發布時間：2023-03-20 16:16:04
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的電氣和自動化論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
論文摘要 隨著液壓伺服控制技術的飛速發展，液壓伺服系統的應用越來越廣泛，隨之液壓伺服控制也出現了一些新的特點，基于此對于液壓伺服系統的工作原理進行研究，并進一步探討液壓傳動的優點和缺點和改造方向，以期能夠對于相關工作人員提供參考。
一、引言
液壓控制技術是以流體力學、液壓傳動和液力傳動為基礎，應用現代控制理論、模糊控制理論，將計算機技術、集成傳感器技術應用到液壓技術和電子技術中，為實現機械工程自動化或生產現代化而發展起來的一門技術，它廣泛的應用于國民經濟的各行各業，在農業、化工、輕紡、交通運輸、機械制造中都有廣泛的應用，尤其在高、新、尖裝備中更為突出。隨著機電一體化的進程不斷加快，技術裝各的工作精度、響應速度和自動化程度的要求不斷提高，對液壓控制技術的要求也越來越高，文章基于此，首先分析了液壓伺服控制系統的工作特點，并進一步探討了液壓傳動的優點和缺點和改造方向。
二、液壓伺服控制系統原理
目前以高壓液體作為驅動源的伺服系統在各行各業應用十分的廣泛，液壓伺服控制具有以下優點：易于實現直線運動的速度位移及力控制，驅動力、力矩和功率大，尺寸小重量輕，加速性能好，響應速度快，控制精度高，穩定性容易保證等。
液壓伺服控制系統的工作特點： (1)在系統的輸出和輸入之間存在反饋連接，從而組成閉環控制系統。反饋介質可以是機械的，電氣的、氣動的、液壓的或它們的組合形式。(2)系統的主反饋是負反饋，即反饋信號與輸入信號相反，兩者相比較得偏差信號控制液壓能源，輸入到液壓元件的能量，使其向減小偏差的方向移動，既以偏差來減小偏差。 (3)系統的輸入信號的功率很小，而系統的輸出功率可以達到很大。因此它是一個功率放大裝置，功率放大所需的能量由液壓能源供給，供給能量的控制是根據伺服系統偏差大小自動進行的。
綜上所述，液壓伺服控制系統的工作原理就是流體動力的反饋控制。即利用反饋連接得到偏差信號，再利用偏差信號去控制液壓能源輸入到系統的能量，使系統向著減小偏差的方向變化，從而使系統的實際輸出與希望值相符。
在液壓伺服控制系統中，控制信號的形式有機液伺服系統、電液伺服系統和氣液伺服系統。機液伺服系統中系統的給定、反饋和比較環節采用機械構件，常用機舵面操縱系統、汽車轉向裝置和液壓仿形機床及工程機械。但反饋機構中的摩擦、間隙和慣性會對系統精度產生不利影響。電液伺服系統中誤差信號的檢測、校正和初始放大采用電氣和電子元件或計算機，形成模擬伺服系統、數字伺服系統或數字模擬混合伺服系統。電液伺服系統具有控制精度高、響應速度高、信號處理靈活和應用廣泛等優點，可以組成位置、速度和力等方面的伺服系統。
三、液壓傳動帕優點和缺點
液壓傳動系統的主要優點液壓傳動之所以能得到廣泛的應用，是因為它與機械傳動、電氣傳動相比，具有以下主要優點：
1 液壓傳動是由油路連接，借助油管的連接可以方便靈活的布置傳動機構，這是比機械傳動優越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動來驅動，以克服長驅動軸效率低的缺點。由于液壓缸的推力很大，且容易布置。在挖掘機等重型工程機械上已基本取代了老式的機械傳動，不僅操作方便，而且外形美觀大方。
2 液壓傳動裝置的重量輕、結構緊湊、慣性小。例如相同功率液壓馬達的體積為電動機的12％～13％。液壓泵和液壓馬達單位功率的體積目前是發電機和電動機的1／10，可在大范圍內實現無級調速。借助閥或變量泵、變量馬達可實現無級調速，調速范圍可達1：2000，并可在液壓裝置運行的過程中進行調速。
3 傳遞運動均勻平穩，負載變化時速度較穩定。因此，金屬切削機床中磨床的傳動現在幾乎都采用液壓傳動。液壓裝置易于實現過載保護，使用安全、可靠，不會因過載而造成主件損壞：各液壓元件能同時自行，因此使用壽命長。液壓傳動容易實現自動化。借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結合使用時，能很容易的實現復雜的自動工作循環，而且可以實現遙控。液壓元件己實現了標準化、系列化、和通用化，便于設計、制造和推廣使用。
液壓傳動系統的主要缺點：1液壓系統的漏油等因素，影響運動的平穩性和正確性，使液壓傳動不能保證嚴格的傳動比：2液壓傳動對油溫的變化比較敏感，溫度變化時，液體勃性變化引起運動特性變化，使工作穩定性受到影響，所以不宜在溫度變化很大的環境條件下工作：3為了減少泄漏以及滿足某些性能上的要求，液壓元件制造和裝配精度要求比較高，加工工藝比較復雜。液壓傳動要求有單獨的能源，不像電源那樣使用方便。液壓系統發生的故障不易檢查和排除。
總之，液壓傳動的優點是主要的，隨著設計制造和使用水平的不斷提高，有些缺點正在逐步加以克服。
四、機床數控改造方向
(一)加工精度。精度是機床必須保證的一項性能指標。位置伺服控制系統的位置精度在很大程度上決定了數控機床的加工精度。因此位置精度是一個極為重要的指標。為了保證有足夠的位置精度，一方面是正確選擇系統中開環放大倍數的大小，另一方面是對位置檢測元件提出精度的要求。因為在閉環控制系統中，對于檢測元件本身的誤差和被檢測量的偏差是很難區分出來的，反饋檢測元件的精度對系統的精度常常起著決定性的作用。在設計數控機床、尤其是高精度或太中型數控機床時，必須精心選用檢測元件。所選擇的測量系統的分辨率或脈沖當量，一般要求比加工精度高一個數量級。總之，高精度的控制系統必須有高精度的檢測元件作為保證。
(二)先局部后整體。確定改造步驟時，應把整個電氣設備部分改造先分成若干個子系統進行，如數控系統、測量系統、主軸、進給系統、面板控制與強電部分等，待各系統基本成型后再互聯完成全系統工作。這樣可使改造工作減少遺漏和差錯。在每個子系統工作中，應先做技術性較低的、工作量較大的工作，然后做技術性高的、要求精細的工作，做到先易后難、先局部后整體，有條不紊、循序漸進。
