民生活水平的重要物質基礎。以往人們都認為我國地大物博，資源豐富，但現階段的能源問題可以說已經制約到我國經濟的發展，不得不讓人們正視這一問題，而且僅僅依靠市場機制解決問題的措施也不再具有實效性。因此還是需要政府的強制性干涉，通過能源管理節約能源是合理有效地利用能源、緩解能源緊缺狀況、提高用能單位經濟效益的重要措施。通過開展節能監察監測工作來促進企業降低能耗，實現可持續發展戰略。

1. 節能監察監測對企業降低能耗的促進作用

（1）節能監察監測能對企業能源利用情況進行監督，從而能促進企業降低能耗。節能監察監測是由政府組織和控制的機構，主要是根據所制定的法規和技術標準，對企業在能源使用方面的行為進行監察監測，一旦發現有浪費能源或不合理利用能源的行為，將對企業提出處理的措施或是相應的懲罰，所以政府的這種監察監測活動能有效地促進企業降低能耗。

（2）節能監察監測對企業能耗的管理具有強制性，從而能促進企業降低能耗。為了保障節能監察監測機構所制定的法規和技術標準能被企業認真落實和貫徹，通過機構的強制性手段，能迫使某些不按照規范標準使用能源的企業，依法履行自身的法定義務。

（3）節能監察監測機構能指導企業合理使用能源，從而能促進企業降低能耗。節能監察監測機構除了依法對企業的能耗進行管理外，其中也有很多專業技術較強的人員，因為節能監察監測機構會采用技術手段，對企業的工藝裝備和設備，產品的能耗指標以及耗能狀態進行分析，找到能源消耗大的原因，并提出有效整改的措施。所以無論是關于政府所制定的節能法律規范，還是企業所需的節能管理知識和技術水平，節能監察監測機構都能幫助企業，從而能促進企業降低能耗。

（4）節能監察監測機構有權淘汰企業中落后的設備，從而能促進企業降低能耗。淘汰落后的設備對企業降低能耗目標的實現有著重要的意義，因為只有淘汰了落后的設備，才能提高新的工藝和設備使用率，比如對企業中電機，變壓器或是鍋爐等設備進行淘汰和改造，每年可以減少數萬噸煤的使用，所以說節能監察監測對企業降低能耗有促進作用。

2. 目前節能監察監測工作存在的問題分析

雖然節能監察監測對企業降低能耗有極大地促進作用，并取得了一定的成績，但是與我國提倡的可持續發展戰略，建設節約型社會的目標還是存在一些差距，由此為了保障節能監察監測所具有的功能真正得到發揮，對目前存在的問題進行分析是很有必要的。

（1）節能監察監測機構能力建設不足。正如前文所說，節能監察監測機構中專業人士對企業降低能耗有促進作用，但實際上很多市，區或是縣，尤其是區和縣，并沒有相關的技術人員，所以在對企業的能源消耗情況進行監察時會出現漏洞。而且由于受到不同地區領導的重視程度和經費不足等因素的影響，缺少必要的執法車輛，取證和監測設備，導致原來難度就較大的節能監察監測工作更難有效開展。除了缺少專業的技術人員和相應的設備外，還存在工作人員對待工作的態度較差，不認真學習相關知識來提高自身的能力和水平，或是工作安排的不合理，比如有些人員工作量飽和，有的無可事事，使得機構人資力量沒有得到有效地整合。

（2）節能監察監測的法律制度制定不夠完善。法律是節能監察監測機構實施權力的強有力武器，但目前這一“武器”并沒有發揮作用，在關于節能的法律條例中，節能監察監測機構只有監察和監測的權力，不能行使行政處罰權，而且在部分縣級市，節能監察監測機構還沒有明確的法律地位，這種執法權和監察監測權力相互分離，不利于工作的開展。如果要行使執法權，還需受到節能執政主管部門的委托。這樣長此以往的工作，導致執法力度下降，在一定程度也制約節能監察監測機構的長遠發展，影響了其權威性和功能性。

除此之外，有些法律的制定，只有理論，缺乏實際的可操作性，間接影響了節能監察監測工作的順利開展。比如對于企業生產的產品超過了所限定的能耗標準范圍，情節嚴重將報請本級人民政府在按照國務院規定的權限責令停業整頓或是關閉，這條制定是起到了規范企業生產的能耗行為，但是缺少行政制止權的措施，而且對企業責令關閉，實現的可能性較低。

（3）用能企業節能意識薄弱，給節能監察監測工作帶來困難。從目前企業整體的用能情況來說都不是很理想，原因歸結于用能企業的節能意識。有些企業根本就沒有樹立節能意識，而有些雖然有節能意識，但受到人力物力財力的限制，難免存在心有余而力不足的問題，所以節能政策沒有內化為企業的主要需求，給工作帶來了更多的難度和困難。

3. 通過節能監察監測促進企業降低能耗的對策建議

（1）完善節能的相關法律制度。為了完善相關的節能法規，在對用能企業展開調查研究時，發現法規存在的問題，及時提出切合實際的修改方案，從根本上建立長效機制。或是借鑒我國其他省份在節能工作方面的做法，讓節能監察監測機構既具備監察權，同時也具備行政處罰權，或是綜合執法權。除此之外，重新修訂和制定的法律法規，在相關政府部門的幫助下盡快落實，為工作的開展提供更全面的指導方針。

（2）加強節能監察監測的能力建設。首先建立節能監察監測機構人員的凝聚力，增強向心力，讓他們能積極地參與節能管理體系，認真監察監測用能企業的情況，富有責任心和使命感。其次是培養和引進節能技術人才，不定期地開展節能技術培訓，通過引進高學歷，經驗豐富的人才對隊伍建設注入新的力量，也為其他人員樹立學習的榜樣。最后是加強資金的投入，為節能監察監測機構提供完善的基礎設備，不僅能促進將來工作的高效開展，同時也能鼓舞人員的工作積極性。

（3）強化對用能企業的管理。對具備節能意識，但是受到其他方面因素影響的用能企業來說，可以幫助其建立新的節能管理制度或是計劃書，告知這類企業切實可行的節能辦法。對節能意識淡薄的用能企業來說，先是加大節能的宣傳工作，學習先進典型單位的節能管理經驗，再制定強制性的、可實現的目標，進行強化督查。除此之外，嚴格實施監察監測的處罰措施，對存在節能問題的相關用能企業，要追究到個人，整改到位，對于屢教不改的用能企業，加大節能處罰力度，爭取在更大范圍和更深層次上有所突破。

4. 結語

本文主要圍繞節能監察監測對企業降低能耗的促進作用而展開，認為節能監察監測機構所具有的特性，能有效促進用能企業降低能耗，并且通過完善節能的相關法律制度，加強節能監察監測的能力建設和強化對用能企業的管理的措施，能改善目前所存在的問題，從而進一步促進用能企業降低能耗。

參考文獻

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關鍵詞:建筑節能; 被動式低能耗建筑; 設計; 評估

中圖分類號：TM08 文獻標識碼：A 文章編號：

1.被動式低能耗建筑設計概述

1. 1 設計理念的提出

被動式低能耗建筑設計是20 多年前由美國建筑師巴魯克·吉沃尼最早提出。這種設計方法對建筑設計和原材料的要求都比較高，其最終目的是盡可能減少能源消耗，并與建筑周圍的氣候因素、建筑設計及結構特點相呼應。

