時間:2023-03-20 16:08:07
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所謂系統(tǒng)結構的安全性設計是指在不影響系統(tǒng)工程正常施工的前提下,系統(tǒng)結構能夠承受各種外界環(huán)境因素的影響,有一定的防災害性能。并且能夠在一定的突發(fā)狀況下面前有一定的防控強度。安全性是系統(tǒng)工程建設的剛性要求,任何系統(tǒng)的建設都要將工程設計的安全性作為第一考慮因素。2.2系統(tǒng)結構設計的經濟性與適用性經濟性建立在安全性的前提條件之下的,只有保證了系統(tǒng)結構模式的安全性,才能夠考慮建筑系統(tǒng)工程的經濟性和適用性。在一般的情況下,系統(tǒng)工程首先要有良好的內部穩(wěn)定條件和設計前景規(guī)劃,進而為社會創(chuàng)造出良好的服務系統(tǒng)工程。
1.3系統(tǒng)結構設計的耐久性和實用性
一般科學定義情況下系統(tǒng)結構的可靠性,不僅包括系統(tǒng)結構的安全性和實用功能的強大性,也包括系統(tǒng)結構設計的長期穩(wěn)定性,安全時效性、以及耐久性,并且耐久性是衡量一項系統(tǒng)可靠與否的標志.因此,要想全方面的提高系統(tǒng)工程使用效果需求,在系統(tǒng)結構的設計中就必須要充分考慮其設計結構的有效期限從而進行良好模擬使用環(huán)境分析,進而有效提高其結構的安全性能。
2信息管理系統(tǒng)開發(fā)的問題化分析
(1)加強系統(tǒng)設計項目的結構安全性設計是充分保證系統(tǒng)工程進行安全運行的有效前提,因此就要聘請富有經驗并且技術水平較高的專業(yè)設計師來進行衡量和設計,同時設計師要備較高的文化素養(yǎng)和全方位的設計實力,只有這樣才能保證設計的可靠性,專業(yè)性和適用性。
(2)無論是設計單位或者是設計師要不斷提高自身的設計水平,以設計安全可靠的系統(tǒng)工程藍圖為設計目標并且要不斷的加強自身專業(yè)知識的學習,努力提高設計能力,從而保證設計工程的長期可靠性。
(3)要對設計的系統(tǒng)工程項目進行全面的設計計算和系統(tǒng)模擬化分析。通常情況下,設計師要考核系統(tǒng)計算項目是否達標,是否符合設計需求。建立全方位,多層次的實際設計計算體系,保證系統(tǒng)質量的達標。
總體評價全市水資源狀況,具有以下幾個方面的特點:
一是降雨充沛,但時空分布極不均勻。境內多年平均降雨量1400毫米,其年際分布極不均勻,豐水年與枯水年降雨量變差懸殊,而且年內分布也極為不勻,春夏兩季降雨占全年降雨70%以上,其中4-6月降雨占50%以上,秋冬兩季僅占30%左右,易造成年內前澇后旱,水量供需矛盾尖銳。其次,降雨在空間上分布不勻,全市水資源西多東少,東部湘水流域占總面積50.7%,卻只擁有41.5%的水資源。
二是境內水資源量較少,但過境水量充沛。全市境內水資源人平1513方,遠低于全國及全省的平均水平,也低于聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展委員會確定的1750方用水緊張線。水資源緊缺的矛盾,在我市東部湘水流域表現(xiàn)得較為突出,人平水資源量僅為1064方。因此,過境水的開發(fā)利用,是解決我市水資源不足的重要途徑。但過境水量又主要集中在資水,隨著經濟社會的發(fā)展,東部湘水流域水資源不足的問題將日益凸顯出來。
三是水利工程較多,但調蓄水能力較差。我市雖降水量較大,產水率較高,水庫工程分布也較為密集,但缺乏調蓄能力大的控制性工程,因此,在我市特殊的地形條件下,降雨便迅速向中部匯集,現(xiàn)有工程又多病險無法正常運行,洪澇時須大量排棄水,也就容易因水源短缺而出現(xiàn)干旱。
婁底市水資源流域分布情況表
支流
(條)
流域面積
(平方公里)
河流
總長(公里)
地表徑流總量
(億方)
客水資源量
(億方)
可利用資源總量
(億方)
已利用
水量
(億方)
人平水
資源量
(方)
資水
100
3992
1790
35.40
126.28
56.40
7.55
2145
湘水
95
4109
1522
25.11
7.15
11.35
8.95
1064
合計
195
8101
3312
60.51
133.43
67.75
16.5
二、婁底市水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀評價
綜上所述,全市年平均可利用水資源量為67.75億立方米,占總水資源量的34.9%。平均已利用水量16.5億立方米,約占可利用水資源量的25%,其中:農業(yè)灌溉用水10億立方米,占總利用水量的60.6%,工業(yè)用水4.4億立方米,占總利用水量的26.7%,城鄉(xiāng)生活用水2.1億立方米,占總利用水量的12.7%。年人平用水為412立方米,低于全省人均綜合用水量指標(全省人均為483立方米),城市生活人均用水量為196升/人·日,鄉(xiāng)村(含牲畜)為135升/人·日,均低于全省平均水平;萬元GDP需水量823萬立方米,略高于全省平均水平(全省平均為802方立方米)。2003年,我市遭受了歷史罕見的特大干旱,全市的利用水資源量約為45億立方米,利用水量則達20億立方米以上。
從總體上看,可利用水資源量仍有一定富余,表明我市經濟社會的發(fā)展對水的需求還處于水資源的承載能力之內,但社會經濟發(fā)展水平比較落后,水的利用率較低。水資源總體上具有可持續(xù)利用的能力,且能支撐一定程度經濟社會的持續(xù)發(fā)展。但因水資源時空分布不均及在生活、生產等領域供用水結構的不同,許多水資源矛盾也十分尖銳。
一是區(qū)域性水資源緊缺已成為我市經濟社會發(fā)展的突出問題。因資源不足,或因工程缺乏,宏觀上的區(qū)域性水資源緊缺問題在我市尤其是湘水流域已日趨明顯。在供水領域上覆蓋了農業(yè)、工業(yè)以及城鄉(xiāng)生活用水,加上市內大面積干旱死角和許多工礦采空區(qū)的存在,我市水資源的緊缺的問題已經成為制約我市經濟發(fā)展的重要因素。比如:2000年,婁星區(qū)缺水為240萬立方米,2003年缺水量達3000萬立方米以上;就城市供水而言,婁底市和漣源市早已因供水水源不足而實行了調水。我市糧食主產區(qū)雙峰縣測水流域,占全市總耕地面積28.23%,水資源量卻僅為全市的12.84%,2003年,全流域因特大干旱而出現(xiàn)了嚴重的水資源緊缺。
二是水資源開發(fā)利用的工程體系有待進一步配套完善,水利由工程水利向資源水利轉變還沒有實質性突破。通過多年的開發(fā)利用,我市水利工程已基本形成了以水庫為骨干,以塘壩為基礎,蓄引提相結合的工程體系,蓄引提能力達12.95億方,而這些工程已大多因病險、老化及配套不全等多種因素致使蓄引提能力大為降低。全市710座水庫和近20萬處山平塘應蓄8.3億方,而實際年蓄水都控制在7.0億方左右。這些水利工程在用水結構上大多以農業(yè)灌溉為主,在灌溉節(jié)水上還沒有實現(xiàn)革命性的轉變。因此,水資源優(yōu)化配置、生態(tài)補水以及實現(xiàn)水資源由自然資源向經濟資源的第二步戰(zhàn)略性轉變均沒有得到實質性突破,其核心就是水資源統(tǒng)一管理體制沒有得到根本性的變革。
三是水污染嚴重而導致的水質性缺水問題已日趨嚴重。隨著我市社會經濟的發(fā)展,水污染嚴重的問題越來越成為經濟社會發(fā)展的重要制約因素,且這種狀況在我市仍未得到有效遏制。目前,全市絕大多數(shù)水庫水質狀況良好,主要河段已污染嚴重,部分地段水質已嚴重超標。資水污染程度已為全省四水之最,而我市冷江、新化段又是污染最嚴重的地段,水質已劣于III類,對人民的身體健康構成了很大的影響。漣水婁底段水質已劣于IV類,漣源段劣于III類,都已不能飲用。做為婁底市主要供水水源的孫水,基本維持了良好的水質,但由于上游鍛造廠、漣源氮肥廠等廠礦生產廢水的排入,也給下游造成了一定的污染,因資水、漣水水質的日趨惡化,許多河段水體已基本不能飲用,各縣市區(qū)水質性缺水的局面加劇。
