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服裝設計的技能范文1
電子智能化的普及，開始漸漸的改變了人們的生活狀態，同樣，服裝智能化也為人們的生活帶來了更多的便利，但是就現今而言，一般的智能服裝基本上都是在一些相對來說比較特殊的領域進行應用，例如深海勘探以及刑警工作過程當中，然而，這樣的服裝設計已經成為了當下一個研究比較熱議的話題，因此，在未來的時間里，如此具有科學意義的智能服裝也將會像智能手機等產品一樣逐漸的進入人們的生活當中。如今針對智能服裝的應用研究有很多，但是單單針對于電子科技在智能服裝設計中的應用卻相對來說比較少，基于此，筆者對電子科技在智能服裝設計中的應用進行研究。現報道如下：
1智能服裝設計的概念
所謂的智能服裝設計（Intelligentgarmentdesign）實際上指的是在原有服裝的基礎上加入先進的科學技術手段，進而對于服裝的使用功能上進行更為廣泛拓展的研發過程，對于原始的服裝服裝設計而言，其單單指的是在服裝的造型上、服裝的畫面設計等方面，這樣的設計方式僅僅是增添了服裝的美感，提升的是服裝整體美學效果，而對于智能服裝的設計而言，其雖然也對服裝的美學美感進行了設計，但是更多的是智能服裝的設計更為注重服裝的功能性，通過一定的手段將智能服裝的適用范圍進行擴大，在保證了美學效果的同時增加了服裝的實際功能效應，對于服裝的發展而言具有著十分重要的啟示作用。現如今，智能服裝的應用已經不再是一個難以接觸的話題，而是在社會中普遍被關注的具有發展性效果的項目之一，對于智能服裝的設計方面，其具有著以下兩方面特征：
（1）服裝智能化，對于服裝的智能化來說，主要是針對服裝本身的科學技術手段融入，通過先進的科學技術不斷地對原有的服裝進行整改，增加了服裝本身的功能顯效，并且通過服裝智能化，延伸了服裝的適用范圍，不再單單只是為了穿著，更多的是為了功能發揮。
（2）服裝實用化，相比較服裝智能化而言，服裝的實用化則是智能服裝的第二大特點，目前來說，智能服裝的使用范圍相對來說還是比較狹小，但是在這樣的狹小的應用范圍當中，智能服裝卻彰顯了其本身的實用性，例如在火災救治過程中，特殊的智能化防火服能夠有效地降低外界火焰對消防人員的生命危害，同時防火服上的語音設計，還能夠令消防人員及時的和外界指揮人員聯系，進而大大提升火災的救援效率。
2電子科技在智能服裝設計中的應用分析
2.1電子科技在智能服裝設計中的應用原則
電子科技由于本身屬性的特殊性，所以將電子科技應用在智能服裝的設計過程當中，要注意以下幾點原則：
（1）要注重電子科技能效發揮的最大性能，在服裝設計中加入的電子科技設備，其需要系統本身具備著更為優質的設備質量以及設備能效，進而保證智能服裝設計過程中能夠將電子科技的最大性能發揮出來。
（2）要注重電子科技在智能服裝設計過程中的科學合理性，電子科技在智能服裝設計中的應用中更多的是智能電子科技設備配置在服裝上，因此在這些電子科技設備進行選取和應用時，要考慮到電子科技設備本身的重量，使其不能夠成為服裝使用者的一種負擔，如此一來，才能夠保證配備先進的電子設備的智能服裝得到更好的使用。
2.2電子科技在智能服裝設計中的應用實例
電子科技在智能服裝設計中的應用主要體現在智能服裝的功能上，例如現今比較流行的智能音樂跳舞服，對于這種服裝來說，其本身的造型設計上更多的偏向于運動裝的系列，顯得寬松和肥大，在其功能上則是具備著音樂播放以及彩燈顯示等功能，最初的智能音樂跳舞服僅僅是在原有的服裝設計上加入了一些迷你小音箱以及音樂播放系統。而當下這種流行的智能音樂跳舞服則在原有的基礎上加入了更多的電子科技設備，比如在這種跳舞服的紐扣部分，增加了一個存儲插口，可以將已經下載好音樂的SD存儲卡放入其中，小巧、輕松而簡便，并不影響服裝的整體美感，同時，在衣服的邊角等部分加入了直徑不超過2mm的小彩燈，在打開紐扣部分的開關后，這些彩燈就會隨著音樂的節奏進行閃動，而且還能夠不停的變換顏色，當音樂響起，舞者隨著音樂起舞，迷離而閃動的燈光更是增添了舞臺效果，這樣的電子科技在智能服裝中的應用是真實而實用的，在一定程度上增添了智能音樂跳舞服的藝術美感的同時還將電子科技的功效最大程度的發揮了出來，具有著非常顯著的作用。
2.3電子科技在智能服裝設計中的應用發展
隨著各國之間的競爭越來越激烈，無論是在經濟上還是在科學水平上，都存在著這樣的競爭，要想保證在競爭中存在著優勢，就需要對現有的一些科學技術進行提升，其中就包括智能服裝，其不僅具備著豐富的市場發展前景，還是科學技術水平的一種實體性體現，所以針對該方面的研究一定會越來越徹底，隨著人工智能化網絡概念的提出和應用，在智能服裝中加入更多的智能化理念已經不再是一個話題，而是一種發展定勢，因此，采用智能化網絡電子科技設備對智能服裝進行進一步的優化和完善是切實可行的，通過智能化網絡電子科技設備與智能服裝相互連接，并且實現智能服裝對智能化網絡的應用、掌控，能夠更好的將智能化中的“智能”二字充分的體現出來，但是現今來說針對該方面的研究卻并不十分成熟，所以由此看來，該方面還是非常具備著重要的研究價值，因此，電子科技在智能服裝設計中的應用發展形式將會越來越美好，其發展前景也將越來越廣闊。
3結語
服裝設計的技能范文2
關鍵詞：高職教育 服裝藝術設計 智能培養 行業結構 升級 行業轉型
我國的服裝行業發展很快，以成為我國主要的經濟支柱性產業之一，現在正處于從加工型向創造型轉型的關鍵時期。許多的擁有服裝專業的高職院校都是強調如何培養技能型人才，對于人才的智能培養卻提及甚少。其實在我國服裝行業結構優化升級的進程中，目前處于結構轉換的關鍵時期，就業結構要和行業結構的調整相適應。因此在目前形勢下,既要加強對于技能型人才的培養，也要強調人才的智能培養,只有這樣才能為服裝產業的發展和服裝行業結構的調整提供更有力的人才支持，智能培養也必將成為服裝專業在高職教育中的重要課題。
一、智能的內涵
關于智能的內涵有過諸多的闡述。亞里士多德就曾在《形而上學》中提到過知識、技術和智慧的分類問題。他認為知識注重的是解決思想問題，為統治者提供理論上的依據和來源；技術則側重動手操作，是勞動者完成具體工作任務的手段；在知識與技術之間，還有一種，是通過思維的分析和判斷，利用頭腦來解決問題和完成任務的智慧，這里的智慧一詞和我們提的智能的作用很接近。
