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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇環保工程師論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
[論文摘要]環境工程專業作為集 自然科學、社會科學和工程技術為一體的交叉學科，它的教學改革和課程體系建設正處于不斷完善和發展的進程中。傳統教育體制背景下發展起來的環境工程專業課程體系尚存在諸多問題，本文對高校環境工程專業課程體系進行了研究，對環境工程專業專業課程、實踐性環節的改革提出了建議，并提出將創新教育理念融入課程體系改革中，培養具有創新素質的學生。
進入20世紀70年代以來，我國工業企業的環境污染事故經常發生，自然生態環境出現了明顯的惡化。
在此背景下，1973年，國務院了《關于保護和改善環境的若干規定》，明確指出，“有關大專院校要設置環境保護的專業和課程，培養技術人才”。1979年9月通過的《中華人民共和國環境保護法(試行) 》對環境教育作出了明確規定。高等學校從1977年開始，設立了工科環境類本科專業；1981年開始，設立環境工程碩士點；1983年開始，設立環境工程博士點；1999年開始，建立環境科學與工程一級學科博土后流動站。至此，培養不同層次環境專業人才的高等學校工科環境類專業教育體系日臻完善。
我國環境工程專業設置已由1977年的7所高校發展到2004年的247所高校、每年2萬余本科畢業生的規模。據相關報道，2010年應屆生創歷史新高，達630萬人，環境工程專業就業市場同樣是機遇與挑戰并存。1998年國家環保總局和國家教委聯合主持的“中國高等環境教育發展戰略研究”課題組預測，2000-2010年我國對環境工程專業人才年均需求量為1147萬人，但事實卻并不盡如人意，環境工程專業人才在各種畢業生招聘會上普遍受冷遇，本科畢業生一次就業率達不到50%[1]。面對嚴峻就業形勢，很多高校的環境工程專業面臨著“縮招，減招”的尷尬處境，學生對環境工程專業的嚴峻就業形勢普遍有了認知，于是在“就業”這個指揮棒指揮下，更多的學生全傾向于其他更為“熱門”的理工類專業。環境工程就業的崗位是典型的“越老越值錢”，各用人單位需要的是有很強設計、動手能力，同時懂管理、懂相關法規的復合型人才，因而多會傾向于選擇有相關從業經驗的人才，而在我國傳統教育模式下培養出的高校畢業生，缺少實際工作實驗，動手能力也較差，無法在短時間內為用人單位創造價值。我國高校目前環境工程專業的培養模式及課程設置存在較多問題，致使學生在學校學到的知識體系單一，動手能力普遍較差。為了改變這一現狀，我國高校環境工程專業的課程改革勢在必行。
一、強化專業基礎知識教學，適當提高專業課學時
對于環境工程專業教學計劃，大多數院校一般都遵循教育部1998年頒布的《普通高等學校本科專業目錄及專業介紹》中所規定主干課程，設置相關的基礎課和專業課，對于主干課設置要求可以看出，對于本專業培養目標，主要是圍繞水處理工程展開的，或者說主要偏重于水處理工程[2]。
為了適應時展要求，環境工程專業改革應以9門核心課程（環境監測、環境工程微生物學、環境工程原理、水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢物處理與處置、物理性污染控制工程、環境規劃與管理、環境評價）為主干課程，強化專業基礎教育。
目前高校環境工程專業的公共基礎課和學科基礎課學時學分普遍較多，如武漢大學公共基礎課、學科基礎課和專業課學分比為46：38：16，學分多，專業課課時少。目前環境工程專業課主要有水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢物處理與處置、物理性污染控制工程、環境規劃與管理、環境評價、清潔生產、生態工程，等，一般集中在大學三四年級學習。以水污染控制工程為例，在《高等學校本科環境工程專業規范中規定》規定為64學時、4學分，但很多高校此課程的學時低于此值，甚至只有30-40學時，這種課時安排，學生很難對水污染控制方向的基礎知識有比較全面深刻的理解，專業基礎知識方面的缺陷使得很多學生在走向工作崗位后遇到實際問題無從下手，無法勝任工作。
二、重視和加強實踐環節，合理增加專業性實踐環節
我國高校環境工程專業的實踐性環節主要包括課程實驗、課程設計、專業實習、畢業實習和畢業設計。實踐教學有利于培養學生重視實踐的觀念，提高實際工作的能力，因而環境工程專業教學過程中應重視現場教學和可視化教學相結合[3]。
（一）基本實驗教學環節的改革
基本實驗教學是促進學生深化理論知識、掌握基本實驗技能方法、培養嚴謹工作作風的基本方式，目前環境工程專業教學中對于基本實驗教學，存在著以下問題：
（1）各高校環境工程實踐性環節學時普遍不足。以課程實驗為例，環境監測實驗、環境工程專業實驗等實驗環節，一般在10-20學時，課程實驗的目的是使學生在實驗過程中掌握知識同時提高動手能力，若一味壓縮課程實驗的學時，不利于學生對相關知識的掌握和動手能力的提高，這就造成了很多學生升入研究生后科研能力較弱，創新能力不強。
（2）實驗教學內容不利于提高學生的工程實踐應用能力。傳統實驗教學往往大量開設驗證性實驗，綜合性、設計性和創新性實驗較少，不利于提高學生的實踐和知識運用能力，應在實驗教學體系中進行優化設計，精簡教學內容，增設設計性、綜合性實驗。
（二）校內實踐教學環節的改革
我國高校環境工程專業的專業實習、畢業實習等認識性實踐環節，往往并未真正的深入實際，研究實際問題。以專業實習為例，一般高校安排學時為三周左右，但很多時候往往只是走馬觀花，并未使學生真正的動手動腦并深入生產第一線，因而很多學生在從事工作后會“紙上談兵”，解決實際問題的能力較差。
在環境工程專業實習與設計方面，需積極探索開放實習的途徑，一方面使學生深入生產第一線，利用現有條件增加學生接觸實踐的機會，另一方面在實踐教學的內容方面，應通過能體現應用性、先進性、綜合性內容的課程設計及培養學生綜合能力和大工程意識的畢業設計等環節，模擬工程應用的實際訓練過程，真正使學生通過實踐教學環節，形象直觀的學習專業知識，拉近與專業的距離[4]，并能進一步激發學生對專業的學習興趣。
（三）畢業論文（設計）環節的改革
畢業論文（設計）是高等學校實踐教學的重要環節，是對學生在校學習的總結和檢閱，也是提高學生運用知識能力的重要環節，目前環境工程專業學生論文（設計）一般有三種形式，即綜述性論文、實驗及污染治理工藝設計，依據不同高校的硬件設施實際情況，三類畢業論文形式比例不同。對于實驗性畢業設計（論文）來說，目前普遍存在著指導教師短缺、實驗室緊張的問題。為解決這一問題，可以采取與有科研能力、工程設計能力的研究院所、工廠和環保企業聯合培養的方式，與相關單位研究人員或工程技術人員讓學生通過參與實際研究或工程項目得到更全面的鍛煉[5]。
在畢業論文（設計）課題選擇方面，存在著課題缺乏創新性的問題，很多課題只是導師課題某一部分或某一方面的簡單重復，導師將相關資料如實驗方法等直接呈現給學生，學生則按照導師指令進行實驗，這種方式不利于學生創造性的培養，另外也使得學生參與畢業課題缺乏主動性。因而在畢業論文（設計）過程中，選題除了要從實際出發外，更要著重發揮學生的創造力和參與意識，設計創新性的開放實驗，鼓勵學生大膽參與，由學生設計實驗過程并動手實踐。另外在畢業論文（設計）的選題方面，可采用“目標”培養模式，比如允許和安排考取研究生同學結合研究生導師的科研課題做畢業論文，讓已經就業同學做其相關工作領域的畢業課題，題目設置面可以放寬一些，以保證同學能夠較早的適應未來的工作、學習。
三、面向市場需求設置課程
高校環境工程專業課程設置應面向市場需求，環境工程專業學生就業難，知識結構不合理是一個重要原因，畢業生雖多，但通才型人才、實踐型人才和特色型人才較少。因此在設置課程時，應適當考慮市場需求，科學制定培養計劃、培養方案，將應用性強的課程引入課堂，還可以實行“工程師進課堂”、“將環境工程課程體系與注冊環保工程師制度結合”等形式。注冊環保工程師考試是我國高校制定教學改革計劃、確定人才培養規格和進行課程設置提供重要參考，有利于提高學生相關基礎知識、專業知識及工程管理知識水平。以注冊環保工程師為例，學生除需要掌握環境專業相關知識外，還要掌握數學、計算機應用基礎、物理學、化學、工程制圖、建筑力學等相關內容，更有如施工技術與組織管理、給水排水工程概預算、工程法規等專業課內容[6]，實施環境工程課程與注冊環保工程師制度結合，可以使學生的知識結構更為完備，也為今后參加工作打下良好基礎。
四、環境工程專業的創新教育
創新教育是一種以培養學生具有一定創新意識、創新思維和創新能力及創新個性為主要目標的教育理論和方法，使學生一方面牢固系統的掌握學科知識，同時發展創新能力，即培養學生的創新素質[7]。創新教育作為一種思潮而生，現在被廣泛使用，引起社會各界的廣泛關注，在這種大環境下，我國高等學校環境工程專業的教育改革，應以創新教育為指導思想和目標，努力營造創新環境，提高學生創新能力及創新素質。
環境工程專業的教學也加應強創新教育，例如可以調整課程設置，引入通識教育；更新教學內容，教材與時俱進；教學方法方面變“滿堂灌式”教學方式為“啟發式”、“研討式”教學；課程考核方式多樣化，等。特別對于環境工程專業的學生，動手實踐能力很重要，所以應建立創新實驗基地，鼓勵學生自主設計，自選課題，自由探索，將環境工程專業的實踐性環節與創新教育相結合。
[參考文獻]
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[2]徐惠忠,王德義,蘇宏.環境工程專業的就業出路分析與課程設置改革[j].理工高教研究[j].2003,22（5）：109-110.
