规划分析范文

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规划分析

篇1

[关键词]泵站 设计 方法

中图分类号:J813.1 文献标识码:B 文章编号:1009-914X(2014)15-0363-01

泵站工程主要是通过机电提水设备及其配套建筑物,在消耗一定能量的基础上,实现水的提升或输送的水利工程。在泵站工程规划的过程中,规划人员需要考虑当地的自然条件、社会经济状况和水资源情况等各种综合因素,然后在确定工程目标和供水(或排水)范围等,最终能够实现降低能源消耗、减少工程投资、提高设备利用率的目的。对于以农田灌溉或排水为目的的泵站工程,在其规划阶段中应达到相关标准。

一、灌溉泵站工程规划

(一)抽水灌区的划分及泵站布局

我们所说的抽水灌区的划分,其实就是确定抽水灌区的面积,在此范围内建几处水泵站,每一处是一级抽水还是分几级抽水。

影响抽水灌区划分的因素是多种多样的,包括行政区划、地形、灌区的大小、水源、交通、能源、现有水利工程设施等。比如说,如果只考虑一处建站控制全灌区的面积,那的确是减少了单位面积或单位容量的投资,集中的工程也便于管理,但是也会造成渠道过长,水位落差大,用水管理不便等问题。所以,灌区划分应考虑多方面的因素,因地制宜地解决好影响工程的主要矛盾和问题。

一般来说,灌区划分主要有以下几种方案:

1.一站一级抽水,一区灌溉

在水源岸边一处建泵站A,通过出水管道B将水抽送到出水池c,然后再由输水干渠D分水控制全部灌溉面积。在灌区面积不大、地形高差较小的情况下,这种方法使用广泛。

2.多站一级抽水,分区灌溉

按照地形、水系及行政区划,把全灌区分成若干小灌区,并在各地单独建站、分片控制。

这种方式在灌区内河网沟汊较密、行政区划较小、各分片区均临近水源的情况下,使用较为合适。其主要优势在于,工程分散、经营灵活, 众多低扬程、小流量的泵站组成大面积的抽水灌区。相比一处集中建站,其能够最大限度的减少渠系占地和输水损失,也能够有效的降低跨沟建筑物和扬程损失,而且还可以避免因渠线过长可能引起的上、下游用水矛盾,便于管理。

3.一站分级抽水,分区灌溉

如果灌区面积不大,但是地形坡度较陡,或者是呈现明显台阶状地势,那么为了防止抽高灌低的情况出现,往往需要在水源岸边一处建站,而在同一座泵站内安装两种,或者两种以上不同扬程的水泵,以便能够向不同高程的出水池供水,分别控制不同高程的灌溉面积,这样才能实现节省能源的目的。

如果区内只有少量局部高地或低地需要分别控制,那么可以考虑采用一台泵向高低不同的两个水池供水的方式。

(二)站址选择

站址选择是否合理,直接决定工程建设的成败。一般来说,站址选择主要考虑这几个方面:有利于全灌区面积的控制、有利于泵站枢纽的总体布置、便于渠站相互结合,而且工程量小,安全可靠,并且能够合理的取水。一般在站址的选择上,需要主要以下几个主要:

1.水源

发展抽水灌区是和可利用的水源关系密切。那些从河流、湖泊取水的泵站,在站址的选择上,需要考虑河床及堤岸的稳定性,而且要保证流量,保证水位变幅小,同时还对防洪、防沙、防冰及防污有积极的作用。

如果是距入海口较近的河段上取水的泵站,就必须要避开受潮汐影响的范围;而从水库取水的泵站,则必须要避开可能出现滑坍、湿陷和淤积的部位。

如果是从渠道取水的泵站,那就重点考虑把站址安置在灌区的上游,这样才能更好的进行渠系的布置。

2.地形

考虑到泵站建筑物的布置,站址的地形选择应该以开阔为核心,当然,同时还需要考虑是否具备与泵站扬程相适宜的地形高差和岸坡,这样才能便于出水管道的铺设,并能够更好的缩短管道的长度。此外,还需要保证泵站能够避开山洪威胁,并且具有较好的通风采光条件。

3.地质

要保证泵站建筑物处在岩土坚实、承载力强、渗透性弱、地下水位深的地基上,避开有断层、破碎带及裂隙的地段。

4.电源、交通

在站址选择时,应视泵站规模大小兼顾动力电源的来源及输变电工程的造价,这样才能尽尽可能的减少输电线路的长度。而且,站址要有利于与外部公路交通的衔接,这样才能利于机电设备和施工物料的运送。

二、泵站建筑物的组成及布置

一般来说,泵站的主要建筑物包括:取水口、进水闸、拦污栅、前池、进水池、引渠、泵房、出水管道和出水池等。

辅助建筑物包括:变电站、修配厂和库房、进站道路及回车场、办公及生活用房等。

泵站主要建筑物的组成及布置形式,主要由建站的目的、水源的种类和特性,包括站址处的地形、地质等因素所决定的。因此,泵站设汁的过程中,首先要把主要建筑物布置在适当的位置,接着在根据辅助建筑物的作用进行合理的布置。

(一)灌溉泵站总体布置

如果水源与灌区控制高程相距远,同时二者之间的地形平缓,大那就考虑采用有引渠的布置形式。这种形式一方面能够让泵房尽可能的靠近出水池,从而缩短出水管道的长度;另一方面能够让泵房远离水源,进而尽可能的降低水源水位变化对泵房的影响。在引渠前,通常要设置进水闸,以便于控制水位和流量,保证泵房的安全;并在非用水季节关闭,避免泥沙入渠;在其他建筑物检修的过程中,可以考虑隔离水源。

(二)排水泵站总体布置

在实际的工程建设中,我们可以发现由于外河水位高,许多排水区在汛期而不能自排,但是在洪水过后却能够自流排出。这就决定了,排水泵站一般由两套系统组织,即自流排水和泵站抽排两套排水系统。考虑到自排建筑物与抽排建筑物的相对关系,可分为分建式和合建式两种布置形式。

在泵站扬程较高,或内外水位变幅较大的情况下,这种形式是比较实用的,但会要求站址的地形比较开阔,这样才有利于站、闸、渠的布置。

而合建式,就是把两套系统组合在一起,共用一部分建筑物,实现集中管理。这种形式的优势在于,布置紧凑、占地较少,但也存在构建较复杂的问题。在泵扬程较低,或内外水位变幅较小的情况下,更为实用。

(三)排灌结合泵站的总体布置

事实上,由于地形和季节的原因,有些地区既需要抽排,也需要提灌。此时,就需要这一套机电提水设备,能够完成排涝和灌溉的任务,这也就出现了排灌相结合的泵站。

这类泵站的布置形式多种多样,从本质上可概括为分建式和合建式。前者的排灌,是由闸与站的组合运用来实现,后者的排灌,则是通过操作闸门改变流向来实现。如果需要排水,那就可关闭引水闸1,同时开启节制闸2,此外,还要关闭出水管道5上的闸阀,并及时的开启出水管道6上的闸阀,最后再开动水泵将排水干渠9的水排至外河。

如果需要灌溉,各闸门和闸阀的操作与上相反,这样就可把外河的水用水泵抽送到灌溉干渠8。荣誉感需要同时排涝和灌溉,就需要先满足排水要求,再把排出的水用于灌溉。

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关键词:配电自动化;配电网;配电自动化系统;配电管理系统;馈线自动化

Abstract: this paper introduces the present situation of the distribution network and the existing problems, this paper puts forward reform distribution network, planning to the first four problems and to see, power distribution automation in distribution network to reasonable structure, power distribution equipment, mainly switch) comply with the basis of the requirement of automation, add careful distribution automation planning, be able to implement, otherwise, it will cause rework and waste, cannot be unworkable.

Keywords: distribution automation; Distribution network; The power distribution automation system; Distribution management system; Feeder automation

中图分类号:U665.12文献标识码:A 文章编号:

前言

近年来,随着经济的发展,配网规模和结构出现实质性的变化。不断提高配网的运行及管理的自动化水平是客观实际的需要,这种需要使配网管理系统的建设势在必行。由于每个地方的实际情况不同,配电自动化的结构和应用也自然不同,因此配电自动化系统的可行性、实用性和先进性,逐步扩展和完善,成为配电自动化的关键因素。结合具体城市实际情况,进一步设计出先进、通用配电网自动化系统,对整个国内的城市与农村的电网改造与发展具有重要意义。

1、配电网的现状及存在的问题

长期以来我国电网严重缺电,发生“重发、轻供、不管用”的局面,致使配电网极端落后。表现在网络混乱,装备陈旧,供电可靠性低下。国外先进国家和地区的供电可靠率及相应年户停电时间为99. 9986%和10 min (纽约市),美国全国平均58min,日本全国平均9min。我国全国平均年停电时间长达30 h,差距太大。不但如此,目前突出矛盾是发电厂窝电,老百姓用不上电,卡脖子地方主要是配电网,表现在,

( 1)网络结构不合理,降低了供电可靠性;

( 2)配电线路上不设开关,一有问题便拉整条线路,或使用落后的油开关,负荷电流都不敢拉,每三年就要更换,有名无实;

( 3)供电半径过大,导线截面太小,使电压合格率很低;

( 4)无功补偿不完善,有的虽装了补偿电容器,但人工简单操作,在高峰投,低谷切,功率因数提不高;杆上公用变一般都未装补偿电容器,线损率居高不下;

( 5)配电变压器损耗大,容量不足,高峰过载烧坏屡见不鲜;

( 6)进户线老化,截面积小,适应不了用电增长要求,经常出事故。

为此,国家投巨资于城网 农网改造,以便提高配电网供电能力和安全经济运行水平。

2、改造配电网,规划要先行

以往由于缺乏投资,负荷上来,就近拉一条线路,临时对付,造成网络结构混乱,不符合“供用电规则” 要求。现在改造配电网不能简单化地加大导线截面或改为电缆、增大配变容量。广东某市为提高供电可靠性,也为改善市容,投巨资将架空线改为地埋电缆,实施了几条线路后发现,简单地将架空线改为电缆,提高可靠性效果不大,后来停工,重新抓规划,从改造网络结构入手。

现在应该借城网改造的东风首先规划好配电网络,使配电网逐步改造成现代化的合理的结构。网络规划中有以下4个问题值得考虑:

( 1)采用环网结构,即手拉手方式或对供方式,比较简单易行,提高可靠性指标到N-1。

例如福建省晋江市10 kV配电网原来都是简单辐射形结构,由大约10个变电站的10 kV出线直接向用户(直接或T接方式)供电,不但线路长,供电半径大,而且可靠性差。现在开始逐步改为手拉手结构,如联东-联西线便是一边接龙湖变,另一边接英林变,中间断开,一边发生故障可以倒到另一边供电,规划中其它线路将逐步改造成这种手拉手方式。手拉手方式就是环网结构,其可靠性可以达到N-1。江苏省苏州市西区大多是环网供电,规划做得比较好,自动化实施效果也好。

另外一种是变形的环网结构,将A、B、C三个电源点形成三角形手拉手,可靠性也是N-19但负荷转移率比一般环网降低一半。

对于可靠性要求高的,一般采用双回线加备自投方案,可靠性指标也只能达到N-1,但投资翻一番。国外有一种新式4- 6结构,由A、B、C、D 4个电源点,6条手拉手线路组成,当任两个元件发生故障时仍能保证正常供电。其可靠性指标可达N-2,负荷转移率降为三分之一。这种结构比较适合于新规划地区,而老城网改造难以实现。

