国外圆盘飞行器研究现状论文

国外圆盘飞行器研究现状论文

UFO，指不明飞行物（体）即未确认飞行物（体），是指不明来历、不明性质，漂浮及飞行在天空的物体。

UFO现象大体分为四类：已知自然现象的误认，未知自然现象，未知自然生物，第四类是指有明显智能飞行能力、空军所制造的没公开的有高性能的飞行器，即一些空军没公开的实验性的圆盘飞行器，可见，不明飞行物与外星飞行物不能划等号。

飞碟：指来自其他星球的太空船，而UFO的范围广泛得多。20世纪40年代开始，美国上空发现会发光的圆盘飞行器，当时的报纸把它称为“椭圆形的发光体”，这是当代对不明飞行物的兴趣的开端，后来人们着眼于世界各地的不明飞行物报告，但至今尚未发现能让科学界普遍接受的说明它们来自地外文明的证据。UFO一词源于美国空军的“蓝皮书计划”，该计划的第一任负责人是爱德华·鲁佩尔特上尉，他正式发明“UFO”一词（直译为不明飞行物），取代了当时所用不准确而且有暗示性的“飞碟”一词。

德国当时并没有造出来飞碟的，是不存在的

你知道ufo是什么意思吗?在我们的日常生活中，经常会听到这样的词，具体是什么含义呢，下面就和康网小编一起来了解一下ufo是什么意思吧。ufo是什么意思：不明飞行物(体)或称未确认飞行物(体)(Unidentified flying object，缩写：UFO)，是指不明来历、不明性质，漂浮及飞行在天空的物体。意指是只要在目击者眼中看不清或无法辨识确认的空中物体都称为UFO，例如胶袋、风筝之类。很多人将UFO错误的当做外星文明的高科技产物：飞碟(Flying Saucer)，台湾称为幽浮。值得指出的是在学术上，UFO与飞碟有区别。UFO是指不明来历、不明空间、不明结构、不明性质，但又漂浮、飞行在空中或太空的物体。一些人相信它是来自其他星球的太空船，有些人则认为UFO属于自然现象。20世纪40年代开始，美国上空发现碟状飞行物，当时的报纸把它称为“飞碟”，这是当代对不明飞行物的兴趣的开端，后来人们着眼于世界各地的不明飞行物报告，但至今尚未发现能让科学界普遍接受的证据。一些不明飞行物照片经专家鉴定为，有的则被认为是球状闪电或其他自然现象，但始终有部分发现根据现存科学知识无法解释，可能是未来新的科学知识才能解释的现象，也有可能是涉及接近于超自然的物体、方法、事件等(如“魔法”等)。UFO全称Unidentified Flying Object, 中文意思是不明飞行物，又叫幽浮或飞碟。欧洲古代的以西结书中有记载，在中国古代，UFO又叫作星槎，未经查明的飞行物。UFO一词源于二战时期目击到的碟形飞行物，虽然UFO不全是碟形，也有其他形状，但是毕竟还没有任何文献资料能够明确定义飞碟，在飞碟被明确定义之前，它属于UFO，只是因为有个美国人在雪山附近看到了不明飞行物，据他的描述说，这个不明飞行物象掠过水面的碟子，故称飞碟。20世纪以前较完整的目击报告有350件以上状和雪茄状，也有呈棍棒状、纺锤状或射线状的，全世界共有目击报告约10万件。不明飞行物目击事件与目击报告可分为4类：白天目击事件;夜晚目击事件;雷达显像;近距离接触和有关物证，部分目击事件还被拍成照片。民间以及官方对UFO作的各种解释1.某种还未被充分认识的自然现象或生命现象;2.对已知物体，现象或生命物质的误认;3.特定环境下一些社会群体或个人的幻觉、错觉、心理现象及弄虚作假。4.地外高度文明的遗留产物。5.在外星人的操纵下造成的。6.人们不能自己制造，不能完全认识的智能飞行物或飞行器。是未来人类所搭乘的可以接近或超光速的环保工具。一般人相信它是来自其他行星的太空船或者未来的人来今日地球做研究所操控的时光机，一些人则认为是大气现象。许多不明飞行物照片经过专家鉴定为或者误会，但是始终有部分发现根据现存科学知识无法解释，例如凤凰城光点及华盛顿不明飞行物事件等。在不明飞行物一词出现以前，英文中只有飞碟一词称呼，但是经常造成误解。20世纪开始，美国上空发现碟状飞行物，当时称为飞碟，以为是苏联新式侦察武器。这是当代对不明飞行物的兴趣的开端，后来人们着眼于世界各地的不明飞行物报告。《中国大百科全书》 关于UFO的解释全文如下： 不明飞行物是未经查明来历的空中飞行物。国际上通称UFO，俗称飞碟。据目击者报告，其外形多呈圆盘状(碟状)、球状和雪茄状，在空中高速或缓慢移动。飞碟热首次出现在1878年1月，美国得克萨斯州的农民J·马丁看到空中有—个圆形物体。美国150家报纸登载这则新闻，把这种物体称作“飞碟”。 1947年6月，美国爱达荷州的一个企业家K·阿诺德驾驶私人飞机，途经华盛顿的雷尼尔山附近，发现9个圆盘高速掠过空中，跳跃前进。这一事件在美国所有报纸上得到报道，又一次引起了世界性的飞碟热，以后有关发现飞碟的报告纷至杳来，各国政府和民间机构也纷纷组织调查研究。对不明飞行物，人们对UFO现象曾作出种种解释。(1)自然现象：某种未知的天文或大气现象，地震光。(2)对已知现象或物体的误认：被误认为UFO现象的因素或物体有天体(行星、恒星、流星、彗星等);大气现象(球状闪电、极光、幻日、幻月、爱尔摩火、海市蜃楼、流云);生物(飞鸟蝴蝶群等);生物学因素(人眼中的残留影像，眼睛的缺陷、对海洋湖泊中飞机倒影的错觉等);光学因素(由照相机的内反射、显影的缺陷所造成的照片假像，窗户和眼镜的反光所引起的重叠影像等);雷达假目标(雷达副波、反常折射、散射、多次拆射，如来自电密层或云层的反射或来自高温、高湿度区域的反射等)。(3)心理现象：有人认为UFO可能纯属心理现象，它产生于个人或一群人的大脑。(4)地外高度文明的产物：有人认为有的UFO是外星球的高度文明生命制造的航行工具。研究现状。全世界约有三分之一的国家在开展对不明飞行物的研究、已出版的关于不明飞行物的专著约350余种、各种期刊近百种。对不明飞行物已有不少官方和民间研究机构在进行研究。世界上较大的研究机构都拥有一批专家参知这项工作，包括天文学家、植物学家、生物学家、医生和精神病学专家、化学家和物理学家、还有航空、土木、电气、机械和冶金等方面的工程师，以及语言学家、历史学家等。在美国，一些理工大学甚至巳把不明飞行物问题正式列入博士论文的选题，一些大学和空军院校还开设了不明飞行物课程。中国也建立了以科技工作者为主体的民间学术研究团体一中国UFO研究会。在台湾和港、澳地区均建有类似的飞碟研究组织。中国关于不明飞行物的科普刊物《飞碟探索》于1981年创刊。一、地外高度文明的产物：有人认为有的UFO是外星球的高度文明生命(外星人)制造的飞行器。二、自然现象：某种未知的天文或大气现象，地震光。三、对已知现象或物体的误认：被误认为UFO现象的因素或物体有天体：行星、恒星、流星、彗星、陨星等;大气现象：球状闪电、极光、幻日、幻月、爱尔摩火、海市蜃楼、地光、流云;生物：飞鸟、蝴蝶群等;生物学因素：人眼中的残留影像、眼睛的缺陷、对海洋湖泊中飞机倒影的错觉等;光学因素：由照相机的内反射和显影的缺陷所造成的照片假像、窗户和眼镜的反光所引起的重叠影像等;雷达假目标：雷达副波、反常折射、散射、多次折射，如来自电密层或云层的反射或来自高温、高湿度区域的反射等，人造器械：飞机灯光或反射阳光、重返大气层的人造卫星、点火后正在工作的火箭、气球、军事试验飞行器、云层中反射的探照灯光、照明弹、信号弹、信标灯、降落伞、秘密武器等。四、心理现象：有人认为UFO可能纯属心理现象，它产生于个人或—群人的大脑。UFO现象常常同人们的精神心理经历交错在一起，在人类大脑未被探知的领域与UFO现象间也许存在着某种联系。我们有时候还会听到这样的说法：某某现象科学解释不了，那么就一定是外星人所为。对于这样的说法，我们应该仔细想想：绝大部分UFO的报告都是由没有经验的、未经训练的、没有准备的或异常激动的观察者提供的，信息非常模糊和不准确，因此通常不可能做出准确的判断。既然大部分UFO都被确认为捏造的或自然现象，那么少部分因证据不足无法确认的UFO也属于捏造的或自然现象的可能性，显然远远高于它们是天外来客的可能性。我们无法做出合理解释的唯一原因，是因为没有足够的必要证据，而不是因为外星人在捣鬼。奇怪的是，发现UFO的报告极少或几乎从来没有来自天文学家、气象学家或天文、气象爱好者，他们要比一般人花多得多的时间观察天空，应该更有可能发现空中异常才对，这究竟是外星人在有意躲着他们，还是因为他们作为专家，不容易把自然现象当成UFO?国际上没有公开承认UFO的存在的主要原因就是怕容易造成人们的恐慌。UFO现象可能跟一种自然现象“精灵闪光”有关以色列特拉维夫大学的地球物理学家科林-普莱斯说：“雷雨天产生的闪电刺激了上空的电场，促使它产生被称作精灵闪光的光亮。现在我们知道，只有一种特殊类型的闪电才能在高空引发闪光。”研究人员已经在距离地面35到80英里的高空发现这种闪光，远远超过了闪电经常发生的距地面7到10英里的高空。虽然以前的研究称，闪光经常会迅速前行或者旋转飞奔，但是闪光也会以快速滚动的电球的形式出现。以色列科学家研究称，部分神秘的UFO现象可能跟令人费解的一种自然现象“精灵闪光”有关，这是一种由雷暴在大气高处引发的闪光。他们甚至把飞碟学视为伪科学。肯定论者认为，不明飞行物是一种真实观象，正在被越来越多的事实所证实，但许多UFO专家表示，他们并不肯定UFO是外星船。他们认为不应该把相信UFO存在与相信它来自外星的理论混淆起来，因为来自宇宙的假说只是根据其飞行性能、电磁性质以及目击者的印象解释归纳推断出来的，正确与否尚待查证。也有一部分UFO专家支持“外星说”。一些学者还指出，飞碟现象在许多方面与已知的基本科学规律不符，在解释这种现象时理论上所遇到的困难是它至今未能为现代科学家所承认的主要原因，但不能因此就轻易否定这种现象的存在。99%的UFO都找到了合理的解释，剩下的也不足信，是有的，但也不全是，一部分是好奇心，正如王刚说的：“科学需要好奇心。”扩展阅读：ufo目击报告20世纪以前较完整的不明飞行物目击报告有300件以上。据状)、球状和雪茄状。20世纪40年代末起，不明飞行物目击事件急剧增多，引起了科学界的争论。持否定态度的科学家认为很多目击报告不可信，不明飞行物并不存在，只不过是人们的幻觉或是目击者对自然现象的一种曲解。肯定者认为不明飞行物是一种真实现象，正在被越来越多的事实所证实。到80年代为止，全世界共有目击报告约10万件。不明飞行物目击事件与目击报告可分为4类：白天目击事件;夜晚目击事件;雷达显像; 近距离接触和有关物证。部分目击事件还被拍成照片。人们对 UFO作出种种解释，其中有 ： ①某种还未被充分认识的自然现象;②对已知物体或现象的误认;③心理现象及弄虚作假;④地外高度文明的产物。全世界许多国家开展对 UFO的研究。关于UFO的专著约350余种，各种期刊近百种 。世界各国有一批专家参加此项工作。中国也建立了以科技工作者为主的民间学术研究团体——中国UFO研究会。中国关于UFO的科普刊物《飞碟探索》于1981年创刊。到80年代初为止，全世界共有目击报告约10万件，每年乎均还要增加3千余件。专门从事这类研究的人，称自己为不明飞行物学家;他们将人与天外来客的近距离接触分成了四类：第一类接触，是指近距离目击不明飞行物，但没有留下任何具体的物证。一天下午发生在墨西哥上空的一场惊人邂逅，就属于这一类。第二类接触，是除目击不明飞行物之外，还有外星人来访的具体有形痕迹。引发诸多争议的麦田怪圈可以被归为这类接触。前不久出现在墨西哥一片草地上的古怪圆形图案，就被认为与不明飞行物有关。当然，还有著名的第三类接触，这是真正意义上的接触———往往是通过心灵感应，与外星人交谈。最后的一种是第四类近距离接触，也就是遭遇外星人绑架。

