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工程技術創新論文:精細農業”發展與工程技術創新
摘 要 本文綜述了目前國外“精細農業”實踐的主要目標及其技術思想的內涵。著重圍繞其主要支持技術發展,討論了有關工程技術創新及推動我國開展試驗研究的問題。目前國外對這一技術體系的研究與實踐,主要仍集中在基于GPS和GIS技術應用的作物生產系統精細管理方面,因此本文提出用“精細農作”的譯名來表達當前研究目標的內涵,希望引起學術界的討論。進入21世紀,基于知識和信息的“精細農作”技術思想,必將擴展到大農業經營的各個領域,推動傳統農業生產的信息化與知識化,即進一步發展到設施園藝、工廠化養殖、農產品精細加工及農業系統精細經營管理方面,逐步形成一個基于農業生物科學、電子信息技術及工程裝備為主導的“精細農業”技術體系,為建立品質、高效和可持續發展的農業系統服務。
關鍵詞:精細農業 精細農作 GPS和GIS 工程技術創新
引 言
近兩年來,我國科技界在研究推進新的農業科技革命中,關于國外“精細農業”技術的發展,引起了廣泛的關注。新聞媒體陸續有了一些報導,科技部在篩選“面向21世紀解決16億人口食物安全的關鍵技術”項目、組織S - 863農業高技術領域發展計劃研究以及農業部948引進項目立項中,也受到了重視。有的單位已開展了有關研究和試驗示范工程準備工作, 加強了和國外的學術交流與合作聯系,國內學術交流也開始活躍。國外有關產業界開始向我國推薦其技術產品,密切關注中國走向21世紀實現農業現代化、信息化中這一巨大的潛在技術市場。可以預言:“精細農業”技術體系的試驗示范及其相關技術產品的開發研究,將在世紀之交成為推進我國新的農業科技革命中的重要研究課題。信息技術革命為農業生產現代化發展提供了新機遇,在開拓新的前沿科技應用研究領域中,發達國家和一些發展中國家的起跑線拉近了距離,時間上的差距在縮小。在某些重要領域實現技術發展上的跨越,將是機遇性的挑戰。主席1998.9在安徽考察工作時的講話中指出:“現在一些發達國家,已經把基因育種工程、電子信息互聯網絡、衛星地面定位系統等高新技術應用于農業。我們必需有緊迫感,盡快迎頭趕上”。“精細農業”技術體系是? ┭А⑴┮倒こ獺⒌繾佑胄畔⒖萍嫉榷嘀盅Э浦兜淖樽凹桑溆τ醚芯糠⒄貢亟慌苯用嫦蚺┮瞪哂τ梅竦牡繾有畔⒏咝錄際酰紓何佬嵌ㄎ幌低場⒌乩硇畔⑾低場⒁8屑際醯吶┮滌τ茫慌鐨畔⒖燜儼杉瞧鰲⑴鋦鰲⑼練使芾懟⑴┮├謾⑽廴究刂頻仁視眉際鹺團┮倒こ套氨訃捌洳禱際醯難芯坑肟ⅲ醞貧夜謚逗托畔⒌拇撐┮迪執哂猩鈐兜惱鉸孕砸庖濉?nbsp;“精細農業”,即國際上已趨于共識的“Precision Agriculture”或“Precision Farming”學術名詞的中譯。國內科技界及媒體報導中目前尚有各種不同的譯法和對其內涵的理解。實際上,目前國外關于Precision Farming的研究,基本上仍是集中于利用3S空間信息技術和作物生產管理決策支持技術(DSS)為基礎的面向大田作物生產的精細農作技術,即基于信息和先進技術為基礎的現代農田“精耕細作”技術。因此,作者認為采用“精細農作”譯名來表達當前這一技術思想的內涵可能更為確切。“精細農作”是直接面向農業生產者服務的技術,這一技術體系的早期研究與實踐,在發達國家始于八十年代初期從事作物栽培、土壤肥力、作物病蟲草害管理的農學家在進行作物生長模擬模型、栽培管理、測土配方施肥與植保專家? 低秤τ醚芯坑朧導薪徊澆沂鏡吶錟諦∏魑鋝亢蛻せ肪程跫拿饗允笨詹鉅煨裕傭岢齠宰魑鐫耘喙芾硎凳┒ㄎ弧蔥璞淞客度耄虺啤按Ψ腳鰲倍⒄蠱鵠吹模輝諗┮倒こ塘煊潁云呤甏釁諼⒌繾蛹際躚桿偈滌沒貧吶┮禱底氨傅幕繅惶寤⒅悄芑囁丶際酰鐨畔⒅悄芑杉氪砑際躚芯康姆⒄梗由習聳甏鞣⒋錒葉耘┮稻斜匭杓婀伺┮瞪Α⒆試礎⒒肪澄侍獾墓惴汗厙瀉陀行Ю門┮低度搿⒔讜汲殺盡⑻岣吲┮道蟆⑻岣吲┎肥諧【赫圖跎倩肪澈蠊鈉惹行棖螅熬概鰲奔際跆逑檔男緯勺急噶頌跫:M逭秸驡PS技術的民用化,使得它在許多國民經濟領域的應用研究獲得迅速發展,也推動了“精細農作”技術體系的廣泛實踐。使得近20年來,基于信息技術支持的作物科學、農藝學、土壤學、植保科學、資源環境科學和智能化農業裝備與田間信息采集技術、系統優化決策支持技術等,在GPS、GIS空間信息科技支持下組裝集成起來,形成和完善了一個新的精細農作技術體系和開展了試驗實踐。迄今支持“精細農作”示范應用的基本技術手段已逐步研究開發出來,在示范應用中預示了良好的發展前景。近五、六年來,已有數千計的研究成果,實驗報告見諸于國際學術會議或學術刊? 錚幻磕甓季侔熳ㄌ狻骯示概┮笛躚刑只帷焙陀泄刈氨訃際醪氛故凈幔輝諭蛭仙柚糜卸喔鱟ㄌ饌罰梢約笆輩檠接泄匱芯糠⒄剮畔ⅲ幻饋⒂ⅰ摹⒓擁裙恍笱枇⒘恕熬概┮怠毖芯恐行模枇擻泄夭┦俊⑺妒墾芯糠較蚣芭嘌悼緯蹋蝗鍘⒑裙昀匆鴨涌煒寡芯抗ぷ鰨⒌玫攪蘇棵藕拖喙仄笠檔拇罅χС幀9噬隙哉庖患際跆逑檔姆⒄骨繃壩τ們熬壩辛斯惴旱墓彩叮晌蘭橢環⒄古┮蹈咝錄際跤τ醚芯康鬧匾翁狻?/P>
“精細農作”技術思想的內涵及其主要支持技術:
“精細農作”技術思想的核心,是獲取農田小區作物產量和影響作物生長的環境因素(如土壤結構、地形、植物營養、含水量、病蟲草害等)實際存在的空間和時間差異性信息,分析影響小區產量差異的原因,采取技術上可行、經濟上有效的調控措施,區別對待,按需實施定位調控的“處方農作”。正是信息技術革命為這一技術思想的實踐,提供了先進的技術手段。 千百年來的作物生產,都是以地區或田塊為基礎,在區域或田塊的尺度上,把耕地看作是具有作物均勻生長條件的對象進行管理,如利用統一的耕作、播種、灌溉、施肥、噴藥等農藝措施,滿足于獲得區域、農場或田塊的平均產量的認識水平,很少顧及對農田的盲目投入及過量施肥施藥造成的環境后果。傳統的農業技術推廣模式,也是在區域尺度上進行品種選擇、土肥監測,通過地區試驗積累的適于當地的栽培管理措施向農戶推薦使用。實際上,即使在同一農田內,地表上、下影響作物生長條件和產量的明顯時空分布差異性,包括農田內作物病、蟲、草害總是先以斑塊形式在小區發生,再逐步按時空變化蔓延的特性,早已為人們所認識。幾世紀前,農民把土地劃分為小田塊來耕作經營,正是受到對作物生長環境和產量空間變異的感性知識的影響。我國農民幾千年來在小塊土地上經過勞動密集的投入和積累的豐富生產管理經驗而形成的“傳統精耕細作”技術,也可以在小塊農田內達到很好的經濟產量,只是沒有現代科學方法的定量研究和現代工程手段的支持來形成大規模的生產力。本世紀初期,科學家就研究報告過作物產量和田間土壤特性,如N、P、K、pH、SOM含量等在田間分布具有明顯的差異性。1929年,Illinois大學C.M. Linsley和F.C.Bauer 發表文章勸告農戶應繪制自己田區內的土壤酸度分布圖和按小區需求使用石灰的建議。之后,一直都有關于農田土壤和收獲量空間變異性研究的報導。八十年代以來,關于在農田中實施土壤肥力、植保和作物生產定位管理(Site Specific Crop Manag
ement)的技術研究受到廣泛的重視。世界著名廠商先后向市場提供了裝有空間定位和產量傳感器的現代谷物聯合收獲機,已可以在收獲過程中自動生成以12-15m2為單元組成的農田小區產量分布圖。多年的試驗實踐表明,田區內小區平均產量的較大差異可以超過100%。由于作物生產還受到氣候變異的影響,經連續多年對同一田區積累的數據表明,同一小區年際間的產量差異性也可能是十分明顯的。田區內產量上述明顯的時空分布差異性,顯示了農田資源利用存在的巨大潛力。現代農學技術與電子信? ⒓際醯姆⒄梗炕袢≌廡跋熳魑鍔ひ蛩丶白鈧帳粘傻目占洳鉅煨孕畔ⅲ凳謚逗拖執萍嫉姆植際降骺兀锏教鍇謐試辭繃Φ木飫煤突袢【】贍芨叩木貌砍晌贍堋M?是精細農作技術思想的示意圖。其實施過程可描述為:帶定位系統和產量傳感器的聯合收獲機每秒自動采集田間定位及對應小區平均產量數據 通過計算機處理,生成作物產量分布圖 根據田間地形、地貌、土壤肥力、墑情等參數的空間數據分布圖,作物生長發育模擬模型,投入、產出模擬模型,作物管理專家知識庫等建立作物管理輔助決策支持系統,并在決策者的參與下生成作物管理處方圖 根據處方圖采用不同方法與手段或相應的處方農業機械按小區實施目標投入和精細農作管理。上述精細農作技術體系在許多發達國家的試驗和應用表明,可以顯著節約投入,獲得良好的經濟效益,受到農戶的歡迎。“精細農作”是基于田間小區農作條件的空間差異性,為實現優化作物生產系統的目標而提出的。但工程支持技術的開發研究,對實現這一技術思想起著關鍵的作用。如:農田信息采集與處方農作的空間定位,需依靠衛星定位系統(GPS);地理空間信息管理和數據處理,需要應用地理信息系統(GIS);未來大量地理空間數據的更新,需要遙感技術(RS) 的支持;作物產量計量與小區產量圖的生成需要能按秒記錄收獲機累計產量和對應地理坐標位置的智能型收獲機械,以及計算機數據處理和產量圖自動生成技術;田區空間變量信息的快速實時采集,需要研究基于新原理的傳感技術與信號處理技術;按小區實施自動處方農作、調控目標投入需要變量處方農業機械;制定科學的農作處方需要計算機作物管理輔助決策支持系統的支持;作為一個能協調運作的智能化系統需要有高效的信息集成以及有關信息傳輸、標準化技術的研究等等。
迄今“精細農業”在發達國家也不過五、六年的應用試驗歷史,部分支持技術手段還不十分成熟,有待不斷研究完善,相關的應用基礎研究還比較薄弱。“精細農作”應用實踐可根據不同國家、不同地區的社會、經濟條件,圍繞提高生產、節本增效、保護環境的目標,采用不同的技術組裝方式,逐步提高作物生產管理的科學化與精細化水平。其中,獲取農田小區產量空間分布的差異性信息是實踐精細農作的基礎。有了小區產量分布圖,農戶既可以根據自己的經驗知識,分析小區產量差異的原因,選擇經濟適用的對策,在現實可行條件下采取適當措施實施調控;也可以根據技術經濟發展的條件,利用先進的科技手段或智能化變量處方農業機械實現生產過程的自動調控。建立一個完整的精細農作技術體系,需要有多種技術知識和先進技術裝備的集成支持,這為農業工程師提供了進行技術創新的機遇。
3. “精細農作”技術發展與工程技術創新
3.1 3S技術農業應用研究:
“精細農作”中的定位信息采集與處方農作實施,需要采用全球衛星定位系統(GPS)。已經建成投入運行的有美國GPS系統和俄羅斯的GLONASS系統。美國GPS系統包括在離地球約20,000 km 高空近似圓形軌道上運行的24顆地球衛星,其軌道參數和時鐘,由設于世界各大洲的五個地面監測站和設于其本土的一個地面控制站進行監測和控制。使得在近地曠野的GPS接收機在晝夜任何時間、任何氣象條件下最少能接受到4顆以上衛星的信號,通過測量每一衛星發出的信號到達接收機的傳輸時間,即可計算出接收機所在的地理空間位置。信號處理技術的發展,可使微弱的衛星信號為便攜式或掌上型接收機的小型天線所接收。這是一個功能強大、對任何人、在全球任何地方都可以免費享用的空間信息資源。盡管美國政府對其GPS系統施加了“選擇可用性政策”(SA)的影響和衛星信號在空間傳輸過程中發生的各種累積誤差,但技術上可通過差分誤差校正方式及信息處理技術使通用接收機的動態3維定位精度容易達到米級或分米級,測量型GPS接收機動態定位精度可達厘米級要求。近幾年來,GPS產業技術發展迅速,若干大公司迅速涉足農業領域,提供了用于農田測量、定位信息采集和與智能化農業機械配套的DGPS產品。這類產品通常均具有12個可選擇的衛星信號接收通道、動態條件下每秒能自動提供一個3維定位數據,動態定位精度一般可達分米和米級,并具有與計算機和農機智能監控裝置的通用標準接口。如美國Trimble 公司Ag132 12 通道GPS接收機,可接收信標臺的地區性差分校正信號免費服務或獲得由近地衛星轉發的廣域差分收費校正信號服務,提供的分米級定位和0.1米/小時的速度測量精度。系統可用于農田面積和周邊測量、引導田間變量信息定位采集、作物產量小區定位計量、變量作業農業機械實施定位處方施肥、播種、噴藥、灌溉和提供農業機械田間導航信息等。配置這一系統需要考慮本地區可能提供的差分信號現有條件,或在缺乏上述服務條件下購置兩臺Ag132 和配套通信電臺建立獨立的自用差分GPS系統,另還可配置必要的專用可選件如:基站附件、導航附件、背負式田間信息采集附件、掌上型計算機及必要的聯接信號電纜等。Ashtect 公司的Ag Navigator結構設計有些不同,但功能大體相當。DGPS技術的迅速發展,使得近幾年來各國提供局域差分信號免費服務的信標站迅速建設起來,至1996年末,美國這類信標站的地區覆蓋范圍已接近國土的2/3。信標站差分信號服務半徑約計300 km。我國在東南沿海原交通部也建立了近2 0個這類信標站。以近地衛星作為星載GPS廣域差分信號服務系統在今后幾年內也可望在我國部分地區相繼建立。在競爭中謀求信息高新技術產品市場的商業利益,將是今后GPS技術發展競爭的總趨勢。今年3月30日美國副總統戈爾在白宮新聞會上,宣布開放GPS衛星的L2頻道并進一步開放L3頻道民用服務,這將大大有利于進一步改善GPS衛星服務的精度和性,使用戶獲得性能價格比更好的定位、定時技術服務。GPS用戶系統外觀結構簡單,小型化,操作方便,但技術含量高。現有國外農機廠商配套的GPS產品,大多采用OEM方式引進關鍵部件進行二次開發后嵌入于農業機械應用系統中,可使性能價格比顯著改
善。DGPS作為農業空間信息管理的基礎設施,一旦建立起來,即不但可服務于“精細農作”,也可用于農村規劃、土地測量、資源管理、環境監測、作業調度中的定位服務,其農業應用技術開發的前景廣闊。 地理信息系統(GIS)作為用于存儲、分析、處理和表達地理空間信息的計算機軟件平臺,技術上已經成熟。它在“精細農作”技術體系中主要用于建立農田土地管理,土壤數據、自然條件、作物苗情、病蟲草害發生發展趨勢、作物產量的空間分布等的空間信息數據庫和進行空間信息的地理統計處理、圖形轉換與表達等,為分? 霾鉅煨院褪凳┑骺靨峁Ψ叫畔ⅰK扇胱魑鐫耘喙芾碭ㄖ霾咧С窒低常胱魑鍔芾磧氤な圃げ餑D餑P汀⑼度氬齜治瞿D餑P禿橢悄芑髯蟻低騁黃穡⒃誥霾噠叩牟斡胂賂薟康目占洳鉅煨裕治鱸頡⒆鞒穌鋃稀⑻岢隹蒲ТΨ劍涫檔紾IS支持下形成的田間作物管理處方圖,指導科學的調控操作。由于農業活動涉及廣闊的地理空間和各種管理信息都有明顯的空間隨機分布特征,GIS在農業中具有廣泛的應用價值。在形成農業空間信息地理圖形時,采樣密度、采樣成本與信息處理的方法如何能更反映參數的空間分布,仍然是尚待深入研究的課題。由于商用GIS系統的功能一般都照顧到各種類型用戶的需要,針對農業資源信息管理和精細農業實踐的需要和農村用戶的特點,開發基于GIS設計規范的簡單實用、易于向基層農村用戶推廣、界面友好的田間地理信息系統(FIS)已引起學術界的注意,值得我國農業工程師進行創新研究。遙感(RS)技術是未來精細農作技術體系中獲得田間數據的重要來源。它可以提供大量的田間時空變化信息。近30多年來,RS技術在大面積作物產量預測,農情宏觀預報等方面作出了重要貢獻。由于衛星遙感數據目前尚達不到必要的空間分辨率和提供滿足農作需要的實時性,目前還未用于作物生產的精細管理。然而,遙感技術領域積累起來的農田和作物多光譜圖象信息處理及成像技術、傳感技術和作物生產管理需求密切相關。RS獲得的時間序列圖象,可顯示出由于農田土壤和作物特性的空間反射光譜變異性,提供農田作物生長的時空變異性的信息,在一季節中不同時間采集的圖象,可用于確定作物長勢和條件的變化。基于遙感產業界對“精細農作”的商業興趣,一系列的地球觀測衛星將在近幾年內發射,到2005年,將有超過40個這類衛星提供服務。大部分這類衛星采集的全色圖象,空間分辯率將達1~3米,多光譜圖象分辯率預計可達3~15米,掃視區6~30km。由于采用衛星遙感比航空攝影的成本將低一半以上,衛星遙感技術可預期在近3~5年內,在“精細農作”技術體系中扮演重要角色。農業工程師應該涉足這一領域,了解有關的知識,參與應用研究,現在的RS軟件已可裝載在PC機上使用,性能價格比已可為普通用戶所接受。
