设计方案

时间：2026-03-28 04:39:45 建议书

(经典)实用的设计方案

　　为了确保事情或工作安全顺利进行，往往需要预先进行方案制定工作，方案具有可操作性和可行性的特点。制定方案需要注意哪些问题呢？下面是小编帮大家整理的设计方案3篇，仅供参考，大家一起来看看吧。

(经典)实用的设计方案

设计方案篇1

　　(一) 主芯片选型

　　平台的选择很多时候和系统选择的算法是相关的，所以如果要提高架构，平台的设计能力，得不断提高自身的算法设计，复杂度评估能力，带宽分析能力。

　　常用的主处理器芯片有：单片机，ASIC，RISC(DEC Alpha、ARC、ARM、MIPS、PowerPC、SPARC和SuperH )，DSP和FPGA等，这些处理器的比较在网上有很多的文章，在这里不老生常谈了，这里只提1个典型的主处理器选型案例。

　　比如市场上现在有很多高清网络摄像机（HD-IPNC）的设计需求，而IPNC的解决方案也层出不穷，TI的解决方案有DM355、DM365、DM368等，海思提供的方案则有Hi3512、Hi3515、Hi3520等，NXP提供的方案有PNX1700、PNX1005等。

　　对于HD-IPNC的主处理芯片，有几个主要的技术指标：视频分辨率，视频编码器算法，最高支持的图像抓拍分辨率，CMOS的图像预处理能力，以及网络协议栈的开发平台。

　　Hi3512单芯片实现720P30 H.264编解码能力，满足高清IP Camera应用, Hi3515可实现1080P30的编解码能力，持续提升高清IP Camera的性能。

　　DM355单芯片实现720P30 MPEG4编解码能力，DM365单芯片实现720P30 H.264编解码能力, DM368单芯片实现1080P30 H.264编解码能力。

　　DM355是20xx Q3推出的，DM365是20xx Q1推出的，DM368是xx Q2推出的。海思的同档次解决方案也基本上与之同时出现。

　　海思和TI的解决方案都是基于linux，对于网络协议栈的开发而言，开源社区的资源是没有区别的，区别的只在于芯片供应商提供的SDK开发包，两家公司的SDK离产品都有一定的距离，但是linux的网络开发并不是一个技术难点，所以并不影响产品的推广。

　　作为IPNC的解决方案，在720P时代，海思的解决方案相对于TI的解决方案，其优势是支持了H.264编解码算法，而TI只支持了MPEG4的编解码算法。虽然在20xx年初，MPEG4的劣势在市场上已经开始体现出来，但在当时这似乎并不影响DM355的推广。

　　对于最高支持的图像抓拍分辨率，海思的解决方案可以支持支持JPEG抓拍3M Pixels@5fps，DM355最高可以支持5M Pixels，虽然当时没有成功的开发成5M Pixel的抓拍（内存分配得有点儿问题，后来就不折腾了），但是至少4M Pixel的抓拍是实现了的，而且有几个朋友已经实现了2560x1920这个接近5M Pixel的抓拍，所以在这一点上DM355稍微胜出。

　　因为在高清分辨率下，CCD传感器非常昂贵，而CMOS传感器像原尺寸又做不大，导致本身在低照度下就性能欠佳的CMOS传感器的成像质量在高分辨率时变差，于是TI在DM355处理器内部集成了一个叫做ISP的图像预处理模块，它由CCDC，IPIPE，IPIPEIF和H3A模块组成，能帮助实现把CMOS的RAW DATA（一般是指Bayer格式数据）转成YCbCr数据，同时实现包括白平衡调节，直方图统计，自动曝光，自动聚焦等采用CMOS解决方案所必须的功能，故DM355处理器就可以无缝的对接各种图像传感器了。而海思的解决方案对于CMOS的选择就有局限性，它只能用OVT一些解决方案，因为OVT的部分Sensor集成了图像预处理功能。但是DM355不仅可以接OVT的解决方案，还可接很多其他厂家的CMOS sensor，比如Aptina的MT9P031。所以在图像预处理能力方面，DM355继续胜出。

　　在IPNC这个领域，只要每台挣1个美金就可以开始跑量，所以在那个时代，很少有人会去死抠H.264和MPEG4的性能差异，而且TI已经给了市场一个很好的预期，支持H.264的DM365很快就会面世。所以IPNC这个方案而言，当时很多企业都选择了DM355的`方案。有些朋友现在已经从DM355成功过渡到DM365、DM368，虽然你有时候会骂TI，为什么技术不搞得厉害点，在当年就一步到位，浪费了多少生产力。但是技术就是一点一点积累起来，对于个人来不得半点含糊，对于大企业，他们也无法大跃进。DM355的CMOS预处理技术也有很多Bug，SDK也有很多bug，有时会让你又爱又恨，但是技术这东西总是没有十全十美的，能在特定的历史条件下，满足市场需求，那就是个好东西。