[3]湯潔,董德明,劉淼,等.環境科學專業課程休系建設與教學質量監控[j].中國大學教育,2007年,第3期：35-36.
[4]黃方.環境工程專業實踐教學改革初探[j].實驗科學與技術,2005,10增刊：61-62.
[5]楊景亮,沈洪艷.羅人明.環境工程專業實踐教學體系的改革與實踐[j].河北科技大學學報（社會科學版）,2007,7（2）：96-99.
關鍵詞：工程監理； 進度；質量
Abstract: quality, schedule and cost control is to decide the construction project success or failure of the three important factors in engineering project cost control scope, strive for progress and environmental supervision construction cost control is very important. The paper discusses the construction environment supervision engineer in the construction engineering construction environment quality supervision and the main content progress supervision work.
Keywords: engineering supervision; Progress; quality
中圖分類號： U415.1 文獻標識碼：A文章編號：
近年來，隨著我國建筑業的不斷發展，監理行業也面臨著前所未有的機遇與挑戰，這類工程對環境的影響開始于勘探、選線階段，重點發生于施工建設期，到工程竣工驗收時，許多環境問題早已發生，尤其是對自然保護區、生態功能保護區、濕地、珍稀動植物及其棲息地、自然景觀的破壞已不可逆轉。因此，需要環境監理對其實施過程中所出現的環境和生態影響問題進行監督管理。論文首先提出了建設項目環境管理的概念，明確了環境監理的工作范圍，并重點探討了施工環境監理如何開展工程項目管理中的進度及質量控制。
1環境監理概述
環境監理工作是落實環境影響評價和環境工程設計中提出環境保護措施的關鍵工作，是對現行的建設項目環境管理制度的完善和補充，對控制污染、減輕破壞、改善環境有著重要的作用。環境監理應包括項目建設前期的咨詢、工程招標和施工期的環境監理。它包括兩部分內容，第一，監理工程主體工程的各項施工行為應符合環保要求，如噪聲、廢氣、污水等排放均應達標，稱為環保過程監理，又稱為“環保達標監理”;第二，對保護營運和施工期的環境而建設的各環境保護單項工程進行監理，稱為“環保(單項)工程監理”，包括環保設施(如污水處理、聲屏障)、邊坡防護、排水、綠化等。
總的來看，我國環境監理面臨以下問題：監理體制落后；由于尚處于起步階段，缺乏專業人員，環境影響評價的研究設計單位或高等院校，他們環保專業知識豐富，但工程監理專業知識較為薄弱；機構之間協調不夠；環境影響評價工作覆蓋面小。在我國，國家一直是建設項目的投資主體，尤其是大型建設項目。環保意識不強。目前，環境監理的效果在很大程度上取決于業主對環境保護的重視程度，此外，在設計階段，工程設計方案本身沒有真正落實環評文件及批復的環保措施，在施工階段，部分施工人員的環境保護意識淡薄，“重質量、趕進度、輕環保”的思想比較嚴重，甚至個別施工人員對開展環境監理有抵觸情緒，經常和環境監理人員發生沖突。
2施工環境質量監理控制
1）制訂環境監理實施方案和實施細則等技術文件環境監理在施工準備階段，在進行深入工程分析的基礎上，參照環境監理大綱編制環境監理實施方案，作為此后開展環境監理工作的基礎文件。環境監理應在環境監理實施方案的基礎上，根據不同分項、分部以及單位工程環境保護工作的實際要求制定有針對性的環境監理實施細則，作為施工階段環境監理工作的依據。2）建立、完善工程環境管理體系。在實施環境監理的條件下，工程環境管理體系包括政府環境保護行政主管部門的監督、建設單位的統一管理、環境監理機構的監督檢查以及承包商的環境保護等諸方面。3）工程設計管理。工程施工準備階段，檢查、會審工程設計文件是環境監理進行事前控制的重要手段之一。對設計的臨時工程進行位置確認，如臨時棄渣場、臨時污水沉淀池等等，并初步分析其合理性。對設計的環保工程進行位置確認，特別是對聲屏障的位置確認，確保位置正確，充分發揮隔聲降噪的功能。依據施工圖對線位進行現場熟悉，發現施工中將會對其產生隱性環境影響的敏感點，確保環境監理方案制定的完整性。這是環境監理開展事中控制的重要環節。4）熟悉合同文件，明確補充問題。合同文件中往往有許多表示不很清楚的地方，如綠化工程中關于苗木的種類、標準、數量等，污水處理工程監理的收納水體狀況，處理裝置詳細說明，出水后的詳細去處等，聲屏障監理中的聲屏障材料，施工進度等。補充合同中未出現的一些環境保護的具體條款，增加環境監理工作的可操作性，提高環境監理的實施效果。5）加強施工工藝管理。對施工機械操作過程進行巡視，必要時及時進行監測，如噪聲、揚塵等。特別是拌和站設施檢查，主要是及時督促檢查己制定的施工工藝文件是否得到認真執行，是否嚴格遵守操作規程等，是否進行相關的除塵、降噪等要求，對不符合操作規程規定的操作及時糾正，及時整改，必要時上報業主部門，防患于未然。對工程施工中臨時用地的相關環境保護措施及恢復利用效果進行檢查，如使用臨時用地邊界的標志設置、施工便道的灑水降塵等等。工程臨時占地結束后施工單位進行恢復平整后進行自檢，自檢合格后申請監理工程師檢查認可，可填寫《臨時工程檢查申請批復單》。6）監測。監測數據是環境監理開展工作的數據基礎，是環境監理的重要手段之一。7）工程驗收。環境監理要有效的進行工程質量控制，還必須嚴格做好工程驗收的質量控制。環境監理開展質量控制，必須通過各種監測、檢查手段，定性或定量的評價承包商各項環境保護措施的落實情況，對于其中符合工程要求的應予以認可，不符合工程要求的則應視情況采取相應的補救措施。
3施工環境質量進度控制
3.1論證并分解進度目標，抓好宏觀總體進度控制
要有效地進行工程進度控制，環境監理工程師必須對進度目標進行論證和分解，抓好宏觀總體進度控制。因此，對于承包商提交的施工進度計劃（包括年、季、月進度計劃）及施工組織計劃，環境監理工程師應給予足夠的重視，從環境保護的角度論證進度計劃的合理性，對存在的問題和環境隱患應提出調整建議，這也是監理工程師進行事前控制的重要手段之一。
3.2嚴格控制工程進度
1）表示各項工程的環境保護內容、尤其是關鍵控制節點的開始和結束時間；合理安排各主要工序，體現出相互銜接，其環境保護的側重點也應具備銜接性；有利于基本上均衡安排勞動力，盡可能避免現場勞動力數量急劇起落，這樣可以提高工效和節省臨時設施(如施工營地、臨時性建筑等等)；例如：水利工程中的河道、庫區清理、開發都是在枯水期進行的；施工噪聲對環境敏感目標的影響有晝間夜間之分；2）在涉及動物遷徙時，需要控制夜間施工噪聲、燈光等。因此。環境監理參照各環境影響預防措施的背景進度條件，嚴格控制承包商施工進度。3）壓縮部分工作的持續時間:壓縮部分工作持續時間是在不降低環境質量標準為前提，把環境保護置于第一位的條件下，不改變工作之間順序關系，通過縮短網絡計劃中部分工作上的持續時間來縮短己被延長的工期。4）調整施工方案。如為了趕工期，減少后續工作對環境、工程質量的影響，原準備置于雨季過后施工的橋涵工程，可以提前至雨季施工，但為了減少雨季施工帶來諸多的環境問題和工程問題，如增加地表水污染、增加建筑材料垃圾、影響工程質量等。
4結語
環境監理是建設環境保護的重要組成部分，在生態逐漸惡化的今天，建設環境監理將發揮重要的作用。本文從環境監理的基本概念、特點以及工程項目管理三個方面論述了建設項目環境監理的意義，重點探討了施工環境監理如何開展工程項目管理中的進度及質量控制。
