在多个电商、社交平台上，都有论文代写的身影。中介发帖宣传、拉客谈价，写手接单，俨然形成一条完整的灰色产业链，而中介宣称的“老师代写”，毕业生眼里的“专业写手”，不过是深谙降重之道的论文剽窃者，或使用AI写作的外行人。
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新京报记者 程亚龙 编辑 甘浩 校对 刘军
300人的写手群里，不时弹出中介的论文订单。
一篇要求写1.2万字，题目定为《xxx消费税改革研究》的本科毕业论文，中介开价450元，在群里被写手“秒抢”。
论文代写，有着庞大的“客户群体”。一些不愿意花费精力或没有能力完成学位论文，投机“捷径”的高校毕业生，成了中介捞钱的“池鱼”。
今年4月，一家以“代写论文”为主营业务的工作室，接到了600余单的论文业务，其中包括代写、做程序、画图、修改、降重（降低论文重复率）等。对毕业生来说，棘手的论文，被写手用“科技与狠活”轻松拿下。“不用管质量，用AI写，万字论文一下午就搞定了。”一位写手称。
新京报记者调查发现，在多个电商、社交平台上，都有论文代写的身影。中介发帖宣传、拉客谈价，写手接单，俨然形成一条完整的灰色产业链，而中介宣称的“老师代写”，毕业生眼里的“专业写手”，不过是深谙降重之道的论文剽窃者，或使用AI写作的外行人。
投机代写捷径的学生，其实也面临双重风险。学生在明处，写手在暗处，一旦双方发生纠纷，学生既没有投诉的地方，更不敢到处声张。今年4月，全国人大常委会审议通过的《学位法》规定，学位论文存在代写、剽窃、伪造等学术不端行为的，学位授予单位不授予学位或者撤销学位。早在2013年开始施行的《学位论文作假行为处理办法》，也明确规定，论文作假，学位授予单位可以取消学生的学位申请资格。
▲某商家在写手群内发布的需要代写论文信息，并标明价格。记者调查发现，多数订单被写手秒抢。聊天截图
廉价代写的论文：用AI编造或扒文降重
一篇本科论文，从确定题目，到完成初稿，要花费数周甚至数月的时间。其间，不仅要收集资料、撰写开题报道，还要通过自己的理解、分析完成论文，并参考大量的文献、书籍和数据，佐证论文中的论点。
而在写手这里，这些必要的基础信息大多被省略。
“谁有时间去扒文献、找数据，研究这题该怎么写？交给AI就行了。”一位写手称。
4月中旬，新京报记者从卧底的写手群里，接到了中介的派单。这位某体育学院的本科生，将国内某知名运动员的战术运用作为研究对象。
新京报记者注意到，这名学生的论文提纲中，详细地列出了运动员在比赛中进攻、防守等动作的频次、得失分的统计分析项，但在他1.5万字的论文初稿中，能够支撑这些分析的数据却少得可怜。
“客户的初稿太水了，只保留提纲，剩下的重新写。”上午11时，记者接到这个论文修改单时，中介要求，“晚上12点，必须交稿，导师在催客户（学生）交稿了。”
12个小时，要完成一篇万字论文，已非易事。再去通过观察比赛录像，去统计该运动员在比赛中运用技巧的次数及得失分，显然不太可能。
一位有经验的写手告诉记者，可以用AI写。论文中的数据统计，可以先让AI合理地编一些数据，再让AI根据编好的数据，一章节一章节地分析，“一下午就搞定了”。
由于原文中作者未能提供统计数据，所以只得编造数据制作表格。其间，记者将文中使用假数据的事告诉中介，中介回复了一个“微笑”的表情，不置可否。
“像这种论文，必须要有数据支撑，但作者又没有提供，你只能编数据喽。”有经验的写手告诉记者，不管是兼职写手，还是全职写手，都是为了挣钱。大家考虑的都是如何在最短时间内，完成更多的单，挣更多的钱，“写一篇论文才挣三五百元，你还真去帮他查数据、找资料，认认真真地写啊。”
新京报记者在多个论文写手群内卧底观察发现，本应是检验本科生学习成果、需要耗费大量时间完成的学位论文，在写手群里却显得极其廉价。一些文科类专业、万字以上的论文，中介通常开价在300元到500元。只有一些理科类的专业，需要画图纸、做程序、设计、模型的论文，才会开出500元以上的价格。而一些专科、函授的论文，价格通常在200元左右。
有着3年论文代写经验的小郭称，从价格都能看出来，写手不可能认真地写论文。认真地写，一个月挣三千块，你会这样干吗？“都是用AI写，或者扒别人的论文降重，一天搞两篇。”
▲一位写手自称4月份帮他人代写论文及修改论文格式，收入3万元。聊天截图
写手入门无槛：职高生代写博士论文
运营成熟的中介机构，通常将接到的单明码标价甩在写手群内，“先到者得”。
而进入这些写手群接单，并没有什么门槛和审核。
“什么学历，擅长什么？”中介简单一问，便将记者拉到发单的群里。一些刚开始做中介生意、写手资源并不丰富的商家，甚至什么都不问，就直接甩单给写手。
多位写手称，他们身边就有初中文凭的写手。而关于这个话题，另一位写手的回答更让人惊讶：我身边还有职高毕业的，在代写博士论文。你敢相信？
▲写手群里，多位写手称身边有初中学历的写手在使用AI帮大学生完成毕业论文。聊天截图
一位初中学历的写手向新京报记者介绍，他进入代写行业已经7年了。刚开始就是找已发表的论文拼凑，然后再使用一些软件或手动改语序、词语进行降重，AI出现后，主要靠AI辅助完成论文。
该写手调侃称，自己虽然没上过大学，但大学生写不了的论文，他都能完成，“只要学生查重没问题，这篇论文就算没问题了”。
新京报记者了解到，写手群里除了低学历的写手，也有一些在校大学生和将代写当作兼职的社会人士。
24岁的李荷（化名），在大三时就开始代写论文。2023年，她开始在微信群里售卖“AI写手变现课”，招收了百余名学员。宣传海报显示，课程内容包括如何进入写手群接单、长短文章写作以及写论文的专项训练。
“学生的钱最好赚。”课程中，李荷介绍起自己代写的经历，很是自豪，“他们（学生）天天求着我，求我给他们代写。”
而李荷的代写方式，也无非是让AI生成论文提纲，再将提纲中每一个小节的标题，依次发给AI丰富内容。在课程中，李荷以刚接到的一篇题为《xxx家校共育策略研究》的职称论文为例，一边实操，一边讲解，不到40分钟时间，便完成了这篇要求写5500字的职称论文。
新京报记者注意到，由于AI不能访问知网等学术论文的网站，并不能列出论文中依据了哪些参考文献。但李荷在讲解中，让AI模拟参考文献的格式，随机编了一些参考文献，列在论文的末尾。“这种比较水的论文，80%的人不会去查参考文献的真实性。”
这篇论文，李荷从中介处接单价格为200多元，其完成后调侃称，“玩着就把钱挣了。等你们学会后，速速实操，速速挣钱。”
一位参加李荷直播课程的学员告诉记者，多数学员对代写论文比较感兴趣。一些文化水平低的刚上完课就去接演讲稿、征文等代写单，像他这样有一些文字基础的学员，就开始直接接论文代写单了，“我第一个月，挣了5000多块”。
产业链背后：中介揽活半价转包写手
在李荷看来，论文代写，有着庞大的客户群体。
在培训课上，李荷告诉学员，目前部分高校已经宣布将对学位论文进行AI检测，但大多数高校没有针对论文是否由AI完成进行检测。“即使几年以后，所有的本科院校都对论文进行AI检测，那还有专科院校和函授院校的论文可以接。”
新京报记者统计发现，今年4月，一家以“代写论文”为主营业务的工作室，就接到了600余单的论文业务，其中本科论文、专科论文和函授论文占比较高。
2013年施行的《学位论文作假行为处理办法》规定，学位申请人员的学位论文出现购买、由他人代写、剽窃或者伪造数据等作假情形的，学位授予单位可以取消其学位申请资格；已经获得学位的，学位授予单位可以依法撤销其学位，并注销学位证书。
2018年，教育部印发《关于严厉查处高等学校学位论文买卖、代写行为的通知》。《通知》中指出，对参与购买、代写学位论文的学生，给予开除学籍处分。对履职不力、所指导学生的学位论文存在买卖、代写情形的指导教师，也要追究其失职责任。
在此之后，多个电商平台也对“论文代写”的商家下达了“逐客令”，并屏蔽了相关关键词。但新京报记者调查发现，只需要稍微变换关键词进行搜索，在多个电商平台、社交平台上，依然可见大量代写商家的身影。
▲某平台检索“论文”可见商家发布的接单贴，多个商家均表示可提供代写服务。网页截图
这些商家打着“论文指导” “文案代写”的招牌，藏身于各大平台，四处拉客。
在某电商平台上，一个“论文咨询”的链接显示已有2000人付款，记者向客服发送需求后，对话窗口便弹出了商家设定好的回复“平台禁止咨询有关论文、学术的内容，请您留下电话或微信，专业老师为您一对一沟通”。
记者以需要对方代写一篇法律专业的学位论文进行咨询，作为中介的商家称本科论文可全文代写，千字100元。而另外多个商家的报价，也在千字80元到120元。“有专业的写手，不满意可以修改。”一位商家称。
而在记者卧底的多个写手群里，大多数中介接单后，会明码标价甩在群内。一篇法律专业的论文，单价通常在500元以下。中介接单价在600元到800元的专科、函授本科论文，转包到写手，多数价格则在300元以下。
一位经验丰富的写手告诉记者，由于推广、沟通等成本，中介接单后很多都是半价转包给写手，由写手负责到底。现在一些写手，自己也会通过闲鱼、小红书、微博等渠道自己发布信息接单。
叠加的风险：怕被代写坑更怕论文被查
由于接单价格低，忙着在毕业季挣钱的写手们，并不愿在某一篇论文上耗费太多的精力。
而李荷在培训课上也提到，可以通过某些网站购买论文的成稿，一篇本科论文只要二三十元钱，拿过来稍加修改就可以交差，“节省时间，还能赚到差价。”
在卧底调查中，新京报记者注意到，还有人在写手群里售卖近两年的论文成稿，八九块钱一篇。一位曾购买过成稿的写手称，这些论文是往年的写手完成，如果查重网站没有更新，那买过来就可以直接给客户。
在吴特（化名）看来，代写行业里人员混杂，由于很多大学生没有写论文的经验，以为写手剽窃或者使用AI完成的论文，是专业人士帮他们代写的，“实质上，大多都是‘泥腿子’。”
吴特已在微博上连续7年呼吁高校学生不要找代写，并发布了一些教程，指导大学生自己完成论文。他创建的关于论文写作的交流群内，已经有800多人。他称，每一年都有学生反映找代写被骗的情况。有的论文虽然在几次调整后，老师也认为没什么问题了，但根本经不起检查。
新京报记者在写手群暗访时发现，部分学生发送给中介的开题报道或论文初稿中，都写有自己的名字及所在的院校。