三、婁底市水資源可持續(xù)利用分析
隨著我市社會經濟的發(fā)展和工業(yè)化、城鎮(zhèn)化步伐的加快,對水的需求將隨著經濟的跳躍式發(fā)展而出現(xiàn)急劇增長,按照我市需水遠期規(guī)劃和規(guī)模預測,到2020年,全市年用水將達到35億方,為可利用量的53%。其中:工業(yè)用水達20億方,城鎮(zhèn)生活用水(含生態(tài)用水)7億方,農業(yè)用水8億方。理論上說可利用水資源能夠支撐遠期發(fā)展,但在目前這種水資源開發(fā)利用程度和水平上是無法實現(xiàn)水資源的這一配置的,加上地域性、季節(jié)性、資源性和水質性缺水等諸多因素的存在,唯有實現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置,盡快建立水資源可持續(xù)利用的管理體系,并切實搞好水資源管理,實現(xiàn)城市水與農村水、地表水與地下水、水質與水量的統(tǒng)一管理,通過進一步強化節(jié)水措施,提高用水效率,加強地下水管理,強化水環(huán)境保護,同時運用經濟手段為實現(xiàn)水資源有效有序管理,才能實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用和發(fā)展。這種轉變是革命性的,直接關系治水思路的根本變革和對未來供用水結構的重新調整,也是需要有前瞻性的,否則,社會經濟發(fā)展無法得到可持續(xù)發(fā)展。
一是應把“量水而行”作為我市社會經濟發(fā)展和結構調整的一項基本原則。我市水資源并不富足,東西部水資源不平衡和區(qū)域性缺水矛盾在不斷加劇,尤其是水質性缺水矛盾日益尖銳,這已成為不爭的事實,在近年出現(xiàn)的歷次干旱中已明顯暴露,而且這種水資源不足的狀況在短時間內難以根本改變,只有實行“量水而行”,“以供定需”,以保證人民生活需要和糧食生產安全為前提,以維護生態(tài)平衡為基礎,實現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置,使經濟社會發(fā)展和水資源承載能力相協(xié)調,才能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,否則會造成生態(tài)系統(tǒng)破壞而失去發(fā)展基礎。一是在對經濟結構和布局進行戰(zhàn)略性調整過程中,要以水定產業(yè),以水定發(fā)展。全市尤其是東部地區(qū)總體上要充分考慮產業(yè)布局對水資源配置的要求,對農業(yè)、工業(yè)等各行業(yè)要結合結構調整進行考慮,要適度控制高耗水的工業(yè)項目,城市規(guī)模與城鎮(zhèn)規(guī)模要適度、協(xié)調發(fā)展。二是要保證生態(tài)環(huán)境用水的水資源配置與管理。在水資源的配置中,要從不重視生態(tài)環(huán)境用水轉變?yōu)樵诒WC生態(tài)用水的前提下,合理規(guī)劃和保障社會經濟用水。對漣水要留足生態(tài)用水,在結合防污治理,在婁底和漣源兩地要盡快修建污水處理廠的同時,要依靠生態(tài)自我修復能力,實現(xiàn)水環(huán)境的轉良,使之成為婁底可用水源。同時,要禁止引進高污染的項目,盡快責成現(xiàn)有企業(yè)進行技術改造和污水處理,改進生產工藝流程,改變過去水污染的末端管理為源頭控制,必要時要下決心關、停、并、轉,以提高水資源的可利用量和重復利用率。三是要保障生活用水的水資源配置。首先是要以人為本,加快城市供水水源建設。從遠期和遠景來看,婁底市城市的建設與發(fā)展不能突破中型城市的規(guī)模,孫水做為第一供水水源必須嚴格加以保護,要下決心關閉上游鍛造廠、氮肥廠等廠礦企業(yè),對白馬水庫旅游開發(fā)要嚴加限制和嚴格管理,對白馬灌區(qū)要強力推行節(jié)水灌溉技術并逐步進行農業(yè)產業(yè)結構調整,以助成白馬水庫供水結構的根本轉變。遠期可在婁底市經濟技術開發(fā)區(qū)犁頭咀附近興建三水廠,并通過加大漣源、婁底兩市污水處理力度和環(huán)境保護力度,使?jié)i水漣鋼的上游成為城區(qū)第二可用水源。漣源市城市供水水源目前取自新漣河和溫江,遠期與遠景必須依靠南北兩大水庫的調節(jié),白馬與大江口共灌區(qū)建設加快步伐,并要充分考慮婁底和漣源兩市供水。冷水江市、新化縣要進一步調整供水結構的轉變,以車田江水庫為龍頭水庫,引車田江水濟冷江,引其結瓜工程--梅花洞水庫庫水濟新化,應是兩市縣水源建設的根本出路。
不論是解放以前或是解放以后的一個相當長的時期內,在人口、糧食問題的壓力下,兵團經歷了多次大規(guī)模開荒的時期,農業(yè)的重點由南疆拓展到了北疆,耕地由山前平原延伸到沙漠邊緣,大規(guī)模的林地、草地、濕地被改造成了耕地,歷史的變遷在人們的思想意識上留下了深刻的烙印,總認為兵團的開發(fā)就是開荒,就是擴大農業(yè)的規(guī)模,直到上個世紀末中央提出西部大開發(fā)的決策后,一些政府部門立即提出大開荒的應對方略。繼后中央相繼提出了退耕還林還草和重視生態(tài)環(huán)境等一系列重大舉措后,才初步克服了開發(fā)就是開荒的傳統(tǒng)理念,但遠沒有達到摒棄這一理念的境界,在考慮新疆兵團的發(fā)展思路時,總是念念不忘開荒,甚至還把開荒作為今后大開發(fā)的重點,把擴大農地規(guī)模視為社會經濟發(fā)展的主要方面,而對產業(yè)結構升級和建設用地發(fā)展的研究則遠未達到應有的重視程度。這種傳統(tǒng)觀念必須盡快扭轉。
二、對土地缺乏嚴格管理,土地浪費嚴重
盡管有了土地管理法,但由于執(zhí)法力量不足,特別是從局部眼前利益出發(fā)開發(fā)利用土地,致使濫占濫用土地現(xiàn)象嚴重。對土地缺乏嚴格管理,土地浪費嚴重盡管有了土地管理法,但由于執(zhí)法力量不足,特別是從局部眼前利益出發(fā)開發(fā)利用土地,致使濫占濫用土地現(xiàn)象嚴重。部分基建項目用地不報請批準或先用后報,寬打寬用,少征多用,早征晚用,多征少用,甚至征而不用。
三、土地退化是進行土地持續(xù)開發(fā)的起因,恢復則是進行土地持續(xù)開發(fā)的前提。
土地的退化和恢復是兩個長期的過程,其機理更是需要長期的研究和探索。這項研究不僅對生態(tài)環(huán)境有著重大意義,而且對我國的經濟建設也有著深遠的影響。因此,今后必須加大投入,繼續(xù)深化土地退化與恢復機理的研究。
1、確保耕地總量動態(tài)平衡隨著工業(yè)化進程的加快,對耕地的需求量會日益增多,解決耕地資源稀缺問題的出路在于一方面“開源”即加大對耕地后備資源的開發(fā)和復墾;另一方面“節(jié)流”即節(jié)約和合理利用及保護耕地,提高土壤質量,提高耕地的產出水平。由于農業(yè)適宜和中度適宜的土地幾乎都已被開墾用于種植業(yè),其余土地的生態(tài)條件較差,因此應當弱化后備資源開發(fā),重視對已利用地的挖潛整理。
2、耕地總量動態(tài)平衡要實現(xiàn)質和量的統(tǒng)一。切實保護耕地要重視以下幾個方面:
增強土地利用規(guī)劃的法律效力,制定耕地保護的專項規(guī)劃,嚴格執(zhí)行用途管制;加強土地產權制度建設,明晰耕地產權,建立長期穩(wěn)定的激勵機制;充分發(fā)揮土地價格、稅收等經濟杠桿的作用,調整土地利用行為,優(yōu)化土地資源配置;加強對土地管理部門的監(jiān)管,防止因利益驅動而多占、亂占耕地;建立耕地變化的動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。
四、土地資源開發(fā)利用的主要對策