參考文獻：
[1]郭曉峰，李天威，彭荔紅．生態影響類建設項目實行施工期環境監理初探[J]．自然生態保護．2004.12：44～45
堅持以科學人才觀為指導，重能力、重業績、重貢獻，鼓勵優秀人才脫穎而出；堅持評價標準普遍性與特殊性的辯證統一，尊重人才的多樣性、層次性和相對性，不拘一格選拔人才；堅持通過實踐檢驗人才，注重業內和社會認可。
二、職稱評審的綠色通道
1、從國家“985”工程高校、中國科學院系統引進的聘任滿1年以上的高層次教學科研人員，與我市高校按照原單位聘任的專業技術，簽訂3年以上期限聘用合同的，及時報送省公務員局、省人力資源開發辦公室確認專業技術職務任職資格。
2、海外留學回國的高層次人才，來我市創辦企業或與我市企事業單位簽訂3年以上期限工作（聘用）合同，在國外已取得與國內相對應的專業技術職務的，及時報送省公務員局、省人力資源開發辦公室確認專業技術職務任職資格。
3、比照國內同等資歷人員首次申報相應級別專業技術職務任職資格，因申報時間等因素與各系列（專業）年度評審銜接不上，不能及時參加相應系列（專業）主管部門組織評審的海外留學回國來我市工作的高層次人才，及時報送省高級專業技術職務專門評審委員會評審專業技術職務任職資格。
4、取得以下執業資格之一，可申報在我市組織評審的與執業資格專業相一致或相近的中級專業技術職務任職資格：
（1）一級注冊結構工程師、建筑師、建造師；
（2）注冊城市規劃師、土木工程師、化工工程師、環保工程師、電氣工程師、公用設備工程師、造價工程師、安全工程師、測繪師；
（3）環境影響評價工程師。
5﹑取得前款所列職業資格之一，但申報評審專業與執業資格專業不一致或不相近的，應具備以下條件之一方可申報：
（1）與申報專業相關的大專及以上學歷；
（2）在正式出版發行的省級以上本行業刊物、大學本科學校主辦的學術刊物或大專學報獨立發表3篇以上本專業學術論文；
（3）在設區市級以上出版社正式出版過個人本專業專著（獨立作者或第一作者）；
（4）在所申報專業領域，工作實績得到市級以上主管部門表彰、獎勵。
6、不具備相應系列（專業）職稱申報評審的學歷、資歷要求，但在專業技術工作方面具有比較突出才能，取得較好業績，做出較大貢獻的特殊人才，可以根據從事專業、研究方向、實際工作需要等，申報參加相應系列（專業）和等級的專業技術職務任職資格評審：
（1）長期從事專業技術工作，屬單位專業技術骨干，并取得一定專業工作業績的人員，可以申報初級專業技術職務任職資格的評審。
（2）參加專業技術革新、發明、創造，取得設區市及以上部門專業技術成果表彰或認定的，可以申報中級專業技術職務任職資格的評審。
（3）在專業技術工作方面有特殊才能，取得突出業績、做出重大貢獻的特殊人才，以及在海西人才高地服務或按《省人民政府辦公廳轉發省科技廳等部門關于更加廣泛地動員和組織科技人員服務企業行動方案的通知》﹙政辦［］106號﹚選派到企業服務，且在科研成果轉化和技術轉移方面取得顯著經濟效益和突出成果的人員，可以委托省高級專業技術職務專門評審委員會評審高級專業技術職務任職資格。
三、職稱聘用的綠色通道
1、從“985”工程高校、中國科學院系統和海外引進的，在原單位已聘任專業技術職務的高層次人才，在報送省公務員局、省人力資源開發辦公室確認專業技術職務任職資格的同時，聘用單位可以先按其原有專業技術職務聘任。聘用到事業單位的，可按首次崗位聘用的規定，聘用相應等級的專業技術崗位。
2、根據我市人才引進目錄引進的我市急需緊缺人才，在按照規定的程序和權限及時確認專業技術職稱任職資格的同時，可以先按其原有的專業技術職務聘任。聘到事業單位的，可按首次崗位聘用的規定，聘用相應等級的專業技術崗位。
四﹑職稱評審綠色通道的工作程序
1、個人申報。符合申報條件的人員，對照申報條件，申請參加相應系列和級別專業技術職務任職資格評審。
2、單位考核推薦。單位對申報人所提交的申報材料和有關證件進行認真審查，并在復印件上簽字蓋章。同時應對申報人的業務工作經歷、職業道德、學術（專業）技術水平、實際工作能力、科研成果和業績貢獻等進行全面考核，形成書面考核推薦意見，并進行公示。
3、主管部門審核。縣（市、區）和市直主管部門在用人單位考核推薦意見的基礎上，對用人單位所報送的材料進行認真審核并簽署審核意見。
4、資格審查。市、縣（市、區）人事職改部門負責對申報人員的申報材料進行資格審查。
5、評委會評議。評委會通過正常的評審程序對申報對象的品德、學歷、資歷、業績、成果等進行客觀、公正、全面的評價，以評定申報對象的實際專業技術水平和能力。
五、職稱評審綠色通道申報人員需提供的相關材料
1、《專業技術職務評審表》（一式3份）；
2、《評審簡明表》（高級一式25份，中、初級一式20份）；
3、最高學歷、學位證書原件及復印件（在國外所取得的學歷、學位應提供學歷認證證明）、身份證或護照復印件、任職資格證書、業務工作總結各1份；
4、反映本人專業技術水平的專業經歷證明、業績成果、論文論著等材料原件各1份；
5、評審文件規定的其他材料。
六、其他
1、專業技術職務聘任按現行的程序和權限規定執行。
2、申報職稱評審人員除了按省物價部門的規定交納正常的評審費外，不需再交其他費用。
【關鍵詞】畢業設計；農業院校；環境工程
環境工程專業源于土木工程中的市政工程，作為一門邊緣交叉性學科，其發展目標是解決不斷涌現的各種實際環境問題。經過20多年的發展，其所涉及的領域越來越廣泛，已成為一門集自然、社會和技術科學為一體的綜合性學科。環境工程學科不僅研究水、氣、固廢、噪聲等主要環境污染和公害的防治技術和措施，還研究自然資源的保護和合理利用，探討廢物資源化技術，以及對區域環境進行系統規劃和科學管理，以獲得最優的環境、經濟和社會效益。目前，我國設置有環境工程專業的高校已超過300所。由于各高校的基礎和重點學科存在明顯差別，其環境工程專業發展的側重點也有所不同。大多數理工科類院校的環境工程專業都源于土木工程中的市政工程，其本科生培養方案注重于對學生工程思維和設計能力的培養。我校的資源環境學院準備新設環境工程專業，在環境工程的人才培養方案上不能照搬理工科類大學，一定要突出農業院校的特色并發揮現有優勢，找準適合自己的立足點。
安排在第七學期末開始的畢業設計（論文）是環境工程專業實現培養目標的一個重要的實踐教學環節，是對學生所學理論和技能的綜合運用和檢驗，也是保證本科教學質量的最后一道防線。畢業設計（論文）輔導環節對學生的要求主要體現在三個方面：1.鞏固與擴展所學的基本理論和專業知識，培養提高學生綜合應用所學知識、獨立分析、解決本學科領域的實際問題和初步進行科學研究的能力；2.培養學生樹立正確的設計和研究觀念，發揚理論聯系實際的工作傳統；3.使學生在方案設計、材料調查與搜集、工程繪圖、理論計算、實驗研究、數據處理、外文閱讀、使用計算機、查閱文獻、經濟分析、工具書的使用、文字表達等基本技能方面得到進一步的訓練和提高。鑒于畢業設計階段對于本科生培養的特殊重要性，本文就農業院校環境工程專業本科畢業設計設置安排存在的問題和解決的途徑提出一些個人的看法，希望能為我校環境工程新專業的建設提供一些可供參考的建議。
和理工科類院校不同，農業院校的環境類專業一般都源于土壤學、生物化學、生態學等學科，其本科課程設置主要是幫助學生形成以土壤、農業化學和農業生態資源等專業的知識體系。因此，農業院校環境工程專業在畢業論文（設計）任務書的安排上，也應與一般的工科院校有所不同。從目前來看，農業院校環境工程專業的畢業論文（設計）主要存在以下幾個問題：
