時間：2023-04-01 10:32:02
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1概述
隨著我國經濟的發展，我國的城市供熱事業獲得了長足的發展，全國集中供熱面積已達86540萬平米。在規模擴張的同時，供熱新技術、新材料、新設備、新工藝不斷得到推廣應用。展望未來，要加快科技成果的轉化和應用，使供熱系統工藝、設備、設計、施工和管理的技術水平有較大提高，縮小與供熱發達國家的差距，為我國的環境保護和經濟可持續發展作出貢獻。
要實現供熱技術的進步，關鍵在于抓好二個方面的工作：
一是建立完善的技術開發體系；
二是推廣供熱節能新技術。
2城市供熱技術發展存在的問題
2.1集中供熱目前正受到其他采暖（制冷）能源和供應方式的有力競爭
以煤炭為燃料的熱電聯產和集中鍋爐房供熱受到嚴峻挑戰：
一是如何降低初投資（包括熱源、熱網、熱力站的投資）；
二是如何完善供熱系統，加強企業管理，降低供熱成本。
2.2二氧化硫污染的問題
我國的供熱鍋爐主要以中小燃煤鍋爐為主，量大面廣。由于中小鍋爐煙氣排放高度低，對城市環境空氣的污染相對較大。控制中小燃煤鍋爐造成的低空污染是改善城市環境空氣質量的關鍵之一。因而應積極尋求脫硫效率高、運行費用低、一次投資少的好技術項目。
3城市供熱技術未來發展展望
預計今后十年，集中供熱企業將實現由粗放型經營到質量、效益型的轉變，集中供熱效率的提高有賴于技術發展的創新與推廣，具體表現在以下幾個方面：
3.1供熱自動化控制水平提高
鍋爐自動控制、換熱站自動控制、無人值守自動供熱機組等將得到廣泛應用、自動化控制水平的提高，不僅保證了供熱的可靠性，而且提高了供熱效率。
3.2大型供熱機組比重增加
一些城市未滿足熱負荷的急劇增加，正建設單機容量100兆瓦以上的大型供熱機組，代替小型供熱機組，200兆瓦以上的供熱機組也在太原、北京、沈陽等城市投入運行，大型供熱機組比重將日益增加。
3.3城市熱、電、冷聯產快速發展
隨著城市建設的發展，既需供熱又供冷的公用建筑大量增加，一些城市以熱電廠為熱源，實行熱、電、冷聯供。夏季熱負荷的增加，使熱電廠的綜合效益明顯提高。
3.4分戶計量開始實施
隨著《中華人民共和國節約能源法》的頒布實施和人們節能意識的提高，以促進供熱系統和節能為目的的采暖分戶計量工作開始實施，溫控閥、熱量表、自力式壓差控制器、自力時流量調節閥、變頻循環水泵、蓄熱器等在供熱系統中推廣應用。
3.5大力推廣鍋爐節能技術
利用鍋爐自動控制，分層給煤燃燒，水泵、風機的變頻調速等技術，高效省煤器等降低鍋爐房能耗指標。
3.6開始使用潔凈燃料
隨著人們生活水平的提高和環境意識的加強，以油、氣、水煤漿等潔凈的燃料代替煤炭而作為都市使用的主要一次能源已成為必然趨勢。部分城市開始發展燃氣——蒸汽聯合循環發電熱電廠，已達到高效、節能、減少污染、提高電網調峰能力的目的。
3.7供熱新能源開發方興未艾
地熱能、核能、熱泵、垃圾焚燒、生物質能等新能源的開發利用日益得到重視，促進了供熱能源結構的調整，環保效益和經濟效益十分明顯。
（1）地熱能。地球是一座天然的巨大能源庫，它內部蘊藏著大量熱能。地熱能為地球上存儲的全部煤燃燒時放出的熱量的一億七千萬倍。地熱能取自“天然的地下鍋爐”，不需要燃燒任何燃料，更省去了復雜龐大的燃料運輸和燃燒系統，避免熱因燃燒而產生的污染，因此是一種清潔、廉價的能源。我國的華北、山東半島、遼東半島等地區蘊藏有地熱資源，合理開發利用，將對改善供熱能源結構、減少污染起巨大作用。
今年以來，美國和加拿大、英國、澳大利亞、丹麥和瑞典、意大利等國的相繼發生的大停電事故，深刻說明傳統能源供應形式存在著嚴重的技術缺陷，隨著時代的發展，特別是信息社會的發展，已經不可能繼續支撐人類文明的發展進程，必須加快信息時代的新型能源體系的建立，分布式能源是該體系的核心技術。
分布式能源技術的發展，為中國與世界發達國家重新回歸同一起跑線創造了一個新機遇，如同手機和家電一樣，它有可能使中國依據市場優勢迅速占據世界領先地位。
所謂“分布式能源”是指分布在用戶端的能源綜合利用系統。一次能源以氣體燃料為主，可再生能源為輔，利用一切可以利用的資源；二次能源以分布在用戶端的熱電冷（植）聯產為主，其他中央能源供應系統為輔，實現以直接滿足用戶多種需求的能源梯級利用，并通過中央能源供應系統提供支持和補充；在環境保護上，將部分污染分散化、資源化，爭取實現適度排放的目標；在管理體系上，依托智能信息化技術實現現場無人職守，通過社會化服務體系提供設計、安裝、運行、維修一體化保障；各系統在低壓電網和冷、熱水管道上進行就近支援，互保能源供應的可靠。分布式能源實現多系統優化，將電力、熱力、制冷與蓄能技術結合，實現多系統能源容錯，將每一系統的冗余限制在最低狀態，利用效率發壞發揮到最大狀態，以達到節約資金的目的。
分布式能源技術的基礎科學主要在以下幾個方面：
1、動力與能源轉換設備；
2、一次和二次能源相關技術；
3、智能控制與群控優化技術；
4、綜合系統優化技術；
5、資源深度利用技術。
動力與能源轉換設備：
主要是指一些基于傳統技術的完善和新技術的發展。
（1）小型燃氣輪機——在小型航空渦輪發動機技術的基礎上，實現地面發電和供熱的聯產技術。目前中國在這一技術上已經可以開發相應產品，主要的問題是需要提高設備的能源轉換效率，提高可靠性，延長設備檢修周期，提高設備的自動智能控制水平；
（2）微型燃氣輪機——這是基于汽車發動機增壓渦輪技術的延伸，關鍵技術在于精密鑄造和燒結金屬陶瓷轉子，空氣或磁懸浮軸承，高效回熱利用技術，永磁發電技術，可控硅變頻控制技術等。由于技術層次并不高，其中許多項目已經有專家在研究，只要國家真正重視，中國完全可以趕超世界先進水平；
（3）燃氣內燃機——內燃機技術對于中國已經非常成熟，但是燃氣內燃機的制造水平與國際先進設備還存在比較大的差距，主要是轉換效率、排放控制、電子控制和設備大修周期等，此外，國外正在發展的預燃、回熱、增壓渦輪技術，以及電子變頻等技術，都是發展的重要方向；
（4）斯特林發動機——外燃式斯特林技術中國已經有了比較大的突破，上海711所已經可以生產該技術的產品，目前主要是提高設備可靠性和發電效率，以及自動化控制水平；
（5）燃料電池——該技術有質子交換膜、固體氧化物、熔融硅酸鹽和氫氧重整等多種技術方式，該技術應用極為廣泛，污染極小，而且可以同燃氣輪機技術整合，發電效率將可能達到80%，是未來最具有發展價值的技術；
（6）微型蒸汽輪機——蒸汽輪機是非常傳統的技術，但是利用一部噪音小、振動小、運行方便可靠的小型蒸汽輪機代替熱交換器，將其中一部分能量轉換為價值較高的電能，或者利用蒸汽管網中較低品位的蒸汽為制冰機組提供低溫冷能，可以更好地利用蒸汽中的能量；
（7）微型水輪機和微型抽水蓄能電站——小型、微型水輪機組不僅可以在任何有水位落差的地方使用，而且可以廣泛利用在分布式能源項目上。利用自來水管網的水能壓力，或者建筑物可能產生的落差進行發電，并在用電低谷進行抽水蓄能，新型的微型水輪發電機組將何以采用電子變頻控制技術，調整電能品質；
（8）太陽能發電和太陽熱發電——利用太陽能量的發電技術，關鍵是降低成本，同時需要研究與其他能源利用方式和載體進行整合，將太陽熱發電與沼氣利用整合，將光伏電池與建筑材料整合，利用光導纖維與照明技術整合等等；
（9）風能——風力發電是世界能源發展的一個重要方向，在大型風場大量利用大型風機發電將何以代替現有的火力發電系統，但是對于居住分散的用戶小型高效的風力發電系統更加具有普及意義，小型風力發電系統主要需要解決的是成本、可靠性和蓄能問題；
（10）余熱制冷系統——利用動力機產生的余熱供熱制冷是分布式熱電冷三聯供系統的重要環節，尤其是制冷，可以采用吸收式制冷，也可以采用吸附式，以及余熱——動力轉換——低溫制冷等技術，這些技術均比較成熟，關鍵是系統的集成和提高效率，以及降低造價等問題；
（11）熱泵——利用地源、水源和其他溫差資源的能源利用技術，重點在于提高效率和增強于其他能源利用技術的整合能力；
（12）能量回收系統——諸如將建筑物內電梯下行、汽車制動、自來水減壓等能量回收的技術以及應用設備的研發。
與分布式能源系統相關的一次和二次能源相關技術：
（1）天然氣系統的優化利用，以及管道輸送技術；
