海洋,占据了地球表面71%的面积,面对这片无尽的深蓝,人们对其充满了敬畏与探索,到目前为止,人类仅仅接触了海底世界的一小部分,仍有诸多未知奥秘等待我们去探索。但以人类之躯,是远远不能探索完这片深蓝。海洋资源作为自然资源分类之一,其中蕴含了丰富的海洋生物资源、海洋化学资源,以及深海海底所蕴藏的矿产资源等。近年来,随着陆地资源的过度开采,海洋资源就显得尤为重要。开发海洋资源也已成为一个国家发展的重中之重。
载人潜水器,是指具有水下观察和作业能力的潜水装置,主要用于执行水下考察、海底勘探、海底开发和打捞、救生等任务,并可以作为潜水人员水下活动的作业基地。此外,深海载人潜水器技术更是海洋开发的前沿与制高点之一,其技术水平可以体现出一个国家材料、控制、海洋学等领域的综合科技实力。
美国是较早开展载人深潜的国家之一,1964年建造的“阿尔文”号载人潜水器就是他们的代表作,其下潜深度为4500米,至今已经进行过近5000次下潜,是目前当今世界上下潜次数最多的载人潜水器,在1985年,它更是找到泰坦尼克号沉船的残骸。
1960年,瑞士制造的“的里雅斯特号”深潜器,创下了10916米的纪录,但是由于“的里雅斯特号”深潜器不能灵活运动,只能够直上直下,所以并不适合如今的科学探索工作。
“的里雅斯特号”深潜器创下的纪录直到2012年才被澳大利亚制造的深海挑战者号深潜器所打破,其潜海深度达到了10929米,但同样属于直上直下的潜水器,所以也不适合用于科学探索工作。
目前,潜水器主要分为三类,除载人潜水器外,还有类似海沟号的ROV,以及类似潜龙一号和潜龙二号的AUV。如今,世界上只有中国、美国、日本、法国和俄罗斯拥有深海载人潜水器。
我国在载人潜水器的研究上,虽然较1960年的“的里雅斯特号”深潜器晚了整整半个世纪,但发展至今,已后来居上,基本与世界的脚步齐平。
2001年,我国与国际海底管理局签订了《多金属结核勘探合同》,使得我国在东北太平洋海域获得了万平方公里、拥有专属勘探权和优先开采权的多金属结核矿区。这意味着我国正式进军深海海底资源勘探开发,开发载人潜水器等深海勘探开发装备已是刻不容缓。2002年6月,科技部正式把7000米载人潜水器“蛟龙”号列为863计划“十五”期间重大专项。
2012年6月27日,我国“蛟龙”号载人潜水器在马里亚纳海沟试验海区创造了7062米的中国载人深潜深度纪录。在当时,同类型载人潜水器的最大工作深度一直被日本“深海6500”号载人潜水器所保持,最大工作深度6500多米。这意味着中国具备了载人到达全球以上海洋深处进行作业的能力。
自蛟龙号成功之后,我国的载人潜水器研发已开始向着万米级挺近。最新公布的国家重点研发计划“深海关键技术与装备”重点专项中,全海深载人潜水器及全海深无人潜水器的研制工作已经正式启动。与此同时,由民资支持的万米级载人深潜器“彩虹鱼挑战深渊极限”项目也已经启动。万米级无人潜水器是载人潜水器研制的“探路先锋”,同时也是关键技术和设备的“验证平台”。“彩虹鱼挑战深渊极限”项目的一号着陆器已研制成功,并跟随“张謇”号首航到南太平洋,计划在8000多米深的新不列颠海沟现场采集微生物、宏生物、沉积物等样品。
目前我们对深海的探索仍微乎其微,但仅仅是这点微乎其微的探索成果,已经让我们看到海洋潜藏的巨大资源。随着载人潜水器的不断发展,相信它将带领我们去探索更加神秘的海底世界!
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近年来,各国科学家竞相进行太空探索。但一个不可否认的事实是,人类在热衷研究其他星球的同时,对地球本身仍缺乏足够的认识。比如,对我们所居住的地球上的海洋来说,正如一位美国海洋生物学家所说,“我们关于海底的知识还不如对火星的多”。星际探索短期内可能不会给人类带来实质性的好处,而深海中蕴藏的丰富资源却有望在不久的将来为人类造福。日本在海洋探索方面走在了各国的前列。比如“海沟”号无人驾驶深海探测器,曾在1995年潜入世界最深的马里亚纳海沟,潜深达到10911米。但不幸的是,“海沟”号最终却在日本沿海失踪了。“海沟”号的生命历程1986年,日本海洋科技中心开始研制“海沟”号无人驾驶潜艇,于1990年完成设计并开始制造。“海沟”号长3米,重吨,耗资1500万美元。它是缆控式水下机器人,上面装备有复杂的摄像机、声呐和一对采集海底样品的机械手,是世界上惟一下潜深度达到7000米的探测器。2003年5月29日,日本科学家利用“海沟”号在日本高知县东南大约130公里左右的海域进行海底调查作业,当时“海沟”号的下潜深度为4673米。由于当年的4号台风已经开始接近这一海域,操作人员当天下午1时29分提前结束调查作业。但是在回收“海沟”号时,工作人员发现不知何原因“海沟”号已无法回到母船的发射架中。1分钟后,海面控制船与“海沟”号的光缆通信和高达3000伏的电力供应突然中断,控制船不得不采取紧急措施。当天下午4时17分,控制船的卷扬机只回收到了“海沟”号的母船发射架,“海沟”号则因电缆断裂而不知去向。操作人员大吃一惊,连续用方位测定器向“海沟”号发射了3次信号,但控制船没有接收到“海沟”号的任何信号。“海沟”号上搭载的电波发射器可以连续工作240小时,而电波发射器的发射范围仅在4公里左右。当时由于台风已经接近该海域,控制船上的操作人员推测认为,“海沟”号没有反应,可能是它受海浪冲击与控制船距离已经超过了4公里的范围。此后,日本海洋科学技术中心决心找回“海沟”号,并进行了一个月的搜索,但一无所获。直至当年6月30日,日本方面才向外界公布了“海沟”号失踪的消息。日本海洋科学技术中心于当年7月4日开会研究后认为,在大片海域中即使动用声呐仪也不可能找到久已失去联系的“海沟”号,于是宣告搜索结束。“海沟”号失踪使不少科学家痛心不已。对日本的深海科研来说,这次的损失无法估量。一些科学家甚至将“海沟”号比作航天界的“哥伦比亚”号。他们认为,这个价值5000万美元的探测器是独一无二的,它的失踪对科学研究是一个重大损失。到深海去看看大海正以自己特有的魅力召唤着人类。“海沟”号的失踪并不能阻止人类进行深海探测,正像“哥伦比亚”号失事不能阻止人类的航天事业一样。今天的人类正面临着人口、资源和环境三大难题。随着各国经济的飞速发展和世界人口的不断增加,人类消耗的自然资源越来越多,陆地上的资源正日益减少。为了生存和发展,人们必须寻找新的物质来源,海洋应当是首选。因此一些科学家认为,深海给人类带来的利益要比那些耗资庞大的太空计划实惠得多。此外,深海生物新物种的发现,在探索生命起源方面具有重大意义。深海探测中的技术问题在短期内,人类乘坐潜水器潜入深海还不太现实。因为在海洋中,每下潜100米就增加10个大气压,几毫米厚的钢板在1万米洋底就像大气中的鸡蛋壳一样易碎。为了克服这些障碍,从事深海探测的大部分科学家都已从有人驾驶潜水器转向机器人潜水器的研究。现在,称为“遥控潜水器”(ROV)的有绳潜水探测器和小型的计算机控制蓄电池驱动潜水器(AUV)可以由任何合适的船只操纵。此外,它们的造价也比较便宜,而且不会给操纵它的人带来任何危险。另一种可能解决的方案是开发出能取代适于海洋最深处压力的船壳。美国海军已成功试验过利用新型的陶瓷材料制成有浮力的深潜船壳,这类船壳具有人乘坐时所需的安全可靠性。目前这种陶瓷材料的数据资料已经解密,此举必然会促进其商用开发。而对于潜水器的浮力材料,不仅要求它能承受住巨大的压力,而且要求它的渗水率极低,以保证其密度不变,否则机器人就会沉入海底。在高压环境下,耐高水压的动态密封结构和技术也是水下机器人的一项关键技术。机器人上任何一个密封的电气设备、连接缆线和插件都不能有丝毫渗漏,否则会导致整个部件甚至整个电控系统的毁灭。由于无线电波在水中的衰减太快,所以在水中不能使用无线电通信、无线电导航及无线电定位系统。“海沟”号与控制船之间就是利用光缆进行通信的。由控制船发出的信号以及由“海沟”摄像机拍摄到的实时图像信号均可通过光缆传输,操作人员可观察监视器上的图像,在控制船上对“海沟”号进行操作。这些技术问题如能得到彻底的解决,海底这块最后未开发的“处女地”必将得到很好的开发和利用。届时,人类面临的一些社会问题也可有望迎刃而解。我们企盼着这一天的到来。(曲笑)大洋探秘从海洋中探索生命的奥秘记日本海洋科学技术中心 曲国斌海洋被称为地球上最后一个未开拓的疆域,她不仅可以为人类提供“取之不尽、用之不竭”的能源,而且还是人类探索生命奥秘的绝好窗口。位于日本横须贺市海滨的日本海洋科学技术中心就是一所专门从事这一科研活动的规模最大的机构。从开发资源到进一步了解地球日本海洋科学技术中心成立于1971年,30年来它走过了3个发展阶段。日本在20世纪70年代初设立这所科研机构的目的在于开发海洋大陆架资源。它通过实施“海洋计划”开发出了可在300米的深海的高水压、黑暗和低温等严峻条件下进行作业的技术以及潜水技术和潜水系统等。80年代,为展开对深海及海洋微生物的研究,它研制了有人潜水考察船“深海2000”号、海中作业实验船“海洋”号、3000米级无人潜水器“海豚3K”号等。到90年代,它开始在世界范围内展开对海洋的全面考察和研究,为此建造了6500米级潜水考察船“深海6500”号、深海考察船“海岭”号、万米级无人潜水器“海沟”号、海洋地球考察船“未来”号、深海巡航探测器“浦岛”号,最新研制的工具是远程航行型自律无人潜水器“AUV”等。1998年,日本海洋科学技术中心制定了新的“海洋开发长期计划”,提出“进一步了解地球”的目标,并设定了五大研究领域:揭示海洋和气候的变化机制、调查海洋海底的动态、探索海洋生态系、解析地球系统及研究新的海洋开发技术等。其中提出,21世纪的重要研究目标之一就是“探索地球生命的起源”。为此,海洋科学技术中心还启动了“深海生态环境”和“深海地球钻探计划”两个研究项目。发现地下生物圈1977年,美国的“阿尔宾”号潜水考察船最早在太平洋上的加拉帕戈斯岛附近2500米深的海底发现了热水(温度高达90℃)喷出孔周围存在着“热水喷出孔生物群落”。以此为契机,1984年,日本海洋科学技术中心使用“深海2000”号在距东京不远的相模滩1200米海底深处也发现了热水喷出孔生物群落,其中有在壳质形成的栖管内生活的虫类以及蜗牛、贝纲、甲壳纲、多毛纲、海葵目等的多种生物。据研究,这些动物不依赖光合作用,而把从地球内部喷出的硫化氢和甲烷等还原性低分子化合物作为初级能源,依靠由以硫酸化细菌、甲烷化细菌等为主的化学合成细菌构成的食物网供应能源。不仅如此,在相模滩及日本列岛附近的日本海沟及南海海沟等处,还发现了“冷水涌出带生物群落”。它们同样是通过化学合成而诞生的生物群落。到目前为止,在日本列岛周围海底,已经发现了18处冷水涌出带生物群落和13处热水喷出孔生物群落。自从发现了存在于海底的热水喷出孔生物群落之后,各国科学家竞相在太平洋、印度洋和大西洋等海域寻找深海生物。结果发现,这种热水喷出孔生物大多生存在地质构造上是活动着的海岭的两侧。而且,它们之间还有某种共同之处。在考虑到海底扩大的不连贯性和海底扩大的历史过程等因素的基础上,科学家对热水喷出孔生物群落的生物地理学特征进行了比较,结果提出如下假说:“生活在大西洋的热水喷出孔生物群落里的生物是从东太平洋派生出来的,而最有可能的传播路线可能就是东南印度洋海岭和西南印度洋海岭。”1996年,日本海洋科学技术中心使用无人探测器“海沟”号又在世界最深的海域———马里亚纳海沟查林杰海渊深度约万米处采到了海底泥沙的标本,从中分离出来大约3000株微生物,并发现了新的微生物种类,如在1000个大气压下能够生存的超喜压性细菌、超好热性细菌、可制造有用酶的蛋白质分解酶及新的糖质分解酶的微生物等。2000年8月,日本海洋科学技术中心使用深海考察船“海岭”号又在印度洋的中央海岭、东南海岭和西南海岭的交接处(南纬25°19′10〃、东经70°2′24〃,水深2420米)发现了热水喷出孔生物群落,共有20多种生物,其中许多都是第一次发现。这表明,即使在深海海底那样的极限环境里,也存在着多样性的生物世界。科学家们设想:地球诞生初期的微生物有可能不受外界干扰而照原样生存下来;既然海底地壳下这样严酷的环境中还有生物生存,那么,在火星等星球上也会有生命存在;如果热水喷出孔生物是适应地球诞生初期高温环境的生物的话,那么,这就有可能使我们解开地球生命起源的奥秘。进一步探索地球生命的起源海底堆积着各种各样的物质层,保存着有关地球的各种历史资料,由此也可以了解地球气候的变化过程。根据迄今为止的研究,80万年来,地球上曾经有过多次超过现在的高温(40℃)和寒冷(-40℃)的时代。而从1万年前开始到现在,地球在气温上处于“异常的稳定期”。更有意义的是,上述谈到的“地下生物圈”,正是探索生命起源的绝好场所。把它与地球外行星上的生命现象进行比较,将加深人类对生命、对自身的了解。日本海洋科学技术中心为此进行超临界水中的氨基酸聚合观察实验、微生物在超临界水中的溶解实验、压力生理学实验等。科学家们发现,色氨酸能够使酵母菌在高压环境(250个大气压~300个大气压)下安然无恙地生存、发育,高等生物细胞(HeLa细胞)在400个大气压下会大大改变其骨骼形态等。为了进一步探索地球生命的起源,日本将从2003年起,与美国联合实施“统一国际深海地球勘探计划(IODP)”。为此,日本建造了“地球”号地球深部勘探船,并于今年1月在三井造船公司冈山公司厂举行了“进水式”。这条船长210米,宽38米,高116米,深米,吃水米,排水量约6万吨,船员150名,能够从海底向下钻探达到5公里~7公里(这是地壳到地幔的最短距离)处的地幔。为了实施这一国际性研究活动,日本海洋科学技术中心设立了“深海生物风险中心”,开发了“深海微生物实验系统”,其中包括地壳岩芯标本的防止微生物污染技术、地壳岩芯及岩石标本的微生物解析法、微生物分离法和培养法等技术。人们对这个计划寄予了极大期望,期待着能够在揭开生命起源之谜等方面获得进展。