吴特称，学生在明处，写手在暗处，一旦双方发生纠纷，学生既没有投诉的地方，也不敢到处声张。而在接单之前，保证“修改到满意为止”的中介，也往往会在收钱交付初稿后，拖延修改。在记者卧底的过程中，类似的情况也时常出现。初稿交付后，若学生后期又提出修改意见，多个中介也不再催促写手及时完成，等不及的学生只得自己修改。
吴特自己就是一名受害者。他称，2017年他支付了850元找代写来完成论文，收到初稿后发现查重率竟然高达80%，让中介修改却一再拖延，由于老师一直在催，他最终耗费了一整夜的时间修改了论文。据他了解，当年与他有同样遭遇的，还有他所在学院的20多名学生。
“我也就是从那时候开始在网上呼吁毕业生不要找代写的。”吴特称。
▲电商平台上，商家引导顾客加微信沟通论文代写细节。电商客服聊天截图
事实上，由于代写的论文多是通过剽窃他人论文降重，或使用AI完成，就算最终通过了答辩，还存在被查的风险，后果更严重。
今年5月份，某高校金融专业的学生在网上吐槽称，他花900元找人代写的论文，两次查重都没有什么问题，老师也觉得可以，但是他通过知网查询发现，这篇论文的AI率达到了80%以上。“即使这篇论文通过答辩了，还有被抽查出来的风险。”学生称。
2020年12月，教育部制定并印发的《本科毕业论文（设计）抽检办法（试行）》规定，本科毕业论文抽检每年进行一次，覆盖所有本科层次普通高校及其全部本科专业，抽检比例不低于2%。
近几年，多所高校曾通报，在抽检中发现毕业生学位论文学术不端的行为，并作出撤销毕业生学位和毕业证书的决定。2023年，江西农业大学研究生院一名已毕业10年的学生，因论文存在“剽窃他人作品和学术成果”作假行为，被撤销硕士学位。
专家：一体化治理处罚才能遏制代写乱象
针对论文作假问题，新京报记者梳理发现，教育部曾多次下达相关《通知》及《办法》，要求规范学位论文的管理，并明确论文代写、剽窃、数据造假等行为的处罚措施。
此外，对从事学术论文买卖、代写代投以及伪造、虚构、篡改研究数据等违法违规活动的中介服务机构，中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于进一步加强科研诚信建设的若干意见》中，曾明确要求市场监督管理、公安等部门应主动开展调查，严肃惩处。
北京市中闻(西安)律师事务所谭敏涛律师称，网络也非法外之地，针对通过网商平台招揽代写生意的行为，《网络交易监督管理办法》明确规定：网络交易经营者销售的商品或者提供的服务应当符合保障人身、财产安全的要求和环境保护要求，不得销售或者提供法律、行政法规禁止交易，损害国家利益和社会公共利益，违背公序良俗的商品或者服务。依据该规定及第四十一条规定，市场监督管理部门责令代写机构限期改正其违法行为，并处五千元以上三万元以下罚款。
21世纪教育研究院院长熊丙奇则认为，代写论文市场的存在，根源于唯论文评价体系，重论文数量、重结果评价，轻质量评价与过程评价，某种程度催生了抄袭、造假、代写等学术不端行为。当前，对于学生提交的论文是否原创，我国高校流行的做法是查重，学生提交的论文只要通过查重，就可交差，而查重是可以通过洗稿、调整语序等手法降重的。由于 AI的发展及普及，很多学生也开始借助AI来完成论文，但不论用人工智能代写，还是花钱请人手工代写，本质都一样，属于不劳而获的学术不端行为。
熊丙奇称，为治理代写论文问题，我国已经开展有针对性的专项行动，包括清理代写论文小广告，屏蔽代写论文搜索等，但代写论文市场依旧活跃。其原因在于，虽然舆论都认为这属于非法服务，严重影响学术秩序，但是，对参与双方的处理，却都存在疏漏。即便发生纠纷，处理也大多是退还费用，这就纵容了代写论文市场的壮大。比如有关部门在治理代写论文专项行动中，查处非法提供代写论文的机构，却没有对购买代写服务的人员进行责任追究。另一方面，有关单位对购买代写服务的人员做出处理，但没有向监管部门移交线索，提供代写服务论文的机构、个人没有得到应有的处罚。
熊丙奇认为，要遏制代写论文乱象，就必须进行一体化的治理，形成不同主体的合力，要追究参与论文代写双方的责任，由此让代写论文不再有野蛮生长的空间。
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1 引言1.1 研究背景和动机随着我国经济的持续腾飞和城市化进程的不断深入，桥梁工程已不仅仅是简单的交通工具，更是衡量一个国家现代化建设和技术实力的重要标志。 每一座巍峨的桥梁都承载着人们对美好生活的向往和对技术进步的追求。 然而，要想建设出既美观又安全、经济又耐用的桥梁，桩基的稳固性是必不可少的环节。 桩基加固技术，作为确保桥梁稳定性的关键，已经有了数百年的发展历程。 但在我国多变的地理环境和气候条件下，传统的桩基技术面临着诸多挑战。 例如，如何在软土、沼泽、岩石断裂带等复杂地质条件下保证桩基的稳定性；如何在地震频发区域设计出能够抵御地震冲击的桩基；如何在盐碱地、腐蚀性强的环境中保障桩基的耐久性等问题，都是当前工程师们亟待解决的难题。 为此，学术界和工程实践界纷纷投入巨大的研发力量，探索新型材料、新技术和新方法。 高性能混凝土、碳纤维复合材料、预应力技术等创新方法被逐步引入桩基设计与施工中，以期能够更好地适应各种复杂的工程条件，满足日益严格的设计要求。 随着数字化和信息化技术的发展，如何利用大数据、物联网、人工智能等先进技术对桩基进行实时监测和健康诊断，也成为了桩基研究的新方向。 这不仅可以提高桩基的安全性，还可以为桩基的维护和管理提供有力的技术支撑，从而延长其使用寿命，减少维护成本。 综上所述，桩基加固技术在我国的研究和应用正处于一个历史性的转折点。 在传统技术与新技术、实践经验与创新思维的交汇处，桩基加固技术的未来充满了无限的可能性和机遇。 1.2 研究目的和问题陈述本研究旨在探讨桥梁工程施工中桩基加固技术的新进展，特别是高性能混凝土桩和碳纤维复合材料桩的性能和应用。 研究将尝试回答以下问题：高性能混凝土桩和碳纤维复合材料桩相较于传统桩基有何优势？如何正确设计和施工这些新型桩基，以确保其性能和稳定性？在复杂的地质条件下，如何选择和应用适当的桩基加固技术？1.3 研究方法和结构概述本研究采用文献综述、实验分析和案例研究的方法来探讨上述问题。 首先，通过文献综述了解桩基加固技术的发展历程和现状，特别是新型材料桩的研究进展。 接着，通过实验分析对比不同材料桩的性能，以验证其优越性和应用前景。 最后，通过案例研究深入探讨桩基加固技术在实际工程中的应用和效果。 本文结构如下：第二章为文献综述，第三章详细介绍桥梁工程中的桩基加固技术，第四章探讨桩基加固技术的设计与分析，第五章展示桩基加固工程的案例分析，第六章总结研究的创新点和实用价值，最后为结论和参考文献。 2 文献综述2.1 相关理论和概念 桩基，作为一种深基础技术，是土木工程中传统和常用的基础形式，它的目标是将上部结构的荷载传递到地下较深、承载能力较好的土层或岩层上。 桩基的工作机理可分为摩擦桩和端承桩，前者主要依赖桩身与土壤之间的摩擦力提供承载能力，而后者则主要依赖桩端与坚硬土层或岩层的接触提供承载力。 近年来，随着科技的进步和工程需求的变化，新型的桩基材料和施工技术不断涌现。 高性能混凝土桩，通过特殊的材料选择和配合比设计，具有更高的强度和更好的耐久性。 与此同时，碳纤维复合材料桩因其轻便、高强度和出色的耐腐蚀性能，正在逐渐受到土木工程界的关注。 桩基加固技术则是针对已有建筑或地基土发生沉降、位移或稳定性不足时，采用的一种技术手段。 它通常涉及在原有基础下方或周围打桩，以增加其承载能力和稳定性。 这种技术在复杂地质条件、地震频发区域或重要工程中尤为关键。 在设计桩基时，需要充分考虑到地基土的特性、荷载类型、桩的材料和施工技术等多个因素，以确保桩基的安全性、稳定性和经济性。 此外，随着环境保护意识的增强，桩基的环境友好性和可持续性也越来越受到重视。 总之，桩基加固技术在土木工程中起到了不可替代的作用，而新型材料和技术的出现则为其提供了更多的可能性和应用前景。 2.2 国内外研究现状 桩基加固技术，作为土木工程中的核心技术，已经历了数十年的发展历程。 自20世纪70-80年代起，西方国家如美国、英国和加拿大开始对此技术进行系统性的研究。 初期，研究重点主要集中在传统的混凝土桩和钢桩，探索其设计原理、施工策略以及性能表现。 随着材料科学的飞速发展，新型材料如高性能混凝土和碳纤维复合材料逐渐引起研究者的兴趣。 这些材料不仅显著提升了桩的整体性能，特别是在抗压、抗拉和耐久性方面，还在地震、软土等复杂地质条件下展现出卓越的适应性。 与西方国家的研究并行，我国在20世纪90年代，随着基础设施建设的蓬勃发展，也开始广泛探索桩基技术。 国内学者针对混凝土桩和钢桩进行了深入研究，涵盖了设计、施工及性能分析。 近年来，随着新型材料技术的引进和本土化研发，国内研究者也开始深入探索高性能混凝土桩和碳纤维复合材料桩的应用。 这些研究不仅聚焦于新材料的性质和性能，还进一步考察了其在实际工程项目中的实施效果与经济效益。 鉴于我国广袤的土地和多样化的地质条件，学者们还对桩基在各种特殊地理环境，如软土地带、岩石地层和地震多发区域的应用进行了专题研究。 总体而言，无论是在国际还是国内领域，桩基加固技术都表现出其独特的活跃性和巨大的发展前景。 随着新型材料和技术的不断涌现，这一领域的研究将持续深化，为现代土木工程提供更为坚实和先进的技术支撑。 2.3 文献缺口和研究意义尽管桩基加固技术已经得到了广泛的研究，但仍然存在一些文献缺口和未被充分探索的领域。 首先，大多数现有的研究集中在传统的混凝土桩和钢桩上，而新型材料桩，如高性能混凝土桩和碳纤维复合材料桩的研究相对较少。 其次，尽管桩基在复杂地质条件下的应用已经得到了一定的研究，但如何结合新型材料和技术来优化桩基设计和施工仍然是一个待解决的问题。 此外，对于桩基加固技术的长期性能和耐久性，尤其是在极端环境条件下，如盐碱土、高温和冻融循环等条件下的性能研究还不够充分。 这些文献缺口为本研究提供了重要的研究意义。 通过深入探讨新型材料桩的性能和应用，以及桩基在复杂地质条件下的优化设计和施工，本研究旨在为桥梁工程提供更加可靠、经济和持久的桩基解决方案。 此外，本研究还期望为桩基技术的发展和创新提供理论支持和实践指导，从而推动土木工程领域的技术进步和工程质量的提高。 3 桥梁工程中的桩基加固技术3.1 桩基加固的基本原理桩基加固技术是一种通过在土壤中插入桩体以增强地基承载能力和稳定性的方法。 这种技术的基本原理包括以下几点：荷载传递：桩基的主要作用是将上部结构的荷载传递到较深、较坚固的土层或岩层上。 