環境治理下納米技術論文范文第1篇
信息化時代呼喚著與之相適應的新語文教學。就信息技術進入語文教學的狀況進行了初步的歸納和區分，大致可分為“塞入”“加入”“嵌入”“融入”四種類型。還對信息技術在語文教學中的作用、地位、性質及相應的教學屬性做了有意的探討。
信息技術語文教學技術教育化教育技術化恰當的媒體選擇，可以使語文教學如虎添翼，不恰當的信息技術選擇，猶如畫蛇添足。下面就信息技術“進入”語文教學的不同類型進行初步區分，以期能為教師審視與反思信息技術在語文教學的運用提供一點參考。
一、塞入——疏于技術的教學
之所以用“塞入”這個詞，是因為在這種類型中，語文教學活動本身對于運用信息技術并無內在需要與急迫要求；而且，從語文教學效果來看，使用信息技術未必會好于不使用信息技術，甚至可能還不如不使用信息技術。譬如，教師的普通話本已非常標準，字正腔圓，音色也好，完全可以聲情并茂地示范朗讀課文，但為了使用一下信息技術，卻非要播放一段課文朗讀錄音?；蛘?，教師的粉筆字本已非常漂亮，且善于通過板書來展示教學內容的結構與邏輯，但為了使用一下信息技術，卻非要用PPT來代替板書。
語文教師為什么會在明明知道教學活動并無內在需要的情況下硬要使用信息技術呢？其目的基本上可以概括為兩個字：“點綴”。當信息技術只是被塞人語文教學時，它是不可能對教學活動的改善做出實質性貢獻的。其作用充其量也只是將教師在教學中的某些“動作”在形式上“改換”一下而已。用放錄音來代替教師的朗讀，用PPT來代替教師的板書等，都只是動作形式的改換。此時的語文教學也就可稱之為“疏于技術的教學”。
二、加入——問于技術的教學
“加入”與“塞入”只有一字之差，卻有性質的不同。在這種類型中，語文教師之所以使用信息技術，目的已不在于僅僅通過動作形式的改換來對語文教學進行一下極為表淺的點綴，而是想針對語文教學中的某些不足，進行必要“彌補”。在這里，彌補是一個關鍵詞，它既意味著教師對于在語文教學中運用信息技術有了真實需求，同時也意味著教師并不想否定語文教學的既有整體架構與基本過程，并不企圖進行大的調整。
這樣，信息技術在語文教學中的作用便發生了變化，從前一種類型中的“點綴”變成了“改善”，即對語文教學中的某個或某些“環節”進行針對性的改善，使語文教學的效率或效果得到一定提高。比如，當教師在課堂中講到李白的詩句“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”時，如果教師感到僅僅靠自己的口頭描繪和解釋，很難使學生真切了解廬山瀑布的氣勢，感受李白浪漫主義的想象力與情懷，那就可使用多媒體，通過實拍影像與立體音響，真實展示廬山瀑布的清亮秀美、大氣磅礴、如同天壺傾灑、天馬流星般的壯麗景觀，從而對教師的口頭描繪和語言解釋的局限性起到彌補作用，收到不一樣的效果。如此一來，信息技術在語文教學中的地位就不再是局外的、多余的，而是已成為語文教學的一個有用的因素。
三、嵌入——基于技術的教學
此處借用“嵌入”這個概念，意在說明信息技術與教學之間的一種狀態，即相互契合、相得益彰。如在教授《琵琶行》時，教師就可以用音樂來詮釋詩篇的內容的。本文是描寫樂聲的典范，要想讓學生徹底領略本文音樂描寫的特點，感知詩中音樂描寫的意境，體會天涯淪落恨的情感脈絡，體會同是天涯淪落人，相逢何必曾相識的千古感喟，必須把握音樂的內涵。為此，教師可從網上下載不同情調的古典琵琶曲，未成曲調先有情的序曲，大珠小珠落玉盤的歡快曲，凝絕不通聲暫歇的沉思曲；銀瓶乍破水回流的悲憤曲，曲曲都是琵琶女的情感傾訴，句句都是白居易一生的落寞歷程。如泣如訴的旋律令琵琶女心碎腸斷，江州司馬淚灑青衫，也能讓學生解悟同是天涯淪落人，相逢何必曾相識的深刻蘊涵，所有這一切都是美，美只能靠領悟和發現，而不能靠評析，傳統的語文教學模式已經無法擔當讓學生欣賞美、感悟美的重任，更無法提升學生的閱讀品位和寫作能力，只有運用CAI才能徹底拓寬語文教學的路子，才能打開學生的審美空間，完成詩化教學。
在這種情況下，教師運用信息技術完全不是為了點綴，也不再是為了局部性地彌補，而是為了全面“提升”語文教學效果，使語文教學效果整體性地上一個臺階。此時的教學便可稱之為“基于技術的教學”。
四、融入——技術化了的教學
此處借用“融入”這一概念，意在表示信息技術在語文教學之中的一種存在狀態，一種可能的境界，即相互調適、相輔相成、相互貢獻，以至于親密無間、最終成為一個整體。
信息技術融入語文教學至少應具有如下描述性特征：教師本人的語文知識倉儲與通過信息技術獲取的各種語文學習資源既可單獨呈現，又能隨時組合呈現，相互補充；文字的、聲音的、影像的學習資源既可單獨展示，又能隨時匯集提供，相互加強；歷史場景、當下情狀及未來景觀既可單獨凸顯，又能隨時因需編排，相互勾連；教師與學生個體、學生群體、全班學生之間的互動以及學生相互之間的互動，既可單一進行，又能隨時切換，相互促進；信息技術融入語文教學，既要有相對穩定的基本格局，又要能根據語文教學需要隨時加以必要的調整與改變。
顯然，信息技術運用于語文教學之中的價值便不只是一般意義上的“改變過程”了，而是拓展與提升至對整個語文教學“系統”的“改造”，或者說重構。包括：語文教學內容呈現方式的改造或重構，語文學習資源獲取方式的改造或重構，語文教學人際互動樣態的改造或重構，語文教學空間秩序格局的改造或重構，語文教學環境整體氛圍的改造或重構……所有這些改造或重構，都是整個語文教學系統的改造或重構之有機組成部分，目的都在于形成一種全新語文教學時空。對于這種狀態、這樣境界下的語文教學我們可稱之為“技術化了的教學”。
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環境治理下納米技術論文范文第2篇
摘 要：開發了一種用于配電室危險環境下的多元傳感器移動巡檢機器人。設計了滿足配電室環境的機器人結構，使得巡檢機器人具有結構緊湊、體積小、重量輕、攜帶方便等特點。通過運動學分析，研究了機器人的差動能力和爬升能力。運用PTZ攝像機和控制系統將采集的圖像和傳感器數據傳輸通過IEEE 802.11b/g傳輸到智能維護中心（IMC）。實驗結果表明，該機器人能夠在配電室內順利移動，并能有效地對配電室環境進行智能監測。
