DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 本文通过查找自动气象站观测场雷电防护工程在设计、施工过程中的问题，针对性的提出改进方法，在全面分析自动气象站观测场设备防雷性能基础上，全面阐述了自动气象站观测场雷电安全防护措施。 关键词 :观测场，雷电安全，防护措施，采集器
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 随着我国经济的快速发展，气象事业的发展也呈现快速发展的态势。2005年以来，自动气象站已逐渐代替了传统的人工观测。自动气象站主要有传感器、采集器、供电系统、主控计算机、打印机、通讯设备等几部分组成，如图1所示。传感器、采集器处于室外观测场LPZ0B防雷区内，具有现代电子设备普遍存在的共同弱点，即绝缘强度低、过电压耐受能力差，对电磁干扰极为敏感，是整个自动气象站观测系统雷电安全防护的重中之重。如果防雷措施不当，不仅采集器、传感器因雷击无法正常工作，与其连接的室内设备也会由于雷电波的入侵而损坏。近年来，自动气象站已普遍运用到各级气象观测台站，其中，观测场是获取观测数据的重要场所。由于观测场处于室外的环境中，观测场中的风塔的高度又远远高于周围的建筑物的高度，容易受到雷电的危害。采集器是观测场中的重要设备，所有的数据都是通过采集器的采集，然后传输到计算机上进行处理的，如果采集器遭到雷击而损坏，将影响到自动气象站的正常工作。部分台站由于未注意在雷电安全防护方面应注意采取的措施，所以时有雷击事故发生。本文针对自动气象站观测场雷电防护在设计、施工过程中的问题，采取有效的应对措施，制定全面、科学的雷电安全防护措施，对提高自动气象站观测系统雷电安全防护水平具有十分重要的意义。本文以山东省菏泽市郓城县气象局的观测场在防雷措施上出现的问题加以阐述，讨论具有普遍意义的综合防雷措施。
system: [SYSTEM]

user: 2. 观测场防雷系统存在的问题 2.1. 电源部分未安装浪涌保护器 郓城县气象局自动气象站建设中，只考虑到数据采集箱内有一级避雷器和一级防雷板，在室内220 V电源处未安装浪涌保护器，这就给雷电波的入侵带来了安全隐患。2008年8月17日的一场强对流天气，伴随着强雷暴给这个站带来了严重损害，观测场采集器遭雷击。浪涌保护器的安装应根据所在地区的雷电活动强弱、雷电流的大小、被保护的对象的重要程度选择合适的类型，应该做到三级防护。浪涌保护器简称SPD，它能够对由高压线路传输过来的高电压限压、分流，有效地保护被保护元器件。 2.2. 风塔避雷针引下线接地点与其他设备的接地点之间的距离不合规范 为达到均压、等电位以减少各种接地设备间、不同系统间的电位差，观测场内风塔上避雷针引下线接地、各种金属设备外壳接地、屏蔽接地、保护接地等均接至观测场共用地网，行成共用接地系统。但由于防雷工程设计和施工人员对等电位连接和共用接地系统的错误理解，在施工过程中不考虑以上几种接地在观测场地网上接地之间的距离，甚至将共用接地理解为将各种接地直接接在一起，给观测场设备防雷安全带来隐患，是自动气象站观测场地接地出现问题最多的地方。在自动站气象站设备位置确定并与观测场地网连接时，为避免风塔上避雷针接闪通过地网泄放雷电流时，对附近接地设备产生干扰[ 1 ] ，风塔上避雷针引下线接地与其他接地的观测场地网上接地点之间的距离应大于10米。 2.3. 屏蔽措施不完善 屏蔽是减少电磁干扰的基本措施。为减少电磁干扰的感应效应，自动气象站观测场内设备采取了以 图1. 自动气象站的结构组成示意图 下基本屏蔽措施：观测场电子设备采用金属外壳，各种传输线路采用屏蔽电缆穿金属管埋地敷设。电缆屏蔽层应至少在两端并适宜在防雷区交界处做等电位连接。 郓城县自动气象站存在的屏蔽问题： 数据采集箱采用双层金属外壳，但外层金属外壳未做接地，内层金属箱的箱门和箱体未做跨接。电缆屏蔽层只在防雷区交界处做等电位连接。 2.4. 风塔上避雷针引下线与风向、风速信号线布线不规范 部分自动气象站风向、风速信号线在不单独穿金属管保护的情况下，仅考虑到节约原材料和布线美观的需要，与风塔上避雷针引下线在同一个金属管内并行引下。这相当于将风向、风速信号线敷设在避雷针引下线上，严重违反了文献[ 2 ] 的规定。即使风向、风速信号线采用带有屏蔽层的电缆，也还是达不到规范上对防雷安全距离的要求。因为其屏蔽层无法将避雷针接闪后的雷击电磁脉冲完全屏蔽掉[ 2 ] ，于是，风向、风速信号线上感应出远远高于采集器电子元件所能承受的电涌电压，致使采集器无法正常工作，甚至损坏。如郓城县国家一般气象观测站自动观测系统采集器多次遭受雷击而影响了数据的采集，进而影响到数据的传输，从而影响到业务质量考核。2007年8月，采集器内避雷器损坏，造成采集器电源部分无法供电，从而无法采集数据；2008年7月，自动观测系统主控计算机通讯串口(RS232)损坏。2009年8月，采集器损坏，自动观测系统无法采集数据。经过现场调查发现，原因是风塔上避雷针引下线与风向、风速信号线布线不合理所致。当时在设计安装时，仅仅考虑到美观与节约材料，将避雷针引下线与风向、风速信号线穿越同一个金属管引下。当避雷针接闪后，所形成的雷击电磁脉冲，通过感应，在风向、风速信号线上感应出同样的电磁脉冲，然后传输到采集器内部，造成采集器和与之相连的主控计算机通信串口(RS232)损坏。经过现场调查发现，原因是风塔上避雷针引下线与风向、风速信号线布线不合理所致。当时在设计安装时，仅仅考虑到美观与节约材料，将避雷针引下线与风向、风速信号线穿越同一个金属管引下。当避雷针接闪后，所形成的雷击电磁脉冲，通过感应，在风向、风速信号线上感应出同样的电磁脉冲，然后传输到采集器内部，造成采集器和与之相连的主控计算机通信串口(RS232)损坏。
system: [SYSTEM]