1.本科畢業論文（設計）任務書的設置比較單一，重實驗輕設計。很多農業院校的環境專業本科生畢業只有畢業論文可做，而無畢業設計的內容供學生選擇。由于農業院校環境工程專業一般建設較晚，在師資、課程體系、實踐環節方面和工科院校相比都有一定差距。在工程設計及應用的教學、科研方面，農業院校環境類專業的基礎顯得更加薄弱。因此，目前很多農業院校的環境工程專業的師資力量尚難以開展對學生進行畢業工程設計的指導；同時，由于學生們受專業課程設置所限，他們的工程思維和設計能力與工科學生相比都有較大差距，因此很多學生也不愿意選擇他們感覺更為吃力的畢業設計工作。然而，目前環境工程本科生就業的去向主要還是與環保工程設計、施工、運行等相關的公司和企業，而諸如環境管理部門、環境監測站等事業單位現在大多都呈人才飽和狀態，可接受的本科畢業生非常有限。由于農業院校環境工程專業畢業生在工程設計能力方面的弱勢，在就業時與工科院校同類專業的畢業生競爭時就處于明顯的劣勢。因此，有必要通過畢業設計來加強農業院校環境工程專業學生的工程思維和設計能力，使他們能夠具有環境工程專業畢業生所需要的基本工程設計基礎和能力，從而在一定程度上扭轉我校該專業畢業生就業時面臨的不利局面。
2.本科畢業論文（設計）任務書的設置未能充分突出農業院校的特色，尚未充分體現農業院校學生現有知識體系的優勢。與工科院校相比，農業院校的環境工程專業在專業的歷史沿革、學科組成和行業特性上都有自身的特殊性。因此，為了提高農業院校環境工程專業人才的競爭力，需要在畢業論文（設計）這一人才培養的關鍵環節上充分體現農業院校的特色與優勢。農業院校的環境工程人才培養模式不能照搬工科大學的方法，而應走有生態特色的辦學之路，培養出可投身于農村環境污染防護的人才。農業院校一般都具有生物、生態學科的優勢地位，畢業生相對于工科院校的學生具有更扎實的生態學知識。此外，當前環境工程畢業生就業的一個重要方向是環境影響評價咨詢工作，生態環境影響評價又在其中占據主要地位。因此，可以考慮讓一部分學生在完成畢業論文（設計）時從事生態環境評價的工作。這樣一來可以發揮農業院校學生生態學基礎扎實、生態知識結構較全面的優勢，提高畢業論文（設計）的質量，二來可以提高學生的社會競爭力并適應市場需要，為從事生態環境評價特別是農村地區環境評價的單位輸送可用人才。
3.畢業論文（設計）立題與實際聯系還不夠緊密，約束性題目難以調動學生的創新熱情。由于教師設計的畢業論文（設計）題目未能全部追逐科技前沿或來自于實際的工程項目，部分題目陳舊甚至經年不變，擺在學生面前的是一些舊知識舊問題，使得設計成果沒有實用價值和科學意義。這在一方面打擊了某些學生在完成畢業論文（設計）的熱情和積極性，也使得某些本來就對畢業設計（論文）重要性認識不足的同學更加放松了對自己的要求，對工作應付了事。
為提高農業院校環境工程專業本科生的畢業論文（設計）的完成質量，進一步加強農業環境類專業學生的市場競爭力，在畢業論文（設計）的設置和指導上可以考慮以下的一些改進措施：
1.加入一些和農村環境保護治理相關的設計類題目。由于目前工科院校的環境工程大多是在給水排水專業的基礎上發展而來，因此，工科院校的環境工程專業在畢業設計的內容上受給水排水專業的影響較大。在水污染控制方面主要為排水管網和城市污水處理廠的設計。農業院校如果照搬工科院校的設計內容，由于專業基礎所限，無法與之進行有力的競爭。因此，應在設計內容上著眼于和農村地區和農業環境相關的工程。如目前農村受污染地下水的治理和農村污水的處理都是國家十二五規劃的重要內容，相關的工程也建設了不少。可以設定一些如農村小型給水站或分散性生活污水處理站的課題。在處理工藝選擇上，由于農村地區的特殊條件，一般應選擇操作較簡單且成本較低的常規處理工藝，這樣更符合農村地區的實際需要。比如用吸附工藝處理污染地下水，或用人工濕地處理畜禽類廢水，都是可行的設計題目。學生經過這些設計工作的鍛煉，將有助于他們在畢業后從事農村環保治理的相關工作，不僅提高學生的就業率，也可為農村環境的治理培養可用人才。為達到這一培養目標，學校在青年教師的引進和培養上也要考慮有工程背景的環境工程專業人才，同時可以通過幫助青年教師去設計類單位進行工程實踐等措施，提高他們的工程素養和設計能力，從而達到輔導學生的要求。
2.在本科生畢業設計（論文）工作中體現資源與環境的緊密結合，設置適量的生態環境影響評價的題目。工科院校的環境專業一般更側重于各種污染治理技術工藝的開發與研究，對環境與資源的重視不足。農業院校則注重于從宏觀側面上分析環境與資源的關系，將自身對土壤學、氣象學和生態學等學科的研究優勢體現在資源和環境管理方面。為進一步體現農業環境院校學生在這方面的特點，有必要在畢業設計時通過設置合適的環境影響評價的課題來提高學生的相關能力。另一方面，環境影響評價咨詢工作在當前對環境工程本科畢業生來說是一個重要的就業方向，其中主要的一個部分就是生態環境影響評價。和做工作設計不同，由于農業院校學生在生態學方面有較扎實的基礎，因此和工科院校學生相比并不遜色，甚至某些方面他們做的比工科院校的學生要更加深入，相關的知識結構也更加全面。為本科生畢業設計設置適當的環境影響評價課題，不僅發揮了農業院校學生在生態環境評價方面的一些優勢，也可為學生的就業提供有效的幫助。當然，這同樣也對學校的師資力量提出了更高的要求。不僅在課程設置上需要加入環境影響評價的課程，對青年教師的引進和培養，也要做好相關的準備工作。一個可取的方法是鼓勵青年教師考取國家的環境影響評價注冊工程師，通過提高教師隊伍的素質來保障本科生培養的質量。
3.將畢業論文與教師主持的科研項目或課題聯系起來，培養學生的科研素養。環境工程專業由于本科就業的壓力較大，相當一部分的學生選擇畢業后繼續攻讀本專業的研究生。對于準備攻讀研究生的本科生，特別是已取得報送推免資格的學生而言，在本科畢業階段通過完成畢業論文來得到一定的科研能力的鍛煉是很有必要的。對于無需復習考研和找工作的保送生，可以安排他們盡早進入畢業論文的課題。在課題的選擇上，應盡量從老師的在研項目中選取適當的一部分讓學生來參與并完成，而不是只是簡單的讓本科生給在讀碩士生打下手。根據筆者的經驗，只要老師進行有效的輔導，并選取學生力所能及的課題，充分發揮他們的主觀能動性，本科生同樣可以參與到實際科研項目中，并做出較好的科研成果，有些本科生的科研成果在高度上甚至不遜于在讀的碩士研究生。對于要復習考研和找工作的畢業生，也要盡早安排他們進入畢業論文的課題。老師要幫助學生按安排好時間，一方面要讓他們認識到畢業論文的重要性，另一方面也要照顧到學生復習考研和找工作的實際情況，盡量做到兩頭兼顧。
綜上所述，為了提高農業院校環境工程本科生的培養質量，有必要在畢業論文（設計）環節的進行適當的調整，提高畢業內容的多樣性，加強其實踐性，并突出農業院校的特色，為培育出更多可投身于農村環境治理的人才而貢獻一份力量。
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關鍵詞：反電暈，間歇供電，除塵效率，節能
1、 引言
反電暈現象是電除塵器收集高比電阻粉塵時出現的重要現象之一。反電暈現象的產生會降低電場的擊穿電壓、產生異號空間電荷并中和起收塵作用的電荷，造成嚴重的二次揚塵，導致除塵效率大幅度下降或使得除塵器難以正常工作，另外還消耗大量的電能。目前為除塵器研究合適的供電電源技術，已經成為電除塵器節能提效的關鍵。高頻高壓供電電源具有控制方式靈活、輸出高電壓波形可控、閃絡后關閉速度快和重啟迅速等優點，是當今國內外靜電除塵電源的主要研究發展方向。其中瑞典ALSTOM公司和丹麥SMITH等公司的產品是國外高頻高壓電源的典型代表。國內以福建龍凈環保股份有限公司和武漢國測數字技術有限公司等企業也開展了富有成效的工作。研究高頻高壓供電電源，使電除塵器的實際排放濃度不僅能達到國家允許排放標準，而且顯著降低電除塵器的運行電耗，具有十分重要的經濟意義。
2、影響除塵效率與電能消耗的主要因素
2.1 粉塵比電阻對除塵效率的影響[1-3]
