发布时间：2022-12-30 23:06:41
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【论文摘要】城市导视系统的构建与设计应该是功能合理的、具有人情味的、准确体现城市意象的系统设计。一是符合城市环境行为科学；二要体现城市地方文化特色；三要符合人与环境的视觉和谐；四要达到规范城市导视系统视觉形象体系。
随着现代城市设计的进步，人们对于设计城市文化内涵的要求愈加迫切，尤其是对与居民生活息息相关的城市公共环境设计日益重视。很多原来制作铭牌的公司也都改头换面为标识设计公司，似乎导视设计已经达到了相当成熟的水平。事实并非如此。在目前，即使已经导入了城市导视系统设计的城市，我们依然会发现要想顺利的去往一个目的地，要想快捷的寻找到距离最近的公共卫生间也非易事。与目前城市导视设计行业繁荣发展不相称的是：导视系统行业的专业人员平均比率偏低，人才短缺问题已经成为制约城市导视系统设计发展的最大瓶颈。即使已经从事或正在从事导视设计的人员也有很多是没有受过系统的、专业的导视设计教育。当私密空间与公共空间逐渐分离，人们比以往更需要城市环境趋向艺术化与人性化。公共环境作为城市空间的组成要素，其视觉形象已成为城市形象的有机组成部分。
一、城市导视系统含义
导视系统来自英文“Sign”，有信号、标志、说明、指示、痕迹、预示等含义，现在已开拓成为一门完整学科。导视系统是指整体的城市指示系统，包括行政交通导视系统、商业导视系统、文化旅游导视系统等。城市导视系统是塑造城市形象和体现城市人性设计的重要组成部分。城市导视系统设计是建立在科学性以及公共性基础之上的设计，要求注重设计伦理性、设计文化内涵以及设计功能更为合理的表达。城市形象和指示系统是基于城市文脉形成的一个城市特有的城市表情，在设计时还要特别关注生活便利以及精神满足等人性化需求。城市导视系统设计应以城市环境行为为基础，建立多个层级系统。如信息导视系统可分为一级、二级信息系统。
二、城市导视系统设计教育的现状分析
1、城市环境设计的繁荣与城市导视系统教育本身薄弱形成反差
首先，社会对城市导视系统认识过于简单化。在我国开设艺术设计教育的众多学校中，没有进行城市导视系统设计的相关课程，专业划分互不联系，系统观念人为割裂。学习平面设计的不懂市场调查与营销，学习环艺设计的不懂平面版式，然而城市导视系统是要满足社会需要的。设计中必须考虑到环境调查、人群细分、信息媒介、相关法规等必须考虑的因素，在专业的操作流程下进行导入设计。其次，学校无法真正提供给学生在社会实践的机会，理论建设和项目执行比较少。由于城市导视系统设计从形成到发展经历了很短的时间，绝大部分教师在导视系统设计实践上显得商业行为掌握不足。最后，学生急功近利，缺乏团队精神，忽视设计理论的学习与思考。大部分学生缺乏与别人配合完成任务的心理准备，而完善的导视系统设计恰恰不是以个人力量能够独自完成的。
2、矛盾重重的城市导视系统设计教育
其一，单一知识结构和综合运用的矛盾限制了城市导视的系统设计。城市导视系统是一个综合性学科。包括设计学、环境行为学、广告学、营销学、消费学、心理学、传媒学以及电脑制作和相关制作工艺等，哪一样都不可或缺。然而从行业到设计院校的人为专业划分减少甚至割裂了专业间的互相联系；其二，城市导视系统的现有理论与项目操作研究存在不相匹配的矛盾。城市导视系统设计是一个十分强调实用性的行业，但国内有关该内容的教育理论研究和教育实践还比较薄弱。
3、改善城市导视系统设计教育的出路
首先，整合交叉学科，加强交流。城市导视系统设计教育要突破作为短期阶段性课程的惯例，要建立整体思维观念与其他专业、甚至其他院系相互协作。例如城市导视系统设计课程可以分成若干单元，每个单元是由交叉学科专业老师带课，或者通过课题合作等多种形式加强交叉学科交流。第二、重视师资理论更新。教师要不断的接受城市导视系统设计的最新讯息和一定的技术实践来完善知识体系，深化理论并将之运用于教学。
三、规范城市导视系统设计
评价一个城市是否适宜居住是由城市的各种组合因素共同形成的。城市的宜居程度不仅反映在功能齐全上，还反映在生活的便利程度，和心灵的愉悦程度。城市导视系统的误读性或不易读性会影响城市形象的塑造与建立。例如，欧洲的城市街道与社区大部分不是直线式的，然而，只要你能够认知地图，就可以轻松的找到你的目的地。这与当地城市导视系统的易读性和人性化设计不无关系。平面设计清晰、信息准确、方位设置合理的导视系统，从心理上给市民和外地游客以正确识别和认知，从而产生对于城市生活的安全感。与之相比，国内部分城市规划布局中规中矩的，建筑单体设计也十分漂亮，但是导视系统却混乱不堪。且不说美感设计，即便是识别与指示功能都不能尽如人意。尤其是在场所、方位、道路的信息令人费解，例如，同是车站名“北大街”，可能所指方位完全不同，中间相距几站路。试想连本地人都晕头转向，更何况外地游客？所以经常会见到有游客拿着地图无所适从，也就见怪不怪了。更加可笑的是我们也能看到一些在本该是属于放置明显路标的地方，例如立交路桥上赫然树立的巨大广告牌，路标指示牌被挤压到角落，被花花绿绿的产品广告所吞没。城市导视系统的构建与设计不应只是做做样子，为了看起来像是大都市而已，它更应该是功能合理的、具有人情味的、准确体现城市意象的系统设计。
1、符合城市环境行为科学
城市导视系统设计要符合环境行为学特点，细节设计要符合人性要求，充分考虑人们的行为特征和心理需求。城市导视系统设计应从人体工程学、生态学和美学等角度达到完美，以国家的标准为参照，实现以人为本的目的。导视系统信息设计要能够被容易的、无误的认知。导视系统设计要体现人与城市之间的沟通，根据人群分布和流动特点进行合理设置导视牌的尺度与位置，只有这样才能达到导视系统与人群行为模式的相配。
2、体现城市地方文化特色
导视系统的造型和颜色要与城市整体形象协调，符合城市地方文化基本特征，体现城市整体性认知。建立区域导向系统，延续城市规划设计理念，与城市设计的风格相统一。
3、符合人与环境的视觉和谐
环境要素，如气候、光等客观物质环境对视觉有一定影响。周围环境等客观因素的实地调查与模拟导入是有必要的，具有针对性的导视设计能够更加有效的解决实际问题，一方面达到人与环境的和谐，另一方面人们的户外生活空间更加具有心理安全感。
4、规范城市导视系统视觉形象体系
城市导视系统设计逐级层次表现要具有一致性，视觉表达与信息要相协调，并形成视觉系统规范、内容丰富的形象体系。符号文字要符合国际通行的标准，配以英文等外文，以适应国际化发展需要。根据总体规划进行区域划分，采用分级检索、图文的有机结合和实效美观的立体造型进行标识导向设计，以求建立布点合理、信息完整、指示明确的城市导视系统。
【参考文献】
[1]李道增：《环境行为学概论》[M]，北京：清华大学出版社，1999.
[2]徐磊青、杨公侠：《环境心理学》[M]，上海：同济大学出版社，2002.
[3]林玉莲、胡正凡：《环境心理学》[M]，北京：中国建筑工业出版社，2000.