完成了震惊世界的上分钟试飞，高达1500米的空中，快到2200公里每小时的速度，只需水和空气的运转原理，搭载核武器，都让这架飞碟在空战中形成无人阻挡的破坏力。

国内外飞行器研究现状论文

机械设计毕业论文提纲

导语：有一个提纲，可以帮助我们树立全局观念，从整体出发，在检验每一个部分所占的地位、所起的作用，下面我整理了机械设计毕业论文提纲，欢迎参考借鉴！

题目：仿生扑冀机帯人的机械系统设计研究

目录

第一章绪论

仿生扑翼飞行器的研究现状

仿生扑翼飞行器的早期研究情况

仿生扑翼飞巧器的国内外研究情况

仿生扑翼飞行器国内研究情况

仿生扑翼飞行器研究中面临的关键性问题

课题研究意义

课题主要研究内容

第二章扑翼机构运动学建模W及仿真分祈

引言

扑翼传动机构运动学模型

拍动角位移方程

速度方程

加速度方程

仿真结果

本章小结

第三章基于FLUENT仿生翅翼的数值模拟

软件简介

求解步骤

控制方程

边界条件

函数和动网格技术

算法

翅翼的.运动方程

计算步骤的设置

仿真结果及分析

飞行速度对升力系数的影响

拍动频率对推力系数的影响

数值模拟结果与气动模型对比

本章小结

第四章扑翼飞行器非定常空气动力学研究

非定常空气动力学模型的建立

动力学参数分析算法

扑翼模拟结果与计算分析

算法理论验证

各个运动参数对升力系数和推力系数的影响

拍动振幅对平均升力系数和平均推力系数的影响

拍动频率对升力系数和推力系数的影响

相位差对升力系数和推力系数的影响

俯仰角对升力系数和推力系数的影响

对比研究

本章小结

第五章仿生扑翼飞行器整机结构的设计、制作W及实验

引文

机械系统的设计

生物飞行的仿生学公式

动力源选型

传动系统设计

气动系统的设计

翅翼参数的估算

翅翼的设计

尾翼的设计

整机建模与组装

样机飞行测试与实验

扑翼飞行器无线通信实验系统的初步设计

本章小节

第六章总结与展望

目前，平流层无人机的研究进展已成为国内外科技领域的热点之一。国外的研究主要集中在美国和欧洲，其中美国设计和制造的平流层无人机覆盖了从高空通信到太空探测的广泛领域，欧洲的平流层无人机则主要用于军事和科研领域。而国内，华为和中国航天科技集团等企业已经积极进行平流层无人机技术的研发与应用。同时，国内多所高校也设立了相关研究机构，推动平流层无人机的理论研究和实际应用探索。未来，平流层无人机将会为气象学、资源勘探、环境监测等多个领域带来更多的应用机会，其发展前景十分广阔。

高超声速巡航导弹已成为远程精确打击的主力巡航导弹,目前正在向高速度、高精度、隐形化的方向发展。高超声速巡航导弹装有多燃料仓超燃冲压喷气发动机推进系统,采用易存储的液态碳氢燃料,甚至是纯液态氢,能在24km以上高空、以马赫数4～8的速度机动飞行,并能在6h内环绕地球一周,迅速打击地球上任意地点的目标。美国正在研制的X-51高超声速巡航导弹。X-51长，射程为1000km，时速为5马赫。X-51由B－52轰炸机带到万英尺的高空发射，然后加速到5马赫。法国的航空航天研究院和宇航-马特拉公司正在开展“普罗米修斯(Promethee)”计划。目的是研究碳氢燃料双模态超燃冲压发动机推进的高超声速空地导弹。该空射型导弹采用的是半椭圆外形的“南瓜子型”无翼乘波体方案,弹长6m,总发射质量为1700kg,航程大于1000km,最大速度可达8马赫。印度正在研制一种可重复使用的高超声速巡航导弹系统,其飞行高度为30～40km,巡航速度为7马赫。德国高超声速导弹的主要性能指标为:飞行马赫数,采用高能、高密度的吸热型碳氢燃料超燃冲压发动机,惯性加全球定位系统复合制导,射程为1000km左右,命中精度在15m以内。 高超声速侦察机是一种最新的侦察机，它拥有的速度可以使侦察变得更加容易以及更加的安全，这种侦察机速度可达马赫数5～9，航程超过1800km，装有超燃冲压发动机，有人或无人驾驶。主要用于侦察敌方对空防御系统阵地情况，还能执行电子情报搜集等多种任务。美国的“曙光女神”高超声速侦察机，又名“极光”，是SR-71“黑鸟”战略侦察机之后新一代战略侦察机。据推测，“曙光女神”侦察机全机长为32m，全载重为83吨，其中三分之二以上是燃料，具有超大功率发动机和流线型机身，飞行高度40km以上，飞行速度6马赫，甚至更快。美国的“黑燕”高超声速侦察机如战斗机般大小，动力系统由使用氢燃料的一台涡轮喷气发动机和一台冲压式喷气发动机组合而成。首先涡轮喷气发动机把飞机的速度提升到3倍音速，冲压式喷气发动机开始工作，并将巡航速度提升到6倍音速。组合循环发动机取代火箭助推器提供动力，因此它可以像飞机一样起降。“黑燕”将是一种集很强的隐形、速度和高度于一身的无人侦察机。超高声速轰炸机是一种攻击范围大，作战比较灵活的轰炸机。计划研制中的高超声速轰炸机能把炸弹投到地球上任何地点并返回到原起飞点，能精确投掷高爆穿甲弹或动能武器来实施打击，下一步将配载高能激光武器或粒子束武器攻击目标，不需中途加油和在国外设置前进基地，飞行高度高、速度快、侧向机动性好，目前的防空武器很难打到它。美国的B-3第一种高超声速“B”式隐形战略轰炸机，是近年来开始研制的可带核弹、5倍音速的新一代远程隐形战略轰炸机。在性能指标上要求隐形、高超声速、远程飞行等能力更强，飞行高度大于30km，速度达到5～6马赫，航程大于11100km，载弹量要达到或超过B-52的水平。B-3采用了一系列新技术和新设备，具有跟踪地形及抗核能力的机载雷达，并可在高超声速情况下使用远程导弹或激光波束武器。高超声速无人机拥有的飞行将达到12～15马赫，飞行高度26～38km，可以快速到达出事地点，向后方传出最新的战场态势，从而取代远程高速侦察机。还可以在高超声速无人机上装载侦察设备和精确制导武器，用于侦察和攻击世界各地的重要目标，或伴随高超声速巡航导弹执行战场毁伤评估与侦察任务。