3.2 收獲機械產量計量與產量分布圖生成技術
作物產量是許多因素綜合影響形成的結果和評價種植管理水平的基礎。“精細農作”技術思想也正是從獲得田間小區產量的差異性信息出發,分析原因,指導管理決策。在“精細農業”研究發展中,雖然也有關于甜菜、土豆、甘蔗、牧草、棉花、水果等收獲機械產量計量及產量分布圖自動生成的試驗研究成果,但迄今已商品化的產品仍集中于谷類作物收獲機械方面。據報導,美國目前約有20個制造商供應谷物聯合收獲機產量計量系統,1997年底,全國使用這一技術的聯合收獲機約17,000臺,其中約有一半帶GPS定位系統可支持產量分布圖自動生成。一個主要生產廠商宣稱,至2001年其生產的90%谷物聯合收獲機將裝備產量監視器。迄今已進入商品化的這類產品主要是基于沖擊式-力傳感技術(如美國John Deree和Case IH)、容積式光電計量技術(如英國RDS產品)和γ射線流量傳感技術(如Massey Ferguson產品)等。在谷物流量自動傳感過程中,還可同時測量凈糧含水量,在小區產量分布圖基礎上結合定位處方投入的成本分析直接顯示小區經濟效益分布圖(Gross Margin Variability Map)。“精細農作”體系中的產量圖自動生成技術,需要解決如下的科學技術問題:
流量傳感器的計量精度、穩定性、通用性、標定簡便性的進一步改善;
產量計量中同時獲得收獲機的實際割幅和前進速度信息;
生成產量分布圖需要的空間分辨率不大于收獲機械工作幅寬的DGPS定位系統;
針對不同收獲機械建立谷物由割臺至流量測量點的谷物運移過程模型,以校正產量分布信息的動態誤差;
研究采集的定位數據和產量數據編碼格式與快速存儲傳輸方式。這些數據通常都是存儲在軟盤或IC智能卡中,能一次存儲至少一個作業班內的全部數據,然后再傳入PC機進行處理和生成產量分布圖;
開發PC上進行產量分布圖生成的軟件,含文件結構、數據結構、誤差校正、數據圖形化、顯示方式等;
上述技術都還需要繼續完善。研究適于不同國家的農業機械裝備、種植特點、適于不同作物和更為的上述各環節的智能化技術,仍然是農業工程師面臨的挑戰。谷物聯合收獲機電子裝置,包括谷物產量自動計量和產量圖自動生成技術,是當代農機研究的一個重要方向,也應是我國農機裝備機電一體化、信息化研究的優先發展方向之一。對于改善易地收獲、農機社會化服務,提高農機作業信息化意識,促進作物生產科學管理,都有十分重要的現實意義,應是世紀之交我國農機技術創新的重要課題。 3.3 田間變量信息采集與處理技術
快速、有效采集和描述影響作物生長環境的空間變量信息,是實踐“精細農作”的重要基礎。優先需予考慮的主要是土壤含水量、肥力、SOM、土壤壓實、耕作層深度和作物病、蟲、草害及作物苗情分布信息采集等。目前田間信息快速采集技術的研究仍大大落后于支持精細農作的其它技術發展,已成為國際上眾多單位攻關研究的重要課題。現有的土壤信息采集方法是基于定點采樣與實驗室分析相結合,耗資費時、空間尺度大、難于較精細地描述這些信息的空間變異性。技術創新的方向是研究開發可快速操作,有利于提高采樣密度,測量精度能滿足實際生產要求的新傳感技術和進一步改善空間分布信息的定量描述與近似處理方法。部分參數將可用掃描方式通過安裝于作業機械上的傳感器連續采集和進一步自動生成空間信息分布圖。已經取得實用化或具有良好開發前景的成果,如:土壤含水量測量將在TDR成熟技術基礎上,在開發經濟實用的基于駐波比、頻域法原理、近紅外技術的快速測量儀方面拓寬研究領域。土壤主要肥力因素(N、P、K)測量儀器開發方面,基于傳統化學分析技術基礎上的快速肥力分析儀,目前國內已有實用化產品投入使用,其穩定性、操作性和測量精度雖然尚待改進,但對農田主要肥力因素的快速近似測量具有實用價值;一? 只誚焱餳際跬ü浣右睹娣瓷涔餛滋匭越信锏史柿λ嬌燜倨攔酪瞧饕言謔匝槭褂茫胍8屑際醯吶┮滌τ妹芮邢喙兀梢韻嗷ソ杓喙丶際躚芯砍曬灰恢只誒胱友癯⌒в騫埽↖SFET)集成元件的土壤主要礦物元素含量測量技術的研究在國外已取得進展,將是值得關注的技術突破性研究方向。土壤耕作層深度對評價土壤持水能力和指導定位處方耕作,確定播種深度、施肥用量密切相關,在美、加、澳等已經開發出不接觸式、基于電磁場測量土壤電導率用于評價土層深度分布圖的儀器已試驗使用,可對指導定位處方深耕取得良好的經濟效益;關于SOM傳感器,早在數年前已有報導,通過 NIR原理研制的可用于田間在線測量的多光譜SOM測量儀已有商品化產品。在作物生長有關變量信息的采集方面,田間雜草識別是“精細農業”支持技術中引起廣泛關注的領域。在雜草識別的光譜響應特性方面已有許多研究成果及參考數據可供借鑒。其它田間作物變量傳感與空間信息處理技術方面的研究,將圍繞新的物理原理與數學方法的應用,如多光譜識別、NIR視角技術、圖象模式識別、人工智能方法(ANN、Fuzzy 系統分析、ES應用)、狀態空間分析、小波分析、卡爾曼濾波方法等。在實踐“精細農作”方面,開發基于新的物? 碓淼慕瓶燜儺畔⒉杉際跤敫納瓶占淶乩硇畔⒋矸椒ǎ勻皇強萍脊ぷ髡咼媼俚募杈奕撾瘛?/P>
3.4 智能型處方農作機械
七十年代中期微電子應用技術的迅速發展,使得工業化國家的農業機械進入到一個以迅速融合電子技術向機電一體化方向發展的新時期。農業機械的設計中,廣泛引入了微電子監控技術用于作業工況監測和控制。八十年代后期起,其監控系統又迅速趨向智能化,由單元控制發展到分布式控制,由單機作業系統向與管理決策系統集成的方向發展。這新一代農業機械裝備技術的發展,與過去十多年來基于信息技術的作物生產管理決策支持系統的迅速發展,都是近五年來“精細農作”技術得以進入日益廣泛試驗實踐的重要條件。雖然,迄今支持“精細農作”的若干主要農機裝備,除了如前述帶產量圖自動生成的谷物收獲機以外,實施按處方圖進行農田投入調控的智能化農業機械, 如安裝有DGPS定位系統及處方圖讀入裝置的,可自動選擇作物品種(二選一)、可按處方圖調節播量和播深的谷物精密播種機;可自動選擇調控兩種化肥配比的自動定位施肥機和自控噴藥機;可分別控制噴水量的定位噴灌機均已有商品化產品,并在繼續完善。拖拉機駕駛室已安裝智能化顯示器,在一個LED顯示屏上,可隨意調用各種圖形化可視界面, 監控機器各部分的工況和顯示處方作業和導航信息。現代帶有多處理器的智能型農業機械,已經引用了工業部門中采? 玫目刂破骶植客芟嘸際酰–AN),相互間采用光纜傳輸信息,建立了工業化設計標準。我國當今農業機械技術水平從總體上看與發達國家落后了不止20年,需要在某些領域推動高新技術的應用研究與實踐。開發適于我國國情的先進技術。“精細農作”的示范試驗研究有可能成為農業機械裝備領域應用信息高新技術實現技術創新的切入點。 3.5 系統集成技術
“精細農業”技術體系是一個集成系統,它涉及到多種學科知識的支持,需要學習應用不同子系統已經形成的硬、軟件設計規范、標準、數據格式與通信協議,應用已有的單項技術成果,研究建立某些支持技術的新標準。近幾年來,國外研究實踐中已經積累了一些進行“精細農業”技術體系集成組裝的經驗。我國科技工作者要研究這方面的進展,參與國際交流。作為工程師,要善于根據工程項目的整體目標,既能從具體技術角度去思考和研究問題,具有不斷突破現有解決實際問題的觀念與模式的創新意識;又能注意進行項目目標的整體評估,協調技術先進性與經濟可行性的綜合優化目標,提出推動技術進步的試驗實踐方案。
問題與思考
迄今,國際上關于“精細農業”的研究仍處于發展的幼年時期,支持技術產品也尚待不斷深化研究。其革命性的意義是提出了一種經營現代農業的新技術思想并付諸于實踐,發展前景已在國際上具有廣泛的共識。1998.1美國副總統戈爾及時次提出要建立以1米分辯率的“數字地球”的概念,在地理信息學術界引起了廣泛的反響,它為認識世界科技進步對未來人類生存方式的影響提出了全新的觀念。“精細農業”的實踐將在下一世紀開發“數字地球”的實踐中占有十分重要的地位。我國農業仍處于傳統農業向現代農業轉化的歷史過程中,實踐這一新技術體系的路程還很遙遠。但啟動這一新技術的示范與實踐研究,將有利與推動實現我國農業生產知識化與信息化進程,改變傳統技術思想,追蹤科技進步,有利于推動基于信息和知識的農用先進支持技術產品制造業、服務業的發展。在“精細農業”技術體系的實踐中,也將可開發出一系列適用新技術產品,為支持當前的“科技興農”服務。在發展研究中,個人認為需要重視如下問題: 4.1 加強對國際有關研究發展信息和經驗的研究。九十年代以來,國外許多單位已經積累了一大批示范試驗數據與支持技術產品開發研究成果。可以采取引進技術思想與部分裝備技術和自主創新相結合。找準切入點,注重其支持技術產品的國產化及產業化開發。“精細農作”的技術思想在國際科技界共識的基礎上有其特定的涵義,即認識農田內小區產量和影響作物生長條件的空間差異性,實施定位處方農作。它是適應集約化、規模化程度高的作物生產系統可持續發展目標而提出的,在我國可先在規模化農場和農業高新技術綜合開發試驗區,力求在農田小區的尺度上進行研究與實踐。我國廣大農村農田經營規模小,生產手段仍較落后,實現廣域的農田精細經營尚需有較長的發展過程,有條件的地區可先以村片、農田的尺度上對精細農作的技術思想進行示范試驗研究,并應結合農業技術推廣性試驗和農業社會化服務方式創新中,開拓出新的服務領域。這樣,既可以使我國的研究實踐與國際上的研究發展趨勢相接軌,又可以探索形成具有國情特色、有利于在農村推廣的先進農作技術體系。 4.2 在“精細農作”試驗研究與實踐過程中,注意組裝一批基于信息和知識的單項適用先進技術支持當前的“科技興農”。如:GPS、GIS技術用于農田管理、節水灌溉、環境監測的實用技術;面向農業生產者應用的電子儀器、實用監控設備;農業裝備信息化技術;精細測土配方施肥、病蟲草害快速實用監測技術;智能化農業生產管理輔助決策支持系統的推廣及支持農業社會化服務體系的先進裝備技術與工具的開發等。 4.3 迄今國外進行的精細農業(Precision Agriculture)的實踐,實際上是面向大田作物生產的精細農作(Precision Farming)系統。實現基于信息和知識的農業產業系統精細經營的技術思想,應該擴展到種、養、加,產前、產中、產后的整個過程,即過渡到建立“精細農業”的技術體系。實際上,“精細農業”的技術思想,早在七十年代后期開始,已優先在發達國家奶牛場根據奶牛產奶量定量配料系統中得到了廣泛的推廣應用。近十多年來,全自動化設施園藝業的發展和養殖業中動物生長預測模型與配料、環境調控自動化系統的結合,農產品產后儲藏、保鮮、加工為達到高品質、高附加值產品的過程中,都已吸收了電子信息科技前沿的成就。“精細農業”的技術思想,尤應在設施園藝,集約養殖,農產品品質挑選、加工增值產業中先付諸實踐與推廣,這對我國目前處于傳統農業的結構性調整時期和開始重視強調實現農業增產方式的轉變中,依靠先進技術裝備和農業精細經營技術的支持,對農業增產、農民增收,具有重要的現實意義。 4.4 在試驗研究中加強多部門、多學科間的相互聯系,協同攻關.發展學術討論交流,加強國際合作,重視應用基礎研究。在高等農業工程院系的學科建設與教學內容改革中,要逐步創造條件開設有關GPS、GIS、RS應用課程,加強必要的實驗研究設施與課程建設等。
中國農業大學“精細農業研究中心“近二年多來已經啟動了有關研究工作,內容涉及DGPS、GIS農業應用,田間信息采集傳感技術,智能型農業機械監控技術,精細農作技術的系統集成與發展戰略研究。與國外有關研究中心和企業界已建立了比較廣泛的聯系,積累了比較豐富的信息,我們愿意與國內有關單位、企業發展合作,共同為推動我國農業工程技術創新與“精細農業”技術在我國的應用示范與實踐作出貢獻。
工程技術創新論文:石油工程技術創新策略探討
摘要:
近年來,我國的經濟飛速增長,社會進步和發展迅速。人們的生活質量也顯著提高。在這樣的環境背景下,人們也對各個領域的生產工藝和技術水平提出了更好的要求。石油工程也不例外,其技術的有效創新不僅能夠提高石油工程的技術質量,還能夠有效提高工作的效率,凸顯石油工程的社會現代化的建設程度,相關的人員必須對其給予足夠的重視。鑒于此,本文主要針對石油工程技術創新策略進行相關淺析,僅供參考。
關鍵要:
石油工程;技術創新;策略;探索
前言
眾所周知,石油工程是國民經濟的重要基礎,其對我國的經濟發展和社會的進步起到了積極的促進作用。其能夠在一定程度上,更好的保障國家的安全和社會的穩定,其在發展的過程中肩負著重要的責任和使命。但是其在實際的發展過程中,卻存在很多的問題和阻礙,例如:很多技術已經不滿足現在的生產要求。相關石油企業若想實現長期穩定的發展,就需要對其技術給予合理的優化和創新,進而提高其在市場上的競爭力。
一、石油工程進行技術創新的重要意義和必要性
石油工程的技術在石油工程的發展和建設過程中具有重要的意義和作用。其能夠直接在一定程度上,對石油工程的競爭力造成了深遠的影響,也會為石油工程的發展方向提供借鑒和參考。為此,我們就需要對此給予認真的研究和分析,提出有效的技術創新策略,進而促進石油工程企業能夠在發展的過程中,得到質的提升。
(一)石油工程的特點需要
石油工程對技術的綜合性和專業性提出的要求很高,技術上的創新和有效發展是保障石油工程能夠長期發展的基本前提條件。為此,石油工程若想實現長期穩定的發展,就需要對相關的技術給予革新,不斷的加強各種先進的科學技術的應用,這樣才能更好的保障工作的運行,使得石油工程在激烈的市場競爭中獲得長期的可持續發展。
(二)我國石油工程發展現狀對技術的創新提出了要求
我國自從加入了WTO之后以來,贏得了更多的發展機遇,但是企業面臨著一定的挑戰。市場上激烈的競爭對我國的石油工程的發展具有較強的沖擊力,需要我們去建立完善的發展策略,保障發展目標的長遠性和性。在此基礎上,我們還需要對相關的技術給予革新,保障生產和服務的質量,這樣才能夠更好的應對社會競爭的挑戰。但是縱觀目前我國的石油工程發展現狀,我們會發現,其中存在很大的缺陷和不足,很多企業缺少創新意識,也沒有研究出合理的創新方法和創新策略,嚴重制約了我國石油工程的有效發展。為此,我們必須對相關的技術給予有效的創新,提高自身的競爭力,使石油工程在市場上站穩腳步。
(三)技術因素的需要
技術創新能夠有效的提高產品的質量,也是相關的企業在生產和發展的過程中,贏得市場戰勝競爭對手的有力武器。通過技術上的有效創新,我們能夠實現更為穩定的發展。而且技術的創新會對技術資源的調配產生一定的影響,我們需要在技術方面加大投入力度,提高石油工程的發展能力。
二、石油工程技術創新存在的問題
(一)創新機制不夠健全
縱觀我國的石油工程的發展現狀,我們不難發現,其還沒有形成有效和完整的服務體系,相關的運營機制也較為落后,這就使得石油工程在發展過程中會遇到很多的阻礙。而我們究其根本,發現這主要是因為石油工程在技術創新的過程中,存在嚴重的局限性,很多技術創新僅僅局限于相關的研發部門內部,缺少完善的研究體系。僅僅局限于研發部門的內部,缺乏一個完整的高效的研究體系。再加上很多過度的技術改革,使得科研機構缺乏有效的活力和創新力,影響石油工程在市場上的競爭力。
(二)科技資源缺乏有效的整合
我國的石油工程的科技系統還是存在很大的機構性矛盾,受到很多已經存在的經濟制度的限制,很多技術資源都被大量的重復使用,無法實現資源的共享,使得資源分散,降低其利用效率,嚴重的阻礙了創新能力的提高。而且,我國的科技創新人才在素質方面也存在很大的劣勢缺陷,他們的文化水平結構和綜合素質都比較低,對世界的科學前沿掌握的人才嚴重缺乏,使得人才呈現出集成性,無法實現技術上的創新和綜合。
(三)在市場競爭中缺乏靈活性