石佛寺水库位于沈阳市沈北新区。据气象资料，年平均雷暴日在26.9d以上，为中雷区。其水库前方办公楼、调度楼有局通信网络机房、防汛视频会商系统、防洪调度综合自动化系统、闸门启闭系统、地下水监测系统、视频监控系统等多个重要系统。石佛寺水库库区历史上发生了多次雷击事故，通信网络机房等大批设备被击坏，网络通信全部中断，严重影响汛期正常防汛工作，并造成直接经济损失与重要数据损失。石佛寺水库防雷系统工程，主要保护对象为前方办公楼、前方调度楼、泄洪闸启闭机室。工程项目建设内容主要包括:直击雷防护措施，属于三类防雷建筑物，采用避雷针、带、网，引下线，均压环，等电位，接地体，将被保护范围内的直击雷引入大地泄放。对前方办公楼、前方调度楼两个建筑分别加装避雷针，即在每个建筑的两侧分别安装避雷针，在楼顶加装避雷带，并对避雷带做防腐处理;感应雷的防护措施，涉及到前方办公楼的网络通信机房、防汛视频会商控制机房、前方调度楼的启闭机控制室以及泄洪闸室;接地系统措施，包括接地设备选型、接地系统安装。
2防雷工程设计
2.1直击雷防护设计
根据现场的实际情况，按照三类建筑物进行防雷设计。在门卫室屋顶安装LTP-01-S避雷针。避雷针总高度不小于5m，避雷针安装引下线连接到防雷接地网。引下线材料可选用镀锌扁钢(圆钢)。避雷针与塔杆采用电焊或气焊，保证连接牢固，以满足直击雷防护的要求。
2.2感应雷防护设计
建筑物的供配电系统如果只加装一级防雷保护措施(电源避雷器)，是无法满足要求的，感应雷在电源系统内部造成的过流过压无法有效释放会对电源系统造成破坏。因此，必须遵循“层层保护、级级泄放”的电源系统防雷原则，对其采取至少三级防雷保护措施。主要保护范围:建筑物电子信息系统(如信息机房)、计算机网络系统防雷保护、重要网络设备(如交换机、服务器等)、电话通信系统的电话交换机。此外，设计时应注意合理敷设均压环，等电位联接的形成，电位差的消除，对雷电入侵的有效防止等。在室外引入室内的有源线路(室外监控设备等)上，都要加装与设备相对应的电子避雷器。
2.2.1针对机房供电系统的防护
在后楼办公楼、门卫室的室内主配电处并联安装LTSPD40KA/4-S(共2套)型三相电源避雷器，作为防雷系统的电源保护。该避雷器具有模块更换和失效指示等功能，放电电流上限可达40kA，能对由外部电源传输线引入的感应雷电流进行有效抑制。在后楼办公楼、门卫室的室内分配电处并联安装LTSPD20KA/2-S(共2套)型单相电源避雷器，作为防雷系统的保护。该避雷器具有模块更换和失效指示等功能，放电电流上限可达20kA，能对由外部电源传输线引入的感应雷电流进行有效抑制。在前办公楼二、三楼的楼层主配电处并联安装LTP380-40/385V-S(共2套)型三相电源避雷器，作为防雷系统的电源保护。该避雷器具有模块更换和失效指示等功能，放电电流上限可达40kA，能对由外部电源传输线引入的感应雷电流进行有效抑制。在前办公楼二、三楼的楼层分配电处并联安装LTSPD20KA/4-S(共2套)型单相电源避雷器，作为防雷系统的保护。抑制由外部电源传输线引入的感应雷电流。该避雷器带失效指示、可更换模块等功能，最大放电电流达20kA。
2.3接地系统设计
2.3.1接地设备选型
接地系统的安全有效运行离不开接地设备的合理选择，接地设备的接地方式也是要慎重考虑的一个方面。设备接地方式一般分为六类:建筑接地、防雷接地、直流接地、交流接地、设备接地、静电接地。严格依据国家有关设备接地原则(“同地不同线、地线分类接、禁止串共用、一点接地法”)的规定，应用不小于40mm×4mm镀锌扁钢连接地网，以最小接地电阻值将接地电阻接入电路。同时将不同类别的接地母线合理布置，即分别单独地从外引至机房形成汇流排，方便机房内其他设备工作地线的引出，以此有效减少因接地线布局不合理而造成的干扰杂波对系统正常运行的影响，还能及时将电源发生故障时的大电流或者雷电流引入地下。同一地网不同接地引线的引入点距离需在5m以上。
2.3.2接地系统安装
此次地网施工地点选定为门卫室的外侧空地，接地体按联合地网形式组合，纵向埋深为600～800mm，横向埋距为5m，采用40mm×4mm镀锌扁钢连接地网，连接点焊接处理，并做好防腐措施。在外墙距地面1.5m处或是合适位置做接地测试盒，引上线采用BVR35铜线引至实验室内汇流排。
a.接地材料选择。工程选用非金属接地模块、铜包钢接地棒、降阻剂。其中非金属接地模块具有吸湿效果好、保湿性和抗腐性能强、无污染、使用寿命长的优点，还能通过扩增接地体本身散流面积的方式降低土壤层间的接触电阻并保持长期稳定。
b.施工工艺。严格依据国家有关设备接地原则(“同地不同线、地线分类接、禁止串共用、一点接地法”)的规定，应用不小于40mm×4mm镀锌扁钢连接地网。同时，为减小接地模块及接地极间的相互影响，其埋设间距不小于接地材料的2倍。接地模块连接采取并联方式。用镀锌扁钢做汇集与接地模块的集心进行焊接。焊接必须符合工艺要求，不允许虚焊、漏焊。坑槽回填，以降阻剂与细沙为原料，搅拌均匀后分层填设，每次添加填料约为30cm厚，适当洒水浇实。必须要注意的是，要将不同系统不同用途的接地母线分别独立引至机房形成汇流排，确保其他设备接地地线和工作地线的合理引出。根据标准要求，此次工程接地阻值不大于4Ω。具体安装方法为:非金属接地模块、铜包钢接地棒和降阻剂组成接地网，在门卫室的外侧空地挖接地沟，深度距地面600～800mm深以下，安装接地模块、铜包钢接地棒，回填物也由降阻剂与良好的土壤均匀搅拌回填。后办公楼的接地利用原有接地系统做引线入户为防雷使用。
3结语
1．1我国电力系统出现问题概述
当前，我国经济飞速发展，经济发展、人们生活水平的提高、企业用水用电也逐渐水涨船高，我国电力工业也随着经济的发展而到了快速发展的阶段，电网安全面临新的形势，出现新的问题，安全压力也随之增大。电力系统与人们的生活休息相关，与企事业生产经营业密切相关，电网大面积停电事件在严重破坏公司正常生产经营秩序和社会形象的同时，对关系国计民生的重要基础设施造成巨大影响，可能导致交通、通信瘫痪，水、气、煤、油等供应中断，严重影响经济建设、人民生活，甚至对社会安定、地方乃至国家安全造成极大威胁。
在各种自然灾害频发、国际形势变换的新形势下，电力系统因外力破坏(如冰灾、台风等自然灾害)或人为蓄意攻击造成的电网支解情况也屡见不鲜。例如类似于2008年年初发生在我国南方地区的冰雪灾害对电力系统造成的大面积破坏、电网支解的情况也是时有发生。受到自然灾害、天气变化恶劣等因素的影响，而这个时候正是节假日特别的春运期间交通运输最频繁最繁忙的时期，因冰冻雨雪灾害的严重影响，铁路交通运输受到了影响，出现了断电,使得中国的运输的大动脉京广铁路线路出现了滞留的现象。而由于电力中断还造成了各灾区主要高速公路被迫封闭，长江中下游地区部分的民航机场因积雪结冰也被迫关闭，从而阻断了成千上万旅客回家过春节的通道，雪灾天气加剧了电煤短缺，大面积区域供电中断，大量民房倒塌，部分区域供水中断。由于自然灾害所造成的恶劣天气变化，由此造成的电力中断、交通中断，由此对人们的生活、交通出行带来了极大的麻烦。
1．2辽宁抚顺供电公司应急管理体系存在的问题