被動式低能耗建筑設計通過最大限度地利用太陽能等自然能源，為建筑的使用者提供較為舒適的居住和工作環境，它倡導的是綠色環保、節能減排的新能源建筑理念，不用或少用采暖和制冷的傳統建筑設備系統，符合時展的潮流。廣義的被動式低能耗設計涵蓋的內容較多，本文主要研究的是建筑過程中的被動式低能耗設計。它主要針對建筑設計本身而言，需要考慮日照、熱工性能、建筑通風等方面，以體現其有機結合的設計方法。

1. 2 設計特點

被動式低能耗建筑設計不受地區氣候影響，是當今世界上較為先進的節能建筑類型，因此也被稱為低能耗建筑或零能耗建筑。其特點是: 能耗低，是普通建筑的10% 左右; 其低能耗技術主要通過高隔熱、隔聲、密封性強的建筑外墻，并充分利用太陽能等自然資源、地源等可再生能源實行被動采暖和制冷; 與普通建筑相比，經過被動式低能耗設計的建筑可節能90% 左右，這將成為未來節能減排的重要途徑。

圖1 為被動式低能耗建筑設計重要性示意。

圖1 被動式低能耗建筑設計的重要性

2.被動式低能耗建筑設計的評估路徑

在傳統評估體系中，傾向于建筑設備系統性能的評估，然而建筑設備系統對建筑的節能降耗效果甚微，而被動式低能耗建筑的設計較好地彌補了建筑設備系統的不足，達到了低能耗或零能耗，是可持續建筑發展的重要改進。

2. 1 可持續建筑評估體系中的被動式低能耗設計

被動式低能耗設計的評估方法絕大部分以生物氣候學解釋為依據，這最早是由匈牙利建筑師維克多·歐爾焦伊提出的。其主要內容是: 被動式低能耗設計通過建筑設計壓縮室外溫度曲線波動范圍，其他部分則由建筑設備系統來調節，以達到人體感覺舒適的溫度范圍。如果片面強調建筑設備系統的作用，不對被動式低能耗設計有所考慮，只能通過消耗大量的能源把溫度調節到最佳適宜范圍，但是這種消耗與真正的可持續建筑標準相差甚遠，不利于客觀科學地評估建筑的可持續性。

2. 2 被動式低能耗建筑設計評估方法

1) 評估方法

被動式低能耗建筑設計的評估方法首先是把它和建筑設備系統性能區分評估，根據它們各自的貢獻來分配相應的分數。在世界建筑業能耗評估中，只有國家新加坡的被動式低能耗設計的分數比重多于建筑設備系統性能。這是因為新加坡的評估體系中區分了被動式低能耗建筑設計和建筑設備系統性能的做法，依據二者對建筑節能的貢獻多少進行重新分配，這樣計算的結果是被動式低能耗建筑的分數遠高于建筑設備系統性能的分數。圖2 為被動式低能耗設計和建筑設備性能所占比重。

圖2 被動式低能耗設計與建筑

這種將建筑性能和系統性能分開進行相應分數分配的方法，適用于所有的可持續建筑評估體系。但是因地域和自然環境的差異，其被動式低能耗設計策略也會有所不同。每個國家和地區需根據自身實際情況和傳統習俗等進行相應調整，以使被動式低能耗設計與建筑節能相匹配，達到符合自己國家和地區的評估方式和比重。

2) 程序

在對被動式低能耗設計的分數權衡之后，應再對各項指標逐一細化。如被動式低能耗建筑設計對于建筑布局、朝向等評估要以定性評價為主，再從熱工性能、視覺舒適、建筑通風等方面入手; 最后經過計算機模擬或者實際測量計算進行全面評估，最后得出一個符合各方面要求的標準。

3.實例分析

1)室內溫度的評估方法

對于室內環境來說，不同使用者對不同建筑設計策略的期望價值也不相同。例如在自然通風條件下，相同的建筑熱舒適范圍也會因季節和風速的不同有差異; 即使在相同氣候條件下，不同的使用者對舒適度的感受也不相同。當前對室內環境質量的評估指標采用的是美國工程師學會制定的標準。這個標準較為簡便易行，它是指在空調系統調節下來評判人們對室內溫度的舒適指數。但這種評估方法不適用于被動式低能耗建筑設計，因為它的測定前提是一個相對穩定的溫度環境，而被動式低能耗建筑突出的是低能耗或零能耗，其最終目的是達到使用者對室內熱環境的滿意，它會因不同的使用要求、氣候條件和時間范圍而給出相應的舒適范圍，所以被動式低能耗建筑中的熱環境舒適范圍應更具彈性。

2) 室內自然采光的評估

對自然采光的評估分指標性評估和基于性能評估兩種方法。指標性評估結果會出現偏差，因為該指標評估相對簡單，沒有把建筑物周圍的環境與氣候條件考慮在內，同時也不能完全保證室內獲得充足的采光; 而基于性能的評估不但考慮房間和窗戶的面積，還要考慮房間形狀、玻璃類型和折射率、室內和室外的反射率以及氣候和外部的遮擋物等因素，通過對性能要求的嚴格測試進行評估。當前基于性能的采光評估模擬測試技術已趨于成熟，但由于大部分評估體系中給出的標準和要求都非常低，這些采光系數并不能科學地反映一個建筑室內空間是否都滿足采光要求。因此這一指標評估還需進一步改善和修正。

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關鍵詞:工業建筑;低能耗;節能改造;圍護結構;自然采光;通風;可再生能源利用

0引言

20世紀90年代以來，世界經濟結構正在轉型，全球范圍內正在興起一種舊工業建筑改造再利用的熱潮，出現了各種相關案例。其中，如何降低改造后的建筑能耗是工業建筑改造的一個重要方面，很多建筑師對此進行了富于創造性的嘗試并取得了積極的效果。本文即試圖對上述的經驗進行總結，希望能為今后的工作提供一些借鑒。

1改造圍護結構

建筑護結構的散熱是建筑使用期間能耗的主要組成部分，約占整個建筑能耗的1/3，因此，加強建筑護結構的保溫性能是降低工業建筑能耗的關鍵所在［1］。

1.1墻體改造

由于建造年代相對久遠，舊工業建筑外墻的保溫性能普遍較差，其墻體改造的重點即為提高墻體的保溫性能，消除墻體的冷熱橋以及防止墻體結露，并維護室內氣候平穩，具體的實施方法主要包括替換墻體材料、增加保溫層等。近年來，隨著墻體技術的發展，保溫材料也有了長足的進步。其中真空隔熱保溫板是一種新型的隔熱板。真空絕熱板通過提高內部真空度來隔絕熱傳導，達到保溫、節能的目的。它的結構主要由芯部的隔熱材料、氣體吸附材料和封閉的隔氣薄膜三部分組成(見圖1)，由于這種材料新的特性，對于各種不同破損程度的墻體都可以有較高的效果。每平方米使用面積消耗的采暖耗油量。一種包含相變儲能技術的保溫涂料Micronal被采用在其墻體中，這種保溫材料內部有可以蓄熱的石蠟。每當室外的氣溫高于室內，熱量向室內傳播時，石蠟會吸收熱量而熔融，令室內的溫度變化緩慢;每當室外的氣溫低于室內，熱量向外傳播時，熔融的石蠟向室內釋放熱量。這種材料可使室內溫度和濕度保持均衡。除了上述常規的做法外，一些優秀建筑師在一些工業建筑改造項目中打破傳統，通過自己的思考，應用蓄熱墻體以及雙層玻璃幕墻等，大大改善了原有建筑外墻的保溫隔熱效果。在此以托馬斯•赫爾佐格設計的倉庫改造為工作室的項目為例，業主希望將倉庫改造成一個設計工作室。業主要求在改造費用最低的情況下同時降低建筑能耗。設計師將外墻作為保護層，附加一個雙層薄膜結構，提高建筑的熱工性能(見圖3)。首先這個半透明的空間圍合體沒有遮擋外表面，其次還起到了隔離冷空氣和保溫的作用，改變了建筑內部的空氣溫度。薄膜間形成的空氣層起到了保溫和熱緩沖作用，使建筑物圍護體的熱工性能獲得了相當大的改善。

