关键词：ZigBee 智能家居 无线传感网
中图分类号：TN925 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（a）-0010-01
近年来，随着智能设备的普及和移动互联网的发展，无线网络得到了快速发展，在此过程中也出现了各种无线网络数据标准，如WiFi、Wireless usb、Bluetooth、Z-wave等，不同的协议标准对应着不同的应用场景和应用领域。同时，无线传感网络的发展和研究也得到了快速发展，各种无线传感网络协议标准也日渐规范化。其中不得不提的，广泛应用并且最具增长潜力的协议就是ZigBee协议。
1 什么是ZigBee技术
ZigBee技术是一种面向短距离、架构简单、具备延长电池寿命、低消耗功率与低传输速率的无线通讯技术，具有传输距离长、可靠度高、省电以及高度扩充性等特点，主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。
2 ZigBee的技术特点
2.1 低传输速率
Zigbee标准是为低数据率、短距离无线网络通信定义的一系列通信协议。基于Zigbee无线设备工作在868 MHz，915 MHz和2.4 GHz频段，最大数据数率是250 kpbs。
2.2 低功耗
由于ZigBee的传输最大数据数率是250 kpbs，发射功率极低仅为1 mW，再加上采用了休眠模式，功耗低，因此，ZigBee设备非常省电。据估算，在低耗电模式下，一个ZigBee设备节点仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间。
2.3 低成本
通过大幅简化协议（不到蓝牙的1/10），降低了对通信控制器的要求，按预测分析，以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点需要32 KB代码，子功能节点少至4 KB代码，而且ZigBee免协议专利费。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。
2.4 近距离
ZigBee传输范围一般介于10～100 m之间，在增加RF发射功率后，也可以增加到1～3 km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力，传输距离将可以更远。
2.5 短时延
ZigBee的响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15 ms，节点连接进入网络只需30 ms，进一步节省了电能。相比较，蓝牙需要3～10 s、WiFi需要3 s。
2.6 高容量
ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点，同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000个节点的大网。
2.7 高安全性
ZigBee提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用接入控制清单（ACL）防止非法获取数据以及采用高级加密标准（AES128）的对称密码，各个应用可以灵活确定其安全属性。
3 ZigBee技术的应用场景和应用领域
3.1 智能家居
智能家居是利用先进的计算机技术嵌入式系统和网络通讯技术将家庭中的各种设备如照明系统环境控制安防系统网络家电通过家庭网络连接到一起。
据最新数据显示，2013年智能家居全球市场规模或已达1万亿美元，到2020年，中国智能家居产值将会达到2万亿元。与此同时，ZigBee网络技术的发展和成熟，为智能家居设备的应用提供了环境基础，智能家居需求呈上升势头。
智能家居是ZigBee无线网络的一个主要应用领域，智能家居中典型的数据速率仅有10 kps。例如ZigBee抄表系统，不但可以传输每月的水电使用数据，同时检测设备存在的问题，实现对设备的无线管理。如果壁灯和开关都配备了ZigBee设备，那么，室内的任何开关都可以被指派来打开和关闭一盏电灯。
ZigBee智能家居的安装非常简单，不要凿壁布线，用户按照说明书在家就可以就地DIY，且设备移动性强，可以随时更换设备安装地点。
随着全球对能源和环境的要求越来越高，而ZigBee在智能家居节能方面的效果优势非常明显，因此，具有非常广阔的市场前景。ZigBee无线通信技术应用到智能家居中必将成为将来的发展趋势和潮流。
3.2 智能医疗
为节省全球人口高龄化所衍生的医疗成本支出，减少民众亲自到医疗院所进行例行性的检查已成为解决之道，而此须依靠内置无线通信技术的新型医疗设备来实现。在众多可打造远程医疗设备的无线通信技术中，ZigBee以低功耗、高传输距离，以及较佳的抗干扰能力备受青睐。
在国内，随着移动互联网、大数据的快速发展，医疗的各个细分领域如诊断、监护、治疗等都将进入智能化时代。其中病人远程监护和居民健康监察是重要的应用场景。家庭医疗用设备的数量将会大幅成长，并远超过目前既有的数目。另外，由于无线连接功能逐渐嵌入到目前许多家用的医疗监控与感应产品中，这使得若干原本只存在于医疗用或长期照护机构内的功能，也逐渐通过无线功能进入到家庭当中，这样的转变增加无线传感技术新的市场机会。对于低数据传输率、抗噪声能力、低功率感应及监控网络的需求而言，ZigBee仍会是首选解决方案。
3.3 工业控制
ZigBee网络的初衷就是为工业现场自动化控制数据传输而建立的，在工业级水平上，ZigBee网络可以用于能源管理、照明控制、过程控制和资产管理。
在工业控制领域，这些应用场景对低数据率、低成本、更长时间的电池寿命有较高的要求。ZigBee技术的优势得以充分的发挥。在一些ZigBee应用中，无线设备持续处于活动状态的时间是有限的，大部分时间无线设备都处于省电模式，ZigBee设备在电池需要更换以前能够工作数年以上。
4 展望
早在2004年ZigBee技术就被列为当今世界发展最快，市场前景最广阔的十大最新技术之一。ZigBee技术的目标就是针对工业，家庭自动化，遥测遥控，汽车自动化、农业自动化和医疗护理等领域。ZigBee非常适合于低功耗、低数据速率的监视、传感网络。但是任何一种技术的成功，并不只由其技术本身的因素决定，市场对技术成败也有很大作用。即便如此，今后若干年，都将是ZigBee技术飞速发展的时期。
参考文献
1.1通信系统传输手段电缆通信:双绞线、同轴电缆等。市话和长途通信。调制方式:SSB/FDM。基于同轴的PCM时分多路数字基带传输技术。光纤将逐渐取代同轴。微波中继通信：比较同轴，易架设、投资小、周期短。模拟电话微波通信主要采用SSB/FM/FDM调制，通信容量6000路/频道。数字微波采用BPSK、QPSK及QAM调制技术。采用64QAM、256QAM等多电平调制技术提高微波通信容量，可在40M频道内传送1920～7680路PCM数字电话。光纤通信：由于激光在光纤中可以进行长距离传输，而且其通信容量较大，通信距离长，而且具有较强的抗干扰性，因此在目前通信传输中得以广泛的应用，而且发展成为光纤通信网。而且光纤通信可以容纳超万门的通话路数，具有较强的通信能力。在近些年来，光纤通信技术得以快速的发展，同时其各种设备也应用到光纤通信中来。卫星通信：通信距离远、传输容量大、覆盖面积大、不受地域限制及高可靠性。目前，成熟技术使用模拟调制、频分多路及频分多址。数字卫星通信采用数字调制、时分多路及时分多址。移动通信：GSM、CDMA。数字移动通信关键技术:调制技术、纠错编码和数字话音编码。1.2数据通信的构成原理数据终端(DTE)有分组型终端(PT)和非分组型终端(NPT)两大类。分组型终端有计算机、数字传真机、智能用户电报终端(TeLetex)、用户分组装拆设备(PAD)、用户分组交换机、专用电话交换机(PABX)、可视图文接入设备(VAP)、局域网(LAN)等各种专用终端设备;非分组型终端有个人计算机终端、可视图文终端、用户电报终端等各种专用终端。数据电路由传输信道和数据电路终端设备(DCE)组成，如果传输信道为模拟信道，DCE通常就是调制解调器(MODEM)，它的作用是进行模拟信号和数字信号的转换;如果传输信道为数字信道，DCE的作用是实现信号码型与电平的转换，以及线路接续控制等。传输信道除有模拟和数字的区分外，还有有线信道与无线信道、专用线路与交换网线路之分。