（2）液化天然氣的生產和利用——分散化的液化天然氣生產技術可以充分利用石油開采中的伴生氣資源，減少溫室氣體排放，提高資源的綜合利用率，液化天然氣利用中對于冷能的有效利用可以有效節能等等，在液化天然氣利用中，將產生大量的新課題；
（3）煤層氣和礦井瓦斯利用，世界上可能有60%以上的礦工是死在中國的礦井里，而瓦斯爆炸是元兇之一，減少礦工死亡和提高煤層氣和礦井瓦斯資源的利用有著密切關聯，利用煤層氣和礦井瓦斯發電等技術不僅可以挽救無數礦工的生命，還能有效減少溫室氣體排放，緩解全球變暖問題；
（4）可燃冰——存在于海底和高寒地區的天然氣水化合物是人類未來的主要能源，它是為分布式能源系統提供燃料的重要途徑；
（5）煤地下氣化——中國目前有100億噸以上的煤炭資源在開發過程中被遺棄在地下，如何利用可控地下氣化技術將其變為氣體燃料回收利用是中國煤炭工業的重要課題；
（6）地熱——利用和開發地熱資源，將地下低品位熱能轉換為高品位的電能或冷能是技術的關鍵；
（7）深層海水冷能——利用沿海深層海水的低溫資源，解決沿海城市的制冷問題，并降低城市熱島效應；
（8）水能——利用水利資源，特別是小型水電設施解決農村以水代柴，保護植被；
（9）沼氣——利用城市垃圾、農村廢棄物資源等進行發電或熱電聯產，減少溫室氣體排放，提高資源綜合利用水平；
（10）甲醇——利用煤等礦物資源生產甲醇，以代替石油。甲醇可以滿足燃料電池對氫的需要；
（11）乙醇——利用植物資源生產乙醇，以代替石油和其他礦物燃料，乙醇可以作為燃料直接使用，也可以作為燃料電池的氫分離的原料；
（12）氫——對于氫的利用將決定人類的未來，如何從水中低成本地重整氫氣將是技術的關鍵；
（13）壓縮空氣——利用低估電力或其他能源生產高壓空氣，作為汽車和其他動力設備，以及分布式能源的動力源，主要解決高增壓比壓縮技術、設備小型化、材料和效率等問題。
智能控制與群控優化技術：
（1）分布式能源機組和系統自身的智能化控制——解決設備“無人職守”問題，能夠根據需求進行調節，自動跟蹤電、熱、冷負荷；
（2）分布式能源與載體的信息互動——解決分布式能源系統成為智能化建筑的一個組成部分，與建筑系統的需求進行優化整合，提高建筑的能源可靠性和節能性；
（3）分布式能源機組的聯合控制——分布式能源采用模塊化組合設計，需要對模塊組合聯合控制，根據需求變化進行智能調節，決定每一模塊的運行狀態和模塊之間的調節優化關系；
（4）遠程遙控——通過電話線、因特網、無線網絡和電源線對設備進行遠程監視控制，需要解決安全和協議統一等問題；
（5）群控優化——根據一個區域內各種用戶對于電力、熱力、制冷等需求的變化，以及燃料、氣溫變化趨勢、蓄能量庫存等等因素，優化控制各個用戶的分布式能源系統，以及公共能源系統，進行多系統容錯優化，減少冗余，提高各系統的安全性和需求適應性，降低造價，提高效率；
（6）智能電網技術——必須建立電網信息化管理系統，對于電網特別式近用戶低壓供電電網的信息化控制，流量平衡控制、網內分布式能源智能管制系統、智能保護系統等；
（7）信息化計量與結算系統——建立網絡化能源系統的各種能源產品和各個用戶與分布式能源設施擁有者之間、各時段間根據預約定價進行計量和結算的智能系統；
（8）自動信息系統——對于用戶與臨近用戶能源使用狀態、用戶與臨近用戶的分布式能源系統伺服狀態、以及燃料系統和公共能源供應系統的運行狀態信息進行，以便智能化建筑、用戶能源管理系統、分布式能源設施、儲能設施、設備運行服務機構、以及燃料供應者和公共電網能夠根據每一信息源所的實時信息進行狀態優化調整，實現資源共享。
綜合系統優化技術：
（1）多種能源系統整合優化——將各種不同的能源系統進行聯合優化，例如：將分布式能源與傳統能源系統整合后，進行聯合優化；或者，將分布式能源系統與冰蓄冷系統整合并進行聯合再優化，將微型燃氣輪機與熱泵系統整合優化，以及太陽能與分布式系統的優化整合等等，達到取長補短的目的，充分發揮各個系統的綜合優勢；
（2）將分布式能源與交通系統整合優化——利用低谷電力為電動汽車蓄電或燃料電池汽車儲氫等，將燃料電池和混合動力汽車作為電源形成隨著人流移動的電源和供水系統。實現節約投資經費，降低高技術產品使用成本等目的；
（3）分布式能源系統電網接入研究——解決分布式能源與現有電網設施的兼容、整合和安全運行等問題；
（4）蓄能技術——通過蓄能技術的開發應用，解決能源的延時性調節問題，提高能源系統的容錯能力，其中包括蓄電、蓄熱、蓄冷和蓄能四個技術方向。蓄電包括化學蓄電：電池；物理蓄電：飛輪和水能、氣能。蓄熱包括項變蓄熱、熱水、熱油和蒸汽等多種形式。蓄冷：冰和水。蓄能包括物理蓄能：機械蓄能、水蓄能、以及記憶金屬蓄能等多種方式；
（5）地源蓄能技術——利用地下水和土壤將冬季的冷和夏季的熱蓄能儲存，進行季節性調節使用，結合熱泵技術進行直接利用，減少城市熱島效應；
（6）網絡式能源系統——互聯網式的分布式能源梯級利用系統是未來能源工業的重要形態，它是由燃氣管網、低壓電網、冷熱水網絡和信息共同組成的用戶就近互聯系統，復合網絡的智能化運行、結算、冗余調整和系統容錯優化；
資源深度利用技術：
（1）天然氣凝結水技術——利用天然氣燃燒后的化學反應結果回收水，解決部分城市水資源緊缺問題；
（2）將分布式能源與大棚結合的技術——將分布式能源系統發電設備排除的余熱、二氧化碳和水蒸汽注入大棚，作為氣體肥料和熱源，解決城市綠化和蔬果供應，同時減少溫室氣體和其他污染物排放問題；
（3）利用發電制冷的冷卻水生產生活熱水的技術——利用熱泵的技術，將低品位熱源轉換為較高品位的生活熱水，減少能源消耗；
這種轉移應包括以下三個方面:
(1)技術能力的轉移。充分利用國防工業技術領域的設備、條件等因素發展民用工業和民用工業技術。
①利用國防工業領域較強的技術能力，開辟民用工業和技術的一些新領域，提高整個工業技術的發展水平。
②利用國防工業技術領域的技術能力，幫助民用工業企業進行技術改造，促進傳統產業的技術進步和技術產品的更新換代。
③利用國防工業技術領域的技術能力，特別是富裕的生產技術設備，直接開發或生產民用工業品。
(2)技術成果的轉移。把國防工業技術研究領域中所取得的技術成果直接應用到民用工業部門，推動民用工業生產的發展和技術水平的提高。
一般來說，國厲工業技術成果(待別是一些尖端技術成果)都具有一定的保密性。在國防工業技術的發展中強調技術保密是無可非議的。但是，如果為了保密而把國防工業技術局限在國防工業領域，限制其向民用工業部門的轉移，就會使大量國防工業技術閑置，難以發揮其應有的社會經濟效益，造成人力，物力和財力的浪費。因此，在國防工業技術的發展中，我們完全可以借鑒國外的有關經驗，建立來相應的解密制度，使國防工業技術研究成果在一定的保密期之后及時地向社會解密，使這些新技術、新工藝、新方法、新設備和新材料迅速地被民用工業所采用，促進民用工業技術的發展。
(3)技術人才的轉轉。使國防工業技術領域的技術人才直接進入民用工業技術領域，從事民用產品和技術的研究和開發。
2、充分利用民用工業技術發展國防工業和技術。
在加速國防工業技術向民用工業和技術領域轉移的同時，伐們還必須充分利用民用工業技術領域的研究成果來發展國防工業，彌補國防工業技術的不足。由于技術發展的相關性和互補性，不同領域的技術不僅可以相互促進，而且可以相互利用。在國防工業技術的發展中，也完全可以直接應用民用工業領域相關的研究成果，避免不必要的重復研究和開發。這樣，就能大量地節約科研經費，提高技術開發的效率，使國防工業技術的研究范圍，把有限的人力、物力和財力集中于國防工業的核心技術和關鍵技術的研究和開發，使國防工業真正成為高新技術的研究和開發基地。
3、在國防工業技術與民用工業技術相互轉移和利用的基礎上，實現兩者的復臺。
自80年代以米，世界的技術發展呈現出一種復合化的趨勢，不同領域和部門的技術之間、傳統技術與高新技術之間日益一體化，形成了一個多用普適技術群，它不僅使各個領域和部門的技術水平迅速提高，而且使傳統技術具有了新的價值和功能。在國防工業技術的發展中，我們必須適應這一潮流，在國防工業技術與民用工業技術相互轉移和相互利用的基礎上，實現二者的復合，使國防工業部門和民用工業部門真正實現伎術共享。這種復合，應該是一種多層次的整體的復合。它包括.