我國的石油的發展水平與世界級的水平還是存在一定的差距。主要是由于我國缺少對高端技術的研發,在技術的學習過程中,僅僅模仿,無法實現有效的再創造。與此同時,我國很多技術缺乏創新的管理流程,這樣也會造成很大的信息管理失誤,降低了管理的效率。這種信息決策的滯后又很難對市場進行及時的反應和調整,大大的降低了靈活性。
(四)工程技術研發投入不足
我國對于石油工程的研發程度也在進一步的加深,無論是人力還是資金,都在不斷的加大投入力度。但是我國對于石油工程的技術創新和研發程度相比較世界的石油行業還是存在很大的差距。這就使得其很難滿足石油工程技術創新的要求。
(五)對新技術和新產品的推廣不夠
我國的石油工程在發展的過程中,對技術成果給予的重視程度不足,使得很多石油工程技術的成果的商業化產品化的水平并不高,這樣就很難滿足大規模的產業化需求。而且在諸多的技術成果之中,還有很多成果僅僅是階段性的成果,很難為技術的創新塑造良好的市場環境和氛圍。
三、石油工程技術創新策略
(一)建高素質的技術隊伍
我們在石油工程的發展過程中,要想充分的實現對技術的創新,我們首先應該加強對技術人員隊伍的建設,我們應該對科學技術創新隊伍人員的綜合素質給予關注,充分的發揮市場的主導作用,對相關的資源進行合理的配置和優化,提高科研人員的綜合素質和業務能力,形成一種強大的市場競爭力。與此同時,我們還應該通過多種手段的綜合應用,有效的提高企業的綜合實力,突破行業的發展局限性。我們在對高素質的隊伍和人員進行培養的過程中,離不開日常的培訓和研究,為此,我們要為他們創建良好的學習和交流平臺,有效提高其創新意識和創新能力。
(二)加大對技術創新的投入
為了實現對工程技術的創新,相關企業應該加強對科學技術的創新投入,包括政策投入,人力投入以及資金投入,我們要能夠有效加強各種科學技術創新和管理體制的改革,不斷的提高科技投入,我們還應該加強對風險的管理,拓展融資渠道,促進技術創新機制的多元化發展,為技術的發展創造更多積極的因素。
(三)建立和完善技術創新體制
企業應該建立健全技術創新體制,根據企業的實際情況,對相關的技術領域給予明確,從而增強石油工程在發展過程中的核心競爭力。首先,我們應該加強技術核心層的建設,建立以核心技術為核心的技術結構。然后,我們需要對主流技術給予優化,能夠根據實際的情況,做到技術創新的與時俱進,充分將相關的前沿科學技術給予進一步的研究和推廣,從而提高進一步達到創新能力的新高度。,我們還應該加強對石油工程技術的管理,使得相應的技術更加規范和有效。
(四)構建規范的人力資源管理制度
我們要想實現石油工程技術的創新,我們還需要建立完善的人力資源管理制度,實現對人力資源的合理配置。首先,我們應該對人力資本進行評估,制定合理的資源計劃;其次,我們要加強對員工的培訓,有效提高工作人員創新意識和責任意識;,我們還要對員工的工作環境和薪資待遇給予有效的完善,增強員工的安全感和歸屬感,提高其責任意識,促進石油工程技術創新工作更快更好的開展。
(五)建立企業內外部信息交流機制
我們在進行石油工程的技術創新工作中,還應該開展一些國內外的科技合作和交流活動。加強科研的開發性,促進各個部門之間的有效交流和合作,這樣能夠更好的提升技術成果的產品化和商品化。在此基礎上,我們還應該在境外設立一些研發機構,對其進行有效的管理,提升技術開發的廣泛性。
四、結語
綜上所述,石油工程技術的有效創新能夠提高石油工程的生產質量和生產效率,進一步提升石油工程技術的現代化發展和建設水平。為此,相關的人員應該充分的加強對石油工程技術的創新,對各個環節給予合理的完善和優化,促進石油工程更快更好的發展,也為社會經濟的發展和建設提供積極的因素。
作者:張彥貴 單位:延長油田股份有限公司吳起采油廠
工程技術創新論文:石油工程技術創新探究
摘要:
近年來全球經濟增速進一步放緩,受美元走勢、歐債危機、中東國家政治動蕩的諸多原因的影響,國際市場經濟下行趨勢概率較大。我國是國際市場的一員,一方面因為油氣資源匱乏,市場需求迫使國家和企業不斷加大尤其勘探開發力度;另一方面,全球性的油價低迷,造成下游的石油、石化企業的經營發展舉步維艱。本文通過技術創新策略在石油工程的應用,分析研究油氣企業走出低谷、促進發展的對策和辦法。
關鍵詞:
石油工程;技術創新;策略分析
當前,從國內外市場環境來看,傳統的油氣產品產能相對過剩,產品同質化現象嚴重,造成油價連續下跌,市場投資放緩。企業競爭日益激烈,如何在市場站穩腳跟,適應性常態,這就要求我國石油企業,瞄準國內石化市場高端產品緊缺,依賴進口,需求量大的有利空間,不斷提高石油工程技術水平,深化改革,促進企業轉型升級,創新發展。
1落后的工程技術現狀與亟待解決的問題
(1)高科技的專業人力資源不足。石油企業是傳統的能源工業的主要載體,在我國國企分量中占據很重要的比重,以中國石油天然氣集團公司和中國石油化工集團公司為例,企業都是國家獨資設立的國有企業,國家授權投資的機構和國家控股公司。兩大國有企業都是由原來眾多的油田管理局、勘探局等帶有行政事業性質的單位,在市場經濟條件下,通過轉換經營機制,改頭換面而來的企業,很大程度上按照計劃經濟體制的模式運行,企業工程技術資源的結構性矛盾十分突出。從大量工程技術人員的檔案調查來看,初級、中級工程技術人員偏多,高科技水平的專業化人才稀少。
(2)運行機制落后創新體制不健全。目前,大多數石油企業工程的服務體系,還沒有推向市場,運行機制落后。以中國石油化工集團公司為例,1983年由國務院下發《通知》成立后,1988年國務院會議決定,仍歸國務院直屬,1994年以石油化工研究所為依托建設煉油工藝和催化劑國家工程研究中心,2001年成立集團國際石油勘探公司,2014年石化集團通過了石化銷售業務重組和混業經營的實施方案,無論是技術研發也好,經營也好,都是集團公通過內設機構來完成。與高效科學的市場研發體系無緣,缺乏資金支持和競爭機制,人力資源和投資環境,低效、重復、浪費嚴重。(3)市場信息管理不足,反應靈活性較低。我國的石油工業企業,在短短幾十年里,取得了長足發展。以中石化為例,2011年收購OXY阿根廷資產成功交接;2012年收購美國Devon能源公司的5個頁巖油氣資產的1/3股份,不斷開拓國際市場;但是在工程技術上,與發達國家的企業相比,還有相當大的差距。其主要原因是技術創新管理和研發流程不科學,市場信息管理有很大的不足,遲鈍、閉塞等造成企業的市場的反應能力不強,管理低效。2解決問題的對策與建議(1)面向市場需求,加強從業人員的高新技術培訓。全球經濟一體化發展趨勢,加速了我國石油企業國際化經營進度,在國際市場競爭日益激烈的情況下,石油企業的工程技術急需一支高素質的人才隊伍。所以,要根據國內外市場的需求,加大優化人力資源配置的力度。一是嚴格崗位培訓制度,提高現有從業人員的專業化水平;二是把人才聘用機制引入市場,實行凡進必考,優勝劣汰用人辦法;三是石油企業與高校和科研院所攜手,打造石油工程高新技術人才基地。
(2)多渠道籌措資金,加大科技創新的投入。不斷地增加投入,是保障石油工程技術創新的物質基礎,有了充足的經費,才能確保設備及時更新,提高國際市場的科研能力競爭水平。一方面國家要靠宏觀調控的積極作用,為石油工程企業創造寬松的融資環境;另一方面石油工程企業要以自身的特色和優勢,爭取國際金融機構的支持,較大化提高市場融資水平;如中國石化股份公司2001年開始在上海證券交易所上市,當年就發行28億股A股,募集資金108億元。
(3)不斷完善科技創新體制。創新是引領石油工程企業發展的及時動力,必須把創新擺在石油工程企業發展的核心位置;針對目前技術創新體制的弊端和不利因素,要深化改革,不斷完善科技創新體制,構建以技術創新為目標的激勵機制。抓住國家推進供給側結構性改革的機遇,徹底解決石油工程企業實際存在的發展方式粗放、產業層不高、資源環境約束緊的迫切問題,使創新投入更多、轉化更高效、模式多樣化,大幅度增加石油工程企業的市場競爭力。
(4)打造國際化企業信息交流平臺。隨著石油工程企業的信息化程度越來越高,要在國家市場的競爭中立于不敗之地,就要打造國際化企業信息交流平臺,充分了解石油工程企業在市場的地位和技術能力,以利于取長補短和挖掘市場發展潛力。
結語
近年來,我國的石油工程企業受國際市場的影響,經營困難不斷增加,這就需要增大投入,強化內功,以科技創新,增強市場競爭力,促進企業轉型升級。
作者:吳蓓 劉莎莎 彭道平 單位:中國石油天然氣有限責任公司華北油田分公司采油四廠
工程技術創新論文:石油工程技術創新研究
摘要:
我國是工業大國,而工業的發展離不開石油和其他重要能源的供應,因此,對于我國經濟的發展,石油工程技術起著不容忽視的作用。近年來,各個行業的發展都需要豐富的石油資源來作為支撐,石油資源逐漸變得稀缺。在這種形勢下,石油工程技術也必須不斷的創新與發展,以滿足當今倡導節約型社會的需求。本文主要對目前我國石油工程技術創新的現狀和存在的問題作了相應的分析,并針對這些問題提出了一些策略,希望能為石油工程技術更好地創新發展提供一些參考。
關鍵詞:
石油工程技術;創新策略;問題;措施
隨著社會經濟的發展,我國各個行業對于能源的需求量在不斷增加,消耗了大量的石油資源。石油工業不僅能夠有效促進經濟的發展,對于國家和社會的穩定發展同樣具有重要的作用。目前由于石油工程是通過長時期的發展,具有較長的歷史,因此在技術上依然較為傳統,這使石油工程技術無法跟上時代的發展,無法滿足社會的發展需求。因此,要發展石油工業,并使石油支撐起社會各個行業的發展,必須要創新石油工程技術,改變傳統的生產方式,提高企業的綜合能力,促進社會發展。
1石油工程技術在創新中存在的問題
在社會不斷發展、形勢不斷變換的今天,石油工程技術要滿足時代的發展需求,必須要進行改革創新。目前石油工程技術在一定程度上有所改進,但總體來講還存在很多的問題,這些問題主要表現如下:
1.1對石油工程的投資不夠
我國在石油工程的投資商,相對于20世紀來說改善了不少,但依然不能滿足如今科技研究的需求,對科技的發展和創新還有一定的制約作用。
1.2資源整合度較低
外部經濟制度對于科技創新的資源影響較大,且科技投入資金或資源的利用具有重復性及封閉性,資源較為分散,利用率較低。在人力資源方面結構不平衡,中低層次的人才數量較多,但是高層次的人才十分缺乏,也限制了技術創新的高度。
1.3創新機制不夠完善
從目前來看,我國石油工程的技術創新還沒有實際意義上的創新,只是將責任放在技術開發部門,意在對技術改革進行調整,而不是真正的改革技術。這就意味著企業內沒有形成真正有效的創新機制,影響著石油工程技術的革新。
1.4對市場敏感度不高
面對現在的瞬息萬變的市場形勢,石油工程對于技術創新的管理水平有限,在收集外部信息時,信息的性、性,對于市場變化的敏感度不高,影響到決策的合理性。
2石油工程技術的創新對策
創新石油工程技術,不僅可以為石油行業自身的開發與發展提供有效的支撐,還可以促進石油行業更好地為社會服務,滿足社會的發展需求。因此,石油工程技術的創新具有極為重要的意義。在石油工程技術的創新上,具體可以采用以下措施:
2.1加大創新石油工程技術的投資
進行技術創新時需要消耗較多的人力物力等資源,因此需要提高對石油工程技術的相應投人,包括資金投人、政策支持、人力資源配置等。該措施的具體方式為先完善技術創新的投人體系、管理體制,保障投人的資源達到較大化的利用,發揮出較大的效益,并對風險進行管理,從各個方面豐富科技創新的融資方式并擴大融資范圍,使其融資形式更加豐富,也在一定程度上降低了風險,技術創新即能夠得到更多的資金支持及人力物力的配合,更好的實現技術創新。
2.2完善技術創新體制
在石油工程中,技術的創新是最為重要的部分之一,也是管理工作中的重點,因此,首先要完善相關的管理制度,才能為技術的創新提供有力的保障。具體表現為:先調查清楚企業內部因素的情況,如工程技術的水平、人員的配置、內部結構以及企業的財務狀況等,然后根據調查的結果來制定相應的核心技術結構,找到側重點,逐漸開發出新的技術,提高石油工程的技術水平。對現有的技術要進行優化,跟隨時展的腳步,學習國外先進的技術,逐漸提高我國石油工程技術水平,促進石油工業和社會的發展。
2.3建立專業的技術團隊
要創新技術,必然需要大量的專業技術人員,并保障資金的充足才能進行。技術人員的水平素質有著至關重要的作用。需要建立高素質的技術團隊,并以市場需求作為指導方向,參考現代國際石油工程技術服務市場,將各類資源進行合理配置,優化資源整合,并通過定期進行培訓、學習及組織交流活動及外派人才學習的方式使技術創新人員的技能水平、科研技術、服務質量、管理水平、創新能力等,有一個質的飛躍,并將其轉化為經濟創造力及綜合竟爭力。
3結束語
面對社會上眾多的競爭和挑戰,我國石油工業要在市場發展,必須要改革其技術,提高石油工程技術水平。由于石油工程技術的改革并非簡單的一項技術改革,而是關系著整個社會的發展,因此需要采取一系列的措施來進行。無論是技術上,還是管理上,都需要進行創新,以開發更多先進的技術,最終滿足石油市場和社會發展的需求,更好地服務于國家和社會。
作者:張翕 單位:長江大學
工程技術創新論文:石油工程技術創新探討
摘要:
當前我國經濟不斷發展和進步,石油工程也隨之取得到了快速的發展變化。如今,我國石油工程的發展是有目共睹的,石油是國家的重要能源,其重要性是不可言喻的,石油工程不僅能夠促進經濟的發展,更是國家安全和社會穩定的重要保障,對于國民經濟的發展和社會的進步起到了積極的作用。所以必須要重視石油工程的技術創新問題,以便更好地促進這一行業的穩健發展。
關鍵詞:
石油工程;技術創新;策略研究
1石油工程技術發展現狀
1.1對各種科技資源欠缺有效的整合,人才供需矛盾逐漸加劇。
由于當前我國的石油工程在科技資源系統性完善上存在著較為突出的結構性矛盾,再加上原有的經濟制度對其產生的影響,造成了石油工程方面科技資源被封閉使用和重復使用,其較為顯著的影響就是資源逐漸分散,效率也顯著下降,石油行業中技術服務的作用難以充分地發揮,也導致石油技術的創新能力無法顯著提升。除此之外,由于在進行科技創新時在人才素質上存在著較多的劣勢,人才主要層次還是處于初級和中級水平,高層次的創新人才十分匱乏,嚴重缺乏掌握世界前沿技術的專業性、高水準人才,最終造成石油工程技術缺乏綜合性和創新性。
1.2針對市場的反應欠缺靈活性。
盡管在某種程度上,石油行業的發展促進了技術的更新,然而從整體角度上來看,整個石油行業中的技術與發達地區仍然存在著很大的差別,尤其是在高端技術上這種差別更加明顯。在學習高端技術方面,僅僅局限于對技術的跟蹤和模仿,無法形成對技術的徹底消化與吸收。所以也僅僅是擁有一些外觀設計技術和技術含量非常低的實用型技術,無法對技術創新徹底加以有效把握。而且由于我國在石油工程技術創新中缺乏明晰的流程管理,在對信息的管理和決策上存在著較大的失誤,這就造成了管理效率的地下,再加上信息決策的滯后性,無法對市場變化做出相應的調整與改變,因此存在著十分明顯的低靈活性。
2石油工程技術要點研究
2.1油藏數值模擬技術。
該種技術主要是對油氣田的開發以及油氣藏的特征加以研究的一種技術,通過對其的分析研究,采取有效的措施對油氣田的開采過程加以優化和調整,這對于有效提高油氣藏的采收效率是極其有用的。
2.2采收率技術。
采收率主要反映了油氣田的開采效果,采收率同時還是評價石油天然氣資源能否得到有效利用的一個關鍵性指標。
2.3天然氣開采技術。
由于天然氣具有高效和清潔的性能,所以天然氣的廣泛使用可以改善我國當前的能源結構,對于生態環境的保護也有著非常顯著的意義。當前隨著天然氣技術的不斷發展與進步,其的廣泛利用也逐漸受到了國家越來越多的關注與重視,當前隨著天然氣地區地質條件的復雜化以及開采深度的逐漸加深,而且正是由于目前天然氣的開采深度不斷加深、地質條件逐漸復雜,部分老區的挖掘難度也越來越大,所以開始在各個氣田廣泛推廣使用低滲儲層改造、復雜機構井、排液采氣、增壓開采等新技術。
