时间：2023-06-08 11:18:57
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇方案优化步骤，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
【关键词】VoLTE IP多媒体子系统 GSM 国际漫出
doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.14.003 中图分类号：TN919.8 文献标志码：A 文章编号：1006-1010（2016）14-0013-06
引用格式：马金兰，杨征，林俐. VoLTE用户通过GSM网络国际漫出方案研究[J]. 移动通信， 2016，40（14）： 13-18.
Research on VoLTE Roaming Solutions via GSM
MA Jin-lan1， YANG Zheng2， LIN Li3
（1.Guangdong Research Institute of China Telecom Co.， Ltd.， Guangzhou 510630， China；
2. China Telecom Co.， Ltd.， Technology Management Department， Beijing 100033， China；
3. China Telecom Co.， Ltd.， Guangdong Branch， Guangzhou 510081， China）
[Abstract] To solve the roaming problem of VoLTE terminals via GSM， roaming solutions for VoLTE terminals of CDMA operators via GSM network was researched， and the technical realization procedures as well as the specific signaling procedures were analyzed.
[Key words]VoLTE IP multimedia subsystem GSM roaming
1 引言
为了摆脱CDMA产业链的束缚，CDMA网络运营商倾向于选择不含CDMA模式的VoLTE终端，采用跟GSM网络运营商相同的VoLTE终端。VoLTE用户国际漫出至无VoLTE网络国家时，将通过VoLTE终端包含的GSM模式，由GSM网络提供国际漫出服务。因此，很有必要对VoLTE用户通过GSM网络国际漫出方案进行研究，尤其是要研究CDMA运营商VoLTE用户如何通过GSM网络进行国际漫出的技术实现方案与具体的信令流程。
2 CDMA用户GSM国际漫出现状
当CDMA用户漫游到GSM网络时，GC网关作为GSM HLR（Home Location Register，归属位置寄存器）/AUC，GSM SMSC以及CDMA MSC/VLR功能实体，对注册鉴权、语音、短信等CDMA网络和GSM网络之间的信令进行转换，从而实现CDMA用户漫游到GSM网络使用语音和短信业务。
图1是CDMA用户在GSM网络的被叫业务流程，GC网关作为GSM HLR/AUC和CDMA MSC/VLR功能实体，对CDMA网络和GSM网络被叫业务信令流程进行转换。
图1 CDMA用户在GSM网络的被叫业务
具体流程说明如下：
（1）CDMA用户漫游至GSM网络，CDMA用户呼叫该用户，主叫所在CDMA MSC/VLR向该用户归属CDMA HLR发送被叫用户的路由请求消息LOCREQ。
（2）CDMA HLR发现被叫CDMA用户此时在GC网关中登记，向GC网关发送ROUTREQ消息，请求被叫用户的漫游号码。
（3）GC网关根据被叫用户MIN所对应的IMSI，查找该用户在GSM网络的位置信息，向用户所登记的GSM MSC/VLR发送被叫用户的路由请求消息PROVIDE_ROAMING_NO。
（4）GSM MSC/VLR分配用户漫游号码MSRN，在PROVIDE_ROAMING_NO响应消息中返回给GC网关。
（5）GC网关向CDMA HLR返回响应消息routreq（TLDN）。
（6）CDMA HLR收到响应消息routreq（TLDN）后，向主叫用户所拜访的CDMA MSC/VLR发送响应消息locreq（TLDN）。
（7）CDMA MSC/VLR收到locreq（TLDN）消息后，根据TLDN号码，建立到GSM MSC/VLR的话音通路。
图2是CDMA用户在GSM网络的短信终发业务流程，GC网关作为GSM SMSC、CDMA MSC/VLR功能实体，对CDMA网络和GSM网络短信终发业务流程相关信令消息进行转换。
图2 CDMA用户在GSM网络的短信终发业务
具体流程说明如下：
（1）CDMA MC收到投递给该用户的短消息，向用户归属的CDMA HLR发送用户的路由信息请求消息SMSREQ。
（2）CDMA HLR返回响应消息smsreq。
（3）CDMA MC向GC网关发送SMDPP消息。
（4）GC网关将SMDPP消息转换成ForwardShort-MessageReq消息，并将短消息内容的编码格式由CDMA MAP转换成GSM MAP，发送给用户拜访地的GSM MSC/VLR。
（5）GSM MSC/VLR向GC网关发送响应消息ForwardShortMessageAck，指示短消息投递成功。
（6）GC网关向CDMA MC发送响应消息smdpp，指示短消息投递成功。
3 VoLTE用户GSM国际漫出实现方案
3.1 总体技术实现
当VoLTE用户漫游到GSM网络时，VoLTE终端将通过GSM模块接入GSM网络，利用现有GC网关的GSM HLR/AUC、GSM SMSC以及CDMA MSC/VLR功能实体，通过GC网关接入CDMA网络。VoLTE用户需在CDMA网络HLR放号，VoLTE用户在CDMA网络注册鉴权，注册鉴权流程同CDMA用户漫游到GSM网络。用户短信业务由CDMA网络短信中心提供，VoLTE用户终发短信将被发送至用户归属短信中心，由短信中心通过CDMA网络发送至GC网关，GC网关发送至用户。因此，该业务流程与CDMA用户国际漫出业务流程并无差异，具体业务流程参见图2。VoLTE用户漫游到GSM网络作为主叫，由漫游地GSM网络完成接续。VoLTE用户漫游到GSM网络作为被叫，呼叫将会由CDMA网络锚定至VoLTE IMS网络，VoLTE IMS网络需启动域选择功能，将呼叫路由至MGCF，由MGCF通过GC网关获取用户在GSM网络的漫游号码，MGCF根据漫游号码将呼叫送至漫游地GSM网络接续被叫用户。
3.2 国际漫出语音终呼业务流程
为了简化业务流程，减少对网络设备的要求，SCC AS功能可由MMTEL AS实现，由MMTEL AS实现简单的域选择功能。采用简单域选择功能后，VoLTE用户漫游到GSM网络的被叫业务流程如图3所示：
图3 VoLTE用户在GSM网络的被叫业务
具体流程说明如下：
（1）步骤1～4：I-CSCF接收到呼叫请求，查询HSS，获取到用户能力集，根据能力集将呼叫请求发送至S-CSCF。
（2）步骤5：S-CSCF根据iFC触发完其他业务AS后触发MMTEL AS。
（3）步骤6：MMTEL AS判断用户未注册，或者用户注册但是在一定时间内用户不可及，将在被叫号码前增加前缀，将呼叫送回至S-CSCF。
（4）步骤7：S-CSCF根据前缀将呼叫送至MGCF。
（5）步骤8：MGCF根据被叫字冠中的特定接入码触发至HLR的位置查询，删除特定接入码后获得被叫号码，向HLR发送LOCREQ查询位置信息。
（6）步骤9：HLR根据用户注册信息向GC网关发送ROUTREQ查询漫游码。
（7）步骤10～13：GC网关向GSM网络MSC/VLR获取用户漫游号码，并通过locreq返回至MGCF。
（8）步骤14：MGCF根据用户漫游号码，经过国际网关局将呼叫送至GSM网络MSC接续被叫用户。
4 VoLTE用户GSM国际漫出优化方案
4.1 总体思路
上述技术实现方案，VoLTE终端采用GSM网络国际漫游时，需要在CDMA HLR放号，语音呼叫需要GMSC（Gateway Mobile Switching Center，网关移动交换中心）进行路由，短信业务需经CDMA信令网，导致国际漫游对CDMA网络设备的依赖，不利于实现摆脱CDMA网络的战略目标。同时，需要在VoLTE网络部署域选择服务器或者在MMTEL AS中实现域选择功能，实现VoLTE终端通过GSM进行国际漫游时的被叫路由，业务流程复杂且浪费投资。因此，很有必要对现有GC网关国际漫出方案进行优化。
对现有GC网关国际漫出方案的优化总体思路是：在GC网关中增加VoLTE IMS网络SIP功能，由GC网关实现GSM与VoLTE IMS网络注册鉴权、短信、语音业务信令协议转换，注册鉴权、短信、语音业务流程不再经CDMA网络，由VoLTE IMS网络提供注册鉴权、短信、语音业务。
4.2 国际漫出注册鉴权优化业务流程
当VoLTE用户漫游到GSM网络发起鉴权注册时，由GC网关VoLTE IMS网络SIP发起在VoLTE IMS网络的鉴权注册，VoLTE IMS网络将该用户作为VoLTE用户提供注册管理与语音、短信业务。图4为VoLTE用户漫游到GSM网络的优化注册流程，当用户进行重注册或者注销时，GC网关VoLTE IMS网络SIP同样要发起在VoLTE IMS网络的重注册、注销，业务流程类似注册流程，本文不再描述。
图4 VoLTE用户在GSM网络的优化注册流程
具体流程说明如下：
（1）步骤1：GC网关接收到GSM网络发送的鉴权请求SEND_AUTHENTICATION_INFO，完成GSM网络鉴权请求。
（2）步骤2：通过SIP模块向IMS网络I-CSCF发送注册请求消息Register。
（3）步骤3：I-CSCF根据现有机制获取用户服务S-CSCF，并将注册情况发送至该S-CSCF。
（4）步骤4：S-CSCF按现有机制向I-CSCF发送401响应，要求携带鉴权信息。
（5）步骤5：I-CSCF将该响应转发至GC网关。
（6）步骤6：GC网关重新发起Register，携带用户鉴权消息。
（7）步骤7：I-CSCF将该Register消息转发至S-CSCF。
（8）步骤8：S-CSCF完成用户鉴权与注册登记，向I-CSCF发送200 OK响应，S-CSCF发起到MMTEL AS以及融合短信中心的第三方注册。
（9）步骤9：I-CSCF将该响应转发至GC网关。
（10）步骤10：GC网关接收到IMS网络成功注册登记响应后，向GSM网络的MSC/VLR 21返回鉴权请求成功响应SEND_AUTHENTICATION_INFO_Ack。
