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服装设计的技能范文1
电子智能化的普及，开始渐渐的改变了人们的生活状态，同样，服装智能化也为人们的生活带来了更多的便利，但是就现今而言，一般的智能服装基本上都是在一些相对来说比较特殊的领域进行应用，例如深海勘探以及刑警工作过程当中，然而，这样的服装设计已经成为了当下一个研究比较热议的话题，因此，在未来的时间里，如此具有科学意义的智能服装也将会像智能手机等产品一样逐渐的进入人们的生活当中。如今针对智能服装的应用研究有很多，但是单单针对于电子科技在智能服装设计中的应用却相对来说比较少，基于此，笔者对电子科技在智能服装设计中的应用进行研究。现报道如下：
1智能服装设计的概念
所谓的智能服装设计（Intelligentgarmentdesign）实际上指的是在原有服装的基础上加入先进的科学技术手段，进而对于服装的使用功能上进行更为广泛拓展的研发过程，对于原始的服装服装设计而言，其单单指的是在服装的造型上、服装的画面设计等方面，这样的设计方式仅仅是增添了服装的美感，提升的是服装整体美学效果，而对于智能服装的设计而言，其虽然也对服装的美学美感进行了设计，但是更多的是智能服装的设计更为注重服装的功能性，通过一定的手段将智能服装的适用范围进行扩大，在保证了美学效果的同时增加了服装的实际功能效应，对于服装的发展而言具有着十分重要的启示作用。现如今，智能服装的应用已经不再是一个难以接触的话题，而是在社会中普遍被关注的具有发展性效果的项目之一，对于智能服装的设计方面，其具有着以下两方面特征：
（1）服装智能化，对于服装的智能化来说，主要是针对服装本身的科学技术手段融入，通过先进的科学技术不断地对原有的服装进行整改，增加了服装本身的功能显效，并且通过服装智能化，延伸了服装的适用范围，不再单单只是为了穿着，更多的是为了功能发挥。
（2）服装实用化，相比较服装智能化而言，服装的实用化则是智能服装的第二大特点，目前来说，智能服装的使用范围相对来说还是比较狭小，但是在这样的狭小的应用范围当中，智能服装却彰显了其本身的实用性，例如在火灾救治过程中，特殊的智能化防火服能够有效地降低外界火焰对消防人员的生命危害，同时防火服上的语音设计，还能够令消防人员及时的和外界指挥人员联系，进而大大提升火灾的救援效率。
2电子科技在智能服装设计中的应用分析
2.1电子科技在智能服装设计中的应用原则
电子科技由于本身属性的特殊性，所以将电子科技应用在智能服装的设计过程当中，要注意以下几点原则：
（1）要注重电子科技能效发挥的最大性能，在服装设计中加入的电子科技设备，其需要系统本身具备着更为优质的设备质量以及设备能效，进而保证智能服装设计过程中能够将电子科技的最大性能发挥出来。
（2）要注重电子科技在智能服装设计过程中的科学合理性，电子科技在智能服装设计中的应用中更多的是智能电子科技设备配置在服装上，因此在这些电子科技设备进行选取和应用时，要考虑到电子科技设备本身的重量，使其不能够成为服装使用者的一种负担，如此一来，才能够保证配备先进的电子设备的智能服装得到更好的使用。
2.2电子科技在智能服装设计中的应用实例
电子科技在智能服装设计中的应用主要体现在智能服装的功能上，例如现今比较流行的智能音乐跳舞服，对于这种服装来说，其本身的造型设计上更多的偏向于运动装的系列，显得宽松和肥大，在其功能上则是具备着音乐播放以及彩灯显示等功能，最初的智能音乐跳舞服仅仅是在原有的服装设计上加入了一些迷你小音箱以及音乐播放系统。而当下这种流行的智能音乐跳舞服则在原有的基础上加入了更多的电子科技设备，比如在这种跳舞服的纽扣部分，增加了一个存储插口，可以将已经下载好音乐的SD存储卡放入其中，小巧、轻松而简便，并不影响服装的整体美感，同时，在衣服的边角等部分加入了直径不超过2mm的小彩灯，在打开纽扣部分的开关后，这些彩灯就会随着音乐的节奏进行闪动，而且还能够不停的变换颜色，当音乐响起，舞者随着音乐起舞，迷离而闪动的灯光更是增添了舞台效果，这样的电子科技在智能服装中的应用是真实而实用的，在一定程度上增添了智能音乐跳舞服的艺术美感的同时还将电子科技的功效最大程度的发挥了出来，具有着非常显著的作用。
2.3电子科技在智能服装设计中的应用发展
随着各国之间的竞争越来越激烈，无论是在经济上还是在科学水平上，都存在着这样的竞争，要想保证在竞争中存在着优势，就需要对现有的一些科学技术进行提升，其中就包括智能服装，其不仅具备着丰富的市场发展前景，还是科学技术水平的一种实体性体现，所以针对该方面的研究一定会越来越彻底，随着人工智能化网络概念的提出和应用，在智能服装中加入更多的智能化理念已经不再是一个话题，而是一种发展定势，因此，采用智能化网络电子科技设备对智能服装进行进一步的优化和完善是切实可行的，通过智能化网络电子科技设备与智能服装相互连接，并且实现智能服装对智能化网络的应用、掌控，能够更好的将智能化中的“智能”二字充分的体现出来，但是现今来说针对该方面的研究却并不十分成熟，所以由此看来，该方面还是非常具备着重要的研究价值，因此，电子科技在智能服装设计中的应用发展形式将会越来越美好，其发展前景也将越来越广阔。
3结语
服装设计的技能范文2
关键词：高职教育 服装艺术设计 智能培养 行业结构 升级 行业转型
我国的服装行业发展很快，以成为我国主要的经济支柱性产业之一，现在正处于从加工型向创造型转型的关键时期。许多的拥有服装专业的高职院校都是强调如何培养技能型人才，对于人才的智能培养却提及甚少。其实在我国服装行业结构优化升级的进程中，目前处于结构转换的关键时期，就业结构要和行业结构的调整相适应。因此在目前形势下,既要加强对于技能型人才的培养，也要强调人才的智能培养,只有这样才能为服装产业的发展和服装行业结构的调整提供更有力的人才支持，智能培养也必将成为服装专业在高职教育中的重要课题。
一、智能的内涵
关于智能的内涵有过诸多的阐述。亚里士多德就曾在《形而上学》中提到过知识、技术和智慧的分类问题。他认为知识注重的是解决思想问题，为统治者提供理论上的依据和来源；技术则侧重动手操作，是劳动者完成具体工作任务的手段；在知识与技术之间，还有一种，是通过思维的分析和判断，利用头脑来解决问题和完成任务的智慧，这里的智慧一词和我们提的智能的作用很接近。
事实也是如此，在服装专业中，一个服装款式的设计与结构设计需要的能力，完全来源于人脑的思维分析能力和对知识的运用能力，最后通过服装效果图和服装样板表现出来,人的视觉观察到的是效果图和样板的绘制技术的表现,而往往忽略了它们内容呈现的依据,现实工作中,基本上没有在学习中学过的现成款式,解决服装设计工作所需要的能力主要是智能,总的说来，服装设计的能力，应属于智能范畴。
