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對地面材料為檢測其上有無移動物通過,開發(fā)壓力傳感產(chǎn)品。例如地毯中埋入電子基板,不但檢測壓力,也可檢測火災(zāi)以及用LED的夜間或避難時的引導(dǎo)功能。檢測壓力時多用壓力傳感片。不僅紡織品載有壓力傳感器,而且可用導(dǎo)電纖維的紡織品的靜電容量變化來檢測壓力。
1.織物傳感器的原理和性能紡織品傳感器由經(jīng)紗、導(dǎo)電經(jīng)紗和緯紗、導(dǎo)電緯紗構(gòu)成,壓縮織物時,多層結(jié)構(gòu)織物內(nèi)部的空間消失,上下的導(dǎo)電紗接觸,上下配置的導(dǎo)電紗間的電路由于接觸,通電的信號變化,以檢測壓力。檢測壓力由于構(gòu)成織物傳感器的纖維材料可變。織物傳感器的響應(yīng)性很快為100μs。織物傳感器有一定的頻率(140Hz),受壓力時,到30Hz前檢測壓力大致相同,可觀察其開關(guān)的矩形波??椢飩鞲衅鞯哪途眯约s100萬次,100萬次后仍可檢測壓力??椢飩鞲衅鞯奶卣魇强椢锖蛡鞲衅饕惑w化,薄而柔軟,設(shè)置簡易。例如計算進(jìn)出人員系統(tǒng),已實用。在織造時織物傳感器的傳感區(qū)分成幾個,利用各區(qū)的壓力檢測順序,也可檢測人通過的方向。
1.2融合電磁波技術(shù)非接觸可個體鑒別(信息)有天線的IC芯片,即射頻鑒別(RFID),用于流通及安全領(lǐng)域。利用射頻鑒別有如室內(nèi)的位置鑒別系統(tǒng)。有導(dǎo)桿移動型(射頻鑒別設(shè)置在地面射頻鑒別導(dǎo)桿的位置移動)和導(dǎo)桿固定型(導(dǎo)桿固定,其上射頻鑒別移動)。導(dǎo)桿移動型是預(yù)先連接位置信息和鑒別信息,其上移動的導(dǎo)桿認(rèn)知射頻鑒別,可鑒定導(dǎo)桿的位置,從而掌握具有導(dǎo)桿的人及輪椅等移動體的位置信息,而且可控制自動運行的臺車及機(jī)器人等移動體的位置及其路徑。導(dǎo)桿固定型可用于掌握大量人及物的進(jìn)出,已實用。
1.2.1射頻鑒別導(dǎo)桿移動系統(tǒng)用紡織品為開發(fā)射頻鑒別紡織品,一是將射頻鑒別體結(jié)構(gòu)成紗,再制成織物;二是將射頻鑒別體印在地面材料。例如開發(fā)貼合射頻鑒別體的帶,并開發(fā)將帶緯向引入的織機(jī),制成2.45Hz帶、高頻帶(13.56MHz)及超高頻帶的三種射頻鑒別紡織品。射頻鑒別方法制品可涂層、貼合或加工于地毯。最近開發(fā)射頻鑒別體配置于直徑1.5mm以下的單絲,可用通常紡織機(jī)械加工。例如輪椅下部裝有射頻鑒別導(dǎo)桿、無線通信系統(tǒng)、電池,射頻鑒別導(dǎo)桿讀取的信息,看顯示輪椅的運行軌跡。
1.2.2射頻鑒別導(dǎo)桿固定系統(tǒng)用紡織品射頻鑒別導(dǎo)桿固定時,導(dǎo)桿設(shè)置于建筑物或與地毯等一體化。例如暖簾中有射頻鑒別導(dǎo)桿,以管理人進(jìn)出。
1.2.3用于通信系統(tǒng)關(guān)于微波以上頻率的電磁波密閉于二維媒體來傳輸信號的通信和供電的研發(fā),可用作紡織品的無線充電系統(tǒng),如手機(jī)放在地毯上即行充電。
1.3發(fā)電紡織品的開發(fā)一般的陽光發(fā)電紡織品多是將太陽能電池片載在紡織品表面?,F(xiàn)在開發(fā)紗狀太陽能電池,制成發(fā)電紡織品。例如利用球狀太陽能電池,開發(fā)太陽能電池紗,織成發(fā)電織物。又有機(jī)薄膜太陽能電池的能轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到10%,可利用印刷技術(shù)加工紡織品。又如LED紡織品有待開發(fā)。
2射頻鑒定紡織品的發(fā)展概況
射頻鑒定RFID用于產(chǎn)品的庫存管理等。今開發(fā)許多射頻鑒定元件織成的紡織品。作為位置鑒定系統(tǒng)的部件,利用已開發(fā)的IC標(biāo)記紗,在織物內(nèi)連續(xù)配置射頻鑒定元件而織成。
2.1射頻鑒定織物的織造2.45GHz帶的射頻鑒定元件按一定間隔(10cm)排列的IC標(biāo)記紗(3mm寬)作為經(jīng)紗。以一定張力送出扁平經(jīng)紗,并用扁平綜絲,由劍桿織機(jī)織成。射頻鑒定元件按10cm間隔配置的IC標(biāo)記紗,按10cm間隔用10根經(jīng)紗織成射頻鑒定密度為100個/m2,長為50m織物。
2.2射頻鑒定織物的染色、涂層射頻鑒定織物經(jīng)染色或涂層后,射頻鑒定元件無損壞。而且織成地毯也無損壞。
2.3射頻鑒定紡織品用數(shù)據(jù)庫的開發(fā)為用于位置鑒定系統(tǒng),需要各射頻鑒定元件的鑒定信息和各射頻鑒定元件的位置信息有關(guān)的數(shù)據(jù)庫即路線裝置。開發(fā)的路線裝置可用于驗布時,路線數(shù)據(jù)結(jié)合鑒定信息和織物內(nèi)的位置信息。
2.4位置鑒定系統(tǒng)的開發(fā)利用射頻鑒定元件的位置鑒定系統(tǒng),可檢測輪椅的位置。載射頻鑒定裝置的輪椅,在射頻鑒定元件的地毯上移動時,讀取鑒定信息,并由路線數(shù)據(jù)庫取得位置信息,傳輸?shù)絺€人電腦等。
關(guān)鍵詞:橋梁工程;施工;質(zhì)量問題;應(yīng)對措施;現(xiàn)代測繪技術(shù)
中圖分類號:U445 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
一、橋梁施工中常出現(xiàn)的質(zhì)量問題及其成因分析
1.1橋梁出現(xiàn)裂縫
道路橋梁出現(xiàn)裂縫不僅會影響結(jié)構(gòu)的美觀和正常的使用,而且會削弱橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度,從而導(dǎo)致工程事故的發(fā)生。這其中除了是橋梁混凝土原材料質(zhì)量差等原因,還有一部分原因是施工人員沒有合理使用混凝土造成的,如:沒有對混凝土強(qiáng)度等級加以重視,使混凝土曝露時間過長從而導(dǎo)致混凝土受潮變性;在施工過程中對混凝土的配合比沒有達(dá)到規(guī)范要求,只憑個人經(jīng)驗不按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定隨意配比
要進(jìn)行溫度裂縫計算,采取隔熱設(shè)計;考慮混凝土結(jié)構(gòu)所處的位置,選擇合理的混凝土強(qiáng)度等級;對混凝土配筋率采用適當(dāng)?shù)挠嬎隳J?,從材料性能方面和結(jié)構(gòu)形式方面采取有效的綜合措施;加之以合理的施工工藝,按設(shè)計好的混凝土強(qiáng)度等級要求進(jìn)行施工,控制水泥用量及水灰比,重視混凝土振搗技術(shù),計算好拆模時間,選用一定份量的外加劑和摻合料,遇到高溫天氣時使用井水拌制混凝土,這樣可以降低澆灌溫度。
1.2橋梁鋼筋銹蝕
鋼筋的使用壽命與橋梁的使用壽命密切相關(guān),橋梁鋼筋出現(xiàn)銹蝕的話會嚴(yán)重危害道路橋梁的使用壽命和安全。影響鋼筋銹蝕的因素有很多,如原材料、環(huán)境、施工等,以及其他諸如鋼筋應(yīng)力狀態(tài)等因素也會導(dǎo)致鋼筋銹蝕。
橋梁鋼筋銹蝕的機(jī)理很復(fù)雜,因此道路橋梁鋼筋防腐是一項系統(tǒng)工程,需要諸多措施綜合治理。施工工人在建設(shè)道路橋梁過程中就要加強(qiáng)橋梁鋼筋防護(hù)意識,要使用涂層鋼筋,這種鋼筋就是在普通低碳鋼表面加上防腐涂層,使其與腐蝕性環(huán)境隔離開來,這樣就能達(dá)到普通低碳鋼防腐目的。此外,施工工人還可以使用電化學(xué)防護(hù)法阻止橋梁鋼筋銹蝕。要加以強(qiáng)調(diào)的是,施工工人在加強(qiáng)橋梁鋼筋防腐的同時要注意跟當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況結(jié)合起來,要根據(jù)道路橋梁的政治經(jīng)濟(jì)地位、氣候條件、地理位置等對橋梁進(jìn)行分級,根據(jù)分級篩選符合使用要求的、經(jīng)濟(jì)合理的防腐材料。
1.3局部蜂窩、麻面和氣泡現(xiàn)象的出現(xiàn)
造成這種現(xiàn)象的結(jié)果,主要是使混凝土結(jié)構(gòu)大大降低了結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性,其疏松的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度幾乎降低到最低點,在使用過程中其承受能力極大地減少,并且容易遭受腐蝕而造成重大的損傷,嚴(yán)重地降低了工程的承載力和耐用性。造成這種現(xiàn)象的原因大體有以下幾點:
在施工時,不按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行配比,施工工藝差,在操作上不按程序操作,隨機(jī)性調(diào)整時有發(fā)生。在澆筑混凝土后,進(jìn)行振搗不規(guī)范,不均衡,使得振搗不足部位的結(jié)構(gòu)疏松,不密實,在撤膜后容易出現(xiàn)蜂窩、麻面等現(xiàn)象;在振搗過多部位,骨料易下沉,混凝土漿泌于表面,混凝土體中間段(層)砂漿富集,易發(fā)生由表及里塑性裂縫和干縮裂縫。對混凝土模加工的精度不夠,或周轉(zhuǎn)次數(shù)多,導(dǎo)致局部變形漏洞,接縫不夠密封而漏漿,從而使骨料間隙無漿,干硬后形成稀疏狀蜂窩現(xiàn)象。第四,從攪拌到澆筑之間的時間過長,混凝土水灰分發(fā)生離析,混凝土結(jié)構(gòu)不密實,在澆筑時不加以振搗或振搗不均。
二、如何加強(qiáng)橋梁施工的質(zhì)量管理
