可移动餐车设计

可移动餐车设计（精选八篇）

可移动餐车设计篇1

1 设计方案

1.1 电气控制方案

升降讲台控制系统, 采用电动直线推杆装置, 安装在底座上的升降装置带动滑块升降, 滑块以及连接杆带动升降台面沿导轨上下滑动, 达到了灵活调节讲台高度的目的。高度升降行程500mm, 采用WD-A电动推杆, 根据推动面板的载荷, 选用了电机功率为50W的直流12/24V永磁电动机, 其下滑动时推力可达4000N, 升降台电控系统基本结构图1, 由上升按钮和下降按钮控制电机正反转, 两个行程开关控制台面上升的最高位置和下降的最低位置, 系统采用双电源供电, 当市电正常, 采用市电, 无外电时, 切换到UPS供电, 给多媒体设备供电, 保障设备运行行正常和教学效果。

1.2 机械设计

自动升降讲台机械结构如图2所示, 分为底座, 外固固定筒、内筒 (可移动) 、台面等构成, 为保证台面升降平稳, 升降机构加焊接了连接杆, 连接杆两头分别与滑块和台面相连, 升降机构支撑杆如图3。

2 工作原理

自动升降可移动讲台电气原理图如图4, 当按下红色按钮时, 台面通过电动推杆向上移动, 当到达最高限位开关SQ1时, 电机停止运转, 台面停在最高位置上, 当按下向下按钮时, 台面通过电动推杆向下移动, 当到达最低限位开关SQ2时, 电机停止运转, 台面停在最低位置上。

3 创新点及应用

3.1 自动升降可移动讲台采用了电动升降杆, 授课教师可根据个人高度, 通过按钮自行灵活控制台面升降。使老师在操作鼠标和键盘时侯无需侧腰和弯腰, 避免老师由于使用不合身的讲台工作带来的不适。

3.2 自动升降可移动讲台设计了足够大的台面放置键盘和鼠标, 并预留鼠标活动范围, 键盘和鼠标放置在同一平面上, 便于老师在鼠标和键盘间更换, 减少教师职业病。

3.3 自动升降可移动讲台底部安装有轮子, 搬移方便。

3.4 自动升降可移动讲台底座安装有UPS电源, 当外电切断时, 自动升降多媒体讲台的投影、手提电脑、扩音器也能正常使用, 讲台台面也能升降自如。

参考文献

[1]《配电设计手册》.

[2]《电动升降杆说明书》.

可移动餐车设计篇2

随着科技创新，可穿戴计算技术发生了重大改进，在某些领域已经取得突破性的进展，而移动互联网产品也不断增加投入可穿戴式的研究与开发。目前市面上取得公认效果的除了谷歌公司的增强现实眼镜，苹果公司的iwatch苹果手表、华为的运动手环，还包括儿童电话手表、跟踪老年人活动的项链和增强互动的智能手表等等。

新的可穿戴设备在硬件开发的同时，基于交互技术，同样亟需相应研究适配微型屏幕的用户界面（UI）设计规律。微小屏幕限制了可用的物理空间，或交互面积，例如显示内容、接收内容以及用户输入。除此之外，可穿戴的UI必须高效、直观，提供即时的反应和最终用户的反馈。此外，可穿戴式的用户交互常常发生于动态的使用环境中。采用腕戴设备交互

腕戴设备的交互特点是随时随地、方便易得。同时，能够不断收集关于用户和周围环境的数据，提高人们对日常生活习惯、体力活动水平和日常生活习惯的认识。可穿戴设备通过数据采集系统也更容易收集平时用户容易忽略的数据和可视化信息。因为该设备具有贴近人体和连续使用的特点，更容易识别用户的活动和位置。可穿戴设备中，手表是代表性产品之一，在可穿戴計算领域获得了越来越多的开发关注。手腕已被证明是用户快速访问设备的一个极好的位置，只需要抬起手臂一个动作便可以将用户感兴趣的信息发送传递。灯光闪烁，蜂鸣声或快速振动可以有效性快速进行信息传达。

虽然腕戴设备为用户提供了几个好处，设计界面和交互方法，仍然是具有挑战性的。用户界面设计的复杂性必须适当简化，其中包括：（1）功能激活尽量精简，避免意外输入；（2）精简信息层级；（3）数据准确，避免歧义；（4）丰富用户手势的识别设计。

目前商业化的手腕设备通常发行一套微交互设计准则，支持可穿戴设备的应用开发。苹果、三星和Android均采用了微交互设计准则，例如，苹果开发了设计指引，以支持苹果手表的接口设计。其中涉及个人，整体和轻量级的互动，即微交互。苹果手表的微交互关注了个人通信，局限屏幕用户界面设计（优化屏幕空间）和快速交互行动。此外还提供用户界面元素（例如，图像，表格，和滑块），以及如何设置图标和图像。此外个性化，环境敏感和易用性也是手腕可移动设备强调的内容。界面设计内容重点包括：标题，标志，按钮，网格，弹出窗口和列表等。

用户输入则是手表设备采用得最少的交互内容之一，替代用户输入的方式主要是通过自然手势和简单按钮完成交互响应。在手势控制的人机交互方面，由简单的到复杂的，大致可以分为三个层次：二维手型识别、二维手势识别、三维手势识别。多维手势识别是微交互的重中之重。例如，2015年科研工作者针对手势层次构建了智能手表的一个多维输入空间，结构为直接接触型手势，追踪手势（当手势涉及三维空间并包含深度信息）和内部感应作用（当传感器被动地收集输入数据）。微交互和多维用户界面设计

当用户接收交互活动时，如访问信息，响应一个动作，收到一个通知，在短时间内（小于3秒）的交互，可称为微交互。微交互能够在最快速简洁的条件下然让用户完成他们的交互活动。因此微交互的用户界面设计的规则是小块简单，只维持基本的UI元素在一个简单而直观的布局。常见的例子在手腕的CRO MI互动式可穿戴包括，从UI和系统输出响应：显示日期、时间、天气、来电、步骤和心率数；从设备输出反馈：灯光闪烁，发出哔哔声，嗡嗡声；用于输入用户：一按下按钮，点击装置，滑动手势，手腕的运动（例如，旋转，敲门）。

手腕可穿戴设备由于图形显示所固有的物理尺寸约束，往往需要用户界面表现出单一简化的基本内容。为了能够满足要求，必须组织多维的图形用户界面，以呈现信息块，旨在提高的图形用户界面的可读性。

在一个腕戴设备一方（或矩形）显示坐标轴是最直观：水平（X）和垂直（Y）。用户界面信息的排布遵循无限滚动轴的概念（交互连续）。例如，在用户界面设计上，用户可以在两个方向上滚动浏览——沿水平（X）或垂直（Y）轴。水平轴为用户提供设备交互功能（例如，家庭、设置、活动数据），垂直轴提供了基于每一个主要功能的子任务或更多细节。浏览界面输入命令可以在任何形式交互（例如，触摸，手势，按下按钮，拨轮）。

无限连续为有限的可穿戴设备界面设计提供了设计灵活性，以创建多维用户界面。通过构建多维度的信息分布来避免在用户交互的复杂繁琐。结论

可移动搜索引擎的系统设计篇3

（一）CBIR技术

上世纪90年代早期研究者们提出了基于内容的检索CBIR (Content Based Image Retrieval) ，从可视化角度来对图像检索进行探讨。所谓基于内容的图像检索，是从图像库中查找含有特定对象的图像 (也包括从连续的视频图像中检索含有特定对象的视频片段) 。它区别于传统的检索手段，融合了图像理解、模式识别、人机交互等多种技术，从而可以提供更有效的检索手段并实现自动化检索。CBIR作为信息检索中的一个重要分支，有着重要的理论研究意义和市场应用前景，例如生物学领域、医学领域、出版领域以及军事、考古、版权保护、旅游、建筑设计、天文学、地理信息系统、历史学、犯罪取证等领域。

