机电系统论文范文

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作者：陆召振 周树艳 陆伟宏 王宁 单位：无锡油泵油嘴研究所

共轨系统通常正常工作电压选择28~30V，即需要满足Ur≧30V。2）最小击穿电压UbUb分为5%和10%两种。对于5%的Ub来说，Ur=0.85Ub；对于10%的Ub来说，Ur=0.81Ub。当电压高于此值后，TVS发生雪崩击穿，此后，TVS两端电压将一直保持在钳位电压Uc。3）最大钳位电压Uc当TVS管承受瞬态高能量冲击击穿后，管子中流过大电流，峰值为IP，端电压由Ur值上升到Uc值就不再上升了，从而实现了保护作用。Uc与Ub之比称为钳位因子，一般在1.2~1.4之间，计算多代入为1.3。其他诸如反向漏电流、结电容等参数也需要考虑电路静态电流以及信号频响等因素进行择优选择。最大允许瞬时功率Pp根据车用电源系统电路抗干扰标准要求须至少大于6000W。防反接保护电路设计防反接保护使用一个普通二极管就可以实现，或者采用其他MOS管防反接电路。普通二极管防反接保护电路优点是电路简单，器件少，但由于受二极管额定功耗的限制，这种防反接不能承受长时间的反接故障。图3为防反接保护二极管在电路中的设计位置，二极管选择时考虑ECU的整体功耗，选择正向导通电流大于正常工作最大电流，同时防反接保护二极管尽量选择低压降快恢复二极管，反向耐压满足电路要求。过电流保护电路ECU电源电路在过载或者负载短路等故障发生时，需要在外部线束中或电源处理电路回路中设计过流保护电路，否则电路将损毁不能正常工作。通常在开关电源设计中采用自恢复熔断丝串联在回路中，或设计电路采样闭环控制电路等。

从以上自恢复熔断丝的原理可以看出，当电路发生过流时，可能存在大量热量的产生，由于ECU通常安装在相对封闭的空间内，热量无法快速消散，因此可能会对ECU其他电路的工作产生影响，再加上自恢复熔断丝存在不好安装及精度不高的问题，因此ECU过流保护电路通常不选用这种方案。图4为一种闭环电流采样控制保护电路，T1用来检测负载电流IL，采样电阻R1产生成比例的电压。电流过载发生时，电容C1充电电压会增加到稳压二极管Z1的导通电压，此时三极管Q1导通，集电极输出信号关闭后续电路的控制级，从而切断电源电路的工作。类似过流保护电路设计时，需要注意变压器的设计选型，由于车用ECU对成本的要求越来越高，此电路设计成本较高，且占用ECU体积大，目前在ECU上采用较少。综上，我们似乎没有非常完美的过流保护电路方案，幸运的是目前世界上一些著名半导体公司都提供带有过流自动保护的电路控制芯片。比如美国国家半导体公司的汽车DC/DC控制芯片，德国英飞凌公司的汽车级LDO电源处理芯片，这些芯片都能提供过流自动保护功能。因此在ECU电源电路设计时，尽量选用类似集成芯片作为电路核心元件，这些芯片通常都经过汽车等级的测试，可以放心采用。共模抑制电路设计ECU电源系统电路通常采用共模扼流圈设计共模抑制电路。共模扼流圈，也叫共模电感（Com-monmodeChoke），是在一个闭合磁环上对称绕制方向相反、匝数相同的线圈。

在电源电路设计时，采用共模扼流圈能够有效地消除共模干扰，提高ECU电磁兼容性能。目前一些著名的无源器件生产厂家均提供ECU专用的电源系统电路共模扼流圈，比如TDK公司的ACM-V系列主要用于ECU电源线设计，TDK公司提供的这种共模扼流圈通过专用磁芯设计而成的方形闭磁路磁芯，在保持原有特性的同时实现了小型化，便于安装。同时具有高阻抗特性，可发挥优异的共模噪声抑制效果，最大电流可高达8A。滤波电路设计共轨系统ECU电源电路的输入是从汽车蓄电池直接引入的。由于汽车上所有电子设备都共用这一个电源，其他电子设备的干扰可能通过电源耦合到ECU。另外，车用蓄电池的电源高频干扰、汽车电机的启动停止以及负载的突然变化均会将干扰带入ECU。在设计电源处理电路时必须设计滤波电路来滤除这些干扰。通常采用∏形滤波电路设计串联在电源处理回路中，主要对差模干扰起到抑制作用，图6为基本的∏形滤波电路。在实际的∏形滤波电路设计时，需要根据ECU实际使用需求进行电感L及电容C1和C2的参数选择，电容C3根据负载功率的大小调整容值及耐压参数。电源系统设计方案总结共轨系统ECU电源系统电路设计时需要综合以上的各种保护电路的设计，同时选择合适的DC/DC控制芯片。控制芯片的PWM调制频率设置需要综合考虑电源处理的效率和EMC性能。常用的ECU电源系统电路设计方案如图7所示。ECU通过点火钥匙开关处理电路，将汽车蓄电池电源输入，然后通过各种保护电路将稳定的电压输入DC/DC处理电路，最后通过汽车专用低压降线性稳压电源（LDO）处理成多路电源分别给ECU各电路模块供电。

在设计电源系统处理电路时，不仅应考虑基本电压处理电路的精度和效率，还应设计不同的保护电路，应对各种可能出现的干扰和故障情况。保护电路的设计需要考虑整个电源系统电路的工作原理，合理的布局保护电路在整个电源系统电路中的位置；各种保护电路的器件选择则需要综合电路原理、成本、安装及厂家品牌等诸多因素进行合理选择。除了本文提到的几种保护电路设计外，或许还有其他应对整车复杂故障情况的电路选择，这就需要在ECU的实际使用过程中进行不断的积累和研究。

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二、电厂电力孤网电力系统设计

2.1　矿热炉电力设计

镍铁冶炼厂对自备电厂的升压变压器没有特别要求。升压变压器的电压等级取决于项目所在地的电厂和冶炼厂的建厂条件和供电半径等因素，需在现场考察及进行相关设计工作后确定。就目前来说，与50MW的发电机组相适应的矿热电炉容量约36MVA，如果电厂与镍铁冶炼厂合建在统一厂区，由于供电半径较小，36MVA左右的矿热炉亦可由电厂10kV电压直配；但从发展情况考虑，为适应矿热电炉的大型化也可按升压到35kV电压等级。矿热电炉在非正常生产状态下对电网造成的冲击大致分为电极在炉内发生短路故障造成的电流突增和发生故障后保护装置动作跳闸甩负荷两种类型。通常在设计时采取恰当选择电炉变压器的阻抗来限制短路电流冲击的幅值，工程上一般要求将短路电流值限制在额定电流的3.5倍以下；而跳闸后的甩负荷冲击的幅值与电炉的运行功率有关，但超过发电机组在冲击发生前稳态发电功率10%是完全可能的。由于电炉在生产运行时出现故障的时间具有随机性，事先无法准确预测，故在自备电厂的设计中考虑应对该冲击的措施。

2.2　电气主接线

本工程建设2×200t/h燃煤锅炉和2×50MW凝汽式汽轮发电机组，发电机孤网运行。　发电机出口电压为10.5kV，发电机设出口电压母线，高压厂用电电源由发电机出口电压母线引接，每台发电机配置一台60MVA35/10.5kV升压变压器将发电机发出的电能经升压后送至电厂35kV变电所。本工程为孤网运行，因此设柴油发电机组作为厂用起动及备用电源并设置高压起动/备用段，柴油发电机选用4台2000kW，出口电压11kV。

锅炉送、引风机、电动给水泵及循环水泵采用高压电机，工频运行。10.5kVI段高压厂用母线带1#发电机出线断路器柜、1#机组高压负荷、10.5kV高压厂用I段与10.5kV备用段联络柜、1#主变低压侧断路器柜。10.5kVII段厂用母线带2#发电机出线断路器柜、2#机组高压负荷、10.5kV厂用II段与10.5kV备用段联络柜、2#主变低压侧断路器柜，10.5kV厂用III段主要为电站公用系统供电母线。在高压厂用电源进线回路及10.5kV分段处加装串联电抗器。

2.3　厂用电系统

高压及低压厂用电源按机炉分为两个工作段、一个公用段及一个备用段，对应的机炉负荷接在对应的母线上：1#炉所用的送、引风机、1#、2#锅炉给水泵、1#循环水泵、1#厂用工作变压器等接在10.5kV厂用I段上；2#炉所用的高压送、引风机、3#锅炉给水泵、2#、3#循环水泵接线、2#厂用工作变压器接在10.5kV厂用II段上；公用负荷由公用变压器引接，电源引自10.5kV公用母线。

三、电厂电力孤网运行方案论证

3.1　正常运行时

正常生产时，两台机组同时运行，机组出力均为70％，可满足全厂100%用电负荷。当1台机组检修或甩负荷时，另外一台机组出力在100%，可满足全厂70％左右的用电负荷。正常运行时，机组负荷控制转变为频率控制，要求调速系统具有符合要求的静态特性、良好的稳定性和动态响应特性，以保证在用户负荷变化的情况下自动保持电网频率的稳定。

