LWIP中零拷贝技术的研究与应用
收稿日期:2017-07-07 修回日期:2017-11-15 网络出版时间:2018-02-24基金项目:陕西省重大科技创新专项资助项目(2010ZKC 02-08)
作者简介:赵成青(1990-),男,硕士研究生,研究方向为嵌入式系统开发与设计;李宥谋,教授,研究方向为集成电路设计二嵌入式系统开发与
设计三
网络出版地址:http ://https://www.360docs.net/doc/da17420030.html, /kcms /detail /61.1450.TP.20180224.1521.066.html
LWIP 中零拷贝技术的研究与应用
赵成青,李宥谋,刘永斌,王 涛
(西安邮电大学,陕西西安710000)
摘 要:LWIP 是一种轻量级的TCP /IP 协议栈三在运行过程中占用少量的资源,主要应用在低端的嵌入式系统三文中从物理层到应用层,分三个层次分析了LWIP 协议栈的数据传递过程三分别是物理层到协议栈内部的数据传递过程二协议栈内部本身的数据传递过程二协议栈和外部应用程序数据的传递过程三而数据在协议栈内部传递时,通过pbuf 缓冲包在各层之间传递数据包的地址指针已经实现了数据在协议栈内部各层之间的零拷贝传递三提出了在物理网卡和LWIP 协议栈传递数据二外部应用程序和LWIP 协议栈传递数据时的改进方法,避免了数据的两次拷贝,从而实现了数据从物理层直达应用层,提高了系统的传输效率和并发性能三测试结果表明,数据传输速率从未优化的2.04MB /s 提升到9.8MB /s,已接近网卡性能极限三
关键词:分层;内存映射;指针传递;零拷贝;IPC 方式中图分类号:TP216 文献标识码:A 文章编号:1673-629X (2018)07-0182-05
doi:10.3969/j.issn.1673-629X.2018.07.039
Research and Application of Zero Copy Technology in LWIP
ZHAO Cheng -qing ,LI You -mou ,LIU Yong -bin ,WANG Tao
(Xi ’an University of Posts and Telecommunications ,Xi ’an 710000,China )
Abstract :LWIP ,a lightweight TCP /IP stack ,occupies a small amount of resources during the operation and is mainly used in low -end embedded systems.From the physical layer to the application layer ,the data transfer process of the LWIP protocol stack is analyzed in three levels which are the data transfer process from the physical layer to the protocol stack ,the data transfer process inside the protocol stack ,and the data transfer between the protocol stack and the external application program.When the data is passed inside the protocol stack ,the address pointer of the data packet is transmitted between the layers through the pbuf buffer packet ,and the data has been trans?mitted by zero copy between the layers of the protocol stack.We propose an improved method to transfer data between the physical net?work card and the LWIP protocol stack ,the external application program and the LWIP protocol stack ,so as to avoid the two copy of the data.The system realizes the direct application of data from the physical layer to the application layer ,and improves the transmission effi?ciency and the concurrent performance of the system.Test shows that the rate of data transmission has been optimized from 2.04MB /s to 9.8MB /s ,which is close to the network card performance limit.
Key words :layered ;memory mapping ;pointer passing ;zero copy ;IPC mode
0 引 言
LWIP 是瑞典计算机科学院(SICS )的Adam
Dunkels 开发的用于嵌入式系统的开源TCP /IP 协议栈[1]三LWIP 的含义是轻量级的TCP /IP 协议,专注于减少资源消耗三嵌入式网络传输系统由于成本资源的限制,往往采用简化的TCP /IP 协议三文中通过研究二分析常用的嵌入式网络协议栈LWIP 的结构,在物理层和应用层提出了提高系统传输效率的改进方法三
在小型嵌入式系统中,LWIP 的实现基于上层协
议已明确知道下层协议所使用的数据结构的特点[2]三它会假设各层间的部分数据结构和实现原理在其他层是可见的三在数据包递交过程中,各层协议可以通过指针直接指向数据包中其他层次的字段三所以上层可直接使用取地址计算得到下层中的数据,这不仅使整个协议栈对数据包的操作更加灵活,而且避免了LWIP 协议栈内部数据递交时的复制三但是,这仅仅
第28卷 第7期2018年7月 计算机技术与发展COMPUTER TECHNOLOGY AND DEVELOPMENT
Vol.28 No.7
July 2018
是在LWIP协议栈内部实现数据的零拷贝三在物理网
卡向协议栈传递数据时和协议栈向应用程序传递数据
时,还是存在两次消耗较大的数据拷贝过程三所以,文
中提出在网卡接收数据时让LWIP内核存储区指针直
接指向物理网卡的寄存器地址的方法,避免了物理网
卡数据到LWIP协议栈缓冲区数据的拷贝[3]三在应用层,提出了利用μcos操作系统的邮箱机制,避免了多
个外部应用程序和协议栈内核交互时的数据拷贝[4],从而实现了从物理层到应用层真正的数据零拷贝,并且提高了系统的并发性三
1 物理网卡到LWIP协议栈数据的传递在嵌入式系统中应用比较广泛的是MicroChip公司的ENC28J60网卡三在网卡驱动函数接收数据包时,网卡驱动函数首先向网卡发送数据包传送指令,此时网卡会把BNRY(边界寄存器)处的一个网卡格式的数据包数据一次性全部发送到DMA端口,此时网卡驱动函数会在DMA端口读取所有字节数据后,网卡会自动将BNRY(边界寄存器)值调整为下一个数据包地址,以准备下一次读取所有字节数据三然后将接收到的数据封装成LWIP熟悉的格式并且写到缓冲区中,这个过程涉及到数据到拷贝[5]三在ENC28J60网卡中接收缓冲器由一个硬件管理的循环FIFO构成三ERXST表示接收缓冲区起始地址,ERXNDH表示接收缓冲区结束地址[6]三如图1所示,通过把网卡相关的寄存器映射到LWIP内核内存空间,就可以直接对网卡寄存器进行操作,避免了物理网卡到LWIP 内核空间的数据拷贝三然后封装成LWIP内核能够识别的pbuf类型的数据包结构,在LWIP内核中由low_ level_input()函数完成这个功能三通过ehternetif_in?put()函数解析该数据包的类型,然后将该数据包指针递交给相应的上层三
图1 网卡内部寄存器指针映射
2 LWIP协议层间数据传递
在网卡接收数据时,需要申请一个数据包,然后将网卡中的数据填入数据包中三发送数据包时,协议栈的某层中会申请一个pbuf,并将相应的数据装入到数据区域,同时相关的协议首部信息也会被填写到pbuf 的预留数据区域中[7]三数据包申请函数有两个重要参数,一个是想申请的数据包pbuf类型,另一个重要参数是该数据包是在协议栈中哪一层被申请的,分配函数会根据这个层次的不同,在pbuf数据区域前为相应的协议预留出首部空间,这就是offset值三总的来说, LWIP定义了四个层次,当数据包申请时,所处的层次不同,会导致预留空间的offset值不同[8]三层次定义时通过一个枚举类型pbuf_layer:
Typedef enum{
PBUF_TRANSPORT,//传输层
PBUF_IP,//网络层
PBUF_LINK,//链路层
PBUF_RAW,//原始层
}pbuf_layer;
上面的结构体中除了定义枚举类型pbuf_layer来表示各个网络协议层的名称外,还定义了两个宏: PBUF_TRANSPORT_HLEN和PBUF_IP_HLEN三前者是典型的TCP报文首部长度,而后者是典型的不带任何选项字段的IP首部长度三代码如下所示:
Switch(layer){
Case PBUF_TRANSPORT:
Offset=PBUF_LINK_HLEN+PBUF_IP_HLEN+PBUF_ TRASNSPORT_HLEN;
Case PBUF_IP:
Offset=PBUF_LINK_HLEN+PBUF_IP_HLEN;
Case PBUF_LINK:
Offset=PBUF_LINK_HLEN;
Case PBUF_LINK:
Offset=0;
在LWIP的数据包管理函数pbuf.c中,首先根据数据包申请时传入的协议层参数,计算需要在pbuf数据区签预留的长度offset值,然后根据pbuf的类型进行实际申请三Pbuf_pooll类型申请最复杂[9],因为可能需要几个pool连接在一起,以此来满足用户的空间需求三
限于篇幅,对LWIP内存分配机制不做深入研究; pbuf_ref和pbuf_rom类型申请最简单,它们只是在内存MEMEP_PBUF中分配一个pbuf结构空间,然后初始化相关字段,注意这两种类型的payload指针需要用户自行设置,通常在调用完函数pbuf_alloc后,调用者需要将payload指向某个数据区三
在原始层以太网驱动中:
P=pbuf_alloc(PBUF_RAW,recvlen,PBUF_RAM);
这个调用语句申请了一个PBUF_RAM类型的pbuf,且其申请的协议层为PBUF_RAW,所以pbuf_al?loc函数不会在数据区前预留出任何首部空间;通过使用p->payload,就可以实现对pbuf中数据区的读取或
四381四
第7期 赵成青等:LWIP中零拷贝技术的研究与应用
者写入操作了三
在传输层TCP层:
P=pbuf_alloc(PBUF_RAW,recvlen,PBUF_RAM);
它告诉数据包分配函数使用PBUF_RAM类型的pbuf,且数据前应该预留一部分的首部空间三由于这里是PBUF_TRANSPORT层,所以预留空间将有54个字节,即TCP首部长度的20个字节二IP数据包首部长度的20个字节以及以太网帧首部长度的14字节三当数据包往下层递交,各层协议就直接操作这些预留空间的数据,以实现数据首部的填写,这样就避免了数据的拷贝三
3 LWIP软件与用户程序间的数据传递3.1 用户缓冲数据结构
协议栈API实现时,也为用户提供了数据包管理函数,可以完成数据包内存申请二释放二数据拷贝等任务三无论是UDP还是TCP连接,当协议栈接收到数据包后,会将数据封装在一个netbuf中,并递交给应用程序[10]三在发送数据时,不同类型的连接将导致不同的数据处理方式三对于TCP连接,内核会根据用户提供待发送数据的起始数据和长度,自动将数据封装在合适的数据包中,然后放入发送队列;对于UDP,用户需要手动将数据封装在netbuf中,通过调用发送函数,内核直接发送数据包中的数据段三
应用程序使用netbuf结构来描述二组装数据包,该结构只是对内核pbuf的简单封装,是用户应用程序和协议栈共享的三外部应用程序可以使用该结构来管理发送数据二接收数据的缓冲区三netbuf是基于pbuf实现的,其结构如以下代码所示:
Struct netbuf{
Struct pbuf*p,*ptr;
Ip_addr_t*addr;
U16_t port;
}
其中,netbuf相当于一个数据首部,保存数据的字段是p,它指向pbuf链表首部,ptr指向链表中的其他位置,addr表示IP地址,port表示端口号三
netbuf是应用程序描述待发送数据和已接收数据的基本结构,引入netbuf结构看似会让应用程序更加繁杂,但实际上内核为应用程序提供了API,通过共享一个netbuf结构(如图2所示),两部分API就能实现对数据包的共同处理,避免了数据拷贝三
图2 用户缓冲区结构
3.2 操作数据缓冲区指针
与BSD相同,LWIP协议栈API也对网络连接进行了抽象三但它们之间的抽象存在一定的差别:BSD 实现了更高级别的抽象,用户可以像操作文件那样来操作一个网络连接;LWIP中,API只能实现较低级别的抽象,用户操作的仅仅是一个网络连接,而不是文件三在BSD中,应用程序处理的网络数据都处于一片连续的存储区域中,可以使用户对数据的处理更加方便三在LWIP中,若API使用上述数据存储机制可能会导致很大的缺陷,因为LWIP中网络数据都存储在pbuf中,如果要实现存储在连续的存储区的话,需要将所有pbuf数据拷贝到这个连续的存储中,这将造成数据的拷贝三为了避免数据拷贝以后再递交给用户,需要直接操作pbuf的一些方法,而LWIP中恰恰提供了这些方法三比如通过netbuf_next()可以修改数据指针指向下一个数据段,如果返回值为0,表示netbuf 中还存在数据段,大于0说明指针已经指向netbuf中的最后一个数据段了,小于0表明netbuf中已经没有数据段了三当用户未调用netbuf_next()函数的情况下,ptr和p都默认指向第一个pbuf三通过netbuf_next
()对协议栈和应用程序共同缓冲区指针的调整和读取,避免了应用程序和数据以及内核栈的拷贝三
4 应对多个外部应用程序的指针传递在单独运行LWIP时,用户应用程序和协议栈内核处于同一进程中,用户程序通过回调的方式进行三这样,用户程序和协议栈内核出现了相互制约的关系,因为用户程序执行的时候,内核一直处于等待状态,内核需要等待用户函数返回一个处理结果再继续执行三如果用户执行计算量很大,执行时间很长,则协议栈代码就一直得不到执行,协议栈接收,处理数据包效率会受到直接的影响三最严重的结果是,如果发送方速度很快,则协议栈会因为来不及处理而出现丢包的情况三为了设计多进程外部应用程序,将LWIP移植到
四481四 计算机技术与发展 第28卷
μcos操作系统下,让LWIP内核作为操作系统的一个任务运行[11]三LWIP协议栈设计时,提供了协议栈与操作系统之间函数的接口三协议栈API由两部分组成三一部分提供给应用程序,一部分提供给协议栈内核三应用程序和协议栈内核通过进程间通信机制进行通信和同步[12]三使用到的进程通信机制包括了以下三种[13]:(1)邮箱,例如内核邮箱mbox二连接上接收数据的邮箱recvmbox;
(2)信号量,例如op_completed,用于两部分API 同步;
(3)共享内存,例如内核消息结构tcp_msg二API 消息内容api_msg等[14]三
两部分API间的关系如图3所示三API设计的主要思想是让应用程序成为一个单独的进程;而协议栈也成为一个单独的进程三用户进程只负责数据的计算等其他工作,协议栈进程仅仅负责通信工作三两部分进程之间使用三种IPC方式中的邮箱和信号量集,内核进程可以直接将数据递交到应用程序邮箱中,然后继续执行,不必阻塞等待,邮箱对于应用程序来说就像一个输入队列,提高了系统的实时性[15]三
图3 两部分独立进程间的通信 全局邮箱mbox在协议栈初始化时建立,用于内核进程tcpip_thread接收消息三内核进程通过共享内存的方式与协议栈的其他各个模块进行通信,它从邮箱中获得的是一个指向消息结构的指针三函数tcp_ input在内存池中为系统消息结构申请空间,并根据消息类型初始化结构中的相关字段,把内核消息封装在tcp_msg结构中,最后将消息投递到系统邮箱中等待内核进程tcpip_thread处理三tcpip_thread使用从邮箱中获得的指针指定到对应内存地址处读取消息内容,从而避免了两个进程间通信的数据的拷贝三
5摇性能测试对比及其应用
在局域网内,对ARM开发板STM32F103VET6-EV上基于无操作系统和移植了μcos操作系统的LWIP两种方法编写的UDP服务器进行数据吞吐能力的测试,以此来估算网卡及整个板子的网络处理性能及对比无操作系统模拟层和在操作系统模拟层下编写的UDP服务器性能的差别三
在Windows主机上运行iperf软件来测试服务器的数据吞吐能力三如图4(a)所示,在软件上选择UDP 协议,设置好服务器IP地址(192.168.1.230)和端口号(5000)后,单击start iperf,软件开始对服务器性能进行测试三从图4(a)可以看出,服务器的上下行带宽都可以维持在9800kb/s左右,很接近ENC28J60网卡的处理值上线10M/s三在操作系统模拟层下基于LWIP零拷贝技术编写的UDP服务器,板子的网络处理性能达到最优三从图4(b)可以看出,基于无操作系统模拟层下编程的服务器在客户端连续发送大量数据
图4 UDP性能测试四581四
第7期 赵成青等:LWIP中零拷贝技术的研究与应用
时导致丢包情况,严重情况下甚至出现死机的情况三
6摇结束语
综上所述,在应对多个外部应用程序的情况下,无操作系统模拟层的UDP 服务器编程,虽然避免了数据的拷贝,但是无法应对多个外部应用程序三所以将LWIP 移植到μcos 操作系统下,不仅减少了内存开销,而且能够应对多个外部应用程序三文中的研究成果已经成功应用于嵌入式网管系统项目并实际运行,不仅提高了基于STM 32平台μcos 操作系统下测量仪器代理模块的传输效率,提高了系统的实时性,而且节约了内存开销三
参考文献:
[1] CAROFIGLIO G ,MUSCARIELLO L.On the impact of TCP
and per -flow scheduling on internet performance [J ].IEEE /ACM Transactions on Networking ,2012,20(2):52-56.[2] SHERWANI S A ,KHIYAL M S H.Real -time scheduler for
transport protocols [J ].Information Technology Journal ,
2007,6(3):376-379.