1. 典型基于CBIR技术的检索系统

(1) QBIC系统由IBM Almaden研究中心研究开发，是基于内容检索系统的典型代表。QBIC系统提供了对静止图像和视频信号的检索手段。在静止图像检索中，QBIC系统为使用者提供了颜色、纹理、草图、形状、多物体等多种检索方法，并提供了根据样本图像进行相似性检索的方法。在视频检索中，包括了分镜头检测、主运动估计、建立层描述、通过拼接完成代表帧生成等多种视频处理手段，并在此基础上提供了通过物体运动、摄像机运动的附加视频检索手段。

(2) Virage系统由加州大学圣地亚哥分校 (UCSD) 开发的Virage系统，支持颜色、颜色布局、结构和纹理的检索，而且可以对四方面任意组合并制定相应的权重。

(3) Photobook系统是MIT的媒体实验室在1994年开发研制的用于浏览和搜索图像的一套交互工具。图像在装入时按面部特征、形状或纹理特性自动分类，图像根据类别通过显著语义特征压缩编码。

(4) Visual SEEK与Web SEEK系统美国哥伦比亚大学图像和高级电视实验室开发的，“基于内容”的图像/视频检索系统。

(5) iFind系统MS给出的一个结合语义与视觉特征信息的图像相关反馈检索系统。系统通过图像的标注信息构造语义网络，并在相关反馈中与图像的视觉特征相结合，有效地实现了在两个层次上的相关反馈，在基于内容的图像检索中取得了较为理想的效果。

(6) Mires系统由中国科学院计算技术研究所研发，根据设定不同权值的颜色、纹理、形状特征进行检索。

(7) MARS系统是数据库管理系统、计算机视觉和信息检索多个领域交叉的结果。MARS不注重找到一个单一的特征表达，而是寻找一个动态的适应不同应用和不同用户的检索机制。

2. 基于CBIR技术的Web搜索引擎

(1) http://www.like.com/，该网站实现了对服饰的搜索，即通过提交衣服、鞋帽、手饰的照片在该站内搜索，实现匹配后，网站将返回该服饰的相关信息，但该系统得最大局限性在于，搜索的内容只能是服饰，并且是世界知名产品。

(2) http://www.polarrose.com/，瑞典风险企业PolarRoseAB公开了名为PolarRose的免费网线面部图像检索服务。该服务是依据该公司拥有的二维图像三维模型转化技术，并综合了用户输入数据等信息的面部识别技术开发，该服务是结合在客户端运行的软件和服务器端的处理功能而实现的。客户端软件以电脑网络浏览器Firefox和InternetExplorer的客户端软件的形式对外公开。当用户浏览网站并显示含有人物面部图像的静态图像时，上述客户端软件就会在人物面部部位产生一个小标志。点击该标志，就能检索出面部与该人物类似的图像。假如该人物的名字已经登记到PolarRose数据库，还可确认其名字。用户选择的人物尚未登记名字，用户还可自行登记名字。

（二）手机的新功能

科学家们正在研制一种手机图像识别系统，有了这套系统，当我们面对陌生的环境时，我们只需拿出我们的可照相手机，把我们所看到的拍下来，图像识别系统就会迅速从网上搜集有关资料，帮我们解疑答惑。国外一些精明的厂家开始使用这种系统对其产品进行促销，顾客只要把产品、产品标识甚至商家的特定广告拍下来就可以获得厂家赠送的精美礼品。条形码是图像识别系统的第一个实际应用。美国纽约的一家公司设计了一个软件，手机用户只要把书籍和CD背后的条形码拍下来，就可以登录到亚马逊网络书店去购买他们所喜爱的书籍和音乐。加利福尼亚的一家公司走得更远，他们设计了一种物体识别软件供手机用户使用。他们把一些厂家的产品、标识、海报甚至一些杂志广告收集到数据库中，当用户将这些照片拍摄下来作为短信发回到公司时，手机用户就可以收到他们所需要的公司或产品资料，例如公司网站和产品说明书等。日本的一家公司已经开始应用一种三维物体图像识别系统，顾客只要把所需要的物体拍摄下来就可以在网站上购买相应的产品。

微软曾在2006年透露，微软正在开发如何利用手机拍下的照片进行互联网搜索的方法。微软这个新功能被命名为Photo2Search，用户只需通过电子邮件向微软发送用手机拍下的想要了解的事物的照片，搜索结果就会出现包含相关信息的网页或是包含有类似照片的网站，但目前还没有关于此项技术的消息。

（三）系统设计

本文要设计一种新型的搜索引擎，手机用户对于不认识的事物，例如花草、动物、建筑等，通过手机自身的拍照功能将其拍摄，后将图片以手机短信形式发送至服务器，服务器用发送来的图片进行图对图的搜索，将检索到的，匹配程度高的图片信息 (花草的名称、动物的相关属性等) 再以短信形式发送回手机用户，这样就完成了对一种未知事物的认识过程。

1. 系统结构图

2. 系统运行流程。

系统首先建立图片数据库，将图片特征提取后经排序存入特征数据库;用户将手机拍摄的图片通过无线网络发送至服务器，服务器将发送来的图片进行特征提取，而后在特征库内检索，将相似度高的图片信息用sms形式回发至手机用户。

3. 系统开发工具及运行环境。

开发工具：由Microsoft制作发行的Visual studio 2005 Team Suite系统

操作系统：Windows2003 Server

应用服务器：JRUN4.0

后台数据库:Oracle9i

服务器数量：2台

4. 系统模块说明

(1)数据库。图片数据库1:spider程序抓取网页，将图片及其说明摘取存入图片数据库1。利用spider抓取图片的目的是弥补专业图片库的数量上的不足，同时为手机用户带来更多的趣味性。图片数据库2：由专业图片及专业注释组成，其目的是为用户提供相对正确的解释。图片特征库1：将图片的颜色、纹理等特征进行提取，将特征存入图片特征库1。将图片特征先行提取是保证系统检索效率的根本保障。图片特征库2：用来存放图片数据库2中专业图片的特征。

(2)图片特征提取器。该模块由多种算法组成，它将根据图片本质内容的属性的不同采取不同的算法达到良好的特征提取效果，例如一种板材，就要用基于纹理特征的算法来提取而对于某种植物，就要用到基于颜色等特征的算法来提取。

(3) index索引器。图片数据库索引：将图片按科学的分类方法进行分类并索引，例如分类为植物、动物、建筑等，对图片数据库进行索引是提高系统工作效率以及优化数据库组织结构的有效办法。图片特征库索引：对图片特征库进行索引，可以大大缩小检索的范围，提高系统对用户的响应速度。

(4) GUI (Graphical User Interface) 即图形用户接口，GUI是屏幕产品的视觉体验和互动操作部分，是一种结合计算机科学、美学、心理学、行为学及各商业领域需求分析的人机系统工程，强调人—机—环境三者作为一个系统进行总体设计。这种面向客户的系统工程设计其目的是优化产品的性能，使操作更人性化，减轻使用者的认知负担，使其更适合用户的操作需求，直接提升产品的市场竞争力。本系统的GUI主要涉及网络浏览器部分和手机部分。

(5)主要接口：手机通过基站与系统服务器的连接主要通过CMPP协议实现。CMPP协议是中国移动提供的短消息互联网接入解决方案，它规定信息资源站实体与互联网短信息网关的应用层接口协议，用以建立短消息中心和服务提供商 (SP) 之间的通路，业务和信息的提供由SP完成。CMPP可以为实现移动数据增值业务提供服务，包括以下业务：Email通知、语音信箱通知、Internet发送短信息、移动平台发Email、催费通知、自动综合业务信息台。

（四）总结

本文的创新点在于将短信息服务 (SMS) 与手机拍照功能和基于CBIR技术的Web搜索引擎相结合, 设计并实现了一个基于手机平台的搜索引擎。该系统是手机增值业务的延伸，同时为基于CBIR技术的Web搜索引擎提供了更为广阔的使用空间，极大的增加了引擎的使用便捷性。

参考文献

[1]谦婷.移动终端图像及视频相关标准颁布有望成为手机入网依据[N].通信产业报, 2007-06-25, (012) .

[2]Flickner M et al.Query by image and video content.The QBIC system.IEEE Computer, 1995, 28 (9) :pp.23-32.

[3]李彬.手机变搜索引擎[N].科技日报, 2006-02-23, (012) .

[4]www.sohu.com.