这样，即使表层的土壤承载能力较低或不稳定，桥梁或建筑物也能得到稳定的支撑。 摩擦和端承：桩体在土中的承载机理主要有两种：摩擦和端承。 摩擦机理是指桩体与其周围土壤之间产生的摩擦力，这种摩擦力使桩体得到支撑。 端承机理则是指桩底部与坚硬土层或岩层的直接接触，使得荷载得到有效传递。 改善土壤性质：在桩基施工过程中，施工机械的振动和桩体的插入可以对周围的土壤产生一定的改良作用，使其密实度增加，从而提高土壤的承载能力。 限制地基沉降：在某些情况下，桩基的引入可以有效地限制地基的不均匀沉降。 当桩基均匀分布并合理设计时，它们可以均匀地分担荷载，从而降低不均匀沉降的风险。 提供侧向稳定性：在受到横向荷载或地震作用时，桩基可以提供额外的侧向抵抗力，增强结构的稳定性。 总体来说，桩基加固技术通过上述原理提供了一种有效的方法，用于增强地基的承载能力和稳定性，特别是在地质条件复杂或土壤性质较差的地区。 3.2 传统桩基加固技术3.2.1 混凝土桩的设计和施工混凝土桩是桩基加固中常用的一种桩体类型，它主要由混凝土制成，具有良好的抗压性和较长的使用寿命。 混凝土桩的设计首先需要确定桩的直径、长度和布置间距，这通常基于土壤的承载能力、上部结构的荷载和其他相关因素。 桩的截面形状可以是圆形、方形或其他形状，具体选择取决于施工条件和设计要求。 混凝土桩的混凝土配合比、强度等也需根据工程需要进行选择。 在施工方面，混凝土桩可以采用预制或现场浇筑的方法进行施工。 预制混凝土桩是在工厂中预先制作的，然后运到现场并使用打桩机将其打入地下。 现场浇筑混凝土桩则是在现场直接进行浇筑，首先使用钻头在地面上钻取土样，然后将混凝土浇入钻孔中。 无论采用哪种方法，施工过程中都需要确保桩的垂直度、混凝土的浇筑质量和其他相关参数。 混凝土桩的连接也是设计和施工中的一个重要环节。 当桩的长度超过预制或运输的限制时，需要使用连接件或其他方法进行连接。 此外，桩顶部通常需要与上部结构进行连接，以确保荷载的有效传递。 总之，混凝土桩的设计和施工是一个涉及多个步骤和技术的过程，需要根据具体的工程条件和需求进行合理的选择和优化。 3.2.2 钢桩的设计和施工钢桩，由高强度的钢材制造而成，因其卓越的承载能力、施工效率和适应性，在桩基工程中已成为首选之一。 在设计钢桩时，重要的因素包括其截面形状、尺寸、长度和选材，其中，H型、U型和管状截面是最为常见的。 正确选择截面和尺寸是确保其最佳承载能力和成本效益的基础。 此外，钢桩的长度选择通常与地下土壤的特性、承载层深度以及工程的设计荷载紧密相关。 在施工阶段，钢桩通常借助打桩机或振动锤进行安装。 得益于其固有的高强度和刚性，钢桩能够轻松地穿透坚硬的土层或其他地下障碍。 在安装过程中，确保桩的垂直度和准确位置是至关重要的，这需要实时监控和调整。 对于桩身的连接，焊接和螺栓连接是两种主流方法，选择哪种方式取决于桩的具体类型及工程需求。 考虑到钢材容易受到腐蚀，通常会在钢桩表面施加防腐涂层或采纳其他保护措施。 钢桩之所以受到青睐，不仅因为其施工迅速和高度的适应性，特别是在遭遇坚硬土层或紧迫的施工时限时，但同时，考虑到钢材价格的不稳定性及其潜在的腐蚀风险，对于其长期的维护费用和经济效益也应予以深入考虑。 综上所述，钢桩的设计和施工应在充分权衡工程需求、地质状况和经济考量的基础上进行决策。 3.3 新型桩基材料和技术3.3.1 高性能混凝土桩高性能混凝土桩，由其核心材料——高性能混凝土（High-Performance Concrete, HPC）制成，为桩基工程领域带来了一种技术革新。 HPC不仅拥有传统混凝土所不具备的高强度，其微观结构的致密性也赋予了它超乎寻常的耐久性和抗渗透性。 这一特性主要得益于其配方中的特殊水泥、优选的细、粗骨料、矿物掺合料如硅灰、粉煤灰，以及化学掺合料如高效减水剂和空气引入剂。 在桩基设计中，高性能混凝土桩由于其强度高、耐久性强的特性，使得工程师可以在设计时有更大的灵活性。 例如，可以设计较细的桩身，但仍能承受较大的荷载，这不仅减少了材料的使用，还有助于在狭小的施工空间中进行施工。 其出色的耐久性也意味着在恶劣环境下，如盐雾侵蚀、酸碱地质条件下，高性能混凝土桩都能表现出长久的稳定性。 施工时，虽然高性能混凝土桩的施工流程与传统桩相似，但由于HPC的特殊性，施工队伍需要更为精细的操作控制，确保每一步骤都精确无误，从混凝土的搅拌、输送到浇筑，都需确保其特性得到充分的发挥。 这也意味着施工者需要进行更为严格的培训和监控。 综上所述，高性能混凝土桩作为一种前沿的桩基技术，不仅为桥梁、大厦和其他重要结构提供了坚实的支撑，还为土木工程领域带来了技术和经济的双重优势。 随着技术的不断进步和对环境、经济效益的日益重视，预计高性能混凝土桩在未来将会得到更广泛的应用和发展。 3.3.2 碳纤维复合材料桩 碳纤维复合材料桩的出现是对传统桩基材料的一次重大创新。 在许多复杂的地质条件和苛刻的环境下，CFRP桩展现出了其他材料难以匹敌的优越性能。 例如，在地震频发地区，CFRP桩的高强度和刚度可以为上部结构提供更好的支撑，减少地震带来的损害；在沿海和盐碱地区，其出色的耐腐蚀性能则确保了桩基的长期稳定性。 CFRP桩还具有出色的抗疲劳性能。 传统的钢材和混凝土在长期的荷载循环下容易产生疲劳裂纹，而CFRP由于其纤维的均匀分布和树脂的粘结作用，使其在反复荷载下仍然保持良好的性能。 这一特点尤其适用于高速铁路、大跨度桥梁等工程，可以大大降低维护成本和延长工程寿命。 CFRP桩在施工过程中还具有良好的环保性能。 与传统的混凝土和钢材相比，CFRP的生产和施工过程产生的碳足迹更低，与当前的绿色建筑和可持续发展理念更为契合。 而且，CFRP材料还可以被回收再利用，进一步减少了对环境的影响。 然而，尽管CFRP桩具有众多优点，但其在实际应用中还面临一些挑战。 首先，CFRP桩的制造成本相对较高，这在一定程度上限制了其在大规模工程中的应用。 其次，由于CFRP桩是相对较新的材料，许多设计师和施工单位对其还不够熟悉，需要进一步的培训和推广。 此外，虽然CFRP桩具有很好的耐腐蚀性和抗疲劳性，但在极端的温度、湿度和荷载条件下，其长期性能仍然需要进一步的研究和验证。 为了推广CFRP桩的应用，研究者和工程师正努力解决上述问题。 例如，通过改进生产工艺和材料配方，降低CFRP的制造成本；开展大量的实验和实际工程应用，积累经验，制定相关的设计和施工规范；同时，也在加强与国际上的交流和合作，吸取先进的技术和经验，推动CFRP桩技术的快速发展。 总之，碳纤维复合材料桩作为一种新型的桩基材料，具有巨大的发展潜力和应用前景。 随着技术的进步和市场的认可，相信CFRP桩将在不久的将来在更多的工程中得到广泛的应用。 3.4 复杂地质条件下的桩基加固技术复杂地质条件，如软土、岩石错层、地震活跃区和地下水丰富区等，对桩基加固技术提出了更高的要求。 在这些条件下，桩基不仅要承受上部结构的荷载，还要应对土壤的不稳定性、地震动等复杂的外部影响。 软土地区：软土具有低的承载能力和大的压缩性，这使得桩基在此类地区的设计和施工都变得复杂。 通常，桩基需要达到更深的承载层，如坚硬的粘土层或岩层，以确保稳定性。 此外，桩基的施工过程中，还需要考虑土壤的固结和压缩，以及可能的侧向位移。 岩石错层地区：在岩石错层地区，桩基可能需要穿透多层的岩石和土层，这对桩基的设计和施工都提出了挑战。 通常，这需要使用特殊的钻头和打桩方法，以确保桩基可以顺利穿透岩层并达到所需的深度。 地震活跃区：在地震活跃区，桩基不仅要承受静态荷载，还要应对地震动产生的动态荷载。 这要求桩基具有良好的抗震性能，如足够的强度、刚度和韧性。 此外，桩基的布置和连接也需要进行特殊设计，以确保整体结构的稳定性。 地下水丰富区：在地下水丰富的地区，桩基施工时可能会遇到地下水的冲刷和侵蚀。 这不仅增加了施工的难度，还可能影响桩基的稳定性和耐久性。 为此，桩基施工时需要采取措施，如设置围护、进行水下施工或采用抽水法等，以确保施工的安全和质量。 总之，复杂地质条件下的桩基加固技术是一个高度专业化的领域，需要综合考虑地质、工程和施工等多方面的因素，以确保桩基的性能和稳定性。 4 桩基加固技术的设计与分析4.1 桩基加固的设计原则和方法 桩基加固的设计原则和方法是确保桥梁和其他结构工程的根基稳固，以满足各种工程需求。 在设计桩基时，除了考虑土壤的承载能力、上部结构的荷载和地质条件，还需仔细评估地下水位、季节性变化、地震等外部因素的影响。 这些都可能对桩基的稳定性产生影响，因此在设计中要给予充分考虑。 桩基的材料选择也是设计中的一个重要方面。 不同的材料，如混凝土、钢材或复合材料，都有其独特的性能特点和应用场景。 选择合适的材料可以确保桩基在特定的工程条件下达到最佳的性能。 此外，桩基的施工方法，如打桩、旋挖或静压，也需要根据设计需求和现场条件进行选择。 在桩基的设计过程中，还需要重视与其他工程元素的协同作用，如桥墩、基础板和地下结构等。 这些元素与桩基之间的相互作用可能影响整体的稳定性和承载能力。 因此，桩基的设计不仅仅是一个单一的工程问题，而是需要综合考虑多种因素，确保整体工程的安全和稳定。 随着技术的发展，现代的桩基设计已经不再局限于传统的方法和理念。 新的设计思路、材料和施工技术不断涌现，为桩基的设计和施工带来了更多的可能性。 例如，预应力技术、监测技术和智能材料等，都为桩基的设计提供了新的思路和方法。 综上所述，桩基加固的设计原则和方法是一个复杂而多元的系统工程，需要结合多方面的知识和经验，确保其在各种工程条件下都能达到预期的性能。 随着技术和材料的不断进步，我们有理由相信，桩基设计的未来将更加广阔和多彩。 4.2 桩基承载力计算与分析 桩基承载力，作为土木工程中的核心概念，它的计算与分析涉及到的因素非常多，且各因素之间相互影响，形成一个复杂的系统。 为了确保桩基的安全性和经济性，工程师们在计算与分析桩基承载力时必须进行全面、深入的研究。 首先，土壤条件是桩基承载力的主要影响因素。 不同类型的土壤，其摩阻力、压缩性和黏聚力都有所不同。 例如，粘土的摩阻力大于沙土，但其压缩性也更强。 因此，在计算桩基承载力时，必须对土壤进行详细的勘察和分类，确定其工程性质，并根据这些性质选择合适的计算方法。 桩的材料和尺寸也对承载力有着重要的影响。 例如，混凝土桩和钢桩由于其材料的不同，其抗压、抗弯和抗扭能力都有所不同。 