机械环境设计全文(5篇)

第1篇：机械环境设计范文

关键词：环境设计专业；家具设计课程；协同教学

一、环境设计专业家具设计课程教学存在的问题

（一）内容导向性不明确

由于家具设计课程最早开设于工业设计专业，其教材与参考书主要针对该专业学生所设定，其教学内容并不适用于环境设计专业。首先，两个专业中家具设计课程的教学目标是有区别的。对于环境设计专业而言，家具设计的教学要为空间整体设计服务，其主要目标是使学生理解家具与环境的关系，掌握相关的设计技能，利用家具设计完善空间功能、协调空间关系，从而构建和谐的人居环境。而在工业设计专业中，家具设计课程则是以培养专业的家具设计人才为目标的，着重于提高学生的原创设计能力，因此教学多侧重于新产品的设计与开发，很少有涉及家具与空间关系的内容，而这部分内容对于环境设计专业的学生恰恰又是极其关键的。其次，两个专业的知识结构存在差异。工业设计专业在前期课程里已经学习过产品设计与开发、结构设计、造型材料与成型工艺等知识点，在教学时只需针对家具设计做相应的补充，教学内容主要以功能、造型与尺度为主。而环境设计专业的学生之前从未接触过设计程序与方法、结构和工艺的相关内容，这些板块就成为他们的薄弱环节，教材中粗略的介绍和生涩的专有名词让他们理解起来相当吃力。教学内容的导向性不明确导致该课程与其他专业课程之间缺乏衔接，学生往往理解不了学习该课程的目的，认为课程与专业关系不大，学而无用；加之课程多采用虚拟课题的练习方式，设计过程与生产生活相脱节，难以激发学生的学习欲望。

（二）教师存在专业偏重

目前高校环境设计专业家具设计课程的教师安排主要有两种方式：一是由环境设计本专业方向的教师讲授，一是聘请工业设计方向的教师来授课。这两种方式都存在弊端。因为家具设计课程涉及的内容非常庞杂，与环境设计、人体工程学、材料学、物理学等均有交叉，这就要求教师具备多学科的知识与技能，但授课教师多偏重于自己的专业方向，知识结构不完整。多数环境设计专业的教师本身对家具设计了解不深入，或对课程重视度不够，常常只能照本宣科，难有深入透彻的讲解。而工业设计专业的教师又容易偏重产品设计与制作，和环境设计缺乏联系。此外，家具设计还是一门应用性很强的课程，除了丰富的知识储备外，教师还须具备丰富的实践经验和熟练的操作技能。而目前多数高校专业教师缺乏深入设计一线的实践经验，到企业或其他高校进修、交流的机会也较少，知识更新的速度较慢，通常对行业的前沿资讯了解不够，只能照本宣科，对学生的指导也停留在固有的内容里，教学存在局限性，与飞速发展的行业需求相去甚远。

（三）教学实践环节薄弱

家具设计课程的实践性很强，但教学实践环节薄弱又是多数高校设计专业普遍面临的问题。这种现象是由多种原因造成的。首先是教学方式滞后。家具同时具有实用和艺术的双重属性，在教学中如何将理论与实践相结合，正确处理艺术与技术的关系是课程面临的最大挑战。针对这个问题不少专业教师进行了有益的改革和探索。但是受到知识结构、教学场地、实践能力等多方面的限制，想在短短几周的课程学时内解决结构、材料、工艺、造型等问题十分困难，课程往往陷入了理论讲授的困境。学生只能依赖于教师的讲解，知识面相对狭窄，虽然也经历了市场调研、草图构思、设计表现、模型制作等多个步骤，但设计理念很难跟上家具发展趋势，作品与市场需求和行业标准相差较大。这种现象在一些地方高校表现得尤为明显。其次是实践资源有限。艺术设计类专业不属于优势学科的范畴，得到的关注与资助力度有限，因此设计专业普遍缺乏优质的实践教学场所。而家具设计课程在环境设计专业中也往往不被重视，甚至将其列为选修课，专门为其建设专业的实验实训室不甚实际。即使是拥有独立实验室的高校，采购的设备数量也相对有限，难以满足一人一机的需求，实验实训多变成了观摩和体验。而一些高校也缺乏家具设计相关的实习实践基地，或与企业达成合作的机制，来为学生提供优质的实践、参观机会，使得课程成了纸上谈兵，设计作品难以被市场所认可，让学生失去了学习的动力。综上所述，目前环境设计专业家具设计课程主要存在以下三方面的问题：一是教学内容与专业需求错位，二是专业教师知识结构不完备，三是学生缺乏实践训练。这些问题导致学生没有学习积极性，教学效果不能令人满意。因此家具设计课程需要创新教学模式以适应环境设计专业的特点。

二、协同教学的导入

（一）协同教学的内涵

协同教学来源于协同学理论。协同学是20世纪70年代末由德国斯图加特大学教授赫尔曼•哈肯（HermannHaken）在多学科研究基础上创立的一门理论。其本质即是打破各种资源之间的壁垒，使其为共同的目标而协作，以达到“1+1>2”的效果。[1]协同学理论自问世以来，被广泛应用于自然科学与社会科学各领域，收到了良好的效果。协同教学即是协同学理论在教育界应用的产物。被称为协同教学之父的美国华盛顿大学教授夏普林（J•T•Shaplin）提出，协同教学是由两位或两位以上教师共同指导一组学生的一种教学组织形式，教学团队需通力合作，灵活创新教学模式，充分协调教学资源，促使教学效果的最优化。[2]协同教学不仅仅是教学人员的协作，还包括生生协同、师生协同，以及各种学科系统、设备设施等教学资源全方位的协同。协同教学“标志着开放的教学系统中大量教学亚系统之间相互作用的、整体的或合作的效应”[3]，是一种创新型的教学基本组织形式，被誉为教育创新的催化剂。