可竖立横卧式移动养殖网箱的设计篇4

1 可竖立横卧式移动网箱设计

1.1 设计原理

本网箱是在横卧式可翻转抗风浪网箱的基础上, 将8个可调式充气气囊对称安装网箱上, 通过调节两侧气囊内气体量, 使得网箱重心偏移, 进而沿纵轴向转动, 解决原型网箱操作繁重的人工调整翻转的方法;通过调节网箱首末两端气囊浮力差来实现网箱竖立倒置功能, 解决以往网箱养殖鱼起获不便和分级分流的困难。同时, 借鉴碟形网箱的中心立柱与浮环由绳索柔性张紧定位[2,3], 既可使网箱在潮流的冲击下保持体积不变, 又可有效地吸收水流的作用力, 保持网箱结构体的强度。为解决原型网箱固定式养殖方式无法有效躲避台风和环境污染影响, 在网箱两端安装拖曳挂钩, 方便船舶拖曳航行, 并对网箱结构外形进行改进, 降低网箱水平航行时受到的水流阻力。

1.2 主体结构设计

网箱两端设计为锥体, 中间横截面为正八面柱体, 具有良好的水动力性能。网箱之间采用组合型结构, 阵列整齐布置, 以缓冲、分解波浪对网箱系统的冲击力。箱体部分主要有中央钢管、支撑框架、网衣等构成 (图1) 。中央钢管为双锥圆柱体网箱的中间支撑, 承载网箱的集中受力。根据美国碟形网箱的使用经验[4], 中央钢管选用大管径、高强度的合金钢管, 通过在应力集中部位设置加强结构, 从总体上提高中央钢管的抗剪、抗弯强度。由中央钢管两端引出的16根直径76 mm高强度钢管, 将2个152 mm钢管制成的正八边形支撑圈固定, 形成一个网衣紧绷双锥状网箱框架。

1.中央钢管;2.支撑框架;3.网衣;4.充气气囊;5.拖曳挂钩;6.复合脐缆;7.锚固系统;8.中继浮筒;9.综合母船

网身材料使用高强度的聚乙烯, 经抗紫外线工艺处理的无结网片缝制而成, 使用寿命长。在网衣上有一拉链入口, 可供潜水员方便出入, 探查网箱内部状况[5]。当网箱中央钢管长度和横截面外接圆直径分别为20 m、30 m和6 m、10 m时, 则网箱的养殖容积分别约为300 m3、1 966 m3。海上实际网箱设计参数为:抗风速>25 m/s, 抗水流>1.5 m, 抗浪高>6 m, 适用水深>25 m, 养殖水体2 000 m3以上。根据海况与市场需求进行调整, 随着季节和海流, 将网箱拖曳到最佳的养殖环境, 实现安全可靠便利高效的海上养殖。

1.3 气路系统设计

韩国全南道国立大学Kim等[6]将6个充气浮筒安装在圆形升降网箱, 把高压空气充入浮筒, 使筒内水排出, 实现网箱上浮;采用自动控制技术精确控制浮筒充排气量[7]。然而本网箱设计实现6个自由度运动, 若采用上述排水法浮筒, 颠倒时水会倒灌流入浮筒, 而无法满足设计要求。为此, 本网箱采用防水充气气囊收缩方式实现浮力变化, 从而解决上述问题。

本网箱的气路系统由复合脐缆和8个充气气囊等构成。复合脐缆由电控管路、高压气管道、饵料管道3个独立分管并列铠装。复合脐缆连接中继浮标, 再连接海上的综合母船, 实现物质、能量和信号的输送。高压冲入的养殖饵料和鱼药等通过饵料管道输送入网箱, 高压空气经过气管道通入各个气囊, 通过充放气和控制气流量实现网箱运动。

8个充气气囊分别固定在支撑框架上, 形成整体对称布局, 每个气囊都是相对独立的体系, 每个气囊都通过一根耐压气管, 然后将气管沿网箱钢管排布, 最后将8根气管统一汇聚, 通过复合脐缆和综合母船供应相连。下沉时气囊放气进水, 上浮时注入压缩空气排水, 调节控制各个气囊气量实现网箱的各种运动。为保证网箱在漂浮状态时的稳定性, 气囊浮力是网箱水中重量的2倍以上, 中央钢管浮力是网箱水中重量的70%~80%。

进排气分配控制系统 (图2) 是实现网箱各种工作模式的关键装置, 压缩空气经过空气过滤组件处理, 避免杂质污染气囊, 通过多通气管接头流向8个气囊控制模块, 高压气流经过VEF流量型电气比例阀精确调节各个气囊注入的空气量。采用三位三通阀, 调控气囊的充放气气囊。气囊端口带有流量计和压力传感器, 检测气囊内空气变化, 将检测信号输给总控制器, 调控每个气囊。

2 网箱功能模式

为解决传统网箱躲避环境变化能力差、网箱操作维护复杂、劳动强度高等问题, 本设计网箱具有多种功能模式, 根据实际任务需求设置相对应的功能, 实现高效养殖。网箱有水平布置和垂直布置两种, 可实现艏摇、横移、纵移、横滚、纵倾、升沉等6个自由度运动, 具有起捕、清洗、投饵、回收、转运、分级等6种养殖工作模式。网箱的多功能、多模式能够适应复杂的海洋环境实现最佳养殖状态。

2.1 网箱旋转模式

网衣易生长附着物, 造成网眼被污损生物堵塞, 特别是残余料及排泄物长期积累覆盖在下层的网, 影响了网箱内外水体的交换, 目前常采用更换沉重的网衣, 或潜水员水下清理, 投入成本高且效果差。网箱需要定期进行检修, 防止网箱破损鱼类逃脱或海兽破坏。随着网箱大型化和深水化, 网箱养护的工作越来越复杂。

原型网箱通过人工调整网箱框架上的配重, 转移网箱侧面沉子的悬挂位置, 使网箱整体以中心支撑柱为轴心产生转动力矩, 同时用小船沿钢管圈切线方向拉动网箱, 来达到转动的目的, 然而此方法操作繁琐, 耗费较大的人力。本设计通过改变每侧4个气囊, 因浮力差产生力矩转动网箱。当上气囊充入一半体积的空气, 而左气囊全部排气, 底气囊充入一半体积的空气, 右气囊充满体积的空气而浮, 网箱围绕中央钢管旋转, 将水下网衣暴露在海面上, 受阳光照射或高压水射剥落附着物, 定期转动操作就可保持网箱清洁通畅。

2.2 网箱竖立模式

在大型网箱养殖生产过程中, 高效起捕、分级和转运非常重要。原型横卧式网箱的起捕技术是将网箱整体上浮, 从网箱两端用网具将鱼驱赶聚集至中心处。然而此方式, 人工频繁操作活动, 鱼受到惊吓易碰伤, 影响捕后存活率[8]。本设计网箱设置为竖立模式, 若对首部4个气囊充气上浮, 而对尾部4个气囊排气, 网箱在横向力矩旋转作用下, 由水平状态变成垂直竖立状态。然后固定中央钢管, 参照碟形Spar网箱竖立设计[4], 在中央钢管内注入压载水保持竖立悬浮状态, 解除下方套管上的网环, 控制下方4个气囊充气上浮, 带动网衣沿中央钢管上滑, 网箱被褶皱压缩体积, 如图3左方, 将鱼集中在小区域, 用吸鱼泵自动抽取。

如图3所示, 将网箱设置为竖立模式, 可实现鱼品大小分级, 网箱逐渐上浮, 水面以下养殖空间逐渐被压缩, 迫使鱼经过连通网管从主网箱游到下方的接收网箱。同时, 竖立模式也方便投饲与底部死鱼回收。

3 网箱模型试验

网箱模型试验依据相关规范, 采用变尺度进行缩放, 将模型试验结果反推换算到实际大型养殖网箱中[9]。设计实际海上养殖网箱全长30 m, 横截面直径为10 m, 中间八面柱体部分长20 m。中央钢管为3根长1 m、截面直径76 mm×2 mm不锈钢管拼接制作, 正八边形支撑框架采用型号为20 mm×20 mm不锈钢方管焊接而成, 而框架外接直径1 m, 网目5 mm, 网线4股, 加装浮子和铅坠, 调节重心平衡, 并对网衣缩放带来的网衣刚度和质量偏差进行校正。