2.4海上油氣田開發技術。
我國針對海上油氣田的勘探工作已經開始了很多年了,相較于陸地上的而言,我國的海上油氣田開采率具有著十分廣的發展前景,然而由于發展起步相對較晚,整體上的科研技術也較為落后,造成整個深水工程的技術能力仍然非常薄弱,沒有核心技術做支持,對于外國技術又無法加以引進,因此在很大程度上與國外的發達地區相比差距一直較大。
3石油工程技術創新的策略探究
3.1氣藏工程。
按照不同的地質特點和開采特征(如壓力、產量、產油氣水和氣質情況等),可以把常規氣藏氣開采劃分為無水氣藏氣井、有水氣藏氣井、低壓氣藏氣井開采。
3.1.1無水氣藏氣井的開采。
天然氣彈性能量是此種氣藏的主要驅動方式,在開采過程中,除過會有少量的凝折水產生之外,氣井基本上產純氣。
3.1.2運用大壓差采氣的優勢來增加大小縫隙間的壓差
將縫隙里的氣排除出去,對于低滲透區的補給作用應當充分發揮,有效地降低低壓層的作用,切實提升氣藏的采氣速度,充分滿足生產的需要,對于井底應加以凈化,改善井底的低滲透條件。
3.1.3采氣速度應加以合理的確定。
在采氣的早中期階段,受到舉升能力充足的影響,氣井受到凝析液的作用并不是很大。確保合理的采氣速度同時制定相應的開采制度,能夠有效保障采氣的安全平穩。有些氣井由于滲濾條件不好加上井底遭受損害,就應當采用酸化壓裂的方式加以預防。
3.2采氣工程。
采氣工程的整個系統較為復雜,它是以氣藏工程的研究成果為基礎的,每一個氣田要進行開發和開采,都需要各個開采系統的緊密結合,系統之間相互作用、相互聯系的過程也就是氣藏進行開采和開發的過程。
3.3鉆井工程。
這是落實石油勘探和開發目的的關鍵策略,也是實現油氣生產、儲量以及穩產的一大關鍵。石油鉆井工程每取得一次進步,對于推動其的勘探和開發均有著積極的意義,而且鉆井工程對于增加油氣儲量、降低成本消耗以及確保開發增產上均有著積極的促進作用。實現石油鉆井,首先應落實好鉆井前的準備工作,例如對井口的準備、各種設備的搬運、打基礎以及對設備進行安裝等;其次就是鉆進,這一環的工序主要包括下鉆、鉆進、固井以及洗井測井等;災后就是鉆井的過程。在這一過程中,需要密切注意以下幾點:當及時次開鉆后,應當從地面鉆出比較大的井眼,當達到一定的設計深度以后,再下表層套管。當第二次開鉆后,停當從表層套管內用一些比較小的鉆頭加以繼續鉆進,結合底層的復雜情況再決定鉆井的具體程度,當面臨的地層復雜時,就應當繼續下技術套管,當地層較為單一時,就可以鉆到目的層后再下油層套管完井。第三次開鉆時,要從技術套管內再用小一點的鉆頭往下鉆進。直到鉆到目的地層深度,下油層套管。
作者:柴利俠 單位:陜西省天然氣股份有限公司
工程技術創新論文:巖土工程技術創新方法分析
摘要:
創新是一個民族的靈魂,巖土工程技術也需要創新,闡述了巖土工程技術的特點,根據其特點分析了巖土工程技術的現狀,從創新技術的角度進行歸納總結,力求在技術創新的同時進行巖土工程的相關實踐。
關鍵詞:
巖土工程;技術創新;實踐方法
我國巖土工程技術發展經歷了70余年,近些年來,城市化步伐加快,高鐵項目如火如荼,海底隧道終于實現,跨海大橋越來越多,這些都促使了巖土工程技術的迅速發展,使其逐漸發展成人類開天辟地、征服自然的不可或缺的技術手段。巖土工程的實踐方法主要有理論分析和大量實驗及實踐,先進的現代化科學與技術為巖土工程創新提供了新的技術手段,但是無論如何發展,巖土工程技術與環境之間的矛盾永遠存在,這一矛盾也是巖土技術的發展瓶頸,巖土技術的實施能夠對環境造成影響;除此之外,自然環境、資源短缺等也會嚴重影響巖土工程技術的創新,如何解決這一矛盾,積極尋求可持續發展的巖土工程技術創新之路,尋求巖土工程技術與自然環境的平衡,值得我們深深的思考。
1巖土工程技術的特點
1.1施工地點和環節隱蔽。
巖土工程中有各種各樣的施工技術,其中地下施工技術具有隱蔽性,這主要是指地下連續墻和樁基施工技術,在這兩種施工技術中,不僅施工地點隱藏于地下,其中的施工環節和步驟也都具有隱蔽性。
1.2施工人員和環境復雜。
人為因素和環境因素是影響施工人員施工的主要原因,巖土工程工種比較多、施工人員在工地比較密集、施工前相關人員的準備工作量很大。因此,施工人員和施工環境比較復雜。例如:在施工現場,為了方便技術人員勘察、作業,減輕工作量,所有儀器設備都要盡量輕便靈活,以便于技術人員具體分析技術與樁型的匹配度。
1.3結構、材料、偏差控制嚴格。
嚴格性是巖土工程施工中必須體現的特點,以施工灌注柱為例,不僅要嚴格要求柱身材料強度,還要嚴格要求柱身結構,細致要求偏差,體現巖土工程施工的嚴格性。
2巖土工程技術的現狀
2.1現澆混凝土管樁技術瓶頸。
現澆混凝土大直徑管樁技術簡稱(PCC樁)技術,其是柔性樁技術,雖然造價低、易普及,但是樁身強度比較低,能夠加固深度受限,施工后不易控制沉降。剛性樁樁身強度雖然高,加固深度也足夠大,但是費用成本高,不易大面積推廣。
2.2樁靴結構技術瓶頸。
預制樁尖和活瓣樁尖是沉管灌注樁樁尖的兩種形式,反復使用性、經濟性和施工方便是其主要特點,但活瓣樁靴程三角形分布,在施工中,三角形鋼片應力集中,活瓣閉合不嚴,并且具有容易變形或者卡住、打開不及時等缺點,導致水或泥砂泄漏進入樁管,造成無法成柱和低質量成柱的風險。另外,在套管沉入地基之前,一般需要用鉛絲或草繩將活瓣臨時綁扎。預制樁靴能夠有效地控制開閉問題,但是體積大、施工運輸不便、造價高,不可重復利用,不宜推廣。
2.3樁基抗液化排水困境。
現在施工技術采用的碎石樁技術,通過碎石樁的大空隙實現快速排水,從而減輕或者快速消散地震等因素產生的超凈孔隙水壓力對地基的破壞。碎石樁抗液化效果好,但是本身柔性大,樁基承載力有限,樁體容易變形,對于房屋等上體較大負荷的建筑而言不適合。房屋建筑普遍采用剛性地基,剛性樁變形小、承載力高幾乎不能排水,無法保護地基,使地基在收到液化沖擊時受到嚴重破壞。
2.4橋頭跳車現象的困局。
高速公路橋頭跳車不僅僅是我國巖土工程技術的難題,也是一個困擾世界的施工難題。造成橋頭跳車的原因有兩點:其一,地基土具有很大的壓縮性、土質軟、承載力差;其二,在對較高路堤填土時,會導致土重度很大。這兩種現象造成的直接后果就是過大的施工后沉降。另外,橋梁由于采用樁基礎,幾乎沒有沉降,橋與路之間不均勻地沉降,造成橋頭跳車的困局。
3具體實踐巖土工程技術創新的方法
3.1樁技術創新突破
3.1.1大直徑混凝土空心樁技術。
樁端阻力和側摩阻力是樁基承載力的主要來源,增加樁基的承載力可以通過增加樁管的側面積和樁端的面積來實現。因此,創新研制大面積空心管樁,既可以減少混凝土的用量,又可以提高管樁的承載力,通過將柔性樁與剛性樁的優勢進行互補來克服兩種樁的缺陷,建造加固效果和控制沉降效果好、費用低的新型樁。新型復合空心樁基由7個部分組成,即混凝土分流器、防水活瓣樁靴、沉模裝置、底盤、成模造漿器、加壓振動頭、塔架和卷揚機。大直徑混凝土空心樁技術的創新性在于:大膽地采用兩個固定同心,即環形樁基沉模裝置有兩個大直徑鋼管,成模造漿器設置在沉模裝置底端和內側外側,目的是減少沉樁阻力。混凝土分流器安裝在沉模裝置上端,負責均勻澆筑混凝土,活瓣樁裝置內外鋼管之間的樁端底部,沉模裝置下沉地基時,樁靴關閉,防止管腔進入泥水,上拔時打開。新型樁技術便操作,自動化程度高。
3.1.2石樁剛性抗液化樁基技術。
這種新型樁基技術既具有碎石樁的抗液化能力,又具有剛性樁承載能力,將強大的排水效果和高承載性能合二為一。其的創新思路建立在對剛性樁改進的基礎之上,主要目的是讓剛性樁基擁有排水能力,解決辦法是在剛性樁中設置一條排水通道。排水通道是在剛性樁壁上打造出的一條凹槽,在凹槽內放置高性能排水材料,這樣就實現了剛性管柱具有排水抗液化功能的設想。這種技術的創新亮點是剛柔樁基優缺點互補,在細致分析兩種樁型優缺點之后,得到復合型樁基技術。
3.2橋頭跳車裝置創新技術。
目前,橋頭跳車裝置存在只能沉降、無法上升、精度難以控制的弊端,橋頭跳車裝置要求提出高精度、多方位的技術,通過此項技術可以針對橋面標高進行的降低或升高,從而消除橋頭跳車的現象。此項技術創新運用了不同于平常的凹槽技術,讓螺栓的底座和隔振墊連接,隔振墊又與螺栓上端的固定件連接,凹槽就設置在固定件下端面上,下端的凹槽與活動螺母上端的凹槽互相對應,形成圓圈狀,活動滾珠被設置在兩個凹槽咬合處。這樣的改進設計明顯增加了橋面標高的性,橋面能降能升,可使橋面標高適應路基沉降的變化,適用于各種地質條件下的橋梁結構,具有穩定的平衡性和協調性。
3.3GPS定位測量技術創新。
GPS定位測量技術主要是通過衛星群與地面接收站來完成信息的傳達,這樣的技術能夠有效地提高施工效率。施工前,可以根據山地特征準備施工儀器與設備,制定合理的施工計劃,這項技術同時能保障施工中所有設備的正常運轉,保障擁有的勘探結果。
3.4計算機技術新應用。
CAD軟件能夠通過工程提供的數據在計算機上對地質和地形進行描繪,也能對相關數據進行采集、整理分析,因此這一功能被廣泛采用。
4結束語
總之,隨著社會經濟的發展,巖土工程技術加大了創新力度,突破樁基技術難題,改進橋頭裝置技術,加強GPS定位測量技術的運用,增加計算機軟件在巖土工程中的應用。除了這些技術,還有很多技術可以創新,本文就不一一列舉了,希望以上建議能對巖土工程技術創新提供一定的幫助,為巖土工程技術創新提供有利的條件。
作者:張雪峰 楊建利 單位:遼寧省有色地質局一0一隊
工程技術創新論文:建筑水電安裝工程技術創新探索
1建筑工程水電安裝現狀及存在的問題
1.1管道的安裝技術問題
在如今水電安裝過程中,管道安裝工作是至關重要的,其有很多問題亟待解決。首先,防水套環以及防水翼的制作工作與相關標準不相符,導致預埋管的水平程度不到位。其次,閥門的類型并未選擇,閥門朝向存在問題,主干活接位置并未遵循規章,以及啟閉安裝靈活性差等問題。,排水橫管方面,其坡度控制不到位,倒坡問題極為嚴重。
1.2衛生器具的安裝技術問題
排水配件的質量是衛生器具安裝中關鍵性的問題,同時,安裝尺寸不符合規定的問題也在衛生器具與其他配件安裝中普遍存在,而坐式大便器的排水口也并未按照規定進行安裝。除此,電位聯結衛生器具過程中,只是安裝了PE接地線,而局部等電位聯結并不完善,穿鋼管敷設電位聯結現象屢屢出現,電位聯結在衛生間管道、穿樓板金屬套管、管道金屬支架等方面也并未體現。
1.3開關插座的安裝技術問題
在安裝開關、插座等部件時,其位置選定并沒有根據用戶的需要進行,并且其相關路線連接工作中,接錯、誤接等問題也屢見不鮮,這些都會很大程度上引起短路以及串聯的問題出現,不但會埋下安全隱患,還會對人們的生命以及財產造成威脅。同時,安裝強弱電平行布線時,其間隔距離與設計圖不相符,300mm~500mm的終端間距無法保障,就使得弱點信號會被強電信號所干擾。
1.4消防安裝技術的問題
在消防安裝方面,自動噴淋、自動火災報警、室內外消火栓、排煙送風這四部分是其主要系統,綜合起來可以分為生活泵以及消防泵兩種消防安裝。其中,生活水泵在壓力指示表設計施工中的智能程度達不到要求,導致其不能及時時間進行滅火與補水等工作。除此,風管漏風則是安裝排煙風機過程中關鍵的問題,這就會導致管道井的阻力加強,進而使得排煙管失去作用,致使消防安裝不健全。
1.5安全防護安裝的技術問題
普及安全防護系統正在展開,一般情況下,業主的身份可以通過防盜報警的信號采集以及門磁開關傳感器來進行確認,從而使得居民的人身財產安全得到有效保障,進一步提升安全水平。而在其安裝時,求助報警信號往往由于其相關安全節點程序設計系統性不高、信號采集技術欠佳、信號處理系統敏高度不到位等問題而無法進行傳達,也就喪失了及時報警的作用,無法達到保護人們人身財產安全的目的。
2建筑水電安裝工程技術的新策略
2.1管道安裝技術新策略
在核對建筑管道坡度過程中,一定要嚴格強化,可以通過相應加大建筑出口管道坡度的方式確保其坡度的更加均勻,同時,安裝預埋地管道時,不能采用未經處理的松土,并且預檢和常規管道試壓工作必不可少,管道的1.5倍是其壓力的大小。同時為了有效確保建筑給水質量水平,24h的游離氯消毒水滯留就要在建筑給水前進行。
2.2衛生器具安裝技術新策略
為了防止建筑工程垃圾進入到各個排水口中而造成污染,就要在管道毛坯安裝竣工后將各個管道開口處運用專用建筑橡皮塞進行封堵,并且保障坐便器、浴缸、地漏等衛生器具的排水口處已被封堵。同時,為了確保更加完善健全的衛生器具安裝技術,在安裝衛生器具與坡度施工過程中,管道通球試驗也必不可少,管道直徑的3/4是其實驗中木球或皮球的直徑大小,其試驗要在木球或皮球通過管道且并未堵塞滲漏時才能停止。除此以外,電位聯結衛生器具時,安全保護措施中,漏電保護器和電位聯結是有所差異的,萬萬不可代替使用,并且,因為套管直接接觸底板鋼筋,所以即使其與管道間填充物都沒有導電性,但是一旦人腳接觸后,會使得電位差形成,鑒于此,電位聯結工作亟待完善。
2.3開關插座安裝技術新策略
有效掌控家電的標高、固定件的固定間距、墻距、高度等方面都是建筑水電安裝過程中需要關注的。其中,不但要保障上下兩層統一軸線誤差的范圍在50mm,同時,若是開關與插座處于同一居室內,就要控制器標高偏差在15mm以內,也要確保門后位置沒有安裝開關以及插座等部件。與此同時,水電安裝開關的方向要統一,其標準是向下是開啟,并且要保障箱盒內方木數量大于等于10cm時在進行開關、插座接線。
2.4消防安裝技術新策略
為了有效監督水壓以及子系統保壓的工作,確保試水工作順利進行,在建筑靠近戶內管道的地方安裝壓力表必不可少。同時,消防栓和外墻的距離是安裝消防栓時至關重要的內容,一定要確保其距離在5m~40m之間,并要求其與路邊距離在2m之內。除此,根據雙速風機控制理念,將自動與手動開關按鍵設置于控制箱上,地啟、停高、低速的排風擋也要相應設計健全,從而使得火災信號可以在其低速運轉時能夠被捕捉,促使高速排煙擋運轉,并且為了使得消防安裝更加有效,施工中的直流開關試驗不可或缺。
2.5安全防護安裝技術新策略
將安全防護的節點程序采用NeuronC語言編寫,并運用NobeBuilder節點工具進行安全防護調試,LonWorks總線技術對智能建筑安全防護系統進行有效的設計。遠程計算機監控工作的多路報警信號檢測設置便可以由特定路由器開展。
3結語
眾所周知,在建筑工程中,其水電安裝尤為重要,為了能夠切實保障人們的生命財產安全,不但要對其相關問題進行處理,還要使得其水電安裝技術不斷完善,有所突破。也只有如此,人們的生活環境才能更加舒適溫馨。
作者:吳昊 單位:山東方明建設集團有限公司
工程技術創新論文:石油工程技術創新措施
一、提高技術創新投入
進行技術創新時需要消耗較多的人力物力等資源,因此需要提高對石油工程技術的相應投入,包括資金投入、政策支持、人力資源配置等。該措施的具體方式為先完善技術創新的投入體系、管理體制,保障投入的資源達到較大化的利用,發揮出較大的效益,并對風險進行管理,從各個方面豐富科技創新的融資方式并擴大融資范圍,使其融資形式更加豐富,也在一定程度上降低了風險,技術創新即能夠得到更多的資金支持及人力物力的配合,更好的實現技術創新。
二、完善技術創新體制
技術創新作為石油工程的重要組成部分,其也屬于管理工作中的重要內容,因此需要對管理體制進行完善與優化,保障技術創新的外部環境穩定。具體方法為先調查并掌握企業的各項因素,包括工程技術水平、內部組織結構、人員配置、財務狀況等,組織專業人員構建技術創新的核心。根據企業調查分析的結果制定出核心技術的結構,確認技術創新的側重點,循序漸進的開發新技術,提高主要技術水平,優化適用技術,緊跟現代技術發展的潮流,學習或者引進先進技術,逐步將創新技術、核心技術及特色的作用發揮出來,并以此為基礎不斷的將優勢轉化為企業的綜合實力及強大的市場競爭力。