3.2　电厂启动

由于孤网运行，投运前由1＃机组发电利用黑启动柴油发电机组，启动辅机后投入运行，对外供电。1＃机组运行后带动全厂70%的负荷运转，并启动2#机组的辅机运行，进而启动2＃机组发电，直至两台机组同时运行，满足按全厂100%的自供电率，逐步进行电厂和冶炼厂的生产，实现全厂电力负荷平衡。

3.3　发电机甩负荷或非计划跳机时

当机组发电机甩负荷或非计划跳机时，全厂用电出现短时供电不足，此时电厂供电量仅满足全厂约70％的负荷。为了不致将系统电压拉低，造成系统崩溃，应在中央配电站设置低周减载保护，根据工艺要求，对部分负荷进行切除，减少用电量，同时减产运行，保障安全生产。若工艺需要，部分负荷无法切除，同时又无法满足剩余发电机稳定运行，则根据需要在相应的系统侧设置柴油发电机组，以确保分系统的安全稳定运行。

3.4　当用电负荷出现较大波动时

当系统负荷瞬时出现大负荷停机时，电力网络电压上升。若全厂40％以上负荷停机，则直接解列一台发电机组，用剩下的另外一台机组带全厂负荷。

若全厂40％以内大负荷停机，则汽机保护装置瞬时动作，可维持系统频率在50±5Hz以内，系统仍满足稳定运行条件。

若全厂小负荷波动，则可通过DEH的精确调整，以保证系统的稳定运行。

若全厂40％以上大负荷启动，则需要经过调度提前进行通知，调整锅炉及汽机的运行参数。

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统计政务是政府行政管理的一个组成内容，它包括统计工作人员的资格认定、统计调查单位登记备案、部门统计调查项目和涉外统计调查项目的审批备案等，统计政务电子化是电子政务的一个组成部分。根据这些统计政务项目的性质，“十五”期间，应把统计调查单位登记备案、部门统计调查项目和涉外统计调查项目的审批备案等政府统计机构审批备案事项纳入电子政务的范围。在实现形式上，统计调查单位登记备案可以纳入一个地区电子政务总流程，而部门统计调查项目和涉外统计调查项目的审批备案可以通过网络报批。统计调查单位登记纳入一个地区电子政务总流程将是统计政务迈出的重要一步。

电子政务就是在现代网络环境下，运用计算机通信技术，构建一个政府办公平台，使用户只要持有一台电脑，即可在任何方便的时间和方便的地点获得政府的信息和服务。这种减少环节、提高实效、方便用户的政府对社会办公系统是对传统办公模式的根本变革。本文将以电子政务中的一项重要内容棗政府各部门对企、事业单位和个体生产经营者办理各类行政审批事项实现网络化为切入点，对电子政务谈谈己见。

企业办理一项政府审批事项曾经历了多点多次式（即企业要多次光顾多个衙门，才可获取多种批准证书）到多次一点式（即企业要多次光顾一个大厅可以获取多种批准证书）。而未来网络登记和审批模式则达到一次一点式（即政府各部门的登记审批以及备案手续均在网上进行，只需一次光顾一个大厅即可获取所有审批证件）。网络登记和审批模式至少可以实现四个方面的目标：一是规范政府行为，促使政府各部门依法行政。网上审批和登记内容必须是具有法律依据或政府批准的行政审批事项，除此之外企业将不予办理报批；二是有利于增加政府行政透明度，做到政务公开，利于社会公众对政府的有效监督，促进政府部门的勤政廉政建设；三是减少企业申报程序中的重复工作量，避免技术性差错；四是可以实现政府各部门之间的信息资源共享。总之，这种政务办公模式将促进政府由单一管理型向服务管理型转变，促进政府真正成为廉洁高效的政府；同时也促使企业和生产经营者通过依法办理登记报批，对政府依法履行义务，依法经营纳税。

实现登记审批网络化要具备五个前提条件：一是政府要确定一个部门，赋予其网络办公总策划、总协调的职能，促使政府各职能部门消除部门利益，形成政府办公“一盘棋”的格局；二是要有电子政务的统一标准，例如：统一的企业（单位）编码（即企业（单位）身份号）、统一的登记注册类型、统一的国民经济行业分类标准等等，避免用户在使用公共信息中由于标准不统一而造成的混乱；三是要有一个科学的、可以实现政府各部门服务管理职能程序的、方便企业操作的电子政务办公流程，例如北京西城区政府“一站式”服务大厅的新办企业审批项目流程是这样的：企业名称预先登记领取工商注册登记表办理前置审批开据房产证、入资、验资企业审批、发法人执照或营业执照刻章审批开设银行帐户办理机构代码登记办理国税登记办理地税登记办理统计登记办理社会保险登记办理户外广告审批办理旅店业审定价办理商委粮食审批办理科技企业认证当地工商所备案。（随着政府职能的转变，以上部分政府审批登记项目可以逐步移交给行业协会，发挥中介组织规范企业市场行为的作用。）科学的运行流程一环扣一环相互联系相互制约，相同信息只取一次，避免重复和差错。四是建立完善的网络安全系统。网络安全一直是困扰电子政务的难点问题之一，包括建立网络防毒、安全认证、信息资源分级分层使用的安全体系，这些在技术上都应得到解决。五是要统一电子操作系统，要编制一个科学统一的流程软件。而以上五个方面都是建立在政府是一个有机的工作整体的基础上，其工作出发点统一在服务基层，依法行政上。统计登记是政府统计部门依法行政的一项主要内容，是政府统计掌握调查对象，建立统计渠道的重要途径，随着政府登记审批电子系统的建立，统计登记网络化将得以实现。目前，中关村海淀园区管委会正在作“一网式”办公的尝试，但受其职能限制，服务对象仅限于入区企业。政府网络登记和审批模式应尽快在地、市级政府推开。目前的难点不是业务、技术问题，而是统一认识，组织协调问题，因此政府决策者应在此点上有所创新和突破。

二、统计工作流程电子化

统计工作流程电子化是统计系统内部实现的，它是指统计信息产品生产的全过程的电子化，即统计基础数据的采集统计数据的加工处理统计数据质量控制统计初级产品的开发统计信息产品的统计信息资源管理等统计工作的全过程。实现从“九五”时期的人工作业或部分电子化向“十五”的全过程电子化跨越。

统计数据采集实现由以统计报表、软磁盘为主转变为以网络传输为主。加强各级政府统计部门和基层企业的计算机网络化水平，加强统计信息网络安全建设，在“十五”时期，国家、省（直辖市）和地（市）级政府统计局之间、限额以上统计调查企业（单位）与各级政府统计局之间应具备网络快速传递的硬件和设施水平；实现政府统计局对企业、上级政府统计部门与下一级政府统计部门之间统计制度、统计培训、电子程序的网络传递；实现基层企业（单位）统计数据信息的网上直报。最大限度地减少统计报送环节，解决基层统计人员力量不足的矛盾。

统计数据处理应用程序由专业各自开发转变为集中统一研制。统一数据处理操作平台、应用软件、文件格式；统一实行统计“一套表”制度，统一单位属性标识代码、统计指标代码；统一数据处理和审核程序；实现准确、高效、方便的数据处理模式。

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以太阳能、风能、水能为代表的非化石能源的发电量比重进一步提高，就我国目前而言，一方面水电、核电、风电、太阳能电等发电装机同比增长速度快，同比达到5%、14%、36%、143%，另一方火电的装机总量进一步滑落。

1.2电力技术水平和效率提高快

电力技术水平和效率的提高主要表现在特高压的输电能力不断增强，如新增1000kv交流输电线路一千多米。此外，电力系统积极采用超临界机组，不断推广大型空冷、循环流化床等先进技术手段，在技术进步和强化管理的作用下，火电又有较大的下降。

2电力系统节能存在的问题

现阶段，虽然电力系统的节能减排效果取得了良好的成绩，但是有些问题依然未得到根本解决，随着经济的不断发展，逐渐暴露出来。

2.1脱硫设备质量及运行管理水平不高

现阶段，国家对火电厂的烟气脱硫要求日趋严格，脱硫设备的建设任务更加重要和繁重。由于恶性竞争导致脱硫设备在设计和建设上都存在缺陷，严重影响了脱硫设备长期、稳定、安全的运行。另一方面，脱硫设备的设计未考虑到实际情况，设计量过小，导致脱硫设备投运后无法满足火电厂的要求。此外，高昂的修复费用也给电力企业带来了压力。

2.2火电节能减排的经济激励机制不完善

就当前而言，我国的大多数电力企业都是出于对国家政策法律法规的规定而进行的节能减排措施，在思想上仍然出于要我节能的阶段。这样的节能减排效果有限，且需要政府部门长期地监管。因此，需要研究建立健全可行的经济激励长效机制，政府利用市场的调节作用，通过给节能减排的电力企业施行减免税收、增加补贴等方式，确保电力企业节能的自发性和积极性。