user: 3. 改进措施 3.1. 安装合适的SPD 电源部分应安装三级SPD防护，但是要注意，如果选择的SPD不适合，不仅起不到应有的保护作用，反而容易损坏被保护电子设备。 SPD的安装使用应对低压电气系统和设备起到电涌保护作用，同时不应因为SPD的安装造成低压电气系统的故障和事故。因此，有如下三项基本要求： 1) 安装SPD之后，在无电涌发生的情况下，SPD不应对低压电气系统正常运行产生影响。 2) 安装SPD之后，在有电涌发生的情况下，SPD应能承受预期通过它们的雷电流而不损坏并能钳制电涌和分流电涌电流。 3) 在电涌电流通过后，SPD应迅速回复到高阻状态，切断可能经过SPD留到PE线的工频续流。 SPD的选择应考虑电源的供电形式、耐压能力及能量配合。 郓城县自动气象观测站的供电形式为TT系统，TT系统一般为相线分别对中性线加装过压型SPD，中性线对地采用放电间隙SPD。 耐压能力应符合下式要求： 为被保护设备的冲击耐压值； 为SPD的电压保护水平； 为接地系统类别和电网的最高运行电压。 电源进线为埋地引入电缆且长度大于50米，则在电源总配电箱处安装标称通流容量 ≥ 60 KA (8/20 μs波形)，标称导通电压V N ≥ 4V C (V C 最大工作电压)，响应时间 ≤ 100 ns的SPD做为一级防护。 3.2. 合理安排不同接地系统之间的安全距离 一般情况下，风塔避雷针引下线接地应与信号线接地保持一定的距离。为达到均压、等电位以减少各种接地设备间、不同系统间的电位差，观测场内风塔上避雷针引下线接地、各种金属设备外壳接地、屏蔽接地、保护接地等均接至观测场共用地网，行成共用接地系统[ 3 ] 。但由于防雷工程设计和施工人员对等电位连接和共用接地系统的错误理解，在施工过程中不考虑以上几种接地在观测场地网上接地之间的距离，甚至将共用接地理解为将各种接地直接接在一起，给观测场设备防雷安全带来隐患，是自动气象站观测场地接地出现问题最多的地方。在自动站气象站设备位置确定并与观测场地网连接时，为避免风塔上避雷针接闪通过地网泄放雷电流时，对附近接地设备产生干扰，应按照文献[ 1 ] 第5.2.5条说明要求，风塔上避雷针引下线接地与其他接地的观测场地网上接地点之间的距离应大于10米。 3.3. 改进屏蔽措施 有的防雷工程施工人员不具备施工资质或不了解屏蔽层接地的意义，往往在做屏蔽层接地的时候，仅仅在一端接地。屏蔽是减少电磁干扰的基本措施。为减少电磁干扰的感应效应，自动气象站观测场内设备采取了以下基本屏蔽措施：观测场电子设备采用金属外壳，各种传输线路采用屏蔽电缆穿金属管埋地敷设。电缆屏蔽层应至少在两端并适宜在防雷区交界处做等电位连接。电缆屏蔽层接地常出现的问题是：防雷工程人员往往忽视了文献[ 2 ] 第6.3.1条的相关要求，屏蔽层单点接地或不接地。屏蔽层仅一端做等电位连接而另一端悬浮时，只能防静电感应而防不了磁场强度变化所感应的电压[ 2 ] 。 3.3.1. 电缆屏蔽改进措施 电缆屏蔽层采取两端接地，如大于50米，中间增加接地。防雷区交界处做好等电位连接。 3.3.2. 数据采集箱屏蔽措施 数据采集箱内外层均用大于10 2 多股铜线就近和接地连接。内层采集箱的箱门和箱体用铜编织线跨接，使采集箱成为一个良好的双层屏蔽体。 3.4. 合理布线 避雷针与风塔之间绝缘，风向、风速信号线穿金属管引下，金属风塔做好接地，避雷针的引下线沿风塔的斜拉线引至观测场地网。或将风向风速信号线沿金属风塔的斜拉线引下，全程穿金属管，金属管做好接地，风塔避雷针引下线沿塔体接至观测场地网。经过现场调查发现，原因是风塔上避雷针引下线与风向、风速信号线布线不合理所致。当时在设计安装时，仅仅考虑到美观与节约材料，将避雷针引下线与风向、风速信号线穿越同一个金属管引下。当避雷针接闪后，所形成的雷击电磁脉冲，通过感应，在风向、风速信号线上感应出同样的电磁脉冲，然后传输到采集器内部，造成采集器和与之相连的主控计算机通信串口(RS232)损坏。经过现场调查发现，原因是风塔上避雷针引下线与风向、风速信号线布线不合理所致。当时在设计安装时，仅仅考虑到美观与节约材料，将避雷针引下线与风向、风速信号线穿越同一个金属管引下。当避雷针接闪后，所形成的雷击电磁脉冲，通过感应，在风向、风速信号线上感应出同样的电磁脉冲，然后传输到采集器内部，造成采集器和与之相连的主控计算机通信串口(RS232)损坏。
system: [SYSTEM]

user: 4. 自动气象站观测场雷电安全防护措施 4.1. 直击雷防护 观测场为边长25米的正方形，其最高物体为观测场北侧的风塔。为充分利用现有条件，其直击雷防护主要通过安装在风塔上的避雷针来实现。观测场风塔多采用金属管作为支撑体，在距风塔顶端200~300 mm处设置避雷针，避雷针通过绝缘杆固定于风塔上，避雷针选用直径不小于16 mm的圆钢，其长度不小于1500 mm，水平绝缘距离不应小于500 mm。其单根避雷针在距观测场地面0.5 m高度处的保护半径R x ，根据下面公式[ 2 ] (1) 其中一级防雷台站h = 12.5 m，hx = 0.5 m，hr = 45 m，求得保护半径R x = 24.4 m，对二、三级防雷台站h = 12.5 m，hx = 0.5 m，hr = 60 m [ 4 ] ，求得保护半径R x = 28.9 m。由此可知，当观测场内的两根风塔上全部安装上避雷针后，考虑到仪器距观测场边缘护栏不小于3 m的布置要求，整个观测场内的所有仪器均处于风杆上避雷针有效保护范围内。避雷针引下线沿风杆上端拉线入地，该拉线应通过绝缘等级为35 kv (1.2/50 us)的拉线绝缘子与风杆绝缘，引下线需采用屏蔽电缆，其芯线为多股铜线的截面积不小于50 mm 2 。若风杆无拉线，引下线可沿风杆外表固定入地。引下线入地点附近应设置不少于一根垂直接地体，并与观测场地网做可靠电气连接，连接点与其他设备在观测场地网接地点之间的距离宜大于10 m。 4.2. 雷击电磁脉冲防护 通过风杆上避雷针对观测场内设备实施直击雷防护措施后，气象站观测场内的所有设备均处于LPZ0B雷电防护区，由于本区内的电磁场强度没有得到衰减，为防止观测场及附近地闪出现时，雷电产生的脉冲电磁场从空中直接辐射入观测场内电子设备，所以还要采取雷击电磁脉冲防护措施。屏蔽是减少电磁干扰的基本措施。因此，风向、风速数据传输线应采用带屏蔽层的电缆经金属风杆内敷设，传输线的外屏蔽层首尾两端应与风杆做电气连接。当数据传输线无法敷设在金属风杆内或采用金属塔做支撑物时，应将数据传输线穿金属管垂直敷设，传输线的外屏蔽层和金属管均应在首尾两端与金属塔做电气连接，金属管首尾应电气贯通，铁塔同时做好与观测场地网的连接。观测场设备电源线路、数据传输线路应选用带屏蔽层的电缆，并穿金属管埋地敷设，金属管和数据传输线的外屏蔽层的进入电缆地沟处、外转接盒处应就近接地。金属管首尾应电气贯通，若该金属管长度超过 时应增加其接地点。 4.3. 避雷针对电波传播影响的分析 通常的防雷方法有：在建筑物上安装避雷装置(避雷针、线、带及网)，对建筑物、设备、线缆的屏蔽，等电位连接，安装浪涌保护器等，各种防雷装置的使用越来越普及[ 4 ] ，特别是雷达站、通信基站、自动气象站等容易遭受雷击的地方，避雷针、避雷线、避雷网及避雷带的应用都得到了广泛的推广，各种防雷装置的使用在防雷减灾保护人民生命财产中起到了重要作用。 但从另外一方面考虑，这些装置对电磁波传播存在影响，其中避雷针、避雷线及钢筋混凝土墙的影响较为严重。电磁波传播本质上就是能量传递的过程，当电磁波传播过程中遇到这些防雷装置时，防雷装置吸收、反射、折射部分电磁波能量，对电磁波的传播产生影响，这在防雷装置的设计与施工中必须予以考虑。
system: [SYSTEM]

