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[關(guān)鍵詞]自動(dòng)化抄表；基本架構(gòu)；工作原理；應(yīng)用研究

中圖分類號(hào)：TP274.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）29-0311-01

隨著改革開放后科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，智能儀表技術(shù)也在不斷進(jìn)步，不斷地向數(shù)字化、智能化、自動(dòng)化發(fā)展，自動(dòng)抄表系統(tǒng)也在電力營銷中得到廣泛應(yīng)用，因?yàn)樽詣?dòng)化抄表系統(tǒng)具有采集控制終端可以隨時(shí)了解用戶用電情況、可以遠(yuǎn)距離控制用戶的電表電源、采集控制終端運(yùn)用新技術(shù)，耗電量極小、采集控制終端可以對二十四家用戶的耗電量進(jìn)行管理等多項(xiàng)特點(diǎn)，從而有利于減輕員工的工作強(qiáng)度，減小因人工抄表時(shí)的失誤帶來的誤差等問題。

1.自動(dòng)化抄表系統(tǒng)的基本架構(gòu)

自動(dòng)抄表系統(tǒng)是由集中器、數(shù)據(jù)傳輸通道、電能表、采集器、主站系統(tǒng)這五大主要部分構(gòu)成，可以將它系統(tǒng)地分為硬件、軟件和通訊系統(tǒng)三大部分，每一部分都具有其獨(dú)特的存在理由和功能。

1.1 自動(dòng)抄表系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)

自動(dòng)抄表系統(tǒng)的硬件主要是電壓監(jiān)測模塊、控電模塊、電能表、采集器、顯示模塊與數(shù)據(jù)集中器構(gòu)成，每一部分都有其重要職能，可以準(zhǔn)確對用戶耗電實(shí)況進(jìn)行測量、提取、控制和管理，并且能夠?qū)τ脩舻碾娫撮_關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。

采集器可以與用戶的電能表進(jìn)行連接，獲取用戶最新耗電情況；數(shù)據(jù)集中器可以將用戶的耗電情況進(jìn)行集中， 并對其校檢，然后將耗電情況傳入數(shù)據(jù)庫；電壓監(jiān)測模塊可以實(shí)時(shí)對用戶的電壓情況進(jìn)行監(jiān)測，而且保障用戶在用電過程中的安全問題；控電模塊能夠?qū)τ脩舻碾娫催M(jìn)行自動(dòng)化開關(guān)，如用戶出現(xiàn)因漏電等原因引起火災(zāi)等危及安全的情況或在進(jìn)行電費(fèi)的收繳時(shí)對用戶的電源進(jìn)行控制。

1.2 自動(dòng)抄表系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)

自動(dòng)抄表系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)則是指應(yīng)用軟件、硬件支撐系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，其中應(yīng)用軟件具有監(jiān)管系統(tǒng)的平日工作，與電力供應(yīng)集團(tuán)建立聯(lián)系的功能；硬件支撐系統(tǒng)具有遠(yuǎn)距離控制硬件系統(tǒng)進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并對硬件系統(tǒng)進(jìn)行維修和護(hù)理的功能；數(shù)據(jù)庫具有對用戶的耗電情況進(jìn)行交流、借鑒、提取、校檢的功能。

1.3 自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的通訊系統(tǒng)

通訊系統(tǒng)具有特別重要的作用，具有在硬件系統(tǒng)中、遠(yuǎn)距離控制終端機(jī)和數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳入和輸出的功能，不一樣的通訊手段形成了不同的自動(dòng)抄表，如485總線方式、電力線載波抄表、RS485總線無線抄表、RS485總線載波抄表和CATV網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程抄表。

2.電力營銷中自動(dòng)化抄表系統(tǒng)的應(yīng)用研究

通過調(diào)查不同用戶的耗電情況和需求，對自動(dòng)抄表系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步研發(fā)，研制出適用于不用環(huán)境的自動(dòng)抄表，從而提高了電力營銷水平和效率。

2.1 485總線方式

由采集終端、主站、電表、集中器構(gòu)成的1485總線方式，運(yùn)用RS485總線通信技術(shù)使集中器和采集終端間建立互聯(lián)網(wǎng)，使采集終端與電表建立聯(lián)系。485總線方式運(yùn)用RS485專線通信，其特徵是抄表快速，通訊安全，確保二十四小時(shí)可以隨時(shí)通訊，電表計(jì)量準(zhǔn)確度高，致使在通訊的時(shí)候方便直觀的提取電表上用戶的耗電情況數(shù)據(jù)，從而不會(huì)發(fā)生因人工計(jì)量失誤，然產(chǎn)生多次計(jì)量。但485總線方式也存在著不足之處，因?yàn)?85總線方式必需修建通信線路，而修建通信線路的價(jià)格極高，因此只適合那些電表設(shè)置在一起、修建通信線路便利的地方。

2.2 電力線載波抄表

由載波式電能表、集中器、主站構(gòu)成的電力線載波抄表，運(yùn)用PSTN公用電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)主站和集中器間的遠(yuǎn)距離通訊；運(yùn)用低壓電力線載波通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)集中器與電表的計(jì)量間建立互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)系；運(yùn)用一體化的電力線載波表，電表的計(jì)量準(zhǔn)確度高，致使在通訊的時(shí)候方便直觀的提取電表上用戶的耗電情況數(shù)據(jù)，從而不會(huì)發(fā)生因人工計(jì)量失誤，然產(chǎn)生多次計(jì)量。因?yàn)殡娏€載波抄表運(yùn)用電力線載波通信技術(shù)，不需要修建通信線路，只需要載波表連接電源就可以進(jìn)行使用，安裝方便、以后的維修護(hù)理提供便利，但由于有不間斷的噪音和信號(hào)強(qiáng)度變化幅度大，不能確保在任何時(shí)候進(jìn)行通信等問題，因此目前只適合于不需要遠(yuǎn)距離供電的、電表安裝不集中的，修建困難的貧困、落后地區(qū)。

2.3 RS485總線無線抄表

由無線數(shù)字采集終端、主站、RS485電能表、無線集中器構(gòu)成的RS458總線無線抄表，運(yùn)用PSTN公用電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)主站和集中器間的遠(yuǎn)距離通訊；運(yùn)用短距離無線通信實(shí)現(xiàn)集中器和采集終端間進(jìn)行短距離的無線通信；運(yùn)用RS485總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)采集終端、電表的計(jì)量間建立互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)系；運(yùn)用一體化的電力線載波表，電表的計(jì)量準(zhǔn)確度高，致使在通訊的時(shí)候方便直觀的提取電表上用戶的耗電情況數(shù)據(jù)，從而不會(huì)發(fā)生因人工計(jì)量失誤，然產(chǎn)生多次計(jì)量；運(yùn)用RS485總線，可以與用戶的電表進(jìn)行對接，實(shí)時(shí)觀測用戶的用電情況。RS485總線無線抄表運(yùn)用小區(qū)短距離無線通信，不需要修建通信線路，安裝方便，而且無線與電力線載波相比，無線的通信效果更好，但由于無線不能實(shí)現(xiàn)長距離通信，只能在一百米以內(nèi)，并且中間不能有遮擋物，因此這RS485總線無線抄表只適合于需要遠(yuǎn)距離供電的，電表安裝在一起的，修建困難的普通住宅區(qū)。

2.4 RS485總線載波抄表

由主站、電能表、載波采集終端、集中器構(gòu)成的RS485總線載波抄表，運(yùn)用PSTN公用電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)主站和集中器間的遠(yuǎn)距離通訊；運(yùn)用電力線載波通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)集中器和采集終端間的連接；運(yùn)用RS485總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)采集終端、電表的計(jì)量間建立互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)系。RS485總線運(yùn)用電力線載波通信，不需要修建另外的通信線路，安裝簡單，修建便利，但由于有不間斷的噪音，信號(hào)強(qiáng)度變化幅度大，不能確保在任何時(shí)候進(jìn)行通信，通信條件惡劣，而且因時(shí)間地點(diǎn)和調(diào)試方法的變化，都能夠影響載波通信的接收性和精確性等問題，因此RS485總線載波抄表只能適合于不需要遠(yuǎn)距離供電的、修建困難的、用戶耗電量低的、電表安裝在一起的貧困、落后地區(qū)。

2.5 CATV網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程抄表

CATV網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)與其他抄表系統(tǒng)進(jìn)行對比，更具有其優(yōu)勢，因?yàn)樗幌衿渌硐到y(tǒng)沒有受距離影響的問題，沒有信號(hào)干擾問題，致使數(shù)據(jù)在傳入時(shí)安全、可靠，無丟失的危險(xiǎn)；不需要重新安裝電表、網(wǎng)絡(luò)的接入口和電表距離很近，不需要重新修建網(wǎng)絡(luò)和布線，減少資金消耗；采用最新的采集終端，能夠隨時(shí)對用戶耗電量進(jìn)行提取和保存，為以后體用做準(zhǔn)備，能更有效的對用戶進(jìn)行遠(yuǎn)距離管理，進(jìn)行停送電功能；能適合多種不同的環(huán)境，如城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村、公變臺(tái)區(qū)等截然不同的耗電環(huán)境；能夠運(yùn)用CATV網(wǎng)絡(luò)閉路電視系統(tǒng)，在用戶的電視上發(fā)送電費(fèi)繳費(fèi)通知，而用戶更是可以透過機(jī)頂盒，直接在電視上進(jìn)行電費(fèi)繳費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了抄表、通知、繳費(fèi)的一體化；能夠通過機(jī)頂盒給用戶傳輸最新的用電信息，提高用戶的節(jié)電意識(shí)……CATV網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程抄表是眼下最有效、可靠的抄表手段。

3.總結(jié)

智能儀表技術(shù)的投入應(yīng)用，使得技術(shù)不斷地向數(shù)字化、智能化、自動(dòng)化發(fā)展，自動(dòng)抄表系統(tǒng)也在電力營銷中得到廣泛應(yīng)用，因?yàn)樽詣?dòng)抄表系統(tǒng)具有有效時(shí)間長，精準(zhǔn)率高的特徵，在電力營銷中的運(yùn)用中，有效的解決了用戶電表計(jì)量數(shù)據(jù)巨大，無法準(zhǔn)確采集的問題和變動(dòng)頻繁、內(nèi)外聯(lián)系多的問題等，有利于減少員工的工作量，有利于抄表、通知、繳費(fèi)的快速、準(zhǔn)確和便利化，有利于電力營銷水平和效益的提高，有利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速增長和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙蓉.自動(dòng)抄表系統(tǒng)應(yīng)用與電力營銷[J]. 科技風(fēng)，2010，10：257.

