導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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[論文摘要]3G的時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨，其主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)WCDMA和CDMA2000誰(shuí)優(yōu)誰(shuí)劣自然引起了我們的關(guān)注。本文從各個(gè)方面對(duì)兩個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)做了全面的對(duì)比研究。

一、引言

上世紀(jì)70年代末，誕生了被稱(chēng)為第一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的雙工FDMA模擬調(diào)頻系統(tǒng)，但由于模擬系統(tǒng)固有的先天缺陷，在90年代初被以TDMA為基礎(chǔ)的第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)所取代，相對(duì)FDMA系統(tǒng)有諸多優(yōu)點(diǎn)，如頻譜利用率高，系統(tǒng)容量大、保密性好等。與此同時(shí)產(chǎn)生了以CDMA為基礎(chǔ)的數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)，相比TDMA系統(tǒng)具有低發(fā)射功率、信道容量大、軟容量、軟切換、采用多種分集技術(shù)等優(yōu)點(diǎn)。

隨著網(wǎng)絡(luò)的廣泛普及，圖像、話(huà)音和數(shù)據(jù)相結(jié)合的多媒體和高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)量大大增加，人們對(duì)通信業(yè)務(wù)多樣化的要求也與日俱增，而一代二代系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足用戶(hù)的這些需求，所以誕生了第三代移動(dòng)通信技術(shù)，它能夠處理圖像、音樂(lè)、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電話(huà)會(huì)議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。國(guó)際上承認(rèn)的3G標(biāo)準(zhǔn)有三個(gè)：CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA，這里主要從各個(gè)方面做WCDMA和CDMA2000的對(duì)比研究。

二、WCDMA和CDMA2000的綜合比較

由于WCDMA和CDMA2000這兩種技術(shù)都是將CDMA技術(shù)用于蜂窩系統(tǒng)，許多的思想都是源于CDMA系統(tǒng)，因此WCDMA和CDMA2000有許多相試之處：從雙工方式上看，WCDMA和CDMA2000屬于FDD模式。WCDMA和CDMA2000都滿(mǎn)足IMT-2000提出的技術(shù)要求，支持高速多媒體業(yè)務(wù)、分組數(shù)據(jù)和IP接入等。但它們?cè)诩夹g(shù)實(shí)現(xiàn)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)等方面都存在較大差異。

WCDMA和CDMA2000各有優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)。WCDMA技術(shù)較成熟，能同廣泛使用的GSM系統(tǒng)兼容；相比第二代通信系統(tǒng)能提供更加靈活的服務(wù)；而且WCDMA能靈活處理不同速率的業(yè)務(wù)。其缺點(diǎn)是只能共用現(xiàn)有GSM系統(tǒng)的核心網(wǎng)部分，無(wú)線(xiàn)側(cè)設(shè)備可以共用的很少。

CDMA2000的優(yōu)勢(shì)是可以和窄帶CDMA的基站設(shè)備很好地兼容，能夠從窄帶CDMA系統(tǒng)平滑升級(jí)，只需增加新的信道單元，升級(jí)成本較低，核心網(wǎng)和大部分的無(wú)線(xiàn)設(shè)備都可用。容量也比IS-95A增加了兩倍，手機(jī)待機(jī)時(shí)間也增加了兩倍。缺點(diǎn)是CDMA2000系統(tǒng)無(wú)法和GSM系統(tǒng)兼容。

1.WCDMA與CDMA2000的物理層技術(shù)比較

WCDMA和CDMA2000物理層技術(shù)細(xì)節(jié)上有相似也有差異，由于考慮出發(fā)點(diǎn)不同，造成了不同的技術(shù)特點(diǎn)。WCDMA技術(shù)規(guī)范充分考慮了與第二代GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)的互操作性和對(duì)GSM核心網(wǎng)的兼容性；CDMA2000的開(kāi)發(fā)策略是對(duì)以IS-95標(biāo)準(zhǔn)為藍(lán)本的窄帶CDMA的平滑升級(jí)。

（1）這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的物理層技術(shù)相似點(diǎn)可以歸納為以下幾點(diǎn)：

①內(nèi)環(huán)均采用快速功率控制。CDMA系統(tǒng)是干擾受限系統(tǒng)，因此為了提高系統(tǒng)容量，應(yīng)盡可能的降低系統(tǒng)的干擾。功率控制技術(shù)可以減少一系列的干擾，這意味著同一小區(qū)內(nèi)可容納更多的用戶(hù)數(shù)，即小區(qū)的容量增加。因此CDMA系統(tǒng)中引入功率控制技術(shù)是非常必要的。

②系統(tǒng)都支持開(kāi)環(huán)發(fā)射分集，信道編碼采用卷積碼和Turbo碼。

③系統(tǒng)均采用軟切換技術(shù)。所謂軟切換是指移動(dòng)臺(tái)需要切換時(shí)，先與新的基站連通再與原基站切斷聯(lián)系，而不是先切斷與原基站的聯(lián)系再與新的基站連通。軟切換只能在同一頻率的信道間進(jìn)行，因此模擬系統(tǒng)、TDMA系統(tǒng)不具有這種功能。軟切換可以有效地提高切換的可靠性，大大減少切換造成的掉話(huà)。

④WCDMA工作頻段：1900～2025MHz頻段分配給FDD上行鏈路使用，2110～2170MHz頻段分配給FDD下行鏈路使用，2110～2170MHz頻段分配給TDD雙工方式使用。其中WCDMA和CDMA2000利用1900～2025MHz頻段(上行)，2110～2170MHz(下行)。

（2）兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的物理層技術(shù)差異可以歸納為以下幾點(diǎn)：

①擴(kuò)頻碼片速率和射頻帶寬。WCDMA根據(jù)ITU關(guān)于5MHz信道基本帶寬的劃分規(guī)則，將基本碼片速率定為3.84Mcps。WCDMA使用帶寬和碼片速率是CDMA2000-1X的3倍以上，能提供更大的多路徑分集、更高的中繼增益和更小的信號(hào)開(kāi)銷(xiāo)。CDMA2000分兩個(gè)方案，即CDMA2000-1X和CDMA2000-3X兩個(gè)階段。CDMA2000系統(tǒng)可支持話(huà)音、分組數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)，并且可實(shí)現(xiàn)QoS的協(xié)商。室內(nèi)最高數(shù)據(jù)速率達(dá)2Mbit/s，步行環(huán)境384kb/s，車(chē)載環(huán)境144kb/s。CDMA2000在前向和反向CDMA信道在單載波上采用碼片速率1.2288Mcps的直接序列擴(kuò)頻，射頻帶寬為1.25MHz。

②支持不同的核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。WCDMA要求實(shí)現(xiàn)與GSM網(wǎng)絡(luò)的兼容，所以它把GSMMAP協(xié)議作為上層核心網(wǎng)絡(luò)議；CDMA2000要求兼容窄帶CDMA，因此它把ANSI-41作為自己的核心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

③WCDMA進(jìn)行功率控制的速度是CDMA2000的2倍，能保證更好的信號(hào)質(zhì)量，并支持多用戶(hù)。

④為了使支持基于GSM的GPRS業(yè)務(wù)而部署的所有業(yè)務(wù)也支持WCDMA業(yè)務(wù)，為了完善新的數(shù)據(jù)話(huà)音網(wǎng)絡(luò)，CDMA2000-1x需要添加額外的網(wǎng)元或進(jìn)行功能升級(jí)。

2.WCDMA與CDMA2000網(wǎng)絡(luò)接口的比較

3G標(biāo)準(zhǔn)的基本目標(biāo)是能在車(chē)載、步行和靜止各種不同環(huán)境下為多個(gè)用戶(hù)分別提供最高為144kbit/s、384kbit/s和2048kbit/s的無(wú)線(xiàn)接入數(shù)據(jù)速率。為多個(gè)用戶(hù)提供可變的無(wú)線(xiàn)接入數(shù)率是3G標(biāo)準(zhǔn)的核心要求。CDMA2000可分別用于900MHZ和2GHZ兩個(gè)頻段CDMA2000的碼片速率與IS-95相同，兩系統(tǒng)可以兼容。WCDMA的碼片速率為3.84Mcps，顯然WCDMA系統(tǒng)中低速率用戶(hù)或語(yǔ)音用戶(hù)的移動(dòng)臺(tái)成本會(huì)大幅上升，在CDMA2000系統(tǒng)中則不會(huì)如此。

WCDMA的接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、制定嚴(yán)謹(jǐn)、組織嚴(yán)密，而CDMA2000的接口標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)謹(jǐn)性有待加強(qiáng)。IS-95廠家設(shè)備難以互通，給運(yùn)營(yíng)商設(shè)備選型帶來(lái)了較大問(wèn)題；3G許諾的高速無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)服務(wù)必須可以和話(huà)音一樣實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的漫游，這是至關(guān)重要的。多媒體信息要漫游、視頻通話(huà)也要漫游，沒(méi)有這些基本要素，3G就不能稱(chēng)其為3G。漫游涉及到的不僅僅是技術(shù)問(wèn)題，更重要的是商業(yè)利益。在這方面WCDMA顯然更勝一籌，它支持全球漫游，全球移動(dòng)用戶(hù)均有唯一標(biāo)識(shí)，而CDMA2000尚不能很好做到這一點(diǎn)。

3.WCDMA和CDMA2000網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的比較

（1）WCDMA的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)技術(shù)

現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)利用單一時(shí)隙可提供9.6kbit/s的數(shù)據(jù)服務(wù)。如果復(fù)用多個(gè)時(shí)隙就能升級(jí)為HSCSD（高速電路交換數(shù)據(jù)）方式；此后出現(xiàn)了GPRS（通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)），首次在核心網(wǎng)中引入了分組交換的方式，可提供144kbit/s的數(shù)據(jù)速率。接著繼續(xù)升級(jí)采用8PSK調(diào)制，這樣傳輸速率可以上升至384kbit/s這就是EDGE；WCDMA的數(shù)據(jù)傳輸速率將高達(dá)2M/s。

（2）CDMA2000網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)技術(shù)

主要的CDMA2000運(yùn)營(yíng)商將來(lái)自現(xiàn)在的窄帶CDMA運(yùn)營(yíng)商。窄帶CDMA向CDMA2000過(guò)渡的方式為IS-95AIS95BIS-95CIMT2000。IS-95A的數(shù)據(jù)傳輸速率為14.4kbit/s，為了提供更高的速率，1999年部分廠商開(kāi)始采用IS-95B標(biāo)準(zhǔn)，理論上支持115.2kbit/s的速率。IS-95C進(jìn)一步使容量加倍，最后升級(jí)為CDMA2000。

窄帶CDMA系統(tǒng)向CDMA2000系統(tǒng)的演進(jìn)分為空中接口、網(wǎng)絡(luò)接口及核心網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)等方面。

①目前窄帶CDMA系統(tǒng)的空中接口是基于IS295A，其支持的數(shù)據(jù)速率為14.4kbit/s，由IS295A升級(jí)到IS295B，可支持64kbit/s。

②窄帶CDMA網(wǎng)絡(luò)接口的演進(jìn)主要指窄帶CDMA系統(tǒng)A接口的升級(jí)和演進(jìn)。對(duì)于窄帶CDMA系統(tǒng)，以前其A接口不是規(guī)范接口(即不是開(kāi)放接口)，窄帶CDMA和GSM的A接口的規(guī)范相比較，GSM是先有A接口標(biāo)準(zhǔn)，然后廠家依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)；窄帶CDMA是廠家各自開(kāi)發(fā)，然后廣泛宣傳，最后憑借自身影響修改標(biāo)準(zhǔn)。

③窄帶CDMA的核心網(wǎng)在美國(guó)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展后，從IS241A到IS241B到IS241C，我國(guó)CDMA試驗(yàn)網(wǎng)和紅皮書(shū)以IS241C為基礎(chǔ)，IS241D規(guī)范在1999年底，目前IS241E規(guī)范還未正式。

三、WCDMA和CDMA2000在我國(guó)的前景

對(duì)3G標(biāo)準(zhǔn)的選擇不僅要看其技術(shù)原理及成熟程度，還要結(jié)合本國(guó)國(guó)情、市場(chǎng)運(yùn)作狀況等因素進(jìn)行考慮。按目前的進(jìn)展來(lái)看，兩種標(biāo)準(zhǔn)最后不能融合成一種，但可以共存。

在我國(guó)，GSMMAP網(wǎng)絡(luò)已形成巨大的規(guī)模，歐洲標(biāo)準(zhǔn)的WCDMA在網(wǎng)絡(luò)上充分考慮到與第二代的GSM的兼容性，在技術(shù)上也考慮了與GSM的雙模切換兼容，向WCDMA體制的第三代系統(tǒng)演進(jìn)，從一開(kāi)始就解決了全網(wǎng)覆蓋的問(wèn)題。而且CDMA2000采用GPS系統(tǒng)，對(duì)GPS依賴(lài)較大；在小區(qū)站點(diǎn)同步方面，CDMA2000基站通過(guò)GPS實(shí)現(xiàn)同步，將造成室內(nèi)和城市小區(qū)部署的困難，而WCDMA設(shè)計(jì)可以使用異步基站，運(yùn)營(yíng)者獨(dú)立性強(qiáng)；對(duì)于電信設(shè)備制造行業(yè)，我國(guó)在GSM蜂窩移動(dòng)通信方面發(fā)展成熟，而窄帶CDMA系統(tǒng)尚未形成規(guī)模和產(chǎn)業(yè)。

WCDMA采用全新的CDMA多址技術(shù)，并且使用新的頻段及話(huà)音編碼技術(shù)等。因此GSM網(wǎng)絡(luò)雖然可采用一些臨時(shí)的替代方案提供中等速率的數(shù)據(jù)服務(wù)，卻不能提供一種相對(duì)平滑的路徑以過(guò)渡到WCDMA。而CDMA2000的設(shè)計(jì)是以IS-95系統(tǒng)的豐富經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)的，因此窄帶CDMA向CDMA2000的演進(jìn)無(wú)論從無(wú)線(xiàn)還是網(wǎng)絡(luò)部分都更為平滑。在基站方面只需更新信道板，并將系統(tǒng)軟件升級(jí)，即可將IS-95基站升級(jí)為CDMA2000基站。

由此可見(jiàn),WCDMA和CDMA2000還將長(zhǎng)時(shí)間在我國(guó)共存，鹿死誰(shuí)手？尚未分曉。

參考文獻(xiàn)：

［1］TeroOjanpera，RamjeePrasad.朱旭紅譯.寬帶CDMA：第三代移動(dòng)通信技術(shù).北京：人民郵電出版社.

篇2

關(guān)鍵詞：云臺(tái)；無(wú)線(xiàn)傳輸，Mini2440；局域網(wǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP277

目前在視頻傳輸系統(tǒng)領(lǐng)域中，有線(xiàn)視頻系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，但有很多缺點(diǎn)，只適用于小范圍的區(qū)域。尤其對(duì)于一些特殊的勘探場(chǎng)合，很難布線(xiàn)，因此有線(xiàn)視頻傳輸系統(tǒng)受物理布線(xiàn)的限制無(wú)法實(shí)現(xiàn)。無(wú)線(xiàn)視頻傳輸系統(tǒng)卻不受限制，可以克服有線(xiàn)視頻傳輸系統(tǒng)的缺點(diǎn)。同時(shí)隨著自動(dòng)化，通信技術(shù)的飛速發(fā)展，一種以嵌入式系統(tǒng)為主要處理手段的視頻無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)成為可能。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)上出現(xiàn)很多基于嵌入式的有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)兩種視頻傳輸系統(tǒng)。它們有很多突出的優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)提供良好的用戶(hù)接口，設(shè)置了用戶(hù)權(quán)限，只有有權(quán)限的用戶(hù)才能操作或控制該系統(tǒng)；可以用手機(jī)瀏覽網(wǎng)頁(yè)的方式查看實(shí)時(shí)視頻畫(huà)面。因此基于嵌入式技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸系統(tǒng)將有很好的發(fā)展空間。

1 云臺(tái)控制視頻無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)的系統(tǒng)由兩個(gè)大模塊組合而成：一個(gè)是控制攝像頭捕捉足夠大的視頻畫(huà)面的云臺(tái)控制器，此部分的設(shè)計(jì)是本論文的重點(diǎn)；另一個(gè)是基于Mini2440開(kāi)發(fā)板的視頻無(wú)線(xiàn)傳輸模塊，此部分是實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能的一個(gè)重要輔助工具，也是本系統(tǒng)以后發(fā)展、延伸的部分?；谠婆_(tái)的視頻無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)中硬件是實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵，由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：云臺(tái)控制器、視頻采集模塊、mini2440微處理器、無(wú)線(xiàn)傳輸模塊，GSM開(kāi)關(guān)、手機(jī)終端模塊。

1.1 云臺(tái)控制器。云臺(tái)控制器是基于STC12C5A60S2 單片機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)機(jī)體結(jié)構(gòu)，通過(guò)單片機(jī)控制X軸和Y軸方向的兩個(gè)舵機(jī)，一個(gè)是X軸方向的旋轉(zhuǎn)，通過(guò)延時(shí)程序的設(shè)置可以以任意速度旋轉(zhuǎn)；Y軸方向的舵機(jī)可分三個(gè)檔位，當(dāng)X軸舵機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)來(lái)回時(shí)Y軸方向的舵機(jī)才旋轉(zhuǎn)一個(gè)檔位，如此周而復(fù)始地旋轉(zhuǎn)，當(dāng)X軸旋轉(zhuǎn)6個(gè)來(lái)回時(shí)Y軸舵機(jī)的三個(gè)檔位才能循環(huán)一次，如此的程序設(shè)計(jì)是為了云臺(tái)上的攝像頭能掃描到足夠大的視頻畫(huà)面。

