時(shí)間：2023-03-07 15:20:16
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膜分離技術(shù)，是利用一張?zhí)厥庵圃斓?，有選擇透過性的薄膜，在外力推動下對混合物進(jìn)行分離、提純、濃縮的一種新型分離技術(shù)，是根據(jù)混合物的物理性質(zhì)的不同用過篩的方法將其分離，或根據(jù)混合物的不同化學(xué)性質(zhì)分離開物質(zhì)。物質(zhì)通過分離膜的速度（溶解速度）取決于進(jìn)入膜的速度和進(jìn)入膜的表面擴(kuò)散到膜的龍眼、另一表面的速度（擴(kuò)散速度）。而溶解速度完全取決于被分離于膜材料之間化學(xué)性質(zhì)的差異，擴(kuò)散速度除化學(xué)性質(zhì)外還與物質(zhì)的分子量有關(guān)，速度越大，透過膜所需的時(shí)間越短，混合物中各組分透過膜的速度相差越大，則分離效率越高。
3、膜分離技術(shù)在水處理中的應(yīng)用
3.1膜分離技術(shù)在城市污水深度處理中的應(yīng)用
城市污水深度處理和回用開始于20世紀(jì)60年代。城市污水具有量大、集中、水質(zhì)較為穩(wěn)定的特點(diǎn)，是一種潛在的水資源。城市污水深度處理通常以污水處理廠的二級或三級排放液為水源，用反滲透（RO）對它進(jìn)行最后的脫鹽，脫COD、BOD以及微量有機(jī)物和重金屬離子的脫除，出水水質(zhì)可達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。但由于某些主觀原因，目前大多不直接用作飲用水。國外常將其注入地下蓄水層或淡水水庫進(jìn)行自然凈化（通常需存放兩年），也有用作工業(yè)冷卻水，鍋爐用水等非飲用目的。城市缺水制約著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，把城市的二級出水進(jìn)行處理后再生回用是解決水源短缺的一條途徑。二級排放液在進(jìn)RO裝置前需進(jìn)行預(yù)處理，以使進(jìn)水水質(zhì)符合RO裝置的使用要求。預(yù)處理的好壞是RO技術(shù)應(yīng)用成敗的關(guān)鍵?，F(xiàn)在，RO前采用MF或UF預(yù)處理的深度水處理過程已成為非直接飲用水回用工程中城市廢水處理的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)外都在積極地采用膜技術(shù)大規(guī)模地把城市污水開發(fā)為新的水資源。我國采用“微絮凝纖維過濾+膜濾”對洗浴廢水進(jìn)行了研究，試驗(yàn)表明，此工藝具有出水穩(wěn)定、占地面積小的特點(diǎn)。天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)污水處理廠引進(jìn)挪威SBR序批式活性污泥法先進(jìn)工藝，每天可提供10萬噸二級生化處理出水作為水源，使污水深度處理后回用成為可能。我國的城市污水再生回用并不普及，膜技術(shù)在深度處理的應(yīng)用相對也很少，今后我們還需在污水的再生回用和深度處理技術(shù)上進(jìn)行研究。
3.2膜分離技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用
由于工業(yè)的發(fā)展，大量工業(yè)廢水排入水體，這些工業(yè)廢水，面廣量大、危害深，大多含有不同濃度的化學(xué)物質(zhì)，其中有些具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而有些則具有毒性，對人類環(huán)境有害。為保護(hù)環(huán)境不受污染，并回收有用物質(zhì)，在工業(yè)廢水排放之前必須進(jìn)行凈化處理，膜分離技術(shù)既能對工業(yè)廢水進(jìn)行有效的凈化，又能回用其中的有用物質(zhì)，同時(shí)還可節(jié)省能源。膜技術(shù)在處理電鍍廢水、造紙廢水、重金屬廢水、含油廢水和印染廢水這五大類主要工業(yè)廢水中都得到了廣泛的應(yīng)用。
3.3膜分離技術(shù)在飲用水處理中的應(yīng)用
隨著人們生活水平的提高，對飲用水的水質(zhì)要求也越來越高，加上傳統(tǒng)工藝中的某些弊端，如加氯殺菌會使氯與水中的某些有機(jī)物反應(yīng)生成新的危害巨大的三致（致癌、致突變、致畸變）化合物。膜技術(shù)用于飲用水處理是一個重大突破。水的凈化與純化是從水中去除懸浮物、細(xì)菌、病毒、無機(jī)物、農(nóng)藥、有機(jī)物和溶解氣體等，在這方面，膜分離技術(shù)發(fā)揮了其獨(dú)特的作用。膜分離中的微濾、超濾和納濾所組成的水處理方法，對去除水中的微米級的顆粒優(yōu)于常規(guī)水處理技術(shù)中的過濾能力，而且還具有去除過濾所不具備的納米級微粒的能力，可有效去除水中的懸浮物、細(xì)菌、病毒、無機(jī)物、農(nóng)藥、有機(jī)物和溶解氣體等雜質(zhì)。符合飲用水水質(zhì)不提高的要求。3.4膜分離技術(shù)在海水淡化中的應(yīng)用
我國是水資源大國，同時(shí)也是水資源貧國。海水作為水資源的重要組成部分，有效利用是解決我國水資源危機(jī)的重要措施之一。目前用于海水淡化的膜技術(shù)主要有反滲透、電滲透（ED）和膜蒸餾（MD）等。2002年，萬噸級反滲透海水淡化及其組器技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程被列入國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目。海水淡化用發(fā)滲透膜的脫鹽率高達(dá)99.6%.反滲透技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展大大降低了海水淡化的成本，現(xiàn)在反滲透已成為海水淡化制取飲用水最經(jīng)濟(jì)的手段。電滲析技術(shù)可直接將海水淡化為飲用水，但其過程對不帶電荷的物質(zhì)，如有機(jī)物、膠體、細(xì)菌、懸浮物等無脫除能力，并且能耗高，水回收率低。所以，由于反滲透海水淡化技術(shù)的出現(xiàn)，電滲析法海水淡化的比例正在逐漸降低。膜蒸餾技術(shù)具有很高的脫鹽率，可達(dá)到99.7%以上，被用于小型海水淡化，對離子、膠體、大分子等不揮發(fā)組分和無法擴(kuò)散透過膜的組分的截留可到100%，并且具有設(shè)備簡單，操作容易，膜使用壽命長，能耗低等優(yōu)點(diǎn)。
3.5膜分離技術(shù)在苦咸水脫鹽中的應(yīng)用
①設(shè)備構(gòu)造簡單、所需購置成本不高、能耗相對較低，而且在進(jìn)行分離時(shí)不需要任何幫助分離的介質(zhì)；
②由于旋流器的體積較小，所以設(shè)備在安裝方面難度系數(shù)小，一旦調(diào)試好，就能持續(xù)、穩(wěn)定地工作；
③分離效率高、適應(yīng)力強(qiáng)，受外界影響較小，工作的溫度及壓力只受旋流器結(jié)構(gòu)材料的影響。盡管如此，旋流分離技術(shù)也存在一定的缺陷：首先，在液體流動時(shí)，會產(chǎn)生剪切作用，如果設(shè)計(jì)的參數(shù)有誤，容易導(dǎo)致含油污水中的油滴被打碎乳化的情況出現(xiàn)，進(jìn)而使分離達(dá)不到預(yù)期的效果；其次，由于物料的性質(zhì)存在差異，所以在旋流器的結(jié)構(gòu)大小和操作條件等方面，不同的油田需求也不相同，這就造成了旋流器大多不能通用；最后，在乳化油的處理上，旋流分離技術(shù)仍有待提高。
（2）國內(nèi)應(yīng)用研究現(xiàn)狀。經(jīng)國內(nèi)外專家多年的努力，在旋流分離數(shù)值模擬分析、旋流管外特性研究等方面，旋流分離技術(shù)取得了重大進(jìn)展，對這項(xiàng)技術(shù)的研究也正趨于規(guī)范和完善，目前正準(zhǔn)備將初步的研究成果轉(zhuǎn)向產(chǎn)品化。從總體上來說，我國在含油污水的處理問題上，其技術(shù)相對較為落后、發(fā)展條件不足、人員管理較為松散、組織管理水平低?；谏鲜銮闆r，對靜態(tài)液—液旋流分離技術(shù)的研究還需要深入探討。
（3）未來研究發(fā)展趨勢。要想使液—液旋流分離技術(shù)得到更好的應(yīng)用，不僅需要改進(jìn)它的一些特性，如設(shè)備特性、介質(zhì)特性及操作特性，而且需要對系統(tǒng)進(jìn)行全盤設(shè)計(jì)，以提高系統(tǒng)的工作效率。其中，液—液旋流技術(shù)研究的主要方向是開發(fā)新設(shè)備，以低阻高效為設(shè)備的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。此外，新型旋流管的研發(fā)也十分重要。經(jīng)過多年的研究與創(chuàng)新，旋流管在結(jié)構(gòu)上有較大改進(jìn)，其參數(shù)也得到優(yōu)化。除了了解該項(xiàng)技術(shù)的基本特性外，未來研究的一個重要領(lǐng)域是動態(tài)液—液旋流分離技術(shù)。根據(jù)國外研究的相關(guān)數(shù)據(jù)表明，動態(tài)水力旋流器的除油效果相比靜態(tài)水力旋流器除油效果更佳，尤其是對于那些細(xì)微的油滴。此外，應(yīng)用這項(xiàng)分離技術(shù)耗能相對較小。
2膜分離技術(shù)處理采油污水
膜分離技術(shù)是超精細(xì)過濾器技術(shù)中常見的一種采油污水處理技術(shù)。膜分離技術(shù)能夠有效地處理采油污水，它主要是利用膜的選擇透過性來開展工作的。如果油粒子的粒徑為微米量級，用機(jī)械方法進(jìn)行前處理?，F(xiàn)階段，膜分離技術(shù)的產(chǎn)生使得傳統(tǒng)的分離技術(shù)被淘汰。根據(jù)ACHEMA展覽會的記錄可以發(fā)現(xiàn)，目前發(fā)展速度最快的過濾與分離技術(shù)即為膜分離。膜分離技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在以下兩個方面：首先，國外利用自身先進(jìn)的科技條件，開發(fā)出多種膜制造技術(shù)，金屬材倒膜、空心纖維膜和液膜等結(jié)構(gòu)都是其重要的研究成果。其次，在膜分離技術(shù)的發(fā)展方面，已對有機(jī)聚合材料進(jìn)行了開發(fā)，像聚乙烯、聚丙烯、聚礬等。膜分離技術(shù)的發(fā)展除了表現(xiàn)在以上兩個方面，還有一種復(fù)合膜。這種復(fù)合膜是將有機(jī)聚合材料與膜制造技術(shù)相結(jié)合的。
2.1超濾膜的應(yīng)用現(xiàn)狀
根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)記載，超濾膜法處理乳化油廢水在國外已有幾十年的歷史。在20世紀(jì)80年代，西德已有超過250個超濾膜設(shè)備投入使用。相關(guān)資料顯示，每套設(shè)備處理含油乳狀液的能力為l~20m3/d。這個時(shí)期，膜組件分為卷式、板框式和管式三種。到80年代末90年代初，膜生產(chǎn)單位的分離技術(shù)取得了進(jìn)步，能提供系列膜設(shè)備?，F(xiàn)今，上海寶鋼通過使用AbCor公司的管狀膜大型超濾設(shè)備，將乳化油廢水進(jìn)行處理，效果明顯。張玉忠等人曾經(jīng)做了一個實(shí)驗(yàn)，這個實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容為：把自行研制的MTB—I型耐溫中空纖維膜與MTB—V型加拿大的中空纖維膜的處理效果進(jìn)行對比。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，可直接得出一個結(jié)論：對于未經(jīng)處理的含油率高的污水，效果欠佳，與國外差距較大；對經(jīng)過預(yù)處理的含油量低的污水進(jìn)行處理，效果明顯。
2.2膜器的研究進(jìn)展
由于依靠改變流動狀態(tài)或設(shè)置流道障礙的傳統(tǒng)靜態(tài)十字流膜濾技術(shù)已經(jīng)不適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，目前，技術(shù)人員已經(jīng)轉(zhuǎn)移了工作重點(diǎn)，重點(diǎn)開展新型膜器的研究，主要是對其進(jìn)行利用膜運(yùn)動施加離心力和外加場力兩種方式的研究。膜生物反應(yīng)器污水處理技術(shù)就是新型膜器研究下的產(chǎn)物，它使得污水生物處理工程中的生物反應(yīng)器與膜分離技術(shù)中的超濾組件結(jié)合在一起，這不僅提高了工作效率，還能降低能耗。由此可見，它的發(fā)展前景還是相對較好的。在油田污水中，受技術(shù)條件的限制，一些問題的處理不夠徹底，所以研制一種多強(qiáng)化方式的膜濾設(shè)備是十分有必要的；同時(shí)，需要建立對應(yīng)的過濾理論模型，并研究其分離機(jī)理。隨著科技的進(jìn)步，膜分離技術(shù)在油田采出水處理中的應(yīng)用力度不斷增加。其特點(diǎn)主要體現(xiàn)為精度高、易自控化。受我國過濾技術(shù)水平的影響，以及經(jīng)濟(jì)條件的限制，其在大型工業(yè)化規(guī)模中投入使用的條件不夠成熟。筆者認(rèn)為，膜分離法的核心技術(shù)問題體現(xiàn)在高效高滲透性膜和提高處理量兩方面，但實(shí)踐起來相對困難。綜上所述，對膜器的研究提出了更高的要求。
3過濾分離技術(shù)的展望
縱觀我國過濾分離技術(shù)研究的成果，主要集中在過濾器和過濾裝置方面，其最終目的都是為了使流體系統(tǒng)得到凈化。在一些發(fā)達(dá)國家，已經(jīng)深入對這種技術(shù)進(jìn)行了探討，并且耗費(fèi)了許多時(shí)間及精力。在過濾分離技術(shù)領(lǐng)域，我國沒有取得突破性成就，甚至沒有一套完整的過濾分離技術(shù)的科研生產(chǎn)體系。值得提出的是，我國的過濾材料沒有在研制計(jì)劃內(nèi)。另外，在過濾分離技術(shù)方面，還存在一些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、測試設(shè)備和質(zhì)量控制等不完善的情況。在未來對過濾分離技術(shù)進(jìn)行研究時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)放在過濾材料及過濾器方面。
1．引言
近20多年來，醫(yī)學(xué)影像已成為醫(yī)學(xué)技術(shù)中發(fā)展最快的領(lǐng)域之一，其結(jié)果使臨床醫(yī)生對人體內(nèi)部病變部位的觀察更直接、更清晰，確診率也更高。20世紀(jì)70年代初，X-CT的發(fā)明曾引發(fā)了醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域的一場革命，與此同時(shí)，核磁共振成像象(MRI:MagneticResonanceImaging)、超聲成像、數(shù)字射線照相術(shù)、發(fā)射型計(jì)算機(jī)成像和核素成像等也逐步發(fā)展。計(jì)算機(jī)和醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)作為這些成像技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)，帶動著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷正產(chǎn)生著深刻的變革。各種新的醫(yī)學(xué)成像方法的臨床應(yīng)用，使醫(yī)學(xué)診斷和治療技術(shù)取得了很大的進(jìn)展，同時(shí)將各種成像技術(shù)得到的信息進(jìn)行互補(bǔ)，也為臨床診斷及生物醫(yī)學(xué)研究提供了有力的科學(xué)依據(jù)。
在目前的影像醫(yī)療診斷中,主要是通過觀察一組二維切片圖象去發(fā)現(xiàn)病變體,往往需要借助醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)來判定。至于準(zhǔn)確的確定病變體的空間位置、大小、幾何形狀及與周圍生物組織的空間關(guān)系,僅通過觀察二維切片圖象是很難實(shí)現(xiàn)的。因此,利用計(jì)算機(jī)圖象處理技術(shù)對二維切片圖象進(jìn)行分析和處理,實(shí)現(xiàn)對人體器官、軟組織和病變體的分割提取、三維重建和三維顯示,可以輔助醫(yī)生對病變體及其它感興趣的區(qū)域進(jìn)行定性甚至定量的分析,可以大大提高醫(yī)療診斷的準(zhǔn)確性和可靠性。此外,它在醫(yī)療教學(xué)、手術(shù)規(guī)劃、手術(shù)仿真及各種醫(yī)學(xué)研究中也能起重要的輔助作用。
本文對醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)中的圖像分割、紋理分析、圖像配準(zhǔn)和圖像融合技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展進(jìn)行了綜述。
2．醫(yī)學(xué)圖像三維可視化技術(shù)
2.1三維可視化概述
醫(yī)學(xué)圖像的三維可視化的方法很多，但基本步驟大體相同，如圖.。從#$/&’(或超聲等成像系統(tǒng)獲得二維斷層圖像，然后需要將圖像格式（如0(#1&）轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)方便處理的格式。通過二維濾波，減少圖像的噪聲影響，提高信噪比和消除圖像的尾跡。采取圖像插值方法，對醫(yī)學(xué)關(guān)鍵部位進(jìn)行各向同性處理，獲得體數(shù)據(jù)。經(jīng)過三維濾波后，不同組織器官需要進(jìn)行分割和歸類，對同一部位的不同圖像進(jìn)行配準(zhǔn)和融合，以利于進(jìn)一步對某感興趣部位的操作。根據(jù)不同的三維可視化要求和系統(tǒng)平臺的能力，選擇不同的方法進(jìn)行三維體繪制，實(shí)現(xiàn)三維重構(gòu)。
2.2關(guān)鍵技術(shù)：
圖像分割是三維重構(gòu)的基礎(chǔ)，分割效果直接影像三維重構(gòu)的精確度。圖像分割是將圖像分割成有意義的子區(qū)域，由于醫(yī)學(xué)圖像的各區(qū)域沒有清楚的邊界，為了解決在醫(yī)學(xué)圖像分割中遇到不確定性的問題，引入模糊理論的模糊閥值、模糊邊界和模糊聚類等概念?？焖贉?zhǔn)確的分離出解剖結(jié)構(gòu)和定位區(qū)域位置和形狀，自動或半自動的圖像分割方法是非常重要的。在實(shí)際應(yīng)用中有聚類法、統(tǒng)計(jì)學(xué)模型、彈性模型、區(qū)域生長、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等適用于醫(yī)學(xué)圖像分割的具體方法。
由于可以對同一部位用不同的成像儀器多次成像，或用同一臺儀器多次成像，這樣產(chǎn)生了多模態(tài)圖像。多模態(tài)圖像提供的信息經(jīng)常相互覆蓋和具有互補(bǔ)性，為了綜合使用多種成像模式以提供更全面的信息，需要對各個模態(tài)的原始圖像進(jìn)行配準(zhǔn)和數(shù)據(jù)融合，其整個過程稱為數(shù)據(jù)整合。整合的第一步是將多個醫(yī)學(xué)圖像的信息轉(zhuǎn)換到一個公共的坐標(biāo)框架內(nèi)的研究，使多幅圖像在空間域中達(dá)到幾何位置的完全對應(yīng)，稱為三維醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)問題。建立配準(zhǔn)關(guān)系后，將多個圖像的數(shù)據(jù)合成表示的過程，稱為融合。在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，不同模態(tài)的圖像還提供了不互相覆蓋的結(jié)構(gòu)互補(bǔ)信息，比如，當(dāng)CT提供的是骨信息，MRI提供的關(guān)于軟組織的信息，所以可以用邏輯運(yùn)算的方法來實(shí)現(xiàn)它們圖像的合成。
當(dāng)分割歸類或數(shù)據(jù)整合結(jié)束后，對體數(shù)據(jù)進(jìn)行體繪制。體繪制一般分為直接體繪制和間接體繪制，由于三維醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)量很大，采用直接體繪制方法，計(jì)算量過重，特別在遠(yuǎn)程應(yīng)用和交互操作中，所以一般多采用間接體繪制。在圖形工作站上可以進(jìn)行直接體繪制，近來隨著計(jì)算機(jī)硬件快速發(fā)展，新的算法，如三維紋理映射技術(shù)，考慮了計(jì)算機(jī)圖形硬件的特定功能及體繪制過程中的各種優(yōu)化方法，從而大大地提高了直接體繪制的速度。體繪制根據(jù)所用的投影算法不同加以分類，分為以對象空間為序的算法（又稱為體素投影法）和以圖像空間為序的算法!又稱為光線投射法"，一般來說，體素投影法繪制的速度比光線投射法快。由于三維醫(yī)學(xué)圖像的繪制目的在于看見內(nèi)部組織的細(xì)節(jié)，真實(shí)感并不是最重要的，所以在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的繪制要突出特定診斷所需要的信息，而忽略無關(guān)信息。另外，高度的可交互性是三維醫(yī)學(xué)圖像繪制的另一個要求，即要求一些常見操作，如旋轉(zhuǎn)，放大，移動，具有很好的實(shí)時(shí)性，或至少是在一個可以忍受的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)完成。這意味著在醫(yī)學(xué)圖像繪制中，繪制時(shí)間短的可視化方法更為實(shí)用。
未來的三維可視化技術(shù)將與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合，不僅僅是獲得體數(shù)據(jù)的工具，更主要的是能創(chuàng)造一個虛擬環(huán)境。