2.3电煤质量下降影响节能减排效果

由于目前电煤的质量不高，存在着发热量下降、电煤的灰份与硫份的含量急剧上升，导致对发电机组正常出力影响大，严重磨损了发电设备，增加了火电厂的用电消耗，降低发电效率。此外，由于硫份的增加造成脱硫设备超负荷的运转，脱硫效率取法达到要求。

3电力系统节能技术措施

电力系统由发电厂、电网及用户三个部分组成，其承担着电能生产和消费的职责。在电力系统中，每一个部分都存在巨大的能量消耗。故而如何合理的选择电力系统的运行方案，实现每一部分上的能量节约，是完成电力系统节能减排的重要保证。

3.1发电厂的技术节能

现阶段，我国的发电厂主要是以火电为主，火电每年消耗的煤炭量数字惊人。因此在火电的节能上有着巨大的发展空间。首先，要定期对火电机组进行检测维护，保证发电机组运行的安全性和可靠性；优化发电机组的运行方式，提高其的经济运行。其次，对发电中产生的废弃排放物，要实现合理地处理和再生利用，对燃料的购买和使用进行科学的调整。最后，大力发展新型清洁可再生能源的利用，如太阳能发电、水力发电、核能发电等，进一步减少煤炭等常规能源的消耗，降低废弃物的排放。

3.2输电网络的技术节能

输电网络的节能主要从电网的总体结构、变压器的选择、电力线路技术的运用三个方面进行。首先，要合理设计规划输电网络，保证输电网络建设的质量，在建设时尽量采用环形或多路供电，以减少输电网络的电压等级，从而电网的运行成本，此外还要及时调整负载量，减少不必要的空载损耗。其次，在变压器的选择中，要通过科学的计算，依据实际的用电情况合理选择变压器的大小，加强用户无功补偿设备的配置；另外定期检查维修变压器，减少不惜要的能量消耗。最后，要加大新型材料和新技术的运用，减少输电线路的线损；运用先进的计算机技术，加强对电力系统的监控，提高用电利用水平。

3.3用户终端的技术节能

首先，在室内的用电供暖中，用户可以安装热量分配仪和温度调节阀，自行控制电能供给，从而达到舒适和节能的目的。其次，采用高效的照明系统，提高用电效率和照明效果，大力推广节能电器的使用，降低电器的能量消耗。其次，供电企业要采用节电控制器，有效控制电网的削峰填谷、改善电网运行方式。

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2电力电子技术的应用

2.1电力电子技术在电力系统中的应用

交流技术的典型应用以现在新型三相Z源逆变器为代表。三相Z源逆变器被广泛的应用于风能发电，通过对电能的控制和调节，改善了风能系统运行的性能。而起主要的交流电路控制方式则分为两类：1）不可控整流后接Z源逆变器控制方式传统的不可控的整流逆变器控制方式主要包括两种，一种是以电压源型逆变器为主的控制方式，该控制方式在在风流发电中没有考虑到风力比较小的时候，其整流后的电压往往较小。面对这种情况，往往通过加强调制的深度来减小逆变部分的运行功率；另外一种是以直流侧电压稳定的逆变器为主要控制方式，但是该控制方式的缺点在于不能双向控制，而只能进行简单的升压，同时在操纵中，受到死区时间的影响，导致控制受到限制。与传统的逆变器控制技术相比，新型的风力发电中，在Z源逆变器增加的基础上增加了一个Z源网络，从而允许上下桥臂能够同时道统，以此更好的防止因器件损坏而导致直通状态改变的事故发生，从而更好的使得电路具备升降功能。具体的拓扑分析图如图1所示。通过计算可以得出Z源网络输出的直流母线电压为：V’PN=2VC-VDC=1/(1-2d0)*VDC=BVDC(1)通过计算可以得出逆变器在交流侧所输出电压的峰值：B‘VAC=M*1/2*VPN=M*1/2*VDC(2)通过上述的公式，我们可以得出，可以通过对公式中的升压因子B和调制比M的调节，从而达到自动调节电压的目的。因此，通过三相逆变器的调节作用，可以在风速比较小的时候，调节占空比，灵活进行升降压，从而达到电力中的并网要求，高效的捕获风能。2）Z源矩阵变换器控制方式传统的矩阵变换器的作用是实现能量的双向的流动，但是其最大的缺点在于其矩阵变换器的电压传输比不高，从而导致可靠性降低。因此，在控制方式中加入Z源网络，以此可很好的而解决上述的问题。具体如图2和图3所示。通过对电路进行拓扑分析，可得到图3的拓扑结构。而要实现交-交变化，只需要对电路中的9个开关进行控制即可实现电压的自动升降，从而最大限度的提高利用风能的效率。

2.2电力电子技术在交通运输中的应用

电力电子技术在电气化的铁道中以DC/DC变换技术为代表，该变换技术被广泛的应用在了地铁、电动车中的无级变速等领域。如现代汽车中，随着汽车中的用电的不同，其设备的种类也就不同，对电源的型号的要求也就不同。而这些电源都是采用的是由蓄电池所提供的+12VDC或+24VDC的直流电压，在经过DC-DC变换器转变成+220VDC或+240VDC，后再经过DC-AC变换器转变成工频交流电源或者是变频调压电源。如采用推挽逆变-高频变压器-全桥整流方案，设计了24VDC输入-220VDC输出、额定输出功率600W的车载高频推挽DC-DC变换器。该方案中最重要的是采用AP法设计推变变压器。查看经过简化后的变压器主电路图，在输入24V的直流电源之后，经过大电容的滤波作用后，被接到了推挽变压器的原边的中间抽头部位。而变压器的另外的两个抽头则分别接全控型号的电力电子器件IGBT，并在这中间加入RC吸收电路，从而构成了推挽逆变电路。变压器的输出端在经过全桥整流之后，大电容的滤波便得到了220伏的直流电压，并通过分值得到电压的反馈信号为UOUT.而该主电路，主要是以CA3524芯片为核心，从而构成了整个控制电路。通过对图中的6和7中的管脚间的电阻、电容的大小来调节开关的频率。在12、13的管脚出输出PWM的脉冲信号，从而驱动电路，分别对两全控型开关进行交替控制。反馈信号经1管脚，通过P2对2管脚参考，并和9中的COM端、CA3524构成调节器，从而通过调节占空比，以此达到稳定电压的目的。

3电力电子技术未来的发展趋势

随着科技的发展，材料的创新，未来电力电子技术的应艳红将凸显出高频化（20kHz以上）、硬件结构集成模块化（单片集成模块、混合集成模块）、软件控制数字化和产品性能绿色化（无电磁干扰和对电网无污染）四大发展方向。

3.1电力电子器件的未来发展

电力电子器件的发展在未来的几年中将凸显出集成化、标准模块化、高频化以及智能化的特点。这主要因为以下四个原因：第一，随着我国与世界的不断融合，特别是和发到国家的不断融合，同时在技术应用发展中，对电子器件的性能和指标的要求也越来越严。具体的说未来的电子器件将需要更大的散热能力、更高的工作的温度、更大的电流密度等，而对于航空和航天方面的来讲，还注重更好的抗辐射和抗振动能力，特别是在军事中的装甲车、坦克、火箭等。第二，在未来的几年发展中，管以硅为半导体材料的双极功率器件和场控功率器件的研发也趋于成熟，同时各种不同的结构和新的生产工艺的加入，仍可有效的提升其性能，各种不同型号的期间仍然具有市场竞争力。第三，随着信息化等方面的提高，智能化的研发和应用也在不断地成果。在美国、以色列等国家已经相继制造出了结构更简单，功能更强大的IPM智能化功率模块，有效的提高了运行的效率。

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【Keywords】AudiovisualE-mail;Structureofsystem;WindowsMediaServer；ASF.中国

【Abstract】TheaudiovisualE-mailsystemistheinnovationwhichaimsattraditionalE-mailsystem,thearticledescribessystemtoconceiveoutlineandresolvesinstructureofasystemandsystemdesignofcardinaltechniqueproblem.Amodelofthemailclient,amodelofthemediumdocumentreceives,andsoonmainprogrammoduleprincipleofwork,modularstructure,functiondetailedintroduction.Endmadesummaryandoutlooktothesystemdevelopment.

