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一、檔案與數字化技術
檔案是人類在社會實踐活動中產生的真實記錄,是客觀自然形成的,具有原始性和真實性,因此決定了其具有權威性。檔案為后人了解歷史、編史修志提供資料;為維護國家和提供佐證;為國家經濟建設決策提供參考,也為城市規劃、保護古跡遺址、保護地下水資源防止水污染、礦產資源開發、規劃城市交通等未來城市發展制定方針政策提供參考依據。如今檔案還具有傳授經驗、技術交流、服務社會等功能,它可借鑒的東西很多,其價值也愈加被社會所重視。如何保護檔案,使它既能發揮作用又要減少對它的損害,是當前一項既艱巨又緊迫的任務。隨著科技發展,目前最好的、最先進的解決方式就是采用數字化技術對紙質檔案進行數字化。
數字化技術指的是通過電子計算機、光纜、通信衛星等設備,來表達、傳輸和處理所有信息的技術。無論是字符、聲音、語言、圖像以及許多復雜多變的信息,都轉變為可以度量的數字0和1編碼來表達、傳輸和處理。到了終端,即到了用戶手上時,數字、文字、圖像、語音,包括虛擬現實、可視世界的各種信息,又原原本本地還原它的本來面目,我們可以發出聲音、打電話、發傳真、放錄像、看電影。龐大、繁雜、千差萬別的現實世界,浩渺如煙的信息,隨著數字化技術的實現,各種難題迎刃而解。
檔案數字化就是把數字化技術應用于檔案管理領域,把各種載體的檔案資源轉化為數字化的檔案信息,以數字化的形式存儲,以網絡化的形式互相連接,利用計算機系統進行管理,形成一個結構有序的檔案信息庫,及時提供利用、實現資源共享。最主要是紙質檔案的數字化,目的之一就是使檔案的載體――紙張“延年益壽”。
二、檔案數字化的意義
在未來世界,紙質檔案仍然占據不可替代的位置。紙質檔案數字化是以保護數字化檔案母體――“紙張”存在和利用為目的的一種檔案保護和利用手段。同時,檔案數字化是辦公自動化和計算機技術、信息技術快速發展的必然結果,具有不可替代的先進性。
(一)有利于實現互聯互通資源共享和提高工作效率
1. 數字化的檔案信息可以通過檔案管理軟件查詢,不受時間、地點限制:在IE瀏覽器中輸入正確的應用程序URL地址,點擊回車即可進入登錄界面,還可以實現在同一時間、不同地點,被不同利用者共享,不再受紙質檔案“孤本”限制。檔案人員利用計算機進行管理容易實時同步,信息傳達及時,更快捷地為更多的需求者提供本地或遠程信息服務,凸顯檔案信息的時效性。
2. 數字化檔案標準化程度高,數字資源總是以通用格式被人們應用。現行的硬、軟件可以毫無障礙地被訪問并被復制,檔案資源從封閉走向開放,打破了紙質檔案的局限性,徹底改變了檔案利用方式,使檔案資源能夠做到“科技服務檔案,檔案服務社會”。
3. 數字化檔案具有一次輸入、多次使用的特點,無須再翻動紙質原件。只需點擊鼠標便可完成智能化檢索;瞬間完成,減輕了檔案工作人員的勞動強度,工作效率明顯提高。需要注意的是,數字化檔案無“原稿”的固定性,在傳輸中發生泄露或人為篡改時無法識別。所以,對于重要的信息數據要做好備份,同時利用信息加密技術、數字簽名技術、系統防火墻技術、生物識別技術,采用殺毒軟件控制網絡病毒傳播,做好數據多重保護。
(二)有利于保護檔案原件
有些珍貴檔案形成時間很長,制成材料的剛性和柔韌性減弱,不宜再拿出來翻閱,否則會對檔案造成無法彌補的傷害。翻閱原件紙質檔案的危害主要有以下幾個方面:查閱紙質檔案離不開光源。光具有潛在的破壞性,光的波長愈短,輻射能量愈大,其中紫外線的輻射能量極大,它能引起嚴重的破壞,如紙張纖維素的熱裂解,紙張結構與性能變化產生氧化反應等老化現象;光的作用又能改變字跡色素結構,使字跡褪色擴散無法辨認;空氣中的酸性氣體如二氧化硫、二氧化氮、氨氣等以及塵埃中的酸性物質、鹵化物分解出的酸性物質等空氣中所含的化學成分,侵害腐蝕紙張纖維,加速檔案的老化過程,減少檔案的“壽命”;珍貴檔案本身其研究、收藏價值大,容易使一些非法之徒趁機進行盜竊、抽取、撕裂檔案,據為己有,人為破壞造成不可估量的損失和嚴重后果;在利用原件時,借閱人員素質和借閱數量以及利用地點等都存在局限性和不確定性,稍有不慎就會造成檔案原件丟失、損壞、污染等;隨著復印機的廣泛使用,復印解決了以往手抄的煩瑣勞動,復印也會對檔案造成損傷。將檔案數字化后,數字化檔案的重復利用對紙質原件是無損耗性的,無論復制、打印多少次,都不會損傷紙質原件,同時也降低了翻閱紙質原件時對紙張的磨損,對檔案原件特別是珍貴檔案,起到保護作用,還可防止篡改檔案的行為。
隨著檔案管理的逐步規范,以及社會對檔案的需求與日俱增,檔案管理范圍更大也更復雜,計算機和網絡的優勢,對檔案工作提出更高要求。要嚴把數字檔案的采集、管理、利用、安全關,為紙質檔案資源合理配置、有效開發利用創造條件,使紙質檔案母體得到最有效和最好的保護。
【參考文獻】
關鍵字:測繪數字化;技術要點
隨著測繪儀器、計算機硬件以及數字化測圖軟件的廣泛應用和發展,測繪數字化技術被普遍的運用于測繪生產中,漸漸代替了人工模擬測圖技術,成為了地形測圖的主要方法。數字化測繪技術加大了對測繪行業的現代化數字化的進程,把工程測繪傳統的用手繪于紙上的測繪圖階段變成至現在方便處理、傳輸和共享的數字信息化的階段。數字測繪圖是由數據輸入、處理和輸出三個主要部分構成的,并且通過計算機硬件與軟件進行地形空間數據的處理,進而得到的數字測繪圖。
一、地圖數字化過程
(一)掃描圖形
掃描圖形指的是,在原圖的基礎上借助掃描軟件和外界設備,對原圖進行全方位的掃描,掃描得到的信息錄入計算機系統中,計算機會將該原圖再次展現,圖形跟原圖一模一樣,只是展示的類型和介質不一致。進行掃描工作需要注意,原圖的清晰度和位置擺放,圖形的清晰度需要得到保障,選擇清晰度高的圖形,進行掃描時需要將圖形排放在水平位置上,這樣掃描出來的圖形質量更佳,圖形顏色不會失真,保持和原圖一致。
(二)圖像定向
圖像定向指將圖廓點或控制點的大地坐標輸入到計算機內,用鼠標點取對應的像點坐標,解算定向參數。由于當前的工程掃描儀誤差較大,特別是不均勻的掃描誤差加上圖紙的不均勻變形,可能產生較大的掃描誤差。用圖框的四點定向,解算仿射變形參數,難以滿足精度要求。要消除不均勻變形誤差有兩種方法:一是掃描標準格網,在每個格網上建立一個誤差方程,解算每個格網的改正參數存入計算機,以后用該掃描儀每掃描一張圖紙,都用這一系列的改正參數,進行誤差糾正。二是掃描有公里格網的地形圖時,輸入每個格網的大地坐標,由每個小格網解算一套改正參數,用每個格網的改正數糾正該格網的影像,即可消除掃描儀和圖紙的不均勻誤差。
(三)數字化
數字化有自動矢量化和交互矢量化兩種方式。自動矢量化一般先將灰度影像變換成二值影像,如果是彩色影像還要進行分版處理,再從多級的灰度影像到二值影像。二值影像自動矢量化包括細化、斷線連接、去毛刺、矢量跟蹤等。對于等高線的自動矢量化,賦高程是一項重要內容,要保證每條等高線高程值沒有錯誤。交互矢量化是采用人機交互的方式,對地圖上每個圖像實體逐條線劃進行矢量化。當線化得狀態比較好時,計算機自動跟蹤,到不能跟蹤的地方停止,然后人工交互,繼續向前跟蹤。
二、數字化測繪技術要點
測繪數字化在處理圖形過程中,雖然它已經實現自動化處理,但是實際使用中還需要注意幾個問題,例如內外一體化處理需要注意事項,每個處理環節都需要得到保障,這樣才能確保測繪工作順利進行。
(一)內化一體化繪圖特點
在過去,傳統的測繪軟件功能比較少,主要使用的是工程圖測繪以及地形比例兩個功能,根據內容、比例大小來確定圖形比例。然而,該工作執行過程,圖形的精準度和清晰度要求比較高,傳統的軟件不能滿足測繪效果需求,漸漸被淘汰。數字化測繪軟件是針對測繪量大,精度要求高以及數據繁瑣的測繪工作,它能夠在測量過程中保障測量清晰度,保障測量效果。測繪量過大時,它會根據具體的時間排序設置,將每個需要完成的工作進行依次處理,避免具體施工中出現工作計劃混亂,執行測繪排序錯亂等現象,提高了測繪質量和水平。從實踐上看只有這樣高精準度的軟件,它才可以在短時間內高效率的完成工作,保障測繪質量。數字化測繪過程中主要有兩種類型,電子平板以及內外一體化兩大類型。內外一體化技術主要應用于戶外數據采集工作,它是軟件數字化的核心技術,它相對其他的處理軟件,它的工作效率,處理圖形的精準度,以及數據采集的完整性都非常高,在程序、工作壓力、工作效率等等內容上,它的優勢更高。在具體施工中,借助電子手薄以及全站儀進行全方位的測繪工作,能幫助測繪人員做好測繪工作,提高工作效率和質量。