( 2)环网结构可以用美式环网柜实现,也可用我国开闭所方式实现。

例如,上海浦东工业园区便采用4路自动化环网柜,一路进线,一路出线,另两路向用户(大用户)供电,或作为支线供电,设备体积不大(高1200ⅹ宽2600ⅹ深1000 mm),一般安装在人行道~绿化带~停车场或大楼间的角落,不征地,不盖房,本身价格虽贵些,平均每路开关约4万元,但总的经济效果较好。当然环网柜方式对新的开发区或大面积住宅区较易实现,对老城网、老市区有一定困难。但若改变观念,也不是不可接受的,如南京市北京西路道路改造时就采用了环网柜,厦门在某新住宅区也使用环网柜,现在这两供电局已与外商合作组装环网柜,计划推广使用。

开闭所方式在我国一直沿用,苏州西区(新区)将开闭所设在大用户配电房隔壁或附近,开闭所由大用户提供,效果较好。但若是开闭所需征地建房就很不经济,如山西某市规划10 kV开闭所,土建费与开关设备费接近,征地还有困难。

山西另一城网规划也用开闭所,但采取与厢式变结合的新方式,无需征地建房,应该说,这是一种新思路,建立在新技术(厢式变)之上的因地制宜的好方案。

( 3)大型开闭所方案不可取。

厦门湖里开发区、苏州新加坡工业园区都是建大型开闭所,从变电所送电到开闭所,再配电到各用户,配出线路达十余条,大型开闭所占地建房费相当可观,这是若干年前的规划。但是,上述山西某市新规划还是大开闭所方案,要征地0. 25亩,土建费45万元,每个开闭所均投资百万元以上,可见就不是好方案。如果将这集中式大开闭所改为分散式小开闭所,在负荷旁边就近设开闭所,一般4路开关就够,而这小开闭所可采用厢式变结构或环网柜,比较合理。

( 4)据了解,目前配电网有不少单位仍全部采用断路器,而不是采用新型负荷开关,不难看出其投资是相当可观的。若进出线改用负荷开关,到大用户线也采用负荷开关,到就近配变采用熔断器,便可大幅度降低投资。目前国外熔断器熔断定值精度很高。

综上所述,配网规划应建立在国内、外最新技术平台之上,采用最新装备,选用无油化、长寿命、免维护的设备。

结语

配电自动化要在配电网结构合理,配电设备(主要是开关)符合自动化要求的基础上,再加周密的配电自动化规划,方能实施,否则会造成返工和浪费,达不到应有的效果。比方苏南某供电局几年前抓配电自动化,就简单地买了几台自动重合器和自动分段器,花了百余万元,结果只当普通开关用,后来才意识到应先做好自动化规划才行。

参考文献

1.罗伟 中压电网规划及其应用[期刊论文]-价值工程 2010(12)

2.杨仕成.熊枫 浅谈电力配网的管理[期刊论文]-中国集体经济 2009(31)

3.沈澜.曾旭东 配电网规划接线方案研究[期刊论文]-四川电力技术 2008(6)

4.戚尧 城市配电网络规划研究[期刊论文]-科技创新导报 2008(4)

5.杨武盖 面向实用效果的配电自动化系统建设[期刊论文]-安徽电气工程职业技术学院学报 2008(3)

6.顾天天 浅谈电力配网的管理[期刊论文]-科技广场 2008(4)

7.陈瑞林 县级配网自动化系统研究[学位论文]硕士 2006

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【关键词】 规划思路 规划原则 站址整合

一、引言

站址规划是移动通信网络规划的一个重要组成部分,站址规划的质量直接决定网络质量。铁塔公司站址规划,涉及移动、联通、电信三家电信企业,因各电信企业的网络制式不同,造成铁塔公司站址规划的复杂性。本文通过对不同电信企业规划指标的要求,围绕站址规划的原则、规划方法展开分析,对铁塔站址规划有一定参考与指导价值。

二、铁塔公司规划原则

(1)近细远粗原则

(2)统筹规划原则。1)资源统筹:统筹存量资源与新建需求,优先利旧; 2)需求统筹:统筹三大电信企业建设需求,优化整合;3)进度统筹:统筹客户不同步需求,分批规划立项;4)技术统筹:统筹不同频率、制式、技术特点提出的不同要求。

(3)深化共享原则。1)透明开放现网存量资源进行共享;2)整合各方可融合的新建需求,实现新建共享;3)对于一家独建的需求,可根据其他电信企业共享可能性适当做资源预留;

(4)主动牵引原则。1)主动预判客户需求,进行前瞻性布局;2)研究未来通信技术的发展趋势、分析通信行业的动态变化,增加主动规划的准确性;3)积极推进将铁塔等移动通信基础设施纳入城乡发展规划。

(5)创新发展原则。1)适应城市基站小型化、美观化、隐蔽化的发展趋势,与环境协调匹配;2)在资源受限的条件下,采用多频天线等创新手段节省投资、提高共享率;3)增加行业拓展与其它客户开发。

三、铁塔公司站址整合原则

3.1 站址整合规划依据

由于目前电信企业主要以4G网络建设为主,考虑电信企业的网络制式要求就站址间距要求,使用链路模型为COST-231作为分析电信企业网络布局及整合的理论依据。COST-231是以载频1500MHz≤f≤2000MHz,基站天线高度 30m≤Hb≤200m,移动Hata模型台天线高度1m≤Hm≤10m,基站和移动台间的距离 1km≤d≤20km为基准条件得到的。COST 231-Hata模型路径损耗计算的经验公式为(由于暂没有2000MHz以上的链路模型,TDD网络暂按照COST-231进行测算):

式中:f樵仄担 为基站天线高度, 为移动台天线高度,d为基站和移动台间的距离, 为地形校正因子,反映了一些重要的地形环境因素对路径损耗的影响,如水域、树木、建筑等。合理的地形校正因子可以通过传播模型的测试和校正得出,也可以由用户指定。

3.2 站址整合原则

(1)积极参与电信企业规划,利用联合规划契机在电信企业提交需求前优化站点位置,提升存量站址的利用率,调高规划准确度;

(2)优先考虑存量站共享,其次考虑新建共享,最后考虑单独建设。

(3)对两家及以上在同一(或相近)位置区域同时提出建设需求时,应进行资源整合,实现共享。

(4)当一家或两家电信企业在某位置区域提出新建需求时,应主动征求其它电信企业的意见,最大可能实现共享。

(5)根据蜂窝理论和实际经验,一般要求基站站址分布与标准蜂窝结构的偏差应小于站间距的1/4;触发站址整合距离一般取最大站址偏离度的2倍(考虑各偏移一半);整合完的站址应该符合电信企业网络结构对站间距的要求。

结束语:做好铁塔公司站址规划对电信企业网络建设启动重要作用,同时可以有效提升电信企业站址的共享率,并产生巨大的经济效益与社会效益。

参 考 文 献

[1]中国铁塔股份有限公司.《中国铁塔股份有限公司规划指导意见》[S]. 2015年10月;

[2]中国铁塔股份有限公司.《无线站址规划技术指导意见》[S]. 2015年6月;

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1•1是应对“危机”、保持纺织工业稳定增长的重大举措

“危机”对我国纺织实体经济带来重大负面影响。纺织工业是重要的支柱产业和民生产业,外向型特征明显,出口下降不仅对全行业影响很大,而且对于整体外贸形势都会产生联带效应,因此,《规划》从长、短期结合的角度提出了确保纺织工业稳定、持续增长的政策措施,对于纺织工业的调整和振兴已经并将继续产生积极的作用。

1•2是促进纺织工业由大变强、提升国际竞争力的良好机遇

我国已经是纺织大国,产业规模巨大,但是还不是纺织强国,纺织业的国际竞争力还有待进一步提高,纺织工业正处于从国际产业分工的中低层次向高层次转变的进程中。《规划》的实施有利于有效地完善产业链,实现产业的纵向整合;有利于加快产业结构升级,促进产业整体素质的提高和国际分工地位的提升。

1•3是推动科技创新、提高产业整体技术水平的重要途径

未来我国纺织工业发展中,科技创新对于行业结构调整和产业升级将发挥越来越大的支撑作用。加快科技进步步伐、提高自主创新能力将是未来3年纺织工业的主要任务。《规划》突出强调提高纺织工业自主创新能力,加大对纺织应用基础研究、技术创新及技术改造的支持力度,并了相应的纺织工业技术进步与技术改造投资方向指南。这将有效地推动纺织工业的科技创新,对于促进我国自主知识产权技术研发和产品应用提供重要途径。

1•4是促进我国扩大内需、稳定就业的有力措施

一方面,《规划》突出强调拓展农村市场和扩大产业用纺织品的生产和应用,同时加强品牌建设,合力推动下游消费市场的需求,从而扩大国内需求。另一方面,纺织工业是我国工业中就业人数最多的行业,《规划》的实施将对保持纺织行业的就业提供保障,从而对全国的稳定就业提供有力支持。综上所述,实施《规划》将对实现我国政府提出的“保增长、调结构、扩内需”的目标发挥至关重要的作用,意义重大。

2《规划》的主要内容

2•1重新界定纺织工业的产业地位

《规划》开宗明义地提出:“纺织工业是我国国民经济的传统支柱产业和重要的民生产业,也是国际竞争优势明显的产业,在繁荣市场、扩大出口、吸纳就业、增加农民收入、促进城镇化发展等方面发挥着重要作用。”这一句话是国家对纺织工业的重要地位进行的重新界定,改变了以往劳动密集型行业的提法,肯定了纺织工业在国民经济中的“支柱产业”和“民生产业”地位,肯定了纺织工业多年来对出口、就业等方面的积极作用,这与以往的提法有明显的不同。一个产业从国家层面的科学定位对于其发展具有重要意义。因此,这也是本规划的亮点之一。《规划》对于纺织工业的重新定位准确科学,符合实际。从产业规模上看,2007年,纺织工业实现工业增加值8126亿元,占全国工业增加值的6.9%,占全国GDP的3.3%;化纤、纱、布、呢绒、丝织品、服装等产品的产量连续多年稳居世界第一位。从出口总量看,国际竞争力优势明显,我国纺织工业约30%的产品销往国际市场,纺织品服装出口占世界29.34%,其中纺织品占23.50%,服装占33.37%,国际市场占有率连续10余年位居首位,在全球纺织产业格局中具有产业链完整、配套能力强、专业分工明确、劳动力成本低等整体优势;2007年纺织工业出口占全国出口的14.42%,纺织贸易顺差占全国贸易顺差的60%;纺织工业一般贸易出口比重为72.41%,远远高出全国一般贸易比重(44.22%)。从就业规模看,纺织业是国内制造业中吸纳劳动力最多的一个部门。2007年规模以上纺织企业从业人数达1100万人,占全国工业的14%。加上规模以下企业,全行业吸纳就业人口超过2000万人,其中80%为农村转移劳动力;我国农业生产的棉、麻、丝、毛等天然纤维基本上都由纺织业消化,直接关系到1亿农民的生计。纺织工业的地位未来仍很重要,产业性质将向资金技术密集型转变。我国的工业化和城市化进程正在加速推进,任何产业的地位都在变化之中,特别是传统产业的地位将趋于下降,高技术产业的地位明显提升,但是,在未来5~10年内,作为传统产业的纺织工业,《规划》提出的这一定位应当也是适用的,不会过时。所不同的是,纺织工业的产业特性将随着产业技术水平提高而有所变化。其中,最主要的变化将是劳动密集型的特性明显改变,由劳动密集型向资本技术密集型产业转变。目前,国际纺织业已经从劳动密集型向资本技术密集型产业转变,特别是发达国家正在逐步向知识智力型产业转变。我国主要纺织品仍属劳动密集型产品,行业上总体依然为劳动密集型产业。以每万纱锭用工人数来看,上世纪90年代欧洲全自动纺纱车间的万锭用工仅为6人,目前,我国先进企业纺纱车间万锭用工量为25~30人。同时,未来的产品结构将向高技术、多功能、高性能方向转变,需要资金、技术支持的产业用纺织品比重扩大。产业用纺织品与传统服装、家纺产品领域明显不同,是功能、绿色和环保等高新技术为主导的,很多产品具有新材料的特性,如碳纤维、医药纺织布等。随着我国纺织工业技术水平的提高,用工人数将大大减少,高科技纺织产品的比重将明显提高,产业性质将由劳动密集型向资本技术密集型转变,但是其在我国重要的产业地位不会发生根本性改变。《规划》对纺织工业重新定位有两方面的重要意义。一是有利于统一对于纺织工业重要性的认识,澄清纺织工业是“夕阳产业”的误解,有利于各级政府、有关部门提高对纺织工业的重视程度。二是可以大大提振全行业的发展信心,有利于恢复社会各界对纺织业的投资,坚定业内对于加快产业结构调整的信心。

