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我與大家分享一下印度在推動信息通信技術方面的經驗。我們成立了信息通信技術委員會,并且和一些大學建立了國家知識網絡,讓各類學校通過聯網分享和獲取教育資源,這就讓所有的印度學習者都能獲取這些資源,讓所有的學習者都能受益。分析學習的工具能夠改善教學的質量。在中學,我們通過一些移動技術,讓學校聯網,對學生的學習進行實時的監督。
在我們的學校,有1億多的學生能夠受到數字信息網絡的監督和覆蓋。這樣的方式能讓上百萬名的學生通過網上的學習資源進行學習。我們設計了很多的網絡課程,開發了很多的遠程學習項目,它們的目標就是創造一種新的遠程學習環境,以及相關的活動,涉及藝術、文化、環境、科學等領域。這些學習者,包括一些專業人士,都是通過學習網絡教學課程提升知識儲備和創新能力的。這些項目能夠提升技術教師的能力。同時,教師可以獲得培訓,以便更好地使用信息通信技術。在推動信息通信技術應用方面,印度取得了巨大的成績。
最近,我們建立了一些網絡平臺,能夠提供培訓的指南(尤其在工程學方面)。我們希望建立一種全新的教學生態環境,在政府的主導下使學生免費獲取網上的資源。
我們還建立了國家級的學術知識庫。如果學習者感興趣,可以在任何時間、任何地點訪問知識庫并下載文檔進行打印。通過這樣的方式,我們就能夠實現信息通信技術和教育的無縫銜接和融合。
另外,跟大家介紹一下我們在這方面作出的一些承諾。我們承諾實現教育的信息化,尤其是針對殘障兒童群體。一些人有學習困難或者其他的一些問題,我們給他們提供很多的選擇和機會,讓他們能夠獲得教育的信息,使用信息通信技術來獲得相應的知識。
女士們、先生們,我們知道《仁川宣言》是面向2030年的計劃。我們希望到2030年能夠實現這個有抱負的教育計劃。這跟2015年之后的全球教育議程的目標是一致的,我們需要使用新的信息通信技術,建立個性化網絡教學體系。通過技術的開發和應用,我們的學習和教學的機會將是無與倫比的。比如,通過這樣的方式能夠提升知識的可獲得性,確保教育公平。我們希望能夠建立一種新的社會學習環境,通過網絡學習空間的搭建,促進政治、經濟和社會的發展。要建立數字化網絡學習環境,我們在這方面有很多的實踐。同時,我們總結了一些教訓,希望能夠以一種合作的方式面向未來,充分地發揮信息通信技術的潛力,從而幫助我們實現2015年后的教育議程。
所謂的通信計算機,是一種把計算機與計算機聯系起來或把計算機與終端設備聯系起來的一種計算機,這種計算機構成的形式主要是為了形成一個通信服務系通。
1 通信計算機的概念及作好信息安全的意義
通信計算機可實現資源共享、數據通訊、均衡負荷與分布處理、其它綜合的信息處理等。通信計算機要處理大量的網絡數據信息,這就意味著信息安全問題是非常重要的問題,如果不能處理好信息安全問題,通信計算機在處理數據時,會面臨著極大的安全威脅。
要讓通信計算機的信息安全能得到保證,就需要建立一套能維護通信計算機信息安全的系統,這個系統應是全方位的,能相互彌補、相互支援的,然而據統計,我國約有55%左右的通信計算機企業沒有一套系統的信息安全防衛系統,他們僅僅只應用某些信息安全技術來確保通信計算機信息的安全。比如一部分企業只是應用安裝防火墻加口令密碼的方式加強通信計算機的安全。沒有一套完整的信息安全系統,如果出現信息安全問題,計算機技術人員將很難全面的、有效的處理信息安全問題帶來的后果。
2 通信計算機中信息安全存在的問題
2.1 內部操作存在的問題
內部操作存在的問題是指或者由于工作人員操作失誤、或者由于其它的原因引起計算機斷電的問題。如果通信計算機突然斷電,可能會造成數據丟失的問題;如果通信服務器的存儲介質受到強大的沖擊受到損害,服務器存儲介質中所有的數據可能會全部損壞。
2.2 外部入侵帶來的問題
外部入侵帶來的問題是指一些計算機技術人員通過發送木馬的方式、傳播病毒的方式,有目的的盜取通計算機服務器中的數據信息,或者控制通信計算機的服務器。外部的入侵給通信計算機信息安全帶來嚴重的威脅。
2.3 門戶安全引發的問題
部分外部入侵者不直接侵取通信計算機的數據,也不直接控制計算機,可是,他們會悄無聲息的瓦解計算機的門戶安全,給計算機散布一些病毒,這些病毒是潛在的安全隱患。只要通信計算機的門戶被打開,外部入侵者可根據自己的需要隨時入侵通信計算機的服務器。
3 通信計算機中信息安全問題的對策
3.1 從通信計算機的系統著手
要讓通信計算機的信息安全得到保障,首先就要讓計算機的系統安全和穩定,因為它是通信計算機工作的平臺。要讓通信計算機的系統安全穩定,可從以下幾個方面著手:一,選取較穩定的計算機系統,它需要有自我糾錯功能,如果計算機操作人員工作時出現操作失誤,它能通過糾錯功能自己找到運行的方法,而不會立即崩潰死機;二,即時更新安全補丁,該服務器系統應是有有專業的公司維護的,每隔一定的時間就能推出安全補丁的系統,如果計算機系統能得到專業的維護就能在一定程度上解決信息安全問題;三,做好信息備份工作,通信計算機信息是以電子數據的形式存在的,電子數據具有不穩定的特點,只有做好定期備份的工作,一旦通信計算機出現安全問題,才能立即恢復數據。
3.2 從通信計算機的環境著手
要讓通信計算機的系統安全能得到保證,就要讓它在一個安全的環境下運作,要給通信計算機提供一個安全的環境,可從以下幾個方面著手:一,安裝防火墻,防火墻是一道阻止外來入侵的屏障,如果做好防火墻的設置,一旦有外來入侵者試圖入侵通信計算機,防火墻會將這種入侵擋在防火墻外,并分析出外來入侵者的入侵來源,為了使通信計算機的信息安全得到保障,計算機技術人員可用多重級別的方法設置防火墻,其中最重要的數據信息要用最高級別的保護策略;二,使用入侵檢測技術,實際上防火墻本身具有入侵分析的功能,它能分析出入侵者的來源,然而部分入侵者有較高超的計算機技術,防火墻可能不能完全識別入侵者的偽裝,為了保障通信計算機的安全,在出現嚴重的、有目的的網絡入侵現象后,計算機技術人員要主動以入侵檢測技術找到入侵來源,直到能夠杜絕入侵者再度入侵;三,使用漏洞掃描技術,這種技術能主動掃描通信計算機系統內的數據是否存在木馬、是否存在病毒,如果出現異常數據,會提交數據信息并給出處理的建議。計算機技術人員要定期掃描述通信計算機的數據,使計算機的內部運行環境有安全的保障。
3.3 從通信計算機的授權著手
通信計算機在運行的時候,有時會有機與機之間、機與客戶端之間的數據互動,這種互動可能也會帶來安全隱患。為了保證通信計算機的信息安全,計算機要用授權的思想做好安全保護。這種思想為:訪問授權思想,即擁有不同權限的訪問者可訪問的數據信息范圍不一致;認證的思想,即訪問者要訪問數據信息必須提交自己的權限,只有通過權限認證才可繼續訪問數據;密保的思想,即訪問者要提交自己預設的密保,密保通過認證才可繼續訪問數據信息;訪問控制的思想,如果訪問者的認證信息出現問題,就要能阻止訪問者繼續訪問,并能追溯訪問者的來源。
4 總結
要做好通信計算機的安全工作,就要從計算機系統、環境、授權三個方面著手,建立一個完整的通信計算機安全系統,這個系統的每一個安全功能都要能相互彌補、相互支援,使通信計算機的信息問題能夠得到保障。
參考文獻
[1].李引珍.王欣欣.淺談計算機信息安全問題[J].科技創新與應用,2013(11).
[2].王玲.試析計算機信息安全與防范[J].科技風,2011(23).
Research on the design of the handheld device for electricityinformation collection that uses the application of GPRS communication Abstract:In order to simplify fieldwork process and improve work efficiency, based on years of field debugging experience, we developa "handheld device forelectricityinformation collection" thathas the GPRS communication ability and uses the split design method. It is designedfor the field management,remote debugging and fault diagnosis for the related products of electricityinformation collectionsystem for Smart Grid.
