流量控制范文第1篇
傳統的文件傳輸協議FTP的工作原理, 明顯存在的缺點是受到服務器性能和其所連接網絡帶寬的限制, 隨著用戶數的增多, 下載速度明顯降低。事實上, 基于這種結構的文件傳輸模式在服務器上都有最大用戶數的限制, 以防止Client數量過多造成服務器過載死機。
為了更好的完成下載工作, 大多數用戶使用BT下載, BT下載實際上就是典型的P2P下載, 該種下載方式與WEB方式正好相反, 該種模式不需要服務器, 而是在用戶機與用戶機之間進行傳播, 也可以說每臺用戶機都是服務器。
1.1 傳統文件傳輸模式 (P2S)
傳統的文件傳輸協議以FTP為代表, 其工作原理見圖1。如圖所示, 對于FTP協議, 每一個客戶端Client向服務器請求文件都要建立一個連接, 直到文件完全由FTP Server傳送給Client結束為止。這種協議存在明顯的缺點, 由于受到服務器性能和其所連接網絡帶寬的限制, 隨著用戶數的增多, 下載速度明顯降低。事實上, 基于這種結構的文件傳輸模式在服務器上都有最大用戶數的限制, 以防止Client數量過多造成服務器過載死機。
FTP是TCP/IP的一種具體應用, 它使用TCP傳輸, FTP客戶端在和服務器建立連接前就要經過TCP的"三次握手"的過程, 這樣客戶端與服務器之間的連接是可靠的, 而且是面向連接, 為數據的傳輸提供了可靠的保證。
FTP需要2個端口, 其中21端口是作為控制連接端口, 用于發送指令給服務器以及等待服務器響應, 另一個是20端口, 用作數據傳輸端口 (僅PORT模式) , 以建立數據傳輸通道。
FTP的連接模式有兩種, PORT和PASV。PORT模式是一個主動模式, PASV是被動模式。 (這里都是相對于服務器而言的)
1.2 PORT模式
當FTP客戶端以PORT模式連接服務器時, 客戶端系統會動態的選擇一個端口號連接服務器的21端口。當經過TCP的三次握手后, 連接 (控制信道) 被建立。用戶要列出服務器上的目錄結構, 就要建立一個數據通道, 此時客戶端會發出PORT指令告訴服務器連接自己的什么端口 (一個大于1024的動態空閑端口) 來建立一條數據通道 (這個命令由控制信道發送給服務器) , 當服務器接到這一指令時, 服務器會使用20端口連接用戶在PORT指令中指定的端口號, 用以發送目錄的列表。
1.3 PASV模式
當FTP客戶端以PASV模式連接服務器時, 在初始化連接即連接服務器這個過程和PORT模式是一樣的。不同的是, 當FTP客戶端發送要求數據返回的命令時, 它不向服務器發送PORT指令而是發送PASV指令, 在這個指令中, 客戶端告訴服務器自己要連接服務器的某一個端口。如果服務器上的這個端口是空閑的可用的, 那么服務器會返回ACK的確認信息, 之后數據傳輸通道被建立并返回用戶所要的信息;如果服務器的這個端口被另一個資源所使用, 那么服務器返回UNACK的信息。那么這時, FTP客戶會再次發送PASV命令, 這也就是所謂的連接建立的協商過程。
通過以上比較得出, PORT模式建立數據傳輸通道是由服務器端發起的, 服務器使用20端口連接客戶端的某一個大于1024的端口;在PASV模式中, 數據傳輸的通道的建立是由FTP客戶端發起的, 它使用一個大于1024的端口連接服務器的1024以上的某一個端口。
2 基于P2P原理的新一代文件傳輸模式
BT下載實際上就是典型的P2P下載, 該種下載方式與WEB方式正好相反, 該種模式不需要服務器, 而是在用戶機與用戶機之間進行傳播, 也可以說每臺用戶機都是服務器。
BT服務器端把一個文件分成了Z個部分, 甲在服務器隨機下載了第N部分, 乙在服務器隨機下載了第M部分, 這樣甲的BT下載軟件就會根據情況到乙的電腦上去拿乙已經下載好的M部分, 乙的BT就會根據情況去到甲的電腦上去拿甲已經下載好的N部分, 這樣就不但減輕了服務器端的負荷, 也加快了用戶方 (甲乙) 的下載速度, 效率也提高了, 同樣減少了地域之間的限制。比如說丙要連到服務器去下載可能才幾K, 但是要是到甲和乙的電腦上去拿就快得多了。所以說用的人越多, 下載的人越多, 大家也就越快, BT的優越性就在這里。并且, 客戶端在下載的同時, 也在上傳 (別人從客戶端的電腦上拿那個文件的某個部分) , 所以說在享受別人提供的下載的同時, 客戶端也在貢獻。
從BT的下載原理可以看出P2P下載的優越性:一個文件的下載者在下載的同時不斷相互上傳數據, 使文件源可以在很有限的負載增加的情況下支持大量下載者同時下載。這樣, 數據傳輸很少受服務器性能的限制, 從而大大提高了互聯網用戶對文件的共享度。與此同時, P2P也給服務器造成了很大的流量負擔。
3 解決方法
下面主要提出限制BT下載的一些辦法, 目前主要有兩種, 一種是通過抓取數據包分析得出應用程序的簽名信息直接封鎖BT下載, 例如加載思科提供的PDLM模塊就可以實現;另一種就是在端口加以控制。
首先來簡單介紹一下NBAR, NBAR (Network-Based Application Recognition基于網絡的應用識別) 是思科在Cisco IOS軟件中添加的最新功能之一。該應用是一種新的分類引擎, 可以識別被請求的應用的類型。識別對象包括多種應用, 例如基于Web的應用和客戶端/服務器應用。在識別出應用的類型之后, 該軟件可以與QoS功能協作, 確保網絡使用針對某種特定應用的特殊功能。NBAR和QoS確保了企業可以根據自己的目標, 最有效地利用自己的可用網絡帶寬。這包括多種功能, 例如能夠保障為關鍵的應用提供一定數量的帶寬, 限制為較不重要的應用提供的帶寬, 丟棄所選中的數據分組以避免網絡擁塞, 以及為分組加上標簽, 以確保網絡可以提供端到端的QoS。
3.1 通過對BT常用端口加以限制
大家都知道如果要限制某項服務, 可以在路由器上設置ACL (訪問控制列表) 將該服務所用的端口封掉, 從而阻止該服務的正常運行.對BT軟件, 我們可以嘗試封它的一些常用端口.
access-list 101 deny tcp any any range 6880 6890
access-list 101 deny tcp any range 6880 6890 any
access-list 101 permit ip any any
該方法簡單易用, 但由于目前的BT下載軟件映射端口的隨機性, 采用這種方法控制BT下載的效果并不明顯。
3.2 加載PDLM模塊的方法
CISCO在其官方網站提供了三個PDLM模塊, 分別為KAZAA2.pdlm, bittorrent.pdlm. emonkey.pdlm可以用來封鎖KAZAA, BT, 電驢, 在此我們就以限制BT下載為例來說明。
首先通過 TFTP 服務器將 bittorrent.pdlm 拷貝到路由中。
利用ip nbar pdlm bittorrent.pdlm命令將 NBAR 中的 BT 功能啟動。再創建一個 class-map和policy map并且把它應用到相應的路由器的接口上。
具體命令如下:
class-map match-any bit //創建一個CLASS_MAP名為BIT
match protocol bittorrent //要求符合模塊bittorrent的標準
policy-map limit-bit//創建一個POLICY-MAP名為LIMIT-BIT
class bit//要求符合剛才定義的名為BIT的CLASS-MAP
drop //如果符合則丟數據包
interface gigabitEthernet0/2 //進入網絡出口那個接口
service-policy input limit-bit //當有數據包進入時啟用LIMIT-BIT路由策略
service-policy output limit-bit //當有數據包出的時候啟用LIMIT-BIT路由策略
這種方法能夠精確的找到BT應用程序, 可以完全禁止BT流量, 但是要耗費路由器大量的CPU資源, 會降低路由器處理其他數據包的速度。經測試, 在采用該方法禁止BT流量時, 路由器的CPU占用率由2～3%上升到了99%.