你不会也是北航的吧

臭氧发生器国外研究现状论文

保护地球上的生物,防止紫外线

臭氧的作用臭氧（化学分子式为O3）又名活氧、三子氧、超氧、富氧，广泛存在于地球表面20公里以外的臭氧层，因其能吸收太阳辐射中的绝大部分紫外线，保护地球生物免受伤害，而广为世人关注。 空气中也存在微量臭氧（含量为～），瀑布区、海边、森林区含量最多，一般森林地区臭氧浓度可达到，产生的方式是太阳光的紫外线被小水滴聚光后，将水滴内的氧气反应变为臭氧。尤其在下雨天打雷时，闪电会产生大量臭氧。空气中这些微量臭氧有效抑制了自然界中细菌、霉菌的异常繁殖而保持生态平衡。 1785年，德国人在使用电机时，发现在电机放电时产生一种异味。1840年德国科学家舒贝因（Schonbein）将此异味确定为O3，而命名为OZONE（臭氧）。自此以后，欧洲的科学家率先开始研究臭氧的特性和功用，发现广谱的灭菌效果后，开始工业生产应用，其中瑞典一家牛肉公司用于臭氧对牛肉存储的保鲜，自1870年开始，一直沿用至今。 在19世纪，人们就认识到了臭氧的强氧化作用，发现臭氧对木材、稻草、淀粉、植物色素、天然橡胶、脂肪、动植物油与酒精等物质都有氧化作用。1868年，德•格贝斯（de•Gebeth）获得了臭氧应用技术的第一项专利，用臭氧将煤焦油混合物氧化为适于涂料、油漆使用的产品。1873年，欧洲将臭氧在食糖精制和亚麻漂白方面投入使用。一百多年来臭氧应用已深入到多个领域，对人类的生产技术发展做出了重大贡献。臭氧应用按用途分为水质处理、化学氧化、食品加工保鲜和医疗四个领域，各个领域的应用研究与设备开发都已达到相当高的水平。世界已经形成了独立的臭氧技术产业和部门，1973年建立的国际臭氧协会（IOA）设在加拿大。该协会每两年一次举办国际会议交流各国发展臭氧技术的论文、报告，发达国家都普遍建立了IOA地区性组织，进行学术交流。 二战以后，国际上臭氧应用技术获到了长足发展。首先，1902年，德国帕德博恩建立了第一座用臭氧处理水质的大规模水厂，开创了臭氧水处理的先河，现在世界上已有数千座臭氧水厂。欧美、日本、加拿大等国家的自来水厂应用臭氧已达到普及程度，使用臭氧取代氯消毒净化的自来水，可供直接生饮。矿泉水、纯净水厂家几乎都装备了臭氧设备。美国七十年代初开始利用臭氧处理生活污水，主要是为了灭菌消毒、去除污染物、脱色等达到排放标准。日本则在缺水地区将污水用臭氧处理后作为中水使用。美、日、德、法等国家近年来都建立了大规模的臭氧污水处理厂。其次，工业应用臭氧也已非常普遍，主要用于化工、石油、造纸、纺织和制药、香料工业。食品行业的应用更为普及，1904年欧洲就利用臭氧对保存牛奶、肉制品、奶酪、蛋白等食品进行保鲜处理，三十年代末，美国80%的冷藏蛋库都安装了臭氧发生器。二战后，欧美、日在食品果品、蔬菜保鲜中将臭氧运用到储存、制造、运输等各个环节。在医疗方面，二战时日本就利用臭氧进行人体理疗，俄罗斯则用强气（臭氧化空气）强化体育运动员体质。目前，国际上在医疗方面已有多种用途：如病房、手术室的空气消毒，利用臭氧水进行医用器械消毒，采用臭氧进行牙科疾病治疗（口腔手术及保持口腔无菌），采用臭氧与放射理疗结合治疗癌症，喝臭氧水治疗妇女病，注射臭氧气体治疗瘘痔、静脉曲张等。在保健方面，日本、台湾流行吸强气（含低浓度臭氧的空气）以强身，用臭氧水淋浴身体杀体菌和美容。现在流行的高科技美容，事实上就是应用臭氧美容。而重大国际比赛游泳池、跳水池也都采用臭氧杀菌消毒以保障运动员的身体健康。 科学研究发现，臭氧分子极不稳定，能分解产生氧化能力极强的单原子氧（O）和羟基（OH），迅速破坏细菌、病毒等微生物的内部结构，对各种致病微生物有极强的杀灭作用！臭氧杀菌效果比氯好得多，杀菌速度比氯快200～3000倍以上，能自分解成氧气，不会残留有害物而造成二次污染。 臭氧技术产业化的代表领域是饮水处理工程。尤其在二十世纪七十年代以后，卤代有机物的致癌作用被确认后，各国均严格限制氯的使用和排放，臭氧技术处理饮水工程，已成为发达国家替代氯处理饮水工程的首选技术，至今世界上已有万余个臭氧水厂投入运行，在欧洲已达到普及程度，美国、加拿大、日本等国家都在大力发展应用臭氧处理饮水工程。如美国将臭氧技术用于净水工程，大规模的成千上万座水厂，用臭氧消毒，来普及国民无癌化饮水，美国还用臭氧净化周边海域，在90年代初世界性的虾疫中，美国一枝独秀，获得了丰收和回报。欧美国家瓶装饮用水，采用臭氧杀菌净化工艺已完全普及。我国北京，上海，抚顺等地在八、九十年代也建立了几个臭氧处理水厂，以北京田村水厂规模最大。我国一些大型企业自供水厂采用臭氧消毒工艺比较积极，如大庆、胜利油田、燕山石化等臭氧水厂都在运行。我国近年来兴起的瓶装饮用水业，采用臭氧杀菌净化工程最为普遍，并已得到技术监督，卫生防疫部门的认可，没有臭氧设备的瓶装水厂很难在市场上竞争。 二十世纪九十年代末期，联合国多次把保护臭氧层，改善人类生存环境列入联合国大会议程，并制定相应的国际公约，要求将臭氧作为保护环境的重要物质，宣传到家喻户晓、人人皆知。因此，臭氧作为环保产业的地位得到了空前的提高，其技术发展和产业进程具备了良好的社会基础。 臭氧消毒的机理及特点 一、臭氧消毒机理 臭氧是人类已知的仅次于氟的第二位强氧化剂，臭氧在一定浓度下能与细菌、病毒等微生物产生生物化学氧化反应。臭氧有很高的能量，所以不稳定，在常温、常压下分子结构易变，很快自行分解为氧（O2）和单个氧原子（O）。单个氧（O）具有很强的活性，对细菌、病毒及重金属等微生物有较强的氧化作用。 臭氧能氧化分解细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶，并直接与细菌、病毒发生作用，破坏其细胞器和核糖核酸，分解DNA、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌的物质代谢生长和繁殖过程遇到破坏。还可以浸透细胞膜组织、侵入细胞膜内，作用于外膜脂蛋白和内部的脂多糖，使细胞发生通透性畸变，导致细胞的溶解死亡，并且将死亡菌体内的遗传基因、寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、支原体及热原（内毒素）等溶解变性死亡。综观无菌技术对微生物作用的原理可分为抑菌、杀菌和溶菌三种。臭氧灭菌消毒属于溶菌剂，可以“彻底、永久地消灭物体内部所有的微生物”。 二、臭氧消毒特点 臭氧消毒灭菌方法与常规消毒灭菌方法相比具有如下特点。 （1）高效性 臭氧消毒是以空气为媒质，不需要其他任何辅助材料和添加剂。进行消毒时发生一定量臭氧，在相对密封的环境下，扩散均匀，包容性好，克服了紫外线杀菌存在的诸多死角的特点，可达到全方位快速高效的消毒灭菌目的。另外，它的灭菌谱广，即可杀灭细菌繁殖体、芽胞、甲乙型肝炎病毒、各类肺炎病毒、真菌和原虫胞体等多种病毒，还可以破坏肉毒杆菌和毒素及立克次氏体等，同时还具有很强的除霉、腥、臭等异味的功能。 （2）高洁净性 臭氧快速自然分解为氧的特性，是臭氧作为消毒灭菌剂的独特优点。臭氧是利用空气中氧气产生的，消毒氧化过程中，多余氧（O）在30min后又结合成氧分子（O2），不存在任何残留物，解决了消毒剂容易产生二次污染的问题，同时省去了消毒结束后再次清洁的麻烦。 （3）方便性 臭氧灭菌器一般安装在洁净室内或空气的净化系统中或灭菌设备内（如臭氧灭菌柜、传递窗等）。根据调试验证的灭菌浓度及时间来设置灭菌器的开启及运行时间，操作使用方便。而臭氧消毒可以天天定时开启使用。 （4）经济性：通过臭氧消毒灭菌在诸多制药行业及医疗卫生单位的使用情况来看，臭氧消毒方法与其他方法相比具有很大的经济效益及社会效益。在当今工业快速发展中，环保问题特别重要，而臭氧消毒却避免了其他消毒方法产生的二次污染问题，一次投资，永久收益。 空气消毒灭菌方面的应用 一、家庭 居室中空气污浊程度比室外严重，而目前并没有有效的产品解决这个问题。由于家庭居室装修与空调安装已很普及，冬暖夏凉的环境和密封度的提高，都给细菌繁殖创造了条件，而且装修后的空气污染，热水器（燃气），燃气灶的污染，老年人或病人散发的异味，卫生间的异味、吸烟、家人的呼吸代谢、客人的来访等，都给家庭的空气带来污染，因此，家庭采用臭氧进行空气净化是十分必要的。 二、工业场所 食品果蔬业加工车间，药品加工车间等，这些与人类生活密切相关的制造场所，消毒灭菌手段是必须的，是一个极其广大的臭氧应用市场。另外，臭氧还可清除印刷、化工车间的空气污染，鱼类产品的腥味以及养殖厂的臭味。还可用于种禽（雏）的防瘟保健。用于蔬菜温室大棚的空气消毒并可取代农药。 三、食品保鲜 臭氧用于食品、果品、蔬菜等保鲜在欧美、日本等国非常普及，已经浸透到生产、储存、运输的各个环节，在我国尚属罕见。臭氧用于保鲜，其主要应用市场是冷库、恒温库、轮船、运输车辆，它可使肉类食品在很长时间内不致变质；也可使果品、蔬菜在保存期内完整如初，对草莓、樱桃、葡萄等浆果还可在保鲜的基础上增强芳香，其最大优越性是可使存货在高湿度条件下储存，重量损失少，储存质量高。 四、公共场所 股票交易厅、会议厅、候车（机）室、酒店、舞厅、夜总会、宾馆等，人员的流动性大，除空气污浊外，病毒细菌的交叉感染对人们的健康直接造成威胁，特别是乙肝病毒，感冒病毒以及令人谈及色变的各类肺炎等使人们防不胜防，而这些场所目前都没有有效的消毒灭菌手段，对臭氧产品的市场需求潜力很大。 五、医院 医院是病人聚集的场所，病毒、细菌的发生及传播都较为严重，医院为了保证病人的康复和避免交叉感染，都有很严格的消毒灭菌规程和制度。目前医院的消毒灭菌手段主要是： （1）房间空气消毒多用紫外线杀菌 紫外线杀菌缺点在于灭菌速度慢，成本高，有死角，紫外线对人体皮肤可构成伤害，使用时要求十分严格； （2）医疗器械消毒多用高锰酸钾，过氧乙酸药液及烧、蒸、煮等手段；器械用品的消毒存在保管过程中的二次污染，影响使用的寿命等问题。 （3）大面积的普杀手段多用来苏水泼洒，使医院具有特殊的令人不适的气味。 （4）使用臭氧产品具有快速、彻底、无味、无副作用、方便、低成本等优点。 水处理方面的应用 一、饮用水处理 臭氧应用技术最广泛，最成功的领域是饮用水的处理。 目前，我们国家的水污染主要来源于工业废水、农药化肥、生活废水、输水管网的锈蚀和高层二次供水中悬浮物、微生物、细菌病毒、藻类等。使我们最终饮用的水达不到国家标准（GB5749），经常超标的项目有：细菌总数、大肠杆菌、铁、锰、重金属、氯仿、藻类物质、色度、浑浊度等。即使合格了也还存在水管蚀锈，水箱生菌等二次污染问题。生水煮沸，只能部分灭菌。加氯和近几年推广的二氧化氯及次氯酸钠消毒，所供自来水不能直接饮用。因为氯消毒会产生氯的衍生物，造成二次污染，其中三卤甲烷是直接致癌物质，在欧美的饮用水处理上已逐步淘汰。因此，1996年国家卫生部下发文件，要求二次供水必须安装消毒设施，有些单位的自备井也必须在水质达标的情况下才容许使用，二次供水的消毒及处理产品，目前只有在二氧化氯，次氯酸钠和臭氧发生设备中选用，臭氧水处理具有明显的竞争优势。目前市场上比较流行的各种家用净水器和纯净水，只是过滤了水中颗粒物和杂质，而不能完全消毒，况且在过滤杂质的同时，也滤掉了人体所必需的有机物如钙、铁、锌等，长期饮用这种软水，于人体有百害而无一利。 二、游泳池水处理 臭氧技术用于游泳水处理技术已十分成熟，欧美等国家使用十分普遍，国际比赛游泳池几乎都是臭氧技术处理。我国的游泳用水标准要求细菌个数＜1000个，大肠菌群＜100个，浊度＜5个，由于技术、经济等方面的原因，目前主要采用氯、漂白粉、硫酸铜等消杀手段，在水质达标的同时，又造成水质扎眼，刺激皮肤等不良反应，特别是液氯使用中潜在威胁很大，一旦泄露会造成大面积中毒污染，使用时令人提心吊胆。臭氧技术在水质达标的情况下完全没有以上的缺陷。 三、养殖水处理 养殖水因富含有机物，水质很容易出问题，细菌、病毒对鱼虾类的危害十分严重，近几年我国沿海许多养殖厂绝产、减产，大量荒废，致使人工养殖业发展举步维艰。臭氧在养殖水处理，除了灭菌和抑制病毒对鱼虾的感染、传播外，还可以降解有机物，降低化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD），又因其助凝作用，可以改善水质。国外报道，用臭氧处理养殖水，鱼类可增产30%以上，虾类可增产60%以上，对鱼、虾、蟹苗的对比实验，成活率均提高90%多。养殖水使用臭氧，一般对造成危害的病毒细菌，臭氧浓度达就可全部杀死水中细菌，就可作为预防性使用。因为其经济效益显著，在欧美已广泛采用臭氧化处理养殖水。我国近年来由于经济飞速发展，环境治理工作相对滞后造成环境污染加剧，水质污染日益严重，污染水造成鱼类大量死亡屡见不鲜。在环境治理投资大、见效慢的情况下，大范围、大面积地在养殖业推广臭氧水处理工程，可取得经济效益和社会效益双丰收。 另外，臭氧技术产品在循环水、工业废水、生活污水处理等方面的应用技术也比较成熟，效果显著，在当前水资源紧缺的情况下，对提高水的利用率，节约用水意义十分重大。 日常生活中的应用 一、 臭氧是已知可利用的最强的氧化剂之一，在实际使用中，臭氧具有突出的杀菌、消毒、降解农药的作用，是一种高效广谱杀菌剂。臭氧可使细菌、真菌等菌体的蛋白质外壳氧化变性，可杀灭细菌繁殖体和芽胞、病毒、真菌等。常见的大肠杆菌、粪链球菌、金黄色葡萄球菌等，杀灭率在99%以上。臭氧还可以杀灭杆菌病毒、感冒病毒等，臭氧在室内空气中弥漫快而均匀，消毒无死角。 二、 臭氧只杀死病毒细菌，对健康细胞无害，因为健康的细胞具有强大的平衡酶系统。 三、 臭氧可对空气进行杀菌、净化，预防疾病交叉感染，清除卧室、客厅、厨房、卫生间等处的异味。臭氧气体对室内的被褥、衣物、地毯、衣柜、鞋柜、钱币等具有杀菌、消毒、防霉、除尘螨的功效。 四、 我国有些地区日照时间短，湿度大，空气污染较严重，更能显示出臭氧的特殊作用。 五、 臭氧最适宜的方式是将臭氧溶解于水中，形成所谓“臭氧水”。欧美一些发达国家将“臭氧水”称为“万能水”。它的杀菌速度比氯高千倍以上。 六、 臭氧水可对妇女、儿童使用的内衣、内裤、尿布、包被等进行消毒、杀菌处理。 七、 臭氧水可对瓜果蔬菜、肉类进行杀菌消毒，防腐保鲜，清除异味。同时具有降解瓜果、蔬菜表面残留含磷农药的功能，并能延长食品的保鲜期。 八、 臭氧水可清洁皮肤、保养皮肤、减轻化妆品对皮肤的刺激。利用臭氧水冷敷、浸泡烫伤、割伤、撞伤、可加速伤口愈合，防止感染。 九、 臭氧产品可广泛用于：家庭、医院、宾馆、饭店、美容院美发、公共卫生间、食品加工业、学校、幼儿园、敬老院、金融、证券、办公室、娱乐场所、部队、工业、农业、渔业、养殖业环保等领域。 十、臭氧疗法在人体中的作用 （1）使细菌，病毒等失去活性 臭氧能够破坏细胞膜的完整性，从而进入细胞，使其失去活性，并且将他们清除出体外，用健康的细胞来代替它们。 （2）促进循环 对于循环系统疾病，臭氧可以减少或去除血液中血红细胞的结团，恢复其弹性，使其可以通过毛细血管，增强对氧的吸收。同时还可以提高动脉压，降低血液粘性，促进血液循环。而臭氧对血小板的氧化，也可以起到去除废物疏通血管的作用。 （3）促进氧的新陈代谢 臭氧可以促进血红细胞中糖酵解的速率，促进氧在人体组织中的释放。同时还可以刺激自由基清楚剂，酵素是由一些保护性酶产生。加速克雷伯氏循环，提高ATP的产量。还可以NaOH增加一种血管扩张剂的产生。 （4）过氧化酶的形成 臭氧与不饱和脂肪酸反应生成过氧化氢，脂质过氧化产物包括：烷氧基、过氧基、单态痒、臭氧化物、碳化物、烷烃和稀烃等。 （5）恶性毒瘤的分解 臭氧能够抑制毒瘤的生长。另外，臭氧还可以氧化恶性细胞类脂层，吞噬细胞产生H2O2和羧基来杀死细菌和病毒。其原理是臭氧将L-精氨酸转化为鸟氨酸。亚硝酸盐和硝酸盐。 （6）并行的治疗 臭氧并不是药，也不是什么魔法，它只是一种使人体恢复健康的有效的治疗手段。而真正发挥作用的还是人体的免疫系统。臭氧（化学分子式为O3）又名活氧、三子氧、超氧、富氧，广泛存在于地球表面20公里以外的臭氧层，因其能吸收太阳辐射中的绝大部分紫外线，保护地球生物免受伤害，而广为世人关注。 空气中也存在微量臭氧（含量为～），瀑布区、海边、森林区含量最多，一般森林地区臭氧浓度可达到，产生的方式是太阳光的紫外线被小水滴聚光后，将水滴内的氧气反应变为臭氧。尤其在下雨天打雷时，闪电会产生大量臭氧。空气中这些微量臭氧有效抑制了自然界中细菌、霉菌的异常繁殖而保持生态平衡。 1785年，德国人在使用电机时，发现在电机放电时产生一种异味。1840年德国科学家舒贝因（Schonbein）将此异味确定为O3，而命名为OZONE（臭氧）。自此以后，欧洲的科学家率先开始研究臭氧的特性和功用，发现广谱的灭菌效果后，开始工业生产应用，其中瑞典一家牛肉公司用于臭氧对牛肉存储的保鲜，自1870年开始，一直沿用至今。 在19世纪，人们就认识到了臭氧的强氧化作用，发现臭氧对木材、稻草、淀粉、植物色素、天然橡胶、脂肪、动植物油与酒精等物质都有氧化作用。1868年，德•格贝斯（de•Gebeth）获得了臭氧应用技术的第一项专利，用臭氧将煤焦油混合物氧化为适于涂料、油漆使用的产品。1873年，欧洲将臭氧在食糖精制和亚麻漂白方面投入使用。一百多年来臭氧应用已深入到多个领域，对人类的生产技术发展做出了重大贡献。臭氧应用按用途分为水质处理、化学氧化、食品加工保鲜和医疗四个领域，各个领域的应用研究与设备开发都已达到相当高的水平。世界已经形成了独立的臭氧技术产业和部门，1973年建立的国际臭氧协会（IOA）设在加拿大。该协会每两年一次举办国际会议交流各国发展臭氧技术的论文、报告，发达国家都普遍建立了IOA地区性组织，进行学术交流。 二战以后，国际上臭氧应用技术获到了长足发展。首先，1902年，德国帕德博恩建立了第一座用臭氧处理水质的大规模水厂，开创了臭氧水处理的先河，现在世界上已有数千座臭氧水厂。欧美、日本、加拿大等国家的自来水厂应用臭氧已达到普及程度，使用臭氧取代氯消毒净化的自来水，可供直接生饮。矿泉水、纯净水厂家几乎都装备了臭氧设备。美国七十年代初开始利用臭氧处理生活污水，主要是为了灭菌消毒、去除污染物、脱色等达到排放标准。日本则在缺水地区将污水用臭氧处理后作为中水使用。美、日、德、法等国家近年来都建立了大规模的臭氧污水处理厂。其次，工业应用臭氧也已非常普遍，主要用于化工、石油、造纸、纺织和制药、香料工业。食品行业的应用更为普及，1904年欧洲就利用臭氧对保存牛奶、肉制品、奶酪、蛋白等食品进行保鲜处理，三十年代末，美国80%的冷藏蛋库都安装了臭氧发生器。二战后，欧美、日在食品果品、蔬菜保鲜中将臭氧运用到储存、制造、运输等各个环节。在医疗方面，二战时日本就利用臭氧进行人体理疗，俄罗斯则用强气（臭氧化空气）强化体育运动员体质。目前，国际上在医疗方面已有多种用途：如病房、手术室的空气消毒，利用臭氧水进行医用器械消毒，采用臭氧进行牙科疾病治疗（口腔手术及保持口腔无菌），采用臭氧与放射理疗结合治疗癌症，喝臭氧水治疗妇女病，注射臭氧气体治疗瘘痔、静脉曲张等。在保健方面，日本、台湾流行吸强气（含低浓度臭氧的空气）以强身，用臭氧水淋浴身体杀体菌和美容。现在流行的高科技美容，事实上就是应用臭氧美容。而重大国际比赛游泳池、跳水池也都采用臭氧杀菌消毒以保障运动员的身体健康。 科学研究发现，臭氧分子极不稳定，能分解产生氧化能力极强的单原子氧（O）和羟基（OH），迅速破坏细菌、病毒等微生物的内部结构，对各种致病微生物有极强的杀灭作用！臭氧杀菌效果比氯好得多，杀菌速度比氯快200～3000倍以上，能自分解成氧气，不会残留有害物而造成二次污染。