1概述

电子邮件作为Internet网信息交流方式为人们广泛采用，随信息技术的发展人们对视听媒体信息交流有了更多的要求。目前，以电子邮件发送视、听媒体信息采用2种方式实现：1.视、听媒体以附件发送；2.视、听媒体信息存放地址的超链接，通过超链接可以下载或点播观看。以上方式不足的是：需求收发方邮箱都有大的附件空间；媒体信息私密性弱；邮件系统视、邮件系统视、听功能集成度弱。

我们设计的视、听邮件系统，实现了视听收发功能的集成。克服了目前电子邮件系统发送视、听媒体信息的不足。系统的基本工作模式是：在客户端完成采集、编码、加密媒体信息，通过网络上传媒体信息到邮件服务器和流媒体服务器。在邮件接收客户端，通过帐号、口令到邮件服务器和流媒体服务器接收邮件，邮件中如有媒体信息的话直接点击就可以通过流媒体服务器直接传输并在接收客户端播放。该系统是我们提出的一种具有特定功能的邮件系统，系统已经设计实现，并已通过项目专家组的验收。

2系统设计

2.1系统功能

系统建立在流媒体技术基础上，具有在线观看音、视频信件的电子邮件系统，包括：客户端、邮件服务器与媒体服务器三部分组成。邮件客户端完成邮件编辑、音视频数据采集、音视频数据压缩/加密，上传至媒体服务器；媒体服务器存储媒体数据并返回媒体访问信息，发信端接收并处理媒体访问信息，然后将信送至邮件服务器。

接收邮件客户端，登入邮件服务器后收到发来的邮件，邮件的媒体内容保存在媒体服务器上。邮件客户端收到的仅仅是媒体内容在媒体服务器上的存储信息，通过点播连接客户端与服务器，内容以ASF（AdvancedStreamingFormat(ASF)/高级流格式）流从服务器传到客户端实时播放。系统工作原理如图1所示。

2.2系统结构

系统由三部分构成：邮件客户端、流媒体服务器、邮件服务器，如图2所示。

2.2.1邮件客户端模块

由10个子模块组成，如图3所示。

2.2.2流媒体服务器模块

由文件接收模块、WindowsMediaServer组件、多媒体数据库组成。文件接收模块运行在流媒体服务器上，实现文件的接收功能。主要用于接收来自客户端软件上传的文件。并把接收到的文件放置在流媒体服务器上，供流媒体服务处理。

文件接收模块框图，如图4所示：

2.3系统实现

2.3.1开发环境与运行平台

邮件客户端运行在Windows2000或以上操作系统平台，流媒体服务器、邮件服务器模块运行在WindowsServer2000操作系统平台。开发环境有WindowsMedia9、WinMail4.2、Delphi7.0开发平台。

2.3.2系统运行界面

1.邮件客户端界面：

中国-2.视频采集界面：

3系统设计技术问题

3.1媒体文件接收模块

WindowsMedia服务器能够用.asf、.wma、.MP3和.wav格式向邮件客户端提供多媒体内容。ASF是建议的流格式，若选择传送流式化.wav或.MP3格式文件，服务器性能会受影响。ASF是一种支持在各类网络和协议下进行数据传递的公开标准。ASF是一种数据格式，适于通过网络发送多媒体流，也同样适于在本地播放。中国

文件接收模块运行在流媒体服务器上，实现媒体文件的接收、媒体文件数据标记、媒体文件的传输与管理功能。媒体文件接收模块框图，如图4所示，与WindowsMedia服务器同时启动，监听服务端口：5555，程序源代码略。

3.2媒体信息的编码/解码

在邮件客户端媒体信息的采集、上传与接受播放是系统设计中必须认真考虑和解决的问题，与系统结构密切相关。流媒体的使用，客户端经过网络接收媒体内容并通过客户端媒体解码功能，实时播放媒体内容。流媒体大大减少了客户端上的等待时间和存储需求。

WindowsMediaTools/WindowsMedia工具，是一套用来为WindowsMedia服务创建ASF内容的工具。这些工具包含WindowsMedia编码器、WindowsMediaAuthor和WindowsMediaASF索引程序；转换实用工具VidToASF和WavToASF；以及文件工具ASFCheck和ASFChop。

邮件客户端模块通过控件直接调用WindowsMedia编码器采集、编码完成媒体信息的采集编码，也可通过编码器完成媒体文件格式的转换。对媒体信息编码为ASF流，它可按任何基础网络传输协议传输。ASF流通过多播或单播从WindowsMedia服务器流向客户端。

对ASF流媒体文件测试，视频（分辨度：800×600；比特率：42kbps；帧/秒：8），音频(比特率:32kbps)，编码与分辨度和时间成正比，测试结果如图7所示。

4结束语

视听电子邮件系统作为对传统邮件的创新，通过设计、实验，探索出系统构造的可行性方案，在此基础上完成了系统的设计实现。我们主要设计、编码完成了邮件客户端模块；媒体文件接收模块等程序模块。系统通过测试、运行达到了功能要求，并通过了项目演示和验收。

随计算机媒体技术的发展，对今后工作有如下展望：（1）使系统功能完善，能够满足应用需求；（2）在视听电子邮件系统开发基础上，开发出更多符合社会需求的视听系统。

参考文献：

[1]WindowsMedia服务帮助文件[Z]

[2]MediaFoundationProgrammingGuide,MicrosoftMediaFoundationSDK[Z]

[3]张海藩.软件工程导论[M].4版北京清华大学出版社,2003.

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硬件系统是该控制系统中的一个重要组成部分，且其也能够对整个控制系统的运行过程产生直接性的影响。因此，技术人员在对该控制系统的硬件系统进行构建的过程当中，就必须要严格依照国家的有关规定去进行。另外，为了提高硬件系统的运行效率，技术人员还必须要充分考虑到以下三个方面：（1）估算硬件的内存时要保证估计值的科学性与可靠性由于技术人员对硬件内存容量的需求会随着各种原因而不断改变，比如：技术人员自身的编程水平、技术人员对内存进行利用的效率以及模拟量的点数等。因此，技术人员在对硬件内存的容量进行估算时，就要站在整个系统的角度上，对系统的方方面面都进行一番全面的考量，然后再依据内存计算公式，对当前系统所需的硬件内存进行合理的估算，以确保估算值的科学性与可靠性。式中：C代表的是硬件内存的估算值；P1和P2分别代表的是开关量输入/输出时的点数；M代表模拟量的点数。（2）响应时间的计算要符合规范一般来说，因可编程控制器具有一种特殊的运行方式，所以它不会在连续很长的一段时间之内，都接受某种小于其自身运行周期的输入信号。另外，由于响应时间的计算公式为：式中：T代表的是响应时间；T输入滤波代表的是滤波输入的时间；T输出滤波代表的是滤波输出的时间；T运行周期代表的是可编程控制器的运行周期。因此，结合上述两个方面，并在对可编程控制器进行一番仔细的考量之后，得出最适用于该控制系统的可编程控制器的型号为：西门子系列的CPU226，该型号的可编程控制器的组成结构包括：电源、CPU以及输入/输出点。电源：为整个可编程控制器提供可安全、稳定的电力；CPU：执行控制系统发出的要求，并对控制系统中的所有数据信息进行有效的储存；输入/输出点：输入点可以从系统中的各种设备中采集可用信号，而输出点则负责对系统中的电机或者是其他设备进行有效的控制。（3）输入/输出点数的估算要符合系统要求输入/输出点数的估算值，对于整个控制系统来说，是非常重要的。其次，技术人员也可以通过输入/输出点数的估算值，来选择最有利于该控制系统的可编程控制器。所以，技术人员就必须要对输入/输出点数进行合理并符合规范的估算，并在获取到估算值之后，按照估算值的大小，选择一种适用于当前控制系统的可编程控制器。这样一来，也就可以在很大程度上提高可编程控制器的运行效率。依据估算值选择可编程控制器时，要预留出15%左右的输入/输出点数。结合钻探设备的应用特性来看，输入/输出点数的估算数据如表1所示。

1.2数据通信系统

该控制系统中的“数据通信”指的是：数据在同级或不同级之间实现传输或者是接收的一个过程，而该控制系统中的数据通信，也主要是依靠可编程控制器和上位计算机来实现的。其中，可编程控制器和上位计算机进行数据通信时所使用的端口号是RS485和RS232，且它们进行数据交互的模式是字符串模式。另外，它们实现数据交互的原理是：由可编程控制器把控制系统中的所有数据信息以及运行状态传输到上位计算机中，上位计算机一旦接收到这些数据信息和运行状态之时，就会立即对它们进行合理并有效的分析和处理。

1.3软件系统

搭建该控制系统软件系统的依据是控制系统流程图以及控制系统功能预设图；采用的编程软件V3.1STEPMicro/WIN；编程平台为计算机平台；辅助技术为计算机技术与通信技术。另外，技术人员在为该控制系统搭建软件系统的前一阶段，还应当对带式传送机的实际运行情况进行更深入的了解，然后再依据了解到的情况，对该控制系统的各个控制进程进行合理的设计。其中，该控制系统中所必备的控制进程包括以下几个：（1）把定时器作为控制系统软启动以及软停车操作的主要控制器，让操作人员通过对定时器进行时间预设的操作，使控制系统依照预定的速度规则，自动的实现软启动和软停车过程。（2）如果有停车要求时，控制系统可自动进行顺序断电操作。若遇突况导致的停车，控制系统也可直接切断系统中的所有电源，保证系统不会因此受到任何影响。其中，顺序断电需要借助定时器，其实现原理是：依据操作人员预先设置好的时间，进行断电操作。（3）利用“系统自检”功能，对整个控制系统的运行状态进行实时的监测与控制。倘若在监测与控制的过程当中，发现了系统中存在着的错误，那么该功能就会自动触发系统警报器，提示操作人员系统出现了问题。如果，控制系统中不存在任何错误，那么该功能就会执行下一个任务，从而让其继续对系统的运行状态进行检测与控制。（4）把定时器合理的运用到软件系统中，可以让可编程控制器在定时器的作用之下，实现自动起动或者是停止的操作。其具体表现在：当达到操作人员对定时器预置的时间之时，控制系统中的电机会在可编程控制器的作用下，开始实现运行，并在预置的某一时间段之内，达到相应的预置转速。另外，可编程控制器也可以依据其自身的输出频率，对控制系统中调速电机的运行速度进行合理的控制。

