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【關(guān)鍵詞】電能信息；采集；通信方式

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，電能信息采集系統(tǒng)得到不斷完善與應(yīng)用。采集系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程采集配變和用戶電能表的在線和離線數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)顯示在主站端，方便調(diào)度人員監(jiān)控線路負(fù)荷情況，適時(shí)地調(diào)控供電情況，減少停電次數(shù)，提高供電可靠性。采集系統(tǒng)中選擇合適的通信方式顯得尤為重要。建立合適的通信網(wǎng)絡(luò)可以為采集系統(tǒng)提供技術(shù)保障。

電能信息采集通訊系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程通信和本地通信。遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)的作用是完成主站系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)終端間的電能信息的傳輸，遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)距離較遠(yuǎn)，傳輸距離可以達(dá)到數(shù)百千米的范圍。本地通信的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)終端和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備儀表之間的數(shù)據(jù)傳輸。遠(yuǎn)程通信和本地通信的結(jié)合實(shí)現(xiàn)整個(gè)通訊系統(tǒng)的信息傳遞。

1、遠(yuǎn)程通信

遠(yuǎn)程通信技術(shù)主要包括紅外通信技術(shù)、Modem通信技術(shù)（包括電話線通信，GSM/GPRS/CDMA無線通信等）；以太網(wǎng)通信技術(shù)；光纖通訊通信技術(shù)等。

目前電量遠(yuǎn)方采集系統(tǒng)種類較多，其設(shè)備實(shí)現(xiàn)方式和技術(shù)不一樣，應(yīng)用范圍和環(huán)境也不一樣，各自具有自己的優(yōu)勢(shì)和缺陷。另外，隨著通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各種遠(yuǎn)方通信新技術(shù)也不斷涌現(xiàn)，例如以太網(wǎng)通信技術(shù)、超窄帶（UNB）電力載波通信、無線擴(kuò)頻通信等。

（1）GPRS方式

GPRS是通用無線分組業(yè)務(wù)的縮寫（General Packet Radio System），通常稱為2.5G。目前通過升級(jí)GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。稱之為2.5G是比較恰當(dāng)?shù)?。GPRS的實(shí)際速度典型值遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到理論速度，為14.4K-43.2K（上下行非對(duì)稱速率）左右。

通過GPRS網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，將采集到的電能信息實(shí)時(shí)地上傳到具有智能化分析的上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的監(jiān)測(cè)。

由于GPRS方式存在通信費(fèi)用問題，且可靠性受到通信網(wǎng)絡(luò)的限制，因此目前主要作為一種補(bǔ)充方式。

（2）GSM短消息的電能量采集系統(tǒng)

基于GSM短消息的電能信息采集系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分：（1）局端通信計(jì)算機(jī)，也可稱之為上位機(jī)；（2）GSM短信采集器；（3）采集終端：智能電能表。這三個(gè)部分可以分為兩層結(jié)構(gòu)：上層機(jī)構(gòu)包括上位機(jī)和采集器，兩者之間的數(shù)據(jù)通信采用星型網(wǎng)絡(luò)，通過GSM網(wǎng)絡(luò)收發(fā)短信，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和GSM采集器之間的信息傳送。底層結(jié)構(gòu)指的是采集器和智能電能表之間，其通信方式可以按下面介紹的485通信等方式進(jìn)行選擇。

GSM采集器的主要功能包括以下幾個(gè)方面：（1）抄表功能；（2）執(zhí)行用電監(jiān)察功能；（3）短消息數(shù)據(jù)處理；（4）報(bào)警功能。

（3）選擇原則

具體選擇通信方式需要考慮以下因素：1）通訊性能需要滿足應(yīng)用的要求。在考慮性能要求時(shí)需要考慮到：通信的數(shù)據(jù)量、通信帶寬及通信的可靠性；滿足大量用戶的用電信息采集和管理要求，同時(shí)保證通信穩(wěn)定可靠和信息安全；2）根據(jù)本地區(qū)地理環(huán)境和地貌環(huán)境的要求，選擇適應(yīng)性比較強(qiáng)的通訊方式，特別是選擇無線通信方式時(shí)，需考慮當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境是否滿足；3）需要考慮建設(shè)成本和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，提高通信網(wǎng)絡(luò)的綜合經(jīng)濟(jì)效益及長期運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

2、本地通信

本地通信技術(shù)主要包括小功率無線發(fā)射裝置現(xiàn)場(chǎng)通信技術(shù)；小型大功率無線電臺(tái)遠(yuǎn)程無線通信；RS485總線通信技術(shù)；低壓電力線載波通信技術(shù)等。

（1）RS485總線方式自動(dòng)通信系統(tǒng)

RS485總線方式主要包括為單RS485總線方式和雙RS485總線方式兩種。其中單RS485總線方式主要用于城市居民小區(qū)和較密集的商用樓，雙RS485總線通信方式適用于城市較分散的商業(yè)用戶和居民用戶。

單RS485總線通信系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在技術(shù)簡(jiǎn)單、成熟，易于實(shí)現(xiàn)，通信可靠性高；在采用這種通信方式時(shí)，一般采用多塊表集中抄收的方式，這樣不僅降低了每戶成本，同時(shí)也降低了整個(gè)系統(tǒng)造價(jià)。雙RS485總線通信方式由于采用了雙RS485總線結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)體現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳輸速率高，可靠性高，為了提高脈沖傳輸?shù)目煽啃?，一般在電能表?nèi)設(shè)置了RS485轉(zhuǎn)換模塊。

目前，使用的485通信一般都是雙極性的A、B線通信方式，這種方式可以滿足電能信息采集的要求，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和準(zhǔn)確性。但是雙極性的通信方式存在一個(gè)弊端：雙極性線給網(wǎng)絡(luò)的組建和調(diào)試工作增加了工作量，假如現(xiàn)場(chǎng)總線有極性接錯(cuò)的地方，則造成數(shù)據(jù)不能傳輸，而且排查維修比較麻煩。為了解決這個(gè)問題，可以選用無極性485芯片，這樣可以避免這些問題。

RS485通信方式的缺點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：（1）現(xiàn)場(chǎng)施工布線工作量大；（2）通信網(wǎng)線易遭到破壞，而且故障點(diǎn)不易查找；（3）通信容易受到雷擊和過電壓的影響，破壞通信質(zhì)量。

（2）低壓電力線載波通信系統(tǒng)

影響電力線載波傳輸質(zhì)量主要有兩個(gè)因素：一是電力網(wǎng)絡(luò)的阻抗特性及其衰減，另一個(gè)是噪聲的干擾。第一個(gè)因素制約著信號(hào)的傳輸距離，第二個(gè)因素決定著數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。

由于用戶的用電設(shè)備包含大量的配電變壓器和變頻設(shè)備，低壓電力網(wǎng)的通信容易受到這些設(shè)備產(chǎn)生的噪音的干擾，嚴(yán)重影響載波傳輸通道的環(huán)境。故需要選擇合適的載波技術(shù)減少隨機(jī)噪聲、頻譜噪聲或者工頻噪聲產(chǎn)生的干擾。目前常用的載波技術(shù)包括基于FSK調(diào)制技術(shù)、擴(kuò)頻技術(shù)及過零技術(shù)等?；贔SK的調(diào)制技術(shù)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為采集模塊成本低，容易實(shí)現(xiàn)，但抗干擾和抗諧波能力較弱?；跀U(kuò)頻技術(shù)的采集模塊的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：具有寬帶傳送的擴(kuò)頻技術(shù)提高了系統(tǒng)的抗干擾能了，使得整個(gè)系統(tǒng)的可靠性相應(yīng)提高。在實(shí)際應(yīng)用中，無論采用基于FSK調(diào)制技術(shù)還是擴(kuò)頻技術(shù)等，都需要考慮不同電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及對(duì)應(yīng)的不同變化的負(fù)荷需要而選擇合適的通信方式。

電力線載波通信系統(tǒng)的主要特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：（1）充分利用電力線資源；（2）不需要重新布線；（3）成本低，經(jīng)濟(jì)效益好。

電力線載波通信系統(tǒng)的缺點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：（1）局限性：高頻載波信號(hào)傳輸范圍只能限制在一個(gè)臺(tái)區(qū)域內(nèi)，不能實(shí)現(xiàn)跨臺(tái)傳輸信號(hào)，如果想跨臺(tái)傳輸，需要借助其他通信手段；（2）低壓電纜本身的結(jié)構(gòu)、介質(zhì)和負(fù)荷的變化會(huì)造成載波信號(hào)容易受到干擾，無法實(shí)現(xiàn)全天候電能表可靠抄送，只能通過中斷等其他技術(shù)方法解決；（3）單表模塊的尺寸和成本限制了模塊可靠性和穩(wěn)定性的進(jìn)一步提高，從而影響到整個(gè)系統(tǒng)性能的提高。

電力線載波通信技術(shù)以電網(wǎng)為載體，穩(wěn)定性與電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電網(wǎng)阻抗有關(guān)。目前，節(jié)能變頻技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得電網(wǎng)阻抗會(huì)發(fā)生變化，對(duì)載波通信方式影響較大。

（3）選擇原則

本地通信需要考慮以下幾個(gè)因素：1）工程施工，本地通信首先要考慮的是現(xiàn)場(chǎng)施工工作量便于工程實(shí)施；2）運(yùn)行維護(hù)工作量；3）通信可靠性，主要考慮通信成功率和通信穩(wěn)定性，在通信過程中，主站發(fā)出的指令必須滿足能可靠執(zhí)行并且能保證長期穩(wěn)定。

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一、常用通信方式

（一）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?zhèn)鞑サ牡夭Ｊ?種傳輸模式。其中地波傳播模式中的地波信號(hào)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。而水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)一般位于多山或需要長距離通信的地區(qū)，因此一般選擇天波模式。

采用短波方式的典型系統(tǒng)有甘肅碧口水電廠水情自測(cè)報(bào)系統(tǒng)和廣西麻石水電廠水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)。這2個(gè)系統(tǒng)由于流域地形復(fù)雜，如果采用超短波則需要建設(shè)多級(jí)中繼，投資成本加大，維護(hù)困難，因此選擇了短波與超短波混合組網(wǎng)方式。碧口水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)模為1:8，其中6個(gè)遙測(cè)站為短波組網(wǎng)。麻石水電廠水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)模為1:16，其中只有壩上和壩下采用有線方式傳輸信號(hào)，其余均為短波方式傳輸信號(hào)。

（二）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(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中運(yùn)用最為廣泛的一種通信方式，因?yàn)槠浼夹g(shù)成熟、故障處理簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低，在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行通信方式選擇時(shí)備受重視。

采用超短波方式的典型系統(tǒng)，如新疆伊犁恰甫其海水庫水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，規(guī)模為15:2:2，對(duì)六角尖中繼的依賴性很大，六角尖站承擔(dān)系統(tǒng)內(nèi)鳳陽山中繼和其他測(cè)站的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)功能，如果出現(xiàn)故障，則在中心站將無法收到任何測(cè)站數(shù)據(jù)。因此，在這種情況下，必須考慮采用雙中繼、熱備用或冷備用等方式提高系統(tǒng)的可靠性。

目前，全國有90%以上的水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)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(qū)是一種比較有優(yōu)勢(shì)的組網(wǎng)方式。

（三）有線通信

目前采用有線通信方式組網(wǎng)的水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，基本上是利用電信部門提供的公用電話網(wǎng)（PSTN）。

采用有線方式的典型的系統(tǒng)如浙江珊溪水利樞紐和三峽水利樞紐水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，珊溪系統(tǒng)組網(wǎng)規(guī)模為12：3（12個(gè)遙測(cè)站、3個(gè)中心站），系統(tǒng)中心站與測(cè)站之間采用星形結(jié)構(gòu)，可使遙測(cè)站單獨(dú)出現(xiàn)故障時(shí)不會(huì)影響其他測(cè)站通信。3個(gè)中心站之間采用鏈接形式，保證所有中心站內(nèi)數(shù)據(jù)的唯一性。三峽水利樞紐水情自動(dòng)測(cè)報(bào)共81個(gè)遙測(cè)站，其中56個(gè)遙測(cè)站選用PSTN作為系統(tǒng)主要通信方式，實(shí)現(xiàn)PSTN/Inmarsat雙信道。平時(shí)正常工作采用PSTN方式傳輸數(shù)據(jù)，在PSTN無法傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，測(cè)站自動(dòng)啟動(dòng)海事衛(wèi)星（Inmarsat）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

