时间：2023-03-20 16:15:08
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论文摘要：随着医学成像和计算机辅助技术的发展，从二维医学图像到三维可视化技术成为研究的热点，本文介绍了医学图像处理技术的发展动态，对图像分割、纹理分析、图像配准和图像融合技术的现状及其发展进行了综述。在比较各种技术在相关领域中应用的基础上，提出了医学图像处理技术发展所面临的相关问题及其发展方向。
1．引言
近20多年来，医学影像已成为医学技术中发展最快的领域之一，其结果使临床医生对人体内部病变部位的观察更直接、更清晰，确诊率也更高。20世纪70年代初，X-CT的发明曾引发了医学影像领域的一场革命，与此同时，核磁共振成像象(MRI:MagneticResonanceImaging)、超声成像、数字射线照相术、发射型计算机成像和核素成像等也逐步发展。计算机和医学图像处理技术作为这些成像技术的发展基础，带动着现代医学诊断正产生着深刻的变革。各种新的医学成像方法的临床应用，使医学诊断和治疗技术取得了很大的进展，同时将各种成像技术得到的信息进行互补，也为临床诊断及生物医学研究提供了有力的科学依据。
在目前的影像医疗诊断中,主要是通过观察一组二维切片图象去发现病变体,往往需要借助医生的经验来判定。至于准确的确定病变体的空间位置、大小、几何形状及与周围生物组织的空间关系,仅通过观察二维切片图象是很难实现的。因此,利用计算机图象处理技术对二维切片图象进行分析和处理,实现对人体器官、软组织和病变体的分割提取、三维重建和三维显示,可以辅助医生对病变体及其它感兴趣的区域进行定性甚至定量的分析,可以大大提高医疗诊断的准确性和可靠性。此外,它在医疗教学、手术规划、手术仿真及各种医学研究中也能起重要的辅助作用。
本文对医学图像处理技术中的图像分割、纹理分析、图像配准和图像融合技术的现状及其发展进行了综述。
2．医学图像三维可视化技术
2.1三维可视化概述
医学图像的三维可视化的方法很多，但基本步骤大体相同，如图.。从#$/&’(或超声等成像系统获得二维断层图像，然后需要将图像格式（如0(#1&）转化成计算机方便处理的格式。通过二维滤波，减少图像的噪声影响，提高信噪比和消除图像的尾迹。采取图像插值方法，对医学关键部位进行各向同性处理，获得体数据。经过三维滤波后，不同组织器官需要进行分割和归类，对同一部位的不同图像进行配准和融合，以利于进一步对某感兴趣部位的操作。根据不同的三维可视化要求和系统平台的能力，选择不同的方法进行三维体绘制，实现三维重构。
2.2关键技术：
图像分割是三维重构的基础，分割效果直接影像三维重构的精确度。图像分割是将图像分割成有意义的子区域，由于医学图像的各区域没有清楚的边界，为了解决在医学图像分割中遇到不确定性的问题，引入模糊理论的模糊阀值、模糊边界和模糊聚类等概念。快速准确的分离出解剖结构和定位区域位置和形状，自动或半自动的图像分割方法是非常重要的。在实际应用中有聚类法、统计学模型、弹性模型、区域生长、神经网络等适用于医学图像分割的具体方法。
由于可以对同一部位用不同的成像仪器多次成像，或用同一台仪器多次成像，这样产生了多模态图像。多模态图像提供的信息经常相互覆盖和具有互补性，为了综合使用多种成像模式以提供更全面的信息，需要对各个模态的原始图像进行配准和数据融合，其整个过程称为数据整合。整合的第一步是将多个医学图像的信息转换到一个公共的坐标框架内的研究，使多幅图像在空间域中达到几何位置的完全对应，称为三维医学图像的配准问题。建立配准关系后，将多个图像的数据合成表示的过程，称为融合。在医学应用中，不同模态的图像还提供了不互相覆盖的结构互补信息，比如，当CT提供的是骨信息，MRI提供的关于软组织的信息，所以可以用逻辑运算的方法来实现它们图像的合成。
当分割归类或数据整合结束后，对体数据进行体绘制。体绘制一般分为直接体绘制和间接体绘制，由于三维医学图像数据量很大，采用直接体绘制方法，计算量过重，特别在远程应用和交互操作中，所以一般多采用间接体绘制。在图形工作站上可以进行直接体绘制，近来随着计算机硬件快速发展，新的算法，如三维纹理映射技术，考虑了计算机图形硬件的特定功能及体绘制过程中的各种优化方法，从而大大地提高了直接体绘制的速度。体绘制根据所用的投影算法不同加以分类，分为以对象空间为序的算法（又称为体素投影法）和以图像空间为序的算法!又称为光线投射法"，一般来说，体素投影法绘制的速度比光线投射法快。由于三维医学图像的绘制目的在于看见内部组织的细节，真实感并不是最重要的，所以在医学应用中的绘制要突出特定诊断所需要的信息，而忽略无关信息。另外，高度的可交互性是三维医学图像绘制的另一个要求，即要求一些常见操作，如旋转，放大，移动，具有很好的实时性，或至少是在一个可以忍受的响应时间内完成。这意味着在医学图像绘制中，绘制时间短的可视化方法更为实用。
未来的三维可视化技术将与虚拟现实技术相结合，不仅仅是获得体数据的工具，更主要的是能创造一个虚拟环境。
3．医学图像分割
医学图像分割就是一个根据区域间的相似或不同把图像分割成若干区域的过程。目前,主要以各种细胞、组织与器官的图像作为处理的对象，图像分割技术主要基于以下几种理论方法。
3.1基于统计学的方法
统计方法是近年来比较流行的医学图像分割方法。从统计学出发的图像分割方法把图像中各个像素点的灰度值看作是具有一定概率分布的随机变量,观察到的图像是对实际物体做了某种变换并加入噪声的结果,因而要正确分割图像,从统计学的角度来看,就是要找出以最大的概率得到该图像的物体组合。用吉布斯（Gibbs）分布表示的Markov随机场(MRF)模型,能够简单地通过势能形式表示图像像素之间的相互关系,因此周刚慧等结合人脑MR图像的空间关系定义Markov随机场的能量形式,然后通过最大后验概率(MAP)方法估计Markov随机场的参数,并通过迭代方法求解。层次MRF采用基于直方图的DAEM算法估计标准有限正交混合(SFNM)参数的全局最优值,并基于MRF先验参数的实际意义,采用一种近似的方法来简化这些参数的估计。林亚忠等采用的混合金字塔Gibbs随机场模型,有效地解决了传统最大后验估计计算量庞大和Gibbs随机场模型参数无监督及估计难等问题,使分割结果更为可靠。
3.2基于模糊集理论的方法
医学图像一般较为复杂，有许多不确定性和不精确性，也即模糊性。所以有人将模糊理论引入到图像处理与分析中，其中包括用模糊理论来解决分割问题。基于模糊理论的图形分割方法包括模糊阈值分割方法、模糊聚类分割方法等。模糊阈值分割技术利用不同的S型隶属函数来定义模糊目标，通过优化过程最后选择一个具有最小不确定性的S函数，用该函数表示目标像素之间的关系。这种方法的难点在于隶属函数的选择。模糊C均值聚类分割方法通过优化表示图像像素点与C各类中心之间的相似性的目标函数来获得局部极大值，从而得到最优聚类。Venkateswarlu等[改进计算过程，提出了一种快速的聚类算法。
3.2.1基于模糊理论的方法
模糊分割技术是在模糊集合理论基础上发展起来的,它可以很好地处理MR图像内在的模糊性和不确定性,而且对噪声不敏感。模糊分割技术主要有模糊阈值、模糊聚类、模糊边缘检测等。在各种模糊分割技术中,近年来模糊聚类技术,特别是模糊C-均值(FCM)聚类技术的应用最为广泛。FCM是一种非监督模糊聚类后的标定过程,非常适合存在不确定性和模糊性特点的MR图像。然而,FCM算法本质上是一种局部搜索寻优技术,它的迭代过程采用爬山技术来寻找最优解,因此容易陷入局部极小值,而得不到全局最优解。近年来相继出现了许多改进的FCM分割算法,其中快速模糊分割(FFCM)是最近模糊分割的研究热点。FFCM算法对传统FCM算法的初始化进行了改进,用K-均值聚类的结果作为模糊聚类中心的初值,通过减少FCM的迭代次数来提高模糊聚类的速度。它实际上是两次寻优的迭代过程,首先由K-均值聚类得到聚类中心的次最优解,再由FCM进行模糊聚类,最终得到图像的最优模糊分割。
3.2.2基于神经网络的方法
按拓扑机构来分,神经网络技术可分为前向神经网络、反馈神经网络和自组织映射神经网络。目前已有各种类型的神经网络应用于医学图像分割,如江宝钏等利用MRI多回波性,采用有指导的BP神经网络作为分类器,对脑部MR图像进行自动分割。而Ahmed和Farag则是用自组织Kohenen网络对CT/MRI脑切片图像进行分割和标注,并将具有几何不变性的图像特征以模式的形式输入到Kohenen网络,进行无指导的体素聚类,以得到感兴趣区域。模糊神经网络(FNN)分割技术越来越多地得到学者们的青睐,黄永锋等提出了一种基于FNN的颅脑MRI半自动分割技术,仅对神经网络处理前和处理后的数据进行模糊化和去模糊化,其分割结果表明FNN分割技术的抗噪和抗模糊能力更强。
3.2.3基于小波分析的分割方法
小波变换是近年来得到广泛应用的一种数学工具，由于它具有良好的时一频局部化特征、尺度变化特征和方向特征，因此在图像处理上得到了广泛的应用。
小波变换和分析作为一种多尺度多通道分析工具，比较适合对图像进行多尺度的边缘检测，典型的有如Mallat小波模极大值边缘检测算法[6
3.3基于知识的方法
基于知识的分割方法主要包括两方面的内容:(1)知识的获取,即归纳提取相关知识,建立知识库；(2)知识的应用,即有效地利用知识实现图像的自动分割。其知识来源主要有:(1)临床知识,即某种疾病的症状及它们所处的位置；(2)解剖学知识,即某器官的解剖学和形态学信息,及其几何学与拓扑学的关系,这种知识通常用图谱表示；(3)成像知识,这类知识与成像方法和具体设备有关；(4)统计知识,如MI的质子密度(PD)、T1和T2统计数据。Costin等提出了一种基于知识的模糊分割技术,首先对图像进行模糊化处理,然后利用相应的知识对各组织进行模糊边缘检测。而谢逢等则提出了一种基于知识的人脑三维医学图像分割显示的方法。首先,以框架为主要表示方法,建立完整的人脑三维知识模型,包含脑组织几何形态、生理功能、图像灰度三方面的信息；然后,采用“智能光线跟踪”方法,在模型知识指导下直接从体积数据中提取并显示各组织器官的表面。
3.4基于模型的方法