(三)提高可靠性。數控機床是一種高精度、高效率的自動化設備，如果發生故障其損失就更大，所以提高數控機床的可靠性就顯得尤為重要。可靠度是評價可靠性的主要定量指標之一，其定義為：產品在規定條件下和規定時間內，完成規定功能的概率。對數控機床來說，它的規定條件是指其環境條件、工作條件及工作方式等，例如溫度、濕度、振動、電源、干擾強度和操作規程等。這里的功能主要指數控機床的使用功能，例如數控機床的各種機能，伺服性能等。
目前以高壓液體作為驅動源的伺服系統在各行各業應用十分的廣泛，液壓伺服控制具有以下優點：易于實現直線運動的速度位移及力控制，驅動力、力矩和功率大，尺寸小重量輕，加速性能好，響應速度快，控制精度高，穩定性容易保證等。
液壓伺服控制系統的工作特點：(1)在系統的輸出和輸入之間存在反饋連接，從而組成閉環控制系統。反饋介質可以是機械的，電氣的、氣動的、液壓的或它們的組合形式。(2)系統的主反饋是負反饋，即反饋信號與輸入信號相反，兩者相比較得偏差信號控制液壓能源，輸入到液壓元件的能量，使其向減小偏差的方向移動，既以偏差來減小偏差。(3)系統的輸入信號的功率很小，而系統的輸出功率可以達到很大。因此它是一個功率放大裝置，功率放大所需的能量由液壓能源供給，供給能量的控制是根據伺服系統偏差大小自動進行的。
綜上所述，液壓伺服控制系統的工作原理就是流體動力的反饋控制。即利用反饋連接得到偏差信號，再利用偏差信號去控制液壓能源輸入到系統的能量，使系統向著減小偏差的方向變化，從而使系統的實際輸出與希望值相符。
在液壓伺服控制系統中，控制信號的形式有機液伺服系統、電液伺服系統和氣液伺服系統。機液伺服系統中系統的給定、反饋和比較環節采用機械構件，常用機舵面操縱系統、汽車轉向裝置和液壓仿形機床及工程機械。但反饋機構中的摩擦、間隙和慣性會對系統精度產生不利影響。電液伺服系統中誤差信號的檢測、校正和初始放大采用電氣和電子元件或計算機，形成模擬伺服系統、數字伺服系統或數字模擬混合伺服系統。電液伺服系統具有控制精度高、響應速度高、信號處理靈活和應用廣泛等優點，可以組成位置、速度和力等方面的伺服系統。
2、液壓傳動帕優點和缺點
液壓傳動系統的主要優點液壓傳動之所以能得到廣泛的應用，是因為它與機械傳動、電氣傳動相比，具有以下主要優點：
1液壓傳動是由油路連接，借助油管的連接可以方便靈活的布置傳動機構，這是比機械傳動優越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動來驅動，以克服長驅動軸效率低的缺點。由于液壓缸的推力很大，且容易布置。在挖掘機等重型工程機械上已基本取代了老式的機械傳動，不僅操作方便，而且外形美觀大方。
2液壓傳動裝置的重量輕、結構緊湊、慣性小。例如相同功率液壓馬達的體積為電動機的12％～13％。液壓泵和液壓馬達單位功率的體積目前是發電機和電動機的1／10，可在大范圍內實現無級調速。借助閥或變量泵、變量馬達可實現無級調速，調速范圍可達1：2000，并可在液壓裝置運行的過程中進行調速。
3傳遞運動均勻平穩，負載變化時速度較穩定。因此，金屬切削機床中磨床的傳動現在幾乎都采用液壓傳動。液壓裝置易于實現過載保護，使用安全、可靠，不會因過載而造成主件損壞：各液壓元件能同時自行，因此使用壽命長。液壓傳動容易實現自動化。借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結合使用時，能很容易的實現復雜的自動工作循環，而且可以實現遙控。液壓元件己實現了標準化、系列化、和通用化，便于設計、制造和推廣使用。
液壓傳動系統的主要缺點：1液壓系統的漏油等因素，影響運動的平穩性和正確性，使液壓傳動不能保證嚴格的傳動比：2液壓傳動對油溫的變化比較敏感，溫度變化時，液體勃性變化引起運動特性變化，使工作穩定性受到影響，所以不宜在溫度變化很大的環境條件下工作：3為了減少泄漏以及滿足某些性能上的要求，液壓元件制造和裝配精度要求比較高，加工工藝比較復雜。液壓傳動要求有單獨的能源，不像電源那樣使用方便。液壓系統發生的故障不易檢查和排除。
總之，液壓傳動的優點是主要的，隨著設計制造和使用水平的不斷提高，有些缺點正在逐步加以克服。
3、機床數控改造方向
(一)加工精度。精度是機床必須保證的一項性能指標。位置伺服控制系統的位置精度在很大程度上決定了數控機床的加工精度。因此位置精度是一個極為重要的指標。為了保證有足夠的位置精度，一方面是正確選擇系統中開環放大倍數的大小，另一方面是對位置檢測元件提出精度的要求。因為在閉環控制系統中，對于檢測元件本身的誤差和被檢測量的偏差是很難區分出來的，反饋檢測元件的精度對系統的精度常常起著決定性的作用。在設計數控機床、尤其是高精度或太中型數控機床時，必須精心選用檢測元件。所選擇的測量系統的分辨率或脈沖當量，一般要求比加工精度高一個數量級。總之，高精度的控制系統必須有高精度的檢測元件作為保證。
(二)先局部后整體。確定改造步驟時，應把整個電氣設備部分改造先分成若干個子系統進行，如數控系統、測量系統、主軸、進給系統、面板控制與強電部分等，待各系統基本成型后再互聯完成全系統工作。這樣可使改造工作減少遺漏和差錯。在每個子系統工作中，應先做技術性較低的、工作量較大的工作，然后做技術性高的、要求精細的工作，做到先易后難、先局部后整體，有條不紊、循序漸進。
(三)提高可靠性。數控機床是一種高精度、高效率的自動化設備，如果發生故障其損失就更大，所以提高數控機床的可靠性就顯得尤為重要。可靠度是評價可靠性的主要定量指標之一，其定義為：產品在規定條件下和規定時間內，完成規定功能的概率。對數控機床來說，它的規定條件是指其環境條件、工作條件及工作方式等，例如溫度、濕度、振動、電源、干擾強度和操作規程等。這里的功能主要指數控機床的使用功能，例如數控機床的各種機能，伺服性能等。
4、結語
[關鍵詞]污水處理 監控系統 人機界面
中圖分類號：U664.9+2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）21-0378-01