1、要加強教育和宣傳,使各級領導和大眾充分考慮資源和生態(tài)環(huán)境的承載能力,充分認識到破壞自然、掠奪自然,就是破壞自己、掠奪自己;要關注人,也要關注自然;要滿足人的需要,也要維護自然的平衡;要關注人類當前的利益,更要關注人類未來的利益。對經濟效益的過度追逐,忽視生態(tài)效益,只求索取,不講投入,掠奪式利用,將加劇地力退化和環(huán)境惡化,嚴重影響土地資源的可持續(xù)利用和經濟社會的可持續(xù)發(fā)展。要以人為本,充分認識到土地不僅是財富之母,更是民生之本。要積極轉變粗放型經濟的增長方式,用協(xié)調發(fā)展的思想指導土地資源的合理開發(fā)利用。
2、科學合理地制定完善土地利用總體規(guī)劃,實施土地年度計劃管理,加強土地宏觀調控。合理確定各類用地的規(guī)模、結構,使之與城市總體規(guī)劃和相關專業(yè)規(guī)劃銜接。將政府引導與市場運作,規(guī)劃引導與成片開發(fā),標準引導與保證質量作為結構調整的原則,嚴格執(zhí)行土地利用總體規(guī)劃和年度土地利用計劃。
3、加強法制建設和執(zhí)法力度。把規(guī)范土地市場秩序上升為法律行為,對任何破壞土地市場秩序的行為,都應當追究相應的責任,以提高違規(guī)成本。
金沙江發(fā)源于青海省,全長2308km,在云南省境內河長1560km,流域面積10.91萬km攩2攪,人口1300萬人,占全省人口的34%,現(xiàn)有耕地88.3萬ha,占全省耕地31%,可開墾荒地8.03萬ha。金沙江河谷豐富的光、熱、土地資源,眾多的礦產和優(yōu)勢的水能資源,被譽為“大西南的聚寶盆”。金沙江流域特殊的自然地理條件和豐富的資源優(yōu)勢,已成為國家和云南省經濟開發(fā)的重要區(qū)域,從1994年起金沙江農業(yè)綜合開發(fā)已經拉開序幕,尤其是自麗江縣塔城至永善縣黃華鄉(xiāng),河長1305km,4465km攩2攪內的干熱河谷區(qū)(即海拔小于1500m地區(qū))的16個縣市是開發(fā)的重點。現(xiàn)就金沙江農業(yè)綜合開發(fā)中有關水土保持問題,提出一些看法,進行討論。
一、自然概況
1、區(qū)位與地貌
金沙江流域位于云南省北部,其地理座標為99°00′-105°8′E,24°28′-29°15′N。行政區(qū)域有迪慶、麗江、大理、楚雄、昆明、東川、曲靖和昭通八地、州、市的47個縣、區(qū)。流域西北部為橫斷山脈,地勢西北高,東南低,最高峰海拔為麗江縣境內的玉龍雪山,海拔5596m,最低點為東南的金沙江河谷,海拔1016m,境內高峰林立,以山地為主;流域東北部為云貴高原的北緣,地勢南高北低,以中山山原為主,最高山峰是東川市境內的拱王山,海拔4247m,最低點是水富縣金沙江水面,海拔267m,地勢起伏大,“V”型谷多。流域內坡度大于25°的土地面積占總面積的38.9%,地處橫斷山脈的迪慶州、麗江地區(qū)坡度大于25°的土地面積高達62.1%和45.2%;東北部的東川市、昭通地區(qū)也分別達到62.5%和43.8%;處于流域中部的昆明市、楚雄州、大理州、曲靖地區(qū)坡度大于25°的土地面積占21.3─33.6%攩[1]攪,可見本區(qū)地形地貌之陡峻。
2、地質構造與巖性
本區(qū)地質構造復雜,巖性多變,起主要控制作用的有滇藏“歹”字型構造,賓川-殜程海斷裂、元謀--綠汁江斷裂、普渡河斷裂、小江斷裂和巧家一蓮峰斷裂等,境內斷裂廣泛分布活動強烈,地震頻繁而且烈度大,對山體穩(wěn)定有較大影響攩[2]攪。本區(qū)地層古老,古生代、中生代地層均有出露,巖性多為砂巖、頁巖、玄武巖、石灰?guī)r和第四系松散堆積物。砂巖呈紫紅色泥質膠結,極易風化;頁巖具有明顯的薄層理,多為粘土質頁巖和砂質頁巖,透水性小,易風化呈碎片;玄武巖具有氣孔狀結構,裂隙發(fā)育,表層易風化;石灰?guī)r具有可溶性;花崗巖具有原生裂隙,易風化;第四系堆積物易被流水侵蝕沖刷,構成泥石流豐富的固體物質來源。在地層和巖性組合上,往往又是軟硬相間,抗侵蝕能力弱,在陡峭的地形條件下和森林植被破壞后極易造成水土流失并惡化為滑坡和泥石流。
3、干濕季節(jié)分明,降水集中
本區(qū)雨季一般為5─10月,雨季降水量占全年降水時85%以上,降水量有隨海拔增高而增多的趨勢,山區(qū)降水量要比壩區(qū)、河谷區(qū)多。由于全區(qū)地勢高差懸殊,局部地區(qū)容易形成控制面積小,歷時短促,降水強度大的單點性暴雨,從而激發(fā)滑坡泥石流暴發(fā)。
二、水土保持是金沙江農業(yè)綜合開發(fā)的基礎
金沙江農業(yè)綜合開發(fā)主要是土地資源、生物資源、水資源和礦產資源的開發(fā)與利用問題。這些資源的開發(fā)將對這一區(qū)域的生態(tài)環(huán)境產生重大影響。然而,開發(fā)資源、發(fā)展經濟是人類長期執(zhí)著的要求,通過資源開發(fā),使資源優(yōu)勢轉化為經濟優(yōu)勢,對于流域區(qū)內貧困人民群眾盡快脫貧致富,實現(xiàn)各民族共同繁榮、共同富裕是十分重要的大事。但是,任何資源的開發(fā),必須是既滿足當代人的需要,又不對后代人需要構成危害。這是人類經歷了長期成功與失敗的教訓,從漫長的痛苦中得出的劃時代抉擇攩[3]攪。鑒于金沙江流域特定的地理環(huán)境和特殊的地質地貌因素,在進行農業(yè)綜合開發(fā)時,一定要把搞好水土保持放在首要地位,這是農業(yè)綜合開發(fā)的基礎,原因有三條:
1、流域內土壤侵蝕嚴重
主要表現(xiàn)在侵蝕面積大和潛在危害大這兩方面。據(jù)1987年遙感資料表明,本區(qū)土壤侵蝕面積達46922.62Km攩2攪,占流域面積42.7%,見表1。尤其是海拔1500以下的河谷區(qū)及其支流,土壤侵蝕更為嚴重,據(jù)16個縣(市)資料表明,土壤侵蝕面積大于土地面積45%以上的有12個縣(市),占75%。元謀縣高達74.4%,見表2。屏山水文站的泥沙有68.1%來自攀枝花市以下河段,河段含沙量呈上升趨勢,見表3。
潛在危害大主要是金沙江流域尤其是目前重點開發(fā)的干熱河谷區(qū)有效土層的厚度淺薄,土壤母質多為第四紀殘坡積層,侵蝕模數(shù)大。加之山高谷深坡陡、降水量少,蒸發(fā)量強,年干燥度大于1.5,旱季干燥度4以上。焚風效應明顯。森林植被以稀樹灌木草叢和禾本科草叢為主,覆蓋率低,農村燃料缺乏。斜坡物質穩(wěn)定性差,一旦某要素被破壞,旱洪災害頻繁。據(jù)考察,全流域五十年代,五年一旱,到八十年代變?yōu)槿暌缓担缓闉膹?─9年1次,縮短到4─5年1次。地處東川市境內的小江,兩岸泥石流由五十年代的38條,發(fā)展到八十年代的107條,1971─1978年共發(fā)生泥石流173次,而1979─1985年共發(fā)生泥石313次,而且規(guī)模越來越大。每到雨季,山體滑坡、巖體崩塌和溝岸瀉溜等屢見不鮮,堵江斷流現(xiàn)象時有出現(xiàn)。昆明市松花壩水庫,六十年代進庫泥沙平均為5.2萬t/a,七十年代進庫泥沙平均為7.3萬t/a,八十年代進庫泥沙平均為13.2萬t/a,大大縮短了水庫使用壽命。昭通地區(qū)的巧家縣,1950年有山泉3020個,到1981年已干涸708個,縣城大龍?zhí)读髁苛甏鸀?.14m攩3攪/s,八十年代已下降為0.097m攩3攪/s。
表1金沙江流域(云南境內)土壤侵蝕強度分級面積表
嚴重的土壤侵蝕,使土地耕作層變薄,肥力下降,地力衰退,農業(yè)生產水平低而不穩(wěn)。農業(yè)生產長期處于“大災大減產,小災小減產,風調雨順增點產”的局面。生態(tài)環(huán)境的惡化,制約著這一區(qū)域經濟的發(fā)展,是這一區(qū)域貧困的主要原因之一。
2、地質構造復雜,山地災害嚴重