Key words: GPRS; 376.1 communication protocol; handheld device; embedded system
近年來符合國網新標準的智能電表和采集終端已大量安裝使用,而且已基本實現自動抄表。但在實際應用中,每個臺區總會有少量電表不能自動采集數據,這就需要工程人員現場進行故障排查。
作為必不可少的系統調試維護設備之一,傳統的采用手持機+連接線+抄控盒的方式,不便于現場實際應用和攜帶,且此套設備只能解決小部分問題,更多問題需要借助電腦以及專業軟件進行分析解決。
此外,根據現場操作人員的需求調研:
(1)北方地區冬天操作要戴手套,用按鍵操作較方便,同時要能單手操作;
(2)屏幕不宜過大。因為該設備往往與螺絲刀等電工用品放在一起,容易被尖銳物品損壞;
(3)抄表員年齡偏大,系統操作要求簡單容易理解;
(4)電池待機時間要長,同時電池要為可拆卸模式;
(5)掌機要能兼容其他載波廠家抄控器。
可見,實際操作中,對于便攜、簡單及續航要求較高,而界面的華麗、外觀的精巧反而要求不高。
針對以上需求,本文開發設計了一款具備GPRS通信能力的、采用分體式設計的用電信息采集設備。該設備能夠充分利用移動GPRS網絡,把辦公地點延伸到工作現場,使得現場人員能夠隨時隨地的調取服務器、現場終端和電表數據,為現場調試和維護提供現代化的手段。同時,該設備能夠用于實現現場故障表計排查、臺區故障定位、主站失敗表計統計、表桿GPS定位等功能。
一、 GPRS通信方式及其優勢
GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業務的簡稱[1],是在現有的全球移動通信系統GSM(Global system for Mobile communication)基礎上引入新的部件而構成的無線數據傳輸系統[2]。
GPRS是在現有GSM系統上發展出來的一種新的承載業務,目的是為GSM用戶提供分組形式的數據業務。GPRS采用與GSM同樣的無線調制標準、頻帶、突發結構、跳頻規則以及TDMA幀結構,這種新的分組數據信道與當前的電路交換話音業務信道極其相似[3]。因此,現有的基站子系統(BBS)從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據,而不需要利用電路交換模式的網絡資源,從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務。GPRS特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸,也適用于偶爾的大數據量傳輸。
GPRS是一種新的移動數據通信業務,在移動用戶和數據網絡之間提供一種連接,給移動用戶提供高速無線IP,可以用于Internet連接、數據傳輸等應用。GPRS采用分組交換技術,每個用戶可同時占用多個無線信道,同一無線信道又可以由多用戶共享,資源被有效的利用。使用GPRS技術實現數據分組發送和接收,用戶永遠在線并且數據按流量計費,迅速降低了服務成本[4]。
GPRS 用于電力系統遠程抄表具有多方面的優勢[5]:
(1)覆蓋范圍廣
GPRS在現有的GSM基礎上進行升級,可充分利用全國范圍的電信網絡,可以使用戶數據終端方便、快速、低成本的遠程接入網絡;
(2)永久在線
提供實時在線功能。“實時在線”或“永久在線”即用戶隨時與網絡保持聯系,即使沒有數據傳送,終端還一直與網絡保持聯系,這將使訪問服務變得非常簡單、快速;
(3)快捷登陸
接入時間短,GPRS接入等待時間短、可快速建立連接、一般耗時為1到3秒;
(4)高速傳輸
同時使用8個時隙,數據傳輸速度最高理論值可達171.2kbps,是GSM網絡中電路數據交換業務速度的十幾倍,下一代GPRS業務的速度甚至可以達到384kbps,完全可以滿足應用需求;
(5)按流量計費
用戶只有在發送或接收數據期間才占用無線資源,計費方式是按照用戶接收和發送數據包的數量,沒有數據流量傳遞時,用戶即使在線,也不收費;
(6)投入低廉
隨著移動通信的快速發展,GPRS終端的價格在很短的時間內已經降到了可以接受的水平,相對于鋪設有線監控網絡,成本不高。
通過GPRS通信方式,手持設備可以方便的連接主站采集系統,實時的與主站交互數據。利用手持設備的GPRS模塊,現場人員能夠隨時隨地的調取采集主站、現場終端、以及電表的數據,進行遠程操控,打破工作地點固定的局限性,為現場的調試和維護提供了更加靈活便捷的方式。
二、 手持設備功能的實現
為了實現手持設備的各項功能,對現有主流嵌入式開發平臺做了比較分析,最終選定利用高速ARM11做為主CPU,該芯片具有接口豐富,內存大,運行穩定,開發簡單等特點,通過電路的配合可達到預訂目標。嵌入式操作系統選用工業上應用較廣泛的Windows CE,應用層采用嵌入式C#開發語言。
2.1 硬件部分
選用三星S3C6410處理器,基于ARM11架構,該芯片大小為13x13mm,424管腳。
S3C6410是一個16/32位RISC微處理器,旨在提供一個具有成本效益、功耗低、性能高的應用處理器解決方案。S3C6410采用了64/32位內部總線架構,該64/32位內部總線結構由AXI、AHB和APB總線組成。它還包括許多強大的硬件加速器,像視頻處理、音頻處理、二維圖形、顯示操作和縮放。
S3C6410有一個優化的接口連線到外部存儲器。存儲器系統具有雙重外部存儲器端口、 DRAM和FLASH /ROM/ DRAM端口。 DRAM的端口可以配置為支持移動DDR、DDR、移動SDRAM和SDRAM。FLASH/ROM/DRAM端口支持NOR-FLASH、NAND-FLASH、ONENAND、CF、ROM類型外部存儲器和移動DDR、DDR、移動SDRAM和SDRAM。
為減少系統總成本和提高整體功能,S3C6410包括許多硬件外設,如一個相機接口,TFT 24位真彩色液晶顯示控制器,系統管理器(電源管理等),4通道UART,32通道DMA,4通道定時器,通用的I/O端口,IIS總線接口,IIC總線接口,USB主設備,在高速(480 MB/S)時USB OTG操作,SD主設備和高速多媒體卡接口、用于產生時鐘的PLL。
2.2 軟件部分
Windows CE是微軟公司推出的一個為多種嵌入式系統和產品而設計的緊湊、高效、可升級的嵌入式操縱系統。具有搶先式多任務功能、良好的實時性能、強大的通信能力、出色的圖形用戶界面。它還有很多高性能、高效率的操作系統特性,包括按需換頁、共享存儲、交叉處理同步、支持大容量堆(Heap)等。其模塊化和可伸縮性設計使嵌入式系統開發者和應用程序開發者能夠根據多種不同產品進行定制。例如,用戶電子設備、專用工業控制器以及嵌入式通信設備等。Windows CE已支持廣泛的微處理器體系結構,包括ARM、MIPS、SHx和x86四大系列CPU架構及超過200種品牌的CPU。
C#是一種面向對象的編程語言,主要用于開發可以在.NET平臺上運行的應用程序,C#是從C和C++派生出來的一種簡單、現代、面向對象和類型安全的編程語言,其語言體系都構建在.NET框架上,并且能夠和.NET框架完美結合。C#具有以下突出的優點:
(1)語法簡單:不允許直接操作內存,去掉了指針操作;
(2)徹底的面向對象設計:C#具有面向對象語言所應有的一切特征,即:封裝、繼承和多態;
(3)強大的安全機制:可以消除軟件開發中的常見錯誤(如語法錯誤),提供的垃圾回收器能夠幫助開發者有效的管理內存資源;
(4)完善的錯誤、異常處理機制:C#提供了完善的錯誤和異常處理機制,使程序在應用交互時能夠更加強壯。
因此,本文手持設備嵌入式操作系統選用工業上應用較廣泛的Windows CE,應用層采用嵌入式C#開發語言。
3 手持設備功能及技術特點
針對現場的功能需求,設計的手持設備具有如下功能:
(1)分離式設計:抄控器板與主板分離,便于能夠兼容其他載波廠家方案;
(2)抄控器模塊:用于低壓電力線載波抄表;
(3)GPRS模塊:用于進行數據上報、網絡連接;
(4)GPS模塊:用于進行表桿、表計位置定位;
(5)藍牙模塊:用于無線連接終端調試;
RS232模塊:用于與集中器串口通信;
(6)USB模塊:用于可插拔優盤;
(7)紅外模塊:用于紅外通信;
(8)Micro-SD卡:用于數據存儲;
(9)電源模塊:用于整個終端設備供電。
手持設備整個系統架構的原理框圖如下:
手持設備的技術特點如下:
(1)電能表故障診斷,可現場通過紅外、RS485、載波等方式和電能表進行通信,快速診斷電能表故障。
(2)GPRS通信故障診斷,可通過本機診斷GPRS通信模塊的常見故障。
(3)數據交互功能,本機可通過Web Service接口或中間數據庫和主站系統進行數據交換。
(4)多載波一體化,各種載波方案抄控器模塊可直接插入本機,實現一機多用,載波接口為標準的單相智能電表載波模塊接口。
(5)掃描功能,可選配Symbol激光掃描模塊,實現一維碼掃描。
(6)定制功能,本機是一個開放Windows CE平臺,具備常見的各種通信接口,以及豐富的內存(128MBytes)、FLASH空間(256Mbytes NandFlash,2-32G SD卡)。
四、總結
隨著國網公司對采集質量的不斷提高,各局對后期維護的需求急劇增加,局里采集人員對應用簡單、界面友好的手持設備用以解決現場問題有著極大的需求。在此背景下,開發設計了一款應用GPRS通信方式的、采用分體式設計的用電信息采集現場手持設備。該設備能夠充分利用移動的GPRS數據網絡,把工作地點延伸到現場,使得現場維護人員能夠方便的獲取主站采集系統、現場終端、以及電表的數據,極大地簡化了后期維護的工作流程,提高了工作效率。并且該手持設備還能夠用于實現現場故障表計排查、臺區故障定位、主站失敗表計統計、表桿GPS定位等功能設計需求。
參 考 文 獻
[1]R. J. BudBates.通用分組無線業務(GPRS)技術與應用.朱洪波等譯.北京:人民郵電出版社,2004: 105-130
[2] 李惠宇,羅小莉,于盛林. 一種基于GPRS的配電自動化系統方案[J]. 電力系統自動化,2003, 27(24): 63 - 66.
