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[論文摘要]隨著人類對自身健康的關注及生活水平的提高，冷凍技術被廣泛的應用到了食品加工技術上，主要對冷凍技術的發展和應用作闡述。

近年來，人類的生活水平的提高，高品質、高附加值產品日益增加，高檔飲料、果汁、生物制藥等也逐漸成為人們日常消費的主體。推動了食品的加工技術與方法的發展,食品原料中含有的營養成分與風味物質等要得到最大限度的保護就離不開冷凍濃縮技術。

一、冷凍濃縮技術國內外發展現狀

（一）國外發展概況

自上世紀50年代末學者們開始關注冷凍濃縮這一工藝以來，人類對冷凍濃縮技術的研究已有較長的歷史。荷蘭Eindhoven大學Thijssen等在70年代成功地利用奧斯特瓦爾德成熟效應設置了再結晶過程造大冰晶,并建立了冰晶生長與種晶大小及添加量的數學模型,從此冷凍濃縮技術被應用于工業化生產。依此制造的Grenco冷凍濃縮設備在食品工業中用于果汁、葡萄酒、咖啡提取物、牛奶等的濃縮，得到了高質量的產品。

之后，Shirai等為降低成本在采用懸浮結晶冷凍法時將小冰晶凝聚成為大冰晶來減小單位體積冰晶的表面積。研究者以10%(質量分數)的葡萄糖溶液做試料,在0.212K的過冷卻度下,添加占溶液總量6%(質量分數)的種晶,經7h凝聚成直徑為0.77mm～2.85mm的大冰晶。他們還將此方法用于海水淡化及燒酒廢液處理等方面。MarinoRodriguez等[3]對比研究了反滲透法和冷凍濃縮法在從廢水中去除戊酸中的應用，兩種操作方法的經濟運算結果表明冷凍濃縮法的能耗雖是反滲透的五倍，但卻正好折中了反滲透中所用膜的代價。

F.A.Ramos將冷凍濃縮技術應用于一種生長于安第斯山脈的漿果，發現此技術并未改變其果肉的色澤及PH值，并明顯降低了揮發性物質的損失量，且很好地保留了漿果獨特的香味。

OsatoMiyawaki將管式結冰漸進式冷凍濃縮系統應用于咖啡萃取物可其溶液濃縮至30%，含果肉的番茄汁可濃縮至12.5%，而將夾帶有5%果肉的冰相溶解再次經過管狀結冰器濃縮后所得冰相的濃度低至0.25%，如果事先將果肉去除，則番茄汁可濃縮至40%，蔗糖水溶液可由41.8%濃縮至54.8%，且濃縮效果非常好。

（二）國內研究及應用現狀

由于冷凍濃縮的基本原理很簡單，我國傳統的老陳醋生產工藝中就曾應用過冷凍濃縮技術。近年來，該技術在國內已被廣泛應用于各行業中，并在相關理論和設備開發上取得了許多新進展。

1.釀酒業。冷凍濃縮的優勢尤其可用于釀酒產業。冷凍濃縮技術最先在啤酒工業中應用，可在除去冰晶的同時除去形成混濁的多酚、丹寧酸等物質，從而減少啤酒的貯存容積，特別是對冷凍濃縮后的啤酒采用混合水技術可以完全恢復到原來的啤酒。后來，有人通過對葡萄酒進行冷凍分離試驗,發現酒精和還原糖比較易于利用冷凍法在液相中進行濃縮分離，通過冷凍濃縮技術改善了干白葡萄酒的品質。

2.果汁工業。我國是生產甘蔗的大國，將糖蔗改種果蔗并加工成甘蔗汁既解決了甘蔗的銷路,又滿足了人們對果汁日益增長的需要。甘蔗汁的熱敏性很強,對其進行普通的蒸發濃縮極容易使甘蔗汁焦糖化,喪失其特有的風味。應用冷凍濃縮工藝對甘蔗汁的處理，對濃縮前后的甘蔗汁進行了感官上的比較，發現濃縮后的甘蔗汁品質穩定，除了在顏色、氣味、甜味方面感覺更加濃重外,其它基本保持了冷凍濃縮前甘蔗汁的原有風味。

3.制藥業。冷凍濃縮已發展應用到制藥工業，因此它為開發新產品和改良品種大開方便之門，并且通過其高效的加工節省能源。用冷凍濃縮工藝對中藥水提取液進行中試規模的濃縮試驗制取口服液，試驗表明用冷凍濃縮工藝代替真空蒸發濃縮可免去某些口服液制造過程中的醇沉工序，從而改善口服液的口感。

由于木聚糖酶解所得到的低聚木糖溶液常常需要脫水濃縮，如采用真空蒸發濃縮，可能導致低聚木糖在加熱管表面結焦變性，降低產品的質量。江華等研究了低聚木糖溶液冷凍濃縮時的冰晶生長動力學以及懸浮結晶法冷凍濃縮低聚木糖溶液過程中各因素對低聚木糖在固液兩相中分配的影響，為低聚木糖冷凍濃縮過程的開發利用提供了理論依據。二、冷凍技術發展方向

食品冷凍濃縮技術與傳統濃縮方法相比，其濃縮產品的質量是最好的，但仍存在某些問題。當物料粘度高時難以生成大冰晶，且由于迅速冷卻而形成的微小冰晶不能徹底從母液中分離出來，難以回收附在冰晶上的可溶性固形物和一些有效成分，從而限制了它的推廣與使用。

近年來有關冷凍濃縮的理論和技術又取得一些新進展。其中，將冰核細菌(IceNucleation-ActiveBacteria，簡稱INA細菌)用于食品冷凍濃縮中，是生物技術在食品中的一項獨特應用。國外已有相關文獻報道，表明INA細菌可顯著提高食品的過冷點，縮短冷凍時間，節省大量能源；還可促進較大冰晶的生長，使結晶操作成本降低，同時又使分離操作所需費用及因冰晶夾帶所引起的溶質損失減少。

Kumeno等用X.campestrisINXC-1對蛋清冷凍濃縮后加熱形成硬膠，其物理性質如起泡性、穩定性、硬度、粘彈性等均優于常規生產的產品。Minjung等用P.syringae冷凍濃縮蘋果汁，加入細菌的樣品在-2.2℃就出現冰核并開始結冰，而不加細菌的樣品則無結冰現象。

Watanabe等用海藻酸鈣包埋E.ananas制成活性膠囊,加入蛋清中做冷凍試驗，發現加了細菌的約在-3℃就有冰晶析出，而沒加的則在-18℃才有冰晶出現，熔化冰晶階段無顯著差異；又用E.ananas冷凍濃縮檸檬汁，濃縮汁的可溶性固形物回收率高，風味營養成分保持好，GC分析和感官評定均表明與原汁無異。

三、冷凍技術的發展前景

冷凍濃縮技術現已證明優質可靠，極具市場活力。隨著社會的進步，經濟的發展，人們生活水平的提高，冷凍濃縮這一低能耗、可生產高質量產品的加工技術具有很大的發展潛力。此方法除了用于濃縮，也可考慮用于有機廢水的處理，活性物質的回收再利用等方面。同時，整體的冰結晶又是很好的蓄冷、降溫用冷源。這些方面對于保護環境、促進資源的再利用都是很有意義的。

對食品冷凍濃縮技術來說，應在提高冰晶純度、減少固形物損失及降低生產成本方面加以深入研究，這樣才能充分發揮其自身的優勢。冰核微生物用于食品冷凍濃縮中，屬于生物技術與食品加工相結合的一項高新技術，極富應用潛力。

參考文獻：

[1]詹曉北.冷凍濃縮技術在啤酒工業中的應用[J].冷飲與速凍食品工業,1996（1）:14-16.