国内外室内空气品质研究的现状1国外的研究现状 历史上旨在减少室外空气污染的努力可以追溯到14世纪，以当时英国伦敦的烟雾法为代表。现代空气污染问题的研究源于1952年的伦敦烟雾事件，经过50多年的研究，人们对空气污染的成因、影响因素和代表性危害都有了全面地认识。同时，控制空气污染的方法或措施也不断完善，并形成了与室外空气污染控制相关的产业。 室内空气质量问题可以追溯到远古时代，以原始人类将火种引入洞穴，引起洞穴烟尘污染为标志。采用科学的办法对待室内空气问题的历史至少可以追溯到20世纪上半叶，1939年美国成立了工业卫生协会（AIHA），这标志着生产环境对人体健康的影响已受到社会关注。对非生产场所，如住宅、办公室、会议室、教室、医院、旅馆、图书馆、候车（机、船）厅等室内空气的关注始于20世纪60年代的北欧和北美，正是在那个时期提出了室内空气质量（IAQ）的概念。当时，促使人们关注室内空气质量问题的原因主要有两个：一是随着环境保护工作的开展和环境科学的发展，人们的环境意识不断加强；二是空调开始普及，为了节省能源，建筑物密闭程度不断提高，门窗开启时间越来越短。同时各种化学制品也开始涌入室内，导致室内化学污染物浓度提高，于是长期在室内滞留的人群常常感到不适。正是那时逐渐出现了“病态建筑综合症（SBS）”和“军团病”等新问题和概念。人们逐渐发现室内空气污染与哮喘和肺癌等疾病的发病率的上升有着密切关系，并注意室内环境质量不一定比室外好，甚至比室外更糟。 围绕室内空气质量的系统研究最初主要着眼于室内与室外空气质量的关系，以及室内空气污染物对人体健康的影响。1965年，荷兰学者Biersteker等进行了世界上第一个系统的、大规模的室内与室外空气质量的关系。他们以鹿特丹60个住户为对象，测定了室内、外SO2和烟尘的关系，获得了空气污染事件期间的室内环境相对安全性、抽烟对于室内气溶胶生成、室内SO2衰减与建筑物新旧程度的关系等重要信息。这一研究表明室内与室外空气质量存在显著的差异，并且揭示室内空气质量对人体健康的影响可能超过室外。随后，关于室内与室外空气质量关系的研究一直未停止过，而且涉及面越来越宽。通过这些研究，人们对各种条件下，不同污染物的室内与室外关系有了全面的认识，并建立了一系列室内与室外空气质量关系的模型。 20世纪60年代开始关于室内空气污染健康效应的研究主要集中在各种人类活动引起的呼吸性健康疾病。同一时期，国外大规模出现装修热。北欧、美国和其他国家先后开始大量使用甲醛制品，如用脲醛树脂和酚醛树脂作原料制成胶粘剂、墙缝填充剂和多种人造板材等。其中，脲甲醛泡沫树脂隔热材料在那个时期曾被大量用于构建房屋，特别是移动住房。于是，大量甲醛释放到室内，很多居住者出现了急性刺激和急性中毒症状，甚至引起中毒性肝炎或是过敏性紫癜。这些问题在当时的社会上引起了很大的震动。于是，工业卫生、环境保护、化学化工和建筑装潢等专业的工作人员围绕着甲醛污染问题，相继开展了环境监测、流行病学调查、临床观察、毒理实验、工艺改革及相应的实际工作和科学研究。 20世纪80年代美国EPA的总暴露量评价方法学研究(TEAM)提供了一个全面评价室内和室外暴露对人体总暴露贡献的模型。这个研究得到了一个令人吃惊的结论：对于挥发性有机化合物来说，通常情况下，室内污染源对人体总暴露的贡献远远高于室外工业污染源。 随着对于室内空气污染问题认识的不断深化，室内环境作为卫生和环境科学的重要组成部分越来越受到重视。一批专门从事室内环境检测、宣传教育、学术研究和学术交流、咨询和评估的机构开始形成。如美国工业卫生协会（AIHA）专门设立了室内环境质量(IEQ)委员会。“国际室内空气质量与气候协会(ISIAQ)”、“美国绿色建筑委员会(USGBC)”和“室内空气质量协会(IAQA)”也于1992年、1993年和1995年相继创立。就连北大西洋公约组织(NATO)这样的军事合作组织也在她的科学与环境事务局所属的高级研究中心开展“室内空气质量(IAQ)科学”的研究和教育培训计划，每年都要在缔约国开展室内环境方面的培训工作。 与此同时，室内空气质量的管理机构也开始在发达国家和地区形成，如美国环保局于1988年在其空气与辐射司下设立室内空气质量(IAQ)程序办公室，1995年又与较早设立的氡分部合并成立了室内环境处，并附设了两个与室内环境相关的国家实验室，在相关部门设立了室内环境的监管、执法机构。如今，美国的学校里都设有室内环境协调员，管理和督导室内环境质量的监测和控制。法国政府也于1999年底成立了国家室内空气监测站，并从2001年开始，每年在全国选择1000个监测点，对典型室内场所的氡、铅、霉菌、过敏源、VOCs、人造矿物纤维、杀虫剂及烟草烟雾等10多种有害物质进行检测，并向公众通报检测结果。我国的香港特别行政区也于1998年在其环境署内设立了室内环境主管部门，并于1999年公布了楼宇的IAQ指南。在室内环境管理机构的指导下，室内环境立法也开始进行，到目前为止，欧美各发达国家，亚洲的日本、韩国和我国香港地区，以及世界卫生组织已建立比较完善的室内环境法规。 2 国内研究的现状 我国最初大规模出现室内空气污染是在20世纪80年代。为了改善城镇居民居住条件，各地大规模建造单元式居民楼，装空调的人数也为数不少。在居住条件大幅度改善的同时，室内空气品质却不断恶化。 较之国外，我国研究室内空气品质起步较晚，我国从事住宅室内空气污染的研究始于70年代，当时主要是中国预防医学科学院钮式如研究员的研究室，出发点是研究室内通风，并针对二氧化碳等室内空气污染物。到1980年，中国预防医学科学院何兴舟研究员所领导的环境流行病研究室开始了云南宣威地区农村室内燃料燃烧与癌症并发率关系的研究，这是我国较早的室内空气污染与健康关系的研究。同年，武汉市卫生防疫站的杨旭医师在城区开展了室内空气污染的研究工作。1984年，在全国防疫站系统开展了大量的室内空气污染调查工作。最为突出的是1988-1990年间中国预防医学科学院秦钰慧研究员所领导的中国五城市室内空气污染与健康关系的调查研究，研究历时两年，空气污染物包括IP，二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等等；人群包括小学生、中学生、社会居民；健康指标包括：肺功能、碳氧血红蛋白等，文章多次在国际会议上发表，特别是在芬兰赫尔辛基大会（IndoorAir’93）时作过报告，是那次千人大会上的重要发言。至此，我国的室内空气污染研究还是集中在燃料上。 到了90年代，随着人们生活水平的提高，引起居室室内空气污染最主要的原因是由于不良装修，即在装修过程中使用了大量有害物质如甲醛、挥发性有机物等一些装饰材料。而传统的室内污染物，如SO2、CO、CO2、NOx等由于抽油烟机的广泛采用和燃料结构的变化，对室内空气的污染程度已大大降低。1993年杨旭副主任医师首先开始了建筑物装饰材料的污染研究。1995年秦钰慧研究员组织“室内化学品与健康关系的研究”，室内空气质量和装饰建材研究是其重要的方面。以此着手制定我国室内空气标准。此后中国预防医学科学院数次举办过关于室内空气质量研讨会。国家环境保护总局于2000年8-9月召开“室内空气质量相关法规及污染控制技术培训班”，2001年5月，中国科学技术协会过程学会联合会举办了“全国室内环境质量研讨会”。 目前国内室内空气污染研究最主要的包括两个方面。一是制订全面科学的室内空气质量标准。由于我国室内空气污染问题只是近十几年才出现，人们强烈意识到室内空气污染的问题并引起全社会广泛的关注才刚刚是近几年的事。国家还没有制定全面的法律、法规。我国参与室内空气污染问题管理的政府机构包括卫生部、国家质量监督检验检疫总局、建材局和建设部，国家环保总局虽然没有具体参与室内空气质量的管理工作，但确切地说早在1994年就参与了相关工作。我国标准的制定缺乏基础研究的支持，标准的制定，尤其是室内空气质量标准的制定，直接关系到人体健康，需要毒理学试验结果作依据，并且要进行卫生学的分析和评价，这样的工作不是一个检测机构就能够完成的。二是污染源控制，这是我国目前室内空气污染研究的一个热点问题。消除污染根本方法是消灭污染源，如对能产生甲醛的脲醛泡沫塑料和产生石棉粉尘的石棉等建筑材料停止使用等措施无疑是有效的，但这必须有相应的法规来保证。一方面，用通过立法在生产过程中尽量控制这些建筑材料的污染物含量，使得有害物质含量低的产品进入市场；另一方面，需要对室内究竟有哪些污染源、这些污染源可能产生什么样的污染物以及这些污染物的释放特征进行研究，这样就可以在装修过程中对有可能造成室内空气污染的污染源进行控制。污染源的研究以人工环境气候箱(testing chamber)的模拟研究为主要手段，通过考察一些环境因子，如温度、湿度、空气更新速率等对污染物浓度分布的影响，模拟释放过程，建立数学模型及评价系统。扩散模型是最常用的方法，目前已将污染物在材料内部的扩散过程及在表层的解析过程结合起来。国内利用人工环境气候箱对板材中的甲醛，油漆、涂料中的可挥发性有机物的释放特征已经进行了比较广泛的研究，但这些还远远不够。