（四）衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信是20世紀(jì)90年代后期開始廣泛使用在水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的一種通信方式，頻率范圍在300～300GHz。衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)或反射無線電波，在2個(gè)或多個(gè)地面站之間進(jìn)行的通信。目前運(yùn)用在水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中的衛(wèi)星主要Inmarsat、VSAT衛(wèi)星系統(tǒng)和我國自行研制的北斗通信衛(wèi)星。衛(wèi)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(shù)。

1．VSAT衛(wèi)星系統(tǒng)。VSAT衛(wèi)星通信技術(shù)是20世紀(jì)80年代興起的，我國主要是采用亞洲2號(hào)通信衛(wèi)星收集水情信息。

在我國使用VSAT通信方式的系統(tǒng)并不多，典型系統(tǒng)如廣西柳州市水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)和尼洋河水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)，其中柳州市水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)為混合組網(wǎng)，系統(tǒng)規(guī)模為2:10:62（2個(gè)中心站、5個(gè)衛(wèi)星中繼站、5個(gè)超短波中繼站、32個(gè)衛(wèi)星遙測(cè)站、30個(gè)超短波遙測(cè)站）；尼洋河水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)模為3:9（3個(gè)中心站、9個(gè)衛(wèi)星遙測(cè)站），中心站采用計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)方式聯(lián)網(wǎng)。

2．海事衛(wèi)星。海事衛(wèi)星（Inmarsat）屬于全球性系統(tǒng)，建設(shè)初期主要服務(wù)目的是海事遇難救險(xiǎn)。隨著Inmarsat—C投入使用后，水利部門也開始逐步采用該衛(wèi)星提供的服務(wù)。Inmarsat—C系統(tǒng)由4顆工作衛(wèi)星和7顆備用衛(wèi)星組成，可靠性非常高。

目前許多已建的或?qū)⒔ǖ南到y(tǒng)基本上采用Inmarsat—C衛(wèi)星。典型的系統(tǒng)如貴州烏江流域水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)和吉林云峰水電廠水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，其中貴州烏江流域水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)共有49個(gè)衛(wèi)星遙測(cè)站，4個(gè)中心站，中心站之間采用VSAT衛(wèi)星組成局域網(wǎng)。云峰水電廠水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)模為1:12（1個(gè)中心站、12個(gè)遙測(cè)站）。

3．北斗衛(wèi)星通信。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)是我國自行研制、自主經(jīng)營專為我國服務(wù)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，由2顆工作衛(wèi)星和1顆備用衛(wèi)星組成，屬于區(qū)域性系統(tǒng)，2002年1月開始運(yùn)行。

利用該衛(wèi)星的典型系統(tǒng)有陜南水利雨量監(jiān)測(cè)速報(bào)系統(tǒng)和重慶江口水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)。其中陜南水利雨量監(jiān)測(cè)速報(bào)系統(tǒng)包括67個(gè)雨量站、14個(gè)中心站，特點(diǎn)是采用并行工作體制，將雨量數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)往14個(gè)中心站進(jìn)行處理，減少中間環(huán)節(jié)，充分利用系統(tǒng)資源。重慶江口水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)由17個(gè)雨量站、6個(gè)水位站和1個(gè)中心站組成。

（五）移動(dòng)通信

1．短信息方式（SMS）。短信息業(yè)務(wù)是GSM系統(tǒng)為用戶提供的一種使用手機(jī)或GSM模塊接收和發(fā)送文本消息的服務(wù)。每條短信息最多包含160字母或70個(gè)漢字。

使用該方式的典型系統(tǒng)如浙江省防汛水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)和江西萬安水電廠水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，其中浙江省水利廳在全省建立上百個(gè)基于GMS短消息的水情遙測(cè)站，通過GMS網(wǎng)絡(luò)建成全省統(tǒng)一的防汛水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)。江西萬安水電廠在條件合適的位置建立GMS短消息遙測(cè)站，規(guī)模不大，但是具有一定的參考價(jià)值，因?yàn)樵撓到y(tǒng)集超短波、衛(wèi)星和GMS短消息為一體進(jìn)行混合組網(wǎng)，系統(tǒng)規(guī)模較大（1:4:55）。

2．GPRS方式。GPRS是GSM系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中以分組技術(shù)為基礎(chǔ)的傳輸系統(tǒng)，它能為用戶提供高達(dá)160kbit/s的數(shù)據(jù)速率，目前基于GPRS的水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)并不多，但是應(yīng)用前景比較好。

使用該系統(tǒng)的典型系統(tǒng)有廈門市水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)和廣州市三防遙測(cè)系統(tǒng)。其中廈門市水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)由1個(gè)中心站、3個(gè)水位雨量站、2個(gè)水位站、18個(gè)雨量站組成，采用自報(bào)和中心站召測(cè)2種工作方式。廣州市三防遙測(cè)系統(tǒng)控制全廣州7435km范圍內(nèi)的水文遙測(cè)任務(wù)，采用GPRS方式實(shí)時(shí)傳輸水情信息。

篇3

(1.南通大學(xué)江蘇省專用集成電路設(shè)計(jì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南通 226019；2.中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國 北京 100190)）

【摘要】專用短程通信協(xié)議（DSRC）為實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)和智能化管理提供了技術(shù)規(guī)范，是智能交通系統(tǒng)（ITS）的核心技術(shù)之一。本文基于基帶信號(hào)產(chǎn)生和信道仿真儀器N5106A、矢量信號(hào)發(fā)生器E4438C和信號(hào)分析儀N9020A等Angilent測(cè)試儀模擬真實(shí)環(huán)境因素，討論了面向DSRC通信的信道模擬和測(cè)試平臺(tái)，結(jié)果表明在類似的信道作用下，信號(hào)接收質(zhì)量存在一定的隨機(jī)性，在幀結(jié)構(gòu)的保護(hù)時(shí)隙范圍之內(nèi)，可以通過均衡消除延時(shí)的影響。為ITS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了參考。

關(guān)鍵詞 智能交通；交通專用短程通信；信道仿真

基金項(xiàng)目：南通大學(xué)自然科學(xué)項(xiàng)目（13Z021）。

作者簡(jiǎn)介：殷曉敏（1984—），女，漢族，南通大學(xué)，助理研究員，主要研究方向射頻微波測(cè)試。

金婕（1978—），女，漢族，南通大學(xué)，助理研究員，主要研究方向?yàn)橥ㄐ潘惴ㄅc數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)。

孫玲（1976—），女，漢族，南通大學(xué)，副教授，主要研究方向?yàn)樯漕l集成電路設(shè)計(jì)與測(cè)試技術(shù)。

0引言

近年來，智能運(yùn)輸系統(tǒng)（ITS：Intelligent Transportation System）已成為世界交通運(yùn)輸領(lǐng)域發(fā)展的重要方向和前沿研究課題[1-2]。ITS系統(tǒng)的核心技術(shù)之一就是適用于交通領(lǐng)域車路信息交換的短程通信（DSRC：Dedicated Short Range Communications）系統(tǒng)[3-4]。自2007年以來，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織陸續(xù)了面向ITS應(yīng)用的車用電子無線通信標(biāo)準(zhǔn)體系[5-7]，在IEEE802.11a的基礎(chǔ)上形成針對(duì)車載通信特殊環(huán)境的IEEE802.11p標(biāo)準(zhǔn)[8]。

由于在高速移動(dòng)的車載環(huán)境下，車車（VTV：Vehicle-to-Vehicle）通信信道是非靜止信道，因此，DSRC通信信道不僅具有傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)的特點(diǎn)，更具有其特殊性。針對(duì)交通專用短程通信系統(tǒng)特點(diǎn)，建立準(zhǔn)確的信道模型對(duì)于系統(tǒng)仿真來說是十分重要的。本文基于Agilent N5106A基帶信號(hào)發(fā)生器與信道仿真器，搭建了面向DSRC通信信道的測(cè)試平臺(tái)。

1DSRC系統(tǒng)概述

DSRC是ITS系統(tǒng)一種高效的無線通信機(jī)制，目前主要應(yīng)用于ITS中的不停車收費(fèi)（ETC）和道路口的車輛信息采集。相比于Wi-Fi、WiMAX等無線通信技術(shù)，DSRC在數(shù)據(jù)傳輸速率、延遲時(shí)間、通信距離和移動(dòng)性等特性方面有比較折衷的考慮，并且具有支持雙向傳輸、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信等特點(diǎn)，表1給出了DSRC技術(shù)與它們的特性比較[9-10]。

用于DSRC技術(shù)的頻率資源共有75 MHz，劃分成7個(gè)10 MHz的信道，如圖1所示。其中，中間的信道用于控制信道，發(fā)送廣播消息或者控制信令；第一個(gè)信道分別用于碰撞避免、車間通信等；最后一個(gè)信道用于長距離、大功率的通信；頻率最低的5MHz作安全空白，剩下的4個(gè)信道為服務(wù)信道。由圖可見，802.11p的物理層的工作在5.8~5.9GHz附近，還保留了用于服務(wù)的信道；相鄰的兩個(gè)信道通過協(xié)商后可以當(dāng)作一個(gè)20 MHz的信道使用，但其通信的優(yōu)先級(jí)別要低些。使用10 MHz較小的帶寬,一方面是為了增加在車載環(huán)境下對(duì)多徑傳播的抗衰弱能力，減少了多普勒的散射效應(yīng)，另一方面增加的警戒間隔也減少了多路徑傳輸所造成的碼間干擾。

2信道特性仿真

通信系統(tǒng)的信號(hào)傳輸質(zhì)量與信道的性能密切相關(guān)，與光纖等有線信道相比，無線信道處于開放的電磁環(huán)境中，更容易受到衰落、干擾、噪聲等多種因素的影響。而DSRC通信信道除了具有一般無線信道的特征外，還存在快速移動(dòng)等特有情況。典型的DSRC通信有路車通信(R2V)和車車通信(V2V) 兩種方式。R2V是指車輛和路邊設(shè)備進(jìn)行通信，屬于移動(dòng)設(shè)備和固定設(shè)備的通信過程。V2V是指車輛和車輛之間進(jìn)行通信，屬于移動(dòng)設(shè)備之間的通信。充分掌握DSRC系統(tǒng)無線信道的特征，可以為提出改善系統(tǒng)通信質(zhì)量的技術(shù)方案提供參考，從而保證R2V和V2V通信的可靠性。

2.1仿真測(cè)試平臺(tái)結(jié)構(gòu)

基于Agilent N5106A基帶信號(hào)發(fā)生器與信道仿真器搭建的面向DSRC通信信道的仿真測(cè)試系統(tǒng)如圖2所示。N5106A具有120MHz的調(diào)制帶寬，能夠模擬各種通信信道。本儀器配備了8路實(shí)時(shí)衰落仿真器，支持的信道衰落類型包括Rayleigh、Pure Doppler、Rician、Suzuki等，多普勒功率譜頻譜形狀有classical 3db，classical 6db，flat，rounded，jake classical和jake rounded。由圖2可見，該系統(tǒng)還包括了一臺(tái)矢量信號(hào)發(fā)生器E4438C和一臺(tái)信號(hào)分析儀N9020A，E4438C和N5106A之間的控制信號(hào)通過LAN口連接，數(shù)據(jù)信號(hào)通過數(shù)據(jù)總線（Digital Bus）傳輸。

測(cè)試系統(tǒng)如圖2所示。首先使用Agilent的N7617B Signal Studio軟件生成符合IEEE 802.11p協(xié)議的理想基帶信號(hào)數(shù)據(jù)文件，該數(shù)據(jù)文件經(jīng)過N5106A產(chǎn)生基帶信號(hào)，并通過信道模擬器得到包含信道特性的基帶信號(hào)。N5106A產(chǎn)生的信號(hào)通過Digital Bus輸入信號(hào)發(fā)生器E4438C，由該儀器將基帶信號(hào)調(diào)制到5.9GHz的載波上，經(jīng)過射頻輸出端輸出到信號(hào)分析儀N9020A進(jìn)行分析。

