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关键词：路桥施工；预应力技术；混凝土
随着社会经济的快速发展，交通运输有了更高的要求，为了确保路桥工程质量，必须对其承载力和耐用性予以提高。近年来，预应力混凝土构件广泛应用于路桥施工中，它具有高强度、高刚度等特点，对混凝土裂缝等能有效防止，但是其在路桥施工的应用还是存在一些问题，给路桥工程的使用功能造成不好的影响甚至有可能引发重大安全事故。所以，必须对路桥混凝土构件的施工组织设计予以高度重视，严格控制预应力施工质量，从而有效保障整个工程质量。
关于预应力技术的概述
关于路桥施工中预应力技术的应用分析
路桥施工中预应力技术应用存在的一些问题
（一）波纹管出现堵塞现象
（二）在控制后张预应力结构张拉力方面的问题
（三）预应力结构张拉前存在裂缝
从理论上来讲，有些预应力B类构件在保证其质量不受影响的前提下是可以有一定幅度的裂隙出现的。通常情况下，在张拉前裂隙的出现是自然原因引起的，例如干缩或者温差。表面存在裂缝的情况有较大可能性，而且宽度不是很宽、分布比较不均匀，大多路桥的梁板类构件的分布都是朝着短方向的，在箍筋或者构件顶面都有可能存在，温度裂缝有很多种类，有不同程度的，如表面的、贯穿的以及深进的等。
（四）预应力钢筋孔道出现堵塞现象
路桥施工中预应力技术应用存在的问题的应对措施
（一）堵塞及裂隙问题的应对措施
（二）对施工人员素质予以提升
（三）让施工质量得到有效保障
对施工过程予以严格控制，充分考虑各种因素，在混凝土灌注之后，要确保波纹管不会出现变形情况，尽量控制好一切影响波纹管的不利因素，使其不会出现渗漏和堵塞状况，从而有效确保施工质量。
总之，在路桥工程施工中预应力技术的应用有很重要的意义，对其的探索和创新使得预应力技术目前的发展较为成熟，但是不合适的张拉工艺、孔道以及锚具存在质量问题等这些因素，使得施工过程中对预应力技术的运用存在一些问题，因此必须仔细研究这些情况，对问题予以及时发现，采取有效措施将其加以解决，从而使路桥施工质量能够有所保障。
参考文献：
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[2]钟天赐，宋明勇.路桥施工中预应力技术的应用[J].城市建设理论研究(电子版），2012(10)
[3]吴占海.浅析路桥施工中预应力技术的应用[J].中国房地产业，2011(6)
【关键词】特殊超高；移动；路脊；
1.概述
根据《公路路线设计规范》（JTGD20-2006），沥青路面平曲线中缓和段超高采用绕超高旋转轴渐变，路面横坡在渐变过程中由直线段正常横坡变为超高段反向横坡，在此过程中会遇到横坡为“0”的段落（如图-1）。在合成纵坡较小路段，此区域实际施工后横坡不明显，同一断面会出现各高差较小（如图-2），下雨天易造成路面漫流，雨量较大时甚至引起车辆漂移打滑现象，极大的影响行车安全（如图-3）。
图-1：传统超高示意图图-2：传统超高各位置标高示意图
图-3：传统施工工艺导致路面产生漫流
采用移动路脊法施工，在缓和段合成纵坡较小路段，由中分带至路肩全超高一侧画对角线形成一条路脊，路面横坡以路脊线为界，其中靠中桩一侧为1%，靠边桩一侧为-1%（如图-4）。路脊线两侧路面较路脊低，高差明显（如图-5）。采用此种施工方法，排水迅速，雨天行车安全得到明显提高（如图-6）。
图-4：移动路脊法超高示意图图-5：移动路脊法超高各位置示意图
图-6：移动路脊法施工路面排水迅速
2.工程概况
本工程中路面特殊超高设置段落为路面纵坡小于2%段落，桥梁纵坡小于1%段落，路面特殊超高设置长度为超高缓和段内路拱横坡度为1%～-1%长度范围。
本工程路面特殊超高采用移动路脊法设计并在上面层实施。由于该段落中部分路段的上面层厚度超高最佳压实厚度，施工时应采用较大功率压路机碾压并采取相应的技术措施，以保证路面压实及路脊排水顺畅。
3.施工原理
因本项目上面层宽度为10.45m，故采用拼宽至最大宽度为6m的可伸缩摊铺机ABG7620一台，施工时将特殊超高段沿路脊划分为四个板块（见图-7），按第一至第四板块中顺序进行，沿施工前进方向先摊铺右侧，在摊铺左侧部分，其中第一、第二板块中蓝色部分采用机械摊铺，黄色部分采用人工摊铺。第三、第四板块中绿色部分采用机械摊铺，黄色部分采用人工摊铺。施工完效果见图-8。
图-7：施工板块划分图
图-8：施工完效果图
3.施工前准备
3.1工作面准备
3.1.1施工前下乘层标高、横坡、压实度、平整度等各项指标应符合设计及规范要求。
3.1.2人工配合鼓风机清除表面杂物及浮尘，经监理工程师验收合格后，洒布改性乳化沥青粘层。洒布量应满足规范要求，洒布完均匀，无漏洒，无花白。
3.2测量放样、数据整理
图-9：移动路脊法计算示意图
3.2.1根据施工设计图纸可知：Lc―超高缓和曲线长度；ρ―超高渐变率。B―路面宽（10.5米）。本路段超高设置在超高缓和段内路拱横坡1%～-1%长度范围，如图-9中所示：Lt―特殊超高段长度；Lx―任意横断面至特殊超高起点断面距离；Bx―任意横断面设计标高点至特殊超高移动路脊点的距离；Hx―任意横断面特殊超高移动路脊点与设计标高点的高差值；Hb―路面边缘处于设计标高点的高差值。各数据计算公式如下：
（1）Lt=B*[0.01-（-0.01）]/ρ=10.5*0.02/ρ=0.21/ρ
（2）Bx=B*（1-Lx/Lt）
（3）Hx=0.01*Bx
（4）Hb=Hx-（B-Bx）*0.01=0.02*Bx-0.01*B
以上公式根据左幅第二段缓和曲线超高推导而来，实际施工殊超高可能出现在右幅第一、二段或左幅第一段缓和曲线段，以上公式应做相应调整。
3.2.2对特殊超高路段中对应桩号断面的设计标高线、路脊线、路面边缘线进行放样（考虑到特殊超高段长度，现场宜每5m一个桩位），做好不同的标记并测量其标高。注意实际施工中设计标高线处分两次挂线（两次挂线高不同）。以图-5为例，实际施工分四块进行摊铺，施工第Ⅰ、Ⅱ板块时设计标高处挂线
h挂1=（h设+2×Hx-h实测）×k+h0
注：h挂1―挂线高，h设―设计标高，h实测―改点实测标高，k―松铺系数，h0―返量高（一般为10或15cm）
施工第Ⅰ、Ⅱ板块时路面边缘处挂线
h挂2=（h设+Hb-h实测）×k+h0
施工第Ⅲ、Ⅳ板块时设计标高处挂线
h挂3=（h设-h实测）×k+h0
3.3机械设备
本次施工采用的主要设备包括拼宽至最大宽度为6米的可伸缩摊铺机ABG7620一台，运行重量为13T的VolvoDD126双钢轮压路机三台，运行重量为30T的徐工XP302胶轮压路机两台，装载机一台。
4.技术要点
4.1摊铺机标高控制
根据测量放样标记，现场用白灰洒出路脊的轮廓线。路面两侧采用钢丝绳挂线法控制摊铺标高，路脊位置根据路脊线点位标高设置导梁控制摊铺标高，摊铺宽度小于路面边缘至路脊线宽度位置根据路脊线点位标高设置导梁控制摊铺标高。
外侧采用钢丝绳控制标高路脊一侧采用导梁控制标高
摊铺前应组织监理及现场技术人员再次检查挂线及导梁数据无误后方可开始摊铺。
4.2分版块摊铺过程
4.2.1第一板块施工
采用可伸缩摊铺机从路面外侧开始摊铺，靠边桩一侧采用钢丝绳控制标高，靠路脊一侧采用导梁控制标高。
起步时，摊铺机熨平板伸长至最宽6米沿路面外边缘线向前摊铺，当摊铺至内侧熨平板接近路脊轮廓线时，逐步调整熨平板使得摊铺的沥青边缘线与路脊轮廓线重合，直至达到摊铺机的最小摊铺宽度，之后摊铺机抬起熨平板向第二板块起点转移。
人工配合装载机将第一板块余下三角部分快速补齐修整完，并保证与路脊轮廓线重合。
4.2.2第二板块施工
第二板块摊铺时，摊铺机靠第一板块一侧采用滑靴控制标高，靠路脊一侧通过沿路脊线导梁控制标高。摊铺时逐步调整熨平板，以保证沥青边缘线与路脊轮廓线重合，达到最小摊铺宽度后抬起熨平板向第三板块转移。
人工配合装载机将剩余三角部分补齐修整完。
4.2.3第三板块
第三板块施工时首先人工配合装载机将无法机械摊铺部分人工摊铺修整后，余下部分采用摊铺机沿内边缘线向前摊铺。靠中桩一侧采用钢丝绳控制标高，靠路脊一侧采用导梁控制标高，摊铺完后向第四板块转移。
4.2.4第四板块
第四板块两侧均采用滑靴控制标高，其余摊铺步骤同理第三板块。
4.2.5碾压
整个碾压沿路脊线分为两个板块，碾压工艺遵循“由低到高、由慢到快、先轻后重”原则，路脊线处由专人指挥沿路脊线进行碾压。初压采用双钢轮压路机前静后振碾压1遍，然后采用双钢轮压路机振动碾压2遍，复压分别采用胶轮压路机碾压2-3遍，终压采用双钢轮压路机全断面静压2遍，将路脊位置碾压平顺。
4.2.6试验测量检测
施工完后经测量试验检测，各项指标均符合设计及施工规范要求。
关键词：综合录井；无线网络技术；数据采集；数据传输
一、前言
二、无线传感器技术
