智能工程

时间:2024-10-04 13:28:53编辑:小松

智能技术专业学什么

智能科学与技术是一门普通高等学校本科专业,属计算机类专业,基本修业年限为四年,授予理学或工学学士学位。 [1] 该专业以光、机、电系统的单元设计、总体集成及工程实现的理论、技术与方法为主要内容,培养具备基于计算机技术、自动控制技术、智能系统方法、传感信息处理等科学与技术,进行信息获取、传输、处理、优化、控制、组织等并完成系统集成的,具有相应工程实施能力,具备在相应领域从事智能技术与工程的科研、开发、管理工作的、具有宽口径知识和较强适应能力及现代科学创新意识的高级技术人才。

智能化工程技术主要学什么

建筑智能化工程技术主要研究电工电子技术、PLC技术、自动化技术、传感器技术等方面的基本知识和技能,进行楼宇智能系统、安防系统的设计、施工、安装、调试、维护、管理等。例如:自动感应门、感应灯的安装,室内恒温系统的调试,闭路监控和消防报警系统的安装等。课程体系:《电工基础》、《电子技术》、《识图与建筑构造》、《电气控制与PLC》、《计算机网络技术》、《单片机原理》、《楼宇自动化技术》、《传感器与检测技术》、《综合布线技术》、《智能建筑弱电系统》 部分高校按以下专业方向培养:电梯、弱电、酒店工程、楼宇智能化、楼宇控制技术、安防与配电设计、建筑智能化工程设计与施工。智能化工程作用智能建筑电气技术仍然包括强电与弱电两类。建筑及建筑群用电一般指220V50Hz及以上的强电。主要向人们提供电力能源,例如电力拖动电机用电,照明用电等等。智能建筑中的弱电主要有两类,一类是国家规定的安全电压等级及控制电压等低电压电能,有交流与直流之分,如24V直流控制电源,或应急照明灯备用电源。另一类是载有语音、图像、数据等信息的信息源,如电话、电视、计算机的信息。建筑中的弱电主要有两类:智能化系统为建筑设备监控系统、安全防范系统、通讯网络系统、信息网络系统、火灾自动报警、门禁停车一卡通系统、公共广播系统、有线电视系统、LED大屏幕显示系统、防盗报警系统、建筑设备节能系统及消防联动等系统,以集中监视、控制和管理为目的构成的综合系统;家庭内各种数据采集、控制、管理及通讯的控制或网络系统等线路,则称为智能化线路。

急求(国内外信息技术对污染控制的研究现状)

吴明红 钱群 包伯荣 周瑞敏
(上海大学环境与化学工程学院射线所 上海201800)

由于活性炭(AC)具有良好的吸附能力,因此被广泛应用于城市污水和工业废水的处理。但使用了一段时间后,活性炭的吸附能力就会下降以致完全丧失而成为“饱和炭”,为了经济地使用,必须对其进行再生。用于水处理的饱和炭,由于以不可逆吸附为主,要使牢固吸附在其表面的有机物脱附,恢复其活性,通常采用高温蒸汽法再生[1,2]。但这种方法再生活性炭的费用很高,而且再生后活性炭的重量损失也比较大。近年来,国外开始研究用辐照法再生活性炭。Wissell等人通过高能电子束用1MGy的辐照剂量再生吸附有机化合物的饱和湿活性炭,在加入化学氧化剂后,记录下了再生率,但细节却未见报道[3,4]。本实验采用高能电子束对在用于染料废水和模拟废水(含有十二烷基硫酸钠NaLa)处理的活性炭进行再生处理,并对其吸附能力的恢复进行了研究。采用粒状活性炭(筛号12×40)作吸收剂,其碘值为1040mg/gAC,水和活性炭的体积比约为3000:1,处理后活性炭的碘值为838 mg/gAC。另外,将一定数量的粒状活性炭分别加入4种不同浓度的NaLa水溶液中,并搅拌达到吸附平衡,得到四种吸附量不同的活性炭样品,其碘值如表1所示。