2•2针对问题提出产业发展目标

《规划》肯定了近年来纺织工业在产销规模、结构调整、创新能力提升、解决就业及优惠农等方面的成绩;指出了行业发展过程中长期积累形成的主要矛盾:创新能力薄弱、产业布局不尽合理、粗放型增长方式等;总结了“危机”以来纺织业面临的国际市场萎缩、内需供求失衡、亏损企业增加、就业形势严峻、企业融资困难等主要问题;确定了纺织行业四个结合的基本原则,即:开拓国际市场与扩大内需相结合、扶持骨干企业与带动中小企业相结合、自主创新、技术改造与淘汰落后相结合、发挥市场机制作用与加强政策引导相结合;提出了规模期内的发展目标,即:总量保持稳定增长、产业结构进一步优化、科技支撑力显著提高、产品品种质量明显提高和改善、产业布局趋向合理,并对上述目标规定了具体的量化指标,为纺织工业的未来发展提明了方向。实现这些目标,意味着我国由纺织大国向纺织强国转变迈出实质性步伐。

2•3明确重点任务与政策措施

《规划》提出了未来3年纺织行业要着力做好8项重点工作和10项政策措施及保障条件。8项工作:一是稳定国内外市场,二是提高自主创新能力,三是加快实施技术改造,四是淘汰落后产能,五是优化区域布局,六是完善公共服务体系,七是加快自主品牌建设,八是提高企业竞争能力。10项政策措施及保障条件:一是继续提高出口退税率;二是加大棉花、厂丝收购力度;三是加大技术进步和技术改造投资力度;四是进一步扩大国内消费;五是鼓励企业实施兼并重组;六是加大对纺织企业的金融支持;七是减轻纺织企业负担;八是加大对中小纺织企业扶持力度;九是加强产业政策引导;十是发挥行业协(商)会作用。

3对《规划》和纺织工业发展的几点认识

实际上,《规划》的任务和措施可以分为两大类,即对纺织工业短期干预和长期扶持。

3•1立足当前的短期干预

短期干预政策旨在对行业进行“救急”,在短期内发挥作用,主要目的是缓解纺织企业面临的压力,促进生产经营的恢复和增长,稳定国际市场的份额。这些包括:继续提高出口退税率;加大棉花、厂丝收购力度;对基本较好但暂时出现经营和财务困难的企业给予信贷支持,减轻纺织企业负担,加快清理各种不合理收费等。其中有些政策十分具体。例如:可根据有关规定实施缓缴社会保险费或降低相关社会保险费率等政策;对采取在岗培训、轮班工作、协商薪酬等办法稳定员工队伍,并保证不裁员或少裁员的困难企业,允许使用失业保险基金支付社会保险补贴和岗位补贴。

3•2着眼长远的长期扶持

长期扶持的重点在于促进产业升级,对行业内存在的结构不合理现象进行调整,推动我国由纺织大国向纺织强国转变。这也是《规划》的重点,主要包括:统筹国际国内两个市场;加强技术改造和自主品牌建设;加快淘汰落后产能;优化区域布局等。下面对这些任务进行解读。

(1)统筹国际国内两个市场,发挥市场的刺激需求作用。主要包括:积极扩大国内消费,开发新产品,开拓农村市场,促进产业用纺织品的应用。拓展多元化出口市场,稳定国际市场份额。从内需市场看,扩张潜力较大。2008年,内需拉动成为行业保持一定增长的主要支撑力量。2008年1~11月,规模以上纺织企业内销产值达21303.2亿元,占销售产值的76.5%,内销增长对全行业增长的贡献率达到90%。2007年我国纺织服装产品人均消费量为14.6kg,而发达国家人均消费水平为30~40kg,国内市场还有很大发展空间。从外需市场看,扩张空间有限。目前,美、欧、日三大市场占纺织行业出口总额40%以上,继续提高份额扩大出口存在困难。2008年我国纺织品服装出口总额1851.6亿美元,同比增长8.1%,增速同比下滑10.9%。支撑我国2008年纺织品服装出口增长的动力主要来自于欧洲,但2008年11月的增幅迅速回落。

(2)加强技术改造和自主品牌建设。《规划》提出:设立专项投资支持纺织行业的技术进步和品牌建设;重点支持纺纱织造、印染、化纤等行业技术改造;推进高新技术纤维产业化;提高纺织装备自主化水平。工信部已经把纺织服装行业的品牌建设列为今年的重点,将推出100个重点扶持品牌及若干个国际知名品牌。

(3)加快淘汰落后产能。《规划》提出,制定和完善准入条件,淘汰能耗高、污染重等落后生产工艺和设备。对优势骨干企业兼并重组困难的企业给予优惠支持。

(4)优化区域布局。《规划》提出,东部沿海地区要重点发展技术含量高、附加值高、资源消耗低的纺织产品。推动和引导纺织服装加工企业向中西部转移,建设新疆优质棉纱、棉布和棉纺织品生产基地。目前,东部沿海地区的传统纺织业发展比较成熟,进一步提升发展空间难度较大。近两年,中西部地区的纺织业通过承接沿海地区产业转移实现加快发展。2008年1~11月,东部地区纺织企业固定资产投资同比下降2.3%,而中、西部地区投资增速分别达32%和32.6%。针对这种形势,规划明确了东中西部产业发展的不同定位:东部沿海地区纺织产业整体由“加工型”向“总部型”(即“总部经济”)转变,主要侧重研发、设计、营销、品牌等,加工能力向内地转移,而保留技术含量高、附加值高、资源消耗低的产业门类和产品;鼓励中西部地区发挥资源、成本、市场等优势,发展纺织服装加工基地,形成东中西部优势互补的区域格局,但要严防低水平产能的转移扩张。

引导纺织产业向原料产区转移,是优化产业布局的一项重点,也是未来行业发展的一个重要趋势。《规划》特别提到,加强内地与新疆的合作,利用新特的地理和气候优势,建设新疆优质棉纱、棉布和棉纺织品生产基地;支持大企业集团将其产业链的一端移入新疆发展,构建跨区域上下游紧密联系、协同发展的产业链,把新疆建成依托内地面向中亚乃至欧洲的纺织品服装出口商品加工基地和区域性国际商贸中心。由此也可以看出,政府对中西部纺织业发展的重视和《规划》的可操作性和实在性。综上所述,实施《规划》将对实现我国政府提出的“保增长、调结构、扩内需”的目标发挥至关重要的作用,意义重大。

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关键词:城市规划展示馆 布展策划 分析

中图分类号:TU984 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2011)009-191-02

随着我国经济社会的发展,城市形象建设也日益得到重视,各地城市规划展示馆也应运而生。城市规划展示馆有着树立城市形象、展示城市风貌以及帮助招商引资等功能。因而受到地方政府的高度重视,对城市规划展示馆布展策划的要求也越来越高,做好布展策划的分析也成为城市规划展示馆建设的关键环节。

1 城市规划展示馆的定位

2006年国务院颁布了《全民科学素质行动计划纲要(2006―2010―2020》,(以下简称《公民科学素质纲要》)。在以“政府推动,全民参与,提升素质,促进和谐”方针的指导下,中国的各个展览馆以极大的热情投入到公众科学素质建设的实践中去,特别在对重点人群青少年的科学素质建设中,思路开阔、形式多样、活动内容丰富,取得良好效果。使我们对实施《公民科学素质纲要》更有信心,也有很多感悟。实践能开发智慧,感悟能上升为经验。在认真回顾总结的基础上,进一步探索公民科学素质建设的实践与理论,开拓进取、展望未来,落实新举措,一定可以为公民科学素质建设做出更多贡献。

城市规划展示馆也是一种对于城市的记录方式,所以在城市体系中也非常重要。做好城市规划展示馆的定位工作是整个布展策划的前提和基础。只有正确认识到城市规划展示馆的意义和作用才能做好城市规划展示馆的定位工作。城市规划展示馆主要有以下几个方面的功能。首先,城市规划展示馆可以宣传城市形象,让市民了解城市规划,把握城市的过去、现在以及将来。其次。城市规划展示馆是招商引资的重要宣传方式。作为城市形象的展示平台,通过城市规划展示馆可以展示城市的各种条件以促进招商引资工作。再次,城市规划展示馆是政府与市民沟通的纽带,即通过对城市规划的展示让市民了解规划并对此提出自己的建议。鉴于此,城市规划展示馆要想做好布展策划分析就必须要根据其功能做准确定位,例如布展主题、参观路线、以及无障碍设施的设计等等。布展主题决定着布展策划的整体特色,它可以体现出不同城市的独到之处,也就是说布展主题可以为布展策划提供指导方向,参观路线作为整体设计的重要内容之一,其目的在于满足不同人群个字的参观要求,避免彼此之间的相互影响。参观流线通常可以分为下面这几种,即普通路线、精品流线以及专业流线等。无障碍设施可以为儿童、老年人以及残疾人的参观提供方便,其设计水平的高低可以体现出城市规划展示馆的人性化程度。

2 城市规划展示馆的布展策划

2.1 展示窗口

展示窗口可以体现出城市规划展示馆布局策划的风格。城市规划的好坏在一定程度上影响着城市形象以及市民的生活质量,要想打造舒适有序的城市环境离不开良好的城市规划,城市规划展示馆是市民了解城市规划最直观的途径,也是城市向外界宣传自己城市规划的展示窗口。城市规划展示馆要在有限空间内使用多样化的手段来展示城市的发展历程、城市规划与实施以及未来规划的职能,是展示城市形象的窗口,城市规划展示馆的常见展示窗口有城市概况、城市记忆、城市蓝图以及查询区、临展区等等,在展示馆中除了常见的展板、模型、文物陈列之外,由声、光、电和数码技术创造的动态的展陈场景得到了应用。逼真生动的演示,极大地增加了观众特别是青少年的兴趣,吸引他们在展示馆内学习科学知识,参加各项科普实践活动。在活动中培养动手能力和科学探索方法,拓展创新思维,提高科学素质,促进身心健康发展。

