时间:2023-08-03 09:18:41
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中图分类号:F40 1 对汽车内部通讯技术的影响
现代人们在追求汽车功能多样化、优质化的同时,对汽车本身所自带的娱乐设备的品质也日益看重。从原始的收音机到后来的车载MP3,再到现在的智能网络行车系统,无线电技术与多媒体、计算机软件等多种技术手段有机融合,以及其拥有的全网络搜索功能会为人们带来一场完美的车内听觉盛宴,人们不再局限于听音乐,收听新闻资讯报道,也能享受到强大的听电台、电子书、语音对话等功能。无线电技术的融入,不仅极大拓展了汽车的娱乐功能范畴,提高了汽车的娱乐性和舒适性,使汽车与宽阔无垠的网络空间相伴相随,让汽车真正成为互联网世界的运动节点,同时也为汽车通讯技术的发展指明了新的方向。
无线电技术与网络的无缝衔接,不仅为提升汽车的娱乐性和舒适性带来了立竿见影的效果,同时也为汽车以及驾驶员的安全性提供了一定的保障措施。如若驾驶员陷入危险境地时,就可以通过车内安装的无线电通讯装置以最快的速度传递求助信息,为实施救援争取到宝贵的时间。
总之,汽车无线电技术使车内通讯技术提升到一个全新的高度,清晰的语音通话功能、完整强大的娱乐体系、迅速便捷的信息传递等使汽车的功能定位更加趋向于智能化、人性化,汽车真正通向信息化的大门正在打开。
2 对汽车与道路之间通讯技术的影响
人们生活水平的不断提高,促进了交通运输行业的繁荣发展。无线电技术成为连接贯穿整个交通网络的不可或缺的纽带,为改善交通环境、提高相关公路部门的工作效率以及缓解通行压力发挥着越来越关键的作用。
利用ETC(电子不停车收费系统),在汽车的挡风玻璃前贴上相应的电子识别标签,将会成为解决高速收费路通拥堵、节约高速公路用地资源、有效促进节能减排的强有力手段,大大提高了公路交通通行能力。
交通流量监测雷达,建置于城市道路或者高速公路路侧,能够同时监测多个车道,系统探测车流量、车型、车速以及道路占有率等交通信息,为交通管理部门提供实时有效且准确的道路交通情报,使相关交通管理调度者能及时做出快速有效的诱导,从而保障交通管理系统正常有序高效的运行。
实时路况信息采集分析系统是集信息采集、分析为一体的智能化交通管理系统,它通过采集实时的路面信息并进行科学合理的分析,为交通管理机构提供科学全面的分析数据,进而合理引导交通流,使有关车辆能够避开道路的不安全因素或者将交通事故发生的可能性降至最低,为构建安全合理的交通网发挥有益的作用。
总而言之,在现代庞大复杂的交通信息网的存在背景下,相关交通管理部门必须借助无线电技术来获取更加全面立体的交通信息从而进行科学决策,人们也必须借助无线电通讯技术来接收汽车外部无线电通讯设备对道路探测情况的反馈信息,这是信息技术与汽车深度结合的必然趋势,也是信息化时代对汽车通讯技术应用的必然要求。
3 对汽车外部通讯技术的影响
汽车外部通讯技术是指汽车通过一定的无线电设备与外部资源进行信息交换,它要求在汽车行驶移动轨迹高速不定的时候,也能够为人们提供可靠及时地外部环境信息。
GPS(全球定位系统)导航仪与定位仪是功能完全不同的两种无线电设备.利用GPS导航仪通过接收卫星信号,配合它提供的辐射整个交通网络的实时电子地图,适时地掌控自己的确切方位和目的地。在汽车中安装导航仪,不用再因为路线不熟悉而无法出行,人们可以有针对性选择自己所需要的电子地图,确定最佳的行驶路线,同时它为人们提供全程语音提示,驾驶者不必随时观察显示界面就可轻享导航全过程的实现,让汽车的安全舒适度大为提高。
定位仪则是通过确定汽车的出发点,在整个行驶过程中对汽车所处的具置进行准确的电子记录。在车上装置定位仪,不仅能够让人们随时掌握自己的确切地理位置,同时也可以利用定位仪的追踪防盗功能,在汽车被盗用时,通过向有关部门反射发送无线电信号,为追查人员提供准确的电子定位信息,就可以在短时间内确定汽车的所在地,保证汽车的及追回。车载定位仪的使用,在一定程度上也为保障人们自身的财产安全提供了双保险。
4 对汽车与汽车间通讯技术的影响
汽车与汽车之间通讯技术的应用可以说是汽车与道路间通讯技术应用的另一方面,它与车路通讯优势互补,共同承担为汽车在可知或未知的交通环境中保驾护航的重大责任。
车间通讯技术主要利用车内装载的无线电接收装置,在一个相对确定的范围内,如在规定范围内的前方路口转弯处,因视线问题,人们可能无法确定周围的车辆类型、数量、所处位置以及它们将要行进的方向,此时人们可以利用专用短程通讯功能进行确定搜索并与有效范围内的车主展开视频或者语音通话,通过无线电设备达到直接交流对话,从而为防止车辆相撞、交通堵塞的情况发生发挥良好的事前防范作用。
车与车间的通讯技术让人们对周围道路交通情况的信息掌握更加具体直观,在遇到突发的意外状况时,车主与车主之间的直接交流既能够自行有效的疏导路面交通,同时也能够节省人力物力,为相关管理人员的合理配置起到间接的推进作用。
结语
科技引领未来,人类在通往完全信息时代的朝圣路上,既是征服者又是仰望者:人类不断发展创新无线电技术在汽车通讯技术方面的应用,让汽车的性能发生巨变,同时,人类又不断地寻求突破,以求取无线电技术在汽车通讯方面带来更大的潜能带动。无线电技术对汽车内部、外部,汽车与道路以及车间通讯技术的影响是深刻并显而易见的,我们有理由希冀:汽车无线电技术将为汽车通讯技术带来更加持久深刻的正面影响。
基于当前社会的发展来看,通讯技术已经成为了人们生活和工作不可或缺的一个重要组成部分,确保通讯的安全性和可靠性也就显得极为必要,从具体的通讯技术手段中来看,无线电通讯是比较常见的一种方式,其在通讯过程中的应用价值和效果是比较理想的,也得到了较为广泛的运用,但是却同样也存在着一些应用弊端,尤其是对于干扰因素进行分析可以发现,很多因素都会影响到无线电通讯的效果,值得进行深入的研究和剖析。
一、无线电通讯干扰因素分析
1.1人为因素
1)相关个人为了谋求利润而故意施放一些无线电干扰信号,进而也就对于正常的无线电通讯造成了较大的威胁和阻碍,这一问题在很多地区都广泛存在,比如随着广播电视系统的改革发展,一些经营者为了推广自身的数字电视系统就会在某些地区施放一些无线电干扰信号,导致该地区的正常无线电通讯受阻,给无线电通讯造成了较大影响;2)另外,人为因素中还存在着一部分人员不了解无线电发射原理,对于相关的要求和规章制度不够熟悉,进而也就产生了随意应用无线电发射设备的现象,这种无线电发射设备的擅自使用,同样也会对于无线电通讯造成一定的干扰,比如手持式传呼机等设备的应用就会给正常的无线电通讯带来较大威胁。
1.2设备因素
1)无线电设备自身问题。对于无线电发送设备以及接收设备来说,如果其自身存在明显的质量缺陷或者是生产规格不符合于相关应用标准的话,就会很容易造成无线电设备应用出现明显的问题,这一点主要就是优于无线电通讯系统构建初期没有做好相应的设备审查工作导致的;2)无线电设备相互之间的干扰。对于无线电设备的正常工作来说,其一般均具备较为固定的频率特性,这种频率也是每一台无线电设备所特有的,而对于同一地区两台或者是两台以上的无线电设备来说,其在正常工作过程中就容易出现相互之间的干扰和影响,尤其是随着架设距离的接近,相应的互调干扰影响也越来越明显,该问题主要就是和相关无线电设备的安装不合理存在密切联系;3)非无线电设备的干扰。在无线电设备的具体运行过程中,其干扰信号还可能来自于一些非无线电设备,比如连接电源的大型LED显示屏等设备就可能因为自身的一些故障问题或者是突发状况而给无线电通讯带来较大的干扰和影响。
二、无线电通讯干扰预防措施
1、人为因素的处理对策。1)完善相关法律法规,之所以当前依然存在较多的经营者擅自运用一些无线电设备扰乱正常的无线电通讯,主要就是和相关法律法规不健全存在着密切的联系,因此,为了提升其监察效果和强制性,就应该首先完善具体的法律法规,根据人为因素给具体无线电通讯带来的威胁和影响进行明文规定,确保其具备着较为理想的可操作性和可处罚性,严厉打击违法犯罪问题,规范经营者行为;2)加大宣传力度,针对当前人们因为缺乏无线电通讯了解而擅自运用无线电设备的行为来说,加大宣传力度是比较直接的一种预防和控制手段,这种宣传工作主要就是为了提升人们对于无线电通讯的了解程度,并且要求人们能够熟悉相应的无线电设备应用规范,杜绝存在擅自应用无线电设备的现象;3)严把无线电设备应用审批程序,对于无线电设备的滥用现象来说,还需要重点从无线电设备的应用审批入手进行规范,这种规范主要就是为了避免存在私自滥用无线电设备的现象,尤其是对于可能存在影响的一些无线电设备更是需要杜绝审批通过。
