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在直吹式制粉系统中,锅炉输粉管道内流动的是含煤粉的高速气流。用传统的差压法测量风速,不能解决前端测量元件的磨损和被堵塞的问题,采用微波衰减测量技术和相关法,可准确测量直吹式制粉系统一次风的风速。使用特殊耐磨材料制作的测量探头,可解决测量过程中前端测量元件的磨损和被堵塞问题,为直吹式制粉系统锅炉,提供准确可靠的监测手段。锅炉输粉管道中的风煤气流是典型的两相流体。对两相流体,用相关法原理进行速度测量是比较好的方法。所谓相关法,就是当被测流体在管道内作稳态流动时。在上、下游的2个微波传感器及变送器所拾取的随机流动噪声信号,可认为是符合各种状态的2个样本函数。同时,只要2个传感器的间距布置合理,且2个传感器及变送器的静态性能一致,则可认为两个随机流动信号是相似的,具有相关性。两者信号之间的相关时间,就是被测流体在测量间距内流动的时间。因此,管道内风速的非接触式测量问题,就被转化为随机流动噪声信号的拾取和相关函数的计算,确定了两者信号的峰值时间,从而就解决了两相流的测量问题。利用相关法测量风速的原理是:采用微波传感器获取两相流体的流动噪声信号,经相关处理后,求得离散相的平均风速。用相关法进行风速测量的示意图,如图1所示。该系统可用微波传感器,获取两相流体的流动噪声信号。4个微波传感器探头组合成两组,微波探头1、2作为上游传感器,微波探头3、4作为下游传感器。微波探头1、3作为微波发射探头,用于在锅炉输粉管道中激励微波,微波探头2、4作为微波接收探头,用于获取锅炉送粉管道中风煤两相流的噪声信号。信号源向微波发射探头输送微波信号,相关器可对风煤两相流的流动噪声信号进行相关处理。如图1所示,当某段煤粉混合物流过微波探头1、2和微波探头3、4之间时,微波接收探头就能收集该段混合物的浓度、温度、风煤混合程度等相关因素的信号。因为在不同时刻、不同管段间的煤粉混合物的浓度、温度、风煤混合程度等因素不可能完全相同,所以接收探头接收到的信号是随机信号,即流动噪声信号。但当探头之间的间距L不超过某个值,对于同一段风煤混合物(如A段)分别流过探头1、2和探头3、4之间时,在探头2、4上接受的信号在形式上应具有很强的相关性,但在时间上存在一个延时τ。即如果探头2测到的信号为x(t),则在探头4上测到的信号为y(t)=x(t-τ)。而延时τ就是流体流过距离L所用的时间。相关器将采入探头2上的信号x(t)和探头4上的信号y(t)=x(t-τ)。当信号数量足够多时,相关器对数据进行相关处理后,就可得到延时。
2测量系统的构成
风煤的微波测量系统,如图2所示。两组微波探头按要求安装在管道上,微波信号通过两组微波探头被送入信号处理单元,信号经过处理,送入相关性处理运算单元,经过相关器识别出相关的微波信号,然后再经过运算,得出速度信号,直接将信号送到集控室的监测界面。另一组探头输出的煤粉浓度信号,也被送入集控室的监测界面。在安装风煤的微波测量探头时,微波探头应垂直于管壁,同方向上的微波探头中心连线应与输粉管道的轴线平行。为防止两组微波互相干扰,两组探头在理论上应该互相垂直,但在实际安装中不能保证绝对垂直,故两个方向上的微波探头在轴线夹角上的最大偏差为90°±3°。
3检测与运行
经过间隔τ0时间后,由2个下游微波接收探头得到的曲线,如图3所示。从图3可知,微波探头2接收的信号,经过τ0时间后,微波接收探头4得到相似的信号。由于接收探头上产生的信号与该段混合物的浓度、温度、风煤混合程度等因素有关,所以,仅在设定的管道长度内,才能接受到相似的信号,从而得到送粉管道的风速。利用微波特性测量送粉管道风速,对被测流体的流动产生的影响很小,甚至不产生阻碍作用或附加流动阻力,无疑是最适合用于多相流的测量方法。经过多次试验,利用微波传感器获取两相流体的流动噪声信号,这种间接测量方法的重复性好,检测设备的运行非常稳定。此外,微波测量方法克服了传统风速测量探头易磨损或堵塞等缺陷。
4结语
关键词:毕业论文;检索;ASP技术;ACCESS数据库
中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2012)26-6203-03
Using ASP Technology to Achieve a Simple Thesis Searching System
ZHU Qiang
(Tongcheng Teachers College,Tongcheng 231400,China)
Abstract: This paper introduces how to use ASP technology and ACCESS database technology to develop a simple version of the graduation thesis searching system, From the working principle of the system,data flow diagram, function module, database storage four aspects about the process of system development, Introduces the login module, interface module, a retrieval module, The whole papers show modules four modules.
Key words: graduation thesis; retrieval; ASP technology; ACCESS database
毕业论文的管理工作受到了各学校的高度重视,如何对其进行系统的分类、存储、检索都已成为学校的一项重要工作。检索功能是毕业论文管理系统的核心功能,可便于读者快速检索并下载到所需论文,使得论文资源得到有效利用。本文致力于研究设计一个简易版的毕业论文检索系统,能够快捷、方便、全面、准确地实现论文检索功能。
1开发技术及数据库技术简介
本系统采用ASP技术进行系统开发,使用ACCESS数据库作为后台支撑数据库。
1.1 ASP的基本定义
ASP即Active Server Page的缩写,中文可以翻译为动态服务器网页。它是一种包含了使用VB Script或Jscript脚本程序代码的网页。当浏览器浏览ASP网页时,Web服务器就会根据请求生成相应的HTML代码然后再返回给浏览器,这样浏览器端看到的就是动态生成的网页[1]。ASP是微软公司开发的代替CGI脚本程序的一种应用,它可以与数据库和其它程序进行交互。是一种简单、方便的编程工具。在了解了VB Script的基本语法后,只需要清楚各个组件的用途、属性、方法,就可以轻松编写出自己的ASP系统。
1.2 ASP运行基本过程
ASP文件只能运行在服务器上,不能在浏览器上运行。Active服务页也可以使用服务器端的ActiveX部件,这些部件通常是EXE部件,返回的信息在ASP得到解释。ASP的运行过程可简述如下:浏览器向Web服务器请求一个ASP文件时,ASP脚本开始运行,Web服务器从头至尾运行ASP脚本,并且把HTML页返回给浏览器。如果要通过ASP访问Web数据库,则Web服务器接受浏览器请求,通过ODBC或者OLEDB把请求发送给数据库服务器,再从数据库服务器接受数据,把产生的网页和数据送回到浏览器。