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隨著計算機技術的高速發展，傳統的制造業開始了根本性變革，各工業發達國家投入巨資，對現代制造技術進行研究開發，提出了全新的制造模式。在現代制造系統中，數控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業實現柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數控技術正在發生根本性變革，由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。在集成化基礎上，數控系統實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數控系統實現了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節與補償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處理。

長期以來，我國的數控系統為傳統的封閉式體系結構，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據經驗以固定參數形式事先設定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環節，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環執行機構。在復雜環境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數，無法在現場環境下根據外部干擾和隨機因素實時動態調整，更無法通過反饋控制環節隨機修正CAD/CAM中的設定量，因而影響CNC的工作效率和產品加工質量。由此可見，傳統CNC系統的這種固定程序控制模式和封閉式體系結構，限制了CNC向多變量智能化控制發展，己不適應日益復雜的制造過程，因此，大力發展以數控技術為核心的先進制造技術已成為我們國家加速經濟發展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。

2.數控技術的發展趨勢

數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化，使制造業成為工業化的象征，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業的發展起著越來越重要的作用。從目前世界上數控技術發展的趨勢來看，主要有如下幾個方面：

2.1高精度、高速度的發展趨勢

盡管十多年前就出現高精度高速度的趨勢，但是科學技術的發展是沒有止境的，高精度、高速度的內涵也在不斷變化，目前正在向著精度和速度的極限發展。

效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現代制造技術之一，國際生產工程學會將其確定為21世紀的中心研究方向之一。在轎車工業領域，年產30萬輛的生產節拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料"掏空"的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。

2.25軸聯動加工和復合加工機床快速發展

采用5軸聯動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯動機床的效率可以等于2臺3軸聯動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯動加工可比3軸聯動加工發揮更高的效益。但過去因5軸聯動數控系統、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯動機床的發展。當前由于電主軸的出現，使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數控系統的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發展。

2.3智能化、開放式、網絡化成為當代數控系統發展的主要趨勢

21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統，智能化的內容包括在數控系統中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟件的產業化生產存在的問題。

目前許多國家對開放式數控系統進行研究，數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統的體系結構規范、通信規范、配置規范、運行平臺、數控系統功能庫以及數控系統功能軟件開發工具等是當前研究的核心。網絡化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統、制造企業對信息集成的需求，也是實現新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數控機床和數控系統制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，反映了數控機床加工向網絡化方向發展的趨勢。

3.結束語

隨著人們對數控技術重視，它的發展越發迅速。文中簡要陳述當前的發展趨勢，另外數控技術的正不斷走向集成化，并行化，仍有廣闊的發展空間。

參考文獻

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[4]陳芳.數控技術的發展和途徑[J].科技資訊.2008.

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關鍵詞：海水淡化；真空冷凍；蒸餾；反滲透

隨著世界各國經濟的高速發展以及人口的迅速增長和集中，世界各國對水的需求日益增加，而地球上的淡水資源非常有限，淡水資源缺乏已成為全球性的問題。在尋求淡水資源方面各國紛紛把目光投向大海。據統計目前世界已有100多個國家水，其中嚴重缺水的已達20個，嚴重影響著人類生存和社會發展［!］。海洋中水的儲量為1338×107億m3,占全球的96.8，有著巨大的水資源，如何把它變為能被人類利用的淡水，成為急需解決的問題。

海水淡化就是要將高鹽度的海水通過一系列的過程轉變為低鹽度的海水。目前海水淡化的主要方法有：1）真空冷凍—汽相冷凝海水淡化新技術是依據海水的三相點理論，使海水同時蒸發與結冰得一種低能耗，輕腐蝕結垢的海水淡化方法；2）蒸餾法工藝簡單易于實現，但存在能耗多、成本費用高的缺

點；3）反滲透海水淡化方法是膜分離法的一種，即利用反滲透膜的分離作用使海水脫鹽，過程中不存在相變，因此與蒸餾法相比能耗較低，有著很大的發展前途，成為世界高科技競相開發的熱點。

隨著海水淡化技術的提高及成本的大幅度下降，世界各地正在興建或計劃興建許多大型海水淡化工廠，一個海水淡化的新時代已經來臨。

1真空冷凍及其特點

1.1真空冷凍原理

海水三相點是使海水汽、液、固三相共存并達到平衡的一個特殊點。若壓力或溫度偏離該三相點，平衡被破壞，三相會自動趨于一相或兩相。真空冷凍法海水淡化正是利用海水的三相點原理，以水自身為制冷劑，使海水同時蒸發與結冰，冰晶再經分離、洗滌而得到淡化水的一種低成本的淡化方法。與蒸餾法、膜法相比，能耗低，腐蝕、結垢輕，預處理簡單，設備投資小，并可處理高含鹽量的海水，是一種較理想的海水淡化法［!］。國外早在20世紀60年代就已開始研究，但目前為止尚沒有商業化，主要原因在于過程中產生的三相點蒸汽難以去除和冰晶的輸送、洗滌較難。華東理工大學研究開發的真空凍—汽相冷凝海水淡化技術采用低溫金屬表面，使三相點蒸汽直接冷凝成冰的方法，成功的解決了蒸汽的去除問題，并在實驗室完成了小型試驗裝置。真空冷凍—汽相冷凝海水淡化技術工藝包括脫氣、預冷、蒸發結晶、冰晶洗滌、蒸汽冷凝等步驟，淡

化水產品可達到國家飲用水標準。

1.2工藝研究

1.2.1脫氣

由于海水中溶有的不凝性氣體在低壓條件下將幾乎全部釋放,且又不會在冷凝器內冷凝。這將升高系統的壓力，使蒸發結晶器內壓力高于二相點壓力，破壞操作的進行。顯然減壓脫氣法適合本系統。

1.2.2預冷

海水脫氣后可與蒸發結晶器內排出的濃鹽水和淡化水產生熱交換，預冷至海水的冰點附近。

1.2.3溫度和壓力

它們是影響海水蒸發與結冰速率的主要因素。

1.2.4冰—鹽水是一固液系統

普通的分離方法均可使冰—鹽水得到分離，但分離方法不同，得到的冰晶含鹽量也不同。實驗結果表明減壓過濾方法得到的冰晶含鹽量比常壓過濾方法得到的冰晶含鹽量低得多。

1.2.5蒸汽冷凝

在蒸發結晶器內，除海水析出冰晶以外，還將產生大量的蒸汽，這些蒸汽必須及時移走，才能使海水不斷蒸發與結冰。

2蒸餾法海水淡化及其特點

2.1蒸餾法原理

把海水加熱使之沸騰蒸發，再把蒸汽冷凝成淡水的過程即為蒸餾法。蒸餾法是最早采用的淡化法，其優點是結構簡單、操作容易，所得淡水水質好等。蒸餾法有很多種，如多效蒸發、多級閃蒸、壓氣蒸餾、膜蒸餾等。

2.2蒸餾法特點

多效蒸發是一種較早應用的海水淡化法，由于結垢和腐蝕等問題，后被多級閃蒸法所取代。

2.2.1多級閃蒸

多級閃蒸是一種在20世紀50年展起來的海水淡化法，其原理是海水經過預熱后，進入閃蒸室，該閃蒸室的壓力低于將要進入的鹽水所對應的飽和蒸汽壓力，鹽水進入后即因過熱而進行閃蒸。閃蒸出的蒸汽冷凝后即為淡水。由于它的安全可靠，因此發展迅速，中東許多產油國所建的海水淡化工廠，大多采用多級閃蒸法，并且與發電廠結合。如阿聯酋建造了世界上最大的多級閃蒸海水淡化廠，就是與發電廠聯合生［2］。

2.2.2壓汽蒸餾

利用機械壓縮機把蒸汽壓縮、升壓和升溫（溫度升高10℃左右），并作為加熱和使海水蒸發的熱源，因此壓汽蒸餾在運行后不需外部提供加熱蒸汽，靠機械能轉化為熱能，過程效率高、比能耗低，而且過程不需冷卻水，結構緊湊，但壓汽機造價較高，容易腐蝕、結垢難于進一步大型化。

2.2.3膜蒸餾

熱海水接觸憎水微孔膜，由于膜另一側溫度較低，相應的飽和蒸汽壓亦低，膜面上的海水蒸發并透過膜的微孔到低壓側并在冷凝面凝結為純度較高的淡水。膜只起到汽水分離器和增加蒸發面積的作用。

3電滲析

電滲析是利用具有選擇透過性的離子交換膜在外加直流電場的作用下，使水中的離子定向遷移，并有選擇地通過帶有不同電荷的離子交換膜，從而達到溶質和溶劑分離的過程。電滲析主要有頻繁倒機電滲析（EDR）、填充離子交換樹脂電滲析，電滲析過程對不帶電荷的物質如有機物、膠體、細菌、懸浮物等無脫除能力。因此電滲析用于淡化制備飲用水不是最理想的方法。

4海水反滲透淡化

反滲透海水淡化是一種以壓力為驅動力的膜分離過程，是當今海水淡化領域研究、開發的熱點［3］。

4.1國際反滲透淡化技術發展現狀

目前反滲透膜的脫鹽率高于99.3，透水通量大大增加，抗污染和抗氧化能力不斷提高。反滲透海水淡化的技術進步表現在如下方面：

4.1.1反滲透膜的性能明顯提高

目前的反滲透復合膜系采用芳香族聚胺的材料，特征水通量是1978年的2倍，鹽的透過率大約是1978年的四分之一。

4.1.2功交換器的研制成功

一種新型能量回收裝置已經成功地用于海水反滲透淡化系統上，這種交換器是1998年反滲透海水淡化技術的一個新里程碑。

4.1.3段間能量回收透平的成功應用

段間能量回收透平適合于鹽含量較低的海水淡化系統，它可以增加系統的產水量或降低系統的能量消耗。

4.1.4微濾技術用于海水預處理［4］

采用微濾（或超濾）作為海水反滲透的預處理，不需加入絮凝劑、殺菌劑和余氯脫除劑等化學藥品同時也省去了保安過濾器，此技術由于改進了進水水質，不僅延長了反滲透膜的使用壽命，而且有助于