（11）步骤11：GC网关接收到GSM网络发送的更新位置请求UPDATE_LOCATION。
（12）步骤12：GC网关向GSM网络发送插入用户数据请求INSERT_SUB_DATA。
（13）步骤13：GSM网络返回响应INSERT_SUB_DATA_Ack。
（14）步骤14：GC网关向GSM网络返回更新位置请求响应UPDATE_LOCATION_Ack，GC网关生成用户在GSM网络与IMS网络相关动态信息的映射表，包含用户IMSI、MDN、GSM位置信息、用户服务S-CSCF IP地址。
4.3 国际漫出语音终呼优化业务流程
当VoLTE用户漫游到GSM网络发起主叫业务，仍然由漫游地GSM网络完成接续，无需经过VoLTE IMS网络。VoLTE用户漫游到GSM网络作为被叫，呼叫将会由CDMA网络锚定至VoLTE IMS网络，由于该用户已经在VoLTE IMS网络注册，因此，VoLTE IMS网络将按VoLTE用户正常接续，无需启动域选择功能。将呼叫路由至GC网关，GC网关获取到用户在GSM网络的漫游号码，根据漫游号码将呼叫送至漫游地GSM网络接续被叫用户，并且INVITE消息的Record-Route头域不包含本节点，后续业务信令不再经过GC网关。具体业务流程如图5所示：
图5 VoLTE用户在GSM网络的优化被叫流程
具体流程说明如下：
（1）步骤1：GC网关接收到S-CSCF发送的被叫请求INVITE，根据MDN在映射表中查询用户在GSM网络的位置。
（2）步骤2：向用户注册登记的GSM网络发送获取漫游号码请求消息PROVIDE_ROAMING_NO。
（3）步骤3：GSM网络返回响应PROVIDE_ROAMING_NO_Ack，携带GSM网络漫游号码（MSRN，Mobile Station Roaming Number）。
（4）步骤4：GC网关获取到GSM漫游号码（MSRN）后，SIP模块根据漫游号将呼叫路由至MGCF，将INVITE消息发送至MGCF。
（5）步骤5：MGCF根据漫游号码将呼叫路由至GSM网络，GSM网络按现有机制将呼叫路由至被叫用户。GC网关收到被叫成功接续或者失败的响应，直接转发至S-CSCF。
4.4 国际漫出短信终发优化业务流程
VoLTE用户漫游到GSM网络的短信始发业务仍然由漫游地GSM网络提供，无需经过VoLTE IMS网络。VoLTE用户漫游到GSM网络的短信终发业务，短信将会被送至用户归属短信中心。由于该用户已经通过VoLTE IMS网络在短信中心进行了第三方注册，因此，短信中心将通过VoLTE IMS网络按VoLTE用户正常进行短信终发，将短信发送至GC网关，由GC网关通过GSM网络下发至用户。具体业务流程如图6所示：
图6 VoLTE用户在GSM网络的优化短信终发流程
具体流程说明如下：
（1）步骤1：VoLTE终端通过GSM国际漫出，融合短信中心eSMSC需要向VoLTE终端发送短信，融合短信中心eSMSC向S-CSCF发送短消息请求MESSAGE（RP-DATA），Message Type为RP-DATA（Network to MS）。
（2）步骤2：S-CSCF将短消息请求MESSAGE （RP-DATA）转发至GC网关。
（3）步骤3：GC网关接收到MESSAGE（RP-DATA），根据用户MDN在映射表中查询用户在GSM网络的位置信息，向GSM网络发送短信发送请求ForwardShortMessageReq。
（4）步骤4：GSM网络按现有机制进行短信下发，完成后向GC网关返回短信发送成功响应ForwardShortMessageAck。
（5）步骤5：GC网关接收GSM网络短信成功发送响应ForwardShortMessageAck。
（6）GC网关向S-CSCF返回200 OK。
（7）步骤6：S-CSCF向融合短信中心eSMSC返回200 OK。
（8）步骤7：GC网关向S-CSCF发送MESSAGE（RP-ACK）。
（9）步骤8：S-CSCF将MESSAGE（RP-ACK）转发至eSMSC。
（10）步骤9：eSMSC接收到MESSAGE（RP-ACK）返回202 Accepted。
（11）步骤10：S-CSCF将202 Accepted转发至GC网关。
5 结束语
本文在对CDMA用户GSM国际漫出现状分析的基础上，对采用GC网关实现CDMA网络运营商VoLTE用户GSM国际漫出方案进行研究，提出了VoLTE用户GSM国际漫游实现方案及其优化方案，特别是分析并提出了具体的业务信令流程，解决了VoLTE用户通过GSM网络进行国际漫出的需求，具有很强的可操作性。
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【关键词】超超临界；汽轮机；安装步骤；地脚螺栓
江苏某发电厂一期工程4×660MW超超临界燃煤发电机组，采用的是超超临界、单轴、三缸四排汽，一次中间再热凝汽式汽轮机。型号：CCLN660-25/600/600。高中压部分采用与日本三菱公司合作制造机组的成熟设计，低压部分采用哈汽自主设计的600MW等级汽轮机设计结构。
1、正常安装步骤
对于该类型汽轮机正常安装的基本步骤如图1所示：
图1
从流程图中可以看出要进行到A步骤条件是，高压转子、Ⅰ低压转子、Ⅱ低压转子都要放入到轴承上初找中心，待到中心调整合格后，高压缸、Ⅰ低压缸、Ⅱ低压缸方可进行内部的调整工作。
2、优化后的施工方案
该工程#1机组设备供货的实际情况：汽轮机设备除了三根汽轮机转子以外，其他设备均较早的到达现场，而转子的供货顺序：Ⅰ低压转子到货后，间隔4个月后高中压转子，再间隔1个月后Ⅱ低压转子到货。根据转子到货的情况，如果仍然采用这种安装方案，势必会造成一方面只有等到Ⅱ低压转子到货后，才能进行的A步骤，造成严重的窝工现象；另一方面等到Ⅱ低压转子到货，在A步骤完成后，同时分三个组进行缸内部部套的安装，必然会带来劳动力资源的紧张，在行车使用上也会存在严重冲突。考虑到这些困难，并结合设备特点，决定对安装步骤进行调整。如图2所示：
图2
3、优化方案的条件
通过优化的安装方案不难看出，我们是把三个汽缸分别看做三个模块，模块之间的联系就是对轮中心，所以当Ⅰ低压转子先到货的情况下，可以直接进行Ⅰ低压缸内部部套的调整安装工作；之后高中压转子到货，进行高中压缸内部的调整安装工作；Ⅱ低压转子最后到，接着进行Ⅱ低压缸内部调整工作。将图1中的A-B步骤减少至图2中C-D步骤。
但是在理论上我们可以将三个汽缸分别看做三个模块；但严格意义上都不能称之为模块，因为这三个缸整体可调性非常差，如果对轮中心相差很大，就会造成由于调整量过大，导致最终汽缸无法调整到位。所以必须在无真转子的情况下，尽最大可能控制对轮中心的偏差。我们的做法是：（1）首先将拉钢丝，确保高中压缸、Ⅰ低压外缸、Ⅱ低压外缸在左右方向上同心。（2）由于拉钢丝本身精度较低，左右误差在0.05mm左右；而且钢丝在长跨距的情况下，钢丝垂弧对精度的影响更大。为提高精度，我们采用激光准直仪再次精调，由于激光准直仪的分度值为0.01mm，而且激光没有垂弧，这样就大幅度的提高了对中的准确性。在内部部套的对中过程中，也采用激光准直仪，从而保证内部部套找中的精度。（3）为了验证内部找中的准确性了，我们又使用假轴对汽缸内部部套同心度进行复测。
采取以上措施，目的就是为了尽量减小对轮中心的调整量。
在Ⅰ低压转子到货后，根据理论计算扬度，调整Ⅰ低压转子扬度，落真转子进行各内部部套找中工作，进行轴向、径向通流间隙调整，后面工作做到除了连接凝汽器及抽汽管道外，Ⅰ低压缸具备扣盖条件。
在高中压转子到货后，以Ⅰ低压转子为基准，调整高中压转子，并依次调整高中外缸、内部部套，高中压缸的工作向后一直做到除了与抽汽管道连接外，高中压缸具备扣盖条件。
在Ⅱ低压转子到货后，立即根据轴系找中图的要求，调整Ⅱ低压转子扬度；之后一方面，低低对轮初找中心，并整体调整Ⅰ低压缸（高低通过垫铁，左右通过千斤顶调整），是中心符合要求，并通过同样的方式调整高中压缸。另一方面，Ⅱ低压缸在落真转子进行各内部部套找中工作，进行轴向、径向通流间隙调整。
4、优化方案的优点
从实际安装中的效果来看，采用优化方案可以带来好处有两点：（1）汽轮机设备安装过程，设备缺陷在所难免。而在这些缺陷当中，有的是可以在现场通过手工处理，有的需要外送加工甚至返厂。如需返厂加工，设备缺陷处理起来周期较长。从实际情况来看，高中压缸部分的设备缺陷比较多，往返制造厂路途至少需要超过1周的时间，而这些缺陷都可以在Ⅱ低压转子到货前全部消除；由于三个缸的内部调整工作都可以分别开展，这样在中低、低低对轮找中完成后，三个缸仅需整体调整，汽缸内部工作量较小，节约了工期。（2）资源的合理配置：通过方案的优化，将人力资源，机具（行车）资源得以充分利用，节约了原方案中Ⅱ低压转子到货后赶工而产生的额外投入。
但作为非常规方法，也存在不足：低压外缸刚性差，整体调整还是比较困难的。因此，在汽缸找正过程中要尽量精确，尤其要减少左右方向的调整量；另外，在垫铁布置阶段要留有调整的余地，防止上下方向没有调整余量。在整体调整时，会存在不同程度的垫铁受力不均的现象，尤其在两个轴承座台板下的垫铁，由于位置尴尬，调整起来非常困难，必须仔细检查，保证垫铁与台板密实接触，否则会给轴系振动带来不利影响
5、汽轮机安装过程中出现的问题及解决方法
在本工程1号机组低压缸的安装工作未发现异常，但在前轴承箱就位时，发现若按轴系找中图的轴承标高定位时，地脚螺栓偏短7-8mm，导致螺栓无法露牙。
随后对各地脚螺栓的标高进行复测，结果均比图纸要求高2-3mm，符合要求。在以往工程中，并未发现同类型问题。咨询制造厂得到的答复，由于是同类型首台机组，还未接到其它电厂有类似情况的反馈。通过对比分析几种类型机组的轴系找中图，发现了问题的症结所在。
图3：轴系找中图
从表1和表2中可以看出，由于该型机组是以Ⅱ低压转子扬度为基准（即Ⅱ低压转子轴颈扬度大小一致，方向相反），再加上中低、低低对轮中心均要求为下张口，导致前轴承箱需要抬高近12mm。如表3所示
从表3中可以看出，由于轴系中心的需要造成前轴承箱需要抬高；而相应的地脚螺栓未做相应的抬高，最终造成前轴承箱地脚螺栓偏短。
针对这种情况，我们现场的处理方法：由于前轴承箱螺栓的标高已无法抬高，只能采用整体降低标高的方法，即保证前轴承箱螺栓露牙长度的情况下，降低低压缸标高的办法进行调整。由于Ⅰ低压缸外缸找正工作已完成，所以进行调整的工作量较大。
关键词：城乡电网；电网规划；电网改造
中图分类号：TM715 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）14-0120-02