1.2門窗改造

在建筑物的四大圍護結構中，能量損失率排在首位的是門窗。從門窗這一圍護結構上消耗的能量約占建筑使用總能耗的50%，其能耗是墻體的4倍、屋頂的5倍、地面的20多倍。舊工業建筑的門窗大多窗墻面積比值也比較大，所以在工業建筑的能耗中，門窗能耗占很大一部分。一般來說，減少傳熱量、減少滲透量和減少太陽輻射是門窗節能的三個重要方式。以德國東部電廠改造為帕利薩德文化宮的項目為例，其底層拱形大門及大部分外窗保存完好，但由于年久失修，窗戶的氣密性目前已經到了較差的程度，在改造過程中，運用鑲嵌了三層保溫玻璃并且相同材質的大門進行更換(見圖4)，對于二、三層的木窗加設保溫玻璃窗，提高窗戶的保溫性。經過上述措施后，整個建筑的氣密性及保溫性能得到了大幅度的提升，而建筑仍保持了原有的建筑風格。

1.3屋頂改造

受氣候影響最大的部分是工業建筑的屋頂，大部分的太陽輻射被屋頂吸收，并直接影響于工業建筑的室內物理環境。大部分的工業建筑屋頂存在著結構老化、保溫能力差以及采光通風不良等問題，在低能耗方面無法滿足現行要求。一般意義上的改造方法著眼于提高屋頂部分的保溫能力，即通過各種保溫材料的應用提高屋頂的熱阻以阻止熱量的傳遞。此外，通過架空屋面以及種植屋面的設置可以改善屋面部分的微氣候，也可以取得較好的熱工效果。在實踐中，也有很多建筑師將屋頂部分的改造融入舊工業建筑更新的整體工作之中，將生態節能與屋頂形式結合考慮，運用多種技術手段，取得良好的效果。在德國梅克倫堡州魏斯瑪市的一個幼兒園的改造中，改造的屋頂(見圖5)采用的是新的節能材料，它可以將陽光引入室內，還能保溫防熱。在冬季，通過充足的陽光，利用屋頂向室內傳導熱量，減少室內的熱量損失。在夏季，屋頂和墻壁上的木制隔板也會吸收一部分熱量，降低室內溫度［5］。

2組織自然采光與通風

2.1自然采光

采光和通風在生產車間、倉庫等工業建筑中占的比重比較低，大部分廠房建筑采用大跨度的連續框架的大進深結構［6］，其采光條件和民用建筑的要求是不相符的。除了調整工業建筑的窗地比外，一般可以通過增設導光管以及反光板的方法來改善建筑的自然采光能力以達到降低能耗的目的。導光管由集光器、管體部分(傳輸光)以及散光部分(室內分布的管光線)三部分組成。特別適合白天采光不足、房間進深大的場所。反射板是利用光線反射原理，改善室內光環境的一種裝置。一般采用鋁、鏡面、淺色涂料等一些反射系數較高的材料作為反射面，反光板的安裝方式根據現場情況的不同，以及采光口的位置、朝向和光線入射角度的不同，有不同的擺放方法。以奧雅納集團愛丁堡的辦公室為例(見圖6)，設計師PatrickElsdale的照明設計理念便是盡可能減少電力照明設備的使用來獲取一個可持續發展的建筑環境，因此，他在整個辦公區域設計了84套導光管日光照明系統(見圖7)，如此一來，基本能夠滿足日間的照明需求，并減少了90%的電力照明時間。通過這一設計，愛丁堡辦公室的光線不僅自然、明亮，而且也為前來咨詢的客戶提供一個舒適的洽談環境。

2.2自然通風

自然通風是人類歷史上調節室內環境的原始手段，它具有改善室內熱舒適性和提高室內空氣品質的優點，能有效降低機械通風裝置的能耗，因此也是工業建筑節能改造必須重視的方面。自然通風主要依靠風壓、熱壓、風壓與熱壓相結合等方式得以實現，在實際的工作中應采取有效的設計手段以促進風壓及熱壓的產生［7］。例如在恰當的位置設置中庭空間，除了可以改善建筑的采光能力外，還可以通過中庭煙囪的空氣循環來改善通風條件，由于室內外空氣有一定的熱壓差，在豎向上形成了一個良好循環，冷空氣從中庭底部不斷進入，室內較熱的空氣從中庭頂部排出，進而有效地改善了建筑的通風條件，節約了能源。同時，利用場地環境中的積極因素，以確保建筑可以在自然通風的同時能夠改變室內的小氣候也是工業建筑低能耗改造的一個重要方面［8］。以上海虹橋機場T1航站樓為例，利用現有條件進行策略通風，同時還可以降低改造的成本，對其原有的結構進行重組，利用原有建筑的現有條件對建筑內部的通風進行更好的設計(見圖8)。利用兩層建筑之間的高側窗，增加進出風量，將航站樓內部的氣流流動帶動起來(見圖9)。

2.3可調節遮陽

在德國，隨著人們對于環境保護意識的增強，建筑節能和太陽能利用在生活中越來越普遍，可調節式遮陽由于設計方便，并且可根據太陽高度角的變化以及使用者的要求自由調節，得到越來越廣泛的運用，可以滿足不同用戶的多種要求。可調節遮陽以自身的不斷變化來調節通過建筑表皮的太陽光，其主要有3種基本形式，即遮陽百葉、遮陽卷簾、遮陽板。德國很多雙層玻璃幕墻建筑的空腔內都設置了可調節遮陽裝置，其可調節遮陽外窗的活頁軸中間固定裝有活頁，兩頭插裝在上、下橫梁的活頁軸孔里。光跟蹤控制器和變速傳動裝置通過固定安裝在活頁軸上的擺動齒輪、活頁軸拐以及軸拐套、擺條帶動和調節活頁的開度和角度，實現人為控制陽光進入室內的程度。經過多年發展，德國的可調節遮陽裝置的種類越來越多，并且已經成為建筑密不可分的一部分，很多建筑依靠可調節遮陽裝置取得變化的建筑立面效果，例如卡塞爾城市住宅的活動折疊百葉遮陽板由落葉松原木制成，住戶可以通過室內的手柄對其隨意控制，使得住宅在不同的時間段有不同的立面效果(見圖10)。而慕尼黑某住宅的滑動遮陽板則采用了顏色材質與墻面相近的滑動遮陽板，提高了建筑的整體效果［9］(見圖11)。

3可再生能源利用

結合建筑自身條件和特點，充分利用各種可再生能源，是降低工業建筑能耗的最直接方式。目前可以利用的可再生能源主要包括太陽能、風能、潮汐能以及地熱能等，且經過近十幾年的發展，各種能源的利用方式都已經有了長足的進步。以太陽能的利用為例，目前其利用手段已擺脫了簡單地設置太陽能板的方式而更強調在最初的設計中就將太陽能收集裝置一并考慮進去，使其在外立面的建筑效果上與建筑融為一體［10］。德國科堡市的太陽能房(見圖12、13)，南向外墻的窗下墻里的管道系統具有收集熱量的功能，并在其兩側增加了保溫層以減少熱量的散失，可以大大提高吸收太陽能的效率，陽光透過南立面的大塊玻璃使得其后的墻體也擁有了蓄熱的作用，并取得了較好的效果，也反映了在今后的設計中，設計建筑的同時考慮太陽能技術是一種必然的趨勢。