1.大气污染的概念大气是由一定比例的氮、氧、二氧化碳、水蒸气和固体杂质微粒组成的混和物。就干洁空气而言，按体积计算，在标准状态下，氮气占％，氧气占％，氩气占％，二氧化碳占％，而其他气体的体积则是微乎其微的。各种自然变化往往会引起大气成分的变化。例如，火山爆发时有大量的粉尘和二氧化碳等气体喷射到大气中，造成火山喷发地区烟雾弥漫，毒气熏人；雷电等自然原因引起的森林大面积火灾也会增加二氧化碳和烟粒的含量等等。一般来说，这种自然变化是局部的，短时间的。随着现代工业和交通运输的发展，向大气中持续排放的物质数量越来越多，种类越来越复杂，引起大气成分发生急剧的变化。当大气正常成分之外的物质达到对人类健康、动植物生长以及气象气候产生危害的时候，我们就说大气受了污染。2.大气的主要污染源和污染物大气污染源就是大气污染物的来源，主要有以下三个：（1）工业：工业是大气污染的一个重要来源。工业排放到大气中的污染物种类繁多，性质复杂，有烟尘、硫的氧化物、氮的氧化物、有机化合物、卤化物、碳化合物等。其中有的是烟尘，有的是气体。（2）生活炉灶与采暖锅炉：城市中大量民用生活炉灶和采暖锅炉需要消耗大量煤炭，煤炭在燃烧过程中要释放大量的灰尘、二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳等有害物质污染大气。特别是在冬季采暖时，往往使污染地区烟雾弥漫，呛得人咳嗽，这也是一种不容忽视的污染源。（3）交通运输：汽车、火车、飞机、轮船是当代的主要运输工具，它们烧煤或石油产生的废气也是重要的污染物。特别是城市中的汽车，量大而集中，排放的污染物能直接侵袭人的呼吸器官，对城市的空气污染很严重，成为大城市空气的主要污染源之一。汽车排放的废气主要有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和碳氢化合物等，前三种物质危害性很大。3.大气污染的危害大气污染的危害主要有以下几个方面：（1）对人体健康的危害：人需要呼吸空气以维持生命。一个成年人每天呼吸大约2万多次，吸入空气达15～20立方米。因此，被污染了的空气对人体健康有直接的影响。大气污染物对人体的危害是多方面的，主要表现是呼吸道疾病与生理机能障碍，以及眼鼻等粘膜组织受到刺激而患病。比如，1952年12月5～8日英国伦敦发生的煤烟雾事件死亡4000人。人们把这个灾难的烟雾称为"杀人的烟雾"。据分析，这是因为那几天伦敦无风有雾，工厂烟囱和居民取暖排出的废气烟尘弥漫在伦敦市区经久不散，烟尘最高浓度达毫克/米3，二氧化硫的日平均浓度竟达到毫升/米3。二氧化硫经过某种化学反应，生成硫酸液沫附着在烟尘上或凝聚在雾滴上，随呼吸进入器官，使人发病或加速慢性病患者的死亡。由上例可知，大气中污染物的浓度很高时，会造成急性污染中毒，或使病状恶化，甚至在几天内夺去几千人的生命。其实，即使大气中污染物浓度不高，但人体成年累月呼吸这种污染了的空气，也会引起慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿及肺癌等疾病。（2）对植物的危害：大气污染物，尤其是二氧化硫、氟化物等对植物的危害是十分严重的。当污染物浓度很高时，会对植物产生急性危害，使植物叶表面产生伤斑，或者直接使叶枯萎脱落；当污染物浓度不高时，会对植物产生慢性危害，使植物叶片褪绿，或者表面上看不见什么危害症状，但植物的生理机能已受到了影响，造成植物产量下降，品质变坏。（3）对天气和气候的影响：大气污染物对天气和气候的影响是十分显著的，可以从以下几个方面加以说明：① 减少到达地面的太阳辐射量：从工厂、发电站、汽车、家庭取暖设备向大气中排放的大量烟尘微粒，使空气变得非常浑浊，遮挡了阳光，使得到达地面的太阳辐射量减少。据观测统计，在大工业城市烟雾不散的日子里，太阳光直接照射到地面的量比没有烟雾的日子减少近40％。大气污染严重的城市，天天如此，就会导致人和动植物因缺乏阳光而生长发育不好。② 增加大气降水量：从大工业城市排出来的微粒，其中有很多具有水气凝结核的作用。因此，当大气中有其他一些降水条件与之配合的时候，就会出现降水天气。在大工业城市的下风地区，降水量更多。③ 下酸雨：有时候，从天空落下的雨水中含有硫酸。这种酸雨是大气中的污染物二氧化硫经过氧化形成硫酸，随自然界的降水下落形成的。硫酸雨能使大片森林和农作物毁坏，能使纸品、纺织品、皮革制品等腐蚀破碎，能使金属的防锈涂料变质而降低保护作用，还会腐蚀、污染建筑物。④ 增高大气温度：在大工业城市上空，由于有大量废热排放到空中，因此，近地面空气的温度比四周郊区要高一些。这种现象在气象学中称做"热岛效应"。⑤ 对全球气候的影响：近年来，人们逐渐注意到大气污染对全球气候变化的影响问题。经过研究，人们认为在有可能引起气候变化的各种大气污染物质中，二氧化碳具有重大的作用。从地球上无数烟囱和其他种种废气管道排放到大气中的大量二氧化碳，约有50％留在大气里。二氧化碳能吸收来自地面的长波辐射，使近地面层空气温度增高，这叫做"温室效应"。经粗略估算，如果大气中二氧化碳含量增加25％，近地面气温可以增加～2℃。如果增加100％，近地面温度可以增高～6℃。有的专家认为，大气中的二氧化碳含量照现在的速度增加下去，若干年后会使得南北极的冰熔化，导致全球的气候异常。4.大气污染的防治大气污染的防治措施很多，但最根本的一条是减少污染源。一般采用以下几种措施：（1）工业合理布局：这是解决大气污染的重要措施。工厂不宜过分集中，以减少一个地区内污染物的排放量。另外，还应把有原料供应关系的化工厂放在一起，通过对废气的综合利用，减少废气排放量。（2）区域采暖和集中供热：分散于千家万户的炉灶和市内密如树林的矮烟囱，是煤烟粉尘污染的主要污染源。采取区域采暖和集中供热的方法，即用设立在郊外的几个大的、具有高效率除尘设备的热电厂代替千家万户的炉灶，是消除煤烟的一项重要措施。（3）减少交通废气的污染：减少汽车废气污染，关键在于改进发动机的燃烧设计和提高汽油的燃烧质量，使油得到充分的燃烧，从而减少有害废气。（4）改变燃料构成：实行自煤向燃气的转换，同时加紧研究和开辟其他新的能源，如太阳能、氢燃料、地热等。这样，可以大大减轻烟尘的污染。（5）绿化造林：茂密的林丛能降低风速，使空气中携带的大粒灰尘下降。树叶表面粗糙不平，有的有绒毛，有的能分泌粘液和油脂，因此能吸附大量飘尘。蒙尘的叶子经雨水冲洗后，能继续吸附飘尘。如此往复拦阻和吸附尘埃，能使空气得到净化。大气污染的危害根据国际标准化组织做出的定义，大气污染“通常系指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此而危害了人体健康、舒适感和环境”。由地表至1000千米左右的高空的大气层，一般可认为是由干燥、清洁的空气、水蒸气和各种杂质三部分组成的。干燥、清洁的空气的组成是基本不变的，水蒸气的含量因时因地变化，各种杂质（如粉尘、烟、有害气体等）则因自然因素或人类活动的影响，无论其种类还是含量，变动都很大，甚至导致大气污染。导致大气污染的自然因素包括火山活动、森林火灾、海啸、土壤和岩石的风化以及大气圈中空气运动等自然现象。一般说来，由于自然环境的自净机能，各种自然现象一般多能自动协调生态系统的动平衡关系。人类活动包括生活活动和生产活动，而防止大气污染的主要对象，首先是生产活动。人类活动所造成的空气污染主要来自三个方面：1．燃料的燃烧过程；2．工业生产过程；3．交通运输等。其中燃料燃烧（包括煤、汽油、柴油、天然气等）产生的空气污染物约占全部污染物的70％；工业生产产生的空气污染物约占20％；机动车产生的空气污染物约占10％。这些空气污染物按其存在状态可分为气溶胶态污染物和气态污染物。气溶胶系指沉降速度可以忽略的固体粒子、液体粒子或液体粒子在空气介质中的悬浮体，如粉尘、烟、飞灰、液滴、轻雾、黑烟、雾等。气态污染物大体有五个方面，以二氧化硫为主的含硫化合物；以氧化氮和二氧化氮为主的含氮化合物；碳的氧化物；碳氢化合物及卤素化合物等。这些空气污染物主要通过呼吸道吸入、消化道吞入和皮肤接触三条途径侵入人体。其中以呼吸道吸入为最多，最危险。空气污染物对人体健康的危害大多表现为呼吸道疾病。在高浓度污染物的突然作用下可造成急性中毒，甚至在短时间内死亡。例如，1952年英国伦敦发生的震惊世界的“烟雾”事件，四天内就死了四千多人。长期接触低浓度污染物，会引起慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿等，甚至会引起肺癌。除此之外，空气污染物对植物、动物、农作物、器物（建筑物、器具等）、气候等都会产生有害的影响大气污染对人体的危害主要表现为呼吸道疾病；对植物可使其生理机制受抑制，生长不良，抗病抗虫能力减弱，甚至死亡；大气污染还能对气候产生不良影响，如降低能见度，减少太阳的辐射(据资料表明，城市太阳辐射强度和紫外线强度要分别比农村减少10～30%和10～25%)而导致城市佝偻发病率的增加；大气污染物能腐蚀物品，影响产品质量；近十几年来，不少国家发现酸雨，雨雪中酸度增高，使河湖、土壤酸化、鱼类减少甚至灭绝，森林发育受影响，这与大气污染是有密切关系的。各种大气污染物对人体的影响。煤烟引起支气管炎等。如果煤烟中附有各种工业粉尘(如金属颗粒)，则可引起相应的尘肺等疾病。硫酸烟雾对皮肤、眼结膜、鼻粘膜、咽喉等均有强烈刺激和损害。严重患者如并发胃穿孔、声带水肿、狭窄、心力衷竭或胃脏刺激症状均有生命危险。铅略超大气污染允许深度以上时，可引起红血球碍害等慢性中毒症状，高浓度时可引起强烈的急性中毒症状。二氧化硫浓度为1－5ppm时可闻到嗅味，5ppm长吸入可引起心悸、呼吸困难等心肺疾病。重者可引起反射性声带痉挛，喉头水肿以至窒息。氧化氮主要指一氧化氮和二氧化氮，中毒的特征是对深部呼吸道的作用，重者可臻肺坏疽；对粘膜、神经系统以及造血系统均有损害，吸入高浓度氧化氮时可出现窒息现象。一氧化碳对血液中的血色素亲和能力比氧大210倍，能引起严重缺氧症状即煤气中毒。约100ppm时就可使人感到头痛和疲劳。臭氧其影响较复杂，轻病表现肺活量少，重病为支气管炎等。硫化氢浓度为100ppm吸入2－15分钟可使人嗅觉疲劳，高浓度时可引起全身碍害而死亡。氰化物轻度中毒有粘膜刺激症状，重者可使意识逐渐昏，虽直性痉挛，血压下降，迅速发生呼吸障碍而死亡。氰化物中毒后遗症为头痛，失语症、癫痫发作等。氰化物蒸汽可引起急性结膜充血、气喘等。氟化物可由呼吸道、胃肠道或皮肤侵入人体，主要使骨骼、造血、神经系统、牙齿以及皮肤粘膜等受到侵害。重者或因呼吸麻痹、虚脱等而死亡。氯主要通过呼吸道和皮肤粘膜对人体发生中毒作用。当空气中氯的浓度达～毫克/升时，30～60分钟即可致严重中毒，如空气中氯的浓度达3毫克/升时，则可引起肺内化学性烧伤而迅速死亡。

国外无线传感器研究现状论文

更小、更廉价的低功耗计算设备代表的“后 PC 时代”冲破了传统台式计算机和高性能服务器的设计模式;普遍的网络化带来的计算处理能力是难以估量的;微机电系统(micro-electro-mechanism system,简称 MEMS)的迅速发展奠定了设计和实现片上系统(system on chip,简称 SOC)的基础.以上 3 方面的高度集成又孕育出了许多新的信息获取和处理模式,传感器网络就是其中一例.随机分布的集成有传感器、 数据处理单元和通信模块的微小节点通过自组织的方式构成网络,借助于节点中内置的形式多样的传感器测量所在周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号,从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等众多我们感兴趣的物质现象.在通信方式上,虽然可以采用有线、无线、红外和光等多种形式,但一般认为短距离的无线低功率通信技术最适合传感器网络使用,为明确起见,一般称作无线传感器网络.但也不绝对,Berkeley 的 Smart Dust因为可以像尘埃一样悬浮在空中,有效地避免了障碍物的遮挡,因此采用光作为通信介质. 无线传感器网络与传统的无线网络(如 WLAN 和蜂窝移动电话网络)有着不同的设计目标,后者在高度移动的环境中通过优化路由和资源管理策略最大化带宽的利用率,同时为用户提供一定的服务质量保证.在无线传感器网络中,除了少数节点需要移动以外,大部分节点都是静止的.因为它们通常运行在人无法接近的恶劣甚至危险的远程环境中,能源无法替代,设计有效的策略延长网络的生命周期成为无线传感器网络的核心问题.当然,从理论上讲,太阳能电池能持久地补给能源,但工程实践中生产这种微型化的电池还有相当的难度.在无线传感器网络的研究初期,人们一度认为成熟的Internet技术加上Ad-hoc路由机制对传感器网络的设计是足够充分的,但深入的研究表明:传感器网络有着与传统网络明显不同的技术要求.前者以数据为中心,后者以传输数据为目的.为了适应广泛的应用程序,传统网络的设计遵循着“端到端”的边缘论思想,强调将一切与功能相关的处理都放在网络的端系统上,中间节点仅仅负责数据分组的转发,对于传感器网络,这未必是一种合理的选择.一些为自组织的 Ad-hoc 网络设计的协议和算法未必适合传感器网络的特点和应用的要求.节点标识(如地址等)的作用在传感器网络中就显得不是十分重要,因为应用程序不怎么关心单节点上的信息;中间节点上与具体应用相关的数据处理、融合和缓存也显得很有必要.在密集性的传感器网络中,相邻节点间的距离非常短,低功耗的多跳通信模式节省功耗,同时增加了通信的隐蔽性,也避免了长距离的无线通信易受外界噪声干扰的影响.这些独特的要求和制约因素为传感器网络的研究提出了新的技术问题. 这是引用软件学报《无线传感器网络》的一段话。国内做的好的无线传感器网络/物联网：中科院、国防科大、哈工大、西北工业大学等等国外相当好的：UC Berkeley、mit 、 贝尔实验室、韩国诸多院校、香港科技大学（这个大家都是这么归类的，不是我卖国）等。提问者可以上中国知网搜EI源刊看一看国内研究现状再上google学术搜索wsn，如果有条件就直接去sci的搜索平台搜一下研究现状。