3．醫(yī)學(xué)圖像分割
醫(yī)學(xué)圖像分割就是一個根據(jù)區(qū)域間的相似或不同把圖像分割成若干區(qū)域的過程。目前,主要以各種細(xì)胞、組織與器官的圖像作為處理的對象，圖像分割技術(shù)主要基于以下幾種理論方法。
3.1基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法
統(tǒng)計(jì)方法是近年來比較流行的醫(yī)學(xué)圖像分割方法。從統(tǒng)計(jì)學(xué)出發(fā)的圖像分割方法把圖像中各個像素點(diǎn)的灰度值看作是具有一定概率分布的隨機(jī)變量,觀察到的圖像是對實(shí)際物體做了某種變換并加入噪聲的結(jié)果,因而要正確分割圖像,從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度來看,就是要找出以最大的概率得到該圖像的物體組合。用吉布斯（Gibbs）分布表示的Markov隨機(jī)場(MRF)模型,能夠簡單地通過勢能形式表示圖像像素之間的相互關(guān)系,因此周剛慧等結(jié)合人腦MR圖像的空間關(guān)系定義Markov隨機(jī)場的能量形式,然后通過最大后驗(yàn)概率(MAP)方法估計(jì)Markov隨機(jī)場的參數(shù),并通過迭代方法求解。層次MRF采用基于直方圖的DAEM算法估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)有限正交混合(SFNM)參數(shù)的全局最優(yōu)值,并基于MRF先驗(yàn)參數(shù)的實(shí)際意義,采用一種近似的方法來簡化這些參數(shù)的估計(jì)。林亞忠等采用的混合金字塔Gibbs隨機(jī)場模型,有效地解決了傳統(tǒng)最大后驗(yàn)估計(jì)計(jì)算量龐大和Gibbs隨機(jī)場模型參數(shù)無監(jiān)督及估計(jì)難等問題,使分割結(jié)果更為可靠。
3.2基于模糊集理論的方法
醫(yī)學(xué)圖像一般較為復(fù)雜，有許多不確定性和不精確性，也即模糊性。所以有人將模糊理論引入到圖像處理與分析中，其中包括用模糊理論來解決分割問題?；谀：碚摰膱D形分割方法包括模糊閾值分割方法、模糊聚類分割方法等。模糊閾值分割技術(shù)利用不同的S型隸屬函數(shù)來定義模糊目標(biāo)，通過優(yōu)化過程最后選擇一個具有最小不確定性的S函數(shù)，用該函數(shù)表示目標(biāo)像素之間的關(guān)系。這種方法的難點(diǎn)在于隸屬函數(shù)的選擇。模糊C均值聚類分割方法通過優(yōu)化表示圖像像素點(diǎn)與C各類中心之間的相似性的目標(biāo)函數(shù)來獲得局部極大值，從而得到最優(yōu)聚類。Venkateswarlu等[改進(jìn)計(jì)算過程，提出了一種快速的聚類算法。
3.2.1基于模糊理論的方法
模糊分割技術(shù)是在模糊集合理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,它可以很好地處理MR圖像內(nèi)在的模糊性和不確定性,而且對噪聲不敏感。模糊分割技術(shù)主要有模糊閾值、模糊聚類、模糊邊緣檢測等。在各種模糊分割技術(shù)中,近年來模糊聚類技術(shù),特別是模糊C-均值(FCM)聚類技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛。FCM是一種非監(jiān)督模糊聚類后的標(biāo)定過程,非常適合存在不確定性和模糊性特點(diǎn)的MR圖像。然而,FCM算法本質(zhì)上是一種局部搜索尋優(yōu)技術(shù),它的迭代過程采用爬山技術(shù)來尋找最優(yōu)解,因此容易陷入局部極小值,而得不到全局最優(yōu)解。近年來相繼出現(xiàn)了許多改進(jìn)的FCM分割算法,其中快速模糊分割(FFCM)是最近模糊分割的研究熱點(diǎn)。FFCM算法對傳統(tǒng)FCM算法的初始化進(jìn)行了改進(jìn),用K-均值聚類的結(jié)果作為模糊聚類中心的初值,通過減少FCM的迭代次數(shù)來提高模糊聚類的速度。它實(shí)際上是兩次尋優(yōu)的迭代過程,首先由K-均值聚類得到聚類中心的次最優(yōu)解,再由FCM進(jìn)行模糊聚類,最終得到圖像的最優(yōu)模糊分割。
3.2.2基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法
按拓?fù)錂C(jī)構(gòu)來分,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可分為前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、反饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和自組織映射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。目前已有各種類型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像分割,如江寶釧等利用MRI多回波性,采用有指導(dǎo)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為分類器,對腦部MR圖像進(jìn)行自動分割。而Ahmed和Farag則是用自組織Kohenen網(wǎng)絡(luò)對CT/MRI腦切片圖像進(jìn)行分割和標(biāo)注,并將具有幾何不變性的圖像特征以模式的形式輸入到Kohenen網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行無指導(dǎo)的體素聚類,以得到感興趣區(qū)域。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(FNN)分割技術(shù)越來越多地得到學(xué)者們的青睞,黃永鋒等提出了一種基于FNN的顱腦MRI半自動分割技術(shù),僅對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理前和處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊化和去模糊化,其分割結(jié)果表明FNN分割技術(shù)的抗噪和抗模糊能力更強(qiáng)。
3.2.3基于小波分析的分割方法
小波變換是近年來得到廣泛應(yīng)用的一種數(shù)學(xué)工具，由于它具有良好的時(shí)一頻局部化特征、尺度變化特征和方向特征，因此在圖像處理上得到了廣泛的應(yīng)用。
小波變換和分析作為一種多尺度多通道分析工具，比較適合對圖像進(jìn)行多尺度的邊緣檢測，典型的有如Mallat小波模極大值邊緣檢測算法[6
3.3基于知識的方法
基于知識的分割方法主要包括兩方面的內(nèi)容:(1)知識的獲取,即歸納提取相關(guān)知識,建立知識庫；(2)知識的應(yīng)用,即有效地利用知識實(shí)現(xiàn)圖像的自動分割。其知識來源主要有:(1)臨床知識,即某種疾病的癥狀及它們所處的位置；(2)解剖學(xué)知識,即某器官的解剖學(xué)和形態(tài)學(xué)信息,及其幾何學(xué)與拓?fù)鋵W(xué)的關(guān)系,這種知識通常用圖譜表示；(3)成像知識,這類知識與成像方法和具體設(shè)備有關(guān)；(4)統(tǒng)計(jì)知識,如MI的質(zhì)子密度(PD)、T1和T2統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。Costin等提出了一種基于知識的模糊分割技術(shù),首先對圖像進(jìn)行模糊化處理,然后利用相應(yīng)的知識對各組織進(jìn)行模糊邊緣檢測。而謝逢等則提出了一種基于知識的人腦三維醫(yī)學(xué)圖像分割顯示的方法。首先,以框架為主要表示方法,建立完整的人腦三維知識模型,包含腦組織幾何形態(tài)、生理功能、圖像灰度三方面的信息；然后,采用“智能光線跟蹤”方法,在模型知識指導(dǎo)下直接從體積數(shù)據(jù)中提取并顯示各組織器官的表面。
3.4基于模型的方法
該方法根據(jù)圖像的先驗(yàn)知識建立模型,有動態(tài)輪廓模型(ActiveContourModel,又稱Snake)、組合優(yōu)化模型等,其中Snake最為常用。Snake算法的能量函數(shù)采用積分運(yùn)算,具有較好的抗噪性,對目標(biāo)的局部模糊也不敏感,但其結(jié)果常依賴于參數(shù)初始化,不具有足夠的拓?fù)溥m應(yīng)性,因此很多學(xué)者將Snake與其它方法結(jié)合起來使用,如王蓓等利用圖像的先驗(yàn)知識與Snake結(jié)合的方法,避開圖像的一些局部極小點(diǎn),克服了Snake方法的一些不足。Raquel等將徑向基網(wǎng)絡(luò)(RBFNNcc)與Snake相結(jié)合建立了一種混合模型,該模型具有以下特點(diǎn):(1)該混合模型是靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)和動態(tài)模型的有機(jī)結(jié)合；(2)Snake的初始化輪廓由RBFNNcc提供；(3)Snake的初始化輪廓給出了最佳的控制點(diǎn)；(4)Snake的能量方程中包含了圖像的多譜信息。Luo等提出了一種將livewire算法與Snake相結(jié)合的醫(yī)學(xué)圖像序列的交互式分割算法,該算法的特點(diǎn)是在少數(shù)用戶交互的基礎(chǔ)上,可以快速可靠地得到一個醫(yī)學(xué)圖像序列的分割結(jié)果。
由于醫(yī)學(xué)圖像分割問題本身的困難性，目前的方法都是針對某個具體任務(wù)而言的，還沒有一個通用的解決方法。綜觀近幾年圖像分割領(lǐng)域的文獻(xiàn)，可見醫(yī)學(xué)圖像分割方法研究的幾個顯著特點(diǎn)：（1）學(xué)者們逐漸認(rèn)識到現(xiàn)有任何一種單獨(dú)的圖像分割算法都難以對一般圖像取得比較滿意的結(jié)果，因而更加注重多種分割算法的有效結(jié)合；（2）在目前無法完全由計(jì)算機(jī)來完成圖像分割任務(wù)的情況下，半自動的分割方法引起了人們的廣泛注意，如何才能充分利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力，使人僅在必要的時(shí)候進(jìn)行必不可少的干預(yù)，從而得到滿意的分割結(jié)果是交互式分割方法的核心問題；（3）新的分割方法的研究主要以自動、精確、快速、自適應(yīng)和魯棒性等幾個方向作為研究目標(biāo)，經(jīng)典分割技術(shù)與現(xiàn)代分割技術(shù)的綜合利用（集成技術(shù)）是今后醫(yī)學(xué)圖像分割技術(shù)的發(fā)展方向。
4．醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)和融合
醫(yī)學(xué)圖像可以分為解剖圖像和功能圖像2個部分。解剖圖像主要描述人體形態(tài)信息，功能圖像主要描述人體代謝信息。為了綜合使用多種成像模式以提供更全面的信息，常常需要將有效信息進(jìn)行整合。整合的第一步就是使多幅圖像在空間域中達(dá)到幾何位置的完全對應(yīng)，這一步驟稱為“配準(zhǔn)”。整合的第二步就是將配準(zhǔn)后圖像進(jìn)行信息的整合顯示，這一步驟稱為“融合”。
在臨床診斷上，醫(yī)生常常需要各種醫(yī)學(xué)圖像的支持，如CT、MRI、PET、SPECT以及超聲圖像等，但無論哪一類的醫(yī)學(xué)圖像往往都難以提供全面的信息，這就需要將患者的各種圖像信息綜合研究19]，而要做到這一點(diǎn)，首先必須解決圖像的配準(zhǔn)(或叫匹配)和融合問題。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)是確定兩幅或多幅醫(yī)學(xué)圖像像素的空間對應(yīng)關(guān)系；而融合是指將不同形式的醫(yī)學(xué)圖像中的信息綜合到一起，形成新的圖像的過程。圖像配準(zhǔn)是圖像融合必需的預(yù)處理技術(shù)，反過來，圖像融合是圖像配準(zhǔn)的一個目的。
4.1醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)
醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)包括圖像的定位和轉(zhuǎn)換，即通過尋找一種空間變換使兩幅圖像對應(yīng)點(diǎn)達(dá)到空間位置上的配準(zhǔn)，配準(zhǔn)的結(jié)果應(yīng)使兩幅圖像上所有關(guān)鍵的解剖點(diǎn)或感興趣的關(guān)鍵點(diǎn)達(dá)到匹配。20世紀(jì)90年代以來，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)的研究受到了國內(nèi)外醫(yī)學(xué)界和工程界的高度重視，1993年P(guān)etra等]綜述了二維圖像的配準(zhǔn)方法，并根據(jù)配準(zhǔn)基準(zhǔn)的特性，將圖像配準(zhǔn)的方法分為兩大類：基于外部特征（有框架）的圖像配準(zhǔn)和基于內(nèi)部特征（無框架）的圖像配準(zhǔn)?；谕獠刻卣鞯姆椒òⅢw定位框架法、面膜法及皮膚標(biāo)記法等。基于外部特征的圖像配準(zhǔn)，簡單易行，易實(shí)現(xiàn)自動化，能夠獲得較高的精度，可以作為評估無框架配準(zhǔn)算法的標(biāo)準(zhǔn)。但對標(biāo)記物的放置要求高，只能用于同一患者不同影像模式之間的配準(zhǔn)，不適用于患者之間和患者圖像與圖譜之間的配準(zhǔn)，不能對歷史圖像做回溯性研究?；趦?nèi)部特征的方法是根據(jù)一些用戶能識別出的解剖點(diǎn)、醫(yī)學(xué)圖像中相對運(yùn)動較小的結(jié)構(gòu)及圖像內(nèi)部體素的灰度信息進(jìn)行配準(zhǔn)?；趦?nèi)部特征的方法包括手工交互法、對應(yīng)點(diǎn)配準(zhǔn)法、結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)法、矩配準(zhǔn)法及相關(guān)配準(zhǔn)法?；趦?nèi)部特征的圖像配準(zhǔn)是一種交互性方法，可以進(jìn)行回顧性研究，不會造成患者不適，故基于內(nèi)部特征的圖像配準(zhǔn)成為研究的重點(diǎn)。
近年來，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)技術(shù)有了新的進(jìn)展，在配準(zhǔn)方法上應(yīng)用了信息學(xué)的理論和方法，例如應(yīng)用最大化的互信息量作為配準(zhǔn)準(zhǔn)則進(jìn)行圖像的配準(zhǔn)，在配準(zhǔn)對象方面從二維圖像發(fā)展到三維多模醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)。例如Luo等利用最大互信息法對CT-MR和MR-PET三維全腦數(shù)據(jù)進(jìn)行了配準(zhǔn)，結(jié)果全部達(dá)到亞像素級配準(zhǔn)精度。在醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)技術(shù)方面引入信號處理技術(shù)，例如傅氏變換和小波變換。小波技術(shù)在空間和頻域上具有良好的局部特性，在空間和頻域都具有較高的分辨率，應(yīng)用小波技術(shù)多分辨地描述圖像細(xì)貌，使圖像由粗到細(xì)的分級快速匹配，是近年來醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)的發(fā)展之一。國內(nèi)外學(xué)者在這方面作了大量的工作，如Sharman等提出了一種基于小波變換的自動配準(zhǔn)剛體圖像方法，使用小波變換獲得多模圖像特征點(diǎn)然后進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，提高了配準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。另外，非線性配準(zhǔn)也是近年來研究的熱點(diǎn)，它對于非剛性對象的圖像配準(zhǔn)更加適用，配準(zhǔn)結(jié)果更加準(zhǔn)確。
目前許多醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)技術(shù)主要是針對剛性體的配準(zhǔn)，非剛性圖像的配準(zhǔn)雖然已經(jīng)提出一些解決的方法，但同剛性圖像相比還不成熟。另外，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)缺少實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性及有效的全自動的配準(zhǔn)策略。向快速和準(zhǔn)確方面改進(jìn)算法，使用最優(yōu)化策略改進(jìn)圖像配準(zhǔn)以及對非剛性圖像配準(zhǔn)的研究是今后醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)技術(shù)的發(fā)展方向。
4.2醫(yī)學(xué)圖像融合
圖像融合的主要目的是通過對多幅圖像間的冗余數(shù)據(jù)的處理來提高圖像的可讀性,對多幅圖像間的互補(bǔ)信息的處理來提高圖像的清晰度。不同的醫(yī)學(xué)影像設(shè)備獲取的影像反映了不同的信息：功能圖像（SPECT、PET等）分辨率較差，但它提供的臟器功能代謝和血液流動信息是解剖圖像所不能替代的；解剖圖像（CT、MRI、B超等）以較高的分辨率提供了臟器的解剖形態(tài)信息，其中CT有利于更致密的組織的探測，而MRI能夠提供軟組織的更多信息。多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像的融合把有價(jià)值的生理功能信息與精確的解剖結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，可以為臨床提供更加全面和準(zhǔn)確的資料。
醫(yī)學(xué)圖像的融合可分為圖像融合的基礎(chǔ)和融合圖像的顯示。（1）圖像融合的基礎(chǔ)：目前的圖像融合技術(shù)可以分為2大類，一類是以圖像像素為基礎(chǔ)的融合法；另一類是以圖像特征為基礎(chǔ)的融合方法。以圖像像素為基礎(chǔ)的融合法模型可以表示為：
其中，為融合圖像，為源圖像，為相應(yīng)的權(quán)重。以圖像特征為基礎(chǔ)的融合方法在原理上不夠直觀且算法復(fù)雜，但是其實(shí)現(xiàn)效果較好。圖像融合的步驟一般為：①將源圖像分別變換至一定變換域上；②在變換域上設(shè)計(jì)一定特征選擇規(guī)則；③根據(jù)選取的規(guī)則在變換域上創(chuàng)建融合圖像；④逆變換重建融合圖像。（2）融合圖像的顯示：融合圖像的顯示方法可分成2種：空間維顯示和時(shí)間維顯示。
目前，醫(yī)學(xué)圖像融合技術(shù)中還存在較多困難與不足。首先，基本的理論框架和有效的廣義融合模型尚未形成。以致現(xiàn)有的技術(shù)方法還只是針對具體病癥、具體問題發(fā)揮作用，通用性相對較弱。研究的圖像以CT、MRI、核醫(yī)學(xué)圖像為主，超聲等成本較低的圖像研究較少且研究主要集中于大腦、腫瘤成像等；其次，由于成像系統(tǒng)的成像原理的差異，其圖像采集方式、格式以及圖像的大小、質(zhì)量、空間與時(shí)間特性等差異大，因此研究穩(wěn)定且精度較高的全自動醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)與融合方法是圖像融合技術(shù)的難點(diǎn)之一；最后，缺乏能夠客觀評價(jià)不同融合方法融合效果優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，通常用目測的方法比較融合效果，有時(shí)還需要利用到醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)。
在圖像融合技術(shù)研究中，不斷有新的方法出現(xiàn)，其中小波變換在圖像融合中的應(yīng)用，基于有限元分析的非線性配準(zhǔn)以及人工智能技術(shù)在圖像融合中的應(yīng)用將是今后圖像融合研究的熱點(diǎn)與方向。隨著三維重建顯示技術(shù)的發(fā)展，三維圖像融合技術(shù)的研究也越來越受到重視，三維圖像的融合和信息表達(dá)，也將是圖像融合研究的一個重點(diǎn)。
5．醫(yī)學(xué)圖像紋理分析
一般認(rèn)為圖像的紋理特征描述物體表面灰度或顏色的變化,這種變化與物體自身屬性有關(guān),是某種紋理基元的重復(fù)。Sklansky早在1978年給出了一個較為適合于醫(yī)學(xué)圖像的紋理定義:“如果圖像的一系列固有的統(tǒng)計(jì)特性或其它的特性是穩(wěn)定的、緩慢變化的或者是近似周期的,那么則認(rèn)為圖像的區(qū)域具有不變的紋理”。紋理的不變性即指紋理圖像的分析結(jié)果不會受到旋轉(zhuǎn)、平移、以及其它幾何處理的影響。目前從圖像像素之間的關(guān)系角度,紋理分析方法主要包括以下幾種。
5.1統(tǒng)計(jì)法
統(tǒng)計(jì)分析方法主要是基于圖像像素的灰度值的分布與相互關(guān)系,找出反映這些關(guān)系的特征。基本原理是選擇不同的統(tǒng)計(jì)量對紋理圖像的統(tǒng)計(jì)特征進(jìn)行提取。這類方法一般原理簡單,較易實(shí)現(xiàn),但適用范圍受到限制。該方法主要適合醫(yī)學(xué)圖像中那些沒有明顯規(guī)則性的結(jié)構(gòu)圖像,特別適合于具有隨機(jī)的、非均勻性的結(jié)構(gòu)。統(tǒng)計(jì)分析方法中,最常用的是共生矩陣法,其中有灰度共生矩陣(graylevelco-occurrencematrix,GLCM)和灰度—梯度共生矩陣。杜克大學(xué)的R.Voracek等使用GLCM對肋間周邊區(qū)提取的興趣區(qū)(regionofinterest,ROI)進(jìn)行計(jì)算,測出了有意義的紋理參數(shù)。另外,還有長游程法(runlengthmatrix,RLM),其紋理特征包括短游程優(yōu)勢、長游程優(yōu)勢、灰度非均勻化、游程非均勻化、游程百分比等,長游程法是對圖像灰度關(guān)系的高階統(tǒng)計(jì),對于給定的灰度游程,粗的紋理具有較大的游程長度,而細(xì)的紋理具有較小的游程長度。
