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關鍵詞:經濟增長質量;經濟發展方式;全要素生產率
一、引言:
眾所周知,改革開放三十多年來,我國經濟建設取得了輝煌成績,年均增長率為近百分之十。就經濟總量而言,我國已經是全球第二大經濟體。在我國經濟實現高速增長的同時,經濟增長過程中的一些問題也日益顯現出來,比如生產要素利用效率不高、生態環境造成了一定程度的破壞、各地存在著不同程度的資源浪費和經濟增長的結構性矛盾還比較突出。這些現象歸根到底就是通常所說的經濟增長質量問題。我國經濟增長總體上來說是粗放式的,經濟發展方式尚未得到根本轉變。同時我們要明確,經濟增長不等同于經濟發展,兩者既相互區別又相互聯系。因此,如何恰當界定經濟增長質量就顯得十分必要了。
二、經濟增長質量的定義:
經濟增長質量,說到底屬于一種規范性的價值判斷。顯然,不同的學者由于研究的角度不同會產生不同的看法。總體上講,學術界一般從狹義和廣義兩個角度來探討經濟增長質量問題。從狹義角度來說,就是指經濟增長速度效果和經濟增長的效率,是一種優劣性問題,而實質上是一種經濟增長方式的轉變問題。從廣義角度來講,各個學者盡管對經濟增長質量的看法有許多交叉的地方,但仍舊有不少分歧。如劉樹成(2007)認為提高經濟增長質量就是指要不斷提高經濟增長發展態勢的穩定性,不斷提高經濟增長方式的可持續性,不斷提高經濟增長結構的協調性,不斷提高經濟增長效益的和諧性。馬建新、申世軍(2007)在總結前人研究的基礎上對經濟增長質量定義為一個經濟體在經濟效益、經濟潛力和社會效益以及環境等各方面所表現出的與經濟數量擴張路徑的一致性、協調性。鈔小靜和惠康(2011)進一步將經濟增長質量的外延概括為:經濟增長的結構、經濟增長的穩定性、經濟增長的福利變化與成果分配以及資源利用和生態環境代價等四個方面。
三、經濟增長質量的測度:
測量經濟增長質量,學術界一般采用全要素生產率法與綜合評價指標體系法。一般來說,采用狹義經濟增長質量定義的學者大多使用全要素生產率方法,而采用廣義經濟質量定義的研究者往往使用綜合評價指標體系法。全要素生產率方法具體包括代數指數法、索洛剩余法、隱性變量法、隨機前沿分析法和數據包絡分析法等五種方法。其中數據包絡分析法具有不需要對生產函數結構作先驗設定,不需要對參數進行估計等優點,在實際應用中較多采用。然而全要素生產率法在測量經濟增長質量時有一定程度的局限性,鄭玉歆(2007)認為全要素生產率反映的是生產要素即期的經濟結果,沒有考慮要素的長期性,其測算難以避免投入和產出數據不一致的問題,并且全要素生產率的提高并不能保證資源的有效配置。綜合評價指標體系測算目前主要有熵值法、相對指數法、層次分析法和因子分析法等四種方法。其中相對指數法沒有考慮各分項指標之間也許存在著高度相關性,熵值法未能較好地反映相關指標之間的關系,層次分析法主觀性較強,它們均有各自內在的缺陷,而因子分析法與主成分分析法兩者都是依據數據本身的特點而非人為的主觀判斷來確定各指標的權重,從而可以很大程度上避免指標之間的高度相關性和設定權重的主觀性(鈔小靜、任保平,2011)。
上文簡要敘述了理論界對經濟增長質量的定義和測試方法,接下來對從不同角度實證分析我國經濟增長質量的文獻進行綜述。
四、外商直接投資和經濟增長質量:
江小涓(2002)認為外資既可以形成高質量的新增資產也可以提升存量資產的質量,進而能夠提高我國經濟增長的質量。而汪春、傅元海(2009)運用統計分析和協整分析都說明FDI 降低了我國經濟增長質量,并且通過實證分析表明FDI 主要是通過直接方式降低經濟增長質量,此外,FDI 的正溢出效應影響經濟增長質量在統計上也不顯著。
五、人力資本與經濟增長質量:
劉亞建(2002)闡述了影響我國經濟增長質量的生產力因素, 認為科技競爭力對于經濟增長質量起著至關重要的作用, 因此提高我國經濟增長質量的根本出路就在于大幅度增加研究開發和教育投入,積極落實科教興國戰略。劉海英等(2004)在借鑒基尼系數反映收入差距的經典理論基礎上, 對人力資本均化指標進行了量化。通過實證分析發現,各地區人力資本平均程度的基尼系數與反映各地區平均人力資本積累水平指標之間存在著統計上顯著的負相關關系,并進一步表明將受教育的機會更多地提供給具有更低人力資本的普通勞動力,對中國經濟增長質量的提高意義重大。
六、資源環境與經濟增長質量:
從理論上來說,資源利用效率和生態環境都是影響經濟增長質量的兩個重要因素。資源利用效率的改進可以節約資源、改善生態環境,也有助于保持經濟增長的持續性,從而促進經濟增長質量的提高;而生態環境的改善可以顯著地提高人民整體的福利水平,這也就自然而然提高了經濟增長質量。妙小靜、任保平(2012)利用中國經濟轉型時期的省際面板數據實證分析表明,中國經濟轉型時期資源環境代價與經濟增長質量之間存在著統計上顯著的正相關關系。楊斐、任保平(2011)利用改革開放后二十一年內的樣本數據以環境庫茲涅茨曲線模型為基礎,從碳排放的角度對中國經濟增長質量進行了分析,他們認為這樣做的主要目的就是是尋求減排與保持經濟增長的平衡路徑。其實證結果表明經濟增長質量與人均碳排放之間存在著三次曲線關系而不是傳統的倒U型關系。因此,他們認為,對于減排措施需要持謹慎的態度,只有通過充分驗證,才能夠實現在減排目標的同時保持經濟增長。
七、小結:
對于經濟增長質量的內涵和外延的界定到目前為止學術界尚未形成統一的看法,但研究的深度和廣度都在不斷加大,這是可喜之事,因為對于經濟增長質量的科學評價必須建立在怎樣恰當地界定經濟增長質量的理論內涵。當然,我們既不要盲目縮小經濟增長質量的內涵和外延,更不能任意擴大其內涵和外延。在2008年全球金融危機陰云仍未散去的國際大背景下,在我國經濟增長率最近幾個月跌破百分之八的新形勢下,我們的發展戰略思路要進一步由比較優勢向競爭優勢轉型, 戰略目標要由低成本擴張型向高效率創新型發展轉型。黨提出的包容性增長模式不僅尋求的是經濟增長過程的平衡與穩定和經濟增長結果的合理分享,更多地還包括了經濟增長的成本代價這一因素。在實現經濟可持續健康發展目標下,我們既要更加合理地利用外資,不斷提高人力資本對經濟增長的貢獻率,也要關注環境,關注子孫后代。
參考文獻:
[1]劉樹成,論又好又快發展,經濟研究,2007
[2]馬建新、申世軍,中國經濟增長質量問題的初步研究,財經問題研究,2007
[3]鈔小靜、任保平,中國經濟增長質量的時序變化與地區差異分析,經濟研究,2011
[4]鄭玉歆,全要素生產率再認識,數量經濟技術經濟研究,2007
[5]江小娟,中國的外資經濟對增長、結構升級和競爭力的貢獻,中國社會科學,2002
[6]汪春、傅元海,FDI對我國經濟增長質量的影響,湖南商學院學報,2009
[7]劉亞建,我國經濟增長效率分析,思想戰線,2002
[8]劉海英等,人力資本均化與中國經濟增長質量關系研究,管理世界,2004
[9]鈔小靜等,資源環境約束下的中國經濟增長質量研究,中國人口·資源與環境,2012
目前使用的玉米精密播種機械不論是機械式還是氣力式, 主要結構是播種單體, 一個播種單體由施肥開溝器、播種開溝器、排種器、覆土器、鎮壓輪及傳動機構等組成。
常用的覆土器有覆土圓盤和覆土板兩種。播種單體的工作過程是播種機前進, 施肥開溝器和播種開溝器開溝, 同時地輪轉動, 通過傳動系統帶動排肥器排肥、排種輪排種, 覆土器和鎮壓器隨即覆土和鎮壓。排種器是精密播種的關鍵部件,也是精密播種機的核心部件。機械式精密播種機主要采用勺輪式排種器和窩眼式排種器。窩眼式排種器由毛刷清種, 靠鋼針挑落種子。排種器內有4 個排種輪, 中間兩個分別為播大粒和小粒玉米的, 兩邊是播雙行大豆的。不用更換排種輪就可精量播種玉米和大豆。缺點是清種毛刷容易磨損,要經常更換。勺輪式播種器工作時排種輪轉動帶動勺輪和導種輪轉動,勺輪在充種區實現了充種,繼續轉動到清種區,這時在種子自重下,自行進行清種,勺內只剩一粒種子,當轉到隔板的缺口時,種子自動落入導種輪的格內,進入護種區,當轉到投種區時,種子靠自重落入種床。這種排種器優點是播種器內沒有容易磨損的部件, 終身不用拆卸。
機械式精密播種機有為大型拖拉機配套的6 行以上的播種機, 有為小型拖拉機配套的兩行播種機,也有為畜力配套的牽引式單行播種機。