2数据通信的分类
2.1有线数据通信数字数据网(DDN)。数字数据网由用户环路、DDN节点、数字信道和网络控制管理中心组成。DDN是利用光纤或数字微波、卫星等数字信道和数字交叉复用设备组成的数字数据传输网。DDN作为数字通信网络，其是将数字通信、光纤通信及数字交叉连接等技术有效的结合起来，数字信道中的网络连接线路及用户的环路传输都是数字的，但在实际应用中还有采用电缆及双绞线的，使其传输质量受到较大的影响。分组交换网。分组交换网(PSPDN)是以CCITTX.25建议为基础的，所以又称为X.25网。其功能是实现对报文进行存储及转发，同时在实现这一功能时，需要将报文按照一定长度的数据段进行划分，在每个数据段上加上控制信息，从而形成一个带有地址的分组组合群体利用网络进行传输。其可以在一条电路上分出若干条虚线路，从而供多个用户同时进行使用，可以提供动态路由选择功能和误码检错功能，但却存在着一个较大的弊端，即网络性能处于较差的水平。帧中继网。帧中继网络通常由帧中继存取设备、帧中继交换设备和公共帧中继服务网三部分组成。帧中继网是从分组交换技术发展起来的。帧中继技术是把不同长度的用户数据组均包封在较大的帧中继帧内，加上寻址和控制信息后在网上传输。2.2无线数据通信无线数据通信是在有线数据通信的基础上发展起来的，也可称之为移动数据通信，而与有线数据不同之处即是不是通过有线进行传输的，是利用无线电流来进行数据的传递的，所以其适用范围更广，不仅可以使终端与计算机或计算机之间进行通信，同时可以实现计算机与人之间的通信，即实现移动通信。
3数据通信的应用
3.1有线数据通信的应用3.1.1数字数据电路（DDN）的应用范围有：①可提供一定强度的中高速数据通信业务。例如局域网互联、大中型主机互联、ISP等。②为分组交换网提供中继电路。③提供点对点、一点对多的业务。④提供中继帧的业务。同时也扩大了DNN的业务范围。⑤提供语音、图像等通信。⑥提供虚拟专用业务。DDN可以应用到多个领域内，具有非常强的适应性，有效的促进了数据交换的发展，而且在无线移动通信网上利用后，增强了联网功能，不仅有效的提高了网络的可靠性，同时也使网络的自愈能力得以有效的提高。3.1.2分组交换网的应用在进行内部广域网的架设时，利用分组交换网使其业务资费更加便宜，是最为经济的一种选择。同时可以进行单点及多点连接，而且通过分组交换网进行分组连接，比DDN专线的成本有很大程度上的降低，所以有效的降低了成本，对于64k的低速场合具有非常好的适用性。3.1.3帧中继技术的应用帧中继有许多好处，其中比较实用的有如下几点：①降低网络互连费用，由帧中继技术可以在一条物理链接中进行多条逻辑连接，所以一条物理链接可以接入多个用户，这样可以有效的降低用户接入的费用。②简化了网络功能，提高了网络性能。由于在帧中继技术中其传统系统利用光纤来进行传输，所以使其网络处理功能得以进一步简化，有效的强化了网络的功能及缩短了网络响应的时间。同时由于高层协议的性能，使物理网络的复杂化得以进一步简化，有效的保证了高层网络的独立性。③同时帧中继技术中采用了国际的标准，有效的提高了各种产品的兼容性，从而使其利用率得到较大的提升。而且其协调较为简单，所以为各大厂商之间产品实现兼容性和互通互联性奠定了良好的基础，使其很容易实现。3.2无线数据通信当前移动用户所应用的都是无线数据通信，所以也称之为移动数据通信，这种技术在我们的日常生活中使用的较为普遍，其业务可以分为两大类，即基本数据业务和专用数据业务，基本业务较为常见，如广播、传真等，而专用业务是某个行业的特殊用途，如汽车导航卫星定位、3G手机网络等。无线数据通信的应用范围较为广泛，而且随之技术的不断完善和发展，其将得到更广泛的应用。
4结束语
2.基于单片机的燃气预警装置的设计许鹏翔
3.简单GPS定位显示器设计高同辉
4.浅谈PLC控制系统的抗干扰能力钟强，张杰
5.智能楼宇报警器数字技术与应用 郭红霞，刘磊，高海
6.船舶电力保护系统的智能监测技术卞根发
7.AirNet空管自动化系统的设计与功能研究方丹
8.智能综合布线系统技术的现状及发展方向何军
9.物联网的发展及其在城市管理中的应用研究邱向雪
10.唐钢物流IC卡系统研究与应用张培，贾磊，魏斌，沈福磊
11.DSS在IT项目管理中的应用赵峻波
12.时间频率数据处理软件设计葛红，孙昉，秦运柏
13.语音识别实现多媒体检索的系统设计刘菁华，LiuJinghua
14.药物咨询及用药安全监测系统的设计与实现刘敏华，梁子厚，LIUMinhua，LIANGZihou
15.浅谈Hollywood软件在Premiere中的应用肖康
16.一种处理丢失数据的混合算法任仲晟
17.LoadRunner在基于Struts考试系统的性能测试中的应用赵龙，杨玲，吕莹楠，修建新，姜拓
18.Linux下配置Samba服务器张晓智，于洁
19.关于搜索引擎优化的研究孙桂萍
20.基于多种信息通道的新农村信息化系统蒙圣光，刘利
21.基于非理想条件的BPSK通信系统仿真设计刘岚，陈宁，LiuLan，ChenNing
22.澜沧江流域电站卫星通信网络建设方案王艳琦
23.解析ATM宽带交换技术王长青
24.无线局域网攻击方法及安全研究项翀
25.浅谈计算机网络安全秦猛
26.光纤接续技术及测试经验技巧李林
27.浅谈WISPr在WLAN中的应用罗怀勇
28."第四代移动通信技术"——4G概述周云鹏
29.改进型数字匹配滤波器在直扩系统中的应用胡玲玲，辉，徐艺文，HuLingling，ChenZhonghui，XuYiwen
30.牛顿模块在TBH-522型150kW发射机中的应用水土林
31.基于加速算法的线性八叉树快速动态生成研究周茂香，郑柱红
32.基于客户关系管理的银行软件开发研究周宏伟
33.基于应力集中原则设计测力传感器张巧玲，毕卫红
34.基于数据扰动的隐私保持的分类挖掘方法陶卫平
35.Unity3d产品虚拟展示技术的研究与应用倪乐波，戚鹏，遇丽娜，王婧，NILEBO，QIPENG，YULINA，WANGJING
36.基于Asterisk的呼叫中心系统的设计与实现毛国庆，楮丽莉
37.基于FPGA的视频图像滤波分割方法及实现骆文，俞柏峰，朱九刚，LUOWen，YUBai-feng，ZHUJiu-gang
38.基于ARM芯片的小型嵌入式系统设计与程序开发过文仪，陈启祥，GUOWenyi，CHENQixiang
39.阿尔卡特NGN话务分析实现郑群，张艳，潘超，苏莉莉
40.线材风冷输送设备改造张敏
41.铁路信号供电的可靠性探讨卢晋兵，薛红卫
42.基于网络的大学生信用评价管理体系建设刘宇熹，肖云湘
43.数字技术与应用 基于Struts+Hibernate架构的OA平台设计与实现李敬文
44.案事件系统数据库的备份与恢复陈宇，ChenYu