提高系統的回收率、降低運行費用。

4.1.5納濾技術在預處理中的應用［5］

沙特阿拉伯的SWCC,成功地開發出納濾（NF）作為海水的預處理技術，用于脫除硬度和總溶解固體，從而提高海水反滲透的操作壓力和系統的回收率，保證膜組件的運行安全。

4.1.6淡化成本的明顯下降

由于膜的性能不斷提高，高壓泵和能量回收裝置的性能持續進步，各種預處理新工藝的不斷提出，促使設備的運行管理更為簡單；更由于國際市場一體化的傾向，加大了海水淡化工程公司之間的競爭，使得設備的投資費用不斷降低，從而使反滲透海水淡化的造水成本不斷下降。

4.2國內反滲透海水淡化工程

據初步估計，國內運轉產水量大于100m3／d的反滲透淡化裝置總數量不少于500臺。用于海水淡化的有浙江省山鎮的500m3／d的反滲透淡化工程、浙江省泗縣馬跡山的350m3／d的反滲透淡化工程、以及遼寧省長海縣的1000m3／d的反滲透淡化工程

等。

目前，國內海水所用反滲透復合膜均從國外進口，國產反滲透膜與國外產品還存在一定的差距。反滲透膜是海水淡化的核心，其國產化與產業化若不能解決，勢必影響我國此領域將來的發展。淡化技術的關鍵在于反滲透膜具有較大的透水性和脫鹽率，目前在海水淡化中使用的反滲透膜主要有醋酸纖維素系列膜（CA）和聚酰胺系列膜（PS）。它們均由有機高分子構成，雖然具有制作工藝簡單、成本低等優點，但應用于海水淡化領域也存在著一些不足，如化學穩定性差、機械強度低等。這些缺陷限制了反滲透法處理海水技術的實用化和產業化。無機材料本身性能的優勢，使得無機膜替代有機膜應用在這方面成為可能。預計反滲透技術將是21世紀海水淡化的主要方法，專家普遍認為反滲透海水淡化具有投資費省、能耗低等優點。

5結語

地球上的淡水資源危機今后將愈加嚴重，而海水淡化是解決水問題的唯一途徑。海水淡化的成本是人們最關心的問題，鑒于自來水價格很低，因此淡化成本就不能太高。淡化水的成本是個很復雜的問題，它不僅與淡化方法有關，而且與工藝設計、選材、給水和淡化的水質、比能耗、地理、當地能源價格、投資來源、管理體制有密切關系。比較各種淡化方法，

反滲透淡化法的投資費和運行費都是低的。預計反滲透技術將是21世紀海水淡化的主要方法

參考文獻：

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德能公司，分離膜技術應用論文集［C］1998

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節水灌溉技術是比傳統的灌溉技術明顯節約用水和高效用水的灌水方法，措施和制度等的總稱。灌溉用水從水源到田間，到被作物吸收、形成產量，主要包括水資源調配、輸配水、田間灌水和作物吸收等四個環節。在各個環節采取相應的節水措施，組成一個完整的節水灌溉技術體系，包括水資源優化調配技術、節水灌溉工程技術、農藝及生物節水技術和節水管理技術。

節水灌溉技術體系主要包括以下幾個方面：（1）灌溉水資源優化調配技術。主要包括地表水與地下水聯合調度技術、灌溉回歸水利用技術、多水源綜合利用技術、雨洪利用技術。（2）節水灌溉工程技術。主要包括渠道防滲技術、管道輸水技術、噴灌技術、微灌技術、改進地面灌溉技術、水稻節水灌溉技術及抗旱點澆技術。直接目的是減少輸配水過程的跑漏損失和田間灌水過程的深層滲漏損失，提高灌溉效率。（3）農藝及生物節水技術。包括耕作保墑技術、覆蓋保墑技術、優選抗旱品種、土壤保水劑及作物蒸騰調控技術。（4）節水灌溉管理技術。包括灌溉用水管理自動信息系統、輸配水自動量測及監控技術，土壤墑情自動監測技術、節水灌溉制度等。

2.節水灌溉新技術

目前，比較有發展潛力的節水灌溉新技術是：（1）與生物技術相結合的作物調控灌溉技術。就是從作物生理角度出發，在一定時期主動施加一定程度有益的虧水度，使作物經歷有益的虧水鍛煉，改善品質，控制上部旺長，實現矮化密植，到達節水增產的目的。（2）應用3S技術的精細灌溉技術。就是運用全球衛星定位系統（GPS）和地理信息系統（GIS），遙感技術（RS）和計算機控制系統，實時獲取農用小區作物生長實際需求的信息，通過信息處理與分析，按需給作物進行施水的技術，可以最大限度提高水資源的利用率和土地的產業率。T是農田灌溉學科發展的熱點和農業新技術革命的重要內容。（3）智能化節水灌溉裝備技術。就是把生物學、自動控制、微電子、人工智能、信息科學等高新技術集成節水灌溉機械與設備，適時地檢測土壤和作物的水分，按照作物不同的需水要求來實施變量施水，達到最優的節水增產效果。

3.節水灌溉技術發展趨勢

我國的節水灌溉技術發展呈現以下趨勢：（1）噴灌技術仍為大田農作物機械化節水灌溉的主要技術，其研究方向是進一步節能及綜合利用。不同噴灌機型有各自的優缺點，要因地制宜綜合考慮。軟管卷盤式噴灌機及人工移動式噴灌機比較適合我國國情。（2）地下灌溉已被世人公認是一種最有發展前景的高效節水灌溉技術。盡管目前還存在一些問題，應用推廣速度較慢，但隨著關鍵技術的解決，今后將會得到一定的發展。（3）地面灌溉仍是當今世界占主導地位的灌水技術。隨著高效田間灌水技術的成熟，輸配水有低壓管道化方向發展的趨勢。（4）農業高效節水灌溉技術管理水平越來越高。應用專家系統、計算機網絡技術、控制技術資源數據庫、模擬模型等技術的集成，達到時，空、量、質上的精確灌水，是今后攻關的重點。（5）節水綜合技術的開發利用，是提高水分利用率和水分利用效率的重要途徑，也是今后節水灌溉發展的方向。轉

4.發展節水灌溉技術的政策建議

（1）提高發展節水灌溉技術的認識。我國是一個水資源短缺的國家，隨著人口增加、經濟發展、社會進步，農業灌溉用水要在用水總量基本不增加的情況下保障我國糧食安全，只能走內涵式發展的道路，灌溉必須走節水型的發展道路。因此，我們應加大對發發展節水灌溉技術的宣傳教育力度，使全社會都來關心節水灌溉技術，形成一個較好的節水灌溉技術發展環境。

（2）形成發展節水灌溉技術內在機制。通過制定和運用好水價、水權這些經濟手段，對農業用水需求進行有效調控，削弱低效益膨脹型的用水需求，杜絕無效益浪費型的用水需求，促進節約農業用水的需求，從而推進節約灌溉技術發展。

（3）節水灌溉技術發展要符合農村實際。節水灌溉技術發展不僅是工程問題、技術問題，還是社會問題和經濟問題。節水灌溉技術如果不能使農民從中得到實惠，就不能得到廣大農民的真正擁護，就不能持續快速地發展起來。

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關鍵詞：網格Globus開放網格服務結構OGSA沙漏結構

2003年10月13日，IBM與中國國家教育部在京宣布，雙方將建立中國教育科研網格以促進全國高校在教育、科研及更廣泛項目上的全面合作。該項目由北京大學、華南理工大學、清華大學等12所大學聯合提出，是迄今由政府推出的最宏大的網格工程，也是迄今為止世界上規模最大的網格計算工程之一。其應用領域包括從生命科學、圖像處理到遠程教育等方面的眾多領域。到網格建成時，它將在教育科研網上把全國100所211工程建設重點大學的資源廣泛共享，并將在該工程完成時達到超過15萬億浮點運算的功能。美國《福布斯》雜志的科技版《ForbesASAP》2001年就曾預言下一代互聯網浪潮將是萬維網（WorldWideWeb）升級為網格（GreatGlobalGrid）。那么到底什么是網格呢？