浅谈传感器的现状以及发展趋势2007-1-25 16:39:00 转:中国工控展览网 供稿1 微型化（Micro）为了能够与信息时代信息量激增、要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋势保持一致，对于传感器性能指标（包括精确性、可靠性、灵敏性等）的要求越来越严格；与此同时，传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程，因此还要求传感器必须配有标准的输出模式；而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求，所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取代；后者主要由硅材料构成，具有体积小、重量轻、反应快、灵敏度高以及成本低等优点。 由计算机辅助设计（CAD）技术和微机电系统（MEMS）技术引发的传感器微型化目前，几乎所有的传感器都在由传统的结构化生产设计向基于计算机辅助设计（CAD）的模拟式工程化设计转变，从而使设计者们能够在较短的时间内设计出低成本、高性能的新型系统，这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能够满足科技发展需求的微型化的方向发展。对于微机电系统（MEMS）的研究工作始于20世纪60年代，其研究范畴涉及材料科学、机械控制、加工与封装工艺、电子技术以及传感器和执行器等多种学科，是一个极具前景的新兴研究领域。MEMS的核心技术是研究微电子与微机械加工与封装技术的巧妙结合，期望能够由此而制造出体积小巧但功能强大的新型系统。经过几十年的发展，尤其最近十多年的研究与发展，MEMS技术已经显示出了巨大的生命力，此项技术的有效采用将信息系统的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了一个新的高度。在当前技术水平下，微切削加工技术已经可以生产出来具有不同层次的3D微型结构，从而可以生产出体积非常微小的微型传感器敏感元件，象毒气传感器、离子传感器、光电探测器这样的以硅为主要构成材料的传感/探测器都装有极好的敏感元件[1]，[2]。目前，这一类元器件已作为微型传感器的主要敏感元件被广泛应用于不同的研究领域中。 微型传感器应用现状就当前技术发展现状来看，微型传感器已经对大量不同应用领域，如航空、远距离探测、医疗及工业自动化等领域的信号探测系统产生了深远影响；目前开发并进入实用阶段的微型传感器已可以用来测量各种物理量、化学量和生物量，如位移、速度/加速度、压力、应力、应变、声、光、电、磁、热、PH值、离子浓度及生物分子浓度等2 智能化（Smart）智能化传感器（Smart Sensor）是20世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科的新型传感器系统。此类传感器系统一经问世即刻受到科研界的普遍重视，尤其在探测器应用领域，如分布式实时探测、网络探测和多信号探测方面一直颇受欢迎，产生的影响较大。 智能化传感器的特点智能化传感器是指那些装有微处理器的，不但能够执行信息处理和信息存储，而且还能够进行逻辑思考和结论判断的传感器系统。这一类传感器就相当于是微型机与传感器的综合体一样，其主要组成部分包括主传感器、辅助传感器及微型机的硬件设备。如智能化压力传感器，主传感器为压力传感器，用来探测压力参数，辅助传感器通常为温度传感器和环境压力传感器。采用这种技术时可以方便地调节和校正由于温度的变化而导致的测量误差，而环境压力传感器测量工作环境的压力变化并对测定结果进行校正；而硬件系统除了能够对传感器的弱输出信号进行放大、处理和存储外，还执行与计算机之间的通信联络。通常情况下，一个通用的检测仪器只能用来探测一种物理量，其信号调节是由那些与主探测部件相连接着的模拟电路来完成的；但智能化传感器却能够实现所有的功能，而且其精度更高、价格更便宜、处理质量也更好。与传统的传感器相比，智能化传感器具有以下优点：1．智能化传感器不但能够对信息进行处理、分析和调节，能够对所测的数值及其误差进行补偿，而且还能够进行逻辑思考和结论判断，能够借助于一览表对非线性信号进行线性化处理，借助于软件滤波器滤波数字信号。此外，还能够利用软件实现非线性补偿或其它更复杂的环境补偿，以改进测量精度。2．智能化传感器具有自诊断和自校准功能，可以用来检测工作环境。当工作环境临近其极限条件时，它将发出告警信号，并根据其分析器的输入信号给出相关的诊断信息。当智能化传感器由于某些内部故障而不能正常工作时，它能够借助其内部检测链路找出异常现象或出了故障的部件。3．智能化传感器能够完成多传感器多参数混合测量，从而进一步拓宽了其探测与应用领域，而微处理器的介入使得智能化传感器能够更加方便地对多种信号进行实时处理。此外，其灵活的配置功能既能够使相同类型的传感器实现最佳的工作性能，也能够使它们适合于各不相同的工作环境。4．智能化传感器既能够很方便地实时处理所探测到的大量数据，也可以根据需要将它们存储起来。存储大量信息的目的主要是以备事后查询，这一类信息包括设备的历史信息以及有关探测分析结果的索引等；5．智能化传感器备有一个数字式通信接口，通过此接口可以直接与其所属计算机进行通信联络和交换信息。此外，智能化传感器的信息管理程序也非常简单方便，譬如，可以对探测系统进行远距离控制或者在锁定方式下工作，也可以将所测的数据发送给远程用户等。 智能化传感器的发展与应用现状目前，智能化传感器技术正处于蓬勃发展时期，具有代表意义的典型产品是美国霍尼韦尔公司的ST-3000系列智能变送器和德国斯特曼公司的二维加速度传感器，以及另外一些含有微处理器（MCU）的单片集成压力传感器、具有多维检测能力的智能传感器和固体图像传感器（SSIS）等。与此同时，基于模糊理论的新型智能传感器和神经网络技术在智能化传感器系统的研究和发展中的重要作用也日益受到了相关研究人员的极大重视。指出的一点是：目前的智能化传感器系统本身尽管全都是数字式的，但其通信协议却仍需借助于4～20 mA的标准模拟信号来实现。一些国际性标准化研究机构目前正在积极研究推出相关的通用现场总线数字信号传输标准；不过，在眼下过渡阶段仍大多采用远距离总线寻址传感器（HART）协议，即Highway Addressable Remote Transducer。这是一种适用于智能化传感器的通信协议，与目前使用4～20mA模拟信号的系统完全兼容，模拟信号和数字信号可以同时进行通信，从而使不同生产厂家的产品具有通用性。能化传感器多用于压力、力、振动冲击加速度、流量、温湿度的测量，如美国霍尼韦尔公司的ST3000系列全智能变送器和德国斯特曼公司的二维加速度传感器就属于这一类传感器。另外，智能化传感器在空间技术研究领域亦有比较成功的应用实例[6]。发展中，智能化传感器无疑将会进一步扩展到化学、电磁、光学和核物理等研究领域。可以预见，新兴的智能化传感器将会在关系到全人类国民生的各个领域发挥越来越大作用。3 多功能传感器（Multifunction）如前所述，通常情况下一个传感器只能用来探测一种物理量，但在许多应用领域中，为了能够完美而准确地反映客观事物和环境，往往需要同时测量大量的物理量。由若干种敏感元件组成的多功能传感器则是一种体积小巧而多种功能兼备的新一代探测系统，它可以借助于敏感元件中不同的物理结构或化学物质及其各不相同的表征方式，用单独一个传感器系统来同时实现多种传感器的功能。随着传感器技术和微机技术的飞速发展，目前已经可以生产出来将若干种敏感元件综装在同一种材料或单独一块芯片上的一体化多功能传感器。 多功能传感器的执行规则和结构模式概括来讲，多功能传感器系统主要的执行规则和结构模式包括：（1） 多功能传感器系统由若干种各不相同的敏感元件组成，可以用来同时测量多种参数。譬如，可以将一个温度探测器和一个湿度探测器配置在一起（即将热敏元件和湿敏元件分别配置在同一个传感器承载体上）制造成一种新的传感器，这样，这种新的传感器就能够同时测量温度和湿度。（2） 将若干种不同的敏感元件精巧地制作在单独的一块硅片中，从而构成一种高度综合化和小型化的多功能传感器。由于这些敏感元件是被综装在同一块硅片中的，它们无论何时都工作在同一种条件下，所以很容易对系统误差进行补偿和校正。（3）借助于同一个传感器的不同效应可以获得不同的信息。以线圈为例，它所表现出来的电容和电感是各不相同的。（4）在不同的激励条件下，同一个敏感元件将表现出来不同的特征。而在电压、电流或温度等激励条件均不相同的情况下，由若干种敏感元件组成的一个多功能传感器的特征可想而知将会是多么的千差万别！有时候简直就相当于是若干个不同的传感器一样，其多功能特征可谓名副其实。 多功能传感器的研制与应用现状多功能传感器无疑是当前传感器技术发展中一个全新的研究方向，日前有许多学者正在积极从事于该领域的研究工作。如将某些类型的传感器进行适当组合而使之成为新的传感器，如用来测量流体压力和互异压力的组合传感器。又如，为了能够以较高的灵敏度和较小的粒度同时探测多种信号，微型数字式三端口传感器可以同时采用热敏元件、光敏元件和磁敏元件；这种组配方式的传感器不但能够输出模拟信号，而且还能够输出频率信号和数字信号.从目前的发展现状来看，最热门的研究领域也许是各种类型的仿生传感器了，而且在感触、刺激以及视听辨别等方面已有最新研究成果问世。从实用的角度考虑，多功能传感器中应用较多的是各种类型的多功能触觉传感器，譬如人造皮肤触觉传感器就是其中之一，这种传感器系统由PVDF材料、无触点皮肤敏感系统以及具有压力敏感传导功能的橡胶触觉传感器等组成。据悉，美国MERRITT公司研制开发的无触点皮肤敏感系统获得了较大的成功，其无触点超声波传感器、红外辐射引导传感器、薄膜式电容传感器、以及温度、气体传感器等在美国本土应用甚广。与其它方面的研究成果相比，目前在人工嗅觉方面的研究还似乎远远不尽人意。由于嗅觉元件接收到的判别信号是非常复杂的，其中总是混合着成千上万种化学物质，这就使得嗅觉系统处理起这些信号来异常错综复杂。人工嗅觉传感系统的典型产品是功能各异的Electronic nose（电子鼻），近10多年来，该技术的发展很快，目前已有数种商品化的产品在国际市场流通，美、法、德、英等国家均有比较先进的电子鼻产品问世。“电子鼻”系统通常由一个交叉选择式气体传感器阵列和相关的数据处理技术组成，并配以恰当的模式识别系统，具有识别简单和复杂气味的能力，主要用来解决一般情况下的气味探测问题。根据应用对象的不同，“电子鼻”系统传感器阵列中传感器的构成材料及配置数量亦有所不同，其中，构成材料包括金属氧化物半导体、导电聚合物、石英晶振等，配置数量则从几个到数十个不等。总之，“电子鼻”系统是气体传感器技术和信息处理技术进行有效结合的高科技产物，其气体传感器的体积很小，功耗也很低，能够方便地捕获并处理气味信号。气流经过气体传感器阵列进入到“电子鼻”系统的信号预处理元件中，最后由阵列响应模式来确定其所测气体的特征。阵列响应模式采用关联法、最小二乘法、群集法以及主要元素分析法等方法对所测气体进行定性和定量鉴别。美国Cyranosciences公司生产的Cyranose 320电子鼻是目前技术较为先进、适用范围也比较广的嗅觉传感系统之一，该系统主要由传感器阵列和数据分析算法两部分组成，其基本技术是将若干个独特的薄膜式碳-黑聚合物复合材料化学电阻器配置成一个传感器阵列，然后采用标准的数据分析技术，通过分析由此传感器阵列所收集到的输出值的办法来识别未知分析物。据称，Cyranose 320电子鼻的适用范围包括食品与饮料的生产与保鲜、环境保护、化学品分析与鉴定、疾病诊断与医药分析以及工业生产过程控制与消费品的监控与管理等。4 无线网络化（wireless networked）无线网络对我们来说并不陌生，比如手机，无线上网，电视机。传感器对我们来说也不陌生，比如温度传感器、压力传感器，还有比较新颖的气味传感器。但是，把二者结合在起来，提出无线传感器网络（Wireless Sensor Networks）这个概念，却是近几年才发生的事情。这个网络的主要组成部分就是一个个可爱的传感器节点。说它们可爱，是因为它们的体积都非常小巧。这些节点可以感受温度的高低、湿度的变化、压力的增减、噪声的升降。更让人感兴趣的是，每一个节点都是一个可以进行快速运算的微型计算机，它们将传感器收集到的信息转化成为数字信号，进行编码，然后通过节点与节点之间自行建立的无线网络发送给具有更大处理能力的服务器 传感器网络传感器网络是当前国际上备受关注的、由多学科高度交叉的新兴前沿研究热点领域。传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端。从而真正实现“无处不在的计算”理念。传感器网络的研究采用系统发展模式，因而必须将现代的先进微电子技术、微细加工技术、系统SOC（system-on-chip）芯片设计技术、纳米材料与技术、现代信息通讯技术、计算机网络技术等融合，以实现其微型化、集成化、多功能化及系统化、网络化，特别是实现传感器网络特有的超低功耗系统设计。传感器网络具有十分广阔的应用前景，在军事国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多领域都有重要的科研价值和巨大实用价值，已经引起了世界许多国家军界、学术界和工业界的高度重视，并成为进入2000 年以来公认的新兴前沿热点研究领域，被认为是将对二十一世纪产生巨大影响力的技术之一。 传感器网络研究热点问题和关键技术传感器网络以应用为目标，其构建是一个庞大的系统工程，涉及到的研究工作和需要解决的问题在每一个层面上都很多。对无线传感器网络系统结构及界面接口技术的研究意义重大。如果我们把传感器网络按其功能抽象成五个层次的话，将会包括基础层（传感器集合）、网络层（通信网络）、中间件层、数据处理和管理层以及应用开发层。其中，基础层以研究新型传感器和传感系统为核心，包括应用新的传感原理、使用新的材料以及采用新的结构设计等，以降低能耗、提高敏感性、选择性、响应速度、动态范围、准确度、稳定性以及在恶劣环境条件下工作的能力。 传感器网络的应用研究传感器网络有着巨大的应用前景，被认为是将对21 世纪产生巨大影响力的技术之一。已有和潜在的传感器应用领域包括：军事侦察、环境监测、医疗、建筑物监测等等。随着传感器技术、无线通信技术、计算技术的不断发展和完善，各种传感器网络将遍布我们生活环境，从而真正实现“无处不在的计算”。以下简要介绍传感器网络的一些应用。（1）军事应用传感器网络研究最早起源于军事领域，实验系统有海洋声纳监测的大规模传感器网络，也有监测地面物体的小型传感器网络。现代传感器网络应用中，通过飞机撒播、特种炮弹发射等手段，可以将大量便宜的传感器密集地撒布于人员不便于到达的观察区域如敌方阵地内，收集到有用的微观数据；在一部分传感器因为遭破坏等原因失效时，传感器网络作为整传感器网络体仍能完成观察任务。传感器网络的上述特点使得它具有重大军事价值，可以应用于如下一些场景中：▉监测人员、装备等情况以及单兵系统：通过在人员、装备上附带各种传感器，可以让各级指挥员比较准确、及时地掌握己方的保存状态。通过在敌方阵地部署各种传感器，可以了解敌方武器部署情况，为己方确定进攻目标和进攻路线提供依据。▉监测敌军进攻：在敌军驻地和可能的进攻路线上部署大量传感器，从而及时发现敌军的进攻行动、争取宝贵的应对时间。并可根据战况快速调整和部署新的传感器网络。▉评估战果：在进攻前后，在攻击目标附近部署传感器网络，从而收集目标被破坏程度的数据。▉核能、生物、化学攻击的侦察：借助于传感器网络可以及早发现己方阵地上的生、化污染，提供快速反应时间从而减少损失。不派人员就可以获取一些核、生、化爆炸现场的详细数据。（2）环境应用应用于环境监测的传感器网络，一般具有部署简单、便宜、长期不需更换电池、无需派人现场维护的优点。通过密集的节点布置，可以观察到微观的环境因素，为环境研究和环境监测提供了崭新的途径传感器网络研究在环境监测领域已经有很多的实例。这些应用实例包括：对海岛鸟类生活规律的观测；气象现象的观测和天气预报；森林火警；生物群落的微观观测等▉洪灾的预警：通过在水坝、山区中关键地点合理地布置一些水压、土壤湿度等传感器，可以在洪灾到来之前发布预警信息，从而及时排除险情或者减少损失。▉农田管理：通过在农田部署一定密度的空气温度、土壤湿度、土壤肥料含量、光照强度、风速等传感器，可以更好地对农田管理微观调控，促进农作物生长。（3）家庭应用建筑及城市管理各种无线传感器可以灵活方便地布置于建筑物内，获取室内环境参数，从而为居室环境控制和危险报警提供依据。▉ 智能家居：通过布置于房间内的温度、湿度、光照、空气成分等无线传感器，感知居室不同部分的微观状况，从而对空调、门窗以及其他家电进行自动控制，提供给人们智能、舒适的居住环境[16]。▉建筑安全：通过布置于建筑物内的图像、声音、气体检测、温度、压力、辐射等传感器，发现异常事件及时报警，自动启动应急措施。▉智能交通：通过布置于道路上的速度、识别传感器，监测交通流量等信息，为出行者提供信息服务，发现违章能及时报警和记录[17]。反恐和公共安全通过特殊用途的传感器，特别是生物化学传感器监测有害物、危险物的信息，最大限度地减少其对人民群众生命安全造成的伤害。（4）结论无线传感器网络有着十分广泛的应用前景，它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有具有巨大的运用价值，在未来还将在许多新兴领域体现其优越性，如家用、保健、交通等领域。我们可以大胆的预见，将来无线传感器网络将无处不在，将完全融入我们的生活。比如微型传感器网最终可能将家用电器、个人电脑和其他日常用品同互联网相连，实现远距离跟踪，家庭采用无线传感器网络负责安全调控、节电等。无线传感器网络将是未来的一个无孔不入的十分庞大的网络，其应用可以涉及到人类日常生活和社会生产活动的所有领域。但是，我们还应该清楚的认识到，无线传感器网络才刚刚开始发展，它的技术、应用都还还远谈不上成熟，国内企业应该抓住商机，加大投入力度，推动整个行业的发展。无线传感器网络是新兴的通信应用网络，其应用可以涉及到人类生活和社会活动的所有领域。因此，无线传感器网络将是未来的一个无孔不入的十分庞大的网络，需要各种技术支撑。目前，成熟的通信技术都可能经过适当的改进和进一步发展，应用到无线传感器网络中，形成新的市场增长点，创造无线通信的新天地。5 结语当前技术水平下的传感器系统正向着微小型化、智能化、多功能化和网络化的方向发展。今后，随着CAD技术、MEMS技术、信息理论及数据分析算法的继续向前发展，未来的传感器系统必将变得更加微型化、综合化、多功能化、智能化和系统化。在各种新兴科学技术呈辐射状广泛渗透的当今社会，作为现代科学“耳目”的传感器系统，作为人们快速获取、分析和利用有效信息的基础，必将进一步得到社会各界的普遍关注。微波传感器依靠微波的很多优点，将广泛地用于微波通讯、卫星发送等无线通讯，和雷达、导弹诱导、遥感、射电望远镜中。并且在一些非接触式的监测和控制中也有很好的应用。