5.2結(jié)構(gòu)法
結(jié)構(gòu)分析方法是分析紋理圖像的結(jié)構(gòu),從中獲取結(jié)構(gòu)特征。結(jié)構(gòu)分析法首先將紋理看成是有許多紋理基元按照一定的位置規(guī)則組成的,然后分兩個步驟處理（1）提取紋理基元；（2）推論紋理基元位置規(guī)律。目前主要用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法處理紋理圖像,該方法適合于規(guī)則和周期性紋理,但由于醫(yī)學(xué)圖像紋理通常不是很規(guī)則,因此該方法的應(yīng)用也受到限制,實(shí)際中較少采用。
5.3模型法
模型分析方法認(rèn)為一個像素與其鄰域像素存在某種相互關(guān)系,這種關(guān)系可以是線性的,也可以是符合某種概率關(guān)系的。模型法通常有自回歸模型、馬爾科夫隨機(jī)場模型、Gibbs隨機(jī)場模型、分形模型,這些方法都是用模型系數(shù)來表征紋理圖像,其關(guān)鍵在于首先要對紋理圖像的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析以選擇到最適合的模型,其次為如何估計(jì)這些模型系數(shù)。如何通過求模型參數(shù)來提取紋理特征,進(jìn)行紋理分析,這類方法存在著計(jì)算量大,自然紋理很難用單一模型表達(dá)的缺點(diǎn)。
5.4頻譜法
頻譜分析方法主要基于濾波器理論，包括傅立葉變換法、Gabor變換法和小波變換法。
1973年Bajcsy使用傅立葉濾波器方法分析紋理。Indhal等利用2-D快速傅立葉變換對紋理圖像進(jìn)行頻譜分析,從而獲得紋理特征。該方法只能完成圖像的頻率分解,因而獲得的信息不是很充分。1980年Laws對圖像進(jìn)行傅氏變換,得出圖像的功率譜,從而提取紋理特征進(jìn)行分析。
Gabor函數(shù)可以捕捉到相當(dāng)多的紋理信息,且具有極佳的空間/頻域聯(lián)合分辨率,因此在實(shí)際中獲得了較廣泛的應(yīng)用。小波變換法大體分金子塔形小波變換法和樹形小波變換法(小波包法)。
小波變換在紋理分析中的應(yīng)用是Mallat在1989年首先提出的,主要用二值小波變換(DiscreteWaveletTransform,DWT),之后各種小波變換被用于抽取紋理特征。傳統(tǒng)的金字塔小波變換在各分解級僅對低頻部分進(jìn)行分解,所以利用金字塔小波變換進(jìn)行紋理特征提取是僅利用了紋理圖像低頻子帶的信息,但對某些紋理,其中高頻子帶仍含有有關(guān)紋理的重要特征信息(如對具有明顯的不規(guī)則紋理的圖像,即其高頻子帶仍含有有關(guān)紋理的重要特征)得不到利用。使用在每個分解級對所有的頻率通道均進(jìn)行分解的完全樹結(jié)構(gòu)小波變換提取特征,能夠較全面地提取有關(guān)紋理特征。
由于醫(yī)學(xué)圖像及其紋理的復(fù)雜性，目前還不存在通用的適合各類醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行紋理分析的方法，因而對于各類不同特點(diǎn)的醫(yī)學(xué)圖像就必須采取有針對性地最適合的紋理分析技術(shù)。另外，在應(yīng)用某一種紋理分析方法對圖像進(jìn)行分析時(shí)，尋求最優(yōu)的紋理特征與紋理參數(shù)也是目前醫(yī)學(xué)圖像紋理分析中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
6．總結(jié)
隨著遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)的蓬勃發(fā)展，對醫(yī)學(xué)圖像處理提出的要求也越來越高。醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)發(fā)展至今，各個學(xué)科的交叉滲透已是發(fā)展的必然趨勢，其中還有很多亟待解決的問題。有效地提高醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)的水平，與多學(xué)科理論的交叉融合、醫(yī)務(wù)人員和理論技術(shù)人員之間的交流就顯得越來越重要。多維、多參數(shù)以及多模式圖像在臨床診斷（包括病灶檢測、定性，臟器功能評估，血流估計(jì)等）與治療（包括三維定位、體積計(jì)算、外科手術(shù)規(guī)劃等）中將發(fā)揮更大的作用。
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“電力技術(shù)是通向可持續(xù)發(fā)展的橋梁”，這個論斷已經(jīng)逐漸成為人們的共識。研究表明，為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)盡可能把一次能源轉(zhuǎn)換為電能使用，提高電力在終端能源中的比例。因?yàn)?，在保證相同的能源服務(wù)水平的前提下,使用電力這種優(yōu)質(zhì)能源最清潔、方便，易于控制、效率最高。如果能將大量分散燃用的化石燃料都高效潔凈地轉(zhuǎn)換為電力使用，人們賴以生存的環(huán)境和生活質(zhì)量就會大大改善。因此，電能高效潔凈地生產(chǎn)、傳輸、儲存、分配和使用的技術(shù)將成為下世紀(jì)電力技術(shù)的重點(diǎn)領(lǐng)域。電力技術(shù)屬于傳統(tǒng)技術(shù)的范疇，技術(shù)創(chuàng)新和出現(xiàn)重大突破的機(jī)會要比信息科學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)等新興學(xué)科少得多。但是，應(yīng)該看到，電力技術(shù)與其他學(xué)科的相互交叉和滲透的趨勢越來越明顯。電力研究的一些前沿課題反映了這種趨勢。以下將對若干電力前沿技術(shù)的現(xiàn)狀和未來發(fā)展前景進(jìn)行評述。
1分布式電源
分布式發(fā)電裝置（DistributedGeneration）是指功率為數(shù)千瓦至50MW小型模塊式的、與環(huán)境兼容的獨(dú)立電源。這些電源由電力部門、電力用戶或第3方所有，用以滿足電力系統(tǒng)和用戶特定的要求。如調(diào)峰、為邊遠(yuǎn)用戶或商業(yè)區(qū)和居民區(qū)供電，節(jié)省輸變電投資、提高供電可靠性等等。
當(dāng)今的分布式電源主要是指用液體或氣體燃料的內(nèi)燃機(jī)(IC)、微型燃?xì)廨啓C(jī)（Microtur_bines）和各種工程用的燃料電池（FuelCell）。因其具有良好的環(huán)保性能，分布式電源與“小機(jī)組”已不是同一概念。
1.1應(yīng)用背景
由于公眾對輸電線路可能產(chǎn)生的電磁影響的憂慮，開辟新的線路走廊越來越困難。例如，北美和西歐許多國家已決定一般不再興建新的輸電線路。于是，直接安置在用戶近旁的分布式發(fā)電裝置便成為一種替代方案。其次，與大電網(wǎng)配合，分布式電源可大大地提高供電可靠性，可在電網(wǎng)崩潰和意外災(zāi)害（例如地震、暴風(fēng)雪、人為破壞、戰(zhàn)爭）情況下，維持重要用戶的供電。加拿大魁北克省1997年冰雪災(zāi)造成輸配電線路災(zāi)難性破壞，引起大面積停電，許多重要用戶長期不能恢復(fù)供電。人們認(rèn)識到，如果能有與電網(wǎng)配合的分布式電源在運(yùn)轉(zhuǎn)，供電可靠性將會大大地提高，一些災(zāi)難性后果是可以避免的。
對供電網(wǎng)難以達(dá)到的邊遠(yuǎn)分散用戶，分布式電源在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上具有競爭力。此外，發(fā)展電動車電源是研究發(fā)展分布式電源的重要推動力。
1.2微型燃?xì)廨啓C(jī)
微型燃?xì)廨啓C(jī)（MicroTurbine）,是功率為幾千瓦至幾十千瓦，轉(zhuǎn)速為96000r/min，以天然氣、甲烷、汽油、柴油為燃料的超小型燃?xì)廨啓C(jī)，工作溫度500℃，其發(fā)電效率可達(dá)30%。目前國外已進(jìn)入示范階段。其技術(shù)關(guān)鍵是高速軸承、高溫材料、部件加工等?？梢姡姽ぜ夹g(shù)的突破常常取決于材料科學(xué)的進(jìn)步。
1.3燃料電池
燃料電池是直接把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的裝置。它是一種很有發(fā)展前途的潔凈和高效的發(fā)電方式，被稱為21世紀(jì)的分布式電源。
1.3.1燃料電池的工作原理
燃料電池的工作原理頗似電解水的逆過程。氫基燃料送入燃料電池的陽極(電源的負(fù)極)轉(zhuǎn)變?yōu)闅潆x子，空氣中的氧氣送入燃料電池的陰極(電源的正極)，負(fù)氧離子通過2極間離子導(dǎo)電的電解質(zhì)到達(dá)陽極與氫離子結(jié)合成水，外電路則形成電流。
通常，完整的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)由電池堆、燃料供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電力電子換流器、保護(hù)與控制及儀表系統(tǒng)組成。其中，電池堆是核心。低溫燃料電池還應(yīng)配備燃料改質(zhì)器（又稱為燃料重整器）。高溫燃料電池具有內(nèi)重整功能，無須配備重整器。
磷酸型燃料電池（PAFC）是目前技術(shù)成熟、已商業(yè)化的燃料電池?，F(xiàn)在已能生產(chǎn)大容量加壓型11MW的設(shè)備及便攜式250kW等各種設(shè)備。第2代燃料電池的溶融碳酸鹽電池（MCFC），工作在高溫（600～700℃）下，重整反應(yīng)可以在內(nèi)部進(jìn)行，可用于規(guī)模發(fā)電，現(xiàn)在正在進(jìn)行兆瓦級的驗(yàn)證試驗(yàn)。固體電解質(zhì)燃料電池（SOFC）被稱為第3代燃料電池。由于電解質(zhì)是氧化鋯等固體電解質(zhì)，未來可用于煤基燃料發(fā)電。質(zhì)子交換膜燃料電池是最有希望的電動車電源。
1.3.2性能和特點(diǎn)
燃料電池有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）有很高的效率，以氫為燃料的燃料電池，理論發(fā)電效率可達(dá)100%。熔融碳酸鹽燃料電池，實(shí)際效率可達(dá)584%。通過熱電聯(lián)產(chǎn)或聯(lián)合循環(huán)綜合利用熱能，燃料電池的綜合熱效率可望達(dá)到80%以上。燃料電池發(fā)電效率與規(guī)?；緹o關(guān)，小型設(shè)備也能得到高效率。（2）處于熱備用狀態(tài)，燃料電池跟隨負(fù)荷變化的能力非常強(qiáng)，可以在1s內(nèi)跟隨50%的負(fù)荷變化。(3)噪音低；可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際上的零排放；省水。（4）安裝周期短，安裝位置靈活，可省去新建輸配電系統(tǒng)。
目前燃料電池大規(guī)模應(yīng)用的障礙是造價(jià)高，在經(jīng)濟(jì)性上要與常規(guī)發(fā)電方式競爭尚需時(shí)日。
1.3.3技術(shù)關(guān)鍵和研究課題
燃料電池的技術(shù)關(guān)鍵涉及電池性能、壽命、大型化、價(jià)格等與商業(yè)化有關(guān)的項(xiàng)目，主要涉及新的電解質(zhì)材料和催化劑。熔融碳酸鹽電池（MCFC）在高溫條件下液體電解質(zhì)的損失和腐蝕滲漏降低了電池的壽命，使MCFC的大型化及實(shí)用化受到限制。需要解決電池構(gòu)成材料的腐蝕；電極細(xì)孔構(gòu)造變化使電池性能下降等問題。
固體氧化物燃料電池（SOFC）使用固體電解質(zhì)且工作溫度很高,對構(gòu)成材料及其加工有特殊要求。為了得到高溫下化學(xué)性穩(wěn)定和致密性（不通過氣體）的電解質(zhì)，在氧化鋯中加入Y2O3生成釔穩(wěn)定氧化鋯。為了降低工作溫度，應(yīng)盡可能減少電解質(zhì)薄膜厚度。通常采用熔射法、燒結(jié)法和電化學(xué)蒸發(fā)涂層法制備電解質(zhì)薄膜。實(shí)用的電解質(zhì)膜的厚度為0.03～0.05mm。比較先進(jìn)的已達(dá)到0.01mm。這樣薄的電解質(zhì)陶瓷材料除應(yīng)當(dāng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度外，必須具有高度的氣體致密性，否則將喪失燃料電池的性能。燃料極使用鎳鋯等耐熱金屬陶瓷，鎳還用作燃料重整的催化劑，空氣極在運(yùn)行中處在高溫氧化中，難以使用一般金屬。鉑的穩(wěn)定性好，但費(fèi)用昂貴，需要尋找替代材料，可用電子導(dǎo)電陶瓷。為了降低工作溫度，另外一個重要的研究方向是尋找低溫的質(zhì)子導(dǎo)電的電解質(zhì)。工作溫度倘若能降低到700℃以下，SOFC的造價(jià)就可以大幅度降低。
2大功率電力電子技術(shù)的應(yīng)用硅片引起的“第”
2.1大功率電力電子器件的重大進(jìn)展
電力電子學(xué)（PowerElectronics）的應(yīng)用已經(jīng)有多年的歷史。
電力電子學(xué)器件用于電力拖動、變頻調(diào)速、大功率換流已經(jīng)是比較成熟的技術(shù)。大功率電子器件（HighPowerElectronics）的快速發(fā)展也引起了電力系統(tǒng)的重大變革，通常稱為硅片引起的第。近10多年來，可控整流器(SCR)、可關(guān)斷的晶閘管(GTO)、MOS控制的晶閘管(MCT)、絕緣門極雙極性三極管(IGBT)等大功率高壓開關(guān)器件的開斷能力不斷提高。目前，已經(jīng)生產(chǎn)出6kA、6kV的GTO，單個元件的開斷功率可達(dá)到30MW左右，這無疑是一個巨大的進(jìn)步。
近年來，大功率電子器件已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電力的一次系統(tǒng)?？煽毓瑁ňчl管）用于高壓直流輸電已經(jīng)有很長的歷史。大功率電子器件應(yīng)用于靈活的交流輸電（FACTS）、定質(zhì)電力技術(shù)（CustomPower）以及新一代直流輸電技術(shù)則是近10年的事。新的大功率電力電子器件的研究開發(fā)和應(yīng)用，將成為下世紀(jì)的電力研究前沿。
2.2靈活交流輸電技術(shù)(FACTS)
靈活的交流輸電系統(tǒng)(FACTS)是80年代后期出現(xiàn)的新技術(shù)，近年來在世界上發(fā)展迅速。專家們預(yù)計(jì)在未來這項(xiàng)技術(shù)將在電力輸送和分配方面將引起重大變革，對于充分利用現(xiàn)有電網(wǎng)資源和實(shí)現(xiàn)電能的高效利用，將會發(fā)揮重要作用。
靈活交流輸電技術(shù)是指電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)結(jié)合以實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)電壓、參數(shù)(如線路阻抗)、相位角、功率潮流的連續(xù)調(diào)節(jié)控制，從而大幅度提高輸電線路輸送能力和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平，降低輸電損耗。
FACTS技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用的背景是：（1）發(fā)展電力市場的需要。原作為公用事業(yè)之一的電力面臨著“放松管制”（Deregulation）的改革。一些國家頒布法令規(guī)定用戶可以發(fā)電并售電給電網(wǎng)，允許電力用戶可自由選擇供電者，允許實(shí)行躉售托送（WholesaleWheeling），某些地區(qū)甚至允許實(shí)行電力零售托送。發(fā)電廠和電力用戶可以根據(jù)協(xié)議通過電網(wǎng)售受電力。電網(wǎng)作為電力市場的物質(zhì)載體，即發(fā)電廠和電力用戶間電力輸送和分配的通道，需要滿足對電力潮流靈活調(diào)節(jié)控制的要求，而常規(guī)的交流輸電系統(tǒng)卻很難適應(yīng)這一變化。
（2）發(fā)展互聯(lián)電網(wǎng)的需要。在發(fā)達(dá)國家已形成了緊密相連、多電壓等級的復(fù)雜互聯(lián)電網(wǎng)。由于電路定則使然，電網(wǎng)內(nèi)部線路及聯(lián)絡(luò)線在運(yùn)行中實(shí)際的潮流分布與這些線路的設(shè)計(jì)輸送能力相差甚遠(yuǎn)；一部分線路已過載或接近穩(wěn)定極限，而另一部分線路卻被迫在遠(yuǎn)低于線路額定輸送容量下運(yùn)行。這就提出了靈活調(diào)節(jié)線路潮流、突破瓶頸限制、增加輸送能力，以充分利用現(xiàn)有電網(wǎng)資源的要求。發(fā)達(dá)國家由于環(huán)保的嚴(yán)格限制，新建輸電線路十分困難，使得這一要求更為迫切。
傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)電力潮流的措施，如機(jī)械控制的移相器、帶負(fù)荷調(diào)變壓器抽頭、開關(guān)投切電容和電感、固定串聯(lián)補(bǔ)償裝置等，只能實(shí)現(xiàn)部分穩(wěn)態(tài)潮流的調(diào)節(jié)功能，而且，由于機(jī)械開關(guān)動作時(shí)間長、響應(yīng)慢，無法適應(yīng)在暫態(tài)過程中快速靈活連續(xù)調(diào)節(jié)電力潮流、阻尼系統(tǒng)振蕩的要求。因此，電網(wǎng)發(fā)展的需求促進(jìn)了靈活交流輸電這項(xiàng)新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。近年來，靈活交流輸電技術(shù)已經(jīng)在美國、日本、瑞典、巴西等國重要的超高壓輸電工程中得到應(yīng)用。
盡管靈活交流輸電技術(shù)已在多個輸電工程中得到應(yīng)用，并證明了它在提高線路輸送能力、阻尼系統(tǒng)振蕩、快速調(diào)節(jié)系統(tǒng)無功、提高系統(tǒng)穩(wěn)定等方面的優(yōu)越性能，但其推廣應(yīng)用的進(jìn)展步伐比預(yù)期的要慢。主要原因有：工程造價(jià)比常規(guī)的解決方案高，因此，只有在常規(guī)技術(shù)無法解決的情況下，用戶才會求助于FACTS技術(shù)；FACTS技術(shù)還需要進(jìn)一步完善。目前FACTS技術(shù)的應(yīng)用還局限于個別工程，如果大規(guī)模應(yīng)用FACTS裝置，還要解決一些全局性的技術(shù)問題，例如：多個FACTS裝置控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合問題；FACTS裝置與已有的常規(guī)控制、繼電保護(hù)的銜接問題；FACTS控制納入現(xiàn)有的電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)問題等等。也有專家認(rèn)為，F(xiàn)ACTS技術(shù)尚不能更快推廣應(yīng)用是因?yàn)殡娏Σ块T對新技術(shù)持謹(jǐn)慎觀望態(tài)度，只有相當(dāng)成熟的技術(shù)才會大規(guī)模應(yīng)用。
隨著電力電子器件的性能提高和造價(jià)降低，以電力電子器件為核心部件的FACTS裝置的造價(jià)會降低，可能會在不遠(yuǎn)的將來比常規(guī)的輸配電方案更具競爭力。國際大電網(wǎng)會議展開了有關(guān)STATCOM與SVC性能價(jià)格比的討論，不少專家認(rèn)為，由于STATCOM不需要采用大量的電容器就可以實(shí)現(xiàn)無功的快速調(diào)節(jié)，而電容器的價(jià)格多年比較穩(wěn)定，不大可能大幅度下降；相反，電力電子器件的價(jià)格會不斷降低，故預(yù)計(jì)STATCOM會比SVC（靜止無功補(bǔ)償器）更有競爭力。若將超導(dǎo)儲能裝置與STATCOM配合，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)有功功率的快速調(diào)節(jié)，這是以往任何的常規(guī)設(shè)備不能勝任的。
FACTS技術(shù)也在不斷改進(jìn)，一些新的FACTS裝置被開發(fā)出來，例如可轉(zhuǎn)換靜止補(bǔ)償器（ConvertibleStaticCompensator），它由多個同步電壓源逆變器構(gòu)成，可以同時(shí)控制2條以上線路潮流（有功、無功）、電壓、阻抗和相角，并能實(shí)現(xiàn)線路之間功率轉(zhuǎn)換。可轉(zhuǎn)換靜止補(bǔ)償器具有下列功能：（1）靜止同步補(bǔ)償器的并聯(lián)無功補(bǔ)償功能；（2）靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的功能；（3）綜合潮流控制器功能；（4）控制2條線路以上潮流的線間潮流控制（IPFC）功能；CSC被認(rèn)為是第3代靈活交流輸電裝置。