事實也是如此，在服裝專業中，一個服裝款式的設計與結構設計需要的能力，完全來源于人腦的思維分析能力和對知識的運用能力，最后通過服裝效果圖和服裝樣板表現出來,人的視覺觀察到的是效果圖和樣板的繪制技術的表現,而往往忽略了它們內容呈現的依據,現實工作中,基本上沒有在學習中學過的現成款式,解決服裝設計工作所需要的能力主要是智能,總的說來，服裝設計的能力，應屬于智能范疇。
智能，它是與技能相對的一個概念。簡單的說智能，是將各方面的知識及所積累的各種經驗綜合運用的能力和可以把這種綜合能力轉化為實踐規劃及實踐行為的能力。動手做某事的技能，則是智能實踐化的具體操作。
能力又分為兩種，一種是訓練人身體的肌肉協調來完成某種任務的能力；一種是訓練人的意識控制，依靠某種規則或操作程序來完成任務實現目的的能力。前者通過反復的演練可以形成行為模式，達到自動操作的效果，甚至不需要意識控制即可完成；而后者的培養則不同，它離不開人的智慧，人的思維運作，這種能力也需要反復的演練，但即使是具有豐富經驗的人所操作的每一步也必須是在意識的監控之下，不可能產生自動化的效果。如：創意、設計等，它是通過特定的意識規則或操作程序的訓練而形成的，它的成果是在智慧運作中實現的。
二、智能培養的必要性
現階段加強服裝設計專業高職教育的智能培養，是服裝產業發展，服裝行業結構的升級及其所帶來的就業結構的轉換的必然要求。
1、智能培養是服裝行業結構升級的必然要求。
經濟越發展，生活越富足，人們消費需求的層次就越高，服裝產業發展的結構層次也就越高，而服裝行業結構的發展變化必然帶來崗位分工和就業結構的轉換。目前我國服裝行業已經進入加工階段的中后期并向創造階段轉移，崗位分工與就業結構的轉換的必然帶來對智能型人才的需求。
第一 品牌化進程的不斷推進，需要更多智能型人才。現代服裝企業載體特征是由勞動密集型企業向資源資本依賴型企業再向技術知識密集型企業逐漸轉變的過程，這個過程越往后，對技術知識的依賴程度就越高，產品和工藝中的智能成分就越高。之所以是智能而不是技能，是因為在工業化后期，產品要迎合人更高層次的精神需求和心理滿足，需要更富于個性化的創新意識，要通過精彩的創意、設計和精心的策劃、包裝才能實現。而技能是靠規范、重復的設備或儀器操作來生產模式化的產品，用來滿足人們較低層次的需要，所對應的只能是工業化中前期階段的產品，因此隨著品牌化進程的推進，設計化程度越高，就越需要智能型人才。這一點在目前的國際競爭中也得到了驗證，即一方面我國的服裝產品在國際市場上顯示出越來越強的競爭力，而另一方面我國的產品檔次不高，創新能力不強，沒有個性，沒有思想，產品的附加值低，產品的勞動生產率低下等表現也越來越突出，其矛盾的根源也正是產品的智能成分不高所造成的。
第二 現代服裝文化的不斷發展，需要大量智能型人才。現代服裝已經成為了文化的一種載體，服裝在社會上的表現都是以社會文化和個體文化為背景的，作為服務主體的人就必然成為這種文化的載體，而智能運作的服裝產品是為了滿足更高層次的享受型、發展型的需求而設計的，是更富于個性和創造性的。社會越發展，經濟越發展，人的需求就會越發展和提升，就越需要以現代服裝業為主的時尚業發展，那么智能型人才的需求也就會越有發展。因此說服裝產業發展需要大量的智能型人才。
2、智能培養是實現基礎課教學服務于專業課教學的必然途徑。
第一、 區別于美術專業的基礎課教學是實現轉化的前提。長期以來，服裝設計專業的專業基礎課教學與美術專業的基礎課教學沒有太大的區別，學生是為了畫而畫，在美術基礎訓練的過程中，由于脫離了本專業的教學目標和教學任務，沒有培養學生通過訓練達到一定專業課所要求的效果。只有通過教師在素描等基礎課上的引導，而改變學生的訓練意識，才能達到基礎課為專業課服務的目的。
第二、文化基礎課的教學是智能培養的基礎。事實證明，文化水平的高低直接影響的設計水平的強弱。文化課的學習可以培養人的綜合素質，提高人的想象力和抽象思維的能力，并可以增強人對事物的情感體會。更可以將文化課的學習融入在專業課的教學當中。
三、智能培養的可操作性及思路分析
服裝設計的技能范文3
關鍵詞：服裝的用途；服裝功能；藝術設計
服裝的用途從服裝的起源至今經歷了天翻地覆的改變，服裝的用途是服裝的最本質內涵，也是服裝的價值所在。人們對服裝的需求也根據歷史社會的發展發生改變。作為一個服裝設計者，設計的最終目的是使服裝能最大限度發揮其功能的同時還兼具美觀、裝飾等用途。由于服裝的起源和發展歷史悠久，服裝不僅只是關乎人們衣食住行的基本需要，更是形成了一種服裝文化。服裝的用途也隨著時代的變遷發生了巨大的改變，主要存在著三種服裝用途說，即身體保護說、心理遮羞說和人體裝飾、符號說。研究這三種學說對服裝的功能設計有著十分重要的意義。
一 從服裝的用途之身體保護說來談服裝的功能設計
從人類的起源和進化演變歷程來看，服裝在產生之初是為人類提供一種身體保護使人類能在各種氣候環境下進行正常勞作。這種學說決定了服裝的用途是實用，這也是服裝的基本功能。馬斯洛將人的需求分為五個層次，第一層需求也就是最底層的需求，它是滿足人類的生理需求，包括衣食住行的各個方面。由此可見，在原始社會人類產生之初，大自然的嚴酷環境要求人類適當地穿些衣服，這種要求并不基于道德原因，而是出于人類的一種被動自救行為。季節有春夏秋冬之分，氣候有冷熱寒暑之別，此外還由于地勢、地形、經緯度等地理方面的因素，外界的氣溫氣候變化影響了人類對衣服的選擇。冬天氣溫降低于人體的正常體溫，身體感到寒冷，對衣服材質的選擇是防寒防凍，棉衣、毛皮碎片或有防寒性能的服裝能為人類提供保暖，因此成為人們的首選；夏天天氣炎熱，氣溫高于人體的正常體溫，身體向外發散熱量，人們對衣服質量的選擇是抗熱防暑。因此，在服裝選擇上應兼具顏色淺、材質薄、透氣性好、散熱功能好的特點才能使人感到清爽涼快。服裝在人類祖先漫長的穿衣歷史中逐漸完善起來，這同時也極大地豐富了人類的物質文明。
從這一服裝的基本用途，服裝設計師設計的服裝從材質選擇、版型確定、顏色選擇等因素上都應該下功夫，滿足這一服裝的基本功能和人類的基本需求。
二 從服裝的用途之羞恥說來談服裝的功能設計
如果從馬斯洛的五個需求層次來探討服裝的功能，那隨著人類的進化和生產力水平的提高，人們對服裝的用途定義要求不再只是簡單的抵御自然環境溫差變化，而是從更深層次的安全感要求出發，服裝對于人類的身體既是一種保護，又起到了安全遮擋的作用，這也是人類文明發展后羞恥心影響的結果。服裝的用途之羞恥說認為人們通過穿衣服能遮蓋人們的羞恥心，它是一種心里上尋求安全和平衡的要求。因此，在服裝的選擇上應該做到適時適事，并符合自身的各項具體條件。