2.2 展示内容

展览内容是布展策划的细节,在筛选的过程中药秉持以下几个原则以选取最为合适和有效的展示内容:首先是专业与通俗相结合。城市规划展示馆作为专业的规划展示馆要体现其专业性,即围绕这城市规划这一专业内容来进行展示,这样可以与其它的展示馆相区别,但是如果展示的内容过于专业,例如专业图纸、专业术语等等,普通市民无法理解就难以达到理想的宣传效果,因此展示内容既要专业,还需要用通俗的方式来进行展示。其次,全面与典型相结合。城市规划作为综合性的内容涉及到、经济、文化、历史以及建筑等各个方面,因此展示馆要尽量全面地对城市规划的内容进行展示以保证市民有一个完整的印象,但是全面的原则并不是要面面俱到。由于受到时间和空间等因素的限制,展示内容应当挑选不同方面的典型内容,即选择有代表性的内容来反映城市规划的整体特色,再次是更新与权威相结合。城市规划展示馆的展品要及时更新,这是因为城市规划处在不停的发展变化当中,展示馆不仅仅要展示城市规划的发展历程,更应当展示未来的城市规划以让市民有所了解。但是在更新的过程中要保证展示内容的权威性,这是因为在城市规划当中有些规划往往没有得到批复,这样的规划就需要避免或者进行标注。

2.3 展示方式

不同的展示方式有不同的效果,在城市规划展示馆当中使用比较广泛的展示方式有以下几种。(1)个性展示法。个性展示法指的是在展示的过程当中展品是固定的、独立的,例如常见的老照片、立体模型以及浮雕走廊等等,采用这种展示方式会使展示内容从背戛环境中剥离出来而难以理解。(2)中性展示法。采用这种方法的展示内容呈中性,即与其本身内涵一致。在展示过程中除了一些必要的文字说明外无须其它过多的解释。(3)趣味展示法。这种展示方式注重激发展示内容和受众之间的互动关系,通过独特的展品独特或者新颖的形式来提高趣味性。随着多媒体技术的发展,趣味展示法的应用也越来越广泛,灯光照明当然也有自身的特色,对于渲染馆内气氛来说,自然光可能达不到这样的效果,而灯光可以进行修饰,能够让人有一种身临其境的参与感,光对于展示馆的作用是不言而喻的,有了光影的配合,才有了不同的展览效果,展示馆中的灯光或是自然光都是为了营造出展厅的气氛,烘托展厅中的独特氛围所必须设置的,但是用光要恰当,否则也会破坏了气氛。

总而言之,城市规划展示馆的布展策划是整个展示馆建设工作中举足轻重的环节,不能等闲视之。只有做好布展策划这一环节,才能保证城市规划展示馆的整体水平以及质量,保证城市规划展示馆的准确定位并在城市形象建设当中发挥重要作用。

参考文献:

[1]赵利华,城市规划晨示馆布晨工作中应该注意的几个问题浅析[J],城市建设。2010,34

[2]周军,张新华,城市交响生态滨州――走进滨州城市规划展示馆[J]城市规划,2010,12

[3]麦南,承栽梦想的盒子――沈阳城市规划展示馆[J]室内设计与装修,2010,11

[4]徐胡评,技术与艺术――南京展示院艺术陈列馆光纤照明设计小议[C],新世纪照明技术发晨与应用研讨会(新世纪照明技术发展与应用研讨会论文集),2001

[5]马沈,加强“全能展示馆员”队伍建设,促进展示馆事业发展[C],北京展示馆学会第四届学术会议(北京展示馆学会第四届学术会议论文集)。2004

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[关键词]高压配电网;电力需求;规划设计

中图分类号:TM715 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)25-0168-01

前言

电网规划一般可分为三部分:电源规划、主网规划和配电网规划。因我国普遍电力规划工作集中在主网规划和电源规划方面,配电网的规划建设缺乏合理的规划建设,造成其自动化水平相对落后。因此,对研究配电网规划对提高电网企业的经济效益,提高供电质量和可靠性,增强企业竞争力均具有重大意义。

1 肇庆地区高压配电网概况

肇庆市高压配电网包括110kV和35kV电压等级,110kV变电站分布较为合理,各个县区保证有4个及以上110kV变电站供电;35kV电网除端州和大旺外,其他县区均存在,其中怀集县、封开县和德庆县35kV变电站分布较多,主要是因为县域较大,负荷点较为分散且均为农村负荷,为满足用电需求,35kV变电站分布较多,另外大量小水电也是通过35kV变电站上网。

肇庆电网220kV变电站为110kV变电站境内的电源中心,形成相对独立的110kV辐射网,110kV网络以联络线作联系,正常状态下开环运行。电网接线模式包括单回链式、双回辐射式、不完全双链式、单环网、非典型接线为主的网架结构。但由于肇庆220kV站布点不足,导致110kV电网电源点紧缺, 110kV网架较复杂、不清晰,造成供电可靠性较低。肇庆地区绝大部分县区均有35kV电网,35kV电网依托110kV变电站与小水电为电源中心,但由于缺少110kV电源点的支撑,大多为放射式接线为主的电网结构。

2 肇庆地区电力需求分析

从肇庆电网电力需求历史数据分析,肇庆市全社会用电量从2000年的24亿kWh 增长到2012年131.0亿kWh,年平均增长15.19%;全社会用电最高负荷从2000年47.7万kW增长到2012年216.41万kW,年均增长13.43%。端州、大旺、四会、鼎湖、高要五县区在全市电力需求方面所占比例较大,主要因为这五县区均紧邻珠三角,地势平整,交通便利,有利于项目建设。

3 高压配电网规划思路

3.1 容载比

110kV、35kV电网容载比控制在1.8~2.1。对肇庆负荷发展较快的地区,如德庆、四会等地区为重点发展区域,可适当提高取值上限。

3.2 电网结构

1、110kV电网结构规划

(1)远期目标网架设想

肇庆市110kV电网电源线由两个不同方向的220kV变电站供电,采用双回路链式或双环网接线方式,每环或每串不超过3 座变电站。

(2)本规划期内采用的电网结构

大旺区、端州区、四会市、高要区及鼎湖区,110kV变电站较为中集,负荷密度较高,规划期内接线以环网接线为主,随着近区变电站点增多,网架逐渐发展成为双环网的目标网架。

在怀集县、广宁县、封开县和德庆县,变电站布点稀疏,线路输电距离较长,负荷密度较小,规划期内接线以链式接线为主,随着近区变电站点增多,网架逐渐发展成为双回链式或双环网的目标网架。

2、35kV电网结构规划

在肇庆市怀集县、广宁县、封开县和德庆县等少数预测负荷密度很小或水电外送且远离、规划网络的乡村、山区可保留35kV供电电压,其他地区逐步取消35kV电压等级。35kV电网一般采用“弹T”式网络结构或单回辐射。

3、变电站

(1)主变规模

110kV变电站主变的最终建设规模和其主变容量如下:

C类供电区:采用3台50、63MVA变压器。D、E供电区:采用2、3台40、50MVA变压器。F 类供电区:采用 2 台 20、40MVA变压器。

35kV变电站的主变最终建设规模及主变容量如下:

少数预测负荷密度很小或水电外送且远离规划网络的乡村、山区,可保留35kV供电电压,其它地区逐步取消 35kV 电压等级。

(2)建设型式

变电站的建设形式,如:1)110kV变电站:C类、D类地区:户内、户外常规布置。E、F类地区:户外常规布置。2)35kV变电站:半户外布置、箱式布置、全户外布置。

(3)变电站出线规模

110kV变电站:110kV出线:2~4回。有大用户或电厂接入的,根据需要可增加1~2回。10kV出线:每台50MVA、63MVA主变配10kV出线12~16回;每台40MVA主变配10kV出线10~12回;每台20MVA主变配10kV出线6~8回。

35kV变电站:35kV出线1~2回;10kV侧出线10~12回。

(4)线路导线截面

C类和D类供电区:新建主干线一般采用截面为630mm2的电缆或400mm2架空线,联络线路采用截面为630mm2的电缆或300mm2架空线。E类和F类供电区规划的110kV线路采用 240mm2、300mm2架空线或 400mm2截面的架空导线。35kV导线截面选择150或185mm2导线。

4 肇庆市城区规划实施方案

1、新建工程

(1)110kV桥东站输变电工程

110kV桥东变电站位于端州区,主要供电区域为端州区西南部。目前桥东站供电区主要由110kV康乐站供电。建成投运110kV桥东站不仅可缓解端州区西南部用电负荷急骤增长的矛盾,还可以使肇庆市西南部地区形成一个完整的110kV线路环网,提高肇庆110kV电网供电可靠性。

(2)110kV龟山站输变电工程

110kV龟山站位于肇庆市端州区睦岗镇,主要为三榕工业园区域供电。目前,该区域主要由220kV睦岗站和110kV西区站供电。110kV西区站110kV线路采用单母线刀闸分段接线,电网结构复杂,运行调度繁琐;一方面西区站供给龟顶新城片区的10kV线路已经过载。另一方面,睦岗站10kV供电线路超出了供电半径小于3公里的要求,供电质量较低。龟山站投产后,华南智慧城和龟顶新城的负荷全部转由龟山站供给,完善该片区域的供电网络。

2、网络结构完善工程

110kV羚山站供电范围主要是肇庆市端州区区域。目前,羚山站仅有一回从端州站的 110kV线路接入,不满足“N-1”的安全准则,供电可靠性较差。规划将110 kV岗头至金渡线路解口接入羚山站,羚山站将由东岸站和端州站两路电源供电,供电可靠性大大增强。

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关键词 配电网;电网规划;电力建设

中图分类号TM6 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)93-0195-02

0引言

广东省近年随着国民经济的快速发展,广东的经济发展正在向珠三角周边城市,诸如清远、肇庆、梅州等城市发展,为满足各地的电力需求,加强电网的建设和扩大电力系统的规模势在必行。近年来,广东电网大量投资搞电力建设,完善电网结构,建设智能、可靠、高效的绿色电网。为了更好地指导电力建设工作,进行电网规划是电网建设必不可少的工作,它直接影响我们电网的建设。本文主要介绍规划过程中清远电网存在的问题及规划细节简要分析。清远电网根据城农网划分标准,清城区为城网范围,清新县、佛冈县、英德市、连州市、连南县、连山县、阳山县为农网范围。

1 清远地区电网存在问题

1)10kV配网的接线形式种类繁多, 网络结构混乱,不利于电网网架的健康持续发展。清远市区的目标网架接线形式为两联络环网接线,双电源接线方式,过渡接线方式为单联络环网接线。而县区接线形式主要为单联络环网和单辐射接线;清远全市存在部分中压线路主干偏长的问题。清远市692回公用线路中合计有70回线路主干长度超出要求,占总线路回数的10.64%;

2)供电电压偏低。变压器容量小、台区供电半径长、导线的线径小及用户负荷迅速增长是造成供电电压偏低的主要原因。在节假日用电高峰尤为严重;

3)变压器重过载现象严重。导致此类问题出现的原因主要农网地区过去配置的变压器容量相对于近年来不断增长的居民用电量的需求偏小,难以满足类似的用电量突增;

4)无功补偿量偏低。清远早期的电网建设未在低压变压器加装无功补偿装置,造成线路用户电压低,无功损耗增大。进行无功补偿可以减少损耗,节约更多的电能;

5)供电可靠性较低。部分单环网线路负载率高,无法满足“N-1”供电安全准则,使用户的用电得不到保障。很大部分线路为单辐射线路,环网率不高。清远市692回公用线路中形成联络的线路有314回,联络为45.37%,单辐射线路合计有378回。农网地区存在单线单变的供电方式,在线路或变压器故障时,整条线路都受停电影响;