我国的经济建设和电力工业都处在快速发展时期，全国联网格局己基本形成，电力系统的复杂性明显增加，安全运行特性日渐复杂，处于不断变化中的电力系统对自然灾害等各类灾害的变化应变处理能力就显得相关较弱，容易受到破坏。抚顺市新宾满族自治县1995年发生了百年不遇的洪灾，杆塔倒塌，导致全县的企业、居民住宅大面积停电15天，经济损失严重；2005年新宾县再次发生了“8.13”洪灾，全县电网停运达10天左右，给全县人民的生产及日常生活带来了极大的不便。这几次突发性事件暴露出了新宾电力企业的应急机制、民众参与力度、多部门联动机制、各类应急方案等方面，还存在着诸多有待改进的地方。我以新宾供电分公司为例进行分析，新宾供电分公司电力系统应急管理存在的问题主要表现在：
第一，预警机制不完善。新宾地区近几年遭遇了几例比较重大的灾害造成电网中断事件，这些灾害暴露出供电公司部门与基础设施部门、气象部门、交通部门联动的预警防灾机制不协调。部分电网结构薄弱，安全稳定问题仍较突出。一些输变电设备长时间重负荷运行导致灾后无法正常运行。多次灾害暴露出基础设施部门与气象部门联动的预警防灾机制不协调。部分电网结构薄弱，安全稳定问题仍较突出。一些输变电设备长时间重负荷运行导致灾后无法正常运行。
第二，保障机制不够健全。部分老旧设备仍在使用，部分地区单变、单线较多，输电断面瓶颈、无功补偿不足、短路电流过大、电磁环网等安全稳定问题突出。驾驭大电网的能力有待进一步提高。电力系统的复杂性明显增加，需要提高对大电网运行规律的认识和把握以及对大电网故障产生和发展机理的研究和分析。
第三，工业、生活对电的需求越来越大造成用电负荷过大，问题频出。随着经济发展的飞速发展，我国生产、生活对电力的需求越来越大，对电网安全可靠供电的要求越来越高；电力供应紧张和电网结构薄弱，电网安全稳定运行承受着巨大的压力；此外，受到煤炭供应不足，水电站遇到枯水时期，电力供给跟不上步伐，电网的安全稳定运行面临严重威胁。比如，抚顺属长白山支脉西南延续部分山区，市区坐落在浑河河谷冲积平原上，南北夹山，浑河由东向西横贯市区。抚顺供电公司供电服务区域为10816万平方公里，供电人口227万，由于受大面积的山地地形地质构造限制和复杂的气象气候条件的影响，经营区域内各类自然灾害频繁发生，造成电网设施设备大范围损毁，可能导致电网大面积停电；抚顺地区电网的特点是电源及负荷分布比较集中，大电源、大负荷的投切均对电网产生较大的影响，同时设备安装、启动、调试、运行、维护任务十分繁重，外力破坏、盗窃盗割电力设施问题突出，运行维护人员误操作或调度值班员处置不当等也可能导致电网大面积停电。野蛮施工、非法侵入、恐怖袭击等外力破坏或重大社会安全事件引发的电网设施损毁有可能导致电网大面积停电。
第四，驾驭大电网的能力有待进一步提高。电力系统的复杂性明显增加，需要提高对大电网运行规律的认识和把握以及对大电网故障产生和发展机理的研究和分析。
这些情况给电网安全带来前所未有的压力和挑战，电网安全的风险增大。同时也提醒我们应急管理工作有待进一步加强。开展与社会联动的应急联合演习工作应当制度化。重要用户、重要场所等应急电源的规划、建设和管理问题仍需进一步规范和加强。
1．3我国电力系统存在问题的原因分析
第一，环境的内在因素，包括：
（1）电力系统单一和多重故障；
（2）继电保护动作不正确和保护性跳闸、切负荷措施电网稳定性遭到破坏；
（3）电网结构薄弱、线路过载；
（4）自动化监控或通讯系统故障及认为操作失误；
（5）煤炭、水能、核能等一次能源危机。
第二，环境的外部因素，主要包括：
（1）自然灾害；
（2）盗窃及电力设备的误伤事故；
（3）恐怖袭击与战争。
2．应急管理体系建立及应用
2．1我国应急管理体系的法律法规概述
城市供电应急管理体系的依据主要是相关的安全应急法律法规，包括：《中华人民共和国安全生产法》、《中华人民共和国电力法》、《国家突发公共事件总体应急预案》，此外还有《国家处置电网大面积停电事件应急预案》、《电业生产事故调查暂行规定》、《国家电网公司重、特大生产安全事故预防与应急处理暂行规定》等。这些法律法规初步建立了比较完整规范的电力事故防范制度体系，它们与其它各种常规安全管理规章制度一起，共同构成国家电网公司安全生产制度体系，为实施安全生产常态管理、预警管理和应急处理提供了制度保证。
2．2城市供电应急管理体系内容
（1）城市供电应急的预警机制
电力应急管理中的预测预警系统应当包括几个必要的功能模块。各功能模块顺序调用，辽宁抚顺供电公司根据可能导致的电网大面积停电影响范围和严重程度，将公司电网大面积停电预警分为一级、二级、三级和四级，依次用红色、橙色、黄色和蓝色标示，一级为最高级别。根据每一级的情况，制定出不一样的预警机制，比如针对三级（黄色）预警，应该采取的措施为：公司负责电网运行的副总工程师、应急办成员单位主要领导和相关管理人员到岗到位；公司调度中心、运行工区、各供电分公司、信通中心、办公室等有值班任务的部门负责人到岗值班，其他有关部门人员待命。总值班室、所属各单位应继续关注预警事件的发展趋势，并将跟踪情况及时报公司应急办公室。必要时，按应急领导小组批示，由副总工程师组织有关专家进行会商和评估，预测事件发生的可能性及对电网的破坏可能程度，提出预防和处置的建议。调度应根据时间变化趋势和可能产生的影响，及时调整电网运行方式，应对可能出现的电网大面积停电事故。生技部做好应急抢修队伍的组织及抢险准备，会同物资供应部门做好电力应急抢险装备（包括抢修车辆）和储备物资的准备。营销部要督促所属各供电公司通知高危及重要用户做好启动自备应急保安电源的准备。公司所属有抢修任务的各单位主要领导、主管领导到岗值班。应急抢险、抢修队伍在家待命，并保证能立即集结。
当辽宁省电力有限公司应急管理部门或政府电力主管部门预警结束通知或经过预警行动后，事态发展已经得到控制且不满足预警条件时，可以结束预警（当进入应急响应时，预警自动结束。
（2）城市供电应急的运行机制
一个成功的运行机制将会有助于问题、困难的解决。对电力系统来说，如何应对突发性的灾害，一个成功的应急运行机制就显得尤为重要。电力系统应急运行机制，应该从应急救灾物资的储备、运输、采购、反馈四个方面进行，同时需要配备支撑技术平台、相关保障机制，这些一起设备系统一起运行起来，共同构成应急物流体系。具体运行的时候，还需要包括以下几个方面的内容：基础设备、设施机制；政府协调机制；应急预案机制；灾害信息、报告机制；应急物流预案保障机制和反馈控制机制；分门别类的不同运输通道应急机制；应急物资储备机制；电力系统应急物流专业人才队伍建设机制；相关法律法规保障机制等。这些运行机制一起运行，目的是要建立电力系统应对突发性灾害的综合应急物流指挥体系和运行高效、可靠的电力系统应急物流保障平台 。
（3）城市供电应急的指挥机制