1網格的涵義

1.1網格概念

網格就是一個集成的計算與資源環境，或者說是一個計算資源池。它能夠把整個互聯網集成為一臺巨大的超級計算機，實現全球范圍的計算資源、存儲資源、數據資源、信息資源、知識資源、專家資源、設備資源甚至是人才等各種相關的廣泛分布的各種資源的全面共享。網格的根本特片是資源共享，消除資源孤島。當然，我們也可以構造地區性的網格、企事業內部網格、局域網網格甚至家庭網格和個人網格。可從以下三方面理解網格概念：

第一，從概念上，網格的目標是資源共享和分布協同工作。網格的這種概念可以清晰地指導行業和企業中各個部門的資源進行行業或企業整體上的統一規劃、部署、整合和共享，而不僅僅是行業或大企業中的各個部分自己規劃、占有和使用資源。

第二，網格是一種技術。為了達到多種類型的分布資源共享和協作，網絡計算技術必須解決多個層次的資源共享和合作技術，制定網格的標準，將Internet從通訊和信息交互的平臺提升到資源共享的平臺。但是目前并行計算、分布計算中間件等現行技術遠遠沒有解決多組織之間資源的共享問題，以及廣域范圍的多系統之間聯合處理和計算等網格計算所面臨的關鍵問題。因此，網格計算技術研究具有獨特性、緊迫性和挑戰性。

第三，網格是基礎設施，是通過各種網格綜合計算機、數據、設備和服務等資源的基本設施。這種設施的建立，將使用戶如同今天我們按需使用電力一樣，無需在用戶端配套大量的全套計算機系統和復雜軟件，就可以簡便地得到網格提供的各種服務。這樣，設備、軟件投資和維護開銷將大大減少。

圖1

1.2網格組成

網格環境的構建層次如圖1所示，主要由資源、中間件、工具軟件和應用程序等幾部分組成。其中資源由分布在Internet上的各類資源組成，包括各類主機、工作站甚至PC機，也可以是上述機型的機群系統、大型存儲設備、數據庫或其他設備。中間件是網格計算的核心，負責提供遠程進程管理、資源分配、存儲訪問、登錄和認證、安全性和服務質量（QoS）等。工具軟件和應用程序提供用戶二次開發利用的環境、工具、語言及接口等，以便更好地利用網格資源。

1.3網格的判斷標準

證判一個系統是否是網格，從根本上說，必須看此系統所能提供的應用、商業價值和科學結論，而不是它的系統結構。全球網格研究的鄰軍人物伊安·福斯特（IanFoster）對于網格作為三點限制：

首先，協調非集中控制資源。網格整合各種資源、協調各種使用者。這些資源和使用者在不同控制制域中，比如，個人電腦和中心計算機、相同或不同公司的不同管理單元；網格還解決在這種分布式環境中出現的安全、策略、使用費用、成員權限等問題。否則，只能稱得上本地管理系統而非網格。

其次，使用標準、開放、通用的協議和界面。網格建立在多功能的協議和界面之上，這些協議和界面解決認證、授權、資源發現和資源存取等基本問題。否則，只能是一個具體應用系統而非網格。

其次，使用標準、開放、通用的協議和界面。網格建立在多功能的協議和界面之上，這些協議和界面解決認證、授權、資源發現和資源存取等基本問題。否則，只能是一個具體應用系統而非網格。

第三，得到非平凡的服務質量。網格允許它的資源被協調使用，以得到多種服務質量，滿足不同使用者需求，如系統響應時間、流通量、有效性、安全性及資源重定位，使得聯合系統的功效比其各部分的功效總和要大得多。

2網格的體系結構

目前，比較重要的網格體系結構有兩個：一個是伊安·福斯特（IanFoster）等在早些時候提出的五層沙漏結構；另一個是以IBM為代表的工業界的影響下，在考慮到Web技術的發展與影響后，伊安·福斯特（IanFoster）等結構WebService提出的開放網格服務結構OGSA（OpenGridServicesArchitcture）。

2.1五層沙漏結構

五層沙漏結構是一種影響十分廣泛的結構，它的主要特點就是簡單，主要側重于定位的描述而不是具體的協議定義。其基本思想就是以"協議"為中心，也十分強調與API（ApplicationProgrammingInterfaces）和SDK（SoftwareDevelopmentKits）的重要性。

五層沙漏模型從底層開始分別為構造層、連接層、資源層、匯聚層和應用層。

網格構造層由各種物理資源所構成，包括存儲資源、計算資源、目錄、數據庫、網絡資源、傳感器等，構造層的基本功能就是控制和管理局部的資源，向上提供訪問這些資源的接口。

網格連接層實現構造層資源之間的通信、數據交換，定義了核心的通信和認證協議。

網格資源層建立在連接層的通信與認證協議之上，工、提供數據訪問、計算機訪問、狀態與性能信息訪問等服務。它考慮的是單個的局部資源，全局狀態和跨越分布資源集合的原子操作由匯聚層考慮。

網格匯聚層的主要功能是協調“多種”資源的共離，協同完成任務。匯聚層在資源基礎上，實現更高級的應用。匯聚層可分為通用的匯聚層和面向特定問題的匯聚層。

網格應用層是在虛擬組織環境中存在的，應用可根據上面作一層次上定義的服務來構造，它可以調用資源層的服務，也可以調用匯詞聚層的服務，從而滿足應用需求。拿電力系統做個比喻，前四個層次就相當于發電廠、電網、變電所和配電房，而應用層相當于住宅里的電閘、電表和電源插座。

其另一個重要特點就是沙漏形狀，如圖2所示。核心協議就形成了協議層次結構中的一個瓶頸，資源層和連接層共同組成這一核心的瓶頸部分，它們提供資源的安全訪問。

2.2開放網格服務結構OGSA

開放式的網格服務體系OGSA是一個由節點和連線構成的框架。該框架的節點是網格服務而網格服務之間的連線是網格服務相互交流時所用的語言。網格服務是特殊的網絡服務專供用來維持和管理網格體系。

OGSA網格也為五層結構，其結構同五層沙漏結構，自下而上為結構層、連接層、資源層、匯聚層及應用層。但OGSA結構較五層沙漏結構有著以下特點：

（1）以服務為中心的模型

如果說五層沙漏結構是以協議為中心的“協議結構”，其試圖實現的是對資源的共享，則OGSA就是以服務為中心的“服務結構”，其實現的是對服務的共享。OGSA將一切看作服務，并定義了“網格服務”，該服務提供了一組接口，這些接口明確遵守特定的慣例，解決服務發現、動態服務創建、生命周期管理、通知等問題。因此，網格是可擴展的網格服務的集合。簡單地說，網格服務=接口/行為+服務數據。

（2）統一的WebService框架

WebService描述了一種新出現的、重要的分布式計算范式，定義了一種技術，用于描述被訪問的軟件組件、訪問組件的方法以及找到相關服務才蝗發現方法，解決了發現和激發永久服務的問題。OGSA是符合標準的Webservice框架的。但是在網格中，大量的是臨時服務，因此OGSA對Webservice進行了擴展，提出的是網格服務（GridService）的模仿，使得它可以支持臨時服務實例，并且能夠支柱創建和刪除。

（3）突破科技應用領域

正如Web技術一開始是科學協議而出現的，但是后來在商業領域卻大量使用一樣，OGSA將原來主要在科技領域應用的網格技術轉移到工商業領域。OGSA而向服務的特點允許我們在不同的層次虛擬化資源，因此相同的機制與抽象可以應用于多個組織之間的分布式網格支持的協作，或者是跨越多個特點主要環境。

2.3應用實例：Globus系統

Globus是美國Argonne國家實驗室研發的網絡計算項目，有12所大學和研究機構參加該項目。Globus對資源管理、信息安全、信息服務、數據管理等網絡計算關鍵理論進行了研究，開發了在各種平臺上運行的網絡計算工具軟件（Toolkit），幫助組建和規劃大型網絡試驗平臺，開發大型網絡系統運行的應用軟件。Toolkit是Globus最重要的成果，其第一版在1999年推出。2003年1月13日，符合OGSA規范的GlobusToolkit3.0（Alpha版）已經在第一屆Globusworld會議上。這標志著OGSA已經從一種理念、一種體系結構，走到付諸實踐的階段了。Toolkit開放源碼，任何人都可以從其網站上直接下載源代碼。