电网规划成功与否关系着电网能否安全可靠运营，利于长远发展。电网规划和改造首先要做到规范化和标准化，方便运行后的维护和扩展，其次要符合城乡地区实际发展状况，尽量降低规划和运营成本，节约土地资源和线路走廊资源，还要考虑地区的地形特征，优化线路的同时有效预防各种灾害。本文通过分析电网规划需要考虑的因素，从而明确规划的指导原则，接着提出电网规划的具体步骤，着重描述前期的准备工作，最后一部分针对电网改造，提出一些需要注意的问题，进而为整个电网规划提供参考。
1 电网规划需要考虑的因素
1.1 地区现状
电网规划首要是分析规划地区的具体状况，诸如经济、电力需求、地形特征、发展状况等，从而确定电网的规模大小、可靠性等级、供电站位置、线路布局以及考虑长远发展的因素，有效的现状分析是规划成功的基础，能有效地减少规划风险和缺陷。
1.2 供电可靠性
电网可靠性旨在保证供电不间断性，主要是保证主接线路的稳定性，所以线路设计时一定要严格按照我国现行的设计技术规程和行业标准，结合以往设计经验，很好地控制故障率，电网的可靠性是整个系统和各个设备可靠性的综合，对于各个模块和设备的可靠性不能忽视，减少各个环节的故障率就能有效提高整个电网的可靠性。
1.3 扩展与可操作性
扩展性主要是要降低电网内部各系统的耦合性，一是调度上，可以视情况灵活添加和卸除某些设备和线路，实时调配线路和负载；二是在对线路和保护设施进行检修时，可以暂时实现局部点断电；三是考虑未来扩建，要尽量减少设备成本和原系统改造量，且能很好满足改造
需求。
1.4 成本与低耗
成本是电网规划最重要的一个因素，主要体现在，尽量节省土地资源，合理规划线路布局；主线路架构简单，控制和保护设备功能不冗余，减少一次设备投资，二次设备也要最大效率使用，适当选用设备，不盲目追求品牌和一些不必要的功能，设备按需选用而不是按统一性使用；减少多次变压电能损耗，设备冗余损耗，合理选用变压器等耗能设备。
2 规划的步骤方案和前期准备工作
2.1 电网规划的步骤
电网规划大概分为项目前期、建设施工、电网投运三个阶段，针对三个阶段的特征，电网规划的步骤是：（1）前期调查和数据计算：分析历史电网的各项参数、上户调研收集新的需求和一些故障问题，计算电网供电量、变压器等设备具体参数；（2）立项审批，选址征地，进行规划设计，衡量各种标准生成多份规划设计书，专家讨论决定最终实施方案；（3）项目建设筹备，包括设备、资金、人力、用地等因素，开始施工建设；（4）项目建设结束进行验收，确保各项能正常安全运行，最后项目投运。
上述仅是一个简单的过程描述，事实上电网的规划到完成可能需要经历数年的时间，尤其是前期准备工作更不是一蹴而就，周期比施工建设周期更长。
2.2 电网规划前期准备工作
图1 电网规划流程
电网规划项目前期主要有：立项、选址、审批、核准、征地几个阶段，具有周期最长、内容最多、协调工作量最大的特点。图1为电网规划流程。
其中周期长指前期工作量大，涉及多个部门，方案论证和审批文件时间久，例如，110kV电网规划从前期准备到施工跨度达到两年，而220kV需要两年半，甚至达到五年以上，是整个建设周期的2～3倍；内容上前期分三个阶段约十余项工作，整个电网建设七成的协调量发生在这个阶段；协调范围广：从市县政府到乡镇再到乡村，牵扯数十个部门和众多人员。
电网建设前期工作指从项目立项规划开始，逐步启动各项工作到进行具体建设所要进行的全部工作；首先由上级电网公司和属地发改委立项，进行电网规划；接着进行设计招标、项目选址和可行性研究、支持性文件审批、站址和线路走廊的批复意见、项目初步设计和项目核准；然后是征地包括用地报批、土地登记、供地、征地协商等工作；最后完成可行性研究、初级设计、评估报告、核准报告的编制，取得政府部门支持性文件的批复，协调完成电网规划涉及的多部门的沟通审批工作等。
通过分析电网规划前期工作的特性，总结多年实践经验，我们得出了一些加快推进前期工作的方法，即尽可能早规划立项，审批征地；深入调研和分析计算参数；准确合理地确定实施方案；争取地方、政府和上级部门的支持；从而缩短某些关键阶段实施时间，加快前期准备工作进行。
2.3 电网规划实施方案
电网规划方法分为启发式方法和数学优化方法两类。
启发式方法：通过直观分析，依照系统某性能指标对线路参数的灵敏度原则，对线路进行逐步迭代选择，直到满足方案要求为止。这种方法简单、有效，使得人工直接参与决策，但得到的是实际允许参数，并非最优值。
数学优化方法：就是将电网规划问题转换为相应数学参数模型，再通过数学优化算法得出方案实际参数，从而使规划方案参数上最符合系统要求，该方法可以从理论上得到最优解，但计算量过大。
表1 电网规划实施方案
步骤 主要内容
设计方案 确定送电距离和容量；拟定多个规划方案
方案分析 技术比较：应进行潮流、暂态稳定、短路电流计算；对比各个方案的技术差异
经济比较：进行近期与远期投资、运维成本
综合分析 综合分析网络结构的安全性、经济性和扩展性，提出推荐方案。
3 电网改造需要注意的问题
3.1 淘旧换新，提高可靠性
分析设备运行状态，对缺陷故障较多和开放性差的产品进行更换，调换新电网运行后不能满足新要求的设备；完善电网架构，降低电能损耗，减小电网供电半径，实现负载转供，此外增加电网抵御自然灾害能力，加强电力设备防破坏，防偷盗，防电击危害的改造，采用节能和新技术设备，保护环境。
3.2 突破瓶颈，提升供电能力
优化供电线路布局，进行设备扩容，应用低耗设备，提高节点和终端设备输电储电能力，进而解决供电网瓶颈，提高全网贯通能力，确保电网输出量足、输送耗低、用电不间断。
3.3 改造代价和运维成本低
响应国家节能减排号召，淘汰高耗设备，改造高耗环节，合理发展无功补偿系统，制定严格的节能减排机制，落实责任；配备检修维护设备器具，仪器仪表，交通设施，培训专业维护人员，实行分段分层管理，提高维护水平和效率，降低维护成本。
4 结语
城乡电网的规划是一项综合性的工程，无论从前期调研、设计规划、审批，还是后面施工实施，再到运营维护，都应按照计划进行，些许的偏差就可能造成工程成本、工期、风险的提升，甚至造成无法挽回的损失，项目方案应该从多个备选方案中选出最合适的，具体实施过程应该考虑本地特色，也不能盲目套搬模板，本文列出了电网规划的步骤和实施概要以及改造要注意的一些事项，希望能给大家带来一些帮助。
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关键词：STEM；项目学习；化学实验；图像比色法
文章编号：1005C6629（2016）11C0043C05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 基于项目的STEM学习概述
STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的简称。它将四门学科内容组合成为有机整体，强调多学科的交叉融合，以培养学生在掌握知识和技能的同时，能够将其迁移应用到解决实际问题的能力和创新精神。STEM最核心的特征是跨学科性，此外还包括趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性、实证性和技术增强性等特征。
STEM有两种最基本的课程模式：相关课程模式和广域课程模式[1]，前者在课程形式上依然属于分科教育，但在各学科内容编排上注重相互之间的联系；后者是通过活动项目将各学科整合为有组织的课程结构。基于项目的STEM学习是STEM和基于项目的学习（Project-based learning：PBL）模式相结合的产物，是进行跨学科整合的一种基本取向[2]。PBL利用学生自主探究的过程来获得与现实生活有关联并且能付诸应用的学习结果[3]，基本要素为内容、活动、情境和结果[4，5]。因此，基于项目的STEM学习可以理解为以PBL的基本要素为框架整合STEM内容的学习模式，是利用科学、数学知识和技术手段，通过工程设计活动解决工程问题的学习过程，其基本要素如表1所示。
2 基于化学实验的STEM项目开发
2.1项目的开发过程
化学实验是科学探究活动的主要载体，基于项目的学习具有基于问题和基于探究的属性，因此将化学实验结合工程设计转化为基于项目的STEM学习是可行的。对于化学分科课程的教师来说，开发STEM项目更具操作性，开发过程如图1所示。
本文选取高中化学教科书《实验化学》（人教版）中比色法这一内容。经查阅文献发现，基于手机摄像头的图像比色法在健康诊断与环境、医药、食品检测等领域有广泛应用[6]。在分析了图像比色法中蕴含的跨学科知识和技术后，最终开发了“设计检测Co2+浓度的技术方案”这一项目。
2.2 项目的实验设计
该项目活动的技术核心为图像比色法这一融合了信息技术的实验方法，该方法较为新兴，原理与目视比色法相同，即物质显色的实质是对不同波长光的选择性吸收，显出的颜色是它所吸收光的互补色，溶液颜色的深浅取决于吸光物质浓度的高低[7]。但图像比色法以手机等拍照设备作为图像采集器，以计算机代替人眼，将颜色深浅转化为RGB分量值，从而将色溶质的浓度与RGB分量值之间建立关联，能够更精确地检测有色溶质溶液的浓度，且所需的器材便利、步骤简单，具体步骤如图2所示。
实验涵盖了化学、物理、数学知识和信息技术，结合工程设计后转化为“设计检测Co2+浓度的技术方案”的STEM项目也必然涵盖这些跨学科知识，体现了STEM的跨学科性，如表2所示。
3 活动的实施过程设计
STEM项目的实施主要是通过工程设计过程和探究学习的5E教学模型的整合来实现的，如ITEEA开发的基于设计的工程设计EbDTM项目、波士顿科学博物馆创立的工程是基础EiE项目、世界在运动AWIM项目[8]。工程设计过程包括“识别问题和制约因素”、“调查研究”、“形成概念”、“分析观点”、“建立模型”、“测试和优化”、“沟通和反思”七个步骤。其中，“识别问题和制约因素”是指明晰问题和任务，知道制约因素和标准，比如时间、资源、经费、预期任务成品的特征；“调查研究”是指了解与主题相关的信息，如已有的解决方案，以防止做重复劳动；“形成概念”是指运用头脑风暴想出多种解决方案，并识别每个方案的风险和利益；“分析观点”是指依据数学、科学和技术原理和项目的标准以及限制筛选和精细化出前一步骤的方案；“建立模型”是指学生在分析观点的基础上建立一个工作模型或原型；“测试和优化”是指测试模型是否满足要求，根据测试结果优化现有的设计；“沟通和反思”是指进行人际互动、口头、视觉、书面方式的沟通，既适应于团队工作环境，又用于对方案和产品的开发过程记录和解释[9]。