辽宁抚顺供电公司电网大面积停电事件处置领导小组办公室设在安监部，负责人由安监部主任担任，成员由安监部、调度中心、办公室、生技部、营销部、农电部、基建部、物流分中心、新闻中心、信通中心、发展公司等部门人员组成。这几个部门分别负责的岗位为：安监部负责牵头组建公司电网大面积停电事件应急领导小组办公室，组织落实公司电网大面积停电事件应急领导小组各项指示要求，组织开展应急值班，与政府相关部门沟通协调，接收、分析、报送事件信息，提出应急处置建议，并负责应急处置过程中安全监督和管理工作。调度中心负责电网事故处理工作。办公室负责公司大面积停电事件的新闻应急处置、媒体应对、信息、舆情引导和监测，配合政府开展社会维稳工作。生技部负责组织电网设施设备抢修恢复工作，负责支援客户应急发电设备的调配工作。信通中心负责应急通信保障工作。营销部：负责组织客户恢复供电，提出支援客户应急发电设备的需求。基建部负责组织基建施工力量参加抢险救援、抢修恢复工作。农电部负责组织农网设施设备抢修恢复工作。物流分中心负责应急物资供应及运输工作。公司其他部门做好职责范围内相关应急工作，完成公司电网大面积停电事件应急领导小组交办的各项工作任务。在抚顺供电公司电网大面积停电事件处置领导小组领导下，具体指挥、组织实施本单位经营区域内事故处理、事故抢险、电网恢复、应急救援、维护社会稳定、恢复生产等各项应急工作。第一，接受抚顺供电公司电网大面积停电事件处置应急领导小组的领导，落实其布置的各项工作；第二，组织电网大面积停电事件的先期处置；第三，组织领导本单位经营区域内电网大面积停电事件事故处理、事故抢险、电网恢复等应急处置工作；第四，决定启动、调整和终止本单位应急响应；第五，负责向公司报送应急信息情况。
（4）城市供电应急的保障机制
一是实施危害辨识与风险评估，全面识别风险。建立科学的风险评估技术标准，规范风险评估方法，量化风险等级。通过风险评估，识别作业、电网、设备运行风险及其程度，为控制风险和安全投入提供科学的判断依据，实现风险的超前控制。二是制定措施，做好风险控制。对评估出来的不可接受的风险，制定风险控制措施，并采用相关途径使控制措施有效“落地”。三是建立体系文件，实现管理与作业规范化。针对体系管理内容，按“写我所做”的要求，建立工作标准，明确各项工作职责、内容、方法与质量要求，解决管理工作“落地”问题。四是执行标准，确保工作有效。按建立的工作标准做好安全生产管理各项工作，由于标准规定了具体工作内容、时间与质量要求，严格执行标准，保证各项工作管理到位。五是建立信息管理系统，实现风险动态管理。通过建立安全生产信息管理系统，将风险控制与工作流程固化，实现流程管事。六是建立审核机制，促进持续改进。
基于前述考虑，本文设计一半实物仿真系统，系统由主控计算机、图像实时处理系统组成。主要功能为通过实时或事后方式完成光电图像的采集、预处理，检测与识别。可考核成像器件及图像处理算法的性能，评估成像系统对硬件资源的需求，并可模拟生成视频数据，具有数据存储和回放功能。系统通过上位机控制两路图像采集输入、预处理、检测识别及显示，对不同成像器件的采集图像进行直观比较，对不同算法进行评估验证。鉴于系统实现功能较多，图像处理算法复杂，计算量大，并且是两路独立并行运行，本文采用FPGA+DSP+DSP结构。主处理器DSP来实现结构复杂的图像处理功能。协处理器FPGA实现图像采集控制，图像预处理、视频信号合成，底层通讯协议生成等时序逻辑控制较多，对处理速度要求高但结构简单的功能[3][4][5]。实时工作方式下，系统输入可在两路模拟视频信号、两路数字图像数据共四路中任选两路进行处理及显示。事后工作方式下，能够对上位机下传的图像进行处理。图像处理模式，数据输入通道均可任意切换。以便进行不同图像，不同处理方法的对比。系统组成如图1所示。
2关键模块设计
本系统选择容量充足、性价比高的FPGA芯片VC4VFX60-10FF672I作为时序及数据交Fig.1Structurediagramofthesystem换控制芯片，具有352个IO，4176kbit的块RAM，41904个逻辑单元，用于并行处理大量耗时的乘加运算，实现复杂的时钟管理，能够满足系统要求且有较大的冗余量，可以进一步扩展新功能。采用两片TI公司的TMS320C6416为主处理器，具有1000MHz时钟频率及4800MI/s最高处理能力，丰富的外设和并行处理能力，性能优越，成本较低，能够满足本设计的要求[6]。2.1视频采集电路设计由成像器件输入的视频信号经过电缆传输及电路的交流耦合后，丢失了信号的直流分量，为了保证采集的图像不失真，必须将输入视频信号的直流电平恢复并箝位到原始图像的电平，因此输入的视频信号要经过去直流、直流恢复和放大使得输入的视频信号损失最小。本系统采用Elantec公司高性能单片视频“直流恢复”与“箝位”芯片EL4089。信号经放大后输入AD进行采样。采用同步分离芯片EL4583进行行、场等同步信号的分离，由FPGA根据同步信号产生控制信号和采样时钟给12位低功耗A/D芯片AD9224，保证每视频行间的采样有相同的相位关系，完成视频采集输入[7]。电路结构如图2所示。
2.2数字图像接收电路
数字图像接收发送采用上升沿锁定的LVDS芯片DS90LVDS215/216，具有低功耗、高速率的优良特性。数据位为21位，其中12位可以用做图像数据传输，其余位可用于同步信号及标志位的传输。控制时序简单，控制信号较少。FPGA只需根据不同时序，配置不同数据。具有很大灵活性。
2.3FPGA模块设计
FPGA主要完成时序及数据交换控制。包含图像采集、传输、预处理，下传图像数据的接收，视频输出、叠加，通讯接收、解析、发送及伺服数据的接收与转换等模块。图像采集部分利用输入同步信号来同步采集时钟。即利用FPGA生成的基准时钟进行计数，用场同步信号进行异步清零。通过多次异步清零来调整两者的相位关系。FPGA根据输入的行、场、奇偶等同步信号，产生采样时钟送至AD。在场有效期间，每一个行同步信号的上升沿开始行计数。根据ODD/EVEN信号决定计数的起始值，可根据系统要求取中间有效行数作为本系统处理部分。在每一行有效期间，以采集时钟进行计数，采集数据采取乒乓方式输入FPGA内部生成的两个双口RAM中。当一个RAM处于写状态时，另一个处于读状态，以满足实时性要求。图像预处理模块主要包括图像的滤波、校正等，算法结构简单但运算量大，对速度要求高，适合FPGA处理。在滤波运算中、一般会用到卷积运算，需对图像进行窗口处理。在FPGA中，可利用内部FIFO生成窗口，FIFO深度为一行数据，之后进行处理。系统中所用3x3窗口如图3所示。FPGA与DSP之间的数据传输通过DSP的外部存储器接口EMIFA口进行，将FPGA内部存储空间映射到DSP的CE0、CE1存储空间。分别用于接收预处理后的视频采集数据、DSP下传的回灌数据以及控制指令的接收和发送，实现DSP与FPGA的高速数据传输。利用FPGA内部IPcore生成双口RAM、来缓存数据。可以避免再外接存储器，降低了成本，减少了系统面积。图像上传采用中断方式，将每场图像分8次上传。当采集数据存满RAM时，向DSP发送中断，DSP响应中断，通过QDMA传输实现数据搬移。其硬件接口如图4所示。经过处理后的图像数据或回灌数据，相对于原始图像有一定延时。直接采用分离出的同步信号进行显示会造成时序错乱，因此需要需要进行视频合成，生成标准视频信号进行显示。本系统由FPGA内部时钟计数生成行、场同步信号及消隐信号、跟踪框并进行视频合成。其结构图及时序仿真结果如图5、6所示。RS-422模块采用串行通信协议，空闲时，数据线上一直为‘1’，开始发数据时，先发一位起始位‘0’，接着将并行数据按低位先出的方式连续串行发出，最后再发一位结束位‘1’。采用状态机进行收发。其发送仿真时序如图7所示。
2.4DSP模块设计