表1 活性炭样品制备 样品号 吸附量(g/gAC) 碘值(mg/gAC) 0 0 1040 1 0.05a) 959 2 0.12a) 817 3 0.23a) 635 4 0.28a) 536 5 废水b) 838 a) 吸收十二烷基硫酸钠 b) 处理染料废水
在图1所示容器中铺上一层5~7mm厚的活性炭样品,将其预热到约110℃后,在水蒸汽、氮气和氧气环境下通过容器的不锈钢金属薄片窗口用2Mev的电子束辐照。在辐照过程中,用白金传感器来监测活性炭的温度,分配在活性炭上的剂量通过丙胺酸放射量测定器(日立电报有限公司生产)测定,活性炭层上下的辐照剂量差约为2%。经辐照后活性炭的重量损失可由辐照前后的重量(含吸附物)计算出来。辐照后活性炭的碘值通过JIS K1474测试方法测定,特定表面区域和微孔分配通过ASAP2000孔度计测量。



用高能电子束在氧气、氮气和水蒸汽环境下对吸附十二烷基硫酸钠和用于染料废水处理的粒状活性炭进行辐照,并对其吸附能力的恢复进行了研究。
实验结果表明,在氮气环境下采用高能电子束辐照可以将污染活性炭有效地再生,在氮气环境下,活性炭吸附能力恢复率最高,辐照后活性炭几乎没有损失。在辐照过程中,活性炭的温度高,电子束的电流大,活性炭吸附能力恢复率也就高,表明活性炭的再生主要是由吸附点的微加热引起的。这种方法有以下特点:
(1)工艺简单,不需要高温工艺。
(2)活性炭的损失率低(少于1%)。
(3)消耗的能量低(约为0.3kWh/kgAC)。
假设需要的辐照剂量为1.6MGy,再生的费用(运行成本)大致估计在常规高温蒸汽法的1/8~1/10,使用200kW的电子加速器,每年运行8000小时,可再生3600吨活性炭。


关于国内外风能技术的研究开发现状

国内外风力发电技术现状与发展



来源:内蒙古农业大学新能源技术研究所 作者:田德 发布时间:2007.09.11
风能是一种可再生的清洁能源。近30年来,国际上在风能的利用方面,无论是理论研究还是应用研究都取得了重大进步。风力发电技术日臻完善,并网型风力发电机单机额定功率最大已经到5MW,叶轮直径达到126m。截止2005年世界装机容量已达58,982MW,风力发电量占全球电量的1%。中国成为亚洲风电产业发展的主要推动者之一,其总装机容量居世界第8位,2005年新增装机容量居世界第6位。今后,国内外风力发电技术和产业的发展速度将明显加快。



1 引 言

风是最常见的自然现象之一,是太阳对地球表面不均衡加热而引起的“空气流动”,流动空气具有的动能称之为风能。因此,风能是一种广义的太阳能。据世界气象组织(WMO)和中国气象局气象科学研究院分析,地球上可利用的风能资源为200亿kW,是地球上可利用水能的20倍。中国陆地10m高度层可利用的风能为2.53亿kW,海上可利用的风能是陆地上的3倍,50m高度层可利用的风能是10m高度层的2倍,风能资源非常丰富。



风能是一种技术比较成熟、很有开发利用前景的可再生能源之一[1]。风能的利用方式不仅有风力发电、风力提水,而且还有风力致热、风帆助航等。因此,开发利用风能对世界各国科技工作者具有极强的魅力,从而唤起了世界众多的科学家致力于风能利用方面的研究。在本文中,将对国内外风力发电技术的现状和发展趋势进行论述。



2 风力发电基本知识

2.1 风能的计算公式

空气运动具有动能。风能是指风所具有的动能。如果风力发电机叶轮的断面积为A,则当风速为V的风流经叶轮时,单位时间风传递给叶轮的风能为

(1)