2机械电子式软启动装置控制系统研发的作用

机械电子式软启动装置控制系统的研发，不仅可以提高系统中负载的运行效率，还可以让整个控制系统实现无极调速的这一运行过程。由此可见，机械电子式软启动装置控制系统的研发，对我国各行各业来说，都有着一定的实质性应用价值。现对机械电子式软启动装置控制系统研发的作用进行简单的分析，并将其概括为以下几点：（1）有利于提高施工钻进的生产效率；（2）有利于企业对现场施工进行实施监测与控制，以防止错误操作给整个生产线造成的影响；（3）有利于降低钻井过程的生产成本；（4）有利于促进我国钻探行业的进一步发展；（5）有利于我国机械电子式软启动装置控制系统的创新；（6）有利于提升我国钻井施工行业的整体水平。

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1光纤技术发展的特点

1.1网络的发展对光纤提出新的要求

下一代网络（NGN）引发了许多的观点和争论。有的专家预言，不管下一代网络如何发展，一定将要达到三个世界，即服务层面上的IP世界、传送层面上的光的世界和接入层面上的无线世界。下一代传送网要求更高的速率、更大的容量，这非光纤网莫属，但高速骨干传输的发展也对光纤提出了新的要求。

（1）扩大单一波长的传输容量

目前，单一波长的传输容量已达到40Gbit/s，并已开始进行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上传输对光纤的PMD将提出一定的要求，2002年的ITU-TSG15会议上，美国已提出对40Gbit/s系统引入一个新的光纤类别（G.655.C）的提议，并建议对其PMD传输中的一些问题进行深入探讨，也许不久的将来就会出现一种专门的40Gbit/s光纤类型。

（2）实现超长距离传输

无中继传输是骨干传输网的理想，目前有的公司已能够采用色散齐理技术，实现2000～5000km的无电中继传输。有的公司正进一步改善光纤指标，采用拉曼光放大技术，可以更大地延长光传输的距离。

（3）适应DWDM技术的运用

目前32×2.5Gbit/sDWDM系统已经运用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系统已在开发并取得很好的进展。DWDM系统的大量使用，对光纤的非线性指标提出了更高的要求。ITU-T对光纤的非线性属性及测试方法的标准（G.650.2）最近也已完成，当光纤的非线性测试指标明确之后，对光纤的有效面积将会提出相应指标，特别是对G.655光纤的非线性特性会有进一步改善的要求。

1.2光纤标准的细分促进了光纤的准确应用

2000年世界电信标准大会批准将原G.652光纤重新分为G.652.A、G.652.8和G.652.C3类光纤；将G.655光纤重新分为G.655.A和G.655.B两类光纤。这种光纤标准的细分促进了光纤的准确使用，细化标准的同时也提高了一些光纤的指标要求（如有些光纤几何参数的容差变小），明确了对不同的网络层次和不同的传输系统中使用的光纤的不同指标要求（如PMD值的规定），并提出了一些新的指标概念（如“色散纵向均匀性”等），对合理使用光纤取得了很好的作用。所有这些建议的修改、子建议的出现及新子建议的起草，都意味着光纤分类及指标、测试方法有某些改进，或有重要的提升；都标志着要求光纤质量的提高或运用方向上的调整，是值得注意的光纤技术新动向。

1.3新型光纤在不断出现

为了适应市场的需要，光纤的技术指标在不断改进，各种新型光纤在不断涌现，同时各大公司正加紧开发新品种。

（1）用于长途通信的新型大容量长距离光纤

主要是一些大有效面积、低色散维护的新型G.655光纤，其PMD值极低，可以使现有传输系统的容量方便地升级至10～40Gbit/s，并便于在光纤上采用分布式拉曼效应放大，使光信号的传输距离大大延长。如康宁公司推出的PureModePM系列新型光纤利用了偏振传输和复合包层，用于10Gbit/s以上的DWDM系统中，据称很适合于拉曼放大器的开发与应用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纤，据介绍已有传输100km长度以上单信道40Gbit／s、总容量10.2Tbit／s的记录。还有一些公司开发负色散大有效面积的光纤，提高了非线性指标的要求，并简化了色散补偿的方案，在长距离无再生的传输中表现出很好的性能，在海底光缆的长距离通信中效果也很好。

（2）用于城域网通信的新型低水峰光纤

城域网设计中需要考虑简化设备和降低成本，还需要考虑非波分复用技术（CWDM）应用的可能性。低水峰光纤在1360～1460nm的延伸波段使带宽被大大扩展，使CWDM系统被极大地优化，增大了传输信道、增长了传输距离。一些城域网的设计可能不仅要求光纤的水峰低，还要求光纤具有负色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以组合运用这种负色散光纤与G.652光纤或G.655标准光纤，利用它来做色散补偿，从而避免复杂的色散补偿设计，节约成本。如果将来在城域网光纤中采用拉曼放大技术，这种网络也将具有明显的优势。但是毕竟城域网的规范还不是很成熟，所以城域网光纤的规格将会随着城域网模式的变化而不断变化。

（3）用于局域网的新型多模光纤

由于局域网和用户驻地网的高速发展，大量的综合布线系统也采用了多模光纤来代替数字电缆，因此多模光纤的市场份额会逐渐加大。之所以选用多模光纤，是因为局域网传输距离较短，虽然多模光纤比单模光纤价格贵50％～100％，但是它所配套的光器件可选用发光二极管，价格则比激光管便宜很多，而且多模光纤有较大的芯径与数值孔径，容易连接与耦合，相应的连接器、耦合器等元器件价格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纤标准，但由于局域网发展的需要，它仍然得到了广泛使用。而ITU-T推荐的G.651光纤，即50/125μm的标准型多模光纤，其芯径较小、耦合与连接相应困难一些，虽然在部分欧洲国家和日本有一些应用，但在北美及欧洲大多数国家很少采用。针对这些问题，目前有的公司已进行了改进，研制出新型的5O/125μm光纤渐变型（G1）光纤，区别于传统的50/125μm光纤纤芯的梯度折射率分布，它将带宽的正态分布进行了调整，以配合850nm和1300nm两个窗口的运用，这种改进可能会为50/125pm光纤在局域网运用找到新的市场。

（4）前途未卜的空芯光纤

据报道，美国一些公司及大学研究所正在开发一种新的空芯光纤，即光是在光纤的空气够传输。从理论上讲，这种光纤没有纤芯，减小了衰耗，增长了通信距离，防止了色散导致的干扰现象，可以支持更多的波段，并且它允许较强的光功率注入，预计其通信能力可达到目前光纤的100倍。欧洲和日本的一些业界人士也十分关注这一技术的发展，越来越多的研究证明空芯光纤似有可能。如果真能实用，就能解决现有光纤系统长距离传输的问题，并大大降低光通信的成本。但是，这种光纤使用起来还会遇到许多棘手的问题，比如光纤的稳定性、侧压性能及弯曲损耗的增大等。因此，对于这种光纤的现场使用还需做进一步的探讨。

2光缆技术的发展特点

2.1光网络的发展使得光缆的新结构不断涌现

光缆的结构总是随着光网络的发展、使用环境的要求而发展的。新一代的全光网络要求光缆提供更宽的带宽、容纳更多的波长、传送更高的速率、便于安装维护、使用寿命更长等。近年来，光缆结构的发展可归纳为以下一些特点。

1）光缆结构根据使用的网络环境有了明确的光纤类型的选择，如干线网光纤、城域网光纤、接入网光纤、局域网光纤等，这决定了大范围内光缆光纤传输特性的要求，具体运用的条件还有可依据的细分的标准及指标；

2）光缆结构除考虑光缆使用环境条件以外，越来越多的与其施工方法、维护方法有关，必须统一考虑，配套设计；

3）光缆新材料的出现，促进了光缆结构的改进，如干式阻水料、纳米材料、阻燃材料等的采用，使光缆性能有明显改进。

不同的场合和不同的要求造成了光缆的多结构的发展趋势，新的光缆结构以及在现有结构上不断改进的各种结构也在不断涌现，出现了如下一些类型。

·“干缆芯”式光缆：所谓“干缆芯”即区别于常用的填充管型的光缆缆芯。这种缆的阻水功能主要靠阻水带、阻水纱和涂层组合来完成，其防水性能、渗水性能都与传统的光缆相同，但它具有生产、运输、施工和维护上的一些优点。首先是方便，因为阻水材料不含粘性脂类，操作使用比较方便安全；其次，干式光缆重量轻、易接续、易搬运，设备投资小、成本低，生产使用中也显得干净卫生，在长期使用中还可减少缆芯中各种元件之间的相对移动。特别是在接入网室内缆和用户缆中，好处更加明显。