電力電子器件的發(fā)展趨勢是：一方面研制經(jīng)濟(jì)性能好的器件，以便降低設(shè)備造價(jià)；另一方面，研制開斷功率更大的高性能器件。最近，國外公司宣布研制成功以碳化硅（SiC）為基片的電力電子器件?；哪蛪汉蜔崛萘靠纱蠓忍岣?，而元件的損耗卻大大降低，從而使元件的斷開功率可望有數(shù)量級的飛躍。這預(yù)示用電子高壓斷路器取代機(jī)械的高壓斷路器（油斷路器、六氟化硫斷路器、真空開關(guān)等）已成為現(xiàn)實(shí)的可能。如果電力系統(tǒng)的高壓機(jī)械開關(guān)一旦被大功率的電子開關(guān)取代，則電力系統(tǒng)完全的靈活調(diào)節(jié)控制便將成為現(xiàn)實(shí)。
2.3定質(zhì)電力技術(shù)
定質(zhì)電力（CustomPower）技術(shù)是應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和控制技術(shù)為實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量控制，為用戶提供用戶特定要求的電力供應(yīng)的技術(shù)。
現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展對提高供電的可靠性、改善電能質(zhì)量提出了越來越高的要求。在現(xiàn)代企業(yè)中，由于變頻調(diào)速驅(qū)動器、機(jī)器人、自動生產(chǎn)線、精密的加工工具、可編程控制器、計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的日益廣泛使用，對電能質(zhì)量的控制提出了日益嚴(yán)格的要求。這些設(shè)備對電源的波動和各種干擾十分敏感，任何供電質(zhì)量的惡化可能會造成產(chǎn)品質(zhì)量的下降，產(chǎn)生重大損失。
重要用戶為保證優(yōu)質(zhì)的不間斷供電，往往自己采取措施，如安裝不間斷電源(UPS)，但是這并不是經(jīng)濟(jì)合理的解決辦法。根本的出路在于供電部門能根據(jù)用戶的需要，提供可靠和優(yōu)質(zhì)的電能供應(yīng)。因而，便產(chǎn)生了以電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)為基礎(chǔ)的定質(zhì)電力技術(shù)（CustomPowerTechnology）。
為提高配電網(wǎng)無功調(diào)節(jié)的質(zhì)量，已開發(fā)出用于配電網(wǎng)的靜止無功發(fā)生器(DSTATCOM)。它由儲能電路、GTO或IGBT變換電路和變壓器組成。它的功能是快速調(diào)節(jié)電壓，發(fā)生和吸收電網(wǎng)的無功功率，同時(shí)可以抑制電壓閃變。這是“定質(zhì)電力”的關(guān)鍵設(shè)備之一。此外，靜止無功發(fā)生器和固態(tài)開關(guān)配合，可在電網(wǎng)發(fā)生故障的暫態(tài)過程中保持電壓恒定。另一關(guān)鍵設(shè)備是動態(tài)電壓恢復(fù)器(DynamicVoltageRestorer)，它由直流儲能電路、變換器和級次串聯(lián)在供電線路中的變壓器構(gòu)成。變換器根據(jù)檢測到的線路電壓波形情況，產(chǎn)生補(bǔ)償電壓，使合成的電壓動態(tài)保持恒定。無論是短時(shí)的電壓低落或過電壓，通過DVR均可以使負(fù)載上的電壓保持動態(tài)恒定。
2.4新型直流輸電技術(shù)
直流輸電已是成熟技術(shù)。造價(jià)較高是其與交流送電競爭的不利因素。新一代的直流輸電是指進(jìn)一步改善性能、大幅度簡化設(shè)備、減少換流站的占地、降低造價(jià)的技術(shù)。直流輸電性能創(chuàng)新的典型例子是輕型直流輸電系統(tǒng)（LightHVDC），它采用GTO、IGBT等可關(guān)斷的器件組成換流器，省去了換流變壓器，整個換流站可以搬遷，可以使中型的直流輸電工程在較短的輸送距離也具有競爭力，從而使中等容量的輸電在較短的輸送距離也能與交流輸電競爭。此外，可關(guān)斷的器件組成換流器，由于采用可關(guān)斷的電力電子器件，可以免除換相失敗之虞，對受端系統(tǒng)的容量沒有要求，故可用于向孤立小系統(tǒng)（海上石油平臺、海島）的供電，今后還可用于城市配電系統(tǒng)，并用于接入燃料電池、光伏發(fā)電等分布式電源。
2.5同步開斷技術(shù)
同步開斷(SynchronizedSwitching)是在電壓或電流的指定相位完成電路的斷開或閉合。在理論上應(yīng)用同步開斷技術(shù)可完全避免電力系統(tǒng)的操作過電壓。這樣，由操作過電壓決定的電力設(shè)備絕緣水平可大幅度降低，由于操作引起設(shè)備（包括斷路器本身）的損壞也可大大減少。目前，高壓開關(guān)都是屬于機(jī)械開關(guān)，開斷的時(shí)間長、分散性大，難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定相開斷。目前的同步開斷設(shè)備是應(yīng)用一套復(fù)雜的電子控制裝置，實(shí)時(shí)測量各種影響開斷時(shí)間分散性的參量變化，對開斷時(shí)刻的提前量進(jìn)行修正。即便采取了這種代價(jià)昂貴的措施，由于機(jī)械開關(guān)特性決定，還不能做到準(zhǔn)確的定相開斷，設(shè)計(jì)人員還不敢貿(mào)然降低電氣設(shè)備的絕緣水平，以防同步開斷失敗造成設(shè)備損毀。因此，同步開斷的優(yōu)勢沒有發(fā)揮出來。
實(shí)現(xiàn)同步開斷的根本出路在于用電子開關(guān)取代機(jī)械開關(guān)。美國西屋公司已制造出13kV、600A、由GTO元件組成的固態(tài)開關(guān)，安裝在新澤西州的變電站中使用。GTO開斷時(shí)間可縮短到1/3ms，這是一般機(jī)械開關(guān)無法比擬的?，F(xiàn)在，由固態(tài)開關(guān)構(gòu)成的電容器組的配電系統(tǒng)“軟開關(guān)”已問世。
2.6未來全可控的電力系統(tǒng)
現(xiàn)在的電力系統(tǒng)由于還依賴高壓機(jī)械開關(guān)（油斷路器、六氟化硫斷路器、真空開關(guān)等）實(shí)現(xiàn)線路、設(shè)備、負(fù)荷的投切，尚不能做到完全可控。這是因?yàn)闄C(jī)械的慢過程不可能控制電的快過程。“電網(wǎng)控制”目前只能做到部分控制，本質(zhì)上仍然是一個調(diào)度員的決策支持系統(tǒng)。如果電力系統(tǒng)的高壓機(jī)械開關(guān)一旦被大功率的電子開關(guān)取代，則電力系統(tǒng)真正的靈活調(diào)節(jié)控制便將成為現(xiàn)實(shí)。
3狀態(tài)維修技術(shù)
狀態(tài)維修技術(shù)（ConditionBasedMaintenance）可以包涵可靠性為中心的維修技術(shù)（RCM）和預(yù)測維修技術(shù)（PDM）。
3.1應(yīng)用背景
這2項(xiàng)技術(shù)最初是應(yīng)用于航空航天系統(tǒng)，后來移植應(yīng)用于核電站的維修，近年已成功地用于發(fā)電廠設(shè)備的維修，并正在用于輸變電設(shè)備的檢修。
電力系統(tǒng)的可靠性在很大程度上取決于電力設(shè)施的可靠性。隨著電網(wǎng)容量的增大和用戶對供電可靠性要求的提高，維修管理的重要性日益顯現(xiàn)出來。維修費(fèi)用占電力成本的比例也不斷提高。一座現(xiàn)代化核電站的運(yùn)行維修費(fèi)用已超過燃料費(fèi)用。如何采取合理的維修策略和正確決定維修計(jì)劃，以保證在不降低可靠性的前提下節(jié)省維修費(fèi)用，便成為電力部門或負(fù)責(zé)設(shè)備維修的公司面臨的重要課題。
近年來，由于電力體制的改革，電力設(shè)備的維修也開始進(jìn)入市場，過去電力部門獨(dú)家負(fù)責(zé)設(shè)備維修的局面已被打破，電力設(shè)備制造部門也開始介入維修這一領(lǐng)域。由于設(shè)備制造商對設(shè)備的設(shè)計(jì)和薄弱環(huán)節(jié)了如指掌，加上備品備件來源有保證，往往在承接維修合同的競爭中處于有利地位。
電力部門對于設(shè)備的運(yùn)行狀況十分熟悉，對系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的各種電氣、熱、機(jī)械應(yīng)力和氣象影響因素十分了解，承擔(dān)維修任務(wù)也具有優(yōu)勢。競爭促進(jìn)了技術(shù)的發(fā)展。過去電力設(shè)備維修常用的定時(shí)檢修（TimebasedMaintenance）和以定時(shí)檢修為基礎(chǔ)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)決定延長或縮短維修周期的做法已不能滿足需要，需要發(fā)展新技術(shù)。
3.2主要技術(shù)內(nèi)容
以可靠性為中心的維修（RCM）和預(yù)測性維修是互相緊密聯(lián)系而又不同的2個技術(shù)領(lǐng)域。
以可靠性為中心的維修（ReliabilitycenteredMaintenance）是在對元件的可能故障對整個系統(tǒng)可靠性影響評估的基礎(chǔ)上決定維修計(jì)劃的一種維修策略。RCM技術(shù)在60年代末開始發(fā)展起來。當(dāng)時(shí)由于寬體客機(jī)的投運(yùn)，系統(tǒng)變得十分復(fù)雜，航空系統(tǒng)沿用定時(shí)大修的傳統(tǒng)方法在經(jīng)濟(jì)上變得不可接受。根據(jù)元件故障后果的嚴(yán)重程度確定維修計(jì)劃的RCM收到了良好效果，使航空系統(tǒng)可靠性提高?，F(xiàn)在RCM已成為全世界幾乎所有航空公司采用的方法。80年代美國EPRI將RCM引入核電站的維修，后來又應(yīng)用于火電廠，取得了提高可靠性和降低維修費(fèi)用的目的?，F(xiàn)在正在研究變電站設(shè)備的RCM技術(shù)。
預(yù)測性維修（PredictiveMaintenance）是根據(jù)對潛伏故障進(jìn)行在線或離線測量的結(jié)果和其他信息來安排維修的技術(shù)。其關(guān)鍵是依靠先進(jìn)的故障診斷技術(shù)對潛伏故障進(jìn)行分類和嚴(yán)重性分析（CriticalityAnalysis）,以決定設(shè)備（部件）是否需要立即退出運(yùn)行和應(yīng)及時(shí)采取的措施。
綜上所述，電力設(shè)備狀態(tài)維修技術(shù)涉及復(fù)雜大系統(tǒng)可靠性評價(jià)、先進(jìn)的傳感技術(shù)、信息采集處理技術(shù)、干擾抑制技術(shù)、模式識別技術(shù)、故障嚴(yán)重性分析、壽命估計(jì)等領(lǐng)域。
3.3先進(jìn)傳感器
先進(jìn)的傳感器(AdvancedSensor)是實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維修的重要手段,是一個長盛不衰的研究熱點(diǎn)。這是因?yàn)?故障診斷技術(shù)的發(fā)展首先決定于能否獲取盡可能多的有用信息，這是數(shù)據(jù)處理和診斷決策的基礎(chǔ)。為了提高故障診斷水平，研究各種新型傳感器便成為電力界的研究熱點(diǎn)。原來用于軍事的傳感技術(shù)，也有一部分移植到電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測上來。例如，用于鍋爐管道高溫應(yīng)變測量的光纖傳感器，是帶有內(nèi)部諧振腔的光導(dǎo)纖維，它可直接貼在被測管道上。用于測量鍋爐燃燒室中溫度的傳感器，是用氧化鋁保護(hù)的鉑電阻，其測量精度優(yōu)于1%。
美國電力研究院已開發(fā)出一種直接測量分析油中氣體的金屬*.絕緣子*.半導(dǎo)體傳感器，它可在線直接測量和分析油中的4種氣體并監(jiān)視其變化趨勢，現(xiàn)已用于一些電力部門的變壓器。下一步工作是把測量微水的傳感器和它集成起來，并配合負(fù)荷電流測量，弄清油中氣體、水分隨負(fù)荷的變化關(guān)系。
對紫外光下發(fā)螢光的一些傳感器，可能會用于測量發(fā)電廠中的高溫和應(yīng)變。研究人員還在研究利用偏振光遙測電場和磁場的技術(shù)，研究用壓電材料的薄膜來測量腐蝕和積塵，傳感器測得數(shù)據(jù)的無線傳輸也是需要解決的一個重要問題。
3.4故障診斷的信息處理技術(shù)
對采集到的信號加工處理，要比采集信號本身更為困難，信號加工和處理的目標(biāo)有3：從現(xiàn)場中大量的背景干擾信號中提取有用的信號；根據(jù)測得的信號進(jìn)行故障分類；判斷故障的嚴(yán)重程度，以便決定設(shè)備是否需要退出運(yùn)行。
為抑制現(xiàn)場測量中不可避免的干擾，除了應(yīng)用硬件濾波器和數(shù)字濾波技術(shù)以外，近年的研究發(fā)現(xiàn)小波變換技術(shù)可有效地濾除穩(wěn)態(tài)信號（如現(xiàn)場測試中經(jīng)常遇到的載波信號干擾和噪雜聲干擾)，可以把有用信號從比信號強(qiáng)幾個數(shù)量級的干擾中提取出來。
故障信號的分類則是更為困難的研究課題。過去用頻譜來區(qū)分故障類型的方法有很大的局限性。因?yàn)樵S多不同類型的故障信號頻譜往往有一部分甚至大部分是重疊的，在頻域內(nèi)很難加以區(qū)分。研究故障的“指紋特征”以及提取和識別指紋特征的方法便成為故障診斷研究的一個重要的分支。在研究的故障分類方法有：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、小波分析、分形維分析等。
4電磁兼容技術(shù)
電磁兼容（EMC）是指設(shè)備或系統(tǒng)在所處的電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何其他事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。電磁兼容技術(shù)是一門迅速發(fā)展的交叉學(xué)科，涉及電子、計(jì)算機(jī)、通信、航空航天、鐵路交通、電力、軍事以至人民生活各個方面。在當(dāng)今信息社會，隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，一個系統(tǒng)中采用的電氣及電子設(shè)備數(shù)量大大增加，而且電子設(shè)備的頻帶日益加寬，功率逐漸增大，靈敏度提高，聯(lián)接各種設(shè)備的電纜網(wǎng)絡(luò)也越來越復(fù)雜，因此，電磁兼容問題日顯重要。
電力系統(tǒng)中，在電網(wǎng)容量增大、輸電電壓增高的同時(shí)，以計(jì)算機(jī)和微處理器為基礎(chǔ)的繼電保護(hù)、電網(wǎng)控制、通信設(shè)備得到廣泛采用。因此，電力系統(tǒng)電磁兼容問題也變得十分突出。例如，集繼電保護(hù)、通信、SCADA功能于一體的變電站綜合自動化設(shè)備，通常安裝在變電站高壓設(shè)備的附近，該設(shè)備能正常工作的先決條件就是它能夠承受變電站中在正常操作或事故情況下產(chǎn)生的極強(qiáng)的電磁干擾。此外，由于現(xiàn)代的高壓開關(guān)常常與電子控制和保護(hù)設(shè)備集成于一體，因此，對這種強(qiáng)電與弱電設(shè)備組合的設(shè)備不僅需要進(jìn)行高電壓、大電流的試驗(yàn)，同時(shí)還要通過電磁兼容的試驗(yàn)。GIS的隔離開關(guān)操作時(shí)，可以產(chǎn)生頻率高達(dá)數(shù)兆赫的快速暫態(tài)電壓。這種快速暫態(tài)過電壓不僅會危及變壓器等設(shè)備的絕緣，而且會通過接地網(wǎng)向外傳播，干擾變電站繼電保護(hù)、控制設(shè)備的正常工作。隨著電力系統(tǒng)自動化水平的提高，電磁兼容技術(shù)的重要性日益顯現(xiàn)出來。
4.1電磁兼容技術(shù)的主要內(nèi)容和發(fā)展趨勢
電力系統(tǒng)電磁兼容的主要內(nèi)容包括：
（1）電磁環(huán)境評價(jià)。即通過實(shí)測或數(shù)字仿真等手段，對設(shè)備在運(yùn)行時(shí)可能受到的電磁干擾水平（幅值、頻率、波形等）進(jìn)行估計(jì)。例如，利用可移動的電磁兼容測試車對高壓輸電線路或變電站產(chǎn)生的各種干擾進(jìn)行實(shí)測，或通過電磁暫態(tài)計(jì)算程序?qū)赡墚a(chǎn)生的瞬變電磁場進(jìn)行數(shù)字仿真。電磁環(huán)境評價(jià)是電磁兼容技術(shù)的重要組成部分，是抗干擾設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。
（2）電磁干擾耦合路徑。弄清干擾源產(chǎn)生的電磁搔擾通過何種路徑到達(dá)擾的對象。一般來說，干擾可分為傳導(dǎo)型干擾和輻射型干擾2大類。傳導(dǎo)干擾是指電磁搔擾通過電源線路，接地線和信號線傳播到達(dá)對象所造成的干擾，例如，通過電源線傳入的雷電沖擊源產(chǎn)生的干擾；輻射干擾是指通過電磁源空間傳播到達(dá)敏感設(shè)備的干擾。例如，輸電線路電暈產(chǎn)生的無線電干擾或電視干擾即屬于輻射型的干擾。研究干擾的耦合途徑，對制定抗干擾的措施，消除或抑制干擾有重要的意義。
（3）電磁抗擾性評價(jià)。研究電力系統(tǒng)中各種敏感的設(shè)備儀表，如繼電保護(hù)、自動裝置、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電能計(jì)量儀表等耐受電磁干擾的能力。一般是采用試驗(yàn)來模擬運(yùn)行中可能出現(xiàn)的干擾并在設(shè)備盡可能接近工作條件下，試驗(yàn)被試設(shè)備是否會產(chǎn)生誤動或永久性損壞。設(shè)備的抗擾性決定于該設(shè)備的工作原理，電子線路布置、工作信號電平，以及所采取的抗干擾措施。隨著電力系統(tǒng)中各種自動化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的廣泛采用，隨著強(qiáng)電設(shè)備與強(qiáng)電設(shè)備集成為一體的趨向，如何評價(jià)這些設(shè)備耐受干擾的能力、研究實(shí)用和有效的試驗(yàn)方法，制定評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)將成為電力系統(tǒng)電磁兼容技術(shù)的重要課題。
（4）抗干擾措施，電磁干擾的產(chǎn)生和耦合。敏感設(shè)備是不可能完全避免電磁搔擾的。因此，往往比較經(jīng)濟(jì)合理的解決辦法是在敏感設(shè)備上應(yīng)用抗干擾措施。例如，電力調(diào)度大樓遭受雷擊是不可避免的。但通往系統(tǒng)和調(diào)度自動化系統(tǒng)的安全運(yùn)行可通過正確的接地、屏蔽、隔離措施加以保證。研究有效經(jīng)濟(jì)和適用的抗干擾措施也是未來電磁兼容領(lǐng)域的重要任務(wù)。
（5）電能質(zhì)量。國際大電網(wǎng)會議36學(xué)術(shù)委員會（電力系統(tǒng)電磁兼容）把電能質(zhì)量控制也列入電磁兼容的范疇，研究頻率變化、諧波、電壓閃變、電壓驟降等對用戶設(shè)備性能的影響。
證券投資技術(shù)分析通過分析證券市場過去和現(xiàn)在的市場行為（成交量、成交價(jià)、價(jià)格變化的時(shí)間和空間），來預(yù)測證券價(jià)格未來的變化趨勢。在現(xiàn)實(shí)的證券投資活動中，技術(shù)分析占有非常重要的地位，在證券投資的理論體系中，技術(shù)分析與證券投資基本分析，證券投資組合理論具有同等重要的地位。
技術(shù)分析理論是建立在三大假設(shè)基礎(chǔ)之上的，技術(shù)分析的第一假設(shè)認(rèn)為市場行為會涵蓋一切信息，影響股票價(jià)格變化的所有因素，都會反映在市場行為之中。故此，我們在預(yù)測股票價(jià)格的未來變化趨勢時(shí)，沒有必要對影響股票價(jià)格的因素具體是什么作過多的關(guān)心，我們的注意力應(yīng)該放在對市場行為的研究上，只要我們弄清了股票價(jià)格漲跌、成交量增減、價(jià)格變化的時(shí)間空間等市場行為結(jié)果的含義，我們就可以預(yù)測股票價(jià)格的未來變化趨勢。這一假設(shè)對技術(shù)分析具有非常重要的意義，是技術(shù)分析的理論前提。如果不承認(rèn)這一假設(shè)，或者說這一假設(shè)并不存在，技術(shù)分析將會失去其存在的價(jià)值。如果市場行為并沒有包括全部的、所有的影響股票價(jià)格的因素，那么我們僅僅使用研究市場的成交價(jià)、成交量和價(jià)格變化的時(shí)間和空間這些市場行為的最終結(jié)果的方法，就想達(dá)到預(yù)測和把握市場價(jià)格的未來變化趨勢的目的，就只能是以偏概全、一廂情愿了。
對于技術(shù)分析的這一重要假設(shè)和理論前提，我國理論界占主流地位的觀點(diǎn)認(rèn)為，是具有一定合理性的。筆者認(rèn)為，這一看法是值得商榷的，無論從理論上還是從投資實(shí)踐上來看，都不能夠證明市場行為可以涵蓋一切信息的結(jié)論是正確的，這一假設(shè)究竟具有多少合理的成分，值得我們深入地進(jìn)行研究。
市場行為涵蓋一切信息并無可靠性
任何一個假設(shè)的成立都必須經(jīng)過理論和實(shí)踐的檢驗(yàn)，只有在理論上具有可靠性，在實(shí)踐中具有可操作性，我們才能夠得出結(jié)論說這一假設(shè)是正確的。市場行為涵蓋一切信息在理論上具有可靠性嗎?我們認(rèn)為，回答應(yīng)該是否定的。