2.2仿真測(cè)試實(shí)例

DSRC系統(tǒng)信道模型如表2所示。圖3至圖6給出了不同信道條件下信號(hào)的測(cè)試結(jié)果。其中，圖3為信號(hào)通過白噪聲信道后產(chǎn)生的星座圖，其中EVM（誤差向量幅度）為-27.62dB，CPE（同相位誤差）為0.903%rms。由于車車通信，可能存在直射路徑，因此圖4給出了信號(hào)經(jīng)過信道3模型，即在單徑萊斯分布的作用下，多普勒頻移為1345Hz，路徑損耗為-14.2dB，K因子為5.7時(shí)的測(cè)試結(jié)果，結(jié)果表明，此時(shí)EVM上升為-3.047dB，CPE上升為6.938%rms，說明在該種信道作用下，信號(hào)的接收質(zhì)量顯著下降。圖5給出了信號(hào)經(jīng)過信道7模型，即在單徑瑞利衰落，多普勒頻移為1522Hz，路徑損耗為-27.9dB時(shí)的測(cè)試結(jié)果，此時(shí)，EVM為-16.791dB，CPE為5.542%rms。圖6給出了信號(hào)經(jīng)過信道11模型，即信號(hào)在單徑瑞利衰落，多普勒頻移為1562Hz，路徑損耗為-27.9dB時(shí)的測(cè)試結(jié)果，圖中EVM為-16.065dB，CPE為1.455%rms。比較圖5和圖6，說明了在類似的信道作用下，信號(hào)接收質(zhì)量存在一定的隨機(jī)性。另外，這兩條路徑的延時(shí)分別為400ns和700ns，在幀結(jié)構(gòu)的保護(hù)時(shí)隙范圍之內(nèi)，因此可以通過均衡消除延時(shí)的影響。

3小結(jié)

本文搭建了面向DSRC應(yīng)用的無線信道仿真和測(cè)試系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)的工作流程和測(cè)試方法，根據(jù)DSRC信道模型，給出4種典型信道的測(cè)試結(jié)果。本文工作為ITS系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了參考。

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篇4

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；信號(hào)系統(tǒng)；CBTC

Abstract: Urban Transit system is an extensive use of public transport, and its security is directly related to the personal safety of commuters. The signaling system is to ensure the safety of the train, comfortable, run by high-density technology and equipment, its reliability and security continue to improve and perfect, so as to effectively guarantee the safe operation of the rail transportation. In this paper, the design of Urban Transit signal system and CBTC is analyzed。

Keywords: Urban Transit; signal system; CBTC

中圖分類號(hào)：U239.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1軌道交通系統(tǒng)信號(hào)系統(tǒng)

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是保證列車安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)行車指揮和列車現(xiàn)代化運(yùn)行，提高高效運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)一般由列車自動(dòng)控制系統(tǒng)（Automatic Train Control，ATC）組成。ATC系統(tǒng)由列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)（Automatic Train Supervision，ATS）、列車自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng)（Automatic Train Protection，ATP）和列車自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)（Automatic Train Operation， ATO）三個(gè)子系統(tǒng)組成。

由列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)來完全保證行車安全。列車自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)可以完成列車站間自動(dòng)運(yùn)行、定位停車、接收控制中心運(yùn)行指令從而實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行速度的自動(dòng)調(diào)整，使整套信號(hào)系統(tǒng)能夠滿足列車高速和高密度運(yùn)行的需求。

2 CBTC信號(hào)系統(tǒng)

基于通信的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)CBTC（communication based train control system）是一種連續(xù)的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)，采用高精度的列車定位，獨(dú)立于軌道電路，連續(xù)、大容量、雙向車-地?cái)?shù)據(jù)通信，車載及軌旁處理器能夠?qū)嵤┌踩δ艿男盘?hào)控制系統(tǒng)。ATS子系統(tǒng)包括中央至車站的數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)，通常分布在運(yùn)營控制中心OCC (operation control center)及車站。ATP/ATO子系統(tǒng)包括車-地傳輸子系統(tǒng)，ATP子系統(tǒng)設(shè)備由聯(lián)鎖和列控設(shè)備組成。ATP/ATO子系統(tǒng)設(shè)備分布在車站、軌旁及列車上。

2.1 CBTC系統(tǒng)的列控原理

基于系統(tǒng)確定的列車移動(dòng)授權(quán)、列車運(yùn)行的速度、列車運(yùn)行的線路等數(shù)據(jù)，CBTC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)列車的控制。CBTC系統(tǒng)對(duì)列車的控制是由地面設(shè)備和車載設(shè)備共同完成，其基本原理如下：

（1）地面設(shè)備（軌旁設(shè)備）周期性地接收本控制范圍內(nèi)所有列車傳來的列車識(shí)別號(hào)、列車位置、列車運(yùn)行方向和速度信息，通過計(jì)算確定各列車的移動(dòng)授權(quán)，并向本控制范圍內(nèi)的每列列車周期性地發(fā)送移動(dòng)授權(quán)(安全防護(hù)點(diǎn))的信息。由前行列車的位置及運(yùn)行速度來確定移動(dòng)授權(quán)，隨著前行列車的移動(dòng)，移動(dòng)授權(quán)將逐漸前移。

（2）車載設(shè)備接收到由地面設(shè)備發(fā)送的列車移動(dòng)授權(quán)信息以及列車運(yùn)行的最大限制速度命令、線路技術(shù)參數(shù)、緊急制動(dòng)的建立和反應(yīng)時(shí)間等數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算出列車的緊急制動(dòng)觸發(fā)曲線和緊急制動(dòng)曲線，從而控制列車在緊急制動(dòng)曲線下運(yùn)行，以確保列車的運(yùn)行安全。

2.2 CBTC系統(tǒng)的閉塞原理

在CBTC系統(tǒng)中，基于對(duì)最大運(yùn)行速度、制動(dòng)曲線和線路上相鄰列車的動(dòng)態(tài)位置計(jì)算出列車間的安全間隔距離。因?yàn)榱熊囶l繁的向地面設(shè)備發(fā)送其位置，地面設(shè)備頻繁的向列車傳送更新的移動(dòng)授權(quán)信息，系統(tǒng)對(duì)列車的定位分辨率可以達(dá)到10m以下的精度。隨著前行列車的移動(dòng)，后續(xù)列車運(yùn)行的移動(dòng)授權(quán)的范圍總是實(shí)時(shí)變化。基于相關(guān)區(qū)段的最大允許速度、在安全制動(dòng)距離范同內(nèi)安全地靠近前一列車尾部最后一次確定的位置，車載設(shè)備制定列車的運(yùn)行曲線，從而盡可能縮短追蹤列車的運(yùn)行間隔。將隨前行列車的運(yùn)行位置和運(yùn)行狀態(tài)而變化追蹤運(yùn)行列車間的安全間隔距離的閉塞方式稱為移動(dòng)閉塞。

信號(hào)系統(tǒng)通過在車載和地面設(shè)備之間連續(xù)和高速的數(shù)據(jù)通訊來實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞。在CBTC系統(tǒng)中，隨前行列車的移動(dòng)，列車從地面設(shè)備獲得的移動(dòng)授權(quán)的目標(biāo)點(diǎn)總是變化，其后續(xù)列車運(yùn)行的安全保護(hù)停車點(diǎn)總是在前行列車占用的閉塞分區(qū)軌道電路入口的前方。從而移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)可大大縮短運(yùn)行間隔，提高列車的運(yùn)輸效率。

2.4 CBTC系統(tǒng)的分類

隨著數(shù)據(jù)通信技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，以及城市軌道交通對(duì)信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化的要求，通用數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)快速應(yīng)用于CBTC系統(tǒng)中，CBTC系統(tǒng)的車-地信息主要有交叉感應(yīng)電纜環(huán)線、漏泄電纜、漏泄波導(dǎo)管和無線電臺(tái)等傳輸媒介。

采用交叉感應(yīng)電纜環(huán)線作為車-地?cái)?shù)據(jù)通信媒介，車-地間直接通過電磁感應(yīng)方式交換信息。采用漏泄電纜、漏泄波導(dǎo)管、無線電臺(tái)作為傳輸媒介的車地?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)，一般采用通用的無線擴(kuò)頻通信技術(shù)，因此CBTC系統(tǒng)按車-地?cái)?shù)據(jù)通信媒介可分為：

（1）基于交叉感應(yīng)電纜環(huán)線的CBTC系統(tǒng)，即CBTC-IL(inductive loop)；

（2）基于無線擴(kuò)頻通信技術(shù)的CBTC系統(tǒng)，即CBTC-RF(radio frequency)。

基于交叉感應(yīng)電纜環(huán)線傳輸車-地信息的CBTC-IL系統(tǒng)有傳輸特性好，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)?；诮徊娓袘?yīng)電纜環(huán)線傳輸方式的缺點(diǎn)：需要在道床上安裝感應(yīng)電纜環(huán)線，受土建安裝條件限制；數(shù)據(jù)傳輸速率比較低；數(shù)據(jù)傳輸需采用專用通信協(xié)議。

基于漏泄電纜、漏泄波導(dǎo)管、無線電臺(tái)傳輸車地信息的CBTC-RF系統(tǒng)，其車-地間的無線擴(kuò)頻傳輸采用通用的IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)，無線擴(kuò)頻傳輸是將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為無線信號(hào)，當(dāng)接收方接收到無線信號(hào)后將其還原為數(shù)據(jù)信號(hào)，數(shù)據(jù)信號(hào)和無線信號(hào)間的轉(zhuǎn)換由無線網(wǎng)卡來實(shí)現(xiàn)。

3 CBTC應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題

CBTC系統(tǒng)中采用當(dāng)前先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)。與基于軌道電路的傳統(tǒng)信號(hào)系統(tǒng)相比，CBTC信號(hào)系統(tǒng)有自動(dòng)化程度高、軌旁設(shè)備少、運(yùn)營能力大、高安全性和高可靠性等特點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)還有不與牽引供電爭(zhēng)軌道，有利于牽引供電設(shè)備的合理布置；不需要在軌道上安裝設(shè)備，易于形成疏散通道。正是由于CBTC系統(tǒng)的諸多優(yōu)勢(shì)，其開發(fā)和應(yīng)用正在朝著互聯(lián)互通和兼容性的方向發(fā)展，代表著城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展方向。目前國內(nèi)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)選型采用CBTC信號(hào)系統(tǒng)作為主流制式，在軌道交通建設(shè)和改造過程中得到了廣泛應(yīng)用。

目前國外廠商都在結(jié)合工程實(shí)踐不斷完善CBTC系統(tǒng)，開通投入商業(yè)運(yùn)營的線路并不多。開通和運(yùn)營過程中主要存在以下技術(shù)問題，需要在今后的研制和工程實(shí)施中加以解決。

（1）由于CBTC系統(tǒng)中的列車定位和移動(dòng)授權(quán)依賴于無線信息傳輸。如果某列車或地面某點(diǎn)發(fā)生無線通信中斷或故障，就會(huì)失去對(duì)列車的定位，將對(duì)運(yùn)營造成較大的影響，而且故障處理將比原來的軌道電路系統(tǒng)復(fù)雜。因此一旦發(fā)生通信故障時(shí)，如何保障行車安全和減小對(duì)運(yùn)營的影響是一個(gè)技術(shù)瓶頸。為此絕大多數(shù)采用CBTC系統(tǒng)的工程都配置了后備信號(hào)系統(tǒng)，以解決上述問題。

（2）目前CBTC系統(tǒng)采用的IEEE 802.11系列的WLAN標(biāo)準(zhǔn)使用的是一個(gè)開放的無線頻段。該頻段不限制其他用戶使用，因此用戶較多時(shí)容易造成相互干擾。特別是在高架開放區(qū)段，抗外部干擾問題也是一個(gè)技術(shù)難題。

（3）從地面的一個(gè)AP切換到另一個(gè)AP時(shí)，列車信息傳輸會(huì)有中斷，導(dǎo)致了一定程度的丟包現(xiàn)象，如何提高信息傳輸?shù)目煽啃砸灿写^續(xù)研究。