同時, 不能粗暴的把BT這種新型的應用加以屏蔽丟棄, 加以合理控制才是正確的做法。
4 結束語
校園網是校園數字化建設的核心內容, 高效快速的校園網對于學校的教學和科研活動都具有十分重要的意義, 既為師生創造了高效快捷的學習環境, 也從一個側面反映了學校的教學能力和水平。為了高效的利用網絡資源, 解決帶寬的有限性和網絡應用的快速增長之間存在的矛盾, 必須對一些應用程序采取合理的控制。
參考文獻
[1]孟玲玲.校園網組建與維護[M].北京:人民大學出版社, 2011.
[2]羅杰文.Peer to Peer (P2P) 綜述[EB/OL].http://www.doc88.com/P-500834199017.htmL.
流量控制范文第2篇
流量是現代工業生產過程中最常用的過程控制參數,隨著現代工業技術的發展,其精度要求也是越來越高。在生產過程中所采用的各種流量測量方法基于不同的測量原理, 并利用各種不同的輸出信號變化來反映體流量的變化[1]。與此同時,流量控制的要求在不同的場合也各有不同,有的關心準確度,有的關心重復性,具體要視現場生產的產品和工藝要求而定。但不管是基于什么要求,能否對流量進行精確控制始終是一個關系到能否提高工業生產質量、降低生產成本的關鍵技術問題,特別是在冶金、石油、化工、電力、輕工、食品、醫藥等領域。
某廠須按工藝要求在生產過程中及時準確地補充料液,并要求在加料過程中料液流量能保持恒定。以往該廠采用人工方法來調節閥的開度,這種方法不僅費時、費力,而且精度不高,現擬用步進電機結合反饋元件構成的閉環控制系統對該廠的加料系統進行改造。
1系統控制方案
本系統利用步進電機和流量調節閥對流量進行控制,并保證流量在一定時間范圍內恒定。系統采用P80C31單片機作主控單元,并通過對流量計的數值取樣作為反饋信號,整個控制流程見圖1。
設單位時間內要求的進給流量為Q(mL/min),流量調節閥的閥芯直線行程為N(mm),步進電機步距角為θ,采用三相六拍通電方式。步進電機每走一步,調節閥閥芯對應移動一個脈沖當量的位移ζ(0<ζ
l=ζ×F 。 (1)
經過t時間后對應的流量變化為:
ΔQ=Q0-Qt 。 (2)
其中:Qt是時刻t檢測反饋的流量數值,Q0是設定值。又根據流量特性曲線關系可知道流量和開度之間的函數關系為:
Q/Qmax=f(l/L) 。 (3)
其中:Q/Qmax為相對流量,即調節閥某一開度下的流量與全開時流量之比;l/L為相對開度,即調節閥某一開度下的行程與全開時行程之比。將式(1)代入式(3):
Q/Qmax=f(ζ×F/L) 。 (4)
從而有:
ΔQ=Qmax×[f(ζ×F0/L)-f(ζ×Ft/L)] 。 (5)
其中:F0為系統設定流量對應的步進頻率;Ft為t時刻下測得的流量對應的頻率值(可根據式(1)換算出來)。這樣就在步進電機的頻率和系統流量之間建立了函數關系,從而可以通過流量偏差來決定步進頻率:
(1) ΔQ<0,流量超出系統要求,步進電機反轉相應的步數,閥芯朝減小流量的方向移動對應Δζ的距離。一般我們以流量增大的旋轉方向為正向。
(2) ΔQ>0,流量沒有達到系統要求,步進電機再正轉相應的步數,閥芯朝增大流量的方向移動對應Δζ的距離。
(3)ΔQ=0,不需要補償。
2系統硬件及選用要求
整個系統按實現功能可以分為3大塊:①主控單元;②執行單元;③反饋檢測單元。
2.1 主控單元
主控單元是單片機控制系統,選用P80C31單片機,該芯片結合了HMOS的高速和高密度技術及CHMOS的低功耗特征,具有標準MCS-51單片機的體系結構和指令系統[2]。但P80C31片內并無程序存儲器,需外接ROM。
主控單元的外圍輔助硬件包括程序存儲器(E2PROM)、數據存儲器(RAM)的擴展(SRAM)、輸入輸出口(I/O)、鍵盤、LED顯示電路等。程序存儲器用來存放主控程序、偏差計算判別和反饋程序、顯示程序、通信程序等。擴展的數據存儲器SRAM用來存放流量計連續測量反饋的數據及其它必要的數據。8279是目前應用廣泛的鍵盤、顯示器接口器件,是實現人機對話的主要部件。主控單元整體結構見圖2。
2.2 執行單元
步進電機由單片機控制,與傳統的電子電路控制系統相比,利用單片機控制的步進系統可以稱之為“軟控制”系統,它由軟件控制算法代替硬件控制系統,大大地簡化了系統設計并提高了系統效率。在本系統中,選用三相六拍控制方式,只需使用單片機I/O口的3個位控制三相步進電機的各相繞組即可[3]。三相步進電機控制接口框圖見圖3。
由于三相步進電機由三相繞組控制,圖3中單片機的PX.0、PX.1、PX.2就分別與步進電機的三相繞組連接。其中,隔離電路使單片機與步進電機產生電氣隔離,提高系統的可靠性;功放電路提供較大的功率驅動步進電機。設計時可選相應的功能模塊和功率管電路。
驅動電路要根據驅動負載及步進電機來設計。對于步進電機一般有3種驅動方式:①單電壓功率放大電路;②雙電壓功率放大電路;③斬波恒流功率放大電路。具體選用哪種可根據步進電機的驅動功率來決定。單電壓功率放大電路功耗大,但是結構簡單,主要用于小功率步進電機;雙電壓功率放大電路功耗較低,高頻時有較大的轉動力,多用于中功率和大功率步進電機中;斬波恒流功率放大電路是一種較好的功放電路,電流波形頂部呈鋸齒波波形,會產生較大的電磁噪聲。在本系統中選用雙電壓功率放大電路。
與步進電機連接的是流量調節閥,它位于系統的控制末端,其工作性能的好壞直接關系到整個系統。其選型的總體原則是:調節閥的流量特性應與調節對象特性及調節器特性相反,這樣可使調節系統的綜合特性接近于線性。閥的開度和流量之間的關系為:Q/Qmax=f(l/L)。調節閥的流量特性主要決定于閥芯形狀。常用的理想流量特性曲線有直線、等百分比(又稱對數)、快開和拋物線幾種[4],如圖4所示。
2.3 反饋檢測單元
反饋檢測元件為流量計,目前大部分的新型流量計都具有測量反饋功能。在選擇時主要考慮5個問題,即被測流體的特性、生產工藝情況、安裝條件、維護需求以及流量計的儀表特性等。有關流量儀表特性需要弄清楚的細節是:對流量儀表要求的最重要指標是準確度還是重復性,需要多高的準確度和重復性;在給定的準確度下,由于安裝、壓力、溫度或流體特性的變化而引起流量儀表標定系數變化的最大允許范圍;流量是恒定的還是變化的,若是變化的,是連續變化還是間斷性變化;流量測量范圍多大;若流量用于控制時,其響應時間如何;是否存在壓力降限制,如有壓力降限制,最大流量下最大允許壓力損失多大;考慮到壓力損失及流體的磨蝕及腐蝕性時,允許的最大流速是多少;流量測量儀表的長期運行穩定度如何;能夠提供哪種信號輸出等[5]。
在此我們重點所關注的是儀表的準確度、變化的連續性、測量范圍、用于控制時的響應時間、流體的磨蝕性及腐蝕時允許的最大流速和流量、測量儀表的長期運行穩定度等。通過對這些問題的分析來進行流量測量儀表的選型。
3軟件設計
根據上面的分析可知,整個軟件設計其實就是對步進電機的控制脈沖進行程序設計,程序設計主要包含:
(1)各初始化程序:主要包括鍵盤和LED初始化程序、A/D轉換初始化程序。
(2)步進電機控制程序:主要包括:①判斷轉向;②按轉向輸出要求脈沖序列,脈沖序列輸出程序單獨作為子程序調用,其脈沖輸出頻率可以根據鍵盤輸入值來確定,即若假定輸入為Q則其對應的脈沖數為F。
(3)脈沖補償程序:根據流量偏差的計算判別來確定是否對脈沖進行補償及選擇哪種補償方式。
(4)鍵盤功能中斷程序:根據系統需要,設置啟動、暫停、返回、復位等功能鍵,每一功能鍵對應一中斷程序,實現人機對話。
4結束語
通過對步進電機控制的流量控制系統進行理論分析,根據流量偏差與脈沖的關系將流量的偏差轉換成脈沖的偏差,并根據可能出現的偏差對系統進行脈沖補償控制,從而改變整個系統的流量值。這樣既通過反饋實現了步進電機對流量調節閥的精確調節,又提高了整個控制系統的流量控制精度。
參考文獻
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[4]明賜東.調節閥計算、選型、使用[M].成都:成都科技大學出版社,1999.
