太原古城模板(10篇)

时间:2022-12-07 16:59:06

导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇太原古城,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

中图分类号:U459 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2010)09-0173-02

一、西南环线项目概况

太原枢纽西南环线起自汾河站中心(西山K3+347.6)至太中银线在建北六堡站站中心(太中DK19+300),全长53.55km,并包含相关疏解联络线等工程。其中CK12+500~CK12+500段穿越晋祠、晋阳古城遗址,是全线的主要控制点。

二、西南环线项目建设的必要性

太原铁路枢纽是全国重要铁路枢纽之一,枢纽衔接南北同蒲、石太、太焦三条干线,担负着内蒙古西部、山西、陕西与华东、中南地区间客货交流的集疏运任务,在全国铁路网中具有十分重要的作用。目前,太原北至榆次间线路能力利用率已经饱和,随着石太客运专线引入枢纽全线贯通并通车,太中银铁路建成在即,大西客运专线计划近期开工建设,届时太原枢纽又将增加衔接三条铁路干线,枢纽内运量势必会进一步增加,太原北至榆次间的能力问题更为突出并成为限制太原枢纽充分发挥效率的瓶颈之一。而提高线路通过能力或分流部分运量则是解决这一问题的根本途径。此外,既有太原北~榆次段线路纵穿太原市区,大量货物列车的运行对城市居民生活带来了较大干扰,对城市环境也形成了不良影响。

太原枢纽西南环线的建设,为进一步优化枢纽内既有太原北和榆次两编组站的分工创造了便利条件,从而大大增加了枢纽运输组织的机动灵活性。结合枢纽编组站的调整,将枢纽内部分货物列车分流至西南环线后,太原北~榆次间既有石太线将主要承担旅客列车运行,只运行少部分货物列车,不仅将极大缓和太原北~榆次区间能力紧张的局面,而且减少了对城市中心生活的干扰,方便了旅客的乘降,同时合理利用了城市周遍地区的空间布局,有利于城市的环境保护和健康发展。

三、穿越晋祠、晋阳古城遗址线路方案

该段落线路走向主要受晋祠、晋阳古城、环城高速公路、太汾高速公路,工矿设施等控制。本次共研究了以下四个线路走向方案,如图2所示:

(一)穿晋祠方案

穿晋祠方案自北堰车场中心开始并行于热电厂铁路专用线右侧,线路经中化二建集团有限公司化工设备制造厂东侧,穿木材货场经寺底村东、太化焦化厂西,在罗城西南跨环城高速后设晋祠站,线路出站后经花塔村东,在公路收费站东跨大运高速互通前行,经东庄村东、野庄东线路继续向南前行跨越汾河,过监军庄村西,在西草寨西0.8km规划区旁设西草寨站,双线长度19.247km。

西南环左线继续前行至三贤村东折向正东方向于小北格东DK28+800处并上太中银线设北格乘降所,线路长度为5.147km(单线)。西南环右线跨越太中银正线和太中银联络右线后折向正东接入北格乘降所,线路长度为5.576km(单线)。西草寨站至太中银刘家堡站设上下行联络线,长度分别为6.879km和4.121km(单线)。疏解线线路长度为21.723km。

(二)晋祠隧道方案

晋祠隧道方案自北堰车场中心开始并行于热电厂铁路专用线右侧,线路经中化二建集团有限公司化工设备制造厂东侧,穿木材货场,跨煤炭专用线后于CK11+150设晋源乘降所,于寺底村东南角进入隧道,下钻环城高速沿耐火材料厂、开化村以西向南行进,于王家坊和黄冶村之间折向新村、花塔村方向,于南城角和花塔村之间下钻大运高速后在CK19+500设晋祠站,线路出站后于东庄村东北角CK20+600处出隧道,经东庄营村西南角折向东南,线路继续向南前行跨越汾河,过监军庄村东,于西草寨西0.2km设计里程CK25+000处设西草寨站,双线长度18.140km。

西南环左线继续前行至三贤村东折向正东方向于小北格东DK28+800处并上太中银线设北格乘降所,线路长度为5.278公里(单线)。西南环右线跨越太中银正线和太中银联络右线后折向正东接入北格乘降所,线路长度为5.782km(单线)。西草寨站至太中银刘家堡站设上下行联络线,长度分别为6.541km和4.294km(单线)。疏解线线路长度为21.895km。

(三)取直隧道方案

取直隧道方案自北堰车场中心开始并行于热电厂铁路专用线右侧,线路经中化二建集团有限公司化工设备制造厂东侧,穿木材货场经寺底村东、于太化焦化厂西进入隧道,下钻环城高速沿杨家村方向前行,于南城角和花塔村之间下钻大运高速后在隧道内设晋祠站,线路出站后于东庄村东侧出隧道,经东庄村东、野庄东线路继续向南前行跨越汾河,过监军庄村西,与可研线路CK17+800相接至西草寨站中心,线路全长18.850km。西草寨至北格乘降所之间及西草寨至刘家堡之间的太中银上下行联络线皆同穿晋祠方案。

(四)绕避晋祠方案

此方案自北堰车场中心开始,并行于热电厂铁路专用线右侧,线路经中化二建集团有限公司化工设备制造厂东侧,穿木材货场经寺底村东、太化焦化厂西,在罗城西南上跨环城高速,经钜和洗煤厂西,晋源洗煤厂东前行。由于晋祠为国家重点文物保护单位,因此为绕避晋祠,石膏矿区,减少占用建设用地等问题,线路折向西南进入悬翁山区,在晋祠西1公里范围外设5.55km长隧道。于邮电疗养院南侧出隧道,线路向东南前行,经东院村南野庄南。与可研线路CK17+800相接至西草寨站中心,线路全长22.171km。西草寨至北格乘降所之间及西草寨至刘家堡之间的太中银上下行联络线皆同穿晋祠方案。

(五)方案优缺点分析

4个方案优缺点比较见表1:

四、结语

晋祠隧道方案虽然重点工程较多,投资较大,但线路长度较穿晋祠方案方案短约1.1km,减少了对晋祠风景区的影响,协调了铁路与文物保护区的关系,较能符合地方政府的要求,因此本次研究推荐采用晋祠隧道方案。

参考文献

篇2

“他”是第三人称,现代汉语里经常出没,可在古汉语系统里“他”却不是主角。那么四大名著里的第三人称又如何呢?

《三国演义》里用得最多的第三人称是“彼”,古人称字属尊称,称名则显得有些随便,小说里提到刘备、诸葛亮一般都称玄德、孔明,提到曹操一般则称操,罗贯中的爱憎可见一斑。古人还好以姓氏加公作为尊称,小说里最著名的公就是关公。与之相类似的称呼还有“郎”,古人以“郎”称美男子,小说里有两位大名鼎鼎的“郎”,一个是孙郎小霸王孙策,一个是东吴都督周郎周瑜。以官职称呼也是古人的习惯,像称董卓为太师,曹操、诸葛亮为丞相,刘备为刘豫州,等等。

《水浒传》中“他”已频繁出现,此外,还有许多其他有趣的第三人称。古人除名字外,还有号,梁山好汉多是草莽,雅号几乎没有,绰号却人手一个。于是乎,小说提到宋江,往往说及时雨,提到卢俊义,往往说玉麒麟。小说人物谈话时提到某人,一般用“此人”或“这厮”。“此人”就是这人的意思,较为平淡。“这厮”相当于这家伙,甚至更为恶劣,说明说话人对这人态度很反感。

《西游记》中除用“他”,有时还用“那厮”这个第三人称代词。“那厮”和“这厮”一样,都是蔑称。

有学者专门统计了《红楼梦》中最常用的第三人称,“他”、“他们”、“他家”和“其”占据前四位。其中,“他”高居榜首,“他家”用得最少。

也许您会问,为何四大名著里没有“她”?“她”是五四学者刘半农发明的,是专用于女性的第三人称。罗贯中他们即使想用也没法用啊。

“两袖清风”的故事

文/王晓梅

“两袖清风”一语始于明代于谦的一段佳话。明代于谦,为官清正廉洁,被誉为“于龙图”。他每次议事京师,总是“空囊而入”。对此,有些好心的人劝告于谦:“你虽然不愿送金银财宝,攀附权贵,至少总得带点土特产之类的东西才好。”于谦哈哈大笑,举起两袖说:“带有清风。”自此,“两袖清风”便被传为佳话。后人用它比喻廉洁或清贫。

“老伴”原是指太子称呼太监

篇3

2.商都县林业局,内蒙古乌兰察布013450)