(1)機構的復合。隨著工業技術的發展，一除了各個技術領域的某些特定技術研究機構外，國防工業技術與民用工業技術研究機構之間的界限將逐漸被打破，實現一體化。
(2)功能的復合。不淪是國防工業技術的研究部門還是民用工業技術的研究部門，都將從單一功能型向多功能型轉變。使之既能進行國防工業技術的研究與開發，也能進行相關的民用工業技術的研究和開發，實現功能的復合化。
(3)技術成果的復合。在機構和功能復合的基礎上，最終實現國防工業技木與民川工業技術成果的一體化，使國防扣民用工業部門實行技術“共有”，為國防工業與民用工業的復合創造條件。
只有通過這種多層次的整體復合，才能不斷少日石新的技術領域，獲附新的技術手段，促進國防工業技術與民用工業技術的共同女展，真正實現兩者高層次地、普遍有玫地結合。國防工業技術與民用工業技術的復合，既是技術發展的客觀要求，也是普遍結合的最注方式。
國防工業技術與民用工業技術普遍結合的根本目的無疑是:使國防工業技術既能跟上世界軍事技術的友展步伐，滿足我國國防現代化建設的需要，又能使之納人整個工業技術的發展體系之中，成為我國社會主義經濟建設的一支重要力量，推動國民經濟的發展。具體來說，通過國防工業技術的普遍結合，要達到以下三個基本目標:
1、“以軍帶民”。即利用國防工業技術領域開發的軍事技術(尤其是軍事高技術)帶動民用工業和民用工業技術的發展。主要體現在兩個方面:
(1)開辟民用工業技術的新領域和民用工業的新產業。
目前，我國正加緊進行高.技術的研究和高技術產業的開發，利用國防工業技術發展高新技末產業，將是我國高新技術產業發展的一個基本途徑，也是國防工業技術與民用工業技術普遍結合的一個基本目的。促進民用工業企業門技術改造和產品質量的提高。據統計，我國國防工業領域的所有成型技術已有將近一半在民用工業中推廣應用，待別是一些過去長期處于保密狀態的尖端軍事技術也在近年陸續步入民用工業領域，這些技術汪民用工業企業的技術改造、產品開發、產品質量提高中友揮了十分積極的作用，在一定程度上帶動和促進了民用工業和技術的完善和發展。
2、“以民養軍”。即通過向民用工業領域進行技術轉讓或直接開發民用產品等方式，實現國防工業技術的經濟價值，獲得進一步研究開發的資金，保證國防工業技術的正常發展。主要有以下兩種方式來實現:
(1)直接將國防工業技術有償轉讓給民用工業領域，獲得開發資金。近年來，我國每年向民用工業領域轉讓的國防工業技術成果有近萬項，在促進民用工業和技術發展的同時，還獲得了大量的研究和開發資金。據有關部門統計，技術轉讓已成為我國國防工業技術發展的重要資金來源。
(2)利用國防工業及技術領域富裕的技術能力和生產能力開發和生產民用工業品，以獲得必要的開發和生產資金。從1979年開始，隨著國防業技術與民用工業技術的進一步結合，國院工業的各個部門都開始了民用工業品的大規模開發和生產。到1984年4月，國防工業的民品產值已接近其總產值的一半。
1985年，兵器工業部、航天工業部、核工業部這幾個主要國防工業部門的直屬企業的民品產值，已由1970年的18%上升到43%。到1990年，國防工業的民品產值已接近其總產值的80%。國防工業民品產值的提高，既為社會和國民生產提供了大量高質量的生活用品和生產設備，也為國防工業技術的進一步發展提供了可觀的資金。
事實上，僅依靠國防工業技術領域自身的研究和開發是難以完全滿足國防工業生產中不斷增長的技術需要的。在國防工業的發展中，不僅需要大量國防工業技術作基礎，也需要許多相關的民用工業技術作文撐。而要使民用工業技術能為國防工業所用，就必須通過國防工業技術與民用工業技術的普遍結合，使兩者相互協調相互補充。
3、“軍民兼容”。即通過國防工業技術與民用工業技術的普遍結合，使國防工業技術與民用工業技術實現一體化，達到兼容共享之目的。
從目前我國國防工業技術發展的基本趨勢來看，實現“軍民兼容”是唯一可行的出路，國防工業生產的“軍民兼容”必須以國防工業技術的優先發展為前提，通過國防工業技術與民用工業技術的普遍結合來實現，這是我國國防工業能否真正完成“寓軍于民、寓民于軍”這一戰略性轉變的關鍵。
一、美國政府對計算機技術發展的支持
第二次世界大戰結束后，聯邦政府一直是計算機技術的強有力支持者。按1995年不變價計算，1976-1995年間，聯邦政府對計算機科學研究和技術開發的支持由1.8億美元增加到9.6億美元，增長了5倍。其中，基礎研究投入由6500萬美元增加到2.65億美元；應用研究投入由1.16億美元增加到7億美元。聯邦政府資助中約35-45%投向大學，其余55-65%投向政府實驗室和產業界；政府基礎研究資金的70%投向大學。聯邦政府還對其他與計算機技術相關的研究給予資助。聯邦政府對與計算機研究相關的其他技術和電子工程研究方面的投入由1972年的不到10億美元增加到1995年的17億美元，占聯邦總投入的比重由5%增至7%。
聯邦政府從其職能出發決定資助方向，政府資金主要投向以下幾個方面。
(一)重點支持長期的基礎性研究
美國政府在長期基礎性研究和共性應用技術的研究開發方面發揮了重要作用。長期基礎性研究的主要特點，一是其效益往往在短期內無法顯現出來，風險較大。特別是在產業發展初期，企業沒有實力進行這樣的研究工作；二是其應用領域往往比較廣泛，一家公司無法完全利用，而且又無力阻止競爭者利用其研究成果。因此，產業界較少對長期基礎性研究進行投資。
美國聯邦政府對計算機技術的長期基礎性研究的資助項目已經取得了明顯的效果。如，政府資助的計算機人工智能技術研究開始于70年代早期，直到1997年才研制出能夠成功識別持續性語音的個人電腦。與此相似的是，國防基金從60年代就開始資助可用于三維圖像的基礎性系統研究，直到90年代才形成消費性產品。盡管這項成果在高性能儀器中早已開始應用，但近些年才廣泛應用于醫療、娛樂及國防產業。
(二)資助計算機研究的基礎設施
聯邦政府在計算機基礎設施建設方面發揮了關鍵作用，為美國發展計算機產業提供了源源不斷的人才。
1.為產業發展培養了大量人力資源
聯邦政府的資助計劃培養了一大批電子工程和計算機科學的研究生和優秀研究人員，為計算機和電子工程的發展提供源源不斷的后續人才。國家科學基金的數據表明，1985-1996年間，獲得聯邦資金資助的計算機和電子工程專業的研究生比例從14%增加到20%。聯邦政府對研究生的資助主要采取助教獎學金的形式，助教獎學金占總資助額的75%以上。1985年到1995年，全國最好的計算機系里，如MIT、卡內基·梅隆、加利弗尼亞大學勃克力分校等的計算機和電子工程專業的研究生中約有56%得到了聯邦政府的資助，其中一半是助教獎學金。1997年，斯坦福大學電子工業和計算機專業27%的研究生獲得聯邦政府資助，50-60%的博士得到資助。同時，政府資助的一些大型研究項目還培養了一批學術帶頭人。
2.為大學教育和研究提供了良好的設備和設施
配備和維護研究的硬件設備需要較高的資金投入，一般的大學很難籌集到這筆資金。聯邦政
府采取多種形式來支持大學購買計算機設備，主要有兩種形式：一種是為大學教學提供計算機設備；另一種是通過資助特定研究項目為大學提供精良設備。
聯邦政府在支持大學研究設備方面的主要貢獻，一是支持建立大學計算中心，資助大學計算機系開展研究工作。國家科學基金（以下簡稱“NSF”）于1956年就開始了為大學提供普通教學和研究用計算機的資助計劃。該計劃每年提供的資助金額增長很快，1958-1970年間，共資助了66,00萬美元。60年代，國防部高級項目處(以下簡稱“DARPA”)重點資助了少數幾個基礎好的大學計算機系（如MIT，卡內基-梅隆大學，斯坦福大學）開展專門項目研究，資助項目的大部分資金用來采購設備。據估計，60年代，全美大學中約一半的計算設備是由政府機構資助提供。1981-1995年間，聯邦政府資助了計算機科學系研究設備采購的65%，1985年高達83%。在電子工程方面，聯邦政府的設備資助也維持在較高的水平，1982年為75%，1995年為60%。NSF啟動了兩套專門為計算機科學系提供設備的計劃：計算機研究設備計劃和一個更加廣泛的協作實驗研究計劃。
二是研制高性能計算設備和建設網絡設施。80年代中期，政府資助了IBM701等高性能計算機
的研制，造出了供研究人員進行各種研究使用的大型計算機系統。1985年，NSF啟動了一項建立超級計算機中心的計劃，資助建立了5個全國范圍的計算機中心，為那些不能在普通計算機上進行的高級的、運算復雜的研究提供了條件。后來，這些中心成為高性能計算機的早期試驗場，還對一些計算機科學系的教學起了重要作用。同時，這項計劃還帶動州、私人部門出資在其他大學建立超級計算機中心。
隨著網絡技術的發展，政府加大對網絡設施的資助力度。1973年起，NSF著手進行一項科學網絡的計劃，每年提供60萬美元到75萬美元為大學的研究人員建立計算機網絡。
(三)支持利用高新技術的大型應用系統的研究開發和推廣
聯邦政府有效資助了大型應用系統的研究開發項目。DARPA支持了計算機間相互聯結的分批轉換網絡（ARPANET）的研究項目。這項研究促進了有關入網協議、分批轉換及路線安排等項研究。同時也推進了對大型網絡管理模式的開發研究，如，域名系統及開發電子郵件等。DARPA的研究成果顯示了大型分批轉換網絡的價值，促進了其他網絡的開發。NSF網絡的建立形成了網絡的基礎。政府通過資助大型高新技術應用系統的開發，把學術界和產業界的研究者匯聚起來共同建立共用的實驗室，交流思想，從而創造出一支有能力最終推動技術發展的研究力量。如，50年代的SAGE項目組織了來自MIT、IBM及其它研究實驗室的研究者，整個項目過程中出現了許多創新思想，目前在計算機行業已經獲得廣泛認可的想法都是當時提出來的。許多計算機行業中的先驅人物也從50-60年代的控制計算機系統(SAGE)項目中獲得了經驗，后來這些人在代表著計算機及通訊事業新興的公司及實驗室中工作。SAGE的影響在后來的幾十年中才逐步顯現出來。
構造大型應用系統的實踐表明，有些研究并不一定直接導致某一項技術的創新，而是導致開發與技術推廣。應用開發是對已經研究出來的技術進行分析和合理組合，形成新的應用系統。如，建立大型應用系統的研究項目就是把電子通訊系統的原理應用到ARPANET項目開發中，形成了網絡技術的基礎。
(四)對產業技術的早期資助
20世紀50年代，聯邦政府資助了絕大部分計算機技術的研究。那時，政府對計算機技術研究
開發的資助超過工業界R&D投入的3倍，幾乎覆蓋了整個計算機界的研究與開發。直到1963年，政府還資助著IBM計算機R&D的35%，Burroughs公司的50%，Control-Data公司的40%。從60年代末開始，因為整個計算機行業快速發展，政府對計算機R&D資助的比例急劇下降。直到70年代中期，政府資助僅占計算機R&D投入的25%，1979年達到戰后的最低點15%。隨著新項目的啟動和里根執政時期的國防建設，1983年，政府對計算機技術研究的資助比例又有回升，約占20%。
美國政府對產業界的資助重點放在推動技術商業化方面。一是對產業界早期研究的資助。政府對企業實驗室提出的一些有市場前景的技術給予資助，將其推向商業化。例如，IBM最先提出了相關性數據庫的構想，但IBM考慮到這項技術構想可能對自己已經成熟的產品造成潛在的競爭威脅，沒有繼續進行商業化研究開發投入。而NSF資助加州大學伯克立分校對這一構想進行深入研究，并將其推向商業化；二是支持共性技術研究開發。有些研究開發具有商業價值，但屬于共性技術，單個企業難以研究開發，或者企業擔心難以控制競爭者使用技術成果。IBM最先開發了RISC(精簡指令系統計算機)，但直到DARPA資助加州大學伯克立分校及斯坦福大學進行深入研究時，RISC才實現了商業化。該研究是作為70年代末、80年代初“大規模集成電路”（VLSI）項目的一部分來進行的。后來許多公司把以RISC為基礎的產品引入了市場領域。
(五)聯邦政府的資助對創新起到重要作用
聯邦政府的資助計劃促進了計算機技術的創新。據統計，1993至1994年間，美國全國共批準了1619項與計算機產業有關的專利。盡管這些專利的所有者75%是美國企業，但它們所引用的論文大部分是由大學或政府的研究人員撰寫的。在按資助來源分類統計的論文中，51%的資助來自于聯邦政府，37%來自產業界的資助。政府資助中NSF占22%，DARPA占6%。盡管這些數據僅限于兩年的專利統計，但反映出聯邦所資助的項目，特別是在大學里進行的資助研究，推動了計算機行業的技術創新。
二、美國政府在計算機產業技術發展各階段中的主要作用
政府在計算機科學技術發展過程中的作用，隨計算機產業成長和發展階段不同而變化。(一)50年代——計算機技術發展的初期階段，政府的主要作用是用戶和資助者
在1960年以前，美國政府作為用戶和資助者，主導著電子計算機技術的研究開發。這一期間，政府支持計算機技術主要出于國防需要，資助面比較窄，重點是對技術本身的試驗，而且沒有一個系統的長期戰略計劃。但是，這一時期的政府資助項目嘗試了不同類型的資助機制，對私營部門產生了非常重要的影響。