機械式單體精密播種機是由一個播種單體組成,主要由機架、升起機構、可調整深淺的撥草桿、施肥開溝器、底肥箱、口肥和種子箱、排種器、播種開溝芯鏵、播種深淺調節機構、行走輪、鏈傳動機構、地輪、覆土圓盤、鎮壓輪等組成。這種單體播種機采用窩眼毛刷式排種器, 種子和口肥直接進入排種、排肥器內。這種播種機可實現分層施肥, 就是可深施底肥, 同時也可以施口肥, 口肥和播種使用同一開溝器, 底肥在種子下方5~8 厘米, 由于施肥開溝器與播種開溝器之間有一定距離, 口肥施下后有回土, 實現種肥隔離, 保證不燒苗。
這種播種機工作時由畜力牽引作業, 靠行走輪帶動鏈輪驅動排種、排肥機構進行工作。適宜行距50~70 厘米, 工作速度每小時5~6 千米。適合壟上播種,也可平播作業。一次可完成清除雜物, 開溝、施肥、播種、覆土五項作業。主要適用于北方壟作地區小地塊使用。
播種機在使用前要進行檢查調整: 要根據當地農藝要求調節施肥開溝深度。
根據施肥量的要求調整底肥施肥量, 可通過改變槽輪長度來實現排肥量的大小, 擰動調整手柄, 順時針轉動, 槽輪長度縮短, 施肥量減少, 逆時針轉動, 槽輪長度增長, 施肥量增加。采用同樣的方法根據要求調整口肥施肥量的大小。
根據墑情調整播種深度。搖動轉輪, 轉輪帶動尺條上下運動, 實現播種深度的調整。播種株距要根據品種要求按照播種機的使用說明書選擇鏈輪。
精密播種玉米, 對玉米粒的大小有嚴格的要求,所以每次換種后, 要進行調整。窩眼式排種器上有兩個玉米播排種輪, 可根據玉米籽粒的大小進行選擇。如果你購買的播種機采用的是勺輪式排種器, 當玉米種子粒較大或較小時, 也需要調整。
這種播種器在出廠時是按中等籽粒安裝的, 調整時松開螺絲, 拆開殼體, 串動隔板, 使隔板上的小缺口重新對正定位螺釘,順時針轉動,適合較小粒種子,逆時針轉動,適合較大粒種子。調整兩個覆土圓盤的寬度, 改變覆土寬度和厚度。
一切調整好后即可播種作業。在進行大面積播種前, 一定要堅持試播20 米, 檢測確認符合當地的農藝要求后, 再進行大面積播種。作業中要經常檢查鏈條的張緊程度, 以保證播種施肥的精確性。每作業一個工作日, 要清理排種器, 以免雜物堵塞, 影響播種精度。
排種器是精密播種的關鍵部件, 工作一段時間后要檢查狀態是否完好, 播種器內的毛刷如發現磨損,要立即更換, 否則會影響精密播種質量, 方法是卸下鏈輪, 卸下左端護鏈盒、卸下右端蓋。取出清種毛刷輪組, 更換毛刷, 然后再依次裝好。
二行、六行等多行播種機主要是為拖拉機配套的。是由兩個或多個播種單體組成的。
這種兩行精密播種機是目前我國生產廠家最多、農民使用最廣的一種機型。主要配套動力為小四輪拖拉機。工作速度每小時5~6 公里。這種播種機與單行播種機不同的是增加了液壓懸掛機構。種子通過塑料管輸送到排種器, 種管插到后邊為播種玉米, 種管插到前面為播種大豆雙行。種箱和肥箱為一體。地輪傳遞動力帶動施肥播種機構。底肥和口肥靠一個開溝器完成, 中間有一定距離, 靠回土把底肥和口肥分成上下層。兩行以上的播種機要調整行距, 松開固定卡子, 根據當地行距要求左右串動播種單體。
這種播種機的播種深淺是依靠上下串動開溝器來實現。兩行以上的播種機要調整拖拉機的懸掛機構, 調整上拉桿, 可使播種機保持前后水平, 調整左右吊桿可使播種機保持左右水平。調整左右拉鏈, 可使機組保持穩定, 避免左右擺動。施肥深度、施肥量、播種株距等要和單體播種機一樣進行一一調整。一切調整好后也要進行試播。
兩行以上的播種機是由拖拉機懸掛作業, 所以在地頭轉彎掉頭時, 要先升起機具再轉彎, 拖拉機擺正后, 要先倒車, 落下機具再工作, 避免地頭漏播。在路面行走時, 須將播種機提升到離地面一定高度, 防止工作部件與地面碰撞。
氣力式精密播種機能實現玉米更精確的播種。有氣吸式和氣吹式兩種, 一般八行以上的高速精密播種機采用氣吹式, 適合大面積作業。目前使用較多的為氣吸式精密播種機。六行、八行主要配套動力為37 千瓦以上的大型拖拉機, 四行氣力式精密播種機主要配套動力為15~37 千瓦的中型拖拉機, 兩行氣力式精密播種機主要配套動力為小四輪拖拉機。氣吸式精密播種機的關鍵部件是風機和排種器,排種器采用垂直雙圓盤式。
當播種機工作時, 靠拖拉機動力帶動風機產生風力, 排種盤的一側形成吸力, 當排種盤的吸種孔轉入氣吸道時, 小孔一側為負壓, 而另一側則剛處于種子的充種區, 種子在壓力差作用下被吸附在排種盤孔上, 隨排種盤一起轉動。當種子轉到氣吸道末端時, 負壓結束, 種子靠自重落入開溝器開出的種床內。因在播種過程中, 種子不被摩擦, 不會出現碎種現象, 即使播催過芽的種子, 也不會傷種。這種兩行氣吸式精密播種機主要由風機、機架、地輪總成、傳動機構和兩個播種單體組成。播種適宜速度為6~8 千米/小時。適宜壟距為60~70 厘米。能一次完成深施肥、開溝、播種、覆土、鎮壓等工序。可精播單行玉米和雙行大豆。
兩行氣吸式精密播種機在購買后或第二年使用,都要進行部件的安裝。卸下拖拉機的前配重鐵, 安裝風機支架。卸下原拖拉機帶輪, 安裝播種用的帶輪。先安裝發動機到拖拉機底盤的三角膠帶, 再安裝發動機到風機的三角膠帶, 并搖動轉盤將三角帶張緊。播種機通過三點與拖拉機懸掛機構連接。并調整好上下拉桿。
目前國內生產的為40 千瓦以上拖拉機配套的六行精密播種機, 一般為多用途、全懸掛式。工作速度為8 千米/小時, 生產率為1.5~2 公頃/小時。適合于東北、西北和華北大部份旱作地區的較大地塊播種作業。
氣力式播種機結構較為復雜, 必須掌握使用技術要點。首先檢查一遍緊固螺栓、螺母有無松動現象, 與配套拖拉機聯接部分是否安全可靠。要檢查排種粒數, 松開刮種器固定柄螺母, 開動風機, 轉動地輪, 使其下種, 觀察在排種盤上每孔只吸附一粒種子, 然后鎖固螺母。每行均應進行調整。播種前, 要和其它播種機一樣, 對播種、施肥開溝器、施肥量、鏈輪張緊程度等進行一一調整。要對各部位加注油。一切正常后, 方可進行試播種。在起動風機之前,用手轉動萬向聯軸節, 確認風機無卡死等異常現象后方可起動。播種前應先將機具用液壓起離地, 轉動風機, 然后轉動地輪, 排種器吸上種子后方可正常播種。播種機進行試播后, 檢查播種的行距、株距、重播率、漏播率、種子埋入深度及施肥狀況等, 各項性能指標全部符合播種作業質量要求后, 方可投入正常播種作業。
關鍵詞:車門;抗凹剛度;下垂剛度;徑向基函數神經網絡;輕量化
中圖分類號:U463.83文獻標文獻標識碼:A文獻標DOI:10.3969/j.issn.2095-1469.2015.02.08
Abstract:To realize the lightweight car door of a truck obtained by using a reverse design method, an approximate neural network model was established based on radial basis functions, taking as input the thickness of key components acquired by parameter identification and taking as output the stiffness and the quality of the door. On the basis of the approximate model and ASA algorithm, a lightweight door was achieved by regarding thickness of the components as design variables, satisfying the dent resistance stiffness and sagging stiffness as constraint conditions and setting target on the minimum weight. It was possible to reduce 0.81kg without decreasing the dent resistance stiffness and sagging stiffness. The application of the RBF neural network shortened the time of the lightweight design.