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關(guān)鍵詞：VBA；異構(gòu)數(shù)據(jù)源；PPT；自適應(yīng)讀寫

中圖分類號(hào)：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

文章編號(hào)：16727800（2017）004015204

0引言

VBA（Visual Basic for Applications）是微軟開發(fā)的在其桌面應(yīng)用程序中執(zhí)行通用的自動(dòng)化任務(wù)的編程語言，主要用來擴(kuò)展Windows的應(yīng)用程序功能。其中，PowerPoint作為Windows的應(yīng)用軟件之一，在教育培訓(xùn)、工作匯報(bào)等領(lǐng)域有著舉足輕重的地位，通常使用VBA對其進(jìn)行二次開發(fā)[1]。本文主要根據(jù)筆者的實(shí)際工作項(xiàng)目需求，重點(diǎn)探索基于VBA的異構(gòu)數(shù)據(jù)源自適應(yīng)讀寫技術(shù)的可行性實(shí)施方案。

1問題提出 在信息化教學(xué)過程中，實(shí)用性微課、PPT等是主要的輔助教學(xué)資源。其中，PPT因?yàn)椤昂唵巍?shí)用、高效”的特點(diǎn)，深得教師與學(xué)生喜愛。在實(shí)際課堂教學(xué)中，經(jīng)常需要實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)，有時(shí)還需要實(shí)時(shí)分析學(xué)情，以便及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，提高課堂教學(xué)的有效性。如果可以在PPT中附加簡易的測驗(yàn)功能，為學(xué)情分析提供可靠的數(shù)據(jù)，將有助于實(shí)現(xiàn)解決問題草根化、實(shí)現(xiàn)方法平民化，有利于推廣與分享。在PPT中實(shí)現(xiàn)簡易的測驗(yàn)功能，離不開數(shù)據(jù)讀寫。其中，如何實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)源的自適應(yīng)讀寫，是需要解決的技術(shù)問題之一。2基于VBA的常用異構(gòu)數(shù)據(jù)源2.1XML XML是一種用于標(biāo)記電子文件使其具有結(jié)構(gòu)性的標(biāo)記語言，是保存數(shù)據(jù)的常用方法之一。它雖然不像Oracle、SQL Server等數(shù)據(jù)庫擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析能力，但XML文件極其簡單，易于被任何應(yīng)用程序讀寫。因此，XML文件是各種應(yīng)用程序之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、交換最常用的格式。2.2XLS（或XLSX） XLS（或XLSX，下文以XLS為例），是一種常用的電子表格格式，可以使用Microsoft Excel打開，其廣泛地應(yīng)用于管理、統(tǒng)計(jì)等眾多領(lǐng)域，也常用于保存數(shù)據(jù)。目前，絕大多數(shù)應(yīng)用系統(tǒng)都支持XLS（或XLSX）文件的導(dǎo)入與導(dǎo)出，在辦公自動(dòng)化中發(fā)揮著重要作用。2.3TXT TXT是最常見的一種文件格式，在DOS時(shí)代的應(yīng)用就已很多，主要用于保存文本信息（含數(shù)據(jù)）。它的優(yōu)勢是：體積小、存儲(chǔ)簡單方便、不會(huì)中毒，是計(jì)算機(jī)和很多移動(dòng)設(shè)備的通用格式。因此，對于小數(shù)據(jù)量而言，選擇TXT進(jìn)行保存也是一種可行方案。3基于VBA的異構(gòu)數(shù)據(jù)源自適應(yīng)讀寫技術(shù)3.1基本原理

3.1.1開發(fā)環(huán)境 作為一種編程語言，VBA在Office軟件中的應(yīng)用非常成功，深得開發(fā)者與使用者喜愛。在Office軟件中基于VBA進(jìn)行二次開發(fā)是一種非常高效的開發(fā)手段，例如：基于WORD開發(fā)各類自動(dòng)生成的申報(bào)表，基于EXCEL開發(fā)各類小型管理系統(tǒng)，基于PPT開發(fā)附加于課件的測驗(yàn)系統(tǒng)等[2]。下文以Microsoft Office PowerPoint為開發(fā)環(huán)境，簡述基于VBA的異構(gòu)數(shù)據(jù)源自適應(yīng)讀寫技術(shù)的基本原理與實(shí)現(xiàn)方法。

3.1.2基本原理 對于常見的異構(gòu)數(shù)據(jù)源XML、XLS、TXT，基于VBA的異構(gòu)數(shù)據(jù)源自適應(yīng)讀寫技術(shù)的基本原理如圖1所示。

其中，按異構(gòu)數(shù)據(jù)源（XML、XLS、TXT）被筆者課題研究過程中其它應(yīng)用程序讀寫的概率決定優(yōu)先級(jí)。

3.1.3自適應(yīng)選擇數(shù)據(jù)源 在VBA中，主要利用Dir（）函數(shù)進(jìn)行判斷，然后依據(jù)優(yōu)先級(jí)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)讀寫，其基本原理如圖2所示。

通用性示例代碼如下：

myselect = 0 If Dir（"mytk.xml"， vbNormal） "" Then myselect = 1 Else If Dir（"mytk.xls"， vbNormal） "" Then myselect = 2 Else If Dir（"mytk.txt"， vbNormal） "" Then myselect = 3 End If End If End If 說明：變量myselect的值決定系統(tǒng)讀入的是哪一種數(shù)據(jù)源，0表示沒有合適的數(shù)據(jù)源，1表示XML，2表示XLS，3表示TXT。3.2基于VBA的讀入技術(shù)

3.2.1XML文件讀入 在VBA中，主要利用MSXML.DOMDocument對象讀入XML文件，其基本原理如圖3所示。

通用性示例代碼如下：

Set objDOM = CreateObject（"MSXML.DOMDocument"） objDOM.Load （"mytk.xml"） objDOM.async = False Set ns1= objDOM.SelectNodes（"http://tm"） For i = 1 To ns.Length mytm（i） = ns1.Item（i - 1）.ChildNodes（0）.Text Next Set objDOM = Nothing

3.2.2XLS文件讀入 在VBA中，主要利用Excel.Application對象讀入XLS文件[4]，其基本原理如圖4所示。

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【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化技術(shù)；自動(dòng)化控制理論；發(fā)展；趨勢

引言

本文主要介紹了自動(dòng)化技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展及發(fā)展趨勢，所謂的自動(dòng)化控制技術(shù)是指通過一定的控制功能對工業(yè)生產(chǎn)的全過程進(jìn)行自動(dòng)控制的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)所要達(dá)到的控制目標(biāo)，保證工業(yè)生產(chǎn)的有序化。自動(dòng)化控制技術(shù)通過一定的控制功能對生產(chǎn)中的溫度、壓力和濕度等進(jìn)行自動(dòng)化控制，已成了工業(yè)生產(chǎn)中的重要控制手段。傳統(tǒng)的人工控制與現(xiàn)代的自動(dòng)化控制，無論是工作原理或者效果等有很大的區(qū)別，現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)中想要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，操作人員必須具備熟練的自動(dòng)化技能技巧，還要制定合理的自動(dòng)化控制方案。

1 自動(dòng)化技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展

在早期的控制理論中，用傳遞函數(shù)來描述系統(tǒng)的輸入-輸出關(guān)系，主要研究單輸入-單輸出的系統(tǒng)。控制論誕生初期，普通的科技人員沒有計(jì)算機(jī)作為計(jì)算工具，控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)主要依靠手工計(jì)算和一些圖表的幫助。因而，在早期的控制理論中，人們設(shè)計(jì)了各種各樣的圖表和曲線，如伯德（Bode）圖、奈奎斯特（Nyquist）圖、尼柯爾斯（Nichols）圖以及M圓等，用頻域法作為控制系統(tǒng)的輔助分析方法。把這一時(shí)期的控制論稱為經(jīng)典控制理論。

20世紀(jì)60～70年代，由于計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，推動(dòng)了空間技術(shù)的發(fā)展，控制系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，單輸入-單輸出的傳遞函數(shù)已不能描述現(xiàn)在的復(fù)雜系統(tǒng)，這時(shí)出現(xiàn)了狀態(tài)空間法。它采用狀態(tài)空間描述取代了先前的傳遞函數(shù)那種外部輸入輸出描述，對系統(tǒng)的分析直接在時(shí)間域內(nèi)進(jìn)行，集中表現(xiàn)為用系統(tǒng)的內(nèi)部研究代替了外部研究，從而大大地?cái)U(kuò)充了所能處理問題的范圍。在狀態(tài)空間法的基礎(chǔ)上，提出了能控性、能觀性的概念，從而形成了現(xiàn)代控制理論。

隨著計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展，涌現(xiàn)出一批新型的控制策略，這些控制策略結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不借助于計(jì)算機(jī)根本無法實(shí)現(xiàn)。這些控制策略有些已經(jīng)成為自動(dòng)控制理論的重要分支。例如，自適應(yīng)控制、預(yù)測控制、智能控制、魯棒控制、最優(yōu)控制等。當(dāng)使用這些控制策略對系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)，所面臨的設(shè)計(jì)和校正的任務(wù)就是根據(jù)希望的系統(tǒng)性能指標(biāo)，研究、設(shè)計(jì)這些控制策略的結(jié)構(gòu)和參數(shù)了。把這一時(shí)期的控制理論稱為超現(xiàn)代控制理論。