其中:单位时间质量流量m=ρAV

(2)

在实际中, (3)

式中:

PW—每秒空气流过风力发电机叶轮断面面积的风能,即风能功率,W;

Cp—叶轮的风能利用系数;

hm—齿轮箱和传动系统的机械效率,一般为0.80—0.95,直驱式风力发电机为1.0;

he—发电机效率,一般为0.70—0.98;

r—空气密度,kg/m3;

A—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积,m2;

V—风速,m/s。



2.2 贝茨(Betz)理论

第一个关于风轮的完整理论是由德国哥廷根研究所的A·贝茨于1926年建立的。



贝茨假定风轮是理想的,也就是说没有轮毂,而叶片数是无穷多,并且对通过风轮的气流没有阻力。因此这是一个纯粹的能量转换器。此外还进一步假设气流在整个风轮扫掠面上的气流是均匀的,气流速度的方向无论在风轮前后还是通过时都是沿着风轮轴线的。



通过分析一个放置在移动空气中的“理想”风轮得出风轮所能产生的最大功率为

(4)

式中:Pmax—风轮所能产生的最大功率;

—空气密度,kg/m3;

A—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积,m2;

V—风速,m/s。

这个表达式称为贝茨公式。其假定条件是风速与风轮轴方向一致并在整个风轮扫掠面上是均匀的[2]。

将(4)式除以气流通过扫掠面A时风所具有的动能,可推得风力机的理论最大效率

(5)

(5)式即为有名的贝兹(Betz)理论的极限值。它说明,风力机从自然风中所能索取的能量是有限的,其功率损失部分可以解释为留在尾流中的旋转动能。

能量的转换将导致功率的下降,它随所采用的风力机和发电机的型式而异,因此,风力机的实际风能利用系数Cp<0.593[3]。



2.3 温度、大气压力和空气密度

通过温度计和气压计测试出实验地点的环境温度和大气压,由下式计算出空气密度。

(6)



式中:ρ—空气密度,kg/m3;

h—当地大气压力,Pa;

t—温度,℃。

从空气密度公式可以看出,空气密度的大小与大气压力、温度有关。



2.4 风力机的主要组成

1) 小型风力发电机

小型水平轴风力机主要组成部分有:风轮、发电机、塔架、调向机构、蓄能系统、逆变器等。

(1)风轮

风轮是风力机从风中吸收能量的部件,其作用是把空气流动的动能转变为风轮旋转的机械能。水平轴风力发电机的风轮是由1~3个叶片组成的。叶片的结构形式多样,材料因风力机型号和功率大小而定,如木心外蒙玻璃钢叶片、玻璃纤维增强塑料树脂叶片等。

(2)发电机

在风力发电机中,已采用的发电机有3种,即直流发电机、同步交流发电机和异步交流发电机。小型风力发电机多采用同步或异步交流发电机,发出的交流电通过整流装置转换成直流电。

(3)塔架

塔架用于支撑 发电机和调向机构等。因风速随离地面的高度增加而增加,塔架越高,风轮单位面积捕捉的风能越多,但造价、安装费等也随之加大。

(4)调向机构

垂直轴风力机可接受任何方向吹来的风,因此不需要调向机构。对于水平轴风力机,为了得到最高的风能利用效率,应用风轮的旋转面经常对准风向,需要对风装置。常用的调向机构主要有尾舵、舵轮、电动对风装置。

(5)限速机构

当风速高于风力机的设计风速时,为了防止叶片损坏,需要对风轮转速进行控制。

(6)贮能装置

贮能装置对独立运行的小型风力机是十分重要的。其贮能方式有热能贮能、化学能贮存。

(7)逆变器

用于将直流电转换为交流电,以满足交流电气设备用电的要求。



2) 大型风力发电机

大型风力发电机组由两大部分组成:气动机械部分和电气部分。气动机械部分包括风轮、低速轴、增速齿轮箱、高速轴,其功能是驱动发电机转子,将风能转换为机械能。电气部分包括异步发电机、电力电子变频器、变压器和电网,其功能是将机械能转换为频率恒定的电能。近年来,又研制成功了直驱式变速恒频风力发电机组(无增速齿轮箱)。