[摘要]京津风沙源工程发挥了显著的生态效益。本研究在界定京津风沙源工程生态效益概念及其内容的基础上,运用专家咨询和文献搜集法,建立了京津风沙源生态效益价值评价体系,利用市场价值法、影子工程法、机会成本法等方法,对内蒙古商都县京津风沙源治理工程的生态效益进行了价值评价和分析。研究表明,商都县2000—2013年度京津风沙源治理工程总效益约12.72亿元/a,不同工程措施生态效益结构差异明显,可为京津风沙源工程二期的规划和实施提供参考。

关键词 ]京津风沙源治理工程;生态效益;评估

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.22.247

1引言

随着林业生态工程不断开展和生态影响的日益体现,生态效益评价成为了研究热点,并初步形成了一套以林(草)生态系统服务价值为核心的生态效益评价体系。然而像京津风沙源治理工程这样的综合性生态工程,不仅包含林草恢复措施,而且实施了水源工程、节水灌溉、小流域综合治理等非林草措施,其投资额在资总额中占有相当比重。以往的工程生态效益评价研究中往往只针对林业和草地治理中某一方面进行讨论,欠缺覆盖全面措施的生态效益评价,将非林草措施恰当地纳入到工程生态效益评价中已成为亟待解决的问题。

2研究区域概况

2.1地理位置与自然条件

内蒙古商都县位于乌兰察布市北部,全县面积4353平方公里,以低山丘陵为主,属中温带半干旱季风性气候,水利部门提供的近年平均降水量355.2mm/a,降水多集中于6~9月,年均日照时数达2981h,平均气温3.1℃,无霜期120天左右,山洪易发多发,年平均大风67d,土地风蚀沙化严重。植被为退化灌木草原和干草原类型,主要由虎榛子、锦鸡儿、针茅、铁杆蒿、胡枝子等植被群落组成。主要农作物为小麦、莜麦、马铃薯等。属京津风沙源工程农牧交错地带沙化土地治理区。

2.2工程项目实施情况

2000—2013年,商都县京津风沙源工程该区采取了林业、草地治理和水利水保等综合治理措施:包括人工造林及人工造林试点补贴4.00×104hm2,飞播造林0.61×104hm2、退耕地造林及配套荒山荒地造林4.02×104hm2、封山育林及以封代造3.54×104hm2、农田防护林0.17×104hm2,种苗基地23.33hm2。林业措施主要造林树种为灌木小叶锦鸡儿(柠条),占到总造林面积的89.67%,其次为沙棘、枸杞、山杏、怪柳等约占2.00%,乔木以杨树、山桃、榆树、针叶松为主,杨树、山桃、榆树、针叶松分别占乔木林40%、30%、15.58%、10%。草地治理措施主要是人工种草及围栏封育,分别为0.74×104hm2、1.02×104hm2,其次是基本草场(青贮玉米)3.33×102hm2和草种基地0.93×102hm2,此外有非林草措施暖棚建设14.30×104m2、饲草机械3190台套等。水利水保措施有水源工程744处,可灌溉农田0.25×104hm2,节水灌溉措施1084处,可服务农田0.36×104hm2,小流域综合治理控制1.75×104hm2的水土流失面积。截至2013年商都县京津风沙源工程累积完成国家投资2.09亿元,取得了显著的生态、经济效益。

3材料与方法

3.1数据来源

本研究以商都县2000—2013年京津风沙源工程项目建设情况为依据,通过实地调查和专家咨询搜集反映生态服务价值的数据,并搜集区域内植被、气象、水文、经济等相关文献资料,对京津风沙源工程区的总体生态效益进行评估。

3.2生态效益评价方法

3.2.1指标体系

根据全面反映生态系统所产生经济生态价值的要求,本文在搜集京津风沙源工程相关生态效益研究资料基础上,参照《退耕还林工程生态效益监测评估技术标准与管理规范》《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T 1721-2008)、《森林生态系统长期定位观测方法》(LY/T 1952-2011)等已有标准和规范,并根据当地具体环境进行了适当调整,选择涵养水源、保育土壤、净化空气、生物质生产、生物多样性五大类因子,13项具体指标进行评价(见图1)。

3.2.2价值计量方法

当前在生态效益评价中,基于工程生态影响效果的公共物品属性、正外部性、非市场化及地域局限性,具体评价项目的不同,其评价方法也有较大差异,包括市场价值法、等效替代、恢复费用法、影子工程法和造林成本法等生态经济评价方法。本文根据地区特点,以全面、科学和生态价值的可实现性为原则,选取相应的价值评价方法。

4结果分析

4.1涵养水源

(1)蓄水效益林草地一方面通过林冠、枯枝落叶层和林地截留、吸收并储存降水,在削弱径流的同时净化地表水质,并将地表水转化为枯水期径流或地下水,起到正向的蓄水效益;另一方面其自身的正常生长也需要蒸发水分,形成对水分的消耗。本研究根据蒸散率法计算林草植被蓄水效益:

。Gs为年调节水量,Ai为i类林草地面积(hm2),Ei相应林草地内蒸散强度(mm/a),Li为商都县多年平均径流深15.7mm/a。据罗诗峰测算,乌兰察布市内人工乔木林地、人工草场、基本草场(青贮玉米)耗水量强度分别达615.0mm/a、480.0mm/a、607.2mm/a[1,2],远高于当地多年平均降水量,其净蓄水量分别为-1894.2×104m3、-1050.99×104m3、-178.52×104m3。而人工乔灌混交林、灌木林地及疏林地蒸散强度的分别320.0mm/a,天然草地为284.0mm/a,分别可蓄水2290.13×104m3、563.12×104m3。

非林草措施中水源工程及节水灌溉可影响水资源存量。水源工程以建设机电井为主,通过开采地下水服务于营林造林、农田灌溉和人畜生活用水等方面,形成水资源净消耗,节水灌溉工程则显著地降低了单位农田灌溉用水量。根据工程设计,每处水源工程负责3.33hm2农地,灌溉定额为300.0m3/mu·a-1,年消耗水资源-1116.02×104m3,每处节水灌溉工程所覆盖的3.33hm2农田可节约灌溉用水70.0%[3],相当于每年增加水资源1138.15×104m3。工程各项措施每年蓄水262.53×104m3,所蓄水资源价格采用当地农业灌溉用水价格1.35元/m3,蓄水价值为354.49万元。

(2)调节径流根据相关研究,林地可以调节70%的地表径流,草地为30.0%~50.0%[4]。以商都县多年地表径流量计算,林业措施、草地治理措施年可调节径流1366.12×104m3、115.47×104m3。商都县小流域治理将人工水土保持林、围栏封禁与坡面治理相结合,调节径流能力可分别提高至240.0m3/hm2·a-1和200.0m3/ hm2·a-1,年调节径流为214.13×104m3、122.06×104m3。小流域综合治理中的淤地坝、谷坊、沟头防护等水利工程建设,则直接发挥防洪、调节径流作用。其库容建设标准以防止流域范围内十年一遇6小时最大地表径流量37.5mm,杜绝了山洪灾害的发生。按其设计标准,年可调节径流量592.2×104m3。本文的对林草措施的调节径流价值采用影子工程法,以相同容积的谷坊工程替代,商都县平均单位谷坊库容建设费用1.0元/m3,京津风沙源工程年调节径流价值为2409.85万元。

(3)净化水质林草地的净化水质作用的与调节径流相同步,以工程所造林草地的调节径流量作为其净化水质量,采用影子工程法,以内蒙古污水处理最低费用0.8元/t计算,京津风沙源工程年净化水质价值1454.12万元。

4.2保育土壤效益

(1)固定土壤京津风沙源所造林草植被凭借树冠、枯枝落叶层削弱大气降水冲刷作用,大大降低土壤流失量。根据商都县水利部门监测,境内平均风蚀模数为2500.0t/km2,年水蚀模数为2000.0t/ t/km2[4],小流域范围内仅水蚀模数就高达3650.0t/km2。高文然研究表明,林地可减少98.0%的土壤侵蚀,草地减少土壤冲刷80.0%,则林业措施和草地治理措施所造林地、草地可分别减少土壤侵蚀2.9t、2.4t。小流域治理所造水土保持林及围栏封禁,年可以拦蓄泥沙45.0t/hm2和40.0t/hm2,此外还建设有大量的以削减侵蚀,固定土壤为目的的淤地坝、谷坊、沟头防护,能够将剩余侵蚀土壤固定在流域范围内。根据通行的恢复费用法计算固定土壤价值如下:

Vt为年固土效益,Gt为年固土量,Ct为水利建设所挖取和运输单位土石方所需费用8.2元/m3,Xi单位面积减少的土壤侵蚀模数,ρ为当地淤积土壤容重1.5t/m3。则每年林业措施和草地治理所建设林地、草地固土量为547.95×104t、66.15×104t,效益分别为2991.48万元、359.65万元。而小流域人工水土保持林和围栏封禁年固土量分别为62.41×104t、39.77×104t,效益为341.21万元、217.44万元。由于小流域治理后土壤侵蚀减少,沟谷塘坝可控制小流域内剩余土壤侵蚀量,约0.20t/mu·a-1,则小流域治理区内沟谷塘坝年固土量为5.33×104t,年固土价值为29.15万元。

(2)保肥效益森林和草地的保肥效益一般以年固土量中氮磷钾的物质量折算为化肥价值作为保肥价值:

Vf为工程年保肥价值,Cf为单位淤积土地所含肥料价值,根据《乌兰察布盟土壤普查》数据,商都县非农耕土地所含全氮(N)、速效磷(P)、速效钾(K)、有机质(M)比率为0.1107%、0.00032%、0.01821%、1.7455%。以磷酸二铵补充土地损失的氮磷元素,其氮(R1)磷(R2)含量分别为18.0%,46.0%,施肥量以需求量更大氮元素量决定,则工程每年节约磷酸二铵4.43×104t,以内蒙古的磷酸二铵平均价格(C2)2700.0元/t计算,可产生经济效益11982.75万元。以氯化钾化肥补偿土壤损失钾元素,其含钾量(R3)为60.0%,工程所避免钾肥损失0.22×104t,以内蒙古氯化钾化肥平均价格(C2)为2076.0元/t,效益为454.68万元。当地补偿土壤有机质主要以薪材补充,薪材转化有机质比率(R4)为50.0%[5],工程年节约薪材25.19×104t,以薪材价格400.0元/t计算,效益10076.94万元。

4.3净化环境效益

林地可通过叶面的呼吸作用可有效吸收二氧化硫、氟化物、氮氧化物,并吸附粉尘污染,而草地吸纳空气污染物能力有限,所以净化环境效益主要来自于林业措施,本文以赵同谦在《中国森林生态系统服务功能评价》[6]采用的林地空气污染物吸收量计算净化环境价值:

Vk为总空气净化价值,Gj为工程造林对j(二氧化硫、氟化物、氮氧化物、粉尘)类污染物年吸收量。虽然2013年《退耕还林工程生态效益监测国家报告》新加入了PM2.5、PM10、负氧离子浓度等指标,但由于数据搜集困难,未纳入指标体系中。根据王兵等人研究成果,每公顷森林年吸收或沉降二氧化硫、氟化物、氮氧化物、粉尘能力(Qij)为126.56kg、、4.60 kg、6.44 kg、2.13×104kg,灌木林为92.9 kg、3.40 kg、5.82 kg、1.14×104kg[7]。Ai为各林种相应造林面积,其中乔灌混交林按照乔木灌木比例1∶2比例分配,灌草以1∶1分配,则商都县京津风沙源治理工程年吸收或沉降二氧化硫、氟化物、氮氧化物、粉尘分别为1263.57×104kg、46.57×104kg、78.17×104kg、162.50×104t。各类污染物单位治理费用(Kj)根据国家发改委的《排污费征收标准及计算方法》确定的二氧化硫、氟化物、氮氧化物、一般性粉尘污染治理费用为1.2元/kg、0.63元/kg、0.69元/kg、0.15元/kg,计算工程年环境净化价值为25972.77元。

4.4生物质生产效益

林业措施所建设的乔木林如杨树、榆树、针叶松等主要为生态林,一般禁止砍伐出售,其价值主要体现在吸收二氧化碳,释放氧气活动所积累的植被碳库效益。此外如山桃、山杏、怪柳、文冠果等树种虽因当地缺乏降水、地力贫瘠等原因退化为灌木,但其果实种子有一定经济效益。以柠条为代表的灌木可产生植食性枝叶,可补充当地饲草消耗。工程所造农田牧场防护林在自身进行固碳释氧活动的同时,还可降低林带内风速,提高温度、湿度,拦蓄雨雪,平均可提高约10%的农作物产出。草地治理措施中,人工种草及围栏封育可提高牧草产出量,基本草场所产出的青贮玉米则为牲畜过冬提供必要食物供给。暖棚及饲草机械推广虽然可以降低牲畜对饲草需求,提高农作物秸秆利用,但并不直接作用于生物质产出,属生态压力和经济生产范畴,本文不做讨论。水利水保措施中,除小流域治理中人工水土保持林、围栏封禁草地可产出植食性枝叶和饲草外,水源工程及配套的节水灌溉可提高单位农田产出4~6倍,提高了土地利用效率。

(1)固碳释氧闫德仁(2010)对内蒙古各类乔木林地研究显示,杨树、榆树、云杉、樟子松的平均碳密度达21.3994t/hm2、7.3251 t/hm2、45.1607 t/hm2、67.4358 t/hm2[8]。以各自的成熟年限推算,则每年净固碳量达1.43t/hm2、0.24t/hm2、0.90t/hm2、2.25 t/hm2[9]。根据植物光合作用方程,每生产1g干物质吸收1.62g二氧化碳,并释放1.19g氧气计算,工程所造乔木林年可吸收二氧化碳3.1×104t/a,释放氧气2.3×104t/a。由中国平均造林固碳成本260.17元/t(C),制氧成本352.93元/t(O)[10],可得年均造林固碳、释氧收益分别为804.74万元、798.06万元。

(2)经济产品产出根据商都县京津风沙源工程设计,部分乔木如山桃、山杏、文冠果的果实有较高的经济价值,年平均生产林果种子0.22 t/hm2,销售价格可达700元/t,年均增加经济效益581.30万元。柠条等灌木林地可产植食性枝叶1.13t/hm2,可用作优质饲草,而封山育林所恢复的灌木林地,年可提高植食性枝叶产出0.45t/hm2。以饲草400元/t计算,林业措施每年生产植食性枝叶11.30×104t,年产值达4557.01万元。草地治理措施中人工草场年可生产优质紫花苜蓿0.4t/hm2,年产4.4×104t,产值1772.31万元。围栏封育年增产牧草0.9t/hm2,年增产量0.9×104t,增产效益368.40万元,基本草场建设年可生产青贮玉米53.90t/hm2,共3.59×104t,以单价0.15元/kg,年效益539.1万元。

(3)支持防护产出当地主要农作物马铃薯为例,其平均年产3.23t/hm2,以每亩农田防护林可防护60亩农地,提高10%的农作物产量计算,农田防护林年提高生物质产出价值为6450万元[11]。水源工程通过改造旱作农田,可提高农作物产量4~6倍,扣除人工后每亩农田年可增收2000元[11,12],年产生效益7440万元。

4.5生物多样性效益

京津风沙源工程所采取的措施,通过林草植被建设保护基因、物种和生态系统,达到长期维持生态系统稳定性,满足现实很和潜在需求的目的。但基因、物种层次上的物质量和价值量都难以确定,生物多样性价值计量仍然是个难以解决的问题。当前生物多样性价值评价主要根据不同生境的(Shannon-Wiener)指数等级来确定其单位面积的生物多样性价值。根据张金旺对乌兰察布市的研究成果,本地区所有非农立地类型的(Shannon-Wiener)指数均在0~1之间,参照《退耕还林工程生态效益监测评估技术标准与管理规范》所提供的标准,单位面积生物多样性价值为3000元/hm2,排除人工单一生境类型如草种基地、苗木基地,农田后,工程所增加的各类林草地共14.24×104hm2,可产生生物多样性价值为47227.87万元每年[13]。

4.6计量结果分析

(1)生态效益计量结果综合考虑工程的涵养水源的价值、保育土壤的价值、净化环境效益的价值、生物质生产效益的价值以及生物多样性的价值,综合评价出商都县京津风沙源治理工程生态效益。计量结果见表1。

(2)生态效益计量结果分析

首先,商都县2000—2013年京津风沙源治理工程年均生态效益为12.72亿元,超过国家累计投资5.08倍,约为工程总投资的3倍。对比各类生态效益,生物多样性价值>保育土壤价值>空气净化效益>生物质生产>涵养水源效益,分别占比37.12%、20.80%、20.41%、18.35%、3.32%。反映了工程措施对当地生态问题的针对性。