50年代，幾個主要計算機公司的R&D都得到過聯邦政府的各種形式的資助。例如，在IBM公司的R&D投入中，政府合同資助投入占50%以上，直到1963年還有35%。聯邦政府不僅在資金上對私營部門提供資助，而且從項目設計、技術思路、人力資源等方面提供了支持。資助的項目涉及到有關國家安全、人力資源培養等各方面，還包括一些綜合性、高投入、不確定性大、具有長期影響的技術開發項目。政府資助的許多項目研究出了設備的原型，在這些原型基礎上，研究人員可以進行更深入的探索。
(二)60-70年代——技術擴散和產業增長階段，政府扶持的重點轉向長期基礎性研究和培養人才
60年代初期，美國的計算機行業開始商業化，可以獨立于政府的資助和采購，全國出現了幾個大型的計算機公司。這些大型公司建立了自己的實驗室，并且有能力自己研究開發計算機應用技術，從而促進了計算機產業的商業化。如，IBM公司與美國航空公司在部分采用軍事指揮和SAGE技術的基礎上，開發了計算機訂票系統（SABRE系統）。計算機定票系統的迅速發展成為推動計算機產業化的一個重要動力。與此同時，產業界對計算機人才的需求大大增加。出現了計算機科學領域，幾個重要學校的計算機系已經成立。
隨著計算機技術產業化和商業化，政府的資助重點開始轉向長期基礎性研究和培養人才。60年代后期至70年代，由于計算機產業界對R&D的投入增加，盡管政府資助產業界的絕對數額還在上升，但比例卻急劇下降。
(三)80-90年代——計算機產業成熟階段，政府積極組織和支持聯合研究開發
隨著產業界增加對計算機技術研究開發的投入，政府資助所占比例開始下降。80年代初期，日本的電子工程和計算機存儲器等技術開發，使美國的計算機產業感到了競爭威脅。同時，美國半導體生產設備的國際市場份額從75%下降到了40%?！霸鰪姼偁幜Α背闪嗣绹?0年代技術政策的關鍵字眼，國內要求政府采取行動的呼聲提高。同時，大學與實業界開始以合資、協議等方式進行合作，或組織行業協會抵制來自日本的威脅。
為了提高美國計算機產業的競爭力，使其在世界占據領先地位，聯邦政府不僅繼續支持計算機科學和技術的研究，而且調整了支持重點和資助方式。政府對計算機技術的資助重點開始轉向支持各界聯合開發，通過支持行業協會等一些新機構，組織和促進產業界聯合開發。1984年的國家合作研究法案從不信任法案中把研究協會的名字去掉了，從而使研究協會的合作合法化。政府支持半導體制造技術協會（SEMATECH）等行業性組織機構，發揮其在計算機技術聯合開發中的組織作用。那一時期，半導體制造技術協會和高性能計算機研究所等受到政府資助的行業性機構，成為計算機技術研究開發和政策議程的主導者。
90年代，政府一方面對現存的政府所有的成熟的計算機基礎設施實現商業化和私有化；另一
方面又開始資助新的更高層次的技術研究。如，NSF于1992年將其互聯網向商業應用開放之后，又于1995年成功地把NSF的互聯網推向私有化。與此同時，NSF和其他聯邦機構還在繼續進行下一代互聯網（NGI）的開發與擴展工作，計劃將互聯網的數據傳輸速度提高100倍。NGI計劃將建立一個試驗性的、范圍廣闊的、可升級的測試系統，用以開發那些對國家至關重要的網絡應用技術，如國防和醫療等。
三、幾點啟示
美國政府資助計算機技術發展的經驗，對我們有以下幾點啟示。
(一)政府職能明確
在美國的計算機革命中，政府、產業界和學校起了不同的作用。政府主要引導大學和產業界研究機構的研究，特別在建立前沿研究需要的實物基礎設施，培養大學生、研究生和技術隊伍等方面起到關鍵性作用。盡管有些在市場中處于主導地位的大公司，如AT&T、IBM、微軟和英特爾等在基礎研究方面也投入了大量資金。但大公司更傾向投資于與其發展目標及產品開發有緊密聯系的研究項目。而政府則在長期基礎性研究、應用前途廣泛的共性技術研究開發方面發揮了重要作用。
隨著計算機產業從幼稚產業發展為成熟產業，美國聯邦政府的作用經歷了一系列變化。從50年代的用戶和資助者，60-70年代的資助基礎研究和培養人才，到80-90年代的合作者。資助機構和管理也從分散、無戰略計劃逐步發展到由專門機構統一協調。
(二)資助來源多元化和機制多樣化，發揮政府機構的作用
聯邦政府對于計算機技術與電子工程技術的資助主要是通過幾個機構來完成的。例如國防部、國家科學基金、國家航空航天部、能源部及國家健康機構。這些機構的特點是，專業技術能力比較強，機構內部有許多專業技術人員，有些機構本身就是國家研究機構。除國家科學基金外，這些機構大都是計算機技術的直接需求和應用方，經常根據部門自身的需要資助計算機技術研究開發。
多元化的優點，一是有利于技術發展的多樣性。由于計算機技術是工具性技術，各個領域有不同的需求，因此，每一個機構都有各自的資助重點及資助方式，從而促進計算機技術多樣化發展；二是提供多種潛在的支持，增加了研究機構和研究人員的選擇余地，有利于競爭；三是研究成果可以在不同的機構間轉移，形成廣泛的用途，提高了研究成果的利用效率。
(三)加強統一協調
盡管美國政府對計算機技術的資助計劃是由專業管理部門分別執行的，但是，隨著計算機產業的成熟和資助規模的擴大，各專業管理部門和聯邦政府不斷加強對計算機資助項目計劃的統一協調和戰略規劃。60年代以前，軍方對計算機技術的資助是根據各軍兵種自己的需求分散進行的。60年代初，國防部成立了高級研究項目處，并成立了專門的信息處理技術辦公室。一個重要目的就是協調軍方各部門的長期戰略性資助計劃，實行統一管理。
90年代，美國國家科學技術委員會中設置計算機、信息和通訊委員會，該機構通過下級委員
會，協調12個政府部門或機構的有關計算機和通訊技術的R&D項目，并重點組織實施了5個具有長期戰略意義的項目計劃。
這種體制即發揮了專業機構的積極性和技術特長，又加強了統一協調，避免重復研究和
分散競爭資源的局面，提高了政府資助的整體效果。
(四)以多種方式支持計算機技術
除了資助研究開發以外，美國政府對計算機技術市場的形成發揮了重要作用。美國政府是高新技術的最大用戶，政府采購為高新技術創造了巨大的市場。
從半導體到超級計算機，在許多領域中，政府創造了計算機及其技術的市場，促進新技術的標準化和核心技術在計算機行業的推廣。例如，聯邦政府為阿波羅號航天飛機采購的集成電路以及國防部的洲際彈道導彈項目都對集成電路生產能力的提高形成了一種刺激。為開發核武器，能源部及其前身機構對高性能計算機的需求驅動了早期超級計算機市場的形成。美國政府的統計體系也是早期計算機及其軟件的大用戶。在軟件方面，通過建立聯邦數據處理標準，聯邦政府促使市場向“美國國家標準機構”制定的COBOL(面向商用的通用計算機語言)不斷靠近；為使FORTRAN程序語言擴展應用于并聯計算機，政府資助了高級FORTRAN論壇項目。
反壟斷訴訟也具有深遠的影響。例如，1952年出現了針對IBM的反壟斷訴訟案，要求IBM公司出賣或出租其設備，以幫助其它公司進入這一商業領域。同時要求IBM公司對其包括電子計算機在內的所有有關信息處理設備的現有及未來專利實施許可制度，并規定了許可的比率?！八痉ú糠磯艛嗖块T”的負責人認為，IBM訴訟案是“開放電子領域的一個進步”，為其他公司進入計算機行業打開了方便之門。
(五)保持戰略產業在國際競爭中的領先地位
1.引言
數控技術是一門集計算機技術、自動化控制技術、測量技術、現代機械制造技術、微電子技術、信息處理技術等多學科交叉的綜合技術，是近年來應用領域中發展十分迅速的一項綜合性的高新技術。它是為適應高精度、高速度、復雜零件的加工而出現的，是實現自動化、數字化、柔性化、信息化、集成化、網絡化的基礎，是現代機床裝備的靈魂和核心，有著廣泛的應用領域和廣闊的應用前景。
2.國內外數控系統的發展概況
隨著計算機技術的高速發展，傳統的制造業開始了根本性變革，各工業發達國家投入巨資，對現代制造技術進行研究開發，提出了全新的制造模式。在現代制造系統中，數控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業實現柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數控技術正在發生根本性變革，由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。在集成化基礎上，數控系統實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數控系統實現了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節與補償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處理。
長期以來，我國的數控系統為傳統的封閉式體系結構，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據經驗以固定參數形式事先設定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環節，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環執行機構。在復雜環境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數，無法在現場環境下根據外部干擾和隨機因素實時動態調整，更無法通過反饋控制環節隨機修正CAD/CAM中的設定量，因而影響CNC的工作效率和產品加工質量。由此可見，傳統CNC系統的這種固定程序控制模式和封閉式體系結構，限制了CNC向多變量智能化控制發展，己不適應日益復雜的制造過程，因此，大力發展以數控技術為核心的先進制造技術已成為我們國家加速經濟發展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。
3.數控技術的發展趨勢
數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化，使制造業成為工業化的象征，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業的發展起著越來越重要的作用。從目前世界上數控技術發展的趨勢來看，主要有如下幾個方面：
3.1高精度、高速度的發展趨勢
盡管十多年前就出現高精度高速度的趨勢，但是科學技術的發展是沒有止境的，高精度、高速度的內涵也在不斷變化，目前正在向著精度和速度的極限發展。
效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現代制造技術之一，國際生產工程學會將其確定為21世紀的中心研究方向之一。在轎車工業領域，年產30萬輛的生產節拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料"掏空"的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
3.25軸聯動加工和復合加工機床快速發展
采用5軸聯動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯動機床的效率可以等于2臺3軸聯動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯動加工可比3軸聯動加工發揮更高的效益。但過去因5軸聯動數控系統、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯動機床的發展。當前由于電主軸的出現，使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數控系統的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發展。3.3智能化、開放式、網絡化成為當代數控系統發展的主要趨勢
21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統，智能化的內容包括在數控系統中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟件的產業化生產存在的問題。
目前許多國家對開放式數控系統進行研究，數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統的體系結構規范、通信規范、配置規范、運行平臺、數控系統功能庫以及數控系統功能軟件開發工具等是當前研究的核心。網絡化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統、制造企業對信息集成的需求，也是實現新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數控機床和數控系統制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，反映了數控機床加工向網絡化方向發展的趨勢。
4.結束語
隨著人們對數控技術重視，它的發展越發迅速。文中簡要陳述當前的發展趨勢，另外數控技術的正不斷走向集成化，并行化，仍有廣闊的發展空間。
參考文獻
[1]王立新.淺談數控技術的發展趨勢[J].赤峰學院學報.2007.