粉塵比電阻是衡量粉塵導電性能的指標。靜電除塵器適合于捕集比電阻介于104～5×1010Ω?cm之間的粉塵。粉塵比電阻過高或過低都會導致除塵效率下降。當粉塵比電阻小于104Ω?cm時，粉塵的導電性能好，帶負電的粉塵到達集塵極后，粉塵的負電荷被中和并帶上與集塵極相同的正電荷。由于極性相同，會把帶電的粉塵推向氣流中，粉塵在集塵極板上產生跳躍現象，不能很好的吸附，最后可能被氣流帶出電除塵器。若粉塵的比電阻超過5×1010Ω?cm時，電除塵器的性能就隨著比電阻的增高而下降。這是因為沉積在集塵極表面上的高比電阻粉塵層限制了電暈電流的通過，最終將導致除塵效率大幅度下降。若粉塵的比電阻超過 1011Ω?cm時，粉塵的導電性能差，粉塵所帶的電荷不易釋放，隨著沉積在集塵極板上的粉塵層的增厚，釋放電荷就更加困難。當粉塵到達集塵極后，粉塵層與極板中間就容易出現一個短距離的新電場。此時，一方面由于粉塵層表面電荷極性與放電極極性相同，而排斥后來的荷電粉塵；另一方面由于粉塵層電荷釋放緩慢，在層間逐步形成較大的電位梯度。結果電除塵的收塵場強大大降低，電暈顯著減少，空間電場強度減弱，收塵效率變得很低[2,3]。除塵效率與粉塵比電阻的關系如圖1所示。
圖1比電阻與除塵效率的關系
2.2反電暈現象對除塵效率和電能消耗的影響[4,5]
反電暈就是指沉積在集塵極板表面上的高比電阻粉塵所產生的局部放電現象。根據歐姆定律，集塵極和粉塵層中間的反電暈電場強度為；
（1）
式中， 為反電暈場強，V；
J為粉塵層的電流密度，A/cm2；
為粉塵層的厚度，cm；
為粉塵比電阻， 。
從上式可看出，帶負電的粉塵越積越多，新電場就越來越強。當粉塵層中的電場強度大于其臨界值時，在某些部位空隙開始電離，出現粉塵層局部擊穿。結果形成與原來的電暈放電方向不一樣的反電暈放電現象。電除塵器的除塵過程和反電暈現象如圖2所示。當產生反電暈現象時，產生與電暈極極性相反的正離子，所產生的正離子向電暈板運動，碰撞從電暈極向集塵極驅進的負電離子并產生中和。反電暈現象使得塵粒脫離集塵極，向放電極運動。其結果是二次電壓下降，二次電流增大，粉塵二次飛揚嚴重。這些都影響除塵器的性能，降低除塵效率，消耗大量的電能。反電暈現象在高比電阻粉塵工況下很嚴重。由此可知，必須抑制反電暈現象，才能達到提高效率與節約電能的目的。
（a）電除塵器的除塵過程示意圖
(b) 電除塵器的反電暈過程示意圖
圖2電除塵器的除塵過程與反電暈示意圖
2.3除塵所需的電能分析[6-8]
在正常工況下，隨著電暈電流的增大，電場空間中的自由電荷也隨之增多。這使得更多的粉塵顆粒荷電，收塵效果也越好。然而，如果僅僅提高供電電壓，隨著電暈電流的增大，空間中自由電荷增多，沒有與粉塵粒子荷電而直接流向集塵電極的自由電荷數量也增加，這部分電能不是作用于收塵，而是白白地消耗掉了。并且在工況不變的情況下，這種電能的浪費隨著電暈功率的提高而增大，雖然提高了除塵效率，但卻以電能的大量消耗為代價，得不償失。
美國學者懷特對電除塵分離粉塵粒子所需要能量做了深入的研究，認為從氣體中分離出粉塵粒子所需的電能很小，這是根據氣流塵粒的粘滯力和粒子向著集塵電極運動所經過的距離計算出來的。理論計算的結果表明，不論是什么樣的塵粒，分離出粉塵粒子所消耗的電能量都是很少的，整個電量消耗大約只占除塵電量的2%左右。理論上功率消耗值與實際運行的電除塵器所消耗的功率值偏差很大。雖然可能有其他沒有估計到的因素，但至少從上述分析可知，電除塵器節能潛力很大。
經過分析研究發現，出現如此大的差距主要是因為火花整定方式下的電能利用率極低。電除塵器在實際運行過程中，用于高壓除塵的電能消耗可分為3類：第一類是“有效”電能，用于粉塵的荷電與捕集：第二類是“反效”電能，對粉塵的荷電與捕集起破壞作用，如反電暈、二次揚塵等：第三類是“無效”電能，是介于上述兩者之間，既不有利也不有害的電能，如電暈放電過程中沒有作用于粉塵的電荷與集塵極捕集到的多余電荷等。
“反效”電能與“無效”電能亦稱“浪費”電能。在電除塵器實際運行過程中，有效、反效、無效電能是交織在一起的。在總的電能消耗中，有效電能的比例很小，反效和無效電能占了絕大部分。因此，通過先進的技術措施提高有效電能比例，降低反效與無效電能比例，可進一步提高電除塵器的除塵效率、并大幅降低電能消耗。
3、高壓直流電源的控制方式[9]
高壓直流電源的控制方式基本上可分直流供電方式和間歇脈沖供電方式。
3.1高壓直流供電控制方式
高壓直流供電控制方式有穩流供電方式和火花整定運行方式。
穩流供電方式多用于低電壓、大電流的場合下。高壓直流供電控制采用恒流供電方式，可改善電除塵器的運行效果，避免因出現高能量火花而減少電暈功率及對電除塵器本體壽命的影響。該供電方式以二次電流整定值作為電除塵器運行的優先參考標志；
火花整定運行方式用于高粉塵濃度及產生電暈閉塞的場合，尤其是工況惡劣、除塵效率低的場合。在這種工況下，通過提高火花率的整定值，來加強粉塵的荷電率，使除塵效果有明顯改善，可以提高除塵效率。
目前，國內所有燃煤電廠的電除塵器幾乎都運行在火花整定工作方式下。 在火花整定狀態下雖然能取得較好的除塵效果，但電除塵器運行過程中的電能利用效率很低，大量的電能不是用于收塵，而是被白白浪費掉了。據統計，電除塵器的收塵耗電量約占整臺機組發電容量的0.3- 0.6%之間。為了提高電場場強，增強電暈放電效果，需要盡量提高運行電壓，直到接近火花閃絡電壓，以產生盡可能多的自由電子和離子。這樣雖然能夠達到提高除塵率的目的，但是由于實際產生的大量自由電子和離子中，僅有一小部分用于煙塵荷電，絕大部分自由電子和離子并未參與塵粒進行荷電，而是直接從電暈極（陰極）到達集塵極（陽極）板，最終以光能或熱能的形式消耗，造成電能的浪費。另一方面，當煙塵比電阻較高時，運行電壓電流達到一定數值時，電場內將出現反電暈現象。在反電暈工況下，繼續增加運行電壓電流會加劇反電暈的程度，導致電除塵器的能耗不斷增加，而除塵效率反而大幅下降。
3.2間歇脈沖供電控制方式
不少的研究與現場長期實驗結果表明，電壓脈動成分小、接近純直流的電壓并不是理想的除塵用電壓，含有比較多的脈動成分或者具有一定的時間間隔的電壓波形更有利于提高除塵器的性能。
間歇脈沖供電控制方式的特性就是以間歇或者脈沖的方式輸出的直流波形。該方式由于既提高了放電極與集塵極之間的單位場強，也提高了“有效”電能比例，降低“反效”與“無效”電能比例，又能有效避免電除塵器的反電暈工況，提高除塵效率，大幅降低電能消耗，而且，堆積的集塵極板上的粉塵也容易脫落，會使振打清灰電能減少。
間歇供電方式按供電與不供電半波個數比例不同，可構成各種間歇組合。但必須保持變壓器原邊正負半波勵磁對稱，如：1：4，1：6，1：8，…，2：2，2：4，2：6，…等等。通過選擇不同的間歇比，可以適應不同的除塵工況。以間歇比1：2，1：4，2：4為例，其輸出波形如圖3所示。
圖 3。間歇脈沖供電波形實例
間歇脈沖供電對電除塵器性能的改善主要體現在以下幾方面：
（1）減小平均電流，破壞了反電暈的產生條件，有效抑制了反電暈的發生。
（2）與高壓直流供電控制方式相比，電壓波形具有脈沖形狀，火花擊穿電壓提高，運行電壓峰值提高，所以提高了粉塵粒子的荷電率。
（3）帶負電的粉塵到達集塵極后，釋放電荷就更有利，反電暈現象的產生受到抑制。
（4）由于平均電場強度下降，有利于振打除灰，可大幅度節省能耗。
4、 靜電除塵器高壓直流電源
靜電除塵電源是電除塵系統中的關鍵部分，其性能直接影響除塵器的性能。
4.1晶閘管（SCR）調壓的靜電除塵電源[10,11]
靜電除塵電源最初采用的是晶閘管相控交流調壓，經變壓器升壓再整流的結構。其發展到今天已經形成了一套非常成熟的技術，典型結構如圖4所示（圖4（a）：單相供電晶閘管靜電除塵電源結構，圖4（b）：三相供電晶閘管靜電除塵電源結構）。
（b）三相供電晶閘管靜電除塵電源主電路
圖4 晶閘管靜電除塵電源結構
由于三相晶閘管調壓整流電路仍然采用移相調壓的控制方式，所以相對于單相供電的晶閘管靜電除塵電源，除了在供電平衡以及輸出電壓波動等方面有所改善外，其他方面并沒有本質的改變，例如閃絡發生時，系統不能及時切斷電源。
晶閘管靜電除塵電源可以采用直流供電方式或間歇供電方式。晶閘管導通方式可以每半周輪流導通，也就是中斷幾個半周導通一個半周。這種控制方式屬于脈沖供電中的一種(毫秒級脈沖)。但由于這種電源輸入均為電網交流電源頻率50Hz，變壓器體積大、重量重，并且有如下缺點：