智能，它是与技能相对的一个概念。简单的说智能，是将各方面的知识及所积累的各种经验综合运用的能力和可以把这种综合能力转化为实践规划及实践行为的能力。动手做某事的技能，则是智能实践化的具体操作。
能力又分为两种，一种是训练人身体的肌肉协调来完成某种任务的能力；一种是训练人的意识控制，依靠某种规则或操作程序来完成任务实现目的的能力。前者通过反复的演练可以形成行为模式，达到自动操作的效果，甚至不需要意识控制即可完成；而后者的培养则不同，它离不开人的智慧，人的思维运作，这种能力也需要反复的演练，但即使是具有丰富经验的人所操作的每一步也必须是在意识的监控之下，不可能产生自动化的效果。如：创意、设计等，它是通过特定的意识规则或操作程序的训练而形成的，它的成果是在智慧运作中实现的。
二、智能培养的必要性
现阶段加强服装设计专业高职教育的智能培养，是服装产业发展，服装行业结构的升级及其所带来的就业结构的转换的必然要求。
1、智能培养是服装行业结构升级的必然要求。
经济越发展，生活越富足，人们消费需求的层次就越高，服装产业发展的结构层次也就越高，而服装行业结构的发展变化必然带来岗位分工和就业结构的转换。目前我国服装行业已经进入加工阶段的中后期并向创造阶段转移，岗位分工与就业结构的转换的必然带来对智能型人才的需求。
第一 品牌化进程的不断推进，需要更多智能型人才。现代服装企业载体特征是由劳动密集型企业向资源资本依赖型企业再向技术知识密集型企业逐渐转变的过程，这个过程越往后，对技术知识的依赖程度就越高，产品和工艺中的智能成分就越高。之所以是智能而不是技能，是因为在工业化后期，产品要迎合人更高层次的精神需求和心理满足，需要更富于个性化的创新意识，要通过精彩的创意、设计和精心的策划、包装才能实现。而技能是靠规范、重复的设备或仪器操作来生产模式化的产品，用来满足人们较低层次的需要，所对应的只能是工业化中前期阶段的产品，因此随着品牌化进程的推进，设计化程度越高，就越需要智能型人才。这一点在目前的国际竞争中也得到了验证，即一方面我国的服装产品在国际市场上显示出越来越强的竞争力，而另一方面我国的产品档次不高，创新能力不强，没有个性，没有思想，产品的附加值低，产品的劳动生产率低下等表现也越来越突出，其矛盾的根源也正是产品的智能成分不高所造成的。
第二 现代服装文化的不断发展，需要大量智能型人才。现代服装已经成为了文化的一种载体，服装在社会上的表现都是以社会文化和个体文化为背景的，作为服务主体的人就必然成为这种文化的载体，而智能运作的服装产品是为了满足更高层次的享受型、发展型的需求而设计的，是更富于个性和创造性的。社会越发展，经济越发展，人的需求就会越发展和提升，就越需要以现代服装业为主的时尚业发展，那么智能型人才的需求也就会越有发展。因此说服装产业发展需要大量的智能型人才。
2、智能培养是实现基础课教学服务于专业课教学的必然途径。
第一、 区别于美术专业的基础课教学是实现转化的前提。长期以来，服装设计专业的专业基础课教学与美术专业的基础课教学没有太大的区别，学生是为了画而画，在美术基础训练的过程中，由于脱离了本专业的教学目标和教学任务，没有培养学生通过训练达到一定专业课所要求的效果。只有通过教师在素描等基础课上的引导，而改变学生的训练意识，才能达到基础课为专业课服务的目的。
第二、文化基础课的教学是智能培养的基础。事实证明，文化水平的高低直接影响的设计水平的强弱。文化课的学习可以培养人的综合素质，提高人的想象力和抽象思维的能力，并可以增强人对事物的情感体会。更可以将文化课的学习融入在专业课的教学当中。
三、智能培养的可操作性及思路分析
服装设计的技能范文3
关键词：服装的用途；服装功能；艺术设计
服装的用途从服装的起源至今经历了天翻地覆的改变，服装的用途是服装的最本质内涵，也是服装的价值所在。人们对服装的需求也根据历史社会的发展发生改变。作为一个服装设计者，设计的最终目的是使服装能最大限度发挥其功能的同时还兼具美观、装饰等用途。由于服装的起源和发展历史悠久，服装不仅只是关乎人们衣食住行的基本需要，更是形成了一种服装文化。服装的用途也随着时代的变迁发生了巨大的改变，主要存在着三种服装用途说，即身体保护说、心理遮羞说和人体装饰、符号说。研究这三种学说对服装的功能设计有着十分重要的意义。
一 从服装的用途之身体保护说来谈服装的功能设计
从人类的起源和进化演变历程来看，服装在产生之初是为人类提供一种身体保护使人类能在各种气候环境下进行正常劳作。这种学说决定了服装的用途是实用，这也是服装的基本功能。马斯洛将人的需求分为五个层次，第一层需求也就是最底层的需求，它是满足人类的生理需求，包括衣食住行的各个方面。由此可见，在原始社会人类产生之初，大自然的严酷环境要求人类适当地穿些衣服，这种要求并不基于道德原因，而是出于人类的一种被动自救行为。季节有春夏秋冬之分，气候有冷热寒暑之别，此外还由于地势、地形、经纬度等地理方面的因素，外界的气温气候变化影响了人类对衣服的选择。冬天气温降低于人体的正常体温，身体感到寒冷，对衣服材质的选择是防寒防冻，棉衣、毛皮碎片或有防寒性能的服装能为人类提供保暖，因此成为人们的首选；夏天天气炎热，气温高于人体的正常体温，身体向外发散热量，人们对衣服质量的选择是抗热防暑。因此，在服装选择上应兼具颜色浅、材质薄、透气性好、散热功能好的特点才能使人感到清爽凉快。服装在人类祖先漫长的穿衣历史中逐渐完善起来，这同时也极大地丰富了人类的物质文明。
从这一服装的基本用途，服装设计师设计的服装从材质选择、版型确定、颜色选择等因素上都应该下功夫，满足这一服装的基本功能和人类的基本需求。
二 从服装的用途之羞耻说来谈服装的功能设计
如果从马斯洛的五个需求层次来探讨服装的功能，那随着人类的进化和生产力水平的提高，人们对服装的用途定义要求不再只是简单的抵御自然环境温差变化，而是从更深层次的安全感要求出发，服装对于人类的身体既是一种保护，又起到了安全遮挡的作用，这也是人类文明发展后羞耻心影响的结果。服装的用途之羞耻说认为人们通过穿衣服能遮盖人们的羞耻心，它是一种心里上寻求安全和平衡的要求。因此，在服装的选择上应该做到适时适事，并符合自身的各项具体条件。
在现代文明社会里，服装的遮羞说确实存在，但它并不能作为服装起源的理由。服装的遮羞用途与意识形态和社会礼仪习俗息息相关，在不同的历史时期和不同的种族部落间有着不同的要求，并随着人类文明的进步、文化艺术修养的提高逐渐演变和完善。正因如此，现代服装设计师从这个角度来探求服装的功能设计。比如，在旧中国时期，人们认为女子装着应该端正，不能允许身体的任何一个部分在外；民国时期，在西方思潮的涌入和影响下，女子的装着也变得开放；而现代文明社会的开放程度更大，泳衣、比基尼等当时社会不可能存在的衣服类型被大众接受和喜爱。泳衣这一服装类型的设计主要用途是遮羞，其次才是满足美观的要求。尽管泳衣所占遮羞面积不大，但其结构简单，需要设计师花费较多的心血才能设计出别致新颖的款式，使其功能得到充分的发挥。