流量控制范文第3篇
在一個圖像系統中,圖像的獲取、發送、傳輸、接收、輸出、復制等等,每一個環節都會產生干擾,都會使圖像質量降低。因此,如何對這些“降質”圖像進行處理使其達到我們的要求已受到研究人員的高度重視。圖像增強是圖像處理的一項重要內容,其目的是將圖像中感興趣的部分盡可能地突現出來,傳統的圖像增強算法在改善圖像的對比度和增強圖像的細節的同時也放大了噪聲?；谛〔ǚ治龅膱D像增強是從當今一門新興學科——小波分析理論的角度來探討圖像處理問題的。由于小波的多分辨率分析具有良好的空間域和頻率域局部化特性,對高頻采用逐漸精細的時域或空域步長,可以聚焦到分析對象的任意細節,因此特別適合于圖像信號這一類非平穩信源的處理,已成為一種信號/圖像處理的新手段。
本文根據小波分析的特點,對小波分解后的不同子帶進行不同的線性運算,使圖像中原來對比度較差、模糊不清的細節得到了增強;同時還把小波分析與傳統的增強方法結合起來,進行了圖像增強方法的探討和研究,給出了幾種增強算法,并將基于小波變換的圖像增強方法與傳統的圖像增強方法進行了比較。
1 傳統的圖像增強方法
1.1 基于空間域的圖像增強方法
基于空間域的圖像增強方法是直接對每一像元的灰度值進行處理。這種方法中效果比較好的是直方圖均衡化。但由于直方圖是近似的概率密度函數,用離散灰度級作變換時很少能得到完全平坦的結果,所以直方圖均衡化還存在以下缺點:①變換后圖像的灰度級減少,某些細節消失;②某些圖像,如直方圖有高峰,經處理后對比度不自然地過分增強。
1.2 基于頻率域的圖像增強方法
常用的頻域增強方法有低通濾波、高通濾波、帶通和帶阻濾波以及同態濾波等等。同態濾波解決的是光照不均勻或光動態范圍過大引起不清晰的圖像。高通濾波是利用高通濾波器,忽略圖像中過渡比較平緩的部分,突出那些能代表細節、跳變等的高頻部分,使得增強后的圖像邊緣細節部分清晰,但在某種程度上使圖像清晰度降低,處理后的圖像視覺效果不好。
2 小波分析圖像增強
2.1 小波分析基本原理
小波變換的基本思想是用一組函數去表示或逼近一信號,這一組函數稱為小波函數系。它是通過一小波母函數的伸縮和平移產生其“子波”來構成的,用其變換系數描述原來的信號。
一個函數Ψ經伸縮和平移得到一族離散小波函數{Ψi,j(x)=2j/2Ψ(2jx-k)} j,k∈z;構成可積函數空間L2(R)的標準正交基。滿足約束條件undefined的允許小波Ψ具有足夠衰減速度且均值為0,則小波變換undefined為把函數f映射到z2中的數列。其中,a是尺度因子;b是平移因子。如果變換存在逆,這時可以建立從小波系數(f,Ψa,b)精確重建f的數學方法。
根據Mallat的金字塔式分解算法,可以利用∑hn=1,∑gn=0(其中hn、gn為濾波系數)的雙正交濾波器實現可分離二維正交小波快速分解。分解后的小波圖像具有如圖1所示的數據結構。其中,Cj-1為低頻圖像,即待處理圖像的平滑版本;DHL、DLH、DHH為高頻圖像,即原圖的細節版本;而不同分解層數Dj-1、Dj則對應不同的分辨率,j為小波分解級數。小波分解的層次數目可以根據需要選擇,每一層分別對應于不同的頻段和分辨率,尺度越小,空間分辨率就越高。粗略的分辨率對應的是圖像的主要輪廓,細致的分辨率則對應于某些具體的形態。
2.2 基于小波分析的圖像增強方法
2.2.1 高頻加強法
高頻加強法是在小波分解與精確重建的基礎上,對分解圖像進行線性運算處理,抓住其中代表紋理的高頻成分進行增強,然后再經過小波反變換恢復圖像。該方法是一種補償圖像輪廓的處理方法,它將高頻分量相對突出,可以使圖像輪廓加強,使其看起來比較清晰。設{vj}是一張量積空間,構成L2(R)上的一個多分辨率分析,φ和Ψ分別是相應的尺度函數和小波函數,f∈vj為任一圖像函數,則有分解:
undefined。
如果引進一些加權值Kj,n,則可以起到增強高頻的效果,得到:
undefined。
2.2.2 反銳化掩模法
把傳統的反銳化掩模法與小波分析有機地結合起來,就是這里所討論的圖像增強方法。小波變換后的圖像被分離成為4個子圖,其中低頻子圖中包含了原始圖像絕大部分的信息,只丟失了一些高頻分量(邊緣信息)。那么,就可以充分利用小波圖像這一特點,從一層小波分解后的小波圖像中取出低頻子圖,將其擴展至與原始圖像相同大小,這就是所含低頻信息豐富、相對于原始圖像的模糊圖像,其基本算法表示為:
g(x,y)=f(x,y)+k[f(x,y)-f′(x,y)]。
其中:f(x,y)為原始圖像;f′(x,y)是用人為的方法模糊了f(x,y)所得到的圖像;k是常數。模糊的圖像中高頻成分有很大削弱,于是上式中第二項相減的結果就會使f(x,y)的低頻成分損失很多,而高頻成分較完整地保留下來。因此,當迭加k倍的[f(x,y)-f′(x,y)]到f(x,y)后,就提升了高頻成分,而低頻成分幾乎不受影響。增強因子k的選擇可以十分靈活,根據圖像數據的大小不同采用其控制下的不同增強因子。以此增加此方法的靈活性,并達到更好的增強效果。
2.3 基于小波變換的圖像增強方法與傳統的圖像增強方法比較
2.3.1 定性分析
傳統的圖像增強方法在增強圖像的同時,往往會帶來了一些比較嚴重的負效應。比如,平滑濾波能去掉一些顆粒狀噪聲,但同時模糊了圖像中原有的邊緣及細節。而小波分析因它能多尺度、多角度提取信號特征,并在不同尺度上將噪聲和信號明顯地區分開來,所以它在圖像去噪和增強方面有很大優勢?；谛〔ㄗ儞Q的圖像增強的優點可以歸納為以下兩點:①小波分解后,多級尺度多個高頻通道可得到增強,通過小波分解可得到低頻分量和多個尺度上的高頻分量DHH、DHL、DLH,人們可以根據個人興趣隨意增強某個尺度上的高頻部分,也可以隨意衰減某個尺度上的高頻部分;②由于通過提取小波分解后的低頻信息實現了低通濾波功能,在去噪方面有獨特的優勢,因而將去噪方法融合進來,達到增強和去噪相結合的目的。
2.3.2 定量分析
傳統方法和小波方法的增強效果對比見表1。從表1中可以看出,基于小波的圖像增強對應的對比度改善系數最大,說明該方法對圖像增強效果最顯著?；谛〔ǖ膱D像增強的均值比原始圖像的均值增大,對比度改善指數大于1,說明處理前、后圖像的亮度和對比度有了明顯的改善,細節信息有了明顯的增強。
圖2為原始圖像和各種增強方法得到的圖像增強效果的比較。從圖2中可以看出,本論文提出的基于小波的圖像增強技術能在放大噪聲的同時對圖像進行增強。
3 實驗結果分析
