基金项目:辽宁省自然科学基金项目(2001101013);辽宁省教育厅科
技攻关项目(2004D253)
相变墙房间热性能研究现状及发展趋势
冯国会1,高甫生1,付英会2,曹广宇2,陈旭东2,郭慧宇2
(11哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨150090;21沈阳建筑大学,辽宁沈阳110168)
摘要:相变储能在建筑节能和暖通空调领域中的应用越来越受到重视,已成为国际研究的热点。本文分析了国内外相变储能理论与技术的发展现状,分析了作为建筑围护结构常用的热特性分析方法,提出了作为相变墙房间下一步的研究重点和研究方法,为相变墙房间蓄换热机理及热特性的研究奠定了基础。关键词:相变储能;相变墙房间;蓄换热性能;系统辨识;热特性
中图分类号:T K02;T K121 文献标识码:A 文章编号:1004-7948(2005)07-0007-05
1引 言
我国是一个能源紧缺的国家,在能源应用方面,作为国民经济的重要物质基础的电能,经过几代人的努力奋斗,特别是上世纪80年代后期“多家办电”政策的实施,使电力工业得到蓬勃发展。目前,我国发电量和装机容量已居世界第2位[1],但是,我国的电力供应仍十分紧张,特别是供电系统峰谷差较大。例如:东北电网的最大峰谷差已是最大负荷的37%,而华北电网已达40%。即高峰期电力严重不足,需拉闸限电,而低谷期的小负荷,使得大量电力被浪费在电网上。为解决这一问题,国家于1994年出台了峰谷电价政策以及《1995～2000年节电规划》,明确指出“节约高峰电力将是缓解缺电矛盾的重要一环”,提出到2000年,用电移峰1000～1200万kW 的目标[2],以缓解目前存在的矛盾。为了鼓励用户各自将用电高峰削平,各省市、地区的电力部门纷纷公布用电政策和峰谷分时电价,以经济手段推动电力“移峰填谷”的实现,如华北电网公布实施的分时电价,峰谷差接近5倍。相变储能技术的应用可以充分利用电力“移峰填谷”的政策,利用电力峰谷差价,在电力低谷时,对建筑物进行蓄热和储冷,从而达到节能的目的。
相变储能的基础及应用研究是自上世纪70年代的能源危机以来在世界发达国家迅速崛起并得到不断发展的。其研究和应用涉及材料科学、太阳能、工程热物理、空调采暖及工业废热利用等领域。应该说,相变储能的理论和应用是生长于上述诸多学科交叉领域中的新学科方向,在新能源的利用及节
能技术研究等方面具有深远的意义和价值。
近年来由于潜热储能(latent thermal energy storage ,L TES )的高储热能力及其储热过程的近似等温特性,用于热能存储的相变材料(phase change material ,PCM )的研究与应用已得到了广泛的注意,PCM 在各学科中的应用已成为当今研究的热点。在采暖空调领域,由于人们对室内环境的舒适度要求越来越高,相应的建筑能耗(包括空调采暖能耗)也随之增高,造成能源消耗过快,环境污染加剧。而相变储能材料与建筑结构相结合,则提供了一种提高建筑物舒适度、降低能耗和改善对环境负面影响的有效途径。在建筑围护结构中加入相变储能墙板等基本构件,不仅能提高房间的热舒适性,对空调和采暖的负荷进行削峰和移峰,而且还能降低空调和采暖设备的开启频率,可以真正实现节能的目的。
相变储能理论及在建筑节能和暖通空调领域中的应用研究,涉及到建筑、材料、工程热物理、暖通空调等多学科,属于交叉学科问题,研究相变储能理论与技术,创造出卫生、舒适、节能的建筑环境已经成为人们关注的热点,它不仅有学术价值,还会产生明显的经济效益和社会效益。2相变储能技术的研究现状
近年来相变和化学反应储能研究的一个热点是其在建筑领域(包括建筑空调和供暖)的应用。这一方面是由于建筑行业在世界各国都是举足轻重的行业,其技术进步将产生明显的经济效益和社会效益;另一方面是由于人们对环保和节能的日益重视以及昼夜电价分计制产生的经济驱动。国际能源机构即International Energy Agency (IEA )下属项目组E 2CES (Energy conservation through energy storage )讨论确定的1999年启动历时3年的Annex 10(主题
是“相变和化学反应储热”)也将相变和化学反应储热在建筑中的应用列为最主要的研究方向[3]。
相变墙体是含有相变材料的墙体,这种技术早已为国外所重视。目前有一种做法是改造现有的材料,在其中渗入相变材料,以增加建筑材料的蓄热功能。对空调房间,当室内温度高于相变温度时,相变墙体中的PCM发生相变,融化、吸收室内多余的热量,使空调冷负荷将比现有建筑物低得多,从而可以大大减少空调系统的规模,相应地可以有效降低空调系统的初投资和运行维护费用。当夜间温度下降低于冰点时,PCM发生相变,相变墙体又释放出白天储存的热量,使室内温度升高。同时在夜间充分蓄存冷量,用来全部或部分承担白天的峰值负荷。用这种材料建成的围护结构,不仅可以达到降低传热系数的目的,更突出的优点在于相变材料发生物相变化时放出或吸收一定的能量,从而使室内外的热扰量通过该结构向另一侧传递时产生一定的时间延迟。另外由于相变材料增加了围护结构的热惰性,显著提高了室内环境的热舒适性。还可以根据需要,选择在控制的室内温度下相变的材料,以维持墙壁的内表面温度为室内温度,提高室内环境的舒适性。相变墙体的投入使用,必然可以降低空调系统的投资与能耗,改善室内环境,为空调技术的发展开辟新的空间。对采暖房间,可以利用电力峰谷电价的政策,在低谷时对相变墙体蓄热,在电力高峰期对房间放热,以达到节能和缓解国家电力的峰谷矛盾[4～5]。
加拿大、美国、日本、土耳其等国在相变墙板方面作了较深入的研究。加拿大Concordia大学建筑研究中心的Feldman D.,Hawes D.,Banu D. Athienitis A.K.等人对大量的相变材料进行了筛选和物性测试,选择出几种适合于作相变墙板的相变材料,如硬脂酸丁酯[6～7]。他们还对普通建筑材料对相变材料的吸收情况[8～9],相变材料和建筑材料的兼容性和稳定性进行了研究[10～11];还进行了相变墙板火焰阻力和烟火生成测试[12]。另外,他们还对相变墙板在被动太阳房中使用情况进行了测试和模拟。在被动式太阳房中分别使用了普通墙板和相变墙板(采用浸泡法在石膏板中浸入硬脂酸丁酯)作对比试验,得到相变墙板使用房间的最高温度下降4℃;PCM的凝固而放出的热量相当于总供热负荷的15%[13]的结论。
美国Los Alamos国家实验室的Neeper(1990)估计相变墙板能转移居民空调负荷中90%的显热负荷到用电低谷期,能降低30%的设备容量[14]。该实验室的Karen L(1993)等人通过模拟显示,对于类似美国田那西州气候类型的地区,使用相变墙板能使采暖设备容量降低三分之一,而对于像丹佛气候类型的地区,使用相变墙板能使采暖设备的容量降低二分之一[15]。
美国的Oak Bridge国家实验室的Tomlinson和Heberle(1990)得出结论:在太阳房中,相变墙板能明显地降低附加能量的消耗,回报期大约是五年。该实验室的Stvall T.K.和Tomlinson(1991)在中等供热气候区评价了相变墙板的可能利益,认为墙板对居民的舒适性影响很小,但是能明显地节约负荷,又不需要附加的能量消耗。他们指出相变石膏板比普通石膏板的成本高1130＄/m2。对于北美常见的房子,如果采用相变石膏板用于辅助冬天采暖,其成本大约增加600＄。在不考虑安装费的情况下(针对新房子),如果高峰电价为0110＄/kWh(冬天从上午8点到下午2点,夏天从上午11点到下午5点),谷电价为0104＄/kWh,在经济上以热泵作比较,采用相变墙板的投资回收期约为5年[16～17]。T.K.Stovall和J.J.Tpmlinson(1995)用TRNSYS 程序模拟了纳什维尔(美国田纳西州首府)冬天典型年使用相变墙板对负荷和舒适度的影响,得出结论:相变墙板对居民的舒适性没有明显的影响,只对室内温度波的形状有小的影响,温度偏离理想温度的时间也没有改变,增加对流换热系数并不能增加有效的储热能力,相反,因为增加了室内温度波动的相对影响而使舒适度下降。
美国的Lawrence Berkeley国家实验室的Corina Stetiu等人用RADCOOL模拟了相变墙板和夜间通风在商业建筑和民用建筑中的应用。他们认为在商业建筑中,相变墙板和机械通风的使用为室外夜间温度低于18℃的气候区的设备规模的降低提供了可能;在加利福尼亚第4气候区,相变墙板的使用使得温度波的波幅下降2～3℃,使得冷负荷在由111kW下降到018kW时,房间温度依然在舒适区内;在加利福尼亚第11气候区,相变墙板的使用虽然使温度波有所平缓,但不足以降到温度舒适区内。在民用建筑中,相变墙板的使用有可能把热轻质的结构(有地震倾向的地区常采用的结构)变成热重质结构。在加利福尼亚地区,通过相变墙板和机械通风的使用可以使居室温度在夜间达到热舒适区,相
变墙板的使用也为机械制冷或蒸发制冷设备的消除带来可能[18～19]。