此外，遮羞功能还和风俗习惯、社会礼仪、穿衣观念、社会意识形态联系在一起。例如，在一些发达国家，人们对服装的时尚流行有着较高的要求，如果一个人穿着不入时的服装，也会感到羞耻。因此，在服装设计中，兼顾到服装的功能发挥，还应考虑到消费者的心理，这样才能设计出符合大众口味，受到大众追捧的服装款式。
三 从服装的用途之装饰说、符号说来谈服装的功能设计
现代人对服装选择的要求不再只是简答地满足抗寒防暑、保护身体和遮羞的用处，更多地是将服装当作一种装饰物或象征符号来作为展示自我个性和审美情趣的辅助物。在原始社会，人类不懂穿衣，也不懂用衣服来保护身体，但他们有着生来就有的审美标准，他们懂得用树叶、皮毛、雕刻、涂粉、兽骨、贝壳等来装饰自己。事实上，经过人类的研究实验，装饰和美感是人生来就有的一种感觉，而身体保护和遮羞却是在自然环境和成人社会环境的影响下形成的。
同时，服装设计与当时的社会审美息息相关，从服装的演变历程就能看出一般，如明国的中山装和旗袍、解放时期的军装、现代社会更是一个兼容并蓄的审美时代，各种审美思潮的流行和元素的加入也促进了服装市场的百花齐放。比如：围巾、手套从设计师设计之初是作为一种保暖用途，但逐渐地它也成为一种装饰元素融入到服装，围巾、帽子也不再是简单的毛线材质，有了更多的花纹和类型之分以供消费者选择。当然，服装作为一种装饰，主要是从美化功能出发，它应该符合社会风俗习惯和社会环境，服装的装饰功能得到发挥还应考虑到个体的差异性，体型胖瘦的不同对服装的选择也有很大的差异，比如：竖条纹衣服能显瘦、横条纹衣服则显胖、深色衣服显老气而浅色衣服则显年轻。此外，随着人们思想观念的改变和服装的品牌化过程，人们将服装作为一种显示自己身份的标志符号，代表着一个阶级、一种生活方式和一种消费行为。比如：一提到奢侈品，人们便能想到LV、古驰等大品牌。在这个过程中，服装的功能设计被弱化，更多地是体现了品牌的塑造和影响力。正因如此，服装设计师要考虑到服装赋予人们的一种装饰和符号化的意义，才能设计出充分发挥服装功能又兼具美感，深受大众欢迎的服装款式。
综上所述，服装的用途与服装的功能设计关系紧密，服装设计师在设计服装师时要从服装的基本用途出发，考虑功能的发挥同时还要将自己的思想融入服装里面，设计出大众喜欢的服装。
参考文献
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服装设计的技能范文4
关键词：智能服装；安全设计；设计模式；体验
中图分类号：TS935.1；J523.6 文献标志码：B
A Study on Designing Models of Smart Safety Clothing
Abstract： Based on discussing the special features of smart clothing design and the incompetence of traditional clothing design theory in smart safety clothing design， the paper worked out a basic framework of smart and safety clothing design model from the inspiration of interactive application. It holds that it is necessary to establish a relatively complete designing system that integrates with user’s emotional experience， interactive experience and situation experience by taking overall consideration of all key design points， including the positioning of the smart safety clothing， user’s experience on the clothing， design strategy， design mode， etc.
Key words： smart clothing； safety design； way of designing； experience
智能化安全服装是指模拟生命系统，以感知外部环境和内部状态的变化，通过各元件机制的反馈，实时对各种变化做出反应，以此消除外界环境对人体产生安全威胁的服装。
1 智能化安全服装的发展与市场现状
1.1 智能化安全服装的发展
智能化安全服装设计是近几年来可穿戴服装设计研究的重点，是“十三五”规划中纺织服装产业创新升级的重点突破口。自上世纪90年代麻省理工学院（MIT）媒体实验室的智能可穿戴计算机问世以来，国内外学者逐渐开始关注智能化安全服装的可穿戴技术及其与时尚的融合创新应用设计研究。同时，随着时尚文化产业的跨界发展，人们对服装的要求不仅在于追逐于艺术美感，更在于对通过以智能化手段来满足人体穿着舒适性与安全性的要求。于是出现了以电子材料为元件、智能传感技术为手段、现代新型纺织材料为主体的现代新型服装设计。不同领域的技术融合为智能化安全服装设计提供了多科学理论技术支持与设计方法。
国外，J Rantane在设计雪地救援智能服装时，充分分析外部环境对人体产生的安全隐患，并将电子元件隐性设计于服装内部结构中，从而达到保障人体在特殊环境下的活动安全。L Li等创造性地将电子智能材料与纺织材料结合在一起，最终形成将针织技术应用在智能服装面料中，从而形成有特殊安全功能的服装，并从美学的角度进一步完善了面料与人体的的紧密结合度，既实现了服装的特殊安全功能性，又改善了服装的美学效果。在今后的智能化安全服装设计中，其设计领域不延伸拓宽，因此，一个生物医学领域的智能化安全服装项目VTAMN通过在服装面料上嵌入设计柔性电子线路，将服装结构中的传感元件、传输模块、接收模块相连，从而通过微型传感探头对人体的生理信息传输，实现实时监测人体基本生理指标。
国内，逐步开始对智能化安全进行系统开发研究，主要在航空航天、军事军工等方面将电子元件技术植入服装中。随后，根据热湿传递原理、智能传感原理等，设计出符合人体舒适的智能化安全服装。例如，以智能传感器为安全因子的尿湿感应短裤设计，将微型湿度传感器融合设计在服装内部结构中，并结合人体活动需求，及时将婴儿尿湿信号反馈于家长，从而起到及时护理的作用。以iBeacon为定位元件的智能化安全童装设计，将热敏感材料与电子元件组合设计而成的荧光反光校服。
