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論文摘要:電力通訊涉及的專業資源龐大而復雜,包括線路資源和設備資源,智能資源和非智能資源,物理資源和邏輯資源;另外隨著電力通訊系統的迅速發展,傳輸干線的數目大幅度增加,傳輸系統容量越來越龐大,導致網絡管理、電路調度工作的難度和復雜度增加。鑒于此,文章對電力通訊自動化設備與工作模式進行了探討。
一、電力通訊自動化設備
(一)載波通訊設備
一個完整的載波通訊系統,按功能劃分,大體分為調制系統、載供系統、自動電平調節系統、振鈴系統和增音系統。其中前四部分是載波機的主要組成。
1.載波機。電力線載波機概括起來由四部分組成:自動電平調節系統、載供系統、調制系統和振鈴系統。載波機類型不同,各自系統的構成原理、實現方式等都有所不同。調制系統:雙邊帶載波機傳輸的是上下兩個邊帶加載頻信號,只要經過一級調制即可將原始信號搬到線路頻譜;單邊帶載波機傳輸的是單邊帶抑制載頻的信號,一般要經過兩級或三級調制將原始低頻信號搬往線路頻譜。自動電平調節系統:此系統的設置是為補償各種因素所引起的傳輸電平的波動。在雙邊帶載波機中,載頻分量是常發送的,在接收端,將能夠反映通道衰減特性變化的載頻分量進行檢波、整流,而后去控制高載放大器的增益,即可實現此目的;單邊帶載波機,設置中頻調節系統,發信端的中頻載頻一方面送往中頻調幅器,另一方面經高頻調幅器的放大器送往載波通路,對方收信支路用窄帶濾波器選出中頻,放大后,一方面送中頻解調器進行同步解調另一方面作為導頻,經整流后,再去控制收信支路的增益或衰減,從而實現自動電平調節。振鈴系統:為保證調度通訊的迅速可靠,電力線載波機均設置樂自動交換系統以完成振鈴呼叫自動接續的任務。雙邊帶載波機是利用載頻分量實現自動呼叫,單邊帶載波機則設有專門的音頻振鈴信號。載供系統:其作用是向調制系統提供所需載頻頻率。在雙邊帶載波機中,發信端根據調制系統的需要,一般設有中頻載頻和高頻載頻,而且收信端除設有一個高頻載頻振蕩器外,中頻解調器的載頻則主要靠對方端送過來的中頻載頻,以實現載頻的“最終同步”。
2.音頻架、高頻架。在載波通訊中,如果調度所和變電站相距較遠,為了保證撥號的準確性和通訊質量,在調度所側安裝音頻架,而在變電站側安裝高頻架,兩架之間用音頻電纜連接起來。載波機按音頻架、高頻架分架安裝后,用戶線很短,通訊質量明顯提高,另外給遠動通路信號電平的調整也帶來方便。同時,話音通路四線端亦在調度所,便于與交換機接口組成專用業務通訊網。
(二)微波通訊設備
根據微波站的作用,所承擔任務的不同,微波站分為不同類型。根據站型的不同,其設備也有所不同。但一般來說,包括以下設備:終端機、收發信機、天饋線、微波配線架、電源、蓄電池、鐵塔等。
1.收、發信機。微波收、發信機的主要任務就是在群路信號與微波信號之間進行頻率變換。在發信通道,頻率變換過程是將信號的頻率往高處變(群路信號變為微波信號),即上變頻。在收信通道,頻率變換過程是將信號的頻率往低處變(微波信號變為群路信號),即下變頻。
2.終端機。微波通訊系統中,必須有復用設備作為終端機,其作用是:在發信端,將各用戶的話路信號,按一定的規律組合成群頻話路信號;在收信端,將群頻話路信號,按相應規律解出各個話路信號。
(三)光纖通訊設備
光纖通訊系統主要包括光端機和光中繼機以及脈沖編碼調制PCM數字通訊設備。
1.光端機。光端機是光纖通訊系統中主要設備。它由光發送機和光接收機組成。在系統中的位置介于PCM電端機和光纖傳輸線路之間。光發送機由輸入接口、光線路碼型變換和光發送電路組成。光接收機由光接收定時再生、光線路碼型變換和輸出接口等組成。光端機中還有其他輔助電路,如公務、監控、告警、輸入分配、倒換、區間通訊、電源等。在實際應用中,為了提高光端機的可靠性,往往采用熱備用方法,使系統在主備狀態下工作,正常情況下主用部分工作,當主用部分發生故障時,可自動切換到備用部分工作,目前應用較多的是一主一備方式。光端機各主要組成部分作用如下:輸入接口:將PCM綜合業務接入系統送來的信號變成二進制數字信號。光線路碼型變換:簡稱碼型變換,將輸入接口送來的普通二進制信號變換為適于在光纖線路中傳送的碼型信號。光發送電路:包括光驅動電路、自動光功率控制電路和自動溫度控制電路。光驅動電路將碼型變換后的信號變換成光信號向對方傳輸。光接收電路:將通過光纖送來的光脈沖信號變換成電信號,并進行放大,均衡改善脈沖波形,清除碼間干擾。定時再生電路:由定時提出和再生兩部分組成,從均衡以后的信號流中抽取定時器,再經定時判決,產生出規則波形的線路碼信號流。光線路碼型反變換:簡稱碼型反變換。將再生出來的線路信號還原成普通二進制信號流。光端機一般采用條架結構,單元框方式。不同速率下工作的光端機,單元框的組成情況也不同。
2.光中繼機。在進行長距離光傳輸時,由于受發送光功率、接收機靈敏度、光纖線路衰耗等限制,光端機之間的最大傳輸距離是有限的。例如34Mbit/s光端機的傳輸距離一般在50~60km的范圍,155Mbit/s光端機的傳輸距離一般在40~55km的范圍,若傳輸距離超過這些范圍,則通常須考慮加中繼機,相當于光纖傳輸的接力站,這樣可以將傳輸距離大大延長。由于光中繼機的作用可知,光中繼機應由光接收機、定時、再生、光發送等電路組成。一般情況下,可以看成是沒有輸入輸出接口及線路碼型正反變換的光端機背靠背的相連。因此,光中繼機總的來說比光端機簡單,為了實現雙向傳輸,在中繼站,每個傳輸方向必須設置中繼,對于一個系統的光中繼機的兩套收、發設備,公務部分是公共的。3.數字通訊設備。一般來說,數字通訊設備包括PCM基群和高次群復接設備。PCM基群設備是將模擬的話音信號通過脈沖編碼、調制,變成數字信號,再通過數字復接技術,將多路PCM信號變成一路基群速率為2048Mbit/s信
號進行傳送,以及將收到的PCM基群信號通過相反的處理過程,還原成模擬的話音信號的一種設備。
二、電力通訊網絡的工作模式
通訊的目的是為了傳送、交換信息。雖然信息有多種形式(如語音,圖像或文字等),但一般通訊系統的組成都可以概括為:信源是指信息的產生來源,這些信息都是非電信息,要轉換成電信號,需要一種變換器,即輸