桩的直径、长度和形状也会影响其与土壤之间的接触面积和分布，从而影响其承载力。 此外，桩的安装方法，如打桩、钻孔浇筑或旋挖浇筑，都会影响桩与土壤之间的接触状态和摩阻力。 例如，打桩会导致土壤被挤压，增加其密度，从而提高桩的摩阻力；而钻孔浇筑则可能导致桩孔周围的土壤被松动，降低其摩阻力。 桩基在承受荷载时，不仅要面对垂直荷载，还可能受到水平荷载、扭矩和偏心荷载的作用。 这些荷载会导致桩的弯曲、扭转和侧向位移，从而影响其承载力。 因此，在分析桩基承载力时，必须考虑这些复杂的受力情况。 长期荷载、循环荷载和地震荷载等特殊工况对桩基的影响也不能忽视。 这些工况可能导致土壤的性质发生变化，或引起桩的疲劳、蠕变和断裂，从而降低其承载力。 综上所述，桩基承载力的计算与分析是一个高度复杂的任务，需要结合实际工程条件，运用先进的理论和方法，进行细致的研究。 只有这样，才能确保桩基的承载力既满足设计要求，又具有足够的安全储备，为工程的长期稳定和安全提供可靠的保障。 4.3 桩基加固的施工过程和质量控制桩基加固施工的成功不仅取决于施工技术和质量控制，还与施工现场的管理和协调密切相关。 在施工过程中，为确保安全和效率，每一个环节都需要精细的组织和协调。 例如，在桩孔钻探时，对于地下未知障碍物的预测和处理是至关重要的。 遇到复杂的地质条件，如岩石层或水文变化，可能需要更精确的钻探技术和设备。 同时，施工现场的环境保护和治理也非常关键。 例如，防止混凝土溢出、泥浆泄漏和噪音控制，都是确保施工顺利进行的必要措施。 这不仅关乎施工质量，更是对周边环境和社区的一种负责态度。 再者，与其他工程项目相互的协调也是施工管理中不可忽视的部分。 桩基加固作为整个工程项目的一部分，其施工进度和质量直接影响到上层结构和其他相关工程的进行。 因此，施工计划的制定和调整、材料和设备的供应、工人的培训和管理等，都需要精细的策划和高效的执行。 随着技术的发展，数字化和智能化技术在桩基施工中的应用也日益增多。 例如，GPS定位、无人机巡查、智能化施工日志系统等，都为施工的精度和效率提供了更多的可能性。 这些技术不仅提高了施工的效率，还为质量控制提供了更多的手段和工具。 综上所述，桩基加固施工不仅是技术和质量控制的问题，更是一个综合的系统工程。 它涉及到设计、材料、施工、管理和技术等多方面的因素，需要全方位、多角度的思考和实践。 只有这样，才能确保桩基加固工程的质量和效果，为整个工程项目的成功打下坚实的基础。 5 桩基加固工程案例分析5.1 典型桥梁工程的桩基加固案例 以“阳明大桥”为例，这座桥梁位于地震活跃和河流交汇的复杂地质区域。 原设计的桥梁桩基在施工过程中发现地下存在未知的软土和岩石错层，这增加了桩基加固的难度。 项目描述：阳明大桥是一座跨度为800米，主塔高150米的斜拉桥。 它连接城市的两个主要交通枢纽，预计日均流量达到10万辆。 问题：在施工过程中，发现桥梁的北塔桩基位置存在大面积的软土和岩石错层，这使得原设计的桩基无法满足承载要求。 解决方案：深基坑施工：为了确保桩基能够达到坚硬的岩层，决定采用深基坑施工方法。 首先，使用护壁围挡住工作区，然后进行深达50米的开挖作业。 高性能混凝土桩：考虑到地质条件的复杂性和桥梁的重要性，决定使用高性能混凝土桩。 这种桩具有高强度和良好的耐久性，能够有效地承受上部结构的荷载。 碳纤维复合材料桩：为了进一步提高桩基的承载能力和抗震性能，决定在关键位置使用碳纤维复合材料桩。 桩基连接：采用高强度螺栓和特殊的连接设计，确保桩基与上部结构的有效连接。 结果：经过重新设计和施工，阳明大桥的桩基成功地完成了加固工作。 后续的质量检测和静载荷试验均表明，桩基的承载能力和稳定性均满足设计要求。 阳明大桥于计划时间内成功开放，成为城市的新地标和交通要道。 此案例展示了在复杂地质条件下，如何结合现代技术和经验，成功地完成桥梁桩基的加固工作。 它为类似工程提供了宝贵的经验和参考。 5.2 桩基加固在地质灾害区的应用案例“石溪山路”位于一个山区城市，该路段穿越一个地质不稳定的滑坡区。 过去几年里，该路段多次出现裂缝和局部塌陷，对公共安全造成威胁。 为了解决这一问题，决定采用桩基加固技术来稳定滑坡区并恢复道路。 项目描述：石溪山路长约3公里，宽15米，是连接城市和山区的主要道路。 滑坡区长约500米，宽约50米，最大深度达到20米。 问题：由于连续的降雨和地质结构的弱点，滑坡区的土壤逐渐失去稳定性，导致道路表面出现裂缝和塌陷。 此外，下方的河流也对滑坡区的稳定性产生威胁。 解决方案：决定采用桩基加固技术来稳定滑坡区。 首先，进行详细的地质勘测，确定滑坡的范围和深度。 然后，设计一个混凝土桩网络，将桩打入坚硬的地层，以提供稳定的支撑。 桩基的布置和深度根据滑坡的形状和大小进行优化。 为了提高桩基的稳定性和承载能力，采用了高性能混凝土和碳纤维复合材料筋笼。 桩基的上部与道路表面连接，形成一个整体结构，有效地分散和传递荷载。 此外，为了减少雨水的影响，还在滑坡区安装了排水系统。 结果：桩基加固工作成功地完成，石溪山路得到了恢复。 后续的监测数据显示，滑坡区的稳定性得到了显著的改善，裂缝和塌陷得到了控制。 道路的交通安全和功能得到了恢复，为当地居民和游客提供了便利。 这一案例展示了桩基加固技术在地质灾害区的成功应用，为类似的工程提供了有价值的经验。 6 论文的创新点和实用价值6.1 研究的创新点和贡献 本研究在桩基加固技术领域中提出了多项创新点和贡献。 首先，对高性能混凝土桩和碳纤维复合材料桩的应用进行了深入研究，这两种新型桩材料在桥梁工程中的应用还相对较少，而本研究为其在复杂地质条件下的应用提供了理论和实践依据。 其次，针对复杂地质条件下的桩基加固技术，本研究提出了一套完整的设计、施工和质量控制方案，为工程实践提供了可靠的技术指导。 此外，本研究还对桩基承载力的计算和分析方法进行了优化，提高了计算的准确性和可靠性。 在实际工程应用中，本研究的成果已经得到了验证和推广。 例如，在阳明大桥和石溪山路等典型工程中，本研究提出的桩基加固方案成功地解决了复杂地质条件下的工程难题，为工程的顺利完成和安全运营提供了保障。 总的来说，本研究在桩基加固技术领域中提出了多项创新点和贡献，为桥梁和其他土木工程的设计、施工和管理提供了有力的技术支持。 同时，这些研究成果还为相关领域的学术研究和技术发展提供了新的思路和方向。 6.2 实用价值和应用前景本研究的实用价值显而易见，它为桥梁工程和其他土木工程提供了一套完整、科学、高效的桩基加固技术方案。 在当前我国大力推进基础设施建设的背景下，桩基加固技术的应用需求日益增加，而本研究的成果正好满足了这一市场需求，为工程建设提供了坚实的技术保障。 特别是在地质复杂、工程难度大的区域，如山区、河流交汇处、地震带等，本研究的桩基加固方案具有明显的技术和经济优势。 在应用前景方面，随着新材料、新技术和新设备的不断发展，桩基加固技术也将迎来更大的发展空间。 本研究中提到的高性能混凝土桩和碳纤维复合材料桩，未来有望在更多的工程中得到应用，尤其是在大跨度桥梁、高层建筑和其他大型工程中。 此外，随着数字化和智能化技术的应用，桩基加固的设计、施工和管理也将更加精细、高效和智能，为工程建设提供更加强大的技术支撑。 此外，本研究的成果还可为相关领域提供技术指导和参考，如地基处理、隧道工程、地下工程等。 未来，桩基加固技术还有望与其他技术和方法相结合，如地基改良、土钉墙、锚索等，形成一套更加完善和高效的地基工程技术体系。
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第一章变电所主变压器的选择及主接线的设计一、变电所主变压器台数、容量及型式的选择1、变压器台数的选择据国际《35-110 KV变电所设计规范GB-92》有关条文规定，为保证供电的可靠性，变电所一般装设两台主变，当只有一个电源的变电所可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台，现时待设变电所有水电厂和220 KV变电所两个电源，故选择2台主变。 2、主变压器容量的选择主变容量应根据5-10年的发展规划进行选择，适当考虑到远期10-20年负荷的发展，对城郊变电所，主变压器容量还应与城市规划相结合。 并应考虑主变正常运行和事故时的过负荷能力。 对选两台主变的变电所，每台变压器的容量一般按式Sn=0.7Pm(Pm为变电所最大负荷)选择：按5年发展规划：Sn=0.7Pm=16.44（MVA）按10年发展规划：Sn=0.7Pm=20.98（MVA）这样当一台主变停用时，可保证对70%负荷供电，考虑变压器的事故过负荷能力40%，而可保证对98%负荷供电，由于一般变电所大约有25%的非重要负荷，因此在一台主变停用时，仍能对一、二级负荷供电。 3、主变压器型式的选择变压器有油浸式和干式两种，一般在户外情况下采用三相油浸节能型变压器。 具有三种电压的变电所，如通过各侧绕组的功率均达到15%以上时，多采用自耦变压器，以得到较大的经济效益。 现待设变电所为郊区中间变电所，且只有110 KV和10 KV两个电压等级，所以待设变电所选择三相双绕组高阻抗有载调压油浸式变压器，查《设备手册》选择型号为 SFZ7系列110KV级双绕组有载调压变压器，其技术参数列于表1-1表1-1 SFZ7系列110KV级双绕组有载调压变压器技术参数表发展方案型号额定容量（KVA）额定电压（KV）损耗(KW)阻抗电压(%)空载电流(%)连接组别高压低压空载负载5年SFZ7-/±8×1.5%10.525..51.1Yn,d1110年SFZ7-/±8×1.5%10..51.2Yn,d11二、变电所主接线的设计原则待设的110KV变电站为市郊中间变电站，是降压变电站具有110KV、10KV两个电压等级。 高压侧为电源侧，有二回路，其中连接着110KV水电厂一个和220KV变电站一个的一回110KV线路，距离待设变电站分别为12KM和10KM。 两电源之间存在15MW的功率交换，低压侧10KV为负荷侧，负荷性质分别为：I、II、III类。 根据负荷性质，应设计20回10KV馈线其中包括四回备用馈线。 变电所主接线的设计对电气设备的选择。 配电装置的布置、工作的灵活性、继电保护以及运行的可靠性与经济合理性有密切关系，而电气主接线是变电所电气部份的主体，对变电所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起重要作用。 