其次,不同工程措施的生态效益有各自的特点。商都县位于农牧交错地带,人口经济压力导致的滥垦滥牧现象相对严重,生态系统退化过程明显。林业措施、草地治理措施及小流域综合治理扩大生物种群规模和基因库,极大地提升了当地生态系统复杂度和稳定性。当地林业专家表示,自工程实施起,原有的植被病害及蝗灾得到大幅度抑制。人工造林、荒山荒地造林、退耕还林、封山育林和飞播造林所造林种多为防风固沙林,遏制了区域内土壤风蚀沙化、水流侵蚀,并减少了区域内大气中的沙尘等污染物含量,其中降尘价值占到净化环境价值的93%,发挥了显著的保育土壤和净化空气作用(见图2)。但上述措施的经济效益相对并不显著,除封山育林措施外涵养水源能力有限。农田防护林、人工种草及水源工程有明显的生物质产出效益,也因此消耗了一定的水分,与此同时封山育林、飞播造林、围栏封育等天然植被恢复措施,配合小流域综合治理措,累积大量的水资源,节水灌溉也提高了水资源的利用效率,支持了生产用水需求,保证了工程的其他生态效益的可持续发挥。

最后根据商都生态建设一线人员提供资料,人工所造林草地一般需要运营费用15元/mu·a,封山育林、围栏封育等自然恢复措施需要2元/mu·a的运营费用,水源工程及配套的节水灌溉服务农田需要50元/mu·a的费用,从工程措施单位面积效益角度分析,可以明显发现(见图2)农田防护林及水浇地建设运行效益最高,说明将生态系统服务与生物质生产相结合应是下一阶段工程的着力点。

5讨论

本文深入分析京津风沙源工程措施具体生态影响,探索了一套全面涵盖京津风沙源工程各项工程措施的生态效益评价的理论和计量模型。在此基础上对商都县的京津风沙源工程的生态效益进行了实证研究,进而分析了各工程措施特别是非林草措施的生态效益的特点,从中也发现,京津风沙源工程总体效益大,产出效率高,具有较大的正外部性。但各类工程措施的生态效益成分不尽相同,既有正面作用,某些情况下也会牺牲一类效益来提高其他方面的效益。林非林草措施虽然总体效益占比小,但投资效率较高。本文仅为探索性的计量,并非精确的结论,相信随着数据的不断积累和研究的深入,对工程措施的效益评价将会为工程的进一步调整和实施起到有益的作用。

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篇4

Abstract: to create ecological garden city must want to have the perfect green space system, because of the ecological garden city ecological index need reasonable urban green space system construction can be achieved, therefore urban green space system construction is to create ecological garden city an important approach to security. This paper mainly focuses on the research area green system, to discuss the ecological garden city green land system of the layout of the content such as principle, it is concluded that to "ecological garden city" the green space system planning in the process of building up the specific operation method.

Keywords: ecological garden area of urban green system

中图分类号:K928文献标识码:A 文章编号:

城市绿地系统是城市生态系统中自然子系统的重要组成部分,其合理与否将直接影响到城市的生态环境、景观效果以及城市的可持续发展。同时,生态园林城市建设目标的确定是绿地系统建设完备完善的标志体现,也为城市绿地系统建设注入更高的标准要求。生态园林城市及其绿地系统的建设已是城市发展的必然。

1、建设“生态园林城市”及其绿地系统的必要性

1.1建设“生态园林城市”的必要性

当前世界的环境日趋恶化、经济发展迅猛,环境与发展是国际社会普遍关注的重大问题。城市生态环境危机的日益严重、人们对丰富精神生活的追求和回归自然意识的增强,促进了城市建设中生态科学与园林文化艺术的自觉融合,生态园林城市的核心问题就是城市与自然、文化的关系。因此,生态园林城市的诞生是城市发展的必然。

1.2建设生态园林城市绿地系统的必要性

所谓城市绿地系统,《中国大百科全书》(建筑、园林、城市规划分册)中规定是“城市中由各种类型、各种规模的园林绿地组成的生态系统,用以改善城市环境,为城市居民提供游憩境域”。生态园林城市是园林城市的更高阶段,城市绿地系统自然是生态园林城市建设的必要基础依托,生态园林城市的多项生态指标需要合理的城市绿地系统建设才能得以实现。

2、生态园林城市概念

“生态园林城市”其定义为:生态园林城市就是城市区域均衡发展,具有良好的市域生态环境及节约型园林绿化;基础设施完善,资源利用高效,城市生活环境安全、优美、舒适;社会、经济与自然和谐发展,突现城市魅力的城市模式。它是具有中国特色的一种城市模式,它是为进一步推动园林城市发展,促进城市生态环境建设,引导城市向生态城市稳步发展而提出的建设模式。

3、塘沽区概况

3.1地理概况

塘沽区坐落在渤海之滨,地处京津城市和环渤海城市带的交汇点,素有“京津门户”之称,东临渤海湾,西连东丽区和津南区,南接大港区,北与汉沽区、宁河县为邻,是天津经济技术开发区、天津港和天津港保税区所在地。

3.2塘沽区绿地系统结构布局的调整规划

为更好地发挥园林绿化的综合功能,必须根据塘沽区具体情况要求,在突出生态效益的前提下,规划安排各类型的园林绿地,使之科学配置,功能有机结合,形成系统,收到保护环境、发展生产、美化城市、改善人民生活条件的实效。

(1)加强公共绿地建设,根据天津市建设绿色家园的要求,增设公园、小游园、街头广场、风景区等等。结合中心生态城、北塘渔村、响螺湾以及其他历史文化遗迹旅游景点的开发建设及时做好相应的绿化配置。

(2)加强防护绿地的建设。

(3)充分利用城郊结合种植大树。

(4)搞好我区主要道路和铁路两侧的绿化。

(5)尝试开展立体绿化。立交桥、高架桥的桥墩、单位、社区院落园墙,阳台和有条件的屋顶,都可以用来绿化,栽种爬藤等适应的植物。

4、生态园林城市绿地系统结构布局原则

城市绿地系统的结构布局是指城市绿地的组分构成及其空间分布形式,它是城市绿地系统的内在结构与外在表现的综合体现。它决定了城市绿地有机体的功能发挥,系统的形态和每块城市绿地的性质与分布。

4.1生态连续性原则,保护和恢复生态敏感地的完整性

在城市绿地系统结构布局中要优先考虑生态保护和生态建设的利益需要,建立与自然系统和生物空间系统相结合的城市绿色生态网络。首先,要完整的保护和恢复河流湖泊、海岸、山体、湿地等生态敏感性自然形态,形成生物多样化的生态系统。其次,在生态保护绿地结构中还必须注重保护和建立多样化的乡土生境系统,并增强系统的连续性。

4.2协调性原则,建立自然―社会―经济协调发展的绿地结构布局

城市绿地系统在结构布局上应置于“社会-人口-经济-环境-资源”这一城市发展的大系统中加以考虑,城市绿地系统作为整个区域生态系统中的子系统,必须明确与其它系统和因素的相关关系,把绿地系统各组成部分相互联结起来,保持其连续性,从而更大程度发挥效益。因而,应关注绿地系统的结构布局形式与自然景观、地形地貌和河湖水系的协调以及与城市功能分区的关系,并要与工业区布局、居住区详细规划、公共建筑分布、道路系统规划密切配合、协作,从整体上考虑,不能孤立进行。

4.3尊重现状原则,结合已建绿地规划建设绿地系统的结构布局

建设可获得最大效益的城市绿地系统结构布局就必须利用一切可利用资源,有机的联系和利用原有城市绿地使其发挥最大的功能效益。城市绿地建设中,应用景观道路等绿色廊道或结合自然地形形成绿楔等,将分散的原有绿地联系起来形成连续的城市绿地系统网络的一部分。

4.4以人为本原则,构建人性化绿地系统结构布局

人是城市构成的主体,是自然的产物。绿地系统的结构布局应把人类对环境的需求体现出来,既满足城市人群“与自然和谐”的心理愿望,又满足人类“回归自然”的野趣追求,为人的健康幸福服务。

5、结语

城市绿地系统是城市生态系统中唯一具有自净功能的子系统,它有改善环境质量、维护城市生态平衡、美化景观等作用。绿地系统也是创建生态园林城市的重要途径与评价的重要标准。本文以天津市塘沽区绿地系统规划为例,对由园林城市迈向生态园林城市中如何进行绿地系统规划构建问题进行研究。城市绿地系统的规划构建是创建生态园林城市的重要内容之一,塘沽区创建生态园林城市应从自然、社会、经济三方面共同建设。本文对塘沽区的绿地系统研究旨在抛砖引玉,为以后争创生态园林城市的各项研究拉开序幕。