不論是哪一種類型的測繪工作,都需要保障誤差。因此,需要選擇合適的測繪工具,對收集到的圖形進行編輯處理,以保障測繪精準度。一般要借助計算機和全站儀相互配合連接處理,首先進行預處理數據。預處理指的是對采集到的數據進行糾正、修改以及篩除,再利用數據處理軟件進行處理,保障這些數據能形成圖形需要的格式,這樣處理圖形的質量才會更高。在數據自動處理的過程,要將數據進行分幅處理,最終形成直觀的平面圖形。基本圖形成之后,借助測繪軟件進行編輯,再根據施工要求,將不符合規格的部分進行整改,最終形成測繪軟件的數字高程模型。
(三)外業數據采集
數字化處理圖形是個復雜的工程,同時也是個基礎性的工程,只有做好了外業數據采集工作,才能保障測繪工作順利開展。為了確保數據在生成圖形時不出現錯誤,在進行觀測時,需要在每個站點進行測站檢查。數據采集人員要嚴格的根據規范要求進行作業,保障自動成圖效率和質量,這樣才能確保繪制出的圖形符合實際地形圖貌。另外,數據收集要符合相關規定,在規定中獲取數據,這些數據不能憑空想象出來,而是根據具體的工程需求,測繪出實際的數據,為工程開展和實施奠定技術基礎,保障工程順利進行。
結束語
隨著科學技術的不斷發展,測繪技術也呈現數字化發展趨勢,測繪數字化對未來工程勘測和建設起到舉足輕重的作用。相信不遠的將來實時化、自動化、數字化的測繪儀器和技術將給施工人員帶來極大的便利,促進勘測技術和工作效率不斷提高。
參考文獻
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[2]王磊,丘廣新廣州市工程測繪數字化系統的設計與實現[J].測繪技術裝備,2007年3期
關鍵詞:數字化;GPS;地籍測繪
中圖分類號:P271文獻標識碼: A 文章編號:
近年來,隨著社會和科技的飛速發展,遙感技術、GPS技術以及地理信息系統技術等越來越成熟,其廣泛應用于地籍測繪活動中。信息化的質量控制與地籍測繪在法律、行政管理、規劃與經濟等諸多領域對空間信息的可靠性、精度性和現勢性提出了較高的要求。因此,GPS地籍測繪技術的開發與運用,能夠促進地籍信息的采集,并保證快捷而準確地獲得數據,有著十分重要的作用。
一、GPS技術概況
所謂GPS技術,即Global Position System的簡稱,俗稱全球定位系統,其主要利用衛星導航來測定時間與距離,從而做到對目標的精確定位。GPS地籍測繪技術則是通過測量用戶接收機到衛星之間的距離,結合多顆衛星的數據來確定接收機位置信息的技術。通常情況下,GPS地籍測繪技術可以直接對地形點、界址點以及地物點的坐標信息進行采集,并得出原始數據,當經過數據庫整理并計算處理之后,就可以得出土地等大小、位置、境界以及權屬界址點的坐標,同時,宗地面積和地籍圖也可以精確的體現出來。
1、GPS技術的優點
隨著科技的不斷發展,GPS技術也得到了不斷的更新與完善,近年來涌現出諸如常規靜態測量、快速靜態測量以及RTK技術等高新技術就是典型的說明,這些技術已經逐漸取代了傳統的常規測量方式。另外,和全站儀地籍測繪技術比起來,GPS技術利用了無線技術,無需通視及頻繁換站,因此,GPS技術極大的提高了工作效率。除此之外,GPS技術在抓拍定位數據以及反饋速度上的優勢極為明顯,其在20公里內的靜態定位,通常情況下僅僅需要5-20分鐘即可,反饋數據則更是僅需要幾秒鐘就可以。
2、GPS設備的布置
通常情況下,GPS接收設備大多會在基準站與流動站中進行布置。其中,基準站所處的控制點必須為己知,且在野外進行作業時也應該盡可能的在測區的制高點上布置,以便提高測量范圍,增加控制區域。另外,在對設備進行布置時,還必須考慮外部環境對于數據傳輸的影響,盡量避免將設備布置在林木茂密處、障礙物密集處以及信號干擾處。正常情況下,一個基準站應該至少對4個可見衛星進行連續跟蹤,并通過數據傳輸系統將觀測數據發送到相關流動站,流動站則應該依據選擇測繪的方法來確定是否和衛星進行數據對接。
3、GPS技術的指標
隨著實時厘米級精度的運用,在技術方面逐步依賴于高精度載波相位差分(RTK)的實現。以幾個GPS參考站的觀測數據為基礎,成為一個組合觀測值,以對流動站的信息精度和位置進行快速的計算。一般來說,內業計算所運用的是平差程序來平差的,準時或事后進行處理,以取得毫米量級的精密定位。事實上,現代化GPS系統自身即可提供多種定位服務,包括一些GPS測量手段,例如靜態定位和差分GPS定位等,從而實現相關定位服務的精度。
二、GPS布網測繪
1、基準站的設計
設計基準站時,應該首先對實地進行踏勘,對地理的狀況進行收集測繪,比如地形圖、坐標、已知點位所在的坐標系、高程系統以及點的狀況等,并設計基準與測繪方案。另外,如果發生控制點不足的現象,則應該采用GPS靜態差分技術進行引點或者加密,一邊保證網點的精度性。對于界址點密度大的地區,基準站控制點的密度應該盡可能的增大到便于測定界址點,如果有必要的話,還可以在GPS網下沿街巷布設一、二級圖根導線,一邊能夠直接從圖根點測定界址點。
2、流動站GPS接收機采集數據
在地籍測繪中,野外測量除了要對權屬界線的空間坐標進行采集之外,還應該對土地利用的類型以及權屬等相關屬性信息進行采集,包括地物定性注記、界址點和鄰近地物點距離、相鄰界址點間距、地理名稱和建筑物層數等,于野外進行調繪,對地籍底圖的位置進行注記。應由專業人員通過準確地定位操作來采集數據,并合理利用GPS接收機,來輸入測繪地塊的屬性信息,并及時對反饋的信息進行接收,以便對結果進行篩選取舍,依據實際情況進行淘汰或采取其他補救措施。通常情況下,流動站GPS接收機的天線需要高出人的身高,以保證數據的接受精度。
三、數據質量控制的觀測
1、采集的質量控制
首先應該保證外業觀測的質量,以便實現預期的定位精度,因此,當觀測結束后,應該立即對觀測的數據進行核驗和評價,從而及時找到不合格的數據,并依據實際情況進行淘汰或采取其他補救措施。流動站對數據采集完之后,會通過無線網絡將原始觀測數據傳輸到數據處理軟件當中。其次,對原始的觀測數據編輯、加工和整理完之后,系統會自動將各種專用的信息文件進行分流,從而方便對數據做平差計算,進而解算出各個基線的向量。最后,需要檢核同步邊觀測數據、重復觀測邊數據以及環閉合差,并使他們滿足設計書以及GPS的標準精度要求,待數據檢核完畢后,需要及時將其反饋到流動站內,以便方便相關工作人員進行下一步測繪作業。
2、內業過程的質量控制
對內業過程進行質量控制的主要目的在于為觀測采集質量控制提供數據依據,并采用數據庫技術、GIS技術、信息映射機制技術、檢查功能自定制技術以及可視化編程技術等高新技術來對空間數據進行有效和全面的檢查,以便在剔除其他殘余數據的同時,強化對數據的管理。在對數據進行輸出時,應該包含點位中誤差、相對中誤差、各項觀測值的改正數以及坐標成果邊長等各項數據。
3、數據成果的誤差分析
信息化的地籍測繪活動,對于作業人員的綜合要求相對較高,如果測繪人員不能很好的理解數據的標準,就很難使采集到的數據符合相關要求。除此之外,觀測值的系統誤差與偶然誤差殘余部分的影響和數據處理中所采用的模型也有著較為緊密的關。
四、結束語
綜上所述,當前GPS地籍測繪技術在相關領域的應用逐漸廣泛,基本上達到了厘米級測繪的水準,而其他測繪技術則很難達到如此高的自動化與測量精度程度。因此,為了提高地籍測繪的精度,促進我國測繪事業的發展,必須進一步完善GPS技術,提高其對目標物的抓拍速度,保證差分作業的可靠性。
參考文獻:
[1] 張穎.GPS新技術在地籍測繪中的推廣與應用[J].黑龍江科技信息,2012(16).