user: 5. 结束语 自动气象站观测场是获得气象资料的主要场所，它所获得的气象资料对天气预报、气候分析预测等起着至关重要的作用。自动气象站观测场系统雷电安全防护是一项综合工程，只有充分考虑雷电防护的各个方面，才能到达到理想的防护效果。否则，任何一个细小环节的疏漏，都可能导致雷击灾害事故的发生。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 针对异构视频监控系统中的视频资源共享问题，本文提出了一种基于虚拟设备接口技术的视频综合监控系统的集成方案。该系统体系结构分为四层，分别为：核心服务层、虚拟设备驱动层、协议转换层和物理设备接口层。运用虚拟设备驱动一体化解决方案，通过虚拟设备驱动完成设备功能转换和通信协议转换，从而能够兼容多种视频设备，并且实现各种通信协议和视频解码算法的转换。经过初步试验验证，表明该系统能有效集成多种厂家的视频设备，实现视频资源的合理共享，具有一定的扩展性和兼容性。 关键词 :视频监控系统，视频压缩，视频传输，虚拟设备接口
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 近年来，城市人口的快速增长及城市环境的日益复杂，群体性事件、骚乱、恐怖袭击等城市突发社会安全事件严重影响着城市公共安全。视频监控系统作为保障社会安全的一种重要手段，被越来越广泛的应用到了银行、交通、商业宾馆、机场等重要的行业和机构当中，这些监控系统被用来监控和记录重要信息，在维护正常业务操作、防范非法活动、保障社会安全等方面起到了非常重要的作用[ 1 ] 。 在1996年至1999年间，美国国防高级研究项目署(DARPA: The US Defense Advanced Research Projects Agency)设立了以卡内基梅隆大学为首联合美国十几所高等院校和研究机构参加的视频监控重大项目(VSAM: Video Surveillance and Monitoring)。这个项目主要是通过利用多传感器融合、视频理解、网络通信等技术来实现对未来战场、工厂、城市等场所的自动监控。 2006年，IBM公司宣布已经开发完成一种用于分析实时视频监控系统数据安全的软件，这款软件具有发现监控场景中潜在的安全威胁并自动报警。这一新产品被IBM公司命名为“智能监控系统”(Smart Surveillance System)，简称“S3”。S3系统可以将监控系统中各个监控点获取的视频信息通过计算机网络传递到整个系统软件上，进行远程监控，同时S3系统是一个开放框架的智能视频监控，能够使各种处理和分析模块方便的嵌入S3系统，并提供多摄像机的数据融合和事件关联分析。 在国内，视频监控系统得到了国家的高度重视，863项目为此开展了重大项目研究，公安部也为此在全国开展城市报警与监控系统建设“3111”试点工程[ 2 ] 。中科院自动化所，清华大学电子工程系和自动化系等处于研究的前列。中科院自动化所生物识别与安全技术研究中心研发了智能视频监控系统对场景中的运动目标进行检测、跟踪、识别，并对人体异常行为识别与报警。清华大学智能系统与技术国家重点实验室将人工智能引入视频监控系统中，从事智能机器人、机器学习等方面的研究。北京大学视觉与听觉信息处理国家重点实验室主要是从事高度智能化的机器感知系统方面的研究，并在言语听觉技术、三维视觉信息处理、智能机器人研究领域取得较多成果[ 3 ] -[ 17 ] 。 国内从事视频监控系统相关软、硬件产品的生产知名厂商主要有：海康、大华、汉邦、黄河、朗弛、金三立等。这些厂家都有各自的与设备配套的监控客户端，但出于商业上的原因各厂家对自己的产品都有保护，客户端软件只能接收自家设备发送的数据码流[ 6 ] [ 8 ] 。 但是，由于视频监控领域长期缺乏可供遵循的权威标准，使得目前视频监控设备种类繁多、品牌混杂，资源无法共享，系统无法互相融合，主要表现在以下两个方面： 1) 资源共享困难。在视频监控系统的建设中，视频压缩算法、视频格式和通信协议没有统一的标准，相互之间难以兼容使用[ 3 ] [ 4 ] ，各单位部门建设的视频信息系统千差万别、五花八门，视频信息利用率低，严重阻碍了视频资源的有效共享和综合利用[ 7 ] -[ 10 ] 。 2) 存在重复建设问题。多数部门已建立了各自独立的视频监控系统，但因为采用不同开发商的产品，这些系统并没有互联互通，各个监控系统形成了一个个孤岛。视频监控工程系统的兼容性和扩展性非常差，一旦需要添加不同厂家的监控设备，或与其他监控工程系统进行互联，就必须使用多个视频监控软件来管理各种设备，使得系统的使用、管理、维护和整合变得更加困难。要实现城市监控系统的统一管理，必须使用同一开发商的产品，存在重复建设问题[ 12 ] -[ 16 ] 。 对于企业内不同地域或不同城市之间的部门，在建设视频监控系统时，由于选择的视频设备生产厂家的不同，使得视频系统无法互连互通、视频资源无法共享，成为目前企业在使用视频监控系统时需要解决的主要问题[ 10 ] -[ 17 ] 。 基于以上的分析，资源共享和重复建设已成为阻碍视频监控系统统一化、智能化的主要原因。因此，研究统一的视频监控设备平台技术，对实现视频资源共享、系统联网、产品兼容以及对推动信息化建设具有重要的实际意义[ 4 ] [ 5 ] [ 10 ] 。 针对目前视频监控设备种类繁多、视频信息共享受到制约的现状，本文重点围绕建立基于客户端/浏览器形式的综合的视频监控系统为目标，实现多厂家视频设备的集中管理和使用。
system: [SYSTEM]

