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本設(shè)計(jì)是DC/DC直流開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì),首先將開(kāi)關(guān)電源與線(xiàn)性電源進(jìn)行對(duì)比,總結(jié)了開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn),并對(duì)其當(dāng)前的發(fā)展以及在發(fā)展中存在的問(wèn)題進(jìn)行了描述,然后在對(duì)開(kāi)關(guān)電源的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹的基礎(chǔ)上,對(duì)開(kāi)關(guān)電源的主回路和控制回路進(jìn)行設(shè)計(jì):在主回路中整流電路采用單相橋式、功率轉(zhuǎn)換電路采用單端正激功率轉(zhuǎn)換電路、采用增加副邊繞組的方法實(shí)現(xiàn)多路輸出,其中功率轉(zhuǎn)換電路(DC/DC變換器)是開(kāi)關(guān)電源的核心部分,對(duì)此部分進(jìn)行了重點(diǎn)設(shè)計(jì);控制電路采用PWM控制,控制器采用開(kāi)關(guān)電源集成控制器GW1524、設(shè)計(jì)了過(guò)壓保護(hù)電路、電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路,對(duì)各個(gè)部分的參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算并進(jìn)行了元器件的選型。
【關(guān)鍵詞】DC/DC變換器、PWM控制、整流、濾波。
Abstract
Inthispaper,Idesignedaswitchpowersupplysystemwiththreeoutputs:Comparetheswitchpowerwithlinearpoweratfirst,hassummarizedtheadvantageoftheswitchpower,havedescribeditspresentdevelopmentandtherearenaturalquestionsindevelopment.Onthebasisofthethingthatthewholestructuretotheswitchpowerhasmadeanintroduction,tothemainreturncircuitandcontrollingthereturncircuittodesignoftheswitchpower:Therectificationcircuitadoptsthesingle-phasebridgetypeinthemainreturncircuit,thepowerchangesthecircuitandadoptsanddefiesthepowertochangethecircuit,realizebyincreasingthewindingofonepairofsidessingleandwellthatmanywaysareexported,itisakeypartoftheswitchpowersupplythatthepowerchangescircuit(DC/DCtransformer),havedesignedthispartespecially;ThecontrolcircuitadoptsPWMtocontrol,thecontrolleradoptstheswitchpowerintegratedcontrollerGW1524,designthecircuittomeasurevoltageandthecircuittoelmeasureectriccurrent,selectingtypeofcalculatingandcarryingonthecomponentsandpartstheparameterofeachpart.
Keyword:DC/DCtransformer,PWMcontrol,rectification,strainingwaves.
1概述
電子設(shè)備都離不開(kāi)可靠的電源,進(jìn)入80年代計(jì)算機(jī)電源全面實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)電源化,率先完成計(jì)算機(jī)的電源換代,進(jìn)入90年代開(kāi)關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域,程控交換機(jī)、通訊、電子檢測(cè)設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開(kāi)關(guān)電源,更促進(jìn)了開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。
1.1開(kāi)關(guān)電源的基本原理
開(kāi)關(guān)電源就是采用功率半導(dǎo)體器件作為開(kāi)關(guān)元件,通過(guò)周期性通斷開(kāi)關(guān),控制開(kāi)關(guān)元件的占空比調(diào)整輸出電壓,開(kāi)關(guān)電源的基本構(gòu)成如圖1-1所示,DC-DC變換器是進(jìn)行功率變換的器件,是開(kāi)關(guān)電源的核心部件,此外還有啟動(dòng)電路、過(guò)流與過(guò)壓保護(hù)電路、噪聲濾波器等組成部分。反饋回路檢測(cè)其輸出電壓,并與基準(zhǔn)電壓比較,其誤差通過(guò)誤差放大器進(jìn)行放大,控制脈寬調(diào)制電路,再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的通斷時(shí)間,從而調(diào)整輸出電壓。
1.2開(kāi)關(guān)電源與線(xiàn)性電源的比較
是先將交流電經(jīng)過(guò)變壓器變壓,再經(jīng)過(guò)整流電路整流濾波得到未穩(wěn)定的直流電壓,要達(dá)到高精度的直流電壓,必須經(jīng)過(guò)電壓反饋調(diào)整輸出電壓。它的缺點(diǎn)是需要龐大而笨重的變壓器,所需的濾波電容的體積和重量也相當(dāng)大,而且電壓反饋電路是工作在線(xiàn)性狀態(tài),調(diào)整管上有一定的電壓降,在輸出較大工作電流時(shí),致使調(diào)整管的功耗太大,轉(zhuǎn)換效率低,還要安裝很大的散熱片。這種電源不適合計(jì)算機(jī)等設(shè)備的需要,將逐步被開(kāi)關(guān)電源所取代。
1.3開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用
當(dāng)前,開(kāi)關(guān)電源新技術(shù)產(chǎn)品正在向以下"四化"的方向發(fā)展:應(yīng)用技術(shù)的高頻化;硬件結(jié)構(gòu)的模塊化;軟件控制的數(shù)字化;產(chǎn)品性能的綠色化。由此,新一代開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品的技術(shù)含量大大提高,使之更加可靠、成熟、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用。
開(kāi)關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向,高頻化使開(kāi)關(guān)電源小型化,并使開(kāi)關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用,推動(dòng)了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。