45.病房呼叫器设计郭红霞，刘磊，杜超
46.基于本体的HACCP体系知识获取与知识表示朱麟，张友华，李绍稳，胡艺峰，刘金花，谢静
47.视频分析在油井运行监测中的应用刘文慧，张永强，杨自春
48.一种基于AT80C52的教室门禁系统设计李静梅
49.基于分布式RFID门禁考勤系统的设计实现胡胜男，尹周平，陈绪兵
50.基于AOE网络的关键路径方法研究高巍巍，赵磊，苍圣，周洪玉
51.FLUKE9100FT在线测试系统在数字程控交换机电路板故障诊断中的应用赵瑞丽，卞金辉
52.提高电磁兼容性的混合信号PCB的分区设计沈家庆，周超
53.基于VPN技术校际间的数据访问汤海晨
54.双通道24位-∑型A/D转换器ADS1255及其应用沈家庆，周超
55.基于GEFANUCRx3iPACSystem系列电动机正反转的控制刘博，由伟，由宙
56.基于AHP和TOPSIS的给水管网监漏问题的研究——国家大学生创新性试验计划项目高成荣，丁鑫，李琳琳
57.TobaccoYellowdwarfVirus完整基因组上串联重复序列分布杨纪青，陈洪萍，YANGJingQing，CHENGHengPing
58.铁道机车车辆减速器的设计方法探讨赵晓春
59.论变电站电气设备状态检修张伟
60.天津港陆运交易中心运营模式研究张俊珠
61.基于51单片机程序状态字PSW的应用研究任益芳
62.地铁列车远程维保技术支持系统的设计与实现金碧筠，陈建校
63.模拟电路CAA、CAD的开发与应用杨晓慧，宋士龙
64.正余弦圆周曲面的数控铣削编程田清，聂晶，董守勋
65.新型自动高速旋转风流净化装置的设计与应用孟献歌
66.矩型坯连铸机二冷水控制模型的研究与应用高爱军，闫新宏，曹金坤，蔡悝
67.基于RFID网络考勤系统的设计与实现陈林云
68.基于VR的排球运动仿真辅助教材的研发陈坤城，张林
69.公共计算机基础实验室建设模式与管理研究李志hTtP://
70.虚拟计算机在高等学校计算机网络教学中的应用研究胡舜良
71.简易数字存储示波器电子综合实验项目设计周立青，陈小桥，黄根春，张望先，王琦，ZhouLi-qing，ChenXiao-qiao，HuangGen-chun，ZhangWang-xian，WangQi
72.基于VRML的虚拟实验教学系统的研究与实现数字技术与应用 陈彬彬
73.试论高校校园网服务质量监控系统的构建杨富华，彭钢
74.高等职业院校计算机网络类课程"教学做一体化"教学环境的构建查欣
75.建构主义学习理论对计算机基础课教学改革研究王冬，邓俨哩
76.计算机技术在开放式大学物理实验教学中的应用探析童亚拉，彭江
77.高职院校计算机网络专业实践教学研究田文英，何利娟，王丽华
78.多媒体网络教学与教育改革孙建中，赵希
79.数字电子技术课程教学改革探讨舒娟
80.EDA技术教学探讨李艳华，王艳芹
81.高职《PLC应用技术》课程教学改革初探郭峰
82.职校计算机教学存在的问题与解决对策陈超
83.浅谈基于校园网络下教学网站的建设杨林
84.高职院校计算机类人才培养的探索与实践吴葳葳
85.FLASH技术在动画人才培养中的优势郭冉
86.FLASH动画教学中应用项目教学法的实践探索董长娥，孙桂萍
87.关于软件质量保证模型的研究徐世波，张健
88.灵活交流输电技术综述张永萍，佟大鹏，田力波
89.图像拼接在塑料薄膜疵点检测系统中的应用樊向党，孙红光，赵彩娜
90.发电机常见事故成因分析及反事故措施之我见李长生
91.非线性PochhammerChree方程的差分数值格式许秋滨
92.浅谈船舶柴油机工作过程研究张文孝，赫明月
93.软件质量测评中关于量化指标分析的研究张健，徐世波
94.浅谈MoldFlow软件在注塑模具设计中的应用杨忠悦
95.利用调整轮解决扇形线芯成缆翻身问题探讨张东生
96.浅析三相异步电动机的过热原因杨晓松，田力波
97.LLC串连谐振半桥变换器在LCDTV电源中的应用陈继军
98.基于LQR的二级倒立摆的模糊控制陈莉娟，丁向荣，CHENLi-juan，DingXiang-rong
99.电动起重机械在低温条件下的维护使用几点注意事项王洪坤
100.浅谈DEM在洪水灾害中的运用王永飞，张娟
101.当前电信网络的安全分析俞伟
102.LightandColor——在数字动画影片中的感悟魏国平
103.浅谈MATLAB在数字图像处理中的应用吕品品
104.浅谈变电站安全生产中的防雷技术刘鹃
105.浅谈电视台硬盘播出系统中技术维护陈静
106.数据库技术在非物质遗产保护中的运用研究——以红河哈尼族彝族民间艺术数据库创建为例刘海青
107.基于MIAS3D系统的驾驶动作三维运动参数测量郭学梅，刘阳，何醇，陈兵旗
108.捕获非法新浪邮箱的设计思路赵显鹏，李成鑫
109.数字技术与应用 实现变流装置同步的操作技术刘欢
110.基于PLC控制技术的电梯控制系统的设计与实现汪浩然
[中图分类号]R932-33[文献标识码]A[文章编号]1673-7210（2007）10（c）-007-02
酶联免疫斑点检测技术(ELISPOT)是一项非常先进的免疫学检测技术。结合了细胞培养技术与酶联免疫吸附技术（ELISA）的长处，能够分析经特异抗原活化后分泌细胞因子(如IFN-γ、TNF-α等)的单个效应细胞的频数，具有敏感、特异、易于重复的优点。这些独特优点让ELISPOT成为国际公认的检测抗原反应性效应细胞的最可靠的实验方法之一[1]，它目前已经成为抗原特异性T细胞免疫学研究的主流技术。
1 ELISPOT技术的发展历史
ELISPOT形成今天的形势，历史上有几个关键的里程碑：①1983年，ELISPOT作为一种新的技术得到报道[2,3]；②检测IFN-γ分泌细胞的ELISPOT技术在1988年得到报道；③第一次在96孔板用硝酸纤维素膜和随后的PVDF板；④1997年，第一台全自动化的ELISPOT读板机面世[4]；⑤ELISPOT技术的应用得到报道，这种技术被认为是细胞免疫发展的一项关键性技术。目前，ELISPOT的技术得到了不断的发展，应用前景广阔。
2 ELISPOT的基本原理
此技术操作在96孔培养板上进行，直接以培养板的PVDF膜等为基质，包被上特异性单克隆抗体，之后，在培养板孔内加入细胞培养基、待检测的细胞及抗原刺激物进行培养。在特异性抗原或非特异性有丝分裂原的刺激下，T细胞就开始分泌各种细胞因子。细胞因子当即就被位于细胞下方膜上的单克隆抗体所捕获。洗去细胞后，被捕获的细胞因子可以与生物素标记的第二抗体结合，然后用酶标亲和素与生物素结合，进行化学酶联显色，可以在膜的局部形成一个个圆形斑点[5]。
3 ELISPOT 技术的优点
ELISPOT之所以得到广泛的应用，主要是由于它在检测抗原特异性细胞低频数时的高敏感性，比以流式细胞术为基础的技术（四聚体和细胞内细胞因子染色）的敏感性要高出1~2个数量级。另外ELISPOT是少数的几个可以利用冻存的PBMCs(外周血单个核细胞)来进行免疫监测分析的技术，而不丧失细胞的重要活性[6]，并且随着计算机辅助图像分析系统的使用，使大规模研究成为可能，这些对临床做回顾性或前瞻性研究都是很关键的因素。
4 ELISPOT技术标准化与验证
由于ELISPOT检测的超高灵敏度，它的斑点形成容易受到诸多因素的影响。如果不采取措施，检测的重复性很难保证，这就要求对ELISPOT进行标准化和验证[7]。
4.1 ELISPOT技术的标准化