2、设备因素的处理对策。1)规范无线电设备安装流程,提升无线电设备安装质量。确保无线电设备发挥积极作用的一个基本前提就是保障其能够得到准确的安装,这种安装标准化的控制不仅仅要求各类无线电设备具备着理想的生产质量,并且和相关要求存在着较高的匹配性,还需要从无线电设备安装位置以及安装的精准度方面进行控制,结合相关设计要求进行准确的落实安装,避免出现安装缺陷和质量问题;2)密切关注无线电设备周围环境因素,因为无线电通讯干扰因素来源还存在于相关设备周围环境中,因此,密切关注无线电设备周围环境,全面了解周围环境中可能存在的各个干扰因素,对于周围的无线电设备以及非无线电设备进行重点分析,了解其是否会对于无线电设备产生明显的干扰,进而做好相应的防干扰处理,不断提升无线电通讯水平。
结束语:综上所述,无线电通讯虽然在当今社会中发挥出了较强的积极作用和价值,但是相应的干扰问题却必须要得到较好的控制和解决,尤其是对于人为因素以及各个设备的干扰来说,更是需要做好全方位的分析和了解,采取相对应的措施进行不断优化,确保无线电通讯的可靠性和安全性。
参 考 文 献
作者简介:王广鑫(1965-),男,山东枣庄人,山东电力集团公司枣庄供电公司,工程师;褚衍华(1985-),男,山东枣庄人,山东电力集团公司枣庄供电公司,工程师。(山东 枣庄 272102)
中图分类号:TM7 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)17-0224-02
电能作为国家战略能源,电力系统的稳定运行关系着国家能源、国计民生,电力系统输电线路实现电能的输配过程是电力系统的重要组成部分。[1-3]2010年国家电网公司提出建设坚强智能电网,电网正在由传统电网向现代智能电网转变,这对输电线路日常运作提出了更高要求。输电线路的地域特征(跨度大、地域地形复杂)、气候特征(直接暴露、四季气候影响)、巡视人员因素(工作量大、考核困难),[4]对输电线路的巡检维护工作造成了不利影响。
目前国内外的线路巡检方法主要包括直接标记法、条形识别法、射频采集法、信息采集法,近年来又出现了直升机巡检、机器人巡检方法。[5-10]分析当前巡检方式主要是半自动化巡检模式,解决了巡检到位、信息存储的问题,但一定程度上增加了系统基础建设投入、人员巡视工作量。[11]由于巡检过程中工作人员个人因素影响尤为突出,如何在线路现场提取海量的线路信息,快速对信息进行上传、分析,提高巡检质量,是摆在输电线路巡检作业人员面前的一大问题。现场标准化作业是国家电网公司力行实施的安全生产长效机制,以确保生产过程作业标准化,提高作业质量。如何对输电线路作业标准化进行管理、[12,13]实现标准化作业也是输电线路巡检工作的重要内容。
现代GIS、GPS技术日益成熟,[14-16]微处理器技术飞速发展,[17]3G无线通讯技术日新月异,如何将现代科技融入到输电线路巡检管理中,提高输电线路巡检质量,建设智能输电线路巡检管理系统,是输电线路智能化的重要步骤。本文针对输电线路巡检的实际工作,对基于GIS/GPS/3G无线通讯输电线路智能巡检管理系统进行研发,开发低成本输电线路移动巡检设备,录入线路巡检信息,通过3G无线通讯网络发送到服务器终端,服务器接受并分析数据,并提供客户端供信息查询、消缺工作部署、信息反馈,实现输电线路智能化、标准化作业。
一、智能巡检管理系统总体设计
系统如图1所示,主要包括巡视移动终端、Internet无线通讯网络、服务器终端三部分,其特点为:巡视移动终端自主研发、模块化设计、可扩展性强、功能针对性强、成本低、体积小、便于携带;3G无线网络传输通道信息传输可靠、实时性高;服务器终端对巡视数据实时处理,实施标准化作业,并提供客户机服务,加快输电线路故障处理速度。
服务器终端是巡检管理系统的大脑,制定线路巡检方案和标准化作业指导书,与每台巡视移动终端建立网络连接,布置巡检任务,并对巡检结果进行考核;无线通信网络建立服务器与移动终端的网络连接,实现实时数据交换;移动终端为装有GIS系统、GPS授时定位模块、3G无线通信模块的移动设备,接受服务器终端线路巡检任务,并提供测温、测距等设备数据交换接口,巡检人员通过移动终端输入线路巡检信息,移动设备将带有时间、地点信息的线路巡检信息发送给服务器终端。
二、巡检移动终端
移动终端为线路实地巡检信息录入设备,目前移动巡检设备设计大都基于PDA(Personal Digital Assistant),其性能较好,但功能复杂、成本高不宜大量配备,对于输电线路巡检任务针对性不强。输电线路除了缺陷记录外,更有跨越测距、接头测温等专业数据设备,PDA不具备设备兼容性、接口可扩展性。本文设计的巡检移动终端如图2所示,主要是由7部分组成:微处理器、GPS模块、3G无线通讯模块、外部存储设备、扩展接口、键盘(触屏)输入模块、显示模块。
(1)微处理器是移动巡检终端的核心部件,采用ARM7系列、STM32系列微处理器芯片,速度快、性价比高,实现线路信息的接收、分析、处理,接收GPS标准时间、地理位置信息,运行GIS系统,以及控制3G无线通讯模块与服务器终端建立连接、发送带有时间地理位置信息的线路信息。
(2)GPS模块,采用G91核心芯片,自动接收同步收拾定位卫星信号进行定位,通过串口向微处理器发送当前可用卫星数目、信号是否可用、经纬度地理位置、标准格林时间等信息。使用内置GPS天线,更方便携带。
(3)3G无线通讯模块在微处理器AT指令的控制下通过Internet网络与服务器建立连接,实现巡检线路作业任务信息交换。
(4)外部存储设备实现微处理器数据缓存,对输电线路巡检信息进行存储,在3G模块失去信号时提供输电线路信息、时间、地理位置信息存储空间,3G模块重新获取信号时微处理器读取外部存储设备信息进行续传。
(5)扩展接口,微处理器预留接口,线路交叉线路、安全距离测距设备连接接口,线路接头测温等其他输电设备巡检设备接口,增强了巡检移动终端的可扩展性。
(6)键盘(触屏)输入、显示模块,线路巡检工作人员通过显示模块接收线路巡视任务工作单,通过键盘(触屏)输入线路巡检信息,屏幕实时显示移动终端所在地时间、地理位置信息,实现线路杆塔导航。
三、信息通信网络
当今无线通讯技术迅速发展,3G无线通讯技术已经成为无线通讯技术的主流,针对输电线路地域性的特点,3G无线通讯技术为输电线路巡检系统提供了稳定、可靠的高速信息通道。巡检移动终端与服务器信息通道采用3G无线通讯,本系统选用的3G无线通讯模块遵循TCP/IP网络协议,也可使用GPRS通讯方式,通讯方式更为灵活。
出于对信息安全因素的考虑,国家电网公司办公网络使用内部网络,与国际Internet网络不能直接通信,因此在服务器终端前使用防火墙(见图3),接入国际Internet网络的服务器1与接入国家电网公司内部电网的服务器2通过防火墙连接,以保证信息传输的安全性。
四、服务器终端
服务器终端为连接Internet的计算机群(见图3),服务器1接入国际Internet网络具备唯一公网IP,打开网络端口与各个移动巡检设备建立连接后进行数据交换,每台移动设备具有唯一的ID编号、唯一的端口号,服务器1通过ID编号、端口号识别巡检移动终端。服务器1接收线路巡检信息后通过防火墙与服务器2进行数据交换,上传线路巡检信息或下载巡检任务。
巡检管理系统主要包括线路巡视、线路消缺两部分(见图4)。参照国家电网公司标准化作业指导书,线路巡视分为正常巡视、故障巡视、特殊巡视。为此,服务器在实现功能上能更好地规范作业过程,制定统一的作业指导书,实施统一的信息存储方式,制定统一的考核机制。
完成线路巡检工作后,服务器根据线路巡检结果制定标准化缺陷消除计划,部署线路缺陷消除任务,完成消缺工作后进行缺陷消除信息反馈,服务器对缺陷记录进行集中存储,记录每条线路缺陷历史信息,并对缺陷消除情况进行考核,检查人员可直接调用服务器缺陷消除记录进行现场核对、消缺考核。
五、结论
结合线路巡检实际提出了一种巡视移动终端设计方案并进行了自主研发、模块化设计,可扩展性与功能针对性强、成本低、体积小、便于携带。解决了普通移动巡检成本高、功能针对性不强、扩展性不强等不足,减轻了巡检工作人员的工作量,增加了线路工作信息维度,提高了线路巡检工作效率。