本项目的活动实施过程兼顾了工程设计和探究学习两大实践系统，结合化学实验的特性，以“问题聚焦和明确”、“思考和探究”、“解释和方案确立”、“构建和实验”、“测试和优化”、“沟通和评价”六个过程构成。“问题聚焦和明确”包含了“识别问题和制约因素”的工程内涵，且强调从社会、环境、生活等问题聚焦到化学问题，将化学问题明确为具有制约因素和评估标准的工程问题；“思考和探究”的目的与“调查研究”相一致，同时强调学生在教师的引导下进行思考和实验探究学习；“解释和方案确立”包含“形成概念”和“分析观点”的过程，同时强调对新方案原理性知识的解释；“构建和实验”是“建立模型”中的一种工作模型，是STEM项目中的化学实验主体部分；“测试和优化”与工程设计标准过程相同；“沟通和评价”融合了“沟通和反思”与科学探究中的“反思与评价”环节。
3.1 问题聚焦和明确：观看图文资料引发工程问题
[教师]演示有关工厂排放含Co2+废水、大量Co2+对生命体健康造成危害、Co2+废水处理方法的图文资料，提出问题：要确定Co2+处理达标与否需要环境检测工程师做些什么？
[学生]检测处理前后的废水中Co2+的浓度。
[教师]某厂排放的含钴污水只有Co2+有颜色，浓度范围不超过0.1M。那么，如果你是一位环境监测工程师，如何设计一个检测工业废水中重金属离子Co2+浓度的技术方案？制约因素是什么？什么样的技术方案是好的？发放可用材料的清单：LED灯泡、液晶屏、拍照手机、白色A4纸、白色纸板、7mL离心管、25mL容量瓶、10mL量筒、烧杯、分析天平、药匙、玻璃棒、蒸馏水、CoCl2・6H2O固体。
[学生]交流讨论，归纳：制约因素是含钴污水只有Co2+有颜色，浓度范围不超过0.1M。
评估标准：要求检测的相对误差不超过10%，且误差越小越好；需要自己设计和组装装置，装置要满足简易、便宜的要求；制作方案文本，并进行方案设计的汇报。
设计意图：强调STEM学习中的工程思想，创设工程问题情境，帮助学生识别工程问题；通过提问促使学生对制约因素和评估标准进行交流讨论，进一步明确任务。
3.2 思考和探究：学习比色法和比色分析的化学史
[教师]发给每组学生3种不同浓度的CoCl2溶液，提出问题：通过观察现象能够得出什么结论？
[学生]不同浓度的有色溶液，颜色深浅与溶液的浓度有关，颜色越深，浓度越高。
[教师]告诉学生3种CoCl2溶液中颜色最浅和最深的溶液的浓度，提出问题：如何知道待测溶液的大致浓度？
[学生]思考得出：大致浓度是另两种溶液浓度的平均值。
[教师]讲解比色法的原理：物质显色的实质就是对不同波长光的选择性吸收，显出的颜色是它所吸收光的互补色，CoCl2溶液显粉红色就是因为它选择性吸收青色光。溶液颜色的深浅决定于溶液吸收光的量的多少，即取决于吸光物质浓度的高低[10]。CoCl2溶液的浓度越高，对青色光的吸收就越多，透过的红色光越强，颜色就越深，在一定浓度范围内，其颜色深浅与浓度成正比。讲述目视比色法的操作步骤和误差的计算方法。提出问题：误差大小的范围是多少，如何进一步确定待测溶液浓度？引导并辅助学生进行实验探究。
[学生]进行实验活动：配制中间浓度的溶液，再次对比待测溶液的颜色，通过颜色的不断渐进，最终确定待测溶液浓度。
[教师]告诉学生待测溶液的实际浓度，组织学生交流实验结果。
[学生]交流各自测得的浓度和误差，得出目视比色法受到人眼识别颜色能力限制和半定量分析的特点。
[教师]进一步讲述比色分析发展的化学史，提出问题：目视比色法、分光光度法的特点和利弊分别是什么？
[学生]比较目视比色法、分光光度法的特点和利弊。
设计意图：进行STEM项目中科学知识的教学，通过问题串刺激学生思考和探究，发现目视比色的实验方法，引导学生基于实验证据了解比色法的原理和优缺点，进而传授比色法和比色分析发展的化学史的知识，引导学生从各方面综合考虑使用不同方法和仪器检测有色物质的利弊，为工程设计过程中方案的确立做铺垫。
3.3 解释和方案确立：学习图像的数字化，“发明”并采纳图像比色法
[教师]讲解：由于不同人识别颜色的能力不同，故刚才同学们测得待测溶液的浓度不尽相同，但计算机能够高精度地识别颜色，是通过图像的数字化处理实现的，它是指将一幅图像从其原来的形式转换为数字形式的处理过程[11]。对于彩色图像，量化步骤能够获得RGB三原色的分量值[12]。
提出问题：如何让计算机代替我们的眼睛读出且量化有色溶液的颜色深浅？
[学生]理解计算机识别颜色的原理：图像的数字化。结合目视比色法和图像数字化技术，“发明”图像比色法。
[教师]总结性地讲述图像比色法的原理和步骤（图2所示）。引导学生再次综合比较各浓度检测方法，确立问题解决方案。
[学生]图像比色法综合了目视比色法和分光光度法的优点，故采纳图像比色法作为项目问题的解决方案。
设计意图：继续讲解STEM项目中的跨学科知识：图像的数字化，引导学生进行方法和技术的联用，从而“发明”图像比色法；引导学生学习STEM项目中工程设计原则，结合评估标准综合对比各个方法的利弊，使得学生关注到图像比色法的应用。
3.4 构建和实验：构建图像比色法的检测装置并进行实验
[教师]确定了图像比色法作为解决方案后，就要构建图像比色法的检测装置进行实验。提出问题：根据Co2+浓度范围不超过0.1M的制约因素，如何配制一定浓度梯度的标准溶液？浓度范围应如何？
[学生]交流讨论：用容量瓶配制一定浓度的标准溶液，再通过稀释的方法配制其他浓度的标准溶液。浓度范围可以是0M到0.1M之间。
[教师]提出问题：影响图像比色法可靠性的重要条件是什么？
[学生]交流讨论：图像清晰与否、颜色是否失真、RGB分量值提取时注意图像范围的选取等。
[教师]讲述：重要条件之一是获取样品溶液颜色的真实信息，照片图像颜色能真实地体现溶液颜色。因此，在构建图像比色法检测Co2+浓度的装置时，要注意选择白光作为光源，且光源均匀稳定；所有溶液样品的前景和背景都应是白色；拍摄的像素不能过低；手机摄像头或相机摄像头应与桌面垂直，高度与样品高度一致，置于中央的样品前方至少30cm处[13]。其次，用专业的生物图像处理软件ImageJ提取RGB分量值，使用矩形选框工具，点击菜单栏中的Analyze・Histogram，即可读出矩形选框中的灰度值和RGB分量值。应采用移动矩形选框的方式读取各溶液样品中心区域的RGB分量值。
[学生]按小组合作构建装置、配制溶液、进行图像比色法的实验。
设计意图：强调STEM项目中的技术学习，讲述使用图像比色法的操作注意事项和ImageJ软件的操作要领，为学生自主构建和实验提供必要的脚手架支持。
3.5 测试和优化：测试检测方案的检测误差，采用控制变量法优化解决方案
[教师]提出问题：如何测试基于图像比色法所构建的装置能够准确地检测Co2+浓度？
[学生]交流讨论：用某已知浓度的CoCl2溶液作为待测样品，与空白样品、标准样品一起进行图像采集，进行实验确定检测误差。
[教师]提出问题：如果对检测结果不满意，如何优化解决方案？
[学生]交流讨论：采用控制变量法，可以优化的条件包括光源的选择、RGB分量值的选择、加显色剂与否等。
[教师]请根据测试结果进一步优化解决方案，最后设计出条件明确的检测Co2+浓度的技术方案，制作方案文本。
设计意图：引导学生进一步学习STEM项目中的工程设计原则，以测试结果为导向优化目前的解决方案，以呈现方案结果为导向体验工程思想解决问题的过程。
3.6 沟通和评价：展示方案设计成果，多角度评价活动表现
[教师]要求学生汇报技术方案的设计、测试和优化过程，展示技术方案文本，同时鼓励学生交流方案设计构成中所遇到的挫折，引导学生进行合作态度、计划安排、结果表达、方案制作、跨学科知识和工程设计原理掌握方面的自评和互评。
[学生]各小组汇报技术方案的设计、测试和优化过程，展示最终的技术方案，并用数据、图表展示方案的检测误差、成本大小等预期结果，最后进行自我评价，其他学生对其技术方案的设计过程、小组分工合作和计划安排、方案制作等方面提出质疑、意见或积极评价，小组成员对这些评价进行反思和沟通。
[教师]总结各小组在方案设计过程中的表现和技术方案的合理性，巩固本STEM项目中涉及的跨学科知识，强调工程设计需要识别问题和制约因素、调查研究、形成概念、分析观点、建立模型、测试和优化、沟通和反思的过程。
设计意图：促进学生的合作意识，体会STEM项目学习的跨学科性。
4 结语
“设计检测Co2+浓度的技术方案”项目基于图像比色法，涵盖了化学定量实验技能和定量思想、信息的数字化技术及Excel软件操作、函数模型的建立、工程设计思想，融合性高，思维性强，切实地指向了信息时代背景下中学生STEM素养的培养。
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[关键词] 遗传算法； 频率分配； 优先级
1 引言
在移动通信网络建设中，划分了若干小区，每个小区需要分配若干固定的频率来满足话务量的需求。随着用户数量的不断增长，有限的频率资源与不断增长的频率分配要求之间的矛盾日益突出。但是，由于无线电波在空间传播的开放特性，造成多个发射机和接收机在工作时间、地点和频率上如果相同或相近，会造成不同程度的干扰，影响通话质量和用户感受。所以，采用一种好的频率分配策略来生成频率分配方案就成为了一种行之有效的方法。
频率分配问题，本质上属于算法的NP-Complete问题。求取最优解的过程可能需要花费大量时间，所以，许多文献提出了基于启发式规则的求取近似解的算法，比如遗传算法、神经网络算法、模拟退火算法和粒子群算法等等。但是这些算法都存在着收敛速度慢，容易陷入局部最优解的缺陷。遗传算法虽然已经有了相应的解决方案，但是遗传算法本身运作机理的可靠性不足，又影响到其结论的可信赖程度。基于以上原因，本文提出一种增强遗传算法。该算法根据频率分配模型出发，从优先级权重的角度自适应地选择进化路径，保证群体收敛性与个体多样性之间的动态平衡，快速推进搜索过程，得到最终解。仿真结果表明，该算法比起普通的遗传算法而言，具有更高的收敛速度和更优的求解结果，能够更好地解决频率分配问题。
2 频率分配模型
某地图区域范围内，有n个小区，每个小区根据客户的需要，分配m各不同的固定频率，计作Fk=（fk1，fk2，…，fkm）。为了便于计算机描述，将该区域地图描述成如下形式：
Aera =
其中：
V表示一个节点的集合，每个节点代表一个小区，记为V1，V2，…，Vn；
E表示小区与小区之间边的结合，每条边的权重，代表着由于频率干扰所产生的“违约值”；
定义：违约值（Default Value）是指同一个小区内部，或是不同小区之间，由于频率分配相同或相近造成的频率干扰影响量化单位值，记做D[i][j]，例如D[2][3]表示小区2与小区3之间频率干扰的违约值。
有了以上的设定，求取固定频率最优分配方案的问题就可以建立如下数学模型：
固定频率分配问题，本质上可以看做根据不同的区域邻接矩阵Aera=，考虑不同的频率分配方案Fk=（fk1，fk2，…，fkm），并基于这种分配方案计算出：
（公式1）
从中寻找至少一个方案Fmin，使得该方案的DArea 具有最小值。