從對工業電網影響方面上看，由于采用移相控制，功率因數低，電磁干擾嚴重；
從輸出電壓的調壓方面考慮，由于利用交流移相調壓，輸出電源波形比較單一，對電場工況變化的適應性比較差。供電和間歇周期依賴于工頻周期，波形寬度及占空比、頻率都不能自由調節；
從除塵效率與節能方面考慮，在粉塵為中、低比電阻情況下，由于晶閘管靜電除塵電源的間歇供電方式會使除塵效率降低，所以只能采用直流供電方式，電能消耗也很大；
反電暈與閃絡發生時，由于保護時間比較長（依賴于工頻半周期）、恢復時間也長，反電暈現象容易出現，除塵效率低、電能消耗大，且不利于保護。
目前，在國內多大數運行的電除塵器都采用了晶閘管交流調壓供電方式，原因在技術上晶閘管交流調壓供電方式已經很成熟，隨著電源功率增加，技術方案幾乎不變，所以技術延續性好，開發時間短，可靠性也比較高。晶閘管交流調壓供電方式對于鐵芯材料及變壓器的要求比較低。
4.2高頻高壓供電電源
電力電子技術的飛速發展，IGBT、MOSFET等高頻大功率電力電子開關器件的出現，為研制靜電除塵用的新型高頻高壓電源提供了可靠的前提及保證。高頻高壓靜電除塵器電源示意圖如圖5所示。
高頻高壓電源控制系統通過調節開關頻率可實現各種脈沖供電方式的輸出電壓調節，通過控制脈沖信號的導通時間和截止時間的比例，可以自由調整間歇供電方式的輸出電壓。
高頻電源工作頻率為20kHz-50 kHz。高頻高壓電源是與工頻無關的可變脈動電源，其電源的供電電流由一系列窄脈沖構成（脈沖寬度在微秒級），其脈沖幅、度寬度及頻率均可以調整，為電除塵器提供從接近于從純直流到脈動幅度很大、脈動頻率很高的各種電壓波形，也就是說，控制方式靈活。根據不同的電除塵器的工況，可以提供最合適的電壓波形來提高除塵效率。采用高頻高壓開關電源可以大幅度提高電除塵器捕集中、低比電阻粉塵的效率，很好地抑制高比電阻粉塵的反電暈現象。同時，在粉塵帶有足夠電荷的前提下，可盡量減少無效的電場電離，從而大幅度減少電能損耗。
此種高頻高壓供電電源體積小、重量輕、直接置于除塵器頂部，無需占用地面建筑。除此以外，它還具有如下優點：
工業電網影響方面，由于采用三相交流供電，供電平衡，對電網無電磁干擾，無缺相損耗，屬于綠色電源。效率高（93%以上），功率因數也高（98%以上）；
輸出電壓調壓方面，可為電除塵器提供各種電壓波形，在電場工況變化時控制方式靈活。間歇周期與工頻無關，波形寬度及占空比均可以自由調節；
除塵效率與節能方面，無論粉塵比電阻低、中、高，都能采用間歇供電方式提高除塵效率，節能效果很明顯。針對高比電阻粉塵，便于設置任意占空比的間歇供電方式。
目前，國內高頻高壓供電電源的發展速度較慢，其原因為：
高頻高壓供電電源控制技術和制造工藝的難度較大，電源功率越大，技術難度亦越大。大容量與小容量高頻電源不同，隨著容量的長，技術難度大幅增大，所以開發周期也會加長；
（2）高頻損耗（IGBT損耗，變壓器損耗）不容忽視；
（3）價格高，維修較困難。
5 、結束語
限制電除塵器反電暈的能量浪費，采用間歇供電方式以及利用大功率高頻開關的晶閘管調壓式，可以在很大程度上挖掘電除塵器的節能潛力，顯著地提高靜電除塵的效率。
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作者簡介：
郭曉娜（1982-），女，內蒙古呼和浩特人，學士，助理工程師，從事環保工程設計方面的研究。
李冠男（1982-），女，內蒙古呼和浩特人，學士，助理工程師，研究方向為高電壓技術。
任麗芳（1972-），女，內蒙古呼和浩特人，本科，助理工程師，從事環保工程設計；
更有效更低廉更環保
工業革命以后，煤炭開始大量燃燒，科技的進步給人們帶來機遇和變化，也同樣帶來了挑戰和矛盾。被同學們戲稱為“鍋爐哥”的董璐就在做與此相關的環保課題研究。 “我做的課題是如何除去燃煤煙氣中的污染物汞。現在我國發電廠仍然以煤炭為主要燃料，大量煤炭的燃燒產生了大量污染環境的煙氣，這些煙氣中含有二氧化硫、氮化物和汞化物等有毒氣體。早前國家就了對燃煤電廠煙氣中硫、氮污染物排放的相關標準，因此電廠大多數都有完善的脫硫、脫硝裝置，但是這些裝置對煙氣中的汞脫除效果并不明顯。”
關于汞，董璐重點強調了一個時間――2015年1月1日，因為那一天國家新頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》開始實施。在這份標準中，對燃煤鍋爐中汞排放的濃度要求限值控制為0.03mg/m3，也就是說，工廠和企業也要開始對燃煤煙氣中的汞配備專業的脫汞裝置了。”從國家需求和市場需求這個層面的角度出發，董璐和實驗組的小伙伴們開始了一系列關于燃煤煙氣中如何脫汞的調研。
董璐向我們介紹說：“汞是具有劇毒性的物質，在燃煤煙氣中可以0價的單質態、+1價不穩定的狀態以及+2價化合物態存在。對于0價的單質態汞，我們可以用活性炭直接進行吸附，+2價化合物態可以直接溶于水除去，而+1價不穩定的狀態一般可以通過化學變化把它轉化為0價態或者+2價態來除去。”+2價的化合物態溶于水除去簡單又便捷，但用活性炭吸附除去可不那么低廉和經濟了。在企業和工廠的實際應用中，普通的活性炭會通過一定的化學改性轉變為商業活性炭，用商業活性炭脫除燃煤煙氣中1千克汞大約需要10萬元人民幣，而中國一年排放的燃煤煙氣中總共約300噸汞，“想想這個價格，這對注重生產成本的企業和工廠可是個大問題啊。”
除了使用傳統除汞方法不實惠經濟的問題，董璐和實驗組的小伙伴們還注意到了一個問題：活性炭是一次性使用的，吸附了有毒的汞之后只能就地填埋，這無疑會造成一定的土地污染；另一方面，汞本身也有自身的用途，可以用于電子電器產品以及水銀溫度計等的制作，就地填埋無疑也造成了一定的資源浪費。于是他們提出了一個新的想法：有沒有可以既除去燃煤煙氣中的污染物汞，又能將汞進行回收利用的新方法？除了活性炭，還有什么更有效更低廉的脫汞方式呢？
新路子三好處
就在董璐和實驗組的小伙伴們為了尋找脫汞的新法子焦頭爛額時，一個機會悄悄來臨。在一次實驗室與南京當地企業的合作會談中，董璐注意到一位環保工程師提到了汞的特殊性質：汞可以與金、銀、鈀等貴金屬在低溫狀態下結合，而在高溫環境中，汞又可以與這些貴金屬分離。聽到他無意中提起的這個性質，董璐就像在茫茫夜途中看到了指明燈一般，當即一拍腦門：“用貴金屬來作吸附劑，再結合汞的這個特殊性質，不就可以解決既吸收汞，又回收利用的問題了？”董璐為這個意外捕捉到的靈感欣喜若狂，當天晚上回到實驗室后就開始著手查這方面的文獻和資料，以求完善自己的實驗思路。實驗組的小伙伴們也紛紛加入了進來。講起那時的情形，董璐眼里閃著激動的光：“那晚大家的情緒都十分高漲，在接下來的幾天都一鼓作氣，甚至有一天通宵工作，這股勁頭就好像在我們實驗室馬上要誕生一項影響人類的重大發明一樣！”
功夫不負有心人，在連續作戰兩個星期后，董璐的實驗小組對這個治汞的新方法有了相對完善的實驗思路――利用具有磁性的貴金屬作為吸附劑來脫汞。當談到這部分時，董璐才算是真正講到了自己的“主場”，他一改之前的沉穩嚴肅，開始滔滔不絕起來：“我們的新方法主要有三個方面的好處：第一是用貴金屬作為汞的吸附劑，利用貴金屬在低溫下與汞結合，在高溫下與汞分離的特性，來達到既除去燃煤煙氣中的汞又將這部分汞回收再利用的目的。第二呢，貴金屬吸附劑不像傳統的活性炭吸附劑是一次性的，可以循環多次利用，這也是一種資源的節約。”
當講到第三方面的好處時，董璐給我們賣了個關子，先聊起了煤炭燃燒后的生成物――飛灰。“飛灰也叫做粉煤灰，是煤在燃燒過程中排出的微小灰粒，如果對其不加以控制，讓其排放在大氣中，它們就成為霧霾的元兇了。在以往的環保思路中，工廠和企業一貫都是使用布袋除塵器將它收集起來，即使采用活性炭吸附了煙氣中的汞，活性炭也會隨著飛灰被吸入除塵器，后期一起被填埋處理。”這時，董璐話鋒一轉：“飛灰也是水泥的原料之一，在原來傳統的方法中，吸附了汞的活性炭會污染飛灰，使得飛灰無法再被利用，于是我們就考慮，能不能使用一種新型除汞吸附劑，在吸附煙氣中汞的同時，還能將它們從飛灰中分離出來？于是，我們想到了磁性！”這可真是一個妙招！這時，董璐才自信滿滿地講起脫汞新方法的第三個好處：“用磁性處理過貴金屬后，貴金屬會附帶一定的磁性，我們便可以利用吸鐵石將貴金屬和其他物質分開。簡單來說，就是先用貴金屬可以將汞脫去，加入磁性后，又可以將吸附了汞的貴金屬和飛灰分開，于是飛灰也可以被收集再利用了。”
