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膜分离技术，是利用一张特殊制造的，有选择透过性的薄膜，在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种新型分离技术，是根据混合物的物理性质的不同用过筛的方法将其分离，或根据混合物的不同化学性质分离开物质。物质通过分离膜的速度（溶解速度）取决于进入膜的速度和进入膜的表面扩散到膜的龙眼、另一表面的速度（扩散速度）。而溶解速度完全取决于被分离于膜材料之间化学性质的差异，扩散速度除化学性质外还与物质的分子量有关，速度越大，透过膜所需的时间越短，混合物中各组分透过膜的速度相差越大，则分离效率越高。
3、膜分离技术在水处理中的应用
3.1膜分离技术在城市污水深度处理中的应用
城市污水深度处理和回用开始于20世纪60年代。城市污水具有量大、集中、水质较为稳定的特点，是一种潜在的水资源。城市污水深度处理通常以污水处理厂的二级或三级排放液为水源，用反渗透（RO）对它进行最后的脱盐，脱COD、BOD以及微量有机物和重金属离子的脱除，出水水质可达到饮用水标准。但由于某些主观原因，目前大多不直接用作饮用水。国外常将其注入地下蓄水层或淡水水库进行自然净化（通常需存放两年），也有用作工业冷却水，锅炉用水等非饮用目的。城市缺水制约着经济的发展，把城市的二级出水进行处理后再生回用是解决水源短缺的一条途径。二级排放液在进RO装置前需进行预处理，以使进水水质符合RO装置的使用要求。预处理的好坏是RO技术应用成败的关键。现在，RO前采用MF或UF预处理的深度水处理过程已成为非直接饮用水回用工程中城市废水处理的工业标准，国内外都在积极地采用膜技术大规模地把城市污水开发为新的水资源。我国采用“微絮凝纤维过滤+膜滤”对洗浴废水进行了研究，试验表明，此工艺具有出水稳定、占地面积小的特点。天津经济技术开发区污水处理厂引进挪威SBR序批式活性污泥法先进工艺，每天可提供10万吨二级生化处理出水作为水源，使污水深度处理后回用成为可能。我国的城市污水再生回用并不普及，膜技术在深度处理的应用相对也很少，今后我们还需在污水的再生回用和深度处理技术上进行研究。
3.2膜分离技术在工业废水处理中的应用
由于工业的发展，大量工业废水排入水体，这些工业废水，面广量大、危害深，大多含有不同浓度的化学物质，其中有些具有较高的经济价值，而有些则具有毒性，对人类环境有害。为保护环境不受污染，并回收有用物质，在工业废水排放之前必须进行净化处理，膜分离技术既能对工业废水进行有效的净化，又能回用其中的有用物质，同时还可节省能源。膜技术在处理电镀废水、造纸废水、重金属废水、含油废水和印染废水这五大类主要工业废水中都得到了广泛的应用。
3.3膜分离技术在饮用水处理中的应用
随着人们生活水平的提高，对饮用水的水质要求也越来越高，加上传统工艺中的某些弊端，如加氯杀菌会使氯与水中的某些有机物反应生成新的危害巨大的三致（致癌、致突变、致畸变）化合物。膜技术用于饮用水处理是一个重大突破。水的净化与纯化是从水中去除悬浮物、细菌、病毒、无机物、农药、有机物和溶解气体等，在这方面，膜分离技术发挥了其独特的作用。膜分离中的微滤、超滤和纳滤所组成的水处理方法，对去除水中的微米级的颗粒优于常规水处理技术中的过滤能力，而且还具有去除过滤所不具备的纳米级微粒的能力，可有效去除水中的悬浮物、细菌、病毒、无机物、农药、有机物和溶解气体等杂质。符合饮用水水质不提高的要求。3.4膜分离技术在海水淡化中的应用
我国是水资源大国，同时也是水资源贫国。海水作为水资源的重要组成部分，有效利用是解决我国水资源危机的重要措施之一。目前用于海水淡化的膜技术主要有反渗透、电渗透（ED）和膜蒸馏（MD）等。2002年，万吨级反渗透海水淡化及其组器技术产业化示范工程被列入国家高技术产业发展计划项目。海水淡化用发渗透膜的脱盐率高达99.6%.反渗透技术的出现和发展大大降低了海水淡化的成本，现在反渗透已成为海水淡化制取饮用水最经济的手段。电渗析技术可直接将海水淡化为饮用水，但其过程对不带电荷的物质，如有机物、胶体、细菌、悬浮物等无脱除能力，并且能耗高，水回收率低。所以，由于反渗透海水淡化技术的出现，电渗析法海水淡化的比例正在逐渐降低。膜蒸馏技术具有很高的脱盐率，可达到99.7%以上，被用于小型海水淡化，对离子、胶体、大分子等不挥发组分和无法扩散透过膜的组分的截留可到100%，并且具有设备简单，操作容易，膜使用寿命长，能耗低等优点。
3.5膜分离技术在苦咸水脱盐中的应用
①设备构造简单、所需购置成本不高、能耗相对较低，而且在进行分离时不需要任何帮助分离的介质；
②由于旋流器的体积较小，所以设备在安装方面难度系数小，一旦调试好，就能持续、稳定地工作；
③分离效率高、适应力强，受外界影响较小，工作的温度及压力只受旋流器结构材料的影响。尽管如此，旋流分离技术也存在一定的缺陷：首先，在液体流动时，会产生剪切作用，如果设计的参数有误，容易导致含油污水中的油滴被打碎乳化的情况出现，进而使分离达不到预期的效果；其次，由于物料的性质存在差异，所以在旋流器的结构大小和操作条件等方面，不同的油田需求也不相同，这就造成了旋流器大多不能通用；最后，在乳化油的处理上，旋流分离技术仍有待提高。
（2）国内应用研究现状。经国内外专家多年的努力，在旋流分离数值模拟分析、旋流管外特性研究等方面，旋流分离技术取得了重大进展，对这项技术的研究也正趋于规范和完善，目前正准备将初步的研究成果转向产品化。从总体上来说，我国在含油污水的处理问题上，其技术相对较为落后、发展条件不足、人员管理较为松散、组织管理水平低。基于上述情况，对静态液—液旋流分离技术的研究还需要深入探讨。
（3）未来研究发展趋势。要想使液—液旋流分离技术得到更好的应用，不仅需要改进它的一些特性，如设备特性、介质特性及操作特性，而且需要对系统进行全盘设计，以提高系统的工作效率。其中，液—液旋流技术研究的主要方向是开发新设备，以低阻高效为设备的开发标准。此外，新型旋流管的研发也十分重要。经过多年的研究与创新，旋流管在结构上有较大改进，其参数也得到优化。除了了解该项技术的基本特性外，未来研究的一个重要领域是动态液—液旋流分离技术。根据国外研究的相关数据表明，动态水力旋流器的除油效果相比静态水力旋流器除油效果更佳，尤其是对于那些细微的油滴。此外，应用这项分离技术耗能相对较小。
2膜分离技术处理采油污水
膜分离技术是超精细过滤器技术中常见的一种采油污水处理技术。膜分离技术能够有效地处理采油污水，它主要是利用膜的选择透过性来开展工作的。如果油粒子的粒径为微米量级，用机械方法进行前处理。现阶段，膜分离技术的产生使得传统的分离技术被淘汰。根据ACHEMA展览会的记录可以发现，目前发展速度最快的过滤与分离技术即为膜分离。膜分离技术的发展主要表现在以下两个方面：首先，国外利用自身先进的科技条件，开发出多种膜制造技术，金属材倒膜、空心纤维膜和液膜等结构都是其重要的研究成果。其次，在膜分离技术的发展方面，已对有机聚合材料进行了开发，像聚乙烯、聚丙烯、聚矾等。膜分离技术的发展除了表现在以上两个方面，还有一种复合膜。这种复合膜是将有机聚合材料与膜制造技术相结合的。
2.1超滤膜的应用现状
根据相关文献记载，超滤膜法处理乳化油废水在国外已有几十年的历史。在20世纪80年代，西德已有超过250个超滤膜设备投入使用。相关资料显示，每套设备处理含油乳状液的能力为l~20m3/d。这个时期，膜组件分为卷式、板框式和管式三种。到80年代末90年代初，膜生产单位的分离技术取得了进步，能提供系列膜设备。现今，上海宝钢通过使用AbCor公司的管状膜大型超滤设备，将乳化油废水进行处理，效果明显。张玉忠等人曾经做了一个实验，这个实验的主要内容为：把自行研制的MTB—I型耐温中空纤维膜与MTB—V型加拿大的中空纤维膜的处理效果进行对比。根据实验的结果，可直接得出一个结论：对于未经处理的含油率高的污水，效果欠佳，与国外差距较大；对经过预处理的含油量低的污水进行处理，效果明显。
2.2膜器的研究进展
由于依靠改变流动状态或设置流道障碍的传统静态十字流膜滤技术已经不适应时代的发展，目前，技术人员已经转移了工作重点，重点开展新型膜器的研究，主要是对其进行利用膜运动施加离心力和外加场力两种方式的研究。膜生物反应器污水处理技术就是新型膜器研究下的产物，它使得污水生物处理工程中的生物反应器与膜分离技术中的超滤组件结合在一起，这不仅提高了工作效率，还能降低能耗。由此可见，它的发展前景还是相对较好的。在油田污水中，受技术条件的限制，一些问题的处理不够彻底，所以研制一种多强化方式的膜滤设备是十分有必要的；同时，需要建立对应的过滤理论模型，并研究其分离机理。随着科技的进步，膜分离技术在油田采出水处理中的应用力度不断增加。其特点主要体现为精度高、易自控化。受我国过滤技术水平的影响，以及经济条件的限制，其在大型工业化规模中投入使用的条件不够成熟。笔者认为，膜分离法的核心技术问题体现在高效高渗透性膜和提高处理量两方面，但实践起来相对困难。综上所述，对膜器的研究提出了更高的要求。