（二）协同教学的优势

协同教学模式可以根据课程特点灵活构建教学团队，团队的成员既可以是来自于不同学科体系，或具备不同专业背景的专业教师，也可是各行业的专家、学者。教学团队根据业务专长对成员进行合理分工，使每人尽其所长，合力完成教学任务。这种模式既保证了内容教学的系统化和科学性，又保证了设计指导的有效性和适切性，而教师教学风格的差异性和教学形式的多样性会让课堂更加灵活丰富，从而使学生获得更开阔的视野和多元化的视角。[4]教师之间的交流与合作对于学生“团队意识”的培养以及“生生协作”模式的形成可起到一定的促进作用。协同教学有助于教师专业能力的互补，可以推进师资结构的优化和教科研团队的建设。协同教学模式搭建了一个教师与教师、教师与专家、教师与企业交流沟通的平台，课程教学过程也是教学人员相互取长补短、切磋教学技能的过程，对于改进教学方法、提高教学水平大有裨益。跨学科团队有利于营造教学和科研有机融合的、内外开放的学术生态环境。[5]协同教学打破了学科、专业的壁垒，对教学人员、教学内容、教学资源等进行组合重构，使教学更具弹性和多元化，这种模式能够有效化解环境设计专业家具设计课程教学中存在的问题。

三、环境设计专业家具设计课程的协同教学策略

（一）教学内容与专业需求的协同

家具设计的内容涵盖发展史、设计程序、造型、结构、材料、工艺、表现等多个板块，而家具设计课程课时有限，因此，在教学内容的选择上就需要有针对性，确保学生在课程中学到的知识与技能能够为专业服务。

1.确保教学内容与专业需求的一致性

教师应结合本专业特点，以空间环境为切入点整合教学内容，重点处理家具的功能、造型和空间的关系。对于室内空间，教学重点应放在家具与空间的整体化设计上，不仅要设计家具还要布置家具，利用家具组织与分隔空间。譬如，教师可以以“全屋定制”为主题组织教学内容，通过对整装家具的市场调研和案例分析，使学生明晰家具与环境空间的相互依存关系，在此基础上学习依据空间特点量身定制家具的方法，使家具不仅能够在造型上与环境相协调，还可以充分利用空间，凸显空间的功能与性质。对于室外空间，城市家具的设计除了满足功能需求外，还要考量与周边环境设施的匹配度。可以围绕“城市家具与地域特点”展开教学，解析自然环境、地域文化、城市规模等对城市家具设计的影响，让学生在对基地充分调研和深入分析的基础上，总结城市家具的功能、材料特点，合理布局其位置与数量，并考虑其安全性与通用性。

2.强化家具设计与专业其他课程之间的联系

同时要加强教学内容与专业的其他课程之间的联系，强调课程的延续性，使家具设计和环境设计专业课程系统衔接更紧密。例如，在教学任务的设定上采用系列性课题模式，结合专业的前期和后续课程来设置课题，串联教学内容。前期课程“办公空间”布置了“SOHO办公空间设计”课题任务，后期家具设计课程即可以“SOHO办公家具”为课题；前期景观设计课程的任务是设计“城市滨江景观”，家具设计课程便可以做“滨江城市家具”。这样，学生前期已经进行了较为深入的调查分析，设计深化就更得心应手。而在家具设计的后续课程如“模型工艺与制作”中，可以让学生将前期的空间规划与家具设计合并制作成比例模型，更直观地感受设计方案中家具与空间的关系，以对结构细节作进一步优化。这样环环相扣、层层递进的课题设计，使专业课程联系更加紧密，教学内容更具系统性。

（二）专业教师与行业专家的协同

根据课程多学科综合的特点，课程梯队的组织应打破专业间的壁垒和专职教师的局限，聘请具有丰富实践经验的设计师或企业专家，与理论基础扎实的工业设计专业教师、环境设计专业教师共同组成教学团队，对课程进行协同指导。

1.教学过程的多样化

教学团队主要有三种协同模式：全员协同、支持协同和嘉宾协同。全员协同是指团队成员参与教学的全过程，共同对课程进行设计、对学生进行指导、对方案进行考评，是最为典型的协同教学模式。支持协同是每个成员根据自身专业或研究方向选择相应的教学模块，独立完成各模块的教学，然后共同参与分数评定。嘉宾协同则由一位教师作为负责人，掌控课程教学的全部环节，而其他成员则以开设讲座的形式参与到教学中来。针对环境设计专业家具设计课程的特点，将全员协同、支持协同和嘉宾协同模式结合运用，在不同教学阶段采取不同的协作模式收效最佳。在最初课程设计阶段采用全员协同的模式，所有教学人员共同商讨教学方案，拟定教学计划与考评标准。在教学过程中辅以嘉宾协同模式，邀请知名设计师或家具行业一线从业人员开展专题讲座，结合实际案例讲解行业规范与市场需求，以便学生能够及时了解行业动态，准确把握设计发展趋势。基础知识的讲授与设计方案指导阶段采用支持协同模式，不同的教学模块选定不同的教师或教学团队，如产品设计专业教师教授设计程序与方法，环境设计专业教师讲解家具与空间的关系，行业专家则从社会与市场需求方面指导设计创作，弥补专业教师实践知识的不足，实现设计产品与行业标准的对接。教学人员的协同也促进了课程组织模式的多样化。譬如，以往的家具设计课程多以“调研构思——功能定位——结构设计——材料工艺”的顺序逐步推进，使学生在初期难以对方案进行整体把握，后期易在结构和工艺制作时陷入困境。而教学人员的协同指导，使得“功能、造型、结构、工艺”各模块齐头并进，强化了各环节间的制约与联系，缩短了设计周期。【6】