本區(qū)有眾多的斷裂帶,特別是深大斷裂帶及其派生的次一級斷裂帶,常常是崩塌、滑坡、泥石流等山地災害的活動區(qū)。據(jù)方光迪、張信寶調查,金沙江流域(云南境內)分布有滑坡、泥石流災害點999處,其中滑坡、崩塌447處,屬大型滑坡、崩塌有114處,中型294處;發(fā)育泥石流溝552條,屬大型中高頻率泥石流溝66條,主要分布在主河道兩岸及支流臘普河、金棉河、黑穗河、龍川江和小江流域,活動頻繁,危害嚴重攩[4]攪。本區(qū)新構造運動強烈,地震頻繁,地震降低了巖石強度和山坡穩(wěn)定性,地震后往往伴隨水土流失。又據(jù)云南省氣象局1950─1980年30年資料統(tǒng)計,金沙江流域,發(fā)生較大的洪旱澇風等災害1363次,其中水土流失嚴重的昭通地區(qū)和東川市,發(fā)生災害的次數(shù)是其它地區(qū)的2.4倍,農田受災面積日趨擴大攩[1]攪。
3、生態(tài)環(huán)境脆弱
本區(qū)是由青藏高原向云貴高原和云貴高原向四川盆地過渡地帶,是地質環(huán)境脆弱帶,也是生態(tài)環(huán)境脆弱帶。山地垂直自然帶幅窄,遞變急劇,微域差異顯著,使每一個垂直自然的環(huán)境容量小,經不住外界沖擊。加之地勢高亢,坡度陡峭,地質結構松散,在這種地質地貌條件下所形成的環(huán)境和農業(yè)生產對外界干擾的敏感性強,自我調節(jié)、自恢復能力差。本區(qū)礦產資源的大量開采,將對地表、沉積圈和一些自然地質作用的影響日益增強;礦產資源的采掘、挖空和爆破,使地表靜壓負荷、動壓負荷的產生和變化,導致或誘發(fā)構造應力狀態(tài)的變化和重新分配攩[5]攪,地質環(huán)境受到破壞。
三、水土保持是金沙江環(huán)境保護的重要內容
如前所述,由于金沙江流域土壤侵蝕嚴重,地質構造復雜,山地災害頻繁和生態(tài)環(huán)境脆弱,因此,在開發(fā)的同時必須十分注重環(huán)境保護和治理,融開發(fā)與保護治理為一體,4_
納入綜合開發(fā)的具體內容。地處金沙江中游的迪慶州和麗江地區(qū)生態(tài)惡化,環(huán)境污染問題日趨嚴重,金沙江沿岸幾乎全是荒山,雨季頻繁出現(xiàn)的山體滑坡造成大面積泥石流,挾帶泥沙沖入金沙江;著名的瀘沽湖已受到旅游業(yè)帶來了污染和沿湖植被破壞導致的大面積水土流失的危害,程海沿湖養(yǎng)殖場污水不加處理直排入內,加速了水體富營養(yǎng)化攩[7]攪。土地資源開發(fā)、礦產資源開發(fā)和公路、鐵路建設等都一定要有水土保持方案并堅決付諸實施,同步進行。提倡開發(fā)與治理相結合,以開發(fā)促治理,以治理保開發(fā),在治理中求發(fā)展。追求經濟效益必須有利于防止水土流失,搞好水土保持是保護生態(tài)環(huán)境的核心。金沙江農業(yè)綜合開發(fā)是一項復雜的系統(tǒng)工程,必須認真對待,協(xié)調好各方面的因素,將各項開發(fā)項目有機地結合起來,以形成系統(tǒng)的最佳整體。否則,就會顧此失彼或相互制約或被抵消,起不到綜合開發(fā)之目的,寓環(huán)境保護于資源開發(fā)之中,以良好的生態(tài)環(huán)境支撐經濟發(fā)展,又以經濟發(fā)展帶動環(huán)境建設,使兩者達到相輔相成,相得益彰。
用持續(xù)發(fā)展的觀點看,促進社會進步和文明,是人類追求的長遠目標,發(fā)展經濟是實現(xiàn)這一目標的手段,而生態(tài)環(huán)境效益是實現(xiàn)這一目標的保障,是基礎。不能只追求眼前的經濟效益,急功近利,而損害持續(xù)發(fā)展的長遠利益。只有搞好了水土保持,這一區(qū)域的經濟增長才能持久;不注意水土保持不僅危及本區(qū)域人民利益,而且對長江中下游帶來危害。只有搞好了水土保持,才能使金沙江流域的環(huán)境質量得到提高,最終實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)。
水土保持主要包括坡地改梯地、興修農田水利、植樹造林、改良土壤等。金沙江流域坡耕地多,土層瘠薄,保水保肥能力差,糧食產量低而不穩(wěn)。以坡地改為梯地為重點,集中成片地進行坡地改梯地和坡面水系建設,使耕地土層增厚,蓄水能力增強,溝、凼、池配套,形成有效的防護體系,既減少地表徑流使土壤不受沖刷,又攔蓄了水源,減輕了水土流失。興修農田水利,可以促進環(huán)境的改善,保障農業(yè)穩(wěn)產高產,又提供了較好的生產生活環(huán)境,改善了人們的生存條件和脆弱的生態(tài)環(huán)境。植樹造林是確保農業(yè)開發(fā)持續(xù)開發(fā)的綠色屏障,是金沙江環(huán)境建設的主體。改良土壤主要是實施有機肥耕作法,橫坡聚垅免耕法,充分發(fā)揮用地養(yǎng)地的作用,這是山區(qū)防止土壤侵蝕和污染的重要方法。在某種意義上講,水土保持就是金沙江流域環(huán)境保護和建設的主要內容,搞好了水土保持才能較好地處理好人口、資源、環(huán)境和經濟發(fā)展的關系。才能做到生態(tài)環(huán)境好轉,山地災害減少,土地生產力提高,環(huán)境容量擴大,整體效益顯著。
四、水土保持型生態(tài)農業(yè)是金沙江農業(yè)綜合開發(fā)的道路
農業(yè)綜合開發(fā)的目的不僅要使流域內廣大人民脫貧致富奔小康,而且要使這一區(qū)域的社會經濟、生態(tài)環(huán)境持續(xù)發(fā)展和不斷好轉,以及不損害子孫后代的利益為宗旨。因此,必須探索資源開發(fā)利用更為合理,生態(tài)環(huán)境更穩(wěn)定安全的持續(xù)發(fā)展的方法。最近興起的“水土保持型生態(tài)農業(yè)攩[6]攪,可供我們借鑒。
1、強調團體努力,以學校名義參加競賽,每個參賽隊由7名具有各種才能的學生組成,隊員
要團結合作,充分發(fā)揮自己的特長,整個隊才有希望獲得成功。
2、鼓勵隊員充分發(fā)揮創(chuàng)造性,鼓勵與眾不同的答案,讓每個隊員的創(chuàng)造性得到充分發(fā)揮。
對特別有創(chuàng)造性的答案,給于最高的獎勵。
3、強調趣味性,比賽題目形式多樣,生動有趣。整個解題過程要用藝術表演的形式來體現(xiàn),在令人難忘的、幽默的表演中創(chuàng)造性地完成規(guī)定的任務。
4、反對成人協(xié)助,學生有充分表現(xiàn)自己各種才能的權利,反對教師、家長等成人包辦代替。對有成人協(xié)助的隊,將進行處罰。
5、廣交朋友,通過每年的地區(qū)競賽和世界決賽活動,為不同國家、不同地區(qū)、不同學校、不同年級的學生互交朋友提供了良好的條件。鍛煉了學生的社交能力。
二、頭腦奧林匹克活動的理論依據(jù)
1、心理學依據(jù)。
青少年時期心理發(fā)展的主要特征是從幼稚性向成熟性過渡。由于體力和智力的迅速發(fā)展,他們精力旺盛,活潑好動。他們意識到自己不再是“小孩子”,要求獨立,有強烈的自尊心和自信心,總想顯示自己的力量。
2、創(chuàng)造心理產生的條件
(1)、知識是創(chuàng)造的依托。智商高的學生不一定有創(chuàng)造性,還需要有創(chuàng)造性思維。智商一般的
學生,創(chuàng)造力得到開發(fā)后,也能有好的創(chuàng)造。
(2)、創(chuàng)造性人才的心理素質。主要體現(xiàn)在他們有強烈的好奇心;頑強的毅力;勇于進取的精神;與眾不同的思維;健康的人格等。
(3)、有利于創(chuàng)造的環(huán)境。民主的家庭;寬松的氛圍;進取的集體。
3、創(chuàng)造性活動的原則,充分發(fā)揮右腦的作用。右腦所獲得的形象、直覺,對整體的感知、想象等,
是產生創(chuàng)造性設想的源泉,是創(chuàng)造活動的關鍵。左、右腦的密切配合是創(chuàng)造力真正基礎。
智力因素是創(chuàng)造活動的必要條件,非智力因素的創(chuàng)造動機是創(chuàng)造行為的直接推動力。兩者都要得到和諧的發(fā)展。一切創(chuàng)造活動都是形象思維與邏輯思維的互補效應。創(chuàng)造活動的過程是顯意識和潛意識的交融過程。
三、頭腦奧林匹克活動的內容和實施
1、頭腦奧林匹克競賽的內容和形式:
每年3月中旬舉行上海地區(qū)競賽,5月底選拔兩支優(yōu)秀隊赴美國參加世界決賽。題目由國際頭
