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集成电路设计学科评估

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集成电路设计学科评估

集成电路设计学科评估范文第1篇

关键词:超大规模集成电路;系统级;寄存器传输级;逻辑级;晶体管级;可靠性评估

中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2012)01-0204-03

An Overview of the Reliability Evaluation of Very Large Scale Integrated Circuits

ZHU Xu-guang

(Department of Computer Science and Technology, Tongji University, Shanghai 201804, China)

Abstract: To meet the high performance requirements of SoC (System on Chips), the density and complexity of VLSI is increasing contin? ually, and these have negative impacts on circuit reliability. Hence, accurate reliability estimation of VLSI has become an important issue. This paper has introduced the problems and the existing reliability techniques of reliability estimation based on the early achievements. Fi? nally, this paper described the further work, the deficiency and difficulties of the current work combined with the author’s working.

Key words: VLSI; system level; register transfer level; logic level; transistor level; reliability evaluation

超大规模集成(very large-scale integrated, VLSI)电路及其相关技术是现代电子信息技术迅速发展的关键因素和核心技术,对国防建设、国民经济和科学技术的发展起着巨大的推动作用。人们对信息技术产品(主要指数字计算系统)的依赖程度越来越大,这直接牵涉到人们的生活质量,甚至关系到人类生命、财产的安全问题。因此,当前人们在应用这些产品的同时,必然会提出更高的要求,即除了传统意义上的要求和标准以外,还提出了更重要的评价体系---系统所提供服务的“可靠性”标准问题[1]。

目前,军事电子、航空航天、工业、交通、通讯,乃至普通人的个人生活都对VLSI电路和系统提出了越来越高的可靠性要求,而同时随着集成电路技术的发展,尤其是深亚微米、纳米工艺的应用、电路规模不断扩大,特征尺寸不断缩小,电路密度不断提高,给芯片的可靠性带来了严峻的挑战。因此,对VLSI电路的高可靠性研究变得越来越重要。可靠性技术研究一般包括可靠性设计与模拟、可靠性试验与评估、工艺过程质量控制、失效机理与模型研究,以及失效分析技术等五个主要的技术方向。

传统上对VLSI电路可靠性的研究主要是针对制造过程的,内容包括成品率计算模型、缺陷分布模型、软(硬)故障影响的可靠性模型、电路的串扰与延迟、电路可靠性与成品率的关系等。在集成电路制造过程中,由于各种工艺扰动会不可避免地在硅片上引入缺陷,从而引起集成电路结构的局部畸变。这些局部畸变可能改变电路的拓扑结构,导致集成电路成品率下降。因此,缺陷的几何模型、粒径分布是影响成品率的重要因素之一。另外,在深亚微米和纳米工艺下,软故障的干扰越来越严重,相关的研究包括软故障影响下导线可靠性模型、故障关键面积计算等。已有的研究表明可靠性和成品率存在正相关关系,其正相关性需要考虑线宽、线间距等版图的几何信息和与工艺相关的缺陷粒径分布等参数。面向制造过程的可靠性研究准确性好但存在较大的计算开销。

于是在制造出集成电路产品后,通过筛选和可靠性试验估计其可靠性,并采用加速寿命试验确定产品的平均寿命。如果发现可靠性不满足要求,就要从设计和工艺角度进行分析,并加以改进。长期以来,评价器件质量和可靠性的方法分为三类[2]:(1)批接收抽样检验,检验该批产品是否满足产品规范要求;(2)可靠性寿命试验,评价产品的可靠性水平;(3)从现场收集并积累使用寿命数据,评价相应产品的使用质量和可靠性。

近年来,VLSI电路集成度不断提高,同时可靠性水平也迅速提高,传统的评价方法暴露出了各种各样的问题,如批接收抽样检验方法因分辩能力有限而不能有效区分高水平产品质量之间的区别;可靠性寿命试验方法因要求的样本数太多而导致成本上升;基于现场数据收集的方法因存在“滞后性”而不能及时对产品质量进行评价等,这就促使人们开始研究新的评估技术。

当前对可靠性研究主要的数学模型有[3]:可靠性框图模型、故障树模型、马尔科夫模型、Petri网模型、状态空间分解模型及概率模型等。

虽然这些模型较好的解决了一系列的问题,但是在对VLSI电路进行分析时,由于没有涉及到电路的具体逻辑结构,也就是说只是粗略的分析了一下电路的可靠性,这是不够准确的,当然也是具有现实参考价值的。