4結語

當前，隨著我國經濟結構調整的進一步深入，越來越多的城市正在經歷著“退二進三”的轉型，大量的工業建筑面臨著被改造的命運。因此，強調工業建筑低能耗改造對我國建設節約型社會具有重要意義，我們應當認真地學習各種經驗，采用適宜的技術手段，推動我國低能耗建筑事業的全面發展。

參考文獻:

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［9］李振宇，鄧豐．歐洲生態節能住宅的表皮設計［J］．建筑學報，2010，(1):56－59．

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【關鍵詞】電磁蜘蛛網;GPRS網絡;PLC;無線發射模塊;無線接收模塊;GSM模塊;低功耗

1.引言

臨近主震發生前夕，在震源區廣大區域內將不斷地產生許多新的裂縫，裂縫的兩側帶有相反的電荷，它相當于一個電偶極子充放電，向外發射電磁信號。會影響電磁蜘蛛網檢測。主要震前電磁效應主要有：壓磁效應;地下強大的應力變化使巖石磁性改變引起地磁異常。感應磁效應;地下電導率變化后引起感應電場變化出現磁異常。膨脹磁效應（動電磁效應）;擴容、微破裂-流體擴展引起流動電場變化出現磁異常。熱磁效應;深部熱能對巖石磁性影響異常量，震時有一定突變。壓電效應;石英體巖石改變地下應力狀態時產生電場。動電效應;液體通過毛細管和巖體微孔， 在其表面形成雙電層。微機電轉換體;激發機制（大氣電場）空間上分立的異性電荷或者機電轉換激發時電荷的移動。這些可由下面一組麥克斯韋方程組得到解釋，方程組是由高斯通量定理、磁通連續性原理（又稱為磁場的高斯通量定理）、法拉第電磁感應定律和全電流定律（又稱為安培環路定理）4個方程式所組成的：這些是我們設計的理論基礎。

設計中主要是考慮使用了（30米～900米）距離無線遙控，由多路發射、多路接收機電路組合構成電磁蜘蛛網可在100平方公里范圍內感應到大地電磁場的變化，利用電磁蜘蛛網制作的預警裝置主要原理就是：用各種頻段接收大地電磁場，發現異常遠程報警，多個電磁蜘蛛網連接成群一旦檢測系統跳動起來，利用單片機軟件就能方便偵探震中位置。圖1是低能耗簡易型遠程報警電磁蜘蛛網，其工作原理如下：正常電磁時電路每小時開啟10秒就自動關閉，以節約電能，一旦電磁異常就自動開啟30秒以上，并帶動GSM設備工作，遠程報警，收到異常信號后，自動記錄到存儲器后人工發送“輸出關”指令，重新恢復正常工作。假如多次收到異常報警后，開啟附近電磁蜘蛛網共同參與震中位置的偵測。

2.電磁蜘蛛網、電磁蜘蛛網群和GSM（或GPRS）網絡遠程控制

由多路發射、接收電路組成的接力電路可以使檢測距離大大增加，其組成的電磁蜘蛛網群與計算機連網，由專門軟件進行判斷就可以準確測定地震震中的位置。電磁蜘蛛網群的原理就是自建多路發射、接收器用計算機軟件判斷電磁異常范圍，確定地震類型、震中位置和報警。

圖2 GPRS方框原理圖

圖2是GPRS網絡遠程控制方框原理圖。最簡單GPRS控制我們選擇了第二代GSM遠程遙控器， GSM的英文全稱是Global System for Mobile Communications。在布放實驗中我們選用高可靠的GSM芯片技術設計，內部使用通用的工業繼電器，內置GSM天線，可以實現手機振鈴或手機短信息進行全球超遠程遙控開關。成本低廉、可靠性高，平時以每小時檢測一次的方式遠程了解實時電磁場變化情況。當異常電磁場出現時，就縮短時間，最短可以每分鐘問答一次。全國范圍均可操作。無距離限制。擁有一個通過移動通訊設備可以控制GPRS終于實現遠程無線報警。這里采用了GSM方式控制，可以免去接線的煩瑣，在四川、云南布放電磁蜘蛛網就可以在寧波家中了解到該地實時的電磁場情況。然后利用組態軟件在電腦上實時判斷將要發生地震的時間、地點和地震級別。麥克斯韋方程組組成的一系列電動力學方程是我們設計的理論基礎和布放發射器的基礎。電子秒表和鐘表機芯是設計長效定時發射電路、接收系統的核心其制作原理已經在許多文章中介紹過。簡易型電磁蜘蛛網用到3路電場判斷電路和1路磁場異常判斷電路。實際安裝時需要6～8組這樣設備。遠距離報警電路在正常電磁時不啟動GSM，5V穩壓電源長期提供小型繼電器工作（每小時約10分鐘）。異常電磁產生時就遠程自動報警，報警自鎖后想要解除就由遠程控制發射“輸出關”指令。常用指令有“輸出開”、“輸出關”、“點動開”、 “點動關”、“記憶開”、“記憶關”、“回復開”、“回復關”等，非常方便。此電路稍做修改可以有其它應用領域有：

（1）城市路燈、交通燈自動智能控制系統;

（2）電力電子配電系統;

（3）工業電器設備自動控制系統;

（4）人防無線警報控制系統;

（5）城市給排水機房控制系統;

（6）家用電器控制自動化（如空調、電熱水器等）;

（7）售票控制工控機、服務器遠程開機復位;

（8）大型倉庫監控系統或者安防網站服務器的報警及復位等。

3.遠程磁場異常報警

電磁蜘蛛網群中另外一部分是由多個發射、接收電路配合工作的低功耗長時效大地磁場偏移檢測器，實際布局電磁蜘蛛網時配合使用了大地磁場偏移檢測器，在軟件設計中也有報警部份與磁場異常程序。磁場異常超再生接收是編解碼電路最常見一種形式，價格低廉，靈敏度高，電氣性能滿足一般的應用環境。除此之外如超外差等也較多見，從根本上說也是一種發展取代的方向。超再生接收電路全稱“自息/他熄滅式再生檢波電路”，電路調好時，該檢波電路有很高的靈敏度指標。自熄式電路簡單，配合長時效大地磁場偏移檢測器經濟效率也高相對提高。低功耗長時效磁場偏移檢測器（地震臨震預報器）由電子指南針或普通指南針組成。地震前磁場異常現象由大量實例證實。地球是個巨系統，想要建立全面的動力學方程是很難的。這種設計方法技術上容易實現，設備的一大優點是不用調試就能正常工作。由于靜態時電路耗電僅為幾個微安，每小時接通10秒，工作時電流一般

4.小結

我們設計的電磁蜘蛛網一般在27Mhz～ 49Mhz段最為敏感。每小時掃描一次，就能分別在農村村莊、城市居民小區接收端上分別收到信號，像溫度計指示溫度一樣，指示目前電磁場大小，多個電磁蜘蛛網組合成群，結合GPRS遠程監控，就可以判斷震中位置所在。當今世界上地震頻繁，破壞力很大。此裝置可以提前幾天～幾個小時，知道地震即將發生，能避免許多可怕的事情。利用每小時循環檢測一次電磁蜘蛛網，初步實驗測試證明可以用于震前電磁場異常預報。而且利用電磁蜘蛛網群可以偵測地震類型和震中位置。稍作修改還可以應用于許多遠程控制設備。目前已經成功放置十套，其中四川5套、云南5套，以后準備聯系企業資助再投入多套布放到全國各地。

參考文獻

[1]李四光，1973，地震地質[M].科學出版社.