该方法根据图像的先验知识建立模型,有动态轮廓模型(ActiveContourModel,又称Snake)、组合优化模型等,其中Snake最为常用。Snake算法的能量函数采用积分运算,具有较好的抗噪性,对目标的局部模糊也不敏感,但其结果常依赖于参数初始化,不具有足够的拓扑适应性,因此很多学者将Snake与其它方法结合起来使用,如王蓓等利用图像的先验知识与Snake结合的方法,避开图像的一些局部极小点,克服了Snake方法的一些不足。Raquel等将径向基网络(RBFNNcc)与Snake相结合建立了一种混合模型,该模型具有以下特点:(1)该混合模型是静态网络和动态模型的有机结合；(2)Snake的初始化轮廓由RBFNNcc提供；(3)Snake的初始化轮廓给出了最佳的控制点；(4)Snake的能量方程中包含了图像的多谱信息。Luo等提出了一种将livewire算法与Snake相结合的医学图像序列的交互式分割算法,该算法的特点是在少数用户交互的基础上,可以快速可靠地得到一个医学图像序列的分割结果。
由于医学图像分割问题本身的困难性，目前的方法都是针对某个具体任务而言的，还没有一个通用的解决方法。综观近几年图像分割领域的文献，可见医学图像分割方法研究的几个显著特点：（1）学者们逐渐认识到现有任何一种单独的图像分割算法都难以对一般图像取得比较满意的结果，因而更加注重多种分割算法的有效结合；（2）在目前无法完全由计算机来完成图像分割任务的情况下，半自动的分割方法引起了人们的广泛注意，如何才能充分利用计算机的运算能力，使人仅在必要的时候进行必不可少的干预，从而得到满意的分割结果是交互式分割方法的核心问题；（3）新的分割方法的研究主要以自动、精确、快速、自适应和鲁棒性等几个方向作为研究目标，经典分割技术与现代分割技术的综合利用（集成技术）是今后医学图像分割技术的发展方向。
4．医学图像配准和融合
医学图像可以分为解剖图像和功能图像2个部分。解剖图像主要描述人体形态信息，功能图像主要描述人体代谢信息。为了综合使用多种成像模式以提供更全面的信息，常常需要将有效信息进行整合。整合的第一步就是使多幅图像在空间域中达到几何位置的完全对应，这一步骤称为“配准”。整合的第二步就是将配准后图像进行信息的整合显示，这一步骤称为“融合”。
在临床诊断上，医生常常需要各种医学图像的支持，如CT、MRI、PET、SPECT以及超声图像等，但无论哪一类的医学图像往往都难以提供全面的信息，这就需要将患者的各种图像信息综合研究19]，而要做到这一点，首先必须解决图像的配准(或叫匹配)和融合问题。医学图像配准是确定两幅或多幅医学图像像素的空间对应关系；而融合是指将不同形式的医学图像中的信息综合到一起，形成新的图像的过程。图像配准是图像融合必需的预处理技术，反过来，图像融合是图像配准的一个目的。
4.1医学图像配准
医学图像配准包括图像的定位和转换，即通过寻找一种空间变换使两幅图像对应点达到空间位置上的配准，配准的结果应使两幅图像上所有关键的解剖点或感兴趣的关键点达到匹配。20世纪90年代以来，医学图像配准的研究受到了国内外医学界和工程界的高度重视，1993年Petra等]综述了二维图像的配准方法，并根据配准基准的特性，将图像配准的方法分为两大类：基于外部特征（有框架）的图像配准和基于内部特征（无框架）的图像配准。基于外部特征的方法包括立体定位框架法、面膜法及皮肤标记法等。基于外部特征的图像配准，简单易行，易实现自动化，能够获得较高的精度，可以作为评估无框架配准算法的标准。但对标记物的放置要求高，只能用于同一患者不同影像模式之间的配准，不适用于患者之间和患者图像与图谱之间的配准，不能对历史图像做回溯性研究。基于内部特征的方法是根据一些用户能识别出的解剖点、医学图像中相对运动较小的结构及图像内部体素的灰度信息进行配准。基于内部特征的方法包括手工交互法、对应点配准法、结构配准法、矩配准法及相关配准法。基于内部特征的图像配准是一种交互性方法，可以进行回顾性研究，不会造成患者不适，故基于内部特征的图像配准成为研究的重点。
近年来，医学图像配准技术有了新的进展，在配准方法上应用了信息学的理论和方法，例如应用最大化的互信息量作为配准准则进行图像的配准，在配准对象方面从二维图像发展到三维多模医学图像的配准。例如Luo等利用最大互信息法对CT-MR和MR-PET三维全脑数据进行了配准，结果全部达到亚像素级配准精度。在医学图像配准技术方面引入信号处理技术，例如傅氏变换和小波变换。小波技术在空间和频域上具有良好的局部特性，在空间和频域都具有较高的分辨率，应用小波技术多分辨地描述图像细貌，使图像由粗到细的分级快速匹配，是近年来医学图像配准的发展之一。国内外学者在这方面作了大量的工作，如Sharman等提出了一种基于小波变换的自动配准刚体图像方法，使用小波变换获得多模图像特征点然后进行图像配准，提高了配准的准确性。另外，非线性配准也是近年来研究的热点，它对于非刚性对象的图像配准更加适用，配准结果更加准确。
目前许多医学图像配准技术主要是针对刚性体的配准，非刚性图像的配准虽然已经提出一些解决的方法，但同刚性图像相比还不成熟。另外，医学图像配准缺少实时性和准确性及有效的全自动的配准策略。向快速和准确方面改进算法，使用最优化策略改进图像配准以及对非刚性图像配准的研究是今后医学图像配准技术的发展方向。
4.2医学图像融合
图像融合的主要目的是通过对多幅图像间的冗余数据的处理来提高图像的可读性,对多幅图像间的互补信息的处理来提高图像的清晰度。不同的医学影像设备获取的影像反映了不同的信息：功能图像（SPECT、PET等）分辨率较差，但它提供的脏器功能代谢和血液流动信息是解剖图像所不能替代的；解剖图像（CT、MRI、B超等）以较高的分辨率提供了脏器的解剖形态信息，其中CT有利于更致密的组织的探测，而MRI能够提供软组织的更多信息。多模态医学图像的融合把有价值的生理功能信息与精确的解剖结构结合在一起，可以为临床提供更加全面和准确的资料。
医学图像的融合可分为图像融合的基础和融合图像的显示。（1）图像融合的基础：目前的图像融合技术可以分为2大类，一类是以图像像素为基础的融合法；另一类是以图像特征为基础的融合方法。以图像像素为基础的融合法模型可以表示为：
其中，为融合图像，为源图像，为相应的权重。以图像特征为基础的融合方法在原理上不够直观且算法复杂，但是其实现效果较好。图像融合的步骤一般为：①将源图像分别变换至一定变换域上；②在变换域上设计一定特征选择规则；③根据选取的规则在变换域上创建融合图像；④逆变换重建融合图像。（2）融合图像的显示：融合图像的显示方法可分成2种：空间维显示和时间维显示。
目前，医学图像融合技术中还存在较多困难与不足。首先，基本的理论框架和有效的广义融合模型尚未形成。以致现有的技术方法还只是针对具体病症、具体问题发挥作用，通用性相对较弱。研究的图像以CT、MRI、核医学图像为主，超声等成本较低的图像研究较少且研究主要集中于大脑、肿瘤成像等；其次，由于成像系统的成像原理的差异，其图像采集方式、格式以及图像的大小、质量、空间与时间特性等差异大，因此研究稳定且精度较高的全自动医学图像配准与融合方法是图像融合技术的难点之一；最后，缺乏能够客观评价不同融合方法融合效果优劣的标准，通常用目测的方法比较融合效果，有时还需要利用到医生的经验。
在图像融合技术研究中，不断有新的方法出现，其中小波变换在图像融合中的应用，基于有限元分析的非线性配准以及人工智能技术在图像融合中的应用将是今后图像融合研究的热点与方向。随着三维重建显示技术的发展，三维图像融合技术的研究也越来越受到重视，三维图像的融合和信息表达，也将是图像融合研究的一个重点。
5．医学图像纹理分析
一般认为图像的纹理特征描述物体表面灰度或颜色的变化,这种变化与物体自身属性有关,是某种纹理基元的重复。Sklansky早在1978年给出了一个较为适合于医学图像的纹理定义:“如果图像的一系列固有的统计特性或其它的特性是稳定的、缓慢变化的或者是近似周期的,那么则认为图像的区域具有不变的纹理”。纹理的不变性即指纹理图像的分析结果不会受到旋转、平移、以及其它几何处理的影响。目前从图像像素之间的关系角度,纹理分析方法主要包括以下几种。
5.1统计法
统计分析方法主要是基于图像像素的灰度值的分布与相互关系,找出反映这些关系的特征。基本原理是选择不同的统计量对纹理图像的统计特征进行提取。这类方法一般原理简单,较易实现,但适用范围受到限制。该方法主要适合医学图像中那些没有明显规则性的结构图像,特别适合于具有随机的、非均匀性的结构。统计分析方法中,最常用的是共生矩阵法,其中有灰度共生矩阵(graylevelco-occurrencematrix,GLCM)和灰度—梯度共生矩阵。杜克大学的R.Voracek等使用GLCM对肋间周边区提取的兴趣区(regionofinterest,ROI)进行计算,测出了有意义的纹理参数。另外,还有长游程法(runlengthmatrix,RLM),其纹理特征包括短游程优势、长游程优势、灰度非均匀化、游程非均匀化、游程百分比等,长游程法是对图像灰度关系的高阶统计,对于给定的灰度游程,粗的纹理具有较大的游程长度,而细的纹理具有较小的游程长度。
5.2结构法
结构分析方法是分析纹理图像的结构,从中获取结构特征。结构分析法首先将纹理看成是有许多纹理基元按照一定的位置规则组成的,然后分两个步骤处理（1）提取纹理基元；（2）推论纹理基元位置规律。目前主要用数学形态学方法处理纹理图像,该方法适合于规则和周期性纹理,但由于医学图像纹理通常不是很规则,因此该方法的应用也受到限制,实际中较少采用。
5.3模型法
模型分析方法认为一个像素与其邻域像素存在某种相互关系,这种关系可以是线性的,也可以是符合某种概率关系的。模型法通常有自回归模型、马尔科夫随机场模型、Gibbs随机场模型、分形模型,这些方法都是用模型系数来表征纹理图像,其关键在于首先要对纹理图像的结构进行分析以选择到最适合的模型,其次为如何估计这些模型系数。如何通过求模型参数来提取纹理特征,进行纹理分析,这类方法存在着计算量大,自然纹理很难用单一模型表达的缺点。
5.4频谱法
频谱分析方法主要基于滤波器理论，包括傅立叶变换法、Gabor变换法和小波变换法。
1973年Bajcsy使用傅立叶滤波器方法分析纹理。Indhal等利用2-D快速傅立叶变换对纹理图像进行频谱分析,从而获得纹理特征。该方法只能完成图像的频率分解,因而获得的信息不是很充分。1980年Laws对图像进行傅氏变换,得出图像的功率谱,从而提取纹理特征进行分析。
Gabor函数可以捕捉到相当多的纹理信息,且具有极佳的空间/频域联合分辨率,因此在实际中获得了较广泛的应用。小波变换法大体分金子塔形小波变换法和树形小波变换法(小波包法)。