中圖分類號:TN911 文獻標識碼:A 文章編號:1003-9082(2016)08-0012-01
就一般情況而言,調制識別作用于信號的檢測與解調之間,在整個信號傳輸過程中,只有信號的接收方通過信號調制方式對信號傳遞的信息進行解調,才能順利地完成整個信號傳輸過程。在信息傳遞過程中對信號的識別受諸多因素影響,尤其在無線通訊技術迅速發展的情況下,為滿足更加高端的需求,無線信號傳輸過程中對調制方式及參數的選擇越來越復雜。如何快速準確地識別不同狀態下的通訊信號,成為通訊領域日益關注的問題。
一、通信信號調制方式中的統計模式識別方法
統計模式識別方法是在模式識別理論基礎上發展而來的,其識別過程主要包括信號預處理,特征提取和調制類型分類(如圖1所示)。三者在信號的識別過程中所起的作用是相互順承的,其中信號預處理是為了保障信號信息的精準度而實施的,具體是指在特征提取這一環節之前為信息的傳遞篩選更加精準的內容,確保傳遞的有效性。同時,對信號進行特征提取,準確捕捉信號傳輸過程中某一結點的特征,以此更加準確的把握信號傳輸中的具體情況,從而選取最為合適的識別分類方法,如圖1所示。
統計模式識別方法是通信信號調制方式中較為常見的識別方法,其具有以下優勢:
1.理論清晰,預處理過程確保信號信息的精準可靠。即使在通信環境非合作化狀態下,也能對信息在接收端做到較好的掌控,從而確保其在整個傳遞過程中的穩定及時。
2.特征提取針對性較強。通過特征提取保障信號的信道中的唯一性與穩定性,并且可以有陣性地對信號開展調制分類。
但是,在具體的識別過程中,統計模式識別方法也存在一定的問題:統計模式的識別方法雖然理論清晰,但是其理論框架不夠完善,當信道環境處于較為迷糊狀態時,尤其在噪音較大的環境下,特征提取的效率較低,很難實現預期效果。
二、通信信號調制方式中的決策模式識別方法
決策模式識別方法的理論基礎為假設檢驗方法,其被看做為利用多重假設檢驗來解決識別問題(如圖2所示)。其理論實施所具備的相關環境為背景干擾狀態下,對信號的相關統計量進行核查推導,以此得出信號的正確性能參數。在這個過程中,推導得以實現的理論依據為相關函數的最小化原則。
決策模式識別方法在應用過程中得以不斷地創新與改善,形成多種具體邊便捷的方式,其具體優勢如下:
1.理論基礎相對完善。決策模式識別方法在識別性能方面具有突出的優勢,其在識別過程中可形成相關的性能曲線,具有一定的權威性。因此,在具體的識別過程中,可以將其作為標準性參考,對其他識別方法進行有效地檢驗。
2.受噪音影響較小。由于在設計中充分考慮信道中噪音的影響,使其在噪音環境下仍能確保識別的可靠性與有效性,從而提升其識別能力。
但是,在決策模式識別方法具體實踐過程中,仍存在一定的不足。首先,其相關函數的建模過程較為復雜,在數據處理方面具有一定的難度。為了得到相關數據,通常情況下對其采取簡化手段以此獲取相應的計算結果。但是這樣一來,會造成原始數據的丟失,從而導致計算結果的偏失。其次,其普遍性較差。通過決策識別方法中的相關算法得到的數據及參數,由于獲取環境的特定性,其結果具有相當強的特殊性,不具普遍代表性。最后,其特定性較強,應急能力較弱。運行過程中對環境的先定要求較高,一定環境發生臨時改變,其算法的準確性急劇下降,進而影響其識別功能。
三、通信信號調制方式特殊情況中的識別方法選擇
在通信信號調制過程中存在著相應的特殊情況,即非理想信道和共信道多信號兩種情況。首先,在非理想信道中,存在諸如信道衰落或噪聲中的色噪聲和脈沖噪聲等情況。在這些特殊情況下,對通信信號調制方式的識別方法具有特殊的要求,較為普遍的識別方法無法解決其中的問題。(1)對于噪音的處理將其轉化為普通信道中存在的噪音模式,在對其進行相應的處理或者對其特征進行把控,開發新新的識別方法以實現對其調制。(2)對于信道衰落的處理一般采取補償衰落的方式,對信道恢復后的相關數據進行特征提取。同時,采取空間分集,對信號干擾進行有效控制與消除。
其次,共信道多信號的出現源于無線電技術不斷發展造成的傳輸頻段相對緊張,信號干擾不斷發生的狀況。在共信道多信號狀態中,會出同一個信道中疊加多種信號的情況,從而造成信號混亂。對于共信道多信號的情況,多采用的識別方法主要表現為兩種:第一,采取盲源技術,對多信號進行剝離,將其轉化為單獨信號問題,進而選取合適的識別方法。第二,借鑒特征提取,在多信號中找尋明顯的特征,從特殊性出發對其進行識別。
四、通信信號調制方式中識別方法未來發展要求
1.降低識別算法中對先驗知識的要求。當前識別方法中,對預處理數據及參數的要求極高,在算法中先定條件為信號參數已知并且相關數據具備實時共享的可能性。但是,在特殊條件下,先驗知識是不確定的,對參數及相關數據不明確,導致算法準確性缺失甚至無效。因此,在通信信號調制方式識別方法的發展過程中,要降低識別算法中對先驗知識的要求,從而提高算法的適應性,以更好地開展識別活動。
2.簡化處理過程。由于無線信息技術的不斷發展,數據傳輸越來越復雜,數據處理工作也變得日益繁雜。為了提高處理效果,提升識別方法的有效性。在今后的通信信號調制方式中識別方法的開展中,務必要簡化相關處理過程,從而降低算法中不同信號的疊加。
結語
綜上所述,就目前通信信號調制方式識別方法的發展與研究現狀而言,其已經具備相當成熟的技術水準,對于大部分通信信號傳輸過程中存在的相關問題都能及時準確地予以分析識別。在通信信號調制方式中識別方法的未來發展中,準確把握其發展方向及發展優勢,保證其更好地推進無線通信信號調制方式的創新,更好地促進無線通信技術的發展。
參考文獻
隨著國家經濟,信息技術,水文遙測系統在防汛的快速發展,流量測量,航道監控實際的項目已經越來越多的應用。遙測系統的應用觀測數據的準確性,及時性和效率,提高了可靠性。遙測系統設計,通信手段的選擇是一個關鍵組成部分。根據用戶的需求和具備的條件,選擇合適的溝通方法是設計師的一項重要任務。要做到這一點,你需要知道的性能不同的溝通方式,工作原理,適用條件和成本特性。
1 水文遙測系統的特點
一般來說水利水文遙測系統至少由多個子站和中心站兩級組成,形成多點之間的數據通信。有些較復雜的系統,還需建設中繼和分中心站。在水利水文遙測系統中,通信環境條件復雜,通信距離差異很大。遠距離數百公里,近距離只有10米的距離。它的品種繁多,但一般不來傳輸數據的時間(通常為100字節)的量遙測參數。不均衡的通信時間間隔,從幾秒到幾個小時是可能的,但因為一般涉及遙測參數較慢的平均業務量密度。因此,遙測系統應結合當地條件和系統設計的目標,根據多種通信方式的選擇更好的通信手段的特點。
2 幾種近距離有線通信方式
2.1 RS-232-C接口方式
RS-232-C接口(也稱為EIA RS-232-C)是最常用的串行通信接口。它的全名是“數據終端設備(DTE)和數據通訊設備(DCE)串行二進制數據交換接口技術標準之間。”該標準規定采用一個25個腳的DB25連接器,每個信號連接器引腳被定義的內容和水平。RS-232-C接口標準出現較早,這是不可避免的不足之處,主要接口信號電平值更容易損壞芯片的接口電路,傳輸速率低,要使用的接口共同點傳輸,抗干擾能力強。傳輸距離是有限的,一般小于15米,最大不超過50米。因此,一般只用于中心站的值班機的用戶計算機之間的短距離通信的遙測系統。