3.1 网衣水动力计算方法

选取Morison模型水动力计算方法计算网衣受到的水动力。在Morison模型中, 网衣结构被离散为独立的网线, 每根网线的水动力荷载由Morison公式求出, 然后进行累加, 每根网线其所受到的流载荷可以分解为水平方向上的阻力FD和竖直方向上的升力FL[10]:

式中:A—网衣平面的面积, m2;ρ—流体密度, kg/m3;V—相对来流速度, m/s;CD—阻力系数;CL—升力系数。根据的经验公式[11], 升力系数CL和阻力系数CD如下式表达:

将升力系数CL和阻力系数CD表示为网衣密实度Sn以及来流攻角的函数。

3.2 网箱模型水池拖曳试验

在浙江海洋学院船舶与渔具水动力重点实验室的水池 (宽5 m, 长200 m, 水深3 m) , 对网箱进行了拖曳实验。测量设计的网箱在设定拖车不同的航速 (0.1~0.6 m/s) , 拖动网箱在水池中拖曳移动, 分别将网箱纵向放置和横向放置进行拖曳[12], 测量拖曳移动时网箱受到水流阻力, 反复试验取均值, 得出网箱受到阻力与拖曳移动速度的关系曲线如图4。

3.3 网箱模型功能试验

首先将按设计要求制作的小型气囊和配重悬挂安装网箱模型上, 按照图3接通气动管道, 选择排气量为100 L/min、额定压力0.8 MPa的空压机, 接口管道为外径8.0 mm的PU管。气动阀门处在断电初始状态, 在网箱拴上保险绳, 将网箱模型按压在水中, 检验系统的水密性。适当微调模型中心钢管两端的配重, 使模型上表面网衣恰好露出水面, 模拟进入正常养殖状态[1]。将网箱模型分别进行沉浮试验、双向旋转试验、竖立倒置试验, 检验设计方案原理上的可行性。

4 试验结果与分析

通过分析网箱速度-阻力曲线趋势, 得出在网箱拖曳移动时受到水流阻力与拖曳移动速度成正比, 网箱在低速运动时受到阻力较小。例如当纵向拖曳速度为0.3 m/s时, 网箱模型受到的阻力为50.1 N;速度增大到0.5 m/s时, 阻力达到108.5 N。对比两条曲线, 得出网箱纵向拖曳移动阻力系数约是横向拖曳移动的2倍。在0.6 m/s的纵向拖曳速度下, 估测网箱容积冲击变形损失率不超过6%, 最大程度地保持网箱的有效养殖水体, 增加了养殖容量。

模型试验显示, 网箱沉降平稳, 竖立翻转自如, 达到了预想的设计目标。同时, 该网箱起捕、分级、转运方便, 尤其是具有6个自由度运动功能, 是本设计的创新点。后期将在网箱上加设导流罩, 减小因较大流速引起鱼类贴网擦伤等问题。

摘要：针对现有深水养殖网箱无法满足养殖过程中对网箱各种作业功能需要, 本文在具有抗风浪能力强、网衣维护方便等优点的横卧式可翻转网箱基础上, 设计了一款可竖立横卧式移动网箱。通过增加可竖立功能, 解决了起捕分级操作复杂的缺点;网箱具有可拖曳移动功能, 解决了固定式网箱结构难以躲避海洋恶劣环境的问题。同时设计了养殖网箱的充放气控制系统, 通过改变每个气囊的气量, 调节网箱的浮力特性, 从而实现网箱各种运动功能。水池拖曳试验显示, 该设计网箱航行阻力小, 网箱纵向拖曳阻力系数约是横向运动的2倍, 网箱容积变形损失率<6%。模型测试表明该网箱各项功能运行稳定, 达到设计目标。

关键词：深水网箱,横卧式,移动,竖立

参考文献

[1]黄滨, 关长涛, 林德芳, 等.横卧式可翻转抗风浪网箱的研究[J].海洋水产研究, 2004, 25 (12) :47-54.

[2]LOVERICH G F, GOUDEY C.Design and operation of an offshore sea farming system[C]//POLK M.Open Ocean Aquaculture, Proceedings of an International Conference, Portland, Marine, USA:New Hampshire/Maine Sea Grant College Program, 1996:495-512.

[3]刘永利, 石建高, 陈晓蕾, 等.网箱升降技术的研究[J].现代渔业信息, 2010, 25 (5) :21-22.

[4]李玉成, 宋芳, 董国海, 等.碟形网箱水动力特性的研究[J].海洋工程, 2004, 22 (4) :19-25.

[5]江涛, 徐皓.网箱中的航母——大型抗风浪可移动网箱[J].中国水产, 2003 (5) :77-79.

[6]KIM T H, YANG K U, JANG D J, et al.The submerging characteristics of a submersible fish cage system operated by compressed air[J].Mar.Technol.Soc.J., 2010, 44 (1) :57-68.

[7]KIM T H, YANG K U, HWANG K S, et al.Automatic submerging and surfacing performances of model submersible fish cage system operated by air control[J].Aquacultural Engineering, 2011, 45 (2) :74-86.

[8]LOVERICH G, FORSTER J.Advances in offshore cages design using spar buoys[J].Mar.Technol.Soc.J., 2000, 34:18-28.

[9]胡保友.圆形深海养殖网箱的力学建模及仿真[D].硕士学位论文.青岛:中国海洋大学, 2008:39-47.

[10]李鲤.波流作用下深海浮式网箱结构动力响应特性研究[D].硕士学位论文.上海:上海交通大学, 2013:16-57.

[11]宋伟华.网衣波浪水动力学研究[D].博士学位论文.青岛:中国海洋大学, 2006:22-48.

一种可扩展式移动净水车设计篇5

关键词：扩展,净水车,宿营

0 引言

目前, 我国超过40%的地表水不能直接饮用, 而在居民生活饮用中占65%比例的地下水, 超过90%都受到不同程度的污染, 水污染情况日益严重[1];同时, 由于国家对饮用水提出了越来越高的标准, 以及在野外作业、应急救援等领域需要大量可以直接饮用的水资源的情况下, 具有环保节能、水质稳定, 能为野外工作人员提供充分的工作、生活空间的可扩展式移动净水车则应运而生, 具有较大的市场需求和应用前景。

1 设计原则及指标

1.1 设计原则

贯彻执行现行有效的国家标准、国家军用标准、行业标准和企业标准。在充分考虑经济性、实用性、安全性、可靠性、可维修性和标准化等原则的基础上进行设计。

1.2 主要设计指标

整车外形尺寸 (长×宽×高) :9315 mm×2500 mm×3790 mm;方舱外形尺寸 (长×宽×高) :6115 mm×2438mm×2200mm;工作餐扩展容积比为1.9;整车重量<16 t;野外宿营保障能力:6人不低于10 d的生活、宿营需求;净水系统出水水质达《生活饮用水卫生标准 (GB5749-2006) 》标准;净水系统出水速度为6~7 L/min;使用环境温度为-30~+40°C;贮存环境温度为-45~+70°C;环境湿度≤95% (25°C时) ;防雨强度≥6mm/min;抗风等级为8级风能工作, 10级风不损坏。

2 车辆配置及布局

车辆共分为以下几大系统:底盘系统、方舱本体、生活保障及办公系统、净水系统、供配电系统、控制显示系统。系统结构图如图1所示。

2.1 整车外形主要尺寸

根据净水车的使用环境, 需要选用越野型的底盘, 考虑空间需求以及成本因素后, 本车采用北奔ND2163E48J型二类越野底盘改装, 底盘主要性能参数见表1, 底盘外形尺寸长×宽×高为8820 mm×2500mm×3340mm;改装后整车外形尺寸为:长×宽×高 (扩展舱收回状态) 为9315×2500 mm×3790 mm, 长×宽×高 (扩展舱扩展状态) 为9315 mm×4438 mm×3790 mm;如图2及图3所示。

2.2整车外形布局

整车布局主要要考虑以下几点:

1) 充分利用舱内空间, 满足人员工作、生活和休息的需求;2) 必须将噪声产生设备如发动机和净水系统与人员生活区隔离开;3) 舱内设备的布局要便于扩展方舱的扩展和收缩;4) 满足车辆整体平衡要求。