1 國外發展狀況
國外一些發達國家，如英美日等國，這些國家經濟發達，在研究水處理新理論和工藝的同時，也重視污水處理自動控制系統的研究。先后投資研究高效型、智能型、集約型污水處理設備和自動化控制儀表，一些發達國家經過多年的努力，污水處理率已經達到80%～90%，成功地解決了來自城市和工業的點源污染問題。
發達國家在二級處理基本普及以后，投人大量資金和科研力量加強污水處理設施的監測運行管理。實現計算機控制、報警、計算和瞬時記錄。美國在70年代中期開始實現污水處理廠的自動控制。目前主要污水處理廠已實現了污水處理工藝流程中主要參數的自動測試和控制。80年代以來在美國召開了兩次水處理儀器化和自動化的國際學術會議，會上發表的數百篇論文反應了水處理自動化已發展到實用水平。
由于控制技術、網絡通信技術以及現場總線技術的飛速發展，國外的污水廠很早便實現了污水廠的網絡控制。國外同時注重水處理中的PLC的開發，相繼研制出了一些功能穩定、小巧的控制單元，如AB公司的SLC系列、Siemens的S7系列；同時國外也很重視在線儀表的研制，如德國E+H公司，美國的哈希公司相繼研制了溶解氧DO（Dissolved Oxygen）、化學需氧量COD（Chemical Oxygen Demand）分析儀。
2 國內發展狀況
解放初期由于工農業生產剛剛起步，當初的污水污染程度很低，并且提倡利用污水進行農業灌溉，特別是北方缺水地區將污水灌溉利用作為實驗進行推廣，所以全國僅有幾個城市建設了近十座污水處理廠，在線工藝有的還是一級處理，處理的規模也很小，每天有幾千立方米，最大的只有每天5萬立方米左右，致使污水處理技術和管理水平處于落后的狀態。
我國第一座大型城市污水處理廠――天津市紀莊子污水處理廠于1982年破土動工，1984年竣工投產運行，處理規模為26萬立方米/天。紀莊子污水處理廠投產運行后多年來達到設計出水水質標準，使黑臭的污水變為清泉，它的誕生填補了我國大型污水處理廠建設的空白。在此成功經驗的帶動下，北京、上海等省市根據各自的具體情況分別建設了不同規模的污水處理廠。
近年來，國內外均有學者對污水處理自動控制工藝進行研究，尋求更精確、更可靠的方法實施自動控制。Zipper等研發了適用于小型污水處理廠的自動控制系統，該系統采用基于氧化還原電位（ORP）的控制器。這個控制器自動工作，并可以在硝化和反硝化之間進行優化，從而減少能耗。在驗試中，他們發現，污水處理廠的實際負荷與ORP曲線變化具有很強的相關性。采用兩點ORP控制保證了在增加負荷時硝化時間占運行時間的比率也隨著增加。這些都為開發小型污水處理廠控制規則奠定了基礎。隨著改革開放，我國在開展經濟建設的同時，也開始重視加強環境保護，修建了許多城市污水處理廠和工業廢水處理廠，進入90年代以后，修建的污水處理廠開始引入自動控制系統，但很多污水處理廠是直接引進國外成套自控設備，國產自動控制系統在污水處理廠應用很少，如山東濟寧市污水處理廠全套引進德國的機電、自控工藝和設備。因此，研究開發適合我國國情的污水處理自動化設備是擺在我國水處理專家的一項重要課題，同時也是以后發展的必然趨勢。
與國外相比，我國污水處理自動控制起步較晚，七十年代開始采用熱工儀表，實行集體巡檢；八十年代應用分析儀表和DCS系統；至九十年代，隨著一大批利用國際貸款的大型污水處理廠的建成投產，我國污水處理控制系統的自動化水平有了很大提高。從國外引進污水廠的自動控制系統已廣泛采用集散式計算機監控系統，應用了自動化程度較高的檢測儀表，各種新工藝、新設備大量出現并得到應用。可以說我國污水處理自動化的現狀是：手動和自動皆備，自制和引用并舉。可以看出我國的污水處理自動控制系統存在以下問題：
（1）傳統污水處理自動控制系統要求建立精確的數學模型。并且提出必須遵循一些比較苛刻的線性化假設，然而實際污水處理系統由于存在復雜性、非線性、不確定性和不完全性等，一般無法獲得精確的數學模型和與實際相符合的假設。因此，采用傳統控制理論建立的污水處理自動控制系統在實際工程應用上存在出水水質波動較大等問題。
（2）污水處理自動控制系統中所采用的一些自動化檢測設備、儀表的功能目前還很不完善，在實際檢測中達不到預期效果，誤差很大。因此.依靠這些檢測設備判斷污水處理情況，并實施自動控制。往往很難達到處理水質達標排放和節約能源的目的。
（3）國內外許多學者為提高污水處理廠的處理效率和降低能耗。開展了許多實時控制研究，如采用氧化還原電位（ORP）、溶解氧（DO）和PH值作為控制參數來控制出水水質和減小曝氣量。但這些方法也存在一些問題，例如，控制污水處理廠硝化-反硝化過程所使用的ORP就很難判定，因此，絕大多數基于ORP控制的污水處理廠也執行時間控制，作為當控制器無法找到ORP特征點時的應急控制，這樣就導致許多污水處理系統實際上仍然采用的是按時間控制整個處理過程。
（4）污水處理自動控制有別于其它控制系統，它需要對大量閥門、泵、鼓風機和吸、刮泥機、曝氣池和污泥消化池內的攪拌器等機械設備及沉淀池和清化池進、排泥量進行控制，因此，污水處理廠需要自動控制的開關量多。它們常常要根據一定時間或邏輯順序定時開關。但是，目前我國生產的開關質量存在一些問題，使用壽命較短。如果購買國外進口的，價格又很昂貴，一般污水處理廠又很難承受。因此，筆者認為制約我國污水處理自動控制發展的主要原因不是生產工藝問題，而是設備問題。
不難看出，整體上和國外相比，我國污水的自動控制系統仍然存在很大的差距，但是我國的應用前景卻非常廣泛、潛力很大。
3 結論
本文通過對國內外污水處理技術的回顧和研究，發現國內與國外技術存在的差距，不僅僅是硬件和軟件控制系統的不足，還有工藝技術和控制方案的差距，希望研制控制系統不僅可以實現對污水廠水處理中各種設備的控制，還能完成對重要的工藝參數的監視，從而使整個水處理工藝流程工作在最佳狀態。
參考文獻
[1] 葛寶明.城市污水處理技術及工藝流程 [J].《赤子》，2012年，12（11）：16-20.
[2] 荊淑萍.Freelance2000控制系統在高爐電動鼓風機的應用 [J].本溪冶金高等專科學校學報， 2004年，12（6）：5-9.