user: 2. 系统体系结构 2.1. 虚拟设备接口(Virtual Device Interface， VDI) 虚拟设备这一术语是从设备和虚拟化得出的组合概念。所谓计算机设备是指具有特定功能和有限配置能力的计算装置。设备自己应该具有硬件、操作系统、和应用程序，但最终用户仅通过设备接口与设备进行交互，而设备内部结构是对用户来说是透明的。虚拟设备是设计用于在虚拟化技术下运行的最小虚拟机映像。虚拟设备是完全预安装和预配置的应用程序和操作系统环境，而虚拟机本身没有应用软件。虚拟设备最突出的优点就是消除了对设备的硬件依赖性，使得在进行系统开发的过程中不需要为不同的硬件设备设定不同的产品型号。 虚拟设备在实现的过程中往往采用的是虚拟设备驱动一体化解决方案，通过虚拟设备驱动完成设备功能转换和通信协议转换[ 6 ] 。这类解决方案的结构图如图1所示。这种方案的优点是结构简单，在应用程序和物理设备之间只有一层，其访问方式和直接访问物理设备一致，只是对原设备驱动程序重写。缺点是虚拟设备驱动要完成应用程序交互、硬件交互、协议转换三部分工作，过程复杂且不方便调试。此外在这种方案中，每种虚拟设备驱动只能用于单一类型的设备转换，扩展性差，所以这种方案比较适合一些简单的、单一设备转换。 由于目前视频监控网络的结构多样、设备多样及核心技术多样，例如不同的监控网络可能采用不同的音视频编解码方法[ 7 ] [ 8 ] ，使得采用传统的虚拟设备方案来融合多种异构网络变得非常复杂和困难。因此需要研究新的模式来解决这个问题。 2.2. 系统结构模型 为了能兼容多厂家的视频设备，读取各种视频设备的数据，同时克服虚拟设备一体化方案对多种设备和协议扩展性差的不足，本文提出了一种基于虚拟设备接口技术的视频综合监控系统，该系统体系结构分为四层，分别为：核心服务层、虚拟设备驱动层、协议转换层和物理设备接口层(如图2所示)。 · 核心服务层 图1. 虚拟设备一体化方案 图2. 基于虚拟接口技术的视频综合监控系统体系结构 核心服务层针对不同的设备提供相应的服务，主要包括存储服务、报警服务、日志服务、显示服务、用户管理服务等。并根据不同厂家的设备为每种类型的设备虚拟一个中心服务器，通过这个虚拟的中心服务器，将同一类型的设备统一管理。通过核心服务层，管理员可以针对不同的用户设置其使用服务的数量和等级。增加一个新的设备只需要增加一个新的相关设备的中心服务器，不用对系统进行修改。 · 虚拟设备驱动层 虚拟设备驱动对同一类目标设备来说是一致的，也就是说对于硬盘录像机或视频服务器来说，不论是哪个厂家的产品，都是相对独立的，在进行多种设备到一种设备转换时可以重用。 虚拟设备驱动和物理设备驱动类似，向上层提供一样的功能接口，只是和下层的通信机制不一样。虚拟设备不是向硬件发出指令或者请求数据，而是将应用程序提交的请求传递到下一层(协议转换接口层，如图2)并等待应答。整个过程可能是同步也可能是异步的，与应用程序的调用模式没有关系，即便是应用程序采用的是同步方式，而整个交互过程是一个异步的，也可以通过事件等待等处理将异步转换为同步，这个过程不会影响应用程序调用，使得应用程序就像是在访问一个物理设备一摸一样。 为了实现增加设备不影响系统的运行，我们为每种类型的设备设计一个虚拟设备接口，即VDI，在系统中以动态链接库(DLL)的形式存在，每个DLL对应一种厂家的设备。增加一种设备只需要添加一个DLL文件，通过服务器端对其进行调用就可实现对该类型设备的兼容，提高了系统的扩展性和可移植性。在这个VDI中，封装了所有设备的存取服务，包括流媒体服务，存储服务等。这个DLL内含通信，线程等。这个DLL本身又是对等的。即一个客户端的VDI会自动匹配到服务器端的对等VDI，这两个VDI完全一致。只是因为在不同的环境，启用了不同的服务。 · 协议转换层 在本文提出的体系结构中，最下两层是协议转换层和物理设备接口层，这是因为被转换设备所使用的协议不同，尤其是音视频编解码算法和网络传输协议，而不同接口的物理设备可能使用相同的协议，所以协议转换层和设备接口层是分离的，能够更好的体现通用性和可移植性。 协议转换层主要实现两种功能：一是实现对两种不同总线通信协议的转换，早期的视频设备主要以板卡的形式插在计算机的主板上，而新的视频设备以网络设备为主，因此同时读取两种设备的音视频信号必须对它们的通信协议进行格式转换。另一种功能是对视频编解码算法的转换，目前视频监控领域的主流压缩算法是H.264和MPEG-4，不同厂家的设备采用的算法不统一，而且H.264算法也存在3种不同的设置，导致网络中的视频码流格式不一致。为了能在同一个系统中读取不同的码流，需要对码流格式进行统一。 · 物理设备接口层 该层的主要作用是建立到物理设备的信道。类似于网络参考模型中的网络层。面向协议转换层提供有保障或者无保障的数据通信。因为是和物理设备相关，所以这部分和物理设备配套提供的，或者是物理设备提供了通信接口标准。与TCP/IP网络模型相比，这一层相当于网络层。负责提供信道管理和数据帧传输。
system: [SYSTEM]

user: 3. 系统详细设计 视频综合监控系统主要采用客户端/服务器的架构，由服务器端、管理端和客户端组成。采用VDI技术，使快速接入设备成为可能，各种设备接入彼此互不干扰，加入一个设备只要加入一个dll即可，完全不用修改其他任何高层程序代码。 3.1. 服务器端设计 服务器包括中心管理服务器、综合服务器(设备控制服务器、点播及存储服务器、流媒体转发服务器、报警采集服务器、动态域名解析服务器)、报警联动服务器等。 · 中心管理服务器 中心管理服务器的核心是数据库服务(图3)，所有模块以中心管理服务器为核心，视频设备、其他应用类型的服务器、客户端及管理端都通过中心管理服务器对数据库进行访问，获得相应的数据。视频综合监控系统的数据库采用MySQL系统，MySQL是一个多线程的、开放源码的关系数据库管理系统，由于性能高、成本低、可靠性好，已经成为最流行的开源数据库，被广泛地应用在Internet上的中小型网站中。随着MySQL的不断成熟，它也逐渐用于更多大规模网站和应用。结构化查询语言(SQL)数据库服务器，它的执行性能非常高，运行速度非常快，并容易使用。服务器端的数据库总共设计有47张表，主要涉及设备列表、用户管理、域名表格、远程管理、注册、实时播放、报警等表格，每张表格包含若干属性字段 · 综合服务器 综合服务器主要包括设备控制服务器、点播及存储服务器、流媒体转发服务器、报警采集服务器和动态域名解析服务器等，这些服务器都是以软件的形式实现的，在服务器端运行。 · 报警联动服务器 接收来自报警采集服务器的报警信号，根据报警预案抓图、录像、声音文字提醒等任务分配给相关服务器(图4)。 3.2. 管理端设计 系统管理端采用分布式管理架构(图5)，为用户提供多级、多域联网功能，实现不同区域监控系统的独立管理、独立存储，同时在授权情况下又有访问其他独立区域的能力。域之间使用转发服务器将视频 图3. 中心管理服务器 图4. 报警联动服务器 图5. 管理端架构 流、控制流进行转发，转发服务器可实现多级转发功能。 3.3. 客户端设计 客户端主要针对用户，方便用户实时监控、浏览、录像，提供报警服务和相关设置的功能。为了能做到简洁，主要为客户端设备了四大功能，即实时播放、录像、视频回放与检索和报警联动。
system: [SYSTEM]