(一)復用技術
光傳輸系統中，要提高光纖帶寬的利用率，必須依靠多信道系統。常用的復用方式有：時分復用(TDM)、波分復用(WDM)、頻分復用(FDM)、空分復用(SDM)和碼分復用(CDM)。目前的光通信領域中，WDM技術比較成熟，它能幾十倍上百倍地提高傳輸容量。
(二)寬帶放大器技術
摻餌光纖放大器(EDFA)是WDM技術實用化的關鍵，它具有對偏振不敏感、無串擾、噪聲接近量子噪聲極限等優點。但是普通的EDFA放大帶寬較窄，約有35nm(1530～1565nm)，這就限制了能容納的波長信道數。進一步提高傳輸容量、增大光放大器帶寬的方法有：(1)摻餌氟化物光纖放大器(EDFFA)，它可實現75nm的放大帶寬；(2)碲化物光纖放大器，它可實現76nm的放大帶寬；(3)控制摻餌光纖放大器與普通的EDFA組合起來，可放大帶寬約80nm；(4)拉曼光纖放大器(RFA)，它可在任何波長處提供增益，將拉曼放大器與EDFA結合起來，可放大帶寬大于100nm。
(三)色散補償技術
對高速信道來說，在1550nm波段約18ps(mmokm)的色散將導致脈沖展寬而引起誤碼，限制高速信號長距離傳輸。對采用常規光纖的10Gbit/s系統來說，色散限制僅僅為50km。因此，長距離傳輸中必須采用色散補償技術。
(四)孤子WDM傳輸技術
超大容量傳輸系統中，色散是限制傳輸距離和容量的一個主要因素。在高速光纖通信系統中，使用孤子傳輸技術的好處是可以利用光纖本身的非線性來平衡光纖的色散，因而可以顯著增加無中繼傳輸距離。孤子還有抗干擾能力強、能抑制極化模色散等優點。色散管理和孤子技術的結合，凸出了以往孤子只在長距離傳輸上具有的優勢，繼而向高速、寬帶、長距離方向發展。
(五)光纖接入技術
隨著通信業務量的增加，業務種類更加豐富。人們不僅需要語音業務，而且高速數據、高保真音樂、互動視頻等多媒體業務也已得到用戶青睞。這些業務不僅要有寬帶的主干傳輸網絡，用戶接人部分更是關鍵。傳統的接入方式已經滿足不了需求，只有帶寬能力強的光纖接人才能將瓶頸打開，核心網和城域網的容量潛力才能真正發揮出來。光纖接入中極有優勢的PON技術早就出現了，它可與多種技術相結合，例如ATM、SDH、以太網等，分別產生APON、GPON和EPON。由于ATM技術受到IP技術的挑戰等問題，APON發展基本上停滯不前，甚至走下坡路。但有報道指出由于ATM交換在美國廣泛應用，APON將用于實現FITH方案。GPON對電路交換性的業務支持最有優勢，又可充分利用現有的SDH，但是技術比較復雜，成本偏高。EPON繼承了以太網的優勢，成本相對較低，但對TDM類業務的支持難度相對較大。所謂EPON就是把全部數據裝在以太網幀內傳送的網絡技術?，F今95％的局域網都使用以太網，所以選擇以太網技術應用于對IP數據最佳的接入網是很合乎邏輯的，并且原有的以太網只限于局域網，而且MAC技術是點對點的連接，在和光傳輸技術相結合后的EPON不再只限于局域網，還可擴展到城域網，甚至廣域網，EPON眾多的MAC技術是點對多點的連接。另外光纖到戶也采用EPON技術。
二、光纖通信技術的發展趨勢
對光纖通信而言，超高速度、超大容量、超長距離一直都是人們追求的目標，光纖到戶和全光網絡也是人們追求的夢想。
(一)光纖到戶
現在移動通信發展速度驚人，因其帶寬有限，終端體積不可能太大，顯示屏幕受限等因素，人們依然追求陸能相對占優的固定終端，希望實現光纖到戶。光纖到戶的魅力在于它有極大的帶寬，它是解決從互聯網主干網到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現象的最佳方案。隨著技術的更新換代，光纖到戶的成本大大降低，不久可降到與DSL和HFC網相當，這使FITH的實用化成為可能。據報道，1997年日本NTT公司就開始發展FTTH，2000年后由于成本降低而使用戶數量大增。美國在2002年前后的12個月中，FTTH的安裝數量增加了200％以上。在我國，光纖到戶也是勢在必行，光纖到戶的實驗網已在武漢、成都等市開展，預計2012年前后，我國從沿海到內地將興起光纖到戶建設?？梢哉f光纖到戶是光纖通信的一個亮點，伴隨著相應技術的成熟與實用化，成本降低到能承受的水平時，FTTH的大趨勢是不可阻擋的。
(二)全光網絡
傳統的光網絡實現了節點間的全光化，但在網絡結點處仍用電器件，限制了目前通信網干線總容量的提高，因此真正的全光網絡成為非常重要的課題。全光網絡以光節點代替電節點，節點之間也是全光化，信息始終以光的形式進行傳輸與交換，交換機對用戶信息的處理不再按比特進行，而是根據其波長來決定路由。全光網絡具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴展性，并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率，網絡結構簡單，組網非常靈活，可以隨時增加新節點而不必安裝信號的交換和處理設備。當然全光網絡的發展并不可能獨立于眾多通信技術，它必須要與因特網、ATM網、移動通信網等相融合。目前全光網絡的發展仍處于初期階段，但已顯示出良好的發展前景。從發展趨勢上看，形成一個真正的、以WDM技術與光交換技術為主的光網絡層，建立純粹的全光網絡，消除電光瓶頸已成未來光通信發展的必然趨勢，更是未來信息網絡的核心，也是通信技術發展的最高級別，更是理想級別。
經過近50年的發展，機械工業已經成為我國工業中具有相當規模和一定技術基礎的最大產業之一。1997年實現銷售收入13651億元，占全國工業的21%；利潤257億元，稅621億元，分別占全國工業的15%；出口創匯363億美元，占全國外貿出口額的20%。其發展速度高于同期工業的平均增長速度。
近年來，機械工業企業自主開發創新能力有所增強，1997年科技人員總數達48萬人，技術開發經費支出達85億元，占全行業銷售收入的0.62%，有57家大型企業建立了國家級技術中心，有9%的企業建立了專門技術開發機構，行業整體技術水平有了明顯進步，主要表現在：為國民經濟提供成套技術裝備和汽車的能力有較大提高；產品結構正向合理化方向發展。
盡管機械工業的綜合技術水平近幾年有了大幅度提高，但與工業發達國家相比，仍存在著階段性的差距。主要問題在于：
1．科技進步對機械工業增長的貢獻率目前僅為34%，先進國家高達70%以上。
2．產品設計技術、制造工藝及裝備、制造過程自動化技術、管理技術落后，是制約機械產品水平的主要因素。
3．機械產品技術水平不高，達到80年代末、90年代初國際先進水平的僅占18%，達到80年代中期國際水平的占27%，其余產品均在80年代以前的水平線上。
從總體上看，機械工業技術開發能力和技術基礎薄弱，發展后勁不足；技術來源主要依靠引進國外技術，對國外技術的依存度較高，對引進技術的消化吸收仍停留在掌握已有技術和提高國產化率上，沒有上升到形成產品自主開發能力和技術創新能力的高度。
（二）技術發展的總體目標
以數控機床、電力電子應用及自動化技術、大型農業機械和施工機械、轎車關鍵技術、環保裝備五個方面作為重點，以發展和應用先進制造技術為手段，以高新技術和產品的產業化為突破口，以提高企業技術創新能力和競爭力為目標，提高企業技術創新水平。到2001年，提供1000種具有自主知識產權和較大市場需求潛力的產品。主要產品品種的40%達到90年代初國際水平，5%達到國際先進水平，90%的重點骨干企業產品標準接近或達到國際先進企業標準。
（三）技術發展的方向和重點
1．以數控機床為代表的基礎機械
數控機床是先進制造業的基礎機械，是最典型的多品種、小批量、高技術含量的機電一體化產品。目前世界數控機床年產量超過15萬臺，品種超過1500種。1997年我國數控機床產量已達9051臺（占機床總產值20%以上），但由于國產數控機床不能滿足市場需求，在國內市場上的占有率逐年下降，每年仍需大量進口數控機床，進口額度大幅度增加。1996年進口達13924臺（價值12.46億美元）。
目前我國數控機床技術發展中存在的主要問題是：
（1）產品成熟度差，可靠性不高
國外數控系統平均無故障時間（MTBF）在10000小時以上，國內自主開發的數控系統僅3000～5000小時；整機平均無故障工作時間國外達800小時以上，國內最好只有300小時。
（2）產品品種少，不能滿足市場需求
國外數控機床品種已達到1500種，國內只有500多種,且性能水平低，高速、高效、高精度產品幾乎沒有。
（3）創新能力低，市場競爭力不強
生產數控機床的企業雖達百余家，但大多數都未能形成規模生產，企業效益差，創新能力低，制造成本高，產品市場競爭能力不強。
（4）數控機床行業的專業化零配件及部件的協作生產配套體系不健全，大多數企業都是“大而全、小而全”的結構模式。
近期我國在數控機床的發展方面，要采取跟蹤高級型、發展普及型、擴大經濟型，以普及型為主的策略，重點發展：
（1）經濟適用、量大面廣的產品
經濟適用的普及型數控車床、加工中心、數控銑床。
（2）高速、高效和專用、成套數控機床
高速、高效數控車床及加工中心；高效數控鍛壓成套裝備，其中包括，可自動換頭沖壓機床、復合式柔性沖壓中心、四邊折彎機等；大型精密模具數控成套裝備，其中包括數控仿型銑床及龍門式數控銑床、智能化電加工機床等。