6)在配电网的建设过程中,配电网整体的自动化建设水平不高,不能较好监控整个电力系统的运行情况。为进一步提高设备的故障判断能力和自动隔离故障能力,恢复非故障线路的供电能力,应选择自动化程度较高的设备。尤其是配电网开关设备的操动机构及内部结构适应于室内外运行条件。实行配电网的经济调度,实时的网络经济分析,历史数据的记录和查备,事件记录的查询规划。

2 规划报告中的细节分析

1)35kV变电站建设问题。清远市对于35kV变电站的建设,总体思路是控制发展,避免“弃低求高”。清远市的“三连一阳”地区属于山区,供电人口密度小,供电范围大。在这些地区,可以考虑35kV变电站的建设。规划中“三连一阳”地区新建或扩建35kV变电站的具体原因是部分变电站在节假日居民负荷大导致的重载。还有大部分变电站重过载是因为此地区小水电装机容量大,在丰水季节,在关闭一部分机组的情况下,35kV变电站基本上都是满载。因此大多数规划新建和扩建变电站都是缓解小水电上网难的问题;

2)变压器重过载问题,清远地区现状存在较多的重过载配电变压器,每个地区的重过载率达到30%~40%,在有限的规划资金下未能一次性解决所有变压器。因此规划过程中必须严格按照先解决过载变压器再后续年份规划解决重载变压器的顺序;

3)在描述电网规划项目的目的时,规划的主要目的应明确。由于某些县有些重要用户没有备用电源,需要通过新增10kV线路来解决这类问题,此类项目定性是满足可转供电。而不是提高环网率的目的;清远大部分县区供电区为F类供电区,在改造和建设10kV线路项目时,此类项目都应该归并到完善中压网架,而非更换残旧线路等其他目的;

4)规划原则具有针对性。规划过程中,我们每个供电局根据个自己的情况制定各自的规划原则。在规划项目时,严格按照规划原则进行,例如:电缆架空线路的线径的选择,更换变压器的大小规格,做到规范化,为今后配电网检修提供方便;

5)环网柜尽量入室。随着大规模的城镇化建设,大量大型高层建筑物拔地而起,为了提高居民供电的可靠性,使用户可以从两个方向获得电源,通常将供电网连接成环形。在这样的小区我们使用环网柜作为高压开关出线柜。规划中我们要求环网柜都是尽可能入室安装。

3 配电网规划工作中的思考和建议

为保证规划项目的落实情况及实施效果,每年对规划进行考核。对实施后的效果进行跟踪,效果不满意的分析原因。规划项目形成项目库,为今后配网开展提供资料,做到项目来源于规划项目库,项目不重复,避免网架的重复改接以减少投资成本。保障10 kV网架完善建设顺利进行,使电网建设有条不紊的进行。

电网规划与负荷增长相适应。向市政府了解最新城市规划,深入街道、企业,实地调研负荷情况以及问卷调查,根据各地区负荷报装情况,参考经济发展情况和承接产业转移的力度,做好长远期负荷预测,科学布点,使网架结构更加趋于合理。

配电网规划是一项长期的、经常性的工作。每年应根据国民经济的发展和电力市场情况,不断地对规划进行滚动修改,指导城网建设能够健康发展,以求得最大的企业效益和社会效益。规划工作应有相对固定的人员和机构,以保证城网规划工作的连续性和规划质量。及时开展电网规划的技术性指导工作,充分调动供电局全体部门的积极性,规范电网规划。

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单个机器人的路径规划是找出从起始点至终点的一条最短无碰路径。多个机器人的路径规划侧重考虑整个系统的最优路径,如系统的总耗时间最少路径或是系统总路径最短等。从目前国内外的研究来看,在规划多机器人路径时,更多考虑的是多机器人之间的协调和合作式的路径规划。

目前国内外多机器人路径规划研究方法分为传统方法、智能优化方法和其他方法三大类。其中传统方法主要有基于图论的方法(如可视图法、自由空间法、栅格法、Voronoi图法以及人工势场方法等);智能优化方法主要有遗传算法、蚁群算法、免疫算法、神经网络、强化学习等;其他方法主要有动态规划、最优控制算法、模糊控制等。它们中的大部分都是从单个机器人路径规划方法扩展而来的。

1)传统方法多机器人路径规划传统方法的特点主要体现在基于图论的基础上。方法一般都是先将环境构建成一个图,然后再从图中寻找最优的路径。其优点是比较简单,比较容易实现;缺点是得到的路径有可能不是最优路径,而是次优路径。薄喜柱等人[4]提出的一种新路径规划方法的基本思想就是基于栅格类的环境表示和障碍地图的。而人工势场方法的基本思想是将移动机器人在环境中的运动视为一种虚拟人工受力场中的运动。障碍物对移动机器人产生斥力,目标点产生引力,引力和斥力周围由一定的算法产生相应的势,机器人在势场中受到抽象力作用,抽象力使得机器人绕过障碍物。其优点是适合未知环境下的规划,不会出现维数爆炸问题;但是人工势场法也容易陷入局部最小,并且存在丢失解的部分有用信息的可能。顾国昌等人[5]提出了引用总体势减小的动态调度技术的多机器人路径规划,较好地解决了这个问题。

2)智能优化方法多机器人路径规划的智能优化方(算)法是随着近年来智能计算发展而产生的一些新方法。其相对于传统方法更加智能化,且日益成为国内外研究的重点。

遗传算法是近年来计算智能研究的热点,作为一种基于群体进化的概率优化方法,适用于处理传统搜索算法难以解决的复杂和非线性问题,如多机器的路径规划问题。在路径规划中,其基本思想是先用链接图法把环境地图构建成一个路径节点链接网,将路径个体表达为路径中一系列中途节点,并转换为二进制串;然后进行遗传操作(如选择、交叉、复制、变异),经过N次进化,输出当前的最优个体即机器人的最优路径。遗传算法的缺点是运算速度不快,进化众多的规划要占据很大的存储空间和运算时间;优点是有效避免了局部极小值问题,且计算量较小。

孙树栋等人[6,7]在这方面较早地展开了研究,提出的基于集中协调思想的一种混合遗传算法来规划多机器人路径方法较好地解决了避障问题。但不足的是该方法必须建立环境地图,在环境未知情况下的规划没有得到很好的解决;且规划只能保证找到一个比较满意的解,在求解全局最优解时仍有局限。

文献[8]中提出的一种基于定长十进编码方法有效降低了遗传算法的编码难度,克服了已有的变长编码机制及定长二进制编码机制需特殊遗传操作算子和特殊解码的缺陷,使得算法更加简单有效。

智能计算的另一种常见的方法——蚁群算法属于随机搜索的仿生算法。其基本思想是模拟蚂蚁群体的觅食运动过程来实现寻优,通过蚂蚁群体中各个体之间的相互作用,分布、并行地解决组合优化问题。该算法同样比较适合解决多机器人的路径规划问题。

朱庆保[9]提出了在全局未知环境下多机器人运动蚂蚁导航算法。该方法将全局目标点映射到机器人视野域边界附近作为局部导航子目标,再由两组蚂蚁相互协作完成机器人视野域内局部最优路径的搜索,然后在此基础上进行与其他机器人的碰撞预测与避碰规划。因此,机器人的前进路径不断被动态修改,从而在每条局部优化路径引导下,使机器人沿一条全局优化的路径到达目标点。但其不足是在动态不确定的环境中路径规划时间开销剧增,而且机器人缺乏必要的学习,以至于整个机器人系统路径难以是最优路径。

强化学习[10,11](又称再激励学习)是一种重要的机器学习方法。它是一种智能体从环境状态到行为映射的学习,使得行为从环境中获得积累奖赏值最大。其原理如图1所示。

强化学习算法一般包含了两个步骤:a)从当前学习循环的值函数确定新的行为策略;b)在新的行为策略指导下,通过所获得的瞬时奖惩值对该策略进行评估。学习循环过程如下所示,直到值函数和策略收敛:

v0π1v1π2…v*π*v*

目前比较常见的强化学习方法有:MonteCarlo方法、动态规划方法、TD(时间差分)方法。其中TD算法包含Sarsa算法、Q学习算法以及Dyna-Q算法等。其Q值函数迭代公式分别为

TD(0)策略:V(si)V(si)+α[γi+1+γV(si+1)-V(si)]

Sarsa算法:Q(st,at)Q(st,at)+α[γt+1+γQ(st+1,at.+1)-Q(st,at)]Qs′学习算法:Qπ(s,a)=∑Pαss′[Rass′+γVπ(s′)]

近年来,基于强化学习的路径规划日益成为国内外学者研究的热点。M.J.Mataric[12]首次把强化学习引入到多机器人环境中。而基于强化学习的多机器人路径规划的优点主要体现在:无须建立精确的环境模型,简化了智能体的编程;无须构建环境地图;强化学习可以把路径规划、避碰、避障、协作等问题统一解决。

张芳等人[13]提出了基于再激励协调避障路径规划方法,把再励函数设计为基于行为分解的无模型非均匀结构,新的再励函数结构使得学习速度得以提高且有较好的鲁棒性。同时,证明了在路径规划中,机器人的趋向目标和避障行为密切相关,对反映各基本行为的再励函数取加权和来表示总的再励函数要优于取直接和的表示方式,也反映了再励函数设计得合理与否及其确切程度将影响再励学习的收敛速度。王醒策等人[14]在动态编队的强化学习算法方面展开了研究。宋一然[15]则提出了分段再励函数的强化学习方法进行路径规划。其缺点是学习次数较多、效率不高,当机器人数目增加时,它有可能面临维数灾难的困难。所以,基于强化学习的路径规划在多机器人环境下的学习将变得比较困难,需要对传统的强化学习加以优化,如基于人工神经网络的强化学习[16]等。

3)其他方法除了以上国内外几种比较常见且研究较多的方法外,还有唐振民等人[17]提出的基于动态规划思想的多机器人路径规划,把运筹学中的动态规划思想与Dijkstra算法引入到多机器人的路径规划中,用动态规划的基本思想来解决图论中的费用流问题和路径规划中的层级动态联盟问题。其选择距离邻近法作为联盟参考依据。一个机器人的邻居是指在地理位置上分布在这个机器人周围的其他机器人;与该机器人最近邻的机器人为第一层邻居,第一层邻居的邻居为该机器人的第二层邻居,依此类推。那么层级越高(即越近)的邻居,它满足协作要求的可能性越大。动态规划算法实质上是一种以空间换时间的技术,它在实现的过程中,必须存储产生过程中的各种状态,其空间复杂度要大于其他算法,故动态规划方法比较适合多机器人的全局路径规划。

孙茂相等人[18]提出了最优控制与智能决策相结合的多移动机器人路径规划方法。其首先构造一个以各机器人最优运动状态数据库为核心的实时专家系统,在离线状态下完成;然后各机器人在此专家系统的支持下,以最优规划策略为基础,采用速度迁移算法,自主决定其控制。该方法拥有较好的稳定性与复杂度。焦立男等人[19]提出的基于局部传感和通信的多机器人运动规划框架较好地解决了多机器人路径规划在局部在线规划的系统框架问题。沈捷等人[20]提出了保持队形的多移动机器人路径规划。以基于行为的导航算法为基础,把机器人队列的运动过程划分为正常运动、避障和恢复队形三个阶段。在避障阶段,引入虚拟机器人使队形保持部分完整;当队形被严重打乱时,规划机器人的局部目标位姿使队列快速恢复队形。其算法重点为避障机器人进入避障状态,暂时脱离队列,并以虚拟机器人代替避障机器人。