首先，技術(shù)分析所說的市場行為，實(shí)質(zhì)上是指市場參與者即投資者的行為。正是投資者看漲或看跌的預(yù)期、買入或賣出的決策導(dǎo)致了股票價(jià)格的波動和成交量的變化，而投資者預(yù)期的形成是對影響股票價(jià)格的多種因素進(jìn)行理性分析的結(jié)果。這里似乎可以可推出一個順理成章的結(jié)論，這就是影響股票價(jià)格波動的因素決定了投資者的預(yù)期，而投資者的預(yù)期又決定了投資者的行為，我們分析市場上投資者的行為結(jié)果（成交量、成交價(jià)），實(shí)際上就是分析投資者的預(yù)期，就是分析影響股票價(jià)格的所有因素。認(rèn)真分析我們就不難發(fā)現(xiàn)，這一系列推理在邏輯上并不具有必然的聯(lián)系，其可靠性值得懷疑。不錯，投資者在投資決策過程中，首先要對影響股票價(jià)格未來變化的因素進(jìn)行研究，而后形成對股票價(jià)格未來走勢的判斷，最后作出或買或賣的決定。但是，問題的關(guān)鍵在于，投資者在對影響股票價(jià)格變化的因素進(jìn)行分析時(shí)，必然會帶有不同的主觀個性特征。投資者對影響股票價(jià)格變化因素的分析過程實(shí)質(zhì)上是一個認(rèn)識過程，一個能動的反應(yīng)過程，這一過程不能不受到投資者理論素養(yǎng)、價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)、思維方式、個性特征和心理狀態(tài)的影響。面對同樣的客觀條件，不同的投資者完全可以作出不同的結(jié)論，采取不同的投資決策，從而表現(xiàn)出不同的甚至相互矛盾的市場行為。這樣的市場行為究竟具有多少客觀成分，究竟在多大程度上客觀地反映了現(xiàn)實(shí)情況，值得研究。顯然，我們不能祈求僅僅用這些行為的客觀表現(xiàn)（成交價(jià)格和成交量的變化情況）就可以把握所有的信息、就可以把握所有的影響股票價(jià)格變化的因素。
其次，如果說市場行為可以涵蓋所有信息的結(jié)論成立，它需要的一個基本條件是，這里所說的市場行為必須是理性的行為，而不是非理性的行為。那么，投資者在投資過程中所表現(xiàn)的行為是理性的嗎?按照經(jīng)濟(jì)學(xué)的一般假定，從個體的角度來看，作為經(jīng)濟(jì)活動參預(yù)者的投資者同任何其他經(jīng)濟(jì)主體一樣必然具有追求收益（利潤、效用）最大化的理。但是，這種個體的理并不能夠保證集體行為也是理性的，在很多情況下，正是個體的理性導(dǎo)致了集體的非理性。技術(shù)分析所說的市場行為，顯然指的是投資者的集體行為，而并非投資者的個體行為，這種投資者的集體行為，我們不能夠從理論上證明它必然是理性的行為?，F(xiàn)實(shí)生活告訴我們，證券投資者集體行為往往表現(xiàn)出很強(qiáng)的非理性成分，股票價(jià)格的暴漲暴跌、大起大落、股市泡沫的快速形成和迅速破滅，己經(jīng)充分說明了這一點(diǎn)。
再次，證券的虛擬經(jīng)濟(jì)性質(zhì)，已經(jīng)證明證券市場的交易行為（成交價(jià)格、成交量）并不能夠充分的、客觀的反映影響證券價(jià)格變化的所有因素。股票、債券和證券衍生品代表的是金融權(quán)益資產(chǎn)，屬于虛擬經(jīng)濟(jì)的范疇。證券的運(yùn)動不僅與生產(chǎn)資本的運(yùn)動相脫離，而且還與其所代表的資金的運(yùn)動相脫離。在實(shí)體經(jīng)濟(jì)中，供求規(guī)律決定著交易價(jià)格的波動，價(jià)格會自動回歸到市場供求的均衡點(diǎn)。虛擬經(jīng)濟(jì)的交易價(jià)格則取決于人們對未來的預(yù)期，價(jià)格上升會刺激人們的獲利欲望，購買需求擴(kuò)張，從而推動價(jià)格的進(jìn)一步上升；價(jià)格下跌，又將刺激人們的止損欲望，供給急劇增加，需求急劇萎縮，從而導(dǎo)致價(jià)格的進(jìn)一步下跌。當(dāng)交易進(jìn)入某種難以為繼的狀態(tài)時(shí)，就會出現(xiàn)價(jià)格的急劇變化，市場價(jià)格很難回到真正的市場供求平衡點(diǎn)。由此可見，虛擬經(jīng)濟(jì)具有天然的制造經(jīng)濟(jì)泡沫和投機(jī)的成份，其價(jià)格具有極大的誤導(dǎo)作用。
最后，從有效市場理論的角度來看，市場行為涵蓋一切信息的結(jié)論對證券的投資決策并不具有任何的指導(dǎo)意義。有效市場理論，是1965年美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家法碼（EugeneFama）最先提出來的。在這一理論中，法碼將證券市場分為弱有效型、半強(qiáng)有效型、強(qiáng)有效型三種形式。這三種不同的市場形式的區(qū)別，主要表現(xiàn)為證券價(jià)格對市場信息的反應(yīng)程度不同。在強(qiáng)有效型市場中，證券價(jià)格能夠充分和快速地反映所有的相關(guān)信息，任何人都不能夠通過對信息的私人占有而獲得超額利潤。通俗地說，在一個強(qiáng)有效型的市場中，證券價(jià)格的變化是隨機(jī)的和不可預(yù)測的。顯然，如果我們認(rèn)為證券價(jià)格的變化這一市場行為的最重要的表現(xiàn)已經(jīng)反映了市場的所有信息，證券市場是強(qiáng)有效型的，技術(shù)分析的理論前提是正確的，我們就會得出證券價(jià)格的變化是隨機(jī)的和不可預(yù)測的結(jié)論，從而也就否認(rèn)了技術(shù)分析存在的價(jià)值。反之，如果我們肯定運(yùn)用技術(shù)分析可以預(yù)測證券價(jià)格的未來變化趨勢，就必然要否認(rèn)證券價(jià)格的變化能夠反映市場所有信息的結(jié)論，從而也就否認(rèn)了技術(shù)分析所賴以存在的理論前提。
評價(jià)技術(shù)分析須實(shí)事求是
隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及城市建設(shè)水平的提高，大樹也被越來越多地應(yīng)用于各類園林綠地中，特別是重點(diǎn)工程，往往要在較短的時(shí)間內(nèi)體現(xiàn)綠化美化的效果，這就需要種植一定數(shù)量的大樹。大樹移植需要投入較多人力、機(jī)械設(shè)備和資金，同時(shí)，大樹的再生能力較幼青年樹明顯減弱，難以成活。因此，新植大樹的養(yǎng)護(hù)管理顯得尤其重要。
新植大樹的養(yǎng)護(hù)管理應(yīng)重點(diǎn)抓好以下兩大方面的工作：
一、保持樹體水分代謝平衡
大樹，特別是未經(jīng)移植或斷根處理的大樹，在移植過程中，根系會受到較大的損傷，吸水能力大大降低。樹體常常因供水不足，水分代謝失去平衡而枯萎，甚至死亡。因此，保持樹體水分代謝平衡是新植大樹養(yǎng)護(hù)管理、提高移植成活率的關(guān)鍵。為此，我們具體要做好以下幾方面的工作：
（一）地上部分保濕：
1.包干：用草繩、蒲包、苔蘚等材料嚴(yán)密包裹樹干和比較粗壯的分枝。上述包扎物具有一定的保濕性和保溫性。經(jīng)包干處理后，一可避免強(qiáng)光直射和干風(fēng)吹襲，減少樹干、樹枝的水分蒸發(fā)；二可貯存一定量的水分，使枝干經(jīng)常保持濕潤；三可調(diào)節(jié)枝干溫度，減少高溫和低溫對枝干的傷害，效果較好。目前，有些地方采用塑料薄膜包干，此法在樹體休眠階段效果是好的，但在樹體萌芽前應(yīng)及時(shí)撤換。因?yàn)?，塑料薄膜透氣性能差，不利于被包裹枝干的呼吸作用，尤其是高溫季?jié)，內(nèi)部熱量難以及時(shí)散發(fā)會引起高溫，灼傷枝干、嫩芽或隱芽，對樹體造成傷害。
2.噴水：樹體地上部分（特別是葉面）因蒸騰作用而易失水，必須及時(shí)噴水保濕。噴水要求細(xì)而均勻，噴及地上各個部位和周圍空間，為樹體提供濕潤的小氣候環(huán)境?？刹捎酶邏核畼寚婌F，或?qū)⒐┧馨惭b在樹冠上方，根據(jù)樹冠大小安裝一個或若干個細(xì)孔噴頭進(jìn)行噴霧，效果較好，但較費(fèi)工費(fèi)料。有人采取“吊鹽水”的方法，即在樹枝上掛上若干個裝滿清水的鹽水瓶，運(yùn)用吊鹽水的原理，讓瓶內(nèi)的水慢慢滴在樹體上，并定期加水，既省工又節(jié)省投資。但噴水不夠均勻，水量較難控制。一般用于去冠移植的樹體，在抽枝發(fā)葉后，仍需噴水保濕。
3.遮蔭：大樹移植初期或高溫干燥季節(jié)，要搭制蔭棚遮蔭，以降低棚內(nèi)溫度，減少樹體的水分蒸發(fā)。在成行、成片種植，密度較大的區(qū)域，宜搭制大棚，省材又方便管理，孤植樹宜按株搭制。要求全冠遮蔭，蔭棚上方及四周與樹冠保持50厘米左右距離，以保證棚內(nèi)有一定的空氣流動空間，防止樹冠日灼危害。遮蔭度為70％左右，讓樹體接受一定的散射光，以保證樹體光合作用的進(jìn)行。以后視樹木生長情況和季節(jié)變化，逐步去掉遮蔭物。
（二）促發(fā)新根：
1.控水：新移植大樹，根系吸水功能減弱，對土壤水分需求量較小。因此，只要保持土壤適當(dāng)濕潤即可。土壤含水量過大，反而會影響土壤的透氣性能，抑制根系的呼吸，對發(fā)根不利，嚴(yán)重的會導(dǎo)致爛根死亡。為此，一方面，我們要嚴(yán)格控制土壤澆水量。移植時(shí)第一次澆透水，以后應(yīng)視天氣情況、土壤質(zhì)地，檢查分析，謹(jǐn)慎澆水。同時(shí)要慎防噴水時(shí)過多水滴進(jìn)入根系區(qū)域。第二方面，要防止樹池積水。種植時(shí)留下的澆水穴，在第一次澆透水后即應(yīng)填平或略高于周圍地面，以防下雨或澆水時(shí)積水。同時(shí)，在地勢低洼易積水處，要開排水溝，保證雨天能及時(shí)排水。第三方面，要保持適宜的地下水位高度（一般要求－1.5米以下）。在地下水位較高處，要做網(wǎng)溝排水，汛期水位上漲時(shí)，可在根系挖深井，用水泵將地下水排至場外，嚴(yán)防淹根。
2.保護(hù)新芽：新芽萌發(fā)，是新植大樹進(jìn)行生理活動的標(biāo)志，是大樹成活的希望。更重要的是，樹體地上部分的萌發(fā)，對根系具有自然而有效的刺激作用，能促進(jìn)根系的萌發(fā)。因此，在移植初期，特別是移植時(shí)進(jìn)行重修剪的樹體所萌發(fā)的芽要加以保護(hù)，讓其抽枝發(fā)葉，待樹體成活后再行修剪整形。同時(shí)，在樹體萌芽后，要特別加強(qiáng)噴水、遮蔭、防病治蟲等養(yǎng)護(hù)工作，保證嫩芽與嫩梢的正常生長。
3.土壤通氣：保持土壤良好的透氣性能有利于根系萌發(fā)。為此，一方面，我們要做好中耕松土工作，以防土壤板結(jié)。另一方面，要經(jīng)常檢查土壤通氣設(shè)施（通氣管或竹籠）。發(fā)現(xiàn)通氣設(shè)施堵塞或積水的，要及時(shí)清除，以經(jīng)常保持良好的通氣性能。
二、樹體保護(hù)
新移植大樹，抗性減弱，易受自然災(zāi)害、病蟲害、人為的和禽畜危害，必須嚴(yán)加防范。
1.支撐：樹大招風(fēng)。大樹種植后應(yīng)即支撐固定，慎防傾倒。正三角樁最利于樹體穩(wěn)定，支撐點(diǎn)以樹體高2／3處左右為好，并加墊保護(hù)層，以防傷皮。
2.防病治蟲：堅(jiān)持以防為主，根據(jù)樹種特性和病蟲害發(fā)生發(fā)展規(guī)律，勤檢查，做好防范工作。一旦發(fā)生病情，要對癥下藥，及時(shí)防治。
3.施肥：施肥有利于恢復(fù)樹勢。大樹移植初期，根系吸肥力低，宜采用根外追肥，一般半個月左右一次。用尿素、硫酸銨、磷酸二氫鉀等速效性肥料配制成濃度為0.5％至1％的肥液，選早晚或陰天進(jìn)行葉面噴灑，遇降雨應(yīng)重噴一次。根系萌發(fā)后，可進(jìn)行土壤施肥，要求薄肥勤施，慎防傷根。
建國后，我國繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、繼電器制造工業(yè)和繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍從無到有。在大約10年的時(shí)間里走過了先進(jìn)國家半個世紀(jì)走過的道路。上世紀(jì)50年代，我國工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備性能和運(yùn)行技術(shù)，建成了一支具有深厚繼電保護(hù)理論造詣和豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍。對全國繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍的建立和成長起了指導(dǎo)作用。阿城繼電器廠引進(jìn)消化了當(dāng)時(shí)國外先進(jìn)的繼電器制造技術(shù)，建立了我國自己的繼電器制造業(yè)。因而在60年代中我國己建成了繼電保護(hù)研究、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行和教學(xué)的完整體系。這是機(jī)電式繼電保護(hù)繁榮的時(shí)代，為我國繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
2、電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的配置與應(yīng)用
2.1繼電保護(hù)裝置的任務(wù)
繼電保護(hù)主要利用電力系統(tǒng)中原件發(fā)生短路或異常情況時(shí)電氣量(電流、電壓、功率等)的變化來構(gòu)成繼電保護(hù)動作。繼電保護(hù)裝置的任務(wù)在于：在供電系統(tǒng)運(yùn)行正常時(shí)，安全地。完整地監(jiān)視各種設(shè)備的運(yùn)行狀況，為值班人員提供可靠的運(yùn)行依據(jù)；供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動地、迅速地、并有選擇地切除故障部分，保證非故障部分繼續(xù)運(yùn)行；當(dāng)供電系統(tǒng)中出現(xiàn)異常運(yùn)行工作狀況時(shí)，它應(yīng)能及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)出信號或警報(bào)，通知值班人員盡快做出處理。
2.2繼電保護(hù)裝置的基本要求
1）選擇性：當(dāng)供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)除。首先斷開距離故障點(diǎn)最近的斷路器，以保證系統(tǒng)中其它非故障部分能繼續(xù)正常運(yùn)行。
2）靈敏性：保護(hù)裝置靈敏與否一般用靈敏系數(shù)來衡量。在繼電保護(hù)裝置的保護(hù)范圍內(nèi)，不管短路點(diǎn)的位置如何、不論短路的性質(zhì)怎樣，保護(hù)裝置均不應(yīng)產(chǎn)生拒絕動作；但在保護(hù)區(qū)外發(fā)生故障時(shí)，又不應(yīng)該產(chǎn)生錯誤動作。
3）速動性：是指保護(hù)裝置應(yīng)盡可能快地切除短路故障?？s短切除故障的時(shí)間以減輕短路電流對電氣設(shè)備的損壞程度，加快系統(tǒng)電壓的恢復(fù)，從而為電氣設(shè)備的自啟動創(chuàng)造了有利條件，同時(shí)還提高了發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定眭。
4）可靠性：保護(hù)裝置如能滿足可靠性的要求，反而會成為擴(kuò)大事故或直接造成故障的根源。為確保保護(hù)裝置動作的可靠性，必須確保保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)原理、整定訓(xùn)算、安裝調(diào)試正確無誤；同時(shí)要求組成保護(hù)裝置的各元件的質(zhì)量可靠、運(yùn)行維護(hù)得當(dāng)、系統(tǒng)簡化有效，以提高保護(hù)的可靠性。
2.3保護(hù)裝置的應(yīng)用
繼電保護(hù)裝置廣泛應(yīng)用于工廠企業(yè)高壓供電系統(tǒng)、變電站等，用于高壓供電系統(tǒng)線路保護(hù)、主變保護(hù)、電容器保護(hù)等。高壓供電系統(tǒng)分母線繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用，對于不并列運(yùn)行的分段母線裝設(shè)電流速斷保護(hù)，但僅在斷路器合閘的瞬間投入，合閘后自動解除。另外，還應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)，對于負(fù)荷等級較低的配電所則可不裝設(shè)保護(hù)。變電站繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用包括：
①線路保護(hù)：一般采用二段式或三段式電流保護(hù)，其中一段為電流速斷保護(hù)，二段為限時(shí)電流速斷保護(hù)，三段為過電流保護(hù)。
②母聯(lián)保護(hù)：需同時(shí)裝設(shè)限時(shí)電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)。
③主變保護(hù)：主變保護(hù)包括主保護(hù)和后備保護(hù)，主保護(hù)一般為重瓦斯保護(hù)、差動保護(hù)，后備保護(hù)為復(fù)合電壓過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)。
④電容器保護(hù)：對電容器的保護(hù)包括過流保護(hù)、零序電壓保護(hù)、過壓保護(hù)及失壓保護(hù)。
隨著繼電保護(hù)技術(shù)的飛速發(fā)展，微機(jī)保護(hù)的裝置逐漸投入使用，由于生產(chǎn)廠家的不同、開發(fā)時(shí)間的先后，微機(jī)保護(hù)呈現(xiàn)豐富多彩、各顯神通的局面，但基本原理及要達(dá)到的目的基本一致。
3、繼電保護(hù)裝置的維護(hù)
值班人員定時(shí)對繼電保護(hù)裝置巡視和檢查，并做好各儀表的運(yùn)行記錄。在繼電保護(hù)運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視并向主管部門報(bào)告。建立崗位責(zé)任制，做到每個盤柜有值班人員負(fù)責(zé)。做到人人有崗、每崗有人。值班人員對保護(hù)裝置的操作，一般只允許接通或斷開壓板，切換開關(guān)及卸裝熔絲等工作，工作過程中應(yīng)嚴(yán)格遵守電業(yè)安全工作規(guī)定。
做好繼電保護(hù)裝置的清掃工作。清掃工作必須由兩人進(jìn)行，防止誤碰運(yùn)行設(shè)備，注意與帶電設(shè)備保持安全距離，避免人身觸電和造成二次回路短路、接地事故。對微機(jī)保護(hù)的電流、電壓采樣值每周記錄一次，每月對微機(jī)保護(hù)的打印機(jī)進(jìn)行定期檢查并打印。定期對繼電保護(hù)裝置檢修及沒備查評：
①檢查二次設(shè)備各元件標(biāo)志、名稱是否齊全；
②檢查轉(zhuǎn)換開關(guān)、各種按鈕、動作是否靈活無卡涉，動作靈活。接點(diǎn)接觸有無足夠壓力和燒傷；
③檢查控制室光字牌、紅綠指示燈泡是否完好；
④檢查各盤柜上表計(jì)、繼電器及接線端子螺釘有無松動；
⑤檢查電壓互感器、電流互感器二次引線端子是否完好；
⑥配線是否整齊，固定卡子有無脫落；
⑦檢查斷路器的操作機(jī)構(gòu)動作是否正常。
根據(jù)每年對繼電保護(hù)裝置的定期查評，按情節(jié)將設(shè)備分為三類：經(jīng)過運(yùn)行檢驗(yàn)，技術(shù)狀況良好無缺陷，能保證安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的設(shè)備為一類設(shè)備；設(shè)備基本完好、個別零件雖有一般缺陷，但尚能安全運(yùn)行，不危及人身、設(shè)備安全為二類設(shè)備。有重大缺陷的設(shè)備，危及安全運(yùn)行，出力降低，“三漏”情況嚴(yán)重的設(shè)備為三類。如發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)有缺陷必須及時(shí)處理，嚴(yán)禁其存在隱患運(yùn)行。對有缺陷經(jīng)處理好的繼電保護(hù)裝置建立設(shè)備缺陷臺帳，有利于今后對其檢修工作。
隨著電力系統(tǒng)的告訴發(fā)展和計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的進(jìn)步，繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展向計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、—體化、智能化方向發(fā)展，這對繼電保護(hù)工作者提出了新的挑戰(zhàn)。只有對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，按時(shí)巡檢其運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并做好處理，保證系統(tǒng)無故障設(shè)備正常運(yùn)行，提高供電可靠性。
參考文獻(xiàn)：
[1]王翠平．繼電保護(hù)裝置的維護(hù)及試驗(yàn)[J]．科苑論壇．
從抗剪參數(shù)的變化過程可以看出，粘聚力隨著摻入比的增加而提高，隨抗壓強(qiáng)度的增加而增加，當(dāng)fcu=1.45～5.12Mpa時(shí)，其粘聚力c=0.4～1.11，內(nèi)摩擦角變化幅度為17o～400。與原狀淤泥質(zhì)粘土相比，粘聚力和內(nèi)摩擦角都有不同程度的提高，說明水泥土的抗剪強(qiáng)度遠(yuǎn)大于原狀土。這是因?yàn)樗嗷烊胪馏w后的硬凝作用產(chǎn)生的水泥水化硬凝物質(zhì)增加了加固土的糙度，從而加大了剪切面的摩擦系數(shù)，提高了抗剪強(qiáng)度。根本原因在于抗壓破壞與抗剪破壞的方式不同，抗壓、抗拉依靠的是土顆粒間的聯(lián)結(jié)力和結(jié)構(gòu)支撐力起主導(dǎo)作用，而抗剪時(shí)土顆粒間粘聚力和土顆粒間的摩擦力起主導(dǎo)作用。另外，拉、壓破壞面不是一個規(guī)則平面。如果土體中土顆粒不是完全被水泥石顆粒包圍，破壞可以沿顆粒間的軟弱面發(fā)生，當(dāng)剪切破壞則是沿一相對平整的面，剪切對土體的破壞面不能繞過水泥土顆粒，這些顆粒起著抗剪切作用，從而提高了水泥石的抗剪強(qiáng)度。
根據(jù)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行的回歸結(jié)果來看，水泥土的粘聚力c與其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度fcu大致呈線性關(guān)系，回歸方程式如下：
c=0.18849+0.17043fcu(R=0.93761,S=0.07862,N=12,P<0.001)
擬合結(jié)果如下圖所示：