1.2 智能化安全服装的市场现状
智能化安全服装市场消费多样，无论是对消费者的个体差异，还是商家与企业对市场的把控与分析，都出现不同的层次化。这是由于智能化安全服装面对穿着者所具有的特殊性，服装所穿着的环境具有针对性，因此，整个市场应用中应充分考虑以上两点要求。由此，目前我国的智能化安全服装市场的业务类型主要分为以下两种：（1）国内运动（针织）品牌为主的高端智能化安全服饰设计，如李宁与QQ物联联合设计的儿童智能定位安全鞋、智游人律动智能内衣等；（2）个体定制设计的智能化理疗功能为主的安全服装设计，如无锡华晨之光设计有限公司独立设计的智能理疗安全短裤、理疗保健腰带等。
在目前的智能化安全服装设计领域中，品牌服饰逐渐将智能化时尚设计作为企业与公司转型升级的又一条出路，而这无不反映着中国服装制造逐步走向“智”造，因此不断出现了一批智能化服装产品。而作为特殊而又实用的安全功能性服装产品，是人工智能技术与服装技术相结合的设计，其主要市场应用领域为运动休闲、生理监测与健康护理。值得一提的是，一些针织运动休闲服装品牌纷纷将设计转向智能化，转变其传统的设计理念，以通过智能化优势代替成本优势，加大产品创新力度，在未来服装市场中将占据较大的份额。
2 智能化安全服装设计理论
2.1 基础理论
智能化服装设计是关于服装的计划和科技文化的规划，它以外部轮廓造型为基础、内部结构为核心、智能科技材料（元件）为关键的整体性融合设计。因此，其不仅是对服装材料、色彩、工艺的设计，更是对科学技术与服装内在局部细节的完整性设计，从而实现穿着者着装状态和方式的改变。
2.2 相关设计思考
2.2.1 融合性设计
对于智能化安全服装设计，其智能设计要求相对较高。调查表明，在借鉴功能性服装设计模式与方法的基础上进行设计，其过程相对于常规服装设计周期长、过程复杂，尤其在考虑与人体融合的设计时，是体现技术与艺术完美结合的展现。
为了使所设计的服装产品能更好地适应人体的穿着，在进行智能化元素的选择时要充分考虑其物理性能与人体表面接触的障碍，并将其与纺织材料的物理性能充分比对整合应用。与此同时，应思考智能化元件与服装工艺、结构与色彩的融合，使其既能实现产品实用价值，又能展现其艺术美感，真正实现服装技术与艺术的完美融合。
2.2.2 系统化设计
智能化安全服装设计的本质要求是智能化的元件优化设计与服装结构设计间发挥最大的协同效应，使其智能化元件模块与服装基础工艺形成良性的无缝对接。同时，使产品在最大程度上保证与安全设计目的呼应，从而实现新型服装在元件模块组合选用、结构工艺、面料色彩上的系统完整性。
2.2.3 评价体系设计
在进行智能化安全服装设计时，以服装美观性、经济性、舒适性、时尚型、安全性和智能化等作为其系统评价指标。在智能化安全服装产品设计中，其评价指标的建立一定程度上完善了产品从设计-生产-销售-使用-保养的体系，逐渐将智能化安全服装引入市场，最终实现其产业化应用，从而提高产品在市场中的关注度和品牌核心竞争力。
2.3 设计理念
智能化安全服装设计的完成，一方面基于服装工艺设计、款式设计、色彩设计、结构设计等基础设计内容的完善，另一方面强调设计过程中消费者的体验、科技与服装结构融合的手段，还依赖于设计、生产和销售为一体的用户需求体系。其特点是：基于用户面对外界环境产生的安全隐患，以通过智能化手段在服装中的设计得以消除为目的的设计；基于纺织材料的可纺性与智能材料融合的改性设计；基于完整新型服装的结构化设计。因而智能化服装设计不仅仅是产品本身款式、色彩、面料的设计，而是科学技术与服装工艺的结合应用，从科技的手段出发，结合传统服装设计理念，将现代服装设计赋予智能化功能，以此进一步完善现代服装设计的智能化应用。
3 智能化服装设计模式
3.1 用户体验
就智能化安全服装设计而言，用户的价值体验是围绕其需求与服务同时进行的。因此，应分析消费者在不同环境的需求诉求点，例如根据用户在不同环境下的活动与作业，确定其活动与作业的规律，从而确定服装的穿着场合，进而将服装各部位结构设计具有特殊安全功能。服装款式、色彩、面料与工艺引领的时尚潮流也是智能化安全服装设计的标准，但这并不是最高标准。只有将科技与服装融合才是智能化安全服装设计的最高美学标准，才能最终得以满足用户的需求体验。
3.2 评价策略
智能化安全服装设计的核心策略建立在产品评价效果之上。与传统服装区别，在智能化安全服装效果评价时，策略的重点是基础物理性能分析、电子元件性能测试、服装系统功能测试的组合。
3.3 设计模式
从用户体验的角度，智能化安全服装设计模式如图1 所示。智能化安全服装设计模式包括需求部分、战术部分和评价部分：（1）需求部分完成从用户群区隔到用户特定生活模式的设计定位，主要包括智能化安全服装消费群定位；（2）战术部分是基于设计定位的服装设计方法研究，包括设计的技术应用、材料应用、融合应用和服务设计以及科技与服装结构工艺的融合设计研究；（3）评价部分是智能化安全服装产品在应用中的检验，通过在各设计环节中的精细化设计与效果评价，实现智能化安全服装设计的体系化。
4 结语
智能化安全服装设计区别于传统服装的设计方法与流程，其主要差异为：（1）重视设计动机，将用户需求作为重要设计定位依据。作为特殊服装的艺术形式，外界环境对人体的安全威胁成为整体设计关键要素；（2）基于设计个性化需要，将用户的智能交互体验融入到设计细节中；（3）强调智能化安全服装的复合型需求，为设计提供一个包括交互性、系统化、精细化，智能化等多个环节在内的“体系化产品”。
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服装设计的技能范文5
（北京师范大学教育学部，北京 100875）
稿件编号：201412290004
基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金（编号：SKZZY2013011）、教育部人文社会科学重点研究基地重大项目（编号：14JJD19003）、奕阳教育研究院青年学者学术研究小额资助项目（编号：SEI-QX2-2014-010）
通讯作者：李晓巍，北京师范大学教育学部，博士
[摘 要] 以297名3—6岁幼儿为被试，考察幼儿父母参与的现状，同时对其中110名幼儿进行为期6个月的追踪，探索父母参与对幼儿社会能力的预测作用。结果表明家长报告和教师报告的父母参与均表现为在父母一教师关系、父母参与家庭教育等维度得分较高，而在父母一教师联系、父母参与学校教育等维度得分较低，即幼儿父母更多参与家庭教育，而较少参与学校教育；家长和教师报告的父母参与家庭教育显著正向预测幼儿当时的社会能力，教师报告的父母参与学校教育显著负向预测幼儿当时的社会能力；教师感知到的父母参与家庭教育显著正向预测幼儿6个月之后的社会能力，家长报告的父母参与家庭教育显著正向预测6个月之后的幼儿同伴积极提名，教师报告的父母参与学校教育显著负向预测6个月之后的幼儿同伴积极提名。