2 自動(dòng)化控制的基本原理

自動(dòng)化控制基本原理可通過前饋控制和反饋控制兩個(gè)詞來表現(xiàn)。前饋控制是建立在干擾量得基礎(chǔ)之上的，控制量會(huì)由于干擾量得變化而發(fā)生變動(dòng)，預(yù)先施加一個(gè)作用用以對干擾量加以抵消，使被控量保持恒定，不受干擾量的影響。反饋控制是建立在被控量偏差的基礎(chǔ)之上的，當(dāng)被控量發(fā)生改變時(shí)，控制器機(jī)構(gòu)會(huì)接收到的反饋信號(hào)進(jìn)行輸出控制反應(yīng)，對變化進(jìn)行調(diào)整，也就是說只有控制量變化，才會(huì)有反饋控制的輸出。但是無論是前饋控制還是反饋控制，目的都是一致的，都是為了被控量按照任務(wù)要求穩(wěn)定輸出。

3 自動(dòng)化控制的發(fā)展趨勢

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，自動(dòng)化控制技術(shù)在已有的技術(shù)成果的基礎(chǔ)上，也呈現(xiàn)出以下良好的發(fā)展趨勢。

1）自動(dòng)化控制系統(tǒng)的復(fù)雜化。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，為了跟隨高新技術(shù)發(fā)展的步伐，滿足各行業(yè)領(lǐng)域的需要，自動(dòng)化控制系統(tǒng)必將朝著大規(guī)?；?、復(fù)雜化得方向發(fā)展。自動(dòng)化控制系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，其建模和仿真的工作任務(wù)也將面臨越來越多的困難。系統(tǒng)的建模涉及范圍廣泛，模型的轉(zhuǎn)換、分辨率、模型之間的融合集成都是亟待解決的問題。

2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和算法的優(yōu)化。自動(dòng)化控制系統(tǒng)在應(yīng)用和發(fā)展中，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方向朝著分布式分層遞階控制發(fā)展前進(jìn)，隨著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展，控制算法也隨之發(fā)展進(jìn)化。

3）混雜控制系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用。最近幾年，混雜控制系統(tǒng)迅速發(fā)展，很快受到行業(yè)的關(guān)注和重視，很多專家學(xué)者致力于該理論的研究?；祀s控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是通過一個(gè)框架結(jié)構(gòu)的建立，將離散系統(tǒng)和連續(xù)系統(tǒng)加以綜合，在框架內(nèi)部進(jìn)行集成分析，形成一個(gè)綜合優(yōu)化的系統(tǒng)。混雜控制系統(tǒng)綜合數(shù)學(xué)、人工智能等多種學(xué)科技術(shù)，是自動(dòng)化控制學(xué)科發(fā)展的里程碑。

4）非線性控制系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用。在控制領(lǐng)域總，非線性控制系統(tǒng)理論一直備受關(guān)注，發(fā)展迅速。在未來的技術(shù)發(fā)展中，非線性控制系統(tǒng)以清晰的模型為基礎(chǔ)，朝著更簡單化、更實(shí)用化、高性能化得方向發(fā)展。

5）智能化控制系統(tǒng)。現(xiàn)今智能化控制系統(tǒng)已經(jīng)逐漸興起，并且表現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢。在未來自動(dòng)化控制的發(fā)展中，智能化系統(tǒng)能夠?qū)?fù)雜化得大規(guī)模的工業(yè)過程進(jìn)行自動(dòng)化、智能化的全程控制和決策。未來計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，為智能化控制系統(tǒng)提供技術(shù)支持和保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]秦世引.展示面向21世紀(jì)自動(dòng)化新技術(shù)的IFAC[J].自動(dòng)化信息，2012（6）：30-40.

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電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)的主要課程

主要課程有電路原理、電子技術(shù)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)基礎(chǔ)、過程工程基礎(chǔ)、電機(jī)與電力拖動(dòng)基礎(chǔ)、電機(jī)與電力拖動(dòng)自動(dòng)控制技術(shù)、單片機(jī)原理與應(yīng)用、電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制理論、信號(hào)與系統(tǒng)分析、過程檢測及儀表、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、過程控制、運(yùn)動(dòng)控制、系統(tǒng)辨識(shí)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、系統(tǒng)工程導(dǎo)論、復(fù)變函數(shù)與積分變換、自動(dòng)化概論、嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)。

專業(yè)核心課程與主要實(shí)踐環(huán)節(jié)：電工基礎(chǔ)、電子技術(shù)、電機(jī)拖動(dòng)基礎(chǔ)、電力電子技術(shù)、工廠供電技術(shù)、工廠電氣控制技術(shù)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、單片機(jī)與接口技術(shù)、PLC技術(shù)應(yīng)用、檢測技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、金工實(shí)習(xí)、電工實(shí)習(xí)、電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)、電氣控制課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)實(shí)習(xí)(設(shè)計(jì))等，以及各校的主要特色課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)。

電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)有哪些

電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)主要培養(yǎng)掌握電氣技術(shù)、電力自動(dòng)化技術(shù)、各種電氣設(shè)備及自動(dòng)化設(shè)備的基本原理和分析方法，能夠從事供用電、各類電氣設(shè)備、電氣控制及自動(dòng)化系統(tǒng)的安裝、設(shè)計(jì)、調(diào)試、維護(hù)、技術(shù)改造、產(chǎn)品開發(fā)和技術(shù)管理的高級(jí)技術(shù)應(yīng)用性專門人才。

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【關(guān)鍵詞】DF100A型100kW發(fā)射機(jī) 自動(dòng)化原理 故障分析

1 DF100A型100kW短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)基本原理

1.1 DF100A型100kW短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

DF100A型100kW短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)采用上位機(jī)、下位機(jī)數(shù)據(jù)服務(wù)器模式，由1臺(tái)上位機(jī)和1臺(tái)下位機(jī)組成一個(gè)系統(tǒng)來控制1臺(tái)發(fā)射機(jī)。控制室內(nèi)有1臺(tái)服務(wù)器與上位機(jī)相連，上位機(jī)不參與控制發(fā)射機(jī)，只能通過它向下位機(jī)提供校時(shí)、設(shè)置天線、播出語言和向下位機(jī)發(fā)送發(fā)射機(jī)運(yùn)行圖。即上位機(jī)將節(jié)傳機(jī)房下發(fā)的運(yùn)行圖接受后下載到下位機(jī)，由下位機(jī)對發(fā)射機(jī)的播音頻率進(jìn)行控制。上位機(jī)只監(jiān)視所有發(fā)射機(jī)的頻率、天線、語言、功率、調(diào)幅度以及發(fā)射機(jī)當(dāng)前的各級(jí)表值，交換機(jī)與臺(tái)內(nèi)局域網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)反饋。DF100A發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)框圖如圖1所示。

1.2 自動(dòng)化調(diào)諧軟件實(shí)現(xiàn)原理

自動(dòng)調(diào)諧功能是DF100A型100kW短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)的核心，由高前調(diào)諧、高末調(diào)諧、高末調(diào)載、高末槽路電感前棒、高末槽路電感頂棒、高末槽路電感后棒、諧波濾波器、平衡/不平衡轉(zhuǎn)換器這八路馬達(dá)及其電路和伺服系統(tǒng)組成，調(diào)諧邏輯程序分為高前調(diào)諧和高末調(diào)諧兩大部分，以下詳細(xì)介紹該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高前調(diào)諧、高末調(diào)諧的基本原理。

1.2.1 高前調(diào)諧

DF100A型100kW短波發(fā)射機(jī)的高前級(jí)采用4CX3000A陶瓷四極管，柵地電路，屏極槽路為并聯(lián)諧振回路，負(fù)載是高末柵極回路，當(dāng)高前屏極槽路處于正調(diào)諧時(shí)高前級(jí)的效率最高，屏極負(fù)載接近于純阻抗，此時(shí)高前的陰流應(yīng)為最小，高末柵流最大。根據(jù)此原理在自動(dòng)調(diào)諧時(shí)方法為：計(jì)算機(jī)粗調(diào)+鑒相器調(diào)諧+脈沖驅(qū)動(dòng)調(diào)諧；實(shí)現(xiàn)的步驟為：首先由發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫中保存的數(shù)據(jù)（每個(gè)波段最少存有3個(gè)數(shù)據(jù)），檢查是否有該輸入頻率的參數(shù)，如有則將其自動(dòng)調(diào)出該頻率所對應(yīng)的馬達(dá)參數(shù)并驅(qū)動(dòng)馬達(dá)到位，如該頻率不在數(shù)據(jù)庫中，則根據(jù)頻率與數(shù)據(jù)庫的對應(yīng)關(guān)系計(jì)算出高前相應(yīng)的位置，使馬達(dá)初步到位；其次，在有高壓時(shí)進(jìn)行下一步調(diào)諧工作，由于不使用鑒相器，直接采用計(jì)算機(jī)脈沖驅(qū)動(dòng)調(diào)諧。調(diào)諧判斷依據(jù)是：高末柵流最大，高前的陰流應(yīng)為最小。通過采用脈沖驅(qū)動(dòng)調(diào)諧，最佳調(diào)諧點(diǎn)后，高前調(diào)諧結(jié)束。