　　当然海思的解决方案在DVS、DVR方面也大放异彩，一点也不逊色于TI的解决方案。

　　其它芯片的选型则可以参考各芯片厂商xx网站的芯片手册，进行PK，目前大部分芯片厂商的芯片手册都是免NDA下载的，如果涉及到NDA问题，那就得看个人和公司的资源运作能力了，一般找一下国内相应芯片的总代理商，沟通一下，签个NDA还是可以要到相应资料的。每隔一周上各IC大厂的官方主页，关注一下芯片发展的动态这是每个电子工程师的必须课啊，这不仅为了下一个方案设计积累了足够的资本，也为公司的产品策略做足了功课。

　　(二) 芯片选购

　　芯片采购是电子电路设计过程中不可或缺的一个环节。一般情况下，在各IC大厂上寻找的芯片，只要不是EOL掉的芯片，一般都能采购到。但是作为电子电路的设计者，很少不在芯片采购问题上栽过。常见的情况有以下几种：

　　1，遇到经济危机，各IC厂商减产，导致芯片供货周期变长，有些IC厂商甚至提出20周货期的订货条件。印象很深的20xx年上半年订包PTH08T240WAD，4-6周就取到了货，可是到了20xx年下半年，要么是20周货期，要么就是价格翻一番，而且数量只有几个。

　　2，有些芯片虽然在datasheet上写明了有工业级产品，但是由于市场上用量非常少，所以导致IC厂商生产非常少，市场供货也非常紧缺，这就让要做宽温工业级产品的企业或者军工级产品的企业付出巨大的代价。

　　3，有些芯片厂商的代理渠道控制得非常严格，一些比较新的芯片在一般的贸易商那采购不到，只能从代理商那订。如果数量能达到一个MPQ 或者MOQ的要求，一般代理商就会帮你采购。但是如果只是要一两个工程样品，那么就得看你和代理商的关系了，如果你刚进入这个行业的话，那很有可能你就无法从代理商这获得这个工程样片。

　　4，有些芯片是有限售条件，如果芯片是对中国限售而不对亚洲限售的话，一般可以通过新加坡搞进来，如果芯片是对亚洲限售的话，那采购难度得大大的增加，采购的价格也会远远超出你的想象空间。先看一个芯片采购案例：

　　之前我给一朋友推荐了一个FPGA芯片，他后来给我发了一段聊天记录，如下：

　　xx-8-3 9:13:12 A B XC6SLX16-2CSG225C 订货 250.00

　　xx-8-3 9:22:10 B A 订货多久呢？

　　xx-8-3 9:22:37 A B 2周

　　xx-8-13 14:22:47 A B XC6SLX16-2CSG225C 这个型号，你那天跟我定的，本来是货期两周的，但是这个型号属于敏感型号，禁运国内的，我们要第三方去代购，所以现在货期要5周左右，你看能接受吗？

　　注：B为芯片采购商，A为芯片供应商

　　回顾一下当时发生的情形：

　　xx-8-3，B设计好方案，确定好芯片型号后，因为芯片型号比较新，害怕芯片买不到，于是向芯片供应商A确定了一下芯片的货源情况，当获知价格和货期之后，B非常高兴，非常满意地跟我说，你推荐的芯片性价比真不错，等原理图设计完之后，就马上去订货。

　　xx-8-13，B设计完原理图后，B要向A下单时，突然收到A的上述回复，于是他一下子就蒙了，因为2周就可以完成PCB layout，1周就可以完成PCB加工生产。也就意味着B即使xx-8-13下单，也得干等2周的时间才能开始焊接调试。（最后A这供应商又获知这芯片是对中国禁售的，没有办法帮B搞定，最后B从另外一家芯片贸易商那花了5周的时间才采购到，而且价格涨到了450）

　　耽误2周可能还算是少的了，遇到其他特殊情况，芯片搞不到也都是有可能的，如果是原理图设计好了之后遇到这种情况的话，那简直就要哭了，如果是等PCB layout好了之后再遇到这种情况的话，那就是欲哭无泪了。