[2]蔣敏.如何編織能預測地震的電磁蜘蛛網[J].電子世界，2013，5.

篇6

可以說，長安鈴木不僅生產出了一系列令國民嘖嘖稱贊的優質小車，也給中國汽車工業的經濟型轎車樹立了新標桿。

究竟是什么牽動著消費者對長安鈴木的垂青，又是什么造就出了長安鈴木的諸多榮耀，在小排量迎來了小排量車解禁、政府鼓勵小排量生產的車市春天后，長安鈴木的春天又會否更加璀璨……

下降的是2個百分點上漲的卻是造車決心

此前不久調整的汽車消費稅稅率，猶如投入車界的一顆重磅炸彈，無論是在車市中、車價上還是汽車購買者間，都掀起了不小的波瀾。它的調整幅度也是車界火熱的話題，大排量車的上漲幅度最高達到了12個百分點，而1.0-1.5升排量的經濟型轎車卻享受到了其他排量車型所沒有的下調2個百分點的“特殊待遇”。

對于小排量經濟型汽車生產廠商來說，消費稅的傾斜態度似乎給他們注入了一股強心劑。不過，新消費稅針對小排量車的調低2個百分點，對消費者的購買影響實際上并不大，而油價的上漲卻真正刺激了消費者的神經，汽車能耗高低問題成為消費者關注的重要因素。新消費稅只能從購買環節達到抑大扶小的引導作用，卻對購買后長期使用的汽車能耗不能起到實際作用。汽車能耗仍是本質問題，要徹底激發起消費者對小排量車的熱愛，根本出路在于廠家如何能保證汽車在使用中的低能耗。

勤儉持家是中華民族特有的美德，具有限制大排量、鼓勵小排量意義的新消費稅，通過稅率的調整很好的引導了群眾符合國情的消費方向，使我國汽車消費群體的消費更趨理性。對于堅持走“低能耗，高品質”路線的長安鈴木而言，雖然這2個百分點不能直接勾起消費者的購買欲望，但也明確了長安鈴木將來發展的方向，更堅定了長安鈴木制造低能耗、高品質車的目標和決心。

把讓利作為實事用服務掛鉤銷量

一些經濟型轎車在政府鼓勵小排量車的利好政策下，不是趁熱打鐵地在價格上再次“割肉”以求謀得銷量的創新，就是借著政府的東風在全國各地拓展銷售網絡，而踏實造車的長安鈴木卻絲毫沒有急躁的舉動，反倒默默地為消費者送起了一直處于價格飚升狀態的汽油。在4月1日至4月31日期間，消費者購買長安鈴木雨燕系列任一款車型就可獲贈200升汽油，凡購買奧拓系列車型便可獲贈100升汽油。此次特惠活動旨在降低因油價上漲帶給消費者的負擔，讓每一位購買長安鈴木轎車的客戶享受到實惠，更重要的是要讓消費者感受到長安鈴木“低能耗、高品質”的造車理念和品牌優勢。

今年，長安鈴木對其全國各地經銷店的發展計劃主要圍繞“提升”兩個字展開，一是銷售上的提升；二是服務上的提升，使之趨向完善。銷售和服務是不可分離的，銷售業績好的汽車銷售店，其服務質量是不會有太多瑕疵的。

長安鈴木今年的銷售目標是13萬輛，力爭突破15萬輛。仍以生產“低能耗、高品質”的環保節能汽車，創造“低能耗奇跡”為方向，用真正意義上的優質經濟型車來獲得更多消費者的青睞。

運作實行“低能耗”產出堅持低能耗與高品質

作為打造“低能耗、高品質”車的生產廠家，其自身必須在這六個字上站住腳。長安鈴木有一個適用于自身發展的管理理念，同時也是長安鈴木根據自身特色而實行的管理模式，即“四字真言”：“小、少、輕、美”。“小”是指小投資、小成本，充分利用場地、操作臺、貨架等； “少”是以少投資、少費用（經費）、少工時，降低成本、減少浪費；“輕”是指設備、工裝、工具、產品等的重量要輕；“美”則為杜絕浪費，推行5S活動，創建清潔、安全的工作環境。長安鈴木的車間也有三小，即場地小、操作臺小、貨架小，這些合理的精小不僅為公司節約了投資成本，也提高了工作效率。

篇7

關鍵詞：低能耗住宅建筑；外墻外保溫工程；屋面保溫工程；門窗工程；熱工性能

中圖分類號：TU391　文獻標識碼：A　文章編號：1009-2374(2011)10-0073-02

隨著我國經濟高速發展，為保持能源消耗和二氧化碳排放處于較低水平，建設節約型社會，建筑節能已成為我國可持續發展的重要戰略之一。由于建筑物的能耗主要受由構成建筑物的圍護結構和用能設備的影響，所以改善建筑圍護結構的熱工性能，可降低采暖、空調系統的負荷，有效促進節能減排，緩解地球變暖。本文只對外墻外保溫、屋面保溫、門窗工程等建筑圍護結構施工技術進行研究。

一、外墻外保溫工程

外墻外保溫是將保溫隔熱材料置于建筑物外墻的外側，由保溫層、薄抹面層和飾面構成。保溫層用膠粘劑固定在基層上，薄抹面層中滿鋪玻纖網。基本消除了“熱橋”的影響，使墻體潮濕情況得到改善，有利于室溫保持穩定和提高墻體的防水和氣密性。外墻外保溫的各組成部分應具有物理一化學穩定性。所有組成材料應彼此相容并具有防腐性，應與其系統形式檢驗報告一致。在正確使用和正常維護的條件下，外墻外保溫工程能耐受室外氣候的長期反復作用而不產生破壞，使用年限不應少于25年。

外保溫工程施工期間以及完工后24h內，基層及環境空氣溫度不應低于5℃。夏季應避免陽光暴曬。在5級以上大風天氣和雨天不得施工。外墻外保溫的施工工藝(以保溫板為例)：(1)清理基層，清除墻體基層表面油污、浮灰等污染物，對凸起、空鼓和疏松部位進行剔除、找平修補；(2)基體表面應均勻涂刷界面劑；(3)保溫板施工前應按設計要求繪制排板圖，確定異型板的規格和數量，并在基層上用墨線彈出板塊位置圖。保溫板粘貼方式采用點框法，條粘需用工具鋸涂抹，涂抹面積應達到100％，點框法粘結面積不得小于保溫板面積的40％。保溫板抹完膠漿后，應立即將保溫板平貼在基層墻體上滑動就位，粘貼時應輕揉、均勻擠壓，用不小于2m靠尺壓平，保證保溫板平整。保溫板按順砌方式粘貼，豎縫應逐行錯縫。粘貼牢固，不得有松動和空鼓。保溫板拼縫應嚴密、無粘接劑，若縫隙大于2mm，應采用同種材料填縫。墻角處保溫板應交錯互鎖。門窗洞口四角處不得拼接，應采用整塊保溫板切割成形，板接縫應離開角部至少200mm；(4)涂刷界面劑；(5)利用錨栓輔助固定，錨栓金屬螺釘應采用不銹鋼或經過表面防腐處理的金屬制成，塑料釘和帶圓盤的塑料膨脹套管應采用聚酰胺、聚乙烯或聚丙烯制成，塑料圓盤直徑不小于50mm。錨栓安裝應至少在粘貼保溫板24h后進行，錨栓進入結構層深度不小于50mm，端頭低于保溫板外表面2mm，安裝完畢立即用抹灰膠漿將其抹蓋；(6)將纖維增強層壓入抹面膠漿中，形成薄抹灰增強防護層，用以提高防護層的機械強度和抗裂性；(7)抗裂砂漿薄抹面層，抹完底層聚合物砂漿并壓入網格布后，待砂漿凝固至表面不粘手時，開始抹面層聚合物砂漿，抹面厚度以蓋住網格布為準，使聚合物砂漿總厚度為2.5～3.0mm；(8)飾面涂層，涂飾飾面應采用與保溫系統相容的柔性耐水膩子和彈性涂料。