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课题名称：基于信任管理的WSN安全数据融合算法的研究

一、立论依据

课题来源、选题依据和背景情况、课题研究目的、理论意义和实际应用价值。

1、课题来源。

国家自然科学基金资助项目（60873199）。

2、选题依据。

无线传感器网络具有硬件资源（存储能力、计算能力等）有限，电源容量有限，拓扑结构动态变化，节点众多难于全面管理等特点，这些特点给理论研究人员和工程技术人员提出了大量具有挑战性的研究课题，安全数据融合即为其一。虽然目前的研究已经取得了一些成果，但仍然不能满足应用的需求。无线传感器网络是以数据为中心的网络，如何保证其数据融合的安全性还是一个有待解决的问题。基于此，提出了本课题的研究。

3、背景情况。

微电子技术、计算技术和无线通信等技术的进步，推动了低功耗多功能传感器的快速发展，使其在微小体积内能够集成信息采集、数据处理和无线通信等多种功能。无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给数据处理中心或基站。传感器网络被广泛的应用于军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物状态监控、复杂机械监控、城市交通，以及机场、大型工业园区的安全监测等领域。

传感器网络由大量传感器节点组成，收集的信息量大，存在冗余数据。传感器节点的计算能力、存储能力、通信能量以及携带的能量都十分有限，数据融合就是针对冗余数据进行网内处理，减少数据传输量，是减少能耗地重要技术之一。传感器网络中，将路由技术与数据融合技术结合是一个重要的问题。数据融合可以减少数据量，减轻数据汇聚过程中的网络拥塞，协助路由协议延长网络的生存时间。因而可以数据为中心的路由技术中应用数据融合技术。在战场等非可信环境或对可靠性要求非常高的环境中，数据融合也带来了风险。例如，敌人可以俘获节点获取节点中的所有信息，从而完全控制节点的行为，伪造和篡改数据。传统网络中的安全技术需要大量的存储空间和计算量，不适合能量、计算能力、存储空间都十分有限的传感器网络。因此必须设计适合传感器网络具有较强安全性的数据融合技术。

4、课题研究目的。

通过对无线传感器网络安全数据融合技术的研究，消除传感器中存在的、大量冗余数据，有效节省传感器节点能量消耗，延迟节点和网络的工作寿命，在有节点被捕获成为恶意节点情况下，及时检测恶意节点，消除恶意节点发送的恶意数据对数据融合的不良影响，保障了传感器网络数据融合过程的可靠性，维护传感器网络的正常工作。

5、理论意义。

无线传感器网络安全技术的研究涵盖了非常多的研究领域，安全数据融合技术是其中一个重要研究课题。本文把信任管理机制加入到传感器网络安全数据融合过程中，研究设计一种传感器节点信任值的计算方法，有效识别节点状态，实现可靠的数据融合。

6、实际应用价值。

对于工作在敌方环境中的无线传感器网络，传感器节点容易被地方捕获成为恶意节点，节点内存储的密钥等加密暴露，导致传统的基于加密和认证的无线传感器网络安全措施失效，在这种情况下，本研究可以可以及时识别恶意节点，保证传感器网络数据融合的可靠性，有效减少网络负载，延长网络工作寿命。

二、文献综述

国内外研究现状、发展动态；所阅文献的查阅范围及手段。

1、国内外研究现状、发展动态。

传感器网络与众不同的特点导致传感器网络与传统网络有极大不同。传感器网络的安全数据汇聚是要解决加密传输和数据汇聚的协调问题，实现数据的安全处理和传输。传统有线网络和无线网络的安全技术并不适用于传感器网络，这吸引了众多研究人员研究适合传感器网络的安全技术，并且提出了许多适合传感器网络的安全技术。安全数据融合算法是WSN安全性研究的重要方面，一直以来受到研究人员的重视，并取得了一定的研究成果。目前已有的研究成果如下：

（1）PerrigA等人提出了一种有效的WSN数据加密方法和广播认证方法，为WSN安全性研究作出了基础性工作。

（2）CAMH等人提出了一种基于模式码的能量有效安全数据融合算法，算法用簇头节点通过自定义的模式码的选取来组织传感器节的发送冗余数据实现数据融合，并且使用同态加密体重保证了数据在传输过程中的机密性。改方法对于每类数据类型需要保存和维护一个查找表，一旦查找表信息暴露，该安全方案将会失效。

（3）PrzydatekB等人提出的基于数据统计规律的数据融合算法，算法使用高效的`抽样和迭代的证明来保证有多个恶意节点发送错误数据的情况下，保证基站能够判定查询结果的准确性。但是该方法对于每种聚集函数都需要一个复杂的算法，为证明数据准确性，聚集节点需向基站发送大量参数，能量消耗太大。

（4）MahimkarA等人研究在WSN中使用椭圆曲线密码实现数据加密和安全数据融合。但是在传感器节的十分有限的情况下，使用公钥密码体系使节点能量消耗更加迅速，缩短网络的寿命。

WSN的信任管理是在WSN管理的基础上提出的，主要研究对节点进行信任值评估，借助信任值增强WSN的安全性。传统的基于密码体系的安全机制，主要用来抵抗外部攻击。假如节点被捕获，节点存储的密钥信息将泄漏，使密码体系失效。WSN信任管理作为密码体系的补充可以有效的抵抗这种内部攻击。将信任管理同WSN的安全构架相结合，可以全面提高WSN各项基础支撑技术的安全性和可靠性。

近年来，WSN信任管理受到了越来越多的关注，取得了一定的研究成果。

（1）Ganeriwal等人提出的RFSN是一个较为完整的WSN信任管理系统，该模型使用直接信息和坚决信息来更新节点的信誉，节点根据得到的信誉信息来选择是否和其他节点合作。可以建立仅由可信节点组成的网络环境。

（2）Garth等人中将信任管理用于簇头选举，采取冗余策略和挑战应答手段，尽可能的保证选举出的簇头节点为可信节点。

（3）Krasniewski提出了TIBFIT算法将信任用于WSN容错系统，把信任度作为一个参数融入到数据融合的过程中，提高对感知事件判断的准确率，其提出的信任度计算方法比较的简单。

无线传感器网络需要采取一定的措施来保证网络中数据传输的安全性。就目前的研究来看，对无线传感器网络安全数据融合技术和信任管理机制都取得了一些研究成果，但是如何使用信任管理机制保证安全的数据融合的研究并不多见，许多问题还有待于进一步深入研究。

2、所阅文献的查阅范围及手段。

充分利用校内图书馆资源、网络资源以及一些位于科技前沿的期刊学报。从对文献的学习中掌握足够的理论依据，获得启发以用于研究。

三、研究内容

1、研究构想与思路。

在本项目前期工作基础上建立WSN三级簇结构模型，节点分为普通节点，数据融合节点（免疫节点），簇头节点。在常规加密算法的基础上完成节点身份认证，通过消息认证码或数字水印技术保证传感器节点传送数据的真实性。上级节点保存下级节点的信任值，信任度的计算建立在传送数据的统计分析之上。节点加入网络后先初始化为一定的信任值，每轮数据发送时，接收节点收集数据后，量化数据的分布规律，主要包括单个节点历史数据分布规律和节点间数据差异的分析，确定数据分布模型（如正态分布、beta分布等），建立计算模型以确定节点间的信任值。信任值确定后，数据融合节点将普通节点按照不同的信任度进行分类，选取可信节点传送的数据按查询命令进行数据融合，将结果传送到簇头。簇头同样计算融合节点的信任度，保证数据融合节点的可靠性，计算最终数据查询结果，使用Josang信任模型给出结果的评价。各数据融合节点之间保持通信，通过对比数据的一致性确保簇头节点的可靠。

2、主要研究内容。

（1）设计有效的节点信任值计算方法，网络工作一段时间后，所有正常节点具有较高信任度，异常节点具有较低信任度，可初步判定为恶意节点。

（2）当融合节点或簇头节点发生异常时能及时发现异常，并上报基站。

（3）过滤异常数据和恶意数据，尽量减少因节点被捕获而对感知数据结果造成的影响。

（4）计算最终数据融合结果并且对最终数据融合结果做出评价来反映该结果的的可靠程度，供基站参考。

（5）进行算法的能量分析。

3、拟解决的关键技术。

（1）建立WSN一个簇内数据传送的三层簇结构模型，节点密集部署。

（2）模拟工作过程中节点被捕获成为恶意节点，恶意节点可能发送和真实数据差别较大的数据，也能发送和真实数据差别不大但会影响融合结果的数据。

（3）计算并更新传感器节点的信任值，分析信任值的有效性。

（4）记录各节点传送数据值，并与实际值进行比较，分析融合数据的准确性。测试当有较多节点被捕获时算法的工作效果。

4、拟采取的研究方法。

查阅国内外大量有关无线传感器网络数据融合技术和信任管理技术方面的文献，分析当前无线传感器网络安全领域的发展现状与未来。借鉴在该领域已经取得的研究成果和经验，系统而深入的研究在无线传感器网络数据融合中使用信任管理机制的主要问题。通过对已有的安全数据融合技术进行总结和分析，结合无线传感器网络自身的特点，设计出一种基于信任管理的无线传感器网络安全数据融合算法。

5、技术路线。

本课题尝试使用信任管理机制来保障在无线传感器网络中实现安全的数据融合，在现有的对无线传感器网络安全数据融合技术的研究基础上，与信任管理技术相结合，期望能够对传感器网络安全数据融合提出有效的解决方案。针对课题中的技术难点，通过查阅资料、向导师请教以及与项目组同学讨论的形式来解决。

6、实施方案。

（1）在Windows平台下使用omnet++进行仿真实验。

（2）建立无线传感器网络一个簇内数据传送的三层结构模型，节点密集部署。

（3）模拟无线传感器网络受到攻击时时的数据发送，根据数据统计规律计算和更新节点信任值。

（4）把节点按信任值分类，检测识别恶意节点。

（5）根据节点信任值选择有效数据完成数据融合。

7、可行性分析。

（1）理论知识积累：通过广泛阅读无线传感器网络数据融合技术方面的文献形成了一定量的理论知识储备，为课题的研究奠定基础。

（2）技术积累：熟悉OMNeT++网络仿真软件，具有一定的C++编程能力。

（3）技术合作：研究过程中遇到难以解决的问题时，可以向指导老师请教解决问题的基本思路。对项目相关课题有疑问时，可以向项目组同学请教。对实验平台的建立及使用有疑问时，可以和项目组同学共同讨论解决。

热水器国外研究现状分析论文

楼主知否可以把论文发我学习下

电热水器行业市场调查分析报告表明，我国目前共有667家生产电热水器的企业，从省份的分布来看主要集中在广东、浙江和江苏。超过三分之一的厂家在广东，达到了。

虽然电热水器行业在经历了一波狂飙突进的发展热潮之后，也开始陷入产能过剩的境地，根据统计数据显示，2015年，电热水器产能达到4058万台，产量为2935万台，内销量为2241万台。即在过去的一年中，电热水器行业的库存量就有接近700万台。根据相关数据显示，2016年上半年，电热水器市场整体销量增长幅度仅为。

此外，外资品牌中享有较高知名度的燃气具品牌，在2016年也呈现同样的情况。据江西电热水器厂家介绍，一方面是由于上半年整个房地产市场的回暖，根据国家统计局数据显示，1-6月份我国商品房销售面积同比增长，其中住宅销售面积增长。另一方面，热水器消费市场处于升级换代时期，消费者更青睐品质好、更高端的品牌和产品。据悉，消费者对于沐浴舒适度和安全性的需求，决定了只有那些真正解决消费者需求的产品才能持续畅销。正因为沐浴的舒适度和节能方面的优势，燃气热水器才能逐渐赶超电热水器。