3过滤分离技术的展望
纵观我国过滤分离技术研究的成果，主要集中在过滤器和过滤装置方面，其最终目的都是为了使流体系统得到净化。在一些发达国家，已经深入对这种技术进行了探讨，并且耗费了许多时间及精力。在过滤分离技术领域，我国没有取得突破性成就，甚至没有一套完整的过滤分离技术的科研生产体系。值得提出的是，我国的过滤材料没有在研制计划内。另外，在过滤分离技术方面，还存在一些技术标准、测试设备和质量控制等不完善的情况。在未来对过滤分离技术进行研究时，应重点放在过滤材料及过滤器方面。
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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“电力技术是通向可持续发展的桥梁”，这个论断已经逐渐成为人们的共识。研究表明，为了实现可持续发展，应尽可能把一次能源转换为电能使用，提高电力在终端能源中的比例。因为，在保证相同的能源服务水平的前提下,使用电力这种优质能源最清洁、方便，易于控制、效率最高。如果能将大量分散燃用的化石燃料都高效洁净地转换为电力使用，人们赖以生存的环境和生活质量就会大大改善。因此，电能高效洁净地生产、传输、储存、分配和使用的技术将成为下世纪电力技术的重点领域。电力技术属于传统技术的范畴，技术创新和出现重大突破的机会要比信息科学、生命科学、材料科学等新兴学科少得多。但是，应该看到，电力技术与其他学科的相互交叉和渗透的趋势越来越明显。电力研究的一些前沿课题反映了这种趋势。以下将对若干电力前沿技术的现状和未来发展前景进行评述。
1分布式电源
分布式发电装置（DistributedGeneration）是指功率为数千瓦至50MW小型模块式的、与环境兼容的独立电源。这些电源由电力部门、电力用户或第3方所有，用以满足电力系统和用户特定的要求。如调峰、为边远用户或商业区和居民区供电，节省输变电投资、提高供电可靠性等等。
当今的分布式电源主要是指用液体或气体燃料的内燃机(IC)、微型燃气轮机（Microtur_bines）和各种工程用的燃料电池（FuelCell）。因其具有良好的环保性能，分布式电源与“小机组”已不是同一概念。
1.1应用背景
由于公众对输电线路可能产生的电磁影响的忧虑，开辟新的线路走廊越来越困难。例如，北美和西欧许多国家已决定一般不再兴建新的输电线路。于是，直接安置在用户近旁的分布式发电装置便成为一种替代方案。其次，与大电网配合，分布式电源可大大地提高供电可靠性，可在电网崩溃和意外灾害（例如地震、暴风雪、人为破坏、战争）情况下，维持重要用户的供电。加拿大魁北克省1997年冰雪灾造成输配电线路灾难性破坏，引起大面积停电，许多重要用户长期不能恢复供电。人们认识到，如果能有与电网配合的分布式电源在运转，供电可靠性将会大大地提高，一些灾难性后果是可以避免的。
对供电网难以达到的边远分散用户，分布式电源在技术经济上具有竞争力。此外，发展电动车电源是研究发展分布式电源的重要推动力。
1.2微型燃气轮机
微型燃气轮机（MicroTurbine）,是功率为几千瓦至几十千瓦，转速为96000r/min，以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机，工作温度500℃，其发电效率可达30%。目前国外已进入示范阶段。其技术关键是高速轴承、高温材料、部件加工等。可见，电工技术的突破常常取决于材料科学的进步。
1.3燃料电池
燃料电池是直接把燃料的化学能转换为电能的装置。它是一种很有发展前途的洁净和高效的发电方式，被称为21世纪的分布式电源。
1.3.1燃料电池的工作原理
燃料电池的工作原理颇似电解水的逆过程。氢基燃料送入燃料电池的阳极(电源的负极)转变为氢离子，空气中的氧气送入燃料电池的阴极(电源的正极)，负氧离子通过2极间离子导电的电解质到达阳极与氢离子结合成水，外电路则形成电流。
通常，完整的燃料电池发电系统由电池堆、燃料供给系统、空气供给系统、冷却系统、电力电子换流器、保护与控制及仪表系统组成。其中，电池堆是核心。低温燃料电池还应配备燃料改质器（又称为燃料重整器）。高温燃料电池具有内重整功能，无须配备重整器。
磷酸型燃料电池（PAFC）是目前技术成熟、已商业化的燃料电池。现在已能生产大容量加压型11MW的设备及便携式250kW等各种设备。第2代燃料电池的溶融碳酸盐电池（MCFC），工作在高温（600～700℃）下，重整反应可以在内部进行，可用于规模发电，现在正在进行兆瓦级的验证试验。固体电解质燃料电池（SOFC）被称为第3代燃料电池。由于电解质是氧化锆等固体电解质，未来可用于煤基燃料发电。质子交换膜燃料电池是最有希望的电动车电源。
1.3.2性能和特点
燃料电池有以下优点：（1）有很高的效率，以氢为燃料的燃料电池，理论发电效率可达100%。熔融碳酸盐燃料电池，实际效率可达584%。通过热电联产或联合循环综合利用热能，燃料电池的综合热效率可望达到80%以上。燃料电池发电效率与规模基本无关，小型设备也能得到高效率。（2）处于热备用状态，燃料电池跟随负荷变化的能力非常强，可以在1s内跟随50%的负荷变化。(3)噪音低；可以实现实际上的零排放；省水。（4）安装周期短，安装位置灵活，可省去新建输配电系统。
目前燃料电池大规模应用的障碍是造价高，在经济性上要与常规发电方式竞争尚需时日。
1.3.3技术关键和研究课题
燃料电池的技术关键涉及电池性能、寿命、大型化、价格等与商业化有关的项目，主要涉及新的电解质材料和催化剂。熔融碳酸盐电池（MCFC）在高温条件下液体电解质的损失和腐蚀渗漏降低了电池的寿命，使MCFC的大型化及实用化受到限制。需要解决电池构成材料的腐蚀；电极细孔构造变化使电池性能下降等问题。
固体氧化物燃料电池（SOFC）使用固体电解质且工作温度很高,对构成材料及其加工有特殊要求。为了得到高温下化学性稳定和致密性（不通过气体）的电解质，在氧化锆中加入Y2O3生成钇稳定氧化锆。为了降低工作温度，应尽可能减少电解质薄膜厚度。通常采用熔射法、烧结法和电化学蒸发涂层法制备电解质薄膜。实用的电解质膜的厚度为0.03～0.05mm。比较先进的已达到0.01mm。这样薄的电解质陶瓷材料除应当有足够的机械强度外，必须具有高度的气体致密性，否则将丧失燃料电池的性能。燃料极使用镍锆等耐热金属陶瓷，镍还用作燃料重整的催化剂，空气极在运行中处在高温氧化中，难以使用一般金属。铂的稳定性好，但费用昂贵，需要寻找替代材料，可用电子导电陶瓷。为了降低工作温度，另外一个重要的研究方向是寻找低温的质子导电的电解质。工作温度倘若能降低到700℃以下，SOFC的造价就可以大幅度降低。
2大功率电力电子技术的应用硅片引起的“第”
2.1大功率电力电子器件的重大进展
电力电子学（PowerElectronics）的应用已经有多年的历史。
电力电子学器件用于电力拖动、变频调速、大功率换流已经是比较成熟的技术。大功率电子器件（HighPowerElectronics）的快速发展也引起了电力系统的重大变革，通常称为硅片引起的第。近10多年来，可控整流器(SCR)、可关断的晶闸管(GTO)、MOS控制的晶闸管(MCT)、绝缘门极双极性三极管(IGBT)等大功率高压开关器件的开断能力不断提高。目前，已经生产出6kA、6kV的GTO，单个元件的开断功率可达到30MW左右，这无疑是一个巨大的进步。
近年来，大功率电子器件已经广泛应用于电力的一次系统。可控硅（晶闸管）用于高压直流输电已经有很长的历史。大功率电子器件应用于灵活的交流输电（FACTS）、定质电力技术（CustomPower）以及新一代直流输电技术则是近10年的事。新的大功率电力电子器件的研究开发和应用，将成为下世纪的电力研究前沿。
2.2灵活交流输电技术(FACTS)
灵活的交流输电系统(FACTS)是80年代后期出现的新技术，近年来在世界上发展迅速。专家们预计在未来这项技术将在电力输送和分配方面将引起重大变革，对于充分利用现有电网资源和实现电能的高效利用，将会发挥重要作用。
灵活交流输电技术是指电力电子技术与现代控制技术结合以实现对电力系统电压、参数(如线路阻抗)、相位角、功率潮流的连续调节控制，从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电损耗。
FACTS技术的出现和应用的背景是：（1）发展电力市场的需要。原作为公用事业之一的电力面临着“放松管制”（Deregulation）的改革。一些国家颁布法令规定用户可以发电并售电给电网，允许电力用户可自由选择供电者，允许实行趸售托送（WholesaleWheeling），某些地区甚至允许实行电力零售托送。发电厂和电力用户可以根据协议通过电网售受电力。电网作为电力市场的物质载体，即发电厂和电力用户间电力输送和分配的通道，需要满足对电力潮流灵活调节控制的要求，而常规的交流输电系统却很难适应这一变化。