2.1應(yīng)重視結(jié)構(gòu)的耐久性問題
橋梁在建造和使用過程中,一定會受到環(huán)境、有害化學(xué)物質(zhì)的侵蝕,并要承受車輛、風(fēng)、地震、疲勞、超載、人為因素等外來作用,同時橋梁所采用材料的自身性能也會不斷退化,從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)各部分不同程度的損傷和劣化,既影響了使用又增大了經(jīng)濟(jì)損失。
2.2加強(qiáng)混凝土質(zhì)量管理
首先,施工單位要嚴(yán)格按照國家建材標(biāo)準(zhǔn)采購材料,并由始至終地保證水泥材料的質(zhì)量穩(wěn)定、不變質(zhì),對于大體積混凝土,要采用水熱化低的水泥;其次,在施工過程中,施工工人必須按照強(qiáng)度等級、抗?jié)B等級配比混凝土,還要充分控制好混凝土入模時的溫度,進(jìn)行分層澆筑以及設(shè)計合理的養(yǎng)護(hù)措施,通過在混凝土表面覆蓋草席、草簾等確保降低溫度應(yīng)力,避免混凝土出現(xiàn)溫度裂縫;再次,在澆筑混凝土?xí)r一定要振搗充分,尤其是腹板內(nèi)預(yù)應(yīng)力管道比較集中的地方更要
做到不欠振、不漏振,確保混凝土澆筑密實。
2.3充分重視橋梁的超載問題
汽車超載主要有三種情況;其一是早期修建的老橋超齡負(fù)載運營;其二是橋梁通行的車流量超過原設(shè)計;另一種是車輛違規(guī)超載。前兩種產(chǎn)生的原因主要是設(shè)計荷載的變化和交通量的增加;后者是車輛使用者違法超載營運,后兩種超載現(xiàn)象在我國公路運輸中較為普遍。橋梁的超載一方面可能引發(fā)疲勞問題。超載會使橋梁疲勞應(yīng)力幅度加大、損傷加劇,甚至?xí)霈F(xiàn)一些超載引發(fā)的結(jié)構(gòu)破壞事故。
三、橋梁工程中現(xiàn)代測繪技術(shù)的應(yīng)用
現(xiàn)代測繪學(xué)是一門具有廣闊應(yīng)用前景的空間信息科學(xué)技術(shù),將其應(yīng)用于橋梁修筑和管理具有多方面的優(yōu)越性,可以縮短作業(yè)時間,減少工作強(qiáng)度,提高工程質(zhì)量,節(jié)省建設(shè)資金,提高工作效率,規(guī)范工程實施,加強(qiáng)道路管理,這已被大量的公路建筑工程所證明。隨著今后交通運輸業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,現(xiàn)代測繪技術(shù)在橋梁的修筑和管理中必將發(fā)揮越來越大的技術(shù)支持作用。
道路橋梁等的設(shè)計、施工.管理都與地質(zhì)地理條件、區(qū)域綜合信息密切相關(guān),涉及到大量的數(shù)據(jù)采集,處理、管理等工作。以GIS、GPS、RS為主體的現(xiàn)代測繪學(xué)的特點和結(jié)構(gòu)決定了其在公路的修筑和管理中應(yīng)用的優(yōu)越性,這既是現(xiàn)代測繪學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域拓寬的需要,也是公路修筑和管理的必然要求。以“3 S”技術(shù)為主體的現(xiàn)代測繪技術(shù)輔以常規(guī)測繪技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、人工智能專家系統(tǒng)技術(shù)等,可以在公路修筑和管理的整個過程中都提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持,從而利用最先進(jìn)的空間科學(xué)技術(shù)服務(wù)于公路的修筑和管理,提高工作效率,保證工程質(zhì)量,節(jié)約工程費用。
橋梁的沉降觀測亦是一項非常重要的工作,特別是對試驗橋梁的觀測,對高速公路新建加寬橋梁的灌注樁拋高提供了較為科學(xué)的參考數(shù)據(jù)。一般橋梁灌注樁拋高的經(jīng)驗數(shù)據(jù)為2~5mm。通過我們對試驗橋梁的觀測數(shù)據(jù)表明,在本文所提到的地質(zhì)條件下,橋梁拋高要大一些,達(dá)到了十幾毫米。但同時,也可以說,在橋梁施工過程中,灌注樁的拋高問題是多樣性的,與橋梁的結(jié)構(gòu)和地質(zhì)情況有很大的關(guān)系。在實際橋梁施工過程中,要加強(qiáng)橋墩臺的沉降觀測的頻率,保證觀測數(shù)據(jù)的正確性、可靠性和連續(xù)性;其次,具體問題具體分析,對觀測數(shù)據(jù)要及時分析,從而真正做到利用沉降觀測數(shù)據(jù)來指導(dǎo)施工。
參考文獻(xiàn):
當(dāng)今社會,我國關(guān)于建筑裝飾設(shè)計中應(yīng)用生態(tài)技術(shù)的觀點主要有兩種。第一種觀點是倡導(dǎo)徹底回到原始的建筑裝飾設(shè)計中去。這種觀點的出發(fā)點是基于人類對自然的熱愛與依戀,而當(dāng)今各種各樣的建筑違背生態(tài)環(huán)保的理念,對自然的破壞十分嚴(yán)重,于是人類試圖通過返回到原始的建筑模式中去以減小對自然的破壞,恢復(fù)自然的生機(jī)與活力。第二種觀點認(rèn)為人類應(yīng)該不斷向前發(fā)展,通過對問題的解決推進(jìn)建筑設(shè)計的發(fā)展進(jìn)程,努力發(fā)展形成一種新的生態(tài)環(huán)保的符合時代潮流的生態(tài)建筑模式。首先,第一種觀點認(rèn)識到了原始生態(tài)建筑的優(yōu)勢與價值,但態(tài)度比較消極,觀點呈靜止?fàn)顟B(tài),沒有在原始建筑的基礎(chǔ)上努力謀求新的發(fā)展。后一種觀點相對來講比較科學(xué)合理,重視建筑與環(huán)境的統(tǒng)一和諧,有利于建筑、人類社會與自然環(huán)境的三重可持續(xù)發(fā)展。生態(tài)技術(shù)在建筑裝飾設(shè)計中的應(yīng)用十分廣泛,而且非常的細(xì)致深入,調(diào)整建筑的造型體量、選用家具材質(zhì)、選擇外墻包覆材料以及設(shè)計室內(nèi)綠化等都在建筑裝飾設(shè)計的范圍內(nèi)。選用的生態(tài)技術(shù)應(yīng)該適用于建筑裝飾設(shè)計的各個環(huán)節(jié),不論從哪個角度看都應(yīng)該是生態(tài)合理的,時時處處都體現(xiàn)、遵循自然生態(tài)發(fā)展規(guī)律。而自然發(fā)展規(guī)律具有幾個顯著的特性,主要包括整體關(guān)聯(lián)性、開放性、雙極控制性、高效性與智能性。
2建筑裝飾設(shè)計中生態(tài)技術(shù)的具體應(yīng)用
建筑裝飾設(shè)計中的生態(tài)技術(shù)是通過自然界中的光能、熱能與水能等天然綠色的能源實現(xiàn)的,設(shè)計系統(tǒng)遵循循環(huán)使用的原則,和外部自然與社會環(huán)境達(dá)到完美的和諧與統(tǒng)一。要盡量降低礦物能源的使用率,保護(hù)好外界的自然環(huán)境,同時打造一個生態(tài)宜人的內(nèi)部環(huán)境。下面我們將就建筑設(shè)計中生態(tài)技術(shù)的具體應(yīng)用一一展開進(jìn)行詳細(xì)論述。
2.1墻面的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計
建筑裝飾的室內(nèi)環(huán)境帶給人的舒適程度是由室內(nèi)的視覺環(huán)境和物理環(huán)境共同決定的,其中物理環(huán)境即包括有熱、濕、光、聲環(huán)境。建筑裝飾的室內(nèi)與室外的濕熱因子的相互作用是通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的,進(jìn)而引起室內(nèi)和室外的質(zhì)量遷移與能量的傳遞。在寒冷的冬季,能量自室內(nèi)傳向室外,室內(nèi)的能量損失,因此室內(nèi)必須進(jìn)行采暖以實現(xiàn)能量的補(bǔ)充;在炎熱的夏季,情況正好相反,能量自室外傳向室內(nèi),室內(nèi)的能量增多溫度升高,甚至因能量的過剩導(dǎo)致溫度過高,于是人們不得不采取制冷措施以抵消室內(nèi)過多的能量。假如建筑裝飾設(shè)計的圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫與隔熱性能足夠好,便可以省去冬天的采暖與夏天的制冷,進(jìn)而節(jié)省能源。
2.2光能的頂棚裝飾設(shè)計
光能在建筑裝飾設(shè)計中的生態(tài)利用主要體現(xiàn)在兩個方面。一方面是通過將光能轉(zhuǎn)換為熱能以及其他能源等,并且是可以直接進(jìn)行使用的潔凈能源,讓潔凈的熱能或其他能源加入到建筑裝飾設(shè)計的能量循環(huán)中去,盡量降低建筑裝飾設(shè)計以及使用過程中對礦物或其他不可再生能源的使用率;另一方面則是盡最大可能使用自然光線,以此減少建筑室內(nèi)用于人工照明的能源消耗。在進(jìn)行建筑采光方式的選擇上,我們可以將誘導(dǎo)式采光應(yīng)用在頂棚的設(shè)計中,在確保光照充足的基礎(chǔ)上盡最大限度使用自然光,降低用于人工照明的能源消耗。
2.3地面的裝飾設(shè)計