美国的Dayton大学的J.Kelly K issock(1998)等人用十八烷作相变材料,通过浸泡法作相变墙板,建了一个带有相变墙板的实验房和一个带有普通墙板的实验房作比较试验。试验表明相变墙板能明显地使房间内的温度更平稳,同时也证明了在实际的建筑物中,相变墙板能提高舒适性、削减高峰负荷并且转移负荷[20～21]。该文还用修正的、粗网格的有限差分模型预测了实验房内部的温度,预测平均误差小于117℃。
日本的KANA G AWA大学的Takeshi K ondo和Tokyo Denki大学的Tadahiko Ibamoto等人对相变墙板的储热性能进行了研究[22]。他们用95%的十八烷和5%的十六烷作相变材料,通过把装有PCM 的交键聚乙烯小球加到石膏板中制备相变墙板。而后又对该相变墙板的传热性能进行了测试,在有该种相变墙板的实验房和普通石膏板实验房上作对比实验,得出了相变墙板的使用使得热负荷更平缓,辐射域更舒适,用电量下降,有削减尖峰负荷的可能的结论。
土耳其对相变储能墙板研究的工作主要集中在用于相变墙板的材料性能测试和传热分析方面。土耳其G aziosmanpasa大学的Ahmet Sary对脂肪酸的稳定性进行了测试[23～24]。得出结论:硬脂酸、棕榈酸、肉豆蔻酸和月桂酸都比较稳定,能用于太阳能储存。他和另外两个人还研究了月桂酸-硬脂酸、肉豆蔻酸-棕榈酸、棕榈酸-硬脂酸的共晶混合物作相变材料的稳定性。试验证明:它们的混合物作为相变材料,在加速循环后,熔化温度和融解热的变化都在合理的范围内[25]。Ahmet Sari和Kamil Kay2 gusuz还通过试验测试了肉豆蔻酸、癸酸和月桂酸的混合物的传热特性[26～27]。
我国在相变储能理论和应用方面与以上国家相比还较薄弱,相变墙板方面的研究就更少了。清华的钟志鹏[28]对结合夜间通风用的相变墙的热性能进行了模拟分析,也通过模型的预测对相变墙板的热设计提出了一些比较有参考价值的建议。清华的康艳兵[29]提出了夜间通风相变贮能系统,并建立了系统的运行效果的数学模型,并通过试验装置,测量了系统的有关性能参数,而且分析了夜间通风系统的一般规律,为相变贮能吊顶的推广应用奠定了理论基础。3研究方法及其现状
传统的围护结构热特性分析方法是利用热传导的物理定律建立围护结构热传导动力学方程,通过一些求解方法确定其特性模型,属于理论分析建模。上世纪60年代末70年代初,D.G.Stephenson与G.P.Mitalas把经典的控制理论用于空调负荷计算中,提出了反应系数法和Z传递函数法,完整地把控制论的方法应用到墙体热工性能分析,把温度、热流等参数离散化、动态化,并假设墙体由若干均质材料组成,且通过墙体的热流为一维,在已知墙体各层材料热物性参数的情况下,对传热方程进行拉普拉斯变换,通过求解其特征方程的根,计算其热反应系数。但是,这几种方法的基本假设一致,即材料均质,热流一维,都仅限于计算若干层均质定常热特性材料组成的一维墙体或屋面的动态热特性。对于复合的、非均质的、热特性因朝向和使用年代不同而变化的围护结构以及复杂多变的外扰条件,这些方法不仅计算复杂而且难以得出准确的结果[31～32]。
随着计算机科学、系统论、控制论、信息论的发展,以及建筑能耗分析的进一步精确化,人们开始探索用系统辨识的方法来建立围护结构动态热特性模型,我们称之为建筑围护结构动态热特性辨识,它能充分利用计算机的测试功能、数据分析和处理功能。建筑围护结构动态热特性辨识和控制学科提供的辨识算法,已成为暖通空调领域中比较活跃的研究分支,它的出现是系统论、控制论和信息论以及计算机科学在暖通空调领域中渗透、交叉的结果。在国外已有部分学者在这方面进行了研究,并取得了一些研究成果。这种方法不需要了解围护结构的内部结构和具体的热物理过程,也不要作任何的假设,只要测得墙体热力系统的输入输出数据,通过一定的辨识算法,就可以得到围护结构的动态热特性模型。它不仅适用于各种复杂的围护结构,而且能处理各种复杂的外部输入信号,克服了理论建模的缺陷。有时与理论建模相结合,还可以弥补理论建模的不足,因此,围护结构动态特性辨识是围护结构动态热特性建模方法的重要组成部分[33～35]。
国外在建筑节能方面的研究起步较早,对建筑围护结构的热特性的研究也比国内早20多年。从20世纪70年代起,美国就出现了一些较可靠、稳定的围护结构系统软件,用于模拟建筑围护结构的热湿传递过程。其中有American Building Physics Software Co.研制的Physibel软件,主要应用于二维
和三维的静态及动态热湿传递,包括辐射、对流;另有American Building and Fire Research Laboratory 用Fortran、Visual Bisic语言编写Moist(free)软件,主要用于围护结构中的热湿传递;还有Opaque (free)软件等等。但由于知识产权保护、技术垄断等原因,我们目前还无法接触到这些软件,因此需要我们自己致力于这方面的研究和开发。
论文作者及其课题组成员[36～41]在前期的研究工作中,在大量试验的基础上,通过DSC等测试手段对相变材料的热性能进行了分析和研究,进行相变材料的优选,确定了相变墙中相变材料的最佳混合比;进行相变储能墙板的研制,对相变墙板的吸水性、兼容性等方面的测试分析;搭建相变墙房间试验装置和系统,进行与相变墙房间相同结构的普通房间和相变墙房间的对比试验,测试两个房间的内表面温度和热流,分析相变墙板对表面温度和热流的影响因素。但对相变墙房间蓄换热机理及动态热特性还没有进行深入的分析。
综上所述,相变墙房间蓄换热机理及动态热特性研究,在理论与实验研究方面都处在摸索阶段,还没有形成固定的研究方法与模式。尤其在实验条件、测试方法及PCM的选取等都各不相同,针对各地区不同的气候条件还未找出最佳的PCM,所有研究都是处在实验、预测阶段,真正意义上的相变储能墙房间还没有得到实际应用。理论分析方法必须对墙体本身或边界条件作某些假设才能求解墙体热特性(如:传递函数法和状态空间法都要假设组成墙体的材料均质,热流一维;谐波分析法要假设外界温度及太阳辐射为24h的变量)。这些假设使得理论分析的结果与实际情况有很大的差异。再者,相变围护结构属于新型复合围护结构,在它出现之前国内外对围护结构热特性的实验研究方面多限于单层围护结构,目前尚未发现有人采用实验方法即辨识方法对相变围护结构的热特性进行研究。
4下一步的研究工作
(1)新型复合相变储能墙板热性能研究。通过DSC对相变墙板进行热物性分析,利用红外光谱分析法对相变墙板的耐久性、墙板的相容性进行分析。
(2)相变墙房间蓄换热机理研究。利用系统辨识的方法,对相变墙房间蓄换热机理进行分析,进而提出影响相变墙房间蓄换热的主要因素。
(3)相变墙房间动态热特性研究。通过对最小二乘法的分析,用仪器变量法这一对含非高斯噪声的信号具有一致性的方法来辨识复合相变储能围护结构动态热特性的z传递函数模型;用基于人工神经网络的辨识方法建立复合相变储能围护结构动态热特性的状态空间模型;用墙体表面换热过程谱分析方法来推定墙体表面换热系数;进行新型复合相变储能围护结构动态热工测试系统及数据处理方法等方面的研究。
(4)相变墙房间蓄换热效果研究。综合考虑影响相变墙房间蓄换热的因素,进行新型复合相变储能围护结构热设计方法及其应用条件研究;进行相变墙房间与夏季空调系统结合的储能效果分析;相变墙房间与冬季电采暖系统结合的储能效果分析,相变墙房间全年储能效果分析及影响因素研究。5结束语
本文提出对相变墙房间的蓄换热机理、相变墙的动态热特性进行分析。即从节能和环保出发,将有机相变材料浸入建筑材料中制成一种新型复合储能围护结构,利用系统辨识等理论,对新型复合相变储能围护结构的动态热特性和相变墙房间蓄换热理论进行研究,可以拓宽相变储能在建筑节能领域的应用。对相变墙房间的蓄换热性能及动态热特性进行深入、细致的研究,对提高建筑节能和建筑环境的热舒适性,必将起到积极的作用,研究成果一定会有广阔的前景。
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作者简介:冯国会(1964-),男,辽宁铁岭人,博士研究生,教授。
(收稿日期:2005-04-29)
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ABSTRACTS
J uly2005No.7Total Issue No.276
Establishing the long-term function for electrical demand side
ZHU Cheng2zhang This paper introduces the basic concept of electrical demand side and expounds the difference in concept and method between electrical demand side and electricity2saving.It also advances some suggestions about establishing the for electrical demand side.