在現代文明社會里，服裝的遮羞說確實存在，但它并不能作為服裝起源的理由。服裝的遮羞用途與意識形態和社會禮儀習俗息息相關，在不同的歷史時期和不同的種族部落間有著不同的要求，并隨著人類文明的進步、文化藝術修養的提高逐漸演變和完善。正因如此，現代服裝設計師從這個角度來探求服裝的功能設計。比如，在舊中國時期，人們認為女子裝著應該端正，不能允許身體的任何一個部分在外；民國時期，在西方思潮的涌入和影響下，女子的裝著也變得開放；而現代文明社會的開放程度更大，泳衣、比基尼等當時社會不可能存在的衣服類型被大眾接受和喜愛。泳衣這一服裝類型的設計主要用途是遮羞，其次才是滿足美觀的要求。盡管泳衣所占遮羞面積不大，但其結構簡單，需要設計師花費較多的心血才能設計出別致新穎的款式，使其功能得到充分的發揮。
此外，遮羞功能還和風俗習慣、社會禮儀、穿衣觀念、社會意識形態聯系在一起。例如，在一些發達國家，人們對服裝的時尚流行有著較高的要求，如果一個人穿著不入時的服裝，也會感到羞恥。因此，在服裝設計中，兼顧到服裝的功能發揮，還應考慮到消費者的心理，這樣才能設計出符合大眾口味，受到大眾追捧的服裝款式。
三 從服裝的用途之裝飾說、符號說來談服裝的功能設計
現代人對服裝選擇的要求不再只是簡答地滿足抗寒防暑、保護身體和遮羞的用處，更多地是將服裝當作一種裝飾物或象征符號來作為展示自我個性和審美情趣的輔助物。在原始社會，人類不懂穿衣，也不懂用衣服來保護身體，但他們有著生來就有的審美標準，他們懂得用樹葉、皮毛、雕刻、涂粉、獸骨、貝殼等來裝飾自己。事實上，經過人類的研究實驗，裝飾和美感是人生來就有的一種感覺，而身體保護和遮羞卻是在自然環境和成人社會環境的影響下形成的。
同時，服裝設計與當時的社會審美息息相關，從服裝的演變歷程就能看出一般，如明國的中山裝和旗袍、解放時期的軍裝、現代社會更是一個兼容并蓄的審美時代，各種審美思潮的流行和元素的加入也促進了服裝市場的百花齊放。比如：圍巾、手套從設計師設計之初是作為一種保暖用途，但逐漸地它也成為一種裝飾元素融入到服裝，圍巾、帽子也不再是簡單的毛線材質，有了更多的花紋和類型之分以供消費者選擇。當然，服裝作為一種裝飾，主要是從美化功能出發，它應該符合社會風俗習慣和社會環境，服裝的裝飾功能得到發揮還應考慮到個體的差異性，體型胖瘦的不同對服裝的選擇也有很大的差異，比如：豎條紋衣服能顯瘦、橫條紋衣服則顯胖、深色衣服顯老氣而淺色衣服則顯年輕。此外，隨著人們思想觀念的改變和服裝的品牌化過程，人們將服裝作為一種顯示自己身份的標志符號，代表著一個階級、一種生活方式和一種消費行為。比如：一提到奢侈品，人們便能想到LV、古馳等大品牌。在這個過程中，服裝的功能設計被弱化，更多地是體現了品牌的塑造和影響力。正因如此，服裝設計師要考慮到服裝賦予人們的一種裝飾和符號化的意義，才能設計出充分發揮服裝功能又兼具美感，深受大眾歡迎的服裝款式。
綜上所述，服裝的用途與服裝的功能設計關系緊密，服裝設計師在設計服裝師時要從服裝的基本用途出發，考慮功能的發揮同時還要將自己的思想融入服裝里面，設計出大眾喜歡的服裝。
參考文獻
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服裝設計的技能范文4
關鍵詞：智能服裝；安全設計；設計模式；體驗
中圖分類號：TS935.1；J523.6 文獻標志碼：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
智能化安全服裝是指模擬生命系統，以感知外部環境和內部狀態的變化，通過各元件機制的反饋，實時對各種變化做出反應，以此消除外界環境對人體產生安全威脅的服裝。
1 智能化安全服裝的發展與市場現狀
1.1 智能化安全服裝的發展
智能化安全服裝設計是近幾年來可穿戴服裝設計研究的重點，是“十三五”規劃中紡織服裝產業創新升級的重點突破口。自上世紀90年代麻省理工學院（MIT）媒體實驗室的智能可穿戴計算機問世以來，國內外學者逐漸開始關注智能化安全服裝的可穿戴技術及其與時尚的融合創新應用設計研究。同時，隨著時尚文化產業的跨界發展，人們對服裝的要求不僅在于追逐于藝術美感，更在于對通過以智能化手段來滿足人體穿著舒適性與安全性的要求。于是出現了以電子材料為元件、智能傳感技術為手段、現代新型紡織材料為主體的現代新型服裝設計。不同領域的技術融合為智能化安全服裝設計提供了多科學理論技術支持與設計方法。
國外，J Rantane在設計雪地救援智能服裝時，充分分析外部環境對人體產生的安全隱患，并將電子元件隱性設計于服裝內部結構中，從而達到保障人體在特殊環境下的活動安全。L Li等創造性地將電子智能材料與紡織材料結合在一起，最終形成將針織技術應用在智能服裝面料中，從而形成有特殊安全功能的服裝，并從美學的角度進一步完善了面料與人體的的緊密結合度，既實現了服裝的特殊安全功能性，又改善了服裝的美學效果。在今后的智能化安全服裝設計中，其設計領域不延伸拓寬，因此，一個生物醫學領域的智能化安全服裝項目VTAMN通過在服裝面料上嵌入設計柔性電子線路，將服裝結構中的傳感元件、傳輸模塊、接收模塊相連，從而通過微型傳感探頭對人體的生理信息傳輸，實現實時監測人體基本生理指標。
國內，逐步開始對智能化安全進行系統開發研究，主要在航空航天、軍事軍工等方面將電子元件技術植入服裝中。隨后，根據熱濕傳遞原理、智能傳感原理等，設計出符合人體舒適的智能化安全服裝。例如，以智能傳感器為安全因子的尿濕感應短褲設計，將微型濕度傳感器融合設計在服裝內部結構中，并結合人體活動需求，及時將嬰兒尿濕信號反饋于家長，從而起到及時護理的作用。以iBeacon為定位元件的智能化安全童裝設計，將熱敏感材料與電子元件組合設計而成的熒光反光校服。
1.2 智能化安全服裝的市場現狀
智能化安全服裝市場消費多樣，無論是對消費者的個體差異，還是商家與企業對市場的把控與分析，都出現不同的層次化。這是由于智能化安全服裝面對穿著者所具有的特殊性，服裝所穿著的環境具有針對性，因此，整個市場應用中應充分考慮以上兩點要求。由此，目前我國的智能化安全服裝市場的業務類型主要分為以下兩種：（1）國內運動（針織）品牌為主的高端智能化安全服飾設計，如李寧與QQ物聯聯合設計的兒童智能定位安全鞋、智游人律動智能內衣等；（2）個體定制設計的智能化理療功能為主的安全服裝設計，如無錫華晨之光設計有限公司獨立設計的智能理療安全短褲、理療保健腰帶等。