入設備。交換設備是溝通輸入設備與發送設備的接續裝置。它可以經濟地使用發信設備,提高發信設備的利用率。發送設備的任務是將各種信息的電信號經過處理(如調制、濾波、放大等)使之滿足信道傳輸的要求,并經濟有效地利用信道。載波通訊中,載波機的發信部分就是一種發送設備。信道是信息傳輸的媒介,概括地講分有線信道和無線信道。信號在傳輸過程中,還會受到來自系統內部噪聲和外界各種無用信號的干擾各種形式的噪聲集中在一起用一個噪聲源表示。接收設備和輸出設備的作用與發送設備和輸入設備作用相反,它們是接收線路傳輸的信息,并把它恢復為原始信息形式,完成通訊。在電力工業中,現已形成以網局及省局為中心的專用通訊網,并且已開通包括全國各大城市的跨省長途通訊干線網絡。在現行的通訊網中光纖通訊已占主導地位。隨著電力工業的發展,大電站、大機組、超高壓輸電線路不斷增加,電網規模越來越大;通訊技術發展突飛猛進,裝備水平不斷提高,更新周期明顯縮短。數字微波、衛星通訊、移動通訊、對流層散射通訊、特高頻通訊、擴展頻譜通訊、數字程控交換機以及數據網等新興通訊技術在電力系統中會得以逐漸推廣與應用。
三、結語
在合理規劃、設計和實施各種網絡的基礎上,如何為電力系統提供種類繁多、質量可靠的服務,就成為擺在電力通訊部門面前的一個重要課題,而建立一個綜合、高效的電力系統通訊資源管理系統則是解決這一問題的一項重要基礎工程,具有十分重要的理論意義和應用價值。
參考文獻
在寬帶中的無線技術也是不甘的落后。這已經是無線寬帶的接入技術新的研究的領域。Mimax的技術也有自己的聯盟。它的主要目的是推廣ieee802.16的技術的標準應用。許多的人認為在將來wimax會取代3G的網絡接入技術,wimax解決的是無線局域網的連接問題,它可以信號連接到280英尺以外,網絡連接速度可以達到54兆/秒。從目前來看這種說法是不可取的對于商業化的普及還有著很大距離。但是不可以否認的是,在wimax的技術具有很大商業的潛力。但是由于在其自身的技術方面短缺,使得難以在很短的時間內發揮出重大影響力。
在超快帶無線的接入技術中,在因為有超高速數據的傳輸能力,而受到廣泛關注,然而其還有著很大的優勢。因為其采用是超短的周期沖脈調制。沒有使用載波上的技術。這樣就使得其具有低成本和低功耗的特點。超寬帶無線的接入技術因為傳輸數據能力在未來無線的通訊市場上占據一席之地。對于藍牙技術也造成一定沖擊。但對于目前慢慢普及3G技術和wlan技術等還是不構成威脅的。
電信是克服距離和時間障礙的信息傳播形式,電信傳播的前提是解碼和編碼打的對應性,換句話說,收信方收到電磁代碼要合理運用和發信方的互逆性的算法破譯,這樣才會得到電磁碼所攜帶的專業信息。
我們可以把無線的電纜來連接起家庭和辦公室電子的設備。同樣也包括了鼠標和鍵盤等同樣的采用了無線的傳輸。這樣我們就擁有了一個無線的公務包。使掌上計算機和計算機作為代表來采用無線的方式與網絡和其他的設備相連接起來。使我們擁有一個數字化可流動辦公室。
基于PPMgLN晶體的波長轉換技術
LiNbO3是典型的負單軸晶體,其透光波段為330~5500nm,基本覆蓋了所有光通信波段[8]。目前,基于LiNbO3晶體的高效頻率轉換主要有兩種相位匹配方式,即準相位匹配(QPM)和雙折射相位匹配(BPM)[9]。利用周期極化摻氧化鎂的LiNbO3(PPMgLN)晶體實現準相位匹配,其實質是對LiNbO3等鐵電材料的自發極化方向進行周期性調制,以補償相位失配,從而在整個PPMgLN晶體內實現高效的光學頻率變換。由于極化周期與材料的內在特性無關,因此與BPM技術相比,QPM技術沒有波矢方向和偏振方向的限制;沒有雙折射效應的晶體也可以實現QPM;理論上QPM能夠利用晶體的整個透光范圍;此外,QPM過程也不再要求垂直偏振光束,所以能夠利用大的非線性系數,其非線性光學頻率變換的轉換效率較BPM有顯著提高[10]。因此,在全光通信波長轉換時,選用準相位匹配方式。準相位匹配方式也分兩種類型,即O型(eee型)準相位匹配和I型(ooe型)準相位匹配。O型準相位匹配泵浦帶寬非常窄,通常只能容下一個泵浦光頻率,且其最大非線性系數為d33(25.3pm/v);I型準相位匹配泵浦帶寬較寬,且其最大非線性系數為d31(4.6pm/v)[11]。如果選用O型準相位匹配,則頻率轉換效率很高,但泵浦帶寬很窄;如果選用I型準相位匹配,則頻率轉換效率較低,但泵浦帶寬很寬,為此可根據需要選取O型準相位匹配或I型準相位匹配。在PPMgLN準相位匹配參量過程中,三波應滿足能量守恒定律和動量守恒定律[12]。
級聯二階倍頻差頻(cSHG/DFG)全光波長轉換
基于PPMgLN晶體在1.5μm波長附近的WDM區域實現波長轉換可利用二階效應以及二階級聯效應。如果是利用二階效應,一個強的泵浦光(0.78μm波段)與信號光(1.5μm波段)產生差頻效應得到轉換光。圖1中Coupler為光耦合器,PC為偏振控制器,EDFA為摻鉺光纖放大器,Collimator為光準直器,Lens為光聚焦透鏡,TC為晶體溫度控制器,OSA為光譜分析儀。在寬帶倍頻差頻全光通信波長轉換實驗方案中,泵浦光和信號光從PPMgLN晶體的一端入射后沿著晶體的x軸方向傳輸,傳輸過程中泵浦光產生了倍頻光,倍頻光再與信號光差頻,最終產生轉換光。在整個傳輸過程中,倍頻與差頻過程是同時作用的,最終產生的轉換光可表示為。其轉換過程如圖2所示。該種波長轉換機制也存在著一個問題,就是其泵浦光在通信波段,占據了一個可能的波長通道。為了解決這個問題,提出了級聯二階和頻差頻全光波長轉換機制。
級聯二階和頻差頻(cSFG/DFG)全光波長轉換
級聯二階和頻差頻全光波長轉換方式采用了兩個泵浦光,且泵浦光波長位于通信波段的兩側,避免了占用通信波段資源。其實驗方案如圖3所示。在寬帶和頻差頻全光通信波長轉換實驗方案中,泵浦光、和信號光從PPMgLN晶體的一端入射后沿著晶體的x軸方向傳輸,傳輸過程中泵浦光和和頻產生了,和頻光再與信號光差頻,最終產生轉換光。在整個傳輸過程中,和頻與差頻過程是同時作用的,最終產生的轉換光可表示為。其轉換過程如圖4所示。目前,cSFG/DFG全光通信波長轉換方案應用非常廣泛,其中比較成熟的應用就是實現多波長廣播功能。
1.1軟件故障