（二）无线网络结构基于ZigBee无线传输技术的网络结构可以分为分布式和集中式，其中，分布式网络结构中各传感器节点实行分布管理，节点之间能够相互通信，支持多跳转发，具有能耗低的特点[5]。但由于录井现场传感器分布密集，相邻传感器节点间距离较近，采用分布式传输方式对网络的抗干扰能力及能耗要求较高。集中式网络结构中的各传感器节点直接向控制中心发送检测的信号，控制中心对检查信号进行处理并发送。对于录井传感器系统而言，由于传感器数量相对较少，传感器安装完成后不移动，传感器属于重复利用类型，节点之间不需要相互通信，节点与控制中心之间只是数据传输，不需要对节点进行控制，网络覆盖范围较小，只需覆盖井场即可。因此，录井无线传感器系统网络设计应简化，集中式无线网络结构更适合录井现场。
（三）无线网络组建无线传感器系统采用基于ZigBee协议的集中式网络结构，具体如图1所示。传感器节点采用星状网络结构，传感器作为前端采集终端，将采集的信号发送到井场处理系统，井场处理系统对信号进行处理后，发送到综合录井仪无线接收系统，然后将数据存储到综合录井仪服务器数据库中。在具体网络组建时，首先布置一个可以覆盖整个井场的中心节点处理器，该处理器能够接收各传感器节点的数据，然后将数据以无线传输方式发送到井场中心网络设备，通过中心网络设备将数据发送到综合录井仪，实现对数据的存储。
三、井场无线网络应用
（一）井场无线网络录井现场数据类型多，不同类型数据呈分散存储状态，不利于对数据深入应用。为了开展对不同类型录井数据的深入应用，挖掘储层含油气性等重要信息，需要在录井现场建立无线网络，能够覆盖整个井场，数据传输速率要求较高，网络中心配置在综合录井仪器房，供电稳定，无需考虑功耗问题。无线局域网络（Wi-Fi）传输速率高、覆盖范围广，在录井仪器房不受功耗影响，满足使用需求。同时，考虑到录井现场地质数据、地化数据、综合录井仪数据、测井数据、地质导向数据等数据大，对传输速率要求较高，无线局域网络符合要求。
（二）井场无线局域网络构建在录井现场构建无线局域网络，具体网络布置如图2所示，首先需要在综合录井仪器房布置一台井场数据专用服务器，用于存储录井现场各种类型数据。然后将该服务器与综合录井仪路由器连接，实现对综合录井仪数据采集。同时，将该服务器与地质房卫星路由器连接，实现与地质计算机连通，可以采集地质数据。构建井场无线局域网络的关键是在服务器上连接无线路由器，井场第三方的计算机通过无线网卡连接无线路由器，实现与井场服务器的连通，可以将数据传输到井场服务器上，手机用户也可以连接无线路由，方便数据的浏览。通过构建井场无线局域网络，将井场各方接入到无线局域网络，实现数据的采集传输。
（三）数据的深入应用通过构建的无线局域网络，井场数据服务器采集存储多种类型数据，构建了标准的数据库。在此基础上，开发多种应用程序，方便调用数据库中数据，实现对数据信息的深入挖掘。可以开展以下应用：①随钻数据。以报表形式地质数据、工程数据、地化数据、测井数据。以曲线形式工程参数、测井数据；②随钻成果图。如随钻岩屑、岩心草图、气测评价图、地化评价图、测井评价图等；③随钻解释系统。在数据库基层上开发随钻解释系统，实现储层随钻解释评价；④多井对比。开发多井对比功能，建立对比模板，调取邻井数据进行对比，实现对地层对比及储层预测；⑤工程应用。开展地层压力预测及监测、钻头效率评价、机械比能评价等，优化钻井施工。
【关键词】公路工程；路基；路面；施工技术
1、公路施工的质量控制
要想做好公路工程的施工管理，就要加钱对公路工程施工过程中的重点问题和重点环节的控制。一般来说，可以从以下几个方面进行：
1.1公路施工的质量控制关键点设置依据
对公路施工过程中的中的重点和关键点进行设置主要依据的是这些工程环节是否是公路施工的薄弱部位、重要项目，以及是否存在一定的施工危险和施工安全隐患，另外，成本也是一个重要的评价依据。
1.2关键点的管理和控制措施
指的就是对这些已确定的关键点的管理实施办法，一般来说包括：制定管理规范、实行责任负责制、进行定期检查和详细的施工质量记录。
1.3关键点的管理效果的评价
也就是说在实行了以上管理行为后所取得的管理效果，是否达到了有效管理的目的。
2、公路工程施工过程的技术应用管理
2.1公路施工中的路基施工技术
2.1.1加强对边坡和排水的管理
（1）边坡的施工控制。一般来说，在路基施工过程中，边坡的施工重点主要在于对其高度的管理，也就是要避免由于边坡过高导致的路基承载负荷加大，以及边坡过低导致的无法起到拦阻作用的目的。
（2）排水的施工控制。所谓排水的施工管理，就是要结合当地的土质环境和水文特点，设计流畅的排水管道布设，避免水的堆积导致的病害问题。
2.1.2路基施工过程中压实度的控制
（2）加强对碾压施工的质量控制。压实效果的最重要的影响因素就是机械设备的选择以及具体施工技术的操作，因此在碾压施工过程中，有关管理部门应该适当加强对设备的管理，选择最合适吨位以及施工要求的压路机进行施工，而在操作上，应该任用专业的技术人员。此外，为了达到更好的碾压效果，应该对一些接缝部位进行二次碾压。
2.2路面施工中的技术控制关键点
2.2.1路面的垫层施工
所谓垫层，就是在路基上铺设一定的材料以达到更好的路面同路基的密实效果，而在这个过程中垫层材料的选择无疑对于施工质量的影响是最大的。因此，有关部门应该严格材料的采买和储存，避免由于潮湿等问题影响材料的使用效果。
2.2.2路面的底基层施工
2.2.3路面的基层施工
基层作为路面的核心施工环节，其施工质量的好坏对于路面施工的效果起着决定性的影响，因此，有关管理人员应该加强对该环境的施工技术管理。在这个过程中，无论是材料的拌合、计量装置的选用、材料的拌合还是材料的摊铺碾压都要做到精细化的管理，确保当下的施工环节完全按照施工计划和施工规范进行操作，并在达到理想的施工效果后方能开展下一环节的施工。
2.2.4路面的面层施工
路面的面层施工具有兼具观赏性和实用性的特点，因此在施工技术的管理中应该在强调质量的同时，兼顾美观性。下面笔者将从四个方面对路面面层的施工技术控制进行分析：
（1）在公路沥青混凝土面层的施工过程中，所使用的拌和机的单台产量需超过200t/h，一个拌站不能使用两个拌和机。此外，在施工过程中所使用的摊铺机，其幅宽必须是12m，并且可以满足一次摊铺要求。
（2）在面层施工过程中所使用的拌和机，必须符合每罐自动记录的要求，并且可以打印出相应的用量、温度以及材料，不允许手动。
（3）在面层施工过程中所使用的混合料，其温度必须足够高。矿料可以加热至180～190℃，沥青可以加热至170～180℃混合料的出厂温度应该控制在160～170℃左右，其出贮料仓的温度必须高于150℃，在运到施工地点后，其温度同样要在150℃以上，在初碾时，其温度应该在140℃以上，当终碾时，其温度也要超过80℃。若需使用改性沥青则必须经过相应的试验，以确保改性沥青有足够的温度，在施工时，混合料应该实行高温施工，超温的混合料必须丢弃，禁止使用在面层施工中。
（4）沥青面层施工应选择在气温比较高的环境中进行，若气温达不到规定的标准，在进行碾压时，必须采取有效的方法确保碾压时的高温度，比如在运料时可以在物料上面覆盖一层保温蓬布，或者可以加热熨平板等等。
（5）在进行沥青面层碾压时，应使用重型压路机，同时应进行相应的试验。胶轮压路机重为15～25t，钢轮压路机重为12～15t，振动压路机重为8～14t。面层的压实必须在高温下实行，这样不仅可以减少压路机的数量，而且还可以减少面层碾压的遍数。
3、结语
综上所述，随着我国经济的繁荣，交通基础设施的建设获得了很大的发展，大量的公路工程正在兴建，公路对于整个国民经济的发展起着十分重要的作用，是沟通各个地区的纽带，公路工程质量的好坏将会直接影响公路的质量，最终影响经济的发展。因此要做好公路关键部位的施工工作，重视公路关键部位的质量，对其进行严格的监控。防止关键部位的施工存在隐患，保证使用的质量延长其使用寿命。在公路工程的施工中，必须高度重视关键部位即路基与路面的建设，只有保证路基与路面的施工质量，公路工程的整体质量才有保障。上文中笔者从路基路面施工的具体环节进行了逐一分析，希望能够为推动我国公路事业发展尽绵薄之力。
参考文献
[1]沈隼，陆旭明.公路工程施工技术关键部位的研究[J].广西质量监督导报，2008（04）
关键词：公路施工;水泥搅拌;技术应用
Abstract:alongwiththehighwaynetworkconstructionunceasinglythorough,onhighwayconstructionalsohavethehighrequest.Acementmixerasthekeylinkofhighwayconstruction,initsapplicationin,needtostricttechnicalrequirements.Thisarticlemainlyaimsattheconstructionofcementmixingprocessandqualitycontrol,discussed.