·生态光缆：一些公司从环境保护及阻燃性能的要求出发，开发了生态光缆，应用于室内、楼房及家庭。现有光缆中使用的一些材料已不符合环保的要求，如PVC燃烧时会放出有毒性气体，光缆稳定剂中有时含铅，都是对人体及环境有害的。2001年ITU-T已通过了一项L45建议——“使电信网外部设备对环境的影响最小化”建议，通过对光缆、电缆光器件及电杆等基于寿命周期怦估（LifeCycleAnalysis，LCA）的方法来确定产品对环境的影响。由于环境因素正日益受到重视，对通信外部设备，特别是光缆产品规定这样的指标已提到日程上来，如果不在材料和工艺上下功夫就难以达到环保的要求。因此已有不少公司针对此类问题开发了一些新材料，如对室内用缆，开发了含有阻燃添加剂的聚酞胺化合物，以及无卤性阻燃塑料等。

·海底光缆：海底光缆近年来有根快的发展，它要求长距离、低衰减的传输，而且要适应海底的环境，对抗水压、抗气损、抗拉伸、抗冲击的要求都特别严格。

·浅水光缆（MarinizedTerrestrailCable，MTC）：浅水光缆是区别于海底光缆而提出来的另一类结构的水下光缆，适合于在海岸边上、浅水中安装，无需中继、通信距离比较短的水下（如岛屿间、沿海岸边上的城市）敷设使用。这种光缆区别于海底光缆的环境，需要的光纤数不多（中等），但要求结构简单、成本较低，易于安装和运输，便于修复和维护。ITU-T在2001年提出了ITU-TG.972定义下的浅水光缆建议，为建设类似的水下光缆提供了一组规范，随后也有可能形成相应的国际标准。

·微型光缆：为了配合气压安装（或水压安装）施工系统的运用，各种微型的光缆结构已在设计和使用中。对于气压安装的微型光缆，要求光缆与管道之间有一定的系数，光缆重量要准确，具有一定的硬度等。这种微型光缆和自动安装的方式是未来接入网，特别是用户驻地网络中综合布线系统很有潜力的一种方式，如在智能建筑中运用的智能管道中就非常适合这种安装。

·采用了纳米材料的光缆：近来，一些厂商已开发出纳米光纤涂料、纳米光纤油膏、纳米护套用聚乙烯（PE）及光纤护套管用纳米PBT等材料。采用纳米材料的光缆，利用了纳米材料所具有的许多优异性能，对光缆的抗机械冲击性能、阻水、阻气性都有一定的改善，并可延长光缆的使用寿命。目前此类材料尚处于试用阶段。

·全介质自承式光缆（ADSS）：全介质光缆对防止电磁影响及防雷电都有优良的特性，而且重量轻、外径小，架空使用非常方便，在电力通信网中已得到大量的应用。预计2000～2005年，每年电力部门对ADSS光缆需求约15000km。ADSS同时也是电信部门在对抗电磁干扰及雷暴日高的敷设环境中一种很好的光缆类型的选择。在今后一段时间内，如何在满足要求的前提下，尽量减小ADSS光缆的外径，减轻光缆的重量，提高其耐电压性能是ADSS光缆研究改进的课题。

·架空地线光缆（OPGW）：OPGW已出现了很长一段时间，近年来一直在改进和提高之中。OPGW的光纤单元中采用PBT，于套管外面再加上一层不锈钢管，有的还在塑料套管与不锈钢管之间加上一层热塑胶，不锈钢管用激光焊接长度可达数十公里，光纤在这样的多层保护管中得到了充分的机械保护。预计从现在到2005年，OPGW光缆的需求将会逐年上升，每年增加约2500km，到2005年预计可达到20000km。当然对OPGW光纤的防雷问题一直是业界十分关注的问题，也应配合具体环境和使用条件加以考虑，使之得到充分保护。

2.2光缆的自动维护、适时监测系统已逐渐完善，可保证大容量高速率的光缆不中断传输

光缆的维护对于保证网络的可靠性是十分重要。在已开通的光网络中，光缆的维护和监测应该是在不中断通信的前提下进行的，一般通过监测空闲光纤（暗光纤）的方式来检测在用光纤的状态，更有效的方式是直接监测正在通信的光纤。虽然ITU-T长时间收集和讨论了国际上的最新资料，于1996年了L.25光缆网络维护的建议书，对光缆的预防性维护和故障后维护规定了详细的维护范围和功能，但已经不能满足当前的需要，目前最新的建议是2001年12月IUT-TSG16会议通过的“光缆网络的维护监测系统”（L.40建议）。为了进一步缩短检测及修复时间，美国朗讯公司曾提出了新一代光纤测试及监控系统，能在1s内发出故障告警，3min内找到故障点，且工作人员可以遥控操作，据称该系统还将开发有故障预测及对断纤（缆）的快速反应能力。日本、意大利等国电信企业也提出了一些系统方案。

·日本NTT方案：在局内运用光纤选择器与系统的测试设备和传输设备相连形成了一种可对光纤状况进行实时监测的系统，保证有用信号在通过光纤选择器测试证明良好的光纤上传输，对有故障的光纤可以预选监测出来及时传送到维护中心进行适当处理，避免不良状况进入有用的光传输信道，从而起到在运行中对整个光通信系统的支撑作用；在局外通过水敏传感器装置可监测外部设备光缆线路接头盒浸水的位置，水敏传感器安装在空闲的光纤上，水敏传感器中装有吸水性膨胀物，当水渗人接头盒时，吸水性物质会膨胀使得接头盒中的光纤受力，也就是使得这一空闲光纤弯曲，从而使光纤的损耗增加，在监测中心的OTDR上就会反映出来。

·意大利的方案：此方案是一种综合处理的新型连续光缆监测系统。主要特点是将光缆网络、光纤及光缆护套的监测综合在一起，既利用了OTDR系统周期性地对光纤的衰减进行监测，发现有衰减变化即发出警报，并进行故障定位，同时也能连续监测光缆护套的完整性，包括护套对地绝缘电阻的监测，发现问题（如护套进水等）即马上告警，达到更全面地预告故障发生的目的。

比较日本和意大利电信部门提出的光缆维护支撑系统的方案可见：日本方案在OTDR自动适时测试光纤的基础上，加入了光纤选择器，在外线上装设水敏传感器并进行护套监测，形成了一套较完整的自动维护、支撑系统，真正做到不中断光通信的维护。意大利的方案中除监测光纤性能以外，还考虑了护套绝缘电阻的自动监测。由此两例可以看出全自动的光缆维护应是一种发展方向。

3通信电缆的发展特点

3.1宽带的HYA通信电缆需要更好地为数字通信新业务服务

原有的电缆网络虽然可以支持一些数字新业务，但是在实际使用中并不是特别理想，在通信距离、速率及质量上仍有一定的限制。对于新的网络当然是以光纤为主，对于光纤所不能达到的地方或因各种原因仍然要新建电缆网络的地区，应该考虑新型宽带结构的HYA电缆（铜芯聚乙烯绝缘综合护套市内通信电缆），以便更能符合新业务发展的需要。一些公司对现有的电缆高频特性作了测试，他们得到的结论是所研究的电缆（即现有的HYA市话电缆）不能达到5类电缆的技术要求，户外电缆要实现j类电缆的特性，必须通过特殊的设计和制造来达到。但在20MHz以下，所有电缆都显示出充分适宜的传输性能。

美国已在1997年制定了用于宽带的对绞通信电缆标准（ANSI/ICEAS-98-688-1997及S-99-689-1997），包括非填充和填充两种型式。传输频宽已扩展到100MHz，可供数字网络使用。IEC对此问题也进行过较长时间的讨论，2001年，IEC62255-1文件“用于高比特频率数字接入电信网络的多对数电缆”提出了0.4～个0.8mm线径、1～150对、最高频率30MHz等指标的建议，此建议的提出也许会为这种电缆开辟一个新的空间，我国也开始了这方面的探讨和研制，并正在建立相应的标准。

3.2超5类及6类电缆将替代5类电缆成为布线系统发展的超蛰

随着智能化大楼、智能化建筑小区对宽带布线的要求愈来愈高，超5类和6类电缆己逐渐成为布线系统中的主流。超5类电缆与5类电缆的频带都是100MHz，但其具有双向通信的能力，用户可以同时收发宽带信息。因此超5类电缆比5类电缆在电阻不平衡性、绝缘电阻、对地电容不平衡性、传输速度等指标上都有提高，并且增加了近端串音衰减功率和等电平远端串音功率等一些指标，因此在工艺和结构上要做一定的改进才能达到。6类电缆在超5类的基础上，又提高了传输频带，达到250MHz，其相应的指标也有较大的提高。同时，6类电缆要求不但有严格的工艺，而且不少厂商在结构上也有一定的改进和创新，如采用泡沫皮绝缘芯线或皮泡皮绝缘芯线、骨架式结构隔离线对等都改善了电缆的高频特性。

3.3物理发泡射频同轴电缆及漏泄同轴电缆将具有较好的发展前景

由于移动通信的高速发展，无线电基路用物理发泡射频同轴电缆，特别是超柔形结构的室内电缆、路由连结电缆都有了较大的市场需求。同时，随着移动通信信号覆盖面的不断扩大，基站站数的增多，以及边缘地区（电梯、地铁、地下建筑、高层建筑室内等用户）对移动信号的要求不断提高，预计这类电缆将会有较好的发展前景。但对电缆指标的要求（如驻波比、屏蔽衰耗等要求）已明显提高，要求电缆的工艺及结构应不断改进，以与之适应。