根据我国《变电所设计技术规程》规定：变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位，回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。 并且应满足运行可靠、简单灵活。 操作方便和节省投资等要求。 现就主接线应满足的可靠性、灵活性、经济性三项基本要求说明如下：1、保证供电可靠性（1）、断路器检修时，不影响对用户供电；（2）、设备的母线故障或检修时，应尽量减少停止运行的回数和停运时间并保证对I类和II类负荷的供电；（3）尽量避免全变电所停运的可能性2、具有一定的灵活性（1）、调度灵活，操作方便，应能灵活地投入或切除某些元件，调配电源负荷，能满足系统在事故检修及运行方式下的调整要求。 （2）、检修安全应能方便地运断路器，母线及继电保护设备进行安全检修而不影响电力网的正常运行及用户的供电。 （3）扩建方便，应能容易地从初期过渡到最终接线，并在扩建过渡时，一次和二次设备等所需的改造最少。 3、具有合理的经济性（1）投资省，主接线应简单清晰，以节省断路器、隔离开关等一次设备投资，要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备的电缆投资。 （2）占地面积小，电气主接线的设计要为配电装置的布置创造条件，以节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。 （3）电能损耗，经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数。 避免两次变压而增加电能的损耗。 综合以上所述，由于待设110KV变电所电源侧110KV有二回线路，低压侧10KV负荷侧负荷的性质分别为I、II、III类。 根据负荷性质，必须保证重要负荷供电的连续性、可靠性，为此，拟定本次设计的主接线初步方案。 三、变电所主接线初步方案A、技术比较（确定各级电压等级配电装置的接线方式）设计规程规定：110 -220 KV配电装置中出线一回时，采用不分段单母线或变压器-线路单元接线，当出线为2回时，一般采用桥形接线，当出线不超过4回时，一般采用单母线分段。 出线回数较多，连接的电源较多，负荷大或污秽环境中，则采用双母线接线。 6-10 KV配电装置中，一般采用单母线分段或单母线。 如果单母线分段不能满足供电可靠性，则可采用双母线接线。 现待设变电所中，其中110 KV侧连着水电厂和220 KV变电所2回进线，由于待设变电所中选用2台主变压器，故引出2回出线，因此采用桥形接线，而在10 KV侧有多个供电线路，为满足供电可靠性可采用单母线分段或双母线。 1、变电所110 KV侧可能接线方案技术比较如下表1-2所示表1-2变电所110 KV侧接线方案技术比较表接线方案内桥接线外桥接线接线图优点内桥接线一次侧可装设线路保护，倒换线路时操作方便，设备投资与占地面积少对变压器的切换方便，比内桥少两组隔离开关，继电保护简单，易于过渡到单母线分段接线，且投资少，占地面积少缺点操作变压器和扩建成单母线分段不如外桥方便，不利于变压器经常切换倒换线路时操作不方便，变电所一次侧无线路保护适用范围这种接线适用于进线距离长的终端变电所这种接线适用于进线短而倒闸次数少的变电所或变压器采取经济运行需要经常切换的终端变电所以及可能发展为有穿越负荷的变电所技术比较结果经上述比较，由于待设变电所两回线路进线分别为12KM和10KM较短，且考虑到以后发展的需要，因此选用外桥接线2、变电所10 KV侧可能接线方案技术比较如下表1-3所示：表1-3变电所10 KV侧可能接线方案技术表接线方案单母线分段接线双母线接线接线图优点任一母线发生故障时，不影响另一母线运行。 单母线分段比双母线所用设备少，系统简单、经济、操作安全可靠性比单母线分段高，运行灵活缺点当其中任一段母线需要检修或发生故障时，接于该母线的全部进出线均停止运行设备投资多，接线复杂，操作安全性较差适用范围多用于具有一、二级负荷，且进出线较多的变电所主要用于负荷容量大，可靠性要求高、进出回路多的变电所技术比较结果经上述比较，由于待设变电所负荷容量不大，在两种接线方式均满足可靠性的情况下，考虑到经济问题，因此选用单母线分段接线B、经济比较经过上述技术比较，可初步确定待设变电所的电气主接线。 由于主变容量根据5-10年的发展规划进行选择，且选择不同容量的变压器其综合投资和年运行费用就不同，因此进行经济比较是很有必要的，初步拟定按5年发展规划和按10年发展规划两个方案对变压器进行经济比较。 查《电气设备选择施工安装设计应用手册》，计算过程详看计算书，可得相关参数如下表1-4所示：表1-4 经济比较表方案号综合投资Z（万元）年运行费用u（万元）Ⅰ(按5年发展规划)98.353.3II (按10年发展规划).7比较结果经上述比较，方案Ⅰ的综合投资和年运行费用都比方案II少，故选择方案Ⅰ(按5年发展规划)第二章变电所自用电接线设计自用电接线包括从电源引接至所用电的全部网络，其中高压部分也是电站主接线的组成部分。 所用电接线的基本要求与主接线大体相同，其中最主要的是供电的可靠性。 对小电站还要力求接线简单、清晰、运行方便，并合理节省费用。 现主要以电源的引接方式、接线的形式的供电网络三个层次给予说明，所用变压器选择。 一、所用变压器的选择按设计题目要求，变电所自用负荷接两台100KVA考虑，因此所用变压器应装设两台容量为100KVA的变压器，为了节省一、二次设备的投资和占地面积，以及运行维护的方便。 查表可选择SC9—100/10型树脂干式变压器，将其配置成可推拉式，装嵌在10KV高压柜内其技术参数列于表2-1表2-1所用变压器技术参数型号额定容量（KVA）额定电压（KV）损耗（KW）阻抗电压（%）空载电流（%）连接组别高压低压空载负载SC9-100/.5±5%0.40.41.4842.0Y/Yn0二、所用电的接线形式所用电的低压电路还具有相应的接线形式以满足可靠性等方面的要求。 （1）由前面一章知，单母线分段有较高的可靠性，现决定采用单用单母线分段，二分段母线用自动开关和闸刀开关相联，分段自动开关在正常情况下处于分闸位置，当因故失去一个电源时，投入分段自动开关，由另一电源带全部负荷，这就是暗备用。 为了满足I类负荷对恢复供电的紧迫要求宜设置BZT（备用电源自动投入）装置，以加速成切换过程和避免匆忙中的人为操作。 两电源不允许在低压侧并列。 三、负荷供电回路所用负荷的供电回路常用以下四种形式，直接或间接地从低压母线取电。 （1）、一级辐射式供电每个回路有单独的隔离引接、保护和操作电器以避免影响主母线的正常运行，供电可靠性较高。 一般只限于某些容量较大或较重要的公共负荷。 （2）、二级辐射式供电二级辐射式供电的前提是负荷的分组，采用分组二级供电方式的优点是：A、便于供电的分组管理，方便运行维护；B、减小主盘的供电回数，提高一级辐射供电的可靠性；C、就地设置可大量节约电缆。 向Ⅰ、II类负荷供电的分盘应采用有独立的引接闸刀开关的配电盘，以保证供电的可靠性和灵活性。 （3）、干线式供电对一些相邻近的小容量III类负荷或同一用电设备的不同负荷可共用一组供电回路和电源电缆，直接在各负荷的操作电器的电源侧并接电源。 （4）、环网式供电将干线式供电回路的末端接至另一电源，构成环式供电，环式供电用于重要负荷，但同样也禁闭环运行。 综合考虑供电的可靠性、安全性、技术性和经济性决定采用：高压部分采用单母线分段，负荷配电采用一级辐射式、环网式混合供电。 具体图样见图纸书上。 第三章短路电流计算及主要设备的选择一、短路电流计算根据设计的变电所电气主接线绘制出等值电路图，采用标么值计算，取Sj=100MVA;Uj=Up网络，对选择10KV~110KV配电装置的电器和导体，需计算出在最大运行方式下流过电气设备的短路电流，选取d1、d2两个短路点，计算过程详见计算书，各短路点短路电流计算结果见表3-1表3-1短路电流计算结果一览表短路点支路名称(KV)回路名称次暂态短路电流I″(3)(KA)0.1S短路电流I0.1(3) (KA)0.2S短路电流I0.2(3)(KA)1S短路电流I1(3)(KA)2S短路电流I2(3)(KA)4S稳态短路电流I∞(3)(KA)短路电流冲击值i ch(KA)d1115水电厂S＝2×30MW／0.81.3161.0891.0611.0741.0901.1083.558省网Xxt=∞2.1812.1812.1812.1812.1812.1815.561短路点总电流Id∑3.4973.2703.2423.2553.2713.2898.917d210.5水电厂S＝2×30MW／0.84.3754.2354.3224.9945.0525..16省网Xxt=∞7.4517.4517.4517.4517.4517..00短路点总电流Id∑11.......09二、主要电气设备的选择在选择电气设备时应遵循如下的原则：1、导体和电器力求技术先进，安全适用，经济合理，贯彻以铝代铜，减小占地等政策。 2、在选择导体和电器时应按正常工作条件进行选择，并按短路情况校验其动稳定和热稳定以满足正常运行、检修和短路情况下的要求。 3、验算导体和电器的动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，按本工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行计算。 4、为了便于维修，减少备品备件的型号，设计时同一电压等级的导体和电器尽量采用同一品种。 5、所选的导体和电器，应按当地的气温、风速、覆冰、海拔等环境条件进行校验根据原水电部86年颁布的《导体和电器选择设计技术规程SDGJ14-86》，对主电路所有电气设备进行选择和校验，选择结果列于下列各表中。 