關鍵詞：配電室;智能監測;傳感器;巡檢機器人
Key words：distribution room;intelligent monitoring;sensors;inspection robot
配電室作為電力系統中直接與用電設備相連并分配電能的重要環節，用電設備對供配電的可靠性和穩定性提出了更高的要求[1-3]。對配電室內的配電設備和電纜的穩定性及時發現和告警將直接關系到電網的運行安全[4]。因此對配電室進行智能化監測具有重大意義。智能配電監測系統將傳統配電監測技術與現代先進的自動化測控技術[5]、高速通信技術[6]以及計算機技術[7]相融合而構成的新型配電監測系統，是協助提升智能化配電房管理能力的最新工具。
由于配電室存在著環境復雜等缺點，為了保證配電室中配電設備和電纜在運行中零停機時間，必須對火災事故提前采取檢查措施[8]。同時，室內配電室中的有毒氣體往往超過可接受的濃度水平。因此，對配電室進行無線、不可觸及、在線檢測和報警迫在眉睫。目前，紅外火災報警系統已用于配電室智能檢測[9]，然而固定的監測系統往往無法在發生火災后進行進一步監測，并且在復雜的配電室環境中安裝固定火災報警系統成本較高。因此，有必要設計一種面向配電室智能監測的傳感器巡檢機器人。
開發了一種用于室內配電室危險環境下的多元傳感器移動巡檢機器人。給出了移動機構的結構、張緊機構和機器人機身的有限元分析，通過運動學分析，研究了機器人的差動能力和爬越障礙物能力。運用PTZ攝像機和基于多元傳感器的控制系統對配電室環境進行智能監測。
1 配電室巡檢機器人的結構
為了使機器人從設備要求工況尺寸700 mm×700 mm的方形輕松地進入一米寬的配電室設備通道，應該使其體積小、重量輕、攜帶方便[10]。因此，系統要求如下：
（1）主體尺寸：長420 mm，寬320 mm，高300 mm（不含天線）。前臂長度超過200 mm。
（2）移動速度大于24 m/min。
（3）重量小于20 kg。
（4）障礙物高度小于100 mm。
（5）工作時間大于2小時。
為滿足上述要求，設計了一種配電室巡檢機器人。它由移動機構和控制系統組成。如圖1所示，移動機構采用對稱雙履帶驅動，前臂旋轉角度從0°到90°。當機器人需要進入配電室時，它將使前臂上升到90°以便通過小型檢修孔。當需要跨越障礙物時，前臂可根據高度調整傾斜角度。如果它需要穿過溝槽或跨越線纜時，前臂將降到0°并延伸到水平線。在移動機構的側面安裝了八個超聲波傳感器用于檢測障礙物。
在移動機構上，安裝了無邊框的PTZ攝像機和控制系統。這款攝像機采用小型壓鑄鋁封裝的紅外圖像傳感器，可適用于惡劣環境[11]。攝像機的平移和傾斜角度分別為360°和105°。因此，在配電室中，攝像機比多個固定攝像機能提供更大的采集圖像范圍。在傾斜軸上裝有小型紅外溫度傳感器和激光傳感器。當攝像機平移或傾斜時，溫度傳感器可以檢測攝像機拍攝圖像中激光所掃描物體的溫度。
如圖2所示，機器人控制系統的配置包括機器人上的電氣控制系統、遠程操作和監視器。電氣控制系統負責機器人的移動和信號處理。傳感器包括傾斜儀、陀螺儀、氣體傳感器（CO、CH4、CO2、O2）、溫度傳感器、紅外距離傳感器和超聲波傳感器。機器人移動控制器是基于TI 2407DSP設計[12]。DSP、A/D模塊、聲納測距模塊和其它三個直流驅動器通過串行RS485總線連接在一起[13]。機器人能夠在緊急情況下以自主模式工作，如避免碰撞和跨越障礙物等。此外，設計還使用了便攜式遙控器來遙控機器人的移動。智能維護中心（IMC）[14]位于更遠的位置，通過IEEE 802.11b/g接入點接收監視器無線傳感數據[15]。因此，可以通過實時在線系統對配電室的環境進行監測，其中，機器人的一些移動指令也可以從IMC發出。
2 移動機構設計
2.1 移動機構的結構
配電室檢測機器人移動機構的結構如圖3所示。機器人有三個驅動電機，一個驅動前臂通過蝸桿減速器旋轉用于越過一些障礙物，如電纜和矮臺階。另兩個驅動左右履帶分別旋轉。其中，履帶由四個皮帶輪支撐，即主驅動輪、中間導向輪、隨動輪和前導向輪（見圖3至圖5）。所有的輪子都安裝在機器人裝置的框架上。
2.2 張緊機構
由于機器人僅采用兩條履帶來支撐前臂和機體框架，因此設計了張緊機構來調節履帶張力。
履帶與A、B點上的隨動輪嚙合，將皮帶分為前臂部分和車身部分，如圖3所示。當第一張緊機構擰緊時，前導向輪和隨動輪之間的距離將被調節。然后，在緊固鎖定螺釘之后，前臂部分中的履帶被張緊。當第二張緊機構擰緊時，中間導向輪將沿指定路徑移動。還有一個緊固螺釘，以保持履帶在主體部分的張力。
2.3 機器人機身的有限元分析
如圖3所示，機器人機身是配電室巡檢機器人的最大部件，其中安裝了車輪和控制系統。機器人機身采用半封閉式結構設計，由四塊側板和一塊底板厚度為3 mm的鋁合金焊接而成。
由于機器人的重量小，強度高，因此有必要對其進行有限元分析。3D模型、嚙合結果和有限元分析分別如圖6、圖7和圖8所示。
分析表明，受重力和履帶張力的影響，最大應力和最大變形均滿足設計要求。同時，機器人機身重量小于3 kg，便于攜帶。
3 運動學分析
3.1 差動分析
采用差動方法控制機器人的姿態。轉彎半徑和軌道速度之間的關系，如圖9所示。
因此，轉彎半徑R0可由以下公式得出：
其中，S為兩個履帶中心之間的間隙，va和vi分別為左右履帶的線速度。
3.2 爬越障礙物
以主驅動輪中心為半徑R的原點建立笛卡爾坐標系。假設重心坐標為O（x′0，y′0），X′軸與水平線的夾角為？準，障礙物的高度為h，轉彎半徑與軌道速度的關系和機器人的爬升狀態分別如圖10和圖11所示。
則機器人爬升障礙物的高度可表示為：
由上述公式可知，爬升高度取決于重心的位置和主驅動輪半徑?？紤]h對x′0、y′0和R的偏導數，則有