Key words:truck door; dent resistance stiffness; sinkage stiffness; radial basis function neural network; lightweight
在汽車設計過程中,逆向工程發揮著重要作用。逆向工程技術的出現克服了傳統設計過程中樣件制作和試驗耗費時間過長的問題[1]。但是,僅僅通過逆向設計得到的產品往往不能滿足實際的設計要求,需要在其基礎上進行深入的性能分析和優化設計,以完善設計方案。本文研究的車門由逆向工程設計得到,共包含27個鈑金件,各鈑金件的厚度值基本與標桿車相同。本文力圖通過分析各鈑金件厚度對車門性能的影響情況,重新合理地布置各鈑金件的厚度分配,最終實現車門的輕量化設計。
常用的車門鈑金件厚度的優化方法主要包括靈敏度優化和最優化方法。靈敏度優化主要是辨識輸入變量對輸出響應的影響程度,根據靈敏度分析結果,合理地調整零部件的厚度,改善車門性能,實現車門輕量化[2]。但是,靈敏度優化得到的方案往往只是一個改善的解,而不是一個全局最優解。最優化方法則是采用優化算法,在設計變量的可行性設計空間中搜尋最優解,優化方案較靈敏度優化方案往往更好。但是,優化工作如果使用優化算法直接驅動仿真程序進行尋優,通常需要較長的仿真優化時間,對于復雜的模型往往不太現實[3]。
為了克服最優化方法的這一缺點,本文引入基于RBF的神經網絡近似模型來代替有限元仿真計算模型進行優化分析,這種方法在以往的車門輕量化研究中應用較少。首先,在有限元模型的基礎上,通過試驗設計(Design of Experiments,DOE)分析得到了各鈑金件厚度對車門性能的影響,篩選出對于優化工作較為重要的板件厚度值,作為優化工作的對象,縮減優化規模。其次,在設計空間內,通過DOE采樣,建立了可信度較高的基于RBF的神經網絡近似模型,以近似模型代替高強度的仿真計算,在其基礎上進行車門輕量化設計,大大縮短了優化設計工作的時間。本文車門輕量化設計研究流程如圖1所示。
1 車門性能分析
根據企業的車門系統設計技術規范,為了保證車門性能的要求,分別設計了車門的抗凹工況、下垂工況的剛度試驗與有限元仿真分析,分析車門初始方案的性能。
1.1 車門抗凹工況
1.1.1 抗凹剛度試驗
為了分析逆向設計得到的車門初始方案的性能,同時為有限元模型的建立提供依據,搭建了車門抗凹剛度試驗臺,如圖2所示。試驗中,在門鎖和車門鉸鏈安裝位置處,將車門固定在試驗臺上。沿車門窗折邊下沿斜線,繪制10 cm間隔網格線,作為車門外表面備選測點(圖2)。通過觀察,根據經驗及通過手壓法辨識出8個變形較大的位置點,作為試驗時的測點。在每個測點處,分別逐級施加載荷,載荷的最大值根據實際測量過程的加載變形狀況調整,通過DH3816應變測試系統采集該測點處水平方向位移數據,每個測點進行3次試驗,取3次試驗的平均值作為最后的試驗結果,試驗結果見表1。
1.1.2 抗凹剛度仿真分析
將車門的CAD幾何模型導入到Hypermesh中,通過模型簡化后,建立了車門的有限元模型。如圖3所示,有限元模型單元總數為15 227,車門總質量為23.68 kg。
在抗凹工況仿真中,有限元模型的約束方式與試驗條件相同,分別約束車門鉸鏈安裝位置和門鎖處6個方向的自由度。在對應的8個測點處分別施加相應的載荷(取抗凹試驗時相應加載點載荷的最大值),測量加載點水平方向的最大位移,計算得到8個點的抗凹剛度。抗凹剛度的計算如式(1)所示。
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式中,Ki為第i個測點的抗凹剛度,N/mm;Fi為第i個點的加載載荷,N;yi為第i個點的最大變形量,mm;
表1給出了試驗分析和仿真分析中,各測點的最大加載載荷、最大變形量、抗凹剛度的對比。
1.2 車門下垂工況
1.2.1 下垂剛度試驗
試驗中,在車門鉸鏈安裝位置處,將車門通過鉸鏈固定在下垂剛度試驗臺上,車門開度為0,如圖4所示。在門鎖位置,逐級施加載荷,載荷的最大值根據實際測量過程的加載變形狀況調整,通過DH3816應變測試系統采集車門下邊緣處垂向位移數據,進行3次試驗,取3次試驗的平均值作為最后的試驗結果,試驗結果見表2。
1.2.2 下垂剛度仿真分析
在下垂剛度仿真中,有限元模型的約束方式與試驗條件相同,約束車門鉸鏈安裝位置6個方向的自由度,在門鎖處施加垂向載荷,載荷大小為966 N(取下垂試驗時門鎖加載載荷的最大值)。測量車門下邊緣處10個點的Z向位移,取10個測點位移的最大值作為下垂工況車門的變形量,用于計算車門下垂剛度。下垂剛度的計算如式(2)所示。表2給出了下垂工況仿真與試驗的數據對比。
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式中,KZ為車門的下垂剛度,N/mm;FZ為下垂工況的垂向載荷,N;Zi為車門下沿第i點的變形量,mm。
由表1分析可知,仿真計算得到的車門抗凹剛度性能與試驗情況基本一致。由表2分析可知,仿真計算得到的車門下垂剛度與試驗存在稍許的誤差,這是由下垂試驗與仿真中測點選擇不完全一致引起的。試驗過程中,測點選擇下沿某點,但是在實際的測量過程中,該點會產生相對滑動;仿真過程中,考慮到試驗測點位置的滑動,下垂位移選取的是下沿8個測點位移的最大值,計算得到的剛度值會小于試驗值,但剛度值更可信。這表明所建立的有限元模型可信度較高,能夠用于后期的優化工作。
2 關鍵參數辨識
本文研究的車門是由逆向設計得到的,車門各鈑金件的初始厚度值基本與標桿車相同。為了探究車門各零部件厚度對車門性能的影響,辨識關鍵因子,縮減優化設計的規模,為后期的結構改型提供依據,首先安排了試驗設計探究各零部件厚度對車門性能的影響情況。
通過優化拉丁超立方采樣技術,以所有的零部件板厚作為輸入變量,以車門的抗凹剛度、下垂剛度以及質量作為響應。通過仿真計算,得到100組樣本點,通過貢獻率分析,得到了各零部件板厚對于車門性能的影響情況[4],如圖5所示(以板厚對8號測點抗凹剛度的影響情況)。
由圖5可知,車門外板對8號測點的抗凹剛度性能的影響最為重要。某些零部件板厚對抗凹剛度的貢獻率很小,幾乎可以忽略不計。綜合考慮27個零部件厚度對車門下垂剛度、抗凹剛度以及質量的影響,最終選擇其中的22個零部件厚度作為下一步優化分析工作的設計變量。
3 RBF神經網絡
近似模型方法是通過數學模型逼近一組輸入變量與輸出變量的方法。基于近似模型進行優化設計工作的優勢在于:減少耗時的仿真程序的調用,提高優化效率,通常可將實際求解時間縮短幾個數量級;建立經驗公式,獲得輸入、輸出變量之間的量化關系;降低仿真分析的噪聲,更快地收斂到全局最優解。常用的近似模型主要包括響應面法、切比雪夫正交多項式、克里格模型、神經網絡模型等[5]。其中,神經網絡模型具有很強的逼近復雜非線性函數的能力,且具有較強的容錯功能,即使樣本中含有“噪聲”輸入,也不影響模型的整體性能。
3.1 RBF神經網絡模型
1943年,McCulloch和Pitts建立了第1個人工神經網絡模型[6]。1947年,Weissinger第1次將徑向基函數應用到求解羽翼周圍的流場問題[7]。1988年,Broomhead和Lowe將徑向基函數模型技術命名為“神經網絡”,隨后神經網絡近似模型技術廣泛地應用到各個方面[8]。從20世紀90年代開始,Kansa對于徑向基函數做了大量的研究工作與應用[9]。
在徑向基函數神經網絡模型中,假設為一組已知的輸入向量(即分析任務中定義的設計變量),為對應的已知的輸出值(即分析任務中目標性能值)。用于近似估計未知點的基于徑向基函數的差值模型表述為式(3)所示:
式中,為神經網絡近似模型建立過程中根據樣本點數據求解得到的徑向基函數差值模型系數。通過求解式(4)和式(5)定義的N+1個線性方程,即可求得N+1個未知的系數 。
函數;為待測點與樣本點的歐幾里得距離;
c為樣條形狀參數,c的取值直接影響到近似模型的可信度,通常0.2
3.2 車門性能的神經網絡模型
在近似模型的建立過程中,樣本點往往是通過試驗設計采樣的方法獲得的。試驗設計采樣方法包括正交試驗、部分因子試驗、拉丁超立方試驗、優化拉丁超立方試驗等。其中,優化拉丁超立方設計可以使樣本點盡量均勻地分布在設計空間,具有非常好的空間填充性和均衡性。
本文近似模型的輸入為參數辨識分析中得到的22個關鍵零厚度,輸出為車門的目標性能,包括下垂剛度和8個測點的抗凹剛度。采用優化拉丁超立方抽樣技術,共安排400次仿真試驗,在OptiStruct中計算得到400組樣本點。
在Isight中建立了基于徑向基函數的神經網絡近似模型,以8號點抗凹剛度性能的近似模型為例,如圖6所示,x坐標為上橫梁內板的厚度值,y坐標為門鎖掛鉤板的厚度值,z坐標為8號點的抗凹剛度。
3.3 神經網絡模型的精度驗證
近似模型可以代替耗時的仿真程序,提高優化效率。但是,近似模型只有在保證具有足夠高的預測精度和可信度的前提下,才可以代替實際的仿真程序。在進行近似模型精度分析時,往往是將樣本點的輸出與近似模型計算得到的輸出進行統計分析,評價指標主要包括平均誤差、最大誤差等。