Keywords:highwayconstruction;Acementmixer;Technologyapplication
在公路建设中，对公路性能的要求越来越高。其往往要求公路需要高强度的承受能力。于是，需要进行有效、合理的水泥浇筑。在对待诸如地基的构建时，往往采用水泥搅拌桩进行均匀的水泥搅拌，做到对水泥合理的强度搅拌，进而很好的提高了地基的稳定性。然而，在进行水泥搅拌技术的应用时，需要有严格的要求，其在操作流程、材料要求、质量控制上都有较高的技术要求。
二、搅拌施工的基础建立
在进行水泥搅拌施工前，需要做足准备工作。在进行水泥施工前需要对水泥的材质和公路的实际地质做充足的了解。
（一）水泥材质的要求。
（二）对公路的实际地质特性和设计做充足了解。
在实际建设中，水泥搅拌的施工强度往往需要结合这两者而展开。公路建设的工程师需要对公路建设的实际环境进行实质性的检测，了解各土层结构，这样就可以为搅拌施工中提供施工数据，让施工队伍在施工搅拌时合理的调整水泥的搅拌量。同时对公路的具体设计要有全面的了解，了解各施工段的水泥施工量。当然，因为在进行水泥搅拌施工中具有一定强度的振动，水泥搅拌需要一个结实的平台。因此，对于要进行水泥搅拌的工程段需要事先的平整和一定的稳固，诸如要加强对路基的压紧，避免路基在施工和使用中出现塌陷的现象，进而为水泥搅拌提供一个好的搅拌平台。
（三）搅拌仪器的选择和施工制度的建立。
准备工作也要依据实际的施工设计而定。诸如在对水泥高强度的路段施工时，需要采用功率较大点的搅拌机，这样准确的使用搅拌仪器选择可以做到合理利用资源，减少项目施工的成本。而在施工当中，具体的施工制度是有序施工和质量保障的关键。因此，这两方面的基础建立是施工质量和成本的有力保障。
（四）水泥材质的混合比例。
在公路的建设过程当中，对水泥强度的要求比较高，这就需要水泥混合时各材料的添加比例。一般情况下，水泥的的添加量占到混凝物的80%，其中的水灰和缩水量视工程的需要进行合理的调整。因此，在对于水泥的配置上需要严格的控制，是质量控制的关键。
三、水泥搅拌施工的工作流程和施工的工艺控制
在进行水泥搅拌的施工过程中，要严格的按照操作章程进行，遵循项目施工的制度。一般情况，在对其展开施工时，主要按照路基的平实、搅拌桩位的选择、钻机的调试、钻机深度调整、高压注泵的开启、反复的水泥喷射钻取、钻至地面的施工流程进行施工。其中路基的平实在之前的准备工作已做好，其余的施工流程都需要串联起来一次性的完成，切勿出现停机、卡机的现象，这样容易造成水泥搅拌不均匀、内部不实的问题。
（一）在进行桩位的选择时，需要依据实际的施工放线来确定。在对搅拌桩进行放置时，一般按三角形的形式进行。而在对其桩位的选择，需要专门的测量人员对公路设计进行精确的测量，进而对桩位设立区域的设置，为施工时的搅拌提供合理的搅拌区位。当然，在搅拌位置的选择时，切忌凭经验进行选择，这样容易造成搅拌施工与实际的设计不相符合，如果出现过疏施工，不能达到项目施工的要求，而过密的搅拌施工，耗费了人力资源和物质资源，从而使得企业的施工成本过高，不利于后续的项目施工。
（二）钻机的调试是依据施工要求而要求的。钻机在实际的工作中具有一定的振动。在进行调试时，需要专门的工程师进行科学调试，在调试过程中要避免振动造成的钻位改变。当然，调试主要目的还是使搅拌机在工作当中处于最佳工作状态，减少不必要的资源浪费。同时，在调试过程中，对钻机的钻头深度应合理进行调试，有效的钻头深度是搅拌进行的关键，要做到在对钻头调试过程中，避免钻头深度与实际设计不符。
（三）在进行施工时，钻机的施工状态。在进行搅拌施工时，要确保搅拌钻机的垂直工作状态。因为在进行有效深度的钻取喷注时，是以垂直深度进行测量的，如果在施工过程当中，出现较大的倾斜，容易造成施工的水泥层厚度不均匀。而且，搅拌机在实际施工过程中的振动，也是保持垂直工作的因素之一，所以在进行正确的施工时，要适时的对搅拌机的工作状态进行测量，避免造成搅拌不均匀的现象。
（四）对于搅拌机的预搅下沉，这是正常的施工现象。在搅拌机开启施工时，需要进行有效的预搅下沉，搅拌机的钻头深度与实际的施工要求一致，避免施工时出现搅拌钻机的下沉故障和下沉深度的不合理性。
四、搅拌施工的质量控制和检验
在水泥搅拌施工过程中，其施工质量的控制是非常的重要。这可以有效的减少其在施工工程中出现比较严重的质量问题，而对于项目完工的质量验收，是保障施工质量的关键。两者的开展需要严格按照标准进行有效的把控。
（一）在质量的控制上，主要针对搅拌基础建立和后期施工的质量控制。在基础建立阶段的质量控制，主要是对公路建设的路基平实度的控制，因为路基的平实程度影响到后期的搅拌施工的进行，而且水泥混合物配置需要严格的按照施工标准进行，要严格的避免水泥配置的过稀，这是严重影响刚劲混凝土的成型。所以，在前期的工作中，要严把这两方面的质量关，良好的保持这两方面的规范施工。而对于搅拌施工的质量，则需要对钻机钻入深度进行控制，使其在实际钻取深度和设计上相符合；同时，水泥搅拌的均匀度也要控制好，这是影响到水泥强度的关键。
（二）施工的质量验收当中，验收的项目环节比较多，这就要求验收人员严格的按照设计标准进行验收。验收时，主要针对完工项目的数据、施工工艺进行验收。在验收时，要依据设计要求，检验其施工的搅拌水泥棒与实际的设计是否相符，在施工的工艺上是否完善。在验收时，验收人员要特别的注重对桩体的均匀度、表面的疏松程度、桩体的间距进行详细的验收，尤其是桩体间的间距的验收，因为在实际中，由于诸多的原因，桩体的间距会和实际的设计有微小的误差，所以在验收时，特别要按标准严格把控好误差的范围。
五、结语
从上述可以知道，对于公路建设中的水泥搅拌施工而言，其是一项比较复杂的工程。在实际的施工中，要严把技术、工艺、质量关，进而在实际的操作中往往需要多个工种同时进行施工建设。因此，要把公路建设中的水泥搅拌工程做好是公路建设项目的关键，也是一个较高的技术要求。
[1]刘江桥.水泥搅拌桩现场质量控制及常见问题[J].交通世界；2010（07）
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1医疗健康领域的需求现状
美国著名经济学家保罗皮尔泽(PaulZanePilzer)曾是花旗银行最年轻的副总裁并出任布什、克林顿两任总统的经济顾问,在他的《财富第五波》一书中指出:二十一世纪人类面临严重饮食失衡,却人人希望更健康、抗老化,预防胜于治疗,从而开启保健产业的兆亿商机。这是继第四波网络革命后的明星产业,相比疾病产业的被动性,保健事业是主动积极的产业。
世界卫生组织(WHO)在2008年10月公开的一份档案中提到:人口老龄化助长癌症和心脏病病例上升;心血管疾病是全世界主要的死亡原因,听力丧失、视力问题和精神障碍是最常见的残疾原因。
庞大的老龄化群体和慢性疾病患者等群体的现状(换言之,是社会需求和市场需求的现状)使得疾病产业、保健产业中亟需发展应用新的技术和产品。
2.1世界人口老龄化,对医疗护理产品提出了更高的要求。
随着医疗水平的提高,世界平均人口寿命增加,世界和中国都面临着人口结构老龄化的问题。如根据联合国经济社会部的研究数据(如图1),到2050年世界60岁以上的老年人将达20亿,约占世界总人口的1/3,其中有79%生活在发展中国家;而中国国家人口发展战略研究报告也指出,我国在2007年老龄人口为1.43亿,占人口比重的11%,但是在2040年左右,这个数字将达到4.3亿,占全国人口的30%。这些数字意味着届时每4个人中将有1~2名老年人,同时也表明针对老年人护理的配套设施将会有很大需求。
我国老龄化的趋势及特点如下:
(1)老龄化速度快于全国总人口增长速度;
(2)我国老龄化速度快于世界老龄化速度;