3 結(jié)束語

隨著我國城鎮(zhèn)化過程的不斷深入，城市交通擁堵和環(huán)境問題與城市現(xiàn)代化發(fā)展的矛盾日益尖銳。城市軌道交通作為一種大容量、環(huán)保的交通方式，逐步成為解決此類問題的關(guān)鍵。CBTC系統(tǒng)為保障城市軌道交通運(yùn)營的安全和高效至關(guān)重要。隨著各大城市軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，CBTC系統(tǒng)將得到更大的完善和更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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篇5

關(guān)鍵詞 電力工程；電力搶修監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)；通信方式

中圖分類號(hào)TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2013）82-0205-02

0 引言

當(dāng)前，我國城鎮(zhèn)化發(fā)展步伐逐漸變快，電力配電建設(shè)數(shù)量和范圍不斷增多，對(duì)其的合理有序管理也成為一項(xiàng)極大的挑戰(zhàn)。通過制定配置一個(gè)全能型的、安全可靠的、具備領(lǐng)先技術(shù)的配電地理信息系統(tǒng)CIS完善電力通信管理，防止出現(xiàn)過多的電網(wǎng)事故，電力搶修監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)則成為一項(xiàng)迫在眉睫且極具必要性的任務(wù)。GPS的工作原理是通過導(dǎo)航衛(wèi)星對(duì)地球上的物體進(jìn)行跟蹤，測(cè)量其時(shí)間和空間距離，從而完成對(duì)物體的定位。

1 全球定位系統(tǒng)主要特點(diǎn)

無時(shí)間和空間限制，任意時(shí)間和地點(diǎn)為用戶提供準(zhǔn)確的三維位置，能夠擁有最精確的時(shí)間數(shù)據(jù)和最快速的反饋時(shí)間，且天氣和人為對(duì)其影響極少；具備極高的定位準(zhǔn)確率。使用單機(jī)定位即可保持精度≥15m，若使用差分方式定位，則可突破米級(jí)到毫米級(jí)[1]。結(jié)合配電地理信息系統(tǒng)（CIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）對(duì)電力搶修車輛進(jìn)行全程監(jiān)控，對(duì)安裝有定位系統(tǒng)的修理車輛采集到的所有數(shù)據(jù)傳輸至配電信息系統(tǒng)，配電信息系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，CIS調(diào)出調(diào)度功能，通過電子地圖顯示的發(fā)生異常和故障的車輛的地理位置、故障問題程度做分析，提出解決方案并進(jìn)行指揮，對(duì)故障車輛進(jìn)行搶修幫助。

2 當(dāng)前的各種通信通道方式

2.1 頻段800MHz的無線集群系統(tǒng)

常見使用800MHz 集群的行業(yè)主要為一些大型且內(nèi)部使用專網(wǎng)的機(jī)構(gòu)，如公路鐵路、公安交警、電力活力等系統(tǒng)。這種通道優(yōu)點(diǎn)在于一次性組建完成，缺點(diǎn)是長期不更新的設(shè)備損壞老化，重新購買的設(shè)備價(jià)高且數(shù)量少、無從尋找，通信質(zhì)量無法滿足需要且效率低。

2.2 無線電臺(tái)

由于無線電臺(tái)防干擾能力較弱，其230頻率的工作頻率使受尋呼臺(tái)在工作時(shí)受多種因素的影響，常造成通信效果極差，質(zhì)量無法滿足需要，如城市高層建筑物和山脈阻隔等。同時(shí)，無線電臺(tái)的投資比較大，且相近之間需要安裝的設(shè)備較多，若出現(xiàn)同一時(shí)間較多車輛在同一地點(diǎn)出現(xiàn)，則其檢測(cè)速度和效率將無法滿足監(jiān)控調(diào)度需要的數(shù)量、速度和質(zhì)量。因此，無線電臺(tái)目前國內(nèi)使用較少。

2.3 蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)CDPD（Cellular Digital Packet Data）

CDPD網(wǎng)是一種類似蜂窩式的移動(dòng)通信設(shè)備，組建成網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性的無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，它的優(yōu)點(diǎn)在于短小方便，只需在車輛上安裝一個(gè)無線調(diào)制解調(diào)器，即可不受車輛時(shí)速的影響正常上網(wǎng)。且其在處理突發(fā)性和較小的報(bào)文以及移動(dòng)通信的終端有很大的有效性。但是目前由于3G系統(tǒng)的廣泛普及，使原來僅在國內(nèi)幾個(gè)大城市如長沙、上海等使用的 CDPD網(wǎng)市場(chǎng)更加不濟(jì)，未來發(fā)展市場(chǎng)渺茫，目前僅有公交在使用。

2.4 全球移動(dòng)通信系統(tǒng) GSM（global system for mobile communications ）

GSM相對(duì)其他通信通道有明顯的優(yōu)越性：（1）安全性強(qiáng)。GSM通信系統(tǒng)性能包含對(duì)數(shù)據(jù)的校驗(yàn)和錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包重新發(fā)送的功能，因此，在出現(xiàn)問題是能夠及時(shí)處理，且錯(cuò)包重發(fā)的功能使系統(tǒng)錯(cuò)誤引發(fā)的錯(cuò)誤警報(bào)無法形成，避免錯(cuò)誤的報(bào)警造成人力資源浪費(fèi)；（2）效益好。GSM網(wǎng)絡(luò)先進(jìn)在以覆蓋全球，因此使用這一通信方式可以減少網(wǎng)絡(luò)建設(shè)支出，且輸出的短信息在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)無需支出話費(fèi)；（3）覆蓋面積大。全球移動(dòng)通信系統(tǒng)是為全民服務(wù)的通信系統(tǒng)，因此在電力監(jiān)控運(yùn)行過程中不受漫游等范圍的影響，目前少數(shù)大中城市（如、深圳）在使用GSM。

2.5 通用分組無線服務(wù)技術(shù)GPRS和碼分多址CDMA

這兩種通信方式屬于現(xiàn)在最具效率的3G系統(tǒng)，具有高效率、耗能小、強(qiáng)信號(hào)以及收費(fèi)合理的優(yōu)勢(shì)，這兩種方式將成為未來電力搶修監(jiān)控調(diào)度的主要通信方式[2]。

3 GPS系統(tǒng)的工作原理分析

整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成部分有：無線通信系統(tǒng)（GSM無線電話網(wǎng)）、監(jiān)控中心、車載單元（GPS接收24顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)）。

3.1 監(jiān)控中心組成部分

主要有路由器以及GSM移動(dòng)通話管理機(jī)，主要工作原理為：路由器通過已設(shè)的通道接收車載單元發(fā)回的GPS信號(hào)定位數(shù)據(jù)信息，監(jiān)控中心進(jìn)行分析后下發(fā)調(diào)度命令。為了保證車載單元數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，需在GPS監(jiān)控中心和GSM交換中心裝置通信配備軟件（短信息服務(wù)系統(tǒng) SMSC），兩處通信管理設(shè)備相互合作、協(xié)調(diào)，保障車載單元調(diào)度工作的順利進(jìn)行。

3.2 監(jiān)控中心模塊組成

組成模塊有：1）消息模塊。對(duì)短消息分析處理，定位物體信息和狀況；2）人機(jī)接口，監(jiān)控人機(jī)接口的主要人機(jī)關(guān)機(jī)交接部分；3）中心數(shù)據(jù)庫。包含車胎信息、人網(wǎng)單位信息等各種存儲(chǔ)信息，供查詢所用；4）web地圖服務(wù)和因特網(wǎng)接入服務(wù)，主要為用戶提供查詢服務(wù)。監(jiān)控中心模塊結(jié)構(gòu)（見圖 1）

3.3 車載單元結(jié)構(gòu)

一般車載單元完成工作流程所需設(shè)備有：終端主機(jī)、通話手柄、GSM和GPS天線、報(bào)警按鈕、電池、無線遙控、耳機(jī)等。一般標(biāo)準(zhǔn)工作電壓為24V或12V，實(shí)際浮動(dòng)為9V~6V（DC）。電流在400mA~600mA之間浮動(dòng)，根據(jù)工作或是通話狀態(tài)適度調(diào)整；GPS功過頻率控制在1575.42MHz左右，且在差分狀態(tài)下為≤5m，無差分狀態(tài)時(shí)，定位精度需在20m以下；接收板的電源使用安全牌25mA，5V DC；極限速度545m/s，極限加速4g[3]。系統(tǒng)的整體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成見圖 2。

4 結(jié)論

通過使用GPS通信方式在電力搶修監(jiān)控調(diào)度的管理過程中，能夠?qū)囕v故障及時(shí)反映、及時(shí)處理，保障電網(wǎng)的安全和數(shù)據(jù)的可靠。本文通過分析列舉幾種通信通道，其中，重點(diǎn)分析GSM網(wǎng)，明確GSM通信和GPS定位在今后的電力搶修監(jiān)控中值得推廣使用。

圖 2 整體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成

參考文獻(xiàn)

[1]衛(wèi)棟，寧靜.計(jì)算機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化應(yīng)用發(fā)展[J].科技與企業(yè)，2012，6(17)：112-113.

篇6

關(guān)鍵詞： 蔡氏電路； 混沌同步； 保密通信； 加法器

中圖分類號(hào)： TN918?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2013）21?0074?04

0 引 言

混沌保密通信在國際上起源于20世紀(jì)90年代初期，目前已成為信息科學(xué)界關(guān)注和研究的熱點(diǎn)之一?；煦缧盘?hào)有著優(yōu)良的特性，如寬頻帶、復(fù)雜性、正交性等，對(duì)保密通信有非常重要的意義。實(shí)現(xiàn)利用同步的混沌進(jìn)行保密通信的基礎(chǔ)是需建立一個(gè)同步的混沌系統(tǒng) [1]。

在Multisim仿真平臺(tái)上建立兩種不同的蔡氏混沌保密通信系統(tǒng)。在通信系統(tǒng)的發(fā)端加入要調(diào)制的信號(hào)，把要傳輸?shù)男盘?hào)調(diào)制進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)生的混沌信號(hào)中，利用混沌系統(tǒng)的同步系統(tǒng)，在接收端會(huì)產(chǎn)生和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)同步的混沌信號(hào)，通過加在接收端的減法器解調(diào)出原信號(hào)。

1 蔡氏混沌同步的仿真研究

混沌同步是指從不同的初始條件出發(fā)的兩個(gè)混沌系統(tǒng)，隨著時(shí)間推移，他們的軌跡逐漸一致并保持下去。同步的方法有多種，主要有驅(qū)動(dòng)?響應(yīng)同步、輸出反饋同步、自適應(yīng)同步、脈沖同步等。同步是實(shí)現(xiàn)通信的關(guān)鍵條件。混沌掩蓋保密通信應(yīng)用驅(qū)動(dòng)?響應(yīng)同步法[2] 。

圖1是驅(qū)動(dòng)?響應(yīng)同步方式的原理圖[3]。

由圖2得驅(qū)動(dòng)電路和響應(yīng)電路都處于蔡氏雙卷吸引子的狀態(tài)，從圖2（b）的波形看出兩波形跟隨性很好，能夠?qū)崿F(xiàn)混沌同步，蔡氏混沌能夠用于保密通信系統(tǒng)。

2 兩種不同的混沌通信系統(tǒng)的仿真對(duì)比

首先在Multisim中建立一種基于傳統(tǒng)蔡氏混沌的混沌同步通信系統(tǒng)，系統(tǒng)采用驅(qū)動(dòng)?響應(yīng)控制法，電路原理圖如圖3所示。接著在Multisim中建立基于環(huán)形蔡氏電路的混沌通信系統(tǒng)[5]，電路原理圖如圖4所示。在兩個(gè)系統(tǒng)中分別加入方波信號(hào)，輸入和輸出波形如圖5所示。 在圖3中信號(hào)通過一個(gè)電壓跟隨器加入驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，被調(diào)制進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)生的混沌信號(hào)中，稱之為信號(hào)輸入方法二。圖4通過一個(gè)加法器輸入信號(hào)，稱之為方法一。