1.3 ACCESS数据库简介
Access数据库是Microsoft Office 2000套装软件的数据库管理系统软件,是目前比较流行的小型桌面数据库管理系统,适用于小型企业、学校、个人等用户。
2 SERVER运行环境及系统开发工具
2.1 SERVER运行环境
2.1.1操作系统
WINDOWS2000及以上。
2.1.2 WEBSERVER
IIS5.0。
2.2系统开发工具
考虑本系统为简易版的,笔者建议可采用易学、快捷、方便的Dreamweaver MX作为开发工具。
3系统工作原理
检索的前提是论文的各项属性信息已存储在数据库中,将毕业论文原稿存储在相应的文件夹下。论文的属性可细分为论文名称、类型、关键字、作者、作者单位。同时,在毕业论文的检索项中也包括了这几项信息。用户进行检索时,可有选择地输入各种检索信息,系统根据所输入的检索信息对数据库进行扫描。当它找到与其相匹配的论文时,就将论文及其信息显示在屏幕上,并支持下载论文原稿。本系统支持简单的模糊检索,即在检索栏中输入字词的一部分就能完成检索。
4系统的模块结构图及数据流程图
4.1系统的模块结构图
模块的结构图如图1所示。注册后的用户可通过自己的用户名、密码登录系统。登录后就可以访问其他的模块了。
图1系统的模块结构图
4.2检索系统的数据流程图
检索系统的数据流程图如图2所示。检索人员输入检索信息,检索信息处理程序接受检索信息,然后访问数据库,得到检索结果。检索结果经屏幕处理程序处理后,显示在屏幕上。
5系统主要功能模块介绍
5.1用户登录模块
用户登录模块是用户进入系统的验证模块,只有通过身份验证的用户才能进行论文检索和其他操作。用户使用用户名和密码登录系统,此模块访问数据库,核对用户名和密码是否正确。如果正确,则允许用户进入系统进行论文检索,反之,则要求用户重新登录或注册。
5.2用户注册模块
用户注册模块给新用户提供注册功能。当用户第一次登录系统或忘记密码时就可以使用注册功能。在这个模块里,用户填写用户名、密码、email地址、姓名、性别等信息,实现注册。当然,信息填写时有些限制和约定,如用户名长度、密码长度、邮箱格式等。如果用户填写的信息不合要求,系统就提醒用户重新注册。如果所填的信息合法,系统就会同意用户注册,并将各信息存入数据库。这样,用户就得到了自己的用户名和密码,可以顺利登录系统了。
5.3检索界面模块
通过身份验证的用户即可访问检索界面模块,该模块是用户进行毕业论文检索的界面。论文检索栏目是该模块的核心部分,它给用户提供了五个检索项,分别为名称、关键字、作者、作者单位、类型。这五个检索项也就是数据库中毕业论文的五个属性。用户可以根据这五个检索项或选择其中任意个检索项检索毕业论文。
5.4论文检索模块
该模块是系统的核心模块。它实现的功能就是论文检索并显示,可通过输入关键字实现检索论文的功能。该模块的详细工作流程如下:
5.4.1接受论文检索界面中输入的论文检索信息
在论文检索界面中,检索栏中用于输入各检索信息。这些检索信息通过表单中的Post方式传递给论文检索模块。论文检索模块中通过Request.Form函数接受表单中的检索信息。
5.4.2与数据库建立连接
检索毕业论文必须访问数据库,访问之前就需要与数据库建立连接。本系统使用CreateObject函数和Open方法就来完成它们之间的连接。
5.4.3根据检索信息,对数据库中的毕业论文信息进行扫描核对,找出用户要检索的论文
本系统采用最常用的SQL查询语句(select···from···where)来选取符合条件的数据库段。在这里,系统使用了like %···%来支持模糊搜索。
5.4.4将检索到的论文显示在屏幕上
为了能够显示所有符合检索条件的毕业论文,系统使用了do while循环语句来循环显示。系统通过rs语句来接受数据库中的论文信息,然后使用response.Write函数来显示各论文信息。
5.5通显论文模块
通显论文模块实现的功能是将数据库中所有的论文全部显示出来。
6系统的数据库存储情况
6.1用户信息表
用户信息表是存储用户基本信息的数据库表,它包括六个属性列,分别是用户名、用户密码、用户email地址、用户的真实姓名、用户性别、用户生日。用户登录系统或注册时都必须访问该数据库表。
6.2毕业论文信息表
毕业论文信息表是存储毕业论文相关信息的数据库表,它包括五个属性列,分别是论文所在文件夹、毕业论文题目、论文类型、论文关键字、论文作者、作者的所在单位。此表是该系统的核心数据库表,它给系统的检索工作提供了后台支持。
7结束语
笔者在独立的环境下研究检索系统的开发,如何将该系统融合到毕业论文管理系统的大环境下还有待于进一步研究。该系统为简易版,不支持对论文正文信息的检索,功能相对比较简单。
随着信息产业的高速发展,众多企业都利用互联网建立了自己的信息系统,以充分利用各类信息资源。但是我们在享受信息产业发展带给我们的便利的同时,也面临着巨大的风险。我们的系统随时可能遭受病毒的感染、黑客的入侵,这都可以给我们造成巨大的损失。本文主要介绍了信息系统所面临的技术安全隐患,并提出了行之有效的解决方案。
关键字:信息系统信息安全身份认证安全检测
Abstract:
Alongwiththehigh-speeddevelopmentofinformationindustries,themultitudinousenterprisehasestablishedtheirowninformationsystemusingtheInternettouseeachkindofinformationresource.Butwhileweenjoytheinformationindustriesdevelopmenttotaketoourconvenient,wealsofacedthehugerisk.Oursystempossiblysuffersviralinfection,hacker’sinvasion;thisallmaycreatemassivelosstous.Thisarticlemainlyintroducedthetechnicalsecurityhiddendanger,whichtheinformationsystemfaces,andproposedtheeffectivesolution.
Keywords:InformationsystemInformationsecurity
StatusauthenticationSafeexamination
一、目前信息系统技术安全的研究
1.企业信息安全现状分析
随着信息化进程的深入,企业信息安全己经引起人们的重视,但依然存在不少问题。一是安全技术保障体系尚不完善,企业花了大量的金钱购买了信息安全设备,但是技术保障不成体系,达不到预想的目标:二是应急反应体系没有经常化、制度化:三是企业信息安全的标准、制度建设滞后。
2003年5月至2004年5月,在7072家被调查单位中有4057家单位发生过信息网络安全事件,占被调查总数的58%。调查结果表明,造成网络安全事件发生的主要原因是安全管理制度不落实和安全防范意识薄弱。其中,由于未修补或防范软件漏洞导致发生安全事件的占安全事件总数的“%,登录密码过于简单或未修改密码导致发生安全事件的占19%.
