DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 摘 要 丰城矿区乐平组煤系地层厚度达80~280米，岩性为泥岩、页岩、粉砂岩和煤，B 4 煤层厚度大、稳定好，认为该区域有机质丰度和煤层热演化程度高，生烃能力大，煤层气含量高；煤层顶底板岩性致密，覆盖层较厚，对煤层气的富集形成良好的条件。 关键词 :萍乐坳陷，煤层气，成藏条件，B 4 煤层 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 近年国内外对煤层气成因及其影响因素研究取得了较大的成果，如美国的黑武士盆地、圣胡安盆地，国内的沁水盆地、鄂尔多斯盆地。本文拟通过丰城矿区煤层气成藏条件分析，以便对本地区煤层气进一步勘查和其他煤层气井田研究提供指导性建议 [ 1 ] - [ 8 ]。 丰城矿区位于江西省中部，赣江中下游地区，鄱阳湖盆地南端，东临进贤、临川、南连崇仁、乐安、新干，西接樟树、高安，北毗新建、南昌，是江西省煤炭资源开发重要产地。矿区位于江西萍乐坳陷中部，发育二叠系乐平组和三叠系安源组两套含煤地层。三叠安源组煤层气含量较小，本文重点分析二叠系乐平组煤层气成藏条件，乐平组含煤层有C、B煤组，煤层层数较多、单层厚度较小，煤层较稳定，B煤组均属焦、瘦煤类，属高瓦斯煤层，含煤1~5层，单层厚度0.39~5.17 m，其中B 4 煤层为区域可采煤层，平均煤层真厚1.76 m，煤层发育较稳定 [ 9 ] [ 10 ]。
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user: 2. 区域地质背景 1、区域构造 所在区域的大地构造位置处于扬子地台东南缘与华南褶皱系东北隅之间部分地域，属于形成于印支运动且受燕山和喜山运动进一步加剧的萍乐拗陷带之中段。萍乐拗陷带呈反“S”形展布，为一复式向斜构造，以向斜相对宽长、背斜相对窄短的隔档式构造为特点。所属的区域构造格架是由如下三大构造层叠置的结果：晋宁–加里东期褶皱基底；印支期地台盖层褶皱层；燕山–喜山期大陆边缘断陷盆地沉积盖层。 晋宁期褶皱基底出露于该区北部外侧，而加里东期褶皱基底则出露于该区的南部外侧。构造表现形式上前者形成一系列近EW向褶皱，断裂及岩浆岩体发育；后者为NE向，褶皱及断裂均发育。而印支期地台盖层褶皱层是该区主要构造变形层，其构造形式以NE向紧密褶皱为主。燕山期–喜山期断陷盆地沉积盖层，构造变形小，以断裂为主，其中NW及NNE向张性断裂发育。此外在印支期的NE向断裂基础上演化而成的推覆构造也波及至研究区的北侧。 晚二叠世早~中期，由于地壳运动较为稳定，地势平坦，古地理环境适合泥炭沼泽的发育。此阶段是江西中部地区晚二叠世乐平组发育最好的聚煤环境。乐平煤系是江西省主要的含煤地层，广泛分布于江西中部的萍乡~乐平同沉积裂隙带中。 2、区域地层 萍乐坳陷位于江西省中北部，本次主要研究对象二叠系地层，坳陷内广泛发育海陆过渡相二叠系乐平组，该组砂岩、烃源岩厚度大，有机质丰度高，具备较好的油气成藏条件(见图1)。 图1. 江西乐平晚期沉积环境古地理 在早二叠世期以海台地相环境为主，沉积地层有栖霞组、小江边组、茅口组，发育一套碳酸盐岩地层，晚二叠世早期全面抬升，沉积了乐平组海陆过渡相含煤碎屑岩建造，晚二叠世后期有出现海侵，形成了长兴组碳酸盐岩地层(表1)。 Table 1 Geological structure table in different period 第四纪 全新统联圩组(Qhl)：主要岩性为砂砾石层、砂层、亚砂层、亚黏土层。厚度大于5米。 中更新统进贤组(Qpjx)：主要岩性为红土砾石层、网文红土及砂质红土层，厚度大于8米。 古近纪 临江组(E 2-3 l)：上部紫红色细砂岩、粉砂岩、少量砾岩；下部紫红色粗、细砂岩、粉砂岩、砾岩，局部地区以块状砾岩为主。厚度0~1190米。与上覆、下伏地层不整合接触。 白垩纪上统 南雄组(K 3 n)：上部紫红色粉砂岩、杂色含砾砂岩，中下部为杂色厚层状、块状砾岩，局部夹含砾砂岩，厚度0~600米。与下伏地层不整合接触。 侏罗纪下统 门口山组(J 1 m)：中上部为深灰、灰色砂岩、粉砂岩、泥岩、灰白色中粒砂岩及其互层夹煤线；底部为灰白色砾岩。厚度0~385米。与下伏地层不整合接触。 三叠纪中统 杨家组(T 2 y)：为深灰、灰色长石石英粉砂岩夹泥岩、页岩，厚度大于1000米。 三叠纪下统 大冶组(T 1 d)：由薄板状泥晶灰岩为主组成，夹中层状泥晶灰岩及砾屑泥晶灰岩，局部见薄层状白云岩。厚度68~269米。 殷坑组(T 1 y)：黄绿色、深灰色泥岩、粉砂质泥岩，夹灰岩透镜体，富含双壳类及菊石。厚度20~40米。 二叠纪上统 长兴组(P 3 C)：浅灰色、灰色夹肉红色，厚层状或块状，含燧石结核的结晶质灰岩；底部为砂质灰岩。厚度140~282米。乐平祖(P 3 l)：分王潘里段、狮子山段、老山段及官山段。 王潘里段(P 3 l 4 )：细砂岩、粉砂岩、泥岩、粘土岩交替互层，含可采煤层。厚度37~85米。 狮子山段(P 3 l 3 )：细、中粒砂岩，局部夹深灰色薄层状粉砂岩。厚度17~64米。老山段(P 3 l 2 )：上部为粉砂岩、细砂岩；中部为深灰色泥岩；下部为细砂岩、粉砂岩、钙质砂岩、细砂岩与粉砂岩互层，夹煤层。厚度87~240米。 官山段(P 3 l 1 )：上部为浅灰色中–粗粒砂岩夹薄层砂质泥岩、煤线；下部为灰色细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩夹薄煤层。厚度20~320米。 二叠纪中统 茅口组(P 2 m)：顶部发育一套泥岩、粉砂质泥岩，夹灰岩透镜体，含蜓、腕足，厚约30~50 m，称“南港段”。中下部为灰色厚层状泥晶生屑灰岩为主，夹中层状生屑泥晶灰岩，产蜓、腕足、珊瑚，普遍含燧石结核。厚度220~580米。 小江边组(P 2 x)：上部为瘤状灰岩，夹灰岩透镜体，下部为泥岩、粉砂岩。厚度30~270米。 栖霞组(P 2 q)：上部为泥灰岩夹灰岩透镜体，中部为硅质岩，下部为深灰色沥青质灰岩、钙质泥岩，多燧石结核。厚度约115米。 二叠纪下统 马平组(P 1 m)：上部为灰色中层状泥晶生屑灰岩，富含蜓。浅灰色中–厚层状泥晶生物屑灰岩，夹白云岩及亮晶颗粒灰岩。厚度约400米。 石炭纪上统 黄龙组(C 2 h)：灰白色、白色厚层状灰岩，质纯性脆，夹白云质灰岩，具中–粗粒结晶结构，产蜓类化石。厚度20~60米。 石炭纪下统 梓山组(C 1 z)：上部黄色、紫红色薄层状泥岩、砂质泥岩、粉砂岩和细砂岩，产腕足类；中部为灰色砂岩、深灰色泥岩夹炭质泥岩及煤；下部灰白色、灰绿色石英细砂岩、砾岩、粗砂岩和中细粒砂岩。厚度164~647米。 华山岭组(C 1 h)：灰白色石英砾岩、石英长石粗砂岩、细砂岩，向上变为灰、灰绿色细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩等，砂岩中见大型板状斜层理，产亚鳞木植物化石。厚度约220米。 泥盆纪上统 洋湖组(D 3 y)：薄–中层状钙质泥岩、绿泥石石英细砂岩，夹2~3层鲕状赤铁矿，产腕足类，厚度大于200米，与下伏地层整合接触。 麻山组(D 3 m)：薄层状钙质泥岩–中层状石英细砂岩–含绿泥石石英细砂岩。顶、底见绿泥石泥岩。砂岩中见斜层理，透镜状层理。厚60米，与下伏地层整合接触。 吴家坊组(D 3 w)：薄层状粉砂岩与薄–厚层状石英细砂岩旋回，前者是水平层理，后者是斜层理、透镜及脉状层理，厚165 m。与下伏地层整合接触。 泥盆纪中统 棋子桥组(D 2 q)：下部灰色薄–巨厚层状泥晶灰岩，上部由厚–巨厚层状细–粗晶白云岩，夹角砾白云岩，薄层状细晶白云岩，产腕足，厚度大于200 m。与下伏地层为整合接触。 跳马涧组(D 2 t)：底部为底砾岩，其上为紫红色砂岩–粉砂岩或粉砂质泥岩旋回组成，产植物化石。与下伏地层为角度不整合，厚188 m。 表1. 不同时期地质构造