K ey w ords:electrical demand side;electricity2saving;reform of
electricity price;long-term function3
R esearch present situ ation and development tendency of phase change w allboard room thermal properties
FEN G Guo2hui,G AO Fu2sheng,FU Y ing2hui,et al Phase change energy storage were paid more and more attention in air conditioning domain and construction energy conservation,and be2 came the international hot research spot.This article analyzed domestic &foreign development present situation to theory and technology;ana2 lyzed thermal characteristic analysis method commonly applied in con2 struction surrounding protection structure.Proposed following research focus method for phase change material wall room,laid foundation on re2 search of heat transfer mechanism and thermal characteristic.
K ey w ords:phase change storage energy;phase change wallboard room;thermal storage&exchange performance;system distinguish;
thermal characteristic.7 Experimental study on reducing diesel fuel consumption rate and exhaust emissions with diesel oil additives
ZHU Guo2chao,WAN G shou2mei,WU G ang On the Y4100Q nature2inhaled diesel engine test2bed,different pro2 jects were carried out with0#diesel oil and six other oil additives,and their comparisons were drawn.The results of the exhaust emission(CO, HC,NO x,PM)and the fuel consumption rate was given.By analyzing the influence of different combinations and different quantities on the diesel engine exhaust emissions and fuel consumption rate,the author raises views about the effect of diesel additive on fuel consumption rate and engine exhaust emission.
K ey w ords:additive;fuel consumption rate;diesel engine;exhaust
emission;12 The frequency conversion of exchange b ased on TMS320C2812adjusts the design systematic in speed
ZHAN G Qiang,J IAN G Yun2feng,G ON G Xin,et al Introduce U S A.TI TMS320C2812characteristic of chip that Company introduce,in analyse voltage at the space basic principle foun2 dation that vector modulates,make up DSP one2chip computer control system taking TMS320C2812as the core,realize SVPWM,carries on frequency conversion and adjusts the speed in exchanging the electrical machinery.
K ey w ords:TMS320C2812;voltage space vectors;exchange fre2 quency conversion and adjust the speed15 Numerical simulation of the non2state heat conduction
of a triangular rib
ZHEN Y ong2jie,L IU Zhen2yi,SHI Jin2sheng,et al
A numerical solution of the two2dimensional non2state heat conduc2 tion of a triangular rib using explicit method is presented.The conclusion demonstrated it can get the temperature profile of the rib in two dimen2 sion and it’s more accurate than the method which solutes the problem in one dimension.Meanwhile,the advantages of it are presented,too.
K ey w ords:triangular grid;non2state heat conduction;triangular rib;numerical simulation;optimum rib18
Applied technology study of hot gas
ZHAI Y ong,FAN Chui2gang,YIN Hong2chao et al The situation of application and practical design methods of hot coal gas are introduced.At the same time,this paper analyzes the problem to be noticed in practice,and estimates the production benefits and envelop2 ment protection.
K ey w ords:hot coal gas;steel rolling heating furnace;envelop2 ment protection21 Analyzing energy eff iciency of solar2house attached
sunsapces in the cold region
LU Chao,TAN G Ru2ning This paper discusses the remarkable capability of energy efficiency of the solar2house through the theoretic calculating of energy consuming between the solar2house and the common energy2saving house during the period of heating.
K ey w ords:attached sunspaces;solar energy;heating;energy effi2 ciency28 Discussion of assemblage of fan2coil and radiator
using in single2pipe heat metering system
WAN G Wen2qi,FEN G Guang2cun In normal single2pipe heating system the assemblage of changed fan2 coil and radiator can control,measure.It also can make the reconstruction of heat metering simply,usefully and save much money.