三、建立技術團隊
技術的創新需要許多技術人員進行共同合作,投入大量物力后才能實現。技術人員的水平素質有著至關重要的作用。需要建立高素質的技術團隊,并以市場需求作為指導方向,參考現代國際石油工程技術服務市場,將各類資源進行合理配置,優化資源整合,并通過定期進行培訓、學習及組織交流活動及外派人才學習的方式使技術創新人員的技能水平、科研技術、服務質量、管理水平、創新能力等,有一個質的飛躍,并將其轉化為經濟創造力及綜合競爭力。另外培訓時,培訓學習的內容除了技術方面的知識外,還需要加強思想認識教育,培養技術人員的創新意識及責任精神,使之具備較強的創新精神,積極的進行技術革新的研究工作并開拓創新思路。
四、完善人力資源管理制度
企業人力資源的管理的水平直接關系到人員的工作效率及是否能夠較大化的將其能力發揮出來,對企業綜合實力的影響巨大。因此需要對其予以高度的重視,完善人力資源的管理制度,對各個項目及工作崗位均實現優化資源配置。先對本企業的人力資本,包括人員的數量、學歷、經驗水平、技術特點及個人特征等,盡行的盤查,根據上述信息對人員配置進行合理的計劃安排,是各個技術人員都能在合適的崗位上,發揮出自己的能力。在技術創新的外部環境方面,需要建立良好的科研環境,尊重知識,尊重人才,使之更有信任感、歸屬感,提高科研人員的待遇,調動起工作的積極性。
五、注重技術與商業價值的轉換
加強對于外國先進科學技術的交流與學習,以開放的態度面對技術交流活動,并依此進行科學技術的研究。各個部門也需要相互合作、積極配合,保持良好的默契,將新型的科技轉化為生產力,進行實際的生產,創造更多的經濟效益,發揮出新型科技的實質意義及作用。
六、總結
在市場經濟的沖擊下,現代石油工業的競爭也十分激烈,石油的技術革命也在不斷進行著。在面對國內市場的沖擊或者國際市場的挑戰中,中國的石油企業需要在工程技術上進行有效的創新與改革,而該項工程技術的改革是一個系統的工程,需要實施一系列的措施。包括技術層面、管理層面及制度上的各項措施,逐步開發出具有較強優勢的技術,不斷的提高市場競爭力,才能更好的把握發展機遇,更好的進行生產活動,服務于社會,在激烈的市場競爭中立于不敗之地。
作者:劉輝 單位:吉林油田分公司長春采油廠
工程技術創新論文:化學工程技術創新在石化工業裝置實踐研究
摘要:化學工程技術是石油工業發展的重要基礎,其技術的創新和發展對推動整個石化行業發展有著重要的意義。化學工程技術能有效解決石化工業裝置建設中的問題,并且能對其進行改造,讓石化工業得到更好的發展。本文主要通過講述石化工業裝置中關于工業爐的改造,以體現化學工程創新在其中的意義。
關鍵詞:化學工程;技術創新;石化工業;裝置建設
引言
化學工程是研究化學工業為代表的,是對石化工業的生產過程中有關化學過程與物理過程的原理和規律進行研究,并利用這些規律來解決工業裝置的建設。隨著石化工業的不斷發展,石化工業所涉及的范圍也越來越廣,因此重視化學工程技術的創新,并在石化工業裝置建設中得到實踐與發展是非常必要的。而同時,隨著石化工業裝置建設的發展,化學工程技術創新提供了必要的條件。
一、石化工業裝置建設中的主要改造的部分
在石化工業裝置中,工業爐是整個生產工藝中的重點設備,無論是煉油、有機原料的煉成和合成樹脂的工藝都需要借助不同工業爐完成。比如在煉油中,最為常見的石化工業裝置有裂解爐、轉化爐和加熱爐等。它們能夠按照不同的作用,不同的工藝要求,發揮不同的效果。但目前大多數的石化工業裝置仍然是根據其外形將工業爐分為五類:
1.管式加熱爐:按形狀分為圓筒爐、立式爐、箱型爐。管式爐爐體一般由鋼架及筒體(或箱體)組成,爐內襯有耐火材料和隔熱材料,還有爐管系統、爐配件和煙囪等部分。根據其受熱形式有純輻射式和輻射-對流式。管式加熱爐是石油化工行業最常用的爐型,以后各節主要圍繞管式加熱爐展開介紹。
2.立式反應爐:這類爐的爐體基本上是受壓容器,如甲烷化爐、中(低)溫變換爐、氣化爐、二段轉化爐等;另一部分類似平頂(底)或錐形頂(底)的常壓容器,如沸騰爐、蓄熱爐、煤氣發生爐等,爐體多數均有復雜的內件和襯耐火材料,催化劑填料等。
3.臥式旋轉反應爐:爐體呈臥式旋轉筒體,內部裝有螺旋輸運器或加熱爐管,外部有傳動及減速裝置,如HF旋轉反應爐等。
4.帶傳動、升降投料裝置的反應爐:這類爐設備類似容器,但外部有投料提升裝置,爐內有內襯或砌筑耐火和隔熱材料,如電熱爐等。
5.其他工業爐:焚燒爐:用于廢氣、廢液、廢渣的焚燒。將其中有害物質經焚燒轉化為無害物質排出。如污泥焚燒爐、硫磺回收裝置焚燒爐。干燥爐:用于干燥工藝物料。熱載體爐:塑料廠用的較多。當化學工程技術得到創新,石油化工裝置也需要做出相應的改變,以發揮化學工程技術的作用,提升自我生產率。所以為了進一步提升我國石油工業事業的發展,并且配合化學工程技術的創新發展,石化工業裝置的主體——工業爐也應該進行相應的改造。
二、化學工程技術創新在煉油方面的實踐與進展
1.催化裂化技術
在煉油裝置中的創新體現催化裂化是石油煉制過程之一,是在熱和催化劑的作用下使重質油發生裂化反應,轉變為裂化氣、汽油和柴油等的過程。催化裂化的主要工程需要在裂解爐中完成,裂解爐,主要以石油餾分為原料,進行熱裂解生產烯烴,其結構特征為:立管加熱裂解爐。裂解爐大多數為立式鋼架結構爐體,將幾種不同管徑組合成一組,爐底有油氣聯合噴嘴;對流室在頂部,為臥式盤管,預熱原料或燃料等。如今催化裂化技術已經成為石化工業裝置建設中的核心技術,是石化工業煉油都需要用到的一種方式。在這項技術中就體現了許多化學工程技術的創新之處,如自動開發的高效霧化噴嘴,PV高效旋風分離器、油漿旋液除塵和煙氣能量回收等。這些技術的創新與使用,很好的解決了煉油中長期存在的回收煙氣壓力、取出多余熱量等難題。有效的提升了煉油的效率和環保性,讓煉油取得了更好的經濟效益。
2.煉油裝置
煉油裝置中的核心部分為常壓裝置,是處理煉油的重要裝置。能有效提升其處理能力,降低能耗,提升拔除率。鎮海煉化與SEI對煉油裝置大型化開發應用了一系列化學工程創新技術,如在兩段閃蒸、三級蒸餾節能型常壓蒸餾技術應用其中,并使用真空技術來降低低壓降、高減壓的拔除率,是其研發出的煉油裝置成為目前國內較大的長減壓裝置。經過實際的投入運用,該常減壓設置的處理能力達到了102%,總拔除率達到了79.12%,整個裝置的能耗量低至每噸11千克標油。
3.催化重整技術創新
在煉油裝置中的體現催化重整是在催化劑的作用下,對油餾分中的烴類分子結構進行重新排列成新的分子結構的過程。石油在煉制的過程中需要在加熱、氫壓和催化劑發揮作用的共同環境中,讓原油中蒸餾所得的輕汽油餾分轉變成富含芳烴的高辛烷值汽油,并副產液化石油氣和氫氣的過程。催化重整中可以用作汽油調合組分,也可以使用芳烴抽提制取苯、甲苯和二甲苯,副產的氫氣是煉油廠中重要的氫氣來源。需要注意的是,制氫裝置轉化爐的結果與其他工業爐的結構不同,爐管里都裝有催化劑,并在關于制氫反應過程是在爐管內完成的。爐內溫度較高,達到1000°C,反應介質出口溫度為800°C左右。而催化重整技術的創新主要是在其中應用了新型再生器催化劑分布器,能均勻的分布下料,有效提升反應器的利用率和催化劑的再生治療。該技術在進氣方式及氣體分配流動技術也有所創新改進,通過改善氣體的軸向及徑向分流的均勻性及提升了氣體在徑向床成內的壓力降和氣體在軸向的壓力分布情況。這些技術方面的創新都有助于提升整個催化重整技術的效果。
4.新型塔板、填料和冷換設備
在改進煉油中相關的化學工程技術中,選擇合適的材料能有效保障創新技術的效果發揮,并能幫助煉油廠的合理成本管理。新型規整的填料或亂堆填料已經成為催化裂化中吸收穩定塔和常減壓塔的主要材料。高效換熱器也已經成為常減壓裝置的主要構件,其能很好的回收煙氣熱能,將熱爐熱效率提升到90%以上。此外,表面蒸發冷凝器、表面多孔管換熱器也已經在煉油裝置中得到廣泛的應用與普及。
三、化學工程技術創新在有機原料方面
1.乙烯成套技術
自“九五”計劃以來,我國乙烯事業就開始快速的發展,僅2000年中國石化集團公司的乙烯產量就達到287×104t,并且在乙烯成套技術方面有了很好的創新和發展。石化股份公司對裂解爐和分離工藝技術進行了創新改進,通過在文丘里管流量控制技術對裂解原料在眾多的輻射段爐管中的流量實現了精密的均勻分布控制;應用“濕壁”模型解決了廢熱鍋爐結焦的問題。此外,在底部供熱和側壁供熱中是由輻射段,建立有效的供熱模式系統,讓供熱更快、更為均勻。乙烯分離技術一直是化學工程技術集中度非常密集的一個范圍,并且對于乙烯大型化節能效果與深冷條件都有著非常嚴苛的要求。通過對該技術的不斷研究與創新,在通過多種考慮后,石化公司選擇中型乙烯作為乙烯分離技術創新、改進的切入點。如今該項技術已經成功的在石油化工中得到使用。
2.甲苯歧化和烷基轉移成套技術
甲苯歧化和烷基轉移技術是芳烴技術中的一個重要組成單元,是滿足石油化工對二甲苯需求的有效的措施之一。上海石油化工研究將HAT系列作為催化劑,并以此為基礎研制出大型軸向固定床反應器和反應器進口氣體分布器,以提升甲苯歧化反應的效率,并提升對二甲苯的回收率,滿足了石油化工對二甲苯日漸增大的需求。如今一套甲苯歧化和烷基轉移成套技術所使用的40×104t/a已經安全、穩定的使用了6年。
3.苯乙烯成套技術
在苯脫氫制成苯乙烯的成套技術中,乙苯脫氫軸徑向反應器是該項技術的創新點。對反應器中的原料與反應物料流向進行更合理、更環保、更節約的改進,能降低對催化劑的使用量,并提升乙苯烯的制成率。華東理工大學在6×104t/a和10×4t/a的反應器中進行多次實驗后,終于建立了兩維氣體的數學模型,并計算出反應器入口處軸向催化器的氣封高度。另外,也有研究發現使用新型的高效靜態混合器,是解決原有反應器入口處乙苯與水蒸氣在高溫和高速流動狀態發生的質量偏離及乙苯脫氫轉化率偏低的問題的好方式。
4.化工型MTBE合成及裂解一體化成套技術
化工型MTBE合成及裂解一體化技術為制出高純度的聚合級異丁烯,上海石油化工研究院就以下兩點進行了創新:(1)使用帶有環柱形催化劑裝填構件,以實現深液層塔盤的催化蒸餾技術的使用;(2)在預反應器中是由外循環工藝,改變床層抽出的位置。這兩點的創新抓住了化工型MTBE合成及裂成一體化技術的關鍵所在,因此其所發生的效果也是顛覆性的。在MTBE裂解單元中使用固體酸裂解工藝技術,并適當的放大固定床反應器,并對裂解產物分離和精餾塔系進行合理的設計。目前該項技術已經得到很好的使用,以燕化公司為例,其所生產的高純度異丁烯很好的與丁基橡膠合成。
結論
化學工程技術的創新對石化工業裝置建設的發展發揮著重要的促進作用,但也正是因為石化工程裝置建設要不斷滿足市場的需求,不斷自我發展,自我突破,才為化學工程技術提供了良好創新環境。二者相輔相成,相互促進。所以只有不斷注重化學工程技術的創新,重視合理的引進、吸收國外的經驗,并根據本國的國情與條件進行合理的研究,是能有發現好的創新點,大大提升化學工程技術的效率。
作者:黃贊發 單位:九江檢安石化工程有限公司
工程技術創新論文:鐵路工程技術創新與管理體制
鐵路工程項目是鐵路行業技術創新的重要載體,主要分為三個層面:一是政府層面的項目,由鐵路建設主管部門進行立項,并由申報項目的主體實施技術創新,這里的主體主要是指業主單位或設計單位牽頭,施工單位和工程咨詢單位參與;二是企業層面的項目,由參與鐵路工程項目的企業內部立項并提供資金支持,主要包括設計單位、施工單位、材料供應商、設備供應商、工程咨詢單位等,依托工程項目實施技術創新;三是項目層面,由鐵路工程項目建設經費支持,通過鐵路工程項目的各個實施主體,聯合科研機構、高等院校等合作單位,共同實施技術創新。
聯合攻關鐵路工程項目技術創新過程具有多主體參與特性,不同主體在不同階段所發揮的作用不同,業主參與技術創新全過程并發揮著主導作用(Lampel,Millertetal.1996)。因受工程項目建設周期的制約,鐵路工程項目技術創新具有明確的時間約束性,其階段劃分與項目階段的劃分緊密相連。鐵路工程項目的可行性研究階段,主要由科研院所和高等院校參與技術創新,負責攻克在項目實施過程中可能遇到的技術創新難題,為項目正式立項、開工實施做好充足的技術準備;工程項目設計階段主要由設計院進行技術創新活動,根據工程實際的需求選擇合理的設計理念和方案;項目建設期是參與主體最多的階段,各類承包商在同一時間不同空間共同完成項目,需要在各司其責的同時相互協作創新。
試驗先行試驗先行是指在鐵路工程項目實施過程中,通過科研項目立項,研究鐵路工程實施過程中亟待解決的技術問題,并通過現場試驗等方式,檢驗科研成果的科學性和性。武廣高速鐵路聯調聯試內容涵蓋主要專業領域,共完成17大項、400多個子項、4000多個參數項的測試工作。特別是進行了4種無砟軌道型式測試與驗證、重聯條件下的動車組持續高速運行、隧道內氣動效應與隧道內列車空氣動力學性能、彈性鏈接懸掛方式下的高速雙弓受流、持續高速運行條件下列車關鍵受力件的安全性與性和我國研發的新型CTCS-3級列控系統的測試與驗證。
成果共享由于當前鐵路建設投資體制和管理體制的特點(孫永福,2004),鐵路工程項目技術創新與行業層面的技術創新沒有辦法區分,工程項目上的技術創新成果,可能應用到其他的工程項目上;而其他工程項目上的技術創新成果也有可能為本項目所采用。
鐵路工程項目技術創新模式
技術創新模式可以用多種不同的模型進行描述,如技術推動模型、需求拉動模型、交互模型等(吳貴生、,2009)。鐵路工程項目技術創新是國家宏觀需求與工程需求拉動的結果,是典型的需求拉動模型,如圖1所示,包括創新構想產生、創新選題提煉、關鍵技術攻關、系列技術集成和科研成果應用等主要環節。鐵路工程項目技術創新的階段劃分與工程項目的階段劃分并不一致,而是存在一定的交叉。同時,不同于工程項目的一次性過程,技術創新的過程是動態循環的過程。
(一)創新構想產生對于鐵路工程項目來說,創新構想的產生最為集中地體現在項目的前期決策階段。創新需求的產生,最初是從建設單位和設計院開始的,作為建設單位的鐵道部和鐵路局,從整個經濟社會發展需求的考慮,考慮整體項目的技術標準和技術體系,設計院將建設單位的建設愿景轉變為藍圖,在勘察設計過程中就必須考慮到如何實現的問題。當然,在項目決策和設計過程中,施工單位也可能作為參與單位提前介入。招投標階段以后,施工單位會進一步細化施工組織設計,對設計圖紙中提到的設計標準,考慮通過創新的施工工藝、材料、設備加以完成;在工程施工過程中,還可能發生一些計劃外的情況,要求項目目標進行調整,這些都是技術創新構想產生的前提。
(二)創新選題提煉創新選題的提煉,首先應為鐵路行業持續、協調、快速發展提供技術支持,具有行業經驗豐富水平,能夠形成核心競爭力。同時,為重、難點鐵路工程提供技術保障,能夠顯著提升工藝水平和施工能力,保障安全生產,具有明顯的經濟效益和社會效益。第三,新技術推廣項目技術先進、成熟、適用,具有普遍推廣意義,且推廣應用后,能夠形成示范效應。
(三)關鍵技術攻關關鍵技術攻關是指各個創新主體在明確各自技術創新任務的基礎上,通過自身的技術創新子網絡,對鐵路工程項目技術創新的選題進行進一步細化,確定關鍵技術攻關的方向、技術路線,并依托項目,對關鍵技術進行研究,以使關鍵技術取得突破性進展的整個過程。關鍵技術攻關的主要任務是解決工程項目設計方案中尚未解決的技術難題,包括對施工工藝的試驗與研究、新材料新設備的研發與試制等。關鍵技術攻關主要在勘察設計后期和施工的前期進行。
(四)系列技術集成系列技術集成是指按照一定的技術原理或功能目的,將兩個或兩個以上的單項技術通過重組而獲得具有統一整體功能的新技術的創造方法(Tidd,Bessantetal.2005)。它往往可以實現單個技術實現不了的技術需求目的。鐵路工程項目技術創新是一個復雜的系統工程,涉及多個技術領域,所涉及的技術問題具有跨學科與交叉學科的特點。鐵路工程技術通常不能被分解為彼此獨立的功能模塊進行分別生產和組合,而必須依靠系列技術的有機集成才能夠實現。