2多机器人避碰和避障

避障和避碰是多机器人路径规划研究中需要考虑的重点问题之一。避障和避碰主要讨论的内容有防止碰撞;冲突消解、避免拥塞;如何避免死锁。在路径规划中常见的多机器人避障方法[21]有主从控制法、动态优先法(建立在机器人之间的通信协商上)、交通规则法、速率调整法,以及障碍物膨胀法、基于人工势场的方法等。

目前国内外对于多机器人避障展开的研究还不是很多,比较典型的有徐潼等人[22]以Th.Fraichard的思想为基础,扩充并完善了路径/速度分解方案来协调多机器人,设立集中管理agent进行整体规划,为每个机器人规划路径;并根据优先级规则对运动特征进行分布式规划以避免机器人间的冲突。周明等人[23]提出分布式智能避撞规划系统,将原来比较复杂的大系统转换为相对简单的子系统问题,由各智能机器人依据任务要求和环境变化,独立调整自身运动状态,完成任务的分布式智能决策体系结构。任炏等人[24]提出了基于过程奖赏和优先扫除的强化学习多机器人系统的冲突消解方法。该算法能够显著减少冲突,避免死锁,提高了系统整体性能。欧锦军等人[25]提出了通过调整机器人的运动速度实现多机器人避碰,将避碰问题转换为高维线性空间的优化问题,并进一步将其转换为线性方程的求解。该方法的缺点是系统的复杂度较高、计算量太大。

人工势场方法的特点是计算简洁、实时性强、便于数学描述,且适合于多自由度机器人环境,但容易产生抖动和陷入局部极小。为了克服其缺点,景兴建等人[26]提出了人工协调场的方法,在传统排斥力场中增加一个协调力,并将吸引力、排斥力和协调力与局部环境下机器人的运动状态和运动要求结合起来,有效地保证机器人的安全性,提高机器人在复杂动态环境下行为决策的准确性和鲁棒性。

3多机器人协作和协调机制

多机器人间的运动协调[27~31]是多机器人路径规划的关键,也是多机器人与单机器人路径规划相区别的根本所在。多机器人系统在复杂动态实时环境下,由于受到时间、资源及任务要求的约束,需要在有限时间、资源的情况下进行资源分配、任务调配、冲突解决等协调合作问题,而机器人间的协调与协作,能够大大地提高整个系统的效率和鲁棒性,成为系统完成控制或解决任务的关键。

目前已有的协调方式分为集中式、分布式和混合式三种。在集中式协调中,集中规划器详细地规划出每个机器人的动作,通常的做法是将多个机器人看做一个多自由度的机器人进行规划;而分布式协调规划中,机器人之间进行合作,将一个任务分成多个子任务,根据各自的特点完成不同的子任务,从而共同完成总任务;混合式协调是集中式和分布式混合在一起的形式。

摘要:在查阅大量文献的基础上对多机器人路径规划的主要研究内容和研究现状进行了分析和总结,讨论了多机器人路径规划方法的评判标准,并阐述了研究遇到的瓶颈问题,展望了多机器人路径规划方法的发展趋势。

关键词:多机器人;路径规划;强化学习;评判准则

Abstract:Thispaperanalyzedandconcludedthemainmethodandcurrentresearchofthepathplanningresearchformultirobot.Thendiscussedthecriterionofpathplanningresearchformultirobotbasedlargeofliterature.Meanwhile,itexpoundedthebottleneckofthepathplanningresearchformultirobot,forecastedthefuturedevelopmentofmultirobotpathplanning.

Keywords:multirobot;pathplanning;reinforcementlearning;evaluatingcriteria

近年来,分布式人工智能(DAI)成为人工智能研究的一个重要分支。DAI研究大致可以分为DPS(distributedproblemsolving)和MAS(multiagentsystem)两个方面。一些从事机器人学的研究人员受多智能体系统研究的启发,将智能体概念应用于多机器人系统的研究中,将单个机器人视做一个能独立执行特定任务的智能体,并把这种多机器人系统称为多智能体机器人系统(MARS)。因此,本文中多机器人系统等同于多智能体机器人系统。目前,多机器人系统已经成为学术界研究的热点,而路径规划研究又是其核心部分。

机器人路径规划问题可以建模为一个带约束的优化问题,其包括地理环境信息建模、路径规划、定位和避障等任务,它是移动机器人导航与控制的基础。单个移动机器人路径规划研究一直是机器人研究的重点,且已经有许多成果[1~3],例如在静态环境中常见的有连接图法、可视图法、切线图法、Voronoi图法、自由空间法、栅格法、拓扑法、链接图法、DempsterShafer证据理论建图等;动态环境中常见的有粒子群算法、免疫算法、遗传算法、神经网络、蚁群算法、模拟退火算法、人工势场法等。然而,多机器人路径规划研究比单个机器人路径规划要复杂得多,必须考虑多机器人系统中机器人之间的避碰机制、机器人之间的相互协作机制、通信机制等问题。

1多机器人路径规划方法

单个机器人的路径规划是找出从起始点至终点的一条最短无碰路径。多个机器人的路径规划侧重考虑整个系统的最优路径,如系统的总耗时间最少路径或是系统总路径最短等。从目前国内外的研究来看,在规划多机器人路径时,更多考虑的是多机器人之间的协调和合作式的路径规划。

目前国内外多机器人路径规划研究方法分为传统方法、智能优化方法和其他方法三大类。其中传统方法主要有基于图论的方法(如可视图法、自由空间法、栅格法、Voronoi图法以及人工势场方法等);智能优化方法主要有遗传算法、蚁群算法、免疫算法、神经网络、强化学习等;其他方法主要有动态规划、最优控制算法、模糊控制等。它们中的大部分都是从单个机器人路径规划方法扩展而来的。

1)传统方法多机器人路径规划传统方法的特点主要体现在基于图论的基础上。方法一般都是先将环境构建成一个图,然后再从图中寻找最优的路径。其优点是比较简单,比较容易实现;缺点是得到的路径有可能不是最优路径,而是次优路径。薄喜柱等人[4]提出的一种新路径规划方法的基本思想就是基于栅格类的环境表示和障碍地图的。而人工势场方法的基本思想是将移动机器人在环境中的运动视为一种虚拟人工受力场中的运动。障碍物对移动机器人产生斥力,目标点产生引力,引力和斥力周围由一定的算法产生相应的势,机器人在势场中受到抽象力作用,抽象力使得机器人绕过障碍物。其优点是适合未知环境下的规划,不会出现维数爆炸问题;但是人工势场法也容易陷入局部最小,并且存在丢失解的部分有用信息的可能。顾国昌等人[5]提出了引用总体势减小的动态调度技术的多机器人路径规划,较好地解决了这个问题。

2)智能优化方法多机器人路径规划的智能优化方(算)法是随着近年来智能计算发展而产生的一些新方法。其相对于传统方法更加智能化,且日益成为国内外研究的重点。

遗传算法是近年来计算智能研究的热点,作为一种基于群体进化的概率优化方法,适用于处理传统搜索算法难以解决的复杂和非线性问题,如多机器的路径规划问题。在路径规划中,其基本思想是先用链接图法把环境地图构建成一个路径节点链接网,将路径个体表达为路径中一系列中途节点,并转换为二进制串;然后进行遗传操作(如选择、交叉、复制、变异),经过N次进化,输出当前的最优个体即机器人的最优路径。遗传算法的缺点是运算速度不快,进化众多的规划要占据很大的存储空间和运算时间;优点是有效避免了局部极小值问题,且计算量较小。

孙树栋等人[6,7]在这方面较早地展开了研究,提出的基于集中协调思想的一种混合遗传算法来规划多机器人路径方法较好地解决了避障问题。但不足的是该方法必须建立环境地图,在环境未知情况下的规划没有得到很好的解决;且规划只能保证找到一个比较满意的解,在求解全局最优解时仍有局限。

文献[8]中提出的一种基于定长十进编码方法有效降低了遗传算法的编码难度,克服了已有的变长编码机制及定长二进制编码机制需特殊遗传操作算子和特殊解码的缺陷,使得算法更加简单有效。

智能计算的另一种常见的方法——蚁群算法属于随机搜索的仿生算法。其基本思想是模拟蚂蚁群体的觅食运动过程来实现寻优,通过蚂蚁群体中各个体之间的相互作用,分布、并行地解决组合优化问题。该算法同样比较适合解决多机器人的路径规划问题。

朱庆保[9]提出了在全局未知环境下多机器人运动蚂蚁导航算法。该方法将全局目标点映射到机器人视野域边界附近作为局部导航子目标,再由两组蚂蚁相互协作完成机器人视野域内局部最优路径的搜索,然后在此基础上进行与其他机器人的碰撞预测与避碰规划。因此,机器人的前进路径不断被动态修改,从而在每条局部优化路径引导下,使机器人沿一条全局优化的路径到达目标点。但其不足是在动态不确定的环境中路径规划时间开销剧增,而且机器人缺乏必要的学习,以至于整个机器人系统路径难以是最优路径。

强化学习[10,11](又称再激励学习)是一种重要的机器学习方法。它是一种智能体从环境状态到行为映射的学习,使得行为从环境中获得积累奖赏值最大。其原理如图1所示。

强化学习算法一般包含了两个步骤:a)从当前学习循环的值函数确定新的行为策略;b)在新的行为策略指导下,通过所获得的瞬时奖惩值对该策略进行评估。学习循环过程如下所示,直到值函数和策略收敛:

v0π1v1π2…v*π*v*

目前比较常见的强化学习方法有:MonteCarlo方法、动态规划方法、TD(时间差分)方法。其中TD算法包含Sarsa算法、Q学习算法以及Dyna-Q算法等。其Q值函数迭代公式分别为

TD(0)策略:V(si)V(si)+α[γi+1+γV(si+1)-V(si)]

Sarsa算法:Q(st,at)Q(st,at)+α[γt+1+γQ(st+1,at.+1)-Q(st,at)]Qs′学习算法:Qπ(s,a)=∑Pαss′[Rass′+γVπ(s′)]

近年来,基于强化学习的路径规划日益成为国内外学者研究的热点。M.J.Mataric[12]首次把强化学习引入到多机器人环境中。而基于强化学习的多机器人路径规划的优点主要体现在:无须建立精确的环境模型,简化了智能体的编程;无须构建环境地图;强化学习可以把路径规划、避碰、避障、协作等问题统一解决。

张芳等人[13]提出了基于再激励协调避障路径规划方法,把再励函数设计为基于行为分解的无模型非均匀结构,新的再励函数结构使得学习速度得以提高且有较好的鲁棒性。同时,证明了在路径规划中,机器人的趋向目标和避障行为密切相关,对反映各基本行为的再励函数取加权和来表示总的再励函数要优于取直接和的表示方式,也反映了再励函数设计得合理与否及其确切程度将影响再励学习的收敛速度。王醒策等人[14]在动态编队的强化学习算法方面展开了研究。宋一然[15]则提出了分段再励函数的强化学习方法进行路径规划。其缺点是学习次数较多、效率不高,当机器人数目增加时,它有可能面临维数灾难的困难。所以,基于强化学习的路径规划在多机器人环境下的学习将变得比较困难,需要对传统的强化学习加以优化,如基于人工神经网络的强化学习[16]等。