显然，这个问题是一个动态规划的NP-Complete问题。为了使得这个模型利于简化处理，不失一般性，可以做如下设定：
（1）同频限制（co-channel constrain，CCC）：同一个小区的频率不能相同或相似，否则会产生极大的违约值，既D[i][i] = +∞；直接相邻小区的频率也不能相同，否则会产生较大的违约值，且该违约值会因为相邻小区的物理距离远近，产生不同的违约值，既D[i][i+1] = F（distance（i，i+1））；
（2）邻频限制（adjacent-channel constrain，ACC）：直接相邻小区的频率也不能相似，否则会产生较小的违约值，且该违约值会因为相似程度和物理距离远近，产生不同的违约值，既D[i][i+1] = G（similar（i，i+1））；间接相邻小区的频率相似也可能造成违约值，但是由于这种情况的违约值与前面3种情况相比小很多，计算时可以忽略不计，既如果|i-j| >= 2，那么D[i][j] = 0；
3 增强的遗传算法
对于NP-Complete问题，目前还没有找到多项式时间复杂程度的求解算法。所以退一步，寻找次优解的方案就变得可以接受。经典遗传算法（Standard Genetic Algorithm， SGA）利用染色池中随机选择染色体，使得染色体不断地提高适应度，最终得到一个“最优”的方案。
SGA的算法步骤可以一般化为如下步骤：
步骤1：初始化一个L维的向量（称作染色体），以及一个评价函数f（x），用以评价某个染色体的适应度。
步骤2：定义一系列的复制、杂交和突变操作，用以更新染色池中的染色体。
步骤3：取某染色体进行复制、杂交和突变操作，生成新的染色体。并计算这些染色体的适应度，保留那些适应度高的染色体。
步骤4：如果该染色体适应度达到求解精度，那么输出该染色体所代表的求解结果，算法结束。否则进入步骤5。
步骤5：如果染色池已满，那么删去适应度最低的染色体，然后将步骤4求得的染色体加入到染色池中。如果染色池未满，那么直接将染色体加入染色池。
步骤6：返回步骤4，重复执行。
容易发现，SGA算法的本质是一种定向随机搜索算法，这样的随机搜索没有考虑到每个染色体个体的多样性与搜索的群体收敛性之间的动态平衡问题，容易陷入局部搜索，且可能引起收敛速度慢的问题，针对固定频率问题就可能得不到一个较优的解，需要加入调节机制。
针对这一特点，有意识地筛选步骤3中产生的“优秀基因”，会对整个搜索的迭代次数产生重要影响，同时，也更能够求得更好的结果。为了达到这个目的，必须为随机生成的染色体进行评价，评价它们的基因是否优秀。这个评价既要考虑到染色体的适应度问题，也要考虑到收敛速度，设定该评价指标为“进化优先级”。
增强遗传算法（EGA）与经典遗传算法（SGA）的区别，就体现在对步骤3改进为如下形式：
（新的）步骤3：取某染色体进行复制、杂交和突变操作，生成新的染色体。并计算这些染色体的适应度，保留那些“进化优先级”高的染色体。
4 频率分配算法描述
将上面描述的EGA算法应用到固定频率分配的仿真测试中，设定程序按如下流程检验运行结果。
（1）初始化一个50行，50列的邻接矩阵，模拟巨大的小区范围进行频率分配。
（2）随机生成每个小区内客户所需要的频率数量。
（3）任意设定一个染色体作为祖先基因，作为频率分配的最初方案。
（4）以EGA算法的描述，对染色体进行复制、杂交和突变。产生优先级更高的染色体，构建染色池。
（5）计算染色池中的染色体违约值，如果违约值无法再降低（说明分配方案已经难以继续优化），则输出该染色体作为计算结果，程序退出。否则，返回第（4）步循环进行。
5 仿真测试
本文设计仿真软件进行测试。假定可用的固定频率范围非常狭窄（用1到100的自然数表示），假定服务的小区范围非常巨大（设定值为50×50的邻接矩阵）。之所以选择如此严格的测试环境，就是要使得仿真环境远远超出了对实际应用环境下固定频率分配的可用资源，使得算法在更加宽泛的实际环境中切实可用。测试软件运行结果如下图所示：
上图：
（1）顶部居中的红色框线内的数字代表每次仿真测试运行所需花费的时间。
（2）中间的工作表区域代表的仿真的小区范围，其中每个单元格表示一个小区，单元格内的数字代表分配到的频率，数字的个数，是随机生成的客户频率需求数。
（3）左下角的红色框线内的数字，代表了算法运行时迭代的次数。
（4）右下角的红色框线内的数字，表示仿真运行得到分配方案的违约值结果（按照公式1的设定计算得出）。
本文随机测试了10次频率分配要求，得到结果如下图：
从仿真测试的图2可以看出：算法的迭代次数和运行时长之间基本成正比例关系，且迭代的次数比预计的结果好，都在6、7次迭代之后就求得了系统近似最优解。从图3可以看出：EGA算法在仿真测试过程中得到的近似最优解都在45000左右，符合预期，且运行状态稳定，没有出现局部最优解造成的最终结果突变。
6 结论
增强遗传算法（EGA）通过对染色体的优先级评价函数，动态平衡染色体个体选择与群体收敛性之间的关系，在固定频率的实际应用来仿真应用。避免经典遗传算法（SGA）的随机搜索可能出现的搜索速度慢，陷入局部最优解的问题，使得算法的性能得以提升，仿真测试表明，该方法有着更快的收敛速度，以及较好的求解结果，说明改进方案是有效的。
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关键词：深基坑支护技术；方案；选择；
近些年来，我国的公路、桥梁、高层建筑与地下建筑的发展速度非常快，从而导致了大量深基坑支护工程的出现。深基坑支护技术是一项实践性要求非常高的新技术，主要研究的是岩土与支护结构的强度，以及两者之间共同作用机理等问题。因此在深基坑支护工程施工过程中，对其的技术要求是非常严格的。在工程施工过程中不仅要保证支护结构体系的安全，还要保证周围环境与建筑物的安全。而在开展深基坑支护工程前的首要任务就是进行深基坑支护技术方案的选择。因为同一个基坑选择不同支护技术方案，其受到造价也是不同的，并且如果在深基坑施工过程中采用不适合的支护技术方案，可能会造成危险。所以在深基坑工程中，其支护技术方案的选择与优化设计是非常重要的。
1深基坑支护技术方的类型
在进行深基坑支护设计时，首先要考虑支护结构类型的选择，然后在通过计算分析，从而确定好深基坑支护设计。在施工过程中，合理选择合适的支护结构类型是非常重要的，因此要求在选择支护类型时，不仅要考虑其结构的受力特点与空间效应，还要考虑周边的环境、工程的地质与水文地质等等。常见的深基坑支护技术方案的类型要以下几种类型，分别为放坡开挖和简易支护、重力式支护结构、土钉式支护结构、排桩式支护结构、地下连续墙支护结构、拉锚式支护结构、内撑式支护结构，桩锚组合式支护。
2深基坑支护技术方案优化设计的内容
按照深基坑支护方案优化阶段的区别，可以把方案的优化分为三级。第一级是采用定性的方法，根据基坑周围的环境、土质与水质，然后在结和各种支护类型的特点，对深基坑支护技术方案进行优选。第二级是在选择深基坑支护技术方案后，对其进行优化，如对支撑点的位置、支护桩的桩距、直径、插入深度等进行优化。第三级，根据工程的施工信息对支护方案的设计进行优化。可以用图来表示，如：
3深基坑支护技术方案优化设计的重要性
深基坑支护技术方案优化设计具有以下的重要性，分别为：从众多方案中选择出最优的支护方案，有助于保证基坑的稳定与安全；可以节省成本，合理分配投资资金；降低工程施工事故的发生概率，即保证了经济效益，也保证了社会效益；对周围的环境起到一定的保护作用，从而达到了环境效益。
4深基坑支护技术方案优化设计的原则与方法
深基坑支护方案的优化选择就是在分析该工程的土质与水质等环境上，结合该地区基坑工程的经验与数据，确定好工程的设计条件，然后拟定支护技术方案，对所拟定的支护方案进行优化，最后得出最优支护方案。然而通常会很难判断哪个方案才是最优方案，因为每一种方案都有各自的特点，有造价低的、施工速度快的、对环境影响最小的、安全性相对比较高的等等，很难对这些问题进行量化的比较，必须要采用优化的方法对其进行比较。
4.1方案优选的步骤
4.1.1建立深基坑支护技术方案评价的目标特值的矩阵
如果有n个可以选择的支护方案，而在对方案进行评价时用m个指标来评价，如可靠性、成本、安全性等，那么该目标特值的矩阵可以设为
上式中的xij是第j个支护方案的第i个个指标值，除此之外，我们还可以指标值分量化用数字来表示，而定性指标则可以通过打分的方式来表达。
4.1.2对指标值进行归一化处理
为了能够对各种方案进行比较与计算，必须要把上述中各个目标指标值进行归一化处理。进行归一化处理后得到的指标或者目标优属度的矩阵如下：
同样上式中的rij（i=1....m；j=1....n）是方案j中i的相对优属度，因此其的计算分效益模型与成本型指标时，可以分别用r1ij与r2ij来表示。
效益型指标，也就是越大越优指标，例如可靠性，可以按照下面的公式求其的值：
而成本型指标，也就是越小越优指标，例如造价，可以按照以下的公式求其的值：
4.1.3多目标模糊综合评判确定最优方案
可以根据支护方案最优隶属度uj来判断最优方案。uj的目标模糊综合评判的计算公式为：
上述公式中p为距离参数，当p取1或者2时，分别代表海明距离与欧式距离；qi是目标i的权重，并且满足
4.2采用层次分析方法来确定权重uj值的步骤
4.2.1层次结构模型的建立
根据工程施工过程中的特点，分别从安全可行、经济合理、保护环境、施工方便这四个方面来构建评价支护方案的层次结构模型。
4.2.2层次单排序与一致性检验
层次单排序是指采用方根法来计算同一层次各因素相对于上一层次某元素相对重要性的排序权重，并且求出判断矩阵的特征向量解的解。如果设判断矩阵阶数为N，而平均随机一致性为RI，则一致性指标CL与一致性比率CR的计算方法如下：
，
如果CR小于0.1时，就可以认为层次单排序一致性具是良好的，否则就要对判断矩阵元素取值矩形调整。
结束语
深基坑支护设计方案的选择与优化，不仅关符着工程经济效益，还关符着社会效益，因此必须要对其给予极大的重视。在进行支护方案选择时，必须要因地制宜，从具体情况出发，使选择的支护方案达到最优化。
参考文献：
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关键词：查询优化；代数优化；查询树
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）26-0008-02
1 引言
关系数据库是当今应用最广泛的数据库系统。关系数据库支持关系数据模型。关系数据结构非常单一，现实世界中的实体及实体之间的联系都是用关系来表示，在用户看来，关系数据结构就是二维表。常用的关系操作包括查询操作和插入、删除、修改操作两大部分，其中查询操作的表达能力最重要。数据查询是数据库应用中非常重要的组成部分，数据查询是否具备较高的执行效率和反应速度受到数据库设计者和用户的极大关注。