4.1.1 ELISPOT板首选96孔培养板。包被硝酸纤维素膜的培养板包被能力不一，常常导致培养孔周围形成小而弱的斑点。后来出现了PVDF膜，Weiss AJ[8]研究发现，这两种膜都有很高的蛋白结合能力，特别是PVDF板，可以获得更多，轮廓更清晰的斑点。随着ELISPOT IP和HP以及HTS板材的应用，质量得到了进一步的提升，包括优化的膜表面能阻止细胞向孔周边聚集以及防漏功能。曾有人应用塑料ELISA板，显示出更好的经济效益，但是因为其蛋白结合能力有限而不建议使用。一项研究中尽可能使用同一种板材，最好是同一批次。在已经验证了的操作规程中把硝酸纤维素板改成PVDF板就可能导致不理想的结果。同时还要检查生产厂家的质量控制程序，批次性能和是否达到生物分子筛查协会SBS制定的标准。
4.1.2 包被规程使用PVDF，建议预湿时每孔加入15 μl的70％酒精来克服膜的疏水性。避免过长的孵育时间，因酒精的挥发会导致膜的高疏水性。酒精必须有效地被洗掉，残留的酒精会干扰斑点的形成。抗体的选择根据实验要求而定，还需考虑抗体敏感性等。商品试剂盒在检测同一个细胞因子的敏感性时可以相差10倍，所以需要进行标准化和验证。标准化中的一个重要参数是包被抗体总量，一般认为每孔约0.5~1.0 μg包被抗体可以得到理想的斑点。
4.1.3 细胞准备①细胞分离：由于红细胞溶血和血小板分泌的抑制因子能影响T细胞功能，所以PBMCs的分离是必需的。如果经过处理和分离后红细胞在细胞沉淀中仍可看到，可以用低渗溶液溶解这些杂质红细胞。②冻存、贮藏和运输：冻存在细胞处理过程中最关键。冻存包括在约1° C/min的速度下冷冻细胞，同时加入细胞保护剂，如二甲基亚砜(DMSO)。细胞的冻存有几种方法，自动控制降温机可以提供逐步智能降温，这在细胞最佳冻存及其标准化程序中是必需的。比较经济实用的方法就是使用装有异丙醇的冻存盒。血液样本处理，分离及冻存的最佳时间范围应该在8 h内或者在采集当天完成。PBMCs在抗凝剂中时间过长或在不合适的温度下过久，会影响PBMCs的功能，甚至可造成IFN-γ斑点形成细胞减少5倍以上。运输PBMCs的最好方式是专门制造的冷冻液氮装置，液氮被特别设计的泡沫衬里吸收，液氮慢慢挥发使气态氮充满运输容器里，样本可以在接近－140°C的恒定温度下保持10~18 d。气态氮是长期保存细胞的最佳方法，其关键是保持了一个恒定的温度，不断变化的温度会对细胞和细胞功能造成致命影响。不推荐用装干冰的运输盒来运送标本。③细胞复苏：细胞复苏过程中应用DNA酶能提高细胞的产出和降低细胞团块的形成，从而能够区别开离散的斑点形成细胞[9]。ELISPOT分析前最好让PBMCs休息过夜，可以使脆弱的、有凋亡倾向的细胞死亡，这样在分析前就可以估计出活力细胞的确切计数。
4.1.4 刺激抗原重组蛋白可以用来检测CD4+T细胞介导的反应，而对CD8+T细胞介导的反应有限[10]。对重组蛋白的反应依赖于APCs细胞的存在，APCs细胞在冻存后数量会减少，同时重组蛋白在不同贮藏温度下会出现溶解性和稳定性的问题。活的重组病毒载体或病毒感染细胞株也有相似的优缺点。重叠多肽池能用来鉴定CD4+和CD8+T细胞识别的最佳表位[11]。肽段越短，重叠越多，在鉴别MHC-Ⅰ表位时越精确，而不需要考虑可能的MHC-Ⅱ类反应，因为MHC-Ⅱ表位的氨基酸序列长度相对要长些，所以检测MHC-Ⅰ表位、MHC-Ⅱ表位时，在考虑合成肽价格的同时需要找到一个理想的平衡点。另外使用多肽时需注意多肽的纯度，污染序列就可以非特异地刺激细胞因子的产生。
4.1.5 细胞计数ELISPOT在细胞数量上需要很高的准确性，同时最少化死细胞的数量也很重要，因为死细胞的存在影响分析的正确性。常用台盼蓝排斥试验和对丝裂原反应来判断复苏后PBMCs的质量。Smith JG等人[12]试验表明检测细胞凋亡在判断细胞活力方面更有效，当凋亡小于18%时可以得到理想的结果。最近几年，一些自动化的设备在市场上出现，可以用来进行细胞计数和活力检测。
4.1.6 洗涤及斑点的形成洗涤程序可以手工也可以使用自动洗板机，但大批量清洗时手工会花去很长时间，从而造成孵育时间不一致。另外，手工清洗时如果缓冲液过少或压力过低都不能完全移除细胞和试剂，从而造成斑点增多以及孔的周边颜料聚集。因此，建议使用自动洗板机，一般要求至少使用两种不同的清洗缓冲液，同时可以调整清洗探针的高度和缓冲液的流量。斑点的形成规程跟ELISA规程相似，正确的抗体及其浓度必须通过验证后加以选择。最佳的抗体量常常需要参考生产厂商的要求。对于亲和素酶复合物也必须给予重视，酶的稳定性很重要，批间的酶变异性要很小，以保证实验的可比性。底物的选择能够影响斑点的检测数量。针对同一种酶的不同底物以及不同厂商生产的同一底物可能在敏感性上不同，从而造成斑点计数产生相当大的区别。
4.1.7 ELISPOT板判读使用显微镜计数斑点的方法费时、费力，结果依赖个人的经验，产生偏差和变异性大的问题不可避免。1997年出现了自动ELISPOT读板机，自动判读避免了手工计数中的很多问题，使用自动读板机可以很明显降低计数时的变异性。Currier JR等人[13]在使用自动读板机时通过23个8~11肽组成的肽池（CEF肽池）来确定斑点的参数设置标准，它们可以被CD8+T细胞识别并被MHC-Ⅰ类HLA-A和HLA-B等位基因呈递，形成的斑点代表记忆性CD8+T细胞反应。Janetzki S等人[14]在使用CEF肽池的控制方法时预设读板参数，结果获得了变异性更小的结果。PHA、ConA或PMA/ionomycin应该尽量避免用在参数设置上。
4.2 分析的验证
ELISPOT的验证必须在开始临床试验前进行，验证过程应该首先确定分析中可能出现问题的变量（如：孵育时间、试剂纯度、试剂浓度等），并随后在国际协调会议（ICH）文件ICH-Q2A和ICH-Q2B的指导下对整个操作规程进行验证。验证过程应该包括7点：准确性、精确性、特异性、检出限界、定量限界、线性、检测范围。
5 ELISPOT技术目前应用领域
ELISPOT目前得到了广泛的应用，包括：AIDS、癌症、自身免疫性疾病、过敏性疾病以及移植方面的研究；感染性疾病的免疫监测；疫苗的研发与检测；免疫显性表位的鉴定等[15]。ELISPOT在基础研究方面所受的限制不在于技术本身，而在于我们的想象力与创新思维，客观地说，在一切免疫学研究的前沿领域，ELISPOT 都是最有力的研究工具之一。
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关键词:wimax；802.16标准
一、wimax技术的定义
wimax全称为world interoperability for microwave access，即全球微波接入互操作性，是针对微波和毫米波频段提出的一种新的空中接口标准。wimax是ieee802.16技术在市场推广方面采用的名称，其物理层和mac层技术基于在ieee 802.16工作组中开发的无线城域网(wman)技术，wimax也是ieee 802.16d/e技术的别称。
二、wimax的产生背景
20世纪90年代宽带无线接入技术发展迅速，以本地多点分配系统(lmds)和多信道多点分配为代表的无线技术的市场定位为小型办公室(soho)、中/小企业、城市商业中心等用户。但是这一产业并没有像人们预期的那样进一步繁荣壮大，一个重要的原因就是没有统一的全球性宽带无线接入标准。