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关键词 ] 父母参与； 社会能力； 同伴交往
一、问题提出
20世纪60年代以来，随着父母一教师协会( Parent-Teacher Association)在美国成立，父母参与( Parental Involvement)逐渐受到研究者的广泛关注。父母参与是指父母参加或从事有关子女教育的一切活动，既包括对子女的家庭教育，也包括参加学校主办的有关活动，还包括父母与教师的交流与合作。作为儿童早期教育干预研究的一项重要内容，有效的父母参与能够促进家庭和学校的合作，减少儿童家庭环境和学校环境的不一致，从而不仅有助于提高学校和家庭教育质量，而且有利于促进儿童身心健康发展。
随着对父母参与重要性的认识不断深入’，我国政府倡导父母参与幼儿园工作的程度也在不断增强。1996年，《幼儿园工作规程》指出幼儿园应主动与幼儿家庭配合，采取多种形式指导家长正确了解幼儿园保育和教育的内容、方法，定期召开家长会，并接待家长的来访和咨询。2001年，《幼儿园教育指导纲要（试行）》进一步强调，家庭是幼儿园重要的合作伙伴。2010年，《国务院关于当前发展学前教育的若干意见》认为要把幼儿园教育和家庭教育紧密结合，共同为幼儿的健康成长创造良好环境。这充分强调了父母参与的重要性与必要性。近年来，不少幼儿园采取了各种各样的措施促进家长参与幼儿园教育，如召开家长会、举行各种亲子活动、举办亲职教育课程等；家长也渴望学习科学的育儿知识，提升育儿水平。幼儿园与家庭的关系越来越密切，家长参与状况有了一定改观，但仍然存在着诸多问题，比如参与形式较少、参与程度不深等。
已有研究大多聚焦于父母参与与儿童学业成绩、认知发展之间的关系。如有研究让父母回顾他们在儿童学前时期的参与情况，包括参与幼儿园活动的类型与频率，然后考察早期干预中的父母参与和儿童后来的学校表现之间的关系，结果表明在控制了家庭背景变量之后，父母参与活动的频率与儿童14岁时的阅读成绩、较低的留级率有关。还有研究者进一步考察了父母参与影响儿童学业成绩的内在机制，发现父母取向的动机(Parent-oriented Motivation)在父母参与和儿童学业成绩之间起了中介作用。此外，还有研究指出，父母参与（包括父母一教师联系、父母一教师关系质量、父母参与家庭教育、父母参与学校教育等）的多个维度，可能与儿童的社会适应有着更为直接和紧密的关系。具体而言，父母在家鼓励、指导、帮助儿童学习，陪伴儿童完成家庭作业，可以为孩子示范如何与他人进行积极互动，如何进行情绪调节，从而有助于增强孩子的社会情绪适应；父母参与家长会、与教师交流儿童情况，不但有助于父母更好地监控儿童的行为，而且父母与教师的良好关系也为儿童的在校生活提供了支持，从而促进其社会能力的提升。
父母参与能够促进儿童社会适应，这一观点得到了社会资本理论和社会化理论的支持。社会资本理论认为，父母对儿童的社会投入是儿童适应的促进因素，而父母参与被视为直接提升儿童适应的社会资本。社会化理论指出，父母是儿童社会化的主要促进者，是为儿童提供教育支持的关键资源，他们通过对儿童学习的重视、发展儿童的自我调节能力等与学业成功相关的技能来促进儿童的社会化。不过，长期以来研究者没有对父母参与与儿童社会适应之间的关系作深入考察，仅有的极少数研究也是在西方文化背景下进行的，国内还鲜有相关方面的实证研究。基于此，本研究将采用短期追踪的方式，探讨学前儿童的父母参与状况及其对幼儿社会能力的预测，以深入了解幼儿父母参与的现状及其参与的不同维度对幼儿社会能力发展的作用，从而为制定合理的干预策略、有效促进父母参与子女教育、提高幼儿的社会能力提供实证依据。
二、研究方法
（一）研究对象
选取北京市两所公立幼儿园的297名3—6岁幼儿，其中男孩161名，女孩136名；平均年龄4.94岁；独生子女占93.5%。参与问卷填写的父母中，70人为父亲，215人为母亲，年龄在25—40岁之间。样本儿童父母受教育水平偏高，家庭经济状况中等偏上。在间隔6个月后，经父母同意，对其中110名儿童进行追踪测查，其中男孩56名，女孩54名；平均年龄4.72岁；独生子女占97.3%。将参与追踪的幼儿与未参与追踪的幼儿在父母参与的五个维度上的得分进行t检验，结果表明两类被试不存在显著差异。
（二）研究工具
1．父母一教师参与问卷。
父母一教师参与问卷(Parent Teacher Involvement Questionnaire，IynQ )旨在全面评价父母参与情况，分为家长报告版和教师报告版。其中，家长报告版包含26个项目，5点计分，从“没有”到“很多”，分别测量以下五个维度：父母一教师联系（如频率、类型、发起者）、父母一教师关系、参与学校教育、参与家庭教育、对学校的认可。这五个维度依次包含7、7、5、3、4个项目。在本研究中这五个维度的Cronbach a系数分别为0.78、0.82、0.68、0.61、0.89，均达到了心理测量学的要求。教师报告版共包含与家长报告版类似的21个项目，5点计分，从“没有”到“很多”，分别测量以下四个维度：父母一教师联系（如频率、类型、发起者）、父母一教师关系、参与学校教育、教师感知的父母参与家庭教育。这四个维度依次包含7、5、6、3个项目。在本研究中这四个维度的Cronbach a系数分别为0.83、0.89、0.82、0.78，均达到了心理测量学的要求。
2．幼儿能力知觉量表。
使用哈特( Harter)等人编制的《幼儿能力知觉量表》评价幼儿社会行为的适宜性，共4个项目，4点计分，从“完全不符合”到“完全符合”。由于幼儿的社会行为常表现在同伴交往中，所以本量表由教师填答。本量表对中国被试的使用结果表明信效度良好。本研究间隔6个月的两次施测中，该量表的Cronbach a系数分别为0.72、0.63。
3．同伴提名法。
由主试提问幼儿：“你认识班里所有的小朋友吗？请告诉我哪三个小朋友是你最喜欢的”，主试准确记录幼儿的回答。根据每个被试所得到的“最喜欢”的提名数以班级为单位进行标准化转换，所得分数即是被试同伴积极提名的分数。
4．家庭社会经济地位调查。
以父母职业、父母受教育程度、家庭收入为指标，衡量幼儿的家庭社会经济地位(SES)。参考师保国和申继亮的研究，父母职业分为五类：①临时工、待业、失业人员，非技术人员及农业劳动者（父亲0.7%，母亲7.0%）；②体力劳动工人和个体经营者、技术工及同级工作者(父亲7.0%，母亲2.5 010)；③一般管理者、一般专业技术人员与事务性工作人员（父亲20.4%，母亲28.4%）；④中层管理者、中层专业技术人员与助理专业人员（父亲31.9%，母亲34.7%）；⑤职业高级管理人员、高级专业技术人员与专业主管人员（父亲40.0%，母亲27.4%），分别赋值为1—5。