事實上,一旦脫離應用軟件計算機就很難繼續運行,所以說部分應用軟件的故障也會造成網絡通訊的中斷。通常情況下,軟件的安裝錯誤造成的網絡通訊故障會比硬件故障造成的損傷更大。例如,在軟件的應用過程中經常會發生IP地址沖突、網絡協議等故障,影響網絡通訊的速度,造成線路中斷。造成這些故障的主要原因有:其一,病毒侵擾。部分惡意病毒會擾亂網絡通信軟件的正常運行,造成鏈接線路的中斷,此類故障在網絡時代十分張建;其二,計算機交換機的配置。一些交換機配置的兼容性會伴隨型號的變化而發生相應的變化,造成交換機配置發生錯誤,影響整個的網絡通訊;其三,計算機主機邏輯發生問題。這是受到主機安全性能的影響,造成整個網絡地址的混亂,使得計算機主機的IP與其他主機發生沖突,造成通訊線路的被迫中斷;其四,計算機軟件中的網卡發生后故障,網卡損壞會對網卡造成很大的傷害,最終使得計算機無法正常運行。
1.2安全問題
一般而言,網絡通訊安全問題主要有以下三點:首先是自然條件的影響,也就是環境溫度、適度有機一些不可抗拒的外部環境,這些都會在不同程度上對計算機造成影響,使得用戶的密碼被破譯或者丟失;其次,是人為作用。人為作用即人為性質的惡意破壞,有人處于某種私利損壞計算機網絡系統,進行不正當的偷聽、假冒等行為,意圖偷取計算機系統中用戶的個人信息溝壑重要資料等;最后,病毒入侵。病毒入侵指的是黑客以及部分編制設計出隱藏性高、破壞性強大的病毒,意圖破壞計算機的正常運行,將整個的計算機網絡陷于不安全的環境之下。
2.處理計算機網絡通訊故障的有效措施
2.1加強日常維護,改善硬件環境
計算網絡通訊軟件、硬件設備都需要根據使用手冊進行日常的維修與保養,這是保證計算機正常運行的重要條件。計算機硬件需要進行定期的檢查,一般檢查對象有交換機、路由器、網卡、網線、顯示器進行等。在檢查的過程中,對于發現的問題需要及時采取措施進行修理,將已經發生故障的部分進行更換。與此同時,要定期檢查計算機網絡通信的安全性能,保證計算機系統處于加密狀態,從而進一步改善計算機的硬件環境,讓計算機得以正常運行。在計算機網絡通訊初步建立時期,就需要嚴格根據國家制定的指標開展工作,在建設完成的基礎之上,再由公安機關進行嚴密的檢查之后才能正式運行。不僅如此,相關人員要做好計算機的防火、防水等硬件保護工作,為計算機提供一個良好的硬件環境,使得計算機網絡通訊系統得以正常運行。
2.2及時進行檢測,做好軟件維護工作
在計算機網絡通信系統的運用過程中,要注意及時檢測計算機配置時候存在潛在隱患,正確的設定IP協議,保證計算機設備驅動能夠正常運行。倘若設備驅動能夠正常運行,則需要進行木馬檢查,檢測計算機系統是否存在軟件故障等隱患。與此同時,還可以借助殺毒軟件來保護計算機軟件的安全,定期檢查計算機系統中是否存在病毒軟件,及時的更新殺毒軟件,重新安裝已經發生故障的系統軟件,做好系統漏洞的修復工作。需要注意的是,在計算機軟件的使用過程中,需要對軟件、文件進行有效的管理,將運行的軟件控制在一定數量以內,使得計算機一直處于最佳的狀態,避免計算機的高負荷運行,導致運行速度的降低,從而影響到整個計算機網絡通訊的數據傳輸。
2.3注重計算機安全,構建保障體系
現階段的計算機網絡通訊技術都是自動化運行,大大降低了人為性的干擾因素,提高了計算機的智能化水平。因此,在提高計算機網絡安全的管理水平,強化安全管理意識,定期進行計算機網絡通訊檢查,對網絡管理人員進行統一的培訓,有利于提高管理人員對網絡故障的處理水平,讓其能夠及時處理計算機網絡出現故障。與此同時,計算機網絡管理建立健全相關的保障體系,積極投身于計算機智能化的開發工作,以此來提高計算機網絡通訊的安全性能和運行質量。通過這樣的路徑來構建安全的計算機網絡環境,促進計算機網絡通訊得以更好的發展。
3.結語
精跟蹤子系統結構
1精跟蹤系統硬件結構
精跟蹤系統的硬件結構可分為探測單元、控制單元、執行單元3個部分,其基本組件參數如表1所示。探測單元采用的是PhotonFocus公司的MV-D1024E-160型CMOS相機,其最大分辨率為1024×1024,開窗為256×256時幀頻最高可達到2200frame/s。控制單元為一臺PC機加上SiliconSofeWare公司的MicroEnableIV型圖像采集卡、一塊AC6631隔離通用4路12位D/A卡(只用到兩路)。執行單元為Newport公司的FSM300型音圈電機,其最大機械擺角為±26.2mrad,精度≤1μrad。如圖1所示,望遠鏡鏡筒中接收到的光線經過一系列反射鏡和透鏡后聚焦在相機的光敏面上成像,圖像數據通過CAMERLINK線傳遞給圖像采集卡,再由PC機處理,然后PC機控制D/A卡輸出相應的電壓制使得音圈電機產生偏轉。
2精跟蹤系統軟件及算法
作為控制單元處理器的PC機有3點主要任務:(1)控制相機及圖像采集卡;(2)將圖像信息進行處理并得到要相應的控制電壓;(3)控制D/A卡輸出相應電壓。其中第二項任務是重點也是難點所在,它又可以分為光斑的中心計算和跟蹤控制的電壓值計算。精跟蹤系統需要高頻率、高精度地得到光斑中心的位置。高精度的算法需要更大的時間開銷,也就是說精度和速度必須統一起來設計出一個最優化的算法。該系統設計了以下算法:(1)用域值分割的方法減小背景噪聲的影響。自適應域值通常需要全像素范圍的計算,因此采用固定域值分割的方法,利用人工PC機上取點得到背景值可以大幅減小運算量。不足之處是,當背景噪聲發生較大變化時,無法及時調整,會造成質心定位的不準確。(2)國內外文獻顯示,對于精跟蹤來說,質心法是一種比較適宜的光斑中心的計算方法[5-6],所有高于域值的像素點均參與運算,所有低于域值的像素點當作是零。這種方法的缺點是,當離質心較遠的像素出現大于域值的噪聲點時,將很大地影響質心的精度,因此通常域值會取偏大一些,這樣雖然會減小光斑的實際范圍,但其對質心精度的影響較小[7]。跟蹤控制的電壓值計算采用的是增量式PID算法。經過優化后的最終算法,在處理256×256分辨率的圖像時,從接收圖像到發出控制電壓耗時約為0.3ms,已經完全能滿足實時處理精跟蹤相機2200幀頻圖像的要求,且受外界背景光影響較小,在白天仍然能正常工作。
實驗過程及結果分析