1999年，ieee成立了802.16工作组来专门研究宽带无线接入技术规范，目标是要建立一个全球统一的宽带无线接入标准。目前ieee802.16主要提及两个标准：802.16-2004即802.16d固定宽带无线接入标准和802.16e支持移动特性的宽带无线接入标准。ieee 802.16d标准于2004年10月1日，它规范了固定接入下用户终端同基站系统之间的空中接口，主要定义空中接口的物理层和mac层。802.16e标准的最大特点在于对移动性的支持。该标准规定了可同时支持固定和移动宽带无线接入系统，工作在＜6ghz适宜于移动性的许可频段，可支持用户终端以车辆速度移动，同时802.16d规定的固定无线接入用户能力并不因此受到影响。
ieee 802.16工作组主要针对wireless man的物理层和mac层制定规范和标准。为了形成一个可运营的网络，ieee 802.16技术必然需要其他部分的支撑，所以wimax论坛应运而生。wimax论坛成立于2001年4月，最初该组织旨在对基于ieee 802.16标准和etsi hiperman标准的宽带无线接入产品进行一致性和互操作性认证，通过wimax认证的产品会拥有“wimax(r) certified”标识。随着802.16e技术和规范的进展，该组织的目标也逐步扩展，不仅要建立一整套基于ieee 802.16标准和etsi hiperman标准的认证体系，同时还致力于可运营的宽带无线接入系统的研究、需求的分析、应用模式的探索、市场的拓展等一系列大力促进宽带无线接入市场发展的工作。
三、wimax技术的应用模式
（一）pmp应用模式
pmp（point to multi-point）应用模式以基站为核心，采用点到多点的连接方式，构建星形结构的wimax接入网络。基站扮演业务接入点的角色，通过动态带宽分配技术，基站可以根据覆盖区域用户的情况，灵活选用定向天线、全向天线以及多扇区技术来满足大量的用户站接入核心网的需求。
pmp应用模式是一种常用的接入网应用形式，其特点在于网络结构简洁，应用模式与xdsl等线缆接入形式相似，因此它是一种理想的线缆替代方案。
（二）mesh应用模式
mesh应用模式采用多个基站以网状网方式扩大无线覆盖区。其中一个基站作为业务接入点与核心网相连，其余基站通过无线链路与该业务接入点相连。因此，作为业务接入点的基站既是接入点又是接入的汇聚点，而其余的基站既是中继站，还是业务的接入点。
mesh应用模式的特点在于网状网结构可以根据实际情况灵活部署，实现网络的弹性延伸。
（三）热点回传模式
热点回传模式利用wimax无线接入网络把远端热点业务回送到核心网，wimax基站的作用仍为业务接入点，而wimax用户站是热点侧的无线接入设备，提供标准接口与热点相连，并作为wlan接入点的热点设备再通过ieee802.11a/b/g无线链路与无线终端连接。
wimax热点回传模式的主要特点在于作为业务回传应用，采用无线传输方式。与传统有线回传模式相比，其特点显而易见，可作为传统回传模式的补充或替代方案。
（四）终端接入模式
在终端接入模式下，用户终端设备直接通过作为业务接入点的wimax基站接入核心网。而用户终端设备若要直接接入wimax网络，则必须配置符合wimax技术标准的用户单元，用户单元是wimax无线网卡或无线模块。
该模式的特点在于允许用户终端直接调整接入网络，并支持便携式终端在城域范围内的移动和漫游。
（五）驻地网接入模式
驻地网接入模式主要针对集团用户，其目标是把诸如企业、校园和soho等用户驻地网通过wimax基站接入城域网。与其他应用模式相同，基站还是作为业务接入点，与核心网相连提供无线接入服务。在用户侧，用户无线接入设备在一侧通过无线接口上联基站，另一侧通过标准接口（例如以太网接口、e1等）与用户驻地网设备相连。用户侧驻地网设备可以是用户路由器、交换机、集线器等网络设备，也可以是另一种无线接入点（如wi-fi热点），用于组成用户专用局域网。其典型实例是目前广泛存在的校园网、企业网、政府网或soho等形式。
驻地网接入模式特别适合于线缆接入不方便，对接入带宽要求不高的驻地间接入应用。与线缆接入方式相比，快捷是该模式的竞争优势。
（六）无线桥接模式
无线桥接模式是一种点到点的无线链接方式。与远程网桥的作用相似，其目的是把地理位置分离的两个子网络通过wimax无线链路连接在一起。由于无线桥接采用点对点方式，两端wimax无线网桥设备天线的方向可以彼此对准固定，因此传输性能相对稳定，部署也相对简单。
四、wimax的应用场景
（一）固定应用场景
固定接入业务是802.16运营网络中最基本的业务模型，包括用户因特网接入、传输承载业务及wi-fi热点回程等。
（二）游牧应用场景
游牧式业务是固定接入方式发展的下一个阶段。终端可以从不同的接入点接入到一个运营商的网络中；在每次会话连接中，用户终端只能进行站点式的接入；在两次不同网络的接入中，传输的数据将不被保留。在游牧式及其以后的应用场景中均支持漫游，并应具备终端电源管理功能。
（三）便携应用场景
在这一场景下，用户可以步行连接到网络，除了进行小区切换外，连接不会发生中断。便携式业务在游牧式业务的基础上进行了发展，从这个阶段开始，终端可以在不同的基站之间进行切换。当终端静止不动时，便携式业务的应用模型与固定式业务和游牧式业务相同。当终端进行切换时，用户将经历短时间(最长为2s)的业务中断或者感到一些延迟。切换过程结束后，tcp/ip应用对当前ip地址进行刷新，或者重建ip地址。
（四）简单移动应用场景
在这一场景下，用户在使用宽带无线接入业务中能够步行、驾驶或者乘坐公共汽车等，但当终端移动速度达到60～120km/h时，数据传输速度将有所下降。这是能够在相邻基站之间切换的第一个场景。在切换过程中，数据包的丢失将控制在一定范围，最差的情况下，tcp/ip会话不中断，但应用层业务可能有一定的中断。切换完成后，qos将重建到初始级别。简单移动和全移动网络需要支持休眠模式、空闲模式和寻呼模式。移动数据业务是移动场景(包括简单移动和全移动)的主要应用，包括目前被业界广泛看好的移动e-mail、流媒体、可视电话、移动游戏、移动voip等业务，同时它们也是占用无线资源较多的业务。
目前，一线城市的数字电视整体平移已基本告一段落了，增值业务将成为这些城市网络运营商们在数字电视整体转换完后的下一个角逐点。数字电视提供的增值业务，根据服务功能的不同分为有线数字电视广播和互动数字电视。其中互动数字电视又可按技术实现方式不同分为近式点播电视NVOD（Near-Video-On-Demand），真实点播电视TVOD（True Video-On-Demand）和交互式点播电视IVOD（Interactive Video-On-Demand）。VOD（Video on Demand）是视频点播技术的简称,也称为交互式电视点播系统，意即根据用户的需要播放相应的视频节目，从根本上改变了用户过去被动式看电视的不足。
VOD技术不仅可以应用在电信的宽带网络中，同时也可以应用在小区局域网及有线电视的宽带网络中。如今在建设智能小区过程中，计算机网络布线已成为必不可少的一环，小区用户可以通过电脑、电视机（配机顶盒）等方式实现VOD视频点播应用，丰富了人们的文化生活；有线电视经过双向改造，可以让广大的电视用户通过有线电视网点播视频节目。
VOD系统的构成
1.服务端系统
服务端系统主要由视频服务器、档案管理服务器、内部通讯子系统和网络接口组成。档案管理服务器主要承担用户信息管理、计费、影视材料的整理和安全保密等任务。内部通讯子系统主要完成服务器间信息的传递、后台影视材料和数据的交换。网络接口主要实现与外部网络的数据交换和提供用户访问的接口。视频服务器主要由存储设备、高速缓存和控制管理单元组成，其目标是实现对媒体数据的压缩和存储，以及按请求进行媒体信息的检索和传输。视频服务器与传统的数据服务器有许多显著的不同，需要增加许多专用的软硬件功能设备，以支持该业务的特殊需求。例如：媒体数据检索、信息流的实时传输以及信息的加密和解密等。对于交互式的VOD系统来说，服务端系统还需要实现对用户实时请求的处理、访问许可控制、VCR（Video Cassette Recorder）功能（如：快进、暂停、重放等）的模拟。