父母受教育水平分为三类：①高中及以下（父亲9.1010，母亲8.8%）；②大学（本／专科）（父亲60.7%，母亲68.1010）；③研究生及以上（父亲30.2%，母亲23.1010），分别赋值为1~3。家庭年收入分为六类：①3万元以下(2.8%)；②3～5万元(3.2%)；③5—10万元(20.4%)；④10—15万元(26.3%)；⑤15～20万元(18.9%)；⑥20万元以上(28.4%)，分别赋值为1～6。参考“国际学生评估项目(PISA) 2003技术报告”中的算法，将赋值后的上述指标分别标准化，再进行主成分分析，获得各指标的因子载荷，以因子载荷为权重合成家庭SES分数。
（三）研究程序与数据分析
首先，通过园方向父母发放知情同意书，父母知情同意后签字。然后，经过培训的主试向班主任教师说明研究目的及施测注意事项。主试与班主任教师在父母接送孩子时向父母说明问卷填写注意事项，要求儿童主要抚养人在一周内填完并交回。最后，由主试统一回收问卷。教师同时填答问卷，对幼儿进行相应评价。间隔6个月后，经家长同意，对继续参与追踪研究的幼儿使用问卷法和同伴提名法，评价其社会能力。对所有数据，采用spss 16.0统计软件进行统计分析。
三、研究结果与分析
（一）幼儿父母参与的现状
采用重复测量方差分析，分别对家长报告的父母参与的五个维度的得分和教师报告的父母参与的四个维度的得分进行总体比较。结果如表1所示，家长报告的父母参与各维度的得分存在非常显著的总体差异，F(4，258) =1071,74，P<O.OOl；进一步的成对比较表明，五个维度的得分两两间均存在显著差异，五个维度的得分由高到低依次为：父母的学校认可、父母一教师关系、父母参与家庭教育、父母一教师联系、父母参与学校教育。教师报告的父母参与各维度的得分存在非常显著的总体差异，F(3，241) =251.30，P<O.OOl；进一步的成对比较表明，四个维度上的得分两两间均存在显著差异，四个维度的得分由高到低依次为：父母一教师关系、教师感知的父母参与家庭教育、父母一教师联系、父母参与学校教育。可见，无论是家长报告还是教师报告，幼儿父母虽然在父母一教师关系、父母参与家庭教育等方面得分较高，但是在父母一教师联系、父母参与学校教育方面得分较低。
以家庭SES分数的上下27%作为分组标准，将家庭SES分为高、中、低三组，然后分别以父母参与家长报告的五个维度和教师报告的四个维度为因变量，进行3( SES)*3（年级）的多元方差分析。结果如表l所示，SES主效应不显著，年级主效应显著(Wilks´s γ=0.56，F(18，480)=9.10，P<O.OOl)，SES和年级的交互作用不显著。单变量F检验显示，在家长报告的参与学校教育、参与家庭教育两个维度以及教师报告的四个维度上，均存在显著的年级差异。事后检验表明，在家长报告的参与学校教育维度上，大班家长的得分显著高于中、小班家长；在参与家庭教育维度上，三个年级均存在显著差异。在教师报告的父母一教师联系维度上，小班家长得分显著高于中、大班家长；在父母一教师关系维度上，大班家长得分显著低于中小班家长；在参与学校教育维度上，小班家长得分显著低于中大班得分；在教师感知的父母参与家庭教育维度上，中班家长得分显著高于小班和大班家长。
（二）父母参与对幼儿社会能力的预测
由表2可知，家长报告的父母参与各维度之间的相关均达到了显著性水平；教师报告的父母参与各维度中父母一教师联系与参与学校教育两维度相关极其显著，父母一教师关系与参与家庭教育两维度的相关极其显著。家长报告的父母参与家庭教育、教师报告的父母一教师关系以及参与家庭教育与幼儿的社会能力显著正相关；教师报告的父母一教师联系和参与学校教育与幼儿的社会能力显著负相关；家长报告的父母参与家庭教育与幼儿的同伴积极提名显著正相关。
如表3所示，分别以第一次施测中幼儿的社会能力和6个月后幼儿的社会能力、同伴积极提名为因变量，采用分层回归分析考察父母参与各维度对幼儿社会能力的影响。第一层将年级作为控制变量，第二层进入回归方程的是家长和教师报告的父母参与的各维度，结果表明对于第一次施测，在控制了第一层人口学变量（年级）后，父母参与能有效预测幼儿的社会能力，解释率达到了17%。父母和教师报告的参与家庭教育能显著正向预测教师报告的社会能力，教师报告的参与学校教育则能显著负向预测幼儿的社会能力。
在父母参与对6个月之后幼儿社会能力的预测中，在控制了第一层人口学变量（年级）后，父母参与依然能有效预测幼儿的社会能力，解释率达到了12%。教师感知到的父母参与家庭教育能显著正向预测6个月之后幼儿的社会能力；家长报告的父母参与家庭教育能显著正向预测6个月之后的同伴积极提名；教师报告的父母参与学校教育则能显著负向预测6个月之后的同伴积极提名。
四、讨论
（一）幼儿父母参与的现状
本研究发现，无论是家长报告还是教师报告的父母参与，均表现为父母一教师关系、父母参与家庭教育等维度得分较高，父母一教师联系、父母参与学校教育等维度得分较低。可见，目前幼儿的父母参与主要表现为父母参与家庭教育较多，而对学校教育参与比较少。这与香港早期的研究结果基本一致。美国的相关研究也发现，与白人家长相比，亚裔家长不喜欢参加学校活动和去学校当义工。不过，他们虽然不积极参与子女的学校教育，却愿意花时间陪子女温习功课，对子女进行家庭教育。上述研究结果反映出我国家长倾向于与幼儿园保持一种“分工”关系，他们十分认可学校的教育方式（父母的学校认可这一维度均分高达4.24），与教师保持良好的关系（父母一教师关系这一维度均分也达到了3.66），尊重教师的专业性与权威性，从而更多地选择参与子女的家庭教育。 幼儿父母参与现状呈现上述特点，可能是因为我国的很多家长和教师对待父母参与的态度是问题取向的，即只有当孩子表现不好时，家长才会加强与教师的联系，了解孩子在幼儿园的情况，期望得到教师的帮助与建议。同样，教师也是因为幼儿表现出了不良行为，才与家长联系或会晤，希望得到家长的配合。可见，在我国，不论家长还是教师都应彻底转变观念，不要以问题取向参与幼儿教育，而应主动发展家庭和幼儿园之间的积极沟通，构建父母参与的良性循环。此外，幼儿园发起的父母参与活动较少、参与途径有限等也可能是父母参与学校教育较少的原因。我国以往研究也表明，家长与教师进行联系的途径较为单一，主要是通过家长会、家长学校和家园联系册等，其他诸如家访、校访、发邮件等形式运用得较少。而家长会一般是在开学之初或期末放假之前进行，以教师向家长报告幼儿在一学期的主要表现为主要内容；家长在家长学校也基本上是以观察及听众的身份参与幼儿园教育。可见，在我国父母参与中，幼儿园和家长都没有充分发挥各自的主动性、积极性，使得父母参与的途径有限、参与程度不深，这在一定程度上是对家庭教育资源的浪费。