圖2—10粘聚力—抗壓強(qiáng)度曲線圖
第五節(jié)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對水泥土抗壓強(qiáng)度影響因素的分析
室內(nèi)配比試驗(yàn)?zāi)康氖窍Ｍㄟ^對試驗(yàn)資料的分析，了解各種影響因素與抗壓強(qiáng)度之間的內(nèi)在規(guī)律性，來指導(dǎo)粉噴樁的設(shè)計(jì)及施工。以往的做法是對樣本值進(jìn)行多元線性回歸建立經(jīng)驗(yàn)公式，然而，這一過程存在諸多問題。摻入比、含水量等因素與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系無疑是非線性的，用線性模型來擬合非線性關(guān)系，效果是不能令人滿意的，這一點(diǎn)可以通過模型的適合性檢驗(yàn)和殘差分析得到反映；就線性模型本身而言，其應(yīng)用范圍的狹小和局限性，是顯而易見的。鑒于水泥土自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和對其加固機(jī)理的研究尚待進(jìn)一步深入，用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)工具模擬上述非線性過程，建模相當(dāng)困難。由于影響粉噴樁的因素如摻入比、含水量、飽和度、加固土密度、齡期等較多，且諸因素相互作用，交叉影響，使的室內(nèi)配比試驗(yàn)成果表象復(fù)雜，數(shù)據(jù)離亂，無明顯的關(guān)系存在，給成果分析帶來困難。再又因?yàn)樵囼?yàn)成本的緣故，很難達(dá)到滿足常規(guī)分析計(jì)算需要的樣本量，亦不能保證試驗(yàn)樣本有較好的分布規(guī)律，往往使量化結(jié)果與定性分析產(chǎn)生矛盾。如何明確系統(tǒng)的非線性關(guān)系，通常有兩種辦法來解決：第一種是采取“分段線性”的處理方法，如采取多元線性回歸等手段；另一種方法是利用混沌論、奇異吸引子、吸引凹陷和分形等數(shù)學(xué)工具來分析非線性系統(tǒng)。然而這些數(shù)學(xué)工具大多只能給出嚴(yán)格邊界條件下類似解的存在性這樣的證明而不能給出明確可行的求解方法，對回歸模型而言，它主要適用于大容量樣本情況下，對因變量來說，自變量的離散程度在一定范圍內(nèi)，進(jìn)行回歸分析才能得到較好的結(jié)果。有沒有一種方法，使得我們離開深奧的數(shù)學(xué)工具也能了解復(fù)雜的非線性系統(tǒng)？神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論提供了另外一種解決此類問題的可能性。
一．神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及BP模型簡介
一般而言，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個并行和分布式的信息處理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它由許多個神經(jīng)元組成，每個神經(jīng)元有一個輸出，它可以連接到很多其它神經(jīng)元，每個神經(jīng)元輸入有多個連接通路，每個連接通路對應(yīng)于一個連接權(quán)系數(shù)，一個簡單的人工神經(jīng)元結(jié)構(gòu)如圖2—11所示，該神經(jīng)元是一個多輸入、單輸出的非線性系統(tǒng)，其輸入輸出關(guān)系可描述為
式中，為節(jié)點(diǎn)的輸出；是從
其他節(jié)點(diǎn)傳來的輸入信號；為節(jié)點(diǎn)
j到節(jié)點(diǎn)i的連接權(quán)值，反映了輸入
的影響大?。粸殚y值，表示當(dāng)前節(jié)點(diǎn)對輸入產(chǎn)生的影響總和進(jìn)行判斷，若大于，系統(tǒng)認(rèn)為此次影響作用明顯，并將其反映在輸出，否則，此次影響作用將不被考慮；為傳遞函數(shù)，可為線性函數(shù)，或型函數(shù)(如=，=)，或具有任意階導(dǎo)數(shù)的非線性函數(shù)，它描述了多輸入值對輸出的綜合影響。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個非線性動力系統(tǒng)，特點(diǎn)在于信息的分布式存儲(配比試驗(yàn)的規(guī)律性信息表示為權(quán)值和閥值的大小)和并行協(xié)同處理，它具有集體運(yùn)算的能力和自適應(yīng)的學(xué)習(xí)能力，很強(qiáng)的容錯性和魯棒性，善于聯(lián)想，綜合和推廣。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型有各種各樣，代表性的模型有感知器、多層映射BP網(wǎng)絡(luò)、RBF網(wǎng)絡(luò)、雙向聯(lián)想記憶網(wǎng)絡(luò)、Hopfield模型等。利用這些網(wǎng)絡(luò)模型可實(shí)現(xiàn)函數(shù)逼近、數(shù)據(jù)聚類、模型分類、優(yōu)化計(jì)算等功能。
BP網(wǎng)絡(luò)是一單向傳播的多層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，結(jié)構(gòu)如圖2—12所示，其主要功能是函數(shù)逼近。網(wǎng)絡(luò)通常有一個或n個隱層，同層節(jié)點(diǎn)間無任何連接和耦合，故每層節(jié)點(diǎn)的輸出只影響下一層節(jié)點(diǎn)的輸出。隱層中神經(jīng)元均采用SIGMOID型變換函數(shù)，這種函數(shù)變換可實(shí)現(xiàn)從輸入到輸出的任意非線性映射；輸出層的神經(jīng)元采用純線性變換函數(shù)，這可以避免使網(wǎng)絡(luò)輸出限制在一個較小范圍內(nèi)，達(dá)到可以輸出任意值的目的。信息在模型中的傳遞和加工是逐層進(jìn)行的，隨著層數(shù)的深入，信息中所蘊(yùn)涵的規(guī)律逐漸被了解、存儲、綜合，最后經(jīng)輸出結(jié)果統(tǒng)一表現(xiàn)出來。對本次配比試驗(yàn)而言，層的具體含義可理解如下：第一層的神經(jīng)元接受各種影響因素的輸入，對同一配比方案，第一層的神經(jīng)元同時(shí)進(jìn)行運(yùn)算，利用傳遞函數(shù)計(jì)算結(jié)果的過程就是神經(jīng)元存儲信息的過程；第二層神經(jīng)元接受上層神經(jīng)元各自獨(dú)立、并行計(jì)算處理的結(jié)果后，對獲得的信息判斷、整理、綜合后輸出，從而形成反映整個系統(tǒng)規(guī)律的映射。
圖2—12
Hecht-Nielsen的論文中指出：1.給定任一連續(xù)函數(shù)f：[0，1]nRm，f可以精確地用一個至多三層的前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。它表述了映射網(wǎng)絡(luò)的存在性，保證任一連續(xù)函數(shù)可由一個至多三層BP網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。2.給定任意ε>0，對于任意的L2型連續(xù)函數(shù)f：[0，1]nRm，存在一個至多三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它可在任意ε平方誤差精度內(nèi)逼近f。這就告訴我們，對任意連續(xù)函數(shù)一定可以構(gòu)造出這樣的BP網(wǎng)絡(luò)模型。
二．BP模型應(yīng)用分析
BP網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)用于配比試驗(yàn)分析，就是通過對簡單的非線性函數(shù)進(jìn)行數(shù)次復(fù)合，近似任一復(fù)雜函數(shù)，從而確定摻入比等影響因素和強(qiáng)度之間的函數(shù)關(guān)系。而且，實(shí)現(xiàn)這一功能的過程僅僅是利用試驗(yàn)樣本值對模型進(jìn)行訓(xùn)練和學(xué)習(xí)的過程（即通過推理和逼近的方法對網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閥值調(diào)整），其間并不要求對此結(jié)構(gòu)和過程有較深認(rèn)識，使分析的復(fù)雜性得到極大的簡化，易于理解并提高了實(shí)用性。在配比試驗(yàn)中應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，具有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：
并行處理性。網(wǎng)絡(luò)各神經(jīng)元可以同時(shí)進(jìn)行類似的處理過程，整個網(wǎng)絡(luò)的信息處理是大規(guī)模并行的。雖然每個神經(jīng)元的功能簡單，但大量簡單的處理神經(jīng)元進(jìn)行集體的、并行的活動能減少神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)完成識別任務(wù)所需步數(shù)，從而提高網(wǎng)絡(luò)模式識別能力。與傳統(tǒng)數(shù)學(xué)（如回歸分析）串行處理相比，并行計(jì)算的效率更高。
規(guī)律的分布性描述和樣本的容錯性?？箟簭?qiáng)度和各影響因素之間因果關(guān)系的信息，在網(wǎng)絡(luò)的存儲是按內(nèi)容分布于許多神經(jīng)元之間的權(quán)中，每個權(quán)存儲多種信息的部分內(nèi)容，從單個權(quán)中看不出存儲信息的內(nèi)容。這種映射關(guān)系的產(chǎn)生，部分來自于非線性是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中固有性質(zhì)這一事實(shí)，部分是因?yàn)樵S多獨(dú)立單元的激勵，決定系統(tǒng)的總體響應(yīng)。這類似于全息圖的信息存儲性質(zhì)，局部帶有遺失或錯誤信息的數(shù)據(jù)使得網(wǎng)絡(luò)重新調(diào)用自己存儲的模式，同時(shí)有誤信息被填充或修改。網(wǎng)絡(luò)模式的完善和容錯功能，在配比試驗(yàn)中的實(shí)際意義在于，對試驗(yàn)結(jié)果中離群點(diǎn)的處理上，比傳統(tǒng)方法采取摒棄的手段有所改進(jìn)，它容忍這些點(diǎn)的存在并吸取其合理內(nèi)容，通過泛化（Generalization）功能對于不是樣本集合的輸入也能給出合適的輸出。
可塑性、自適應(yīng)性和自組織性。神經(jīng)元之間連接的多樣性和可塑性，使得網(wǎng)絡(luò)可以通過學(xué)習(xí)與訓(xùn)練進(jìn)行自組織，以適應(yīng)不同處理信息的要求。這種學(xué)習(xí)功能在配比試驗(yàn)中的實(shí)現(xiàn)，主要是根據(jù)不同配比方案產(chǎn)生不同強(qiáng)度的樣本模式，逐漸調(diào)整權(quán)值和閥值，使網(wǎng)絡(luò)輸出和希望輸出之差的函數(shù)（如差的平方和）最小，權(quán)值和閥值的調(diào)整過程就是系統(tǒng)規(guī)律性信息的存儲過程，樣本量的增加可以加強(qiáng)信息的存儲，從而更好的反映系統(tǒng)的非線性映射關(guān)系。
BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型自身結(jié)構(gòu)的特性也說明了其應(yīng)用于室內(nèi)配比試驗(yàn)的合理性。在這種網(wǎng)絡(luò)中，輸入是正向傳播，逐層處理，每一層神經(jīng)元的狀態(tài)只影響下一層神經(jīng)元的輸出，其突出特點(diǎn)是無反饋性，即輸入值不影響系統(tǒng)初始狀態(tài)。對室內(nèi)配比試驗(yàn)而言，試驗(yàn)過程本身是不可逆的，抗壓強(qiáng)度由摻入比等因素決定，但同樣的強(qiáng)度也可能是不同配比方案的結(jié)果，僅僅由抗壓強(qiáng)度不能反演出影響參數(shù)，這一特征決定了用反饋型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模是不合適的。
BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)對隱層采用S型函數(shù)描述單個神經(jīng)元對刺激的響應(yīng)，一方面，它將神經(jīng)元的輸入范圍（-∞，+∞）映射到某一確定區(qū)間，如（-1，+1），使各影響因素對目標(biāo)變量抗壓強(qiáng)度的變異性處于同一水平；另一方面，S型函數(shù)的曲線變化趨勢與單因素對抗壓強(qiáng)度的影響趨勢雷同，經(jīng)過對配比試驗(yàn)中各影響因素與水泥土的抗壓強(qiáng)度關(guān)系分析可知，波速，摻入比，齡期等諸因素與抗壓強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系大致呈指數(shù)曲線走向，以波速—抗壓強(qiáng)度曲線為例，具體影響規(guī)律見圖2—13，S型函數(shù)的曲線變化見圖2—14。
圖2—13抗壓強(qiáng)度—波速曲線圖圖2—14S型函數(shù)曲線圖
這說明S函數(shù)可以比較合理的模擬試驗(yàn)過程，從而更好的反映系統(tǒng)的映射關(guān)系。輸出層節(jié)點(diǎn)的傳遞函數(shù)采用線性函數(shù)，它可將上一層神經(jīng)元的輸出經(jīng)權(quán)值和閥值調(diào)整并累加后輸出，其過程的物理意義被理解為對前一層神經(jīng)元受摻入比等影響因素的激勵后作出的響應(yīng)的合理性進(jìn)行判斷，并通過將響應(yīng)的合理部分迭加來模擬各種影響因素對抗壓強(qiáng)度的綜合貢獻(xiàn)。
BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)過程，就是通過逐步調(diào)整模型的權(quán)值和閥值來存儲系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律性信息的過程，從而達(dá)到正確反映抗壓強(qiáng)度和影響因素之間映射的目的。其學(xué)習(xí)過程的基本思路是：把網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)時(shí)輸出層出現(xiàn)的與試驗(yàn)結(jié)果不符的誤差，歸結(jié)為連接層中各節(jié)點(diǎn)間連接權(quán)及閥值（有時(shí)將閥值作為特殊的連接權(quán)并入連接權(quán)）的“過錯”，把誤差逐層向輸入層逆向傳播“分?jǐn)偂苯o各連接節(jié)點(diǎn)，從而可算出各連接節(jié)點(diǎn)的參考誤差，并據(jù)此對各連接權(quán)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，使網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)要求的映射。
三．工程實(shí)例
結(jié)合寧高公路二期工程粉噴樁軟基處理，本次試驗(yàn)用土取自寧高公路（洪藍(lán)至雙牌石段）工地現(xiàn)場，并在室內(nèi)使土樣完全擾動，利用現(xiàn)有的土工試驗(yàn)儀器，土樣試塊為70mm×70mm×70mm的立方體，空氣養(yǎng)護(hù)，攪拌方式為干攪，按照土工試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)，本次配比方案摻入比為8%、12%、15%，含水量為30%、40%，齡期為30天、90天。為了驗(yàn)證BP模型擬合數(shù)據(jù)時(shí)樣本需求量少，分析能力強(qiáng)的特點(diǎn)，本文選擇了包含所有因素變化情況的最少組數(shù)（3×2×2）的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，各組加固土的物理力學(xué)性能見表2—9：
表2—9.室內(nèi)配比試驗(yàn)成果表組數(shù)
摻入比（%）
齡期（月）
含水量
孔隙度
飽和度
波速（km/s）
干密度(kg/m3)
抗壓強(qiáng)度(Mpa)
1
15
1
0.211
0.575
0.893
1.783
1.66
3.47
2
15
3
0.153
0.535
0.62
1.813
1.63
5.12
3
12
1
0.222
0.588
0.945
1.645
1.69
2.36
4
12
3
0.192
0.555
0.816
1.626
1.66
3.58
續(xù)表2—95
8
1
0.234
0.62
0.926
1.414
1.61
1.49
6
8
3
0.204
0.594
0.797
1.278
1.66
2.42
7
15
1
0.289
0.796
0.861
1.611
1.43
1.97
8
15
3
0.264
0.775
0.771
1.620
1.42
4.58
9
12
1
0.298
0.78
0.931
1.566
1.44
1.74
10
12
3
0.248
0.726
0.78
1.565
1.47
3.30
11
8
1
0.325
0.866
0.91
1.478
1.38
1.51
12
8
3
0.289
0.801
0.842
1.365
1.40
2.48
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果建立BP網(wǎng)絡(luò)模型，仿真各種因素對抗壓強(qiáng)度的影響過程，網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)見圖2—12。利用高性能的可視化軟件MATLAB中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱進(jìn)行分析計(jì)算。由于采用并行計(jì)算的方法，模型本身可以通過增加節(jié)點(diǎn)數(shù)、隱層數(shù)或訓(xùn)練步數(shù)等方法將系統(tǒng)誤差控制在指定范圍內(nèi)，而不需要再進(jìn)行額外的試驗(yàn)，因此，在本次室內(nèi)配比試驗(yàn)的組數(shù)比常規(guī)試驗(yàn)組數(shù)大大減少的情況下，采用兩層BP網(wǎng)絡(luò)模型來完成函數(shù)逼近任務(wù)。由于試驗(yàn)過程中對抗壓強(qiáng)度而言，影響因素的個數(shù)有7個，因此初次確定隱層的神經(jīng)元個數(shù)選7個，根據(jù)結(jié)果知最大訓(xùn)練步數(shù)不夠或隱層中神經(jīng)元個數(shù)太少。因此將神經(jīng)元數(shù)目增加的14個，最大訓(xùn)練步數(shù)為100000次，此次訓(xùn)練到92885步時(shí)，仿真精度達(dá)到要求。
計(jì)算結(jié)果如表2—10：
表2—10.抗壓強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對比試驗(yàn)結(jié)果
1.49
1.51
1.63
1.97
2.36
2.42
2.48
3.3
3.47
3.58
3.58
5.12
多元回歸
1.659
1.203
1.672
2.481
2.381
2.486
2.368
3.516
3.032
3.335
3.726
5.048
相對誤差回歸
0.113
0.203
0.026
0.259
0.009
0.027
0.044
0.065
0.126
0.068
0.040
0.014
BP模型
1.512
1.485
1.623
2.001
2.357
2.407
2.456
3.410
3.452
3.545
4.522
5.129
相對誤差BP
0.015
0.016
0.004
0.015
0.001
0.005
0.009
0.033
0.005
0.010
0.263
0.001
由表2—10可以看出，回歸模型的計(jì)算結(jié)果與樣本值的偏差較大，最大時(shí)達(dá)到了20%以上。而且，對同樣的樣本群而言，回歸模型一旦確定，其系統(tǒng)誤差（計(jì)算值與試驗(yàn)結(jié)果之差）的大小也隨之被確定，改善系統(tǒng)誤差的有效辦法只能是增加樣本數(shù)量，這將直接帶來試驗(yàn)成本或工程投入的加大。對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)而言，其輸出不僅能較好的代表試驗(yàn)結(jié)果，與此同時(shí)，模型本身可以通過增加節(jié)點(diǎn)數(shù)、隱層數(shù)或訓(xùn)練步數(shù)等方法將系統(tǒng)誤差控制在指定范圍內(nèi)，而不需要再進(jìn)行額外的試驗(yàn)，這一點(diǎn)對工程實(shí)際而言具有十分重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。根據(jù)本次試驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)誤差平方和隨訓(xùn)練步數(shù)的變化趨勢可知，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)誤差平方和隨步數(shù)的增加而逐漸趨于一極小值，只要模型結(jié)構(gòu)合理，隱層中神經(jīng)元個數(shù)足夠多，保證必要的訓(xùn)練步數(shù)，系統(tǒng)誤差可以控制在任一指定的誤差指標(biāo)范圍內(nèi)。
圖2—15以方框表示權(quán)值矩陣和閥值矢量中元素，其面積正比于元素幅值。閥值和權(quán)值之間用垂線劃開，形象表示權(quán)值和閥值對神經(jīng)元輸出的影響強(qiáng)弱。對權(quán)值和閥值而言，亮色代表正值，暗色反之。
圖2—15.權(quán)值W1和閥值B1方框圖
