时间：2023-03-08 15:35:33
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1.1电力工程技术人员综合素质较低
电力工程技术涉及到各个领域的专业知识，需要技术人员不仅熟练的掌握各种电网施工的技能，还要有丰富的实践经验，这样才能够确保电力工程技术得到充分的发挥，同时，随着我国科学技术的迅速发展，很多技术的更新水平很快，电力工程技术人员要不断的学习，紧跟时展的潮流，将一些先进的科学技术应用到电网建设当中。然而，我国的技术人员在这方面的能力非常欠缺，导致一些有关电力工程的科研项目与西方发达国家相差较远，这不仅是技术人员自身能力的缺陷，也与国家政策的鼓励机制有关，我国在电力工程技术的研究与应用方面不重视，没有加大投资的力度，尤其的对技术人员的培训力度不够，很多技术人员将学习的理论与实践脱节，起不到切实的创新功能，更容易导致施工过程中的失误，增加电网建设的负担，甚至有些技术人员违规操作，造成电力企业经济效益与社会效益的损失。
1.2电力工程技术很难落实到实处
我国的电力企业遍布全国各个地区，一些经济欠发达的地区在电力工程技术的应用方面就存在很多限制性因素，其中包括当地的经济、政策等，使得先进的电力工程技术无法应用到实际的生产当中，还有一些电力企业为了节约成本而限制先进设备的购进，这不仅会影响生产效率，还会对电网的质量造成影响，严重制约电力企业的长远发展。实际上，电力工程技术的落实需要注重各个环节，包括电力工程的设计和施工等方面，尤其是技术管理过程中要严格遵守规章制度，将个人的利益与企业利益结合在一起，确保电力工程技术的应用落实到实处。
2解决电力工程技术问题的有效举措
2.1强化电力工程技术管理的控制
电力工程技术的管理是确保整个电力企业正常运营的关键环节，因此，建立健全电力工程技术管理机制是不容忽视的，首先，对于电力工程技术管理的控制要结合企业实际的发展情况，通过深化改革转变传统的发展观念，尤其是国家电网的建设是关乎我国民生的重大的问题，对于技术的管理与控制也就是实现电力事业长远发展的基础。其次，电力工程技术的理念的提升需要满足经济市场发展大环境，可以充分借鉴西方发达国家的电力工程技术管理理念，尤其是电网施工中的技术问题与安全问题，帮助企业在激烈的市场竞争中占据一席之地，与此同时，可以使用网络技术辅助电力工程的管理，例如施工材料、设备以及进度的控制等，从而提升电力工程技术的管理质量。最后要强调的就是电力工程技术人员综合素质的提升，电力企业可以聘用专业技能高的专业型人才，也可以对现有的员工进行培训，尤其是电网施工的技术人员，通过测试确保其能够对所学的知识应用到实际的工作当中，同时实行相应的奖惩制度，鼓励技术人员创新性和主观能动性的发挥，为电力工程技术的发展储备力量。
2.2电力工程技术的合理化应用
要想让电力工程技术得到更好的应用就应当建立一种完善的管理机制和施工流程，也就是确保电网施工的有序进行，通过科学、合理的优化设计使得电力工程技术功能最大限度的发挥。在工程招标结束后，制定详细的施工设计图纸，对于细节部分的施工技术要有严格的要求，合同的签订要包含技术指标，在施工之前最好与用电客户之间做好协商，保障电力工程施工质量，即使出现突发的情况也能够采取适当的技术手段予以解决。
2.3电力工程技术在智能电网中的应用
最近几年，我国更加重视智能电网的修建工作，这就涉及到电力工程技术的应用问题，智能电网为我国电力事业的发展做出了突出的贡献，尤其是其开放性的通信系统提高了电网的智能化、自动化，不仅给人们的生活提供方面，更为电力企业成本的节约和供电质量的提升提供帮助。电力工程技术能够提供坚强的网络拓扑功能，建立灵活、安全的供电体系，然而，在全国性的电能分配上却存在一些问题需要强化电力工程技术，智能电网施工中涉及到高压建设，这无疑给电力工程技术提出了更高的要求，为了促进电网之间的协调发展可以优化电网的结构，将智能化的网络建设与微网电源连接到一起，因此，技术人员一定要具备长远发展的眼光，推动智能电网的建立与发展。最后要强调的就是电力工程技术在智能电网中应用离不开高级的电力设备，这是确保先进技术得到发挥的基础，电子设备能够控制和改善电网的供电状态，实现电能与其他形式能量之间的转换，尤其是数字化控制技术可以应用于故障电流的限制、静止同步补偿器以及多功能的固态开关等，总之，电力工程技术在智能电网中的应用前景极为广阔，需要技术人员不断研发与创新。
3结束语
【摘要】分析我院在电气工程训练实践教学中存在的不足,提出一项教学改进措施,即对原有的实践教学内容进行提炼和整合,增加有关电子产品制作方面的内容,加强电工电子技术在训练中的应用,推进实践教学和现代生产实践的紧密结合。
【关键词】电工电子技术实践教学生产实践
1引言