關鍵詞:數字化測圖 特點 方法 應用
Abstract: In recent years, in the environment of GPS and total station popular, the computer technology into the surveying and mapping industry has broken through the traditional mapping methods, and gradually to the digital mapping aspects of development, greatly improve the digital mapping technology status. Due to the characteristics of the digital mapping technology has the mapping results, high precision, comprehensive application of norms and strong, This paper introduced the characteristics of digital mapping, and study some of the commonly used method and application.
Key words: digital mapping; feature; method; application
中圖分類號:P231.5文獻標識碼:A文章編號:1 數字化測圖概述
數字化測圖技術又稱為計算機成圖技術,其方式主要有地面數字測圖、地圖數字化成圖、航測數字測圖計算機地圖制圖等。在實際工作中,還有一種叫野外數字化測圖。這種測圖方式是按大比例尺數字化測圖主要指野外實地測量即地面數字測圖。在測圖過程中,還有時應用中要用到計算機的圖形輸出設備,例如如顯示器、繪圖儀等。測距儀取代了傳統的鋼尺量距,目前自動繪圖儀正在取代大平板儀、經緯儀測圖方法,帶記錄器的電子水準儀、電子經緯儀取代了傳統的光學水準儀、經緯儀等。在數字化測圖過程中,采用常規測量的方式、攝影測量方式或數字化儀方式。數字測圖法是以傳統的白紙測圖原理為基礎,采集的數據用自動化成圖軟件以數字形式表示地圖住處的測量工作。同時在采用數據庫技術和圖形及數字處理方法實現地圖住處的獲取、變換、傳輸、識別、存儲、處理、顯示、編輯、修改和繪圖,得到內容豐富的電子地圖。2 數字化測圖的特點
2.1數字化測圖的一般特點
20世紀80年代產生了電子速測儀,這種電子速測儀基礎原理是數字化測圖,是以計算機為核心。在外連輸入輸出設備硬件、軟件的條件下,通過計算機對地形空間數據進行處理得到數字地圖,使電子計算機技術日新月異的發展及其在測繪領域的廣泛應用。從廣義上說,數字化測圖又稱為計算機成圖。主要包括:地面數字測圖、航測數字測圖、地圖數字化成圖、計算機地圖制圖。大比例尺數字化測圖主要指野外實地測量即地面數字測圖,也稱野外數字化測圖。目前我國測圖行業常常使用的有三種,分別是原圖數字化、航測數字成圖、地面數字成圖。就是將采集的各種有關的地物和地貌信息轉化為數字形式,通過數據接口傳輸給計算機進行處理。一般來說分為三個步驟:數據采集、數據處理及地形圖的數據輸出,最終打印圖紙、提供軟盤等。得到了內容豐富的電子地圖,繪出地形圖或各種專題地圖數字化測圖的運行示意圖數據采集點位信息、地物模型、繪草圖數據處理、特征信息數據傳輸、地貌模型、屏幕編輯、繪圖文件存盤地圖,這還需要時由電子計算機的圖形輸出設備,例如如顯示器、繪圖儀等。
2.2 幾種常見的數字化測圖特點常見的數字化測圖特點有點位精度高、改進了作業方式、便于圖件的更新和加工利用、增加了地圖的表現力、便于圖件的更新、方便成果的深加工利用、可作為GIS的重要信息源等幾種。數字化測圖的工作過程主要有:數據采集、數據處理、圖形編輯和圖形輸出。數字化測圖工作的特點還分為外工作特點和內工作特點。外工業作特點主要有自動化程度高、作業周期短、測站覆蓋范圍大、工作范圍易于劃分、對測點依賴性強、對記錄要求高、測量精度高;數字化測圖內業工作的特點主要有成圖周期短、成圖規范化、成圖精度高、分幅和接邊方便、易于修改和更新、對外業記錄依賴性強、對繪圖人員要求高等。數字化成圖技術的運用,省去了手工制圖中圖廓整飾、展點、草繪等高線、形成鉛繪圖、審校、修改、清繪著墨形成初步成果、驗收、修正、最終提交成果資料等十分復雜的工作流程,使這一切工作都在計算機中進行,在成果驗收時發現問題也可在計算機中修正。
3 常用的數字化測圖方法
數字化測圖是一種全解析的機助成圖方法,借助計算機技術。通常情況下有三個階段,分別是是括數據采集、數據處理和圖形編輯、圖形數據輸出。根據數據采集的方式不同,數字化測圖可分為航測數字成圖、攝影測量技術和野外數據采集3種方法。
3.1航測數字成圖
這種方法是充分利用航空攝影技術,在空中攝取地面的影像。在內業建立地面的模型,通過計算機用繪圖軟件在模型上量測,一些實力強的單位自行研發野外采集及數據轉換軟件。外業建立的一定密度的像控點和一些必要的外業調查進行判讀,直接獲得數字地形圖。這種方法的特點它具有成圖速度快、成本低、平面精度高而均勻、不受氣候及季節的限制等特點,可將大量的外業測量工作移到室內完成,比較符合現在人們的工作性質。但是該方法的初期投入設備較大,一般的單位難以承擔。 3.2攝影測量技術攝影測量技術是大面積的地形圖測量為了降低成本、縮短成圖時間的有效方法。通常采用攝影測量方法,計算機技術、模式識別技術、數字圖像處理技術和計算機視覺技術的高速發展,使數字攝影測量在數字化測圖中將扮演非常重要的角色。攝影測量數字化測圖一般分為兩種類,主要是解析攝影測量和數字攝影測量。解析攝影測量是對解析立體測圖儀作改裝,達到以數字形式記錄量測數據來實現地形圖的數字化的效果。數字攝影測量是借助攝影測量全數字化測圖系統將數字影像信息、像片灰度信息,通過計算機來實現地形圖的數字化。數字攝影測量的操作對象除像片外,解析攝影測量的操作對象只能是像片。地面數字測圖,主要的是數字影像或數字化影像,該方法也稱為內外業一體化數字測圖。采用該方法得到的數字地圖的特點是精度高,但需要大量的人力、物力。3.3 野外數據采集技術
利用數字化測圖軟件對其形式主要是在輸出數據格式上迅速向Microstation數據格式靠攏,這就是現在的數字測圖模式。以Microstation為例,城市規劃部門最終需要DGN文件格式數據文件兩份,面向更多需要野外數據采集的用戶。數據測圖系統需要面對的兩個方面,一方面是對全部地形要素按照數據庫標準制作的數據文件(不是入庫后的數據),另一方面是用以繪制標準地形圖的數據文件,用于繪圖。但不同城市規劃部門所要求的DGN文件格式數據是不一樣的。在電子科技的發展日新月異的情況下,全站儀有了較大的轉變,主要是向智能型發展,自身帶有強大的記錄存儲器,可記錄測站所有信息, 可與Microsta2tion、AutoCAD及其它成軟件連接,還可外掛掌上型記錄器,方便轉換成多種數據格式,。
4、數字化測圖的應用
4.1 用于地形圖測量
目前我國用于地開圖測量的數字化測圖還屬于發展階段,這種測量方法大體可分為2種。第一其采用極坐標測量法,可利用軟件中的方向交會,在實測得多數碎部點的坐標后,測量距離交會、十字尺測量法或量算定點等。在取得其余各點的坐標的情況下,再用軟件中的拷貝、偏移、延伸等功能,最后成圖。第二是電子平板數字測圖,這種方法是利用計算機技術測圖,代替原先的測圖平板的一種常見的方法。這兩種方法都具有它們的優、缺點,優點是一方面,實時成圖,充分發揮了原來的平板測圖優勢。另一方面是在接生成地形圖,真正達到了內外業一體化。而且有多種測量方法,界面友好,操作方便快捷,簡單易學,獨創的一步測量法,可以一邊測圖根,最后取得平均差,提高測量的精度。缺點也有兩個方面,第一,大部分的測量工作都是在野外完成。另外,所用的便攜機在外業,容易受到天氣制約,影響了作業速度,而且雨天作業時便攜機容易受潮損壞。