DSP完成FPGA上传图像的分割、检测识别、特征提取，并上传给上位机进行显示；接收上位机下传的回灌图像数据，送往FPGA；根据计算得到的目标信息，将图像处理结果及跟踪信息送至FPGA及上位机；接收RS422命令，并将发送命令下传给FPGA。上电复位后，DSP从FLASH中加载程序，并进行初始化，等待上位机下传控制指令及FPGA上传的中断信号，进入中断处理程序。通过EDMA控制器实现与FPGA、上位机的数据交互。每个DSP负责一路图像的处理。中断程序有行中断和场中断两种。场中断主要用于行计数清零，目标的检测识别跟踪，接收上位机回灌数据等功能。行中断主要用于接收FPGA送来的图像数据，进行图像分割，向上位机上传图像数据等功能。收到上位机命令后，根据上位机的命令选择相应的工作方式。根据上位机的命令，DSP可以选择不同的图像进行处理，图像的滤波，检测，跟踪等都可以选择不同的处理方法，也可多种方法同时使用[8][9][10]。
3上位机软件设计
上位机设计主要是为了完成人机接口、输入信号源选择、检测、识别算法设置、算法性能测定等功能。主要由主控单元、两路图像显示与控制单元三部分组成。主控单元主要是用来控制整个系统应用软件的运行、暂停和退出，设置图像数据的分辨率，显示DSP上传的伺服信息，同时还能够设置软件的工作模式，实现整个系统的自检功能。图像选择与控制单元主要用来控制图像的显示与存储，设置目标特征选取与滤波方式，接收并显示DSP上传的图像目标的跟踪坐标等。系统应用软件能够控制操作界面实时显示、采集、存储与回灌图像数据，接收并显示DSP上传的每一路目标的跟踪坐标，在目标位置加上跟踪框，设置软件的工作模式，实现系统板卡的自检功能。
4实验结果及结论
本世纪80年代，人类开始进入信息社会时期。在这个时期，科学技术发展日新月异，知识更新与传播以空前的广度、深度和速度进行。与此同时，电子信息产业的崛起，为人们展示出高新技术企业将主导21世纪世界产业经济发展潮流的前景。
高新技术企业的特点可以用“高、快、灵”三个宇概括。“高”，指产品技术含量高，附加价值高，员工文化素质高，经营风险高；“快”，指产品更新换代快，市场发展快，企业成长快（相应地，企业稍有失误，垮得也快）；“灵”，指企业对科学技术发展反应灵敏，对市场外界条件变化感应灵敏，对组织结构的设置、管理制度、技术手段和方法的选择及生产工艺的安排，都更为灵活。基于这些特点，高新技术企业与传统工业企业相比，在成本管理方面存在下列不同：
一、成本管理理念不同
传统工业企业成本管理理念的主题是控制，即根据企业经营目标和经济效益要求，对各项资金耗费进行事前预计，确定控制的标准或目标；然后进行核算，对实际与标准的差异，进行分析、评价、考核，并采取相应措施，旨在保证企业经济效益目标的顺利实现。高新技术企业成本管理理念的主题则是创新，即不断地投入各种资源，尤其是对取得突破可能性较大的专项技术加大投入力度，增加局部压强，使其能够在该点上实现突破，形成领先于竞争对手的优势，并利用这种优势来谋取具有高附加值的经济回报。可见二者的区别是，一个侧重于保证实现经济效益目标，另一个则侧重于保证实现经营目标。
二、成本管理在企业管理中的地位不同
在传统工业企业管理中，成本管理具有相当重要的战略地位。因为传统工业企业之间，在产品技术和质量方面的差异比起高新技术企业之间往往要小得多，这就决定了传统工业企业不得不把成本作为决定其生存和发展的最重要的因素来对待。邯钢人在对工艺、设备进行技术改造时所遵循的基本准则就是要有利于降低企业的物耗、能耗和产品成本。推行“模拟市场核算，实行成本否决”管理制度也是为了降低成本费用，保证经济效益。这表明对于传统工业企业，选择低成本战略是其成功的基础。而高新技术企业更注重于实施产品差异化战略和焦点集中战略，旨在发挥高新技术企业在研究开发方面的优势，以克服其人力资源高成本和销售、研究高费用的劣势。
三、对成本形态核算与控制的需求不同
传统工业企业特别注重对制造成本的核算与控制，甚至将其视同为产品成本。著名的泰罗制和标准成本系统皆源于此。这不仅由于制造成本是企业在材料采购过程和产品生产过程中各项费用汇集的结果，而且还由于它在企业的总费用构成中占据了举足轻重的地位，因此，在决定企业生存与发展的各种决策当中所需求的成本形态也集中体现为制造成本。即使在市场条件、技术水准、管理制度和管理方式已今非昔比的情况下，传统工业企业仍然把对制造成本的核算放在最重要的位置。近年来时兴的作业成本法和制造资源计划（MRP）等全新的核算方法，皆是针对制造成本的。高新技术企业核算制造成本、期间费用的主要目的是对外编制损益表、评价会计期间经济效益，由于这两项在成本费用总额中所占的比重很低，所以对其加强控制的要求比传统工业企业要弱。
对责任成本和变动成本进行核算，主要是出于产品经营决策和定价的考虑，这一点无论是传统工业企业还是高新技术企业都是一致的。对其在管理上的需求强度因具体企业而异，一般要低于制造成本。
对于产品寿命周期成本、物耗成本、质量成本和人力资源成本的核算与控制，传统工业企业更多地是出于造势或满足外部某方面要求的考虑，而不是企业自觉自愿非做不可的行为需求。对高新技术企业就不同了，这些成本形态或迟或早都要进行核算，其中需求强度较大的是产品寿命周期成本和物耗成本。即使需求强度相对较弱的质量成本和人力资源成本，对其核算与控制的需求也比传统工业企业要强。对于产品寿命周期成本核算需求强度大，不仅由于高新技术企业的产品更新换代快、寿命周期短而在核算上更具有现实可操作性，而且由于高新技术企业评价产品经济效益的模式也要求对其进行核算与控制。因为高新技术企业一方面在产品的研究开发、中间试验和小批试制方面有相当大的投入，另一方面又在产品的售后服务上有较大的投入，同时还要承担比传统工业企业更高的产品降价风险，所以仅仅遵循在很大程度上根据传统工业企业会计实践而制定的会计准则来计算产品成本，就会扭曲产品成本信息，使产品的相关成本内容不全，因而不能正确地评价产品在寿命周期全过程的经济效益，不利于企业谋求竟争优势。高新技术企业对物耗成本的核算与控制需求，更多地是出于价值评价和价值分配方面制度创新的考虑。这个意义是很深远的，不仅对于企业的微观管理是这样，而且对于国家的宏观管理也是这样。党的十五大确认了按生产要素分配的原则，国内领先的高新技术企业也在积极探索“知识资本化”和“知识经济”问题，从成本信息服务的角度，需要对此作出必要的响应。
四、对成本信息质量的要求不同
成本信息质量特征表现为准确性、完整性和及时性。不可否认，不同成本形态的信息，其准确性、完整性和及时性的标准并不一样。即使同一成本形态的信息，对传统工业企业和高新技术企业来说，其准确性、完整性和及时性的要求也有所不同。以产品成本为例，虽然传统工业企业与高新技术企业的成本项目相同，但是构成成本信息质量的各项特征的重要程度和具体要求不同。对传统工业企业来说，其准确性是指在特定的成本计算方法（品种法等）和特定的费用分配标准（材料耗用量、工时耗用量等）下所归集分配的成本是唯一的成本，即无论谁来计算，只要按照规定的程序、方法进行，结果都会相同；其完整性是指按照规定的成本项目将发生在会计期间和生产过程的各项要素费用都归集起来，分配给不同的成本对象，不使其遗漏；其及时性是指能够按月报出成本信息。能够做到这三条，便可得到规范的高质量的产品成本信息。但是对高新技术企业则不然，其准确性不仅要考虑计算程序和结果，而且要考虑分配标准是否合理；其完整性不仅要考虑供应和制造过程，而且要考虑研发、销售和售后服务；其及时性不仅要求成本信息按月定期报出，而且要考虑按决策需要不定期报出。所以，仅仅满足于规范要求的产品成本信息对高新技术企业的产品定价来说是远远不够的，高额的期间费用逼得高新技术企业的成本管理人员去寻找各种相对合理的分配标准，来将其正确地分配到具体产品对象上去。不仅如此，为了对付竞争，成本信息的及时性比传统企业更为重要，往往是算不准确尚可容忍，算不及时则难以饶恕。