经过优化后, 整车布局图如图4所示。

在完成布局后, 对整车进行了质心计算和整车的横向和纵向稳定性分析, 验证条件如下[2]:

横向稳定性需符合下式规定:

3 方舱设计

3.1 方舱本体

方舱本体分为展开段和非展开段, 其中展开段长约4740 mm, 非展开段长为约1375 mm。为充分利用空间, 展开段主要是人员的工作、生活区域, 里面布置有电脑、空调、折叠床、厨卫用品等办公和生活用品, 非展开段是设备段, 该段布置有净水系统、发电机等设备。

舱壁构造为有梁大板结构, 内外蒙皮均采用1.2 mm铝板, 中间填充硬质阻燃聚氨酯泡沫板, 内外蒙皮与舱壁骨架等经黏结和铆接而成, 门框和窗框骨架用特制的铝型材制作;所有接缝的地方均有密封装置, 这样的结构能够有效地对舱内外进行隔温, 并且降低了舱内外空气泄漏量。

方舱本体通过专用设计的底架平台和底盘紧密连接, 保证车体安全。

3.2 方舱扩展系统

方舱从结构上分为固定式和可扩展式方舱, 目前, 可扩展式方舱设计技术在国外已经较为成熟, 而国内受制于结构技术的发展, 可扩展式方舱的应用还较少, 并且在已经投入应用的可扩展方舱中, 自动化程度较低, 本文设计了一种整体抽拉式的方舱扩展结构, 具有自动化程度高、扩展后容积比较大的优点。

本文设计的方舱扩展系统采用整体抽拉式扩展结构, 单边扩展行程1000 mm。通过液压缸驱动滑动扩展机构实现方舱的扩展, 扩展部分的地板, 固定地板采用铰链连接, 结构形式为方舱发泡大板, 厚度50 mm, 扩展收缩过程中, 扩展地板可以按照预定的轨迹与方舱扩展实现联动, 如图6所示。

1.折叠床2.厕所3.水箱4.厨房5.折叠椅6.石英钟7.空气检测器

1.净水设备安装空间2.土木工具3.水箱4.发电机5.发电机门

扩展方舱的驱动机构采用液压驱动方式, 左右两侧各布置有两个滑动导轨, 承受全部的扩展舱体载荷, 同时在底架平台上还布置有加强杆保证底板的刚度。滑动导轨和加强杆均由液压缸驱动, 滑动导轨和加强杆受到载荷摩擦的部位, 均安装有润滑板, 减小摩擦力, 提高可靠性。

由图7可以看出, 扩展舱体在展开和收缩的过程中, 存在运动死点, 在死点上, 液压装置无法正常运行, 导致整个扩展舱体无法正常展开和收缩, 这是国内的扩展舱普遍存在的问题, 为了解决这个问题, 国内很多扩展舱采用了人工或者加附加装置将舱体底板向上顶来过死点的方法, 我们采用了如图8所示的机构 (此结构已申请专利) , 成功避免了死点结构, 并且实现了完全自动化。

该机构主要是将普通的铰链改为如图8所示的铰链, 其中方舱活动部分的地板接触端为圆弧形, 并用连杆将两段圆弧的圆心相互连接, 这样扩展舱活动端在扩展和撤收的过程中, 就成功避开了运动死点。

3.3 方舱扩展系统液压系统

方舱扩展机构采用液压驱动技术, 每侧扩展舱由2个液压缸驱动, 2个同向驱动液压缸由1个换向阀控制, 2组换向阀控制左右2组液压缸, 可实现两侧扩展舱的联动, 系统原理图如图9所示。

1.手动泵2.液位计3.回油滤油器4.吸油滤油器、液压泵及电机组合5.压力表开关及压力表6.溢流阀7.调速阀8.换向阀9.液压锁10.液压缸

4净水系统

净水系统采用了目前世界上较为成熟的臭氧活性炭净化技术, 目前该技术已广泛应用于欧洲国家的水厂中。该技术是目前世界上公认的去除饮用水中有机污染物最为有效的深度处理方法之一。臭氧活性炭技术有效地克服了两者单独使用的局限性, 又充分发挥了两者的优点, 使水质处理效果大为改善。此外, 采用本文中的工艺流程还能有效降低AOC (生物可同化有机碳) 值, 使出水的生物稳定性大为提高, 活性炭上附着的微生物使其能长期保持活性, 有效延长活性炭的再生周期。

本车采用的净水系统的工艺流程图如图10所示, 该系统除了自带有水箱外, 还能收集野外水资源, 然后经过处理, 生成可以用来淋浴的自来水和符合国标的直饮水。

净水系统中, 水箱容积800L, 反应釜能容纳2×0.2 t的水, 体积为0.2m3×2, 净化设备空间为0.5m3, 功率约为1.1k W, 出水水质达《生活饮用水卫生标准 (GB5749-2006) 》标准要求, 出水量为6~7 L/min。

5 其他系统

其它系统主要包括供配电系统、整车显示控制系统、生活保障及办公系统等。

在供配电系统的设计中, 本车配置了市电接口、油机发电、太阳能供电系统。净水车在仓库时, 可以通过市电接口充电;在太阳光照射较强的时候, 可以通过太阳能充电;在野外夜晚工作时, 可以通过油机供电;通过这样的设计, 对净水车在野外的工作提供了有力的电力保证。

整车显示控制系统主要用于控制方舱扩展与撤收、整车用电系统自动控制、实时动态显示太阳能发电系统及净水系统的工作状态、蓄电池剩余电量、水箱储水量、工作舱空气流通量控制和温度控制, 控制净水设备、太阳能发电设备的工作状态报警输出等。

生活保障及办公系统主要包括工作人员在野外工作的生活保障设施、办公设施。

6 结语

目前, 国内外的水资源污染情况越来越严重, 同时, 野外作业等领域对水资源的需求越来越大, 在这样的背景下, 本文设计了一种能够长时间为工作人员提供符合国标的饮用水的移动净水车, 具有工作时间长、出水水质优、工作空间大、自动化程度高、节约能源的优点, 目前, 该移动净水车已经通过客户方评审。

参考文献

[1]陆柱, 陈中兴, 蔡兰坤, 等.水处理技术[M]上海:华东理工大学出版社, 2000.

[2]张一帆.某地面控制站方舱装车总体设计[J].中国科技信息, 2012 (14) :102-103.

可移动式沼气罐的设计与研究篇6

随着经济的快速发展,我国的能源需求急剧增长[1]。沼气作为我国农村地区清洁能源的主要组成部分,作为连接养殖和种植业的资源循环链条,多年来一直受到各级政府的重视和老百姓的欢迎[2]。在我国广大农村地区发展沼气,能够解决农户生活所需能源,巩固以退耕还林为重点的生态建设成果,减少人畜粪便和生活污水造成的农业面源污染[3]。

尽管当前沼气产业正处在一个高速发展的阶段,受到了各级政府和人民群众的欢迎,但在其发展过程中也面临着不少问题和障碍[4]。有研究结果表明,并不是所有已建沼气池都在投入使用,投入使用的沼气池占76. 5% ; 另外,从使用时间来看,沼气池的总体使用效率仅为64. 8%[5]。我国不少省市都在农村推广过沼气池的建设,但多数沼气池质量问题突出,只能使用1 ~ 3 年,出现了边建设边报废的情况[6]。这使得沼气在农村的推广受到了限制,打击了农民建设沼气池的积极性。

此外,沼气池厌氧发酵在我国南方分布较为集中,而在我国北方应用较少。其最为重要的原因是北方冬季温度较低导致沼气池不产气或者产气很少,因此大面积推广较为困难。针对温度达不到发酵要求的问题,尝试人工加热的方法,以取得不错的效果。现在有一些人工增热的方法: 在沼气池表面覆盖杂草、塑料膜或装塑料大棚、在池外大量堆沤秸秆,给沼气池进行保温和增温; 地源热泵式沼气池加温系统[7]等等。但这些措施或效果不好或长期投入成本太高,极大地限制了用户的投资信心。另外,沼气池还存在发酵不均匀、发酵不充分及废料难处理困难等问题。为此,设计制造一种能够解决上述问题的移动式沼气罐作为小型能源站是十分必要的。