2.2 RS-485接口方式
RS-485是在RS-422標準的基礎上發展起來的一種支持多節點、遠距離和高靈敏度的總線標準。RS-485標準采用平衡式發送,差分式接收的數據收發器來驅動總線。它具有以下特點:降低了接口信號電平,不易損壞接口電路的芯片,且與TTL電平兼容,可方便地與TTL電路連接。數據最高傳輸速率為10Mbps。抗干擾性能好。最大傳輸距離實際上可達3000m。另外RS-485接口在總線上允許連接多達128個收發器。具有多站能力,在較近距離內可以利用RS-485接口組建遙測網絡系統。
2.3 CAN總線接口方式
CAN(controller area network)是具有ISO標準的現場總線, 它技術性能優越,被認為是最有前途的現場總線之一。CAN總線技術是以ISO/OSI模型為基礎的,具有完整的軟件支持系統,能夠解決總線控制、沖突檢測、鏈路維護等問題。
其特點為:現場總線設備組網無主從設備之分或允許多主存在。在同一個層次上不同廠家的產品可以互換,設備之間具有互操作性。最大傳輸速率1Mbit/s(40m),最遠傳輸距離10km(6kbit/s)。
3 幾種遠程有線通信方式
3.1 電話公網語音通道方式
電話語音通道方式是借助調制解調器在電話網中用語音頻帶傳輸數據。這種方法在中國目前被廣泛用在Internet網的個人上網中, 并且在許多監測網絡中也被用來進行數據通信。
3.2 電話公網ISDN方式
ISDN(Integrated Services Digital Network綜合業務數字網)是一個全數字化的通信網絡,是在電話綜合數字網的基礎上發展起來的。在這個網絡中,一切信號都以數字形式傳輸和交換。ISDN以標準接口將各種類型的終端設備接入到ISDN網絡中,不同的終端產品只要有相同的、標準的ISDN接口就可以連入ISDN網絡。
3.3電話公網ADSL方式
ADSL技術即非對稱數字用戶環路技術。它最初主要是針對視頻點播業務開發的,隨著技術的發展,并逐漸成為一個更方便的寬帶接入技術。使用虛擬IP地址或IP地址的方式,實時網絡,高速數據接入,下行8Mbit的/s的上行傳輸速率1Mbit/s的ADSL模式。ADSL數據信號和電話音頻信號在各頻帶的干擾的頻分復用調制的原理,而互聯網可以使用電話。獨享帶寬,快速,可靠和安全的消息。ADSL是綠色的方式(永遠在線),沒有撥號,所以,當你不具有互聯網接入和電話費。快速和簡便的安裝,安裝在現有電話線的ADSL,ADSL調制解調器和電話分離器安裝在用戶端,用戶線不改變。缺點是由微控制器的軟件支持遙測終端更加困難。ADSL是合適的遙測系統,組成各級中心站外局部區域網路或網際網路與系統通信之間。
4 幾種遠程無線通信方式
4.1 無線超短波和微波通信方式
超短波和微波通信是指利用電磁波進行的無線電通信,超短波利用頻率為30~300MHz,微波利用300MH~300GHz。在超短波的高段和微波段通信具有視距傳播特性,即電磁波沿直線傳播,而地球表面是彎曲的,且有丘陵或山區。當距離較遠時,會阻擋信號的傳播。為此需加高天線或建立中繼站。其優點是站點布設靈活、占用信道傳送數據不以時間長短計費,信號傳送及時性好。缺點是建設投資大、頻道資源有限,容易受同頻或環境、氣候等因素干擾、通信系統需要自行維護,技術難度高、工作量大,費用多。
4.2 GSM移動通信方式
消防通信指揮系統作為消防部隊的中樞神經系統,對快速、準確和高效開展各種搶險救援以及進行消防接處警具有重要意義。尤其是今年來,我國科學技術的提升,大部分城市建立了由計算機、有線通信和圖文傳輸組成的消防通信指揮系統,以適應現代化消防部隊執勤工作的需求。但是由于城市規模日漸擴大與功能轉變,城市火災與其他災害以復雜化與大型化方式呈現,因此建立適應現代化城市發展需要的消防通信指揮系統起著至關重要作用。
一、城市消防通信指揮系統的組成
城市消防通信指揮系統由5部分組成,主要包括火警受理子系統、城市火災報警子系統、有線無線通信子系統、消防信息管理子系統和訓練模擬子系統。根據我國《消防通信指揮系統設計規范》具體規定,消防通信指揮系統建設,不僅需要滿足國家頒發的相關設計規范,還需適應現代化消防救援與處置特種災害事故通信指揮的需求。因此在進行設計過程中,應按照系統服務范圍、有關環境技術條件、消防站、相反信息量大小以及消防安全重點單位數量,結合城市電信等公共基礎設施建設進行,真正做到系統使用的可靠性、經濟合理性。
二、城市消防通信指揮系統設計要點分析
2.1消防車輛的監控設計
該系統設計是利用GSM短信息方式的車載臺將遙控手柄、耳機、液晶顯示器以及備用電池連接起來,通過GPS車載臺的定位數據進行控制,將車載天線將獲取信息傳輸到基站,并傳送到監控中心,然后將數據傳輸到車輛實施指揮調度信令。
2.2消防指揮中心的接警臺設計
消防指揮中心的接警臺主要是為消防調度指揮提供各種消防信息,系統涉及內容相對比較復雜,主要包括:(1)火警電話智能排隊控制。該系統是利用數字錄音時功能模塊的接口函數,按照系統的數據量與投資規模,提升程控交換機、模擬語音卡以及數字語音卡的兼容性,對PCM數字通訊進行處理,達到接警智能排隊、攔截錯號和電話呼出的目的。(2)火警受理模塊。火警受理模塊作為城市消防通信指揮系統的核心,能夠按照排隊信息在線與已接火警記錄,將報警人的電話、地址與姓名顯示出來,并按照火警編號選擇相應的增援火警,并將增援、火災撲救過程記錄下來。此外,還可根據任何一個條件對已經受理的報警信息進行模糊查詢,以了解掌握有關的報警信息。(3)數字錄放音錄時功能模塊。該系統主要是借助時調用程控交換機、模擬語音卡以及數字音樂卡等驅動程序接口函數,按照數字錄放音錄時功能模塊,將火警、調度電話的語音信息、報警時間和接警時間記錄下來。例如在城市消防通信指揮系統運行過程中,可通過數字錄放音錄時功能模塊的振鈴、電話三字段形同進行撥號、掛機與播放錄音,然后經過郵電網114數據庫獲取消防報警的具體情況,一旦數據信息的記錄超過設定的存儲量,自動發出提示信號,保持與火警受理模塊同步運行。(4)消防地理信息和輔助決策模塊。消防地理信息和輔助決策模塊的功能主要是為消防通信指揮系統提供一幅完整的消防地圖,以了解城市道路、水源和行政區分布的有關信息,從而為調度指揮提供依據。(5)消防車輛智能監控模塊。該系統對獲取的GPS全球衛星定位的信息進行處理后,再計算移動目標的經度、緯度、速度和方向,然后通過GSM網絡來傳遞有效的定位信息,從而對消防車輛的地理位置進行監控。(6)消防信息綜合管理模塊。消防信息綜合管理模塊主要是通過網絡管理和數據庫管理系統,監測火警受理臺的登錄狀態和軟件運行狀態,將各種消防信息傳送給接警和調度指揮工作人員,為相關人員決策提供依據。
2.3消防中隊系統
該系統由四部分組成:火警終端、打印機、警鈴以及警燈,其中中隊火警終端是連接消防指揮中心系統的軟件,能夠查詢與火警信息與重點防火單位的資料,實現消防管理動態化。例如火警終端系統能夠借助計算機通信網絡登錄指揮中心數據庫與GIS服務器,然后采用RS232串行通訊口連接警鈴、影響廣播、警燈以及車庫門簾,并通過接受調度指令,實時接收各種數據信息。
三、結束語
綜上所述,城市消防通信指揮系統作為一項綜合性且復雜的基礎工程,在設計過程中需要了解系統組成部分,嚴格按照相關標準規范,做好消防車輛的監控、消防指揮中心的接警臺和消防中隊系統等設計工作,從而為整個城市消防安全提供保障。