為了防止火焰沿外墻表面傳播，并阻止火焰沿外墻面跨越防火分區，外墻外保溫工程應采取防火構造措施，設防火隔離帶。防火隔離帶的施工應與保溫材料的施工同步進行，其構造能反映防火隔離帶和外保溫系統不同材料交接處的防水、抗裂和安全性等技術處理措施。目前常用的防火隔離帶有以下幾種：(1)酚醛泡沫防火隔離帶是由酚醛珠粒經加熱預發泡后，在模具中加熱成型而制得的具有閉孔結構的，使用溫度不超過120℃酚醛泡沫塑料板材。具有防火阻燃性能好，遇火難燃，不收縮、不變形、不滴落、無煙霧、無毒的特點； (2)巖棉板外墻外保溫系統主要以經“擺錘法”生產的憎水型巖棉板為保溫隔熱層材料，采用粘、釘結合工藝與基層墻體連接固定，并由抹面膠漿和增強用玻纖網布復合而成的抹面層以及裝飾砂漿飾面層或涂料構成的A級不燃型建筑節能保溫系統。巖棉板外墻外保溫系統，導熱系數低、透氣性好、燃燒性能級別高等優勢；(3)發泡水泥(泡沫混凝土)防火隔離帶是通過發泡系統將發泡劑用機械方式充分發泡，并將泡沫與水泥漿均勻混合，然后經過發泡機的泵送系統進行現澆施工或模具成型，經自然養護所形成的一種含有大量封閉氣孔的新型輕質保溫材料。由于原材料全是水泥，所以具有良好的阻燃性。

二、屋面保溫工程

屋頂作為建筑物最上部的圍護結構，能耗約占建筑總能耗的5％～10％，占頂層總能耗的40％以上，屋面保溫節能技術可有效的減少建筑能耗和熱損失。

屋面保溫工程施工前，進入現場的保溫材料應提品質量合格證書及當地建筑節能管理機構的備案意見書、保溫隔熱系統主要組成材料性能檢驗報告、保溫隔熱系統的性能檢驗報告，軟化系數、抗拉強度、導熱系數等技術性能應符合設計要求。保溫材料進場后，堆放在平整、堅實場地上并采取防止雨淋、暴曬措施，避免破損、污染。嚴禁在雨天進行保溫層施工。

屋面保溫工程施工工藝：(1)清理基層：使基層干燥、干凈，不得損壞基層，鋪設保溫層；(2)鋪設松散材料的結構表面應干燥、潔凈，松散保溫材料應分層鋪設，適當壓實，壓實程度應根據設計要求的密度，經試驗確定。每步鋪設厚度不宜大于150mm。板狀保溫材料拉線鋪設保溫材料，鋪設時應緊靠需基層表面并鋪平墊穩，如分層鋪設，上下兩層板塊縫應相互錯開，表面兩塊相鄰的板邊厚度應一致，板間縫隙應采用同類材料嵌填密實。當采用粘貼施工時，應貼嚴、粘牢。板缺角處應用碎屑加膠料拌勻填補嚴密；(3)設置排氣道及排氣孔，可以使得保溫層中水分充分蒸發，從而有效治理防水層粘結不牢、存有水分和氣體造成氣泡、起鼓、開裂、漏水現象；(4)保溫層施工完成后，應及時施工找平層。注意灑水養護，避免出現砼干縮裂紋。

屋面保溫節能設計方式還有：蓄水、架空、覆土種植。屋面綠化與墻體垂直綠化相結合，在美化建筑、充分利用雨水、遮擋東西向日曬的同時，水分的蒸發還可以凈化空氣，調節屋面及室內溫度，緩解城市“熱島效應”。

三、門窗工程

建筑門窗占建筑圍護結構總能耗的50％，可見門窗節能施工技術研究對建筑耗降低起到至關重要的作用。

門窗進場應具有產品出廠質量合格證明文件以及當地建筑節能管理機構頒發的產品認證備案證明，并委托具備相應檢測條件的檢測機構對建筑外窗的氣密性、水密性、抗風壓性能、傳熱系數，中空玻璃露點進行抽查復檢。

門窗工程施工工藝：(1)沿建筑物全高用經緯儀或大線墜引測門窗，在每層外窗處彈線標記，并逐層抄測外窗洞口距外窗邊線實際距離，需要進行處理的應記錄和標識；(2)外窗的水平位置應以樓層室內+0.5m的水平線為準向上反測出窗下皮標高，彈線找直，每層必須保持窗下皮標高一致；(3)墻厚方向的安裝位置應按設計要求和窗臺板的寬度確定；(4)外窗洞口偏位、不垂直、不方正的要進行剔鑿或抹灰處理；(5)根據劃好的外窗定位線，安裝外窗框，然后用木楔臨時固定；(6)外窗與墻體的固定用固定片連接，固定片用不小于1.5mm厚的鍍鋅板，長度根據現場需要進行加工；(7)外窗框與墻體洞口的連接要牢固、可靠，固定點的間距：框邊應不大于500mm，轉角處不應大于180mm；(8)五金配件與外窗連接用鍍鋅螺釘，安裝的五金配件應結實牢固，使用靈活，窗側面及頂面打孔后工藝孔帽安裝前應用密封膠封嚴；(9)門窗安裝固定后，先清凈縫隙中的雜物，然后進行隱蔽工程驗收，合格后及時用聚氨酯發泡劑填充外窗框與墻體之間的的縫隙，表面采用密封膠密封。密封膠粘結牢固，表面光滑、順直、無裂紋。玻璃密封條與玻璃及玻璃槽口的接縫平整，不得卷邊、脫槽。

在滿足采光的前提下，采用較小的窗墻比，采用中空隔熱玻璃、外遮陽技術，對降低建筑運營中的能耗起到了重要作用。窗戶(包括陽臺門上部透明部分)面積不宜過大，若超過不同朝向的窗墻面積比，則應調整外墻和屋頂等圍護結構的傳熱系數，使建筑物耗熱量指標達到規定要求。節能門窗采用的玻璃應符合國家現行有關標準的要求。中空玻璃安裝注意事項：(1)施工應在不低于5℃的環境中進行；(2)在窗框或窗扇的四個角連接部位處，以及窗扇和中空玻璃的接觸間隙部位，應進行良好的密封；(3)在窗扇和中空玻璃接觸部位進行打膠，安放緩沖墊塊，中空玻璃的中心和窗扇的中心保持一致；(4)中空玻璃在安裝的窗槽中不應出現水平移動。設置外遮陽是減少太陽輻射熱進入室內的一個有效措施。夏季透過窗戶進入室內的太陽輻射熱構成了空調負荷的主要部分，冬季透過窗戶進入室內的太陽輻射熱可以減少采暖負荷，所以外窗設活動式遮陽措施比較合理。