(3)我国老龄化速度快于经济发展速度,呈现了“未富先老”的特征;
(4)经济发达地区率先进入老龄化;
(5)老年人生活质量有所提高;
在目前我国经济发展水平尚处于世界中下水平时,老龄化程度却己进入了发达国家的行列。老龄化的加速对经济社会都将产生巨大的压力。
老人占全球人口的比例越来越高,这助长了与年龄有关的慢性病增加,在发展中国家尤其如此。在世界各地,护理人员、卫生系统乃至整个社会均需作好准备,应付老人持续增长的需求。
1.2疾病特别是慢性病的威胁和困扰日益扩大化,以及家用保健产品需求的加强,对医疗保健产品的便携程度提出了更高的要求。
随着社会的发展和人们生活水平的提高,对一些多发性的慢性疾病、残疾障碍、以及神经功能失调疾病的治疗需求越来越迫切。
心血管疾病是全世界主要的死亡原因,主要是心脏和血管疾病,可造成心脏病和中风。通过健康饮食、经常性身体活动和避免使用烟草,可预防80%以上的心脏病和中风,而为了进一步减少威胁,这些病往往还需要长期的、经常性的检查和治疗。
最常见的残疾原因中如听力丧失、视力问题和精神障碍等,其中许多障碍是容易通过电刺激设备进行辅助治疗的(例如听力丧失和白内障)。这些疾患的总体罹患率较高,需要改善获得治疗的机会和方法,改善患者的生活质量,使人们过上有意义的生活。
另外,神经功能失调是一大类神经系统疾病,高发病率而且重症的帕金森病等运动障碍疾病、癫痫、顽固性疼痛等,导致病人明显残障,造成巨大的经济和社会负担。传统上,神经功能失调疾病的治疗有药物方法和外科手术毁损方法。但是长期服用药物副作用多且难以避免,而由于脑和神经的复杂性和人类认识的局限性,不可逆的手术毁损具有不可预知的恶性后果。
进入21世纪后,随着生活质量的提高,人们健康意识也普遍增强。特别是在医院内“一次性治愈”目标很难实现的阶段下,新的产业应运而生:除了医院的医生诊断,可家用的医疗及保健电子设备的需求明显,如疾病预防和协助诊断、慢性病的长期监测及治疗、特别是老年人护理等。另外,包括慢性疾病的监测和控制、治疗在内,医疗保健需要同时实现在临床上的诊断准确性和日常家用的普及性,以及建立以预防和早期诊断为导向的健康观念。比如对于盲人、癫痫症、糖尿病等患者,传统医疗护理手段所带来的长期的临床生活是社会和病人都无法承担的,而离开了医院又会造成生活质量的下降。于是医疗电子终端产品的普遍发展趋势将主要是便携式、穿戴式,某些特殊方面还向植入式发展,以实现“随时随地”的动态、连续的检测和初步诊断。可以预见在不远的将来,这些便携、可穿戴或植入式的医疗及保健电子设备将给人类的生活提供极大便利,产生重大的影响。
1.3世界医用市场需求的迅猛发展,将成为半导体市场的重要推动力。
在世界范围内,医疗电子市场连续25年增长,很有可能成为未来(半导体市场的)主要驱动。全球医疗保健费用每年5万亿美元,而中国的医疗保健则消耗了GDP的5%,平均每年增加38%。特别是从全球医用半导体行业的收入来看,医用半导体行业的几个主要的部分预计在未来的5年内年均复合增长率(CAGR)在10%附近。
而另一份来自Databeans(Sept.2008)的数据则预计在未来5年医用集成电路市场的年增长率将高达14%,甚至高于消费类集成电路(11%)和计算机集成电路(9%)的增长。可以看出,在21世纪医用集成电路的重大革新将会像上世纪80年代的电子计算机、90年代的移动通信一样,成为影响全球半导体市场的主要推动力。
世界范围内的医疗电子市场同时会带动我国的医疗电子产业。比如现阶段我国的“银发产业”刚刚起步,根据中国国家老龄委提供的数据,目前中国老年人用品市场的需求量为4000亿元,到2010年将达到10万亿元,而现阶段全国为老年人提供的产品不足10%,离市场需求差距巨大。而且随着中国经济社会的持续发展,各方面因素将为“银发产业”蓬勃发展提供更加强大的动力。在推动经济增长的同时,老年人生活质量能够提高、身心健康得到保障,借助产业发展也可以缓解老龄化问题给社会带来的压力。
2我国医疗电子产业面临的机遇
医疗电子产业的涵盖领域非常广,包括超声波成像、计算机断层扫描等应用电子设备,以及电子血压计、血糖仪等消费类终端产品都属于医疗电子领域。在我国的电子信息产业中,医疗电子产业是很重要的一环,是最贴近民生的电子信息产业细分行业之一。随着2009年4月份《电子信息产业调整和振兴规划》的出台以及国家新医改方案的公布,尤其是8500亿元医改的投入,我国医疗电子产业无疑面临着广阔的发展空间,这对我国的医疗电子产业将带来积极的影响。而且政策别还强调了要加强在医疗电子产业领域自主创新能力的建设,这无疑为我国医疗电子产业带来了很好的发展机遇。另外,医疗设备行业的高速增长也将刺激医疗电子市场的需求:据预测,当前我国医疗电子市场规模为250多亿元,同比增速在16%以上,超过了全球市场的增长率。
3集成电路技术应用的概要介绍
集成电路技术在医疗电子领域内的应用非常广阔且多样化,大致可分为下述四种不同的应用类型:
(1)医学影像――这一类型包括超声波、计算机化的X射线断层扫描(CT)、核磁共振成像(MRI)、X射线、正电子发射断层显像等;
(2)医疗仪器――主要是实验室配套电子设备、透析机、分析仪器、外科手术设备、牙科设备等;
(3)消费型医疗设备――偏重于患者(可家用,非临床)使用的终端设备,包括数字体温计、血糖计、血压计、胰岛素泵、心率计、辅助听力(数字助听)等;
(4)诊断、患者监护与治疗设备――协助医生判断的(主要是临床使用)相应设备,都包括心电图、脑电图、血氧计、血压计、温度计、呼吸计、除颤器、植入设备等;
这四种类型基本涵盖了医疗电子领域的各种应用。其中后两类,特别是消费型医疗设备尤其需要通过先进的集成电路技术来达到智能化、小型化、低功耗、高分辨率等目标。
智能化、低成本:可医院用、家庭用、其他非医院环境用,并通过网络接入等技术实现远程医疗,从而更合理地配置医疗资源,提供更高水平的医疗服务,同时减缓医院就诊压力。还可普及供大范围内的人群使用:如病人用来治疗、健康人用来预防,或老年人用于辅助护理、年轻人用于锻炼健身,可提供早诊治的信息,对人体最小干预(无创/微创),等等。
世界上集成电路领域最权威的会议――国际固态电路会议(ISSCC)的技术专题委员会,围绕以上四种类型的医疗电子应用中日益凸显的关键技术问题,在2009年预测了在未来医疗电子应用领域中集成电路技术的研究热点:
(1)人工辅助听觉、视觉、无线肌肉刺激、神经刺激:这类研究重点在于需要对人体安全无危害,包括和人体组织的电极接触界面、泄漏电流检测、过热断电等。同时还对系统的可靠性、外壳包装、集成度和工作寿命等方面有要求;
(2)传感量:生物分子检测(如DNA等),神经感知、集成核磁共振等;
(3)超小型:遥控或远程诊断;
(4)自适应控制:场景分析、管理方法等;
(5)无线测量技术中的瓶颈:数据流压缩、拓宽频道等;
(6)带有马达和姿态控制的智能内窥镜胶囊;
(7)pH值的测量阵列(离子敏感的场效应管,ISFET);
(8)其他系统级需求。
在这些预测的研究热点中,既有针对某一种具体应用提出了更进一步的功能研究(如用于肠胃内窥镜中的马达和姿态控制),也有对从应用中提炼出的共性关键技术(如对于无线通信技术方面的瓶颈分析),还有对于生物医疗与集成电路的交叉学科发展趋势(如需要更完善的知识结构和传感技术完成生物分析检测等)。
从技术实现的角度来看,上述医疗应用中有关的信息工程在医疗电子领域面临的根本性问题可分为四个主要方面:
(1)数据采集:电子电路需要通过传感器来感知物理世界。在实际世界中的各种物理量需要首先转换成为电信号,之后才能够由集成电路进行处理。采用适合类型的传感器对适合的物理量进行采集,以及对传感器的接口进行完善的交互控制就显得尤为重要;