在下一步工作中,作者将深入到电路的具体逻辑层和现实的环境当中,对其进行更加深入和具体的研究,以便给出更加准确和 更有价值的计算值。

1不同层面可靠性评估

对数字VLSI电路进行模型化或设计描述,按照抽象级别由高到低大致可以分为行为级、寄存器传输级、逻辑级、电路级、晶体管级。目前,可靠性评估方法的研究主要集中在电路逻辑级以上,通过故障注入或模拟的方法分析信号可靠性。

一般而言,电路可靠性分析基于抽象级别越高,时间开销越少,能用于大规模电路或者处理器系统的评估,但是由于远离物理实现,准确性低。反之,分析的抽象级别越低,必然考虑低层实现中的缺陷分布,环境因素等参数,越接近芯片制造的真实过程,所以更加准确,但是存在一个普遍问题是耗时大,无法用于复杂电路。

1.1行为级可靠性评估

在高层测试可以及早地发现设计错误,便于及时修改,减少设计成本,缩短研发时间。当前集成电路高层测试所面临的最大困难是:缺少能准确描述高层故障实际类型的故障模型,并且模型的评估方式也较单一。

目前,国内外学者对高层故障模型的研究已做了许多有益的工作,如:模仿软件测试的覆盖方法(包括状态覆盖、语句覆盖、分枝覆盖等)、基于电路结构提出的故障模型等。这些故障模型在处理某类电路时都表现出了一定的优势,但是并非对所有类型电路都有效。这也表明,当前高层故障模型依然不够成熟;高层故障模型与门级网表中的SA(固定型故障模型)故障之间的关系依然不清晰;模型的评估也有待于改进。现存的故障模型中,比较成功的有:传输故障模型[4],变量固定型模型[5]。对模型的评估,常用的方法是覆盖率评估,一般分为两步,如图1所示:(1)依提出的故障模型作测试生成,得到测试向量;(2)将测试向量在门级网表作模拟,计算其对SA故障的覆盖率。另外还有一些是考虑电路的可观测性的测试生成与评估方法[6]。总之,这些评估方法,都是基于对SA故障覆盖率的计算。

图1两个高层故障模型评估

1.2逻辑级可靠性评估

正如上文所述,评估方法所对应的电路抽象级别越高,其准确性则越低。而同一抽象层次上不同类型的方法相比,解析方法最为省时。逻辑级的解析模型方法相对准确,且易于理解和操作。

由于逻辑电路对差错具有一定的屏蔽作用,作为瞬时故障的软差错并非一定会导致电路锁存错误内容或者输出错误结果,因此,建立概率模型来评估逻辑级电路可靠性是合理的。

逻辑级概率模型通过计算发生在电路逻辑门或线节点差错传播到原始输出的概率来衡量其失效率,考虑了电路的拓扑结构和传播路径信息,并与组成电路的各个门类型和连接方式有关,如图2所示,目前典型的方法包括:计算单个输出节点软差错率的TP方法[7],通过计算差错传播率表征电路软差错率的EPP方法[8],以及通过概率转移矩阵模型评测整个电路可靠度的PTM方法[9]。其中,TP方法和EPP方法只计算部分电路的失效率,而PTM可以度量整个电路的可靠性。但是,未经优化的TP、PTM算法的计算时空开销较大,只能适用于小规模电路。基于PTM方法具有良好的完备性,并且模型简单而准确,为解决其因时空复杂度大而不能直接用于大规模电路的问题,文献[2]对PTM方法进行了深入的研究,并提出了合理的改进方法。

1.3晶体管级可靠性评估

超深亚微米下的CMOS电路可靠性是由MOSFET的微观失效机制来决定的,对CMOS电路可靠性的评估和改善应该在失效模式分析和对基本物理失效机制正确理解的基础上进行。因此在对电路可靠性进行评估时,需要进行下面四方面的工作:

1)对MOSFET栅氧层退化机制进行建模。MOSFET中热载流子注入效应、负偏置温度不稳定性、栅氧可靠性的经时击穿效应这三种失效机制是影响到超大规模CMOS电路长期工作可靠性的最主要因素。它们都是由氧化层陷阱电荷作用或界面态积累作用而导致了栅氧层作用的退化而造成器件特性的退化。

