Acrel-6000/Q电气火灾监控系统在中航民用项目中
的应用
王长幸
江苏安科瑞电器制造有限公司
摘要：在大型商场、生活小区、基础建设、办公大楼、商场酒店等人员密集区域的电气火灾预防，已经成为当前国家和各地区的强制规定。在上述的各种人员密集型场所安装电气火灾监控系统可以有效的预防电气火灾的发生。本文通过介绍安科瑞Acrel-6000/Q电气火灾监控系统在中航民用项目中的应用，简析相关国家标准和设计规范，概述电气火灾监测系统在电气火灾预防方面的具体架构以及其优越性。
关键词：电气火灾；监控系统；中航民用；安科瑞；
0前言
公安部消防局《中国火灾统计年鉴》显示：近十年的火灾事故中，电气火灾居首位，且所占比例在30 %，且逐年呈上升趋势，造成的损失十分惨重。事实上，电气火灾已成为消防安全的主要致灾因素，不仅次数多、损失大，而且多年来一直居高不下。
电气火灾预防主要难点有以下几个方面：
1、配电系统的电缆一般都在桥架内，当线缆老化并发生漏电时，若没有系统的预警，现场管理人员无从查找故障点。
2、电气火灾隐患产生非常隐蔽，无论在时间上还是在空间上都无迹可寻。
3、电力系统的运作基本上都是24小时不间断运作的，人员的不可能24小时巡查。
针对以上几个方面，安科瑞电气股份有限公司以其自主研发的ARCM系列电气火灾监控探测器为基础，通过对RS485总线技术、终端微机软件显示技术的集成，研发了安科瑞Acrel-6000/Q电气火灾监控系统。本系统后台在显示各个探测点位数据的同时，还提供越限声光报警、人性化的界面等功能。本系统实现了配电系统的24小时无人实时监控，减少了人力成本，提高了电气火灾隐患的排除效率。
本文就电气火灾系统在中航民用项目中的应用，简单介绍安科瑞Acrel-6000/Q电气火灾系统的实际应用和其实际意义。
1项目概况
中航民用航电产业园位于上海紫竹园区，总投资规模约10.8亿元，占地186亩，计划分两期开发。按照一次规划分步实施细则，中航民用航电产业园分期开展航空电子系统研究开发平台、航空电子产业平台、航空微电子研发平台、民用电子产业创新平台、产业园配套服务平台的建设。中航民用航电产业园以“集聚智力和资本优势的生态产业园”为建设目标，规划设计以“绿色”和“生态”为主题，充分体现低层、低密度、低容积率、高绿化率的优势，营造出自然、简约、高效的国际化科研办公环境。
为了监控整个配电系统是否存在电气火灾隐患，现须根据本项目的情况设计一套电气火灾监控系统。本项目中在楼层配电柜部分安装了安科瑞研发的ARCM系列剩余电流式电气火灾监控探测器。电气火灾监控系统须实时监测重要回路的剩余电流值、箱体回路的实时温度，监测的数据实时传输至后台主机，当发生剩余电流值越限、温度越限时，后台能进行声光报警，同时后台能够和消防火灾报警系统实现消防联动。
2参照标准
为了加大电气火灾监控防范的力度，近年来，国家相继制订或修改了一批相关标准规范。相关的标准规范已经对电气火灾监控系统提出了具体的要求，本项目中选用的安科瑞Acrel-6000/Q电气火灾系统的设计参照的标准主要有：
1．GB50045-95(2005版)《高层民用建筑设计防火规范》，其中在条文9.5.1里规定:高层建筑内火灾危险性大、人员密集等场所宜设置漏电火灾报警系统。
2．GB50016-2006《建筑设计防火规范》，在条文11.2.7里规定:下列场所宜设置剩余电流动作电气火灾监控系统。这些场所包括各种类型的影剧院、馆所、仓库、住宅小区、医院、商店、学校等等。
3．国家标准《建筑电气火灾预防要求和检测方法》有关条文也明确要求“应在电源进线端设置自动切断电源或报警的剩余电流动作保护器。
4．电气火灾监控系统的产品应满足:GB14287.1-2005《电气火灾监控设备》、GB14287.2-2005《剩余电流式电气火灾监控探测器》、GB14287.3-2005《测温式电气火灾监控探测器》
5．电气火灾监控系统的安装和运行应满足GB13955-2005《剩余电流动作保护装置安装和运行》6．电气火灾监控系统的供电应满足GB50052《供配电系统设计规范》的要求
7．电气火灾监控系统的设计应满足《电气火灾监控系统的设计方法》的要求(暂行规定)
3.系统架构及设计
电气火灾监控系统拓扑图
1）站控管理层
站控管理层针对电气火灾监控系统的管理人员，是人机交互的直接窗口，也是系统的最上层部分。安科瑞电气火灾监控系统主机充分考虑到用户的操作习惯，和持续稳定运行，参照的相应的国家标准和规范。主机主要由监控软件、触摸屏、UPS电源、打印机等设备组成。将现场的各类数据信息进行计算、分析、处理，并以图形、数显、声音、指示灯等方式反应给终端管理人员。使管理人员能够实时掌握系统动态，且实现故障信息可追循，信息可导出等功能。
鉴于本项目中仪表点位以及数据量的规模，现为项目配置安科瑞Acrel-6000/Q主机，本主机的具体参数见下文介绍。
2）网络通讯层
本项目中的所有仪表须严格按照手拉手的形式连接，且所有的通讯总线须沿着弱电桥架铺设。本项目的仪表分布在两个配电间101室和102室内，其中101室17个电气火灾监控点位，102室8个电气火灾监控探测。
本项目的数据总线设计为两根总线，独立的总线便于后期系统的维护，发生漏电流报警时也可以根据后期我方提供的点检表快速定位故障回路，快速排除故障。
现场电气火灾探测器通过双绞线（ZR-RVSP2*1.0）以手拉手方式进行通讯连接，每根总线的仪表数量在20只左右。
3）现场设备层
本项目中的两个配电室，配电室内的每个配电柜都有多个电气火灾监控点位。根据以上情况现为其配置安科瑞ARCM系列剩余电流式电气火灾监控探测器，现针ARCM300-J8做简单介绍：8回路剩余电流监测、2路温度监测、2路开关量输入、2路继电器输出、LCD显示、RS485/Modbus协议。具体的产品参数可前往安科瑞官网https://www.doczj.com/doc/4914542486.html,查询。
ARCM系列剩余电流式电气火灾监控探测器，是针对0.4kV以下的TT、TN系统设计的，通过对配电回路的剩余电流、导线温度、过电流、过电压等火灾危险参数实施监控和管理，从而预防电气火灾的发生，并实现了对多种电力参数的实时监测,为能耗管理提供精确的数据。产品采用先进的微控制器技术，集成度高，体积小巧，安装方便，集智能化，数字化，网络化于一身，是建筑电气火灾预防监控、系统绝缘老化预估等的理想选择。产品符合GB14287.2-2005《电气火灾监控系统第2部分：剩余电流式电气火灾监控探测器》的标准要求。