水下无人机原理:
水下机器人控制回路的一个重要指标是控制精度。它指回路输出复现给定值的精确程度。而水下机器人的控制精度在很大程度上取决于传感器。目前,自动定深的精度可达到深度的;自动定向的精度可以达到1-2度。
水下机器人
常用的测速元件是计程仪。计程仪有两种,一是涡轮式计程仪,另一个是多普勒计程仪。前者主要适用于海流很小的场合,如深海和海底,它给出的是水下机器人载体相对于海水的速度;在海流较大的场合,涡轮式计程仪输出值是机器人相对于海流的速度。
涡轮式计程仪的缺点是精度低,死区大。而多普勒计程仪测速精度一般高于涡轮计程仪,它利用声学测速原理测量水下机器人相对于海底的速度,对速度积分后就可以得到行程。
水下无人机原理是可在水下移动、具有视觉和感知系统、通过遥控或自主操作方式、使用机械手或其他工具代替或辅助人去完成水下作业任务的装置。
水下无人机由螺旋桨产生推力,结合可操控的舵面产生机动控制力。这种机构设计对于推进器以巡航速度行驶于空旷平静海域的应用领域是经济有效的。但出于其机动控制力依赖于流体在操控舵面上的流动产生的升力,因此在低速下难以实现机动。
水下无人机的本体。
潜水器:潜水器是携带观察和作业工具设备的运动载体。在开式框架结构件上方的浮力块,保证潜水器全负荷时水中浮力基本为零;在水平、侧向和垂直方向都装有推进器,从而可实现三维空间的运动。框架前部或必要的地方安置云台,在其上装有电视摄像机和照明灯。
常规的传感器包括:成像声纳、罗盘、深度压力传感器、高度计等。水下电子单元包括:水下计算机、驱动器、控制模块,安装在常压的密封仓内。系统监视所需要的传感元件包括: 动力、压力、温度、漏水等。
是“蛟龙号”载人潜水器,是一艘由中国自行设计、自主集成研制的载人潜水器,也是863计划中的一个重大研究专项。2010年5月至7月,蛟龙号载人潜水器在中国南海中进行了多次下潜任务,最大下潜深度达到了7020米。
在2012年6月的时候,“蛟龙号”在马里亚纳海沟创造了下潜7062米的中国载人深潜纪录,除中国外,其他4国的作业型载人潜水器最大工作深度为日本深潜器的6527米,所以,“蛟龙号”的记录在当时也是世界同类作业型潜水器最大下潜深度纪录。
下面是一组数据:
10米,这是普通人在不携带任何潜水装备,可以下潜到的深度。
113米,这是一名法国潜水员创造的裸潜纪录。
332米,这是人在借助水下呼吸器后下潜到的最深纪录。
,这是2012年卡梅隆搭乘的“深海挑战者”号下潜到达的深度。
参考下: 进入21世纪后,特别在我国加入WTO后,国内产品面临巨大挑战。各行业特别是传统产业都急切需要应用电子技术、自动控制技术进行改造和提升。例如纺织行业,温湿度是影响纺织品质量的重要因素,但纺织企业对温湿度的测控手段仍很粗糙,十分落后,绝大多数仍在使用干湿球湿度计,采用人工观测,人工调节阀门、风机的方法,其控制效果可想而知。制药行业里也基本如此。而在食品行业里,则基本上凭经验,很少有人使用湿度传感器。值得一提的是,随着农业向产业化发展,许多农民意识到必需摆脱落后的传统耕作、养殖方式,采用现代科学技术来应付进口农产品的挑战,并打进国外市场。各地建立了越来越多的新型温室大棚,种植反季节蔬菜,花卉;养殖业对环境的测控也日感迫切;调温冷库的大量兴建都给温湿度测控技术提供了广阔的市场。我国已引进荷兰、以色列等国家较先进的大型温室四十多座,自动化程度较高,成本也高。国内正在逐步消化吸收有关技术,一般先搞调温、调光照,控通风;第二步搞温湿度自动控制及CO2测控。此外,国家粮食储备工程的大量兴建,对温湿度测控技术提也提出了要求。 但目前,在湿度测试领域大部分湿敏元件性能还只能使用在通常温度环境下。在需要特殊环境下测湿的应用场合大部分国内包括许多国外湿度传感器都会“皱起眉头”!例如在上面提到纺织印染行业,食品行业,耐高温材料行业等,都需要在高温情况下测量湿度。一般情况下,印染行业在纱锭烘干中,温度能达到120摄氏度或更高温度;在食品行业中,食物的烘烤温度能达到80-200摄氏度左右;耐高温材料,如陶瓷过滤器的烘干等能达到200摄氏度以上。在这些情况下,普通的湿度传感器是很难测量的。 高分子电容式湿度传感器通常都是在绝缘的基片诸如玻璃、陶瓷、硅等材料上,用丝网漏印或真空镀膜工艺做出电极,再用浸渍或其它办法将感湿胶涂覆在电极上做成电容元件。湿敏元件在不同相对湿度的大气环境中,因感湿膜吸附水分子而使电容值呈现规律性变化,此即为湿度传感器的基本机理。影响高分子电容型元件的温度特性,除作为介质的高分子聚合物的介质常数ε及所吸附水分子的介电常数ε受温度影响产生变化外,还有元件的几何尺寸受热膨胀系数影响而产生变化等因素。根据德拜理论的观点,液体的介电常数ε是一个与温度和频率有关的无量纲常数。水分子的ε在T=5℃时为,在T=20℃时为。有机物ε与温度的关系因材料而异,且不完全遵从正比关系。在某些温区ε随T呈上升趋势,某些温区ε随T增加而下降。多数文献在对高分子湿敏电容元件感湿机理的分析中认为:高分子聚合物具有较小的介电常数,如聚酰亚胺在低湿时介电常数为一。而水分子介电常数是高分子ε的几十倍。因此高分子介质在吸湿后,由于水分子偶极距的存在,大大提高了吸水异质层的介电常数,这是多相介质的复合介电常数具有加和性决定的。由于ε的变 化,使湿敏电容元件的电容量C与相对湿度成正比。在设计和制作工艺中很难组到感湿特性全湿程线性。作为电容器,高分子介质膜的厚度d和平板电容的效面积S也和温度有关。温度变化所引起的介质几何尺寸的变化将影响C值。高分子聚合物的平均热线胀系数可达到 的量级。例如硝酸纤维素的平均热线胀系数为108x10-5/℃。随着温度上升,介质膜厚d增加,对C呈负贡献值;但感湿膜的膨胀又使介质对水的吸附量增加,即对C呈正值贡献。可见湿敏电容的温度特性受多种因素支配,在不同的湿度范围温漂不同;在不同的温区呈不同的温度系数;不同的感湿材料温度特性不同。总之,高分子湿度传感器的温度系数并非常数,而是个变量。所以通常传感器生产厂家能在-10-60摄氏度范围内是传感器线性化减小温度对湿敏元件的影响。 国外厂家比较优质的产品主要使用聚酰胺树脂,产品结构概要为在硼硅玻璃或蓝宝石衬底上真空蒸发制作金电极,再喷镀感湿介质材料(如前所述)形式平整的感湿膜,再在薄膜上蒸发上金电极.湿敏元件的电容值与相对湿度成正比关系,线性度约±2%。虽然,测湿性能还算可以但其耐温性、耐腐蚀性都不太理想,在工业领域使用,寿命、耐温性和稳定性、抗腐蚀能力都有待于进一步提高。 陶瓷湿敏传感器是近年来大力发展的一种新型传感器。优点在于能耐高温,湿度滞后,响应速度快,体积小,便于批量生产,但由于多孔型材质,对尘埃影响很大,日常维护频繁,时常需要电加热加以清洗易影响产品质量,易受湿度影响,在低湿高温环境下线性度差,特别是使用寿命短,长期可靠性差,是此类湿敏传感器迫切解决的问题。 当前在湿敏元件的开发和研究中,电阻式湿度传感器应当最适用于湿度控制领域,其代表产品氯化锂湿度传感器具有稳定性、耐温性和使用寿命长多项重要的优点,氯化锂湿敏传感器已有了五十年以上的生产和研究的历史,有着多种多样的产品型式和制作方法,都应用了氯化锂感湿液具备的各种优点尤其是稳定性最强。 氯化锂湿敏器件属于电解质感湿性材料,在众多的感湿材料之中,首先被人们所注意并应用于制造湿敏器件,氯化锂电解质感湿液依据当量电导随着溶液浓度的增加而下降。电解质溶解于水中降低水面上的水蒸气压的原理而实现感湿。 氯化锂湿敏器件的衬底结构分柱状和梳妆,以氯化锂聚乙烯醇涂覆为主要成份的感湿液和制作金质电极是氯化锂湿敏器件的三个组成部分。多年来产品制作不断改进提高,产品性能不断得到改善,氯化锂感湿传感器其特有的长期稳定性是其它感湿材料不可替代的,也是湿度传感器最重要的性能。在产品制作过程中,经过感湿混合液的配制和工艺上的严格控制是保持和发挥这一特性的关键。 在国内九纯健科技依托于国家计量科学研究院、中科院自动化研究所、化工研究院等大型科研单位从事温湿度传感器产品的研制、生产。选用氯化锂感湿材料作为主攻方向,生产氯化锂湿敏传感器及相关变送器,自动化仪表等产品,在吸取了国内外此项技术的成功经验的同时,努力克服传统产品存在的各项弱点,取得实质性进展。产品选用了Al2O3及SiO2陶瓷基片为衬底,基片面积大大缩小,采用特殊的工艺处理,耐湿性和粘覆性均大大提高。使用烧结工艺,在衬底集片上烧结5个9的工业纯金制成的梳妆电极,氯化锂感湿混合液使用新产品添加剂和固有成份混合经过特殊的老化和涂覆工艺后,湿敏基片的使用寿命和长期稳定性大大提高,特别是耐温性达到了-40℃-120℃,以多片湿敏元件组合的独特工艺,是传感器感湿范围为1%RH-98%RH,具备了15%RH范围以下的测量性能,漂移曲线和感湿曲线均实现了较好的线性化水平,使湿度补偿得以方便实施并较容易地保证了宽温区的测湿精度。采用循环降温装置封闭系统,先对对被测气体采样,然后降温检测并确保绝对湿度的恒定,使探头耐温范围提高到600℃左右,大大增强了高温下测湿的功能。成功解决了“高温湿度测量”这一湿度测量领域难题。现在,不采用任何装置直接测量150度以内环境中的湿度的分体式高温型温湿度传感器JCJ200W已成功应用在木材烘干,高低温试验箱等系统中。同时,JCJ200Y产品能耐温高达600度,也已成功应用在印染行业纱锭自动烘干系统、食品自动烘烤系统、特殊陶瓷材料的自动烘干系统、出口大型烘干机械等方面,并表现出良好的效果,为国内自动化控制域填补了高温湿度测量的空白,为我国工业化进程奠定了一定基础。传感器论文: 低温下压阻式压力传感器性能的实验研究 Experimental Study On Performance Of Pressure Transducer At Low Temperature .... 灌区水位测量记录设备及安装技术 摘要:水位测量施测简单直观,易于为广大用水户所接受而且便于自动观测,因而在灌区水量计量乃至在整个灌区信息化建设中都占有十分重要的地位。目前我国灌区中水位监测采用的传感器依据输出量的不同主要分为模拟传感.... 主成分分析在空调系统传感器故障检测与诊断中的应用研究 摘要 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按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性,后者是检测受检对象上人为设置的磁场,用这个磁场来作被检测的信息的载体,通过它,将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等,转变成电量来进行检测和控制。 一 霍尔器件的工作原理 在磁场作用下,通有电流的金属片上产生一横向电位差如图1所示: 这个电压和磁场及控制电流成正比: VH=K╳|H╳IC| 式中VH为霍尔电压,H为磁场,IC为控制电流,K为霍尔系数。 在半导体中霍尔效应比金属中显著,故一般霍尔器件是采用半导体材料制作的。 用霍尔器件,可以进行非接触式电流测量,众所周知,当电流通过一根长的直导线时,在导线周围产生磁场,磁场的大小与流过导线的电流成正比,这一磁场可以通过软磁材料来聚集,然后用霍尔器件进行检测,由于磁场与霍尔器件的输出有良好的线性关系,因此可利用霍尔器件测得的讯号大小,直接反应出电流的大小,即: I∞B∞VH 其中I为通过导线的电流,B为导线通电流后产生的磁场,VH为霍尔器件在磁场B中产生的霍尔电压、当选用适当比例系数时,可以表示为等式。霍尔传感器就是根据这种工作原理制成的。 二 霍尔传感器的应用 1 霍尔接近传感器和接近开关 在霍尔器件背后偏置一块永久磁体,并将它们和相应的处理电路装在一个壳体内,做成一个探头,将霍尔器件的输入引线和处理电路的输出引线用电缆连接起来,构成如图1所示的接近传感器。它们的功能框见图19。(a)为霍尔线性接近传感器,(b)为霍尔接近开关。 图1 霍尔接近传感器的外形图 a)霍尔线性接近传感器 (b)霍尔接近开关 图2 霍尔接近传感器的功能框图 霍尔线性接近传感器主要用于黑色金属的自控计数,黑色金属的厚度检测、距离检测、齿轮数齿、转速检测、测速调速、缺口传感、张力检测、棉条均匀检测、电磁量检测、角度检测等。 霍尔接近开关主要用于各种自动控制装置,完成所需的位置控制,加工尺寸控制、自动计数、各种计数、各种流程的自动衔接、液位控制、转速检测等等。霍尔翼片开关 霍尔翼片开关就是利用遮断工作方式的一种产品,它的外形如图20所示,其内部结构及工作原理示于图21。 图3 霍尔翼片开关的外形图 2 霍尔齿轮传感器 如图4所示,新一代的霍尔齿轮转速传感器,广泛用于新一代的汽车智能发动机,作为点火定时用的速度传感器,用于ABS(汽车防抱死制动系统)作为车速传感器等。 在ABS中,速度传感器是十分重要的部件。ABS的工作原理示意图如图23所示。图中,1是车速齿轮传感器;2是压力调节器;3是控制器。