2)对产生局部氧化层损伤的MOSFET器件行为进行建模。MOSFET中的HCI和NBTI效应都会对器件的主要I-V特性参数产和程度不同的影响。

3)在电路长时工作条件下,对器件栅氧层退化进行仿真。正常的电路中器件一般都是处在AC应力条件下,要对电路的可靠性进行准确的评价,必须先要能够对AC应力下MOSFET长时间工作后的器件性能进行评价。

4)评价处于失效应力作用下的整体电路的性能。

电路可靠性研究的一个重要部分集中在器件级设计[10],其包括:对失效机制更好的理解和建模;圆片级测试结构的革新以改善可靠性控制;阻止器件退化的结构的研究。其中,器件退化对电路性能的影响受到了更多的关注。在设计阶段预测电路可靠性的方法有着非常大的价值。随着可靠性仿真技术的逐渐成熟,芯片的可靠性设计概念被提上了日程。对最终的电路可靠性评价在IC设计阶段完成,大大降低了芯片设计风险。图3为晶体管级电路的结构。

图3晶体管级电路结构图

从以上可知,可以从不同层面来对VLSI电路进行可靠性评估,不同层面的可靠性评估有其不同的优势与不足。较低层次的可靠性分析通常比较准确,但是其功耗和时间开销大,只能对中小型电路进行分析。高层次的可靠性分析由于远离物理实现,准确性低,但是可处理性好。根据作者的研究认为,兼顾准确性和可处理性是对可靠性研究的突破点,这就要将电路的不同层次间相互映射,以尽可能贴近电路的真实行为。从而在电路的设计阶段就能够比较准确地估计其可靠性,尽早调整改进,避免出现因结构设计上的不足而导致的芯片缺陷,从而提高芯片的可靠性和成品率,缩短芯片的设计和生产周期。

2结论

由IBM、Sony、Motorola等多家知名半导体公司最新研究进展表明,可靠性问题始终伴随着半导体器件与大规模集成电路的发展和应用,随着集成电路技术的发展,VLSI电路的可靠性问题变得越来越突出。加强对半导体器件与集成电路的可靠性分析、模拟、评估和改进已经成为超大规模集成电路发展中的重要课题。目前VLSI电路的可靠性研究得到广泛的关注,对越来越多的失效模式和机理进行了研究,并且从理论和实践上不断提出了改进方法,这些研究成果为可靠性增长提供了评价标准与依据。

参考文献:

[1]徐拾义.可信计算系统设计和分析[M].北京:清华大学出版社,2006.

[2]王真,江建慧.基于概率转移矩阵的串行电路可靠度计算方法[J].电子学报.2009,37(2):241-247.

[3]肖杰,梁家荣.具有失效结点和链路的E-2DMesh网络可靠性研究[J].计算机应用研究,2009,23(3):201-204.

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[5] Corno F, Prinettp P, Reorda M S. Testability Analysis and ATPG on Behavioral RT-level VHDL[C]. Proceeding of International Test Con? ference, Washington, 1997: 753-759.

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[8] Asadi G, Tahoori M B. An analytical approach for soft error rate estimation in digital circuits[A]. In: Proc. of the IEEE Int Symp on Cir? cuits and Systems[C].Kobe, John Wiley & Sons, May 2005, pp. 2991-2994.

集成电路设计学科评估范文第2篇

【关键词】 规划 后评估 AHP 模糊综合评估 运营商

一、引言

电信业是一个基础设施产业,由于体制原因,电信业长期以来都存在着重复建设的现象,这不仅造成对资源的极大浪费和对环境的负面影响,同时带来了三大运营商网络能力投资不足和投资回报效率低下等问题。同时由于电信效益增幅放缓,竞争已从网络技术转向服务和业务,因此实施电信基础设施共建共享,避免重复建设迫在眉睫。

二、共建共享规划后评估体系设计

一套系统科学完善的评价指标体系是实施共建共享规划后评估的基础,它直接关系到考评结果的有效性。为了保证共建共享规划后评估体系的科学性、规范性和普适性,又能体现共建共享管理的价值导向目标,本文在参考某运营商多个省公司相关共建共享规划后评估报告的基础上,通过咨询专家和实地访谈调研确定了后评估指标体系(图1)。

三、共建共享规划后评估方法

规划后评估的方法有很多,目前应用较为广泛的评估方法主要有模糊综合评价法、群体决策德尔菲法、层次分析法等。共建共享规划后评估是一个涉及多因素综合评价问题,指标的重要程度由人们的主观判断确定,不可避免地带有结论上的模糊性,因此本文选择能够处理多因素、模糊性及主观判断等问题的评价方法――AHP及模糊综合评价法,结合AHP方法和模糊综合评价的优点,基于科学的数学原理和数学计算,为共建共享规划后评估提供了依据。