2.教学评价的多元化

行业专家要参与对学生成绩的评定与考核。教学团队需对设计方案进行共同评估，以专业教学标准和行业设计要求来综合考量学生的设计能力与水平，在评价的同时指出改进方向，为方案的进一步优化提供更多可能。例如，最终成果的展示可以借鉴毕业答辩的形式，学生使用视频、模型、展板等多途径呈现设计作品，教学团队通过现场提问，让学生对设计理念和细节加以阐述，随后共同打分最终得出综合评价。除了最终分数外，教学人员还可以根据各自所长分别从空间形式、技术结构、市场推广等方面进行逐项点评，使学生明确自己的优势与短板，在今后的学习中做到有的放矢。

（三）课堂教学与企业实践的协同

近年来家具制造技术飞速发展，工艺与技术不断更新，如果教学不能做到与时俱进，就会使人才培养和社会需求错位。

1.将企业的研发任务转化为设计课题

可以将企业项目或者由企业举办的设计竞赛项目引入课程，以项目驱动课堂教学，让教学目标性更明确。在课题启动之初，由企业方介绍项目的背景与要求，使学生明晰设计诉求；设计过程中，企业方可以向学生反馈用户意见，并从行业标准和实际生产的角度给予指导。以“室内家具”的教学为例：首先，教学人员联系企业，甄选适合课程主题的设计项目。项目的选择应以常见户型为主，减轻设计的难度。由教师将项目带入课堂，可以安排学生实地走访或与用户洽谈，以对房型结构与功能需求认识更直观。随后，专业教师负责讲授理论知识，组织学生进行方案规划，并做过程性指导。同时该企业的设计师也参与指导，提出行业规范与要求。初步方案成型后，指导教师带领学生到合作企业汇报交流，听取改进建议。最终在学校与企业“双导师”的共同辅导下完成设计方案。通过不断磨合，使得设计作品能够得到双方的认可，最终真正生产应用。长期有效的合作可以引导企业把设计生产任务逐步交予学校，形成相对固定的合作团队，使多方受益：学生积累了丰富的实践经验，增强了社会竞争力；教师得到了和企业沟通交流的机会，更易将教学成果转化为横纵向科研课题，向“双师型”教师转变；企业能够缩减设计成本，研发出更具竞争力的独创产品，增强品牌竞争力；学校也实现了“产、学、研”结合，加强了对外交流，扩大了学校和专业的知名度，取得良好的社会效益。

2.共建校外实践基地

大部分高校设计专业的教学资源较为匮乏，校内实验室远不能满足教学实践的需求，可以协同企业共建校外实践基地，实现资源共建共享。在基地，学生既能实直观地了解生产流程与工艺，又能直面客户，得到企业设计师和一线生产师傅的直接指导。在实践过程中学生可以近距离地观察企业的设计需求，企业也开辟了优选人才的有效渠道。通过实训教学，不仅能让学生学会操作木工机械、掌握工艺程序，而且对制作工艺的深入理解也能促进设计的优化。例如，不少学生喜欢效仿明式家具，设计结构复杂的榫卯连接形式，经过设计实训，即领会到榫卯结构复杂的细节造型和精密的尺寸要求在生产时增加了工艺难度，装配时易造成损毁，不能适用于大规模批量化的工业生产模式，遂将连接形式简化为插接结构，拉近了设计和市场的距离。在环境设计专业家具设计课程中推行协同教学模式，能够增强教师、学生、企业专家三方互动，实现“双导师”制教学与“双师型”培育同步，使课堂教学与专业培养方向、社会市场需求衔接更紧密，从而达到“培养符合从业规格的高技能复合型设计人才”的课程教学目标。

参考文献：

[1]赫尔曼•哈肯.大自然成功的奥秘：协同学[M].凌复华，译.上海：上海译文出版社，2018．

第2篇：机械环境设计范文

1.1一般原则

产品在任何场所使用，都会暴露在各种环境下。产品暴露在场所，环境因素相融合，势必会影响产品。就标准化目的而言，根据使用场所与环境因素，进一步规定严酷程度，为产品选择使用环境提供重要依据。在使用产品环境条件的基础上，对相应的标准化环境条件和严酷程度进行科学合理的选择，并进行可比性试验，以此有效评判使用环境的具体适应性。

1.2环境参数的严酷程度分级

对环境条件和参数严酷程度的具体等级进行分类，有助于环境条件的恰当选择与测试。

2机械结构环境条件在产品中的具体应用

2.1机械结构环境条件

严酷等级数字代表的是若干环境参数的组合，某一等级可能改回再次划分高级和低级，环境条件组合代号是IE+2位数字。

2.2产品应用环境条件的选用

2.2.1原则

在进行产品设计，选取具体使用环境条件的时候，应对产品寿命期所可以承受的环境条件和严酷等级进行充分考虑，确保能够在此条件上正常运转。产品的环境适应性试验和合格评定应该充分考虑环境参数、试验方法、严酷等级、试验程序、评判依据等因素。

2.2.2方法

第一，根据标准，确定产品使用环境类型，确定产品在使用时的具体环境类型，确定具体的严酷程度。第二，以标准为依据，对产品运输和仓储、严酷程度、微观环境等影响因素做全面的考虑。第三，对所有条件进行综合分析，以此进一步确定产品的环境条件与严酷程度。第四，在技术领域，严格按照相关使用规定，在既定标准下，为了明确环境条件与具体的严酷等级，直接使用这一等级，据此进行环境防护设计。