在目前的智能化安全服裝設計領域中，品牌服飾逐漸將智能化時尚設計作為企業與公司轉型升級的又一條出路，而這無不反映著中國服裝制造逐步走向“智”造，因此不斷出現了一批智能化服裝產品。而作為特殊而又實用的安全功能性服裝產品，是人工智能技術與服裝技術相結合的設計，其主要市場應用領域為運動休閑、生理監測與健康護理。值得一提的是，一些針織運動休閑服裝品牌紛紛將設計轉向智能化，轉變其傳統的設計理念，以通過智能化優勢代替成本優勢，加大產品創新力度，在未來服裝市場中將占據較大的份額。
2 智能化安全服裝設計理論
2.1 基礎理論
智能化服裝設計是關于服裝的計劃和科技文化的規劃，它以外部輪廓造型為基礎、內部結構為核心、智能科技材料（元件）為關鍵的整體性融合設計。因此，其不僅是對服裝材料、色彩、工藝的設計，更是對科學技術與服裝內在局部細節的完整性設計，從而實現穿著者著裝狀態和方式的改變。
2.2 相關設計思考
2.2.1 融合性設計
對于智能化安全服裝設計，其智能設計要求相對較高。調查表明，在借鑒功能性服裝設計模式與方法的基礎上進行設計，其過程相對于常規服裝設計周期長、過程復雜，尤其在考慮與人體融合的設計時，是體現技術與藝術完美結合的展現。
為了使所設計的服裝產品能更好地適應人體的穿著，在進行智能化元素的選擇時要充分考慮其物理性能與人體表面接觸的障礙，并將其與紡織材料的物理性能充分比對整合應用。與此同時，應思考智能化元件與服裝工藝、結構與色彩的融合，使其既能實現產品實用價值，又能展現其藝術美感，真正實現服裝技術與藝術的完美融合。
2.2.2 系統化設計
智能化安全服裝設計的本質要求是智能化的元件優化設計與服裝結構設計間發揮最大的協同效應，使其智能化元件模塊與服裝基礎工藝形成良性的無縫對接。同時，使產品在最大程度上保證與安全設計目的呼應，從而實現新型服裝在元件模塊組合選用、結構工藝、面料色彩上的系統完整性。
2.2.3 評價體系設計
在進行智能化安全服裝設計時，以服裝美觀性、經濟性、舒適性、時尚型、安全性和智能化等作為其系統評價指標。在智能化安全服裝產品設計中，其評價指標的建立一定程度上完善了產品從設計-生產-銷售-使用-保養的體系，逐漸將智能化安全服裝引入市場，最終實現其產業化應用，從而提高產品在市場中的關注度和品牌核心競爭力。
2.3 設計理念
智能化安全服裝設計的完成，一方面基于服裝工藝設計、款式設計、色彩設計、結構設計等基礎設計內容的完善，另一方面強調設計過程中消費者的體驗、科技與服裝結構融合的手段，還依賴于設計、生產和銷售為一體的用戶需求體系。其特點是：基于用戶面對外界環境產生的安全隱患，以通過智能化手段在服裝中的設計得以消除為目的的設計；基于紡織材料的可紡性與智能材料融合的改性設計；基于完整新型服裝的結構化設計。因而智能化服裝設計不僅僅是產品本身款式、色彩、面料的設計，而是科學技術與服裝工藝的結合應用，從科技的手段出發，結合傳統服裝設計理念，將現代服裝設計賦予智能化功能，以此進一步完善現代服裝設計的智能化應用。
3 智能化服裝設計模式
3.1 用戶體驗
就智能化安全服裝設計而言，用戶的價值體驗是圍繞其需求與服務同時進行的。因此，應分析消費者在不同環境的需求訴求點，例如根據用戶在不同環境下的活動與作業，確定其活動與作業的規律，從而確定服裝的穿著場合，進而將服裝各部位結構設計具有特殊安全功能。服裝款式、色彩、面料與工藝引領的時尚潮流也是智能化安全服裝設計的標準，但這并不是最高標準。只有將科技與服裝融合才是智能化安全服裝設計的最高美學標準，才能最終得以滿足用戶的需求體驗。
3.2 評價策略
智能化安全服裝設計的核心策略建立在產品評價效果之上。與傳統服裝區別，在智能化安全服裝效果評價時，策略的重點是基礎物理性能分析、電子元件性能測試、服裝系統功能測試的組合。
3.3 設計模式
從用戶體驗的角度，智能化安全服裝設計模式如圖1 所示。智能化安全服裝設計模式包括需求部分、戰術部分和評價部分：（1）需求部分完成從用戶群區隔到用戶特定生活模式的設計定位，主要包括智能化安全服裝消費群定位；（2）戰術部分是基于設計定位的服裝設計方法研究，包括設計的技術應用、材料應用、融合應用和服務設計以及科技與服裝結構工藝的融合設計研究；（3）評價部分是智能化安全服裝產品在應用中的檢驗，通過在各設計環節中的精細化設計與效果評價，實現智能化安全服裝設計的體系化。
4 結語
智能化安全服裝設計區別于傳統服裝的設計方法與流程，其主要差異為：（1）重視設計動機，將用戶需求作為重要設計定位依據。作為特殊服裝的藝術形式，外界環境對人體的安全威脅成為整體設計關鍵要素；（2）基于設計個性化需要，將用戶的智能交互體驗融入到設計細節中；（3）強調智能化安全服裝的復合型需求，為設計提供一個包括交互性、系統化、精細化，智能化等多個環節在內的“體系化產品”。
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服裝設計的技能范文5
（北京師范大學教育學部，北京 100875）
稿件編號：201412290004
基金項目：中央高校基本科研業務費專項資金（編號：SKZZY2013011）、教育部人文社會科學重點研究基地重大項目（編號：14JJD19003）、奕陽教育研究院青年學者學術研究小額資助項目（編號：SEI-QX2-2014-010）
通訊作者：李曉巍，北京師范大學教育學部，博士
[摘 要] 以297名3—6歲幼兒為被試，考察幼兒父母參與的現狀，同時對其中110名幼兒進行為期6個月的追蹤，探索父母參與對幼兒社會能力的預測作用。結果表明家長報告和教師報告的父母參與均表現為在父母一教師關系、父母參與家庭教育等維度得分較高，而在父母一教師聯系、父母參與學校教育等維度得分較低，即幼兒父母更多參與家庭教育，而較少參與學校教育；家長和教師報告的父母參與家庭教育顯著正向預測幼兒當時的社會能力，教師報告的父母參與學校教育顯著負向預測幼兒當時的社會能力；教師感知到的父母參與家庭教育顯著正向預測幼兒6個月之后的社會能力，家長報告的父母參與家庭教育顯著正向預測6個月之后的幼兒同伴積極提名，教師報告的父母參與學校教育顯著負向預測6個月之后的幼兒同伴積極提名。
[
關鍵詞 ] 父母參與； 社會能力； 同伴交往
一、問題提出
20世紀60年代以來，隨著父母一教師協會( Parent-Teacher Association)在美國成立，父母參與( Parental Involvement)逐漸受到研究者的廣泛關注。父母參與是指父母參加或從事有關子女教育的一切活動，既包括對子女的家庭教育，也包括參加學校主辦的有關活動，還包括父母與教師的交流與合作。作為兒童早期教育干預研究的一項重要內容，有效的父母參與能夠促進家庭和學校的合作，減少兒童家庭環境和學校環境的不一致，從而不僅有助于提高學校和家庭教育質量，而且有利于促進兒童身心健康發展。