近年,有些公司把開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了"智能化"功率模塊(IPM),這樣縮小了整機(jī)的體積,方便了整機(jī)設(shè)計(jì)和制造。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開(kāi)發(fā)了"用戶(hù)專(zhuān)用"功率模塊(ASPM),它把一臺(tái)整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個(gè)模塊中,使元器件間不再有傳統(tǒng)的引線(xiàn)相連,這樣的模塊經(jīng)過(guò)嚴(yán)格、合理的、熱、電、機(jī)械方面的設(shè)計(jì),達(dá)到優(yōu)化完善的境地。
開(kāi)關(guān)電源是一種采用開(kāi)關(guān)方式控制的直流穩(wěn)定電源,它以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于以電子計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備等幾乎所有的電子設(shè)備,是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。而當(dāng)我們把開(kāi)關(guān)電源的研究擴(kuò)大到可調(diào)高電壓、大電流時(shí),以及將研究新技術(shù)應(yīng)用于DC/AC變換器,即開(kāi)拓了大功率應(yīng)用領(lǐng)域,又使開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用范圍擴(kuò)大到了從發(fā)電廠(chǎng)設(shè)備至家用電器的所有應(yīng)用電力、電子技術(shù)的電氣工程領(lǐng)域。作為節(jié)能、節(jié)材、自動(dòng)化、智能化、機(jī)電一體化的基礎(chǔ)的開(kāi)關(guān)電源,它的產(chǎn)品展現(xiàn)了廣闊的市場(chǎng)前景。例如,發(fā)電廠(chǎng)的貯能發(fā)電設(shè)備、直流輸電系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償、機(jī)車(chē)牽引、交直流電機(jī)傳動(dòng)、不停電電源、汽車(chē)電子化、開(kāi)關(guān)電源、中高頻感應(yīng)加熱設(shè)備以及電視、通訊、辦公自動(dòng)化設(shè)備等。
1.4開(kāi)關(guān)電源當(dāng)前存在的問(wèn)題
當(dāng)我們對(duì)該技術(shù)進(jìn)行深入研究后卻發(fā)現(xiàn)它仍然存在著一些問(wèn)題需要解決,而且有的問(wèn)題還帶有全局性:采用定頻調(diào)寬的控制方式來(lái)設(shè)計(jì)電源,都以輸出功率最大時(shí)所需的續(xù)流時(shí)間為依據(jù)來(lái)預(yù)留開(kāi)關(guān)截止時(shí)間的,則負(fù)載所需的功率小于電源的最大輸出功率時(shí)就必然造成了工作電流的不連續(xù);"反峰電壓"是開(kāi)關(guān)導(dǎo)通期間存入高頻變壓器的勵(lì)磁能量在開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)的一種表現(xiàn),而勵(lì)磁能量只能在、也必須在開(kāi)關(guān)關(guān)斷后的截止期間處理掉,既能高效處理勵(lì)磁能量又能有效限制反峰電壓的辦法是存在的,那就是要及時(shí)地為勵(lì)磁能量提供一個(gè)"低阻抗通道",并且為勵(lì)磁能量的通過(guò)提供一段時(shí)間,但"單調(diào)"控制方法不具備這一條件;高頻變壓器的磁通復(fù)位問(wèn)題;傳統(tǒng)的電流取樣方法是在功率回路中串聯(lián)電阻,效率不高,這個(gè)問(wèn)題向來(lái)是電源技術(shù),尤其是以小體積、高功率密度見(jiàn)長(zhǎng)的開(kāi)關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的"瓶頸";高頻開(kāi)關(guān)電源的并聯(lián)同步輸出問(wèn)題。
以上的問(wèn)題看似彼此獨(dú)立,其實(shí)它們之間存在著一定的關(guān)聯(lián)性解決這些問(wèn)題,也許還是一條艱難而漫長(zhǎng)的路。
2整流電路的設(shè)計(jì)
整流是將交流電變成脈動(dòng)直流電的過(guò)程。電源變壓器輸出的交流電經(jīng)整流電路得到一個(gè)大小變化但方向不變的脈動(dòng)直流電。整流電路是由具有單向?qū)щ娦缘脑缍O管、晶間管等整流元件組成的。
2.1整流電路的選擇
單相整流電路有兩種:電容輸入型電路和扼流圈輸入型電路
電容輸入型的基本電路如圖2-1:(a)為半波整流電路(b)為中間抽頭的全波整流電路(c)橋式整流電路(d)倍壓整流電路。
扼流圈輸入型基本電路,用于負(fù)載電流I0較大的電路,扼流圈L的作用是抑制尖峰電流。
關(guān)鍵詞:以太網(wǎng)供電(POE);電源供電設(shè)備(PSE);受電設(shè)備(PD);IEEE802.3af
IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)對(duì)以太網(wǎng)供電(POE)做出了詳盡的規(guī)定,它允許通過(guò)以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)提供48V電源,IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)中定義的電源供電設(shè)備(PSE)是能夠通過(guò)10BASE-T、100BASE-T或者1000BASE-T網(wǎng)絡(luò)提供電源的DTE或者M(jìn)idspan設(shè)備,而IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)中定義的受電設(shè)備(PD)則是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)從電源供電設(shè)備(PSE)取得電源的設(shè)備。IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的PSE可以提供約13W功率。從而使小型數(shù)據(jù)設(shè)備可以通過(guò)它們的以太網(wǎng)連接獲得電源,而不需要從墻上的交流電源插座獲取電源。這些設(shè)備包括數(shù)字VoIP電話(huà)、網(wǎng)絡(luò)無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)、因特網(wǎng)設(shè)備、計(jì)算機(jī)電話(huà)、安全攝像機(jī)或任何以太網(wǎng)連接的數(shù)據(jù)設(shè)備。IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)的推出,大大擴(kuò)展了以太網(wǎng)的應(yīng)用,同時(shí)也給以太網(wǎng)帶來(lái)了巨大的發(fā)展空間。
1MAX5941的功能
MAX5941A/MAX5941B是一款高度集成的電源IC,適用于以太網(wǎng)供電(POE)系統(tǒng)中的受電設(shè)備(PD)。MAX5941A/MAX5941B有兩個(gè)功能,一是提供PSE與PD之間的接口,二是通過(guò)DC-DCPWM控制器實(shí)現(xiàn)48V電源轉(zhuǎn)換以輸出5V或者PD所需要的電壓,輸出電壓可實(shí)現(xiàn)隔離或者非隔離。MAX5941A的最大占空比為85%,可用于反激式轉(zhuǎn)換器。MAX5941B的占空比限制在50%以?xún)?nèi),主要用于單端正激式轉(zhuǎn)換器中。
2IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)的PD接口特性