对输电线路的智能巡检管理系统进行了研发,融入了当前最新的GIS系统、GPS授时定位系统,使用当前先进的3G无线通讯网络,巡检信息更加丰富,信息交换更加快速、及时;实施标准化线路作业,提高了作业效率;提供了线路巡检、消缺工作考核机制,提高了输电线路巡检管理水平;最终实现了电力输电线路智能化管理,确保了高水平、安全稳定运行。
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随着无线宽带技术的不断发展,其在市场中的占有量增加,成为了网络行业中的重要内容之一。使用网络和移动通讯的用户数量正在增加,通信技术在使用的过程中进行更新和融合,新的网络技术也如雨后春笋般的出现,3G,4G技术的发展也更加成熟。在众多的技术中,无线网络技术有着十分重要的地位,其网络化、无线化的形式渐渐形成,实现了人们对于移动性和便携性以及逐渐扩大的容量、业务的设想。
一、无线网络通讯技术的分类
(一)无线蓝牙技术
在目前使用的通讯技术中,蓝牙是其中使用最为广泛的一种。蓝牙技术主要是根据一点多址的技术,能够穿透障碍物,实现数据的全方位传输。蓝牙的产生主要是由于无线局域网的标准时较市场滞后,使得无线局域网难以实行。虽然其采用的标准为国际公认的技术标准,但由于其在市场中所占的份额较小,因此就采用了网线局域网使用的波段。在蓝牙技术的发展过程中,无线局域网和蓝牙之间的频段也渐渐分开。如果使用的设备活动范围较大,需要和多种设备进行连接,采用蓝牙和局域网会具有十分显著的连接和信息传输效果,例如:移动电脑、手机等各种移动设备。
(二)Zigbee技术
Zigbee无线网络通信技术中的一种,其和蓝牙的性质相似,在使用过程中主要是在协议的基础上实现短距离和低能耗的通信技术。在使用中,其最大的优点在于:操作的步骤较简单、能够进行自我组织、数据速率和成本较低。在自动控制和远程控制中较长使用,能够在各种设备中进行使用。在Zigbee的使用过程中,通常将独立的工作节点作为依托,利用无线通信形成面积较小的网络形式,在使用中不同的节点发挥的功能各不相同。为了有效控制使用成本,将节点设置为子节点的形式,在组网通信中,子节点和节点仪器对通信和产生的数据进行汇集和,实现功能设备的作用。
(三)无线局域网技术
无线局域网的产生使得有线网络在使用中产生的问题得到了有效东风解决。在使用过程中,用户可以通过局域网对有线网络进行扩展和延伸使用。无线设备的使用时在有线网络中使用无线接入器或无线网卡等设备进行使用,实现设备的无线网络连接。如果在网络连接中不使用有线的连接方式而进行有线网络的使用。在使用过程中能够根据用户的使用要求对网络进行扩展,实现网络的移动应用。无线局域网在使用过程中主要具有以下特点:首先是较强的灵活性,在使用中不受线缆的限制,可以对工作站进行随意设置。其次是成本较低,在使用中不需要进行工程布线,有效的节省了线路安装和维护使用的费用。最后是安装过程较方便。无线网络的使用不受空间的限制,网络覆盖面积较大,在室外传输的过程中可以达到几十公里。
二、无线通讯技术的安全风险防范
(一)保证网络构架的安全性
在使用的过程中利用端口访问技术对访问权限进行限制对于未授权的使用者拒绝访问。该技术主要是在端口中进行地址认证的方式,将IP和地址进行绑定设置,保证用户在使用过程中的安全性,用户在使用时,只需要输入相对应的密码就能够通过认证,对网络进行使用。
在进行一些安全性等级较高的网络使用VPN的形式进行网络连接,其主要应用于局域网络和远程网络的连接。其使用的安全技术主要是采用对IP进行加密的方式提高数据使用的安全性。在一些对安全使用性能要求较高的用户中,将VPN和安全使用技术有效结合,能够显著提高局域网络的使用安全性。
(二)加强安全认证
加强用户使用过程中的安全认证能够有效阻止未进行注册的用户使用网络。在用户对网络进行使用的过程中,根据其身份建立起相应的访问特权,采用加密的方式对认证的过程进行加密能够提高认证的安全性。在对无线网络的部署中,选择正确的认证方式对于保证网络的使用安全性有着十分重要的作用。在使用的过程中要对无线网络进行定期的检测,保证其安全使用机制的有效性和设备使用过程中各环节的正常运转。
(三)采用安全内核和如入侵检测技术
在操作系统中增强其安全性能,主要是对操作系统的内核部分进行删减和改造,对于内核中可能造成安全隐患的部分进行删除,提高系统内部性能的安全性可对于外部的攻击能力。在网络中使用安全漏洞扫描和修复,计算机中的软件和硬件对于系统的安全性能有着重要的影响,同时使用中的系统的安全程度主要是由设备的使用状况决定的。在系统的使用过程中,产生的工作参数会对于系统的安全性产生影响。系统中产生漏洞就容易遭到病毒的入侵,而漏洞的产生具有较高的频率,因此就需要定期对系统进行安全扫描,对其中产生的问题进行及时发现。
三、结束语
随着无线网络的不断发展,使用的安全性仍是其中重要的问题之一,仍需要充分结合新的技术进行解决,从而保证网络的正常使用和不断进步。同时也要重点对对无线网络的安全问题进行解决的方法和技术进行研究,逐渐完善使用制度和管理制度,使无线网络的使用得到有效地推广。
参考文献:
关键词: GSM无线通讯技术;电力环境;ATT7026A芯片;检测报警
Key words: GSM wireless communication technology;power environment;ATT7026A chips;detection alarm
中图分类号:TN8 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2011)25-0015-02
0 引言
近年来,随着经济技术的发展,电力设施在工农业生产中的作用愈发重要,电力系统正面临着前所未有的挑战。伴随的电力设施的维护、管理也成为了一项重要的工作。电力环境的电流、电压、有功、无功和频率等参数是供电管理的一项重要内容,也是电能质量的主要指标之一。如果电流、电压过低,供电设施将不能充分发挥其功效,有的甚至不能正常工作;反之,如果过高,将会大大缩短供电设施的使用寿命。电网的这些环境参数的质量的好坏对电网稳定及电力设备安全运行具有重大的影响。因此,必须对电网的各环境参数进行在线监测,确保电网供电设施可靠运行、电能充分利用和电网高效、安全运营,已经势在必行。
通信技术的选择是开展电力环境参数在线监测工作的关键。近几年出现的监测仪的通讯技术一般有两种方式:①人工抄表方式;②使用电力线载波。第一种人工方式存在数据采集不及、费时费力等问题,无法形成完整的监测管理系统。第二种方式存在传输受限、脉冲干扰、高噪音、高削减和高变形等缺点。也同样不能成为理想的通信媒介[1]。
本系统采用GSM无线通讯技术进行电网环境参数的远程传输,实现参数的远程双向通信。同时,可通过核心控制中心设定预警参数,当达到预警值时,则通过GSM进行远程报警。从而实现电设施的统一监测和分布式管理。
1 监测系统整体结构的规划
监测系统主要是以MSP430F149单片机为核心部件,通过对电网环境参数的数据采集、数据传输、数据存储和人机交互等模块的设计,实现系统的自动采集、数据存数、实时显示、无线传输、远程抄表和预警等功能。数据采集模块主要采用ATT7026A专用电能计量芯片,进行电压、电流、电量等各项参数的采集[2]。它具有高精度、多参数测量、远程校表、智能报警等优势。系统整体结构见图1。
本系统主要实现自动采集电网环境参数、无线传输数据和自动预警。主要功能如下:①通过ATT7026A专用电能计量芯片自动采集电压、电流和电量等参数信号。② 实时显示ATT7026A芯片采集到的各种参数信息、时间及系统配置信息。③通过按键模块对参数预警值、数据存储间隔等参数进行设置。④ 通过铁电存储芯片将各参数信息、时间、系统配置等信息进行分类存储,便于用户查看历史数据。⑤通过GSM模块将各参数信息以短信的方式发送到用户终端和监控中心。CPU控制发送信息有两种方式:1)定时自动发送;2)达到预警值发送,进行报警。
本文针对ATT7026A数据采集模块和GSM无线传输模块具体讲解,其它模块如人机交互,存储模块等与其它检测系统基本相似,在此不再累述。
2 ATT7026A数据采集模块的设计