2 不同查询方案代价对比
关系模型中的查询语言早期通常是用代数方法或逻辑方法来表示，分别称为关系代数和关系演算，随后出现一种介于关系代数和关系演算的语言称为结构化查询语言，简称SQL。SQL语言作为关系数据库的标准语言向用户提供了易于掌握、高度非过程化得查询语言。大多数商用数据库都支持SQL语言，用户只需指明“干什么？”不需指出“怎么干。”对同一个查询要求有不同的查询解决方案，查询优化就是尽量在不同的解决方案中找到效率高、代价小的方案。
为了提升数据库系统性能对数据查询进行优化成了必须解决的问题，查询优化技术的发展与应用，也助推了数据库技术的推广与普及。
下面我们通过一个实例对比不同查询方案所花费的代价。
商品销售管理数据库
销售点信息表（销售点编号，城市、地址，联系电话，开设时间）
产品信息表（产品编号，产品名，类型，规格，生产厂家，进货价格）
销售情况表（销售点编号，产品编号，销售量，销售单价）
求销售产品编号为’JD051’这种产品的销售点信息？
用SQL语言表达该查询：
Select 销售点信息表.*
From 销售点信息表 ， 销售情况表
Where 销售点信息表.销售点编号=销售情况表.销售点编号 and 产品编号=’JD051’
SQL语言是高度的非过程化语言，同一个查询要求可以有不同的执行方式。下面针对上述查询要求运用关系代数表达式来表示不同的执行方式。
方案1
Π销售点信息表.*（σ销售点信息表.销售点编号=销售情况表.销售点编号∧销售情况表.产品编号=’JD051’（销售点信息表×销售情况表））
第一种方式需要占用内存空间保留广义笛卡尔积的中间结果，读取数据量过多及耗时较长；
方案2
Π销售点信息表.*（σ产品编号=’JD051’（销售点信息表∞销售情况表））
第二种方案相比第一种方式减少了中间结果，使用自然连接相比笛卡尔积大大减少了中间结果；
方案3
Π销售点编号（σ产品编号=’JD051’ （销售情况表））∞销售点信息表
第三种方式减少了数据读取量，中间结果相比第二种情况更少。总的查询时间最短、查询代价最少。
以上三种表达式虽然等价，但其执行的查询策略不同，数据规模越大，查询所花费的代价差别就越大。通过三种不同查询方式的对比，说明查询优化的必要性，选择合适的查询策略将大大减少查询时间、降低查询代价，因此查询优化问题一直是数据库研究的重点。
3 关系数据库查询处理过程
当用户发出查询请求，要采用不同的处理步骤对原始查询进行转换，这些转换工作必须在系统处理查询请求和返回查询结果前完成。关系数据库查询处理过程如图1所示。
图1
主要步骤：语法分析与翻译处理，查询优化处理，执行。
4 查询优化技术分类
查询优化技术一般分为代数优化和非代数优化（物理结构优化）。
1）代数优化，通过对查询语句进行变换，改变基本操作的次序，使查询语句执行起来更有效，这种查询优化仅涉及查询语句本身，而不涉及实际存取路径，称为独立于存取路径的优化，或代数优化。
查询是由高级查询语言表示的对数据库的一个或一组操作的集合，通常由投影、选择、连接、笛卡尔积等操作符组成。通过语法分析功能分析查询语句的正确性、完整性、有效性，并将其转换为等价关系代数查询树，如图2。
根据关系代数等价变换规则，查询树可以按以下方法进行变换：
方法1：下移选择和投影运算，以减少中间结果的元组数和参与运算的关系的规模；
方法2：将某些选择运算与笛卡尔积运算相结合；
方法3：同时执行同一个关系上的选择、投影运算，减少对关系的扫描次数；
方法4：将连接运算与投影运算结合起来执行。
图2可变换为图3。
对比图2和图3选择运算和投影运算优先执行，减少了查询中间结果的元组数，大大降低了参与连接运算的关系规模。
在制定具体的查询策略时应尽量减少对数据表的访问，减少对磁盘的访问次数，访问磁盘所需的时间大大长于对内存的访问时间，减少对磁盘的访问次数将大大降低系统的响应时间。选择运算尽可能提前做，往往可以使执行时间降低几个数量级，通过选择运算减少中间结果。在执行连接操作前，对关系进行适当的预处理，在连接的字段上建立索引以及对关系进行排序，加快查询速度。
关系代数优化的一般步骤：[3]
（a）把查询转换成语法树；（b）优化语法树；（c）选择低层次的存取路径；（d）选择代价较小的查询方案。
2）非代数优化，也称物理结构优化。数据库物理结构是整个数据库存储的基础，物理结构设计是在逻辑结构设计的基础上完成的，应确保数据库存储和访问或操作数据表具有较高的执行效率。物理结构优化是指为数据库系统的数据推荐合适的物理存储位置或存储结构，以及为查询推荐合适的存取路径，进而提升系统的整体性能。
5 小结
查询优化技术是数据库中一项重要的技术。对于的查询要求，我们应该根据数据规模大小，具体的物理存储结构等因素进行分析，选择合适的查询策略。具体的SQL查询语句应根据代数优化的相关原则进行变换，提高查询效率。查询优化目的是为了提升系统的性能，如果进行优化本身需要花费的代价过大，反而会降低系统的性能。所以只有兼顾了查询效率、控制系统开销、保障数据库安全等诸多方面才能真正地优化系统的性能。
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关键词：数控技术专业；人才培养方案；优化
中图分类号： TG659 文献标识码： A 文章编号：
随着社会生产力的发展和科学技术的进步，产品的加工制造水平越来越高，社会对数控技术专业人才需求量与日俱增，同时也对高校人才培养质量提出了更高要求。各高职院校都加强了数控技术专业的建设，加快了教学改革步伐，但仍存在很多问题。其中最根本的问题是人才培养系统性的偏差，集中体现在数控技术专业人才培养的效果与市场需求之间的距离，而导致这一偏差的最直接原因在于人才培养方案的制定，需要进一步进行优化。文章以广州城建职业学院数控技术专业为例，探讨高职数控技术专业人才培养方案优化的主要依据、基本准则、优化步骤以及有效途径。
人才培养方案优化的必要性
高职教育要顺应社会经济发展需要，要取得更快的发展，必须重视人才培养方案制定过程中的问题与矛盾，对人才培养方案进行必要的优化，具体原因有：
1.职业教育实践性的特点决定了其培养目标和课程设置应该和经济技术的发展同步。经济体制的变革，产业结构的升级，科学技术的进步，给高职院校课程设置带来了新的挑战。此外，由于社会经济、产业结构的变迁和科技发展是一个动态的过程，这就要求高职课程设置不能一劳永逸。
2.高职理念的不断更新对高职人才培养产生重大影响。高职教育发展至今，其高职教育改革理念已经历了几次较大的调整。
3.我国的高职人才培养面临的挑战还相当严峻，为应对这些挑战，消除人才培养方案中的种种障碍和问题，进行人才培养方案的优化研究，既能最大限度地节省开支、避免教育资源浪费，又能分步到位、由点带面地促进高职教育的发展和完善。
结合以上原因，必须对高职人才培养方案进行改革，而人才培养方案的优化正是高职教育改革的核心组成部分。
二、人才培养方案优化依据及原则
针对现有人才培养方案存在的问题，从实际出发，结合高职教育的观念、相关理论基础，明确人才培养方案优化的依据和原则。
1.人才培养方案优化的依据
根据学院《贯彻落实教育部“关于推进高等职业教育改革创新引领职业教育科学发展的若干意见（教育部教职成[2011]12号文）”的实施方案》的要求，贯彻落实国家和广东省中长期教育改革发展规划纲要精神，以《高等职业学校专业教学标准》及《广州城建职业学院2011-2015年发展规划纲要》（广州城建〔2010〕79号）、《广州城建职业学院2011-2015年专业和课程建设发展规划》为指导，按照广东省示范性高职院校标准进行人才培养方案的系统设计与实施，着力提高学生的实践能力、就业能力、创新创业能力。
2.人才培养方案优化原则
结合课程设置优化依据，课程设置优化应以人才培养目标为基本原则，适应社会发展的需要，充分顾及学生知识和能力两个方面的培养，处理好稳定与更新的关系、通才和专才的关系，满足学生就业需要；符合高职教学规律和学生身心发展规律；反映现代科学技术的新成就。
三、优化整合具体步骤
1.人才培养方案设计
高等职业教育作为高等教育发展中的一个类型，肩负着培养面向生产、建设、服务和管理第一线需要的高技能人才的使命。以就业为导向的职业教育要将学生培养成为社会需要的“岗位人才”、“职业人”和能生存能发展的“社会人”，甚至是经济全球化要求的“国际人”，必须树立能力本位的教育教学观。学习目标与职业教育不符，学习的应用性不强，学校里学的东西很多在工作中用不上，而且学生也不感兴趣。因此制定新的专业人才培养方案，必须源于企业，源于需求，以就业为导向，制定人才培养方案。
2.基于工作过程构建课程体系
形成高技能人才完成职业任务所需的技术实践能力，必须与整体化的实际工作过程相联系，必须针对“解决综合性实际问题”进行学习。因此，高等职业教育的课程必须打破传统学科系统化的束缚，将学习过程、工作过程与学生的能力和个性发展联系起来，开发工作过程系统化的课程体系。
3. 合理整合课程，优化课程体系
根据各专业的特点和社会需求，按照“职业素质与专业能力模块”、“基本素质与通用能力模块”及“公共基础学习领域、专业基础学习领域、专业能力学习领域、专业拓展学习领域”的课程结构，贯穿培养学生职业能力主线，合理整合课程，优化“两块四层一贯穿”的课程体系。同时，在专业教学计划中明确列入相关职业资格考证项目及 “课、证、赛”融合的课程群，提高职业资格证获取率和职业技能比赛竞争力。
4.第一课堂与第二课堂结合，注重职业能力培养
在人才培养方案中采用第一课堂与第二课堂结合的方法。在第二课堂中，完成社会实践、文化素质教育、专业拓展技能培训、专业素质教育、就业指导等教育内容。虽然教学时数不计入教学计划，但有第二课堂学习的学分要求，取不到相应学分不能毕业，给学生创造更多的社会能力、方法能力的锻炼机会，促进全面发展。
5.改进评价方法，推行全面素质评价
建立能激励学生学习兴趣和自主学习能力发展的多方位考察、多元化评价的考核评价体系。评价要有利于促进学生知识应用能力和健康人格的发展；促进教师不断提高教育教学水平。改变过去重结果、轻过程的评价方法。每门课程实施态度、知识、技能、素养多维度综合评价，促进学生全方位发展。
四、结束语
经过学院评估阶段的建设，我们已基本整合理顺了数控技术专业的人才培养方案，提出了优化人才培养方案的原则和相关的措施，制订了科学的教学计划，改革了课程体系内容，应用现代化教学手段及教学方法，促进发展型、复合型、创新型数控技术人才的培养。
参考文献：
[1]曾冬梅，席鸿建，黄国勋.专业人才培养方案的构建[J]. 清华大学教育研究,2005（5）：98-101.