Globus的協議分為五層：構造層、連接層、資源層、匯集層和應用層。每層都有自己的服務、API和SDK，上層協議調用下層協議的服務。網格內的全局應用都通過協議提供的服務調用操作系統。Globus的網格計算協議建立在互聯網協議之上，以互聯網協議中的通信、路由、名字解析等功能為基礎。在Globus看來，現有的共享方案，比如互聯網、B2B、ASP、SSP、Java、CORBA、DCE等，要么在共享配置的靈活性上、要么在共享資源種類上不能完全滿足虛擬組織的需要。同時，Globus并不試圖取代現有技術，而是希望在現有技術之上建立更高層次的共享。為了有效支持網格計算環境，Globus工具包針對Globus項目中提出的各種協議，提供了一系列的服務、軟件庫、編程接口（API）和使用例子。

迄今為止，GlobusToolkit已經成為事實上的網格標準。一些重要的公司，包括IBM、Microsoft、Compaq、Cray、SGI、Sun、Fujitsu、Hitachi、NEC等公開宣布支持GlobusToolkit。目前大多數網格項目都是基于GlobusToolkit所提供的協議及服務而建設的，例如美國的物理網格GriPhyN、歐洲物數據網格DataGrid、荷蘭的集群計算機網格DAS-2、美國能源部的科學網格、DISCOM網格、美國學術界的TeraGrid等等。

3網格的研究歷史與現狀

從美國、日本及歐洲的發達國家到印度這樣的發展中國家都啟動了大型網格研究計劃，并得到了產業界的大力支持。網格的發展到目前為止基本上可以劃分為以下幾個階段：

一是萌芽階段：在上個世紀90年代初期，主要是千兆網的測試床以及一些元計算的實施。

二是早期實驗階段：在上個世紀90年代中期到晚期，如I-WAY項目，還包括一些學術性的軟件項目，例如Globus、Legion等。

三是飛速發展階段：2002年以來，出現了大量的應用社團和項目，主要基礎市話的開發和使用，工業界對網格計算的興趣在增長，例如IBM、Platform、Microsoft、Sun、Compaq等重要的公司。同時也出現了一比較顯著的技術基礎，如GlobusToolkit，形成了具有相當規模和世界影響的全球網格論壇GGF（GlobalGriaForum）組織。

目前，IBM是網格系統和服務方面的領先供應商，已經為很多科技團體、政府機構、商業化用戶的網格系統提供了產品和服務，其中包括英國國家網格、荷蘭國家各、北卡州的生物網格等等。美國太陽微系統公司2002年了“網格引擎”企業版的測試版。HP公司也提出了UtilityComputing計劃和UtilityDataCenter產品。Oracle公司2002年11月推出面向網格的基于Globus的數據庫應用工具。2008年北京奧運會的計算機信息處理系統將應用網格，IBM、Oracle、SUN、NP都已推出了一系列可應用網格的產品。日本文部科學省2003年5月決定投資700億日元開發超大型網格計算機，它出現在世界上運算速度最快的計算機還快近10倍，將達每秒300萬億次。

我國“十五”863計劃的高性能計算專項和軟件專項等重大科研項目都與網格技術相關。目前，我國已開展了“國家高性能計算環境”和“先進計算基礎設施北京上海試點工程”兩個項目，對網格計算進行研究。中科院計算所正在進行的“織女星計劃”（Vega計劃）正是以元數據、構件框架、智能體、網格公共信息協議和網格計算協議為主要突破點對網格計算進行的研究。

4網格存在問題及發展前景

4.1存在問題

下一代互聯網技術是完全嶄新的，從光纖到路由器、交換機、上層服務器、操作系統、各種系統軟件和應用軟件都將產生革命性的變革。因而，在網格的發展道路上，Globus和它的各種替代版本將面臨巨大障礙。為實現網格的廣泛應用，還必須解決下列問題：

（1）標準是成功關鍵。就像TCP/IP協議是互聯網的核心一樣，構建網格計算也需要對標準協議和服務進行定義。迄今為止，網格計算還沒有正式的標準，但在核心技術上，GlobusToolkit已成為網格計算事實上的標準。

（2）網格資源動態分配問題。如何在動態、異構虛擬組織間實現協同的資源共享以及協同是網格中非常重要的問題。已有的一些并行和分布計算系統的資源分配技術，并不能很好地適應計算網格資源分配問題的特點。

（3）數據通過因特網時形成的延遲問題。智能軟件應確保按時傳送數據，否則，網格處理問題的手段將被限定在“并行運算”。并行計算在不同的機器上完成，某一臺計算機不需要等待另一臺計算機的處理結果。

（4）目前互聯網的數據傳輸能力不足問題。為此，發展網格要和建設下一代寬帶互聯網（如美國的“下一代Internet（NGI）”和“Internet2等”）結合起來。另一方面，采用無線移動和衛星通信，也是一種現實的途徑。

（5）進一步解決人機結合問題，使網絡格更加個性化、智能化和科學化。

（6）通過法律的手段解決網上資源共享中的智能產權、相互信任和報酬等問題以及如何保障網格計算的安全性、認證和可靠性等。

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20世紀80年代，由于大規模集成電路技術的成熟，射頻識別系統的體積大大縮小，使得射頻識別技術進入實用化的階段，成為一種成熟的自動識別技術。

射頻識別技術是利用射頻方式進行非接觸雙向通信，以達到識別目的并交換數據。它與同期或早期的接觸式識別技術不同。RFID系統的射頻卡和讀寫器之間不用接觸就可完成識別，因此它可在更廣泛的場合中應用。

典型的射頻識別系統包括射頻卡和讀寫器兩部分。

射頻卡是將幾個主要模塊集成到一塊芯片中，完成與讀寫器的通信。芯片上有EEPROM用來儲存識別碼或其它數據。EEPROM容量從幾比特到幾萬比特。芯片僅需連接天線(和電池)，可以作為人員的身份識別卡或貨物的標識卡。卡封裝可以有不同形式，比如常見的信用卡及小圓片的形式等。與條碼、磁卡、IC卡等同期或早期的識別技術相比，射頻卡具有非接觸、工作距離長、適于惡劣環境、可識別運動目標等優點。

在多數RFID系統中，讀寫器在一個區域內發射電磁波(區域大小取決于工作頻率和天線尺寸)。卡片內有一個LC串聯諧振電路，其頻率與讀寫器發射的頻率相同。當射頻卡經過這個區域時，在電磁波的激勵下，LC諧振電路產生共振，從而使電容內有了電荷。在這個電容的另一端，接有一個單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到另一個電容內儲存。當所積累的電荷達到2V時，此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內數據發射出去或接取讀寫器的數據。讀寫器接收到卡的數據后，解碼并進行錯誤校驗來決定數據的有效性，然后，通過RS232、RS422、RS485或無線方式將數據傳送到計算機網絡。簡單的RFID產品就是一種非接觸的IC卡，而復雜的RFID產品能和外部傳感器接口連接來測量、記錄不同的參數，甚至可與GPS系統連接來跟蹤物體。

工作原理如圖1所示。

2射頻識別技術的分類

射頻識別技術主要按以下四種方式分類。

(1)工作頻率

根據工作頻率的不同可分為低頻和高頻系統。①低頻系統一般指其工作頻率小于30MHz的系統。其基本特點是：射頻卡的成本較低、標簽內保存的數據量較少、閱讀距離較短(無源情況，典型閱讀距離為10cm)、射頻卡外形多樣(卡狀、環狀、鈕扣狀、筆狀)、閱讀天線方向性不強等。低頻系統多用于短距離、低成本的應用中，如多數的門禁控制、動物監管、貨物跟蹤。②高頻系統一般指其工作頻率大于400MHz的系統。高頻系統的基本特點是射頻卡及讀寫器成本均較高、卡內保存的數據量較大、閱讀距離較遠(可達幾m~十幾m)、適應物體高速運動性能好、外形一般為卡狀、閱讀天線及射頻卡天線均有較強的方向性。高頻系統多應用于需要較長的讀寫距離和高的讀寫速度的場合，像火車監控、高速公路收費等系統。

(2)射頻卡

根據射頻卡的不同可分成可讀寫(RW)卡、一次寫入多次讀出(WORM)卡和只讀(RO)卡三種。RW卡一般比WORM卡和RO卡貴得多，如電話卡、信用卡等。一般情況下改寫數據所花費的時間遠大于讀取數據所花費的時間(常規為改寫所花費的時間為s級，閱讀花費的時間為ms級)。WORM卡是用戶可以一次性寫入的卡，寫入后數據不能改變，且比RW卡要便宜。RO卡存有一個唯一的號碼，不能逐改，保證了安全性。RO卡最便宜。

(3)射頻卡的有源與無源

射頻卡可分為有源及無源兩種。有源射頻卡使用卡內電池的能量、識別距離較長，可達十幾m，但是它的壽命有限(3~10年)，且價格較高；無源射頻卡不含電池，利用讀寫器發射的電磁波提供能量，重量輕、體積小、壽命長、很便宜，但它的發射距離受限制，一般是幾十cm，且需要讀寫器的發射功率大。