VOD视频服务器保存着大量经压缩的图像节目并能通过网络为用户提供所需的节目拷贝，也可以包含实时的MPEG编码器来接入实况转播。而节目数据库是一存档系统，保存着大量压缩形式的电影节目，可成批下载给视频服务器。VOD视频服务器通过与用户之间直接的、实时双向交互来控制节目的播放，包括节目的选择、播放过程的开始与终止、播放速度的控制以及不同节目之间的动态切换等，VOD视频服务器必须运行相应的软件以协调各项动作，同时提供友好的用户界面。它应具有如下特征：
(1)能够存储至少几百小时的图像节目；
(2)如果一个用户对VOD服务器随机的动态访问被称为会话过程的话，那么VOD服务器须能支持上千个同时进行而又相互独立的“会话”过程；
(3)具有一套加密及用户访问控制机制来防止非法用户访问。
作为点播系统的核心，VOD视频服务器的性能直接决定系统的总体性能。为了能同时响应多个用户的服务要求，视频服务器一般采用时间片轮转调度算法。
视频服务器为了能够适应实时、连续稳定的视频流，其存储量要大，数据速率要高，并应具备接纳控制、请求处理、数据检索、按流传送等多种功能，以确保用户请求在系统资源下的有效服务。存储设备应采用SCSI接口，以确保高速、并行、多重I／O总线的能力。基于ATM的VOD系统，采用的视频服务器是以多路自路由选择开关(MPSR)为中心的宽带视频服务器。这种结构的服务器可提供即时交互式视频点播（Interactive VOD With instaneous access IVOD-i）和延时交互式视频点播（Interactive VOD With delayed access IVOD-d）两种服务方式。在大量用户同时点播时，服务器的传输速率很高，同时要求其他相关设备也能支持这种高传输速率，这很难实现。为此可以在网络边缘(如ATM网络前端开关处)设置视频缓冲池，把点播率高的节目复制到缓冲池中，使部分用户只需访问缓冲池即可，若缓冲池中没有要点播的节目，可再去访问服务器，这样减轻了服务器的负担，并可以随着用户增加而增加缓冲池大小。装载缓冲池可用150Mb／s速率，而从缓冲池中向用户传送节目是用2Mb／s速率，从而使一个服务器可支持多个用户。
2.网络系统
网络系统包括主干网络和本地网络两部分。因为它负责视频信息流的实时传输，所以是影响连续媒体网络服务系统性能极为关键的部分。同时，媒体服务系统的网络部分投资巨大，故而在设计时不仅要考虑当前的媒体应用对高带宽的需求，而且还要考虑将来发展的需要和向后的兼容性。当前，可用于建立这种服务系统的网络物理介质主要是CATV（有线电视）的同轴电缆、光纤和双绞线。而采用的网络技术主要是快速以太网、FDDI和ATM技术。
广电部门一般采用HFC技术，在CATV系统中实现VOD。HFC结构兼顾目前大楼已有的同轴线缆状况，支持现有的和正在出现的窄带和宽带业务。来自VOD视频服务器的信号(155Mb／s)和传统的诸如CATV等其他多媒体信号被送入中心点(Hub)进行调制，而Hub则是VOD网络中数字／模拟转换的接口：前向通道接收VOD数字信号和其他多媒体信号，将其通过光纤传送至各节点(Node)。反向信道接收来自用户端的控制信号并加以处理后，将其送至ATM交换机及VOD视频服务器。Node通过光纤干线接收来自Hub的前向射频信号，通过线性放大器加以处理后，通过同轴电缆分配网络传送至用户；Node同时也必须过滤出来自用户的射频反向信号，并把它经过激光器驱动回送给Hub。ATM交换机和宽带用户环路是发展VOD业务的关键技术。使用ATM技术的VOD系统，既能很好地服务于用户，对网络的带宽要求又最小。
3.客户端系统
目前，根据不同的功能需求和应用场景，主要有三种VOD系统：NVOD，TVOD，IVOD。
NVOD（Near-Video-On-Dem
and），称为就近式点播电视。这种点播电视的方式是：多个视频流依次间隔一定的时间启动发送同样的内容。比如，十二个视频流每隔十分钟启动一个并发送同样的两小时的电视节目。如果用户想看这个电视节目可能需要等待，但最长不会超过十分钟，他们会选择距他们最近的某个时间起点进行收看。在这种方式下，一个视频流可能为许多用户共享。
TVOD（True Video-On-Dem
and），称为真实点播电视，它真正支持即点即放。当用户提出请求时，视频服务器将会立即传送用户所要的视频内容。若有另一个用户提出同样的需求，视频服务器就会立即为他再启动另一个传输同样内容的视频流。不过，一旦视频流开始播放，就要连续不断的播放下去，直到结束。这种方式下，每个视频流转为某个用户服务。
IVOD（Interactive Video-On-
Demand），称为交互式点播电视。它比前两种方式有很大程度上的改进。它不仅可以支持即点即放，而且还可以让用户对视频流进行交互式的控制。这时，用户就可象操作传统的录像机一样，实现节目的播放、暂停、倒回、快进和自动搜索等。
只有使用相应的终端设备，用户才能与某种服务或服务提供者进行联系和互动操作。在VOD系统中，需要电视机和机顶盒（Set-top Box），在一些特殊系统中，可能还需要一台配有大容量硬盘的计算机以存储来自视频服务器的影视文件。客户端系统中，除了涉及相应的硬件设备，还需要配备相关的软件。例如，为了满足用户的多媒体交互需求，必须对客户端系统的界面加以改造。此外，在进行连续媒体播放时，媒体流的缓冲管理、声频与视频数据的同步、网络中断与演播中断的协调等问题都需要进行充分的考虑。
VOD提供的业务
VOD能够提供如下业务：
1.增强电视―――交互数字电视业务通过装饰节目（例如：提供运动员的统计资料和运动队的历史、在线投票，以及随同节目一起播放游戏）补充现有的节目。
2.电子节目指南（EPG）―――如今交互数字电视技术最普通的实例就是电子节目指南。EPG可广泛用于所有数字电视平台。EPG是前端接口，与交互数字电视指南类似，它使观众能选择它们想看的内容。
3.按次付费电视（PPV）和电视商务―――按次付费电视表示观众能够购买获得预订节目。电视商务表示通过电视机能够购买广泛的产品和服务。PPV业务方式是成熟的，同时广播机构也已开始提供较广泛的商务机会。
4.直接的营销／广告―――也许最有价值的应用是那些观众从未见过的应用。对广播机构和登广告者来说，跟踪和报道信息是极为重要的。由于交互性最根本的是允许与观众对话，所以更多地了解观众是可能的，这使得市场营销者能开展有针对性的活动。
5.个人电视记录―――个人电视录像机（PVR）将电视节目记录在硬盘上，该硬盘处于机顶盒中，可容纳20～60个小时的节目。PVR使观众能暂停实况电视节目，返回到该节目，跳过广告（快速向前推进广告）和赶上实况节目。此外，PVR也能回放捕捉到的视频；记录每日按标题、演员或节目类型选择的节目。PVR也能根据用户的喜好向用户提供喜爱的节目。PVR具有极好的发展前景，据Informa Media 公司预测，到2010年全球所有电视家庭将有近一半接收某种类型的PVR业务；在发达国家，PVR功能在有线数字电视家庭的普及率将达95％。
6.点播节目。真正的点播节目已经在商业和技术上成为可行的了。点播节目和准点播节目的缺点是，它们需要高带宽支持和数字节目内容的海量存储器。然而，随着带宽和存储器越来越成为日常生活必需化的，预计观众将需要越来越更多地控制节目安排和内容。