本介绍的主要内容就是运用动态规划的原理建立起排杆定位的数学模型，通过计算机程序来优化排位，使排杆定位的各项工作量化、数字化，能够在成万上亿种方案中优选出经济性、技术性最好的方案来。
1 动态规划的原理
研究多段（多步）决策过程最优化问题的一种数学方法，英文缩写DP，是最优控制和运筹学的重要数学工具。它将多阶段决策问题转化成一系列比较简单的最优化问题。为了寻找系统最优决策，可将系统运行过程划分为若干相继的阶段（或若干步），并在每个阶段（或每一步）都作出决策。这种决策过程就称为多段（多步）决策过程。多段决策过程的每一阶段的输出状态就是下一阶段的输入状态。某一阶段所作出的最优决策，对于下一阶段未必是最有利的。多段决策过程的最优化问题必须从系统整体出发，要求各阶段选定的决策序列所构成的策略最终能使目标函数达到极值。 20世纪40年代，人们开始研究水力资源的多级分配和库存的多级存储问题。50年代初,美国数学家R.贝尔曼首先提出动态规划的概念，1957年发表《动态规划》一书。在1961、1962年相继出版的第二版和第三版中，又进一步阐明了动态规划的理论和方法。
现在，动态规划法已广泛应用于工程技术，工业生产，军事及经济管理等各个部门，并取得了显著效果，近年来又广泛应用到最优控制方面，许多复杂问题，特别是离散系统的优化问题，采用动态规划法比其它方法要更有效，成为解决这类问题的一个非常有用的工具：将一个实际复杂问题分成顺序相关的若干阶段，利用一种递推的关系式，分段进行优化（做出最优决策），使整个过程实现最优化。动态规划是解决某些优化问题的有效方法，而不是一种特殊算法，实际上它所要做的，正是把解n维变量问题，转化为解n个单变量问题，从而仅需很小的计算量。动态规划处理优化问题时，把所有因素分成多阶段、多步骤进行优化，在每个分步骤优化过程中，绝大多数非优化的因素被舍弃，不再参与方案的排列组合以及后面的优化过程。所以动态规划与穷举法一样，考虑了影响最优结果的各因素，两者的优化结果是一致的，但由于动态规划把一个n维最优化问题简化为n个1维最优化问题，因此动态规划的计算量成几何级数地减小。
2 建立动态规划模型的步骤
1）划分阶段
划分阶段是运用动态规划求解多阶段决策问题的第一步，在确定多阶段特性后，按时间或空间先后顺序，将过程划分为若干相互联系的阶段。对于静态问题要人为地赋予“时间”概念，以便划分阶段。
2）正确选择状态变量
选择变量既要能确切描述过程演变又要满足无后效性，而且各阶段状态变量的取值能够确定。一般地，状态变量的选择是从过程演变的特点中寻找。
3）确定决策变量及允许决策集合
通常选择所求解问题的关键变量作为决策变量，同时要给出决策变量的取值范围，即确定允许决策集合。
4）确定状态转移方程
根据k 阶段状态变量和决策变量，写出k+1阶段状态变量，状态转移方程应当具有递推关系。
5）确定阶段指标函数和最优指标函数，建立动态规划基本方程
3 动态规划原理在优化排位中的运用
3.1 优化排杆定位数据准备
主要包括：断面数据文件、设计和优化计算参数、导线特性参数、杆塔特性参数、杆塔优化参数、材料价格参数等。
1）断面数据文件是利用现场工程测量数据生成，主要包括线路里程、地面高程、跨越物高程、风偏断面、地质类别、水文情况、禁止立塔区等。对有关的铁路、高速公路、河流、湖泊、沟渠、鱼塘设立了禁止立塔区、不宜立塔区。
2）设计和优化计算参数主要是规程中规定的，输电线路必须满足的有关技术条件。主要包括导线对地及对各种跨越物的距离、平均基础宽度和深度、平均边线宽度、最大和最小档距、最小基降、倒杆塔距、桅杆高以及对地及对跨越裕度等。
3）导线特性参数指导线的有关特性参数，它主要用来在优化排杆定位中计算各种条件下导线的K值曲线，确定导线的对地距离。
4）杆塔特性参数主要包括各种杆塔的使用条件，具体有：杆塔型号、最大档距、水平档距、垂直档距、允许最大风偏角、起始杆高、杆高级差、杆高总数、导线间距以及转角度数等。杆塔特性参数是指杆塔的各项相关指标，是优化排杆定位中最重要的参数文件之一，主要包括杆塔型号（包括各种呼高）、杆塔钢材、基础钢材、基础混凝土、金具绝缘子指标等。
5）材料价格参数是指各种材料的单位价格，主要用来计算各种排杆方案下的工程造价，并从中找出最经济的一种。
关键词：农网网架结构优化
1农网高压配电网结构特点
相对于城区电网来说，农网的拓扑结构要简单、清晰，但由于负荷对电能可靠性要求等其他原因，一般都会有小型发电厂，且通常均为小容量机组，即系统除了通过若干220kV、110kV变电所接受区域大电网电力以外，往往包括多个110kV及以下并网发电的若干电源点，从而使得电网不是单纯的放射型单方向模型，需要通过建立数学模型来确立电源点的建设和系统接线方式。
2农网网架结构优化方法的选择
2.1网架结构优化的一般方法
负荷预测是电力系统规划工作的基础，在负荷预测的基础上一般应结合区域规划进行负荷分布分析，进而确定负荷平衡结果，即确定变电所的分布和容量规划，在负荷预测和变电所布点确定的基础上进行网络优化规划。一般来说，网络规划的目标是满足系统有功负荷的最优网架设计，有静态规划和动态规划之分。静态规划考虑的是针对某一负荷水平进行网架规划，一般从基准年开始按年度进行，需考虑现有的网架，同时后一年的网架结构规划需将前一年的网架设定为已有网架，因此，每规划目标年的网架规划既要瞻前也要顾后，做到从时间序列上的前后协调相互呼应，从而节约建设投资。但规划设计方案的评价指标一般考虑整个规划期的总的性能指标最优来评价方案，而且往往加入投资分析，甚至列入资金的时间价值，因而称为动态规划。网架规划优化方法常用的有两类，即启发式方法和数学优化方法。数学最优方法是通过将电网规划问题用数学化模型进行描述，然后采用一定的算法求解，从而获得满足系统要求的最优规划方案。该类方法从理论上将可以保障方案的最优性，但一般要求得最优解需要很大的计算量。启发式方法则是通过定义方案运行性能以及投资需求等综合指标，根据一定规则对线路进行逐步迭代选择直至得到满意的最优解。该类方法难以保证方法的最优性，但计算量较数学优化方法要小，计算较为方便且便于与规划设计人员的检验相结合，因而是一种更为经济而实用的方法。
2.1.1启发式网架优化方法
根据所确定的衡量安全性指标的不同，启发式方法分为基于支路性能的启发式方法和基于系统性能指标的启发式方法。基于支路性能指标的启发式分析方法中，线路的选择是根据系统运行时线路功率传输情况来实现的，常选用的有线路是否能满足负荷要求或者线路过负荷程度等指标；而基于系统性能指标的启发式方法中，线路的选择是根据线路对系统运行时整个系统的一个特定运行性能指标的影响程度来实现的，常选用的指标有系统缺负荷大小指标等对线路的逐步选择。
基于线路指标的启发式网架规划方法分为逐步倒退法和逐步扩展法两种。逐步倒退法是根据目标年数据构成一个虚拟网络，该网络除了已有线路以外，包括所有待选的线路，这样，构成的就是一个冗余度很高但不经济的网络，然后采用潮流模型对该网络进行分析，比较各待选线路在系统中的作用和有效性，逐步去掉有效性低的线路，直到网络没有冗余线路为止。而采用逐步扩展法是根据各待选线路对过负荷线路的过负荷量的消除的有效度，选择适当的线路到现状网络上，直至网络无过负荷为止。为计算各待选线路的有效度，需要进行变结构时的潮流计算。
基于支路性能指标的启发式方法有计算简单灵活等优点，但由于通常是独立地考虑各待选线路的作用，无法直接体现系统充裕的大小等性能指标，而基于系统性能指标的启发式方法则能体现系统性能指标，从而可以从整体上识别薄弱环节并充分考虑各待选线路对系统的整体影响来选择最佳扩建线路。
2.1.2网架结构的数学优化方法
网络优化的数学化方法可以分为确定性和不确定性两种优化方法。传统上采用的常常是确定的网络优化方法，即将规划问题表达成确定性的优化问题来进行求解。但随着规划的环境以及相关要求日益复杂，且负荷、设备费用、线路路径等因素均具有不确定性，这些不确定性对电网规划有较为显著的影响，因而在规划中考虑不确定性因素是必要的。按照考虑不确定性因素特征的不同，不确定网络优化有分为随机优化法和模糊优化法。随机优化法常常用于事件是否发生以及发生的时刻存在不确定性的情形，而模糊优化法则常常用来处理有关事情表达不清晰的这种不确定性的情况。在通常情况下，在满足对保障负荷电能供应的前提下，可能有多种架线方法和导线截面的选择，要对多个方案进行比较选择，则需要选择目标函数，在电网规划设计中常用到的目标函数有网架建设总投资、电能损失、维修运行费用为目标函数。由于电能的特殊性，需要考虑各种约束条件，如电压范围、线路的长期极限传输容量限制等。因此，网架优化过程实际上是目标函数与约束条件、状态参数之间的协调处理过程。
网络规划法是针对网络的拓扑特性所提出来的一种数学规划方法，也是在线形规划中专门处理网络问题的一种特殊算法。数学上把图看作节点和弧的集合，弧是连接在两个节点之间的有向线段。在电力系统中，节点就是接受电力或者发送功率的发电厂、变电所或者负荷点，弧就是线路。这种优化网架方法在电力系统网络优化中常用的数学模型有最少费用法、最短路径法、费用最小最大流法等方法。
2.2农网网架结构优化方法的选择
结合农网高压配电网结构特点，选用支路交换法来进行这种辐射式结构的高压配电网的优化计算较为适用。采用该方法是从一个既定的辐射式电网开始，增加一条闭合联络支路后使辐射型网络变成一个闭合回路，然后将某一条支路断开，恢复网络的辐射型结构，并按照给定的目标函数对新构成的辐射型网络进行计算。重复上述计算过程，直到目标函数值最好为止，对应的网络即为所选用网络接线。采用这种方法简单实用，但只能达到局部最优解，对于农网来说，一般规划年需要新建的高压（110kV及以上）线路是局部的，因而采用支路交换法可以满足其要求。一般地对于既定的系统接线，考虑到节约投资，其改建项目的实施相对于系统网损等指标来说往往是不经济的，且由于受电压、可靠性等电网分析计算的约束性条件的影响。在工程实际中，其高压配电网往往是通过对新增支路，以及由于负荷的增长需要改建的线路的多个建设方案的比较，来确定规划年内网络结构的优化方案。在分析中，我认为需引入动态经济比较的概念，而对于网络优化设计方案来说，结合个人设计方案比较的经验来看，最适用的经济方案比较以年费用比较法较为适合。
3计算框图设计
计算步骤一：目标函数的确定。
当新建或者改建线路对支路潮流仅是局部影响时，只需对所需考察的支路进行网损最小分析。采用最小网损作为目标函数，即函数为：
计算步骤二：先计算电网的潮流分布，再找出与本次计算相关的支路，即列出目标支路集合，交换支路前辐射型网络网损计算。