3电工电子设备机械结构环境防护设计通则

3.1环境条件对机械结构的影响

3.1.1风

风力会导致机械负荷明显增加，使得结构变化，对整机功能造成影响，或者导致机械被堵塞，磨损程度加剧。

3.1.2高温

在电阻、电容、功率因素等各种因素的影响下，明显降低了绝缘性能，其中运动部件由于发生膨胀，在上面被卡死，这时，涂层渐渐开始发生起皮，金属逐渐氧化，非金属却开始逐渐老化，而润滑剂则不断蒸发。

3.1.3低温

塑料与橡胶的性能衰弱，绝缘材料开始不断变化。其中，湿度有所增强，发生了凝露现象。润滑剂的粘度也不断增加，表层的涂层发生了裂缝，构件则因为出现收缩，发生过载。

3.1.4潮湿

金属发生电化学腐蚀的速度开始加快，从而降低了绝缘材料的热性能与电学性能。受元件和印制板等元素密封失效的影响，发生漏电与短路现象。机械强度不断降低，形状也失去了恒定性。

3.1.5沙尘

表面上被腐蚀，机械容易发生卡顿现象，轴承也会严重破坏。沙尘开始不断深入到结构的内部，将其中水分吸收，降低了其绝缘性能，电路也发生了明显恶化，在一定程度上增加了静电电压，发生了电噪声，引发了机电功能转换元件性能的不断降低，甚至发生磨损，高温沙粒的热效应开始快速腐蚀。

3.1.6沉降物

沉降物直接影响着热传递，并加速着锈蚀现象，使得表面被伤侍。保险罩出现损坏现象，导致电气故障出现。表层间的摩擦不断增加，润滑剂出现严重污染，小孔被堵塞，从而导致防腐涂层被破坏。

3.1.7大气压力

低压加速结构发生应力腐蚀、放电、电晕、臭氧等各种现象，明显降低了材料的绝缘性能，随之产生变化的还有元器件性能，进而引发严重的电气故障。在低压状态下，降低了冷却性能，温度则有所上升，寿命却不断缩短。而空气压力的逐渐变化，造成了泄漏、凝结、腐蚀等各种不良问题，从而使得机械强度明显降低。

3.1.8太阳辐射

在热效应和化学效应的作用下，非金属材料的涂层性能与密封完整性开始不断降低，甚至大大降低了焊接界面的强度，色码发生褪色现象，整机的耐蚀性能也有所降低，进而导致热负荷明显增强。

3.1.9电磁干扰

电子元器件的性能开始不断下降，不仅如此，还会出现故障和失效现象，导致出现误动，发出错误指令。

3.1.10微生物、昆虫

微生物的存在，会导致非金属发生霉变和腐蚀现象，金属材料则会出现腐蚀现象，进而在很大程度上降低结构的综合性。代谢物的出现势必会造成玻璃发生刻蚀现象，其中绝缘性能也被损坏，以此导致机械和管道堵塞，以及润滑剂的严重污染。而昆虫污染也十分严重，会造成结构被损坏。

3.1.11海洋大气、盐雾

非金属材料的绝缘性电阻出现下降，引发导电层的产生，从而导致金周发生电化学反应，被腐蚀，进而加速金属和非金属材料开始产生腐蚀现象。机械活动部分出现堵塞现象，卡在上面，发生电解，致使漆膜上有起泡问题出现。

3.1.12振动、冲击、加速

振动会造成机械疲劳，使得元器件的引线发生断裂，构件发生变形或者是断开，结构损失，电气触断开，连接效率损失，使得接触件发生严重损坏，粗结层之间出现隔离现象，瞬间电气发生短路、断路等不良现象。同时，冲击会直接导致构件发生过载现象，甚至造成构件严重损坏，结构失去效用，发生电气短路等问题。加速会造成机械应力，使得结构发生变化，或者是被破坏，液压泄漏，都会造成严重应力腐蚀。

3.2环境防护设计基本原则

3.2.1腐蚀防护设计通则

其一，结构外形和零部件设计最好简单和光洁，以便于防腐施工与检修。其二，结构设计需要防止出现渗水、漏水、冷凝水、残液滞留、沉积物富集等引发的腐蚀现象，在停机时，应快速排出这些物质。其三，以结构材料与产品应用环境条件作为重要依据，据此科学合理选择有效的防腐蚀措施。其四，就产品的具体结构形式，以及应用环境条件等要求，科学合理设计密封结构，并对内部形成有效的防护。其五，防止结构组合和连接方法不恰当，导致腐蚀不断家具，尤其是应充分考虑金属电极电位引起的腐蚀，必要时应采取阴极保护措施。其六，以产品应用环境条件为依据，合理选择经济性的、耐腐蚀性的材料。其七，根据结构形式与应用环境条件需求，合理设计，采取合适的工艺，有效降低腐蚀。其八，最大程度上缩减甚至是消除应力集中、残余应力，减缓应力腐蚀的危险性。其九，利用缓蚀剂和隔离保护膜等，全面改善局部腐蚀环境条件。其十，合理选取零件表面强化技术与热处理状态，促使结构材料的腐蚀敏感度被降低。最后，利用无余量装配设计，防止在装配时，锉修导致结构表面被损坏。

3.2.2材料选择

在选择机械结构材料的时候，应对材料综合性能与性价比进行充分考虑。需要充分考虑材料力学性能和物力性能、冷加工性能和、热加工性能、性价比等各种因素，同时还需要顾及到材料的耐蚀性、可涂镀、防护特性等等，为了满足耐腐蚀性和可涂镀性的要求，材料的其它性能要求可在允许范围内降低。容易腐蚀，但很难修复的部分，应该充分合理利用高耐腐蚀性材料，或者做特殊的防腐处理。组件应由寿命相同或相似且腐蚀倾向低的材料制成。硬铝和防锈铝可以同时使用时，最好使用防锈铝。应该选取具有较低杂质含量的材料，也就是有害杂质含量比较低的钢材，确保能够符合强度设计的相关要求，选用低碳钢。而选择铝材时，应该优先选择杂质含量低的铝合金，选择可涂镀性、防护性良好、工艺性良好的材料。非金属材料与金属材料一样，需要同时具备所需功能与环境适应性。选择材料时，应该按照既定顺序进行，即设备体系、整机、分机、部件、零件，逐层考虑材料的相容性。在设计和制造设备时，恰当处理材料之间的相容性与匹配关系，并以检修性与寿命周期综合成本等相关因素为载体，进一步优化选择。