参考文献:

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去年10月5日,瑞典皇家科学院宣布,以色列科学家达尼埃尔·谢赫特曼因发现“准晶体”而获得2011年诺贝尔化学奖。

此前,科学界普遍认为,固体分为晶体和非晶体两种。晶体中的微粒组成了一个个晶胞,晶胞在空间上呈周期性重复排列。而非晶体中微粒的排列则完全无序。

1982年4月8日,谢赫特曼意外地发现,铝锰合金的原子排列有一定的规律,但不会周期性重复。这种情形可以类比公差不为0的等差数列,既遵循一定的变化规律,其中的每一项又各不相同。这种介于晶体和非晶体之间的固态物质被命名为“准晶体”。但这个发现受到了主流化学界的嘲笑,被认为是违反自然规则的。

1987年,法国和日本科学家相继在实验室中制造出了准晶体,谢赫特曼这才“沉冤得雪”。2009年,科学家们在俄罗斯哈泰尔卡湖首次发现了一种由铝、铜和铁组成的天然准晶体。

准晶体材料硬度较高,摩擦系数低,导热性和导电性差,具有不黏性,耐蚀、耐热、耐磨,应用领域很广,被用来制造不粘锅、发光二极管和眼外科手术微细针头等。利用准晶体还可以进行热能和电能的转化,科学家们正尝试用它捕捉汽车废气中的热量并将其转化为电能。

瑞典皇家科学院指出,谢赫特曼的发现“彻底改变了化学家们对固态物质的看法”,并提醒全世界的科学家们:“即使最伟大的科学家也会陷于传统藩篱的桎梏中,保持开放的头脑、敢于质疑现有认知是科学家最重要的品质。”

NaCl的晶胞如右图所示,将NaCl晶胞中所有的Cl-去掉,把每个CO2分子抽象为一个质点并替换全部的Na+,即可表示干冰的一个晶胞。下列说法正确的是

A. 每个干冰晶胞中含有8个CO2分子

B. 干冰晶体属于分子晶体,故晶体内只含有范德瓦耳斯力

C. 干冰晶体是由碳原子和氧原子构成的原子晶体

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在国内,早有多个城市欲把当地的高新园区打造为“硅谷”,首屈一指的是北京的中关村高科技园区。从上个世纪90年代开始,中关村就用著名的“DNA双螺旋”标志表明要当“中国硅谷”。但至今,中关村和其他科技园区都是盲人摸象,并未学到硅谷的精气神。

无可否认,今天中国的创业环境比以往有了大幅改善,但与硅谷相比,差距仍有十万八千里。

打造硅谷,并不是“没有条件创造条件也要上”式的硬干蛮干,必须具备相应的硬件和软件。

硅谷有闻名遐迩的斯坦福大学、加州大学伯克利分校等知名学府,它们不停地启迪着学生们的智慧,源源不断地为硅谷输送科技精英。同时,为了向学生提供创业乐土,大学设有“专利池”,想创业的学生可以通过学校的“专利池”购买专利。中国的大学虽然也鼓励创业,但并未为学生们提供创业的基本条件。一些人有激情和想法,因为缺少必要的资源支持而梦想夭折。

大学是必不可少的智慧源泉,导师更是初创者的引路人。有导师引路,创业者可少走很多弯路。在硅谷,导师对创业者的提携很普遍,如谷歌的创始人拉里·佩奇、谢尔盖·布林,他们在创业初始就得到了很多专业导师的无私帮助,斯坦福大学计算机教授莫特万尼,就曾替谷歌的这两位创始人解决了技术与架构上的难题。在中国,这样的导师基本上找不到,国内很多大学教授或忙于课题研究,或忙于校外创收,无心指导学生。而关起门来教学,也让学生接触不到外面的前沿信息。

硅谷的成功,还在于其适宜的创业环境,这也是硅谷不可复制的核心。他们鼓励冒险,包容失败,激发人们的创新和冒险精神。此等环境下,安于现状的人会倍感压力。正因为如此,很多新技术都在硅谷得到孵化,并走向全球。

加州还以立法的形式鼓励员工流通,阻止企业签订竞业禁止协议,开放的产业生态,加速了人才流通和技术传播。这在中国是不可能的,一般都要签订竞业禁止协议,员工跳槽后成为被告的数不胜数。据悉,硅谷聚集了美国一半左右的猎头公司,这些猎头不断盯向优秀人才,搅活了人才市场。为了留住优秀员工,硅谷企业创新性地采取股权激励机制,让公司员工成为企业的主人,以此强化员工的主人翁意识。

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中图分类号:TS251.94 文献标志码:A 文章编号:1001-8123(2013)11-0033-04

随着经济与社会的发展,食品安全问题越来越突出,其中防腐剂是引起食品安全性问题的来源之一。化学合成防腐剂在具有较高防腐保鲜效果的同时又往往给人类健康带来不良的影响,甚至会出现致癌、致畸、致突变等危害。在食品领域,抑菌肽的安全无毒害作用的优势使得它具有作为天然食品防腐剂的潜在应用价值[1-2]。在食品中添加抑菌肽,能改善食品抗菌性能且对消费者是安全的。

目前,抑菌肽的制备方法主要有以下几种:从动植物体内直接提取法、化学合成法、基因工程法、酶解法[3-8]。抑菌肽作为天然食品防腐剂的一种,是高效安全的食品添加剂。随着人们对食品安全、要求的不断提高,在食品中添加天然防腐剂必然成为一种发展趋势,也将成为食品防腐领域的研究热点[9-10]。

2012年,我国肉类总产量为8384万吨,畜禽骨产量大约能达到2500万吨,从目前畜骨的利用来看,利用率不足20%,造成了严重的浪费[11-12]。通过酶解牛骨胶原蛋白产生抑菌肽,使得畜禽骨得到有效利用,在带来良好经济效益的同时避免了环境污染[13-15]。本实验为抑菌肽的研究提供依据,从而开发出新型天然防腐保鲜剂,降低食品中化学合成防腐剂的用量,有利于食品安全和人们的身体健康。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

牛骨 市购;中性蛋白酶(6.2×104U/g) 诺维信(中国)投资有限公司;琼脂 国药集团化学试剂有限公司;营养肉汤 国药集团化学试剂有限公司;Sephadex G-25葡聚糖凝胶 美国Pharmacia公司;乙腈(色谱纯) 美国Fisher公司;营养肉汤培养基 北京陆桥技术有限责任公司。

1.2 仪器与设备

骨粉碎机 河北廊坊惠友机械公司;BSZ-100-LCD自动部分收集器、HD-21-88紫外检测仪 上海琪特分析仪器有限公司;F1-45型恒温培养箱、G154DWS湿热灭菌锅 日本三洋公司;LGJ-30真空冷冻干燥机 北京四环科学仪器厂有限公司;二级生物安全柜 新加坡艺思高科技有限公司;中空纤维超滤组件 北京旭邦膜设备有限责任公司;高效液相色谱仪 美国Waters公司;ABI 4700基质辅助激光解析离子化串联飞行时间质谱仪 美国ABI公司。

1.3 方法

1.3.1 牛骨酶解液的制备

按照文献[16]的方法利用中性蛋白酶进行酶解,得到的酶解液在90℃、10min的条件下使酶失活。并在4℃、8000r/min的条件下离心10min,收集上清液,真空冷冻干燥成粉备用。

1.3.2 酶解液超滤分离

采用中空纤维超滤组件,选取截留分子质量为10kD的滤膜对牛骨胶原蛋白的酶解产物进行分离,将分子质量大于10kD的物质和分子质量小于10kD的组分分别冷冻干燥备用。

1.3.3 多肽的凝胶层析分离

经超滤后有抑菌活性的多肽组分用Sephadex G-25凝胶层析色谱装置进行分离,洗脱液为超纯水;紫外检测仪参数:灵敏度设0.1?,λ=220nm;玻璃柱大小2.6cm×40cm;上样量2mL;上样液质量浓度100mg/mL;蠕动泵流速1.0mL/min。

1.3.4 多肽抑菌率测定

本实验测定酶解液分离的各组分对大肠杆菌的抑菌活性,以抑菌率表示。将菌种培养至对数生长期并用无菌生理盐水进行梯度稀释,调整浓度为1.0×103CFU/mL,吸取细菌培养液200μL至无菌的1.5mL离心管中,同时设对照。实验管中加入800μL经0.45μm无菌滤膜过滤的浓度为10mg/mL的多肽;对照管中加入800μL无菌生理盐水。两管同时于37℃条件下振荡培养,1h后取200μL溶液涂布于计数平板上,37℃培养24h,计算平板上的菌落总数。抑菌率的计算公式如下:

抑菌率/% =(N对照N实验)/N对照×100

式中:N对照为对照管细菌菌落总数;N实验为实验管细菌菌落总数。

1.3.5 抑菌肽组分的反向高效液相色谱测定

将凝胶层析分离得到的抑菌肽溶液经0.45μm的水相滤膜过滤,然后进样到液相色谱仪器中分析。分析条件:进样体积20μL;流速0.8mL/min;洗脱液:A 液为超纯水;B 液为乙腈(色谱纯);梯度洗脱:B液,0~10min,2%~10%、10~45min,10%~100%;柱温25℃;检测波长220nm。

1.3.6 抑菌肽组分的基质辅助激光解析/离子化串联飞行时间质谱仪测定

基质辅助激光解析/离子化串联飞行时间质谱仪(matrix-assisted laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry,MALDI-TOF-TOF-MS)仪器操作条件:脉冲氮激光(355nm)离子解析电离源;质谱信号为多次累加扫描;质谱扫描范围: m/z500~5000;采用正离子反射模式检测[17];样品分析前用标准蛋白混合物对MALDI-TOF-TOF-MS进行校正。

基质制备:选择α-氰基-4-羟基肉桂酸(α-cyano-4-hydroxy-cinnamic acid,CHCA)作为基质,用体积分数为0.1%的三氟乙酸加入超纯水后和乙腈溶液混合(7:3,m/m),将CHCA加入混合液配制成质量浓度为5g/L的基质溶液,基质溶液现配现用。

样品制备:样品稀释到合适的浓度,取0.8μL点靶,自然风干再加入0.8μL CHCA基质溶液点靶,自然风干后进行分析。

2 结果与分析

2.1 超滤分离组分的抑菌活性分析

将酶解后冻干的多肽组分用适量水溶解,经1.3.2节的方法进行超滤分离,将分离得到的各组分冻干后,配制20mg/mL多肽溶液,按照1.3.4节抑菌方法测定各组分对大肠杆菌的抑菌能力,如表1所示,大于10kD分子质量的组分没有抑菌能力,这可能是因为多肽的分子质量较大,具有独特的空间结构,不易与细菌发生作用;小于10kD分子质量的组分具有较好的抑菌活性,对大肠杆菌的抑菌率为93.61%。

2.2 凝胶分离组分的抑菌活性分析

为得到牛骨胶原蛋白酶解液凝胶层析的洗脱峰,选定紫外波段的220nm作为测定波长。按照1.3.3节的分离方法将小于10kD分子质量的超滤组分冻干后配制为合适的浓度进行凝胶层析。由图1可知,小于10kD分子质量的超滤组分经Sephadex G-25凝胶分离后,得到4个峰组分。将分离得到的各峰组分收集、冷冻干燥成粉。

配制质量浓度为10mg/mL的峰Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组分溶液按照1.3.4节的方法进行抑菌实验。由图2可知,四种组分对大肠杆菌的抑菌能力有很大差别,其中,峰Ⅰ组分的抑菌能力最强,37℃培养24h后,没有菌落形成;峰Ⅳ组分具有较好的抑菌效果,抑菌率为91.39%,峰Ⅱ和峰Ⅲ组分几乎不具有抑菌能力。

2.3 抑菌肽组分的反相高效液相色谱法分析

将经凝胶柱Sephadex G-25层析分离得到的具有较强抑菌活性的峰Ⅰ和峰Ⅳ组分配制成合适的溶液,经0.45μm的水相滤膜过滤,进样到高效液相色谱仪中用反相高效液相色谱法(reverse phase-high performance liquid chromatography,RP-HPLC)分析。由图3可知,峰Ⅰ组分中含有较多的多肽成分,出峰时间集中在12~20min,在保留时间5.058min时有一较大的吸收峰,此时的流动相水分占的比例较大,可判定此物质的极性较强。由图4可知,峰Ⅳ组分中含有的多肽成分较少,主要集中在35~40min之间被检测到。保留时间36.970min时的吸收峰最高,此时流动相乙腈占的比例大,可判定此物质的极性较弱。

采用MALDI-TOF-TOF-MS法测定具有抑菌效果的峰Ⅰ和峰Ⅳ组分,因MALDI-TOF-TOF-MS产生的是单电荷的离子,一般为[M+H]+峰,因此可根据质谱图计算峰组分中多肽的分子质量。经一级质谱分析,峰Ⅰ组分中多肽的分子质量集中在850~1550D之间,如图5所示,其中信号较强的母离子为m/z 1361.67、1304.65、1122.56和911.45。峰Ⅳ组分中多肽的分子质量集中在700~900D之间,如图6所示,其中信号较强的母离子为m/z 877.04、775.34、728.38、861.06和730.22。经质谱图检测到的信号验证了RP-HPLC分析的结果:峰Ⅰ组分的成分多,而峰Ⅳ组分的成分较少。

3 结 论

牛骨胶原蛋白经中性蛋白酶酶解、超滤分离后,得到的小于10kD分子质量的组分具有较好的抑菌活性,在20mg/mL的浓度下对大肠杆菌抑菌率为93.61%。小于10kD分子质量的组分经Sephadex G-25分离后,峰Ⅰ组分具有最高的抑菌活性,在10mg/mL的质量浓度下,培养基中没有大肠杆菌的菌落形成,峰Ⅳ组分也具有较好的抑菌活性,抑菌率为91.39%。经RP-HPLC和MALDI-TOF-TOF-MS分析,峰Ⅰ组分中含有的多肽种类多,分子质量集中在850~1550D之间。峰Ⅳ组分含有的多肽种类较少,分子质量集中在700~900D之间。

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信息化时代的发展促进了市场竞争主要因素的转变,在当前市场环境变幻莫测的背景下,信息的及时性和准确性成为衡量企业市场竞争力的关键因素,科学技术成为第一生产力。为了提高信息数据的采集、传输和处理速度,对大量的数据进行存储和管理,嵌入式高速固态存储器得到了良好的发展机遇。

1 嵌入式高速固态存储器概述

所谓的嵌入式高速固态存储器,是一种数据存储设备,可以将被测量信号存储起来,便于之后进行分析处理、故障诊断、运行状态记录等,为大量数据的处理和存储提供了有效的手段。嵌入式高速固态存储器自身具备可靠性高、数据储存完整不易丢失等众多优点,适合高速、高精准度的测量系统,其采样速度的快速性和采样数据的大量性可以满足高保真数据还原的需求。同时,NAND FLASH作为一种安全、快速的数据存储媒介,自身具备大容量、小体积、低成本、抗高温等优点,在数据存储领域得到了广泛的普及和应用。本文提到的嵌入式高速固态存储器,正是以NAND FLASH为存储介质设计实现的,具有广阔的应用前景。

2 嵌入式高速固态存储器的组成原理

嵌入式高速固态存储器作为一种存储设备,其自身并不能对数据进行处理,因此并不存在复杂的软件组成,这里着重分析其硬件组成。在嵌入式高速固态存储器的设计构成中,使用的是NAND FLASH存储器,其主要数据存储载体是半导体材料,相比传统的数据存储设备,应用范围更加广泛,对于温度、压力、振动等的适应性较强,是实现存储设备高可靠性、高速度、低功耗和小型化的最佳选择。在设计时,由于其自身对于数据存储速度和容量方面的要求较高,单一的NAND FLASH无法满足,因此需要使用复数的NAND FLASH存储器,并对其进行适当的设计和排列,兼顾存储速度和容量,同时也不能使设备的构成过于复杂。

因此,可以使用现场可编程门阵列(即FPGA)作为主控制器,通过片上系统设计,实现数据的高速传输和对FLASH存储阵列的数据存储。

3 嵌入式高速固态存储器的设计实现

3.1 硬件设计

存储器的硬件部分可以由8片NAND FLASH器件共同构成,对其存储容量和速度进行相应的扩展,组成64位DDR接口界面,并且形成一组FLASH块,接入FPGA。同时,可以将64片NAND FLASH器件等分成8个部分,之后分别接入FPGA中,为数据的存储和传输提供4种接口形式,扩展其使用范围。可以在设备上串行高级技术附件,以及USB接口,用于计算机的访问和连接。存储器上的网络接口可以用来与网络进行连接,实现对数据的管理和远程处理。