对于网络安全管理情况的调查:调查表明,近年来,使用单位对信息网络安全管理工作的重视程度普遍提高,80%的被调查单位有专职或兼职的安全管理人员,12%的单位建立了安全组织,有2%的单位请信息安全服务企业提供专业化的安全服务。调查表明,认为单位信息网络安全防护能力“较高”和“一般”的比较多,分别占44%。但是,被调查单位也普遍反映用户安全观念薄弱、安全管理员缺乏培训、安全经费投入不足和安全产品不能满足要求等问题,也说明目前安全管理水平和社会化服务的程度还比较低。
2.企业信息安全防范的任务
信息安全的任务是多方面的,根据当前信息安全的现状,制定信息安全防范的任务主要是:
从安全技术上,进行全面的安全漏洞检测和分析,针对检测和分析的结果制定防范措施和完整的解决方案;正确配置防火墙、网络防病毒软件、入侵检测系统、建立安全认证系统等安全系统。
从安全管理上,建立和完善安全管理规范和机制,切实加强和落实安全管理制度,增强安全防范意识。
信息安全防范要确保以下几方面的安全。网络安全:保障各种网络资源(资源、实体、载体)稳定可靠地运行、受控合法地使用。信息安全:保障存储、传输、应用的机密性(Confidentiality)、完整性(Integrity)、抗否认性(non-Repudiation),可用性(Availability)。其他安全:病毒防治、预防内部犯罪。
二、计算机网络中信息系统的安全防范措施
(一)网络层安全措施
①防火墙技术
防火墙技术是建立在现代通信网络技术和信息安全技术基础上的应用性安全技术,越来越多地应用于专用网络与公用网络的互联环境之中,尤其以接入Internet网络为甚。
防火墙是指设置在不同网络(如可信任的企业内部网和不可信的公共网)或网络安全域之间的一系列部件的组合。它是不同网络或网络安全域之间信息的唯一出入口,能根据企业的安全政策控制(允许、拒绝、监测)出入网络的信息流,且本身具有较强的抗攻击能力。它是提供信息安全服务,实现网络和信息安全的基础设施。在逻辑上,防火墙是一个分离器,一个限制器,也是一个分析器,有效地监控了内部网和Internet之间的任何活动,保证了内部网络的安全。
防火墙是网络安全的屏障:一个防火墙(作为阻塞点、控制点)能极大地提高一个内部网络的安全性,并通过过滤不安全的服务而降低风险。由于只有经过精心选择的应用协议才能通过防火墙,所以网络环境变得更安全。防火墙可以强化网络安全策略:通过以防火墙为中心的安全方案配置,能将所有安全软件(如口令、加密、身份认证、审计等)配置在防火墙上。对网络存取和访问进行监控审计:如果所有的访问都经过防火墙,那么,防火墙就能记录下这些访问并做出日志记录,同时也能提供网络使用情况的统计数据。防止内部信息的外泄:通过利用防火墙对内部网络的划分,可实现内部网重点网段的隔离,从而限制了局部重点或敏感网络安全问题对全局网络造成的影响。除了安全作用,有的防火墙还支持具有Internet服务特性的企业内部网络技术体系VPN。通过VPN,将企事业单位在地域上分布在全世界各地的LAN或专用子网,有机地联成一个整体。不仅省去了专用通信线路,而且为信息共享提供了技术保障。
②入侵检测技术
IETF将一个入侵检测系统分为四个组件:事件产生器(EventGenerators);事件分析器(EventAnalyzers);响应单元(ResponseUnits)和事件数据库(EventDataBases)。事件产生器的目的是从整个计算环境中获得事件,并向系统的其他部分提供此事件。事件分析器分析得到的数据,并产生分析结果。响应单元则是对分析结果做出反应的功能单元,它可以做出切断连接、改变文件属性等强烈反应,也可以只是简单的报警。事件数据库是存放各种中间和最终数据的地方的统称,它可以是复杂的数据库,也可以是简单的文本文件。
根据检测对象的不同,入侵检测系统可分为主机型和网络型。基于主机的监测。主机型入侵检测系统就是以系统日志、应用程序日志等作为数据源,当然也可以通过其他手段(如监督系统调用)从所在的主机收集信息进行分析。主机型入侵检测系统保护的一般是所在的系统。这种系统经常运行在被监测的系统之上,用以监测系统上正在运行的进程是否合法。最近出现的一种ID(IntrusionDetection):位于操作系统的内核之中并监测系统的最底层行为。所有这些系统最近已经可以被用于多种平台。网络型入侵检测。它的数据源是网络上的数据包。往往将一台机子的网卡设于混杂模式(PromiseMode),对所有本网段内的数据包并进行信息收集,并进行判断。一般网络型入侵检测系统担负着保护整个网段的任务。
对各种事件进行分析,从中发现违反安全策略的行为是入侵检测系统的核心功能。从技术上,入侵检测分为两类:一种基于标志(CSignature-Based),另一种基于异常情况(Abnormally-Based)。
(二)服务器端安全措施只有正确的安装和设置操作系统,才能使其在安全方面发挥应有的作用。下面以WIN2000SERVER为例。
①正确地分区和分配逻辑盘。
微软的IIS经常有泄漏源码/溢出的漏洞,如果把系统和IIS放在同一个驱动器会导致系统文件的泄漏甚至入侵者远程获取ADMIN。本系统的配置是建立三个逻辑驱动器,C盘20G,用来装系统和重要的日志文件,D盘20G放IIS,E盘20G放FTP,这样无论IIS或FTP出了安全漏洞都不会直接影响到系统目录和系统文件。因为,IIS和FTP是对外服务的,比较容易出问题。而把IIS和FTP分开主要是为了防止入侵者上传程序并从IIS中运行。
②正确
地选择安装顺序。
一般的人可能对安装顺序不太重视,认为只要安装好了,怎么装都可以的。很多时候正是因为管理员思想上的松懈才给不法分子以可乘之机。Win2000在安装中有几个顺序是一定要注意的:
首先,何时接入网络:Win2000在安装时有一个漏洞,在你输入Administrator密码后,系统就建立了ADMIN$的共享,但是并没有用你刚刚输入的密码来保护它这种情况一直持续到你再次启动后,在此期间,任何人都可以通过ADMIN$进入你的机器;同时,只要安装一完成,各种服务就会自动运行,而这时的服务器是满身漏洞,非常容易进入的,因此,在完全安装并配置好Win2000SERVER之前,一定不要把主机接入网络。
其次,补丁的安装:补丁的安装应该在所有应用程序安装完之后,因为补丁程序往往要替换/修改某些系统文件,如果先安装补丁再安装应用程序有可能导致补丁不能起到应有的效果,例如:IIS的HotFix就要求每次更改IIS的配置都需要安装,尽管很麻烦,却很必要。
(三)安全配置
①端口::端口是计算机和外部网络相连的逻辑接口,从安全的角度来看,仅打开你需要使用的端口会比较安全,配置的方法是在网卡属性——TCP/IP——高级——选项——TCP/IP筛选中启用TCP/IP筛选,不过对于Win2000的端口过滤来说,有一个不好的特性:只能规定开哪些端口,不能规定关闭哪些端口;这样对于需要开大量端口的用户就比较麻烦。
②IIS:IIS是微软的组件中漏洞最多的一个,平均两三个月就要出一个漏洞,而微软的IIS默认安装又实在不敢恭维,所以IIS的配置是我们的重点,所以在本系统的WWW服务器采取下面的设置:
首先,把操作系统在C盘默认安装的Inetpub目录彻底删掉,在D盘建一个Inetpub在IIS管理器中将主目录指向D:\Inetpub。
其次,在IIS安装时默认的scripts等虚拟目录一概删除,这些都容易成为攻击的目标。我们虽然已经把Inetpub从系统盘挪出来了,但这样作也是完全必要的。如果需要什么权限的目录可以在需要的时候再建,需要什么权限开什么。特别注意写权限和执行程序的权限,没有绝对的必要千万不要给。
