时间:2022-04-16 17:33:25
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篇技术管理论文,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。
车辆技术管理是一个全过程管理模式,管理车辆从开始选购到最后终报废的整个过程。车辆技术管理的最终目的是保证车辆在使用中状况良好,安全生产,提高车辆的使用效率,降低运输成本。车辆技术管理包括了很多方面的管理,例如前期管理包括选购、接收,中期管理包括使用、维护和检修,后期管理包括改造改装和报废等。还有车辆封存、停驶和车辆技术装备管理等。加强车辆技术管理,能够保证运输低耗、高效、安全、优质,让车辆能够更好地为我们服务。
2.形势变化
近年来国内环境的变化,对车辆技术管理提出了更高的需求。
2.1市场变化
我国大力兴建高速公路,数量不断增加,规模也不断增大,公路的运输能力增长迅速,结构也在不断优化。到2008年年底,我国公路营运车辆达到930多万辆,大型客车25万辆,载客汽车170万辆;专用载货汽车和普通载货汽车分别为41万辆和720万辆。截至2008年,我国旅客周转量达到12532.21亿人公里,客运量达到将近270亿人,公路运输量连续增长。
2.2技术变化
随着我国经济水平的提高,车辆数量逐渐增加,而接下来几年我国的汽车工业技术将出现质变。而现今汽车市场也呈现出新的特点:越来越多的轿车将使用柴油机,电动汽车出现并开始应用,国家将制定更加严格的安全标准,更多轻质材料将代替现今普遍使用的钢材,车重越来越低,汽车上将出现各种电子设备。
2.3能源危机
环境问题逐渐凸显,能源危机开始威胁到每个国家,而汽车行业需要消耗大量能源,能源短缺给汽车行业的发展带来了挑战。虽然我国是石油大国,但是很多石油仍然需要进口,汽车数量的增多也带来了严重的空气污染,我国机动车消耗柴油量占据了总量43%,消耗的石油达到总量的85%。如果按照这种趋势,到2030年我国石油量必须达到3.63亿吨,而我国石油产量难以满足汽车消耗,因此需要大量进口,给我国的能源安全和经济发展带来不利影响。
3.汽车技术管理存在的问题
3.1制度不健全
很多管理政策都不够完善,例如车辆二级维护竣工检测机制和综合性能检测行业政策等,影响了汽车行业的顺利发展。首先,评定营运车类型的制度不完善,一般交通部采用的是JT/T325标准,但是在实际操作中,存在虚假配置的问题,又如将某些新品牌的客车同时评为中级客车和高级客车,例如金旅、宇通等;第二,很难将一些车辆检测的内容落到实处,我国车辆流动性很大,有一些需要重点检测的项目,但是现行的检测方法无法满足需求,例如密封性检测、油耗检测等。现今大多数监测站不检测底盘输出功率,直接捏造数据填写在报告单上,实际上我国有关于底盘输出功率的规定和标准,但是这个检测项目并不包含在实际检测中。
3.2管理不到位
车辆技术管理没有统一的收费标准,发改委和交通运输部出台了相关规定,允许当地部门和政府可以根据实际情况管理道路运输及其相关业务价格,但是大多数维修企业或者维修站并未执行这个规定,仍然执行原来颁布的工时定额,收费和规定的标准有很大差别。为了能将车辆运行的技术状况完整、真实的反映出来,需要为车辆建立档案,在其中行驶里程、交通事故等信息,但是大多数档案都是为了应付检查而临时填写的,缺乏真实性和可参考性。
4.如何加强车辆技术管理
4.1健全相关法律法规
我国虽然已经有关于车辆技术管理的法律法规,但是可操作性太弱,细化程度太低,无法适用于一些特殊情况。因此要修改一些法律法规同时增加一部分,保证相关法规更具系统性和权威性,能够实际操作。
4.2提高管理水平
首先要抓好源头,大力宣传车辆维护。将二级维护落到实处,做好信誉质量考核工作,如果经营者没有按期维护车辆,则要严格按照规定处罚。利用理论知识加强管理,科学理论是车辆技术管理的基础,同时还需要正确的方法以及科学的决策,因此要加强研究相关政策和理论,预测车辆技术管理的发展趋势,可以有效指导车辆管理计划活动的发展。
4.3转换思路
应该结合市场和社会发展趋势,针对不同层次的车辆建立不同的管理体系,创新管理方式,开展简单有效的管理工作,认真解决繁琐、不切实际的管理方法。
5.结语
关键词:快速成型RP反求工程
引言
随着科技进步和全球市场一体化的形成,现在工业正面临产品的生命周期越来越短的问题,作为一种新产品开发的重要手段,快速成型能够迅速将设计思想转化为产品的现代先进制造技术。它为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段,提高产品研发的效率。
1快速成型技术原理
在工业产品设计过程中,设计师往往希望能快速由三维CAD模型,得到产品的实物模型,快速成型技术可以满足这种需求。快速成型(RapidPrototyping,RP)技术是一种基于离散/堆积成型思想的新型成型技术,它根据零件或物体的三维模型数据,快速、精确地制造出零件或物体的实体模型。快速成形过程可以分为离散和堆积两个过程。设计者借助三维CAD软件直接设计,或用实体反求工程(ReverseEngineering,RE)采集原型的几何形状、结构和材料的组合信息,得到样品的三维模型,离散过程将制件CAD模型沿某一方向(如Z方向)离散为一系列的二维层面(称为分层或切片),得到一系列的二维平面信息(截面信息);分层后的数据进行进一步处理,根据不同工艺的要求将这些信息与数控(CNC)成型技术相结合,生成CNC代码;在微机控制下,数控系统以平面加工方式,有序地连续加工出每个薄层,并使它们自动粘接而成型,从而构成一个与CAD模型相对应的三维实体模型,这就是堆积的过程。
2关键技术
2.1制造工艺
目前,世界上已有几十种不同的快速成型工艺方法,比较成熟的就有十余种。其中光固化成型法(StereoLithographyApparatus,SLA)、叠层实体制造法(LaminatedObjectManufacturing,LOM)、熔融沉积法(FusedDepositionModeling,FDM)、选择性激光烧结法(SelectiveLaserSintering,SLS)和3DP(ThreeDimensionalPrintingandGluing,也称3DPG)五种方法,在世界范围内应用最为广泛。
对于RP制造工艺的研究,一方面是在原有技术基础上进行改进,另一方面是研究新的成型技术。新的成型方法,如三维微结构制造、生物活性组织的工程化制造、激光三维内割技术、层片曝光方式等。
2.2成型材料
成型材料是决定快速成型技术发展的基本要素之一,它直接影响到原型的精度、物理化学性能以及应用等。与RP制造的4个目标(概念型、测试型、模具型、功能零件)相适应,使用的材料不同,概念型对材料成型精度和物理化学特性要求不高,主要要求成型速度快。如对光固化树脂,要求较低的临界曝光功率、较大的穿透深度和较低的粘度。测试型对于材料成型后的强度、刚度、耐温性、抗蚀性等有一定要求,以满足测试要求。如果用于装配测试,则对于材料成型的精度还有一定要求。模具型要求材料适应具体模具制造要求,如对于消失模铸造用原型,要求材料易于去除。快速功能零件要求材料具有较好的力学性能和化学性能。从解决的方法看,一个是研究专用材料以适应专门需要;另一个是根据用途分类,研究几类通用材料以适应多种需要。
目前应用较多的成型材料及其形态有液态树脂类、金属或陶瓷粉末类、纸、塑料薄膜或金属片(箔)类等,现有材料存在成本高、过程工艺要求高、制成成型的表面质量与内在性能还欠理想等不足。进一步的研究应包括开发成本与性能更好的新材料、开发可以直接制造最终产品的新材料、研究适宜快速成型工艺及后处理工艺的材料形态、探索特定形态成型材料的低成本制备技术、造型材料新工艺等。
2.3加工精度
影响成型件精度的主要因素有两方面:一是由CAD模型转换成STL格式文件以及随后的切片处理所产生的误差;二是成型过程中制件翘曲变形,成型后制件吸入水分,以及由于温度和内应力变化等所造成的无法精确预计的变形。
为了解决第一类问题,正在研制直接切片软件和自适应切片软件。所谓直接切片是不将CAD模型转换成STL格式文件,而直接对CAD模型进行切片处理,得到模型的各截面层轮廓信息,从而可以减少三角面近似化带来的误差,所谓自适应切片是快速成型机能根据成型零件表面的曲率和斜率自动调整切片的厚度,从而得到高品质的光滑表面。
为解决第二类问题,正在研究、开发新的成型方法、新的成型材料及成型件表面处理方法,使成型过程中制件的翘曲变形小,成型后能长期稳定不变形。
2.4与RP技术相关软件
软件是RP系统的灵魂,其中作为CAD到RP接口的数据转换和处理软件是其关键。不同CAD系统所采用的内部数据格式不同,RP系统无法一一适从,这就要求有一种中间数据格式既便RP系统接受又便于不同CAD系统生成,STL(StereoLithography)格式应运而生了,STL文件是用大量空间小三角形面片来近似逼近实体模型。由于STL格式具有易于转换、表示范围广、分层算法简单等特点,为大多数商用快速成形系统所采用,现己成为快速成形行业的工业标准。但是,STL模型也存在许多不足之处:
(1)精度不足。由于STL模型用大量小三角形面片来近似逼近CAD模型表面,造成STL模型对产品几何模型的描述存在精度损失,并且在对多张曲面进行三角化时,在曲面的相交处往往产生裂缝、孔洞、覆盖及相邻面片错位等缺陷。
(2)数据冗余度大。STL模型不包含拓扑信息,三角形面片的公用点、边单独存储,数据的冗余度大。随着网络时代的到来,STL模型数据冗余大的不足也使其不利于远程RF的数据传输,难以有效支持远程制造。
针对STL模型中存在的问题,人们试图从以下几方面来解决:
(1)对STL模型进行修复处理;
(2)将中性标准数据文件(如IGES,DXF,STEP等)直接应用于快速成形数据处理;
(3)寻求新的CAD/RP数据接口格式,除STL文件格式外,得到应用的数据格式有VRML;
(4)直接应用CAD软件进行分层处理;
(5)与反求工程相结合。
3快速成型技术的应用
3.1在外观及人机评价中的应用
新产品开发的设计阶段,虽然可借助设计图纸和计算机模拟,但并不能展现原型,往往难以做出正确和迅速的评价,设计师可以通过制作样机模型达到检验的目的。传统的模型制作中主要采用的是手工制作的方法,制作工序复杂,手工制作的样机模型不仅工期长,而且很难达到外观和结构设计要求的精确尺寸,因而其检查外观及人机设计合理性的功能大打折扣。快速成型设备制作的高精度、高品质样机与传统的手工模型相比较可以更直观地以实物的形式把设计师的创意反映出来,方便产品的外观造型和人机特性评价。
现在的快速成型加工得到的成型件都是单一颜色,颜色主要由材料决定,为了对产品色彩外观进行评价,有时需要手工涂色,随着彩色成型技术的发展,这方面的问题可以解决。人机评价主要包括成型件尺寸及操作宜人性,快速成型可以很好地满足这方面的要求。
3.2在产品结构评价中的应用
通过快速成型制成的样机和实际产品一样是可装配的,所以它能直观地反映出结构设计合理与否,安装的难易程度,使结构工程师可以及早发现和解决问题。由于模具制造的费用一般很高,比较大的模具往往价值数十万乃至几百万,如果在模具开出后发现结构不合理或其他问题,其损失可想而知。而应用快速成型技术的样机制作可以把问题解决在开出模具之前,大大提高了产品开发的效率。
3.3与反求工程结合
反求工程(ReverseEngineering,RE)也称逆向工程,就是用一定的测量手段对实物或模型进行测量,然后根据测量数据通过三维几何建模方法重建实物的CAD数字模型,从而实现产品设计与制造过程。对于大多数产品来说,可以在通用的三维CAD软件上设计出它们的三维模型,但是由于对某些因素,如对功能、工艺、外观等的考虑,一些零件的形状十分复杂,很难在CAD软件上设计出它们的实体模型,在这种情况下,可以通过对模型测量和数据处理,获得三维实体模型。