两组患儿均先行清创术,彻底清除坏死及无血运的组织,然后稀释碘伏盐水浸泡约10min,2%双氧水冲洗,不少于10L的无菌生理盐水反复冲洗创面。常规组:根据创面大小裁剪或拼接VSD泡沫敷料,2块以上敷料拼接时采用串联技术,在引流管上增加侧孔数量,使1根管贯穿于2块及以上的敷料,将材料覆盖于创面上并缝合固定,不留死腔,用75%乙醇清洁周围皮肤并擦干,用透明医用创口薄膜封闭创面,接通负压吸引机,压力调至80～130mmHg,检查并修复漏气部位。改良组:与常规组相比增加了带有侧孔的冲洗管(输血管较柔软),冲洗管是将输血器末端针头剪去,剪若干个侧孔,将带侧孔的软管部分插入VSD敷料中,确保每块敷料中都有冲洗管存在,将冲洗管近端连接冲洗液,冲洗液为10%葡萄糖3000mL+盐酸硝旋山莨菪碱40mg,维持滴速为10～20滴/min,早、中、晚各大流量冲洗1次(1～2min),防止引流管堵塞。
术后处理
术后每天更换引流瓶,在更换时,钳夹住引流管,关闭负压源,防止管内液体倒流入敷料内,引起逆行感染。根据创面情况选择适当的抗生素治疗4～7d,VSD前3天为持续吸引,以后改为间断吸引,比较理想的是使用5min停止3min,引流过程中随时观察密封膜情况,如有引流管堵塞,失去负压效果,及时处理,通常用20mL注射器以生理盐水反复冲洗,至VSD敷料去除干结血凝块,使其恢复柔软。VSD敷料拆除标准:a)引流管经冲洗后仍不通畅的,失去负压作用,敷料干瘪。b)创面感染加重。术后拆除敷料后观察创面情况,如创面新鲜则进行植皮或皮瓣术,如创面不新鲜则再次清创VSD负压吸引直至创面新鲜可接受植皮或皮瓣等进一步处理。
封闭式负压引流技术自20世纪90年代首创以来,已被广泛应用于创伤、骨科、普外及烧伤等领域,该技术是在一个密闭的系统内进行,负压引流可使引流区的渗出物和坏死组织被及时清除,使引流区内达到“零聚积”,而且VSD能防止创面感染,刺激创面肉芽组织生长[4]。但传统的负压引流技术,随着吸引时间的延长,由于创面分泌物较多,覆盖的VSD敷料容易慢慢变干、凝结成块,致使引流管堵塞[5],尤其是大面积创面需要使用多块VSD敷料时,每个引流管内相对负压低,更容易造成分泌物干结堵塞引流管,需要多次更换敷料,影响吸引效果,增加患者的住院费用。
关键词：太阳能；技术； 应用
Abstract: For humans, the sun is very important to a star, to provide mankind with light and heat. The sun was high temperature, high pressure, bears tremendous amounts of energy by light to the cosmic radiation; solar energy is an important human new non-polluting energy.Key words: solar energy; technology; application
中图分类号：TK51文献标识码A文章编号：
贯彻《可再生能源法》，按照《节能规划》要求，充分利用太阳能和浅层地热等可再生能源，通过先进、使用的科学技术手段，将其应用到现代建筑，实现建筑节能达到65%的国家标准，以推动可再生能源综合利用技术在西宁地区乃至整个青海省的应用和发展。本文通过工程实例，阐述太阳能技术的应用效益。
本工程为青海省西宁市商业住房帝景花苑住宅小区内雅惠苑小高层住宅群太阳能热水系统工程，由10幢18层小高层住宅组成，本次太阳能热水系统覆盖总建筑面积为117000。本项目采用集中式太阳能热水系统，利用建筑群特有的建筑风格，实现太阳能热水器与建筑的一体化，太阳能集热效率不低于60%，太阳能保证率不低于70%。
一、太阳能能源优缺点：
（1）、普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且无需开采和运输。
（2）、无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵。
（3）、巨大：每年达到地球表面的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。
（4）、长久：根据目前太阳产生的核能速率计算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。
（5）、分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但相对分散。
（6）、不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好的解决蓄能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来，以供夜天或阴雨天使用，但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。
二、太阳能热水系统优点：
（1）、环保效益：相对于使用化石燃料制造热水，能减少对环境的污染及温室气体―二氧化碳的产生。
（2）、节省能源：太阳能是属于每个人的能源，只要有场地与设备，任何人都可免费使用它。
（3）、安全：不像使用瓦斯有爆炸或中毒的危险，或使用燃料油锅炉有爆炸的顾虑，或使用电力会有漏电的可能
（4）、不占空间：不需专人操作自动运转。另外，太阳能热水系统装在屋顶，不会占用任何室内空间。
（5）、具经济效益：正常的太阳能热水器是不易损坏，寿命至少在十年以上，甚至有到二十年的，因为基本热源为免费得太阳能，所以使用它时分符合经济成本效益。
三、太阳能系统方案的设计概述
（一）项目设计方案本着充分利用太阳能资源，减少运行费用、节能环保的设计理念和基本准则，结合本工程项目设计状况。本设计将采用集中集热、分户采热的方式为雅惠苑小区提供热水供应，并辅以壁挂锅炉辅助加热，通过强制循环加热的方式使太阳能利用最大化。
（二）该太阳能项目位于青海省西宁市城北区生物园区的帝景花苑・雅惠苑小区，拟实施太阳能热水系统的楼栋为10栋。每栋楼分两个单元，每层一梯三户及每层一梯四户两种。每户设计安装一台80L的承压换热水箱，太阳能集热器选用真空管式集热器，安装在屋顶。
（三）青海省西宁地区的太阳辐射资源
青海西宁地区不同斜面上的太阳辐照量是不同的，且随月份（季节）变化而变化。对于全年使用的太阳能热水系统，太阳能辐照量一般按年平均值设计计算。对于横插管式太阳能集热器，既可以采取单排安装的方式，也可以对集热器进行串并联后组成一个斜面上的大型矩阵，这样做的好处是可以充分利用安装场地。
（四）太阳能集热器摆放倾角的确定：根据国家标准《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364-2005的相关规定，全年使用的竖插管式太阳能集热器的安装倾角宜取与当地纬度相等。对于全年使用的横插管式太阳能集热器的安装倾角，可根据安装场地的纬度和集热器产品的具体参数选择较小的安装倾角。具体选取的依据为：冬至日太阳高度角情况下，不出现东西向放置的真空管间的遮挡。
本工程中TP58*1800-50SH型集热器的真空管直径为58mm，吸收体直径为47mm，管与管的中心间距为65mm，该项目位于北纬36°35′左右，冬至日的太阳高度角约为58°。该型号产品在青海地区安装时，在满足冬至日不出现真空管间遮挡条件的情况下，允许的最小安装倾角为5°～10°左右。因此查表1，取太阳集热器水平面年平均日照量15.636MJ/・d作为设计值。