本系统的数据采集模块采用珠海炬力集成电路设计有限公司所设计的ATT7026A高精度三相有功、无功电能专用计量芯片,适用于三相三线和三相四线应用。是由一款,适用于三相三线和三相四线制应用。ATT7026A集成了六路二阶sigma-delta ADC、参考电压电路以及所有功率、能量、有效值、功率因数以及频率测量的数字信号处理等电路,能够测量各相和合相状态下的有功功率、无功功率和视在功率等参数高精度计量。ATT7026A主要由模数转换单元、数字处理单元通讯接口以及电源管理等组成[3]。其原理结构图如图2所示。
2.1 模拟信号采样的设计 ATT7026内集成了6路16位的ADC,采用双端差分信号输入。输入最大的正弦信号有效值是1V建议将电压通道Un对应到ADC的输入选在0.5V左右而电流通道Ib时的ADC输入选在0.1V左右。本系统将电压和电流互感器检测出的信号经信号调理后,传输到ATT7026A的模数转换器内进行ADC转换。模数转换器ADC主要实现对三相交流电的电压、电流信号进行模、数转换。数字信号处理DSP模块主要实现对各路ADC采集的数据结果进行计算和分析,得出各相的电压、电流有效值、功率、频率等参数[4]。ADC前端接线电路图(图3)。
2.2 ATT7026A通讯接口的设计 SPI通讯串行接口可以方便地与MSP430F149核心控制芯片进行通信,将各相的有功功率、无功功率、视在功率、有功电能以及无功电能、电压与电流有效值以及功率因数等电气参数输送到微处理器中[3]。
ATT7026A内部集成了一个SPI串行通讯接口,ATT7026A的SPI接口采用从属方式工作,由CS(从使能信号)、SCLK(串行移位时钟)、DIN(串行数据输入)和DOUT(串行数据输出)四种信号线构成。
通讯时,数据由DOUT输出,DIN输入,数据在时钟的上升或下降沿由DOUT输出,在紧接着的下降或上升沿由DIN读入,这样经过8/16 次时钟的改变,完成8/16 位数据的传输。SPI读操作时序如图4所示。
通过SPI写入1个8 Bits的命令字之后,可能需要一个等待时间,然后才能通过SPI读取24 Bits的数据。在SCLK低于200KHz时可以不需要等待。SCLK频率高于200KHz时则需要等待大约3us。
3 GSM无线通讯模块的设计
本系统设计为通过GSM模块向用户和控制中心发送电网监测数据参数。发送方式有两种:①定时发送;②达到预警值,发送信息进行报警。本系统可以通过按键模块设置发送方式、方式1的时间间隔以及方式2的预警值等。
本系统采用Siemens公司生产的新一代无线通信GSM模块, 可以快速、安全、可靠地实现系统方案中的数据传输功能。它设计小巧、功耗很低,模块的工作电压范围为3.3~5.5V,主要工作于4.2V。通过独特的40引脚的ZIF连接器,实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输。通过ZIF连接器及50Ω天线连接器,可分别连接SIM卡支架和天线。
3.1 GSM模块硬件连接电路 GSM模块主要由GSM基带处理器、电源模块(ASIC)、内部Flash、40脚的ZIF连接器、射频天线等部分组成[5]。GSM模块共有40个引脚,通过ZIF(Zero Insertion Force)连接器与电路连接,分别为:电源电路、启动与关机电路、串行通信电路、单片机电路、SIM卡电路、等,实现电源连接、指令、数据及控制信号的双向传输功能。可实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输。其中GSM基带处理器是核心部件,它的作用相当于一个协议处理器,用来处理外部系统通过串口发送过来的AT指令。
射频天线部分主要实现信号的调制与解调,实现外部射频信号与内部基带处理器之间的信号转换。ZIF插座是提供给用户的应用接口[6],通过连接器及50Ω天线连接器,可分别连接SIM卡支架和天线。其中40脚的ZIF插座,包含的引脚功能有:模拟音频输入输出接口;标准的RS232信号接口,共8个引脚。
GSM模块、有标准的RS-232接口,通信接口为标准异步RS-232全双工方式,通信字格式采用GSM支持的10位编码格式:1位停止位,8位数据位,无校验,波特率为9600bps;帧格式采用标准的AT命令结构:帧头(固定为AT)+指令(参考AT指令集)+结束标志(固定为)。硬件接口电路如图5所示。
3.2 GSM模块的软件程序设计 本系统采用的GSM模块支持AT命令集来实现对短信的发送功能。AT(Attention)指令集是调制解调器通信接口的工业标准开发的一种 SMS Block Mode协议,通过终端设备来完全控制SMS[7]。GSM模块实现短信收发功能只须放进SIM卡即可使用,与单片机采用串行异步通信接口。利用GSM模块的串行接口,MSP430F149单片机向GSM模块发送了一系列的AT命令,就能达到控制GSM模块发送SMS的目的。本系统通过AT命令将GSM模块设置为PDU短信息收发模式。PDU模式是基于十六进制形式字符的,数据和代码都经过编码,通过PDU编码的短信息内容既可以是中英文字、声音或图像。PDU模式被所有手机支持,可以使用任何字符集,也是手机默认的编码方式。PDU数据包SMS服务中心号码、目标号码、回复号码、编码方式和服务时间等信息。待发送的消息以 UCSII 码的形式进行发送。
3.2.1 PDU数据包的编码 假设中心号码是8613800312500,目标号码是6813931692769,消息内容是:“警告”。从GSM模块发出的PDU数据包是:0891 683108301105F0 11000D91 683139612967F9 000800 04 8B66544A。其中,①6831 08301105F0和683139612967F9是通过将中心号码和目标号码进行编码所得。具体编码格式如下:将目标号码和中心号码的后面加“F”,再将相邻的两位数字一组,高低位互换,得到的所需号码;②8B66544A是“警告”汉字的Unicode编码;③04是发送信息即“警告”的Unicode码的长度除以2,以十六进制表示。
3.2.2 发送短信程序设计 在串口通信过程中,每发出一条AT命令后都必须等待模块的响应,若在模块响应之前发出下一条AT命令,则后一条命令不会被执行。所以,MSP430F149单片机必须在发下一条AT命令前检测上一条命令的执行结果,或者等待足够长的时间(试验证明1秒的等待是必须的)后再发新的AT命令,收发短信息流程如图6所示。
4 结论
本系统利用ATT7026A数据采集模块实现对电网的各重要电力参数(电流、电压、有功、无功、频率等)的实时采集功能;利用GSM模块实现对数据的定时远程传输和实时预警功能;通过液晶和按键模块的软件控制实现人机双向沟通功能,从而达到对远程参数、预警值、定时时间等参数的设置及控制的目的。本系统和维护时间等特点。本系统不仅通信快速、费用低、安全可靠,而且节省人力资源、缩短修护时间、节省专线建设成本,还能大大提高系统的工作效率和整体性能,对保障设备的正常运转具有积极意义。
参考文献:
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近年来,人类社会对通信检测的要求越来越高,我国现在的安全形势非常严峻,根据马斯洛的观点,在人类的财富不断增长时,安全性就越来越重要。因此,在我们社会当中,人们对自身的安全、信息安全等提出了越来越高的要求。在科技人员进行长期攻关后,对于无线电测量技术而言有着极大的进步,它已经成为了我国目前研究中非常活跃的课题,但是其在发展中也存在不足,因为测量的要求越来越高,其精确度必须提升,否则,将会造成信号的严重偏差,无线电通讯主要是通过无线电波来进行信号传输的,可能受到环境因素的干扰。所以,必须采用一些措施来使信号偏差变小,从而解决相应的问题。为了攻克在通讯检测上存在的难题,需要通过相应的手段来解决和分析,使得测量精确度能够提升,不确定度能够降低,使得信号能够更好地反映出所被测量对象的状态,这样才能更好地为我们的生活而服务。在测量中可能出现无法预知的问题,要及时提出,并进行检测,问题解决后要继续进行测试。对于每类问题,都要进行全面测试,这样才能使得一些之前没有预料到的问题得以解决,避免在实际应用中发生故障。对于一些解决不了的严重问题,应当加强多个部门之间的沟通,努力解决。如果问题还是未解决,则可以与需求部门沟通,根据实际情况,降低一些系统的参数要求,使得我们测量系统可以满足其要求。
1无线电通讯概述