MAX5941的PD接口特性符合IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn),可為PD提供偵測(cè)特征信號(hào)和分級(jí)信號(hào),此外,MAX5941還集成了一個(gè)具有可編程浪涌電流控制功能的集成隔離開(kāi)關(guān),同時(shí)還具有寬滯回供電模式欠壓鎖定(UVLO)以及“電源好”狀態(tài)輸出等功能。
在偵測(cè)和分級(jí)期間,由于集成的MOSFET可提供PD隔離,MAX5941可保證偵測(cè)階段的泄漏電流失調(diào)小于10μA。其可編程限流功能可防止上電期間產(chǎn)生很高的浪涌電流。這些器件的UVLO供電模式具有寬滯回和長(zhǎng)故障消隱時(shí)間等特性,因而可補(bǔ)償電壓在雙絞電纜上的阻性衰減,并確保系統(tǒng)在偵測(cè)、分級(jí)和上/掉電諸狀態(tài)間無(wú)擾動(dòng)地轉(zhuǎn)換。MAX5941的UVLO門(mén)限可調(diào),并具有一個(gè)兼容于IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)的缺省值。MAX5941可工作于PD前帶有或不帶二級(jí)管橋的設(shè)計(jì)中。
圖1
MAX5941有三種不同的工作模式:PD偵測(cè)、PD分級(jí)和PD供電模式。
偵測(cè)模式(1.4V≤VIN≤10.1V)下,供電設(shè)備(PSE)將向VIN施加兩種1.4V~10.1V范圍內(nèi)的電壓(最小步長(zhǎng)1V),然后記錄兩個(gè)點(diǎn)的電流值,并由PSE計(jì)算ΔV/ΔI,以確認(rèn)25.5kΩ特征電阻是否存在。在此模式下,MAX5941內(nèi)部的大部分電路處于關(guān)閉狀態(tài),失調(diào)電流小于10μA。如果施加在PD上的電壓有可能被顛倒,則需要在輸入端安裝保護(hù)二極管,以免對(duì)MAX5941造成內(nèi)部損傷。由于PSE使用斜率技術(shù)(ΔV/ΔI)來(lái)計(jì)算特征阻抗,這樣,保護(hù)二極管引起的直流偏差已被扣除,因而不會(huì)影響偵測(cè)過(guò)程。
分級(jí)模式(12.6V≤VIN≤20V)下,PSE根據(jù)PD所要求的功率對(duì)PD進(jìn)行分級(jí)。以便PSE高效地管理功率分配。IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)定義了五個(gè)不同的級(jí)別。分級(jí)電流可由連接在RCL與VEE之間的外部電阻(RCL)來(lái)設(shè)定。PSE通過(guò)在PD輸入端施加一個(gè)電壓,以及測(cè)量流出PSE的電流來(lái)確定PD的分級(jí)。當(dāng)PSE施加一個(gè)介于12.6V~20V之間的電壓時(shí)。PSE利用分級(jí)電流信息區(qū)分PD所需要的功率。分級(jí)電流包括25.5kΩ?jìng)蓽y(cè)特征電阻吸收的電流和MAX5941的電源電流,PD吸收的總電流應(yīng)在IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)要求之內(nèi)。進(jìn)入供電模式后,分級(jí)電流將被關(guān)斷。
供電模式下,當(dāng)VIN上升至欠壓鎖定門(mén)限(VUV-LO,ON)以上時(shí),MAX5941將逐步開(kāi)啟內(nèi)部N溝道MOSFET管Q1。圖1是MAX5941的內(nèi)部接口電路框圖。MAX5941用一個(gè)恒流(典型值為10μA)對(duì)Q1柵極充電。Q1的漏-柵電容限制了MOSFET漏極電壓的上升速率,因而限制了浪涌電流。為了降低浪涌電流,也可在外部添加漏-柵電容。當(dāng)Q1的漏-源電壓降至1.2V以下,且柵-源電壓高于5V時(shí),MAX5941會(huì)發(fā)出“電源好”信號(hào)。由于MAX5941具有較寬的UVLO滯回和關(guān)斷消隱時(shí)間,因而可補(bǔ)償雙絞電纜的高阻抗。
3用MAX5941實(shí)現(xiàn)48V電源轉(zhuǎn)換
MAX5941是電流模式的PWM控制器,可將48V輸入電源轉(zhuǎn)換成5V電壓輸出,MAX5941用內(nèi)部穩(wěn)壓器取代高功耗的啟動(dòng)電阻,這不但可為MAX5941提供啟動(dòng)所需的電能,還能穩(wěn)定第三(偏置)繞組的輸出電壓,從而為IC提供穩(wěn)定的工作電源。開(kāi)始啟動(dòng)時(shí),調(diào)節(jié)器將V+調(diào)整到VCC并為器件提供偏置。啟動(dòng)之后,改由VDD穩(wěn)壓器從第三繞組輸出穩(wěn)定的VCC。此結(jié)構(gòu)只需一只很小的電容即可對(duì)第三繞組的輸出進(jìn)行濾波,從而省下了一只濾波電感的成本。
在設(shè)計(jì)第三繞組時(shí),所設(shè)計(jì)的線(xiàn)圈匝數(shù)應(yīng)保證最小反射電壓始終大于12.7V。而最大反射電壓則必須小于36V。
為降低功耗,當(dāng)VDD電壓達(dá)到12.7V后,可以將高壓調(diào)節(jié)器關(guān)掉。這樣可以降低功耗并改善效率。如果VCC降低到欠壓鎖定門(mén)限(VCC=6.6V)以下,低壓調(diào)節(jié)器將被關(guān)閉,電路重新進(jìn)入軟啟動(dòng)。此時(shí)欠壓鎖定狀態(tài)MOSFET驅(qū)動(dòng)器的輸出(NDRV)保持為低。
如果輸入電壓介于13~36V之間,只要不超出最大功耗,就可以將V+和VDD連接到線(xiàn)電壓。這樣就可省掉第三繞組。
4MAX5941的設(shè)計(jì)實(shí)例
MAX5941的一般設(shè)計(jì)步驟如下:
確定具體需求
設(shè)定輸出電壓
計(jì)算變壓器主、副繞組匝比
計(jì)算復(fù)位繞組與主繞組匝比
計(jì)算第三繞組與主繞組匝比
計(jì)算檢流電阻值
計(jì)算輸出電感值
選擇輸出電容。
圖2
圖2是用MAX5941B設(shè)計(jì)的正激式DC/DC轉(zhuǎn)換器,具體計(jì)算如下:
(1)對(duì)于30V≤VIN≤67V,VOUT=5V,IOUT=10A,VRIPPLE≤50mV的要求。開(kāi)啟門(mén)限應(yīng)設(shè)為38.6V。
(2)設(shè)定輸出電壓時(shí),可根據(jù)下式計(jì)算電阻R1和R2:
VREF/VOUT=R2/(R1+R2)
式中VREF是并聯(lián)調(diào)節(jié)器的基準(zhǔn)電壓。
(3)根據(jù)最小輸入電壓和MAX5941B的最大占空比下限(44%)計(jì)算變壓器匝比時(shí),為了能夠使用漏-源擊穿電壓小于200V的MOSFET,本設(shè)計(jì)選用最大占空比為50%的MAX5941B。然后根據(jù)下式計(jì)算匝數(shù)比:
NS/NP≥(VOUT+VD1×DMAX)/(DMAX×VIN_M(jìn)IN)
式中:NS/NP為匝數(shù)比(NS是副繞組匝數(shù),NP是主繞組匝數(shù)),VOUT為輸出電壓(5V),VD1為D1上的壓降(功率肖特基二極管典型壓降為0.5V),DMAX為最大工作占空比的最小值(44%),VIN_M(jìn)IN為最小輸入電壓(30V),對(duì)于本例:NS/NP≥0.395,選擇NP=14時(shí),NS=6。
(4)較低的復(fù)位繞組匝比(NR/NP)可確保變壓器中的所有能量在最大占空比下的關(guān)閉周期內(nèi)能夠全部返回V+??捎孟率絹?lái)確定復(fù)位繞組匝比:
NR≤NP×(1-DMAX')/DMAX'
式中:NR/NP為復(fù)位繞組匝比,DMAX'為占空比的最大值(50%),計(jì)算NR=14。
(5)選擇第三繞組匝比(NT/NP),以使最小輸入電壓能夠在VDD處提供最小工作電壓(13V)??刹捎孟率接?jì)算第三繞組匝比:
NP(VDDMIN+0.7)/VIN_M(jìn)IN≤NT≤NP(VDDMAX+0.7)/VIN_M(jìn)AX