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user: 3. 成藏条件分析 1、聚煤环境 萍乡–乐平同沉积坳陷带是良好的聚煤环境。 ①由于东吴运动的影响，萍乐坳陷带在江西晚二迭世是主要的同沉积构造，对煤系地层沉积环境和地层厚度具有重要的控制作用。例如：位于裂隙带外北侧的付山矿区，其乐平煤系仅有几十米厚。位于裂隙带内的丰城、泉田等矿区的煤系地层厚度大于450米。 ②乐平煤系地层属三角洲平原、障壁岛海岸平原沉积环境。具有较好的聚煤作用。 ③萍乡–乐平同沉积裂隙带可提高煤层的渗透率，是煤层气运移、逸散的主要通道，有利于成藏(见图2)。 ④矿区乐平煤系发育上下二个含煤段，即王潘里C煤组含煤段，含煤4~17层；老山B煤组含煤段，含煤1~5层。 2、后期构造对煤系地层改造 印支运动的影响，萍乐坳陷保存较完整，赋存在向斜内的乐平煤系地层起着良好的保存作用，同时也为煤层气的储藏提供了良好的环境(见图3)。 后期构造作用对瓦斯的聚集和逸散起着控制作用。在构造带及其附近，煤层和围岩的裂隙较发育，从而就产生了较多的自由空间，此时吸附的瓦斯就会大量产生游离瓦斯。 3、煤层气成藏条件 1) 含煤地层 区域乐平组揭露官山段(P 3 l 1 )、老山段(P 3 l)、老山段(P 3 l)、狮子山段(P 3 l 3 )、王潘里段(P 3 l 4 )地层自下如上有(图4、表2)： 图2. 丰城地区二叠系乐平组沉积序列示意图 图3. 萍乐坳陷大地构造略图 图4. 丰城地区二叠系乐平组柱状图 Table 2 Stratigraphic table of Leping formation in Fengcheng mining are 地层 最大厚度 (m) 主要岩性特征 界 系 统 组 段 代号 上古生界 二叠系 上统 乐平组 王潘里段 P 3 l 4 200 细砂岩、粉砂岩、泥岩交替互层，含煤20层， 其中可采和局部可采煤层2~3层，称C煤组。 狮子山段 P 3 l 3 100 砂岩为主，局部夹粉砂岩。 老山段 P 3 l 2 300 上部粉砂岩与细岩互层，中部深灰色泥岩，富产动物化石，厚70~80 m， 下部为细–中粒砂岩、粉砂岩、泥岩夹2~3层钙质砂岩或泥灰岩， 含煤2~3层(B 5 ， B 4 ， B 3 )，本亚段称B煤组。 官山段 P 3 l 1 150 上部为浅色中–粗粒砂岩夹薄层砂质泥岩，夹煤线； 下部为灰–深灰色细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩夹煤线。 表2. 丰城矿区乐平组地层表 官山段(P 3 l 1 )： 以河流相环境为主，下部为粉砂岩夹泥岩、细砂岩、偶夹煤线，产植物化石，上部为中–粗粒长石石英砂岩。厚度约100~150米。 老山段(P 3 l 2 )： 以浅海–滨海相沉积为主，下部岩性以深灰色粉砂岩、泥岩为主，夹粘土岩、鲕状泥岩及生物碎屑岩，含煤4~6层，其中B 3 、B 4 煤层为局部可采煤层，产植物化石。中部为一套深灰色薄层状泥岩，富含腕足、菊石类动物化石。上部为深灰色粉砂岩，产动物化石及植物化石碎片(见图5)。厚约100~300米，平均厚度约220米。 图5. 老山段珊瑚及枝脉蕨植物化石 狮子山段(P 3 l 3 ) 以河流相为主沉积环境，浅灰–灰白色石英细砂岩、硅质胶结。厚度1.50~20米，一般厚度为50~100米。细砂岩为致密砂岩气储集层，或者为煤层气、页岩气储集层。 王潘里段(P 3 l 4 ) 以沙丘–滨海相为主沉积环境，岩性以深灰色粉砂岩、泥岩和细砂岩为岩性组合特征。含煤4~17层。其中C 8 、C 10 、C 12 均为局部可采煤层。厚度约150~200米。 2) 烃源层 煤层、炭质泥岩、泥岩为煤层气、页岩气烃源层。 ①煤层 煤层是生成的煤层气(CH 4 等)的生烃层。老山下亚段(P 3 l 2 a )含煤4~6层，累计厚度1.73 m，其中B 4 煤层为可采煤层，构造简单，煤层发育稳定煤层厚度1.20~4.00 m，平均2.4 m，煤层气含量10~20 m 3 /t，平均15 m 3 /t。 王潘里段(P 3 l 4 )含煤4~17层，煤层累计厚度1.64 m，也有可观的煤层气资源量。 ②炭质泥岩、泥岩 王潘里段(P 3 l 4 )炭质泥岩、泥岩累计厚度85 m；老山上亚段(P 3 l 2 c )发育炭质泥岩、泥岩累计厚度一般12 m；老山中亚段(P 3 l 2 c )发育泥岩累计厚度一般68 m；老山下亚段(P 3 l 2 a )发育泥岩累计厚度一般m；官山段(P 3 l 1 )发育泥岩累计厚度一般5 m。 根据丰城市曲江施工的赣丰地1井，共钻遇乐平组含气炭质泥页岩85.8 m，页岩总有机碳含量 0.16%~7.16%，平均值1.42%，炭质页岩解析气量为0.1~1.5 m³/t，平均0.54 m³/t。 3) 储集层 煤层生成的煤层气(CH 4 等)部分以吸附状态储集于煤基质微孔隙中，煤层既是生烃层又是储集层。炭质泥岩、炭质粉砂岩生成页岩气(CH 4 等)部分以吸附状态储集于泥岩、粉砂岩微孔隙中，炭质泥岩、炭质粉砂岩既是生烃层又是储集层。 与煤层、炭质泥岩、泥岩先后连续沉积的细砂岩、粉砂岩，因其发育孔隙或裂隙，可形成煤层气、页岩气的储集层。如王潘里段内部发育细砂岩岩层及其上部狮子山砂岩就是良好的储集层，老山下亚段内部发育的细砂岩岩层及其底部官山砂岩就是良好的储集层。 4) 覆盖层 乐平组煤系地层上部覆盖了二叠系上统长兴组(P 3 c)、三叠系下统大冶组(T 1 d)、侏罗系下统门口山组(J 1 m)、及古近系临江组(E 2-3 l)，盖层厚度达几十到几百米，上部岩层裂隙不发育，对封储性能越好，覆盖层增加了对煤层气储气层压力，相应的增加了对储气层的保护，对煤层气的形成有利。 5) 水文地质条件 区域内出露的地层由老至新为：二叠系中统茅口组(P 2 m)、二叠系上统长兴组(P 3 c)和乐平组(P 3 l)、三叠系下统大冶组(T 1 d)、侏罗系下统门口山组(J 1 m)、及古近系临江组(E 2-3 l)和第四系(Q)。 区内有第四系孔隙含水层、三叠系下统大冶(T 1 d)灰岩裂隙岩溶含水层、二叠系上统长兴(P 3 c)灰岩裂隙岩溶含水层、二叠系下统茅口组(P 2 m)灰岩岩溶含水层、乐平煤系弱裂隙和孔隙含水层。长兴灰岩和茅口灰岩岩溶发育，含水较丰富，乐平煤系上部和下部均受岩溶水控制，对煤层气聚集形成有力的封闭条件。