　　所以建议在芯片方案确定之后，就马上下单采购芯片，芯片询价时获得的价格和货期消息有时并不一定准确，因为IC行业的数据库的更新有时具有一定的滞后性，只有下单后等到供应商的合同确认，那才算尘埃落定。

　　(3) 功耗分析与电源设计

　　分析系统主芯片对纹波的要求

　　由于直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成份，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波，纹波对系统有很多负面的影响，比如纹波太大会造成主处理器芯片的重启，或者给某些AD，DA引入噪声。一个典型的现象就是，如果电源的纹波叠加到音频DA芯片的输出上，则会造成嗡嗡的杂音。下表是设计中所使用芯片对纹波的要求，以及电源芯片能够提供的纹波范围，纹波是选择电源芯片的重要参数，这里只列举一两个芯片进行说明：

　　分析系统主芯片的电压上电顺序要求

　　当今的大多数电子产品都需要使用多个电源电压。电源电压数目的增加带来了一项设计难题，即需要对电源的相对上电和断电特性进行控制，以消除数字系统遭受损坏或发生闭锁的可能性。一般这个在芯片手册中会有详细说明，建议遵守芯片手册中的要求进行设计。

　　分析系统所有芯片的功耗

　　统计板卡上用到的所有芯片的功耗，大部分芯片的功耗在芯片手册上都有详细说明，部分芯片的功耗在手册上没有明确写明，比如FPGA，这时候可以根据以往设计的经验值，或者事先将FPGA的逻辑写好，借助EDA工具进行统计，比如ISE的Xpower Analyzer，下面的表格是一个功耗分析的统计案例。注：因为数据比较多，所以这里只选择了3.3V的几个芯片作为代表进行统计。

　　论证选择的电源方案能否满足以上的所有要求

　　根据对上电顺序的要求，纹波以及功耗的分析，选择正确的电源方案。电源设计是一个细活，数据统计整理是一个不可缺少的工种，养成良好的设计习惯，是“一板通”必需的环节。

　　电源方案的选择，学问非常多，分析的文章更是数不胜数。在这里只列举几个规律性的东西。

　　在消费级产品里面，由于成本非常敏感，散热要求比较高，所以一般倾向于DC/DC的解决方案，而且现在越来越多倾向于Power Management Multi-Channel IC（PMIC）的解决方案。DC/DC的一个比较大的缺点就是纹波大，另外如果电感和电容设计不合理的话，电压就会很不稳定。

　　印象非常深的就是有一次用DC/DC给FPGA供电时，根据FPGA的Power Distribution System (PDS)分析，加了足够多的330uF钽电容，结果DC/DC就经常出问题，所以DC/DC的设计一定要细心。大功率电路设计时，电感的选择也非常的关键，参考设计中很多电感型号在北京中发电子市场或者深圳赛格广场上都是买不到的，而国内市场上的替代品往往饱和电流要小于参考设计中电感的要求值，所以建议设计时也要先买到符合要求的电感之后，再开始做电感的Footprint。

　　在非消费品领域， LDO、电源模块用得相对较多，因为电源纹波小，设计简单。我初学电路的时候，当时就特怵DC/DC的设计，所以当时一直用的LDO和电源模块，直到后来开始设计消费级产品，因为成本的考虑，才不得不开始设计DC/DC，不过现在IC设计厂商已经基本上都把MOSFET集成到芯片里面去了，所以DC/DC的设计的复杂度也变小了

设计方案篇2

　　引言

　　目前对煤矿中软岩比较一致的定义为“在工程地质环境下难于支护的岩体”。支护难易程度是由岩体物理性质（内因）和工程地质环境（外因）所决定的。岩体物理性质包括可塑性、分散性、崩解性、触变性。岩体的力学性质包括岩石强度、结构面组数、密度、结合性、强度、粗糙度等。工程地质环境地下水、原岩应力、采动影响、巷道尺寸、施工方法等。因此，根据“难于支护”的原因可分为高应力软岩、膨胀性软岩、节理化软岩、弱化性软岩和复合型软岩。伊田煤矿11号煤3条大巷由东往西掘进至500mm、由西往东掘进至约400m时，3条大巷在掘进过程中，先后揭露了无炭柱、断层、褶曲、顶板裂隙水等地质异常情况，属于煤矿软岩中的工程地质软岩，这种施工环境下的软岩巷道难以支护，给掘进施工造成了较大难度。对伊田煤矿11号煤3条大巷的巷道修复方案设计进行了分析和说明，旨在为其他类似工程条件的巷道支护，提供一种切实有效的参考方案。