3 风力机与风力发电技术

3.1 风力机与风力发电技术的发展史

风能,是人类最早使用的能源之一。远在公元前2000年,埃及、波斯等国已出现帆船和风磨,中世纪荷兰与美国已有用于排灌的水平轴风车。我国是世界上最早利用风能的国家之一,早在距今1800年前,我国就有风力提水的记载。1890年丹麦的P·拉库尔研制成功了风力发电机,1908年丹麦已建成几百个小型风力发电站。自二十世纪初至二十世纪六十年代末,一些国家对风能资源的开发,尚处于小规模的利用阶段[4]。



随着大型水电、火电机组的采用和电力系统的发展,1970年以前研制的中、大型风力发电机组因造价高和可靠性差而逐渐被淘汰,到二十世纪六十年代末相继都停止了运转。这一阶段的试验研究表明,这些中、大型机组一般在技术上还是可行的,它为二十世纪七十年代后期的大发展奠定了基础。



1980年以来,国际上风力发电机技术日益走向商业化。主要机组容量有300kW、600kW、750kW、850kW、1MW、2MW。1991年丹麦在Vindeby建成了世界上第一个海上风电场,由11台丹麦Bonus 450kW单机组成,总装机4.95MW。随后荷兰、瑞典、英国相继建成了自己的海上风电场。



目前,已经备离岸风力发电设备商业生产能力的厂家,主要有丹麦的Vestas(包括被其整合的NEG-Micon),美国的GE风能,德国的Nordex、Repower、Pfleiderer/Prokon、Bonus和德国著名的Enercon公司。单机额定功率覆盖范围从2MW、2.3MW、3.6MW、4.2MW、4.5MW到5MW。叶轮直径从80m、82.4m、100m、110m、114m、116m到126m。



3.2 风力机的种类

风力发电机是把风能转换为电能的装置,鉴于风力发电机种类繁多,因此分类法也是多种。按叶片数量分,单叶片,双叶片,三叶片,四叶片和多叶片;按主轴与地面的相对位置分,水平轴、垂直轴(立轴)式;按桨叶工作原理分,升力型、阻力型。目前风力发电机三叶片水平轴类型居多。



水平轴风力机,风轮的旋转轴与风向平行,如图1所示;垂直轴风力机,风轮的旋转轴垂直于地面或气流方向,如图2所示。





4 国内外风力发电的现状

4.1 世界风力发电的现状

目前,中、大型风力发电机组已在世界上40多个国家陆地和近海并网运行,风电增长率比其它电源增长率高的趋势仍然继续。如表1所示,截止2005年12月31日世界装机容量已达58,982MW,年装机容量为11,310MW,增长率为24%;风力发电量占全球电量的1%,部分国家及地区已达20%甚至更多。2005年世界风电累计装机容量最多的十个国家见表2,前十名合计51750.9MW,约占世界总装机容量的87.7%。



2005年国际风电市场份额的分布多样化进程呈持续发展趋势:有11个国家的装机容量已高于1,000MW,其中7个欧洲国家(德国、西班牙、意大利、丹麦、英国、荷兰、葡萄牙),3个亚洲国家(印度、中国、日本),还有美国。亚洲正成为发展全球风电的新生力量,其增长率为48%[5]。



2002年欧洲风能协会(EWEA)与绿色和平组织(Greenpeace International)发表了一份标题为“风力 12(Wind Force 12)”的报告,勾画了风电在2020年达到世界电量12%的蓝图。报告声明这份文件不是预测,而是从世界风能资源、世界电力需求的增长和电网容量、风电市场发展趋势和潜在的增长率、与核电和大水电等其他电源技术发展历程的比较以及减排CO2等温室气体的要求,论证了风电达到世界电量12%的可能性。报告还指出中国2020年风电装机有可能达到1.7亿千瓦[6]、[7]。