4.2碎部測量應用
在數字測圖中,利用極坐標法是碎部測量的主要方法。在實測得多數碎部點的坐標后,在非電子平板數字測圖中,繪制草圖是一件比較困難的事,特別是在建筑物多繪畫時就量多加困難,加上專人畫草圖,是人力資源一種嚴重的浪費。在測量的運作中,很多單位所采用的方法為外業草圖與室內交互編緝,以達到完成測圖工作的目的。但這樣一來,勢必會降低外業的工作效率, 操作也比較繁瑣。有時還用到計算機軟件,轉換入庫數據格式。
5結束語
數字化測圖技術的應用在我國已逐步成熟了,新技術普遍的應用,必然導致以往的平板圖也逐漸退出其歷史舞臺。計算機技術的不斷發展測繪儀器的不斷更新,各種軟件的出現定會把數字化測圖技術推向新的。
參考文獻:
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【關鍵詞】數字化變電站;自動化;發展
1、數字化變電站的特征
1.1 智能化的一次設備。一次設備被檢測的信號回路和被控制的操作驅動回路采用微處理器和光電技術設計,簡化了常規機電式繼電器及控制回路的結構,數字程控器及數字公共信號網絡取代傳統的導線連接。換言之,變電站二次回路中常規的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替,常規的強電模擬信號和控制電纜被光電數字和光纖代替。
1.2 網絡化的二次設備。變電站內常規的二次設備,如繼電保護裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠動裝置、故障錄波裝置、電壓無功控制、同期操作裝置以及正在發展中的在線狀態檢測裝置等全部基于標準化、模塊化的微處理機設計制造,設備之間的連接全部采用高速的網絡通信,二次設備不再出現常規功能裝置重復的I/O現場接口,通過網絡真正實現數據共享、資源其享,常規的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。
1.3 自動化的運行管理系統。變電站運行管理自動化系統應包括電力生產運行數據、狀態記錄統計無紙化;數據信息分層、分流交換自動化;變電站運行發生故障時能即時提供故障分析報告,指出故障原因,提出故障處理意見;系統能自動發出變電站設備檢修報告,即常規的變電站設備“定期檢修”改變為“狀態檢修”。
2、數字化變電站系統的結構
數字化變電站自動化系統結構在物理上可分為兩類:智能化一次設備和網絡化二次設備。在邏輯結構上可分為三個層次,據IEC 61850 通信協議草案定義,這三個層次分別為“過程層、間隔層、站控層”。各層次內部及層次之間采用高速網絡通信。
2.1 過程層。過程層就是一次與二次設備相互聯系的層面。過程層的主要功能分三類:運行實時的電氣測量;運行設備的參數檢測;操作控制執行與驅動。
(1)運行實時的電氣測量。主要是電流、電壓、相位以及諧波分量的檢測,其他電氣量如有功、無功、電能量可通過間隔層的設備運算得出。與常規方式相比所不同的是傳統的電磁式電流互感器、電壓互感器被光電電流互感器、光電電壓互感器取代;采集傳統模擬量被直接采集數字量所取代,這樣做的優點是抗干擾性能強,絕緣和抗飽和特性好,開關裝置實現了小型化、緊湊化。
(2)運行設備的參數檢測。需要檢測參數的主要設備有變壓器、斷路器、隔離開關、母線、電容器以及直流電源系統。在線監測的主要內容有溫度、壓力、密度、絕緣、機械特性以及工作狀態等數據。
(3)操作控制的執行與驅動。操作控制的執行與驅動包括變壓器分接頭調節控制,電容、電抗器投切控制,斷路器、刀閘合分控制,直流電源充放電控制。過程層的控制執行與驅動大部分是被動的,即按上層控制指令而動作,在執行控制命令時具有智能性,能判別命令的真偽及其合理性,還能對即將進行的動作精度進行控制,能使斷路器定相合閘,選相分閘,在選定的相角下實現斷路器的關合和開斷,要求操作時間限制在規定的參數內。
2.2 間隔層。間隔層設備包括間隔對象配置的保護測控裝置、計量裝置以及接入其它智能設備的規約轉換設備。所有保護測控都是基于標準化、模塊化處理系統,要求所有信息上傳均能按照IEC 61850協議建模并且支持智能設備的通信接口功能:(1)匯總本間隔過程層實時數據信息;(2)實施對一次設備保護控制功能;(3)實施本間隔操作閉鎖功能;(4)實施同期操作及其他控制功能;(5)對數據采集、統計運算及控制命令的發出,具有優先級別控制。
2.3 站控層。由變電站監控系統、遠動系統、防誤閉鎖系統、保護信息管理系統、電量遠傳系統、安防監視系統、火災報警系統并結合燈光遙控等系統進行整合。各系統均以網絡通信方式接入間隔層網絡,設置網絡防火墻及網絡物理隔離裝置,經專用網絡向相關部門傳送數據。站控層設備與間隔層設備之間采用IEC 61850協議通信。
3、數字化變電站應用中存在的問題
目前光電/電子式互感器的生產廠家數量有限,產品可選型號相對較少,部分高電壓等級的電流互感器變比較大,使得TA的輸出精度無法滿足要求,給變電站的計量、保護都帶來一定的負面影響,不能滿足現場運行需要。
由于光電/電子式互感器本身的結構特點和工作方式,導致互感器的角差、比差現場試驗難以進行,甚至極性試驗也無法開展,只能等到設備投運帶電后,才能檢驗接線的準確性。另外,光電/電子式互感器的局放試驗、伏安特性試驗的試驗方法和標準也與常規設備有很大的區別,這都需要設備廠家和運行主管單位專門制定。
數字化變電站保護校驗相對復雜,在變電站運行的條件下對部分間隔保護校驗的難度很大,目前的常規繼電保護校驗裝置無法提供數字化保護所需的電流量和電壓量,因為電流量和電壓量必須經過合并器才能進入保護裝置,而要完成試驗必須自帶合并器提供模擬試驗中的電流量和電壓量,要完成母差保護這類需要大量電流電壓量的保護校驗便顯得尤為困難。
IEC61850通信協議本身并未對變電站網絡系統的安全性做任何規定,同時協議本身的開放性和標準性給變電站的網絡安全帶來重大隱患。要做到二次系統信息的保密性、完整性、可用性和確定性,符合二次系統安全防護的要求,是自動化廠家仍需考慮和完善的技術環節。雖然目前已投運的變電站采取了防火墻、分層分區隔離等手段進行防護,但防護的效果仍有待時間的考驗。
4、數字化變電站的未來發展
國際上數字化變電站的研究已從實驗室階段進入實際工程應用階段,我國已建成了一些數字化變電站示范站。部分省電力公司已開展了數字化變電站的研究工作,在解決了通信網絡關鍵問題后,數字化變電站將是我國變電站技術的發展方向。同時,目前國內廠家已能提供全套數字化變電站所需的二次設備,可完全實現二次設備國產化;一次智能化設備,目前在國內市場的推動下和二次廠家配合下已能提供全套智能化的一次設備。通過各電力公司和國內多個廠家的不懈努力,具備建設完全擁有自主創新、自主知識產權的全面數字化變電站,提高了電力系統的經濟性、可靠性和自動化水平。隨著新技術的不斷涌現和變電站與國際標準的接軌,數字化變電站自動化系統得到蓬勃發展的時代也為期不遠了。
結束語
數字化變電站綜合自動化系統的實現,推動了電網自動化技術的進一步發展。數字化變電站的發展說明了數字化技術正從變電站的二次設備向一次設備延伸,這將對變電站的自動化運行和管理帶來深遠的影響,使新技術的應用能有機地結合電網的發展,未來在數字化變電站應用技術成熟的基礎上將標志著新一代數字化電網的實現。
參考文獻
[1]高翔,張沛超.數字化變電站的主要特征和關鍵技術[J].電網技術,2006.