[3] LI Jinlei ,ZHENG Wengang ,SHEN Changjun ,et al.Applica?
tion of modbus protocol based on μC /TCPIP in water saving
irrigation in facility agricultural [C ]//International confer?ence on computer and computing technologies in agriculture.[s.l.]:[s.n.],2014.
[4] SCHIEPEK G ,AICHHORN W.Real -time monitoring of
psychotherapeutic change processes [J ].Psychotherapie ,Psy?chosomatik ,Medizinische Psychologie ,2013,63(1):39-47.[5] 陈 实,武 杰.一种基于以太网的嵌入式数据传输速率
优化方法研究[J ].微型机与应用,2015,34(4):64-66.[6] 张庆辉,马延立.STM 32F 103VET 6和ENC 28J 60的嵌入式
以太网接口设计[J ].单片机与嵌入式系统应用,2012(9):23-25.
[7] 张 齐,劳炽元.轻量级协议栈LWIP 的分析与改进[J ].
计算机工程与设计,2010,31(10):2169-2171.
[8] 蔡雄飞,王新华,郭淑琴.嵌入式TCP /IP 协议LWIP 的内
存管理机制研究[J ].杭州电子科技大学学报,2012,32(4):118-121.
[9] 付晓军,夏应清,何 轩.嵌入式LWIP 协议栈的内存管理[J ].电子技术应用,2006,32(3):56-58.
[10]李茂正.嵌入式系统中实现网络协议[D ].南京:南京大
学,2011.
[11]苏勇辉.基于ARM 微处理器TCP /IP 协议栈LwIP 实现[J ].国外电子测量技术,2009,28(10):76-78.[12]MOLAY B.Unix /Linux 编程实践教程[M ].杨宗源,黄海
涛,译.北京:清华大学出版社,2004:464-475.
[13]LABROSSE J J.嵌入式实时操作系统μC /OS -II [M ].邵
贝贝,译.北京:航空航天大学出版社,2012:143-150.[14]STEINKE R C ,NUTT G J.A unified theory of shared mem?
ory consistency [J ].Journal of the ACM ,2004,51(5):800-
849.
[15]任 哲.嵌入式实时操作系统μC /OS -II 原理及应用
[M ].北京:航空航天大学出版社,2005:133-139
.
(上接第181页)
网络性能比较[J ].中国卫生统计,2013,30(2):173-176.
[4] 卢辉斌,李丹丹,孙海艳.PSO 优化BP 神经网络的混沌时
间序列预测[J ].计算机工程与应用,2015,51(2):224-229.
[5] 游丹丹,陈福集.基于改进粒子群和BP 神经网络的网络
舆情预测研究[J ].情报杂志,2016,35(8):156-161.[6] 张宝堃,张宝一.基于BP 神经网络的非线性函数拟合[J ].电脑知识与技术,2012,8(27):6579-6583.[7] BUSCEMA M.Back propagation neural networks [J ].Sub?stance Use &Misuse ,1998,33(2):233-270.
[8] 范广坡,余学飞,卢广文,等.改进PSO -BP 算法的压力导
丝温度及非线性补偿研究[J ].自动化仪表,2016,37(6):
16-20.
[9] 崔东文.多隐层BP 神经网络模型在径流预测中的应用[J ].水文,2013,33(1):68-73.
[10]JIAN Huajiang ,BU Yunsheng ,LI Xionggong ,et al.PSO al?
gorithm based task allocation in dynamic virtual enterprise [J ].Advanced Materials Research ,2011,189-193:2572-2576.
[11]朱小明,张慧斌.PSO 算法的稳定性分析及算法改进[J ].计算机科学,2013,40(3):275-278.[12]涂娟娟.PSO 优化神经网络算法的研究及其应用[D ].镇江:江苏大学,2013.
[13]LIU Lilan ,HU Rongsong ,HU Xiangping ,et al.A hybrid
PSO -GA algorithm for job shop scheduling in machine tool production [J ].International Journal of Production Research ,
2015,53(19):5755-5781.
[14]梅金平,张士兵,王海莲.基于PSO -GA 算法的多用户
OFDM 系统资源分配[J ].电视技术,2014,38(1):115-119.
[15]崔宝才.基于GA 改进BP 神经网络网络异常检测方法[J ].现代电子技术,2016,39(3):90-93.
[16]马福祥,马秀娟.一种基于二次变异策略的改进型遗传算
法[J ].计算机工程与应用,2014,50(13):62-65.
[17]SRINIVAS M ,PATNAIK L M.Adaptive probabilities of
crossover and mutation in genetic algorithms [J ].IEEE Transactions on Systems ,Man ,and Cybernetics ,1994,24(4):656-667.
四
681四 计算机技术与发展 第28卷
物联网技术的研究与应用
0引言 物联网是一种带有传感标识器的智能感知信息网络系统，促进了世界上物与物、 人与物、人与自然之间的对话与交流。它是继计算机、 因特网和移动通信网之后发展的一门新技术，是全球信息化发展的新阶段，实现了数字化向智能化的过渡与提升[1]。该技术将促进IT 业突破性进展，引发世界第三次产业化浪潮[2]，有着重大的科学意义和应用价值。 物联网（Internet of Things ），顾名思义是指由联网物品构成的网络。1999年，美国麻省理工学院自动标识中心首先提出“物联网”的概念，即在物品编码、RFID 技术和互联网的基础上，通过信息传感设备把所有物品与互联网连接起来， 实现智能化识别和管理；2005年，国际电信联盟ITU 正式提出了“物联网”的概念，包括了所有物品的联网与应用。目前较为公认的物联网的定义是：通过射频识别（RFID ）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、 跟Abstract:Extensive attentions have been aroused by the study and development of Internet of Things in recent https://www.360docs.net/doc/da17420030.html,ernments and enterprises of home and abroad have taken part in constructing the Internet of Things,which possibly has a profound influence on future develop －ment of the world.The Internet of Things is a technique that connects all the things by infor －mation sensing devices with Internet,to realize intelligent identification and management.It is regarded as another information industry wave after