4.2 国内风力发电的现状

根据国家气象科学院的估算[8],我国陆地地面10米高度层风能的理论可开发量为32亿kW,实际可开发量为2.53亿kW。海上风能可开发量是陆地风能储量的3倍。



内蒙古 实际可开发量 0.618亿kW

西藏 实际可开发量 0.408亿kW

新疆 实际可开发量 0.343亿kW

青海 实际可开发量 0.242亿kW

黑龙江 实际可开发量 0.172亿kW



2005年中国除台湾省外新增风电机组592台,装机容量50.3万kW。与2004年当年新增装机19.8万kW相比,2005年当年新增装机增长率为254%。



截至2005年底,中国除台湾省外累计风电机组1864台,装机容量126.6万kW,风电场62个。分布在15个省(市、自治区、特别行政区),它们按装机容量排序如表3所示。与2004年累计装机76.4万kW相比,2005年累计装机增长率为65.6%。2005年风电上网电量约15.3亿kW.h[9]。



中国“十一五”国家科技支撑计划重大项目“大功率风电机组研制与示范”支持1.5~2.5MW、2.5MW以上双馈式变速恒频风电机组的研制;1.5~2.5MW、2.5MW以上直驱式变速恒频风电机组的研制;1.5MW以上风电机组叶片、齿轮箱、双馈式发电机、直驱式永磁发电机的研制及产业化;1.5MW以上双馈式风电机组控制系统及变流器、直驱式风电机组控制系统及变流器的研制及产业化;近海风电场建设关键技术的研究;近海风电机组安装及维护专用设备的研制;大型风电机组相关标准制定及风电技术发展分析等16个课题的研究[10]。“十一五”末,我国风电技术的自主研发能力将接近世界前沿水平。




4.3小型风力发电机

4.3.1小型风力发电机行业现状

作为农村可再生能源主要支柱之一的小型风力发电行业在2005年度得到长足的发展,从事小型风电产业的开发、研制、生产单位达到70家。据23个生产企业报表统计,2005年共生产30kW以下独立运行的小型风力发电机组共33,253台,比上年增长34.4%,其中200W、300W、500W机组共生产24,123台,占全年总产量的72.5%;15个单位共出口小型风力发电机组5,884台,比上年增长40.7%,创汇282.7万美元,主要出口到菲律宾、越南等24个国家和地区。并且,由于汽油、柴油、煤油价格飞涨,且供应渠道不畅通,内陆、江湖、渔船、边防哨所、部队、气象站和微波站等使用柴油发电机的用户逐步改用风力发电机或风光互补发电系统。



4.3.2小型风力发电机行业发展趋势

1) 由于广大农牧民生活水平提高、用电量不断增加,因此小型风力发电机组单机功率在继续提高,50W机组不再生产,100W、150W机组产量逐年下降,而200W、300W、500W和1kW机组逐年增加,占总年产量的80%。

2) 由于广大农民迫切希望不间断用电,因此“风光互补发电系统”的推广应用明显加快,并向多台组合式发展,成为今后一段时间的发展方向。

3) 随着国家《可再生能源法》及《可再生能源产业指导目录》的制定,相继还会有多种配套措施及税收优惠扶植政策出台,必将提高生产企业的生产积极性,促进产业发展。

4) 目前我国尚有2.8万个村、700万户、2,800万人口没有用上电,且分散居住在边远山区、农牧区、常规电网很难达到,有关专家分析700万无电用户中、300万户可用微水电解决用电,而400万户可以用小型风力发电或风光互补发电,满足农牧民用电需要[11]。