1.2 mini2440微處理器。Mini2440是性?xún)r(jià)比較高的一款開(kāi)發(fā)板。因采用了穩(wěn)定性特別強(qiáng)的電源芯片供電，再加上專(zhuān)業(yè)的復(fù)位電路，使得整體的電路板運(yùn)行非常穩(wěn)定。其PCB是采用先進(jìn)的四層板制板技術(shù)，布線(xiàn)合理，整個(gè)電路板的信號(hào)流非常流暢、完整，符合電路信號(hào)原理，而且具有很多先進(jìn)性，支持基本的操作系統(tǒng)，不僅具有極強(qiáng)的視頻圖像處理功能，還有豐富的硬件資源。

1.3 視頻采集模塊。數(shù)字?jǐn)z像頭可以直接捕捉視頻圖像，然后傳送到計(jì)算機(jī)里儲(chǔ)存或進(jìn)一步的處理。本文涉及到視頻采集模塊是一款USB攝像頭。

1.4 無(wú)線(xiàn)傳輸模塊。本次設(shè)計(jì)是通過(guò)網(wǎng)頁(yè)瀏覽的方式將攝像頭捕捉到的視頻圖像經(jīng)過(guò)友善之臂開(kāi)發(fā)板進(jìn)行處理后經(jīng)過(guò)一個(gè)由路由器組建的局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸。在本次設(shè)計(jì)中選擇TP-LINK無(wú)線(xiàn)路由器作為無(wú)線(xiàn)傳輸模塊來(lái)搭建本次設(shè)計(jì)所用到的一個(gè)局域網(wǎng)。TP-LINK無(wú)線(xiàn)路由器有很多優(yōu)點(diǎn)，適合于本次設(shè)計(jì)的視頻數(shù)據(jù)傳輸要求。

1.5 GSM開(kāi)關(guān)。整個(gè)系統(tǒng)中控制攝像頭掃描范圍的云臺(tái)控制器是通過(guò)單片機(jī)控制兩個(gè)平面的舵機(jī)轉(zhuǎn)角來(lái)實(shí)現(xiàn)攝像頭的畫(huà)面捕捉范圍的。云臺(tái)控制器耗電量比較大，而且長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)縮短舵機(jī)的壽命，所以需要一種開(kāi)關(guān)來(lái)控制云臺(tái)控制器的開(kāi)通與關(guān)斷，所以對(duì)一個(gè)GSM開(kāi)關(guān)進(jìn)行了改裝，從而實(shí)現(xiàn)了在任何一個(gè)位置，任何一個(gè)時(shí)間都可以控制云臺(tái)控制器的開(kāi)通與關(guān)斷。查看視頻畫(huà)面掃不到的范圍時(shí)才打開(kāi)云臺(tái)控制器運(yùn)行，否則就關(guān)掉，這樣不僅節(jié)省電能，還能做到延長(zhǎng)云臺(tái)控制器的壽命。

2 云臺(tái)控制器的設(shè)計(jì)

2.1 云臺(tái)機(jī)體設(shè)計(jì)。云臺(tái)是為了能使其上面搭載的攝像頭掃描到的范圍更廣泛而設(shè)計(jì)的。它的機(jī)械結(jié)構(gòu)一般有兩個(gè)自由度即可，一般是指在水平方向即X軸和垂直方向即Y軸即可滿(mǎn)足要求。

2.2 云臺(tái)控制電路的設(shè)計(jì)。云臺(tái)電路結(jié)構(gòu)如下圖1所示，本次云臺(tái)共用2路舵機(jī)，但考慮到某些端口發(fā)生故障而影響研究進(jìn)程，再考慮到節(jié)約資源，避免浪費(fèi)，此主控板可以對(duì)以后的擴(kuò)展有所幫助，所以我預(yù)留了20個(gè)接口，主控板共有22路舵機(jī)接口，并且在云臺(tái)主控板上預(yù)留了其他傳感器接口，可以進(jìn)行一些附加功能的擴(kuò)展。

圖1 云臺(tái)電路結(jié)構(gòu)

2.3 云臺(tái)動(dòng)作程序。程序分兩個(gè)子程序：一個(gè)是單片機(jī)初始化子程序，另一個(gè)是云臺(tái)動(dòng)作規(guī)劃控制程序。其中云臺(tái)動(dòng)作規(guī)劃控制程序又分兩個(gè)動(dòng)作，一個(gè)是X軸方向的旋轉(zhuǎn)，通過(guò)延時(shí)程序的設(shè)置可以以任意速度旋轉(zhuǎn)，Y軸方向的舵機(jī)可分三個(gè)檔位，當(dāng)X軸舵機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)來(lái)回時(shí)Y軸方向的舵機(jī)才旋轉(zhuǎn)一個(gè)檔位，如此周而復(fù)始地旋轉(zhuǎn)，當(dāng)X軸旋轉(zhuǎn)6個(gè)來(lái)回時(shí)Y軸舵機(jī)的三個(gè)檔位才能循環(huán)一次，如此的程序設(shè)計(jì)是為了云臺(tái)上的攝像頭能掃描到足夠大的視頻畫(huà)面。

3 視頻無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)

3.1 視頻的無(wú)線(xiàn)傳輸。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種無(wú)線(xiàn)設(shè)備如同雨后春筍，得到了很廣泛的應(yīng)用。在本次論文設(shè)計(jì)中我主要采用目前技術(shù)比較成熟的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術(shù)，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的通信標(biāo)準(zhǔn)是802.11a/b/g。通過(guò)無(wú)線(xiàn)路由器搭建一個(gè)局域網(wǎng)，使用TCP/IP協(xié)議再將攝像頭采集到的視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)Mini2440開(kāi)發(fā)板處理后通過(guò)局域網(wǎng)可以查看到動(dòng)態(tài)的視頻畫(huà)面。

3.2 視頻數(shù)據(jù)壓縮處理程序的實(shí)現(xiàn)。在本次設(shè)計(jì)中視頻數(shù)據(jù)的采集及壓縮處理程序是Mini2440-bin，可以與本次論文所選用的攝像頭驅(qū)動(dòng)程序很好地匹配使用。此程序可實(shí)現(xiàn)的是實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)的傳輸，不需要用大量的存儲(chǔ)空間去保存大量的視頻數(shù)據(jù)，這也是本次畢業(yè)論文所設(shè)計(jì)系統(tǒng)區(qū)別與監(jiān)控錄像的地方。

然后可以通過(guò)智能安卓系統(tǒng)的手機(jī)在終端通過(guò)瀏覽網(wǎng)頁(yè)的方式查看實(shí)時(shí)的視頻畫(huà)面，同時(shí)也通過(guò)手機(jī)撥通GSM開(kāi)關(guān)的方法來(lái)控制云臺(tái)的開(kāi)通與關(guān)斷，即可以用手機(jī)查看實(shí)時(shí)畫(huà)面的同時(shí)也可以靈活的無(wú)線(xiàn)控制云臺(tái)輕松得到自己想要看到的視頻畫(huà)面角度。

3.3 手機(jī)查看視頻畫(huà)面。前期的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作完成后，就可以通過(guò)手機(jī)查看系統(tǒng)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)畫(huà)面。打開(kāi)手機(jī)的瀏覽器，鍵入系統(tǒng)的IP地址，可以在手機(jī)上顯示動(dòng)態(tài)的視頻畫(huà)面，同時(shí)還可以通過(guò)手機(jī)控制云臺(tái)的開(kāi)通與關(guān)斷，從而得到自己想看的畫(huà)面角度，找好位置后可以通過(guò)手機(jī)發(fā)送指令關(guān)掉云臺(tái)，這樣可以節(jié)省電能。

4 結(jié)論

本次論文設(shè)計(jì)運(yùn)用自動(dòng)控制技術(shù)和信息通信技術(shù)的一些成熟的技術(shù)作為理論依據(jù)，成功地完成了基于云臺(tái)控制的視頻無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)云臺(tái)控制器主控板時(shí)預(yù)留了很多傳感器輸入，并且主控板還可以控制20路舵機(jī)，所以可以在系統(tǒng)上加一個(gè)濕度檢測(cè)傳感器，通過(guò)濕度檢測(cè)傳感器檢測(cè)雨點(diǎn)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)另幾路舵機(jī)來(lái)控制遮雨裝置工作，保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)不會(huì)受雨水淋濕，這樣系統(tǒng)的安裝位置就不受環(huán)境限制了，不僅可以用在室內(nèi)，還可以用在戶(hù)外。如此改裝，完善后我們可以將本系統(tǒng)用在實(shí)驗(yàn)室，老師可以隨時(shí)隨地查看學(xué)生的做實(shí)驗(yàn)狀況。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行測(cè)試，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，對(duì)于畫(huà)面運(yùn)動(dòng)變化檢測(cè)靈敏，能夠滿(mǎn)足一般用途的視頻防盜監(jiān)控的需要。同時(shí)系統(tǒng)價(jià)格低廉，可以根據(jù)不同的應(yīng)用改變智能監(jiān)控算法，具有廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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篇3

[論文摘要]藍(lán)牙計(jì)劃基本上是一個(gè)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)挠?jì)劃,不需要透過(guò)實(shí)質(zhì)線(xiàn)路,在一定的距離范圍內(nèi),可以傳輸可觀的資料量,當(dāng)然這種無(wú)線(xiàn)傳輸并不像行動(dòng)電話(huà)那樣數(shù)十公里內(nèi)皆可傳達(dá),而是數(shù)十至數(shù)百公尺內(nèi)的短距離無(wú)線(xiàn)傳輸。此外可傳輸?shù)难b置不限于手機(jī),只要有裝設(shè)藍(lán)牙收發(fā)模塊的裝置都可以使用藍(lán)牙傳輸,眼前的構(gòu)想即是讓其它的行動(dòng)裝置都可以使用藍(lán)牙傳輸。

一、前言

越來(lái)越多數(shù)字電子產(chǎn)品借著新科技提升本身的性能和實(shí)力。以目前發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看,未來(lái)消費(fèi)性電子產(chǎn)品將有兩個(gè)重要的發(fā)展指標(biāo),一是使用藍(lán)牙技術(shù)這類(lèi)開(kāi)放技術(shù),以無(wú)線(xiàn),局域網(wǎng)絡(luò),可攜帶式設(shè)備成為網(wǎng)絡(luò)體的延伸。另一項(xiàng)則是內(nèi)存規(guī)格的統(tǒng)一,加密以及輕量化應(yīng)用。

無(wú)論您喜不喜歡,“藍(lán)牙計(jì)劃”這個(gè)名詞幾乎已到了無(wú)孔不入的境界,不論是商業(yè)財(cái)經(jīng)臺(tái)還是一般大眾電視臺(tái),都不只一次以上報(bào)導(dǎo)這個(gè)計(jì)劃的進(jìn)展與新聞,話(huà)雖如此,但卻很少人了解此計(jì)劃的原意與來(lái)龍去脈,只知道有這樣一個(gè)計(jì)劃正如火如荼地進(jìn)行,且聲勢(shì)浩大、似乎充滿(mǎn)無(wú)限希望。可預(yù)見(jiàn)的,未來(lái)與藍(lán)牙計(jì)劃相關(guān)的新聞只會(huì)更多,因?yàn)橛?jì)劃正一步步實(shí)現(xiàn)中。

藍(lán)牙(Bluetooth)簡(jiǎn)單講就是一種電信、計(jì)算機(jī)的無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)。單從字面上很難了解藍(lán)牙是個(gè)怎么樣的技術(shù),他不像“GSM”一樣可以望文生義。簡(jiǎn)單的說(shuō)藍(lán)牙是一種無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與消費(fèi)性電子產(chǎn)品之通訊技術(shù),透過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸和基頻模塊構(gòu)成,其快速響應(yīng)和跳頻系統(tǒng)的特性使無(wú)線(xiàn)傳輸更佳穩(wěn)定?？梢詰?yīng)用在各種電子產(chǎn)品如:筆記型計(jì)算機(jī)、行動(dòng)電話(huà)、數(shù)字相機(jī)和其它相類(lèi)似電子產(chǎn)品等。

二、藍(lán)牙的緣起

藍(lán)牙計(jì)劃基本上是一個(gè)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)挠?jì)劃,不需要透過(guò)實(shí)質(zhì)線(xiàn)路,在一定的距離范圍內(nèi),可以傳輸可觀的資料量,當(dāng)然這種無(wú)線(xiàn)傳輸并不像行動(dòng)電話(huà)那樣數(shù)十公里內(nèi)皆可傳達(dá),而是數(shù)十至數(shù)百公尺內(nèi)的短距離無(wú)線(xiàn)傳輸。此外可傳輸?shù)难b置不限于手機(jī),只要有裝設(shè)藍(lán)牙收發(fā)模塊的裝置都可以使用藍(lán)牙傳輸,眼前的構(gòu)想即是讓其它的行動(dòng)裝置都可以使用藍(lán)牙傳輸,包括PDA、筆記型計(jì)算機(jī)、車(chē)用裝置等等。藍(lán)牙計(jì)劃的發(fā)起,主要是1998年5月,由Ericsson(愛(ài)立信,瑞典)、Intel(英特爾,美國(guó))、NOKIA(諾基亞,芬蘭)、IBM(國(guó)際商務(wù)機(jī)器,美國(guó))、TOSHIBA(東芝,日本)等五家公司,共同組織一個(gè)“特別參與組織(SIG,SpecialInterestGrou)”稱(chēng)為BluetoothSIG,以此組織來(lái)制定一套短距離的無(wú)線(xiàn)傳送、接收的技術(shù)規(guī)格。

三、淺談藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙計(jì)劃雖是1998年開(kāi)始,但是藍(lán)牙的技術(shù)根基卻來(lái)自1997年制訂完成的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議:IEEE-802.11。

藍(lán)牙基本上也是運(yùn)用射頻(RF)方式進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通訊,至于使用的頻帶范圍,則是使用2.45GHz,這個(gè)無(wú)線(xiàn)電頻帶是全世界共同開(kāi)放、不受法令限制的頻帶,舉凡工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療(ISM,Industrial/Scientific/Medical)、甚至微波爐等都是使用2.45GHz的頻帶。

由于這個(gè)頻帶被廣泛使用了,那么使用此頻帶進(jìn)行通訊,絕對(duì)是很容易收到干擾的,因此藍(lán)牙規(guī)格被設(shè)計(jì)成可跳頻通訊,能夠在一秒鐘內(nèi)進(jìn)行1,600次的跳頻動(dòng)作,此這樣的動(dòng)作避免其它通訊的干擾。由于每秒1,600次的快速跳頻,這也使得藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)收發(fā)的數(shù)據(jù)封包不能太長(zhǎng),否則不能滿(mǎn)足如此頻繁的跳頻次數(shù),所以藍(lán)牙短封包、快速跳頻的特性,也使其無(wú)線(xiàn)傳輸能抗干擾、更穩(wěn)定通信。

藍(lán)牙規(guī)格已經(jīng)正式公布v1.0版,規(guī)格方面算是踏出成熟的第一步,接下來(lái)就是商品化、投入實(shí)際制造的階段。而要讓藍(lán)牙迅速普及,就是在既有的用途裝置上,追加設(shè)計(jì)藍(lán)牙功能即可,以節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間與成本,為此藍(lán)牙射頻模塊就成為非常重要的一項(xiàng)零組件。

藍(lán)牙射頻模塊一方面要夠便宜,才可能快速普及,另一方面也要夠小巧,才能適用于所有的需求裝置上,目前專(zhuān)家推估射頻模塊的成本必須低于5美元才能普及,而各家公司也正加緊將射頻模塊設(shè)計(jì)地更精小、更便宜中。

四、藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用

藍(lán)牙由于具有1-2Mbps、10-100公尺的無(wú)線(xiàn)通訊能力,因此藍(lán)牙技術(shù)可以舒緩若干問(wèn)題,例如可以直接利用藍(lán)牙的高速數(shù)據(jù)傳輸率來(lái)傳輸語(yǔ)音,等于是把藍(lán)牙通訊當(dāng)成無(wú)線(xiàn)電話(huà)的功能。

另外對(duì)于小公司、小環(huán)境等,也可以省去布設(shè)實(shí)質(zhì)線(xiàn)路的成本,以及后續(xù)線(xiàn)路維護(hù)的困擾。還有藍(lán)牙可以指定隔絕與通行的通信功能,也等于可以建立無(wú)線(xiàn)的LAN環(huán)境、小族群通訊環(huán)境。

五、藍(lán)牙技術(shù)的展望

(一)藍(lán)牙收發(fā)話(huà)器對(duì)健康的好處。由于手機(jī)有高功率的電磁波,據(jù)報(bào)導(dǎo)證實(shí)電磁波會(huì)對(duì)人體造成傷害,所以有了藍(lán)牙,你將可以把一個(gè)小小的藍(lán)牙附件裝在你的大哥大,然后把收發(fā)話(huà)器戴在你的耳朵(由于藍(lán)牙應(yīng)用的是低功率,所以不會(huì)對(duì)人體有任何傷害)。準(zhǔn)備好了以后,你就把你的大哥大放在口袋里講電話(huà),不必把電話(huà)緊貼的臉,甚至按下收發(fā)話(huà)器上的按鈕就可以直接接聽(tīng)來(lái)電。