在制动过程中,控制器3不断接收来自车速齿轮传感器1和车轮转速相对应的脉冲信号并进行处理,得到车辆的滑移率和减速信号,按其控制逻辑及时准确地向制动压力调节器2发出指令,调节器及时准确地作出响应,使制动气室执行充气、保持或放气指令,调节制动器的制动压力,以防止车轮抱死,达到抗侧滑、甩尾,提高制动安全及制动过程中的可驾驭性。在这个系统中,霍尔传感器作为车轮转速传感器,是制动过程中的实时速度采集器,是ABS中的关键部件之一。 在汽车的新一代智能发动机中,用霍尔齿轮传感器来检测曲轴位置和活塞在汽缸中的运动速度,以提供更准确的点火时间,其作用是别的速度传感器难以代替的,它具有如下许多新的优点。 (1)相位精度高,可满足°曲轴角的要求,不需采用相位补偿。 (2)可满足度曲轴角的熄火检测要求。 (3)输出为矩形波,幅度与车辆转速无关。在电子控制单元中作进一步的传感器信号调整时,会降低成本。 用齿轮传感器,除可检测转速外,还可测出角度、角速度、流量、流速、旋转方向等等。 图4 霍尔速度传感器的内部结构 1. 车轮速度传感器2.压力调节器3.电子控制器 2. 图4 ABS气制动系统的工作原理示意图 3 旋转传感器 按图5所示的各种方法设置磁体,将它们和霍尔开关电路组合起来可以构成各种旋转传感器。霍尔电路通电后,磁体每经过霍尔电路一次,便输出一个电压脉冲。 (a)径向磁极(b)轴向磁极(c)遮断式 图5 旋转传感器磁体设置 由此,可对转动物体实施转数、转速、角度、角速度等物理量的检测。在转轴上固定一个叶轮和磁体,用流体(气体、液体)去推动叶轮转动,便可构成流速、流量传感器。在车轮转轴上装上磁体,在靠近磁体的位置上装上霍尔开关电路,可制成车速表,里程表等等,这些应用的实例如图25所示。 图6的壳体内装有一个带磁体的叶轮,磁体旁装有霍尔开关电路,被测流体从管道一端通入,推动叶轮带动与之相连的磁体转动,经过霍尔器件时,电路输出脉冲电压,由脉冲的数目,可以得到流体的流速。若知管道的内径,可由流速和管径求得流量。霍尔电路由电缆35来供电和输出。 图6 霍尔流量计 由图7可见,经过简单的信号转换,便可得到数字显示的车速。 利用锁定型霍尔电路,不仅可检测转速,还可辨别旋转方向,如图27所示。 曲线1对应结构图(a),曲线2对应结构图(b),曲线3对应结构图(c)。 图7 霍尔车速表的框图 图8 利用霍尔开关锁定器进行方向和转速测定 4 在大电流检测中的应用 在冶金、化工、超导体的应用以及高能物理(例如可控核聚变)试验装置中都有许多超大型电流用电设备。用多霍尔探头制成的电流传感器来进行大电流的测量和控制,既可满足测量准确的要求,又不引入插入损耗,还免除了像使用罗果勘斯基线圈法中需用的昂贵的测试装置。图9示出一种用于DⅢ-D托卡马克中的霍尔电流传感器装置。采用这种霍尔电流传感器,可检测高达到300kA的电流。 图9(a)为G-10安装结构,中心为电流汇流排,(b)为电缆型多霍尔探头,(c)为霍尔电压放大电路。 (a)G�10安装结构(b)电缆型多霍尔探头(c)霍尔电压放大电路 图9 多霍尔探头大电流传感器 图10霍尔钳形数字电流表线路示意图 图11霍尔功率计原理图 (a)霍尔控制电路 (b)霍尔磁场电路 图12霍尔三相功率变送器中的霍尔乘法器 图13霍尔电度表功能框图 图14霍尔隔离放大器的功能框图 5 霍尔位移传感器 若令霍尔元件的工作电流保持不变,而使其在一个均匀梯度磁场中移动,它输出的霍尔电压VH值只由它在该磁场中的位移量Z来决定。图15示出3种产生梯度磁场的磁系统及其与霍尔器件组成的位移传感器的输出特性曲线,将它们固定在被测系统上,可构成霍尔微位移传感器。从曲线可见,结构(b)在Z<2mm时,VH与Z有良好的线性关系,且分辨力可达1μm,结构(C)的灵敏度高,但工作距离较小。 图15 几种产生梯度磁场的磁系统和几种霍尔位移传感器的静态特性 用霍尔元件测量位移的优点很多:惯性小、频响快、工作可靠、寿命长。 以微位移检测为基础,可以构成压力、应力、应变、机械振动、加速度、重量、称重等霍尔传感器。 6 霍尔压力传感器 霍尔压力传感器由弹性元件,磁系统和霍尔元件等部分组成,如图16所示。在图16中,(a)的弹性元件为膜盒,(b)为弹簧片,(c)为波纹管。磁系统最好用能构成均匀梯度磁场的复合系统,如图29中的(a)、(b),也可采用单一磁体,如(c)。加上压力后,使磁系统和霍尔元件间产生相对位移,改变作用到霍尔元件上的磁场,从而改变它的输出电压VH。由事先校准的p~f(VH)曲线即可得到被测压力p的值。 图16 几种霍尔压力传感器的构成原理 7 霍尔加速度传感器 图17示出霍尔加速度传感器的结构原理和静态特性曲线。在盒体的O点上固定均质弹簧片S,片S的中部U处装一惯性块M,片S的末端b处固定测量位移的霍尔元件H,H的上下方装上一对永磁体,它们同极性相对安装。盒体固定在被测对象上,当它们与被测对象一起作垂直向上的加速运动时,惯性块在惯性力的作用下使霍尔元件H产生一个相对盒体的位移,产生霍尔电压VH的变化。可从VH与加速度的关系曲线上求得加速度。 图17 霍尔加速度传感器的结构及其静态特性 三 小结 目前霍尔传感器已从分立元件发展到了集成电路的阶段,正越来越受到人们的重视,应用日益广泛。
水位传感器就相当于压力开关。当你设定好一个压力值以后,注水后产生水压,达到压力值后就自动通电,达到了开关的作用。
全球传感器制造行业市场现状
由于世界各国普遍重视和投入开发,传感器展十分迅速。目前上从事研制生产单位已超过6500家。美国、欧洲俄罗斯各自从事传感器研究和生产厂家1000余家,日本有800余家。
近年来,全球传感器市场一直保持快速增长,随着经济环境的持续好转,市场对传感器的需求将不断增多,到2017年全球传感器行业市场规模增长至1955亿美元,同比增长。初步测算2018年全球传感器行业市场规模将突破2000亿美元,达到2059亿美元左右,同比增长。
麦肯锡报告指出,到2025年,物联网带来的经济效益将在万亿到万亿美元之间,其中传感器作为物联网技术最重要的数据采集入口,将迎来广阔的发展空间。据中国信通院数据显示,近年来中国传感器市场规模保持较快增长,2018年达到1472亿元,同比增长,近5年均保持两位数的增长率。
主要生产企业
全球传感器市场的主要厂商有GE传感器、爱默生、西门子、博世、意法半导体、霍尼韦尔、ABB、日本横河、欧姆龙、施耐德电气、E+H等。在全球消费类惯性传感器(加速度计+陀螺仪)市场,意法半导体处于市场领导者的地位,占据四成左右的市场份。博世是全球最大的MEMS传感器制造商。
全球传感器制造行业发展前景分析
可以预见,物联网将在各行业将有越来越多的应用需求出现,并成为未来10、20年最瞩目的长期趋势。据权威机构测算,2020年全球物联网有望影响的下游市场规模将突破3万亿美元,超过250亿台系统/装置联网,而同时使用因特网的用户总数达44亿人;麦肯锡同样预计,全球物联网有望渗透的下游应用市场规模将在2025年以前成长达到万亿美元,达到约11%的全球经济占有率。
因此,随着全球物联网进入实质性发展阶段,传感器制造产业将受益于物联网的爆发。具体来说,汽车传感器市场潜在规模达57亿只,是目前的14倍以上;物流传感器市场潜在规模达100多亿,是目前的十几倍;煤矿安检传感器市场潜在规模达数百亿元;安防传感器市场的规模增速将和安防行业的产值增速同步。前瞻预测,未来5年全球传感器市场将保持8%左右的速度增长,到2024年市场规模将会达到3284亿美元。
——以上数据来源及分析均来自于前瞻产业研究院《中国传感器制造行业发展前景与投资预测分析报告》。
生物传感器的研究现状及应用摘要:简述了生物传感器尤其是微生物传感器近年来在发酵工业及环境监测领域中的研究与应用,对其发展前景及市场化作了预测及展望。生物电极是以固定化生物体组成作为分子识别元件的敏感材料,与氧电极、膜电极和燃料电极等构成生物传感器,在发酵工业、环境监测、食品监测、临床医学等方面得到广泛的应用。生物传感器专一性好、易操作、设备简单、测量快速准确、适用范围广。随着固定化技术的发展,生物传感器在市场上具有极强的竞争力。 关键词:生物传感器;发酵工业;环境监测。中图分类号: 文献标识码:a 文章编号:1006-883x(2002)10-0001-06一、 引言 从1962年,clark和lyons最先提出生物传感器的设想距今已有40 年。生物传感器在发酵工艺、环境监测、食品工程、临床医学、军事及军事医学等方面得到了深度重视和广泛应用。在最初15年里,生物传感器主要是以研制酶电极制作的生物传感器为主,但是由于酶的价格昂贵并不够稳定,因此以酶作为敏感材料的传感器,其应用受到一定的限制。近些年来,微生物固定化技术的不断发展,产生了微生物电极。微生物电极以微生物活体作为分子识别元件,与酶电极相比有其独到之处。它可以克服价格昂贵、提取困难及不稳定等弱点。此外,还可以同时利用微生物体内的辅酶处理复杂反应。而目前,光纤生物传感器的应用也越来越广泛。而且随着聚合酶链式反应技术(pcr)的发展,应用pcr的dna生物传感器也越来越多。二、 研究现状及主要应用领域 1、 发酵工业各种生物传感器中,微生物传感器最适合发酵工业的测定。因为发酵过程中常存在对酶的干扰物质,并且发酵液往往不是清澈透明的,不适用于光谱等方法测定。而应用微生物传感器则极有可能消除干扰,并且不受发酵液混浊程度的限制。同时,由于发酵工业是大规模的生产,微生物传感器其成本低设备简单的特点使其具有极大的优势。(1). 原材料及代谢产物的测定微生物传感器可用于原材料如糖蜜、乙酸等的测定,代谢产物如头孢霉素、谷氨酸、甲酸、甲烷、醇类、青霉素、乳酸等的测定。测量的原理基本上都是用适合的微生物电极与氧电极组成,利用微生物的同化作用耗氧,通过测量氧电极电流的变化量来测量氧气的减少量,从而达到测量底物浓度的目的。在各种原材料中葡萄糖的测定对过程控制尤其重要,用荧光假单胞菌(psoudomonas fluorescens)代谢消耗葡萄糖的作用,通过氧电极进行检测,可以估计葡萄糖的浓度。这种微生物电极和葡萄糖酶电极型相比,测定结果是类似的,而微生物电极灵敏度高,重复实用性好,而且不必使用昂贵的葡萄糖酶。当乙酸用作碳源进行微生物培养时,乙酸含量高于某一浓度会抑制微生物的生长,因此需要在线测定。用固定化酵母(trichosporon brassicae),透气膜和氧电极组成的微生物传感器可以测定乙酸的浓度。此外,还有用大肠杆菌()组合二氧化碳气敏电极,可以构成测定谷氨酸的微生物传感器,将柠檬酸杆菌完整细胞固定化在胶原蛋白膜内,由细菌―胶原蛋白膜反应器和组合式玻璃电极构成的微生物传感器可应用于发酵液中头孢酶素的测定等等。(2). 微生物细胞总数的测定在发酵控制方面,一直需要直接测定细胞数目的简单而连续的方法。人们发现在阳极表面,细菌可以直接被氧化并产生电流。这种电化学系统已应用于细胞数目的测定,其结果与传统的菌斑计数法测细胞数是相同的[1]。(3). 代谢试验的鉴定传统的微生物代谢类型的鉴定都是根据微生物在某种培养基上的生长情况进行的。这些实验方法需要较长的培养时间和专门的技术。微生物对底物的同化作用可以通过其呼吸活性进行测定。用氧电极可以直接测量微生物的呼吸活性。因此,可以用微生物传感器来测定微生物的代谢特征。这个系统已用于微生物的简单鉴定、微生物培养基的选择、微生物酶活性的测定、废水中可被生物降解的物质估计、用于废水处理的微生物选择、活性污泥的同化作用试验、生物降解物的确定、微生物的保存方法选择等[2]。2、 环境监测(1). 生化需氧量的测定生化需氧量(biochemical oxygen demand ?bod)的测定是监测水体被有机物污染状况的最常用指标。常规的bod测定需要5天的培养期,操作复杂、重复性差、耗时耗力、干扰性大,不宜现场监测,所以迫切需要一种操作简单、快速准确、自动化程度高、适用广的新方法来测定。目前,有研究人员分离了两种新的酵母菌种spt1和spt2,并将其固定在玻璃碳极上以构成微生物传感器用于测量bod,其重复性在±10%以内。将该传感器用于测量纸浆厂污水中bod的测定,其测量最小值可达2 mg/l,所用时间为5min[3]。还有一种新的微生物传感器,用耐高渗透压的酵母菌种作为敏感材料,在高渗透压下可以正常工作。并且其菌株可长期干燥保存,浸泡后即恢复活性,为海水中bod的测定提供了快捷简便的方法[4]。 除了微生物传感器,还有一种光纤生物传感器已经研制出来用于测定河水中较低的bod值。该传感器的反应时间是15min,最适工作条件为30°c,ph=7。这个传感器系统几乎不受氯离子的影响(在1000mg/l范围内),并且不被重金属(fe3+、cu2+、mn2+、cr3+、zn2+)所影响。该传感器已经应用于河水bod的测定,并且获得了较好的结果[4]。现在有一种将bod生物传感器经过光处理(即以tio2作为半导体,用6 w灯照射约4min)后,灵敏度大大提高,很适用于河水中较低bod的测量[5]。同时,一种紧凑的光学生物传感器已经发展出来用于同时测量多重样品的bod值。它使用三对发光二极管和硅光电二极管,假单胞细菌(pseudomonas fluorescens)用光致交联的树脂固定在反应器的底层,该测量方法既迅速又简便,在4℃下可使用六周,已经用于工厂废水处理的过程中[5]。(2). 各种污染物的测定常用的重要污染指标有氨、亚硝酸盐、硫化物、磷酸盐、致癌物质与致变物质、重金属离子、酚类化合物、表面活性剂等物质的浓度。目前已经研制出了多种测量各类污染物的生物传感器并已投入实际应用中了。