4系统特点和工作原理
鉴于本项目的规模，项目电气火灾检测点位的实际情况。无论在终端剩余电流探测器还是后台主机都是根据本项目的实际情况来进行设计的。
本项目的系统特点可总结为一下3点：
1.终端探测器选用8回路剩余电流探测器、方便安装、节省成本、便于后期维护。
2.RS485总线连接方便，可操作性强。总线布线时走的是弱电桥架，不会受到强电的影响，确保的整个系统的通讯稳定。
3.考虑到本项目中仪表数据量，客户要求。本项目的主机选用琴台式。琴台式主机界面简洁，系统操作方便，适合本项目中的配电间环境和客户的相关操作要求。
电气火灾系统工作原理
1.剩余电流测量是根据基尔霍夫电流定律：在同一时刻，电路中流入和流出一个节点的电流矢量和为零。以TN-S系统为例，将A/B/C/N同时穿过剩余电流互感器，当系统未发生漏电时，流入和流出剩余电流互感器的电流矢量和为零，此时，剩余电流互感器感应出的二次电流也为0;当某相对大地发生漏电，此时流入和流出剩余电流互感器的电流矢量和不再为零，其大小等于从大地流走的电流即漏电流。此漏电信号通过剩余电流互感器的二次接线传输至电气火灾探测器，经运算放大、A/D转换后送入CPU，经过一系
列算法后，对变化的幅值进行分析、判断，并与报警设定值进行比较，若超出定值则发出声光报警信号并上送至后台电气火灾监控设备。
2.终端探测器负责监测各个回路的剩余电流值，将剩余电流值的数据传输至系统主机。终端探测器还负责其监测回路剩余电流值的实时显示，同时能够设置限值，当剩余电流值越限时能够发出声光报警，提醒管理人员及时维护、整改。
3.仪表通过RS485总线将数据传输至系统主机，系统主机将上传数据通过图形、报表、事件记录等形式反映整个系统的运行状态。
5系统设计注意事项和方法
5.1电气火灾监控系统主要监测剩余电流和温度两类对象，在设计时应注意的基本要点
(1)关于剩余电流
由于剩余电流监测的原理采用了基尔霍夫电流定律，所以，对所应用的低压配电系统形式有一定要求。目前，可以应用剩余电流互感器的低压配电系统有：TT系统，IT系统，TN-S系统，不能使用在TN-C系统中。对将要设计安装电气火灾监控系统的用户，不管是新工程或旧工程改造项目，首先要调查核实该用户低压配电系统的系统接地形式是什么，否则，设计安装剩余电流互感器的点位进行检测是根本无法施行的。
关于AC220V单相供电系统，剩余电流互感器只要套住L/N两根电源线即可，但要求中性线N此后不容许再接地。对于AC380V三相供电系统，由于有三相三线制、三相四线制、三相五线制等使用状况，则根据具体情况将剩余电流互感器同时套住A/B/C三相电源线，或同时套住A/B/C/N线。同理，要求中性线N此后不许再接地，保护线PE不得穿过互感器。
在系统接地的形式为TN-C型时工业自动化网，必须将其改造为TN-S型、TN-C-S型或局部TT型系统后，才可以安装剩余电流检测装置。
(2)关于温度
温度测量与系统接地的形式无关，主要考虑包括线缆在内的低压配电装置中关键部位的温度，一般在二级保护的线路中应用。温度探头Pt100可采用接触式布置法，当被检测对象为绝缘体时，宜将探测器的温度传感器直接设置在被探测对象的表面。当被检测对象为配电柜内部温度变化时，可采用非接触式布置，靠近发热部件。
5.2系统设计中的点位分配
根据国家标准GB13955-2005《剩余电流动作保护装置安装和运行》4.4条中关于分级保护的规定，安装剩余电流火灾监控装置时，点位分配原则的步骤是：
(1)研究分析被控低压AC380V/220V配电线路的相关图纸，将建筑电气的分布情况调查核实，确定配电设备(如配电柜、箱、盘、电缆等重要设备)的位置，把每一个监控探测器分配到相应的配电设备上，以此来确定探测器的数量，避免重设浪费。
(2)确定分级保护。为了缩小发生人身电击事故和接地故障切断电源时引起的停电范围，通常在供电线路的不同地点安装三级(或两级)不同容量的剩余电流保护装置，以形成分级保护。根据用电负载及线路情况，一般分两级或三级保护，适用于城镇和农村第一级和第二级保护。
其中，重要线路应包括安防、消防、应急电源、通道照明线路及不容许停电的重要场所。
(3)二级保护中，所有开关处都要设置安装剩余电流火灾监控探测器，即在线路的电源端(第一级保护)和分支首端(第二级也称为末端保护)都要安装剩余电流探测器，并接入电气火灾监控系统，只作火灾监控报警用。
(4)三级保护中，第三级(即末端保护)开关处应设置剩余电流探测器及动作保护装置，但不接入电气火灾监控系统，为的是防止人身触电。
(5)温度检测是以配电设备异常时发热为基本原则而进行的。
1)变压器低压侧出线端子、变压器体温(风温、油温、水温)测试点、负荷开关触头。
2)各配电柜(箱)的进出母线接点、自动开关(断路器、刀开关)触头、大电流导线集中部位、线缆驳接点。
3)母联柜主接点、刀开关触头。
4)补偿电容器接线端子、转换开关触头。
5)根据点位安装总数，再选择相应的壁挂、立式或琴台。
6系统参数的配置
6.1报警值设置范围
本项目中现场仪表的剩余电流报警值设置在300mA，关于剩余电流值的设置在相关的国家标准都有详细的规定。
依据国家标准GB14287.2-2005中的规定，剩余电流式电气火灾监控探测器的报警值设置范围在20~ 1000mA之间。按此要求，一般把电源总进线处的剩余电流动作值定为400~800mA，电源分支线路上的剩余电流动作值定为100~400mA.一般在实际现场，设置剩余电流式电气火灾监控探测器的报警值，具体地说应不小于被保护电气线路和设备的正常运行时泄漏电流最大值的2倍，且不大于1000mA。电气火灾探测器的报警设定值应考虑配电系统及用电设备的正常泄漏电流。
6.2关于电缆温升报警设定参考，根据《电力电缆设计规范》对电缆有关温度的规定
(1)60℃以上高温场所应按经受高温及其持续时间和绝缘类型要求，选用耐热聚氯乙烯、交联聚乙烯或乙丙橡皮绝缘等耐热型电缆100℃以上高温环境宜选用矿物绝缘电缆。高温场所不宜选用普通聚氯乙烯绝缘电缆。
(2)电缆持续允许载流量的环境温度应按使用地区的气象温度多年平均值确定，并应符合规定。在户内电缆沟敷设时，环境温度为场所最热月的日最高温度平均值另加5℃.