四、結語

專家預測：溫室氣體排放，全球氣候變暖，會導致所有熱帶雨林的破壞和北冰洋的溶解，給人類的生存與發展帶來了嚴峻的挑戰。發展低碳建筑，努力從改善建筑圍護結構的熱工性能入手，通過全壽命周期中各環節實現節能、降耗，緩解地球變暖，造福子孫后代。

參考文獻

[1]住宅性能評定技術標準(GB／T50362-2005)[S]北京：中國建 筑工業出版杜，2005

篇8

關鍵詞：ZigBee技術；低能耗；水質監測系統

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.12.065

1 引言

眾所周知，水是生命之源，所有生物均離不開水，從而可以看出，水質的好壞將直接影響到人和動植物的生存。

目前，隨著水污染越來越嚴重，人們越來越重視水的安全，特別是飲用水。對于水質的好壞，基本采用水質探測器對水質進行檢測，而現有的水質檢測是采用多種傳感器同時進行探測工作，各個傳感器的工作得不到很好協調，其中，有些傳感器可能不需要進行長時間工作，因此，電能浪費較大，若采用太陽能供電，其自身電能本身就存在局限，從而對水質監測工作帶來不便[1-3]。

2 系統介紹

基于ZigBee網絡的節能型水質監測系統，它包括上位機、服務器終端和若干個監測單元，上位機通過互聯網接收服務器終端發送的信號，監測單元包括溫度傳感器、PH值傳感器、溶氧傳感器、濁度傳感器、ZigBee芯片、無線通訊模塊和用于電源供給的電源模塊。

（1）溫度傳感器和無線通訊模塊與ZigBee芯片連接， ZigBee芯片通過無線通訊模塊與服務器終端進行數據通訊，PH值傳感器、溶氧傳感器和濁度傳感器分別通過PH值信號調理電路、溶解氧信號調理電路和濁度信號調理電路與ZigBee芯片連接。

（2）電源模塊包括太陽能板、蓄電池和模擬控制器，太陽能板通過電壓調節電路與蓄電池連接，蓄電池的正極依次連接有穩壓/升壓模塊、第一電壓轉換器和第二電壓轉換器，穩壓/升壓模塊、第一電壓轉換器和第二電壓轉換器均與模擬控制器連接，第二電壓轉換器還與ZigBee芯片連接，模擬控制器與溫度傳感器、PH值傳感器、溶氧傳感器、濁度傳感器、ZigBee芯片、無線通訊模塊、PH值信號調理電路、溶解氧信號調理電路和濁度信號調理電路連接。

（3）電壓調節電路包括變壓器、整流橋和第一三極管，變壓器的初級線圈與太陽能板連接，變壓器的次級線圈與整流橋并聯，整流橋通過第一電容接地并與第一三極管的集電極連接，第一三極管的集電極和基極并聯有第一電阻，第一三極管的基極通過穩壓二極管接地，第一三極管的發射極與蓄電池連接并通過第二電阻和第三電阻接地。

（4）ZigBee芯片為CC2530芯片，模擬控制器為ADG1414。

3 具體應用

該低能耗水質監測系統工作主要通過若干個監測單元進行實現，利用監測單元可以對水質進行大范圍監測，監測到的水質參數，則利用ZigBee網絡發送至服務器終端，服務器終端則接受若干個監測單元反饋回的信號并將信號通過互聯網發送至上位機，其中，用戶可通過上位機將控制信號發送至服務器終端，服務器終端則將信號反饋給對應的監測單元。

（1）監測單元具體工作時，是由溫度傳感器、PH值傳感器、溶氧傳感器、濁度傳感器實現水質參數的檢測，檢測到的參數信號則輸入至ZigBee芯片進行整理，其中對于PH值傳感器、溶氧傳感器、濁度傳感器所檢測到參數信號的要求更高，則需利用PH值信號調理電路、溶解氧信號調理電路和濁度信號調理電路進行信號調理。

（2）監測單元的電能供給，則通過電源模塊進行控制，具體通過太陽能板將太陽能轉換成系統所需能源，并利用蓄電池進行存儲，而穩壓/升壓模塊14、第一電壓轉換器和第二電壓轉換器對蓄電池輸出的電壓進行轉換，即利用穩壓/升壓模塊將信號進行穩壓和升壓處理使電壓為9V，利用9V電壓為PH值信號調理電路、溶解氧信號調理電路和濁度信號調理電路進行供電；隨后利用第一電壓轉換器將電壓轉換為5V電壓，利用5V電壓為溫度傳感器、PH值傳感器、溶氧傳感器和濁度傳感器供電；最后，利用第二電壓轉換器將5V電壓轉換為3.3V電壓，利用3.3V電壓為ZigBee芯片和無線通訊模塊供電。

（3）為上述器件供電時，采用模擬控制器進行控制，即利用模塊控制器可控制溫度傳感器、PH值傳感器、溶氧傳感器、濁度傳感器、ZigBee芯片、無線通訊模塊、PH值信號調理電路、溶解氧信號調理電路和濁度信號調理電路的電能供給，現靈活控制電能，避免未需要工作的單元進行能源消耗，如溫度傳感器和溶氧傳感器，在非特定的檢測時，可選擇不進行工作。同時，ZigBee芯片與模擬控制器連接時，時利用ZigBee芯片的I/O口與模擬控制器連接，因此，可通過ZigBee芯片對模擬控制器進行控制。

（4）對于太陽能板與蓄電池之間還連接有電壓調節電路，電壓調節電路可采用包括變壓器T1、整流橋D1和第一三極管Q1，變壓器T1的初級線圈與太陽能板連接，變壓器T1的次級線圈與整流橋D1并聯，整流橋D1通過第一電容C1接地并與第一三極管Q1的集電極連接，第一三極管Q1的集電極和基極并聯有第一電阻R1，第一三極管Q1的基極通過穩壓二極管D2接地，第一三極管Q1的發射極與蓄電池連接并通過第二電阻R2和第三電阻R3接地。利用變壓器T1實現電壓轉換，利用整流橋D1實現整流，利用第一三極管Q1控制蓄電池充電工作，利用穩壓二極管D2實現穩壓。

4 小結

采用若干個監測單元對水質進行檢測，利用電源管理模塊實現監測單元的電源供給，其中，利用太陽能板將太陽能轉換為系統所需的電能，并利用蓄電池進行存儲；同時，利用穩壓/升壓模塊、第一電壓轉換器和第三電壓轉換器將蓄電池輸出的電壓進行轉換，從而滿足不同器件、不同電壓的需求，此外，利用模擬控制器實現供電的控制，從而避免電能的浪費，其結構簡單，操作方便，具有很強的實用性。

參考文獻：

[1]李鑫星，王聰，田野，呂熊杰，傅澤田，張領先.基于ZigBee的多參數水質在線監測系統[J].農業機械學報，2015（S1）：168-173.

[2]嚴麗平，宋凱.基于ZigBee與GPRS的嵌入式水質監測系統設計[J].計算機工程與設計，2011（05）：1638-1640+1852.