參 考 文 獻
中文分類號:U491文獻標識碼:A
1.引言
隨著汽車交通運輸的發展,交通擁擠、道路阻塞和交通事故頻繁發生正越來越嚴重地困擾著世界上的各大城市。汽車工業發展引發的道路交通不能滿足需求的種種交通問題越來越突出。與此同時,除了修建必要的道路網以外,針對交通事故多發道路,需要緊急確保交通安全的道路,還建設了一系列的交通安全設施,如建設信號機、道路標識、交通指揮中心等有助于交通安全的設施,以期改善道路的交通環境,提高交通的順暢性,這在一定程度上緩解了交通擁擠狀況。但是,交通需求不斷增長、交通系統日益復雜,單獨從車輛方面或道路方面考慮,均很難有效地解決交通問題。于是,近年來把道路、車輛等,凡與交通有關的所有一切都歸為一體,通過采用信息通信技術、電子技術以及其他的科學技術把它們聯系起來,致力于使之智能化的智能交通系統(ITS)的研究開發應運而生。
先進的交通信息系統(ATIS)是ITS的重要組成部分,也是發展ITS的基礎和關鍵技術,ATIS是建立在完善的信息網絡基礎上的,交通參與者通過裝備在道路上、車上、換乘站上、停車場上以及氣象中心的傳感器和傳輸設備,可以向交通信息中心提供各處的交通信息;中心得到這些信息并通過處理后,實時向交通參與者提供道路交通信息、公共交通信息、換乘信息、交通氣象信息、停車場信息以及與出行相關的其他信息;出行者根據這些信息確定自己的出行方式、選擇路線。概括地說,交通信息系統就是要收集相關交通信息,分析、傳遞、提供信息,為出行者在從起點到終點的出行過程中提供實時幫助,使整個出行過程舒適、方便、高效。
近年來,信息技術得到了較快發展,在中國的個別城市,實現了部分開發的城市地圖網上地理信息系統,如成都市,但是,目前在國內的各大中城市,綜合運用信息網絡技術建設相對完善的城市交通信息系統還沒有一例。近來,在部分城市的交通管理規劃中對交通信息系統有所涉及。如果把城市比作人體,那么,交通信息系統就象一雙明亮的眼睛。在高度發達的信息社會,人類雖然有很多獲取信息的途徑,但是,若有一個完善的系統,能夠讓人們輕松地獲取更多、更方便、更有價值的信息將是非常重要的。作為居民,不管在哪里,他都知道用最短的時間,走最近的路,辦最快捷的事;作為一個交通管理者或物流業者,不管在何時,他都能耳聰目明,有的放矢,這一切都勢必會對交通產生積極的影響,如緩解城市交通壓力、減少環境污染、降低交通事故發生率、節約能源等。因此,研究與實施城市交通信息系統具有重要的理論價值和現實意義。
2.國外交通信息系統研究現狀
許多發達國家近年來投入了大量的人力、物力和財力對先進的交通信息系統進行研究、試驗和開發。下面就歐洲、美國及日本等一些國家有代表性的ATIS作一簡要介紹。
2.1歐洲的代表性系統
歐洲的代表性系統有:SOCRATES、EUROSCOUT、Trafficmaster。
SOCRATES是一種有效發揮傳統的蜂窩無線電話的基礎設施(地面站)的作用,使交通指揮中心與行駛中車輛進行雙向通信的系統,它的下行線路可通過“廣播方式”向行駛在各種地面站的網絡內的裝有SOCRATES車載裝置的車輛提供道路交通狀況的詳細數字信息。上行線路利用多頻存取協議經過基地臺向交通指揮中心發送信息。
EUROSCOUT是以紅外線信標為媒體的動態路線引導系統。車輛和信標間的紅外線通信是雙向進行的,汽車就變為一個探頭,將旅行時間、排隊等候時間及OD信息等交通信息數據傳輸給中央引導計算機。
Trafficmaster是以倫敦為中心的廣范圍高速公路使用的系統,采用傳呼機網絡提供交通信息。收集高速公路交通狀況數據的傳感器向前后方向發出2條紅外線光束,并根據各光速在車上的反射波時間差檢測車輛的速度。
2.2美國的代表性系統
美國的代表性系統有:TRAVTEK、ADVANCE、FASTTRAC。
TRAVTEK以實時路線引導和服務信息系統實用化為目的,由交通管理中心、信息與服務中心、裝有導航裝置的車輛組成。交通管理中心進行道路交通信息的收集、管理及提供,同時還進行系統運行所必需的信息管理和提供;信息服務中心收集觀光設施、旅館、飯店等為對象的各種服務信息;車載導航裝置由車輛位置測定、路線選擇及接口3種功能構成,可顯示交通堵塞地段、事故及施工等信息的奧蘭多地區的地圖、按駕駛員需要進行的路線引導及提供服務的文字信息等。
ADVANCE通過電波的雙向通信直接將車載導航裝置和交通管制中心連通,導航裝置由接觸式屏幕、顯示器及導航計算機構成。一輸入最終目的地便可利用最新交通信息計算最佳路線。路線引導是采用聲音合成及用顯示器上的符號指示的形式。
FASTTRAC是把先進交通管理系統(ATMS)和先進交通信息系統(ATIS)技術組合在一起的ITS項目,它計劃進行使實驗車輛與信息控制方式統一的試驗,亦即根據車輛測量的等候時間等使信號控制和綠色信號實現最佳化。
2.3日本的代表性系統
日本的代表性系統有VICS和ATIS。
VICS中心通過日本道路交通通信中心匯總交通管理者和道路管理者雙方的交通信息。由VICS提供的信息有:交通堵塞信息、所需時間信息、交通障礙信息、交通管制信息和停車場信息5種。
ATIS是先進的交通信息服務系統,它的通信媒體是電話線路(無線、有線)。交通信息利用者通過車上裝載的導航裝置或自己家及辦公室的微機,可按需要接收多媒體的地圖信息和文字信息。
3.交通信息系統結構方案
信息系統的本質是通過高新技術的有效應用,使得對各種決策(包括交通戰略決策、交通管理決策、交通方式及交通路線選擇決策等)起到支持作用的信息和知識在系統中有效流通,提高決策的科學性,引導合理的交通行為,達到最大限度地發揮已有交通設施潛力的目的。
為了實現智能化控制交通的要求,收集相關的實時可靠的交通信息是交通信息系統的前提和基礎,然后根據不同交通管理與控制的目的和要求,進一步分析、傳遞、提供信息。信息流程見圖1。
圖1信息流程圖
出行者所關注的信息大致包括3個方面:對“出發前”移動計劃有效的信息、對“駕駛中”在道路上移動過程中有益的信息以及對“換乘”火車、客車、民航或輪船等提供乘車方便的信息。
依據出行者的信息需求以及交通管理者和物流業者在經營管理方面的需求,結合中國在行政管理方面的實際情況,確定了交通信息系統結構見圖2。
城市交通信息系統包括一個中心即交通信息中心,交通管理、電子收費、交通誘導、交通信息服務、地理信息、緊急救援、營運車輛管理、車輛安全輔助駕駛八個子系統以及道路交通管理和車輛管理兩個數據庫。交通信息系統各子系統功能結構見圖3。
圖2交通信息系統結構
圖3交通信息系統各子系統功能結構
交通管理子系統主要由交通指揮中心提供通過采集的路段、交叉口、高架交通以及城市出入口的基礎數據組織而成的信息。營運車輛管理子系統包括公交和物流管理,公交管理涵蓋出租車和公交車輛的管理,物流管理包含貨運和租賃車管理。緊急救援子系統包括一般性的事故報警以及特殊情況的災害救助。誘導系統含有路徑誘導和停車誘導。部分子系統采集的信息將提供給整個系統共享,通過提供歷史數據和實時可供預測的信息,用以支持出行決策的制定,系統實時地通過網絡查詢對公眾交通信息,向各種媒體誘導信息。