(3)电缆所承受温升与敷设及散热条件有关。
7主要设备参数
中航民用项目电气火灾监控系统由电气火灾监控装置Acrel-6000/Q、漏电火灾探测器ARCM200L-J8、漏电流互感器AKH-0.66L组成。关于仪表和互感器在此就不多做介绍，相关资料可登陆安科瑞官网http:// https://www.doczj.com/doc/4914542486.html,查询。
7.1主要技术参数
电源：
①额定工作电压AC220V（-15%～+10%）
②备用电源：主电源欠压或停电时，维持监控设备工作时间≥4小时
工作制：
24小时工作制
通讯方式：
RS485总线通讯，Modbus-RTU通信协议，传输距离1.2km，可通过中继器延长
通讯传输距离
监控容量：
①监控设备最高可监控1024（须定制）个监控单元（探测器）
②可配接ARCM系列监控探测器
监控报警项目：
①剩余电流故障（漏电）：故障单元属性（部位、类型）
②温度报警（超温）：故障单元属性（部位、类型）
③电流故障（过流）：故障单元属性（部位、类型）
监控报警响应时间：≤30s
监控报警声压级（A计权）：≥70dB／1m
监控报警光显示：红色LED指示灯，红色光报警信号应保持，直至手动复位
监控报警声信号：可手动消除，当再次有报警信号输入时，能再次启动
故障报警项目：
①监控设备与探测器之间的通讯连接线发生断路或短路
②监控设备主电源欠压或断电
③给电池充电的充电器与电池之间的连接线发生断路或短路
故障报警响应时间：≤100s
监控报警声压级（A计权）：≥70dB／1m
监控报警光显示：黄色LED指示灯，黄色光报警信号应保持至故障排除
故障报警声信号：可手动消除，当再次有报警信号输入时，能再次启动
故障期间，非故障回路的正常工作不受影响
控制输出：
报警控制输出：1组常开无源触点，容量：AC250V3A或DC30V3A
自检项目：
①指示灯检查：报警、故障、运行、主电源、备用电源指示灯
②显示屏检查
③音响器件检查
自检耗时≤60s
事件记录：
①记录内容：记录类型、发生时间、探测器编号、区域、故障描述，可存储记录不少于2万条
②记录查询：根据记录的日期、类型等条件查询
操作分级：
①日常值班级：实时状态监视、事件记录查询
②监控操作级：实时状态监视、事件记录查询、探测器远程复位、设备自检
③系统管理级：实时状态监视、事件记录查询、探测器远程复位、设备自检，监控设备系统参数查询、监控设备各模块单独检测、操作员添加与删除
使用环境条件：
①工作场所：消防控制室内、有人值班的变配电所（配电室）、有人值班的房间内墙壁上
②工作环境温度：0℃～40℃
③工作环境相对湿度：5%～95%RH
④海拔高度：≤2500m
7.2基本功能
1.监控报警功能：
监控设备能接收多台探测器的漏电、温度信息，报警时发出声光报警信号，同时设备上红色“报警”指示灯亮，显示屏指示报警部位及报警类型，记录报警时间，声光报警一直保持，直至按显示屏“复位”按钮远程对探测器实现复位。对于声音报警信号也可以使用显示屏“消声”按钮手动消除。
2.故障报警功能
通讯故障报警：当监控设备与所接的任一台探测器之间发生通讯故障时，监控画面中相应的探测器显示故障提示，同时设备上的黄色“故障”指示灯亮，并发出故障报警声音。
电源故障报警：当主电源或备用电源发生故障时，监控设备也发出声光报警信号并显示故障信息，可进入相应的界面查看详细信息并可解除报警声响。
3.自检功能
检查设备中所有状态指示灯、显示屏、喇叭是否正常。
4.报警记录存储查询功能
当发生漏电、超温报警或通讯、电源故障时，将报警部位、故障信息、报警时间等信息存储在数据库中，当报警解除、排除故障时，同样予以记录。历史数据提供多种便捷、快速的查询方法。
5.电源功能
当主电源发生停电、欠压等故障时，监控设备可自动切换到备用电源工作，当主电源恢复正常供电时，自动切回到主电源，切换过程中保证监控设备连续平稳运行。
6.对探测器控制功能
通过监控软件操作，可对连接到本设备的所有探测器进行远程复位控制。
7.权限控制功能
为确保监控系统的安全运行，监控设备软件操作权限分为三级，不同级别的操作员具有不同的操作权限。
项目总结
在本项目实施过程中，我方为本项目设计了施工规范，全程协助施工单位安装仪表、线缆铺设。在系统调试过程中还排查了多处因零线与地线错接而造成的漏电流过大的问题。在项目运行正常后，我方还提供了本项目电气火灾系统整套资料，资料中包括本项目电气火灾探测点的点位表，系统使用说明书等。就其中点位表而言，上面标注了本项目中各个火灾探测器安装回路的具体名称位置，系统正常运行后的实时数据。全套资料便于后期管理人员快速掌握系统的架构，提高系统维护效率和故障排查速度。
安科瑞电气火灾监控系统自投入市场以来，运行良好，在预防电气火灾方面发挥了重要作用，已获得了客户对产品和公司的认可和肯定。
参考文献
[1].任致程周中.电力电测数字仪表原理与应用指南[M].北京.中国电力出版社.2007.4
[2].周中.电力仪表在大型公共建筑电能分项计量中的应用[J].现代建筑电气2010.6
知识目标： 1、了解支路电流法解题适用范围 2、熟练掌握基尔霍夫定律分析电路的方法 3、运用支路电流法来分析基本电路 能力目标： 通过学生对支路电流法的学习，提高学生对基尔霍夫定律的应用的能力及其抽象思维能力。 情感、态度与价值观： 教学中注重师生配合，以学生为主体，增强其思考和主动学习和分析问题的能力，培养学生学习电子技术的兴 趣。 教学重点： 1、掌握并能运用支路电流法来分析基本电路 教学难点： 1、利用基尔霍夫第二定律（∑u=0）列回路电压方程 时各段电压的正、负号的确定 2、熟练掌握并能运用支路电流法来分析基本电路 教学方法： 启发法，举例法，讲解法 教学安排： 1课时
小黑板多媒体粉笔 □复习提问： 1、基尔霍夫第一定律（节点电流定律） 在电路中任意一个节点上，流入节点的电流之和，等于流出节点的电流之和。即 ∑I进=∑I出 如果规定流入节点的电流为正，流出节点的电流为负，则基尔霍夫电流定律也可写成 ∑I=0 亦即在任一电路的任一节点上，电流的代数和等于零。 2、基尔霍夫第二定律（回路电压定律） 在电路中，从一点出发绕回路一周回到该点里，各段电压的代数和等于零。即 ∑u=0 □新课引入 基尔霍夫定律是电路的基本定律之一。不论是在简单的或复杂的电路中，基本霍夫定律所阐明的各支路电流之间和回路中各电压之间的基本关系都是普遍适用的。下面介绍一种应用基尔霍夫定律来求解复杂电路的方法。 □新课讲授 第10节支路电流法
一、支路电流法的应用 如果知道各支路的电流，那么各支路的电压、电功率可以很 容易的求出来，从而掌握了电路的工作状态。支路电流法是以支 路电流为未知量，应用基尔霍夫定律，列出与支路电流数目相等 的独立方程式，再联立求解。 1、 首先应确定复杂电路中共有几条支路，几个节点。 2、 一个具有n 个节点，b 条支路（b>n ）的复杂电路。由于n 个节点只能列出n-1个独立议程 ，这样还缺b-（n-1）个方程式，可由基尔霍夫电压定律来补足 二、现以图1为例说明支路电流法的解题步骤 1.任意设置各支路电流的参考方向（一条支路上只有一个电 流）和网孔回路的绕行方向（如图1示）。 图1 1、 根据基尔霍夫电流定律（∑I=0）列独立的节点电流方程。 如果电路有2个节点，则只能列出1个独立的方程式。 如果电路有n 个节点，则只能列出（n-1）个独立的方程式。 对于图中的节点B ，其电流为 I 1+I 2 =I 3 （1） R1 + _ Us1 R2 R3 + Us2 _ I 3 I
第十五章电流和电路 摩擦起电：摩擦过的物体具有吸引轻小物体的现象——带电体==本质：电荷 的转移 正电荷：被丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷 种类 电荷 负电荷：被毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷 性质：同种电荷互相排斥，异种电荷互相排斥 检验：验电器——原理：同种电荷互相排斥 电量：q 单位：库伦 简称：库 符号：C 元电荷：最小电荷：e=1.6×1019 - C 组成：电源、开关、导线、用电器 电源：提供电能 开关：控制电路通断 作用 用电器：消耗电能 导线：传输电能的路径 导体：金属、人体、食盐水 两种材料 绝缘体：橡胶、玻璃、塑料 电流产生条件 ①电路闭合 ②保持通路 定义：正电荷移动的方向 电路 电流的方向 在电源中电源的正极→用电器→电源的负极 单位：A ?→?310mA ?→?310A μ 工具：电流表 ○A 测量 使用方法 ①电流表必须和被测的用电器串联 电流的大小（I ） ②看清量程、分度值，不准超过电流 表的量程 ③必须正入负出 ④任何情况下都不能直接连到电源 的两极 电路的连接：先串后并，就近连线，弄清首尾 通路：接通的电路 三种状态 断路：断开的电路 短路：电流不经过用电器直接回到电源的负极