（3）數控機床專業化配套系統
新一代數控及伺服系統系列產品；數控機床高速主軸、電主軸電機系列產品；數控機床機械手、刀庫及動力刀架系列產品；數控機床高速配套零部件及輔件系列產品；其中包括，高速滾珠絲桿、高速陶瓷軸承、高速防護裝置等系列產品。
發展目標：
（1）扶植重點企業開發經濟適用、量大面廣的數控機床并形成批量生產，使這些企業產品的市場占有率有明顯提高，成為名牌產品；
（2）發展數十種高速、高效、專用、成套數控機床系列新品種，以滿足汽車、農機、航空、模具等行業的需求；
（3）數控機床關鍵配套產品：數控系統，滿足國內數控機床50%的配套需求；高速主軸及電主軸年產達千套；機械手、刀庫、動力刀架及數控機床高速配套零部件、輔件系列產品滿足國內50%的配套需求。
2．電力電子應用及自動化技術
電力電子技術是集微電子、計算機和自動化技術于一體的綜合技術，是節能節材的最佳技術之一。目前，國外電力電子技術已經發展到以IGBT為代表的第三代，并向智能電力電子時展，我國現在仍處于以晶閘管為代表的第二代。國內電力電子市場品種滿足率僅35%，新產品市場基本上被國外產品占領。
現場總線智能儀表和總線式自動測試系統是集自動化技術、計算機技術和通信技術于一體的新一代自動化儀表系統，已成為世界范圍自動化技術發展的熱點，是當代工業自動化的主要標志。我國仍處于由模擬式儀表系統向數字式儀表系統過渡的模數混合式儀表系統階段，水平落后10～15年，因此在低技術產品市場上還占有80%左右份額，但在高技術產品市場的占有率不到60%，新產品市場幾乎全為國外產品占領。
因此，抓住當前時機在2～3年內以IGBT，現場總線智能儀表和自動測試系統為突破，攻克重點技術和產品，并實現產業化。這一領域重點發展：
（1）IGBT器件及其裝置，大功率晶閘管及其裝置
研制新一代雙極晶體管IGBT、高品質大電流IGBT等大功率晶閘管制造技術，并開發變頻調速裝置、逆變開關電源、大容量整濾源等的工程應用。
（2）現場總線智能儀表
研制開發變送、執行、配套等類現場總線儀表。產品產業化技術開發、并開展示范工程的應用研究。
（3）自動測儀系統和設備
開發總線式自動測試系統的基礎產品，形成適度規模，同時建立用于機電產品和社會公益事業的典型自動測試系統，做好示范和推廣應用。
3.大型農業機械和施工機械
（1）農業機械
工業發達國家農機產品在不斷采用新技術的基礎上，正向高效、節能、保護農業環境方向發展。目前我國已能生產14大類、3000多個品種的農機產品，但是產品的綜合技術水平僅相當于國外70年代水平。主要問題在于：
1）產品水平不高，品種不全綜合技術經濟指標落后，可靠性差，壽命短。以拖拉機為例，MTBF值國外可以達到330小時以上，而我國僅100余小時。品種上：大型缺，小型雜，不成系列。
2）產品生產達到經濟規模的少，重復生產、小規模生產，難以保證質量。
農機領域重點發展：
1）促進農業生產產業化的大中型拖拉機及配套農具拖拉機平均無故障時間從110小時提高到300小時以上；
2）聯合收割機聯合收割機可靠性系數從0.5～0.7提高到0.9以上；
3）主要農產品加工機械（含烘干倉儲機械）農村產業化和中西部地區脫貧致富需要的農產品深加工機械；
4）節水灌溉設備噴、滴灌設備將灌溉水的有效利用率由大水漫灌的40%提高到80%以上。
農機產品的使用可靠性及壽命指標普遍提高一倍以上，主要產品的技術標準與國際標準接軌。
（2）施工機械
施工機械是國民經濟大型工程項目建設必須的關鍵設備。我國已初步具備16個大類，3100多個品種規格產品的生產能力，部分產品已開始進入國際市場。但與國民經濟發展要求和國際先進水平相比較，差距還是很大。一是產品的綜合技術水平不高，尤其是產品的質量、壽命、可靠性、安全舒適性等指標以及機電一體化等高新技術的應用與國外先進水平還有很大的差距；二是產品結構性短缺，成套服務能力差，遠不能滿足需要，如路面施工機械基本上還要靠進口；三是大部分企業生產規模小，制約著行業經濟效益的進一步提高。
施工機械重點發展：
1）推土機、液壓挖掘機、輪式裝載機；
2）汽車起重機、大型叉車；
3）攤鋪機、壓路機；
4）無開挖式管道鋪設機；
5）江河湖庫清淤設備。
發展目標：
大型工程機械可靠性指標達到400小時，壽命指標達到10000小時。
4．轎車關鍵技術
我國汽車工業長期以卡車為主要產品，改革開放以后，轎車產品得到了快速發展。1998年轎車產量達到52萬輛。
我國汽車工業存在的主要問題：
（1）重復建設嚴重，造成無序競爭，難以集中形成實力，發揮規模效益。
（2）自主開發能力薄弱，大多數企業“九五”期間仍偏重于對生產環節進行改造，包括多數中外合資的零部件企業對產品開發能力建設幾乎沒有投入。目前，國內對轎車產品尚不具備自主開發能力，機電一體化的高新技術零部件產品還必須引進技術。
近期轎車重點發展：
（1）經濟型轎車
以轎車車身為突破口，利用技貿結合、與國外公司合作等方式，先抓車身聯合研制，并建立經濟型轎車的公用設計數據庫，與CAS、CAD、CAE、CAM等技術結合，形成我國汽車工業在經濟型轎車方面的自主開發能力。
（2）轎車動力總成
消化吸收引進技術，與國外有實力的企業進行合資、合作、聯合開發，在國產汽油機上普及電控燃油噴射技術（EMS），并研究開發缸內直噴（GDI）技術，開發應用電控機械變速器（AMT）技術。
（3）轎車關鍵零部件
以機電一體化汽車電子部件為突破口，從引進技術、合資入手，在保證高起點、大批量、專業化生產的同時，要集中力量抓緊下一代新產品的研制開發和應用，重點是電控防抱死制動系統（ABS）、安全氣囊（AirBag）、高效穩定的汽車尾氣三元催化轉換器，并達到與整車同步或超前發展。
（4）高附加值專用汽車和客車
重點開發各類高性能專用底盤。對專用汽車以低底盤車輛和沙漠越野車輛為主；客車以低地板城市客車為主，要求具有良好的動力性、操縱性、舒適性和低污染。
5．環保裝備
環保產業是防治環境污染、改善生態環境、促進資源優化配置、支持資源綜合利用的支柱產業。全世界環保機械的年銷售額約2000億美元，集中于美國、歐州、日本等經濟發達國家。我國環保機械行業基礎弱、起步晚，年產值僅100多億人民幣。隨著各方面對環境保護的日益重視，可持續發展戰略的實施，市場需求不斷增長，環保機械將成為機械工業新的經濟增長點。
環保機械行業主要差距在于：
（1）產品結構不合理，品種少
初級產品所占比重較大，具有當代水平的機電一體化產品少，急需的大型成套設備不能滿足現實市場需求。在目前3000多種環保機械產品中，約有五分之一的產品由于性能、可靠性、適用性、結構設計等原因，應該限制生產或限期淘汰。大型煙氣脫硫、脫氮成套設備、大型城市污水處理廠成套設備、大型城市垃圾處理廠成套設備目前主要依賴進口，高濃度有機廢水、難降解工業廢水處理
技術及設備發展緩慢。
（2）產品質量、技術水平比國際先進水平落后20年
相當多的產品沒有行業或國家標準，產品規格型號、基本性能參數不統一，質量檢測無依據。
（3）生產企業規模小、開發能力薄弱
規模小、裝備條件差、檢測手段不全的中小企業占全行業企業總數的78%。年產值在3000萬元以上的企業僅占全行業的3.2%，并且主要集中在電除塵器、袋式除塵器等少數幾種產品生產領域。
近期環保機械重點發展：
（1）煙氣脫硫設備
循環流化床鍋爐及爐內脫硫脫硝技術（CFPBC、PFBC技術）、大型整體煤氣化燃氣蒸汽聯合循環技術及裝備（IGCC技術）。
（2）城市污水處理成套設備
活性污泥法、氧化溝法、移動曝氣法為主體的城市污水處理成套設備，以日處理10～25萬噸污水處理廠為目標，提供污水處理成套設備、污泥利用和處置成套設備、控制和監測系統。
（3）城市固體垃圾處理和綜合利用裝備
城市生活垃圾分類、焚燒、堆肥技術及裝備，以日處理100噸、300噸處理廠為目標，提供垃圾處理成套裝備。
（4）環境監測儀器
便攜式多功能多參數水質監測儀、12種總量控制的污染物監測儀、大氣環境污染監測儀器和系統以及水處理過程自動控制系統等。提高產品檔次、水平、可靠性和精度。
主要目標：
目前，噴射系統已進入一個較快的發展時期，現正在研究開發lms內完成一次噴射，并在有限時間內正確控制噴射量的方法。噴射壓力已提高到160—180MPa，實驗室內已到200MPa。如共軌式噴射系統及分段預噴射系統等，可根據發動機的負荷與轉速自動控制合理的噴射規律和噴油壓力。
二、增壓及可變氣門配氣定時
當今柴油機增壓和增壓中冷已成為標準特點，隨著發動機的輕量化與小型化，為了降低車輛油耗，提高車輛裝載效率，必須繼續提高增壓比及增壓器效率。在進一步提高大負荷區的過量空氣系數a時可以減少顆粒排放，同時通過稀燃化，減少熱損失，提高循環效率，進而同時降低油耗，隨著高增壓和高a化，組裝有多個增壓器的復合系統已成為可能。另外，增壓器固定的渦輪幾何形狀也將由可用于多用途的電控可變幾何形狀所取代。
目前，在小缸徑柴油機上4氣門和噴油嘴垂直中置技術得到廣泛的應用，為了減少換氣損失，使混合氣的形成進一步優化，現正在研究采用可變氣門配氣定時，從而使發動機在整個轉速范圍內的氣門升程和定時得到最佳優化。
三、全電子優化控制