(2)数据处理:将外界物理量信息提取成电信号后,还需要做初步的信号调理和采样、变换、滤波等预处理操作,并将原始数据进行存储或是根据一定的算法做分析计算;
(3)数据传输:经过处理的数据还需要进行传递,通过由集总的控制设备进行数据融合后才能够判断。可分为基带通信和射频通信,前者大部分是电信号有线连接或是通过人体组织等导电介质,后者主要是用无线电磁波通过空气等介质;
(4)能量供应:对于一般的医疗电子设备而言,体积微型化和延长工作寿命是矛盾的,因为电源的体积往往与其可提供的能量大小成比例。这样就需要在进行低功耗、低能耗设计研究的同时,开发出新的能量供应方式如能量恢复、光电池效应、压电效应等,保证医疗设备(特别是便携式、植入式)的续航能力。
接下来以几个具体的研究课题项目为基础,针对不同的应用例做更深入的分析,来介绍一下目前国内在如下两个研究方向上取得的一些进展:
1)对较为基本的物理量如温度、脉搏等,待处理的数据量比较少,硬件系统的工作流程也非常类似,可以考虑采用一种具有共性的硬件结构进行实现。同时这些有共性的硬件系统还可以通过一种通信协议组成网络,实现人体区域的传感器网络。
2)在另一些特殊的应用中如人工辅助的听觉、视觉,以及智能内窥镜胶囊等,由于原始数据是语音和图像,过程中会涉及到傅里叶变换、数据压缩等更为复杂的算法,数据运算量相对于简单的生命体征信号要大得多,成为制约低功耗的瓶颈之一。
4实例
4.1用于体征监测的传感器网络
1)WBASN的结构
2)WBASN的子节点系统结构框图
一个典型的子节点系统结构框图如图4,包括了传感器和电刺激驱动模块、模数转换器、微控制器MCU、数据流的预处理(协处理)单元、存储器和射频(RF)收发机,其中MCU与传感器模块之间还可以实现可配置的多标准数据接口、电源可视情况采用电池或无线供能方式等等。各模块连接后即可实现相应功能的子节点系统。若将图4所示的结构进行高集成度的电路实现,就是片上系统(SoC)平台芯片。一种较为简单的平台芯片实现中不含有传感器模块和RF收发机(但包含对应的接口),通过外接(1)不同类型、不同功能的传感器件前端和(2)相同类型的射频收发芯片后,就可以完成相应种类数据信息的采集,进行一些预处理,然后与主节点建立通信并传输数据、接收配置等。还有一种集成度较高的SoC平台芯片中会带有片上RF模块,这样每个子节点系统就只需外接一个传感器芯片即可完成采集、组网等功能。SoC平台的作用是在功能异构的WBASN各个子节点应用中作为一个基础的“通用的”平台。
3)WBASN的子节点系统的设计重点
上述分析表明WBASN的近人体子节点系统的整体设计实现中,应该以超低功耗和高度集成的(SoC)设计为重点。于是就要综合系统的各方面需求,整合设计并实现出核心的数字微控制单元和电源管理单元,以便在达到功能上的灵活性、完备性的同时,实现系统的极低功耗。这些数字系统设计中的关键技术包括几个方面:(1)在各个功能相异的节点休眠间隔不等的情况下进行接入;(2)医疗用途的紧急情况下“给药”或“电刺激”的实时控制实现;(3)星型网络中单跳的组网方式对指令集的优化;(4)无线方式的节点功能更替;(5)兼容多标准的传感器器件接口;(6)电路级的低功耗技术如门控、多电压、异步电路设计等。在我们的研究中,综合考虑了上述方面进行了设计优化。这样还会带来很多其他的好处,如设计成本低、系统扩充性好、针对WBASN应用开发的软件/硬件效率高,等等。
下面针对上述子节点系统设计的几个关键技术进行具体说明:
4)总结
如前述,WBASN的优化重点在于子节点系统,而子节点系统的核心是SoC平台。为了保证子节点SoC平台的超低功耗、高集成度、灵活性、高效率、可靠性等,需要SoC平台中的数字系统有完善的功能和异常处理能力、优化的结构、良好的可靠性和能量管理等。
4.2带有植入式处理器的电刺激器
电刺激治疗方法是当今临床和日常的物理康复最常用的、重要的治疗手段之一,在心脏起搏器、人工听觉、人工视觉、脑电刺激等许多领域中有着非常重要的作用。该方法通过将一定量的电流通过特制电极施加到人体组织,实现促进恢复正常的神经传导和调节功能等治疗作用,不仅可起到镇痛、消肿、消炎、脱敏、缓解肌肉痉挛等功效,有时甚至还可以修复、替代某些受损的人体组织和器官。一般的电脉冲刺激时采用无极性微分型指数波形,由电荷相等的正负脉冲波构成,负指数脉冲起神经纤维去极化作用,正脉冲起电荷平衡的作用,可避免组织损伤。集成电路技术,特别是植入式的处理器控制应用在电刺激器中,可以完成复杂的信号处理,同时极大的保证操作的可靠性和无侵害性。
心脏起搏器是最早的医用电刺激仪器之一,它发放电脉冲,通过与心内膜相接触的电极导线,刺激心脏使之激动收缩,以模拟心脏的冲动发生和传导等电生理功能,起到治疗由于某些心律失常所致的心脏功能障碍。心脏起搏器的结构包括脉冲发生器(pulsegenerator)和电极-导线(lead)两大系统。脉冲发生器由电池、释放与调节电脉冲的电路和外壳构成。脉冲发生器控制起搏节律,犹如整个系统的“大脑”。现在的脉冲发生器是非常小的,一种典型的尺寸为5cmx5cmx6mm,重量在30克左右。
在正常的听觉系统中,声音的机械震动通过外耳和中耳之后,会在耳蜗的各处与基底膜发生共振。基底膜的振动带动毛细胞纤毛的振动,产生毛细胞的感受器电位,进而产生听神经的动作电位发放。脑的中枢听觉系统能够根据听神经中不同神经纤维的发放情况判断基底膜的振动情况,进而推断声音的频率成分。在一些患有感觉神经性耳聋的病人内,毛细胞由于多种因素如遗传、疾病等而遭到损伤或者数量减少,无法正常地驱动听神经。而人工耳蜗的基本工作原理就是绕过毛细胞这一环节,直接对听神经进行电刺激。于是这种电刺激的效果就好像是听神经被声音通过正常的基底膜和毛细胞驱动一样。
人工耳蜗只是一种听觉假体,并不能“治愈”耳聋或其他听觉障碍。人工耳蜗的工作是基于耳蜗的不同部分与不同声音频率之间一种规则的对应关系(频率拓扑性质)。一般需要使用更加复杂的处理方法以避免造成组织、电极损伤等一些不良影响。
视觉假体技术也属于功能电刺激的一种。大多数盲人的视觉通路中往往只有一部分发生病变,而其余部分神经组织的结构和功能尚完好。于是就能够对视觉通路的完好部位施加特定的人工电刺激,来兴奋神经细胞以模拟自然光刺激的效果,使盲人产生视觉感受。
视觉假体的工作原理与人工耳蜗相似。视觉假体系统包括一个位于病人体外的视频采集设备(如小型摄像机),视频处理模块,电刺激编码模块和植入到视觉通路特定部位的多电极阵列。由视频采集设备采集到的实时视频图像经过处理,转化为驱动多电极阵列的信号。多电极阵列对视觉神经组织施加一定幅度、波形和频率的电流刺激,兴奋视觉神经元,从而使病人产生视觉感受。
人工视觉刺激器主要包括视网膜刺激器、视皮层刺激器和视神经刺激器。其中视网膜刺激器发展最快。视网膜刺激器是在视网膜下或视网膜表面植入不同微电极,使外界光线转换成电流,通过微电极刺激并激活视网膜神经细胞及其网络,而产生光感。这种装置可使失明或接近失明的眼重新获得部分有用视力。其优点是可以产生较准确的视觉感知,而且所需电流强度较小,玻璃体有利于热量的散发,以及可直接观察到植入刺激器及植入后的反应。至今已有较多实验表明视网膜前或膜下芯片植入方法可行,有较好的生物相容性及长期稳定性,达到预期效果。
目前全世界范围内已经接受植入的病人较之佩戴人工耳蜗的病人要少得多。而且目前美国食品药品监督局(FDA)也尚未批准任何类型的视觉假体的临床应用。
下面以人工听觉的具体系统为例,详细介绍一下带有植入式处理器的电刺激器:
带植入式处理器的双模人工耳蜗系统
人工耳蜗就是通过电刺激末梢神经系统的方式来修复听觉的一种医疗电子装置。它把外部的声音转换为听神经需要的电刺激,将这种刺激通过植入电极刺激听觉神经,帮助传感性耳聋患者恢复(人工制造出)听觉。它是迄今为止治疗极重度耳聋唯一有效的方法,也是唯一被商品化的感官神经修复技术。目前各种人工耳蜗产品在设计上细节不尽相同,但它们的基本硬件构成和工作原理却是一样的。