腦奧林匹克協(xié)會(CCI)出的統(tǒng)一賽題。題目有長期題、即興題、附加風格表演。頭腦奧林匹克競賽模式圖見附錄。
2、頭腦奧林匹克課外活動:
為了使隊員們在比賽中賽出好成績,真正通過比賽引發(fā)他們對科學的興趣,學會創(chuàng)造的
本領,在賽前訓練期間,可開展多種形式的課外活動。
(1)、科學探索活動——從賽題內容出發(fā)組織活動。如:“怎樣感覺空氣的存在?”要求學生用各種方法來做盡可能多的實驗,感受空氣的推動力和阻力。
(2)、技能學習——運用知識解決各種實際問題。如:利用量角器設計并制造簡易的經緯儀,測量自制模型飛機的飛行高度。
(3)、社會考察——通過對社會的初步探索,獲取、分析、評價和應用社會研究的成就,以便更富有成效地創(chuàng)造。如:參觀航空博物館、自然博物館、垃圾處理廠等。
(4)、學會思考——學會從不同角度進行千變萬化的思考,做“頭腦”體操,使學生思維的流暢性、變通性、獨特性得到提高。如讓學生盡可能多地說出紙的用途等。
(5)、學會表達——創(chuàng)造性的構思通過語言、表演、音樂、道具表現(xiàn)出來,是學生綜合素質的反映。可通過小品創(chuàng)作、表演、編劇、制作等來提高技能技巧,激發(fā)創(chuàng)造的興趣。如:創(chuàng)造一種能取代飛機旅行的方式,并通過道具、語言、動作向大家介紹。
3、頭腦奧林匹克參賽隊的組成和賽前訓練
(1)、組隊——挑選富有各種才能的學生,如藝術和音樂、表演和創(chuàng)造等,組成參賽隊。
(2)、長期題的解法——要熟讀賽題,討論完成規(guī)定任務的各種方法。確定主題,找出符合主題并能適合隊員完成的方法。編寫劇本、制作道具,并不斷改進。風格表演要多次排練。
(3)、即興題的訓練——要和長期題訓練交替進行。進行擴散性思維訓練時,要從性質、外形、顏色、用途等全方位擴散。使隊員能合作密切、反應靈敏、思維快捷。
頭腦奧林匹克活動沒有失敗者。頭腦奧林匹克隊員的工作是找出一種完全適合他們的解決方法。這只能通過聽、看、出力、合作、提煉和緊張訓練才能取得。對學生而言,頭腦奧林匹克活動是親手實踐,對教練而言是積極輔導、啟發(fā)誘導,為取得最佳成績而奮斗。
4、頭腦奧林匹克活動課:
把頭腦奧林匹克活動列入課表,每周一節(jié)。主要內容:創(chuàng)造思維的培訓和動手能力的培訓。
5、頭腦奧林匹克夏令營:
通過參觀、訪問、調查、觀測、制作、競賽、交流等多種形式,滿足青少年的好奇心和求知欲,激發(fā)他們的興趣,培養(yǎng)集體主義精神,獲取知識、信息,增種能力,有利于參加頭腦奧林匹克競賽。
6、頭腦奧林匹克擂臺賽:
(1)、上海市頭腦奧林匹克擂臺賽——每年的10月——12月舉行比賽,學生以個人名義參賽。題目以普及為原則,動手制作為主。經過幾期擂臺賽,學生的作品不斷提高。
(2)、頭腦奧林匹克電視擂臺賽——每年8月舉辦,各省市組隊參賽。以電視作為傳播媒體,向全國宣傳頭腦奧林匹克活動、推廣頭腦奧林匹克活動,讓更多的青少年參加頭腦奧林匹克活動。
四、頭腦奧林匹克活動取得顯著成效
1、深受廣大青少年歡迎
第一屆上海市頭腦奧林匹克競賽時只有30所學校參加競賽,現(xiàn)在上海每年有150多所學校的近200個隊參加競賽,發(fā)展很快。從1988年以來,北京、武漢、天津、廣州、深圳、南京、溫州、東營、香港等地先后派出代表隊到上海參加比賽或觀摩比賽,該活動已從上海輻射到全國,受到越來越多的青少年歡迎。日本、新加坡、德國等國外的青少年也曾到上海進行頭腦奧林匹克活動交流。加強了青少年的國際交往。頭腦奧林匹克電視擂臺賽現(xiàn)在就有北京、天津、石家莊、東營、南京、揚州、上海、廣州、深圳、香港、武漢、南昌、大連等10多個城市的中小學生參加。
2、學生的創(chuàng)造力普遍得到開發(fā)
通過對某區(qū)8個參賽隊的統(tǒng)計分析,對第一次參加競賽的隊和多次參加競賽的隊,他們的長期題、風格和即興題得分,用兩個平均數(shù)之間差數(shù)的顯著性檢驗,可得出結論:他們的長期題得分有顯著差異,風格得分差異不顯著,即興題得分有極顯著的差異(見表)。
統(tǒng)計量
題型參賽隊隊數(shù)
n
平均分
x
標準差
s
t檢驗
結論
長期題第一次競賽隊
多次競賽隊5
3119.35
169.8023.21
27.86t-2.78
p<0.05差異顯著
風格第一次競賽隊
多次競賽隊5
338.26
46.7310.59
5.66t-1.25
p>0.05差異不顯著
即興題第一次競賽隊
多次競賽隊5
330.78
97.2218.1
4.81t-6.05
p<0.01差異極顯著
許多學生多次參加頭腦奧林匹克競賽,學會了許多知識和技能。他們在其它科技競賽中也表現(xiàn)出良好的素質,尤其在發(fā)明創(chuàng)造活動中,他們的作品常常獲獎。
如:市二中學學生楊崢,他在小學、初中時多次參加頭腦奧林匹克競賽,還到過美國參加過世界決賽。在發(fā)明創(chuàng)造活動中,他發(fā)明的“打字底稿自動托架”、“防風衣架”、“圓弧半徑尺”、“球面半徑尺”等作品多次在上海和全國發(fā)明創(chuàng)造競賽在獲獎。
1.2課程知識體系構建知識點是根據(jù)教學大綱,對《物流運輸管理》課程進行分解后的原子單元。《物流運輸管理》課程知識體系是由知識點的集合與知識點之間邏輯關系的集合所組成的。學生對于知識體系的掌握可以分解為對知識點以及知識點邏輯關系的掌握。通過分析這些知識點間的邏輯關系,根據(jù)這些關系對知識點進行分組、分塊,構建知識點間的網絡結構。
1.3課程知識點劃分和描述根據(jù)慕課的自身特性,每次慕課的時長一般控制在5-15分鐘之間,這就要求在知識點劃分上,每個知識點應盡可能的小,且相對獨立,以便于學生自主學習,同時可以方便教師對較復雜的問題按點考核。好的知識點的劃分將有利于學生學習的開展。劃分后的知識點需要進行難易程度及重要等級的詳盡描述,為學生在開展學習中如何合理的分配時間和精力提供便利,同時也為教師考核側重點提供依據(jù)。
1.4課程知識點內容的設計在對知識點內容講解的基礎之上,我們可以構建與知識點相對應的教學設計,并配以相關習題、多媒體課件庫、視頻、圖片等資源。因此學生可以獲得多種網上教學資源和學習工具。不同的授課教師可以根據(jù)當時的教學要求和自己對課程的教學經驗選擇原有資源庫中適合自己教學要求的資源,屏蔽無用的資源,增加自己教學中所需的新資源。
2《物流運輸管理》慕課資源開發(fā)實例
2.1開發(fā)平臺選擇《物流運輸管理》慕課開發(fā)過程中選用了北京中唐方德科技有限公司的“教學做”一體化課程開發(fā)平臺作為慕課資源的開發(fā)工具,該平臺可實現(xiàn)將文字、圖片、視頻、動畫、習題、作業(yè)等功能融為一體,并可將制作的成品于網絡,學生可通過三種途徑進行學習,通過電腦登錄學習網站進行學習、通過平板終端運行課程平臺軟件進行學習、亦可通過手機終端借助無線網絡完成在線學習。學習形式多樣化,方便不同類型的人員進行自主學習和統(tǒng)一學習。
2.2知識點慕課開發(fā)腳本在知識點設計過程中,為避免知識點交叉、重疊首先確定知識點所在分組,并確定知識點的名稱及相關描述,針對知識點進行教學互動設計,互動類型可分為反饋型、確認型、討論型、投票型等。通過教學互動引出本知識點內容,知識點內容可通過微視頻或動畫形式進行知識點的講解,學生可以借助為知識點配備的教學資源輔助的對知識點內容進行學習,認為對知識點已經掌握了可以進入測試環(huán)節(jié),為每一知識點配不同類型的習題資源,通過知識點在線測試通過者方可進入到下一知識點的學習。但由于學習者身份不同,可以為不同學習者設定不同權限,滿足在校生、企業(yè)在職人員等學習者不同的需求。
2.3課程作業(yè)教師可以通過“教學做”一體化平臺向學生推送課后作業(yè),作業(yè)內容的布置可以隨機添加,同時也可定向的從習題庫資源中進行選取。學生可通過電腦、平板、手機多種類型工具完成作業(yè)的作答。