【關鍵詞】油氣儲運管道問題防腐問題研究分析
中圖分類號： P641.4+62 文獻標識碼： A
一．引言
近年來國內外在管道防腐層材料和技術應用方面都取得了快速發展，防腐蝕新材料、新工藝和新設備不斷出現并得到廣泛應用。防腐層技術是新建鋼質管道和在役管道安全運行的保障技術，防腐層的生產制造質量決定著鋼質管道的使用壽命，了解國內外解鋼質管道防腐層技術應用現狀及發展趨勢，抓住鋼質管道建設快速增長的發展機遇，進一步提高防腐蝕技術應用水平是非常必要的。
二．對腐蝕的理解。
腐蝕金屬在周圍介質的化學、電化學作用下所引起的一種破壞現象。按管道被腐蝕部位，可分為內壁腐蝕和外壁腐蝕；按管道腐蝕形態，可分為全面腐蝕和局部腐蝕；按管道腐蝕機理，可分為化學腐蝕和電化學腐蝕等。
管道腐蝕一般是指避免管道遭受土壤、空氣和輸送介質（石油、天然氣等）腐蝕的防護技術。
三．管道腐蝕的原因。
管道內壁腐蝕金屬管道內壁因輸送介質的作用而產生的腐蝕。主要有水腐蝕和介質腐蝕。水腐蝕指輸送介質中的游離水，在管壁上生成親水膜，由此形成原電池條件而產生的電化學腐蝕。介質腐蝕指游離水以外的其他有害雜質（如二氧化碳、硫化氫等）直接與管道金屬作用產生的化學腐蝕。
長輸管道內壁一般同時存在著上述兩種腐蝕過程。特別是在管道彎頭、低洼積水處和氣液交界面，由于電化學腐蝕異常強烈，管壁大面積減薄或形成一系列腐蝕深坑。這些深坑是管道易于內腐蝕穿孔的地方。
管道外壁腐蝕視管道所處環境而異。架空管道易受大氣腐蝕；土壤或水環境中的管道，則易受土壤腐蝕、細菌腐蝕和雜散電流腐蝕。
（1）. 大氣腐蝕。大氣中含有水蒸氣會在金屬表面冷凝形成水膜，這種水膜由于溶解了空氣中的氣體及其他雜質，可起到電解液的作用，使金屬表面發生電化學腐蝕。影響大氣腐蝕的自然因素除污染物外，還有氣候條件。在非潮濕環境中，很多污染物幾乎沒有腐蝕效應。如果相對濕度超過80％，腐蝕速度會迅速上升。因此，敷設在地溝中的管道或潮濕環境的架空管道表面極易銹蝕。
（2）. 土壤腐蝕。土壤顆粒間充滿空氣、水和各種鹽類，使它具有電解質的特征。管道金屬在土壤電解質溶液中構成多種腐蝕電池。
（3）. 細菌腐蝕。也稱微生物腐蝕。參與管道土壤腐蝕過程的細菌通常有硫酸鹽還原菌、氧化菌、鐵細菌、硝酸鹽還原菌等。
（4）. 雜散電流腐蝕。流散于大地中的電流對管道產生的腐蝕，又名干擾腐蝕，是一種外界因素引起的電化學腐蝕。管道腐蝕部位由外部電流的極性和大小決定，其作用類似電解。雜散電流從管道防腐層破損處流入，在另一破損處流出，在流出處形成陽極區而產生腐蝕。雜散電流源有電氣化鐵路、陰極保護設施、高壓輸電系統等。
四．管道的主要防腐方法。
我國鋼質管道外防腐層材料和制造應用技術主要經歷了石油瀝青、煤焦油瀝青、煤焦油瓷漆、膠帶、夾克、液體環氧涂料、擠壓聚乙烯（2PE）、熔結環氧粉末(FBE)、三層聚乙烯(3PE)等發展過程。目前，我國管道防腐層材料生產制造基本實現了標準化，并不斷有新品出現，近年來新建的埋地油氣輸送管道的外防腐層結構根據輸送介質溫度和施工條件的不同，主要采用熔結環氧粉末(FBE)、（3PP）、(DPS)和三層聚乙烯(3PE)防腐技術，并使用陰極保護技術。
3PE的底層為熔結環氧粉末防腐蝕層，中間層為聚乙烯共聚物熱熔膠粘劑，面層為聚乙烯專用料保護層。上述三種材料構成的鋼管防腐蝕結構層稱為3PE防腐，壓力管道元件行業稱之為“聚烯烴防腐蝕（3PE）管道”。
3PE防腐是目前世界范圍內廣泛采用的鋼質管道涂層體系，是我國輸油、輸氣、輸水大型管道工程和市政工程的首選防腐蝕結構，西氣東輸、西南成品油等重大工程全部使用了3PE防腐。
涂層防腐用涂料均勻致密地涂敷在經除銹的金屬管道表面上，使其與各種腐蝕性介質隔絕，是管道防腐最基本的方法之一。70年代以來，在極地、海洋等嚴酷環境中敷設管道，以及油品加熱輸送而使管道溫度升高等，對涂層性能提出了更多的要求。因此，管道防腐涂層越來越多地采用復合材料或復合結構。這些材料和結構要具有良好的介電性能、物理性能、穩定的化學性能和較寬的溫度適應范圍等。
內壁防腐涂層：為了防止管內腐蝕、降低摩擦阻力、提高輸量而涂于管子內壁的薄膜。常用的涂料有胺固化環氧樹脂和聚酰胺環氧樹脂，涂層厚度為 0.038～0.2毫米。為保證涂層與管壁粘結牢固,必須對管內壁進行表面處理。70年代以來趨向于管內、外壁涂層選用相同的材料，以便管內、外壁的涂敷同時進行。
防腐保溫涂層：在中、小口徑的熱輸原油或燃料油的管道上，為了減少管道向土壤散熱，在管道外部加上保溫和防腐的復合層。常用的保溫材料是硬質聚氨脂泡沫塑料,適用溫度為－185～95℃。這種材料質地松軟，為提高其強度，在隔熱層外面加敷一層高密度聚乙烯層，形成復合材料結構，以防止地下水滲入保溫層內。
外加電流法是利用直流電源，負極接于被保護管道上，正極接于陽極地床。電路連通后，管道被陰極極化。當管道對地電位達到最小保護電位時，即獲得完全的陰極保護。
陰極保護：將被保護金屬極化成陰極來防止金屬腐蝕的方法。這種方法用于船舶防腐已有 150多年的歷史;1928年第一次用于管道,是將金屬腐蝕電池中陰極不受腐蝕而陽極受腐蝕的原理應用于金屬防腐技術上。利用外施電流迫使電解液中被保護金屬表面全部陰極極化，則腐蝕就不會發生。判斷管道是否達到陰極保護的指標有兩項。一是最小保護電位，它是金屬在電解液中陰極極化到腐蝕過程停止時的電位；其值與環境等因素有關，常用的數值為- 850毫伏（相對于銅-硫酸銅參比電極測定，下同）。二是最大保護電位，即被保護金屬表面容許達到的最高電位值。當陰極極化過強，管道表面與涂層間會析出氫氣，而使涂層產生陰極剝離，所以必須控制匯流點電位在容許范圍內，以使涂層免遭破壞。此值與涂層性質有關,一般取－1.20至－2.0伏間。實現地下管道陰極保護有外加電流法和犧牲陽極法兩種。
五．結束語