K ey w ords:fan2coil;radiator;assemblage;control33
The selection of heave diesel in CFB boiler i gnition
and its renovation in oil combustion system
ZHAN G Tie2bing This paper described the existing equipment conditions in details for Liao He Self2Supply Power Plant,and then selected Diesel oil No.20 made by Liao He Petrochemical G eneral corporation to replace the light diesel oil supplied by national market for CFB ignition,this measure suc2 cessfully resoled CFB operational problems like fuel oil atomization and high running costs;and exceptionally,two terminal machinery sealing has been adopted to replaced single terminal machinery sealing to conquer oil supply oil bump axial seal leakage.All this measures have been proved to be of practical benefits
K ey w ords:heave diesel;light diesel oil;boiler ignition;two termi2 nal machinery sealing;single terminal machinery sealing36 R etrieval method and energy information resources of internet
ZHAN G Jing Information Resources of Internet were very rich.Based on practical application,retrieval methods were introduced in this paper.
K ey w ords:inter net;energy information;information resources retrieval51
构造地质学研究现状和发展趋势 构造地质学是地质学分支学科之一，以岩石圈的各种地质体作为研究对象,探究其组合形式及形成、发育、变形、破坏规律。一般根据其研究对象和研究内容的差异,分为狭义构造地质学和广义构造地质学。狭义构造地质学侧重于对中、小型地质体的研究，主要研究这些构造的几何形态、产状、规模、形成演化等。广义构造地质学的研究范围更加广阔，从地壳演变至岩石圈结构,从重要造山带至板块边界，从显微构造到晶格错位，几乎涵盖了10_8?108cm的所有地质体。近代以来,构造地质学研究获得了空前发展。20世纪60年代以来，板块构造理论体系得以建立和完善;20世纪70年代以来，大陆构造研究得到了重视;20世纪80年代以来，重点研究岩石圈的演化和三维岩石圈的建立；20世纪90年代以来，大陆动力学研究兴起。这些研究使得构造地质学在研究深度和研究广度上取得了重要进展。 1.构造解析构造学本质上是对地质体变形和演化的认识，构造地质学强调野外实地观测，其主要研究方法是构造解析法。构造解析是对地质体空间关系和形成规律的分析解释，内容包括对地质体的几何学、运动学和动力学的分析气几何学解析是指对地质体的产状、规模、组合形式进行研究，进而概化为构造模式。运动学解析主要研究地质体在构造作用中发生的变形和位移。动力学解析是在几何学解析和运动学解析的基础上，反推构造应力的性质、大小、方向，分析和解释该研究区域的构造演化史。 2.研究现状步人20世纪后，构造地质学开始从形态描述逐渐进人对地质体的成因和力学分析研究中，由定性观察转入定量研究，由几何学研究转人运动学、动力学的领域。相关学科的新方法、新思路的引人,使得构造地质学获得了极大地进步，促进了构造地质学和其他学科的交流融合。尤其20世纪60年代后，以板块构造为主的各种新理论的提出，促使构造地质学的发展进入全新阶段。 2.1板块构造理论体系相关研究1968年前后，地质学家归纳了大陆漂移和海底扩张的研究成果，并在此基础上从全球统一的角度提出了板块构造理论,该理论将固体地球表层在垂向上划分为刚性岩石圈和塑性软
砷化镓材料国内外现状及发展趋势 中国电子科技集团公司第四十六研究所纪秀峰 1 引言 化合物半导体材料的研究可以追溯到上世纪初，最早报导的是1910年由Thiel等人研究的InP材料。1952年，德国科学家Welker首次把Ⅲ-Ⅴ族化合物作为一种新的半导体族来研究，并指出它们具有Ge、Si等元素半导体材料所不具备的优越特性。五十多年来，化合物半导体材料的研究取得了巨大进展，在微电子和光电子领域也得到了日益广泛的应用。 砷化镓（GaAs）材料是目前生产量最大、应用最广泛，因而也是最重要的化合物半导体材料，是仅次于硅的最重要的半导体材料。由于其优越的性能和能带结构，使砷化镓材料在微波器件和发光器件等方面具有很大发展潜力。目前砷化镓材料的先进生产技术仍掌握在日本、德国以及美国等国际大公司手中，与国外公司相比国内企业在砷化镓材料生产技术方面还有较大差距。 2 砷化镓材料的性质及用途 砷化镓是典型的直接跃迁型能带结构，导带极小值与价带极大值均处于布里渊区中心，即K=0处，这使其具有较高的电光转换效率，是制备光电器件的优良材料。 在300 K时，砷化镓材料禁带宽度为1.42 eV，远大于锗的0.67 eV和硅的1.12 eV，因此，砷化镓器件可以工作在较高的温度下和承受较大的功率。 砷化镓（GaAs）材料与传统的硅半导体材料相比，它具电子迁移率高、禁带宽度大、直接带隙、消耗功率低等特性，电子迁移率约为硅材料的5.7倍。因此，广泛应用于高频及无线通讯中制做IC器件。所制出的这种高频、高速、防辐射的高温器件，通常应用于无线通信、光纤通信、移动通信、GPS全球导航等领域。除在I C产品应用以外，砷化镓材料也可加入其它元素改变其能带结构使其产生光电效应，制成半导体发光器件，还可以制做砷化镓太阳能电池。 表1 砷化镓材料的主要用途
国内外研究现状及发展趋势 世界银行2000年研究报告《中国：服务业发展和中国经济竞争力》的研究结果表明，在中国有4个服务性行业对于提高生产力和推动中国经济增长具有重要意义，它们是物流服务、商业服务、电子商务和电信。其中，物流服务占1997年服务业产出的42．4％，是比重最大的一类。进入21世纪，中国要实现对WTO缔约国全面开放服务业的承诺，物流服务作为在服务业中所占比例较大的服务门类，肯定会首先遭遇国际物流业的竞争。 物流的配送方式从手工下单、手工核查的方式慢慢转变成现今的物流平台电子信息化管理方式，从而节省了大量的人力，使得配送流程管理自动化、一体化。 当今出现一种智能运输系统，即是物流系统的一种，也是我国未来大力研究的方向。它是指采用信息处理、通信、控制、电子等先进技术，使人、车、路更加协调地结合在一起，减少交通事故、阻塞和污染，从而提高交通运输效率及生产率的综合系统。我国是从70年代开始注意电子信息技术在公路交通领域的研究及应用工作的，相应建立了电子信息技术、科技情报信息、交通工程、自动控制等方面的研究机构。迄今为止以取得了以道路桥梁自动化检测、道路桥梁数据库、高速公路通信监控系统、高速公路收费系统、交通与气象数据采
集自动化系统等为代表的一批成果。尽管如此，由于研究的分散以及研究水平所限，形成多数研究项目是针对交通运输的某一局部问题而进得的，缺乏一个综全性的、具有战略意义的研究项目恰恰是覆盖这些领域的一项综合性技术，也就是说可以通过智能运输系统将原来这些互不相干的项目有机的联系在一起，使公路交通系统的规划、建设、管理、运营等各方面工作在更高的层次上协调发展，使公路交通发挥出更大的效益。 1.国内物流产业发展迅速。国内物流产业正处在前所未有的高速增长阶段。2008年，全国社会物流总额达89.9万亿元，比2000年增长4.2倍，年均增长23%；物流业实现增加值2万亿元，比2000年增长1.9倍，年均增长14%。2008年，物流业增加值占全部服务业增加值的比重为16. 5%，占GDP的比重为6. 6%。预计“十一五”期间，我国物流产业年均增速保持在15%以上，远远高于美国的10%和加拿大、西欧的9%。 2.物流专业化水平与服务效率不断提高。社会物流总费用与GDP 的比例体现了一个国家物流产业专业化水平和服务效率。我国社会物流总费用与GDP的比例在近年来呈现不断下降趋势，“十五”期间，社会物流总费用占GDP的比例，由2000年的19.4%下降到2006年的18. 3%；2007年这一比例则下降到18. 0%，标志着我国物流产业的专业化水平和服务效率不断提高。但同发达国家相比较，我国物流