從實驗臺走向工業臺
實驗思路有了，實驗計劃也有了，一切準備就緒，就等上實驗臺一決高下了！為了探究實驗方法對燃煤煙氣中汞的實際去除效率，董璐和實驗組的小伙伴們需要進行兩部分實驗，董璐笑著說：“第一部分是在實驗臺上完成，第二部分是在工業臺上完成，也就是被大家調侃的燒鍋爐了。”
所謂的第一部分實驗，就是在模擬燃煤煙氣的環境中，用一個相對簡易的裝置完成脫汞并檢測其有效。具體來講，實驗臺就是在一個由玻璃罩罩起來的密閉空間里，先將含有汞的燃煤煙氣充滿整個空間，然后用密閉空間中裝有磁性貴金屬吸附劑的玻璃反應器完成脫汞。這些吸附劑被研磨成直徑為200微米的細小顆粒，在充滿了燃煤煙氣的玻璃反應器中呈現出懸浮狀態，可以順著煙氣流動。在流動的過程中，吸附劑就可以與汞蒸汽進行接觸碰撞，然后以一種強于物理吸附的吸附形式結合，從而除去燃煤煙氣中的汞。
關鍵詞：PROFIBUS；通訊協議；系統結構；PROFIBUS 網絡設計
中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A
1 概述
PROFIBUS（PROCESS FIELD-BUS）誕生于1987年，1989年被立項為德國國家標準DIN19245、91、92、93、95年，PROFIBUS-FMS（DIN 19245，第1，2部分）-DP（DINl9245，第3部分）和-PA（DINl9245，第4部分）先后被批準實施。1996年3月，PROFIBUS被CENELEC-歐洲電工標準化委員會批準為歐洲標準EN50170（第2卷）。它以每年20-30％的驚人速度發展，目前全世界PROFIBUS設備安裝總數已達200多萬臺，由200多家企業生產的PROFIBUS產品已達1600多種以上，應用實例多達20多萬個，總投資達45億多美元。在我國，相應的組織機構是CPO-China PROFIBUS Organization，成立于1997年7月3日。國內為數眾多的企業運用PROFIBUS-DP成功地實現了從食品、機械、樓宇、煙草、鋼鐵、電站直至環保工程的自動化，并取得了明顯的經濟效益。
在現場級（Field Level）的現場設備與控制室內的自控裝置之間進行的串行數據傳輸通訊的數據總線系統，稱為現場總線系統（Fieldbus Systems）。現場總線技術推動了現場智能設備和智能儀表的發展，使傳統DCS系統和PLC系統與現場總線融合于一體，不僅形成了一個信息網絡技術、全集成自動化系統，還推動了以現場設備為基礎形成的網絡集成式全分布控制系統 FCS 的出現、發展和廣泛應用。目前在全球范圍內被廣泛認可的現場總線系統包括：PROFIBUS、FF、ControlNet、PROFINET、PNET等十大總線系統。
2 PROFIBUS 現場總線的自動化系統結構
2.1PROFIBUS 現場總線通訊協議
PROFIBUS協議滿足ISO／OSI網絡化參考模型對開放性現場總線系統的要求，構成從傳感器／執行器、現場級、單元級直至管理級的透明的通訊系統。根據EN50170，它有三個成員或三種類型，即FMS、DP、PA，分別適用于不同的領域，這三種類型均使用統一的總線訪問協議。
1.PROFIBUS DP：在參考模型中，使用第1、2層和用戶層。主站和從站之間采用輪循的通訊方式，主要應用于工廠與樓宇自動化中場級之間的高速數據通訊。
2.PROFIBUS PA：電源和通信數據通過總線并行傳輸，主要用于面向過程自動化系統中本質安全要求的放爆場合，是PROFIBUS-DP向現場的延伸。
3.PROFIBUS FMS：使用參考模型中的第1、第2和第7層，定義了主站和主站之間的通訊模型，主要用于自動化系統中系統級和車間級的過程數據交換，可提供34種FMS服務，實現對變量的訪問、程序調用和運行控制及事件管理等。
2.2PROFIBUS 現場總線的自動化系統結構
PROFIBUS 現場總線的控制系統分成現場控制層、監控層和企業管理層三層。
2.2.1 現場控制層
現場控制層由現場智能設備、現場智能儀表、遠程I/O 和網絡設備構成。現場控制涉及PROFIBUS 協議PROFIBUS-DP 和PROFIBUS-PA 兩個部分。
（1）PROFIBUS-DP 是高速網絡，通訊速率達到12M。PROFIBUS-DP 可以連接遠程I/O、執行機構、智能馬達控制器、人機界面HMI、閥門定位器、變頻器等智能設備， 一條PROFIBUS-DP 總線可以最多連接123 個從站設備。PROFIBUS-DP 的拓撲結構可以是總線型、星型和樹型，通訊介質可以是屏蔽雙絞線、光纖，也支持紅外傳輸，采用雙絞線時，不加中繼器最遠通訊距離可達1.2 公里，最多可以采用9 個中繼器，最遠通訊距離可達9 公里。采用光纖時，最遠通訊距離可達100 公里以上，其中采用多膜光纖，兩點間最遠距離可達3 公里，采用單膜光纖時，兩點間最遠距離可達3 公里。
（2） PROFIBUS-PA 是低速現場級網絡，通訊速率為31.25kb/s，支持點對點連接、總線型、混合型、樹型拓撲結構。PROFIBUS-PA 主要用于連接現場智能儀表，如壓力、溫度、液位、流量等變送器及其執行機構等。可以采用屏蔽雙絞線電纜，也可采用非屏蔽雙絞線電纜，可通過總線供電。
2.2.2監控層
監控層由高速工業以太網以及連接在總線上的擔任監控作務的工作站或顯示操作站、工程師站、PLC/DCS 控制器組成。隨著網絡技術的不斷發展，工業以太網的通訊速率也在不斷提高，目前工業級的千兆以太網已經在工業自動化領域大量應用。
2.2.3企業管理層
企業管理層由各種服務器和客戶機組成，主要由SIS、MIS 和ERP 系統構成。其主要目的是在分布式網絡環境下，將各工藝段（例如DCS 系統、輔助程控系統等）的數據和信息（如過程數據、報警信息和設備狀態等）進行匯總，從而集成企業的各種信息，實現與Internet 的連接，完成管理、決策和商務應用的各種功能。通過管理層，公司和集團領導可以實時監控現場設備，并通過授權還可以對各系統進行組態。
3 PROFIBUS 現場總線系統的優點
3.1開放性
PROFIBUS 是一個完全開放的、與制造商無關的、無知識產權保護的現場總線標準，全球有超過250 家公司可以生產超過2000 種支持PROFIBUS 的系統和設備。PROFIBUS 的開放性保證了不同制造廠商的產品的互連。例如西門子公司的DCS 或PLC 可以通過PROFIBUS 連接第三方的遠程I/O、智能設備和儀表，這些連接只需要產品制造商提供相應的GSD文件或EDD 文件，然后進行簡單組態即可實現。目前國際知名的自動化系統制造商如：SIEMENS、ABB、EMERSON、FOXBORO 等和知名的儀表制造商如：SIEMENS、EMERSON 等都可以提供豐富的支持PROFIBUS 的產品。知名的PLC 品牌如：SIEMENS、MODICON、AB 也都支持PROFIBUS 總線。
3.2可靠性
PROFIBUS 現場總線已安裝運行節點數超過1000 萬個，大大高于其它現場總線系統，它是IEC61158 的重要組成部分，并于2001 年成為中國的行業標準JB/T 10308.3-2001。PROFIBUS 的可靠性表現在以下幾個方面：
1．PROFIBUS 總線上的數據傳輸是完全基于數字信號實現的，這樣可以大幅提高信號傳輸過程中的抗干擾能力。
2．采用PROFIBUS 總線直接連接現場智能設備，可以減少大量接線點，減少了由于接線不牢或接線不規范引起的故障。
3．PROFIBUS 連接智能設備，減少了A/D 轉換的環節，提高了自動化系統的采集精度，為精確控制提供保障。