當今世界經濟迅猛發展，石油和天然氣作為我國的經濟發展命脈及現代工業的主要能源得到了廣泛運用，防腐蝕行業已成為國民經濟中一個不可或缺的新興產業，防腐涂層技術的應用，對于鋼質管道建設工程的安全運行起到了很好的保障作用，在幾十年的實踐中，防腐涂層技術不斷的提高和發展，材料方面朝著環保、高性能、適合流水作業施工的方向發展，施工方面朝著自動化生產線發展，正是上述技術的發展進步使得管道的高效建設及投產得到支持。因此，我們應該大力研發防腐技術并且進行推廣，從而促進我國油氣儲運的發展。
參考文獻：
[1] 石磊 油氣儲運過程中的管道防腐問題研究與分析 [期刊論文] 《科技創新導報》 -2011年12期
[2] 張宗前 油氣儲運管道防腐問題研究與分析 [期刊論文] 《中國石油和化工標準與質量》 -2013年9期
[3] 沈乾坤 論油氣儲運中的管道防腐問題 [期刊論文] 《中國石油和化工標準與質量》 -2012年10期
[4] 張旭魏子昂 淺談油氣儲運中管道的防腐問題 [期刊論文] 《中國石油和化工標準與質量》 -2011年10期
[5] 蘆彬 針對油氣儲運中管道防腐技術進行探究 [期刊論文] 《化工管理》 -2013年2期
談到自己的科研方向，陳皓勇略顯興奮，聲音也變得洪亮起來。長期以來，他以復雜系統（大規模、隨機性、分布式、網絡化系統）建模、優化與控制理論方法及其在電力系統中的應用研究為核心學術思想，致力于電力系統規劃、運行與控制，新能源并網與智能電網技術，電力技術經濟與管理等方向的基礎前沿研究和教學工作。
偶遇機緣，踏入電力之門
1990年9月，陳皓勇考入西安交通大學少年班，成為當時西安交通大學通過自主命題、獨立招生在全國范圍內選拔的29名學生之一，當時的他僅僅15歲。也就是從那時起，他開始深深地喜歡上這個學校，在此學習、工作長達十幾年。1992年9月，兩年的少年班學習完成后，陳皓勇以優異成績自主選擇了本校電力系統及其自動化專業，從此也正式踏入了電力之門，更找到了開啟人生理想的鑰匙。
對于陳皓勇來說，1994年看起來和往年一樣平凡，卻是改變他人生的一年。因為正是在這一年，通過班主任老師的介紹，他結識了剛從日本歸國的著名電力系統學者、IEEE Fellow、中國科學院院士王錫凡，從此跟隨王錫凡院士學習、工作長達12年。他時常被王院士那嚴謹治學、低調為人的精神所深深感染著，王錫凡院士不僅是他的學術導師，更是他的人生導師，正是在王錫凡院士的引領之下，才跨入了電力科學的大門。1995年，陳皓勇以優異成績保送為王錫凡院士的研究生，并碩博連讀，從事電力系統優化調度、優化規劃和電力市場等領域的研究，最終高質量地完成了博士學位論文，也奠定了日后科研工作的基礎。在2000年6月博士畢業后，由于陳皓勇在學生時代的優秀表現和王錫凡院士的鼓勵，他順利留校任教，開始了教學科研的生涯。在西安交通大學從教期間，他除了擔任專業主干課《電力系統分析》等的教學工作外，還作為主要研究人員參加了王錫凡院士所主持的國家自然科學基金重點項目、國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）等一系列國家重點項目，并且自己也主持了國家自然科學基金青年基金項目、國家社會科學基金青年基金項目等國家級項目，參編了《電力市場基礎》新教材，取得了豐碩的成果。
2006年12月，陳皓勇帶著出去闖一闖的想法，作為“百人計劃”杰出青年教師受聘到華南理工大學。也正是在這里，他得到了又一次地騰飛。在這里，他除了繼續前沿理論研究外，更找到了科研成果的良好應用平臺；在這里，他開始完全獨立工作并形成了自己的學術特色；在這里，他能夠與港澳的大學密切合作并進一步放眼海外。不僅這些，陳皓勇還承擔了國家自然科學基金項目等一系列國家和省部級重點項目，獲得了教育部“新世紀優秀人才”稱號，承擔了南方電網有限責任公司、廣東電網公司等重點企業的多個合作項目，促進了科研成果的實際應用。近期，國家自然科學基金委公布了2013年度國家自然科學基金資助項目名單，陳皓勇又成為華南理工大學新增的4位國家優秀青年科學基金獲得者之一。
眾所周知，廣東省既是能源消費大省，也是能源技術產業大省，其能源產業在我國能源產業中占有舉足輕重的地位。廣東省的能源消耗量位居全國前列，但能源資源貧乏，對外依存度高，面臨經濟發展和環境保護的雙重壓力，能源安全與有效利用已成為制約廣東經濟社會可持續發展的瓶頸。立足于這種現實，陳皓勇拓展學科領域，融合華南理工大學電力和能源相關學科的優勢，先后參與了“能源研究院”、“新能源與環境協同創新中心”等的籌建。
身處改革開放的前沿，陳皓勇卻從來沒有忘記過母校，他和西安交通大學電力工程系保持著長期和緊密的科研合作關系。近年來，兩校聯合申請了國家重大項目，并和王錫凡院士等因“電力系統運行與規劃的最優決策模型及方法研究”共同獲得2008年教育部高等學校科學研究自然科學一等獎，還即將進一步拓展海上風電等領域的科研合作。
千錘百煉，終顯學術鋒芒
在為電力領域教學和科研事業奮斗的將近20年里，陳皓勇始終刻苦鉆研，默默奉獻。在課堂上，他是一個優秀的老師，傳道授業解惑，激情澎湃；在實驗室，他是一個勤奮的科研工作者，編程序，做仿真，認真耐心。人們看得見的是他的榮譽和成果，但看不見的是他背后付出的辛勤和汗水。他忘記了，有多少個周末在實驗室里度過，有多少個節假日沒有和自己的親人在一起，有多少次科研走入困境時焦慮不堪地冥思苦想。但天道酬勤，他的付出也得到了應有的回報。
除完成一系列國家和省部級重點項目外，陳皓勇近年來發表SCI、EI論文近100篇，所被國內外電力系統、人工智能、經濟管理和量子物理等不同領域的科研人員引用1500余次。他的英文專著Power System Optimization：Microeconomics-inspired Approaches近期將由國際權威出版社John wiley&Sons-IEEE Press出版。他的研究成果在我國電力行業得到廣泛應用，并取得了良好的經濟和社會效益。除了學校的工作，他還兼任了很多社會職務。他是國際電氣和電子工程師協會高級會員（IEEE Senior Member）、教育部學科評估專家、國家科學技術獎勵評審專家、國家自然科學基金和中英聯合基金評審專家、中國博士后科學基金評審專家、廣東省職稱評審專家、浙江省自然科學基金評審專家，還擔任著在香港召開的IEEE亞太電力與能源工程國際會議（IEEEAPPEEC）技術委員會主席。