系統的結構為分布與集中相結合,各子系統分布相對平等,交通信息中心擁有信息整合的共用信息平臺。各子系統完成數據采集、局部運行管理、共享信息整合等項任務。
城市交通信息系統的建設可分階段進行,條件相對成熟的部門可優先發展,建成示范工程,推動其它部門發展。同時,交通信息系統的實用化進程需要各子系統所涉及的各個部門之間通力合作,實現系統的優化建設與運行。系統設計不但要重視系統核心的研究開發,而且要重視與各子系統之間的相互銜接關系,資源共享是交通信息系統的命脈。人類的生活離不開交通,在以人為本的交通規劃、管理與設計中,綜合運用現代信息與通訊技術等手段提高交通運輸的效率是必由之路。交通信息系統在確定了基本結構之后,需要通過進一步的系統設計后,加以實施。
4.交通信息系統的主要媒體和特點
城市交通信息系統中可傳遞信息的媒體主要特點見表1。
表1交通信息系統利用的主要媒體和特點
5.結論
城市交通信息系統必將在今后真正的高度信息通信社會中占有一席之地,交通信息系統也必將在實現高效舒適的交通社會中發揮重要作用。城市交通信息系統未來的實施,必將在居民出行、事故和災害救援以及貨物流通等方面帶來更大的便利,同時,在交通管理方面更加有的放矢、標本兼治,在減少交通出行、降低交通量、減少阻塞、減輕污染、提高服務水平等增加社會和經濟效益方面也將起到巨大的作用。
參考文獻:
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UrbanTrafficInformationSystemArchitectureProjectResearch
YulongPEIYuZHANG
關鍵詞:
通信系統;接地體;腐蝕;防護
通信系統接地體主要是為了保證通信系統安全,主要包括電力供應的功能接地、電氣設備的工作接地,以及電子信息設備信號電路接地和防雷接地。這些接地體由于長期埋設在底下,會受到材質和環境對接地體的腐蝕。如果防護措施不及時、不到位,一旦遭到雷擊、對地短接、靜電流等影響時,就不能及時發揮泄流作用,會直接影響到整個通信系統的安全,甚至造成通信設備的嚴重損毀。因此,加強對接地體的腐蝕防護,是通信設備維護工作重要的一環。
一、接地體作用
接地體是指埋入土壤中或混凝土中,直接與大地接觸的起散流作用的金屬導體,主要分為自然接地體和人工接地體兩類。通信系統一般多為各種金屬導體為材質,比如各種基座等,或者為傳輸媒介,如常用的通信線纜等。因此必須保護系統不受靜電、外來電流等的影響。接地體因為與大地土壤密切接觸,可以充當與大地之間電氣連接的導體,因此可以將通信系統靜電、雷擊能量泄入大地,保護系統安全。
二、腐蝕的原因分析
通信系統接地體的腐蝕是以化學腐蝕為主,其本質是金屬失去電子被氧化的過程。而化學腐蝕中表現最多的是電化學腐蝕。電化學腐蝕是金屬表面的雜志氧化物以及鈍化膜等,在其局部形成電位差造成的;或者是同一金屬的不同部位所處環境液體中鹽類的濃度、氧氣的含量等不同,使其表面形成陽極部分和陰極部分,造成陽極的腐蝕。一般通信工程中,接地系統的接地體電化學腐蝕主要有以下三種情形:一是微生物腐蝕。微生物腐蝕主要是由環境中的微生物直接與金屬表面接觸引起的腐蝕,或者因為介質中微生物的繁衍和新陳代謝等影響,改變了與之接觸的金屬表面的某些理化性質而造成的腐蝕。如土壤中的有機物、水分或者植物等。二是電偶電池腐蝕。由于受到環境中鹽分濃度、氧氣含量不同影響,使得同一介質中異種金屬接觸處形成了不同的電位,這種電位的存在加快接觸處的腐蝕,就是電偶腐蝕,通常也稱為接觸腐蝕或者雙金屬腐蝕,如:接地引下線與接地極之間的連接點、各接地極之間的連接帶等。三是電腐蝕。敷設在土壤中的金屬接地極,由于某種原因流過了來自外部的電流造成的腐蝕。如:雷電、設備漏電、供電線路搭鐵等。
三、常見防護措施為了預防和減輕接地體的腐蝕對通信系統的影響,可采取三種預防接地體腐蝕的保護措施
3.1改良接地體的安設條件
一是對利用通信機房結構基礎的樁、柱作為自然接地體的,可以通過改良混凝土的成分阻止自然空氣腐蝕;二是對人工敷設在土壤中的接地體,可以通過提高土壤的堿度或者更換埋設的土壤,如沿海地區可以用良性土壤代替高鹽分土壤,以減輕土壤的酸性對接地體腐蝕,延長其工作壽命。
3.2采用耐腐蝕的金屬材料
通常接地系統主要包括接地體本身和各輔助連接部分。一是接地體要采用耐腐蝕金屬材料。根據國內外對不同材質金屬棒接地腐蝕試驗,以及不同種類金屬與鋼進行接觸的接地腐蝕試驗表明,以鎂、鋁、鋅做成的金屬棒腐蝕最為嚴重,鋼棒、渡鋅鋼棒次之,而覆銅鋼棒、不銹鋼棒、覆不銹鋼棒腐蝕最輕。因此對于沿海地區采用不銹鋼、覆不銹鋼的材質接地體最合適,而對于土壤干燥的地區可采用渡鋅鋼、覆銅鋼、不銹鋼和覆不銹鋼等材質的接地體。二是各輔助連接部分除了采用耐腐蝕金屬材質外,還應該改進不同金屬之間的結合方式,以防止連接處接觸不良或者腐蝕過快。如:接地引下線與接地體的連接點、各接地體之間的連接,除采用傳統的銅質螺栓連接外,若采用焊接方式連接,應注意根據不同材質采用高碳鋼焊條或者白鋼焊條,或者銅焊條等。
3.3采用導電防腐涂料
導電防腐涂料主要是通過特殊工藝,將納米碳覆蓋到鍍鋅扁鋼上,形成雙導電復合材料。這樣,其就綜合了鍍鋅扁鋼和納米碳的特點,既有鋼的高強度和熱穩定性,又有納米碳的導電性與強抗腐蝕性。因此,它能抗擊大電流的沖擊,不會發生開裂與脫落現象,對酸性環境不敏感。尤其適合在發電站、配電室、通信臺站(基站)和網絡機房等場所使用。
通信系統接地體主要是為了保證通信系統安全,主要包括電力供應的功能接地、電氣設備的工作接地,以及電子信息設備信號電路接地和防雷接地。這些接地體由于長期埋設在底下,會受到材質和環境對接地體的腐蝕。如果防護措施不及時、不到位,一旦遭到雷擊、對地短接、靜電流等影響時,就不能及時發揮泄流作用,會直接影響到整個通信系統的安全,甚至造成通信設備的嚴重損毀。因此,加強對接地體的腐蝕防護,是通信設備維護工作重要的一環。
一、接地體作用
接地體是指埋入土壤中或混凝土中,直接與大地接觸的起散流作用的金屬導體,主要分為自然接地體和人工接地體兩類。通信系統一般多為各種金屬導體為材質,比如各種基座等,或者為傳輸媒介,如常用的通信線纜等。
因此必須保護系統不受靜電、外來電流等的影響。接地體因為與大地土壤密切接觸,可以充當與大地之間電氣連接的導體,因此可以將通信系統靜電、雷擊能量泄入大地,保護系統安全。
二、腐蝕的原因分析
通信系統接地體的腐蝕是以化學腐蝕為主,其本質是金屬失去電子被氧化的過程。而化學腐蝕中表現最多的是電化學腐蝕。電化學腐蝕是金屬表面的雜志氧化物以及鈍化膜等,在其局部形成電位差造成的;或者是同一金屬的不同部位所處環境液體中鹽類的濃度、氧氣的含量等不同,使其表面形成陽極部分和陰極部分,造成陽極的腐蝕。一般通信工程中,接地系統的接地體電化學腐蝕主要有以下三種情形:
一是微生物腐蝕。
微生物腐蝕主要是由環境中的微生物直接與金屬表面接觸引起的腐蝕,或者因為介質中微生物的繁衍和新陳代謝等影響,改變了與之接觸的金屬表面的某些理化性質而造成的腐蝕。如土壤中的有機物、水分或者植物等。
二是電偶電池腐蝕。
由于受到環境中鹽分濃度、氧氣含量不同影響,使得同一介質中異種金屬接觸處形成了不同的電位,這種電位的存在加快接觸處的腐蝕,就是電偶腐蝕,通常也稱為接觸腐蝕或者雙金屬腐蝕,如:接地引下線與接地極之間的連接點、各接地極之間的連接帶等。