　　1我国软岩巷道变形特征统计

　　考虑到软岩巷道的形式的多样性，以及软岩成因和判定原则的不同，以软岩巷道变形的不同机理对多种类型的软岩巷道进行了区分。根据工程实践经验，可以根据变形机理将软岩巷道划分为3类；松动塌落型软岩巷道、挤压流动型软岩巷道和膨胀型软岩巷道。

　　1.1松动塌落型软岩巷道的变形特征

　　松动塌落型软岩巷道，其主要变形特征表现为：在开挖巷道之后，巷道的自稳时间比较短，严重时会出现边掘边冒现象。主要原因是软岩巷道的破碎结构和软岩巷道的散体结构在开挖巷道之前就处于强烈的破坏状态，其状态为“潜塑性”，此时岩体的粘结力很低，同时其摩擦系数也比较小，在原始地应力作用下，岩体之间失去了相互咬合的咬合力。当开挖巷道之后，软岩巷道的岩体处于极不稳定状态，甚至在微小的偏应力的作用下就会发生巷道破坏，此时，软岩巷道会在极短时间内出现大范围松动破坏，释放出强大的松动地压，破坏巷道的支护体，巷道出现失稳现象。对于这种类型的巷道，一般可以根据软岩巷道的冒顶程度，进行巷道压力的估算。

　　1.2挤压流动型软岩巷道的变形特征

　　挤压流动型软岩巷道表现为全断面塑性收缩的软弱型、破碎型、高应力型，可归纳以下3项特征：

　　（1）巷道围岩表面变形特点是软岩巷道在开掘之后，围岩的初始位移发展速度较快，软岩巷道的围岩发生全断面性的塑性压入破坏；及时围岩变形影响较低时，巷道围岩依旧表现出较高水平的流变性，此时巷道围岩地压形式，可以归为形变式地压。

　　（2）软岩巷道开挖之后，松动破裂带会出现在巷道周边的一定范围之内，在现有支护条件下，软岩巷道的破坏过程中，支护体主要承受围岩的松动压力作用。

　　（3）软岩巷道的围岩变形量往往都比较大，正常情况下，变形量都接近或超过200mm，正常情况下，松动破裂带的岩体会发生碎胀作用，继而产生形变，该部分的变形量能够占到巷道总位移的60%左右。当支护有效时，松动破裂带围岩逐渐由松驰状态转为压密状态，使压密区范围越来越大，围岩的碎胀变形量减小；当支护无效时，松动破裂带范围逐渐增大，压密承载逐渐减小，围岩的.碎胀变形量越来越大，巷道失稳破坏。

　　1.3膨胀型软岩巷道的变形特征

　　膨胀型软岩富含粘土矿物成份，其主要变形特征表现为：当粘土质接触水之后就发生膨胀，使岩体中的颗粒间距变大，处于极限含水率状态下的膨胀性软岩，其颗粒间几乎不存在相互结合力，此时的围岩岩体会充分的膨胀，最后崩解。

　　1.4伊田煤矿11号煤巷巷道变形特征分析

　　11号煤回风大巷回7后27m至回8前28m段（总共150m），因巷道处于地质构造区域，加之顶、帮压力大，致使部分工字钢棚已弯曲变形，不能满足安全生产的需要，分析其破坏特征，可以归为软弱型、破碎型及高应力型软岩巷道的变形特征。

　　2软岩巷道变形因素分析

　　2.1岩性因素

　　（1）围岩的力学性质。软岩在一般情况下，表现出较差的力学性质和工程特性，软岩的内部节理裂隙比较发育，致使岩体强度较低。同时处于动压作用下的巷道，其围岩的破碎程度更大。一旦与水接触将产生更为显著的岩石软化作用，岩性降低最终引起巷道大变形。

　　（2）岩体弱面。软弱结构面使巷道围岩发生切割作用，产生了围岩不同方向上的差异性和不连续特性，巷道围岩会发生生松动式破坏，支撑强度明显减小，岩体的自稳能力较多的丧失掉，同时处于破裂带内的岩石，沿着结构面破裂方向移动之后，位于破裂带外的岩体会发生弹性或塑性的变形，破裂的岩块会向着巷道内部挤压，从而产生更大程度的岩体变形和围岩位移。

　　2.2工程应力

　　巷道围岩的变形，根据其外部影响因素，可以归纳为：上覆岩层产生的压力、构造作用产生的应力、支承作用产生的压力、鼓胀作用产生的压力，以及变形作用产生的压力，掘进巷道根据围岩的不同性质，巷道的采动程度，以及地质条件不同，在作用力之下，巷道的变形形式和巷道破坏的程度也不尽相同。