4光纤光缆及通信电缆技术与产业发展中几个值得思考的问题

4.1积极创新开发具有自主知识产权的新技术

虽然这几年来，我国光缆电缆技术有很大发展，有一些具有自主知识产权的技术已在发挥作用，但是应该看到这种比例仍是很小的，国内有近200家光纤光缆厂，但大多产品单一，没有自主的知识产权，技术含量较低，竞争力不强。有资料统计，1997～1999年国内企业申请光通信专利的有132件，其中光纤38件，光缆只有19件，而同期外国公司在中国申请光通信专利达550件，其中光纤光缆37件。还有资料报道：从1997年以来，国内光通信核心技术专利是90件，我国自主申请的只有9件，仅占10％。实际上我国的光纤光缆技术应该说与国际水平己差距下大，因此我们作为世界第二的光缆大国，应该把开发具有自主知识产权的技术作为我们工作的重中之重，争取创造更多的光纤光缆专利。

4.2开发具有先进技术水平、与使用环境、施工技术相配套的新产品

电信网络在不断发展的同时也对光缆电缆产品不断提出新的要求。不难发现，光缆的结构越来越依赖于使用的环境条件及施工的具体要求，在海底光缆、浅水光缆、ADSS及OPGW光缆的开发中，会对这一点有深刻的体会。而今后光缆建设的重点将会随着接入网、用户驻地网的建设不断展开，新一代的光缆结构和施工技术也会基于如微型光缆、吹入或漂浮安装及迷你型微管或小管系统的全套技术而有一系列新的变化，以便有限的敷设空间得到充分、灵活的利用。这当中也包含了若干光缆设计、制造工艺、光纤光缆材料、施工安装方面的新的技术课题。一些国家或公司已取得了一些经验，正逐渐形成新的系统技术专利。我国的用户众多，接入网和用户驻地网具有很多的特色，对接入光缆也会有更多的要求，为我们研究和创新接入网和用户驻地网光缆结构提供了很好的机会。应该说，

多数光缆技术我们是跟在国外最新技术的后面，虽然紧跟了先进技术，但自我创新的成份太少。今后应当在这方面下些功夫，走自己的创新之路。在有中国特色的接入网及用户驻地网中多采用一些有中国特色的光电缆产品。

4.3利用已有设备与技术，改善HYA市话电缆的相应特性，为数字业务提供更好的服务

对于已经敷设的铜电缆，我们只能在现有条件下尽量利用其特性开通数字新业务。而现有的HYA电缆，虽然亦可开通ADSL等一些新业务，但是容量有限，当ADSL数量增大到一定限度后还是会出现干扰问题，而且还会影响以前开通的业务。因此，对新敷设的铜电缆，希望能提出一些新的宽带指标要求，为将来开通更多更好的新业务作好准备。现有的市话电缆生产厂商应深入研究自身的生产工艺，在不改变（或不大改变）生产设备的情况下，认真设计和精心制造，把现有电缆的技术水平提高一个档次，以提供更宽频带的电缆，为更多更好地开拓数字新业务提供高质量的通道。

4.4改进光缆电缆的施工和维护方法

目前，为了适应城市施工的特点，国际上较重视不挖沟的方式施工光、电缆，采用小地沟或微地沟技术安装光缆，同时对光缆网进行自动监测，保证光缆网络不中断通信维护。与此相适应的是需要开发相应的元器件、工具和设备，并且要在体制上作一些改进与之相适应。ITU对NH开发光缆用浸水传感器、光纤自动测试时的光纤选择器以及美国提出的1s告警、3min内定位的指标及意大利提出的光纤纤芯与光缆护套指标综合监测等方案都十分重视。在现代化的光网络中，这些方式已经起到明显的作用。由此可见，为了保证光缆网络工作的可靠性，在施工和维护中降低成本、节省劳力、节省时间，逐步推广新的施工方法，逐步完善光缆网络的自动监测维护系统和提高光缆网络的不中断维护水平已势在必行。

4.5冷静地审视当前电信市场的发展，促进光纤光缆和通信电缆产业的发展

2001年下半年以来，光纤光缆需求下降，这当然与世界电信行业的整体下滑以及宽带网络泡沫的破灭有很大关系，但更多的则是受到从1999年下半年起由于光纤紧缺而各大公司扩产过多的影响。据资料介绍，在2000年，全球光纤厂商的投资额达到26亿美元，为1999年的6倍，按推算到2002年全球光纤的产能将达到1.65～1.75亿光纤公里，远远超过了实际需求。加上当前电信基础建设的不景气，光纤过剩的现象不可避免。

光纤光缆及通信电缆的市场走势虽然受到国际经济大形势发展的影响，特别是与整个电信行业的发展有密切的关系，但应看到，在挤出了网络泡沫的水份之后，随着光纤网络从骨干网的扩建到接入网、城域网的扩散以及向用户驻地网的不断延伸，光纤光缆及宽带数字电缆的市场必将增长。据KMI预计，2003年世界光纤市场将开始有较大的增长，而到2004年的市场规模将超过敷设量最高的2000年。

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2电力系统现存的安全隐患及特征

2.1电力系统现存的安全隐患

我国的电力系统目前存在的隐患可分为三点：其一，部分电力系统的构造较为薄弱，安全的稳定性存在比较明显的不足；其二，对于电力系统的驾驭能力需要进一步的进行提升；其三，需要改善故障的紧急处理工作，与社会联合开办的故障联合演习应当更加规范化。

2.2电力系统突发故障的特性

电力系统的突发故障通常具有明显的特征，现今对于电力设施与装备组成的物理电力系统的电器特性研究相对更多一些，但是电力系统并不是与外界隔绝开的，是存在于社会与自然的环境中，所以也必定会受到周遭环境所带来的影响。电力系统的安全性不仅与电力企业自身有关，也与周遭的社会及自然环境有关。电力系统的突发故障就是指在固定的区域内突发性的，为电力系统与社会、国家带来损失的灾难性事件，通常具有以下特点：其一，涉及到的方面多，电力的生产、输出、分配与消费都是一起完成的，这其中需要涉及到电力系统的输电、发电、配电及用电等多个方面；其二，故障的诱因多，电力系统的突发故障不仅可能来源于违反电力系统与电气规章的操作，暴露在自然环境中的电力设备还极容易被自然因素损坏（包括自然侵蚀、雪灾、洪水、地震等）；其三，损失度重，电力的供给涉及到社会中的各行各业，也涉及到人们的财产及自身安全，大面积的断电造成的间接与直接影响是无法预计的。

3电力系统故障管理的发展历程

3.1经验为主的应急处理阶段

这一时期的应急故障管理工作主要注重应急的预案体制与应急组织体制的创建。重点对于紧急的指挥单位与工作单位进行创建。遵照国家有关的规章对于紧急预案进行编制与修订，并对于应急指挥部门与应急平台等技术支撑系统进行建设。

3.2分析为主的故障预防与管理阶段

这一时期的故障应急管理工作主要注重对于故障应急保障的加强。不断提升危险源的监控管理与突发故障预警预测工作的力度，另外也要注重提升故障应急情况下的辅助决策能力及指挥能力。

3.3智能为主的灾变防护阶段

这一时期的应急故障管理工作注重对于智能技术运用及主动防护能力的加强。需要重点加强工程知识数据发掘技能与人工智能的运用，达到对于事故现场的在线实时监控，对于突发事故的预警预测水准进行提升，为事故的应急指挥工作给予智能化的协助决策措施。

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Parker具有多种控制器，包括支持CAN协议、多线程、带大型液晶显示、带触控屏、支持安全功能等多款主控制器及扩展控制器。Parker的控制器根据开发平台的不同分为三种系列，首先是基于Matlab/Simulink编程的CM系列，主要用于大批量定制化的控制系统，如用于控制变速箱的CM0711，用于控制挖掘机、装载机的CM3620等；其次是基于模块化编程平台的IQAN系列，主要用于中小批量且用户可编程的控制系统，如用于控制比例阀的XA2、用于控制高空作业设备的安全模块MC3等；还有基于梯形图编程形式的VMM系列，主要用于多路复用控制系统，如用于控制风扇散热系统的VMM0604等。Parker的控制器采用坚固的壳体设计，配备车载防护连接器，内部具有防止冷凝隔膜，具有高可靠性及耐用性，严格符合国际标准，适用于室外环境使用。

1.2显示器

Parker的显示器包括支持CANJ1939协议、ISOBUS协议、配置大型液晶屏、触控屏、多仪表板等多种类型。多年以来的应用，证明了产品的技术及稳定性完全符合各种工况需求。例如运用了完全集成型高亮度的IQAN-MD4显示器，可在IQANdesign环境中快速进行配置，用户可编程的全新触摸显示屏为工业车辆提供了直观的界面。MD4显示器分为5.5英寸、7英寸和10英寸三种型号，支持摄像头视频信号输入与显示，使驾驶操作更加简便智能。