1、物体有了吸引轻小物体的性质，我们就说物体带了电荷；换句话说，带电体具有吸引 轻小物体的性质。 2、用摩擦的方法使物体带电叫摩擦起电； 3、摩擦起电的实质：摩擦起电并不是创生了电，而是电子从一个物体转移到了另一个物 体，失去电子的带正电；得到电子的带负电。 二、两种电荷： 1、把用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫正电荷；电子从玻璃棒转移到丝绸。 2、把用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫负电荷；电子从毛皮转移到橡胶棒。 3、基本性质：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引； 4、带电体排斥带同种电荷的物体;带电体吸引带异种电荷的物体和轻小物体。 例：1、A带正电，A排斥B，B肯定带正电； 2、A带正电，A吸引B，B可能带负电也可能不带电。（A、B都是轻小物体） 三、验电器 1、用途：用来检验物体是否带电；从验电器张角的大小，可以粗略的判断带电体所带电荷的多少。 2、原理：利用同种电荷相互排斥； 四、电荷量（电荷）电荷的多少叫电荷量，简称电荷；单位：库仑（C）简称库； 五、原子的结构质子（带正电） 原子核 原子中子（不带电） 电子（带负电） 原子核所带的正电荷与核外所有电子总共带的负电荷数在数量上相等，整个院子呈中性，原子对外不显带电的性质。 六、元电荷 1、最小的电荷叫做元电荷，用符号e表示，e=1.6*10-19C。 2、电子电荷量的大小是最小的。 七、导体、绝缘体 1、善于导电的物体叫导体；如：金属、人体、大地、石墨、酸碱盐溶液； 2、不善于导电的物体叫绝缘体，如：橡胶、玻璃、塑料、陶瓷、油、空气等； 3、导体和绝缘体在一定条件下可以相互转换； 例如：1、干木头（绝缘体）、湿木头（导体）2、玻璃通常是绝缘体、加热到红炽状态（导体） 一、电流 1、电荷的定向移动形成电流；（电荷包括正电荷和负电荷定向移动都可以形成电流）3、规定：正电荷定向移动的方向为电流的方向（负电荷定向移动的方向与电流方向相反，尤其注意电子是负电荷，电子的移动方向与电流的方向相反）
第五章电流和电路 第二节电流和电路 新课寄语 “电”对于我们并不陌生，随着社会的发展，科技的进步，家用电器的使用越来越广泛，家里买来的新电器，我们能否顺利安装使用，家用电器出现了小的故障，如灯泡不亮、保险公司丝烧断了等，我们能否迅速的排除故障呢？实际上这些看起来复杂的东西都是由最简单的电路组成的，让我们走进这个世界看一看，试一试吧！ 一分耕耘，一分收获，要收获得好，必须耕耘得好。 学习目标 1、知识与技能 ①列举日常生活中常见的电源，知道电源是提供电能的装置；列举日常生活中常见的用电器，知道用电器是消耗电能的装置。 ②认识电路中常用元件的符号，会用这些符号来表示相关元件。 ③知道电池也有正极和负极、电流的方向是由电池正极通过用电器流向电池负极的。 ④了解发光二极管具有单向导电性。 2、过程与方法 ①观察简单的电路，尝试用开关控制一个用电器的工作。 ②尝试用符号来表示电路中的元件，绘制最简单的电路图。 3、情感态度和价值观 乐于在周围生活中发现所学过的电源、开关和用电器，敢于动手做物理课的电路实验，在实验中养成严谨的科学态度。 教学重点：电路的组成和电路图；识别通路、开路和短路 教学难点：根据实物连接图画电路图和根据电路图连接实物图 一、超前自主学习（在家独立完成） 1、请同学们阅读课本98—100页，落实学习目标，说出自己明白了什么？ 知道了什么？ 2、自己通过什么实验验证了什么？你的最大收获是什么？ 3、请你进行自我评价，说出你还存在什么问题？
二、自主课堂 （一）、正确认识电流、电路 1、小组合作展示 （1）请同学们阅读教材“想想做做”明确实验器材和实验目的，尤其是实验警钟部分。 （2）先后三次连接电路，分别使电灯泡发光、电机转动、门铃发出响声； （3）强调：在以后的实验中尤其要注意不能把电池的两端直接接在一起。（4）讨论：电铃有电流通过，满足什么条件？针对有些组灯不亮的现象，及时讨论提问。那你分析一下灯泡不亮的原因。一个最简单的电路，必不可缺的是哪些元件？如果把电池和小灯泡直接连接起来，会发生什么现象？ 2、互动交流认定 为什么闭合电路后灯泡就会亮？在发光的灯泡两端并联一跟导线，灯泡为什么不亮呢？在前面的动手实验过程中，有的同学把小灯泡、导线、开关连接起来后，闭合开关，灯却没亮，这是什么原因呢？ 交流：灯泡不亮，可能是什么原因造成的？ 3、应用训练 练习一：在电路中，供电，输电，用电，用 来控制电路通断。 练习二：下列说法中正确的是（） A、电路中只要有电源，电路中就有电流 B、拉线开关是一个用电器 C、用最短的导线连接的电路叫做短路 D、在开路的情况下，电路中无电流 （二）、学会画电路图 在日常生活中的实际电路，用电器各种各样，而且不容易辨别电路元件的连接情况，因而不便于我们分析它们，而且如果用电器如全部照样画出是很麻烦的，更不便于研究，为此我们用一种简单的方法来表示——电路图，这时实际的用电器我们用符号代替。电路图：用符号表示电路连接的图叫电路图。 1、请同学们参看教材104页图5. 2-8几种常用的元件及其符号分别画出下列电路元件的符号 电池组；电灯；开关；电铃；交叉连通的导线 2、请同学们结合刚学的电路的知识，仔细思考教材104页的“想想议议”，并画出正确的连接方法。 3、通过讨论105页“动手动脑学物理”第4题，全班总结根据实物图画电路图的经验。 4、指出下列各图中的错误： L L1L2
一、电荷 1、带了电（荷）：摩擦过的物体有了吸引物体的轻小物体的性质，我们就说物体带了电。 轻小物体指碎纸屑、头发、通草球、灰尘、轻质球等。 2、使物体带电的方法： ②接触带电：物体和带电体接触带了电。如带电体与验电器金属球接触使之带电。 ③感应带电：由于带电体的作用，使带电体附近的物体带电。 3、两种电荷： 正电荷：规定：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电。 实质：物质中的原子失去了电子 负电荷：规定：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电。 实质：物质中的原子得到了多余的电子 4、电荷间的相互作用规律：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 5、验电器：构造： 金属球、金属杆、金属箔 作用：检验物体是否带电。 原理：同种电荷相互排斥的原理。 定义：用摩擦的方法使物体带电 原因：不同物质原子核束缚电子的本领不同 实质：电荷从一个物体转移到另一个物体正负电荷分开 能的转化：机械能-→电能 ①摩擦起电
6、电荷量：定义：电荷的多少叫电量。 单位：库仑（C） 1e=1.6×10-19C 元电荷 e 7、中和：放在一起的等量异种电荷完全抵消的现象 扩展：①如果物体所带正、负电量不等，也会发生中和现象。这时，带电量多的物体先用部分电荷和带电量少的物体中和，剩余的电荷可使两物体带同种电荷。 ②中和不是意味着等量正负电荷被消灭，实际上电荷总量保持不 变，只是等量的正负电荷使物体整体显不出电性。 二、电流 1、形成：电荷的定向移动形成电流 注：该处电荷是自由电荷。对金属来讲是自由电子定向移动形成电流；对酸、碱、盐的水溶液来讲，正负离子定向移动形成电流。 2、方向的规定:把正电荷移动的方向规定为电流的方向。 注：在电源外部，电流的方向从电源的正极到负极。 电流的方向与自由电子定向移动的方向相反 3、获得持续电流的条件：电路中有电源电路为通路 4、电流的三种效应。 (1)、电流的热效应。如白炽灯，电饭锅等。(2)、电流的磁效应， 如电铃等。(3)、电流的化学效应，如电解、电镀等。 注:电流看不见、摸不着，我们可以通过各种电流的效应来判断它