4结语

总而言之，电工电子设备机械结构的环境防护设计具有非常重要的作用，必须加强重视。而环境防护设计主要体现在腐蚀防护设计通则、材料选择两方面，同时还需要注意的是其他环境防护设计，即IP防护设计、能量冲击防护设计、电磁防护设计、爆炸性环境防护设计等。只有这样，才能够全面保证电工电子机械结构的良好性能。

参考文献：

[1]申随章.电工电子设备机械结构环境防护设计通则[J].电工文摘，2013（2）：29-37.

[2]徐华云.电工电子设备机柜安全的基本要素和设计要求[J].电工文摘，2012（6）.

[3]孙立军，蔡汝山.高原环境对电工电子产品的影响及防护[J].电子产品可靠性与环境试验，2010，28（4）：15-18.

第3篇：机械环境设计范文

关键词：煤矿机械安全环境应急响应系统设计

1煤矿机械工作环境应急控制系统设计标准

以粉尘爆炸为例的危险性紧急情况前后控制在煤炭开采领域一直以来受到高度的重视。Shakhtinskaya矿（2004年），Lenin矿（2006年）和Abaiskaya矿（2008年）三起严重事故在哈萨克斯坦夺走了90多名矿工的生命。其他国家也面临这样的担忧：俄罗斯Ul'yanovskaya和Yubileinaya矿山（2007年）年爆炸后140多人死亡，此外，在中国，每年有数千名矿工都会通过空气和甲烷混合物爆炸而死亡[1-2]。应急前后控制系统（PECS）包含矿山的工作运行环境控制和环境电器设备控制，设计了和飞机相似的“黑匣子”来进行数据和图像的记录，以此来降低煤矿事故率。PECS的主要目的是在矿山技术区域采取、记录和存储数据参数，这对于事故发生前后的处理是非常重要的。根据对煤矿事故的调查和长期一线工作的经验，以下性能标准是为本文系统开发的：1）在紧急情况下，自主运行模式长期存储数据；2）事故发生前、事故中和事故后系统可有效运行；3）内置起动器设备，用于传输电气设备的当前状态变量；变电站内的低压电网将应急操作条件数据传输到PECS的中央单元中；4）自动切换到断电状态下的备用电池供电，并提升充电电量标准操作条件；5）在PECS的中央控制单元（CCU）的外壳面上分配传感器，测量传播的冲击波，通过压力，声音可靠地确定冲击波的方向和光参数；6）远程数据读出。如果可能的话，将传感器安装在CCU的防爆外壳内；7）PECS的中央控制单元（CCU）安装在矿区最危险的地区，布置在壁交汇处和通风处（在长壁中只需要安装2个CCU）；8）连续记录非正常情况下的参数和电气设备性能特性。

2煤矿机械工作环境应急控制系统设计

PECS、内置设施功率控制单元（FPCU）防爆起动器（EPS）、矿井空气传感器和低压配电数据传输网络。甲烷浓度超标是最常见的矿井爆炸原因，包括有缺陷的电气设备，或电动火花设备在违背操作规定的情况下与开放式外壳一起运行。所开发的系统具有电气设备运行和矿区生产并行控制运行特点。因此，PECS包括矿区机械控制子系统、电气设备控制子系统和数据处理和存储子系统。电气设备控制子系统负责检查起动器和矿场内的配电设备，即电力供应或切断，电缆完整性和非法接入电力设备。受控制的矿区参数为CH4、CO、CO2、H2和O2浓度。火灾爆发通常伴随着更高的温度、声音和冲击波，因此，子系统提供矿井压力控制、光控（主要在红外领域）、声学和温度控制、CCU过驱动和重新定位控制。PECS的中央控制单元（CCU）拥有记录信息的非法访问记录器。矿区传感器布置在内部CCU，来自矿区传感器的数据被处理并存储在CCU中。主体数据量巨大，只有当前数据发生变化时才会记忆和存储信息，另外，数据在1h周期内进行循环替换。在正常运行中，电力设备的当前参数在FPCU中连接到CCU进行处理，并记录任何与换向有关的事件，即电压上升或切断或开启机动外壳，或者与最新测量数据相关的矿井空气特性的任何变化。电力设备的紧急状态意味着切断所有电缆的电压、设备或启动器开放式外壳供电、立即进入防爆设备启动态。鉴于上述任何一种情况，PECS本身就会切换为自我维持供应和数据存储，在几天内维持CCU和FPCU的自我持续运行。PECS必须在一次意外几天之后保持相同的自我持续运作模式。矿区紧急状态参数由CCU中的专用程序进行分析并确定冲击波最可能发生的方向或火花源的位置。电力数据在事故发生期间和事故发生后的设备运行都被处理并存储在FPCU中。所有单位模块以最快速度记录，记录当前时间并将数据保存在非易失性存储器中并在1h周期内更换数据[3-4]。当相同的记录模式持续受到冲击，保存在CCU存储器中的数据可以被读出是很重要的。PECS设计能够承受甲烷和空气混合物的爆炸，同时，PECS机房必须具有较高的机械强度。选用无线数据传输通道可以达到这个效果。感应通信通道维持远程数据的电磁场的磁分量，即使设备在事故发生后被埋在煤下，也能通过设备外壳传输。无线数据传输在事故发生后作为“信标”来寻找设备。在正常采矿条件下，无线数据传输允许PECS的周期性检测到可能的危险行为。启动器控制发射器设备，电压状态快速脱开辅助触点的位置，通过PECS的中央控制单元（CCU）实现电流特性的低压网络远程指示。启动器状态的远程指示使用启动器的电源线供能。PECS存储子系统积累来自位于CCU内部或外部的各种模拟和离散传感器的数据（内置防爆外壳）。内部传感器重复主要的目的是传感器在爆炸下无法正常工作。电气和火花安全馈电电路和所有接口通过使用电隔离连接外部传感器来保证。在子系统的标准操作中，为了在FLASH存储器中提供足够的空间，数据保存时间是5min。与世界上已知的控制系统不同，PECS系统通过完成集成，在正常、事故前和事故后模式下控制矿井空气和电气设备检查矿址设备的电源，并在所有防爆外壳内进行检查并将关于起动器和设备状态的数据传输给CCU。PECS在事故中记录矿井空气和电气设备的特点，并通过有关压力、声音和光线的数据确定冲击波的可能方向。事故发生后，PECS保持对该事件几天内的矿区参数的控制和记录，用于防止重复的火灾和爆炸。该系统具有通过系统金属外壳无线感应式数据传输的功能，即可同时作为事故发生后发现CCU的线索。