③应用程序配置:在IIS管理器中删除必须之外的任何无用映射,必须指出的是ASP,ASP和其它确实需要用到的文件类型。我们不需要IIS提供的应用程序的映射,删除所有的映射,具体操作:在IIS管理器中右击主机一属性一WWW服务编辑一主目录配置一应用程序映射,然后就一个个删除这些映射。点击“确定”退出时要让虚拟站点继承刚才所设定的属性。
经过了Win2000Server的正确安装与正确配置,操作系统的漏洞得到了很好的预防,同时增加了补丁,这样子就大大增强了操作系统的安全性能。
虽然信息管理系统安全性措施目前已经比较成熟,但我们切不可马虎大意,只有不断学习新的网络安全知识、采取日新月异的网络安全措施,才能保证我们的网络安全防御真正金汤。
参考文献:
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东软集团有限公司,NetEye防火墙使用指南3.0,1-3
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EricMaiwald,Wi1liEducation,SecurityPlanning&DisasterRecovery,2003,Posts&TelecommunicationsPress,PP.86-94
杨兵.网络系统安全技术研究及其在宝钢设备采购管理系统中的应用:(学位论文).辽宁:东北大学,2002
刘广良.建设银行计算机网络信息系统安全管理策略研究:(学位论文).湖南:湖南大学.2001
1.1水利自动化监控系统缺乏资金
由于我国水利建设资金来源于政府与国家的投资,虽然国家所下拨的建设资金足以实现水利工程的建设,但是在实际的水利工程建设中,部分水利工程建设管理人员为了获取高额利润,从国家下拨的资金中套取一部分,导致配套建设资金并没有足额到位。由于水利自动化监控一般是在工程建设的末期才进行,工程建设资金可能已经在前期的工程中消耗过多,造成在工程末期往往会因为资金不足而难以实现如期建设,其投入使用也延期,且质量方面并没有达到要求。此外,国家对水利建设中的自动化监控系统投资政策并没有落实到位,在没有政策作为依据的前提下难以将资金有效的应用在水利自动化监控系统建设中。
1.2系统建设质量难以控制
由于水利工程建设项目的质量受多方面因素的影响,工程质量与施工单位的施工技术、管理能力及监理单位的监理力度等方面有关。由于水利工程在很大程度上受施工人员的技术及施工单位人员流动性较强等因素的直接影响,导致有效的水利自动化监督控制工作难以开展,而施工单位缺乏能力较强的技术人员及监督管理人员,导致水利自动化监控系统建设的质量检测技术仍较为落后。水利自动化监督控制涉及到多方面的知识,要求技术人员必须具备工程管理、自动化管理以及自动化控制等综合性知识,然而这种综合性人才比较缺乏,导致水利自动化监控系统建设的质量难以得到有效保障,技术人员的缺乏在很大程度上制约着我国水利建设的发展。
2无线通信技术在水利自动化监控系统中的应用
在技术不断更新与发展的年代,无线通信技术也在不断发展,水利自动化监控系统在技术的支持下也迅速发展。目前我国无线通信技术正在不断发展与完善,实现了水利监控系统的智能化与自动化。无线通信技术在水利监控系统中的应用越来越广泛,在水利监控系统中,包括水利工控监控系统、水利水情自动化监测系统、水利综合监控系统,而这三大系统中又包括多个子系统,因此水利自动化监控系统具备明显的复杂性。
2.1在水利水情自动化监控系统中的应用
水利水情自动化监测系统将农村的雨水、水利情况等情况作为监测对象,因此监控系统建设一般设置在农村或者深山区。水利水情自动化监控系统包括雨水情自动化监测系统及农田水利自动化监测系统,这两个子系统之间既有联系也有一定的区别。前者主要是根据雨水量及雨水期等相关情况对汛期各时段的水位进行监督控制,从而为防汛工作提供重要的数据资料。雨水情自动化监测系统将监控的相关信息上传到上级防汛指挥部门,通过不同的网络间的数据交换系统。而水利水情自动化监测系统中的农田水利自动化监测系统的监测对象具体包括水流的地理位置、水流速度、风速、土壤的含水量、降水量等,这些监测对象所获取的数据具有一定的集中性与分散性,监控点之间的距离较短。由于农村的条件有限,系统规模一般较小,限制了水利水情自动化监控系统的发展,采用无线通信技术能有效地弥补落后地区系统监测数据量少的缺点,发挥无线通信技术的优势。由于建设条件有限,因此系统建设必须一次性完成,因此可以将无线局域网络通信技术与有线网络通信技术相结合,从而组建出数据通信网络,避免高额建设,减少了监控系统的建设费用。
2.2在水利工控自动化监控系统中的应用
在水利自动化监控系统中,水利工控自动化监控系统与企业的自动化监控系统具有一定的相似性。该系统主要是以实时监控视频的方式以实现对数据的有效监督与控制。由于系统建设的技术对系统数据的传输速度、安全性及信道有较高的要求,因此必须加强对系统的实时监测与控制,建立配电室和中央控制室,采用配置较高的工控机及高清摄像机进行视频监控。建立信息化网络平台是水利信息化建设的重要内容,目前我国部分水利工程的自动化监控系统已经建立了小型局域网络系统,局域网的设计与建设已经正式开展。
2.3在水利综合自动化监控系统中的应用
水利综合自动化监控系统主要是应用于大坝的监控,其中包括了河道综合治理与大中型水库的除险加固这两个方面。近年来,我国加强了对水利的综合治理力度,我国政府也在不断加大对水利综合治理的资金支持与技术支持。我国财政资金对水利监控系统建设的大力支持在很大程度上加强了对水库的建设,进一步加快了我国水利自动化监控系统建设的进度。由于河坝是防洪的关键地段,因此在进行水利工程建设时必须加大监管力度,相关技术人员通过不断总结以往经验,吸取教训。水利综合自动化监控系统的组网方式主要采用光缆作为主要的信道,接着再使用光电转换的形式。此种组网方式具有信道宽、防雷击等外部影响、网络速度快等优点,然而这些系统的施工所需成本较高,且难度较大,导致工程建设的后期维护费用较高,且支出费用超过了预算。在河道的综合性管理中,可以采用有线与无线相结合、局域与广域相融通的组网方式进行,在组网方式的选择方面,可以在每一个河坝的监控终端设置无线局域网络,并根据各个监督控制点来选择合适的组网方式,实现对监测数据的有效传输。可以采用直接铺设的方式布置光缆,能有效地减少雷击等外部影响,但这种方式容易导致土建设置被损害,且信道恢复慢,误码率较高。而采用无线局域网络与有线局域网的组网方式具有较大的优势,与其它组网方式相比,其无线局域网的结构比较简单,且安全性较高等,能有效的减少施工量,降低了系统维护率。无线通信技术在水利综合监控系统中的作用很明显,有利于数据的集中上传,实现其实时有效的监测职能。
3结束语
关键词:仿真技术电力系统
自20世纪80年代末至今,我国的仿真技术获得了极大的发展。在电力系统中,应用较多的培训仿真系统有电厂仿真、电网运行工况仿真和变电所仿真。一般说来,凡是需要有一个或一组熟练人员进行操作、控制、管理与决策的实际系统,都需要对这些人员进行培训、教育与培养。早期的培训大都是经过理论讲解和现场实习,通过实际操作经验的积累来完成的,这种培训方式因是在实际运行的系统上进行操作,不仅培训成本高、培训时间长,而且有些故障只能在实际发生时才能得到实际操作的机会,致使一部分知识只有感性认识,得不到实际操作的锻炼。随着系统规模的加大、复杂程度的提高,特别是造价日益昂贵,训练时因操作不当引起的破坏而带来的损失大大增加,因此,提高系统运行安全性、可靠性事关重大。为解决这些问题,出现了培训仿真系统,模拟实际系统的工作状况和运行环境,以避免运用实际系统时可能带来的危险性及高昂的代价。