運用小波變換的高頻加強法,由于相對增強了高頻成分或削弱了低頻成分,因而所得的圖像往往偏亮或偏暗,對比度差,如果在反變換后再通過對比度增強處理,就能夠得到質量很好的增強圖像。圖3中給出了通過小波變換高頻增強處理后的結果,可以看到,圖像輪廓得到增強,質量得到提高。
基于小波變換的反銳化掩模法充分利用小波分解將原圖像中高頻和低頻成分進行不同程度的分離這一特點,直接從小波圖像下手,將低頻子圖取出來人為處理成原圖的一個模糊版本,即只保留了原圖中的低頻成分,在此基礎上用原圖與模糊版本相減就能夠獲得足夠多的紋理特征。反銳化掩模法獲得的增加圖像見圖4。
4 結論
采用小波變換的反銳化掩模算法較傳統算法有著明顯的優越性。首先,小波變換使得原圖像中不同分辨率的細節特征隨尺度的不同而分離開來,避免了以往工作中通過不斷調整濾波器窗口大小來選擇增強效果的繁瑣工作;其次,在對不同尺度下的小波分量分別進行增強時,原圖像中不論較粗還是較細的輪廓都能夠同時得到增強。由于小波變換具有多分辨率分析的特性,因此經小波變換處理后的圖像,細節部分清晰,層次感強,一些在原圖中隱約的細節特征得到突出,增強效果比較明顯?？傊?本文介紹的兩種方法是在兩種思路下考慮的基于小波變換對圖像的增強。從試驗結果可以看到,高頻加強法著重增強了邊緣部分,而反銳化掩模法則在總體上突出特征,層次分明,不僅邊緣部分,其它的細節也都得到突出,為圖像的判斷提供了可靠的依據。
摘要：利用小波變換后特有的圖像數據結構,將小波分析與傳統的增強方法有機地結合起來,進行了圖像增強方法的探討和研究。實驗結果表明,使用該方法后原圖像中較模糊、對比度差的細節得到增強,紋理清晰,層次感強,其處理結果比傳統的圖像增強方法更令人滿意。
關鍵詞：小波變換,圖像增強,反銳化掩模
參考文獻
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流量控制范文第4篇
關鍵詞：模糊算法,變流量,節能
引言
中央空調水系統變流量技術的發展, 與控制技術的發展是緊密相連的, 隨著控制技術的發展, 變流量技術得到了充分的發展, 并廣泛應用于各類建筑的空調系統中[1,2,3]。
本文以模糊算法作為壓差控制變流量系統的內部算法, 對該控制算法進行了設計, 并進行了實驗應用。
1 壓差控制簡介
所謂壓差控制, 是將管網系統中某兩點的壓差值與設定值比較, 進而控制電機頻率與水泵轉速[4]。壓差控制中, 在不同位置設置壓差測點, 其節能效果不同。
常用的一種做法是將壓力測點設置在分水器及集水器之間。在流量不變的前提下, 供、回水干管間的壓差變化, 反映了整個管網系統的阻力變化。變頻器根據這一壓差改變水泵轉速, 就能跟蹤用戶流量的變化。
這種控制方式造成了系統處于定壓狀態, 但水泵轉速變化時, 不滿足相似定律中的運動相似和動力相似, 即不滿足三次方定律。此時水泵功率僅與流量的一次方成正比, 這種系統并不節能[5,6]。
另一種常用控制方式是最不利環路壓差控制法。這種控制方式下, 整個系統處在變壓狀態, 水泵輸入能耗大大減少, 節能效果較定揚程控制法好[7,8]。
2 模糊控制算法設計
2.1 控制原理
對于中央空調系統來說, 當用戶負荷發生變化時, 由于電動調解閥的作用, 用戶側壓差發生變化, 偏離壓差設定值?？刂葡到y檢測到該偏差, 并通過內部算法處理后, 輸出數據對水泵轉速加以控制, 以達到節能目的。壓差控制系統結構如圖1所示。
2.2 算法設計
以最不利環路末端壓差設定值ΔPset與實際壓差及ΔP的誤差e及誤差變化ec作為內部模糊算法的輸入參數, 以變頻器的輸出頻率f作為模糊輸出參數。
誤差e的語言變量取E, 論域{-6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3}, 設立5個模糊子集{NB, NS, ZO, PS, PB}, 分別表示實際壓差及ΔP相對設定壓差ΔPset“極高”、“偏高”、“正好”、“偏低”、“極低”。
誤差變化ec的語言變量取EC, 論域{-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3}, 設立3個模糊子集{NB, ZO, PB}, 分別表示當前溫度變化為“下降”、“不變”、“上升”。
模糊輸出f的語言變量取F, 論域{-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3}, 設立5個模糊子集{NB, NS, ZO, PS, PB}, 表示水泵輸入電流頻率“增加量大”、“增加量小”、“不變”、“減小量小”、“減小量大”。
輸入輸出參數的隸屬度函數均選高斯型, 通過不斷調試得到的隸屬函數曲線如圖2、圖3所示。
根據專家及工程技術人員用語言歸納出的決策經驗, 通過已知輸入、輸出數據對產生模糊規則, 根據隸屬度確定每條規則的置信度, 建立合適的模糊控制規則表 (見表1) 。
根據該模糊控制規則, 并采用加權平均法進行模糊推理決策后, 即可得到模糊控制器的輸入量和所對應的精確輸出值, 由此得到模糊控制器的查詢表 (見表2) 。
模糊查詢表為模糊控制算法的核心內容, 控制系統根據輸入參數, 通過數據表查詢, 得出輸出參數的模糊量, 并解模糊化后實現對水泵的變頻控制。
3 實驗應用及分析
將該控制系統加載至某小型中央空調水系統, 并對部分數據進行檢測, 監測數據如圖4～7所示。該空調系統含有5個空氣處理末端, 分別由電閥控制其供能。計算機控制系統主要由在線測控儀表、DDC、上位機等組成。
圖4為空調末端的送風溫度, 從圖中可以看出, 空調末端的送風溫度呈局部震蕩、長遠穩定的形式。送風溫度在2℃范圍內波動, 基本可滿足舒適性的需要。從另一方面來說, 該控制算法仍需微調, 以使得空調末端送風溫度更加平穩發展。
圖5顯示了空調系統在運行過程中的電閥開啟度情況。從電閥開啟度情況可看出1～3號末端基本處于同一負荷下, 4、5末端處于另一負荷下, 這與應用的實際情況是比較相符的。
圖6顯示了空調水系統供回水干管溫差的變化情況。從圖中可以看出, 系統供回水溫差一直處于高位, 高于一般的7℃, 實現了“高溫差、小流量”的控制要求。
圖7顯示了輸送系統耗功率。從圖中可以看出, 隨著系統負荷的變化, 輸送能耗在震蕩中逐步降低, 實現了節能的目的。
綜上分析, 在中央空調水系統中采用基于模糊算法的壓差變流量控制系統, 在技術上是可行的, 并基本達到了舒適與節能的目的。
4 結論