（2）发展互联电网的需要。在发达国家已形成了紧密相连、多电压等级的复杂互联电网。由于电路定则使然，电网内部线路及联络线在运行中实际的潮流分布与这些线路的设计输送能力相差甚远；一部分线路已过载或接近稳定极限，而另一部分线路却被迫在远低于线路额定输送容量下运行。这就提出了灵活调节线路潮流、突破瓶颈限制、增加输送能力，以充分利用现有电网资源的要求。发达国家由于环保的严格限制，新建输电线路十分困难，使得这一要求更为迫切。
传统的调节电力潮流的措施，如机械控制的移相器、带负荷调变压器抽头、开关投切电容和电感、固定串联补偿装置等，只能实现部分稳态潮流的调节功能，而且，由于机械开关动作时间长、响应慢，无法适应在暂态过程中快速灵活连续调节电力潮流、阻尼系统振荡的要求。因此，电网发展的需求促进了灵活交流输电这项新技术的发展和应用。近年来，灵活交流输电技术已经在美国、日本、瑞典、巴西等国重要的超高压输电工程中得到应用。
尽管灵活交流输电技术已在多个输电工程中得到应用，并证明了它在提高线路输送能力、阻尼系统振荡、快速调节系统无功、提高系统稳定等方面的优越性能，但其推广应用的进展步伐比预期的要慢。主要原因有：工程造价比常规的解决方案高，因此，只有在常规技术无法解决的情况下，用户才会求助于FACTS技术；FACTS技术还需要进一步完善。目前FACTS技术的应用还局限于个别工程，如果大规模应用FACTS装置，还要解决一些全局性的技术问题，例如：多个FACTS装置控制系统的协调配合问题；FACTS装置与已有的常规控制、继电保护的衔接问题；FACTS控制纳入现有的电网调度控制系统问题等等。也有专家认为，FACTS技术尚不能更快推广应用是因为电力部门对新技术持谨慎观望态度，只有相当成熟的技术才会大规模应用。
随着电力电子器件的性能提高和造价降低，以电力电子器件为核心部件的FACTS装置的造价会降低，可能会在不远的将来比常规的输配电方案更具竞争力。国际大电网会议展开了有关STATCOM与SVC性能价格比的讨论，不少专家认为，由于STATCOM不需要采用大量的电容器就可以实现无功的快速调节，而电容器的价格多年比较稳定，不大可能大幅度下降；相反，电力电子器件的价格会不断降低，故预计STATCOM会比SVC（静止无功补偿器）更有竞争力。若将超导储能装置与STATCOM配合，可以实现系统有功功率的快速调节，这是以往任何的常规设备不能胜任的。
FACTS技术也在不断改进，一些新的FACTS装置被开发出来，例如可转换静止补偿器（ConvertibleStaticCompensator），它由多个同步电压源逆变器构成，可以同时控制2条以上线路潮流（有功、无功）、电压、阻抗和相角，并能实现线路之间功率转换。可转换静止补偿器具有下列功能：（1）静止同步补偿器的并联无功补偿功能；（2）静止同步串联补偿器的功能；（3）综合潮流控制器功能；（4）控制2条线路以上潮流的线间潮流控制（IPFC）功能；CSC被认为是第3代灵活交流输电装置。
电力电子器件的发展趋势是：一方面研制经济性能好的器件，以便降低设备造价；另一方面，研制开断功率更大的高性能器件。最近，国外公司宣布研制成功以碳化硅（SiC）为基片的电力电子器件。基片的耐压和热容量可大幅度提高，而元件的损耗却大大降低，从而使元件的断开功率可望有数量级的飞跃。这预示用电子高压断路器取代机械的高压断路器（油断路器、六氟化硫断路器、真空开关等）已成为现实的可能。如果电力系统的高压机械开关一旦被大功率的电子开关取代，则电力系统完全的灵活调节控制便将成为现实。
2.3定质电力技术
定质电力（CustomPower）技术是应用现代电力电子技术和控制技术为实现电能质量控制，为用户提供用户特定要求的电力供应的技术。
现代工业的发展对提高供电的可靠性、改善电能质量提出了越来越高的要求。在现代企业中，由于变频调速驱动器、机器人、自动生产线、精密的加工工具、可编程控制器、计算机信息系统的日益广泛使用，对电能质量的控制提出了日益严格的要求。这些设备对电源的波动和各种干扰十分敏感，任何供电质量的恶化可能会造成产品质量的下降，产生重大损失。
重要用户为保证优质的不间断供电，往往自己采取措施，如安装不间断电源(UPS)，但是这并不是经济合理的解决办法。根本的出路在于供电部门能根据用户的需要，提供可靠和优质的电能供应。因而，便产生了以电力电子技术和现代控制技术为基础的定质电力技术（CustomPowerTechnology）。
为提高配电网无功调节的质量，已开发出用于配电网的静止无功发生器(DSTATCOM)。它由储能电路、GTO或IGBT变换电路和变压器组成。它的功能是快速调节电压，发生和吸收电网的无功功率，同时可以抑制电压闪变。这是“定质电力”的关键设备之一。此外，静止无功发生器和固态开关配合，可在电网发生故障的暂态过程中保持电压恒定。另一关键设备是动态电压恢复器(DynamicVoltageRestorer)，它由直流储能电路、变换器和级次串联在供电线路中的变压器构成。变换器根据检测到的线路电压波形情况，产生补偿电压，使合成的电压动态保持恒定。无论是短时的电压低落或过电压，通过DVR均可以使负载上的电压保持动态恒定。
2.4新型直流输电技术
直流输电已是成熟技术。造价较高是其与交流送电竞争的不利因素。新一代的直流输电是指进一步改善性能、大幅度简化设备、减少换流站的占地、降低造价的技术。直流输电性能创新的典型例子是轻型直流输电系统（LightHVDC），它采用GTO、IGBT等可关断的器件组成换流器，省去了换流变压器，整个换流站可以搬迁，可以使中型的直流输电工程在较短的输送距离也具有竞争力，从而使中等容量的输电在较短的输送距离也能与交流输电竞争。此外，可关断的器件组成换流器，由于采用可关断的电力电子器件，可以免除换相失败之虞，对受端系统的容量没有要求，故可用于向孤立小系统（海上石油平台、海岛）的供电，今后还可用于城市配电系统，并用于接入燃料电池、光伏发电等分布式电源。
2.5同步开断技术
同步开断(SynchronizedSwitching)是在电压或电流的指定相位完成电路的断开或闭合。在理论上应用同步开断技术可完全避免电力系统的操作过电压。这样，由操作过电压决定的电力设备绝缘水平可大幅度降低，由于操作引起设备（包括断路器本身）的损坏也可大大减少。目前，高压开关都是属于机械开关，开断的时间长、分散性大，难以实现准确的定相开断。目前的同步开断设备是应用一套复杂的电子控制装置，实时测量各种影响开断时间分散性的参量变化，对开断时刻的提前量进行修正。即便采取了这种代价昂贵的措施，由于机械开关特性决定，还不能做到准确的定相开断，设计人员还不敢贸然降低电气设备的绝缘水平，以防同步开断失败造成设备损毁。因此，同步开断的优势没有发挥出来。
实现同步开断的根本出路在于用电子开关取代机械开关。美国西屋公司已制造出13kV、600A、由GTO元件组成的固态开关，安装在新泽西州的变电站中使用。GTO开断时间可缩短到1/3ms，这是一般机械开关无法比拟的。现在，由固态开关构成的电容器组的配电系统“软开关”已问世。
2.6未来全可控的电力系统
现在的电力系统由于还依赖高压机械开关（油断路器、六氟化硫断路器、真空开关等）实现线路、设备、负荷的投切，尚不能做到完全可控。这是因为机械的慢过程不可能控制电的快过程。“电网控制”目前只能做到部分控制，本质上仍然是一个调度员的决策支持系统。如果电力系统的高压机械开关一旦被大功率的电子开关取代，则电力系统真正的灵活调节控制便将成为现实。
3状态维修技术
状态维修技术（ConditionBasedMaintenance）可以包涵可靠性为中心的维修技术（RCM）和预测维修技术（PDM）。
3.1应用背景
这2项技术最初是应用于航空航天系统，后来移植应用于核电站的维修，近年已成功地用于发电厂设备的维修，并正在用于输变电设备的检修。
电力系统的可靠性在很大程度上取决于电力设施的可靠性。随着电网容量的增大和用户对供电可靠性要求的提高，维修管理的重要性日益显现出来。维修费用占电力成本的比例也不断提高。一座现代化核电站的运行维修费用已超过燃料费用。如何采取合理的维修策略和正确决定维修计划，以保证在不降低可靠性的前提下节省维修费用，便成为电力部门或负责设备维修的公司面临的重要课题。
近年来，由于电力体制的改革，电力设备的维修也开始进入市场，过去电力部门独家负责设备维修的局面已被打破，电力设备制造部门也开始介入维修这一领域。由于设备制造商对设备的设计和薄弱环节了如指掌，加上备品备件来源有保证，往往在承接维修合同的竞争中处于有利地位。
电力部门对于设备的运行状况十分熟悉，对系统中可能出现的各种电气、热、机械应力和气象影响因素十分了解，承担维修任务也具有优势。竞争促进了技术的发展。过去电力设备维修常用的定时检修（TimebasedMaintenance）和以定时检修为基础，根据经验决定延长或缩短维修周期的做法已不能满足需要，需要发展新技术。