(4)調制方式

根據調制方式的不同還可分為主動式和被動式。①主動式的射頻卡用自身的射頻能量主動地發送數據給讀寫器。②被動式的射頻卡，使用調制散射方式發射數據。它必須利用讀寫器的載波調制自己的信號，適宜在門禁或交通的應用中使用。因為讀寫器可以確保只激活一定范圍之內的射頻卡。

目前使用的多數系統中，一次只能讀寫一個射頻卡。射頻卡之間要保持一定距離，確保一次只能有一個卡在讀寫區域內。讀寫距離長，射頻卡之間的距離就要大，應用起來很不方便。現在的射頻卡具有防碰撞的功能，這對于RFID來說十分重要。所謂碰撞是指多個射頻卡進入識別區域時信號互相干擾的情況。具有防碰撞性能的系統可以同時識別進入識別距離的所有射頻卡，它的并行工作方式大大提高了系統的效率。

3國際射頻識別技術發展狀況

射頻識別技術在國外發展得很快。RFID產品種類很多，像德州儀器、Motoro1a、Philips、Microchip等世界著名廠家都生產RFID產品。他們的產品各有特點，自成系列。射頻識別技術被廣泛應用于工業自動化、商業自動化、交通運輸控制管理等眾多領域。如澳大利亞將它的RFID產品用于澳機場旅客行李管理中并發揮了出色的作用；瑞士國家鐵路局在瑞士的全部旅客列車上安裝RFID自動識別系統，調度員可以實時掌握火車運行情況，不僅利于管理，還大大減小了發生事故的可能性；德國BMW公司將射頻識別系統應用在汽車生產流水線的生產過程控制中等。

據有關權威數據顯示，射頻識別

產品在全世界的銷量以每年25.3%的比例增長。由此可見，射頻識別技術具有廣闊的市場前景。

4射頻識別技術在我國的發展

我國政府在1993年制定的金卡工程實施計劃，是一個旨在加速推動我國國民經濟信息化進程的重大國家級工程，由此各種自動識別技術的發展及應用十分迅猛。現在，射頻識別技術作為一種新興的自動識別技術，也將在中國很快地普及。

目前，我國的射頻識別技術在下列幾種應用中發展前景較好。當然，這里僅僅羅列了射頻識別技術應用的一部分。任何一種技術如果得到普及，都將會孕育一個龐大的市場。射頻識別將是未來一個新的經濟增長點。

4.1安全防護領域

(1)門禁保安

將來的門禁保安系統均可應用射頻卡。一卡可以多用。比如，可以作工作證、出入證、停車卡、飯店住宿卡甚至旅游護照等，目的都是識別人員身份、安全管理、收費等等。好處是簡化出入手續、提高工作效率、安全保護。只要人員佩戴了封裝成ID卡大小的射頻卡、進出入口有一臺讀寫器，人員出入時自動識別身份，非法闖入會有報警。安全級別要求高的地方、還可以結合其它的識別方式，將指紋、掌紋或顏面特征存入射頻卡。

公司還可以用射頻卡保護和跟蹤財產。將射頻卡貼在物品上面，如計算機、傳真機、文件、復印機或其它實驗室用品上。該射頻卡使得公司可以自動跟蹤管理這些有價值的財產，可以跟蹤一個物品從某一建筑離開，或是用報警的方式限制物品離開某地。結合GPS系統利用射頻卡，還可以對貨柜車、貨艙等進行有效跟蹤。

(2)汽車防盜

這是RFID較新的應用。目前已經開發出了足夠小的、能夠封裝到汽車鑰匙當中含有特定碼字的射頻卡。它需要在汽車上裝有讀寫器，當鑰匙插入到點火器中時，讀寫器能夠辨別鑰匙的身份。如果讀寫器接收不到射頻卡發送來的特定信號，汽車的引擎將不會發動。用這種電子驗證的方法，汽車的中央計算機也就能容易防止短路點火。

另一種汽車防盜系統是，司機自己帶有一射頻卡，其發射范圍是在司機座椅45~55cm以內，讀寫器安裝在座椅的背部。當讀寫器讀取到有效的ID號時，系統發出三聲鳴叫，然后汽車引擎才能啟動。該防盜系統還有另一強大功能：倘若司機離開汽車并且車門敞開引擎也沒有關閉，這時讀寫器就需要讀取另一有效ID號；假如司機將該射頻卡帶離汽車，這樣讀寫器不能讀到有效ID號，引擎就會自動關閉，同時觸發報警裝置。

(3)電子物品監視系統

電子物品監視系統(ElectronicArticleSurveillance,EAS)的目的是防止商品被盜。整個系統包括貼在物體上的一個內存容量僅為1比特(即開或關)的射頻卡，和商店出口處的讀寫器。射頻卡在安裝時被激活。在激活狀態下，射頻卡接近掃描器時會被探測到，同時會報警。如果貨物被購買，由銷售人員用專用工具拆除射頻卡(典型的是在服裝店里)，或者用磁場來使射頻卡失效，或者直接破壞射頻卡本身的電特性。EAS系統已被廣泛使用。據估計每年消耗60億套。

4.2商品生產銷售領域

(1)生產線自動化

用RFID技術在生產流水線上實現自動控制、監視，提高生產率，改進生產方式，節約了成本。舉個例子以說明在生產線上應用RFID技術的情況。

用于汽車裝配流水線。德國寶馬汽車公司在裝配流水線上應用射頻卡，以盡可能大量地生產用戶定制的汽車。寶馬汽車的生產是基于用戶提出的要求式樣而生產的。用戶可以從上萬種內部和外部選項中，選定自己所需車的顏色、引擎型號和輪胎式樣等。這樣一來，汽車裝配流水線上就得裝配上百種式樣的寶馬汽車，如果沒有一個高度組織的、復雜的控制系統是很難完成這樣復雜的任務的。寶馬公司在其裝配流水線上配有RFID系統，使用可重復使用的射頻卡。該射頻卡上帶有汽車所需的所有詳細的要求，在每個工作點處都有讀寫器，這樣可以保證汽車在各個流水線位置，能毫不出錯地完成裝配任務。

(2)倉儲管理

將RFID系統用于智能倉庫貨物管理，能有效地解決與貨物流動有關的信息管理，不但增加了處理貨物的速度，還可監視貨物的一切信息。射頻卡貼在貨物所通過的倉庫大門邊上，讀寫器和天線都放在叉車上，每個貨物都貼有條碼，所有條碼信息都被存儲在倉庫的中央計算機里，與該貨物有關的信息都能在計算機里查到。當貨物出庫時，由另一讀寫器識別并告知中央計算它被放在哪個拖車上。這樣，管理中心可以實時地了解到已經生產了多少產品和發送了多少產品。

(3)產品防偽

偽造問題在世界各地都是令人頭疼的問題，將射頻識別技術應用在防偽領域有它自身的技術優勢。防偽技術本身要求成本低，且難于偽造。射頻卡的成本就相對便宜，而芯片的制造需要有昂貴的芯片工廠，使偽造者望而卻步。射頻卡本身有內存，可以儲存、修改與產品有關的數據，利于銷售商使用；體積十分小、便于產品封裝。像電腦、激光打印機、電視等產品上都可使用。

(4)RFID卡收費

國外的各種交易大多利用各種卡來完成，而我國普遍采用現金交易。現金交易不方便也不安全，還容易出現稅收的漏洞。目前的收費卡多用磁卡、IC卡，而射頻卡也開始占據市場。原因是在一些惡劣的環境中，磁卡、IC卡容易損壞，而射頻卡則不易磨損，也不怕靜電及其它情況；同時，射頻卡用起來方便、快捷，甚至不用打開包，在讀寫器前搖晃一下，就完成收費。另外，還可同時識別幾張卡．并行收費，如公共汽車上的電子月票。我國大城市的公共汽車異常擁擠、環境條件差，射頻卡的使用有助于改善這種情況。

4.3管理與數據統計領域

(1)畜牧管理

該領域的發展起步于賽馬的識別，是用小玻璃封裝的射頻卡植于動物皮下。射頻卡大約10mm長，內有一個線圈，約1000圈的細線繞在鐵氧體上，讀寫距離是十幾cm。從賽馬識別發展到了標識牲畜。牲畜的識別提供了現代化管理牧場的方法。