作为一种新产品开发以及消化、吸收先进技术的重要手段,反求工程和快速成型技术可以胜任消化外来技术成果的要求。对于已存在的实体模型,可以先通过反求工程,获取模型的三维实体,经过对三维模型处理后,使用快速成型技术,实现产品的快速复制,缩短了产品开发周期,大大提高产品的开发效率。
4结语
快速成型技术可以大大缩短产品的开发周期,满足产品的个性化、多样化需求,在工业设计中得到广泛应用。但由于该技术的制作精度、强度和耐久性还不能满足工程实际的需要,加之设备的运行及制作成本高,一定程度上制约着RP技术的普遍推广。随着研究的不断深入,制约快速成型发展的因素会逐步解决,应用领域会不断得到拓展。
参考文献
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[3]徐江华,张敏.快速成型技术在工业设计中的应用[J].包装工程,2004
论文摘要代料黄背木耳栽培原料来源广泛,投资少,效益高,其栽培技术主要包括场地选择、生产季节安排、栽培材料选择、培养料的配置、装袋、灭菌与接种、发菌管理、出菌管理、采收等方面的内容。
代料黄背木耳栽培原料来源广泛,棉籽壳、杂木屑、玉米芯、农作物秸秆及其他农副产品下脚料均可作为培养料,栽培技术简单,投资少,见效快,效益高,是广大农民脱贫致富的好项目。
1场地选择
黄背木耳栽培,以选择排水良好、通风、有散射光的地方为宜,耳场应注意远离污染源。
2生产季节安排
一般在中原地区8~9月制母种,10~11月制原种,11月至翌年1月制栽培种,2~4月生产营养袋,5~7月开始出耳、采耳。
3栽培材料及常用配方
栽培材料通常有棉籽壳、杂木屑、玉米芯粉、米糠或麦麸、玉米粉、石膏、生石灰。常用配方:①棉籽壳30%、玉米芯粉30%、杂木屑30%、米糠或麦麸10%;②棉籽壳60%、玉米芯粉20%、杂木屑20%。以上配方中每100kg干料需加入石膏粉1~2kg、新鲜石灰2~3kg。
4培养料的配制
每次拌料不宜过多,根据蒸锅装袋数量计算拌料的多少。按比例称料,拌料前棉籽壳需加水预湿,玉米芯需经石灰水预浸泡处理,然后将其他材料均匀地拌在一起,边加料边拌和,使料含水量为60%~65%。掌握含水量的感观标准,料吸足水分后,抓一把料用手握,以指缝间有水痕而不滴水为宜。
5装袋
栽培袋常用高密度聚乙烯袋。袋厚25~35μm,袋平折后双层宽为20~23cm、长40~50cm。装袋前扎紧一端袋口,装袋可以采用手工和机械装袋,装好的料袋要求虚实适当,松紧一致,以手托料袋不出现凹陷为准,装入培养料的量为袋长的2/3为宜。装袋前将培养料提前发酵:把培养料呈梯形状堆闷3d左右,翻堆1次后再闷几天,使发酵均匀一致,发酵后加入麦麸、玉米面,而石膏粉、蔗糖则在发酵前随水加入。装袋时要边装边用手轻轻压实,使上下松紧一致。
6灭菌与接种
6.1灭菌
采用常压灭菌,灶温达100℃时保持12h,再焖6~8h后出锅。
6.2接种
当料袋温度下降至30℃时,要抢温接种,接种采用两头接种,松扎口的方式,以便为菌丝体提供充足的氧气,使其快速长满菌袋。
7发菌管理
首先使培养室清洁无污染,接种后7~10d是菌种萌发、定植期,应保持在24℃以上,置于培养架上培养,若室内无搭架,也可把喷洒消毒药物的麻袋片铺在地面上,顺码堆放6~8层高。发菌前期气温低,不要随便翻袋。发菌期主要是对温度、湿度和通风的管理。将接种后的营养袋分层放入培养室,保持温度20~26℃;室内空气相对湿度保持在65%左右,每天通风1~2次,每次30min,30d左右菌丝可长满菌袋。
8出菌管理
8.1棚架的搭建
耳场可根据具体情况因地制宜,选择在环境卫生、近水源、不积水、较通风、地势平坦的地方。出耳棚架高2~2.5m,立柱之间一般2m左右,吊袋杆的间距在20~30cm。耳架搭建好后要在架的上面盖遮阳物、稻草、玉米秆均可。周围同样用秸秆遮阳,起保湿透气作用。
8.2开孔催耳
菌丝长满袋后,当气温达18℃以上方可准备户外挂袋,进行开孔催耳管理,开孔前先把菌袋运入搭建好的耳棚内,每袋用刀割“V”形孔12~16个,每排4个,每袋3~4排,“V”形边长3cm、深0.5cm为宜,开孔工具应加强消毒,开口后成排摆放,每排4~6层,保持湿度80%~85%,10~20d长出耳基后,即可挂袋,挂袋时每串可吊6~8袋。排与排之间18~20cm,上层离棚35~50cm,底层离地面10cm以上,人行道宽0.5~1m。
8.3棚内耳袋管理
耳棚内的管理主要有以下几方面:①保证相应的湿度。耳袋上架后要加强水分管理,视天气情况,保持棚内空气相对湿度85%~95%,每天喷水3~6次,阴雨天气不喷或少喷。②做好温度的调节。黄背木耳子实体虽然在18~32℃均能生长,但24~28℃最适宜,低于18℃生长缓慢,温度经常在30℃以上耳片生长过快,耳片薄且易生杂菌、烂耳。③通风、换气。在高温、高湿的出耳期,要特别注意通气,因此在搭建耳棚的时候要选择较通风的位置。④注意光照。耳棚内要有适当的散射光。
论文摘要:从植物病虫害标本的采集常用的检疫检验方法、检疫对象识别及检疫对象封锁控制措施等方面对植物检疫技术进行了概述。
随着农业生产的迅速发展和国际国内贸易往来的日益频繁,各地调运的种子种苗及农产品日益增多,大大增加了植物病、虫、杂草人为传播的可能性,有害生物入侵发生危害的频率也越来越高,因此,掌握植物检疫识别技术、做好植物检疫工作显得愈加重要。
1植物病虫害标本的采集
植物病虫害标本是植物病虫害及其分布的实物性记载。标本的存在,即可在田间调查的基础上进一步在室内进行鉴定。
1.1采集标本的要求
1.1.1症状典型。具有不同阶段的症状。
1.1.2带有病征。病部带有病原物的子实体。
1.1.3病害单纯。l个标本只能具有l种病害。
1.1.4记载详细。有寄主名称、发病情况、环境条件、采集地点、采集日期、采集人等。
1.2采集病害标本的注意事项①对于不认识的寄主植物,注意采集枝条、叶片、花果等部分,以便鉴定植物名称;②适合压制的叶片标本,应随采随压于标本夹中,否则叶片失水卷缩无法展平;③腐烂的果实标本应先以标本纸分别包裹后再置于标本箱中,防止污染和挤坏标本;④黑粉菌类标本由于病菌抱子极多,容易散落,所以应用纸袋分装,以免混杂;⑤每种标本的采集应具有一定的复份,一般要求5份以上,以便鉴定、保存和交换。
2常用的检疫检验方法
检疫检验主要对现场检疫取回的代表样品和病、虫、杂草籽粒样本,在实验室作进一步检验鉴定。检验方法因不同病、虫、杂草的种类和不同的植物、植物产品而异。
2.1害虫常用的检验方法过筛检查、比重检查、染色检查、解剖检查、灯光透视检查等。
2.2真菌病害常用的检验方法洗涤检验、漏斗分离检查、直接检查、切片检查、保湿萌芽检查、分离培养检查等。
2.3细菌病容常用的检验方法分离培养检验、噬菌体检验、血清学方法与单克隆抗体技术等。
2.4病毒病害常用的检验方法染色法、指示植物接种检验、血清学方法以及PCR、探针等分子生物学方法。
2.5病原线虫常用的检验方法直接分离法、漏斗分离法、浅盘分离法、离心分离法、漂浮分离法、直接解剖分离法等。
3检疫对象识别
植物检疫对象是专指那些经国家及有关检疫部门科学审定,并明文规定要采取检疫措施禁止传人的植物病、虫、杂草等。
3.1水稻细菌性条斑病
3.1.1田间症状。苗期、成株期均可发病,主要危害叶片。叶面初生暗绿色水渍状半透明小点,后沿叶脉扩展形成淡黄色狭条斑。病斑表面常分泌有大量橘黄色露珠状菌脓,干悴后成鱼籽状胶粒,粘在病叶上。严重时,多个病斑可连成大斑,病叶呈橘红色,并迅速枯死。条斑也可发生在叶鞘上。
3.1.2调查及检验方法。①田间调查:在水稻生育中、后期进行,根据病斑颜色和形态认定。②室内检验:将病组织切断后,菌脓从切口溢出;也可进行镜检观察。
3.2小麦矮腥黑稼病
3.2.1田间症状。病株显著矮化,株高仅为健株的l/3-1/2,分孽增多,病穗外观比健穗肥大,小穗、小花增多,芒短而弯,向外开张,病穗上各小穗均受害成为黑褐色菌痪,坚硬不易压破。
3.2.2调查及检验方法。①田间调查:在小麦分萦及灌浆后期调查。重点调块的四周近田埂处。病菌能刺激小麦产生较多的分孽,感病植株分孽每株多达30一40个,而健株一般不超过20个;在小麦灌浆后期,感病植株病粒外壳均呈暗褐色,而健株麦粒外壳则呈浅绿色,稍带透明。②室内检验:现行检验方法主要用冬抱子形态特征与萌发特性区分矮腥黑穗病菌与网腥黑穗病菌。小麦矮腥黑穗病菌冬抱子网脊高度通常为2一3um,胶鞘厚度通常为2一4um,网目径通常为3一6um,抱子直径幅度16.8一32um,多数为18一24um。
小麦矮腥黑穗病菌冬抱子在17℃无光照的条件下,1周后不能萌发,而只能在5℃、有光照条件下经20一90d才能萌发,网腥黑穗病菌冬抱子以上2种条件下1周后都可萌发;矮腥冬抱子萌芽后的先菌丝有分枝现象,且能产生数量多达50一60个小抱子,而网腥先菌丝较少有分枝现象,小抱子数量只有4一16个。
3.3玉米箱.病
3.3.1田间症状。玉米霜霉病为系统侵染,病叶色泽苍白,形成初黄白色,后颜色变深的条纹,潮湿时长出白色霜霉状物。有时病菌在坏死组织里产生卵抱子。病株生长缓慢、矮化、不结果穗或穗小粒瘪。
3.3.2检验方法。①检查来自疫区的高梁、玉米包袋材料,将其保湿1周,或埋在灭菌土壤中1周,使组织腐烂分解,然后制片镜检卵抱子;②用洗涤检验法,检验种子外部是否附着卵抱子;③将种子播于灭菌土壤中,观察幼苗系统症状,直到出苗后5周以后。
3.4马铃.瘩肿病
3.4.1田间症状。症状主要表现在马铃薯的地下部分(根系除外),其块茎、甸甸茎受害后形成较大的甚至包围整个茎基部的癌瘤,酷似花椰菜的花球。幼薯受害则整个成畸形。较大薯块则多在芽眼处形成畸形的癌瘤。高感品种在腋芽和茎间形成小癌瘤。癌肿初为白色,见光后渐为绿色,最后变褐至黑色,腐烂。
3.4.2室内检验。产地检疫时间可在马铃薯生育的中、后期或收获期。室内检验主要是检查块茎上有无癌瘤。尤其是芽眼周围有无小的癌瘤,对可疑为癌肿瘤的组织,应作徒手切片镜检,检查有无休眠抱子囊或夏抱子堆及夏抱子囊。
3.5大豆疫病
3.5.1田间症状。大豆生育期的各阶段均可发生,引起根腐、茎腐、植株矮化、枯萎和死亡。田间播种后可引起种腐,幼苗出土后碎倒,主根变褐、变软,枯萎死亡。真叶期受害,幼苗茎基部呈水浸状不失绿,感病重时叶片发黄,枯萎而死。成株期受害茎基部出现黑褐色凹陷病斑,并向上下不同部位扩展,叶柄基部叶片下垂呈八字形,叶片不脱落,整个植株逐渐变黄枯死。较老植株豆英受害,往往茎部、侧枝及主根形成坚硬的边缘不清的病痕。
3.5.2调查及检验方法。①田间调查:主要采取踏查法,分两个阶段进行。一是苗期,幼苗出土前后及真叶期各调查l次,观察有无特征性病症出现;二是在生育中期。②室内检验:检验种子表面带菌.可用常规的洗涤检验;种皮里带菌,可将豆粒放在10%KOH水溶液中处理后剥下种皮,制片,然后镜检;疫霉菌的分离培养,可采用PARP选择性培养基(即在马铃薯葡萄糖琼脂培养基中加人匹马霉素10mg/kg、安比西林250mg/kg、利福霉素10mg/kg、五抓硝基苯100mg/kg、恶霉灵50mg/kg)。
3.6柑福演疡病
3.6.1田间症状。危害枝梢、叶片、果实和曹片,形成木栓化隆起的病斑。①叶片症状:病斑初时在叶背面出现黄色、针头大的油演状斑点,后逐渐扩大、隆起,表皮破裂,呈海绵状,灰白色,以后木栓化,表面粗糙,呈灰褐色火山口状开裂。病斑多近圆形,周围有黄色或黄绿色的晕圈,靠近晕圈处常有褐色釉光边缘,但老叶上病斑的黄晕圈有时不明显。②枝梢症状:在嫩梢上的病斑比叶片上的更隆起、木栓化,呈火山口状开裂,病斑圆形、椭圆形或多个一起呈不规则形,浅黄色或黄褐色,并有暗褐色狭细釉光边缘。③果实症状:与叶片相似,但木栓化程度更高,开裂更显著,无黄色晕圈,有些有釉光边缘。病部只限于果皮上,不深至果肉,果实生育前期发生的病斑多隆起,中、后期发生的较扁平,病果易脱落。
3.6.2调查及检验方法。①田间调查:在苗木夏梢转绿后、秋梢转绿后、出苗前和果实采摘前l个月进行产地检验。果园、苗圃按品种在全面目测检查的基础上,随机取10个样点,果树查5%一10%;苗木l万株以下查全部,l万一10万株查30%,10万株以上查巧%。仔细检查叶片、枝梢、果实上有无溃疡病斑。②室内检验:可先用一般检查细菌滋脓的方法,确诊其为细菌病害后,再作分离培养。
