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【關鍵字】網絡優化 專利分析
一、引言
網絡優化是蜂窩移動電話網建設中一個非常重要的過程。網絡優化就是對現已運行的網絡進行數據采集、分析,找出影響網絡質量的原因,通過對頻率設計、基站參數、網絡結構等一系列調整措施,使網絡達到最佳運行狀態,使網絡資源獲得最佳的利用率。另外,通過網絡優化的過程可以了解網絡的增長趨勢,為網絡后續的擴容工作提供有效的參考依據。本文將主要從申請量、申請時間、主要申請人以及主要研究方向等指標對涉及網絡優化技術的專利進行分析。
二、專利分析
為獲取較全面的專利數據,篩選出與網絡優化技術相關的243篇中文專利進行統計分析。
2.1 申請量的時間分布
通過對上述專利分析可知,2001年至2005年,國內對網絡優化的研究尚少。自2006年,國內移動用戶數量不斷上升,國家對通信行業給予大力的政策扶持,通信業務處于高速發展時期,此時,網絡通信市場對網絡優化的需求逐漸增長,越來越多的國內公司開始投入到網絡優化的研究中。
2006年開始國內的網絡優化專利申請量迅速增多,到2009年,國內的網絡優化專利申請量達到自21世紀以來的最大值,這是由于國內從2009年開始大規模發展3G網絡,在網絡運維上,逐步增大對網絡優化投資比例。
隨著移動通信業的進一步開發和繁榮,網絡優化作為網絡部署及運營周期中的重要組成部分,市場規模逐漸增大,相較于2008年,2009年網絡優化專利申請的增長率達到約17%。
此后,國內網絡優化專利申請量趨于平衡,直到2012年,國內網絡優化市場趨于飽和,申請量有所下降,但仍然保持在一定水平上。
2.2 主要申請人情況
通過對各專利申請人統計分析,在網絡優化領域中,以中興、華為、大唐為首的多家通信公司的專利申請量最多,達到總申請量的70%以上,其次為運營商申請的專利,占總申請量的15%,剩下的為數不多的專利申請量分別來自學校、研究所、個人。可見,在網絡優化中,通信公司和運營商對網絡優化研究投入較大的規模。
針對公司、運營商提交的215件專利申請,對主要申請人的專利申請量做進一步細分可知,中心通訊股份有限公司、華為技術有限公司、大唐移動通信設備有限公司及中國移動通信集團公司的申請量遙遙領先,可見,自2006年起,上述四大公司在網絡優化中投入較多的研究,其研究水平處于國內相對領先地位。
近年來也積極提升自身技術水平,不斷拉大于業內中小企業的實力差距,提升市場份額,逐步成為網絡優化市場的中堅力量。
2.3 研究方向分布情況
網絡優化技術包括:干擾控制技術、話務均衡技術、切換性能優化技術、覆蓋優化技術、微蜂窩優化技術、雙頻網優化技術、網絡拓撲的優化等主要7大方面。
在所有篩選出的網絡優化專利申請中,對于切換性能優化技術的專利申請量占的比重最大,達到30%。切換性能的優化包括:對基站鄰區選擇的優化。如申請號為CN2011104510457,由中興通訊股份有限公司申請的發明專利“一種移動通信網絡中的鄰區優化方法及基站”,該發明提供一種鄰區優化的方法,降低了鄰區優化工作的復雜度、提高鄰區關系的準確度、降低用戶掉話率。
其次為對覆蓋優化技術研究,其專利申請量占23%,基站覆蓋無論是過大或不足都會對網絡產生負面影響,通過基站覆蓋的調整可以減少系統內的干擾,并且減少服務盲區的存在。如由中興通訊股份有限公司申請的發明專利(申請號CN200810090657)一“網絡覆蓋優化處理方法和系統”,該方法通過基站搜集覆蓋優化數據,來判斷是否在本地進行覆蓋優化。
干擾控制技術的專利申請量占17%。如由中國移動通信集團申請的發明專利(申請號為CN200910238734)“確定干擾源的方法及裝置”,其通過先確定出干擾源再執行針對不同干擾源執行優化措施。
網絡優化技術中,研究相對較少的是話務均衡技術、微蜂窩優化技術、雙頻網優化技術、網絡拓撲的優化。
三、結束語
【 關鍵詞 】 虛擬化、XEN、優化設計
Optimization of Virtualization based on XEN
Chen Yu Xiao Guo-biao
(Xinhuanet Beijing 100162)
【 Abstract 】 Because of the rapid growth of cloud computing technology, virtualization, which is the key component of cloud computing, is experiencing fast development at irreversible rate. The technology of virtualization enables the operation of multiple virtual machines on one physical machine.While virtual machines can share the physical resources of a single computer, they remain completely isolated from each other as if they were separate physical machines.Virtual machines are completely independent from their underlying physical hardware.This paper initiates the research from the reason why virtualization came into being, and goes onto introduction of the structure and characteristics of the UVP virtualization platform,including thetechnologyof performance optimization, energy efficiency management, security implement and UVP's enhancement.In addtion, it states the significance of those mentioned technology, such as improving system performance, strengthening security, easysystemmaintenance and expansion and so on.