电气工程训练是我院面向工科非电专业及大文科专业开设的一门公共实践课程,学习的主要内容就是安全用电常识和基本的电工电子技术知识及实践操作技能。
2实践教学的现状和改进措施
(1)实践课程简介
根据专业的不同,电气工程训练有两个教学模式。对于工科非电专业,开设电气工程训练A,共40学时;围绕三相笼型异步电动机的控制,训练工科学生一些简单的电气控制方法、控制手段,使之理解电气控制方面的基本知识和操作技能,了解电气控制在工程中的应用。对于大文科专业,开设电气工程训练B,共40学时;通过室内照明电路的设计、安装、调试与检修实践,让学生懂得安全用电,学习常用电工工具和仪表的使用,掌握最基本的电工技能。
(2)实践教学存在的不足之处
从近三年的教学实践过程看,存在的不足之处有两点:
第一,教学内容不够充实,学生做起来前紧后松。为期一周的电工训练,前三天的实践内容是理论教学和基础实践;后两天的内容是创新设计,占用时间偏长。
第二,教学实践内容和现代生产实践结合度不够,电工电子技术含量偏低。电气工程训练A的实践内容是交流电动机的交流接触器控制线路;电气工程训练B的实践内容是照明电路的安装实践,在电路中用的是电感式镇流器。在科技发展日新月异的今天,这些电路已不是最常用的电路了。
(3)实践教学改进措施
针对在电气工程训练中存在的现状,对原有的实践教学内容进行提炼和整合,在电气工程训练中增加电子产品制作的内容。对于非电专业的学生,可以选择制作一些和已有的实践项目相关且简单实用的电气产品。参加电气工程训练A的学生,可以选作PLC控制器;参加电气工程训练B的同学,可以选作电子镇流器。学生在电工实践过程中,通过对电气产品的研制、组装和调试的亲身体验,了解电工电子技术的应用,探知最前沿的科学技术,推进实践教学和现代生产实践的紧密结合。
3实践教学改进后的实施方案
(1)实践教学内容
电气工程训练实践经过改进后的教学内容可概括为四个教学环节、六大教学模块。四个教学环节包括理论教学、基础实践、创新设计和产品制作;六大教学模块包括元器件认识、工具仪表使用、电路原理和电路设计、线路板制作、组装和配线、调试和检修。
在教学实践过程中,六大教学模块的实施是渗透在四个教学环节中完成的。可以看出,和电气工程训练B相比,电气工程训练A的电工电子技术信息含量大、实践操作难度高。
(2)教学实施方案
教学内容的难易程度以及时间安排不是一成不变的,在教学过程中需要把握三点:
第一,理论与实践相结合。理论教师在理论教学环节主要讲解安全用电常识、元器件认识与检测、电气原理图识图、实践操作技能四方面知识。脱离实践操作的理论知识不用讲,和实践操作联系不大的理论知识要少讲。通过理论教学,学生可以运用掌握的理论知识指导自己的电气工程实践,这才是理论教学的真正目的。
第二,因材施教。专业不同,采用的教学方法和教学手段就不同,讲授的教学内容也不同;专业相同基础不同,教学内容的侧重点就不同,对三表学生要突出应用能力和实践技能的[培养,对素质高、学习能力强的学生要进行精英培养。
第三,课内教学与课外活动相结合。对于参加电气工程训练兴趣高、产品制作有独到见解的学生,教师要积极引导,把课内教学内容和学生课外科研活动、素质教育活动有机结合起来,并给予必要的指导。
(3)激发学生兴趣的方法
为了更好地完成教学任务,实现预期的教学目标,要充分调动学生参与实践的主观能动性,激发学生的兴趣和培养创新意识。
第一,确定灵活、直观的教学方法。在理论和实践教学过程中,结合板书、多媒体课件及实物展示等教学手段,采用演示教学和渐进式启发教学相结合的教学方式,在激发学生兴趣、培养自学和独立思考能力等方面下功夫,使教学效果不断提升。对于基础实践项目,主要以演示教学为主,通过演示教学,学生把容易理解和接受的感性知识上升为可以指导自己实践操作的理性知识。对于创新实践项目,主要以渐进式启发教学为主。通过启发教学,开阔学生的思路,培养同学们独立完成实践项目的能力。
第二,采用不同的考核标准。在教学过程中,要根据不同专业、不同基础的学生,调整实践项目在量和质上的要求,制定相应的考核标准,让每个学生都能体验到完成实践项目的成就感,激发学生的学习兴趣。学生有了兴趣,教学目的就容易达到了。
第三,实行多方位的奖励制度。在基础实践环节,可以把一个班级分成几组,组和组之间比赛,哪个组完成的又快又好,哪个组就有额外加分,并把名次写在黑板上。这样就能激发学生之间团结合作、协同作战的意识和动力。在产品制作实践环节,可以把课内教学和课外的素质教育活动相结合,给成绩优异者颁发获奖证书和奖金,鼓励学生参加科研活动。