3.7烟草环斑病毒病
3.7.1田间症状。发病叶片上出现环纹状褪绿斑和坏死斑,散生、2层或3层,并常沿叶脉发展。叶上环斑数量l一2个或数个不等。重病株矮化、叶片变小,量轻质劣。病茎和叶柄上产生褐色条斑。该病毒常使花期不育,减少种子产量。
3.7.2调查及检验方法。①田间调查:在平均气温达20℃时,到田间调查。②室内检验:一般采用鉴别寄主、血清学、电镜、分子生物技术等方法。鉴别寄主是常用的方法,当接种鉴别寄主的症状陆续明显时观察叶片上的病斑:可豆出现褐色小枯斑;黄瓜子叶出现淡黄圆斑,新生真叶出现系统不规则淡黄色斑,老叶变成褐色枯斑,新叶扭曲;烟草叶先出现同心环纹,逐渐变成系统花叶;千日红叶出现褪绿小环斑;菜豆、觅色黎、昆诺黎叶出现枯斑。
3.8番茄溃疡病
3.8.1田间症状。该病是细菌性维管束病害,幼苗期至结果期均可发病。幼苗发病,由叶缘开始向上逐渐萎蔫,有的在胚轴或叶柄处生溃疡状凹陷条斑,病株矮化或枯死。番茄插架时最易看到早期症状,起初下部叶片凋萎下垂、卷缩,似缺水状,病叶叶柄上有长条揭斑,最后全叶枯死;后期茎秆上出现狭长的条斑,扩展、下陷或开裂,病茎增粗,常生大量气生根。髓部褐色,茎中空,多雨或湿度大时病叶、病茎常滋出菌脓,干燥后成白色污状物。果实受害时幼果皱缩、畸形,果内种子很小、黑色、不成熟;青果上病斑为圆形,外圈白色,中心粗糙褐色,俗称“鸟眼斑”,这是溃疡病特有的症状。
3.8.2调查检验方法。①田间调查:番茄开花至采摘期,均可随机调查,但座果期症状明显,易诊断。②室内检验:植株检验是选取病株茎秆,清水洗净,晾干后用75%酒精涂布茎秆表面,过火焰。维管束的病健交界处切取小块组织,切碎悬浮于0.1%陈水中,充分振荡,静置30min,用接种环茹取细菌悬浮液至523晾脂平板上画线分离,28℃培养96h,挑取均匀一致的小菌落,再纯化3次,反复观察其特征,并留作致病性测定。如果出现番茄溃疡病形态特征即可确诊。
3.9稻水象甲
3.9.1形态特征。①成虫:体长2.8一3.2mm,黑色,密被灰绿色鳞片,嚎短阔,端部环绕灰白色刚毛。前胸背板肩突明显,从背板中区至鞘翅末端1乃处的背部鳞片黑色,成明显的广口瓶状的黑色大斑。鞘翅有6条纵纹。3对足基节基部鳞片黄色。雌虫后足胫节具前锐突,背板后缘呈深的凹陷。②卵:珍珠白色,一侧略内弯,多产于水面下的叶鞘组织内。③幼虫:白色、无足,头部褐色,共4龄,腹节背面2一7节各有l对钩状呼吸管,气门位于管中,4龄虫体长约8mm。④蛹:居于灰褐色土茧中,近椭圆形,直径约5mm,猫附于根上。白色,复眼红褐色,形似成虫。
3.9.2调查及检验方法。①田间调查:可分为越冬场所成虫数量调查和秧田越冬代成虫数量调查。②室内检验:依据该虫生物学特性,分别查验成虫、幼虫及蛹,确定是否为稻水象甲的各虫态。
3.10小麦黑森彼蚊
3.10.1形态特征。①成虫:雌成虫体长2.5一4.0mm,初羽化时体浅褐色,以后色泽变暗。头部前端扁平,复眼大。触角位于额的中间,鞭节具环丝,16一18节,约为体长的1/3,小盾片上生有黑毛。足细长,被黑色鳞片,跄节5节。翅长卵形,翅面有黑短毛。腹部肥大,8节,淡褐色。雄成虫体长2一3mm,初羽化时粉红色,后色泽变暗。与雌虫的区别是体较细瘦,触角为体长的2乃,小盾片上有白毛,腹部纤细,几乎为黑色,第10节演变成上、下生殖板。②卵:长圆柱形,两端尖,长0.4一0.6rnm。初产时透明,有红色斑点,后为红褐色有光泽。常2一巧粒首尾相接地产于叶正面的脉沟内,密集成行,状如小麦条锈病病斑。③幼虫:初孵时红褐色,取食蜕皮后变为乳白色或浅绿色,13节。呈不对称纺锤形,幼虫在前胸腹面后缘有l个瘦蚊科大多数幼虫特有的Y形胸叉(剑骨片)。④蛹:为围蛹,栗褐色,略扁形似亚麻籽,长4.0一5.9mm,前端小而钝圆,后端大而具有凹缘。
3.10.2调查及检验方法。①田间调查:根据小麦黑森痪蚊的形态特征及为害状,田间调查时多用行长法取样。每点取长25cm、50cm或100cm均可,视虫量而定。②室内检验:将采集来的疑似感虫的麦类作物,着重将根部及近根各节叶鞘剥开,观察叶鞘内侧是否有幼虫及围蛹,检查麦粒内是否混有围蛹,将可疑的虫体在室内进行鉴定。
3.11苹果盘蛾
3.11.1形态特征。①成虫:体长8mm,翅展19一20mm,全体黑褐色、带紫色光泽。前翅翅面颜色可分为3区:臀角的椭圆形大斑深褐色,有3条青铜色条纹;翅基部褐色,外缘突出略成三角形,杂有斜形波状纹;翅中部淡褐色,杂有褐色斜纹。雌、雄蛾前翅腹面有很大区别,雄虫沿中室后缘有1条黑色的鳞片。雌虫翅绪4根,雄虫仅1根。②卵:略带椭圆形,长1.1一1.2mm,宽0.9一1mm,极扁平,中央部分略隆起。③幼虫:老熟幼虫体长14一18mm。初孵幼虫体淡黄白色,稍大变淡红色,成长后呈红色。前胸盾呈淡黄色并有较规则的褐色斑点,有刚毛,臀板颜色较浅,有淡褐色斑点,腹足趾钩单序缺环(外缺)。④蛹:体长7一10mm,黄褐色,雌、雄蛹两侧各有2根钩状刺,末端6根刺。
3.11.2调查及检验方法。①田间调查:可在生长季节成虫发生盛期进行,采取苹果蠢蛾性诱剂监测,或根据其为害状及形态特征进行初步鉴别;②室内检验:根据成虫、幼虫、蛹及卵的特征镜检。
3.12假高梁
3.12.1形态特征。多年生草本,茎秆直立,具甸甸根状茎。叶阔线状披针形,基部被有白色绢状疏柔毛,中脉白色且厚,边缘粗糙,分枝轮生。小穗多数,成对着生,其中1枚有柄者多为雄性或退化不育,另1枚无柄小穗两性,能结实。在顶端的l节上3枚共生。结实小穗呈卵圆状披针形,颖硬革质,黄褐色至紫黑色。颖果椭圆形,暗红褐色,无光泽,顶端钝圆,具宿存花柱。脐圆形,深紫褐色。胚椭圆形,大而明显。
3.12.2调查及检验方法。①田间调查:在进口粮加工厂区rokm内的村庄、田地及铁路专用线周围进行详细调查;②室内检验:可采取一般解剖法检验。先将种子浸泡在温水中,膨胀变软后,横向或纵向切开种子。置于双目解剖镜下观察其内部形态、结构颜色,胚乳有无及质地,胚的形状大小、位置、子叶数目等,和假高粱形态特征比较鉴别,或采取显微切片法鉴定。
4检疫对象封锁控制措施
(l)从国外引进(含携带、邮寄)种子、苗木必须经检疫部门审批后方可人境,并在指定的地点进行1一2年的隔离试种。
(2)严禁从疫区调入种子、苗木及其他繁殖材料和应施检疫的植物和植物产品,特殊情况必须引进的濡经审批。
(3)从病区引进种子、苗木和其他繁殖材料、应严格进行产地检疫和调运检疫,产地检疫部门出具检疫合格证,调人地要进行复查必要时应进行复验,如发现有检疫对象和应检病、虫、草时,根据实际情况可选择消毒、控制使用或销毁等措施进行处理。
(4)在无检疫对象分布地区建立无检疫病虫种苗寮育基地,在作物生长季中进行产地检疫。
(5)消灭零星病田。对发生少量检疫对象的田块,采取挖净、消毒土壤、深埋或烧掉的办法,彻底清除危险性有害生物。
(6)对有害生物发生较为普遍的田块,应采取农业、物理、化学和生物防治等综合防治措施,加以控制,以延缓其扩散蔓延速度和减少危害的程度。
参考文献
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庙前渍害田治理工程,位于新干县黄泥埠水库坝脚下,为丘陵低山区一长条形二中垄各地,地面高程度(黄海参46-52米,东高西低,自然坡降约1/500,南北面傍山各有一条黄泥埠水库灌渠通过,东邻水库,西靠公路,中间有一老河道穿过,河较多田面低2.5-3.0米,过水断面能力满足排涝要求。由于田间灌排系统混乱,土地未平整,农田渍害严重。根据地形条件,稻田渍害成因和渍害程度,选定老河床右岸495亩进行暗排(高标准)治理;左岸140亩进行明排治理。(选定老河订右岸495亩,左岸140亩分别进实行渍水暗排.涝水明排的组合排水治理方案)。
2工程规化
2.1规化原则
2.1.1健全灌排系统,保证地下掩渍水流畅通,调控自如,方便管理;
2.1.2土地平整与组合排水工程相结合,统一规划,综合治理;
2.1.3高治与初治(暗排与明排相结合),注意经济效果
2.2高治区集水管(沟)方案选定
高治区分I─Ⅳ区,呈带状,集水管(沟)设在带状中央,吸水管与集水管(沟)垂直,规划过程中比较三个方案,考虑预制素砼集水管现埸可预制,施工较简便,少占耕地工程造价低,因选择方案。
2.3工程布置:庙前治渍区工程总体布置见图
高治区(老河道右岸)495亩,各区均在田间设置一级暗排吸水管,与集水管理体制垂直,直接排水入检查井,经集水管流入下游明沟。各吸水管、集水管出口均设门控制。在离集水管一侧5米处设排水明沟,以排除田间地表水。
初治区(老河道左岸)面积140亩,在老河道一侧低洼处设一条主排水沟,垂直主排水沟设灌排渠道,单向分水,相间布置。
本治渍区农田未平整,为了便于耕作,田块按3亩一块规划,边长33*60米。
3暗管工程设计
3.1吸水管内径选择
3.1.1吸水管埋深,间距选择:本区为水稻种植区,因此,以水稻作物的要求来确定吸水管的埋深和间距,根据《农田排水技术规程》(SL150─90),确定设计埋深0.8米,间距吸水管内径计算18米。
3.1.2吸水管内计算
d吸=2(nQ/cnh
n─糙率,取0.016;
α─与管内径充盈度有关的系数,取1.32962;
Q─径计算Q=0.0002m3/
i─吸水管比降,取1/
计算得d吸=0.04米,计算断面积,A吸=1.257*10-3米2;
用面积A取=1.5A吸,换算得d取=4.8cm;
最后选择吸水管(波纹塑料管)内径为Ф5.5cm;
3.2集水管内径选择
同理可计算得集水管内径d集=22cm;
最后选择予制素砼管内径为Ф25cm。
4工程施工:工程在1991年11月中旬动工,历时7个月,整个工程于1992年6月完成。
4.1明沟的设置
在高治区按其地面高差分为皿个区,称之为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区。根据各区的地形条件、水文特征,农作物的灌排设计要求,在各区沿山脚下傍冲之间开挖截水沟,拦截傍坡径流和渗水,在冲垄中离集水管5米,开挖了一条排水截水明沟,与该排水沟正交间隔54米,开设了一排灌结合的输水垄沟,同时各区中设有一灌溉沟,在各区的出口与排水明沟、集水管垂直,均开设了一条主排水沟,将该区的明排、暗排水输入老河道中,这些沟一同组成排灌一条龙的田间明排系统。以排除田面渍水,承担农作物的灌溉用水任务。
4.2管槽开挖、埋设、检查井的砌筑
根据稻田的渍害成因及稻田的土壤结构,径排渍流量计算,在各区冲垄中间,埋设一条集水管,与集水管垂直每隔18米埋设吸水管成“丰”字形双向布置,集水管与吸水管相交处建一检查井。吸水管接纳地下渗流所汇集的田间多余水分,经它汇流直接排到检查井中,经集水管流入主排水沟注入老河道。集水管埋设长度1950米,埋深1.3—1.6米,纵坡1/1000,管材为内径25厘米的砼予制管。为减少其不均匀沉陷,在其管底铺设了10厘米的碎石煤渣垫层。吸水管埋设管长10950米,埋深0.8米,间隔18米,纵坡1/500,为减少灌溉渠道的渗透损失,吸水管端点与灌溉道相邻均留5米不铺管。吸水管出口与检查井联接段为避免汇集水流从管口接缝中或管壁孔眼渗出,向集水管渗流产生渗透变形,影响出口建筑物的安全,埋设3米不透水PVC波纹管。吸水管材系选用双股丙纶地毯丝过滤性PVC波纹管,内径6厘米,为增加吸水管的渗水能力,在过滤性吸水管段外稻草。稻草用量1kg/m。检查井111个,用砖砌筑,水泥砂浆粉面,规格50*60厘米,为便于吸水管出门阀的操作,在井内设爬梯,检查井底较集水低25厘米,并用钢筋砼预制板盖住井口。
5工程评价及效益
工程于1992年3月竣工,并通过验收,工程当年就见效益。从多年来的运行状况来看:
5.1从工程的排渍情况看,检查井中看到暗管中排出的水,其面层有铁锈色、油状膜等,浓度较大,不少井中可见有淡黄色的“絮状”物沉淀。说明大量的对农作物生长有害的物质已从水中排走,原来的烂泥、深泥田排干变浅,特别是原只能作一季稻且产量较低现可作两季,其产量比往年也增加了。