4．PROFIBUS 上各設備的連接非常簡單，并可以通過專用剝線工具和PROFIBUS 接頭，減少接線風險；同時PROFIBUS 接頭可以保證總線上任何一個節點故障不影響系統通訊。
5．支持冗余總線系統，提高系統可靠性。
3.3擴展靈活
采用PROFIBUS 總線結構的控制系統，擴展非常方便靈活，主要表現在以下幾個方面：
1．拓撲結構靈活，可以支持總線型、星型、樹型、冗余環型等多種拓撲結構。
2．支持光纖和雙絞線作為通訊介質，采用多模光纖時，兩個光電模塊間的距離可達3KM，采用單模光纖時，兩個光電模塊間的距離可達26KM；采用雙絞線不加中繼的最遠通訊距離可達1KM，采用中繼時最遠可達9KM。
3．一條PROFIBUS-DP 總線最多可以連接123個DP從站，所有滿足PROFIBUS-DP通訊規約的設備都可以連接到系統中。目前全球有超過1200 家公司可以生產超過2000 種支持PROFIBUS 的產品，因此具有很強的開放性和可擴展性。
4．提供多種接口設備，用于將冗余DP總線轉換成單DP總線和將冗余DP總線轉換成PA總線，可以將DP 總線轉換成Asi 總線等，非常便于擴展。
5．PROFIBUS 同時可以支持PROFIsafe 協議，一條總線上既可以傳輸標準數字信號，也可以同時傳輸故障安全的信號。
6．提供可用于危險領域的接口模塊，可以支持在危險區域的應用。
3.4實時性
采用PROFIBUS 總線的系統具有很高的實時性，這是由PROFIBUS 總線系統的數據傳輸速率高所決定的。PROFIBUS-DP 總線的傳輸速率可達12M，是目前通訊速率最高的現場總線。
3.4.1PROFIBUS-DP 總線的響應時間
計算PROFIBUS-DP 總線的響應時間可以按下面的計算公式進行計算：
t Cycle_DP = （317 x （nSlaves） + 11 x （nBytes） ） x Tbit
317 是一個常數，表示一個DP 從站建立通訊連接所需的數據位；
第一個N 表示整個PROFIBUS-DP 總線上的從站數量；
第二個N 表示整個PROFIBUS-DP 總線上傳輸的數據總數，單位為字節。
如果總線系統中還有PA 總線，則PA 總線的響應時間為：
t Cycle_PA-channel = （317 x （nSlaves） + 8 x （nBytes） ） x Tbit
整個PROFIBUS-DP 系統的響應時間為：
t Cycle = t Cycle_PA-channel + t Cycle_DP + t Acylic
3.4.2PROFIBUS 總線系統的實時性
從上面的公式可以看到，一個典型的通過PA 總線連接的智能儀表的響應時間為10ms；
一個典型的通過PA 總線連接的執行機構的響應時間為15ms；
一個PROFIBUS-DP 從站的響應時間
4 PROFIBUS 現場總線系統的應用設計
4.1進行PROFIBUS 網絡設計需考慮的問題：
1．需要什么樣的網絡功能
2．是否用于過程自動化
3．是否需要安全協議
4．是否通過總線連接驅動設備等
5．是采用4-20 mA， 4-20mA/HART? 還是采用數字設備
6．通過PA 還是通過DP 連接
7．用于安全領域還是危險區域
8．現場需要多長的電纜，長度限制是多少
9．需要哪些過程數據（是否需要設備狀態信息
10．需要什么樣的DP主站接口，接口有什么樣的限制
11．DP 從站有什么樣的限制
12．要求的網絡響應時間是多少
13．DP 響應時間
14．PA 響應時間
4.2系統結構方案的制定
4.2.1根據用戶的需求制定方案
當用戶的要求清楚之后，就可以根據用戶的需求設計一套適用的解決方案。以油田地下水處理程控系統為例來簡單說明。
油田地下水處理系統由預處理系統、化學處理系統、物理氧化系統、酸堿系統等構成，主要工藝設備包括降溫塔、多級分理罐、氧化池、酸堿池、風機、水泵、交換器等，主要測量儀表包括溫度變送器、壓力變送器、差壓變送器、液位計、流量計、酸度計、堿度計、硅表、鈉表、濁度計等；另外還有大量的氣動隔膜閥、電機等。對于這樣的系統，我們可以采用PROFIBUS 總線來完成監控任務。
用遠程I/O 加智能DP/PA 儀表的方式來實現時，采用IP65/67 防護等級的ET200X 遠程I/O 采集過程及設備的參數，把ET200X 直接安裝在現場，同時ET200X 提供模塊化的交換器閥模塊和馬達模塊，集中監控氣動隔膜閥、交換器和小電機（3KW）。其他的風機、泵機、通過SIMOCODE 連接到PROFIBUS-DP。所有的儀表（溫度傳感器除外）都通過DP 或PA 總線連接到系統中。
4.2.2 系統結構
根據上述分析考慮設計的系統結構如下圖所示：
4.2.3系統結構特點
采用PROFIBUS-DP 的系統結構非常簡潔，并具有以下特點：
（1） 設備狀態信息監視；
（2） 基于設備狀態的檢修；
（3） 儀表控制室集中校驗；
（4） 采用智能馬達控制器，簡化電控柜接線，并可監控電機啟停次數；
（5） 節省大量電纜；
（6） 真正分布式控制；
（7） 采用閥島模塊可以實現氣動革膜閥的集中控制，節約壓縮空氣；
（8） 縮短安裝周期，提前投入運行等。
5 PROFIBUS 現場總線系統的應用現狀分析及發展前景
5.1應用現狀
PROFIBUS-DP 是由國際知名的自動化公司，如：SIEMENS、ABB 等公司研發的，完全是為了滿足工業自動化領域應用的現場總線系統，并且在各行業特別是冶金、石化、市政等行業都有很多應用。對一個自動化程度非常高的行業，如主機DCS 系統、脫硫DCS 系統以及主要輔機程控系統，這些系統都存在可靠性要求高、監控設備和對象多而復雜、實時性要求高等特點。特別是主機DCS 系統，涉及數百臺壓力和差壓變送器，數百臺電動或啟動執行機構，數百個溫度測點，系統要進行復雜的閉環控制、串級控制、三沖量控制、比率控制，要進行設備連鎖控制，要進行復雜的鍋爐燃燒管理、機爐協調控制。所有這些都需要有高可靠性的控制系統來保證整個生產過程的安全、穩定、可靠運行。隨著現場總線技術的出現以及日臻成熟和企業信息化要求的提高，基于PROFIBUS現場總線的控制系統將為各行業自動化系統提供更好的選擇。
目前基于現場總線的控制系統應用還受到一定的制約，主要問題包括以下幾個方面：
1．支持現場總線的智能設備造成初期投資的提高；
2．有些設備和儀表不帶總線接口；
3．哪些設備、儀表信息可以傳送；
4．系統結構如何變化，如何構筑一個基于現場總線的控制系統；
5．通訊是否可靠；
6．設備選型的局限性等。
造成硬件成本升高的主要因素是自動化系統設備成本提高約10%，PA儀表成本升高約10%。但是可以大幅減少電纜橋架、控制電纜等附件的費用，同時可以大幅降低安裝施工和自控系統的安裝調試費用，縮短工期。
目前帶總線接口的儀表、執行機構、變頻器、智能馬達控制器、閥門定位器等的選用，條件已經成熟，因為很多知名的儀表、設備制造商如：SIEMENS、ABB 等都可以提供多種可供選擇的成熟的帶總線接口的系統和設備，價格也越來越與常規智能設備接近。而且基于HART 協議連接變送器的結構已經在很多自動化系統中獲得應用，在集中校驗、提高采集精度等方面取得用戶的好評。而現場總線是比HART 協議更全面的總線，因此具有更好的應用前景。
5.2發展前景
對于油田的改造系統，例如長慶油田、克拉瑪依油田等，由于存在大量采用非智能儀表和執行機構，全面更換、更新可能性很小，對于這樣的系統更新，PROFIBUS現場總線也可以提供很好的解決方案。可以采用遠程I/O 的方式，通過常規I/O 模塊采集非智能儀表的信號，然后通過PROFIBUS-DP 總線連接到中央控制器。儀表和執行機構可以按設備生命周期逐批更換。
可以毫不夸張地說，PROFIBUS 現場總線是新一代過程控制系統的生力軍。
參考文獻
[1]崔堅.Siemens Industrial Communication Guide[R].北京西門子公司，2005-8-6.