3.1 指标权重确定

美国运筹学家 Satty 教授提出AHP方法,可以将复杂的相关问题分解成若干个不同的层次,通过逐步分析,将主观判断进行定性分析量化[7],层次分析法在规划后评估也得到了广泛应用。不同的指标对共建共享规划后评估的影响作用及重要程度不同,因此要根据各指标要素对共建共享规划后评估的影响高低确定其在整个后评估指标体系中的权重,本文构建的测度指标权重的分析过程为:(1)根据共建共享规划后评估指标体系层次结构模型,用九分法比较尺度并综合专家群体咨询意见,从而构建判断矩阵;(2)B矩阵按列归一化处理:bij=;(3)矩阵按行求和:vi=∑ijbij;(4)矩阵归一化处理得矩阵的特征向量值wi=,即一级指标Bi的相应权重;(5)利用公式λmax=∑,C.I.=进行满意一致性检验;(6)对共建共享规划后评估指标体系的二级指标重复(1)―(5)。

3.2 模糊综合评价

以上用AHP法能确立后评估指标体系中各层次指标对整个规划后评估目标影响的程度,由于共建共享规划后评估指标体系中指标层级边界存在模糊性,为了更科学地评价出指标体系的优劣程度,本文采用模糊综合法计算模糊指标隶属函数值。Hwan将模糊数学方法引入到项目后评估中, 形成了模糊综合评价法[8]。

(1)确定评价集。依据共建共享规划后评估指标体系结构,用Ui={U1,…,U6}表示准则层B的指标集;用Uij={Ui1,…,Uij}表示准则层Bi对应的指标层C的指标集。用V={V1,V2,V3,V4}表示评判集{差,中,良,优},通过专家评分法确定每个层级的上限值u1,…u4

(2)建立模糊关系矩阵。邀请多位专家对指标集Uij进行打分,求得各专家打分的平均值,然后建立其隶属函数,转换方式如下:

(3)模糊综合评价。根据模糊评价原理可求得Uij对于V的隶属向量Ei=WioRi,其中o为模糊算子。通过上述Uij的评价运算,可得到模糊综合评价矩阵R,继而可求得U对于V的隶属向量E=WoR,根据最大隶属原则即可确定共建共享规划的优劣,从而可以有效的指导共建共享工作。

四、共建共享规划后评估实证分析

本实证分析案例来源于某运营商某省公司电信基础设施共建共享规划项目,按照图1的层次结构,综合了来自于各运营商、设计院、通管局及各高校教授的权威性和代表性专家意见,进行了AHP权重计算及模糊综合评估。

4.1 权重计算

通过层次分析法的计算,得到电信基础设施共建共享规划后评估体系中各指标权重,将指标体系中各准则层B相对于目标层A的权重与指标层C相对于准则层B的权重相乘,即可得到整个指标体系中各指标的组合权重,如表1。

由以上权重计算可知,对规划后评估影响程度由大到小的因素依次为:目标后评估、经济效益后评估、影响后评估、流程后评估、持续性后评估,而从指标层C综合权重可知,对规划后评估影响最大的几个因素分别是:共建节约投资、共建完成率、共享完成率、自建预留比例。

4.2 模糊综合评估

(1)根据某运营商某省公司共建共享的实际情况及专家经验采用百分制法,确定隶属函数属性值的上限为(45,60,75,90),各个专家根据该运营商某省公司的共建共享规划的实际实施情况,分别对各个指标进行打分,并求得平均分,用于下面的隶属度计算。(2)由隶属度的计算公式(1)-(5)计算出各因素的隶属度,将这些隶属度组成评判矩阵,如下。

整个规划后评估的最大隶属度为0.3437,为评价集V中的优级,说明该运营商某省公司共建共享规划实施情况总体良好,在规划设施中,该省各地州分公司高度重视共建共享规划的实施,以规划为依据,严格管理共建共享工作,规划实施效果明显。