建筑的地面設(shè)計主要體現(xiàn)在對室內(nèi)整體的生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)上。在國外,對室內(nèi)的空氣溫度進(jìn)行分層的技術(shù)已經(jīng)比較成熟,在很大范圍內(nèi)被采用。室內(nèi)的溫度可以通過隔空地面來進(jìn)行調(diào)節(jié),并在隔空的夾層中安裝引風(fēng)系統(tǒng),通過自室外通入的新鮮空氣的多少來實現(xiàn)對溫度的調(diào)節(jié)。在國外另一種比較普遍的地面裝飾設(shè)計是地板的加熱系統(tǒng)。地板整體被加熱,借此使室內(nèi)的整體環(huán)境處于一種均衡狀態(tài),避免空調(diào)系統(tǒng)或傳統(tǒng)供暖中經(jīng)常出現(xiàn)的室內(nèi)各處氣溫不一的現(xiàn)象,在很大程度上提高了室內(nèi)環(huán)境的水平。地板加熱系統(tǒng)的另一個優(yōu)勢在于熱利用率較高,更加節(jié)約能源。就人體結(jié)構(gòu)來講,熱量從足部得到更加科學(xué)健康。
3小結(jié)
如果按照應(yīng)用功能進(jìn)行分類的話,軟裝飾可以分為布藝、書畫、綠化植物和燈具等四類。下面將一一對這四種軟裝飾在室內(nèi)設(shè)計中的作用及其應(yīng)用策略進(jìn)行介紹。
1.1布藝布藝,又稱室內(nèi)紡織品,主要包括窗簾、床罩、地毯、桌布等,是室內(nèi)設(shè)計過程中不可或缺的家居。在舍內(nèi)設(shè)計中,布藝起到的是調(diào)和作用,能夠營造出一種柔和的氛圍,讓地板、墻面、家具等不再那么生硬。例如,地毯一方面能為冰冷的地面增添色彩,另一方面也能為地面增添幾分柔軟的感覺。在實際應(yīng)用中,每一種布藝都有著各自的特點,設(shè)計者需要根據(jù)其特點將其合理應(yīng)用,并應(yīng)處理好各種布藝之間的關(guān)系,將顏色、樣式等進(jìn)行合理搭配,因為只有這樣,設(shè)計出來的房間才能主次分明、舒適溫馨。
1.2書畫在進(jìn)行室內(nèi)設(shè)計時,國畫和油畫是大多數(shù)設(shè)計者及居住者所鐘愛的。其中油畫以其著濃郁的色彩和飽滿的形象等特點成為了軟裝飾中的最佳書畫品種,尤其是風(fēng)景油畫,它所表現(xiàn)出來的清新、自然之感能夠讓人有一種置身大自然、呼吸新鮮空氣的感覺,受到廣大居住者的好評。而國畫和書法則能夠體現(xiàn)出居住者的品味和文化素養(yǎng),因而常被應(yīng)用于玄關(guān)和書房。當(dāng)然,書畫在室內(nèi)設(shè)計中的應(yīng)用應(yīng)與設(shè)計的主題相搭配,并且位置的選擇與燈光等問題都是值得推敲的。只有最佳選擇與最佳位置的完美結(jié)合,書畫這種軟裝飾品的作用才能充分發(fā)揮出來,整個房屋的品味和視覺效果才會更好。
1.3綠化植物綠化植物是一種自然的裝飾品,能為整個房屋帶來勃勃生機(jī)。將其放置于室內(nèi),一方面能凈化室內(nèi)的空氣,另一方面能為美化室內(nèi)環(huán)境起到很大的作用。綠化植物的種類有很多,有水培有土培,有大有小。而將其應(yīng)用于室內(nèi)設(shè)計,首先應(yīng)該考慮的就是植物在室內(nèi)的生長問題,即如何為綠化植物創(chuàng)造良好的生存環(huán)境;其次便是綠化植物與設(shè)計的主題、色調(diào)等的搭配問題。例如,對于大型的綠化植物,可以將其放置在客廳的一角,既起到了對空白角落的填補(bǔ)作用,又能為室內(nèi)增添生機(jī)。而對于較小的水培植物,則適合放在臥室、廚房等空間較小的地方,起到點綴的作用。
1.4燈具作為室內(nèi)設(shè)計所要用到的重要元素,現(xiàn)代化的燈具不再只是單純的照明作用,它還能夠通過光與影的來進(jìn)行氛圍的烘托與意境的強(qiáng)化,起到調(diào)節(jié)視覺和心理的作用。現(xiàn)代燈具不論是功能還是造型,都是多種多樣的,因此在選用燈具時,設(shè)計師或居住者一定要以設(shè)計主題為前提,選擇造型、材質(zhì)、光照度均與室內(nèi)裝修相協(xié)調(diào)的燈具。例如,客廳、走廊等地方可選用簡約、大方的吸頂燈,廚房則可以選擇造型時尚、獨特的吊燈。此外,在室內(nèi)設(shè)計中燈光的選擇也是非常重要的,不同種類的燈光適用于室內(nèi)不同的區(qū)域。例如,暖色調(diào)的燈光適用于大多數(shù)的室內(nèi)區(qū)域,尤其是臥室和餐廳;而冷色調(diào)的燈光則適合用于辦公區(qū)、學(xué)習(xí)區(qū),如書房、客廳等。當(dāng)然,光的照射強(qiáng)度以及光色的選擇則可以根據(jù)居住者的個人喜好和適用情況而定了,這樣讓燈具既完成了照明的基本使命,又能為室內(nèi)的軟裝飾作出貢獻(xiàn)。
2結(jié)束語
>> 3D影像技術(shù)在電視新聞中的應(yīng)用探討 3D技術(shù)在電視新聞制件中的應(yīng)用展望 3D(立體)影像技術(shù)在高校藝術(shù)課堂教學(xué)中的應(yīng)用 3D技術(shù)在影視動漫中的應(yīng)用 3D技術(shù)在動漫設(shè)計中的應(yīng)用 3D技術(shù)在舞蹈影像發(fā)展中的意義和實踐 3D數(shù)字掃描―3D數(shù)字重建―3D打印技術(shù)在地質(zhì)工程教學(xué)中的應(yīng)用 2D轉(zhuǎn)3D技術(shù)在電影中的應(yīng)用 論3D打印技術(shù)在汽車維修領(lǐng)域中的應(yīng)用 3D技術(shù)在廣告攝影里的應(yīng)用 論3D模擬多媒體在實訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用 3D打印技術(shù)在高中通用技術(shù)課程中的應(yīng)用研究 影視動漫設(shè)計中3D技術(shù)的應(yīng)用 影視動漫中3D技術(shù)的應(yīng)用 淺談AUTOCAD 3D在勘察中的應(yīng)用 SolidWorks軟件在3D打印中的應(yīng)用 3D影像技術(shù)應(yīng)用于體育教學(xué)的可行性研究 淺析3D技術(shù)的應(yīng)用 3D激光掃描技術(shù)在露天礦測量中的應(yīng)用探究 機(jī)載LiDAR技術(shù)在城市3D數(shù)字產(chǎn)品中的應(yīng)用 常見問題解答 當(dāng)前所在位置:l
②佚名,《立體攝影全解析》,《中國攝影》,2011-11-1,
③賈麗,《寬帶升級推助網(wǎng)絡(luò)電視一體化 互聯(lián)網(wǎng)新媒體布局提速》,《證券日報》,2012-2-14
④佚名,《2012年度中國3D產(chǎn)業(yè)十大事件盤點》,《3D中國》,2012-12-29
⑤李世萍,《3D電視節(jié)目制作流程和規(guī)范——江蘇廣電總臺3D電視節(jié)目制作探索和實踐》,《中國電視技術(shù)》,2012(8)
⑥許瑋,《上海廣播電視臺3D制作實例分析——“百里挑一”》,《中國電視技術(shù)》,2012(8)
在水月寺鎮(zhèn)高蘭村有一處分離式的臥佛山隧道,線路整體地形起伏較大,高差懸殊。隧道左線進(jìn)口樁號為ZK96+798,設(shè)計標(biāo)高為435.738m,出口樁號ZK101+250,設(shè)計標(biāo)高為341.906m,長4452m,縱坡采用-2.100%。右線進(jìn)口樁號為YK96+812,設(shè)計標(biāo)高為435.444m,出口樁號YK101+269,設(shè)計標(biāo)高為341.440m,長4457m,縱坡采用-2.100%。圍巖級別Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ,主要由微風(fēng)化閃長巖、大理巖、硅質(zhì)頁巖和硅質(zhì)巖、第四系可塑至硬塑低液限粘土等構(gòu)成。地下水類型為基巖裂隙水,主要接受大氣降水補(bǔ)給。按新奧法原理組織現(xiàn)代化施工,通過監(jiān)測反饋來驗證或修改支護(hù)參數(shù),嚴(yán)格按施工程序指揮組織生產(chǎn)。在生產(chǎn)安排上,以隧道掘進(jìn)為主線,根據(jù)設(shè)計圖紙和現(xiàn)場的水文地質(zhì)情況合理確定開挖步驟、循環(huán)進(jìn)尺、開挖方案、初期支護(hù)型式,并保持各開挖工序相互銜接,同時積極安排防水、二次襯砌跟進(jìn)平行作業(yè)。施工中易發(fā)生圍巖變形過大或坍塌、瓦斯突出等情況,因此施工方法十分重要。
2該隧道地段施工技術(shù)
2.1瓦斯地段隧道供風(fēng)該地段含有煤層且沿隧道縱向不連續(xù)分布。煤層沿隧道縱向的長度不一,其中左線2處、右線1處的煤層均為20m,其余均不足5m。煤層厚度0~0.9m,變化較大,傾角62~75°。經(jīng)現(xiàn)場檢測及計算,煤層最大瓦斯壓力0.403MPa,瓦斯含量為0.998m3/噸,瓦斯涌出量為0.015m3/s。本工程采用鉆孔排放和通風(fēng)的技術(shù)措施處理瓦斯問題。鉆孔排放主要是防治煤與瓦斯突出。在掌子面處,沿煤層的豎直平面均勻布設(shè)4個水平鉆孔,采用電煤鉆濕式鉆孔,長度不小于20m且穿透煤層。這些鉆孔與地質(zhì)預(yù)報的超前水平鉆孔相結(jié)合,經(jīng)檢驗,有效解決了煤與瓦斯突出的問題。隧道所需的風(fēng)量根據(jù)爆破排煙、隧道內(nèi)同時工作的最多人數(shù)、瓦斯絕對涌出量、允許最小風(fēng)速、排除施工機(jī)械產(chǎn)生的廢氣等計算;同時考慮到開挖存在2個工作面(先行導(dǎo)坑與后行導(dǎo)坑),設(shè)置2個獨立的主風(fēng)機(jī)風(fēng)管(抗靜電、阻燃),對2個掘進(jìn)工作面獨立通風(fēng),通風(fēng)方式采用送風(fēng)式(壓入式)。采用2個軸流式通風(fēng)機(jī),風(fēng)管直徑均為1m,隧道橫斷面左右側(cè)各設(shè)置1個。主風(fēng)機(jī)風(fēng)管末端距離開挖工作面20~30m,同時為增強(qiáng)掌子面的通風(fēng)效果,在風(fēng)管末端設(shè)置局扇,局扇風(fēng)管口距離開挖工作面的距離2~5m。通風(fēng)風(fēng)速要求大于1m/s,另外在瓦斯容易聚集的地方(開挖面上部、采空區(qū)、襯砌臺車內(nèi)部等)進(jìn)行局部通風(fēng)。