　　3修复方案设计

　　3.111号煤回风大巷修复设计

　　3.1.1工程概况11号煤回风大巷从（主井段）和（伊田段）两个方向掘进，在主井方向掘进到428、480、547.5和608m时先后遇到了无炭柱X2、X4、X7、X10，伊田方向掘进至587、650和745m时，先后揭露无炭柱X3、X5、X12，巷道在过无炭柱期间，全断面为黄泥、碎石，且粘结性强，无顶板，同时伴随不同程度的顶板淋水，水量平均为18m3/h，最大时为30m3/h，过X2～X7无炭柱期间巷道采用工刹网支护，支护棚距为400mm，巷道压力大，此段巷道支护工字钢棚梁腿弯曲变形较大、棚梁腿扭结蹬出。

　　3.1.2支护设计过无炭柱X10、X12期间巷道采用U29型钢支护，支护棚距为500mm，相对工刹网支护强度大、变形较小，并在过无炭柱X4时，由于巷道出现高顶4m，支护困难，采用山西安民宏远公司的FCC材料充填12m和FSS材料对巷道加固6m，确保巷道安全通过了破碎高顶区。

　　3.1.3支护方案对比原支护方案：11号煤回风大巷从主井方向431～488m区域、从伊田方向559～720m区域均采用工刹网支护，支护棚距为400mm，巷道变形严重，棚梁弯曲扭结，棚梁中心下沉约为350mm，棚腿向巷道弯曲约250mm，出现扭结、棚腿蹬出等情况，需要及时进行修复，以满足矿井安全生产需要。修复方案：在巷道贯通后统一对异常区域的变形工刹网棚进行更换，采用U29型钢半圆拱进行支护顶板，支护棚距为500mm。

　　3.211号煤带式输送机大巷修复设计

　　3.2.1工程概况11号煤带式输送机大巷从（主井段）和（伊田段）两个方向掘进，主井方向掘进至497、534m时，揭露无炭柱X8、X11，伊田方向掘进至532、680m时遇到无炭柱X6、X13，巷道过无炭柱期间全断面为黄泥和碎石，且粘结性强，无顶板，同时伴随顶板裂隙水，水量为8m3/h，过无炭柱X6～X8巷道采用工刹网支护，支护棚距为400mm，支护棚距为400mm，巷道压力大，此段巷道支护工字钢棚梁腿弯曲变形较大、棚梁腿扭结蹬出

　　3.2.2支护设计过无炭柱X11～X13期间巷道采用U29型钢支护，支护棚距为400mm，相对工刹网支护强度大、变形较小，并在过无炭柱X8期间，巷道在掘进过程中出现高顶，冒落高度为4.5m，支护困难，高顶区采用山西安民宏远公司的FCC材料对巷道充填了10m和FSS材料对巷道加固了5m，确保巷道安全通过了破碎高顶区。

　　3.2.3支护方案对比原支护方案：11号煤带式输送机大巷从伊田方向掘进基本无变形区域、主井方向从467～517m采用工刹网支护30m、U型钢支护20m，支护棚距为400mm，巷道变形严重，棚梁弯曲、棚梁中心下沉约为350mm，棚腿向巷道弯曲约300mm，出现扭结、棚腿蹬出等情况，需要及时进行修复，以满足矿井安全生产需要。修复方案：在巷道贯通后统一对异常区域的变形工刹网棚、U型钢棚进行更换，采用U29型钢半圆拱进行支护顶板，支护棚距为500mm。

　　4结论

　　（1）伊田煤矿11号煤巷道在生产过程中，在特殊施工段内呈现出工程软岩地质的施工特征，针对巷道支护过程中出现的工刹网支护和棚支护不能满足生产中巷道支护的情况，以及对巷道围岩特殊段的极端破碎区，进行必要的充填修补措施，这些巷道修复方案在实践中表现出良好的支护特性，表明巷道修复设计能对类似工程的巷道施工提供一定的参考价值，有助于煤矿企业的安全生产和发展。

　　（2）煤矿巷道的支护形式日渐多样化，支护方案的设计也在不断的丰富。由设计方案的总体分析可以得出，支护方案的设计应该根据实际工程特征，在正确的分析巷道破坏机理的基础上，才可以保证设计方案满足煤矿支护使用要求，文章中的局部充填措施和支护形式的设计科学合理，具备良好的应用前景。