变电所培训仿真系统集仿真技术、图形图象技术、数据库等技术于一体,依据变电所电力设备实物、一次设备和二次设备接线图进行设计,如主控室、控制屏、保护屏及设备连接状况,可在模拟设备和二次接线图上进行相应操作,采用鼠标点击的操作方式,简单、直观、易学(见图1)。这种方式使变电运行人员的培训手段大大更新,提高了培训效率,缩短了培训周期。也进一步提高了运行人员的正确判断和处理事故的能力,防止事故扩大化和缩短事故处理时间,从而确保电网安全、可靠、经济运行。
图1
1变电所仿真的现状
目前,我国农网中(110kV、35kV)变电所培训仿真系统主要有孤立变电所型变电培训仿真系统和考虑简单电网的变电培训仿真系统。前一种类型的变电培训仿真系统配置简单,造价相对较低;后一种不仅仿真了变电所的运行状况,而且考虑到电网和变电所之间的相互影响,该类型的变电培训仿真系统在功能上比孤立变电所型的仿真系统要强。此外,还有将无人值班变电所仿真、集控中心仿真、变电所运行管理系统结合于一体的110kV/35kV集控站培训仿真系统。考虑到仿真原理的相同性和孤立变电所型变电培训仿真系统较为简单,能够在单机上独立运行的特点,以下只对该系统进行简要介绍。
2硬件配置的基本要求
微机一台:主频PENTIUM200;32M内存;3.2G硬盘;16倍光驱;显示卡、声卡、音箱等。
3软件配置的基本要求
(1)中文视窗Windows95以上版本;
(2)多媒体仿真培训软件。
4主要功能
(1)正常操作训练:断路器操作、隔离开关操作、压板操作、保护投停、电压互感器的切换,电容器的投停等;
(2)故障演习训练:
断路器故障:拒动、误动、偷跳;
隔离开关故障:带负荷拉合隔离开关、带电合接地隔离开关;
变压器故障:包括相间短路、接地短路、匝间短路、变压器过负荷、变压器油温过高;
母线故障:母线短路、母线接地;
线路故障:近区短路、接地、断线等;
此外,还有电容器故障、继电保护故障以及其它故障等。
培训者可对设定操作任务或故障,依据系统标准操作票进行操作,系统也可在出现故障时,给予提示并指出错误要点。
(3)操作票生成与培训系统:可对线路、主变压器、母线、电容器等设备开操作票;可对学员的操作以操作票的形式记录;可对学员的操作票和标准操作票进行比较;
(4)理论知识的培训:可提供设备的图片和产品介绍;可进行二次回路图纸讲解:包括中央信号回路、电力变压器保护、电容器组保护、输电线路保护、低周减载装置等;还可进行运行规程问答、典型故障处理、经验介绍以及提供考试题库。
(5)系统维护功能:系统可根据110kV变电所的主接线方式(如:单母线接线方式、内桥接线方式、单元接线方式)和正常运行方式的差异及实际变电所的工作情况进行选择和修改,可对考试题目进行增加或修改,还可对二次接线图上的线路名称和隔离开关、断路器号进行更改,使其更加接近变电所的实际运行情况。
操作实例:
倒闸操作是变电所正常运行和检修中都涉及的操作,具有重要的作用,其操作过程如下:
①运行仿真软件,进行操作人员登陆。
②进行功能选择,进入倒闸操作模块,进行题目分类选择。如选择"10kV倒闸操作题目"后,屏幕上会出现一系列10kV倒闸操作题目的分项内容,用鼠标按钮进行选择,选择"纺织线002断路器停电,纺织线线路检修"(见图2)。选择题目后,可进行标准操作票预览,以便操作人员了解操作步骤后进行正确操作。可单击要点按钮,查看提示注意事项。操作练习既可在线路图上进行,也可在模拟图上进行。
图2
③依次拉开纺织线002断路器,拉开002-3隔离开关,拉开002-1隔离开关,在002-3隔离开关线路侧挂接地线(见图3)。遇到困难时,可查阅标准操作票和操作要点提示。操作完毕后,调出操作记录与标准操作票进行比较,如果在操作过程中发生误操作,系统会出现报警。
图3
④选择操作题目后,也可进入考试状态。在此状态下,系统不提供标准操作票和操作要点提示,考试时间到,系统不再进行操作记录。
5结束语
目前,110/35kV变电培训仿真系统在一些变电所已经得到应用,并取得实效。归纳起来,变电培训仿真系统具有如下的特点:
(1)计算机仿真程度高。仿真画面完全按照变电所的电力设备实物进行绘制,形象逼真。操作人员在模拟图或二次接线图上用鼠标点击元器件,即可激发元器件动作,元器件动作后仿真变电所同实际变电所情况一致。
(2)培训功能完善。不但可对变电所的正常和异常事故进行仿真,而且可提供完善的二次图讲解。对变电所的继电保护装置从动作原理到动作过程进行分步讲解,突出显示动作断路器和响应元器件,动画模仿电流轨迹。
(3)可扩充性强。仿真系统还应提供维护功能,用户可在使用过程中,按照各自变电所的实际情况进行适当的修改,使其更接近实际运行中的变电所。
1.1物联网技术
物联网是一项新的技术,是一种物与物,物与人的连接,通过射频识别、红外感应、激光扫描、通信装置等信息传感设备,按照约定的协议,将物体与互联网相连,进行信息的交换与通信,实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络。
1.2FRID技术
射频识别(简称FRID)技术是一种利用射频信号通过交变磁场和电磁场实现非接触式信息传递并通过所传递的信息识别目的的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。通过与物联网技术相结合,能够实现企业资产的定位跟踪与信息的共享。FRID正不断向生产行业的各个方面渗透。FRID在煤炭行业的应用首先是人员定位系统、安全监测系统,然后扩大到资产、物流的各个环节,已显示其在煤炭行业的广阔的应用前景。
2系统需求分析
基于物联网的资产管理系统基本功能应满足公司公司资产的流程管理工作,具体包括资产的录入管理:即采购资产的信息录入、到货信息的补充录入、资产的验收确认、资产信息数据的写入、RFID芯片标签的制作、标签的粘贴与固定;同时实现资产的变动管理:包括资产的转移、维修修和报废管理;资产状态管理:主要是区域内资产分类、资产名称和数量等,而且某个大型设备上安装多个标签可反应一个资产信息,快速盘点资产;资产信息的查询汇总;统计分析报表等功能。要求能够对资产进行全生命周期管理工作,实时掌握设备使用的全过程,从而实现从设备的采购,运行,报废整个过程对资产进行科学合理的管理。是管理工作做到更加精细,精确。
3系统的整体架构设计
资产管理系统的整体架构是按照物联网三层架构的基础上进行设计的,具体包括感知层,网络层,和应用层,感知层采用RFID读写器和RFID标签组成,标签用于记录资产信息,读写器用于读取标签上的信息,实现物联网感知层原始数据的自动采集工作。网络层采用公司的各类可连接的网络连接读写器,在网络机房架设SQLServer2005数据库服务器和应用服务器,将读写器采集到的数据传输到服务器中来完成资产的全程跟踪,实现资产的动态信息化管理。应用层是用户和物联网的接口,是根据公司资产管理流程处理读写器采集到的数据,再将数据显示在用户桌面上,实现资产数据信息的查询、存储、统计与共享工作。
4资产管理系统设计方案
本系统包括资产编码设计、RFID系统设计和资产管理系统设计。
4.1资产编码设计