為了驗證所建立的車門性能神經網絡模型的精度,選取了所有400個樣本點作為誤差分析點,將目標性能的實際值與近似模型計算值進行對比分析,計算得到各性能指標近似模型的平均誤差均小于0.045,可信度較高。以減重質量近似模型的預測值與實際值的對比為例,如圖7所示。
圖7中,橫坐標為減重質量的近似模型預測值,縱坐標為相同板厚設計方案下減重質量的真實值。由圖可知,近似模型的預測值基本等于實際值,近似模型可信度較高。綜上所述,該近似模型可以有效地代替仿真計算。
4 基于近似模型的車門輕量化
4.1 優化問題定義
優化是在約束條件下尋找最優解,典型的優化問題數學模型可以定義為
目標函數:。
約束條件: 。
設計變量: 。
根據實際經驗,在板件厚度的優化過程中,當板件的初始厚度小于1.5 mm時,板件厚度增厚與減薄的最大尺寸分別不超過0.2 mm和0.1 mm。當板件的初始厚度大于1.5 mm時,板件厚度增厚與減薄的最大尺寸分別不超過0.2 mm。22個設計變量的初始值及取值范圍見表3。
在車門輕量化設計過程中,必須保證車門的性能不能違反設計要求。因此,車門優化設計方案的下垂剛度與8個測點處的抗凹剛度不能小于初始剛度。約束條件的具體設置見表4。
4.2 車門輕量化實例
以車門板件的厚度為設計變量,以車門性能為約束條件,以車門減重質量最大為目標,用精確度較高的徑向基函數神經網絡模型代替耗時的仿真計算,進行車門輕量化設計。優化算法選擇的是模擬退火算法,其思想是由Metropolis提出的[11]。在優化設計中,最大迭代次數為50 000次,每5步檢查一次收斂性,溫度參數下降的相對比率為1,溫度損失函數下降的相對比率為1,損失函數淬火相對速率為1。
經優化迭代,對比優化方案,最終選擇第45 294次優化方案。設計變量的初始值、優化值對比如表5所示。
為了驗證近似模型優化方案的精確度,將最終的設計變量厚度值代入有限元模型中,通過仿真計算得到車門的各項性能值。將近似模型計算結果與仿真分析結果進行對比見表6。
通過仿真驗證,基于近似模型計算得到的優化方案性能較為可信。將優化方案性能與初始方案性能對比分析可知,優化方案的性能沒有下降,反而有所提高。由表5和表6可知,通過合理地重新布置車門各板件厚度,在保證車身各性能不降低的前提下,實現減重0.813 kg。因此,通過合理地重新分配車門各鈑金件的厚度值,能夠使各鈑金件發揮最大作用,實現車門性能的提高與輕量化設計。
4.3 優化工作時間統計
基于RBF神經網絡近似模型的車門輕量化設計耗時量與優化算法直接驅動仿真程序計算的耗時量對比見表7。由表7可知,基于近似模型的優化設計可以有效地縮短優化設計所需要的時間,加快產品的研發進程。
5 結論
(1)基于近似模型進行車門的輕量化設計工作,可以有效地減少求解計算時間,節省的時間達到了幾個數量級。
(2)基于RBF的神經網絡近似模型具有很強的逼近復雜函數的能力,具有較強的容錯能力,能夠有效地減少樣本“噪聲”的影響,具有很高的可信度。
(3)在車門的逆向設計產品過程中,通過合理地優化設計,探究各零部件厚度對于車門性能的影響,重新合理地分配各零部件的厚度,能夠使車門具有更好的性能指標,同時也可以實現車門的輕量化設計。本文基于實際的試驗工況,僅考慮了抗凹剛度與下垂剛度仿真進行車門輕量化設計。同時,如若增加車門的模態工況、疲勞耐久性分析、NVH分析等,對于車門性能開發更加有利。
參考文獻(References):
陸佳平,薛克敏,汪昌盛. 逆向工程在汽車覆蓋件設計中的應用[J]. 合肥工業大學學報(自然科學版), 2006,29(3):278-280.
關鍵詞:溫濕度 含水率 化驗周期
一、化驗檢驗程序
按規定要求存放樣品,并做好登記和標識。
接受油樣后,按規定的標準和試驗方法進行檢驗和試驗。化驗檢驗成功后,集中處理化驗殘余油,將油樣瓶按照順序依次放好。
檢驗過程中嚴格遵守《化學檢驗操作規程》及相應儀器使用說明,對那些影響檢驗結果準確度的因素諸如塵埃、溫濕度、時間等要密切注意,并嚴加控制。杜絕主觀隨意性,注意樣品處理的安全性、操作安全性以及儀器的靈敏性與穩定性。操作時,不得擅自離開工作崗位。
檢測過程中,要按規定盡量進行雙平行或多平行測定,其結果應符合方法精密度要求。數據處理與結果計算要遵循數字修約規則,有效數字不得隨意舍棄。
若發現檢測結果異常或實驗偏差與方法規定有偏離時,檢驗人員不要輕易下結論,應認真從記錄、計算、操作、試劑、方法、樣品等環節中找出原因后有針對性地進行復驗。
要認真準確填寫好質量記錄。所有原始記錄必須使用化學檢驗原始記錄本記錄,書寫工整、清楚、真實、準確、完整。不準用鉛筆記錄,不得隨意涂改、亂寫、亂畫和折疊。當發生筆誤時,用“―”注銷,并在“―”上方由本人更正。對未發生的少量空白項畫斜杠,整項未發生時,應在此項欄內寫上“作廢”字樣。
化驗室的記錄包括原始記錄和報告單兩種。原始記錄要保存完整,報告單要留存電子檔。
分析數據應即時填入原始記錄,需計算的分析結果應在確認無誤后填寫,分析檢驗原始記錄必須由化驗員本人填寫,確認無誤后,再填寫檢驗報告單,送交負責人進行審核。
嚴格執行國家關于質量記錄和文件管理有關規定,妥善保管原始記錄、分析檢驗報告單、原始記錄保存3年。
二、油井產量測量
隨著技術的發展以及油田管理和降低工人勞動強度、提高生產效率的需要,相繼出現了許多可以對油井油、氣、水產量進行綜合測量的計量裝置。
1.三相分離計量
三相分離計量是把油、氣、水分離后分別計量,分離后原油含水較低(一般在30%以下),原油測量誤差降低,不受油井含水率的影響。但是,要想把特高含水原油分離成低含水原油并進行計量,工藝技術十分復雜,而且數量很大的游離水經常攜帶一部分原油,造成很大誤差,且所需的設備儀表多、投資大、管理操作難度大、維修費用高。
2.兩相分離計量
兩相分離計量是將油井采出液分離成液體和氣體,然后對其分別進行計量。兩相分離計量設備主要由兩相分離器、氣體流量計、液體流量計、含水分析儀等組成,氣體流量計和液體流量計計量油井的產氣量和產液量,含水分析儀測量分離出液體的含水率,由此計算出油井的油、氣、水產量。
另一種形式的計量設備由兩相分離器、質量流量計和氣體流量計組成。質量流量計測量分離出的液量,并計算出其中的含水率,從而測量出油井的油、氣、水產量。這種計算裝置投資較少、操作簡便,在我國油田中獲得了較多的應用。
3.不分離計量
不分離計量是不分離油井采出液,將文丘里管、密度計或不同的流量傳感器結合起來計量氣體和液體的流量,液體部分用雙γ射線密度計、電容、微波水含量監控儀來確定油和水的含量,從而計算出油、氣、水各自的產量。
油氣水不分離計量技術在占地面積等方面有 很大的優越性。但是油井采出液中的油、氣、水等組分一般不是均勻混合的,他們以不同的速度流動,還可能相互作用形成蠟和氫氧化物,并且引起難以預料的復雜流態。因此,開發具有廣泛適用范圍的流量計具有很大的難度,雖然國內外已經有多種實現油氣水不分離計量的方案,但是成功投入使用的還很少。
三、加強油井計量工作
通過油井計量管理管理實踐,要認真總結,積極探索適合本單位的計量技術、方法和制度。
積極探索適合本單位的油井計量技術和手段。目前,公司油井計量主要采取容積法即人工檢尺為主要手段。國內有不少類型的油井計量技術設備,但各有優缺點,都有一定的使用條件和范圍,特別是對計量介質如原油粘度、使用地氣候條件等比較敏感。要積極研究,結合實際,不斷豐富和發展適于本單位的油井計量技術工藝和設備。
認真思考本單位油井計量工作制度。根據各單位實際情況,如單井產液量、含水率、采油工照井數及生產組織方式等,結合公司油井計量管理辦法,認真思考適合本單位的油井計量工作制度如檢尺頻次、取樣時間和化驗周期等。
規范基層生產組織方式。有些采油廠目前沒有班組,區隊直接管理油井,有些區隊管轄油井數量過多,難以實施精細管理。對此,相關采油廠要加快組建班組,同時要加強區隊的生產統計、信息化及化驗室等建設,真正把計量工作落到實處。
大膽改革用工制度,不斷充實生產一線人員。東部油田采油工照井數過多,這是多方因素造成的結果。為此,一方面要積極改革用工制度,充實生產一線。另一方面在條件許可時適當招聘一些中專、大專學生,作為業務骨干充實到生產一線。
合理布局,充分利用現有值班房。東部采油廠井場生產生活基礎設施差,井場值班房少。在目前情況下,一是要加快基礎設施建設步伐。二是要合理布局,以現有的值班房為圓心,存放計量化驗器具和報表,合理劃定管理輻射半徑,最終將生產井都覆蓋在有效的管理范圍,充分利用現有值班房。
全面推行有序泵油,科學安排油井計量和油井運行方式。有些采油廠采用間歇抽油,有些油井抽油時間與采油工檢尺時間相矛盾。各采油廠要積極探索,按照油井計量管理辦法有關規定,結合本單位生產實際,合理規范抽油時間和計量檢尺時間。同時,大力推行有序泵油,科學組織好油井計量和泵油工作,建立采油工和泵油工相互制衡機制,明確采油工和泵油工計量職責。
參考文獻
[1] 賀永軍. 量油分離器常數校驗方法的改進[J]. 油氣田地面工程. 2011(01).