通信實驗在武漢大學信息學部實驗大樓和工學部主教學樓之間進行,兩樓直線距離約為2km。實驗時信息學部上的發射端向工學部的接收端同時發射650nm信標光和1550nm信號光。由于粗跟蹤和精跟蹤之間未建立反饋鏈接,因此采用的是跟蹤標定點的方法,即粗跟蹤將其CCD上的光斑保持在某個給定點時,精跟蹤相機上的光斑進入視場,精跟蹤將光斑穩定在光敏面上的給定點時,信號光接收光功率被最大化。接收端下方的一維旋轉平臺以指定角速度轉動,模擬發射端在水平面上運動的情況。精跟蹤系統的PC機由C++編寫的程序里有坐標的記錄功能,將其保存下來繪成隨幀號變化的圖形。共采集了旋轉平臺在不同的6種角速度下的光斑質心X、Y軸坐標。圖2、3為其中的兩組,中間的劇烈變化部分為精跟蹤停止工作時的曲線,用于與跟蹤狀態下的曲線進行對比。同時,在原本放置APD的地方放置了光功率計記錄光功率的變化,并將數據傳送到PC機中,通過LabView編寫的程序將其保存下來。
1精跟蹤相機端實驗結果及分析
對于精跟蹤系統來說,需要跟蹤補償的光線傾斜角相當大一部分低頻是由粗跟蹤的殘差造成的,大氣湍流造成的抖動幅度則要小的多。因此,表2列出了運動平臺在不同運動速度下粗跟蹤系統的殘差,而由于光路中透鏡的變換,粗跟蹤中X軸的抖動在精跟蹤中表現為Y軸的抖動,Y軸則表現為X軸。可以看到表中粗跟蹤系統在平臺運動角速度大于0.8(°)/s時,其殘差已經大于精跟蹤的500μrad視場,但精跟蹤系統的執行機構—音圈電機的偏轉范圍高達±26mrad,且其反應速度和相機幀頻都相當高,而粗跟蹤的殘余抖動頻率相對較低,一般僅為幾Hz,因此,只要光斑進入過精跟蹤視場,即使總偏移角度大于500μrad,仍然可以被有效跟蹤到。經過精跟蹤系統的補償后,在定點及各種不同運動速度時的光斑質心變化如圖2、3及表3所示。由于轉臺慣量等原因,粗跟蹤的殘差隨模擬運動速度的變快而變大,也就是精跟蹤在單位時間內要補償的角度傾斜也在增大,因此預計精跟蹤后的光斑坐標浮動也將隨著運動速度的變快而變大。由于是一維轉動,表3中,只有精跟蹤的Y方向也就是粗跟蹤的X方向質心坐標標準差的變化基本符合課題組的預測。但是最大偏移量卻呈現出無規律的變化,初步推斷是由于最大偏移量本身受突發因素的影響較大,而每組數據的記錄時間只有幾十秒,樣本不夠大而導致的。圖3中,當平臺運動速度較高時,跟蹤曲線出現了沒有被補償到的低頻抖動,且其頻率基本和粗跟蹤的殘余抖動一致,課題組推斷這是因為粗跟蹤殘差已經達到毫弧度級,經過望遠鏡放大,在精跟蹤光路中則達到了十幾毫弧度,做為執行機構,音圈電機在大幅度偏轉時響應速度較慢,而且在粗跟蹤殘差很大時,到達精跟蹤相機的光斑不僅產生了位移還產生了高頻的明顯形變,從而產生了質心的變化。
2光功率計實驗結果及分析
由于跟蹤系統最終是為通信服務的,為了得到跟蹤系統對通信的效果和影響,把能向PC機傳輸數據的光功率計接入了在原通信系統中用來接收信號光的光纖處,以10kHz的頻率采集耦合后的光功率,以此來評估跟蹤對通信系統的影響。實驗結果如圖4、圖5及表4所示。實驗結果表明在各種平臺運動速度下,接收到的光功率的均值、標準差基本和平臺不動時的定點實驗時采集到的數據一致。上節中,精跟蹤相機端實驗結果中的精跟蹤殘差由于幅度較小,而耦合有一定的接收面積,在光功率上基本沒有體現出隨著平臺運動速度而變化的特點。表4中還加入了兩組未開啟精跟蹤時的數據對比,可以看到第一組數據記錄過程中,光斑完全未能耦合入光纖中,其數據基本可認為是背影噪聲,而在第二組數據中,有短時間的耦合成功,但標準差遠遠大于開啟跟蹤時。而表4中的最大起伏值除了一組完全未能耦合的以外基本相同,課題組推斷,是由于光斑閃爍變化的幅度本身就已經達到了光功率計能測量到的上限,所以文中的最大起伏已經是由閃爍引起的而不是光斑位移引起的,而這是一維的精跟蹤系統無能為力的。
1.1發展背景概括隨著中國高速公路建設以及汽車工業在我國的不斷發展,汽車行業已經由傳統的機械裝置演變成一個具有復雜技術的系統。與此同時,我國電子技術也在快速發展著。隨著科技的革新,我國在步入21世紀以后,智能化為核心的汽車巡航系統目前已經作為高級轎車的主要附加功能設備。
1.2汽車巡航系統技術的概述汽車巡航控制系統,就是我們所說的駕駛員不用對控制加速踏板而使汽車保持穩定行駛的系統,也是全方位檢測數據的系統。隨著汽車電子技術的發展,目前巡航系統中的主要技術則是通信能力。而在汽車復雜的電控系統中,通常各種信息是可以共享的,其中CAN總線作為實現數據共享和協同工作的工具,主要以靈活性和穩定性以及實時性所被大家廣泛應用。
1.3巡航控制系統的主要發展趨勢汽車巡航控制系統隨著電子技術的發展而不斷進行完善,就需要我們的技術也不斷進行改變,這樣才能更加準確掌握系統檢測。總而言之,汽車巡航控制系統的改革我們可以從以下六個方面進行簡析:
(1)新型控制理論的應用每輛車行駛狀況在很大程度上受發動機的因素影響的。駕駛員只需要更加穩定地控制車速即可。因此,我們要根據原有的傳統控制理論對新的控制理論進行改革,便于其更好地應用到汽車行駛上。
(2)聯動控制、復合控制我國目前的巡航控制裝置大多數是獨立式的,為了更好地提高精度和敏感度,就需要利用計算機進行發動機和變速器的控制,以此形成一體化的復合控制模式。
(3)小型化、智能化現在的計算機大多數都是向著智能型模式發展著。
(4)追蹤行駛控制現在很多汽車的巡航系統都能夠保證汽車穩定行駛,這就需要我們利用加速、減速等開關進行控制,當車輛不便于減速或加速的時候,就會造成駕駛員很大的困擾。因此,為了解決這一問題,就需要利用雷達測定,更加精確距離,目前很多國家的研究者都在對自適應巡航控制系統進行研究。
(5)走停控制現在對巡航系統的研制主要針對的是在高速上行駛的車輛,這就要求巡航系統有更好地探測能力和反應能力。這樣才能使駕駛員完全從復雜的駕駛操作中解放出來,更好地簡單操作。
(6)集成化隨著近些年智能化的發展,我們需要完善公路智能概念以及衛星導航系統概念,使其得到開發和應用,這樣才能保證在未來汽車巡航控制系統關于汽車電控系統相融合。而集成化在很大程度上有效降低成本,更好地增強各系統之間的內在聯系,以此提高車輛系統的穩定性和安全性。
1.4本文主要研究內容盡管世界研究汽車巡航控制系統有幾十年的歷史,但由于巡航控制系統是一個很難控制的系統。所以我們可以從以下幾個方面進行分析:①分析掌握汽車巡航控制系統的原理,對其可行性以及必要性進行分析,并對巡航控制系統進行總體的設計。②確定汽車巡航的控制方案,就需要從巡航控制系統的功能和原理出發。③為了能夠設計出系統的軟件流程,就要從系統的實際運行情況出發。
二、巡航控制系統的組成和工作原理