（五）全玻璃真空管集热器的热效率
全玻璃真空管集热器系统类型为敞口系统。太阳能为低温热源系统，设计计算出水温度为55℃（可直接用于洗浴的热水温度）。在此设计温度范围内，太阳能系统具有较高集热效率，
1、冷水温度确定：根据我国的多个给水相关规范规定，地下水温一般为10～15℃，地面水温一般为4℃左右。本项目中，太阳能全年使用，取冷水温度为10℃。
2、太阳能集热面积确定：
TP58*1800-50S全玻璃真空管集热器的热性能检测报告中，由《国家太阳能热水器质量监督检验中心（北京）》给出的集热器瞬时效率曲线方程(基于采光面积、进口温度)为：
真空管集热器的热效率随tm（太阳集热器进出口平均温度）与ta（环境温度）的温差与太阳辐照度的比值（tm- ta）/G的变化而变化。也就是说，要求的产热水温度越低，环境温度越高，真空管的热效率就越高；反之，则越低。
西宁地区的年平均室外温度为：6.2℃，取年平均温度作为计算依据，即ta=6.2℃。取集热器采光面上日射辐照度G=850W/，西宁地区，冷水温度取10℃，热水温度取55℃，则ti = (55℃+10℃) =32.5℃，由此可计算出西宁地区水平坐标的数值x =( 32.5℃－6.2℃)/850 W/=0.031 K/ W。
则太阳能集热器基于采光面积年均效率为:当水平坐标数值x =0.031 K/ W时, η=0.54。
3、太阳能集热面积的计算
间接系统的集热面积计算公式如下：
经过计算，各楼栋所需集热如下表
三、技术经济分析
太阳能热水系统是利用太阳能集热器，收集太阳辐射能把水加热的一种装置，是目前太阳热能应用发展中最具经济价值、技术最成熟且以商业化的一项应用产品。
1、工程项目投资概算
本项目太阳能热水系统部分的总投资概算约为583.72万元。
2、可再生能源建筑应用部分增量成本概算（包括计算基准）
太阳能光热建筑应用一体化技术总投资为5837200元，如果每户安装一个80L的电热水器，按照市场价格为2180元/台，则总投资为2275920元，则本项目的增量成本为3561280元。
建筑名称 示范面积 投资概算 增量成本
帝景花苑・雅惠苑 117000 5837200元 49元/
3、效益分析
1）、太阳能系统产热量计算以17号楼计算（一单元18层一梯四户共计72户+二单元一梯四户11层44户）。
系统每天的总供热水量为：每户一个80L的储热水箱的热水，共计116户，另加楼顶2个500L的缓冲水箱的热水，共计热水量为10280L。总耗煤量为1.18×106KJ,计算如下：
Q=CpmT=4.187×10280L×（55－10）= 1.94×106KJ
式中：Q―该热水系统运行需要的能量（KJ）；
Cp―水的定压热容（Cp=4.187kJ/Kg・℃）
T―水的温升（即热水温度与基础水温之差）
M―水的质量（Kg）
太阳能保证率为70%，则太阳能系统的产热量：
1.94×106KJ×70%=1.36×106KJ
则本小区10幢楼太阳能系统总产热量约为Q =13.6×106KJ
2）、其他能源及设备的参数
标准煤的当量热值为29298 kJ/Kg燃煤锅炉的效率为78%
电的当量热值：3600KJ/KWH电锅炉的效率为97%
计算中应考虑能源费用的自然增长因素，以15年为一个周期，按每年5%增常率取平均值，取值为电：0.60元/ KWH
3）、太阳能系统所节约标准煤的量
每年产生的能量折合为标准煤的量：13.6×106KJ/（29298×78%）=595KG
15年所节省的标准煤的量=595Kg×365天×15年=3257625Kg≈3257吨
4）、太阳能系统所节约的耗电量
每天产生能量折合为耗电量：13.6×106KJ/（3600×97%）=3895KWH
15年所节省的耗电量=3895KWH×365天×15年=21325125KWH
15年所节省的电费=21325125KWH×0.60元/ KWH=12795075元≈1279万元
5）、项目费效比
费效比就是投入费用和产出效益的比值。
费效比=增量成本/所应用技术在寿命内常规能源代替量。
6）、本工程太阳能光热建筑应用一体化技术总投资为5837200元，如果每户安装一个80L的电热水器，按照市场价格为2180元/台，则总投资为2275920元，则本项目的增量成本为3561280元。预计投资的可再生能源设备使用年限内（太阳能使用年限为15年）可节省用于生活热水的总电量安好城市电价0.6元/KWH计算，考虑银行利息，常规能源涨价等因素，15年使用时间折合人民币save=319.169万元。
7）、太阳能系统节能收益
每年的节能量乘以每年的常规能源价格减去当年的维护费用，即为每年的节能收益，每年的维护费用为增投资的1%
据Cs=QsaveCc-Cm
可得Cc=817392元≈82万元，即每年的节能收益约为82万元。
4、节能预测分析
太阳能热水、采暖系统最重要的特点是充分利用太阳能，节约常规能源的消耗。因此对太阳能热水、采暖系统进行节能效益分析非常重要，节能效益分析是评价太阳能热水、采暖系统的一个方面，也是系统方案选择的重要依据。
相对于热水、采暖系统在寿命期内消费的特点是初投资大而运行费用低，初期投资大是因为太阳能热水、采暖系统是在常规热水、采暖系统的基础上增加了太阳能集热系统因此增加初投资；运行费用低，则是因为充分利用太阳能提供生活热水、采暖而减少了常规能源的消耗。
太阳能热水、采暖系统的节能效益分析评定指标包括：太阳能热水、采暖系统的年节能量；太阳能热水、采暖系统的节能费用――简单年节能费用和在寿命期内的总节能费用。以及太阳能热水系统的环保效益――二氧化碳减排量等。
5、 环境影响分析
燃煤烟尘排放量计算：
燃煤SO2排放量计算：
SO2排放量=2×0.8×耗煤量（吨）×煤中的含硫量（1.5%）
=2×0.8×3257吨×1.5%=78.17吨
燃煤NOX排放量计算：
NOX排放量=1.63×耗煤量（吨）×（燃煤中氮的含量（1.5%）×燃煤中氮的NOX转化率（25%））。
=1.63×3257吨×1.5%×25%=19.9吨
总结：则本小区10幢楼的太阳能热水系统15年可节约：减少粉尘排放：32.57吨；减少SO2排放：78.17吨；减少NOX排放19.9吨。
以上数据表明，太阳能能源应用的效益不论从社会效益、节能效益、环保效益，还是居住成本数据都是可观的。
五、太阳能技术的节能减排
对于人类而言，太阳是非常重要的一颗恒星，为人类提供光和热。太阳高温、高压，蕴藏着巨大的能量，不断地通过光线向宇宙放射，太阳能是人类重要的无污染新型能源。当太阳光线到达地球时，一部分被大气吸收，绝大部分可以直接照射到地球表面。地球的自转、公转、气候条件和大气层成分等因素，都对地球上接受到的太阳能产生影响，也就是说，在地球不同的地区受到的光照不同的。中国所处的位置是地球上太阳能最丰富的地区之一。
作为世界上最大的发展中国家，我国的节能减排工作根伟艰巨，与我国的快速发展息息相关。卫生热水能耗占我国民用建筑能耗比重的20―30%，因此生活热水的节能是我国研究节能减排的重要课题。目前，太阳能热水系统的节能效益明显，已逐渐为社会所接受。高层建筑是我国民用住宅建筑的发展方向，解决高层建筑的太阳能热水解决方案，是太阳能光热应用的必要课题，必将对太阳能的推广应用起到引领与示范作用。
人类利用太阳能有多种方式，包括光化学转化、太阳能光热转化和太阳能光电转化。其中我们常用的是太阳能光热转化和太阳能光电转化，利用太阳能的光热转化来生产人们的日常热用水，利用太阳能的观点转化来储存电能，用于日常照明、工艺生产。