4.3 结果分析

(1)目标后评估属于优级,目标完成情况较好,说明规划实施过程中,大力开展共建共享工作,拓展了共建共享的范围。(2)过程后评估属于优级,过程实施情况较好,保障了共建共享工作高效推进,在规划实施过程中也得到了较好的执行。(3)影响后评估属于良级,说明该规划具备了电信行业网络建设的规划性和前瞻性,促进了通信行业的发展;提升了社会对通信行业的满意度。(4)经济效益后评估为优级,不仅缓解了该省公司运营的资金压力,同时提高电信基础设施资源利用率和价值。(5)持续性后评估属于中级,推动了共建共享工作的持续推进。

五、结论

本文针对共建共享工作的特点,提出了一套适合共建共享规划后评估的指标体系,并提出了运用AHP和模糊综合评估法对后评估体系进行综合评价的分析步骤,最后对某省公司共建共享规划后评估进行了研究,研究结果能够较好地反映共建共享规划实施情况,证明本文的评估体系和模型的操作性较强,为推行共建共享规划后评估工作奠定了一定理论基础和方法借鉴。

参 考 文 献

[1] 卢安文,胡明哲. 电信基础设施共建共享策略研究文献综述[J]. 改革与战略,2012,28(3):184-187

[2] 卢安文,王跃平. 电信基础设施共建共享推进策略研究[J]. 改革与战略,2010,(1):123-125

[3] 韩九云. 常州市经济开发区土地利用规划后评估研究[D]. 中国地质大学(北京),2010

[4] 谌彦如. 绿色城市道路规划后评价体系研究[D]. 湖南大学,2011

集成电路设计学科评估范文第3篇

1轨道交通能耗特点轨道交通的能源消耗中,列车牵引系统能耗约占总能耗的50%、车站设备用电约占总能耗的40%,其他(商业开发、车辆基地和控制中心等)用电约占10%。

2能耗指标体系构成基于能耗管理和节能监测的需求,构建轨道交通能耗指标体系。轨道交通能耗指标体系分为“网络级、线路级、站车级”3级。网络级综合能耗指标:用于衡量整个运营网络能耗的指标,用于市政府或主管部门对集团公司节能工作成效的评价。线路级能耗指标:用于衡量各运营线路能耗的指标,用于集团公司对各运营公司节能工作成效的评价。站车级能耗指标:用于衡量各车站和列车能耗的指标,用于运营公司对车站班组和列车班组节能工作成效的评价。

3总体节能目标根据国家最新“节能减排”的战略目标和某市城市轨道交通能耗的特点,“十二五”期末(2015年)该城市轨道交通网络(该期间及以前投入正式运营线路)总体节能目标:5%。

二节能综合管理措施和技术措施

1构建节能管理保障体系

(1)管理行为规范化制定线路轨道交通设施设备节能管理办法,组织研究并编制了《地铁集团有限公司供用电管理办法》及《轨道交通维护保障中心节能管理办法》等。明确管理节能的要求,并从“优化运营组织、节能模式启动、限时通风排热、控制空调温度、限时限区照明、禁止用电浪费”等6方面制定了列车、车站、车辆基地、控制中心等各类用电管理办法和相应的节能奖励考核办法;对新建线路制定了工程建设项目节能验收管理办法等,以保证节能工作规范化、制度化。

(2)管理模式科学化建立了网络、线路、站(段)车3级节能指标体系。围绕节能目标要求,根据各线路具体情况和特点,合理制定各条运营线路的节能指标。利用能耗评估体系,对轨道交通能耗进行科学合理的评估。

(3)管理方法信息化根据《城市轨道交通用电负荷智能监测表计建设指导意见》,集团公司组织完成了各条运营线路加装智能表计的工作。通过对轨道交通主变电所、牵引变电所、降压变电所及其他必要用电回路装设智能计量表计,建立了网络级能耗管理平台。依托能源利用综合管理平台,监测和采集重点用能系统的能耗数据,有针对性的实施系统节能管理;同时加强在工程项目建设和运营阶段的审查和监管,制定和实施强制性、超前性能耗考核指标,完善节能管理监督机制。

2构建城市轨道交通能耗指标评估体系城市轨道交通的运营耗能由牵引系统用电能耗(包括车辆、牵引供电系统等)和动力照明用电能耗(包括通风空调、给排水、电扶梯、照明、弱电等)组成,其耗能量受线路条件、客流规模、车辆类型、机电设备、服务水平等诸多因素的影响。应综合考虑各种因素,通过构建城市轨道交通能耗指标评估体系对轨道交通的能耗水平进行评估和预测。按照3级能耗指标划分,建立了一套轨道交通能耗指标的评价体系,并创新性提出了标准能耗车、标准能耗车站等概念。通过评估软件实现牵引系统、动力照明系统能耗计算、新建线路轨道交通能耗的预测和模拟计算等功能。应用能耗指标评估体系,挖潜既有线路的节能潜力,提出新线建设的节能措施,合理安排电力资源,有序实施节能措施,减少运营能耗。

