分质供水与节水方法范文

分质供水与节水方法范文第1篇

1 供水管道工程震害分析

1.1 震害破坏形式和主要特征

供水管道的破坏形式主要有以下几种。

连接破坏:连接破坏形式的主要部位通常在管道与构筑物连接节点及相应的连接构件, 如管道弯头、三通、闸门接口等。究其原因在于, 各构件间运动相位及变形不一致出现应力集中, 局部出现破损现象。

接口破坏:管道连接中存在大量接口, 因此接口破坏是管道工程中比较普遍的现象。如连接钢管焊缝处出现裂缝, 法兰螺丝、接口填充物松动等。

管体破坏:供水管道工程中管体破坏主要表现为, 钢筋混凝土管、石棉水泥管及铸铁管出现环向或纵向裂缝, 铁管锈蚀剥落, 管体折断等。

1.2 供水管道破坏的主要影响因素

为了更好的掌握地下供水管网系统的抗震性能, 寻找薄弱环节, 大量学者对几十个城市和地区的地下管线工程开展了调查研究工作, 对地下供水管道工程抗震性能进行了评估分析, 管道单元在不同地震水平的震害结果见表1。研究表明, 地震烈度、场地地质条件、管道直径及接口形式等对地下管道工程的抗震性能有重要影响。

场地地质条件:地下管道工程破损程度随地震烈度增大而加重, 因此场地条件和震害等级对地下工程破坏影响显著。由于软弱场地容易产生较大的相对位移, 会加重地下管道破坏程度, 因此, 在较低烈度的淤泥土质等软弱场地震害要显著大于较高烈度的坚硬场地。如在唐山大地震中, 吉祥路一管线处于两类土质条件, 管径均小于400mm, 在填土段, 管道接口破坏严重, 而在较坚硬土质中, 接口段破坏较轻。

管道弯头、三通、闸门及连接处:地下管道工程在这些部位由于运动不一致, 且接口处为薄弱环节, 由于应力集中, 易出现破损情况。

管道接头形式、管径及材性:大量震害研究表明管道接头形式、管径及材性是影响管道工程抗震性能的重要因素。柔性接头或材料可以吸收一定的地震能量, 所以柔性接头管道较刚性接头管道抗震性能显著提高。管径较大时, 约束变形能力较差, 在震害中, 破损较为严重。韧性好的管材较脆性管材抗震性能好。

1.3 地震对地下供水管道破坏机理

城市地下供水管道工程埋深约0.8m, 在地震中其所受外力主要来自周围土体的相互挤压。大量震害研究表明, 引起地下管道工程破坏原因有两种, 即场地破坏和地震波动引起的破坏。其中, 场地破坏形式如:地质构造性的沉陷或上升、滑坡、震裂、断层错动等;地震在波传播过程中, 管线变形严重出现破损。

场地破坏:1976年唐山大地震、1995年阪神地震及2008年的汶川大地震中, 大量的管道工程均出现因所处场地跨越断层、位于断层附近出现弯曲破坏。1971年美国圣费尔南多地震, 水库附近土质液化, 地下管线破损严重。1976年唐山大地震, 汉沽地区由于土质液化, 数条供水管线出现瘫痪, 严重影响居民生命安全。综上可见, 管道工程建设应尽量避开此类场地或做专项论证措施。

地震波传播:地震时, 地下供水管道受周边土壤约束, 地震波经过时产生的土体移动是地下管线破坏的主要原因, 其中地震中的横波对管道产生的拉伸和约束力对管道工程破坏程度最大, 也最为普遍。当管道工程所处场地土松动或不均匀时, 尤其是场地条件差异较大时, 破损程度会显著提高。

2 城市供水管道工程抗震减灾对策

唐山、汶川大地震提醒我们, 必须高度重视城市供水管道工程的抗震性能, 调查研究表明, 新建或改扩建的城市供水管道工程通常的抗震减灾措施有以下几种。

城市管网建设应尽量避开不规则场地、土质易液化区及断层地带。当必须在软弱地基交界处设置管道时, 应考虑不均匀沉降, 采用柔性接头, 提高其变形能力。

采用抗震性能较好的管材, 管道接口尽量用橡胶圈等柔性接口, 在管道弯头、三通、阀门及连接处等部位, 应设置柔性防脱接口, 加强支撑锚固措施。材性较好的管材, 耐腐蚀性能好、变形能力强, 可显著提高管道工程抗震性能。