(二)比一般傳統(tǒng)式紅外線(xiàn)傳輸更快,且不用對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)傳輸端口成一直線(xiàn)。藍(lán)牙科技在傳輸方面的好處就是,它能夠允許兩個(gè)裝置,在不排成一直線(xiàn)的狀態(tài)下,還能夠以無(wú)線(xiàn)的方式傳送數(shù)據(jù)。不像紅外線(xiàn)傳輸最大的缺點(diǎn)是,你必須對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)傳輸端口成一直線(xiàn)才有辦法傳送數(shù)據(jù)。藍(lán)牙傳輸甚至無(wú)視于墻壁、口袋、或公文包的存在而可以順利進(jìn)行。藍(lán)牙的數(shù)據(jù)傳輸速度比紅外線(xiàn)傳輸還要快,每秒鐘高達(dá)1MB。

(三)手表可自動(dòng)對(duì)時(shí)間,無(wú)線(xiàn)下載Mp3。只要將來(lái)手表有內(nèi)建藍(lán)牙且有Mp3撥放功能,這樣一來(lái)將可自動(dòng)設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間,且可很方便的隨時(shí)從計(jì)算機(jī)傳輸歌曲。

(四)其它還有很多很多,只要現(xiàn)在是要接線(xiàn)的,都有可能會(huì)被藍(lán)牙所應(yīng)用。藍(lán)牙技術(shù)一旦普及,相信對(duì)通訊方式、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生活方式等都會(huì)有巨幅的沖擊,甚至很難想象沖擊的程度。不過(guò)就現(xiàn)階段而言,藍(lán)牙可能帶來(lái)的便利卻是可以想象的,各位可以想象家里安裝一個(gè)藍(lán)牙收發(fā)基地臺(tái),家中的計(jì)算機(jī)、電話(huà)、傳真機(jī)都不用實(shí)際接線(xiàn),就可以互通或連外。在公司內(nèi)外務(wù)人員趕時(shí)間,只要在藍(lán)牙收發(fā)范圍內(nèi)都可以傳送數(shù)據(jù),例如咖啡廳、車(chē)站等都可以。此外倉(cāng)庫(kù)的盤(pán)點(diǎn)盤(pán)查,只要帶個(gè)PDA,倉(cāng)庫(kù)內(nèi)設(shè)有藍(lán)牙基地臺(tái),馬上可以跟全省各地的倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行盤(pán)點(diǎn)加總,當(dāng)然,藍(lán)牙基地臺(tái)后面有接往Internet,或是以公司專(zhuān)線(xiàn),或VPN方式連接。另外數(shù)字相機(jī)拍完的相片,只要接近筆記型計(jì)算機(jī)就可以回傳,省去記憶卡的插拔,既有計(jì)算機(jī)外設(shè)裝置也都可以無(wú)線(xiàn)化,無(wú)線(xiàn)打印機(jī)、無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、搖桿。還有家中、公司都設(shè)有藍(lán)牙基地臺(tái),則一支具有藍(lán)牙功能的手機(jī),在家就可以跟居家無(wú)線(xiàn)電話(huà)一樣使用,而且是付居家電話(huà)費(fèi),在公司則變成自己的辦公分機(jī),公司替您付電話(huà)費(fèi),而在外出時(shí)就跟一般行動(dòng)手機(jī)一樣使用,這樣真正落實(shí)一人一機(jī)終生用的理想,這種方式也被人稱(chēng)為三合一電話(huà),即是居家、辦公、行動(dòng)電話(huà)三者合一。

六、結(jié)束語(yǔ)

藍(lán)牙技術(shù)一定會(huì)飛速發(fā)展,但仍然有一些應(yīng)用的細(xì)節(jié)問(wèn)題需要解決,如相鄰設(shè)備之間為防止信息誤傳和被截取,必須要用戶(hù)提前設(shè)置對(duì)應(yīng)頻段等,嚴(yán)重影響藍(lán)牙技術(shù)產(chǎn)品面市的速度。但相信隨著一個(gè)不斷完善的發(fā)展過(guò)程,藍(lán)牙技術(shù)會(huì)為我們的未來(lái)家居和辦公帶來(lái)不僅僅是方便一點(diǎn)的革命。

參考文獻(xiàn):

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篇4

【關(guān)鍵詞】無(wú)線(xiàn)通信 氣象數(shù)據(jù)

氣象數(shù)據(jù)的獲得非常重要，因?yàn)闅庀笈c人們的生活密切相關(guān)，同時(shí)也直接影響著鐵路、航空、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、等各個(gè)行業(yè)的發(fā)展。如今，在國(guó)內(nèi)主要根據(jù)人工觀察收集氣象資料不能滿(mǎn)足無(wú)縫預(yù)報(bào)服務(wù)的要求由于觀察衰老緩慢，密度小。在這種人的生存是一個(gè)主要的問(wèn)題的條件下是不現(xiàn)實(shí)的建立載人氣象站，這些區(qū)域是戈壁、沙漠、天山、沼澤和其他偏遠(yuǎn)地區(qū)。自動(dòng)氣象站是根據(jù)需要直接或通過(guò)制定站觀測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成代碼的一種形式通過(guò)儀器自動(dòng)觀測(cè)和發(fā)送或記錄觀測(cè)數(shù)據(jù)，在當(dāng)前無(wú)線(xiàn)電通信技術(shù)迅猛發(fā)展的形勢(shì)下，有線(xiàn)傳輸因其發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)，技術(shù)相對(duì)成熟而成為相對(duì)更為廣泛的鋪設(shè)方式。當(dāng)然，無(wú)線(xiàn)傳輸憑借著其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在通信傳輸領(lǐng)域也迅速的形成了自己的一席之地。有線(xiàn)電視傳輸網(wǎng)絡(luò)有以下缺點(diǎn)，布線(xiàn)成本高，施工困難和不利的維護(hù)和機(jī)會(huì)是有限，特別是在偏遠(yuǎn)地區(qū)人煙稀少的缺陷是更重要的。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)主要的氣象站組成方式大多相同，由傳感設(shè)備、變換裝置、電源組成，結(jié)合數(shù)據(jù)處理功能，資料發(fā)送單元等，共同構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，進(jìn)行無(wú)人化信息接收和整合。通過(guò)電子設(shè)備或計(jì)算機(jī)控制，自動(dòng)進(jìn)行氣象觀測(cè)和資料收集傳輸?shù)臍庀笳尽＠糜?jì)算機(jī)裝置或電子裝備對(duì)其自動(dòng)進(jìn)行氣象資料收集整理和氣象觀測(cè)。如今國(guó)內(nèi)外有很多制造商自動(dòng)站、它們傳輸通過(guò)計(jì)算機(jī)，并且使用衛(wèi)星通訊有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)傳輸方式在傳輸?shù)倪^(guò)程中它們使用計(jì)算機(jī)，衛(wèi)星通訊或是一些無(wú)線(xiàn)傳輸方式。有些地區(qū)通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸方式來(lái)研究工業(yè)控制計(jì)算，目的是：解決自動(dòng)站數(shù)據(jù)的不便直接到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，運(yùn)用有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)方式引入到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。來(lái)解決數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的不方便直接運(yùn)用到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)或是有線(xiàn)方式引入到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。在10年期間，自動(dòng)氣象站不斷壯大，并應(yīng)用在很多方面，它取決于許多因素，其中技術(shù)因素，它發(fā)揮著顯赫的的作用，包括微型計(jì)算機(jī)、通信、傳感器等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，在各行各業(yè)都可以看到自動(dòng)氣象站的身影，其中它的技術(shù)因素發(fā)揮著重要的作用，該其包括傳感裝置，通訊工具，微型計(jì)算機(jī)等發(fā)展和應(yīng)用。提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)在改善性能的自動(dòng)氣象站技術(shù)的方面，特別是微處理器和通信技術(shù)，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜找娉墒觳⑶医档土顺杀?，提高了效率和?zhǔn)確的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，高效的傳輸同時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)氣象站的功能。

2 GPRS的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)及基本構(gòu)架

2.1 GPRS的數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)

GPRS是歐洲通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)定義的一種能夠在GSM網(wǎng)絡(luò)上提供真正的無(wú)線(xiàn)分組服務(wù)的方法，是第二代移動(dòng)通信技術(shù)GSM向第三代移動(dòng)通信（3G）的過(guò)渡技術(shù)。

GPRS網(wǎng)絡(luò)解決了GSM網(wǎng)絡(luò)低匯率、電路故障和窮人的資源利用率，充分利用現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)資源，來(lái)提高傳輸速率。GSM網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率低于9.6KBI/S，最大的GPRS網(wǎng)絡(luò)理論可以提供171.2Kb的傳輸速度。GPRS網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間是短暫的同時(shí)，能提供及時(shí)快速的連接，可以提高工作的效率。GPRS網(wǎng)絡(luò)與四個(gè)不同的Qos的不同的服務(wù)有不同的優(yōu)先級(jí)和可靠性標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)速率，延遲，可以選擇根據(jù)實(shí)際靈活的服務(wù)質(zhì)量參數(shù)為用戶(hù)提供服務(wù)，所以最好能支持頻繁爆發(fā)，少量的數(shù)據(jù)服務(wù)。用戶(hù)可以隨機(jī)和移動(dòng)你的網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)無(wú)處不在的通信。

GPRS采用分組交換技術(shù)，高效傳渝高速或低速數(shù)據(jù)和信令，優(yōu)化了對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源和無(wú)線(xiàn)資源的利用。定義新的GPRS無(wú)線(xiàn)信道，并且分配方式十分靈活。

2.2 系統(tǒng)的構(gòu)成與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

氣象自動(dòng)站采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是星型結(jié)構(gòu)，每個(gè)站點(diǎn)的資料直接傳輸?shù)街行恼痉?wù)器，服務(wù)器既接公網(wǎng)，又接氣象局內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)補(bǔ)丁通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器或車(chē)站計(jì)算機(jī)，站通過(guò)氣象局計(jì)算機(jī)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。自動(dòng)氣象站網(wǎng)絡(luò)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖，每個(gè)環(huán)節(jié)通過(guò)數(shù)據(jù)連接或通過(guò)氣象局計(jì)算機(jī)內(nèi)部連接數(shù)據(jù)如圖1數(shù)據(jù)中心服務(wù)器（省級(jí)）。

（1）小站數(shù)據(jù)直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心服務(wù)器小站數(shù)據(jù)可以由網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)直接到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器進(jìn)行處理，其次還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)到當(dāng)?shù)氐男畔⒐芾碓偻ㄟ^(guò)有線(xiàn)或是無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)的中心服務(wù)器。

（2）GPRS氣象數(shù)據(jù)傳輸流程。這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)氣象數(shù)據(jù)采集、氣象儀器測(cè)量的氣象數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是：氣象數(shù)據(jù)的收集和整理以及通過(guò)氣象儀器來(lái)收集氣象數(shù)據(jù)收集器和氣象傳感器傳遞信號(hào)，電源提供的太陽(yáng)能收集器，因此解決遠(yuǎn)程供電問(wèn)題，無(wú)人區(qū)域。具體情況如圖2所示。

氣象數(shù)據(jù)的系統(tǒng)是第一個(gè)收集的氣象傳感器脈沖或電壓和電流信號(hào)。定量收集器在模擬數(shù)據(jù)采樣和轉(zhuǎn)換成數(shù)字或字符信號(hào)。停止接收系統(tǒng)將字符和數(shù)字，生成文檔，軟件顯示氣象信息的查詢(xún)。氣象信息采集完成氣象傳感器、數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程圖如圖3所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

伴隨著極速發(fā)展的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，它運(yùn)用在生活各個(gè)方面。根據(jù)使用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的新穎優(yōu)點(diǎn)和自動(dòng)氣象站的發(fā)展，提出沒(méi)有義務(wù)自動(dòng)氣象站的偏遠(yuǎn)地區(qū)。這個(gè)想法可以應(yīng)用于很多行業(yè)。論文的基本目的是建立自動(dòng)氣象站系統(tǒng)。主題通過(guò)分析在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、通信協(xié)議的軟件設(shè)計(jì)方面的研究，產(chǎn)品研究，收集一些重要的信息，來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人區(qū)域的氣象的收集和傳輸，來(lái)提供準(zhǔn)確的天氣信息。解決在無(wú)人看守氣象收集數(shù)據(jù)傳輸中遇到的各種棘手的問(wèn)題，來(lái)提供一個(gè)較好的解決方案，對(duì)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，報(bào)告天氣提供一些有用的幫助。該論文從初步研究主題到整體設(shè)計(jì)，每個(gè)函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)和調(diào)試經(jīng)歷了艱苦努力，希望對(duì)氣象信息的收集，整理，預(yù)測(cè)提供有意義的建議。

參考文獻(xiàn)

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[5]周金萍，唐伶俐.無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

作者簡(jiǎn)介

賈世軍（1976-），男，河南省臨潁縣人。大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)供職于武漢貝斯特通信集團(tuán)股份有限公司。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)科學(xué)。

篇5

關(guān)鍵詞： 無(wú)線(xiàn)電力傳輸技術(shù) 電磁感應(yīng) 射頻 原理與應(yīng)用前景

1.引言

自17世紀(jì)人類(lèi)發(fā)現(xiàn)如何發(fā)電后就用金屬電線(xiàn)來(lái)四處傳輸電力。時(shí)至今日，供電網(wǎng)、高壓線(xiàn)已遍布全球的角角落落。在工作和生活中，越來(lái)越多的電器給我們帶來(lái)極大便捷的同時(shí)，不知不覺(jué)各種“理不清”的電源線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)帶來(lái)的困擾也與日俱增。不過(guò)，這些年的科技發(fā)展表明，在無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)日益普及之時(shí)，科學(xué)家對(duì)無(wú)線(xiàn)電力傳輸（Wireless Power Transmission，WPT）的研究也有了很大突破，從某種意義上來(lái)講，無(wú)線(xiàn)電力傳輸也不再是幻想——在未來(lái)的生活中擺脫那些紛亂的電源線(xiàn)已成為可能。

2.無(wú)線(xiàn)電力傳輸?shù)陌l(fā)展歷史

19世紀(jì)末被譽(yù)為“迎來(lái)電力時(shí)代的天才”的名尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla，1856—1943）在電氣與無(wú)線(xiàn)電技術(shù)方面作出了突出貢獻(xiàn)。他1881年發(fā)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)原理，并用于制造感應(yīng)電動(dòng)機(jī)；1888年發(fā)明多相交流傳輸及配電系統(tǒng)；1889—1890年制成赫茲振蕩器；1891年發(fā)明高頻變壓器（特斯拉線(xiàn)圈），現(xiàn)仍廣泛用于無(wú)線(xiàn)電、電視機(jī)及其他電子設(shè)備。他曾致力于研究無(wú)線(xiàn)傳輸信號(hào)及能量的可能性，并在1899年演示了不用導(dǎo)線(xiàn)采用高頻電流的電動(dòng)機(jī)，但由于效率低和對(duì)安全方面的擔(dān)憂(yōu)，無(wú)線(xiàn)電力傳輸?shù)募夹g(shù)無(wú)突破性進(jìn)展［1］。1901—1905年在紐約附近的長(zhǎng)島建造Wardenclyffe塔，是一座復(fù)雜的電磁振蕩器，設(shè)想它將能夠把電力輸送到世界上任何一個(gè)角落，特斯拉利用此塔實(shí)現(xiàn)地球與電離層共振。

2001年5月，法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心的皮格努萊特，利用微波無(wú)線(xiàn)傳輸電能點(diǎn)亮40m外一個(gè)200W的燈泡。其后，2003年在島上建造的10kW試驗(yàn)型微波輸電裝置，已開(kāi)始以2.45GHz頻率向接近1km的格朗巴桑村進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線(xiàn)供電。

2005年，香港城市大學(xué)電子工程學(xué)系教授許樹(shù)源成功研制出“無(wú)線(xiàn)電池充電平臺(tái)”，但其使用時(shí)仍然要將產(chǎn)品與充電器接觸。

2006年10月，日本展出了無(wú)線(xiàn)電力傳輸系統(tǒng)。此系統(tǒng)輸出端電力為7V、400mA，收發(fā)線(xiàn)圈間距為4mm時(shí)，輸電效率最大為50%，用于手機(jī)快速充電。

2007年6月，美國(guó)麻省理工學(xué)院的物理學(xué)助理教授馬林·索爾賈?？搜芯繄F(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了在短距離內(nèi)的無(wú)線(xiàn)電力傳輸。他們給一個(gè)直徑60厘米的線(xiàn)圈通電，6英尺（約1.83米）之外連接在另一個(gè)線(xiàn)圈上的60瓦的燈泡被點(diǎn)亮了。這種馬林稱(chēng)之為“WiTricity”技術(shù)的原理是“磁耦合共振”。

2008年9月，北美電力研討會(huì)的論文顯示，他們已經(jīng)在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州的雷電實(shí)驗(yàn)室成功地將800W電力用無(wú)線(xiàn)的方式傳輸?shù)?m遠(yuǎn)的距離。