小波变换在纹理分析中的应用是Mallat在1989年首先提出的,主要用二值小波变换(DiscreteWaveletTransform,DWT),之后各种小波变换被用于抽取纹理特征。传统的金字塔小波变换在各分解级仅对低频部分进行分解,所以利用金字塔小波变换进行纹理特征提取是仅利用了纹理图像低频子带的信息,但对某些纹理,其中高频子带仍含有有关纹理的重要特征信息(如对具有明显的不规则纹理的图像,即其高频子带仍含有有关纹理的重要特征)得不到利用。使用在每个分解级对所有的频率通道均进行分解的完全树结构小波变换提取特征,能够较全面地提取有关纹理特征。
由于医学图像及其纹理的复杂性，目前还不存在通用的适合各类医学图像进行纹理分析的方法，因而对于各类不同特点的医学图像就必须采取有针对性地最适合的纹理分析技术。另外，在应用某一种纹理分析方法对图像进行分析时，寻求最优的纹理特征与纹理参数也是目前医学图像纹理分析中的重点和难点。
6．总结
随着远程医疗技术的蓬勃发展，对医学图像处理提出的要求也越来越高。医学图像处理技术发展至今，各个学科的交叉渗透已是发展的必然趋势，其中还有很多亟待解决的问题。有效地提高医学图像处理技术的水平，与多学科理论的交叉融合、医务人员和理论技术人员之间的交流就显得越来越重要。多维、多参数以及多模式图像在临床诊断（包括病灶检测、定性，脏器功能评估，血流估计等）与治疗（包括三维定位、体积计算、外科手术规划等）中将发挥更大的作用。
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关键字：大树养护水分移植管理
随着社会经济的发展以及城市建设水平的提高，大树也被越来越多地应用于各类园林绿地中，特别是重点工程，往往要在较短的时间内体现绿化美化的效果，这就需要种植一定数量的大树。大树移植需要投入较多人力、机械设备和资金，同时，大树的再生能力较幼青年树明显减弱，难以成活。因此，新植大树的养护管理显得尤其重要。
新植大树的养护管理应重点抓好以下两大方面的工作：
一、保持树体水分代谢平衡
大树，特别是未经移植或断根处理的大树，在移植过程中，根系会受到较大的损伤，吸水能力大大降低。树体常常因供水不足，水分代谢失去平衡而枯萎，甚至死亡。因此，保持树体水分代谢平衡是新植大树养护管理、提高移植成活率的关键。为此，我们具体要做好以下几方面的工作：
（一）地上部分保湿：
1.包干：用草绳、蒲包、苔藓等材料严密包裹树干和比较粗壮的分枝。上述包扎物具有一定的保湿性和保温性。经包干处理后，一可避免强光直射和干风吹袭，减少树干、树枝的水分蒸发；二可贮存一定量的水分，使枝干经常保持湿润；三可调节枝干温度，减少高温和低温对枝干的伤害，效果较好。目前，有些地方采用塑料薄膜包干，此法在树体休眠阶段效果是好的，但在树体萌芽前应及时撤换。因为，塑料薄膜透气性能差，不利于被包裹枝干的呼吸作用，尤其是高温季节，内部热量难以及时散发会引起高温，灼伤枝干、嫩芽或隐芽，对树体造成伤害。
2.喷水：树体地上部分（特别是叶面）因蒸腾作用而易失水，必须及时喷水保湿。喷水要求细而均匀，喷及地上各个部位和周围空间，为树体提供湿润的小气候环境。可采用高压水枪喷雾，或将供水管安装在树冠上方，根据树冠大小安装一个或若干个细孔喷头进行喷雾，效果较好，但较费工费料。有人采取“吊盐水”的方法，即在树枝上挂上若干个装满清水的盐水瓶，运用吊盐水的原理，让瓶内的水慢慢滴在树体上，并定期加水，既省工又节省投资。但喷水不够均匀，水量较难控制。一般用于去冠移植的树体，在抽枝发叶后，仍需喷水保湿。
3.遮荫：大树移植初期或高温干燥季节，要搭制荫棚遮荫，以降低棚内温度，减少树体的水分蒸发。在成行、成片种植，密度较大的区域，宜搭制大棚，省材又方便管理，孤植树宜按株搭制。要求全冠遮荫，荫棚上方及四周与树冠保持50厘米左右距离，以保证棚内有一定的空气流动空间，防止树冠日灼危害。遮荫度为70％左右，让树体接受一定的散射光，以保证树体光合作用的进行。以后视树木生长情况和季节变化，逐步去掉遮荫物。
（二）促发新根：
1.控水：新移植大树，根系吸水功能减弱，对土壤水分需求量较小。因此，只要保持土壤适当湿润即可。土壤含水量过大，反而会影响土壤的透气性能，抑制根系的呼吸，对发根不利，严重的会导致烂根死亡。为此，一方面，我们要严格控制土壤浇水量。移植时第一次浇透水，以后应视天气情况、土壤质地，检查分析，谨慎浇水。同时要慎防喷水时过多水滴进入根系区域。第二方面，要防止树池积水。种植时留下的浇水穴，在第一次浇透水后即应填平或略高于周围地面，以防下雨或浇水时积水。同时，在地势低洼易积水处，要开排水沟，保证雨天能及时排水。第三方面，要保持适宜的地下水位高度（一般要求－1.5米以下）。在地下水位较高处，要做网沟排水，汛期水位上涨时，可在根系挖深井，用水泵将地下水排至场外，严防淹根。
2.保护新芽：新芽萌发，是新植大树进行生理活动的标志，是大树成活的希望。更重要的是，树体地上部分的萌发，对根系具有自然而有效的刺激作用，能促进根系的萌发。因此，在移植初期，特别是移植时进行重修剪的树体所萌发的芽要加以保护，让其抽枝发叶，待树体成活后再行修剪整形。同时，在树体萌芽后，要特别加强喷水、遮荫、防病治虫等养护工作，保证嫩芽与嫩梢的正常生长。
3.土壤通气：保持土壤良好的透气性能有利于根系萌发。为此，一方面，我们要做好中耕松土工作，以防土壤板结。另一方面，要经常检查土壤通气设施（通气管或竹笼）。发现通气设施堵塞或积水的，要及时清除，以经常保持良好的通气性能。
二、树体保护
新移植大树，抗性减弱，易受自然灾害、病虫害、人为的和禽畜危害，必须严加防范。
1.支撑：树大招风。大树种植后应即支撑固定，慎防倾倒。正三角桩最利于树体稳定，支撑点以树体高2／3处左右为好，并加垫保护层，以防伤皮。
2.防病治虫：坚持以防为主，根据树种特性和病虫害发生发展规律，勤检查，做好防范工作。一旦发生病情，要对症下药，及时防治。
3.施肥：施肥有利于恢复树势。大树移植初期，根系吸肥力低，宜采用根外追肥，一般半个月左右一次。用尿素、硫酸铵、磷酸二氢钾等速效性肥料配制成浓度为0.5％至1％的肥液，选早晚或阴天进行叶面喷洒，遇降雨应重喷一次。根系萌发后，可进行土壤施肥，要求薄肥勤施，慎防伤根。
4.防冻：新植大树的枝梢、根系萌发迟，年生长周期短，积累的养分少，因而组织不充实，易受低温危害，应做好防冻保温工作。一方面，入秋后，要控制氮肥，增施磷、钾肥，并逐步延长光照时间，提高光照强度，以提高树体的木质化程度，提高自身抗寒能力。第二，在入冬寒潮来临之前，做好树体保温工作。可采取覆土、地面覆盖、设立风障、搭制塑料大棚等方法加以保护。
心理障碍主要表现防治办法
1当前高等职业技术学院学生心理障碍的主要表现
大学生成长阶段是人生的非凡时期，这一时期的最大特征是波动性和迷惘性，他们正逐步进入成年人的社会角色，但对社会、家庭而言，因其经济不独立，思想不稳定，世界观尚未成型，实际仍是“未成年人”。
这个时期心理障碍常表现为偏执、自负、多疑、焦虑、冷漠、狭隘和狂妄等。他们的年龄一般在18~22岁之间，他们的心理活动有其特征，在生理和心理上都处于发育的阶段，对四周事物的熟悉存在着不稳定性，自尊心、自信心比较强，一方面追求理想，不断向上进取；另一方面对精神情绪的自我调节和控制能力比较弱，轻易产生极不稳定的日间杂波。当主观和客观发生矛盾，情绪受到挫折时往往悲观失望，甚至无法解脱，紧锢在复杂的心理矛盾之中，致使心理失常而患病，轻者不承认自己有病，虽说能坚持上课，但是成绩十分不理想；重者会做出残害自己或者危害社会的事情，震动全国的马加爵杀害四名同学案就是个非凡的例子。我校也有患心理障碍的学生，他们中有的休学或者失学，有的甚至长期不愈，不仅自己陷入深深的痛苦之中，更给家庭和社会造成巨大的精神负担和经济压力。我校有一位男生，无缘无故的焦虑，导致严重失眠，到我校门诊部求治，却查不出任何毛病。整日生活在焦虑不安的痛苦之重，这样的学生假如碰到非凡事情的激发非凡因素的刺激，难免会产生超常规的行为，这些都提醒我们要重视大学生的心理教育和心理治疗，改变以往“见病不见人”的旧生物医学模式和形而上学观点。
2职业技术学院学生产生心理障碍的主要原因
2.1适应能力差
2.1.1难以适应新的生活学习环境，心理落差大
职业技术学院的学生所面临的人生第一次考验就是自我心中的落差感。他们同样十年寒窗，他们同样怀着更高的梦想，想象着通过高考能够达到人们价值观念中所说的金榜题名。然而高考下来，无论是基于什么因素，他们未能达到梦想中的“登堂入室”，无奈之下选择了原本没有什么非凡级别差异化的高等职业技术学院学习，但这种落差不自觉显现在他们的心中。落差之二便是新生活的较大改变，大学校园远比中学校园面积大，楼群林立，是个小社会。我国高校采取的是住宿制，步入大学即意味着进入一个生疏的环境过集体生活。在中学除了学习，一切事情都由家长代劳，加上独生子女骄生惯养，上大学后，一切亲力亲为，适应能力不强的就会经常被孤独不安、焦虑所困扰，尤其是习惯了农村生活环境的大学生到喧闹的城市后，易产生压抑和自卑感。如一位来自农村的大学生对满眼灰色的楼群产生厌恶情绪，大脑反应慢，经常出现忘记返回路线的情况。
另外，大学生活的压力让学生觉得自己再不是天之骄子，一枝独秀。校园是个小社会，不是一尘不染的圣地；奖学金的评定、入党、提干等等竞争初见端倪，书呆子不受欢迎，个人的风采和魅力最重要，不再有人把你当作宝贝，很可能从过去的宠儿沦为不起眼的小角色。从个人中心的小圈子到无穷无尽的网络中这一环，不能很好完成社会化转换，必然产生挫折感，因此很多人进入大学新奇过去后就甘于平庸，雄心壮志不复存在，所谓“60分万岁”不是罕见现象。
2.1.2对学业的不适应，对如何合理平衡职业技能学习和综合素质学习的不适应
中学和大学都要学习，但学习目的和方法不同。中学时，教师不厌其烦地“传道、授业、解惑”，负责的态度一点也不亚于父母对你的关心。大学则实行学分制，学习完全靠个人，所谓“师傅领进门，修行靠个人”。自学能力强的学生脱颖而出，而有些中学时的姣姣者，由于对大学的学习方式方法把握不好，加之强手如林，昔日的优势风采不复存在，自尊心和好胜心得不到充分满足，家长和个人的期望值过高，轻易产生失落感。