[2]葛榮良.數字化變電站技術與應用.上海電力,2006.
(烏魯木齊電業局光源電力有限責任公司,新疆 烏魯木齊 830011)
【摘 要】數字化變電站是實現智能電網的重要環節。本文簡述了數字化變電站的概念、特點、關鍵技術及其建設方法等問題。通過分析可以認為,數字化變電站必然成為未來變電站的發展趨勢。
關鍵詞 數字化變電站;數字化技術;電子式互感器;IEC61850
0 引言
數字化變電站是由智能化一次設備(電子式互感器、智能化開關等)和網絡化二次設備分層(過程層、間隔層、站控層)構建,建立在IEC61850通信規范基礎上,能夠實現變電站內智能電氣設備間信息共享和互操作的現代化變電站[1]。與常規變電站相比,數字化變電站間隔層和站控層的設備及網絡接口只是接口和通信模型發生了變化,而過程層卻發生了較大的改變,由傳統的電流、電壓互感器、一次設備以及一次設備與二次設備之間的電纜連接,逐步改變為電子式互感器、智能化一次設備、合并單元、光纖連接等內容。作為一門新興技術,數字化變電站從提出開始就受到了極大的關注,目前已成為我國電力系統研究的熱點之一。隨著相關軟硬件技術的不斷發展和成熟,數字化變電站將成為變電站技術的發展方向。
1 數字化變電站的關鍵設備
1.1 智能化的一次設備
一次設備被檢測的信號回路和被控制的操作驅動回路采用微處理器和光電技術設計,簡化了常規機電式繼電器及控制回路的結構,數字程控器及數字公共信號網絡取代傳統的導線連接。變電站二次回路中常規的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替,常規的強電模擬信號和控制電纜被光電數字和光纖代替[2]。一次設備例如電子式互感器,電子式互感器(ECT、EVT)分為兩大類:有源電子式互感器和無源電子式互感器。有源電子式互感器利用Rogowski空芯線圈或低功率鐵心線圈感應被測電流,利用電容(電阻、電感)分壓器感應被測電壓。遠端模塊將模擬信號轉換為數字信號后經通信光纖傳送。無源電子式互感器利用Faraday磁光效應感應被測電流信號,利用Pockels電光效應感應被測電壓信號,通過光纖傳輸傳感信號。
1.2 網絡化的二次設備
變電站內常規的二次設備,如繼電保護裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠動裝置、故障錄波裝置、電壓無功控制、同期操作裝置以及正在發展中的在線狀態檢測裝置等全部基于標準化、模塊化的微處理機設計制造,設備之間的連接全部采用高速的網絡通信,二次設備不再出現常規功能裝置重復的I/O現場接口,通過網絡真正實現數據共享、資源其享,常規的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。將IEC61850應用于變電站內的通信,以充分利用網絡通信的最新技術,實現二次設備的信息共享、互操作和功能的靈活配置。數字化變電站采用低功率、數字化的新型互感器代替常規互感器,將高電壓、大電流直接變為數字信號[3]。常規站與數字站結構區別如圖1所示。
1.3 自動化的運行管理系統
變電站運行管理自動化系統應包括電力生產運行數據、狀態記錄統計無紙化;數據信息分層、分流交換自動化;變電站運行發生故障時能及時提供故障分析報告,指出故障原因,提出故障處理意見;系統能自動發出變電站設備檢修報告,即常規的變電站設備“定期檢修”改變為“狀態檢修”。
2 數字化變電站通信規約關鍵技術
數字化變電站是建立于IEC61 850通信規范基礎上,由電子式互感器(ECT、EVT)、智能化開關等智能化一次設備、網絡化二次設備按變電站層、間隔層、過程層分層構建而成,能夠實現變電站內智能電氣設備間信息共享和互操作的現代化變電站。它的關鍵技術主要包括以下幾個方面:
(1)功能建模。從變電站自動化通信系統的通信性能(PICOM)要求出發,定義了變電站自動化系統的功能模型(Part5)。
(2)數據建模。采用面向對象的方法,定義了基于客戶機/服務器結構的數據模型(PartT-3/4)。
(3)通信協議。定義了數據訪問機制(通信服務)和向通信協議棧的映射,如在變電站層和間隔層之間的網絡采用抽象通信服務接口映射到MMS(IEC61850-8-I),在間隔層和過程層之間的網絡映射成串行單向多點或點對點傳輸網絡。(IEC61850-9-1)或映射成基于IEEE802,3標準的過程總線(IEC61850-9-2)(Part 7-2,Part8/9)。
(4)變電站自動化系統工程和一致性測試。定義了基于XML(Extensible Make up Language)的結構化語言(Part6),描述變電站和自動化系統的拓撲以及IED結構化數據。為了驗證互操作性,Part10描述了IEC 61850標準一致性測試。
(5)IEC 61850 標準中引入了抽象通信服務接口(abstract communication service interface, ACSI)。ACSI使變電站自動化功能完全獨立于具體的網絡協議,因此最新網絡技術可以很快被應用于變電站中[4]。
3 數字化變電站建設
數字化變電站和傳統變電站相比實現了信息采集、傳送、處理、輸出由模擬量到數字量的轉變,并形成了相應的通信網絡和控制處理系統,實現了信息的共享和互操作。從技術規律和電網特性角度看,數字化變電站推廣建設是智能電網形成的基礎環節,是智能電網實現數字化,信息化,自動化的技術和實踐經驗來源。數字化變電站的基本結構繼承了分層分布式的特點,如圖 2所示。
其功能在邏輯上被分配到 3個不同的層(即過程層、間隔層和變電站層)中。過程層是一次設備和二次設備的結合處,其主要功能是:進行電氣量的檢測、運行設備的狀態參數在線檢測與統計、操作控制的執行等任務。間隔層的主要功能是進行本間隔過程層實時數據信息的匯總,并對一次設備實施保護控制功能,具有承上啟下的作用。變電站層主要任務是匯總全站的實時數據信息,將有關數據信息送往調度或控制中心并接受調度或控制中心有關控制命令,轉發間隔層、過程層執行等功能。相對于常規變電站,數字化變電站具有很多先進技術和功能特點。
3.1 基于數字和光纖的信號采集系統
電子式互感器(ECT、EVT)和光電互感器的應用使得數字化變電站實現了站內信息的數字化采集和光纖傳遞,大大簡化了二次回路,解決了電纜老化問題,減少了運行人員的誤操作,系統可靠性得到提高。智能電網的數字化程度要求更高,將有各種先進的智能傳感器要運用到一次設備中去,包括發、輸、變、配、用戶等個個環節,用以監控電網設備健康狀態和全網電氣信息,形成龐大的智能監控系統。數字化變電站的硬件設施和建設過程中的相關經驗,在智能電網建設中有重要的作用和價值。
3.2 信息交互網絡化
數字化變電站內設備之間通過高速以太網進行信息交換,二次設備不再出現功能重復的I/O接口,常規的功能裝置變成了邏輯功能模塊,變電站內實現了真正的數據集資源共享。和智能電網高速、動態互動、實時信息共享的超級網絡構架的目標方向一致。
3.3 全站統一的標準平臺
IEC61850確立了電力系統建模標準,為變電站定義了標準的信息模型和信息交換模型。采用對象建模、抽象通信服務接口(ACSI)、以及設備自我描述規范,解決了不同廠商產品互操作問題,形成了全站設備功能和信息共享的統一標準平臺。
3.4 信息同步與安全性
數字化變電站與傳統變電站相比,一次設備及一次設備與二次設備之間連接,由電纜被電子式互感器、智能化一次設備、合并單元、光纖所代替,這為采樣數據的共享提供了條件,同時也帶來了電子式互感器間采樣同步問題。IEC 61850采用SNTP(sim plenetwork time protoco1)實現不同設備間的同步采樣,以UTC(universal time coordinated)作為時鐘同步源[5]。IEEE1588[協議為消除或削弱網絡測控系統各個測控設備的時鐘誤差和測控數據在網絡中的傳輸延遲提供了有效路徑,只要按照這個規范去設計網絡化測控系統,則系統的測控精度可控制在亞微妙級,從而可以有效解決分層分布式測控系統的實時性問題IEC 61850 采用 SNTP( simple network time protoco1) 實現不同設備問的同步采樣, 以UTC( universal time coordinated) 作為時鐘同步源。IEC61850協議的開放性和標準性帶來了電力系統運行的安全性問題,IEC在制訂了IEC61850之后,開展了安全標準IEC62351的編制,其中IEC62351-6定義了IEC61850的安全性[6]。