第十五章电流和电路 复习学案 一、复习目标： 1、知道摩擦起电现象，知道两种电荷及它们之间的相互作用。知道电量及其单位。 2、常识性了解原子结构，理解摩擦起电原因。会区分导体和绝缘体。 3、知识电流是如何形成的及电流方向的规定。知道电路各组成部分的基本作用和常用电路元件的符号。知道什么是通路、开路和短路。 4、知道什么是串联电路和并联电路。会联接简单的串、并联电路。会画简单的串、并联电路图。 5、会用电流表测电流。知道串联电路和并联电路的电流的特点 二、知识梳理 一、电荷： 1．物体具有了的性质，我们就说物体带了电，用的方法能够使物体带电。 2．两种电荷 （1）正电荷和负电荷 正电荷：指被摩擦过的棒所带的电荷，可用“+”表示。 负电荷：指被摩擦过的棒所带的电荷，可用“-”表示。 （2）电荷间的相互作用：。 3．检验物体是否带电的方法 用验电器来检验的原理：。金属箔片的张角越大，说明物 体带的电荷越多。 4．电荷的多少叫，用字母Q表示。电量的单位是，简称库，符号是。5．电荷来自哪里 （1）一切物质都是由分子、原子组成的。原子是由和组成的。原子核带电， 电子带电。电子是带电最小的微粒。人们把最小的电荷量叫，常用符号表 示。1e= C （2）通常情况下，原子核所带的与核外所有电子的负电荷在数量上，整个 原子呈中性。在摩擦起电实验中，哪个物体的原子核束缚电子的本领强，就会得到电子从而带 电， 6.电荷在导体中定向移动 取两个验电器A和B。用金属杆把A和B连接起来，用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器A， 能够看到A和B的金属箔都张开了。改用橡胶棒把A和B连接起来，重做上面实验，能够看 到只有验电器A的金属箔张开，而B仍然闭合。 实验现象说明：电荷在金属杆中移动。
目录 一、传统桥梁结构检查与评估概述 (1) 二、现代桥梁健康监测系统概述 (2) 三、健康监测系统研究现状 (3) 四、健康监测系统实施现状 (5) $ 五、健康监测系统应用效果与存在问题 (9) 六、健康监测系统改善建议与发展前景 (10) "
一、传统桥梁结构检查与评估概述 桥梁在建成后，由于受到气候、腐蚀、氧化或老化等因素，以及长期在静载和活载的作用下易于受到损坏，相应地其强度和刚度会随时间的增加而降低。这不仅会影响行车的安全，并会使桥梁的使用寿命缩短。为保证大桥的安全与交通运输畅通，加强对桥梁的维护管理工作极为重要。桥梁管理的目的在于保证结构的可靠性，主要指结构的承载能力、运营状态和耐久性能等，以满足预定的功能要求。桥梁的健康状况主要通过利用收集到的特定信息来加以评估，并作出相应的工程决策，实施保养、维修与加固工作。评估的主要内容包括：承载能力、运营状态、耐久能力以及剩余寿命预测。承载能力评估与结构或构件的极限强度、稳定性能等有关，其评估的目的是要找出结构的实际安全储备，以避免在日常使用中产生灾难性后果。运营状态评估与结构或构件在日常荷载作用下的变形、振动、裂缝等有关。运营状态评估对于大桥工件条件的确认和定期维修养护的实施十分重要。耐久能力评估侧重于大桥的损伤及其成因，以及其对材料物理特性的影响。 传统上，对桥梁结构的评估通过人工目测检查或借助于便携式仪器测量得到的信息进行。人工桥梁检查分为经常检查、定期检查和特殊检查。但是人工桥梁检查方法在实际应用中有很大的局限性。美国联邦公路委员会的最近调查表明，根据目测检查而作出的评估结果平均有56%是不恰当的。传统检测方式的不足之处主要表现在： （i）需要大量人力、物力并有诸多检查盲点。现代大型桥梁结构布置极其复杂，构件多且尺寸大，加之大部分的构件和隐蔽工程部位难于直接接近检查，因此，这对现代大型桥梁尤其突出； （ii）主观性强，难于量化。检查与评估的结果主要取决于检查人员的专业知识水平以及现场检测的经验。经过半个多世纪的发展，虽然桥梁的分析设计与施工技术已日趋完善，但对某些响应现象，尤其是损伤的发展过程，尚处于经验积累中，因此定量化的描述是很重要的； （iii）缺少整体性。人工检查以单一构件为对象，而用于现代机械、光学、超声波和电磁波等技术的检测工具，都只能提供局部的检测和诊断信息，而不能
第十五章电流和电路 摩擦起电：摩擦过的物体具有吸引轻小物体的现象——带电体==本质：电荷 的转移 正电荷：被丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷 种类 电荷负电荷：被毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷 性质：同种电荷互相排斥，异种电荷互相排斥 检验：验电器——原理：同种电荷互相排斥 电量： q 单位：库伦简称：库符号： C 元电荷：最小电荷：e=1.6 × 10 19 C 组成：电源、开关、导线、用电器 电源：提供电能 开关：控制电路通断 作用用电器：消耗电能 导线：传输电能的路径 导体：金属、人体、食盐水 两种材料 绝缘体：橡胶、玻璃、塑料 电流产生条件①电路闭合 ②保持通路 定义：正电荷移动的方向 电路电流的方向 在电源中电源的正极→用电器→电源的负极 单位： A 103 mA 10 3 A 工具：电流表 ○ A 测量使用方法①电流表必须和被测的用电器串联电流的大小（ I ）②看清量程、分度值，不准超过电流 表的量程 ③必须正入负出 ④任何情况下都不能直接连到电源 的两极 电路的连接：先串后并，就近连线，弄清首尾 通路：接通的电路 三种状态断路：断开的电路 短路：电流不经过用电器直接回到电源的负极 两种类型： 类型定义开关作用 串联把用电器逐个连接起来的电路可以控制所有用电器，与开关位置无关 并联把用电器并列连接起来的电路在干路时，可控制所有用电器；在支路时，只可 以控制本支路的用电器
类型电流规律用电器特点 串联在串联电路中，电流处处相等任何一个用电器工作与否，都会影响其他的 用电器 并联在并联电路中，干路电流等于支路任何一个用电器工作与否，不会影响其他的电流之和用电器 一、电荷 1、物体有了吸引轻小物体的性质，我们就说物体带了电荷；换句话说，带电体具有吸引 轻小物体的性质。 2、用摩擦的方法使物体带电叫摩擦起电； 3、摩擦起电的实质：摩擦起电并不是创生了电，而是电子从一个物体转移到了另一个物 体，失去电子的带正电；得到电子的带负电。 二、两种电荷： 1、把用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫正电荷；电子从玻璃棒转移到丝绸。 2、把用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫负电荷；电子从毛皮转移到橡胶棒。 3、基本性质：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引； 4、带电体排斥带同种电荷的物体;带电体吸引带异种电荷的物体和轻小物体。 例： 1、A 带正电， A 排斥 B ， B 肯定带正电； 2、A 带正电， A 吸引 B ， B 可能带负电也可能不带电。（ A 、 B 都是轻小物体） 三、验电器 1、用途：用来检验物体是否带电；从验电器张角的大小，可以粗略的判断带电体所带电 荷的多少。 2、原理：利用同种电荷相互排斥； 电荷；单位：库仑（ C）简称库； 四、电荷量（电荷）电荷的多少叫电荷量，简称 五、原子的结构质子（带正电） 原子核 原子中子（不带电） 电子（带负电） 原子核所带的正电荷与核外所有电子总共带的负电荷数在数量上相等，整个院子呈中性，原子对外不显带电的性质。 六、元电荷 1、最小的电荷叫做元电荷，用符号 e 表示， e=1.6*10 -19C。 2、电子电荷量的大小是最小的。 七、导体、绝缘体 1、善于导电的物体叫导体；如：金属、人体、大地、石墨、酸碱盐溶液； 2、不善于导电的物体叫绝缘体，如：橡胶、玻璃、塑料、陶瓷、油、空气等； 3、导体和绝缘体在一定条件下可以相互转换； 例如： 1、干木头（绝缘体）、湿木头（导体） 2、玻璃通常是绝缘体、加热到红炽状态（导体） 一、电流 1、电荷的定向移动形成电流；（电荷包括正电荷和负电荷定向移动都可以形成电流） 3、规定：正电荷定向移动的方向为电流的方向（负电荷定向移动的方向与电流方向相反，