【 Keywords 】 virtualization; XEN; optimal design
1 引言
隨著計算能力的不斷提高,單服務器的資源利用率卻反而降低,這就引發了計算資源的富余,而低水平的資源利用率催生了虛擬化技術的出現。
服務器的性能提高也由最初的依賴于CPU頻率的增長轉化為CPU核數的增加。多核CPU的出現,導致了計算資源由單核CPU的分時復用轉變為多核CPU的并行處理。多核多CPU更加速了虛擬化技術的進程。
UVP(Unified Virtualization Platform)(基于XEN的虛擬化優化平臺)通過對服務器物理資源的抽象,將CPU、內存、I/O等服務器物理資源轉化為一組可統一管理、靈活調度、動態分配的邏輯資源,并基于這些邏輯資源在單個物理服務器上構建多個同時運行、相互隔離的虛擬機執行環境。通過UVP平臺提供的虛擬化功能,可實現更高的資源利用率、更低的硬件采購成本和能耗以及更低的維護成本。
2 XEN系統概述
2.1 XEN 簡介和工作原理
XEN 是一個基于X86架構、發展最快、性能最穩定、占用資源最少的開源虛擬化技術。XEN可以在一套物理硬件上安全的執行多個虛擬機,與 Linux 是一個完美的開源組合,Novell SUSE Linux Enterprise Server 最先采用了XEN虛擬技術。它特別適用于服務器應用整合,可有效節省運營成本,提高設備利用率,最大化利用數據中心的IT基礎架構。
【摘要】在小學數學教學中,恰當運用現代信息技術融入學科教學,以形象具體的“圖、文、聲、像”來創造教學的人文情景,使抽象的教學內容具體化、清晰化,使學生的思維活躍地參與教學活動,使其重視實踐操作,科學地記憶知識,并且有助于學生發揮學習的主動性,積極思考,主動探究,使教師以教為主變成學生以學為主,從而提高教學質量,優化教學過程,增強教學效果。
何克抗教授在《縱論信息技術與課程整合》中提出:“信息化時代教師的主導作用應發揮在情景創設、信息資源提供、合作學習的組織和探究性學習的指導以及自主學習策略的設計等方面。”在小學數學教學中,恰當運用現代信息技術融入學科教學,以形象具體的“圖、文、聲、像”來創造教學的人文情景,使抽象的教學內容具體化、清晰化,使學生的思維活躍地參與教學活動,使其重視實踐操作,科學地記憶知識,并且有助于學生發揮學習的主動性,積極思考,使教師以教為主變成學生以學為主,從而提高教學質量,優化教學過程,增強教學效果。數學教師應該從自己學科的角度來研究如何運用現代信息技術優化課堂教學,把現代信息技術融入到小學數學科教學中。
一、運用現代信息技術,為導入新課創設學習情景,激發學生興趣。
小孩子一旦對某種事物產生好奇,便會產生強烈的求知欲。在新課教學中,運用現代信息技術,創設學生樂學、愛學的學習情景,把學生的注意力迅速集中到課堂教學的內容上去,激發學生濃厚的學習興趣和強烈的求知欲,使學生的學習狀態由被動變為主動,在輕松愉悅的氛圍中掌握知識。
我聽了本校老師上的《分數的基本性質》一課,她利用課件播放了一段“啊凡提分金條”的動畫故事,先把一金條平均分成2份,讓啊凡提取1份,但啊凡提不要,他覺得拿1份太少了:又把金條平均分成4份,啊凡提還是不要;最后,把金條平均分成12份,這一次啊凡提開心的拿了6份。啊……學生大笑了。老師問:啊凡提現在為什么這樣開心?……像這樣,播放一段精彩的故事,引入課題,就會使整個課堂頓時活躍,不僅極大地激發學生學習興趣,喚醒學生注意力,而且使學生的心一直被教師吸引著,輕松愉快,過渡自然,使教學過程順利進行,還提高了教學效率。
二、運用現代信息技術,能有效地實現精講,突出重點,突破難點。
多媒體與網絡技術充分體現了現代信息技術的形象具體、動靜結合、聲情拼茂的特點。所以恰當地運用現代信息技術,可以變抽象為具體,調動學生各種感官協同作用,解決教師難以講清,學生難以聽懂的內容,從而有效地實現精講,突出重點,突破難點。
例如,在講解“圓的面積”一課時,為了讓學生更好地理解和掌握圓面積計算公式推導過程這一重難點,我利用課件形象生動的剪、拼動畫,把圓分割成相等的兩部分共16份,然后通過動畫把這兩部分交錯拼好,這樣就可以拼成一個近似的長方形。學生從視覺上體會到把一個圓轉化成一個長方形的過程,再讓學生自己親手剪拼,最后體會到這個近似的長方形面積與原來的圓的面積是完全相等的。引導學生觀察,怎樣才能使這個圓轉化成最近似的長方形?然后再以剪拼動畫32份、64份……形像生動的活動過程展現眼前。再問學生還發現了什么?這個近似的長方形的長、寬與圓的什么有關?從而導出求圓的面積公式。使得這課的重難點輕易地突破。大大提高了教學效率,培養了學生的空間想象能力。
三、運用現代信息技術,調整學習情緒,激發學習興趣。
心理學表明,小學生課堂上有意注意持續的時間很短,一般在8---10分鐘時間,加上課堂思維活動比較緊張,時間一長,學生極易感到疲倦,就很容易出現注意力分散,學習效率下降等,這時適當運用現代信息技術的優越性刺激學生,吸引學生,創設新的興奮點,激發學生思維動力,以使學生繼續保持最佳學習狀態。如教“比的意義”一課,電教室的屏幕上出現一面鮮艷的紅旗,長3米,寬2米。通過兩種量的比較,同學們都學會什么叫做“比”了,并掌握了比的各部分名稱很快就學會求比值,如果進行反復的練習,學生好象有點厭倦了。這時,我馬上打開“天安門的國旗”的網頁,一面鮮艷的五星紅旗在天安門廣場上飄揚。這是一面特種型號的國旗,誰能找出它的長和寬是多少米?同學們一聽,興趣來了,爭著上網查閱……。最后讓學生查出長5米,寬3.33米。這時,學生好奇極了,有的學生在說這面國旗的長和寬的比,有的求出長和寬的比的比值,有的在議論和比較我們學校的國旗……。下課了,還在議論。
四、運用現代信息技術,讓生活走進數學課堂。
數學本源于生活,生活中處處有數學。為了讓學生學有用的數學。運用現代信息技術,在教學中瞄準與學生生活經驗的最佳聯結點,并架起橋梁,使數學知識因貼近生活而變得生動有趣,讓學生感受生活化的數學,用數學眼光看待周圍的生活,增強學生的數學意識,培養學生的數學興趣和素養,提高學生的實踐應用能力。利用現代信息技術手段,設計學生熟悉的、感興趣的、貼近他們實際的生活素材。例如,我聽了一節五年級“數學活動課”,錄像播放師游“廣州東方樂園”的情景。參加這次活動的學生有980人,教師38人。門票價格為成人票每張10元,學生票每張5元,30人以上可以購買團體票,團體票每張6元。請你設計一種最為省錢的購票方案。同學們展開熱烈的討論,各自提出自己的設計方案。
創設生活情景,突出主體地位。把教材內容與生活情景有機結合起來,使數學知識成為學生看得見、摸得著、聽得到的現實,讓數學貼近生活,使學生真正體會到生活中充滿了數學。例如,我聽過一年級教師在教學“幾和第幾”時,讓學生模擬人們排隊買票的情景,把靜止的畫面變成生動的場景,在生動有趣的生活中學生加深了對基數與序數的認識,學會了處理生活中的問題。將信息技術融合到小學數學科教學中來,充分運用各種信息資源,讓生活走進數學課堂。
總之,把現代信息技術融入到小學數學教學中去,發揮其主導作用,創設生動形象的生活的情景,激發學生的學習興趣。提供豐富的信息資源,讓學生從繁瑣的學習中解脫出來,形成合作交流、主動探索的學習氛圍,提高課堂教學效率,促進素質教育實施,達到優化課堂教學,增強教學效果。從而有效地培養更多的跨世紀的創造性人才。
本文參考文獻:
近幾年中,網絡運營商逐步認識到網絡安全的重要性,通過部署防火墻、入侵防護設備、VPN等一系列的技術手段和措施來提高電信網絡的安全性,但是整體的效果并不理想,由于網絡安全問題導致的網絡癱瘓、流量異常、數據泄露等情況仍然時有發生,而造成這些安全事件根本性的原因很大一部分是安全防護技術手段的缺失。比如沒有形成全公司統一的網絡安全技術實施總體規劃,在實際的技術部署中缺乏縱深一體化的防護,在系統規劃、設計、建設階段缺乏對于網絡安全技術防護方面的考慮,導致部分系統中沒有部署必要的安全防護設備;而部分系統中即使部署了安全設備但是策略配置不合理,導致相應的系統弱點完全暴露在公眾網絡中;網絡層沒有統一采用MAC綁定52的策略,網內時常發生ARP攻擊情況;系統口令認證方式單一,容易被破解;運行系統上的服務端口沒有實施最小化的控制。此外在檢測手段上,漏洞檢測設備分布零星,沒有形成遠程控制、覆蓋全系統的部署方式,檢測的效率相對低下。在審計技術手段上,部分關鍵業務系統缺乏操作審計的管控能力,對于流量分析缺少數據包分析能力。因此,本文從層次化安全防護部署、自動化安全檢測能力、全方位安全審計能力三個方面對網絡安全技術手段進行分析。
1層次化安全防護部署
安全防護的目的是通過系統加固、安全設備部署等網絡安全技術手段,實現對惡意或非惡意攻擊行為的防御,根據防護對象的不同,又可以分成四個維度。
1.1網絡層
網絡層的安全防護主要通過在網絡設備層面設置安全加固措施,保障數據傳送的底層網絡能夠持續穩定的運行。首先需要保證網絡拓撲的合理性,增強網絡設計時的健壯性。在網絡架構上保證內外網的物理隔離,防止外網的安全威脅蔓延至內網中;確保網絡具備冗余倒換能力,不存在網絡的單點故障;將不同的業務、不同的用戶在網絡層面進行隔離,降低用戶非授權訪問的可能性;在關鍵網絡出口處部署防火墻設備或者設置訪問控制列表,限定外部網絡與受控業務系統之間可以進行交互的應用類型;避免網絡設計中存在可旁路繞過安全防護設備的鏈路。其次啟用相應的內網、外網防護技術手段,降低網絡層面遭遇攻擊的幾率。啟用網絡接入的準入機制,只有通過認證的設備才允許進行網絡訪問;通過在網絡層部署反向路由檢測機制,阻斷惡意用戶使用仿冒地址發起攻擊;通過在網絡層部署MAC地址綁定機制,防止局域網內的ARP攻擊;在業務系統的網絡出口處啟用動態路由協議的Peer認證機制,防止非授權的設備參與進路由廣播和分發中,造成網絡數據轉發的異常。
1.2系統層
系統層的安全防護主要著眼于業務服務器、維護終端及辦公終端操作系統的安全措施部署。通過設置統一的補丁服務器、病毒防護服務器,實現各類主機系統升級補丁和病毒特征更新包的統一管理、及時,避免因操作系統漏洞未及時修補造成網絡安全的發生;部署統一的集中認證授權系統,實現基于手機短信認證、令牌環認證等方式的雙因子認證機制,根據認證的結果分配給用戶對應的訪問權限,確保登錄用戶所能進行的操作合法性。
1.3應用層
所有的業務提供能力最終都是體現為各種業務應用,因此應用層的防護能力高低,直接決定了一個業務網絡的安全程度。在應用層面需要實現最小化服務的原則,對于與業務和維護沒有關聯的應用服務端口,都應予以關閉;針對所提供的Web應用,應該部署WAF設備,阻隔針對應用的網絡攻擊行為。
1.4數據層
數據層次主要數據的加密傳輸和保存,客戶端和服務端之間使用SSL、SSH之類的安全加密傳輸協議進行數據的交互,確保數據在高強度的加密通道中進行傳輸,不被篡改、不被截獲,通過對應用系統的改造優化,實現在服務器上存儲關鍵數據時使用MD5加密等方式進行數據存儲,降低存儲文件外泄后數據泄漏的風險。
2自動化安全檢測能力
安全檢測是通過主動自主的對網絡系統進行審視,及早的發現網絡系統中存在的安全問題,安全檢測技術能力的提升,有助于企業能夠更為快速準備的定位網絡系統的薄弱環節,通過及時采取安全防護措施,降低網絡安全隱患。
2.1漏洞掃描
漏洞掃描技術是在網絡安全檢測方面使用的最為廣泛的一種手段,通過自動化的掃描工具和被檢測的系統進行連接,并讀取內置的漏洞數據庫進行數據交互情況的匹配,以判斷目標系統是否存在相應的網絡安全漏洞。根據掃描對象的不同,漏洞掃描又可分為系統掃描和Web應用掃描。為保證漏洞掃描技術手段部署的有效性,一方面需要考慮漏洞掃描工具選用的合理性,工具是否具備較為完備的安全漏洞數據庫,漏洞判定的原理依據是否合理有效,漏洞掃描任務執行速度是否快速;另一方面需要系統化的考慮漏洞掃描工具的布放,通過集中管控,分級部署的方式,使得漏洞掃描工具能夠通過遠程管理和控制,跨區域覆蓋到所有需檢測的網絡系統,自動化執行周期性的掃描任務,提升漏洞掃描工作任務執行的效率。
2.2基線檢查
基線檢查系統通過遠程登錄目標系統或者通過在目標主機上運行采集腳本,獲取目標主機的實際配置情況,與系統內設置的各種系統、應用的配置的標準項進行對比核對,找出其中的差異,即不合規項,形成直觀的統計報表。
3全方位安全審計能力
通過安全審計技術手段,實現對網絡操作、流量特征行為進行審核,發現網絡中所存在的違背安全策略的行為,根據審計的結果,做好事中處理或者事后補救的措施,保障企業的網絡安全。
3.1操作審計
各運維部門負責運維種類繁多,數量龐大的各式通信網元,且參與運維的人員眾多,但是相應的運維操作并沒有全部進行審計管控,存在網絡安全管控上的盲點,因此完善在操作審計上的能力也是優化網絡安全管理體系的重要環節。通過全覆蓋式操作審計系統的覆蓋,實現對現網設備及應用的集中操作審計,對運營商日常運維操作的情況進行記錄,保存運維人員的登錄賬號名,登錄時間,登錄結果,登錄IP地址以及操作帳號,操作時間,操作命令,操作結果等一系列操作信息,周期性的對操作的情況進行審核,是否存在異常的操作行為,同時在發生安全事件時,也可通過操作審計系統進行設備操作記錄的回溯,發現問題關鍵點。
3.2流量分析
在運營網絡中不光存在著正常的業務流量,還有眾多的網絡攻擊、垃圾郵件、蠕蟲病毒等產生的異常流量,對于這些異常流量的及時甄別、快速處置是優化網絡安全環境的關鍵步驟。運營商應該在流量分析的手段上進行補充完善,形成以下幾個層次的分析能力:第一層次是基于SNMP協議,采集平臺網絡出口設備的端口進出字節情況,構造出日常的流量圖形情況,通過實施監測發現流量突增突減的情況,可以粗略的判斷是否存在網絡攻擊行為,及時對異常行為做出響應;第二層次是基于netflow技術,通過提取數據包的包頭,獲取IP地址、協議類型、應用端口、數據包進出的設備端口、字節數等一系列信息,構建出整個網絡流量的整體視圖,分析網絡中存在的異常流量情況并進行對應的溯源,準確定位攻擊的源頭所在;第三層次是部署鏡像或者分光抓包的能力,在網絡安全事件發生時,具備快速響應能力,及時獲取事件發生時,被攻擊網絡的交互數據包情況,通過對這些數據包的精準分析,發現網絡攻擊的方式方法,采取針對性的防護措施進行防御。
3.3日志分析
網絡中系統、應用、安全設備所產生的記錄用戶的行為、系統狀態的日志,為網絡安全事件的處置提供了大量重要的信息,通過對來自網絡中各種設備和應用的日志進行關聯性分析,可以判定出攻擊者什么時候通過什么手段發起的哪種類型的攻擊,攻擊影響的范圍是多大。因此,應當建立集中式的日志收集分析系統,提高自身在網絡安全事中的技術處理手段。
總之,網絡運營商在整個互聯網生態圈中提供最為基礎的通信管道,承擔著公共網絡的建設和維護的職責,因此一旦運營商的網絡遭遇黑客的惡意攻擊或者發生其他類似的安全問題,所影響到的互聯網用戶范圍非常廣,造成的社會影響非常大。技術手段作為網絡安全的重中之重,本文對其進行了重點探討,希望能對未來網絡安全的發展貢獻一定的力量。
作者:楊鈞 單位:烏魯木齊69022部隊
引用:
[1]上官曉麗.國際信息安全管理標準的相關研究[J].信息技術與標準化,2014.