1.2.2 高末調(diào)諧

DF100A型100kW短波發(fā)射機(jī)的高末級(jí)采用了4CV100000C的電子管，屏極網(wǎng)絡(luò)則采用了π倒L型的網(wǎng)絡(luò)，但是需調(diào)整元器件較多，有調(diào)諧電容和波段電感以及調(diào)載電容電感、諧波濾波器和平衡轉(zhuǎn)換器。其中任何一個(gè)調(diào)諧元器件參數(shù)有變化都會(huì)影響到高末屏極網(wǎng)絡(luò)的諧振點(diǎn)，所以自動(dòng)調(diào)諧的核心是要確定怎樣的調(diào)諧邏輯，然而實(shí)現(xiàn)調(diào)諧邏輯的關(guān)鍵是怎樣判斷諧振點(diǎn)。原理上看當(dāng)高末屏極網(wǎng)絡(luò)處在諧振點(diǎn)時(shí)，高末電子管的負(fù)載會(huì)接近到純阻抗，此時(shí)高末級(jí)的屏流會(huì)到最小，簾柵電流則會(huì)到最大。就是說中和良好的情況下它在諧振時(shí)簾柵流最大和屏流最小會(huì)同時(shí)出現(xiàn)。因此DF100A自動(dòng)調(diào)諧時(shí)的參考點(diǎn)就選擇了簾柵流最大時(shí)為諧振主要的判斷依據(jù)，高末屏流最小時(shí)為輔助依據(jù)。

實(shí)現(xiàn)方法分兩步走：第一步要初始定位，根據(jù)輸入的新舊頻率來決定，如果輸入的頻率是已有的頻率，同時(shí)在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫中能查到，那就直接調(diào)出該頻率相對應(yīng)馬達(dá)參數(shù)并且驅(qū)動(dòng)馬達(dá)到位；如果輸入的頻率在數(shù)據(jù)庫中沒有存在，系統(tǒng)認(rèn)為是新頻率，會(huì)采用折線定位法。第二步是精確定位，運(yùn)用逐步逼近法，就是在第一步完成后，記下此時(shí)的高末簾柵流大小Ig21以及馬達(dá)位置A，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)一步同時(shí)記錄下高末簾柵流的大小Ig22和馬達(dá)位置B，比較兩者的大小，如是Ig22大于Ig21則方向是正確的，并用Ig22、B的值取代Ig21、A的值，繼續(xù)同方向驅(qū)動(dòng)馬達(dá)再轉(zhuǎn)動(dòng)一步；同樣的判斷和處理，直到Ig22小于Ig21，這時(shí)馬達(dá)位置A就是高末簾柵流最大位置，這就是高末諧振點(diǎn)的位置，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)到達(dá)此處，調(diào)諧結(jié)束。

圖2：高末調(diào)載流程圖

圖2的5.7、5.8是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，在不同的發(fā)射機(jī)上不一樣，系統(tǒng)中有設(shè)置界面的，可根據(jù)情況設(shè)置。負(fù)載阻抗匹配的優(yōu)劣由高末輸出功率的大小決定，當(dāng)阻抗匹配優(yōu)時(shí)屏極效率最高，高末屏流恰當(dāng)，且入射功率符合要求；當(dāng)阻抗匹配劣時(shí)情況分為：①高末屏流大，但入射功率不夠，負(fù)載重；②高末屏流小且入射功率不夠，負(fù)載輕；因此，將高末屏流大小作為判斷高末負(fù)載輕重的主要條件，入射功率為輔助條件，高末屏流的大小以經(jīng)驗(yàn)值作為參考。

方法為兩個(gè)步驟：初始定位與高末調(diào)諧實(shí)現(xiàn)方法的第一步一致；第二步根據(jù)設(shè)定的經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行負(fù)載校正。實(shí)現(xiàn)運(yùn)行邏輯流程如圖2所示。

諧波濾波器和波段電感對每個(gè)頻率來說都有一個(gè)確定位置，當(dāng)輸入一個(gè)頻率時(shí)，計(jì)算機(jī)都會(huì)根據(jù)頻率與波段電感、諧波濾波器的位置關(guān)系自動(dòng)找到相應(yīng)點(diǎn)。

以反射功率最小為條件判斷反射功率的調(diào)整，通過平衡轉(zhuǎn)換器的補(bǔ)償電容來實(shí)現(xiàn)調(diào)整。實(shí)現(xiàn)方式與高末調(diào)諧的基本一致，它尋求的是反射功率的最小點(diǎn)。

2 自動(dòng)化典型故障分析處理

2.1 調(diào)高壓超時(shí)

故障現(xiàn)象：自動(dòng)開機(jī)，低功率狀態(tài)，升功率指示燈一直亮，10秒后落高壓，升功率指示燈滅，同時(shí)報(bào)警顯示“調(diào)高壓超時(shí)”。

故障分析：自動(dòng)化開機(jī)，只要不是新頻率或新天線，都會(huì)按設(shè)置好的低功率10kV開始調(diào)諧。檢查高壓是否為10kV，如果不是，那么就會(huì)升功率，直到自動(dòng)化讀的值為10kV。如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（10秒）沒有升到10kV，自動(dòng)化會(huì)報(bào)警顯示高壓超時(shí)故障。

故障原因：①自動(dòng)化取樣正常，檢查自動(dòng)化控制升功率的線路，P32C32板擴(kuò)展接口板繼電器板及相應(yīng)接線。在半自動(dòng)界面點(diǎn)“升功率接鈕”，看繼電器板K7繼電器是否吸會(huì)，再檢查K7輸出控制線是否有松動(dòng)。②自動(dòng)化高壓取樣不正常，包括沒有取樣或取樣偏小。在沒有取樣的情況，有可能取樣電阻燒壞或取樣線松動(dòng)，自動(dòng)化讀不到值，判斷高壓為零，就會(huì)一直升功率，當(dāng)超過10秒，就報(bào)高壓超時(shí)故障。

故障處理：對于取樣偏大故障，如果是人為造成的，重新核準(zhǔn)自動(dòng)化表值。如果不是，一般是高壓取樣通路接觸不良。對于沒有取樣的故障，可以打開2單元的門，合高壓用萬用表測量取樣小接口板J1-5、6端電壓，如果電壓為零，說明是前級(jí)故障；如果有電壓，說明是后級(jí)故障。檢查小接口板濾波墻信號(hào)調(diào)理板813卡的網(wǎng)線，看是否松動(dòng)或網(wǎng)線不通。一般是松動(dòng)的現(xiàn)象比較多，也可能是通路板卡損壞。

2.2 高末調(diào)諧超時(shí)

故障現(xiàn)象：自動(dòng)化上高壓，10kV調(diào)諧高前正常，自動(dòng)化界面可以看到負(fù)載和調(diào)諧馬達(dá)不停轉(zhuǎn)動(dòng)，20秒后自動(dòng)化報(bào)警顯示“高末調(diào)諧超時(shí)”故障。

故障分析：自動(dòng)化10kV調(diào)諧是依據(jù)設(shè)置好的高末屏流參數(shù)來調(diào)整的，當(dāng)規(guī)定調(diào)諧的時(shí)間（20秒）內(nèi)沒有把高末屏流調(diào)整在設(shè)定的范圍時(shí)，自動(dòng)化報(bào)警顯示調(diào)諧超時(shí)故障。故障原因：

（1）調(diào)諧或負(fù)載馬達(dá)參數(shù)設(shè)置不對。當(dāng)某項(xiàng)顯示力度或步長過小時(shí)，馬達(dá)雖能驅(qū)動(dòng)，但每次驅(qū)動(dòng)走的距離太小。如果這時(shí)10kV狀態(tài)下屏流離設(shè)定值較遠(yuǎn)，自動(dòng)化需很長的時(shí)間才能調(diào)整到設(shè)定值，這有可能超過規(guī)定的調(diào)諧時(shí)間，于是報(bào)警顯示調(diào)諧超時(shí)故障。

（2）調(diào)諧馬達(dá)或負(fù)載馬達(dá)線路故障。使自動(dòng)化的輸出信號(hào)沒有送到相應(yīng)的馬達(dá)板，在規(guī)定的時(shí)間里不能調(diào)好高末屏流，于是報(bào)警顯示調(diào)諧超時(shí)故障。

（3）屏流不正常。當(dāng)屏流取樣不準(zhǔn)或沒有時(shí)，自動(dòng)化在規(guī)定的時(shí)間不能調(diào)好高末屏流，于是報(bào)警顯示調(diào)諧超時(shí)故障。處理：

（1）重新設(shè)置好馬達(dá)參數(shù)。

（2）處理故障馬達(dá)線路。

（3）校準(zhǔn)屏流取樣值。

以上是DF100A型100kW短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化常見故障，根據(jù)分析，

產(chǎn)生此故障的原因可能出現(xiàn)在以下幾個(gè)部位：

（1）通路板卡損壞。

（2）馬達(dá)參數(shù)設(shè)置。

（3）電纜連接故障。

（4） 馬達(dá)或取樣線路問題。

3 結(jié)束語

總之，通過對DF100A型100kW短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)分析，加深了自動(dòng)化倒頻調(diào)諧原理的理解及常見故障處理，提升了對發(fā)射機(jī)的維護(hù)能力，便于發(fā)射機(jī)的可靠穩(wěn)定的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]郭寶璽.大功率新型短波發(fā)射機(jī)射放技術(shù)[Z].北京：無線局教育處，1996.