3构建城市轨道交通能源管理平台城市轨道交通能源利用综合管理平台应用计算机技术,实时获取每线路、每车站、每机电系统主要设备的能耗信息,进行能耗数据分析、指标计算对比,掌握能耗特点和规律,制定有效的节能措施。目前,多号线已建立了由站、线、网3级架构组建的能耗监测管理平台,站级系统主要设置于各车站、车辆基地的变电所内;线路级系统设置于各线路的控制中心;网络级系统设置于轨道交通能源管理中心内,对全网络能耗数据进行采集、存储、计算等处理。综合管理平台在功能上实现了自动采集、存储各类能耗数据,并具备历史数据查询功能。采集与存储的数据类型包括:三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功电量、无功电量等。同时支持预定义报表、自定义报表的功能,可根据用户的需求自动生成网络、线路、车站的年、月、日报表,并与相关单位共享各类能耗数据。能耗监测管理系统的建立基本实现了该城市轨道交通能源管理日常工作信息化,同时为能耗指标的制定、节能技术应用效果的验证和节能考核工作的有序开展提供了数据支持。

4合同能源管理新机制的应用为加快轨道交通节能降耗实施进程,引入了“007”(技术上零风险,财务上零成本;节能服务公司提供7项服务)的合同能源管理新机制。采用合同能源管理的模式实施集团公司范围内的节能改造,利用节能服务公司的资金和技术优势,降低集团公司的资金压力和节能改造的技术风险,提高运营服务及管理水平,从而实现节能降耗的目标。

三、轨道交通节能新技术应用和技术改造

1加强节能新技术的专项研究积极与高校或科研机构合作,开展了涉及供电、车辆、环控等多个专业节能技术专项研究。主要有:《35kV干式非晶合金环氧浇注变压器应用可行性研究》、《列车节能运行图编制及节能运行模式试点应用研究》、《列车空调多联智能变频节能技术应用研究》、《车站轨行区排风(热)风管节能优化及风速均匀性研究》、《车站通风空调系统智能化控制管理及节能模式实施方案研究》、《空调制冷机组内循环系统节能技术应用研究》、《AOP高级氧化技术在车站循环冷却水处理中的应用研究》等。

2现有线路的节能技术改造在环控、照明、给排水等系统的在现有线路的节能改造,主要有如下2个方面。1)按照合同能源管理模式进行轨道交通多号线等部分车站、车辆基地照明系统采用节能灯、LED灯、智能照明控制系统应用等节能改造,改造后经测试,节能率达40%~60%。2)车站空调水系统变流量智能控制节能技术改造。在多号线等30座车站进行了节能技术改造工作。改造后经测试,节能率达25%~30%。

3节能新技术试点应用在充分落实现有节能技术措施基础上,按“推广应用、试点示范、研发试点”三个层次,开展节能“四新”技术的试点与应用是以下几个项目:1)车辆基地太阳能光伏新能源示范应用。2)列车节能运行图编制及节能运行模式试点应用。3)列车客室智能照明节能试点应用。开展列车照明智能控制研究,结合自然采光条件通过智能控制技术实现车内照度稳定。4)车站水冷VRV系统节能试点应用。经测试,平均节能率超过50%。