1 小型能源站的整体设计

1. 1 沼气罐的总体结构

为克服沼气池发酵存在的问题和市场上所销售沼气罐的不足,提出了新型沼气罐的设计。该机构主要由钢架结构、加热装置、搅拌器、保温层及进出料口5大部分组成。通过Solid Works绘制可移动式沼气罐的各个零部件然后装配,装配图如图1 所示,主要参数如表1 所示。

1. 2 太阳能加热系统

本机构联合太阳能加热系统( 见图2、图3) 对沼气罐进行加热。系统包括: 2 台130L清华紫光太阳能热水器、12V小型强制循环泵、20W的光伏板、蓄电池、逆变器及温度控制器等。太阳能热水器里的热水由水管通过循环泵流入沼气罐内,由水管的热量为沼气罐传递热能,循环泵所需电源由光伏板提供。

2 主要零件结构设计

本设计主要受力零件为钢架结构和搅拌轴,各标准零件根据工作情况,并结合机械设计手册,选择具体型号可以满足其强度和刚度要求。非标零件在受力不大时,只进行简单的结构和制造工艺设计就可以满足相应的结构要求; 但非标准零件为主要受力构件时,其强度和刚度要求高,结构设计要求非常严格,需通过相关计算或软件分析设计出满足工作要求的产品[8]。

1.进料口门框2.保温塞3.进料口盖4.出气口5.钢架结构6.搅拌棒7.搅拌轴8.螺丝、螺母9.轴承座、轴承10.卸料口门11.卸料口门框12.工字钢13.轴支撑14.法兰盘15.暖气片16.水管17.搅拌轴手柄18.水龙头

2. 1 钢架结构设计

可移动式沼气罐的钢架结构是由50mm × 3mm的扁钢焊接而成,由于扁钢较薄,在制作的过程中采用的是点焊工艺。钢架结构在可移动式沼气罐作为骨架结构,用于加装搅拌轴等的刚性支撑结构,如图4所示。

2. 2 搅拌器结构设计

资料显示,螺带式搅拌器专用于高粘度液体的搅拌,但螺带式搅拌器与釜壁的间隙很小,故搅拌时能不断将粘于釜壁的沉积物料刮掉[9]。考虑到沼气发酵罐中所搅拌的大多为粪便类,因此将搅拌器设计成如图5 所示。搅拌器整轴上段采用阿基米德螺旋线,有利于物料的搅拌。这种螺旋式搅拌器在搅拌过程中速度不可能太快,但在本设计中所需要的搅拌方式并不是连续运转的,而是间歇式的手动进行操作,所以该结构在实际运转中是可行的。

该搅拌器是由DN65 的圆管钢制作而成,整个轴长3 500mm。由于搅拌轴的跨度比较长,在搅拌过程中会受到上方发酵原料的垂直压力,为了避免受力不均而导致轴的损害,故整条轴是由3 节短轴由法兰盘连接而成,如图5 所示。搅棒由直径为10mm的钢筋制作而成,整个搅拌轴是由22 根搅拌棒呈螺旋状均匀焊接在圆管上。

资料显示[10],对搅拌轴的设计强调应计算轴的强度( 扭矩与弯矩联合作用下的强度) 及临界转速。材料力学中指出,凡有精度要求或限制振动的机械,需要考虑轴的刚度; 对于搅拌轴,一般情况下没有此类要求[11]。因此,仅就前两者必选项目对单跨刚性取刚性仅考虑第1 阶临界转速轴进行分析。

在工业化生产的发酵罐中,较长轴的临界转速是搅拌轴轴径的控制指标,用空心轴代替同外径的实心轴,大幅度减少了钢材的用量,也使其临界转速有一定的提高。

空心光轴的一阶临界转速为

空心光轴的强度为

按P /n = 0. 002 ( P = 0. 1k W,n = 50r/min) 计算得ncr= 799r / min,τ = 1. 19Mpa。本轴材料[τ ] = 32.5MPa,空心光轴的强度远远小于材料的强度,强度符合要求。本结构轴的转速是由手动控制,所以速度也远远达不到临界转速。

2. 3 保温层结构设计

考虑介质的特性,罐体保温层的结构设计在吸收借鉴以往设计经验的基础上,隔热形式亦采用夹层式结构[12]。罐体内壁贴有三防布,罐体外部涂有环氧树脂,内、外罐体间有钢架结构作为骨架; 但钢架上贴有内外两层挤聚苯乙烯泡沫板没有金属连接,无热桥,保温层厚度为200mm。挤聚苯乙烯泡沫板的导热系数小于等于0. 028W /m·K,因此具有高热阻,低线性膨胀率的特点。钢筋混凝土的导热系数是1. 74W /m · K,砖石砌体的导热系数也接近于钢筋混凝土[13]。由此可知: 用挤聚苯乙烯泡沫板作为保温层其热量损失要比混凝土浇筑或砖砌沼气池少得多,结构如图6 所示。

1.挤聚苯乙烯泡沫板2.钢架结构3.三防布4.环氧树脂层

3 样机试制与实验

3. 1 样机试制

结合沼气发酵的生物学特征、力学特征、发酵的温度、发酵接触混合程度、尺寸大小、发酵模式及结构的设计,进行样机试制。零部件加工和装配过程中,受加工条件的影响,对样机结构做了适当的调整,最终可移动式沼气发酵罐机样机如图7 所示。该样机有效容量为8. 5m3。

3. 2 实验材料及过程

牛粪和接种物均取自内蒙古和林格尔县土城子村农户,牛粪3m3,接种物2. 5m3,加人粪尿和少量石灰水溶液。试验时间在5 - 6 月份进行,为期20 天,实验场地为呼和浩特内蒙古农业大学机械厂。

实验过程中需要每天定时监测温度和控制搅拌,温度监测时间点为10: 00、15: 00、22: 00 和5: 00; 搅拌在发酵第3 天开始进行,为手动操作,每分钟搅拌控制在50 转,每次搅拌2min,每天1 次。

3. 3 实验结果

3. 3. 1 太阳能加热措施对罐内温度的影响

由于呼和浩特昼夜温差较大,因此分别测出沼气罐内白天和夜间的温度如图8、图9 所示。由图8、图9 可知: 沼气罐内的温度比罐外的温度有8 ~ 12℃ 的提升,使罐内白天温度维持在35℃ 左右,罐内夜间温度维持在26℃ 左右。由此可以看出: 通过给罐内加热,沼气罐的发酵温度始终维持在26 ~ 35℃ ,该温度范围是典型的中温发酵,具有较高的产气量。

3. 3. 2 沼气罐的产气量

通过对沼气产气的监测,得出沼气的产气量随反应时间的变化,如图10 和图11 所示。由图10 和图11 可知: 由于太阳能加热作用,沼气罐在第2 天就开始迅速产气,随后伴随着搅拌的作用,沼气的产气量逐渐增加; 并在第10 天时达到了日产气量的峰值; 随着罐内发酵原料的逐渐消耗,沼气的产气量开始减少,但在搅拌的作用下罐内原料得到较为充分的发酵,沼气的产气量并未出现急剧下降的现象; 第20 天时沼气罐的产气量呈显著增加趋势,累积产气量达到9. 46m3,平均日产气量为0. 473m3。资料显示[14]; 一个10m3的沼气池在未采取任何措施的情况下,沼气池日均产气量为0. 104m3。

4 结论

在可移动式沼气罐的设计过程中,通过SolidWorks软件对可移动式沼气罐典型零件的三维建模和参数化设计,并通过样机的制造完成及为期20 天的初次发酵试验,沼气罐在罐内温度的提升方面和充分发酵的搅拌措施上均取得了不错的效果,未出现大的结构性问题。尽管如此,在某些地方可能还有结构不合理的地方,有待于进一步做出相应改进,逐步完善其功能。

摘要：沼气作为一种可再生的清洁能源一直受到人们的重视,但沼气池存在发酵受温度影响较为严重、发酵不充分及废料不易清理等问题。为此,设计了一种可移动的罐体进行发酵,运用Solid Works软件对该机构进行建模并通过样机试制和试验验证该机构的可行性。试验表明:该沼气罐在温度提升及发酵的充分性方面均取得不错的效果,沼气的产量有明显的提升。