表3-1 10KV高压开关柜一览表开关柜的型号KYN-10型BA1-10、16、25一次线路方案编号9一次线路方案图用途型号及名称馈电左右联络所用 变压器TV及避雷器（柜宽1000）电容器柜（柜宽1000）SN10-10Ⅰ/630型少油断路器1SN10-10III/2000型少油断路器11LDJ型电流互感器333UKI-12型电压互感器3RN2-10型熔断器3FZ型避雷器33SCL-10型变压器1LQG-0.5型电流互感器3RN3-10型熔断器33BW10.5-12-1型电容器3外形尺寸（宽×深×高）mm800×1500××1800××1500××1500×2200额定电流(A)表3-2： 导体选择结果一览表导线名称型号载流量（A）最大允许应力110KV母线LGJ-25/KV母线LGY-100×8单条平放矩形铝母线0Pa10KV电缆3XZLQ-185普通粘性绝缘三芯（铝）771表3-3： 断路器选择结果一览表安装地点型号额定电压(KV)最高工作电压(KV)额定电流(A)额定短路开断电流（KA）动稳定电流（KA）4秒后热稳定电流（KA）110KV出线SWKV分段SW6-主变110KV侧SW6-主变10KV侧SN10-10III1011.010KV分段SN10-10III1011.010KV馈线SN10-10J1011.表3-4： 电流互感器选择结果一览表安装地点型号额定电流比2×600/5级次组合额定二次负荷（Ω）1秒后热稳定倍数动稳定倍数0.5级1.0级主变110KV侧LCWD-102×600/50.5/D/DKV分段LCWDL-102×600/50.5/D/D主变10KVLDJ-/50.5/D0.40.KV分段LDJ-/50.5/D0.40.KV馈线LDJ-/50.5/D0.40.表3-5：高压熔断器选择结果一览表安装地点型号额定电压（KV）额定电流（A）最大开断电流（KA）额定断流容量（MVA）备注10KV侧电压互感器RN2-.所用变压器RN3-10/10KV侧电容器RN3-10/表3-6：电压互感器选择结果表安装地点型号数量额定变比额定容量（VA）0.2级0.5级1级110KV线路侧TYD-1106个/√3、100/√3、100/√3、KV母侧VKI122组/√3、1000/√3、100/√表3-7隔离开并选择结果一览表安装地点型号额定电压（KV）额定电流（A）动稳定电流（KA）4秒热稳定电流（KA）110KV侧GW4-020表3-8电容器选择结果表安装地点型号额定电压（KV）标称容量（KVA）标称电容μF10KV侧BWY0.5-12-110.5120.347表3-9支柱绝缘子选择结果一览表安装地点型号额定电压（KV）绝缘子高度（mm）机械破坏负荷（kg）110KV侧ZS－KV侧ZL－10／.4第四章无功功率补偿一、补偿无功功率的必要性。 无功功率的主要消耗者是感应电动机、变压器和电焊机等。 它们都需要无功功率来建立交变磁场。 无功功率除发电机是主要无功功率电源外，线路电容也产生一部分无功功率。 但上述无功功率往往不能满足负荷对无功功率和电网对无功功率的需要， 需要加装无功补偿设备。 例如，同期调相机、移相电容器等，它们都是无功功率电源，这里仅谈，用移相电容补偿无功功率，即无功补偿问题。 无功电源不足，交流系统电压降低，从而损坏用电设备，严重的会造成电压崩溃，使系统瓦解而造成大面积停电，还会使电能损耗增加，效率降低，限制线路的输电能力，因而补偿无功功率是保证电力系统安全运行的重要措施。 二、提高功率因数的补偿方法1、采用同期调相机，同期调相机主要是空载运行的同步电动机，在过励磁情况下输出感性无功功率。 与采用移相电容器相比，有功功率的单相损耗较大，具有旋转部分，需专人监护，运行时有噪音，但在短路故障时较为稳定， 损坏后可修复继续使用。 由于其容量较大， 一般用于电力系统较大的变电所中， 工业企业较少采用。 2、采用移相电容器，与采用同期调相机相比，移相电容器有下列特点：A、优点（1）、无旋转部件，不需专人维护管理；（2）、安装简单；（3）、可以做到自动投切，按需要增减补偿量；（4）、有功功率损耗小；B、缺点：（1）、移相电容器的无功功率与其端电压的平方成正比，因此电压波动对其影响较大；（2）、寿命短，损坏后不易修复；（3）、对电流的稳定性差；（4）、切除后有残留电荷，危及人身安全。 待设变电所要求补偿后功率因数达到0.9，而中间变电所负荷量不大，从技术性和经济性等综合考虑本所采用移相电容器补偿，详情请见计算书。 三、电容器的补偿方式电容器的补偿方式的选择，首先要从减少大量无功功率的传输入手，其基本原则就是尽量使用户的无功负荷就地供应。 工厂企业内部电容器的补偿方式，可分为个别补偿、分组补偿和集中补偿三种。 1、个别补偿适用于低压网络，与单台用电设备装于同一回路，这种无功功率就地供应的方式，补偿效果最好，可以减少配电变压器的容量及配电线路的截面及其相应传输无功功率的有功损耗，但电容器的利用率低，常用于由较长线路供电、长期运行的容量电动机。 1、分组补偿电容器装设在车间变、配电室母线上，可提高电容器的利用率，但只能减少高压线路和配电变压器中的无功功率，而低压配电线路中的无功功率不能减少。 2、集中补偿电容器装设在工厂总降压变电所的母线上（一般装设在低压母线侧），这种补偿方式，电容器安装方便、运行可靠、利用率高。 但不能减少工厂内部配电网络中的无功功率。 综上所述，本变电所采用集中补偿的方式，分别装设在10KV母线两段侧。 四、电容器的补偿容量的确定分别在低压母线的两侧并联电容器补偿，每侧补偿0.745MVAR，型号为TBB310－750/50接线方式：单Y。 第五章 变电所的防雷保护及接地网设计一、避雷针的布置和保护范围避雷针是变电所屋外配电装置和所内电工建筑物防护直击雷过电压的主要设施，变电所避雷针布置应考虑以下几个方面的因素：1、避雷针和保护范围应保护到站内各电气设备。 2、避雷针和保护范围和地下连接点至10KV设备与主接地网和地下连点，沿接地体的长度不得小于15米。 3、独立避雷针不应设在人经常通行的地方，避雷电针及其接地装置与道路口等的距离不宜小于3米。 4、电压在110KV以上和配电装置，一般将避雷器装在配电装置和构架上，35KV及以下和高压配电装置和构架或房顶不宜装设避雷针，因其绝缘水平很低，雷击时容易引起反击，另外在变压器的门型构架上不宜装设避雷针。 这是因为门型构架距离变压器近，装设避雷针后，构架的集中接地装置距离变压器和金属外壳接地点在地中距离难以达到不小于15米要求。 二、避雷器的选择和校验避雷器是发电厂、变电所防护雷电侵入波的主要设施，避雷器的选择和校验是以《交流电气装置过电压保护和绝缘配合》为依据的。 由于氧化锌避雷器一般是无间隙，避免了间隙电压分布不均的缺点；在过电压下动作后无续流通过；不用串联火花间隙, 其体积小、重量轻、结构简单在运行中维护方便、使用寿命长，造价也低等优点比普通阀式，磁吹阀式避雷器具有优越的保护性能，而且目前也具有逐步取代其他类型避雷器的趋势，因此，待设变电所各级电压的设备都选用氧化锌型避雷器来防护雷电侵入波的危害，并对各级电压的避雷器分别进行选择的校验，详细的校验过程参见计算书。 表5-1： 避雷器选择果表安装地点型 号避雷器额定电压（KV）持续运行电压（KV）雷电冲击8/20µs（10KA），峰值（KV）标称放电电流(KA)直流1mA参考电压（KV）数量110KV母线侧Y10WR－108／组主变压器中性点Y1.5WR-72/.组10KV母线侧Y5WZ－17／42组三、接地装置1、接地电气设备和线路的某些部分通过接地装置与大地紧密连接起来，是保证供用电系统安全运行的主要措施之一。 接地装置由接地体和接地线两部分组成。 接地类型如下：1、工作接地 为了保证电气设备正常和事故情况下能可靠工作而进行的接地，如发电机、变压器中性点接地。 2、保护接地 是将电气设备正常运行中不带电的金属部分与接地装置间作良好的金属连接，防止在电气设备绝缘损坏外壳带电时发生人身触电事故。 3、冲击接地即防雷装置的接地。 由于雷电流的幅值大，作用时间短暂，故接地装置在冲击电流作用下呈现的电阻值与工频接地电阻值有所差别。 2、接地网为了降低接触电势和跨步电势，使其不超过规定值。 发电厂、变电所的接地装置在充分利用了自然接地体之后，还应装置人工接地体。 一般情况下，发电厂、变电所接地网中的垂直接地体对工频电流散流作用不大。 避雷针、避雷器和避雷线附近加强集中接地和散泄雷电流之用。 接地网的外边缘应闭合，做成圆弧形，圆弧的半径不宜小于均压带间隔的一半。 接地网内应敷设水平均压带。 接地网的埋深一般采用0.6米或0.8米。 接地网的边缘经常有人出入的走道外，应铺设砾石、沥青路面或“帽檐式”均压带综上所述，站区敷设水平接地体为主，辅以垂直接地极，主地网用Ф50镀锌圆钢，若土壤电阻率高，为满足接地电阻要求，可考虑外引接地网及深井接地极并施加降阻剂。 第六章 变电所电气总平面布置变电所内设备布置型式采用常规户外设备单列中型式：110KV设备及主变压器布置在室外。 由于两电源点都位于所址北侧，考虑110KV进线方便的需要，110KV开关布置在所内北面。 同时，负荷在变电所的东侧，10KV配电装置亦设在变电所内的东边，便于出线。 而中央控制室和辅助厂房在南边，门口正面对着公路，方便运输。 变电所电气总平面布置详见附图：“变电所总平面布置图”；变电所接地网布置详见附图：“接地网布置图”。 设计参考资料：《电力工程设计手册》——水利电力出版社《电气设备选择施工安装设计应用手册上册》——中国水利水电出版社 刘宝林主编《发电厂电气部分》——西安电力学校 卫斌编《电力工程设备手册》——中国电力出版社《无间隙氧化锌壁雷器选择手册》——中国电力出版社
我想找“工业机器人的应用”论文能找到的给我提供点线索