[2]侯繼江.中國網絡安全防護工作開展思路及經驗總結[J].電信網技術,2011.
[3]楊雪梅.基于PPDR模型的關鍵應用信息系統防御體系[J].計算機與應用化學,2015.
關鍵詞:拓撲優化技術;汽車設計;應用
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.236
0 前言
作為結構優化設計的一門新技術,拓撲優化技術在汽車、機床、電子機械等領域中已經得到了廣泛地應用。傳統的結構優化設計具有一定的盲目性,完全依賴于工程師的經驗,并且需要做大量的實驗,周期較長且成本較高。現階段,通過在結構優化設計的初始階段引入拓撲優化技術,大大提高了結構設計的合理性,改變了傳統的僅憑經驗來設計的理念。
拓撲優化技術是指在指定的設計空間內,重新規劃材料分布,使得部件的某種性能滿足設計者的要求。拓撲優化技術主要探討結構材料的分布形式和構件的聯結方式,運用去除材料、增加孔洞數量等拓撲優化形式,旨在使結構在滿足應力、位移等約束條件下,其強度或固有特性等指標達到最優。
1 拓撲優化技術概述
結構拓撲優化設計的主要思想是將結構優化問題轉化為材料優化問題,并在給定的設計區域內進行優化計算。拓撲優化設計的思路首先需給定材料類型和設計方法,在此基礎上得到既滿足約束條件又能使目標函數最優的結構布置形式。由于拓撲優化設計初始約束條件較少,工程師僅需給定設計域而不必清楚具體的結構拓撲形式。
拓撲優化設計是在指定的設計區域內,通過迭代過程計算求解材料最優分布的一種優化手段。以某種材料為例進行說明,首先需定義材料分布形式,再以靈敏度計算、結構分析、修改材料分布等方式進行迭代計算。經過多輪迭代優化后,材料分布逐漸趨于穩定,優化過程結束。對于連續體優化問題,通過計算通常可得到最優的材料分布形式,使設計結構達到最優。
在進行優化設計之前需明確設計區域、目標約束及分析類型模型等因素,用戶可直接監視優化過程,在優化結束后需對結果進行后處理。因拓撲優化后盡管結構最優,但局部區域仍不太完善,常需進行局部優化,如形狀優化等。局部完善后需根據結果對結構進行三維建模從而完成結構的拓撲優化設計。由于需要修改參數等原因,常需對某一步或整個過程進行反復迭代。
2 拓撲優化設計的研究方法
目前拓撲優化方法主要有以下三種,分別為變密度法、均勻化方法以及漸進結構優化方法[2]。
(1)變密度法就是將材料密度與特性之間建立某種聯系,假設材料的密度是可變的,其屈服極限、抗拉強度等物理參數與密度之間的聯系也是人為假定的。在進行拓撲優化時,以材料密度為設計變量,這樣結構的拓撲優化問題即轉換為材料的最優分布問題。
(2)均勻化方法是建立在均勻化理論基礎之上的,通過在拓撲結構材料中引入帶有孔洞的單胞結構,并將設計區域離散成多個微結構單胞集合體,經計算可實現對連續體的拓撲優化。通過均勻化方法計算,可確定結構材料密度呈 0~1 分布,最終得出最優的拓撲結構。目前廣泛應用于三維連續體、振動、熱彈性、屈曲及復合材料的拓撲優化分析。
(3)漸進結構優化方法(Evolutionary Structure Optimization,ESO)的基本原理是將結構中多余或低效的材料逐漸去除,從而使剩余的結構趨于合理。該方法物理概念簡單、明確、通用性好,易于被工程技術人員接受和理解,因此應用范圍較廣。ESO方法自提出以來,廣泛應用于各類結構的尺寸、形狀和拓撲優化,如應力、剛度、位移、振動頻率、響應等穩定性約束的連續體結構拓撲優化設計問題。
3 拓撲優化技術的應用
隨著計算機技術和數學優化算法的發展,拓撲優化技術取得了重大的成就,目前廣泛應用于汽車工業、航空航天、機械制造、機車和復合材料等設計領域。拓撲優化技術在汽車工業上的運用,國外起步較早且應用較廣泛,國內則相對較晚。汽車拓撲優化技術對象主要為車身本體構件、底盤和動力總成支架等;優化目標一般包括質量最小、能量吸收最優、柔順度最好等;約束通常涵蓋固有頻率、應力和最大位移等[3]。
在對某車身整體結構進行拓撲優化時,以質量最小化為目標,首先獲取整車的初始設計空間,以車身在實際工作過程中所承受的載荷為約束,并根據各種約束的重要程度分配不同的權重因子,在此基礎上對該車身結構進行拓撲優化。優化結果表明:車身結構在質量、設計成本、乘員艙空間及能耗指標均得到了很大程度的優化。
汽車底盤系統的許多零部件均是實心結構,如控制臂、轉向節、副車架等。因經驗設計往往存在多余,從而造成整個結構重量加大。因此,在對該類零部件進行設計優化時,常以質量最小為優化目標。控制臂以質量最小化作為目標,以結構的最大應力作為約束,通過對該結構進行優化減重效果明顯,比例達到 14%,結構應力控制在材料的屈服極限內。同樣,在對轉向節進行拓撲優化時,其目標設置為質量最小,約束為結構的應力和連接點位移。經過優化,轉向節強度大幅度提高。但在局部位置出現高應力集中現象,可通過后續設計,降低這些部位的應力水平,增強連接點的剛度。
對于支架結構,頻率和剛度是其關鍵指標。對某支架進行拓撲優化時,目標通常為質量最小,并將支架的一階頻率和載荷施加點位移控制在一定范圍內。經過優化,質量減少了 42%,應力也控制在材料屈服極限內。
4 結論
隨著環境問題和能源問題的日益凸顯,如何快速地研發出產品,對各汽車制造商都尤為重要。拓撲優化技術可在前期設計階段大幅度縮短項目的開發周期,并在滿足性能目標的前提下使得結構設計最優。通過該技術,可以為工程師在設計企劃階段提供大量的優化方案,對后期整車輕量化具有重要的意義。
參考文獻:
[1]范文杰,范子杰,桂良進.多工況下客車車架結構多剛度拓撲優化設計研究[J].汽車工程,2008,30(06):531-533.
[2]劉林華,辛勇,汪偉.基于折衷規劃的車架結構多目標拓撲優化設計[J].機械科學與技術,2011,30(03):382-385.