3.2主要技术内容
以可靠性为中心的维修（RCM）和预测性维修是互相紧密联系而又不同的2个技术领域。
以可靠性为中心的维修（ReliabilitycenteredMaintenance）是在对元件的可能故障对整个系统可靠性影响评估的基础上决定维修计划的一种维修策略。RCM技术在60年代末开始发展起来。当时由于宽体客机的投运，系统变得十分复杂，航空系统沿用定时大修的传统方法在经济上变得不可接受。根据元件故障后果的严重程度确定维修计划的RCM收到了良好效果，使航空系统可靠性提高。现在RCM已成为全世界几乎所有航空公司采用的方法。80年代美国EPRI将RCM引入核电站的维修，后来又应用于火电厂，取得了提高可靠性和降低维修费用的目的。现在正在研究变电站设备的RCM技术。
预测性维修（PredictiveMaintenance）是根据对潜伏故障进行在线或离线测量的结果和其他信息来安排维修的技术。其关键是依靠先进的故障诊断技术对潜伏故障进行分类和严重性分析（CriticalityAnalysis）,以决定设备（部件）是否需要立即退出运行和应及时采取的措施。
综上所述，电力设备状态维修技术涉及复杂大系统可靠性评价、先进的传感技术、信息采集处理技术、干扰抑制技术、模式识别技术、故障严重性分析、寿命估计等领域。
3.3先进传感器
先进的传感器(AdvancedSensor)是实现预测性维修的重要手段,是一个长盛不衰的研究热点。这是因为,故障诊断技术的发展首先决定于能否获取尽可能多的有用信息，这是数据处理和诊断决策的基础。为了提高故障诊断水平，研究各种新型传感器便成为电力界的研究热点。原来用于军事的传感技术，也有一部分移植到电力设备的状态监测上来。例如，用于锅炉管道高温应变测量的光纤传感器，是带有内部谐振腔的光导纤维，它可直接贴在被测管道上。用于测量锅炉燃烧室中温度的传感器，是用氧化铝保护的铂电阻，其测量精度优于1%。
美国电力研究院已开发出一种直接测量分析油中气体的金属*.绝缘子*.半导体传感器，它可在线直接测量和分析油中的4种气体并监视其变化趋势，现已用于一些电力部门的变压器。下一步工作是把测量微水的传感器和它集成起来，并配合负荷电流测量，弄清油中气体、水分随负荷的变化关系。
对紫外光下发萤光的一些传感器，可能会用于测量发电厂中的高温和应变。研究人员还在研究利用偏振光遥测电场和磁场的技术，研究用压电材料的薄膜来测量腐蚀和积尘，传感器测得数据的无线传输也是需要解决的一个重要问题。
3.4故障诊断的信息处理技术
对采集到的信号加工处理，要比采集信号本身更为困难，信号加工和处理的目标有3：从现场中大量的背景干扰信号中提取有用的信号；根据测得的信号进行故障分类；判断故障的严重程度，以便决定设备是否需要退出运行。
为抑制现场测量中不可避免的干扰，除了应用硬件滤波器和数字滤波技术以外，近年的研究发现小波变换技术可有效地滤除稳态信号（如现场测试中经常遇到的载波信号干扰和噪杂声干扰)，可以把有用信号从比信号强几个数量级的干扰中提取出来。
故障信号的分类则是更为困难的研究课题。过去用频谱来区分故障类型的方法有很大的局限性。因为许多不同类型的故障信号频谱往往有一部分甚至大部分是重叠的，在频域内很难加以区分。研究故障的“指纹特征”以及提取和识别指纹特征的方法便成为故障诊断研究的一个重要的分支。在研究的故障分类方法有：神经网络、专家系统、小波分析、分形维分析等。
4电磁兼容技术
电磁兼容（EMC）是指设备或系统在所处的电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何其他事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。电磁兼容技术是一门迅速发展的交叉学科，涉及电子、计算机、通信、航空航天、铁路交通、电力、军事以至人民生活各个方面。在当今信息社会，随着电子技术、计算机技术的发展，一个系统中采用的电气及电子设备数量大大增加，而且电子设备的频带日益加宽，功率逐渐增大，灵敏度提高，联接各种设备的电缆网络也越来越复杂，因此，电磁兼容问题日显重要。
电力系统中，在电网容量增大、输电电压增高的同时，以计算机和微处理器为基础的继电保护、电网控制、通信设备得到广泛采用。因此，电力系统电磁兼容问题也变得十分突出。例如，集继电保护、通信、SCADA功能于一体的变电站综合自动化设备，通常安装在变电站高压设备的附近，该设备能正常工作的先决条件就是它能够承受变电站中在正常操作或事故情况下产生的极强的电磁干扰。此外，由于现代的高压开关常常与电子控制和保护设备集成于一体，因此，对这种强电与弱电设备组合的设备不仅需要进行高电压、大电流的试验，同时还要通过电磁兼容的试验。GIS的隔离开关操作时，可以产生频率高达数兆赫的快速暂态电压。这种快速暂态过电压不仅会危及变压器等设备的绝缘，而且会通过接地网向外传播，干扰变电站继电保护、控制设备的正常工作。随着电力系统自动化水平的提高，电磁兼容技术的重要性日益显现出来。
4.1电磁兼容技术的主要内容和发展趋势
电力系统电磁兼容的主要内容包括：
（1）电磁环境评价。即通过实测或数字仿真等手段，对设备在运行时可能受到的电磁干扰水平（幅值、频率、波形等）进行估计。例如，利用可移动的电磁兼容测试车对高压输电线路或变电站产生的各种干扰进行实测，或通过电磁暂态计算程序对可能产生的瞬变电磁场进行数字仿真。电磁环境评价是电磁兼容技术的重要组成部分，是抗干扰设计的基础。
（2）电磁干扰耦合路径。弄清干扰源产生的电磁搔扰通过何种路径到达扰的对象。一般来说，干扰可分为传导型干扰和辐射型干扰2大类。传导干扰是指电磁搔扰通过电源线路，接地线和信号线传播到达对象所造成的干扰，例如，通过电源线传入的雷电冲击源产生的干扰；辐射干扰是指通过电磁源空间传播到达敏感设备的干扰。例如，输电线路电晕产生的无线电干扰或电视干扰即属于辐射型的干扰。研究干扰的耦合途径，对制定抗干扰的措施，消除或抑制干扰有重要的意义。
（3）电磁抗扰性评价。研究电力系统中各种敏感的设备仪表，如继电保护、自动装置、计算机系统、电能计量仪表等耐受电磁干扰的能力。一般是采用试验来模拟运行中可能出现的干扰并在设备尽可能接近工作条件下，试验被试设备是否会产生误动或永久性损坏。设备的抗扰性决定于该设备的工作原理，电子线路布置、工作信号电平，以及所采取的抗干扰措施。随着电力系统中各种自动化系统和通信系统的广泛采用，随着强电设备与强电设备集成为一体的趋向，如何评价这些设备耐受干扰的能力、研究实用和有效的试验方法，制定评价标准将成为电力系统电磁兼容技术的重要课题。
（4）抗干扰措施，电磁干扰的产生和耦合。敏感设备是不可能完全避免电磁搔扰的。因此，往往比较经济合理的解决办法是在敏感设备上应用抗干扰措施。例如，电力调度大楼遭受雷击是不可避免的。但通往系统和调度自动化系统的安全运行可通过正确的接地、屏蔽、隔离措施加以保证。研究有效经济和适用的抗干扰措施也是未来电磁兼容领域的重要任务。
（5）电能质量。国际大电网会议36学术委员会（电力系统电磁兼容）把电能质量控制也列入电磁兼容的范畴，研究频率变化、谐波、电压闪变、电压骤降等对用户设备性能的影响。
证券投资技术分析通过分析证券市场过去和现在的市场行为（成交量、成交价、价格变化的时间和空间），来预测证券价格未来的变化趋势。在现实的证券投资活动中，技术分析占有非常重要的地位，在证券投资的理论体系中，技术分析与证券投资基本分析，证券投资组合理论具有同等重要的地位。
技术分析理论是建立在三大假设基础之上的，技术分析的第一假设认为市场行为会涵盖一切信息，影响股票价格变化的所有因素，都会反映在市场行为之中。故此，我们在预测股票价格的未来变化趋势时，没有必要对影响股票价格的因素具体是什么作过多的关心，我们的注意力应该放在对市场行为的研究上，只要我们弄清了股票价格涨跌、成交量增减、价格变化的时间空间等市场行为结果的含义，我们就可以预测股票价格的未来变化趋势。这一假设对技术分析具有非常重要的意义，是技术分析的理论前提。如果不承认这一假设，或者说这一假设并不存在，技术分析将会失去其存在的价值。如果市场行为并没有包括全部的、所有的影响股票价格的因素，那么我们仅仅使用研究市场的成交价、成交量和价格变化的时间和空间这些市场行为的最终结果的方法，就想达到预测和把握市场价格的未来变化趋势的目的，就只能是以偏概全、一厢情愿了。
对于技术分析的这一重要假设和理论前提，我国理论界占主流地位的观点认为，是具有一定合理性的。笔者认为，这一看法是值得商榷的，无论从理论上还是从投资实践上来看，都不能够证明市场行为可以涵盖一切信息的结论是正确的，这一假设究竟具有多少合理的成分，值得我们深入地进行研究。
市场行为涵盖一切信息并无可靠性
任何一个假设的成立都必须经过理论和实践的检验，只有在理论上具有可靠性，在实践中具有可操作性，我们才能够得出结论说这一假设是正确的。市场行为涵盖一切信息在理论上具有可靠性吗?我们认为，回答应该是否定的。