5.2暗排工程对地下水能够调控自如,可根据农作物所需地下水埋深进行控制,农田将适宜种植各种经济作物,给农业产业结构的调整带来明显的经济效益。同时由于地下水降低,烂泥田变浅,田间工程配套,群众本力负担大为减轻。
5.2从农业生产及农业产量来看,治理后,禾苗生长较治理前好,特别是禾苗返表青,分蘖较快,以往的飘秧、浮秧、座蔸,死苗的现象已经不风了,禾苗黑根、黄根大量准确性减少,白根明显增多,根系发达,产量增加。效益见下表:
项目单位
高治区
初治区
合计
面积(亩)
495
140
635
治理前平均亩产
(公斤/亩)
590.5
590.5
治理后平均亩产
(公斤/亩)
850
700
亩增产量
(公斤/亩)
259.5
109.5
226.4
年增产量
(公斤)
128453
15330
143783
年增产效益
(万元)
7.71
0.92
关键词:贝叶斯估计信息融合障碍探测智能驾驶
随着传感器技术、信息处理技术、测量技术与计算机技术的发展,智能驾驶系统(辅助驾驶系统一无人驾驶系统)也得了飞速的发展。消费者越来越注重驾驶的安全性与舒适性,这就要求传感器能识别在同一车道上前方行驶的汽车,并能在有障碍时提醒驾驶员或者自动改变汽车状态,以避免事故诉发生。国际上各大汽车公司也都致力于这方面的研究,并开发了一系列安全驾驶系统,如碰撞报警系统(CW)、偏向报警系统(LDW)和智能巡游系统(ICC)等。国内在这些方面也有一定的研究,但与国外相比仍存在较大的差距。本文将主要讨论多传感器信息融合技术在智能驾驶系统(ITS)中的应用。
1ICC/CW和LDW系统中存在的问题
1.1ICC/CW系统中的误识别问题
ICC/CW系统中经常使用单一波束传感器。这类传感器利用非常狭窄的波束宽度测定前方的车辆,对于弯曲道路(见图1(a)),前后车辆很容易驶出传感器的测量范围,这将引起智能巡游系统误加速。如果前方车辆减速或在拐弯处另一辆汽车驶入本车道,碰撞报警系统将不能在安全停车范围内给出响应而容易产生碰撞。类似地,当弯曲度延伸时(见图1(b)),雷达系统易把邻近道路的车辆或路边的防护栏误认为是障碍而给出报警。当道路不平坦时,雷达传感器前方的道路是斜向上,小丘或小堆也可能被误认为是障碍,这些都降低了系统的稳定性。现在有一些滤波算法可以处理这些问题并取得了一定效果,但不能彻底解决。
1.2LDW系统中存在的场景识别问题
LDW系统中同样存在公共驾驶区场景识别问题。LDW系统依赖于一侧的摄像机(经常仅能测道路上相邻车辆的位置),很难区分弯曲的道路和做到多样的个人驾驶模式。LDW系统利用一个前向摄像机探测车辆前方道路的地理状况,这对于远距离测量存在着精确性的问题,所有这些都影响了TLC(Time-to-Line-Crossing)测量的准确性。现常用死区识别和驾驶信息修订法进行处理,但并不能给出任何先验知识去识别故障。
2多传感器信息融合技术在ITS系统中的应用
针对以上系统存在的一些问题,研究者们纷纷引入了多传感器信息融合技术,并提出了不同的融合算法。基于视觉系统的传感器可以提供大量的场景信息,其它传感器(如雷达或激光等)可以测定距离、范围等信息,对两方面的信息融合处理后能够给出更可靠的识别信息。融合技术可以采用Beaurais等人于1999年提出的CLARK算法(CombinedLikelihoodAddingRadar)和InstitudeNeuroinformatik提出的ICDA(IntegrativeCouplingofDifferentAlgorithms)算法等方法实现。
2.1传感器的选择
识别障碍的首要问题是传感器的选择,下面对几种传感器的优缺点进行说明(见表1)。探测障碍的最简单的方法是使用超声波传感器,它是利用向目标发射超声波脉冲,计算其往返时间来判定距离的。该方法被广泛应用于移动机器人的研究上。其优点是价格便宜,易于使用,且在10m以内能给出精确的测量。不过在ITS系统中除了上文提出的场景限制外,还有以下问题。首先因其只能在10m以内有效使用,所以并不适合ITS系统。另外超声波传感器的工作原理基于声,即使可以使之测达100m远,但其更新频率为2Hz,而且还有可能在传输中受到其它信号的干扰,所以在CW/ICC系统中使用是不实际的。
表1传感器性能比较
传感器类型优点缺点
超声波
视觉
激光雷达
MMW雷达价格合理,夜间不受影响。
易于多目标测量和分类,分辨率好。
价格相合理,夜间不受影响
不受灯光、天气影响。测量范围小,对天气变化敏感。
不能直接测量距离,算法复杂,处理速度慢。
对水、灰尘、灯光敏感。
价格贵
视觉传感器在CW系统中使用得非常广泛。其优点是尺寸小,价格合理,在一定的宽度和视觉域内可以测量定多个目标,并且可以利用测量的图像根据外形和大小对目标进行分类。但是算法复杂,处理速度慢。
雷达传感器在军事和航空领域已经使用了几十年。主要优点是可以鲁棒地探测到障碍而不受天气或灯光条件限制。近十年来随着尺寸及价格的降低,在汽车行业开始被使用。但是仍存在性价比的问题。
为了克服这些问题,利用信息融合技术提出了一些新的方法,利用这些方式可以得到较单一传感器更为可靠的探测。
2.2信息融合的基本原理
所谓信息融合就是将来自多个传感器或多源的信息进行综合处理,从而得出更为准确、可靠的结论。多传感器信息融合是人类和其它生物系统中普遍存在的一种基本功能,人类本地地具有将身体上的各种功能器官(眼、耳、鼻、四肢)所探测的信息(景物、声音、气味和触觉)与先验知识进行综合的能力,以便对其周围的环境和正在发生的事件做出估计。由于人类的感官具有不同度量特征,因而可测出不同空间范围的各种物理现象,这一过程是复杂的,也是自适应的。它将各种信息(图像、声音、气味和物理形状或描述)转化成对环境的有价值的解释。
多传感器信息融合实际上是人对人脑综合处理复杂问题的一种功能模拟。在多传感器系统中,各种传感器提供的信息可能具有不同的特片:对变的或者非时变的,实时的或者非实时的,模糊的或者确定的,精确的或者不完整的,相互支持的或者互补的。多传感器信息融合就像人脑综合处理信息的过程一样,它充分利用多个传感器资源,通过对各种传感器及其观测信息的合理支配与使用,将各种传感器在空间和时间上的互补与冗余信息依据某种优化准则结合起来,产生对观测环境的一致性解释或描述。信息融合的目标是基于各种传感器分离观测信息,通过对信息的优化组合导出更多的有效信息。这是最佳协同作用的效果,它的最终目的是利用多个传感器共同或联合操作的优势来提高整个系统的有效性。
2.3常用信息融合算法
信息融合技术涉及到方面的理论和技术,如信息处理、估计理论、不确定性理论、模式识别、最优化技术、神经网络和人工智能等。由不同的应用要求形成的各种方法都是融合方法的个子集。表2归纳了一些常用的信息融合方法。
表2信息融合方法
经典方法现代方法
估计方法统计方法信息论方法人工智能方法
加权平均法经典推理法聚类分析模糊逻辑
极大似然估计贝叶斯估计模板法产生式规则
最小二乘法品质因素法熵理论神经网络
卡尔曼滤波D-S证据决策理论遗传算法
模糊积分理论
2.4智能驾驶系统中信息融合算法的基本结构
由于单一传感器的局限性,现在ITS系统中多使用一组传感器探测不同视点的信息,再对这些信息进行融合处理,以完成初始目标探测识别。在智能驾驶系统中识别障碍常用的算法结构如图2所示。
3CLARK算法
CLARK算法是用于精确测量障碍位置和道路状况的方法,它同时使用来自距离传感器(雷达)和摄像机的信息。CLARK算法主要由以下两部分组成:①使用多传器融合技术对障碍进行鲁棒探测;②在LOIS(LikelihoodofImageShape)道路探测算法中综合考虑上述信息,以提高远距离道路和障碍的识别性能。
3.1用雷达探测障碍
目前经常使用一个雷达传感器探测前方的车辆或障碍。如前面所分析,雷达虽然在直路上的性能良好,但当道路弯曲时,探测的信号将完全可靠,有时还会有探测的盲点或产生错误报警。为了防止错误报警,常对雷达的输出进行标准卡尔曼(Kalman)滤波,但这并不能有效解决探测盲点问题。为了更可靠地解决这类问题,可以使用扫描雷达或多波束雷达,但其价格昂贵。这里选用低价的视觉传感器作为附加信息,视觉传感器经常能提供扫描雷达和多波束雷达所不能提供的信息。
3.2在目标识别中融合视觉信息
CLARK算法使用视觉图像的对比度和颜色信息探测目标,使用矩形模板方法识别目标。这个模板由具有不同左右边界和底部尺寸的矩形构成,再与视觉图像对比度域匹配,选择与雷达传感器输出最接近的障碍模板。
CLARK算法首先对雷达信号进行卡尔曼滤波,用于剔除传感器输出的强干扰,这出下列状态和观测方程处理:
D(t)=R(t)+v(t)
式中,R(t)为前方障碍的真实距离(未知),R(t)是其速度(未知,)D(t)为距离观测值,Δt为两次观测的问题时间,w(t)和v(t)为高斯噪声。给定D(t),由Kalman滤波器估计R(t)和R(t)的值,并把估计值R(t)作为距离输入值,使用R(t)和D(t)的差值确定所用矩形模板的偏差。由于使用雷达探测的位置与雷达作为补偿。
使用上述算法可以有效提高雷达探测的可靠性,但当图像包含很强的边缘信息或障碍只占据相平面一个很小的区域时,仍不能得到满意的结果。因此,除对比度外,又引入视觉图像的颜色域。
3.3相合似然法
在探测到障碍后,CLARK算法将这些信息整合到道路探测算法(LOIS)中。LOIS利用变形道路的边缘应为图像中对比度的最大值部分且其方位应垂直于道路边缘来搜索道路。如果只是简单地将两个信息整合,则障碍探测部分的像素被隐藏,其图像梯度值不会影响LOIS的似然性。这样可以防止LOIS将汽车前方障碍的边缘误认为是道路的边缘来处理。但是当道路的真实边缘非常接近障碍的边缘时,隐藏技术则失效。
为了使隐藏技术有效,可以在障碍和道路探测之间采取折中的处理方法。这种折中的处理方法就是相合似然法。它将探测障碍固定的位置和尺寸参数变为可以在小范围内变化的参数。新的似然函数由LOIS的似然和小探测障碍的似然融合而成。它使用七维参数探测方法(三维用于障碍,四维用于道路),能同时给出障碍和道路预测的最好结果。其公式如下:
式中,Tb、Tl、Tw为相平面内矩形模板的底部位置、左边界和宽度的三个变形参数,[xr(t),xc(t)]为变形模板相平面的中心。[yr(t),yc(t)]为由雷达探测并经Kalman滤波的障碍在相平观的位置。将地平面压缩变化为相平面,的实时估计,为相平面内一个路宽的值(3.2m)。tan-1的压缩比率在相平面内不小于Tmin(路宽的一半),不太于Tmax(路宽)。通过求解七维后验pdfP(k'''',b''''LEFT,b''''RIGHT,vp,Tb,Tl,Tw|[yr(t),yc(t)],ObservedImage)的最大值获得障碍和道路目标。
3.4CLARK算法的局限性
1工程概况
务坪水库位于云南省西北部的华坪县境内,为中型三等工程,水库总库容4990万m3,主要用于农业灌溉。拦河坝为黏土心墙碾压堆石坝,设计坝高52.00m,坝轴线长210.00m,坝体最大横断面282.00m,坝体典型剖面见图1。
图1务坪水库大坝剖面
务坪水库坝址区的地质条件十分复杂,分布着滑坡群和深厚湖积软土层。坝轴线上游左岸分布有体积达10万m3的3号滑坡、9号滑坡,右岸分布有5号滑坡及可能滑坡体积达23万m3的不稳定山体。右坝肩存在2号和4号滑坡,右坝肩下游侧为滑动面宽42m、体积123万m3的1号滑坡。坝轴线上游分布着面积超过0.4km2湖积层软土,其最大埋深33.0m,一般埋深达20.0m,而且这种软土远远没有达到自重固结,孔隙比在1.5~2.0之间,天然含水量一般为60%~80%,呈流塑状,不排水抗剪强度cu不到20kPa。
在软土地基上修建最大坝高52m的大坝,国内外还没有先例,已建成的加拿大Lornex尾矿坝坝高43m[5]、我国浙江绍兴汤浦水库坝高37.2m[2],均小于务坪大坝的高度。国内外软基筑坝工程实例见表1。
表1国内外软基筑坝工程实例
工程名称
最大坝高
地基情况
处理方法
资料来源
云南务坪水库
52.0m
33.0m厚的湖积软土与滑坡堆积体
振冲碎石桩,预压固结,分期施工
本文
浙江慈溪杜湖水库
17.5m
16m厚软黏土,含水量45%,塑性指数16%,有效内摩擦角28°