经过铁路、河流等的管线工程宜采用钢管或预应力混凝土管, 管道布置需有计划的装设调控阀门便于维修。

处于工况条件较为恶劣、及线路老化的管道工程, 应加日常强维护与监测。

3 结语

本文通过对城市供水管道工程调查研究, 阐述了震害对地下管道工程的破坏方式、影响因素及机理, 探讨了防震减灾措施并提出相应的对案, 可为提高城市管网生命线抗震性能提供参考, 从而保证城市生活生命线工程系统正常使用功能。

摘要：供水管道是城市建设的重要生命线工程, 这些工程大都是国家社会经济的重要基础设施, 其安全正常工作对于社会可持续发展有重要作用。地下供水管线在地震灾害等意外损伤中极易遭受破坏, 导致城市生活生命线工程系统破坏乃至瘫痪。本文阐述了震害对地下管网破坏机理, 探讨了防震减灾措施并提出相应的处理方案, 从而提高城市管网生命线抗震性能。

关键词：供水管道,抗震性能,对策

参考文献

[1] 中华人民共和国城镇建设行业标准.CJ/T 189-2004.

[2] 丁再励.全国民用建筑工程设技术措施[M].中国计划出版社, 2003.

[3] 李杰.生命线工程抗震基础理论与应用[M].北京:科学出版社, 2004.

[4] 徐鼎文.唐山市区地下给水管网震害[J].唐山大地震震害.北京:地震出版社, 1986.

分质供水与节水方法范文第2篇

(南京航空航天大学机电学院，南京市，210016) 摘要:简述了智能制造形成的原因及智能制造的概念;分析了智能制造国内外的发展现状;指出了智能制造的发展趋势及其面临的问题。

关键词：智能制造 人工智能 机械制造 工业4.0

The development and research of intelligent manufacturing

JiaYu Wang (College of Mechanical Engineering, Nanjing University of Aeronautics&

Astronautics, Nanjing, 210016, China;) Abstract：This paper depicts the cause of formation and conception of IM.And presents status in the development on IM.Finally indication is given of the trend of development and question confronting IM. Key words:IM;AI;mechanical manufacture;Industrie 4.0

0 前言

智能制造装备是先进制造技术、信息技术以及人工智能技术在制造装备上的集成和深度融合，是实现高效、高品质、节能环保和安全可靠生产的下一代制造装备。在综述了智能制造装备国内外发展现状的基础上，重点论述了目前智能制造存在的问题，并得出结论，认为德国的”工业4.0”和美国的工业互联网装备将是智能制造装备未来的发展方向。

1研究背景

制造业是国民经济的基础工业部门，是决定国家发展水平的最基本因素之一。从机械制造业发展的历程来看，经历了由手工制作、泰勒化制造、高度自动化、柔性自动化和集成化制造、并行规划设计制造等阶段。就制造自动化而言，大体上每十年上一个台阶: 50-60年代是单机数控， 70年代以后则是CNC机床及由它们组成的自动化岛， 80年代出现了世界性的柔性自动化热潮。与此同时，出现了计算机集成制造，但与实用化相距甚远。随着计算机的问世与发展，机械制造大体沿两条路线发展:一是传统制造技术的发展，二是借助计算机和自动化科学的制造技术与系统的发展。80年代以来，传统制造技术得到了不同程度的发展，但存在着很多问题。近来年，人们对制造过程的自动化程度赋予了极大的研究热情，这是因为从1870年到1980年间，制造过程的效率提高了20倍，而生产管理效率只提高了1.8-2倍，产品设计的效率只提高了1.2倍，这表明体力劳动通过采用自动化技术得到了极大的解放，而脑力劳动的自动化程度(其实质是决策自动化程度)则很低，制造过程中人的因素尚未得到充分的认识，人尚未真正地从复杂的生产过程中解放出来，各种问题求解的最终决策在很大程度上仍依赖于人的智慧。因而，人类群体所面临的众多问题(包括社会问题、生理问题等)在制造过程中都有所反映。面对批量小、品种多、质量高、更新快的产品市场竞争要求以及各种社会因素的综合影响，制造过程的自动化程度的提高面临众多问题，譬如:(1)专家人才的短缺和转移致使一些专门技能不能及时或长久地得到提供;(2)现代制造过程中信息量大而繁杂，传统的信息处理方式已不能满足要求，大量的信息资源需要开发与共享;(3)制造环境柔性要求更大，决策过程更加复杂，决策时间要求更短;(4)制造过程的自动化程度受制于制造系统的自组织能力，即智能水平;(5)现代生产要求专家们在更大范围内进行更及时的合作，小到一个企业内部的各个生产环节，大至一个国家甚至世界范围内的工业界中的众多企业之间。各种迹象表明，“我们正处在制造历史上的一个危险时期”。幸运的是，计算机与计算机科学以及其它高技术的发展，通过集成制造技术、人工智能等而发展起来的一种新型制造工程智能制造技术(intelligent manufacturing technology,IMT)与智能制造系统(intelligent manufacturing system,IMS)使我们有可能走出这个危机。这是因为，制造过程所面临的众多问题的核心是“制造智能”和制造技术的“智能化”。IMT是指在制造工业的各个环节以一种高度柔性与高度集成的方式，通过计算机模拟人类专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，旨在取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动;并对人类专家的制造智能进行收集、存贮、完善、共享、继承与发展。未来工业生产的基本特征应该是知识密集型，制造自动化的根本是决策自动化。