computer,Internet and mobile communica －tion network.The concept,basic characteristics and current situation of Internet of Things were firstly introduced.Key techniques of it were conferred then,including sensor network,RFID,EPC,GIS and intelligence technology.Furthermore,the applications of the Internet of Things were analyzed in aspects of logistics management ，urban management ，and intelligent trans －portation and so on.Finally ，the future prospects of Internet of Things technology were given ，which may promote its construction and development. Keywords:Internet of Things;key technique;technological application 物联网技术的研究与应用 文章编号：1672-1586（2010） 05-0022-07中图分类号： P208文献标识码：B 摘要：近年来， 物联网的研究与发展引起了人们的广泛关注，国内外政府和企业都采取行动参与物联网的构建，这可能对未来全球的发展产生深远影响。物联网是把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来的技术，以实现智能化识别和管理，是继计算机、 互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。本文介绍了物联网技术的概念、基本特征及发展现状；探讨了物联网研究中的关键技术，包括传感网技术、射频识别技术、产品 电子码、 地理信息系统以及智能技术；从物流管理、城市管理、智能交通等方面分析了物联网技术在社会中的应用。最后展望了物联网技术的前景，一定程度上促进了物联网的建设与发展。 关键词：物联网； 关键技术；技术应用程 曼，王让会 （南京信息工程大学环境科学与工程学院，江苏南京210044） CHENG Man ，WANG Rang-hui (School of Environmental Science and Engineering ，Nanjing University of Information Science and Technology ，Nanjing 210044 ，China) Advance in Technical Research and Application of In － ternet of Things 程曼（1988-）， 女，江 苏泰州人，生态学专业硕士研究生，主要研究方向为景观生态学。 E-mail:chengman0406 @https://www.360docs.net/doc/da17420030.html, 收稿日期： 2010-5-12
楔横轧模具设计的基本原则
楔横轧模具设计的基本原则 在设计楔横轧模具时，一般应遵循下述4个原则或者条件，即对称原则、旋转条件、缩颈条件、疏松条件。下面就每一原则加以说明： （1）对称原则。楔横轧模具上的左右两条斜楔，在工艺上希望完全对称。这样，在轧制过程中模具两边作用于轧件两边的x、y、z三个方向力是对称的，因而轧件不会由于轴向力不等而窜动，也不会由于轧件两边转速不一致而扭曲。 如果轴类件本身在长度上就是对称的，那么只要在制造上与工艺调整上加以注意，就自然地满足这一对称轧制原则。 但是，多数轴类件在长度上是不对称的，为了使作用于轧件两边的力符合对称原则，有4种解决办法： 第一种，成对轧制。将不对称的两个轴类件相对在一起轧制。这种办法不仅将非对称轴类件变为完全对称的轧制，并且使轧机的生产率提高一倍，但对某些长轴类件，往往受到模具尺寸的限制而无法采用。 第二种，分段对称轧制。将非对称轴分段用对称楔轧制。 第三种，长棒料预轧楔轧制。用预轧楔的方法将非对称轴类件变为对称轧制。 第四种，对称力轧制。可将左右两条斜楔的工艺参数（成形角α与展宽角β）采取不等数值，使其作用于轧件的力，尤其是轴向力尽可能相等的办法。 （2）旋转条件。设计楔横轧模具时，轧件在模具孔型的带动下能正常地旋转，是楔横轧必须的先决条件。 楔横轧轧件的整体旋转条件，由于问题比较复杂，还写不出判别式。建议用最不利截面的旋转条件判别式进行判断，其判别式为： tanαtanβ≤d1μ2πdK(1+(d1D1)) 式中：d1——轧件轧后的直径； D1——轧辊上模具的楔顶直径； dK——轧件的滚动直径。 从旋转条件判别式中可以看出： 1) 模具与轧件间的摩擦系数μ越大，旋转条件越好，而且是平方关系的影响。所以增加摩擦系数μ是保证旋转条件最重要最有效的因素，为此，在楔横轧模具的入口处和斜楔面上均刻有平行于轴线刻痕,这样做可以把热楔横轧的摩擦系数μ从0.2～0.3提高到0.35～0.6。 2) 模具的成形角α、展宽角β、轧件的轧后直径与模具楔顶直径之比d1/D1越小，旋转条件越好，但这些参数还受其他重要条件的限制，调整余地不很大。 3）缩颈条件。在设计楔横轧模具时，应满足轧件不因轴向力过大将轧件拉细这个条件。轧件不被轴向力PZ拉细的判别条件为： 2PZ＜14πd12σ或P＜πd12σ8sinα 式中：σ——轧件材料的变形阻力。 从上式中可以看出：当轧件的材料、轧制温度及轧后直径d1等确定后，轧件是否会拉细，主要决定于成形角α的大小，α角越大越易拉细。 当断面收缩率比较大时，容易产生拉细现象，故成形角α应取小的数值。 4）疏松条件。楔横轧的轧件，由于金属纤维沿零件的外形连续分布，晶粒细化等，使轧后零件的质量得到提高。
储热技术的研究与应用(可研 基础)
储热技术的研究与应用 余热利用分析报告 第一章工业热能现状及利用率 1.1余热能源现状 当前，我国能源利用仍然存在着利用效率低、经济效益差，生态环境压力大的主要问题。节能减排、降低能耗、提高能源综合利用率作为能源发展战略规划的重要内容，是解决我国能源问题的根本途径，处于优先发展的地位。 实现节能减排、提高能源利用率的目标主要依靠工业领域。我国工业领域能源消耗量约占全国能源消耗总量的70％，主要工业产品单位能耗平均比国际先进水平高出30％左右。除了生产工艺相对落后、产业结构不合理的因素外，工业余热利用率低，能源没有得到充分综合利用是造成能耗高的重要原因。 我国能源利用率仅为33％左右，比发达国家低约10％。至少50％的工业耗能以各种形式的余热被直接废弃。因此从另一角度看，我国工业余热资源丰富，广泛存在于工业各行业生产过程中，余热资源约占其燃料消耗总量的17％～67％，其中可回收率达60％，余热利用率提升空间大，节能潜力巨大。工业余热回收利用又被认为是一种“新能源”，近年来成为推进我国节能减排工作的重要内容。 工业余热来源于各种工业炉窑热能动力装置、热能利用设备、余热利用装置和各种有反应热产生的化工过程等。目前，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17％～67％，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60％。合理充分利用工业余热可以降低单位产品能耗，取得可观的经济效益。 工业余热按其能量形态可以分为三大类，即可燃性余热、载热性余热和有压性余热。