五、成本费用构成和管理重点不同。
这里指的成本费用是损益表中制造成本、销售费用、管理费用、财务费用之和，后三项费用亦称期间费用。在产销比正常的情况下，传统工业企业的成本费用的构成是制造成本高、期间费用低。因此，管理重点是制造成本，管理当局更注重对制造成本的控制。成本核算是否准确，成本考核指标是否落实，成本管理是否有效，成本降低机制是否形成，皆由制造成本管理状况所决定。高新技术企业的成本费用构成则相反，通常是制造成本低、期间费用高。期间费用高的原因是研发费用和销售费用高。因此，管理的重心要转移，转移到研发环节和技术服务环节。研发费用与销售费用使用的合理性，往往决定着高新技术企业的整体竞争实力。其产品成本在相当大的程度上是由设计所决定的，而其产品的销售状况如何又在相当大的程度上取决于技术服务。
六、成本费用控制方式不同
传统工业企业对成本的控制主要采用标准成本系统、目标成本和费用预算管理（包括零基预算与弹性预算）。尽管其控制范围有弹性，控制过程中也有许多不确定的因素，但是总能够通过对成本形成原因的分析和对成本费用发生规律的掌握来不断地促使其标准。目标和预算符合实际，以此来引导企业健康发展。高新技术企业对成本的控制不能简单地搬用上述做法。虽然标准成本、目标成本和费用预算等形式依然可以利用，但实际上由于其控制过程中的不确定因素更多，所以对成本动因的分析和对成本费用发生规律的掌握更为困难。在传统工业企业，尤其是经营稳定的大型工业企业，所耗费的资金与产生的回报之间，能够建立人们容易把握的函数关系。而在高新技术企业，这样的函数关系则不容易建立。因此，高新技术企业时成本费用的控制，宜更多地通过人们的行为来实施，而不是通过改善设备运行状态和建立严格的管理制度来实施，即应实行的是积极控制——鼓励多做工作多花钱，把该花的钱花足，把不该花的钱限制住。该花的钱是积极费用，不该花的钱是消极费用。积极费用越高，越能增强企业的竞争力。积极费用当然也包括实验、试制失败的费用，但对盲目实验与试制等所导致的消极费用，则要严格加以限制。
七、成本分析的主要方法不同
传统工业企业成本分析的主要方法是对比分析和差异原因分析，而高新技术企业成本分析应该重视的是价值工程分析、相关分析和预警分析。价值工程分析是利用产品成本结构与产品功能结构的比值关系来寻找降低成本、提高成本效能比率的途径，从而改进产品或工艺设计的有效方法。相关分析是利用成本或费用指标与其他经济指标之间的联系，来分析成本费用指标对其他经济指标的影响，以期通过增减成本或费用，来改善该项经济指标的状态。预警分析是通过对控制指标设且预警线（红线）来进行的。预警分为绝对预警和相对预警。绝对预警的红线就是由盈亏临界点所决定的成本费用开支水平。相对预警的红线有两种，一种是纵比红线，一种是横比红线。纵比红线可以以本企业成本费用指标的历史水平为标准设置，横比红线则要以竞争对手水平或行业水平为标准设置。
八、降低成本费用的主要途径不同
【关键词】安全管理系统;基础设施工程;系统设计
当前各行各业之间的网络信息传输非常便利，很多工程的质量安全监督工作也开始引起人们的注意，并相继引入信息技术和网络技术。然而以前这些工作都是利用人工操作的方式来完成的，这种方式存在很多缺点和不足，例如人工操作中很多错误难以避免，而这些失误很难被人发现，后续改正中也面临很多困难等。计算机网络技术引入到安全质量监督中以后，人工操作中很多问题都可以得到解决，不仅使工程质量和安全得到了保证，同时还能减少很多工作量，因此在很多包含地下管廊的基础设施工程建设中，都需要设计出一套完整的质量安全管理系统，以全面了解施工情况，提升施工过程的安全性。
1.系统设计的必要性
近年来城市经济快速发展，高层建筑规模越来越大，基础设施工程质量安全管理作为其中非常重要的一项工作，其工作的好与坏直接关系到社会建设的顺利进行，但基础建设工程工作量非常大，如果这些工作还需要人力完成，那么将会在工作中面临很多麻烦。而建立信息系统辅助办公，不仅以上问题可以得到很好的解决，同时还能减轻人员的工作量，整个工作流程都变得非常简单。随着科学技术的快速发展，计算机无疑为网络信息辅助系统办公的实现搭建了一个有利平台。它不仅能使工程质量安全得到保证，同时工作效率也会显著提升。此外，如果开挖深度在3m或3m以上，工程面临着非常复杂的周边环境，这类工程都属于危险性较大的分部分项工程。因此在基础工程施工过程中，为了保证工程质量安全，有必要建立相应的质量安全管理系统。
2.质量安全管理系统设计要求
地下管廊又称“共同管沟”，就是把市政、电力、通讯、燃气、供水排水等各种管线集于一体的地下隧道。在本次研究中质量安全管理系统设计侧重于监测地下管廊安全情况的监测，具体来说对系统设计工作提出了如下几方面要求：（1）规范性、标准化基础设施工程质量安全管理系统主要以规范性、标准化为设计基础，因此规范性与标准化是该系统的基本设计要求。相关检测机构及ISO/IEC17025均向基础设施工程质量安全管理系统提出了基本管理要求，在检测机构中该系统的应用相当于引进了整套先进的管理制度，推动了科学、规范检测结构运作管理模式的建立。（2）实用性在当前的社会经济形态之下，各质量检测与管理机构都要严格按照建设部门提出的要求，走出一条介乎社会化与中介化的发展道路。所以在信息化时代中要想达到信息化、服务化的要求，不仅要不断提升工程质量安全管理水平，同时还要切实提高工作效率，保证各环节之间紧密配合较好的完成，这样在实际操作过程中才能更加简单、便利，从而将整个系统的实用性有效地发挥出来。（3）先进性计算机信息技术本身就体现了先进性特点。该基础设施工程质量安全管理系统能实现全面监测工程施工情况，如基坑水平位移、高程沉降、围护机构受力分析、周边水位、水压等方面的实时安全监测，通过安全监测平台的数据收集和智能分析，便能及时掌握了解地下管廊的施工质量并对保证工程的安全性发挥作用。要作出准确的施工措施方案和指令，就必须依托计算机信息技术和智能软件，为地下管廊等工程施工提供安全监测数据支持和依据。当然管理系统技术革新、信息更新等工作都必须满足工程建设发展要求，这也体现出了它的先进性特点。
3.系统设计