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user: 4. 结论 1) 丰城煤层气矿区位于省会南昌周边，有天然的地理交通优势，矿区乐平组B 4 煤层具有厚度大、稳定性好和热演化程度高特点，具有较好的开发前景。 2) 分析认为该区域煤层气的成藏条件主要体现在煤层气的烃源层、储集层、覆盖层三方面，煤层厚度和源生烃能力影响煤层气的含量，储集层岩性和水文地质影响煤层气富集环境。
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user: 摘 要 园区综合能源系统能够实现园区不同能源之间的互补和梯级利用，提高能源综合利用效率，合理汇集多方主体的资源优势。另一方面，需求侧灵活性资源参与调控的潜力随着智能用电技术的发展得到了不断挖掘。本文主要研究园区综合能源系统在考虑负荷需求响应时的运行优化调控。首先，构建园区综合能源系统的整体框架，确定了能源供应商、园区运营商、园区用户3个经济实体，以及主从博弈的分析方法；其次，构建园区用户的柔性响应模型，并对园区运营商拥有的能流耦合设备进行建模；在此基础上，制定考虑负荷需求响应的园区综合能源系统运行优化策略，并进行案例分析；最后，算例仿真结果表明，本文所提策略可以提高园区运行经济性。 关键词 :园区综合能源系统，需求响应，主从博弈，运行优化 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 综合能源系统(Integrated Energy System， IES)打破原有各个能源系统独立运行的方式，对电、气、热等多种能源系统进行统一规划、协调运行，实现多种能源之间的优势互补和梯级利用，有效提高了能源综合利用效率和RES消纳能力，减少了污染排放 [ 1 ]。园区综合能源系统(Integrated Energy System for Park， IESP)立足于园区的典型场景，服务更具有针对性和专一性，资产归属相对统一，开展综合能源利用不受政策羁绊。IESP中有多种能源供应和多种负荷需求，能够合理汇集不同主体的资金、资源优势，协调各方主体的利益 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]。另一方面随着智能用电技术的快速发展以及竞争市场的完善，需求侧与供能侧将能够进行双向互动。随着园区规模的不断扩大，园区内各种负荷高峰会对园区产生不小的供能压力，利用需求响应(Demand Response， DR)技术能够有效地削减各种负荷高峰 [ 5 ]。园区运营商中有众多能流耦合设备，各个设备的能源转换方式有较大差异，当用户改变某种能源的需求时，将会影响到其他能源的供求关系。基于此，用户可对不同能源需求进行调整，缓解用能紧张，提高能源利用率 [ 4 ]，实现园区用户的综合需求响应(Integrated Demand Response， IDR)。 目前，已有许多学者就DR在电力系统中的应用做了相关研究。文献 [ 5 ] 兼顾系统的配置经济性和运行经济性，考虑电/热负荷需求响应和供需双侧热/电耦合，建立柔性电负荷模型、柔性热负荷模型，综合考虑微网年等值配置成本和四季典型月的运行收益，建立微网能源优化规划数学模型。利用禁忌搜索算法求解得微网能源分层嵌套一体规划方案。该方法将需求响应融入到微网中，但是其只建立了电/热两种能源形式，对于多能源形式的综合能源系统要求还相差很远，另外在计及负荷侧用户类型差异性方面仍需改进。文献 [ 6 ] 阐述了IESP自身的特性与优势，即园区内可调度负荷占比较大、信息网络结构完善、自动化水平高、响应速度快。该文章还构建了IESP的典型调度运行架构，本文在此架构基础上进行了改进，将传统的电负荷改进为冷、热、电多种形式的综合负荷，用能设备也增加了CCHP等能流耦合设备，从而进一步挖掘园区综合能源系统的经济优势。文献 [ 7 ] 改善了文献 [ 5 ] [ 6 ] 中负荷类型单一的缺点，将用户对于冷、热、电多能流的需求纳入需求响应范围内，提出基于多能互补的电、冷、热综合需求响应机制，但文中所提的综合需求响应仅为能流耦合设备实现的不同能源系统的互补利用，这种广义上的综合需求响应，并未考虑终端能源用户为实现自身利益最优，响应冷热电价格变化，调整自身用能方式的行为，缺少运营商和用户之间的互动。文献 [ 8 ] 用主从博弈模型来描述园区运营商和园区用户之间的经济行为，实现了运营商和用户双方互动优化。但是该文章并未深入分析由主从博弈引起的削峰填谷效果的实际意义，也并未考虑能流耦合设备的工作状态。 本文在参考借鉴上述文献优势的基础上，首先，构建了IESP的整体框架，并对园区运营商和园区用户的利益关系进行详细分析：在园区运营商制定能源售价，考虑自身的收益的同时，还要计及园区用户的需求响应行为，即双方存有利益的博弈，本文对此经济行为分析后，采用主从博弈的整体分析方法。其次，根据IESP中用户对冷、热、电价的响应程度等基本特征，构建园区用户的柔性响应模型，并对园区运营商拥有的能流耦合设备进行建模。在此基础上，分析综合需求响应对IESP运行的影响，即电、气、热不同形式能源的供能情况，与能流耦合设备的出力情况。重点关注IESP运行经济性指标，制定了考虑IDR的IESP运行优化调控策略 [ 9 ]。
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user: 3. 算例验证 3.1. 算例介绍 本文采用天津大学滨海工业研究院实际园区微网系统为案例，来验证本文提出的园区运营商定价策略及系统内能源调控方法。该示范工程的设备组成及设备参数如表1所示。 Table 1 Parameters of related equipmen 设备名称 发电功率 制热功率 制冷功率 CCHP机组 120 kW 120 kW 150 kW 地源热泵系统 —— 135 kW 115.3 kW 太阳能聚光发热系统(含热水型吸收式制冷机) —— 240 kW 130 kW 光伏发电系统 605.88 kWp —— —— 表1. 相关设备参数 由于本文主要研究考虑负荷需求响应的园区综合能源系统运行优化调控，从而忽略储能设备的作用。在园区用户负荷数据方面，本文选取南方某现有园区的夏季典型日的实际负荷数据，该园区的面积、用户构成与滨海工业研究院示范工程相似，能够满足本文算例分析的需求。 3.2. 算例分析 将该夏季典型日平均分为24个时间段，每个时段的时长为1小时，同时假设在各个时间段内系统的参数不发生改变，这样某些变量在时刻t的取值即为该变量在时段t中的取值。 本文设置以下2个夏季园区场景进行系统仿真和对比分析。场景1：将园区用户电、热、冷负荷需求视为刚性。场景2：考虑园区用户电、热、冷负荷的综合需求响应。利用上一章的算法对上述场景进行优化求解，并对相应负荷曲线进行绘图、数据分析。其中，用户原始负荷曲线如图2所示。 图2. 用户原始负荷曲线 未考虑IDR和主从博弈时，在凌晨00:00~04:00和深夜21:00~24:00这两个时间段，园区用户正处于休息阶段，原始电负荷曲线偏低。在05:00~20:00的时间段，园区用户处于即将工作和正在工作阶段，原始电负荷曲线偏高。