2009年10月，日本奈良市針對(duì)充電式混合動(dòng)力巴士進(jìn)行了無(wú)線(xiàn)充電實(shí)驗(yàn)。供電線(xiàn)圈埋入充電臺(tái)的混凝土中，汽車(chē)駛上充電臺(tái)，將車(chē)載線(xiàn)圈對(duì)準(zhǔn)供電線(xiàn)圈就能開(kāi)始充電。

3.無(wú)線(xiàn)電力傳輸?shù)幕驹?/p>

3.1電磁感應(yīng)——短程傳輸

電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電磁學(xué)中最重大的發(fā)現(xiàn)之一，它顯示了電、磁現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)化。電磁感應(yīng)是電磁學(xué)中的基本原理，變壓器就是利用電磁感應(yīng)的基本原理進(jìn)行工作的。利用電磁感應(yīng)進(jìn)行短程電力傳輸?shù)幕驹砣鐖D1所示，發(fā)射線(xiàn)圈L1和接收線(xiàn)圈L2之間利用磁耦合來(lái)傳遞能量。若線(xiàn)圈L1中通已交變電流，該電流將在周?chē)橘|(zhì)中形成一個(gè)交變磁場(chǎng)，線(xiàn)圈L2中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)可供電給移動(dòng)設(shè)備或者給電池充電。

3.2電磁耦合共振——中程傳輸

中程無(wú)線(xiàn)電力傳輸方式是以電磁波“射頻”或者非輻射性諧振“磁耦合”等形式將電能進(jìn)行傳輸。它基于電磁共振耦合原理，利用非輻射磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)電力高效傳輸。在電子學(xué)的理論中，當(dāng)交變電流通過(guò)導(dǎo)體，導(dǎo)體的周?chē)鷷?huì)形成交變的電磁場(chǎng)，稱(chēng)為電磁波。在電磁波的頻率低于100khz時(shí)，電磁波就會(huì)被地表吸收，不能形成有效的傳輸，當(dāng)電磁波頻率高于100khz時(shí)，電磁波便可以在空氣中傳播，并且經(jīng)大氣層外緣的電離層反射，形成較遠(yuǎn)距離傳輸能力，人們把具有較遠(yuǎn)距離傳輸能力的高頻電磁波稱(chēng)為射頻（即：RF）。將電信息源（模擬或者數(shù)字）用高頻電流進(jìn)行調(diào)制（調(diào)幅或者調(diào)頻），形成射頻信號(hào)后，經(jīng)過(guò)天線(xiàn)發(fā)射到空中；較遠(yuǎn)的距離將射頻信號(hào)接收后需要進(jìn)行反調(diào)制，再還原成電信息源，這一過(guò)程稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)傳輸。中程傳輸是利用電磁波損失小的天線(xiàn)技術(shù)，并借助二極管、非接觸IC卡、無(wú)線(xiàn)電子標(biāo)簽，等等，實(shí)現(xiàn)效率較高的無(wú)線(xiàn)電力傳輸。

具體來(lái)說(shuō)，整個(gè)裝置包含兩個(gè)線(xiàn)圈，每一個(gè)線(xiàn)圈都是一個(gè)自振系統(tǒng)。其中一個(gè)是發(fā)射裝置，與能量相連，它并不向外發(fā)射電磁波，而是利用振蕩器產(chǎn)生高頻振蕩電流，通過(guò)發(fā)射線(xiàn)圈向外發(fā)射電磁波，在周?chē)纬梢粋€(gè)非輻射磁場(chǎng)，即將電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)。當(dāng)接收裝置的固有頻率與收到的電磁波頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，完成磁場(chǎng)到電能的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)電能的高效傳輸。圖2是一個(gè)典型的利用電磁共振來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)電力傳輸?shù)南到y(tǒng)方案。電磁波的頻率越高其向空間輻射的能量就越大，傳輸效率就越高。

3.3微波/激光——遠(yuǎn)程傳輸

理論上講，無(wú)線(xiàn)電波的波長(zhǎng)越短，其定向性越好，彌散就越小。所以，可以利用微波或激光形式來(lái)實(shí)現(xiàn)電能的遠(yuǎn)程傳輸，這對(duì)于新能源的開(kāi)發(fā)利用、解決未來(lái)能源短缺問(wèn)題也有著重要意義。1968年，美國(guó)工程師彼得格拉提出了空間太陽(yáng)能發(fā)電（Space Solar Power，SSP）的概念。其構(gòu)想是在地球外層空間建立太能能發(fā)電基地，通過(guò)微波將電能送回地球。

4.無(wú)線(xiàn)電力技術(shù)的應(yīng)用前景

無(wú)線(xiàn)電力傳輸作為一種先進(jìn)的技術(shù)一般應(yīng)用于特殊的場(chǎng)合，具有廣泛的應(yīng)用前景。

4.1給一些難以架設(shè)線(xiàn)路或危險(xiǎn)的地區(qū)供應(yīng)電能

高山、森林、沙漠、海島等地的臺(tái)站經(jīng)常遇到架設(shè)電力線(xiàn)路困難的問(wèn)題，而工作在這些地方的邊防哨所、無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航臺(tái)、衛(wèi)星監(jiān)控站、天文觀測(cè)點(diǎn)等需要生活和工作用電，無(wú)線(xiàn)輸電可補(bǔ)充電力不足。此外，無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)還可以給游牧等分散區(qū)村落無(wú)變壓器供電和給用于開(kāi)采放射性礦物、伐木的機(jī)器人供電。

4.2解決地面太陽(yáng)能電站、水電站、風(fēng)力電站、原子能電站的電能輸送問(wèn)題

我國(guó)的新疆、西藏、青海等地降雨量少、日照充足且存在大片荒蕪?fù)恋兀戏讲糠值貐^(qū)水力、風(fēng)力資源豐富，這些地區(qū)有利于建造地面太陽(yáng)能發(fā)電站或水電站、風(fēng)力電站?？墒牵@些地區(qū)人煙稀少、地形復(fù)雜，在崇山峻嶺之中難以架設(shè)線(xiàn)路，這時(shí)無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)就有了用武之地。采用無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)，還可以把核電站建在沙漠、荒島等地。這樣一方面便于埋葬核廢料，另一方面當(dāng)電站運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)也可以避免對(duì)周?chē)鷦?dòng)植物的大量傷害和耕地的污染。

4.3傳送衛(wèi)星太陽(yáng)能電站的電能

所謂衛(wèi)星太陽(yáng)能電站，就是用運(yùn)載火箭或航天飛機(jī)將太陽(yáng)能電池板或太陽(yáng)能聚光鏡等材料發(fā)送到赤道上空35800km的地球靜止同步軌道上。在太空的太陽(yáng)光線(xiàn)沒(méi)有地球大氣層的影響，輻射能量十分穩(wěn)定，是“取之不盡”的潔凈能源。并且一年中有99%的時(shí)間是白天，其利用效率比地面上要高出6—15倍［3］。在那里利用太陽(yáng)能電池板把陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，或者用太?yáng)能聚光鏡把陽(yáng)光匯聚起來(lái)作為熱源，像地面熱電廠一樣發(fā)電。這樣產(chǎn)生的電能供給微波源或激光器，然后采用無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)將大功率電磁射束發(fā)送至地面，接收到的微波能量經(jīng)整流器后變成直流電，由變、配電設(shè)施供給用戶(hù)。

4.4無(wú)接點(diǎn)充電插座

隨著無(wú)線(xiàn)電力技術(shù)的發(fā)展，一些小型用電設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)線(xiàn)供電。如：電動(dòng)牙刷、“免電池”無(wú)線(xiàn)鼠標(biāo)、無(wú)線(xiàn)供電“膜片”/“墊”等。無(wú)線(xiàn)供電“膜片”/“墊”是一種家用電器無(wú)線(xiàn)供電方式，用一片圖書(shū)大小的柔軟塑料膜片就可對(duì)家電進(jìn)行無(wú)線(xiàn)供電，可為圣誕樹(shù)上的LED、裝飾燈、魚(yú)缸水中的燈泡、小型電機(jī)、手機(jī)、MP3、隨身聽(tīng)、溫度傳感器、助聽(tīng)器、汽車(chē)零部件、甚至是植入式醫(yī)療器件等供電。

4.5給以微波發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)的交通運(yùn)輸工具供電

現(xiàn)在大部分交通運(yùn)輸工具燃燒石油產(chǎn)品，其發(fā)動(dòng)機(jī)叫做柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)等。與此類(lèi)比，以微波作為能源推進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)叫做微波發(fā)動(dòng)機(jī)。微波是工作頻率在0.3—300GHz的電磁波，不能直接用它來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，因?yàn)橐O(shè)計(jì)出在如此高的頻率下工作的發(fā)動(dòng)機(jī)非常困難。如果思路加以改變，把微波能量轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娏鞯恼髌?，那么微波就可以直接作為交通工具的能源了。煤、石油、天然氣的存?chǔ)量有限，而日消耗量巨大，總有耗盡之日，到那時(shí)衛(wèi)星太陽(yáng)能電站可望成為能源供給的主干，通過(guò)無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)就可以直接把微波能量輸給交通運(yùn)輸工具。

4.6在月球和地球之間架起能量之橋

世界人口的不斷增長(zhǎng)和地球資源的日益耗盡，太陽(yáng)系中其他星球的開(kāi)發(fā)利用是人類(lèi)一直以來(lái)的夙愿。月球是地球的天然衛(wèi)星，其上資源豐富，地域遼闊，是首先要開(kāi)發(fā)的星體。未來(lái)人類(lèi)對(duì)月球的利用主要是移民和資源獲取。月球的土壤里富含SiO2，是制造太陽(yáng)能電池的原料。如果先在月球上建立起工廠，然后把太陽(yáng)能電站直接建在月球上，比起建在地球靜止同步軌道上要容易些，借助于微波束或激光束把電能發(fā)送到地球。

5.結(jié)語(yǔ)

隨著無(wú)線(xiàn)電力傳輸技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，不但使人們未來(lái)的生活有望擺脫手機(jī)、相機(jī)、筆記本電腦等移動(dòng)設(shè)備電源線(xiàn)的束縛，享受在機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、酒店多種場(chǎng)所提供的無(wú)線(xiàn)電力，而且可用于一些特殊場(chǎng)合，如人體植入儀器如心臟起搏器等的輸電問(wèn)題、新能源（電動(dòng)）汽車(chē)、低軌道軍用衛(wèi)星、太陽(yáng)能衛(wèi)星發(fā)電站等。在世界經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的今天，節(jié)能和新的、可再生能源的開(kāi)發(fā)是擺在能源工作者面前的首要問(wèn)題。太陽(yáng)能是取之不盡、用之不竭的干凈能源。除核能、地?zé)崮芎统毕苤?，地球上的所有能源都?lái)自太陽(yáng)，建造衛(wèi)星太陽(yáng)能電站是解決人類(lèi)能源危機(jī)的重要途徑。要將相對(duì)地球靜止的同步軌道上的電能輸送的地面，無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)將發(fā)揮至關(guān)重要的作用。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，該技術(shù)具有潛在的廣泛應(yīng)用前景。但是，每一種無(wú)線(xiàn)傳輸方式，都有一系列問(wèn)題需要解決，如電能傳輸效率問(wèn)題，電力公司如何收費(fèi)和計(jì)費(fèi)，能量傳輸所產(chǎn)生的電磁波是否對(duì)人體健康帶來(lái)危害，等等。不管怎樣，一旦這項(xiàng)技術(shù)能夠普及，就會(huì)給人們的生活帶來(lái)巨大的便利。

參考文獻(xiàn)

篇6

機(jī)器人誕生于20世紀(jì)，發(fā)展比較快，而且應(yīng)用極其廣泛，應(yīng)用于抗震救災(zāi)，機(jī)械加工生產(chǎn)，科學(xué)研究，國(guó)防中，對(duì)人們的生產(chǎn)生活起到了巨大的影響，在生活與生產(chǎn)中早就成為了必不可少的生產(chǎn)力，加快了人類(lèi)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，促進(jìn)了國(guó)家先進(jìn)生產(chǎn)力的提高，智能機(jī)器人越來(lái)越成為機(jī)器人制造的主流，采用無(wú)線(xiàn)傳播系統(tǒng)，超聲波傳感測(cè)距，無(wú)線(xiàn)技術(shù)傳播系統(tǒng)，能夠使機(jī)器人更加先進(jìn)，越來(lái)越容易被人們應(yīng)用，對(duì)生產(chǎn)起到很大的促進(jìn)作用。

1 履帶式移動(dòng)機(jī)器人總體設(shè)計(jì)

1.1 履帶式移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

履帶機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)和五自由度機(jī)械臂兩部分組成。履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)由兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)兩條履帶。五自由度機(jī)械臂由大臂、小臂及手腕構(gòu)成，所有關(guān)節(jié)都由步進(jìn)電機(jī)經(jīng)諧波減速器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。兩自由度云臺(tái)安裝在機(jī)械臂上，云臺(tái)上的攝像機(jī)可完成全方位圖像采集作業(yè)。

1.2 履帶式移動(dòng)機(jī)器人的控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

該機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)采用模塊化結(jié)構(gòu)，各個(gè)模塊都是相對(duì)獨(dú)立的運(yùn)行，協(xié)調(diào)工作。

其中機(jī)器人微控制器系統(tǒng)主要是由多個(gè)單片機(jī)控制器組成，它們負(fù)責(zé)完成傳感器的信息采集、電機(jī)控制以及與遙控計(jì)算機(jī)的通訊三大任務(wù)。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制及執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)是機(jī)器人的動(dòng)作執(zhí)行部分，具體完成機(jī)器人的各個(gè)動(dòng)作，如前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等。

2 履帶式移動(dòng)機(jī)器人的硬件設(shè)計(jì)

2.1 移動(dòng)機(jī)器人的微控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)器人是由一個(gè)5自由度的關(guān)節(jié)式機(jī)械手和一個(gè)2自由度的履帶組成，采用兩級(jí)單片機(jī)控制，5個(gè)從單片機(jī)分別控制5個(gè)步進(jìn)電機(jī)，作為關(guān)節(jié)控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，接受主單片機(jī)的指令并執(zhí)行指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)控制等功能。同時(shí)兩履帶的兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)需要兩個(gè)從單片機(jī)控制，接受主單片機(jī)的指令，實(shí)現(xiàn)履帶車(chē)轉(zhuǎn)彎前進(jìn)或后退等功能。從單片機(jī)還會(huì)接收極限位置傳感器的信號(hào)，保證各驅(qū)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)在規(guī)定范圍。

2.2 履帶式移動(dòng)機(jī)器人的超聲波感知模塊設(shè)計(jì)

超聲波傳感器具有成本低廉，采集信息速率快，距離分辨率高，質(zhì)量輕、體積小、易于裝卸等優(yōu)點(diǎn)。并且超聲波傳感器在采集環(huán)境信息時(shí)不存在復(fù)雜的圖像匹配技術(shù)，不需要通過(guò)大量的計(jì)算獲得距離數(shù)據(jù)，因此其測(cè)距速度快，實(shí)時(shí)性好。超聲波傳感器測(cè)距模塊的設(shè)計(jì)

超聲波傳感器系統(tǒng)主要由超聲波發(fā)生電路、超聲波接收電路等模塊組成，整個(gè)系統(tǒng)主要是由主單片機(jī)來(lái)控制，從而完成超聲波信號(hào)的發(fā)射與接收。另外本系統(tǒng)設(shè)有接近開(kāi)關(guān)，接近開(kāi)關(guān)的觸發(fā)響應(yīng)以及移動(dòng)機(jī)器人發(fā)出緊急停車(chē)信號(hào)、控制通訊等功能也都是通過(guò)主單片機(jī)SPCE061A來(lái)完成的，在移動(dòng)機(jī)器人中，SPCE061A的UART編程設(shè)置是可編程控制的接口，通過(guò)編程控制設(shè)置通信方式、校驗(yàn)方式、波特率等[1] 。為了對(duì)環(huán)境有充分的了解，獲取足夠的環(huán)境信息，建立有效的環(huán)境模型，必須采用多個(gè)傳感器組成機(jī)器人的感知系統(tǒng)。該履帶式移動(dòng)機(jī)器人擬配備10個(gè)超聲傳感器，在機(jī)器人的前進(jìn)方向按照15度的間隔配置7個(gè)，覆蓋前方105度的區(qū)域，另外三個(gè)分別安裝在正左方、正右方及正后方，可以用來(lái)探測(cè)穿過(guò)狹窄通道時(shí)的環(huán)境信息。激發(fā)換能器產(chǎn)生超聲波信號(hào)[2] 。

這套遙控系統(tǒng)由遙控計(jì)算機(jī)、移動(dòng)機(jī)器人、數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，圖像無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)組成。圖像無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)將移動(dòng)機(jī)器人前方的攝像頭圖像傳輸?shù)竭b控計(jì)算機(jī)上，合成立體圖像，提供給操作者分析。數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)在移動(dòng)機(jī)器人和遙控計(jì)算機(jī)之間傳遞移動(dòng)機(jī)器人的狀態(tài)參數(shù)以及控制命令。