3.5 智能化一次設備不斷成熟
以往制約數字變電站發展的主要是因為IEC61850技術不成熟,2005年的IEC61850互操作實驗[3]極大推動了IEC61850在數字化變電站中的研究應用,目前變電站層與間隔層技術已經成熟,間隔層與過程層技術也在不斷成熟。國內的智能化一次設備質量提升的飛快,從已經運行變電站的反饋情況來看,智能化一次設備已經從初期的不穩定到了現在基本能滿足現場應用的水平,這為智能電網建設打下了基礎。數字化變電站系統結構如圖3所示。
4 結論
由于其具有信息充分共享、通信系統能可靠實時的交換所有設備的完整信息、降低變電站整個生命周期的費用等優點。數字化變電站必然會成為未來變電站發展的趨勢。建設以光電式互感器、智能化集成開關、智能變壓器等數字化一次設備和其他智能電子設備為基礎的新型變電站自動化系統。實現數字化變電站站內各層間的無縫通信。最大限度地滿足信息共享和系統集成的要求。則是數字化變電站技術的發展方向。可以預期。一個系統分布化、結構緊湊化、模型標準化、通信網絡化、信息集成化、檢修狀態化、操作智能化的完全數字化變電站將作為未來“ 數字化電網”的功能和信息節點展示在人們面前。
參考文獻
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[2]張興,郭燕娜.淺談數字化變電站的技術與發展[J].江蘇電機工程,2007,26(6):41-43.
[3]高翔,張沛超.數字化變電站的主要特征和關鍵技術[J].電網技術,2006,23(2):21-24.
[4]丁書文,史志鴻.數字化變電站的幾個關鍵技術問題[J].繼電器,2008(10):53-56.
[5]馬臨超,倪艷榮,齊山成.數字化變電站淺析[J].河南機電高等專科學校學報,2009(3):6-8.
【關鍵詞】數字化;繼電保護;變電站
0 引言
南方電網公司智能電網建設的指導思想是實事求是地推進智能電網的建設,以需求引導、整體規劃、有序推進、重點突破為原則,做好頂層設計,構筑一個合理的智能電網發展體系,重點方向是爭取在關鍵領域有所突破,同時開展標準研究,用標準來規范智能電網相關工作,并且有序地推進,同時開展示范先行,在取得經驗以后來階段實施。智能電網的不斷發展將極大地改變傳統電力系統的形態,電子式互感器、數字化變電站技術、廣域測量技術、交直流靈活輸電及控制技術的大量應用,必然對電力系統繼電保護帶來影響。
1 數字化變電站的結構層次
數字化變電站按照一次設備智能化、二次設備網絡化的設計思路參照IEC61850的標準將變電站分為過程層、間隔層和站控層3個部分,其中過程層由模擬量收集終端合并單元和實現開關輸入輸出的智能單元構成;間隔層主要由保護裝置和測控裝置組成;站控層主要包括監控,遠動和故障信息子系統構成[1]。
1)智能變電站的過程層由傳統的一次設備和智能組建柜組成,智能組建柜中有合并單元和智能操作箱兩個裝置。變電站常規互感器的數據合并單元采取就地安裝的原則,通過交流就地采樣電纜傳送模擬信號,并將采樣數據處理后通過IEC61850-9-1、IEC61850-9-2或者 IEC60044-8的協議借助光纖通道發送到網絡交換機供需要該模擬量的保護或者測控裝置共享數據。智能操作箱解決了傳統一次設備和數字化網絡的接口問題,作為數字化變電站一次開關設備操作的智能終端,將傳統一次設備和保護測控等裝置通過光纖網絡連接,完成對斷路器、刀閘的分合操作,智能操作箱接收保護和測控裝置通過GOOSE 網下發的斷路器或刀閘的分、合及閉鎖命令,然后轉換成相應的繼電器硬接點輸出。
2)在傳統變電站二次系統中保護裝置所需的模擬量信息和設備運行狀態等信息需要通過電纜傳送,動作邏輯需要在多個裝置之間傳遞啟動和閉鎖信號,在各間隔層設備之間,間隔層和過程層設備之間需用大量的電纜連接,使傳統方式下各個保護裝置之間存在較多硬開入連線,導致二次回路接線比較復雜,容易出錯、可靠性不高;而吳山變電站采用支持變電站通信標準IEC61850中GOOSE輸入和輸出功能的保護和測控裝置。間隔層裝置之間通過以太網聯系各間隔層設備,通過網絡共享電流電壓量和開關量信息,借助虛端子完成保護的動作邏輯和相關間隔之間的閉鎖功能,其中電流電壓量和開關量的傳輸分別采用IEC61850規約中的單播采樣值SMV服務和面向通用對象的變電站事件GOOSE服務完成[2]。
3)站控層網絡采用網線連接,間隔層與站控層之間按照制造報文規范MMS(Manufacturing Message Specification)通過網絡進行數據交互,完成對變電站的監視和控制。控制,遙控、遙調等控制功能通過IEC61850的控制相關數據結構實現映射到MMS的讀寫和報告服務中。IEC61850提供多種控制類型,還可以實現遠方修改定值等功能。
2 數字化變電站的優越性
數字化的變電站,其由一次設備的智能化以及二次設備的網絡化進行分層的構建。實現了變電站的電氣設備間信息智能共享,以及相互操作的現代化的時代。與傳統變電站相比,數字化變電站具有以下優勢。
1)變電站保護設備運行更穩定。數字化變電站中,智能化一次設備的數字化傳感器、數字化控制回路代替了原常規繼電保護裝置、測控等裝置的I/O部分,光纜代替電纜避免了集電器等邏輯部件老化、失靈帶來的誤動作,克服了設備在運行過程中的發熱、氧化、切換不可靠等問題。傳統電壓、電流互感器內部絕緣機構復雜,易飽和,準確性受二次負載影響、容易受電磁干擾,以及漏氣、漏油,甚至存在爆炸等問題。變電站數字化后采用光電式互感器,采用法拉第磁光效應(無源型)或者羅斯夫斯基線圈(有源型)從磁場中獲得有關信息,能實現大電流比、無磁飽和、頻率響應范圍寬,精度高,暫態性能好等優點。數字變電站采用了智能終端,將部分保護設備放置在開關端子箱中就地保護,極大減少了電磁干擾[3]。
2)變電站保護設備運行維護更安全方便。數字化變電站能有效避免二次側的電壓回路短路、電流回路開路的惡性事故的發生;電腦程序代替了傳統的保護調試方式,更為快捷、準確。
3)輔助材料大大減少,建設成本大大降低。數字化變電站中有色金屬、橡膠等材料耗用量大大減少,在今后的運行過程中可改進優化電站配置方式,電站監控設備可集成為占地面積非常小的裝置,節約了土地資源。
3 數字化變電站面臨的挑戰
目前,繼電保護裝置的微機化趨勢充分利用了先進的半導體處理器技術:高速的運算能力、完善的存貯能力和各種優化算法,同時采用大規模集成電路和成熟的數據采集、模數轉換、數字濾波和抗干擾等技術,因而系統響應速度、可靠性方面均有顯著的提升。然而,數字化變電站的不斷發展,對繼電保護技術提出了新的挑戰。特別是近年來,由于信息技術和電子技術的發展,以及智能電網的規劃和發展改變了電能傳輸的某些特點,信息化和數字化的特征使智能電網與傳統電力系統產生了本質的差別。
1)利用數字化提高保護性能。互感器傳輸性能的提高和互感器故障的減少使繼電保護不需要再考慮電流互感器飽和、二次回路斷線、二次回路接地等互感器故障問題。電氣量信息傳輸的真實性也為繼電保護裝置性能的提高帶來了便利條件。如何簡化繼電保護的輔助功能,利用數字化傳感器提高繼電保護的整體性能,是未來繼電保護發展需要研究的核心問題。
2)網絡化將改變繼電保護的配置形態。基于IEC61850網絡的數字化變電站改變了傳統繼電保護信息獲取和信號發送的媒介,利用網絡上共享的站內其它相關電氣元件的信息提高主保護的性能,利用共享的控制信號網絡簡化繼電保護配置,是智能電網中繼電保護研究的前沿性問題。網絡化帶來共享信息的同時,也帶來基于網絡信息傳輸的可靠性和安全性問題。與傳統二次電纜的傳輸方式不同,控制信號傳輸網絡的可靠性必須得到保證。數字化變電站條件下繼電保護的可靠性問題及如何進行保護配置保證可靠性是網絡化二次回路的關鍵問題。
3)提高安全自動裝置性能、在線整定技術等都是給未來數字化變電站提出的挑戰,只有有效的解決了這些問題,繼電保護才能更好地得到應用。
【參考文獻】
[1]高翔,張沛超.數字化變電站主要特征和關鍵技術[J].電網技術,2006,30(23):67-71.