在國際上，陳皓勇首次提出電力系統機組組合的協同進化算法等人工智能算法，并將其推廣于電力系統規劃、運行和電力市場決策等多個領域。協同進化算法借鑒自然界中的協同進化機制，引入生態系統的概念，生態系統中多個物種相互作用，共同進化，從而使整個系統不斷演進。將工程應用領域待求解的問題映射為生態系統，以生態系統的進化來達到優化問題求解的目的。協同進化算法為電力系統優化提供了新途徑，也為解決一般復雜工程系統優化問題提供了一種基礎算法。他將“協同進化算法”拓展應用于電力系統的無功優化問題，已獲國家發明專利。將協同進化算法應用于寡頭壟斷電力市場的模擬和分析，開辟了基于協同進化計算的電力市場建模的新方向，在國際權威期刊上發表了系列論文。陳皓勇的研究成果得到國際上電力系統、人工智能、經濟管理等不同領域科研人員的廣泛引用，直接跟進研究的包括：美國阿貢國家實驗室，美國伊利諾理工大學、美國北卡羅萊納州立大學、約旦科技大學、雅典國家技術大學、澳大利亞悉尼大學、伊朗德黑蘭大學，香港理工大學和國內華中科技大學等重點大學。
陳皓勇十分重視交叉學科研究，他系統地研究了博弈論方法在電力市場和電力系統中的應用問題，電力系統是一個復雜的工程一經濟系統，從經濟的角度，陳皓勇在基于博弈理論的電力市場建模、分析與仿真方面取得一系列研究成果；從工程的角度，國際上首次將微分博弈理論應用于電力系統頻率/電壓協調控制領域，開拓了基于博弈論的電力系統協同控制新方向。在現階段不斷開放的市場環境下，電力系統中存在不同的利益主體，在規劃和運行決策中通常以自身利益最大化為目標，傳統的統一優化模型難以適用。作為一類先進的數學工具，博弈論通過建立電力系統中多方優化決策模型并求解均衡策略，使得各方均能獲得最佳收益。在這個背景下，陳皓勇長期從事基于博弈理論的電力市場建模、分析與仿真研究：提出了運用多項式方程系統求解電力市場均衡的方法，首次形成了基于實驗經濟學的電力市場博弈分析系統理論和方法，首次結合基于協同進化計算的智能模擬和實驗經濟學方法研究了電力市場主體的交易策略和市場均衡問題。這些研究工作得到國際同行的一致認可，被意大利都靈理工大學、西班牙卡斯蒂利亞?拉曼查大學和美國惠普實驗室的多個權威學者所引用。另一方面，從工程角度來看，電力系統包含大量分布式控制器，在智能電網的發展過程中，更多的新型控制器將被引入。這些控制器作用于不同層面，控制目標相互獨立，甚至存在沖突。制定控制策略時若不進行協調，則可能導致各方相互牽制、抵消，背離控制目標。基于這種考慮，陳皓勇首次提出基于博弈理論的電力系統協同控制思想。在國際上首次將微分博弈理論應用于電力系統頻率/電壓協調控制，以解決多個控制器動態協調的難題，基于微分博弈理論的電力系統最優協調電壓控制研究已獲國家自然科學基金資助。
除此之外，陳皓勇還系統地研究了基于大系統隨機與離散優化理論的電力系統規劃、運行的模型及算法并在電力行業得到廣泛應用。電力系統作為典型的分布式大系統，其規劃和運行中的很多優化問題都是大規模、離散、非線性和隨機的，用常規的方法很難求解，需要尋求新的解決途徑。在電力系統規劃方面，他提出了基于改進Lagrangian松弛法和隨機生產模擬的電源規劃模型和算法，發展了基于多目標（協同）進化算法的輸/配電網規劃；在電力系統優化調度方面，除提出機組組合問題的協同進化算法外，在國際上較早地開展了基于魯棒優化思想的含風電的電力系統安全約束機組組合問題，研究了基于退火選擇遺傳算法和內點法的含整數變量最優潮流，建立了基于協同進化計算的配電網重構算法；在電力系統無功優化方面，提出了基于退火選擇遺傳算法的大電網無功優化，研究了基于退火選擇遺傳算法的配電網多時段無功/電壓控制等問題。特別他在國內率先研究了多風電場并網條件下的電力系統安全約束機組組合問題，提出了描述間歇性能源功率不確定性的極限場景法，在保證預測場景最優的情況下，也能保證誤差場景下調度方案的可行，奠定了魯棒調度的基礎。作為國際上魯棒調度思想的首先提出者之一，陳皓勇在2012年IEEEPower&Energy Society年會上宣讀了相關論文，引起與會者的熱烈討論。
長期以來，這些研究相繼獲得了國家自然科學基金（重點）項目、國家社會科學基金項目、國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）、國家高技術研究發展（863）計劃重大項目、教育部科學技術研究重點項目、新世紀優秀人才支持計劃和國家優秀青年科學基金等的支持。
大膽創新，探路未來發展
創新是科研的生命力所在，沒有大膽創新，就不可能有新的突破。陳皓勇深切地明白這一點，因此在做研究時，他始終不怕困難，敢于超越，力求走在電力領域發展的前端。
進入21世紀以來，發展低碳經濟，建設生態文明、實現可持續發展，已成為人類社會的普遍共識，因此可再生能源開潮席卷全球。我國已經制定和實施了《中國應對氣候變化國家方案》，要求到2020年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年降低40-45%，非化石能源占一次能源消費比重達到15%左右。風力、太陽能等間歇性可再生能源并網給電力系統運行帶來很大的沖擊，引起系統電壓、頻率的大幅波動，惡化了電能質量，降低了電網安全穩定運行的水平，使得傳統的電力系統理論方法和技術體系受到挑戰。而另一方面，電力系統科研也因此面臨著難得的機遇。
當前世界各國電力系統都在朝智能電網（smart Grids）的方向發展。作為支撐可再生能源發展的重要平臺，智能電網已成為全球各國政府、企業和學術界所共同關注的熱點，被認為是電力系統、可再生能源與信息通信技術的融合。陳皓勇認為，能源問題的解決需要多學科協同攻關。在華南理工大學，他聯合電力系統，電力電子、信息通信和經濟管理等多學科的研究力量，形成了智能電網與可再生能源領域的一支強大的研究團隊，目前已有基礎包括風電控制與并網技術國家地方聯合工程實驗室、廣東省綠色能源技術重點實驗室和廣東省風電控制與并網工程實驗室3個國家和省部級重點實驗室，囊括10余名教授、副教授與近100名博士、碩士研究生。同時，陳皓勇的團隊積極與清華大學、西安交通大學、華北電力大學、南方電網科學研究院和海南電網公司等單位緊密合作，努力攻克多類型新能源發電綜合消納的關鍵技術，即將于2014年在海南建成全國第一個間歇性能源滲透率不小于15%的省級示范電網，并努力將海南電網打造成為世界一流的智能電網技術集成應用和示范展示平臺。