心电图机是一种具有很高的技术指标和精密度的医用电子检测仪器[1]。随着科学技术的发展,先进的电子技术越来越普遍地被应用到心电图机上,新技术新工艺的应用,一方面使得心电图机性能越来越先进,功能越来越完善,更具体积小重量轻、结构简化的特点,但另一方面医院使用心电图机过程中也出现了一些问题,涉及病人的安全,心电检测结果的准确及对心电图机本身的养护与内部检修等诸多方面[1]。
为此,本文笔者结合自己近几年来的实践经验,阐述医院使用心电图机过程中应注意的相关事项。
1使用前应加强人身安全方面的保护措施
当前,我国很多医院使用的都是ECG6511、ECG6151等型号心电图机,虽然这些仪器均采用了浮地设计,可以较好地防避电击事故,但是在使用中为保证病人及使用者的人身安全,以及减少外界对心电图机的干扰其外壳仍然需要接地。各级医院心电图室可根据自身的条件对仪器外壳作接地处理,最好安装独立的地线,也可利用自来水管或与大地接触良好的金属体作为接地线[3]。这里需要强调的是,在进行接地线连接时要除去接触部位的锈斑或油漆,而煤气管等有爆炸危险或有带电危险的管线是绝对禁止用来接地的。
当心电图机与其他一些检测设备配合使用时,要求医院心电图室必须设置具有良好接触的公共接地点。针对现在国内少部分医院仍在使用无浮地隔离设计、输入RL(黑线、接右脚)导程线直接与外壳相连的心电图机的状况,本文建议应立即停止使用这类仪器,以免发生电击危险。
2使用中应尽量避免心电检测的各种干扰
医院的医护人员使用心电图机给病人做心电图时,其所采集心电信号的准确性受到各种因素的干扰,因此,我们必须有针对性的采取措施来尽量避免心电检测所受到的干扰[4]。现分述如下:
2.1克服电磁干扰,避免人为加大干扰
通常医院处在一个复杂的电磁场空间里,其中交流电网、无线通讯以及电子仪器都会产生干扰电压,并且实际干扰电压一般都大于人体心电信号,所以抗干扰准确检测心电信号变得非常重要。现代心电图机通过采用数字技术、屏蔽技术等来尽可能的抑制干扰电压,但是在医院操作使用过程中,还需要采取一定的防范措施[4]。例如,给病人做心电图的地点要远离X光室、理疗室、电梯、配电房、高压线、电力线等,以尽可能地减少或避免电磁干扰,而且一般心电图室本身还要有屏蔽设置。
2.2规范操作,避开电极和导联线干扰
医护人员使用心电图机时要规范操作,绝不可将银/氯化银电极和镀银电极同时混用,否则会由于材料不同而产生很大的极化电压;不能将使用的导电膏等电解质与电极外面的导联线插头等部件接触,否则同样会由于材料不同而使极化电压增加;相关检测结果表明,使用导联线的走向不当也会造成干扰,正确的导联线走向需要与病人身体方向相同[3]。另外,在做心电描记时,必须将全部导联都与人体相应部位相连接,不得有部分导联空置不接,进而可以有效地预防干扰的介入。
2.3调节好病人状态,准确采集心电信号
医护人员在给病人做心电图时,务必要使其处于放松状态且四肢可以自然摆动,否则极有可能出现肌电干扰现象;还有一点需要特别注意的是,如果病人的情绪不太稳定、呼吸频率过快且每次吞吐量过大,这将会导致其自身心电信号发生漂移现象[4]。所以,对于上述可能会产生的两种不良情形,笔者认为医护人员需要先调节好病人的状态才能进行心电检测,或者等到病人的状态恢复到符合心电检测要求的状态时再检测,绝对不可以在病人处于不正常状态下就对其采集心电信号。
3心电图机保养与内部检修过程中的注意事宜
医院从购进心电图机起就要面临仪器保养与内部检修的问题,这既需要医护人员在平时的使用过程中注意易损坏部件的保养,还需要医院内部仪器维护人员进行相关的检修[5]。下文就这两方面逐一加以介绍:
3.1心电图机在使用过程中要注意保养
心电图机作为一种精密度很高的电子医疗仪器,其作用简单讲是将微弱的人体电生理信号准确检出,并放大输出至显示屏上。我们从这里便可以很容易想象,心电图机前级检出信号的准确与否直接决定了后级及整体输出的准确性,最终的输出结果将可能出现几十倍以上的误差[4]。关于心电图机电极和导联线的使用与保养,医护人员需要注意以下五点[3]:①电极每次使用完应擦净表面的导电膏或盐水,从而尽可能地减少对电极的腐蚀;②如果发现镀银电极表面出现氧化或锈斑,这时使用绒布擦试即可,而决不能使用砂纸打磨;③如果发现电极变形、银皮剥落或因磨损而使部分铜质曝露,这时就不能再继续使用该电极;④心电图机更换了的新电极不要立即使用,使用前应放在氯化钠溶液中浸泡数小时;⑤导联线使用完拔除各插头时,必须用手捏住插头拔出,不可拉着导线拽出,否则极易伤线甚至于断线。
3.2心电图机内部检修过程中的注意事项
(1)在检修心电图机之前必须掌握仪器的操作方法,了解心电图机的结构特点,弄懂电路工作原理[5]。这就告诉医院的仪器维护人员,只有在掌握了心电图机操作方法、清楚其结构特点以及电路工作原理的前提下,才能够正确、高效地辨别仪器的真假故障,避免误操作。
