价值工程0引言雷电是自然界中一种常见的自然现象，具体表现为带有不同电性的云层之间或带电云层与大地之间的放电过程。
由于雷电能量巨大，在目前科技水平下还不能被人类所利用，导致雷电每年给各行业带来巨大的经济损失和人员伤亡，因此雷电防护一直是人们关心的问题。
避雷针作为建筑物雷电防护的主要措施之一，尤其在防护直击雷方面具有重要作用[1]。
避雷针能否起到保护建筑物的作用，其保护范围的合理计算是其影响因素之一。
采用MATLAB 工具设计避雷针保护范围可视化软件，可以为避雷针的设计和改造提供直观、可靠的图像显示，并有利于分析不同情况下关于建筑物的避雷针设计要求，进而合理设计避雷针。
1避雷针保护范围简介避雷针保护范围的计算方法主要有折线法和滚球法两种[2,3]。
折线法，又称为规程法或放电模拟法，以实验室放电模拟为准，兼顾运行统计结果。
其单支避雷针的保护范围是一个以避雷针为轴的折线圆锥体。
多年来，我国各行业一直采用折线法确定避雷针保护范围。
目前，主要在电力装置设计规范上要求采用折线法计算。
滚球法就是以h 为半径的一个球体，沿需要防直击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器（包括被利用作为接闪器的金属物）或接闪器和地面（包括与大地接触能承受雷击的金属物），而不触及需要保护的部位时，则该部分就得到接闪器的保护，也就在避雷针的保护范围之内，不同类别的防雷建筑物的滚球半径有所不同，见表1。
目前，建筑物遵循《建筑物防雷设计规范》的要求采用滚球法计算。
2避雷针保护范围可视化设计2.1MATLAB 工具介绍MATLAB 将计算、可视化和编程功能集成在非常便于使用的环境中，是一个交互式的、以矩阵计算为基础的科学和工程计算软件。
它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示等功能于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境，是近几年来在国内外广泛流行的一种可视化科学计算软件。
MATLAB 现已发展成为功能强大的仿真平台和系统，除了可生成二维图形外，还提供了可以生成三维图形的各种函数。
利用这些函数，可轻松实现在三维空间中绘制空间曲线、曲面和网格图形。
图形结果处理后，还可以利用鼠标拖动可任意变换观察角度以寻找最佳观察角度。
同时，MATLAB 还提供了强大的图形用户界面GUI 制作工具，可以制作用户菜单和控件，使用者可以根据自己的需求编写出满意的图形界面[2,4]。
2.2可视化软件功能设计利用MATLAB 的GUI 制作工具，设计避雷针保护范围三维分析的图形化界面；利用MATLAB 的编程工具，设计避雷针保护范围工程计算与三维分析的程序。
结合程序与界面，实现可视化软件的参数选择、绘制仿真图像和判断分析等功能，如图1所示。
2.2.1参数选择①方法选择。
可选择用折线法或滚球法来计算和显示避雷针的保护范围；②避雷针支数选择。
可对避雷针的支数进行选择（单支或者双支）；③避雷针高度选择。
可输入———————————————————————作者简介：李天鹏（1982-），男，山东荣成人，军械工程学院讲师，研究方向为弹药保障工程。
基于MATLAB 的避雷针保护范围可视化设计与分析Visualization Design and Analysis of Protecting Area of Lighting Rod Based on MATLAB李天鹏LI Tian-peng ；祁立雷QI Li-lei ；傅孝忠FU Xiao-zhong（军械工程学院，石家庄050003）（Ordnance Engineering College ，Shijiazhuang 050003，China ）摘要：利用MATLAB 设计避雷针保护范围可视化程序与界面，对避雷针保护范围采用折线法和滚球法进行对比分析，并对避雷针保护范围进行可视化判断与显示分析，为提高避雷针工程应用效率和课堂教学质量提供一种手段。
Abstract:MATLAB was used to design the visualization programmers and interface for the protecting area of lightning rod.The protecting area of lightning rod was analyzed by the polygon method and the rolling sphere method,and was also judged and displayed visually.It offered a measure for improving the efficiency of engineering application and the quality of classroom teaching about the lightning rod.关键词：避雷针；保护范围；可视化；MATLAB Key words:lightning rod ；protecting area ；visualization ；MATLAB 中图分类号：TP311.52文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）01-0050-03表1滚球半径确定方法建筑物防雷类别滚球半径h r （m）第一类防雷建筑物第二类防雷建筑物第二类防雷建筑物304560图1可视化软件界面·50·Value Engineering每支避雷针的高度；④建筑物选择。