圖中第一列表示本次二層的BP網(wǎng)絡(luò)模型中隱層的閥值大小，第二列到第八列分別表示與摻入比、齡期、含水量、孔隙度、飽和度、波速和干密度有關(guān)的權(quán)值大小。圖2—15中行的含義可以理解為，對同一次配比試驗(yàn)結(jié)果，14個神經(jīng)元相互獨(dú)立的進(jìn)行分析，每個神經(jīng)元都不同程度反應(yīng)了此次配比試驗(yàn)中影響因素與水泥土抗壓強(qiáng)度的關(guān)系，換句話說，模型獲得的影響因素和強(qiáng)度相關(guān)性信息相當(dāng)于進(jìn)行了14次配比試驗(yàn)所得到的結(jié)果，神經(jīng)元并行計(jì)算的特點(diǎn)，用在室內(nèi)配比試驗(yàn)結(jié)果分析中，可以達(dá)到明顯減小樣本量的效果。
權(quán)值和閥值方框圖存儲的是此次室內(nèi)配比試驗(yàn)中各影響因素和抗壓強(qiáng)度之間因果規(guī)律信息。根據(jù)權(quán)值分布特點(diǎn)可得到如下認(rèn)識：在各種影響因素中，波速的顯著性水平明顯高于其他因素，因?yàn)椴ㄋ賹?yīng)的權(quán)值幅值（圖2—15第七列框圖）明顯高于其他影響因素的權(quán)值幅值，其倍數(shù)分別為十幾倍到幾十倍不等，這說明波速和抗壓強(qiáng)度之間的聯(lián)系非常緊密，對工程應(yīng)用而言，通過測定波速的大小了解水泥土抗壓強(qiáng)度是可行的，根據(jù)圖2—13描述的函數(shù)關(guān)系，測得水泥土的聲速就可以推知其抗壓強(qiáng)度，這就為利用應(yīng)力波（聲波）的傳播特性來測定粉噴樁質(zhì)量提供了理論依據(jù)。
與其他因素相比，水泥摻入比與含水量對抗壓強(qiáng)度的貢獻(xiàn)較強(qiáng)，它們的權(quán)值幅值也相對較大，其權(quán)值幅度明顯超過除波速外的其它所有影響因素。就水泥土加固機(jī)理來說，加固土的水解水化反應(yīng)，硬凝反應(yīng)和碳酸化作用，都離不開水泥和水的參與，因此在確定水泥土配比方案時(shí)，摻入比和含水量的作用是應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考慮的。除去以上兩種因素外，干密度對抗壓強(qiáng)度的影響也占有相當(dāng)大的比重，其作用僅次于波速、摻入比和含水量。
1當(dāng)前高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生心理障礙的主要表現(xiàn)
大學(xué)生成長階段是人生的非凡時(shí)期，這一時(shí)期的最大特征是波動性和迷惘性，他們正逐步進(jìn)入成年人的社會角色，但對社會、家庭而言，因其經(jīng)濟(jì)不獨(dú)立，思想不穩(wěn)定，世界觀尚未成型，實(shí)際仍是“未成年人”。
這個時(shí)期心理障礙常表現(xiàn)為偏執(zhí)、自負(fù)、多疑、焦慮、冷漠、狹隘和狂妄等。他們的年齡一般在18~22歲之間，他們的心理活動有其特征，在生理和心理上都處于發(fā)育的階段，對四周事物的熟悉存在著不穩(wěn)定性，自尊心、自信心比較強(qiáng)，一方面追求理想，不斷向上進(jìn)?。涣硪环矫鎸袂榫w的自我調(diào)節(jié)和控制能力比較弱，輕易產(chǎn)生極不穩(wěn)定的日間雜波。當(dāng)主觀和客觀發(fā)生矛盾，情緒受到挫折時(shí)往往悲觀失望，甚至無法解脫，緊錮在復(fù)雜的心理矛盾之中，致使心理失常而患病，輕者不承認(rèn)自己有病，雖說能堅(jiān)持上課，但是成績十分不理想；重者會做出殘害自己或者危害社會的事情，震動全國的馬加爵殺害四名同學(xué)案就是個非凡的例子。我校也有患心理障礙的學(xué)生，他們中有的休學(xué)或者失學(xué)，有的甚至長期不愈，不僅自己陷入深深的痛苦之中，更給家庭和社會造成巨大的精神負(fù)擔(dān)和經(jīng)濟(jì)壓力。我校有一位男生，無緣無故的焦慮，導(dǎo)致嚴(yán)重失眠，到我校門診部求治，卻查不出任何毛病。整日生活在焦慮不安的痛苦之重，這樣的學(xué)生假如碰到非凡事情的激發(fā)非凡因素的刺激，難免會產(chǎn)生超常規(guī)的行為，這些都提醒我們要重視大學(xué)生的心理教育和心理治療，改變以往“見病不見人”的舊生物醫(yī)學(xué)模式和形而上學(xué)觀點(diǎn)。
2職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生產(chǎn)生心理障礙的主要原因
2.1適應(yīng)能力差
2.1.1難以適應(yīng)新的生活學(xué)習(xí)環(huán)境，心理落差大
職業(yè)技術(shù)學(xué)院的學(xué)生所面臨的人生第一次考驗(yàn)就是自我心中的落差感。他們同樣十年寒窗，他們同樣懷著更高的夢想，想象著通過高考能夠達(dá)到人們價(jià)值觀念中所說的金榜題名。然而高考下來，無論是基于什么因素，他們未能達(dá)到夢想中的“登堂入室”，無奈之下選擇了原本沒有什么非凡級別差異化的高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)習(xí)，但這種落差不自覺顯現(xiàn)在他們的心中。落差之二便是新生活的較大改變，大學(xué)校園遠(yuǎn)比中學(xué)校園面積大，樓群林立，是個小社會。我國高校采取的是住宿制，步入大學(xué)即意味著進(jìn)入一個生疏的環(huán)境過集體生活。在中學(xué)除了學(xué)習(xí)，一切事情都由家長代勞，加上獨(dú)生子女驕生慣養(yǎng)，上大學(xué)后，一切親力親為，適應(yīng)能力不強(qiáng)的就會經(jīng)常被孤獨(dú)不安、焦慮所困擾，尤其是習(xí)慣了農(nóng)村生活環(huán)境的大學(xué)生到喧鬧的城市后，易產(chǎn)生壓抑和自卑感。如一位來自農(nóng)村的大學(xué)生對滿眼灰色的樓群產(chǎn)生厭惡情緒，大腦反應(yīng)慢，經(jīng)常出現(xiàn)忘記返回路線的情況。
另外，大學(xué)生活的壓力讓學(xué)生覺得自己再不是天之驕子，一枝獨(dú)秀。校園是個小社會，不是一塵不染的圣地；獎學(xué)金的評定、入黨、提干等等競爭初見端倪，書呆子不受歡迎，個人的風(fēng)采和魅力最重要，不再有人把你當(dāng)作寶貝，很可能從過去的寵兒淪為不起眼的小角色。從個人中心的小圈子到無窮無盡的網(wǎng)絡(luò)中這一環(huán)，不能很好完成社會化轉(zhuǎn)換，必然產(chǎn)生挫折感，因此很多人進(jìn)入大學(xué)新奇過去后就甘于平庸，雄心壯志不復(fù)存在，所謂“60分萬歲”不是罕見現(xiàn)象。
2.1.2對學(xué)業(yè)的不適應(yīng)，對如何合理平衡職業(yè)技能學(xué)習(xí)和綜合素質(zhì)學(xué)習(xí)的不適應(yīng)
中學(xué)和大學(xué)都要學(xué)習(xí)，但學(xué)習(xí)目的和方法不同。中學(xué)時(shí)，教師不厭其煩地“傳道、授業(yè)、解惑”，負(fù)責(zé)的態(tài)度一點(diǎn)也不亞于父母對你的關(guān)心。大學(xué)則實(shí)行學(xué)分制，學(xué)習(xí)完全靠個人，所謂“師傅領(lǐng)進(jìn)門，修行靠個人”。自學(xué)能力強(qiáng)的學(xué)生脫穎而出，而有些中學(xué)時(shí)的姣姣者，由于對大學(xué)的學(xué)習(xí)方式方法把握不好，加之強(qiáng)手如林，昔日的優(yōu)勢風(fēng)采不復(fù)存在，自尊心和好勝心得不到充分滿足，家長和個人的期望值過高，輕易產(chǎn)生失落感。
我們把職業(yè)技術(shù)教育融入高等教育體系，就是響應(yīng)國家倡導(dǎo)，適應(yīng)人才對高等技術(shù)人才市場的需求，但是也存在一個職業(yè)技術(shù)和學(xué)科分配上的差異，同樣學(xué)生也存在著有的學(xué)生偏強(qiáng)于文化素質(zhì)，卻毫無專業(yè)技能的底子，有的學(xué)生則是在某些職業(yè)技術(shù)領(lǐng)域里很強(qiáng)，但他們卻存在著明顯的新問題，就是綜合素質(zhì)的偏低，這些本身的客觀基礎(chǔ)的不平衡，輕易在學(xué)習(xí)過程中導(dǎo)致心理的失衡，我們有的學(xué)生是網(wǎng)絡(luò)高手，能獨(dú)立編程，甚至是某些知名門戶網(wǎng)站的版主，他們基本上能自給自足地生存，甚至月收入幾千元，他們在IT領(lǐng)域里的成就讓他們自豪，驕傲，但每每綜合考試下來，幾門不及格，一方面我們在倡導(dǎo)挖掘?qū)２?，另一方面我們也擺脫不了應(yīng)試教育的束縛。所以說不同的價(jià)值評判標(biāo)準(zhǔn)，使得高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生的心理體系中輕易產(chǎn)生混淆和失衡的因素。
2.1.3對經(jīng)濟(jì)狀況的適應(yīng)
家境富裕的學(xué)生優(yōu)越感強(qiáng)，但他們卻輕易沾染社會上的不良毛病和行為方式摘要：高消費(fèi)，不知道節(jié)約，不體恤人情冷暖，歌五酒六的生存狀態(tài)，即便不出現(xiàn)偏差，也會和大多數(shù)家境一般的孩子產(chǎn)生隔閡。家境貧困的大學(xué)生大都存在著一個普遍的心理新問題，那就是更多地表現(xiàn)出自卑而敏感。人際交往困難，偶然會對社會態(tài)度不良，懷有敵意。這樣輕易導(dǎo)致性格孤僻，出現(xiàn)人格偏差，面對生活沒有信心。
高等職業(yè)技術(shù)教育又是個跟社會實(shí)際結(jié)合得非常密切的教育體系，對社會脈絡(luò)的把握，對時(shí)代需求的適應(yīng)，是高等技術(shù)教育得以生存的基礎(chǔ)。但是，時(shí)代進(jìn)步過程中所伴生的新問題，所出現(xiàn)的不和諧因素，會在第一時(shí)間反饋和影響到我們的學(xué)生，我們處在市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景下的高等教育的結(jié)合部，也是輕易遭受負(fù)面因素襲擊的易感人群。
2.1.4生活自主性的適應(yīng)
獨(dú)生子女的家長過度保護(hù)孩子，以及應(yīng)試教育導(dǎo)致家長學(xué)校的過度保護(hù)，導(dǎo)致他們?nèi)狈?yīng)對困難及心理承受力等的鍛煉。當(dāng)代的教育制度迫使我們的家長讓我們從小就走著一條“重點(diǎn)”之路，從小要上重點(diǎn)小學(xué)、中學(xué)、大學(xué)。除了學(xué)習(xí)以外的事家長會一手包辦，導(dǎo)致許多學(xué)生心理發(fā)育不健全，雖為大學(xué)生心智卻還停留在小學(xué)水平。當(dāng)大學(xué)生面向社會的時(shí)候便有了許多的不適應(yīng)和不順心，而他們又缺乏良好的心理素質(zhì)，這便有了大學(xué)生心理樊籠的存在。
同時(shí)，我們高等技術(shù)教育所倡導(dǎo)的就是自主性和靈活性，我們在技能培養(yǎng)上強(qiáng)調(diào)專業(yè)技術(shù)課程的設(shè)置適合社會需要，我們在人才培育上強(qiáng)調(diào)我們的學(xué)生將來能多專多能，能快速融入社會，能在社會生活中充當(dāng)尖刀，能快速適應(yīng)社會變化所帶來的對我們技術(shù)能力的考驗(yàn)，而這些，對于長期在溫室里倍受呵護(hù)的孩子，對于還仰仗家長扶持的孩子，一下子讓他丟棄拐杖，讓他從依靠的心理忽然轉(zhuǎn)變成自立自強(qiáng)的心理，是需要一個陣痛的過程，而在陣痛期，是最輕易產(chǎn)生心理裂變的。
2.2人際關(guān)系處理不當(dāng)
進(jìn)入大學(xué)，人際交往面拓寬了，復(fù)雜的人際關(guān)系往往使學(xué)生不知所措。中學(xué)里的人際關(guān)系要簡單些，一心只讀“圣賢書”，而大學(xué)的交往是廣泛的，有同學(xué)、同鄉(xiāng)、師生、異性、社會活動團(tuán)體等。同居一室的有來自五湖四海，有不同的城鄉(xiāng)背景，有不同的方言、不同的性格，他們之間的磨合是個新新問題。一些學(xué)生個性強(qiáng)以自我為中心，不會設(shè)身處地為別人著想，性格內(nèi)向的學(xué)生不合群，孤獨(dú)寂寞，甚至想逃避現(xiàn)實(shí)。激烈競爭中培養(yǎng)起來的大學(xué)生擅長單打獨(dú)干，易于自我封閉，不善和人交流，在懼怕失敗的心理下，不敢和人交流合作以防止自我暴露和競爭力的喪失。
2.3難以排除的情感危機(jī)
情感新問題是大學(xué)生這個年齡層不可避免的新問題，談戀愛也成了這個年齡階段一個不可避諱的話題。我們的孩子有享受美好的渴望，但他們尚不具備承受痛苦的能力，在這個復(fù)雜的新問題前面他們很難成為強(qiáng)者。
生理心理的變化。高校階段是大學(xué)生由普通教育轉(zhuǎn)向社會就業(yè)的階段。在這個階段里，男女同學(xué)的發(fā)育基本上是成人水平，個個體格健壯，處處洋溢著青春的氣息。但是，生理變異是心理變異的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著生理上的急劇變化，大學(xué)低年級學(xué)生的心理往往具有封閉性，表現(xiàn)為內(nèi)隱、曲折、不易形諸顏色，并帶有較多的社會性、政治性，對繼續(xù)深造或者就業(yè)存在著焦慮、對社會上的某些矛盾還不大了解，情緒輕易波動，反映比較強(qiáng)烈，具有兩極性，一會兒振奮，一會兒又失望。當(dāng)然，絕大多數(shù)同學(xué)自我意識在增強(qiáng)，并能作自我調(diào)節(jié)。但是現(xiàn)在的大學(xué)生基本上都是獨(dú)生子女，普遍受到溺愛，由于他們的非凡地位，很輕易形成孤僻、自私、任性的性格。
3心理障礙的主要辦法
（1）設(shè)置或分配專門機(jī)構(gòu)，專項(xiàng)管理學(xué)生心理新問題，把學(xué)校醫(yī)療機(jī)構(gòu)、學(xué)生管理機(jī)構(gòu)發(fā)動起來，主動配合，采取辦法，做好大學(xué)生思想工作，采取體系化、科學(xué)化、制度化的常設(shè)管理機(jī)制，切實(shí)解決大學(xué)生心理新問題。
1當(dāng)前高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生心理障礙的主要表現(xiàn)
大學(xué)生成長階段是人生的特殊時(shí)期，這一時(shí)期的最大特點(diǎn)是波動性和迷惘性，他們正逐步進(jìn)入成年人的社會角色，但對社會、家庭而言，因其經(jīng)濟(jì)不獨(dú)立，思想不穩(wěn)定，世界觀尚未成型，實(shí)際仍是“未成年人”。
這個時(shí)期心理障礙常表現(xiàn)為偏執(zhí)、自負(fù)、多疑、焦慮、冷漠、狹隘與狂妄等。他們的年齡一般在18~22歲之間，他們的心理活動有其特點(diǎn)，在生理和心理上都處于發(fā)育的階段，對周圍事物的認(rèn)識存在著不穩(wěn)定性，自尊心、自信心比較強(qiáng)，一方面追求理想，不斷向上進(jìn)??；另一方面對精神情緒的自我調(diào)節(jié)和控制能力比較弱，容易產(chǎn)生極不穩(wěn)定的日間雜波。當(dāng)主觀和客觀發(fā)生矛盾，情緒受到挫折時(shí)往往悲觀失望，甚至無法解脫，緊錮在復(fù)雜的心理矛盾之中，致使心理失常而患病，輕者不承認(rèn)自己有病，雖說能堅(jiān)持上課，但是成績十分不理想；重者會做出殘害自己或者危害社會的事情，震驚全國的馬加爵殺害四名同學(xué)案就是個特別的例子。我校也有患心理障礙的學(xué)生，他們中有的休學(xué)或者失學(xué)，有的甚至長期不愈，不僅自己陷入深深的痛苦之中，更給家庭和社會造成巨大的精神負(fù)擔(dān)和經(jīng)濟(jì)壓力。我校有一位男生，無緣無故的焦慮，導(dǎo)致嚴(yán)重失眠，到我校門診部求治，卻查不出任何毛病。整日生活在焦慮不安的痛苦之重，這樣的學(xué)生如果遇到特殊事情的激發(fā)特殊因素的刺激，難免會產(chǎn)生超常規(guī)的行為，這些都提醒我們要重視大學(xué)生的心理教育和心理治療，改變以往“見病不見人”的舊生物醫(yī)學(xué)模式和形而上學(xué)觀點(diǎn)。
2職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生產(chǎn)生心理障礙的主要原因
2.1適應(yīng)能力差
2.1.1難以適應(yīng)新的生活學(xué)習(xí)環(huán)境，心理落差大
職業(yè)技術(shù)學(xué)院的學(xué)生所面臨的人生第一次考驗(yàn)就是自我心中的落差感。他們同樣十年寒窗，他們同樣懷著更高的夢想，想象著通過高考能夠達(dá)到人們價(jià)值觀念中所說的金榜題名。然而高考下來，無論是基于什么因素，他們未能達(dá)到夢想中的“登堂入室”，無奈之下選擇了原本沒有什么特殊級別差異化的高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)習(xí)，但這種落差不自覺顯現(xiàn)在他們的心中。落差之二便是新生活的較大改變，大學(xué)校園遠(yuǎn)比中學(xué)校園面積大，樓群林立，是個小社會。我國高校采取的是住宿制，步入大學(xué)即意味著進(jìn)入一個陌生的環(huán)境過集體生活。在中學(xué)除了學(xué)習(xí)，一切事情都由家長代勞，加上獨(dú)生子女驕生慣養(yǎng)，上大學(xué)后，一切親力親為，適應(yīng)能力不強(qiáng)的就會經(jīng)常被孤獨(dú)不安、焦慮所困擾，尤其是習(xí)慣了農(nóng)村生活環(huán)境的大學(xué)生到喧鬧的城市后，易產(chǎn)生壓抑和自卑感。如一位來自農(nóng)村的大學(xué)生對滿眼灰色的樓群產(chǎn)生厭惡情緒，大腦反應(yīng)慢，經(jīng)常出現(xiàn)忘記返回路線的情況。
另外，大學(xué)生活的壓力讓學(xué)生覺得自己再不是天之驕子，一枝獨(dú)秀。校園是個小社會，不是一塵不染的圣地；獎學(xué)金的評定、入黨、提干等等競爭初見端倪，書呆子不受歡迎，個人的風(fēng)采和魅力最重要，不再有人把你當(dāng)作寶貝，很可能從過去的寵兒淪為不起眼的小角色。從個人中心的小圈子到無窮無盡的網(wǎng)絡(luò)中這一環(huán)，不能很好完成社會化轉(zhuǎn)換，必然產(chǎn)生挫折感，因此很多人進(jìn)入大學(xué)新奇過去后就甘于平庸，雄心壯志不復(fù)存在，所謂“60分萬歲”不是罕見現(xiàn)象。
2.1.2對學(xué)業(yè)的不適應(yīng)，對如何合理平衡職業(yè)技能學(xué)習(xí)和綜合素質(zhì)學(xué)習(xí)的不適應(yīng)
中學(xué)和大學(xué)都要學(xué)習(xí)，但學(xué)習(xí)目的和方法不同。中學(xué)時(shí)，教師不厭其煩地“傳道、授業(yè)、解惑”，負(fù)責(zé)的態(tài)度一點(diǎn)也不亞于父母對你的關(guān)心。大學(xué)則實(shí)行學(xué)分制，學(xué)習(xí)完全靠個人，所謂“師傅領(lǐng)進(jìn)門，修行靠個人”。自學(xué)能力強(qiáng)的學(xué)生脫穎而出，而有些中學(xué)時(shí)的姣姣者，由于對大學(xué)的學(xué)習(xí)方式方法掌握不好，加之強(qiáng)手如林，昔日的優(yōu)勢風(fēng)采不復(fù)存在，自尊心和好勝心得不到充分滿足，家長和個人的期望值過高，容易產(chǎn)生失落感。
我們把職業(yè)技術(shù)教育融入高等教育體系，就是響應(yīng)國家倡導(dǎo)，適應(yīng)人才對高等技術(shù)人才市場的需求，但是也存在一個職業(yè)技術(shù)和學(xué)科分配上的差異，同樣學(xué)生也存在著有的學(xué)生偏強(qiáng)于文化素質(zhì)，卻毫無專業(yè)技能的底子，有的學(xué)生則是在某些職業(yè)技術(shù)領(lǐng)域里很強(qiáng)，但他們卻存在著明顯的問題，就是綜合素質(zhì)的偏低，這些本身的客觀基礎(chǔ)的不平衡，容易在學(xué)習(xí)過程中導(dǎo)致心理的失衡，我們有的學(xué)生是網(wǎng)絡(luò)高手，能獨(dú)立編程，甚至是某些知名門戶網(wǎng)站的版主，他們基本上能自給自足地生存，甚至月收入幾千元，他們在IT領(lǐng)域里的成就讓他們自豪，驕傲，但每每綜合考試下來，幾門不及格，一方面我們在倡導(dǎo)挖掘?qū)２?，另一方面我們也擺脫不了應(yīng)試教育的束縛。所以說不同的價(jià)值評判標(biāo)準(zhǔn)，使得高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生的心理體系中容易產(chǎn)生混淆和失衡的因素。
2.1.3對經(jīng)濟(jì)狀況的適應(yīng)
家境富裕的學(xué)生優(yōu)越感強(qiáng)，但他們卻容易沾染社會上的不良毛病和行為方式：高消費(fèi)，不知道節(jié)約，不體恤人情冷暖，歌五酒六的生存狀態(tài)，即便不出現(xiàn)偏差，也會和大多數(shù)家境一般的孩子產(chǎn)生隔閡。家境貧困的大學(xué)生大都存在著一個普遍的心理問題，那就是更多地表現(xiàn)出自卑而敏感。人際交往困難，偶爾會對社會態(tài)度不良，懷有敵意。這樣容易導(dǎo)致性格孤僻，出現(xiàn)人格偏差，面對生活沒有信心。
高等職業(yè)技術(shù)教育又是個跟社會實(shí)際結(jié)合得非常密切的教育體系，對社會脈絡(luò)的把握，對時(shí)代需求的適應(yīng)，是高等技術(shù)教育得以生存的基礎(chǔ)。但是，時(shí)代進(jìn)步過程中所伴生的問題，所出現(xiàn)的不和諧因素，會在第一時(shí)間反饋和影響到我們的學(xué)生，我們處在市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景下的高等教育的結(jié)合部，也是容易遭受負(fù)面因素襲擊的易感人群。
2.1.4生活自主性的適應(yīng)