因此，可以推斷h是x′0的單調遞增函數，并且它是y′0和R的單調遞減函數，因此，如果x′0增加，或者y′0和R減少，則機器人的爬升能力將會提高。
4 機器人的操作程序
巡檢機器人所面臨的復雜任務會因配電室環境的差異而有所不同。但是，它們在兩個方面是相似的：（1）需要考慮放或吊的程序;（2）應考慮巡檢程序。
對于一個700 mm × 700 mm的巡檢通道，對于機器人的檢測方法，數據采集過程如下：首先，攝像機捕獲一幀圖像，然后，通過圖像處理算法識別出通道的路徑。如果通道被阻塞，機器人將停止并將通道狀態反饋給監視器。否則，機器人將根據圖像處理結果規劃其移動路徑。同時，及時收集CO、CH4、CO2、O2等氣體濃度。
由于火災事故通常是由配電設備或電纜的高溫引起，因此機器人對配電設備和電纜溫度的檢測非常重要。必須檢測配電設備及沿線電纜上各點的溫度。所有的溫度檢測都是由圖像幀中的激光光點位置自動完成。因此，如果機器人需要檢測配電設備和電纜的溫度時，機器人的主驅動輪將首先停止。然后，PTZ攝像機將平移軸和傾斜軸旋轉，當激光所掃描設備及電纜的圖像中被識別為亮點時，紅外溫度傳感器將測量該點周圍的溫度。不僅配電設備和電纜的溫度和氣體的濃度存儲在機器人的存儲器中，而且數據通過監視器傳輸給遠程操作人員。如果溫度或氣體濃度不在安全范圍內，將輸出一個警告信號，機器人將沿原路徑返回。
5 實驗分析
以云南省某供電局配電室為例，在配電室中進行了大量可靠的試驗。機器人在配電室中的巡檢，如圖12所示。遠程操作端的無線發送器和接收器，如圖13所示。
在實驗過程中對機器人進行了移動能力的測試。通過圖像識別可以控制機器人的轉向和避障功能。當遇到像墻這樣的無法跨越障礙物時，機器人將在預定安全距離內停止，該距離根據移動速度設定（例如5 m/min，其相應的距離值為0.2 m）。在調整了速度va和vi后，機器人可以根據公式（1）以所需的轉彎半徑旋轉來避開障礙物，并繼續向前移動。
當遇到可跨越的障礙物時，如電纜、門檻或臺階，機器人將嘗試跨越障礙物。實驗結果表明，當傾斜儀傳感器的反饋角度小于44°時，將可以跨越障礙物，否則將無法跨越。實驗還表明，障礙物的最大可跨越高度為105 mm。
配電室中監測到的氣體濃度與溫度的傳感器警報值范圍，如表1所示。
從表1可以看出，機器人發現的CH4和CO水平越低，配電室越安全。如果機器人觀察到空氣中O2濃度低于21.9%時，則會發出警告信號。CO2濃度的安全范圍為300 ～ 500 ppm。在所設計的機器人系統中，當配電室中配電設備和電纜的溫度分別超過80 ℃和50 ℃時，也會輸出警告信號。如果配電室機器人的遠程操作人員或監視器接收到警告信號，則應及時對配電室內的設備及電纜進行現場檢測及維修。
6 結 論
設計了一種用于巡檢配電室危險環境下的多元傳感器機器人。為了便于攜帶機器人，設計了一種重量小于3 kg的對稱雙履帶機器人。通過運動學分析，研究了機器人的差動能力和爬升能力。此外，還介紹了該機器人采集設備圖像和有毒氣體濃度數據的傳感器檢測方法。實驗結果表明，該機器人能夠在配電室內順利移動，并能有效地對配電室中配電設備及電纜進行巡檢。
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環境治理下納米技術論文范文第3篇
1 概述
爆破飛石是指在爆破施工過程中從爆破體拋擲到空中作拋弧線飛行的雜物、石塊、泥土等物質。爆破時所產生的拋擲物質其危害主要體現在人員傷亡、線路損傷、設備損壞、建筑物破壞, 其中對人員傷亡是爆破拋擲物的最大危害。根據相關資料統計, 國內由于爆破飛石造成的人員傷亡、建筑物破壞事故已占整個爆破事故的15%~20%, 特別是露天爆破飛石傷人事故占整個爆破事故的27%。因此, 在施工中研究爆破飛石產生的原因, 了解爆破飛石的危害, 并在施工時有針對性地采用防爆破飛石的相關措施, 對有效防止爆破事故的發生具有重要意義。
爆破作用與炸藥所處的條件有著十分密切的關系, 當把一個水平自由面的被爆巖體的破碎空間的形狀, 可以看成是一個垂直的對稱的完整的漏斗。但事實上巖體的結構和內部的節理、裂隙對爆破的拋擲、效果與有害飛石都會產生不利影響。同時, 爆破的設計和施工原因也會造成產生飛石、和影響爆破效果。合理科學的爆破設計, 它應建立在對爆破介質特性、對炸藥特性的掌握基礎上, 爆破時桉介質的特性選擇合理的爆破參數, 是達到預期爆破效果的關鍵。飛石的產生與爆破介質的力學性質、炸藥匹配、圍巖結構、圍巖裂隙、爆破自由面、爆破參數等因素有關。一般狀況下巖石〝硬〞〝脆〞時容易產生飛石;巖體節理與裂隙發育、巖體成片狀等因素, 使巖石不確定性增大, 造成爆破時炸藥能量釋放過快, 這時更容易產生飛石。
2 爆破產生飛石的原因
在工程爆破施工中, 對爆破介質物理力學性能了解不準確、對爆破參數控制不準的現象出現較多。針對這類問題, 可以通過多次爆破試驗來獲得準確的爆破參數, 并用試驗獲得的參數指導施工。另外, 對不同巖石、風化、裂隙發育的介質, 在同樣的施工條件下, 也會產生不同的爆破效果和有飛石較遠的現象。因此, 在爆破施工中對巖石內部結構了解不詳, 對巖石的物理力學性能了解不清楚時, 爆破導致飛石超過安全距離的原因有下列幾方面。
2.1 產生飛石的原因
1) 施工中孔位布置不當:如孔位布置在爆破介質結構比較脆弱的地方;或者由于鉆孔時其角度偏移, 造成抵抗線變薄等;
2) 在爆破設計中:爆破參數設計不當, 布孔過于密集, 炸藥相對集中, 抵抗線選取不合理;
3) 微差爆破網路設計:在爆破時采用微差爆破網路, 當設計中把微差時間選擇不當時, 使爆破能量疊加而導致飛石;
4) 爆破防護不當:在爆破飛石防護時要選擇適用、柔軟、有彈性、鋼性和經濟的防護材料, 防護方法是否合理。
2.2 臺階爆破飛石產生原因
1) 最小抵抗線的大、小:在爆破時抵抗線小于設計抵抗線后, 爆破能量對抵抗線最小處巖石的有效作用時間過短, 應力波在此薄弱處破碎巖石, 這時, 爆破能量大造成飛石危害。