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篇6

關(guān)鍵詞:配電自動(dòng)化; 基本原理; 主要功能; 應(yīng)用效果; 注意問題

中圖分類號(hào)：TM421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、配電自動(dòng)化技術(shù)的基本原理

配電自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)管理、配電運(yùn)行自動(dòng)化，以信息技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合利用各項(xiàng)技術(shù)的科學(xué)。發(fā)展好配電自動(dòng)化，運(yùn)行管理人員就能從繁忙的事務(wù)中減輕任務(wù)，一些人為操作失誤所引起的事故也能夠在很大程度上得到避免，能夠大幅提高配電穩(wěn)定性、可靠性以及安全性。配電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，既可以提高電能的利用率，也能提高勞動(dòng)生產(chǎn)力，能耗也能大幅降低，在經(jīng)濟(jì)上也能帶來很大利益。而且由于配電系統(tǒng)的模塊化、集成化設(shè)計(jì)，在管理運(yùn)行的維護(hù)上更加方便，成本也更低。

配電自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)在沒有人或較少人的參與下，電力系統(tǒng)的配電環(huán)節(jié)所承擔(dān)的功能很好地實(shí)現(xiàn)。配電自動(dòng)化跟大多數(shù)的其他自動(dòng)化技術(shù)一樣，都主要是信息的自動(dòng)處理、傳輸，而后實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)配電部分的控制。相比普通的配電系統(tǒng)，配電自動(dòng)化系統(tǒng)在控制、管理以及運(yùn)行方面都有巨大的優(yōu)勢，能夠更好地應(yīng)對負(fù)荷增加、電力網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜化以及節(jié)能減排等因素帶來的挑戰(zhàn)，以實(shí)現(xiàn)配電持續(xù)低耗、高效、可靠運(yùn)行。在實(shí)現(xiàn)的可能性方面，通信技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)，以及自動(dòng)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，為配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提供了技術(shù)支持。所以，配電自動(dòng)化是一項(xiàng)綜合運(yùn)用各項(xiàng)技術(shù)的復(fù)雜科學(xué)。

配電自動(dòng)化系統(tǒng)有三個(gè)發(fā)展階段，第一階段是基于自動(dòng)化開關(guān)設(shè)備相互配合的配電自動(dòng)化階段，第二階段是基于通信網(wǎng)絡(luò)、后臺(tái)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和饋線終端單元的配電自動(dòng)化系統(tǒng)，第三階段的配電自動(dòng)化系統(tǒng)是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的。配電自動(dòng)化經(jīng)過發(fā)展，其內(nèi)容大致可以分為以下幾個(gè)方面: 一是饋線自動(dòng)化，即配電線路自動(dòng)化; 二是變電站自動(dòng)化，此處僅指其與配電有關(guān)的變電站; 三是配電管理自動(dòng)化; 四是用戶自動(dòng)化。

二、配電自動(dòng)化技術(shù)的主要功能

配電自動(dòng)化最主要的功能可以概括為利用自動(dòng)化技術(shù)綜合全面管理配電系統(tǒng)，改善普通的配電系統(tǒng)的不足之處，完善普通配電結(jié)構(gòu)的功能，使整個(gè)電力系統(tǒng)更好地運(yùn)行，為用戶可靠供電。

配電自動(dòng)化功能很多，主要是采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行控制，監(jiān)控配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)配電系統(tǒng)中存在的問題，管理好配電設(shè)備，維護(hù)好設(shè)備安全，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)的結(jié)果，做好檢修管理，停電管理，負(fù)荷管理，通過對自動(dòng)化設(shè)備的建設(shè)，完善計(jì)量計(jì)費(fèi)功能，將數(shù)據(jù)上傳網(wǎng)絡(luò)，并在網(wǎng)絡(luò)分析，使配電系統(tǒng)的工作管理，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，營業(yè)管理及相關(guān)系統(tǒng)通信的功能完成更加簡便可行。以上所有這些功能完成所需要的信息很多，包括配電系統(tǒng)中配電網(wǎng)的運(yùn)行實(shí)時(shí)信息、各種設(shè)備的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)、備品備件、用戶信息等各類信息。配電自動(dòng)化系統(tǒng)可以是集中式，模塊化式的系統(tǒng)，建立一個(gè)配電管理自動(dòng)化主站，實(shí)行對整個(gè)配電網(wǎng)的各種設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并和配電線路自動(dòng)化、用戶自動(dòng)化、變電站自動(dòng)化集成為一個(gè)系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)就是配電管理系統(tǒng)。

三、配電自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用效果

長期以來，國內(nèi)外的著名專家學(xué)者對配電自動(dòng)化進(jìn)行了深入研究，獲得了大量的成果，現(xiàn)在配電自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)基本成型，只是還有很多細(xì)節(jié)的地方需要完善和改進(jìn)，這項(xiàng)任務(wù)也沒有想象的那么輕松，還需要我們電力系統(tǒng)工程領(lǐng)域工作人員的一致努力，才能最大程度地實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化，為我國電力建設(shè)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。配電自動(dòng)化對電力系統(tǒng)有許多的收益，從收益特征上看，隱性明顯多于顯性。發(fā)展至今，配電自動(dòng)化系統(tǒng)取得的應(yīng)用效果有以下幾方面。

1 經(jīng)濟(jì)效益方面

配電系統(tǒng)的自動(dòng)化效果收益有直接效益和間接效益兩種。配電系統(tǒng)的自動(dòng)化將很大程度上提高供電質(zhì)量，減小故障處理時(shí)間和設(shè)備停電時(shí)間，最大限度地發(fā)揮配電系統(tǒng)的作用，保證企業(yè)生產(chǎn)正常進(jìn)行。不僅為電力系統(tǒng)本身帶來經(jīng)濟(jì)效益，也會(huì)為用戶企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益。

2 社會(huì)效益方面

自動(dòng)化的配電系統(tǒng)能夠大幅提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)水平，縮減工作人員的勞動(dòng)時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度，使配電系統(tǒng)的運(yùn)行更可靠，不至于因?yàn)橥话l(fā)大面積停電給社會(huì)交通、金融、企業(yè)、醫(yī)院、學(xué)校等各行各業(yè)的正常進(jìn)行帶來障礙。

四、發(fā)展配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)注意的幾個(gè)問題

配電自動(dòng)化技術(shù)在飛速發(fā)展，我們在發(fā)展的同時(shí)應(yīng)該注意到發(fā)展帶來的問題，并在今后的發(fā)展方向上避免類似的問題，使配電自動(dòng)化技術(shù)能向更深層次和更完善的方向發(fā)展。發(fā)展配電自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)該注意到以下一個(gè)問題: 一是做好規(guī)劃，不但要做好配電自動(dòng)化的規(guī)劃，還要做好配網(wǎng)的一次系統(tǒng)的規(guī)劃，在發(fā)展的同時(shí)，要全面考慮各種因素，多設(shè)計(jì)好備用方案，堅(jiān)持分階段，分塊實(shí)施的原則，在總體上，有個(gè)發(fā)展綱領(lǐng)指引配電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展; 二是要著重考慮配電自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不僅要保證原先的配電設(shè)備安全穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，更要保證自動(dòng)化監(jiān)控實(shí)施設(shè)備、數(shù)據(jù)采集、信息傳遞設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行; 三是自動(dòng)化的設(shè)備的建設(shè)在經(jīng)濟(jì)成本上應(yīng)該可行，而且建設(shè)好的自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行對于本身的配電系統(tǒng)設(shè)備和線路不會(huì)有干擾; 四是加強(qiáng)配電自動(dòng)化軟件的開發(fā)，使得配電自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)更加簡便。

五、結(jié)語

目前我國正大力改造電網(wǎng)，配電自動(dòng)化是我國配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然方向，其發(fā)展是建設(shè)智能電網(wǎng)和堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的基礎(chǔ)。配電自動(dòng)化不僅在我國引起了重視，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家中，配電系統(tǒng)自動(dòng)化也受到了廣泛的關(guān)注，配電自動(dòng)化系統(tǒng)具有自動(dòng)化水平高、管理功能強(qiáng)、實(shí)時(shí)性好等優(yōu)點(diǎn)，效益顯著，必須堅(jiān)定不移地建設(shè)配電自動(dòng)化管理系統(tǒng)。

【參考文獻(xiàn)】

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2.張偉林，宋修臣．淺談電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性測試的方法［J］．中小企業(yè)管理與科技，2009，7(21) : 248

篇7

關(guān)鍵詞： 去極化電流法； 電力電纜； 絕緣缺陷； 可行性研究

中圖分類號(hào)： TN345+.5?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2016）24?0158?04

Feasibility study on diagnosis of 10 kV cable insulation defects by using

depolarization current method

ZHANG Yunbo， SUN Guokai

（Shenyang Agricultural University， Shenyang 110866， China）

Abstract： To diagnose the insulation defects of 10 kV cable， the feasibility of using depolarization current method to diagnose the insulation defects and aging degree of the cable is analyzed. And on this basis， a cable insulation defects detection method based on depolarization current method is presented. The 10 kV cable aging automatic detection system using depolarization current method based on Matlab and high?voltage vacuum switch system was established. The depolarization current test and analysis for the aging cable samples with different insulation defects are performed by means of the system to obtain the depolarization current change rule of aging cable with different degree defects， which can realize the automatic judgement and accurate recognition of the aging cable insulation defects and aging degree， and has important significance to improve the diagnosis efficiency of the aging cable insulation defects and guarantee the reliable power supply of the electrical power system.