(五)科研成果應用科研成果應用是指以新建項目和技術改造項目為依托,將各方創新所形成的各項科研成果,在進行技術評審、試驗研究、聯調聯試等多種手段,促進科研成果在工程中的應用,解決鐵路建設與運營過程中的工程實際問題,提升技術集成能力,使得技術創新帶來的新技術效應能夠在工程項目中得到體現,同時對新技術的創新性、穩定性和經濟性進行科學的評價,利于進行進一步優化的過程。科研成果應用主要是在施工階段進行。
技術創新運行管理機制
為保障面向鐵路工程項目的技術創新的順利運行,需要建立決策科學、激勵驅動、協同合作、動態反饋的良性運行管理機制。
(一)決策機制建立決策機制,首先在于明確鐵路工程項目業主的法人實體地位,使之在技術創新決策中起主導和組織者、需求者的作用,鐵道部代表國家進行宏觀調控;同時,完善決策程序,建立制度化的決策體系,組建決策咨詢機構,負責技術方案內部論證;第三,建立和完善外部評估制度,對于重大鐵路工程項目,應在內部論證基礎上由獨立的第三方進行評估。
(二)激勵機制首先建立優勝劣汰機制,體現在選擇技術創新合作伙伴時,通過競標等方式擇挑選擇合作單位。第二,建立過程獎勵機制,在合作過程中業主不斷對技術創新過程進行跟蹤評價,對于完成階段性目標的給予獎勵,沒有完成階段性目標,查明原因并采取補救措施。第三,建立團隊技術創新績效與個人獎勵掛鉤機制,團隊產生的創新成果不但獎勵團隊,還要獎勵個人,激勵個人充分融入團隊進行協同創新。第四,重視精神獎勵,注重加強創新文化建設,提倡相互協作、團隊努力以及和諧共贏的文化風氣。注重以人為本,注重對基層技術人員的培養與支持,關注他們的需求。
(三)協調機制首先,構建公平的利益分配機制,按照“利益均沾,風險均擔”的原則,根據參與主體投入的資源和承擔的風險來進行利益分配。第二,建立有效的磋商機制,通過有效磋商,合作各方可以取得效益貢獻的平衡。第三,建立暢通的利益表達機制,利益表達重點關注參與者和獨立要素的利益訴求,確保他們的利益訴求得到充分的尊重和理解(Maurer2010)。第四,建立合理的利益補償機制,在合作中獲益較多的伙伴給獲益較少的伙伴以一定量的利益補償,該利益補償量可以預先確定。
(四)評價機制首先建立科學完善的評價體系,包括評價主體、評價客體、指標體系、評價標準、評價方法、評價程序等要素。第二,建立業主評審機制,科研任務下達后,業主應根據合同對技術創新的過程進行動態評價,以便調整針對性的激勵和協調措施,科研任務完成后,應組織專家對技術創新成果進行審查論證和評估,確保科技試驗的立論科學合理、方向正確、先進實用。第三,建立技術創新成果的第三方評審機制,構建若干個獨立的第三方評審認證機構和檢驗檢測機構,形成公開、公平、公正的市場競爭機制,確保認證機構的公正性。
結語
鐵路工程項目作為技術創新的前沿陣地和應用載體,如何保障其創新的能力和效率,具有重要意義。面向鐵路工程項目的技術創新管理模式,通過機制的運行,為鐵路工程項目的順利推進提供了堅實的保障。面向鐵路工程項目的技術創新管理模式,是在實踐中提煉出來的管理理論,在今后的技術創新實踐中,應繼續轉變政府職能,完善運行機制,構建面向鐵路工程項目的技術創新平臺,不斷創新面向鐵路工程項目的技術創新管理模式。
作者:張鎮森王孟鈞陸洋單位:中南大學土木工程學院
工程技術創新論文:石油工程技術創新之我見
摘要:隨著經濟全球化的發展,世界各國的經濟迅猛發展,石油資源的“存庫”在慢慢的減少,這使中國在不可再生資源的方面面臨著嚴峻的問題。所以我國應該在石油工程技術領域創新思維,充分重視石油資源的研發探究。
關鍵詞:石油;工程技術;創新的新策略
我國是石油大國,經濟的發展促使石油行業推動我國在國際經濟上的地位,同時也比許看到我國石油資源在迅速的驟減。采用有效合理的提取石油方法對減少對石油資源的浪費越來越重要。在對提取石油方法的工程技術上,我國的工藝方法還較為陳舊,這就降低了提取石油資源的效率,我國必須要從提取石油資源方面的技術著手探究。
1石油工程技術發展存在的問題
我國對石油提取技術的開發領域存在若干問題。及時,我國政府在發展之初在對石油提取技術上的開發沒有過多的重視,從而不能夠滿足國家對于石油的整體需求,所以就形成了生產力的嚴重滯后,也阻礙了石油方面的技術改革。第二,我國對提取石油的利用率構不成正比。客觀上我國的石油資源的分布不夠集中,零散在各處,一些油田的開采規模小,開采效率低。石油資源沒有達到充分的利用。第三,對于石油工程的管理機制問題,有處于遲緩的狀態。新型的技術和管理上的研發使用對于石油開發是至關重要的。如果石油開發在對內的管理制度上沒有突破性的改革,就會使整個石油工程長時間的處于一個止步不前的狀態,這對石油工程發展是不利的。第四,石油需求的盲目認知。社會對于石油需求程度的調查信息具有調查方向性的不明確性,信息資料的整體性缺失等等。這些問題會給石油工程的內部工作人員的判斷帶來迷失感。會使工作人員對市場的需求方向無從下手,從而影響了石油技術的發展。
2在石油研發中應注重的創新策略
(1)不斷探索和建立石油創新發展體系
對于不同行業,不同技術的研發,創新的重要性顯得尤其的重要,只有創新,才會有突破,只有創新才有新技術的出現。所以創新實在石油工程上的及時步,也是最主要的一步。我國的石油工程技術發展機遇與挑戰并存。在發展戰略選擇上應以國家勘探開發總體目標和石油公司發展戰略目標為核心,圍繞勘探開發重點領域中的關鍵瓶頸和難題,加強核心裝備研發與制造,培育占領技術制高點的戰略性技術,提高油氣勘探開發工程技術的保障能力和國際競爭力。
(2)建立一個全球化的多元化交流平臺
在當今經濟全球化的形勢下,我國的石油工程技術需要有面向世界資源的更廣泛的發展。這就需要緊密跟蹤全世界在石油工程上的近期信息及需求問題,就需要建立一個國際性的含有多元化的信息交流的模式。這樣能夠的知道,石油在全球的市場地位及所需技術含量高低的近期消息。同時能夠跟其他國進行管理和技術上的交流,能夠取長補短。促進各國的石油發展。牢牢抓住國家發展的大機遇,使石油行業的發展得到更多的新技術,注入更多的新鮮血液。(3)在對石油工程技術的發展同時,提高相關人員全方面技能的培訓在我國經濟高速發展的同時,我國各個行業,尤其是石油工程方面的從業人員,需要有高素質,高技能的工作人員,這也是當前最急迫的問題。對于勞動力質量的提升問題成為了我國面對的重中之重對象。在某個程度上加強對石油工程研發團隊的管理能力和針對優化人員要做好對人員上崗工作的培訓問題,及從社會中實行眾多取優的原則以及在教育機構上對石油工程未來人才的不間斷培養。促進石油工程技術的發展進程。(4)工程技術的創新是行業發展創新的活力在眾多創新領域中,工程技術的創新難度較大,同時也是對行業發展創新影響較大的一個重要方面。要積極引入世界新型技術到傳統的石油勘探開采及煉制領域。如:新材料技術、信息及通訊技術、自動化及智能化技術以及環境友好技術和資源綜合利用技術等。在未來石油工程技術中更好的體現跨行業技術的融合,進一步推動石油工程技術的變革。(5)加大對工程發展的人力、物力、財力投入力度在對石油工程等各方面的發展過程中,我國應在研發技術中投入更多的人力和資金,給石油工程的研發創造一個良好的環境。與此同時,政府對企業機構要有政策指導,使石油工程相關的部門能夠有足量的資金去研發。有了足量的資金環境,石油工程技術研發團隊才能及時的更新投入使用的設備。在其中石油企業內部對資金也要有個合理的管理,使我國石油工程技術得到更快的更新和提高。
3結語
結合上面所述,我們能夠看出,對于我國的石油工程的發展還需要做出很多努力。我們應充分認識到為我國的石油工程得到更好的發展,就必須要堅持改革和創新。石油工業的發展關系到整個社會的經濟發展,關系到我國在國際經濟上的地位。所以發展我國的石油工程技術是刻不容緩的。不管是在石油技術的改革還是對于工程內部管理的提升都需要創新突破。
作者:王澤 單位:中石油遼河油田分公司冷家油田開發公司
工程技術創新論文:公路養護施工中工程技術創新
摘要:公路是現代城市的一個基礎工程,其對城市的經濟發展會造成直接影響,如何提升公路工程質量已經成為一個關鍵問題。公路養護是公路工程施工中的一項基本工作,因此,對公路養護施工技術進行創新研究已經成為公路養護施工過程中的一項必要工作。
關鍵詞:公路養護;施工工程;技術創新公路工程是現代城市的一個重要構成部分,在不斷發展過程中,對公路的外觀、功能等各個方面都提出了更高的要求,為了使公路工程的質量可以達到要求標準,對公路進行養護是必要。公路養護施工具有綜合性、專業性,對技術、人才等多個方面都有著嚴格要求,因此要想加強對該方面的分析。
1公路養護施工過程
1.1準備工作
公路養護施工中,前期準備工作會對后期產生一定程度的影響。前期準備工作的關鍵是要做好養護材料的選擇與準備,同時也要做好相應組織工作。選擇高質量的施工材料是確保養護質量能夠得到要求的前提[1]。此外,在公路工程養護過程中,還要明確施工組織,包括完善設計方案、安全措施、有效監督制度等。只有明確施工人員的工作,將責任落實都每個施工人員身上,才能確保養護施工的順利進行。
1.2施工期間養護工作
施工期間養護工作的重點內容主要有以下幾點:①放樣階段的養護施工,施工期間,作為施工方不僅要依據公路的實際情況,對路基等部門進行放樣,并且要加強管理與監督等各項工作,從而為后續工作的開展提供有利的支持。②恢復定線,該階段會受到許多因素影響,包括檢驗、復制。③路基放樣,高質量的路基是確保公路壽命能夠達到要求的基礎[2]。路基放樣主要包括:路樁修筑、半挖路堤等多項內容。依據施工圖紙對施工方案進行檢測與標注,確保施工本身的性與合理性。
1.3公路施工階段養護
對于已經投入使用的公路來說,雖然有先進的質量和技術作為較為的施工材料,但是在公路投入施工后,仍然需要良好的養護手段,提高工程質量,從而使公路在具體使用過程中可以發揮出應有的作用。公路在使用期間的養護需要具有針對性,依據公路上通過的車輛、承載能力等各項因素,進行針對性養護管理,延長公路壽命。公路工期做好相應的養護工作,降低安全事故的發
2公路養護施工技術創新
2.1霧封層公路養護施工技術創新
公路養護施工過程中需要考慮工程的經濟價值,要確保公路養護施工具有現實意義。公路工程養護施工中,一方面要對養護的質量情況進行重點考慮,另一方面還要在條件允許的情況下,不斷對施工方案進行優化,對成本進行優化,霧封層公路養護技術就是目前公路工程養護施工過程中比較常用的一項技術,將其合理的應用在公路養護施工中,可以使公路的質量得到大幅度提高[3]。具體實施期間,利用少量稀釋后的乳化瀝青噴灑在需要養護的公路表面,通過該方式,可以降低公路表面的摩擦系數,從而達到養護公路的目的。為了確保養護工作的順利開展,應當對公路表面進行一系列的降溫處理,養護工作好在相對干燥的環境下開展,盡量避開雷雨天氣。公路養護應當從不同的技術角度出發,最終形成質量、成本、效果三者的協同效應,公路施工應當與養護工作兩者緊密結合在一起,通過該方式,使公路養護技術水平能夠得到進一步提升。在具體實施過程中,要保障每個環節的技術指標都合理,提高技術控制能力。
2.2廢舊瀝青混合料再生技術
廢舊瀝青混合料再生技術一方面可以使公路的養護成本得到合理控制,另一方面也可以減少公路養護施工過程中資源的使用量,從而達到保護生態環境的目的。對廢舊瀝青混合料在再生技術進行應用推廣,經過對原瀝青路面的層處理后,將瀝青作為再生材料,依據一定比例,向廢舊瀝青中加入適量的添加劑和水,在自然環境下融合,通過該方式形成路面下面層[4]。從目前我國公路行業的發展情況來看,廢舊瀝青混合料再生技術可以長久實行下去,該技術在具體應用過程中,一方面可以變廢為寶,另一方面可以降低公路工程對環境造成的破壞,持續下去,對于可持續發展來說有著重要意義。
2.3微表處理技術
公路養護期間,要注意提高公路的抗滑性,公路養護施工微表處理技術能使公路的抗滑性得到顯著提高,并且該項技術可以實現對車轍的合理修復,從而延長公路的使用壽命。公路養護期間,要科學的應用養護微表處理技術,對細微處的縫隙進行合理修復,通過該方式養護自然環境以及公路上行駛的車輛對公路造成的各種傷害。需要注意的是,微表處理技術的應用與許多因素都是聯合在一起的,氣候就是其中最為關鍵的一項內容,因此在微表處理技術應用過程中,要從分結合的當地的氣候環境開展,確保設施的合理性。此外,還選用依據實際情況,制定施工計劃,做好現場監督與管理,明確各個部門職責。
2.4SUPERPAVE高性能瀝青路面施工技術
SUPERPAVE高性能瀝青路面施工技術是一項相對較為先進的瀝青路面施工技術,該項技術得到了廣泛應用的原因如下:同歸對該項技術使路面具有良好的均勻性,并且可以使路面具有不錯的抵抗水害能力[5]。SUPERPAVE高性能瀝青路面使公路的耐久性及道路性能都得到了改善,同時也提高了道路的安全性能。
3公路養護施工工程技術創新發展前景
近幾年,隨著人們對公路養護施工重視程度的不斷提升,我國在公路養護工作上的資金投入逐漸增加,這也是我國公路養護時代正式開始的一個重要標志,這也使現代許多施工企業始終秉持著“采用的技術進行公路養護”原則進行施工。這些企業在經營過程中集中在創新公路養護施工技術上,其目在于服務公路養護市場。技術的創新要有所依托,在具體創新期間,一方面可以對國外先進的技術進行合理借鑒,通過研究,最終形成自主知識產權新技術;另一方面,也可以依據公路養護過程中遇到各種不同類型的問題,依據具體實施方法對公路養護技術進行適當的改進、融合。在公路養護施工過程中,這些公司,在發展過程中,將會成為集設計、科研、施工等各項技術為一體的綜合服務性企業。此外,還應當積極發展以技術、管理、品牌為中心的現代化養路公司。通過該方式,企業可以安排一定的人員,專門進行科研活動,不斷對公路養護技術進行適當創新,最終使企業能夠利于不敗之地。
4結束語
公路養護施工技術不僅會對公路養護工作造成影響,同時也會影響公路的整體質量。公路養護是公路工程施工中的一項關鍵內容,但是從實際情況來看,在具體施工中容易被忽視,這主要是因為公路數量的增加,工作量較大。因此,為了可以在短時間內實現對公路工程的高效養護,就必須對現有的養護技術進行優化。
作者:楊明 單位:重慶市黔江區公路局
工程技術創新論文:建筑水電安裝工程技術創新策略解析
摘要:隨著建筑業的發展,建筑類型更趨于多樣化、專業化、復雜化,因此所要求的建筑工程技術也亟待提高,以此來滿足人們能日益增長的多樣化審美需求。因此,建筑水電安裝作為建筑設備施工的一部分,其技術要求也不能停滯不前,對比分析國內外的建筑設備安裝技術,借鑒其經驗來調整和發展自身的技術要求,以適應越來越復雜和專業化的建筑設計,能實現居民與建筑自身的和諧。
關鍵詞:建筑水電;安裝技術;問題;策略
前言:現如今,建筑水電的安裝已經成為人們買房前最關注的一個問題。為了達到居民的要求,建筑水電安裝要保障一定質量上的安全,能讓居民擁有舒適的住房環境,不會有任何威脅居民生活的安全隱患。所以,每個居民都會想要擁有一個可以保障生命財產安全,提高自己生活品質的建筑,而智能創新型的水電安裝技術為其提供了最為重要的技術支持。
1建筑水電安裝現存的各種問題
1.1管道安裝技術
作為水電安裝的重點,管道安裝技術最易出現三個問題。一是工人在安裝防水套和防水翼時粗枝濫造,對于埋管水平程度不能進行有效的控制;二是閥門、朝向以及啟閉、主干的活動接合部位在安裝的時候沒有嚴格按實際情況進行規范的選擇安裝;三是因排水橫管安裝不到位,致使嚴重倒坡。
1.2衛生器具安裝技術