在傍晚17:00~19:00时段，原始电负荷曲线出现一个尖峰阶段，之后迅速过渡到深夜低负荷阶段。 场景2由于考虑了以主从博弈形式实现的综合需求响应，所以某典型日的电、冷、热价不再是固定不变。如图3所示，通过对比原始电负荷曲线和IDR后的电负荷曲线，可知在05:00~12:00这个时间段，电价阶梯状快速上升，使得可控电负荷迅速降低，但因电价已经到达允许波动的最大值，抑制了可控电负荷的变化速率。在19:00~24:00时段，电价在某一电价周围波动，理性园区用户会据此不断调整自身的可控电负荷，使低谷时段与高峰时段间的过渡更加平缓。在傍晚17:00~19:00时段，电负荷需求响应降低了该处的尖峰负荷，但由于电价的波动范围有限，电价型可控负荷的可响应的转移量受限，使得该处仍保有些许峰值。图4所示为可控电负荷曲线与电价变化曲线。 图3. 原始电负荷、IDR后的电负荷、电价曲线 图4. IDR后的可控电负荷、电价曲线 如图5所示，原始热负荷曲线，在06:00~08:00时段和19:00~20:00时段，由于用户清晨与傍晚的供暖、供热水需求，使得该时段出现热负荷峰值。如图6所示，对可控热负荷曲线与热价变化曲线的进行分析，可知在热负荷高峰时段的刚性热负荷很多，虽然热价已经达到最大值，但是可转移的热负荷不大，所以在考虑热负荷需求响应后，仍然有较为明显的尖峰出现。在20:00~21:00时段，热价在较低的位置，转移到该时段的热负荷激增，在21:00~22:00时段，热价迅速攀升至较高的位置，该时段的热负荷迅速转移到其他时段，从而在IDR后的热负荷曲线上表现出较好的填谷效果。 图5. 原始热负荷、IDR后的热负荷、热价曲线 图6. IDR后的可控热负荷、热价曲线 在模型建立时，考虑了园区拥有的CCHP等能流耦合设备，增加了冷这种能源形式的供给与需求，以及相关变量，进一步挖掘了综合能源中综合需求响应的优势。 如图7所示，原始冷负荷曲线，在05:00~16:00时段，由于夏季气温炎热的原因，用户对冷负荷的需求量迅速攀升，并在午后15:00~16:00时段达到较高的峰值。在00:00~05:00时段和17:00~24:00时段，由于用户已经不再工作，远离了人群集中地带，且气温属于一天中较低阶段，该时段的冷负荷需求相对于工作时段较少。如图8所示，对可控冷负荷曲线与冷价变化曲线的进行分析，在00:00~05:00与17:00~24:00时段，冷价处于较低阶段，可控负荷将迅速变为正值，使得其他时段的冷负荷转移到了该时段的量增加。对用户而言，能够减少自身的购能成本。从可控冷负荷数据上来看，由于原始冷负荷曲线在日中基本处于较高阶段，所以可转移冷负荷量很小，冷负荷尖峰没有消除。 图7. 原始冷负荷、IDR后的冷负荷、冷价曲线 图8. IDR后的可控冷负荷、冷价曲线 对比传统方案，本文着重考虑调度策略的经济因素影响和削峰填谷的辅助作用，另外，基于实际工程算例，用以分析人们的生活习惯的形式来阐述综合需求响应引起削峰填谷的内在响应机理。 园区运营商管理的各种能流耦合设备的输出如图9所示。通过对该图数据和能流耦合设备的能源转换效率进行分析，可知，园区运营商向园区用户提供的冷、热需求大部分来自于地源热泵。这是因为虽然园区运营商从能源供应商处购能时，购气价低于购电价，但地源热泵的电制冷、电制热的效率远远高于CCHP机组的气转冷、气转热效率，运营商出于自身收益的考虑，选择在大部分时段利用地源热泵满足用户冷热需求。在13:00~16:00时段，通过IDR后的冷负荷曲线可知，该时段冷负荷仍然具有较高的峰值阶段，且地源热泵几乎达到能够输出冷能的最大值，这时候为了满足用户的冷需求，运营商在该时段利用CCHP机组进行供冷。00:00~05:00与20:00~24:00时段的热负荷是一天中的最低阶段，大部分是由其他时段转移过来的负荷，这时候为了增加自身利益，运营商在该时段利用CCHP机组进行供热。对于电需求，园区运营商在大部分时段从电网购电后直接售给用户，这也是由于CCHP机组的气转电效率比较低下。在09:00~19:00时段，为了满足电负荷尖峰需求，运营商在该时段利用CCHP机组进行供电。 图9. IDR后的能流耦合设备的输出功率曲线 如表2所示，通过经济收益对比可知，在IESP考虑需求响应参与运行优化调控时，园区用户购能成本、园区运营商购能成本都有所降低，同时园区运营商的净收益有所增加。用户和运营商双方因进行了主从博弈，双方获利有所提升。 Table 2 Benefit of operators and user 园区用户购能成本 (园区运营商售能收益) 园区运营商购能成本 园区运营商净收益 (售能收益与购能成本之差) 场景1下 9701.5元 7859.5元 1842元 场景2下 9588.2元 6275.9元 3312.3元 表2. 园区运营商和园区用户收益 本文构建的主从博弈模型很好地从市场角度描述了园区运营商和园区用户之间的互动优化，将传统的电负荷需求响应扩展到电、冷、热综合需求响应，将文献 [ 7 ] 中的广义综合需求响应扩展到更真实的用户侧灵活响应，用户能够自发调整自身用能方式，运营商在调度运行时充分利用用户侧的灵活响应资源，这种优化能够有效提高双方经济性，有利于互动机制可持续运作。
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user: 4. 结论与展望 本文以天津大学滨海工业研究院实际园区综合能源微网系统为案例，使用遗传算法，以主从博弈为框架，对目标函数进行求解。通过对求解结果的分析，可以得到如下结论： 1) 通过对园区用户可控冷、热、电负荷曲线和冷、热、电价的变化分析可知，当某时段价格上升时，对应能源的可控负荷将在允许波动的范围内降低，并以转移到其他时段的形式满足用户的需求。当某时段价格下降时，对应能源的可控负荷将在允许波动的范围内上升，其他时段的该种能源需求在本时段将增加。 2) IESP在考虑用户负荷和运营商互动后，即IDR后，电、冷、热负荷的峰谷差，相对于IDR前有着显著减少，且不会造成其他时段的负荷激增、越限的情况，使得负荷曲线相对于之前更加平稳。上述情况可以说明IESP考虑IDR后，能够在保证园区用户正常生产、生活的前提下达到较好的削峰效果。 3) 通过对园区运营商内的能流耦合设备的输入功率和用户冷、热、电负荷需求的分析可知，园区运营商倾向于对能源转换效率更高的地源热泵进行供冷、供热，选择从电网购电向用户供电。从而能够达到最小化用户的购能成本的目的。 下一步的研究方向是准确模拟分时价格下用户的响应行为，考虑园区用户模型的死区拐点、饱和区拐点，使负荷数据更加接近真实负荷曲线。同时IESP框架的构建方面，将储电、储热、储冷设备考虑在内，作为后备可控资源，充分实现不同能源的阶梯利用。