3.2 FPGA设计

FPGA系统对于数据的要求较高,必须可以进行高速数据率的连续访问,而对于数据管理和整片存储器的擦除速度要求较低,因此,在设计时,可以优先考虑连续访问速度,文件管理和擦除可以低速进行。体现在对FLASH的操作中,即通过电路实现FLASH页面的读写功能,通过片上处理器,运用相应的软件程序,实现文件管理、块擦除、格式化等功能。

在嵌入式高速固态存储器设计实现后,为了保证其功能和使用效果,还需要对存储器的相关性能进行分析。本文通过相应的方法,以MT29F256G08AUAAA器件为例,对存储器的速度和容量进行分析,以确保存储器的正常使用。假设存储器在读取数据时,每页数据的读取时间为35 ,对每页数据进行处理和编程的时间为350 ,接口处的数据传输速度为400MT/s。由于使用DDR进行操作,假定数据选取时间为5ns,每页数据总量为8640字节,包含连续区的8192字节和离散区的448字节。

首先,对存储速度进行分析。在对NAND FLASH进行操作时,其操作一般可以分为两个部分,即片内缓冲区数据访问部分,以及页面编程部分。缓冲区数据访问需要的时间为:8640字节/400MT/s=2106 。在对数据进行读取操作时,以35 为最大处理时间,采用乒乓切换的方式进行外部缓冲,则64片系统的数据读取速度为8640字节/35 ×64=15GB。而在进行数据的写操作时,同样以35 为最大读取时间,使用乒乓切换的方式进行外部缓冲,因而在对数据进行读取操作时,最大处理时间为350 ,则64片系统的数据读速度为8640字节/350 ×64=1.5GB。

其次是容量分析。单片容量为2048GB,假设平均最大坏块数为640块,每块的容量为1024字节,则无效容量为42GB。存储器系统设计容量约为2000GB,若以1.5GB的速度对数据进行操作,则可以得出,系统的最大可存储时间为22min。

3 小结

综上所述,本文从NAND FLASH出发,对嵌入式高速固态存储器进行了系统的设计和实现,并对其数据存储速度和容量进行了分析计算,为相应的设计提供了参考依据。而随着科学技术的不断发展,数据存储技术也会不断进步,存储器的性能也会不断得到提高,需要相关技术人员的努力,推动数据存储技术的发展。

参考文献

[1]管振辉.嵌入式高速固态存储器的设计[J].舰船电子对抗,2013,36(1):97-99,108.

[2]张健,祝周荣.基于FPGA控制的高速固态存储器设计[J].电子科技,2009,22(6):26-28.

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中图分类号 U46 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2015)145-0118-01

随着汽车功能的增加,电子控制技术的普遍应用,电气元件越来越多,布线也越来越复杂。在现代汽车上,电子控制系统与线束有着密切关系。如果把控制单元、传感器与执行元件的功能用人体来比喻,则控制单元相当于人脑,传感器相当于感觉器官,执行元件相当于运动器官,那么线束就是链接各器官的神经和血管了。汽车线束是汽车电路的主体,连接汽车的电气电子部件,并使之发挥功能,没有线束也就不存在汽车电路。目前,无论是高级豪华汽车还是经济型普通汽车,线束编成的形式基本上都是由电线、联接插件和包裹胶带组成,这样既确保电信号的传输,又保证了连接电路的可靠性,符合电子电气部件额定电流的相关规定,防止对周围电路的电磁干扰,避免了电器短路情况的发生。汽车电路是维修人员的弱项,判断不出故障点,又或造成短路车自燃、断路车不启动等问题,大量更换配件,浪费时间和金钱。可见,学习汽车线束与布线系统对理解汽车电子控制系统尤为重要。

以汽车灯光照明系统为典型的汽车电路案例是学生学习汽车电路的兴趣点。随着汽车上电气的日益增多,汽车电路也日益复杂,汽车电路图的表达方法也在发生变化,主要有以下四种:线路图(接线图)、电路原理图、布线图、线束图。目前,学生在学习灯光系统电路时接触最多的电路原理图,其次是在灯光实验时接触的接线图。而对于在汽车上能够实际接触到的汽车布线图则很少能看到,甚至看不到实车的线路,更不要说拆解线束以及对真实线束电路的检修了。为此,除非拆卸车身否则无法看到具体线路情况,然而对整车拆卸又不现实。

1 整体设计方案

本实验台的开发、设计与制作基于实车的灯光线路,是集灯光演示、灯光布线、线路再现、故障设置与检修等多功能为一体,其整体功能如图1。基于远程控制模块,完成无线智能化故障设置,通过故障设置检测箱设定故障,并利用检测端子来测量与检修故障。

2 硬件部分

在实际车身上,内部线束是看不到的。就像人身体中的毛细血管,实际复杂存在着却表面上看不到。因此,再现线束布线位置,只有对车身进行拆解,将线束展现出来。目前国内暂无全车线束拆解的实验台,只有针对部分车体如车门结构与线束的解剖。实验台以灯光系统布线为例,将典型的汽车电路线束拆解出来,保证了教学与实际的一致性,实际线束位置一目了然。对于实车线束来说,线束与车身是关键点。需从全车线束中摘出灯光线束;而对于车身部分来说,模型固然成本不高,但无法反映出真实布线情况,因此必须采用实车车身。

实验台主要硬件组成为别克君威车体、智能化远程控制模块、故障设置检测箱、外接电源等,采用别克君威原车电路,保持原车全车电路的使用性能及控制方法,加装智能化故障设置及排除系统,可以直观的反映全车电路的结构及应用,有助于全车电路的实验和学习。

3 软件部分

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中图分类号:TS264.2 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2017)01-0140-03

DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2017.01.036

Study on the Remote Monitoring of the Control System of

the Closed-type Solid Vinegar Process

WANG Dan-hong1,SHI Zhi-xing1,SUN Jian-feng1,CAO Bao-zhong2

(1.College of Information Science and Technology,Agricultural University of Hebei Province, Baoding 071000,Hebei,China;

2.Hebei Baoding Huaimao Co. Ltd, Baoding 071000,Hebei,China)

Abstract:The design of remote detection technology applied to the closed type solid state system of vinegar control system,realized the emote detection and information management of real time information for multiple sets of equipment in the main monitoring room. For the information management of multiple sets of different devices, the STR-32 wireless module used to and formulate the packet communication protocol to realize multi machine communication in sudden alarm. A unified communication protocol formulated for the discrepancy in communication content of different stages of fermentation. The receiving scheme of the complete information about the PC machine intermittent power supply designed for the product quality traceability. In order to detect the wireless communication performance of the system, test the maximum transmission distance, accuracy, performance through the wall respectively under the open environment and dense building environment And analysis of the main reasons about lost code, garbled, determine the corresponding solution.

Key words:solid vinegar process;wireless transmission;communication protocol;product traceability;multi machine communication

远程监测能有效地实现工业自动化生产过程的集中控制与管理,能够实现对生产过程中的每个环节进行监控,保证工业自动化的正常运行[1]。工业生产中的远程监测一般采用基于计算机结合传感器的检测和控制技术来实现,以此来减少人力投入并提高检测数据的准确性[2]。除了现场检测控制方式以外,远程监测控制逐渐随着无线通信技术的发展成熟起来,远程数据传输避免了工人到现场对每个设浣行挨个排查,增加了安全性、提高了生产效率[3]。

现代化工业检测控制中远程监测的有线方式渐渐被无线所代替,无线传输无需架设电线,省去了施工的麻烦,相比铺设的线缆容易受到频繁的触碰损坏,无线网络保证了网络的安全性并且无线传输具有比有线网络传输的范围更广的开放空间[4]。

本研究针对发酵食品生产行业设备众多、场地分散、现场巡视困难等现状,结合封闭式制醋工艺控制系统的研究,提出了将远程监测技术应用于封闭式固态制醋设备,主要实现上位机对多套设备控制参数的实时远程监测和信息管理,同时为了便于对每个批次产品质量的控制因素进行回溯,设计实现了上位机完整信息的接收方案。本设计的实施,有效提高了检测管理效率,保证了发酵参数控制的稳定性和精度,提升了产品质量。

1 系统框架

本系统整体框架如图1所示。以安装于监控室的PC机为上位机,通过无线通信连接多台安装于生产现场的下位机。每台下位机控制一套设备的自动化生产,并将采集到的实时信息通过无线模块传输给上位机。上位机将接收到的各台下位机的信息分别进行存储和显示。