本资源的初衷，是希望通过网络分享，能够为广大读者提供更好的服务，为您水平的提高提供坚强的动力和保证。内容由一线名师原创，立意新，图片精，是非常强的一手资料。 电流和电路 课型:新授 一【教学目标】: 【知识与技能】:知道电流的形成及其条件,知道电流方向的规定.通过动手实验,认识断路,通路,短路;知道电流的组成,认识电源和用器的作用;从电流的组成认识开关的作用;能画常见的电路元件符号.结合小灯泡的实际连接,学会按实物连接画出对应的电路图. 【过程与方法】:在动手实验的过程中,学习观察实验现象,学习从现象中分析归纳规律的方法,知道用电器符号, 电路图可以把具体的电路连接情况简洁明了地概括性表达出来. 【情感、态度与价值观】:激发学生对认识电路组成,研究各元件的作用有强烈的兴趣,在学习连接电路,画电路图等基本技能的实践活动中,培养竞争意识,合作精神,安全操作意识. 二【教学重点、难点】:认识电路的形成, 电路的组成,正确连接电路和画电路图. 三【实验器材】:多媒体课件,干电池,开关,导线,灯泡 四【课堂导学】: 一电流 将小灯泡、电铃、小电动机、电源、开关导线,分先后三次连接电路,使小灯泡亮、电铃响、小电动机转,看谁最快最好！ 注意:任何情况下都不能把电源的两极直接连在一起！（为什么?） 刚才的灯泡会亮、电机会转,是因为有电流流过它们.电流是怎样形成的呢?. 金属里面有大量可以自由移动的电子,这些电子平时运动方向_______________,接上电源之后,它们就受到了推动力,出现了_________移动,形成了电流. 1 电流的形成:电荷的 .（形成电流的电荷可能是正电荷也可能是_______________） 2 电流方向的规定: . 电路闭合时在电源外部,电流的方向是:沿着_________→_________→_________的方向流动的. 3 电流只能从它的一端流向另一端,不能反方向流动的电子原件叫做__________,电流流过电视机,收录机等许多家用电器上的指示灯时,指示灯会发光, 这种指示灯是 . 二电路的构成 1 电路的构成:电源、____________、__________、导线按照一定的顺序连接起来,就组成了电路.只有电路闭合时,电路中才有电流. 2 在电路中形成持续电流的条件是_____________和_________________. 3 电路中个元件的作用: 电源的作用是______________________________. 工作时能量的转化情况是___________________________________________. 用电器的作用是_____________________________________, 工作时能量的转化情况是______________________________________________. 开关的作用是______________________. 导线的作用是____________________________. 4 同学们阅读课本P103小资料,回答下列问题: 1)为什么电池报废后不能随意丢弃 ? (2)学生电源与干电池相比有哪些优点? 三电路图 画图时,画实物麻烦又不清楚…… 1 电路图:利用规定的符号代替实物,把电路表示出来的就是电路图. 预习课本P104页“几种常用的元件及其符号” 电路图是指用____________________________________来表示电路连接的图. 常用的元件符号, 如代表__________,代表__________,代表__________, 代表__________,滑动变阻器___________；电压表_________； 开关______________,相连的导线_______________. 2 画电路图应注意的问题: 元件位置安排要适当,分布要均匀,元件不要画在拐角处.整个电路图最好呈长方形,有棱有角,导线横平竖直. 3 电路的三种状态:（重点） 1 通路:接通的电路叫通路.这时,电路是闭合的,且处处有持续的电流. 2. 断路:断开的电路叫断路,这时电路某处断开了,电路中就没有了电流. 3. 短路:直接用导线把电源的两极（或用电器的两端）连接起来的电路叫短路. 难点:（1）短路的分类:短路有两种形式: 一是整体短路,也称电源短路,它是指用导线直接连接在电源的正负极上,此时电流不通过任何用电器而直接构成回路,电流会很大,可能把电源烧坏. 二是局部短路,它是指用导线直接连接在用电器的两端.此时电流不通过电器而直接通过这根导线.发生局部短路时会有很大的电流.因此,短路状态是绝对不允许出现的. （2）短路的实质:无论是整体短路还是局部短路,都是电流直接通过导线而没有通过用电器,使电路中的电阻减小从而导致电流增大.这就是短路的实质. 五【拔高训练】 1 在如图所示电路中,正确的是:【】
桥梁结构健康监测
目录 1. 桥梁结构健康监测的概念 0 2. 桥梁结构健康监测系统 0 2.1. 监测内容 0 2.2. 数据传输 (1) 2.3. 数据分析处理和控制 (2) 2.4. 大型桥梁结构健康监测系统 (2) 2.5. 桥梁结构健康监测的现状与发展方向 (3) 3. 桥梁结构健康监测系统的意义 (4) 3.1. 桥梁结构健康监测系统的主要作用包括： (4) 3.2. 桥梁健康监测意义 (4) 4. 现有桥梁结构监测系统存在的问题 (5) 5. 结语 (6)
桥梁结构健康监测 1.桥梁结构健康监测的概念 交通是社会的经济命脉，桥梁是交通的咽喉，交通不畅会制约社会的经济发展，所以保障桥梁的功能性、耐久性，尤其是安全性至关重要。为保证桥梁安全运行、避免严重事故发生,对桥梁结构进行健康监测应运而生，桥梁结构健康监测是以科学的监测理论与方法为基础，采用各种适宜的检验、检测手段获取数据，为桥梁结构设计方法、计算假定、结构模型分析提供验证；对结构的主要性能指标和特性进行分析，及早预见、发现和处理桥梁结构安全隐患和耐久性缺陷，诊断结构突发和累计损伤发生位置与程度，并对发生后果的可能性进行判断与预测。通过对桥梁结构健康状态的监测与评估，为桥梁在各种气候、交通条件下和桥梁运营状况异常时发出预警信号，为桥梁维护、维修与管理措施提供依据，并通过及时采取措施达到防止桥梁坍塌、局部破坏，保障和延长桥梁的使用寿命的目的。 2.桥梁结构健康监测系统 2.1.监测内容 数据采集与测量的内容主要为：变形(沉降、位移、倾斜)、应力、动力特性、温度、外观检测等。 1)变形监测 采取适宜的测量手段，对桥梁主体结构关键部位的沉降、位移、倾斜量进行监测。常用监测变形的方法有：导线测量法、几何水准测量法、GPS测定三维位移量法、自动极坐标实时差分测量法和自动全站仪三维坐标非接触量测等。 2)应力监测 桥梁运营状态中主体结构的应力变化是由于主体结构的外部条件和内部状态变化引起
初中物理电流和电路专项小结及答案 一、选择题 1．在如图所示的各电路图中，能反映出L1、L2并联，开关S断开后L1仍能发光的是（）A. B. C. D. 【答案】C 【解析】【解答】解：A、由图可知开关S断开后L1仍能发光，但L l、L2为串联电路，所以该选项不正确．B、由图可知L l、L2为并联电路，开关S断开后L1不能发光，所以该选项不正确． C、由图可知L l、L2为并联电路，开关S控制L2的通断，断开开关S后L1仍能发光，所以该选项正确． D、由图可知L l、L2为并联电路，开关S控制L1的通断，断开开关S后L1不能发光，所以该选项不正确． 故选C． 【分析】本题主要考查两个方面的知识：（1）电路的基本连接形式有两种：一种是串联，在串联电路中电流只有一条路径，各用电器之间相互影响；另一种是并联，在并联电路中电流有多条流通路径，各个用电器之间互不影响，独立工作．（2）开关的作用：开关在不同的电路中的作用不相同，在串联电路中控制所有用电器，在并联电路的干路中控制所有用电器，在并联电路的支路中只控制本支路用电器． 2．如图所示，图中两灯规格不同，能测出通过灯L1电流的电路是（） A. B. C. D. 【答案】 D