测量氨和硝酸盐的微生物传感器,多是用从废水处理装置中分离出来的硝化细菌和氧电极组合构成。目前有一种微生物传感器可以在黑暗和有光的条件下测量硝酸盐和亚硝酸盐(nox-),它在盐环境下的测量使得它可以不受其他种类的氮的氧化物的影响。用它对河口的nox-进行了测量,其效果较好[6]。硫化物的测定是用从硫铁矿附近酸性土壤中分离筛选得到的专性、自养、好氧性氧化硫硫杆菌制成的微生物传感器。在ph=、31℃时一周测量200余次,活性保持不变,两周后活性降低20%。传感器寿命为7天,其设备简单,成本低,操作方便。目前还有用一种光微生物电极测硫化物含量,所用细菌是,与氢电极连接构成[7]。最近科学家们在污染区分离出一种能够发荧光的细菌,此种细菌含有荧光基因,在污染源的刺激下能够产生荧光蛋白,从而发出荧光。可以通过遗传工程的方法将这种基因导入合适的细菌内,制成微生物传感器,用于环境监测。现在已经将荧光素酶导入大肠杆菌()中,用来检测砷的有毒化合物[8]。水体中酚类和表面活性剂的浓度测定已经有了很大的发展。目前,有9种革兰氏阴性细菌从西西伯利亚石油盆地的土壤中分离出来,以酚作为唯一的碳源和能源。这些菌种可以提高生物传感器的感受器部分的灵敏度。它对酚的监测极限为5 ´10-9mol。该传感器工作的最适条件为:ph=、35℃,连续工作时间为30h[9]。还有一种假单胞菌属(pseudomonas rathonis)制成的测量表面活性剂浓度的电流型生物传感器,将微生物细胞固定在凝胶(琼脂、琼脂糖和海藻酸钙盐)和聚乙醇膜上,可以用层析试纸gf/a,或者是谷氨酸醛引起的微生物细胞在凝胶中的交联,长距离的保持它们在高浓度表面活性剂检测中的活性和生长力。该传感器能在测量结束后很快的恢复敏感元件的活性[10]。还有一种电流式生物传感器,用于测定有机磷杀虫剂,使用的是人造酶。利用有机磷杀虫剂水解酶,对硝基酚和二乙基酚的测量极限为100´10-9mol,在40℃只要4min[11]。还有一种新发展起来的磷酸盐生物传感器,使用丙酮酸氧化酶g,与自动系统cl-fia台式电脑结合,可以检测(32~96)´10-9mol的磷酸盐,在25°c下可以使用两周以上,重复性高[12]。最近,有一种新型的微生物传感器,用细菌细胞作为生物组成部分,测定地表水中壬基酚(nonyl-phenol etoxylate --np-80e)的含量。用一个电流型氧电极作传感器,微生物细胞固定在氧电极上的透析膜上,其测量原理是测量毛孢子菌属(trichosporum grablata)细胞的呼吸活性。该生物传感器的反应时间为15~20min,寿命为7~10天(用于连续测定时)。在浓度范围内,电信号与np-80e浓度呈线性关系,很适合于污染的地表水中分子表面活性剂的检测[13]。除此之外,污水中重金属离子浓度的测定也是不容忽视的。目前已经成功设计了一个完整的,基于固定化微生物和生物体发光测量技术上的重金属离子生物有效性测定的监测和分析系统。将弧菌属细菌(vibrio fischeri)体内的一个操纵子在一个铜诱导启动子的控制下导入产碱杆菌属细菌(alcaligenes eutrophus (ae1239))中,细菌在铜离子的诱导下发光,发光程度与离子浓度成正比。将微生物和光纤一起包埋在聚合物基质中,可以获得灵敏度高、选择性好、测量范围广、储藏稳定性强的生物传感器。目前,这种微生物传感器可以达到最低测量浓度1´10-9mol[14]。还有一种专门测量铜离子的电流型微生物传感器。它用酒酿酵母(saccharomyces cerevisiae)重组菌株作为生物元件,这些菌株带有酒酿酵母cup1基因上的铜离子诱导启动子与大肠杆菌lacz基因的融合体。其工作原理,首先是cup1启动子被cu2+诱导,随后乳糖被用作底物进行测量。如果cu2+存在于溶液中,这些重组体细菌就可以利用乳糖作为碳源,这将导致这些好氧细胞需氧量的改变。该生物传感器可以在浓度范围()´10-3mol范围内测定cuso4溶液。目前已经将各类金属离子诱导启动子转入大肠杆菌中,使得大肠杆菌会在含有各种金属离子的的溶液中出现发光反应。根据它发光的强度可以测定重金属离子的浓度,其测量范围可以从纳摩尔到微摩尔,所需时间为60~100min[15][16]。用于测量污水中锌浓度的生物传感器也已经研制成功,使用嗜碱性细菌alcaligenes cutrophus,并用于对污水中锌的浓度和生物有效性进行测量,其结果令人满意[17]。估测河口出水流污染情况的海藻传感器是由一种螺旋藻属蓝细菌( cyanobacterium spirlina subsalsa)和一个气敏电极构成的。通过监测光合作用被抑制的程度来估测由于环境污染物的存在而引起水的毒性变化。以标准天然水为介质,对三种主要污染物(重金属、除草剂、氨基甲酸盐杀虫剂)的不同浓度进行了测定,均可监测到它们的有毒反应,重复性和再生性都很高[18]。近来由于聚合酶链式反应技术(pcr)的迅猛发展及其在环境监测方面的广泛应用,不少科学家开始着手于将它与生物传感器技术结合应用。有一种应用pcr技术的dna压电生物传感器,可以测定一种特殊的细菌毒素。将生物素酰化的探针固定在装有链酶抗生素铂金表面的石英晶体上,用1´10-6mol的盐酸可以使循环式测量在同一晶体表面进行。用细菌中提取的dna样品进行同样的杂交反应并由pcr放大,产物为气单胞菌属(aeromonas hydrophila)的一种特殊基因片断。这种压电生物传感器可以鉴别样品中是否含有这种基因,这为从水样中检测是否含带有这种病原的各种气单胞菌提供了可能[19]。还有一种通道生物传感器可以检测浮游植物和水母等生物体产生的腰鞭毛虫神经毒素等毒性物质,目前已经能够测量在一个浮游生物细胞内含有的极微量的psp毒素[20]。dna传感器也在迅速的得到应用,目前有一种小型化dna生物传感器,能将dna识别信号转换为电信号,用于测量水样中隐孢子和其他水源传染体。该传感器着重于改进核酸的识别作用和加强该传感器的特异性和灵敏性,并寻求将杂交信号转化为有用信号的新方法,目前研究工作为识别装置和转换装置的一体化[21]。微藻素是一种从蓝藻细菌引起的水华中产生的细菌肝毒素,一种固定有表面细胞质粒基因组的生物传感器已经制得,用于测量水中微藻素的含量,它直接的测量范围是50~1000 ´10-6g/l[22]。 一种基于酶的抑制性分析的多重生物传感器用于测量毒性物质的设想也已经提出。在这种多重生物传感器中,应用了两种传导器―对ph敏感的电子晶体管和热敏性的薄膜电极,以及三种酶―尿素酶、乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶。该生物传感器的性能已经得到测试,效果较好[23]。除了发酵工业和环境监测,生物传感器还深入的应用于食品工程、临床医学、军事及军事医学等领域,主要用于测量葡萄糖、乙酸、乳酸、乳糖、尿酸、尿素、抗生素、谷氨酸等各种氨基酸,以及各种致癌和致变物质。三、 讨论与展望 美国的harold 指出,生物传感器商品化要具备以下几个条件:足够的敏感性和准确性、易操作、价格便宜、易于批量生产、生产过程中进行质量监测。其中,价格便宜决定了传感器在市场上有无竞争力。而在各种生物传感器中,微生物传感器最大的优点就是成本低、操作简便、设备简单,因此其在市场上的前景是十分巨大和诱人的。相比起来,酶生物传感器等的价格就比较昂贵。但微生物传感器也有其自身的缺点,主要的缺点就是选择性不够好,这是由于在微生物细胞中含有多种酶引起的。现已有报道加专门抑制剂以解决微生物电极的选择性问题。除此之外,微生物固定化方法也需要进一步完善,首先要尽可能保证细胞的活性,其次细胞与基础膜结合要牢固,以避免细胞的流失。另外,微生物膜的长期保存问题也待进一步的改进,否则难于实现大规模的商品化。 总之,常用的微生物电极和酶电极在各种应用中各有其优越之处。若容易获得稳定、高活性、低成本的游离酶,则酶电极对使用者来说是最理想的。相反的,若生物催化需经过复杂途径,需要辅酶,或所需酶不宜分离或不稳定时,微生物电极则是更理想的选择。而其他各种形式的生物传感器也在蓬勃发展中,其应用也越来越广泛。随着固定化技术的进一步完善,随着人们对生物体认识的不断深入,生物传感器必将在市场上开辟出一片新的天地。--------------------------------------------------------------------------------参考文献[1]韩树波,郭光美,李新等.伏安型细菌总数生物传感器的研究与应用[j].华夏医学,2000,63(2):49-52 [2]蔡豪斌.微生物活细胞检测生物传感器的研究[j]. 华夏医学,2000,13(3):252-256[3] trosok sp, driscoll bt, luong jht mediated microbial biosensor using a novel yeast strain for wastewater bod measurement[j]. applied micreobiology and biotechnology,2001, 56 (3-4): 550-554 [4] 张悦,王建龙,李花子等.生物传感器快速测定bod在海洋监测中的应用[j].海洋环境科学,2001,20(1):50-54[5] yoshida n, mcniven sj, yoshida a, compact optical system for multi-determination of biochemical oxygen demand using disposable strips[j]. field analytical chemistry and technology,2001,5 (5): 222-227[6] meyer rl, kjaer t, revsbech np. use of nox- microsensors to estimate the activity of sediment nitrification and nox- consumption along an 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海水淡化技术:非加压吸附渗透海水淡化法上个世纪90年代邓宇的发明,《美国化学文摘》收录摄取海洋甘泉水是生命之源。不久以前,人类还沉迷于淡水是自然界取之不尽的无偿赐品的神话,然而,工业化的蓬勃发展与人口的急剧增加无情地粉碎了这个神话。淡水危机甚至比粮食危机、石油危机还要来势汹汹,解决淡水资源问题已提到了人类的议事日程。在这种背景下,把海水、苦咸水等含高盐量的水转化为生产、生活用水的海水淡化技术得到空前迅猛的发展。淡化海水的方法已有十种之多,下面介绍的是其中最为主要的几种。蒸馏法蒸馏法虽然是一种古老的方法,但由于技术不断地改进与发展,该法至今仍占统治地位。蒸馏淡化过程的实质就是水蒸气的形成过程,其原旦如同海水受热蒸发形成云,云在一定条件下遇冷形成雨,而雨是不带的咸味的。根据设备蒸馏法、蒸汽压缩蒸馏法、多级闪急蒸馏法等。此外,以上方法的组合也日益受到重视。电渗析法电渗析法亦换膜电渗析法。该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是厚度的功能性膜片,按其选择透过性区分为正离子交换膜(阳膜)与负离子交换膜(阴膜)。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列,组成多个相互独立的隔室海水被淡化,而相邻隔室海水浓缩,淡水与浓缩水得以分离。电渗析法不仅可以淡化海水,也可以作为水质处理的手段,为污水再利用作出贡献。此外,这种方法也越来越多地应用于化工、医药、食品等行业的浓缩、分离与提纯。反渗透法是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜,将海水与淡水分隔开的。在通常情况下,淡水通过半透膜扩散到海水一侧,从而使海水一侧的液面逐升高,直至一定的高度才停止,这个过程为渗透。此时,海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压,那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2,蒸馏法的1/40。因此,从1974年起,美日等发达国家先后把发展重转向反渗透法。超过滤法,宏大设想寻找海水淡化新技术随着科技的飞速发展,压力驱动反渗透膜分离技术(RO)在膜、膜组器、设备和工艺等方面都有了较大创新和改进,但人们也越来越意识到RO技术在节能、环保领域存在的局限,而且就脱盐来讲,RO技术可认为已接近发展的顶峰。因此,国外已经开展了“正向渗透膜分离技术(FO)”的相关研究,并取得了一定的成果,在海水淡化、污水处理、食品加工、医药等领域得到了应用,特别是“压力延缓渗透(FRO)海水发电”,更是一项极具前景的清洁再生能源开发技术J。但是国内对正向渗透膜分离技术关注得很少,相关研究和论文也不多。虽然,上个世纪90年代我国有了创造性的发明“非加压吸附渗透法海水淡化”()。正向渗透分离技术很早就得到了应用。很久以前,人们就采用食盐来长期贮存食物,因为在高盐环境下多数细菌、霉菌和病原菌由于渗透作用会脱水死亡或暂时失去活性。如今,人们已经开始利用正向渗透膜分离技术进行海水淡化、工业废水处理、垃圾渗透液处理等研究;食品工业在实验室利用正向渗透膜分离来浓缩饮料;紧急救援时的生命支持系统利用正向渗透膜分离技术制取淡水。随着材料科学的发展,正向渗透技术已经应用于人体的药物控制释放。非加压渗透吸附法(90年代)非加压吸附渗透海水淡化法,或称为“正向渗透法”,让水通过多孔膜正向渗透进入一种超强吸水的吸附剂或盐浓度甚至超过海水的溶液或固态物,不需要外界加压,但溶液里的特殊盐分提取液很容易蒸发,不需要加太多的热(加热能与反渗透加压的能量比?)。分固态盐、液态盐方向。固态盐解吸附耗能更小。海水淡化技术:非加压吸附渗透海水淡化法()1992年:上个世纪90年代邓宇的发明,《美国化学文摘》收录。另外两种方法都在薄膜结构上有了创新和改进碳纳米管薄膜一种用碳纳米管来做薄膜的小孔,另一种渗透用的薄膜。活细胞蛋白质膜薄膜的孔用引导水分子通过活细胞的细胞膜的蛋白质来构成。反渗透机理统一的“干闭湿开”反渗透机理模型有几个经典模型1.优先吸附毛细孔模型:弱点干态电镜下,没发现孔。湿态膜标本不是电镜的样品。2.溶解扩散模型:不认为有孔。3.干闭湿开模型:上个世纪80,90年代,国人邓宇等提出的,能够解释1和2模型的统一的现代最贴切的逆渗透机理模型。既“干闭湿开”反渗透模型,统一了两个最经典的反渗透机制模型,细孔模型,溶解扩散模型。膜干时,膜收缩致密,孔隙闭合,电镜下看不到膜湿时,膜材料溶胀,膜的孔隙被溶剂溶胀,孔打开。合并就是“干闭湿开”脱盐模型。