远程信息检测的实现。采用无线芯片STR-32进行上下位机的信息传输,使用其提供的RS232接口,选取0信道通信,配置独立开关电源为其供电。为了适应笔记本电脑无串口的特殊性,特将STR-32与PC机的连接由串口转换为USB接口。帧格式为1位起始位,1位停止位,8位数据位,并将波特率设置为9 600 b/s[5,6]。

对于封闭制醋工艺来说,下位机具有定时检测和自动控制功能。主要检测内容为发酵罐中的空气氧含量、发酵罐内空气温度、发酵罐内加水量及各阶段出醋量。根据检测值和工艺要求控制相应执行机构启停以下设备:发酵罐旋转电机、加氧风机、外层加水降温电磁阀、外层加汽升温电磁阀以及出醋电磁阀等。下位机自带LCD显示器,可以在现场查看工艺进度以及实时参数,同时根据上位机需求将相应信息由无线模块传输给上位机。

2 无线通信的设计

2.1 数据格式

封闭制醋工艺过程可分位五个阶段,每个阶段检测控制内容不同,因此每个阶段传输的数据大小不同,最少为2个字节,最多为6个字节,详见表1。

为此便于通信管理,规定在数据传输过程中统一设定传输10个字节,内容不够统一补0。同时为了便于上位机区分不同工艺阶段,把第一字节规定为阶段编码,1为加水、2为发酵、3为出醋阶段的淋醋环节、4为出醋阶段的浸泡环节、5为出醋阶段的出醋环节,其他每项显示信息占一个字节。发酵阶段通信内容及提取显示的信息包括:发酵阶段有效信息,阶段编码1个字节,天数、小时、分钟、温度、氧含量以及6个设备各1字节,共7个字节;无线收发的数据,0x02、0x0A、0x11、0x07、0x1E、0x13、0x00、0x00、0x00、0x00;上位机提取显示内容,处于发酵阶段,已发酵10 d 17 h 7 min,温度30 ℃,含氧量19%,设备全部关闭。

2.2 多机通信方案

实际生产中工厂有很多套设备需要控制和检测,为此系统采用主从式多机通信方式。

2.2.1 正常控制数据的传输 正常情况下采用单片机自带多机通信功能,通信的协调完全由上位机控制,主上位机对下位机采用带地址码的数据帧发送数据,全部都接收,并将接收到的数据帧格式与规定格式相比较,一致则予以显示。主机每隔10 min,依次呼叫轮询各下位机,被叫到的下位机上传信息。按照上位机同时管理10套设备(10个下位机)分析,每台下位机每次传输的内容为10个字节,加上呼叫的时间,每下位机占用20 ms,10个下位机共需0.2 s。

2.2.2 完整工艺数据的接收 根据实际调查酿制产品总控室工作人员不会24 h实时监测,工作人员为实现完整工艺数据的存储及对产品质量的溯源,需要接收完整的检测信息。设备实时信息经无线模块发送由上位机无线模块接收,之后由串口传输给上位机予以显示。若上位机关闭时,对于下位机传输的信息将无法予以接收,导致上位机无法接收到完整信息。为实现上位机接收到连续性完整信息,一般采取令PC机24 h处于开机状态。但此种方案的耗电量比较大,浪费资源,不能解决断电情况下完整信息的接收问题。

为实现PC机间歇性通电情况下工艺数据的完整性,没电情况下即将PC机关闭时下位机未发的信息予以存储,PC机开机后发送。根据实际需求设定下位机信息采集及传输为每10 min一次,每次传输内容为10个字节。根据现实中工人上下班、停断电及PC机出现故障的情况可知,PC机持续关闭时间最长可能为24 h,由此下位机未发送的数据存储量为1.5 KB左右。根据单片机的内存容量,采用SRAM进行单片机内存拓展。STR-32波特率为 9 600 b/s,可知其每秒传输1.2 KB,对积累信息最多2 s即可完成传输,不会产生信息积压现象。正常情况下,下位机接收到上位机邀约信息后,开始发送指针上次停留处信息,在信息传输中设定指针在传输完一条信息之后等待上位机应答,接收到应答后指针指向下一条信息并进行传输,无应答则指针不移动,单片机不进行下一条传输并将传感器采集到的实时信息予以存储,传输完毕后发送结束指示,上位机接收后依次呼叫轮询其他下位机。此方案可以减少工人工作时间,实现间歇性断电情况下信息的完整接收,节约生产成本。

2.2.3 下位机控制异常的报警信息传输 当控制参数异常、设备不受控等情况发生时,下位机本身具有声光报警功能,提示现场操作人员进行处理。为了使主控室获得报警信息,设计了分时处理方案解决一般单片机主、从式多机通信不能实现从机的主动询问的问题。

时分多址通信:上位机的信息显示频率10 min一次,把10 min分割成两段,前2 s为上位机主动发送呼叫查询指令时间,所有从站皆可收到,其余时间上位机处于接收信息和下位机询应答状态,从站根据传过来的数据或命令进行响应,将响应的数据发送回去并保证在任何一个瞬间,通信网中只有一个电台处于发送状态,以免相互干扰。设计中从站数目为10台,每个从站分得2 s发送时间,发送时间不可超出,未发送完毕存储下次发送,正常情况从站发送信息量10字节10 ms就可传输完毕,即使是上位机初次通电情况下亦可以传输完毕。若出现警报情况,最迟18 s可以实现向上位机的报告,报警功能可以很好地实现。设计的可拓展性非常大,即使工厂有100台设备一样可以采用。上位机可以分别在各时间段中接收到各从站的信号而不混扰。针对上下位机时间基准可能存在不一致的问题,设计上位机在每次对下位机发送请求,发送当前信息的指令时设定时间为10 min定时开始,所有下位接收到指令之后自动计时按序发送。

3 通信检测及问题解决

为检测此无线通信设计的性能,特在噪音较小、场地空旷的操场与建筑物密集、噪音大的的实验室选取不同通信距离进行通信性能检测。

3.1 通信性能测试

试验结果表明,在室外空旷地域传输距离500 m之内,性能误码率完全可以满足工业需求。在满是电子设备的同一实验室内部传输10 m之内误码率非常低,电磁干扰影响不大,突然增加开启中的电子设备对传输无影响。但在测试中,此设计需跨墙体进行传输时会出现乱码,收发码数不一致,间隔频率随传输时间增大,每次持续约1 s,墙体的折射对其影响非常大。测试结果如表2所示。

3.2 数据传输中的问题分析

数据在传输过程中,由于外界噪声的干扰,接收方会突然收到乱码,影响正在传输的信息的接收,致使收发码数不一致,出现大量乱码突显现象。无线通信的距离有一定的限制,周围环境对于无线信号也有一定影响,距离主站比较远并且中间相隔众多墙体时子站对主站下发的报文有可能接受不到。周围机器噪声过大会造成电磁波干扰产生信息不准确。跨墙体传输时,由于墙体折射的影响会明显影响传输质量。

3.3 实际操作中的解决方案

根据协议,对接收到的数据比较起始和结束字符,如若一样则表明数据在传输过程中没有发生错误,并对数据保存、处理,否则丢弃这帧报文,不做处理[7],并限制主站对接受信息的来源地址进行比较,非从站地址拒绝接收减少乱码。

在项目实际操作中,根据地理位置和周围环境的不同,在距离总站比较远的子站与主站之间的一定距离位置再增加一个无线数据传输电台、一个全向天线进行数据中继,实现比较稳定地通信。在需要跨越大量墙体进行传输时将无线天线置于室外减少跨越墙体数量。

4 小结

经过实际项目检验,基于STR-32的PC机和多单片机组成的测控系统完成了对固态酿醋设备的控制与实时信息的无线数据传输。传输过程中数据丢失和误码率非常小,针对完整信息接收、突况等,多机通信报警的设计方案可以很好地解决。酿醋设备得到很好的控制,产品质量问题的追溯得到解决。另外,对于检测中出现的乱码、跨墙体传输质量下降的等问题给与了解决方案,检测结果良好。设计具有很强实用性、通用性及可扩展性,可以实现对多种不同设备的同时管理。下一步可以完善的主要内容是上位机对下位机的控制。

参考文献:

[1] 王 征.工I自动化控制中远程控制与物联网技术应用[J].现代商贸工业,2015(6):103-104.

[2] 王 刚.对工业自动化系统中远程集中控制管理的研究[J].科技创新与应用,2012(30):111.

[3] 方原柏.工业无线通信是推动自动化发展的关键技术[J].冶金自动化,2014,38(5):92-93.

[4] 蔡 型,张思全.短距离无线通信技术综述[J].现代电子技术,2004(3):65-67.

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