user: 4. 系统测试 4.1. 测试环境 为了获得真实的试验数据，搭建了仿真的试验环境。网络中的主要视频设备有黄河的视频服务器，海康、大华、汉邦的硬盘录像机，海康数字高清摄像机和普通球机、枪机、网络摄像机，目前主要实现了4种不同厂家设备的互联互通。 考虑到监控系统的重要性和系统用户的多样性，以及与其它软件和平台的兼容性和可集成性，操作系统、数据库、开发工具确定如下： 机器配置：CPU: Intel(R)Core(TM)2 Duo CPU T5450双核1.66 GHz，1.67 GHz；内存3 GB；10/100 Mbps以太网卡。 操作系统：Windows XP Professional。 开发工具：Dephi7.0。 4.2. 人机界面 视频综合监控系统是基于虚拟设备接口技术、数据采集技术、图像处理技术、网络技术和软件技术的一套网络视频监控系统解决方案，对城市、企业的视频监控设计了有效的实施方案。方案的设计力求功能全面、系统完备，能很好的应用于实际监控领域。 服务器端(图6(a))的核心为数据库服务，是核心的数据访问中间层。客户端(图6(b))平台主要显示视频设备传递的信息。客户端启动时中心管理服务器必须在网络中的一台电脑上运行，客户端与服务器通讯后，获得视频设备的各种参数信息，才能正确的接收网络中的视频信息。 4.3. 性能测试 我们对系统进行了功能测试和性能测试。在功能测试中，主要针对系统的各功能点，模拟用户使用，对功能点一一进行测试；在性能测试中，通过对客户进行多通道、实时播放测试、浏览帧率、传输速率等方面的测试，验证了本系统的性能。下面给出了部分的试验结果。 系统功能测试为模拟用户正常使用时，系统各项功能是否正常，测试结果显示系统符合设计逻辑，运行结果正常。我们还对服务器端、管理端和客户端的性能进行了测试，图7给出了服务器端测试结果，从多次的测试结果中可以看到，中心管理服务器、报警联动服务器运行正常，各厂家设备VDI都能在服务器端中检测到，且运行正常没有冲突。因此，服务器端整体运行良好，能正常使用。 实时性是视频监控平台的一个很重要的评价因素，表1为客户端实时播放测试结果，服务器与客户端与前端监控设备均在同一个局域网内，通过对1~16路视频多次测试，计算平均时延(时延即流媒体服务器发送数据包的时间戳与接收到的数据包时间的差值)、平均帧率和平均传输速率。测试结果显示时延能够很好的满足视频监控系统的实时监看需求，从画面个数的增加与帧率的变化情况来看，在带宽足够的情况下帧率的波动情况不大，且帧率可保证在每秒20帧以上，人眼不会感受到视频图像是在一帧帧的变动。从画面个数的增加与传输速率的变化情况来看，传输速率随着通道路数增加成正比增长。在带宽足够的情况下，视频图像能够稳定的播放。
system: [SYSTEM]

user: 5. 总结与展望 本文提出一种基于虚拟设备接口的视频综合监控系统解决方案，利用虚拟设备接口技术设计了一个 图6. 视频综合监控系统人机界面 图7. 服务器端测试结果 Table 1 Results of client real play testin 视频实播画面个数 平均时延(ms) 平均帧数 传输速率(KB/S) 1 108 25 251 2 108 24 503 3 112 24 756 4 130 22 1020 9 153 19 1958 16 208 15 3987 表1. 客户端实时播放测试结果 四层结构的视频综合监控系统，以核心服务层和虚拟设备驱动层为关键，把不同厂家的视频设备整合在一起，每个厂家的设备作为系统中的插件运行，由内而外实现异构视频监控系统的集成。通过实验验证，该系统已实现目前主流视频设备的互连互通，可使不同厂家的视频设备共享资源。 在后续的研究中，需要对以下几个方面做进一步的研究和完善：1) 平台的进一步优化，当前的系统在不同的层中有不同的功能角色。作者认为，四层的划分还可以进一步细化，以更加抽象的形式形成中间层，实现更加全面和完整的兼容功能[ 12 ] ；2) 功能的进一步优化；3) 提高智能化，在完善系统的同时提高系统智能性是下一步的工作，例如把智能监控和切换结合起来[ 13 ] ，当某个监控点出现异常时，系统智能切换到这个监控画面，这不仅能够保证远程终端不错过任何一个重要画面，在一定程度上降低了监控人员的工作量。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 目的：研究代币强化行为疗法对社区女性精神病人的康复作用。方法：把100例女性精神病康复病人随机分为研究组和对照组，对研究组病人的良性行为采用“代币法”进行阳性强化训练和行为塑造，与对照组作比较，以精神病人护士观察量表(NOSIE)、精神病人康复疗效评定量表(IPROS)来评价强化的效果。结果：代币强化行为疗法对减少女性病人的病态体验、克服焦虑、抑郁、恐惧情绪，改善和强化病人适应环境的能力，恢复和重建人际交往有良好的作用。结论：代币强化行为疗法能塑造女性病人良性行为，促进病人早日康复，回归社区、回归家庭。利用有限的卫生资源，达到最大可能的社区功能水平。 关键词 :代币疗法，康复，社区女性精神病人
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 强化疗法是一种使用频率高、疗效好的行为疗法，是通过奖励来训练某种行为的出现或使其频度增加，从而达到治疗目的的一门医学技术。它依据现代心理学的学习理论和操作条件反射理论来强化病人所习得的行为，以达到行为的再塑造。代币强化行为疗法属正性行为矫正法，当患者出现良性行为时奖励代币券，代币券可以兑换成患者喜爱的日常生活用品。 目的就是通过患者参与强化活动，调动其被病理掩盖的潜在的积极性，逐步纠正其生活懒散行为，延缓精神退缩，达到康复的目的。因该行为疗法对医患双方是一种方法简易、且具有物质奖励性的刺激活动，让患者能看到实惠，参与的积极性高，因而矫正效果良好。精神疾病是一种患病率、复发率、致残率均很高的疾病，除了抗精神病药物的影响外，长期住院和病情本身的演变过程，使病人对周围事物的兴趣日趋减小，情感反应缺乏，表现为生活疏懒，社交功能明显下降，大部分病人存在不同程度的社会功能缺陷[ 1 ] 。为了提高病人生活质量，减慢其衰退速度，促进残存功能的恢复，本研究采用阳性强化疗法对100例社区女病人进行了代币强化行为疗法，现报告如下：
system: [SYSTEM]

user: 2. 资料和方法 2.1. 临床资料 在2013年10月至2014年9月期间，在社区女性精神病人中，共100名患者，随机分为研究组和对照组，每组50名患者，病程 ≤ 5年，住院次数 ≤ 5次；研究组年龄47.31 ± 8.06岁，大专2例，高中3例，初中以上文化程度30例，余为小学及以下或文盲；职业情况：退休5例；余为无职业或待业；疾病分类：精神分裂症43例，精神活性物质(酒精)致精神障碍3例，器质性精神障碍3例，双相情感障碍1例；对照组年龄47.87 ± 8.36岁，大专3例，高中3例，初中以上文化程度27例，余为小学及以下或文盲；职业情况：退休7例；余为无职业或待业；疾病分类：精神分裂症42例，精神活性物质(酒精)致精神障碍5例，器质性精神障碍2例，双相情感障碍1例。 2.2. 方法 1) 针对病人具体行为(如：起床、洗漱、进食、服药、睡眠、书法、绘画、手工、唱歌、跳舞等活动以及擦桌椅、抹窗、拖地板、洗刷餐具、洗澡等基础训练)，制定评分标准和等级，并向病人说明，每周进行评分，公布得分，根据相应等级，当场给予奖励，如食品、生活用品、精致小礼品等。对不适当或违规行为的患者给予扣分，扣代币券，减少或无实物发放，鼓励改正不良行为的病人。 2) 采用精神病人护理观察量表（NORS)评定病人的精神行为方面的改变，包括生活技能、文体技能、心理应激、应激负向反应、暴力因子和精神病性症状等6项因子．共40条项目，按0~3分的4级评分法计算总分，病情越重。评分越高[ 2 ] 。 3) 用精神病人康复疗效评定量表(IPROS)评定病人的生活能力和社会适应能力等康复疗效。IPROS量表共七项内容：看电视或读书报；知道当代国家重要人物；知道最近重要消息；思念亲人；有关于今后学习、工作或生活方面的安排；对集体心理咨询兴趣；对文体活动的兴趣等，分0~4的五级评分法，总分越低，疗效越好。 4) 由社区精防工作人员采用代币强化行为疗法，对不良行为的病人进行强化性的训练，当病人出现良好行为时，每次予以记录，给病人用代币奖券到康复模拟商店换取病人最喜欢的东西作为奖励，达到矫正不良行为的病人，治疗时间5个月，分三个阶段进行。第一个阶段为1个月，以后每个阶段约2个月。在训练过程中，社区精防工作人员不断给病人鼓励与行为指导，根据病人具体情况，采用集体性和个体性指导，每个阶段结束时，进行治疗后量表测评，并组织病人一起进行交流小结，对积极参加者和行为向好的方面发展的病人给予一定的物品奖励，使病人的积极性更高，信心更足，更有利于病人社会功能的康复。
system: [SYSTEM]