我们把职业技术教育融入高等教育体系，就是响应国家倡导，适应人才对高等技术人才市场的需求，但是也存在一个职业技术和学科分配上的差异，同样学生也存在着有的学生偏强于文化素质，却毫无专业技能的底子，有的学生则是在某些职业技术领域里很强，但他们却存在着明显的新问题，就是综合素质的偏低，这些本身的客观基础的不平衡，轻易在学习过程中导致心理的失衡，我们有的学生是网络高手，能独立编程，甚至是某些知名门户网站的版主，他们基本上能自给自足地生存，甚至月收入几千元，他们在IT领域里的成就让他们自豪，骄傲，但每每综合考试下来，几门不及格，一方面我们在倡导挖掘专才，另一方面我们也摆脱不了应试教育的束缚。所以说不同的价值评判标准，使得高等职业技术学院学生的心理体系中轻易产生混淆和失衡的因素。
2.1.3对经济状况的适应
家境富裕的学生优越感强，但他们却轻易沾染社会上的不良毛病和行为方式摘要：高消费，不知道节约，不体恤人情冷暖，歌五酒六的生存状态，即便不出现偏差，也会和大多数家境一般的孩子产生隔阂。家境贫困的大学生大都存在着一个普遍的心理新问题，那就是更多地表现出自卑而敏感。人际交往困难，偶然会对社会态度不良，怀有敌意。这样轻易导致性格孤僻，出现人格偏差，面对生活没有信心。
高等职业技术教育又是个跟社会实际结合得非常密切的教育体系，对社会脉络的把握，对时代需求的适应，是高等技术教育得以生存的基础。但是，时代进步过程中所伴生的新问题，所出现的不和谐因素，会在第一时间反馈和影响到我们的学生，我们处在市场经济发展背景下的高等教育的结合部，也是轻易遭受负面因素袭击的易感人群。
2.1.4生活自主性的适应
独生子女的家长过度保护孩子，以及应试教育导致家长学校的过度保护，导致他们缺乏应对困难及心理承受力等的锻炼。当代的教育制度迫使我们的家长让我们从小就走着一条“重点”之路，从小要上重点小学、中学、大学。除了学习以外的事家长会一手包办，导致许多学生心理发育不健全，虽为大学生心智却还停留在小学水平。当大学生面向社会的时候便有了许多的不适应和不顺心，而他们又缺乏良好的心理素质，这便有了大学生心理樊笼的存在。
同时，我们高等技术教育所倡导的就是自主性和灵活性，我们在技能培养上强调专业技术课程的设置适合社会需要，我们在人才培育上强调我们的学生将来能多专多能，能快速融入社会，能在社会生活中充当尖刀，能快速适应社会变化所带来的对我们技术能力的考验，而这些，对于长期在温室里倍受呵护的孩子，对于还仰仗家长扶持的孩子，一下子让他丢弃拐杖，让他从依靠的心理忽然转变成自立自强的心理，是需要一个阵痛的过程，而在阵痛期，是最轻易产生心理裂变的。
2.2人际关系处理不当
进入大学，人际交往面拓宽了，复杂的人际关系往往使学生不知所措。中学里的人际关系要简单些，一心只读“圣贤书”，而大学的交往是广泛的，有同学、同乡、师生、异性、社会活动团体等。同居一室的有来自五湖四海，有不同的城乡背景，有不同的方言、不同的性格，他们之间的磨合是个新新问题。一些学生个性强以自我为中心，不会设身处地为别人着想，性格内向的学生不合群，孤独寂寞，甚至想逃避现实。激烈竞争中培养起来的大学生擅长单打独干，易于自我封闭，不善和人交流，在惧怕失败的心理下，不敢和人交流合作以防止自我暴露和竞争力的丧失。
2.3难以排除的情感危机
情感新问题是大学生这个年龄层不可避免的新问题，谈恋爱也成了这个年龄阶段一个不可避讳的话题。我们的孩子有享受美好的渴望，但他们尚不具备承受痛苦的能力，在这个复杂的新问题前面他们很难成为强者。
生理心理的变化。高校阶段是大学生由普通教育转向社会就业的阶段。在这个阶段里，男女同学的发育基本上是成人水平，个个体格健壮，处处洋溢着青春的气息。但是，生理变异是心理变异的物质基础。随着生理上的急剧变化，大学低年级学生的心理往往具有封闭性，表现为内隐、曲折、不易形诸颜色，并带有较多的社会性、政治性，对继续深造或者就业存在着焦虑、对社会上的某些矛盾还不大了解，情绪轻易波动，反映比较强烈，具有两极性，一会儿振奋，一会儿又失望。当然，绝大多数同学自我意识在增强，并能作自我调节。但是现在的大学生基本上都是独生子女，普遍受到溺爱，由于他们的非凡地位，很轻易形成孤僻、自私、任性的性格。
3心理障碍的主要办法
（1）设置或分配专门机构，专项管理学生心理新问题，把学校医疗机构、学生管理机构发动起来，主动配合，采取办法，做好大学生思想工作，采取体系化、科学化、制度化的常设管理机制，切实解决大学生心理新问题。
（2）选拔培养专业技术人员，充实到教育管理队伍中来，在辅导员队伍中强化班主任对心理新问题的探究学习和把握解决新问题的方法。甚至可以考虑建立专职的心理辅导员队伍，建立一个日常的解决心理新问题队伍，做到及时发现新问题，并能第一时间解决新问题。
对于线圈的螺线管而言，通常可选用不具有磁性的材料作为线圈的骨架。在确定线圈骨架之前，还应对线圈的内阻、互感及误差等因素进行全面考虑，在实际情况中，圆形线圈的应用较为广泛。线圈骨架的材料可根据线圈的自积分条件进行选取，主要分为绝缘和磁性材料。通过分析和研究得知，具有一定磁性的线圈骨架在应用时会发挥出最佳效果，较为常见的骨架磁性材料有锰锌铁氧体。由此这种线圈骨架材料具有一定导磁率，并可用频率函数表达，所以该磁性材料具有截止频率，如果实际频率超过限度，磁性材料的导磁率随之受到影响，通常情况下，导磁率与频率呈反比关系。与锰锌铁氧体相比，镍锌磁性材料具有更低的导磁率初值。所以，在高频信号传输的方面，镍锌磁性材料的应用较为广泛，然而在低频信号传输领域中，锰锌铁氧体磁性材料具有显著的效果。根据电力电缆局部放电的特性，应选用镍锌磁性材料制成线圈的主体骨架。由于各匝线圈存在一定程度的串扰，所以应在磁环和漆包线之间均匀涂上一层绝缘漆。为确保导线的均匀分布，防止震动引起的影响，应选用固定胶对导线加以固定。
2电力电缆局部放电抗干扰
2.1局部放电信号自消耗
如果电力电缆发生局部放电，则会出现一系列的关联影响。在电力电缆的局部放电过程中，由于能量会在短时间内得到释放，所以会出现超声波等类似的现象。这项特征为电力电缆局部放电的监测提供了突破点，在监测时可选用特定的传感装置获取电力电缆的局部电信号，从而到达监测的目的。在一定情况下，将多台传感装置的电信号进行结合，可有效减低局部放电监测的误差。目前，常用的电信号传感器主要有三种，分别为电流型传感器、电容耦合型传感器以及电磁波性传感器，在使用的过程中，可将两台或者是多台传感器进行配合使用，达到测试电信号产生到终止所需时间的目的，由于局部放电信号存在一定自消耗，所以可以此为基础建立滤波器，从而大幅提高电信号的信噪比。
2.2屏蔽滤波器自销噪
在对局部放电信号进行屏蔽滤波器自销噪研究时，为达到电信号销噪的目的，还需在原有电流型传感器上添加另外两类传感器，测量系统及设备。在测量过程中，录波仪会将传感器的不同电信号进行获取及储存，录波仪的采样频率为10MHz。将电力电缆局部放电的信号与其自噪声的信号进行叠加，得到信号。局部放电信号实质上就是录波仪所获取的传感器电信号，然而对于信号的自噪声而言，通常会选用一个平稳的高斯随机过程进行对应的描述，并通过计算机仿真技术进行操作和实现。
3基于神经网络的电缆局部放电模式
3.1模式识别
在计算机技术迅速发展的影响下，相应的技术和方法也得到了快速的应用，模式识别就是一种基于计算机技术的设备故障诊断法。通常情况下，可将存在一定共性的模式集合称作模式类。模式识别实际上就是借助计算机技术来完成对应的识别任务，该方法还能将目标对象的模式进行科学分类。
3.2结构算法
由于神经网络的结构、算法及性能存在一定差异，所以可根据具体功能将神经网络进行分类。根据结构要求进行分类，可将神经网络分为反馈型及前馈型；然而如果根据性嗯呢该进行分类，则又可将神经网路分为连续性及随机性。如今，较为常见的神经网络有BP、Hamming及ART等。
3.3局部放电模式识别
在局部放电模式识别中，通常选用BP神经网络。BP神经网络运用梯度下降法，达到权值修正的目的，进一步进行收敛，局部放电模式识别的计算过程主要为两个阶段，分别为前向传播和反向传播，重复这两个阶段的运算，直至完成收敛，最后通过BP神经网络，带入信号的特征相量，完成局部放电的模式识别。
4结束语
关键词：职业技术教育管理
世界上许多国家，特别是工业化历史比较长的国家，职业技术教育的历史都比较久远，这些国家大都已经形成了具有各自特色的、与社会经济制度相适应的职业技术教育管理体制，并且在管理方面已有不少成功的经验。在此，对若干主要国家的职业技术教育管理作一些分析，以便开阔视野，学习借鉴。
一、各国职业技术教育管理的特点
职业技术教育在各类教育中是起步比较晚的一种，有了真正的职业教育机构才谈得上管理。也就是说，职业技术教育管理是随着职业技术教育机构的产生而慢慢出现的。随着职业技术教育的不断发展，各国对职业技术教育都采取了一系列的管理措施，进一步完善了职业技术教育的管理制度，形成了一些职业技术教育管理的特点。
(一)管理手段的多样化
1．法律手段这是职业技术教育管理的根本手段，它决定职业技术教育的管理体制、各方面的权限与职责、体制的运行以及经费、师资等有关发展的重要事项。尽管各国的情况有所不同，但由于职业技术教育的多样化、多元化以及复杂性，使得通过立法手段管理职业技术教育都为各国所重视。美国、德国、日本、前苏联等国家都制定和颁布了一系列有关职业技术教育的法规、法案。美国的教育立法相对比较完善，联邦法典第31章就是《教育总则法》。有关职业教育的立法，主要有《乔治·巴顿法案》(1946)、《职业教育法》(1963)等。《职业教育法》还在1968年、1972年及1976年作过修正，1982年本想再作修正，经过反复讨论酝酿，终于在1984年10月通过了新的《卡尔·帕金斯职业教育法案》，法案要求联邦政府拨款协助各州改善和发展职业教育，为条件不利学生提供职业教育，减少失业，发展经济。为加强对职业技术教育的管理，法案规定设置州职业教育董事会和州职业教育顾问委员会。可见，美国的职业技术教育管理也是建立在比较完善的立法的基础上的。
2．经济手段
职业技术教育一方面与社会经济各领域关系密切，另一方面，它的发展又要有充分的物质经济条件。因此，经济手段是各国管理职业技术教育的重要手段。通过经济手段进行管理主要是为职业技术教育的发展提供必要的物质基础，保证和调节职业技术教育发展的规模、速度和方向。因此，经济手段是职业技术教育管理的保证手段、调节手段和控制手段。具体实施有以下两种：