Keywords： depolarization current method； power cable； insulation defect； feasibility study

0 引 言

當(dāng)前診斷電力電纜絕緣狀態(tài)的方法較多，但是這些方法在實(shí)際的運(yùn)用過程中卻存在不同的問題，例如使用介質(zhì)損耗因數(shù)檢測時(shí)，其檢測結(jié)果容易受到環(huán)境的影響；使用直流疊加法進(jìn)行評估則無法定量的對電纜的老化程度進(jìn)行定量的評價(jià)；使用局部放電法進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果會(huì)受到現(xiàn)場背景噪音的影響。去極化電流檢測是基于介電響應(yīng)原理的電纜絕緣性能測量方法，其檢測快速、不對電纜造成破壞性等特點(diǎn)，是目前國內(nèi)外常用的運(yùn)行電纜絕緣性能檢測方法[1]，具有非常高的可行性和可操作性，但是從已有的去極化電流檢測方法設(shè)計(jì)來看，其操作過于復(fù)雜、對檢測設(shè)備和檢測裝置的要求較高、檢測分析過程復(fù)雜，自動(dòng)化程度和精度較低[2?5]。

基于此，本文利用Matlab軟件平臺(tái)和高壓真空開關(guān)系統(tǒng)等搭建了一種基于去極化電流檢測方法的10 kV電纜老化自動(dòng)化檢測系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)自動(dòng)分析和采集不同老化程度的電纜樣本，分析得出其老化程度與去極化電流大小變化規(guī)律，可以方便地實(shí)現(xiàn)對待測量的老化電纜進(jìn)行絕緣缺陷和老化程度分析。相對于已有的去極化檢測方法，其實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化的分析檢測并且具有非常高的檢測精度。

1 去極化電流法基本原理

去極化電流法主要是利用在對電纜進(jìn)行充電的過程中，電纜由于被施加電壓為[U0]的階躍激勵(lì)而逐漸出現(xiàn)極化的現(xiàn)象，假設(shè)這一過程所需時(shí)間為[tp]，則流過電纜的電流[6]即為極化電流[ip]。這時(shí)瞬間撤去施加的電壓[U0]，則測試電纜會(huì)因?yàn)槎搪范a(chǎn)生反向的放電電流，這一電流就是去極化電流[id]，整個(gè)過程的電流變化如圖1所示[7]。去極化電流不同于極化電流，其不含電纜的電導(dǎo)電流，完全是通過電纜內(nèi)部的絕緣層點(diǎn)的松弛機(jī)制產(chǎn)生的松弛電流復(fù)合而成[8]。而絕緣層的松弛極化現(xiàn)象包含了絕緣材料的大部分信息，因此通過測量老化電纜的去極化電流就能夠更加準(zhǔn)確、客觀地評估電纜絕緣材料的性能[9]。

2 10 kV電纜老化自動(dòng)化檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在第1節(jié)對去極化電流檢測法的基本原理的分析基礎(chǔ)上，本節(jié)將進(jìn)一步利用Matlab自動(dòng)化軟件平臺(tái)和高壓真空開關(guān)系統(tǒng)為核心，構(gòu)建了全自動(dòng)化的電纜老化檢測系統(tǒng)，其整個(gè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。由10 kV電纜絕緣老化自動(dòng)化測量裝置下位機(jī)和運(yùn)行Matlab的上位機(jī)組成，其中下位機(jī)由控制交互板和高壓測量單元構(gòu)成。在控制交互板上主要是基于STM32微處理器設(shè)計(jì)的智能化采集和控制電路，包括微處理器核心模塊和RS 485通信模塊等。其中核心模塊主要負(fù)責(zé)對高壓測量單元電流信息采集和控制高壓真空開關(guān)進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)測量，同時(shí)在控制交互板與高壓測量單元之間設(shè)置了低高壓隔離模塊，實(shí)現(xiàn)低壓電路與高壓電路的全耦合隔離，避免相互影響。高壓測量單元主要是由高壓真空開關(guān)控制系統(tǒng)和皮安級(jí)別的電流測量模塊組成，高壓真空開關(guān)控制系統(tǒng)和皮安測量電流采集模塊都是通過RS 485與控制交互板進(jìn)行交互通信，接收控制交互板的控制指令和上位機(jī)的指令進(jìn)行測量和電流采集操作。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

基于上述硬件架構(gòu)，在本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的10 kV電纜老化自動(dòng)化檢測系統(tǒng)的軟件主要包括：Matlab端的智能分析軟件和運(yùn)行在下位機(jī)端的微處理器上的智能控制采集軟件兩個(gè)部分。本節(jié)將對這兩個(gè)部分的軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2.2.1 基于Matlab的上位機(jī)端軟件設(shè)計(jì)

Matlab端軟件設(shè)計(jì)是本文設(shè)計(jì)的去極化電流法分析10 kV電纜絕緣缺陷和老化程度實(shí)現(xiàn)的核心。所有的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理都是基于Matlab端軟件實(shí)現(xiàn)。Matlab端軟件借助于RS 485通信插件與下位機(jī)進(jìn)行通信，所有與下位機(jī)端的數(shù)據(jù)和命令收發(fā)都是通過RS 485通信插件提供的收發(fā)函數(shù)來完成，并且執(zhí)行自動(dòng)化分析程序，實(shí)現(xiàn)對采集到的信息結(jié)果智能分析，直接得出被測量的10 kV電纜的老化程度，并且采用十級(jí)老化等級(jí)參數(shù)進(jìn)行表示。其主程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)流程如圖3所示。

整個(gè)程序分為樣品測量及信息處理模塊和待測電纜測量及信息處理模塊兩個(gè)部分，在設(shè)計(jì)過程中通過一個(gè)選擇語句來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)借助于Matlab提供的UI交互函數(shù)完成相關(guān)的交互控件設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)啟動(dòng)前調(diào)用RS 485組件完成對連接在PC端的RS 485串口通信模塊的初始化，并建立通信環(huán)境。然后啟動(dòng)Matlab UI交互模塊，用戶選擇樣品測量和待測電纜測量功能進(jìn)入到相應(yīng)的測量模式，如果系統(tǒng)沒有存儲(chǔ)樣品數(shù)據(jù)，則系統(tǒng)需要先進(jìn)入到樣品測量及信息錄入中獲取相關(guān)的樣品信息和測量參數(shù)才可以進(jìn)入到待測模式進(jìn)行實(shí)際測量。

2.2.2 下位機(jī)STM32程序設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，電纜的去極化電流指數(shù)形狀主要由施加電壓的時(shí)間決定，因此在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)該精確掌握實(shí)驗(yàn)時(shí)間，而實(shí)驗(yàn)時(shí)間是由電纜的水樹老化區(qū)與非水樹區(qū)界面的極化過程決定，是電介質(zhì)的具體反映，其極化時(shí)間會(huì)隨著施加電壓的增加而增加，且界面的極化現(xiàn)象會(huì)更為充分。本文在設(shè)計(jì)過程中通過控制高壓真空開關(guān)系統(tǒng)的工作來實(shí)現(xiàn)對時(shí)間的精準(zhǔn)控制，其控制實(shí)現(xiàn)流程如圖4所示。在STM32微處理器上執(zhí)行控制程序，該控制程序是基于μC/OS操作系統(tǒng)多任務(wù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)，在程序執(zhí)行開始時(shí)對硬件設(shè)備進(jìn)行初始化，包括皮安表模塊和高壓真空開關(guān)控制系統(tǒng)兩個(gè)硬件初始化，然后啟動(dòng)和執(zhí)行μC/OS多任務(wù)處理函數(shù)分別執(zhí)行與上位機(jī)交互和設(shè)備控制兩個(gè)進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)下位機(jī)設(shè)備的控制和電流采集，接收上位機(jī)端的控制命令和執(zhí)行電流采集與高壓開關(guān)控制系統(tǒng)的開關(guān)動(dòng)作控制，完成整個(gè)基于去極化電流法的電流測量的過程，為上位機(jī)進(jìn)行去極化電流法分析10 kV電纜絕緣缺陷和老化程度提供數(shù)據(jù)支持。

3 10 kV電纜老化絕緣缺陷實(shí)驗(yàn)分析

3.1 實(shí)驗(yàn)及測試過程

實(shí)驗(yàn)測試過程中采用的是上海電纜研究所提供的水樹老化電纜樣本，電力樣本編號(hào)及基本參數(shù)信息如表1所示。其中A組和B組作為樣本數(shù)據(jù)，測試得到的結(jié)果作為樣本結(jié)果；C組和D組作為實(shí)測數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)的實(shí)際測試結(jié)果進(jìn)行分析。同時(shí)還需要設(shè)置實(shí)驗(yàn)過程中的極化時(shí)間和去極化電壓、時(shí)間等參數(shù)，其具體設(shè)置如表2所示。

在實(shí)驗(yàn)中運(yùn)行Matlab上位機(jī)端軟件，根據(jù)表1和表2的試樣基本信息數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)條件控制數(shù)據(jù)通過Matlab 軟件端將數(shù)據(jù)輸入到上位機(jī)系統(tǒng)中，輸入完成后系統(tǒng)將自動(dòng)保存所有的測試試樣信息，根據(jù)對應(yīng)的條件進(jìn)行電壓和時(shí)間控制，設(shè)置完成后可以通過界面查看各組的試樣基本信息和條件數(shù)據(jù)，如圖5所示。

完成上述設(shè)置和基本信息輸入后，就可以通過軟件主界面選擇相關(guān)試樣進(jìn)行測試，同時(shí)在下位機(jī)的測試裝置中放入對應(yīng)的測試試樣安裝，在電纜卡槽內(nèi)固定好。首先逐個(gè)完成對試樣A1，A2，B1，B2四組樣品的測試，并保存樣品測試結(jié)果生成樣品曲線其結(jié)果如圖6所示。

以試樣A1，A2，B1，B2四組樣品的測試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，點(diǎn)擊啟動(dòng)測試按鈕啟動(dòng)實(shí)際測試程序分別對試樣C1，C2，D1，D2四組樣品進(jìn)行實(shí)際測試分析，得到測試結(jié)果，其中C1和C2組的測試結(jié)果如圖7所示。在A1，A2，B1，B2的樣本數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上測試得到的C1，C2的老化時(shí)間分別75 h和90 h，而與上海電纜研究所提供的水樹老化電纜樣本參數(shù)相差分別為5 h和10 h，實(shí)際誤差較小，可以很好地滿足電纜絕緣老化測試過程中的分析需求。