1)人工耳蜗的硬件构成
人工耳蜗的基本硬件构成如图6所示,主要分为体外和体内两个部分,其工作原理和流程如下:
(1)体外的麦克风首先把采集到的机械声音信号转换成模拟电信号;
(2)模拟电信号经过模数转换器转换成数字电信号;
(3)数字信号处理器(DSP)对数字声音信号进行分析并决定如何驱动埋植于耳蜗内的电极去刺激听神经,形成刺激指令序列;
(4)刺激指令序列经过调制后以无线电波的方式发送给体内部分;
(5)体内的解调器从无线电波中获取体内电路工作所需的能量,并对刺激指令序列进行解析;
(6)体内的刺激器对解调出来的指令序列进行译码,然后根据指令要求在电极上产生相应的电流,刺激听神经产生听觉。
2)新型全植入系统的应用
在当前植入式电池不足以支撑数字式全植入人工耳蜗系统,而模拟式全植入系统又存在着诸多缺陷的情况下,新型全植入系统的设计思路除了继续降低数字系统本身的功耗外,还可以在结构上进行调整,降低系统对电池的使用量。基于这些考虑,我们提出了带植入式处理器的可双模工作的新型人工耳蜗系统,如图7所示。
该系统在体内集成了一套完整的语音信号采集、处理电路,以及与体外的无线接口,同时配有植入式电池。所谓“双模”,是指该系统既可以工作在不带任何外部辅助装置的体内单机模式下,如图7(b)所示,也可以工作于体外语音信号采集电路与体内处理电路协同的联机模式下,如图7(c)所示。从技术可行性的角度上讲,联机模式下的系统在当前的电路技术条件下是可以实现的,而单机模式则受制于电池容量和安全性等非电路因素。
这种系统的意义在于,通过两种模式的交替使用可以很大程度上减少对植入式电池的使用量。而且该系统包含了一个完整的全植入数字式子系统,对该系统的研究可以涵盖下一代全植入式系统的关键技术难点。也就是说,该系统的很多关键技术将可以直接应用到下一代全植入系统当中。实际上,在植入式电池的容量和安全方面的性能提升到一定程度之后,这个系统可以自然而然地转换成一个全植入式系统。
3)植入式数字信号处理器的低功耗设计
在双模系统中,最大的技术难题就在于植入式数字信号处理器(DSP)的设计(图8),因为它几乎是整个系统里功耗最大的部件。传统人工耳蜗中的DSP处在体外,对功耗的要求还可以宽松一些,毕竟体外的电池可以随便更换。而在新系统中,无论是哪一种工作模式,对DSP的功耗要求都是非常苛刻的。在体内单机模式下,DSP的功耗直接影响着植入式电池的寿命,而植入式电池又不可以随便更换,所以这种情况下DSP功耗的重要性自不待言。在联机模式下,由于无线能量传输效率低下,DSP的功耗将会被严重放大,这比DSP在体外时的情况要恶化很多。
实际的设计和测试结果表明,基于开放源代码硬件的专用指令集处理器(OSH-ASIP)设计方法有助于提高效率并降低成本,同时可以有助于去除通用处理器中存在的冗余,从而提高处理器的执行效率、降低功耗。通过综合运用指令集简化、等待模式、循环暂存、存储器切割、操作数隔离和时钟门控等多种低功耗设计技术,在0.18μmCMOS工艺下设计实现的一款人工耳蜗专用的低功耗DSP实际测量结果为:在10MHz的时钟频率下执行连续交织采样(CIS)算法的功耗小于2mW,低功耗效果显著。
就当前的技术水平来讲,数字式全植入的人工耳蜗系统仍然因为能量供应不足(功耗大而电池容量小)的缘故无法实现。但是除了功耗外并没有其他理由可以阻碍数字系统的进一步发展,况且相比于模拟系统中那些固有的缺陷,功耗实际上是一个会随着微电子设计和制造水平的提高而逐步得到解决的问题。因此,从长远看数字式全植入系统才是人工耳蜗系统最优的选择方案。
4.3智能内窥镜胶囊
传统医用内窥镜(如胃镜和肠镜)需要使用光纤或电缆插入人体体腔内拍摄病征图像以供医生诊断,这些连接线会给病人带来很大不适,而且诊断存在盲区,并可能会有消化道伤损等并发症。智能内窥镜胶囊的出现给消化道疾病的诊断带来了便利,克服了上述缺点。如图9所示,病人在吞服了胶囊内镜以后,胶囊依靠消化道的蠕动在其中缓慢移动。移动的过程中会采集人体内消化道的图像并以无线的方式发送至体外记录仪,并可以上传至基站以供医生诊断病情。胶囊内镜不会给病人带来不适,在检测时病人也可活动,而且它可以完成全消化道的检测,扫除了传统内窥镜存在的盲区。
1)智能内窥镜胶囊的发展历史
智能内窥镜胶囊(消化道胶囊内镜)的概念最早于2000年由以色列科学家提出并实现,之后GivenImaging公司生产出第一款商用的胶囊内镜产品Pillcam。最近的几年里各国的工业界和学术界相继开始对这种产品的研发,一些新产品和新技术陆续面世:日本的奥林巴斯公司推出的EndoCapsule产品在日本也开始商用;日本NORIKASyakaRFlab正在研发用无线供能,代替电池供电的技术,以及控制胶囊内镜姿态的控制技术;韩国研究机构推出了以人体作为导体来直接传输信息的技术,用以代替射频收发机,目前也已成功地利用到胶囊内镜产品中。在可预见的将来还将出现集诊断、活检、给药及消化道行走等各种功能于一体的产品。
2)胶囊内镜的结构
完整的口服式智能内窥镜胶囊系统由胶囊内镜、体外便携式记录仪和工作站三部分构成。胶囊内镜是整个系统最为重要的部分,也是设计难度最高的部分,在集成电路设计时尤其要注意功耗等问题。外壳内的电路系统主要由五个部分组成,如图10所示,包括一个商用CMOS图像传感器、白色发光LED、一个商用射频收发机芯片及天线、一块用于控制和数据处理的专用集成电路和两节钮扣电池。
商用的CMOS图像传感器位于整个胶囊的一端,负责采集消化道中的彩色图像数据。支持多种图像分辨率,最高速率可达30fps。高亮度的白光LED均匀地排布在图像传感器镜头座外的环形PCB上,在采集图像时提供照明光线。高性能、低功耗的商用射频收发机位于胶囊的另一端,保证胶囊系统的无线通信。射频收发机工作在433MHz的ISM频段,采用FSK的调制方式,有效码率最高可达500kbps。两颗1.5V的钮扣电池串联后为整个电路系统提供所需的能量。它们位于胶囊的中部,在图像传感器和射频收发机之间。用于控制和数据处理的专用集成电路位于图像传感器与电池之间,它将系统各部分的功能组合起来,形成完整的电路系统。
专用集成电路是胶囊内镜的控制核心(图11),它由数字基带、电源管理单元和无线唤醒子系统三部分组成。其中数字基带部分主要实现通信控制和图像压缩两大功能。电源管理单元可将电池电压转换为系统各个部分所需的电源电压。无线唤醒子系统可以对密封在胶囊中的电路系统进行开启、关闭、复位和配置操作,提高了系统可靠性,也便利了产品的组装和生产过程。
3)胶囊内镜的低功耗实现
引入图像压缩功能实际上是使用数字电路的能量去换取射频部分的能量,而且数字电路的低功耗技术比较容易实现,使得降低数字电路的功耗相对于降低射频电路的功耗更为容易。因此,只要对图像压缩的计算复杂度做出仔细的评估,电路系统整体能量的降低不难实现。
目前智能内窥镜胶囊系统还没有正式的产品国家标准,但一般包括如下几个重要指标:
2)尺寸:为方便病人吞服,胶囊尺寸一般直径为10~12mm,长度为20~30mm。
目前国内有清华大学、中科院合肥智能机械研究所、重庆大学、重庆金山科技集团等单位都在分别从事这方面的研究。
5结语
本文从医疗健康领域的社会需求、市场需求现状入手,对我国医疗电子产业面临的机遇进行了分析,并对其中的关键技术――集成电路技术应用做了基本介绍。多方面的数据分析表明,医学微电子系统研究设计的核心发展趋势可以归结为小型化/微型化、集成化、网络化、数字化、智能化。最后还通过几个在研项目实例进一步阐释了集成电路技术在医疗健康领域的应用。
关键词：锅炉钢结构工艺技术应用