【關鍵詞】建筑設計,數字化,技術
引 文:目前,數字化技術隨著社會的不斷進步和日臻完善具有獨特的優勢和強大的生命力,并且數字化技術也是一種新型的建筑設計理念和方法。計算機輔助建筑設計技術是建筑設計領域中的應用技術,并且運用現代計算機的數字化技術來輔助建筑設計的新型建筑設計理念和方式,這種技術能夠切實幫助建筑師在建筑設計過程中實現大量圖像和文字等信息文件的處理,從而使建筑設計的效率和質量大大提高,從而也降低了建筑設計的成本和周期,并推動了建筑設計的長遠發展,同時對建筑設計的發展也產生了至關重要的作用。數字化技術在建筑中應用也極為廣泛,而且意義重大。其作用在建筑設計的開始到設計方案的實施以及項目的優化、施工過程中的項目管理都功不可沒,并且潛力巨大。
1 數字化建筑技術對比傳統建筑設計方式的優勢
數字化技術的產生和發展對建筑行業自然也產生了重大的影響,并且也使人類的生產技術和思維方式被徹底改變。
1.1 以往,建筑師的水平和建筑技術決定了建筑項目的成功與否,并且因為傳統建筑觀念完全依賴建筑師個人的想法。隨著數字化技術大量運用,建筑企業在建筑施工中,不會只依賴建筑師個人的想法和能力,還可以通過現代科技、數字化技術等技術,在建筑物以及環境的多角度和整體化,以及綜合性的角度進行思考,使得數字化的建筑設計在這個時代更加的科學合理。
1.2 因為在原來要完成較復雜的設計很難,因為其受制于科技水平和相關學科的限制,而現在,通過利用數字化技術,并且通過專業的程序和軟件,就能使一套或幾套建筑的平面和立體形象在計算機上很方便的模擬計算、設計以及修改、分析、完成,大大提高了工作的效率。
1.3 數字化技術能不但能提高人們對生存環境的環保要求,而且還能提升設計單位的品位和層次。這主要因為數字化技術能對建筑物所在區域以及其自然和人文條件進行科學勘查和預測,從而提升人們的生活要求。
2 數字化技術在建筑設計中的影響
因為建筑設計師的建筑創意的激發是隨著數字化技術的發展,并且依據函數算法生成大量隨機圖形而形成的。并且,為了便于數字模型的建模以及修改,還有保存、交流和攜帶,數字化技術通過計算機的項目分析能有效銜接復雜的表現形式和結構分析,將建筑設計從二維進入三維,形成準確的建筑構想和造型,進一步實現藝術與技術的全新融合。還有,要實現建筑結構設計的數字化,就要讓數字化技術能夠使用有限元分析法處理設計數據;實現建筑技術指標控制的數字化可以通過應用模擬軟件溫濕度、采光和隔音等各種技術指標;并且逼真的三維效果可以通過 CAD 基礎上的制圖,從而方便建筑設計師與客戶的交流,這是一種建筑繪圖的新表現形式以及新的信息傳達媒介。
3 數字化技術在建筑設計中的運用
3.1 分析建筑環境的噪聲是否超標。
噪聲會危害人們的身心健康,干擾人們的正常作息和思維,影響生活質量。傳統的建筑設計會注意到周圍自然環境是否宜居,但較少的關注噪聲對人們的影響。這是現代工業發展帶來的衍生品,建筑設計企業要努力尋找解決噪聲的辦法,公司應利用各種技術在聲音來源、傳播過程、建筑設施等方面進行噪聲處理。首先,減少建筑噪音的聲音來源。在設計時改善建筑物內部結構,提升內部零件的質量以及進行結構優化,從聲源處減少噪聲的發出。也可以運用現代技術手段安裝聲音反射、減弱裝備,減少其對建筑的聲音干擾。其次,在建筑設計選址時可以選取遠離市中心和噪聲污染嚴重的地方;建設建筑外層保護膜以及綠色屏障;在修建建筑設施時設計選取吸收聲音的材料等等方法。建筑企業還可以在建筑外層設計安裝現代減弱噪聲的技術裝備,通過吸收、弱化等手段減少噪聲污染對人們的影響。還可以設計建設綠化帶,不僅可以美化環境、增加建筑藝術效果,還可以吸收噪聲,減弱聲音的傳播。
3.2 對概念設計的造型構思進行科學分析。
傳統的建筑設計,在概念設計階段是借助簡單的設計圖,通過自身的想象力來實現造型構思設計的,有很多弊端。數字化技術為設計師提供了高智能的設計工具。通過 CAAD 技術,在電腦上構思出建筑物的三維空間和造型,對不同材質和色彩的搭配和組合都能通過虛擬模擬看到效果。設計師可根據系統提示的修改結果結合自己的思路再進行修改。
3.3 分析設計方案是否優化。
在設計師初步方案確定后,利用電腦數據對系統進行分析和檢測,在分析后對方案自動修改。設計師可參考分析數據,對建筑環境和功能等各項指標人工思考,從而實現人、機互動互補。
3.4 分析制圖設計的技術性。
建筑師利用計算機制圖,數字化技術的設計系統中制圖數據管理系統十分完善,能夠按設計師輸入的各種數據和方案,集中制造、輸出、組合、選取、記錄、存儲、修改等各種功能,建立的制圖庫為設計師糾錯和選改方案起到重要作用,這是手工制圖無論如何不具有的強大功能。
4 數字化技術在建筑設計中的運用還有需要改進的地方
4.1 如果建筑設計的規模較大時,需要對設計的整體進行預測,并且構建模型。
而數字化技術能更好的做出綜合信息分析并且在虛擬模型方面有著人工所不可比擬的優點。但是目前我們相應的數字化技術及軟件發展水平不夠,對建筑設計相關信息綜合預測效果不佳。在項目可行性分析中,仍然主要依靠設計師和相關建筑工作者采用傳統模式實現。數字化技術水平必須加以改進,否則前面所述的優點就只能是空談。
4.2 具有高水平數字化技術的設計師人才不足。
在建筑設計領域中,對員工的數字化技術要求越來越高,設計師要具備良好的信息化和數字化技術,還要有精湛的建筑設計理念,才能更好地發現和改善相關的技術設計,找出不足之處,有較強的解決弊端的能力。建筑企業要重視員工的培養,能夠組織設計人員學習建筑技術和數字化技術,可以舉辦技術精英的經驗推廣講座或是專家座談會,讓工作人員在學習聆聽中取長補短。企業可定期舉辦數字化設計比賽,調動設計師的榮譽感和積極性。建筑設計人員自身要多閱讀與數字化技術相關的文章,在網絡上不斷吸取最新的技術信息。從而提高整體的數字化設計水平。
4.3 數字化建筑設計管理機制落后。
建筑技術管理工作的水平對建筑企業的長遠發展意義重大。要想提高建筑設計的數字化技術水平,必須提高其管理工作的水平。完善的建筑技術管理制度,能使建筑企業和工作人員的行為更加規范,使企業的數字化設計技術的運用更加規范。
5結束語
總之,建筑企業要想在競爭中獲勝,必須學習現代最新的數字化技術在建筑設計中大力運用數字化技術,不斷創新和完善設計水平。建筑師要學會把數字化理論和建筑實踐更好的結合,從而提升我國的建筑設計整體水平,推動建筑企業的良性發展。
參考文獻
[1]許昊皓,黃子云.數字建筑―――從數字設計到數字建造[J].中外建筑,2012(1).