【解析】【解答】解：A、图中电流表与灯L1串联，但其正负接线柱接反了，A不符合题意； B、图中电流表与灯L2串联，且电流正进负出，能正确测出通过灯L2的电流，B不符合题意； C、图中电流表接在干路上，且电流正进负出，测量的是干路电流，C不符合题意。 D、图中电路为并联电路，两个电流表分别测出干路和支路电流，相减得出L1电流，D符合题意； 故答案为：D。 【分析】利用电流表的使用方法及并联电路中的电流关系分析解答. 3．在如图所示的电路中，电源电压不变．闭合电键S后，灯L1、L2都发光．一段时间后，其中一灯突然熄灭，而电流表、电压表的示数都不变，则产生这一现象的原因可能是 （） A. 灯L1短路 B. 灯L2短路 C. 灯L1断路 D. 灯L2断路 【答案】C 【解析】【解答】解：A、如果灯泡L1短路，将形成电源短路，电流表被烧坏，电压表示数为零．不符合题意；B、如果灯泡L2短路，整个电路短路，电流表电压表示数都变为零．不符合题意； C、如果灯泡L1断路，电流表测量L2支路电流不受影响，示数不变；电源电压不变，电压表示数不变．符合题意； D、如果灯泡L2断路，不发光；电流表断路无示数、示数变小，但电压表还是测量电源电压，示数不变．不符合题意． 故选C． 【分析】如图所示，两灯泡并联，电流表测灯L2中电流，电压表测并联电路中电压．根据电流表、电压表在电路中特征来判断． 4．如图所示，探究并联电路的电流规律时，用电流表测定A、B、C三处的电流，接下来所进行的操作合理的是（） A. 整理器材，完成实验 B. 换用不同规格灯泡，获取多组数据 C. 分析数据，得出结论 D. 换用电流表的量程，重新测量一次
第2节电流和电路 一、课前提问 有如下器材：小灯泡、小电动机、蜂鸣器 各一个，一个开关、一节电池和一些导线，如图1所示。 先后三次连接电路，分别使小灯泡亮、电动机转、蜂鸣 器发声。并分别受开关控制。 二、新课内容 1．电流（electric current） （1）电路的形成：________________________________。 （2）电流的方向：________________________________。 在电源外部其方向就是沿着“______→______→______”的方向， 如图2所示。 利用发光二极管判断电流的方向，如图3所示。 ①特性：____________________。 ②应用：____________________。 2．电路（electric circuit） 所谓电路，就是把_______、_______、_______用_______连接起来组成的电流的_______．（1）电源（power supply） 像干电池这样能够提供_______的装置，叫做电源。电池有 两个极，一个_______极，一个_______极。电源的作用是 _____________________。 干电池和蓄电池是_______能转化为电能。 大量用电时的电源，是发电站里的发电机。发电机把 _______能转化为电能。 （2）用电器的作用：_____________________。 （3）开关的作用：_____________________。 图5 （4）导线的作用：_____________________。 图 3 图 2 图 1 图 4
文章编号：1009-6825（2011）17-0188-02 浅议桥梁结构健康监测系统 收稿日期：2011-02-24作者简介：王 兰（1983-），女，助理工程师，中交路桥技术有限公司，北京100029 王 明（1982-），男，工程师，中铁二十二局集团第一工程有限公司，北京100040 王兰 王明 摘 要：对桥梁结构健康监测的传感器系统、数据采集与传输系统、数据处理与控制系统及桥梁健康评估系统进行了论述，指出了目前国内外桥梁结构健康监测系统存在的差距，阐述了应用桥梁结构健康监测系统的意义，旨在保证桥梁运 营安全。 关键词：桥梁，健康监测，系统中图分类号：U446 文献标识码：A 尽管（截止到2006年）我们国家现有桥梁已经达到了50万余座， 但是有些地方的桥梁管理者对现有桥梁的管理仍然是“被动式”的，也就是当桥梁发生安全事故的时候才对桥梁进行维护（检测和加固）。这种被动式的管理不可避免的会带来桥梁安全事故的频繁发生，如近几年的重庆彩虹桥、宜宾小南门桥、苏州堰月桥以及辽宁盘锦的田庄台桥等塌桥事故。随着桥梁管理理念的发展和桥梁检测、 健康监测以及评估方法的进步，使得变“被动式”的桥梁管理为“主动式”桥梁安全管理成为可能。“主动式”的桥梁管理核心是建立桥梁维护管理制度，定期对 桥梁进行检测（对重大桥梁安装桥梁结构健康监测系统，对其进行“实时检测”），及时了解桥梁的安全状况，并采取相应的修理措 施，避免安全事故的发生。 1桥梁结构健康监测系统基本框架 一个较为完整的桥梁结构健康监测系统一般包括以下四个 子系统：传感器系统、数据采集与传输系统、数据处理与控制系统和桥梁健康评估系统。 1．1传感器系统 一般桥梁结构健康监测系统选用的传感器包括两大类：一类 是监测桥梁荷载（系统输入）的传感器，一类是监测桥梁结构反应（系统输出）的传感器。 监测桥梁荷载的传感器包括以下几种：温度计、风速仪、空气温湿度计和汽车动态称重系统等；监测桥梁结构响应的传感器包括以下几种：应变计、加速度计、GPS 、倾角仪、位移计、锚索计等。 根据不同的桥梁结构形式和工程预算的约束，不同的工程可以选择不同的传感器种类和数量。传感器系统设计主要是传感器种类和数量的选择，重点是传感器布点优化设计。 1．2数据采集与传输系统 数据采集设备一般包括五种：1）通用采集仪器，主要采集电类传感器信号，一般可针对具体的项目进行特殊设计。2）光纤光栅解调仪，光纤传感器是近些年来兴起的传感器种类，对于桥梁 监测系统光纤应变计和温度计得到了日益广泛的应用，采集光纤传感器信号使用光纤光栅解调仪。3）振弦采集仪，对于振弦原理 设计的传感器必须用振弦采集设备，如锚索计等。4）GPS 接收机， GPS 数据采集由专门的系统设备完成，GPS 天线通过同轴电缆连接至相应的GPS 接收机。5）动态称重主机， WIM 系统的数据通过高速称重主机接收压电传感器和地感线圈的信号来进行采集。 数据传输包括三个层次：1）从传感器到采集设备的局部传输网络；2）从采集设备到桥头交换机二级传输网络；3）从桥头交换 机到监控中心的骨干传输网络。数据采集与传输系统主要是与 传感器匹配的采集仪器的选择、通道数和采集频率的确定，以及数据传输方案的设计。 1．3数据处理与控制系统 在结构健康监测系统中，对系统监测数据的处理根据处理方 式、处理内容以及处理顺序的不同分为数据预处理和数据后处 理。系统的数据处理功能由数据库服务器与工控机共同来完成。数据采集系统中的原始监测数据的预处理是在各子系统采 集仪上完成， 包括通用数据采集仪、光纤解调仪、GPS 接收机、WIM 称重主机。预处理后的数据经桥头交换机通过光纤传回监控中心，监控中心的工控机接收预处理后的数据并实时显示。 经预处理后的数据实时的传输至监控中心，在各工控机中通过数据处理软件进行数据后处理，由于数据后处理涉及更为复杂的处理方式，因此有时可能需要进行人机交互的数据处理方式。 1．4桥梁结构健康评估系统 桥梁结构健康监测系统直接目的是为了桥梁结构评估。桥梁结构评估包括两个层次：一个层次是基于对监测数据的分析判定桥梁上是否发生了病害，并确定病害大致位置，辅以人工检查确定病害程度和性质。第二个层次是在上述病害下桥梁是否安全，是否需要维修加固。第一个层次是桥梁损伤识别的研究范畴；第二个层次一般有基于可靠度理论的分项系数评估方法和基于精细有限元分析的力学方法。桥梁健康评估系统是桥梁健康监测系统的核心。桥梁健康评估系统主要功能是根据采集的数据和分析结果对桥梁承载能力进行评估， 为桥梁维护提供决策依据。2桥梁结构健康监测系统国内外应用现状 20世纪60年代以来，由于发达国家桥梁严重退化，安全事故不断发生和事故后果的严重性，工程技术人员对桥梁结构监测展开了积极的探索。一方面是桥梁管理系统的研究，美国、英国、日本、加拿大和德国等一些发达国家最先开发了基于计算机的桥梁管理系统，美国从20世纪60年代起就开始使用桥梁管理系统，建成了大量的数据库，以便对桥梁进行科学管理。另一方面是监测系统的研究，到90年代国内外许多大型桥梁安装了健康监测系统，如日本的明石海峡大桥、丹麦的Great Belt 和中国的江阴桥等。 中国香港的青马大桥、汀九桥和汲水门桥三座桥梁同时安装了风与结构健康监测系统WASHMS （Wind And Structural Health Monitoring System ），为便于集中管理，相关部门建立了一个整体监控中心，三座桥梁共用一套整体的数据处理与控制系统和结构健康评价系统，三座桥梁的数据采集与传输作业的控制在监控中心 · 881·第37卷第17期2011年6月 山西 建筑 SHANXI ARCHITECTURE Vol．37No．17Jun．2011