關鍵詞：計算；計算學科；計算機科學思維；計算思維；計算機思維
隨著計算機科學技術的發展，計算領域已成為一個極其活躍的領域，計算學科也成為一門范圍極為寬廣的學科[1]。在此發展過程中產生的種種現象，在很大程度上改變了人們對世界的認識，有力地刺激了人文科學的發展，人們對認知科學的研究就是“以電子計算機的產生發展為物質、技術基礎，以計算機與人腦相類比為前提的[2]”。我國著名科學家錢學森院士從近三十年電子計算機發展引起的新技術革命，兩千多年邏輯學發展的經驗教訓，作為符號處理系統的計算機在智能方面存在的嚴重缺陷，尤其是人們在高級抽象思維領域，如辯證思維、形象思維、創造性思維尚缺乏研究等方面，對認知科學的發展進行了科學的分析。同時結合我國科學技術發展的現狀和特點，提出了“思維學”的理念，給出了“思維科學”的研究框架、研究方向與基本道路，并在隨后的一系列工作中進一步充實和完善了思維科學的理論與思想體系[3]。他指出：“現代科學技術的實踐，正預示著更重大的變革――思維科學的出現。”“引出這項變革的是電子計算機”。而“推動思維科學研究的是計算機技術革命的需要[4]”。在錢學森的倡導下，自上世紀80年代起，面向新技術革命的思維科學研究愈來愈受到國內有關專家學者的關注與重視。
在計算機科學與技術領域，隨著美國計算機學會(簡稱ACM)和美國電氣和電子工程師學會計算機分會(簡稱IEEE-CS)組成的聯合攻關組于1988年底提交了“作為學科的計算科學”的報告[5]，計算學科的“存在性”得以證明。隨后，CC1991報告和CC2001報告等相繼出臺，從學科的角度詮釋了計算科學的內涵與外延，為計算學科建立了現代課程體系。在計算學科課程體系的本土化進程中，我國相關領域的專家學者們付出了艱辛努力，并取得實質性成果，于2002年提出了“中國計算機科學與技術學科教程2002”(China Computing Curricula 2002，簡稱CCC2002)[6]。在CC2002教程的引導下，針對計算機科學與技術學科教育方面的諸多問題，國內從事計算機科學與技術學科教育的廣大工作者進行了廣泛而有益的探討[7-10]，大大豐富了計算學科課程體系建設的內容。在計算學科課程教育改革的進程中，如何培養既能熟練掌握計算機科學的知識與技能，又具有計算機科學學科意識和素養的人才問題，逐步成為人們關注的主要方面。
基金項目：本文受江蘇省教育廳指導性計劃項目“計算機思想史研究”(03KJD520028)及江蘇科技大學高教項目“計算思維與創新教育”(GJKTY2009025)資助。
作者簡介：張曉如(1963-)，女，教授，學士，研究方向為計算機應用教育、數據庫；張再躍(1961-)，男，教授，博士，研究方向為可計算性理論與知識工程。
一個人的實踐與創新能力與思維方式密切相關，與其他學科領域的科學家和工程技術人員等相比，計算機學科的專家學者們在思考問題、分析問題和解決問題方面也應有其獨特的地方。正如計算大師Dijkstra所言：“我們所使用的工具影響著我們的思維方式和思維習慣，從而也將深刻地影響我們的思維能力[11]。”因此，當計算機與人們的生活聯系越來越趨密切的形勢下，研究與之相關的人類思維活動與思維方式便成為現代思維學科領域中一個十分重要的課題。我們不妨稱此種思維為面向計算學科的思維。顯然，面向計算學科的思維除了具有一般思維的特點外，還具有其自身的特性，而后者則是從事計算機科學研究的人員和計算機教育工作者們更為關心的。究竟什么是面向計算科學的思維？它的特點是什么？對面向計算學科的思維研究對計算學科的發展會產生哪些積極作用？這種思維能力是可以培養的嗎？又如何培養呢？我們現行的計算機課程教學內容結構會因此而有所改變嗎？
1面向計算學科的思維
國內最早面向計算學科思維的研究文章是收集在2000年全國高等師范院校計算機教育研究會年會論文集上筆者的《談談計算機思維》[12]一文。當時的“計算機思維”意為“計算機科學思維”(Computer Science Thinking)，在隨后關于面向計算科學的思維研究中，相繼出現了“計算思維”(Computational Thinking)[13-14]與廣義“計算機思維”(Computing Thinking)[21]等概念。這些概念雖然與“計算機”有關，但它們有一個共同特點，即它們都是關于人的思維。
1.1計算思維與計算機思維
“計算思維”的思考和研究在國內受到更多專家學者的關注與重視，要歸功于全國高等學校計算機教育研究會于2008年10月31日至11月2日在桂林召開的一次專題學術研討會，會議的主題是“探討在教學過程中，如何以課程為載體講授面向學科的思維方法，共同促進國家科學與教育事業的進步”。會議從8各方面征集論文，無不涉及“計算思維”。在會議提供的資料中，美國卡內基?梅隆大學計算機科學系主任周以真(Jeannette M.Wing)教授2006年3月發表在美國計算機權威雜志ACM會刊上的文章《計算思維》(Computational Thinking)[13-14]和王飛躍2007年3月發表在中國計算機學會通訊的文章《從計算思維到計算文化》[11]位居榜首。其中，王飛躍教授從計算機文化發展的高度對“計算思維”概念的提出和“計算思維”的研究與發展對計算科學的進步產生的深遠影響給出了充分肯定。王飛躍教授在提及國內對“計算思維”研究和計算文化與計算思維聯系方面的狀況時指出，“在中文里，計算思維不是一個新名詞，常被朦朦朧朧地使用，卻一直沒有被提到周教授所描述的高度廣度，那樣的新穎、明確、系統”。這一陳述雖然有一定的道理，但不完全正確。“計算思維”從命名的角度可以如是說，但就其作為面向計算機科學思維的概念與特征而言，無論從高度講，還是從廣度說，周以真教授的描述確有“新穎”之處，但在“明確”和“系統”方面，同本文作者在上世紀90年代末就提出的“計算機思維”的概念在主要方面是基本一致的，并可形成互補。特別指出的是，《談談計算機思維》在談到計算機文化與計算機思維相互之間的聯系時指出，“隨著計算機科學的發展，‘計算機’已不再是一個單純的計算工具的代名詞，而是信息時代高新技術的象征。可以這樣說，‘計算機’作為一種文化，已滲透到社會發展的各個領域，而使得生活在這一時期的人們的思維活動中或多或少地與‘計算機’這一概念相聯系，研究與之相關的思維活動與思維方式，便成為現代思維科學領域中一個十分重要的課題[12]”。在此，我們可以把有關“計算思維”特征的陳述同有關“計算機思維”的陳述作一比較。