本文采用模糊算法編制了壓差控制系統的內部算法, 并通過對中央空調系統特性數據的監測, 驗證了該技術的可行性。
參考文獻
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流量控制范文第5篇
(一) 自由現金流量理論
自由現金流量 (free cash flow, 簡稱FCF) 最早是由美國哈佛商學院教授詹森 (Michael C.Jensen) 于20世紀80年代提出。詹森 (1986) 對自由現金流量的表述為:“自由現金流量是指滿足所有具有正的凈現值的投資項目所需資金后多余的那部分現金流量。這些投資項目的凈現值按相關資本成本貼現計算出來。”在詹森之后有許多學者提出了自己對自由現金流量的解釋。詹姆斯·范霍恩 (1998) 認為:“自由現金流量就是為所有經內部收益率折現后有凈現值的項目支付后剩下的現金流”。湯姆·科普蘭與蒂姆·科勒 (1998) 指出:“自由現金流量就是將公司的稅后營業利潤加上非現金支出, 再減去營業流動資金、物業、廠房與設備及其他資產方面的投資, 它未納入任何與籌資有關的現金流量, 如利息費用或股息……”?？夏崴?middot;漢克爾和尤西·李凡特 (2001) 認為:“自由現金流量與經營現金流量是不同的, 自由現金流量沒有嚴格定義”。此外, 還有科普蘭 (1994) 和達莫德蘭 (1995) 等學者的論述。根據現代財務學和會計學簡單定義如下:自由現金是企業息前稅后利潤滿足投資后剩余部分按一定的貼現率折現后的凈值。
詹森提出自由現金流量主要是為了分析股東和管理者之間的代理成本問題, 之后形成了自己的代理成本理論分支———自由現金流量理論。在代理理論中, 股東與管理者之間存在的信息不對稱導致管理者不能完全從股東利益最大化角度進行投資, 當管理者認為沒有“非常好”的并對自己有利的投資機會時就不進行投資, 也不愿把這部分“剩余”現金分配給股東, 而是留在企業由自己“操縱”, 實現自身利益最大化。此時的“剩余”部分的自由現金流量增加了代理成本。
(二) 自由現金存量
嚴格的說, 詹森提出的自由現金流量并未明確自由現金存量這個概念。當企業管理者未按照或者未充分考慮股東利益最大化要求, 在存在有利于股東財富最大化的投資機會時而未將自由現金流盡可能的投入到經營中為股東賺取更大利潤, 產生“剩余”, 也未將這部分剩余現金支付給股東, 而是留在公司作為管理者控制的資源用于實現自身利益, 也或者是管理者將部分自由現金流量留在企業同時也放棄對公司股東利益可能更為有利的負債籌資 (管理者基于自身利益而采取了更為謹慎的投資策略, 多保留自由現金同時放棄財務杠桿, 是比較常見的避險方式) 。此時, 詹森認為自由現金流量產生代理成本。代理成本的增加不利于企業和股東, 原本提高企業價值和實現股東更大利益的自由現金流量在此轉化為自由現金存量。自由現金存量是管理者對現金流管理的不善和代理成本導致的必然結果。
二、自由現金流量的一個評價舉例———提升企業價值
詹森的自由現金流量理論主要用意是為其公司治理理論服務, 之后的學者逐漸將其定量化, 并應用到其他諸如企業價值評估、證券組合選擇等經濟管理領域, 這里舉例分析對企業價值提升的意義。
科普蘭教授和達莫德蘭教授在20世紀90年代將自由現金流量運用到企業價值評估中?？破仗m教授闡述了自由現金流量的計算方法:“自由現金流量等于企業的稅后凈營業利潤 (即將公司不包括利息收支的營業利潤扣除實付所得稅稅金之后的數額) 加上折舊及攤銷等非現金支出, 再減去營運資本的追加和物業廠房設備及其他資產方面的投資。它是公司所產生的稅后現金流量總額, 可以提供給公司資本的所有供應者, 包括債權人和股東。”達莫德蘭教授提出股權資本自由現金流量的概念:“股權資本自由現金流量就是在扣除經營費用、本息償還和為保持預定現金流量增長率所需的資本支出、增加的營運資本支出之后的現金流量。而自由現金流量是公司所有權利要求者, 包括普通股股東、優先股股東和債權人的現金流量總和。”
當企業進行投資時, 投資項目產生正的自由現金流量, 企業便完成了保值 (原有投資價值未減少) 和增值 (原有投資能帶來正的凈現值, 并能進行新項目的投資并產生正的凈現值) 。雖然也有人提出自由現金流量沒有嚴格的定義, 但在實務中, 尤其是用于企業價值評估領域要對自由現金進行量化。我國理論與實務領域將自由現金流量進行嚴格的界定并區分企業自由現金流量和股東 (股權) 自由現金流量。自由現金流量進行價值評估主要利用下面模型:
企業自由現金流量= (息前稅前利潤-所得稅+折舊與攤銷) - (資本支出+營運資本增加)
股東自由現金流量=企業自由現金流量-債權人自由現金流量= (息前稅前利潤-所得稅+折舊與攤銷) - (資本支出+營運資本增加) - (清償的債務及利息-發行的新債)
這里有一點需要強調, 就是關于總投資的內涵, 科普蘭與科勒曾指出“它未納入任何與籌資有關的現金流量, 如利息費用或股息……”。在現代企業評價時, 強調企業現金流量應該是經營賺取的現金, 而不包括與金融資產和金融負債有關的利息帶來的現金。按照這一思想, 企業增加的營運資本由原來的流動資產減去流動負債, 演變為經營流動資產 (包括經營現金、應收賬款、存貨等經營資產, 不包括非經營現金、銀行存款、交易性金融資產、可供出售金融資產等能產生利息的流動資產項目) 減去經營流動負債 (包括各類不需支付利息的短期負債, 不包括短期借款、交易性金融負債等流動負債項目) , 資本支出也由原來的購置各類長期資產支出演變為要扣除無息長期負債。于是產生新的模型:企業自由現金流量= (息前稅前利潤-所得稅+折舊與攤銷) - (資本支出+經營營運資本增加) 。
新模型表明計算企業價值與考慮代理成本時的自由現金流量有所不同, 也就是價值評估只考慮純粹經營帶來的流量, 而代理成本中的流量還要考慮金融活動帶來的流量, 因為金融活動帶來的流量同樣是利用股東資源, 結果歸屬于股東所有。新模型下的企業價值等于企業各發展階段自由現金流量折現后的總和。簡化模型:
企業價值=各期企業自由現金流量/ (加權平均資本成本-永續增長率)
從模型可以看出, 管理者為了實現企業與股東利益最大化, 應該首先保證將資金投資于收益大于資本成本的項目, 取得正的凈現值投資價值, 核心是最大化地獲取自由現金流量, 以實現企業價值最大化。這里, 模型考慮了有利投資優先以獲取價值, 然后更大限度通過獲取經營利潤以增加自由現金流量, 實現價值提升。
三、自由現金流量的另一個評價———存量降低效率