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user: 摘 要 本文主要介绍一款基于FPGA的智能调速风扇系统。本系统采用两种控制方式，一是温度自动控制，二是传统的档位控制，采用KCD1船型开关进行切换，并配备夜间呼吸灯用以提高用户舒适度。本设计以FPGA为控制核心，采用DHT11温湿度传感器检测室内温湿度，8位数码管实时显示温湿度数据，同时辅以温度自适应转速调节控制算法输出PWM调制信号到L9110直流电机驱动模块用于驱动并调节直流电机转速，达到自动控制风扇转速的效果。此设计的创新点在于，本研究从传统的风扇出发，加装本设计系统就可实现智能控制，兼顾其便利与舒适。 关键词 :FPGA，智能温控，PWM，风扇，DHT11 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 在占我国大部分人口的农村地区，电风扇依然是防暑降温必备的电器设备。在换季时节，天气气温变化较快，晚上的气温可能比较低，但是风扇的转速并不会进行相应的调整，这对夜晚入睡人们的健康影响较大，很容易造成身体不适。常用电风扇可以调节到不同档位，但还是需要手动调节，这对于处于休息状态的人来说就比较麻烦。有的风扇会带有定时功能，当定时时间结束后，气温可能依旧较高，而此时风扇已经关闭，其转速并不会随气温变化而改变，十分影响睡眠质量。同时，市场上的风扇，档位相对固定，传统风扇往往采用交流电机，不便于调速，且功耗较高，极大地浪费能源，而且长时间以固定风速吹风对身体健康会有影响。 为解决上述问题，本文将传统的风扇档位控制技术和智能温控等前沿的技术进行融合，使用FPGA开发板和温湿度传感器等设备进行室内环境温湿度检测处理，从而达到利用温度监控指标来控制风扇的运行。
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user: 2. 整体方案设计 本次设计的智能温控调速直流风扇系统以EP4CE10E22C8 [ 1 ] 型现场可编程门阵列(FPGA)开发板为控制核心，设计有手动调速与自动温控调速两种控制方式，手动控制调速方式为传统风扇的档位控制方式，设计有高速与低速两档，采用KCD1船型开关进行切换；自动温控调速方式为系统通过FPGA与DHT11温湿度传感器通信，读取传感器测得的温湿度值，并交由FPGA进行数据处理，把温度数据作为控制信号输出给电机驱动模块程序中，采用温度自适应调节，输出与转速相对应的PWM调制信号给L9110电机驱动模块带动风扇以不同转速转动，达到智能温控的目的。同时，FPGA将读取到的温湿度值以数码管动态扫描的方式输出给8位数码管，实时显示当前环境的温湿度。系统采用KCD1船型开关进行自动手动模式切换，防止按键抖动造成的误动作。为了系统更加人性化，本次设计在数码管下面设置有LED呼吸灯，在提供夜间照明的同时，提高整体设计的外观水平。系统设计的总体框图如图1所示。
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user: 3. 系统硬件设计 本次设计的智能温控直流风扇系统采用模块化电路设计，对整个系统电路按功能划分为几个模块电路。系统硬件电路可分为温湿度数据采集模块电路、直流电机风扇控制模块电路、数码管显示模块电路和开关电路四个部分，温湿度采集模块电路和直流电机风扇控制模块电路之间通过FPGA进行电路连接，温湿度采集模块电路采集环境温湿度数据，与FPGA进行单总线通信使FPGA开发板获取温湿度数值，FPGA分析数据信息后驱动8位数码管与直流电机，将所测得的温湿度信息显示在数码管上，并调节电机转速。系统具备开关电路，通过船型开关来进行自动模式与手动模式的转换以及手动模式下转速档位的切换，系统使用传统的USB电源线进行供电，FPGA开发板在电源接通的情况下也可以为其他外设电路提供3.3 V与5 V的固定电源。 图1. 系统总体控制框图 3.1. 温湿度数据采集模块电路 温湿度采集模块电路的主要元器件是DHT11温湿度传感器。DHT11是一款温湿度复合传感器 [ 2 ]，其优点是相对湿度和温度测量、成本低、长期稳定、响应快、抗干扰能力强 [ 3 ]。DHT11采用单总线通信，每次传送40位数据，从高位到低位依次输出。输出的40位数据中，前16位为湿度数据，中间16位为温度数据，最后8位为校验位。在本系统中，DHT11每2 s采集一次数据，确保数据的实时性与准确性。 3.2. 直流电机风扇控制模块电路 本次设计用到的电机驱动为L9110电机驱动模块，L9110是为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电器器件 [ 4 ]。本次设计中需要控制的电机是5 V 3 W的直流电机，因此在驱动模块中，VCC接板载5 V电源，GND接地，1A，1B接FPGA开发板输出的PWM信号，模块输出端的OA，OB接直流电机正负极。当接通VCC，GND时，电源指示灯亮，当A-1A输入高电平，A-1B输入低电平时，直流电机正转，这就要求在程序设计中A-1A固定输入高电平，A-1B固定输入高电平。L9110电机驱动模块原理图如图2所示。 图2. L9110电机驱动模块原理图 3.3. 数码管显示模块电路 数码管显示模块电路的主要元器件为8位共阳极数码管，同时带有12个LED灯，数码管用于显示温湿度，LED可供用作夜间呼吸灯使用。温湿度传感器传回FPGA的数据经过数据处理后，需要将温湿度值实时显示在8位数码管上。在显示时采用动态扫描的显示方式，扫描间隔时间为1 ms [ 5 ]，利用人眼的视觉暂留来达到8位数据同时被看到的效果。 3.4. 开关电路 开关电路采用的不是常见的按键开关，而是由KCD1型船型开关为主要元器件。开关电路中选用的船型开关为KCD1-101型，它属于三脚两档型开关，三个引脚中，左侧引脚接一上拉电阻再接5 V电源，右侧引脚直接接地，中间引脚作为I/O输入进行后续控制。此时开关电路相当于一个1位的按键，开关拨到右侧相当于按键按下，输入0；开关拨到左侧相当于按键松开，输入1。其电路原理图如图3所示。 本次设计的开关电路中包含有三个开关。一是手动模式与自动模式的转换开关，二是手动模式下档位的转换开关，三是用于通断电机驱动模块的电源，控制电机的停转。 图3. 开关电路原理图
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user: 4. 系统软件设计 本次设计的软件部分依然采用模块化设计思路，将整个系统主程序分为DHT11温湿度传感器驱动模块、数据处理模块、数码管显示模块、电机驱动模块和LED显示模块 [ 5 ]，同时需要一个顶层模块来调控所有子模块。各个模块在顶层模块中进行例化处理，连线组成系统原理图，顶层模块只是负责将子模块之间连接起来，并与系统的输入输出进行搭配，形成完整的软件结构，具体功能由各个模块在各自的Verilog程序文件中实现 [ 6 ]。根据系统的硬件结构与要实现的功能得出的系统软件工作流程如图4所示。 图4. 系统软件工作流程图 软件设计模块结构图如图5所示。 图5. 软件设计模块结构图