(2)運動計時

在馬拉松比賽中，由于人員太多，有時第一個出發的人同最后一個出發的人能相隔40分鐘。如果沒有一個精確的計時裝置，就會出現差錯。射頻卡應用于馬拉松比賽中，運動員在自己的鞋帶上很方便地系上射頻卡，在比賽的起跑線和終點線處放置帶有微型天線的小墊片。當運動員越過此墊片時，計時系統便會接收運動員所帶的射頻卡發出的ID號，并記錄當時的時間。這樣，每個運動員都會有自己的起始時間和結束時間，不會出現不公平競爭的可能性了。在比賽路線中，如果每隔5km就設置這樣一個墊片，還可以很方便地記錄運動員在每個階段所用的時間。

RFID還可應用于汽車大獎賽上的精確計時。在跑道下面按照一定的距離間隔埋入一系列的

天線，這些天線與讀寫器相連，而射頻卡安裝到賽車前方。當賽車每越過一個天線時，賽車的ID號和時間就被記錄下來，并存儲到中央計算機內。這樣到比賽結束時，每個參賽選手將會有一個準確的結果。

4.4交通運輸領域

(1)高速公路自動收費及交通管理

高速公路自動收費系統是射頻識別技術最成功的應用之一。目前，中國的高速公路發展非常快，而高速公路收費卻存在一些問題：一是在收費站口，許多車輛要停車排隊，成為交通瓶頸問題；二是少數不法的收費員貪污路費，使國家損失了相當的財政收入。RFID技術應用在高速公路自動收費上，能夠充分體現它非接觸識別的優勢——讓車輛高速通過收費站的同時自動完成收費，同時可以解決收費員貪污路費及交通擁堵的問題。利用射頻識別技術的不停車高速公路自動收費系統是將來的發展方向；人工收費，包括IC卡的停車收費方式，終將會被淘汰。預計在未來10年內，高速公路自動收費系統將有數十億元的需求。

在城市交通方面，解決交通日趨擁擠問題不能只依賴于修路。加強交通的指揮、控制、疏導，提高道路的利用率，深挖現有交通潛能也是非常重要的；而基于RFID技術的交通管理系統可實現自動查處違章車輛，記錄違章情況。另外，公共汽車站實時跟蹤指示公共汽車到站時間及自動顯示乘客信息，會給乘客帶來很大的方便。

(2)火車和貨運集裝箱的識別

在火車運營中，使用RFID系統很大的優勢在于：火車是按既定路線運行的，因此肯定要通過設定的讀寫器的地點。通過讀到的數據，能夠得到火車的身份、監控火車的完整性，以防止遺漏在鐵軌上的車廂發生撞車事故，同時能在車站將車廂重新編組。起初的努力是用超音波和雷達測距系統讀出車廂側的條碼，現在被RFID系統取代。射頻卡一般安在車廂頂邊，讀寫器安在鐵路沿線，就可得到火車的實時信息及車廂內裝的物品信息。

目前，射頻自動識別系統的安裝遍布全國14個鐵路局。2001年3月1日，鐵道部正式聯網啟用車次車號自動識別系統，為自備車企業、合資鐵路和地方鐵路實現信息化智能運輸管理提供了重要良機。

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(一)基本概況

我國旅游網站1996年出現，目前具有一定旅游資訊能力的網站已有5000多家。其中專業網站300余家，主要包括地區性網站、專業網站和門戶網站的旅游頻道三大類。地區性網站主要是當地景點、景區風光的介紹，總體實力較差，信息量少，效益難以保證。專業旅游網站主要進行旅游中介業務，包括傳統旅行社建立的網站和專業電子商務網站兩類，前者有中青旅網、國旅網等，康輝還開通了國內第一家出境旅游網站(介紹出境旅游報名參團、辦理護照、簽證、邊防、海關等知識)，后者中比較成功的有攜程旅游網、E龍網、華夏旅行網等。

2002年，我國國家旅游信息化工程——金旅工程將建設“旅游目的地營銷系統”作為其電子商務部分的發展重點，旨在將其建成信息時代中國旅游目的地進行國內外宣傳、促銷和服務的重要手段。經過一年多的努力，全國“旅游目的地營銷系統”的中心平臺建設初具規模。于是，各大旅行社抓住這一商機，紛紛“觸網”，打算來一場旅游網站的大比拼。但由于信息匱乏，與傳統的旅游業相脫節，因此大多數旅游網站無法給上網用戶提供充分的信息資源。為了解決這些問題，各大網站都在積極努力地充實自己，像我們所熟悉的老牌旅游網站——華夏旅游網()、中國旅游資訊網()，還有新近推出的上海攜程旅游網()和北京的再見城市網站()等，都使出了十八般武藝，各顯神通。華夏旅游網憑借自己出身于中國國際旅行總社和在旅游信息方面的優勢，為用戶提供了充足的信息源和售后服務。華夏旅游網又于1999年12月與公司合資聯營新公司I-travel，進一步推動了網上旅游的服務，拓展了服務層面。因集合了華夏旅游網的實力及超級入門的吸引力，I-travel為世界各地的旅客及業界人土帶來了各種不同的旅游訊息及服務，也把內地旅游推廣到了全世界。可見，電子信息技術在旅游業的應用就是指通過現代網絡信息技術手段實現旅游商務活動各環節的電子化，既包括通過網絡、交流旅游基本信息和旅游商務信息，以電子手段進行旅游宣傳促銷、開展旅游售前售后服務；進行電子旅游交易，也包括旅游企業內部流程的電子化及管理信息系統的應用等。

(二)發展特點

旨在發展旅游電子商務的旅游網站建設突破了傳統旅游經營模式與手段，建立起現代旅游管理信息系統，克服了單純的規模擴張而導致的機構龐大、管理失效的弊病，形成規模化、標準化和集群化的旅游發展新格局。并在此基礎上形成生態學中所說的“環境系統”和“共棲”現象。具體表現為不同的“生物種群”(如信息化旅游企業、專業旅游網站、電子商務平臺、電子分銷系統)共存于“旅游電子商務生態圈”中，在自己的生態位置上各司其職，并且該生態圈中存在著外部使用者對旅游電子商務網站／系統的選擇和旅游電子商務網站原統之間的競爭；同時，共棲的“生物種群”之間有某種物質、能量和信息的交流，從而相互補充，相互影響。

我們可從五個方面來闡釋旅游電子商務網站原統共棲現象：(1)用戶生活在有多種選擇的旅游電子商務環境之中。旅游者在通過網絡途徑搜尋旅游信息或預訂旅游產品時，可以訪問多個旅游網站，包括地方性、全國性或全球性旅游資訊服務網，旅游企業網站，專業旅游電子商務預訂網站等等，可在一個網站查詢旅游信息，在另一個網站預訂旅游產品。旅游企業可選擇加入全球分銷系統、區域性電子分銷系統、計算機預訂系統、互聯網旅游電子商務平臺或自行建立網站推廣銷售自己的產品；(2)各類旅游電子商務網站／系統的天然差異以及個別旅游電子商務網站／系統的差別化定位造成了共棲現象。第一，基于互聯網的旅游電子商務網站，與基于專網和電子數據交換的計算機預訂系統、全球分銷系統具有功能特性和應用范圍上的天然差別性；第二，旅游電子商務網站／系統為了適應服務對象的需要而主動實施的差別化定位是造成共棲現象的另一個主要原因。一種是內容上的差別化，如有大而全的旅游網和小而專的旅游網，有偏重提供旅游資訊的旅游網和偏重提供預訂交易的旅游網；另一種是范圍上的差別化，即有地方性網站／系統，有全國性網站／系統，有全球性網站／系統。每個旅游電子商務網站／系統會根據自身的實力以及周圍的競爭環境決定自己定位在旅游電子商務生態環境的哪一個層次；(3)各旅游電子商務網站／系統間常常彼此合作。其方式包括：旅游商務信息交換；共用信息資源，合作建設網絡內容、網站頻道；信息內容的多點鏡像；信息數據庫合作；網站之間的友情鏈接或相互導航等等。這類網站原統間的合作能使網站有效提高信息內容被訪問的頻率，促進信息資源的高效利用。為保證信息交換和傳播的實時暢達、廣域連通，發達國家已提出了旅游網站／電子商務系統標準化的信息格式和數據交換接口。(4)生態環境同樣存在“優勝劣汰，適者生存”的規則，在旅游電子商務發展中這種規則就是我們熟識的“市場規律”。電子商務是一種通過特定手段實現的商務活動，在這一活動中，客戶資源是一種稀缺資源，發展電子商務的目的是獲取這一資源從而獲利，于是必然展開市場競爭。由于市場是可細分的，因此從競爭主角而言，在對市場資源的爭奪過程中，旅游電子商務網站原統建設者必須決定進軍哪一領域的市場，在這個市場中將自己定位于何種層次，要準確判斷是否可以獲得足夠規模并有利可圖的市場份額。正是這種市場競爭的力量，不但造就了旅游電子商務網站原統生態共棲的現實，同時使旅游電子商務網站原統共棲的結構始終處在動態的演化過程中。(5)旅游電子商務網站／系統的共棲現象還表現在對共同外部環境的依托上。旅游業中不同的旅游電子商務網站／系統需要共同依托于社會第三方提供的電子支付、物流和認證服務才能發揮完整的功能，并在共同的法律法規、市場管理環境中成長。