2.2煤層地段開挖方法與支護(hù)隧道開挖采用單側(cè)壁導(dǎo)坑法,先行導(dǎo)坑寬度約0.5倍洞寬,先行導(dǎo)坑與后行導(dǎo)坑的掌子面之間距離20m左右。開挖時每循環(huán)進(jìn)尺0.6m,預(yù)留變形量0.1m。揭煤施工采用微震動爆破法,過煤施工時在巖石炮眼中裝藥并采用松動爆破法。管棚采用外徑89mm、壁厚6mm的熱扎無縫鋼花管;管體注漿孔孔徑8mm、縱向間距15cm,呈梅花形布置,管體尾部2m作為止?jié){段。管棚長度20m,由每段長4~6m的鋼管采用絲扣連接而成;相鄰管棚的接頭前后錯開且不小于1m;同一斷面上的管棚接頭數(shù)量不超過50%。管棚施工前,安裝管棚導(dǎo)向拱架,采用引孔頂入法施工。噴射10cm厚C25混凝土封閉工作面后,采用水灰比為1:1的水泥漿進(jìn)行注漿,注漿壓力1~2MPa,壓力維持時間5~10min。注漿后及時清理管內(nèi)漿液,插入鋼筋籠,用水泥砂漿填充密實。超前導(dǎo)管采用外徑50mm、壁厚5mm的熱扎無縫鋼花管;管體注漿孔孔徑6mm、縱向間距15cm,呈梅花形布置,管體尾部1.05m作為止?jié){段。導(dǎo)管長度5m,環(huán)向間距0.4m、縱向間距1.2m,外插角10°。采用上述水泥漿進(jìn)行注漿,注漿壓力0.5~1MPa,壓力維持時間5~10min。注漿前,同樣采用噴射10cm厚C25混凝土封閉工作面;注漿超過8h后才能開挖掘進(jìn)。兩導(dǎo)坑界面處采用噴混凝土和臨時鋼支撐支護(hù)。經(jīng)現(xiàn)場檢測,變形滿足要求,因此該處不再設(shè)置導(dǎo)坑錨桿。但考慮到安全需要,施工期間對臨時鋼支撐及該處的圍巖變形進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測。煤層地段開挖、支護(hù)等各項工序應(yīng)盡量縮短時間、前后銜接緊湊,以降低安全風(fēng)險。
3各種復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道施工技術(shù)
3.1溶洞地質(zhì)條件的施工技術(shù)溶洞的溶蝕作用非常明顯,在隧道施工中難免會出現(xiàn)溶洞現(xiàn)象,因此,在溶洞地區(qū)修建隧道過程中,應(yīng)該明確溶洞分布范圍、類型、巖層的穩(wěn)定性、填充物以及地下水條件等,從而采取安全的施工方法。針對尚未發(fā)育的巖溶區(qū),應(yīng)該采取全面的預(yù)防措施,預(yù)防出現(xiàn)然大量涌水、流石流泥、崩坍落石等情況,從根本上確保施工的安全。在隧道穿過巖溶區(qū)中,其巖層比較穩(wěn)定,且溶洞發(fā)育應(yīng)該完整,地下水量不大的情況下,可考慮采取探孔或物探等方法,以掌握實際的地質(zhì)條件。如果溶洞穿越暗河水囊等巖溶區(qū),首先應(yīng)該采取超前鉆探及時,提前解決施工中的排水問題。在突發(fā)量涌水、流石流泥、崩坍落石的情況下,可采取平導(dǎo)作為泄水通道,順利開辟掘進(jìn)工作面積??傊?,“引、堵、越、繞”等方法可及時處理巖溶地段隧道出現(xiàn)的溶洞現(xiàn)象。
3.2松散地層地質(zhì)條件的施工技術(shù)松散地層結(jié)構(gòu)松散,容易出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。在此類地質(zhì)條件下進(jìn)行開挖隧道,應(yīng)該盡量減少對圍巖的干擾,大多遵循先護(hù)后挖、密閉支撐、同時挖邊封閉的原則,或者采取超前注漿改良地層和控制地下水等方案。
(1)超前支護(hù)。在隧道開挖前,采取超前支護(hù)方法,可避免在坑道掘進(jìn)過程中出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。超前支護(hù)主要包括:超前錨桿方法、超前管棚法等。工作面條件與支架適應(yīng)條件對照表。
(2)超前小導(dǎo)管預(yù)注漿方法。超前小導(dǎo)管預(yù)注漿主要是根據(jù)開挖外輪廓線,按照規(guī)定的角度置入管壁帶孔的小導(dǎo)管,在施加壓力的同時,向管內(nèi)壓注水泥,以增強(qiáng)巖體的穩(wěn)定性,起到超前預(yù)支護(hù)作用。
(3)降水、堵水方法。松散地層中的含水量,造成隧道施工中存在各種隱患。因此,在施工中綜合采取輔助坑道內(nèi)井點降水、深井泵降水、注漿堵水、洞外地面隧道兩側(cè)布點等方法。在隧道施工中,結(jié)合隧道埋深以及工程水文地質(zhì)條件,綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件,從而采取可行性的技術(shù),切實提高工程質(zhì)量水平。
3.3流沙地質(zhì)條件的施工技術(shù)流沙大多呈糊漿狀,容易出現(xiàn)圍巖失穩(wěn)坍塌、支護(hù)結(jié)構(gòu)變形等危險情況,不利于安全的隧道施工。因此,在治理流沙地質(zhì)情況之前,應(yīng)該先及時處理水流情況,特別需要減少沙層的含水量。在流沙地質(zhì)條件下,可采取以下綜合處理措施:首先了解流沙特性以及地質(zhì)構(gòu)成結(jié)構(gòu),分析粒徑分布、塑性指數(shù)等,從而采取因地制宜的治理方案。在開挖過程中,采取自上而下分部進(jìn)行,先護(hù)后挖,密閉支撐,邊挖邊封閉,控制沙粒從支撐縫隙中流出?;蛘卟扇〕白{技術(shù),以改善圍巖結(jié)構(gòu),再繼續(xù)開挖,避免對洞身襯砌造成破壞。按照施工組織設(shè)計要求,結(jié)合施工現(xiàn)場實際條件,從而制定可行性、經(jīng)濟(jì)性的施工方法,確保施工質(zhì)量的提高。
4結(jié)束語
(1)何謂建筑工程新技術(shù)通常情況下,建筑工程施工新技術(shù)指的是復(fù)雜施工環(huán)境下的新型施工技術(shù)、新型建筑物料的選用及施工技術(shù)、節(jié)能型施工技術(shù)等等。
(2)建筑工程施工新技術(shù)的實踐背景分析就以高層住宅建筑的施工狀況來分析,建筑工程施工新技術(shù)手段的開發(fā)極有必要。因為,在國內(nèi)各大城市中,各類高層建筑如雨后春筍般涌現(xiàn),人們更加關(guān)心高層建筑施工質(zhì)量及其節(jié)能特性。在高層建筑施工方面,我國的絕大多數(shù)施工單位已經(jīng)做了一些安全準(zhǔn)備,同時也針對建筑屋面、門窗施工等方面采用一些不同以往的新型節(jié)能物料以及工藝技術(shù),以此來強(qiáng)化高層建筑工程項目的施工質(zhì)量及其建筑物本身的環(huán)保特性,延長建筑物的使用年限。
2闡釋建筑工程施工新技術(shù)的具體應(yīng)用
建筑工程施工新技術(shù)手段多種多樣,相對于傳統(tǒng)施工技術(shù)而言,防水施工新技術(shù)、鋼筋連接施工新技術(shù)、建筑工程施工節(jié)能技術(shù)等策略的實施能夠在一定程度上改善建筑項目的施工成本,且能夠有效保障建筑工程項目的施工質(zhì)量。
(1)建筑施工中防水施工新技術(shù)的應(yīng)用為了能夠防止建筑施工的過程中出現(xiàn)與水接觸的部位滲水的現(xiàn)象,尤其是防止建筑施工工程中存在裂縫,則需要采取更為先進(jìn)的技術(shù)手段來強(qiáng)化施工管理。從具體情況來看,需要遵循以下幾個原則來執(zhí)行,即多道防護(hù)、復(fù)合防水以及節(jié)點密封等原則。在施工的過程中,要科學(xué)地選擇材質(zhì)良好的防水物料以及新型施工工藝技術(shù)。經(jīng)實踐經(jīng)驗的積累以及觀察可知,近幾年來多采用聚合物水泥基復(fù)合涂膜施工技術(shù),這是一種需要首先做好屋面墻體板縫以及節(jié)點處理的新型建筑屋面施工技術(shù),用以維護(hù)現(xiàn)代建筑項目中的墻體施工的質(zhì)量。在實際應(yīng)用該技術(shù)的過程中,需要掌握好物料的特性,并均勻涂抹塔樓屋面以及裙樓屋面,并且需要在先涂好的屋面涂料干燥成膜以后才能夠再一次涂抹二遍涂料。此外,最重要的一點技術(shù)細(xì)節(jié)是,涂抹防水層時則需要用防水涂料要多遍涂刷,以此來預(yù)防涂料堆積或是涂料流淌等不良現(xiàn)象的發(fā)生,避免其影響到屋面施工的技術(shù)應(yīng)用效果以及屋面整體美觀。
(2)建筑工程鋼筋連接施工新技術(shù)的應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)建筑是我國現(xiàn)代大型建筑項目中的核心類型,該類型建筑主要采用的是鋼筋連接新技術(shù)手段,以此來保證高層建筑等實體項目施工過程中的安全性與可靠性。從具體情況來看,當(dāng)前建筑行業(yè)所普遍采用的鋼筋連接施工新技術(shù)有兩種類型,即擠壓套筒連接技術(shù)與螺紋咬合連接技術(shù)。其中,前者的技術(shù)原理為利用物質(zhì)間的物理特性來與施工過程相整合,憑借物理擠壓作用將帶肋鋼筋連接起來,進(jìn)而起到了固定建筑鋼筋板材的作用,而且,由于此項技術(shù)替代了傳統(tǒng)的焊接連接技術(shù),這樣便可以避免產(chǎn)生建筑明火,進(jìn)而為建筑工程施工帶來安全保障。