隨著對父母參與重要性的認識不斷深入’，我國政府倡導父母參與幼兒園工作的程度也在不斷增強。1996年，《幼兒園工作規程》指出幼兒園應主動與幼兒家庭配合，采取多種形式指導家長正確了解幼兒園保育和教育的內容、方法，定期召開家長會，并接待家長的來訪和咨詢。2001年，《幼兒園教育指導綱要（試行）》進一步強調，家庭是幼兒園重要的合作伙伴。2010年，《國務院關于當前發展學前教育的若干意見》認為要把幼兒園教育和家庭教育緊密結合，共同為幼兒的健康成長創造良好環境。這充分強調了父母參與的重要性與必要性。近年來，不少幼兒園采取了各種各樣的措施促進家長參與幼兒園教育，如召開家長會、舉行各種親子活動、舉辦親職教育課程等；家長也渴望學習科學的育兒知識，提升育兒水平。幼兒園與家庭的關系越來越密切，家長參與狀況有了一定改觀，但仍然存在著諸多問題，比如參與形式較少、參與程度不深等。
已有研究大多聚焦于父母參與與兒童學業成績、認知發展之間的關系。如有研究讓父母回顧他們在兒童學前時期的參與情況，包括參與幼兒園活動的類型與頻率，然后考察早期干預中的父母參與和兒童后來的學校表現之間的關系，結果表明在控制了家庭背景變量之后，父母參與活動的頻率與兒童14歲時的閱讀成績、較低的留級率有關。還有研究者進一步考察了父母參與影響兒童學業成績的內在機制，發現父母取向的動機(Parent-oriented Motivation)在父母參與和兒童學業成績之間起了中介作用。此外，還有研究指出，父母參與（包括父母一教師聯系、父母一教師關系質量、父母參與家庭教育、父母參與學校教育等）的多個維度，可能與兒童的社會適應有著更為直接和緊密的關系。具體而言，父母在家鼓勵、指導、幫助兒童學習，陪伴兒童完成家庭作業，可以為孩子示范如何與他人進行積極互動，如何進行情緒調節，從而有助于增強孩子的社會情緒適應；父母參與家長會、與教師交流兒童情況，不但有助于父母更好地監控兒童的行為，而且父母與教師的良好關系也為兒童的在校生活提供了支持，從而促進其社會能力的提升。
父母參與能夠促進兒童社會適應，這一觀點得到了社會資本理論和社會化理論的支持。社會資本理論認為，父母對兒童的社會投入是兒童適應的促進因素，而父母參與被視為直接提升兒童適應的社會資本。社會化理論指出，父母是兒童社會化的主要促進者，是為兒童提供教育支持的關鍵資源，他們通過對兒童學習的重視、發展兒童的自我調節能力等與學業成功相關的技能來促進兒童的社會化。不過，長期以來研究者沒有對父母參與與兒童社會適應之間的關系作深入考察，僅有的極少數研究也是在西方文化背景下進行的，國內還鮮有相關方面的實證研究?；诖耍狙芯繉⒉捎枚唐谧粉櫟姆绞?，探討學前兒童的父母參與狀況及其對幼兒社會能力的預測，以深入了解幼兒父母參與的現狀及其參與的不同維度對幼兒社會能力發展的作用，從而為制定合理的干預策略、有效促進父母參與子女教育、提高幼兒的社會能力提供實證依據。
二、研究方法
（一）研究對象
選取北京市兩所公立幼兒園的297名3—6歲幼兒，其中男孩161名，女孩136名；平均年齡4.94歲；獨生子女占93.5%。參與問卷填寫的父母中，70人為父親，215人為母親，年齡在25—40歲之間。樣本兒童父母受教育水平偏高，家庭經濟狀況中等偏上。在間隔6個月后，經父母同意，對其中110名兒童進行追蹤測查，其中男孩56名，女孩54名；平均年齡4.72歲；獨生子女占97.3%。將參與追蹤的幼兒與未參與追蹤的幼兒在父母參與的五個維度上的得分進行t檢驗，結果表明兩類被試不存在顯著差異。
（二）研究工具
1．父母一教師參與問卷。
父母一教師參與問卷(Parent Teacher Involvement Questionnaire，IynQ )旨在全面評價父母參與情況，分為家長報告版和教師報告版。其中，家長報告版包含26個項目，5點計分，從“沒有”到“很多”，分別測量以下五個維度：父母一教師聯系（如頻率、類型、發起者）、父母一教師關系、參與學校教育、參與家庭教育、對學校的認可。這五個維度依次包含7、7、5、3、4個項目。在本研究中這五個維度的Cronbach a系數分別為0.78、0.82、0.68、0.61、0.89，均達到了心理測量學的要求。教師報告版共包含與家長報告版類似的21個項目，5點計分，從“沒有”到“很多”，分別測量以下四個維度：父母一教師聯系（如頻率、類型、發起者）、父母一教師關系、參與學校教育、教師感知的父母參與家庭教育。這四個維度依次包含7、5、6、3個項目。在本研究中這四個維度的Cronbach a系數分別為0.83、0.89、0.82、0.78，均達到了心理測量學的要求。
2．幼兒能力知覺量表。
使用哈特( Harter)等人編制的《幼兒能力知覺量表》評價幼兒社會行為的適宜性，共4個項目，4點計分，從“完全不符合”到“完全符合”。由于幼兒的社會行為常表現在同伴交往中，所以本量表由教師填答。本量表對中國被試的使用結果表明信效度良好。本研究間隔6個月的兩次施測中，該量表的Cronbach a系數分別為0.72、0.63。
3．同伴提名法。
由主試提問幼兒：“你認識班里所有的小朋友嗎？請告訴我哪三個小朋友是你最喜歡的”，主試準確記錄幼兒的回答。根據每個被試所得到的“最喜歡”的提名數以班級為單位進行標準化轉換，所得分數即是被試同伴積極提名的分數。
4．家庭社會經濟地位調查。
以父母職業、父母受教育程度、家庭收入為指標，衡量幼兒的家庭社會經濟地位(SES)。參考師保國和申繼亮的研究，父母職業分為五類：①臨時工、待業、失業人員，非技術人員及農業勞動者（父親0.7%，母親7.0%）；②體力勞動工人和個體經營者、技術工及同級工作者(父親7.0%，母親2.5 010)；③一般管理者、一般專業技術人員與事務性工作人員（父親20.4%，母親28.4%）；④中層管理者、中層專業技術人員與助理專業人員（父親31.9%，母親34.7%）；⑤職業高級管理人員、高級專業技術人員與專業主管人員（父親40.0%，母親27.4%），分別賦值為1—5。
父母受教育水平分為三類：①高中及以下（父親9.1010，母親8.8%）；②大學（本／?？疲ǜ赣H60.7%，母親68.1010）；③研究生及以上（父親30.2%，母親23.1010），分別賦值為1~3。家庭年收入分為六類：①3萬元以下(2.8%)；②3～5萬元(3.2%)；③5—10萬元(20.4%)；④10—15萬元(26.3%)；⑤15～20萬元(18.9%)；⑥20萬元以上(28.4%)，分別賦值為1～6。參考“國際學生評估項目(PISA) 2003技術報告”中的算法，將賦值后的上述指標分別標準化，再進行主成分分析，獲得各指標的因子載荷，以因子載荷為權重合成家庭SES分數。