2.3 數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遙控計(jì)算機(jī)和機(jī)器人雙向數(shù)據(jù)交換。無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)模塊采用基于nRF401無(wú)線(xiàn)通信單片機(jī)的PTR2000微小型、低功耗、高速率19. 2K無(wú)線(xiàn)收發(fā)數(shù)傳MODEM。

首先處于發(fā)射端的遙控計(jì)算機(jī)串行口RTS產(chǎn)生高電平，經(jīng)過(guò)MAX232電平轉(zhuǎn)換（將RS232電平轉(zhuǎn)換成TTL電平），使PTR2000（1）的TXEN引腳置1，進(jìn)入發(fā)射模式。接著由計(jì)算機(jī)串口TXD將控制指令按照一定的協(xié)議，經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換，最后由無(wú)線(xiàn)通信模塊DI端接入并發(fā)射。發(fā)射端的電平轉(zhuǎn)換模塊和PTR2000模塊的電源為普通干電池組，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電源會(huì)引起亂碼和傳送距離縮短。處于接收端的PTR2000（2）模塊處于接收模式。收到信號(hào)后，PTR2000（2）模塊通過(guò)DO引腳，將信號(hào)引入單片機(jī)SPCE061A的IOB7。主單片機(jī)是機(jī)器人控制單元與通信模塊PTR2000 （2）的過(guò)渡部分。它負(fù)責(zé)將信號(hào)通過(guò)串口接收，從中提取控制命令及參數(shù)，最后控制各單元。數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)通訊系統(tǒng)。圖像無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)及立體視頻顯示設(shè)計(jì)

圖像無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)是遙控系統(tǒng)中的重要模塊，為操作人員提供可靠的視覺(jué)信息，我們采用了西安504所的MTVT-91G微波開(kāi)路電視傳輸系統(tǒng)，此系統(tǒng)利用衛(wèi)星通訊傳輸技術(shù)開(kāi)發(fā)。履帶式移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

履帶式移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件編制主要是主單片機(jī)控制系統(tǒng)的編制。主要包括：主單片機(jī)與無(wú)線(xiàn)通信模塊的通訊程序設(shè)計(jì)，主從單片機(jī)之間的多機(jī)通信程序設(shè)計(jì)以及超聲波傳感模塊的程序設(shè)計(jì)。

2.4 主單片機(jī)與無(wú)線(xiàn)通信模塊串行通訊程序設(shè)計(jì)

主單片機(jī)SPCE061A通過(guò)自帶的通用串行異步收發(fā)器（UART）和無(wú)線(xiàn)傳輸模塊PTR2000完成與遙控計(jì)算機(jī)的通信。串行通信可分為異步傳送方式和同步傳送方式。在此，采用單片機(jī)的異步通信方式。

2.5 通訊程序的設(shè)計(jì)

主單片SPCE061A與無(wú)線(xiàn)傳輸模塊PTR2000的通信程序主要包括：主單片機(jī)SPCE061A的主程序和收發(fā)中斷子程序。機(jī)器人串行 通訊收發(fā)編程

PTR2000模塊與單片機(jī)的連接中，PTR2000模塊的D0和DI分別與單片機(jī)RxD （IOB1）和TxD （IOB0）連接。單片機(jī)可直接通過(guò)將IOB8位置1或置0而將無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊置于發(fā)射或接收狀態(tài).PTR2000的Pin6 （PWR）與SPCE061A的IOB6相連，PTR2000的Pin7（TXEN）與SPCE061A的IOB8相連，CS直接接地。

2.6 超聲波感知系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

該超聲波感知系統(tǒng)軟件主要由主程序、中斷服務(wù)程序和串行通訊程序等三部分組成。串行通訊程序在上節(jié)中己經(jīng)介紹過(guò)，在此主要對(duì)系統(tǒng)軟件的主程序進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

3.結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的履帶式移動(dòng)機(jī)器人采用了主從式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而且主單片機(jī)采用了目前性?xún)r(jià)比較高的凌陽(yáng)16位單片機(jī)，相比于常用的8位單片機(jī)，16位單片機(jī)具有更快速的數(shù)據(jù)處理速度。機(jī)器人通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊與遙控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，相比于僅僅用單片機(jī)控制的機(jī)器人該機(jī)器人能夠利用遙控計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能完成大量復(fù)雜的控制分析功能。而且無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)使得該機(jī)器人能夠有很大的工作空間。特別地，論文所采用的凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)相比于傳統(tǒng)16位單片機(jī)具有更多的功能模塊。

從經(jīng)濟(jì)性考慮，它能夠在一些人類(lèi)無(wú)法適應(yīng)或者危險(xiǎn)的工作條件下在遙控計(jì)算機(jī)的控制下完成工作任務(wù)。由于該機(jī)器人的機(jī)械手臂具有足夠的自由度和轉(zhuǎn)動(dòng)角度，所以即使在惡劣的工作環(huán)境下也同樣能夠精確靈活的完成相應(yīng)動(dòng)作。該機(jī)器人以其靈活性和精確性能夠有效的解決工作中的實(shí)際問(wèn)題，在提高工作效率，減少原料浪費(fèi)，保護(hù)勞動(dòng)者安全等方面具有重大意義，

參考文獻(xiàn)

[1] 譚家玉等.單片機(jī)原理及接口技術(shù)：凌陽(yáng)16位及51系列8位單片機(jī)[M].第2期.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003.

篇7

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，通信工程成為了一個(gè)具有良好發(fā)展前景的產(chǎn)業(yè)。傳輸技術(shù)是通信工程中的重要內(nèi)容，其對(duì)提高運(yùn)輸效率、保證信息的安全性具有重要的作用。通信工程最大的價(jià)值就在于信號(hào)的傳輸，所以傳輸技術(shù)應(yīng)用在通信工程中的重要性不言而喻。因此，從傳輸技術(shù)在通信工程中應(yīng)用的特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)傳輸技術(shù)在通信工程中的具體應(yīng)用以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了深入的研究，希望能夠?yàn)橥ㄐ殴こ虃鬏敿夹g(shù)的應(yīng)用和發(fā)展提供一些參考。

關(guān)鍵詞：

傳輸技術(shù)；通信工程；發(fā)展趨勢(shì)

隨著信息時(shí)代的到來(lái)，人們對(duì)通信技術(shù)的要求不斷提升，通信工程也在不斷更新和發(fā)展中。因?yàn)橥ㄐ殴こ痰陌l(fā)展直接影響通信設(shè)備的使用效率，所以?xún)?yōu)化通信工程建設(shè)是時(shí)代的迫切需求。傳輸技術(shù)是通信工程的基礎(chǔ)和前提，傳輸技術(shù)的能力直接影響通信工程的傳輸能力和發(fā)展水平，也可以說(shuō)傳輸技術(shù)是通信工程信息傳遞的核心，對(duì)整個(gè)通信工程的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。加強(qiáng)傳輸技術(shù)在通信工程中的應(yīng)用研究，對(duì)通信工程的發(fā)展有著實(shí)質(zhì)性的意義。

1傳輸技術(shù)的類(lèi)型和特點(diǎn)

目前，在通信工程中應(yīng)用的主要傳輸技術(shù)有SDH技術(shù)、WDM技術(shù)、ASON技術(shù)，這幾種傳輸技術(shù)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)。第一，SDH技術(shù)。SDH技術(shù)是一種新的數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)，其在通信工程中應(yīng)用的主要原理是：利用信號(hào)為幀的形式保存，并利用速率和光纖進(jìn)行傳遞。在符合要求的信號(hào)上，此種技術(shù)可以通過(guò)電路層進(jìn)行操作，然后與用戶(hù)進(jìn)行連接，并通過(guò)DF與通信電纜進(jìn)行結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)傳輸過(guò)程。SDH技術(shù)在未來(lái)的應(yīng)用前景也是十分可觀的，其可以通過(guò)智能化的功能，保證信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，并在光網(wǎng)絡(luò)的交換連接中發(fā)揮重要的作用。同時(shí)，SDH技術(shù)應(yīng)用的靈活性可以將SDH的保護(hù)能力與IP結(jié)合起來(lái)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行合理的優(yōu)化，促進(jìn)各種自動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)。第二，WDM技術(shù)。WDM技術(shù)最大的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)就是可以實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用，即可以在一個(gè)光線(xiàn)上同時(shí)傳輸多個(gè)不同波長(zhǎng)的信號(hào)，提高了數(shù)據(jù)的傳輸效率，節(jié)約了傳輸?shù)某杀?，WDM技術(shù)應(yīng)用的性?xún)r(jià)比很高。同時(shí)，在利用光發(fā)射機(jī)傳輸信號(hào)時(shí)，能夠借助合波器將不同的信號(hào)合并到一個(gè)光線(xiàn)上。因此，根據(jù)WDM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)可知，此技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中可以傳輸長(zhǎng)距離的光信號(hào)，中間無(wú)需進(jìn)行光中繼，大大節(jié)約了傳輸成本，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，在通信工程中的?yīng)用十分廣泛。第三，ASON技術(shù)。此技術(shù)是在WDM技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其在實(shí)際的應(yīng)用中具有靈活性高、擴(kuò)展性好的特點(diǎn)，其本身就是一種光網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。此設(shè)施可以將網(wǎng)絡(luò)中的傳輸層與管理層連接起來(lái)，然后再將它們轉(zhuǎn)換為控制層。此種技術(shù)的發(fā)展前景是很可觀的，并且在目前的通信工程中發(fā)揮了重要的作用[1]。ASON技術(shù)在光網(wǎng)絡(luò)交換中的應(yīng)用，使網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)逐漸智能化、安全化、可靠化。

2傳輸技術(shù)在通信工程中應(yīng)用的特點(diǎn)

2.1傳輸設(shè)備體積小

隨著科技的發(fā)展和傳輸技術(shù)的不斷更新，傳輸設(shè)備的體積不斷變小。傳輸設(shè)備體積的縮小，不僅縮減了設(shè)備所占空間，還會(huì)提高設(shè)備的靈活度和使用方便性，減少了生產(chǎn)企業(yè)、運(yùn)營(yíng)企業(yè)的成本。高效率、低成本的傳輸設(shè)備為通信工程提供了很大的便利。另外，對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，站點(diǎn)建設(shè)、容量擴(kuò)大時(shí)不需要再重新建設(shè)機(jī)房，通信傳輸?shù)脑O(shè)備可以?huà)煸趬ι现苯邮褂茫瑴p少了施工中所用的時(shí)間。同時(shí)設(shè)備體積的縮小、功能的增多，尤其是與FPGA技術(shù)的配合使用，有利于制造商獲取更加適宜的器件。

2.2傳輸技術(shù)功能多

傳輸設(shè)備體積的逐漸縮小，使一臺(tái)設(shè)備上可以放置多個(gè)獨(dú)立的傳輸設(shè)備，各自發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，不僅減少了光纜纖芯的數(shù)量和規(guī)模，也極大提高了傳輸線(xiàn)路容量的使用率，提高了資源利用效率。傳輸設(shè)備的功能多樣化，為網(wǎng)絡(luò)的邊際用戶(hù)提供了很大的便利，同時(shí)提高了傳輸技術(shù)的技術(shù)含量。以往的傳輸技術(shù)只具有信號(hào)傳送的功能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多功能的結(jié)合。而傳輸技術(shù)的多功能化能使設(shè)備在具有傳輸功能的基礎(chǔ)上融入其他功能，促進(jìn)了用戶(hù)與運(yùn)營(yíng)商之間的溝通。

2.3傳輸設(shè)備集成率高

信息時(shí)代的到來(lái)，網(wǎng)絡(luò)安全性成為了公眾關(guān)注的重要話(huà)題。通信工程中的傳輸設(shè)備不僅要具備傳輸?shù)墓δ?，還要對(duì)設(shè)備進(jìn)行自我監(jiān)控，提高設(shè)備的集成率，為技術(shù)人員傳輸數(shù)據(jù)提供更多的便利和提高可協(xié)調(diào)性。同時(shí)，為了更好提高傳輸設(shè)備的效率和集成率，可以將接口板卡、傳輸設(shè)備、同步數(shù)字體系三者結(jié)合起來(lái)，促進(jìn)通信工程的健康發(fā)展。

3傳輸技術(shù)在通信工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

從我國(guó)目前通信工程對(duì)傳輸技術(shù)的應(yīng)用來(lái)看，同步數(shù)字體系是應(yīng)用最多的，其也是在國(guó)際上應(yīng)用較好的通信技術(shù)。同步數(shù)字體系是相對(duì)獨(dú)立的、模塊化的結(jié)構(gòu)，其自身具有靈活性的特點(diǎn)，能夠同時(shí)連接不同設(shè)備，這也體現(xiàn)了同步數(shù)字體系應(yīng)用的廣泛性。同步數(shù)字體系的功能較為強(qiáng)大，能夠重新組合數(shù)據(jù)和各種信息，以此來(lái)提高傳輸技術(shù)的工作效率。另外，同步數(shù)字體系可以科學(xué)、精準(zhǔn)控制信號(hào)，減少由于其他原因所導(dǎo)致的信號(hào)傳輸失誤等問(wèn)題，這些優(yōu)勢(shì)也是推動(dòng)同步數(shù)字體系發(fā)展至今的關(guān)鍵。

4傳輸技術(shù)在通信工程中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

4.1傳輸技術(shù)在通信工程中的應(yīng)用

第一，本地骨干線(xiàn)網(wǎng)中應(yīng)用傳輸技術(shù)。本地骨干線(xiàn)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸容量較小，多數(shù)分布在比較發(fā)達(dá)的城市當(dāng)中，通過(guò)光纜標(biāo)記進(jìn)行記錄。但隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，越來(lái)越多的城鎮(zhèn)和農(nóng)村也有了本地傳輸網(wǎng)。本地傳輸網(wǎng)相對(duì)于長(zhǎng)途傳輸網(wǎng)而言，其是利用管道傳輸信號(hào)的，由于其多位于城市當(dāng)中，所以在設(shè)備和技術(shù)升級(jí)上有很大的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)日常管理和維護(hù)也很方便。相比之下，其具有成本低、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)勢(shì)。因此，在本地骨干線(xiàn)網(wǎng)中應(yīng)用傳輸技術(shù)，最應(yīng)關(guān)注的問(wèn)題就是如何才能最大程度利用有效的光纖資源。目前，光纖資源最有效的利用方式就是將ASON與SDH結(jié)合起來(lái)，組建成新網(wǎng)，然后在SDH上建立多個(gè)ASON，并將這些ASON連接起來(lái)，形成ASON網(wǎng)絡(luò)[2]。這樣一來(lái)，可以利用ASON這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大功能，借助傳統(tǒng)的傳送網(wǎng)傳輸信號(hào)和數(shù)據(jù)，但在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中還需要注意這種方法的不足之處，盡快將ASON與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合，促進(jìn)其更好發(fā)揮傳輸?shù)膬r(jià)值[3]。另外，雖然ASON網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的功能，但本地骨干線(xiàn)網(wǎng)的容量十分有限，所以要彌補(bǔ)容量的不足要采用鋪設(shè)通信管道的方式，并保證通信工程傳輸技術(shù)的可靠性和穩(wěn)定性。第二，長(zhǎng)途干線(xiàn)網(wǎng)中應(yīng)用傳輸技術(shù)。在長(zhǎng)途干線(xiàn)網(wǎng)中最早使用的是SDH技術(shù)，但隨著用戶(hù)數(shù)量越來(lái)越多，每個(gè)MSC的間距不斷擴(kuò)大，增加了傳輸?shù)某杀?。為了使長(zhǎng)途干線(xiàn)網(wǎng)中的這一問(wèn)題能夠得到有效的解決，技術(shù)人員就要將WDM與SDH結(jié)合起來(lái)，在不改變應(yīng)用成本的情況下，使線(xiàn)路容量增加數(shù)十倍以上。同時(shí)，還可以采用ASON與DWDM組網(wǎng)的形式，發(fā)揮雙方強(qiáng)大的功能，促進(jìn)新網(wǎng)的產(chǎn)生，促進(jìn)傳輸設(shè)備更加靈活，并使其流量不斷增加。在長(zhǎng)途干線(xiàn)網(wǎng)中應(yīng)用數(shù)字化的信息通信系統(tǒng)，能夠提高網(wǎng)絡(luò)干線(xiàn)的管理性能，技術(shù)人員也能夠根據(jù)數(shù)字系統(tǒng)中反饋出來(lái)的信息，追蹤信息結(jié)構(gòu)功能，減少了通信信號(hào)的覆蓋盲區(qū)，盡量實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)途干線(xiàn)網(wǎng)信號(hào)的全部覆蓋。第三，無(wú)線(xiàn)傳輸中應(yīng)用傳輸技術(shù)。在無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)倪^(guò)程中，電磁波是主要的媒介，其具有傳輸成本低、傳輸穩(wěn)定性高特點(diǎn)。所以，傳輸技術(shù)在無(wú)線(xiàn)傳輸中的應(yīng)用，可以將無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)與監(jiān)控技術(shù)結(jié)合起來(lái)，形成無(wú)線(xiàn)的監(jiān)控系統(tǒng)，這樣就可以隨時(shí)隨地監(jiān)控線(xiàn)路的信號(hào)傳輸情況，從而為數(shù)據(jù)庫(kù)資料的獲取提供便利，這種技術(shù)在實(shí)際的工作中取得的效果是很顯著的，應(yīng)被廣泛應(yīng)用到通信工作中。另外，在無(wú)線(xiàn)傳輸中應(yīng)用傳輸技術(shù)，所構(gòu)建出來(lái)的無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠獲取清晰、連續(xù)的視頻信息。在這種技術(shù)應(yīng)用中所建立的無(wú)線(xiàn)監(jiān)控需要提供商進(jìn)行維護(hù)，節(jié)約了無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)木S護(hù)成本。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及和信息時(shí)代的到來(lái)，無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)在人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾栽絹?lái)越突出。無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)具有遠(yuǎn)距離傳輸、方便管理等優(yōu)勢(shì)，并且對(duì)自然環(huán)境和人文環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生特別不利的影響，也能夠很好滿(mǎn)足人們生活和工作的需求。第四，光纖傳輸中應(yīng)用傳輸技術(shù)。光纖傳輸顧名思義就是以光纖為介質(zhì)傳輸信號(hào)和數(shù)據(jù)，其具有傳輸信息量大的特點(diǎn)，所以其利用的電纜尺寸小，并且不需要增強(qiáng)或者更新光纜中的信號(hào)。光纖傳輸中的傳輸技術(shù)，可以利用數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)滿(mǎn)足視頻傳輸?shù)男枨蟆Ｍ瑫r(shí)光纖傳輸技術(shù)能夠傳輸語(yǔ)音、視頻、數(shù)字信息，所以光纖傳輸技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大。比如，可以將光纖傳輸技術(shù)與衛(wèi)星或者其他媒體聯(lián)系起來(lái)，這在交通運(yùn)輸、電子行業(yè)等領(lǐng)域取得了十分顯著的成效。另外，光纖電纜自身具有阻抗性，其與無(wú)線(xiàn)電、電機(jī)及其他電阻產(chǎn)生噪音相比可以免受電噪聲的干擾，所以在以后的應(yīng)用中所產(chǎn)生的維護(hù)成本是很低的。