最后，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)選擇試樣D1和D2完成相應(yīng)的測試，最終得到C組和D組的測試結(jié)果和去極化時(shí)間分析曲線，如圖8所示，通過測試結(jié)果信息顯示區(qū)域可以直觀地得到各種試樣測試獲得的老化時(shí)間和老化等級(jí)，同時(shí)還可以結(jié)合去極化時(shí)間曲線，對其老化時(shí)間和等級(jí)進(jìn)行進(jìn)一步精確和判斷。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過上述實(shí)驗(yàn)過程中獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可以看出，通過本文設(shè)計(jì)的基于去極化電流法構(gòu)建的10 kV電纜老化程度自動(dòng)化分析系統(tǒng)可以方便地對老化電纜樣本進(jìn)行全自動(dòng)化的分析，從測試到數(shù)據(jù)分析無需人為干擾，只需要將樣品信息錄入和對其進(jìn)行測試。系統(tǒng)獲得樣品參數(shù)后，執(zhí)行測試程序就可以根據(jù)樣品參數(shù)自動(dòng)對電纜老化程度進(jìn)行評估和分析，并得出其老化時(shí)間和等級(jí)。得到的等同于水針法老化時(shí)間誤差能夠有效地控制在10%以內(nèi)，具有較高的精度，并且配合自動(dòng)生成的去極化時(shí)間曲線，可以進(jìn)一步分析其老化程度和絕緣缺陷程度，對提高10 kV老化電纜絕緣缺陷檢驗(yàn)效率具有非常重要的意義。

4 結(jié) 語

10 kV電纜作為我國電力系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛的一種電纜設(shè)備，如何對其老化程度進(jìn)行快速的分析和檢測，對保障整個(gè)電網(wǎng)供電穩(wěn)定性具有非常重要的意義。本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的10 kV電纜老化自動(dòng)化檢測系統(tǒng)，以去極限電流法為基本原理，借助于Matlab、微處理器技術(shù)等實(shí)現(xiàn)了對10 kV電纜老化程度的全自動(dòng)檢測和分析，實(shí)現(xiàn)了對電纜的老化程度和絕緣缺陷的準(zhǔn)確判斷，極大的提高了10 kV電纜老化檢測效率，對保障我國電力系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行具有非常重要的意義。

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篇8

（遼寧工程勘察設(shè)計(jì)院，遼寧 錦州 121000）

【摘要】隨著我國科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展和進(jìn)步，我國對水工環(huán)地質(zhì)勘察工作的準(zhǔn)確性和效率提出了越來越高的要求。此外，由于我國對于能源的大量開發(fā)和使用，我們現(xiàn)階段面臨著嚴(yán)重的能源危機(jī)。因此，在這樣的背景下，對于水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的研究具有重要的意義。本文就gps RTK技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)勘查中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究。

關(guān)鍵詞 水工環(huán)；地質(zhì)勘查；GPS RTK技術(shù)

目前，我國處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高峰期，對于能源的消耗量和需求量越來越大，同時(shí)這也加重了我國能源短缺和環(huán)境污染問題。為了解決我國嚴(yán)重的能源短缺和環(huán)境污染問題，在普遍實(shí)行節(jié)能減排措施的同時(shí)，也需要不斷地開發(fā)各種新型的能源，而要想開發(fā)新的能源，就必須要進(jìn)行地質(zhì)勘查。地質(zhì)勘查技術(shù)作為地質(zhì)勘查作業(yè)中的核心，其對于地質(zhì)勘查的效率和質(zhì)量具有重要的影響。

1　GPS RTK技術(shù)的基本原理

1.1　GPS技術(shù)的基本原理

GPS技術(shù)的基本原理實(shí)際上就是將衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)與無線電測距交會(huì)原理結(jié)合在一起而構(gòu)成的技術(shù)。其中衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是將地球表面設(shè)置的無線電發(fā)射信號(hào)裝置安裝于衛(wèi)星上來進(jìn)行實(shí)時(shí)定位的系統(tǒng)。無線電測距交會(huì)原理則是借助于3個(gè)及以上的地面控制在來對衛(wèi)星所處的位置進(jìn)行測定，同理，通過借助3顆及以上的衛(wèi)星空間位置也可以對地球表面的任一點(diǎn)的位置進(jìn)行測定。而就GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量的工作方法而言，其首先需要在基準(zhǔn)站處安裝一臺(tái)GPS接收機(jī)，然后通過借助無線電傳輸設(shè)備將其對于全體GPS衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)對用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)的傳送。在觀測站上，所傳送的GPS衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)被GPS接收機(jī)所接收，同時(shí)需要借助無線電接收設(shè)備對接收基準(zhǔn)站的各類轉(zhuǎn)換參數(shù)和觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，然后以GPS原理相對定位為依據(jù)，對基準(zhǔn)站的84坐標(biāo)和基線向量進(jìn)行及時(shí)的解算，最后要通過地方坐標(biāo)系和預(yù)設(shè)的wgs-84坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)對用戶測量需要的精度及三維坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)地計(jì)算，并且要對計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。

1.2　RTK技術(shù)的基本原理

RTK技術(shù)的基本原理是以載波相位觀測量為測量依據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和GPS測量技術(shù)有效結(jié)合的實(shí)時(shí)差分GPS測量技術(shù)，同時(shí)其也是對GPS測量技術(shù)的一個(gè)突破。通常而言，RTK技術(shù)主要包括三個(gè)主要部分，即：軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備和GPS接收設(shè)備。而就RTK技術(shù)的基本工作方法和思想而言，其主要包括以下幾個(gè)方面：首先需要在觀測基準(zhǔn)站上設(shè)置一臺(tái)GPS接收機(jī)來對全體可見的GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)、實(shí)時(shí)地觀測，并要借助無線電傳輸設(shè)備將接收機(jī)所觀測的各類數(shù)據(jù)信息傳輸給用戶觀測站。然后在用戶站上，在GPS接收機(jī)對GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行接收的同時(shí)，要借助無線電接收設(shè)備來對基準(zhǔn)站所傳輸?shù)母黝愑^測數(shù)據(jù)進(jìn)行接收。最后要以相對定位原理為計(jì)算原理和依據(jù)來對整周模糊度未知數(shù)進(jìn)行結(jié)算，同時(shí)要對用戶站的精度和三維坐標(biāo)進(jìn)行顯示。通過對定位結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)的計(jì)算，可以實(shí)現(xiàn)對用戶站和檢測基準(zhǔn)站的觀測質(zhì)量及結(jié)算結(jié)果的情況進(jìn)行監(jiān)測，及時(shí)地對結(jié)算結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行實(shí)時(shí)地判定，從而降低觀測的任務(wù)量，縮短觀測所需的時(shí)間，有效地提高了生產(chǎn)的效率。

2　GPS RTK技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)勘查中的優(yōu)點(diǎn)

2.1　作業(yè)效率高

與傳統(tǒng)的測量方式相比，GPS RTK測量技術(shù)所需的測量控制點(diǎn)的數(shù)目以及測量儀器所需的移動(dòng)次數(shù)都大大地減少，且只需要單人即可完成測量操作，對于測量過程中每個(gè)放樣點(diǎn)的停留時(shí)間僅為1.2s，只需要在這個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)既可完成對于放樣點(diǎn)的測量。此外，對于普通地勢和地形下的測量，RTK技術(shù)對于半徑為5KM的測量區(qū)域只需要進(jìn)行一次測量就可以保證測量的精度，大大縮短了測量所需的時(shí)間，提高了測量作業(yè)的效率。

2.2　定位精度高

RTK技術(shù)的定位精度非常高，一般主需要保證RTK測量的基本條件得到滿足就可以確保測量的精度，尤其是對于在特定的工作半徑內(nèi)（一般為5km）的定位，RTK的高程和平面精度可以達(dá)到厘米級(jí)，且測量誤差不會(huì)出現(xiàn)累積問題。

2.3　全天候作業(yè)

RTK技術(shù)的工作要求只需要滿足對空和電磁波通視即可，不需要兩點(diǎn)間必須滿足光學(xué)通視的要求。因此，與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，RTK技術(shù)的受阻因素通常比較少，如可以在陰雨天、大風(fēng)等天氣下作業(yè)等，即可以實(shí)現(xiàn)全天候的作業(yè)。

2.4　自動(dòng)化、集成化程度高

RTK技術(shù)可以勝任各種測繪外業(yè)。各種測繪功能均內(nèi)置于操作設(shè)備的軟件中，可以實(shí)現(xiàn)高度的自動(dòng)化和集成化，從而大大地降低人為操作的誤差，作業(yè)精度也得到了大程度的提升。

3　GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

3.1　GPS RTK在地質(zhì)環(huán)境污染調(diào)查中的應(yīng)用

一家消化纖維廠建立于石灰?guī)r地區(qū)，由于污水的泄露導(dǎo)致其中所含的消化纖維對地質(zhì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，為了探測硝化纖維在地表至淺水面巖溶結(jié)構(gòu)中的含量，在特定的鉆孔中設(shè)定了一定數(shù)目的井中雷達(dá)探測。通過采用惠更斯—基爾霍夫疊加法依據(jù)所收集到的資料來繪制出三維雷達(dá)圖。從所得到的10m深度的重建圖像上我們可以明顯地看出幾個(gè)受到硝化纖維污染的位置與后來的開挖位置相符合，從而驗(yàn)證了GPS探測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2　GPS RTK在南極永凍場地安全檢查中的應(yīng)用

科學(xué)人員發(fā)現(xiàn)在南極考察計(jì)劃利用的一個(gè)場地內(nèi)，在地下0.3至0.5m的位置處的冰塊內(nèi)部有一些融水坑，這些融水坑將給科學(xué)考察所用場地帶來不利的影響?；诖耍麄兘柚薌PS技術(shù)對考察場地進(jìn)行了實(shí)地測量考察。通過對于所測繞射波結(jié)構(gòu)信息及其他信息的分析和研究，在地下3.5m深度范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)一些含散水的冰層帶，但含水量較少。