1.3传感器

Parker具有广泛的传感器系列，包括压力、温度、接近，速度、转角及倾角等。产品的先进技术及稳定性完全符合各种工况需求，经过不断研发创新，设备精度在同类产品中处于领先水平。

1.4手柄等附件

Parker的手柄设计紧凑、质量轻、安装尺寸小、操作力小，具有耐候性和安全性等特点，特别适用于精确控制。手柄通过CAN总线与其他模块连接，大量的输入接口使基座成为很好的输入模块。Parker的手柄主要有LC5系列、LC6系列、LSL系列和LST系列。LC5系列是大型多轴向手柄，任意方向的全行程力达到100Nm，具备较大的抗扭强度，适用于户外使用。LC5手柄内部采用非接触霍尔型双路传感器，为高安全性和可靠性提供保证。此外，手柄的基座、壳体、波纹套、按键数量、滚轮数量、触发开关等都可以根据用户需求进行定制，以满足用户的不同控制要求。LC6系列手柄作为LC5系列的升级版，增加了手柄自由度，从而增加了模拟量输入接口，减少了复杂系统操控时的手柄复用。同时其安装更加简化，具有更强的抗噪能力和更长的使用寿命。LSL系列是单轴手柄，有中位止动、手柄顶部开关、电磁止动几种选配，用于液压比例控制。LST系列是一款微型手柄，安装在工程机械的座椅扶手或仪表板上，用于液压比例控制。此外，Parker还有电子油门踏板、USB-DLA数据服务工具、诊断和网关模块、线束接插件等产品，以供用户进行选配。

1.5应用案例

为基于Parker控制器的挖掘机电控系统硬件解决方案。该方案的核心控制器是CM3620主模块，它拥有36个输入和20个输出，具有2路CAN/J1939接口和1路RS232通信接口，可满足用户的控制需求。该系统还使用了显示器和G1诊断网关，同时配备了与上位机软件进行交互的DLA数据服务工具。使用的传感器主要有电子油门旋钮、压力传感器、温度传感器、速度传感器、液位传感器等。

2软件开发平台

Parker电控系统基于IQAN、VMM、Raptor三种开发平台。IQAN平台是基于模块化编程的开发平台，用户无需具备编程经验，可以直接设计所期望的机器功能。它包含了IQAN-design、IQAN-Simulate、IQAN-run等软件。IQAN-design是高级的图形设计工具，它简化了行走机械应用程序的开发，从而缩短了开发时间。该工具提供了大量的预定义模块，如闭环控制，信号处理，数学计算，通讯协议和系统诊断等，主要用于系统布局和机器功能设计。IQAN-simulate是仿真工具，能够仿真IQAN应用程序中的所有硬件模块，在应用程序中可方便地使用屏幕上的拖动条对所有输入量进行仿真。在仿真输入的同时可以测量结果（输出值），也可以进行FEMA（失效模式分析）。软件仿真比在实际机器上测试新应用程序更安全。仿真运行和实际状态一样，可以查看显示界面，调整参数，观察记录，测试用户界面等内容。IQAN-run可以在开发阶段运用“高级图形测量”和“机器统计数据收集”功能优化机器性能。IQAN-analyze是通用的CAN总线分析仪。用户可以通过简便的方式观察CAN总线上的通讯，也可以记录所观察的数据并进行保存供日后使用。是基于梯形图编程的软件开发平台。该平台采用多路复用技术，将控制模块通过J1939屏蔽双绞线互联，允许模块可以接收输入、驱动输出，并将输入输出信息通信给系统中的其他部件。梯形逻辑中的输入和输出可以来自通过J1939网络连接到一起的一个或多个模块。Raptor平台是基于Matlab/simulink编程的开发平台。该平台是CAN协议图形化定义工具，拥有图形化的应用程序界面，而且具有Motohawk到Raptor的自动转化脚本。为基于IQAN平台开发的小型液压挖掘机电控系统。根据硬件选型结果拖拽到编译系统中进行逻辑连接，对各模块进行参数设置，并对主模块进行编程。主程序包括“Joysticks”、“Engine”、“Diagnostics”、“Blade”、“Excavator”六个功能组，通过对输入输出的设置以及内部通道的逻辑和算法，实现对整机性能的精确控制。

3系统仿真

系统仿真主要通过IQAN软件自带的“IQAN-Run”和“IQAN-Simulate”进行。IQAN-Run用来对程序进行运行和调试，主要包括调参数、设置比较、设置权限、上传/下载程序以及日志管理等功能；IQAN-Simulate用来对应用程序进行虚拟仿真，以及系统的演示和验证。所示为小型液压挖掘机电控系统的仿真。将编写好的小挖程序进行参数设置，并手动调节手柄的模拟量输入，可以得到显示模块中相应参数值的变化。还可将其中的参数值设为可调恒。

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（一）“三员”分离管理按保密规定，管理员分开管理，系统管理员、安全保密管理员和安全审计员的权限设置应相互独立、相互制约。安全保密管理员与安全审计员不得由一人兼任。系统管理员主要负责系统的日常运行维护工作；安全保密管理员主要负责系统的日常安全保密管理工作，包括用户账号管理以及安全保密设备和系统所产生日志的审查分析；安全审计员主要负责对系统管理员、安全保密管理员和操作行为进行审计跟踪分析和监督检查，以及时发现违规行为，并定期向系统安全保密管理机构汇报相关情况。针对“三权分立”的要求，邮件系统中采用分级保护措施，保证了文件基于安全网络内进行数据传输的工作，确保每一个操作行为都有记录，可供查阅与审计。密级标示管理实现邮件的安全保密，其基础是对邮件进行密级标识管理，也就是对邮件设置密级，邮件的正文和附件可以分别设置密级，邮件的密级以两者中最高的密级标识。对于附件文档，可以使用第三方密级标志文档开发接口，一般实现对office文档的隐示和显示标密（通过加密手段写入Office文件头中），并保证标志与正文的不可分割、不可篡改。流向控制管理按照分级保护的要求，低密级用户不能处理高密级数据、高密级数据不能流向低密级、低密级用户不能接收高密级数据。在对邮件进行了密级标识和对用户设置了密级之后，邮件系统中设置流向控制，对于违背流向原则的拒绝投递邮件。

基于Postfix的安全电子邮件系统的实现

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2企业电气事故的重点防范措施

2．1防范的重点对象根据对该企业的事故统计与分析，防止电气事故发生的重点为电气设备以及设备所处的环境。

2．2防范的重点措施1）加强设备管理采取定期清扫设备瓷瓶、母线、电缆头等方式，避免设备绝缘下降；加强设备预防性试验，及时发现设备本身的绝缘缺陷，把事故消灭在萌芽状态；及时淘汰老式不合格设备和电气产品，提高装置的技术水平。2）提高电气从业人员的专业素质加强培训，提高安装检修人员的技术水平，避免因安装质量和检修水平引发的电气事故；强化操作人员的业务水平，严格操作票制度，加强模拟操作的训练。3）针对运行方式的调整编写操作规程，把运行方式相对应的联锁投退、保护定值等相关内容编入操作规程。组织学习规程，按规程进行操作。

3对建立企业电气事故信息收集和分析系统的建议

1）在企业配电网发展的各个阶段，电网事故的类型具有不同的特征。建立专门针对企业配电网络的事故管理体系，从事故调查、事故分析、事故防范措施、事故档案的建立等多方面配备组织架构和人员，定期组织对事故进行分析，有针对性的制定防范措施，开展反事故演习，提高消除事故隐患的能力以及事故处理的能力。2）随着企业电网容量的增大，现代企业配电网的运行和管理面临与此相适应的挑战。现有的事故分析手段和所能达到效果已经难以满足现代化配电网的要求，那种按专业划分的、孤立的事故记录和分析手段必须抛弃，而应建立实时性强、分析功能完善、资源配置合理的电网事故信息收集和分析系统。3）计算机和网络通讯技术的采用和推广使现代企业配电网的自动化水平达到了前所未有的高度，这些高新技术的成熟发展及应用领域的拓宽，为运行和管理日益庞大复杂的企业电力系统提供了有力的支持和保证。其中，电网事故分析的技术手段及达到的深度是企业配电网的事故信息收集和分析的关键因素。现有的继电保护和自动装置、自动化监控系统已不能完全满足配电网发展的要求。监视控制与数据采集系统（SupervisoryControlAndDataAcquisition，SCADA）采集的是系统稳态信息，能量管理系统（EnergyManagementSystem，EMS）只是将SCADA系统提供的信息进行监控处理，缺乏对调度的决策支持。目前，电力系统的智能电网逐步采用了相量测量单元（PhaseMeasurementUnit，PMU）、广域测量系统（WideAreaMeasurementSystem，WAMS）和广域监视分析保护控制系统等，为在线监测电网动态信息、进行预警型调度运行决策、使电力系统调度由分析型向智能型转变创造了条件。企业自身为了加强电网运行管理工作，应借鉴电力系统中的相关经验，着手发展配电网信息收集和安全监视系统等与配电网发展相适应的安全措施和管理手段。