[2]胡冗冗,李岳巖,許潔.數字化建筑的挑戰與發展[J].山西建筑,2011(1).
[3]梁文祥.基于數字化技術的建筑設計研究[J].數字化用戶,2013(11).
關鍵詞:建筑設計;數字化技術;應用
1數字化建筑技術對比傳統建筑設計方式的優勢
數字化技術在建筑設計行業的應用和發展對傳統建筑設計方式起到了很大的沖擊和影響,使得建筑行業的發展也出現了新的發展局面。傳統的建筑設計方式認為,建筑項目成功的關鍵取決于建筑設計師的專業水平和建筑的技術水平。數字化技術在建筑設計中的應用,徹底顛覆了這種觀點和看法,在建筑施工過程中,數字化技術的應用代替了傳統建筑設計師的個人想法,并從多角度對建筑環境進行綜合性的分析和預測,使得建筑設計作品更具有科學性和可行性。面對大規模的建筑設計時,傳統的建筑設計方式實施起來相當困難,大量的手工操作方式不僅無法保證建筑設計的工作進度,而且很難保證設計的科學性和準確性。利用專業的數字化技術和軟件,可以快速繪制出建筑的三維設計框架和立體形象,并快速對設計作品進行模擬、計算和評估,從而大大提高了建筑設計工作效率。此外,數字化技術的應用在設計過程中考慮到了更多的設計約束,如環境、噪聲等,大大提高了設計作品的整體水平和層次。數字化技術可以實現對建筑區域環境的監測和預測,從而為建筑設計提供了更多的考慮因素[1]。
2數字化技術在建筑設計中的影響
數字化技術的應用為建筑設計作品增加了更多的可能性和創造性。數字化技術的應用很好地激發了建筑設計師的創造靈感,建筑設計師利用數字化技術在電腦上快速繪制出大量的設計框架和模型,并利用專業的軟件進行各種設計搭配和快速變換,這種人機交互式的設計方式為技術性和藝術性的結合提供了很好的平臺,為建筑設計師的思維構思的呈現提供了快捷方便的工具。數字化技術實現了建筑學科與其他學科的完美融合,多學科的交叉和交流為建筑設計師提供了更多的設計工具和思考方向,從而激發了創造性靈感的迸發。數字化技術作為一種應用工具,對人們的生產和生活都產生了巨大的影響和作用,同時隨建筑設計的工作方式和思維方式也產生了巨大的影響。此外,在建筑設計的嚴謹性方面,數字化技術的應用大大提高了建筑設計的準確性和科學性。由數字化技術集成構建出的建筑設計模型絕對不會再設計信息丟失,設計數據矛盾等問題上出現紕漏,從根本上解決了傳統手工操作可能出現的準確性問題。在數字化技術的推動下,建筑設計思維方式由二維模式轉變為三維立體模式,使得建筑設計模型的直觀性和可理解性更強。相信在計算機技術的輔助下,建筑設計會呈現出更良好的發展態勢。
3數字化技術在建筑設計中的運用
3.1分析建筑環境的噪聲是否超標
相比于傳統的建筑設計方式,往往不會將噪聲作為建筑設計的約束,而是選擇直接忽視噪聲。隨著經濟水平的發展和人們生活水平的提高,市民對噪聲的可容忍度也在不斷降低。噪聲作為一種環境污染,對人們情緒的波動具有很大的影響,甚至嚴重影響了人們的生產生活行為。因此,在建筑設計中,應該將噪聲作為設計的一個約束,并進行相應的規劃和設計,解決建筑噪聲污染的現實問題。在建筑設計過程中,利用數字化技術可以實現對噪聲的全面分析和模擬,并通過快速的計算得出建筑區域的噪聲分貝。根據計算結果進行相應的噪聲控制裝備的安裝可以有效地降低噪聲對人民生活的影響,提高客戶的入住滿意度。此外,利用數字化技術還可以對噪聲的傳播規律和特點進行總結歸納,并模擬噪聲的傳播路徑,確定噪聲傳播的主要路徑。通過在噪聲的傳播通道上安裝相應的噪聲阻隔裝置,可以有效地從傳播途徑上解決噪聲污染給市民生活帶來的影響[2]。
3.2對概念設計的造型構思進行科學分析
在傳統的建筑設計過程中,在概念設計階段,建筑師主要通過自身的想象力來進行建筑造型的整體構思,這種人工構思的方法在工作效率以及設計直觀性上都存在很多的問題。利用數字化技術提供的智能化設計工具,建筑設計師可以在電腦上快速地構思出建筑物的三維框架和整體造型,并利用不同的色彩和材質對三維框架進行搭配和模擬,最后選擇自己最滿意的搭配方式和設計作品。
3.3分析設計方案是否優化
建筑設計師初步確定設計方案后,可以利用建筑設計的相關信息和要求對出示方案進行分析和模擬,并快速進行方案的修改。因此么數字化技術的應用促進了建筑設計方案水平的提升和工作效率的提高,同時,建筑師根據建筑設計的各項約束和指標對初始方案的修改,也是一個實現人機互動的友好過程。
3.4分析制圖設計的技術性
在數字化技術的支撐下,建筑設計師可以快速輸入各種設計指標和理想方案,并對設計方案進行多樣化的模擬和組合。同時,已經建立好的制圖庫能夠對建筑師進行很好的糾錯和修改,這些功能都是傳統建筑設計所無法比擬的。
4數字化技術在建筑設計中的運用還有需要改進的地方
4.1如果建筑設計的規模較大時,需要對設計的整體進行預測
相比傳統的建筑設計方式,數字化技術具有其不可比擬的優勢和特征。在數字化技術的支撐下,建筑設計能夠實現綜合性的信息分析和模擬。但由于技術水平的缺陷,目前我國的數字化技術軟件對建筑設計的相關信息的綜合預測效果并不理想。目前很多建筑師和相關工作人員依舊采取傳統的手工方式進行項目的可行性分析,因此,針對大規模的建筑設計,數字化技術的應用還有待提高。
4.2具有高水平數字化技術的設計師人才不足
數字化技術在建筑設計領域中的應用提高了對建筑師的個人素質要求。對于合格的建筑設計師,其不僅需要良好的設計專業知識,還應當熟練掌握一定的信息化技術和數字化技術。一個綜合素質較高的建筑設計師,能夠發現建筑設計中得數字化技術應用存在的問題并加以改進。因此,建筑企業應該加強對建筑設計師綜合能力的培養,組織專業人士對建筑設計師進行相應的數字化技術培訓,從而提高建筑設計數字化應用的整體水平。
4.3數字化建筑設計管理機制落后
建筑設計管理工作是建筑設計順利進行的基礎,建筑設計管理工作水平的提高對促進建筑企業的良性發展具有至關重要的作用。因此,提高數字化技術在建筑設計中的應用水平的前提是提高建筑設計管理水平,完善相關的管理制度和條約,規范建筑設計師和相關工作人員的行為,從而使數字化技術在建筑設計中的應用更加合理化、規范法[3]。
5結束語
伴隨著信息技術的發展和應用,數字化技術在建筑設計過程中已經得到了廣泛的應用和發展。作為一種強有力的設計工具,數字化技術為未來建筑設計理論知識的探討和發展提供了更多的選擇和途徑。因此,對于建筑設計師本身而言,應抓住數字化時代的契機,提升自身對數字化技術的應用能力,為建筑行業設計出更具創造力和生命力的作品。
參考文獻
[1]鄭明鳳.關于推動綠色建筑設計的思考[J].河南建材,2015(03).