面板數據是指一部分個體(個人、家庭、企業或國家等)在一段時期內某變量的觀測值構成的多維數據集合,可以通過在一段時期內對一些個體進行跟蹤調查來獲得。從橫截面看,面板數據是由若干個體在某一時點構成的截面觀測值;從個體看,每個個體都是一個時間序列。[1]由于面板數據提供了時間序列和橫截面的綜合信息,不僅增加了統計量的自由度,獲得統計檢驗功效,提高了變量檢驗的精度,而且有利于構建并檢驗更為復雜的經濟行為模型。近年來,面板數據模型一段時期內廣泛應用到國家、產業和家庭的宏微觀經濟行為分析中。但是,具有較長時間序列的宏觀面板數據出現了數據的非平穩性問題:一是回歸系數從同質向異質系數變化;二是數據序列的不穩定性,回歸偏誤和協整;三是協整方程存在著結構突變。大多數經濟時間序列通常都具有非平穩特征。由于經濟變量的非平穩過程累計了隨機趨勢(或時間趨勢),使得經濟變量沒有長期均值,而它的未來值(或當期值)取決于歷史性,任何外部沖擊都將產生持久的影響。如果采用傳統的差分序列回歸方法進行處理,又可能會導致經濟變量間長期關系信息的損失。對此,Engle和Granger(1987)提出的協整理論和誤差修正模型為研究非平穩序列提供了新的理論基礎,[2]計量經濟學家開始將描述樣本數據特征作為建模的主要準則。協整關系是指由若干個服從單位根過程的經濟變量組成的系統是穩定的線性組合。一般地,只要若干個服從單位根I(d)的變量的某一線性組合能使d減小,則稱這一組合為協整關系。[3]由于宏觀經濟年度數據的時間序列跨度較短,經濟變量時間序列協整檢驗的功效較低,在研究購買力平價(PPP)、[4]貨幣需求[5]和匯率[6]等問題時,為了提高協整檢驗功效,通過合并相似國家的數據(國外文獻常采用歐盟和OECD國家的歷史數據),增加數據的截面變化以提高單位根檢驗或協整檢驗的功效,由此出現了面板協整模型。
二、面板協整檢驗的最近理論進展
面板協整模型不僅面臨著個體的殘差序列相關和截面空間相關等截面相關性問題,造成面板單位根檢驗水平失真,而且國際政治經濟形勢的外部沖擊和宏觀經濟政策的調整,勢必造成宏觀經濟變量時間序列的結構性變化,進而改變變量間的協整關系,即產生結構突變問題,導致面板協整檢驗功效的降低,甚至無法通過協整檢驗。最近10多年來,有關結構突變和截面相關的面板協整檢驗方法研究成為國際上計量經濟學界關注的理論熱點。
(一)結構突變的面板協整檢驗方法
在國外有關結構突變的時間序列分析的研究文獻中,主要思路大致可以分為兩類:一是針對不同時期的時間序列進行分段建模。其中,鄒至莊教授1960年提出的Chow檢驗方法,用于判斷結構在預先給定的時點是否發生了變化。[7]這種方法的特點在于把時間序列數據分成兩部分,其分界點就是檢驗是否已發生結構變化的檢驗時點。在此基礎上,利用F檢驗來檢驗由前一部分n個數據求得的參數與由后一部分m個數據求得的參數是否相等,由此判斷結構是否發生了變化。此方法在虛擬變量(dummyvariables)出現之前被人們廣為使用。二是采取貝葉斯方法的途徑,建立特定的統計量和分布函數。在基于頻率統計的OLS估計、ML估計和GMM估計中,模型檢驗過分依賴于相關統計量漸近分布的樣本信息,而幾乎不考慮研究者對所研究問題的先驗信息。尤其在小樣本情況下,使得統計推斷存在嚴重的信息不充分。貝葉斯推斷方法通過構造似然函數,同時利用了先驗信息和樣本信息,可以得到突變點的概率密度,采用吉布斯抽樣完成結構突變點的數目和位置的判斷。由于貝葉斯推斷考慮了已有的先驗信息,一些文獻將其應用在時間序列結構的突變點識別和預測中。例如,2008年,Maheu和Gordon運用貝葉斯推斷進行結構突變點的預測;[8]2011年,Meligkotsidou等(2011)運用貝葉斯推斷研究了帶有結構突變的單位根過程;[9]國內學者王維國等基于貝葉斯推斷構造似然函數分析了上證指數的突變點。[10]如果經濟時間序列的協整檢驗中不考慮結構突變問題,將使得許多存在協整關系的經濟變量無法通過協整檢驗。1989年,Perron發現大部分經濟變量的時間序列是結構突變的趨勢平穩過程,提出了帶有結構突變的單位根檢驗。[11]
在此基礎上,后續研究文獻圍繞著外生性結構突變點和內生性結構突變點、單一突變點和多重突變點等問題分別展開研究。[12]例如,李子奈等運用聯合估計診斷模型分析了我國36個宏觀經濟時間序列的結構變化;[13]白仲林根據Banerjee模型和內生突變點選擇原理構造了帶有結構突變的面板單位根聯合檢驗。[14]1992年,Hansen在Phillips和Hansen(1990)有關協整回歸模型中工具變量的統計推斷基礎上,[15]提出了協整向量的結構突變檢驗并構造了相應的檢驗統計量。[16]1996年,在Engle和Granger提出的標準
關鍵詞:耕地面積 經濟發展 計量分析
耕地面積的變化與國內生產總值的增長是否存在必然的聯系。如果二者之間存在正或負的相關關系,那么經濟增長與耕地面積變化的相關程度或相關彈性又如何,是否存在協整性?這些問題的研究關系到我國耕地在經濟增長中的地位研究,有助于對推動耕地保護與提高土地利用效率的研究,有助于經濟增長與耕地保護之間的協調規劃研究。基于此,本文通過建立模型,進行因果關系、協整性檢驗以得出結論。
數據源的加工處理
根據國民經濟核算原理,國內生產總值(GDP)是國際上反映各國或地區經濟增長水平的重要常用總量指標,本文選擇國內生產總值(GDP)指標來衡量經濟發展程度和水平。
根據《2010年中國統計年鑒》,本文選取1982-2008年國內生產總值數據,由于各年的GDP 數值是用當年價格計算的,因此為了剔除價格因素的影響,本文統一換算成以1978年不變價計算的各年國內生產總值,換算公式為:
GDPt(1978不變價)=GDPt(t=1978)GDPIt(1978=100)/100 (1)
其中,GDPt(1978不變價)表示第t年換算后以1978年價格表示的GDP;GDPt(t=1978)表示1978年的現價GDP;GDPIt(1978=100)表示以1978年為基期的GDP指數(《2010年中國統計年鑒》)。
耕地面積與經濟增長的相關關系檢驗
為了更好地分析耕地面積變化與經濟增長之間的關系,利用上述方法計算的時間序列數據來分析GDP 與耕地面積(L)之間的相互關系。如果序列是非平穩的,要對數據進行線性趨勢轉化和差分處理,在差分前常先對觀測值取對數,以消除時間序列中的異方差。得到的新序列記為LNGDP、LNL。借助計量分析軟件EVIEWS5得出變量LNGDP與LNL之間的散點圖,如圖1所示。
從圖1可以看出,二者存在相反的發展趨勢,走勢基本上呈線性關系,可以說明耕地面積(L)與GDP之間存在一定負相關關系。
耕地面積與經濟增長的因果關系檢驗
為避免人為主觀因素對內生變量與外生變量的影響,本文首先采用基于向量自回歸模型(VAR)的格蘭杰因果關系檢驗法,對變量間是否存在因果關系進行檢驗。
具體檢驗理論是:首先估計當期的Yt值被其自滯后期所能解釋的程度,然后驗證通過引入序列Xt的滯后期是否可以提高Yt的被解釋程度,如果是,則稱序列Xt是Yt的格蘭杰原因(Granger Cause),此時Xt的滯后期系數具有統計顯著性。比如檢驗Xt,Yt兩個時間序列的因果關系,就要構造雙變量的格蘭杰檢驗模型:
Yt=α+α1Yt-1+…+αkYt-k+β1Xt-1+…+βkXt-k+ut (2)
Xt=b+γ1Xt-1+…+γkXt-k+θ1Yt-1+…+θkYt-k+vt (3)
其中,ut、vt為白噪聲序列,即均值為零,方差為常數;k是最大滯后階數,其值的選擇要盡量使DW值接近2。
直接利用EVIEWS5軟件對LNGDP和LNL兩個序列進行格蘭杰因果檢驗,檢驗結果如表1所示。
可見,第一個檢驗的相伴概率只有0.13972,表明至少在86%的置信水平下,可以認為經濟增長是耕地面積的格蘭杰原因。對于耕地面積不是經濟增長的格蘭杰成因的原假設,拒絕它犯第一類錯誤的概率是0.73,表明耕地面積不是經濟增長的格蘭杰成因的概率較大,不能拒絕原假設,即接收原假設。
綜上檢驗結果,經濟增長與耕地面積之間不存在雙向的因果關系,只是存在單項的因果關系,即耕地面積減少并不是經濟增長的原因,反之經濟增長卻推動了耕地面積的減少。
耕地面積變化與經濟增長的協整性檢驗
根據經濟計量學理論,要判斷一組時間序列變量之間是否存在長期均衡關系(即協整關系),首先必須保證時間序列是平穩的。
(一)平穩性檢驗
本文主要利用單位根檢驗,即DF檢驗和ADF檢驗進行判斷。DF檢驗的模型為:
Yt=ρYt-1+ut或Yt=(β-1)Yt-1+ut (4)
DF檢驗只適用于存在一階自回歸,即AR(1)序列,當DW值很低,即被檢驗序列不是一個AR(1)序列時,應該采用增項DF檢驗,即ADF檢驗,回歸模型為:
Yt=α+ρYt-1+γ1Yt-1+γ2Yt-2+…+γmYt-m+ut (5)
其檢驗方法與判斷規則和DF檢驗相同。由于實際的時間序列通常不會是一個簡單的AR(1)過程,所以ADF檢驗是最常用的單位根檢驗方法。
本文用DF和ADF方法對經濟增長序列和耕地面積序列進行檢驗。
圖2表明LNGDP總體來看呈不斷上揚的發展趨勢,可以認定該序列為非平穩序列;由圖3可以看出,其一階差分序列的走勢基本上符合白噪聲序列的特征,有可能是一個平穩的序列。本文對LNGDP和LNL序列分別進行單位根檢驗來判斷其平穩性。利用EVIEWS5.0軟件進行單位根檢驗,結果如表2所示。
對于給定的α=0.05,由于ADF=
-0.234611>臨界值,而且ρ=0.9044不小于0,同時DW=1.95,接近于2,所以接受原假設,即LNGDP時間序列是非平穩序列。本文進一步對一階差分序列進行ADF檢驗,檢驗結果如表3所示。
【關鍵詞】環境監測;監測技術;技術發展;質量控制;工作質量
1.環境監測技術以及發展方向
1.1環境監測概念與流程
環境監測就是對某些影響環境質量的因素進行直接測量,以此來確定環境污染的程度以及預測變化趨勢。環境監測可以及時準確地對環境的質量進行了解,為環境管理、污染消除、環境保護等提供直接而科學的依據。環境監控的過程通常是針對某個特定的環境進行現場踏勘,制定監測計劃、合理布置采樣點、收集樣本和運輸,樣本試驗與檢測、數據處理與分析等步驟,并得出一組相對客觀的監測數據。
1.2環境監測的現實意義
環境監測的現實意義就是通過檢測,對比環境的質量標準來確定某一區域的環境質量情況;根據監測結果污染物的組成和含量等確定污染源頭,指導完成環境監察、控制等;收集并保存數據形成歷史數據,為研究環境容量和總量控制提供依據,并幫助制定管理目標和預測環境質量等;指導保護人群健康,合理利用資源保護環境,并制定針對性的環境法規和服務計劃等。同時在出現緊急環境事故時提供應急監測并監控污染物擴散,幫助控制緊急事態;為環境執法提供仲裁標準,解決當事方的糾紛。
1.3環境監測技術和發展方向
環境監測技術主要包括了采樣技術、測試技術、數據處理技術這三個基本技術措施,其中采樣與測試技術是環境監測的重要環節,尤其是測試技術更是環境監測的重要基礎,測試技術就是對環境污染物中的組分進行試驗測試,研究歷史時期和空間內的環境質量的性質、組成、結構等。而目前主要的監測技術包括了大氣監測、水質監測、土壤環境監測、生物監測、放射性監測等。其中大氣與水環境監測最為普遍。如:大氣監測,就是對大氣中的污染物進行采集與分析,確定其含量,目前檢測已知的大氣污染物有近百種,多為分子與粒子。分子污染如二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等等;此外還包括對懸浮顆粒和可吸入粒子等。同時大氣污染物的監測還需要將風向、風速、氣溫、氣壓等氣象學參數納入到監測過程中,這樣才能完整的反應污染狀況。水質監測中,主要檢測的對象就是被污染的天然水,如江河湖水、地下水等,以及各種工業廢水和生活污水的污染情況。主要監測的內容分為水質污染指標,即速度、濁度、懸浮物等;還有就是有毒物質的監控,鉛、汞、鎳等。除了以上監測對象外,其也需要關注水體流速與流量等水文數據。
總結環境監測技術其發展主要集中在以下幾個方面,以人工采樣和試驗分析、數據統計為核心的自動化和網絡化監測發展方向;勞動密集型向技術密集性發展的高效監測技術;從小區域任務型監測到大范圍動態與趨勢監控;從單純的地面技術向衛星技術發展;監測設備向多功能集成化、自動化智能型發展,并突出其性能的多樣性。另外,生物與生態監控技術發展較快,生物技術與生態技術都是利用生物作為反應環境信息的重要工具,也是一種較為直接的監測方式。生物監測包括對生物體內的污染物檢測來反應該區域的環境污染情況,這樣的技術措施可以更加直觀而準確的監測污染對生物的影響,并以此判斷環境質量。如利用對特定污染物敏感的生物在環境中受到損害的程度進行空氣質量判斷。
2.環境監測的質量控制
2.1樣本采集質量控制
環境監測中現場采樣是第一步,對其進行質控應從采樣方案開始,應經過現場勘查,審核采樣位置和采樣的時間段,按照環境要素制定采樣的方案和技術細則;采樣的過程中需要對設備進行校準,然后進行正確操作,保證設備運轉正常;按照標準時間操作保證吸附效果和采樣數量;采樣裝置的位置與高度應按照采樣對象設定,避開直接污染源的干擾;采樣管或者膜應保證安裝正確。完成采樣后應做好記錄并保存好樣本。
2.2樣本的運輸與保存
樣本在沒有測試前需要經過運輸與保存,其質量控制要點為:采樣完成后在樣本進行試驗前,樣本的試管不能傾倒,采樣管之間必須把持隔離狀態,防止樣本溢流。使用前濾膜則需要存放在密封性較好的袋子內保存,使用的時候必須用清潔后的鑷子取出,控制其在使用前被污染,使用后也需要進行封閉保存。如果樣本不能及時的進行分析,則必須考到樣本的穩定性,采樣適當的溫度、選擇合適的固定劑、容器進行保存。
2.3試驗檢測的質量控制
相對于環境監測而言,檢測的實驗項目較多,尤其是大型的監測,實驗室的檢測過程更是復雜,因此質控必須從實驗室內部進行控制。實驗室內部質控:這個過程是一個全過程全體人員的控制,涉及到人員工作質量,其會直接或者間接影響檢測質量和結果的準確性。而工作質量往往體現在試驗流程中,包括了質量控制和質量管理兩個層面,通常可以利用分析和應用質量控制圖或者相應的規范來控制分析質量。
如果項目需要同時啟動多個實驗室,則必須針對不同條件的實驗室進行質量控制,即使是同一個試驗在不同的實驗室也會產生不同的結果,這些誤差匯總起來將影響試驗的結果。因此如啟用多個實驗室,則必須將其環境與設備進行精確的統一,即測定標準和樣本、測定加標樣本、測定空白平行等都需要統一到一個標準上,以此保證試驗結果的一致性。