2) 堵塞長度太短:在炮孔內裝炸藥后進行堵塞, 其堵塞長度小于設計長度時, 爆生氣體作用于孔壁上的壓力在巖石介質中以應力波的形式向外傳播, 當壓力作用于炮孔上部時, 爆生氣體對巖石有效作用時間較短, 使孔口周邊巖石獲得很高初始速度, 并造成飛石危害。
3) 應力疊加危害:在臺階爆破中由于相鄰炮孔的堵塞都未達到設計堵塞長度時, 爆破后使孔口處現應力波疊加, 爆破漏斗效應更明顯, 造成的飛石更遠, 其危害更大。
3 飛石的控制技術
在復雜環境下的爆破飛石控制, 應充分了解爆破對象的地質結構及特點而采用的保護方法有千差萬別, 施工中制定簡單、安全易行的控制技術和保護方法。爆破施工中飛石的控制分為主動與被動兩個方面, 主動控制是指合理的爆破設計、科學施工、從根源上控制爆破藥量分布, 杜絕產生飛石。被動控制是指在爆破體上、保護物體上覆蓋防護物、在爆區和保護物之間搭設排架防護體、堆筑檔墻用以阻擋飛石和沖擊波, 從而達到保護的目的。
3.1 飛石的控制技術
施工中由于產生爆破飛石的因素是多方面的, 現場情況也比較雜, 很難用一個標準和方法進行分析。根據施工經驗, 在露天爆破中飛石的產生部位主要有堵塞段、最小抵抗線和孔口處。在爆破施工中產生飛石是難免的, 但是, 必須將產生的爆破飛石控制在允許的范圍之內, 否則將會給設備、建筑物和人員造成威協與傷害。因此, 在爆破施工全過程中, 應全過程做好對飛石的控制和防護措施。
1) 爆破方向控制。在復雜部位施工時, 有效避免飛石對建筑物和人員造成危害的方法就是控制爆破方向, 使臺階主爆方向及炮孔背向交通要道、高壓線、人員密集區和有建筑設施的方向。
2) 作好爆破設計。做好爆破設計, 編寫出詳細的施工措施, 其內容包括:爆破試驗與爆破參數確定、布孔圖、起爆網路圖、設備避爆方式、警戒范圍等。進行方案參數優化和爆破效果模擬。
3) 精細施工。在鉆孔與裝藥時嚴格遵守〝爆破安全規程〞, 編寫〝爆破現場施工措施〞。實施中嚴格按措施施工, 增強責任心, 加強現場鉆孔深度檢查, 施工時對每孔的裝藥長度與堵塞長度應逐孔檢查, 發現堵塞長度小于30倍孔徑或小于最小抵抗線時, 可采用編織袋裝土或沙壓在炮孔上, 袋數根據堵塞長度而定。
4) 臺階變化時施工方法。施工前詳細測量臺階坡頂線與坡底線, 當最小抵抗線過小時, 這時采取分段裝藥方法, 也可采用改變前排炮孔傾角方法, 以降低飛石的產生。
5) 調整裝藥結構。因鉆孔施工中出現誤差使最小抵抗線過于偏小、或是鉆孔遇到斷層、發育裂隙、軟弱夾層時, 應調整裝藥結構, 采取減小單孔裝藥量、間隔裝藥等方式, 達到避免產生飛石的作用。
6) 小孔徑與不耦合裝藥。爆破施工離建筑較近時, 可采用小孔徑分散裝藥、不耦合裝藥和反向起爆方法, 小孔徑炮孔爆破比大孔徑爆破產生的飛石少。反向起爆使爆生氣體在孔內作用時間長, 破碎巖石更充分, 并能夠減少爆破飛石。
7) 堵塞長度和質量。炮孔堵塞應有一定長度要求, 一般取1倍的最小抵抗線長度。堵塞材料用加工后的黃泥條, 堵塞要密實、連續, 堵塞材料中應避免夾雜碎石, 堵塞時應邊填邊搗實, 不能將堵塞物裝到孔口有搗固。
8) 爆破器材要求。爆破器材應經檢驗與試爆, 確保滿足爆破作業環境條件要求的合格產品方可使用, 爆破實踐證明, 不合格的爆破器材會造成意外的飛石。
3.2 飛石的防護
在施工爆破中除采用主動的控制技術外, 也應采用被動控制方法來防范飛石。飛石的被動控制是指在爆破施工中在爆體上、被保護的建筑物上、重要的交通干道傍采用覆蓋物體、在爆區和保護物之間建立擋飛石屏障, 用來阻擋飛石, 從而達到保護建筑物控制飛石的作用。
1) 爆破體覆蓋。在爆破施工時, 采用有一定彈性的膠帶〝炮被〞對爆破體進行全覆蓋, 并對〝炮被〞進行固定, 然后在〝炮被〞上用草口袋裝沙或黃泥壓在上面進行防護。
一般爆破體覆蓋是在每一個炮孔孔口處壓上一個裝有三分之二沙或黃泥的草口袋, 草口袋的空隙處用鐵皮覆蓋, 鐵皮上加一定重量的沙袋進行控制。
2) 建筑物防護。爆破體離建筑物和大型設備較近時, 應在建筑物上掛舊的膠輪胎, 輪胎上綁上竹跳板。對不能移動的設備采用木枋作排架, 把排架固定在設備四周進行防護。
3) 中間隔離防護。在爆區和鐵路、公路和保護物之間搭設鋼管排架, 排架搭設在堅固的基礎上, 間隔4m兩側用鐵線拉緊或采用斜撐固定, 排架上掛廢舊膠輪胎并綁上竹跳板防護飛石, 排架搭設時應充分考慮其穩定性。
4 隔墻防護技術
在離村莊民房、工廠、運輸線路較近處進行石方爆破時, 采用預留隔墻或用其它挖方的土石碴堆筑一道隔墻, 達到降低了爆破位置、改變爆破時沖擊波的方向和能量。同時, 爆破參數應選擇合理, 綜合防護措施得當, 能夠使爆破時對民房、工廠、運輸線路不產生任何危害。同時, 在隔墻上修建中間隔離排架, 有效的防范爆破飛石起到較好作用。
4.1 預留隔墻要求
1) 預留隔離墻參數。是指在爆破體上預留一定隔墻底寬B、隔墻高度H、隔墻頂部寬B1, 影響預留隔墻參數變化的因素有:原有邊坡的地形條件、圍巖風化程度、圍巖整體性、圍巖的堅固性、原有邊坡的坡度、邊坡周邊環境、采取的施工方法等。預留隔墻在保證爆破時是穩定、隔墻不被破壞的前提下, 預留隔墻越薄越好。
2) 隔墻頂部寬度B1的確定。B1在確保隔墻在爆破時穩定條件下, 留得越薄越好, 更有利于拆除時的爆破安全, 一般工況下寬度為薄層剝離厚度的1.5~2.0倍。
3) 隔墻底寬B的確定。底寬B與既有線邊坡坡度的坡高m值和隔離墻高度H有關。
4) 隔墻高度H的確定。隔墻高度H的取值, 原則上是越高越好, 但它受到地形、爆破和施工方案的影響, 一般取H小于或等于第一次開挖寬度, 同時, 應保證H≥5m。
4.2 預筑隔墻的要求
1) 預筑隔墻。是指在爆破體外4m處采用別處開挖的碴料, 在爆破體臨建筑物一側人為修筑一道隔墻, 利用隔墻降低爆破體位置, 達到減少飛石與改變沖擊波方向的作用。
2) 隔墻的相關參數的確定。為保證隔墻在爆破時的穩定其堆筑底寬為5.0m, 隔墻頂寬為2.0m, 并為下一步進行排架施工留下操作位置。