正三角形分布砂井,直径42cm,间距3.0m
文献[2]
浙江绍兴汤浦水库
37.2m
3.0~5.0m厚的淤泥质黏土
振冲碎石桩
文献[3]
阿尔伯特MildredLake
11~43m一系列坝
1m多厚的泥炭土,长120m(湖的西边)和220m(湖的东边)。1~4m厚很软的有机粉土
挖除部分泥炭土,分期施工
文献[4]
Lornex尾矿坝
43m
夹杂透水砂层的黏土,不排水强度为5~90kPa,最上面4m的工程性质较差,下面两层相对较好
坡度3∶1,分期施工,砂井排水系统
文献[5]
阿尔伯特FortyMileCoulee
东西两座坝均为28m
湖积软土,东部坝下60m厚,西部35m厚。塑限18%~25%,有效内摩擦角19.5°
分期施工,1∶8的坡度,下游砂井排水
文献[6]
SaskatchewanRafferty
20m高,700m长
20~24m厚高塑性软土
袋装砂井
文献[7]
由于没有其它可以比选的坝址,坝体不得不座落在相对较强的滑坡堆积体土层和软弱的湖积软土层这两种强度和变形特性相差很大的不均匀地基上。如何处理极为软弱的淤泥质黏土地基,提高地基承载力和抗剪强度,解决两种不同地基土层的差异沉降是务坪工程中最大的难题。
湖积层软土分布于坝轴线上游的务坪盆地,沉积于老河床的砂卵砾石之上。为查明湖积层软土的组成、性质、分布范围以及物理力学性质,从20世纪70年代开始,先后在20多年的时间里对坝轴线上游的湖积层软土区进行了68孔共1593m的钻孔勘探工作。根据勘探结果,由岸坡至河床软土层厚度逐渐变大,最大厚度33m,一般8~20m。典型地质剖面如图1所示。从地表至老河床冲积层共分3个大层,即:①粉土层,厚10m,夹黏土、树叶及砂砾层;②粉质黏土层,厚7~12m,夹透镜状粉砂、树叶层;③粉砂层,厚5~7m,夹树叶层。
湖积层软土的主要物理力学指标见表2。从表2可以发现,湖积层软土孔隙比、含水量、压缩性和有机质含量都很高,抗剪强度很低。因此,对湖积层软土必须进行谨慎有效的地基处理,才能满足工程安全的需要。
表2原状软土主要工程特性
含水量(%)
干容重/(kN/m3)
孔隙比
压缩系数/(MPa-1)
有机质含量(%)
饱和快剪
φ/(°)
c/kPa
最大值
136.00
16.90
18.85
3.10
21.75
19.05
24.50
最小值
13.00
6.70
0.39
0.20
4.30
4.60
4.40
平均值
66.99
9.93
1.87
1.35
10.70
12.20
14.03
2基础加固处理设计
湖积层软基处理的好坏直接关系到大坝的安全,要改善软土的物理力学性质,必须采取行之有效的工程措施。在综合考虑各方面的因素和多个方案的对比论证之后,确定采用振冲碎石桩和预压固结相结合同时控制加载速率的处理方案。在1.51万m2的软基上布置75kW和30kW两种振冲功率的碎石桩,碎石桩呈三角形分布。由于整个振冲区湖积层软基埋深及受力有一定的差别,因此将振冲区划分为主要应力区和次要应力区。主要应力区设计振冲置换率为40%,起保护作用的次要应力区,设计置换率为32%。具体的设计参数见表3。
表3振冲碎石桩的设计
振冲区域
振冲器类型
桩距/m
排距/m
桩数/根
单位填料量/(m3/m)
主要应力区
30kW
1.6
1.40
380
≥0.891
75kW
1.8
1.56
2501
≥1.125
次要应力区
30kW
1.8
1.56
1241
≥0.891
75kW
2.0
1.73
1757
≥1.125
3方案验证
3.1加固方案验证针对振冲碎石桩加固处理方案,通过物理模型、数值模型以及生产性试验论证软基筑坝的可行性。同时为碎石桩设计方案、大坝填筑速率以及生产工艺的控制与改进提供科学依据和参考。
3.1.1物理模型使用中国水利水电科学研究院450g·t的大型土工离心机进行了比尺为1∶200的6组模型试验,再现了原型的应力和变形情况。试验对采用不同的碎石置换率对软基的加固效果以及坝体填筑速率对坝体的变形影响进行了研究。从离心模型试验的结果看,若湖积层软基不处理直接建坝,在筑坝过程中坝基、坝体均发生很大的变形破坏,其中坝体迎水坡脚淤泥隆起达4m,基础明显破坏,防渗心墙与坝壳严重分离,心墙水平位移4.0m,垂直位移8.6m,坝体的整体稳定已遭到破坏。离心模型对不同置换率的方案进行了比较,当置换率达到30%时,位移与置换率关系曲线明显变缓,尤其是水平位移已趋于水平。再增大置换率,位移减小量不大。在置换率34%左右时,上游不发生隆起。软基在经40%振冲置换率加固后,复合地基的强度满足设计要求,若同时辅以分期施工,效果更好,总体沉降量将减少80%~90%。
3.1.2数学模型采用基于比奥固结理论的有限元方法对大坝和地基的应力应变与固结过程进行预测和分析。本文采用的二维平面应变固结程序CON2D由美国著名学者邓肯等开发[8],后经中国水利水电科学研究院陈祖煜等人的改进[9],能更好地模拟大坝的分层、分期施工过程,进行大坝施工和蓄水过程的固结计算分析。该程序曾在美国NewMelones大坝和我国小浪底大坝中应用。
在分析中采用了修正剑桥模型和邓肯张非线性模型,有限元网格如图2所示。通过固结计算预测了碎石桩加固方案施工过程和蓄水后坝体与地基中孔压、应力和位移的变化过程。计算成果表明采用加固方案后,软基内的超静孔压较小,最大值约为120kPa,出现在反压平台中心下软基中部的粉质黏土层中。图3为粉质黏土层中某3个代表单元的孔压历时曲线,单元在地基中的位置见图2。其中244号单元为碎石桩,由于碎石桩桩径较大,渗透性好,因此超静孔压消散较快。245号、246号单元为粉质黏土。图3中出现3个峰值是因为施工过程中有两次停工度汛。经过反压平台预压14个月后,软基内的超孔隙水压力基本消散。软基最大沉降为0.33m,坝体最大沉降为0.84m。有关固结计算的详细内容可参见文献[10]。
图2有限元计算网格
图3软基中部孔压随时间变化曲线
在大量的物理力学特性试验成果和固结计算的基础上,采用中国水利水电科学研究院陈祖煜开发的边坡稳定程序STAB95[9],进行不同条件下坝体的稳定性分析。除进行常规的确定性分析外,还引入概率论和风险分析的概念,应用Rosenblueth法对大坝稳定的可靠度和风险进行研究。采用有效应力法计算发现,按设计施工进度,软基振冲处理和反压平台施工结束半年后开始坝体填筑,1年后大坝封顶,水库不蓄水,此时上游坝坡施工期稳定安全系数达1.82(见图4),可靠度指标为4.81(见图5),均超过了相应的规范要求。因而,从确定性模型和风险分析两个方面论证了坝坡的稳定性。
图4设计施工进度下上游坝坡的稳定计算结果
图5设计施工进度下上游坝坡的稳定可靠度计算结果
3.1.3振冲处理的生产性试验在振冲区域内选择代表性较好的场地(面积340m2)分别进行了30kW及75kW两种不同功率的生产性振冲试验,共布置30kW桩49根、75kW桩34根,试桩深度8~20m。振冲制桩结束4周后,对施工质量及效果进行检验,在试验区内进行了双桥式静力触探、十字板剪切试验、重(2)型动力触探和标贯试验,以及压水试验检查成孔质量。同时进行现场直剪三组和大型静载试验30kW区与75kW区各一组,并取原状样25组进行室内物理力学试验。根据这些试验得出,在强度恢复期后实测复合地基天然容重1.83g/cm3,干容重1.41g/cm3,凝聚力(饱和快剪)c=8kPa,内摩擦角=23°;复合地基承载力,30kW振冲区191.4kPa,75kW振冲区达256.6kPa;实测30kW置换率31.7%;75kW置换率32.5%。
从以上方案验证结果看,振冲碎石桩置换处理务坪湖积软土有明显提高承载力、增加抗剪强度、加快软土排水固结和减少软基沉降的效果。
3.2振冲碎石桩施工及效果检测振冲碎石桩的桩距、排距与设计值(见表3)完全一致。振冲碎石料采用新鲜的灰岩加工而成。30kW振冲设备的振冲碎石最大粒径为80mm,75kW振冲设备的振冲碎石最大粒径为120mm,粒径小于5mm的颗粒含量不大于10%。振冲碎石桩实际工程量见表4,共加固湖积软土1.52万m2,制桩4834根,总进尺52357m,碎石桩最大深度22.0m。
为全面检查碎石桩成桩质量,桩间土及复合地基各项指标是否符合设计要求,并对振冲碎石桩加固软基质量作出全面评价,1996年9月和10月对振冲碎石桩复合地基质量进行了两次质量检测试验。根据这些检测结果得知:(1)桩体承载力。16组单桩静载试验表明,其中13根桩的桩体承载力达到了较高水平,最高达500~800kPa,少数几根承载力较低的桩也达到320~400kPa。42根桩的重(2)型动力触探试验表明,桩体的承载力为248~512kPa。由于湖积软土工程性差,加之地下水丰富,桩间土难以固结,对桩身施加的侧限小,在此情况下能保持这样高的承载力,充分说明了施工质量是可靠的;(2)各单元钻孔抽芯检查结果表明,碎石桩体连续,桩体材料基本为灰岩碎石,仅有个别桩在8m以下处夹有少量黏土。桩斜、桩深均满足要求;(3)桩体容重和动力触探结果表明,桩体密实,基本达到N63.5>9击,天然容重基本达到20kN/m3的标准;(4)桩间土室内试验及现场原位试验成果表明,由于碎石的挤入,分布范围和深度最广的桩间粉质黏土,承载力在86~101kPa左右;(5)复合地基承载力标准值大于200kPa。
表4振冲碎石桩实际完成工程量
振冲区域
振冲器类型
桩数/根
进尺/m
单位填料量/(m3/m)
主要应力区
30kW
224
2243
≥0.891
75kW
2253
2567
≥1.125
次要应力区
30kW
1016
8275
≥0.891
75kW
1341
16162
≥1.125
4结语
长期以来学术界对使用振冲法加固饱和软土存在不同看法,认为过软的地基可能无法对碎石桩提供足够的侧向约束力。务坪水库是使用振冲技术成功加固特软地基的实例,工程中方案验证和针对加固后地基进行的质量检测试验为全面评价振冲加固软土地基效果提供了翔实的资料,丰富了振冲软土地基加固的技术。
参考文献:
[1]刘明复,潘传钊,叶作仁.淤泥地基中振冲法碎石桩复合地基[J].地基基础工程,1994,4(1):3-8.
[2]曾国熙,王铁儒,顾尧章.砂井地基的若干问题[J].岩土工程学报,1981,3(3):74-81.
[3]郎小燕,来妙法,金小玲.振冲法对多层软弱坝基的处理[J].浙江水利科技,1998,(4):36-39.
[4]SowaVA,HardyRM,ConstantBD.Designandconstructionofadamonsoftfoundations[A].31stCanadianGeotechnicalConference[C].1978.
[5]BurkeHH,SmuchaSS.Lornextailingsdamonasoftfoundation[A].ProceedingsoftheSixthPanAmericanConferenceonsoilmechanicsandfoundationengineering[C].1979.
[6]ChinBG,DavisDM,KoohnEJ,BensonRP,CampellJW.ConstructionperformanceoftheFortyMileCouleeeastdamonasoftclayfoundation[A].CanadianGeotechnicalConference[C].1991.
[7]HolubecI,DobsonJ,MansonS.Designandconstructionofanearthdamonhighlyplasticclayusingwickdrainfoundation[A].CanadianGeotechnicalConference[C].1993.
[8]ChangSC,DuncanJM.Analysisofconsolidationofearthandrockfilldams[M].ReportNo.TE77-3,Vol.Ⅱ.UniversityofCalifornia,Berkeley,1997.