2.4數據處理的質量控制
數據處理是試驗完成后形成檢測結果的重要一步,為了確保監測數據的準確和具有說服力,應建立一個數據質量管理的制度,嚴格執行多級審核的程序,從分析、復查、審核等過程入手,針對性的采用三級責任審批制度,對每個環節都必須進行質量驗收與審核驗收,提高數據的質量。如發現可疑數據或者疑問等可以直接上溯到責任人,并按照相關規定對數據問題進行解決,從而保證有疑問的數據不進入到結果或者報告中。
3.結束語
縱觀環境監測的質量控制,其核心目標就是提高工作質量與相關質量管理工作的相互協調,工作質量是保證監測質量的基礎,工作質量的優劣可以利用試驗結果來評價,如果報告質量不佳則可認為監測工作的質量管理不善。如:數據質量的指標是可以利用數據基本特征和性能進行描述的,而工作質量的核心是強調人員的工作質量,其標準可以是誤差率、儀器的完好率、工作態度等來描述,如果數據的合格率提高且設備完好率也提高,而監測試驗中的各項制度執行情況良好,工作結果可以通過質量審核與檢查,其監測實驗的過程順利卻有序,則工作質量也就處在較高的水平,其產生的報告結論也當然準確。因此,在抓監測質控就必須注重工作質量的提高。 [科]
【參考文獻】
關鍵詞:環境問題;監測技術;監測過程;質量控制
前言
環境監測是指通過對影響環境質量的一些因素進行綜合分析,對其代表值進行測定,以確定環境質量水平,反映環境質量現狀及其變化趨勢,為環境工作的開展提供科學依據。在整個環境保護工作中,環境監測占據著重要的地位,監測對象已經擴展到各類生態環境,給監測工作帶來了很大挑戰,借助環境監測技術對監測全過程進行質量控制,是環境監測發展的必要選擇,同時也是構建和諧生態環境、促進社會可持續發展的題中之義。
1 環境監測程序、特點和分類
1.1 環境監測程序
環境監測是參照國家環境質量標準,對一地區的污染分布情況進行綜合分析和監督管理,收集本底數據,評價環境質量,其監測程序為:實地調研優化布點收集數據統計分析綜合評價提出方案評審確認上報材料,整個監測過程應以環保體系技術規范及相關規定為指導,保證最終獲取數據的真實性以及提交報告的科學性和可操作性[1]。環境監測的對象是環境樣品,目前主要采用儀器分析法和化學分析法來檢測樣品中污染物的成分及結構,前者以理化方法為基礎,對環境樣品進行定量和定性分析,如采用氣相色譜法對有機物進行測定;后者主要包括重量法和容量法,如采用容量分析法對水中酸堿度進行測定。
1.2 環境監測的特點和分類
就環境監測的對象而言,主要包括氣體、固體廢物、土壤、生物等客體,采用一切可以表征環境質量的理化方法來對其進行監測和綜合分析,以此來準確闡述樣品數據的內涵,同時為進一步揭示環境質量的演變規律,需要對有代表性的監測點位、對象及其相關項進行長期監測,由此可見,環境監測具有綜合性、連續性和追蹤性等特點[2]。環境監測的介質對象較為廣泛,可以按照監測目的、專業部門、區域等對其進行分類,為突出環境監測的系統性,通常會將監測內容分為常規監測、應急監測和科研監測三種類型,其中常規監測是指對指定項目進行長時間的追蹤監測,并對污染狀況及質量控制措施的效果進行分析和評價,服務于環境質量監督管理工作;應急監測和科研監測均有其特定的目的,前者是對污染事故進行仲裁監測、咨詢服務以及考核驗證,后者服務于更高層次的科學研究,反過來能夠指導環境監測工作的持續開展[3]。
2 環境監測技術及其發展趨勢
2.1 環境監測技術的發展現狀
環境監測技術可分為采樣技術、測試技術和數據處理技術,綜合應用這三種技術對大氣環境、水環境、土壤環境、生物、固體廢棄物、放射性物質、噪聲等進行監測和分析,其中采樣技術是對各種環境物質進行采樣,對樣品物質成分進行分析,期間需對環境狀況進行一段時間的實時監控,為環境質量測試提供有效的樣本數據;測試技術是環境監測技術的核心組成部分,其任務是測試環境樣本,對污染物質成分和特性進行鑒定和分析,確保數據結果的準確性;數據處理技術是環境監測的最后環節,其任務是對監測數據進行總結,確保數據的準確性,為監測結果的最終確定奠定基礎[3]。近年來,隨著國家對環境保護的日益重視,環境監測技術的應用越來越普遍,同時新監測技術也獲得了較快的發展,電感耦合等離子體發射光譜已經得以廣泛推廣,由于環境監測越來越重視監測技術的自動化以及分析方法的標準化,ICP-MS、GC-MS、GC-AAS等聯合儀的應用和大范圍監測網絡的研究成為了新的發展方向。
2.2 環境監測技術的發展趨勢
環境監測技術的發展具體表現為六個方面的轉變:一是人工采樣、理化分析和數據統計等常規分析方法開始朝著以網絡化、自動化、智能化為表現特征的環境監測方向發展;二是環境監測的技術密集型特點表現得更為突出;三是地面監測與遙感監測的全方位環境監測成為新的發展方向,環境監測的范圍得到極大擴展,監測的實時性和準確性也得到提高;四是依托科技創新的監測儀器正朝著多功能、高質量、集成化、智能化的方向發展,儀器性能的綜合性也表現得越來越突出,開始朝著物理、化學、生物、光學等技術綜合應用的尖端領域發展。以生物監測技術為例,這是一種將動植物在污染環境中的各種反映信息作為環境質量評估依據的監測方法,通過觀察生物在污染環境中的表現癥狀和生理生化反應以及對生物體內污染物含量的測定來對污染狀況進行定量和定性分析[4]。
3 環境監測質量控制措施探析
環境監測質量控制包括采樣的質量控制、樣品運送和保存的質量控制、實驗室分析的質量控制、數據處理的質量控制,這是一個系統的過程,任一環節出現問題都會影響到監測結果的準確性,因此,采取行之有效的質量控制措施尤為必要。
3.1 環境監測過程的質量控制
在環境監測過程中,首先要加強環境樣本取樣和管理的質量控制,為環境監測質量控制創造良好的條件。根據我國環境污染的整體狀況來看,工業廢物和農業污染物的不合理排放是造成環境問題的主要原因,在采樣過程中,應以國家制定的環境指標為基礎,結合環境污染狀況,科學布置監測點,合理安排采樣頻次和時間,正確應用采樣技術及相關儀器,充分考慮到采樣相關注意事項,如采樣器擺放位置是否合乎要求、采樣管安裝是否正確、吸附劑是否有效等,樣品采集完成后應立即送達實驗室,期間要加強對樣品保存和運送環節的質量控制,確保送至實驗室的樣品不被污染,保持原有的穩定性。
3.2 實驗室監測的質量控制
對于小型監測而言,實驗室質量控制集中體現在內部管理上,內部質量控制是測定系統中的重要組成部分,是分析人員自我控制的過程,監測質量體現在監測全過程各環節的質量控制中,而每一個參與人員的工作質量將會對監測結果產生直接或間接的影響,因此,內部控制的關鍵在于提高分析人員的整體素質。對于大型監測而言,除了要做好內部質量控制外,實驗室質量控制還涉及到多個實驗室之間的質量控制,由于不同實驗室選用的分析方法及技術手段存在一定的差異性,為保證測定結果的一致性,應提供統一側樣品,采用空白平行等方法加以確證[5]。
3.3 環境監測質量控制體系的確立
環境監測質量控制依托于相應的管理體系,并需要借助具體的技術文件和質量管理手段加以完善,在監測過程中,首先要對監測環境和條件進行分析,建立嚴格的質量控制體系,對監測人員的職責進行明確定位,確保監測工作的規范化和有序開展;其次是依據現行的技術規范對管理內容進行嚴格審查,對各項監測制度進行強化,解決監測質量控制不平衡的問題,形成全面、科學、系統的環境監測質量控制體系。