集成电路的现状与发展趋势 1、国内外技术现状及发展趋势 目前，以集成电路为核心的电子信息产业超过了以汽车、石油、钢铁为代表的传统工业成为第一大产业，成为改造和拉动传统产业迈向数字时代的强大引擎和雄厚基石。1999年全球集成电路的销售额为1250亿美元，而以集成电路为核心的电子信息产业的世界贸易总额约占世界GNP的3%，现代经济发展的数据表明，每l~2元的集成电路产值，带动了10元左右电子工业产值的形成，进而带动了100元GDP的增长。目前，发达国家国民经济总产值增长部分的65%与集成电路相关；美国国防预算中的电子含量已占据了半壁江山（2001年为43.6%）。预计未来10年内，世界集成电路销售额将以年平均15%的速度增长，2010年将达到6000~8000亿美元。作为当今世界经济竞争的焦点，拥有自主版权的集成电路已曰益成为经济发展的命脉、社会进步的基础、国际竞争的筹码和国家安全的保障。 集成电路的集成度和产品性能每18个月增加一倍。据专家预测，今后20年左右，集成电路技术及其产品仍将遵循这一规律发展。集成电路最重要的生产过程包括：开发EDA（电子设计自动化）工具，利用EDA进行集成电路设计，根据设计结果在硅圆片上加工芯片（主要流程为薄膜制造、曝光和刻蚀），对加工完毕的芯片进行测试，为芯片进行封装，最后经应用开发将其装备到整机系统上与最终消费者见面。 20世纪80年代中期我国集成电路的加工水平为5微米，其后，经历了3、1、0.8、0.5、0.35微米的发展，目前达到了0.18 微米的水平，而当前国际水平为0.09微米（90纳米），我国与之相差约为2-3代。 （1）设计工具与设计方法。随着集成电路复杂程度的不断提高，单个芯片容纳器件的数量急剧增加，其设计工具也由最初的手工绘制转为计算机辅助设计（CAD），相应的设计工具根据市场需求迅速发展，出现了专门的EDA工具供应商。目前，EDA主要市场份额为美国的Cadence、Synopsys和Mentor等少数企业所垄断。中国华大集成电路设计中心是国内唯一一家EDA开发和产品供应商。 由于整机系统不断向轻、薄、小的方向发展，集成电路结构也由简单功能转向具备更多和更为复杂的功能，如彩电由5片机到3片机直到现在的单片机，手机用集成电路也经历了由多片到单片的变化。目前，SoC作为系统级集成电路，能在单一硅芯片上实现信号采集、转换、存储、处理和I/O等功能，将数字电路、存储器、MPU、MCU、DSP等集成在一块芯片上实现一个完整系统的功能。它的制造主要涉及深亚微米技术，特殊电路的工艺兼容技术，设计方法的研究，嵌入式IP核设计技术，测试策略和可测性技术，软硬件协同设计技术和安全保密技术。SoC以IP复用为基础，把已有优化的子系统甚至系统级模块纳入到新的系统设计之中，实现了集成电路设计能力的第4次飞跃。
机器学习研究现状与发展趋势 计算机科学与软件学院 引言: 机器能否象人类一样能具有学习能力呢？1959年美国的塞缪尔(Samuel)设计了一个下棋程序，这个程序具有学习能力，它可以在不断的对奕中改善自己的棋艺。4年后，这个程序战胜了设计者本人。又过了3年，这个程序战胜了美国一个保持8年之久的常胜不败的冠军。这个程序向人们展示了机器学习的能力，提出了许多令人深思的社会问题与哲学问题。 机器学习的研究是根据生理学、认知科学等对人类学习机理的了解，建立人类学习过程的计算模型或认识模型，发展各种学习理论和学习方法，研究通用的学习算法并进行理论上的分析，建立面向任务的具有特定应用的学习系统。这些研究目标相互影响相互促进。 机器学习是关于理解与研究学习的内在机制、建立能够通过学习自动提高自身水平的计算机程序的理论方法的学科。近年来机器学习理论在诸多应用领域得到成功的应用与发展，已成为计算机科学的基础及热点之一。 机器学习是继专家系统之后人工智能应用的又一重要研究领域，也是人工智能和神经计算的核心研究课题之一。现有的计算机系统和人工智能系统没有什么学习能力，至多也只有非常有限的学习能力，因而不能满足科技和生产提出的新要求。对机器学习的讨论和机器学习研究的进展，必将促使人工智能和整个科学技术的进一步发展。 一.机器学习的发展史 机器学习是人工智能研究较为年轻的分支，它的发展过程大体上可分为4个时期。 第一阶段是在50年代中叶到60年代中叶，属于热烈时期。…> 第二阶段是在60年代中叶至70年代中叶，被称为机器学习的冷静时期。 第三阶段是从70年代中叶至80年代中叶，称为复兴时期。 机器学习的最新阶段始于1986年。 机器学习进入新阶段的重要表现在下列诸方面： (1) 机器学习已成为新的边缘学科并在高校形成一门课程。它综合应用心理学、生物学和神经生理学以及数学、自动化和计算机科学形成机器学习理论基础。 (2) 结合各种学习方法，取长补短的多种形式的集成学习系统研究正在兴起。特别是连接学习符号学习的耦合可以更好地解决连续性信号处理中知识与技能的获取与求精问题而受到重视。 (3) 机器学习与人工智能各种基础问题的统一性观点正在形成。例如学习与问题求解结合进行、知识表达便于学习的观点产生了通用智能系统SOAR的组块学习。类比学习与问题求解结合的基于案例方法已成为经验学习的重要方向。 (4) 各种学习方法的应用范围不断扩大，一部分已形成商品。归纳学习的知识获取工具已在诊断分类型专家系统中广泛使用。连接学习在声图文识别中占优势。分析学习已用于设计综合型专家系统。遗传算法与强化学习在工程控制中有较好的应用前景。与符号系统耦合的神经网络连接学习将在企业的智能管理与智能机器人运动规划中发挥作用。 (5) 与机器学习有关的学术活动空前活跃。国际上除每年一次的机器学习研讨会外，还有计算机学习理论会议以及遗传算法会议。 二.机器学习分类 1、基于学习策略的分类 学习策略是指学习过程中系统所采用的推理策略。一个学习系统总是由学习和环境两部分组成。由环境（如书本或教师）提供信息，学习部分则实现信息转换，用能够理解的形
压力传感器研究现状及发展趋势 传感器技术是现代测量和自动化系统的重要技术之一,从宇宙开发到海底探秘,从生产的过程控制到现代文明生活,几乎每一项技术都离不开传感器,因此,许多国家对传感器技术的发展十分重视,如日本把传感器技术列为六大核心技术(计算机、通信、激光、半导体、超导体和传感器) 之一。在各类传感器中压力传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定可靠、成本低、便于集成化的优点,可广泛用于压力、高度、加速度、液体的流量、流速、液位、压强的测量与控制。除此以外,还广泛应用于水利、地质、气象、化工、医疗卫生等方面。由于该技术是平面工艺与立体加工相结合,又便于集成化,所以可用来制成血压计、风速计、水速计、压力表、电子称以及自动报警装置等。压力传感器已成为各类传感器中技术最成熟、性能最稳定、性价比最高的一类传感器。因此对于从事现代测量与自动控制专业的技术人员必须了解和熟识国内外压力传感器的研究现状和发展趋势。 1 压力传感器的发展历程 现代压力传感器以半导体传感器的发明为标志,而半导体传感器的发展可以分为四个阶段[1 ] : (1) 发明阶段(1945 - 1960 年) :这个阶段主要是以1947 年双极性晶体管的发明为标志。此后,半导体材料的这一特性得到较广泛应用。史密斯(C.S. Smith) 与1945 发现了硅与锗的压阻效应[2 ] ,即当有外力作用于半导体材料时,其电阻将明显发生变化。依据此原理制成的压力传感器是把应变电阻片粘在金属薄膜上,即将力信号转化为
电信号进行测量。此阶段最小尺寸大约为1cm。 (2) 技术发展阶段(1960 - 1970 年) :随着硅扩散技术的发展,技术人员在硅的(001) 或(110) 晶面选择合适的晶向直接把应变电阻扩散在晶面上,然后在背面加工成凹形,形成较薄的硅弹性膜片,称为硅杯[3 ] 。这种形式的硅杯传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定性好、成本低、便于集成化的优点,实现了金属- 硅共晶体,为商业化发展提供了可能。 (3) 商业化集成加工阶段(1970 - 1980 年) :在硅杯扩散理论的基础上应用了硅的各向异性的腐蚀技术,扩散硅传感器其加工工艺以硅的各项异性腐蚀技术为主,发展成为可以自动控制硅膜厚度的硅各向异性加工技术[4 ] ,主要有V 形槽法、浓硼自动中止法、阳极氧化法自动中止法和微机控制自动中止法。由于可以在多个表面同时进行腐蚀,数千个硅压力膜可以同时生产,实现了集成化的工厂加工模式,成本进一步降低。 (4) 微机械加工阶段(1980 年- 今) :上世纪末出现的纳米技术,使得微机械加工工艺成为可能。 通过微机械加工工艺可以由计算机控制加工出结构型的压力传感器,其线度可以控制在微米级范围内。利用这一技术可以加工、蚀刻微米级的沟、条、膜,使得压力传感器进入了微米阶段。 2 压力传感器国内外研究现状 从世界范围看压力传感器的发展动向主要有以下几个方向。 2. 1 光纤压力传感器[5 ]
国内外测试仪器发展现状及趋势 科学是从测量开始的—这是19世纪著名科学家门捷列夫的名言。到了21世纪的今天，作为信息产业的三大关键技术之一，测试测量行业已经成为电子信息产业的基础和发展保障。 而测试仪器作为测试测量行业发展不可或缺的工具，在测试测量行业的发展中起到了巨大的作用。中国“十一五”期间，由于国家不断增加基础建设的投入力度，在旺盛市场需求的带动下，对仪器需求不断增加，同时测试仪器市场也正在快速发展。 全球测试仪器市场情况及分析 国内电子测量仪器行业在经过一段沉寂后，慢慢开始复苏。产品大幅增长主要有两个原因，一是市场的巨大需求，特别是通信、广播电视市场的巨大发展，引发了电子测量仪器市场的迅速增长，二是电子测量仪器行业近几年迅速向数字化、