(2)在对仪器拆卸修理之前应注意检查是否有人为故障因素,如在遇到干扰严重或某些导联无心电信号的故障时,不要忙着拆卸主机[5]。仪器维护人员通过对环境因素及导联线电极进行检查,可以简单快捷地判断出一些因医护人员操作不规范而造成的电极与导联线间导联无信号的故障。
(3)在使用仪器进行信号跟踪检查时,一定不要使导联线空载,要将导联线接好模拟信号产生器之后再通电检查。这是因为心电图机属于灵敏度很高的仪器,在导联线空接的情况下,特别是在接触人体时会感应到很大的干扰信号,极有可能产生新的心电图机故障[4]。
4结束语
纵观全文,本文主要对医院使用心电图机所涉及的人身安全保护、心电检测干扰规避以及对心电图机本身的养护与内部检修方面的进行了探讨,这对于当前国内医院如何科学使用心电图机具有重要的指导意义。同时,使用心电图机还有许多需要注意的地方,如开机前的准备工作,电极的正确安放,机内电池正确使用,心电图机的定标,阻尼调整等诸多细小问题,希望使用者在使用过程中加以注意和总结。
参考文献:
[1]陈和益,张维兰,严瑛等.医院心电图机的检定管理与质量保障[J].卫生事业及医院管理,2006,21(08):84~85
[2]郑智雄.加强心电图机的计量检定确保其量值的准确性[J].中国护理管理,2007,12(04):126~127
[3]冯侯兰,韩芳等.心电图检查时应注意的几个问题[J].基层医学论坛,2003,11(03):84~85
电气工程及其自动化技术与人们的日常生活是息息相关的，他渗透到我们生活中的各个方面，例如人们平时使用的插座、开关都是电气工程及其自动化在生活中的具体表现，由于人们在电气工程的需求量日益增加，所以电气工程的发展也越来越快，现今，电气工程自动化已经进入到高校的教学课程之中，随着学生们对电气工程自动化知识的学习，也会使得未来工业的发展有着源源不断的复合型人才。
2电气工程及其自动化技术的设计
在现实当中，电气工程及其自动化的设计应该从软件和硬件两方面来考虑，在一般情况下，硬件的设计要放在软件设计的前面，根据实际电气工程的需要，对电子元器件进行针对性选择，第一步，应该设置一个中央服务器，将先进的计算机系统作为整个电气工程自动化的核心；第二步，对的辅助设备进行选择，比如控制器以及传感器；第三步，对所有设备进行连接，组成一个完整的具有发出指令、传达指令、接收指令以及完成指令工作程序的电气工程自动化设备。然而在实际的电气工程及其自动化设计时，不仅要遵循以上说的理论，还要根据实际的情况，包括环境、空间等因素，对电气工程及其自动化的设计进行合理化更改。由于生产线是现实已经存在的，电气自动化设计必须依靠原本的生产模型进行设计，因此，对硬件的安装也有着相当高的要求，设备的体积不能过大，也不能过小，过大会导致空间的拥挤，过小又会影响操作，所以设计人员一定要到安装地点进行实际的考察，然后，根据实际的数据，对设备的型号进行最终的确定。在硬件设计顺利完成之后，还要设计相应的软件系统，现进市面上，有着很多不同类型的自动化控制系统软件。但是为了将自动化水平提升到最大化，企业都会选取优质的软件公司，这些软件公司将会根据企业生产情况以及硬件安装情况对自动化软件进行设计。
3电气工程及其自动化的应用
3.1电气工程及其自动化技术在变电站的应用电力设备运行的平稳、安全以及可靠是电气工程及其自动化技术的基本保障，所以对电力设备进行在线监控、系统保护以及调动控制等措施是必不可少的，但是由于社会经济的不断发展，科学技术的不断进步，变电站的电力设备也逐渐增多，并且电力设备之间的联通方式也越来越复杂，为了确保电网的安全运行，电业部门，投入了大量的人力物力和资金，将电气工程自动化技术引入到了变电站的设备控制之中，应用全微机化设备代替了原有的常规电磁式设备，应用计算机光缆或者电缆作为了电力信号电缆，使得变电站控制中心对变电站设备的控制变得快速而又安全。所以电气工程及其自动化也成为了变电站建设过程中的重要组成部分，进而保证了变电站的自动化调控模式的高效率，所以对变电站实施自动化改造是必不可少的。
不断升级的系统、不断革新换代的电气设备，给电气工程功能设置提供了多种可能，但同时，也为现代控制技术的应用提出了更多服务要求，其中最为突出的几方面内容有：
（一）能高效、准确控制电气工程现代控制技术以数字信息为载体，所以通常利用发送数字、代码、信息的方式指令，来完成控制操作。为确保多个指令能够第一时间发送出去、准确传送到指定功能模块、正确指导系统工作，系统必须设置独立、且具备抗干扰能力的信息交流中心，依靠其交互功能，实现信息的生成、传播、控制与管理。
（二）能全面监控电气工程运行状态大多数电气工程的装置和设备都是全天候运行的，长时间工作，势必会导致运行故障的发生，为此，现代控制技术还要担负起监控电气工程运行状态的责任，24小时监督工程内各系统设备的运行状态，如发现故障，应立即报警信息，同时，指明故障位置、故障源、故障影响，以及相关故障资料。工作人员接收到信息后，可第一时间做出反映，修复系统、设备，使电气工程尽快恢复运行。