3结语

在制定了PECS的基本标准的基础上，对煤矿电气设备和空气状况进行持续综合治理防治系统进行设计。在紧急情况下，该系统运行和记录在事故和事故后模式中的矿区参数。本系统可以很好地适应于现行的煤矿行业。

参考文献

[1]朱砚秋.基于拉开档次法与支持向量机的煤矿重大事故应急管理能力评价模型[D].淮南：安徽理工大学，2017.

[2]王存权.同煤集团煤矿安全预警与应急救援能力评价方法研究[D].北京：中国矿业大学（北京），2017.

[3]李伟.山西煤矿企业安全事故应急管理能力评价[D].太原：山西财经大学，2015.

第4篇：机械环境设计范文

一、虚拟现实技术与环境设计教学

1.环境设计专业的发展趋势

环境设计专业是主要涉及建筑室内外空间环境的专业，是对建筑室内外以及环境、空间、光线、景观、家具、陈设等元素通过设计手段进行整合与改造，以满足符合人们使用功能和视觉审美需求的专业。由于环境设计专业本身较高的基础要求和涉及的设计美学、设计心理学、人机工程学、材料学等多学科交融的复杂性，有效开展专业教学存在一定的难度。为了让学生有效理解和吸收专业知识，提升专业教学成效，教师要采用高质量、高效率的教学方法与手段。随着虚拟现实技术日渐发展成熟，虚拟现实技术的教育应用与研究成为当前教育工作者关注的热点。虚拟现实技术通过计算机软件进行空间和造型的搭建、物体表面材质的模拟、自然光线和人造光线的模拟，能够产生接近真实的虚拟世界，具有独特的全沉浸式和强烈的交互性特点，可以为创建教学情境提供有力的支持，改变学生的学习方式，符合环境设计专业随着时展的更高的教学需求。将虚拟现实技术应用到环境设计教学，可以进一步满足环境设计专业中部分特殊且复杂的教学要求，对环境设计专业教学具有一定帮助。因此，在环境设计专业教学中应用虚拟现实技术是合理且具有较大潜力的发展趋势。

2.虚拟现实技术下的教学需求

基于虚拟现实技术的环境设计专业协作教学模式，是以社会互动理论为基础，以增强学生知识建构、交互学习作为教学关键的混合式教学模式。社会互动理论最早由美国学者班杜拉提出，他认为个体置身于群体之中，其行为受群体行为的影响，即个体的学习、工作和生活发生于自己与他人的交往和互动过程中。维果茨基提出，社会互动是智力产生和发展的源泉，个体的学习和认知发展通过参与社会活动来获得实践经验；费厄斯坦在“中介理论”中指出，中介人对学生的身心发展会起到关键性的作用，有效的学习来源于个人和中介人之间的互动。由此可见，学生的学习效果在一定程度上依赖于社会互动和交往双方互动的质量。混合式教学是将传授指导和研究讨论相结合的教学模式。在此教学模式中，在线课程可以代替一部分传统课程，进行基础知识与技能的普及，还可以承担更多互动学习的功能，改变以往教学模式中单一的教学层次；传统的线下课堂教学则可以转而主要承担辅导、交流、研讨的个性化学习指导，提升教学深度，并将在此过程中得到的学习成果作为补充再次进行线上互动，以优化学习环节的方式提高教学效率。这样的学习过程可以培养学生将整合学习与碎片学习相结合的学习习惯，增强课程中的师生互动与生生互动，有效扩展有限的课堂教学环境，使学生更加适应在现代社会快速发展的过程中环境设计专业学习信息量快速增长的状况。

二、环境设计专业教学存在的问题

1.二维展示教学模式限制有效的空间感知学习

在以往的环境设计专业实践教学中，教师多采用图片赏析、案例展示等间接形式分析空间的营造效果、情感表达以及文化内涵。这样的方式存在一定的局限性：一是在环境设计的空间展示学习中，教师通常用二维方式展示三维空间，这种方式虽快捷、直观，但因其具有高度抽象性，缺乏真实的空间感，在一定程度上限制了学生对空间的性质、结构、尺度、形态、色彩、质感等设计构成要素的有效感知，难以使学生在实践教学中理解、运用知识系统；二是虽有大量实际的环境设计专业相关的空间案例供学生体验学习，但因存在时间与距离的成本限制，考察性的教学模式在环境设计教学中难以普遍、持续开展；三是考虑到实际空间的建设成本及不可逆性，难以专门为专业教学构建丰富多样的真实空间环境，供学生学习体验。