四、结语

集成电路设计学科评估范文第4篇

1.1主要的评估方法

目前雷电灾害风险评估的方法大致可以分为三类:单体建(构)筑物雷击评估方法、区域雷击评估方法、区域雷击易损性评估方法,后两者亦可归为区域评估方法。单体建(构)筑物评估方法是针对单个建筑的雷击风险评估,评估建筑物或其内部电子信息系统遭受雷击损害的风险。在国外主要依据IEC61662、IEC62305-2、ITU-TK.39等标准进行评估,国内主要依据GB/T21714.2-2008及特定对象的评估标准GB50343《建筑物电子信息系统防雷技术规范》、QX3-2000《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》等[2~3]。此方法是最早应用的雷电风险评估方法,比较成熟,适用于小型项目或项目建筑单体数不多时,能定量的评估单体建筑的雷击风险,对于大型项目不能科学的评估整体的风险等级和分布。区域雷电风险评估方法是对整个项目区域的雷电风险等级进行确认(如湖南省防雷中心开发的区域评估方法)或者对整个项目区域中每个子区域的雷电风险等级进行确认(如江苏、上海等地的区域评估方法),该方法有利于对整个项目进行整体把握及确认项目的重点防护区域,这样能更科学、更合理的统筹区域雷电灾害的防御,因而此方法能应用于大型项目的雷电灾害风险评估,当然这种方法属于定性的分析,是近几年才研究开发的,还处于探索改进阶段。区域雷击易损性评估方法是选取地区(市或县)的雷暴日数、雷电灾害频度、生命易损模数及经济易损模数等作为雷电风险指标,运用层次分析法来计算各个地区的雷击易损度,最后形成某个省或某个市的雷电风险区划图,为区域防灾减灾提供科学依据。此方法适用于省份或地级市的区域雷电风险划分。

1.2评估数学原理

单体建(构)筑物的评估是依据风险计算公式R=N·P·L进行定量计算分析,其中R是风险值,N是年危险事件次数,P是损害概率,L是损失率。区域雷电风险评估是运用模糊数学确定风险指标的隶属度,运用层次分析法确定风险指标的权重,风险计算公式为:R=Knj=1ΣQj×Gj,式中:K是修正指标;Qj是风险指标的权重;Gj是风险的隶属度。当然也有运用其他一些统计学的方法进行风险划分和归类[9]。

1.3评估方法的评价和建议

目前雷电灾害风险评估方法主要是以上三种,在实际业务当中因为针对的是具体项目,因而采用的是前两种评估方法。单体建筑风险评估和区域雷电风险评估各有各的优缺点和适用范围,针对目前各省份风险评估方法运用的实际情况,为了更好的评估项目雷电风险,提出更具实际指导意义的雷电防护措施,笔者认为在实际的雷电风险评估业务当中:①应当注重区域风险评估和单体建筑风险评估相结合、定性与定量相结合,通过区域风险评估可以给出项目的整体雷电风险等级或者区域中的防护重点子区域,再利用单体建筑风险评估可以进一步计算出项目风险等级高的区域或子区域中单体建筑的具体风险大小,依据这些计算结果提出的雷电防护措施将更具指导性意义;②应根据项目的特点选择合理的评估方法,因为有些行业已出台自己行业的风险评估方法,这时我们就应当结合行业评估标准进行评估;③目前的雷电风险评估业务基本上是方案评估,而风险评估分为预评估、方案评估及现状评估,由于随着项目的运营,项目的一些特性会发生变化,如项目的建筑特性、内存物、内部系统等等,这些变化会导致项目雷电风险值的变化,因而可以开展项目的雷击现状风险评估。当然以上只是个人的观点,纯粹从雷电风险评估业务发展方向而言,而雷电风险评估业务的发展还有赖于国家的相关政策。

2应用实例

2.1项目概况

湘西自治州公安局交警大队建设的麻栗场考试中心是我州较为大型的公共建设项目,总面积约为182772.5m2,占地200多亩,其中分为小车考试场地、大车桩考区、大车场内考试区、科目三发车区、停车区、模拟高速考区、监控候考大楼、考试业务用房、绿化区,考场内共分布77处摄像头。整个项目人员是一个密集区域,设备又是另一个密集区域,区域性特征十分明显。以前开展雷电灾害风险评估大部分是以计算保护建筑物及其内部人员设备为基础,而该项目不但需要保护建筑物内人员和设备,还需要保护建筑物外空旷场地的人员和设备的安全。