中 【關鍵詞】工程項目;總圖運輸設計;平面布置;參與性;綜合性
中圖分類號:TU2 文獻標識碼: A
總圖輸運技術設計主要針對基地內要建項目進行總體設計,根據工程項目的規劃條件和使用要求,處理好廠外與廠區的關系,合理地布置堆場、建筑物、運輸、動力設施各要素之間的關系。我國總圖運輸技術的發展共經歷了四個階段:學習摸索階段、開始獨立設計階段、獨立設計階段、引進消化趕超階段,幾十年的不斷努力、發展和完善,我國逐步形成了一套特色的工作方法。下面就針對總圖運輸設計的情況進行整體分析。
1 總圖運輸設計的內容
總圖運輸涉及較廣的知識面,政策性比較強,是一門多因素、多對象、多專業的學科,其綜合性非常強,是一種創造性思維實踐活動的過程。總圖運輸過程復雜,既與科學文化、經濟社會發展的總體水平相關,還要受到時間階段、歷史條件和地域場所的約束。由于人們創造精神的發揮和對宏觀事物認識能力的不同,導致總圖運輸設計的內容和指導思想之間存在差異。
總圖運輸性質特點決定了專業工作人員必須要具備全局觀念,要有一定的表達能力和組織能力,要了解歷史、掌握未來發展趨勢,要有工程概念和豐富的知識面,還要做到技術業務的精準。
目前國內外的很多工程實例已經能夠充分表明總圖運輸的重要作用,例如工程中沒有選好廠址、總平面的布置不夠合理,都會給工程項目的施工、生產以及生活帶來極大不便,對經濟、安全和環境方面也會造成很大的影響。我國自建國以來總圖運輸設計發展經歷了起步到不斷發展成熟的過程,專業隊伍從小到大,從有到無,不斷發展壯大,涉及領域遍及管理、教育、科研、設計等領域,為我國的工業發展做出了重要貢獻。
2 總圖運輸設計的特點
2.1 彈性設計
彈性設計主要是指設計有時空特點,主要含義為:第一,企業的發展方向是一個大的空間觀念,不只是發展期限以內的;第二,企業內的用地形態具有靈活性;第三,企業的發展是一個過程,具有延續性,這是一種時間觀;第四,在具體期限內企業的發展在時間上可以調整。彈性設計把各種可能性都充分考慮到,設計方案具有靈活性,可以承受一定的外來影響。
總圖運輸戰略規劃對未來發展可能性進行政策方針上的說明規劃,進行規劃時如果使用彈性設計,可以使得企業發展留有各種可能的余地,使得企業經濟發展方向和對周圍區域時間、空間變化都有一定的伸縮性。總圖運輸設計通常把現行的工藝方案作為模特,通過量體裁衣方法來設計,一旦設備工藝發生大變動,不得不進行大規模的整改手術。隨著科技的進步,技術更新周期不斷縮短,因此要靈活應對盡量采用彈性設計原則。
2.2 參與性
總圖運輸設計的參與性特點有兩方面的含義,也就是多學科干預性和操作過程共享性。多學科干預性指總圖運輸設計包含多學科的介入。總圖運輸設計包含經濟、政治、社會以及工程技術各方面的問題,單一的學科不可能獨立承擔并完成完整的設計;各學科的介入不只是專業方面的協作,也是各專業之間相互學習、不斷開拓視野、豐富充實內涵的一個過程。操作過程共享性指在設計的過程中,所以設計因素包括使用者、設計者以及相關人員共同操作設計程序的過程。設計要作為一個不斷探索問題和確定問題的過程。
參與性的焦點就是人,也就是使用者,總圖運輸設計是從“要建立”到“建立成什么”都是由與設計相關的所有參與者決定的。設計者由于自身知識的局限,不可能做到面面俱到,因此使用者對設計的科學性、適用性的了解比宏觀領域設計師更加細致、深入,因此要想使設計更加科學合理,必須要充分聽取采納使用者的想法、要求,與他們共同協商。參與性非常注重使用者和設計者的共同操作過程,設計過程依據設計、成果、評估、反饋、設計這個開放的設計環節來進行,主要特征為開放、共享、聯系和爭執。參與性可以適用于各個設計環節,最適用于方案的決策環節。
2.3 滾動性
滾動性主要指各企業在總體規劃目標基礎上,對各方面發展進行設計預測,及時搜集有關企業發展的信息,根據實際情況及時反映,不斷調整修改原規劃設計,從而逐步實現目標。這種隨時調整、逐層推進的設計方式,可以使設計更加可行、現實。
3 總圖運輸設計的技術優化
總圖運輸設計內容涉及產品結構、工藝流程、施工組織、設備選用、環境保護、銷售渠道和協作配套等各方面的問題。在市場經濟環境下,競爭日益激烈,總圖運輸設計人員要在符合給定條件基礎上,完成科學實際的設計,提高產品的質量,不斷降低企業的成本,從而獲取更好的經濟效益,實現費用最少、誤差最小、消耗最低的目的。
首先要做好總平面布置工作,進行總平面的布置及優化時,平面布置單元是基本單元,是工程項目范圍內包含的車間、設備、工序、建筑物以及生產單元的集合體,在平面布置圖中具體指各建構筑物和工作區。開始總圖運輸設計時要分析并整理原始資料,確定好需要布置的單元,布置單元要作為一個整體進行系下一步的考慮。平面布置工作是平面優化設計工作的基礎和重點,對提高總體設計質量具有重要的現實意義。
其次要做好平面布置工作的骨骼系統D物流,物流分析對整個平面布置起到關鍵作用。物流顧名思義就是物的流通,廣義的含義還包括人流和信息流等。物流是平面布置的基礎,可以緊密地把運輸系統和平面布置結合起來,是兩者成為不可分的統一整體。進行總圖運輸設計時,一項基本的通用原則就是按照工藝流程來布置總圖,工藝流程可以分解為物流部分和操作部分,換句話說物流系統的優化工作就是總圖運輸設計優化的關鍵部分。例如在濟鋼的球團料場工程實例中,最初方案是火車、汽車運進來的物料都卸載同一個地下的料倉內,通過總圖運輸技術人員的計算,表明運輸能力不能滿足要求,通過調整方案,設置了火車、汽車分別卸料的地點,改變物流的流動方向,從而保證設計方案的可行性,保證工程的順利進行。
4 結語
隨著我國經濟的發展,各項工程建設發展迅速,工程項目中總圖運輸設計的重要性日益凸顯,做好總圖運輸設計不僅給工程施工提供方便,還可以保證工程的順利完成。總圖運輸在實際應用中還存在著一些問題,需要不斷進行優化,不斷提高總圖運輸設計的總體水平,要在傳統框架基礎上積極吸收物流學、系統論、設施規劃和城市規劃等相關的理論內容,形成更為先進科學的總圖運輸技術體系,從而保證其更好地服務于工程項目的建設。
參考文獻:
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本文在Globus分層模型設計思想的基礎上提出一種優化的網格資源管理模型HRMM(HierarchicalResourceManagementModel),并給出了相應的資源管理算法。為了提高效率,在HRMM的主要模塊中運用了GlobusToolkit2.4提供的數據結構和接口。
1HRMM的總體結構