首先，技术分析所说的市场行为，实质上是指市场参与者即投资者的行为。正是投资者看涨或看跌的预期、买入或卖出的决策导致了股票价格的波动和成交量的变化，而投资者预期的形成是对影响股票价格的多种因素进行理性分析的结果。这里似乎可以可推出一个顺理成章的结论，这就是影响股票价格波动的因素决定了投资者的预期，而投资者的预期又决定了投资者的行为，我们分析市场上投资者的行为结果（成交量、成交价），实际上就是分析投资者的预期，就是分析影响股票价格的所有因素。认真分析我们就不难发现，这一系列推理在逻辑上并不具有必然的联系，其可靠性值得怀疑。不错，投资者在投资决策过程中，首先要对影响股票价格未来变化的因素进行研究，而后形成对股票价格未来走势的判断，最后作出或买或卖的决定。但是，问题的关键在于，投资者在对影响股票价格变化的因素进行分析时，必然会带有不同的主观个性特征。投资者对影响股票价格变化因素的分析过程实质上是一个认识过程，一个能动的反应过程，这一过程不能不受到投资者理论素养、价值标准、思维方式、个性特征和心理状态的影响。面对同样的客观条件，不同的投资者完全可以作出不同的结论，采取不同的投资决策，从而表现出不同的甚至相互矛盾的市场行为。这样的市场行为究竟具有多少客观成分，究竟在多大程度上客观地反映了现实情况，值得研究。显然，我们不能祈求仅仅用这些行为的客观表现（成交价格和成交量的变化情况）就可以把握所有的信息、就可以把握所有的影响股票价格变化的因素。
其次，如果说市场行为可以涵盖所有信息的结论成立，它需要的一个基本条件是，这里所说的市场行为必须是理性的行为，而不是非理性的行为。那么，投资者在投资过程中所表现的行为是理性的吗?按照经济学的一般假定，从个体的角度来看，作为经济活动参预者的投资者同任何其他经济主体一样必然具有追求收益（利润、效用）最大化的理。但是，这种个体的理并不能够保证集体行为也是理性的，在很多情况下，正是个体的理性导致了集体的非理性。技术分析所说的市场行为，显然指的是投资者的集体行为，而并非投资者的个体行为，这种投资者的集体行为，我们不能够从理论上证明它必然是理性的行为。现实生活告诉我们，证券投资者集体行为往往表现出很强的非理性成分，股票价格的暴涨暴跌、大起大落、股市泡沫的快速形成和迅速破灭，己经充分说明了这一点。
再次，证券的虚拟经济性质，已经证明证券市场的交易行为（成交价格、成交量）并不能够充分的、客观的反映影响证券价格变化的所有因素。股票、债券和证券衍生品代表的是金融权益资产，属于虚拟经济的范畴。证券的运动不仅与生产资本的运动相脱离，而且还与其所代表的资金的运动相脱离。在实体经济中，供求规律决定着交易价格的波动，价格会自动回归到市场供求的均衡点。虚拟经济的交易价格则取决于人们对未来的预期，价格上升会刺激人们的获利欲望，购买需求扩张，从而推动价格的进一步上升；价格下跌，又将刺激人们的止损欲望，供给急剧增加，需求急剧萎缩，从而导致价格的进一步下跌。当交易进入某种难以为继的状态时，就会出现价格的急剧变化，市场价格很难回到真正的市场供求平衡点。由此可见，虚拟经济具有天然的制造经济泡沫和投机的成份，其价格具有极大的误导作用。
最后，从有效市场理论的角度来看，市场行为涵盖一切信息的结论对证券的投资决策并不具有任何的指导意义。有效市场理论，是1965年美国经济学家法码（EugeneFama）最先提出来的。在这一理论中，法码将证券市场分为弱有效型、半强有效型、强有效型三种形式。这三种不同的市场形式的区别，主要表现为证券价格对市场信息的反应程度不同。在强有效型市场中，证券价格能够充分和快速地反映所有的相关信息，任何人都不能够通过对信息的私人占有而获得超额利润。通俗地说，在一个强有效型的市场中，证券价格的变化是随机的和不可预测的。显然，如果我们认为证券价格的变化这一市场行为的最重要的表现已经反映了市场的所有信息，证券市场是强有效型的，技术分析的理论前提是正确的，我们就会得出证券价格的变化是随机的和不可预测的结论，从而也就否认了技术分析存在的价值。反之，如果我们肯定运用技术分析可以预测证券价格的未来变化趋势，就必然要否认证券价格的变化能够反映市场所有信息的结论，从而也就否认了技术分析所赖以存在的理论前提。
评价技术分析须实事求是
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。
建国后，我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有。在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。上世纪50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术，建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍。对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术，建立了我国自己的继电器制造业。因而在60年代中我国己建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代，为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。
2、电力系统中继电保护的配置与应用
2.1继电保护装置的任务
继电保护主要利用电力系统中原件发生短路或异常情况时电气量(电流、电压、功率等)的变化来构成继电保护动作。继电保护装置的任务在于：在供电系统运行正常时，安全地。完整地监视各种设备的运行状况，为值班人员提供可靠的运行依据；供电系统发生故障时，自动地、迅速地、并有选择地切除故障部分，保证非故障部分继续运行；当供电系统中出现异常运行工作状况时，它应能及时准确地发出信号或警报，通知值班人员尽快做出处理。
2.2继电保护装置的基本要求
1）选择性：当供电系统中发生故障时，继电保护除。首先断开距离故障点最近的断路器，以保证系统中其它非故障部分能继续正常运行。
2）灵敏性：保护装置灵敏与否一般用灵敏系数来衡量。在继电保护装置的保护范围内，不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样，保护装置均不应产生拒绝动作；但在保护区外发生故障时，又不应该产生错误动作。
3）速动性：是指保护装置应尽可能快地切除短路故障。缩短切除故障的时间以减轻短路电流对电气设备的损坏程度，加快系统电压的恢复，从而为电气设备的自启动创造了有利条件，同时还提高了发电机并列运行的稳定眭。
4）可靠性：保护装置如能满足可靠性的要求，反而会成为扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性，必须确保保护装置的设计原理、整定训算、安装调试正确无误；同时要求组成保护装置的各元件的质量可靠、运行维护得当、系统简化有效，以提高保护的可靠性。
2.3保护装置的应用
继电保护装置广泛应用于工厂企业高压供电系统、变电站等，用于高压供电系统线路保护、主变保护、电容器保护等。高压供电系统分母线继电保护装置的应用，对于不并列运行的分段母线装设电流速断保护，但仅在断路器合闸的瞬间投入，合闸后自动解除。另外，还应装设过电流保护，对于负荷等级较低的配电所则可不装设保护。变电站继电保护装置的应用包括：
①线路保护：一般采用二段式或三段式电流保护，其中一段为电流速断保护，二段为限时电流速断保护，三段为过电流保护。
②母联保护：需同时装设限时电流速断保护和过电流保护。
③主变保护：主变保护包括主保护和后备保护，主保护一般为重瓦斯保护、差动保护，后备保护为复合电压过流保护、过负荷保护。
④电容器保护：对电容器的保护包括过流保护、零序电压保护、过压保护及失压保护。
随着继电保护技术的飞速发展，微机保护的装置逐渐投入使用，由于生产厂家的不同、开发时间的先后，微机保护呈现丰富多彩、各显神通的局面，但基本原理及要达到的目的基本一致。
3、继电保护装置的维护
值班人员定时对继电保护装置巡视和检查，并做好各仪表的运行记录。在继电保护运行过程中，发现异常现象时，应加强监视并向主管部门报告。建立岗位责任制，做到每个盘柜有值班人员负责。做到人人有岗、每岗有人。值班人员对保护装置的操作，一般只允许接通或断开压板，切换开关及卸装熔丝等工作，工作过程中应严格遵守电业安全工作规定。
做好继电保护装置的清扫工作。清扫工作必须由两人进行，防止误碰运行设备，注意与带电设备保持安全距离，避免人身触电和造成二次回路短路、接地事故。对微机保护的电流、电压采样值每周记录一次，每月对微机保护的打印机进行定期检查并打印。定期对继电保护装置检修及没备查评：
①检查二次设备各元件标志、名称是否齐全；
②检查转换开关、各种按钮、动作是否灵活无卡涉，动作灵活。接点接触有无足够压力和烧伤；
③检查控制室光字牌、红绿指示灯泡是否完好；