（三）具有较高的安全性对于电气工程而言，“安全”是生产不可忽视的重要原则之一，因此，为避免内、外部环境因素给电气工程造成运行障碍和影响，现代控制技术不但要具备监控能力，还要拥有较强的自清自查能力，可独立清除、控制安全隐患。同时，现代控制技术还应针对电气工程众多管理项目，设置单元模块（如：运行监控模块、电气工程设施养护模块、数据管理模块、工作人员维护操作模块、电子工程管理模块等），通过层层过滤的方式，提高技术应用的安全性。只有这样，现代控制技术才能为电气工程提供安全、可靠的运行环境。
二、现代控制技术在电气工程中的应用
（一）帮助电气工程创建完整的控制系统众所周知，电气工程由多个系统结构构成，要想让这些单元结构能够独立、连续的完成工作，现代控制技术应承担选择功能、设置功能、计划功能、解释功能等多种责任。首先，在各功能模块上设置监控器，监测它们的操作行为、运行状态，并以数据的形式记录，转存到数据库中，如此，控制技术既可以依靠“复制数据”找出控制方式，又能随时检索系统运行信息，查找故障问题；其次，创建中枢系统、装置、设备的联动控制机制，以“作业任务”的形式分配任务，以便于系统可以同步、集中处理重要“运行信息”，不耽误电气工程正常工作；最后，因为电气工程系统、装置、设备的运行功能复杂、多样，所以要想正确下达指令，明确指令内容要求相对困难，利用现代控制技术，可将许多复杂的指令编撰成“编码”，由翻译器统一处理，如此一来，不仅方便了操作，电气工程控制管理效率、水平也会大大提升。
（二）科学选择控制系统设备计算机网络技术的发展，给电气工程控制管理提供了多个便利条件、多种选择可能，所以，作为控制管理的中枢，现代控制技术必须慎重选择控制系统设备，使其与电气工程形成配合，达到最佳管理效果。一方面，控制系统设备要具备信息分类、收集、检索、处理功能，将复杂、且数目庞大的电气工程数据集中整合到数据库中，根据管理、控制需要，高效检索、准确处理、顺利传递出去；另一方面，控制系统设备还应具备信息翻译、解释、转换能力，因为电气工程中的装置、设备不可能使用统一的编码、指令形式，所以如果两个运行系统、装置的指令信息代码不同，控制设备应能够兼容分辨，做出正确的处理和判断，完成智能化、自动化控制。
（三）加强电气工程内、外部环境管理电气工程内、外部工作环境的监测工作是其安全生产工作的重中之重，所以，现代控制技术管理工作的重要内容便是环境监测、管理，主要内容包括：监控电气工程电流、温度、湿度、电压、电功率等基础运行指标数据，如发现阶段时间内这些指标数据出现较大波动变化，会立即发出报警信号；管理、控制电气工程内其他非主要工作设备的运行状态，比如启动空调、除湿设备、稳压设备、变压设备、变频设备等。
三、现代控制技术应用发展趋势
未来几年，电气工程将走上“自动化”发展道路，并逐步引入“智能化控制”系统，实现电力、电能的高效化、安全化生产。由此可见，现代控制技术会向“智能化控制技术”、“模糊控制技术”、“非线性技术”领域发展。因为，智能设备是实现自动生产的必要保证和唯一手段，所以无论是电气工程的生产管理过程，还是信息传递过程，能够独立、自主、准确完成控制行为的智能设备必然会走上电气工程发展的历史舞台，成为技术发展的主力军。此外，针对电气工程无法在模糊条件下落实控制手段这一问题，模糊控制技术也为其提供了很好的解决方法，通过采用计算机控制技术形成控制与反馈的具有闭环结构特点的现代数字控制系统，其应用价值更高。非线性控制技术的研发，主要依赖于线性控制理论发展，为向电气工程提供稳定、简约的控制系统，非线性控制技术将电气工程中的非线性系统的某一邻域做反馈线性化的处理，同时利用微分几何理论等现代控制理论进行反馈，如此，显性化数据便可正确、完整的呈现给控制管理者，帮助其做出科学、合理的控制决策。
水利水电工程往往规模大、投资多、施工难度大，因而在工程设计和管理过程中，确定合理的施工方法，优化选择施工机械及配套组合，制订切合实际的施工进度计划，高效简便地对施工信息进行管理，直观形象地反映复杂施工过程，对于确保工程建设如期完成和降低工程造价都是至关重要的。为达到上述目的，除了在施工组织设计中要充分考虑工程特点和具体施工各种条件外，若能在事先对工程施工的运行发展过程和施工中各项活动的协调关系等状况进行预测和评价，将对工程施工组织计划的正确决策提供可靠的依据。可视化仿真技术的产生与发展正好适应了这种客观需要，它为解决施工中上述问题开辟了新的途径。