2.1巡航控制系統簡述汽車巡航控制系統,我們可以分為巡航行駛裝置、速度控制(SpeedControl)系統、自動駕駛(Auto-Drive)系統等三個方面,而這三個方面的劃分主要是根據其特點進行的。目前,我國的汽車巡航控制系統可以分為巡航控制和自適應巡航控制兩種,其中自適應巡航控制是巡航控制的延伸和拓展。汽車的巡航控制系統是汽車電子控制系統研發較早的系統之一,主要作為就是駕駛員不用踩油門踏板也可以自動保持汽車的車速。綜合上述汽車巡航控制系統的簡介,我們可以發現該系統有以下三大優勢:①汽車行駛的舒適性。在高速公路上進行行駛的時候,更能體現出這種優越性,以此就會減輕駕駛員的駕駛負擔。②節省燃料。在具有相同的經濟性和環保性的行駛條件下,有經驗的駕駛員就會節省15%的燃料,很大程度上減少廢氣物體的排放。③保持汽車穩定的車速。汽車無論在哪個道路上行駛,只要在發動機功率允許的范圍內,就會保持車速不變。
2.2巡航控制系統的組織結構及原理的構成
(1)巡航控制系統的基本控制原理在應用汽車巡航控制系統的基本原理控制車速的時候,我們可以看出,電子裝置控制主要是對車輛行駛進行自動調節,這樣才能保證車速始終如一,對電子巡航控制系統的基本控制原理進行了解。電子巡航控制系統就是按駕駛員的要求將所選的信號設定車速,其次就是根據汽車實際車速所反饋的信號。當電子控制器對兩個輸入信號進行誤差檢測后,就會及時修正電子控制器存在的誤差,便于更好地保持車速恒定。
(2)巡航控制系統的工作原理及結構電子巡航控制系統主要有以下四個部分組成,即控制開關、傳感器以及執行機構和巡航控制電控單元(CCSECU)等。
(3)巡航系統開關的控制巡航控制系統開關主要是供駕駛員操作巡航控制系統的一套開關,一般都是安裝在汽車的轉向信號手柄上或者方向盤上的。
(4)傳感器控制電控單元提供節氣門開度信號和汽車行駛的速度信號。其設計或選擇車速傳感器是一項非常重要的工作,因為傳感器的頻率直接影響整個系統的頻率。
(5)巡航控制電控單元(CCSECU)整個巡航控制系統的中樞就是電控單元,其作用就是通過接收傳感器和開關等信號的處理,以實現車輛的恒速行駛。
(6)操作機構一般操作機構被我們稱為伺服器,其主要作用就是通過接收巡航控制電控單元的控制指令信號,從而調節節氣門開度,采用可以減速的支流電機或啟動方式驅動拉線盤,使車輛進行加速、減速等操作。其中可以將執行機構分為電動式和氣動式兩種。
三、結束語
關鍵詞:合唱;訓練;統一
合唱是音樂表演的一種常見形式,主要以多聲部的人聲演唱為特征。合唱的“合”字,帶有拼、湊、結合的意思,因此合唱具有不同聲部的不同特點的組合和結合方面的創造含義。
合唱藝術一直是人類音樂文化寶庫中的一顆明珠。在人類文明的歷史長河中,到處可見它留下的印跡。據傳古希臘荷馬的詩篇伊里亞特中就描繪過許多種集體演唱和舞蹈的形式。在西方音樂文化的發展史中,合唱這種表演形式,無論是在教堂里作為宗教的工具,還是在宮廷里作為貴族音樂的形式,以及后來在歌劇、交響樂中作為表情、表意的重要手段,都放射出他獨有的奇光異彩!古人講“絲不如竹,竹不如肉”。由此可見,人的聲音所表達的感染力是如此的強烈和豐富。
良好的合唱教學,能幫助學生掌握一個正確的歌唱方法,通過有情感地歌唱,使學生真正感受到合唱藝術的魅力,從而喜歡音樂,提高對音樂的鑒賞能力,培養正確的音準與節奏感,同時激發振奮他們的樂觀精神,豐富其形象思維能力,培養他們的集體主義思想和合作精神。陶冶情操增進團結,使他們的身心得到健康發展。幾年的教學實踐,我摸索出了一些方法,有了一些見解。
一、合唱的統一性
合唱是一種集體聲樂藝術,是用個別成員聲音的組合及集體的音響聲音發出的總和來表達藝術的形象塑造。合唱演唱者要想完美地通過聲音來提示作品的內容和含義,傳達給聽眾一種美的藝術享受,就必須熟悉、了解和掌握產生美好的聲音及音響的規律和要求,從而懂得在合唱集體里所發揮的作用及如何有效地運用自己的嗓音在集體的合唱隊中能協調和控制并達到統一的共性。在音量、音色、音準上能把握自如,將聲音的美在瞬間傳達給聽眾。這需要多方位的音樂綜合訓練過程。
合唱訓練包括了和聲、音色、音量、音準、氣吸、吐字、聲音共鳴、強弱的控制、動與靜、縱與橫、連與跳、松與緊、剛與柔、快與慢、起與收的統一訓練。它是一種高度的藝術創造和綜合藝術修養培訓。
在訓練演唱一些中外經典作品中,我們不但能了解和掌握音樂創作的風格,也能從中了解到音樂的文化特點、風土人情及音樂創作的藝術手段。作品所表達的豐富的潛在藝術造型,往往會給人一種難得的精神享受和潛移默化對音樂修養的提高。例如合唱《東西南北茉莉花》它是由河北茉莉花和江蘇茉莉花以及東北茉莉花揉在了一起,包含了三個地域的風土人情以及文化特點。
二、歌唱的狀態
歌唱的狀態是打開聲音通道的第一步。在生活中我們的面部表情和面部肌肉往往處于一種自然狀態,而在歌唱中,我們要求是有準備的、積極的、內緊外松的歌唱狀態。頭腔、胸腔、口腔、鼻腔都呈一種向外膨脹的興奮和積極的狀態。我們把它比作是哭泣的微笑或者是微笑的哭泣。聲音仿佛是從眼睛里流淌出來上唇和臉頰的笑肌都要積極地向上提起,把打哈欠的瞬間狀態保持下來。讓你的臉與骨骼之間充滿“空間”,這就是美聲唱法所講的“面罩”。另外歌唱的興奮狀態直接影響著聲音共鳴的位置、音色的明暗與質量。所以在排練過程中每個合唱隊員如果都能做到自身腔體的積極與興奮歌唱狀態,也直接影響著合唱隊聲音的整體發揮和演唱的質量。
三、歌唱時的站立姿勢
歌唱時正確的站立姿勢說起來很簡單,然而實際上它并不是一個獨立的站立,而是在歌唱站立時,它必須要作到一種“對抗”,包括身體上下、前后、左右的對抗,即胸與背的對抗,臂部與小腹的對抗,脊椎的直立,腰胸的直立,聲音與氣吸的對抗等。這些都是要在一種積極興奮、內緊外松的自然狀態下去完成的。腳要抓著“地”,頭要頂著“天”,而內部肌肉的對抗,外表則是給人一種自然的放松。美好的聲音和較好的呼吸都來自于一種積極的興奮狀態和正確的站立姿勢,因為有了對抗才能找到支點和重心。
四、氣吸的掌握與運用