为了有效控制和管理公司的资产,准确区分公司各类型资产存放状况,将公司资产分为固定资产和其他资产两大类,为了做好编码资产的动态管理,本次资产编码采用RFID植入式芯片无线管理监控,并对编码资产实行门禁系统管理,将公司资产存放位置划分为生活区、工业区、井下、风井工业区四大区域。同时,为了规范资产管理,前期由资产管理部门对所管辖资产进行标签写入、核对及贴签。后期对新增的每一项资产均在验收通过时,写入资产管理系统并现场制做并贴签。
4.2RFID设计
4.2.1RFID标签设计
由于煤矿物资存放的场所不同,体积各异,且井下环境条件恶劣,在对公司物资设备情况进行具体分析后,确定使用超高频860~960MHz,存放公司物资电子标签设计时主要考虑以下内容:
1)防水、防油污、防撕
2)RFID芯片的粘贴或悬挂根据以上要求将RFID标签样式设计为室内标签和室外标签两种,室内标签采用超高频无源RFID标签银行卡大小,封装pvc8.5×5,室外标签采用超高频无源RFID标签,封装pcb,抗金属,规格95×35×10,带外壳,具体根据实际情况分为钢丝栓挂,带胶,带胶且螺丝固定3种类型。
4.2.2RFID读写器设计
RFID读写器是系统的核心设备,通常分为固定式和手持式两种,固定式读写器安装于公司资产存放位置的出入口,用于快速识别资产上绑定的标签出入,进行方便的对资产的管理,并提供报警功能。手持式读写器配合管理人员用于对公司固定资产进行盘点。管理人员拿着手持式读写设备在资产所在区域走一圈,该区域的资产将自动读入手持式读写器,再将读写器连接在互联网上将数据导入资产管理系统中,方便的实现固定资产的盘点工作。
4.3资产管理系统设计
4.3.1系统业务流程
根据公司资产管理的流程分析。管理人员登录到资产管理系统,根据流程图可以看出管理资产的动向和盘点的数据。
4.3.2业务功能设计
根据公司的实际需求,对公司的业务工作流进行分析,设计系统业务功能图。资产管理系统的功能包括资产的新增,领用、借用、处置、调拨等功能。
4.3.3系统开发及运行环境
在项目开发阶段,整个系统开发基于B/S的体系结构,数据统一存放在数据服务器上,采用基于微软的.NET平台VisualStudio2010进行编程,数据库采用SQLServer2005数据库,在客户端运行此系统端无需安装任何软件,通过浏览器就可以访问,在服务器端配置windowsServer2008+IIS(.netFrameWork3.5)即可。
5结束语
关键词:单片机、可靠性、电磁兼容性
随着半导体技术的飞速发展,单片机本身的设计中不断采用了一些新的抗干扰技术,使单片机的可靠性不断提高。除选择抗干扰能力强的单片机外,单片机系统中其它辅助元器件的可靠性也至关重要,一些抑制干扰的元器件的使用有助于提高系统的可靠性。此外,单片机系统在电路设计、印制电路板的设计、布线与制造工艺、系统安装时有无良好的接地等,都直接影响应用系统的可靠性。
单片机自身的抗干扰措施
为提高单片机本身的可靠性。近年来单片机的制造商在单片机设计上采取了一系列措施以期提高可靠性。这些技术主要体现在以下几方面。
1.降低外时钟频率
外时钟是高频的噪声源,除能引起对本应用系统的干扰之外,还可能产生对外界的干扰,使电磁兼容检测不能达标。在对系统可靠性要求很高的应用系统中,选用频率低的单片机是降低系统噪声的原则之一。以8051单片机为例,最短指令周期1μs时,外时钟是12MHz。而同样速度的Motorola单片机系统时钟只需4MHz,更适合用于工控系统。近年来,一些生产8051兼容单片机的厂商也采用了一些新技术,在不牺牲运算速度的前提下将对外时钟的需求降至原来的1/3。而Motorola单片机在新推出的68HC08系列以及其16/32位单片机中普遍采用了内部琐相环技术,将外部时钟频率降至32KHz,而内部总线速度却提高到8MHz乃至更高。
2.低噪声系列单片机
传统的集成电路设计中,在电源、地的引出上通常将其安排在对称的两边。如左下角是地,右下角是电源。这使得电源噪声穿过整个硅片。改进的技术将电源、地安排在两个相邻的引脚上,这样一方面降低了穿过整个硅片的电流,一方面使外部去耦电容在PCB设计上更容易安排,以降低系统噪声。另一个在集成电路设计上降低噪声的例子是驱动电路的设计。一些单片机提供若干个大电流的输出引脚,从几十毫安到数百毫安。这些大功率的驱动电路集成到单片机内部无疑增加了噪声源。而跳变沿的软化技术可消除这方面的影响,办法是将一个大功率管做成若干个小管子的并联,再为每个管子输出端串上不同等效阻值的电阻。以降低di/dt。
3.时钟监测电路、看门狗技术与低电压复位
监测系统时钟,当发现系统时钟停振时产生系统复位信号以恢复系统时钟,是单片机提高系统可靠性的措施之一。而时钟监控有效与省电指令STOP是一对矛盾。只能使用其中之一。
看门狗技术是监测应用程序中的一段定时中断服务程序的运行状况,当这段程序不工作时判断为系统故障,从而产生系统复位。
低电压复位技术是监测单片机电源电压,当电压低于某一值时产生复位信号。由于单片机技术的发展,单片机本身对电源电压范围的要求越来越宽。电源电压从当初的5V降至3.3V并继续下降到2.7V、2.2V、1.8V。在是否使用低电压复位功能时应根据具体应用情况权衡一下。
4.EFT技术
新近推出的MotorolaM68HC08系列单片机采用EFT(ElectricalFastTransient)技术进一步提高了单片机的抗干扰能力。当振荡电路的正弦波信号受到外界干扰时,其波形上会叠加一些毛刺。以施密特电路对其整形时,这种毛刺会成为触发信号干扰正常的时钟信号。交替使用施密特电路和RC滤波可以使这类毛刺不起作用,这就是EFT技术。随着VLSI技术的不断发展,电路内部的抗干扰技术也在不断发展之中。
5.软件方面的措施
单片机本身在指令设计上也有一些抗干扰的考虑。非法指令复位或非法指令中断是当运行程序时遇到非法指令或非法寻址空间能产生复位或中断。单片机应用系统程序是事先写好的,不可能有非法指令或寻址。一定是系统受到干扰,CPU读指令时出错了。
以上提到的是当前广泛使用的单片机应该具有的内部抗干扰措施。在选用单片机时,要检查一下这些性能是否都有,以求设计出可靠性高的系统。
在应用软件设计方面,设计者都有各自的经验。这里要提醒的是最后对不用的ROM要做处理。原则是万一程序落到这里可以自恢复。
用于单片机系统的干扰抑制元件
1.去耦电容
每个集成电路的电源、地之间应配置一个去耦电容,它可以滤掉来自电源的高频噪声。作为储能元件,它吸收或提供该集成电路内部三极管导通、截止引起的电流变化(di/dt),从而降低系统噪声。要选高频特性好的独石电容或瓷片电容作去耦电容。每块印制电路板电源引入的地方要安放一只大容量的储能电容。由于电解电容的缠绕式结构,其分布电感较大,对滤除高频干扰信号几乎不起作用。使用时要与去耦电容成对使用。钽电容则比电解电容效果更好。
2.抑制高频的电感
用粗漆包线穿入轴向有几个孔的铁氧体芯,就构成了高频扼制器件。将其串入电源线或地线中可阻止高频信号从电源/地线引入。这种元件特别适用于隔开一块印制电路板上的模拟电路区、数字电路区、以及大功率驱动区的供电。应该注意的是它必须放在该区储能电容与电源之间而不能放在储能电容与用电器件之间。
3.自恢复保险丝
这是用一种新型高分子聚合材料制成的器件,当电流低于其额定值时,它的直流电阻只有零点几欧。而电流大到一定程度,它的阻值迅速升高,引起发热,而越热电阻越大,从而阻断电源电流。当温度降下来以后能自动恢复正常。这种器件可防止CMOS器件在遇到强冲击型干扰时引起所谓“可控硅触发”现象。这种现象指集成电路硅片的基体变得导通,从而引起电流增大,导致CMOS集成电路发热乃至烧毁。4.防雷击器件