從財務管理角度, 企業管理者保有一定數量的自由現金即形成一定的自由現金存量對企業是有利的, 可以減少財務風險 (債務違約) 并改善債權債務關系, 增加生產與投資及股利分配的回旋余地, 增強籌資能力, 減少貨幣資金在投資之外的機會損失, 降低現金取得成本等。
但自由現金流量是雙刃劍。按詹森的定義, 自由現金流量留在企業是不會創造價值的 (財務報表中的流動資產不創造價值) , 應該將其分配給股東, 但管理者出于自身控制資源利益而不愿這么做。企業保留過量自由現金流量時, 經營者和股東就產生利益沖突, 代理成本形成。
代理成本具體到自由現金流量, 管理者更愿意利用自己在企業中的優勢形成存量自由現金, 并將存量自由現金用于自認為有利的地方。比如未經股東許可而僅為自己的身價業績等利益進行投資收購, 利用信息優勢私自提高自身費用支出數量和標準, 也有可能因為自己的喜好將資金閑置等。種種自利行為使得管理費用上升、營運資金運營效率下降, 限制了企業績效的提高?？刂剖е伦杂涩F金流量產生代理成本, 從而為公司治理增加了阻力和障礙, 存量自由現金流量產生副作用。
其實, 自由現金流量運用到企業價值評估領域為企業增值, 隱含這樣一個假設:管理者在完成正的凈現值投資前提下充分實現自由現金流量最大化, 更關鍵的是管理者能從股東利益出發, 將賺取的自由現金流量用于以后的再投資或者在沒有好的投資機會時發放給股東。詹森也認為, 首先, 存在正的自由現金流量的企業, 如果沒有凈現值大于零的項目, 即缺乏成長性時, 就應該把剩余的現金通過股票回購或現金分紅的方式返還給股東, 否則就容易由富余的現金資源引發股東和公司管理者之間的代理成本, 降低企業的效率。其次, 詹森就公司在充裕自由現金流量的情況下凸顯的代理問題, 提出了兩種依靠外部力量解決的辦法:負債和被并購威脅, 這也是詹森自由現金流量理論的兩個重要推論。
四、增加流量、控制存量, 實現價值與效率提升
(一) 創造自由現金流量, 增加企業價值
實務中, 自由現金流量運用最為廣泛的是價值評估領域, 該方法考慮了公司的盈利情況等財務因素, 因此用自由現金流量分析的股票價值更接近股票的真實內在價值。自由現金流量用于評價企業價值, 是企業良性資源, 越多越好。根據計算企業價值的自由現金模型, 由于資本成本不是某一企業所決定, 增長率對于企業不是很容易改變的, 而且還要受到國民經濟增長的限制, 股東和管理者能左右的因素就是自由現金流量, 通過改善經營管理, 提高自由現金流量而實現企業與股東利益最大化是現實的策略。企業的價值提高后, 又能帶來諸如減少債務違約和改善債權債務關系、增加生產與投資及籌資與股利分配的回旋余地, 減少損失等好處。
(二) 控制自由現金存量, 提高企業資金運營效率
詹森提出, 管理者若沒有好的投資項目, 應將自由現金流量還于股東。也就是要求管理者要從股東利益出發降低自由現金存量, 否則就會產生代理成本問題, 降低企業效率。
1. 外部控制。
詹森提出了兩種依靠外部力量解決代理成本的辦法:負債和被并購威脅。負債辦法也就是用負債取代權益資金。詹森認為債務資本雖然存在一定的代理成本, 但是債務在激發管理者的有效性方面也能產生相應的作用, 這種效應稱作為舉債的“控制假設”。負債控制效應的作用在于:一方而, 通過舉債引入債權人的監督, 對管理者的約束增強, 管理者不能輕易將資金耗費在低效率項目, 這有利于處于分散狀態且難以監控管理者的股東及其財富的增加;另一方面, 未來償還本息的壓力迫使企業管理者評估投資項目變得更加謹慎, 抑制了管理者濫用資金的行為, 促進企業經營管理效率的提高, 減少自由現金流量代理成本。
擁有大量的自由現金流量通常是業績良好的表現, 這類公司通常更容易成為被兼并的對象。根據兼并的一般操作實踐, 兼并企業一旦成功收購, 通過股權控制了被兼并企業, 將會實施裁減計劃或重建公司結構, 罷免公司高層管理人員及董事會成員是經常的現象, 這將會威脅到被兼并企業管理者的利益。即使收購失敗, 也能促使被收購公司管理者基于資本市場的壓力, 更多地遵從股東的意愿, 主動配合改善公司治理結構, 提高自由現金的利用效率, 向股東派發現金紅利或進行股票回購, 實現股東利益最大化。這種被收購的潛在威脅對缺乏效率的管理是一種遏制, 迫使管理者更多地考慮股東利益, 降低代理成本。
2. 內部控制。
根據代理成本理論, 一些內部機制也能夠有效控制自由現金流量。比如激勵與約束機制、信息共享機制等。
代理理論主張降低股東和管理者之間的矛盾主要通過激勵與約束機制, 比如股票期權、獨立董事、外部審計等。但是這樣的方式同樣又陷入代理成本的循環中, 如何平衡激勵與約束機制帶來的成本與改善自由現金流量所增加的效益之間的關系又形成了代理成本問題。但相應的內部機制, 從提高自由現金流量的角度是有效的, 能改善現金的使用, 提高企業經營管理的效率。形成過度的自由現金存量主要是作為出資者的股東和管理者之間信息不對稱所導致, 所以提高股東對信息的掌握能減少管理者過度形成自由現金存量。
增加自由現金流量能帶來企業價值的增加, 這是企業發展時所追求的, 但過度形成自由現金存量將降低企業經營管理效率, 企業進行現金財務管理和現金及投資管理評估時要考慮這兩個方面的問題, 既要提高自由現金流量, 還要注意自由現金的效率, 控制自由現金存量, 實現真正的企業價值提升。
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流量控制范文第6篇
在很多工業生產的過程中,需要進行氣體流量測量,氣體流量測量是工藝生產的重要參數之一[3,4,5,6]。在實際的大口徑氣體流量測量過程中,90% 的用戶均采用差壓式氣體流量計。但差壓式氣體流量計的量程比小, 加上設計時工藝管徑大多數選擇過大, 工藝人員給儀表專業提供的流量參數過大, 或用戶使用量不定, 時大時小,使流量變化范圍較大, 差壓式氣體流量計必須選擇較大的儀表量程。這樣就有可能在小流量時測量不準, 而很多用戶遇到的實際問題是系統投運后, 氣體流量測量大部分工作在小流量狀態下, 受微差壓變送器測量準確性和穩定性的制約, 因此流量測量不準的問題更顯突出。目前的解決辦法是在工藝粗管道設置旁路細管道, 并在粗管和細管上分別安裝差壓式氣體流量計和切斷閥。大流量測量時打開粗管道切斷閥, 關閉細管道切斷閥, 使用粗管道測量裝置; 小流量測量時打開細管道切斷閥,關閉粗管道切斷閥, 使用細管道測量裝置。但是此種方法對于工藝管道改動大, 必須停產, 在正常生產過程中不允許且沒有充足檢修時間改動工藝管道, 并且投資較大, 所以上述方式無法解決正常生產過程中大管徑、流量范圍變化大的差壓式氣體流量計, 在小流量測量時,流量不準或無法測量的難題。