④检查各盘柜上表计、继电器及接线端子螺钉有无松动；
⑤检查电压互感器、电流互感器二次引线端子是否完好；
⑥配线是否整齐，固定卡子有无脱落；
⑦检查断路器的操作机构动作是否正常。
根据每年对继电保护装置的定期查评，按情节将设备分为三类：经过运行检验，技术状况良好无缺陷，能保证安全、经济运行的设备为一类设备；设备基本完好、个别零件虽有一般缺陷，但尚能安全运行，不危及人身、设备安全为二类设备。有重大缺陷的设备，危及安全运行，出力降低，“三漏”情况严重的设备为三类。如发现继电保护有缺陷必须及时处理，严禁其存在隐患运行。对有缺陷经处理好的继电保护装置建立设备缺陷台帐，有利于今后对其检修工作。
随着电力系统的告诉发展和计算机通信技术的进步，继电保护技术的发展向计算机化、网络化、—体化、智能化方向发展，这对继电保护工作者提出了新的挑战。只有对继电保护装置进行定期检查和维护，按时巡检其运行状况，及时发现故障并做好处理，保证系统无故障设备正常运行，提高供电可靠性。
参考文献：
[1]王翠平．继电保护装置的维护及试验[J]．科苑论坛．
从抗剪参数的变化过程可以看出，粘聚力随着掺入比的增加而提高，随抗压强度的增加而增加，当fcu=1.45～5.12Mpa时，其粘聚力c=0.4～1.11，内摩擦角变化幅度为17o～400。与原状淤泥质粘土相比，粘聚力和内摩擦角都有不同程度的提高，说明水泥土的抗剪强度远大于原状土。这是因为水泥混入土体后的硬凝作用产生的水泥水化硬凝物质增加了加固土的糙度，从而加大了剪切面的摩擦系数，提高了抗剪强度。根本原因在于抗压破坏与抗剪破坏的方式不同，抗压、抗拉依靠的是土颗粒间的联结力和结构支撑力起主导作用，而抗剪时土颗粒间粘聚力和土颗粒间的摩擦力起主导作用。另外，拉、压破坏面不是一个规则平面。如果土体中土颗粒不是完全被水泥石颗粒包围，破坏可以沿颗粒间的软弱面发生，当剪切破坏则是沿一相对平整的面，剪切对土体的破坏面不能绕过水泥土颗粒，这些颗粒起着抗剪切作用，从而提高了水泥石的抗剪强度。
根据试验的数据进行的回归结果来看，水泥土的粘聚力c与其无侧限抗压强度fcu大致呈线性关系，回归方程式如下：
c=0.18849+0.17043fcu(R=0.93761,S=0.07862,N=12,P<0.001)
拟合结果如下图所示：
图2—10粘聚力—抗压强度曲线图
第五节BP神经网络模型对水泥土抗压强度影响因素的分析
室内配比试验目的是希望通过对试验资料的分析，了解各种影响因素与抗压强度之间的内在规律性，来指导粉喷桩的设计及施工。以往的做法是对样本值进行多元线性回归建立经验公式，然而，这一过程存在诸多问题。掺入比、含水量等因素与抗压强度的关系无疑是非线性的，用线性模型来拟合非线性关系，效果是不能令人满意的，这一点可以通过模型的适合性检验和残差分析得到反映；就线性模型本身而言，其应用范围的狭小和局限性，是显而易见的。鉴于水泥土自身结构的复杂性和对其加固机理的研究尚待进一步深入，用传统的数学工具模拟上述非线性过程，建模相当困难。由于影响粉喷桩的因素如掺入比、含水量、饱和度、加固土密度、龄期等较多，且诸因素相互作用，交叉影响，使的室内配比试验成果表象复杂，数据离乱，无明显的关系存在，给成果分析带来困难。再又因为试验成本的缘故，很难达到满足常规分析计算需要的样本量，亦不能保证试验样本有较好的分布规律，往往使量化结果与定性分析产生矛盾。如何明确系统的非线性关系，通常有两种办法来解决：第一种是采取“分段线性”的处理方法，如采取多元线性回归等手段；另一种方法是利用混沌论、奇异吸引子、吸引凹陷和分形等数学工具来分析非线性系统。然而这些数学工具大多只能给出严格边界条件下类似解的存在性这样的证明而不能给出明确可行的求解方法，对回归模型而言，它主要适用于大容量样本情况下，对因变量来说，自变量的离散程度在一定范围内，进行回归分析才能得到较好的结果。有没有一种方法，使得我们离开深奥的数学工具也能了解复杂的非线性系统？神经网络理论提供了另外一种解决此类问题的可能性。
一．神经网络及BP模型简介
一般而言，神经网络是一个并行和分布式的信息处理网络结构，它由许多个神经元组成，每个神经元有一个输出，它可以连接到很多其它神经元，每个神经元输入有多个连接通路，每个连接通路对应于一个连接权系数，一个简单的人工神经元结构如图2—11所示，该神经元是一个多输入、单输出的非线性系统，其输入输出关系可描述为
式中，为节点的输出；是从
其他节点传来的输入信号；为节点
j到节点i的连接权值，反映了输入
的影响大小；为阀值，表示当前节点对输入产生的影响总和进行判断，若大于，系统认为此次影响作用明显，并将其反映在输出，否则，此次影响作用将不被考虑；为传递函数，可为线性函数，或型函数(如=，=)，或具有任意阶导数的非线性函数，它描述了多输入值对输出的综合影响。
神经网络是一个非线性动力系统，特点在于信息的分布式存储(配比试验的规律性信息表示为权值和阀值的大小)和并行协同处理，它具有集体运算的能力和自适应的学习能力，很强的容错性和鲁棒性，善于联想，综合和推广。
神经网络模型有各种各样，代表性的模型有感知器、多层映射BP网络、RBF网络、双向联想记忆网络、Hopfield模型等。利用这些网络模型可实现函数逼近、数据聚类、模型分类、优化计算等功能。
BP网络是一单向传播的多层前向神经网络，结构如图2—12所示，其主要功能是函数逼近。网络通常有一个或n个隐层，同层节点间无任何连接和耦合，故每层节点的输出只影响下一层节点的输出。隐层中神经元均采用SIGMOID型变换函数，这种函数变换可实现从输入到输出的任意非线性映射；输出层的神经元采用纯线性变换函数，这可以避免使网络输出限制在一个较小范围内，达到可以输出任意值的目的。信息在模型中的传递和加工是逐层进行的，随着层数的深入，信息中所蕴涵的规律逐渐被了解、存储、综合，最后经输出结果统一表现出来。对本次配比试验而言，层的具体含义可理解如下：第一层的神经元接受各种影响因素的输入，对同一配比方案，第一层的神经元同时进行运算，利用传递函数计算结果的过程就是神经元存储信息的过程；第二层神经元接受上层神经元各自独立、并行计算处理的结果后，对获得的信息判断、整理、综合后输出，从而形成反映整个系统规律的映射。
图2—12
Hecht-Nielsen的论文中指出：1.给定任一连续函数f：[0，1]nRm，f可以精确地用一个至多三层的前向神经网络实现。它表述了映射网络的存在性，保证任一连续函数可由一个至多三层BP网络来实现。2.给定任意ε>0，对于任意的L2型连续函数f：[0，1]nRm，存在一个至多三层神经网络，它可在任意ε平方误差精度内逼近f。这就告诉我们，对任意连续函数一定可以构造出这样的BP网络模型。
二．BP模型应用分析
BP网络模型应用于配比试验分析，就是通过对简单的非线性函数进行数次复合，近似任一复杂函数，从而确定掺入比等影响因素和强度之间的函数关系。而且，实现这一功能的过程仅仅是利用试验样本值对模型进行训练和学习的过程（即通过推理和逼近的方法对网络的权值和阀值调整），其间并不要求对此结构和过程有较深认识，使分析的复杂性得到极大的简化，易于理解并提高了实用性。在配比试验中应用BP神经网络模型，具有以下几点优点：
并行处理性。网络各神经元可以同时进行类似的处理过程，整个网络的信息处理是大规模并行的。虽然每个神经元的功能简单，但大量简单的处理神经元进行集体的、并行的活动能减少神经网络完成识别任务所需步数，从而提高网络模式识别能力。与传统数学（如回归分析）串行处理相比，并行计算的效率更高。
规律的分布性描述和样本的容错性。抗压强度和各影响因素之间因果关系的信息，在网络的存储是按内容分布于许多神经元之间的权中，每个权存储多种信息的部分内容，从单个权中看不出存储信息的内容。这种映射关系的产生，部分来自于非线性是神经网络中固有性质这一事实，部分是因为许多独立单元的激励，决定系统的总体响应。这类似于全息图的信息存储性质，局部带有遗失或错误信息的数据使得网络重新调用自己存储的模式，同时有误信息被填充或修改。网络模式的完善和容错功能，在配比试验中的实际意义在于，对试验结果中离群点的处理上，比传统方法采取摒弃的手段有所改进，它容忍这些点的存在并吸取其合理内容，通过泛化（Generalization）功能对于不是样本集合的输入也能给出合适的输出。
可塑性、自适应性和自组织性。神经元之间连接的多样性和可塑性，使得网络可以通过学习与训练进行自组织，以适应不同处理信息的要求。这种学习功能在配比试验中的实现，主要是根据不同配比方案产生不同强度的样本模式，逐渐调整权值和阀值，使网络输出和希望输出之差的函数（如差的平方和）最小，权值和阀值的调整过程就是系统规律性信息的存储过程，样本量的增加可以加强信息的存储，从而更好的反映系统的非线性映射关系。