4.2傳輸技術(shù)在通信工程中應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)

第一，多功能化的發(fā)展趨勢(shì)。多功能化是未來(lái)傳輸技術(shù)在通信工程應(yīng)用中的必然趨勢(shì)。傳輸設(shè)備體積的小型化、功能的多元化使得設(shè)備在傳輸中的應(yīng)用能夠逐漸實(shí)現(xiàn)理想化。傳輸技術(shù)應(yīng)用的多功能化有很大的好處，可以減少設(shè)備使用中的電纜芯數(shù)，降低設(shè)備使用的成本，提高傳輸設(shè)備的增值能力，不僅為網(wǎng)絡(luò)連接提供了很大的便利，也方便了信號(hào)的傳輸[4]，這對(duì)通信工程未來(lái)的發(fā)展是非常有利的。第二，一體化發(fā)展趨勢(shì)。一體化是傳輸技術(shù)在通信工程應(yīng)用中的主要趨勢(shì)，其主要是將與原始速率不匹配的單機(jī)版結(jié)合起來(lái)，然后形成不同通信領(lǐng)域的一體化，以便對(duì)通信工程進(jìn)行管理和監(jiān)督。傳輸技術(shù)在通信工程應(yīng)用中的一體化趨勢(shì)降低了通信工程的成本，也能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享目標(biāo)。第三，ASON技術(shù)的商業(yè)化。ASON技術(shù)的商業(yè)化能夠減少通信工程傳輸中所使用設(shè)備的數(shù)量，降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)某杀?。ASON技術(shù)是在WDM技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換的智能化，并且具有數(shù)據(jù)恢復(fù)、保護(hù)等功能，其先進(jìn)性、智能型等特點(diǎn)，為用戶(hù)搜索數(shù)據(jù)資源提供了很大的便利，能夠滿(mǎn)足不同用戶(hù)的多樣化需求，并在此基礎(chǔ)上保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的暢通性和穩(wěn)定性?？梢?jiàn)，ASON技術(shù)不僅發(fā)揮了WDM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，其自身的強(qiáng)大功能，也必然會(huì)成為未來(lái)傳輸技術(shù)在通信工程中應(yīng)用的主要趨勢(shì)。第四，ASON與MSTP的結(jié)合。ASON技術(shù)在通信工程中的應(yīng)用具有安全性高、可靠性好等特點(diǎn)，其能夠提高寬帶的利用效率，降低技術(shù)傳輸中的成本。同時(shí)，ASON技術(shù)在應(yīng)用中，具體的運(yùn)用商可以結(jié)合用戶(hù)的需求科學(xué)合理分配城市網(wǎng)核心上的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、語(yǔ)言業(yè)務(wù)以及其他骨干業(yè)務(wù)等。但是在匯聚層和接入層上ASON技術(shù)所發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)并不是很明顯，可以采用ASON與MSTP結(jié)合的方式，將UNI接口和技術(shù)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)辦理的多元化以及業(yè)務(wù)管理的智能化和高效化[5]。第五，自動(dòng)交換光技術(shù)。自動(dòng)交換光技術(shù)在通信工程中的應(yīng)用，是在光傳輸網(wǎng)和同步數(shù)字序列基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新技術(shù)，其是在滿(mǎn)足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)速度的基礎(chǔ)上提出來(lái)的，在當(dāng)?shù)毓歉删W(wǎng)的建設(shè)中實(shí)現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用。自動(dòng)交換光技術(shù)自身的優(yōu)越性也是很明顯的，其能夠?qū)⒑喜ǚ謴?fù)技術(shù)容量大的特征以及數(shù)字同步體系結(jié)合起來(lái)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的自動(dòng)搜索和自動(dòng)發(fā)現(xiàn)。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通信工程在我國(guó)各項(xiàng)事業(yè)的發(fā)展中具有非常重要的作用，尤其是近年來(lái)各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、視頻業(yè)務(wù)不斷增加，使得人們的生產(chǎn)與生活越來(lái)越不開(kāi)信號(hào)的傳遞和數(shù)據(jù)的傳輸，傳輸技術(shù)在通信工程的重要性也因此而突出。因此，想要更好提高通信工程傳輸技術(shù)的效率，滿(mǎn)足人們?nèi)找嬖黾拥耐ㄐ判枨螅鸵獪?zhǔn)確分析傳輸技術(shù)類(lèi)型和特點(diǎn)、傳輸技術(shù)在通信工程中應(yīng)用的特點(diǎn)、通信工程傳輸技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，然后對(duì)傳輸技術(shù)在通信工程中的具體應(yīng)用以及發(fā)展趨勢(shì)等進(jìn)行分析，提高通信工程傳輸技術(shù)的水平，為社會(huì)提供高質(zhì)量的通信服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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篇8

［論文摘要］隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，構(gòu)建完善堅(jiān)強(qiáng)可靠的電力通信網(wǎng)，顯得越來(lái)越重要。文章結(jié)合電力通信的特點(diǎn)和需求及無(wú)線(xiàn)新技術(shù)的特性，分析無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在電網(wǎng)通信中的應(yīng)用前景。

一、概述

電力通信網(wǎng)是為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行應(yīng)運(yùn)而生的。它同電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)被人們合稱(chēng)為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的三大支柱。我國(guó)的電力通信網(wǎng)經(jīng)過(guò)幾十年風(fēng)風(fēng)雨雨的建設(shè)，已經(jīng)初具規(guī)模，通過(guò)衛(wèi)星、微波、載波、光纜等多種通信手段構(gòu)建而成為立體交叉通信網(wǎng)。隨著無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的特性發(fā)生巨大的變化。鑒于采用無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)不依賴(lài)于電網(wǎng)網(wǎng)架，且抗自然災(zāi)害能力較強(qiáng)，同時(shí)具有帶寬大、傳輸距離遠(yuǎn)、非視距傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，非常適合彌補(bǔ)目前通信方式的單一化、覆蓋面不全的缺陷。本文簡(jiǎn)單介紹一下無(wú)線(xiàn)通信傳輸體制的應(yīng)用特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)，并分析其在電力系統(tǒng)的應(yīng)用前景。

二、無(wú)線(xiàn)技術(shù)介紹

（一）無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的概念

目前，無(wú)線(xiàn)通信及其應(yīng)用已成為當(dāng)今信息科學(xué)技術(shù)最活躍的研究領(lǐng)域之一。其一般由無(wú)線(xiàn)基站、無(wú)線(xiàn)終端及應(yīng)用管理服務(wù)器等組成。

（二）無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)按照傳輸距離大致可以分為以下四種技術(shù)，即基于IEEE802.15的無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)（WPAN）、基于IEEE802.11的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)（WLAN）、基于IEEE802.16的無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)（WMAN）及基于IEEE802.20的無(wú)線(xiàn)廣域網(wǎng)（WWAN）。

總的來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)距離無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)的代表為：GSM、GPRS、3G；短距離無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)的代表則包括：WLAN、UWB等。按照移動(dòng)性又可以分為移動(dòng)接入和固定接入。其中固定無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)主要有：3.5GHz無(wú)線(xiàn)接入（MMDS）、本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)（LMDS）、802.16d；移動(dòng)無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)主要包括：基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照帶寬則又可分為窄帶無(wú)線(xiàn)接入和寬帶無(wú)線(xiàn)接入。其中寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)的代表有3G、LMDS、WiMAX；窄帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)的代表有第一代和第二代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。

1.主流無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)

從技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)可以看出，以O(shè)FDM+MIMO為核心的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)將成為未來(lái)無(wú)線(xiàn)通信發(fā)展的主流方向。而目前基于該技術(shù)的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)主要有：B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4種技術(shù)。

2.其他無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)

除了上述主流的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)外，目前已存在的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)還包括：IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距離通信技術(shù)及LMDS、MMDS、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波、衛(wèi)星通信等長(zhǎng)距離通信技術(shù)。

（1）IrDA：Infrared Data Association，是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，通信距離一般在0～1m之間，傳輸速率最快可達(dá)16Mbps，通信介質(zhì)為波長(zhǎng)900納米左右的近紅外線(xiàn)。

（2）Bluetooth：Bluetooth工作在全球開(kāi)放的2.4GHzISM頻段，使用跳頻頻譜擴(kuò)展技術(shù)，通信介質(zhì)為2.402GHz到2.480GHz的電磁波。

（3）RFID：Radio Frequency Identification，即射頻識(shí)別，俗稱(chēng)電子標(biāo)簽。它是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID由標(biāo)簽、解讀器和天線(xiàn)三個(gè)基本要素組成。

（4）UWB：Ultra Wideband，即超寬帶技術(shù)。UWB通信又被稱(chēng)為是無(wú)載波的基帶通信，幾乎是全數(shù)字通信系統(tǒng)，所需要的射頻和微波器件很少，因此可以減小系統(tǒng)的復(fù)雜性，降低成本。

三、無(wú)線(xiàn)技術(shù)優(yōu)劣分析

（一）WLAN技術(shù)分析

Wi-Fi的技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)相當(dāng)成熟，而且大批量生產(chǎn)。該技術(shù)適用于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)，作為有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的延伸，對(duì)于特殊地點(diǎn)寬帶應(yīng)用，盡管Wi-Fi技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，但是它依然在安全性上存在一定的安全隱患，Wi-Fi采用的是射頻（RF）技術(shù)，通過(guò)空氣發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。由于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)使用無(wú)線(xiàn)電波傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，所以非常容易受到來(lái)自外界的攻擊，黑客可以比較輕易地在電波的覆蓋范圍內(nèi)盜取數(shù)據(jù)甚至進(jìn)入未受保護(hù)的公司內(nèi)部局域網(wǎng)。

（二）WiMax技術(shù)分析

WiMax是一個(gè)先進(jìn)的技術(shù)，推出相對(duì)較晚，存在頻率復(fù)用性小、利用率低的問(wèn)題，但由于最近才完成標(biāo)準(zhǔn)化，該技術(shù)的大規(guī)模推廣還需要實(shí)踐考驗(yàn)。從應(yīng)用前景看，該技術(shù)可以在較大范圍內(nèi)滿(mǎn)足上網(wǎng)要求，覆蓋可以包括室外和室內(nèi)，可以進(jìn)行大面積的信號(hào)覆蓋，甚至只要少數(shù)基站就可以實(shí)現(xiàn)全城覆蓋。WiMax由于其技術(shù)的先進(jìn)性和超遠(yuǎn)的傳輸距離，一直被業(yè)界看好，是未來(lái)移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展方向，并提供優(yōu)良的最后一公里網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。

（三）WMN技術(shù)分析

WMN是正在研究中的技術(shù)，在研究中不斷地在不同方面結(jié)合各種技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行融合，而且暫時(shí)沒(méi)有一個(gè)成熟的產(chǎn)品系列來(lái)支持該技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。從應(yīng)用前景看，WMN 這一新興網(wǎng)絡(luò)不僅在無(wú)線(xiàn)寬帶接入中有著廣闊的應(yīng)用空間，在其他方面如結(jié)合數(shù)據(jù)、圖像采集模塊可以對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行監(jiān)控或數(shù)據(jù)采集，并廣泛應(yīng)用到環(huán)境檢測(cè)、工業(yè)、交通等領(lǐng)域。隨著其他技術(shù)的不斷更新完善，WMN 更好地與之相融合、互補(bǔ)，從而能夠揚(yáng)長(zhǎng)避短，發(fā)揮出各自的優(yōu)勢(shì)。

（四）3G技術(shù)分析

3G于1996年提出標(biāo)準(zhǔn)，2000年完成包括上層協(xié)議在內(nèi)的完整標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作。3G網(wǎng)絡(luò)部署已具備相當(dāng)?shù)膶?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有一成套建網(wǎng)的理論，包括對(duì)網(wǎng)絡(luò)的鏈路預(yù)算、傳播模型預(yù)算以及計(jì)算機(jī)仿真等。從商用前景看，目前，3G在部分地區(qū)已得到大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用，比如歐洲很多國(guó)家、日本、韓國(guó)等都已經(jīng)建設(shè)了3G的網(wǎng)絡(luò)。3G技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入可以實(shí)用的階段，還有很多國(guó)家和地區(qū)正在建設(shè)或?qū)⒁ㄔO(shè)3G網(wǎng)絡(luò)。

（五）LMDS技術(shù)分析

本地多點(diǎn)分布業(yè)務(wù)系統(tǒng)LMDS是一種提供點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信的固定寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)，其工作頻率在20GHZ以上，利用毫米波傳輸，可在一定的范圍內(nèi)提供數(shù)字雙工語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、因特網(wǎng)和視頻業(yè)務(wù)，是一種非常好的寬帶固定無(wú)線(xiàn)接入解決方案。在最優(yōu)情況下，距離可達(dá)8公里；但是由于受降雨的原因，距離通常限于1.5公里。

其主要工作原理是通過(guò)扇區(qū)或基站設(shè)備將ATM骨干網(wǎng)基帶信息調(diào)制為射頻信號(hào)發(fā)射出去，在其覆蓋區(qū)域內(nèi)的許多用戶(hù)端設(shè)備接收并將射頻信號(hào)還原為ATM基帶信號(hào)，在無(wú)需為每個(gè)用戶(hù)專(zhuān)門(mén)鋪設(shè)光纖或銅纜情況下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向?qū)ΨQ(chēng)高帶寬無(wú)線(xiàn)傳輸。

（六）MMDS技術(shù)分析

MMDS的主要缺點(diǎn)是有阻塞問(wèn)題且信號(hào)質(zhì)量易受天氣變化的影響，可用頻帶亦不夠?qū)?，最多不超過(guò)200MHz。其次，MMDS對(duì)傳輸路徑要求非常嚴(yán)格。由于MMDS采用的調(diào)制技術(shù)主要是相移鍵控PSK（包括BPSK、DQPSK、QPSK等）和正交幅度調(diào)制QAM調(diào)制技術(shù)，無(wú)法做到非視距傳輸，在目前復(fù)雜的城市環(huán)境下難以推廣應(yīng)用。另外，MMDS沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，各廠家的設(shè)備存在兼容性問(wèn)題。 　 （七）集群通信技術(shù)分析

數(shù)字集群系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，它的頻譜利用率有很大提高，可進(jìn)一步提高集群系統(tǒng)的用戶(hù)容量；它提高了信號(hào)抗信道衰落的能力，使無(wú)線(xiàn)傳輸質(zhì)量變好；由于使用了發(fā)展成熟的數(shù)字加密理論和實(shí)用技術(shù)，所以對(duì)數(shù)字系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，保密性也有很大改善。

數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)可提供多業(yè)務(wù)服務(wù)，也就是說(shuō)除數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)外，還可以傳輸用戶(hù)數(shù)字、圖像信息等。由于網(wǎng)內(nèi)傳輸?shù)氖墙y(tǒng)一的數(shù)字信號(hào)，因此極大地提高了集群網(wǎng)的服務(wù)功能。

（八）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波通信技術(shù)分析

微波傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，可以降低運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)成本。與租用線(xiàn)路相比，微波系統(tǒng)的投資只要一年左右即可收回。第二，微波傳輸系統(tǒng)部署簡(jiǎn)潔快速。與傳統(tǒng)的傳輸手段相比，其快速部署的優(yōu)勢(shì)可以更快地滿(mǎn)足新業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。第三，目前的微波產(chǎn)品對(duì)未來(lái)的發(fā)展是有保障的，對(duì)于運(yùn)營(yíng)商的新業(yè)務(wù)和新需求都可以給予很好的支撐。未來(lái)，微波傳輸系統(tǒng)將升級(jí)到全I(xiàn)P的平臺(tái)之上，可以全面支持運(yùn)營(yíng)商未來(lái)的發(fā)展。