2发展现状

2.1国外研究现状：

目前，IMT&IMS的研究正迅速受到众多国家的政府、工业界和科学家们的广泛重视：

2.1.1美国

美国是国际智能制造思想的发源地之一，美国政府高度重视智能制造的发展，并且已经把它作为21世纪占领世界制造技术领先地位的基石。从上世纪90年代开始，美国国家科学基金(NSF)就着重资助有关智能制造的诸项研究，项目覆盖了智能制造的绝大部分，包括制造过程中的智能决策、基于多施主(multi-agent)的智能协作求解、智能并行设计、物流[]传输的智能自动化等1。2005年，美国国家标准与技术研究所(NIST)提出了“聪明加工系统(smart machining system,SMS)”研究计划。聪明加工系统的实质是智能化，该系统的主要目标和研究内容包括：(1)系统动态优化。即将相关工艺过程和设备知识加以集成后进行建模，进行系统的动态性能优化;(2)设备特征化。即开发特征化的测量方法、模型和标准，并在运行状态下对机床性能进行测量和通信;(3)下一代数控系统。即与STEP-NC兼容的接口和数据格式，使基于模型的机器控制能够无缝运行;(4)状态监控和可靠性。即开发测量、传感和分析方法;(5)在加工过程中直接测量刀具磨损和工件精度的方法。

2011年，美国总统奥巴马宣布实施包括工业机器人在内的”Advanced Manufacturing Partnership Plan”(先进制造联盟计划)，立即得到同日发布的“实现 21世纪智能制造”新报告的积极响应。在这份由美国智能制造领导联盟(smart manufacturing leadership coalition,SMLC)公布的报告中，不但描绘了该领域未来的发展蓝图，而且确定了十大优先行动目标，意图通过采用21世纪的数字信息技术和自动化技术，加快对20世纪的工厂进行

[]现代化改造过程，以改变以往的制造方式，借此获得经济、效率和竞争力方面的多重效益2。

2.1.2 日本

日本于1990年首先提出为期10年的智能制造系统(IMS)的国际合作计划，并与美国、加拿大、澳大利亚、瑞士和欧洲自由贸易协定国在1991年开展了联合研究，其目的是为了克服柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)的局限性，把日本工厂和车间的专业技术与欧盟的精密工程技术、美国的系统技术充分地结合起来，开发出能使人和智能设备都不受生产操作和国界限制，且能彼此合作的高技术生产系统。 2.1.3 欧盟

欧盟于2010年启动了第七框架计划(FP7)的制造云项目3，特别是制造业强国的德

[]国，继实施智能工厂(Smart factory)之后4，又启动了一个投入达2亿欧元的工业4.0(Industry []4.0)项目5。德国政府2010年制定的《高技术战略2020》计划行动中，意图以未来项目“工业4.0”奠定德国在关键工业技术上的国际领先地位，并在2013年4月举行的汉诺威工业博览会上正式将此计划推出。“工业4.0”概念最初是在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子