对于无线通讯而言,其发展态势十分良好,各种技术发展极快,同时,各个技术都有其适用范围,因为其信号传输的不同特点,在一些通信的应用场景中可以实现互补,比如,3G信号可以实现网络的全覆盖,WLAN可以进行高速的无线通讯,UWB技术可以实现自适应的高速接入等工作,因此,在我们的通信设备规划当中,应综合运用这些技术,让其能够共同发展,使我国的信号传输手段可以均衡提升。同时,要做好频段的规划工作,这样才能使无线通讯信号得到充分利用,使其安全性和准确性都得到提升。无线电信号检测是极为重要的,它已经成为无线电通讯应用技术中非常重要的环节,因此,应提升其检测的准确性,降低不确定度,但从目前看,我们对于不确定性的分析并不是十分合理的,所以,有时候测量结果的准确性并不高,加强无线电测量不确定度的分析是极为重要的,有利于测量质量的提升。在实际测量当中,利用目前的方法对于不确定的因素进行标准化测量,有利于实现统一测量,利用各个变量来对不确定因素进行精确的计算与控制,就可以有效进行产品检测和成本控制。主要考虑系统的技术性和先进性,同时,要加强系统的稳定性,考虑在系统发生故障或出现问题时,能够让数据进行有效保存,数据的精确度得到提升,短时间内可以恢复到原始的状态,有不错的抗扰动能力。无线电测量方法设计应该能够适应环境变化的要求,用较低的成本来实现系统的扩展性与环境的适应性,能够在不同的场合中实现应用。
2不确定度的计算与应用
无线电测量需要使得兼容性增强,能够让技术与设备、设备与设备之间的兼容性提升,提升了系统的扩展要求,在此后的使用中可以进行设备方面的扩展,同时,系统应该是开放的,这就已经成为了我国通信系统的一个主要的发展方向,系统的相关集成开发商可以有效利用提供的端口来进行进一步的开发,我们也可以采用国外的设备来对其进行改造与升级,这也是我国现代技术的发展趋势,采用国际通用的协议与端口,可以提升兼容性,这就能使得其重构性提升,成本降低。
2.1A类不确定度评估
在进行不确定度测量时,对其评定有不同的方法,A类不确定度的评估主要分为3种:①当进行输入量Xi的n次独立的等精度测量时,得到的结果是X1,X2,……,Xn,最终取算术平局值;②当测量结果是单次所得时,A类的分量可以事先的得到预先评估的u(Xi);③当A类评估重复测量次数足够多时,单词测量是计算得到的标准差就可能受影响而降低,所以,需要用t分布来确定包含因子。
2.2B类不确定度评估
B类评估方式也是十分重要的,它适用可观性较差的情况,即在输入量无法进行重复观测时,需要进行的评估方案,因此,其偏差比较大,对其进行操作时一定要按照相应的说明进行。基于其观测性对其控制性进行相关评估,这样才能够更加准确地得到信号值、偏差值,更好地进行信号预估,实现通信的准确性的提升和不确定度的降低。
2.3扩展不确定度的计算
扩展不确定度也是不确定度计算的一项重要内容,在具体的计算中包含了3种评定方法:①当扩展不确定度是由适当的包含因子k与合成不确定度相乘得到时,如果在合成不确定度当中,占据支配地位的分量概率呈现矩形分布,则k=1.65.此时,可以有效进行不确定度的估计和预算。②在A类评估中,如果合成度不高,则可能会出现测量值的偏差较大,如果A类的方法中所取的样本过少,则可能会造成所得到的信号值与实际值出现较为严重的误差,因此,因子k无法得出。③不确定度的值比较稳定,其有效数字可以精确到两位数,根据实际场强带入公式即可运算出结果,其综合评价的可靠性较高。
3结束语
无线电通讯测量技术正在高速发展,应采用更加先进的技术和管理手段,使其能够满足更多情况下的需要,使得通讯技术和测量技术都能够得到发展,在更广阔的未来都有着清晰的发展蓝图,使其能够更好地为人民而服务。
参考文献:
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中图分类号:C931 文献标识码:A
目前一些电力公司采用人工、卡片抄表方式,这种抄表方式具有明显的不足:一是手工抄写电量时字迹不清,电脑录入数据的时容易发生错误;二是由于计量装置大部分都在变台上,距地面高度都在2.5米以上,对抄表人员存在安全隐患,而且费时费力;三是一条线路有几十台配变,抄表时间不同步,造成线损率计算不精确。
石家庄科林公司开发的KLD-S6000电能量远方抄录系统可以有效降低抄表误差,反窃电,进行线损分析及母线平衡计算,并实现自动计算,自动生成报表,在降低劳动强度的同时,也显著提高劳动生产率,提高经济效益,是电力营业管理现代化的重要标志。
一、系统简介
该系统支持的通讯方式:⑴、基于TCP/IP协议的网络通讯方式(IP over SDH)⑵、电话拨号及模拟专线通讯方式 ⑶、V.28数据专线通讯方式 ⑷、无线(GPRS或CDMA)通讯方式 ⑸GSM短信通讯方式。下面主要介绍一下利用GPRS无线通讯技术实现电力线路抄表的应用。
通过中国移动的GPRS网络系统,电力部门可将用户电表采集的电力系统数据实时传递到地、市集中监控中心,以实现对电力监测设备的统一监控和分布式管理。GPRS网络可为电力系统提供了简单高效的通信传输手段。
中国移动GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建电力远程抄表系统,实现电表数据的无线数据传输具有可充分利用现有网络,缩短建设周期,降低建设成本的优点,而且设备安装方便、维护简单。
GPRS电力远程抄表系统由位于电力局的监控中心和位于用户的电表数据采集点组成,利用中国移动现有的GPRS/GSM网络,电表数据通过中国移动的GPRS/GSM网络进行传输。实现电表数据和数据中心系统的实时在线连接。
二、GPRS无线电力远程抄表系统具备如下特点:
实时性强:
由于GPRS具有实时在线特性,系统无时延,无需轮巡就可以同步接收、处理多个/所有数据采集点的数据。可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。
可对电表设备进行远程控制:
通过GPRS双向系统还可实现对电表设备进行远程控制,进行参数调整、开关等控制操作。
3、建设成本少低:
由于采用GPRS的无线公网平台,只需安装好设备就可以,不需要为远程抄表进行专门布线,前期投资少、见效快,后期升级、维护成本低;
4、集抄范围广:
GPRS覆盖范围广,在无线GSM/GPRS网络的覆盖范围之内,都可以完成对集抄的控制和管理。而且,扩容无限制,接入地点无限制,能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。
5、系统的传输容量大:
电力局监控中心要和每一个电表数据采集点保持实时连接。由于电表数据采集点数量众多,系统要求能满足突发性数据传输的需要,而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要。
6、数据传送速率高:
每个电表数据采集点每次数据传输量在10Kbps之内。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s,目前GPRS实际数据传输速率在40Kbps左右,完全能满足本系统数据传输速率(≥10Kbps)的需求
7、通信费用低:采用包月计费方式,运营成本低。
三、系统构建
由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络,监控中心计算机主机配置固定的IP地址,各个电能量远方抄录终端(电表数据采集点)采用GPRS模块和该主机进行通信。
系统组成
电能量远方抄录终端(KLD-6101G)
电能量远方抄录终端(KLD-6101G)与复费率电表首先通过RS485接口通过双绞线连接,再通过RS232接口与GPRS手机模块端相连。通过GPRS手机模块内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络,通过 GPRS网络传送至电力公司数据中心电力远程抄表系统,实现电表数据和数据中心系统的实时在线连接。
电能量远方抄录终端通过RS485接口直接连接到电表上,既可支持单个电表,也可以同时支持多个电表,实现对电表参数的采集、存储、预处理或并将采集到的电表数据实时传送到监控中心。
监控中心(KLD-S6000电能量远方抄录系统主站)
监控中心服务器申请配置固定IP地址,采用省移动通信公司提供的DDN专线,与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽,当电表数据采集点数量增加,中心不用扩容即可满足需求。