通过资料的查阅、收集了解植物精油的实用价值与功效。搜集工业化及实验室提取精油的有效方法,选择最适合的实验方法订立实验方案并加以实施。根据实验结果调整实验方案,总结经验,加以改进,进行第二次实验。最终分析两次实验的结果,得出关于精油提取最佳方案的结论。 关键词:精油 玫瑰 水蒸气 蒸馏 萃取 植物精油为花朵芳香味的来源,具有医疗功效,同时也十分昂贵。 我组组员经过讨论后认为通过对植物精油提取资料的收集,了解可以加深我们对这门提取工业的认识。通过亲自选择,拟定实验方案,可以提高我们的科学探究水平。实验带来的种种不可预测的变化又能够使我们亲身感受到科学实验成功的来之不易。最终决定,把题目定为:植物精油的提取方法的选择与实验探究。 订立研究性学习的题目后,我们首先收集了关于植物精油提取方法的有关资料。 主要提取方法有:水蒸气蒸馏法,化学溶剂萃取法,油脂分离法(脂吸法),冷冻压缩法(压榨法),二氧化碳萃取法。此五种方法各有特色:水蒸气蒸馏法:操作最简单,成本较低,是最常用的萃取方法。化学溶剂(有机物)萃取法:是花类精油的常用萃取方法。油脂分离法(脂吸法):是花朵精油的昂贵的萃取方法。冷冻压缩法(压榨法):专门用来萃取贮藏在果皮部分的精油,如柑橘类的果实。二氧化碳萃取法:是一种十分昂贵的方法,所萃取的精油品质近乎完美,价格也非常昂贵。 我们经过对实验成本与实验难度等多方面的考虑并结合学校现有实验条件后最终决定选用了水蒸气蒸馏法与有机物萃取法提取精油。 第二步,我们选取了实验材料(植物的品种):在众多的植物中(柠檬香茅,薰衣草,迷迭香,天竺葵,茶树,檀香,佛手柑,尤加利,松树,玫瑰,月季,薄荷等)最终从实验材料的价格,运输难易程度,与对实验效果的预测出发,选择了玫瑰花瓣作为我们的实验材料。实验的准备工作就绪以后,我们着手开始实验: 经过讨论,我们决定按照课本拟定了第一次实验的方案: 材料及用具: 提取物,蒸馏水,酒精,苯酚,NaCl, 导管,锥形瓶,蒸馏设备,烧杯,胶塞,细玻璃管,温度计,铁架台,研钵,酒精灯,玻璃棒等 实验步骤: 如图组装好提取设备后,将玫瑰花瓣均等的分成两组(α,γ)。 将α组花瓣放入烧瓶,加入蒸馏水致1/2处后点燃酒精灯。 水沸腾后,蒸发出来的气体会在冷凝管处凝集,从牛角管流出进入锥形瓶。收集 提取液。待收集约20ml提取液后停止收集。熄灭酒精灯。将提取液分为4组: a1,a2,a3,a4,装入试管。将a1组内放入一小勺NaCl, a2组内放入苯酚,a3组内 放入NaCl与苯酚,a4为对照组。将烧瓶中沸腾以后的溶液(黄色)过滤后收集, 分为相等的4组b1,b2,b3,b4,实验步骤与前者对应相同。将γ组花瓣研碎放入烧 杯中,加入乙醇,用玻璃棒将花瓣在乙醇溶液中搅匀,静置,待乙醇溶被被染成 玫瑰色后将所得溶液分成4组r1, ,r4,实验步骤与a组相同。全部试管盖上橡皮 塞后封存。 理论根据: 精油提取出来之后会形成 混浊液,因为密度与溶液 密度相近所以不易沉淀。 加入NaCl的目的为增加 溶液密度,使精油漂浮于 液体上层从而利用分液漏 斗加以分离,得到精油。 加入苯酚与酒精的目的为 利用精油易溶于有机溶剂 的性质达到提纯目的。 实验说明: a,b组互为对照精油在实验装置中的含量的高低,判断从实验装置的那部分提取 精油更高。横向为比较装置相同位置的液体应选用何种提取方法更加理想。 a2,b2,r4可以对照酒精与苯酚溶液对不同装精油的萃取效果。 实验结果:静置1周之后 ,a组与1周前状态相同,未出现任何现象。通过对b组的认真观察发现b3组底部存有极少量絮状沉淀,其他组内为初始的淡黄色,但都具有淡淡的植物香味。r1,r4试管上层漂浮着薄膜似的不明物质。打开试管口后有嗅有浓重的酒精气味。也许是冲淡了精油的芳香,我们没有闻到芳香气味。 第一次实验结果大大出乎我们的意料。这几乎宣布了实验的失败。我们立即着手 检查问题, 认真分析了每一步骤可能存在的缺陷。主要有如下4点: 1, 加入烧瓶的花瓣未经研碎,或许对精油的萃取产生影响。导致效果不明显。 2, 精油未溶于蒸馏水中,导致蒸馏后所得溶液近乎于蒸馏水。 3, 酒精气味过于浓烈,导致精油物质的芳香气味无法闻到。 4, 无法提取与测定“可疑物质”是否确实是玫瑰精油。 我们针对第一次实验产生的问题,自行设计了实验方案2: 材料及用具: 提取物,酒精,NaCl, 导管,锥形瓶,蒸馏设备,胶塞,温度计,铁架台,水浴锅,研钵等 实验步骤: 如图组装好提取设备后,将研磨好的花瓣放入烧瓶中,加入酒精致1/2处。点燃 酒精灯,控制酒精温度于摄氏78度左右。持续收集10ml蒸馏液。将其分为2 组:D1,D2组。D1组放入NaCl溶液,D2 组为对照组。分别装入锥形瓶中用 保鲜膜覆盖瓶口,扎上小孔,使酒精能够挥发出来,而尘土不易进入。 实验说明:在本次试验中,我们将花瓣研碎避免了问题1的出现。由于上一实验已经证实精油确实溶于酒精(酒精颜色发生改变,有薄膜状物质产生),我们决定用酒精对玫瑰花瓣进行有机溶剂萃取的同时进行蒸馏,让酒精蒸汽带出精油。精油溶于酒精从而避免了问题2的出现。由于酒精的沸点为摄氏78度,为避免由于瓶内液体温度过高(高于精油沸点)导致精油自行逸出而无法收集的后果,我们决定将液体温度控制在酒精的沸点。从而使精油与酒精“协同”蒸馏而出。针对最后的酒精气味浓烈与精油成分判定的问题,我们决定用酒精易挥发的性质使酒精自行挥发完成最终的提纯工作。 实验结果与备注:从锥形瓶液体中能够闻到明显的植物香味。这说明蒸馏液中已经含有了精油成分(重大突破)。静置一周后发现D,E组无明显差异,液体透明,无色。有淡淡的植物香味。截止至今日为止,D,E组的酒精尚未挥发完成。未发现有明显的精油迹象(絮状沉淀)。 两次实验的总结:第一次实验我们按照书本所叙述的设计了实验方案。第一次存在的问题在第二次自主设计的实验中得到了较好的解决。直接效果便是提取出了(与第一次实验比)拥有较浓芳香气味的液体。虽然至今无法尝试使用我们自己提取出来的精油,我们的收获却远远不止那10支试管与2瓶具有芳香气味的液体。 在研究性学习的两次试验的准备,计划与实施中,我们对真正的探究性实验有了清晰的认识。主要收获有如下3点: 切身感受到了书本的非万能性:书本仅仅局限于叙述实验的大体步骤,许多关系到实验成功与否的重要细节却欠详细。而这些细节的发现者却往往是那些亲身体验到实验失败的人们。我们得到的经验便是不能盲目相信课本教授的知识。实践才是检验真理的唯一标准。 拥有了科学实验的实践经验:通过对课本实验的再现与改进,我们自行设计并执行了实验方案。而实验的结果直到最后一刻才展现在我们面前。这如同是在进行一次真正的科学发现实验。如此从始至终自主的探究性实验是在原来从未经历过的。我们从中体会到来作为一个真正的科研工作者的艰辛历程。我们从中体验到的远远不止精油宜人的香味…… 懂得了成功的实验成果的来之不易:2次实验的设计,实施与分析,组员们无一不投入了大量的时间与精力。但实验成果却不那么尽如人意。在失望的同时,冷静下来想想,世界上又有哪个重大的科技成果凭借仅仅凭借2次实验就能够获得成功呢?科学的发展就是一个不断发现与完善的过程,失败的泪水始终伴随着成功的微笑。我们要想获得实验的成功只有不断总结经验教训,不断完善方案,经过多次的失败后成功才可垂青于我们。而对实验始终执著的精神是万不可动摇的。 结论:我们达到了了解精油提取业的预期目标,完成了两次实验,从中收获了书本中无法获得的实践经验;从中体验了自主性探究的发现过程;从中懂得了科学成果的来之不易……达到了课程目的,圆满地完成了高一学年的研究性学习课题。C4植物或碳四植物。 CO2同化的最初产物不是光合碳循环中的三碳化合物3-磷酸甘油酸,而是四碳化合物苹果酸或天门冬氨酸的植物。又称C4植物。如玉米、甘蔗等。而最初产物是3-磷酸甘油酸的植物则称为三碳植物(C3植物)。许多四碳植物在解剖上有一种特殊结构,即在维管束周围有两种不同类型的细胞:靠近维管束的内层细胞称为鞘细胞,围绕着鞘细胞的外层细胞是叶肉细胞。叶肉细胞里的磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)经PEP羧化酶的作用,与CO2结合,形成苹果酸或天门冬氨酸。这些四碳双羧酸转移到鞘细胞里,通过脱羧酶的作用释放CO2,后者在鞘细胞叶绿体内经核酮糖二磷酸(RuBP)羧化酶作用,进入光合碳循环。这种由PEP形成四碳双羧酸,然后又脱羧释放CO2的代谢途径称为四碳途径。已经发现的四碳植物约有800种 ,广泛分布在开花植物的18个不同的科中。它们大都起源于热带。 因为四碳植物能利用强日光下产生的ATP推动PEP与CO2的结合,提高强光、高温下的光合速率,在干旱时可以部分地收缩气孔孔径,减少蒸腾失水,而光合速率降低的程度就相对较小,从而提高了水分在四碳植物中的利用率。这些特性在干热地区有明显的选择上的优势。 C4植物与C3植物的一个重要区别是C4植物的CO2补偿点很低,而C3植物的补偿点很高,所以C4植物在CO2含量低的情况下存活率更高。 C4类植物 在20世纪60年代,澳大利亚科学家哈奇和斯莱克发现玉米、甘蔗等热带绿色植物,除了和其他绿色植物一样具有卡尔文循环外,CO2首先通过一条特别的途径被固定。这条途径也被称为哈奇-斯莱克途径。 C4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。在这种环境中,植物若长时间开放气孔吸收二氧化碳,会导致水分通过蒸腾作用过快的流失。所以,植物只能短时间开放气孔,二氧化碳的摄入量必然少。植物必须利用这少量的二氧化碳进行光合作用,合成自身生长所需的物质。 在C4植物叶片维管束的周围,有维管束鞘围绕,这些维管束鞘案由叶绿体,但里面并无基粒或发育不良。在这里,主要进行卡尔文循环。 其叶肉细胞中,含有独特的酶,即磷酸烯醇式丙酮酸碳氧化酶,使得二氧化碳先被一种三碳化合物--磷酸烯醇式丙酮酸同化,形成四碳化合物草酰乙酸盐,这也是该暗反应类型名称的由来。这草酰乙酸盐在转变为苹果酸盐后,进入维管束鞘,就会分解释放二氧化碳和一分子甘油。二氧化碳进入卡尔文循环,后同C3进程。而甘油则会被再次合成磷酸烯醇式丙酮酸,此过程消耗ATP。 该类型的优点是,二氧化碳固定效率比C3高很多,有利于植物在干旱环境生长。C3植物行光合作用所得的淀粉会贮存在叶肉细胞中,因为这是卡尔文循环的场所,而维管束鞘细胞则不含叶绿体。而C4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内,因为C4植物的卡尔文循环是在此发生的。 C4型植物有:玉米、茼蒿、白苋菜、小白菜、空心菜