user: 3. 结果 1) 研究组与对照组治疗前后分别用NORS、IPROS量表进行评分比较，差异有显著意义p < 0.001，详见表1。 2) 观察组与对照组治疗效果相比，总分和总分的差异均有显著意义p < 0.001，详见表2。
system: [SYSTEM]

user: 4. 讨论 目前精神病人的治疗方式仍主要靠抗精神病药物控制其各种精神病性症状，尤其在康复期，仅仅单纯的药物维持治疗已不能满足患者康复和回归社会的需要。精神病人在康复期因生活在单调的医院环境中，生活上的依赖性，活动上的被动性加重了病人的孤独，退缩。随着住院时间的增长，社会功能明显减退，极易引起精神衰退。导致出院后仍然不能适应快节奏的生活。代币强化行为疗法有针对性地进行强化训练，逐渐唤起病人对以前生活的回忆，减少病人的不良行为，培养病人适应社会环境和重建良好的生活习惯。本研究显示虽然观察组与对照组在治疗后的NORS和IPROS的评分显示病情都有明显改善，但两组之间的减分的比较显示有显著差异p < 0.001，说明采用代币强化行为疗法可以更好调动病人的潜能，增强病人的自信力，满足病人的自尊心，提升其自我调适能力，使被动行为减轻，激发了病人的主动性和社会兴趣，调动了病人潜在的精神活动能力，从而提高生活情趣，促进交流，改善人际关系，有利于病人克服其孤独、淡漠、不协调现象，缓解了病人的阴性症状，促进了病人的康复。同时家属也反映研究组的在服药的依从性及对自己生活的计划性等方面也都明显好于对照组。 代币强化行为疗法对减轻和缓解患者因精神疾病而产生的部分功能缺乏，提高生活质量，恢复自我，改善交流，勇于表达等方面有明显效果。代币强化行为治疗法促进了病人自我照顾和主动参加各项工娱疗活动。代币强化行为治疗法改善了女性病人紊乱行为，更加注重个人形象。利用有限的卫生资源，达 Table 1 The two groups (NORS， IPROS) before and after intervention (X− ± S NORS IPROS 观察组(n = 75) 对照组(n = 75) 观察组(n = 75) 对照组(n = 75) 干预前 56.00 ± 9.36 58.73 ± 9.51 48.52 ± 15.04 48.26 ± 15.23 干预后 16.52 ± 4.71 24.52 ± 6.38 20.26 ± 7.69 37.63 ± 9.96 t 16.45 13.00 7.30 2.54 p <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 表1. 两组NORS、IPROS干预前后评分(X − ± S) Table 2 Statistical comparison of NORS， IPROS between the two groups after treatment (X− ± S NORS IPROS 观察组(n = 75) 16.25 ± 4.71 20.26 ± 7.69 对照组(n = 75) 24.52 ± 6.38 37.63 ± 9.96 t 4.20 6.03 p <0.001 <0.001 表2. 两组间治疗后NORS、IPROS统计比较(X − ± S) 到最大可能的社区功能水平。精神疾病导致大脑功能紊乱，使病人失去了正常的工作、学习、生活，不能与正常人交往，长久或反复住院不但容易导致患者出现孤僻退缩的心理，而且会逐渐丧失生活能力。对康复期女性精神病人来说，患者仍残留许多不良的行为，往往感到无聊、不安、孤僻、退缩，有时会突然出现吵闹，乱扔衣服，甚至冲动毁物、伤人等紊乱行为，在使用抗精神病药维持治疗的同时，必须找出一个简易可行，疗效确切的行为治疗方法来矫正患者的不良病态心理和行为。代币行为疗法具有很强的可操作性，在社区精防工作中具有实用，简单有效的优点，可弥补精神病药物难以消除的某些顽固症状和行为，促使患者在行为技能上争取较顺利地从医院环境过度到适应社区环境，为病人日后能立足于社会铺平一条道路，而且为精神病人康复探索一条有效实用的新途径和治疗手段。代币强化行为治疗法正是弥补了行为治疗的新一面，有利于社区精防的管理，有利于减轻和矫正患者病态体验和不良行为，提高患者生活自理能力，有利于振奋精神，提高情绪，巩固疗效，让患者适应现实更好地回归社会、回归家庭。 患者出院后的预后与良好的家庭照顾和社会支持关系密切。过去由于对精神病相关知识的缺乏，患者家属不知如何照顾和管理患者；通过在社区开展代币强化行为疗法同时让家属和社区居民参与协助管理，使家属和社区居民对精神病人有了更好的认识，掌握了正确看护患者的方法和注意事项，学会了对病情的识别与处理，能够以科学的方式加强与患者的情感沟通与交流，为患者的康复营造出良好的家庭氛围，避免了过度关心、包办、替代、冷淡、嫌弃、漠不关心等不良状况。家属和社区居民知道精神病人承受着比其他患者更多的痛苦与伤害，更需要社会的理解、帮助与接纳。从而学会了从生活上关心帮助患者，从精神上尊重同情患者，消除偏见、歧视和排斥，为患者接触社会、重返社会，创造了良好的生活氛围。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 本文采用CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 -MgO-CaF 2 基础渣系，以Li 2 O替代CaF 2 ，进行铝镇静钢LF脱硫实验。研究结果表明：渣中CaF 2 经Li 2 O替代后，在1500℃时，CaO (55.8%)-Al 2 O 3 (20%)-SiO 2 (11.2%)-MgO (10%)-Li 2 O (3%)渣的粘度低于0.3 Pa∙s，渣的流动性能良好；温度1600℃、渣金比1:10时，该渣脱硫率77.14% (脱硫之前采用铝脱氧)，钢水硫含量能降到0.008%。随着渣中Li 2 O含量的增加，脱硫率升高，最高可达80%。 关键词 :LF精炼，脱硫，粘度，铝镇静钢，Li 2 O
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 铝镇静钢在生产中主要作为冷轧用料和深冲制品的薄板钢材，其性能特点是能够承受低温冲击，被广泛运用于工业生产中，例如汽车生产、机械制造、电力、化工、建筑、家电、航空航天等 [ 1 ] 。由于质量要求非常高，所以对铝镇静钢中C、O、S、Al 2 O 3 含量的控制相对较严格。LF精炼主要担负铝镇静钢的脱氧、脱硫、去夹杂任务，精炼渣合适成分的选择直接影响其精炼效果 [ 2 ] 。在工业生产中，萤石(CaF 2 )是精炼渣的主要成分，但其在使用中会污染环境，腐蚀设备 [ 3 ] 。本文以Li 2 O替代CaF 2 ，研究了CaO-Al 2 O 3 - SiO 2 -MgO-Li 2 O低氟精炼渣的二元化学碱度R以及Al 2 O 3 、MgO、Li 2 O成分变化对渣系脱硫效果的影响。
system: [SYSTEM]