3) 隔墻高度H的確定。堆筑的隔墻高度H一般狀況下越高越好, 但是從穩定和安全出發, 其堆筑隔墻H取值為2.5~3.0m。造成爆破體在坑內施工, 其安全性好。
4) 中間防護。在堆筑隔墻上和保護物之間搭設排架進行立面防護, 排架兩側與中部用鐵線拉緊或進行斜支撐固定, 排架上掛竹跳板或膠皮帶進行飛石防護。
4.3 爆破隔墻技術的優越性
1) 在離村莊、工廠與建筑物和對人員安全造成嚴重威脅, 由其是在公路與在線鐵路旁進行爆破作業時, 其危險性特別高, 當采用隔墻防護技術, 使平地爆破改變為坑中爆破, 一切爆破作業在坑內進行, 安全性好。
2) 隔墻高度H一般達到3m后, 給拉槽爆破與側向臺階剝離爆破形成天然屏障, 比單獨采用鋼管排架防護更加穩固, 更加安全。
3) 在村莊、工廠與建筑物一側采用隔墻防護, 有效改變爆破時沖擊波的方向, 減小爆破沖擊波給村莊、建筑物造成損壞, 防止和減弱空氣沖擊波對建筑物的損害也十分有效。
4) 采用隔墻防護技術, 可根據地形條件隨機變化, 靈活布置, 隔墻布置可選擇不同方法, 其方法能加快路基開挖進度、確保安全、保證工期。
5 結束語
復雜環境下的石方控制爆破應充分了解爆破巖體的地質結構、特點和保護建筑物的結構, 因不同結構物有著千差萬別的要求, 施工中制定簡單、安全易行的保護措施與控制方法是十分重要的。文中所述的爆破飛石控制技術, 是我局承建的京瀘高鐵泰安段DK453+120~DK453+740路基石質路塹爆破開挖中, 石質路塹最大挖深度20.2m, 邊坡最大高度為30m, 路段為全巖石路塹開挖。石質路塹開挖左側毗鄰既有線津浦鐵路, 最近距離4m至15m, 鐵路每天車流密集, 屬于既有線爆破。為保證既有線行車安全, 避免飛石和減小振動, 路塹開挖采用控制爆破和炮被全覆蓋與鋼管排架掛竹跳板防護飛石, 該防護方法在爆破施工中取得較好的效果。同時, 在南水北調內邱縣SG09標段中, 爆破區樁號143+831~145+580段周邊環境較為復雜, 渠道最大開挖深度34m, 渠道石方爆破開挖量達到260萬m3。渠道右側靠近西邵明村, 距離村莊約70m, 縱向長度近300m, 業主要求有村莊段爆破要控制沖擊波、振動與爆破飛石等進行控制和安全防護。項目利用渠道土石開挖段的棄碴, 在靠村莊一側離渠道5m處堆筑了一道長400m長的隔墻, 隔墻寬4.5m、高3.0m, 拉槽爆破時采用〝炮被〞全覆蓋控制飛石, 降低爆破振動影響, 采用控制一次單響藥量等措施, 在渠道260萬m3爆破開挖中有效控制了飛石、沖擊波與振動對建筑物的傷害, 獲得較好的爆破效果。
摘要：在京瀘高鐵泰安段DK453+120DK453+740路基石質路塹爆破開挖中, 路段為全巖石路塹開挖。石質路塹開挖左側毗鄰既有線津浦鐵路, 最近距離4m至15m, 每天車流密集, 屬于既有線爆破。為保證既有線行車安全, 避免飛石和減小振動, 路塹開挖采用控制爆破和炮被全覆蓋與鋼管排架掛竹跳板防護飛石, 該防護方法在爆破施工中取得較好的效果。
環境治理下納米技術論文范文第4篇
協作學習是一種通過小組或團隊的形式組織學生進行學習的一種策略。小組協作活動中的個體可以將他在學習過程中探索、發現的信息與小組中的其它成員共享, 甚至可以同其它組或全班同學共享。
研究表明, 協作學習與個別學習及競爭學習相比在很多方面更有效:能廣泛提高學生的學習效率;能密切學習者之間的關系;更有利于學生的心理健康、社會責任感和自尊心的培養等。協作學習也是當前新課程所倡導的一種積極的學習方式。
筆者結合個人從事實驗教學工作的實踐, 現簡要介紹一下在安排學生進行探究實驗時, 組織學生開展協作學習的教學嘗試。
1 明確協作學習的任務
明確協作學習任務是協作學習活動開展的前提, 老師為學生布置的探究實驗所要解決的問題即是協作學習的任務, 通常該問題具備一定的挑戰性, 學生個人解決該問題有相應的困難, 在此情形下, 老師才組織學生開展協作學習。當明確了協作學習的任務后, 把學生組成協作小組一起來合作, 并共同來完成這個任務。
2 構建協作學習小組
協作小組是協作學習模式的基本組成部分, 小組劃分方式的不同, 將直接影響到協作學習的效果。通常情況下, 教師在對學生進行分組時應做好以下工作。
2.1 分組準備
教師在進行協作組的組織過程中一定要仔細分析學生的基本情況, 慎重進行分組前的調查和論證, 切忌草率分組。常規的方法是以日常觀察和進行問卷調查相結合的方法, 從以下幾個方面對學生進行考察。
學習者的學習水平; (1) 學習者的學習風格 (主要包括學習傾向和學習策略等) ; (2) 學習者的性格和動手能力; (3) 學習者期望的合作者; (4) 學習者希望回避的合作者; (5) 學習者希望在本活動中承擔的角色等。
在充分調查的前提下, 根據調查問卷的結果和教師對學生的了解進行分組 (調查問卷結果不應向學生公開) 。
2.2 協作小組的構成
在對學生進行基本了解和分析的基礎上, 老師再組織學生進行分組。協作小組的人數一般由4人左右組成較為合適, 但也可以隨任務的困難程度、任務的多少而調整, 一般來說小組規模不應太大。學習者的水平差異是構建最佳協作小組所要考慮的一個重要因素。如果學生是初次開展協作學習活動, 則可以先采取隨機組合, 待學生之間相互有了了解, 再根據性別、成績狀況、興趣、個性特點進行組合。但是因為學生在進行探究實驗活動時, 通常是面臨一些有相對難度的問題, 這時老師要考慮學生之間的能力差異, 避免將有學習困難的學生組建到一起, 而應采取差異水平組合, 有利于同學之間互幫互學、共同進步。此外, 有時水平差異懸殊的學生在一起討論或學習某個問題時, 容易使一部分學生失去興趣, 這時老師則應平衡考慮, 亦可以同等水平組合的方式進行調整, 有時在一定程度上有利于調動組內成員的學習積極性。
3 協作小組探究實驗活動的評價
學生探究實驗活動的評價, 不僅是檢驗學生學習活動的手段, 也是促進學生積極參與協作小組探究實驗活動的策略。