從圖5（a）輸入和輸出的波形可以看出對(duì)于第一個(gè)通信系統(tǒng)，波形有幅度上的失真。從圖5（b）看到第二個(gè)通信系統(tǒng)，在輸出信號(hào)的上升沿和下降沿有過沖現(xiàn)象?；趥鹘y(tǒng)蔡氏的通信系統(tǒng)電路簡(jiǎn)單，電路中有一個(gè)可調(diào)的電阻[R]，通過調(diào)節(jié)電阻[R]來實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的保密性?；诃h(huán)路蔡氏混沌的通信系統(tǒng)有兩個(gè)獨(dú)立可調(diào)的分岔參數(shù)電阻[6]，這樣通過改變兩個(gè)電阻及環(huán)路系數(shù)，都能改變電路，這樣一來，電路的可變性大大的提高了。因此，基于環(huán)路蔡氏混沌的保密通信系統(tǒng)的性能要優(yōu)于基于傳統(tǒng)蔡氏的通信系統(tǒng)。

在混沌通信系統(tǒng)中加入信號(hào)的方式有多種，這里分析本文中用到的加入信號(hào)的兩種方式，如圖6所示。

基于環(huán)形蔡氏的系統(tǒng)的輸入和輸出波形

圖7（a）為基于傳統(tǒng)蔡氏混沌的保密通信系統(tǒng)采用方法一加入信號(hào)的系統(tǒng)交流小信號(hào)分析，圖7（b）為該系統(tǒng)用方法二加入信號(hào)的系統(tǒng)交流小信號(hào)分析。圖7（c）為基于環(huán)形蔡氏混沌的通信系統(tǒng)用方法一加入輸入信號(hào)的系統(tǒng)交流小信號(hào)分析，圖7（d）為該系統(tǒng)用方法二加入信號(hào)的系統(tǒng)交流小信號(hào)分析。

對(duì)比圖7（a）和（b），得到對(duì)于傳統(tǒng)蔡氏混沌保密通信系統(tǒng)用方法一加入信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)的頻域傳輸特性較好。對(duì)比圖7（c）和（d）可以看出，環(huán)形蔡氏混沌保密通信系統(tǒng)中用方法一加入信號(hào)相比方法二加入信號(hào)，該系統(tǒng)的頻域傳輸特性更好。同時(shí)，觀察并分析對(duì)比圖7（a）和（c），就很容易解釋圖5（b）中輸出信號(hào)出現(xiàn)的過沖現(xiàn)象。綜上用方法一加入信號(hào)，系統(tǒng)的性能更好一些。

3 結(jié) 論

蔡氏混沌系統(tǒng)能夠用驅(qū)動(dòng)?響應(yīng)控制法來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的同步。建立的基于環(huán)形蔡氏混沌的通信系統(tǒng)的保密性和系統(tǒng)的高頻傳輸特性優(yōu)于基于傳統(tǒng)蔡氏混沌的通信系統(tǒng)。在蔡氏混沌通信系統(tǒng)中用加法器加入信號(hào)的方式優(yōu)于沒有加法器加入信號(hào)的方式。

參考文獻(xiàn)

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[3] 瞿少成.混沌同步技術(shù)在保密通信中的仿真研究[J].華中師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，42（4）：553?556.

[4] 禹思敏.混沌系統(tǒng)與混沌電路：原理、設(shè)計(jì)及其在通信中的應(yīng)用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2011.

[5] 高見芳.一種蔡氏硬件電路系統(tǒng)的研究[J].電子設(shè)計(jì)工程，2011，19（17）：117?119.

[6] 禹思敏，丘水生.一種語音混沌保密通信方案的研究與硬件實(shí)現(xiàn)[J].通信學(xué)報(bào)，2002，23（8）：105?112.

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[8] 宮蘊(yùn)瑞，朱建良.基于仿真電感的蔡氏混沌電路的實(shí)驗(yàn)研究[J].哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，10（4）：78?80.

篇7

【關(guān)鍵詞】 農(nóng)田 監(jiān)控系統(tǒng) 通訊技術(shù) 信息傳輸 數(shù)據(jù)

一、引言

農(nóng)作物的生長、發(fā)育和產(chǎn)量形成，同農(nóng)田環(huán)境各因素之間有著密切的關(guān)系，尤其是土壤墑情和農(nóng)作物生長關(guān)鍵期的氣象參數(shù)，其中溫度和濕度影響農(nóng)作物的發(fā)育速度，光照影響作物的光合作用。

通過合理的調(diào)節(jié)這些因子，可以有效的增加農(nóng)作物的產(chǎn)量或降低極端情況對(duì)作物產(chǎn)量的影響。通過獲得土壤墑情和農(nóng)作物生長關(guān)鍵期的氣象參數(shù)并進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，可為農(nóng)作物的精細(xì)化生產(chǎn)和產(chǎn)量預(yù)估提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支持，有效提高農(nóng)田管理的信息化和自動(dòng)化水平。

二、 各種通訊技術(shù)的對(duì)比

1、通信技術(shù)的快速發(fā)展，為農(nóng)田信息化管理提供了一個(gè)良好的平臺(tái)和技術(shù)支持。從最初的模擬信號(hào)方式全面升級(jí)到數(shù)字信號(hào)方式，通信的方式也越來越多元化。根據(jù)信號(hào)傳輸介質(zhì)，農(nóng)田信息傳輸方式可分為有線通信方式和無線通信方式，在有線通信方式之中，RS485、CAN總線通信方式和基于掌上電腦的通信方式是其主要形式，已被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械多傳感器集成和農(nóng)田信息采集。

無線通信方式可分類為長距離通信（GSM、GPRS等）和短距離通信（藍(lán)牙、ZIGBEE等）。顯然的，由于有線通信方式傳輸距離有限、布線難、不易維護(hù)等局限性在農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域得不到廣泛應(yīng)用，因此，采用無線通信方式成為進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的首選。

分析這幾種通信方式，藍(lán)牙、ZIGBEE和RFID等無線傳輸方式因?yàn)閭鬏斁嚯x的不足主要用于溫室環(huán)境監(jiān)控、農(nóng)業(yè)物流識(shí)別等方面；而無線廣播系統(tǒng)等傳播的是模擬信號(hào)并且單向傳輸，顯然不適合應(yīng)用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)；專用數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)能達(dá)到通信要求，但是費(fèi)用過于昂貴，工程過于龐大，可操作性太差；其它方式中無線局域網(wǎng)只能覆蓋小范圍地方，并且短波電臺(tái)也是費(fèi)用昂貴；而采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[3]，需要考慮節(jié)點(diǎn)攜帶能量，以及傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署和監(jiān)測(cè)及覆蓋與連接的關(guān)系等方面問題，如果能量供應(yīng)和相應(yīng)的協(xié)議問題得不到解決，通常會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)崩潰。

三、通訊技術(shù)的原理及選擇

GSM 是一個(gè)蜂窩型網(wǎng)絡(luò)，可以運(yùn)行在不同的無線電頻率上，目前工作的兩個(gè)主要頻段分別是 900MHz 和1800MHz，其中 GSM900 頻段的雙工間隔是 45MHz，有效帶寬是 25MHz，載頻數(shù)為 124 個(gè)，每個(gè)載頻擁有 8 個(gè)信道；GSM1800 頻段的雙工間隔是95MHz，有效帶寬是 75MHz，載頻數(shù)為 374 個(gè)，每個(gè)載頻擁有 8 個(gè)信道。作為 GSM 技術(shù)的延續(xù)，GPRS 技術(shù)[4]應(yīng)用 TDMA 信道，不必使用現(xiàn)行無線通信應(yīng)用所需的中介轉(zhuǎn)換器，就可以實(shí)現(xiàn)通信連接和數(shù)據(jù)中速傳輸。

在 GPRS 分組交換的通信過程中，無需提前分配信道建立連接，而是根據(jù)到達(dá)的數(shù)據(jù)包頭信息臨時(shí)尋找信道進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，這種共享使用信道的方式可以實(shí)現(xiàn)信道資源的合理利用。

四、方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)信息傳輸模塊的硬件包括CP1L-M30DT-D、CP1W-CIF01、GPRS DTU。監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)農(nóng)田環(huán)境數(shù)據(jù)信息經(jīng)由相應(yīng)的傳感器模塊采集和CP1W-AD041模擬量接收模塊的AD轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字形式的數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)到CP1LM30DT-D的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)（DM）。CP1W-CIF01模塊可以擴(kuò)展CP1L-M30DT-D的功能，使CP1L-M30DT-D實(shí)現(xiàn)RS-32C數(shù)據(jù)通信，從而實(shí)現(xiàn)CP1L-M30DT-D模塊與GPRS DTU模塊的連接和數(shù)據(jù)通信，再由GPRS DTU模塊將數(shù)據(jù)信息經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)上傳至上位機(jī)。

五、結(jié)束語

以野外農(nóng)田環(huán)境為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了一種基于 GPRS 技術(shù)的遠(yuǎn)程農(nóng)田信息采集系統(tǒng)。試驗(yàn)證明：該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)田的土壤墑情以及農(nóng)作物周圍的溫度、濕度、光照強(qiáng)度和CO2濃度等環(huán)境信息的全面連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，大大提高了工作效率，提高了農(nóng)業(yè)管理的自動(dòng)化和信息化水平，都農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)試驗(yàn)具有一定的指導(dǎo)作用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 郜向陽，王庫，李墨雪.GPRS無線數(shù)據(jù)傳送在農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)化研究，2006（6）：186-188.

[2] 楊瑋，李民贊，王秀.農(nóng)田信息傳輸方式現(xiàn)狀及研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008，24（5）：297-300.

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篇8

關(guān)鍵字：高清視頻會(huì)議、高清會(huì)場(chǎng)、統(tǒng)一通信、應(yīng)急指揮

中圖分類號(hào)：E271 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

摘要：This article focuses on HD Conference Room Hall renovation of Shandong entry-exit inspection and Quarantine Bureau and multipoint HD Video Conference construction of branches Bureau. By analyzing the composition and layout of the current HD video conferencing system, research based on both wired and wireless, and the various media of communication technology application in video conference system, realization of various functions such as conferencing, unified communications, and emergency command. This article also to focus on the key technical analysis provides details of key technology enablers.

Keywords: HD video conferencing system, HD Conference Room Hall, unified communications, emergency command

隨著寬帶接入的飛速發(fā)展和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益成熟，用戶通信需求正在從單純以語音為主的通信方式向即時(shí)消息、語音、視頻、會(huì)議、協(xié)同等多種通信方式融合的方向發(fā)展。其中視頻會(huì)議系統(tǒng)集合了多種通信系統(tǒng)，并逐步發(fā)展成為政府、企業(yè)等日常辦公必不可少的組成部分。近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展，視頻會(huì)議從標(biāo)清時(shí)代轉(zhuǎn)為高清時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)從有線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到無線網(wǎng)絡(luò)，會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)從會(huì)議室擴(kuò)展到移動(dòng)辦公[1]。高清視頻會(huì)議系統(tǒng)遠(yuǎn)不止是簡(jiǎn)單地提高視頻分辨率，也不是指一款產(chǎn)品，而是一個(gè)系統(tǒng)，包括現(xiàn)場(chǎng)會(huì)議、視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控、統(tǒng)一通信等內(nèi)容。

根據(jù)國家質(zhì)檢總局的要求，山東局改造標(biāo)清視頻會(huì)議系統(tǒng)成為高清視頻會(huì)議系統(tǒng)。這次改造不僅完成了高清會(huì)場(chǎng)和高清多點(diǎn)會(huì)議的改造，還兼容了原有標(biāo)清系統(tǒng)，并互為備份，同時(shí)擴(kuò)展了基于無線網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)辦公系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)視頻會(huì)議；還擴(kuò)展了音頻系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控和視頻會(huì)議一體的應(yīng)急指揮系統(tǒng)。高清視頻會(huì)議系統(tǒng)提供豐富的多媒體業(yè)務(wù)，能全面滿足會(huì)議室會(huì)議、統(tǒng)一通信、應(yīng)急指揮三位于一體的各種需求。