[]公司等德国学术界和产业界的建议和推动下形成，目前其已上升为国家级战略6。

[]2.2 国内研究现状

国内在智能制造技术与系统方面的绝大多数研究工作，目前还处在探讨人工智能在制造领域中应用的阶段。几年来，开发出了众多类型、水平各异的面向制造过程中特定环节、特定间题的“智能化孤岛”，诸如专家系统、基于知识的系统和智能辅助系统等，而对制造环境的全面“智能化”研究工作还处于刚刚起步阶段。我国自 2009 年 5 月《装备制造业调整和振兴规划》出台以来，国家对智能制造装备产业的政策支持力度不断加大，2012年国家有关部委更集中出台了一系列规划和专项政策，使得我国智能制造装备产业的发展轮廓得到进一步地明晰。工业与信息化部发布了《高端装备制造业“十二五”发展规划》，同时发布了《智能制造装备产业“十二五”发展规划》子规划，明确提出到2020年将我国智能制造装备产业培育成为具有国际竞争力的先导产业。科学技术部也发布了《智能制造科技发展”十二五”专项规划》;国家发展改革委员会、财政部、工业与信息化部三部委组织实施了智能制造装备发展专项;工业与信息化部制定和发布了《智能制造装备产业“十二五”发展路线图》，该路线图明确把智能制造装备作为高端装备制造业的发展重点领域，以实现制造过程智能化为目标，以突破九大关键智能基础共性技术为支撑，其思路是：以推进八项智能测控装置与部件的研发和产业化为核心，以提升八类重大智能制造装备集成创新能力为重点，促进在国民经济六大重点领域的示范应用推广。

3 问题与展望

3.1 存在问题

总的说来，目前IMS的研究仍处在人工智能在制造领域中应用的阶段，研究课题涉及到市场分析、产品设计、制造过程控制、材料处理、信息管理、设备维护等众多方面，取得了丰硕的成果，开发了种类繁多的面向特定领域的专家系统、基于知识的系统和智能辅助系统，甚至智能加工工作站(IMW)，形成了一系列”智能化孤岛”(islands of intelligence)。这中间包括CIMS研究中所取得的有关进展。然而，随着研究与应用工作的深入，人们逐渐地认识到自动化程度的进一步提高依赖制造系统的自组织能力，研究工作还面临着一系列理论、技术和社会问题，、问题的核心是“智能化”。一般说来，现代工业生产作为一个有机的整体要受技术(包括生产系统)、人(包括间接影响生产过程的社会群体)和经济(包括市场竞争和社会竞争)三方面因素的制约。从技术的角度来看，对于一个企业来说，市场预测、生产决策、产品设计、原料订购与处理、制造加工、生产管理、原料产品的储运、产品销售、研究与发展等环节彼此相互影响，构成产品生产的全过程。该过程的自动化程度取决于各环节的集成自动化(integrated automation)水平，而生产系统的自组织能力取决于各环节的集成智能(integrated intelligence)水平。目前，尚缺乏这种“集成”制造智能的技术，这也是目前“并行工程”的研究重点。

3.2发展趋势 当前，智能制造的发展趋势以德国的”工业4.0”和美国的工业互联网装备最为清晰。

3.2.1 德国“工业4.0”

德国“工业 4.0”通过充分利用信息物理系统(CPS)，实现由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式，推动现有制造业向智能化方向转型。CPS是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C(Computation、Communication、Control)技术的有机融合与深度协作，实现制造装备系统的实时感知、动态控制和信息服务。CPS实现计算、通信与物理系统的一体化设计，可使系统更加可靠、高效、实时协同。德国电气电子和信息技术协会于2013年发布了德国首个“工业4.0”标准化路线图，以加强德国作为技术经济强国的核心竞争力，确保德国制造[]的未来7-8。“工业4.0”项目主要分为两大主题： (1)智能工厂。重点研究智能化生产系统及过。程，以及网络化分布式生产设施的实现(工业4.0智能工厂如图1所示);

(2)智能生产。主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。

图1 工业4.0智能工厂

3.2.2 美国工业互联网装备

2013年，美国通用电气公司(GE)发表了《工业互联网-打破智慧与机器的边界》报告[9]。该报告提出了工业互联网(Industrial Internet)的概念。工业化创造了无数的机器、设施和系统网络，而工业互联网则是指让这些机器和先进的传感器、控制和软件应用相连接，以提高制造业的生产效率、减少资源消耗。工业互联网装备将整合两大革命性转变的优势： (1)工业革命。伴随着工业革命，出现了无数台机器、设备、机组和工作站; (2)强大的网络革命;

(3)在网络化的影响下，计算、信息与通讯系统应运而生并不断发展。

4 小结

智能制造装备集制造、信息和人工智能技术于一身，是未来高端装备制造业的重点发展方向。各国政府高度重视智能制造装备的研发和应用，美、日、欧已有一系列的研究成果和部分产品面世，德国的“工业4.0”项目也积极地推动了制造业向智能化的转型。我国政府也充分认识到智能制造装备的重要战略地位，已出台政策推动智能制造装备的产业化水平提升。可以预见，未来智能制造装备在引领制造业低碳、节能、高效发展上的作用将进一步得到显现;同时，行业也将在工业机器人、智能机床和基础制造装备、智能仪器仪表、三维打印装备、新型传感器、自动化成套生产线等重点领域形成快速发展与突破。

5 参考文献