2.封闭式课堂影响学习深度

部分高校环境设计专业线下教学模式与其他专业的教学模式相似，是一种以教师和课堂为中心的相对封闭的模式。这一模式的主要特征是以教师课堂讲授为主，在长期的教学实践中体现出此模式在保障教学基础内容的整体性、连贯性、系统性以及明确的指导性上具有强大的效力，但由于专业发展现状，师生人数悬殊，主讲教师通常需要面对中、大规模班级的学生，教学活动往往只能集中在较为基础、普遍的知识点与技能上，难以满足设计教学中的个性化需求，难以将课程内容进一步延展。在此种情况下，学生处于被动接受知识的状态，教学形式往往较为枯燥，缺乏教师与学生之间的互动，难以激发学生自主学习的兴趣，从而影响了专业学习的深度。

3.学生间的协作学习受时空限制

在现有的教学条件和信息技术条件下，建筑与环境设计专业的学生在学习过程中，有一定的线下课程小组合作机会以及线上论坛讨论机会，但均受到时间、空间的限制，协作式教学无法普遍性开展，且在有限的协作式教学中，抽象设计思维在空间中的体现形式也无法进行有效、直观的传达，学生间的协作质量无法达到要求，影响学生在学习中发散性的设计思维培养。

4.基于虚拟现实技术的环境设计专业教学模式有待完善

虚拟现实技术在教学中的合理、有效应用可以很大程度上帮助解决环境设计教学中的部分重点、难点，对以往教学中很难涉及到的领域也可以进行突破。但环境设计专业对于虚拟现实技术的应用目前还处于探索阶段，基于虚拟现实技术下的环境设计专业教学模式尚未完善，如何利用虚拟现实技术构建更加完善、更有针对性的教学模式，仍然是当前的研究重点与难点。

三、协作教学模式策略

在环境设计的教学中，利用虚拟现实技术可以使学生间的互动变得更加便捷、多元、有效，以此增强学生在环境设计专业的学习中进行互动交流的兴趣，促进协作式学习的有效开展，进一步提升协作式学习的质量与效率，从而培养学生的发散思维，提高教学质量。在协作教学模式中，通过虚拟现实技术提供更加直观、便捷的教学方式，学生可在环境设计专业学习中得到更多的互动学习机会，不仅可以通过线上、线下的讨论表达观点，而且能依托虚拟现实技术进行跨越时间与空间的设计思维互动，有助于促进对话、反思、知识建构和自我评价等教学实践的延伸，有助于培养学生的反思性实践、批判性评价和领导性才能。

1.人机协同合作

人机协同合作是在环境设计专业中将线下的相关基础知识展示和线上的虚拟仿真教学项目相结合，提供真实和虚拟两种实验教学环境，充分发挥两者的优势，突破以往教学仅以教师输出为主的局限，提升学生主动思考的能力。人机协同合作首先是学生在课前通过线上知识构建系统对基本知识进行课前预习，了解教学内容，然后进入线下课堂，教师设计一系列与线上相关的专业知识问题，形成问题式教学，将以往教学中“教师输出、学生输入”的模式变为“教师输出、学生反馈”的模式；在线下相关基础知识展示观摩阶段，教师可设计游戏性教学环节，增加新颖的学习基础知识的方式，促使学生将虚拟项目中呈现的相关知识与真实世界的实物对应，加深学生对基础知识的认知和记忆。此类人机协同合作教学模式，可以将环境设计专业基础知识部分的学习重构成为更有趣味性、更容易被学生吸收的形式。

2.远程汇报交流

在环境设计专业的学习中，学生通过虚拟技术进行远程线上汇报交流，可在虚拟的环境内突破时间与空间的限制。不同地点的学生可在相同时间或不同时间进入同一虚拟场景，对虚拟场景内的空间设计要素进行编辑、创作，并对其他学生在空间内呈现的设计思维进行反馈。如，不同地域的学生可同时或先后进入同一个虚拟的空间，对此空间内的结构、尺度、形态、色彩、质感等构成要素进行编辑、修改，其他学生可在此基础上进一步编辑、修改，或对前者的编辑进行直观的评论、建议等。在反复往来的远程交流、汇报学习的过程中，学生可加深对空间的感知与反思，进入深层学习的范畴，以此激发学习兴趣，增强对空间和设计要素的理解、掌握与灵活运用。

参考文献：

[1]吴月亮.虚拟现实在环境艺术设计专业教学中的应用与探索.文艺生活（艺术中国），2019（3）.

[2]何聚厚，梁瑞娜，韩广欣，等.基于虚拟现实技术的深度学习场域模型构建研究.电化教育研究，2019（1）.

[3]（美）阿尔伯特•班杜拉.社会学习理论.陈欣银，李伯黍，译.中国人民大学出版社，2015.