（九）衛(wèi)星通信技術(shù)分析

利用衛(wèi)星在有些人口不很密集的地區(qū)來(lái)配合陸地通信。在這些地區(qū)散布著范圍較廣但不密集的用戶(hù)，可以利用衛(wèi)星作為用戶(hù)連至固定有線(xiàn)網(wǎng)的接入設(shè)施。在陸地通信網(wǎng)已經(jīng)構(gòu)成寬帶多媒體通信網(wǎng)的環(huán)境下，利用衛(wèi)星建成寬帶衛(wèi)星接入系統(tǒng)是比較好而切合實(shí)際的方案，經(jīng)濟(jì)又可靠。

但是衛(wèi)星通信畢竟是采用衛(wèi)星作為通信平臺(tái)，其地面站的建設(shè)、通信信道租用費(fèi)用都需要花費(fèi)大量資金，而且通信資源為衛(wèi)星通信公司所有，受其帶寬的限制，使得大量數(shù)據(jù)的傳輸需要付出非常大的代價(jià)。因此，作為日常生產(chǎn)、生活使用是極為不經(jīng)濟(jì)的；而將衛(wèi)星通信作為應(yīng)急通信、作戰(zhàn)通信、海外通信等則比較適合。

四、無(wú)線(xiàn)技術(shù)綜合比較

目前無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域各種技術(shù)的互補(bǔ)性日趨鮮明。這主要表現(xiàn)在不同的接入技術(shù)具有不同的覆蓋范圍、不同的適用區(qū)域、不同的技術(shù)特點(diǎn)、不同的接入速率。3G可解決廣域無(wú)縫覆蓋和強(qiáng)漫游的移動(dòng)性需求，WLAN可解決中距離的較高速數(shù)據(jù)接入，而UWB可實(shí)現(xiàn)近距離的超高速無(wú)線(xiàn)接入。

首先，從標(biāo)準(zhǔn)化程度上看，本報(bào)告所涉及的技術(shù)中，僅僅WMN技術(shù)沒(méi)有成熟的標(biāo)準(zhǔn)體系，LMDS、MMDS、集群通信均有多種標(biāo)準(zhǔn)，只是沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，其余的技術(shù)均已經(jīng)完成標(biāo)準(zhǔn)化工作，并且都進(jìn)行了試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)和商業(yè)網(wǎng)建設(shè)。

從頻率上看，Wi-Fi技術(shù)、WMN均使用的是開(kāi)放頻段，WiMax技術(shù)、3G技術(shù)等其他技術(shù)使用的是授權(quán)頻段。

從覆蓋范圍上看，Wi-Fi技術(shù)、WMN技術(shù)屬于局域網(wǎng)無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)，僅覆蓋35m～100m；WiMax技術(shù)、3G技術(shù)、LMDS技術(shù)、MMDS技術(shù)、集群通信屬于城域網(wǎng)接入技術(shù)，覆蓋范圍在1km～54km不等，而衛(wèi)星通信、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波則屬于廣域網(wǎng)技術(shù)，通常用于通信主干組網(wǎng)建設(shè)。

從傳輸速率上看，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波和衛(wèi)星通信屬于干線(xiàn)傳輸技術(shù)，不同的情況速率變化較大，而其余的技術(shù)均為接入技術(shù)，僅僅是3G技術(shù)接入速率最小，僅為384k，而其余技術(shù)均為幾十M甚至上百M(fèi)的速率。

從調(diào)制技術(shù)上看，其中WiFi技術(shù)、WiMax技術(shù)、WMN、3G技術(shù)均采用最新的調(diào)制技術(shù)OFDM，其余的技術(shù)均未采用OFDM調(diào)制技術(shù)。

從天線(xiàn)技術(shù)上看，僅僅3G和WiMax技術(shù)采用了MIMO技術(shù)，而其他技術(shù)均未采用MIMO技術(shù)；從傳輸環(huán)境上看，僅僅WiMax技術(shù)和3G技術(shù)支持非視距傳輸，其余技術(shù)均要求視距傳輸環(huán)境；從網(wǎng)絡(luò)安全和QoS機(jī)制上看，WiMax技術(shù)和3G技術(shù)在這方面做得比較優(yōu)秀、完善，其余的均存在較大的問(wèn)題。

篇9

1.1現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是電子技術(shù)、儀表技術(shù)以及計(jì)算機(jī)計(jì)算等多項(xiàng)技術(shù)融合的成果,能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制設(shè)備間的全數(shù)字化和雙向多變量數(shù)字通信,為整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的全數(shù)字化奠定了基礎(chǔ)。

1.2無(wú)線(xiàn)傳感器技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用隨著無(wú)線(xiàn)傳感技術(shù)的發(fā)展,無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)乃俾室苍诓粩嗵岣?。在無(wú)線(xiàn)傳輸方式中比較有代表性的是ZigBee技術(shù),它的傳輸速率為10～250kb/s,用于溫度和濕度等數(shù)據(jù)的傳輸,其工作狀態(tài)下的功耗為30MW,所以其成本較低,并且能夠在10m～75m范圍間進(jìn)行信息的傳遞。ZigBee技術(shù)是未來(lái)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的主流,而且支持ZigBee的設(shè)備的價(jià)格也會(huì)越來(lái)越低。其應(yīng)用范圍包括對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品成分的檢測(cè)以及火警的早期檢測(cè)和預(yù)報(bào)等等。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域可以準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)病人的血壓、心跳以及體溫等,減少醫(yī)生的勞動(dòng)工作量。另外該技術(shù)還可以用于家庭安全系統(tǒng)的構(gòu)建,避免了紅外裝置受角度影響的限制。

1.3PLC技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用PLC分為固定式和組合式兩種不同的類(lèi)型,但是其基本結(jié)構(gòu)式相同的,一般是由CPU、存儲(chǔ)器和I/O輸出設(shè)備等組成。采用PLC技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)可以用于隧道交通信號(hào)燈的控制,以及檢測(cè)電流模擬信號(hào)。一般風(fēng)機(jī)控制柜上的軟啟動(dòng)器也是采用PLC進(jìn)行控制的,通過(guò)配置開(kāi)關(guān)量來(lái)控制風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)。

2監(jiān)控系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)

監(jiān)控系統(tǒng)中需要采集的數(shù)據(jù)量非常大,要求設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有較高的數(shù)據(jù)處理能力,所以我們選用DSP處理器。為了簡(jiǎn)化監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)的額結(jié)構(gòu),提高其運(yùn)行可靠性,設(shè)計(jì)中決定采用集成的視頻處理芯片,該類(lèi)型的芯片將信號(hào)的預(yù)處理、濾波以及A/D轉(zhuǎn)換和時(shí)鐘發(fā)生器都功能集中在一起,在將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程中避免了系統(tǒng)對(duì)分立元件的要求,也節(jié)省了設(shè)計(jì)成本。另外,采用集成視頻處理信號(hào)只需要在新器件中加載新的寄存器初值就可以方便的改變?cè)须娐返奶匦?避免了元件更換和調(diào)節(jié)過(guò)程中的不便,也減少了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的時(shí)間。這次設(shè)計(jì)我們采用的是飛利浦公司生產(chǎn)的SAA7113視頻處理芯片。

2.1系統(tǒng)主控芯片的設(shè)計(jì)這次設(shè)計(jì)中系統(tǒng)采用了DSP處理器,它采用改進(jìn)的哈佛機(jī)構(gòu),能夠同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)指令和數(shù)據(jù);并且具有獨(dú)立的DMA控制器,能夠在不影響DSP處理速度的情況下完成數(shù)據(jù)的高速傳輸。目前,國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的是T1公司生產(chǎn)的TMS320C54x系列,其價(jià)格低,功耗小。這次設(shè)計(jì)中我們也采用該系列的產(chǎn)品其型號(hào)為T(mén)MS320VC5402。它具有40個(gè)邏輯運(yùn)算單位,內(nèi)含兩個(gè)累加器和一個(gè)40位的桶形移位器。C5402內(nèi)部還有ROM單元,可以用來(lái)存儲(chǔ)程序或者數(shù)據(jù),另外還有一個(gè)緩沖串行口和8位的HPI接口,兩個(gè)16位定時(shí)器、一個(gè)六通道DMA控制器和一個(gè)PLL時(shí)鐘發(fā)生器。

2.2電源設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)中TMS320VC5402芯片要求輸入輸出的電壓為3.2V,但是內(nèi)核電壓只有1.5V,所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)中其他芯片的接口電壓要能夠兼容3.3V,電源的設(shè)計(jì)要特別考慮功率的影響。本次設(shè)計(jì)中電源采用雙電壓供電,這時(shí)只需要考慮上電順序的問(wèn)題。主控芯片對(duì)上電順序的要求是電源的核電壓應(yīng)比I/O口先供電,斷開(kāi)時(shí)要晚于I/O口,且要Vd先上電,上電時(shí)要保證整個(gè)系統(tǒng)的上電過(guò)程必須在25ms內(nèi)完成。這時(shí)因?yàn)閂c先于Vd上電時(shí)對(duì)芯片本身沒(méi)有損害,只是芯片周邊的輸入和輸出變?yōu)闊o(wú)效,反之會(huì)對(duì)芯片的驅(qū)動(dòng)和緩沖造成沖擊,從而損壞芯片。所以在這次設(shè)計(jì)中我們選擇的是T1公司生產(chǎn)的TPS767D318,該電源的輸出為3.3V和1.8V的雙路輸出,保證了系統(tǒng)對(duì)功率和上電次序的要求。

2.3復(fù)位電路設(shè)計(jì)DSP系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)時(shí)鐘頻率較高,在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生干擾和擾的現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成死機(jī)。所以在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中我們還加入了復(fù)位電路,以確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。其原理是給監(jiān)視線(xiàn)提供一個(gè)高低電平發(fā)生變化的信號(hào),在規(guī)定時(shí)間內(nèi)如果沒(méi)有出現(xiàn)信號(hào)的變化,復(fù)位電路就會(huì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位操作,反之,則繼續(xù)運(yùn)行。這次設(shè)計(jì)中我們采用的是MAXIM公司的MAX706T監(jiān)控電路,能夠滿(mǎn)足3V電源系統(tǒng)和5V電源系統(tǒng)的供電需要。

3結(jié)語(yǔ)

篇10

【關(guān)鍵詞】氧化鋅避雷器；分布式；無(wú)線(xiàn)傳輸；在線(xiàn)監(jiān)測(cè)；傳感器

0.引言

氧化鋅避雷器是電力設(shè)備的重要保護(hù)元件，其安全可靠運(yùn)行才能保證電力系統(tǒng)的安全。在實(shí)際運(yùn)行中，避雷器的老化/損壞有一個(gè)累積的過(guò)程。通過(guò)利用避雷器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其阻性電流等特征值變化趨勢(shì)的方式，可以全面反映其是否出現(xiàn)老化、受潮及內(nèi)部放電等情況，并實(shí)時(shí)診斷避雷器的運(yùn)行工況，以便及時(shí)采取相應(yīng)措施。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)使對(duì)避雷器的檢修維護(hù)更有針對(duì)性，達(dá)到提高氧化鋅避雷器運(yùn)行可靠性的目的。電力系統(tǒng)中的氧化鋅避雷器數(shù)量多、分布廣，為滿(mǎn)足不同監(jiān)測(cè)環(huán)境的需要，筆者設(shè)計(jì)出無(wú)線(xiàn)分布式氧化鋅避雷器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

1.系統(tǒng)總觀

無(wú)線(xiàn)分布式氧化鋅避雷器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如圖1所示，由安裝在設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的分布式測(cè)量終端（電流單元）、PT信號(hào)采集單元（電壓?jiǎn)卧⑼讲杉刂茊卧ū镜貑卧┖妥冸娬局骺厥业墓ぷ髡炯熬W(wǎng)關(guān)構(gòu)成。

圖1 無(wú)線(xiàn)分布式氧化鋅避雷器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖

所有測(cè)量終端的結(jié)構(gòu)相同，對(duì)每組被監(jiān)測(cè)氧化鋅避雷器（A、B、C三相）配置一臺(tái)測(cè)量終端，負(fù)責(zé)對(duì)信號(hào)的采集和提取，得到被監(jiān)測(cè)的電氣量，由無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò)將各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至主控室的網(wǎng)關(guān)。工作站負(fù)責(zé)對(duì)站內(nèi)各測(cè)量終端的控制以及數(shù)據(jù)的保存和處理。網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)收集測(cè)量終端的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)通信，也可以就地分析、顯示。

本系統(tǒng)硬件采用浮點(diǎn)采集技術(shù)，快速采集動(dòng)態(tài)范圍大的電流信號(hào)，真實(shí)有效地反映氧化鋅避雷器正常運(yùn)行時(shí)的阻性基波電流及3、5、7、9次諧波電流。軟件上采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)及專(zhuān)家分析系統(tǒng)，可有效地濾除干擾，真實(shí)反映氧化鋅避雷器的運(yùn)行狀態(tài)。

本系統(tǒng)與被監(jiān)測(cè)氧化鋅避雷器的一次回路無(wú)直接電氣連接，不影響安全運(yùn)行，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于施工和維護(hù)。

本系統(tǒng)顯示及上傳的參數(shù)包括電壓有效值；全電流峰值；阻性電流正峰值、負(fù)峰值及1、3、5、7、9次諧波有效值；動(dòng)作電流峰值及次數(shù)；功耗值。其技術(shù)指標(biāo)為：電流測(cè)量0～800mA、分辨率0.01mA、準(zhǔn)確度±1%；沖擊電流測(cè)量200A～20kA、分辨率5A、準(zhǔn)確度±10%；電壓測(cè)量30V～100V（PT二次側(cè)）、分辨率0.1V、準(zhǔn)確度±0.5%。

2.阻性電流的提取

測(cè)量氧化鋅避雷器的泄漏電流和阻性電流作為監(jiān)測(cè)氧化鋅避雷器質(zhì)量狀況的一種重要手段。其典型的測(cè)量方法如圖2所示（以一相為例）。

測(cè)量電壓信號(hào)和氧化鋅避雷器的全電流信號(hào)，并通過(guò)數(shù)學(xué)處理和計(jì)算，即可求出阻性電流和其它特征參數(shù)。

氧化鋅避雷器的等效電路由非線(xiàn)性電阻R和電容C并聯(lián)組成。其中Ix為總泄漏電流，Ir為阻性電流，Ic為容性電流。

一般認(rèn)為僅占總泄漏電流10%～20%的阻性電流的增加是引起氧化鋅避雷器劣化的主要因素，所以從總泄漏電流中準(zhǔn)確提取其阻性電流是判斷氧化鋅避雷器運(yùn)行狀況的關(guān)鍵。

由采樣得到的電壓和全電流信號(hào)，應(yīng)用傅立葉變換（FFT）轉(zhuǎn)換到頻域進(jìn)行分解，可分別得到氧化鋅避雷器的阻性電流Ir和容性電流Ic的各次諧波分量，經(jīng)相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理后，再返回時(shí)域合成得到總泄漏電流Ix和容性電流Ic。

圖2 測(cè)量原理示意圖

然而，現(xiàn)場(chǎng)采集得到的全電流Ix受相間雜散電容的影響主要反映在全電流的容性分量中，其表達(dá)式為

式中，C11為被測(cè)相氧化鋅避雷器的對(duì)地電容；C12、C13為相間雜散電容；u1為被測(cè)相氧化鋅避雷器的電壓；u2、u3為鄰相氧化鋅避雷器電壓。

由于系統(tǒng)的三相電壓的對(duì)稱(chēng)性，因而由電壓u1得到的采樣信號(hào)可依次得到u2、u3，以及時(shí)頻域轉(zhuǎn)換后的容性電流Ic。利用海森矩陣可計(jì)算得到C11、C12和C13的值，然后由雅克比矩陣重新計(jì)算容性電流Ic。

實(shí)際測(cè)量表明，氧化鋅避雷器的阻性電流可用指數(shù)波Ae-gt2（其中A是指數(shù)波的幅值，g是與指數(shù)波的形狀有關(guān)的參數(shù)）進(jìn)行曲線(xiàn)擬合?？紤]到阻性電流的正、負(fù)半波幅值可能不等，故采用分段指數(shù)波擬合MOA的阻性電流，其表達(dá)式為：

式中，A1為阻性電流的正峰值；A2為阻性電流的負(fù)峰值。

利用處理過(guò)的時(shí)域信號(hào)Ix、消除相間雜散電容后的Ic和擬合曲線(xiàn)Ir，可采用最小二乘法優(yōu)化求取Ir的未知參數(shù)A和g。最小二乘法的優(yōu)化原理為：

采用固定步長(zhǎng)多次搜索優(yōu)化各個(gè)變量，直到誤差ε滿(mǎn)足工程計(jì)算的精度要求，從而根據(jù)最終的計(jì)算結(jié)果就可得到氧化鋅避雷器的阻性電流。

3.測(cè)量終端

測(cè)量終端由傳感器、信號(hào)調(diào)理及信號(hào)采集三部分組成，有定時(shí)啟動(dòng)和上位機(jī)查詢(xún)啟動(dòng)兩種方式，如圖3所示。