3.3　GPS RTK在區(qū)域水文地質(zhì)中的應(yīng)用

在雷達(dá)資料的觀測中，地質(zhì)體的結(jié)構(gòu)特征和構(gòu)造均會(huì)給雷達(dá)響應(yīng)產(chǎn)生一定的影響，并會(huì)產(chǎn)生一定的特征效應(yīng)。這些特征效應(yīng)實(shí)際上就是所謂的雷達(dá)相圖元素。自1990年以來，荷蘭TNO應(yīng)用地質(zhì)研究所在對多個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)用GPS技術(shù)進(jìn)行了測量和研究，從而對GPS對不同水文地質(zhì)目標(biāo)的特征及成像可能性進(jìn)行評價(jià)。研究結(jié)果揭示了荷蘭不同沉積環(huán)境下雷達(dá)相圖元素的特征，這對于水文地質(zhì)層序的位置確定具有重要的意義。

GPS RTK技術(shù)作為一種先進(jìn)的水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)，逐漸地被測量界所接受，并得到了廣泛地應(yīng)用與推廣。GPS RTK技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用，可以極大地提高勘察的質(zhì)量，同時(shí)也可以大大地降低測量人員的工作強(qiáng)度，縮短測量的工期，提高勘察工作的效率。因此，在水工環(huán)地質(zhì)勘查中應(yīng)用GPS RTK技術(shù)具有積極的意義。

參考文獻(xiàn)

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篇9

設(shè)計(jì)了一種基于圖像處理的芯片自動(dòng)開封算法，用于芯片預(yù)開封過程中芯片鍵合絲的自動(dòng)檢測與開封過程控制。算法主要利用芯片開封過程中鍵合絲出現(xiàn)前后圖像中開封區(qū)域灰度變化規(guī)律，結(jié)合圖像信息設(shè)計(jì)了幀間差分雙閾值判斷的開封算法，實(shí)現(xiàn)了芯片開封過程自動(dòng)化，經(jīng)實(shí)物驗(yàn)證，其有效避免了人為判斷不準(zhǔn)而損傷內(nèi)部鍵合絲及針對較厚芯片手動(dòng)開封效率低下等問題。

【關(guān)鍵詞】開封機(jī) 圖像處理 幀間差分 自動(dòng)開封

1 引言

開封是在進(jìn)行失效分析時(shí)，打開塑封器件的塑封材料進(jìn)行內(nèi)部檢查、分析的常用方法，是DPA（破壞性物理分析）及FA（失效分析）的關(guān)鍵一步，其原理是使用相應(yīng)技術(shù)去除覆蓋在芯片表面的塑封材料，但不破壞芯片內(nèi)部電氣連接關(guān)系，從而進(jìn)行后續(xù)的檢測、分析。隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展，采用激光對芯片進(jìn)行開封已逐漸取代了傳統(tǒng)的酸腐式開封方式。激光開封機(jī)便是一種塑封芯片預(yù)開封的加工設(shè)備，利用激光逐層去除封裝芯片材料，直至露出內(nèi)部金屬鍵合絲。但目前的開封采用人眼判斷鍵合絲手動(dòng)操作的方式，即逐次開封逐次判斷，這樣針對較厚芯片，操作繁瑣效率低下，且人眼判斷易受人為主觀因素影響，易造成誤判而損傷內(nèi)部鍵合絲。文章基于圖像處理技術(shù)，提出了一種幀間差分雙閾值判斷算法，通過動(dòng)態(tài)閾值調(diào)節(jié)，可有效實(shí)現(xiàn)芯片開封過程自動(dòng)化。

2 自動(dòng)開封算法設(shè)計(jì)

在單幀圖像中判斷金屬鍵合絲是否存在難度較大，算法復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)利用芯片開封過程中出現(xiàn)鍵合絲則開封區(qū)域灰度變化較大，反之灰度變化很小的特性設(shè)計(jì)了幀間差分判斷算法。為充分考慮噪聲的影響及產(chǎn)品對開封精度的要求，本設(shè)計(jì)還通過比較差分得到的灰度差較大像素?cái)?shù)占比較區(qū)域像素?cái)?shù)的比例與設(shè)定比例作比較得出鍵合絲出現(xiàn)與否的判斷，若大于設(shè)定比例則說明已檢測出鍵合絲，需停止開封；反之則進(jìn)行下一次開封。

2.1 圖像比較區(qū)的選取

圖像比較區(qū)域的選取是影響算法精度、效率的關(guān)鍵因素。若選擇過大，遠(yuǎn)超開封區(qū)域，則不僅帶來計(jì)算量的增加，還會(huì)引入開封區(qū)域外噪聲等系列問題，使圖像處理更加復(fù)雜化。本方法利用開封區(qū)域在影像顯示畫板的相對位置經(jīng)過分析運(yùn)算將其映射到圖像中相應(yīng)像素區(qū)域，有效實(shí)現(xiàn)開封區(qū)域的圖像分析，提升了開封精度，縮短了算法時(shí)間。

2.2 中值濾波

攝像頭提取的圖像序列往往存在噪聲的干擾，噪聲的干擾可能帶來差分誤判進(jìn)而導(dǎo)致鍵合絲檢測的不準(zhǔn)確，因此，在檢測之前設(shè)置濾波器濾除噪聲是算法一必要環(huán)節(jié)。目前常用的去噪方法有均值濾波、維納濾波、中值濾波、形態(tài)學(xué)濾波、小波去噪等，其中中值濾波對隨機(jī)噪聲有較好的去噪聲能力。

中值濾波基本原理：對于給定的一幅圖像，選取任意的像素，以此為中心設(shè)置一個(gè)鄰域A，在這個(gè)區(qū)域之內(nèi)，按照灰度值的大小排列此g所有的像素點(diǎn)，選排列在中間的像素并將其作為輸出值。

濾波器窗口大小選擇直接影響算法效率，過大則計(jì)算量大，過小則去噪效果差，通過綜合考慮及實(shí)際測試效果，本算法采用3×3的領(lǐng)域模板，將目標(biāo)像素置于模板的中心位置。

2.3 幀間差分

幀間差分的基本原理為通過比較目標(biāo)幀與背景幀中相同位置上對應(yīng)像素點(diǎn)的灰度值，確定該像素點(diǎn)是否為目標(biāo)的一部分。即：如果差異較大（大于閾值T），則認(rèn)為該像素點(diǎn)是目標(biāo)的一部分。

由原理可知，幀間差分即對目標(biāo)幀，背景幀作“減”運(yùn)算，可由公式（1）計(jì)算兩幀圖像的差，得到差分圖像，

（1）

由于也可能是由于噪聲或者光照變化所引起的，為此，需要設(shè)置一個(gè)合理的閾值T，對比較區(qū)域做二值化的分割處理，如式（2）所示。

（2）

取1時(shí)表示該像素點(diǎn)灰度變化較大，可能有鍵合絲出現(xiàn)，取0時(shí)表示該像素點(diǎn)灰度變化微小，肯定無鍵合絲出現(xiàn)。

在差分圖像中，并非所有差分結(jié)果為非零值像素都表示目標(biāo)出現(xiàn)，仍可為隨機(jī)噪聲。為此，本設(shè)計(jì)針對性的設(shè)計(jì)了二次閾值判斷算法。具體操作為：統(tǒng)計(jì)比較區(qū)域幀間差分中所有二值化為1的像素?cái)?shù)，即比較區(qū)域中灰度變化大于閾值T的像素?cái)?shù)，并計(jì)算其在比較區(qū)域所占的比值K1，根據(jù)產(chǎn)品對精度的要求設(shè)定相應(yīng)的比例值K2（二次閾值），若K1≥K2，表示已經(jīng)出現(xiàn)鍵合絲，K1

本算法中兩閾值應(yīng)根據(jù)不同的光照場景、鍵合絲特點(diǎn)等進(jìn)行設(shè)置，經(jīng)過對產(chǎn)品大量的測試統(tǒng)計(jì)，本芯片開封處理中，T=20，K2=0.00125時(shí)可達(dá)到較佳的判斷效果。

3 算法流程及結(jié)果分析

根據(jù)上述分析，設(shè)計(jì)的算法流程如圖1。

4 結(jié)論

實(shí)踐效果證明，本算法可有效實(shí)現(xiàn)開封區(qū)域內(nèi)鍵合絲的識(shí)別，算法效率高且穩(wěn)定性好。本算法目前已運(yùn)用于實(shí)際產(chǎn)品中，實(shí)現(xiàn)了芯片開封過程自動(dòng)化，有效避免了人為判斷不準(zhǔn)而損傷內(nèi)部鍵合絲及針對較厚芯片手動(dòng)開封效率低下等問題，大幅提升了產(chǎn)品智能化水平，帶來了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]張素娟，李海岸.新型塑封器件開封方法以及封裝缺陷[J].封裝測試技術(shù)，2006（07）.

[2]張旭明，徐濱士，董世運(yùn).用于圖像處理的自適應(yīng)中值濾波[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)，2005（02）.

篇10

光纖傳感器的工作原理：光電感應(yīng)器是由兩個(gè)組件即投光器及受光器所組成，利用投光器將光線由透鏡將之聚焦，經(jīng)傳輸而至受光器之透鏡，再至接收感應(yīng)器，感應(yīng)器將收到之光線訊號(hào)轉(zhuǎn)變成電器信號(hào)，此電信訊號(hào)更可進(jìn)一步作各種不同的開關(guān)及控制動(dòng)作，其基本原理即對投光器受光器間之光線做遮蔽之動(dòng)作所獲得的信號(hào)加以運(yùn)用以完成各種自動(dòng)化控制。

投光器之光源因各種需要之不同有一般燈泡，紅光LED，綠光LED，及IR紅外光LED等，受光器為接收投光器送來之光波信號(hào)，并將它轉(zhuǎn)換成電器信號(hào)，其主要組件為硅晶體電子元件 ，依其性質(zhì)可分為光敏晶體管，光二極管及光敏電阻，如今現(xiàn)代化之光電產(chǎn)品普遍已采用光電晶體，其優(yōu)點(diǎn)為高速度的開關(guān)功能及非常靈敏之敏感度。

（來源：文章屋網(wǎng) ）