监控中心计算机主机可进行业务管理和计费管理,对电力数据进行校验、计算、存储、分析、管理等,可对异常情况进行告警,同时对用户使用情况实时监控,保证电力局的合法收益。
GPRS/GSM移动数据传输网络
电能量远方抄录终端采集的数据经GSM网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理,转换成在公网数据传送的格式,通过中国移动的GPRS无线数据网络进行传输,最终传送到监控中心IP地址。由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络,监控中心计算机主机配置固定的IP地址,各个电能量远方抄录终端采用GPRS模块和该主机进行通信。
产品特性
KLD-6101G电能量远方抄录终端不但能完成数据的抄录、存储等功能,还有如下特性。
密闭式安装
此抄表终端采用宽电压标准85V~265V,不管是高压用户如10KV带PT、CT的计量用户,还是低压直接计量的用户,全部可采用表计中的电压作为抄表器的电源,通讯天线也放到表计箱中,所有抄表设备全部放到表计箱中,可加铅封,将电表和抄表器封于其中,防止用户破坏电表和抄表器,抄表和防窃电的功能一并实现。
PT断相监测
抄表终端监测电表上3相PT,若某一项、两项或三项失压,抄报终端可在10秒钟内,向后台软件手机模块报警,此功能可有效防止用户非法操作PT。
电子表电流平衡度监测
抄表终端可实时监测2相电流或3相电流平衡度,在电流平衡度低于设定值(可任意设置)时可报警到后台和手机;为了防止在用户停产时负荷过低造成不平衡报警,可设置最小电流,当用户各相电流小于该值时可不报警。此功能只适用于电子表,可有效防止用户非法操作CT。
高、低负荷报警
对于用户负荷比较稳定的情况,用户选择设置一个最低负和最高负荷值,若用户负荷低于设定低负荷值或高于设定高负荷值均可报警到后台。
用户数据监测
在收到用户报警后,可用后台软件查询用户每块表半小时用电数据和曲线,在需要时可让终端每5分钟上报一次数据,包括表底、功率和最大需量等,可为用户提供详细数据,使防窃电分析更准确。
计量箱门异常开启报警。
负控及预付费功能
通过后台远方发送命令控制用户开关。
(三)安全措施
由于电力远程抄表系统的特殊性,本系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环,稳定是指系统能够7×24小时不间断运行,即使出现硬件和软件故障,系统也不能中断运行。
APN专网模式:利用SIM卡的唯一性,划定用户可接入某系统的范围,可以有效避免非法入侵。采用中国移动分配的专门的APN进行无线网络接入,在网络侧对SIM卡和APN进行绑定,只有属于指定行业的SIM卡才能访问专用APN。普通手机号的GPRS终端无法呼叫专门的APN。
对于特定用户,可通过数据中心给每个移动终端分配特定的用户ID和密码, 其他没有数据中心分配的用户ID和密码的移动终端将无法登录进入系统,系统的安全性进一步增强。
安全的防火墙过滤,设置防火墙软件保障系统安全
四、系统功能
1、可采集变电站、大用户电表的各种数据(表码、电压、电流、功率、需量等)。
2、可进行母线平衡、线损的计算(实时计算、区域计算)。
3、可统计生成各个用户、变电站、全局的日电量和月电量。
4、可生成各个用户或线路的电量曲线及线损。
5、可接收各种报警信息并进行分类、统计及分析。
6、可实现变电所的联网预付费功能。
7、可实现用电信息的网上查询。
中图分类号:TN925 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2015)07-0000-00
1 无线电通信技术的特点
目前随着无线接入技术引进到无通讯技术领域中,成为了最为快速的、无需任何媒介传载的、或者是全入网进行传播来替代,大大提高了技术含量,降本增效,形式灵活、破除传输距离局限。优点众多,尤其体现在传输和通讯两个方面。
1.1 打破时间和空间的局限
随着国家发展,国际之间经济贸易的往来越加增多,不受时空局限的优势越来越明显,不但跨越地域,而且走出国门,通讯与网络联手,将通讯技术推向了更高的台阶。很多时候人们不能预先知道通讯技术在运用中的用户容量需要和时间空间、地点,无线通讯技术恰好基于此需求之上,能够通过采取更为灵活的方法和多样的手段,保证通讯的综合高效能力,使数据和信息的传输更高效,避免语音、图形图像及数据信息等资源传输质量不高,无线电通讯技术运用到国际经历和军事政治领域中,确保经济利益,打开国门,从区域国界和时间空间上,从网络连接和技术手段上都踏上了更高的台阶。
1.2 无线通讯的可用性和机动性
无线通讯设备小,通过数字信号传播信息,具备多种功能以及系统容量的扩大,通过人性化和智能化应用到人们的日常生活中,具备了可用性及高度机动性,特别是在构建军事领域的通信上起到关键性作用。
1.3 无线通讯可靠性增强
相比较有线通讯而言,无线通讯具备抗台风,抗洪水,抗地震等恶略环境下,依然保持强大信号和抵御其他干扰因素,确保通讯畅通无阻,这也是无线通讯可靠的方面和他最具优势的特点。
2 无线通信方法创新
在当今时代,无线通讯正处于转型时期,最近十几年尤其活跃,随着信息化时代的到来以及IP技术不断发展,无线通讯技术将会应用到人们生活的各个领域,也是社会进步和发展的必须,所以,无线通讯不能停滞不前,必须寻找开拓的方法进行创新。目前,无线通讯还不是完善状态,有很多不足和缺陷,我将从以下几点谈谈自己的看法。
2.1 数字通讯技术的大力采用
通过增强信号稳定,利用系统频谱来避免干扰信号的接收,扩大系统容量,提供图形图像和通话等多种服务方式,保障用户私密安全等。
2.2 推广宽带化发展的通信技术
网络的发展和光线传输推进都是信息宽带化促进的作用,已经在全世界范围开展,无线通讯技术接入宽带,保证信号源稳定非常重要。
2.3 推广个人信息化技术
个人信息化在全球个人通信已经有着不争的发展趋势。个人信息话,能够有效地减低传输路线的信息量堵塞,大幅度提高通信的传播速度。
2.4 拓新接入网络的样式
技术上融合实现固定和其他通信等不同业务,在无线应用协议(WAP)的出现以后,无线数据业务的开展得到大幅度的推动,促进了信息网络传送多种业务信息的发展。随着市场竞争的需要,传统的电信网络与新兴的计算机网络融合,尤其具备开发潜力接入网部分通过固定接入、移动蜂窝接入、无线本地环路入等不同的接入设备,满足了生活与生产地各种通信需求。
2.5 过渡电路交换网络
关于过渡电路交换网络,IP网络无疑是核心关键技术,是最合适的选择对象,处理数据的能力电路交换网络大大提升,这一点对保持通信畅通方面解决了信号容易受到干扰的难题。
2.6 使用Blue tooth技术作为信号传感器
Blue tooth技术具有更高的安全性和适用性,利用蓝牙做出来的传感器随时反映出用户所需要的信号方向,一旦连接到Internet上的话,即可以实现更具备高度的机动性及可用性。
2.7 推广软件无线电
软件无线电通信侦察与对抗方面世人瞩目,但它仅限于军事通信领域,如果能够推广到市场,对于无线电通信技术的通信内容保密性来说将是一大跨步的改革创新。
2.8 提高无线通信网络可持续性
无线电通信技术的网络设备如果没有良好的配置和网络部署,一旦受到安全威胁,其后果不堪设想。因此,无线电通信技术通信方法的拓新我们与必要提高网络设备性能、优化设备配置、冗余备份等等手段来保证网络的可靠性。
3 结语
回顾无线通信的发展历程,无线电通信技术的传输路线、传输距离、通信灵活性、信号稳定性、保密性等方面的需求将愈来愈突出。通信方法新技术的拓新将有愈来愈广阔的活动舞台及光明的发展前景。鉴于市场对经济的推进作用,尽管我国的无线电通信技术发展速度飞快,但面对我国13.4亿人口的通信需求,无线电通信技术普及率低的问题,面对我国12亿人口,网络规模和容量方面就变得苍白无力了。同时,无线电通信技术愈来愈激烈竞争局面促使各无线电通信运营企业积极拓新新的技术涵盖面,提升自身的营业水平,为市场提供丰更加富的选择,满足用户各个方面、各个层次的需求。因此,在无线电通信技术通信方法应用开发的发展潜力无穷,这要求我们积极加快无线领域的科技进步,为无线电通信技术创新出谋划策,为全球信息化及经济全球化的通信事业贡献力量。
参考文献
[1] 叶健,高少华.可穿戴电子产品前景可期[N].中国质量报,2013.11.01.