(1)通过国家财政预算、投资或规定经费来源进行管理。由于各国对职业技术教育极其重视，政府通过经济手段主要对实施和发展职业技术教育采取保障措施。例如，瑞士政府明确规定联邦政府给职业技术教育拨款12亿瑞郎，占职业学校经费的1／3，其余2／3由州或市镇政府承担。而工厂和企业的培训费用则由企业和职业联合会承担，这部分经费占双元制教育全部费用的4／5。瑞士每年职业技术教育经费共计180亿瑞郎，按全国人口平均为人均2000美元。
(2)通过规定提高职业技术教育教师工资待遇，保证教师队伍的稳定和优化，提高师资水平和教学质量。
日本规定职业学校教师工资额比其他学校的同级教师高出10％；德国中等职业学校教师的平均工资比资历相近的工人的工资高出50％至100％，比相同等级的国家雇员工资也略偏高。
3．行政手段
(1)规定职业学校师资的条件和考核进修制度
为保证职业技术教育的教学质量，许多发达国家对不同类型的职业技术教育师资的任职资格及考核进修制度分别有明确的规定。各国的职业技术教育教师队伍一般由理论课教师、专业课教师、实习指导教师组成。由于这三类教师担负的教学任务不同，各国都分别规定了他们的资格要求。
如德国职业学校的教师均作为所在州政府的公职人员，其中理论课教师必须接受大学教育，并通过国家考试获得合格证书后，经过3年左右的教育学和教学法方面的学习与实习，再通过第二次国家考试才能取得高级公务员教师资格；实践课教师则必须是具有实践经验的专科学校(师傅学校或技术员学校)或专科大学的毕业生，再经过两年的教师进修学院学习，并通过国家考试才能取得中级公务员教师的资格。由于德国的职业技术教育形式以“双元制”为主体，故企业内还有大量的施训教师，但是施训教师并非是一种特定的职业，他们可以是师傅、技术员、工程师或其他专业技术人员，也可以是通过施训教师资格考试的有生产实践经验的技术工人。根据德国职业教育法的规定，他们可以全部地也可以部分地从事职业技术教育工作，而不像职业学校的教师那样具有公务员的资格。
(2)规定办学建校的审批制度
各国对建立职业学校或者职业培训机构都有一系列的规定，建校都要经过教育部门的批准。如日本，对高等专门学校的办校标准就有严格的规定，通常由国家有计划地投资兴办，一般不准私人滥设，这就保证了教学的高质量。
(3)通过考核发证保证毕业生的质量
美国教育部和劳工部共同推出的《由学校到就业法案》，要求实施在学校职业技术教育基础上进行企业培训的学习计划。从高二年级开始至少进行3年(包括高中后1年)的学校职业教育计划，并在生产单位的岗位培训中学习较为广泛的就业技能。凡完成“由学校到就业”计划者，可同时获得高中毕业文凭和职业技能证书。
(4)职业技术教育视导
视导即视察与辅导，这也是国外普遍采取的主要管理手段之一。
美国的职业技术教育视导工作是由各州组织进行的，各州的职业技术教育视导制度又大致相同。总起来，主要有三种视导方式：一种是双管制视导，由教育督察长负责组织开展视导工作，辅导工作由两种人进行，一是一般行政人员，对教师进行辅导，二是专业辅导员，对教师进行业务辅导；第二种是行政与辅导分立制，由正副督察长、校长和各部主任等行政人员直接对教师进行辅导，而专科辅导人员只提供专门意见和建议，与教师不发生直接关系；第三种是联络分布制视导，这是行政与视导结合的制度。
英国的职业技术教育视导制度分中央和地方两级。中央的教育科学部设有视学长，下属一批视学员，分管各类教育的视导；各地区则设有教育委员会管理当地教育，教育委员会下设教育处，处长下设视学员与专科指导员若干人，地方视学员受教育科学部视学员的指挥，注重教学方法的改进。
法国的职业技术教育视导制度比较完善，设有三级视学员。中央的职业技术教育视学员都是教学经验丰富的退职教师，由教育部报总统任命，每年由教育部长派赴各地视导；大学区视学员通常只有一人；初级视学员受大学区视学员的领导。
(5)职业技术教育评估
评估是现代教育的一项重要的管理措施，国外学者把课程、教学法和评估看作教学过程的三种信息系统。有人把评估看得比课程和教学法更重要。
(二)教学管理和实习管理紧密结合
职业技术教育就是使就学者获得从事某种职业应具备的知识和技能，因此，职业技术教育特别强调技能的培养，而保证受教育者充分掌握某种特定的技能当然是职业教育管理的一项重要任务。这一任务往往涉及职业技术学校、实习工厂或有关企业。所以，职业技术教育管理必须保证学校、工厂和企业的紧密配合。发达国家的各类职业技术学校，在教学中都很重视实践环节，将教学管理和实习管理紧密结合。实习基本通过两种途径，一种是在校内实验室、教学车间和模拟室进行；二是在校外工厂、农场和企业里进行，以便使学生既通过间接媒体得到试验训练，又直接投入生产岗位从事实际操作，获得与某种职业有关的基本技能和工作本领。
德国通过签订协议建立学校与工厂企业的挂钩关系，明确规定各方的义务和职责，互相配合，规定每周学校学习理论一至一天半，工厂实习操作三至四天，学生的考试既考基本理论，又考专业技能，还规定企业主需付给实习学生一定的劳动报酬。这保证了学生动手能力的培养。新加坡也决定推行“攻读双轨计划”，1991年7月起在新加坡理工学院开始推行该计划。该计划实行兼读制；在校大学生每周有一天(工作日)、一个傍晚和星期六的上午到学院上课，其余时间都在公司边工作边接受训导员的实际工作训练。学生必须完成为期4年的课程才能获取工学院的文凭。
可以看出，各国职业技术教育的管理都很重视生产实习的管理，通过有效的管理保证学员熟练掌握某种特定的技能。
(三)企业参与职业技术教育的管理
由于职业技术教育主要是为了培养技术工人、提高劳动力的素质和技能，因此，职业技术教育就与企业的利益息息相关，职业学校与企业的关系自然密切。所以，许多发达国家的企业就参与到了职业技术教育的管理中来，并逐渐地形成了一些行之有效的管理制度，如美国有合作教育，即攻读课程计划；日本搞产学合作；前苏联中等职业学校都与企业挂钩；德国与瑞士都实行企业与职业学校共同培训徒工的双元制。
企业参与办学的形式包括提供办学经费，提供实习操作场所，对学生实习操作加以指导，付给学生—定数量的补助费，参与教学计划的制定和对学生操作技能的考核。
在德国、日本等国，都有明文规定学生在工厂企业实习，不仅不收实习费，相反，企业要付给学生一定数量的补助费。
美国的合作教育就是企业与各级学校联合办学，学生一半时间在学校学习，一半时间在企业工作，学习与工作交替进行，参与合作教育的范围包括从高中到研究生院各层次，属于合作教育领域的学生总数达80余万人。
在企业办培训方面，美国最为突出，每年美国企业用于职业培训的经费达300-500亿美元。日本的企业培训也颇有特色：一种是企业内培训，有经常性的短期培训和业余培训，还有企业办的各种学校，如中等职业学校和高等职业学校。例如三年制的丰田高中，四年制的卡田工业大学，学员来自企业有一定工龄的职工，入学后享受不同等级的津贴和奖金，结业后还获得某种资格、企业外培训是由厂外的各种培训中心进行，职工学习费用由厂方支付，培训期间工资照发。人们认为日本在对外经济中竞争性日益增强的原因就在于日本重视职工培训，劳动力的素质高。
(四)重视职业指导
重视对学生进行职业指导也是各发达国家职业技术教育管理中的一个十分突出的特点。
职业指导始于20世纪初。1908年，美国设立波士顿职业局，从事职业咨询工作。这是美国职业指导的开始。
法国于1936年颁布了《法案》，提出了职业指导的问题。尤其是二战以后，美英等同把职业指导作为更好地利用人力资源的一种方法。
德国就十分重视在普通中学进行早期职业指导和职业定向工作。上世纪80年代以来，该国就在普通中学设立了“工作研究”课，旨在给最后两年的学生以职业指导。其形式有：参观、职业咨询、报告会等。
职业指导在英国也占有重要的地位。英国在20世纪初就开展了职业指导活动。1909年，国家制订就业介绍所负责安置青年就业。英国教育家把它看作是教导过程中的一个独立部分。英国还设立安置青年就业局，在综合中学和现代中学里设置职业方向指导课，配备专职指导教师，帮助学生确定职业方向。
二、职业技术教育管理的趋势
目前，世界各国都十分重视对职业技术教育的管理，加大了管理的力度，出现了以下一些新的趋势：
(一)管理重点上移
发达国家的职业技术学校主要有中等和高等两个层次，发展中国家的职业技术学校，有的是切等，中等、高等三个层次，有的是中等和高等两个层次，不管是几十层次，目前多数国家的职业技术教育已从中级层次上移到高级层次，美国、日本等国家，社区学院、短期大学一级的职业技术教育发展很快。
泰国由于金融危机的爆发，导致该国想在20世纪末成为经济强同的愿望不能实现，但是这反而增加了泰同大办职业技术教育，特别是高等职业技术教育的决心，一方面强化高等职业技术教育的办学水平，另一方面大力发展在职职业技术教育，特别是向农村大力推广农业技术，落实到每个村庄，兴建5000个农业技术短训班和流动培养班，到2000年已培养农民达40万人次，并且今后还将进一步扩大培训的规模。
(二)加大管理力度，提高职业技术教育的水平
随着各国职业教育的发展以及对职业技术教育的逐步重视，各国都加大了对职业技术教育的管理力度，采取了一系列的措施，比如建立统一的职业技能标准，进一步明确职业技术教育师资的要求。而今后，这一趋势将更加明显。
20世纪80年代以来，美、英、俄等同就着手建立全国统一的技能标准，并将其作为国家职业技术教育与培训的目标。美国于1994年通过了《2000年目标法案》，规定了职业技术教育应设置全同性的教育标准，以提高新增劳动力的整体水平。按照该法案，美国政府设置了联邦一级的“全国职业技能标准委员会”等机构，其职责是通过自主促进行业规范技能标准，以作为同家认可的资格标准据此。美国教育部和劳工部选定了22个行业设立项目并给于资助，以制定综合性的行业技能标准，从1996年起已陆续形成了全国统一的行业技能标准印等级考核标准，目前，已有部分职业领域的国家职业技能标准编制完成，供各州自愿选用，用于对职业教育的管理、指导和评估，以及用于招聘、考核、办证等方面。这项工作将持续相当一段时间，对美国职业技术教育将产生深远的影响。
为了鼓励教师在职进修，各发达国家的普遍做法是建立进修与晋级加薪相结合的制度。如日本规定翻译任教若干年的职业技术教育教师，若在大学加修规定的学分，可获得高一级的教师资格，并晋级加薪和提高社会地位；德国职业学校教师若参加留职带薪进修，就可获得高一级的任职资格，或可获得另一种新的资格，诸如另一学科的任教资格、校长任用资格、督学任用资格等。美国职业技术教育的教师证书则规定了4至10年不等的有效期限，迫使教师利用夜间或暑期进修，并利用每7年一次的休假(半年至1年)去大学修读规定学分，以换取新的教师证书并提高待遇。