接触危险物品的工作岗位高温、低温、高压、辐射等极端环境的工作岗位长时间机械作业的工作岗位长时间监视监控的工作岗位精细工作高强度工作……-----------------------------------随着知识经济时代的到来，高技术已成为世界各国争夺的焦点，机器人技术作为高技术的一个重要分支普遍受到了各国政府的重视。 据了解，目前日本继前两个机器人计划--“极限作业机器人”计划和“微机械技术”开发计划之后，正在实施第三个“人型机器人”计划；美国仅花在无人机上的费用就已达25亿美元。 我国政府也非常重视机器人的研究，早在“七五”期间就开始了工业机器人和水下机器人攻关计划，并取得了一定的成绩。 1986年，国家“863”计划将智能机器人列入其中。 经过十几年的艰苦奋斗，从跟踪世界先进水平到自主开发，取得了举世瞩目的成果。 机器人技术--科技经济的必争之地 世界各国都非常重视机器人技术的开发与研究，主要有以下几个方面的原因：第一，发展机器人可以提高综合国力。 机器人技术是集光机电信息自动化于一身的高新技术，从某种意义上讲，一个国家机器人水平的高低，代表了一个国家的综合实力。 发展工业机器人可以增强一个国家的制造能力。 国内外很多企业都是通过使用工业机器人来提高生产率和产品质量。 国外一些大的汽车、电子、机械制造商通过采用工业机器人作为关键生产设备，可以做到根据市场需求，及时调整生产策略，以小批量、多品种，占领更多的市场份额。 国家863计划正是看到了这一趋势，对工业机器人及其应用工程给予了大力支持，在摩托车、汽车、电子、家电等行业推广了一批示范工程，并形成了拥有自主知识产权的产品系列。 发展特种机器人可增强国家的可持续发展能力。 所谓的特种机器人是指除工业机器人之外的各种机器人。 在“863”计划实施的初期，我国先后研制出了水下机器人、排险机器人、机器人压路机、微操作机器人、双足步行机器人、灵巧手等多种用途的特种机器人，大大缩短了我国机器人水平与国外发达国家之间的差距，有力地推动了我国机器人技术的发展，加强了机器人与社会、经济的联系。 智能机器人是具有感知、思维和行动功能的机器，是机构学、自动控制、计算机、人工智能、光电技术、传感技术、通讯技术、仿真技术等多种学科和技术的综合成果。 智能机器人做为新一代生产和服务工具，在制造领域和非制造领域占有更广泛、更重要的位置，这对人类开辟新的产业，提高生产与生活水平具有十分现实的意义。 例如，我国在争取公海海域优先开采权的过程中，由国家“863”计划研制的6000米水下无缆自治机器人系统先后两次出海，获得了海底锰结核分布的珍贵资料，使我国成为世界上少数几个具有深海探测能力的国家之一。 第二，发展机器人技术可以提高国防实力。 在海湾战争、波黑战争、科索沃战争中，各种无人机和地面军用机器人系统在战场侦察、探雷排雷、监视、通讯中继、电子对抗、火力导引、战果评估、骚扰、攻击等方面都起了特殊的作用。 鉴于高新技术对未来战争的指挥系统、战场环境将产生重大影响，我国已经开展并将加强这方面的研究。 第三，机器人可以形成一个巨大的产业。 尽管目前发展相对成熟的只有工业机器人，但从世界机器人的发展趋势看，服务机器人、个人机器人具有巨大的市场潜力，可以预见，个人机器人将会像个人电脑一样走进千家万户，成为人类社会必不可少的生活用品。 第四，发展机器人可以提高一个国家的国际地位。 在国家攻关计划和“863”计划的支持下，我们已经研制出了各种用途的机器人，并加入了由少数发达国家参加的国际先进机器人计划，提高了中国科技的国际地位。 我国发展机器人技术的必要性目前，我国机器人市场还不是很大，其原因是多方面的。 我国是一个人口大国，多数人对机器人缺乏了解，认为现在下岗人员就很多，还用机器人干什么。 这是一个偏颇的观点。 首先，机器人不是简单地代替人工作，我们使用机器人是让它们完成不适合人直接干、干不了和干不好的一些工作。 比如：机器人可以进入病人体内进行检查和治疗，进入煤气管道进行检查和维修，进入核电站检查核泄漏，机器人可以登陆月球、深潜海底，能24小时不停地高质量完成单调或复杂的工作。 目前我国有许多人工作在有毒、有害、高温、危险的作业环境中，机器人的应用可以将他们从恶劣环境中解放出来。 市场竞争也需要机器人。 机器人的应用，不仅可以提高产品质量，提高产品的改型速度，适应快速变化的市场，满足消费者的需要，而且可以降低产品的成本，提高市场竞争能力，从而提高我国企业在国内外市场上的竟争能力。 另外，随着物质及精神生活水平的提高及老龄人口的增多，人们将需要更多的智能化、社会化、家庭化、个性化、感情化的服务，机器人将大显神通。 最重要的是，站在国家的角度来看，许多尖端技术，尤其是国防高技术必须拥有自主知识产权，才能在国际竞争中得到主动权。 霸权主义并不希望我国拥有能与其相抗衡的机器人技术，我们只能依靠自力更生。 前景光明的机器人应用我国是一个发展中大国，经济的高速发展给机器人技术带来了广阔的应用前景。 随着我国高技术产业的兴起和大中型国有企业的扭亏为赢，将出现一批新兴产业，也将诱发新一轮的投资，工业机器人作为先进制造业的核心必将得到广泛应用。 近两年，我国大规模的基础设施建设为混凝土喷射机器人、凿岩机器人、机器人压路机、机器人推土机等机器人化工程机械提供了用武之地。 新一代机器人化工程机械如装载机、搅拌机、摊铺机、盾构机器人等正在研究中。 21世纪是人类走向海洋，向海洋要资源的世纪，我国的系列水下机器人将承担起海洋探测的重任，为我国开发海洋作出贡献。 通过国家“863”计划的实施，我国机器人产业化已初露端倪，而且发展势头良好。 一些企业已看到了机器人的巨大潜力，一汽、华录、海尔、嘉陵、长安等大型企业集团都开 始涉足机器人领域，他们都看到了中国潜在的机器人市场。 抓住时机迎接挑战 加速我国机器人产业化的发展迫在眉睫，我们必须采取相应的措施，才能适应形势。 国家应加大对机器人技术的投人，并制定相应的鼓励政策。 机器人是具有创新性的、战略性的、对国民经济和国家安全有巨大影响的高技术，是21世纪经济技术的制高点之一。 国家必须投入较多的资金加快机器人技术的研究，同时对有关企业给予一定的优惠政策，以推动我国机器人产业的发展。 我国应组建机器人自动化装备产业集团。 随着我国制造业的快速发展，国内对机器人自动化装备的需求越来越旺，国外大的机器人公司已纷纷进人中国市场。 尽管总的说来我国的特种机器人性能价格比优于国外，但由于企业规模小，产品比较单一、批量小，缺乏足够的资金实力和企业间的协调能力，因此很难与国际大公司抗衡。 我们只有成立具有一定规模的公司，增加投入，在提高产品质量的同时降低成本，创造品牌，才能形成企业的良性发展，在国际市场占有一席之地。 筹建中国机器人协会。 现在我们国家拥有二级机器人协会、学会不少，但各个分会针对的重点不同，涉及的人员范围也不同，相互沟通不够，给人一种各行其事的感觉。 如果能成立一个中国机器人协会，把现有的二级学会组织起来，通过学术交流、科普宣传、市场调查等活动普及知识、培养人才，推动机器人科学技术的研究和应用水平，将对我国的机器人事业大有裨益。 ----------------------------------中国工业机器人未来发展会怎样？它能不能大规模应用于生产，被市场所接受？这一直以来就是困扰很多人一个的问题。 中国工业机器人发展长期以来受限于成本较高同时国内劳动力价格低廉的状况，这种局面使得工业机器人应用面十分狭窄。 但是随着中国经济近30年的持续快速扩张，人民生活水平不断提高，很多情况已经悄然间发生了变化，这些变化改善了工业机器人的使用环境。 加工制造业作为制造业体制最为灵活，发展最为迅速的部分，它对国民经济有着极大的影响。 改革开放以来，加工制造业的发展经历了从80年代的“三来一补”到国内外厂商直接投资开办工厂并同时在国内和国外销售。 但是这些在中国的投资和开办的工厂利用的只是中国充足和低廉的劳动力，而它所采用的技术和设备大多来自于国外。 虽然劳动力近似无限的供应使得中国制造业在二十世纪末已经发展成为世界工厂。 但是这种发展却埋下巨大的隐忧，世界工厂的发展依赖于劳动力能否充足供应。 经济持续的增强以及在中国推行了20余年的计划生育，中国劳动力供应格局到现在已经开始发生变化。 中国劳动力市场逐步从“买方”市场转移到“卖方”市场，劳动力由供远大于求开始向供求平衡的方向发展。 作为制造业主力的农民工也从早期的仅解决温饱问题到现在对薪资和工作条件提出了更高的要求。 这种市场的变化使得很多劳动力密集行业中的企业为了提高劳动生产率所采用的依靠增加工人数量，延长工人劳动时间的方法反将使其成本越来越高昂，同时这种方法的使用也受到越来越多法律的限制和政策的阻碍。 这种从企业微观层面到整个社会宏观层面的改变对于中国企业影响巨大，它促使企业认识到必须采取从改善机器设备入手，提高技术和资金的密集度以尽量减少用工量来应对这种改变。 随着劳动力过剩程度的降低，单个工人的成本上升、对于产品质量更高的要求以及国家对装备制造业的重视，工业机器人及技术在中国得到了政府和产业界的广泛重视。 政府努力加快中国装备制造业尤其是工业机器人的发展，使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额，并提供优惠措施鼓励更多企业使用机器人及技术以提升技术水平。 产业界也开始重视工业机器人在降低劳动成本、减少劳动风险、提高产品质量中所起的巨大作用。 正因为如此，最近几年国内越来越多的企业在生产中采用了工业机器人。 不少企业通过采用工业机器人及技术满足了自己的要求，从而提高企业的竞争力。 各种机器人生产厂家的销售量都有大幅度的提高。 最近四年,很多企业在华的销售量甚至是前面十几年销售量的几倍。 德国CLOOS公司在华焊接机器人销售量2000年以前为47台，2000年以后已经突破121台，销售量翻了近三倍。 快速发展的工业机器人及技术正被大量应用于工业企业的技术提升。 在未来，中国的工业机器人产业将作为一种在国民经济中占据重要地位的产业而存在。 国家863机器人技术主题自成立以来一直重视机器人技术在产业中的推广和应用，长期以来推进机器人技术提升传统产业，利用机器人技术发展高新产业。 机器人技术主题不仅积极推动机器人产业化应用而且在普通人群中广泛普及机器人知识，增加人们对于各种机器人的了解和认识。 使利用机器人技术提升我国工业发展水平，提高人民生活质量成为全社会的共识。 ----------------------------------------------1，基于符号的机器人学诞生与发展的简要历史工程学科的一个共同点是：先有工程实践。 机器人学的诞生也不例外，是随着工业机器人的诞生与发展而进行的，直至七十年代，工业机器人整个系统基本定型，发展主要在于单元器件性能的逐步改进。 这时机器人学向深度和广度发展，成为一门非常综合和活跃的学科，这也是工程性质学科的另一个共同点：到一定时期，理论将超前于工程实践。 George C. Devol于五十年代中期发明工业机器人，是可重复编程的PTP控制的操作手，和Jeseph 共同发展这一全新工具概念后，于1959年成立第一家工业机器人公司Unimation lnc.启发工业机器人发明的前期工作是二战中开始的主从控制的遥控机器人的开发，主要用于放射性物质的处理。 