摘要:三维动画技术应用广泛。在课件中引入三维动画,可进一步提高学生兴趣,降低知识点难度,增强教学效果。
多媒体教学技术在中学教学中越来越普及,教育工作者制作出了各种类型的丰富多彩的课件。其中就动画内容而言,平面动画较多,三维动画还比较少见。笔者对三维动画方面的问题很感兴趣,就其在中学化学中的引入及初步应用谈谈自己的体会。
我使用的是3DStudioMAX(简称3DSMAX)三维动画制作软件。它集建模、材质编辑、修改、渲染、动画制作等功能于统一的Windows界面中,是一种大型、复杂的三维制作软件。
3DSMAX对硬件环境的要求:使用相当于Pentium300MH或以上主频的CPUl28M内存,板载4M显存的3D加速显卡以及支持1024x768分辨率的17英寸显示器。这种硬件要求今天已比较普遍。操作系统最好采用WindowsNT。对于Windows98的用户,也可使用3DSMAX,但是会遇到一些问题。首先是数值输入问题,安装完成后,建立造型时,不能输入造型的几何参数,这时将S12sys.ron字体文件拷入操作系统的字体文件夹中,即可解决。其次,可能遇到内存不足的问题,解决办法是购买内存或安装一些第三方内存管理软件。
3DSMAX的窗口界面根据实际的功能大致可分为8个区域,分别是:视图显示区,下拉菜单区、工具栏、命令面板,信息状态栏、动画控制区、视图控制区、对象捕捉区。各种工具、命令名目繁多,并且都是英文专业词汇,熟悉、掌握需要较长的时间。
作为一名基层化学教师,我曾经建立了一些化学三维动画模型。
例:建立数个在空间以各种角度旋转的乙烯分子球棍模型,其中一个渐至满屏,其余隐至最远处。
1、制作碳原子模型。打开“Create”命令面板,单击“Sphere”球体按纽;在透视图“Perspective”中拉出球体,3DSMAX自动命名球体为“Sphere01”,作为C原子;打开“Modify”命令面板,在“Parameters”参数栏输入数据,修改球体半径为所需。
2、制作两个氢原子模型。同上,建立另一个球体“Sphere02”,作为H原子,两球半径比为r(C)/r(H)=30/23:选中Sphere02,按下空格键锁定选择,单击工具栏上的“Pan”按纽,按下键盘的Shift键同时用鼠标拖动球体,在弹出的“CloneOptions”对话框中选择“COPY”复选框单击“OK”确认,复制出一个与“Sphere02”完全一样的的球体。
3、制作两个连杠。按下“Geometry”命令面板上的“Cylinder''''’按钮,在透视图中制作一个圆柱体;设高、半径为所需。
同上,复制一个连杠。
4、将各部分组成一个整体。前面建立的各部分均为独立的整体,必须将它们组合为一个整体。
首先单击“SelectcandLink”按钮,在大球上按下左键,将该球拖到一个连杠上,放开鼠标键;对其余各球、连杠同样操作;
其次,按住Ctrl键用鼠标占取各物体,将五个物体全部选中,单击“Croup”菜单上的“Group”命令,在弹出的对话框中输入“乙烯片段”,单击“OK''''’,关闭对话框,这样五个物体组合为一个整体。完成乙烯分子球棍模型的一半。在场景中移动任何一个物体,组中物体都随着移动。最后使用“Attach”命令将各部分真正结合成一个实体。
5、复制乙烯分子球棍模型另一半。
6、制作一根较长连杠,将两部分连接起来。
7、将三部分连接为一个整体,即得到一个完整的乙烯分子球棍模型。
8、复制6至7个乙烯分子模型。
9、制作动画。按下动画控制区“Anim”动画记录按钮(变为红色),移动时间滑块到50帧,将处于同等位置的数个乙烯分子边从XY平面、XZ平面、YZ平面旋转,边移至渐远,同时将一个乙烯分子各角度旋转至渐近;移动时间滑块到100帧,同样将渐近的一个乙烯分子移至满屏,并以正面呈现,其余分子移至屏幕最远;关闭动画记录。
10、单击动画控制区“Play”按钮,即可看到制作好单一个乙烯分子球模从一群分子中以各个角度飞出至满屏,其余退至最远。
论文摘要分株是将带有根系的幼苗进行移栽繁育的过程;扦插是利用枝条或无根分蘖、腋芽通过扦插培育种苗的技术;组织培养是利用培养基大量繁殖种苗。特介绍利用分株、扦插和组织培养等繁育方法进行芦荟种苗繁育的技术关键。
芦荟由于雌雄花开放时间不一致,授粉不亲和,故而结籽少,发芽低,甚至不结籽,因而种子繁殖很困难且繁殖速度慢。生产上常用分株、扦插和组织培养等方法进行繁殖。
1分株繁殖
芦荟产生分芽或分蘖主要在春、夏、秋三季,最佳分株期是4~6月份。一般待小苗长到2~3片叶时,就应及时进行分株移栽,分苗时注意不伤母株,小苗尽量多带土带根。在分株繁殖过程中,具体操作技术可分2种。
1.1剥离幼株,移栽到苗圃或生产田
将带有幼根的幼株直接从母体剥离下来,移栽到苗圃或生产田中。刚移栽的幼苗,由于脱离了母株,营养供应来源发生了变化,自生根尚未扎入土壤,会出现一个营养不足的“饥饿时期”。如受到烈日照射,苗色呈红褐色,外叶干缩,这是芦荟移栽后的“缓苗现象”。此时的技术关键是采用适当遮荫,这样可缩短缓苗时间,促进芦荟恢复生长。有些地区先将芦荟幼苗从母株上剥离出来,然后摊在地上,在通风处干燥数日,使其剥离伤口完全愈合后再作定植,这样可以促进植株发根和缓苗,缩短缓苗期,减少芦荟幼苗死株。
1.2幼株与母株分离但不分开
用分株刀将母株萌发出的幼苗与母株分离,但不要,仍让幼苗留在原位,使其生长15d左右,形成独立的根系,达到完全自养状态,再将幼苗带根带土移栽,定植在大田中,及时浇一遍定植水。此法基本上无缓苗期。芦荟幼苗生长快,在春秋夏季都可以随时进行,但比较费工。
2扦插繁殖
2.1茎穗扦插
在芦荟生长期采用生长充实的主茎或侧枝,剪取顶端短茎10~15cm作为扦插材料,或用采收芦荟叶片后形成的“秃杆”老龄植株断茎后扦插。为避免枝条切口被杂菌感染和促进生根,扦插枝条取下后,置于通风干燥处使伤口愈合收干,然后进行扦插,插入深度为6~8cm,扦条经过25d左右就会生根。插入土壤后决不能浇水,因为扦插早期的水分供应靠自身,直至水分将要用竭时,才开始根端发根。出根前,叶子会因水分消耗失去绿色变成茶色,而且枯萎翻卷,但当根长出后,叶子又会再度返青。通过观察叶色变化可了解根部的生长情况。根长出后开始浇水,过早浇水会使土温下降,影响发展,甚至造成根部腐烂。
2.2分蘖、分芽扦插
用未形成根的分蘖、分芽扦插繁殖是芦荟繁殖的一种主要方法。此方法成本低,繁殖较快,成活率基本上达到100%,由苗期到成株时间周期短。技术关键:①扦插基质。用蛭石加珍珠岩(2∶1)或蛭石加珍珠岩加草碳(1∶1∶1)或河沙等作扦插基质。②扦插条件。温度15~28℃,湿度75%~85%为最适宜。但最低温度不能低于5℃,高温不能超过38℃以上,否则不适合生根,甚至出现烂苗。春夏秋季均需遮荫,夏季遮光率70%~80%,并且要经常喷雾降温。③扦插方法。将无根的分蘖和叶腋处的分芽放在阴凉处进行晾放处理,夏季0.5~1d,春秋季2~3d,待伤口稍干后扦插,或用生根剂处理后扦插。④扦插管理。扦插后要喷透水,以后见干见湿。生根后,可喷施0.1%的磷酸二氢钾。在苗床上培育2个月左右即可出圃定植。
3组织培养
3.1材料准备
取嫩茎尖部分作为外植体,在清水中冲洗数次,再用洗涤剂漂清,进入接种室。先用70%的酒精浸30min,然后用10%的漂白粉溶液消毒10~15min,再用无菌水洗6~7次,即可作为接种材料。
3.2接种
将接种材料切成0.5~1cm的小段,在超净台上的火焰控制范围内,将其接种在已准备好的培养基上(MS+BA2+IAB0.1)。
3.3试管增殖
在温度25℃、光照12h的恒温室中培养,经1~2个月由愈伤组织形成芽,将已分化出芽的材料通过继代培养而大量增殖。20d为1个周期,1个周期可达到10倍以上的增殖量。
3.4生根培养
当试管苗叶片长达2cm以上,便可将其分出转移至生根培养基上,转移时要剔除小苗和基部愈伤组织,15~20d可生根。不足2cm的小苗连同愈伤组织转接在增殖培养基上,继续增殖。
1、城市设计的主要内容及其对计算机图形图像技术的要求
城市设计简要地说就是为人们设计聚居地的一种艺术,它是城市规划的重要组成部分。城市设计所关心的是建筑实体的视觉效果;人与场所的连接性;活动空间与舒适环境的创造;整个城市景观改善的进程。城市设计要为建筑物实体及其空间布局,为建筑形式构图及其与周围空间的三维关系,为获得美学与社会质量成就进行视景布置建立整体框架。
1.1城市设计内容的层次性。城市设计的基本内容分为宏观、中观、微观三个层次。
宏观层次:城镇分布与城市形象。城市设计的宏观层次包括在一定区域内的城镇分布;城乡一体化规划与景观设计;城市的格局与形态、功能组团、环境保护、基础设施、分区特色与舒适的环境、城市出入口、土地利用与活动场所等。城市设计的宏观层次内容与城镇体系规划相辅相成,不过城市设计更注重于城市的关键性特征与自然景观的构成;注重城市开发建设对自然景观、文化或社会经济资源的物质的和视觉质量的直接和间接影响。在对宏观层次的城市设计进行评价时,创造高质量的城市环境和优美的城乡视野成为重要准则。包括对自然山水景观的组织与利用,视觉特征物的适宜性和可视性,整体高度轮廓和体量的协调性,与传统景观的协调性等等。为应用ArcGIS对炎陵县的自然地理、人口分布、交通条件等进行综合分析作出的城镇布局。为应用ArcGIS对炎陵县重点发展地区的用地空间发展所作的规划。规划在宏观上充分考虑了炎陵县作为人文与生态旅游县的自然环境特色。
中观层次:建筑物与空间。中观层次城市设计内容包括用地布局、建筑设计、交叉口与广场、街道和路网格局、视线走廊、连接度与整体性、体量与高度、地标物、开敞空间和公园、人行道与步行系统的连接等等内容。中观层次城市设计内容与城市总体或分区规划相辅相成,不过城市设计主要关注开发建设对自然景观的物质和视觉质量的直接和间接影响;人工建造物的适宜性和视角的关系;对光和空气的穿透性影响;与步行道格局的协调性;与城市整体立面轮廓和体量的协调性;与地方传统的协调和对周围环境的影响等等。图3为应用ArcGIS对炎陵县城现状所作的全景鸟瞰。
微观层次:使用者环境。微观层次的城市设计内容包括建筑物的人的尺度、街道陈设、材质颜色和纹理、过渡的处理、广告和标志、街道景观等。微观层次的城市设计与详细规划设计相辅相成。在对微观层次城市设计进行评价时,自然方面主要关注功能上的适宜性。人造方面关注街道结构和功能的适宜性,创造好的步行环境,人的尺度和生活质量的提高,空间的创造等。图4为某中学新校园的大门,通过三维建模贴图生成。
1.2城市设计对信息技术的要求
从城市设计各层次的内容及评价原则来看,人与自然环境的协调,恰当的空间组织,悦目的视觉效果均是共同的追求。以往城市规划和建筑设计由于受到技术手段的限制,规划师和建筑师主要是通过二维图形加空间想象来构思和评价设计方案,仅在进行建筑单体设计或很小的群体设计中才应用三维效果图,或固定路径的动画来模拟建成后的空间关系和视觉效果。众所周知,传统的效果渲染需要耗费大量时间和占用大量计算机内存。因此多方案的交互式设计和实时动画根本不可能进行。
城市设计计算机视景仿真需要解决几个方面的问题。其一,处理数字高程模型,生成并修改三维地形,进行坡度、坡向、高程、填挖、淹没、视线视域分析。
其二,进行建筑密度、容积率、可达性、缓冲、选址可行性分析,用以评价社会经济与环境效果。以上两项是GIS的典型功能。其三,大面积多单体的快速三维建模,包括建筑物、构筑物、城市家俱、广告牌、树木、车辆、人物等。一般GIS只有二维拉伸功能,称为2.5维,不是真三维。而流行的3Dmax三维建模不胜任大量对象建模与实时浏览任务。其四,实时虚拟。要能快速地重绘画面,包括对场景对象、天光背景、动画路径、视点视角等的改变均能立即作出反应。从理论上说,以上四大问题可以在一个GIS平台或统一的VR系统中得到解决,不过目前这种平台还处在研发之中,但是我们可以借助GIS与VR综合集成来解决问题。
2、一种基于GIS与VR的城市设计技术方案
2.1虚拟现实系统集成。无论是GIS还是VR,当前国内外均有多种商业软件可供选用。美国ESRI的ArcGIS是世界上最先进的地理信息系统,不过它的三维建模功能不强,且没有实时虚拟动画的功能。美国Multigen-Paradigm公司的Multigen-Vega是当前虚拟现实的旗舰软件,其强大的三维建模工具Creator和虚拟仿真引擎Vega有机结合能很好地满足虚拟城市实时动画要求,不过它不具备空间分析的功能。其它的GIS与VR软件大体也是如此。所幸的是,我们已经有了一个综合两个方面的优势来解决城市设计技术问题的方案。这就是ESRI公司委托Multigen-Paradigm公司开发了一个ArcGIS扩展模块SiteBiulder,该模块使得ArcGIS具备了实时动画功能并且能接受Multigen的三维模型。于是我们就有了一个基于GIS与VR的应用于城市设计的虚拟现实系统.