国外从20世纪70年代开始提出循环网络仿真技术（CYCLONE），至今已发展了一系列的工程仿真应用软件，但这些研究成果及仿真软件主要应用于土木工程施工如高层建筑施工、土石方工程等。20世纪80年代初，天津大学率先在全国开展水利水电工程施工过程仿真方法研究，在近20年的发展中取得了大量开拓性的成果和社会效益。近年来，又在推动水利水电工程设计和管理向可视化、数字化方向发展方面做了大量研究工作。借助于计算机科学、系统科学和工程科学与技术的迅速发展，重点研究了三维动态可视化仿真理论与方法及其在水利水电工程中的应用，获得了一系列富有创新性的理论方法与应用研究成果。
在开展可视化仿真及其在水利水电工程中的应用研究工作中，存在以下三个关键技术问题：
1．可视化技术与系统仿真技术结合的途径
建立基于GIS的交互式可视化仿真系统框架，将可视化技术与系统仿真的各个环节相结合，实现仿真建模可视化、仿真计算可视化、仿真结果可视化。
2．可视化仿真技术在水利水电工程中的应用问题
根据水利水电工程的特点和实际需要，将可视化仿真技术与具体的工程问题相结合，提出可视化仿真技术在水利水电工程中应用的具体途径。
3．可视化仿真软件的通用化问题
水利水电工程施工系统仿真软件的通用化不仅是关键技术问题之一，而且是推广应用的前提。
二、基于GIS的三维动态可视化仿真技术
1．可视化仿真涵义
可视化仿真（VisualSimulationVS）是计算机可视化技术和系统建模技术相结合后形成的一种新型仿真技术，其实质是采用图形或图像方式对仿真计算过程的跟踪、驾驭和结果的后处理，同时实现仿真软件界面的可视化，具有迅速、高效、直观、形象的建模特点。使用可视化技术以后，系统的子模块用形象的图形来表示，并可通过鼠标在屏幕上直观形象的操作，就可以完成整个仿真任务。一般可视化仿真包含三个重要的环节，即仿真计算过程可视化、仿真结果可视化、仿真建模过程的可视化。
2．全过程动态仿真理论与方法
全过程动态仿真理论融合了面向对象的图形辅助建模、动态仿真、网络计划分析与优化、动态演示、数据库等技术，把整个施工过程作为一个整体，对施工全过程进行跟踪模拟。
全过程动态仿真理论的特点就是体现了系统工程的思想。它是针对整个水利水电工程施工系统进行的，所有的优化及调配目标是使整个系统达到最优，而不是局部达到最优。它把整个施工过程作为一个大的系统，综合考虑系统中各个单项工程之间、各个工作面之间相互影响、相互制约的关系，分析整体的施工进度、施工强度等关键问题，获得更为真实的施工情况，从而达到为施工组织设计提供科学依据的目的。仿真流程图见图1。
3．面向对象的图形辅助仿真建模技术
仿真是一种基于模型的活动，建模是仿真过程中十分重要的一个环节。如何能够实现简化而又灵活的建模过程是仿真研究的重要课题。
面向对象方法的应用使建模过程变得自然直观，用户可以把被仿真系统的各种活动都看成对象，并根据这些对象的类属关系和本身特性直接构造仿真模型。这种建模过程十分类似于人类所习惯的对客观世界中事件分类的思维过程，所以使仿真用户感到由物理模型到计算机模型的过渡非常自然。面向对象方法的继承性，使仿真系统十分容易扩充。同时，利用对象类层次结构的合理设计，可以达到最高的代码重用率。
在系统仿真中应用图形技术，能够描述许多用语言难以表达的信息，图形辅助建模就是利用鼠标在计算机屏幕上绘制系统模型或用模型库中已有的系统元件拼合系统模型。
面向对象的图形辅助建模的基础是系统的可分性，即认为系统是由子系统组成的，而子系统又可分解成更原始的子系统。由于这种性质的存在，构造模型的方式是通过连接组成系统模型的成分模型（子模型）来建造总体模型。对于一个复杂的施工系统而言，按施工系统的层次性，可将其分解为相对简单和独立的子系统，而子系统间的相互联系和影响可在子系统模型间设置相应耦合接口而加以协调，这样可将各个子模型拼接起来而构成整体系统模型。施工系统的运行规律通过施工系统模型中各实体的属性与状态的变化来反映和体现。根据上述，便形成了面向对象的图形辅助仿真建模思想。
4．基于GIS的较全面的仿真三维动态数字模型构造及其可视化方法
（1）数字地形模型建立
地表数字地形模型（DigitalTerrainModelDTM）是整个工程施工三维数字模型的重要组成部分，这里既是所有工程建筑物布置及施工活动的场所，也是施工过程中地形动态填挖的受体。水利水电工程一般均建在地形起伏较大的高原和山区，因此施工区地表DTM采用TIN模型来实现。建立工程地表DTM由地形等高线原始数据按一定的算法生成TIN模型。
（2）动态实体参数化数字建模
按照实体对象的属性，可将其分别用点、线、面、体等四类图形数据结构来表达。动态实体的数字模型尚需反映其属性信息，几何图形与其属性的一一对应关系建立可利用GIS的空间数据组织结构来实现。同时为反映工程施工的动态过程，在其数据结构中除了描述几何特征及属性外，还体现时间特征。