中图分类号:TN911
文献标识码:A
文章编号:1007-3973(2012)007-081-02
甚高频(Very high frequency,VHF)是指频带由30Mhz到300MHz的无线电电波。在世界上,甚高频多数是用作电台及电视台广播,又是航空和航海的沟通频道。甚高频语音和数据传输是民航空管领域中,最重要的无线电传播手段,关系着地空通讯、飞机安全和航班正点起降,具有举足轻重的作用。但由于社会经济的不断发展,民用无线电技术的应用越加广泛,无线电对民航甚高频的影响越加突出;还有航班的不断增加,甚高频的使用趋向于饱和状态,其它诸如设备老化、管理混乱等原因,也都影响着民航甚高频的正常使用。而无线电干扰一直都是无线电通信中最常见的困扰。
甚高频通讯系统是低空通信信号的基础,因此其安全性和可靠性显得尤为重要,特别是随着民用航空的不断发展,空中航班密度不断增加,地空工作人员与机组人员之间的实时通话的要求也随着提高。所以研究影响机场甚高频系统工作的因素和注意事项,具有非常重要的显示意义。
1 无线通信系统干扰类型分析
长期以来,机场无线干扰的产生原因是复杂多样的,但主要还是由于发射器和接收器的不完备造成的各种频率系统之间的干扰。发射器在发射有用信号的同时,由于自身原因,还会产生杂波、谐波等无用信号,进而影响了其它无线电系统的正常运行。特别是由于设备老化、站点设置不合理等原因,更加剧了无线电通讯的干扰。而这些对飞机的安全产生了不利的影响。以下先介绍几种主要的无线电干扰形式。
1.1 同频干扰
所谓同频干扰,即指在无线电通讯中,无用信号的载频与有用信号的两者载频相同,并且对接收同频有用信号的接收机造成了一定的干扰。在民航空管领域中,频道的地区复用是一种常见的现象,既为了提高无线电频率的利用率,允许两个站点在一定距离之外使用相同频率的无线电信号。这就需要各站点计算好相隔距离,并合理使用无线电通讯。解决同频干扰最好的方法是各相同频率台站之间保持一定的距离,一般最小的安全距离必须是VHF电台辐射半径的5倍距离以上,便能有效的防止无线电的同频干扰。但是由于实际工作的需要,为保证无线电信号的无间隙覆盖,往往会在不同地区设置VHF站点并设置相同的频率,这也导致了同频干扰的产生。
而解决这一问题的有效方法是发射机发射功率不宜过大。在相邻相行政区边界地区2-3km处,用同轴电缆传输覆盖,降低发射功率、采用加大接收天线增益的办法来提高接收点的方法来解决;也可以采用相邻发射台的载频采用2/3行频(10KHz)偏置,或3mHz、4m Hz(错开几mHz)偏置,可降低对同频保护度要求。
1.2 互调干扰
由于无线电的非线性作用,当接收器同时接收到多个信号的时候,这些信号产生的组合频率有可能搞好等于或接近有用信号的频率而顺利通过接收器,其中尤以三阶互调干扰最为严重。比如有4个无线电频率,其中f1-f3为发射频率,而f4为接收频率,如果刚好满足f1+f2-f3=f4,在这种情况下,频率f1、f2、f3产生的组合频率,便会对频率f4造成干扰;另一种情况是当有3个频率,其中f1′、f2′为发射频率,f3′为接收频率,并且2f1′-f2′=f3′,此时f1′、f2′产生的组合频率也会对f3′造成干扰。
解决互调干扰最有效的方法便是合理地分配频率资源,拉开各个发射机之间距离,通过计算合理分配各分离甚高频天线的频率,合理分配共用系统的频率。但是,目前甚高频频率资源相对紧张,而且还涉及了航空、航海与无线广播几方面的共同使用,特别是可安放基站的有利制高点也有限,从而导致了发射器过度的拥挤在一起,造成了无线电的空间污染。为此,国家无委[1998]101号文件也强制规定了发射机应加装单向器或单向器与滤波器的组合器件,并颁布一系列无线电设备的技术标准,有效的降低了甚高频使用中的互调干扰现象。
1.3 邻频干扰
所谓邻频干扰,即指无线电发射器的邻频道功率落入接收邻频道接收器通带内而造成的无线电干扰。当邻频无线电的载波干扰比C/I小于某个特定值时,就会直接影响到塔台和飞机之间的地空通话质量,严重时甚至会产生掉话现象,塔台与飞机之间无法建立联系。由于频道的功率具有一定的范围性,当一部分落入到扰的接收机的通带内,选择再好的接收器也无法克服该问题。邻频干扰一般只能靠避开频率来解决。比如相近的发射频率为100mHz,则应尽量避开99.5mhz以上,100.5mHz以下频率。另外也应注意倍频干扰,比如100mHz,2倍频即200mHz会有干扰。也可以采用压制性干扰的方法大功率的发射器会对小功率设备造成压制性干扰。
1.4 带外干扰
带外干扰是指由于发射设备产生的谐波或杂波落入有用信号的通带内所造成的干扰。随着民用无线电的不断发展,社会上相继出现了很多大功率无线电台,而且广播和民间无线电的频率与民航甚高频的专用频段相近,且功率设置大,还有由于社会上使用的部分无线电台由于设备老化或节约成本的考虑,很多无线电发射器滤波功能不好甚至没有按要求设置滤波器,从而产生了功率强大的谐波和杂波,严重影响了机场的通讯质量,严重干扰塔台对空指挥通信。这已成为近年来对民航无线电频率造成干扰的最大原因之一。解决这一干扰的有效途径是通过广泛宣传,并且无线电管理部门加强检查力度,将产生干扰的非法电台清除,保障机场的通讯质量。
2 机场无线电干扰解决对策
无线电干扰的现象一直是普遍存在,但我们也可以根据对干扰的产生根源和干扰的实际情况进行分析,找到一些消除或降低无线电干扰的方法的。笔者根据自身工作经验,提出以下几点机场无线电干扰的解决对策:
(1)应通过严密的监控和仔细的计算,找出机场所用频率内存在的互调干扰的隐患。对同频段之间的邻频干扰,可以采用增加天线之间的间隔和加装腔体带通滤波器,可以对干扰信号进行有效衰减对外界电磁波干扰。同时民航空管中心也必须加强内部的台站管理工作和设备维护工作,定期对无线电发射器、接收器等相关设备进行检查维护,并及时掌握各设备运行状态,对对投产时间比较久的设备按照规定及时提出设备更新计划。避免因自身设备问题和管理问题导致杂波、谐波出现而带来的无线电干扰。
(2)机场应根据自身实际情况,引进或设计符合机场需要的无线电通讯管理系统。由于民航的快速发展,导致甚高频频率使用出现了饱和现象。而现代计算机系统的数据库技术是提高管理效率最为有效的方法,可以对日常工作中的频率、路由以及设备进行集中高效的管理。
(3)加强与地方无线电管理部门的联系,应请求无线电管理部门督促地方广播电台规范发射功率,严禁超标发射,并强制关闭一些非法的民用所设频点。
无线电干扰历来是民航空管系统所面临的难题,随着社会经济的日益发展,民用无线电干扰的现象势必日益加重、无线电环境越加复杂,民航甚高频通信系统所受到的干扰也将不断增加。这首先需要我们从内部做起,严格按照相关要求进行操作。也应积极配合相关部门在社会上开展无线电使用的宣传教育工作,推动民用无线电管理的法规普及,为民航的安全和发展保驾护航。
参考文献:
[1] 刘鸿,秦伟,焦守波.多普勒效应在甚高频全向信标中的应用浅析[J].科技资讯,2010(1).
[2] 刘会清,王湛.广东沿海甚高频系统研究[J].中国水运,2011(6).
前言:随着科学技术的发展,无线电通信也迅速发展起来,无线电通信的出现极大的方便了人们的生活,但是随着无线电通讯的发展,随之增加的地面发射台就使得航空的无线电设备就经常性的收到其干扰。那么这个问题到底形成的根源是什么?我们又有什么解决方案?