實驗探究的過程是一個集個人探究和小組學習為一體的協作學習過程, 對協作學習的評價可以采取教師點評、小組互評和個人自評等多種評價方法。評價的著眼點應放在協作小組中總體目標的實現情況以及每個組員對小組目標的貢獻情況和努力程度上。其中老師可以先制定學習自評表, 讓學生對照來自行檢驗個人參與探究活動的情況, 其目的是讓小組成員清楚個人距學習目標的距離, 激勵學生全心投入到學習活動中去。評價的目標, 既要體現認知目標、技能目標的實現又要注重體現對學生探究活動態度的評價, 使學生獲得探究活動的動力和信心。
4 信息技術對學生實驗探究學習活動的支持
4.1 信息檢索
在當前信息技術環境下, 信息獲取的渠道更加廣泛和通暢, 學生探究實驗活動的開展, 除了充分利用書本知識外, 互聯網更是為學生們打開了一扇瀏覽浩瀚知識海洋的窗口, 通過相應的檢索, 學生們可以方便的得到個人需要的學習信息。因此說, 信息技術環境為學生實驗探究活動的開展提供了豐富的學習資源支持。
4.2 模擬實驗
利用計算機建模和仿真技術來表現某些實驗系統的結構和動態, 為學生提供一種可以體驗和觀察實驗的環境。計算機模擬允許學生通過改變輸入數據的大小來觀測系統的變化。我國南京金華科軟件有限公司的《仿真物理實驗室》就是這種例子。
4.3 交流支持
信息技術對探究實驗活動的支持也體現在, 它可以作為交流工具, 能夠用于引導探究活動的進行, 擴大師生之間的交流, 更好地進行合作與交流。多媒體的展現功能能有效的輔助學生的交流, 表達他們的思想。
當前信息技術為人們的學習和交流提供了各種工具和平臺, 如Email, QQ聊天室, 論壇 (含Blog等) 等。例如:可以利用學校的校園網來建立一個實驗學習論壇, 既可以方便學生的交流和相互學習, 教師又可以通過論壇實現對實驗的延伸引導, 促進學生的實驗學習反思。
摘要：學生實驗探究活動是培養學生分析問題和解決問題能力的重要環節, 隨著探究實驗活動在學校的深入開展, 如何促進學生積極有效地進行探究實驗活動, 的確是一個值得人們去思考的問題。本文就在信息技術環境下, 怎樣對學生探究實驗活動進行組織簡單作一闡述。
關鍵詞：信息技術環境,探究實驗活動,組織
參考文獻
[1] 馬秀麟, 白鳳鳳.基于知識管理的學習資源的組織與設計[J].中國教育信息化, 2007 (10) .
環境治理下納米技術論文范文第5篇
一、大學數學教育存在的問題
目前, 大學數學教育還較為傳統, 教育中還存在一些不足。在高等教育大眾化發展背景下, 現在的大學生招收質量有所下降, 學生的數學基礎較為薄弱, 邏輯思維能力、分析問題的能力較弱。并且接受新知識的能力也不是很強, 教育對象的變化, 必然影響到數學教育的效果。另外, 在擴招的背景下, 學生數量規模有了大規模的增加, 但教師數量沒有明顯增加, 這樣在數學教育中, 一位教師要面對很多學生, 很難在有限的課堂時間內與學生進行充分交流, 這樣, 就很難對學生進行有效的指導和輔導, 這也制約了數學教育的發展?，F在高等教育的模式還較為傳統, 教育者按照數學教育早已形成的一套嚴謹的教學模式開展教育活動, 按照嚴格的定式開展教育活動, 不重視數學教育模式的創新和改革, 這就制約了數學教育的發展。在數學教育中, 所有的教師統一安排課堂內容的進度, 統一對學生進行輔導, 統一進行作業批改, 統一對學生進行數學課程考核評價, 單一的教育模式很難做到因材施教, 學生的個性化發展難以實現。并且, 在高等數學教育中, 教育內容是統一的, 教師上課也主要依托數學教材進行內容講解, 學生也主要是學教材, 這種統一的教育內容不能滿足學生個性化的需要。在數學教育中, 教師所采用的教學手段也是較為單一的, 一般都是采用粉筆加黑板的方式授課, 也有教師利用電子講稿授課, 在課堂上, 也是教師在講, 學生在聽, 這種單一的授課方式也制約到學生學習數學的興趣。高等數學具有較強的抽象性和邏輯性, 借助于傳統的授課模式, 學生很難發現學習中的知識盲點, 也很難及時發現自身所存在的問題。學生的個性化學習, 自主化學習難以實現, 這樣, 學生在學習中遇到的問題很難得到及時地解決。傳統的教育模式下, 教育內容滯后, 作業形式單一, 學生難以實現高效率高質量的學習, 很多學生感到數學學習難度很大, 這也制約了學生高等數學學習的自信, 影響到學生的數學學習興趣的培養, 數學教育質量很難得到提升。
二、信息技術應用于大學數學教育中的意義
在大學數學教育中, 教育內容相對的單一, 個性化設置不足。有些內容是學生很難理解和掌握的, 是不符合學生實際的, 這種內容設置很難使學生得到發展。借助于信息化手段, 學生基于教師所設置的數學課題和問題, 借助于網絡巨大的搜索引擎功能, 能夠快速地搜集到自己需要的數學信息。借助于信息化手段, 學生可以及時快速地找到自己需要的學習內容, 可以彌補自己數學知識方面的漏洞, 學生也可以借助于信息化手段, 找到自己需要的數學內容, 這有助于提升學生數學學習的效率, 促進學生實現個性化的學習。另外, 借助于信息化手段, 教師可以創設出視聽觸覺一體化的虛擬環境, 教師可以把數學知識學習, 數學問題融入到具體的情境中, 在這種具體化的情境中, 學生可以與虛擬環境中的客體進行多方面的交互, 可以從多方面對數學知識技能進行感知、體驗, 在這種逼真的環境中, 學生更容易學習知識, 掌握技能。不僅如此, 借助于信息化手段, 能夠為學生進行數學研究性學習提供交流的平臺。借助于信息化手段, 教師可以構建數學知識理論研究的平臺, 在這種平臺中, 學生可以分享自己的數學研究成果, 可以把自己學習過程中遇到的問題發布在平臺上, 通過集體交流的方式, 借助于集體的智慧, 促進數學問題的有效解決。借助于信息化交流平臺, 學生之間, 師生之間可以進行雙向和多向的交流探索, 學生學習中所遇到的各種困惑或者是問題能夠得到及時的解決, 這對于學生的發展也是極大的促進。借助于信息化手段也有助于培養學生的辯證性思維能力, 提升學生的思維品質。在共同的網絡平臺上, 師生之間, 學生之間可以針對某一種數學問題進行討論和辯論, 在共同的討論辯論過程中, 學生會逐漸學會從多方面考慮探究問題, 學生會從多方面探究事情的來龍去脈, 會更為全面客觀地研究問題。在不斷的溝通交流中, 學生能夠實現對問題的多方面的理解和研究, 這對于提升學生的辯證思維能力是一種極大的促進。不僅如此, 豐富的網絡學習資源, 也能夠拓展學生的視野, 使學生接觸到很多書本上所沒有的知識, 問題, 這樣, 學生的發散性思維能力和創造性思維能夠在不斷的實踐中可以得到發展。