智能化方向发展，推出了部分数字化产品，因而在若干个门类品种上取得了较快增长。从近期中国仪表行业发展的情况来看势头喜人的，与全国制造业一样，虽然遇到了不少困难但仍然保持了向上发展的态势。 尽管中国仪器市场正在快速的发展着，但与国外仪器生产企业比较仍然有很大的差距。中国主要科研单位、学校以及企业等单位中使用的高档、大型仪器设备几乎全部依赖进口。同时，国外公司还占有国内中档产品以及许多关键零部件市场60%以上的份额。世界测试仪器市场对中国的影响依然非常大。目前，在世界电子测量仪器市场上，竞争日趋激烈。以往，测试仪器生产厂商主要都将仪器产品的高性能作为竞争优势，厂商开发什么，用户买什么。而今则已变成厂商努力开发用户需要的仪器，并且把更便宜、更好、更快、更易使用的测试仪器作为奋斗目标。在信息化的推动下，全世界测试仪器市场将继续保持增长的势头。人们普遍认为，电子测量仪器市场的前景依然乐观。 国际仪器发展趋势和国内现状 一、国际趋势
机器人发展历史、现状、应用、及发展 趋势 院系：信息工程学院 专业：电子信息工程 姓名：王炳乾
机器人发展历史、现状、应用、及发展趋势 摘要：随着计算机技术不断向智能化方向发展,机器人应用领域的不断扩展和深化,机器人已成为一种高新技术产业,为工业自动化发挥了巨大作用,将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。文章介绍了机器人的国内国外的发展历史、状况、应用、并对机器人的发展趋势作了预测。 关键词：机器人;发展；现状；应用；发展趋势。 1．机器人的发展史 1662年，日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶并公开表演。 1738年，法国技师杰克·戴·瓦克逊发明了机器鸭，它会嘎嘎叫、进食和游泳。 1773年，瑞士钟表匠杰克·道罗斯发明了能书写、演奏的玩偶，其体内全是齿轮和发条。它们手执画笔、颜料、墨水瓶，在欧洲很受青睐。 保存至今的、最早的机器人是瑞士的努萨蒂尔历史博物馆里少女形象的玩偶，有200年历史。她可以用风琴演奏。 1893年，在机械实物制造方面，发明家摩尔制造了“蒸汽人”，它靠蒸汽驱动行走。 20世纪以后，机器人的研究与开发情况更好，实用机器人问世。 1927年，美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报箱”。它是电动机器人，装有无线电发报机。 1959年第一台可以编程、画坐标的工业机器人在美国诞生。 现代机器人 有关现代机器人的研究始于20世纪中期，计算机以及自动化技术的发展、原子能的开发利用是前提条件。1946年，第一台数字电子计算机问世。随后，计算机大批量生产的需要推动了自动化技术的发展。1952年，数控机床诞生，随后相关研究不断深入；同时，各国原子能实验室需要代替人类处理放射性物质的机械。
半导体材料与器件发展趋势总结 材料是人类社会发展的物质基础与先导。每一种重大新材料的发现和应用都把人类支配自然的能力提高到一个全新的高度。材料已成为人类发晨的里程碑。本世纪中期单晶硅材料和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研究成功，导致了电子工业大革命。使微电子技术和计算机技术得到飞速发展。从20世纪70年代的初期，石英光纤材料和光学纤维的研制成功，以及GaAs等Ⅲ-Ⅴ族化合物的材料的研制成功与半导体激光器的发明，使光纤通信成为可能，目前光纤已四通八达。我们知道，每一束光纤，可以传输成千上万甚至上百万路电话，这与激光器的发明以及石英光纤材料、光纤技术的发展是密不可分的。超晶格概念的提出MBE、MOCVD先进生长技术发展和完善以及超品格量子阱材料包括一维量子线、零维量子点材料的研制成功。彻底改变了光电器件的设计思想。使半导体器件的设计与制造从过去的杂质工程发展到能带工程。出现了以“电学特性和光学特性的剪裁”为特征的新范畴，使人类跨入到以量子效应为基础和低维结构为特征的固态量子器件和电路的新时代，并极有可能触发新的技术革命。半导体微电子和光电子材料已成为21世纪信息社会的二大支柱高技术产业的基础材料。它的发展对高速计算、大容量信息通信、存储、处理、电子对抗、武器装备的微型化与智能化和国民经济的发展以及国家的安全等都具有非常重要的意义。 一、几种重要的半导体材料的发展现状与趋势 1.硅单晶材料 硅单晶材料是现代半导体器件、集成电路和微电子工业的基础。目前微电子的器件和电路，其中有90％到95％都是用硅材料来制作的。那么随着硅单晶材料的进一步发展，还存在着一些问题亟待解决。硅单晶材料是从石英的坩埚里面拉出来的，它用石墨作为加热器。所以，来自石英里的二氧化硅中氧以及加热器的碳的污染，使硅材料里面包含着大量的过饱和氧和碳杂质。过饱和氧的污染，随着硅单晶直径的增大，长度的加长，它的分布也变得不均匀；这就是说材料的均匀性就会遇到问题。杂质和缺陷分布的不均匀，会使硅材料在进一步提高电路集成度应用的时候遇到困难。特别是过饱和的氧，在器件和电路的制作过程中，它要发生沉淀，沉淀时的体积要增大，会导致缺陷产生，这将直接影响器件和电路的性能。因此，为了克服这个困难，满足超大规模集成电路的集成度的进一步提高，人们不得不采用硅外延片，就是说在硅的衬底上外延生长的硅薄膜。这样，可以有效地避免氧和碳等杂质的污染，同时也会提高材料的纯度以及掺杂的均匀性。利用外延方法，还可以获得界面非常陡、过渡区非常窄的结，这样对功率器件的研制和集成电路集成度进一步提高都是非常有好处的。这种材料现在的研究现状是6英寸的硅外延片已用于工业的生产，8英寸的硅外延片，也正在从实验室走向工业生产；更大直径的外延设备也正在研制过程中。 除此之外，还有一些大功率器件，一些抗辐照的器件和电路等，也需要高纯区熔硅单晶。区熔硅单晶与直拉硅单晶拉制条件是不一样的，它在生长时，不与石英容器接触，材料的纯度可以很高；利用这种材料，采用中子掺杂的办法，制成N或P型材料，用于大功率器件及电路的研制，特别是在空间用的抗辐照器件和电路方面，它有着很好的应用前景。当然还有以硅材料为基础的SOI材料，也就是半导体/氧化物/绝缘体之意，这种材料在空间得到了广泛的应用。总之，从提高集成电路的成品率，降低成本来看的话，增大硅单晶的直径，仍然是一个大趋势；因为，只有材料的直径增大，电路的成本才会下降。我们知道硅技术有个摩尔定律，每隔18个月它的集成度就翻一番，它的价格就掉一半，价格下降是同硅的直径的增大密切相关的。在一个大圆片上跟一个小圆片上，工艺加工条件相同，但出的芯片数量则不同；所以说，增大硅的直径，仍然是硅单晶材料发展的一个大趋势。那我们从提高硅的
第1章绪论 1.1我国公路现状 交通运输业是国民经济中从事运送货物和旅客的社会生产部门，是国民经济和社会发展的动脉，是经济社会发展的基础行业、先行产业。交通运输主要包括铁路、公路、水运、航空、管道五种运输方式，其中，铁路、水运、航空、管道起着“线”的作用，公路则起着“面”的作用，各种运输方式之间通过公路路网联结起来，形成四通八达、遍布城乡的运输网络。改革开放以来，灵活、快捷的公路运输发展迅速，目前，在综合运输体系中，公路运输客运量、货运量所占比重分别达90％以上和近80％。高速公路是经济发展的必然产物，在交通运输业中有着举足轻重的地位。在设计和建设上，高速公路采取限制出入、分向分车道行驶、汽车专用、全封闭、全立交等较高的技术标准和完善的交通基础设施，为汽车快速、安全、经济、舒适运行创造了条件。与普通公路相比，高速公路具有行车速度快、通行能力大、运输成本低、行车安全、舒适等突出优势，其行车速度比普通公路高出50％以上，通行能力提高了2~6倍,并可降低30％以上的燃油消耗、减少1/3的汽车尾气排放、降低1/3的交通事故率。 新中国成立以来，经过60多年的建设，公路建设有了长足发展。2011年初正值“十一五”规划结束，“十二五”规划伊始。“十一五”时期是我国公路交通发展速度最快、发展质量最好、服务水平提升最为显著的时期。经过4年多的发展，公路交通运输紧张状况已实现总体缓解，基础设施规模迅速扩大，运输服务水平稳步提升，安全保障能力明显增强，为应对国际金融危机、保持经济平稳较快发展、加快经济发展方式转变、促进城乡区域协调发展、保障社会和谐稳定、进一步提高我国的综合国力和国际竞争力作出了重要贡献。 “十一五”前4年，全国累计完成公路建设投资2.93万亿元，年均增长近16％，约为“十一五”预计总投资的1.2倍，也超过了“九五”和“十五”的投资总和。公路建设投资的快速增长，极大地拉动和促进了国民经济的迅猛发展。从公路建设投资占同期全社会固定资产总投资的比重来看，“十一五”期间基本保持在4.5％左右。 在投资带动下，公路网规模不断扩大，截至2009年底，全国公路网总里程达到386万公里，其中高速公路6.51万公里，二级及以上公路42.52万公里，分别较"十五"末增加36.4万公里、2.5万公里和9.4万公里；全国公路网密度由“十五”末的每百平方公里34.8公里提升至40.2公里。预计到2010年底，全国公路网总里程将达到395万公里，高速公路超过7万公里，分别较“十五”末增加45.3万公里与3万公里。农村公路投资规模年均增长30%，总里程将达到345万公里，实现全国96%的乡镇通沥青（水泥）路。 “十一五”期间公路的快速发展，为扩大内需、拉动经济增长作出了突出贡献。特别是2008年以来，为应对国际金融危机，以高速公路为重点，建设步伐进一步加快，“十一五”末高速公路里程将达到"十五"末的1.78倍。“十一五”期间全社会高速公路建设累计投资达2万亿元，直接拉动GDP增长约3万亿元，拉动相关行业产出