應(yīng)急指揮平臺(tái)集內(nèi)部通信、外部通信、應(yīng)急調(diào)度、視頻業(yè)務(wù)于一體。平臺(tái)利用計(jì)算機(jī)通信集成技術(shù)，交互語音問答、自動(dòng)呼叫分配、數(shù)據(jù)倉庫和分析，IP-PBX，通過多媒體網(wǎng)關(guān)，融合了電話網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)設(shè)備（電話，筆記本等）等多種通訊手段，實(shí)現(xiàn)多種通信手段的統(tǒng)一入口，提供增值業(yè)務(wù)功能、呼叫中心、調(diào)度指揮等眾多的集成應(yīng)用功能，實(shí)現(xiàn)電話、傳真、短信、Email、電話會(huì)議、語音信箱、協(xié)同工作平臺(tái)、視頻等多種的溝通方式，還可以根據(jù)部門和權(quán)限劃分為工作人員提供有部門特色的辦公系統(tǒng)、CIQ2000及其外掛系統(tǒng)和其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的統(tǒng)一入口。

圖 1 高清視頻會(huì)議及統(tǒng)一通信系統(tǒng)架構(gòu)圖

高清多點(diǎn)視頻會(huì)議方案及關(guān)鍵技術(shù)研究

高清視頻系統(tǒng)由攝像機(jī)、信號(hào)源、屏幕顯示器、切換控制設(shè)備、監(jiān)視器、錄像編輯設(shè)備和編解碼器等主要部分組成，以上所有設(shè)備均要求能達(dá)到高清標(biāo)準(zhǔn)。以1080P標(biāo)準(zhǔn)為例，要想達(dá)到真正1080P高清視頻會(huì)議顯示效果，要求視頻信號(hào)流經(jīng)的每個(gè)環(huán)節(jié)都能支持1080P高清。[2]

山東局高清視頻會(huì)議系統(tǒng)整網(wǎng)分成三層結(jié)構(gòu)，國家總局和山東局采用2M的SDH專網(wǎng)連接，省局跟各地方分支局采用10M專網(wǎng)連接。山東局作為山東省視頻會(huì)議控制中心，負(fù)責(zé)接收和轉(zhuǎn)發(fā)總局的視頻信號(hào)，并采集山東局信號(hào)上傳至國家局。山東局主控中心部署在山東出入境檢驗(yàn)檢疫局中心機(jī)房，負(fù)責(zé)整體高清視頻會(huì)議系統(tǒng)的運(yùn)行、操作、控制和管理工作；實(shí)現(xiàn)參與國家部總局召開的視頻會(huì)議，并負(fù)責(zé)山東省內(nèi)系統(tǒng)會(huì)議及各分支局多點(diǎn)會(huì)議管理工作。

圖 2 山東局視頻會(huì)議網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

山東局高清視頻會(huì)議系統(tǒng)與各分支局采用專網(wǎng)MSTP（多服務(wù)傳送平臺(tái)）專線連接，與普通辦公網(wǎng)絡(luò)并行并互為備份。山東局內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖3所示，第一會(huì)議室和第二會(huì)議室作為兩個(gè)并行的高清會(huì)場(chǎng)，兩個(gè)高清會(huì)場(chǎng)通過專網(wǎng)連接國家總局視頻會(huì)議系統(tǒng)，并轉(zhuǎn)播到其他各分會(huì)場(chǎng)，會(huì)場(chǎng)也可以各自獨(dú)立召集會(huì)議。兩個(gè)會(huì)場(chǎng)同時(shí)又互為備份、互相控制，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。高清MCU可以實(shí)現(xiàn)省內(nèi)各分支局視頻會(huì)議控制，高清錄播服務(wù)器基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)高清視頻會(huì)議的錄制和播放功能，與內(nèi)網(wǎng)的會(huì)場(chǎng)高清錄播服務(wù)器分開，專門針對(duì)網(wǎng)絡(luò)上視頻會(huì)議，提高了錄播穩(wěn)定性。綜合管理服務(wù)器提供桌面客戶端、遠(yuǎn)程呈現(xiàn)功能，為會(huì)議室、個(gè)人辦公和移動(dòng)辦公提供統(tǒng)一可擴(kuò)展的視頻環(huán)境。視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)獲取各地監(jiān)控視頻信息，并傳送到會(huì)議室會(huì)場(chǎng)，以VGA信號(hào)源的方式進(jìn)入視頻會(huì)議終端，視頻會(huì)議終端把這路信號(hào)切入視頻會(huì)議系統(tǒng)。

圖 3 山東局多點(diǎn)會(huì)議網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

高清視頻會(huì)議系統(tǒng)由省局會(huì)議室視頻會(huì)議主控終端發(fā)起會(huì)議，通過MCU連接省局內(nèi)網(wǎng)中各分會(huì)議室如黨組會(huì)議室、局領(lǐng)導(dǎo)辦公室會(huì)議、監(jiān)控子系統(tǒng)等；通過專網(wǎng)連接省內(nèi)各分支局的會(huì)議終端系統(tǒng)，由會(huì)議室視頻終端系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的控制，從而控制整個(gè)會(huì)議的發(fā)言、畫面切換等功能。通過綜合管理服務(wù)器可以擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的辦公電腦接入會(huì)議，通過在辦公電腦中安裝會(huì)議終端軟件，可以實(shí)現(xiàn)與會(huì)場(chǎng)會(huì)議連接，作為會(huì)議的一個(gè)終端。同時(shí)移動(dòng)辦公系統(tǒng)通過私有轉(zhuǎn)往和內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的安全管理，通過統(tǒng)一通信的方式訪問會(huì)議終端系統(tǒng)，也可以作為會(huì)議的一個(gè)移動(dòng)終端參加。

視頻會(huì)議傳輸中經(jīng)常出現(xiàn)丟包現(xiàn)象，影響視頻會(huì)議質(zhì)量。針對(duì)這個(gè)現(xiàn)象，山東局采用丟包恢復(fù)技術(shù)和動(dòng)態(tài)帶寬分配技術(shù)。針對(duì)隨機(jī)或突發(fā)性的丟包環(huán)境，采用丟包恢復(fù)技術(shù)。對(duì)于丟包率相對(duì)固定的環(huán)境，采用動(dòng)態(tài)帶寬分配技術(shù)和丟包恢復(fù)技術(shù)結(jié)合的方法。視頻會(huì)議終端監(jiān)控所在通話的呼入丟包信息，一旦檢測(cè)到丟包，視頻會(huì)議終端就會(huì)采用丟包恢復(fù)技術(shù)或動(dòng)態(tài)帶寬分配技術(shù)。

丟包恢復(fù)采用前向糾錯(cuò)方法，是一種差錯(cuò)恢復(fù)方法，由發(fā)送方系統(tǒng)為發(fā)出的數(shù)據(jù)流添加冗余數(shù)據(jù)，使接收方系統(tǒng)可以偵測(cè)并糾正錯(cuò)誤，而無需請(qǐng)求發(fā)送方系統(tǒng)重新傳送丟失的信息。動(dòng)態(tài)帶寬分配技術(shù)是一種算法，可以在視頻通話過程中自動(dòng)且動(dòng)態(tài)的調(diào)整視頻碼率，以消除或避免丟包。當(dāng)檢測(cè)到丟包后，動(dòng)態(tài)帶寬分配會(huì)降低碼率，然后觀察是否還存在丟包現(xiàn)象。如果丟包只是暫時(shí)的，動(dòng)態(tài)帶寬分配會(huì)逐漸增加碼率；如果持續(xù)檢測(cè)到丟包，則會(huì)再進(jìn)一步降低碼率，直到數(shù)秒內(nèi)不再出現(xiàn)丟包。

統(tǒng)一通信方案設(shè)計(jì)

統(tǒng)一通信是指把計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)通信技術(shù)融為一體的新通信模式，作為一種解決方案和應(yīng)用，其核心內(nèi)容是：讓人們無論任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，都可以通過任何設(shè)備、任何網(wǎng)絡(luò)，獲得數(shù)據(jù)、圖像和聲音的自由通信。也就是說，統(tǒng)一通信系統(tǒng)將語音、傳真、電子郵件、移動(dòng)短消息、多媒體和數(shù)據(jù)等所有信息類型合為一體，從而為人們帶來選擇的自由和效率的提升[基于統(tǒng)一通信的指揮調(diào)度系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn) 上海交通大學(xué) 徐瑞卿]。

統(tǒng)一通信方案采用cisco的CUCM（Cisco® Unified Communications Manager）作為協(xié)作服務(wù)的核心，統(tǒng)一對(duì)視頻、語音、消息傳送、移動(dòng)性、即時(shí)消息 (IM) 和在線狀態(tài)實(shí)現(xiàn)會(huì)話和呼叫控制。CUCM中的橋接系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)與其他基于標(biāo)準(zhǔn)的解決方案和設(shè)備透明協(xié)作以提高互操作性：會(huì)話發(fā)起協(xié)議 (SIP) 規(guī)范化與透明度的增強(qiáng)可提高不同終端和解決方案之間的互操作性。呼叫準(zhǔn)入控制 (CAC) 可啟用智能視頻帶寬管理。通過賦予到達(dá)互聯(lián)網(wǎng)可尋址用戶和設(shè)備的能力，電郵使最終用戶撥號(hào)選項(xiàng)有助確保呼叫控制平臺(tái)與以后的版本兼容。協(xié)作通信的架構(gòu)主要分為：

1，核心呼叫控制層面，包括CUCM（統(tǒng)一通信服務(wù)器），CUCM IM （即時(shí)消息）

2，應(yīng)用層面，包括提供會(huì)議服務(wù)的CWMS，WebEx服務(wù)；提供語音留言的UnityConnect; 提供客戶協(xié)作聯(lián)絡(luò)中心的UCCE，UCCX等產(chǎn)品；

3，終端及網(wǎng)關(guān)層面，包括各種IP電話終端，Jabber軟件終端，網(wǎng)關(guān)等等；

4，管理層面，包括Prime Collaboration;

圖 4 統(tǒng)一通信系統(tǒng)架構(gòu)圖

山東據(jù)統(tǒng)一通信增加了企業(yè)通訊錄功能。統(tǒng)一通信企業(yè)通信錄客戶端負(fù)責(zé)向服務(wù)端發(fā)起數(shù)據(jù)查詢、創(chuàng)建、插入、替換及刪除請(qǐng)求，支持企業(yè)用戶的相關(guān)應(yīng)用。為了滿足統(tǒng)一通信企業(yè)通訊錄相關(guān)業(yè)務(wù)需求，統(tǒng)一通信企業(yè)通信錄需要為其提供對(duì)應(yīng)的接口。在統(tǒng)一通信中企業(yè)通信錄業(yè)務(wù)可以作為其它統(tǒng)一通信業(yè)務(wù)的入口，并輔助其它業(yè)務(wù)獲得通信相關(guān)的信息。目前山東據(jù)通訊錄實(shí)現(xiàn)了通訊錄與業(yè)務(wù)網(wǎng)通訊錄互聯(lián)并及時(shí)更新的功能。

質(zhì)檢系統(tǒng)作為政府部分，信息安全尤為重要，所以一直都采用內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)物理隔離的方式。移動(dòng)辦公網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)網(wǎng)連接，為保證網(wǎng)絡(luò)安全采取了一系列措施。首先，采用3G虛擬撥號(hào)專網(wǎng)（VPDN）線路，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)辦公3G網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的物理隔離。再者，建立安全專區(qū)，其中采用虛擬化技術(shù)，虛擬化服務(wù)器和虛擬桌面系統(tǒng)，僅將內(nèi)網(wǎng)終端的屏幕畫面鏡像到移動(dòng)終端上；并采用SSL VPN（安全套接層虛擬專用網(wǎng)）設(shè)備，在移動(dòng)終端和業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)間進(jìn)行數(shù)據(jù)再加密。然后，內(nèi)網(wǎng)與安全專區(qū)的數(shù)據(jù)資源的交互由網(wǎng)閘負(fù)責(zé)，只有合法的請(qǐng)求網(wǎng)閘才會(huì)將數(shù)據(jù)擺渡給內(nèi)網(wǎng)。