BP神经网络模型自身结构的特性也说明了其应用于室内配比试验的合理性。在这种网络中，输入是正向传播，逐层处理，每一层神经元的状态只影响下一层神经元的输出，其突出特点是无反馈性，即输入值不影响系统初始状态。对室内配比试验而言，试验过程本身是不可逆的，抗压强度由掺入比等因素决定，但同样的强度也可能是不同配比方案的结果，仅仅由抗压强度不能反演出影响参数，这一特征决定了用反馈型神经网络建模是不合适的。
BP神经网络的传递函数对隐层采用S型函数描述单个神经元对刺激的响应，一方面，它将神经元的输入范围（-∞，+∞）映射到某一确定区间，如（-1，+1），使各影响因素对目标变量抗压强度的变异性处于同一水平；另一方面，S型函数的曲线变化趋势与单因素对抗压强度的影响趋势雷同，经过对配比试验中各影响因素与水泥土的抗压强度关系分析可知，波速，掺入比，龄期等诸因素与抗压强度的相关关系大致呈指数曲线走向，以波速—抗压强度曲线为例，具体影响规律见图2—13，S型函数的曲线变化见图2—14。
图2—13抗压强度—波速曲线图图2—14S型函数曲线图
这说明S函数可以比较合理的模拟试验过程，从而更好的反映系统的映射关系。输出层节点的传递函数采用线性函数，它可将上一层神经元的输出经权值和阀值调整并累加后输出，其过程的物理意义被理解为对前一层神经元受掺入比等影响因素的激励后作出的响应的合理性进行判断，并通过将响应的合理部分迭加来模拟各种影响因素对抗压强度的综合贡献。
BP神经网络的训练和学习过程，就是通过逐步调整模型的权值和阀值来存储系统内在规律性信息的过程，从而达到正确反映抗压强度和影响因素之间映射的目的。其学习过程的基本思路是：把网络学习时输出层出现的与试验结果不符的误差，归结为连接层中各节点间连接权及阀值（有时将阀值作为特殊的连接权并入连接权）的“过错”，把误差逐层向输入层逆向传播“分摊”给各连接节点，从而可算出各连接节点的参考误差，并据此对各连接权进行相应的调整，使网络适应要求的映射。
三．工程实例
结合宁高公路二期工程粉喷桩软基处理，本次试验用土取自宁高公路（洪蓝至双牌石段）工地现场，并在室内使土样完全扰动，利用现有的土工试验仪器，土样试块为70mm×70mm×70mm的立方体，空气养护，搅拌方式为干搅，按照土工试验规程进行试验，本次配比方案掺入比为8%、12%、15%，含水量为30%、40%，龄期为30天、90天。为了验证BP模型拟合数据时样本需求量少，分析能力强的特点，本文选择了包含所有因素变化情况的最少组数（3×2×2）的试验结果进行分析，各组加固土的物理力学性能见表2—9：
表2—9.室内配比试验成果表组数
掺入比（%）
龄期（月）
含水量
孔隙度
饱和度
波速（km/s）
干密度(kg/m3)
抗压强度(Mpa)
1
15
1
0.211
0.575
0.893
1.783
1.66
3.47
2
15
3
0.153
0.535
0.62
1.813
1.63
5.12
3
12
1
0.222
0.588
0.945
1.645
1.69
2.36
4
12
3
0.192
0.555
0.816
1.626
1.66
3.58
续表2—95
8
1
0.234
0.62
0.926
1.414
1.61
1.49
6
8
3
0.204
0.594
0.797
1.278
1.66
2.42
7
15
1
0.289
0.796
0.861
1.611
1.43
1.97
8
15
3
0.264
0.775
0.771
1.620
1.42
4.58
9
12
1
0.298
0.78
0.931
1.566
1.44
1.74
10
12
3
0.248
0.726
0.78
1.565
1.47
3.30
11
8
1
0.325
0.866
0.91
1.478
1.38
1.51
12
8
3
0.289
0.801
0.842
1.365
1.40
2.48
根据试验结果建立BP网络模型，仿真各种因素对抗压强度的影响过程，网络模型结构见图2—12。利用高性能的可视化软件MATLAB中神经网络工具箱进行分析计算。由于采用并行计算的方法，模型本身可以通过增加节点数、隐层数或训练步数等方法将系统误差控制在指定范围内，而不需要再进行额外的试验，因此，在本次室内配比试验的组数比常规试验组数大大减少的情况下，采用两层BP网络模型来完成函数逼近任务。由于试验过程中对抗压强度而言，影响因素的个数有7个，因此初次确定隐层的神经元个数选7个，根据结果知最大训练步数不够或隐层中神经元个数太少。因此将神经元数目增加的14个，最大训练步数为100000次，此次训练到92885步时，仿真精度达到要求。
计算结果如表2—10：
表2—10.抗压强度计算结果与试验结果对比试验结果
1.49
1.51
1.63
1.97
2.36
2.42
2.48
3.3
3.47
3.58
3.58
5.12
多元回归
1.659
1.203
1.672
2.481
2.381
2.486
2.368
3.516
3.032
3.335
3.726
5.048
相对误差回归
0.113
0.203
0.026
0.259
0.009
0.027
0.044
0.065
0.126
0.068
0.040
0.014
BP模型
1.512
1.485
1.623
2.001
2.357
2.407
2.456
3.410
3.452
3.545
4.522
5.129
相对误差BP
0.015
0.016
0.004
0.015
0.001
0.005
0.009
0.033
0.005
0.010
0.263
0.001
由表2—10可以看出，回归模型的计算结果与样本值的偏差较大，最大时达到了20%以上。而且，对同样的样本群而言，回归模型一旦确定，其系统误差（计算值与试验结果之差）的大小也随之被确定，改善系统误差的有效办法只能是增加样本数量，这将直接带来试验成本或工程投入的加大。对BP神经网络而言，其输出不仅能较好的代表试验结果，与此同时，模型本身可以通过增加节点数、隐层数或训练步数等方法将系统误差控制在指定范围内，而不需要再进行额外的试验，这一点对工程实际而言具有十分重要的经济价值。根据本次试验的网络误差平方和随训练步数的变化趋势可知，BP神经网络系统误差平方和随步数的增加而逐渐趋于一极小值，只要模型结构合理，隐层中神经元个数足够多，保证必要的训练步数，系统误差可以控制在任一指定的误差指标范围内。
图2—15以方框表示权值矩阵和阀值矢量中元素，其面积正比于元素幅值。阀值和权值之间用垂线划开，形象表示权值和阀值对神经元输出的影响强弱。对权值和阀值而言，亮色代表正值，暗色反之。
图2—15.权值W1和阀值B1方框图
图中第一列表示本次二层的BP网络模型中隐层的阀值大小，第二列到第八列分别表示与掺入比、龄期、含水量、孔隙度、饱和度、波速和干密度有关的权值大小。图2—15中行的含义可以理解为，对同一次配比试验结果，14个神经元相互独立的进行分析，每个神经元都不同程度反应了此次配比试验中影响因素与水泥土抗压强度的关系，换句话说，模型获得的影响因素和强度相关性信息相当于进行了14次配比试验所得到的结果，神经元并行计算的特点，用在室内配比试验结果分析中，可以达到明显减小样本量的效果。
权值和阀值方框图存储的是此次室内配比试验中各影响因素和抗压强度之间因果规律信息。根据权值分布特点可得到如下认识：在各种影响因素中，波速的显著性水平明显高于其他因素，因为波速对应的权值幅值（图2—15第七列框图）明显高于其他影响因素的权值幅值，其倍数分别为十几倍到几十倍不等，这说明波速和抗压强度之间的联系非常紧密，对工程应用而言，通过测定波速的大小了解水泥土抗压强度是可行的，根据图2—13描述的函数关系，测得水泥土的声速就可以推知其抗压强度，这就为利用应力波（声波）的传播特性来测定粉喷桩质量提供了理论依据。
与其他因素相比，水泥掺入比与含水量对抗压强度的贡献较强，它们的权值幅值也相对较大，其权值幅度明显超过除波速外的其它所有影响因素。就水泥土加固机理来说，加固土的水解水化反应，硬凝反应和碳酸化作用，都离不开水泥和水的参与，因此在确定水泥土配比方案时，掺入比和含水量的作用是应当重点考虑的。除去以上两种因素外，干密度对抗压强度的影响也占有相当大的比重，其作用仅次于波速、掺入比和含水量。
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。
自20世纪80年代末至今，我国的仿真技术获得了极大的发展。在电力系统中，应用较多的培训仿真系统有电厂仿真、电网运行工况仿真和变电所仿真。一般说来，凡是需要有一个或一组熟练人员进行操作、控制、管理与决策的实际系统，都需要对这些人员进行培训、教育与培养。早期的培训大都是经过理论讲解和现场实习，通过实际操作经验的积累来完成的，这种培训方式因是在实际运行的系统上进行操作，不仅培训成本高、培训时间长，而且有些故障只能在实际发生时才能得到实际操作的机会，致使一部分知识只有感性认识，得不到实际操作的锻炼。随着系统规模的加大、复杂程度的提高，特别是造价日益昂贵，训练时因操作不当引起的破坏而带来的损失大大增加，因此，提高系统运行安全性、可靠性事关重大。为解决这些问题，出现了培训仿真系统，模拟实际系统的工作状况和运行环境，以避免运用实际系统时可能带来的危险性及高昂的代价。