三是電腐蝕。
敷設在土壤中的金屬接地極,由于某種原因流過了來自外部的電流造成的腐蝕。如:雷電、設備漏電、供電線路搭鐵等。
三、常見防護措施
為了預防和減輕接地體的腐蝕對通信系統的影響,可采取三種預防接地體腐蝕的保護措施。
3.1改良接地體的安設條件
一是對利用通信機房結構基礎的樁、柱作為自然接地體的,可以通過改良混凝土的成分阻止自然空氣腐蝕;
二是對人工敷設在土壤中的接地體,可以通過提高土壤的堿度或者更換埋設的土壤,如沿海地區可以用良性土壤代替高鹽分土壤,以減輕土壤的酸性對接地體腐蝕,延長其工作壽命。
3.2采用耐腐蝕的金屬材料
通常接地系統主要包括接地體本身和各輔助連接部分。一是接地體要采用耐腐蝕金屬材料。根據國內外對不同材質金屬棒接地腐蝕試驗,以及不同種類金屬與鋼進行接觸的接地腐蝕試驗表明,以鎂、鋁、鋅做成的金屬棒腐蝕最為嚴重,鋼棒、渡鋅鋼棒次之,而覆銅鋼棒、不銹鋼棒、覆不銹鋼棒腐蝕最輕。因此對于沿海地區采用不銹鋼、覆不銹鋼的材質接地體最合適,而對于土壤干燥的地區可采用渡鋅鋼、覆銅鋼、不銹鋼和覆不銹鋼等材質的接地體。
二是各輔助連接部分除了采用耐腐蝕金屬材質外,還應該改進不同金屬之間的結合方式,以防止連接處接觸不良或者腐蝕過快。如:接地引下線與接地體的連接點、各接地體之間的連接,除采用傳統的銅質螺栓連接外,若采用焊接方式連接,應注意根據不同材質采用高碳鋼焊條或者白鋼焊條,或者銅焊條等。
3.3采用導電防腐涂料
中圖分類號:TM727 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2011)10-0098-03
通信電源是通信系統必不可少的重要組成部分,其設計目標和核心利益是安全、可靠、高效、穩定、不間斷地向通信設備提供能源,滿足并保證整個通信網絡的正常運行。在通信行業中,人們通常把電源比喻為通信系統的“心臟”。從宏觀、全局和經營效益的角度來看,通信電源似乎顯得并不十分搶眼,但從微觀和電源專業本身來看,從確保通信質量、生產安全和財產安全的角度,必須提高對通信電源的重視,注重建設、運行、管理與應用研究。
一、電力通信機房供電現狀調查
通信機房通常分為設備機房、配套機房和輔助機房。本文主要指通信設備機房,一般由傳輸機房、交換機房、數據機房、IDC機房及未來NGN機房、3G機房等組成。
從了解的情況看,絕大多數機房存在交流、直流混用的情況,即機房直流用電設備與交流用電設備共存。傳輸、交換機房其傳輸、交換設備使用傳統48V直流電供電,但機房仍存在使用交流電供電設備,如網管協議轉換器、路由器、集線器、調制解調器、通信指標測試儀器儀表、交流供電光端機等設備;非專用數據機房、IDC機房,其服務器、路由器、磁盤陣列等計算機設備使用交流供電,由于是非專用機房,其設備與機房中其他直流用電設備共存;未來NGN和3G機房,既有以傳統的交換技術為基礎的交換、路由、網關設備,也有以計算機技術為基礎的支撐系統、計費、業務平臺,因此機房中既有使用48V直流電的設備,也有不少使用220V/380V交流電的設備。
二、電力通信設備對電源系統的技術要求
通信電源系統的基本技術要求是可靠性和穩定性。通信設備發生故障的影響面較小,是局部性的,但如果通信電源系統發生故障,通信系統將全部中斷。市電要求有雙路或多路輸入,交流和直流互為備用。通信設備對電源系統的技術要求是:防雷措施完善,設備允許的交流輸入電壓波動范圍大,多重備用系統以防止電源系統發生電源完全中斷故障。
通信電源的技術指標,是在通信電源系統和設備可靠穩定運行情況下,保證通信設備正常運行的基本指標,為了保證通信網的供電符合質量要求,應對電信網的電源系統及設備的各項技術指標進行定期或不定期的維護測試和調整,以保證通信電源始終達到維護技術指標的要求,作為通信系統的“心臟”,通信電源在局(站)中具有無可比擬的重要地位。它包含的內容非常廣泛,不僅包含48V直流組合通信電源系統,而且還包括DC/DC二次模塊電源,UPS不間斷電源和通信用蓄電池等。
(一)可靠性高
一般通信設備發生故障影響面較小,是局部性的。如果電源系統發生直流供電中斷故障,影響幾乎是災難性的,往往會造成整個網、局、通信樞紐的全部通信中斷。對于數字通信設備,電源電壓即使有瞬間的中斷也不允許。因為在數字程控交換中,信息存在存儲單元中,雖然重要的存儲單元都是雙重設置的,若電源中斷,兩套并行工作的存儲器同時丟失信息,則信息需從磁帶、軟盤等重新輸入程序軟件,通信將長時間中斷。因此,通信電源系統要在各個環節多重備份,保證供電可靠。這就包括“多路、多種、多套”的備用電源。
(二)穩定性高
各種通信設備都有要求電源電壓穩定,不允許超過容許的變化范圍,尤其是計算機控制的通信設備,數字電路工作速度高,頻帶寬,對電壓波動、雜音電壓、瞬變電壓等非常敏感。
(三)效率高
通信設備在耗費巨資完成設備投資后,在日常的費用支出中,電費是一筆比重很大的開支。尤其隨著電網改造和智能電網建設,通信容量的增大,一個網、局的各種設備用上百、上千安培直流的用電量已是司空見慣,這時效率問題就特別突出。這就要求電源設備應有較高轉換效率,即要求電源設備的自耗要小。
三、電力通信對電源系統的技術新要求
(一)低電壓、大電流,多組供電電壓需求
低電壓、大電流,多組供電電壓需求,功率密度大幅度提升,供電方案和電源應用方案設計呈現出的多樣性。
(二)模塊化、自由組合擴容互為備用
模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的應力(表現為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統的可靠性,而把相關的部分做成模塊。把開關器件的驅動、保護電路也裝到功率模塊中去,構成了“智能化”功率模塊,這既縮小了整機的體積,又方便了整機設計和制造。
(三)能實現集中監控
現代電信運維體制要求動力機房的維護工作通過遠程監測與控制來完成。這就要求電源自身具有監控功能,并配有標準接通訊接口,以便與后臺計算機或與遠程維護中心通過傳輸網絡進行通信,交換數據,實現集中監控。從而提高維護的及時性,減小維護工作量和人力投入,提高維護工作的效率。
(四)自動化、智能化
要求電源能進行電池自動管理,故障自診斷,故障自動報警等,自備發電機應能自動開啟和自動關閉。
(五)小型化
現在各種通信設備的日益集成化、小型化,這就要求電源設備也相應的小型化,作為后備電源的蓄電池也應向免維護、全密封、小型化方面發展,以便將電源、蓄電池隨小型通信設備布置在同一個機房,而不需要專門的電池室。
(六)新的供電方式
相應于電源小型化,供電方式應盡可能實行各機房分散供電,設備特別集中時才采用電力室集中供電,大型的高層通信大樓可采用分層供電。分層供電最大的優點是節能。因為從配電電力室到機房的傳輸線上,原傳輸的直流大電流,現在變為傳輸380V的交流。計算表明,在傳輸相同功率的情況下,380V交流電流要比48V的直流電流小得多,在傳輸線上的壓降造成的功率損耗只有集中供電的1/49~1/64。
四、現代通信電源
(一)開關電源成為現代通信網的主導電源
開關電源的功率調整管工作在開關狀態,有體積小、效率高、重量輕的優點,可以模塊化設計,通常按N+1備份(而相控電源需要1+1備份),組成的系統可靠性高。正是這些優點,開關電源已在通信網中大量取代了相控電源、線性電源并得到越來越廣泛的應用。