工业机器人发展的主要历史事件如下：1954年：美国，发明可编程机器人，专利号年：美国行星公司制造第一台商用机器人1960年：美国Unimation公司成立1970年：Victor Sheinman验证Starford Manipulator1971年：日本工业机器人协会成立1974年：美国Cincinnati Milaeron公司推出第一台小型机控制的机器人T年：Ralph Bolles发展了机器人编程语言AL1978年：Unimation公司推出可用于装配的通用机器人PUMA1978年：日本，牧野洋发明SCARA装配机器人机器人学研究的主要事件有：1954年：Denavit和Hartenberg（1954）提出用于表达空间杆件几何关系的一般方法，可用于解机器人正运动学1962：Ernst（1962）和Boni（1962）分别研究带触觉和压觉传感器的机械手1964：Uicker（1964）的博士论文研究了空间杆件的动力学1968：Pieper（1968）的博士论文中用代数方法解逆运动学问题1968：McCarthy（1968）在Stanford AI Lab研究带摄像机、麦克风的机器人，能根据人的指令发现并抓取积木1971：Kahn和Roth（1971）研究机器人的最少时间控制1972：Paul（1972）研究关节空间轨迹规划1973：Bolles和Paul（1973）用装有视觉和力觉的Stanford arm完成水泵装配1974：Bejezy（1974）研究机器人的动力学和计算力矩控制1976：Bolles（1976）发展了机器人编程语言AL1979：Paul（1979）研究了笛卡尔空间的轨迹规划1979：Lozano—Perez和Wesley（1979）研究机器人避障问题1981（1981）出版第一本机器人学课本，“Robot Manipulator：Mathematics，Programmings and Control”这些事件的选择标准是该项研究开创性的。 但是，虽然1954，1964二事件是机器人运动学和动力学的基础，但并不是专门为机器人学研究的。 1978年PUMA通用工业机器人的诞生可看作是工业机器人的成熟，直到现在，工业机器人的整个机械结构，驱动，控制结构，编程语言均和1978无本质差别。 1981年机器人学课本的出版标志着该学科的成熟，Denavit和Hartenberg（1954），Pieper（1968），Paul（1972），Bolles（1976），Paul（1979）等人的研究对工业机器人的成熟作用巨大。 由于学科发展的主要驱动力是求新求深，进入八十年代，机器人学的发展主要向广度和深度发展，主流也渐离工业背景。 但由于机器人学是工程学科，太偏离实际肯定要受到制约，也即受到市场驱动力的制约，如那么多的机器人控制和智能方面的研究，但无一实用，这方面的研究肯定要萎缩。 这几年，机器人学界意识到这一点（也即研究经费减少了），开始把注意力投向新的工程主题。 基于行为的机器人学和生物机器人学将把机器人学推向新的发展时空。 2， 基于符号的机器人学的主要研究内容参照等（1988）的经典机器人学课本，传统机器人学的研究内容为：·运动学·动力学·轨迹规划·操作手控制（包括位置与力控制）·机器人传感器·路径规划与任务规划以上内容均在笛卡尔空间对机器人或环境用符号进行描述（关节空间可映射至笛卡尔空间），然后实施规划和控制，这部分机器人学称之为基于符号的机器人学是恰当的。 另外机器人路径规划和任务规划是与基于符号的人工智能特别相关的部分，这部分内容也称之为智能机器人学或基于人工智能的机器人学，基于符号的人工智能引起的危机自然也是它的危机。 进入十年代后，机器人学向深度和广度发展的研究有：·多机器人系统的运行学、动力学、运动轨划、控制和协调等问题·冗余度机器人的运动学、动力学、运动规划和控制问题·弹性机器人的运行学、动力学、运动规划和控制问题·复杂环境中机器人的基于多传感器的信息处理与任务实现问题向广度发展的研究为：·移动机器人的结构、传感器、控制与任务规划等爬行，步行，飞行，水下，轮式，履带式等等能移动的机器人均是移动机器人，够成非常丰富的研究内容，由于机器人在工作空间中移动，首要问题即是避障与导航。 由于移动机器人需要具有在动态环境中的自主运动和作业的能力，另一术语自主机器人也主要指移动机器人。 由于移动机器人的工作环境（动态的，不确定的）与工业机器人的工作环境（结构化的）完全不同，也就需要新的理论，正是这方面的工程需要诞生了基于行为的机器人学及向生物机器人学的发展。 3，什么是基于行为的机器人学？基于行为的机器人学反对抽象的定义，因此采用场景化、具体化的解释更适合该领域的哲学思想，下列表是基于行为的机器人学和基于符号的机器人学在各方面的比较。 特征项 基于行为的机器人学 基于符号的机器人学 研究对象 非结构化环境工作的自主机器人 结构化环境工作的机器人 环境特点 动态的、不确定的、复杂的 确定的、预知的、简单的 传感信息的处理 分布式直接处理，不抽象、不定义 集中式融合处理，抽象、定义 对环境的处理 无中心模型，无中心表达 有模型，有中心表达 行为序列的产生 行为序列由目标、操作场景和机器人之间的交互作用而突现产生 根据给定的任务预先进行精确的规划 行为控制 自组织、分布式 中央控制或隐形中央控制 信息处理方式 并行、计算量极小 串行、计算量极大 任务实现 由自组织行为和环境交互作用的突现行为实现 由算法实现 系统结构 由行为模块并行组织，分层结构动态突现 由功能模块串行组织，结构固定不变 系统理论 主要用语言表达，难以形式化，强调具体化、场景化证实 主要用符号表达，便于分析，多用仿真基于行为的机器人学的重要研究内容是系统结构而不是算法，基于行为的机器人在非结构化动态环境中的性能非常优越，用基于符号的机器人学设计的类似的机器人无法达到如下性能：·高速度，高灵活性。 在动态复杂环境中的移动速度可达到2米/秒。 ·高柔性。 迅速适应变化的内外部约束。 ·高鲁棒性。 可以承受局部损坏。 ·高效性。 软件代码可以是传统的几百分之一，硬件可以是传统的几十分之一。 ·经济性。 价格是传统的十几分之一。 ·简易性。 没有机器人学正规训练的人也能很快操作。 ·可扩展性。 很少改变原有系统便可增加性能。 ·可靠性。 分布式自组织并行工作，可靠性强。 4，生物机器人学，新的研究共同体进入九十年代，机器人学研究中出现了许多新名称，如：基于行为的机器人学（Brooks，1991a），进化机器人学（Harvey，92），非笛卡尔机器人学（Gomi，1996），认知机器人学（Brooks，1997）等等。 其中，进化机器人学主要研究当前环境行为进化，非笛卡尔机器人学和基于行为的机器人学研究类似的内容，认知机器人学是Brooks新提出的概念。 因为Brooks一直领导着这个新的领域，有必要解释这个概念的背景。 Brooks研究组研制基于行为的机器人取得很大成功后，（Brooks和Stein，1993）开始进行机器人的最高形式--仿人机器人的研究，主要是想实现其智能一步步累积的思想，更把研究面向人类认知问题，当时建立了很大的研究计划，至1996年底（Brooks，1997）报告了该计划的研究成果，显然，该计划从经费、技术和研究思想上遇到大挫折，目前还停留在单元模块的制造和研究上，在研究思想上，由于系统结构还是基于SA设计，由第三章的分析，根本是不会成功的。 从技术上说，人从机体、感觉到大脑，远比想象的复杂，完全模拟人的行为，进一步拥有人的能力，还是长远的研究目标，从研究思想上，Brooks的智能累积思想（1991a）是行不通，一方面Brooks仍采用整体智能的概念，另一方面，智能的进化包含生物基础的进化，并不单纯是行为层次的增加。 尽管如此，Brooks的研究计划引起世人注目，因为以前的类人机器人主要是机构的研究，最复杂是早稻田大学加藤一郎研制的会演奏钢琴的机器人，是传统控制方式的杰作，Brooks是第一个用基于行为的方法研制仿人机器人，已制成头眼手模块。 德国GMD和日本东京大学也开始这方面的研究。 虽然研究计划遭到挫折，但（Brooks，1997）提出了认知机器人学的概念，并把它作为基于行为的机器人学的进一步发展。 他把身体形态、动机、一致性、自适应、发展、大脑机理等作为研究主题，可以看出，Brooks想把研究类人机器人作为基于行为的机器人的发展，他所说的认知机器人学即是对类人机器人的研究，也没有提出系统的理论，只是研究对象复杂了。 通过以上分析，进入九十年代，许多研究人员从生物学中寻找启发来开拓机器人学的新方向，主要推动力量是Brooks建立的包容结构理论，许多研究者也发现了包容结构的局限性，在它基础上很难再进行进一步的研究，上一章提出的GBA作出了很大的发展，GBA是一个开放的系统，在GBA的基础上，行为学习、行为进化等等均可以系统地进行研究，同时又面临许多新的问题，如更为有效的驱动系统、传感器，复杂学习问题，计算工具问题，思维问题等等，单一地面对某一问题，如，当前环境行为进化，或认知，都不利于机器人学新的发展，有必要把它们都统一到生物机器人学的范畴中，因为它们的思想基础都是统一的，另外，生物机器人学也不是基于行为的机器人学的发展，而是一种包容，以构成新的研究共同体，以深入、综合的视野拓宽机器人学研究的新时代。 生物机器人学的研究对象是：动态的不确定的环境中工作的自主、半自主的机器人。 研究方法是：从生物系统的各个层次获得启发，动态平行应用从上向下和从下向上的研究方法，也即太极研究方法，更多地运用综合策略。 主要研究内容如下：（1）仿生物机构、驱动器、传感器（2）仿生物计算工具（3）系统结构与智能结构（4）意识、动机、情感、成长、相互作用、技能、语言、学习、知识、知觉、行为实现、思考等认知能力（5）系统设计与制造这样，生物机器人学就有了明确的指导方向，包容性也很大，如（Harvey，1992）提出的进化机器人学主要研究认知能力中的成长问题，采用动态神经网作为计算结构和工具，认知机器人学也主要针对认知能力中的几个因素。 需要指出的是系统结构和智能结构是生物机器人学的基础，认知能力也需要在这个基础上实现。 基于行为的机器人学主要研究了系统结构以及行为实现和相互作用问题。 显然，生物机器人学能把已进行的该方向的所有领域都包容进来，并能促进和指导进一步的研究，同时避免犯局部性的错误。 特别是，在研究方法上得到了和谐统一，一味从下向上的还原主义的研究方法容易犯机械论的错误，如目前发展的神经网络，难以产生高层行为，一味从上向下的研究方法容易脱离实际，如基于符号的机器人，难以适应环境。