可输入建筑物的长、宽、高（根据实际测量）；⑤距离选择。
可输入避雷针与建筑物之间的距离（根据实际测量）；⑥滚球半径选择。
可对滚球半径进行选择，包括30m ，45m ，60m （见表1）。
2.2.2避雷针高度计算根据建筑物的实际尺寸、避雷针距建筑物的尺寸、建筑物的防雷类别，借助MATLAB 的计算功能，可视化软件可计算避雷针的高度。
2.2.3绘制仿真图像根据建筑物的实际尺寸、避雷针距建筑物的尺寸、建筑物的防雷类别，以及计算的避雷针高度，借助MATLAB 的图形处理能力，可单独或者组合绘制保护范围仿真图像，建筑物仿真图像和避雷针仿真图像。
2.2.4分析判断利用仿真图像可对所显示的避雷针保护范围进行三维观察，通过鼠标拖动可从不同角度观察不同区域避雷针对建筑物的保护效果。
根据仿真图像功能和软件自动判断功能，可对避雷针保护效果进行判断和显示。
3避雷针保护范围可视化分析3.1折线法与滚球法可视化对比分析图2是避雷针高度为8m 的折线法和滚球法的效果对比分析图。
可以显示当避雷针的高度h 燮0.293h r 时，折线法确定的保护范围小于滚球法确定的保护范围，这与保护范围原理计算结果相符。
同理，可以显示当避雷针的高度h=（0.293~0.4）h r 时，折线法确定的保护范围与滚球法确定的保护范围基本相同；当避雷针的高度h>0.5h r 时，折线法确定的保护范围大于滚球法确定的保护范围，这些仿真结果与保护范围原理计算结果相符。
3.2避雷针保护范围可视化判断分析图3和图4是建筑物高8m ，宽4m ，高4.5m ，滚球半径30m 的双支避雷针保护范围三维图像。
在建筑物相同的条件下，通过调节避雷针的高度，可以清楚的判断出建筑物是否在被保护范围之内。
3.3避雷针保护范围可视化显示分析图5中，r x 为避雷针在h x 高度平面上的保护半径；h 为避雷针的高度；h r 为滚球的半径；h x 为建筑物的高度[1]。
根据图5可以计算出不同高度的避雷针保护范围，但图像显示效果较差，不容易理解。
图6是单支避雷针保护范围计算仿真图像。
根据建筑物的实际尺寸、避雷针距建筑物的尺寸和建筑物的防雷类别，可绘制建筑物、避雷针及其保护范围三维仿真图像，同时可确定避雷针的高度，其三维图像效果较好，容易接受和理解。
·51·价值工程4结束语本文提出的基于MATLAB 软件开发的避雷针保护范围可视化软件，能够较好满足避雷针合理设计与保护范围检测的需求，对避雷针的工程应用提供了保护范围的可视化分析手段，同时为防雷系统的信息化教学提供了一种渠道，具有较高的实际应用价值。
参考文献：[1]吴薛红,濮天伟,廖德利.防雷与接地技术.北京:化学工业出版社,2008:1-29.[2]张彼德,周菲菲.避雷针保护范围教学辅助软件开发及应用.高等教育研究,2008,25(2):43-44.[3]杨可.折线法和滚球法在变电所防雷设计中的应用.电气化铁道,2011,(6):17-20.[4]周建兴,岂兴明,等.MATLAB 从入门到精通.北京:人民邮电出版社,2008:1-7.0引言随着城市供水量增加，一方面促进当地社会发展与经济效益的提高，另一方面也会带来污水排放的增加。
从我们近几年对水资源调度的研究来看，对水量与水质的单方面调度无法满足我国水资源合理利用的需要。
为更好对水资源调度进行，2003年水资源综合规划会议中已将水资源数量与质量评价作为重点课题进行研究，此外在2005年第四届环境模拟与污染控制学术研讨会上，也确定了水资源优化研究的方向之一是合理配置水质与水量的联合调度。
1997年，王蜀南等以某江为例，模拟A 与B 水库联合调度，与此同时，对水质与束流进行调节，最终得出理想调度方案。
本文在笔者多年调度工作的实践，借鉴王蜀南方案经验，对两库调度问题进行研究。
1工程背景规划假设梯级水库的联合调度方案，不仅是梯级水电站安全高效运行的保证，是实现水资源可持续利用的基础，也是实现流域内水文补偿、库容补偿、电力补偿、提高系统可靠性及综合利用效益的必要条件。
A 水库是以引水和发电为主，并对当地水资源进行优化配置，实现跨流域南水北调工程，其设计流域面积310km 2，年均入库水量4.4亿m 3，正常库容量5000万m 3，也是当地一个季节调节水库；为解决本地区远期用水与市民供水安全，并提高城市防洪能力，在A 水库上游计划新建B 水库。
B 水库设计流域面积143km 2，约为A 水库的流域面积的40%，年均入库容量1.75亿m 3，正常库容量7275万m 3，该水库为当地多年调节水库。
2水库联合调度必要性分析2.1A 水库多年来存在大量弃水的原因分析在建水库区域，在每年的4～6月份与7～9月份分别有两次明显的雨季，一次是由于梅雨季节带来的强降水，另外一次是由于水库位于台风活动频繁区域，每年均有数次不等的台风袭击，带来大量的降雨。
由于降雨的时间与空间不均匀分布，导致水库入库量严重不足。
另外，由于A 水库库容量的先天不足，自身调节能力较差，对较大的洪水无法进行有效的调节，另外，由于在雨季输电电网送电负荷下降，需对电站的发电量进行限制，造成水库在高水位情况下运行，遇较大洪水时只能弃水。
以上这些原因造成A 水库在丰水季节大量泄洪弃水，以致企业经济收入减少。