1）可燃性余热 可燃性余热是指能用工艺装置排放出来的、具有化学热值和物理显热，还可作燃料利用的可燃物，即排放的可燃废气、废液、废料等，如放散的高炉气、焦炉气、转炉气、油田伴生气、炼油气、矿井瓦斯、炭黑尾气、纸浆黑液、甘蔗渣、木屑、可燃垃圾等。 2）载热性余热 常见的大多数余热是载热性余热，它包括排出的废气和产品、物料、废物、工质等所带走的高温热以及化学反应热等，如锅炉与窑炉的烟道气，燃气轮机、内燃机等动力机械的排气，焦炭、钢铁铸件、水泥、炉渣的高温显热，凝结水、冷却水、放散热风等带走的显热，以及排放的废气潜热等。 3）有压性余热 有压性余热通常又叫余压（能），它是指排气排水等有压液体的能量。另外，因为工业余热的温度是衡量其质量（品位）的重要标尺，而其温度的高低亦影响了余热回收利用的方式，所以余热也通常按温度高低分为：高温余热，T≥650℃；中温余热，230 ℃≤T<650℃；低温余热，T<230℃。 余热资源来源广泛、温度范围广、存在形式多样.从利用角度看，余热资源一般具有以下共同点：由于工艺生产过程中存在周期性、间断性或生产波动，导致余热量不稳定；余热介质性质恶劣，如烟气中含尘量大或含有腐蚀性物质；余热利用装置受场地等固有条件限制。 1.2余热现状 见附件 第二章储热技术的发展及储热材料分类 2.1储热材料的分类 目前，主要有三种储热方式，包括显热储热、潜热储热（也称为相
反渗透水处理技术及其应用趋势研究
反渗透水处理技术及其应用趋势研究 随着科学技术的不断发展，水处理工艺也取得了一定的进步。尤其现阶段的反渗透水处理技术，在工业生产用水、城市生活用水以及废水处理等方面得到广泛应用。本文主要对反渗透水处理技术的工作原理、反渗透膜技术的应用以及应用趋势进行探析。 标签：反渗透水处理技术用用趋势工艺 0前言 作为人类生产生活必备的资源，水资源一直关系着人们的生存问题。然而随着经济的快速发展以及工业化进程的加快，出现了水资源污染与水资源短缺等问题，使人们生产生活都受到了一定的影响。因此，加强反渗透水处理技术的应用，将是解决此困境的必然手段。 1反渗透工作的基本原理 反渗透主要指通过比较精密的膜制液体将实施对象进行分隔的技术，其工作原理在于利用精密膜液压力差值带来的动力，通过渗透膜使溶液中的溶剂能够分解出来。其中产生的压力差值又可称为渗透压，一般受溶液自身特性及其浓度、温度很大程度上能够影响渗透压的高低情况。而提到的反渗透膜是一种精密且比较复杂的装置，很容易出现堵塞或污染的情况，而且即便是微小的损伤也影响该装置的整体效能。所以要求使用反渗透膜时，必须保证进水的水质，通过分析水质特点、水质性质对原水进行处理，使反渗透膜装置应用过程中能够以水质符合标准为前提，实现高效能[1]。 2反渗透膜的应用 2.1反渗透膜在工业废水中的应用 工业废水往往包含很多废油物质、重金属等，排放过程中会对生态环境带来很大的危害。现阶段国内对电镀、重金属等废水处理的反渗透装置大约为120套左右，其采用的组件主要以卷状式以及内管式为主，操作压强为218Mpa，镍离子分离率也实现97.17%，当水通量能够保持在0.15m3/（㎡·d）时，几乎可以完全回收镍元素。 2.2反渗透膜在城市污水中的应用 当前，城市污水的处理包括对污水的净化以及对水资源的回收利用，其中对污水净化一般指污水处理厂能够从净化后的水中提取出优质的淡水。因为很多国家都面临水资源短缺的情况，所以对反渗透水处理技术的应用极为广泛。以新加坡为例，其基本国情便是严重缺水，但新加坡很多的反渗透污水处理厂通过对反
北京科技大学科技成果——轴类零件轧制(楔横轧与斜轧)技术
北京科技大学科技成果——轴类零件轧制（楔横轧与 斜轧）技术 成果简介 高效零件轧制（楔横轧与斜轧）是一种零件成形新工艺新技术。与传统的锻造切削工艺生产某些轴类零件相比，优点为：生产效率高3-10倍，材料利用率提高20-35%，零件的综合机械性能提高30%以上，模具寿命提高20倍左右，产品成本平均降低30%左右。 北京科技大学零件轧制研究中心开展该项研究工作已40多年，获国家科技进步三等奖2项，国家技术发明四等奖1项，省部级科技进步一等奖2项，二等奖5项，1990年列为国家科委首批《国家科技成果重点推广计划》项目。由于推广工作显著，在1995年召开的全国科技工作大会上，被国家科委评为《全国十大典型推广项目》之一。 应用范围 楔横轧典型零件有：汽车中的变速箱一轴、二轴、中间轴、后桥主动轴、转向球销与拉杆、四联齿轮、吊耳轴、半轴等；拖拉机中的变速箱I、II、III、V轴，半轴等；发动机中的一缸至六缸凸轮轴、启动轴等；油泵的二缸至六缸凸轮轴、齿轮轴；摩托车与自行车中的齿轮轴、传动主轴、花键轴、启动轴、曲柄等；五金工具中的钳子、扳手、凿子、卸扣等；其它零件，如电机轴截齿刀体、纺织锭杆、电机轴、装饰零件等。 斜轧典型零件有：?25mm-?50mm轴承钢球，?3mm-?6mm自
行车钢珠，?5mm-?25mm铝球，?20mm-?125mm球磨钢球，?10mm-?40mm圆柱、圆锥与球面滚子、汽车二联与四联齿轮与球销、内燃机摇臂、电力挂环、锚钩等。 主要生产设备为：楔横轧机和斜轧机，电加热设备，切料设备等。楔横轧机系列为：H500、H630、H800、H1000、H1200。斜轧机系列为：?20mm、?40mm、?50mm、?60mm、?80mm、?100mm。 经济效益及市场分析 近十多年来，在全国23个省市建成楔横轧与斜轧生产线80多条，累计生产近200多万吨轴类零件，产值140多亿元。向美国、印尼等国出口轧机、模具、加热等设备与相关技术。 中心以技术转让与技术入股等方式，在北京、上海、四川、湖北、山东等省市建成零件轧制专业化厂10多家，向社会提供高质量低价格的毛坯件，收到显著的经济效益与社会效益。 以年产5000吨轴类零件工厂计，投资1200万元，电力需1500KVA，年产值4000万元，需生产及管理人员100人。
天然气利用技术及其应用
序言 为缓解资源短缺带来的能源供需不平衡，以及近些年来我国环境的持续恶化，急需一种新的、清洁能源来解决这两个严峻的问题，因此天然气应运而生了。天然气具有经济，环保，安全等多种性能，通过多年对天然气应用技术的研究和实践终于使天然气在很多行业得到了理想的推广和利用。文章重点论述了天然气在发电，汽车等各种领域中应用现状及其相关的新技术，希望能使大家了解目前天然气的各种应用技术。 第1章天然气的分类、组成及性质 1.1天然气的分类 按产状分类天然气可分为：游离气、溶解气、吸附气及固体气; 按经济价值分类天然气可分为：常规天然气和非常规天然气； 按来源分类天然气可分为：有机来源和无机来源； 按烃类组成分为:干、湿气（富气、贫气），烃类按组成分类天然气可分为：气、非烃类气； 按酸气含量分为：净气、酸气 我国习惯分法：伴生气、气藏气和凝析气 伴生气：系产自油藏（含油储集层）的气，也称油田气。指在地下储集层中伴随原油共生，或呈溶解气形式溶解在原油中，或呈自由气形式在含油储集层上部游离存在的天然气。伴生气一般多为富气。 气藏气：系产自气藏（含气储集层）的气，也称气田气。指在地下储集层中均一气相存在，采出地面仍为气相的天然气。气藏气多为贫气。 凝析气：系产自具有反凝析特征气藏的气。指在地下储集层中呈均一气相存在，在开采过程中当气体温度、压力降至露点状态以下时会发生反凝析现象而析出凝析油的天然气。 1.2天然气的组成 天然气是由烃类和非烃类组成的复杂混合物。大多数天然气的主要成分是气体烃类，此外还含有少量非烃类气体。天然气中的烃类基本上是烷烃（C10～C60），非烃类气体，一般为少量的N2，O2，H2，CO2，H2O， H2S及惰性气体。 1.3天然气基本物理性质 由于天然气是由互不发生化学反应的多种单一组分气体混合而成，其组分和组成无定值。只能假设成具有平均参数的某一物质，故它的基本物性参数可由单一组分气体的性质按混合法则求得。 天然气的物理性质指其平均分子量、密度、蒸汽压、粘度、粘度、烃露点等等。
Linux 中的零拷贝技术,第 2 部分
Linux 中的直接I/O 如果应用程序可以直接访问网络接口存储，那么在应用程序访问数据之前存储总线就不需要被遍历，数据传输所引起的开销将会是最小的。应用程序或者运行在用户模式下的库函数可以直接访问硬件设备的存储，操作系统内核除了进行必要的虚拟存储配置工作之外，不参与数据传输过程中的其它任何事情。直接I/O 使得数据可以直接在应用程序和外围设备之间进行传输，完全不需要操作系统内核页缓存的支持。关于直接I/O 技术的具体实现细节可以参看developerWorks 上的另一篇文章”Linux 中直接I/O 机制的介绍” ，本文不做过多描述。 图 1. 使用直接I/O 的数据传输 针对数据传输不需要经过应用程序地址空间的零拷贝技术 利用mmap() 在Linux 中，减少拷贝次数的一种方法是调用mmap() 来代替调用read，比如： 首先，应用程序调用了mmap() 之后，数据会先通过DMA 拷贝到操作系统内核的缓冲区中去。接着，应用程序跟操作系统共享这个缓冲区，这样，操作系统内核和应用程序存储空间就不需要再进行任何的数据拷贝操作。应用程序调用了write() 之后，操作系统内核将数据从原来的内核缓冲区中拷贝到与socket 相关