今后，各国在这些方面还会加大管理力度，以保证职业技术教育的质量，不断满足社会的需求。
(三)政府投资力度增大
近年来，由于各国对职业技术教育的重视，所以，对职业技术教育的投资力度也在不断的增加。而且投资规模呈现不断上涨的趋势。这一趋势在新发展起来的一些国家表现尤为突出。
新加坡政府1998年对教育的投入已占到政府财政支出的20％左右，占CDP的4％；新加坡的经济发展局负责对组织和建立起来的4所理工学院予以拨款，对理工学院教学和日常开支予以补助，按每个学生每学年人均2万新元拨给。新加坡政府还通过征收技能发展税，建立了全国性的技能发展基金，作为提高职工职业技能的培训费用。负责管理该项基金的新加坡经济发展局借此为符合条件的企业提供津贴，鼓励和扶持雇主开展厂内的职工培训。
法国对职业技术教育的重视也在增长。1988年，职业技术教育经费710亿法郎，占当年教育经费3980亿法郎的17．8％，计划2005年上升为25％，约为1420亿法郎。企业为教育的投资也在增长，在法国教育总投资中，企业投资1984年占4．6％，1988年占6%，2005年将占7%。
(四)学校管理民主化、多元化
近年来，各国的职业学校管理都呈现更加民主的趋势。校长负责制与民主管理制相辅相成。在学校里，师生员工既是被管理的对象，又是管理的主体。许多国家都成立了教代会，充分保证广大教职工行使民利。教代会主要是：对行政工作的计划和总结，财务预决算，基金使用，分配方案，人事任免，机构设置等重大事宜和改革方案有审议权；在法律和改革允许的范围内，对职工福利等切身问题有决定权；对校长和其他领导干部有监督评议权；对校长有表彰、批评和建议上级给予嘉奖、晋升或给予处分、免职权等。
不仅如此，各国还努力吸收各种社会力量参与职业学校的管理，使学校管理主体多元化。
摘要：为了提高砂石系统运行质量和减少运行成本。在霜冻期，如何处理好胶带打滑的问题，不仅有着极其重要的经济效果，而且可以避免无法预料的事故发生。
前言：
胶带输送机工作时是靠胶带与驱动滚筒之间的摩擦力驱动胶带运行、带动胶带上的物料实现连续运输的,驱动滚筒旋转时,若胶带不能与驱动滚筒同步运转或胶带不转,称之为胶带打滑。胶带打滑故障在胶带输送机事故中所占比例较大,尤其是在安装调试过程中。
在砂石加工系统中，由于运行工期长且属于野外作业，难免会遇到霜冻期。在此期间，由于天气寒冷，早晨的水珠在遇到冷空气的条件下结成冰，改变了驱动滚动和胶带的摩擦因素，致使胶带机打滑。打滑带来的经济损失是非常巨大的。因此，如何处理胶带机打滑有着积极的作用。
主题
1．工程概况
砂石料加工系统布置在槟榔江苏家河口水电站坝址左岸下游约1.4km处，距料场约1.2km。系统生产供应水电站建设所需混凝土及大坝垫层料用砂石骨料；加工砂石骨料的源材料来自电站坝址左岸下游约2.6km的小江平坝料场Ⅱ采区和离加工系统约700m的2#渣场回采料。砂石加工系统承担约58×104m³混凝土（其中喷混凝土约4.5×104m³）和28.2×104m³大坝面板垫层料所需的砂石骨料。其需生产混凝土粗细骨料约125×104t，大坝面板垫层料约62×104t，其中碎石109.1×104t，砂77.9×104t。
加工系统场地布置在电站坝址左岸下游3#渣场上部的斜坡地带，地势总体呈东部高、西部低，前有电站主要交通道路连接2#回采渣场及小江平坝料场。整个加工系统占地面积约7.8万㎡。粗碎车间布置在1600.00~1609.00m高程，半成品仓布置在1633.00m高程，成品加工车间布置在1618.00~1627.00m高程，成品仓、骨料称量站布置在1614.00~1616.00m高程。
砂石加工系统设计规模为粗碎处理能力660t/h，成品骨料生产能力为450t/h（其中：砂200t/h），满足苏家河口水电站高峰月浇筑强度4.2万m³混凝土和3.3万m³大坝面板垫层料所需的砂石骨料。加工系统设备总装机功率2850.5kw，系统最大用水量500t/h。
2．胶带机输送的原理
胶带机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。主要由胶带、主动滚筒、拉紧装置、拖辊机架以及和传动装置等部分组成。
①输送带
常用的有橡胶带和塑料带两种。橡胶带适用于工作环境温度-15～40°C之间。物料温度不超过50°C。向上输送散粒料的倾角12°～24°。对于大倾角输送可用花纹橡胶带。塑料带具有耐油、酸、碱等优点，但对于气候的适应性差，易打滑和老化。带宽是带式输送机的主要技术参数。
②托辊
分单滚筒（胶带对滚筒的包角为210°～230°）、双滚筒（包角达350°）和多滚筒（用于大功率）等。有槽形托辊、平形托辊、调心托辊、缓冲托辊。槽形托辊（由2～5个辊子组成）支承承载分支，用以输送散粒物料；调心托辊用以调整带的横向位置，避免跑偏；缓冲托辊装在受料处，以减小物料对带的冲击。
③滚筒
分驱动滚筒和改向滚筒。驱动滚筒是传递动力的主要部件。分单滚筒（胶带对滚筒的包角为210°～230°）、双滚筒（包角达350°）和多滚筒（用于大功率）等。
④张紧装置
其作用是使输送带达到必要的张力，以免在驱动滚筒上打滑，并使输送带在托辊间的挠度保证在规定范围内。
其工作原理如下图：
图（1）
2．引起胶带打滑的原因及影响
造成胶带打滑的主要原因是过载、滚筒沾水、胶带过松、拉紧力不够以及胶带过长等原因造成的。
总的归结原因有两个：一个是主观原因；另一个是客观原因。主观原因就是胶带机在运行过程中，胶带会伸长或是负荷过重，导致胶带机打滑；客观原因就是环境温度的急剧变化，导致胶带机打滑。前者可以通过拉紧装置（拉紧装置必须可以自由下垂）来防止胶带机的打滑。而后者到目前还没有一劳永逸的有效措施。因此，研究后者有着深远的意义。
胶带输送机工作时,由于各种原因引起的胶带打滑故障如不能及时排除或预防,将会造成比较严重的后果。轻则损坏驱动滚筒上的包胶,重则引起断带。
3．探讨解决在霜冻期胶带打滑的方法
解决胶带机打滑，就是增加驱动滚动的摩擦力。
从力学的角度
f=μN
f------加在驱动滚筒上的摩擦力（单位：N）
μ-----摩擦因素（由介质决定）
N------加在驱动滚筒上的正压力（单位：N）
可以看出增加驱动滚动的摩擦有两种，第一就是增加正压力（也就是将皮带和胶带拉紧）；第二种就是改变摩擦因素。在这两种增大摩擦的方法中，对于胶带过度的张紧，会降低胶带的寿命。因此，增加正压力（拉紧）是有一定的限度的。在霜冻期，由于接触面非常的光滑，拉紧并不起作用。所以，只能选择后者。而后者是要改变摩擦因素，摩擦因素是由介质决定的。改变摩擦因素有两种：加入新介质和改变接触面的粗糙度。在砂石加工系统中，加入细砂介质，最为方便又不影响皮带。虽然加砂可以防止皮带和胶带的打滑，但由于砂石加工系统中，胶带较多，一条一条地处理，既费时又浪费大量的人力物力。因此，寻找一种有效的方法尤其重要。
现根据实际情况提出四种方案（几种方案都是以增加摩擦因素μ为目的的）:
第一种:就是在驱动光面滚筒上钻孔。
第二种:就是在驱动滚筒上包胶。
第三种:就是在驱动滚筒上包胶并把胶做成人字。
第四种:就是在驱动滚筒上包胶并把胶做成人字以及在胶上钻小孔。
比较：第一种，由于光面是铁表面，与胶相互接触，在霜冻期由于温度引起表面光滑，导致皮带打滑，此种不可取。第二种和第三种已经都实验过（现在用的就是第三种），在非霜冻期效果还可以，但在霜冻期效果就不明显。第四种虽然和第三种差不多，但由于有一个一个的孔，在大气压的作用下让皮带与驱动滚筒上的胶面吸附在一起，起到既能增加摩擦因素μ，有能增加正压力的效果，从根本上解决了霜冻期皮带打滑的问题。
现对第四种方案进行说明：
a．孔的个数确定
在驱动滚筒上是否钻的孔越多越好呢？
根据力学f=μN，是否可以找到既能增加摩擦因素又能增加正压力的方法。现假设在驱动滚筒上钻一个盲孔（盲孔顶部要求无毛刺），现在对盲孔、胶带及驱动滚筒进行受力分析。如图（2）
图（2）
设大气压强为P0，孔的面积为S，正压力为N，摩擦力
为f，根据作用力与反作用力，加在皮带上的力f’=f，设在
没有钻孔之前的摩擦因素为μ，钻孔之后的摩擦因素为μ’。皮带压缩后的压强为P1，体积为V1，压缩前的体积为V。
当皮带转至把孔全封闭后，孔内的空气会被挤出。会导致孔内的空气减少，压强也就会减小，即P1减小。致使在皮带上形成一个压差P。压差为：
P=P0-P1------------①
加在皮带上总的压力为：
N总=N+PS------------②
由①②可以得到
N总=N+PS=N+（P0-P1）S------------③
在没钻孔之前的摩擦为：
f前=μN----------④
在没钻孔之后的摩擦为：
f后=μ’N总=μ’[N+（P0-P1）S]----------⑤
对于等式④⑤中，由于钻孔后，在皮带上形成一个压差。导致皮带稍微变形，导致接触表面粗糙度增大，这样就增加了驱动滚筒的摩擦因素μ。与此同时，由于压差的作用，在皮带表面形成一个额外的正压力，且此正压力和外界负荷成正比关系。若是钻n个孔，其摩擦力就变为：
f总后=nf后=nμ’N总=nμ’[N+（P0-P1）S]----------⑥
从上面⑥式可以看出，摩擦力的大小与孔的个数成正比，若摩擦力大于皮带的最大拉力就有可能拉断。因此，在钻孔的时候要严格控制孔的个数。其个数：
n≤F皮带张力/μ’[N+（P0-P1）S]
b．孔的位置分布
根据砂石系统胶带机的运行规律，一般驱动滚筒和皮带之间有一个包角α，以包角的两边界为界限，在包角内钻孔。分布如图：
下图为驱动滚筒展开图：
孔
包角
上边界
包角
下边界
图（3）
这样布置便于胶带在运行的过程中，孔交换的起作用。
4．结束语
以上述的方法，胶带机在调试和运行的过程中，大大地减小了胶带机的空转时间。不仅节约了成本，而且大大地减小了事故的发生。