3)其他方法除了以上国内外几种比较常见且研究较多的方法外,还有唐振民等人[17]提出的基于动态规划思想的多机器人路径规划,把运筹学中的动态规划思想与Dijkstra算法引入到多机器人的路径规划中,用动态规划的基本思想来解决图论中的费用流问题和路径规划中的层级动态联盟问题。其选择距离邻近法作为联盟参考依据。一个机器人的邻居是指在地理位置上分布在这个机器人周围的其他机器人;与该机器人最近邻的机器人为第一层邻居,第一层邻居的邻居为该机器人的第二层邻居,依此类推。那么层级越高(即越近)的邻居,它满足协作要求的可能性越大。动态规划算法实质上是一种以空间换时间的技术,它在实现的过程中,必须存储产生过程中的各种状态,其空间复杂度要大于其他算法,故动态规划方法比较适合多机器人的全局路径规划。

孙茂相等人[18]提出了最优控制与智能决策相结合的多移动机器人路径规划方法。其首先构造一个以各机器人最优运动状态数据库为核心的实时专家系统,在离线状态下完成;然后各机器人在此专家系统的支持下,以最优规划策略为基础,采用速度迁移算法,自主决定其控制。该方法拥有较好的稳定性与复杂度。焦立男等人[19]提出的基于局部传感和通信的多机器人运动规划框架较好地解决了多机器人路径规划在局部在线规划的系统框架问题。沈捷等人[20]提出了保持队形的多移动机器人路径规划。以基于行为的导航算法为基础,把机器人队列的运动过程划分为正常运动、避障和恢复队形三个阶段。在避障阶段,引入虚拟机器人使队形保持部分完整;当队形被严重打乱时,规划机器人的局部目标位姿使队列快速恢复队形。其算法重点为避障机器人进入避障状态,暂时脱离队列,并以虚拟机器人代替避障机器人。

2多机器人避碰和避障

避障和避碰是多机器人路径规划研究中需要考虑的重点问题之一。避障和避碰主要讨论的内容有防止碰撞;冲突消解、避免拥塞;如何避免死锁。在路径规划中常见的多机器人避障方法[21]有主从控制法、动态优先法(建立在机器人之间的通信协商上)、交通规则法、速率调整法,以及障碍物膨胀法、基于人工势场的方法等。

目前国内外对于多机器人避障展开的研究还不是很多,比较典型的有徐潼等人[22]以Th.Fraichard的思想为基础,扩充并完善了路径/速度分解方案来协调多机器人,设立集中管理agent进行整体规划,为每个机器人规划路径;并根据优先级规则对运动特征进行分布式规划以避免机器人间的冲突。周明等人[23]提出分布式智能避撞规划系统,将原来比较复杂的大系统转换为相对简单的子系统问题,由各智能机器人依据任务要求和环境变化,独立调整自身运动状态,完成任务的分布式智能决策体系结构。任炏等人[24]提出了基于过程奖赏和优先扫除的强化学习多机器人系统的冲突消解方法。该算法能够显著减少冲突,避免死锁,提高了系统整体性能。欧锦军等人[25]提出了通过调整机器人的运动速度实现多机器人避碰,将避碰问题转换为高维线性空间的优化问题,并进一步将其转换为线性方程的求解。该方法的缺点是系统的复杂度较高、计算量太大。

人工势场方法的特点是计算简洁、实时性强、便于数学描述,且适合于多自由度机器人环境,但容易产生抖动和陷入局部极小。为了克服其缺点,景兴建等人[26]提出了人工协调场的方法,在传统排斥力场中增加一个协调力,并将吸引力、排斥力和协调力与局部环境下机器人的运动状态和运动要求结合起来,有效地保证机器人的安全性,提高机器人在复杂动态环境下行为决策的准确性和鲁棒性。

3多机器人协作和协调机制

多机器人间的运动协调[27~31]是多机器人路径规划的关键,也是多机器人与单机器人路径规划相区别的根本所在。多机器人系统在复杂动态实时环境下,由于受到时间、资源及任务要求的约束,需要在有限时间、资源的情况下进行资源分配、任务调配、冲突解决等协调合作问题,而机器人间的协调与协作,能够大大地提高整个系统的效率和鲁棒性,成为系统完成控制或解决任务的关键。

目前已有的协调方式分为集中式、分布式和混合式三种。在集中式协调中,集中规划器详细地规划出每个机器人的动作,通常的做法是将多个机器人看做一个多自由度的机器人进行规划;而分布式协调规划中,机器人之间进行合作,将一个任务分成多个子任务,根据各自的特点完成不同的子任务,从而共同完成总任务;混合式协调是集中式和分布式混合在一起的形式。

多机器人间典型的协调方法[32]有合同网协议[33]、黑板模型、结果共享的协同方法、市场机制。近年来强化学习在多机器人协作方面也得到很好的应用,陈雪江[32]在基于强化学习的多机器人协作方面展开了研究,提出了多智能体协作的两层强化学习方法来求解在多智能体完全协作、有通信情况下的协作问题。其主要通过在单个智能体中构筑两层强化学习单元来实现:第一层强化学习单元负责学习智能体的联合任务协作策略;第二层强化学习单元负责学习在本智能体看来是最有效的行动策略。陈伟等人[34]提出基于多目标决策理论的多机器人协调方法;通过对环境的拓扑建模,从基于行为的机器人学角度出发,对任务进行分解并设计目标行为,以多目标行为决策理论作为决策支持,从而达到多机器人运动协调的目的。

4多机器人路径规划方(算)法的判优准则

通常评价机器人路径规划方(算)法的标准文献[35]有正确性、时间/空间复杂度、并行性、可靠性、扩展性、鲁棒性和学习。而多机器人的路径规划除了以上一些衡量标准之外,还需要考虑整个系统的最优化以及机器人间的协调性。

1)正确性是分析算法的最基本的原则之一。一般来说算法的正确性是指:在给定有效的输入数据后,算法经过有穷时间的计算能给出正确的答案。但在多机器人路径规划算法中,正确性主要指:路径规划算法要生成多个机器人协调运动的无碰安全路径;这条路径是优化的。

2)安全性一般指多机器人所生成的各路径中节点与障碍物有一定的距离。但在实际的应用背景下,有人认为安全性可以从两个方面来理解:a)狭义地讲,它就是机器人在行走过程中所做的功。在一定的条件下,它与路径长度准则是一致的。b)广义地讲,它是各种优化条件加权综合而得到的结果。

3)复杂度一个算法的复杂性高低体现在该算法所需要的计算机资源的多少上面。所需要的资源越多,该算法的复杂性越高;反之,所需要的资源越少,该算法的复杂性就越低。算法的复杂性包括时间复杂度和空间复杂度。

在多机器人的路径规划算法中,算法的复杂度分析显得尤为重要。一般地,单机器人路径规划算法的时空复杂度已经颇高,它们的数量级至少是O(n2);多机器人的路径规划算法不仅是m-O(n2)(即m个机器人路径规划简单地叠加),它们之间还存在着对运动空间竞争的冲突,面对不断变化的冲突的协调需要花费大量的时间和空间。通常多机器人的路径规划算法与机器人的个数呈指数关系O(km×n2)(k为常数)。这对多机器人路径规划算法的时间/空间复杂度控制是一个很严峻的考验。

4)并行性算法的并行性从算法设计、编写程序、编译和运行等多个不同的层次来体现。路径规划过程需要大量的计算,当处理的环境比较复杂,机器人工作的环境过于紧凑,尤其是机器人数量很多时,算法的时间/空间复杂度势必会成为算法效率的关键。因此,在算法设计和运行上的并行性是通常考虑的方法。对多个机器人的路径规划尽量采用分布式多进程的规划机制,以实现每个机器人路径规划的并行性。

5)可靠性把多个机器人及其工作环境看成是一个系统,多机器人处于它们各自的起始点时,称该系统处于初始状态;当它们处于各自的目标点时,称该系统处于目标状态。多机器人的路径规划就是在该系统的这两个状态间建立一串合理的状态变迁。这一状态变迁过程可能会历经许多状态,如果在状态变迁过程中,路径规划算法控制不好各状态间的转移关系,就会导致系统紊乱,出现机器人间的碰撞、找不到路径等恶性后果,使任务失败。所以这就对算法的可靠性和完备性提出了挑战。为了很好地克服这一困难,需要对系统的各种可能状态建模,分析它们相互间的关系,建立有限状态自动机模型或Petri网模型,并以此为指导,按照软件工程的思想,构造恰当的算法输入来对算法的可靠性进行检验。

6)可扩展性在多机器人的路径规划算法中,可扩展性主要是指一种路径规划算法在逻辑上,或者说在实现上能否容易地从2D空间扩展到3D空间,从低自由度扩展到高自由度,从较少的机器人数到更多的机器人数。可扩展性在各种路径规划算法之间没有一种量的比较标准,只能从实际的具体情况出发、从对环境描述的适宜程度出发、从算法解决这一问题的复杂度出发、从算法本身的自适应出发等来考虑。

7)鲁棒性和学习鲁棒性对于多机器人系统非常重要。因为许多应用,如路径规划要求连续的作业、系统中的单个机器人出现故障或被破坏,要求机器人利用剩余的资源仍然能够完成任务。学习是在线适应特定的任务。虽然通用的系统非常有用,但将它用于特定应用上时,通常需要调整一些参数。具有在线调整相关参数的能力是非常吸引人的,这在将体系结构转移到其他应用时可以节省许多工作。尤其是多机器人系统中机器人的自身学习和相互间的学习能够大大提高整个系统的效率和系统的稳定性。

8)最优化对动态环境有优化反应。由于有些应用领域涉及的是动态的环境条件,具有根据条件优化系统的反应能力成为能否成功的关键。

5结束语

综上所述,国内外研究者在多机器人路径规划取得了一些成果,但是在协作、学习、通信机制等方面仍面临很大的困难和不足。如何进一步提高机器人间的协调性,增强机器人自身以及相互间的学习以提高多机器人系统的效率和鲁棒性都有待深入研究。近年来无线通信技术得到长足发展,但在目前的技术条件下,在多机器人系统中实现所有机器人之间的点对点实时通信还有较大困难,这也是大多数多机器人系统仍然采用集中通信方式的主要原因。因此,如何降低多机器人系统对通信速度的依赖程度也是一个非常重要的问题。

总之,多机器人路径规划设计和实现是一项极其复杂的系统工程,展望其能在结合计算智能方法,如差分进化、遗传算法、粒子群算法、免疫算法、模糊逻辑算法、BP网络、人工势场的改进、模拟退火和环境建模方法等方面取得新的突破。

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摘要:在查阅大量文献的基础上对多机器人路径规划的主要研究内容和研究现状进行了分析和总结,讨论了多机器人路径规划方法的评判标准,并阐述了研究遇到的瓶颈问题,展望了多机器人路径规划方法的发展趋势。

篇9

[关键词]土地管理 土地资源 城乡建设 规划

中图分类号:Y466 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)40-0173-01

1.城乡规划中土地管理存在问题

1.1 城乡规划建设形式单一

部分城乡规划建设形式单一,不重视土地管理工作,欠缺全面统筹规划,城乡规划建设缺乏地区个性与特性,规划偷工减料,基本上是照搬其他城乡规划的形式,最终影响城乡规划建设质量,欠缺生机活力,还很有可能为日后人们的生活带来诸多不便。

1.2 土地管理与城乡规划不到位

部分城乡规划建设布局混乱,土地管理不到位,规划管理的科学性、合理性不高,城乡规划的许多细节都没有与当地实际情况相一致,只是简单套用常见的城乡规划模式,而且对土地资源管理不善,没有对公共设施服务区、工业区、生活区及商业区进行有效划分,给人们生活带来负面影响[1],阻碍城乡的统筹发展。