(二)促成開關電源占據主導地位的關鍵技術
隨著器件技術的發展,出現了大功率高壓場效應管,它的關斷速度大大加快,電荷存儲時間大大縮短, 從而大大提高了開關管的開關頻率。隨著電力電子技術和自動控制技術的發展,開關電源的各方面的技術得到了飛速的發展。
在各方面的技術進步中,對于開關電源在通信電源中形成主導地位有決定性意義的技術突破有以下四項:
第一,均流技術使開關電源可以通過多模塊并聯組成前所未有的大電流系統和提高系統的可靠性;
第二,開關線路的發展使開關電源的頻率不斷提高的同時效率亦提高,并且使每個模塊的變換功率也不斷增大;
第三,功率因數校正技術有效地提高了開關電源的功率因數。在這環保意識不斷加強的時代,這是它形成主導地位的關鍵;
第四,智能化給維護工作帶來了極大的方便,提高了維護質量,使它倍受人們的青睞。
五、電力通信機房供電現狀分析及存在的問題
(一)機房生產帶來安全隱患
近年來供電事故時有發生,生產安全險象環生。機房發生的嚴重火災事件中,也多與電源及其使用相關。通信機房電源電纜、信號電纜混合布線的問題已被高度重視。各地花大量人力、物力進行機房安全整治,如三線分離、下走線改上走線、地板拆除等等,這些都已取得了明顯的效果和成績,但在某些我們無法做到的情況下,安全隱患仍然存在。
(二)電磁兼容性帶來通信系統運行故障及不穩定性
機房交、直流用電設備共存,其電力電纜、設備信號電纜布線不可避免平行、交越,甚至捆綁在一起,交流與直流之間,強電與弱電之間由于電磁感應現象而存在相互干擾。同時,通信設備及其卡板工作與直流狀態,工作電壓低、電流小,設備極其敏感。相對而言,這種精密的通信電子設備抗擾度低,抗干擾能力弱,容易受到影響,造成系統運行的不穩定性和故障率的上升,系統不明障礙的發生很大程度上跟機房的電磁環境有關。
(三)增加了設備投資,損耗更多能量,抬升了運營成本
由于采用交流用電設備,無法利用現成48V供電系統資源,使得需購置眾多交流變電設備,如大型UPS、逆變器等等,增加了設備投資;從能量的角度說,直流電源只需將市電進行一次整流變換,交流則通常需要進行多次的AC DC、DC DC、DC AC變換,造成了能量的損失浪費。
(四)占用機房空間資源
通信機房是我們寶貴的有限資源,增加的設備必定占據一定空間,造成了這種資源的浪費,同時也無形中影響到機房擴容、布線、美觀與維護,打破了通信機房設備的統一布局與規劃。
(五)增加機房維護管理難度
隨著設備的增多,設備故障點隨之增加,系統正常運行、通信指標的保障、機房安全生產等概率隨之降低,必然增加了機房管理和維護的難度。
六、結語
在通信網的構成中,電源是它的“血脈”,是確保通信暢通的必要條件。只有從主觀上足夠重視,并創造良好的客觀運行環境,做到管理專業化、制度化,設備、技術先進化,操作、維護現代化,才能保證通信電源系統和通信系統的安全生產運行,確保通信的可靠暢通。
參考文獻
[1]靳連義 在線式逆變器(UPS)的運作功能及其使用原則[J] 信息系統工程,1995,(3)
水情自動測報系統是集通信、遙測和計算機等先進技術于一體,用來實現水文數據自動采集、傳輸、處理和預報的現代化自動實時數據采集處理系統。
一、常用通信方式
1.短波通信。短波是指波長在10~100m,頻率在3~30MHz的無線電波。短波通信包括通過電離層反射的天波傳播模式和沿地面傳播的地波模式2種傳輸模式,其中地波傳播模式中的地波信號隨著傳輸距離增長衰減很快,只適合通信距離短,中間障礙物少的地形。水情自動測報系統一般位于多山或需要長距離通信的地區,一般選擇天波模式,采用短波方式的典型系統有甘肅碧口水電廠水情自測報系統和廣西麻石水電廠水情自動測報系統。這2個系統由于流域地形復雜,如果采用超短波則需要建設多級中繼,投資成本加大,維護困難,選擇了短波與超短波混合組網方式。碧口水情自動測報系統規模為1:8,其中6個遙測站為短波組網。麻石水電廠水情自動測報系統規模為1:16,其中只有壩上和壩下采用有線方式傳輸信號,其余均為短波方式傳輸信號。
2.超短波通信。超短波是指波長在1~10m,頻率30~300MHz的無線電波。超短波通信方式是在水情自動測報系統中運用最為廣泛的一種通信方式,其技術成熟、故障處理簡單、運行成本低,在對系統進行通信方式選擇時備受重視。全國有90%以上的水情自動測報系統采用超短波方式,這種通信方式在流域面積不大、流域地形較好的地區是一種比較有優勢的組網方式。
3.有線通信。目前采用有線通信方式組網的水情自動測報系統,基本上是利用電信部門提供的公用電話網(PSTN)。采用有線方式的典型的系統如浙江珊溪水利樞紐和三峽水利樞紐水情自動測報系統,珊溪系統組網規模為12:3(12個遙測站、3個中心站),系統中心站與測站之間采用星形結構,可使遙測站單獨出現故障時不會影響其他測站通信。3個中心站之間采用鏈接形式,保證所有中心站內數據的唯一性。三峽水利樞紐水情自動測報共81個遙測站,其中56個遙測站選用PSTN作為系統主要通信方式,實現PSTN/Inmarsat雙信道。平時正常工作采用PSTN方式傳輸數據,在PSTN無法傳遞數據時,測站自動啟動海事衛星(Inmarsat)實現數據傳輸。
4.衛星通信。衛星通信是20世紀90年代后期開始廣泛使用在水情自動測報系統的一種通信方式,頻率范圍在300~300GHz。衛星通信是指利用人造地球衛星作為中繼站轉發或反射無線電波,在2個或多個地面站之間進行的通信。運用在水情自動測報系統中的衛星主要Inmarsat、VSAT衛星系統和我國自行研制的北斗通信衛星。衛星通信最理想的工作頻率在4/6GHz波段附近,該頻段帶寬較大,工作頻率較高,天線尺寸也較小,有利于成熟的微波中繼通信技術。
二、衛星通訊方式選擇
1.VSAT衛星系統。VSAT衛星通信技術是20世紀80年代興起的,我國主要是采用亞洲2號通信衛星收集水情信息。在我國使用VSAT通信方式的系統并不多,典型系統如廣西柳州市水情測報系統和尼洋河水情測報系統,其中柳州市水情測報系統為混合組網,系統規模為2:10:62(2個中心站、5個衛星中繼站、5個超短波中繼站、32個衛星遙測站、30個超短波遙測站);尼洋河水情自動測報系統規模為3:9(3個中心站、9個衛星遙測站),中心站采用計算機局域網方式聯網。
2.海事衛星。海事衛星(Inmarsat)屬于全球性系統,建設初期主要服務目的是海事遇難救險。隨著Inmarsat―C投入使用后,水利部門也開始逐步采用該衛星提供的服務。Inmarsat―C系統由4顆工作衛星和7顆備用衛星組成,可靠性非常高。
3.北斗衛星通信。北斗衛星系統是我國自行研制、自主經營專為我國服務的衛星導航系統,由2顆工作衛星和1顆備用衛星組成,屬于區域性系統,2002年1月開始運行。
三、移動通信在系統中的成功運用
1.短信息方式(SMS)。短信息業務是GSM系統為用戶提供的一種使用手機或GSM模塊接收和發送文本消息的服務,每條短信息最多包含160字母或70個漢字。
2.GPRS方式。GPRS是GSM系統網絡中以分組技術為基礎的傳輸系統,它能為用戶提供高達160kbit/s的數據速率,目前基于GPRS的水情自動測報系統并不多,但是應用前景比較好。