HRMM的設計思想是:動態接收來自用戶的作業請求,并為該作業分配符合條件的計算資源,同時提供整個計算過程中有關資源信息的在線反饋,接受用戶的在線控制。HRMM的體系結構如圖1所示,將計算網格的資源管理任務分為四個層次:作業并行分析、全局資源分配、局部資源分配和本地資源管理。
由圖1可見,用戶經過GUI(圖形用戶界面)向HRMM提交作業請求,作業并行分析器接收用戶的作業請求,再按最大并行度將作業中的任務劃分為若干任務組,提交給全局資源分配器。對多任務組中的每個任務,全局資源分配器在靜態資源庫中一次搜索多個滿足該需求的集群,組成候選集群組提交給局部資源分配器。局部資源分配器在動態資源庫中讀取候選集群組中每個集群的有關信息,并將相應任務分配給最符合條件的集群。然后,該集群應用本地資源管理器執行任務。在整體上,本地資源管理器每隔一定時間向靜態資源庫發送靜態資源更新信息。另外,局部資源分配器讀取動態資源庫前,動態資源庫會從本地資源管理器讀取更新信息。
在這個分層模型中,一方面,用戶提交的作業能夠以最大的并行度執行,從而高效體現了并行計算的思想;另一方面,選多個集群組成候選集群組,再確定其中某一分配資源的方案,由于綜合考慮了任務的靜態需求和動態需求,避免重復的查詢操作,從而提高了資源分配的效率。
2作業并行分析器
如圖1所示,用戶經過GUI向作業并行分析器提交作業請求。這個請求包括該作業中所含的多個任務的相關信息、任務間的依賴關系及每個任務的計算資源需求。作業并行分析器分析該作業中的任務及相互關系,根據各任務的依賴關系將作業中的任務劃分為不同的任務組,并對每個任務組進行適當描述后提交給全局資源分配器。
2.1作業的拓撲表示
一個作業由一個或多個任務組成。作業的拓撲定義為一個滿足如下條件的有向無環圖:該圖的節點與作業中的任務一一對應;若任務B直接依賴于任務A,則存在一條由節點A到節點B的有向邊,稱A為B的直接前驅,B為A的直接后繼;如果存在一條從A到B的由多條有向邊組成的有向通路,則稱A為B的前驅,B為A的后繼。
圖2表示一個作業的拓撲結構。設該作業由標記為A~G的7個任務及其相互關系組成。如圖2所示,任務D需要在任務A和B完成后才能開始,而任務G必須在任務正和F完成后才能開始。
為了提高作業的并行執行效率,需要關注任務在拓撲定義中的深度。記任務T的直接前驅集合為Pd(T),則其深度d(T)為:
若Pd(T)=φ,則d(T)=1;
若Pd(T)≠φ,則d(T)=max{d(R)}+1.
R∈Pd(T)
2.2作業的最大并行度劃分
作業的并行劃分是指:一個作業拆分后形成的一系列對應每個任務、前后有序且相互獨立的任務組。一個作業可以有一個或多個并行劃分方案,形成該作業對應的并行劃分集,記作,I()為中的任務組數。稱為作業的最大并行度劃分,如果:E∈,且ξ∈。I()≤I(ξ)將作業中的多個任務按照相應的深度進行劃分,形成一個最大并行度劃分。如圖2中的作業,其最大并行度劃分為:={(A,B),(C,D,E),F,G}。
3全局資源分配器
全局資源分配器接收到以RSL描述的任務組后,立刻進行分析和解釋,獲得每個任務的靜態資源需求。系統根據每個任務的資源需求在靜態資源庫中搜索滿足條件的多個集群,并將結果提交給局部資源分配器。
3.1靜態資源庫
系統中的靜態資源庫采用基于輕量目錄訪問協議LDAP結構。在HRMM模型中,網格系統的所有靜態資源都在LDAP服務器的DIT(目錄信息樹)中建立了相應的目錄項,并用<屬性,值>的組合描述各種資源屬性。靜態資源庫選擇LDAP可以在性能上帶來以下優點:
(1)LDAP專門對讀操作進行了優化,在讀操作頻繁的情況下,可以提高讀取效率。
(2)LDAP是跨平臺協議
,可在任何計算機上使用。從而增加系統對異構網格環境的適應性。
(3)LDAP服務器支持分布式的結構,靜態資源庫可訪問本地或全局的LDAP服務器,并能很方便地實現同步,即增強資源管理的分布性。
3.2全局資源分配算法
根據任務組中每個任務的靜態需求,全局資源分配器在靜態資源庫中搜索滿足需求的集群。在搜索時首先隨機選擇搜索的起始位置,然后為每個任務分別返回最先發現的N個滿足該任務需求的集群,形成候選集群組,并以ClusterList數據結構描述后提交給局部資源分配器;其中ClusterList是用來描述候選集群組的廣義表結構,如圖3所示。對于任何一個任務,如果只找到K(
4局部資源分配器
局部資源分配器在動態資源庫中搜索候選集群組的動態信息,將這些動態信息和從全局資源分配器獲得的靜態信息相組合并進行綜合分析,最終將任務組中的每個任務分配給最適合的集群。
4.1動態資源庫
動態資源庫中的數據以XML描述,帶來如下優點:
(1)XML針對更新操作進行了優化。因此,對于需要不斷更新的動態資源庫,可有效提高效率。
(2)XML和LDAP在存儲結構上都是樹狀結構,可以很方便地相互轉化。用XML描述數據,可使動態資源庫和基于LDAP的靜態資源庫具有更好的耦合性。
(3)XML與平臺無關,以XML表示的數據可很方便地被其他程序使用。
4.2局部資源分配策略
局部資源分配器得到候選集群組ClusterList后,從動態資源庫獲取每個候選集群的動態信息,并將這些動態信息添加到相應集群的靜態信息之后,然后將靜態資源和動態資源信息相組合,形成集群綜合資源信息。設一個集群的動態資源信息為h=[h1,…,hm]T,靜態資源信息為t=[t1,…,td]T,其中m和d分別為動態和靜態資源描述的字段數,則集群綜合信息為υ=[tThT]T=[υ1,…,υp]T,其中P=m+d。如圖3所示,集群2,2的綜合信息表示為υ2.2。類似地,將任務靜態資源需求和動態資源組合,設一個任務的動態資源需求為g=[g1,…,gm]T,靜態資源需求為s=[s1,…,sd)T,則綜合資源需求為r=[sTgT]T=[r1,…,rp]T。任務i的綜合資源需求表示為ri。在確定分配策略時,將只考慮任務的綜合資源需求和集群的綜合資源信息。
首先,為了任務能夠順利完成,最終被選擇的集群必須同時滿足任務的靜態資源需求和動態資源需求,即滿足任務的綜合資源需求:
∨i∈[1,n],∨j∈[1,p],Vi,f(i)[j]≥ri[j]
其中,n為任務組中的任務數量,p為向量u/和r的維數,f(i)為任務i的候選集群(即ClusterList中Taski對應的集群鏈表)中最終被選擇集群的序號。因此,首先在ClusterList中刪除所有不滿足上述條件的集群,并記第i個任務還剩余Ki個符合綜合資源需求的候選集群,其中1≤i≤n,1≤Ki≤N。最后,局部資源分配器要為每個任務Taski從Ki個候選集群中選擇最合適的一個。綜合考慮計算網格的整體資源分配效率,在具體選擇集群時采用如下決策機制:
(1)獲選集群的綜合資源信息應盡量接近相應任務的綜合資源需求,避免資源的浪費,即:
(2)獲選集群和任務提交節點間的總網絡延遲應盡量小,即:
其中tj為全局標識為j的集群的延遲;
(3)HRMM為每個用戶規定了計算資源占用量的上限,即:
其中W為該用戶對計算資源占用量的上限,且W>0。
綜合考慮上述三方面,局部資源分配可以描述為如下二次規劃問題:
其中C是可以改變的加權系數,且C>0。由于f(i)為離散值且取值范圍有限,因此提出以下優化方法,通過較少的計算來搜索近似的最優解。記候選集群組為ClusterList,則算法表示如下:
STEP1.對每個任務和候選集群,將靜態和動態資源信息組合為綜合資源信息;
STEP2.刪除ClusterList中不滿足總和資源需求的集群;
STEP3.,計算每個集群i,j的局部損失Cost[i,j]:=vi,j-ri+C·tij;
STEP4.并行地對Cost的每一列排序,并按從小到大的次序重排ClusterList中的集群鏈表;
STEP5.如果,則報告不存在滿足條件的解,算法結束;
STEP6.∨i∈[1,n],并行計算Cost*:=vi,k-ri+C·ti,k,其中k=aramin(vi,j<vi,1);
STEP7.∨i∈[1,n],并行計算d(i]:=
STEP8.置b:=argmin(d[j]),并刪除ClusterList中任務b的集群鏈表中前k-1個集群節點;
STEP9.如果滿足則轉STEPl0,否則轉STEP6;
STEP10.∨i∈[1,n],將第i個任務分配給ClusterList中相應任務集群鏈表中的第一個集群,算法結束。
該算法為資源分配查找到了近似的最優解,并在最大程度上利用了資源管理站點所在集群的計算資源,將大部分計算并行化。設資源管理站點所在集群的節點數為戶,則該算法在每個節點上的計算復雜度為O(n2n/P)
【關鍵詞】煤礦;采煤技術;合理優化
1.引言
煤炭開采是一項系統和復雜的工作,不僅需要資金、機械設備、人力方面的支持,還離不開技術的運用,通過運用相應的技術,能夠很好的應對煤礦開采的不利環境,提高采煤效率,對促進煤礦開采企業的發展也有著重要的作用。但目前在煤礦開采技術的運用中,仍然存在著一些不足,主要體現在采煤技術水平低,采煤設備安全性低,采煤對周圍環境造成較為嚴重的破壞。這些問題的出現不僅制約煤礦開采順利進行,還影響煤礦開采效益的提高。因此,今后為了改變這種情況,需要采取相應的技術措施,對煤礦采煤技術進行合理優化,為煤礦開采順利進行奠定良好的基礎。
2.煤礦采煤技術合理優化的概念
煤礦采煤工序復雜,為確保采煤工作的順利進行,必須挖掘好巷道,合理配置機械設備,運用相應的采煤技術,實現對采煤技術的合理優化。就概念來說,煤礦采煤技術合理優化是指在煤礦開采過程中,通過利用先進的技術和設備,對原來的采煤過程進行調整和改善,從而促進各種技術措施得到有效利用,確保煤礦開采的安全,提高煤礦采煤的綜合效益。
3.煤礦采煤技術合理優化的原則
在對煤礦開采技術進行優化的時候,必須以相關的原則為指導,以更為有效的指導各項工作,促進采煤技術能夠發揮最大的效能。總的來說,這些原則包括保障煤礦開采安全,降低煤礦開采成本,提高煤礦開采效率。
3.1確保安全原則。安全是煤礦開采的根本,必須高度重視該項工作。在開采過程中,要將安全問題作為重點和關鍵,確保作業人員安全,用電安全,機械設備使用安全,加強安全管理工作,使煤礦采煤的每個環節都能夠安全進行。同時還需要加強安全檢查,做好現場巡視工作,布置好巷道,建立通風、運輸、防塵、防水安全生產標準,規范采礦的各項操作,檢查施工每道工序,避免冒頂、支架傾斜等問題的出現,確保煤礦采煤的安全。
3.2經濟適用原則。根據煤礦開采的實際情況,采取合理的技術措施,促進煤礦開采效益的提高。提高經濟效益是煤礦開采企業的重要目標,是具體工作中必須關注的重點,主要措施是改進煤礦采煤各個環節,提高煤礦產量,提高煤礦生產效益,分析煤礦挖掘量,根據煤礦的具體情況,采用合理的開采方式,促進采煤經濟效益的提高。
3.3高出采率原則。具體是指通過優化各項技術措施,提高煤礦采出效率。在確保采煤安全的前提下,將提高經濟效益作為重要的目標和追求,節約采煤成本,節約各種資源,避免出現浪費現象,提高煤礦出采效率。
4.煤礦采煤技術合理優化的策略
盡管在開采煤礦的過程中,煤礦企業都十分注重對采煤技術的運用。但目前這些技術的運用中存在不足之處,集中表現為技術水平低,采煤效率有待提升,采煤對周圍環境帶來的破壞不容忽視。因此,為了應對這些問題,促進煤礦開采效率的提高,必須采取相應的優化措施,促進煤礦采煤技術最大效益的發揮。具體來說,應該從以下幾個方面入手,采取相應的優化措施。
4.1離層注漿技術。該技術的原理是,在高壓作用下,將高溫漿液注入采空區上方覆巖內的離層帶,進行填充,從而有效控制覆巖下沉,實現減緩地表沉降的目的。該技術與采空區填充方法存在不同之處,在井下煤礦開采中比較適用。并且具有自身顯著的優勢,例如,設備簡單,投資較少,對生產系統的影響十分小,能夠有效提高煤礦開采效率。需要注意的是,在運用該技術開采煤礦的時候,為了達到更好的效果,應該準確控制采空區,合理確定離層和開采尺度,有效避免下沉現象,促進開采效率的提高。
4.2條帶開采技術。煤礦開采中,將煤礦劃分為條形帶,開采一部分,預留一部分,確保余留的煤柱足夠穩定,留下的條狀能夠支撐上層巖石。通過運用這種開采方式,能夠減少地表變形,降低對地表所帶來的損害。同時為了達到這個目的,必須合理劃分每一條帶,不能超出既定的范圍,并確保條帶的穩定。開采后留下的條帶也應該穩定可靠,能夠支撐上覆巖,盡量降低對地表所帶來的危害。該技術能夠實現對煤礦最大限度的開采,設備投入較少,穩定可靠,節約成本,效益較高,是煤礦開采中較為理想的技術措施。
4.3放頂采煤技術。該技術主要運用于煤層很厚的部位,具體的運用方式是,在煤層底部開挖一個2m左右的工作面,然后運用常規方法進行煤礦開采。為提高采煤工作效率,開采中還要輔助運用煤礦壓力、人工松動的方式。對煤層頂部破碎部分應該使用支架,以保障采煤的安全,促進采煤作業效率的提高。該技術在煤層很厚的地方運用效果良好,但也存在不足之處,最為顯著的不足是煤炭資源回收利用率很低,這是今后在實際工作中需要改進的地方。