在几乎所有的家电产品都在朝节能、环保、智能、个性化等方向去发展的趋势下。燃气热水器在节能、环保等方面的优势会得到进一步显现，更容易受到追求高品质生活的年轻一代消费者的青睐。尽管燃气热水器的市场增速要普遍高于电热水器，但是就整个热水器市场而言，电热水器所占的市场份额依然是要高于燃气热水器。眼下电热水器与燃气热水器的份额占比大概为55%对45%。出现燃气热水器和电热水器之间的此消彼长局面只是体现在局部，并非全局。

发展趋势：电热水器经过十余年的发展，热水器的技术不断进步，行业先后有防电墙、防电闸、3D速热、变频增容等革新性产品出现，电热水器在安全、节能、加热速度、出水量等方面不断改进，市场销售历年持续增长。随着近几年生活水平的提高，人们对用水量的需求越来越大，所以电热水器的畅销容积已经从2000年左右的40升提升到如今的60升左右，湖北、湖南、贵州等长江两岸，一直是80升大容积热水器畅销的省份。

根据《中国家用热水器产业技术路线图》(2012版)显示，未来中国电热水器的研发需求包括安全可靠、节能、低碳环保、舒适健康、产品结构升级、建筑一体化以及智能化七个方面。

如今，传统电热水器挂墙安装受空心墙等原因影响，易掉落，不安全！“大水桶”裸露不美观，占空间。部分厂家开始考虑建筑一体化或者家居一体化产品，市面上一种集成式热水器便是此类。集成式热水器，是将热水器和浴室柜集成设计，设计理念上与传统热水器有很大不同，是一种全新的尝试。

Yokoyama（2007）采用数值模拟的方法分析研究了外界环境温度对家用风冷式热泵热水器性能的影响。Cavallini（2005）对基本的两级压缩机中间冷却跨临界CO2系统（无回热器）进行了试验测试，并根据实验数据建立了热力学模型，分析优化了两级压缩机中间冷却跨临界CO2系统。通过在回气管路上增加回热器和在气体冷却器后增加后冷却器，可提高COP25%。Agrawal N（2007）同样对两级压缩机中间冷却跨临界CO2系统进行了优化设计，提出了三种优化方式并得出相应循环的最优高压压力和压缩机级间压力的计算公式。Skaugen等人对CO2制冷系统进行了计算机模拟，此模型可以对系统进行稳态模拟，也可以对系统进行优化设计。既可以用于制冷计算，也可以用于制热计算，而且空气和水都可以用做热源和热汇，这样包括了热水加热、空调、制冷和热泵系统。Wang和Hihara对CO2和R22热泵热水器的性能进行了研究，对每个部件和整个系统建立了模型。结果显示，CO2热泵热水器的COP值低于R22装置；但是当系统中加入回热器后，CO2的COP与R22 相当，只不过CO2压缩机的排气温度增加很快，并且最佳高压压力时所对应的制热量明显降低。Sarkar（2006）建立了跨临界CO2热泵系统同时制冷和制热时的稳态模型，得出了最优的COP和高压侧压力的关系式。Skaugen和Svensson对CO2跨临界热泵装置进行了动态模拟。他们首先开发了一个稳态模型，以便为动态模拟提供相关的初始数据，以及为CO2热泵装置的设计和操作进行优化。结果表明，两者在定性方面符合得很好。Pfafferott和Schmitz开发了CO2制冷系统用Modelica程序库模型，并对其进行了稳态和动态模拟，数据进行了比较结果显示符合得很好。国内主要有上海交通大学的丁国良等人进行了CO2汽车空调的仿真研究。Ma?Y?T对膨胀机在跨临界两级压缩CO2制冷系统中的优化配置进行了研究。Yang JL对三种不同循环形式的带膨胀机跨临界两级压缩CO2制冷系统进行了热力学分析比较，得出了膨胀机在两级压缩CO2制冷系统中最优的配置形式。CO2膨胀机构研究现状1) 活塞式膨胀机1994年，德国Dresden大学Heyl P教授和Quack博士开始研制开发跨临界CO2循环膨胀机。Heyl?P教授和Quack H博士（1999）开发出的第一代自由活塞膨胀压缩机，采用双作用对称式结构，具有两个膨胀缸和两个压缩缸，在CO2制冷实验台上的测试结果表明，与采用节流阀时的系统COP相比可提高30%。Nickl（2002）在发表的论文中介绍了第二代自由活塞式膨胀压缩机。通过增加一个双臂摇杆，使膨胀机活塞和压缩机活塞的运动速度不同，从而解决了第一代中膨胀机活塞和压缩机活塞必须同步运转的问题，减小了效率损失，其系统性能比第一代提高10%。Nickl等（2003）开发的第三代自由活塞式膨胀压缩机重新采用了第一代的全压膨胀原理，但是通过三级膨胀的办法，提高膨胀功的回收，减小效率损失。Quack等（2004）对第三代膨胀压缩机样机成功进行了原理性实验。实验验证了膨胀机的控制机构完全可行，同时验证了CO2自身携带的润滑油就可满足机器的润滑需要，无需额外的润滑系统。Nickl（2005）给出了对样机进行进一步实验得出的P-V图，并估算出膨胀机等熵效率达到65%—70%，压缩机等熵效率超过90%。Li等（2000）对CO2循环系统中不同的膨胀设备进行了热力分析，提出采用涡管和活塞式膨胀机来减小节流损失。BaekS（2002）将一商用的四冲程两缸发动机改造成活塞式膨胀机，吸、排气口的开闭采用快速电磁阀控制，实验测得膨胀机的等熵效率为10%左右， CO2制冷系统COP可提高7%—10%。BaekS（2005）对研制的活塞式膨胀机建立了详细的数学模型，并通过模型对样机进行了分析。2) 涡旋式膨胀机Preissner（2001）和HuffJ（2003）将两台半封闭式R134a涡旋压缩机改造成CO2膨胀机。样机Ⅰ的动盘盘高减小为，样机Ⅱ的动盘高度则保持不变，仍为14mm。但是因为内部泄漏比较大，样机Ⅰ的最大等熵效率和容积效率仅为28%和40%。对于样机Ⅱ，由于膨胀机的工作容积大，减弱了内部泄漏的影响，其性能高于样机Ⅰ，最大等熵效率和容积效率分别为42%和68%。Westphalen D（2004）也在理论上对CO2涡旋膨胀机进行了研究，提出了CO2涡旋膨胀机的设计方案和功回收的方式，预测其泄漏损失约为20%，摩擦损失约为15%，总效率可达到72%左右。3) 滚动转子式膨胀机天津大学的魏东，查世彤，李敏霞，管海清等人先后对CO2滚动转子式膨胀机进行了开发和研究。魏东开发了第一代型滚动活塞膨胀机。初步实验表明，膨胀机样机可以正常运转。查世彤在第一代的基础上开发了第二代型滚动活塞膨胀机，通过增加滚针轴承减小膨胀机内部的摩擦，为防止外泄漏，将发电机和膨胀机合并为一体。李敏霞在型膨胀机上进一步的改进成新型滑板滚动活塞膨胀机，型号，将线密封改为面密封，理论计算泄漏可减小50%。此外，李敏霞又设计开发了摆动转子式膨胀机，将滚动活塞与滑板做成一体，以减小膨胀机内部泄漏环节。样机的测试结果表明，型和型膨胀机效率均高于型膨胀机分别为33%—44%和35%—47%。管海清则在前人研究的基础上，设计开发了摆动转子式膨胀压缩机，测试出了样机中膨胀机和压缩机的效率分别为30%—50%和60%—80%。4) 其他膨胀机伦敦City大学的Stosic（2002）在理论上对CO2双螺杆膨胀压缩机进行了研究，膨胀机和压缩机的转子通过共轴方式连接，并置于两个独立的腔中，从而避免工质的内部泄漏。通过该配置方式，膨胀压缩机的轴向负荷可以完全抵消，径向负荷较小20%。Fukuta（2003）对滑片式膨胀机进行了研究，建立的数学模型模拟结果显示，泄漏是影响滑片式膨胀机性能的主要因素，传热的影响相对较小，模型预测滑片式膨胀机总效率在20%—40%，并随着转速的增加而增大。由滑片式油泵改造成的CO2滑片式膨胀机样机，在膨胀机进口压力，温度40℃，出口压力的工况下，总效率可达到43%。Fukuta（2006）研制了滑片式膨胀压缩机样机，其中压缩机部分作为CO2循环的二级压缩机。实验结果显示，压缩机部分的性能主要受压缩机前后压差和转速的影响。英国MIEE?Driver公司对普通的滑片式膨胀压缩机进行了改进，并申请了专利。5) 其它膨胀设备Li DQ建立了喷射器等压混合模型，并在2006年进一步建立了两相流动喷射器和相应的CO2循环系统的模型。计算结果发现，主喷嘴膨胀过程的等熵效率为95%，但副喷嘴的等熵效率很低只有26%。Tdell（2006）对CO2冲击式膨胀机进行了研究，目前这种膨胀机的效率非常低，喷管的等熵效率只有60%左后，能够回收的功仅占等熵膨胀功的20%—30%左右。CO2压缩机的研究现状1) 活塞式压缩机1998年，Süβ和Kurse对Bock公司生产的开启式CO2活塞压缩机和Danfoss A/S公司的斜盘式CO2压缩机进行了研究。Dorin公司在1998年IKK博览会上展示了开发的半封闭CO2活塞式压缩机，包括双缸单级和两级压缩机两种形式。瑞士苏黎世大学对应用在家用热水器上的半封闭小型无油活塞式CO2压缩机进行了研究开发。Nesk等人对半封闭式两级CO2活塞式压缩进行了研究，测试结果显示转速1450 r/min下，效率和等熵效率最大分别达到和，且在低温工况下，其性能要优于单级压缩。日本DENSO公司和静冈大学合作开发了活塞式CO2压缩机，对样机进行了测试并与理论计算结果进行了比较。研究发现活塞环的密封效果很好，但是存在通过气阀的反泄漏，这对相对较小的工作容积的压缩机效率影响很大。国内上海交通大学的陈江平和上海易初通用合作开发了车用斜盘式CO2压缩机并进行了一系列的研究。2) 滚动活塞式和摆动活塞式压缩机日本三洋公司开发出了全封闭CO2双级滚动活塞式压缩机。这种气路设计，使得机壳内压力为一级排气压力，约为5-6MPa，减小了压缩机工作腔与机壳腔体之间的泄漏，有利于提高压缩机的效率，据报道其在50—80Hz的工作频率下，最高绝热效率可达到以上。日本大金公司设计开发了摆动转子式CO2压缩机。日本大金公司研究认为，由于CO2摆动转子压缩机的偏心距较小，虽然其工作压差很大，但设计强度要求与R410A压缩机相当。Hubacher和Groll对一台全封闭两级压缩CO2转子式压缩机进行了实验测试，结果显示压比在—5范围内，容积效率为—。Dreiman和Bunch开发了全封闭式CO2转子压缩机。Yokoyama等人对用于热泵系统的两级压缩级间补气滚动转子式CO2压缩机进行了开发并进行了实验研究，在高压比和低转速情况下，两级压缩型式的CO2压缩机在效率和供热能力方面均优于单级。在国内，庆安制冷从2004年开始对滚动转子式CO2压缩机做了详细研究。主要工作集中在压缩机耐高压整体结构设计、轴承系统可靠性设计、供油系统设计、零件静态和动态强度设计、关键部件耐磨设计、压缩机运行带油量研究和分析、润滑油评估、零部件材料选取、电机设计、集中绕组直流电机拖动控制方案研究、控制器设计和制造工艺技术研究。在2008年开发出样机，样机容积效率达到，并通过了可靠性评价实验。3) 涡旋压缩机日本DENSO公司研制了CO2涡旋压缩机用于CO2热泵热水器中。日本松下公司在410A涡旋压缩机的基础上，对涡圈、壳体等部件进行了重新设计，开发了CO2涡旋压缩机样机。对样机的实验结果表明，压缩机容积效率和绝热效率随转速增大而增加，在—工作频率范围内，容积效率在—之间，等熵效率为—。日本三菱重工也开发了用于CO2热泵热水器的涡旋压缩机，压缩机的绝热效率可达到。Yano和Nakao等人还开发了大容量的CO2涡旋压缩机。4) 滑片压缩机美国马里兰大学和日本静冈大学合作对CO2滑片压缩机进行了理论研究，包括可行性、压缩腔内的温度和压力等关键参数分析、容积效率和指示效率的估算、滑片的受力情况等。研究发现，泄漏损失是影响压缩机效率的主要因素。另还对两级压缩滑片式CO2压缩机和滑片式膨胀压缩机进行了分析。5) 螺杆压缩机日本Maycom公司开发了CO2单级螺杆压缩机，设计的机组同时进行制冷和制热，压缩机排出的CO2首先用来加热热水，节流后用于制冷。英国City大学开发了用于CO2螺杆式膨胀压缩机。CO2换热器的研究现状1998年挪威NTNU的Pattersen开发了CO2系统紧凑换热器，利用多个平板组成传热管，平板被挤压成微通道。Schonfeld和Kraus对超临界流体换热进行理论计算和实验研究，发现计算结果高于实验值，说明超临界不能用常规对流换热方法精确计算。Dang和Hiara也进行了上述工作，比较了多个关联式，并在Pilta方程的基础上建立了新的关联式，计算结果与试验结果误差为20%。东京大学的Hihara和Tanaka对高压下CO2流体沸腾做了大量的试验，由于在蒸发器内，流体涉及两相流换热，流体的流型对换热影响很大。挪威NTNU的Pattersen对CO2流体在微通道内低压沸腾流动流型进行试验研究，给出了流型图，同时对CO2蒸发流动压力降进行了测试。Grol和Kim都对CO2流体干度对水平管换热系数的影响进行了理论与试验研究，当CO2流体完全变为蒸汽，则换热器系数迅速下降，换热效果恶劣。Choi对CO2流体在垂直管道的蒸发换热情况进行了实验研究，发现低流体干度区，随干度的增大，换热系数增大，当干度超过某一值时，换热系数迅速下降。Kim等人对CO2多层微通道蒸发器进行理论和试验研究，所建理论模型与试验吻合较好。Kulkarmi等人对消除CO2微通道换热器各通道的干度不均有性方面进行了研究。