（三）研究程序與數據分析
首先，通過園方向父母發放知情同意書，父母知情同意后簽字。然后，經過培訓的主試向班主任教師說明研究目的及施測注意事項。主試與班主任教師在父母接送孩子時向父母說明問卷填寫注意事項，要求兒童主要撫養人在一周內填完并交回。最后，由主試統一回收問卷。教師同時填答問卷，對幼兒進行相應評價。間隔6個月后，經家長同意，對繼續參與追蹤研究的幼兒使用問卷法和同伴提名法，評價其社會能力。對所有數據，采用spss 16.0統計軟件進行統計分析。
三、研究結果與分析
（一）幼兒父母參與的現狀
采用重復測量方差分析，分別對家長報告的父母參與的五個維度的得分和教師報告的父母參與的四個維度的得分進行總體比較。結果如表1所示，家長報告的父母參與各維度的得分存在非常顯著的總體差異，F(4，258) =1071,74，P<O.OOl；進一步的成對比較表明，五個維度的得分兩兩間均存在顯著差異，五個維度的得分由高到低依次為：父母的學校認可、父母一教師關系、父母參與家庭教育、父母一教師聯系、父母參與學校教育。教師報告的父母參與各維度的得分存在非常顯著的總體差異，F(3，241) =251.30，P<O.OOl；進一步的成對比較表明，四個維度上的得分兩兩間均存在顯著差異，四個維度的得分由高到低依次為：父母一教師關系、教師感知的父母參與家庭教育、父母一教師聯系、父母參與學校教育?？梢姡瑹o論是家長報告還是教師報告，幼兒父母雖然在父母一教師關系、父母參與家庭教育等方面得分較高，但是在父母一教師聯系、父母參與學校教育方面得分較低。
以家庭SES分數的上下27%作為分組標準，將家庭SES分為高、中、低三組，然后分別以父母參與家長報告的五個維度和教師報告的四個維度為因變量，進行3( SES)*3（年級）的多元方差分析。結果如表l所示，SES主效應不顯著，年級主效應顯著(Wilks´s γ=0.56，F(18，480)=9.10，P<O.OOl)，SES和年級的交互作用不顯著。單變量F檢驗顯示，在家長報告的參與學校教育、參與家庭教育兩個維度以及教師報告的四個維度上，均存在顯著的年級差異。事后檢驗表明，在家長報告的參與學校教育維度上，大班家長的得分顯著高于中、小班家長；在參與家庭教育維度上，三個年級均存在顯著差異。在教師報告的父母一教師聯系維度上，小班家長得分顯著高于中、大班家長；在父母一教師關系維度上，大班家長得分顯著低于中小班家長；在參與學校教育維度上，小班家長得分顯著低于中大班得分；在教師感知的父母參與家庭教育維度上，中班家長得分顯著高于小班和大班家長。
（二）父母參與對幼兒社會能力的預測
由表2可知，家長報告的父母參與各維度之間的相關均達到了顯著性水平；教師報告的父母參與各維度中父母一教師聯系與參與學校教育兩維度相關極其顯著，父母一教師關系與參與家庭教育兩維度的相關極其顯著。家長報告的父母參與家庭教育、教師報告的父母一教師關系以及參與家庭教育與幼兒的社會能力顯著正相關；教師報告的父母一教師聯系和參與學校教育與幼兒的社會能力顯著負相關；家長報告的父母參與家庭教育與幼兒的同伴積極提名顯著正相關。
如表3所示，分別以第一次施測中幼兒的社會能力和6個月后幼兒的社會能力、同伴積極提名為因變量，采用分層回歸分析考察父母參與各維度對幼兒社會能力的影響。第一層將年級作為控制變量，第二層進入回歸方程的是家長和教師報告的父母參與的各維度，結果表明對于第一次施測，在控制了第一層人口學變量（年級）后，父母參與能有效預測幼兒的社會能力，解釋率達到了17%。父母和教師報告的參與家庭教育能顯著正向預測教師報告的社會能力，教師報告的參與學校教育則能顯著負向預測幼兒的社會能力。
在父母參與對6個月之后幼兒社會能力的預測中，在控制了第一層人口學變量（年級）后，父母參與依然能有效預測幼兒的社會能力，解釋率達到了12%。教師感知到的父母參與家庭教育能顯著正向預測6個月之后幼兒的社會能力；家長報告的父母參與家庭教育能顯著正向預測6個月之后的同伴積極提名；教師報告的父母參與學校教育則能顯著負向預測6個月之后的同伴積極提名。
四、討論
（一）幼兒父母參與的現狀
本研究發現，無論是家長報告還是教師報告的父母參與，均表現為父母一教師關系、父母參與家庭教育等維度得分較高，父母一教師聯系、父母參與學校教育等維度得分較低?？梢姡壳坝變旱母改竻⑴c主要表現為父母參與家庭教育較多，而對學校教育參與比較少。這與香港早期的研究結果基本一致。美國的相關研究也發現，與白人家長相比，亞裔家長不喜歡參加學?；顒雍腿W校當義工。不過，他們雖然不積極參與子女的學校教育，卻愿意花時間陪子女溫習功課，對子女進行家庭教育。上述研究結果反映出我國家長傾向于與幼兒園保持一種“分工”關系，他們十分認可學校的教育方式（父母的學校認可這一維度均分高達4.24），與教師保持良好的關系（父母一教師關系這一維度均分也達到了3.66），尊重教師的專業性與權威性，從而更多地選擇參與子女的家庭教育。 幼兒父母參與現狀呈現上述特點，可能是因為我國的很多家長和教師對待父母參與的態度是問題取向的，即只有當孩子表現不好時，家長才會加強與教師的聯系，了解孩子在幼兒園的情況，期望得到教師的幫助與建議。同樣，教師也是因為幼兒表現出了不良行為，才與家長聯系或會晤，希望得到家長的配合?？梢?，在我國，不論家長還是教師都應徹底轉變觀念，不要以問題取向參與幼兒教育，而應主動發展家庭和幼兒園之間的積極溝通，構建父母參與的良性循環。此外，幼兒園發起的父母參與活動較少、參與途徑有限等也可能是父母參與學校教育較少的原因。我國以往研究也表明，家長與教師進行聯系的途徑較為單一，主要是通過家長會、家長學校和家園聯系冊等，其他諸如家訪、校訪、發郵件等形式運用得較少。而家長會一般是在開學之初或期末放假之前進行，以教師向家長報告幼兒在一學期的主要表現為主要內容；家長在家長學校也基本上是以觀察及聽眾的身份參與幼兒園教育?？梢姡谖覈改竻⑴c中，幼兒園和家長都沒有充分發揮各自的主動性、積極性，使得父母參與的途徑有限、參與程度不深，這在一定程度上是對家庭教育資源的浪費。