式中:VDDMIN是最小VDD電源電壓(13V),VDDMAX是最大VDD電源電壓(30V),VIN_M(jìn)IN是最小輸入電壓(30V),VIN_M(jìn)AX是最大輸入電壓(本設(shè)計(jì)為67V),NP是主繞組匝數(shù),NT是第三繞組匝數(shù):可選擇NT=7。
(6)根據(jù)下式選擇RSENSE:
RSENSE≤VILIM/(NS×1.2×IOUTMAX/NP)
式中:VILIM是檢流比較器的觸發(fā)門(mén)限電壓(0.465V),NS/NP是副端匝比(本例為5/14),IOUTMAX是最大直流輸出電流(本例為10A),RSENSE選90.4mΩ。
(7)選擇電感時(shí),應(yīng)使電感中的峰值紋波電流(LIR)介于最大輸出電流的10%和20%之間:
L≥(VOUT+VD)(1-DMIN)/(2LIR×275kHz×IOUTMAX)
1.1意境的追求
中國(guó)古典園林的發(fā)展在一定程度上起源于文人墨客及士大夫階層對(duì)于世事的感悟與態(tài)度,避世及享樂(lè)的意識(shí)促使這2個(gè)階層熱衷于構(gòu)筑“不出世既賞世”的園林形式。階層的態(tài)度導(dǎo)致其意識(shí)領(lǐng)域的開(kāi)放,使其十分重視意境及韻味,對(duì)詩(shī)畫(huà)意境的追求也體現(xiàn)在造園態(tài)度上,追求“多方勝境,咫尺山林”般的境界。中國(guó)文人畫(huà)作的特點(diǎn)在于寫(xiě)意,與西方寫(xiě)實(shí)相比,更多地表達(dá)了一種超脫原貌的精神,這種“開(kāi)高軒以臨山,列綺窗而瞰江”的情懷在園林中的體現(xiàn),成為了中國(guó)園林的特點(diǎn)——源于自然,高于自然,雖由人作,宛自天開(kāi)。通過(guò)各種身心的感受營(yíng)造整體環(huán)境,來(lái)更進(jìn)一步感受這種自然之美,如拙政園中的留聽(tīng)閣(取意留得殘荷聽(tīng)雨聲)和聽(tīng)雨軒(取意雨打芭蕉),留園中的雪香云蔚亭(來(lái)源于味覺(jué)的感受)等。
1.2形式的表達(dá)
中國(guó)古典園林的一大魅力在于其獨(dú)立性及不可復(fù)制性,留存至今的不論是皇家園林還是私家園林都有其各自的特點(diǎn),根據(jù)造園的目的、造園人的心性及造園立意的不同,各自擁有獨(dú)一無(wú)二的風(fēng)格特色。如網(wǎng)師園精巧幽深、典雅隱逸的宋代園林;拙政園平淡疏朗、曠遠(yuǎn)明瑟的明代風(fēng)格;留園布置精巧、奇石眾多的清代風(fēng)格。
1.3空間的利用
園林中的不同空間布局與利用呈現(xiàn)出園林之間迥然不同的風(fēng)格。如同借由空間的豐富組成形式,在園林整體環(huán)境構(gòu)成中產(chǎn)生引導(dǎo)的作用,廊的運(yùn)用常具有明顯的引導(dǎo)意味,將人們引致某個(gè)特定景物的所在地。又如利用地形的起伏,在整體垂直立面空間中增強(qiáng)韻律感,亭、廊和榭在立面空間中此起彼伏,再利用建筑本身的輪廓線(xiàn)造成水平面上視覺(jué)的疊加,極富變化容易留下深刻的印象。再者景物虛與實(shí)使得空間滲透效果十分顯著。利用障景、漏景,隔景等手段進(jìn)行分隔空間的處理,在分隔的同時(shí)又使其相互連接和滲透。在密集的景物中產(chǎn)生豐富的變化,曲折幽深卻又不顯閉塞。
2古典園林建筑類(lèi)型
隨著園林的逐漸發(fā)展興起,人們對(duì)于建筑的要求已經(jīng)不僅僅局限于住房,在這樣的形式下產(chǎn)生了類(lèi)型豐富的建筑,如堂、廳、樓、閣、館、軒、齋、榭、舫、亭、廊、橋等。人們賦予了每一種建筑形式不同的內(nèi)容加以區(qū)分各自的功能。例如,堂,一般是一家之長(zhǎng)的居住地,也可作為家庭舉行慶典的場(chǎng)所;樓,一般用作臥室、書(shū)房或用來(lái)觀(guān)賞風(fēng)景,本身也可作一景;榭,一般都是在水邊筑平臺(tái),用以觀(guān)賞為主,又可作休息的場(chǎng)所;亭,體積小巧,造型別致,供人休息、避雨。屋頂?shù)男问蕉嘧儭㈩?lèi)型豐富是古典園林建筑的一大特色,各種屋頂運(yùn)用不同,表現(xiàn)的效果也不同。例如,廡殿頂因其造型大氣和裝飾精巧多見(jiàn)于皇家及寺觀(guān)園林;歇山頂因其屋脊靈巧富于變化在園林建筑中最為常見(jiàn);硬山頂樣式簡(jiǎn)單,是人字形屋頂?shù)囊环N;懸山頂形式較為多變,也是人字形屋頂?shù)囊环N;卷棚頂線(xiàn)條較為平緩,緩和建筑的聳立感;攢尖頂因其靈活輕巧多用于體量較小的建筑,平面形式多樣。在這些屋頂形式的基礎(chǔ)上,造園者又在屋頂上加蓋一層,形成重檐,較于單檐屋頂更顯莊重大氣,二者的組合搭配提升了建筑的可觀(guān)性。
3現(xiàn)代園林中對(duì)古典元素的運(yùn)用
現(xiàn)今的園林建設(shè)涵蓋的范圍越來(lái)越廣,但不論在哪種形式的園林形式中,古典園林的應(yīng)用已經(jīng)成為不可或缺的一部分。住宅區(qū)、公園及街道綠化中,幾乎都可以看到其中包含的中國(guó)古典園林元素,如仿古建的亭臺(tái)、牌坊等,但在這些古典元素的運(yùn)用中很大一部分沒(méi)有美感和協(xié)調(diào)感。
3.1“疏忽”的意境
中國(guó)古典園林對(duì)于國(guó)人的吸引力在于古人的風(fēng)骨情操和對(duì)意境的追求,園林不僅僅是庭院和建筑,更是一種處世的態(tài)度和對(duì)情感的抒發(fā)?,F(xiàn)代園林中的古典園林要素僅留于表面形式,疏于空間格局規(guī)劃布置,遺漏園林建筑的的構(gòu)造技藝。造園者的意圖已經(jīng)不再以景喻情、思境相偕,更多的是迎合實(shí)際住宿和游玩的美觀(guān)需求。這種本因精神與自然欲求而產(chǎn)生的古典園林,現(xiàn)在已經(jīng)僅僅成為人們對(duì)古人安逸生活的猜測(cè)和向往,在現(xiàn)代園林中的出現(xiàn)也只是一種祭奠和懷念。
3.2“變形”的建筑
國(guó)外設(shè)施園藝發(fā)展的特點(diǎn)
1工業(yè)技術(shù)植入園藝作物生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)了設(shè)施園藝生產(chǎn)的自動(dòng)化
工業(yè)技術(shù)植入園藝作物生產(chǎn)之中,使設(shè)施園藝賦予了工廠(chǎng)化農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵,成為工業(yè)化大體系不可分割的部分。溫室生產(chǎn)的高投入、高產(chǎn)出、高效率管理模式要求應(yīng)用大量的高新技術(shù),當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的科技成果(如機(jī)器人技術(shù)等)不斷運(yùn)用于溫室園藝配套裝備之中,已取得初步成果。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一直致力于把自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于園藝作物的耕種、施肥、灌溉、病蟲(chóng)害防治、收獲以及農(nóng)產(chǎn)品加工、儲(chǔ)藏、保鮮的全過(guò)程,可以根據(jù)作物生長(zhǎng)發(fā)育的特點(diǎn),創(chuàng)造最適宜的溫室環(huán)境條件,基本擺脫了外界環(huán)境條件對(duì)作物生產(chǎn)的影響,實(shí)現(xiàn)了作物周年生產(chǎn)和均衡上市。目前,這種自動(dòng)控制技術(shù)逐步向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展[31]。