实体建模若采用参数化建模方法，可大大简化建模过程。参数化实体建模是一种通过相关几何关系组合一系列用参数控制的特征部件而构造整个几何结构模型的技术。整个建模过程可描述成一组特征部件的组装过程，而每个部件都由一些关键的参数来定义。
（3）地形动态填挖
地形填挖表现为DTM模型的修改，实质上是对地形TIN模型进行操作。即用足够大的开挖（填筑）初始形体面转化的TIN模型，与地形TIN两者生成相交边界，再从地形TIN上沿相交线切去填挖初始形体面所包含的地形区域，同时从填挖形体TIN模型中以相交线为边界切去多余的开挖（填筑）边坡区域，最后把两个修正后的TIN合并构成一个经填挖后的地形DTM。在填挖计算过程中可同时得到填挖区域表面积与填挖体的工程量。
5．基于GIS的三维动态演示方法
基于GIS的三维动态演示是对任意时刻系统仿真面貌的再现，它反映了仿真系统内部数据场的动态变化过程。利用仿真模块得到工程系统的动态信息，包括时间、建筑物几何形状及其属性等，生成工程施工系统各环节某一动态变化单元i对应的图元（施工、水位单元等）任意时刻t的面貌Vi（t），则t时刻的工程整体面貌可表示为V（t）＝Σvi（t），n为总的图元数。其中，vi（t）＝fi（Xi，Yi，Xi，t），表示在动态施工过程中，包含时间信息的图元的几何形状，它随时间的变化而变化。把工程施工任意时刻的整体面貌贮存在图形库中，并与其一一对应的属性数据建立联系，从而在动画演示时，按时间顺序读取图形库中的形体数据及相对应的属性信息，不断更新绘图变量和属性变量赋值，同时不断刷新屏幕显示。这样就实现了整体工程施工过程的三维面貌及相应信息的动态显示。
6．基于GIS的交互式可视化仿真系统结构
基于GIS系统仿真的可视化表现在建模过程中利用GIS的信息可视化采集，以及在仿真可视化操作过程中利用GIS的动态信息可视化表达。由于GIS特有的空间信息组织机制，使得其实现这些功能有着先天的优势。同时，在可视化仿真系统中，用户可根据显示的图像交互控制仿真的各个阶段，直到对所模拟的现象获得理解与洞察。在这一过程中，用户可以通过系统提供的操作界面随着可视化仿真系统反馈的结果来同步保持交互对仿真过程的控制。
图2表示的是一个基于GIS的系统交互式可视化仿真的框架模型，在此模型中清晰地反映了GIS在系统仿真中结合的具体环节，以及用户控制仿真进程的实现手段。
三、可视化仿真技术在水利水电工程中的应用研究
1．复杂地下洞室群施工动态可视化仿真与优化方法研究
地下厂房系统施工开挖量大，施工强度高，施工条件复杂，是一个极其复杂的过程。由于工序的作业时间的随机性，容易产生随机排队现象而影响其他作业；由于地下洞室系统纵横交错，布置密集，高差大，施工通道少，使得各工序配合与相互干扰错综复杂；在安排各个洞室施工先后顺序及隧洞施工顺序时，需要考虑对工程的总工期、围岩稳定、通风散烟条件、施工强度以及交通运输等问题的影响。各个洞室施工在时间、空间上的逻辑关系复杂，传统横道图难以直观地揭示其复杂的时空关系。因而仅靠设计人员采用传统的方法分析计算，难以确定合理的施工机械设备配套方案、制定合理的施工进度计划和施工组织设计方案，难以全面、快速、准确地掌握施工全过程。
基于上述问题，提出了复杂地下厂房施工系统可视化仿真理论方法，并研制开发了相应的计算机软件ESAS，其基本构成见图3。通过地下洞室群施工全过程动态仿真，可以对施工过程进行定量计算与分析，进行多方案的比较和优化，直到得出满意方案。
2．水利水电工程施工导截流三维动态可视化仿真方法研究
水利水电工程施工导流设计和管理过程，往往需要涉及大量的数据及图形信息，如坝区的水文、地形、地质资料以及枢纽设计、施工场地布置和施工导流方案设计等各种数据及图纸。高效、简便地对这些信息进行管理，是提高设计效率及施工管理水平的关键之一。同时，施工导流方案设计是施工组织设计的重要环节，其设计过程复杂，对不同的导流方案很难进行直观的比较，所以实现施工导流形象直观的表达具有重大的现实意义。
为此，提出水利水电工程施工导截流三维动态可视化仿真理论与方法，并实现施工导截流可视化信息管理与三维动态演示系统CDMIS。此系统充分利用地理信息系统（GIS强大的空间数据分析与处理能力，建立三维施工导截流场地布置模型，以及在此基础上实现可视化的信息查询及管理等功能，从而实现设计过程中信息的可视化管理，同时实现施工导截流三维动态演示。水电工程施工导截流三维动态可视化仿真系统（CDMIS）结构图见图4。
3．混凝土坝施工过程三维动态可视化仿真与优化方法研究