北京市绿化隔离带可持续经营技术及效益评价 二、项目所属领域国内外研究开发现状和发展趋势 1、由城市绿地到城市林业的发展 城市绿地是城市中一种特殊的生态系统，它是城市系统中能够执行“吐故纳新”负反馈调节机制的子系统。这个系统一方面能为城市居民提供良好的生活环境，为城市生物提供适宜的生境；另一方面能增强城市景观的自然性、促进城市居民与自然的和谐共生。它是城市现代化和文明程度的重要标志。 绿地(green space)一词，各国的法律规范和学术研究对它的定义和范围有着不同的解释，西方城市规划概念中一般不提城市绿地，而是开敞空间(Open Space)，我国建国以来一直延用原苏联的绿地概念，包括城市区域内的各类公园、居住区绿地、单位绿地、道路绿化、墓地、农地、林地、生产防护绿地、风景名胜区、植物覆盖较好的城市待用地等。 尽管各国关于开敞空间(或绿地)的定义不尽相同，但它们都强调了开敞空间(或绿地)在城市中的自然属性，即都是为了保持、恢复或建立自然景观的地域。绿地作为城市的一种景观，是城市中保持自然景观，或使自然景观得到恢复的地域，是城市自然景观和人文景观的综合体现，是城市中最能体现生态性的生态空间，是构成城市景观的重要组成部分。在结构上为人工设计的植物景观、自然植物景观或半自然植物景观。绿地在城市中的功能和作用主要包括：组织城市空间的功能、生态功能（改善生态环境的功能、生物多样性保护功能）、游憩休闲功能、文化(历史)功能、教育功能、社会功能、城市防护和减灾功能。 城市绿地发展和研究进程包括：城市绿地思想启蒙阶段、城市绿地规划思想形成阶段、城市绿地理论和方法的发展阶段、城市绿地生态规划和建设阶段。 吴人韦[1]、汪永华[2]、胡衡生[3]等从城市公共绿地的起源开始介绍了国外城市绿地的发展历程，认为国外的城市绿地建设经历了从公园运动（1843～1887）、公园体系（1880～1890）、重塑城市（1898～1946）、战后大发展（1945～1970）、生物圈意识（1970年以后）等一系列由简单到复杂的城市绿地发展过程，其中“重塑城市”阶段提出了“田园城市”和城市绿带概念，绿带网络提供城区间的隔离、交通通道，并为城市提供新鲜空气。“有机疏散”理论中的城市与自然的有机结合原则，对以后的城市绿化建设具有深远的影响。1938年，英国议会通过了绿带法案（Green Belt Act）。1944年的大伦敦规划，环绕伦敦形成一道宽达5英里的绿带。1955年，又将该绿带宽度增加到6～10英里。英国“绿带政策”的主要目的是控制大城市无限蔓延、鼓励新城发展、阻止城市连体、改善大城市环境质量。早在1935年，莫斯科进行了第一个市政建设总体规划，规划在城市用地外围建立10公里宽的“森林公园带”；1960年调整城市边界时，“森林公园带”进一步扩大为10～15公里宽，北部最宽处达28公里；1971年，莫斯科采用环状、楔状相结合的绿地布局模式，将城市分隔为多中心结构。目前，德国城市森林建设已取得了让世人瞩目的成绩，其树种主要为乡土树种，基本上是高大的落叶乔木（栎类、栗类、悬铃木、杨树、核桃、欧洲山毛榉等）[4]。在绿化城
徐淑英《光明日报》（ 20１1年07月29日１1 版) 过去2０多年来，中国管理学研究关注西方情境的研究课题,验证西方发展出来的理论，并借用西方的研究方法论。而旨在解决中国企业面临的问题和针对中国管理现象提出有意义的理论解释，这方面的研究却迟滞不前。围绕到底是追求“中国管理理论”（即在中国管理情境中检验西方理论)还是“管理的中国理论”(即针对中国现象和问题提出自己的理论)的争论，很多学者作出了积极探索。中国的管理学研究者应遵循科学探究的自主性原则,保持对常规科学局限性的警觉,从事既能贡献普遍管理知识,又能解决中国管理问题的研究。 国际管理学研究中的一个现象 全球化商业活动的增加,不仅使得全球化的跨国公司对管理知识的需求大大增加，而且那些处于新兴经济体（比如俄罗斯、印度和中国）中的公司，由于在国际市场上扮演越来越重要的角色，也非常渴望得到管理实践所需的知识。除了新兴经济体外,许多发达地区的管理研究也十分活跃。有学者观察到了国际学者的一种明显偏好:从主流管理学文献(基本上是基于北美,特别是美国的文献)中套用已有的理论、构念和方法来研究本土的现象。这导致了JameｓMａrch（詹姆斯·马奇)所认为的组织研究的“趋同化”。这个趋势是值得注意的,因为它有可能放慢有效的全球管理知识的发展速度，也会阻碍科学的进步。这样的趋势在中国也是存在的。
科学研究总是有目的的：执著于寻找真相（realiｔy)和追求真理(trｕth)。科学的研究方法确保了科学家的发现是接近于真理的,这也是所有科学研究应该达到的严谨性（rｉgor)标准。然而对于管理学这门应用科学来说,真理本身是不够的。管理研究的第二个目标是获取有益于提高实践水平的知识,这就是管理学者应该达到的切题性（ｒe ｌevａnce）标准。但现在大部分的中国学者都是严谨有余,切题不足。 目前,套用西方发展起来的理论在中国进行演绎性研究主导了中国管理学研究领域。用这种方法进行的研究倾向于把成果发表在国际性杂志上，尤其是国际顶尖杂志。这类研究成果验证了已有理论或者对其情境性边界进行了延伸研究，说明了如何使用现有研究成果来解释一些新情境下出现的独特现象和问题。但这样的研究倾向对现有的理论发展只能提供有限的贡献，因为它的目的并非寻找对地方性问题的新的解释。这种方法也限制了对中国特有的重要现象以及对中国有重要影响的事件的理解。 笔者并不认为学者的目标就是发展新的理论，而是提请注意这一事实:绝大部分中国的研究都不约而同地采用西方已有理论来解释中国现象。这一趋势形成的原因可以从两个方面进行解释。 首先是因为缺乏先进的科学研究方法的训练和对科学目的的正确理解。一些研究者错误地认为，科学的目的是发表文章，而非寻找对重要现象的恰当理解和解释。中国学者可以很快学会如何正确使用研
中国半导体材料行业现状调研分析及市场前景预测报告（2016年版） 报告编号：1687281
行业市场研究属于企业战略研究范畴，作为当前应用最为广泛的咨询服务，其研究成果以报告形式呈现，通常包含以下内容： 一份专业的行业研究报告，注重指导企业或投资者了解该行业整体发展态势及经济运行状况，旨在为企业或投资者提供方向性的思路和参考。 一份有价值的行业研究报告，可以完成对行业系统、完整的调研分析工作，使决策者在阅读完行业研究报告后，能够清楚地了解该行业市场现状和发展前景趋势，确保了决策方向的正确性和科学性。 中国产业调研网Cir基于多年来对客户需求的深入了解，全面系统地研究了该行业市场现状及发展前景，注重信息的时效性，从而更好地把握市场变化和行业发展趋势。
一、基本信息 报告名称：中国半导体材料行业现状调研分析及市场前景预测报告（2016年版） 报告编号：1687281←咨询时，请说明此编号。 优惠价：￥6750 元可开具增值税专用发票 网上阅读：http://cir/R_JiXieDianZi/81/BanDaoTiCaiLiaoDeXianZhuangHeFaZhanQuSh i.html 温馨提示：如需英文、日文等其他语言版本，请与我们联系。 二、内容介绍 半导体材料是一类具有半导体性能、是制作晶体管、集成电路、电力电子器件、光电子器件的重要基础材料，支撑着通信、计算机、信息家电与网络技术等电子信息产业的发展。 2019年，全球半导体材料市场规模同比增长3%;收入达到443亿美元，同比增长1 0%，这是自2019年以来，全球半导体材料市场首次实现同比增长。台湾由于其庞大的代工和先进的封装基地，连续五年成为半导体材料的最大客户。 2019年中国半导体材料市场规模同比增长3%，收入达到了58.3亿美元。其中，2 019年我国多晶硅产量仍达到13.2万吨，同比增长57%.硅片产能达到38GW，同比增长28%.硅片产量达到近88亿片，约占全球76%. 中国产业调研网发布的中国半导体材料行业现状调研分析及市场前景预测报告（20 19年版）认为，近几年，由于市场需求的不断扩大、投资环境的日益改善、优惠政策的吸引及全球半导体产业向中国转移等等原因，我国集成电路产业每年都保持30%的增长率。集成电路制造过程中需要的主要关键原材料有几十种，材料的质量和供应直接影响着集成电路的质量和竞争力，因此支撑关键材料业是集成电路产业链中最上游也是最重要的一环。随着信息产业的快速发展，特别是光伏产业的迅速发展，进一步刺激了多晶硅、单晶硅等基础材料需求量的不断增长。 随着世界半导体行业巨头纷纷到国内投资，整个半导体行业快速发展，这也要求材料业要跟上半导体行业发展的步伐。可以说，市场发展为半导体支撑材料业带来前所未有的发展机遇。
本课题国内外研究现状及发展趋势 医用信息系统同其他行业的信息系统相比具有其明显的特殊性，医用信息系统有大量的CT、MRI等的图象，B超、内窥镜等的视频数据，还有大量的CT、MRI、B超、PET、电子内窥镜等的医用检查设备。医用信息系统中大量的如HIS,RIS,PACS,MODALITY,CPR等部门级的系统之间有大量需要交流和共用的信息,如何将这些数据有效的交流，如何减少重复手工劳动,减少数据冗余.以提供给医生、护士从而提高诊断和治疗水平，或者提供给医院管理者以提高医院的管理水平.换而言之，就是将医院各部门之间的数据互相平滑高效的交流以及医用信息的整合集成成为世界各国致力于医用信息系统的专家学者和相关研究机构的研究话题。 Radiological Society of North America(RSNA)和Healthcare Information and Management Systems Society(HIMSS)提出了IHE框架试图解决这些信息的交流和集成问题。