室外使用的单片机系统或电源线、信号线从室外架空引入室内的,要考虑系统的防雷击问题。常用的防雷击器件有:气体放电管,TVS(TransientVoltageSupervention)等,气体放电管是当电源电压大于某一值时,通常为数十伏或数百伏,气体击穿放电,将电源线上强冲击脉冲导入大地,TVS可以看成两个并联且方向相反的齐纳二极管,当电两端电压高于某一额定值时导通。其特点是可以瞬态通过数百乃至上千安培的电流。这类元器件要和抗共模和抗差模干扰的电感配合使用以提高抗干扰效果。
提高单片机系统抗干扰能力的主要手段
1.接地
这里的接地指接大地,也称作保护地。为单片机系统提供良好的地线,对提高系统的抗干扰能力极为有益。特别是对有防雷击要求的系统,良好的接地至关重要。上面提到的一系列抗干扰元件,意在将雷击、浪涌式干扰以及快脉冲群干扰去除,而去除的方法都是将干扰引入大地,如果系统不接地,或虽有地线但接地电阻过大,则这些元件都不能发挥作用。为单片机供电的电源的地俗称逻辑地,它们和大地的地的关系可以相通、浮空、或接一电阻,要视应用场合而定。不能把地线随便接在暖气管子上。绝对不能把接地线与动力线的火线、零线中的零线混淆。
2.隔离与屏蔽
典型的信号隔离是光电隔离。使用光电隔离器件将单片机的输入输出隔离开,一方面使干扰信号不得进入单片机系统,另一方面单片机系统本身的噪声也不会以传导的方式传播出去。屏蔽则是用来隔离空间辐射的,对噪声特别大的部件,如开关电源,用金属盒罩起来,可减少噪声源对单片机系统的干扰。对特别怕干扰的模拟电路,如高灵敏度的弱信号放大电路可屏蔽起来。而重要的是金属屏蔽本身必须接真正的地。
3.滤波
滤波指各类信号按频率特性分类并控制它们的方向。常用的有各种低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器。低通滤波器用在接入的交流电源线上,旨在让50周的交流电顺利通过,将其它高频噪声导入大地。低通滤波器的配置指标是插入损耗,选择的低通滤波器插入损耗过低起不到抑制噪声的作用,而过高的插入损耗会导致“漏电”,影响系统的人身安全性。高通、带通滤波器则应根据系统中对信号的处理要求选择使用。
印制电路板的布线与工艺
印制电路板的设计对单片机系统能否抗干扰非常重要。要本着尽量控制噪声源、尽量减小噪声的传播与耦合,尽量减小噪声的吸收这三大原则设计印制电路板和布线。当你设计单片机用印制电路板时,不仿对照下面的条条检查一下。
·印制电路板要合理区分,单片机系统通常可分三区,即模拟电路区(怕干扰),数字电路区(即怕干扰、又产生干扰),功率驱动区(干扰源)。
·印刷板按单点接电源、单点接地原则送电。三个区域的电源线、地线由该点分三路引出。噪声元件与非噪声元件要离得远一些。
·时钟振荡电路、特殊高速逻辑电路部分用地线圈起来。让周围电场趋近于零。
·I/O驱动器件、功率放大器件尽量靠近印刷板的边,靠近引出接插件。
·能用低速的就不用高速的,高速器件只用在关键的地方。
·使用满足系统要求的最低频率的时钟,时钟产生器要尽量靠近用到该时钟的器件。
·石英晶体振荡器外壳要接地,时钟线要尽量短,且不要引得到处都是。
·使用450的折线布线,不要使用900折线,以减小高频信号的发射。
·单面板、双面板,电源线、地线要尽量的粗。信号线的过孔要尽量少。
·4层板比双面板噪声低20dB。6层板比4层板噪声低10dB。经济条件允许时尽量用多层板。
·关键的线尽量短并要尽量粗,并在两边加上保护地。将敏感信号和噪声场带信号通过一条扁带电缆引出的话,要用地线-信号-地线......的方式引出。
·石英振荡器下面、噪声敏感器件下面要加大地的面积而不应该走其它信号线。
·任何信号线都不要形成环路,如不可避免,环路应尽量小。
·时钟线垂直于I/O线比平行于I/O线干扰小,时钟线要远离I/O线。
·对A/D类器件,数字部分与模拟部分宁可绕一下也不要交叉。噪声敏感线不要与高速线、大电流线平行。
·单片机及其它IC电路,如有多个电源、地端的话,每端都要加一个去耦电容。
·单片机不用的I/O端口要定义成输出。
·每个集成电路要加一个去耦电容,要选高频信号好的独石电容式瓷片电容作去耦电容。去耦电容焊在印制电路板上时,引脚要尽量短。
·从高噪声区来的信号要加滤波。继电器线圈处要加放电二极管。可以用串一个电阻的办法来软化I/O线的跳变沿或提供一定的阻尼。
·用大容量的钽电容或聚脂电容而不用电解电容作电路充电的储能电容。因为电解电容分布电感较大,对高频无效。使用电解电容时要与高特性好的去耦电容成对使用。
·需要时,电源线、地线上可加用铜线绕制铁氧体而成的高频扼流器件阻断高频噪声的传导。
·弱信号引出线、高频、大功率引出电缆要加屏蔽。引出线与地线要绞起来。
总而言之,现代电力电子技术的发展是从低频技术到高频技术处理问题为主的,从传统电力电子技术向现代电力电子技术方向发展。当下,电力电子技术电力电子技术成为环保、节能、全自动化、智能化、机电一体化的基础,正向着应用技术高频化、产品性能绿色化、硬件结构模块化的方向发展。
2电力电子技术对电力系统的重要作用
电力系统由输配电路器、发电设备和伏在用电设备三大部分组成。电力系统是历史上逐步扩建,直到联网之后才发展起来的,是一个地域分布广、设备众多、运行参数相互影响且瞬变很快的大系统,其对于安全、经济、高效、优质的运行具有重大意义。随着电力电子技术的发展,电力电子设备已经着手进入电力系统,并为解决电能控制提供了技术手段。据不完全估计,发达国家在用户最终使用的电能中,有60%以上的电能不得不经过一次或者更多的电子变流装置的处理。电力系统在面向社会现代化的进程中,电力电子技术就是关键技术之一。可以不放厥词地说,如果脱离了电力电子技术,电力系统在如今的成就将不会如此。
3电力技术在电力系统中的应用
3.1电力系统的智能控制
电力系统的控制应用与研究在先前的40多年内,大体上可分为三个阶段:以传递函数的单输入、单输出基础的控制阶段;以线性最优控制、非线性控制及多台电脑机器系统协调的控制阶段;智能性的控制阶段。智能控制是当今控制理论发展的新阶段,基本上是用来解决和处理那些用传统方法难以解决和解释的复杂系统的控制问题;特别是用于具有强非线性、模型不确定性、需要很强适应性的复杂系统。所以说,智能控制在电力系统工程某些应用方面的前景与路线非常广阔,在对其进行应用时,要由某些人工设置好的神经网络加以协调和控制。
3.2柔流输电系统
在输电系统一些特别重要的地方,采用电力装置对输电系统的主要参数(如相位差、电压、电抗、感抗等)进行调整控制,使输电更加可靠、更加精确,能具有更大的可控性和更高的效率。这是一种将微机处理技术、电力电子技术、控制技术等高新技术,应用于高压输电系统,以提高系统可控性、运行性、可靠性能和电能质量,而且可获取大量节电效益的新型综合技术。
4基于电力电子技术的智能电网在电力系统中的发展和应用
4.1前景
对于电力行业,智能电网是未来的大势所趋,可再生能源是推动传统电网向智能电网转型的重要原动力。传统的集中式、大容量、可计划的发电方式正在受到清洁化、不稳定、灵活可调节、分布式的发电方式冲击。以前的结构是电厂尽可能集中、大容量。这种集中式大容量的电厂发出来的电,通过电网输配电送到千家万户使用,它是单向的。而现在随着风电、光伏等可再生能源的兴起,对电网的稳定性、可调性提高了要求。但可再生能源由于具有清洁、靠近用户侧的优势,未来前景广阔,如何解决其先天的不稳定劣势,这就需要可再生能源发电变得更加智能,比如通过信息化、IT的技术、大数据分析等实现预测功能。因此,可再生能源是推动传统电网向智能电网迁移的重要原动力之一。一旦实现了向智能电网的转型,电价就可以根据未来的天气做出调整,人们的很多生活方式都会受到影响。智能电网影响的是整个产业链,无论是发电端,还是输配电环节,一直到最终的售电用电环节都会有深刻的变化。