如前所述，目前對燃油噴射時間、噴射量、慣性增壓、增壓器、進氣渦流及廢氣再循環(EGR)等都能實現電子優化的可變控制，從而對降低排放、減少油耗、提高輸出功率和啟動性能等有很大作用；但是，這些控制中的多半內容，如EGR、自動診斷等，還有很多技術不夠完善，有待進一步研究和開發，今后還將繼續開發其它方面的電子可變控制機構，尤其是與整車相協調統一的綜合化的全電子控制系統。
四、排氣后處理技術
柴油機能否像汽油機那樣使用催化劑大幅度減少排放，尤其是NOx，這是柴油機研制者一直追求的目標。日美歐現都在對此進行研究，日本有關大學、研究所和廠家正在對沸石鎂及氧化鋁的催化劑上用還原劑進行NOx還原試驗，美國福特等公司也正在對催化還原系統(SCR)及DeNOx，催化器兩種NOx還原系統進行研究。
SCR技術是利用氮氧化物有選擇地與存在于廢氣中的或噴入的反應劑反應，利用一個催化器降低NOx排放，排出生成的氧氣。還原反應劑可以是在柴油機廢氣中的HC化合物或是由附加油箱直接噴入廢氣流中的物質，如氨等。
與SCR技術相比，DeNOx催化技術系統簡單，無有害生成物，目前認為最具發展潛力。DeNOx催化技術主要是將NOx催化熱裂變為N2和O2,目前的問題是廢氣在催化器中停留時，催化器效率不高，因此帶來轉化還原效率也受到很大限制。
為減少顆粒排放而研制的各種“柴油機顆粒收集器或稱過濾器(DEF)”，雖然不少產品已在歐洲轎車柴油機上裝車使用，但由于DEF的耐久性差且過濾器的再生問題也沒有徹底解決，因此，該項技術也正在進一步改進和發展中。
五、改進燃料
燃料性能的改進，對減少排放起到很大作用，日本繼美歐之后，從1997年開始把輕油中的硫含量降到0.05%以下，以此大幅度減少排放顆粒中的硫酸鹽，同時減少EGR造成的發動機內部的腐蝕磨耗及催化劑中毒；進一步減少硫含量，提高十六烷值，可進一步降低NOx。減少芳香烴，尤其是減少3環以上的芳香族成分，可減少排放顆粒中的硫化物、降低90%的蒸餾溫度、改進點火性能；通過使用含氧燃料或添加劑，可降低黑煙顆粒。為了適應低硫化及噴射壓力的大大增加，確保燃油噴射裝置的性，人們對燃料的改進開發寄予了很大期望。
六、代用燃料
隨著世界能源危機和環境污染問題的日趨嚴重，尋找一種更清潔的替代石油的原料已勢在必行。經過多年的研究試驗，目前公認天然氣是21世紀的首選替代燃料。美國一些學者認為天然氣發動機汽車是與電動車相媲美的清潔能源動力車。日本研究表明，天然氣汽車在環境保護、石油燃料替代及實用性等方面有著無可比擬的優點。近年來，天然氣發動機、包括柴油與天然氣的雙燃料發動機發展很快，目前，全世界有幾百萬輛天然氣或雙燃料汽車在運行，預計到2010年，全球將有1/3的國家使用天然氣汽車。正如人類本世紀初從固體燃料向液體燃料過渡一樣，如今已開始從液體燃料向氣體燃料過渡，從而將提高整個能源系統的效率和清潔性。
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雖然藍牙技術發展迅速，應用廣泛，市場前景良好，但藍牙技術目前的現狀，特別從2003年的藍牙世界大會所暴露的問題來看，前景仍然不容樂觀。雖然目前藍牙技術在業界受到廣泛的關注，但是仍未獲得消費者的足夠認可。在進行藍牙產品的銷售過程中，沒有很好地為消費者解釋為什么要使用藍牙技術，因為消費者只想使用可行的無線技術，而并不是過分關心它的類別。目前藍牙技術1.0的標準還只能傳輸1Mbit/s的語音和數據，但是2003年推出的藍牙技術2.0標準的傳輸速率可達到12Mb，它還將采用智能跳頻技術可以與1.0的標準兼容。購買了藍牙設備的顧客首先要花幾個小時的時間來研究菜單、配對藍牙設備和設置規則，然后才能連接兩個藍牙系統，使用起來極不方便?；ゲ僮餍允撬型ㄐ旁O備的重要特性，藍牙產品也不例外。從理論上說只要通過了產品的一致性和互連性測試，互操作性問題就可以得到解決。在目前充滿競爭的無線標準市場，要指明藍牙的未來并不是一件容易的事。一方面，藍牙技術需要不斷改進，以適應醫療電子、工業控制和家電自動化領域的潛在應用，另一方面，許多人警告，隨著數據率的增高，藍牙的市場定位更變得令人困惑。
二、藍牙技術的未來發展
一項新技術的出現，人們對它抱的期望值往往很高，往往短期內不能令人滿意，這是因為任何新技術的發展都需要有一個過程，藍牙技術也不例外；技術標準統一，知識產權共享的優勢是非常明顯的，相信通過業界的共同努力，它未來的發展是不可限量的，從長遠來看可能會超出人們的想象。
芯片價格持續下降。英國CSR生產的主要藍牙芯片產品，目前售價約為7美元～8美元/顆，隨著公司陸續推出新產品，預計秋季時將降價至5美元、而年底時降至3美元左右。
芯片越來越小巧。藍牙的技術界面是專用半導體集成電路芯片，用于嵌入電子器件內。而與用戶直接見面的產品界面則是各種時尚電子產品。因此，藍牙技術要嵌入到電子器件內就要考慮藍牙的芯片尺寸，它必須具有小巧、廉價、結構緊湊和功能強大的特點才能放進蜂窩電話中。向單芯片方向發展。目前已經有所突破，法國AlcatelMicroelectronics等公司在ISSCC2001上發表了用于藍牙的單芯片LSI，CSR公司也推出了嵌入電池中的單芯片藍牙ICBlueCore01。產品具有兼容性。目前的產品一致性測試都已經沒問題，但是無法互通，藍牙只有成為無線通信的“世界語”才有意義。SIG已召集制造商開了兩次會議來測試各自藍牙產品基礎組件間的兼容情況，測試中發現的不兼容情況正在解決之中。與其它技術的共存。
藍牙只是WLAN中重要的技術，有其局限性，WLAN網的實現需要幾種技術的結合。眾多操作系統支持藍牙。微軟公司于2001年上市的Windows操作系統——Whistler也支持藍牙。以IBM為首的眾多計算機廠商正在努力達成協議，為PC平臺制定藍牙標準，以解決不同設備之間的兼容性。干擾問題的解決。美國Mobilian公司推出了兼具無線LAN和Bluetooth功能的芯片組。這個由兩個芯片構成的芯片組具備無線LAN的標準方式IEEE802.11b的無線收發功能和藍牙功能。由于IEEE802.11b和藍牙的載波頻帶都使用2.4GHz頻帶，當同時收發這兩種規格的數據時，有可能引起數據包沖突等電波干擾，一直無法同時應用。Mobilian公司此次開發的芯片組中，通過采用消除電波干擾的方法，實現了兩種規格數據通信的同時進行。最后支持漫游功能。藍牙技術可以在微網絡或擴大網之間切換，但每次切換都必須斷開與當前PAN的連接。為解決此問題，Commil技術公司設計了一種系統，即使在藍牙模式不同入口點之間漫游，仍可以維持連續的、不中斷的數據和聲音交流。這種藍牙網絡技術提供很好的連接，其中一個連接是從一個藍牙入口點出發，在運作中保證不斷開。增加消費者的認知度。作為一種近距離的無線通信技術，藍牙技術并不是唯一的。但是與其他相應的無線通信技術比較起來，藍牙技術的優勢就在于它的全球統一的、開放的技術標準，技術先進與成本低廉的折衷統一考慮，以及世界藍牙組織SIG知識產權共享的巨大誘惑力。
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節水灌溉技術體系主要包括以下幾個方面：（1）灌溉水資源優化調配技術。主要包括地表水與地下水聯合調度技術、灌溉回歸水利用技術、多水源綜合利用技術、雨洪利用技術。（2）節水灌溉工程技術。主要包括渠道防滲技術、管道輸水技術、噴灌技術、微灌技術、改進地面灌溉技術、水稻節水灌溉技術及抗旱點澆技術。直接目的是減少輸配水過程的跑漏損失和田間灌水過程的深層滲漏損失，提高灌溉效率。（3）農藝及生物節水技術。包括耕作保墑技術、覆蓋保墑技術、優選抗旱品種、土壤保水劑及作物蒸騰調控技術。（4）節水灌溉管理技術。包括灌溉用水管理自動信息系統、輸配水自動量測及監控技術，土壤墑情自動監測技術、節水灌溉制度等。
2.節水灌溉新技術
目前，比較有發展潛力的節水灌溉新技術是：（1）與生物技術相結合的作物調控灌溉技術。就是從作物生理角度出發，在一定時期主動施加一定程度有益的虧水度，使作物經歷有益的虧水鍛煉，改善品質，控制上部旺長，實現矮化密植，到達節水增產的目的。（2）應用3S技術的精細灌溉技術。就是運用全球衛星定位系統（GPS）和地理信息系統（GIS），遙感技術（RS）和計算機控制系統，實時獲取農用小區作物生長實際需求的信息，通過信息處理與分析，按需給作物進行施水的技術，可以最大限度提高水資源的利用率和土地的產業率。T是農田灌溉學科發展的熱點和農業新技術革命的重要內容。（3）智能化節水灌溉裝備技術。就是把生物學、自動控制、微電子、人工智能、信息科學等高新技術集成節水灌溉機械與設備，適時地檢測土壤和作物的水分，按照作物不同的需水要求來實施變量施水，達到最優的節水增產效果。
3.節水灌溉技術發展趨勢
我國的節水灌溉技術發展呈現以下趨勢：（1）噴灌技術仍為大田農作物機械化節水灌溉的主要技術，其研究方向是進一步節能及綜合利用。不同噴灌機型有各自的優缺點，要因地制宜綜合考慮。軟管卷盤式噴灌機及人工移動式噴灌機比較適合我國國情。（2）地下灌溉已被世人公認是一種最有發展前景的高效節水灌溉技術。盡管目前還存在一些問題，應用推廣速度較慢，但隨著關鍵技術的解決，今后將會得到一定的發展。（3）地面灌溉仍是當今世界占主導地位的灌水技術。隨著高效田間灌水技術的成熟，輸配水有低壓管道化方向發展的趨勢。（4）農業高效節水灌溉技術管理水平越來越高。應用專家系統、計算機網絡技術、控制技術資源數據庫、模擬模型等技術的集成，達到時，空、量、質上的精確灌水，是今后攻關的重點。（5）節水綜合技術的開發利用，是提高水分利用率和水分利用效率的重要途徑，也是今后節水灌溉發展的方向。轉