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user: 5. 系统仿真与实现 5.1. 系统仿真 此次设计的仿真实验中，采用Quartus II与Modelsim软件进行联合仿真 [ 7 ]。在仿真文件中首先需要产生系统时钟信号sys_clk和系统复位信号sys_rst_n，再针对各个功能模块编写对应的激励信号进行仿真。仿真波形如图6~9。 图6. 数据处理模块仿真结果图 图7. 电机驱动模块仿真结果图 图8. 数码管显示模块仿真结果图 图9. LED显示模块仿真结果图 通过系统仿真显示出系统的软件编写与功能实现部分正常，完全能够把预期实现的目标要求全部实现。 5.2. 系统实现 仿真结束之后，固化系统程序，上电检测，拨动船型开关，首先手动两档切换正常，高速模式下的风扇转速明显高于低速模式；检测自动调速模式时，用手捂着温湿度传感器，发现温度湿度的数值都在上升，同时风扇转速也在不断提高；数码管一直不停的输出温湿度数据，LED呼吸灯正常显示。至此，系统整体功能完全实现，并根据元器件尺寸定制亚克力板进行成品封装。 智能温控调速直流风扇的成品图如图10所示。 图10. 智能温控调速直流风扇系统展示图
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user: 6. 结束语 本次设计的智能温控调速直流风扇系统，具有效率高，精确度高，方便，功能完善，可升级优化等优点，并且在设计过程中选用的元器件价格都比较低，使得整个设计的成本大大降低，非常符合普通大众的需求，是一款提高生活质量的智能化风扇。更重要之处在于此设计系统可以接入任何一款老款直流风扇，实现功能改造。 系统的整体设计包括硬件电路、软件设计和仿真分析 [ 8 ]。首先在硬件电路中采用Atlera旗下的FPGA核心开发板为控制核心，利用DHT11温湿度传感器检测环境温湿度，采用L9110电机驱动模块驱动直流电机并带动风扇，利用KCD1型船型开关控制电机驱动电源、自动模式与手动模式的转换以及手动模式下高速与低速的切换。其次是在软件设计中将各个模块的程序调试完整，DHT11与FPGA进行单总线通信 [ 9 ] 并将环境温湿度采集下来，FPGA开发板将温湿度传感器模块采集的温湿度数据进行相应处理，输出两个有效的控制数据，一个发往数码管显示模块将温湿度数值实时显示出来，另一个发往直流电机驱动模块用于风扇转速的控制。最后在仿真分析系统调试阶段应用Quartus II与Modelsim进行联合仿真，确保每个模块的程序编写及对应的功能都准确无误后，进行系统硬件连接与调试 [ 10 ]，直至所有功能都能正确运行，再将其封装为成品。至此，整个智能温控调速直流风扇系统设计完毕。
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user: 摘 要 组织学生参加技能比赛，可以提高学生对专业的认知度，减小学生能力与企业要求间的差距，进一步促进中职学校教师教学能力的提高，推动中职教育教学改革，拓宽技能人才成长道路，深化校企合作体系，完善中职学校学生评价机制，进而构建适用于新形势下的现代中职教育体系框架。 关键词 :以赛促学，以赛促教，中职教育，教学质量 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 近几十年来，职业教育伴随着我国经济发展，逐步体系化规模化，开始步入快车道。2019年2月，国务院发布《国家职业教育改革实施方案》 [ 1 ]，把办好新时代职业教育的决策部署细化为若干具体行动，为广大职业院校的改革发展进一步明确了思路，在全面推进职业教育持续向好发展的过程中，如何构建适用于新时代中职教育体系框架，成为我们亟待解决的问题。构建新时代社会主义国家的中职教育体系要不断推动中职学校教育教学改革，拓宽技能人才成长道路，深化校企合作体系，完善中职学校学生评价机制。本文探索在传统教学模式的基础上进一步实施“以赛促学”、“以赛促教”模式，兼顾完善以上几点，希望为构建现代中职教育体系框架起到一定积极作用。
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user: 2. 以比赛要求为指导，促进中职教育教学改革 不断深化中职教育教学改革是推动构建现代教育体系框架的重要力量，职业教育的目标是培养专业技术型人才，相比于普通教育，其更注重对学生实践能力的培养。但是，目前在我国中职学校在日常实践教学环节中往往忽视包括场地、环境、行业规范在内的诸多细节问题，很难达到“身临其境”全面考察学生的效果，这是中职教育教学改革中不可忽视的问题。另外，中职学校中的实训老师有相当比例是从非师范类院校毕业后直接参加工作的，“双师型”教师数量较少且大多参加工作年限还比较短，导致中职学校教师在实训教学环节上仍存在一定的不足。这些因素也是制约学生能力发展从而很难达到企业要求的原因之一，本文将初步探索如何通过比赛来促进中职教育改革。 2.1. “以赛促学”——调动学生的学习积极性，有助于学生综合素质的提高 依托“以赛促学促教”的模式，就是要通过解读比赛要求，形成在实践教学活动中具有全面性和逼真性的知识教学体系、行业行为规范教育、技能操作训练等，这样可以有效提高学生的职业素养、职业能力，同时在比赛中培养的交流表达能力、团队合作能力、分析能力以及创新能力，使得学生的综合素质与综合能力得到了全面的提升。学生们通过进行比赛，提高了学习积极性，促进了自身综合能力的提升，同时也缩小了学生能力与企业要求间的差距。 2019年11月，作者带队参加了华北五省大学生机器人大赛，参加比赛的学生通过一个月的理论培训和实践，迅速提升了相关技能知识的掌握，有理论有实战的模式大大提高了学生们的学习积极性，在比赛中，这队学生又与其他参赛队伍的成员进行了交流，学生们的交流表达能力、团队合作能力、分析问题和解决问题的能力都有了很大的提升。 2.2. “以赛促教”提高了教师的实践能力，有利于“双师型”教师队伍建设 在教师队伍建设方面，为了进一步提高参赛队伍的整体水平，教师势必需要对实验实训方法和教学规律进行相应的研究，在这一教学研究过程中，并不是只停留在传统教学模式的研究上，而是对新技术、新方法、新工艺、新材料等加以应用，这对于职业学校整体教学质量的提高有着很大的推动作用 [ 2 ]。比赛尤其是大型竞赛通常需要综合运用前沿技术，随着技术的不断革新，竞赛项目也随之改变，这就要求教师不仅要掌握扎实的基础理论，还要具有对于前沿科技的洞察力，掌握本专业领域中最新的科技发展动态，并在此基础上不断完善自己，进而不断提升职教师的理论水平和实践能力。 新时代职业教育体系要求把提高学生职业技能和培养职业精神高度融合，这对教师培养学生的能力也提出了更高的要求，通过“以赛促学促教”可以高效的学生的职业技能提高和职业精神提升的相融合，同时也对教师实践能力进行了检验，有利于“双师型”教师队伍的建设。