2.2系统应用步骤。该系统的完整的应用包括场景的规划设计、单体的建筑设计、三维建模并贴图、实时虚拟动画几部分内容
2.2.1城市规划设计。无论是新城区的开发还是老城区的改建均要先确定规划设计目标,提出社会、经济、环境方面的要求。根据要求,进行自然条件、建设条件等一系列的基础分析。在分析基础上完成土地利用、道路交通、建筑布局、竖向规划、工程设施等规划设计方案。值得注意的是,以往规划设计仅用CAD进行辅助设计。本系统强调应用ArcGIS技术辅助规划设计,原因有两个方面。其一,CAD不具备所要求的空间分析功能;其二,只有ArcGIS主题及主题中的特征(对象)才能被引入到SiteBiulder中进行实时动画。图5为应用ArcGIS制作的湖南城市学院新校区地势图,图6为新校园的一个规划模型。
2.2.2建筑设计。在规划布局的基础上,进行建筑设计方案。各单体设计成果仍以平、立、剖面图为主。为配合下阶段的Creator三维建模和纹理贴图,建筑师绘制的单体立面效果图很有用处。整幅有阴影的彩色立面图可以代替多块片的烦琐贴图,在三维场景中具有相当的立体效果。如有必要,某些单体可设计出多个,供虚拟替代方案优化所用。
2.2.3组织ArcGIS主题。在SiteBiulder三维场景中,各虚拟对象是以ArcGIS主题来组织并引入的。进入三维场景的主要是三维地形、道路、建筑、树木、铺地和草地。主题中的特征并不要表现对象的具体几何形状,而只要确定各对象的具置。例如用点主题表示建筑布局,每栋建筑物仅需要一个点来表示,每个点代表的建筑物的模型被存放在数据库中,完全相同的建筑物如住宅只须保存一个实例就行了。只要建立起点对象与建筑实例的关联,则不同的建筑物模型都会被引入场景中。
2.2.4创建三维模型。本虚拟系统采用MultiGen公司的Creator作为三维场景建模工具,它的Open-Flight采用树状层次结构来组织管理场景数据。
城市设计所涉及的场地中的模型包括天空、地面、单体建筑、构造物、树木、街道陈设物、广告牌等等,建模工作量巨大。因此在建立模型之前,应根据场景中每个实体的几何空间位置以及模型内部与模型之间的相互关系,确定虚拟场景中所有单体模型的层次归属,以有利于模型的修改、调用。三维模型并非越细越好。我们要在几何真实与纹理真实之间取得某种协调。适当地划分几何面和准备适当分辨率的图片是建筑虚拟的关键。
2.3.5创建虚拟动画场景。起动ArcGIS及其扩展模块SiteBiulder,将模型库中的各模型实例与主题中的各特征建立起联系,各虚拟对象将依各自的空间位置呈现在三维场景中。SiteBiul-der有一套自己的菜单和工具,完成实时动画。
3、新建校园虚拟现实应用实例
关键词罗非鱼;生活习性;食性;营养需要;饲料;病害防治
罗非鱼原产于非洲,因其生长快、食性杂、繁殖力强、疾病少、肉味鲜美等优点,而且能在淡水、咸淡水乃至海水中养殖,成为我国广泛养殖的鱼类品种。1976年,FAO推荐罗非鱼为“最有希望的养殖鱼类”。目前我国养殖的罗非鱼主要有莫桑比克罗非鱼、尼罗罗非鱼、奥利亚罗非鱼、红罗非鱼、奥尼罗非鱼等几种。养殖方式主要有池塘养殖、网箱养殖、流水养殖及稻田养殖等,其养殖既可在淡水中进行,也可在半咸水中养殖。
1罗非鱼的生活习性与食性
1.1生活习性罗非鱼属于广盐性鱼类,既能生活于淡水中,又能生活于海水中。这类鱼对水体中盐度的变化具有很强的适应能力,这种适应能力因种类不同而有差别。莫桑比克罗非鱼从一般的淡水到盐度30‰的海水中都能正常生长及繁殖,但在30‰~40‰的高盐度海水中虽能生长,但不能繁殖。将罗非鱼从淡水或低盐度海水移到纯海水中,须经过由低盐度到高盐度的逐步驯化过程,才能适应高盐度的海水,否则会引起罗非鱼死亡。但从盐度很高的海水(30‰以上)中可直接移入淡水里,鱼能适应而正常生长[1]。
尼罗罗非鱼喜栖息在水温较高的水域,其生存水温为12~40℃。最适生长水温24~35℃,当水温在14℃以下时便不吃食,水温降到11~12℃以下时即死亡[2]。
罗非鱼对低氧环境有较强的适应能力,罗非鱼耐低氧性较强,在水温22~25℃,溶氧量0.7mg/L时仅表现出轻微的浮头,但仍能摄食;低于0.1mg/L时才窒息。保证它正常生长的溶氧必须在3mg/L以上[3]。有研究发现,在气温和水温22~26℃条件下,即使离水后,只要鳃部保持潮湿,它还可以生存3~4h,比一般鲤科鱼类耐低氧强。罗非鱼在密养情况下水质很肥的池塘、水坑中都能适应生存,并不影响其生长和繁殖[1]。
1.2食性幼鱼时几乎以浮游动物为食,随着个体的长大,逐渐转为杂食性。在天然水体中,通常以浮游植物、浮游动物为主。底栖生物、水生昆虫及其幼虫、甚至小鱼小虾也是常被摄取的对象。有时也吃些水草、浮萍等;在人工饲养的条件下,还大量摄食各类商品饲料,且能获得显著的效果。一些对于鲢、鳙鱼来说难消化利用的藻类,而罗非鱼都能较好地消化利用。根据这些特点,在生产过程中采用投饵施肥的办法,能获得较好的经济效益[3]。
2营养与饲料
2.1营养需要能量不是营养物质,但是要维持生命就需要能量进行能量代谢,能量不足或过高都会影响鱼类生长。一般鱼类饲料的能量蛋白比在35.53~52.25kJ/g蛋白质,罗非鱼饲料的适宜能量蛋白比为40.59kJ/g蛋白质[4]。蛋白质是一切生命的物质基础,是维持鱼体生命和活动所必需的营养物质,在生命活动中起着重要的作用。有试验表明,罗非鱼对饲料蛋白质适宜范围为20%~30%,最适蛋白质含量为28.5%~29%,生产中视鱼种规格及养殖水体情况,可在以上幅度内进行适当调整[5]。脂肪是鱼类生命活动中所需的能量和生长发育所需的必需脂肪酸的重要来源。同时,脂肪能促进脂溶性维生素的吸收,增加饲料的适口性,减少颗粒饲料在水中的散失。在饲料中适量添加脂肪可起到节约蛋白质的作用。根据研究结果,罗非鱼饲料中脂类的适宜含量为6.2%。一般罗非鱼饲料中脂肪的适宜含量为4%~6%[4]。维生素是一类需求量甚微,但却是维持鱼类正常生长、繁殖和健康所必需的活性物质。到目前为止,有关罗非鱼维生素需要量的研究不多。研究显示,罗非鱼对维生素C、维生素E、维生素B2和泛酸的需求量分别为50mg/kg饲料、50~100mg/kg饲料、6mg/kg饲料和10mg/kg饲料。在配制罗非鱼饲料时,维生素的添加量可参考一般温水性鱼类饲料[4]。矿物质是维持鱼类生命所必需的物质,它在鱼类营养上的作用是不能被忽视的。一般认为,罗非鱼需要一般鱼类所必需的矿物质。尼罗罗非鱼获得最大生长对饲料磷的需求在0.9%以下,适宜的钙磷比为1∶(1.1~1.5)[4]。
2.2饲料罗非鱼饲养在天然池塘里,能很好地利用微生物和水藻等水生生物作为营养来源,比循环水池单喂颗粒饲料效果好。据报道,在天然池塘里,罗非鱼生长发育所需的50%~70%营养成分来自水生生物,只需要投喂一部分饲料。然而,在大多数人工池塘里水生生物极少,故依靠投喂配合饲料,尤其是集约化高密度饲养,更需要投喂优质颗粒饲料[6]。
目前我国罗非鱼饲料形态有2种,一种是普通颗粒料,另外一种是膨化料。在生产普通颗粒料时,饲料调质温度最好控制在85~95℃,使饲料调质充分,糊化度好,水中稳定时间较长,饲料外形光滑美观。生产罗非色膨化料时,最好采用超微粉碎。80%以上过80目,这样生产出的罗非色料外形美观,而且对膨化机的磨损小,延长其使用寿命。无论是普通颗检料还是膨化料,其直径大小基本上在1.5~5.0mm[7]。
3罗非鱼常见疾病及防治
罗非鱼对疾病具有一定的抵抗力,在水质环境良好、放养密度不高的池塘中,罗非鱼发病率较低。然而,在一些水质环境恶劣,池底不经常清除淤泥,水中有机质含量高和溶解氧低的高密度养池塘和网箱养殖中,特别是在循环水系统,高密度放养和大量投放饵料的工厂化养殖中,罗非鱼的发病率较高。
3.1水霉病水霉病由水霉菌寄生在罗非鱼表皮内引起。患病的主要原因是捕捞和搬运操作不小心,造成表皮损伤,以致水霉菌侵入伤口大量繁殖所致,在低温季节冻伤皮肤,亦容易感染水霉病,死亡率极高。
防治方法:在放养前,用生石灰清塘消毒,用3%食盐溶液或3ml/L二甲基蓝溶液进行鱼种浸浴5min。在捕捞、搬运鱼种时要格外仔细小心,勿使鱼体受伤[8]。
3.2小瓜虫病俗称白点病。此病在水温16~18℃时,由小瓜虫寄生引起。病鱼鳃丝充血呈暗红色,体表、鳃瓣和鳍条上布满白色小点状的囊泡,游动迟缓,逐渐消瘦而死亡。
防治方法:可用200~250ml/L冰乙酸浸洗15min或用80ml/L的甲醛溶液浸洗鱼体20min。也可用干辣椒3.75kg/hm2,干姜1.5kg/hm2加水375kg/hm2煮沸后全池泼洒,连续2d。还可用1%~2%食盐水或8ml/L硫酸奎宁浸浴[9]。
3.3急性肠胃炎病此病多发于夏季。其症状是充血,体表及鳍条失去黏液,尾鳍干白,厌食,游动迟缓,体色变黑,离群独游,解剖可见肠道发炎积水。
防治方法:改善水质,注意均匀投饵,防止鱼暴食。治疗可用痢特灵4片加水0.5kg,浸花生麸0.5kg喂鱼。也可用穿心莲粉1份加糠粉20份拌匀喂鱼,每100kg鱼投药饵2.5kg[9]。
3.4爱德华氏菌病主要症状是病鱼鱼体发黑,腹部膨大,发红,眼球突出或混浊发白。有的病鱼可见有膨隆发炎的患部,鳍条末端坏死发白。解剖观察有腹水,生殖腺特别是卵巢有出血症状,肠管内有水样物贮积或肠壁充血。肝、脾、肾等内脏,特别是肝脏有白色小结节样病灶,有腐臭味。此病有急性型和慢性型之分,病原体是迟钝爱德华氏菌。流行情况流行季节主要为7、8月份高温季节,范围较广,是罗非鱼比较常见的一种细菌病,危害严重。多数是慢性死亡,持续时间较长。
防治方法:①注意合理密养、池塘清理和消毒,经常换注新水保持池水清洁。②发病时用三氯异氰尿酸对水全池泼洒,使水呈0.4~0.5g/m3。③同时内服捣碎大蒜,按5%与饲料混匀,每天1次,连用3d[10]。
3.5烂鳃病主要症状是病鱼鱼体发黑,呼吸困难而浮于水面,鳃丝肿大且色泽变淡。急性感染时,病鱼鳃丝呈紫红色,黏液多,发生腐烂直至死亡。流行季节为5~11月,主要发生在罗非鱼苗种培育期,规格为2~5cm,发病水温在25~30℃。发病原因主要是养殖密度过高,鱼池水质老化。生长季节水质调节不及时,水体透明度过低,水中病原菌大量繁殖以及寄生虫的交叉感染,导致罗非鱼烂鳃病的暴发。
防治方法:①避免过密养殖,加强饲养管理,及时排污换水。②发病池可用三氯异氰尿酸对水全池泼洒,使水呈0.4~0.5g/m3。③用0.3g/m3聚维酮碘全池泼洒[10]。
参考文献
[1]王鑫.罗非鱼的人工养殖技术[J].生物与特产,1990(6):10-14.