的内核缓冲区中。接下来，数据从内核socket 缓冲区拷贝到协议引擎中去，这是第三次数据拷贝操作。 图 2. 利用mmap() 代替read() 通过使用mmap() 来代替read(), 已经可以减半操作系统需要进行数据拷贝的 次数。当大量数据需要传输的时候，这样做就会有一个比较好的效率。但是，这种改进也是需要代价的，使用mma()p 其实是存在潜在的问题的。当对文件进 行了内存映射，然后调用write() 系统调用，如果此时其他的进程截断了这个文件，那么write() 系统调用将会被总线错误信号SIGBUS 中断，因为此时正在 执行的是一个错误的存储访问。这个信号将会导致进程被杀死，解决这个问题可以通过以下这两种方法： 1.为SIGBUS 安装一个新的信号处理器，这样，write() 系统调用在它被中 断之前就返回已经写入的字节数目，errno 会被设置成success。但是这 种方法也有其缺点，它不能反映出产生这个问题的根源所在，因为 BIGBUS 信号只是显示某进程发生了一些很严重的错误。 2.第二种方法是通过文件租借锁来解决这个问题的，这种方法相对来说更好 一些。我们可以通过内核对文件加读或者写的租借锁，当另外一个进程尝 试对用户正在进行传输的文件进行截断的时候，内核会发送给用户一个实 时信号：RT_SIGNAL_LEASE 信号，这个信号会告诉用户内核破坏了用 户加在那个文件上的写或者读租借锁，那么write() 系统调用则会被中断，并且进程会被SIGBUS 信号杀死，返回值则是中断前写的字节数，errno 也会被设置为success。文件租借锁需要在对文件进行内存映射之前设置。
反渗透在焦化废水处理中的应用研究修
反渗透在焦化废水处理中的应用研究 摘要:进行了（5～10m3/d）“A2/O+MBR（膜生物反应器）＋反渗透（RO）”组合工艺用于焦化废水深度处理的试验研究。试验结果表明，该组合工艺处理效果优良，RO系统能够长期稳定运行。在进水CODcr平均浓度高达3000ppm，NH3-N浓度220ppm时， RO出水COD<20 mg/L, NH3-N<3 mg/L。 关键词:A2/O工艺;MBR;RO;焦化废水；蒸氨废水; 前言 焦化废水是在生产焦炭、煤气、焦油及焦化产品的过程中产生的废水，含有多种污染物质。其中有机物以酚类化合物为主，占总有机物的一半以上，有机物中还包括多环芳香族化合物和含氮、氧、硫的杂环化合物等。无机污染物主要以氰化物、硫氰化物、硫化物铵盐等为主。其中蒸氨废水是焦化废水中浓度最高，处理难度最大的废水，属难降解的高浓度有机工业废水类。传统处理工艺都是，将其与生活污水或其他低浓度工艺废水混合稀释后，一起进行生化处理，达标排放。 本次试验将RO工艺引入焦化蒸氨废水的深度处理，国内在此尚未有成功的研究报道。1试验装置与方法 1.1、试验装置 试验采用的中试装置在现场完成组装，其中MBR膜分离装置和RO装置都是一体化设备，能够选择手动和自动运行两种方式。 MBR装置采用的是DOWTM FLEXELL-20中空纤维膜，膜平均过滤孔径为0.1μm。装置使用了2支FLEXELL-20膜软件，膜通量在10～20L/m2.h，处理能力为5～10m3/d。 RO装置使用的是DOW FILMTECTM BW30-365-FR膜元件。装置产水量为5～8 m3/d。连续运行，膜池来水加还原剂和阻垢剂后进入系统。系统设置的回收率为65％，70％和80％。图1是中试试验所采用的工艺流程。 1.2试验方法 蒸氨废水先经过调节池，调节池主要是加酸调节pH，调节池出水进入气浮池除油。除油后的废水进入水解酸化池。水解酸化池的作用主要是将其中难生物降解物质转变为易生物降解物质，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧生物处理。酸化后的出水进入缺氧池，缺氧池带搅拌机，主要是起到反硝化的作用，缺氧池的出水在好氧池被有效的生化降解后进入膜池；在膜池进行泥水分离，产水进入RO装置进行进一步的脱盐处理，活性污泥混合液回流到缺氧池进行反硝化。 蒸氨废水→调节池→A2/O→MBR一体化装置→RO系统（加盐酸、阻 垢剂）→混床 图1 中试系统工艺流程图 2试验水质及运行参数 试验废水来源为山东焦化集团铁雄能源煤化有限公司二分厂蒸氨废水。表1为该废水水质情况。 表1 山东焦化二分厂蒸氨废水水质
塔河油田测试天然气回收技术的研究与应用 史继伟
塔河油田测试天然气回收技术的研究与应用史继伟 发表时间：2018-05-15T10:42:36.810Z 来源：《基层建设》2017年第35期作者：史继伟朝鲁门陈亮胥猛李宁[导读] 摘要：测试放空天然气主要来源于气井测试和集输处理系统伴生气因地理位置、技术或经济等原因而难于集中收集与利用，现阶段塔河油田测试阶段的天然气采取直接放空燃烧，塔河油田处于环境敏感地区，往往单井周围有大量的胡杨林和红柳等植被，这样做既浪费了资源，也存在极大的环境污染和安全隐患。 中国石油集团西部钻探工程公司试油公司新疆克拉玛依 834000 摘要：测试放空天然气主要来源于气井测试和集输处理系统伴生气因地理位置、技术或经济等原因而难于集中收集与利用，现阶段塔河油田测试阶段的天然气采取直接放空燃烧，塔河油田处于环境敏感地区，往往单井周围有大量的胡杨林和红柳等植被，这样做既浪费了资源，也存在极大的环境污染和安全隐患。通过调研分析，传统工艺在开展测试天然气回收利用方面，从回收工艺的可操作性和经济性两方面考虑，传统工艺均存有明显不足。本文结合塔河油田实际，在原有测试流程基础上进行优化，满足测试天然气回收的工艺要求。目前该工艺已经在塔河油田多口高压气井得到应用，取得了良好的环境和社会经济效益。 关键词：塔河油田；测试天然气；回收 前言：为满足塔河油田胡杨区块、九区、雅克拉凝析气田对测试天气回收的需求，本文详细的阐述了回收所需的设备、工艺设计和风险点控制措施。形成了一整套符合塔河油田实际的测试天然气回收技术规范，填补了塔河油田在测试天然气回收方面的空白，并在实际生产中取得了良好的环境和社会经济效益。 1、开展测试天然气回收的主要技术难点和风险点 在塔河油田胡杨区块、九区、雅克拉凝析气田开展测试施工时，施工一般按照技术要求选取高压油气井测试流程开展测试，其测试流程主要包括和采气树级别相同的法兰管线、和采油树级别相同的油嘴管汇、同心管、高压三相分离器、锅炉、热交换器、计量罐、自动点火装置及必要的转换接头和法兰。为提高设备利用率降低成本，在开井放喷期间测试流程不具备天然气回收的能力，只有在该井确定转入系统测试期间才会要求安装回收流程。在保障安全的前提下，为了尽量产生最大的社会经济效益，要求在设计测试天然气回收流程时尽最大的可能将原有测试流程利用起来，这样做的技术难点主要为以下4个方面： （1）天然气回收期间由单井到集输站的摩阻计算、进站压力的确定、集输站回收能力，以上三个因素将直接确定分离器分压的控制及防空的天然气量。如何准确的计算并确定以上数值。 （2）系统测试期间最重要的就是产量的准确计量，如何准确计量回收和放空的气量并将误差控制到最小也是施工的难点。 （3）回收期间一旦集输站出现异常需要停止进站，怎样及时的将进站天然气进行快速放空，确保集输站的安全运行。 （4）回收期间回收管线一旦发生冻堵等会导致管线和分离器憋压的情况，怎样保证回收流程和分离器等设备的安全。 2、回收期间高压分离器的分压的确定 回收期间高压分离器的分压确定主要取决于单井到集输站的摩阻、进站压力及集输站的回收能力，因此确定好这三个数据可以确定所配备分离器的压力级别及回收期间的分压控制范围。 2.1将天然气在馆内的流动考虑为稳定的一维问题，由质量、动量和能量守恒方程，结合实际流体的比焓梯度方程，就可以得到4个带求未知量为p、T、v和ρ的方程组（见图1）： 式中ρ为流体密度、z 为距离、v为流速、p 为压力、g 为重力加速度、θ为管线与水平方向的夹角、f 为摩阻系数、q为单位长度控制体在单位时间内的热损失，Zg 为气体偏差系数, M 为气体分子量，T 为温度。由状态方程可求出相应的气体密度及速度，采用四阶龙格—库塔法求解上述常微分方程组，就可以得到地面管线的压力和温度，实际操作中，可用计算机软件完成这个计算过程。 2.2在测试天然气回收的流程中我们选用了惠博普18MPa高压三相分离器和CAMERON喀麦隆9.8MPa分离器进行测试天然气回收，两台分离器分别采用丹尼尔测气装置进行测气，数据采集采用两套精度为0.5‰的Expro有线数采。两套数采分别计算回收天然气的气产量和放空天然气的气产量，两者相加为该井的天然气产量。以塔河油田HY区块的某井为例，其生产校核数据见表1:
反渗透技术发展
反渗透纯水技术的现状、发展与研究来源：中国电厂化学作者：佚名发布日期：2008-6-4 17:39:55 (阅72次) 关键词:电力反渗透 ：71摘要：本文回顾了国内反渗透纯水设备及其应用领域8年来的光辉发展历程；评述了行业中产品及企业的发展；在反渗透工程技术研究方面，提出了一套系统设计与运行的总体优化模式。 关键字：RO膜工业、RO膜技术、RO系统设计 一、反渗透技术领域的历史与现状 ⑴纯水制备行业 以八年前美国海德能公司的反渗透膜产品进入大陆市场为标志，国内的反渗透纯水制备工艺技术进入了高速发展阶段，在电力、石油、化工、冶金、电子、医药、食品等工业行业以及市政给水、直饮水等民用方面均得到了广泛的应用。与传统的离子交换、电渗析方法相比，反渗透膜法占领了纯水制备工艺的绝大部分市场份额。反渗透技术在国内最早应用于微电子行业中冲洗用水的制取，而近年来直饮水的反渗透工艺所形成的技术与消费浪潮，从南到北自东至西席卷全国，极大的促进了RO技术的普及。 近年来我国汇率稳定，关税下调，国外膜厂商在国内市场上激烈的价格竞争，国内代理商价格水分的不断挤出，配套产品的逐步国产化，均促使膜及其配套产品的市场价格及反渗透系统的工程造价一再下降。与此同时，我整体国力及企业购买力增强，个人消费水平提高，从另一方面促进了反渗透技术的广泛普及，促进了直饮水、市政供水及各工业行业先后接受了反渗透技术及其产品，形成了各自行业技术进步的重要环节。进而对国内整体工业进步起到了一定的促进作用。 ⑵反渗透膜产品 就反渗透膜的结构形式而言，中空膜、管式膜、板式膜的市场相对狭窄，致使美国杜邦公司(DuPont)已经停止其中空膜的生产，日本东洋纺(Toyobo)的中空膜在国内的销量也极其有限，而因卷式膜的预处理要求低、处理水源范围宽、应用范围广泛、市场巨大，使卷式膜几成反渗透膜的代名词。在膜材料方面，由于醋酸纤维膜的工作压力高、脱盐率低等缺陷，已基本退出市场，低压与超低压芳香聚酰胺复合膜已成为市场的绝对主流。而膜产品的发展动向，是朝着低污染膜、正电荷膜、钠滤膜等多品种多用途方向发展。 海德能公司的低污染膜（LFC1、LFC3系列）具有较强的化学抗污染性能，是在原有的聚酰胺复合膜上再
继续教育《物联网技术与应用》试题与答案
网上最全的《物联网技术与应用》考试答案，亲测轻松过80分。 1. （A ）针对下一代信息浪潮提出了“智慧地球”战略。 A.IBM B.NEC C.NASA D.EDTD 2.日本在（C ）年提出了U-JAPAN 战略。 A.2002 B.2003 C.2004 D.2005 3.韩国在（C ）年提出了U-KOREA 战略。 A.2004 B.2005 C.2006 D.2007 4. 2009 年我国推出的四万亿经济刺激计划中，用于地震灾区重建的比重占到（B ）。 A.20% B.25% C.28% D.30% 5.2009 年，温家宝总理提出了（D）的发展战略。 A.智慧中国 B.和谐社会 C.感动中国 D.感知中国 6.《让科技引领中国可持续发展》讲话发表于（B ）年。 A.2008 B.2009 C.2010 D.2011 7.近百年来，人类社会总共经历了（B ）次里程碑式的科技革命。A.二B.三C.四 D.五 8.第三次科技革命就是以（A ）技术为代表的科技革命。A.电子信息B.生物转基因C.空间技术 D.超级浮点计算 9.物联网的全球发展形势可能提前推动人类进入“智能时代” ，也称（D ）。 A.计算时代 B.信息时代 C.互联时代 D.物连时代
10.射频识别技术属于物联网产业链的（A）环节。A.标识B.感知C.处理D.信息传送 11.作为物联网发展的排头兵，（A ）技术是市场最为关注的技术。A.射频识别B.传感器 C.智能芯片 D.无线传输网络 12. （D ）被成为下一个万亿级的信息产业。A.射频识别B.智能芯片C.软件服务D.物联网 13.除了国内外形势的发展需求之外，（C ）也推动了物联网快速发展。A.金融危机蔓延B.其他领域发展乏力 C.技术逐步成熟 D.风投资金关注 14.条形码诞生于20 世纪（B ）年代。A.10B.20C.30D.40 15.条形码只能够适用于（Ａ）领域。A.流通B.透明跟踪C.性能描述D.智能选择 16. （B ）将取代传统条形码，成为物品标识的最有效手段。A.智能条码B.电子标签C.RFID D.智能标签 17.在射频技术和互联网技术结合方面最有代表性的研究是由（C ）完成的。 A.YALE B.HARVARD C.MIT https://www.360docs.net/doc/da17420030.html,BRIDGE 18.1995 年，（D ）首次提出物联网概念。A.沃伦.巴菲特B.乔布斯C.保罗.艾伦D.比尔.盖茨 19.首次提出物联网概念的著作是（A ）。A.《未来之路》B.《信息高速公路》C.《扁平世界》D.《天生偏执狂》 20.国际物品编码协会的英文简称是（A ）。A.EAN B.EIN C.IEN D.IEA 21. （A ），IBM 提出“智慧地球”概念。A.2008.11 B.2008.12 C.2009.11 D.2009.12
低渗透复杂地形井口伴生气混输回收技术研究
低渗透复杂地形井口伴生气混输回收技术研究鄂尔多斯盆地是我国重要的石油与天然气产区,伴生气产量相当可观。长庆油田目前在一些主要区块对伴生气进行了回收利用,但也还有相当一部分边远油田的伴生气直接放空或通过火炬燃烧掉,既浪费了优质的不可再生资源,又对环境造成了严重污染。 而目前长庆油田各项伴生气回收技术主要为实际的工程应用,缺少从理论上进行的分析,工艺的应用缺少理论支持,因此,对长庆油田伴生气回收工艺进行理论研究具有重要意义。本文通过对目标油田伴生气回收工艺流程、油井产量数据、设备运行参数、管线路由数据、管线基本参数等模拟所需数据的调研以及对伴生气组分和原油馏分的分析,针对长庆油田的伴生气回收现状建立典型伴生气回收工艺的预测模型,对伴生气回收工艺的临界输送条件和适用性以及伴生气瞬变过程对混输管路的动态影响和流动安全等问题进行研究,为长庆油田伴生气回收工艺的现场运行提供技术支持。 建立了同步回转油气混输工艺和定压阀油气混输工艺这两大套管气回收工艺的稳态预测模型,分析了正常运行工况下各混输系统的压降参数变化规律。研究了不同气油比、含水率等对各管路水力特性的影响,并结合同步回转增压装置和定压阀正常工作的压力范围来确定两种回收工艺正常运行的边界条件。 发现在油田实际生产条件下,当气油比、含水率在很大范围内变化时,两种工艺完全能够满足长庆油田的生产实际需要。建立了同步回转油气混输工艺的瞬态预测模型,通过对入口伴生气流量突变、停输再启动、清管等瞬态工况的计算分析,明确各瞬变过程对伴生气混输管道的影响,明确各瞬变过程中管线是否超压、排液量是否超过捕集器容量等,保证瞬变过程中伴生气混输管道的安全运行,对
java程序员面试大纲错过了金三银四你还要错过2018吗
Java 程序员面试大纲—错过了金三银四，你还要错过2018 吗？ 跳槽时时刻刻都在发生，但是我建议大家跳槽之前，先 想清楚为什么要跳槽。切不可跟风，看到同事一个个都走了，自己也盲目的开始面试起来（期间也没有准备充分），到底是因为技术原因（影响自己的发展，偏移自己规划的轨迹）还是钱给少了，不受重视。准备不充分的面试，完全是浪费时间，更是对自己的不负责（如果title 很高，当我没说）。 今天给大家分享下chenssy 在这次跳槽中整理的Java 面试大纲，其中大部分都是面试过程中的面试题，可以对照这查漏补缺，当然了，这里所列的肯定不可能覆盖全部方式。项目介绍大部分情况，这是一场面试的开门题，面试官问这个问题，主要是考察你的概述能力和全局视野。有的人经常抱怨自己每天在堆业务，但没有成长。事实上，很多情况下确实在堆业务，但并不是没有成长的。并非做中间件或者技术架构才是成长，例如我们的需求分析能力，沟通协作能力，产品思维能力，抽象建模能力等都是一个非常重要的硬实力好的，现在进入正文。1、明确项目是做什么的2、明确项目 的价值。（为什么做这个项目，它解决了用户什么痛点，它带来什么价值？）3、明确项目的功能。（这个项目涉及哪些功能？）4、明确项目的技术。（这个项目用到哪些技术？）