圖3測(cè)量終端示意圖

3.1 傳感器

傳感器是在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它將直接影響系統(tǒng)的精度、安全和可靠性。

氧化鋅避雷器泄漏電流傳感器和沖擊電流傳感器采用高導(dǎo)磁合金材料作為鐵芯，一次端為穿芯結(jié)構(gòu)，采用電磁感應(yīng)原理耦合取得小電流信號(hào)，外加抗電場(chǎng)及磁場(chǎng)的鐵磁材料屏蔽制成。可安裝在氧化鋅避雷器接地端。傳感器的信號(hào)就地放大及補(bǔ)償，然后送入下一單元。

本系統(tǒng)的傳感器均與電站的二次接線(xiàn)無(wú)直接的電氣聯(lián)系。

3.2 信號(hào)調(diào)理及采樣

小電流傳感器將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)程控放大后接至A/D。由于被監(jiān)測(cè)的電流信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍較大，所有模塊的電流采樣均采用浮點(diǎn)放大技術(shù)，即程控放大倍數(shù)由硬件自動(dòng)控制，信號(hào)較小時(shí)，程控放大倍數(shù)自動(dòng)變大，信號(hào)較大時(shí)，程控放大倍數(shù)自動(dòng)變小。對(duì)電流波形的正確記錄和對(duì)電流測(cè)量的足夠精度，是氧化鋅避雷器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)，而浮點(diǎn)放大技術(shù)可以有效的滿(mǎn)足這種要求。起技術(shù)指標(biāo)為：1/4/16/64/256級(jí)程控增益，測(cè)量范圍-5V～+5V， 采樣速率200k，分辨率12Bit，時(shí)間長(zhǎng)度為40ms。

測(cè)量終端設(shè)置同步數(shù)據(jù)采集通道。由于同一區(qū)域內(nèi)所有終端的采集程序完全相同，所以可以確保采集的同步性。從工作流程上保證了局部區(qū)域內(nèi)所有模塊的同步采集和每個(gè)模塊所有參量的同步采集。

溫濕度傳感器將溫濕度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，經(jīng)精密電阻后變?yōu)殡妷盒盘?hào)，由專(zhuān)用A/D采樣。該A/D具有1/2/4/8/16/32/64/128級(jí)程控增益，可自動(dòng)校準(zhǔn)零漂和增益誤差，具有可編程數(shù)字低通濾波器，測(cè)量范圍0～2.5V（DC）， 分辨率24Bit，是理想的溫濕度測(cè)量芯片。壓力和溫濕度數(shù)據(jù)最大可存儲(chǔ)1000組數(shù)據(jù)。

3.3 工作方式

測(cè)量終端有定時(shí)采集和查詢(xún)采集二種工作方式。定時(shí)采集和查詢(xún)采集方式均可通過(guò)控制室網(wǎng)關(guān)（相當(dāng)于一臺(tái)工控機(jī)）設(shè)置。通常可設(shè)置成定時(shí)采集方式（如每小時(shí)測(cè)試一次），采集到的數(shù)據(jù)可以繪制成趨勢(shì)圖，便于直觀顯示變化趨勢(shì)。如果對(duì)某一相避雷器的數(shù)據(jù)有疑問(wèn)時(shí)，可隨時(shí)起用查詢(xún)方式，喚醒測(cè)量終端以獲得及時(shí)在線(xiàn)數(shù)據(jù)作進(jìn)一步的分析判斷。定時(shí)采集的時(shí)間間隔可由工作站或遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)整定。測(cè)量終端配置有時(shí)鐘芯片，所有的避雷器測(cè)試數(shù)據(jù)都將有時(shí)間標(biāo)簽。平時(shí)，測(cè)量終端處于待機(jī)狀態(tài)，定時(shí)時(shí)間到后啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集，記錄40ms電流信號(hào)及PT電壓基準(zhǔn)信號(hào)，記錄完成后向網(wǎng)關(guān)發(fā)出申請(qǐng)，網(wǎng)關(guān)響應(yīng)后將數(shù)據(jù)傳給網(wǎng)關(guān)。

3.4 電源模塊

測(cè)量終端可選配高容量鋰電池或太陽(yáng)能電池。亦可采用直接取電的方法，即考慮到避雷器由氧化鋅電阻片串聯(lián)組成，正常運(yùn)行狀態(tài)下其泄漏電流在200μA左右，如果在避雷器上串聯(lián)一檢測(cè)電阻片，可從電阻片兩側(cè)取電壓，經(jīng)整流穩(wěn)壓為檢測(cè)電路提供電源。

3.5 處理器

從低功耗的角度考慮，處理器可選用LM3S1138芯片，該芯片采用Cortex-M3內(nèi)核設(shè)計(jì)，在兼顧性能和功耗方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)處于深度休眠狀態(tài)時(shí)，其功耗為0.8mW左右，并且能夠通過(guò)外部中斷信號(hào)將其從休眠狀態(tài)中喚醒。

3.6 安全及可靠性

所有電子元器件和集成芯片均采用工業(yè)級(jí)（-10°C～70°C），傳感器信號(hào)線(xiàn)采用屏蔽線(xiàn)引入，測(cè)量終端外殼采用具有磁場(chǎng)屏蔽和電場(chǎng)屏蔽性能的合金外殼，并采取防雨水的密封措施。測(cè)量終端的信號(hào)輸入端并聯(lián)雙向二極管和壓敏電阻以保護(hù)測(cè)量回路。需經(jīng)地下敷設(shè)的信號(hào)線(xiàn)采用金屬水管保護(hù)以防止被蟲(chóng)鼠啃咬。

3.7 盤(pán)表電壓信號(hào)采集單元

盤(pán)表電壓信號(hào)采集單元專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)三相基準(zhǔn)電壓信號(hào)的隔離、放大、電壓/電流變換等。整個(gè)系統(tǒng)只需要一個(gè)單元。安裝在控制室內(nèi)。其作用是為傅立葉變換提供相位基準(zhǔn)。設(shè)計(jì)、安裝時(shí)要充分考慮系統(tǒng)安全，設(shè)置隔離、短路保護(hù)回路，確保二次回路安全可靠。

4.數(shù)據(jù)處理

系統(tǒng)軟件運(yùn)行在網(wǎng)關(guān)上，負(fù)責(zé)控制測(cè)量終端并收集數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算分析及管理，顯示數(shù)據(jù)波形，輸出診斷結(jié)果。系統(tǒng)軟件擬采用分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，方便設(shè)計(jì)與維護(hù)。特征值數(shù)據(jù)計(jì)算模塊采用外掛的形式，由診斷算法管理模塊管理，系統(tǒng)可方便擴(kuò)展，如圖4所示。

圖4 軟件體系框圖

工作站將對(duì)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果對(duì)應(yīng)于時(shí)間標(biāo)簽建立數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)采集到的電流與基準(zhǔn)電壓信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換，分解出1、3、5、7、9次諧波分量，繪出各參數(shù)的變化趨勢(shì)。分析數(shù)據(jù)時(shí)，首先判斷阻性電流是否增大，然后判斷是基波增大（說(shuō)明由受潮引起的故障）還是諧波增大（說(shuō)明由劣化引起的故障），進(jìn)而判斷避雷器的故障類(lèi)型，從而采取不同的處理方法。

相關(guān)判據(jù)包括：

1）氧化鋅避雷器測(cè)試結(jié)果的分析以歷史數(shù)據(jù)縱向變化趨勢(shì)為依據(jù)，不刻意追求測(cè)試值的絕對(duì)大小。

2）氧化鋅避雷器的阻性電流值在正常情況下約占全電流的10%～20%。如果測(cè)試值在此范圍內(nèi)，一般可判定此氧化鋅避雷器運(yùn)行良好。

3）氧化鋅避雷器的阻性電流值占全電流的25%～40%時(shí)，須增加檢測(cè)頻度，密切關(guān)注其變化趨勢(shì)，并做數(shù)據(jù)分析判斷。

4）氧化鋅避雷器的阻性電流值占全電流的40%以上時(shí)，則考慮退出運(yùn)行，進(jìn)一步分析故障原因。

5）如果阻性電流占全電流的百分比明顯增長(zhǎng)，且其中基波的增長(zhǎng)幅度較大，而諧波的增長(zhǎng)不明顯，則一般可確定為氧化鋅避雷器污穢嚴(yán)重或內(nèi)部受潮。

6）如果阻性電流占全電流的百分比明顯增長(zhǎng)，且其中諧波的增長(zhǎng)幅度較大，而基波的增長(zhǎng)不明顯，則一般可確定為氧化鋅避雷器老化。

5.無(wú)線(xiàn)傳輸

微功率近距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)是超大規(guī)模集成電路技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。微功率近距離無(wú)線(xiàn)通信主要是依靠射頻收發(fā)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，單片射頻收發(fā)芯片加上少量的器件就能夠構(gòu)成一個(gè)近距離無(wú)線(xiàn)收發(fā)系統(tǒng)。現(xiàn)有的射頻收發(fā)芯片內(nèi)部已經(jīng)集成了簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，能夠滿(mǎn)足一般無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的要求。此外該類(lèi)芯片無(wú)需用戶(hù)對(duì)芯片底層有很深入的了解，只需要按照用戶(hù)開(kāi)發(fā)手冊(cè)對(duì)芯片的相關(guān)寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

例如，可采用ChipCon公司設(shè)計(jì)的CC1100芯片，該芯片是一種單片的UHF收發(fā)器，專(zhuān)為低功耗無(wú)線(xiàn)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。處于休眠狀態(tài)時(shí)整個(gè)芯片消耗的電流為900nA。CC1100芯片還具有電磁波喚醒功能，能夠通過(guò)接收適當(dāng)?shù)碾姶挪ㄐ盘?hào)將自身從休眠狀態(tài)喚醒，同時(shí)還會(huì)在GD0引腳產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，利用該脈沖信號(hào)能將LM3S1138從休眠狀態(tài)喚醒。

防沖突功能是基于分時(shí)發(fā)送來(lái)實(shí)現(xiàn)的，數(shù)據(jù)采集端的分時(shí)發(fā)送功能主要依靠自身的地址編號(hào)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。

數(shù)據(jù)采集端和數(shù)據(jù)接收端采用相同的無(wú)線(xiàn)傳輸模塊。

6.影響因素

6.1信號(hào)取樣

氧化鋅避雷器的接地線(xiàn)一般不允許斷開(kāi)，信號(hào)大多是在計(jì)數(shù)器的兩端取樣，當(dāng)計(jì)數(shù)器位置較高時(shí)，如圖5所示。電流傳感器的上端接線(xiàn)需要人工攀爬，危險(xiǎn)性很高，給測(cè)量帶來(lái)很大不便。

6.2 同步測(cè)量誤差

電壓信號(hào)和電流信號(hào)沒(méi)有同時(shí)測(cè)量，會(huì)給相位角差帶來(lái)很大誤差，氧化鋅避雷器的很多參量計(jì)算都是依靠相位角差，遠(yuǎn)距離、精準(zhǔn)同步測(cè)量是測(cè)試要求的重點(diǎn)。

7.現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

7.1 變電站

傳輸信號(hào)應(yīng)采用硬件處理方式，經(jīng)過(guò)時(shí)間可預(yù)測(cè)、穩(wěn)定不變的硬件通道，才能保證測(cè)量精度。

圖5 計(jì)數(shù)器位置較高的MOA測(cè)量示意圖

采用合理的技術(shù)方案，本系統(tǒng)具備三種可選擇的無(wú)線(xiàn)通訊方式400米、800米、3公里，分別對(duì)應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)為400米內(nèi)可進(jìn)行介損帶電測(cè)試、800米和3公里內(nèi)可進(jìn)行避雷器帶電測(cè)試，800米和3公里的差異在于選擇不同的發(fā)射單元和天線(xiàn)。一般的應(yīng)用場(chǎng)合是500kV變電站內(nèi)可以選擇800m工作方式，變電站周邊3km范圍內(nèi)的線(xiàn)路避雷器和電纜出線(xiàn)處的避雷器進(jìn)行帶電測(cè)試。

7.2 線(xiàn)路

現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境非常復(fù)雜，PT端子和氧化鋅避雷器之間的狀況千變?nèi)f化，長(zhǎng)距離的現(xiàn)場(chǎng)布線(xiàn)受到的干擾非常嚴(yán)重，也具有危險(xiǎn)性。對(duì)于線(xiàn)路避雷器而言，采用有線(xiàn)測(cè)量的方式根本不可能，只能采用無(wú)線(xiàn)傳輸模式，而無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)木嚯x受環(huán)境的制約非常明顯，因此，穩(wěn)定可靠的長(zhǎng)距離無(wú)線(xiàn)測(cè)量方式，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)而言，具有重大意義。

經(jīng)過(guò)多年的摸索和反復(fù)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，解決了上述問(wèn)題。主要采用的方式有：

1）在相同的發(fā)射功率下，距離與頻段成反比，系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初就考慮采用低頻的公用頻段。

2）發(fā)射功率增強(qiáng)，傳輸距離也會(huì)增加，從電路板的設(shè)計(jì)到天線(xiàn)的制作，嚴(yán)格按照阻抗匹配的原則，將發(fā)射功率完全耦合到天線(xiàn)，有效增加傳輸能量，提高通信的距離。

3）采用先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)測(cè)量?jī)x表，匹配器件參數(shù)，提高接收機(jī)的靈敏度。相同環(huán)境下，接收機(jī)靈敏度提高，也會(huì)增加通信距離。

無(wú)線(xiàn)帶電測(cè)試的原理如圖6所示。

針對(duì)線(xiàn)路避雷器的具體特點(diǎn)，有如下兩種接線(xiàn)方式可供參考選擇：

電流傳感器直接安裝在計(jì)數(shù)器下端，二次側(cè)信號(hào)接入端盡量靠近儀器測(cè)量端，如圖7所示。

電流傳感器為無(wú)源穿芯傳感器，傳感器二次側(cè)的信號(hào)通過(guò)屏蔽線(xiàn)引入到線(xiàn)路桿塔的中下部位的金屬盒子中，測(cè)試時(shí)直接將金屬盒子中二次側(cè)取樣信號(hào)送入儀器，減少攀爬接線(xiàn)的工作量。

圖6 遠(yuǎn)距離無(wú)線(xiàn)通信測(cè)量方式

圖7 電流傳感器安裝方式

從計(jì)數(shù)器的上端直接引線(xiàn)下來(lái)，接入到桿塔中下部的金屬盒子中，如圖8所示.

圖8 引線(xiàn)測(cè)量方式

測(cè)量時(shí)將儀器測(cè)量線(xiàn)接到絕緣引線(xiàn)，工作量很小，成本也非常少，但要考慮絕緣性能，同時(shí)絕緣引線(xiàn)可能會(huì)有較強(qiáng)的感應(yīng)電壓，下端不能太低，以防人誤碰觸。

第二種方案方便易用，通用性也很強(qiáng)。目前絕緣強(qiáng)度較高的線(xiàn)也容易買(mǎi)到，只要注意引線(xiàn)下端離地面高度就可以了。唯一需要驗(yàn)證的是這種方法是否符合目前系統(tǒng)的安全運(yùn)行規(guī)定。

7.3 監(jiān)測(cè)目標(biāo)

7.3.1 串聯(lián)空氣間隙避雷器的監(jiān)測(cè)

串聯(lián)空氣間隙避雷器因平時(shí)沒(méi)有泄漏電流，所以無(wú)法開(kāi)展阻性電流的監(jiān)測(cè)，一般是通過(guò)監(jiān)測(cè)避雷器動(dòng)作電流峰值和動(dòng)作次數(shù)。國(guó)標(biāo)《交流無(wú)間隙金屬氧化物避雷器GB11032-2000》中規(guī)定：試品應(yīng)能耐受20次峰值等于避雷器標(biāo)稱(chēng)額定放電電流而波形為8/20的雷電沖擊電流試驗(yàn)。因此氧化鋅避雷器運(yùn)行中如果超過(guò)額定通流容量的次數(shù)超過(guò)20次，其次數(shù)已超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)備性能和運(yùn)行狀態(tài)需進(jìn)行認(rèn)真評(píng)估。

針對(duì)線(xiàn)路避雷器，設(shè)計(jì)了穿芯式的沖擊電流傳感器和在線(xiàn)監(jiān)測(cè)單元，可實(shí)時(shí)記錄線(xiàn)路避雷器動(dòng)作電流峰值和動(dòng)作次數(shù)，并通過(guò)GPRS將數(shù)據(jù)傳回后臺(tái)系統(tǒng)。

7.3.2 動(dòng)作電流和泄漏電流的監(jiān)測(cè)

在變電站周?chē)?km范圍內(nèi)，針對(duì)無(wú)間隙的避雷器可開(kāi)展動(dòng)作電流和泄漏電流的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。泄漏電流的監(jiān)測(cè)和帶電測(cè)試的原理基本相同，只是傳感器和監(jiān)測(cè)單元安裝在現(xiàn)場(chǎng)。動(dòng)作電流的監(jiān)測(cè)和間隙避雷器的動(dòng)作電流監(jiān)測(cè)方式一致。

8.結(jié)語(yǔ)

無(wú)線(xiàn)分布式氧化鋅避雷器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是電力設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，該系統(tǒng)具有實(shí)用、靈活、可靠等特點(diǎn)，可擴(kuò)展性強(qiáng)，適于智能電網(wǎng)發(fā)展的需要。

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