一、航空干扰产生的根源
航空无线电设备是由航空通信设备与无线电导航设备组成的,而我们通常说的通讯系统的干扰,主要是对通讯系统的干扰。当飞机飞行在高空时的高度一般来说在一万米左右的高空,而无线电在飞机的快速飞行时会产生误差,一旦出现了这种状况,想要定位飞机在飞行过程中到底受什么东西干扰信号十分困难,而且在搜寻的过程中还会动用极大地人力物力。因此若想在飞机飞行过程中的安全得到保障,做好本身的防干扰工作最为重要。由机在飞行时受到的干扰会受飞机的不同而不同,由此出发最好将其受到的无线电干扰分为人为的与自然的两种情况。其中人为因素是影响最大的因素,因此做到对人为因素的防范预防就十分重要。据我们所知,通常而言人为的干扰主要是无线电信号的泄露引起的,其中包括工业或者在医疗过程中的无线电泄露,这些无线电信号泄露对飞机航空的影响很大,使得安全性难以得到保证。在这种情境下,如果想进一步提高飞机飞行的安全性,防止无线电信号对飞机飞行影响。就需要用各种方式对无线电信号泄露进行整理条顿,从而预防无线电泄露对飞机的影响。但是随着当今世界经济的快速发展,人民的日常生活更加丰富多彩,无线电台的数量也在随之增加,这些信号的增加也对飞机的飞行造成了极大地困扰。再者,由于电台为了使信号传播范围更大,因此特地建立在高地上,这样就造成了电台距离飞机的飞行距离更加接近。而且无线带广播的信号大部分都是统一时间一起发出的,这样很难准确定位无线点对飞机的干扰到底出自于哪里,因此全方位的分析无线电台的运行方式,从而使信的抗干扰能力增强十分重要。
二、无线电干扰的分类与解决措施
2003年,原信息产业部、国家安全生产监督管理局、国家空管委和民航总局四部委在全国范围内开展了保护民用航空无线电专用频率专项整顿活动,共查缴大功率无绳电话12000余部,集中检查无线电台(站)53000多个,撤销无线寻呼基站2900多个,有效减少了因民用航空无线电专用频率遭受干扰。无线电的干扰主要包括
1、无线电同频干扰。同频干扰指的是无线电接收机接到的信号是由其他无线电发出设备发出的频率相同的信号,这样就使得本该接受的信号接收收到阻碍,从而降低无线电接收质量。例如,无线电话发出的信号频率与民航的信号频率相同,因此可以通过相同的形式进入接收信号的设备,从而对民航造成干扰。这类干扰若想消除或者减弱,就应该加强对无线手机的管理整治,防治无线电手机信号外泄干扰。
2、无线电邻频干扰。无线电接收信号过程中,会有信号经过变频然后进入中通带,这种干扰就是无线电邻频干扰。造成无线电邻频干扰的原因大部分是无线电设备的技术指标不符合国家标准,使得接收机的敏捷性降低,还会造成无线电信号阻塞。为了防止这类情况的发生,应该控制发射机的带宽,有些发射机由于信号频率不稳其他原因使得发射的频率过宽,这种情况一旦出现,很容易对其他无线电信号造成干扰。因此,加强对无线电设备的管辖措施,使得无线电设备符合国家质量要求,从而控制无线电信号的带宽,这样就防范了邻频干扰。
3、无线电外带干扰。无线电的外带干扰主要分为发信机的杂散辐射干扰与接收机的杂散反应。发信机的杂散辐射干扰指的是信号发射器的杂散值太大,从而使得信号的稳定性降低造成的。对于这种情况,我国采取的措施是加强相关部门的考察从而使得信号发射器的杂散值符合要求。对于接收器来说,接收器在可以接受有用信号的同时,也会接受到其他的干扰信号,这种对于其他无用信号也可以产生相应的反应,就叫做杂散响应,其直接影响途径是信号发射器的杂散辐射超标,或者与信号接收器本身的信号频率范围。以上问题都是有信号的发射器或者接收器的机器本身出现故障造成的,如果想要避免这类故障的产生,除了设备在生产时就要求质量严格把关以外,还要做到设备的定期检查与维修。
总结:我国的民航事业随着我国的经济迅速发展,这极大地方便了人们的日常出行。由此引起的航空无线电技术也发展迅速,但是,飞机在飞行过程中的安全性最为重要,要保证飞机飞行过程中不受到无线电信号的干扰,加强飞机飞行的安全性,就必须对地面上能够造成飞机无线电通讯设备造成干扰的信号的来源进行准确的分析,从而合理的排除或者预防各类干扰事件的产生。
参 考 文 献
2软件设计方案
为方便操作者使用,我们将整个激励画面放在一个界面中,这样就可以省去在界面中不停切换的麻烦。从操作界面中可以很直观的看出该激励单元可以进行五大部分激励,包括:超短波电台激励、组合接收设备激励、测距机激励、应答机激励和高度表激励。其中测距机激励和应答机激励不可能同时进行激励,因此将它们分别放在两个分页中。本次设计选用的操作系统是目前应用最广泛的WindowsXP,开发平台采用的是NI公司开发的虚拟仪器软件开发工具LabWindows/CVI,它是以ANSIC为核心的交互式虚拟仪器开发环境,它将功能强大的C语言与测控技术有机结合,具有灵活的交互式编程方法和丰富的函数库,为开发人员建立检测系统、自动测试环境、数据采集系统、过程监控系统等提供了理想的软件开发环境,是实现虚拟仪器及网络化仪器的快速途径。最下面包括一个控制单元,主要是可以对测试方法进行选择。测试方法主要分为两种:自动测试和手动测试,一般测试时放在自动位,软件可以接收飞行仿真系统FLSIM的动态数据,然后进行转换发送给各激励源进行自动激励,当测试过程中遇见故障时,可以采用手动方式,针对成附件的故障现象进行单点激励,方便故障的查找和排除。
3激励器系统研制取得的效果
3.1操作更简单方便
无线电通信导航激励源大多都是国外产品,显示界面和操作界面都是英文界面,操作过程十分复杂,给对本专业不是很熟悉的新手和英文基础较差的操作者带来极大困难。激励器系统的研制就是用工控机通过GPIB程控方式来控制这些激励源,显示界面和操作界面都转换为中文界面,而且只对需要激励的参数进行设置,操作过程将变得十分简单、方便和直观。同时激励器系统可以通过以太网接收飞行仿真系统的动态数据,可以对无线电通讯导航各成附件进行自动激励。
一、引言
经过技术改造的短波通讯设备,多年来在没有通讯社会依托的北非撒哈拉沙漠石油管道工程施工通讯中被采用。本设备采用了目前应用较多的自适应选频技术、误码差错控制等现代控制技术。实践证明,采用现代短波通讯技术能够提供高质量、高可通率通讯线路,可以说短波通讯比卫星通讯更为可靠。
二、短波通讯的概念与应用
短波通讯是指利用频率为3MHZ―30MHZ(波长为10-100米)的电磁波进行的无线电通讯。短波通讯能实现几千公里甚至上万公里距离的信息传送。因此从20世纪初一直到60年代中期,短波通讯一直是远距离通讯特别是洲际通讯的主要手段。短波通讯可以传送电报、电话、传真、低速数据和语言广播等多种信息。在卫星通讯出现之前,短波在国际通讯、防汛救灾、海难求援以及军事通讯等方面发挥了独特的重要作用。短波通讯也称为高频(HF)无线电通讯,它被广泛应用于政府,军事、外交、气象、石油勘探商业等部门用以传送语言、文字、图象、数据等信息。
三、现有短波通讯的缺点
短波通讯的质量随时都受电离层特性的影响,电离层时高时低经常变动。是一种不稳定的时变媒体。而且具有多种复杂的时变因素,如昼夜、季节的变化,太阳黑子活动等。都会对电离层造成影响。从而导致信号传输质量的不稳定,产生干扰以及数据传输误码等。此外,短波通讯受带宽限制,信道非常拥挤,信道之间的相互干扰十分严重,而且现有短波通讯无法抵御窃听和各种有意干扰。
四、现代短波通讯中的新技术
近年来,为了克服现有短波通讯存在的缺点,现代短波通讯系统采用了许多新的技术,以求在发射功率不大的情况下,使系统性能达到高质量水平。
4.1 时实选频技术
时实选频系统目前有两类:一是自适应频率管理系统,它在短时间内对全频段快速扫描和探测,不断预报各频率可用情况。二是融探测与通讯为一体的频率自适应系统,安采用收发双方可靠呼应技术,线路质量分析(LQA)技术和自动线路建立(ALE)技术,使短波通讯频率随信道条件变化而自适应地变化,确保信道始终在质量最佳信道上进行。自适应选频能充分利用频率资源降低传输损耗,减少多径影响,避开强噪声与电台干扰。提高通讯链路的可靠性。因此,现代短波模拟通讯已普遍采用了自适应时实选频技术。
4.2 自适应技术
自适应技术是指实时或频繁地利用各种探测技术,根据探测结果自动调整设备参数,达到最佳通讯效果。短波自适应通讯的核心是自动选择最佳的工作频率,自动选用无线电信道和自适应数据传输。应用自适应选频、收发、调制解调、编码、均衡以及天线等多种自适应技术。在严重干扰条件下,短波通讯自动改变工作频率、数传速率、调制方式、编码和纠错、编码方式,最大限度地降低误码率。自适应技术克服了多种时变带来的复杂影响,提高了现代短波通讯中数据传输的质量。
4.3 跳频技术
跳频(FH)是指载频按照数字码系统规定的时频图形,使频率相应跳变的一种扩频技术,可以对抗多径干扰,邻近频道干扰,人为瞄准式干扰,可以提高短波通讯的保密性和可靠性,传统的短波慢跳频跳速为10H/S―100H/S。自适应技术与跳频技术结合,实现自适应跳频,能在质量良好的信道上进行跳频,跳频信道驻留时间可随意变动。
现代短波跳频有两种自适应方式:一是频率自适应跳频,它基于对信道参数的探测,并适应信道质量的变化,自动在最佳频率集上进行。二是干扰自适应跳频,它基于对信道中干扰信号参数的估计,采用干扰自适应抑制和自动躲避干扰的跳频。
4.4 差错控制技术