無論是家用還是公用的衛生器具,在安裝過程中總會出現各種各樣由于技術標準問題而造成的質量問題,進而影響衛生器具的使用壽命及其它問題。例如,在對馬桶進行安裝時,沒有按工程技術規范標準施工,造成堵塞管道,下水道水溢出,給居民生活造成影響。同樣對各個器具的電位連接時,沒有注意各個部位的等電位連接,造成器具之間的電位差,加之靠近鋼管鋪設,形成電路回流,造成安全問題。
1.3開關插座安裝技術
家用電器的線路布置是現在建筑設備安裝中較容易出現問題的部分,主要表現在工程技術人員沒有按照標準去布置電線管道,易造成強弱電線距離較近,嚴重影響弱電信號通過。在開關和插座的接線處,錯接、亂接現象也經常出現,忽視了電路連接的基本規則,留下嚴重的安全隱患,輕則短路,重則威脅居民的生命財產安全。
1.4防雷安裝技術
防雷安裝在水電安裝中起電氣保護作用,有效保障居民的人身安全。在安裝過程中,最易出現焊接問題,比如焊接技術差導致的焊接破漏,焊渣存留多。還有就是補償器與預埋度的控制問題。
1.5消防安裝技術
消防安裝分為兩個部分,生活泵部分和消防泵部分。生活泵包括自動噴淋和排煙送風系統;消防泵包括自動火災報警和室內外消火栓系統。消防安裝的常見問題是水泵的壓力設置不合理不智能,致使無法及時補水滅火。排煙送風系統中的排煙風機由于安裝不到位、漏風及管道井阻力較大的問題致使其無法運行。
1.6安全防護安裝技術
現在,居民越來越重視建筑的安全性能,大多數人選擇使用智能化的安全防護系統,安裝可以識別業主身份的門磁開關傳感器,使其能夠及時防盜報警。但在安裝此系統時通常會遇到信號處理系統不敏感或是節點設計不系統等技術問題,致使機器無法識別業主信息,無法發出求救報警信號,居民的人身安全得不到保障。
1.7空調安裝技術
居民在裝修住房時,空調是必不可少的家電,但是如何使空調的運行達到用戶的要求是個很困難的問題,因為根據住房的大小需要選擇合適功率的空調,還要符合用戶提出的舒適溫度要求,這就對技術人員產生了難以控制的標準,既要保持空間的合理利用,又要溫濕適宜符合客戶要求。而房屋本身的條件又會對空調產品產生不可預知的破壞,達不到正常運轉的標準。
2 建筑水電安裝技術提出的創新策略
2.1管道安裝技術方面
工程中應嚴格按照標準程序對管道進行安裝,必須要在經過處理過后的松土下安裝預埋管,適當增大管道坡度以及控制排水橫管坡度。嚴格控制預埋干管的壓力是管道工作的1.5倍,還要保障建筑通水前,水必須經過24小時的游離氯消毒水消毒。
2.2衛生器具安裝技術方面
在安裝衛生器具的時候,為了防止水泥渣、木屑等落入浴缸、地漏、馬桶等衛生器具的排水口堵塞排水口,應該在管道毛坯完成后,在管道的開口處,用專業的橡膠做的橡皮塞塞住洞口。衛生器具一般安裝在衛生間里,所以衛生間的坡度也需要施工人員進行嚴格的檢測,用管道直徑3/4左右的皮球進行管道試驗,如果皮球能夠順利通過管道沒有任何阻塞滲漏,就算合格了。電位聯結和漏電保護器是最重要的兩個防電安全保護系統,兩者相輔相成,不可替代。其中,電位聯結更是要做到等電位聯結,防止觸電,引發危險事故。
2.3開關插座安裝技術方面
在進行水電的設備施工時,要提前確定家用電器的具體高度,以及進行加固時距離墻面的寬度,若是多層電器,固定時先確定各層中心軸線的位置,誤差不超過50毫米,然后進行安裝施工。插座及開關,按同一個房間內的高度相差不超過15毫米。施工埋線時,嚴格按照標準安裝,將開關和插座的接線并聯,嚴禁出現交叉和串聯的現象。區分好強電電線和弱電電線,并以間距300~500毫米進行埋設,以減少兩電信號之間的相互干擾。需要注意的是,開關按照統一的標準向下開啟,門后不得布置任何形式的開關和插座。
2.4防雷安裝技術方面
在建筑的屋頂設置避雷針,形成避雷帶,再通過大于D16的柱內混凝土電焊主筋再輔以鍍鋅導入地下的鋼筋混凝土接地體。還可以通過均壓環和引下主筋的焊接,防止電磁脈沖干擾,完善防雷安裝技術,保障居民的用電安全。
2.5消防安裝技術方面
對居住建筑進行供水管道的安裝時,需要在近戶端安裝用于查看和監督的壓力表,并測試確保壓力表的正常工作。在距離建筑外墻5至40米距離內裝設消防栓,消防栓距離道路外邊緣不超過2米,以便消防車進行取水。對于居民樓中安裝自動消防雙速風機設備系統的,需要設置兩種方式啟動:自動和手動,假若出現未知火情,自動消防系統可以采用低速風機預警和位置鎖定,高速風機進行煙霧的排出,來保障居民的生命財產安全不受到威脅,安裝完成后要檢驗其都能正常工作。
2.6安全防護安裝技術方面
安全防護程序推薦采用NeuronC語言軟件編寫,階段調試可以采用NobeBuilder來創建節點來進行各個階段的安全系統調試,并通過LonWorks集成總線來對智能防護系統進行方便高效的創建。報警系統需要通過信號探測、信息傳遞、系統分析來完成。所以,探測器可采用高靈敏度的菲涅爾透鏡作為紅外輻射的采集器來確定出發點的位置和動態監測。
2.7空調安裝技術方面
為改善空調安裝技術,我們可以把自動識別季節轉換器安裝在溫度濕度調節器上,使其冷熱源聯合試運轉8小時以上,即可讓空調根據季節變化自動轉換室內溫度濕度,達到更加智能化的效果。
3總結
為了提高居民的生活水平,保障居民生命財產安全,為人們的居住環境提供良好的設備施工,實現居民與建筑自身的和諧,我們必須要認識到建筑水電安裝技術的重要性,不斷完善創新水電安裝技術,才能給居民提供一個安全、穩定、舒適、和諧的生活環境。
工程技術創新論文:沿海重堿區水土保持綠化工程技術創新
摘 要:處于重堿區的大豐市川東港閘下移水土保持工程,創新采用“雙改三助四防”的技術,解決了草坪綠化抗鹽堿、抗海風、抗旱、抗凍及抗強濕等一系列問題,取得良好的效果,對沿海綠化工程設計施工,具有一定的借鑒價值。
關鍵詞:沿海;重堿區;綠化;技術創新
1.工程概況
新建川東港閘堤防背水面框格護坡19000m2,設計采用草坪綠化進行水土保持,建坪標準為一級(草皮覆蓋率達95%以上)。框格護坡均用預制空心六角塊鋪成,坡腳采用砼底格埂,坡頂采用砼排水溝,坡面設砼排水溝、斜格埂和腰埂,腰埂將坡面分為上、下兩節。綠化范圍:南堤內坡,長840m,坡比1:3,頂高程8.0,底埂高程2.0,腰埂頂高程5.0;北堤內坡,長630m,坡比1:3,頂高程8.0,腰埂頂高程6.0,腰埂以下為砼坡。
2.現場條件
該工程表層地質為粉砂性壤土,其穩定性較差。夏(冬)季,平均氣溫比內地高(低)3℃~5℃。汛期受季節性影響更加明顯,內地小雨,這里就是中到大雨;內地中雨,這里就是大到暴雨;內地大到暴雨,這里就是大暴雨到特大暴雨。附:2011年汛期六角塊坡面被雨水沖刷演變過程圖(原南堤內坡六角塊面留土面雨水沖刷露面局部損壞損毀,共塌陷540m ,損失嚴重)。
3.調研情況
為吸取上年教訓,我們對本地區沿海類似工程的綠化情況,進行調研,同行現場介紹狗芽根、三葉草、高羊毛、堿茅、結縷草、麥冬等常規品種雖有其優點,但不足之處明顯,如下圖所示。
為實地驗證和總結, 2012年4月4日采用以上草籽試種,5月13日發現多處無苗芽,7月25日,大部枯死。如下圖所示。
4.實施綱要
本工程擬建草坪框格內填土,雖為內地調來的耕植性粘性壤土,但經2011年冬季和2012年初春的凍結和溶散,其坡下的鹽堿早已上升,腰埂以上PH值在8.0~9.0之間,腰埂以下PH值在9.0以上;其土壤貧瘠,而且非常干燥;如下圖所示。
因此,選用草籽要滿足土質、天氣、時間三大要素。按沿海地區植被生長特點要求滿足:常年耐堿、夏季抗旱耐濕、冬季抗凍耐寒;按坡面防護時間要滿足:發棵快、長勢旺、密度高、遮雨效果好。最終達到工程綠化、汛期防雨水沖刷(不塌陷、不塌方、六角塊不損壞)的雙重作用。
4.技術創新
借鑒2004年淮河入海水道海口閘等工程的沿海綠化經驗,谷源遠同志于2006年6月主筆《沿海綠化工程的技術創新》,在“首屆江蘇省青年科學家年會”上得到行業專家的充分肯定,并被年會受錄;此后,與國內一家綠化種植場合作,建立“基地”進行研究。對國內、國外草籽進行試驗比較,進行混合改良,在自然環境下,進行四季野練,取得一定成效;在進行本工程綠化實施前,又得到建設單位的支持,與參建單位一起,對大豐市沿海綠化項目調研,并吸取當地村民農作物種植的經驗;提出“雙改三助四防”的技術創新,于2012年4月下旬播種,在6月下旬成功建坪,取得良好效果。
其主要工藝流程為:灌水改良化學改良坡面整理浸種參砂催牙蓋草簾澆水保濕見苗芽后揭簾(使其幼苗在光合下成熟)澆水助長初建坪后撒稻草護根(保濕助長)除害(保護草坪生長)建坪
5.“雙改”技術措施
“雙改”就是對傳統草籽進行技術改良,采用自行培植的綜合型草籽進行種植;對土壤PH值,通過灌水壓堿和化學改良進行土壤PH值控制,把土壤PH值控制在6.5-7.5之間,避免堿重燒苗。
5.1草籽改良
2006年以來,“基地”按照我公司指定的技術方案和實驗計劃,采用某國進口草籽進行混合改良,以多品種雜交,研制出適應沿海重堿區生長的綜合型草籽。該品種是冷季型和曖季性的復合品種。具有冬季抗凍、耐寒;夏季耐高溫;抗堿性較好、抗病蟲害能力強等物點。一年四季常綠。對肥料反應明顯,出苗迅速,建植非常快,夏季密度大,地面覆蓋效果好。草籽質量無陳貨、無虛皮、無虛殼、無胞衣、無參砂、無其它雜質,實際出芽率在85%以上。
5.2改良土壤PH值
5.2.1初期水利改良
實踐證明:采用水利改良對土壤可起到淋鹽防鹽作用,有效地淋洗土壤中的鹽分,降低土體特別是表層土壤中的鹽分含量,為植物正常生長提供良好的土壤環境條件。在開工初期,我們采用可飲用水,對坡面灌水壓堿3遍,潤土深度達30~50cm,在汛前每天下午澆水助長1次,潤土深度≥15cm。
5.2.2種前化學改良
播種前,采用化學改良防鹽措施,可以有效地抑制土體中特別是表層土壤中的鹽分含量,降低土壤PH值。而本工程土質有機質含量極低,種植時必須對種植范圍內的土壤上足改良基料和基肥,并力求勻布。
傳統改良方案:采用硫酸鋁、硫酸亞鐵、硫磺粉、硫酸亞鐵(黑礬)等進行土壤改良,再采用硫酸甲型基肥助長。因此,化學改良料不具備基肥效果,基肥又不具備化學改良效果,且成本較高。
經比較分析,選用某國技術生產的復合肥(N-P2O5-K2O,16-16-16,48%)進行土壤化學改良,用量150kg/畝,將土壤PH值有效地控制在7.5 以下,以確保草籽出芽和生長。由于坡面灌溉用水,肥料極易流失,因此,在其生長期每隔15天,施肥一次(用量50kg/畝);在草皮反枯反黃時,及時補肥,用量因地置宜,以保障其良好的生長,使其草面和根莖能在汛期發揮良好的護坡作用。
5.2.3種后水利改良
在草苗出芽期、生長期,逐日灑水,淋洗表層土壤鹽分,使土壤表層的PH值,在日常淋水中,不斷下降,解決了堿重燒苗問題。在蒸降比較高的旱季,再根據土壤鹽分動態狀況,提高灌溉率,以保障有充分的水量淋洗壓鹽。灌水壓鹽過程中,避免大水漫灌,以免造成水量導致的復合肥料損失和土壤流失。
5.2.4 PH值變化分析
根據試驗點的各期PH值觀測原始記錄,在水利改良和化學改良的雙重作用下,土壤的PH值得到有效改善。附:各期PH值觀測原始記錄圖。
經對各部位PH按各個時期統計分析,坡面腰埂以上PH值從8.83(南堤)和8.93(北堤)降至6.54(南堤)和6.68(北堤),下降值2.4;坡面腰埂以下PH值從灌水改良前現場簡便測定,到灌水改良二遍后的8.88降至6.74(成果申報前的最小值),下降值2.27。這一效果的形成,為草坪的生長和后期管護,提供了良好的土質環境。附:各期PH值變化分析圖。
6.“三助”工藝要求
“三助”就是種前浸種、參砂催牙、翻土播種并培土助長;種后蓋草簾、澆水保濕助長,并適時揭簾;在高溫季節再撒草護根助長。
針對“三助”特點,按主要技術要領歸結為“八大流程”:浸種(約6小時)參砂催牙(12小時即露芽頭,≤3mm前播種入土)翻土播種并培土助長(種入土深度,5.0cm≤h≤7.0cm)蓋草簾澆水(小苗全天保濕,澆水要均勻要透徹,中午避免灑水)揭簾養護(小苗頂出草簾,但拉簾時苗不被拖夾損害為宜,此時出苗率約90%,澆水入土≥15cm)夏季撒草護根(撒勻不壓苗,降低高溫高蒸燒苗,也阻隔暴雨沖刷坡面表土)溝內注水保濕(要防溢滿過度成淋溝傷坡)汛期備草簾防雨水沖刷塌坡。附流程照片。
在“八大流程”中,由于草坪水份受氣候變化的蒸騰率和坡面的流失率影響明顯,草坪保濕尤其重要。而海邊無淡水區,我們的措施為:在育種、出芽期,采用灑水車運飲用水澆灌;在草坪生長期,采用灑水車、人工配合汽油型水泵,直接從閘內港道中抽取水澆灌、保濕、助長;值得注意的是,由于坡頂砼排水溝在日照下,干燥、高熱,使坡頂向下1.5m范圍內的草坪,正常處于旱、熱狀態,苗芽枯死現象嚴重,經研究,分別采用雙層草簾和加厚稻草保濕,并對排水溝注水、溢水,使其外坡具有一定的濕度,取得良好效果。經現場觀察表明:草坪保濕與不保濕具有明顯差距。
非保濕區,在生長期出苗不齊,稀疏、禿斑、白皮較多,2012年6月13日尚不能建坪;8月8日基本建坪時,葉片長10-15cm,未見藤條,且枯黃、偏狹。附:現場觀察照片。
保濕區,在生長期出苗茂盛,2012年6月13日已建坪,并具備護坡防汛條件,較非保濕區要提前33天;7月6日滿坪時,葉片長度15-27 cm,藤條35-58cm,不僅將六角塊覆蓋,而且開始伸過斜格埂交叉覆蓋。附:現場觀察照片。
經對保濕區與非保濕區的干燥深度進行測定和統計分析,日常氣候環境中,在2cm~5cm土層干燥區間,保濕環境土壤較大含水率從9.39%下降至6.38%,不保濕環境土壤最小含水率從6.34%下降至1.31% ;實驗表明,在露天環境下,當土壤干燥至表層下5cm時,土壤含水率只有1.31%;稻草覆蓋區的土壤含水率還在6.38%。如保濕區與非保濕區環境分析圖。
7.“四防”養護要點
“四防”就是防蟲害,防動物踐踏,防缺肥,防灌澆水PH超標。
1)適時防害:雨季是防病蟲害的關鍵,蟲害一旦產生,草坪會出現枯黃、萎縮、死亡,拖過治療期,想救也沒有辦法,因此,不能掉以輕心,應做好觀察記錄,早發現,早防治。
2)保育生長:生長期對雜草每月修剪1次,并要嚴防人為踐踏或動物啃食。值得注意的是,立夏前后的小蟹群打洞、鉗草,破壞性極強,要即時滅害。
3)適時追肥:除上文已介紹的復合肥外;期間用尿素追肥四次,每次≥20g/m2。
4)適時管水:由于綠化生長期用水是閘內港道水源,俗稱陰陽水,它有上游來的淡水,又有開閘漲潮暗涌的海水,以及土壤內屯積的堿性物分解到港道水質中,如果灑澆的水質PH超出草坪生長要求,將會導致嚴重后果,因此,必須對澆灑用水堅持先測后用,確保PH值PH≤7.0。
8.技術總結
綠化工程技術要點概括如下:挑選草籽品種,確定種籽用量;坡面灌水壓堿,巧用基肥改良;種前參砂催牙,種時控制深度;出苗揭開草簾,保育澆水助長;注意觀察蟲害,及時用藥防治;旱時灑草保濕,時時測試水質;適時開展追肥,不忘按時修剪;維護不離現場,當防動物踐踏;加土補缺過冬,來年又見綠坪。
9.實際效果
該新技術、新材料于2012年4月運用川東閘下移工程,目前草坪長勢旺盛。它從培植草籽、加強管護、灑水和復合肥改良土壤PH值出發,切實解決了草坪抗鹽堿、抗海風、抗旱、抗凍及抗強濕等一系列問題,對沿海綠化工程設計施工,具有一定的借鑒價值和推廣應用價值。
工程技術創新論文:基于綠色理念下巖土工程技術創新方法與實踐
【摘 要】我國經濟呈飛速發展的趨勢,各類工程建設的項目逐漸增多,通過相關人員進行調查發現,巖土工程技術在各個建筑工程項目中得到了廣泛的應用。為了滿足各個建筑工程項目的要求,巖土工程技術需要進行不斷的創新,在創新過程中需要以現代科學技術的發展現狀為主要依據。在基于綠色理念下,此篇文章對巖土工程技術創新方法和實踐應用進行了分析和研究,希望對各個建筑工程項目施工過程提供一定的幫助。
【關鍵詞】綠色理念 巖土工程 技術創新 方法研究