USB攝像頭以其良好的性能和低廉的價格得到廣泛應用。同時因其靈活、方便的特性,易于集成到嵌入式系統(tǒng)中。但是如果使用現(xiàn)有的符合VideoforLinux標準的驅動程序配合通用應用程序,難以充分利用USB帶寬,幀速不高,不易滿足實時監(jiān)控等要求。本文首先介紹在Linux系統(tǒng)下USB攝像頭驅動編制的一般方法,然后說明在此基礎上如何提高幀速。
1Linux系統(tǒng)中的USB攝像頭驅動程序
USB設備驅動程序完全符合通用設備驅動的準則,不同的是內核提供了一些特別的API函數(shù),方便驅動注冊、銷毀自己,例如usb_reSister()和usb_dereSister();2.4版的內核還提供了對于hotplug的支持。
1.1USB攝像頭驅動的一般編寫方法
攝像頭屬于視頻類設備。在目前的Linux核心中,視頻部分的標準是VideoforLinux(簡稱V4L)。這個標準其實定義了一套接口,內核、驅動、應用程序以這個接口為標準進行交流。目前的V4L涵蓋了視、音頻流捕捉及處理等內容,USB攝像頭也屬于它支持的范疇。
因此,USB攝像頭的驅動應當與內核提供的視頻驅動掛鉤。即首先在驅動中聲明一個video_device結構,并為其指定文件操作函數(shù)指針數(shù)組.fops,向系統(tǒng)注冊。在應用程序發(fā)出文件操作的相關命令時,核心根據(jù)這些指針調用相應函數(shù),并將該結構作為參數(shù)傳遞給它們。這樣,就完成了驅動和核心之間的通信。例如:
staticstructvideo_devicevdev_template={……};
//聲明video_device,指出掛接驅動
staticstructfile_operationsov511_fops={……};
//聲明本驅動的文件操作函數(shù)指針
structvideo_device*vdev=video_devdata(file);
//從文件指針中提取出video_device結構
在video_device結構中,有一個私有指針priv,可以將它指向一塊保留內存。在這塊內存中,保存著本驅動、本設備的相關初始化信息。這塊內存的申請、初始化、指針指向等工作都是在USB驅動的枚舉函數(shù).probe中完成。這樣,在枚舉函數(shù)將控制權返還給系統(tǒng)后,因為內核不銷毀保留內存,所以驅動仍然保留著自己的信息。這點與Windows系統(tǒng)中WDM驅動有異曲同工之處。當然,在驅動卸載函數(shù)中,應當將申請的各塊內存全部釋放。
1.2使用雙URB輪流通信
眾所周知,USBl.1總線標準定義了控制、中斷、批量、等時等四種管道。對于時間性極強但是準確度要求不高的視頻捕捉應用來說,攝像頭應當使用等時傳輸方式。為了盡可能快地得到圖像數(shù)據(jù),應當在URB中指定USB_ISO_ASAP標志。
urb->transfer_flags=USB_ISO_ASAP;//盡可能快地發(fā)出本URB
Linux系統(tǒng)中任何USB傳輸都通過URB實現(xiàn)。為提高速度,可以考慮擴大URB的緩沖,這樣可以降低每個USB事務中握手信息所占比例,提高有效數(shù)據(jù)的傳輸速度。但是受限于總線帶寬和具體的USB設備芯片,單純擴大URB的緩沖不能無限制地解決問題。具體分析一下USB傳輸在操作系統(tǒng)中的實現(xiàn):每次傳輸都要包括URB的建立、發(fā)出、回收、數(shù)據(jù)整理等階段,這些時間不產生有效數(shù)據(jù)。因此可以建立兩個URB,在等待一個URB被回收時,也就是圖像正在被傳感器采集時,處理、初始化另一個URB,并在回收后立刻將其發(fā)出。兩個URB交替使用,大大減少了額外時間。工作流程如圖1所示。
這個過程是在URB的完成例程中實現(xiàn)的,有兩點需要注意:首先處理再次初始化的代碼時間不能長,否則會造成完成例程的重人,如果確實來不及,可以在完成例程中設定標志,例如“數(shù)據(jù)采集好”旗語,由應用程序使用阻塞ioctl()來查詢該旗語并做處理;其次由于CPU可能會在完成例程中停留較長時間,系統(tǒng)負擔較大,可以在.open函數(shù)中初始化兩個URB并將其發(fā)出,有限度地減輕系統(tǒng)負擔。
1.3使用雙幀緩沖提高效率
Linux系統(tǒng)中,文件操作通常是由read、write等系統(tǒng)調用來完成。這些系統(tǒng)調用在驅動中的解決方法就是用copy_to_user()、copy_from_user()等函數(shù)在核態(tài)、戶態(tài)內存空間中互相拷貝。但是對于大批量的圖像數(shù)據(jù),采用拷貝的方法顯然會增加時間開銷,因此用內存映射的方法解決。首先使用vmalloc()申請足夠大的核態(tài)內存,將其作為圖像數(shù)據(jù)緩沖空間,兩個URB帶回的圖像數(shù)據(jù)在這里暫存;然后使用remap_page_range()函數(shù)將其逐頁映射到用戶空間中。戶態(tài)的圖像處理程序使用mmap()函數(shù),直接讀寫核態(tài)圖像緩沖內存,大大減少額外開銷。
圖2
圖像數(shù)據(jù)的處理可能要花費比較長的時間,不同的算法對于數(shù)據(jù)保留時間的要求也不一樣。因此可以申請兩幀圖像緩沖,在處理一幀圖像的同時,將兩個URB帶回的數(shù)據(jù)全部填充到另一幀緩沖中,這樣可以免去時間沖突上的麻煩。
值得注意的是:這種方法要求時刻持有當前幀的序號、每一幀的起始地址等信息,不能將兩幀圖像混淆。這些信息可以保存在保留內存中,當前幀的數(shù)據(jù)整理、序號改變在URB完成例程中實現(xiàn)。
2V4L標準的改進
V4L標準目前已經發(fā)展到第二版V4L2,其基本思路與V4L相同。
2.1標準分析
根據(jù)V4L標準,戶態(tài)程序在需要一幀圖像時,CPU的走向如圖2。CPU按照123456的順序完成一個循環(huán)。在這里,有一個細節(jié)被忽略:在完成例程中,也就是圖2中步驟6,該URB被立刻發(fā)出,但是由于這時用戶程序正在阻塞等待,沒辦法再次提出獲得圖像的申請,因此在判斷有無新請求時,判斷的結果必然是當前無請求,導致下一個URB帶回的數(shù)據(jù)被驅動丟棄;由于核態(tài)、戶態(tài)的切換需要一定的時間,加上戶態(tài)多進程同步等開銷,等到應用程序能夠再次發(fā)出獲得一副圖像的申請時,已經有不止一個URB帶回的數(shù)據(jù)被丟棄掉,這些URB包含的數(shù)據(jù)正好是新一幀圖像的開始部分。因此驅動必須等到再下一幀圖像才能保存數(shù)據(jù)、緩沖。這樣憑白損失了一幀圖像,幀速最少下降一半。
2.2改進思路:不間斷采集
為了解決這個問題,可以改進V4L標準作,使其增加新的功能:通過新的參數(shù),讓ioetl()函數(shù)通知驅動不間斷采集、緩沖圖像數(shù)據(jù),輪流保存在兩幀緩沖區(qū)中,并在一幀圖像采集好后,設定“圖像采集好”旗語。戶態(tài)程序只需要發(fā)出一次“獲得圖像”請求,就可以通過阻塞等待該旗語,不斷獲得圖像。在采集結束后,再次通過新的參數(shù),讓驅動停止緩沖即可。CPU工作流程圖如圖3。
圖3
注意到圖2、圖3,兩種“判斷有無新請求”的不同,即可發(fā)現(xiàn)新方法假定一直有請求,因此不丟棄每個URB帶回的數(shù)據(jù),輪流保存在兩個幀緩沖內。
目前,石油企業(yè)的開發(fā)技術創(chuàng)新體系一般包括三個環(huán)節(jié),分別是技術創(chuàng)新規(guī)劃、技術創(chuàng)新管理和控制、科學技術實施,其中每個環(huán)節(jié)都可以使用層次管理模式負責。技術創(chuàng)新規(guī)劃由石油企業(yè)決策層負責,決策層通常為一個科技委員會,其由科技發(fā)展骨干、業(yè)務拓展骨干等組成,以便能夠準確把握企業(yè)的發(fā)展方向,審批企業(yè)科技發(fā)展方向。技術創(chuàng)新的具體管理和控制工作交由具體的部門負責完成,以便能夠更好的監(jiān)控企業(yè)科技創(chuàng)新的執(zhí)行情況,通常,科技創(chuàng)新機構分為兩個層次,總部層面設置綜合研究機構,按照業(yè)務發(fā)展創(chuàng)立技術研發(fā)中心,開展重大的技術攻關,研究超前發(fā)展技術;科學技術實施通常由石油勘探一線人員進行負責,派駐科學技術知道實施人員,輔助新的技術進行開展。