本研究所要解決的技術問題是提供一種氣體流量測量裝置及控制方法, 能夠有效解決大管徑、大量程、差壓式氣體流量計在測量小流量時, 流量不準確、不穩定的問題, 并且投資小, 實施簡單、快速[1]。
2 氣體流量測量裝置組成
氣體流量測量裝置由氣體管道1、差壓式氣體流量計2、取壓主管3、手動球閥4、三通管接頭5、取壓主支管6、電磁閥7、主三閥組8、主差壓測量裝置9、取壓副支管10、副三閥組11、副差壓測量裝置12、壓力測量裝置13、溫度測量裝置14、現場控制站15、操作員站16 組成。氣體流量測量裝置的結構示意圖如圖1 所示。
圖1 顯示, 差壓式氣體流量計2 安裝在氣體管道1 中,兩根取壓主管3 分別與差壓式氣體流量計2 的高壓側和低壓側焊接連接, 在兩根取壓主管3 上分別通過三通管接頭5 與兩根取壓主支管6 的一端相連接,3 組手動球閥4 分別安裝在取壓主管3 上。3 組手動球閥4 由6 個內螺紋球閥組成, 以便于后端設備安裝與維護。差壓式氣體流量計2 為標準或非標準節流裝置或其他差壓式計量儀表。
圖1 顯示, 兩根取壓主支管6 的另一端依次連接主三閥組8 和主差壓測量裝置9, 在兩根取壓主支管6 上安裝主回路電磁閥7。主差壓測量裝置9、主回路電磁閥7 與現場控制站15 相連接。主回路電磁閥7 用于控制主差壓測量裝置9 的投用與否, 主三閥組8 用于對主差壓測量裝置9 維修和調校的操作之用, 主差壓測量裝置9 為差壓變送器。取壓主支管6 回路用于檢測氣體管道1 流量較大時的氣體流量。
1—氣體管道;2—差壓式氣體流量計;3—取壓主管;4—手動球閥;5—三通管接頭;6—取壓主支管;7—電磁閥;8—主三閥組;9—主差壓測量裝置;10—取壓副支管;11—副三閥組;12—副差壓測量裝置;13—壓力測量裝置;14—溫度測量裝置;15—現場控制站;16—操作員站
圖1 顯示, 兩根取壓副支管10 的一端分別通過三通管接頭5 與兩根取壓主支管6 相連接, 兩根取壓副支管10 的另一端依次連接副三閥組11、副差壓測量裝置12,在兩根取壓副支管10 上安裝副回路電磁閥7。副差壓測量裝置12、副回路電磁閥7 與現場控制站15 相連接。副回路電磁閥7用于控制副差壓測量裝置12的投用與否,副三閥組11 用于對副差壓測量裝置12 維修和調校的操作之用, 副差壓測量裝置12 為微差壓變送器, 取壓副支管10 回路用于檢測氣體管道1 流量較小時的氣體流量。
圖1 顯示, 在氣體管道1 上還安裝有壓力測量裝置13、溫度測量裝置14。壓力測量裝置13、溫度測量裝置14 分別與現場控制站15 相連接, 用于對氣體流量測量時的溫壓補償。壓力測量裝置13 為壓力變送器, 溫度測量裝置14 為Pt100 熱電阻。
現場控制站15 由輸入模件、輸出模件、電源模件、CPU控制器件、總線底板模件組成, 輸入模件、輸出模件、電源模件、CPU控制器件、接口模件通過總線底板模件連接并安裝在總線底板模件上, 現場控制站15 的接口模件為工業交換機、以太網模板、現場總線, 操作員站16 為工業計算機或工業觸摸屏, 現場控制站15 的接口模件與操作員站16 連接?，F場控制站15 和操作員站16 組成市場成熟的DCS或PLC系統。
3 氣體流量測量控制方法
氣體流量測量控制方法所采用的步驟如下:
a. 當主差壓測量裝置10 測得瞬時流量小于最大流量的1/3 時, 即:
式中:Q-- 瞬時流量,Nm3/h;ε1-- 流量下行死區設定值,Nm3/h;QMAX--被測介質的最大流量,Nm3/h。
現場控制站15 切斷取壓主支管6 中的主回路電磁閥7, 打開取壓副支管10 中的副回路電磁閥7, 采用副差壓測量裝置12 進行流量計算。為保證測量切換的穩定性, 避免在瞬時流量處于臨界值時, 即測量導壓管路頻繁切換的情況, 故設置死區設定值 ε1。在切換的瞬間, 為保持數據的穩定性, 現場控制站15保持切換前的數值3s。ε1為在操作員站16 上人工設定,一般取 ε1為的10%;
b. 當主差壓測量裝置9 測得瞬時流量大于最大流量的1/3 時, 即
式中:Q-- 瞬時流量,Nm3/h;ε2-- 流量上行死區設定值,Nm3/h;QMAX--被測介質的最大流量,Nm3/h。
現場控制站15 切斷取壓副支管10 中的副回路電磁閥7, 打開取壓主支管6 中的主回路電磁閥7, 采用主差壓測量裝置9 進行流量計算。為保證測量切換的穩定性,避免在瞬時流量處于臨界值時, 即測量導壓管路頻繁切換的情況, 故設置死區設定值 ε2。在切換的瞬間, 為保持數據的穩定性, 現場控制站15 保持切換前的數值3s。ε2為在操作員站16 上人工設定, 一般取 ε2為的10%;
c. 副差壓測量裝置12 量程的計算
首先主差壓測量裝置9 最大差壓值△ PMAX由工況下差壓式氣體流量計2 計算得出。
副差壓測量裝置12 差壓值上限計算見公式:
式中:Q-- 瞬時流量,Nm3/h;QMAX-- 被測介質的最大流量,Nm3/h; △ P-- 副差壓測量裝置12 的差壓值,Pa; △ PMAX-- 主差壓測量裝置9 的差壓值,KPa。
由于當瞬時流量時進行流量測量管路切換, 其中 ε1、ε2為死區設定值,在計算副差壓測量裝置12差壓值時,ε1、ε2可設定為0,所以根據上述公式得:
可以根據上述公式計算的差壓值來對副差壓測量裝置12 進行選型工作。
以上的數據在操作員站16 上進行監視操作。
4 氣體流量測量裝置及控制法實施
本研究的氣體流量測量裝置的實施例的各個部件如下:
氣體管道1 的規格為焊接鋼管 φ2020*10 和焊接鋼管 φ2620*10(2 根管道);
差壓式氣體流量計2為節流裝置,型號為LGH;
取壓主管3的規格為焊接鋼管DN20;
手動球閥4的型號為Q11F-16型,PN1.6MPa,DN20;
取壓主管3安裝的三通管接頭5的型號為YZG5-10-22;
取壓主支管6的規格為焊接鋼管DN15;
取壓主支管6 安裝的三通管接頭5 的型號為YZG5-10-18;
取壓主支管6 安裝的主回路電磁閥7 的型號為224322-446,DN15,ASCO 238 系列電磁閥;
主三閥組8 為主差壓測量裝置9 附帶;
主差壓測量裝置9的型號為EJA110A型差壓變送器;