篇9

0引言

無線Mesh網絡（Wireless Mesh Network， WMN） 作為下一代無線網絡的關鍵技術近年來受到了廣泛關注。WMN兼具無線局域網（Wireless Local Area Network，WLAN）和移動自組網（Mobile AdHoc NETwork， MANET）的優點，具有組網靈活、部署方便、不依賴于基礎設施的特點，其多跳轉發的傳輸方式可以擴大網絡覆蓋范圍。目前，WMN已成為解決“最后一公里”寬帶接入的關鍵技術。以往有關WMN的研究主要關注于如何提升網絡接入、吞吐量等方面的性能，隨著全球對綠色網絡和低碳節能問題的關注，WMN的節能已逐漸成為研究的熱點問題[1]。

 

IEEE 802.11協議是基于WLAN的WMN的標準MAC層協議，但對于綠色WMN來說，IEEE 802.11協議的能耗問題嚴重，造成這一問題的主要原因有兩個：一是使用固定發射功率發送數據，二是信道競爭中的信道監聽。無線設備的能耗主要集中在數據的收發上，且無線節點的最大傳輸半徑往往超出節點間的通信距離，因此控制數據發射功率是降低節點能耗的有效辦法。BASIC算法[2]是最典型的功率控制算法，但是，它在降低功率消耗的同時，會提高隱藏終端沖突的概率。針對這一不足，李方敏等[3]提出PCM機制，令節點在沖突發生時逐步提高發射功率以達到抑制沖突發生的效果。但是，在逐步提高功率的過程中，如果無法配合網絡環境的改變，節點可能要經歷多次沖突，進而浪費更多的能量。因此，PCM機制對沖突的抑制過程存在能量的浪費。

 

除了利用功率控制來降低節點的能耗外，IEEE 802.11節能模式（Power Saving Mode， PSM）管理機制也是無線節能研究的熱點。許多研究者利用數學模型劃分網絡中各節點的時間[4-5]，盡可能合理地使節點進入休眠，以降低能耗減少沖突。但當網絡超過一定規模時，該類方法難以實現。另外，也有研究人員提出依據節點或網絡的變化情況靈活地控制節點的休眠[6-8]，但此類方法在網絡負載較重時所能降低的能耗十分有限。

 

目前，已有人開始研究利用太陽能/風能供電的Mesh路由器（Mesh Router， MR）來提供綠色無線接入的解決方案，該類綠色MR具有低能耗、低成本的特點，已有眾多研究人員在此領域開展了很多有價值的研究工作[9-10]。但是，此類綠色MR的通信能量管理依然存在能量效率和成本方面的問題。例如，文獻[9]忽略數據因生命周期耗盡而導致的重傳，這是不明智的，因為大量的數據重傳會浪費大量能量；文獻[10]忽略了硬件的成本問題，因此難以得到推廣。

 

關于WLAN和MANET的能耗研究，功率控制和PSM管理機制已受到許多關注，但是，將這兩種方法結合起來用于綠色WMN的研究還較少。本文針對IEEE 802.11協議的能耗問題，提出一種適合于綠色WMN的低能耗MAC協議，即PCCA（Power Control and Collision Avoidance）協議。PCCA協議利用功率控制提高MR的能量效率，并利用休眠解決沖突問題，在降低能耗的同時，提高了分組投遞率。

 

篇10

【關鍵詞】心率；檢測；STM32；低功耗；藍牙

心血管病是國民第一位死亡原因，其高發病率、高患病率、高死亡率以及高疾病負擔特點，已經成為我國面臨的重大公共衛生問題[1-3]。中國正面臨著越來越嚴重的老齡化，在年紀大的人群結構中心血管病的發病率也越高，加上嚴重失調的人醫比例，解決問題迫在眉睫。監護儀是一種24小時連續監測病人的生理參數，檢出變化趨勢，并與已知設定值進行比較，檢出變化趨勢，指出臨危情況，供醫生應急處理和進行治療的依據，使并發癥減到最少達到緩解并消除病情的目的[4-5]。本設計利用TI公司最近推出的AD8232心電信號處理芯片，配合高性價比的STM32單片機，實現了心電信號的采集及信號處理，檢測器使用低功耗OLED顯示屏顯示心電波形，并采用藍牙4.0傳輸模塊將數據上傳到電腦上位機軟件進行顯示。

1 方案設計

本次研究的心電監護儀能實時的顯示波形，并通過藍牙將心電數據傳給上位機，在上位機上同時顯示心電波形。方案設計原理框圖如圖1所示。

整個方案可分為以下幾個模塊：

1）心電采集模塊：采用了3導聯的標準導聯I方式，在做前端心電的濾波、陷波等采用了高度集成化芯片AD8232。

2）心電信號處理模塊：采用了STM32F103做MCU，主要完成了心電數據的A/D轉換、軟件濾波、OLED顯示、藍牙傳輸。

3）藍牙傳輸模塊：采用了藍牙4.0功能的低功耗的HC-05藍牙主從一體機模塊，具有傳輸速度快、穩定，而且功耗低的優點。

2 硬件設計

2.1 心電采集模塊

AD8232中的儀表放大器設計用于施加增益并同時濾除近直流信號。這使得它能夠將微小ECG信號放大100倍，同時抑制高達300毫伏的電極失調。為實現失調抑制，應在儀表放大器的輸出端、HPSENSE和HPDRIVE之間連接一個RC網絡，如圖2所示。

2.2 藍牙傳輸模塊分析

本次研發選用了HC-05藍牙主從一體機模塊。HC-05是一款高性能的藍牙傳輸模K，采用的是CSR主流藍牙芯片BC417143，支持藍牙V2.0協議標準，串口模塊工作電壓3.3伏，工作電流在配對時為30毫安，但在配對完成后在通信中電流降至8毫安，具有低功耗性能、尺寸小、抵抗干擾的能力強等優勢。支持的藍牙帶寬寬，可以與藍牙筆記本電腦、PDA等支持藍牙2.0協議的設備進行無縫連接。HC-05主要應用于民用，包括一些汽車電子、智能家居和可穿戴式設備。如圖3所示。

3 軟件設計

STM32F103RBT6內部集成的12位ADC是一種逐次逼近型模擬數字轉換器，通道多達18個，可以測量16個外部和2個內部信號源，這些通道的A/D轉換可以單次、連續、掃描、間斷模式執行，ADC的結果數據以左對齊或右對齊的形式保存在16位的數據寄存器中。ADC的輸入時鐘由PCLK2經分頻產生，其時鐘頻率不得超過14兆赫茲。本次研發ADC模塊數據主要通過DMA（直接內存存取）從心電數據緩存區ECG_DATA_buf中讀取。ADC程序設計流程圖如圖4所示：

4 實驗測試

在心電采集模塊測試時將心電采集模塊上的RL、RA、LA分別與心電模擬儀RL、RA、LA通過導聯線相連，將心電采集模塊的輸出端與MCU核心板的心電模塊預留接口相連，通過OLED能正常顯示心電。如圖5所示。

如圖6所示為整體測試產品圖：

5 結論

針對現有心電監護儀存在的不足及其實際要求，使用集成AD8232心電信號處理芯片實現心電的采集經微控制器STM32處理傳到OLED顯示，并采用藍牙4.0傳輸模塊將心電信號數據上傳到電腦上位機軟件進行顯示。本次研發的心率檢測器實現了低功耗，便于攜帶且可以藍牙無線傳輸等優點，將其用于實際生活中取得了較滿意的效果。

【參考文獻】

[1]孫偉，王小偉.心電監護儀操作與維護保養的臨床指導[J].醫療裝備，2015，27（9）：72-73.

[2]薛詩靜，高帥鋒，周平.可穿戴式心電監護系統設計及實現[J].中國醫療設備， 2015，30（1）：6-9.

[3]梁金玉，楊巍，郭胭脂.新型心電監護儀設備管理帶的研制與臨床應用[J].重慶醫學，2016，45（22）：3127-3128.