信息科技的日益纵深发展以及全球经济一体化的加剧，高科技竞争变得日趋激烈,现有企业和新兴企业在这样一个充满竞争、技术密集的全球性市场上均面临着前所未有的不确定性。企业仅仅关注“渐进性的改进是远远不够的”，不连续性技术创新已经成为企业实现技术跨越和发展中国家追求经济赶超的重要手段，但由于不连续性技术创新具有不确定性、高风险性、收益的非独占性，加之不连续技术产品生命周期短、技术复杂程度与集成融合程度高，现实中的企业实施不连续性技术创新面临着巨大的不确定性。为降低风险性与不确定性，企业需要进行有效的不连续性技术创新战略决策。理论界对不连续性技术创新战略实施的研究也给予了应有的关注，然而，这些研究大多集中于组织的单一个体视角而非网络视角，即其基本假设于企业的原子模型结构而非网络结构。事实上，企业与外部组织间的关系已从单一的二元关系发展成为多组织间的相互依存和相互关联的网络关系，与这种网络关系高度相关的企业网络能力对企业的资源基础与优势来源将产生重要影响。本文立足战略管理理论的资源基础观引入企业网络能力，以定性分析和规范分析的方法探究其对不连续性技术创新战略决策的作用原理，以期为企业实施不连续性技术创新提供新的理论补充，并试图为丰富传统的资源基础观在技术创新领域的拓展应用提供新的视角。
二、企业网络能力对不连续性技术新战略决策作用分析
基于马刚对企业网络能力内涵的界定并结合不连续性技术创新战略决策，本文认为，企业网络能力是指企业为了提升、保持竞争优势与其他行为主体建立战略关系，获取分享、整合内外部网络资源，协调内外部关系,以及协同创新的能力，因此，企业网络能力应包含以下六个方面：战略关系构建能力，内外部协调能力，获取、分享网络资源能力，整合内外部资源能力，关系管理能力，协同创新能力。
1.企业网络能力对技术扫描作用分析
不连续性技术创新战略决策时机把握在很大程度上缘于企业通过技术扫描获得的有关新技术信息。
企业社会资本存量决定了技术扫描的信息价值。技术扫描的准确性和真实性源于企业所掌握的相关技术信息。企业可以通过常规媒体来获得相关的技术信息，但得到的信息具有共享性和普遍性，信息的价值含量低。企业社会资本是获取外部环境具有较高价值信息的基础，社会资本存量的增加扩充了信息传播渠道、提高了创新扩散主体之间的关联性和人际交往频度。由此可见，常规媒体起“周知”作用，而人际交往则起“相信”作用，企业社会资本有助于企业获得不连续新技术可靠信息，降低了信息的搜集成本和信息的失真程度。
企业网络能力可以帮助企业提高社会资本存量。通过战略关系构建能力，识别外部网络中的潜在的合作伙伴，并通过对其相对竞争优势、信誉和价值观的评估以适当的网络模式与之建立和发展战略关系；其次基于共同的或相近的组织文化通过内外部协调能力对企业内部之间、企业与合作伙伴之间进行有效协调，在互信的基础上通过获取、分享网络资源能力，从网络中的其他行为主体那里获取企业所需要的相关不连续技术信息；最后通过关系管理能力协调管理现有的网络成员和新加入成员，通过关系的管理，可以增进各成员之间的交流程度，各成员在基于良好信任关系的基础上更愿意增强自身技术信息资源的贡献。
2.企业网络能力对技术轨道跃点选择作用分析
通过对技术发展的跟踪扫描，当新技术的威胁被确认后，企业必须尽快地锁定技术轨道跃迁空间与跃迁时机。
企业网络能力直接影响现有的资源与能力以及对不连续新技术情形把握的精准程度，并最终影响技术轨道跃迁空间。通过战略关系构建能力、内外部协调能力，吸引在原有技术创新方面具备相对竞争优势的成员加入现有网络，同时，对现有的网络成员进行调整，剔除已伤失技术创新相对竞争优势网络成员，而后通过获取分享网络资源能力、整合内外部网络资源能力、关系管理能力，对更新后的网络进行协调管理。与此同时，企业网络能力通过作用于技术扫描来影响技术环境中的高价值信息的获取，进而影响到企业对不连续新技术情形把握的精准程度。不连续性技术创新技术轨道跃迁空间是由企业现有的资源与能力，以及对不连续新技术情形把握的精准程度共同决定的。
企业网络能力通过作用于技术扫描的新旧技术性能与技术效率信息获取的精准程度来影响技术轨道跃迁时机选择。技术轨道跃迁时机选择在很大程度上依赖于通过技术扫描获得的新旧技术性能与技术效率信息，当新技术性能低于现有技术性能，而且新技术效率也低于现有技术效率时，企业只能采取观望态度，因为新技术和产业具有巨大的不确定性和风险性，而当新技术还没有展示出良好的发展潜力和技术效率的时候，盲目地进行技术跃迁只能使企业面临巨大的不可逆转的创新失败风险；当新技术在技术性能还没有超越现有技术的时候，已经出现了较高的技术效率，企业应该在对技术性能和技术效率综合考虑的基础上，根据自身的资源和能力选择合适的跃迁时机进入新技术轨道，是否在这个区域进行轨道的跃迁将是一个综合考虑的过程，还需要考虑其他的影响因素。
3.企业网络能力对新技术和能力获取作用分析
当企业完成了对技术轨道跃迁点的选择后，企业必须尽快地确定采取何种方式来获取新技术。
合作联盟是企业获取新技术和能力策略中的最佳选择。合作联盟方式可以使得企业在缺乏新产品开发技术的时候依靠同盟伙伴的互补性资源的支持顺利进行新技术或者新产品的研发，以有效地应对外部环境的变化。与新技术和能力获取的其他三种策略——企业主体内部研发、收购或兼并、组建独立机构或者部门研发相比，合作联盟不但能以更加灵活的方式及时地获取到不连续性技术创新所需的新技术和能力，还能减少企业研发的成本投入，使企业与其战略伙伴共同面对不连续性技术创新带来新兴产业和市场的不确定性，降低了技术创新风险。
企业网络能力可以提升合作联盟的效率，使得企业更加倾向于合作联盟策略。虽然合作联盟是企业获取新技术和能力策略中的最佳选择，但需要考虑很多方面的因素。战略关系构建能力可以帮助企业识别、评估外部网络中的潜在合作伙伴，并以适当的网络模式与之建立战略关系；内外部协调能力可以帮助企业有效协调企业内部之间、企业与合作伙伴之间的关系，并在互信的基础上通过获取、分享网络资源能力，从网络成员那里获取到相关资源和能力；关系管理能力可以帮助企业对网络成员进行有效协调管理，增强各成员之间的交流程度与自身资源的贡献度。
三、结语
企业网络能力在不连续性技术创新战略决策中扮演了这样一种角色，那就是通过作用于企业社会资本提升技术扫描的信息价值来确保不连续性技术创新战略决策时机把握和技术轨道跃迁时机选择，加之企业网络能力在资源与能力获取方面的优势，确保了对技术轨道跃迁空间的准确把握，有效降低了风险性与不确定性，同时还使得企业在新技术和能力获取策略上更加倾向于合作联盟。本文只是引入变量企业网络能力，定性地探究了其对不连续性技术创新战略决策的影响，还缺乏定量方面的分析，毕竟不连续性技术创新战略决策是一个复杂过程，但企业网络能力终究扩充了企业的资源基础，为不连续性技术创新战略决策拓宽了决策空间。
参考文献:
[1]Hamel,G.．LeadingtheRevolution[M]．Boston：HarvardBusinessSchoolPress，2000．30～45
[2]张锡林等:交易费用与企业技术创新战略决策[J].科技进步与对策.2003,(5):12～13
[3]Walker,G.,Kogut,B.,Shan,W.SocialCapital,StructuralHolesandtheFormationofanIndu-stryNetwork[J].Organization.Science,1997,(2):109～125
关键词：正交频分复用（OFDM）多载波调制
随着通信需求的不断增长，宽带化已成为当今通信技术领域的主要发展方向之一，而网络的迅速增长使人们对无线通信提出了更高的要求。为有效解决无线信道中多径衰落和加性噪声等问题，同时降低系统成本，人们采用了正交频分复用（OFDM）技术。OFDM是一种多载波并行传输系统，通过延长传输符号的周期，增强其抵抗回波的能力。与传统的均衡器比较，它最大的特点在于结构简单，可大大降低成本，且在实际应用中非常灵活，对高速数字通信量一种非常有潜力的技术。
1正交频分复用（OFDM）技术的发展
OFDM的概念于20世纪50～60年代提出，1970年OFDM的专利被发表[1]，其基本思想通过采用允许子信道频谱重叠，但相互间又不影响的频分复用（FDM）方法来并行传送数据。OFDM早期的应用有AN/GSC_10（KATHRYN）高频可变速率数传调制解调器等[1]。
在早期的OFDM系统中，发信机和相关接收机所需的副载波阵列是由正弦信号发生器产生的，系统复杂且昂贵。1971年Weinstein和Ebert提出了使用离散傅立叶变换实现OFDM系统中的全部调制和解调功能[3]的建议，简化了振荡器阵列以及相关接收机中本地载波之间严格同步的问题，为实现OFDM的全数字化方案作了理论上的准备。
80年代以后，OFDM的调制技术再一次成为研究热点。例如在有线信道的研究中，Hirosaki于1981年用DFT完成的OFDM调制技术，试验成功了16QAM多路并行传送19.2kbit/s的电话线MODEM[4]。
1984年，Cimini提出了一种适于无线信道传送数据的OFDM方案[5]。其特点是调制波的码型是方波，并在码元间插入了保护间隙，该方案可以避免多径传播引起的码间串扰。
进入90年代以后，OFDM的应用又涉及到了利用移动调频（FM）和单边带（SSB）信道进行高速数据通信、陆地移动通信、高速数字用户环路（HDSL）、非对称数字用户环路（ADSL）、超高速数字用户环路（VHDSL）、数字声广播（DAB）及高清晰度数字电视（HDTV）和陆地广播等各种通信系统。
2OFDM的原理
OFDM技术是一种多载波调制技术，其特点是各副载波相互正交。
设{fm}是一组载波频率，各载波频率的关系为：
{fm}=f0+m/Tm=0,1,2,…N-1（1）
式中，T是单元码的持续时间，f0是发送频率。
作为载波的单元信号组定义为[16]:
式中l的物理意义对应于“帧”（即在第l时刻有m路并行码同时发送）。
其频谱相互交叠，如图1所示。
从图1可以看出，OFDM是由一系列在频率上等间隔的副载波构成，每个副载波数字符号调制，各载波上的信号功率形式都是相同的，都为sinf/f型，它对应于时域的方波。
Φm(t)满足正交条件
以及
其中符号“*”表示共轭。
当以一组取自有限集的复数{Xm,l}表示的数字信号对φm调制时，则：
此S（t）即为OFDM信号，其中Sl（t）表示第l帧OFDM信号，Xm,l(m=0,1,…，N-1)
为一簇信号点，分别在第l帧OFDM的第m个副载波上传输。
在接收端，可通过下式解调出Xm,l
这就是OFDM的基本原理。当传输信道中出现多径传播时，在接收副载波间的正交性将被破坏，使得每个副载波上的前后传输符号间以及各副载波之间发生相互干扰。为解决这个问题，就在每个OFDM传输信号前插入一保护间隔，它是由OFDM信号进行周期扩展而来。只要多径时延不超过保护间隔，副载波间的正交性就不会被破坏。