20世紀(jì)70年代以來(lái),發(fā)達(dá)國(guó)家的設(shè)施園藝已具備了設(shè)施設(shè)備完善、生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范、產(chǎn)量穩(wěn)定和產(chǎn)品質(zhì)量安全性強(qiáng)等特點(diǎn),并且已形成了溫室制造、生產(chǎn)資料配套、產(chǎn)品生產(chǎn)、物流等為一體的設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)體系。目前,日本、美國(guó)、荷蘭、以色列、韓國(guó)、英國(guó)開(kāi)發(fā)出的耕耘、移栽、施肥、噴藥、蔬菜嫁接、蔬菜水果采摘、育苗移栽、苗盤(pán)覆土消毒等機(jī)器人裝備相對(duì)比較成熟,可用于設(shè)施園藝生產(chǎn)。溫室園藝機(jī)器人的使用,不僅大幅提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,改善設(shè)施生產(chǎn)勞動(dòng)環(huán)境,而且保證了作業(yè)的一致性和均一性[32]。日本、韓國(guó)等國(guó)研究開(kāi)發(fā)了多種設(shè)施園藝耕作機(jī)具、播種育苗裝備、灌水施肥裝備以及自動(dòng)嫁接裝備等,提高了溫室管理水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率;荷蘭研制溫室屋面清洗機(jī)械裝置,用于清洗屋面灰塵,大幅度提高了溫室的透光率[33-34]。另外,荷蘭還開(kāi)發(fā)出自動(dòng)通風(fēng)窗開(kāi)閉、溫濕度調(diào)節(jié)裝置,被越來(lái)越多的溫室采用。發(fā)達(dá)國(guó)家在設(shè)施園藝產(chǎn)品的采收和后加工過(guò)程中,廣泛使用包裝機(jī)具、高效運(yùn)輸裝置、盆花轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械、快速分級(jí)系統(tǒng)等設(shè)備,提高了園藝農(nóng)產(chǎn)品的商品性,如荷蘭采運(yùn)、包裝設(shè)備能同時(shí)實(shí)現(xiàn)10~20個(gè)不同花卉品種的自動(dòng)分類(lèi),X射線(xiàn)可用于分辨盆花莖干的長(zhǎng)度和葉色[35]。
2高新技術(shù)在設(shè)施園藝中的應(yīng)用,推動(dòng)了設(shè)施園藝向“植物工廠(chǎng)”方向發(fā)展
無(wú)土栽培、計(jì)算機(jī)技術(shù)、生物技術(shù)、產(chǎn)品采后處理、新能源利用等高新技術(shù)在設(shè)施園藝中的應(yīng)用,使設(shè)施園藝逐步向“植物工廠(chǎng)”方向發(fā)展。在美國(guó)、日本、英國(guó)、奧地利、丹麥等國(guó)都建有高度自動(dòng)化的“植物工廠(chǎng)”,可用來(lái)生產(chǎn)蔬菜、花卉和果樹(shù),并且一些高附加值的作物如香料、工業(yè)原料植物、藥用植物、食用菌等也采用“植物工廠(chǎng)”進(jìn)行生產(chǎn)。目前,“植物工廠(chǎng)”主要用于生菜、菠菜、萵苣、三葉芹、番茄等蔬菜作物的生產(chǎn),由于充分利用空間,實(shí)現(xiàn)立體多層種植,單位面積的栽培效率可提高數(shù)倍。如日本在“植物工廠(chǎng)”內(nèi)利用無(wú)土栽培技術(shù)和環(huán)境自動(dòng)調(diào)控技術(shù),一年內(nèi)可多茬栽培生菜和菠菜,收獲期比露地縮短一半時(shí)間,產(chǎn)量可達(dá)180kg•m-2左右,為露地栽培的30倍以上[26]。此外,隨著人類(lèi)對(duì)太空探索的日益增多,太空農(nóng)業(yè)成為研究的熱點(diǎn),美國(guó)宇航局(NASA)在國(guó)際空間站上探索“植物工廠(chǎng)”技術(shù),目前已在綠豆、菜豆和馬鈴薯等作物上獲得了成功。
3無(wú)土栽培技術(shù)的應(yīng)用使設(shè)施園藝發(fā)生了巨大變革
20世紀(jì)20年代末,無(wú)土栽培技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于設(shè)施作物生產(chǎn),使設(shè)施栽培技術(shù)產(chǎn)生了一次大的變革。無(wú)土栽培打破了作物生產(chǎn)的空間和地域限制,可以在不適合作物生長(zhǎng)的荒漠戈壁、灘涂地、海島、鹽堿地、高寒地、陽(yáng)臺(tái)屋頂甚至太空進(jìn)行作物生產(chǎn);無(wú)土栽培改變了設(shè)施栽培的傳統(tǒng)種植方式,采用營(yíng)養(yǎng)液或有機(jī)基質(zhì)進(jìn)行作物生產(chǎn),可以有效避免設(shè)施土壤連作障礙,生產(chǎn)出清潔安全的園藝產(chǎn)品,并且具有省水、省肥、省工等優(yōu)勢(shì),從而成為栽培學(xué)領(lǐng)域飛速發(fā)展的一門(mén)新技術(shù);無(wú)土栽培可加速作物生長(zhǎng),提高產(chǎn)量和品質(zhì),一般果菜類(lèi)蔬菜水培的產(chǎn)量為土壤栽培的數(shù)倍甚至數(shù)十倍,如番茄營(yíng)養(yǎng)液栽培年產(chǎn)量最高的可達(dá)到75kg•m-2,極大提高了園藝作物的生產(chǎn)效率。20世紀(jì)70年代初,美國(guó)已有400hm2溫室采用無(wú)土栽培技術(shù)生產(chǎn)黃瓜、番茄等。目前,在發(fā)達(dá)國(guó)家的設(shè)施園藝生產(chǎn)中,無(wú)土栽培占溫室總面積的比例荷蘭超過(guò)70%,加拿大超過(guò)50%,比利時(shí)達(dá)50%,美、日、英、法等國(guó)的無(wú)土栽培面積達(dá)到250~400hm2[36-37]。歐共體明確規(guī)定,所有歐共體國(guó)家溫室作物生產(chǎn)要全部實(shí)現(xiàn)無(wú)土栽培。
4節(jié)能、環(huán)保的理念貫穿于設(shè)施園藝生產(chǎn)之中
設(shè)施園藝是一種高能源消耗、高成本投入、高效率產(chǎn)出的生產(chǎn)方式,其中溫室的能源消耗占運(yùn)行成本的比例較高,減少能耗、提高能源利用效率是設(shè)施園藝發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)展節(jié)能工作的普遍做法。隨著能源危機(jī)的不斷加劇,節(jié)能設(shè)備已成為溫室裝備研究和開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)之一,而人工補(bǔ)光裝置是溫室耗能最多的設(shè)備之一。日本、荷蘭、美國(guó)等積極探索溫室新型補(bǔ)光光源LED的研究。LED冷光源在滿(mǎn)足作物光合作用需求的條件下,與傳統(tǒng)鈉燈相比具有高光效、長(zhǎng)壽等特點(diǎn),節(jié)省能耗達(dá)50%以上[38-39]。近年來(lái),由于中東局勢(shì)不穩(wěn)定導(dǎo)致能源緊張、CO2排放的限制以及《京都議定書(shū)》的執(zhí)行等原因,歐美發(fā)達(dá)國(guó)家已將節(jié)能技術(shù)作為溫室領(lǐng)域最重要的研究課題。目前在設(shè)施園藝節(jié)能新材料、新技術(shù)和新能源的研究中,主要傾向于對(duì)太陽(yáng)能和儲(chǔ)熱材料的有效利用。其中,溫室相變儲(chǔ)熱技術(shù)就是最具發(fā)展前景的節(jié)能技術(shù)之一[40],美國(guó)和日本等國(guó)使用氯化鈣、硫酸鈉、聚乙二醇和石蠟等相變材料作為墻體儲(chǔ)熱、地下儲(chǔ)熱和室內(nèi)外聯(lián)合儲(chǔ)熱系統(tǒng),試驗(yàn)證明是可行的儲(chǔ)熱方法,但其工藝和儲(chǔ)放熱效率等尚需進(jìn)一步改進(jìn)[41-42]。一些國(guó)家利用淺層地?zé)?,在夏季通過(guò)把低溫冷水源抽到地上,用于溫室降溫,經(jīng)過(guò)熱交換的熱量回流到地下,冬季把高溫?zé)崴闯樯蟻?lái),只需要稍微加溫就可以用于溫室增溫[43]。