三、信息技術環境下大學數學教學改革策略
(一) 基于教材內容和學生情況, 制作出品質高的多媒體課件
在信息技術環境下, 多媒體課件的應用非常普遍。課件質量的高低直接影響到教學的質量。因此, 教師要能夠基于教材內容和學生情況, 制定高質量的多媒體課件, 這個工作是非常重要的。制作高質量的多媒體課件, 教師要能夠基于教育重難點內容, 明確課件設計思路, 能夠合理有序, 主次分明地設計課件內容, 通過課件要能夠有效地把數學公式、概念、定理等內容, 準確簡潔地呈現給學生。還有一些內容是不適合用課件展示的, 教師還需要設計相應的板書。實現課件教育與板書教育的結合。在課件內容設計中, 不僅要設計相關教材內容, 還要能夠設計自身對知識點的理解, 教學的經驗與積累等內容。能夠借助于課件對數學學科的抽象性和邏輯性進行有效展示, 以這種課件設計及展示有效培養學生對數學邏輯思維意識和能力。另外, 在制作課件的時候, 教師要重視傳統教育優勢的應用, 要能夠融入師生互動環節。要通過課件的應用, 將數學中的空間幾何和多元函數等內容以直觀動畫的形式展示出來, 將數學中的定理概念等內容應用傳統的板書模式進行呈現, 要能夠實現師生之間的有效互動, 借助于多媒體實現數學知識內容的有效展示。
(二) 設置網上輔導、答疑和自測系統
在信息技術環境下, 實現大學生數學教育的改革創新, 就要能夠設置網上輔導、答疑和自測系統, 能夠通過這種系統及時了解學生的數學學習效果。借助于這種系統, 學生可以對自己的學習情況進行自我檢查, 通過自我檢測, 學生能夠及時發現自己的知識弱點, 能夠找到自己的問題, 及時解決學習中的問題。借助于這種系統, 學生可以隨時向教師請教, 通過這種系統, 師生能夠及時溝通解決學生的疑惑問題。借助于這種系統, 學生可以實現自主學習, 學生學習的數學的積極性也能夠得到有效提升。借助于這種系統, 教師可以對學生進行網絡輔導, 對學生進行個性化的輔導, 這樣, 教育的針對性更強, 教育的效果也會得到提升。借助于這種系統, 教師可以深入開展教學研究, 把相關研究成果發布在校園網上, 引導學生能夠深入進行學習。
(三) 優化教育內容
在大學數學教育中, 借助于信息技術手段進行教育創新, 必須要能夠基于學生的學習需要, 學習能力情況, 對教育內容進行優化設計。在教育內容設計中, 要能夠多設計一些應用性的內容, 基于學生專業情況, 設置一些與學生專業聯系結合緊密的內容, 教育者要研究學生的需要和興趣, 基于數學教育目標需要, 設置數學必學內容, 選學內容和欣賞提高內容, 以不同的內容設計, 滿足不同學生的數學學習的需要。
在教材內容優化設計中, 全體數學教師要加強合作, 能夠真正設計出實用, 語言生動, 可讀性強的內容。另外, 要重視高等數學思想方法內容設計, 對重要的數學學習方法進行歸納總結, 指導學生掌握正確的數學學習方法, 實現數學高效的自主學習。在教育內容選擇設計中, 要對一些重點難點內容進行深入分析和說明, 加強重要概念的辨析, 以學生喜歡的方式把相關內呈現出來, 降低高等數學的學習難度和枯燥度, 以激發學生學習的自信。在教學內容選擇設計中, 要能夠融入一些數學史知識內容, 增加一些人文色彩內容, 并且要設置數學欣賞提高內容, 滿足一些想要深入進行數學學習的學生的需要。在教育內容選擇設計中, 要基于不同學生的需要進行設計, 通過教師的共同努力, 能夠為學生進行數學學習提供高質量高品質的資源, 這樣, 才能滿足學生學習發展的需要。
(四) 精心設計學生作業卡習題和自測內容
信息技術環境下, 開展大學數學教學改革, 需要在網絡學習平臺上, 精心設計學生作業卡習題和自測內容, 以這種設計使學生能夠隨時進行習題鞏固, 進行相關內容的自我檢測, 了解自己的學習情況。這種設計可以為學生進行自我學習提供支持, 同時也能夠減輕教師的作業批改負擔, 教師能夠把更多的時間投入在對學生的個性化指導輔道上, 用在發展自己的教育專業能力方面, 這樣, 就能夠有效提升數學教育的質量。
教師要根據各章節數學知識點的情況, 圍繞章節內容, 設計一套優質的自測題, 然后把相關內容放在網站上供學生選擇使用, 同時還需要結合教學進度, 設置隨堂練習題, 設置作業卡, 設置相應的分值, 并設置詳細的解答, 以這種設置使學生能夠隨時對自己進行檢測, 并基于相關答案進行自我學習與完善, 通過這種實踐練習, 學生能夠實現自我發展。
總之, 目前, 大學數學教育還存在一些不足, 要解決相關教育問題, 促進學生實現數學的自主化的個性化的學習, 提升教育的質量, 需要借助于信息技術手段進行教育方式的創新, 也只有進行教育改革和創新, 數學教育發展才有保障。作為教育者要能夠研究信息技術環境下進行數學教育創新的方法和途徑, 要能夠通過不懈的努力, 實現高素養人才的有效培養。
摘要：信息技術環境下, 加強大學數學教學改革創新, 是時代的要求, 也是促進大學數學教育創新發展的需要。本文分析了大學數學教育存在的問題, 分析了信息技術應用于大學數學教育中的意義, 從基于教材內容和學生情況, 制作出品質高的多媒體課件;設置網上輔導、答疑和自測系統;優化教育內容;精心設計學生作業卡習題和自測內容多方面提出了信息技術環境下大學數學教學改革策略, 對于大學數學教育的創新發展是一種促進。
關鍵詞：信息技術環境下,大學數學教育,改革,策略
參考文獻
[1] 薛冬梅.教育信息化背景下的大學公共數學基礎課教學改革與實踐[J].科技資訊, 2014 (32) :178.