4 結束語
綜上所述,環境質量控制是一項較為復雜且系統的工程,為解決現實及潛在的環境問題,協調人類與環境的關系,國內外對環境問題的關注度正在持續升高,環境保護的方法和手段,尤其是環境監測技術,備受重視,對環境監測技術以及監測過程中質量控制相關問題進行分析和探討,具有重要的現實意義。
參考文獻
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摘要對鄉土樹種香拋進行經濟價值分析和生物學特性的闡述,結合建德市香拋品種特色,指出選育和推廣香拋良種對山區經濟發展的重要意義。
關鍵詞香拋;經濟價值;生物學特性;良種推廣;浙江建德
香拋為蕓香科(Rutaceae)柑桔屬柚類(Citrus grandis)的一種,柚在我國已有2 500多年的栽培歷史,植地甚廣,多為實生繁殖,種質資源豐富,故變種亦多。柚中文旦柚、沙田柚、坪山柚、四季拋、大紅拋等,均為中國名優品種[1]。香拋在建德市栽培歷史悠久,分布廣,全市13個鄉鎮均有種植,主要在房前屋院栽植,多為實生繁育,樹體高大,變異性強,果實有扁圓形、橢圓形、葫蘆形、梨形等,單果重0.5~2.5 kg,一般多在0.75~1.50 kg之間,其中不乏品質優良的珍品。如建德市下涯黃饒、南峰等地的紅拋,不僅適應性強,耐寒耐旱,而且樹形優美,果實飽滿圓潤,品質上乘,既是傳統的經濟樹種,也是優良的庭院綠化樹種。
1經濟價值
1.1營養價值
香拋成熟時呈檸檬黃色,果實清香、酸甜、涼潤,營養豐富,多食不上火,是人們喜食的名貴水果之一[2]。香拋果實富含糖類、VB、VC、VP、胡蘿卜素、鉀、磷、枸櫞酸等;拋皮主要成分有柚皮甙、新橙皮甙等;種子含有脂肪油、黃柏酮、黃柏內酯等。果實營養豐富,每100 g可食部分含水分84.8 g、蛋白質0.7 g、脂肪0.6 g、碳水化合物12.2 g、熱量57 kJ、粗纖維0.8 g、鈣41 mg、磷43 mg、鐵0.9 mg、胡蘿卜素0.12 mg、硫酸素0.07 mg、核黃素0.02 mg、尼克酸0.5 mg、抗壞血酸41 mg。
1.2藥用價值
香拋果肉性寒,味甘、酸,有止咳平喘、清熱化痰、健脾消食、解酒除煩的醫療作用;拋皮性溫,味苦、辛,有理氣化痰、健脾消食、散寒燥濕的作用;種子含黃柏酮、黃柏內酯、去乙酰鬧米林等,另含脂肪油、無機鹽、蛋白質、粗纖維等,功效與橘核相似,主治疝氣;香拋樹葉含揮發油,具有消炎、鎮痛、利濕等功效。現代醫藥學研究發現,香拋果肉中含有非常豐富的VC以及類胰島素等成分,故有降血糖、降血脂、減肥、美膚養容等功效;香拋果實中含有高血壓患者必需的天然微量元素鉀,幾乎不含鈉,因此是患有心腦血管病及腎臟病患者最佳的食療水果;香拋果實中的果膠不僅可降低低密度脂蛋白水平,而且可以減少動脈壁的損壞程度;香拋還有增強體質的功效,可幫助身體更容易吸收鈣及鐵質。所含的天然葉酸,對孕婦有預防貧血癥狀發生和促進胎兒發育的功效;新鮮的香拋肉中含有作用類似于胰島素的成分鉻,能降低血糖。
1.3生態價值
香拋為常綠喬木,樹形高大、挺拔、姿態優美,主干通直,常年翠綠,花大,白色,有芳香,是理想的公園、庭院綠化美化的優質樹種。近年來,隨著城市發展速度的加快和人民生活水平的提高,香拋作為園林綠化樹種的需求越來越大,價格也不斷走高,目前,市場上樹形美觀的香拋大樹已越來越稀少,價格也上漲到每株近萬元甚至幾萬元。
2生物學特性
2.1生長特點
香拋樹為常綠喬木,樹高6~8 m,樹冠呈半圓形,冠幅可達6~8 m。香拋的葉似柑、橘,但葉柄具有寬翅,葉下表面和幼枝有短茸毛。果實大,果形為球形或近于梨形,呈檸檬黃色;果肉白或紅色,隔分成瓣,瓣間易分離,味酸甜可口。在眾多的秋令水果中,香拋果形較大,一般單果重都在1 kg以上。果實成熟期因分布地區不同多集中在9月下旬至11月中旬,建德市的香拋成熟期集中在10月中旬至11月中旬。香拋皮厚耐藏,一般可存放3個月以上而不失香味,故有“天然水果罐頭”之稱。
香拋樹一般3月露芽抽梢,至4月中下旬春梢停止生長,幼樹每年抽梢3~4次,成年樹每年抽梢1~2次。成年樹枝條3月下旬現蕾,4月底至5月初開花,5月下旬至6月上旬為第1次生理落果期,幼果脫落占總脫落量的60%以上;6月底至7月初為第2次生理落果期。果實6月初開始形成瓤囊,6月中旬形成種核,7月中下旬進入穩果期,果實漸漸增大,10月中旬至11月上中旬果實成熟。香拋自花授粉能結實,常成為無核果。異花授粉坐果率更高,其種子飽滿,果實大,有核。
2.2適宜氣候條件
柚類適宜在年均氣溫16 ℃以上的地區生長。對低溫的耐受能力較弱,-3 ℃以下低溫若持續時間長,則可能引起落葉,影響翌年產量。建德市栽植的香拋主要以庭院四旁綠化為主,經過長期馴化適應,耐低溫能力強,在絕對低溫-9 ℃條件下,樹體可正常生長。
香拋對土壤適應性強,在山地、平地和海涂均可栽培,但要選擇不同的砧木以適應不同類型的土壤。傳統柚類栽培,多選房前屋院栽培,肥水充足,生長結果良好。香拋忌在風口建園,因風吹常使枝葉摩擦誘發潰瘍病,風害造成落花落果,影響坐果。
3良種選育
香拋在建德市分布甚廣,多為四旁和庭院栽培,早期以實生繁殖為主,變異性強。通過對建德市下涯、楊村橋、三都、乾潭等地鄉村的農戶庭院。香拋分布狀況調查,掌握香拋種質資源的基本情況,根據不同目標分為果用、綠化用、盆栽用3種類型[3]。
通過品評香拋樹種,選出適應當地栽培、性狀表現良好、抗性強的品種,以促進公有制香拋品種在當地的種植。
4示范推廣
香拋是建德市栽培歷史悠久的四旁經濟林,農民普遍接受和喜愛,推廣香拋良種工作具有廣泛的基礎和實際的意義。示范推廣工作可從以下3個方面展開。
4.1果用名優豐產園
以早實豐產為主攻方向,推廣果實甜度高、口感好、結果早、豐產、適合大面積栽培的品種[4]。優質香拋果大、肉多、風味酸甜可口,耐貯藏,特別是其沒有柚類文旦的裂果現象,更適宜優質豐產[5]。推廣本地優質香拋品種,建立優良品種繁育基地,做好良種繁育和推廣工作,計劃用3~5年的時間,培育良種嫁接苗1萬株。建立標準化基地,集約經營,經濟效益可觀,可發展使之成為山區農民的支柱產業。
4.2綠化品種精品園
以培育四旁綠化、庭院美化和經濟創收相結合的園林大苗為目標,選擇高大挺拔、樹姿優美、常年翠綠芳香、果實美觀、風味好的品種,兼顧綠化美化和經濟效益,建立綠化品種精品園。以促進香拋作為園林綠化樹種在我國城市化中的應用。
4.3美化居室盆栽樹
以盆栽、盆景的形式裝點現代家庭,滿足人們的更高生活需求。香拋樹有很強的抗逆能力,對浮塵、毒氣等有一定的吸附作用,能凈化空氣,改善環境,適宜室內擺設。通過選優和科學繁育,實行矮化、弱化樹勢,提高坐果,適作一種獨特的盆栽[6]。加之香拋亦是柚子的一種,柚子外形渾圓,象征團圓之意,被人們認為有吉祥的含義。逢年過節時吃柚子象征著金玉滿堂,人們對其易接受、認可度高。所以,開發推廣香拋盆栽,滿足人們現代生活的需求,具有廣闊的市場前景。
5參考文獻
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