取壓副支管10的規格為焊接鋼管DN15;
取壓副支管10 安裝的副回路電磁閥7 的型號為224322-446,DN15,ASCO 238 系列電磁閥;
副三閥組11 為副差壓測量裝置12 附帶;
副差壓測量裝置12 的型號為EJA120A型微差壓變送器;
壓力測量裝置13 的型號為EJA530A型壓力變送器,附帶壓力表接頭和壓力表球閥;
溫度測量裝置14 的型號為WZP-240 型熱電阻, 附帶M27*2 的直型連接頭;
現場控制站15 的構成器件如下:
輸入模件的型號為6ES7 331-7KF02-0AB0 和6ES7 321-1BL00-0AA0;
輸出模件的型號為6ES7 322-1BL00-0AA0;
電源模件的型號為6ES7 307-1KA01-0AA0
CPU控制器件的型號為6ES7 315-2AH14-0AB0;
接口模件的型號為Moxa EDS-G205、6ES7343-1EX30-0XE0 和6ES7 153-1AA03-0XB0;
總線底板模件的型號為6ES7390-1GF30-0AA0;
操作員站16的型號為研華IPC-610H型。
4.1 氣體流量測量實例1
某現場差壓式氣體流量計2 為節流裝置( 角接取壓孔板), 材質為Q235, 測量介質為混合煤氣, 氣體管道1 材質為Q235, 最大流量120000Nm3/h, 常用流量為80000Nm3/h, 工作壓力3k Pa, 管道內徑為2000mm, 根據差壓式氣體流量計2 計算, 主差壓測量裝置9 的差壓變送器最大差壓為4000Pa, 即量程為4k Pa, 常用差壓為1.778k Pa。但是氣體管道1 的工作流量大部分時間為20000 ~ 30000Nm3/h, 此時最大差壓僅為250Pa, 所以如果使用主差壓測量裝置9( 量程為4k Pa) 測量250Pa的差壓值, 量程比為16:1, 主差壓測量裝置9 所測量得到的流量值將是不準確的, 誤差很大[2]。
采用本研究的控制方法, 主差壓測量裝置9 測得瞬時流量Q=30000Nm3/h, 被測介質的最大流量QMAX=120000Nm3/h, 流量下行死區設定值:
滿足公式:, 按本研究的控制方法步驟a工作, 現場控制站15 切斷取壓主支管6 的主回路電磁閥7, 打開取壓副支管10 的副回路電磁閥7, 采用副差壓測量裝置12 進行流量測量。
副差壓測量裝置12 量程按本研究的控制方法步驟c進行計算:
首先主差壓測量裝置9 最大差壓值△ PMAX=4k Pa,由工況下差壓式氣體流量計2 計算得出。按切換條件,, 副差壓測量裝置12 差壓值上限:
當大部分瞬時流量Q=30000Nm3/h時, 副差壓測量裝置12 的工作差壓:
工作在副差壓測量裝置12 的50% 以上, 測量精度較高。
當主差壓測量裝置9 測得瞬時流量大于最大流量的1/3 時, 即:
時,按本研究的控制方法步驟b進行工作, 現場控制站15 切斷取壓副支管10 的副回路電磁閥7, 打開取壓主支管6 的主回路電磁閥7, 采用主差壓測量裝置9 進行流量測量。
4.2 氣體流量測量實例2
某現場差壓式氣體流量計2 為節流裝置( 角接取壓孔板), 材質為Q235, 測量介質為混合煤氣, 氣體管道1 材質為Q235, 最大流量150000Nm3/h, 常用流量為100000Nm3/h, 工作壓力3k Pa, 管道內徑為2600mm,根據差壓式氣體流量計2 計算主差壓測量裝置10 的差壓變送器最大差壓為1600Pa, 即量程為1.6k Pa, 常用差壓為0.771k Pa。但是現場實際工作的瞬時流量大部分時間為40000m3/h, 常用差壓僅為114Pa, 所以如果仍然使用原使用量程為1.6k Pa的主差壓測量裝置9, 量程比為15:1, 變送器所測量得到的流量值將是不準確的。
采用本研究的控制方法, 主差壓測量裝置9 測得瞬時流量Q=40000Nm3/h, 被測介質的最大流量QMAX=150000Nm3/h, 流量下行死區設定值:
滿足公式:, 按本研究的控制方法步驟a工作, 現場控制站15 切斷取壓主支管6 的主回路電磁閥7, 打開取壓副支管10 的副回路電磁閥7, 采用副差壓測量裝置12 進行流量測量。
副差壓測量裝置12 量程按本研究的控制方法步驟c進行計算:
首先主差壓測量裝置9 最大差壓值△ PMAX=1.6k Pa,由工況下差壓式氣體流量計2 計算得出。按切換條件,, 副差壓測量裝置12 差壓值上限:
當大部分瞬時流量Q=40000Nm3/h時, 副差壓測量裝置12 的工作差壓:
工作在副差壓測量裝置12 的60% 以上, 測量精度較高。
當主差壓測量裝置9 測得瞬時流量大于最大流量的1/3 時, 即:
時,按本研究的控制方法步驟b進行工作, 現場控制站15切斷取壓副支管10 的副回路電磁閥7, 打開取壓主支管6 的主回路電磁閥7, 采用主差壓測量裝置9 進行流量測量。
5 結束語
本研究的氣體流量測量裝置, 通過焊接方式安裝在被測氣體管道上的差壓式氣體流量計的高壓側和低壓側,氣體流量測量裝置中設置有取壓主管、取壓主支管、取壓副支管、主三閥組、主差壓測量裝置、副三閥組、副差壓測量裝置、現場控制站以及手動球閥、電磁閥, 在氣體管道的氣體流量發生變化時, 現場控制站可以對測量裝置進行切換, 采用不同的差壓測量裝置進行氣體流量測量, 大大提高了測量精度, 徹底解決了工業生產中流量范圍過大、且長時間工作在小流量況下、流量計量不準、甚至流量計無法使用的難題。本研究不用對現有的工藝管道進行改動, 不但節約了改建費用, 而且不會影響生產的正常進行, 保證了生產的連續性。本研究有效解決了長期困擾生產的難題, 是工業氣體流量測量設備和方法領域的創新, 對生產控制過程起到了重要作用,具有顯著的經濟效益,在生產中有極大的推廣使用價值。
摘要：研究了一種氣體流量測量裝置及控制方法 ,利用PLC或DCS硬件平臺,通過主副回路測量裝置切換,根據流量大小,采用主、副差壓測量裝置進行氣體流量測量,大大提高了測量精度,徹底解決了工業生產中流量范圍過大、且長時間工作在小流量況下、流量計測量不準、甚至流量計無法使用的難題,是工業氣體流量測量設備和方法領域的創新,對生產控制過程起到了重要作用,具有顯著的經濟效益,在生產中有極大的推廣使用價值。
關鍵詞：氣體流量,主差壓測量裝置,副差壓測量裝置,控制方法
參考文獻
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