本研究還發現父母參與存在年級差異。在家長報告的參與學校教育和參與家庭教育兩個維度上，均呈現出隨年級升高參與程度逐漸升高的趨勢；在教師報告的上述兩個維度上，也基本呈現同樣的趨勢。這與前人的研究結果相一致。這可能是因為隨著年齡的增長，幼兒即將進入小學，家長越來越重視他們的學習，在行為上表現為更多地參與到家庭教育和學校教育之中。在教師報告的父母一教師聯系維度上，小班家長得分最高；在父母一教師關系維度上，大班家長得分最低。這可能是因為小班幼兒初入幼兒園，家長需要向幼兒園教師了解孩子各方面的適應情況，教師也會將孩子在園表現及時向家長通報，所以小班家長的父母一教師聯系維度得分最高。而到了大班，隨著父母一教師聯系的減弱以及幼兒即將進入小學，父母不再刻意與教師保持良好關系。此外，一些父母認為大班幼兒應多學習一些學科知識，為進入小學做好準備，也可能不再完全認可幼兒園教師以游戲為主的教育理念和方式，所以大班家長的父母一教師關系維度得分最低。
（二）父母參與對幼兒社會能力的預測
社會能力的發展起源于兒童與父母之間的親子關系，形成于家庭環境之內，發展于學校環境之中。本研究將教師報告的幼兒社會能力和同伴積極提名作為社會適應的關鍵指標，考察父母參與對幼兒社會能力的預測作用?；貧w分析發現，家長和教師報告的參與家庭教育能顯著正向預測幼兒當時的社會能力，教師報告的父母參與學校教育則能顯著負向預測幼兒當時的社會能力。家長報告的父母參與家庭教育能顯著正向預測6個月之后的同伴積極提名；教師報告的父母參與學校教育則能顯著負向預測6個月之后的同伴積極提名。
父母參與家庭教育對幼兒社會能力的發展有長期的正向預測作用，這與已有研究結果一致。以小學兒童為被試的已有研究發現，父母參與能夠增強兒童的社會能力，降低兒童的問題行為。本研究的結果在一定程度上支持了家庭資本理論和社會化理論。父母參與家庭教育作為幼兒社會化過程中的直接資源，父母在進行家庭教育時不但會直接教導幼兒如何進行人際交往，教育幼兒學會分享、合作，形成良好的社會規范，而且父母能在此過程中潛移默化地為幼兒示范如何與他人交往、如何與他人積極溝通，從而促進幼兒社會能力的發展。不過，本研究發現，父母參與學校教育對幼兒社會能力的發展有長期的負向預測作用，這與國外研究結果不一致。國外研究者發現，積極的父母參與，無論是參與家庭教育還是學校教育，都能顯著正向預測兒童的社會情緒發展。這可能與前述我國教師、家長的問題取向的父母參與觀念有關，即只有當幼兒自身表現出問題行為時，家長才會參與學校教育。因此，家長參與學校教育是否能有效促進這些問題兒童的健康發展，尚需要進一步驗證。 （三）教育建議 第一，應轉變家長和教師的教育觀念，增強父母參與幼兒園教育的意識。目前我國家長對待父母參與的態度仍表現出問題取向，有關的調查結果也顯示，家長和教師在教育觀念上還較為落后。今后可開展家長課堂，主動向父母介紹幼兒身心發展規律和先進的育兒理念，提高父母對這一領域的認識和參與意愿。同時，應對幼兒園教師進行培訓，提高其與幼兒家長合作的意識，幫助其掌握與家長溝通的技巧。
第二，應增加父母參與的途徑和方式，提高父母參與的深度。除了接送孩子時交流、家長會交流等及時方便的父母參與方式外，我們還可以借鑒美國開放式教室的做法，讓幼兒父母在自己方便的時間里，以家長助手的身份到教室里觀察，以隨時了解孩子的在園情況。與此同時，幼兒父母也可以要求教師提供自己孩子在園的具體表現。目前我國父母參與幼兒園教育還停留在比較表面的層次，今后可以定期召開家長會促進幼兒園與家長的平等交流，教師應及時向父母通報孩子的發展狀況，雙方一起商討孩子今后發展的目標和適宜的教育方式。
第三，應進一步完善教育管理體制，促進父母參與。西方國家的父母參與教育既有較為完善的法律保障，又有較為完整的組織機構，已經形成了家庭、學校和社會高度重視并廣泛參與的局面。而我國不論是在政策法規的制定、教育部門的實踐，還是在具體的家長參與途徑和類型上都尚未成熟，家長權利沒有得到應有的尊重，嚴重制約了我國家長參與教育的發展。今后應借鑒西方國家的成功經驗，進一步完善教育管理體制，增強教育決策的民主性和科學性，促進父母參與學校教育。
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服裝設計的技能范文6
關鍵詞:高度角；方位角；視日運行軌跡跟蹤；爬山法跟蹤
中圖分類號：C35文獻標識碼： A
一、太陽跟蹤原理
由于地球自轉和公轉，使太陽的位置相對于地面的靜止物體是不斷變化的，但是這種變化規律在不同的天球坐標系下，可以通過不同的角度參數來表示。為了實際應用方便，通常選取地平坐標系下的太陽高度角和方位角來確定太陽位置。通過驅動電池板跟蹤時刻變化著的太陽高度角和方位角，實現對太陽位置的跟蹤。跟蹤的目的主要是使太陽光垂直入射到太陽能電池陣列的表面上，其工作原理如圖1所示。本文設計的跟蹤裝置主要分為兩部分：機械部分和控制部分。
圖1太陽能跟蹤系統原理圖
二、跟蹤裝置機械系統方案設計
1、傳動方案與雙軸系統方案
太陽能光伏發電系統的日益成熟促使人們對太陽能跟蹤系統的需求越來越大,很多高校和公司都相繼推出自己的太陽能跟蹤系統。有的基于絲桿機構,有的基于大減速比齒輪機構,有的基于液壓機構,有的采用多種機構結合使用的方案。考慮到系統需要結構簡單,成本低廉,并具有防風等要求,本文設計的跟蹤系統是基于高度角-方位角的立柱式雙軸跟蹤裝置該裝置占地面積小,易于安裝和大型化,方位角的驅動使用步進電機驅動渦輪蝸桿減速器,高度角驅動機構為了結構緊湊和小型化,選擇電動推桿。機械結構的設計考慮了東西水平方向和南北垂直方向兩個方向上的跟蹤,水平方向由步進電機驅動,跟蹤太陽方位角;南北垂直方向,使用自帶電位計的電動推桿驅動,跟蹤太陽高度角。即跟蹤裝置設有兩根軸,能夠對太陽高度角和方位角同時進行跟蹤,提高了跟蹤精度和對太陽能的利用效率。
2、跟蹤裝置機械結構設計
就目前來說，太陽能電池板按放置方式的不同有:直板式、疊加式等。考慮其抗風能力的要求,本文采用直板式。機械結構原理如圖1所示,跟蹤系統由1個立柱,2個自由度的旋轉機構,上框架組成。其中上框架由輕質鋁合金制成,可固定兩塊太陽能電池板,水平軸通過左右兩個軸承與上框架上的角鐵連接在一起,上框架可以繞水平軸轉動。電動推桿與上框架固定在一起,可以推動上框架帶動太陽能電池板繞水平軸作俯仰運動,跟蹤太陽高度角的變化。步進電機通過聯軸器連接渦輪蝸桿帶動垂直軸在水平面內轉動,跟蹤太陽方位角。本系統可以驅動太陽能電池板在方位角上實現0-180°旋轉,高度角實現5-90°翻轉,通過高度角與方位角的同時跟蹤,實現對太陽的全方位跟蹤。
圖1 跟蹤裝置傳動方案
①太陽能光伏板;②太陽能光伏板上框架;③水平軸承;④水平軸;⑤蝸輪;
⑥垂直軸;⑦整體支座;⑧蝸桿;⑨聯軸器;⑩步進電機;?電動推桿
三、跟蹤控制系統硬件設計