正確的呼吸是歌唱的命脈,呼吸與起音、觸音、音量、音色、音質有直接的關系。雖然每個人的生理器官部位有大小不同的差異,但正確的歌唱方法是能解決共同存在的弊病和調整聲音的不統一。離開了呼吸就無從發聲,無正確的發聲就不會有正確的聲音高位置共鳴。生活中我們的呼吸是一種自然的,無需做任何準備工作的。由于歌唱有了樂句的長短,所以需要的氣量相對就要更充足更深,需要一種胸腔肋骨的擴張,后背的腰腹的擴張。歌唱時多用急吸緩呼,我們要想剎那間把氣量吸深吸足,一定要學會用狀態吸氣,不要張嘴大口吸氣,吐凈前一句,剎那吸進下口氣,排氣與呼吸是在同一時間里,用歌唱的狀態去呼吸,少用嘴多用鼻子,呼吸時鼻梁仿佛長在鼻子外面,所有的發聲起音是在狀態里同時前后完成。
五、合唱中的吐字與咬字
完美的合唱總是以清晰、動人的音樂語言作為重要標志來塑造音樂藝術形象的。合唱隊每個隊員的吐字與咬字標準是以共性為基礎的,集體的和聲音響是所有個別成員聲音的總和。而這個共性的基礎是以把握吐字和咬字的統一和語音的音素來決定的。歌唱藝術在某種意義上是語言的美化與夸張。
中國字的漢語發音單位是:音節、音素——聲母與五音——介母、韻母與四呼——歸韻、混合韻母與收聲。我們必須要掌握一定的語言發音的規律和特征,才能更準確、更有質量地把握和發揮作品的思想內容及藝術感染力。
我們通常把漢字的發音在歌唱中分為三個階段即:起聲、保持、收聲。字頭是聲母為起聲,字腹為韻母保持,字尾為收聲。聲母又分為喉、舌、齒、牙、唇五個部位,這五個部位叫做“五音”,我們要通過“五音”將單字的聲母咬成不同的形態,通過“開、齊、撮、合”“四呼”著力,將單字的韻母吐出來,所以,咬字指聲母,而吐字指韻母。在歌唱時我們要做到“說聲母,唱韻母”,雖然聲母不能發出樂音,但在開口發聲時我們必須要做到用韻母的發聲形態和口腔狀態瞬間送出聲母來,聲母的發音狀態保持在韻母中。聲母就像一把鉗子,韻母就好比一個被鉗子夾住的葡萄,既不能把葡萄咬破,又不能讓它掉下,所以,我們唱聲母要做到準而緊,韻母做到長而潤,收聲做到齊而清。而歸韻時口腔的韻母狀態不能關閉。做到瞬間字頭,保持字腹,短收字尾。
六、合唱發聲的觸音
本質上來講,紅外通信就是對二進制數字信號開展調制和解調。這樣可以產生紅外通信并且傳輸數據,通常所說的紅外通訊調制器就是紅外通信的接口。具體點來說,利用950nm的近紅外波段紅外線來傳輸各種信息即為紅外通信。發送端能將基帶處的二進制信號調制成所需的脈沖串信號,紅外發射管又能發射出各種紅外信號。接收端把傳輸過來的光脈轉變為電信號,待完成放大、濾波等工作后再傳送到解調電路實施解調,變成原來的二進制數字信號輸出。一般使用的有:①借助脈沖寬度來完成信號調制的脈寬調制,及PWM;②使用脈沖串之間的時間間隔完成信號調制的脈時調制,即PPM。
2紅外通訊技術在數據傳輸中的優勢
現今的數據通訊方式非常多樣,但應用領域最廣的還是紅外通訊技術,紅外通訊技術之所以能夠得到如此廣泛的應用,主要是因為它主要下列幾點顯著優勢:首先,紅外通訊技術便于進行數據的收發,它的所有數據都只是將電脈沖和紅光脈沖進行各種轉化;其次,紅外通訊技術摒棄了傳統的線纜連接方式而使用先進的無線電連接,方便進行小型設備的數據傳送工作;再次,紅外通訊技術雖然進行了大量的創新但仍符合舊有的數據傳輸的有關規定;最后,紅外通訊設備進行的是兩個設備間的直線數據傳輸,它的錐角度數不超過30度,所以保密性能更強。此外,紅外通訊技術的最顯著優勢是傳輸速度快,這是傳統的傳輸方式所不可比擬的,現今常用的傳輸速度是4M,不過,最先進的VFIR技術早已達到16M。
3可以運用紅外技術的設備
紅外數據通訊在數據傳送方面取得的工作成效十分顯著,所以在多種小型設備中都有應用,本文只列舉了一些和我們的生活工作密切相關的使用了紅外通訊設備的技術,例如:①生活中使用的各種電腦;②打印機等各種電腦附屬設備等;③各種通訊聯系工具;④單反相機、家用筆記本、電視機頂盒和手表等;⑤各種工業用或醫用設施;⑥網絡的接入設施。
4紅外技術的缺陷
進行紅外數據傳輸時必須直線工作,這就需要徹底排除其間的障礙物,這樣才能高效的完成數據傳輸工作。分析當前的紅外數據傳輸系統可以發現,其通訊速率是有待提高的,否則將無法提高數據傳輸的效率。紅外通訊技術的突破點在于引進了先進的無線傳輸方式,這也使得其使用功能比較簡單,想要擴展其功能是具有非常大的難度的。
5紅外技術為計算機技術帶來的進步
紅外通訊技術的發展會使許多的主流計算機產品及其附屬產品都受到了影響,尤其對調制解調器的應用有著惡劣影響。科學的研究發現,認真執行紅外通信標準可以把所有的局域網的LAN的數據率增加至10Mb/s。在紅外通信標準中,要求其發射功率很低,所以它在工作時也是由電池來提供動力的。目前,惠普電腦公司早已著手研究內置式端口,若研究成功,所有擁有紅外通信標準的筆記本電腦和手持式計算機,使用者都可以把它放在手機的一定范圍內實現高速呼叫,還能連接至當地的互聯網。紅外通訊技術有很強的兼容性,這可以為電腦的設計者及終端使用者提供多元化的無電纜連接方法,如掌上電腦、筆記本電腦、家用臺式計算機和個人數字助理設備間的文件交換等。還可以在計算機的各種設備間互相傳輸數據并控制電視、盒式錄像機等的工作。
6紅外通訊技術的發展前景
觀察目前的市場現狀不難發現,紅外通信設備已經不單單在個人數據設備、各種筆記本或打印機中使用,而在個人通訊系統即PCS和全球移動通信系統中也有了極廣泛的應用。紅外線連接是數字式的,所以筆記本電腦間的數字連接不用再應用調制解調器,便攜式PC在接通PCS數據卡后連接電話后就能和無線PCS系統開展數據傳輸;而加大電纜的紅外端口能夠使PCS電話系統及筆記本電腦之間的無線通信更加便捷。不過在連接PCS、數字電話系統及筆記本電腦時一定要應用標準的紅外端口,也因此每種電腦都可使用PCS數字電話系統,例如最先進的筆記本計算機和手持式計算機,這樣可以更簡單的進行紅外數據的通信。此外,在使用該系統時電腦中不需配備調制解調器,所以以前的不能供給高性能PC卡調制解調器工作的手持式計算機現在也可以利用無線形式來完成通信。科學的觀察現今紅外通信技術在各種設備中的應用,我們可以客觀的估計,
7結語
[關鍵詞]低碳經濟;循環經濟;異同
低碳經濟已經成為國內的熱點話題之一。那么,什么是低碳經濟?低碳經濟與我國推進的循環經濟是什么關系?國內外是在什么背景下提出循環經濟和低碳經濟的?對諸如此類的問題,要有一個正確的認識。本文主要從內涵、起源、循環經濟中的經濟學原理等方面展開討論。與大家交流。
一、低碳經濟與循環經濟的內涵異同