(3)大體積混凝土施工新技術(shù)在建筑工程項目中的實際應(yīng)用控制好混凝土燒筑塊體的溫度是大體積混凝土施工新技術(shù)實施過程中的關(guān)鍵。在實際應(yīng)用該類型技術(shù)進(jìn)行施工時,首先需要計算好溫度應(yīng)力數(shù)據(jù),從而選擇最適合實際施工狀況的澆筑方式。經(jīng)實踐可知,澆筑混凝土應(yīng)采取分段分層式操作手段,這樣一來,便可以令混凝土沿著高度勻速升高。當(dāng)澆筑的過程施工完以后,需要對建筑表面進(jìn)行抹壓處理,將建筑體中的混凝土夯實,并用保溫材料對其進(jìn)行覆蓋,并做好潮濕環(huán)境中的養(yǎng)護(hù)處理。
(4)建筑施工中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用近幾年來,我國產(chǎn)業(yè)的發(fā)展較快,人們的生活水平也較以往有所提升,人們在享受經(jīng)濟(jì)騰飛成果的同時,也意識到節(jié)能減排以及維護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要性。在施工過程中,主要針對墻體以及施工物料等方面的管理與應(yīng)用來實現(xiàn)建筑節(jié)能。在實踐過程中,運用了太陽能技術(shù)以及隔熱保溫節(jié)能技術(shù)來提升節(jié)能型高層建筑項目的質(zhì)量。此外,為了保證建筑施工項目的經(jīng)濟(jì)性,則采取節(jié)能門窗施工技術(shù)手段來強(qiáng)化建筑實體的質(zhì)量,首先,需要對其施工材料實施嚴(yán)格把控,其次,在工程整體造價的范圍內(nèi),最后,適當(dāng)調(diào)整建筑節(jié)能技術(shù)的實施策略。從具體來看,鑒于高層建筑樓體當(dāng)中,門窗的使用量巨大,門窗的型號、數(shù)量及其規(guī)格、物料都要符合國家建筑規(guī)范的要求,并按照既定設(shè)計方案來實施安裝處理。實際上,我國高層住宅工程施工節(jié)能技術(shù)的主要特性是在于它對資源的消耗量較少,而且,建筑本身對環(huán)境的負(fù)面影響較弱。總而言之,我國施工企業(yè)要不斷提高自身的管理能效,采取一系列有效措施來避免樓房建筑出現(xiàn)質(zhì)量問題,應(yīng)用現(xiàn)代化施工技術(shù)來完善整個施工環(huán)節(jié),將建筑施工中防水施工新技術(shù)、大體積混凝土施工新技術(shù)、建筑施工中節(jié)能技術(shù)等內(nèi)容與實踐相整合,令建筑工程施工技術(shù)在施工中發(fā)揮到極致,從而保證現(xiàn)代建筑項目的質(zhì)量及施工效率維持在較高的水平。
3結(jié)束語
關(guān)鍵詞:藍(lán)光盤密集波分復(fù)用
隨著藍(lán)光盤攝像機(jī)和錄像機(jī)的出現(xiàn),電視傳媒行業(yè)從傳統(tǒng)磁帶記錄走向了光盤記錄。雖然這是光技術(shù)在廣電領(lǐng)域應(yīng)用的一小步,卻是廣電科技與時俱進(jìn)的一大步。
大約40年前,人類已經(jīng)擁有第一根海底光纜。光通訊,在電信高端領(lǐng)域,方興未艾。時至今日,在實驗室,日本NEC和法國阿爾卡特公司分別實現(xiàn)了總?cè)萘繛?0.9Tb/s(273x40Gb/s)和總?cè)萘繛?0.2Tb/s(256x40Gb/s)的傳輸容量最新世界記錄。而單模光纖的無中繼傳輸已經(jīng)達(dá)到4000KM。從技術(shù)上看,再有5年左右的時間,實用化的最大傳輸鏈路容量有可能達(dá)到5-10Tb/s。簡言之,網(wǎng)絡(luò)容量將不會受限于傳輸鏈路。
以下我們分別對光存儲和光傳輸方面做以詳細(xì)闡述。
一光存儲
資訊對儲存容量需求日增,光存儲技術(shù)在記錄密度、容量、數(shù)據(jù)傳輸率、尋址時間等關(guān)鍵技術(shù)上有著巨大的發(fā)展?jié)摿ΑI(yè)界一直在積極開發(fā)更高容量的各種儲存技術(shù)。藍(lán)紫色激光存儲技術(shù)(Blue-VioletLaser)、磁光盤存儲技術(shù)、做為硬盤(HDD)技術(shù)和磁光盤技術(shù)的結(jié)合的近場光盤技術(shù)超解析度儲存技術(shù)(SuperRENS)、3D立體儲存技術(shù)(MultiLayers;MultiLevel)以及熒光多層光盤技術(shù)FDM(FluorescentMultilayerDisc)等相繼問世。
傳統(tǒng)CD和DVD上有一層薄薄的反射層,和許多肉眼看不見的凹凸,它包含二進(jìn)制信息。為了從這些盤片上讀出數(shù)據(jù),由一個半導(dǎo)體激光發(fā)生器產(chǎn)生特定波長的激光束,射向旋轉(zhuǎn)中的光盤片,然后反射光通過棱鏡和透鏡構(gòu)成的組鏡機(jī)構(gòu)再射向接收數(shù)據(jù)的光電裝置,而這個光電裝置連接的電路能夠辯識出激光所反射回來的數(shù)據(jù)。在光盤上,數(shù)據(jù)是凹槽(pits)及平面(lands)的型式來加以編碼,而光電裝置的電路能辯識出激光射中的平面及射中凹槽的所走距離差這就稱為相位提升(PhaseShift),而這個技術(shù)就是在光盤中資料儲存與讀取的基礎(chǔ)。經(jīng)由光電讀取裝置,反射回到的凹槽與平面的變化將會轉(zhuǎn)換成1與0的數(shù)位訊號,從而構(gòu)成數(shù)據(jù)流特征。DVD之所以容量比CD大,無非是在同樣面積的盤片上凹凸更多罷了。若要有效地縮小記錄點大小以提升記錄密度,必須使用短波長的光源;或者使用高折射系數(shù)的介質(zhì);或者提升透鏡的NA(數(shù)值孔徑)值。顯然在一個存儲容量巨大的盤片上,紅色激光根本無法辨識那么多更密集的凹凸了。因此索尼及其它公司紛紛轉(zhuǎn)向藍(lán)色激光的研究。藍(lán)色激光的波長較短,因此驅(qū)動器可以辨識出更小半徑的凹凸,盤片的容量就可以做的更大。現(xiàn)在的藍(lán)光盤技術(shù)不管是日歐韓9家AV產(chǎn)品制造商聯(lián)合制定的新一代光盤規(guī)格"藍(lán)光光盤",還是東芝和NEC向DVD論壇提出的"AOD(高級光盤,暫定名)"規(guī)格,只不過是商家為自己謀求更高的商業(yè)利潤而制定的不同的標(biāo)準(zhǔn)罷了。就核心技術(shù)上而言,沒有太大的區(qū)別。讓我們再深入了解一下藍(lán)光盤和高密度光存儲技術(shù)的發(fā)展趨勢。
1、藍(lán)光盤技術(shù)
藍(lán)光盤技術(shù)屬于相變光盤(PhaseChangeDisk)技術(shù),它與傳統(tǒng)光盤記錄不同,傳統(tǒng)光盤的記錄和讀出原理是利用磁技術(shù)和光技術(shù)相結(jié)合來記錄和讀出信息,而相變光盤的記錄和讀出原理只是用光技術(shù)來記錄和讀出信息。相變光盤利用激光使記錄介質(zhì)在結(jié)晶態(tài)和非結(jié)晶態(tài)之間的可逆相變結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)信息的記錄和擦除。在寫操作時,聚焦激光束加熱記錄介質(zhì)的目的是改變相變記錄介質(zhì)晶體狀態(tài),用結(jié)晶狀態(tài)和非結(jié)晶狀態(tài)來區(qū)分0和1;讀操作時,利用結(jié)晶狀態(tài)和非結(jié)晶狀態(tài)具有不同反射率這個特性來檢測0和1信號。
實際的藍(lán)光盤應(yīng)用藍(lán)紫色激光技術(shù),能在直徑12公分的盤片上,儲存兩小時的高清晰度視音頻信號,在2002年2月的初期版本中,透過使用405nm的藍(lán)紫色電射半導(dǎo)體,NA(數(shù)值孔徑)值為0.85的讀取頭、以及0.1mm的光學(xué)透射保護(hù)層架構(gòu),藍(lán)光盤可以將12公分的單面光盤片資料儲存容量提升到27GB。它可以記錄兩小時的高清晰度視音頻信號,以及超過13小時的標(biāo)準(zhǔn)電視信號。
在資料轉(zhuǎn)換率方面,藍(lán)光盤可以將高清晰度的電視節(jié)目,以36Mbps的速度從攝像機(jī)轉(zhuǎn)換到播放媒體上,并能維持節(jié)目品質(zhì)。另外,它還具有任意影像捕捉,以及重覆播放等功能。
在兼容性方面,由于藍(lán)光盤采用MPEG2碼流壓縮技術(shù),因此它同時適用于數(shù)字廣播系統(tǒng),可執(zhí)行電視臺多種視頻記錄與播放。
另外,在資料安全性部分,藍(lán)光盤也采用了一種獨特的ID寫入模式,可確保資料安全,并為盜版問題提出一套保護(hù)版權(quán)的解決方案。
2、高密度光存儲技術(shù)的發(fā)展趨勢
(1)采用近場光學(xué)原理設(shè)計超分辨率的光學(xué)系統(tǒng),使數(shù)值孔徑超過1.0,相當(dāng)于探測器進(jìn)入介質(zhì)的輻射場,從而能夠得到超精細(xì)結(jié)構(gòu)信息,突破衍射極限,獲得更高的分辨率,可使經(jīng)典光學(xué)顯微鏡的分辨率提高兩個數(shù)量級,面密度提高4個數(shù)量級。
(2)以光量子效應(yīng)代替目前的光熱效應(yīng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫入與讀出,從原理上將存儲密度提高到分子量級甚至原子量級,而且由于量子效應(yīng)沒有熱學(xué)過程,其反應(yīng)速度可達(dá)到皮秒量級(1O-12秒),另外,由于記錄介質(zhì)的反應(yīng)與其吸收的光子數(shù)有關(guān),可以使記錄方式從目前的二存儲變成多值存儲,使存儲容量提高許多倍。
(3)三維多重體全息存儲,利用某些光學(xué)晶體的光折變效應(yīng)記錄全息圖形圖像,包括二值的或有灰階的圖像信息,由于全息圖像對空間位置的敏感性,這種方法可以得到極高的存儲容量,并基于光柵空間相位的變化,三維多重體全息存儲器還有可能進(jìn)行選擇性擦除及重寫。