3OFDM系统的实现
由上面的分析知，为了实现OFDM，需要利用一组正交的信号作为副载波。典型的正交信号是{1,cosΩt,cos2Ωt,…，cosmΩt,…，sinΩt,sin2Ωt，sinmΩt,…}。如果用这样一组正交信号作为副载波，以码元周期为T的不归零方波作为基带码型，调制后经无线信道发送出去。在接收端也是由这样一组正交信号在[0,T]内分别与发送信号进行相关运算实现解调，则中以恢复出原始信号。OFDM调制解调基本原理见图2、图3所示。
在调制端，要发送的串行二进制数据经过数据编码器（如16QAM）形成了M个复数序列，这里D（m）=A（m）-jB(m)。此复数序列经串并变换器变换后得到码元周期为T的M路并行码（一帧），码型选用不归零方波。用这M路并行码调制M个副载波来实现频分复用。所得到的波形可由下式表示：
式中：ωm=2πfm，fm=f0+mΔf，Δf=1/T为各副载波间的频率间隔；f0为1/T的整倍数。
在接收端，对d(t)用频率为fm的正弦或余弦信号在[0,T]内进行相关运算即可得到A（m）、B(m)，然后经并串变抵达和数据解码后复原与发送端相同的数据序列。
这种早期的实现方法所需设备非常复杂，当M很大时，需设置大量的正弦波发生器，滤波器、调制器及相关的解调器等设备，系统非常昂贵。
为了降低OFDM系统的复杂度和成本，人们考虑利用离散傅立叶变换（DFT）及其反变换（IDFT）来实现上述功能。上面（7）式可改写成如下形式：
如对d(t)以fs=N/T=1/(Δt)(N为大于或等于M的正整数，其物理意义为信道数，在这里N=M)的抽样速率进行采样（满足fs>2fmax,fmax为d(t)的频谱的最高频率，可防止频率混叠），则在主值区间t=[0,T]内可得到N点离散序d(n)，其中n=0,1,…，N-1。抽样时刻为t=nΔt,则：
可以看出，上式正好是D（m）的离散傅立叶逆变换（IDFT）的实部，即：
d(n)=Re[IDFT[D(m)]](10)
这说明，如果在发送端对D（m）做IDFT，将结果经信道发送至接收端，然后对接收到的信号再做DFT，取其实路，则可以不失真地恢复出原始信号D（m）。这样就可以用离散傅立变换来实现OFDM信号的调制与解调，其实现框图如图4所示。
用DFT及IDFT来实现OFDM系统，大大降低了系统的复杂度，减小了系统成本，为OFDM的广泛应用奠定了基础。
4OFDM实现方式的计算机仿真
由上节可知，要实现OFDM，可以采用传统的多路正交副载波调制的方式，也可以采用傅立叶变换的方式，这两种方式所组成的系统复杂度和成本有很大差别。目前实用的OFDM系统均采用了傅立叶变换的实现方式，该方式与传统方式相比，大大简化了系统的构成，降低了成本。这里用计算机仿真方法对两种方式进行模拟，进一步说明两种方式具有相同的系统效果。
仿真系统用Matlab来实现，源数据采用一波形文件，采样后共有680个串行数据，将其分为34帧，每帧的20个数据分别构成10路进行码的实部和虚部。
在多路正交副载波调制方式中，用20个正交的三角波对10路码分别进行调制，将结果相加作为已调波。在接收端再用这20个三角波对接收波进行相关解调，将解调数据与源数据进行比较。程序流程图见图5。
在傅立叶变换方式中，使用快速傅立叶算法，直接对每帧数据进行IFFT，得到已调序列。在接收端对接收到的序列进行FFT，还原出原始数据。程序流程图如图6所示。
为了模拟无线通信环境，在信道中加入低幅度的高斯噪声。图7为源数据波形与通过两种方式得到的OFDM输出波形。可以看出，两种方式获得了相同的系统效果。
5OFDM系统在宽带通信中的应用
（1）数字声广播工程（DAB）
欧洲的数字声广播工程（DAB）--DABEUREKA147计划已成功地使用了OFDM技术。为了克服多个基站可能产生的重声现象，人们在OFDM信号前增加了一定的保护时隙，有效地解决了基站间的同频干扰，实现了单频网广播，大大减少整个广播占用的频带宽度。
（2）高清晰度电视（HDTV）
由于现有的专用DSP芯片最快可以在100μs内完成1024点FFT，这正好能满足8MHz带宽以内视频传输的需要，从而为应用于视频业务提供了可能。目前，欧洲已把OFDM作为发展地面数字电视的基础；日本也将它用于发展便携电视和安装在旅游车、出租车上的车载电视。
（3）卫星通信
VSAT的卫星通信网使用了OFDM技术，由于通信卫星是处于赤道上空的静止卫星，因此OFDM无需设置保护间隔，利用DFT技术实现OFDM将极大地简化主站设备的复杂性，尤其适用于向个小站发送不同的信息。
（4）HFC网
HFC(HybridFiberCable)是一种光纤/同轴混合网。近来，OFDM被应用到有线电视网中，在干线上采用光纤传输，而用户分配网络仍然使用同轴电缆。这种光电混合传输方式，提高了图像质量，并且可以传到很远的地方，扩大了有线电视的使用范围。
（5）移动通信
论文摘要：电力电子技术正在不断发展，新材料、新结构器件的陆续诞生，计算机技术的进步为现代控制技术的实际应用提供了有力的支持，在各行各业中的应用越来越广泛。电力电子技术在电力系统中的应用研究与实际工程也取得了可喜成绩。
1前言
电力电子技术是一个以功率半导体器件、电路技术、计算机技术、现代控制技术为支撑的技术平台。经过50年的发展历程，它在传统产业设备发行、电能质量控制、新能源开发和民用产品等方面得到了越来越广泛的应用。最成功地应用于电力系统的大功率电力电子技术是直流输电（HVDC）。自20世纪80年代，柔流输电（FACTS）概念被提出后，电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注，多种设备相继出现。本文介绍了电力电子技术在发电环节中、输电环节中、在配电环节中的应用和节能环节的运用。
2电力电子技术的应用
自20世纪80年代，柔流输电（FACTS）概念被提出后，电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注，多种设备相继出现。已有不少文献介绍和总结了相关设备的基本原理和应用现状。以下按照电力系统的发电、输电和配电以及节电环节，列举电力电子技术的应用研究和现状。
2.1在发电环节中的应用
电力系统的发电环节涉及发电机组的多种设备，电力电子技术的应用以改善这些设备的运行特性为主要目的。
2.1.1大型发电机的静止励磁控制
静止励磁采用晶闸管整流自并励方式，具有结构简单、可靠性高及造价低等优点，被世界各大电力系统广泛采用。由于省去了励磁机这个中间惯性环节，因而具有其特有的快速性调节，给先进的控制规律提供了充分发挥作用并产生良好控制效果的有利条件。
2.1.2水力、风力发电机的变速恒频励磁
水力发电的有效功率取决于水头压力和流量，当水头的变化幅度较大时（尤其是抽水蓄能机组），机组的最佳转速变随之发生变化。风力发电的有效功率与风速的三次方成正比，风车捕捉最大风能的转速随风速而变化。为了获得最大有效功率，可使机组变速运行，通过调整转子励磁电流的频率，使其与转子转速叠加后保持定子频率即输出频率恒定。此项应用的技术核心是变频电源。
2.1.3发电厂风机水泵的变频调速
发电厂的厂用电率平均为8%，风机水泵耗电量约占火电设备总耗电量的65%，且运行效率低。使用低压或高压变频器，实施风机水泵的变频调速，可以达到节能的目的。低压变频器技术已非常成熟，国内外有众多的生产厂家，并不完整的系列产品，但具备高压大容量变频器设计和生产能力的企业不多，国内有不少院校和企业正抓紧联合开发。
2.2在输电环节中的应用
电力电子器件应用于高压输电系统被称为“硅片引起的第”，大幅度改善了电力网的稳定运行特性。
2.2.1直流输电（HVDC）和轻型直流输电（HVDCLight）技术
直流输电具有输电容量大、稳定性好、控制调节灵活等优点，对于远距离输电、海底电缆输电及不同频率系统的联网，高压直流输电拥有独特的优势。1970年世界上第一项晶闸管换流器，标志着电力电子技术正式应用于直流输电。从此以后世界上新建的直流输电工程均采用晶闸管换流阀。
2.2.2柔流输电（FACTS）技术
FACTS技术的概念问世于20世纪80年代后期，是一项基于电力电子技术与现代控制技术对交流输电系统的阻抗、电压及相位实施灵活快速调节的输电技术，可实现对交流输电功率潮流的灵活控制，大幅度提高电力系统的稳定水平。
20世纪90年代以来，国外在研究开发的基础上开始将FACTS技术用于实际电力系统工程。其输出无功的大小，设备结构简单，控制方便，成本较低，所以较早得到应用。2.3在配电环节中的应用
配电系统迫切需要解决的问题是如何加强供电可靠性和提高电能质量。电能质量控制既要满足对电压、频率、谐波和不对称度的要求，还要抑制各种瞬态的波动和干扰。电力电子技术和现代控制技术在配电系统中的应用，即用户电力（CustomPower）技术或称DFACTS技术，是在FACTS各项成熟技术的基础上发展起来的电能质量控制新技术。可以将DFACTS设备理解为FACTS设备的缩小版，其原理、结构均相同，功能也相似。由于潜在需求巨大，市场介入相对容易，开发投入和生产成本相对较低，随着电力电子器件价格的不断降低，可以预期DFACTS设备产品将进入快速发展期。
2.4在节能环节的运用
2.4.1变负荷电动机调速运行
电动机本身挖掘节电潜力只是节电的一个方面，通过变负荷电动机的调速技术节电又是另一个方面，只有将二者结合起来，电动机节电方较完善。目前，交流调速在冶金、矿山等部门及社会生活中得到了广泛的应用。首先是风机、泵类等变负荷机械中采用调速控制代替挡风板或节流阀控制风流量和水流量具有显著的效果。国外变负荷的风机、水泵大多采用了交流调速，我国正在推广应用中。
变频调速的优点是调速范围广，精度高，效率高，能实现连续无级调速。在调速过程中转差损耗小，定子、转子的铜耗也不大，节电率一般可达30%左右。其缺点主要为：成本高，产生高次谐波污染电网。
2.4.2减少无功损耗，提高功率因数
在电气设备中，变压器和交流异步电动机等都属于感性负载，这些设备在运行时不仅消耗有功功率，而且还消耗无功功率。因此，无功电源与有功电源一样，是保证电能质量不可缺少的部分。在电力系统中应保持无功平衡，否则，将会使系统电压降低，设备破坏，功率因数下降，严惩时会引起电压崩溃，系统解裂，造成大面积停电事故。所以，当电力网或电气设备无功容量不足时，应增装无功补偿设备，提高设备功率因数。