另外,通過(guò)對(duì)溫室覆蓋材料內(nèi)側(cè)進(jìn)行鍍膜處理,能夠有效阻止長(zhǎng)波向室外輻射,減少了熱損耗,可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能25%以上。在多余能量回收和利用方面,荷蘭瓦赫寧根大學(xué)通過(guò)覆蓋多層光譜選擇性吸收的金屬材料(SOL-MOXHilite,荷蘭)和絕緣塑料薄膜(Ebiral,美國(guó)),研制成一種高效降溫-高品位能量產(chǎn)生組合系統(tǒng),并應(yīng)用于生產(chǎn)[44]。該技術(shù)在高溫季節(jié),可以反射作物光合作用不需要的近紅外光(NIR),減輕溫室的高熱負(fù)荷,而收集反射的能量直接或間接地轉(zhuǎn)化成電能,用于溫室降溫的能耗;荷蘭溫室通過(guò)在玻璃表面噴灑白色涂層,減少夏季進(jìn)入溫室的太陽(yáng)輻射量,達(dá)到降溫目的;通過(guò)改進(jìn)溫室通風(fēng)窗口的數(shù)量、尺寸、傳動(dòng)方式以及開(kāi)啟的角度也能夠使溫室達(dá)到較理想的降溫效果。發(fā)達(dá)國(guó)家在發(fā)展設(shè)施園藝過(guò)程中,把保護(hù)環(huán)境作為前提條件。進(jìn)入21世紀(jì),隨著人們對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和食品安全的日益關(guān)注,歐美發(fā)達(dá)國(guó)家在探索溫室能源高效利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方面進(jìn)行了大量的研究工作,研制開(kāi)發(fā)出一系列適合于溫室安全生產(chǎn)的環(huán)境友好型新技術(shù)。營(yíng)養(yǎng)液無(wú)土栽培技術(shù)在現(xiàn)代溫室生產(chǎn)中被廣泛使用,然而,大量營(yíng)養(yǎng)液的廢棄給環(huán)境帶來(lái)巨大的壓力。歐盟普遍采用營(yíng)養(yǎng)液閉路循環(huán)系統(tǒng),通過(guò)對(duì)營(yíng)養(yǎng)液的回收、過(guò)濾、消毒等措施,實(shí)現(xiàn)節(jié)水21%、節(jié)肥34%,提高營(yíng)養(yǎng)液利用效率,同時(shí)大幅度地減少營(yíng)養(yǎng)液外排污染水源和土壤。在溫室病蟲(chóng)害防治方面,開(kāi)展以生物防治、生態(tài)防治和物理防治相結(jié)合的綜合防治技術(shù)的研究與應(yīng)用[45]。目前,荷蘭在溫室生物和生態(tài)防治綜合利用方面處于世界領(lǐng)先地位,如Koppert公司通過(guò)釋放天敵昆蟲(chóng),能夠?qū)υO(shè)施蔬菜主要害蟲(chóng)達(dá)到良好的防治效果,如粉虱天敵漿角蚜、斑潛蠅天敵潛蠅姬小蜂、蚜蟲(chóng)天敵食蚜癭蚊[46],目前這些害蟲(chóng)的天敵已基本實(shí)現(xiàn)了商品化。為了提高溫室番茄、甜椒等蔬菜作物的質(zhì)量,禁止使用化學(xué)生長(zhǎng)激素,荷蘭研制馴化出取代傳統(tǒng)振蕩授粉的雄蜂授粉,這種授粉方式效率高,并且能使作物產(chǎn)量提高20%左右。以色列開(kāi)發(fā)出太陽(yáng)能殺滅溫室土壤病蟲(chóng)害新技術(shù),把灌溉系統(tǒng)安置在翻耕的土壤中,鋪上一層薄薄的透明塑料膜,經(jīng)過(guò)夏季高溫處理,可殺死地表30cm土壤層中90%~100%的細(xì)菌、真菌以及線(xiàn)形蠕蟲(chóng)等。統(tǒng)計(jì)分析表明,太陽(yáng)消毒法可提高設(shè)施番茄、洋蔥、土豆等農(nóng)作物產(chǎn)量25%~432%。在新型栽培基質(zhì)開(kāi)發(fā)利用方面,加拿大、以色列、英國(guó)等國(guó)研制出替代草炭、巖棉的無(wú)土栽培生態(tài)型基質(zhì),形成與其相配套的設(shè)施蔬菜低碳栽培技術(shù)體系[47]。目前,低成本、環(huán)保型無(wú)土栽培基質(zhì)研發(fā)已取得重大進(jìn)展,并逐步走向產(chǎn)業(yè)化、商品化。
5信息化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于設(shè)施園藝作物周年生產(chǎn)之中
隨著微型計(jì)算機(jī)、傳感器及單片機(jī)技術(shù)的運(yùn)用,溫室環(huán)境控制智能化、網(wǎng)絡(luò)化管理技術(shù)得到較快的發(fā)展。設(shè)施園藝發(fā)達(dá)國(guó)家研發(fā)作物自動(dòng)化生產(chǎn)管理和環(huán)境智能化控制體系,從育苗、定植、栽培、施肥、灌溉等過(guò)程全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)作,溫室環(huán)境如溫度、光照、濕度、水分、營(yíng)養(yǎng)、CO2濃度等綜合環(huán)境因子全部實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)智能監(jiān)控。隨著無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用,溫室網(wǎng)絡(luò)化管理技術(shù)也得到了較快的發(fā)展。美國(guó)、日本、荷蘭研發(fā)出一種基于控制器局域網(wǎng)總線(xiàn)(CAN)和無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)的控制系統(tǒng),能夠?qū)厥覂?nèi)空氣溫濕度、土壤溫濕度以及光照等參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)采集,同時(shí)控制風(fēng)機(jī)、暖氣、水泵等溫室環(huán)境調(diào)控設(shè)備,使溫室環(huán)境達(dá)到農(nóng)作物生長(zhǎng)的最佳環(huán)境[48]。通過(guò)研究溫室作物生長(zhǎng)發(fā)育與環(huán)境、營(yíng)養(yǎng)之間的定量關(guān)系,建立作物生長(zhǎng)發(fā)育信息化模型,開(kāi)發(fā)出適合不同作物生長(zhǎng)發(fā)育的溫室控制、咨詢(xún)及管理專(zhuān)家系統(tǒng)。以色列和荷蘭開(kāi)發(fā)出番茄和黃瓜等蔬菜作物生育模型和專(zhuān)家系統(tǒng),包括適用于整枝方式、栽培密度、針對(duì)天氣和植株生育狀況的環(huán)境指標(biāo)、不同生育階段的水肥指標(biāo)、病蟲(chóng)害預(yù)防和控制技術(shù)等。荷蘭瓦赫寧根大學(xué)通過(guò)將作物管理模型與環(huán)境控制模型相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境的智能化管理,大幅度降低了溫室系統(tǒng)能耗和運(yùn)行成本。日本千葉大學(xué)利用遙感遙測(cè)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模糊控制策略等智能控制技術(shù),對(duì)農(nóng)產(chǎn)品從產(chǎn)地生長(zhǎng)、采收驗(yàn)收、加工、自檢自控等所有過(guò)程的數(shù)據(jù)、信息、圖像都實(shí)現(xiàn)了信息化管理[49]。
6注重溫室作物專(zhuān)用品種的選育及其配套技術(shù)的研發(fā)