user: 2. 实验材料与方法 本实验所用铝镇静钢成分如表1所示。 实验选用一组CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 -MgO-CaF 2 五元渣系作为基础渣系，然后以Li 2 O替代CaF 2 ，同时调整渣系其它成分含量，所得渣系成分变化如表2所示。实验用LF精炼渣全部采用分析纯化学试剂配制。 实验在MoSi 2 高温马弗炉中进行，使用氧化铝坩埚，外套石墨坩埚保护，实验过程中通氮气。实验温度为1600℃，钢样熔化后，加铝进行脱氧。实验钢样初始硫含量为0.035%，配渣量为钢液质量的10%，实验前对配渣进行预熔处理，脱硫时间为30 min。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 本实验主要研究了Li 2 O完全替代CaF 2 后CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 -MgO-Li 2 O渣中Al 2 O 3 、MgO、Li 2 O含量及碱度变化对渣系脱硫效果的影响： 1) 实验结果表明，在1600℃、渣金比为1:10的条件下，6#、8#、15#、19#渣样的脱硫效果较好，脱硫率均在77%以上。根据这四组渣样成分，结合图1至图5分析，LF含锂低氟精炼渣碱度R = 4~5、Al 2 O 3 含量20%左右、MgO含量10%~11%、Li 2 O含量不小于3%时，渣系具有较好的脱硫能力； 2) LF精炼渣中加入Li 2 O可有效提高渣的脱硫率。在含Li 2 O 3%的渣系中，脱硫率最高的可达77.14%；当Li 2 O加入量为6%时，渣系脱硫率高达80%，最终硫含量可降到0.007%，但考虑Li 2 O成本较高，添加量控制在3%左右合宜； 3) 将实验结果与实际LF精炼渣成分相结合，CaO (54%~56%)-Al 2 O 3 (20%)-SiO 2 (10%~12%)-MgO (10%)-Li 2 O (3%)铝镇静钢LF低氟精炼渣的脱硫效果最好。 图5. 2#~6#渣系Li 2 O含量与脱硫率关系图
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 为了计算考虑轴向均布载荷时线弹性支承压杆的稳定性，首先用压杆微元段的静力平衡条件，建立了其变形和内力的近似方程；接着由变形边界条件、内力边界条件、内力与外力的关系、外力与变形的关系，确定了一个包含12个初参数的齐次线性方程组，由方程组有非零解的条件，导出了临界载荷的特征方程；最后以6个线弹性支承的压杆为例，进行了稳定性计算，绘制了轴向均布载荷与集中载荷的近似关系曲线，给出了这些曲线在坐标轴上的截距的数值解，发现每条曲线的走势以及它们所代表的压杆的稳定性排序关系，较符合理论预期。 关键词 :材料力学，压杆，稳定性，临界载荷，线弹性支承，轴向均布载荷 文献[ 1 ] -[ 5 ] 等对未考虑轴向均布载荷时，线弹性支承压杆的稳定性进行了计算；文献 [ 6 ] 等研究了沿轴向分布的若干个集中载荷下，压杆的稳定性计算问题；文献 [ 7 ] - [ 9 ] 等或采用摄动法、能量法、载荷换算与叠加等近似方法，对考虑轴向均布载荷时，完全理想支承的压杆稳定性进行了计算。 本文拟采用基于静力平衡条件等的初参数法，对考虑轴向均布载荷且两端为任意线弹性支承的压杆的稳定性进行近似计算。
system: [SYSTEM]

user: 2. 公式推导 设长为l、抗弯刚度为EI的压杆，受轴向均布载荷q和集中载荷F Bx 时，处于微弯曲平衡状态，其受力和变形情况可简化为图1所示模型。 2.1. 变形和内力近似方程 在微弯曲平衡状态的压杆中取 微段，因小变形，可视其为直线，按材料力学习惯设内力为正，其受力情况如图2所示，则静力平衡关系近似为 (1) (2) (3) (4) 对(4)求一阶导数并考虑到(2)得 (5) 对(5)求一阶导数并考虑到(1)得 令 ，上式变为 (6) 求解(6)式得挠曲线方程 (7) 对(7)求一阶导数得转角 满足方程 (8) 对(8)求一阶导数并考虑到(4)，得 (9) 对(9)求一阶导数并考虑到(2)，得 (10) 2.1.1. 变形边界条件 在(7) (8)中令 ，得到A端的变形满足 (11) (12) 在(7) (8)中令 ，得到B端的变形满足 (13) (14) 2.1.2. 内力边界条件 在(9) (10)中令 ，得到A端的内力满足 在(9) (10)中令 ，得到B端的内力满足 2.2. 内力与外力的关系 结合图1，压杆两端的内力和外力近似满足以下静力平衡关系 结合2.1.2所述内力边界条件，上述四式可依次变为 (15) (16) (17) (18) 2.3. 外力与变形的关系 设线弹性支承A、B对压杆的挠度约束的刚度系数分别为 、 ，对转角约束的刚度系数分别为 、 ，则压杆在支承处的约束反力和变形满足以下关系 上述四式可依次变为 (19) (20) (21) (22) 2.4. 特征方程 由(11)~(22)确定了一个关于12个初参数 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 的齐次线性方程组，其有非零解的充要条件是方程组的系数行列式为零，由此得到临界载荷的特征方程(23)。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 通过金属铝诱导非晶硅晶化技术，在玻璃衬底上获得了[ 111 ]取向生长的多晶硅薄膜。研究了Al诱导Si取向结晶生长所需的退火温度和时间。通过对Al/Si界面层SiO 2 层厚度的改变，研究了界面SiO 2 层对取向结晶生长的影响。通过在Al层表面反应沉积Al 2 O 3 ，研究了表面氧化对薄膜微结构的影响，获得了低表面空洞密度致密Si[ 111 ]取向生长薄膜。采用PECVD在铝诱导晶化硅薄膜表面沉积非晶硅层，经快速退火后获得外延[ 111 ]取向多晶硅薄膜，可用于多晶硅薄膜电池。 关键词 :铝诱导晶化，非晶硅，界面
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 非晶硅和多晶硅薄膜在低成本大面积电子器件，如太阳能电池和平板显示中的薄膜传感器(TFT)中有重要的应用。高质量的多晶硅薄膜生长在玻璃衬底上可应用于高效薄膜电池。非晶硅的取向结晶生长可以有效降低薄膜中的缺陷(晶界、位错等)，提高薄膜的电输运性能。因此，生长大晶粒，[ 111 ]取向生长的多晶甚至单晶薄膜，是提高硅基薄膜器件性能的关键。传统的单晶薄膜制备技术通常采用在籽晶层的诱导进行外延生长。在没有籽晶层的玻璃衬底上生长单一取向单晶薄膜成为过去十几年的一个重要研究方向。金属诱导非晶硅结晶(AIC-Si)取向生长是在一定的退火温度下，非晶硅与某些特定金属材料接触导致Si-Si键减弱发生重排，非晶硅通过金属的晶界扩散到金属表面重结晶的过程。这一过程降低了非晶硅向多晶硅转化的激活能，从而降低非晶硅晶化的温度。另外，通过控制硅原子通过金属晶界扩散的速率，可以实现Si沿表面能低的[ 111 ]取向优先生长，获得Si[ 111 ]取向生长的籽晶层。自从1998年Nast第一次发现Al可以诱导非晶硅的[ 111 ]诱导取向生长之后[ 1 ] ，Al由于其成本低，可以在较低的温度下(150℃)实现诱导多晶硅薄膜生长，成为人们的研究重点。近年来，人们发现可用于诱导非晶硅晶化的金属包括Al、Pd、Ni、Cu等[ 2 ] ，同时，人们对金属诱导非晶硅晶化的机理，中间嵌入层以及退火温度的影响进行了比较深入的研究[ 3 ] [ 4 ] ，也对金属诱导非晶锗晶化进行了探讨[ 5 ] 。基于金属诱导的硅基薄膜太阳能电池的效率达到5% [ 6 ] 。 Al诱导多晶硅生长通常采用玻璃衬底/Al/非晶硅的沉积薄膜顺序[ 7 ] [ 8 ] 。通过后续退火诱导生长，发生Al和Si的位置置换，再通过化学溶液腐蚀去除置换到表面的Al层，留下多晶硅薄膜在玻璃表面。通过这种方法制备的薄膜表面Al腐蚀后表面粗糙度较差，有未置换出的Al层残存在底部或者夹杂在Si层中。近年来人们开始研究倒置薄膜沉积顺序，即玻璃衬底/非晶硅/Al。通过Al诱导多晶硅生长，将Al层置换到玻璃衬底表面，同时可以直接充当导电电极，用于太阳能电池[ 9 ] -[ 13 ] 。在这种倒置结构下，影响[ 111 ]取向生长和结晶的因素很多。包括Al\Si层的厚度、退火温度等[ 14 ] [ 15 ] 。本论文重点研究在Si/Al界面SiO 2 层及表面Al氧化对置换多晶硅薄膜的取向性、结晶性、和微结构的影响。
system: [SYSTEM]