巖土工程施工過程能夠將力學、工程學、工程地質學以及巖土力學等幾個不同的科目進行有機的結合,進而保障建筑工程項目的質量符合國家相關規定的要求。但是隨著科學技術的不斷發展,傳統的巖土施工技術已經不能滿足建筑工程的要求,因此對巖土工程的施工技術進行創新和研究變得越來越重要。
1 對巖土工程技術相關內容進行介紹
巖土工程技術在我國的發展歷史比較長,許多建設行業都用到了巖土工程技術,例如:高速公路鐵路的建設、海底隧道的建設、地鐵的建設以及大跨度橋梁的建設,隨著巖土工程施工技術的廣泛應用,對施工技術提出了更高的要求。在進行巖土工程建設時,其主要方法是:相關技術人員通過對建設工程項目進行詳細的分析和研究,得到初步的參考數據,通過實踐試驗得出真實的數據,再進行巖土工程施工。
隨著科學時代的到來,我國涌現出了許多的新式的施工材料和儀器設備,并且可以使用計算機對其施工全過程進行監控和管理,這種情況都加快了巖土工程技術的發展。巖土工程施工過程能夠將力學、工程學、工程地質學以及巖土力學等幾個不同的科目進行有機的結合,通過實際勘測和測量對巖土進行適當的改進,巖土工程的主要研究對象是巖體和土體,在地質發生變化時,巖體會呈現出不同的狀態,因此在施工前需要對其進行相關數據的測定,與此同時,需要對巖體和土體的強度、抗變性能以及滲透性能進行測定,選擇強度、抗變性能以及滲透性能較好的巖體和土體進行建筑項目的施工過程,從而保障建筑施工的質量。
巖土工程具有一定的特點,下面對其特點進行介紹。一方面,巖土工程施工技術比較復雜,巖土工程施工技術需要將各個學科的內容進行過綜合運用,因此其具有一定的復雜性,在施工過程中施工質量會受許多因素的影響,例如:氣候條件、天氣情況、施工材料和機械設備等,因此在施工前施工人員需要對施工現場進行勘察以及對當地的氣候條件進行調查等,從而制定的施工方案。另一方面,巖土施工具有一定的嚴格性。為了保障巖土的施工質量,施工部門必須派專業的管理人員對整個施工過程進行嚴格控制,體現了其施工的嚴格性。
2 巖土工程技術創新方法以及實際應用研究
2.1 漿固碎石樁技術
在進行高速公路和橋梁建筑過程中,對軟土地基進行處理使用最多的方法是復合地基施工的方式。這種方法使用的碎石樁是比較松散體積較小的體樁,其樁身的強度較其他碎石樁的強度小很多,使用傳統的加固方法只是對樁身進行簡單的加固,不能對碎石樁之間的軟土進行加固處理。
碎石樁復合地基技術具有施工過程簡單、操作方法簡便以及成本投入少的特點,因為其特點在處理軟土地基時得到了廣泛使用。但是碎石樁屬于柔性樁的一種,如果在碎石樁上施加負載后,地基承受的沉降量會逐漸變大,此種方法不能應用在沉降量較大的建筑工程中。基樁后注灌漿技術可以彌補上述方法的缺點,但是其施工的對象主要是剛性樁。
漿固碎石樁技術將上述兩種方法進行了有機的融合,待碎石樁施工過程完成后,利用施工前埋好的管線對碎石和周圍的土體進行注漿施工,這樣就形成了漿固碎石樁。此種碎石樁可以形成樁體、漿液加固提以及巖體和土體組成的加固區域,大大的提高了軟土地基的承載能力,減少了地基沉降現象的出現。與此同時,施工過程使用的材料多數為碎石頭、小磚塊、鋼渣等不要的施工材料,不僅保護了生態環境,并且降低了建筑單位投入的資金成本,為建筑單位帶來了更多的利益。
2.2 PCC樁技術
我國在進行巖土施工時,許多施工工程都是在土質較軟的地方進行,因此非常容易出現地基沉降的問題。為了能夠有效的控制此問題,需要相關部門進行研究和分析,制定有效的解決方法和控制技術。通過專業人士的分析,樁基需要承受的力主要是樁基側面部分產生的摩擦阻力和樁基上部邊緣產生的阻力,在混凝土質量相同的情況下,對空心樁和實心樁的承載能力進行測試,結果發現,空心樁的承載能力超過了實心樁的承載能力,PCC樁以上述的試驗結果為主要依據進行了一定的創新和改進。改進過后的PCC樁不僅可以減少混凝土的使用量,并且在一定程度上提高了樁基的承載力,有效的減少了地基沉降事件的發生。
PCC樁機的系統設備主要有:底座、機架、動力卷揚器、混凝土分流器以及沉模等,沉模裝置由兩個經過固定處理的鋼管形成,其特點是直徑比較大,在沉默裝置的的下部邊緣以及內側和外側安裝成模造漿器,有效的減小了樁基的阻力;另外,在沉默裝置的進料口處安裝混凝土分流器,將混凝土進行攪勻,方便進行建筑施工。PCC樁機的可控制性比較強,使用的自動化設備較多,減少了人力,為建筑施工單位節約了成本。
2.3 鉆探技術和坑探技術
這兩種技術無需做太多的施工準備工作,可以直接對巖土層進行勘測,能夠直觀較快的獲知建筑施工區域的地理特點以及巖體土體的性質。鉆探技術指在地層類型和相關施工要求明確的情況下,通過鉆探將處于不同深度的巖土挖掘出來,作為研究的樣本,讓專業人員使用相關技術儀器對巖土進行詳細的分析和研究,從而選擇的巖土工程施工技術。坑探技術是一種使用非常少的技術,一般情況下,在鉆探技術不能確認巖土性質時才會使用坑探技術,并且其會浪費很多的資源,需要投入大量的成本,所以,建議巖土施工單位多多的使用鉆探技術。
2.4 采用GPS進行定位的測量技術
此種技術在現階段巖土施工過程中得到了廣泛的使用,GPS定位技術能夠對地勢比較復雜的區域進行的勘測,并且減少了建筑單位投入的人力、物力和財力,但是在使用GPS定位技術施工前準備工作一定要做好,比如施工過程使用的采集設備、儀器裝置和通訊設備等,在準備工作完成后,需要確定的采集時間,盡量選擇在晴天的早晨進行勘測,這樣使勘測結果的誤差非常小。在巖土工程施工過程中使用GPS定位技術可以有效的提高施工的效率和質量,其主要原因是GPS定位技術使用了許多自動化的設備,能夠自動的進行數據記錄,對巖土工程的發展有一定的推動作用。
3 結語
上述文章對我國巖土的相關內容、技術創新以及實踐應用進行了分析和研究,使巖土工程施工技術能夠滿足時展的需要,但是,我國巖土施工技術同國外發達國家相比仍然存在較大的差距,為此,我國應該適當的引進國外的先進技術,相關人員根據具體施工情況進行改進和完善,與此同時,我國需要對巖土技術施工人員和管理人員進行系統的培訓,提高其素質和專業技術水平,進而保障巖土施工過程可以保質保量的完成,加快我國各個建設單位和經濟的發展速度。
工程技術創新論文:沿海重堿區水土保持綠化工程技術創新
摘 要:處于重堿區的大豐市川東港閘下移水土保持工程,創新采用“雙改三助四防”的技術,解決了草坪綠化抗鹽堿、抗海風、抗旱、抗凍及抗強濕等一系列問題,取得良好的效果,對沿海綠化工程設計施工,具有一定的借鑒價值。
關鍵詞:沿海;重堿區;綠化;技術創新
1.工程概況
新建川東港閘堤防背水面框格護坡19000m2,設計采用草坪綠化進行水土保持,建坪標準為一級(草皮覆蓋率達95%以上)。框格護坡均用預制空心六角塊鋪成,坡腳采用砼底格埂,坡頂采用砼排水溝,坡面設砼排水溝、斜格埂和腰埂,腰埂將坡面分為上、下兩節。綠化范圍:南堤內坡,長840m,坡比1:3,頂高程8.0,底埂高程2.0,腰埂頂高程5.0;北堤內坡,長630m,坡比1:3,頂高程8.0,腰埂頂高程6.0,腰埂以下為砼坡。
2.現場條件
該工程表層地質為粉砂性壤土,其穩定性較差。夏(冬)季,平均氣溫比內地高(低)3℃~5℃。汛期受季節性影響更加明顯,內地小雨,這里就是中到大雨;內地中雨,這里就是大到暴雨;內地大到暴雨,這里就是大暴雨到特大暴雨。附:2011年汛期六角塊坡面被雨水沖刷演變過程圖(原南堤內坡六角塊面留土面雨水沖刷露面局部損壞損毀,共塌陷540m ,損失嚴重)。
3.調研情況
為吸取上年教訓,我們對本地區沿海類似工程的綠化情況,進行調研,同行現場介紹狗芽根、三葉草、高羊毛、堿茅、結縷草、麥冬等常規品種雖有其優點,但不足之處明顯,如下圖所示。
為實地驗證和總結, 2012年4月4日采用以上草籽試種,5月13日發現多處無苗芽,7月25日,大部枯死。如下圖所示。
4.實施綱要
本工程擬建草坪框格內填土,雖為內地調來的耕植性粘性壤土,但經2011年冬季和2012年初春的凍結和溶散,其坡下的鹽堿早已上升,腰埂以上PH值在8.0~9.0之間,腰埂以下PH值在9.0以上;其土壤貧瘠,而且非常干燥;如下圖所示。
因此,選用草籽要滿足土質、天氣、時間三大要素。按沿海地區植被生長特點要求滿足:常年耐堿、夏季抗旱耐濕、冬季抗凍耐寒;按坡面防護時間要滿足:發棵快、長勢旺、密度高、遮雨效果好。最終達到工程綠化、汛期防雨水沖刷(不塌陷、不塌方、六角塊不損壞)的雙重作用。
4.技術創新
借鑒2004年淮河入海水道海口閘等工程的沿海綠化經驗,谷源遠同志于2006年6月主筆《沿海綠化工程的技術創新》,在“首屆江蘇省青年科學家年會”上得到行業專家的充分肯定,并被年會受錄;此后,與國內一家綠化種植場合作,建立“基地”進行研究。對國內、國外草籽進行試驗比較,進行混合改良,在自然環境下,進行四季野練,取得一定成效;在進行本工程綠化實施前,又得到建設單位的支持,與參建單位一起,對大豐市沿海綠化項目調研,并吸取當地村民農作物種植的經驗;提出“雙改三助四防”的技術創新,于2012年4月下旬播種,在6月下旬成功建坪,取得良好效果。
其主要工藝流程為:灌水改良化學改良坡面整理浸種參砂催牙蓋草簾澆水保濕見苗芽后揭簾(使其幼苗在光合下成熟)澆水助長初建坪后撒稻草護根(保濕助長)除害(保護草坪生長)建坪
5.“雙改”技術措施
“雙改”就是對傳統草籽進行技術改良,采用自行培植的綜合型草籽進行種植;對土壤PH值,通過灌水壓堿和化學改良進行土壤PH值控制,把土壤PH值控制在6.5-7.5之間,避免堿重燒苗。
5.1草籽改良
2006年以來,“基地”按照我公司指定的技術方案和實驗計劃,采用某國進口草籽進行混合改良,以多品種雜交,研制出適應沿海重堿區生長的綜合型草籽。該品種是冷季型和曖季性的復合品種。具有冬季抗凍、耐寒;夏季耐高溫;抗堿性較好、抗病蟲害能力強等物點。一年四季常綠。對肥料反應明顯,出苗迅速,建植非常快,夏季密度大,地面覆蓋效果好。草籽質量無陳貨、無虛皮、無虛殼、無胞衣、無參砂、無其它雜質,實際出芽率在85%以上。
5.2改良土壤PH值
5.2.1初期水利改良
實踐證明:采用水利改良對土壤可起到淋鹽防鹽作用,有效地淋洗土壤中的鹽分,降低土體特別是表層土壤中的鹽分含量,為植物正常生長提供良好的土壤環境條件。在開工初期,我們采用可飲用水,對坡面灌水壓堿3遍,潤土深度達30~50cm,在汛前每天下午澆水助長1次,潤土深度≥15cm。
5.2.2種前化學改良
播種前,采用化學改良防鹽措施,可以有效地抑制土體中特別是表層土壤中的鹽分含量,降低土壤PH值。而本工程土質有機質含量極低,種植時必須對種植范圍內的土壤上足改良基料和基肥,并力求勻布。
傳統改良方案:采用硫酸鋁、硫酸亞鐵、硫磺粉、硫酸亞鐵(黑礬)等進行土壤改良,再采用硫酸甲型基肥助長。因此,化學改良料不具備基肥效果,基肥又不具備化學改良效果,且成本較高。
經比較分析,選用某國技術生產的復合肥(N-P2O5-K2O,16-16-16,48%)進行土壤化學改良,用量150kg/畝,將土壤PH值有效地控制在7.5 以下,以確保草籽出芽和生長。由于坡面灌溉用水,肥料極易流失,因此,在其生長期每隔15天,施肥一次(用量50kg/畝);在草皮反枯反黃時,及時補肥,用量因地置宜,以保障其良好的生長,使其草面和根莖能在汛期發揮良好的護坡作用。
5.2.3種后水利改良
在草苗出芽期、生長期,逐日灑水,淋洗表層土壤鹽分,使土壤表層的PH值,在日常淋水中,不斷下降,解決了堿重燒苗問題。在蒸降比較高的旱季,再根據土壤鹽分動態狀況,提高灌溉率,以保障有充分的水量淋洗壓鹽。灌水壓鹽過程中,避免大水漫灌,以免造成水量導致的復合肥料損失和土壤流失。
5.2.4 PH值變化分析
根據試驗點的各期PH值觀測原始記錄,在水利改良和化學改良的雙重作用下,土壤的PH值得到有效改善。附:各期PH值觀測原始記錄圖。
經對各部位PH按各個時期統計分析,坡面腰埂以上PH值從8.83(南堤)和8.93(北堤)降至6.54(南堤)和6.68(北堤),下降值2.4;坡面腰埂以下PH值從灌水改良前現場簡便測定,到灌水改良二遍后的8.88降至6.74(成果申報前的最小值),下降值2.27。這一效果的形成,為草坪的生長和后期管護,提供了良好的土質環境。附:各期PH值變化分析圖。
6.“三助”工藝要求
“三助”就是種前浸種、參砂催牙、翻土播種并培土助長;種后蓋草簾、澆水保濕助長,并適時揭簾;在高溫季節再撒草護根助長。
針對“三助”特點,按主要技術要領歸結為“八大流程”:浸種(約6小時)參砂催牙(12小時即露芽頭,≤3mm前播種入土)翻土播種并培土助長(種入土深度,5.0cm≤h≤7.0cm)蓋草簾澆水(小苗全天保濕,澆水要均勻要透徹,中午避免灑水)揭簾養護(小苗頂出草簾,但拉簾時苗不被拖夾損害為宜,此時出苗率約90%,澆水入土≥15cm)夏季撒草護根(撒勻不壓苗,降低高溫高蒸燒苗,也阻隔暴雨沖刷坡面表土)溝內注水保濕(要防溢滿過度成淋溝傷坡)汛期備草簾防雨水沖刷塌坡。附流程照片。
在“八大流程”中,由于草坪水份受氣候變化的蒸騰率和坡面的流失率影響明顯,草坪保濕尤其重要。而海邊無淡水區,我們的措施為:在育種、出芽期,采用灑水車運飲用水澆灌;在草坪生長期,采用灑水車、人工配合汽油型水泵,直接從閘內港道中抽取水澆灌、保濕、助長;值得注意的是,由于坡頂砼排水溝在日照下,干燥、高熱,使坡頂向下1.5m范圍內的草坪,正常處于旱、熱狀態,苗芽枯死現象嚴重,經研究,分別采用雙層草簾和加厚稻草保濕,并對排水溝注水、溢水,使其外坡具有一定的濕度,取得良好效果。經現場觀察表明:草坪保濕與不保濕具有明顯差距。
非保濕區,在生長期出苗不齊,稀疏、禿斑、白皮較多,2012年6月13日尚不能建坪;8月8日基本建坪時,葉片長10-15cm,未見藤條,且枯黃、偏狹。附:現場觀察照片。
保濕區,在生長期出苗茂盛,2012年6月13日已建坪,并具備護坡防汛條件,較非保濕區要提前33天;7月6日滿坪時,葉片長度15-27 cm,藤條35-58cm,不僅將六角塊覆蓋,而且開始伸過斜格埂交叉覆蓋。附:現場觀察照片。
經對保濕區與非保濕區的干燥深度進行測定和統計分析,日常氣候環境中,在2cm~5cm土層干燥區間,保濕環境土壤較大含水率從9.39%下降至6.38%,不保濕環境土壤最小含水率從6.34%下降至1.31% ;實驗表明,在露天環境下,當土壤干燥至表層下5cm時,土壤含水率只有1.31%;稻草覆蓋區的土壤含水率還在6.38%。如保濕區與非保濕區環境分析圖。
7.“四防”養護要點
“四防”就是防蟲害,防動物踐踏,防缺肥,防灌澆水PH超標。
1)適時防害:雨季是防病蟲害的關鍵,蟲害一旦產生,草坪會出現枯黃、萎縮、死亡,拖過治療期,想救也沒有辦法,因此,不能掉以輕心,應做好觀察記錄,早發現,早防治。
2)保育生長:生長期對雜草每月修剪1次,并要嚴防人為踐踏或動物啃食。值得注意的是,立夏前后的小蟹群打洞、鉗草,破壞性極強,要即時滅害。
3)適時追肥:除上文已介紹的復合肥外;期間用尿素追肥四次,每次≥20g/m2。
4)適時管水:由于綠化生長期用水是閘內港道水源,俗稱陰陽水,它有上游來的淡水,又有開閘漲潮暗涌的海水,以及土壤內屯積的堿性物分解到港道水質中,如果灑澆的水質PH超出草坪生長要求,將會導致嚴重后果,因此,必須對澆灑用水堅持先測后用,確保PH值PH≤7.0。
8.技術總結
綠化工程技術要點概括如下:挑選草籽品種,確定種籽用量;坡面灌水壓堿,巧用基肥改良;種前參砂催牙,種時控制深度;出苗揭開草簾,保育澆水助長;注意觀察蟲害,及時用藥防治;旱時灑草保濕,時時測試水質;適時開展追肥,不忘按時修剪;維護不離現場,當防動物踐踏;加土補缺過冬,來年又見綠坪。
9.實際效果
該新技術、新材料于2012年4月運用川東閘下移工程,目前草坪長勢旺盛。它從培植草籽、加強管護、灑水和復合肥改良土壤PH值出發,切實解決了草坪抗鹽堿、抗海風、抗旱、抗凍及抗強濕等一系列問題,對沿海綠化工程設計施工,具有一定的借鑒價值和推廣應用價值。