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的核心是品種,重視溫室栽培作物專(zhuān)用品種的選育是設(shè)施園藝發(fā)達(dá)國(guó)家保持溫室產(chǎn)業(yè)世界競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。這些國(guó)家在搜集保存本國(guó)種質(zhì)資源的同時(shí),還十分重視國(guó)外種質(zhì)資源的搜集、交換和引進(jìn),如以色列通過(guò)搜集和引進(jìn)國(guó)外花卉、蔬菜、果樹(shù)品種在設(shè)施內(nèi)進(jìn)行微咸水灌溉,通過(guò)遺傳改良、馴化,培育出適合于本國(guó)溫室生產(chǎn)的專(zhuān)有設(shè)施園藝品種。近年來(lái),設(shè)施園藝發(fā)達(dá)國(guó)家越來(lái)越關(guān)注設(shè)施作物新品種的外觀(guān)品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、耐貯運(yùn)等性狀的選育,如以色列選育出一種根據(jù)客戶(hù)對(duì)體積和色澤要求的無(wú)籽西瓜新品種;荷蘭種苗公司開(kāi)發(fā)出一些富含鈣質(zhì)、維生素且熱量低的“減肥蔬菜”,高氨基酸含量的“營(yíng)養(yǎng)蔬菜”,具有觀(guān)賞價(jià)值的“花卉蔬菜”等新品種。一些生物技術(shù)被廣泛用于溫室作物新品種的選育,包括細(xì)胞組織培養(yǎng)、體細(xì)胞雜交、原生質(zhì)體融合、遺傳標(biāo)記、轉(zhuǎn)基因等技術(shù),在茄子、番茄、甜椒、黃瓜及葉用萵苣等蔬菜作物上培育出一大批優(yōu)良品種,如德國(guó)馬普育種研究所將人工合成的吲哚基醋酸基因轉(zhuǎn)入茄子,使冬種茄子與夏種的一樣優(yōu)質(zhì);荷蘭育成的抗蟲(chóng)蔬菜品種可以大幅度減少蔬菜生產(chǎn)中農(nóng)藥的使用量,既降低了蔬菜產(chǎn)品農(nóng)藥的殘留,也降低了蔬菜生產(chǎn)的成本。此外,在開(kāi)發(fā)和選育設(shè)施作物新品種的基礎(chǔ)上,歐美發(fā)達(dá)國(guó)家非常注重溫室新品種配套栽培技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā),選育的新品種普遍采用工廠(chǎng)化育苗體系、高效安全生產(chǎn)技術(shù)體系和無(wú)土栽培技術(shù),利用高新技術(shù)使環(huán)境因子與栽培模式的規(guī)范完美結(jié)合,為作物生長(zhǎng)提供最佳的環(huán)境,保證高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)[50-51]。
國(guó)外設(shè)施園藝發(fā)展趨勢(shì)分析
1設(shè)施環(huán)境調(diào)控自動(dòng)化與設(shè)施園藝作業(yè)機(jī)械化程度不斷提高
發(fā)達(dá)國(guó)家從事農(nóng)業(yè)人員較少,加上勞動(dòng)力成本較高,設(shè)施園藝生產(chǎn)中非常注重管理水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高,從溫室耕作、作物栽培、生長(zhǎng)管理、產(chǎn)品采收、包裝和運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化控制,溫室內(nèi)溫度、光照、濕度等環(huán)境調(diào)節(jié)全部由計(jì)算機(jī)監(jiān)控和自動(dòng)化調(diào)控。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,機(jī)器人技術(shù)將會(huì)廣泛應(yīng)用于設(shè)施園藝的生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)溫室作業(yè)精確、高效及省力化。
2溫室日趨大型化,環(huán)境調(diào)控趨于智能化
大型溫室設(shè)施具有投資省、土地利用率高、便于實(shí)行機(jī)械化自動(dòng)管理、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)、室內(nèi)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn),因此,設(shè)施園藝發(fā)達(dá)的國(guó)家如荷蘭、加拿大等溫室逐漸向大型化方向發(fā)展;溫室園藝的核心是能夠?qū)υO(shè)施內(nèi)栽培環(huán)境進(jìn)行有效地控制,創(chuàng)造出適于作物生育的最佳環(huán)境條件,因此,未來(lái)的人工智能控制系統(tǒng)不僅要做到栽培環(huán)境全自動(dòng)控制,還要與市場(chǎng)、氣象站、種苗公司、病蟲(chóng)害測(cè)報(bào)等相連接,進(jìn)行產(chǎn)量、產(chǎn)值的預(yù)測(cè),為生產(chǎn)者提供更為廣泛的信息情報(bào)和確切的決策依據(jù)。
3設(shè)施作物品種更加豐富,市場(chǎng)服務(wù)體系更加完善
愈發(fā)重視設(shè)施作物專(zhuān)用品種的選育,為設(shè)施園藝生產(chǎn)提供專(zhuān)用的耐低溫、高溫、弱光、高濕,具有多種抗性、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的種苗。種苗公司作為品種選育的主體,在種質(zhì)資源、育苗設(shè)備方面具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì),能夠依據(jù)市場(chǎng)需求開(kāi)發(fā)設(shè)施栽培所需專(zhuān)用品種,并對(duì)設(shè)施園藝產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后提供技術(shù)支持和市場(chǎng)信息化服務(wù)。
4無(wú)土栽培成為現(xiàn)代設(shè)施園藝的主要栽培形式
無(wú)土栽培技術(shù)具有諸多方面的優(yōu)點(diǎn),目前全球已有100多個(gè)國(guó)家將無(wú)土栽培技術(shù)用于溫室生產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)、商品性好、安全、綠色的園藝產(chǎn)品。隨著未來(lái)人口數(shù)量的不斷增長(zhǎng)、可耕地面積的日益銳減,無(wú)土栽培技術(shù)在提高作物產(chǎn)量、拓展土地利用空間以及保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境方面具有廣闊的應(yīng)用前景,在設(shè)施園藝、觀(guān)光農(nóng)業(yè)、家庭園藝、植物工廠(chǎng)和太空農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也將會(huì)擁有廣闊的發(fā)展前景。
1.1不重視機(jī)電設(shè)備管理
醫(yī)院后勤部門(mén)還不夠重視機(jī)電設(shè)備的管理,沒(méi)有形成一套健全的管理體系,而且機(jī)電設(shè)備也沒(méi)有配備專(zhuān)人管理和維護(hù)。從目前的情況看,大部分醫(yī)院的機(jī)電設(shè)備都是由電工或兼職人員管理的,由于他們?nèi)狈?zhuān)業(yè)的教育培訓(xùn),缺乏對(duì)機(jī)電設(shè)備安全的重視,所以,在工作中,經(jīng)常憑借自己的主觀(guān)想法進(jìn)行管理和維護(hù)?,F(xiàn)階段,設(shè)備管理還處于初級(jí)階段,只有設(shè)備出現(xiàn)故障停止工作時(shí)才修理,并沒(méi)有意識(shí)到機(jī)電設(shè)備存在的潛在危險(xiǎn)。這都是管理不到位造成的。
1.2機(jī)電設(shè)備的維修不科學(xué)