循環經濟術語在我國的使用幾乎與國際同步。“十一五”規劃明確指出:要大力發展循環經濟,加快建設資源節約型、環境友好型社會,促進經濟發展與人口、資源、環境相協調。2005年7月國務院《關于加快發展循環經濟的若干意見》;10月,經國務院批準,國家發改委等六部門啟動第一批循環經濟試點,圍繞實現經濟增長方式的根本性轉變,以減少資源消耗、降低廢物排放和提高資源生產率為目標,以技術創新和制度創新為動力,加快技術進步,加強監督管理,完善政策措施,為建立比較完善的循環經濟法律法規體系、政策支持體系、技術創新體系和有效的激勵約束機制,制定循環經濟發展中長期戰略目標和分階段推進計劃奠定基礎。在鋼鐵、有色、化工、建材等重點行業探索循環經濟發展模式,樹立一批循環經濟的典型企業;完善再生資源回收利用體系,建立資源循環利用機制;在開發區和產業園區,按循環經濟模式規劃、建設、改造產業園區,形成一批循環經濟產業示范園區;探索形成若干發展循環經濟的示范城市。2008年啟動循環經濟第二批試點。《循環經濟促進法》在2009年1月1日正式施行,標志循環經濟發展步入法制化軌道。循環經濟的核心是資源的循環利用和高效利用,理念是物盡其用、變廢為寶、化害為利,目的是提高資源的利用效率和效益,統計指標是資源生產率。簡單說,循環經濟是從資源利用效率的角度評價經濟發展的資源成本。
低碳經濟是一個比較新的概念,在國外2003年才提出,使用的概念較多,也沒有形成共同的認識;更主要的是,發達國家進入了產業結構和能源結構的優化階段,碳生產率水平明顯高于發展中國家,他們的發展可以擺脫對高碳能源生產和消費的依賴;他們是在解決了局部環境問題(如噪聲)、區域性環境污染(如河流污染和城市污染)后,才將重點轉到全球環境保護這個議題上。國內提出低碳經濟的時間更短,雖然媒體和專家的討論很多。但基本是仁者見仁智者見智。對于大多數人來說還不知所云。雖然基本國情和發展階段決定了我國不得不使用高碳能源,但部分地區資源耗竭的現實也說明我國不能再走粗放式的發展道路了。低碳經濟的核心是節能提高能源效率、提高可再生能源的比重,減少溫室氣體排放;口號為地球是我們的唯一家園,保護全球環境是人類的共同責任;統計指標是碳生產率(排放1噸二氧化碳產出的CDP)。因此,低碳經濟是從保護全球環境的角度評價經濟發展的環境代價。
總之,可以將發展循環經濟和低碳經濟,納入資源節約型和環境友好型社會建設的范疇。循環經濟和低碳經濟既相互聯系,又相互促進。發展循環經濟的結果可以提高資源(包括能源)效率,也減少廢物(包括二氧化碳等溫室氣體)排放;反過來也是一樣。因此,發展循環經濟和低碳經濟并行不悖,均是我國建設兩型社會的重要內容。
二、循環經濟和低碳經濟殊途同歸
循環經濟思想的形成,與可持續發展一樣,有一個內涵不斷深化、認識不斷升華、重點與時俱進的過程。第一次產業革命前,人類干預自然界的能力較低,生態破壞和環境污染只是局部性的、小規模的和不明顯的。工業革命以來,隨著社會生產力的迅速發展,人口的急劇增長,人類社會活動的規模不斷擴大,人類向自然索取的能力越來越大,自然資源消耗速度加快,廢棄物排放明顯增加,環境污染問題越來越嚴重,對社會經濟發展構成較大威脅。
人類對于自然資源耗竭的擔心出現在許多著作中。美國經濟學家鮑爾丁1965年和1966年發表《地球是一艘宇宙飛船》和《未來宇宙飛船地球經濟學》兩文,強調人類要由“牧童經濟”向“飛船經濟”轉變,否則地球這一封閉系統內的不可再生資源將消耗殆盡。1972年,羅馬俱樂部發表《增長的極限》報告,提出:“如果讓世界人口、工業化、污染、糧食生產和資源消耗的現在趨勢繼續下去,增長極限將在未來一百年的有朝一日發生。”這份報告被認為是第一次系統地考察了經濟增長與人口、資源、生態環境和技術進步之間的關系,特別是自然資源供給與環境容量無法滿足外延式增長的觀點,迄今對人類依然有著警示作用。
從20世紀60年代起,環境污染成為國際社會關注的一個焦點。1962年,美國生物學家卡遜發表《寂靜的春天》一書。用觸目驚心的案例、生動的語言闡述了大量使用殺蟲劑對人與環境的危害,指出生物界和人類所面臨的化學品危險,敲響了工業社會環境危機的警鐘。1970年4月22日,美國舉行要求保護環境的大規模游行,這一天后來被確定為“地球日”。1972年聯合國發表了《人類環境宣言》,鄭重聲明只有一個地球,人類在開發利用自然的同時,也要承擔維護自然的義務。這次會議成為人類社會邁向可持續發展的第一個里程碑。人類通過對工業發展負面影響的反思,追求發展與環境的協調,先采取“末端治理”與控制措施,又轉向污染預防和清潔生產。可以說,資源的高效、循環利用和從源頭預防環境污染,是循環經濟理論產生的最直接原因。
發展階段也決定了原料來源需要改變。西方國家在工業化過程中消耗了大量自然資源,礦產資源所剩不多。客觀上要求降低經濟發展中的實物流量,開展廢物的回收和再生利用,以較少的資源消耗支撐經濟的可持續發展。固體廢物快速增長也要新的管理戰略,這是日本建立循環型社會的出發點。由于大量的垃圾需要處置,日本垃圾填埋場的使用年限急劇下降,新建垃圾場又要占地,一些地區已經出現沒有地方填埋垃圾的情況。另一方面,經過長期的積累,垃圾中含大量廢舊物資。如報廢交通工具、廢舊電子電器產品等,在一些地方“堆積成山”。其實,這是放錯地方的、并可回收利用的資源:也正是有了這些不斷增多的廢物,才使資源再生產業發展成為可能。廢物回收和循環利用,既可以減少原料投入和廢物產生,又可以減少垃圾填埋占用土地,可以收到一舉多得之效。發達國家通過廢物的再生利用,再投入少量的資源生產新的產品,單位GDP的資源消耗強度也大幅度下降,礦產資源等不可再生資源消費增長速率遠低于GDP的增長速率,出現所謂的“脫鉤”現象。
與此大致類似,低碳經濟概念的形成和提出背景,可以歸結為以下三個方面。
其一,應對氣候變化是低碳經濟提出的最直接和最根本原因。由于人為排放的二氧化碳等溫室氣體,引起全球氣候變暖,反過來又影響到人類的生存和發展。隨著技術水平的提高和研究的深入,人們對大氣中二氧化碳(CO2)等溫室氣體濃度升高帶來的全球氣候變化、氣候變化對人體健康可能產生的不利影響等問題的認識日益深化。1988年由世界氣象組織(WMO)和聯合國環境署(UNEP)共同成立的氣候變化政府間專門委員會(IPCC),從科學證據、適應與減緩、政策措施等方面進行全面評估,2007年第4次評估報告。報告指出:20世紀后半葉北半球平均氣溫是過去1300年中最暖的:在過去100年中世界平均氣溫上升了0.74℃,平均海面上升了17厘米。如果不能扭轉這種趨勢,21世紀末氣溫將上升4℃,海面將上升60厘米。于是,降低生產和生活活動中溫室氣體的排放強度、提高碳的生產率,成為一種新的世界發展潮流和人類的努力方向。