（1）技术构架设计质量安全管理系统主要包括企业工作人员与管理部门工作人员两类角色，从整体上来看系统设计主要包括三个不同层次，视图层、业务层与控制层。设计开发利用MVC设计模式来完成。按照系统功能模块将视图层进行系统界面划分，控制层主要实现对整个系统操作过程的控制，在控制系统的过程中利用相关类展开管理；业务层需要进行一些具体操作，将系统基本流程操作完成，此外，还利用JSP语言进行系统设计。该系统包括系统登录管理、企业卡号发放管理及基础信息管理等相关业务，通过以上三个不同层展开业务设计，最终实现系统设计中所有功能流程。（2）系统功能架构本次研究中提出的质量安全管理系统，实际上就是一个以监督管理工作设计为基础的系统，该系统的主要作用在于为工作人员更好的工作提供便利，系统内容包含很多方面，例如系统登录管理、基础信息管理等，这些部门又可以划分成很多细小的部分，通过具体模块分析来完成整个系统设计的工作。（3）详细设计1）登录管理功能设计根据系统需求分析情况，在该基础设施工程质量安全管理系统中，应特别重视系统登录管理这一环节，该部分内容的关键是用户进行系统登录，用户登录该系统后会看到系统概要界面如图1所示。对于系统登录功能，首先由用户对调用文件的请求进行发送，然后接收到文件请求之后进行处理，处理完成后会返回到系统登录界面，这时需要用户按照口令填写一些内容，当用户名与相关口令填写完成之后，根据相关逻辑类进行数据库的查询，待查询成功后返回到相关信息，最后回到用户系统登录成功界面［1］。2）企业卡号发放管理功能设计该部分设计是指发放企业卡号，由相关部门管理企业卡号，然后发放卡号。卡号发放管理需要针对企业卡号发放的过程进行管理，具体来说需要严格按照企业卡号发放管理类对企业卡号的方法进行管理。3）许可证管理功能设计许可证管理是指企业人员及信息审核，有了许可证管理这一环节，企业相关证件的审核将会更加方便。在许可证审核过程中如果企业信息与证件是合格的，即可通过审核；如果其证件与信息存在问题，那么必须立即将其“打回”，由企业重新填报信息。在整个许可证管理工作中，工作人员需要严格按照该系统的实际情况填写相关信息，在身份验证成功之后，系统会自动返回到信息填写的界面之上，当信息填写完之后进行逻辑类调用，填写成功即可返回到信息填写成功界面。然后对企业信息进行严格审核，待企业通过审核之后提交审核结果。4）基础信息管理功能设计企业基础信息管理在所有管理工作中是非常重要的一项工作。该工程主要包括对企业的单位名称、税务登记证号等基础信息进行管理。在管理基础信息时，首先应由用户发送填写基本信息的需求，然后对其请求进行处理，当请求处理完成后返回到基础信息填写界面，由用户填写相关信息，待完成填写之后将填写的这些信息写入到数据库中，信息写入成功之后，系统会自动返回填写成功信息，在信息处理完成之后回到基础信息填写成功界面。5）人员信息管理功能设计该部分管理工作需要录入企业人员的相关信息，具体包括人员信息、身份证复印件、上传照片、添加学历信息等。在企业人员信息管理工作中，首先应验证人员的身份，然后由企业人员填写用户信息，调用逻辑类、信息入数据库完成之后回到填写信息界面。调用业务逻辑类，将数据信息写入到数据库中，写入成功即可返回修改成功信息，显示出修改成功的界面。
综上所述，在工程质量安全管理系统设计道路上，计算机信息技术凭借其自身的优点被应用于系统设计及实现之中，充分满足了当前工程发展规模扩大及发展速度加快的需求，极大地促进了工程质量安全管理系统的发展与进步，使其不断朝着高效化、信息化、智能化方向发展。MVC模式和计算机信息技术在工程质量安全管理系统中的应用，大大降低了管理成本，系统设计得到了优化，监管效果明显提升，极大地促进了基础设施工程质量安全管理系统设计价值的最终实现。
作者:刘公海 单位:中国水电建设集团港航建设有限责任公司
在现代制造系统中，由于英特网和分布式计算技术的出现，产品的设计和制造日益分散化，协同合作制造日益成为更快速、更经济的生产高质量产品的有效模式。目前的数控系统正在向着集成化(Integrated)的方向发展，其目的在于为产品生产过程中的各个独立部门提供有效的协同工作环境。传统的CIMS技术大而全，在一般的中小企业很难实施，于是INC应运而生。
2.INC的概念与关键技术
2.1INC的概念集成化数控(IntegratedNumericalControl，INC)将CIMS中的功能实现(如CADPCAMPCAPPPNCP等)抽象为一系列独立的功能模块，再将这些功能模块集成在一起便可组成一个具体的数控系统。
以水射流机床所使用的INC系统的整体工作流程为例(见图1)，其整个系统是建立在工程数据库的基础上，数据库包括花样库、切削用量库、夹具库、喷嘴库、工艺库、NC代码库等，它们通过IntranetPInternet集成在一起，构成了工程数据库。INC系统可分为6个子部件模块:辅助设计(CAD)、辅助工艺(CAPP)、优化决策、数控加工(CNC)、系统监控和总体规划。
2.2INC与ONC、DNC的区别
开放式数控(OpenNumericalControl，ONC)，与传统的CNC系统相比较，ONC的核心在于其开放性，它必须提供不同应用程序运行于系统平台之上的能力;提供面向功能的动态重组工具;提供统一、标准化的应用程序用户界面。世界各国相继启动了有许多关于开放式数控的研究计划，其中影响较大的有美国OMAC(OpenModularArchitectureController)计划，欧共体的OSACA(OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomation)和日本的OSEC(OpenSystemEnvironmentforController)计划等[3]。直接数控(DirectNumericalCon-trol，DNC)和分布式数控(DistributedNumericalControl，DNC)系统的主要目标是更加有效地控制一组数控机床或是整个工厂的生产，它实际上是一种分布式制造。
与ONC、DNC不同，INC是以数控为核心，它的各个模块都是面向数控，它的一切工作都是为数控加工服务。例如，一般的CAM系统注重特征识别、零件几何造型的建立以及零件加工轨迹的定义等，而INC的CAM模块中注重的是对零件加工过程的仿真和生成数控加工代码，其目的是便于检验零件的手工编程或自动编程的数控加工程序是否正确。与分布式制造(DistributedManufacturing)相比较，INC更接近于一种协同制造(CollaborativeManufacturing)。
2.3INC的关键技术
INC有三点关键技术:面向数控的CAD技术;面向数控的CAPP技术和基于CADPCAPP信息集成的CNC技术。
面向数控的CAD技术包括图像预处理、智能识别、图像矢量化和CADPCAPP集成技术等。面向数控的CAPP技术则包括路径优化、步骤优化、CAPPPCAM集成、工艺数据库的建立和管理技术等。
基于CADPCAPP信息集成的CNC技术，主要是与CADPCAPP集成系统的接口和交互的技术(基于STEP标准扩展的接口和交互技术)、嵌入式设备研制技术和实时技术等。
本文将对基于CADPCAPP信息集成的接口和交互的技术进行讨论与研究。
C与CADPCAPP的接口和交互技术
目前在工业化应用中的NC所采用的编程方式还是基于ISO6983(GPM代码)标准，随着计算机辅助系统CAX技术、系统集成技术等的飞速发展和广泛应用，该标准已越来越不能满足现代NC系统的要求，成为制约数控技术乃至自动化制造发展过程中的瓶颈问题。
1997年欧共体提出了OPTIMAL计划，将STEP技术延伸到自动化制造的底层设备，开发了一种遵从STEP标准、面向对象的数据模型(称为STEP2NC)，将产品模型数据转换标准扩展到CNC领域，重新制定了CADPCAPP与CNC之间的接口，为实现CADPCAPPPCNC之间的无缝连接，进而实现真正意义上的完全开放式数控系统奠定了基础[4]。
传统数控系统与CADPCAPP之间的数据交换是单向传输，现场对NC程序的任何修改都无法直接反馈到CADPCAPP系统，生成NC程序时记录最初加工需求的信息已经丢失。而使用STEP2NC可减少加工信息容易丢失的问题，实现双向数据流动，能够保存所做的修改，使零件程序和优化的加工描述及时地反馈到设计部门(CAD)，以便设计部门及时进行数据更新，获得完整、连贯的加工过程数据文件。