2.充分整合利用外部技術資源,節(jié)約技術開發(fā)成本
石油開發(fā)企業(yè)擁有自主知識產權固然重要,但是所有的石油勘探技術如果均有企業(yè)負責研發(fā),需要承擔高昂的科技創(chuàng)新成本,因此,為了能夠有效的充分掌控石油企業(yè)勘探開發(fā)技術,需要充分的整合資源,利用技術合作、技術外包、技術聯(lián)盟、技術收購等措施,將一些研發(fā)周期長,風險較高,耗資巨大的技術研發(fā)項目交由三方公司做,或者直接從國外先進的石油企業(yè)勘探開發(fā)企業(yè)購買,快速的掌握壟斷技術,提高企業(yè)的市場競爭能力。
二、石油勘探開發(fā)技術管理模式
1.總部管理技術模式
總部管理技術模式是指科研機構及開發(fā)的技術均有石油企業(yè)勘探開發(fā)總部負責,實施直接管理制度,這些科研機構與其他的業(yè)務發(fā)展分公司處于并列地位,業(yè)務分公司不再獨立設置技術研發(fā)機構,比如著名的PetroBras公司,其科技創(chuàng)新研發(fā)均有企業(yè)的科技副總裁和科研機構負責。
2.業(yè)務部管理技術模式
業(yè)務部管理技術模式通常將科研機構設置在各個事業(yè)部內,由業(yè)務分公司進行管理,各個業(yè)務部直接根據(jù)石油企業(yè)發(fā)展狀況,直接從碰到的企業(yè)管理過程中進行分析,創(chuàng)新企業(yè)發(fā)展過程中遇到的技術難題,實施科技攻關。
3.混合管理技術模式
混合管理技術模式在總部設置直接的科研創(chuàng)新管理機構,同時分領域和專業(yè)設置科研創(chuàng)新機構,也即是總部設置一個直屬的研發(fā)中心,可以專門從事科技攻關,研發(fā)一些較為前言的勘探開發(fā)技術,總部科研機構提供技術支持,分公司業(yè)務部實施技術實踐,同時設置一些簡單的科研中心,負責日常科研攻關工作。對于石油勘探開發(fā)企業(yè)來講,總部管理模式、業(yè)務部管理模式和混合管理模式均存在不同的有點和弊端,比如總部管理模式便于實現(xiàn)石油勘探開發(fā)科研技術進行統(tǒng)一管理和規(guī)劃,凸顯一個整體企業(yè)的科研優(yōu)勢,但是總部管理模式對于市場及業(yè)務的需求反應遲緩,不能夠及時的了解企業(yè)的業(yè)務需求;業(yè)務部管理模式能夠實時的結合市場發(fā)展和業(yè)務攻關關鍵技術,響應的速度較快,但是會導致企業(yè)的科技資源過度分散,很難針對重大的科技攻關項目進行專項支持;混合管理模式可以將技術創(chuàng)新與業(yè)務發(fā)展實施緊密結合,實現(xiàn)了企業(yè)科研機構研發(fā)的統(tǒng)一規(guī)劃,實現(xiàn)分級管理,但是協(xié)調起來流程比較復雜,操作過程也比較繁瑣。目前,石油企業(yè)實施勘探開發(fā)技術管理過程中,可以結合企業(yè)發(fā)展的具體情況,根據(jù)企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略和市場競爭情況,選擇一種適合企業(yè)的技術管理模式,既能夠實時的保證企業(yè)實現(xiàn)科技攻關,保證企業(yè)擁有核心技術,有助于業(yè)務拓展。
(1)數(shù)據(jù)傳輸速率高
(2)數(shù)據(jù)傳輸可靠
(3)同時掛接多個USB設備
(4)USB接口能為設備供電
(5)支持熱插拔。
USB還具有一些新的特性,如:實時性(可以實現(xiàn)和一個設備之間有效的實時通信)、動態(tài)性(可以實現(xiàn)接口間的動態(tài)切換)、聯(lián)合性(不同的而又有相近的特性的接口可以聯(lián)合起來)、多能性(各個不同的接口可以使用不同的供電模式)。
2、USB接口的結構與典型應用
USB接口引腳定義如圖4所示。USB接口數(shù)據(jù)傳輸距離不大于5米。其典型應用如下圖5所示。
USB總線上數(shù)據(jù)傳輸方式有控制傳輸、同步傳輸、中斷傳輸、塊數(shù)據(jù)傳輸。在圖5所示系統(tǒng)中,USBHOST根據(jù)外部USB設備速度及使用特點采取不同的數(shù)據(jù)傳輸特點。如通過控制傳輸更改鍵盤、鼠標屬性,通過中斷傳輸要求鍵盤、鼠標輸入數(shù)據(jù);通過控制傳輸改變顯示器屬性,通過塊數(shù)據(jù)傳輸將要顯示的數(shù)據(jù)送給顯示器。
3、器件選用:
USB2.0器件:Cypress公司FX2系列;
高速ADC:TI、LT、AD公司的高速(40MSPS~80MSPS)8位ADC系列;
高精度ADC:TI、LT、AD公司的中高速(2MSPS~40MSPS)12/14位ADC系列;
高速DAC:AD、LT公司的高速(40MSPS~80MSPS)8位DAC系列;
高精度DAC:AD、LT公司的中高速(20MSPS~80MSPS)12/14位DAC系列;
4、EX-USBFX2的主要特點
EZ-USBFX2芯片包括1個8051處理器、1個串行接口引擎(SIE)、1個USB收發(fā)器、8.5KB片上RAM、4KBFIFO存儲器以及1個通用可編程接口(GPIF),如圖2所示。FX2是一個全面集成的解決方案,它占用更少的電路板空間,并縮短開發(fā)時間。
EZ-USBFX2擁有1個獨特的架構,其中包括1個智能串行接口引擎(SIE)。它執(zhí)行所有基本的USB功能,將嵌入式MCU解放出來以用于實現(xiàn)專用的功能,并保證其持續(xù)的高性能的傳輸速率。FX2還包括2個通用可編程接口(GPIF),允許它“無膠粘接”,即可與任何ASIC或DSP進行連接,并且它還支持所有通用總線標準,包括ATA、UTOPIA、EPP和PCMCIA。EZ-USBFX2完全適用于USB2.0,并向下兼容USB1.1。
FX2有3種封裝形式:56腳SOPP、100腳的TQFF(薄形四方扁平封裝)、128腳的TQFP。引腳數(shù)的區(qū)別在于輸入、輸出引腳數(shù)的不同,以針對不同的應用要求。
5、本系統(tǒng)的功能:
1、有PGA(可編程增益放大器),ADC采用20MSP~40MSPS中高速8位ADC,DAC采用20MSPS~40MSPS中高速8位DAC。
2、SRAM采用128K×8高速SRAM。
3、3、具備16通道數(shù)字輸入和16通道數(shù)字輸出,也可以配置為32通道數(shù)字輸出或32通道數(shù)字輸入。
4、編寫了USB2.0器件的介紹文檔,讓用戶熟悉Cypress公司USB器件各種特性。
5、根據(jù)USB2.0器件各種內部特性,編寫了相應的固件代碼和上層測試程序。
6、編寫了USB2.0內部傳輸速度測試程序,以多媒體圖象顯示程序為例(將圖象下載到FX2中,讀回主機顯示,計算每秒顯示幀數(shù))。
7、將USB2.0的SlaveFIFO引出,用戶可以將SlaveFIFO通道連接到用戶板上試驗。
武漢天喻軟件有限責任公司
在“CAD應用工程”和國家863高技術發(fā)展計劃項目"JAC-CIMS應用示范工程"的建設過程中,安徽江淮汽車股份有限公司(以下簡稱“江淮汽車”)甩掉了圖板,實施了PDM一期工程,實現(xiàn)了文檔管理、產品結構管理、工作流程管理和與MRPII系統(tǒng)的集成。“十五”期間,江淮汽車又逐步完成了三維CAD的推廣應用、CAPP系統(tǒng)的升級改造、ERP/CRM的實施等信息化建設工作。現(xiàn)在,隨著市場的變化和企業(yè)的發(fā)展,信息化建設在工程技術領域中應用的深度和廣度已不能適應公司新的戰(zhàn)略發(fā)展要求,因此,江淮汽車在2004年實施了PDM二期工程。