當(dāng)前,醫(yī)院后勤機(jī)電設(shè)備的維修還不夠科學(xué),機(jī)電設(shè)備管理比較粗放。在機(jī)電設(shè)備管理過(guò)程中,過(guò)度重視設(shè)備的使用,而忽視了設(shè)備的維修。在使用過(guò)程中,為了完成醫(yī)院各部門(mén)的任務(wù),機(jī)電設(shè)備往往超負(fù)荷工作,使得很多小故障被忽視,不能及時(shí)解決,而很多機(jī)電設(shè)備最后甚至完全停止運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣,不僅給維修人員增加了維修難度,還會(huì)大大增加維修成本。此外,醫(yī)院后勤機(jī)電設(shè)備的檢測(cè)技術(shù)和儀器比較落后,影響了維修的質(zhì)量。
1.3醫(yī)院后勤人員素質(zhì)能力不高
醫(yī)院后勤的機(jī)電設(shè)備主要有供電、供水、空調(diào)、消防和電梯等。維修這些機(jī)電設(shè)備的工作人員缺乏相關(guān)的機(jī)電專(zhuān)業(yè)知識(shí),而且實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)比較少,所以,在維修機(jī)電設(shè)備時(shí),很容易出現(xiàn)違規(guī)操作的問(wèn)題。此外,醫(yī)院大部分專(zhuān)業(yè)化機(jī)電設(shè)備都是由專(zhuān)門(mén)的銷(xiāo)售商或生產(chǎn)商維修的,當(dāng)機(jī)電設(shè)備發(fā)生故障后,維修人員無(wú)法及時(shí)維修,嚴(yán)重影響了機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行。
2應(yīng)對(duì)策略
2.1提高重視程度
醫(yī)院后勤應(yīng)提高對(duì)機(jī)電設(shè)備管理的重視程度,正確認(rèn)識(shí)機(jī)電設(shè)備管理對(duì)醫(yī)院正常運(yùn)行所起的重要作用。要采用先進(jìn)的管理理念和方法,有效地提高機(jī)電設(shè)備的管理效果,利用較少的人力、物力、財(cái)力實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益。在傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備管理中,醫(yī)院后勤部門(mén)過(guò)度重視技術(shù)管理,而忽視了經(jīng)濟(jì)上的管理。因此,醫(yī)院后勤部門(mén)應(yīng)將技術(shù)管理與經(jīng)濟(jì)管理相統(tǒng)一,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理,以提高機(jī)電設(shè)備的利用率。同時(shí),還要更新管理觀(guān)念,實(shí)現(xiàn)全員參與,從而更好地實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備管理。
2.2完善機(jī)電設(shè)備的管理制度
要加強(qiáng)醫(yī)院后勤機(jī)電設(shè)備的管理,就必須要有完善的管理制度作保障,建立完善的管理制度,定期維護(hù)和保養(yǎng)機(jī)電設(shè)備,嚴(yán)格按照制度開(kāi)展工作。在維修和保養(yǎng)時(shí),應(yīng)突出科學(xué)性和預(yù)見(jiàn)性,做好防范工作。完善機(jī)電設(shè)備管理體系,隨時(shí)掌握機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行情況,做好機(jī)電設(shè)備的安全、測(cè)試、使用、保養(yǎng)和維修等環(huán)節(jié)的檔案記錄和管理工作,為機(jī)電設(shè)備的后續(xù)維修和保養(yǎng)提供全面的資料和數(shù)據(jù)。在重點(diǎn)處理和檢測(cè)重點(diǎn)部位時(shí),完善的機(jī)電設(shè)備管理制度可以提高維修質(zhì)量和效率,保證機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行,優(yōu)化管理流程,更好地完成工作。
2.3提高后勤管理人員的素質(zhì)、能力
隨著醫(yī)院后勤機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化和集約化程度的不斷提高,對(duì)醫(yī)院機(jī)電管理人員的素質(zhì)、能力也提出了更高的要求。鑒于此,醫(yī)院需要加強(qiáng)后勤管理人員的素質(zhì)、能力培訓(xùn)和教育,打造一支高素質(zhì)的管理團(tuán)隊(duì),保證后勤機(jī)電設(shè)備可以高效、正常地運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí),在管理人員中開(kāi)展機(jī)電設(shè)備管理知識(shí)教育,提高安全管理意識(shí),讓后勤管理人員意識(shí)到加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備的安全管理對(duì)自己、醫(yī)院、患者等生命安全有至關(guān)重要的影響。所以,要加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備管理教學(xué)工作,樹(shù)立全新的管理理念,不斷完善激勵(lì)機(jī)制,提高機(jī)電設(shè)備管理人員工作的積極性,加強(qiáng)思想道德教育,提高他們的工作責(zé)任感,保證機(jī)電設(shè)備管理工作高效、穩(wěn)定地進(jìn)行。
2.4提高對(duì)管理制度的執(zhí)行力度
醫(yī)院后勤人員應(yīng)加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行巡視工作,消防部門(mén)和機(jī)電設(shè)備部門(mén)應(yīng)每天巡視,檢查醫(yī)院的供水、供電、消防和報(bào)警設(shè)備,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理,不能獨(dú)立處理的及時(shí)上報(bào)。在日常工作中,應(yīng)有效劃分各個(gè)設(shè)備機(jī)房的管理責(zé)任,分工執(zhí)行,對(duì)機(jī)電的主管人員實(shí)行月考核,嚴(yán)格按照計(jì)劃完成機(jī)電設(shè)備的日常編碼、維修和保養(yǎng)等工作,合理清潔機(jī)電設(shè)備,保證設(shè)備的完好度,排除安全隱患。同時(shí),還要進(jìn)行日常緊固、等工作,及時(shí)更換已經(jīng)損壞的部件。另外,要成立安全應(yīng)急小組,時(shí)刻警惕,做出迅速的反應(yīng),對(duì)日常機(jī)電設(shè)備進(jìn)行安全故障排查,對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行救護(hù)和緊急處理,保證機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行。
2.5科學(xué)化的管理方式
近年來(lái),醫(yī)院的規(guī)模不斷擴(kuò)大,使用的機(jī)電設(shè)備也逐漸增多,對(duì)機(jī)電設(shè)備的管理和維護(hù)要求也越來(lái)越高,因此,需要采用先進(jìn)的、科學(xué)化的管理方式管理機(jī)電設(shè)備。醫(yī)院后勤部門(mén)在選擇、驗(yàn)收、安裝機(jī)電設(shè)備時(shí),應(yīng)選擇高素質(zhì)、愿意從事機(jī)電設(shè)備管理人員參與到其中。在銷(xiāo)售商和生產(chǎn)商維修的基礎(chǔ)上,在醫(yī)院儲(chǔ)備一些機(jī)電設(shè)備部件,以備不時(shí)之需。
3結(jié)束語(yǔ)
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