圖 5 移動(dòng)辦公網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

統(tǒng)一通信方案采用微軟的軟件實(shí)現(xiàn)方案，基于普通辦公網(wǎng)絡(luò)、視頻網(wǎng)絡(luò)以及移動(dòng)辦公網(wǎng)絡(luò)。把微軟的服務(wù)器架設(shè)在虛擬服務(wù)器上，視頻會(huì)議的MCU、會(huì)議終端等直接采用SIP（信令控制協(xié)議）協(xié)議注冊(cè)到統(tǒng)一通信服務(wù)器上，客戶端就可以在地址簿中選擇會(huì)議終端，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的視頻會(huì)議功能。

總結(jié)

高清視頻會(huì)議系統(tǒng)正逐步取代標(biāo)清會(huì)議系統(tǒng)，通過兼容無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)上的相關(guān)其他多種媒體，高清視頻會(huì)議正逐漸成為信息化控制的核心。通過研究山東局的視頻會(huì)議會(huì)場(chǎng)設(shè)計(jì)及全省系統(tǒng)的視頻會(huì)議網(wǎng)絡(luò)及移動(dòng)辦公網(wǎng)絡(luò)，為政府視頻會(huì)議專網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)會(huì)場(chǎng)高清視頻會(huì)議及移動(dòng)視頻會(huì)議提供了解決方案。并對(duì)視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議、移動(dòng)辦公等信息化系統(tǒng)集中控制進(jìn)行研究，促進(jìn)了政府信息系統(tǒng)一體化進(jìn)展的研究。

參考文獻(xiàn)：

篇9

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)自動(dòng)化通信

0前言

配電系統(tǒng)自動(dòng)化是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將配電網(wǎng)在線路數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)即配電網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和地理圖形進(jìn)行信息集成，構(gòu)成完整的自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運(yùn)行及事故情況下的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制、用電和配電管理的現(xiàn)代化。

1配網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)

1．1配網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)的特點(diǎn)

配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)不同，輸電網(wǎng)由于終點(diǎn)節(jié)點(diǎn)數(shù)量有限，加上通道距離較長，對(duì)通信效率和可靠性的要求均較高，因此輸電網(wǎng)通信大多采專用通道點(diǎn)點(diǎn)或無線通信方式，而不采用廣播通信放式。而配電網(wǎng)往由于其數(shù)量極大，形式繁多，尋址量可達(dá)百萬級(jí)以上．，而且兩節(jié)點(diǎn)之間距高較短，正是由于配電網(wǎng)網(wǎng)架的特殊性，決定了配網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)的特點(diǎn)是測(cè)點(diǎn)多、分散、覆蓋面，中間距離短，通信效率求不是很高；并且隨著城市建設(shè)的發(fā)展，配電網(wǎng)整體上具有確定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)此配自動(dòng)化通信系統(tǒng)還應(yīng)具有不斷適應(yīng)配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的特點(diǎn)。

1．2配網(wǎng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)配網(wǎng)自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)根據(jù)配電網(wǎng)的規(guī)模和特點(diǎn)分為3級(jí)

第l級(jí)，各個(gè)變電所到配調(diào)主站的通信網(wǎng)絡(luò)，利用現(xiàn)有SDH剛絡(luò)。

第2級(jí)，由變電所(配網(wǎng)子站)到各個(gè)開關(guān)站RTU、住上開關(guān)FTC之的通信組織，這過我們主要研究的部分，它是整個(gè)配網(wǎng)自功化通信系統(tǒng)的核心。

第3級(jí)，由于開關(guān)站RT、柱上開關(guān)FTC通信控制器之間的通信，將FT乙、RTU采集的信息發(fā)送至通信控制器，并輸送至通信主站，我們采用RS131或RS-485接口。

1．3配網(wǎng)白動(dòng)化通信系統(tǒng)應(yīng)滿足的技術(shù)要求

由于配網(wǎng)自動(dòng)化涉及的功能眾多，自動(dòng)讀表、負(fù)荷控制、饋線開臺(tái)、故障隔離，其系統(tǒng)的復(fù)雜程度、自動(dòng)化綜合程度決定配網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)直滿足以下要求：

(1)具有RS-232或RS485串行接口，能滿足配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率；(2)通信的高可靠性，抗干擾能力強(qiáng)，誤碼率小于l0-9；(3)通信系統(tǒng)的性能價(jià)格比，必須與配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的投資成比例；(4)具有可靠的交、直流工作電源；(5)能提供雙向通信能力，在配電停電區(qū)和故障時(shí)仍有通信能力；(6)便于運(yùn)行和維護(hù)，適戶外運(yùn)行的溫度和濕度環(huán)境。(7)配置靈活，擴(kuò)展方便；根據(jù)以上要求，配網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)，必須具有一個(gè)高效、可靠、成本合理的雙向通信系統(tǒng)。

2光纖通信方式

光纖通信作為現(xiàn)在最熱門的通信手段，技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。同時(shí)由于電力系統(tǒng)有著獨(dú)特而豐富的資源一電力線路和電力電纜溝道，充分利用這些資源可以節(jié)省大量投資，又可大大提高]工作進(jìn)程。因此光纖通信應(yīng)作為配網(wǎng)自動(dòng)化通信的主要方式。

2．1光纖通信配置方式

光纖作為配網(wǎng)通信的主要方式，就要對(duì)它的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和光端設(shè)備配置方法作一詳細(xì)地研究，選擇一種適合市區(qū)配網(wǎng)自動(dòng)化要求的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

當(dāng)一個(gè)光纖通信網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)比較多時(shí)，為防止光纜或光端設(shè)備損壞等因素引起光纖環(huán)路通信故障，造成整個(gè)環(huán)路通信中斷，可采用光纖雙向環(huán)路通信(見圖2)就可避免．上述現(xiàn)象。若雙環(huán)的光端設(shè)備都具有自愈功能，相鄰的兩光端設(shè)備各自利用其備用環(huán)路將信息沿反向傳輸?shù)街髡?，保證信息傳輸中斷。圖2中信息傳輸有2條途徑即A環(huán)和B環(huán)，實(shí)線圖示為A環(huán)，虛線所示為B環(huán)，2條途徑方向相反。在正常情況下，僅使用主環(huán)(A環(huán))，B環(huán)作備用。當(dāng)光纖環(huán)路出現(xiàn)故障時(shí)，信息將存到達(dá)故障點(diǎn)之前折回，并且利用備用路徑形成完整通信鏈路，使故障兩端的節(jié)點(diǎn)繼續(xù)保證與主站通信。如在A環(huán)中D點(diǎn)發(fā)現(xiàn)中斷，A環(huán)中斷，子站3的信息通過A環(huán)的收發(fā)光纖折回到主站，同時(shí)使環(huán)路主通道切換到B環(huán)。此種方式下，在不要求自愈功能或僅有一條光纖時(shí)，此光端設(shè)備可設(shè)置成單環(huán)工作模式。

用上述方式組網(wǎng)，命令下發(fā)和狀態(tài)上報(bào)可以任意進(jìn)行，而且允許2個(gè)或2個(gè)以上分站同時(shí)上報(bào)，成本較高，但網(wǎng)絡(luò)有自愈功能，系統(tǒng)存活性好。

2．2光纖環(huán)路的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)光纖環(huán)路時(shí)將按變電所分區(qū)原則，即每一個(gè)變電所為一區(qū)，每一區(qū)接入20-3臺(tái)FTU，住每一中再分為幾個(gè)環(huán)路，根據(jù)備開關(guān)站、住上開關(guān)FTU分布就近接人的原則，在考慮環(huán)路時(shí)，須統(tǒng)一規(guī)劃，既要考慮目前現(xiàn)有的測(cè)點(diǎn)，叉要考慮將來的發(fā)展。根據(jù)電纜溝和架空線路的走向，以選擇最小路徑為原則，合理設(shè)計(jì)光纖環(huán)合路路由。通信主站建在變電所內(nèi)，通信主站到調(diào)度主站的主干道可利用市局的SDH光纖系統(tǒng)，組成士、備雙通道形式，確保通信的可靠性。

在實(shí)際應(yīng)用中，以一個(gè)變電所為起點(diǎn)和終點(diǎn)，沿一條l0kV饋線出發(fā)，按地理位置將一些開關(guān)站、FTU接人環(huán)路，然后沿另外‘條l0KV線路返回到變電所。

3GPRS技術(shù)

3．1GPRS介紹

GPRS(Genera1PacketRa―dioService)即通用分組無線業(yè)務(wù)，是一種基于包的無線分組交換技術(shù)，它突破了GSM只能提供電路交換的思維模式，是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)基站和基站控制全面升級(jí)的基礎(chǔ)上，通過疊加GPRS核心網(wǎng)絡(luò)(SGSN+GGSN)來實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的分組交換，提供端到端或端和互聯(lián)網(wǎng)(包括專用網(wǎng)絡(luò))的廣域無線IP連接。GPRS采用無線分組交換技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)資源利用率高。在GSM網(wǎng)絡(luò)中，GPRS首先引入廠分組交換的

傳輸模式，對(duì)于分組交換模式，用戶只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才占用資源，這意味著多個(gè)用戶可高效率地共享同一無線信道，從而提高了資源的利用率。GPRS用戶的計(jì)費(fèi)以通信的數(shù)據(jù)量為主要依據(jù)，體現(xiàn)廠“得到多少、支付多少”的原則，目前最高單價(jià)為0．03元／kb，GPRS的單位字節(jié)費(fèi)率僅為短消息的幾十分之一。實(shí)際上，GPRS用戶的連接時(shí)間可能長達(dá)數(shù)小時(shí)，卻只需支付相對(duì)低廉的連接費(fèi)用。這點(diǎn)非常適合配網(wǎng)自動(dòng)化通信的特點(diǎn)。

(2)傳輸速率高。通信數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮后，GPRS町提供高達(dá)115kb／s的傳輸速率(最高值為171．2kb／s，不包括FEC)。

(3)接人時(shí)間短。分組交換接人時(shí)間縮短為少于1s，能提供快速即時(shí)的連接，每次使用只要一個(gè)短暫的激活過程。

(4)支持IP協(xié)議和x．25協(xié)議。GPRS支持Internet上應(yīng)用最廣泛的IP協(xié)議和x．25協(xié)議。

(5)覆蓋面廣。GPRS系統(tǒng)建網(wǎng)方便、無需布線，只要有移動(dòng)信號(hào)的地方，就能實(shí)現(xiàn)GPRS信息的傳輸，受區(qū)域限制。

GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，使用無需電路交換的網(wǎng)絡(luò)資源。提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)也遁用偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。GPRS技術(shù)采用分組交換方式，提供了靈活的差錯(cuò)控制和流量控制，在端到端的高層進(jìn)行，減少了中間網(wǎng)絡(luò)低層環(huán)節(jié)小必要的開銷，并在網(wǎng)絡(luò)部分環(huán)節(jié)上增加控制，提高了安全性。通過設(shè)置服務(wù)等級(jí)QoS等手段，可有效控制和分配延時(shí)、帶寬等性能，非常適用于數(shù)據(jù)應(yīng)用，在配網(wǎng)自動(dòng)化的應(yīng)用具有無可比擬的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。

3．2實(shí)際應(yīng)用中的構(gòu)成

GPRS網(wǎng)絡(luò)是基于現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的。GPRS也是由移動(dòng)臺(tái)(MS)、基站子系統(tǒng)(BSS)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)構(gòu)成。由于配電系統(tǒng)大量采用遠(yuǎn)方控制，對(duì)控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性、實(shí)時(shí)性的要求很高，同時(shí)移動(dòng)GPRS又是一個(gè)全球性、開放性、不可管理的國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，基于Internet、存在信息威脅、和安全隱患。為確保電力數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的安全，保證數(shù)據(jù)的正確傳遞、配電網(wǎng)絡(luò)的控制可靠，防止對(duì)電力一次設(shè)備進(jìn)行非法破壞性操作，必須設(shè)計(jì)一個(gè)專用的網(wǎng)絡(luò)。在技術(shù)上采用GPRS+VPN的通信傳輸通道。