(4)利用當(dāng)代物理學(xué)的其它成就,包括光子回波時域相干光子存儲原理、光子俘獲存儲原理、共振熒光、超熒光和光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)效應(yīng)、光子誘發(fā)光致變色的光化學(xué)效應(yīng)、雙光子三維體相光致變色效應(yīng),以及借助許多新的工具和技術(shù),諸如掃描隧道顯微鏡(STM)、原子力顯微鏡(AFM)、光學(xué)集成技術(shù)及微光纖陣列技術(shù)等,提高存儲密度和構(gòu)成多層、多重、多灰階、高速、并行讀寫海量存儲系統(tǒng)。
3、新型光盤技術(shù)的應(yīng)用
大量的信息要求有大容量的存儲設(shè)備,光存儲驅(qū)動器和幾種光儲存媒體均將呈現(xiàn)出足夠快的增長趨向。光存儲市場的發(fā)展,將改變聲音圖象及其它數(shù)據(jù)的存儲方式及傳播方式。光存儲產(chǎn)品可以利用自動換盤系統(tǒng),組成光盤庫、光盤塔、光盤陣列,實現(xiàn)提高整個系統(tǒng)的容量、數(shù)據(jù)傳輸率及多數(shù)據(jù)存儲的可靠性。如果將光盤庫、光盤塔及光盤陣列與自動換盤系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合,可以大大提高系統(tǒng)容量、數(shù)據(jù)傳輸率和顯著改善存儲數(shù)據(jù)的可靠性。
在技術(shù)上,磁帶已經(jīng)基本上沒有潛力了,而且與非線性的編輯系統(tǒng)存在明顯的矛盾;專業(yè)光盤雖然不會在很短的時間內(nèi)取代磁帶,但其非線性、高密度、低成本、高傳輸速度的優(yōu)勢已經(jīng)帶來了良好的開端。Sony公司不失時機(jī)的推出光盤專業(yè)攝錄像器材,這些設(shè)備使用基于藍(lán)紫色激光技術(shù)的光盤作為存儲介質(zhì),充分發(fā)揮非線性記錄方式帶來的靈活性。例如:PDW-3000專業(yè)藍(lán)光盤編輯錄像機(jī)(演播室機(jī)型),它可記錄和重放IMX/DVCAM格式,具有完善豐富的輸入輸出接口,包括傳統(tǒng)視音頻和網(wǎng)絡(luò)接口。它的雙光頭設(shè)計可實現(xiàn)高速文件讀出。它具有快速圖像搜索,圖像索引功能和光盤的隨機(jī)訪問功能,可以快速定位到所需圖像。它具有場景選擇隨機(jī)存取能力,使得任意定位素材段成為可能,跳過不必要的素材。特別值得提出的是這種錄像機(jī)可以將高低分辨率素材同時記錄在光盤上,高分辨率素材用于高質(zhì)量節(jié)目的制作和輸出,低分辨率素材可用于編輯,瀏覽等等,低分辨率素材還可以為互聯(lián)網(wǎng)播出等用途提供數(shù)據(jù)。
二光傳輸
讓我們再來看看光傳輸,現(xiàn)在各省市有線電視臺網(wǎng)絡(luò)中在主干線多使用光纜傳輸信號,在電視臺內(nèi)部的新聞網(wǎng)或制作網(wǎng)也使用光纖代替電纜傳送素材文件。眾所周知,光纖傳輸比傳統(tǒng)電纜傳輸有頻帶寬、容量大、損耗低、保真度高、抗干擾等優(yōu)點。而隨著光電子器件的持續(xù)發(fā)展,光纖工藝的提高,以及光纖技術(shù)和IT技術(shù)的相互滲透和融合,光傳輸技術(shù)有了相當(dāng)大的發(fā)展,這對電視臺通信架構(gòu)的改變起到了巨大的推動作用。以下是對滿足電視臺需求的光傳輸技術(shù)的具體闡述。
1、光纖技術(shù)的介紹
(1)單波長技術(shù)
對于業(yè)務(wù)量和距離長度要求不大時,普通的單波長技術(shù)就已能滿足需求。幾年前單波光纖的數(shù)據(jù)傳輸就已能達(dá)到10Gbps。目前在單波長上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)能夠做到40G的帶寬,雖然這已經(jīng)是單波長所能夠傳輸?shù)臉O限,并且實用的傳輸容量也沒有這么大,但相對電視臺內(nèi)部網(wǎng)近距離的視音頻傳輸要求已經(jīng)夠用。
單波技術(shù)基于電時分復(fù)用(ETDM)技術(shù),但由于微電子技術(shù)和光纖色散的限制,微電子技術(shù)難以支持電時分復(fù)用有新的突破。光纖上的色散是10Gbps及其以上速率系統(tǒng)傳輸距離的主要制約因素,且隨著比特率越高而影響越大。
(2)密集波分復(fù)用
對于傳輸量更大,傳輸距離更遠(yuǎn)的要求,僅靠提高單信道系統(tǒng)的速率已沒有空間,另一種途徑就是使用復(fù)用技術(shù)。光復(fù)用的方式有很多種,目前比較成熟并已進(jìn)入大規(guī)模商用階段的是光波分復(fù)用,尤其是DWDM--密集波分復(fù)用。(DWDM:DenseWavelengthDivisionMultiplexing)
DWDM技術(shù)簡單地說是在一根光纖上接入不同波長的光信號,使傳輸容量比單波長傳輸容量增加幾倍甚至上百倍。提到DWDM,不能不提摻鉺光纖放大器(EDFA)。EDFA的出現(xiàn)使得DWDM得以實用。EDFA是一種全光放大器,它的使用取代了原來光-電-光的中繼再生方式,突破了光電、電光轉(zhuǎn)換的速度瓶頸,使長距離、大容量、高速率的光纖通信成為可能,是DWDM系統(tǒng)及未來高速系統(tǒng)、全光網(wǎng)絡(luò)不可缺少的重要器件。EDFA工作窗口在1530-1565nm,對波分復(fù)用中的每個波長補(bǔ)充功率,并經(jīng)過若干個EDFA再用再生器來消除色散的影響。
使用DWDM,可以大大提高光纜傳輸容量,節(jié)省光纖,降低傳輸成本。DWDM目前可商用的水平,我國的傳輸容量為80Gbps,國外如朗訊公司的傳輸容量為400Gbps,實驗室的水平則已超過Tbps。
(3)新型G.655光纖
(4)全波光纖
使用全波光纖,增加傳輸頻帶。在未來的電視臺光纖網(wǎng)中,除了傳輸多路的視音頻數(shù)據(jù)以外,還會傳輸大量的管理數(shù)據(jù)。充分地拓展可用頻帶已成為關(guān)鍵。而在光纖的另一個低損窗口1.31um,雖然石英光纖在此波段時的色度色散為零,但由于1385nm附近存在著一個OH-離子吸收峰,對光纖傳輸能產(chǎn)生較大的衰減。而由此誕生的全波光纖采用了一種全新的生產(chǎn)工藝,幾乎可以完全消除由OH-峰引起的負(fù)面影響,并且使用與普通的G.652匹配包層光纖一樣的標(biāo)準(zhǔn)。
由于開放了這一低損窗口,全波光纖的可用波長范圍增加了100nm,使光纖的全部可用波長范圍由大約200nm增加到300nm,可復(fù)用的波長數(shù)大大增加,而且在上述波長范圍內(nèi),光纖的色散僅為1550nm波長區(qū)的一半,因而,容易實現(xiàn)高比特率長距離傳輸。同時,由于波長范圍大大擴(kuò)展,一方面可以將不同的波長分配不同的數(shù)據(jù)流,從而改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)管理;另一方面,允許使用波長間隔較寬、波長精度和穩(wěn)定度要求較低的光源、合波器、分波器和其它元件,使元器件的成本大幅度下降,從而降低整個系統(tǒng)的成本。
此外摻鐠光纖放大器(PDFA)的研制成功也解決了1310nm波長光的中繼問題。摻鐠光纖放大器工作在1300nm波長窗口,以摻鐠光纖作為增益介質(zhì)。在實用過程中,可分別使用PDFA和EDFA對1310nm和1550nm波長的光信號進(jìn)行功率放大和補(bǔ)償衰耗。
無論是工作在1550nm的G.655光纖,還是使用1310nm的全波光纖,最新的光纖技術(shù)帶來的是更高的傳輸速度和更大的傳輸容量,這為電視臺使用光纖傳輸多種數(shù)據(jù)打下了堅實的基礎(chǔ)。由于突破了傳輸瓶頸,在傳輸視音頻信號的同時還可傳輸大量的管理信息,包括文件的元數(shù)據(jù)以及其他SNMP數(shù)據(jù)流。這也為建立基于IP的視頻管理網(wǎng)絡(luò)鋪平了道路。
2、因特網(wǎng)技術(shù)和光纖技術(shù)的結(jié)合
隨著因特網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展,ATM、SDH、IP等技術(shù)不斷融入到光成域網(wǎng)的建設(shè)中。目前代表發(fā)展方向的是IPoverWDM技術(shù),其中比較成熟的解決方案是GEOverDWDM(GE:千兆以太網(wǎng))。GEOverDWDM對于有線電視網(wǎng)絡(luò)最大的好處就是可以實現(xiàn)在原有光纖網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上平滑、連續(xù)性的網(wǎng)絡(luò)升級,同時可以和原有的10Mb/s、100Mb/s以太網(wǎng)無縫連接,能降低系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性,保護(hù)廣電系統(tǒng)的投資。
IPoverDWDM通俗的說法就是讓IP數(shù)據(jù)包直接在光路上傳送,減少網(wǎng)絡(luò)層之間的冗余部分,能夠省去網(wǎng)絡(luò)運營商的成本,同時也降低用戶使用通信業(yè)務(wù)的費用。GEoverDWDM是IPoverDWDM的一種廉價方式,適用于廣電系統(tǒng)城域IP骨干網(wǎng)的建設(shè)。