IHE规范遵循DICOM标准和HL7标准.DICOM标准的全称是“医学数字成像与通信”（digital imaging and communication in medicine）标准，不仅支持医学放射图象，而且面向所有的医学图象，只要简单的增加相应的服务对象类（SOP）即可，可扩展到心电图，内窥镜图象，牙医图象，病理学图象等。HL7主要为面向健康的计算机系统提供临床、金融、管理信息的电子交换标准.IHE规范还提供了HL7到DICOM的互操作. 国内随着医疗行业改革,医疗服务行业开始面向市场,通过信息化的战略来提高医患的满意度以提到很多医院的议事日程.因此构建一个集成化的标准化的系统来及时的获取各种临床信息变的非常迫 切.目前国内有许多厂商拥有遵循DICOM标准的PACS系统,然而将
国外教学设计研究现状与发展趋势 教学设计过程所产生的问题的讨论、教学设计研究的发展趋势等方面对国外教学设计研究的现状与发展趋势进行了系统阐述。 随着科学技术的发展，心理学、教育学理论研究的深入，教学设计近年来成为国内外教育界关注的课题之一。考察国外教学设计的研究成果，对我们深化课堂教学改革，全面推行素质教育，提高教学效率将有莫大的启发。 一、国外教学设计研究的现状 如何提高课堂教学质量和教学效率一直是教学研究的核心问题。为了解决这个问题，许多教育工作者或从改变教学媒体、方法，或从精选教学内容，或从改进评价方式和课堂管理等进行深入的研究，但同时他们又感到单一方面的改革其效果不能令人满意。因此，他们开始重新思考教学设计的问题，并借鉴认知理论、技术学等新成果；从更为系统的角度探索问题，以找到在整体上提高教学效益的突破口。 1．学设计的概念 什么是教学设计？为了更清楚的理解这个概念，让我们先了解什么是教学和设计。美国的教育学家史密斯（P.L. Smith ）和拉根（T. J.Ragan）认为，教学就是信息的传递及促进学生达到预定、专门学习目标的活动。它是教育的一个分支，包含了学习、训练和讲授等活动。所谓设计，是指在进行某件事之前所作的有系统的计划过程或为了解决某个问题而实施的计划，它可以从精确性、细致性、系统性等方面去判断其效果的好坏。设计者必须以高度的精确和谨慎态度，具有系统计划一个方案的才能进行设计，否则，会导致时间的误用、资源的浪费甚至无效、沉闷和缺乏动机的学习。因此，设计应考虑许多可能影响实施计划或受计划实施所影响的因素。如，设计者要考虑可能影响教学成功的因素，通过上课，把预先设计好的视觉、听觉及其他传递形式的信息传递出去。所以，教学设计的特点除上面谈到的精确、细致和系统之外，还应有形象性、创造性、工艺性、扩展性和自然性等特点。由此可见，教学设计就是把教学原理转换成教学材料和教学活动计划的系统过程，是指为了达到预期教学目标而运用系统观点和方法，遵循教学过程基本规律，对教学活动进行系统计划的过程，是教什么（课程和内容等）与怎么教（组织、方法、策略、手段及其他传媒工具的使用等）的过程。具体来说，一方面它象工程那样需要以过去成功的原理为基础来计划他们的工作，不仅在功能方面，而且以生动的、吸引人的方式来设计事情或活动，建立用以指导他们决策、解决问题的程序。另一方面，这个系统过程是以一种书面的形式把将要完成的事情或活动的结果写下来，而不是变成实际的产品或结果。因此，当教学媒体不仅仅是教师时，系统的计划就显得尤其重要。好的教师有能力根据学生的需要马上调节教学。但当教学媒体不能迅速加以调节时（如印刷体的材料、录像材料、以电脑为基础的教学），以教学原理为基础的设计就显得相当重要。所以，教学设计过程主要依据三个方面进行设计：第一，教学的目标是什么？第二，教学策略和教学媒体有哪些？第三，我们如何检验所达到的结果？如何评价和修改教学材料？ 韦斯特（Charles K. West ）等人则从认知科学的角度来探讨教学设计。他们认为教学就是以系统的方式传授知识，是关于技术程序纲要或指南的实施。它也是指教师的行动、实践或职业活动。设计是计划或布局安排的意思，是指用某种媒介形成某件事情的结构方式。所以教学设计的研究应从以下几个方面出发：（1）在当今复杂的社会里，人们需要学会如何学习。这种需要大大地扩大了教学的目标，它应该包括学习者将能够了解并适当地运用认知策略；（2 ）教学设计应该使用认知策略作为教学的手段；（3 ）教师将充当教学传递活动中运用认知策略和奖励认知策略运用的模范；（4）把认知策略的知识、适当的应用以及对认知策略
1.2 国内外研究现状 1.2.1 激励理论 激励理论都是后来制定薪酬管理模式和薪酬体系设计的理论基础。激励是指管理者有意识地用外在刺激使被管理者产生自觉行为，从而最大限度调动工作积极性的心理过程。大量的管理实践表明，激励理论作为西方行为科学理论的核心，在企业薪酬体系的制定中发挥着重大作用。较有影响的激励理论主要有马斯洛的需要层次理论、赫茨伯格的双因素理论、亚当斯的公平理论和弗鲁姆的期望理论。美国著名心理学家亚伯拉罕·马斯洛1943年在《人类激励理论》一书中提出的需要层次论认为，人的需要人由低到高分为五层，分别是生理需要、安全需要、社会需要、尊重需要和自我实现需要。如果你要激励某个人，你需要知道他现在需要层次的哪个水平上，然后去满足这些需要及更高层次的需要[1]。同样作为美国心理学家的弗雷德里克·赫茨伯格提出的双因素理论认为，影响员工工作积极性的因素可以分为保健因素和激励因素两类。其中，生理上的需要、安全上的需要和都属于低层次的需要，这些需要通过外部条件就可以满足；而社会需要、尊重需要和自我实现的需要是高层次需要，它们是通过内部因素才能达成的，而且一个人对尊重和自我实现的需要是无止境的。保健因素不足必然导致员工不满意，但是保健因素再多也不会为员工带来满意，只有足够的激励因素才能让员工感到满意，从而激励绩效的产生。改善保健因素，然后在工作中建立激励因素，被认为是最好的激励人们的方法[2]。史坦斯·亚当斯1967 年在《奖酬不公平时对工作质量的影响》这一著作中提出公平理论，也叫做社会比较理论。公平理论基本观点是，一个人经过努力取得了报酬后，不仅会关心自己所得报酬的绝对量，还关心自己所得报酬的相对量。所以，他要通过比较来确定自己所获得的报酬是否合理，比较的结果也会直接影响其工作积极性[3]。美国行为科学家维克·弗鲁姆1964年在《工作与激励》一书中提出期望理论。期望理论公式为：激励强度（M）=效价（V）×期望值（E）。效价是指对这一目标的价值判断，其大小取决于个人需求的特点和价值判断的标准。期望值则是指个人对带来结果可能性大小的主观判断[4]。由此可以看出，效价和期望值两个变量任何一个较低都达不到好的激励效果，只有都达到一定的程度才可以起到较大的激励作用。除了以上理论，激励理论还包括戴维·麦克莱兰的成就需要激励理论、斯金纳的强化理论、奥尔德弗的ERG理论等。 1.2.2 薪酬管理研究现状
CAD的研究现状及发展趋势 计算机辅助设计技术是电子信息技术的一个重要组成部分；是促进科研成果开发和转化、实现设计自动化、加快国民经济发展和国防现代化 的一项关键新技术；是提高产品和工程设计水平、降低消耗、缩短科研和新产品开发周期、大幅度提高劳动生产率的重要手段；是科研单位提高 自主研发能力和管理水平、参与国际竞争的重要条件；也是进一步向计算机辅助制造、计算机集成制造系统发展的重要基础。 CAD技术的发展与应用水平已经成为一个国家科学技术现代化和工业现代化的重 要标志之一，它使产品设计工作的内容和方式发生了 根本性变革，彻底改变了传统手工设计绘图的方式，极大地提高了产品开发的速度，提高了设计精度。这一新技术的应用将人类的聪明才智 和创造能力与计算机高速而精确的计算能力、大容量的存储和数据处理功能结合起来，使两者相得益彰。 早期的CAD也就是计算机绘图，以完成图形的设计与绘制工作为主。经过40多年的研究与应用，CAD的概念已发生了本质飞跃，它不仅包括图形处理 ，还包括概念设计、造型设计和原理样机设计等内容。它吸收和运用了更多的与设计技术相关联的科学技术和理论，以及优化设计、可靠性设计、有限元分析 、价值分析和系统工程等知识。与传统设计方法比较，cad彻底改变了设计的方式，提出了新的设计理念，把设计人员从繁琐、机械的设计工作中解脱出来 ，将精力和聪明才智转移到创造性的设计过程中，大大提高了产品设计的精度和可靠新，缩短了产品设计周期，降低了产品的成本。 1、CAD建模技术的研究和发展 建模技术是CAD的核心技术，建模技术的研究、发展和应用，就代表了CAD技术的研究、发展和应用。下图给出了建模技术的发展情况。图中明确显示了从50年代至今建模技术的发展经历了二维建模、三维几何建模（包括线框建模、曲面建模、实体建模）、特征建模（包括参数化和变量化建模）及产品集成建模的发展过程。 二维建模是最初的CAD技术用来解决二维绘图问题的，后来发展为三维的几何建模技术。三维几何建模又分为线框建模、曲面建模和实体建模。线框建模是以线来构造三维物体，其主要算法是空间自由曲线的拟合和表达相对简单。曲面建模是由曲面来构造