3．3配網(wǎng)信息的管理方式

改造現(xiàn)有RTU的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，安裝GPRS終端，完成配電RTU與GPRS終端的接口工作，安裝開發(fā)配網(wǎng)主站的控系統(tǒng)和監(jiān)控軟件，是實(shí)現(xiàn)GPRS傳遞配網(wǎng)信息的主要工作。主站開發(fā)時(shí)要將主站做成數(shù)據(jù)采集、分析、轉(zhuǎn)發(fā)一體的數(shù)據(jù)倉模式。應(yīng)遵循開放性、通用性原則，一是標(biāo)準(zhǔn)的采集數(shù)據(jù)庫，適用于不同廠家GPRS終端入網(wǎng)；二是根據(jù)不同的通信規(guī)約及標(biāo)準(zhǔn)的通信函數(shù)，開發(fā)主站通信模塊，實(shí)現(xiàn)管理人員實(shí)時(shí)召測(cè)不同類型終端的數(shù)據(jù)，通過MIS系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化、配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)采集的配電變壓器信息，得到二次利用。其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖3所示。

3．4實(shí)現(xiàn)成果

通過移動(dòng)GPRs的電力專用網(wǎng)，將原來沒有遠(yuǎn)程通信的自動(dòng)化開關(guān)站納入配網(wǎng)調(diào)度實(shí)時(shí)監(jiān)控范圍，確保了電網(wǎng)信息的正確性和安全性，GPRS技術(shù)能適應(yīng)配闈系統(tǒng)點(diǎn)多、面廣、環(huán)境復(fù)雜的實(shí)際情況，其設(shè)備安裝方便，組網(wǎng)簡(jiǎn)單，具有較強(qiáng)的通信保障能力和環(huán)境適心能力，與原有的光纖通信方式相比，具有初期投資省、運(yùn)行成本低、布置靈活，見效快的優(yōu)點(diǎn)，可作為光纖通信方式的有效補(bǔ)充，而且隨著電網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，站點(diǎn)數(shù)量不斷增多，長遠(yuǎn)考慮須采用光纖通信，一旦光纖通信建成后，相應(yīng)GPRS設(shè)備可以立即移到另外急需的站點(diǎn)上去，大大節(jié)省了經(jīng)濟(jì)成本，同時(shí)也使整個(gè)配網(wǎng)自動(dòng)化的管理水平得到了較大的提高。

4結(jié)語

篇10

【關(guān)鍵詞】信息機(jī)房；綜合防雷；SPD

1.辦公大樓的一般現(xiàn)狀

1.1國稅系統(tǒng)信息機(jī)房防雷現(xiàn)狀

在實(shí)際工程環(huán)境中，雷電防護(hù)設(shè)備的安裝配置缺乏系統(tǒng)性、前瞻性，防雷產(chǎn)品的防護(hù)參數(shù)選擇、安裝方式、各部件之間的配合等方面尚存在較大的改善余地。防雷行業(yè)最新產(chǎn)品和技術(shù)的應(yīng)用也顯得不足。在這種狀況下，國稅系統(tǒng)設(shè)備雷電防護(hù)研究與設(shè)計(jì)，研究國稅信息機(jī)房系統(tǒng)的綜合雷電防護(hù)，對(duì)國稅信息機(jī)房系統(tǒng)的雷電防護(hù)提供理論分析及切實(shí)可行的工程實(shí)施指導(dǎo)，對(duì)國稅信息機(jī)房系統(tǒng)雷擊防護(hù)具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

2.雷擊過電壓侵入信息中心機(jī)房的途徑分析

2.1 電源線引入雷電

雷電引起的瞬時(shí)高電壓，如果不遏制，直接由電源線引入機(jī)房信息系統(tǒng)，會(huì)影響其電源模塊正常工作，使各功能模塊的工作電壓升高而工作不正常，加快設(shè)備老化，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p壞模塊，燒壞元器件。

2.2 信號(hào)線引入雷電

由雷電引起信號(hào)線兩端設(shè)備之間電位差直接作用于相對(duì)脆弱的信號(hào)通道接口，會(huì)損壞機(jī)房信息系統(tǒng)及其通信的設(shè)備端口，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞整個(gè)功能板。

2.3 布線不規(guī)范

由于布線不規(guī)范，布線未盡量減小由信號(hào)和電源線路自身形成的電磁感應(yīng)環(huán)路面積，信號(hào)線路與防雷引下線及其他管道未達(dá)到有效間隔距離，或者電源與信號(hào)線路未分開布設(shè)或間隔距離不夠，容易造成電磁感應(yīng)上過電壓、過電流等，干擾信息系統(tǒng)設(shè)備工作受，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞設(shè)備的正常運(yùn)行。

3.昭通國稅局辦公大樓信息中心機(jī)房現(xiàn)狀

信息機(jī)房的交流工作電源取自地下配電室，其中一個(gè)配電柜出線端供信息機(jī)房用電，進(jìn)入U(xiǎn)PS柜內(nèi)為兩路AC380V交流市電電源，動(dòng)力電纜沿大樓強(qiáng)電井長距離敷設(shè)引入。一般來說，信息機(jī)房的雷電事故一般都是由電力電源回路引入，其方式有兩種：一是雷擊過電壓沿高壓線路通過變壓器耦合侵入低壓配電系統(tǒng)，再經(jīng)過各電力電纜分散侵入各用電設(shè)備；另外是大樓直擊雷系統(tǒng)接閃雷電通過引下線向大樓接地裝置（基礎(chǔ)地）泄放，會(huì)在該主柱主鋼筋四周形成一個(gè)極強(qiáng)的瞬態(tài)電磁場(chǎng)，經(jīng)過該電磁場(chǎng)的動(dòng)力線路就會(huì)二次感應(yīng)到雷擊過電壓而引入雷電，造成設(shè)備二次損壞。

機(jī)房靜電地板下沒有設(shè)置等電位接地均壓銅排，機(jī)房內(nèi)所有設(shè)備沒有統(tǒng)一的等電位參考點(diǎn)，設(shè)備金屬外殼均未做接地處理，存在雷擊事故安全隱患。

4.雷電過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)

4.1一般規(guī)定

為了減少電磁干擾的感應(yīng)效應(yīng)，宜采取以下的基本屏蔽措施：建筑物和房間的外部屏蔽措施，以合適的路徑敷設(shè)線路，線路屏蔽。

應(yīng)注意對(duì)電涌保護(hù)器SPD的合理設(shè)置，其保護(hù)水平應(yīng)小于被保護(hù)設(shè)備的絕緣耐壓等級(jí)，以達(dá)到逐級(jí)保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的目的；

SPD的接地線應(yīng)盡可能短，連接線路長度應(yīng)不大于0.5米。

4.2現(xiàn)代綜合防雷

綜合防雷的概念一般包括建筑物的外部防護(hù)（接閃器、引下線等）和內(nèi)部防護(hù)（接地、屏蔽、等電位連接等）。

第一級(jí)：LPZ0～1區(qū)（電源系統(tǒng)總開關(guān)處）通常采用大通流量電涌保護(hù)器（SPD），作為第一級(jí)防雷。按照相關(guān)要求，第一級(jí)防雷必須泄放掉侵入電源系統(tǒng)雷電能量的50%左右，因此，該級(jí)防雷器件一般采用開關(guān)型避雷器件或大通流容量（≥60KA8/20us波形）的限壓型避雷器件；第二級(jí)：LPZ1～2區(qū)（機(jī)房總電源處）采用限壓型（8/20us波形）避雷器，該級(jí)要求泄放掉雷電流能量的35%左右，同時(shí)對(duì)雷擊過電壓值進(jìn)行初步限制，要求其電壓限制在2.5kV以內(nèi)，其通流容量一般為20～40kA（8/20us波形）；最后通常在設(shè)備端采用第三級(jí)避雷器，作為設(shè)備的細(xì)保護(hù)，該級(jí)防雷器主要起限制雷擊過電壓作用，把雷擊產(chǎn)生的過電壓限制在設(shè)備能承受的范圍內(nèi)，一般要求泄放掉雷電能量的10%左右，限制電壓根據(jù)設(shè)備的用電等級(jí)來確定，其通流容量為10kA～20 kA（8/20us波形）。另外，對(duì)于機(jī)房別重要的設(shè)備，還可以增加一級(jí)精密保護(hù)，以確保重要設(shè)備或數(shù)據(jù)損壞（丟失）的可能性減到最小。

4.3具體設(shè)計(jì)方案

4.3.1屏蔽

地板屏蔽：機(jī)房內(nèi)的地板采用全鋼防靜電鋁合金地板，地板的鋼架和金屬地板有良好的導(dǎo)電性能，為了保證靜電地板的良好屏蔽作用，在靜電地板下的金屬框架下面布設(shè)3×40mm接地回流紫銅排，靜電地板金屬部分采用BVR6mm2多股銅線纜與接地匯流排進(jìn)行多處可靠連接，以保證防靜電地板能起到電磁屏蔽和消除靜電積聚的作用。

4.3.2 等電位連接

接地匯流排：室內(nèi)等電位連接采用M型接地方式，將室內(nèi)靜電地板下設(shè)置環(huán)形等電位接地匯流排。接地匯流排在室內(nèi)做網(wǎng)狀分布，網(wǎng)格大小以方便設(shè)備接地為準(zhǔn)。接地匯流排與大樓樓層總接地點(diǎn)通過2條以上的BVR50mm2多股銅線纜進(jìn)行對(duì)稱可靠連接，并且在機(jī)房四周建筑物主柱內(nèi)柱鋼筋連成一體，形成良好的等電位均壓環(huán)。

4.3.3 設(shè)備接地網(wǎng)

為了保證辦公大樓信息機(jī)房設(shè)備的安穩(wěn)運(yùn)行，減少機(jī)房內(nèi)零地電位，必須完善機(jī)房接地系統(tǒng)。根據(jù)國稅系統(tǒng)機(jī)房技術(shù)要求及國家防雷設(shè)計(jì)規(guī)范要求信息機(jī)房的接地電阻≤1.0Ω。本機(jī)房利用原機(jī)房內(nèi)的接地系統(tǒng)，不做新的改造。

4.3.4 電源SPD安裝

鑒于信息系統(tǒng)設(shè)備對(duì)雷電、浪涌等過電壓非常敏感，而電源線路容易受到外部類電磁波的感應(yīng)而傳導(dǎo)雷電浪涌高壓，因此，對(duì)該機(jī)房電源線路進(jìn)行多級(jí)防護(hù)。

具體方案如下：

第一級(jí)在地下配電室供機(jī)房UPS用電的配電柜內(nèi)進(jìn)線處設(shè)計(jì)各安裝一臺(tái)通流量為60KA（8/20）防雷器，作為信息機(jī)房設(shè)備電源的第一級(jí)防雷。

第二級(jí)在信息機(jī)房UPS電源配電室的兩臺(tái)UPS設(shè)備AC電源進(jìn)線端子上設(shè)計(jì)各并聯(lián)安裝一套通流量為40KA三相交流電源防雷模塊，作為信息機(jī)房設(shè)備電源的第二級(jí)防雷。

第三級(jí)在信息機(jī)房UPS電源配電室的UPS電源配線柜輸出母排上設(shè)計(jì)并聯(lián)安裝一套通流量為10KA三相交流電源防雷模塊。

防雷模塊串聯(lián)20A/3P空氣開關(guān)安裝，相線、零線連接線采用10 mm2的多股銅線，接地線采用16 mm2的多股銅線，引線長度

4.3.5 信號(hào)SPD的選擇

進(jìn)出辦公大樓的通信線路采用的是光纜，光纜本身不導(dǎo)電，但光纜里面的金屬加強(qiáng)芯能感應(yīng)上雷電流，因此應(yīng)將光纜金屬加強(qiáng)芯連接到機(jī)柜匯流排上；由于信號(hào)線等在布線會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)環(huán)路以及與其他管線的間隔距離偏小等原因，會(huì)因電磁感應(yīng)造成信號(hào)線路上感應(yīng)上過電壓、過電流等，因此在5樓信息機(jī)房交換機(jī)柜內(nèi)的引出以太網(wǎng)信號(hào)線路上安裝16口或24口信號(hào)通道防雷器，所有引出的以太網(wǎng)絡(luò)信號(hào)線均先通過防雷器，再分配到各用戶端。防止這些信號(hào)線在布線過程中感應(yīng)到二次過電壓，侵入柜內(nèi)造成設(shè)備損壞。

參考文獻(xiàn)

[1].GB50057―2010，建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范