可移动餐车设计篇7

一、可持续运营移动通信园区的背景分析

1.1 基地化、园区化是移动通信运营商物业建设模式新趋势

2011年前, 国内运营商通信局房建设采用分散模式。2002年前通信局房甚至可能不是独栋机楼建筑, 隐身于综合楼内;2002年后开始建设独栋机楼。

当下, 集中化管理带来的高效性正逐步被各大运营商所认识和采纳。基础建设管理模式随之日趋集中化, 园区化集中建设模式渐成新趋势:在中大面积地块内建设多栋不同性质建筑包括通信机楼、IDC、CALL CENTER、仓储、办公、值守等。

1.2 可持续发展是移动通信运营商物业建设的迫切需求

从技术发展角度:技术的不断升级导致机房耗电量、发热量和单位荷载成倍增长。以当期需求为目标的通信机楼建成后, 其房屋土建支撑体系和电力空调基础构架难以改变。局部改造代价高昂, 并对已投产设备造成威胁。该模式已无法满足企业可持续运营需求。

从管理模式角度:应高效管理要求, 基础设施建设管理正从分散式向集中化方向发展。为适应企业各种需求变化, 基础设施建设的模式也从分散模式朝着园区化方向发展。

从企业发展角度:业务的高速发展、竞争的日趋激烈, 要求运营商既积极挖掘新业务增长点, 亦高效、低成本低运行。全生命周期成本的控制成为基础设施建设的重要课题。

1.3 实现设计阶段的可持续发展是关键

造价、进度、质量是工程管理的三大要素。其中, 设计阶段对造价控制的影响力超过50%, 不同设计方案对工程进度具有决定性影响, 设计工作质量高低更是工程质量高低的基础条件。所以, 要实现工程项目的可持续发展, 设计是关键。

建设阶段的低成本并不等同于全生命周期的低成本。实现可持续性设计是实现TCO的可持续性的必要条件。

二、对可持续运营移动通信园区的理解和定义

2.1 可持续运营通信园区的概念

“可持续运营通信园区”是指:符合某一移动通信运营商地域及企业特征, 满足新一代移动通信业务发展需求, 注重可持续发展、全生命周期成本, 在高可靠性及运营成本间和谐平衡取舍的绿色节能型移动通信机楼。

2.2 可持续运营通信园区的要素

(1) 统一规划、分期建设原则:对于一个用地面积在150亩左右的园区, 坚持统一规划、统一标准、分期实施的原则。 (2) 全模块化设计原则:园区模块化、建筑模块化、机房模块化。 (3) 按功能分区布置:整个园区规划为机房区、辅助区两大的功能区。 (4) 按负荷密度分区布置:不同负荷密度的机楼分地块布置、不同负荷密度的机房分层或分区域布置。 (5) 可组合、可变化原则:不同负荷密度的机楼和机房按统一土建标准建设, 仅是空调及电力配置不同, 当业务发生变化时, 可以灵活地组合和调整。 (6) 朝向及风向布局原则:场地布局将考虑场地的朝向及风向, 考虑机房区、参观区一般布置于临街面、迎风面, 辅助设备区一般布置在下风面。 (7) 集中与相对集中设置相结合:电力、空调、给水采用集中与相对集中的布置原则, 既考虑设备集中的灵活性, 也兼顾管线路由的经济性。

三、对可持续运营移动通信园区规划设计的几点思考

3.1 国外数据中心规划指标分析及可持续运营通信园区的规划指标建议

收集和分析国外大型数据中心的典型规划指标, 以作为参考。如表1所示。

(1) 占地面积:国际大型数据中心占地面积为60~150亩。考虑到国内用地紧张趋势, 建议园区征地面积约150亩。 (2) 总建筑面积:国际大型数据中心总建筑面积为4万~13万m2。考虑到工业用地的容积率指标在0.6~2.0之间, 建议园区总建筑面积约20万m2算。其中, 移动通信机房及其配套区面积按60%规划折合12万m2, 客服、仓储、办公、值守和其他面积按40%规划折合8万m2。 (3) 可装机面积:国际大型数据中心可装机面积占总建筑面积的34~57%, 建议新一代机楼园区可装机面积按机房区总建筑面积的50%考虑。 (4) 单位建筑面积耗电量:国际大型数据中心单位建筑面积耗电量为400~5400W/m2, 典型指标为1000W/m2, 建议新一代机楼园区单位建筑面积耗电量为1000~2000W/m2, 单位机房面积总耗电量为2000~4000W/m2。

3.2 动力中心和制冷中心在园区总体规划层面的设置和集散模式选择

常用制冷系统大致分为:集中水冷制冷系统、集中风冷制冷系统、分散式制冷系统。集中水冷制冷系统耗电量最小, 且系统越大, 优势越明显;集中水冷制冷系统初投资最小, 且系统越大, 优势越明显;集中风冷制冷系统与分散式制冷系统的耗电量与初投资相近。

从技术和经济角度出发, 集中水冷制冷系统技术成熟, 且在系统大的时候初投资和运行费用的优势越明显, 更加适用于高发热量的移动通信机楼。

3.3 建筑单体层数选择和模块化设计

分析收集和分析国外高密度数据机房场地典型设计指标, 以作为参考。见表2。

(1) 单机房面积。国外机房面积为40~2300m2, 典型指标约600m2。考虑机房内需设气体灭火系统, 国家规范规定单个气体防护区面积不宜大于800m2, 所以单体机房的面积为600~800m2。 (2) 气流组织和通道尺寸。受美国设计规范影响, 无论是否采用架空地板, 国外数据通信设备机房的机柜布置一般采用热通道/冷通道布置。从冷通道到冷通道的通道间距以7块架空地板为一个模数即4200mm。可采用设备对其冷通道的方式布置 (冷通道的名义尺寸为2块架空地板的宽度即1200mm) 、也可以采用设备对其热通道的方式布置 (热通道的名义尺寸为2块架空地板的宽度即1200mm) 。新一代机房可以采纳上述做法, 以构成机房内部的第一级模块。 (3) 柱距的选择。考虑标准机柜尺寸为600mm宽×1200mm深, 则柱网应按600mm为模数进行设置, 考虑冷热通道尺寸模数为4200mm, 则柱网按2倍冷热通道模数即8400×8400考虑。 (4) 标准层面积的选择。任何一个标准层都无法避免需设置楼梯、电梯、前室、走道等交通设施, 交通面积比例越小, 机房使用率就越高。标准层面积设置原则是:满足规范的前提下, 尽可能大。 (5) 标准层长宽的选择。面积约1500m2平面, 考虑柱网尺寸为8400×8400, 则每个标准层约有30个标准方格组成, 可以组成平面分别为2×4、3×9、4×7、5×6四种方案。建议采用4×7标准方格排列方式。

3.4 高效节能措施在园区规划设计中的广泛应用

由于用电量急剧增加, 通信机楼对市政资源造成掠夺性占用。节能须成为园区规划的重要考虑因素。

作为基础支撑设施的建设主体, 虽然不能影响通信设备的利旧率和降低服务器的用电量, 但有责任和能力降低PUE值。

数据中心空调冷却的费用约占整体电费30%~70%, 须在规划设计中全面推行空调节能措施:建立冷热通道提升空调使用效率、提高冷通道的温度降低空调能耗、充分利用“自然冷却”模式等。

3.5灵活的综合管线连廊在园区规划设计中的广泛应用

通信机楼园区的电源供应系统和冷源供应系统, 包括系统结构、管线应考虑和接纳电功率密度局部与整体性的扩展与增加需求。基于这种灵活性和扩展性要求, 建议在园区中参考工业建筑设置综合管线连廊和综合管线吊架, 将不同的建筑单体、同一单体的不同的建筑楼层、同一楼层的不同区域有机地连接起来。

建筑物之间的综合管线连廊可以与风雨廊紧密结合, 也可以设置地下管线连廊, 从经济性角度推荐采用地面风雨廊结合的方式。

建筑物内部的综合管线连廊包括竖井、综合管线吊架。尤其是采用综合管线吊架, 可以最大限度地避免管线之间的打架现象, 又可以对未来的管线空间进行科学的预留, 建议应予推广使用。