user: 2. 实验部分 本实验采用沈阳真空公司制造的高真空射频磁控溅射仪以13.56 MHz射频频率进行薄膜沉积。以石英玻璃为衬底，沉积过程中采用水冷。非晶硅薄膜和Al膜的沉积分别以纯度为99.999%的多晶硅和金属铝为靶材，射频功率为120 W。沉积过程中气压为1 Pa，Ar气流量为20 sccm。薄膜的厚度均用原子力显微镜进行测量。非晶硅的淀积时间为14 min，薄膜厚度为200 nm。Al膜的沉积时间为6 min，厚度为80 nm。非晶硅和Al界面氧化层采用反应磁控溅射方法来实现。分别以硅和Al为靶材，保持射频功率120 W不变，在腔内通入流量为13.3 sccm的O 2 ，沉积气压降低为0.5 Pa，获得相应的SiO 2 层和Al 2 O 3 层。采用天津中环公司生产的气氛退火炉对沉积得到的薄膜进行N 2 气氛保护退火。 采用高倍率显微镜和日本电子的场发射扫描电镜(JSM-7100F))研究样品的表面形貌和微结构。采用德国布鲁克公司的D-8-Advance X射线衍射仪研究薄膜的晶体取向生长，其中辐射源采用Cu-Ka，波长λ = 0.15418 nm。采用英国雷尼绍公司的Renishaw invia型共聚焦显微拉曼光谱仪研究薄膜晶化率，其中激发光源为空气制冷氩离子激光器(Spectra-Physics Model 163-C4260)，激发波长532 nm，扫描范围100~800 cm −1 。
system: [SYSTEM]

user: 4. 总结
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 在线进行3D打印是一个新的领域，本文从业务流程、系统功能、平台的体系架构以及运用现有技术构成实现方面进行了研究。为使用户基于公网在线进行3D模型的打印，本文设计实现了基于Internet的3D云打印服务平台，其具有查询模型等基本功能，还支持用户上传模型、在线编辑模型、在线打印模型并对打印的最迟完成时间以及耗材类型的个性化定制。经实际运行，平台取得了较好的效果。 关键词 :在线3D打印，业务流程，系统功能，体系架构，3D云打印服务平台
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 在线进行3D打印是一个新的领域，由于技术和商业模式的不成熟存在诸多问题。首先，工作人员如何利用网络跟有需求的用户发生业务关联，其中的业务流程现不明确。系统应该具有哪些功能上的需求，不同计算机水平的用户对相关信息需求有哪些差异，都急需这样一个平台根据相关类似行业的例子去实践。本文就从业务流程、系统功能、平台的架构进行了探索研究。 其次，3D打印机的模型编辑软件一般都是单机的客户端程序，能够在进行打印之前对已有的模型进行调整、修复，以及模型的打印预览、打印等功能，这些功能只能本机单用户使用工作站和3D设备，因此，这些设备不能被广泛高效使用，普通用户无法通过网络享用这类设备。如果能以一种新的模式尝试通过浏览器，借助互联网，为很多用户提供很多设备的使用服务，便能使上述问题得到解决。虽然存在各种已有的技术，但是因为应用领域的新颖，使用哪种技术以及相互之间的如何融合的问题便摆在了面前。本文通过在工作站端开发了类似中间件的软件，一方面跟Web浏览器通讯获取或上传数据，一方面根据获取的命令数据模拟操作单机软件或从单机软件获取当前打印机的状态和参数信息。从而实现了单机软件的封装和web化。 最后，在本文的最后着眼于目前的3D打印的商业模式的不成熟，以及通过网络形式的网络营销的更加不成熟，对本文设计和开发的平台的运行模式做了进一步的研究。 为此，本文设计开发了支持用户通过网络在线使用3D打印机的“3D云打印服务平台” [ 1 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 2. 业务流程设计 由于在线3D打印业务的开展刚刚起步，并没有一个成熟的标准，本文基于普通纸质打印的流程，结合3D打印本身固有的特点，比如打印时间长、打印空间相对封闭、打印耗材多样、打印设备稀少等，设计提出以下的核心的在线3D打印的业务流程 [ 2 ] ，详情见图1。 用户登陆后，进入打印任务申请模块，用户可以先选择模型文件，申请模型编辑令牌，获得令牌后启用编辑模型工具进行模型编辑；编辑成功后可以进行打印预览，获得打印模型所需的相关信息，如打印所用的耗材类型、颜色，以及模型打印所需的时间；而后，用户根据需要申请打印机操作权的控制令牌，且需填写所需一些信息，如打印所用的耗材类型、颜色，所期望的最迟模型完成时间，交付方式以 图1. 在线3D打印流程图 及个性化的备注信息。填写完成后点击打印任务提交，即可完成打印任务的申请。 其中，用户获得编辑模型的令牌后，可对3D模型编辑。首先进入到模型编辑界面，对模型进行一系列的编辑操作，如缩放、旋转、移动、自动布局、修复、合并等，也可以把当前模型卸载，然后加载新的模型文件。编辑达到所期望的效果后，保存以完成模型的编辑工作。 另外，在打印之前往往需要对打印模型进行预览，设置相关的打印参数进行，如打印机、质量、暂停高度、层片厚度、密封表面、支撑、填充、其他等参数。确认设置无误后，点击保存。最后就可以提交打印申请，等待模型打印完成交付。