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user: 3. 以比赛成绩为依托，拓宽技能人才成长道路 随着我国社会主义的市场经济体制逐步完善，我国企业对技术性人才的需求也日益增大，但截至目前中等职业学校招生仍面临严峻的考验，技能人才成长道路不畅，没有学历优势是其中的主要原因，拓宽技能人才成长道路无疑是解决这一问题的有效办法。中职学校技能人才的成长道路包含两个方向：升学方向和就业方向。 3.1. 依托技能比赛，拓宽技能人才深造之路 首先，就升学而言，由于职业学校毕业生具有专业属性，因此在高等学校录取时不能仅仅以考试成绩作为录取依据，还应兼顾学生的实践能力和专业素养。比赛成绩可以作为评价学生实践能力和专业素养的一个重要参数纳入考生总成绩之中，从而促进中职学校及中职学生对于实践教学环节的重视。目前不少省市自治区已出台对在各级竞赛中获奖同学在高职学校“自主招生”中给与相应加分或免试入学的政策，给具有技能特长的中职学生拓宽了升学道路。其中，山东省对参加全国、全省职业院校技能大赛获得三等奖及以上奖项的中等职业学校选手，本人可向具有单独招生资格的高等职业院校提出申请，可免试进入省内具有单独招生资格的高职院校的政策支持。天津、广东、浙江等省市也先后出台多项相关政策，在政策的扶持下，通过各项赛事拓宽了中职学生的升学道路。 2020年4月，教育部办公厅发布《关于做好有关高校保送录取世界技能大赛获奖选手工作的通知》 [ 3 ]，《通知》中指出，凡在世界技能组织主办的“世界技能大赛(World Skills Competition)”中获奖的中国国家代表队选手，且符合有关省(区、市)高考报名条件的中职毕业生以下条件者，可保送至高校相应的高职或本科专业；符合有关省(区、市)专升本报名条件的高职毕业生，可保送至高校相应的本科专业；中职或高职在校生在其应届毕业当年获得保送资格。根据《通知》精神，我校发布了《2020年世界技能大赛获奖选手保送生招生简章》 [ 4 ]，其他相关高校也陆续发布招生简章，这位技能人才的深造提供了一条很好的道路。 3.2. 依托比赛成绩，为技能人才开辟就业绿色通道 其次在就业方面，技能竞赛给中职学生提供了展现专业技能的机会。职业院校技能大赛坚持个人发展与团队协作相结合，突出职业道德与协作精神，注重学生综合职业素质的培养，由于赛项设置多以项目小组为单位进行，因此除了考察学生过硬的专业技能外，也能够增强学生的创新能力、团队协作能力、组织能力和心理素质 [ 5 ]。一些企业借此机会发现优秀技术人才，为在比赛中获得优异成绩的学生开辟进入企业就业的绿色通道。包括降低学历要求，免笔试或直接录用。改善了目前中职学校学生就业难、质量低、平台小等问题。
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user: 4. 深入研讨比赛项目，改善校企合作体系 随着中职学校教学体系的日趋完善，校企合作在我国日益见多，学校和企业的双重培养可以使得学生得到更多更好学习知识和实践经验的机会。现在，我国很多中职学校都在加强学生的实践教学，联系相关专业的企业建立了实习基地，建立校企合作，这对培养当代所需要的人才具有十分重要的现实意义。温州某中职学校积极引进知名企业的生产车间和研发机构入驻校园，与企业共建了一批体现“三个合一”的校内生产性实训基地，即“课堂与实训点合一”的学做合一、“实训与生产合一”的校企合一以及“教学与技术开发、服务合一”的教研合一，在功能上融“产学研”为一体，在教学上融“教学做”为一体。专业课程教学都在实训中心进行，学生们在学习理论知识的同时可直接动手实践，真正把“教学做”结合在一起，提升学生的技能水平。 目前，进行校企合作的中职学校不在少数，然而，大多数职业院校与企业之间并没有全面、完善、有针对性的合作，很多只是企业接受职校学生浅层次的实习，没有从培养目标、行业要求标准、技术工人素养、实践教学与评价等方面进行深层次合作。促使这一问题的原因是在校企合作中学校为了追求理论的系统性和完整性在制定教学标准和课程体系时，已经与企业生产要求产生了偏差。导致校企合作缺乏针对性、实践性和职业特色，即便是通过校企合作环节之后学生还是没有建立适用于企业生产的基本素养，学校也没有通过校企合作完善实践教学环节的不足，从而使得中职毕业生不能达到顶岗实习的要求。 在校企合作中，以大型赛事项目为出发点制定培养计划，便可以兼顾学校与企业两方面要求，弥补现有不足。技能竞赛题目不仅涵盖了专业内的基础知识，更是在基础知识之上融入了企业最实用、最需要的新技术新工艺，这些新技术与新工艺是学校短时间内不可能掌握的，而通过校企合作，可以让学生通过在企业的学习来弥补对行业最新最实用技术掌握的不足。通过竞赛题目制定校企合作培养方案在保证学生掌握所需专业基础理论的同时，又高效的学习了企业生产所需最实际的内容。教师和学生通过技能竞赛接触行业、企业最先进的新设备、新技术、新工艺，直接感知企业产业需要，把生产实际中的新技术引入职业教育教学，引导职业教育强化校企合作、工学结合，保证职业教育与企业在实践操作设备方面的“无缝衔接”使学生毕业后迅速进入企业员工角色，使职业教育直接服务于社会经济建设 [ 6 ]。
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user: 5. 融入比赛因素，完善学生评价体系 完善学生评价体系，要以多元化的评价标准并结合中职学校实际制定评价方案。由于中职学校的特殊性，评价方案必须坚持以社会需要为依据，立足于教学目标，应结合中职学校自身情况，将比赛因素纳入评价系统中，把评价体系中的内容分为理论知识、专业素养和道德素质在内的三个方面。 5.1. 以教师为主导，以比赛成绩为辅，对学生理论知识进行评价 教师不但是学生评价的主体之一，更是学生评价的落实者，教师对学生的理论知识进行评价弥补了传统评价模式中由考试成绩作为评价标准造成的过于注重评价结果而不注重评价过程的问题。由于每一位教师都时刻关注着学生，了解学生整个学习过程中的一切情况，可以随时掌握每个阶段学生对知识的掌握情况以及每个阶段的学校态度，并且教师在教育教学的整个过程中，都会潜移默化的对学生的学习成绩、学习态度作出判断，因此相比于通过考试成绩评价学生的理论知识，教师评价更具准确性。注重了过程性评价，提高了评价的科学性。 另外，中职学生在参加比赛过程中，仅依靠课堂中学习的理论知识是不够的，通常需要学习和掌握更深更系统的相关理论知识，因此，比赛可以进一步提升学生们的理论知识水平，而比赛成绩也可以成为评价学生理论知识掌握程度的一个辅助方面。 5.2. 依托比赛的自评和互评相结合，对学生道德素质进行评价 学生自评指被评价学生自身在教师指导下按照评价标准对自己的各种表现进行自我认识、自我总结，自我完善的过程。学生互评指同学间对照评价标准相互评价、发现不足、总结、学习的过程。在这里，我们所说的自评和互评主要是依托比赛的自评和互评，每个学生在比赛过程中，除了对自己的知识技能方面有一个新的认知，在道德素质方面也会随时发现一些不足，在教师的正确引导下，通过比赛中道德素质方面的自评可以及时发现问题改正问题，从而促进学生良好品格的形成。 另一方面，在一个学生的成长过程中，往往无法对自己有一个全面、客观的认识，通常会根据教师和同学对自己的评价而进行自我评价。由于中职学生参加的比赛大多都是团队比赛，在比赛过程中，处于同一团队的队员们在一起相处的时间较多，相互了解的也较深，便于清楚的看到同学的缺点，因此依托比赛的学生互评得到的信息也会更加真实、具体 [ 7 ]。依托比赛的学生道德素质自评和互评体系，较一般学生道德素质自评和互评体系更具有针对性，也更加具体详细，它的科学性和合理性值得我们进一步研究和探索。 5.3. 以比赛为主导，开展专业素养评价 专业素养评价是构建多元学生评价体系中不可缺少的部分，把技能竞赛融入学生评价体系之中，对于培养中职学生的实践技能、专业素养以及综合素质都具有导向性作用。能帮助学生更全面细致的了解行业背景、工作要求和操作细节并使学生的职业能力和专业素养得到进一步提高，很好的促进学校教学与企业生产过程的衔接，同时使得学生对于岗位意识以及工作后的责任意识和工作态度都有了新的认识，达到了培养全面合格技术人才的目的。