千兆以太網(wǎng)(GE)技術(shù)是目前技術(shù)成熟的最快速以太網(wǎng)技術(shù),它可以提供1Gbps的帶寬,由于采用和傳統(tǒng)10Mb/s、100Mb/s以太網(wǎng)同樣的幀格式和幀長,因此GE可以在原有低速以太網(wǎng)基礎(chǔ)上實現(xiàn)平滑過渡。目前GEOverDWDM使用光放大器后的傳輸距離已可達(dá)到640公里。在現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上,使用千兆以太網(wǎng)技術(shù),具有一定的現(xiàn)實經(jīng)濟(jì)意義。可以預(yù)見,GEOverDWDM技術(shù)將成為廣電網(wǎng)絡(luò)中城域網(wǎng)的理想方案。
隨著各種光傳輸技術(shù)不斷地投入使用,整個電視臺的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將會發(fā)生巨大改變,而全光網(wǎng)和光接入網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展,使這種趨勢越來越明顯。
三光應(yīng)用
由以上光記錄和光傳輸?shù)慕榻B,我們可以了解到光技術(shù)已經(jīng)逐漸滲透至專業(yè)視頻領(lǐng)域。以下為筆者設(shè)想的以光技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建的新型電視臺IT制作網(wǎng)。相對于傳統(tǒng)電視臺制作網(wǎng)它將具備以下特性:
1.首先是高效的資源共享能力??梢詫崿F(xiàn)快速的數(shù)據(jù)存取、遷徙及交換。
2.由于光盤錄像機(jī)的出現(xiàn),文件化的素材交換方式得以實現(xiàn),解決了傳統(tǒng)電視臺制作網(wǎng)素材上下載消耗時間的瓶頸。
3.具有智能化的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理功能。
4.整個網(wǎng)絡(luò)具備可擴(kuò)展性,強(qiáng)容錯性,高兼容性以及與其他網(wǎng)絡(luò)的互換性。
我們可以設(shè)想以下的以光技術(shù)為基礎(chǔ)的全光業(yè)務(wù)網(wǎng),當(dāng)然這里的全光目前不會是完全的光技術(shù),也包含節(jié)點轉(zhuǎn)換上使用的一些光電和電光設(shè)備。前期節(jié)目素材由光盤攝像機(jī)采集,光盤攝像機(jī)可以是高端的SONY的PDW藍(lán)光盤攝像機(jī),它的記錄文件格式是MPEG24:2:2P@MLIMX或者是DVCAM格式;也可以是低端的東芝的家用DVD光盤錄像機(jī),它的記錄格式是MPEG2TS流。以上文件格式的素材在攝像機(jī)內(nèi)部被刻錄到藍(lán)光盤或普通的DVD碟片上。通過相應(yīng)的光盤錄像機(jī)或?qū)S玫墓獗P驅(qū)動器由光纖實時傳輸并存儲到后期編輯制作單元。制作單元為現(xiàn)有的電視臺制作工作站,由后期編輯制作單元來進(jìn)行原始素材的編輯及后期處理工作,各種特效、字幕、配音、片頭等在此處完成。制作完的節(jié)目由光纖無損地送入中央存儲部分的光盤庫中,一方面用于播出。另一方面,可以實現(xiàn)節(jié)目的存儲和歸檔或者利用光盤錄像機(jī)下載,便于以后的索引和節(jié)目調(diào)用?;赟NMP(簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)技術(shù)的系統(tǒng)監(jiān)控單元通過與各單元交換信息,實時監(jiān)測系統(tǒng)在節(jié)點光交換設(shè)備和傳輸通路上的光纖狀況。采用光纖作為工作站點連通的物理方式,用于數(shù)據(jù)的遷徙,設(shè)備和業(yè)務(wù)運營管理等控制信息的傳遞。采用光盤庫作為中央存儲單元,其管理軟件可以區(qū)分短期存儲的播出節(jié)目和長期存儲以供后用的節(jié)目。短期存儲的節(jié)目存儲在一級光盤庫,節(jié)目播出后定時刪除。長期存儲節(jié)目編目后放至二級光盤庫,作為媒體資源有原則的開放,不同級別的用戶通過光纖有償或免費獲取媒體資源。一級光盤庫為在線存儲體,容量以電視臺內(nèi)部人員充分使用即可,它是提供給電視臺內(nèi)部用戶使用的高速媒體資源共享體,滿足包括播出,節(jié)目制作,節(jié)目下載的宿求。二級光盤庫為近線存儲體,為海量存儲,它的媒體資源存儲主要為節(jié)目的再利用和再加工服務(wù),另外為電視臺以外的用戶提供VOD或者媒體資源再利用和交換的宿求。
以上設(shè)想的網(wǎng)絡(luò)比較現(xiàn)今的網(wǎng)絡(luò),由于光技術(shù)的使用,可以突顯出高速共享的精神,達(dá)到用戶所見所得的需求。真正實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的實時的信息交換。
1虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述
虛擬現(xiàn)實又稱“靈境”,由三維計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)、多功能傳感器的交互式接口技術(shù)以及高清晰度和高更新速度的顯示技術(shù)構(gòu)成[1-2]。VR技術(shù)就是在計算機(jī)中建立一個模擬真實世界效果的特殊環(huán)境,通過各種傳感器設(shè)備,使用戶“沉浸”在這個虛擬環(huán)境中并進(jìn)行操作和控制,以達(dá)到特殊的目的。VR具有3個特性—3I,即immersion(沉浸性)、interaction(交互性)和imagination(構(gòu)想性)[3],它為處在該環(huán)境下的用戶提供包括視覺、聽覺、觸覺等多種直觀而又自然的實時感知交互。用戶在該虛擬環(huán)境中能夠產(chǎn)生身臨其境的感覺,并且可以通過操作來改變或選擇可以感受的內(nèi)容,同時又留給用戶可以自由發(fā)揮想象的空間進(jìn)行大膽的嘗試,進(jìn)而擴(kuò)展其認(rèn)知的范圍,提高用戶的探索和創(chuàng)新意識。
2康復(fù)醫(yī)學(xué)目前存在的問題
臨床經(jīng)驗表明,早期的康復(fù)介入,對患者的身心功能恢復(fù)、預(yù)防二次損傷和廢用綜合征都起到關(guān)鍵性的作用,因而康復(fù)治療和手術(shù)藥物等的治療同等重要。我國幅員遼闊,地形復(fù)雜,近年來自然災(zāi)害時有發(fā)生,給災(zāi)區(qū)人民的身體和心理都帶來巨大的創(chuàng)傷,加之老齡化問題的日益嚴(yán)峻及其帶來的疾病譜的變化,康復(fù)醫(yī)學(xué)工程正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的康復(fù)治療通常是醫(yī)師與患者一對一形式的訓(xùn)練,存在諸多局限性:(1)現(xiàn)有資源不夠充足。無論是專業(yè)的康復(fù)醫(yī)師還是康復(fù)器械都無法滿足當(dāng)前康復(fù)人群的需要。(2)訓(xùn)練過程單調(diào)而乏味。傳統(tǒng)的訓(xùn)練過程通常是對一組訓(xùn)練動作的不斷重復(fù),導(dǎo)致整個過程十分枯燥,難以有效調(diào)動患者主動參與的積極性,甚至使患者產(chǎn)生厭煩情緒,降低了康復(fù)效率。(3)功能定量化測評難以實現(xiàn)。隨著康復(fù)治療的不斷進(jìn)行,患者的身體狀況發(fā)生變化,其承受的活動量強(qiáng)度也在改變,而目前無法對患者在訓(xùn)練中的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和保存,不利于康復(fù)訓(xùn)練計劃的制訂和調(diào)整,也在一定程度上影響了康復(fù)進(jìn)程。
3康復(fù)醫(yī)學(xué)結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)的必要性
VR康復(fù)系統(tǒng)可以打破傳統(tǒng)訓(xùn)練方式的局限性,它可以針對不同類型功能障礙的患者提供不同的虛擬訓(xùn)練平臺,使患者以做游戲或完成趣味性任務(wù)的方式進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練,以此調(diào)動患者的積極性。系統(tǒng)還能夠詳細(xì)地記錄患者的訓(xùn)練數(shù)據(jù),康復(fù)醫(yī)生可以遠(yuǎn)程監(jiān)控患者的訓(xùn)練情況,進(jìn)而根據(jù)需要實時地調(diào)整訓(xùn)練計劃和訓(xùn)練強(qiáng)度,推薦康復(fù)治療方案。通過這種方式,一個醫(yī)生可以同時指導(dǎo)多名患者,提高了醫(yī)療人員的工作效率,減輕了其工作強(qiáng)度。VR技術(shù)可提供重復(fù)練習(xí)、效果反饋和動機(jī)維持3種關(guān)鍵環(huán)節(jié),這正是患者習(xí)得某種功能的必要條件。另外,VR康復(fù)系統(tǒng)能將心理引導(dǎo)與生理治療結(jié)合起來,在患者進(jìn)行“游戲式”康復(fù)訓(xùn)練的過程中,通過音樂、畫面、文字和語音提示等形式給患者以正面的激勵反饋,提高患者的信心和主動性[4]。因此,將康復(fù)訓(xùn)練與VR技術(shù)相結(jié)合具有重要的應(yīng)用價值。
4VR技術(shù)在康復(fù)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用與進(jìn)展
4.1VR在運動康復(fù)中的應(yīng)用
運動障礙是指以運動異常為特征的各種障礙,包括運動不能、震顫、舞蹈癥、扭轉(zhuǎn)痙攣、斜頸、張力障礙、顫搐、抽動和肌陣攣等癥狀[5]。當(dāng)前,在運動障礙康復(fù)領(lǐng)域,對患者受損的運動功能進(jìn)行康復(fù)性訓(xùn)練是VR技術(shù)最重要的用途。