图2所示是基于STEP2NC标准的数据模型，其中包含了加工工件的所有任务，其基本原理是基于制造特征(如孔、型腔、螺纹、倒角等)进行编程，而不是直接对刀具与工件之间的相对运动进行编程。这样，CNC系统可以直接从CAD系统读取STEP数据文件，消除了由于数据类型转换而可能导致的精度降低问题。
图3所示为一种采用了STEP2NC标准的数控系统结构模型，该结构模型包含了当前STEP2NC与数控系统结合的3种模式，模式1是一种过渡形式，上层符合STEP标准的CADPCAPP系统与STEP2NC接口实现双向数据流动，下层通过增加符合STEP2NC标准代码转换接口，将STEP2NC数据代码转换为GPM等代码，进而实现对现行数控系统的控制。模式2是一种比较简单、初级的模式，与模式1的区别在于下层采用了新型STEP2NC控制器，直接读取STEP数据格式加工文件。模式3是模式2的发展与完善，它使系统的集成度更高、设计层与车间层之间的功能重新划分，实现CAPP系统宏观规划与CAD系统集成、微观功能与车间层集成。鉴于ISO6983标准在数控领域内的广泛应用，在短期内用ISO14649标准将其完全取代不太现实，因此在STEP2NC控制器广泛使用之前，模式1将长期保留在系统之中[5]。
基于STEP2NC标准的CADPCAPPPCNC之间将会实现无缝连接，CADPCAPP与CNC的双向数据流动，使得设计部门能够清楚地了解到加工实况，并且可根据现场编程返回的信息对生产规划进行及时快速的调整，生产效率将得到极大的提高。另外，CAD、CAPP、CNC之间的功能将会重新划分:CAPP系统的宏观规划与CAD系统集成，微观功能与CNC集成。
4.应用实例
AWJ水射流机床(国家专利产品)是通过高压管道形成高压水射流或磨料射流，来实现对工件的切割以及抛光等操作。初始条件为工件的数码图像，经过INC的CADPCAPP集成系统处理后直接将数据传输到CNC子模块，由CNC子模块生成加工仿真。INC系统是基于Windows平台，应用于水射流切割机的集成化数控加工。
图5所示是将经过处理后的轮廓输入CAD软件稍加修改，再由集成到CAD软件内部的CAPP软件设计出合适的加工工艺。最后生成NC代码输入模拟仿真软件，如图6所示，可以进行仿真切割加工。这样便完成了INC系统中由数码图像到成品加工的一系列工作。
1.1管路漏油
因为管道安装不符合标准，技术人员在进行软管安装时正常情况下，弯管的半径应该大于等于胶管外景的十倍或者是内径的15倍，同时弯曲处距离管头的长度也有着十分严格的要求，通常要大于外径长度6倍以上，。如果在安装中小于这些数据，系统的耐压程度就会受到极大的影响，在安装的过程中如果要求按照小半径进行安装，就一定要选择质量更好的胶管，同时在安装的过程中还不可以出现液压管拧扭的现象，以防止液压管出现爆裂的状况，软管要保证其整个呈一条直线的情况下才能得以正常使用，胶管接头在进行拼接的过程中不能用力拉伸，在管的预留长度上也应该达到相关的标准和要求，所以在胶管长度上缩量大约要控制在2%，而伸量大约要控制在4%，在安装胶管的过程中，胶管不能靠近热源，如果违反这一规则，胶管就很有可能因为长期处于高温环境而发生爆裂的现象，如果在安装的过程中必须靠近热源，一定要在胶管上安装隔热板。再次是操作不规范。如果在操作的过程中因为换向阀的操作速度过快，就会出现油缸和马达无法正常工作的现象，液体的流速和流向在这时都会发生很大的转变，这样就会使得液体对系统的压力比正常运行过程中的压力高出两倍甚至更多，这种压力音速传播到液压系统的每一个部分，最终形成一股较大的冲击力，在这一冲击力的作用下，液管很有可能因为无法承受冲击力而产生损坏的现象，这样也就使得液管出现漏油的情况，需要注意的是，在维修的过程中如果液压管的内部有明显的腐蚀现象，并且已经超过管壁厚度的10%，就需要在维修中更换新的管道。最后是管道接头部分漏油。液压系统最容易产生漏油情况的部分就是管道的接头位置，产生这种现象的主要原因是接头的密封工作存在着一定的问题，封油的压力相对较小，如果出现这样的情况，可以将管道重新拆卸进行二次安装，拧紧就可以改善这种现象，在密封的过程中，尽量不要选择使用塑料作为密封的材料，因为如果使用塑料密封材料会使油渗透到管道中形成比较顽固的污渍，这样一来，密封面的清洁程度就会受到很大的影响，从而也加重了漏油的情况，如果油中本身就含有大量的杂质就会使得密封构件和摩擦面的磨损加重，从而也使得密封件的使用寿命大大缩短。另外因为安装不当也会使得密封件的实际作用受到严重的影响，造成了比较严重的漏油现象。
1.2密封表面处漏油
（1）密封件老化：密封件长期使用超过其寿命时会逐渐老化变质失去弹性，使封油压力低于工作压力，造成密封面处漏油。
（2）密封件设计不合理或安装不当：当工作压力较高时，易将密封件部分挤压于零件之间而损坏。其挡圈常选用摩擦系数很低（约为0.02）的聚四氟乙烯夹布胶木、尼龙6或尼龙1010来制作。另外，在安装时如果使油封扭曲、刮伤等都会降低密封件寿命和封油性能。
（3）密封件预压量过小或不均：密封件预压量增大时，其封油压力增大，密封性好；预压量过小或不均时易产生漏油。但过大预压量会降低密封件寿命。
1.3元件的内泄漏
内部漏油很难发现，在多数场合下，可由回路图确定。在给定条件下，哪些油口应和压力源脱开，如果拆掉与油口连接的管子，把这个油口敞开，而从油口流出的量很明显，则必有内部泄漏达到这个油口。回路图还能说明哪些元件构成了从压力管到通油箱的回油管的漏油通路。通过对以上步骤的检查，便可发现某一元件内泄漏严重，应及时维修、更换，以便提高该液压系统的机械效率。
2工程机械作业时的注意事项
2.1要有效地避免产生冲击负荷
液压阀开、闭不能过猛过快；避免使工作装置构件运动到极限位置产生强烈撞击；没有冲击功能的液压设备不能用工作装置（如挖掘机的铲斗）猛烈冲击作业对象以达到破碎的目的。另外，因为每台设备操纵系统的自由间隙都有一定差异，连接部位的磨损程度不同因而其间隙也不同，发动机及液压系统出力的大小也不尽相同，只有使用该设备的操作手认真摸索，修正自己的操纵动作以适应设备的个性，经过长期作业后，才能养成符合设备个性的良好操作习惯。
2.2严格执行交接班制度
交班司机停放机械时，要保证接班司机检查时的安全和检查到准确的油位。系统是否渗漏、连接是否松动、活塞杆和液压胶管是否撞伤、液压泵的低压进油管连接是否可靠、油箱油位是否正确等，是接班司机对液压系统检查的重点。
2.3保持适宜的油温
液压系统的工作温度一般控制在30~80℃为宜（危险温度100℃）。液压系统的油温过高会导致油的粘度降低，容易引起泄漏，效率下降；加速机械的磨损；生成碳化物和淤渣；油液氧化加速油质恶化；油封、高压胶管过早老化等。
2.4液压油箱气压和油量的控制
压力式油箱在工作中要随时注意油箱气压，其压力必须保持在随机5使用说明书6规定的范围内。压力过低，油泵吸油不足易损坏；压力过高，会使液压系统漏油，容易造成低压油路爆管。对维修和换油后的设备，排尽系统中的空气后，按随机5使用说167公路与汽运明书6的规定检查油位状态，将机器停在平整的地方熄火15min后重新检查油位，必要时予以补充。
3结论