我国锅炉钢结构行业已经随着我国经济的发展而不断提升，在国际上有了一定的竞争力，但是由于其基础较落后，因此与国际水平还存在一定差距。再者，目前各种新材料的不断出现，技术也日新月异，同时随着社会用电量的不断增加，发电厂的规模也将不断加大，锅炉钢结构制造的工艺技术必须与时俱进。
1.锅炉运行存在问题
我国的电厂锅炉已经由传统的小容量、低自动化逐步进入了大容量、多样化、自动化发展的新阶段。各类机械技术、电器技术、液压技术逐步成为了主要的核心技术。但是在实际的运用过程中，仍然存在很多问题影响了电站锅炉电力生产的可持续性原则。
1.1.钢结构性能较差。锅炉运行的原理是通过煤、油等燃料的直接燃烧产生热能，再通过机械转化为电能的过程。在燃烧和能量的转化的过程中，存在高温、撞击等直接具有破坏性的特征，因此在钢结构设计和制造过程中，不可避免地出现易损钢结构部件，该部件受损后，就降低了锅炉的整体性能。
1.2.锅炉整体耗能严重。锅炉的效能就是能量的转化率，其存在若干影响因素，一是锅炉本身设计问题，一是燃料的自身特征，另外就是生产操作的不规范。各种原因使得原料燃烧的热能转化率和理论值存在差异，锅炉整体耗能的偏大既给企业带来了经济损失，也阻碍了电能转化率的提升。
1.3.各种特性设计需加强。诸如在锅炉的运行过程中，经常出现“四管”爆漏、结渣、NOx排放质量浓度高及有关锅炉存在的高温腐蚀等问题，在推广应用空气分级低NOx燃烧技术的同时，应该根据不同燃料研发不同的燃烧技术，另外，要适应锅炉调峰性能的要求，就必须根据不同燃料、不同炉型进行燃烧器低负荷稳燃性能的研究。
2.锅炉钢结构制造的设计及准备
锅炉钢结构是锅炉的核心部件，其结构部件必须承受锅炉本身的负荷，同时也必须考虑到外界客观环境诸如风荷载、雪荷载、地震荷载以及其他附加需求荷载等等。锅炉的设计一般可以分为初步设计、技术设计、施工设计。设计之初首先要确定锅炉的结构体系和结构布置，以此来选取不同种类的锅炉，如煤粉炉、余热炉、CFB锅炉等。钢结构的布置形式首先要保证结构的稳定和承载，同时要考虑其特殊要求限制，同整个锅炉系统进行协调衔接。之后要进行结构的计算和和各节点的设计，节点设计直接关系到锅炉的整体安全性，应该引起设计人员的重视。作为锅炉结构性设计需要注意节点的连接必须加固，不应成为整个项目的薄弱点；要确保节点的实际受力同理论分析一致，这就要求在设计时尽量保持节点受力单一；要考虑到节点的延性，最好通过节点的细部构造来完成，以避免因局部压曲或者地震而造成全面的结构损毁；对于构件的拼接设计尽可能遵循等强度原则；最后要考虑到现场安装的便捷性，简化构造设计。
3.钢结构制造的拼接技术
对于钢结构制造要尽可能的避免拼接或者减少拼接，对于必须的拼接一定要保证其拼接的性能符合标准。在拼接技术方面重点介绍焊缝技术、对称技术和开坡技术。焊缝技术是拼接的主要技术之一，焊接缝隙的大小是衡量技术标准的关键。另外在拼接时，要认真予以排料，要避免多个焊缝集中，使得拼接焊缝之间的错开距离要大于200毫米，在梁、柱或板梁上的拼接焊缝与托架或者隔板的焊缝应错开至少100毫米。对称技术是对于拼接的加固措施，它是根据力学受力均衡性原理，在拼接位置进行加强板加固，来增强其抗裂性能。开坡技术是焊接技术的前期处理，是将型钢维持在合适的坡面度，这样既能便于后期的焊接处理，又能够保持钢结构原有性能。
4.钢结构的装配技术
钢结构的装配就是将钢结构同锅炉设备进行连接，使其起到必要的支撑作用。装配必须遵循钢结构的制造工艺，根据工艺方案，确定装配顺序和装配技术。整个装配过程要从前中后三个阶段进行控制。装配前，要进行校验和清理，校验就是对制造成形的小型结构进行测量和测试；清理则是对于钢结构的精细化处理，包括清除杂质、去处油污、铁锈等等，确保装配过程中空隙最小化。装配中要严格按照工艺方案进行组装，组装的同时要进行钢结构的可靠固定，要调试各种重要的参数指标。装配后，并不意味工作的结束，后面还需要进行调试和维护确保锅炉系统的正常运行，确保钢结构的性能最优。
结束语：
[1]谢文斌.分析我国电力工业传统生产锅炉的性能缺陷[J].西北电力技术，2010（23）.
[2]唐国宇.锅炉钢结构制造工艺技术的应用研究[J].科技资讯，2011（22）.
[3]郑恩训.锅炉钢结构制造工艺的技术应用[J].城市建设理论研究，2012（17）.
[4]陶然.锅炉钢结构设计的步骤及特点[J].电站系统工程，2011（5）.
关键词：影视文化；创意产业链；技术路径
一、引言
影视文化的创意产业链包含影视内容的各项产业，如内容、制作、营销等，这几部分内容的创新，必须利用相应的技术，加快人才队伍建设，从而增加影视作品的创意性。而使用的技术可以从研发资源与创新主体两方面分析，形成技术优势。
二、影视文化创意产业链包含的内容
影视文化的创意产业链是社会新兴的一条产业链，也是一项产业，包括两部分，一部分是文化创新，另一部分是技术创新。对于前者，个人创作水平的高低是其创新的基础；对于后者，则需要专业的技术人员，加大新技术的研发力度，实现技术上的创新。但不管是文化创新还是技术创新，都要满足观众的要求，为观众提供精神财富。影视文化创意产业链共由三部分组成，这三部分分别是创意内容、设计制作、营销服务。
（一）创意内容产业
创意内容产业需要加快人才队伍的建设，培养复合型人才。复合型人才的培养，可以根据已有的文化内容，运用创新思维制定新内容，增加高素质、高层次人才的数量，把创意性作为人才队伍招收人才的标准。［1］完善创业内容产业，建立专业的创意人才队伍，是发展创意产业链的基础和前提。
（二）设计制作产业
影视设计制作有数个阶段，影视作品中最初的拍摄，以及后期的剪辑，直到最终版本的出现，每个环节都是影视作品必需的步骤，需要给予足够的重视。这些步骤中，除了包含文化创意外，还包含技术创意。除了可以在影视剪辑、制作中加入创意外，由影视作品衍生出来的其他产品也具有创意。比如，把作品中某个人物或动物的形象做成抱枕或玩具，或是把作品变成书籍、游戏，这些衍生品都是作品传播的载体，用不同的形式融入人们的生活中。设计制作产业除了有虚拟的影像，还会把虚拟的影像实体化，把生活中的物体作为载体，让两者紧密结合，相互穿插。
（三）营销服务产业
三、影视文化创意产业链的技术路径及发展策略
（一）技术路径
（二）发展策略
第一，营造一个健康的发展环境。对于影视文化创意产业来说，营造一个健康的发展环境，可以让其充分挖掘自己的影视资源，实现原创，创造出符合时展的文化形式，创新文化的呈现方法，促进创新产业链的形成，从而制作出更多的影视文化衍生品，建立专业的人才队伍。第二，增加融资渠道。要想真正促进影视文化创业产业链的发展，技术研发与应用部门就要与企业建立长效合作机制，增加融资渠道，保证资金的顺利供应，让每个影视作品的制作更加精良，制作出高质量的影视作品，扩大影视市场。第三，加大新技术的研发力度。目前，数字电影已经成为电影行业的主要发展趋势之一，一般都运用数字技术来制作电影。因此，我们要加大新技术的研究力度，可以借鉴国外的技术，并结合我国的实际情况，进行新技术的研发。第四，完善社会营销服务环境。我国影视文化和其他文化相比，只有很短的历史，因而没有足够的发展经验。改革开放加快了影视文化的发展进程，推动了创意产业的发展。我们必须根据公众的需求，完善社会营销服务环境，形成本地电影文化的品牌优势，提高产业链的经济收益。同时，还要弥补自身管理上的不足，探索新的技术路径。
四、结语
本文认为影视文化创意产业链的建立，可以从文化创新和技术创新两个方面完成，并对技术路径展开分析，发现其中存在的问题，并给出对策，即营造一个健康的发展环境，增加融资渠道，加大新技术的研发力度，完善社会营销服务环境。
［1］王劭君，周彬，鲍蔚，刘志迎.影视文化创意产业链及其技术路径研究［J］.昆明理工大学学报（社会科学版），2012（02）：74-79.