2.2评估方法和技术路线

由于该项目所涉及的区域面积大,并且仪器设备多(建筑相对少),根据前面对几种风险评估方法的探讨,选择区域雷电风险评估的方法进行评估。将整个项目分为六个区域,区域一:考试业务用房、监控候考大楼、停车区、发车区;区域二:小车考试区;区域三:大车桩考区;区域四:大车场内考试区;区域五:模拟高速公路考区、进出道路;区域六:绿化区。根据灾害的理论分析,灾害的发生是由致灾环境的危险性和承灾体的易损性及脆弱性决定的,具体到雷电,雷击风险是指人身和财产容易受到雷电伤害或破坏的程度,它直接反映了人身和财产在遭受雷电袭击时的脆弱性。就考试中心而言,其致灾因子是雷电,承灾体是处于地面上的人和物体,因而主要从人身安全和经济价值两方面来进行雷击风险的考虑,根据具体情况把区域内的主要风险划分为两类:R1人员伤亡损失风险、R2建筑物遭受雷击损失风险。区域性的雷击风险评估是对区域内各个子区域中各个风险类别的危险程度、可能造成的损失程度做出的预测性评价,在对考试中心进行雷击风险评估时,我们根据具体的情况选取四个主要的评估指标:G1气象指标、G2地物环境指标、G3承灾体的风险指标和K评估修正指标。其中,前两项指标着重于考虑雷电发生频率和雷击风险概率,反映致灾因子的时空分布情况,后两项指标主要表征致灾体(人和建筑物)的易损情况和建筑物本身的抗灾能力对雷击风险的影响。首先,对应于上述四个主要的评估指标,通过分别分析各个指标不同的影响因子,达到对四个主要指标评价的目的;然后,根据四个主要评估指标的评估结果,按照R1和R2两种风险类别,根据风险评估计算模型()计算出各自的风险值(总的风险值R=R1×QR1+R2×QR2),从而得出各个区域的雷击风险情况;最后,根据风险等级划分指标,对各个区域的风险进行等级划分,确定整个考试中心区的风险区划。

2.3评估结果

通过以上评估方法和技术路线分别估算出每个分区的风险值R,根据风险值R的大小,判断每个分区不同风险程度,可得以下区域色斑图。红色(区域一):极高风险区;黄色(区域二、三、四、五):高风险区;蓝色(区域六):中风险区。由图1可知:区域一为极高风险区,发生雷击后该区域所造成的人员伤亡以及经济损失概率最大,该区域内监控候考大楼、考试业务用房应按二类防雷建筑物来设计防直击雷保护措施,单栋按B级进行建筑物内电子信息系统的防雷;停车区、发车区属于露天人员密集场所,应重点考虑采取防直击雷等防护措施。区域二、三、四、五为高风险区,发生雷击后该区域所造成的人员伤亡以及经济损失仅次于区域一、使用性质均为考试考场和人员出入通道等,露天电子设备较多,人员走动密度较小,并且人员基本处于车内(较安全),故应以防护场地内的电子设备为重点,按实际设备情况具体设计相应的防雷保护措施。区域五内人员进出道路口有一门卫值班室,应考虑防直击雷以及防雷电感应等保护措施。其他道路因人员密度分布情况不详,建设方因根据实际投入使用后的情况,有针对性的采取相应的防雷保护措施。区域六为中风险区,发生雷击后该区域所造成的人员伤亡以及经济损失概率最小,该区域为项目区域内电子设备少,人员走动密度最小场地。

3结束语

集成电路设计学科评估范文第5篇

一、提出问题研究是从问题开始的,发现和提出问题是学习的开端。在这一阶段中,老师应精心设计一个问题情境,如生活中的自然现象、演示实验、小故事、图片、电脑模拟画面等,激发学生的问题意识,自发提出问题。这一环节有利于激发学生学习的兴趣和探究的欲望。

二、猜想与假设在提出问题的前提下,学生可运用已有的物理知识及生活经验,从不同角度对问题的答案进行猜测,尝试性地提出自己的看法。这是一个思维发散的过程,不但有利于调动学生参与学习的积极性和主动性,还有利于促进学生思维能力、创造能力的发展。教师在教学中应尽量鼓励学生大胆说出自己的看法,不要怕说错。当然,猜想必须具备一定的猜测依据,而不是胡思乱想。由于有的学生猜想的方向不对,猜想抓不住关键点,因此教师要引导学生把握猜想的度,这是很有必要的。不是所有的猜想都要进行探究,对于一些无意义的猜想,教师应先引导学生去伪存真,保留有意义的猜想开展研究。

三、制订计划与设计实验针对探究的目的和条件,教师可引导学生设计明确、具体的操作步骤,达到预期目标。学生自我设计实验方案肯定会有很多不完善的地方,教师应根据探究问题的难易程度,在设计实验方案时给学生必要的方法指导,最好是分组制订计划,再由教师和学生讨论和完善。制订计划要依据正确的研究方法,如控制变量法、等效替代法、转换法、类比法、图像法、模型法以及逆向思维法等。根据研究对象,结合教学实际选择恰当的研究方法,可以帮助学生理清探究思路,增强实验设计能力。