本研究还发现父母参与存在年级差异。在家长报告的参与学校教育和参与家庭教育两个维度上，均呈现出随年级升高参与程度逐渐升高的趋势；在教师报告的上述两个维度上，也基本呈现同样的趋势。这与前人的研究结果相一致。这可能是因为随着年龄的增长，幼儿即将进入小学，家长越来越重视他们的学习，在行为上表现为更多地参与到家庭教育和学校教育之中。在教师报告的父母一教师联系维度上，小班家长得分最高；在父母一教师关系维度上，大班家长得分最低。这可能是因为小班幼儿初入幼儿园，家长需要向幼儿园教师了解孩子各方面的适应情况，教师也会将孩子在园表现及时向家长通报，所以小班家长的父母一教师联系维度得分最高。而到了大班，随着父母一教师联系的减弱以及幼儿即将进入小学，父母不再刻意与教师保持良好关系。此外，一些父母认为大班幼儿应多学习一些学科知识，为进入小学做好准备，也可能不再完全认可幼儿园教师以游戏为主的教育理念和方式，所以大班家长的父母一教师关系维度得分最低。
（二）父母参与对幼儿社会能力的预测
社会能力的发展起源于儿童与父母之间的亲子关系，形成于家庭环境之内，发展于学校环境之中。本研究将教师报告的幼儿社会能力和同伴积极提名作为社会适应的关键指标，考察父母参与对幼儿社会能力的预测作用。回归分析发现，家长和教师报告的参与家庭教育能显著正向预测幼儿当时的社会能力，教师报告的父母参与学校教育则能显著负向预测幼儿当时的社会能力。家长报告的父母参与家庭教育能显著正向预测6个月之后的同伴积极提名；教师报告的父母参与学校教育则能显著负向预测6个月之后的同伴积极提名。
父母参与家庭教育对幼儿社会能力的发展有长期的正向预测作用，这与已有研究结果一致。以小学儿童为被试的已有研究发现，父母参与能够增强儿童的社会能力，降低儿童的问题行为。本研究的结果在一定程度上支持了家庭资本理论和社会化理论。父母参与家庭教育作为幼儿社会化过程中的直接资源，父母在进行家庭教育时不但会直接教导幼儿如何进行人际交往，教育幼儿学会分享、合作，形成良好的社会规范，而且父母能在此过程中潜移默化地为幼儿示范如何与他人交往、如何与他人积极沟通，从而促进幼儿社会能力的发展。不过，本研究发现，父母参与学校教育对幼儿社会能力的发展有长期的负向预测作用，这与国外研究结果不一致。国外研究者发现，积极的父母参与，无论是参与家庭教育还是学校教育，都能显著正向预测儿童的社会情绪发展。这可能与前述我国教师、家长的问题取向的父母参与观念有关，即只有当幼儿自身表现出问题行为时，家长才会参与学校教育。因此，家长参与学校教育是否能有效促进这些问题儿童的健康发展，尚需要进一步验证。 （三）教育建议 第一，应转变家长和教师的教育观念，增强父母参与幼儿园教育的意识。目前我国家长对待父母参与的态度仍表现出问题取向，有关的调查结果也显示，家长和教师在教育观念上还较为落后。今后可开展家长课堂，主动向父母介绍幼儿身心发展规律和先进的育儿理念，提高父母对这一领域的认识和参与意愿。同时，应对幼儿园教师进行培训，提高其与幼儿家长合作的意识，帮助其掌握与家长沟通的技巧。
第二，应增加父母参与的途径和方式，提高父母参与的深度。除了接送孩子时交流、家长会交流等及时方便的父母参与方式外，我们还可以借鉴美国开放式教室的做法，让幼儿父母在自己方便的时间里，以家长助手的身份到教室里观察，以随时了解孩子的在园情况。与此同时，幼儿父母也可以要求教师提供自己孩子在园的具体表现。目前我国父母参与幼儿园教育还停留在比较表面的层次，今后可以定期召开家长会促进幼儿园与家长的平等交流，教师应及时向父母通报孩子的发展状况，双方一起商讨孩子今后发展的目标和适宜的教育方式。
第三，应进一步完善教育管理体制，促进父母参与。西方国家的父母参与教育既有较为完善的法律保障，又有较为完整的组织机构，已经形成了家庭、学校和社会高度重视并广泛参与的局面。而我国不论是在政策法规的制定、教育部门的实践，还是在具体的家长参与途径和类型上都尚未成熟，家长权利没有得到应有的尊重，严重制约了我国家长参与教育的发展。今后应借鉴西方国家的成功经验，进一步完善教育管理体制，增强教育决策的民主性和科学性，促进父母参与学校教育。
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服装设计的技能范文6
关键词:高度角；方位角；视日运行轨迹跟踪；爬山法跟踪
中图分类号：C35文献标识码： A
一、太阳跟踪原理
由于地球自转和公转，使太阳的位置相对于地面的静止物体是不断变化的，但是这种变化规律在不同的天球坐标系下，可以通过不同的角度参数来表示。为了实际应用方便，通常选取地平坐标系下的太阳高度角和方位角来确定太阳位置。通过驱动电池板跟踪时刻变化着的太阳高度角和方位角，实现对太阳位置的跟踪。跟踪的目的主要是使太阳光垂直入射到太阳能电池阵列的表面上，其工作原理如图1所示。本文设计的跟踪装置主要分为两部分：机械部分和控制部分。
图1太阳能跟踪系统原理图
二、跟踪装置机械系统方案设计
1、传动方案与双轴系统方案
太阳能光伏发电系统的日益成熟促使人们对太阳能跟踪系统的需求越来越大,很多高校和公司都相继推出自己的太阳能跟踪系统。有的基于丝杆机构,有的基于大减速比齿轮机构,有的基于液压机构,有的采用多种机构结合使用的方案。考虑到系统需要结构简单,成本低廉,并具有防风等要求,本文设计的跟踪系统是基于高度角-方位角的立柱式双轴跟踪装置该装置占地面积小,易于安装和大型化,方位角的驱动使用步进电机驱动涡轮蜗杆减速器,高度角驱动机构为了结构紧凑和小型化,选择电动推杆。机械结构的设计考虑了东西水平方向和南北垂直方向两个方向上的跟踪,水平方向由步进电机驱动,跟踪太阳方位角;南北垂直方向,使用自带电位计的电动推杆驱动,跟踪太阳高度角。即跟踪装置设有两根轴,能够对太阳高度角和方位角同时进行跟踪,提高了跟踪精度和对太阳能的利用效率。
2、跟踪装置机械结构设计
就目前来说，太阳能电池板按放置方式的不同有:直板式、叠加式等。考虑其抗风能力的要求,本文采用直板式。机械结构原理如图1所示,跟踪系统由1个立柱,2个自由度的旋转机构,上框架组成。其中上框架由轻质铝合金制成,可固定两块太阳能电池板,水平轴通过左右两个轴承与上框架上的角铁连接在一起,上框架可以绕水平轴转动。电动推杆与上框架固定在一起,可以推动上框架带动太阳能电池板绕水平轴作俯仰运动,跟踪太阳高度角的变化。步进电机通过联轴器连接涡轮蜗杆带动垂直轴在水平面内转动,跟踪太阳方位角。本系统可以驱动太阳能电池板在方位角上实现0-180°旋转,高度角实现5-90°翻转,通过高度角与方位角的同时跟踪,实现对太阳的全方位跟踪。