燃烧是一种同时伴有放热和发光效应的激烈的化学反应。放热、发光、生成新物质(如木料燃烧后生成二氧化碳和水份并剩下碳和灰)是燃烧现象的三个特征。燃烧是一种氧化反应,其中氧气是最常见的氧化剂,但氧化剂并不限于氧气,氧化并不限于同氧的化合。 燃料燃烧放出的热量,至今仍是人们的主要能量来源,其目的不是制备生成物,而是获得能量。研究燃料充分燃烧的条件与方法不仅对节约能源、提高燃料的利用率至关重要,而且,对减少因不完全燃烧产生的CO等有害气体、烟尘等对空气的污染,也具有重要意义。一般说来,燃料在空气中的燃烧,是燃料和空气中氧气的氧化还原反应。为使燃料充分氧化,应保证有足够的空气。同时,为保证固体和液体燃料燃烧充分,增大燃料与空气的接触面(固体燃料粉碎、液体燃料以雾状喷出等)也是有效的措施。 燃烧的条件:1.可燃物(不论固体,液体和气体,凡能与空气中氧或其它氧化剂起剧烈反应的物质,一般都是可燃物质,如木材,纸张,汽油,酒精,煤气等)2.充足的氧气 3.达到物质的着火点 灭火的基本原理及方法:燃烧必须同时具备三个条件,采取措施以至少破坏其中一个条件则可达到扑灭火灾的目的.,灭火的基本方法有三个:(1)冷 却法: 将燃烧物质降温扑灭,如木材着火用水扑灭;(2)窒息法:将助燃物质稀释窒息到不能燃烧反应,如用氮气、二氧化碳 等惰性气体灭火。(3)隔离法:切断可燃气体来源,移走可燃物质,施放阻燃剂,切断阻燃物质,如油类着火用泡沫灭火机。 当今世界常用燃料:煤、石油和天然气是当今世界上最重要的三大矿物燃料,又是化学工业中极为重要的原料,它们又细分为(1)固体燃料:木柴、烟 煤、揭煤、无烟煤、木炭、焦炭、煤粉等;(2)液体燃料;汽油、煤油、柴油、重油等;(3)气体燃料:天然气、人工煤气、液 化石油气等 清洁燃料:液氨、酒精、液氢(最清洁的燃料,燃烧产物是水)、甲醇等 海洋资源的开发利用与海洋环境 海洋资源类型 海洋中有丰富的资源。在当今全球粮食、资源、能源供应紧张与人口迅速增长的矛盾日益突出的情况下,开发利用海洋中丰富的资源,已是历史发展的必然趋势。目前,人类开发利用的海洋资源,主要有海洋化学资源、海洋生物资源、海底矿产资源和海洋能源四类。 海水可以直接作为工业冷却水源,也是取之不尽的淡化水源。发展海水淡化技术,向海洋要淡水,是解决世界淡水不足问题的重要途径之一。 海水中已发现的化学元素有80多种。目前,海洋化学资源开发达到工业规模的有食盐、镁、溴、淡水等。随着科学技术的发展,丰富的海洋化学资源,将广泛地造福于人类。 海洋中有20多万种生物,其中动物18万种,包括16000多种鱼类。在远古时代,人类就已开始捕捞和采集海产品。现在,人类的海洋捕捞活动已从近海扩展到世界各个海域。渔具、渔船、探鱼技术的改进,大大提高了人类的海洋捕捞能力。海洋中由鱼、虾、贝、藻等组成的海洋生物资源,除了直接捕捞供食用和药用外,通过养殖、增殖等途径还可实现可持续利用。 在大陆架浅海海底,埋藏着丰富的石油、天然气以及煤、硫、磷等矿产资源。在近岸带的滨海砂矿中,富集着砂、贝壳等建筑材料和金属矿产。在多数海盆中,广泛分布着深海锰结核,它们是未来可利用的潜力最大的金属矿产资源(图《深海锰结核》)。 海水运动中蕴藏着巨大的能量,它们属于可再生能源,而且没有污染。但是,这些能量密度很小,要开发利用它们,必须采用特殊的能量转换装置。现在,具有商业开发价值的是潮汐发电和波浪发电,但是工程投资较大,效益也不高。 海洋渔业生产 海洋渔业资源主要集中在沿海大陆架海域,也就是从海岸延伸到水下大约200米深的大陆海底部分。这里阳光集中,生物光合作用强,入海河流带来丰富的营养盐类,因而浮游生物繁盛(图3.15《大陆架剖面示意》)。这些浮游生物是鱼类的饵料,它们在海洋中分布很不均匀,一般在温带海区比较多。 温带地区季节变化显著,冬季表层海水和底部海水发生交换时,上泛的底部海水含有丰富的营养盐类,这些营养盐类来自海洋中腐烂的生物遗体。暖流和寒流交汇处或有冷海水上泛的地方,饵料比较丰富。这些地方通常是渔场所在地(图3.16《世界主要渔业地区的分布》)。因此,尽管大陆架水域只占海洋总面积的7.5%,渔获量却占世界海洋总渔获量的90%以上。 世界主要渔业国都分布在温带地区,这些温带国家鱼产品消费量高,市场需求大。中国和日本是世界海洋渔获量较多的国家。中国在充分利用近海渔场(图3.17《舟山渔场的沈家门渔港》)和浅海滩涂大力发展海洋捕捞和海水增养殖业的同时,远洋捕捞也获得了较大的发展。日本可耕地有限,人口密度高,因此海洋水产品在食品结构中比重较大。 海洋油、气开发 海底油气的开发,开始于20世纪初。它的发展经历了从近海到远海、从浅海到深海的过程。受技术条件的限制,最初只能开采从海岸直接向浅海延伸的油气矿藏。80年代以来,在能源危机和技术进步的刺激下,近海石油勘探与开发飞速发展,海洋石油开发迅速向大陆架挺进,逐渐形成了崭新的近海石油工业部门。 地质学家和地球物理学家通常利用地震波方法来寻找海底油气矿藏,然后通过海上钻井来估计矿藏类型与分布,分析是否具有商业开发价值。 海上钻井平台(图3.18《海上钻井平台》)是实施海底油气勘探和开采的工作基地,它标志着海底油气开发技术的水平。工作人员和物资在平台和陆地间的运输一般通过直升机完成。油气田离炼油厂一般都较远,油气要经过装油站通过船舶运到目的地,或直接由海底管道输送至海岸。 海底石油和天然气的勘探、开采是一项高投资、高技术难度、高风险的工程,国际合作和工程招标是可行方式之一。 海洋空间利用 世界人口迅速增长,使陆地空间显得越来越拥挤,海洋空间的开发利用问题越来越令人关注。海洋可利用空间包括海上、海中、海底三个部分,随着人类逐步向海洋挺进,海洋将成为人类活动的广阔空间(图3.19未来海洋空间利用示意)。 海洋环境不同于陆地,它的环境和生态条件有其复杂性和特殊性。人类活动在近海和海洋表面,要抗御多变的海洋气象状况和海水的运动;深海活动要能适应黑暗、高压、低温、缺氧的环境;海水的腐蚀性强,海冰的破坏性大,对工程设备材料和结构有严格的要求。因此,海洋空间资源开发对科学技术和资金投入的依赖性大、技术难度高、风险大。 海洋空间利用已从传统的交通运输,扩大到生产、通信、电力输送、储藏、文化娱乐等诸多领域。交通运输方面包括海港码头、海上船舶、航海运河、海底隧道、海上桥梁、海上机场、海底管道等。生产空间有海上电站、工业人工岛、海上石油城、围海造地、海洋牧场等。通信和电力输送空间主要是海底电缆。储藏空间方面,有海底货场、海底仓库、海上油库、海洋废物处理场等。文化娱乐设施空间包括海洋公园、海滨浴场和海上运动区等。 海洋运输和港口建设 海洋曾经是人类从事交通运输的天然屏障。长期以来,人类一直在努力将海洋屏障变为海上坦途。最初,人们利用人力、风力或洋流作为动力,驾驶木船在近海活动。随着欧洲人到达美洲大陆,世界海洋航运由近海转向远洋。之后,世界大洋重要的航道陆续开辟。20世纪初,开辟了通往南极和北极的航道,巴拿马运河和苏伊士运河相继开通。现在,人类已经能够将船舶驶人世界任何海域(图3.20世界主要海运路线)。 20世纪60年代,世界石油生产和运输增长,大型油轮得到发展。集装箱船的兴起,带来了海洋货物运输的革命。今天,穿梭在辽阔海洋上的是百万吨级的大型集装箱货轮和巨型油轮。这些船舶不仅拥有无线电导航和全球定位技术等现代化仪器设备,还可以选择最佳航线服务,以节省能源和航时,减少危险。 沿海港口是海洋运输船舶停泊、中转和装卸货物的场所,也是人们开发利用海洋空间的主要场所。港口一般有一个服务区域,即腹地,该区域的商品和货物通过这个港口向外扩散。为了完成运输任务,港口要有配套的设施,如码头、装卸设备等,还要有高效率的运作服务。在港口发展过程中,受内外因素的影响,港口的规模、服务功能和范围可能有所变化。例如,某些国家的政府为吸引船舶来本国港口中转,对港口实行特殊政策,将港口辟为自由贸易区、自由港等,不需或很少缴纳费用。 荷兰的鹿特丹很早就是世界贸易的中心。之后,鹿特丹港又通过开凿连通北海的运河,改善水运条件而持续发展。鹿特丹利用中转散装货物的机能,发展了农、矿产品加工业和造船工业(图3.21鹿特丹港口的土地利用)。中继贸易也带动了腹地近代工业的迅速发展。第二次世界大战以后,西欧各国经济复兴,鹿特丹成为欧洲联盟的大门,港湾和航空设施得到完善,港口的中转机能更加突出。现在,鹿特丹是世界最大的港口之一,腹地覆盖了欧盟的半数国家。 围海造陆 沿海地区人地矛盾激化,使人们将眼光投向大海。荷兰人从13世纪就开始围海造陆,目前,荷兰有 1/5的国土是从海中围起来的。围海造陆是缓解人多地少矛盾的重要途径,但是它需要经过充分的科学论证,特别是做好以水利工程为中心的配套建设。 在近岸浅海水域用砂石、泥土和废料建造陆地,通过海堤、栈桥或者海底隧道与海岸连接,这种新建陆地称为人工岛。世界上一些沿海发达国家如日本、美国、法国、荷兰等都已建造了人工岛。其中以海上城市(图3.22日本神户人工岛)的规模最大、功能最齐全。兴建海上城市,工程和费用巨大,需要以强大的国力作基础。 澳门人多地少,有限的土地不足以满足发展居住、绿化、交通、工业、商业等的建设需要。澳门沿岸有许多淤积成的浅滩,有的在落潮时能露出水面,澳门人将它们视为良好的后备土地资源。 100多年来,澳门人利用填海造陆的办法使土地面积扩大了1倍(表3.2澳门历年土地面积的变化和图3.23澳门历年填海范围)。 海洋环境保护 海洋环境问题包括两个方面:一是海洋污染,即污染物进入海洋,超过海洋的自净能力;二是海洋生态破坏,即在各种人为因素和自然因素的影响下,海洋生态环境遭到破坏。 (一)海洋污染 海洋污染物绝大部分于陆地上的生产过程。海岸活动,例如倾倒废物和港口工程建设等,也向沿岸海域排入污染物。污染物进入海洋,污染海洋环境,危害海洋生物,甚至危及人类的健康。 工业生产过程中排出的废弃物是海洋污染物的主要来源,它们集中在大型港口和工业城市附近。1953-1970年,日本九州岛水俣湾发生的汞污染事件,就是因为工厂在生产有机产品过程中,排出含汞废物。这些有害物质流入海洋后,逐渐在鱼和贝类体内富集。最后导致100多人严重中毒,并先后死亡。 核电站和工厂排出的冷却水,水温较高,流入河口或海中时,往往给海洋生物带来影响。施入农田的杀虫剂随雨水流进河流,或者随土壤颗粒在河口附近淤积,最终进入海洋。偶发性的海上石油平台和油轮事故,引起石油渗漏和溢出,造成海洋污染。 (二)海洋生态破坏 除海洋污染外,人类的生产活动,例如工程建设和渔业生(围垦和滥捕等),以及自然环境的变化,例如全球变暖和海平面上升,都会使海洋生态环境遭到破坏和改变。人类对某些海洋生物的过度捕捞,导致海洋生物资源数量减少,质量降低,也使部分物种濒临灭绝。有些海岸工程建设和围海造田缺乏科学论证,破坏了海岸环境和海岸带生态系统。目前,海洋开发活动还缺乏综合的、长远的规划、综合效益比较差。 石油污染和监测防治 沿海工业生产和海运航线上的船舶,是石油污染的主要来源。因此,石油污染区域集中于沿海水域和海上航道沿线。由意外事故造成的石油泄漏,因为污染迹象明显,污染物集中,危害严重,因而倍受公众的关注,也是目前治理污染的重点。 为减少意外事故的发生,很多国家在试验新的原油装载方法。有些国家配备了除污船,用来清除港口水面垃圾和污油。 海洋权益和《联合国海洋法公约》 20世纪60年代以来,出现了世界性的开发海洋热潮。海洋科学和技术迅猛发展,成为当代新技术革命的重要领域之一。为适应国际海洋开发、保护和管理的新形势,国际社会经过20多年的努力,通过了《联合国海洋法公约》,并于1994年11月16日正式生效。海洋法公约的诞生,使国际海洋法律制度发生了重大变革。例如,长期争执不休的领海宽度问题得到了解决;国际海底及其资源确立为人类的共同继承财产。 根据《联合国海洋法公约》,全球144个沿海国家除拥有12海里领海权外,其管辖海域面积可外延到200海里,作为该国的专属经济区,享有勘探、开发、利用、保护、管理海床上覆水域及底土自然资源的主权。我国管辖海域面积为473万平方千米,约相当于我国陆地面积的二分之一,因此,加强海洋综合管理显得日益重要。 《联合国海洋法公约》的诞生,为建立国际法律新秩序迈出了重要一步。但是,因为《联合国海洋法公约》要兼顾各个国家的利益和要求,还有许多不完善和不明确之处。因此,在实施过程中,必然会产生一些新的矛盾和问题。例如,在封闭和半封闭的海域,周边国家主张的200海里专属经济区就有可能存在着重叠,还有一些岛屿主权争议和渔业资源分配等问题,这些都有可能成为相邻国家关系紧张,甚至引发国际冲突的新的因素。因此,相邻国家间管辖海域划界和海洋权益,要求有关国家本着友好协商的精神,予以公平合理的解决。 海水化学资源概况 海洋化学资源是指海水中所蕴含的可供人类利用的各种化学元素。海水的成分非常复杂,全球海洋的含盐量就达5亿亿吨,还含有大量非常稀有的元素,如金达500万吨,铀达42亿吨,所以海洋是地球上最大的矿产资源库。海洋资源的持续利用是人类生存发展的重要前提,目前,全世界每年从海洋中提取淡水20多亿吨、食盐5000万吨、镁及氧化镁260多万吨、溴20万吨,总产值达6亿多美元。水是生命之源,世界上缺水的地区愈来愈多,海水淡化已成为获得淡水资源重要的途径,所有这些都是海洋化学要研究的。 海洋生物资源 1、海洋生物资源量估计。海洋是生物资源宝库。据生物学家统计,海洋中约有20万种生物,其中已知鱼类约万种,甲壳类约2万种。许多海洋生物具有开发利用价值,为人类提供了丰富食物和其他资源。世界海洋浮游植物产量5000亿吨,折合成鱼类年生产量约6亿吨。假如以50%的资源量为可捕量,则世界海洋中鱼类可捕量约3亿吨。 2、海洋生物资源开发状况。开发海洋生物资源的主要产业是海洋渔业,另外还有少量海洋药用生物资源开发。1989年世界海洋渔业产量约8575万吨。1990年世界渔业总产量估计(正式统计数字尚未见报道)为1亿吨,其中海洋渔业产量也比1989年有所增长。其中,世界各大洋的渔业产量分别为:太平洋亿吨,大西洋亿吨,印度洋亿吨。 各国海洋渔业的发展水平差别很大。长期以来,日本和原苏联是渔业产量超过1000万吨的渔业大国。中国的渔业发展比较快,1990年渔业产量达到1200多万吨,成为第一渔业大国。美国、加拿大和欧洲的一些国家,以及南朝鲜和东南亚的某些国家,渔业也比较发达。 3、海洋生物资源开发潜力。世界大洋生物资源的开发潜力是很大的。如前述各国专家所估计的,世界海洋渔业资源的总可捕量在2-3亿吨之间,目前的实际捕捞量不足1亿吨。另外,药用和其他生物资源也有很大开发潜力。近年来,日本等国正在探索大洋深水区的生物资源开发问题,首先是进行资源调查,同时开发新的捕捞技术。据报道,过去被认为是海洋中的荒漠的大洋深水区,蕴藏着大量的中层鱼类资源,其中仅灯笼鱼的生物量就有9亿吨,每年可捕量可达5亿吨。南大洋磷虾资源年可捕量可达亿吨。