1.3 土地管理与城乡规划衔接不紧密

由于受众多因素影响,导致城乡规划与国民经济规划、土地利用规划、土地管理及生态环境保护规划不协调,各项管理工作衔接不紧密,严重降低整个城乡规划建设质量和土地管理水平,给城乡发展造成不利影响。

2.城乡规划建设中土地管理难点

为有效解决城乡规划建设中土地管理的存在问题,进一步缩小城乡差距,做好城乡发展统筹兼顾,我们必须把握城乡建设中土地管理难点,优化城乡规划建设方案,推动城乡规划建设的可持续发展。

2.1 土地管理不全面

任何一项建设规划都会对环境造成或多或少的污染,因此,在进行详细规划建设时,必须全面考虑对土地资源的破坏程度,尽可能将破坏降到最低。但许多开放商没有对城乡规划建设的影响因素进行全面考虑,只顾虑投入资金大且资金周转期长,在城乡规划建设时常常不顾气候和土地的影响直接开荒,造成土地资源的不合理利用,对该区日后的生态环境造成不利影响。

2.2 土地管理质量低

由于土地管理涉及范围广、影响大,因此在城乡规划建设中,土地管理质量将会直接影响到该地区的生态环境。但部分城乡规划建设开发商在规划城乡建设时,为追求短期经济效益而选择偷工减料,应用不合理的土地管理技术,对土地资源管理不到位,降低土地管理质量,拖慢城乡规划建设步伐。

2.3 政府资源有限

由于我国土地资源的总体管理者是政府,因此每一项城乡规划项目都必须得到政府批准方可实施,对于大型城乡规划建设项目还会适当进行投资,以推动城乡建设的进行。但我国经济水平有限,在管理土地资源的城乡规划建设时,虽持支持态度,但投入资金有限,导致本来预期效果极佳的城乡规划建设项目,因得不到政府资金支持而被延迟或取消[2]。

2.4 城乡规划不稳定

在规划城乡建设项目时,一些项目开发商对土地资源利用的灵活性和稳定性缺乏全面认识,经常在城乡规划建设初步开展时,盲目追求经济效益而随意调整城乡规划,导致城乡规划稳定性一降再降,也破坏了城乡规划的权威性,最终导致土地资源不合理利用现象时有发生。

3.土地管理与城乡规划建设对策

3.1 处理好土地管理与城乡规划建设的关系

土地管理与城乡规划建设存在着相互影响、相互制约的关系,因此,在实际工作中要正确处理好土地管理与城乡规划建设的关系,做到科学合理地规划土地资源,充分开发和利用土地资源,坚持走好可持续发展和土地资源节约路线。对存在的违法占用土地、违法建筑的不良情况要深入探究其形成原因,加强土地资源执法管理工作,促进城乡规划建设顺利进行。

3.2 加强部门协调和沟通

完善的城乡规划建设和土地管理机制是保证城乡协调发展的关键,因此,我们必须逐步健全城乡管理体制,加强各部门间联系与沟通,促进各部门协调和联动,促进城乡发展统筹兼顾。其次,在城乡规划建设和土地管理过程中,应重视环境保护,加强对环境保护设施的规划建设和管理。

此外,由于绿化环境对城乡规划建设有重要作用,兼有保护环境、调节气候、保持生态平衡、美化城乡景观等功能,在城乡规划建设中要重视绿地规划、建设和管理[3],适当增加各种形式的绿地面积,提高城乡绿地覆盖率,提高土地有效利用率,改善城乡生态环境,对当地经济、社会、环境的可持续发展起重要促进作用。

3.3 优化城乡规划建设

优化城乡规划建设,必须制定科学合理的建设规划,用科学的思想指导土地利用发展,做好城乡规划与土地利用总体规划的有效衔接,转变土地管理方式,全面统筹城乡规划发展,推动经济社会的可持续发展。

(1)加强土地管理规划的整体控制

各类与土地资源利用有关的规划都应与土地利用总体规划相衔接,最终制定的建设用地规模必须与土地利用总体规划安排相符合,不符合土地利用总体规划和年度土地计划安排的土地利用规划,必须及时作出恰当整改,核减用地规模。唯有如此,才能加强土地管理规划的整体控制,落实土地资源的合理规划,优化城乡规划建设。

(2)科学规划城乡建设基础设施

城乡规划应严格遵循合理布局、经济可行、控制时序的原则,加强与交通、能源、水利等基础设施的协调和基础产业建设规划,避免盲目投资、过度超前和低水平重复建设浪费城市土地资源。

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关键词:城市规划;生态环境规划

中图分类号:TU984 文献标识码:A 文章编号:

环境与发展是当今人类面临的两大主题。20 世纪60 年代以来,世界经济复苏,城市化进程推进,加速了社会经济的发展,同时也带来了一系列城市能源和生态环境问题。在一些城市的建设和发展中,存在着只顾短期经济效益而忽视长期环境效益的行为,造成了环境污染,资源浪费和生态破坏。当前,可持续发展已普遍达成共识,逐步被引入到社会经济发展的各个领域。加强城市基础设施配套建设,完善城市功能,优化城市社会、经济、生态环境,不断改善人类生存和居住条件,建设可持续发展的生态城市是全人类在21世纪努力追求的一个重要目标。

1.城市生态系统和城市生态规划的内涵

城市生态系统是以城市为中心,自然生态系统为基础,人的需要为目标的自然再生产和经济再生产相交织的经济生态系统;同时又是以人为主体的生命子系统、社会子系统和环境子系统共同构成的有机生态系统,它是城市系统的重要组成部分。城市的各种活动都受到生态环境的制约,相反,强度过大的城市活动反过来也会对生态系统造成持续破坏,从而危及整个生态系统和人类自身。因此,城市生态规划是促进城市社会、经济和环境相协调,实现可持续发展的重要途径。

2.城市生态环境规划概况及措施

2.1 城市生态环境规划概况

城市建设不能再重复单靠增加资源投入来推动发展的老路,必须依靠科技进步,以生态环境建设为重点,建设资源节约型、生态型城市,保持经济与资源环境的协调发展。要进一步调整提高城市建设节约水、能源、土地等资源和治污、防灾减灾的技术标准,纳入到工程建设强制性条文中,以法制手段保障和促进城市环境保护与生态建设。

2.2 城市生态环境规划的措施

城市是人类在几千年的演变过程中改变赖以生存的环境,创造着高度的物质文明的集中地,是一个以人为中心的城市生命有机体与自然环境和社会环境之间的相互作用、制约和依赖构成的统一体,是一个庞大复杂的社会、经济复合生态系统。它包括社会结构、人工结构、资源结构、生态环境结构四个方面的内容。要实现这一多元、多介质、多层次的人工复合生态系统的可持续发展是一个浩大的系统工程。要做好城市规划就要做到如下几点:

2.2.1 充分发挥市场机制的作用,推进节约用水和水污染防治

要认真落实国务院关于城市节水和水污染治理的各项政策,运用市场规则,利用价格杠杆促进水资源的节约和优化配置,完善城市各类用水的区别水价和超额累进加价收费制度,调整污水处理费征收标准。要加大节水技术和设施的普及推广力度。以污水资源化为目标,加快污水处理设施的建设步伐,加强中水回用技术与设备的开发应用,处理好设施布局集中与分散的关系,注重污水处理的安全性和生态效应,努力建设节水防污型城市。

2.2.2 加强城市绿化建设,大力改善人居环境

加强城市绿化建设,是城市生态环境建设的基础性工作。要认真贯彻落实《国务院关于加强城市绿化建设的通知》,采取有效措施,提高城市绿化水平。要制定城市绿地系统规划,严格划定绿化用地面积,科学安排绿化布局,加强城市绿化隔离带建设,形成乔、灌、花、草相结合,点、线、面、环相衔接的绿地系统。推进城市绿化建设,必须尊重客观规律,从当地实际情况出发,宜树则树,宜草则草。城市绿化要鼓励采用节水技术和废水利用,尽可能减少绿地养护的水消耗。要结合城市产业结构调整和旧城有机更新,增加城市中心区的绿地面积。

要建立并严格实行城市绿化" 绿线" 管制制度,坚决查处各种挤占城市绿地的行为。要鼓励农民结合农业结构调整发展城郊绿化,引导社会资金用于城市绿化建设,增加城市绿化建设用地和资金投入,尽快把城市绿化建设提高到新水平。

2.2.3 以供热收费制度改革为重点,积极推进城镇供热体制改革

计划经济和福利分房旧体制下形成的福利供热制度,已经不能适应市场经济体制和住房分配货币化新体制的需要,也是造成采暖能源浪费严重的重要经济根源。推进城镇供热体制改革的基本思路是,变暗补为明补,逐步停止由房屋产权单位或职工所在单位统包的传统用热制度,改为由居民家庭(用热户)直接向供热企业缴费采暖,实行采暖用热商品化,采暖补贴货币化。采暖地区的城镇新建公共建筑和居民住宅,凡使用集中供热设施的,都必须设计安装具有分户计量及室温调控功能的采暖系统。现有公共建筑和居民住宅也要按照分户计量、室温可控的要求逐步进行改造。积极推行按用热量分户计量收费办法,逐步取消按面积计收热费,更好地保证消费者的权益,提高采暖舒适度和热能利用效率。城镇供热体制改革关系广大城镇居民的切身利益,既要积极,又要稳妥。要采取有效措施,切实做好低收入居民家庭的冬季取暖保障工作,维护社会稳定,保证改革的顺利

推进。

2.2.4 加强城市环境综合治理力度

要积极创造条件,加快旧城有机更新,重点解决城市建成区特别是中心区开发强度过大、人口密度过高、公共设施短缺、交通拥挤、环境脏乱等问题,坚决关停或迁移城区内污染严重的项目,清除违法违章建筑。要促进建筑节能技术的普及推广,改善城市民用燃料结构,减少和控制城市大气污染。以通达、低污染、低能耗为目标,实行公共交通优先的城市交通政策,推进现代通讯技术在城市公共交通调度管理中的应用,积极促进城市交通组织和管理的现代化。城市环境综

合治理,与每一个家庭、每一个人直接相关,必须推动全社会广泛参与,密切合作,共同促进。城市的建设和发展,不仅是物质条件的建设和改善,还包括文化精神、道德意识的建设和改善,要将这两个方面很好地结合起来,使二者互相促进,协调发展。

2.2.5 围绕改善人居环境的关键领域,加强科技创新

城镇是人口和经济活动的集聚地,也是各类污染集中的地区。建设科技工作必须围绕人居环境质量的改善,研究气象环境与规划布局、基础设施建设与生态环境之间的相互影响和相互关系,努力控制城乡建设活动可能造成的污染。在污水资源化、建筑节能、化学建材、建筑用钢、智能交通、住宅产业现代化等影响和制约人居环境质量进一步改善的几个关键领域,加强科研攻关,加强技术集成,加大技术推广应用力度。全面启动污水回用示范工程,率先实现污水回用与污

水处理能力的同步增长;新建城镇污水处理厂要直接瞄准回用目标,积极采用先进适用的技术工艺,力争实现跨越式发展。完善配套技术经济政策,推动建筑节能由局部试点转向大规模推广应用。强化先进适用技术在住宅建设中的应用,将经试点和示范工程实践检验的成熟技术和部品,尽快转化为生产力,推进住宅产业现代化。

参考文献:

[1]张志诚.浅谈新时期城市规划的作用[J].林业科技情报,2000,(01)

[2]曹润兰.城市规划的现实要求[J].甘肃农业,2004,(11)