環境治理下納米技術論文范文第6篇
1.1 多核芯片對通信的影響
多核技術屬于一種硬件技術, 即在一個處理芯片的內部集成多個工作核心。為了提高數據之間的轉換和處理能力, 減少內存的工作壓力, 目前采用的多核芯片在內部集成了容量較大的高速緩沖存儲器 (Cache) , 在Intel公司的四核處理器中就集成了2MB的共享Cache, AMD公司出品的產品也在芯片上集成了Cache。在實際的運行中, 因為Cache和內存的存儲模式存在差異, 這就導致多核處理器與傳統的SMP系統之間的差異, 傳統的兩層通信模式是節點內通過共享內存通信、節點間通過高性能網絡通信, 而新的通信方式變為三層通信模式, 片內同共享Cache通信、片間通供共享通信、節點間通過高性能網絡通信。這在通信的媒介和層次之間的互訪上存在著明顯的差異。
1.2 集合通信的含義
所謂集合通信就是組織一個通信域為一組通信的進程服務, 在進程之間完成特定的通信操作, 主要是針對數據分發和同步化操作。在MPI基礎上的集合通信有兩種模式, 一種是一對多的通信模式;另一種是多對多的模式。因為集合通信隨著并行程序規模的拓展, 使得所需要的進程數目也就越多, 進程之間的數據交互和同步操作也就越多。
1.3 多核與集合通信的研究現狀
在使用多核處理器的硬件環境中, 集合通信的性能可以得到優化, 這個優勢已經得到了業界的關注, 也對此進行了相關的研究。如:針對Intel多核心系統共享2L Cache的特征, 提出合理兩層通信計算來對M P I-B c a s t和M P I-A l l g a t h e r, 應用N U M A的特征, 優化MPI-Allreduce共享內存, 同時采用通信調度的手段對其進行充分利用HT總線的雙向寬帶, 從而使得MPI-Alltoal性能進一步優化。此種研究是針對硬件特征而展開的, 而不能代表眾多多核系統的特征。
2 多核環境下高效集合通信的關鍵技術
2.1 關于MPI-Barrier的研究
MPI-barrier主要針對多個進程之間的同步操作而進行的, 在進行Barrier操作的過程其他程序都需要暫緩直至Barrier完成, 目前基于共享內存的MPI-Barrier計算方式是利用兩層通信來完成的:首先是節點間同步, 此過程對節點的首級進程之間完成同步, 相應的優化手段是利用OSU大學采用RDMA進行操作, 完成數據的交互提高了節點間的數據傳輸的性能;其次節點內的同步, 此時采用了基于內存共享的雙隊列算法來完成。目前, 雙隊列的計算方式是在共享內存的基礎上實現的, 因為gather和scatter兩個階段所采用的隊列形式不同, 所以Cache的缺失率會有所增加, 導致Barrier操作時性能會有所下降。這就需要對其進行必要的改進, 研究發現可從gather和scatter兩個階段的順序性來進行改進, 利用同一個隊列來進行gather和scatter操作, 以此減低了空間的浪費, 提高了共享Cache時的工作效率, 這樣就可以提高集合通信的效率。
為了保證MPI-Barrier可以獲得更多的多核芯片的內部結構信息, 采用此種改進的算法將傳統的片內、片間的兩層式計算方法進行拓展, 實現了多層次的集合通信。MPI-Barrier算法實現時仍然是保持gather和scatter兩個階段的計算過程, 同時對gather和scatter的操作分為三個層次, 片內、節點內、芯片間, 此時的計算是根據不同的進程所在的層次, 以及處理任務差異來進行數據處理, 此進程有也有三種: (1) 節點的首級進程處理, 首先是負責芯片級主要進程的gather進程操作, 一旦gather操作完成就代表芯片內部的相應操作結束, 然后首級進程之間即開始gather和scatter操作, 以此完成二者之間的同步化, 在首級進程之間完成同步處理后, 系統將開始芯片級主進程的scatter操作。 (2) 芯片級主要進程操作。負責芯片內部子進程都完成gather操作后, 即向節點首級進程發出通知報告gather完成, 等待節點首級進程分發scatter操作, 在接收到此項指令后, 在向子進程分發scatter操作。 (3) 子進程操作。負責向自身對應度的芯片級主進程同時本進程完成gather的操作, 同時等待芯片級主進程發出的scatter操作指令, 在子進程獲得指令后, 就表示本次度的Barrier操作完成。多層次集合通信的計算方式適應了多核環境下的三層結構, 相比一些算法更可以將多元化的通信操作融合到片內通信上, 并完成計算, 所以大大提高了MPI-Barrier通信效率。
2.2 關于MPI-Bcast的研究
在MPI-Bcast的方式主要是將主進程中的數據進行廣播, 分布到所有進程中。此種計算在小消息情況下為了減少通信延遲, 采用了binomial tree的方式, 而針對大消息為了提高并發, 節點間利用scatterallgather的計算方式, 節點內進程是一種共享的方式, 首進程先將數據復制到共享內存, 然后其他進程在計算中對此備份進行共享和調用?，F有的計算方式大消息通信有兩個問題:一是所以進程同時共享備份數據這就會造成內存的競爭, 減低了系統性能指標。二是計算過程中共享內存的分配由首進程控制, 對于NUMA系統而言, 共享內存位于靠近首進程的位置, 這樣多個進程訪問內存只能利用系統的一個內存控制器的帶寬, 而不是所有帶寬, 限制了系統的性能優勢發揮。
對此, 如果采用并發限制技術和NUMA感知的集合通信優化方式來優化MPI-Bcast的大消息處理能力。從其實質上看就是利用限制技術和分配內存的方式限制系統對內存訪問的次序和時間, 這樣就實際上就完成了進程對內存中拷貝數據的訪問和調用規范化, 這樣就形成了一個具有特定邏輯的數據通信流程, 提高了系統的效率, 也就提高了性能。
3 結語
通過對計算方法的優化, 進程處理的層次和過程都將趨向于多核技術的實際計算過程, 此種方式是一種適應性改進, 即在研究多核環境下的系統運行流程, 從而獲得對集合通信處理流程的改進依據, 進而使得硬件與軟件融合起來, 提高系統通信的效率。
摘要：多核技術是硬件設備的革命, 其帶來的是更加優化的數據處理效果。但是在此條件下的集合通信卻遇到了計算方式上的多種選擇性。此種多元計算途徑如果處理不好就會導致多核系統喪失其優勢, 而帶來性能的下降。所以計算方法的合理優化就成為了多核環境下集合通信的關鍵技術。
關鍵詞：多核處理,集合通信,計算方法,計算優化
參考文獻
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