[4]陈朝晖，王达诠，陈名弟，等.基于知识建构与交互学习的混合式教学模式研究与实践.中国大学教学，2018（8）

第5篇：机械环境设计范文

关键词：屋顶花园；景观设计；竖向设计；设备装饰格栅；植物设计

1项目背景

本案位于北二环外，安定门外大街东侧，北部紧邻地坛公园西门，属于商业写字楼项目。在设计之初就考虑建筑屋顶室外空间需求而设置屋顶花园，内部工作人员可以从办公区直接进出屋顶花园，同时结合部分餐饮商业外摆空间，为办公人群提供一处放松、休憩空间。经过现场调研，屋顶花园的平台分别在4层和6层。其中4层屋顶花园东西差约58.2m，总面积约为1800m2。中央区域为采光天井，采光天井周围布置了多种屋顶设备；6层屋顶花园面积约为2200m2，设备分部位置较为分散，在屋顶花园平台西北角和东南角有设备夹层。影响屋顶花园平台的整体布局与使用空间。同时4层与6层建筑出入口附近的屋面结构层存在降板，需利用合理处理方式和台阶解决屋面降板导致的高差。

2设计思路

通过对项目场地的分析与研究、使用功能的考虑及对整体建筑风格的研究，景观设计以3种设计策略解决屋顶花园平台的问题。

2.1延续特征，整体设计

建筑整体风格和设计语汇较为现代，整体立面形式与材质选用比较简约，景观通过在铺装样式、材料纹理、色彩倾向、设计手法、语言风格等各方面与建筑设计保持同一设计逻辑，有意识地进行整体化设计，避免碎片化与异质化。

2.2塑造空间，建立体系

以人的行为模式作为出发点确定空间性质及功能，利用景观手法营造空间。同时结合屋顶花园平台附近的餐饮类商业属性的需求，提供足够的商业外摆空间和设施。

2.3景观提升，氛围营造

通过艺术雕塑和情景小品放置视觉焦点处，使之符合商业写字楼的景观品质；在种植方面，以草坪、规则式绿篱和点景大灌木相结合，在围合空间的解决不良视线的遮蔽与核心景观氛围营造。

3方案设计

屋顶花园景观方案从实用性角度出发，优先考虑整体功能布局、交通流线、竖向设计和选用适合的景观元素与手法。

3.1功能布局

从屋顶花园的整体尺寸、朝向、外部景观环境、屋顶设备位置、建筑出入口位置、室外活动功能类型与动静空间的需求等多种因素共同考虑，初步划定场地的休憩空间、室外交流空间和通行空间。

3.2道路流线

屋顶花园平台的交通流线组织因其屋顶采光井、屋顶设备的位置，空间较为局促，留给人活动的位置不多，最适合的本场地的是线性交通形式，在局部活动场地可以较为自由的穿行，形成以线带面的交流形式。

3.3竖向设计

竖向关系设计是一切设计的基底，由于屋面楼板有高差变化，因此，在屋面降板高差变化处附近设置3步台阶满足通行需求；在功能需求外，室外景观空间也需要通过不同材质、不同手法的高差关系丰富视线上的层次，打造舒适的室外环境。

3.4景观元素

为保证屋顶花园人视尺度上的视觉感受，减少场地因自身尺度局限和屋顶设施立面材料所带来的压迫感。因此，在景观元素的细部设计上，屋顶花园方案以人的视觉感受作为出发点，通过现代景观处理手法，利用与建筑立面相同材质的花岗岩板材保持与建筑设计的整体性，黑色砾石带、草坪、线性钢板种植池与不同高度的带状绿篱组合划分场地空间的同时形成退台式的层级关系，最后结合对设备遮蔽特色镂空格栅，引导与遮蔽视线和空间（如图1）。

3.5种植设计

基于北方天气与气候的考虑，在屋顶花园的植物品种选择上，需要从多方面考虑以保证四季景致变化的植物效果。（1）由于屋顶花园夏季气温高、风大、土层保湿性能差，冬季则保温性差，因而应选择耐干旱、抗寒性强的植物。（2）屋顶的种植层较薄，为了防止根系对屋顶建筑结构的侵蚀，应尽量选择浅根系的植物。（3）在屋顶上风力一般较地面大，屋顶种植层薄，土壤的蓄水性能差，应尽可能选择一些抗风、不易倒伏，同时又能耐短时积水的植物。（4）营建屋顶花园的目的是增加城市的绿化面积，屋顶花园的植物应尽可能以常绿为主。（5）乡土植物对当地的气候有高度的适应性，在环境相对恶劣的屋顶花园，选用乡土植物有事半功倍之效。基于多种现状条件与气候因素考虑，方案最终选择海棠、丁香、丛生元宝枫等春花秋叶景观树作为点景树，提升环境氛围。以纯净的冷季型草坪作为景观基底搭配四周的黄杨绿篱，打造现代简约的绿色休闲氛围。

4景观细部设计

屋顶花园需要考虑的场地条件较多，情况也大多比室外地面的条件复杂一些。所以屋顶花园的基础条件决定了很多设计细节的做法。

4.1景观种植细部处理

由于现状屋顶覆土深度的局限性，在屋顶花园中部位置无法满足草坪、绿篱、灌木的种植覆土的深度要求，在图纸深化过程中，选择通过退台式的钢板种植池做法来解决植物种植的覆土问题。同时为保证景观视觉效果，在大灌木的钢板种植池外侧种植同样高度的绿篱，将种植池的钢板立面隐藏在绿篱中，减少钢构件所来带的金属感。

4.2排水做法

屋顶花园中心区域的绿化种植池区域被铺装的混凝土基础隔断，只能通过屋面30mm高的塑料排蓄水板解决内部的排水问题，但考虑北京地区降雨集中且瞬时雨量较大的规律，在设置排蓄水板的基础上，每个10m布置3根φ50UPC排水管，通过多根小管径0.5％找坡的方式连接屋顶花园中心区域种植池与女儿墙附近的排水口，保证瞬时降雨的快速排出，确保屋顶花园在特殊时期不产生积水（如图2）。

4.3设备格栅遮蔽手段

鉴于屋顶花园存在多种屋顶设备，影响屋顶花园整体视觉效果，在设计之初就考虑通过里面材料处理对其进行遮蔽。经与结构专业以及设备专业沟通，考虑格栅对屋面结构荷载的影响，同时也计算格栅本体的风荷载后，选择镂空干挂石材的方式进行处理，解决屋顶花园的立面景观效果（如图3）。

5结语