[2]余同章.尼罗罗非鱼的养殖[J].中国农村科技,1996(6):46-47.
[3]张铭汉.浅谈尼罗罗非鱼的试养[J].重庆水产,1993(3):89-91.
[4]吴锐全.罗非鱼的营养需求与饲料[J].渔业科技产业,2003(1):22-25.
[5]李江,黄凯.罗非鱼的营养需要[J].科学养鱼,2003(3):40.
[6]朱钦龙.罗非鱼的营养和饲料[J].上海饲料,2000(5):20-21.
[7]余伟明.罗非鱼的营养与饲料[J].科学养鱼,2002(4):54-55.
[8]廖国璋.罗非鱼疾病及其防治[J].渔业科技产业,2003(1):26-29.
关键词:EPP增强并口uPSD323XPSDsoftEXPRESS
引言
在IBM公司推出PC机时,并行端口已经是PC机的一部分。并口设计之初,是为能代替速度较慢的串行端口驱动当时的高性能点阵式打印机。并口可以同时传输8位数据,而串口只能一位一位地传输,传输速度慢。随着技术的进步和对传输速度要求的提高,最初的标准并行端口即SPP模式的并行端口的速度已不能满足要求。1994年3月,IEEE1284委员会颁布了IEEE1284标准.IEEE1284标准提供的在主机和外设之间的并口传输速度,相对于最初的并行端口快了50~100倍。IEEE1284标准定义了5种数据传输模式,分别是兼容模式、半字节模式、字节模式、EPP模式和ECP模式。其中EPP模式、ECP模式为双向传输模式。EPP模式比ECP模式更简洁、灵活、可靠,在工业界得到了更多的实际应用。本文介绍的一种基于uPSD323X的EPP增强并口的设计核心是,使用uPSD323X内部的CPLD实现EPP接口。
1EPP接口协议介绍
EPP(EnhancedParallelPort,增强并行端口)协议最初是由Intel、Xirocm、Zenith三家公司联合提出的,于1994年在IEEE1284标准中。EPP协议有两个标准:EPP1.7和EPP1.9。EPP接口控制信号由硬件自动产品,整个数据传输可以在一个ISAI/O周期完成,通信速率能达到500KB/s~2MB/s。
EPP引脚定义如表1所列。
表1EPP接口引脚定义
对应并口引脚EPP信号方向说明
1nWrit输出指示主机是向外设写(低电平)还是从外设读(高电平)
2~9Data0~7输入/输出双向数据总线
10Interrupt输入下降沿向主机申请中断
11nWait输入低电平表示外设准备好传输数据,高电平表示数据传输完成
12Spare输入空余线
13Spare输入空余线
14nDStrb输出数据选通信号,低电平有效
15Spare输入空余线
16Ninit输出初始化信号,低电平有效
17nAStrb输出地址数据选通信号,低电平有效
18~25GroundGND地线
1.1EPP接口时序
EPP协议定义了4种并口周期:数据写周期、数据读周期、地址写周期和地址读周期。数据周期用于计算机与外设间传送数据;地址周期用于传送地址、通道、命令、控制和状态等辅助信息。图1是EPP数据写的时序图。图1中,nIOW信号实际上在进行EPP数据写时并不会产生,只不过是表示所有的操作都发生在一个I/O周期内。在t1时刻,计算机检测nWait信号,如果nWait为低,表明外设已经准备好,可以启动一个EPP周期了。在t2时刻,计算机把nWrite信号置为低,表明是写周期,同时驱动数据线。在t3时刻,计算机把nDataStrobe信号置为低电平,表明是数据周期。当外设在检测到nDataStrobe为低后读取数据并做相应的数据处理,且在t4时刻把nWait置为高,表明已经读取数据,计算机可以结束该EPP周期。在t5和t6时刻,计算机把nDataStrobe和nWrite置为高。这样,一个完整的EPP数据写周期就完成了。如果就图1中的nDataStrobe信号换为nAddStrobe信号,就是EPP地址写周期。
图2是EPP地址读周期。与EPP写周期类似,不同的是nWtrite信号置为高,表明是读周期,并且数据线由外设驱动。
从EPP读、写周期可以看出,EPP模式的数据传输过程是一个信号互锁的过程。以EPP写周期为例子,当检测到nWait为低后,nDataStrobe控制信号就会变低,nWait状态信号会由于nDataStrobe控制信号的变低为而高。当计算机检测到
nWait状态信号变高后,nDataStrobe控制信号就会变高,一个完整的EPP写周期结束。因此,EPP数据的传输以接口最慢的设备来进行,可以是主机,也可以是外设。
1.2EPP增强并口的定义
EPP增强并口模式使用与标准并口(SPP,StandardParalledPort)模式相同的基地址,定义了8个I/O地址。基地址+0是SPP数据口,基地址+1是SPP状态口,基地址+2是SPP控制口。这3个口实际上就是SPP模式下的数据、状态和控制口,保证了EPP模式和SPP模式的软硬件兼容性。
基地址+3是EPP地址口。这个I/O口中写数据将产生一个连锁的EPP地址写周期,从这个I/O口中读数据将产生一个连锁的EPP地址读周期。在不同的EPP应用系统中,EPP地址口可以根据实际需要设计为设备选择、通道选择、控制寄存器、状态信息等。给EPP应用系统提供了极大的灵活性。
基地址+4是EPP数据口。向这个I/O口中写数据将产生一个连锁的EPP数据写周期,从这个I/O口读数据将产生一个连锁的EPP数据写周期。基地址+5~+7与基地址+4一起提供对EPP数据口的双字操作能力。EPP允许主机在此个时钟周期内写1个32位双字,EPP电路再把32位双字拆为个字节依次从EPP数据口中送出去。也可以用其所长6位字方式进行数据传送。
由于EPP通过硬件自动握手,对EPP地址口和EPP数据口的读写操作都自动产生控制信号而无需软件生成。
2uPSD323X及其开发环境PSDsoftEXPRESS
ST公司的uPSD323X是带8032内核的Flash可编程系统器件,将于8032MCU、地址锁存器、Flash、SRAM、PLD等集成在一个芯片内。其主要特点如下:具有在线编程能力和超强的保密功能;2片Flash保存器,1片是128K或者256K的主Flash存储器,另一片是32K的从Flash存储器;片内8K的SDRAM;可编程的地址解码电路(DPLD),使存储器地址可以映射到8032寻址范围内的任何空间;带有16位宏单元的3000门可编程逻辑电路(CPLD),可以实现EPP接口等及一些不太复杂的接口和控制功能;2个异步串口、I2C接口、USB接口、5通道脉冲宽度调节器、50个I/O引脚等。由于uPSD323X采用的是8032内核,因此可以完全得到KeilC51编程器的PSDsoftEXPRESS是ST公司针对PSD系列产品(包括uPSD)开发的基于Windows平台的一套软件开发环境。经过不断升级,目前最新版是PSDsoftEXPRESS7.9。它提供非常容易的点击设计窗口环境用户不需要自己编程,也不需要了解HDL语言,只有点击鼠标即可完成对地址锁存器、Flash、可编程逻辑电路等外设的所有配置和写入。它支持所有PSD器件的开发,使用PSDsoftEXPRESS工具对uPSD323X系列器件的可编程逻辑电路的操作简单、直观。PSDsoftEXPRESS工具可以在ST网站(/psd)免费下载。
3用uPSD323X实现EPP接口设计
3.1硬件接口
EPP增强并口的速度最高可达到500KB/s~2MB/s,这对外设的接口设计提供了一个很高的要求,如果外设响应太慢,系统的整体性能将大大下降。用户可编程逻辑器件,系统的整体性能将大大降低。用户可编程逻辑器件,如FPGA(FieldProgrammableGatesArray,现场可编程门阵列)和CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice,复杂可编程逻辑器件),可以实现EPP增强并口的接口设计,这种实现方案可以达到并口中的速度极限,并且保密性好。ST公司的uPSD323X内部集成了可编程逻辑电路(CPLD),因此使用uPSD323X可以很好地实现EPP增强并口的接口设计。
EPP接口(EPP1.7)外设硬件接口原理如图3所示。在本设计中,uPSD323X通过中断的方式接收PC机并口的数据,并且当外设准备好数据上传到PC机时,PC机采用的也是中断方式接收外设的数据。
在上述硬件电路的基于上实现EPP并口通信还需做两部分的工作:一部分工作是在PSDsoftEXPRESS工具中完成对CPLD的数据的锁存;另一部分工作是在KEILC51环境下编写中断服务程序,实现EPP数据的读取和发送。
图3
3.2对CPLD的编程及其实现数据锁存的过程
在PSDsoftEXPRESS工具中,将PA端口(EPPD0~EPPD7)配置成带有时钟上升沿触发的寄存器类型(PTclockedregister)的输入宏,PB0(nWait)配置成上升沿触发的D类型寄存器(D-typeregister)的输出宏,PB3(nWrite)、PB4(nDstrb)、PB2(nAstrb)配置成CPLD逻辑输入(logicinput)口。NDstrb信号和nAstrb信号各自取反再相与后的值作为输入宏单元和输出宏单元的时钟。上述对PA、PB端口的配置用方程式表示如下:
PORTAEQUATIONS:
=======================
!EPPD7_LD_0=nAstrb&nDstrb;
EPPD0.LD=EPPD3_LD_0.FB;
!EPPD3_LD_0=nAstrb&nDstrb;
EPPD1.LD=EPPD3_LD_0.FB;
!nWait_C_0=nAstrb&nDstrb;
EPPD2.LD=EPPD3_LD_0.FB;
EPPD3.LD=EPPD3_LD_0.FB;
EPPD4.LD=FPPD7_LD_0.FB;
EPPD5.LD=EPPD7_LD_0.FB;
EPPD6.LD=EPPD7_LD_0.FB;
EPPD7.LD=EPPD7_LD_0.FB;
PORTBEQUATIONS:
=======================
nWait.D:=1;
nWait.PR=0;
nWait.C=nWait_C_0.FB;
nWait.OE=1;
nDstrb.LE=1;
nAstrb.LE=1;
EPP数据的锁存过程如下:以计算机向外设传输数据(即EPP数据写周期)为例子,计算机首先检测nWait信号,如果nWait为低计算机把nWrite信号置为低,表明是写周期,同时将数据放到数据总线上,然后置低nDstrb信号。此时,nDstrb信号会出现一个上升沿,此上升沿会将PA端口的数据锁存到输入宏;同时,此上升沿使nWait信号变高,表示外设正忙阻计算机发数年。当计算机检测到nWait信号为高后就会将数据握手信号nDstrb变高,EPP数据写周期结束。上述EPP数据的锁存和nWait握手信号的产生都由硬件产生,因此数据传输速度快。整个数据传输过程可以在一个I/O周期内完成,锁存到输入宏的数据的读取和nWait信号的清除则在外部中断0服务程序软件完成。
3.3中断服务程序的功能描述及流程
由硬件原理图可以看出,EPP并口的nDstrb和nAstrb信号线分别连到uPSD323X的外部中断定和外部中断1引脚。当发生EPP数据读写时,nDstrb信号就会产生一个下降沿,引起外中断定中断。当发生EPP地址读写时,nAstrb信号就会产生一个下降沿,引起外中断1中断。外部中断0和外部中断1的中断服务程序的功能是相同的,只不过前者接收或发送的是数据而后者是地址、命令等。以外部中断0的中断服务程序为例,详细介绍数据正向传输(计算机向外设发送数据)和反向传输(外设向计算机传送数据)时中断服务程序的功能。外部中断0中断服务程序流程如图4所示。
(1)数据正向传输
当发生EPP数据写周期时,即数据正向传输时,计算机首先检测nWait信号。如果nWait为低,表示外设已准备好接收数据。计算机把nWrite信号置为低,表明是写周期,同时将数据放到数据总线上,然后置低nDstrb。NDstrb信号就会产生一个下降沿,此下降沿一方面将PA端口的数据锁存到输入宏并使nWait信号变高,表示外设正忙另一方面引起外部中断0中断,在外部中断0的中断服务程序中读取输入宏锁存的数据,然后将nWait信号清零通知计算机现在外设已经准备好可以再次接收数据了。
(2)数据反向传输
外设准备好数据需要上传到计算机时,uPSD323X就会将数据放到PA端口,同时置低Intr信号线,向计算机申请一个中断,计算机中由一个硬件驱动程序来处理并口的硬件中断。驱动程序在并口中断服务程序中,通过读取EPP数据口获得外设上传的数据。由于EPP接口的握手信号由硬件产生,当计算机读取EPP数据口时同样会检测nWait信号。如果nWait为低,计算机把nWrite信号置高,表明是读周期,然后置低nDstrb,nDstrb信号就会产生一个下降沿。此下降沿使nWait信号变高,同时引起uPSD323X外部中断定中断。在外部中断0的中断服务程序中,为确保计算机将PA端口的数据取走,需不断检测nDstrb是否为高。当nDstrb为高时,表示计算机已将PA端口听数据读走,然后中断服务程序将nWait置低,EPP数据读周期结束。