4.2实现的手段
要让能源变得更加智慧,自然少不了IT技术的帮助。电力和IT,也就是信息系统深度融合到一起。以前的IT技术对电网来说是起支撑作用,但到了智能电网阶段,IT是真正实现智能电网的驱动力,是深度融合的,不可分割的。IT的信息系统技术架构对整个智能电网的构成是基础性的,这对我们来讲是个很大的机会。更美好的智能电网,是一个将用户、电力、设备紧密联接在一起的电网,是一个无时不在、无瓦不用的全联接电网。而这种美好图景,未来将与移动化、大数据、云计算、物联网等新概念结合在一起,巨大的革新需要众多企业参与其中。
5结束语
关键词:延时器;直播;SD/HD;AES/EBUSDI
随着电视事业迅猛发展,电视台在节目播出中现场直播形式正在越来越多的广泛应用。出于安全直播的需要,现在电视台的直播节目普遍采用了一种可延迟节目的视音频信号的设备-延时器。延时器的出现从技术角度控制了非法信号和不适于播出的信号播放。利用延时播出,是一种最安全、最简单的解决方法。
一、延时器的工作原理及特点
1、视频服务器延时播出系统的工作原理及特点
利用视频服务器建立电视节目延时播出系统是利用视频服务器的特性,采用M-JPEG或MPEG-2等压缩格式,在符合技术指标的情况下对视频数据进行压缩编码,以满足存储和传输的要求。首先将实况直播节目先录入硬盘,再按需要将实况播出时间延迟到适当的时间播出,节目导演和值班员利用这段时间在控制计算机上对现场不宜转播的画面进行剪切并替换为其它适宜素材,这样可控制不当素材的播出,同时实况转播效果又不受任何影响。视频服务器延时播出系统的延时可从几分至几时,延时时间范围大,可进行多任务操作,素材编排、调度灵活。但相对操作复杂,价格较高。下面图示是对视频服务器延时播出系统的简要介绍。
2、纯硬件方式的固态延时器的工作原理及特点
纯硬件方式的固态延时器的工作原理其实非常简单,即让直播节目在预定开始播出时间前提前若干时间就开始录制并将其存储在延时器中(建立延时),到预定开始播出时间时播出延时器中预存的内容(播出延时),其实现的延时量是短暂的几秒,十几秒,同时播出延时器继续录制直播节目,从而在延时和播出延时之间建立了一个时间差,称之为延时时间。节目播出人员可以在延时时间内将不适合播出的内容进行剪切等操作,从而保证了节目的安全和连贯播出。纯硬件方式的固态延时器完全由硬件控制,操作简单,体积小,稳定可靠,价格适中,但延时时间范围小,且功能较弱。图2是带嵌入音频的SDI接口视音频延时器的工作原理框图,其它接口的延时器内部原理与此相仿,只是接口部分不相同而已。
二、视音频延时器的功能要求
目前,基于数字高、标清固态半导体存储的视音频延时器产家较多,其设备外形大同小异,尽管各家设备的外形相仿,其主要功能也大致相同,但具体接口和一些处理细节还是各有特点的。从应用的角度分析,延时器应具备下列基本功能:
1、首先能提供卓越的视、音频质量,其视、音频指标要达到或超过国家广电总局规定的广播甲级指标。
2、视音频一体化延时功能,才能确保视、音频同步。音、视频延时时间最长时间多为1分钟,延时时间最小可进行逐帧步进调整至少要达到1帧。现在有的产品可以做到最大延时6分钟,数字高清的延时时间可达到60秒。
3、支持高、标清数字、解嵌、数字及模拟信号间的互相转换功能。兼容任意格式的数字高清、标清视音频信号(包括高、标清数字嵌入信号,高、标清数字SDI视频、数字AES/EBU音频,标清模拟复合视频,模拟立体声平衡音频等)。
4、具备时基校正器和帧同步器的功能;所以延时器还可以做为帧同步器使用。
5、具备外同步锁相接口,这是广播级专业设备都必须的,以保证能与播控系统同步锁相。
6、在正常情况下,视、音频由于采用一体化延迟,能自动保证同步。为了让应用上更具灵活性,一般音频还应可在-24帧至+24帧时间范围内微调,即让音频超前视频或滞后视频若干帧,以保证视频与音频有更精确的时间关系。
7、由于延时器内部采用数字处理技术,所以无论输入的是何种信号格式,最后都以数字信号的形式进行处理,所以一般视频信号采用10bit量化,也有的延时器采用8bit量化。音频采用24bit量化,48kHz取样。
8、视频输入/输出接口一般都具备:复合端子、SDI端子、YUV分量端子。可以根据需要选择不同的输入/输出信号格式。也有产品同时具备上述输入/输出接口形式,也就是说无论输入采用上述三种中的哪一种格式输入,输出也可以同时输出三种不同格式的信号。这会在应用上带来许多方便。
9、目前音频输入/输出接口多为模拟端子,有些产品有AES/EBU(数字)端子。但不知何故,同时具备模拟和AES/EBU数字接口的机型还未见到,视频多接口技术已做到了,但音频未做到,有点遗憾,视频多接口的优点可能因此打了折扣。另外,还有一种可以处理嵌入音频的SDI接口的延时器,输入的是带有嵌入音频的SDI信号,输出的是带有嵌入音频的SDI信号,视音频数字信号在延时器内部解嵌,一体化延时后,再将音频嵌入SDI中后输出。
10、有些延时器具有标准彩条输出,可作临时的信号源。
11、内部视频处理采用数字技术,一般按ITU601标准处理,其画面格式按ITUR656-3标准,即PAL为720X576/25FPS。
12、由于用于直播场合,所以对设备的安全措施要求比较高,在功能上要求具有断电旁通功能和手动旁通功能。
三、视音频延时器的技术指标
随着技术的发展,设备也在不断的更新和改进,很多延时器的技术指标也在提高,如表1这是新一代数字高、标清固态延时器的技术指标。
四、现有延时器需增加的功能
目前,视、音频延时器在直播等场合应用十分普遍,但在实际应用中,还觉得有一些需要厂家做好的事情。
1、虽然产品在不断的改进,但应增加适合虚拟演播室用来解决传感器及口形同步问题。
2、在相位调节方面,在使用连接的过程中,如果需要对锁相行相位进行调解时,先要将延时时间调小,再进行行相位的调解,否则,会因为调整后的初始化时间较长,而不能即时看到调整的效果,在这方面希望厂家能对调整延时器的步进幅度调节范围有所改善。
3、由于外同步锁相的锁相信号为稳定的复合标准黑场或彩条信号,无论将锁相模式设为内同步锁相还是外同步锁相模式,若不小心或者忘记接GENLOCK接口上的BNC终结器就会造成不同步的现象,最好能在后面设置一个带环接匹配电阻的开关。
4、现在除带嵌入音频SDI输入/输出接口的延时器具备视、音频预监功能外,其它产品都不具备,实际应用时,如果有预监功能在某些场合还是很有用处的。
5、现在延时器没有信源监测功能应考虑增加输入端视、音频信号丢失的报警功能,因为在某些场合,这个功能还是必须的。
6、以硬盘系统为核心技术的数字化播控系统将比其它方式实现的数字播控系统要简单的多,起码在目前数模设备混用的过渡阶段延时器应能多增加A/D和D/A转换接口,使大量模拟设备不必另设A/D和D/A转换而直接与硬盘系统连接,即可实现模拟与数字信号之间的双向转换,从而大大提高了设备的利用率。
五、结束语
延时系统能够轻松应对节目播出(直播)过程中的突发事故,做到节目最及时、最准确的播出。延时系统能为电视直播提供可靠,安全,完美的电视效果。由此可见延时系统在电视直播中是非常必要的,是电视播出的一道重要的环节。