四、结语

作为移动通信业务基础支撑的通信机楼建设, 应紧跟业务发展步伐, 注重可持续发展、全生命周期成本, 注重可靠性及运营成本间和谐平衡取舍、注重节能和环保技术, 为高速发展的业务提供坚强有力的保障。

参考文献

[1]Internet Data Center, 即互联网数据中心。

[2]《可持续运营通信机楼建设的思考》冯海、孙哲、陈文、孙权。

[3]《气体灭火系统设计规范》 (GB50370-2005) 第3.2.4条。

[4]参考《数据处理环境热指南》

[5]《高层民用建筑设计防火规范》 (GB50045-95) (2005年版) 第5.1.1条

[6]《高层民用建筑设计防火规范》 (GB50045-95) (2005年版) 第2.0.15条

[7]《高层民用建筑设计防火规范》 (GB50045-95) (2005年版) 第6.1.1条

可移动餐车设计篇8

随着我国“十三五”的开展,智慧农业、精准农业是我国农业发展的未来趋势[1]。而农业的现代化是要依托现代科学技术,让传统的农业从依靠天气和自然环境生存中摆脱出来,进行高产、高效的生产方式[2]。因此,对温室的温湿度、光照强度和二氧化碳浓度的准确掌握和控制是现代化温室栽培的基本前提[3,4,5,6,7,8]。随着现代温室栽培的发展,温室可移动再加上太阳能的利用,有利于土地多样化的应用,可以解决温室土壤盐渍化和生产轮作倒茬问题,同时有利于温室产业的规模化和产业化操作。

1 可移动温室结构设计

可移动开闭式太阳能拓展利用温室结构如图1所示,温室设有吊装装置可实现温室的整体移动,另外温室中特有的集热散热器,可以收集白天多余的热量,晚上释放,防止温度过低。

拓展板开闭动力装置的杆件一端与温室骨架连接,另一端与上拓展板或前拓展板连接,上拓展板或前拓展板与温室骨架采用铰链连接,通过拓展板开闭动力装置的杆件的伸缩或者通过齿轮带动齿条实现上拓展板和下拓展板开闭。

白天,上拓展板和前拓展板上设置的太阳能吸热管通过液体循环将热量带进温室给温室加温,温室温度偏高,多余热量收集于太阳能集热散热器;夜间,温室温度偏低,太阳能集热散热器将热量散到温室内,有效利用太阳能给温室保温,从而使温室的加温和保温得以保证且无污染。上拓展板、前拓展板由面板(平板)和保温夹芯层组成,保温夹芯层设置在两层面板中间,有很好的保温性能。

2 温室环境在线监测控制系统硬件设计

2.1 系统整体设计

本系统以温湿度、光照强度和二氧化碳浓度为基础,构建一套完备的软硬件相结合的实时在线监测控制系统。

本系统采用STC89C52单片机实时接收与处理各个传感器采集到的信息,同时采用性能优良、价格便宜的温湿度、光照强度和二氧化碳浓度传感器,并在LCD1602液晶显示屏上实时显示各种监测信息,可以对异常信息报警和作出相应的执行处理,系统总体设计图如图2所示。

2.2 温湿度传感器设计

针对可移动温室的作物生长环境,要求温湿度传感器具有超快响应、抗干扰能力强、检测寿命长、可靠性高等特点。本系统选用DHT11温湿度模块如图3所示,模块包括包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件,并与一个高性能8位单片机相连接;模块采用单线制串行接口,使系统集成变得简易快捷。超小的体积,极低的功耗,信号传输距离可达20 m以上。本模块温度测量范围0~50℃,温度测量误差±2℃;湿度测量范围20%~95%,湿度测量误差±5%。

2.3 光照传感器设计

针对可移动温室的工作环境,选用BH1750FVI型16位数字输出型环境光强度传感器,如图4所示,该传感器内置16位AD转换器直接数字输出,具有高分辨率,接近于视觉灵敏度的分光特性可对广泛的亮度进行1勒克斯的高精度测定,探测光强范围大的特点。

2.4 二氧化碳传感器设计

二氧化碳传感器选用MG811型固体电解质传感器,具有长期的使用寿命、可靠的稳定性、灵敏度、快速的响应恢复特性和良好的选择性[9]。它的信号输出阻抗非常高,设计电路时可以在传感器信号输出后端接一级阻抗变换电路,将传感器输出阻抗降低到普通可测量级别,阻抗变换运算放大器必须选用高输入阻抗型,传感器原理图和实物图如图5、图6所示。

2.5 单片机及显示器

单片机是环境监测控制系统设计的核心部件,单片机从传感器中获取温湿度、光照强度和二氧化碳浓度的信息,一方面通过显示器显示出来,另一方面通过执行机构,实现温室的智能化自动化控制。本系统选用STC89C52单片机(如图7所示)是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器,具有8 K字节Flash、512字节RAM、32位I/O口线。本系统选用LCD1602液晶显示模块用于实时显示温湿度、光照强度和二氧化碳浓度的信息。LCD1602液晶显示模块常用有2种,如图8所示,采用3.3 V电压供电,内含复位电路,对比度可调,功耗小、体积小、超薄轻巧。

2.6 报警及执行系统

系统报警采用蜂鸣器,采用直流电压供电,广泛应用于电子产品中作发声器件。

执行系统有外接电机驱动,单片机经过处理分析可对外部进行控制,如光照强度过高,单片机通过发送驱动信息给驱动电机,控制上气(液)动装置和下气(液)动装置进行遮阳处理。

3 温室环境在线监测控制系统软件设计

温室环境在线监测控制系统软件为硬件提供支撑,只有通过软件才能真正实现系统功能,本系统通过C语言为基础,采用模块化设计,系统包括有温湿度、光照、二氧化碳浓度的监测,液晶显示,报警及执行系统等[10,11]。本系统中采用平均值算法对监测到的温湿度、光照、二氧化碳浓度进行运算处理,具体表现为剔除趋势项,每五组数据求一次平均值,并将其当成测量值。系统主程序如图9所示。

4 结论

4.1 可移动开闭式太阳能拓展利用温室设有吊装装置可实现温室的整体移动,另外温室中特有的集热散热器,可以把白天多余的热量收集,晚上释放,防止温度过低。

4.2 温室环境在线监测控制系统适用现代农业的作物环境实时监测,同时根据环境的变化做出相应的处理,易于自动化与智能化。

摘要：可移动开闭式太阳能拓展利用温室设有吊装装置可实现温室的整体移动,温室中特有的集热散热器,可以收集日间剩余的热量,晚上缓慢释放,使温室温度保持在适合作物生长的区间。温室环境在线监测控制系统实时监测温室的温湿度、光照、二氧化碳浓度的变化,适用现代农业的作物环境实时监测,同时根据环境的变化做出相应的处理,易于自动化与智能化。

关键词：温室,可移动,在线监测

参考文献

[1]白人朴.对“十三五”我国农业机械化发展的思考[J].中国农机化学报,2014,35(4):1-5.

[2]王贝贝.温室大棚无人值守监控系统的设计及实现[D].成都:成都理工大学,2013.

[3]周超.基于嵌入式Web技术的温室环境在线监测与控制系统[D].厦门:厦门大学,2014.

[4]韩柏明,巫建华,解振强,等.节能可移动日光温室的结构设计和性能分析[J].安徽农业科学,2016,44(1):341-344.

[5]吴小伟,史志中,钟志堂,等.国内温室环境在线控制系统的研究进展[J].农机化研究,2013(4):1-7,18.

[6]汪巍,刘冰,李健军.大气温室气体浓度在线监测方法研究进展[J].环境工程,2015(6):125-128.

[7]鲍雷,许丽萍.几种温室气体在线监测仪介绍及其使用[J].中国仪器仪表,2014(11):41-44.

[8]赵荔,梅庆,金亦富,等.温室环境在线监测系统的设计[J].中国农机化学报,2015,36(5):79-81,95.

[9]侯召龙.温室大棚内多因素综合控释CO2气肥系统的研究[D].大庆:黑龙江八一农垦大学,2015.

[10]吴昊,何鹏,杨曼.基于Android的温室大棚监控管理信息系统研究[J].农机化研究,2013(11):79-83.