其二,發達國家邁過了以使用高碳能源為主要動力的發展階段。保持其現有福利水平,可以不依賴高碳能源、特別是煤炭的生產和消費了。從化石能源排放的二氧化碳看,如果消費1噸標準煤排放的二氧化碳為1個單位(約2.6噸二氧化碳),則1噸標準煤的石油排放的二氧化碳約為0.7個單位,1噸標準煤的天然氣排放的二氧化碳為0.4個單位。即相對于煤炭,石油天然氣是低碳能源。鋼鐵、水泥等是需要消耗煤炭、石油等高碳能源的產品,又是工業化和城市化所必需的。因為沒有鋼鐵和水泥等物質和原材料投入,就建不了高樓大廈,建不了鐵路、橋梁等基礎設施,生產不了以小汽車為代表的工業品,也就實現不了工業化和城市化。相反,以銀行、保險等為代表的生產型服務業,能源消耗強度要低得多。發達國家在后工業化階段,生產的目的主要是滿足人們的生活需求,吃飯、住房等可以不依賴高碳能源的生產和消費了。一般的,發達國家工業化時的經濟是以高能耗、高碳排放為主要特征的“高碳經濟”;世界上還沒有哪一個國家是依賴低碳能源實現工業化的。換句話說,人類的工業文明是建立在二氧化碳等溫室氣體大量排放基礎之上的,生態文明尚在探索中。發展中國家則處于完全不同的發展階段,不僅要生活,更要生產;提高人民生活水平是一項歷史任務,是第一要務。因此,發展低碳經濟對發展中國家而言是一個巨大的挑戰。
其三,煤炭、石油等能源危機是發展低碳經濟的內在要求。低碳經濟,最早出現在2003年英國能源白皮書《我們能源的未來:創建低碳經濟》中。作為第一次工業革命的先驅和資源并不豐富的島嶼國家,英國已認識到能源可持續利用對于經濟乃至整個國家發展的重要性。英國的能源生產和消費正從自給自足走向主要依靠進口。按目前的趨勢,有關預測認為2020年英國80%的能源將依賴進口。從世界儲量看,化石能源還可以開采利用較長時間。但也應看到,人類使用化石能源的成本越來越高,技術要求越來越強。如果說氣候變化還存在不確定性的話,煤炭、石油、天然氣等化石能源的不可再生性則沒有爭議。而不可再生能源總有用光的一天。這一點。可從發達國家把應對氣候變化的重點放在節能、開發利用可再生能源、電動汽車等領域的技術開發上得到驗證。于是,“小的就是美的”、“我們不是給后代留下資源,而是從子孫手中借用了地球資源”、“不僅要滿足當代人的需求,還要使我們的子孫后代能夠滿足他們的發展需求”等可持續發展理念,成為全人類的共識和追求;研究開發第三代核電技術、節能技術、太陽能風能等可再生能源的開發利用技術、氫能技術、電動汽車等,成為發達國家加大投入的領域。
總之,無論是循環經濟還是低碳經濟,都是國際社會轉變生產方式和生活模式的戰略選擇。
三、循環經濟的實踐及其中的經濟學原理
按《中華人民共和國循環經濟促進法》的界定,循環經濟是指在生產、流通和消費過程中所進行的減量化、再利用、資源化(所謂的3R原則)活動的總稱。
《循環經濟促進法》中界定的減量化,包括源頭減量和末端減量兩個方面。我國當前大力推進的節能減排,包括了這兩個方面。實際上,減量化既有絕對減量,也有相對減量,核心是效率問題。準確地說,我們追求的是用同樣的資源能源生產出更多的產品;或者說,生產同樣的產品要消耗更少的資源能源。減量化的做法和例子很多。例如,小汽車原來用幾噸鋼板,現在的汽車變輕了。我國實施的十大節能工程,推廣的節能減排技術,都可以起到減少資源消耗、減少廢物排放的目的。這也是科技進步和社會發展的必然結果。在討論循環經濟的概念和法律時,對是否將減量化納入循環經濟,國內有不少爭論。焦點在于,實現減量化有不同途徑。此外,減量化也有個度,不能走極端。例如偷工減料,不僅不能鼓勵還要堅決反對。
按照《循環經濟促進法》界定的再利用,包含四個層次:一是用舊的東西直接利用,相當于二手貨,換言之,發展二手貨市場是發展循環經濟的一個重要途徑:二是修修補補再利用,與過去工廠的修舊利廢大致相當;三是用壞的東西,換一些零件還可以利用;四是用壞的東西,其中的零件還可以利用。中國勞動人民有勤儉節約的傳統。再利用的例子舉不勝舉。當然,并不是所有的再利用活動都是值得鼓勵的。例如,“黑心棉”、一次性注射器、“五大總成”的拼裝車,以及有毒有害物質等,都不能循環利用。換句話說,再制造產品、資源再生產品等必須符合國家質量標準和安全標準,否則就會出問題,這也是需要政府管理循環經濟的一個重要原因。
資源化實質是將廢棄物用作資源,或者說。廢棄物的資源化利用。《循環經濟促進法》在對主要活動的解釋中,把資源化與再利用放到了一起。事實上這兩者是有差別的,差別在于物質的形態。準確地說,再利用基本沒有改變原來的物品形態,而資源化的產品基本上看不到原來的物品形態了。資源化的做法和例子眾多。我國在建國后就開展的資源綜合利用中,礦產資源的綜合利用、粉煤灰利用、煤矸石發電等,均屬于資源化利用的范疇。又如,國內不少地方進行的垃圾發電,通過國際合作將減排溫室氣體額度賣給西方國家的企業(所謂的CDM項目),獲得資金或技術,既減少了廢棄物排放產生了環境效益,又解決了就業產生了經濟效益和社會效益,因而屬于利國利民的、“一舉多得”的好事,是值得大力提倡和推進的。超級秘書網
需要強調的是,廢棄物的資源化利用需要一定條件,否則就難以實現資源化利用。如果我們“霸王硬開弓”。單純追求廢棄物的資源化,就會出現有“循環”沒“經濟”的結果。比如,“垃圾是放錯地方的資源”,這種說法得到有關專家的大力推崇。但深究一下,就會發現不少問題。比如說,為什么我國的不少城市還出現“垃圾圍城”現象?為什么外國還沒有將這些資源用起來?因為價值規律在起作用。如果利用這些資源的企業不能產生經濟效益,還要連續投入,這樣的事情是沒有企業愿意干的。更廣泛地,如果循環經濟不能產生經濟效益,是難以持續發展下去的。
另一方面,不是所有的廢棄物都能資源化的。例如,英國“瘋牛病”的出現與不適當的同源廢物循環利用有關。這一點需要我們特別注意。如果說一些廢棄物,如油漆等不能資源化利用僅僅是資源利用效率不高的話,一些廢棄物的資源化,如牛、雞等內臟等會影響到食物鏈,并通過食物鏈影響到人類本身。一旦出現這樣的問題,結果是難以想象的,2003年“非典”的爆發已經說明了這一點。