图1 跟踪装置传动方案
①太阳能光伏板;②太阳能光伏板上框架;③水平轴承;④水平轴;⑤蜗轮;
⑥垂直轴;⑦整体支座;⑧蜗杆;⑨联轴器;⑩步进电机;?电动推杆
三、跟踪控制系统硬件设计
该系统采用宏晶科技生产的STC12C5A60S2的单片机。该单片机具有功耗低、速度快、抗干扰强等特点,可以作为民用太阳能跟踪装置的主控制芯片。跟踪控制系统由主控制器、电压信号采集电路、LCD显示电路、DS1302时钟电路、中断按键电路、步进电机驱动电路、限位控制电路、以及电动推杆驱动电路等电路组成。控制系统如图2所示。控制系统各部分实现功能如下:
1、电压信号采集电路:用于采集光伏板两端的输出电压,判断外部光线强弱。比较不同位置采集的输出电压大小,从而判断太阳。
2、RTC实时时钟:用于向单片机提供当前日期和时间信息。
3、LCD显示屏:用于显示当前时间、太阳高度角、方位角、电池板输出的电压、功率等信息,方便调试。
4、中断按键电路:用于手动调整步进电机和电动推杆的转动角度以及控制LCD显示屏的显示信息。
5、STC12C5A作为控制器核心芯片,输出控制信号驱动步进电机和电动推杆对太阳位置进行跟踪。
图2 控制系统框图
三、控制方式及其特点
在太阳能跟踪控制系统中,控制系统按照输出端是否存在反馈可以划分为以下3类:开环控制、闭环控制和混合控制。如果不存在反馈称为开环控制,存在反馈称为闭环控制,开环与闭环控制方式同时使用称为混合控制。开环控制方式,常用的方法为视日运行轨迹跟踪。闭环控制方式,一般利用传感器跟踪,即光电跟踪。
1、视日运行轨迹跟踪
视日运行轨迹跟踪原理:按照天体运行规律,太阳的运行轨迹可以通过视日运行轨迹公式近似计算出来。根据当地的经纬度、日期和时间,编写视日运行轨迹算法程序,计算出当前的太阳高度角和方位角的理论值。根据理论值,算出跟踪机构俯仰轴和方位轴转动的角度,实现对太阳全方位的跟踪。该方法控制简单方便,不受多云、阴天及外部环境的影响,可靠性强。缺点是利用天文计算公式计算出来的太阳角度会有累积误差,运行过程中无法自身消除,需要人为校正。
2、爬山法跟踪
爬山法跟踪的原理:随着太阳位置的不断变化,光伏板接收到的太阳能也会发生变化,将引起光伏板输出电压发生改变,但任意时刻,光伏板都有一个最高电压输出位置。通过在高度角和方位角上不断转动光伏板,读取和比较光伏板的输出电压值,当读取到的电压值在高度角和方位角上分别大于其左右邻近的电压值时,此时光伏板基本与太阳入射光线垂直,停止跟踪。爬山法跟踪能够消除视日运行轨迹跟踪带来的累积误差。缺点是当出现多云,太阳光线强度在短时间内变化较大时,可能引起执行机构的误操作,从而影响跟踪精度。
3、视日运行轨迹与爬山法互补跟踪
跟踪装置工作后,首先实行视日运行轨迹跟踪方式跟踪太阳。通过检测光伏板输出电压值的大小判断跟踪装置是否进入爬山法跟踪。判断方法为输出电压与设定阈值相比较,如果大于阈值,则为晴天,进行爬山法跟踪,如果小于阈值,则为阴天,放弃此次的爬山法跟踪。跟踪系统在两种模式间自动切换。此种跟踪方式不仅受外界环境影响小,而且能自身修正累积误差,从而保证跟踪控制系统的跟踪精度。
4、视日运行轨迹跟踪角度计算
根据天体运行规律,太阳的运行轨迹可以由视日运行轨迹算法计算出来,通过计算太阳每时每刻的高度角和方位角跟踪太阳位置。太阳高度角的计算:高度角为入射光线与其在地平面上投影线之间的夹角。高度角与纬度、赤纬角及时角之间的关系如下：
（1）
注:角度的计量单位均为度。
太阳方位角的计算:方位角为入射光线在地平面上的投影与正南方向的夹角。以正南方为起点,往西为正,往东为负。它与赤纬角、高度角、纬度及时角的关系如下:
(2)
式中:h―太阳高度角;γ―太阳方位角;δ―太阳赤纬角;ω―太阳时角;φ―当地纬度。
由以上公式可知,太阳赤纬角、太阳时角的估算与太阳位置的计算密切相关,其估算精度直接影响太阳位置的计算精度。
太阳赤纬角的计算:太阳光线与地球赤道面的夹角称为赤纬角。Cooper在1969年提出以下公式作为太阳赤纬角δ的近似计算方程：
（3）
式中n为积日,即为1年中的天数,如1月1日n=1,12月31日,平年时n=365,闰年时n=366。
太阳时角的计算:时角ω的大小由太阳时圈与正南方向之间的夹角确定。时角ω大小与当地时间相关。地球一天24h自转360°,1h的自转角为15°。规定当地正午时的时角为0,上午为负,下午为正。表示如下:
（4）
其中t为当地时间。通过以上公式,就能较精确地计算出任意时刻太阳的高度角和方位角,同时由控制器发出控制指令跟踪太阳高度角和方位角。
四、跟踪装置的软件设计
1、系统跟踪主程序设计
主程序开始工作时，首先判断跟踪机构是否处于起始位置，若跟踪机构不在起始位置，则驱动跟踪机构返回起始位置。控制主程序流程如图3所示。
图3 主程序流程
主程序开始后,主控制芯片获取当前时间判断是日出前还是日出后,如果是日出前,系统等待一段时间后再次判断;如果是日出后,则进入视日运行轨迹跟踪。通过角度公式计算当前的太阳高度角与方位角。主控制器获取当前的太阳角度后,计算电机与电动推杆应该转动的角度,跟踪太阳方位角与高度角。视日运行轨迹跟踪子程序完成后,根据当前的天气状况,判断是否进入爬山法跟踪。判断方法如下,检测光伏板的输出电压,如果输出电压大于设定阈值,则为晴天,进入爬山法跟踪子程序。如果光伏板输出电压小于设定阈值,则为阴天,放弃此次爬山法跟踪。延时结束后要判断当前时间是否在日出前日落后,若不是则进入下一次循环,若是则跳出循环,并驱动跟踪机构回到起始位置后电动推杆停止工作。
2、视日运行跟踪子程序
视日运行轨迹跟踪子程序流程如图4所示。程序运行后,主控制器通过当地的时间以及经纬度信息,计算出当前太阳高度角和方位角。并与上一时刻的角度作差,得到延时时间内太阳高度角与方位角的变化差值,根据此差值,计算电动推杆与步进电机在该时间段内应该转动的步数,完成对太阳位置的跟踪。一天内,上午高度角一直增大,下午减小;电动推杆在上午时向上推升,下午时向下收缩,跟踪太阳高度角。方位角日出后一直在增大,则步进电机始终向西正转,跟踪太阳方位角。只有当日落后,系统需要返回起始位置时才反转。当电动推杆与步进电机转动到位后,结束本次跟踪。
图4 视日运行轨迹跟踪子程序
结束语
该系统的旋转机构设有两根轴,能在两个方向上对太阳进行跟踪,且结构设计简单,安装方便。控制方式采取视日运行轨迹跟踪为主,爬山法跟踪为辅的跟踪方法,将两种跟踪方法的优点结合到一起,实现了对太阳的高精度跟踪。经检测,该系统运行可靠,稳定,有很高的性价比,便于在太阳能跟踪装置中推广和使用。
参考文献
[1]建英,吕文华,贺晓雷,等.一种智能型全自动太阳跟踪装置的机械设计[J].太阳能学报,2003,24(4):330-333