变电所培训仿真系统集仿真技术、图形图象技术、数据库等技术于一体，依据变电所电力设备实物、一次设备和二次设备接线图进行设计，如主控室、控制屏、保护屏及设备连接状况，可在模拟设备和二次接线图上进行相应操作，采用鼠标点击的操作方式，简单、直观、易学(见图1)。这种方式使变电运行人员的培训手段大大更新，提高了培训效率，缩短了培训周期。也进一步提高了运行人员的正确判断和处理事故的能力，防止事故扩大化和缩短事故处理时间，从而确保电网安全、可靠、经济运行。
图1
1变电所仿真的现状
目前，我国农网中(110kV、35kV)变电所培训仿真系统主要有孤立变电所型变电培训仿真系统和考虑简单电网的变电培训仿真系统。前一种类型的变电培训仿真系统配置简单，造价相对较低；后一种不仅仿真了变电所的运行状况，而且考虑到电网和变电所之间的相互影响，该类型的变电培训仿真系统在功能上比孤立变电所型的仿真系统要强。此外，还有将无人值班变电所仿真、集控中心仿真、变电所运行管理系统结合于一体的110kV/35kV集控站培训仿真系统。考虑到仿真原理的相同性和孤立变电所型变电培训仿真系统较为简单，能够在单机上独立运行的特点，以下只对该系统进行简要介绍。
2硬件配置的基本要求
微机一台：主频PENTIUM200；32M内存；3.2G硬盘；16倍光驱；显示卡、声卡、音箱等。
3软件配置的基本要求
(1)中文视窗Windows95以上版本；
(2)多媒体仿真培训软件。
4主要功能
(1)正常操作训练：断路器操作、隔离开关操作、压板操作、保护投停、电压互感器的切换，电容器的投停等；
(2)故障演习训练：
断路器故障：拒动、误动、偷跳；
隔离开关故障：带负荷拉合隔离开关、带电合接地隔离开关；
变压器故障：包括相间短路、接地短路、匝间短路、变压器过负荷、变压器油温过高；
母线故障：母线短路、母线接地；
线路故障：近区短路、接地、断线等；
此外，还有电容器故障、继电保护故障以及其它故障等。
培训者可对设定操作任务或故障，依据系统标准操作票进行操作，系统也可在出现故障时，给予提示并指出错误要点。
(3)操作票生成与培训系统：可对线路、主变压器、母线、电容器等设备开操作票；可对学员的操作以操作票的形式记录；可对学员的操作票和标准操作票进行比较；
(4)理论知识的培训：可提供设备的图片和产品介绍；可进行二次回路图纸讲解：包括中央信号回路、电力变压器保护、电容器组保护、输电线路保护、低周减载装置等；还可进行运行规程问答、典型故障处理、经验介绍以及提供考试题库。
(5)系统维护功能：系统可根据110kV变电所的主接线方式(如：单母线接线方式、内桥接线方式、单元接线方式)和正常运行方式的差异及实际变电所的工作情况进行选择和修改，可对考试题目进行增加或修改，还可对二次接线图上的线路名称和隔离开关、断路器号进行更改，使其更加接近变电所的实际运行情况。
操作实例：
倒闸操作是变电所正常运行和检修中都涉及的操作，具有重要的作用，其操作过程如下：
①运行仿真软件，进行操作人员登陆。
②进行功能选择，进入倒闸操作模块，进行题目分类选择。如选择"10kV倒闸操作题目"后，屏幕上会出现一系列10kV倒闸操作题目的分项内容，用鼠标按钮进行选择，选择"纺织线002断路器停电，纺织线线路检修"(见图2)。选择题目后，可进行标准操作票预览，以便操作人员了解操作步骤后进行正确操作。可单击要点按钮，查看提示注意事项。操作练习既可在线路图上进行，也可在模拟图上进行。
图2
③依次拉开纺织线002断路器，拉开002-3隔离开关，拉开002-1隔离开关，在002-3隔离开关线路侧挂接地线(见图3)。遇到困难时，可查阅标准操作票和操作要点提示。操作完毕后，调出操作记录与标准操作票进行比较，如果在操作过程中发生误操作，系统会出现报警。
图3
④选择操作题目后，也可进入考试状态。在此状态下，系统不提供标准操作票和操作要点提示，考试时间到，系统不再进行操作记录。
5结束语
目前，110/35kV变电培训仿真系统在一些变电所已经得到应用，并取得实效。归纳起来，变电培训仿真系统具有如下的特点：
(1)计算机仿真程度高。仿真画面完全按照变电所的电力设备实物进行绘制，形象逼真。操作人员在模拟图或二次接线图上用鼠标点击元器件，即可激发元器件动作，元器件动作后仿真变电所同实际变电所情况一致。
(2)培训功能完善。不但可对变电所的正常和异常事故进行仿真，而且可提供完善的二次图讲解。对变电所的继电保护装置从动作原理到动作过程进行分步讲解，突出显示动作断路器和响应元器件，动画模仿电流轨迹。
应用数理统计是对随机现象的统计规律进行演绎和归纳的科学，已经成为越来越多专业的学生必修的一门基础课。但是学生在学习掌握这门课的过程中普遍感到概念难以理解，思维难以展开，问题难以入手，方法难以掌握，习题难做。如何解决这一问题？具体可以概括成以下几种方法。
1引经据典，消除学生的畏惧心理
应用数理统计作为数学的一门有特色的分支学科，所以比较抽象，很多学生对该门课都有畏惧心理，因此在每学期的第一次课，首先可以向学生介绍应用数理统计的起源和发展，增强学习的趣味性，然后还可以介绍应用数理统计的一些热门运用。
概率论起源于博弈问题。15～16世纪，意大利数学家帕乔利、塔塔利亚和卡尔丹的著作中曾讨论过"如果两人赌博提前结束，该如何分配赌金"等概率问题。而数理统计的发展史相对简单一些，在19世纪20、30年代，费希尔提出了许多重要的统计方法，开辟了一系列统计学的分支领域，如相关分析、回归分析、试验设计、多元正态总体的统计分析等。
在教学过程中，我们特别注意这些知识背景的补充介绍，一方面让学生了角前后知识的联系，同时也在无形之中向他们灌输了研究问题的思想方法。更重要的是，了解这些知识使他们能更好地理解课程内容之间的内在联系，学习的时候不再孤立地看待这些知识点。
2理论联系实际，加强实践教学
传统的教学方式是知识传授型的，教师是教学的主体，只重视教的过程，忽视了教学是教与学互动的过程，教师在课堂上满堂灌，注入式的教学方法不能充分调动学生学习的主动性，没有立足于培养学生的学习能力和不同学生的个性发展，现代教学方法主要是挖掘学生的学习潜能，以最大限度地发挥和发展学生的聪明才智为追求目标。因此，在应用数理统计教学中，教师在注重传授课程内容思想方法和应用背景的同时，充分调动学生学习的主动性，布置一些灵活的题目，让学生亲自实践、亲自收集和处理数据，利用应用数理统计方法解决一些实际的小问题。
案例教学法就是一种很好的实践教学方法。案例教学法是把案例作为一种教学工具，把学生引导到实际问题中去，通过分析与互相讨论调动学生的主动性和积极性，并提出解决问题的基本方法和途径的一种教学方法。教师应结合应用数理统计应用性较强的特点，在课堂教学中，注意收集日常生活中的一些实例，并根据各章节的内容选择适当的案例服务于教学，利用多媒体设备及真实材料再现实际案例活动，将理论教学与实际案例有机的结合起来，使得课堂讲解生动清晰，收到良好的教学效果。
3注重师生间交流，加强启发教学
应用数理统计的传统教学是学生忙于应付大量公式的记忆和复杂的计算，没有时间去进行创造性思考，同时这种教法也不可能让人有所创新。要想获得最佳的教学效果，师生间的交流是必须的。教学不是你教我学，更不是你讲我听，而是师生双方互动的结果，师生双方都给对方提供信息。教师的输出对学生来说是信息的输入，学生通过感知、理解、归纳、记忆等活动，接受、处理储存信息；学生的反馈作为信息输出对教师和其他同学来说又是信息输入。教学活动就是为促进这种交流，让这种交流更有意义。
在课堂交流中，应鼓励学生积极发言，参与到教学中来，引导学生了解问题的直观和背景，教会他们如何运用数理统计方法去思考问题和分析问题。此外，还有课前交流、课间交流和课后交流。通过交流随时了解学生对课堂教学的意见和建议，掌握学生接受知识的程度，及时调整教学内容与进度。这样不仅有利于激发学生的学习兴趣，也密切了师生关系，还有助于带来积极的教学效果。
4利用一题多解，培养学生创新思维能力
应用数理统计这门课学习的目的并不是要求学生仅仅会做几道题，而是为了能够解决实际问题，而实际问题是千变万化的，不是用一两个公式就能解决的，这就需要学生的创新。所以对学生的创新能力的培养是相当重要的。实践表明，通过一题多解的锻炼，不但可以加深学生对概念的理解，使学生将所学知识相互联系起来，还可以培养学生灵活多样运用知识的能力，达到培养学生的创新能力的目的。所以在讲题时，可以鼓励学生试着用多种思路去分析题，开发学生的智力，使学生掌握更多的分析问题的方法，以便在今后的学习过程中，更好地去分析问题和解决实际问题。
总之，要加强教师和学生的交流与配合，灵活运用多种教学手段，激发学生的学习积极性，通过具体的实例把抽象的概念形象化，不断培养学生分析问题和解决问题的能力，让应用数理统计的学习变得容易起来。