周以真教授在對計算思維的描述中首先指出，“計算思維是每個人的基本技能，不僅僅屬于計算機科學家”，這一觀點與《談談計算機思維》一文中提出的“計算機思維具有廣泛性。計算機思維已不僅僅是計算機科學家所應具有的思維，而應是全民族所必須的”的觀點是完全一致的。并且文中還強調，“只有這樣，計算機科學的發展才能具有廣泛的社會基礎，才能使計算機科學真正服務于社會”。在總結計算思維的特征時，周以真教授從6個方面，以“是”與“不是”的對立統一作了闡述。
為了更好地挖掘計算機思維的內涵，更加清楚地了解與把握計算機思維與其他學科思維方式的聯系與區別，我們對計算科學發展的過程進行了初步考察，提出了“計算科學思想史”研究的基本思想，并對計算科學思想史研究的特點、研究內容、研究方法進行了分析探討[16]。同時結合現代計算機課程教育，提出了基于知識背景的計算機課程教學改革的基本構想[19]。我們深信，無論是對計算機思維的研究，還是對計算科學思想史的研究，都會對計算機教育的實踐與發展產生重要影響。
2 “計算思維”研究現狀
無論叫計算思維，還是稱計算機思維，關鍵是要解決問題，即“如何讓人們學會像計算機科學家一樣去思考”。從總體看，計算思維的研究應包含計算思維研究的內涵和計算思維推廣與應用的外延兩個方面。周以真在給出“計算思維”概念后，進一步探討了計算思維的本質，并指出計算思維將在各種行為方面影響每個人，這一點對我們的社會教育提出挑戰，特別是少兒教育。在關于計算的思考中，我們需要理解不同類型的3個方面：科學、技術與社會。飛速發展的技術進步和巨大的社會需求迫使我們重新思考計算科學最基本的問題[20]。從周以真教授多次關于計算思維的論述中可以看出，其“計算思維”的概念是面向社會、面向教育和面向大眾的。這也許是一種策略，為了能讓更多的人關注并思考“計算思維”的問題，并將思考的結果應用于計算科學實踐，以此促進計算科學的普及和發展。在對“計算思維”的深入研究過程中，郭喜鳳教授等從工程化的角度對“計算思維”的內涵進行剖析[20]，以周以真面向大眾的計算思維為基礎，根據計算機科學與技術中的理論、技術、工程、工具、服務和應用等幾個不同層面的思維特點，闡述了計算思維的工程化思想，將計算思維的概念加以推廣并提出了計算機思維(Computing Thinking)工程化的層次結構，豐富了計算思維的研究內涵。董榮勝和古天龍教授從計算機科學與技術方法論的角度對計算思維研究的外延進行分析。“計算機科學與技術方法論是對計算領域認識和實踐過程中一般方法及其性質、特點、內在聯系和變化發展進行系統研究的學問。計算機科學與技術方法論是認知計算學科的方法和工具，也是計算學科認知領域的理論體系[21]”。在關于計算思維和計算機科學與技術方法論之間關系的論述中，董榮勝和古天龍教授在周以真教授工作的基礎上，對計算思維的特征進一步加以闡述，從抽象與自動化兩個方面，以具體的實例刻畫了計算思維的本質，并介紹了國外關于計算思維研究的進展情況。在談到計算思維與計算機方法論關系時，他們指出，“盡管計算思維與計算機方法論有著各自的研究內容與特色，但是，顯而易見，它們的互補性很強，可以相互促進”。“計算機方法論可以對計算思維研究方面取得的成果進行再研究和吸收，最終豐富計算機方法論的內容；反過來，計算思維能力的培養也可以通過計算機方法論的學習得到更大的提高[22]”。這不是一個一般概念的問題，我們認為是計算思維研究的一個技術路線問題，只有把計算思維的研究同計算機科學與技術方法論有機地結合起來，計算思維才具有實際的意義和價值，計算機科學與技術的方法才能夠獲得進步。
3 “計算思維”研究內容
不管是周教授的計算思維(Computational Thinking)，或是郭教授的計算機思維(Computing Thinking)，還是計算機科學思維(Computer Science Thinking)，它們都有一個共同面向，即都是面向計算學科的思維；都有一個共同的出發點，即研究和探索面向計算學科的思維規律；都有一個共同的目標，即引導人們在解決有關計算學科及其應用領域問題時，能夠運用正確的思維方法。計算學科是關于“計算”的學問，因此，計算思維的研究勢必圍繞解決所謂“計算問題”而展開。
3.1計算思維研究的基本問題
何謂計算思維？《談談計算機思維》一文對計算機思維的內容進行了概括，即人們有意識地將計算機用于生產、生活等各個領域的認識活動以及人們解決計算機問題的認識過程。一方面，它是指一種形式，這種形式表現為人們認識具體的計算機科學，或是應用計算機科學于其他科學、技術的過程中的辯證思維；另一方面，它是由計算機科學本身的特點及計算機作為認識世界的工具所決定的，它同樣受到一般思維方式的限制[12]。周教授則將計算思維歸納為運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計、以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動[13]。董教授等則從方法論的角度將計算思維定義為運用計算機科學的思想與方法進行問題求解、系統設計，以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動[22]。