4.1.1平衡和協(xié)調(diào)訓(xùn)練
許多中風(fēng)患者存在姿態(tài)和平衡方面的問題,例如身體搖擺和不對稱的質(zhì)量分布降低了其靈動性,影響了他們的日常生活。DINGQi-cheng等[7]結(jié)合CIMT原理對NintendoWiiFit游戲系統(tǒng)進(jìn)行改造,構(gòu)建了一款基于VR的下肢平衡康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)。該系統(tǒng)使患者的雙腳分別站立在2塊平衡板上,通過雙腳用力動態(tài)地控制壓力中心,進(jìn)而操控虛擬人的運動狀態(tài)。通過這種方法能成功地迫使患者增加患側(cè)肢體的使用,使其體質(zhì)量分布更加均勻,對稱性能力得到大幅改善。RLloréns等[8]開發(fā)的BioTrakVR系統(tǒng)涵蓋一系列的平衡康復(fù)活動,包括端坐時頭部和軀干姿勢控制的恢復(fù)和站立時的動態(tài)平衡練習(xí)等多個管理項目,同時允許用戶通過選擇不同的練習(xí)和規(guī)劃自己的持續(xù)時間、休息時間和重復(fù)次數(shù)進(jìn)行個性化訓(xùn)練。然而,我國對平衡功能障礙的研究起步較晚,應(yīng)用VR技術(shù)的研究成果尚鮮見報道,有待于進(jìn)一步探索。
4.1.2行走及步態(tài)訓(xùn)練
與正常人相比,腦卒中偏癱患者往往具有運動發(fā)起難、步速慢、步態(tài)周期延長、患側(cè)支撐時間短等特點[9]。集中的特定任務(wù)式的訓(xùn)練可以提高腳踝的推力、髖部的拉力和行走的速度。AnatMirelman等[10]用Rutgers踝關(guān)節(jié)康復(fù)系統(tǒng)對18名中風(fēng)后的輕偏癱患者進(jìn)行試驗,受試者只能使用踝背屈、跖屈、反轉(zhuǎn)、外翻以及這些動作的組合來駕駛虛擬環(huán)境中的飛機(jī)或船。實驗結(jié)果表明,患者腳踝的推力、踝關(guān)節(jié)活動度(rangeofmotion,ROM)均有明顯改善,膝關(guān)節(jié)ROM及站立和擺動情況也有大幅提高??梢?,VR技術(shù)對患者步態(tài)康復(fù)有一定作用。目前,國內(nèi)對步態(tài)康復(fù)的研究主要以簡單重復(fù)性訓(xùn)練的康復(fù)機(jī)器人為主,對結(jié)合VR技術(shù)的研究較少。張磊杰等[11]提出了一種基于VR的步態(tài)康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng),可以快速提取患者的步態(tài)速度、心跳等生理信息并恰當(dāng)?shù)伢w現(xiàn)在游戲中,使枯燥的訓(xùn)練變得有趣,也提高了患者的注意力集中程度。因此,結(jié)合VR技術(shù)的步態(tài)康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)將逐漸引起眾多學(xué)者和醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的關(guān)注。
4.1.3上下肢康復(fù)訓(xùn)練
由于力量減弱和利用反饋能力的下降,腦卒中偏癱患者難以進(jìn)行精確的運動控制,SangwooCho等[12]基于VR技術(shù)開發(fā)出一種新型上肢康復(fù)系統(tǒng),用本體感覺反饋取代視覺反饋來提高患者的運動控制能力。系統(tǒng)采用模擬起居室的虛擬環(huán)境,患者需要依靠自己本體感受的反饋信息,將患側(cè)手握的虛擬半透明柱體移動到不透明柱體所在的目標(biāo)位置,用這種方法亦能提高患者的日常生活能力。Burdea等[13]開發(fā)了康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)“RutgerArmII”,系統(tǒng)由運動跟蹤、重力和虛擬現(xiàn)實游戲3個模塊組成,利用紅外技術(shù)跟蹤到患者的運動數(shù)據(jù),使其能在虛擬場景中進(jìn)行游戲式訓(xùn)練,并能得到相關(guān)的觸覺反饋。國內(nèi)眾多學(xué)者對上下肢康復(fù)也作了很多研究。王瑞利等[14]設(shè)計了結(jié)合主動、被動和助力訓(xùn)練的踝關(guān)節(jié)康復(fù)系統(tǒng),并添加了功能評價機(jī)制,為患者制訂治療方案提供可靠的證據(jù)??赂H萚15]借助Kinect設(shè)備開發(fā)了一款基于視頻運動跟蹤的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)用來輔助患者的上肢康復(fù)。張金龍[16]設(shè)計了一款手指康復(fù)系統(tǒng),包含了手勢變換、坦克射擊和賽車競速3種游戲,非常具有趣味性。華南理工、中南大學(xué)附屬第三醫(yī)院與廣州一康醫(yī)療設(shè)備有限公司三方聯(lián)合研發(fā)的虛擬廚房訓(xùn)練系統(tǒng)[17],患者通過在其中漫游并完成燒開水、擺餐具、盛水果等一系列的廚房操作來訓(xùn)練偏癱上肢的運動功能,將該系統(tǒng)應(yīng)用到33例上肢功能障礙患者身上,結(jié)果顯示比傳統(tǒng)訓(xùn)練方式的康復(fù)效果更為顯著。
4.2VR在認(rèn)知康復(fù)中的應(yīng)用
認(rèn)知是指人腦接受外界信息,經(jīng)過加工處理轉(zhuǎn)換成內(nèi)在的心理活動,從而獲取知識或應(yīng)用知識的過程,它包括記憶、語言、視空間、執(zhí)行、計算和理解判斷等方面。認(rèn)知功能障礙對患者日常生活的影響有時甚至超過了軀體功能障礙,因此也成為醫(yī)學(xué)界面臨的重要課題之一。將VR技術(shù)應(yīng)用于認(rèn)知康復(fù),可以在虛擬環(huán)境中為患者提供安全可控的刺激進(jìn)行治療,并能監(jiān)測多種重要指標(biāo),表現(xiàn)出傳統(tǒng)方法無法比擬的優(yōu)勢。Godehard等[18]利用VR系統(tǒng)治療有空間認(rèn)知和記憶缺陷的輕度認(rèn)知功能障礙患者,讓他們在虛擬的公園和迷宮里根據(jù)地標(biāo)(房子、汽車、高山等)尋找寶藏,加強(qiáng)患者以自我和非自我為中心記憶的能力。Caglio等[19]利用3D電子游戲進(jìn)行記憶康復(fù)的研究,發(fā)現(xiàn)虛擬航行訓(xùn)練可以激活記憶區(qū)域,改善成人腦損傷患者的記憶功能。王文春等[20]設(shè)計的虛擬認(rèn)知康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng),包括注意力、記憶力、思維操作能力等七大訓(xùn)練模塊,每個模塊又設(shè)計了高、中、低3種級別的題目。將該系統(tǒng)應(yīng)用到38例有認(rèn)知功能障礙的患者身上,結(jié)果表明,虛擬認(rèn)知康復(fù)系統(tǒng)在注意力和空間知覺的改善方面優(yōu)于傳統(tǒng)的康復(fù)訓(xùn)練模式,且更具趣味性,適用于臨床推廣。戚淮兵等[21]設(shè)計了基于Agent的虛擬認(rèn)知康復(fù)系統(tǒng),能為患者提供感官上的刺激,糾正認(rèn)知偏差,具有開放、自主、可移植的特點。盡管如此,在我國內(nèi)陸地區(qū),VR技術(shù)輔助認(rèn)知康復(fù)治療的研究仍處于初級階段,能夠真正進(jìn)行臨床應(yīng)用的系統(tǒng)較少,還需要不斷的探索和研究。
4.3VR在遠(yuǎn)程康復(fù)中的應(yīng)用
目前,我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展均衡度還較低,各地的醫(yī)療設(shè)施建設(shè)也存在很大差異,康復(fù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)集中在大中城市,許多地區(qū)缺乏必要的康復(fù)服務(wù),給廣大群眾帶來不便。虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)可以將一流的醫(yī)療資源傳送到較落后的地區(qū),為康復(fù)醫(yī)學(xué)帶來革命性的變化。MJJohnson等[22]利用網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)使中風(fēng)的患者可以在家中進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。李軍強(qiáng)等[23]設(shè)計了一套遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),用虛擬人的運動再現(xiàn)患者手臂的運動,實現(xiàn)監(jiān)控功能,從而使醫(yī)生掌握患者手臂的運動情況。王月姣等[24]設(shè)計了基于力反饋的遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練虛擬駕駛系統(tǒng),治療師端的計算機(jī)能實時顯示患者訓(xùn)練視頻、相關(guān)訓(xùn)練數(shù)據(jù)及當(dāng)前訓(xùn)練方案,并能據(jù)此實時修改訓(xùn)練方案??梢?,VR技術(shù)有利于提高落后地區(qū)的醫(yī)療水平,優(yōu)化醫(yī)學(xué)資源分配,推動我國社區(qū)康復(fù)的建設(shè)進(jìn)程。
5結(jié)語