4.4長壁采煤技術。該技術包括三個不同組成內容,綜采、炮采、普采,在煤礦開采過程中得到非常廣泛的運用。具體的實施方式為,將人工開采和機械開采兩種方式結合起來使用,開采中利用爆破的方式進行。為促進開采效率的提升,應該根據具體工作的需要合理設置爆破參數,根據爆破順序進行煤礦開采,保證沒有預留煤和底煤,從而更為合理的開采底部煤層。普采也是不可忽視的內容,落煤和裝煤的所有工序都運用機械完成,運煤與炮采環節相似,在采煤中運用具有良好的效果,促進開采效率的提升。
4.5傾斜長壁采煤技術。與長壁采煤技術相比而言,該方式在巷道布置,工作面設置上存在不同之處,可以不用采區上下山巷道。需要注意的是,必須在技術條件成熟的前提下,才能更好的運用傾斜長壁采煤技術,同時也能夠取得顯著的經濟效益。另外,煤層傾斜角為12度左右,運用該技術采煤能夠取得更好的煤礦開采效果。
5.結束語
綜上所述,在整個煤礦開采中,采煤技術的運用是必不可少的。為了應對采煤中存在的問題,必須根據具體需要采取相應的優化措施,以推動煤礦開采的順利進行,提高采煤工作的效率,保障煤礦開采的安全,降低對周圍環境的污染與破壞,進而提高整個煤礦開采的綜合效益。
參考文獻
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關鍵詞:煤礦 采煤技術 合理優化
煤礦企業采用合理的采煤技術保證煤礦生產力,同時也是對現有資源最大限度的利用,在保證安全生產的前提下,提高煤礦企業的經濟效益。因此使用合理的采煤技術是當今采礦學科重要研究課題之一。
1煤礦采煤技術合理優化
采煤技術的合理優化是指:采用先進的技術設備對原有的采煤技術進行優化,在大量實踐的基礎上,對不合理的采煤方法進行完善,保證日常安全穩定的前提下,提高采煤效率以及提高經濟效益。
2采煤技術基本原則
2.1安全性原則煤礦生產安全原則是指在煤炭開采過程中,做到安全生產,安全管理,充分考慮煤炭開采中的相關安全問題。只有做好生產的安全問題,才能保證煤礦企業長期穩定的發展。
2.2經濟性原則煤礦生產經濟性原則是在保證安全生產的前提下,確保煤礦開采方法經濟適用,從而確保煤礦企業的經濟利益。對于不同礦井,要遵循在保證安全性的前提下采用經濟適用原則,不僅僅要對產量以及開采效率進行考慮,同時還要對掘進量以及巷道等原因進行具體分析,選擇最佳開采方案,提高生產效益。
2.3高出采性原則優化煤炭開采技術要堅持高出采率原則,要在保證安全原則以及經濟性原則基礎上,選擇成本低、高回收利用的方法,選擇可以提高生產效率,減少消耗的方法。同時應考慮采動影響的特征與程度,采動影響主要特征是地表移動以及變形,設計井下開采方案時,應考慮地表移動與變形的特征程度,在受深較小或急傾斜煤層時,應考慮上三帶的特征與程度。
3合理優化采煤技術分析
采煤結技術的合理化是煤礦開采工作可以安全、高效開展的前提,采煤技術是否合理關系著采礦企業的經濟利益,因此不斷的在實踐中總結采煤技術的合理優化,保證采煤安全、高效的進行,同時促進經濟利益提高。
3.1離層注漿技術離層帶填充技術,其主要目的是通過填充有效的控制覆巖下沉,從而達到控制地表下沉的目的。從地表向采空區域上方覆巖進行鉆孔,以高壓方式把液體填充物從打好的鉆孔注入(如圖一)。在離層空間填充漿液的作用主要是,填充離層空間控制覆巖下沉,填充的漿液脫水后能夠形成類似巖石硬度的類巖體,用以支撐覆巖體。離層帶注漿與采空區填充是不同的,離層帶注漿主要工作在地面完成,不會影響正常的生產系統,同時使用設備簡單,成本低廉,而效果卻十分明顯,且煤炭回收率很高。實施離層注漿技術的關鍵是準確的控制采空區,從而創造里曾存在的基礎,控制采空區尺寸,及時不達到充分采動,也可確定填充離層帶的位置。開采尺寸與離層的分布規律有密切關系,在一定采深條件下,開采尺寸決定覆巖中拱梁平衡結構的形成,覆巖中達到極限拱時,最大開采尺寸形成離層空間的最佳開采尺寸,而開采尺寸直接決定離層分布,隨著工作面推進,離層發展高度增加,當工作面推進距離超過開采尺寸的0.85倍時達到?充分采動,這時覆巖中的拱梁平衡結構被破壞,形成地表下沉。
實例分析:1999年濟寧礦區,4302工作面,寬130-210m,長620-2000m,5月開始注漿,回采長度797.85m,9月停止注漿,2#孔注漿時間4個月,注灰11701m3,注漿33841m3。9月19日起,改注1#孔,1#孔壓力為2.7MPa,至1999年4月一直連續注漿,壓力為3.7MPa,期間注漿7個月。注灰37965m3,注漿121911m3。整個工作面共注漿19個月,注灰49666m3,注漿155752m3。經推算1997年4月工作面在推進100m后開始下沉,至1999年1月在工作面停采5個月后下沉穩定,最大下沉560m。工作面若不采取注漿措施,預計最大下沉1233m,實際減沉673mm,減沉率為54.6%。從案例我們可以看出離層注漿技術能夠很好地減低地面沉降,并且成本較低。
3.2條帶采煤法是一種比較特殊的方法,將要開采的區域劃分為正規的條帶,對劃分好的條帶開實行采一條,留一條的開采方式,并保證留下的條帶能夠支撐上覆巖層,有效的減少地表變形移動。采用條帶開技術主要目的就是最大限度降低開采對地表的傷害,劃分的條帶尺寸需要限制在一定范圍內,防止地表出現明顯沉陷,同時要保證未開采的條帶具有足夠的穩定性,保證其可以對上層覆巖層有效的支撐,達到減少地表傷害的目的。其采出寬度要根據實際情況計算得出,一般情況下選取1/4―1/8。同時保留條帶需要進行上層覆巖層支撐,所以保留的條帶同樣也需要準確劃分。為保證條帶開采具有實效性,則需要對采煤區域的條帶內地表進行詳細分析,對地表的變形與移動情況進行研究,從而保證采煤工作的順利開展。條帶開采是一種局部的開采方法,它將開采段標準的劃分為開采帶與預留帶,留下區域有效對覆巖層進行支撐,開采完成后地表形成有規律的下沉,地表產生較小的移動與變形,雖然這種方法回采率較低,但能夠有效控制地表沉陷,并且井下施工安全系數高,同時條帶開采法不需要額外的投資與設備,管理簡單,是一種適合煤層下采煤方法。對于井下開采過程中如果一種采煤方法不能達到理想的效果,則可以多種方法結合,選定主方法,特殊區域特別對待,多種開采方式結合,減小地表移動,提高煤炭企業的經濟效益。
4結語
綜上所述,優化采煤技術是煤礦企業生存的根本沒,保證安全生產同時,降低采煤成本,有效地提高經濟效益。通過優化采煤技術,積極解決采煤過程出現的問題,針對不同地形采用不同的采煤方式,提高我國煤炭生產水平,保證我國煤炭企業健康安全的持續發展。
參考文獻:
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