另外,水深200?000m的区域也有许多其他经济鱼类,如长尾鳕科鱼类,深海鳕科鱼类,平头鱼科鱼类,以及金眼鲷、鲽鱼等,可捕量约3000万吨。 海洋矿藏资源概述 用“聚宝盆”来形容海洋资源是再确切不过的。单就她的矿产资源来说,其种类之繁多,含量之丰富,令人咋舌。在地球上已发现的百余种元素中,有80余种在海洋中存在,其中可提取的有60余种,这些丰富的矿产资源以不同的形式存在于海洋中:海水中的“液体矿床”;海底富集的固体矿床;从海底内部滚滚而来的油气资源。 海水中最普通的是盐,即氯化钠,是人类最早从海水中提出的矿物质之一。另外还有一种镁盐,它们是造成海水又咸又苦的主要原因。除了这两种外,还有钾盐、碘、溴等几十种稀有元素及硼、铷、钡等,它们一般在陆地上比较少,而且分布较分散,但又极具价值,对人类用处很大。 据估计海水中含有的黄金可达550万吨,银5500万吨,钡27亿吨,铀40亿吨,锌70亿吨,钼137亿吨,锂2470亿吨,钙560万亿吨,镁1767万亿吨等等。这些东西,大都是国防工农业生产及生活的必需品。例如镁是制造飞机快艇的材料,又可以做火箭的燃料及照明弹等,是金属中的“后起之秀”,而世界上目前有一半以上的镁来自海水。 海水是宝,海洋矿砂也是宝。海洋矿砂主要有滨海矿砂和浅海矿砂。它们都是在水深不超过几十米的海滩和浅海中的由矿物富集而具有工业价值的矿砂,是开采最方便的矿藏。从这些砂子中,可以淘出黄金,而且还能淘出比金子更有价值的金刚石、石英、钻石、独居石、钛铁矿、磷钇矿、金红石、磁铁矿等,所以海洋矿砂成为增加矿产储量的最大的潜在资源之一,愈来愈受到人们的利用。 这种矿砂主要分布在浅海部分,而在那深海底处,更有着许多令人惊喜的发现:多金属结核锰结核就是其中最有经济价值的一种。它是1872-1876年英国一艘名为“挑战号”考察船在北大西洋的深海底处首次发现的。这些黑乎乎的,或者呈褐色的锰结核鹅卵团块,有的象土豆,有的象皮球,直径一般不超过20厘米,呈高度富集状态分布于300-6000米水深的大洋底表层沉积物上。 据估计整个大洋底锰结核的蕴藏量约3万亿吨,如果开采得当,它将是世界上一项取之不尽,用之不竭的宝贵资源。目前,锰结核矿成为世界许多国家的开发热点。在海洋这一表层矿产中,还有许多沉积物软泥,也是一种非同小可的矿产,含有丰富的金属元素和浮游生物残骸。例如覆盖一亿多平方公里的海底红粘土中,富含轴、铁、锰、锌、锢、银、金等,具有较大的经济价值。 近年来,科学家们在大洋底发现了33处“热液矿床”,是由海底热液成矿作用形成的块状硫化物多金属软泥及沉积物。这种热涂矿床主要形成于洋中脊,海底裂谷带中,热液通过热泉,间歇泉或喷气孔从海底排出,遇水变冷,加上周围环境中及酸碱度变化,使矿液中金属硫化物和铁锰氧化物沉淀,形成块状物质,堆积成矿丘。有的呈烟筒状,有的呈土堆状,有的呈地毯状从数吨到数千吨不等,是又一项极有开发前途的大洋矿产资源。 石油和天然气是遍及世界各大洲大陆架的矿产资源。石油可以说是海洋矿产资源中的“宠儿”,又被称为“黑色的金子”。据报告,1990年,全世界海上石油已探明储量达×1010吨,海上天然气已探明储量达×1013M3。油气加在一起的价值占了海洋中已知矿产物总产值的70%以上。 石油是“工业的血液”,然而目前全世界已开采石油640亿吨,石油的枯竭在所难免,从海湾战争可以看出石油的价值所在。所以人们转而求助的就是海洋石油资源。天然气是一种无色无味的气体,又称为沼气,成分主要是甲烷。由于含碳量极高,所以极易燃烧,放出大量热量。1000立方米天然气的热量,可相当于两吨半煤燃烧放出的势量。因此,天然气的价值在海洋中仅次于石油而位居第二。 海洋能源概述 浩瀚的大海,不仅蕴藏着丰富的矿产资源,更有真正意义上取之不尽,用之不竭的海洋能源。它既不同于海底所储存的煤、石油、天然气等海底能源资源,也不同于溶于水中的铀、镁、锂、重水等化学能源资源。它有自己独特的方式与形态,就是用潮汐、波浪、海流、温度差、盐度差等方式表达的动能、势能、热能、物理化学能等能源。直接地说就是潮汐能、波浪能、海水温差能、海流能及盐度差能等。这是一种“再生性能源”,永远不会枯竭,也不会造成任何污染。 潮汐能就是潮汐运动时产生的能量,是人类利用最早的海洋动力资源。中国在唐朝沿海地区就出现了利用潮汐来推磨的小作坊。后来,到了11-12世纪,法、英等国也出现了潮汐磨坊。到了二十世纪,潮汐能的魅力达到了高峰,人们开始懂得利用海水上涨下落的潮差能来发电。据估计,全世界的海洋潮汐能约有二十亿多千瓦,每年可发电12400万亿度。 今天,世界上第一个也是最大的潮汐发电厂就处于法国的英吉利海峡的朗斯河河口,年供电量达亿度。一些专家断言,未来无污染的廉价能源是永恒的潮汐。而另一些专家则着眼于普遍存在的,浮泛在全球潮汐之上的波浪。 波浪能主要是由风的作用引起的海水沿水平方向周期性运动而产生的能量。 波浪能是巨大的,一个巨浪就可以把13吨重的岩石抛出20米高,一个波高5米,波长100米的海浪,在一米长的波峰片上就具有3120千瓦的能量,由此可以想象整个海洋的波浪所具有的能量该是多么惊人。据计算,全球海洋的波浪能达700亿千瓦,可供开发利用的为20-30亿千瓦。每年发电量可达9-万亿度。 除了潮汐与波浪能,海流可以作出贡献,由于海流遍布大洋,纵横交错,川流不息,所以它们蕴藏的能量也是可观的。例如世界上最大的暖流——墨西哥洋流,在流经北欧时为1厘米长海岸线上提供的热量大约相当于燃烧600吨煤的热量。据估算世界上可利用的海流能约为亿千瓦。而且利用海流发电并不复杂。因此要海流做出贡献还是有利可图的事业,当然也是冒险的事业。 把温度的差异作为海洋能源的想法倒是很奇妙。这就是海洋温差能,又叫海洋热能。由于海水是一种热容量很大的物质,海洋的体积又如此之大,所以海水容纳的热量是巨大的。这些热能主要来自太阳辐射,另外还有地球内部向海水放出的热量;海水中放射性物质的放热;海流摩擦产生的热,以及其他天体的辐射能,但来自太阳辐射。因此,海水热能随着海域位置的不同而差别较大。海洋热能是电能的来源之一,可转换为电能的为20亿千瓦。但1881年法国科学家德尔松石首次大胆提出海水发电的设想竟被埋没了近半个世纪,直到1926年,他的学生克劳德才实现了老师的夙愿。 此外,在江河入海口,淡水与海水之间还存在着鲜为人知的盐度差能。全世界可利用的盐度差能约26亿千瓦,其能量甚至比温差能还要大。盐差能发电原理实际上是利用浓溶液扩散到稀溶液中释放出的能量。 由此可见,海洋中蕴藏着巨大的能量,只要海水不枯竭,其能量就生生不息。作为新能源,海洋能源已吸引了越来越多的人们的兴趣。
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会展旅游发展调研报告
在我们平凡的日常里,报告使用的次数愈发增长,报告根据用途的不同也有着不同的类型。我们应当如何写报告呢?下面是我帮大家整理的会展旅游发展调研报告,欢迎大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助。
众所周知,会展业与旅游业有着很强的相关性。展会通常在旅游业已经发展到一定程度并且有一定基础设施的地方举办,知名的成功展会会促进当地旅游业的发展。目前,越来越多的国家和城市更加重视会展旅游的发展。今年5月下旬至6月中旬,部分CPPCC成员联同市旅游局、市会展办和市政府研究室,就会展旅游的发展进行了一项调查。调查报告如下。
一、我市会展旅游的发展现状
近年来,我市会展旅游的发展取得了一定的进展,主要表现在以下几个方面。
1.会展经济蓬勃发展,产业特色初步形成。从全国来看,合肥会展起步较晚,但发展迅速。自XX年以来,展会数量每年增长40%。XX年,全市举办各类展览40余场(其中安徽国际会展中心举办展览18场);XX年展会69场,比上年增长70%,参展人数增长141%。当年安徽国际会展中心举办大型展览25场;在xx举办了66场各类展览,特别是XX国际艺术大会,标志着国际展览的突破,共有28万人参加。XX年全市举办展览70余场(其中安徽国际会展中心举办展览32场),业务收入、展览面积、参展人数均达到历史最高水平。在XX,全市举办各类展览102个,涉及科技、工业装备、文化艺术、农业、服装服饰、人才、粮油机械等。其中包括第十三届中国美术博览会合肥展、XX合肥文化产业博览会、XX中国国际徽商大会等8个全国性展览。XX年,我市举办展览122个,其中安徽国际会展中心举办展览45个,同比增长10%,总展览面积万平方米;安徽红三环体育馆举办了25场展览,总展览面积16万平方米,参展商60万人。
会展企业数量迅速增加,会展运营水平逐步提高。截至XX年底,全市有展览业务的企业60多家,其中专业展览公司30多家,直接从事广告、装饰、物流等与展览相关业务的企业近200家。以安徽国际会展中心为龙头,形成了体育馆、科技馆、商务中心、公园、广场等室内外规模适宜、分工自然的展厅体系。会展企业在激烈的市场竞争中呈现出从小到大、从弱到强、适时搬运和期权定位的发展趋势。专业会展公司的发展,加速了合肥会展经济的崛起。在过去的几年里,我们的城市成功举办了“第二十届国际艺术大会。“全国农机产品订购交易会;(连续四年),“第二十届中国畜牧业博览会;“第38届全国新特殊药品交易会;“第57届全国汽车零部件博览会;“第48届中国教学仪器设备展览会;“第十三届中国艺术博览会;“首届中国国际动画博览会;连续两届“中国坚果炒籽坚果美食节。“第四届华中投资贸易博览会;有40多个国际和国内大型展览。值得一提的是,很多全国性的大型展会,即使是上海、广州这样的大城市,也不能轻易申办,比如“全国农机产品订购交易会;在我市连续四届的基础上,决定继续在XX年和XX年在合肥举办,特别是“第四届华中投资贸易博览会;合肥的成功举办,标志着合肥已经成为中部地区主要的区域性会展城市之一。就区域性或地方性培育的会展旅游而言,已成功举办(或持续举办)“安徽国际工业设备展览会;“安徽国际汽车博览会;“中国(合肥)安徽美食旅游节;“中国合肥高新项目资金对接会;和 other中国合肥苗木花卉交易会;等等。
2.旅游业整体实力不断增强。近年来,入境游客、国内游客和旅游总收入三大指标以20%以上的速度增长,在XX分别超过10万人次、1000万人次和100亿元。在XX,逆势而上,接待国内游客万人次,同比增长;入境游客万人,同比增长;旅游外汇收入万美元,同比增长;旅游总收入亿元,同比增长。旅游总收入相当于该市国内生产总值的,进入了积累财富、加速崛起的新阶段。我市完成了旅游发展总体规划,召开了旅游发展会议,确立了建设“安徽旅游中心城市现状;“长三角地区观光休闲度假基地现状;目标,并把旅游业带入“1346 ”推广行动计划。
旅游标准化建设不断加强,积极推进A级景区、星级酒店、国家农业旅游示范点等旅游标准,促进旅游产品和服务升级。目前全市有星级酒店和星级接待标准酒店104家,五星级标准酒店10家,上市酒店3家。顾靖酒店集团进入中国旅游酒店全国品牌前20名;现有旅行社145家,安徽省海外旅游公司、安徽省中国青年旅行社年收入超过1亿元,安徽省中国青年旅行社、安徽顺达旅行社位列全国百强。
3.旅游业和展览业相互促进,共同发展。随着会展经济的发展,合肥旅游业也取得了显著成就。在XX年,合肥举办了122个以上的展会,有360万商家参展,占来合肥游客总数的37%以上,也就是说来合肥的游客三分之一是展会商家。特别是我市成功举办第四届中国博览会,极大地提升了合肥旅游展的新形象,展示了合肥城市的新面貌。但旅游业的发展也提升了合肥的知名度和美誉度,吸引了外商。此外,旅游主题规模的扩大也使得展览的接待能力不断提高。
经济效益明显,城市品牌稳步提升。合肥会展业旅游业的快速发展有效促进了第三产业的发展,显著拉动了经济,提升了合肥市的知名度。从直接经济效益来看,在XX,展会拉动第三产业收入约18亿元,同比增长38%,对社会消费品零售总额增长贡献26%。从间接效益来看,会展旅游的发展有效地促进了合肥住宿、餐饮等产业的发展,为我市提供了大量的就业岗位,促进了合肥城市基础设施的完善。从城市品牌推广等无形效益来看,会展旅游提高了合肥的知名度,对现代大城市的建设起到了推动作用。
二、我市会展旅游发展的优势和劣势
在旅游产品硬件方面,合肥缺乏优质旅游资源。虽然我们的城市被称为“三国故里,包拯故里,淮军摇篮”以李鸿章、刘铭传等历史文化名人闻名,自然旅游资源方面缺乏自然景观,发展传统观光休闲旅游的条件不充分。合肥要想提升国家旅游城市的地位,还必须开发商务旅游、会展旅游等新的旅游产品。会展旅游是国民经济。助推器”。据专家估计,会展业的行业带动系数为1:9,即会展场馆收入1元起,相关收入9元起,有利于服务业和通信业。因此,发展第三产业对我市具有重要意义。
1.我市发展会展旅游的优势分析。
城市综合实力日益增强。近年来,在过去的良好基础上,合肥的建设和发展步伐明显加快。XX年全市GDP 亿元,财政收入亿元。主要经济指标增速继续位居全国省会前列。在极其复杂的宏观环境下,全市经济社会仍保持着又好又快的发展势头。随着经济和社会的快速发展,合肥的知名度不断提高,吸引力越来越强,为合肥会展旅游的发展奠定了坚实的基础。我市地理位置独特,区位优势明显。目前,合肥至南京、上海、武汉的高速铁路已经开通,京福等高速铁路也将经过合肥,大大缩短了它们之间的时间和空间。加上道路、港口、航空等重大项目的建设,合肥作为区域综合交通枢纽的地位日益提升。通过大力推广基础设施“伟大的建设”,城市综合承载能力和辐射带动力明显增强,为各类企业带来更多更好的发展机遇。