獨(dú)生子女的家長過度愛護(hù)孩子，以及應(yīng)試教育導(dǎo)致家長學(xué)校的過度保護(hù)，導(dǎo)致他們?nèi)狈?yīng)對困難及心理承受力等的鍛煉。當(dāng)代的教育制度迫使我們的家長讓我們從小就走著一條“重點(diǎn)”之路，從小要上重點(diǎn)小學(xué)、中學(xué)、大學(xué)。除了學(xué)習(xí)以外的事家長會一手包辦，導(dǎo)致許多學(xué)生心理發(fā)育不健全，雖為大學(xué)生心智卻還停留在小學(xué)水平。當(dāng)大學(xué)生面向社會的時(shí)候便有了許多的不適應(yīng)和不順心，而他們又缺乏良好的心理素質(zhì)，這便有了大學(xué)生心理樊籠的存在。
同時(shí)，我們高等技術(shù)教育所倡導(dǎo)的就是自主性和靈活性，我們在技能培養(yǎng)上強(qiáng)調(diào)專業(yè)技術(shù)課程的設(shè)置適合社會需要，我們在人才培育上強(qiáng)調(diào)我們的學(xué)生將來能多專多能，能快速融入社會，能在社會生活中充當(dāng)尖刀，能快速適應(yīng)社會變化所帶來的對我們技術(shù)能力的考驗(yàn)，而這些，對于長期在溫室里倍受呵護(hù)的孩子，對于還仰仗家長扶持的孩子，一下子讓他丟棄拐杖，讓他從依賴的心理突然轉(zhuǎn)變成自立自強(qiáng)的心理，是需要一個陣痛的過程，而在陣痛期，是最容易產(chǎn)生心理裂變的。
2.2人際關(guān)系處理不當(dāng)
進(jìn)入大學(xué)，人際交往面拓寬了，復(fù)雜的人際關(guān)系往往使學(xué)生不知所措。中學(xué)里的人際關(guān)系要簡單些，一心只讀“圣賢書”，而大學(xué)的交往是廣泛的，有同學(xué)、同鄉(xiāng)、師生、異性、社會活動團(tuán)體等。同居一室的有來自五湖四海，有不同的城鄉(xiāng)背景，有不同的方言、不同的性格，他們之間的磨合是個新問題。一些學(xué)生個性強(qiáng)以自我為中心，不會設(shè)身處地為別人著想，性格內(nèi)向的學(xué)生不合群，孤獨(dú)寂寞，甚至想逃避現(xiàn)實(shí)。激烈競爭中培養(yǎng)起來的大學(xué)生擅長單打獨(dú)干，易于自我封閉，不善與人交流，在恐懼失敗的心理下，不敢與人交流合作以防止自我暴露和競爭力的喪失。
2.3難以排除的情感危機(jī)
情感問題是大學(xué)生這個年齡層不可避免的問題，談戀愛也成了這個年齡階段一個不可避諱的話題。我們的孩子有享受美好的渴望，但他們尚不具備承受痛苦的能力，在這個復(fù)雜的問題前面他們很難成為強(qiáng)者。
生理心理的變化。高校階段是大學(xué)生由普通教育轉(zhuǎn)向社會就業(yè)的階段。在這個階段里，男女同學(xué)的發(fā)育基本上是成人水平，個個體格健壯，處處洋溢著青春的氣息。但是，生理變異是心理變異的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著生理上的急劇變化，大學(xué)低年級學(xué)生的心理往往具有封閉性，表現(xiàn)為內(nèi)隱、曲折、不易形諸顏色，并帶有較多的社會性、政治性，對繼續(xù)深造或者就業(yè)存在著焦慮、對社會上的某些矛盾還不大了解，情緒容易波動，反映比較強(qiáng)烈，具有兩極性，一會兒振奮，一會兒又失望。當(dāng)然，絕大多數(shù)同學(xué)自我意識在增強(qiáng)，并能作自我調(diào)節(jié)。但是現(xiàn)在的大學(xué)生基本上都是獨(dú)生子女，普遍受到溺愛，由于他們的特殊地位，很容易形成孤僻、自私、任性的性格。
3心理障礙的主要措施
（1）設(shè)置或分配專門機(jī)構(gòu)，專項(xiàng)管理學(xué)生心理問題，把學(xué)校醫(yī)療機(jī)構(gòu)、學(xué)生管理機(jī)構(gòu)發(fā)動起來，主動配合，采取措施，做好大學(xué)生思想工作，采取體系化、科學(xué)化、制度化的常設(shè)管理機(jī)制，切實(shí)解決大學(xué)生心理問題。
一、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，并針對現(xiàn)狀提出保護(hù)措施
近年來，我國政府不斷加大信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)文化建設(shè)和管理力度，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)工作，在推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)版權(quán)保護(hù)方面取得了明顯成效：網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的版權(quán)保護(hù)法律法規(guī)體系初步建立，2006年7月《信息網(wǎng)絡(luò)傳播權(quán)保護(hù)條例》正式實(shí)施；國際承諾付諸實(shí)施的《世界知識產(chǎn)權(quán)組織版權(quán)條約》和《世界知識產(chǎn)權(quán)組織表演和錄音制品條約》兩個互聯(lián)網(wǎng)國際條約也在中國正式生效，這兩個條約更新和補(bǔ)充了世界知識產(chǎn)權(quán)組織現(xiàn)有關(guān)于版權(quán)和鄰接權(quán)的主要條約《伯爾尼公約》和《羅馬公約》，是自伯爾尼公約和羅馬公約通過以來，新的作品形式、新的市場以及新的傳播形式。1997年，美國國會又先后通過了《1997年網(wǎng)絡(luò)著作權(quán)責(zé)任限制法案》、《1997年世界知識產(chǎn)權(quán)組織著作權(quán)實(shí)施法案》以及《1997年數(shù)字著作權(quán)和科技教育法案》。在此基礎(chǔ)上，1998年10月，根據(jù)《世界知識產(chǎn)權(quán)組織版權(quán)條約》(WCT)的規(guī)定，美國制定并頒布了《數(shù)字千年版權(quán)法》(DMCA)，從民事和刑事兩個方面，對數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)傳輸所涉及到的技術(shù)措施和版權(quán)管理信息的侵權(quán)和犯罪，做出了明確規(guī)定，這樣，使包括數(shù)字圖書館在內(nèi)的網(wǎng)上著作權(quán)的保護(hù)在法律上有了嚴(yán)格具體明晰的界定。我國2001年新修訂的《中華人民共利國著作權(quán)法》第14條規(guī)定：“匯編若干作品、作品的片段或者不構(gòu)成作品的數(shù)據(jù)或者其他材料，對其內(nèi)容的選擇或者編排體現(xiàn)獨(dú)創(chuàng)性的作品，為匯編作品，其著作權(quán)由匯編人享有，但行使著作權(quán)時(shí)，不得侵犯原作品的著作權(quán)”。盡管我國著作權(quán)法沒有直接提到數(shù)據(jù)庫的著作權(quán)保護(hù)，但可以把符合作品要求的數(shù)據(jù)庫歸入?yún)R編作品予以著作權(quán)保護(hù)，新《著作權(quán)法》第14條就是數(shù)據(jù)庫著作權(quán)保護(hù)的法律依據(jù)。
二、我國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)安全立法現(xiàn)狀
1過分強(qiáng)化政府對網(wǎng)絡(luò)的管制而漠視相關(guān)網(wǎng)絡(luò)主體權(quán)利的保護(hù)
雖然我們認(rèn)識到立法在維護(hù)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)安全中的重要作用，但是仍然忽視了信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)安全產(chǎn)業(yè)的自主發(fā)展。如我國有關(guān)政府部門頒布的各類法規(guī)和規(guī)章都不約而同紛紛只強(qiáng)調(diào)規(guī)范秩序、維護(hù)安全，而忽視了各網(wǎng)絡(luò)主體的權(quán)利保護(hù)。
2立法主體多、層次低、缺乏權(quán)威性、系統(tǒng)性和協(xié)調(diào)性
有關(guān)我國目前具體的網(wǎng)絡(luò)立法，一方面，近年來制定了一系列法律，另一方面又相繼頒布了一大批有關(guān)網(wǎng)絡(luò)方面的專門立法、司法解釋和其他規(guī)定，甚至還有數(shù)量相當(dāng)龐大的各類通知、通告、制度和政策之類的規(guī)范性文件。政府管理性法規(guī)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人大立法，這種現(xiàn)象導(dǎo)致不同位階的立法沖突、網(wǎng)絡(luò)立法缺乏系統(tǒng)性和協(xié)調(diào)性。
3立法程序缺乏民主的參與
法律、行政法規(guī)、部門規(guī)章、地方法規(guī)和規(guī)章大都為社會所有領(lǐng)域信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)安全所普遍適用，沒有一部專門的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)安全保護(hù)法案能夠廣泛地聽取有關(guān)機(jī)關(guān)、組織和公民的意見?？梢哉J(rèn)為，我國早已認(rèn)識到了信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)安全立法的必要性和緊迫性。但是，從國家戰(zhàn)略的高度看，僅靠傳統(tǒng)的和現(xiàn)有的法律體系已經(jīng)越來越不能滿足信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的需要。而且，由于立法層次低，立法內(nèi)容“管理”的色彩太濃，且多是行政部門多頭立法、多頭管理，形成執(zhí)法主題多元化，更不可避免帶來了法律的協(xié)調(diào)性不夠，嚴(yán)重影響了立法質(zhì)量和執(zhí)法力度。因此，盡快將信息網(wǎng)絡(luò)立法問題做通盤研究，認(rèn)真研究相關(guān)國際立法的動向，積極參與保障信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)安全的國際合作，統(tǒng)一我國信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)安全的法律體系，完善信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)安全保護(hù)機(jī)制，已是刻不容緩。在具體的立法模式上，則可以參照世界上信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)達(dá)的國家，如德國、美國、法國以及新加坡等國家的立法模式?？梢哉f，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)法律涉及人們社會生活的各個層面，是一個內(nèi)涵與外延非常豐富的概念，它并不是單靠一個部門法就可以解決的。就我國立法的傳統(tǒng)習(xí)慣和司法的現(xiàn)狀而言，將信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)立法在人大統(tǒng)一立法的前提下，可授權(quán)各個部門制定一定的部門法，在立法上成本更低、司法上更易操作。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)法律的實(shí)質(zhì)是由眾多法律部門中有關(guān)法律、法規(guī)集合構(gòu)成的法律法規(guī)群。在這方面，我們可以采用我國《立法法》來解決各法律部門之間的沖突，《立法法》明確規(guī)定了法律、法規(guī)的效力等級，規(guī)定法律的效力高于法規(guī)和規(guī)章。
我國立法的滯后決定了司法要先行一步，對于目前所產(chǎn)生的網(wǎng)上知識產(chǎn)權(quán)糾紛又不能坐視不理。因此，許多業(yè)內(nèi)人士都在為此問題來積極想辦法，以適應(yīng)形勢發(fā)展的需要，但是我國法律對于網(wǎng)上行為的界定還非常模糊，這也造成了司法實(shí)踐的困難。
三、知識產(chǎn)權(quán)理論中的版權(quán)、專利權(quán)、馳名商標(biāo)在網(wǎng)絡(luò)下的侵權(quán)行為
也許有些人認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)本身就是資源共享的，而且是開放型的狀態(tài)，其可供進(jìn)入的端口很多，只要愿意誰都可以在網(wǎng)上發(fā)表言論或從網(wǎng)上拷貝下那些根本不知道署的是真名還是假名的文章。但是，須知網(wǎng)絡(luò)只是信息資源載體的一種形式，其本質(zhì)與報(bào)紙等傳統(tǒng)媒體沒有任何區(qū)別。網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)也同現(xiàn)實(shí)中的經(jīng)濟(jì)規(guī)律是一樣的，同樣要遵守共同的游戲規(guī)則，這其中就包括對網(wǎng)上的資源的利用問題。否則，無論對誰都是不公平的，因?yàn)?，任何有價(jià)值的創(chuàng)造都應(yīng)當(dāng)獲得其相應(yīng)的報(bào)酬。
侵權(quán)行為集中化在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，行為人侵犯的知識產(chǎn)權(quán)主要集中在對版權(quán)的侵害上。一旦版權(quán)人的作品進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)空間，網(wǎng)上用戶便可以自行瀏覽、自由下載，輕易復(fù)制。版權(quán)人對其財(cái)產(chǎn)權(quán)甚至人身權(quán)都可能受到侵害。我們常說的網(wǎng)絡(luò)侵權(quán)實(shí)際上經(jīng)常指的是侵犯版權(quán)，但實(shí)際上網(wǎng)上侵犯知識產(chǎn)權(quán)的形式還是多種多樣的。
目前網(wǎng)絡(luò)侵犯知識產(chǎn)權(quán)的形式主要有：
第一，對于版權(quán)的侵犯即對于我們常說的著作權(quán)的侵犯。版權(quán)的無形性與網(wǎng)絡(luò)的開放性特征相一致，所以導(dǎo)致了這種侵權(quán)方式。一方面，一些網(wǎng)站把別人的文字作品未經(jīng)著作權(quán)人許可在互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)表，另一方面，一些報(bào)紙雜志等傳統(tǒng)媒體從網(wǎng)上直接拷貝下來別人的文章而發(fā)表。這兩種都屬于侵犯版權(quán)的行為。
第二，利用網(wǎng)絡(luò)搞不正當(dāng)競爭。
(1)域名搶注是一種不正當(dāng)競爭行為。
因特網(wǎng)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，加速和促進(jìn)了電子商務(wù)的發(fā)展。經(jīng)營者在因特網(wǎng)上進(jìn)行交易的前提是其必須注冊擁有自己的因特網(wǎng)地址——域名。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，域名的價(jià)值性體現(xiàn)得越來越明顯。因此，將知名企業(yè)的企業(yè)名稱、商號、或者企業(yè)的商標(biāo)作為域名進(jìn)行搶先注冊或進(jìn)行使用，或者是待價(jià)而沽，進(jìn)行轉(zhuǎn)讓、出租等行為越來越多。1998年10月12日，廣東省科龍(榮聲)集團(tuán)有限公司在海淀區(qū)法院吳永安搶注域名糾紛案拉開了搶注域名訴訟的序幕。由于域名的法律性質(zhì)尚無明確的界定，對因域名搶注而產(chǎn)生的糾紛按商標(biāo)侵權(quán)，還是按不正當(dāng)競爭處理，至今沒有一致性的意見。
(2)利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行虛假宣傳構(gòu)成不正當(dāng)競爭。
因特網(wǎng)作為一種新興的傳播媒介，其方便、快捷、廉價(jià)和不受地域限制的特點(diǎn)，越來越受到重視。許多經(jīng)營者通過網(wǎng)絡(luò)對自身及經(jīng)營活動進(jìn)行宣傳，取得了良好的效果。但也有不少的經(jīng)營者并不是本著誠實(shí)、講信譽(yù)的原因則利用因特網(wǎng)對其經(jīng)營活動進(jìn)行宣傳，而是進(jìn)行虛假宣傳來抬高自己，貶低其他同類經(jīng)營者。
第三，商標(biāo)侵權(quán)。
根據(jù)《商標(biāo)法》第三十八條規(guī)定，有下列行為之一的，均屬侵犯注冊商標(biāo)專用權(quán)：(1)未經(jīng)注冊商標(biāo)所有人的許可，在同一種商品或者類似商品上使用與其注冊商標(biāo)相同或者近似的商標(biāo)的；(2)銷售明知是假冒注冊商標(biāo)的商品的；(3)偽造、擅自制造他人注冊商標(biāo)標(biāo)識或者銷售偽造、擅自制造的注冊商標(biāo)標(biāo)識的；(4)給他人的注冊商標(biāo)專用權(quán)造成其他損害的。
四、存在問題
首先，網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來使傳統(tǒng)的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)體系收到了前所未有的沖擊，網(wǎng)絡(luò)大大改變了人們的生活方式和交流方式，傳統(tǒng)知識產(chǎn)權(quán)的無形性，專有性，地域性，時(shí)間性等特點(diǎn)，但在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中基本已經(jīng)都不存在了。取而代之的是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的作品數(shù)字化，公開公共化，無國界化等新的特征。傳播形式發(fā)生很大變化，速度更加迅捷，而且作品一旦在網(wǎng)上被公開，其傳播，下載，復(fù)制等一系列的行為就很難被權(quán)利人所掌握，即使發(fā)生侵權(quán)，也很難向法院舉證。網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)钠占昂蛻?yīng)用，為權(quán)利人實(shí)現(xiàn)自己的權(quán)利帶來了困難。權(quán)利人無法知道自己的作品被誰使用了，如果使用了，使用了多少次，很難主張自己的權(quán)利。
其次，隨著網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，大量的作品正在越來越多和越來越快地從傳統(tǒng)形式(主要是紙介的形式，還包括錄音、錄像等形式)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)形式，并上網(wǎng)傳播，在這一過程中，不可避免地會出現(xiàn)作品的權(quán)利人以及傳統(tǒng)形式的鄰接權(quán)人與網(wǎng)絡(luò)形式的傳播者之間的權(quán)利沖突乃至糾紛。但是我國目前的網(wǎng)絡(luò)知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)體系尚未完善，雖然已經(jīng)制定了相關(guān)法律法規(guī)來約束網(wǎng)民的行為，但由于法律的滯后性和保守性，立法還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展速度。網(wǎng)絡(luò)侵權(quán)行為具有涉及地域廣，證據(jù)易刪除、難保留，侵權(quán)數(shù)量大、隱蔽性強(qiáng)等諸多特點(diǎn)，這些問題的解決都依賴于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。而且對于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的立法，還面臨著確認(rèn)難，取證難，侵權(quán)責(zé)任分擔(dān)復(fù)雜等一系列亟待解決的難題。
再次，人們在傳統(tǒng)的社會現(xiàn)實(shí)與網(wǎng)絡(luò)社會中的道德觀念存在很大差異。傳統(tǒng)的社會，依靠法律法規(guī)，社會道德以及社會輿論等的監(jiān)督，以及周圍人們的提醒或者注視下，傳統(tǒng)的法律和道德都會相對很好的被維護(hù)。而網(wǎng)絡(luò)社會是一個相對非常自由的空間，既沒有中心，也沒有明確的國界和地區(qū)的界限，人們受到的時(shí)間空間的束縛大大縮小。我國也在把握時(shí)機(jī)，立足本國國情并努力與國際接軌，尋求一條有效的解決途。
互聯(lián)網(wǎng)作為第四媒體，其功能之強(qiáng)大是其他傳統(tǒng)媒體無法比擬的，因此，網(wǎng)絡(luò)知識產(chǎn)權(quán)侵權(quán)的危害要比傳統(tǒng)的侵權(quán)行為要大的多。首先，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的全球性和信息傳輸?shù)目焖傩詻Q定了網(wǎng)絡(luò)侵權(quán)影響的范圍之廣，速度之快。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，一條侵權(quán)言論可以在幾秒鐘之內(nèi)就能傳遍全世界每一個角落，其不良影響也會隨之遍布全世界。其次，網(wǎng)絡(luò)侵權(quán)責(zé)任的界定困難。最后，由于網(wǎng)站內(nèi)容容易被更改和刪除，因此涉及網(wǎng)絡(luò)侵權(quán)的案件在審理過程中取證非常困難。
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