4.發展節水灌溉技術的政策建議
（1）提高發展節水灌溉技術的認識。我國是一個水資源短缺的國家，隨著人口增加、經濟發展、社會進步，農業灌溉用水要在用水總量基本不增加的情況下保障我國糧食安全，只能走內涵式發展的道路，灌溉必須走節水型的發展道路。因此，我們應加大對發發展節水灌溉技術的宣傳教育力度，使全社會都來關心節水灌溉技術，形成一個較好的節水灌溉技術發展環境。
（2）形成發展節水灌溉技術內在機制。通過制定和運用好水價、水權這些經濟手段，對農業用水需求進行有效調控，削弱低效益膨脹型的用水需求，杜絕無效益浪費型的用水需求，促進節約農業用水的需求，從而推進節約灌溉技術發展。
為了給用戶創建一個能使其感到身臨其境和沉浸其中的環境，必要的條件就是根據需要能在虛擬現實系統中逼真地顯示出客觀世界中的一切對象：不僅要求所顯示的對象模型在外形上與真實對象酷似，而且要求在形態、光照、質感等方面十分逼真。
目前，相關軟件發展迅速、種類較多，其中常用的軟件有MultiGenGreator、Vega、OpenGI以及我國圖靈公司的VRMAP、適普公司的IMAGIS等。
1．1模型構建軟件
MultiGenCreator是美國MultiGenParadigm公司開發的三維建模軟件，廣泛用于視景仿真、虛擬城市、模擬設計、交互式游戲等。它在滿足實時性的前提下可生成逼真的場景，可進行多邊形建模、矢量建模和地形生成。它的層次細節、多邊形篩選、邏輯篩選、繪圖優先級、自由度設置等高級功能使得其數據格式OpenFlight在實時三維領域成為流行的圖像生成格式。該軟件可接受DXF、DEM和其它矢量格式的數據與AutoCAD和GIS軟件結合方便。
1．2支持視景生成的語言——OpenGL
應該使用已有的商品化或標準化的圖形庫和程序設計語言來設計與實現虛擬環境，其中OpenGI(服務器)及其支持系統就是這樣一種可選用的圖形生成環境。OpenGI可按函數庫的形式被C語言調用，也可以被窗口系統直接調用。OpenGI是使用專用圖形處理軟件接口，該接口目前由幾百個過程函數組成，用以支持用戶對高質量三維對象的圖形和圖像進行操作。
()penGI指令的模型是客戶／服務器模式，即一個程序(客戶)提供指令，該指令由OpenGI解釋并處理，它直接執行3D及2D圖型的基本操作。這些操作包括轉換矩陣、光照模型和光線跟蹤、反混淆方法、z～Buf以及像素更新操作等。OpenGI也支持雙緩沖技術，該技術提供了生成動畫效果圖形所需要的機制，使所生成的圖形能夠像電影一樣平滑運動。
1．3視景漫游軟件
Vega是MultiGen--Paradigm公司開發的應用于實時視景、聲音仿真和虛擬現實等領域的高性能軟件環境和開發平臺，由Lynx圖形化用戶接口和Vega庫組成。利用Vega庫函數可在Lynx中建立漫游所需要的場景、窗口、通道、運動和碰撞方式，可以定義對象的初始化參數并建立對象之間的相互聯系。
2地質構造情況的模擬
對于礦山技術人員來說地質構造情況非常重要，如果對煤層、巖層、含水層、流沙層以及斷層和褶曲等情況的推斷有偏差，或圖形表現不直觀易懂，則在建井或生產過程中就可能發生塌方、突水等事故，造成人員傷亡和經濟損失。應用虛擬現實軟件可以根據地質體的三維分布，使礦井的規劃設計更加直觀方便。
綜合國內外現狀，三維地質體的繪制有塊段、表面、實體和斷面建模法等。
MultiGenCreator中需要的曲面數據是ded或。dem格式，使用GIS軟件Arolnfo、用插值方法生成不規則三角網(TIN)，然后轉成USGSDEM格式，將其導入Creator就可以生成煤層曲面。然后，通過光照、著色、紋理、渲染等處理三維地質體更加逼真。
3地形地貌及地物的模擬
地形地貌和地物的建立需要相應的三維數據。如果有研究區域的紙質地形圖，可以用掃描數字化的方法得到平面數據，按照圖上的標注得到高程數據；如果已有該區域的電子地圖，則可直接使用或通過數據格式轉換得到需要的數據；如果沒有上述數據源，則需要由野外測量獲得。
地形生成與地質曲面生成過程類似，先用ArcInfo將地形圖上的等高線和高程點進行數字化，把圖上標注的高程值輸入到屬性表中，生成不規則三角網(TIN)，然后轉成USGSDEM格式將其導入Creator生成三維地形。
對于建筑物、道路、圍墻、河流、湖泊等的建立，先用Auto—CAD進行數字化，得到其平面位置。將得到的*．def文件導入Creator，并與地形匹配。如果建筑物比較規則，則直接將其底面按照高度拉伸為立體，如果建筑物造型比較復雜，則需要分成規則的幾部分進行構建。
4礦山井下巷道建模
目前，礦山信息主要是通過CAD格式的雙線采掘工程平面圖來表達。首先根據采掘工程平面圖上的高程信息，利用CAD中的三維多線段重新描繪巷道，同時將高程信息賦予每個節點，實現巷道的單線顯示，井筒和巷道設計要布置合理，盡量避免穿過斷層、褶曲、含水層等不良地質構造，盡量減少礦井建設和生產地面的影響。
使用MultiGenCreator進行設計，用圓柱體表示井簡，用半圓型截面的柱體表示巖巷，然后進行模擬生產，以發現生產中可能遇到的問題，對設計方案進行比較和選擇。設計方案完成后可模擬不同設備、不同開采方式的生產系統進行生產，從而達到優化礦井設計和生產系統的目的。綜合考慮地質和技術條件、經濟、環境等各種因素，選擇合理的方案。
5虛擬巷道系統的建立
虛擬巷道系統是對礦井真實巷道多分辨率的三維虛擬表示，建立的主要任務之一是實現基于web環境下的可交互的、真實巷道的三維可視化表達，用戶可以從各個角度對巷道虛擬環境進行任意的瀏覽和觀察，并可通過網絡進行各種交互。
5．1礦井巷道的建模
礦井中各種實體大多是三維實體，其表面為不規則曲面，且內部礦體品位分布不均勻。對于礦體的外形，可用一個不規則的封閉曲面來確定。為確定礦體的范圍，要經地表勘查、地下勘探及推估等手段來完成。在瀏覽器上三維實體模型，可通過將現有的三維礦體模型中存儲的信息按照一定的規范轉換為系統可接受的格式得到。要在MuhiGenCreator中構建三維礦井巷道模型，首先應進行簡單的坐標轉換，這是因為MuhiGenCreator中采用的坐標系和地學中實際采用的坐標系的含義有所不同。MultiGenCreator中采用的坐標系為符合右手規則的空間坐標系，是以MuhiGenCreator瀏覽器中用戶區的中作為其坐標系的圓心，基底坐標為XOZ面，y表示高程。其坐標長度以米為單位，標準角度以弧度為單位。因此，為使它與人們通常采用的地學坐標系保持一致，應將原來礦井三維實體的(，Y，：)坐標轉換為MuhiGenCreator坐標系中的(，Y，Z)。轉換后的三維實體坐標應滿足虛擬場景中所采用的局部坐標系顯示的需要。由于礦井實體坐標的數值一般相當大，而實際顯示坐標值的前幾位高位數據對圖形形狀不產生任何影響，因此可將地理坐標數據各分量同時做一預選。
5．2虛擬巷道場景的繪制
對于規則格網構成的礦山地表模型及礦井實體的頂底板數字表面模型，可用ElevationGrid節點構建。該節點能很容易有效地設計創建一個位于局部坐標系X()Z平面上高低起伏的地域造型。該造型用高度值組成的標量陣列描述，陣列指定了表面每個格網點上的高度。和z方向的柵格點數量可以分別用xDimension和zDimension域建立。xSpacing和zSpacing域值指定了柵格行和列之間的空間。Height域的值指定了每一個柵格點的海拔高度，基底上的每一個柵格點都與height矩陣中的一個海拔值相對應；colorPerVertex域指定為TRUE或FAISE，表示color域中指定的顏色是用到ElevationGrid節點的每個頂點上(TRUE)，還是應用到每個四邊形上(FAISE)；此外，通過建立solid域值，所有的海拔柵格都可以當作實體。
對于由不同的三角面構成的復雜地表模型，則需要用MUITIGENCREATO提供的萬能幾何節點IndexedFaceSet來創建，它有coord與coordlndex兩個域，與IndexedFaceSet節點中的兩個域類似，前者提供了一個節點，列出了構造面幾種所有面的坐標。Coordlndex域的值提供了一張描述一張或多張面周界的列表。其中每一個值都是整型索引，并且每個索引都指定了在coord域內的坐標列表中的一個坐標。在實際的創建過程中，要求建立三角網的各個三角面按照法線方向向外的法則。
6結語
應用虛擬現實技術，生成一個逼真的礦山虛擬環境(VirtualEnvironment)。這樣在礦山設計或研究階段，科研人員可以置身于礦山虛擬環境下直觀審視礦山，按照設計給定的工藝方法和參數，選擇設備及確定生產模式。從基建到閉坑的全過程實時監控，發現問題進行實時修正。設計結束后，設計單位、礦山企業可向審查者、公眾展示一個三維和動態的礦山。總之，虛擬現實技術在礦山設計、技術改造、生產中可廣泛應用。
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