混凝土坝施工，考虑到温度、应力、浇筑机械设备布置和浇筑能力等因素的影响，需将混凝土坝体按一定的原则进行分缝分块浇筑。由于混凝土坝浇筑量大，浇筑块数以千、万计，浇筑块之间的施工约束条件十分复杂，这就给安排浇筑顺序和进度带来极大闲难，使人工安排浇筑块、浇筑顺序几乎成为不可能。目前在制定混凝土坝施工组织计划时，传统的方法是凭经验用类比的方法按月升高若干浇筑层和混凝土浇筑强度等指标来控制施工计划的进程。这种方法由于缺乏系统的定量计算分析，在论证施工各阶段的筑坝进度以及各混凝土坝段升高过程是否能满足大坝施工各方面的要求时总感到论据不足。
随着计算机和系统仿真技术的迅速发展，尤其是系统仿真技术在复杂系统运行中的推广应用，使得有可能在计算机上实现对混凝上坝施工的动态过程的仿真实验。事先拟定不同的混凝土坝施工方案，并对施工动态过程进行仿真，可预测不同施工方案下混凝土施工进程的各项定量指标，这对制定合理的混凝土坝施工进度计划将提供科学可靠的决策依据。在充分考虑各种浇筑施工影响因素的情况下，建立混凝土坝施工系统的数学逻辑模型，并在此模型基础上编制计算机仿真软件。通过选取各种可能的机械配套方案及输入不同的施工技术参数进行大坝施工过程的仿真计算，可得到最优机械配套的数量、机械的利用率、混凝土月浇筑强度、逐月累计混凝土浇筑方量过程曲线。同时还可得到相应某施工方案下大坝浇筑施工的详细进度计划、各控制阶段的筑坝进程面貌等。而且通过混凝土坝浇筑仿真还可对其不同的浇筑规则对坝体上升进程的影响进行分析和研究。
同时，利用基于GIS的三维动态演示系统来表现复杂混凝土坝施工过程。通过建立坐标系，把现实世界的事物在计算机中对应位置重现出来，建立实体的数字模型，并按照一定方式将实体与其属性一一对应，从而反映实体的静态空间特征。同时利用过程信息，生成三维动画，为描述复杂的施工过程提供可视化手段。
4．水利水电工程施工总布置三维动态可视化仿真方法研究
水利水电工程施工总布置是对工程施工场地在施工期间进行的空间规划。由于水利水电工程施工场地布置几乎包括了一切地上、地下已有的、拟建的建筑物，一切为施工服务的临时性建筑物（包括砂石加工系统、混凝土系统等），因此布置过程非常复杂。
对枢纽主要建筑物施工全过程进行分析，并在此基础上实现各建筑物施工关系之间的协调，以实现直观的施工总布置形象全过程三维动态仿真，使施工场地布置随工程进度计划尽可能形象、直观、迅速地演示现场施工场地变化过程。不仅能直观显示枢纽施工组织设计的成果，而且将极大地方便工程施工总布置决策及管理。水电站施工总布置可视化仿真系统（CLMIS）的总体结构见图5。
四、结束语
可视化仿真的理论和方法包括全过程动态仿真理论、图形辅助仿真建模方法、基于GIS的三维动态数字模型构造及其可视化方法、基于GIS的三维动态演示方法及基于GIS的交互式可视化仿真系统结构等，实现了仿真建模、仿真计算过程及成果的可视化。
1.在现场总线中应用电力工程自动化技术
在有着多种形式与构架存在于现场的总线当中，是利用技术处理的形式，向主控设备中传输电力工程设备上的相应参数，之后通过管理人员对图形的判断、数据的分析进行主控，进而有效的处理相应的信息，并且通过回路将传递处理结果和科学决策迅速的传递给待指令的设备中，对设备的动作有效的予以实现，进而对电力工程自动化的控制调节有效的给予完成。在实际现场总线中，对电力工程自动化技术进行应用，维护和安全过程的集约化是其主要优势所在，对于投资控制和技术优势的实现上会带来非常巨大的帮助，有助于电力工程自动化目标在高质量、低成本和快速度的情况下有效的予以完成。例如下图中，就充分展现了电力工程自动化技术在现场总线中的应用：在这个图中，利用远程控制中心，对施工现场中的站级计算机进行控制，之后利用CAN网络相间隔层中进行传递，进而地现场总线中的CAN网络和I/O单元进行控制，其充分的展现出了自动化系统的功能，有效的解决了以前人工控制中的不足，大大提升了现场总线中的工作规范性和合理性。
2.在自动补偿中对电力工程自动化技术进行应用
自动化补偿的方式，能够有效的统一起来固定和动态的补偿方式，令补偿实现稳定、分项和快速的目标，对于传统补偿结构和技术上的不足之处能够有效的进行优化处理。使用智能化电容器是现阶段自动化补偿的重点和关键所在，智能电容器对自动而精确的投切予以实现，针对于电力工程的准确补偿能够有效的予以实现，此外，可以很好地防止传统补偿方式冲击影响保护功能的情况发生，对于整个电力工程的有效发展上都会带来非常巨大的帮助。
3.建立电力工程自动化数据库
控制和监督电力工程的功能可以通过数据库来有效的给予实现，这对于提升电力工程自身的利用价值和提升电力工程处理问题的准确率上会带来非常巨大的帮助。此外，将可靠的数据为转化为有关操作的具体信息提供出来，将规范和准确的指导为设备的操作提供出来。并且，在数据库技术不断发展的前提下，及其进一步的研究监控系统中触发子和对象的函数，对于控制更加复杂的功能和电力系统自动监视的复杂功能上也能够有效的予以实现，这样对于生活和工业生产的需求能够在更大的程度上给予满足。
二、结语