同时,合肥科技教育实力雄厚。省会合肥是我国重要的科教基地之一,拥有著名的中国科学技术大学、中国科学院合肥材料科学研究所等一大批高校和科研机构。专业技术人员每千人的比例在全国同类城市中排名第二,较高的劳动力素质和科技水平为合肥发展高新技术产业提供了有利条件。依托科技名城合肥,合肥可以举办各种国际国内学术会议,对于加强合肥与国内外的学术文化交流与合作,提高我市乃至整个安徽的国际地位和知名度,将起到积极作用。
旅游产品竞争力不断提高。目前全市旅游景点30处,其中国家4a级旅游景点7处(包拯陵园、汇源、野生动物园、三河古镇、安徽博物馆、丰乐生态园、双峰湖国际旅游度假区),国家重点文物保护单位2处(肥东县瑶岗战役旧址群、战役纪念公园、肥西县刘铭传故居),国家农业旅游示范点3处(包)近年来, 我市坚持宣传部门、旅游部门和旅游企业密切合作,共同推进,积极开展“ 聚焦包公的故乡”媒体采访推广,组织旅游大篷车推广,举办中国(合肥)中东部旅游博览会、中国惠州美食节、合肥乡村旅游节、紫蓬山国际山地车赛等一系列节庆展览,塑造“包公故里,滨湖新城科教基地现状;城市形象提升了合肥的知名度和美誉度。旅游市场拓展成效显著,泰国韩国包机、上海太原专列涌入合肥。同时,旅游合作开放步伐明显加快。与合淞、潮、无缝对接,打造湖国家旅游区;以黄山、池州、铜陵、安庆、巢湖为依托,打造铜黄河大旅游;推进合淮旅游一体化,签署《合淮旅游一体化合作框架协议》;与中国30多个城市签署旅游合作协议。整合资源,联合周边地区,创造“两山一湖绿色之旅和合肥”“科教城鱼米之乡;鸟巢和杂草之旅。,成为安徽省十大旅游线路。
会展旅游发展环境日益优化。从政策层面积极支持会展旅游发展。为了进一步推动旅游业发展,市委办公厅、市政府办公厅去年联合发布了《关于进一步加快合肥旅游业发展的意见》,市政府发布了《加快合肥旅游业发展三年行动计划》。近年来,我市会展管理的相关政策措施逐步出台并进一步完善。成立于XX “合肥会展经济发展领导小组;(下设办公室),为合肥会展业的.发展提供了有力的组织保障。XX年5月,《关于加快发展会展业的若干意见》出台,成为合肥会展管理的指导性文件。XX年,市会展办、商务局、财政局联合下发《合肥市鼓励会展发展专项资金使用管理办法(试行)》,市政府进一步加大对会展发展的支持力度。XX年,市政府发布《合肥市大型会展工作保障计划》,进一步加强会展服务保障。XX年,市政府调整了会展领导小组成员,常务副市长张晓麟担任会展领导小组组长,加强和丰富了会展办的领导,完善和完善了会展办的工作职能和工作流程,提高了工作效率。XX年,为加强会展工作,促进会展发展,我市修订了《合肥市会展发展专项资金使用管理办法(试行)》,根据《关于加快合肥市现代服务业发展的若干政策》,印发了《促进和鼓励合肥市会展业发展的实施细则》。
进一步规范会展旅游市场秩序。由于大部分展会都是按照市场化运作模式进行的,所以以往的展会“Crash ”同一时间表的重复展览经常发生。近年来,在相关部门的配合下,会展办逐步加强协调和指导,通过会展行业协会推动行业加强自律。目前,各专业会展企业和会展中心、体育馆、博物馆、科技馆等场馆和单位,依托各自特色,通力合作,密切配合,组织展览的良好局面初步形成,展览市场秩序明显改善。
2.我市发展会展旅游的劣势分析。
旅游资源相对贫乏。合肥地处内陆。与旅游资源丰富的先进旅游城市和地区相比,合肥不在边上,也不在海边。它不以山水闻名,也缺乏著名的旅游景点,如北京的故宫和Xi的兵马俑。此外,旅游业起步较晚,旅游业规模较小,在一定程度上制约了旅游业的发展。虽然历史文化遗址很多,但成熟的景点很少。目前我市旅游资源总体规模较小,多为历史遗产,其中包墓地属于搬迁类,李府属于重建类,其他类型数量相对较少,在全国没有太大优势。
缺乏大型旅游项目的支持。长期以来,我市缺乏大型旅游项目的支持,存在品牌效应低、品牌支持不足的问题,缺乏强大的旅游产品。现有产品规模小,竞争力不足以吸引游客来合肥。由于前期未能抓住机遇,投资不足,我市一度失去了打造芜湖方特那样强大的现代主题公园的机会,这是合肥旅游业不可忽视的短板。
会展业整体水平有待提高。国际国内展会数量不足,有特色的品牌展会不多。广州广交会、杭州西博会、厦门投洽会、深圳高交会等具有全国影响力的品牌展会尚未形成。与国内会展经济发达的城市相比,国际展会太少,围绕合肥和安徽特色产业和支柱产业规划举办的区域性展会也很少。会展业市场主体培育滞后。目前,我市会展企业只有60多家,而会展经济发达的城市有数百家甚至数千家会展企业。会展企业不仅数量少,而且实力弱。存在规模小、资金少、观念落后、经验不足等诸多问题。有能力经营全国性、专业性展会的公司不多。与国内外知名会展公司相比,在管理模式、公司结构和技术手段上存在巨大差距。随着我市会展经济的快速发展,会展人才短缺的矛盾日益突出,尤其是缺乏精通会展设计、会展组织和策划、了解国际惯例、有实践经验的专业人才。会展专业化、合作化格局尚未形成,会展安保服务社会化、市场化程度低,综合服务水平不高。
会展业的发展体系并不顺利。1.会展办的协调工作:大型展会尤其是全国性展会,涉及政府提供具体服务的多个部门,时间紧,任务重,安全责任重,客观上要求会展办有很强的协调力度。2.会展办只是一个临时的协调机构,但是协助企业申办展会、组织协调各种大型会展活动的日常事务越来越多。会展办现有的设置极不适合合肥会展经济工作的发展。
城市承载能力有待进一步提升。会展旅游是一个与城市承载能力密切相关的新兴产业,对展馆、交通、酒店、通讯及配套设施都有较高的要求。与发达城市相比,展馆、配套设施、配套能力等软硬件条件差距较大,难以满足国际、国内大型展览的需求。一是展厅面积不足。除了国际会展中心的室内展览面积为37000平方米,其他三个展厅的室内展览面积都在8000平方米以下。二是配套设施不足。国际会展中心周边的星级酒店、大型商场、高档娱乐场所等配套设施仍显不足,参与商户的高标准综合配套服务仍难以保证。展厅还处于单一运营状态。第三,国际航班明显不足。由于自身条件等客观原因的限制,我市萝岗机场只开放了合肥—首尔、合肥—两架飞往香港的国际航班。国际航班稀缺是我国海外旅游市场增长缓慢的主要原因之一。大型展会期间,道路交通不畅、公共交通能力不足、车辆停放困难等矛盾也很突出。
3.关于进一步促进合肥会展旅游发展的建议
受金融危机的影响,目前和未来会展旅游的发展存在更多的不确定因素和更严峻的挑战。但合肥会展旅游总体前景看好,前景较好,机遇大于挑战。只要充分利用当前的有利条件,抓住难得的机遇,就能化被动为主动,化挑战为机遇。因此,建议做好以下工作。
1、进一步理顺工作机制,充实市会展办工作力量
对于会展业和旅游业,会展经济工作领导小组和合肥市旅游局分别承担了管理职责,但都各司其职,未能充分整合。特别是会展业,我市还缺乏一定的主导驱动力,没有完善相应的立法和监管机构。要把会展旅游作为一个产业来发展,我们城市还缺少一个管理部门。据了解,目前全国有十几个省会城市拥有独立的会展机构。我市在XX ldquo组织开展过一次;会展经济发展研究现状;,报告提出“完善领导机制,调整充实市会展办力量,将市会展办列为市政府直属单位,并抽调相关部门人员集中办公,建立一站式服务机制,增强宏观指导和协调服务能力。”从我市会展旅游经济发展的实际出发,充实政府会展办公室的力量具有很强的针对性和现实意义。如果编制上有约束,可以从相关部门调人,加人但不加。建议市委、市政府认真研究。
2.加快会展场馆建设,进一步完善促进会展业发展的政策措施
加快会展场馆建设和改造,以滨湖新区大型会展中心建设为契机,有效解决制约我市会展经济发展的问题“瓶颈”,以创造“中国著名的会展城市“打好场地基础。进一步完善交通、通讯、餐饮、娱乐、商场等配套建设,加快发展现代服务业,提高我市会展综合承载能力。
进一步完善促进会展业发展的各项措施,强化激励机制,优化会展秩序,认真研究解决会展业发展中的矛盾和问题,特别是及时协调处理企业遇到的实际困难。国内大型展会的很多资源都掌握在北京的一些部委和行业协会手中。在鼓励会展公司主动争取的基础上,政府相关部门应主动帮助协调联系,以获得上级部门的支持。同时,对于一些影响力大、吸引力强的展会,政府应加大人力和财力的投入。加强工作网络和联动机制,特别是政府各部门、各县的联动机制,形成有序、规范、快速的准备和保障机制。
3.结合合肥工业和科教优势打造合肥会展品牌
在努力提升现有展览规模的同时,也要注意引进国际国内的会议和论坛。在此基础上,通过比较展览项目目录,结合我省和我市的产业优势,努力扩大展览类别和规模。国内外许多著名的会展旅游城市都有自己的一两个领先的会展品牌,将有限的资金集中在几个影响力大、效率高的重点市场,比如汉诺威的信息展和机床展,义乌的小商品交易会。建议根据目标市场需求和我市工业、科教资源优势,打造几个会展旅游品牌,提升我市会展旅游的市场竞争力。在XX年和XX年,我市分别评为“家电博览会;“苗木花卉交易会;“中国坚果炒籽坚果美食节。等待一批品牌展会,下一步要重点扶持和提升这些品牌展会的规模和档次,争取在全国有影响力的领先品牌。
4.培养和壮大市场主体,聚集会展经济人才
会展企业和人才的短缺已经成为制约会展旅游业务发展的重要瓶颈。比如上海已经遇到“软件跛行”尴尬,但它的快速反应会“10100项目”(三年内培养10家具有国际竞争力的会展公司和100名会展专业人才)被提上日程,目标是打造会展专业人才“储备银行”。至于会展企业,合肥的从业者大多是半路出家的。虽然他们有一定的实践经验,但专业基础薄弱,对国际展览的运作模式了解不够。要努力引进一批全国有影响力、有实力的会展公司,培育一批我市有基础的龙头会展企业,鼓励龙头会展企业多办展会,争取国家有关部委和协会参与会展的组织和规划,使我市会展业健康快速发展。进一步完善会展人才引进、培养和使用机制,培养高素质会展人才。建议公开招聘一批具有专业会展经验和较强组织策划能力的管理人员,鼓励会展企事业单位引进和培养人才。
5.以建设旅游目的地城市为目标,修订旅游总体规划
“141 ”发展战略,适应现代滨湖城市建设形势,重新编制《合肥市旅游发展总体规划》和《合肥市旅游项目建设规划》,打造2020年合肥旅游业高标准、高水平发展蓝图。建议市政府对国家旅游规划单位进行公开招标,组织入围单位进行旅游资源调查,编制概念性旅游规划,选择中标单位,整合方案,形成更加科学完善的旅游总体规划。通过规划,可以准确判断旅游发展的大趋势,摆脱产品老化、市场固化和周边地区激烈竞争“三花”困境,努力解决产品更新升级、创新营销手段、市场突破等问题。
6.建议成立合肥旅游集团,提升我市旅游景点和旅游企业的整体竞争力
建议市旅游局牵头,联合合肥4a景区、部分酒店、旅游车队、多家大型旅行社、旅游相关企业,组建合肥旅游集团,整合合肥旅游资源,把合肥旅游业做大做强。旅游集团成立后,市旅游局从宏观角度代表市政府进行管理,而市旅游集团则按照现代企业制度运作。同时,深化国有旅游企业改革,加快建立现代企业制度,培育1-2个年收益超过10亿元的大型跨地区、跨行业旅游集团。拓宽旅游融资渠道,深化旅游投融资体制改革,大力推动民间资本和社会资本进入旅游业,启动旅游项目,建立以政府投资为导向、社会资本为主体的多元化投融资机制,形成稳定持续的投资支持体系。
7.加快重大旅游项目建设,做好旅游产品开发
实施“太阳能工程”,以引进特大旅游项目为突破口,提升合肥旅游形象。围绕滨湖新区、经济开发区等重点地区,围绕国家鼓励和我们的需要,规划一两个超过20亿元的休闲娱乐或主题公园项目,选派专人吸引外资,力争年内取得实质性进展。推进《合肥市加快旅游发展三年行动计划》28个重大项目建设,继续加快现有景区建设,重点推进紫蓬山森林公园、大榭都市农业公园、岱山湖打造国家4a级旅游景区;四顶山风景区项目应加快工作;瑶岗渡河纪念馆要精心规划运营模式,更能体现旅游内涵;推进丰乐生态园、肥西老母鸡生态园二期工程建设,打造一批高星级农家乐。建议在中国博览会举办一个聚会。江淮合昌”在“惠·丰丸·云;有特色的大型舞台表演,类似“西湖印象”“海南岛印象”一类大型现场演出,宣传合肥,量身打造合肥旅游品牌。
8.顺应区域旅游一体化发展趋势,促进区域旅游合作
本着不求有功但求无过的原则,推动区域旅游合作。第一,加强融入长三角。抓住“皖江城市带承接产业转移示范区规划”通过国家审查的机遇,加快基础设施建设,与长三角城市形成无缝对接;加快合肥旅游集散中心与上海、南京、杭州等地互联互通,力争纳入华东旅游新线,加快长三角地区观光休闲基地建设。二是促进与中南城市的合作。抓住合武高铁运营机遇,推进与武汉等中心城市的深度合作。积极主持“第十一届华南旅游城市合作年会;促进与10多个南方城市的旅游整合。第三,立足省域经济圈,加强全省旅游合作。聚焦省级经济圈建设,充分发挥合肥“山和水”,周边温泉、湖泊、森林、丘陵等度假旅游资源丰富,加快建设全省旅游中心城市。开展环巢湖区域旅游合作,加强与何超六大的旅游合作;实施淮河一体化战略,推进淮河旅游一体化。建议市政府协调统一刘超和怀斯市电话区号,促进战略合作。
9.关于几个具体问题的建议
1.合肥新十景之一的漠河花园即将对外开放。目前该景区仍存在用电问题,建议尽快协调解决;
2.建议优化外国教练进入合肥市的通行证手续;
3.建议解决李鸿章故居停车难的问题;
4.建议市政府及相关部门积极协调,推动我市部分高校向社会和游客开放。