《电流和电路》复习辅导教案 【复习目标】 1、知道摩擦起电现象，知道两种电荷及它们之间的相互作用。知道电量及单位。 2、常识性了解原子结构，理解摩擦起电原因。会区分导体和绝缘体。 3、知识电流是如何形成的及电流方向的规定。知道电路各组成部分的基本作用和常用电路元件的符号。知道什么是通路、开路和短路。 4、知道什么是串联电路和并联电路。会联接简单的串、并联电路。会画简单的串、并联电路图。 5、会用电流表测电流。知道串联电路和并联电路的电流的特点 【知识梳理】 知识点一：电荷 1、用丝绸摩擦过的玻璃棒带电，用毛皮摩擦过的橡胶棒带电。这是因为在摩擦时丝绸电子，玻璃棒电子；毛皮电子，橡胶棒电子。摩擦起电的实质是：。 2、同种电荷相互；异种电荷相互。 3、电荷的多少叫作，简称电荷，符号是Q，单位是。 4、验电器的原理：。 5、导体：的物体，原因：。绝缘体：。 【课内探究】 1、有A、B、C、D四个带电体，若A与B吸引，B与C排斥，A和D排斥，而D与丝绸摩擦过的玻璃棒相互吸引，则四个带电体的带电情况是： A带，B带，C带，D带。 知识点二：电路 在连接电路时，如发现有连接错误，不少同学习惯于将电路全部拆散，重新连接．其实，有时只要思考一下，拆除或改接某些导线就能解决问题。现在考考你，如图是某同学连接的电路：（1）如果合上开关，将出现_______现象（选填“断路”或“短路”）．除了两只灯都不亮以外，还会造成____ ___ 的不良后果。（2）对于这个电路，只须拆除一根导线，就能成为两灯串联的正确电路。请在要拆除的那根线上打上“×”号。
【反馈提升】 1、如图所示电路中，当________闭合时，L1、L2 并联；当________闭合时，电路会发生短路，损坏电源。 2.下列与实物图一致的电路图是（） 知识点三：串并联电路 开关作用控制______电路______中的开关控制整个电路；支路中的开关控制所在支路 电流电流处处______总电流等于各支路电流________ 实例开关和用电器家庭中各种电器之间 1、画出测量b点电流的电路图，并标明仪表的“＋”、“－”接线柱。 2、按下边的电路图连接实物。 【方法总结】 【反馈提升】1、图中，一节电池一个开关、两盏灯L1和L2要组成并联电路，还应再连接 _____ 和_____ 两根线就可以了。 知识点四：电流 形成电荷的________移动形成电流，用符号I 表示 单位____(符号：____)；1 A＝____mA，1 mA＝____μA 方向 ①________定向移动的方向规定为电流方向； ②电路闭合时，在电源的外部，电流的方向是从电源____极经过用电器流向____极 测 量 工 具 符号__________ 量程0～0.6 A0～3 A选择量程 时，要进行 试触 分度值______________ 类型串联电路并联电路 定义元件________ 连接的电路元件______连接的电路 特征 电路中只有______电流路径，一处断开，所有用电 器都停止工作 电路中的电流路径至少有，各支 路中的元件独立工作，互不影响 B A C D D a b c a L1 S L1 L2 S1 S2
1、电学部分是初中物理相对独立的一部分，在中考中的占分比例仅次于力部分，综观历年中考试题，本章考点主要分布在①电流的概念及方向；②能区分导体和绝缘体；③区分串、并联电路并据要求设计电路；④串、并联电路的电流特点；⑤电流表的使用。 2、题型几乎都有涉及，以选择题、填空题、实验题和计算题为主。其中电学实验每年必考。 5.1电荷 一、电荷 1．带了电（荷）：摩擦过的物体有了吸引物体的轻小物体的性质，我们就说物体带了电。带电体的基本性质：吸引轻小物体。（轻小物体指：碎纸屑、头发、通草球、灰尘、轻质球等。）2．使物体带电的方法： ①摩擦起电 定义：用摩擦的方法使物体带电。 原因：不同物质原子核束缚电子的本领不同。 实质：电荷从一个物体转移到另一个物体使正负电荷分开。 能的转化：机械能→电能。 ②接触带电：物体和带电体接触带了电。如带电体与验电器金属球接触使之带电。 ③感应带电：由于带电体的作用，使带电体附近的物体带电。 3．两种电荷： 正电荷：规定：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电。 实质：物质中的原子失去了电子。 负电荷：规定：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电。 实质：物质中的原子得到了多余的电子。 4．电荷间的相互作用规律：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 5．验电器：构造：金属球、金属杆、金属箔 作用：检验物体是否带电。（还能检验物体带电多少） 原理：同种电荷相互排斥。 6．电荷量：定义：电荷的多少叫电荷量，简称电量。 单位：库仑（C） 元电荷e 练习:多少个电子所带电量是1 C？ 7．中和：放在一起的等量异种电荷完全抵消的现象。 扩展： ①如果物体所带正、负电量不等，也会发生中和现象。这时，带电量多的物体先用部分电荷和带电量少的物体中和，剩余的电荷可使两物体带同种电荷。 ②中和不是意味着等量正负电荷被消灭，实际上电荷总量保持不变，只是等量的正负电荷使物体整体显不出电性。 二、导体和绝缘体 1．导体： 定义：善于导电的物体。 常见材料：金属（不要忘了水银）、石墨（铅笔芯）、人体、大地、酸碱盐溶液、含杂质的水。 导电原因：导体中有大量的可自由移动的电荷。
第2节电流和电路 一、目标导学： 1．识记电流的形成及方向的规定； 2．知道电路各组成部分的基本作用． 3．知道什么是电路的通路、开路，知道短路及其危害． 4．能画出常见的电路元件的符号和简单的电路图． 5．会画简单电路的电路图和根据简单的电路图连接电路. 二、自主预习 将给出小灯泡、电铃、小电动机、电源、开关导线，分先后三次连接电路，使小灯泡亮、电铃响、小电动机转，看谁连最快最好！ 三、课内探究 任务一电流： 刚才的灯泡会亮、电机会转，是因为有电流流过它们。电流是怎样形成的呢？ 电流的形成：。 形成电流的电荷可能是___________________ 电流方向的规定：。 当电路闭合时在电源外部，电流的方向是_______________________。 任务二：电路各组成部分的基本作用、电路的通路、开路，知道短路及其危害． (1)电路的组成 ①由、用电器、和导线等元件组成的电流路径叫电路．一个正确的电路，无论多么复杂，也无论多么简单，都是由这几部分组成的，缺少其中的任一部分，电路都不会处于正常工作的状态． ②各部分元件在电路中的作用 电源-- ． 导线-- ． 用电器— ． 开关-- ． ③电路的通路、开路和短路 继续刚才实验的演示，重做图15.2-1的实验， ①闭合开关，小灯泡发光．这种处处连通的电路叫． ②断开开关，或将电路中的某一部分断开，小灯泡都不会发光，说明电路中没有电流．这种因某一处断开而使电路中没有电流的电路叫． ③将小灯泡取下，用导线直接把电源的正、负极连接起来，过一会儿手摸导线会感觉到导线发热．这种电路中没有用电器，直接用导线将电源正负极相连的电路叫．短路是非常危险的，可能把电源烧坏，是不允许的． 观察：观察手电筒电路．看看这个电路是由几部分组成的?(学生自带手电筒)． 思考： 手电筒电路的开关与我们演示实验中所用的开关是否相同?你在家里和日常生活中还见过哪些与此不同的开关?它们在电路中的作用是否相同? 任务三：电路图、会根据简单的电路图连接电路. 1、电路中各元件的符号 对照课本，画出下列元件的符号。（看谁画的又好又快！） 电池________开关________灯泡________电动机________电压表________电流表________电阻________滑动变阻器________ 2、电路图：叫电路图． 示范：画出图15.2-6的电路图． ②让同学画出用电铃做实验时的电路图．让同学说明电路中的电流方向．