角色？） 6 、明确项目的整体架构。 7、明确项目的优缺点 , 如果重新设计你会如何设计。 8、明确项目的亮点。 （这个项 目有什么亮点？） 9、明确技术成长。 （你通过这个项目有哪 些技术成长？） Java 基础 1、List 和 Set 的区别 2 、HashSet 是如何保证不重复的 3、 HashMap 是线程安全的吗，为什 么不是线程安全的 （最好画图说明多线程环境下不安全） ?4 、 HashMap 的扩容过程 5、HashMap 1.7 与 1.8 的 区别， 说明 1.8 做了哪些优化，如何优化的？ 6、 final finally finalize7 、强引用 、软引用、 弱引用、虚引用 8、 Java 反 射 9 、 Arrays.sort 实现原理和 Collection 实现原理 10 、 LinkedHashMap 的应用 11 、cloneable 接口实现原理 12、 异常分类以及处理机制 13 、wait 和 sleep 的区别 14、数组 在内存中如何分配 Java 并发 1 、synchronized 以及锁优化？ 2 、volatile 的实现原理？ 3、Java 4、 synchronized 在静态方法和普通方法的区 别？ 5、明确个人在项目中的位置和作用。 你在这个项目的承担 的实现原理 的信号灯？ 5、怎么 实现所有线程在等待某个事件的发生才会去执行？ 6、CAS ？ CAS 有什么缺陷， 如何解决？ 7、synchronized 和 lock 有 什么区别？ 8、Hashtable 是怎么加锁的 ？ 9、HashMap 的 并发问题？ 10 、ConcurrenHashMap 介绍？ 1.8 中为什么要 用红黑树？ 11 、AQS12 、如何检测死锁？怎么预防死锁？ 13、
轴类零件楔横轧三维数值模拟
第37卷第3期 2011年3月北京工业大学学报JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vol．37No．3Mar．2011轴类零件楔横轧三维数值模拟 王南，张庆恒，张乃伟，岳龙山 (河北工程大学机电学院，河北邯郸056038) 摘要:利用Pro /E 建立楔横轧模具和轧件的三维参数化模型，将其导入ANSYS /LS-DYNA 有限元软件中，建立楔横轧轧制阶梯轴的有限元模型，对轴类零件楔横轧成形过程进行了三维数值模拟，得到轴类零件轧制过程中轧件内部的应变场、轧件表面变形形状等信息，为研究其他零件的轧制成形机理及变形规律提供了参考和理论依据． 关键词:楔横轧;轴类零件;有限元;ANSYS /LS- DYNA 中图分类号:TG 355.19文献标志码:A 文章编号:0254－0037(2011)03－0330－05 收稿日期:2009- 05-26．作者简介:王南(1957—)，男，河北昌黎人，教授． 随着我国汽车工业的快速发展，轴类零件的需求与日俱增，传统的机加工、铸造、锻造等轴类零件生产 方法已不能适应当前汽车对轴类零件发展的要求［1］．楔横轧作为一种先进的轴类零件成形方法，被广泛 地应用于轴类零件的生产过程中．零件轧制属于复杂的三维非线性塑性成形过程，准确获得轧件上每一 点的应力、应变与金属流动规律，对认识零件成形规律、了解缺陷产生的原因具有重要的意义 ［2-4］．本文采用三维参数化软件Pro /E 建立零件轧坯与轧辊的三维实体模型，通过Pro /E 和ANSYS /LS-DYNA 的接口将三维实体模型导入三维非线性有限元分析软件ANSYS /LS-DYNA 中，合理确定材料特性参数、接触条件、各种约束条件及载荷，建立零件轧坯与楔形轧辊的三维有限元模型，进行动态数字仿真， 通过ANSYS /LS-DYNA 软件的后处理功能得到轧件内部的应力、应变云图，分析金属的流动规律． 1有限元 模型的建立 图1模具和轧件的有限元模型Fig．1The finite element model of mold and workpiece 首先根据轧件特征参数设计模具，选择合理的成 形角、展宽角等工艺参数，完成模具设计，然后利用 Pro /E 建立楔横轧模具和轧件的三维参数化模型，将 其导入ANSYS /LS-DYNA 中，建立楔横轧三维非线性 有限元模型．建立的模具和轧件的有限元模型如图1 所示． 为了得到变形过程比较真实的描述，建立有限元 模型过程时做如下假设 ［5-9］:1)轧辊与模具为刚体，采用刚性壳单元(shell 163)对模具进行网格划分，轧辊的弹性模量E =210 GPa ，密度ρ=7.82t /m 3，泊松比μ=0.3，轧辊轴线完 全约束，两轧辊施以相同方向的旋转载荷．2)轧件为多段线性弹塑性材料模型，输入与应变率相关的应力－应变曲线，采用8节点实体单元 (solid 164)进行网格划分，轧件弹性模量E =90GPa ，密度ρ=7.82t /m 3，泊松比μ=0.3，在轧件对称面上 给予轴向几何约束．
物联网技术与应用论文
物联网技术与应用论文 Revised as of 23 November 2020
一．引言 物联网的发展将彻底改变人们的生活方式，大大提高人们的生活质量和效率。物流关系着现代人生活的衣食住行，其发展关系着社会经济的方方面面。广泛推广和应用物联网技术，不仅可以完善和优化物流供应链管理体系，实现物流管理的合理化，而且在提高物流效率、降低物流成本、优化资源配置等方面具有积极的推动作用。为带动物流行业的全面发展，研究物联网技术在物流行业的应用势在必行。二．物联网以及国内外发展现状及存在问题 物联网的概念 物联网的概念起源于由RFID（射频识别）对所有物品进行标识并利用网络进行数据交换，进而实现智能识别和管理。经过不断扩充、延展、完善，现在人们普遍接受的物联网概念是指通过信息传感设备，运用射频识别、红外感应、全球定位系统、激光扫描等技术，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 国内外发展现状及存在问题 从国际上看，欧盟、美国、日本等国都十分重视物联网的工作，并且已作了大量研究开发和应用工作。如美国把它当成重振经济的法宝，所以非常重视物联网和互联网的发展，它的核心是利用信息通信技术(ICT)来改变美国未来产业发展模式和结构(金融、制造、消费和服务等)，改变政府、企业和人们的交互方式以提高效率、灵活性和响应速度。把ICT技术充分用到各行各业，把感应器嵌入到全球每个角落，例如电网、交通(铁路、公路、市内交通)等相关的物体上。并利用网络和设备收集的大量数据通过云计算、数据仓库和人工智能技术作出分析给出解决方案。把
气电集团天然气管网数字化技术研究与应用
气电集团天然气管网数字化技术研究与应用 气电集团天然气管网数字化技术研究与应用 摘要：随着"数字地球"这一概念的引入，数字化管道已成为管道建设、施工和运营中的一个新理念。为了满足各项目公司建设数字化管道的生产需求和生产运营管理的实际需要，结合目前国内外管道数字化的发展现状，气电集团开展了天然气管网数字化技术研究与推广应用。研究结合气电集团实际情况，确定了管道数据模型，制定了气电集团管网数字化建设的标准与指南。以一个已建项目和一个新建项目作为依托，开展了示范工程的实践和成果推广，检验和完善了数字化建设的标准与指南。在天然气管网数字化技术研究基础上发布的企业标准已经应用到气电集团的各个项目公司，并且效果良好，有效地指导和规范了管道数字化项目的建设。天然气管网数字化技术研究与应用有助于规范气电集团各项目的数字化建设，提高天然气管网项目的建设和运营管理水平。 关键词：天然气管网数字化技术研究应用 一、背景概述 数字管道[1] （或者数字化管道，Digital Pipeline）的核心思想是用数字化手段整体性地解决管道设计、建设、运营中的问题并最大限度地利用信息资源为管道生命期服务。数字管道就是信息化的管道，它包括全部管道以及周边地区资料的数字化、网络化、智能化和可视化的过程。 在欧美发达国家，数字管道已经得到了广泛的实际应用。例如，美国交通运输部管道安全局建立了“全国管道制图系统NPMS”，包含全美所有油气长输管道与LNG设施的位置和属性数据，以及人口、地质灾害、高危区、水文、交通网络等相关数据。此外，联盟管道、德国Ruhr、意大利SNAM、荷兰GasUnie、美国El Paso等大型专业管道公司纷纷在其管道建设、运营中大量运用数字管道技术。