计算步骤三：第一次支路交换后，重新进行潮流计算后，在潮流计算结果的基础上进行支路交换后的辐射型网络网损计算。
重复以上支路交换计算，直至得出最优结论为止。
4经济比较方法引入网架结构优化
在电力系统规划设计的实际应用中，单纯采用以上支路交换法优化网络接线是不够的，应该结合经济比较，即在对方案进行投资分析计算的基础上进行比较，从而得出经济的方案。常用的方案比较方法有最小费用法、净现值法、内部收益率法、折返年限法，每种方法又可以演化成不同的表达式。最小费用法是电力系统规划中较为普遍的方法，适用于比较效益相同或者效益基本相同，但难以具体估算的方案。最小费用法通常有以下三种不同的方案：费用现值比较法、计算期不同的现值费用比较法和年费用比较法。费用现值比较法是将各个方案基本建设期和生产运行期的全部支出费用均折算到计算期的第一年，现值低的方案是可取方案。对于不同建设期的方案则一般按照方案中计算期最短的进行计算，及计算期不同的现值费用比较法。
年费用比较法是将参加比较的诸方案计算期的全部支出折算成年费用后进行比较，费用低的方案为经济上的优越方案。其表达式为：
在比较方案部分费用相同的情况下，可以采用只考虑有差别的费用的年费用比较法，即只考虑差别部分的费用的比较，这种方法将初始投资差额以及末期残值差额折合为年费用或者年值，再综合运行维护、改造等运行年需要投入的差别费用，比较即可以得出经济最优方案。对于农网电力建设项目，笔者推荐使用这种简化了的年费用比较法。
5总结
结合农网作为辐射型受端电网的特点，用支路交换法来进行这种辐射式结构的高压配电网的优化计算，虽只能达到局部最优解。对于农网来说，一般规划年需要新建的高压线路是局部的，因而采用支路交换法可以满足其要求。在工程实际中，其高压配电网往往是通过对新增支路，以及由于负荷的增长需要改建的线路的多个建设方案的比较，来确定规划年内网络结构的优化方案。在分析中，文中引入了动态经济比较，并提出对于农网采用有差别的年费用比较法最为适用。
参考文献：
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关键词：炼钢；层次分析法；优化
中图分类号：TP273文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）09－0011－02
1基于层次分析法的调度优化方法
AHP方法是在多目标、多规则的条件下，对多种对象（目标、方案等）进行评价的一种简洁而有力的工具。其实施的流程如图1所示。
一方面，AHP方法能汲取决策者个人或集体的阅历、智慧、判断能力；另一方面，AHP丰富的数学原理为该方法的准确性提供了可靠的基础。
层次分析法是20世纪70年代由美国学者A.L.萨坦（A.L. Saaty）提出的一种多目标评价决策方法，他将决策人复杂系统的评价的思维过程数学化、系统化，以便决策依据易于被人接受。同时，应用AHP方法所需要的定量信息要求不多，但决策人对决策问题的本质、所包含的系统要素以及相互之间的逻辑关系必须掌握的十分透彻。另外，AHP方法对无结构化的系统的评价决策以及多目标的决策问题更为适用。
应用层次分析法的基本步骤是：①对构成决策问题的各种要素建立多级（多层次）递阶结构模型；对同一层次（等级）上的要素与上一级要素为准则进行两两比较，并根据结果评定尺度；②确定其重要程度，最后依此建立判断矩阵；③通过一定计算，确定各要素的相对重要程度；④通过综合重要度的计算，对所有的替代方法进行优先排序，从而为决策人选择最优方案提供科学的决策依据。
2基于层次分析法的调度优化步骤
（1）建立系统的递阶层次结构。对于基于仿真的炼钢生产调度系统而言，可以把系统分为3个层次：①最高层（目标层）：这一层次只有一个元素，即经过多次仿真得到最优调度方案（EH）。②中间层（决策准则）：根据前文提出的评价指标，以目标层的元素为导向，可得到五项决策准则（见表1）。对于一个较优的调度方案来说，连浇实现率、设备平均利用率越大越好；而计划完成时间（makespan）、系统平均等待队列、系统平均等待时间越小越好，因此取它们的倒数作为决策准则。③最低层（方案层）：这一层次包括了由计算机仿真出的各种调度结果（Fi）。
基于仿真的生产调度系统是一种完全相关性多级递阶结构。其中上一层次的每一要素与下一层次的所有要素完全相关，见图1、图2。为了得到一个较优的调度方案（EH），调度员在进行n次仿真之后，对任一仿真结果Fi（第三层），均需要以第二层的五项决策准则（见表1）来进行分析和评价。也就是说，各层次间的要素都两两有关。
（2）构造判断矩阵。判断矩阵是层次分析法的基本信息，也是进行各要素优先权重计算的重要依据。
（3）对系统相容性和误差分析各要素的重要程度进行比较和判断。
表1调度系统的各评价指标的优先级
要素代号 评价指标 优先级排列 考核角度 备注
A1 连浇实现率 1 成本 取倒数
A2 1/计划完成时间 2 效率
A3 设备平均利用率 3 效率
A4 1/系统平均等待队列 4 来源于排队率，效果等同，属于统一优先级。 取倒数
A5 1/系统平均等待时间 4 取倒数
（4）综合重要度的计算。在计算了各层次判断矩阵有关要素对上一级EH的重要度之后，即可从最上层开始，自上而下地求出各层次要素关于下一层要素的综合重要度（综合权重）。在m次仿真后，假设调度方案的各评价指标的重要度为An×1，即可求得m次仿真结果的综合重要度，其中，综合重要度最大的即可作为最佳调度方案。
3结束语
根据炼钢车间生产调度多、目标优化的特点，借鉴制造行业的绩效评价手段，在完成计划调度仿真之后，使用层次分析法对多个仿真的调度方案进行决策精选得到调度优化方案。
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【关键词】电力系统；变电站 ；倒闸操作
1 引言
随着中国经济高速发展，电能的消耗也不断增加，城市用电紧张的问题日益凸显，因此，增建变电站、扩大电网规模势在必行。但是另一方面，城镇化建设的加快也造成了人口的迁移，越来越多的人涌向城市，这就造成了原本就稀缺的城市土地资源越来越匮乏。这两个同样尖锐却又存在不可调和矛盾的问题导致了目前大型城市电网的建设越来越集约化，一个500kV中心变电站可能同时存在十回甚至更多的出线。牵一发而动全身，一旦发生故障，可能会造成城市中心区大面积停电，社会影响极其严重。比如2012年发生的深圳市“4.10”停电事件、2013年上海市“6.3”停电事件[1]以及2014年发生的东莞“4.11”停电事件，每一次大停电事件对这些超级城市的经济损失都无法估量，引起的社会反响更是成为全国关注的焦点。而造成这些大停电的原因除了设备折旧、母线短路故障之外，敏感时段（早上7：00-夜间23：00）的人为操作也是主要原因之一。相较于前两个因素的不确定性，敏感时间段的人为操作是更应该也更可控的一个基本要素。因此，对于大中型城市，减少在城市正常工作时间段的电力倒闸操作显得尤为必要。
本文通过一个具体的计划工作倒闸操作案例，分析了初始倒闸操作方案中存在的风险，结合该风险分析提出了一种减少倒闸操作步骤的新方案，进而得出优化后的操作方案。
2 案例分析
某市供电局计划对220kV变电站A内设备开展月度检修工作，图1所示是当日该变电站A的电气主接线图。220kV侧是双母线结构、分别为220kV1M和2M，母联2012开关在运行状态；110kV侧是双母单分段结构、分别是110kV1M和2M、6M，母联1012及分段1026开关均在运行状态。
图1 220kV变电站A电气接线图
现变电检修人员计划对110kV分段1026开关进行防水防潮改造及一次设备检修维护工作，申请将110kV分段1026开关由运行状态转为检修状态。为了确保电网的供电可靠性以及高压侧、中压侧零序网络的一致，在停电前，调度给出如下停电意见：
（1）将220kV变电站A的#3主变变高2203开关由挂220kV1M倒至220kV2M运行；
（2）变电站A的#2主变变高2202开关由挂220kV2M倒至220kV1M运行；
（3）变电站A的#3主变变中1103开关由由挂110kV1M倒至110kV6M运行；
（4）变电站A的#1主变变高和变中中性点接地运行；
（5）变电站A断开110kV分段1026开关，断开220kV母联2012开关
我们发现，该意见需要对220kV变电站A进行两次220kV的倒母线操作以及一次110kV倒母线操作，涉及的操作步骤较为复杂，很容易在倒母线的过程中出现双母跳闸的风险，从而引起大面积停电，造成不利的社会反响。
进一步分析操作方案可以发现，之所以要进行如此多地倒闸操作，一方面是为了保证供电的可靠性，采取步骤（3）；另一方面是因为零序电流的特殊性，因为零序电流三相相位一致，只有通过中性点才能可靠流通。为了能保证零序电流的流通，于是操作方案中进行了步骤（1）、（2）以及（4）的操作。
3 新倒闸操作方案
通过节2中的案例分析，我们明确了倒闸操作方案的目的是为了降低电网操作风险，同时也保证零序电流可以可靠流通。因此，我们可以采用另一种倒闸操作方案。以下我们称节2中的方案为方案1，新方案为方案2。
方案2：
（1）变电站A的#3主变变中1103开关由由挂110kV 1M倒至110kV 6M运行；
（2）变电站A的#1主变中中性点接地运行；
（3）变电站A断开110kV分段1026开关。
在该方案中，倒闸操作步骤被精简，而且不再涉及关键的220kV的倒母线操作，基本杜绝了220kV发生双母跳闸导致大面积停电的风险，提高了电网的可靠性。但是，是否这种方式安排就满足方案操作完毕后，110kV1M和2M上有两台主变，110kV 6M也有两台主变，保证了电网供电的可靠性。
4 新倒闸操作方案结论与分析
对于同一个变电站内的变压器，我们可以认为各台变压器高压侧、中压侧以及低压侧的阻抗分别相等；另外，降压三绕组变压器的中压侧阻抗一般为一个较小的负值，变高和变低阻抗绝对值要比变中的阻抗绝对值大，变高侧阻抗最大[2]，在方案1中，则当110kV 1M、2M侧的110kV线路发生短路故障时，当高压侧阻抗比低压侧阻抗大较多时，两种方案得出的零序电流相差不大。当低压侧阻抗较小时，也会进一步减小，从而和也会更加接近。
因此，当变压器低压侧的阻抗较小时，我们可以采用方案2替代方案1进行倒母线操作，所产生的零序电流偏差很小，对零序保护影响很小，而且方案2同样保证了电网的供电可靠性。
另外值得注意的是，当采用方案2进行倒母线操作后，若110kV 侧的110kV线路发生短路故障，会较大一些，此时的零序短路电流会略偏小，因此不存在零序保护的误动风险。考虑到目前电力系统继电保护冗余度的提高，从这个方面一定程度上提高了方案2的可靠性。
参考文献：