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user: 6. 总结 “以赛促学促教”的教学模式，在促进中职教育教学改革，拓宽技能人才成长道路，深化校企合作体系，完善中职学校学生评价机制中具有明显优势，这种教学模式的运用为构建现代中职教育体系框架提供了新途径。为了提高中职教育质量，转变教学局面，中职院校应积极构建以“以赛促学促教”为立足点的教学模式。
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user: 摘 要 煤炭自燃常发生在井下采空区，采空区最显著的特点是其“三带”氧浓度的不同。常见的预测预报煤自燃方法主要为指标气体法，为判断氧浓度对指标气体选择的影响，实验设计17%、14%、12%、8%氧浓度环境进行煤的程序升温实验，采用灰色关联度方法进行不同氧浓度下煤自燃指标优选。 关键词 :指标气体，灰色关联度，程序升温，变氧浓度 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 矿井火灾是矿井五大灾害之一，矿井火灾又分为外因火灾和内因火灾，煤炭在外部氧气充足情况下，通过自身的物理化学变化，积聚热量，当热量无法扩散并积聚到一定程度时就会引发煤炭自燃，这是典型的煤矿内因火灾。因此研究煤炭自然发火规律，建立煤自燃发火预测预报体系，优化煤自燃发火指标可以有效预防矿井内因火灾的发生。 目前，国内常用的预报方法主要为指标气体法，其应用简单，只通过检测CO、CH 4 、C 2 H 4 等气体出现温度点或其浓度变化就可进行该煤层的自燃预测预报 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]。前期主要通过煤的程序升温实验获得各气体释放规律，确定其变化趋势，在实际应用过程中根据气体量判断煤体温度进行预测预报。 对于影响煤氧化升温实验中的气体释放规律的研究主要围绕煤种、粒径、通气气体成分等几个方面。李绪萍 [ 5 ] 通过热重实验取得的TG-TSG曲线将煤自燃阶段分为失水、氧化、燃烧三个阶段，将其煤氧化阶段最大表观活化能作为煤自燃倾向性指标。朱建国 [ 6 ] 针对浸水煤进行了煤自燃预测预报指标气体研究。陈兴 [ 7 ] 研究煤粒径对氧化升温实验进程的影响，煤粒径越小，各气体生成量在干裂温度后涨幅越大。郝宇 [ 8 ] 对不同变质程度煤样进行程序升温，探究其CO生成初始温度和生成量与煤样变质程度的关系。张九龄 [ 9 ] 对不同含水量煤样分别进行程序升温实验，在增水量1%~7%范围内，煤样CO产量增加。文虎 [ 10 ] 对不同粒径煤样通入不同空气流量进行程序升温实验。 前人对煤自燃研究主要围绕煤变质程度等几个方面，对于模拟采空区变氧浓度环境的煤自燃气体释放规律研究较少，因此为探究氧浓度对煤氧化升温过程中气体释放规律的影响与不同氧浓度下煤自燃指标的情况，设计不用氧浓度下的煤的程序升温氧化实验，确定其适用的指标气体。
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user: 2. 实验设计及实验过程 本实验采用自行设计的程序升温–气相色谱联用装置进行实验(图1)。程序升温实验前进行煤的元素分析与工业分析，确定其煤种及自燃倾向性。实验受煤样粒径、通入气体流量与升温速率的影响，因此实验过程中确定通气条件。 本实验根据井下常见变氧浓度环境，即采空区常用区分自燃“三带”和窒息带氧浓度设计实验氧浓度分别为17%、14%、12%、8%。原煤样采用具有良好的自燃倾向性的低变质程度烟煤。其基础参数如表1所示。原煤样经过破碎，筛分取粒径为0.18~0.25 mm (60~80目)分为四组200 g煤样，每次实验取80 g。将煤样放置在煤样罐内，煤样罐放入升温氧化箱内，检查气密性后通入气体，流量为100 ml/min，升温速率为0.3℃/min，每10℃进行一次气样采集并用气象色谱仪进行分析。 图1. 程序升温装置图
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user: 3. 煤样基础参数 氢元素代表着煤的年轻程度，一般在煤的质量分数中占到1%~6%，越是变质程度低的煤，其氢元素含量越多，该煤样氢元素含量较高，变质程度较低。林南仓矿中煤层中氢元素含量都相对较多，说明林南仓的煤层确实比较年轻，属于变质程度低的煤层。该煤样挥发分为35.12%，属于高挥发分烟煤。煤的吸氧量与煤的自燃倾向性有关，煤样干燥无灰基挥发分大于18%时自燃倾向性分类，该煤吸氧量0.40 < Vd ≤ 0.70 cm 3 /g，煤样自燃倾向性属于自燃，属于II类自燃倾向性。 Table 1 Basic parameter tabl 元素分析 N% C% S% H% 0.81 57.49 0.456 4.227 工业分析 Mad% Ad% Vd% Vd/(cm 3 /g) 2.44 19.14 35.12 0.61 表1. 基础参数表
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user: 4. 指标气体释放规律 根据煤自燃氧化升温实验中不同气体的出现时间及浓度变化作为依据，确定煤自燃指标气体，并在煤自燃不同阶段采用不同标准，因此为确定指示煤自燃温度关联性最强的指标气体，采用灰色关联度分析法对煤在不同氧浓度条件下的各阶段指标气体进行分析。 不同氧浓度下煤程序升温实验CO、CO 2 释放量情况如图2~3所示，高氧浓度煤样更早进入剧烈氧化阶段，CO与CO 2 生成速度明显高于低氧浓度。由图2可以看出在前期CO 2 释放量呈波动状态，因此CO 2 不适宜作为100℃前指标气体。由图4可以看出，f(CO)/f(CO 2 )随温升呈现上升趋势，在氧气较为充足的三个组别中，氧浓度越低其比值数值越小。如图5，不同氧浓度下出现C 2 H 4 的温度分别为95℃、100℃、100℃、120℃，氧浓度越高，C 2 H 4 出现越早，且随着温度升高释放量增加，高氧浓度组C 2 H 4 释放速度明显快于低氧浓度组，因此C 2 H 4 可作为指标气体。如图6，检测到C 3 H 8 的温度为100℃以上，氧浓度越低，检测温度越高，且高氧浓度煤样实验中C 3 H 8 释出量更多。因此高氧浓度条件下煤样更易进入剧烈煤氧复合反应阶段，其自燃性明显更强，但17%与14%氧浓度条件下煤样自燃过程区别不明显，因此推断氧浓度过高时，氧浓度对煤自燃影响不大。 图2. CO释放量 图3. CO 2 释放量 图4. CO/CO 2 随温度变化图 图5. C 2 H 4 随温度变化图 图6. C 3 H 8 随温度变化图 图7. C 3 H 8 /C 2 H 6 随温度变化曲线 如图7，在实验温度范围内，各氧浓度煤样链烷比均呈现上升趋势，其中“窒息带”氧浓度链烷比明显低于其他氧浓度组。100℃以后，不同氧浓度组煤样生成气体量明显不同，较高氧浓度条件下指标气体生成量明显多于低氧浓度。