4.3.3浓缩风能型风力发电机

浓缩风能型风力发电机由内蒙古农业大学新能源技术研究所研制,已获得中国实用新型专利(专利号:ZL94244155.9)。该型风电机组将稀薄的风能经浓缩风能装置加速、整流和均匀化后驱动叶轮旋转发电,从而提高了风能的能流密度,降低了自然风的湍流度,改善了风能的不稳定等弱点,提高了风能品位,降低了风电度电成本。该风力发电机具有的切入风速低、发电量大、噪音低、安全性高、寿命长、度电成本低等特点。

浓缩风能型风力发电机可独立运行、风光互补运行、多机联网运行和并入低压电网运行。现已研制开发的系列产品有200W、300W、600W、1kW、2kW等机组。浓缩风能型风力发电机经过中试后,可以向中、大型机组发展。这种新型风电技术在中国和世界的应用,将有效地提高风电系统的供电水平和质量,有效地利用低品位的风能,提高风电商品竞争力,具有重要的经济益和生态环保效益[12]。



5 结 论

在今后的20年内,国际上风力发电产业将是增长速度最快的产业,风力发电技术也将进入快速发展的黄金时期;在中国,并网型风力发电机组装机容量增长速度将明显加快,令世界瞩目,离网型风力发电机组发展的地域广、潜力大,装机总容量最终将超过并网型风力发电机组。


智能化工程包括哪些系统

智能化工程包括通信网络系统、信息网络系统、建筑设备监控系统等。一、通信网络系统。通信网络系统(即电话交换的网络)是由传输、交换和终端三大部分组成。传输是传送信息的媒体,交换(主要是指交换机)是各种终端交换信息的中介体,终端是指用户使用的话机、手机、传真机和计算机等。现代电信网是由专业机构以通信设备(硬件)和相关工作程序(软件)有机建立的通信系统,为个人、企事业单位和社会提供各类通信服务的总和。二、信息网络系统。信息网络系统采用先进、成熟的主流技术合组网方式,确保实用、高效、安全、可靠地运行环境;具备与互联网和广域网的多种连接方式,可与外部实现方便、快捷但安全的连接,为用户提供高速、大容量的服务平台。采用灵活的组网方式,采取有线局域网和无线局域网技术相结合的组网原则,使办公楼内部工作区域和公共营业区域没有网络盲区,并能够满足办公楼内部不同区域的应用要求。三、建筑设备监控系统。建筑设备监控系统是智能建筑中的一个重要系统,是将与建筑物有关的暖通空调、给排水、电力、照明、运输等设备集中监视、控制和管理的综合性系统。建筑设备监控系统是以计算机局域网为通信基础、以计算机技术为核心的计算机控制系统,它具有分散控制和集中管理的功能。建筑物内诸多的机电设备之间存在着内在的相互联系,于是就需要完善的集中和自动化管理。建立机电设备管理系统,达到对机电设备进行综合管理、调度、监视、操作和控制,并达到节能的目的。能提供整体监测,对机电设备故障作出即时察觉及分析,减少因小故障而引起的其他问题,同时节省时间和资金。配合自控系统的节能程式操作,减少不必要的能源浪费。提供防范性保养,对可能发生的设备问题作出事先维修。

智能化工程主要做什么?

建筑智能化工程技术主要研究电工电子技术、PLC技术、自动化技术、传感器技术等方面的基本知识和技能,进行楼宇智能系统、安防系统的设计、施工、安装、调试、维护、管理等。例如:自动感应门、感应灯的安装,室内恒温系统的调试,闭路监控和消防报警系统的安装等。专业就业就业方向:建筑安装公司、建筑消防工程公司、安防工程公司、楼宇智能化系统集成公司、建设监理公司、建筑设计公司(院)、房地产开发公司、造价咨询公司。物业管理公司、电梯公司、宾馆酒店及其他相关企事业单位、大型企业等的楼宇智能化工程技术员(电气智能工程师,电气工程师)、施工员(建造师)、资料员、监理员(监理工程师)、造价员(造价工程师)、质检员、安全员、物业管理员等。

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