2、電子信息技術在我國旅游業的發展態勢

由于網上旅游服務的信息全面，且獲取方式簡便，人們紛紛轉向從網上獲取旅游信息、確定旅游路線、報名參加旅游團隊、訂機票、訂酒店等。據悉，廣東最大的旅行社——廣之旅的專業網站——中國旅行熱線在2005年“十一”期間接到的訂機票和酒店的網上訂單和自助游的網上報名，都比平時增加了30%-40%。2005年“五一”期間，攜程旅行網的酒店預訂量達到了7900間/夜，酒店、機票和度假的節前預訂量都比2004年增長了300%以上。火爆的旅游市場帶來了旅游網站的全線飄紅。

電子商務在我國旅游業主要有以下幾個方面的發展態勢。

(一)旅游業電子商務成為旅游產品最佳展示臺

旅游網站可向游客提供無所不有的旅游信息服務，諸如旅游路線、景點、飯店、交通、氣象、人文及旅游常識、注意事項、旅游觀感、貨幣兌換等，而且這些旅游信息多是圖、文、聲、像并茂。旅游電子商務不僅可使游客從網上輕松地收集詳盡的動態信息，而且還可提供虛擬旅游產品，給消費者以身臨其境之感。比如，利用多媒體技術，可在網上建立虛擬客房，讓游客在笑容可掬的服務員帶領下，進入虛擬客房的三維空間，享受服務員為你提供的沏茶、放音樂等服務；并且可隨著服務員悅耳動聽的介紹，游覽客房內的裝潢、設施，查看飯店的服務項目，了解客房電器按鈕的使用方法等。這樣的虛擬產品使酒店的有形產品與無形服務達到最完美的結合。其不但使人們“足不出戶、暢游天下”的夢想成為現實，而且也迎合了大眾“看貨訂物”的消費心理。這一切是傳統旅游服務所無法比擬的，而且其成本遠比傳統宣傳媒體低得多。

旅游網站上有覆蓋中國乃至世界的最廣泛的旅游目的地指南，可以為消費者提供全面的旅游資訊服務，并可為游客的決策提供參考信息，起到了一個自然的導購作用。旅游網站還實現了旅行產品的網上一站式服務，包括酒店、機票和旅行路線的預訂等，并實現了在線支付旅游費用，免去游客攜款外出的麻煩，方便游客對旅游產品的訂購。此外，旅游網站可突破時空的限制，為消費者提供全天候、跨地域的服務。尤為重要的是旅游電子商務提供的具有競爭力的產品價格，給旅客帶來實惠，從而受到消費者的青睞。

(二)電子商務與旅游網站接軌

涉及旅游業的電子商務除了選擇優質的旅游產品供應商，督促和協助旅游目的地不斷完善與旅游行為相關的諸如交通、住宿、娛樂、景區建設等“硬件”設施、“軟件”服務外，還與旅游網站有良好的接軌。以廣西桂林旅游業為例，目前桂林帝苑酒店(cbw.con/hotel／royalgarden)、桂林伏波山大酒店(／hotel／fubo-guilin／)、桂林環球大酒店(／hotel／univer-sal-guilin／)、桂林國旅(／)等均有自己的網站或網頁，如何以旅游需求為導向，通過公司的網站與網絡很好地接軌，成為值得關注的問題。專業旅游網站發展電子商務需要有強大的專業產業資源做后盾，同時品牌、資本投入和支付方式等問題的徹底解決也需要一個漸進的過程。另外，在網絡站點設計風格、網絡報價、網絡預訂處理、網絡客源分析、網絡客人接待、客人資料保存整理等方面，尚有大量工作要做。因此，國內旅游網站需要改革以往“大而全”的模式，向專業細分的行業商務門戶轉變，將增值內容和商務平臺緊密集成，充分發揮互聯網在信息服務方面的優勢，使旅游電子商務真正進入“PA用戶需求為中心”的實用階段。同時，網絡工作者還應該拓寬視野，針對我國旅游的客源國情況提供不同版本的網上資料，如英文版、日文版、法文版等，積極接納全球的訪問者。但在這一點上，桂林的旅游網站出現了一個值得注意的問題：桂林伏波山大酒店、桂林環球大酒店、榕湖飯店／hotel／ronghu／index.html)等涉外飯店的網頁上，介紹說明都是英文的，僅有桂林帝苑酒店提供了中英文兩個版本。這個老牌旅游城市的旅游企業在招徠外國游客、給他們提供方便的同時，怎么把國內游客給遺忘了呢?旅游網站只注重國際游客或國內游客都不能算完善，只有齊頭并進，才是發展的最佳模式。由此可見，我國旅游電子商務要實現真正的規模效應，還有很長的一段路要走。

(三)旅游業電子商務以增值服務為目標

當前，我國旅游網站不少，但真正從事電子商務活動、具有影響力的網站卻為數不多。很多旅游網站僅限于做旅游產品的介紹或廣告宣傳，即使有網上銷售，也僅僅限于酒店客房的預訂，無法滿足游客對住、行、游的基本需求，更談不上滿足消費者自助游等個性化要求了。桂林喜來登飯店是一家五星級飯店，該飯店近幾年來先后加盟國內多個旅游網站，但通過網上銷售帶來的散客幾乎全是來自攜程旅行網一家旅游網站。由此可見，興建規模大、覆蓋面廣、影響力大、知名度高、可提供旅游“一條龍”全程服務及滿足個性化自助服務要求的旅游網站，是旅游電子商務欣欣向榮、縱深發展的關鍵所在。酒店客房預訂是旅游產品銷售的主要內容之一，但目前的酒店客房預訂中，存在的最大問題是不能直接向客戶反映客房的實時狀況，即使是國內“訂房老大”攜程旅行網也沒有做到這一點。在這一問題上，我們應向香港珀麗酒店學習。被譽為電腦化精品酒店的香港珀麗酒店(Rosedale)的網絡預訂系統——塞雷納塔預訂酒店(Serenata′sBookHotel)確屬當今亞洲之最。訪問珀麗酒店的網站，只要一按“預訂”按鈕，系統就馬上與酒店內部的Fidelio數據庫實時聯接，向客戶提供最近一分鐘的客房銷售情況和促銷優惠的報價。客人選定房間后，系統立即提供由星東網(StarEastNet)和中國銀行聯合構建的支付平臺，從而獲得客人信用卡的詳細資料和預付款。預訂—旦確認，馬上通過塞雷納塔的電子郵箱通知客人。如此快捷、簡便的實時預訂確實讓人耳目一新。解決這一問題的關鍵是網上預訂系統必須與飯店內部局域網中管理系統的數據庫相連，只有這樣，才能免去網站與飯店確認預訂的周折，為客戶提供更優質高效的服務，提高旅游網站的訪問率。

(四)在線旅游經營商的“兩極分化”

中國第二大在線旅游服務提供商藝龍網信息技術北京)有限公司(以下簡稱e龍)在2006年7月30日宣布：國際在線旅游巨頭InterActiveCorp公司(Nasdaq：IACI，以下簡稱IAC)以6000萬美元的代價，獲得了e龍300的股權間。這意味著，IAC向進軍中國旅游市場的目標邁出了重要的一步。此前不久，e龍的主要競爭對手、中國最大的在線旅游服務提供商攜程旅行網(Nasdaq：CTRP，以下簡稱攜程)，繼2005年年末在納斯達克成功上市募集資金400余萬美元之后，接受了日本網絡零售商樂天(Rakuten)1.09億美元的注資，樂天因此獲得攜程21.6%的股權。外國資本對中國旅游電子商務網站的一系列注資行為，表明中國在線旅游服務市場已經發展到了足以吸引他們的規模。旅游業和互聯網正在進行越來越緊密的聯合，全球范圍內的在線旅游服務市場開始加速布網。

在線市場中有競爭力的旅游銷售商有兩種：一是大型旅游電子商務網站(如和)或全球化旅游企業集團(如和)，它們的優勢是能提供種類多樣、數量巨大的旅游產品。在歐美，一些大型旅游網站提供的旅游產品竟達三四萬種之多，充分滿足了旅游者的多樣化需求和比較選擇愿望。二是提供特色旅游產品或服務的小型旅游企業，它們的優勢是小而精，專門服務于小的細分市場，并在他們從事的領域成為專家。