目標和定位
產品的開發(fā)和設計是覆蓋企業(yè)整個信息流的源頭。江淮汽車的產品開發(fā)和設計管理包括汽車新技術研究、新產品研究與開發(fā)、汽車產品的延伸和擴展、系列化變型產品的開發(fā)、產品試制、試驗驗證及試驗設計、新產品的工藝設計、變型產品的工藝設計管理與產品的制造及管理、產品開發(fā)過程中的產品質量管理等。這些過程的顯著特點是設計所采用的手段和方法以及由此產生的結果都是以各種各樣的電子數(shù)據(jù)為載體的信息為基礎,因此確保由CAD/CAPP/CAE等工程系統(tǒng)所描述的產品信息的可獲取性、可重用性及可處理性的能力就成為信息技術在產品設計中追求的主要目標,特別是隨著業(yè)務流程的需要,確保信息在產品全生命周期中的不同階段之間、過程之間、成員之間的完整性、有效性、相關性、準確性、一致性以及安全性。
在PDM一期工程實現(xiàn)基于文檔的開發(fā)業(yè)務管理的基礎上,江淮汽車要通過PDM二期工程的實施建立起一個以過程為核心、面向產品全生命周期的PDM系統(tǒng),形成數(shù)字化的產品開發(fā)平臺,建立產品知識“孤島”之間的聯(lián)系,促進公司產品開發(fā)體系的建設和發(fā)展,提高創(chuàng)新產品開發(fā)能力。
PDM系統(tǒng)功能要求
1、企業(yè)建模
提供一系列建模工具來定義江淮汽車的產品開發(fā)管理模式,并使之能夠隨江淮汽車產品開發(fā)管理工作的不斷完善而方便地調整。主要包括:組織機構設置、角色定義、生命周期定義、權限控制策略定義、編碼規(guī)則定義、流程模版定義、文檔類型定義、零部件類型定義、屬性集定義、數(shù)據(jù)物料存儲策略定義和數(shù)據(jù)分類組織策略定義等。
2、產品開發(fā)管理
產品開發(fā)管理的主要功能包括基礎功能和應用功能。產品開發(fā)管理基礎功能包括版本管理、協(xié)同消息管理、權限管理、數(shù)據(jù)查詢、應用工具集成、三維模型的輕量化等。產品開發(fā)管理應用功能包括文檔管理、產品結構與BOM多視圖管理、產品結構比較、可視化智能產品配置、工藝管理、平臺產品開發(fā)管理、快速產品設計管理、產品開發(fā)流程管理、產品數(shù)據(jù)狀態(tài)和生命周期階段遷移管理、工程變更管理和項目管理等。
3、資源管理
包括知識庫管理(企業(yè)標準、法規(guī)、工藝資源、設計手冊等)、典型零件庫、標準件庫(包括企業(yè)標準件)、汽車情報庫(包括情報管理的內容)等,支持標準化人員自定義各種資源庫。
系統(tǒng)結構及特點
1、體系結構
傳統(tǒng)的客戶/服務器(C/S)體系結構是基于“肥客戶機”結構下的兩層結構應用軟件。這種體系結構的優(yōu)點是與客戶交互性好,執(zhí)行效率較高,其缺點是系統(tǒng)的可伸縮性差和安裝維護困難,且不能跨局域網使用。考慮到大型企業(yè)級PDM對分布式協(xié)同工作的需求,純粹的C/S體系顯然不滿足大型PDM的功能需求。
目前較為流行的瀏覽器/服務器(B/S)體系結構是基于方興未艾的三層/多次結構的軟件體系結構,具有可伸縮性好、可管理性強、安全性高、軟件重用性好、節(jié)省開發(fā)時間、能更好地支持異地數(shù)據(jù)存儲共享和管理等優(yōu)點,但它的缺點是與客戶機上的應用軟件交互集成不夠,另外服務器承擔了過于繁重的數(shù)據(jù)處理任務,執(zhí)行效率較低。
針對這些特點,按照江淮汽車產品數(shù)據(jù)規(guī)劃和網絡發(fā)展規(guī)劃,天喻軟件公司在PDM二期工程的IntePDM中采用了一種新的體系結構方案——C+B/S(見圖1),即基于先進的多層次體系,采用最新的WEBSERVICE技術,一方面在被封鎖了本地數(shù)據(jù)交互能力的瀏覽器客戶端增加客戶端插件或Java小應用程序,另一方面自主開發(fā)了基于傳統(tǒng)windows風格的客戶端工具。這樣就保證了PDM系統(tǒng)既支持異地設計與共享,又支持與客戶機應用軟件緊密集成,滿足PDM應用的長遠發(fā)展。
2、產品數(shù)據(jù)的全生命周期管理
建立面向產品全生命周期的數(shù)據(jù)管理平臺的關鍵之一就是建立全生命周期的產品信息模型,即在現(xiàn)代設計方法學的指導下,以一定的數(shù)據(jù)模式定義和描述在開發(fā)設計、工藝規(guī)劃、加工制造、檢驗裝配、銷售維護直至產品消亡的整個生命周期中關于產品的數(shù)據(jù)內容、活動過程及數(shù)據(jù)聯(lián)系的一種信息模型,由各活動的定義及其全部過程實施的知識所構成,包括與產品有關的所有幾何與非幾何信息,用來為產品全生命周期各個階段和各個部門提供服務。全生命周期產品信息模型將整個產品開發(fā)活動和過程視為一個有機整體,所有的活動和過程都圍繞一個統(tǒng)一的產品模型來協(xié)調進行。
產品全生命周期管理最終都落實在產品的不同階段、不同狀態(tài)下的產品數(shù)據(jù)管理,其中對于產品數(shù)據(jù)的生命周期的認識,一般是單純是從零部件設計制造的角度,包括從設計到工藝再到制造的各個階段,強調各階段的應用如CAD、CAPP、CAM等的信息交換和集成的一維串行模型,但從企業(yè)全局的角度關照整個產品從概念到市場的過程,產品開發(fā)與設計的過程包括了開發(fā)設計、定型生產、售后服務及產品變型等不同階段,每一個階段都需要綜合地考慮設計、工藝、制造的問題,因此,必須建立產品數(shù)據(jù)全生命周期模型的二維管理模型(如圖2)。
在產品生命周期的每個階段中都有大量的產品數(shù)據(jù)產生,而且產品數(shù)據(jù)管理的特點和策略各不相同。例如新產品的開發(fā)要經過多輪次的設計和整改,而數(shù)據(jù)管理的挑戰(zhàn)就在于數(shù)據(jù)的變更修改頻繁而變更過程控制手段不力,對變化的數(shù)據(jù)不能有效追蹤,過程的記錄不到位或沒有形成可操作的管理規(guī)范,因而難以避免大量的反復和重復設計,也無法充分利用已有的設計資源,開發(fā)周期和質量都難以有效控制。這就需要PDM系統(tǒng)提供很強的變更控制、數(shù)據(jù)一致性維護管理的能力。
3、基于三維的數(shù)字化設計環(huán)境
(1)產品開發(fā)設計管理模型
江淮汽車面向產品全生命周期的產品開發(fā)設計過程包括面向產品族的平臺產品開發(fā)和變型產品設計,這兩個過程的目的和任務不同,但具有十分緊密的聯(lián)系,相應的管理模型如圖3所示。
(2)三維CAD系統(tǒng)的集成和產品特征參數(shù)管理
產品開發(fā)和設計是以模型和結構為基礎、面向功能和性能的多學科協(xié)同優(yōu)化過程。在江淮PDM二期工程中使用主模型的策略建立PDM的產品模型,保持數(shù)據(jù)的一致性,在PDM和CAD之間雙向地修改對象和文件的屬性,實現(xiàn)了與三維CAD應用的雙向集成(如圖4)和三維數(shù)據(jù)管理的要求,并實現(xiàn)了基于事務特性表的特征信息管理,為產品全生命周期中應用系統(tǒng)的功能集成和數(shù)據(jù)融合奠定了基礎。
(3)可視化產品配置管理
在產品結構與產品配置功能方面,支持自頂向下的產品結構建模,也能實現(xiàn)從二、三維CAD系統(tǒng)直接導入產品結構,并實現(xiàn)了基于輕量化模型的可視化配置功能。
(4)CAPP集成和工藝信息管理
由于CAPP系統(tǒng)的個性化特點,目前大多數(shù)的PDM系統(tǒng)面向工藝的數(shù)據(jù)管理功能欠缺。IntePDM實現(xiàn)與CAPP系統(tǒng)的緊密集成并在PDM系統(tǒng)中建立了專門的工藝信息模型,有利于實現(xiàn)工藝管理能力的整體提升和PDM的產品數(shù)據(jù)全生命周期管理。
實施效果及效益分析