【关键词】老旧疏浚船；节能减排；资源整合；适航
0引言
目前，疏浚公司（以下简称公司）拥有大量船龄在35～45年的老旧疏浚船，大都由著名的荷兰IHC公司建造。在20世纪海内外的疏浚市场中，这些疏浚船发挥了主力军作用，曾经为企业作出了不可磨灭的贡献。但是，随着疏浚市场的迅猛发展，尤其是近些年以国内自主研发的自航耙吸式挖泥船“新海虎”号及系列疏浚船的问世，与之相比，老旧疏浚船在某些方面显得有些落后。近年来海内外大工程逐渐减少，工期短、规模小、工程复杂的项目增多，再加上大型疏浚船难以适应狭小的施工区域，在这样的背景下，小型老旧疏浚船重新启用，发挥其特殊作用。
本文以“航浚4003”等耙吸式挖泥船为例，着重研究和探讨如何在新形势下发挥小型老旧疏浚船的施工能力、适挖能力、创新能力，以及施工运营中存在的维护保养方面问题。
1老旧疏浚船的现状
1.2维护保养标准低
在疏浚船修理前，船舶所有人都会对船舶进行详细检查，并针对各种细节问题开列详细的修理单。但是，海事部门、船级社的船舶检验也会根据船舶存在的问题开列一系列需要重新修理的清单。基于此，修理方首先要做的是以保证船舶能够顺利通过验收为目的的维护保养。由于这些标准趋于表面化，能否真正确保船舶维修后优良性能的再现，则需要船舶领导制订严加看管及督促维修的规则。在这个过程中，海务部要对老旧船舶提供技术支持，协助设备部做好技术状况、结构强度、施工能力等一系列管理，建立有效的管理模式，从而将以应对主管机关检查为目的的修理模式转变为以使设备良好运行为目的的修理模式。
1.3各方对老旧疏浚船重视不够
由于新老疏浚船性能参差不齐，造成了公司重视新船、忽视老旧船舶的局面。比如，在给新老疏浚船的工作人员配备、配送物料等方面，就存在差别。这就造成难以调动旧船工作人员的积极性，也给旧船领导的有效管理带来一定的难度。
1.4修理尺度难以把握，船检系统未明确检验报废标准
2积极实践探索节约能源的新途径
2.1扩大自主修理节约资源，加强资源整合利用
在2009D2012年几次维修中，“航浚5001”船均坚持“以扩大自主修理为主路径，加强资源整合利用，尽可能节约成本”的维护方针，探索老旧疏浚船发展新思路。在维修工作中，上海航道局外高桥基地码头、舟山市普陀瑶丰船舶修造有限公司、舟山隆升船业有限公司均攻克了大量的扩大自主修理项目，节省大量资金，大大提高船员修理机器的效率，降低维护保养的成本，锻炼了船员队伍，提高了船员机修技能。扩大自主修理理念填补了疏浚公司在国内船舶扩大自主修理项目上的空白，为公司船舶海外自主修理工作积累了许多宝贵的经验，造就了很多人才。但是，国内船舶的扩大自主修理工作依然存在很多问题，在自主修理船舶的奖金奖励制度上依然欠缺，难以调动船员自主修理的积极性。
2.2季节性改用0号油为4号油，寻求节能减排新出路
2010年，“航浚5001”船改装了燃油设备，在春、夏、秋温暖季节坚持使用价格低廉的4号燃油，尽量不使用价格高昂的0号燃油，从而使得每吨燃油节省成本近多元。
为此，疏浚船需要克服以下一系列困难：
（1）4号燃油存在油质混杂、凝固点低的缺点，使得机器需要经常保养和检修，导致轮机部在炎热的夏季工作量大增。
（2）4号燃油使机器的磨损率加大，机舱工作当班人员需要集中精力，不断采取最优化措施确保机器正常运转。
2.3加装整流罩，促进节能降耗
公司对“航浚4009”船进行的整流罩改装，证明了设备整改可以大幅降低油耗，减少螺旋桨动能消耗，有助于提高施工产量，为公司创造效益。在成功改装的基础上，公司相继对“航浚4008”船，新造“新海虎”4号、5号及其他系列新型疏浚船的整流罩进行了技术革新，从而扩大战略思路，全面进行资源整合。老旧疏浚船改造成功的经验为公司创造了新的发展规划和节约能源的模式。
加装整流罩的作用有以下5个：
（1）降低油耗损失。加装整流罩后老旧疏浚船的日耗油量在10t左右，而新型船舶日耗油量在80t左右，单油耗方面就相差甚远。
（2）整合利用螺旋桨的动能。加装整流罩的作用是为了集约螺旋桨的动能，整合水流冲击力，使矢量合力增强，从而更好地推动疏浚船进行施工。
（3）减小螺旋桨被异物钩挂的风险。由于老旧疏浚船承担的小项目工程，工程环境恶劣，垃圾众多，加装整流罩可以有效避免螺旋桨被异物钩挂的危险。
2.4改装艏吹装置，促进功能整合
目前在建工程大都是水深较浅、环境复杂、面积狭小的小工程，而这些工程又需要“挖D吹D抛”等施工工艺联合进行。在这样的运转模式下，公司现阶段对船舶的改造势在必行，如对舱容量为m3船舶的艏吹装置进行重新设计、加装。长江口南槽航道的开局，是通过“航浚4003”船的适挖，采取的施工模式是“挖D溢流D抛”的施工工艺。原因在于，南槽航道设计水深只有5.5m，再加上航道复杂、船舶流量大、垃圾多等情况，造成大型疏浚船无法进入施工，从而使得小型疏浚船在这期间发挥了重要作用。目前，公司对“航浚4007”“航浚4009”等老旧疏浚船进行了艏吹加装改进。
老旧疏浚船加装艏吹的作用包括：（1）发挥小型船舶的集约施工模式；（2）发挥小型船舶短、小、快、跑高效施工效率；（3）克服大型疏浚船无法前往某些施工区域的困难；（4）克服工程中水深较浅、区域狭小的操纵困难。
2.5改装运动式高低溢流孔，提高疏浚挖泥装舱效率
随着疏浚市场需求的变化，小型疏浚船势必需要对其本身的缺陷进行改革，从而更好地适应复杂航道工程的维护。依据各方面专业人士的深入研究及探讨，为提高船舶疏浚效率，加装低溢流孔，从而增强其适挖性能。低溢流孔的作用包括：（1）增加疏浚土方的装载量，减少船舶吃水；（2）提高疏浚泥与水的分流效率；（3）降低船舶能耗，整合有效资源的再利用；（4）方便改装，提高疏浚施工的科学性，多维推进工程各方面的进展。
2.6在小型航道整治工程中发挥大作用
近年来，随着小工程不断增多，老旧疏浚船迎来了新的发展机遇。在众多维护和疏浚工程中，老旧疏浚船得以高效利用。在众多工程中，小型老旧疏浚船充分体现其操纵灵活的特性，继续为公司作出贡献。在多装快跑的同时，小型老旧疏浚船面对以下困难：
（1）双耙不带高压冲水，使得耙头经常被淤泥杂物堵塞，增加了船员的工作量。
（2）船舶理论自由航速是12kn，但由于船舶主机老旧，一般只有在顺水时才有可能达到10kn左右，其余大部分只能在7～8kn左右。
（4）岸基码头维护保养的力度不够，诸多原因造成船舶管理人员提交上去的修理事项难以真正落实到位。为了节约资源，岸基方不能够全面扩大自主修理，船舶只有克服困难，自行解决维护保养问题，才能保证施工顺利进行。
3加强老旧疏浚船维护管理建议
3.1加大对老旧疏浚船维修保养力度
公司应从船舶施工能力、施工产值、构件配置、结构强度，以及疏浚市场预测等方面加以掌握和分析。对无折旧费、油耗低、节能效果好的船舶，公司应加强综合管理，重视维修保养。从专业角度来看，适合报废的标准船舶是：船体外板、结构骨架更换率超过全船的30%以上的船舶，船舶维护保养耗资明显大于施工产值、船舶强度明显不足的船舶，大修期明显缩短、故障频发的船舶，疏浚市场不再需要的老旧疏浚船等。
3.2加强设备维修管理
3.3明确机务主管职责
机务主管应熟悉主管老旧疏浚船的性能、技术，防止失修、失养、失控；做好良好的监控，优先考虑备件、物料、应急消防、堵漏器材布置；熟悉掌握老旧船舶证书的有效期，确保在有效期之前做好换证工作；建立老旧船舶的详细技术档案，为实时安排修理、修改参数提供技术支持；确保老旧船舶的适航性、安全性、适挖性。
3.4加大海务部对设备的管理力度
公司海务部应对老旧疏浚船建立《老旧船舶管理跟踪表》，依据此表，协同设备部进行管理检查。建立《老旧疏浚船管理专项档案》，对船舶进行全面跟踪管理。