該系統采用宏晶科技生產的STC12C5A60S2的單片機。該單片機具有功耗低、速度快、抗干擾強等特點,可以作為民用太陽能跟蹤裝置的主控制芯片。跟蹤控制系統由主控制器、電壓信號采集電路、LCD顯示電路、DS1302時鐘電路、中斷按鍵電路、步進電機驅動電路、限位控制電路、以及電動推桿驅動電路等電路組成。控制系統如圖2所示?？刂葡到y各部分實現功能如下:
1、電壓信號采集電路:用于采集光伏板兩端的輸出電壓,判斷外部光線強弱。比較不同位置采集的輸出電壓大小,從而判斷太陽。
2、RTC實時時鐘:用于向單片機提供當前日期和時間信息。
3、LCD顯示屏:用于顯示當前時間、太陽高度角、方位角、電池板輸出的電壓、功率等信息,方便調試。
4、中斷按鍵電路:用于手動調整步進電機和電動推桿的轉動角度以及控制LCD顯示屏的顯示信息。
5、STC12C5A作為控制器核心芯片,輸出控制信號驅動步進電機和電動推桿對太陽位置進行跟蹤。
圖2 控制系統框圖
三、控制方式及其特點
在太陽能跟蹤控制系統中,控制系統按照輸出端是否存在反饋可以劃分為以下3類:開環控制、閉環控制和混合控制。如果不存在反饋稱為開環控制,存在反饋稱為閉環控制,開環與閉環控制方式同時使用稱為混合控制。開環控制方式,常用的方法為視日運行軌跡跟蹤。閉環控制方式,一般利用傳感器跟蹤,即光電跟蹤。
1、視日運行軌跡跟蹤
視日運行軌跡跟蹤原理:按照天體運行規律,太陽的運行軌跡可以通過視日運行軌跡公式近似計算出來。根據當地的經緯度、日期和時間,編寫視日運行軌跡算法程序,計算出當前的太陽高度角和方位角的理論值。根據理論值,算出跟蹤機構俯仰軸和方位軸轉動的角度,實現對太陽全方位的跟蹤。該方法控制簡單方便,不受多云、陰天及外部環境的影響,可靠性強。缺點是利用天文計算公式計算出來的太陽角度會有累積誤差,運行過程中無法自身消除,需要人為校正。
2、爬山法跟蹤
爬山法跟蹤的原理:隨著太陽位置的不斷變化,光伏板接收到的太陽能也會發生變化,將引起光伏板輸出電壓發生改變,但任意時刻,光伏板都有一個最高電壓輸出位置。通過在高度角和方位角上不斷轉動光伏板,讀取和比較光伏板的輸出電壓值,當讀取到的電壓值在高度角和方位角上分別大于其左右鄰近的電壓值時,此時光伏板基本與太陽入射光線垂直,停止跟蹤。爬山法跟蹤能夠消除視日運行軌跡跟蹤帶來的累積誤差。缺點是當出現多云,太陽光線強度在短時間內變化較大時,可能引起執行機構的誤操作,從而影響跟蹤精度。
3、視日運行軌跡與爬山法互補跟蹤
跟蹤裝置工作后,首先實行視日運行軌跡跟蹤方式跟蹤太陽。通過檢測光伏板輸出電壓值的大小判斷跟蹤裝置是否進入爬山法跟蹤。判斷方法為輸出電壓與設定閾值相比較,如果大于閾值,則為晴天,進行爬山法跟蹤,如果小于閾值,則為陰天,放棄此次的爬山法跟蹤。跟蹤系統在兩種模式間自動切換。此種跟蹤方式不僅受外界環境影響小,而且能自身修正累積誤差,從而保證跟蹤控制系統的跟蹤精度。
4、視日運行軌跡跟蹤角度計算
根據天體運行規律,太陽的運行軌跡可以由視日運行軌跡算法計算出來,通過計算太陽每時每刻的高度角和方位角跟蹤太陽位置。太陽高度角的計算:高度角為入射光線與其在地平面上投影線之間的夾角。高度角與緯度、赤緯角及時角之間的關系如下：
（1）
注:角度的計量單位均為度。
太陽方位角的計算:方位角為入射光線在地平面上的投影與正南方向的夾角。以正南方為起點,往西為正,往東為負。它與赤緯角、高度角、緯度及時角的關系如下:
(2)
式中:h―太陽高度角;γ―太陽方位角;δ―太陽赤緯角;ω―太陽時角;φ―當地緯度。
由以上公式可知,太陽赤緯角、太陽時角的估算與太陽位置的計算密切相關,其估算精度直接影響太陽位置的計算精度。
太陽赤緯角的計算:太陽光線與地球赤道面的夾角稱為赤緯角。Cooper在1969年提出以下公式作為太陽赤緯角δ的近似計算方程：
（3）
式中n為積日,即為1年中的天數,如1月1日n=1,12月31日,平年時n=365,閏年時n=366。
太陽時角的計算:時角ω的大小由太陽時圈與正南方向之間的夾角確定。時角ω大小與當地時間相關。地球一天24h自轉360°,1h的自轉角為15°。規定當地正午時的時角為0,上午為負,下午為正。表示如下:
（4）
其中t為當地時間。通過以上公式,就能較精確地計算出任意時刻太陽的高度角和方位角,同時由控制器發出控制指令跟蹤太陽高度角和方位角。
四、跟蹤裝置的軟件設計
1、系統跟蹤主程序設計
主程序開始工作時，首先判斷跟蹤機構是否處于起始位置，若跟蹤機構不在起始位置，則驅動跟蹤機構返回起始位置。控制主程序流程如圖3所示。
圖3 主程序流程
主程序開始后,主控制芯片獲取當前時間判斷是日出前還是日出后,如果是日出前,系統等待一段時間后再次判斷;如果是日出后,則進入視日運行軌跡跟蹤。通過角度公式計算當前的太陽高度角與方位角。主控制器獲取當前的太陽角度后,計算電機與電動推桿應該轉動的角度,跟蹤太陽方位角與高度角。視日運行軌跡跟蹤子程序完成后,根據當前的天氣狀況,判斷是否進入爬山法跟蹤。判斷方法如下,檢測光伏板的輸出電壓,如果輸出電壓大于設定閾值,則為晴天,進入爬山法跟蹤子程序。如果光伏板輸出電壓小于設定閾值,則為陰天,放棄此次爬山法跟蹤。延時結束后要判斷當前時間是否在日出前日落后,若不是則進入下一次循環,若是則跳出循環,并驅動跟蹤機構回到起始位置后電動推桿停止工作。
2、視日運行跟蹤子程序
視日運行軌跡跟蹤子程序流程如圖4所示。程序運行后,主控制器通過當地的時間以及經緯度信息,計算出當前太陽高度角和方位角。并與上一時刻的角度作差,得到延時時間內太陽高度角與方位角的變化差值,根據此差值,計算電動推桿與步進電機在該時間段內應該轉動的步數,完成對太陽位置的跟蹤。一天內,上午高度角一直增大,下午減小;電動推桿在上午時向上推升,下午時向下收縮,跟蹤太陽高度角。方位角日出后一直在增大,則步進電機始終向西正轉,跟蹤太陽方位角。只有當日落后,系統需要返回起始位置時才反轉。當電動推桿與步進電機轉動到位后,結束本次跟蹤。
圖4 視日運行軌跡跟蹤子程序
結束語
該系統的旋轉機構設有兩根軸,能在兩個方向上對太陽進行跟蹤,且結構設計簡單,安裝方便。控制方式采取視日運行軌跡跟蹤為主,爬山法跟蹤為輔的跟蹤方法,將兩種跟蹤方法的優點結合到一起,實現了對太陽的高精度跟蹤。經檢測,該系統運行可靠,穩定,有很高的性價比,便于在太陽能跟蹤裝置中推廣和使用。
參考文獻
[1]建英,呂文華,賀曉雷,等.一種智能型全自動太陽跟蹤裝置的機械設計[J].太陽能學報,2003,24(4):330-333
