前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的保险感悟主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
关键词:无线传感器网络;博物馆;文物保护
随着科学技术的进步,网络信息技术也更为广泛的进入各个领域,无线传感器网络也开始备受关注,在各个行业中得到了充分应用。中国历史悠久,文物昌盛,博物馆作为收藏研究、展示传播人类文明历史和科学文化知识的重要场所,是人们感知历史、认识现在、探索未来的重要文化殿堂。文物藏品是当今博物馆开展各项业务工作的基础。面对复杂多样的馆藏文物,文物保护的任务十分艰巨。目前,各个博物馆由于资金、技术、管理方面存在着不足,导致文物得不到科学有效的保护和利用。面对这样的现状,设立科学有效的文物保护系统对保护馆藏文物的安全起着至关重要的作用。
1无线传感器网络系统概述
无线传感器网络根据所采集的信息数据为基础对系统进行控制,并通过对很多微小传感器节点加以利用,这些节点十分廉价,并具有一定的计算和通信能力,主要对周围的环境参数进行精确检测,并通过无线通信方式组建成一个多跳的自组织网络系统。系统通过若干个传感器节点构成,分布在整个监测区域中,对所监测区域的信息进行采集,并将信息以直接或间接的方式传递到网关节点,最后通过网关节点通信系统将数据传达网络信息处理中心。无线传感器网络具有以下几个特点:
1.1传感器节点的能源受限
由于硬件与成本的限制,网络中的节点的能源是有限的,节点的分布较为散乱,多数分布在展柜或文物库房内,人触碰不到的地方,导致能源补充十分困难。因此,对于网络要求较高,需要其功耗低,尽量使网络的寿命延长。
1.2自组织网络
因为处在网络中的各节点的位置不能提前确定好,所以传感器必须自身具有自组织,可以自动进行配置和管理,并且可以自动生成很多的无线传感器网络。
1.3网络的高度协作性
数据处理在无线传感器网络中可以通过节点自身完成,但其本身在资源和能力上有所限制,所以各节点若要完成对信号的处理和通信,节点之间必须相互协作。通过节点的协作作用,无线传感器网络将融合处理后的数据传输给数据中心。
1.4大规模网络
在系统监测的区域内,通过大范围的对节点进行布置,对单位面积传感器的数据进行提高,使系统获得更真切可靠的数据。系统可以通过扩大传感器的数量来扩大监测的范围,使信息更加全面,系统对所收集的信息进行处理,降低系统的错误几率。
2无线传感器技术在馆藏文物保护中的应用设计
如何科学有效地对文物进行保护和管理是博物馆工作的重中之重。无线传感器网络节点具有体积小、功耗低、扩充性高等特性,运用于馆藏文物的环境监测、防盗十分适用,同时适用于古建筑结构的健康监测等保护任务。将大量传感器节点合理分布在文物库房或文物展柜内,可以对文物所处环境温度、湿度、光照、压力、振动等情况进行检测,一旦数据超出标准数据,便会及时向控制中心传递信息,告知文保人员进行处理。通过加速度传感器测量振动幅度,如果振动出现异常,系统会自动进行报警,将信息传递到监控中心后,安保人员对文物现场进行勘察。此技术有效地对文物进行长期的保护性监测,既节省了人力资源,也解决了分散数据集中处理的问题。
2.1网络拓补工作原理
将无线传感器网络应用于文物保护系统,通过GPRS系统和Internet网络进行对数据的转换和通信,GPRS具有很多优势,且网络覆盖范围宽泛,对突发数据应用方面的相关业务起着重要的作用。GPRS模块通常使用115.2Kbps的数据传输率,选用的传感器网络支持对ZigBee规范的使用。整个网络的组成部分包括传感器节点、监控中心、汇节点组成,博物馆展示使用的节点数量根据室内的面积决定。博物馆的数据中心在GPRS和Internet的支持下与各个汇节点相连,而汇节点与传感器节点之间在ZigBee技术的支撑下可以实现信息的无线交换和传输,传感器节点负责对信息进行采集,并将收集到的数据逐层传输,最终传达到数据中心,实现对整个博物馆文物的实时保护性监控,为进一步保护性措施提供必要的基础性数据。当Zigbee网络发生断电情况时,传感器节点仍可正常显示、记录、报警,并可持续工作10~12个月,一旦组网系统的电源供给恢复,节点可即刻连接到网络中,上传历史数据。这一功能为重要场合的溯源数据提供了更安全的备份。
2.2传感器节点的设计
传感器节点位于博物馆文物库房各个角落及展厅展柜、展橱均匀分布,负责对文物所处环境进行监测和采集,根据温度、湿度、振动、光照等参数进行信息采集,并进行无线传输。节点数据采集部分是对文物所处环境的数据进行监控和采集,并进行数据转换和传输。节点的供电并非常用的交流供电方式,传感器网络中的电源应采用两节1.5V碱性电池,主要目的是降低文物环境的火灾安全隐患,降低相应的施工量。对于节点的硬件设计,必须通过了CE、FCC认证,并严格执行RoHS标准。主机可以耐受25KV静电打击,坚固的塑料合金外壳使用了阻燃无毒的材料,可以避免高洁净区域的二次污染。应尽量降低器件的功耗,如果没有任何通信业务,应切断系统内的部分电源,降低功耗。在软件设计方面,主要以节能为主,每个层次的设计都要进行认真排查。
3结语
作为一种新的技术,无线传感器网络可以对信息进行获取并处理,在很多领域起着至关重要的作用,是对传统技术的一种革新和发展,具有更多的优势。对于博物馆的馆藏文物保护而言,此技术能够起到较好的效果,更加可靠的保证文物的安全,使文保人员能够较准确的掌握博物馆内藏品文物的具体情况。随着无线传感器网络技术的不断创新发展,将会为数字化博物馆馆藏文物保护提供科学有效的技术支持。
参考文献:
[1]赵俊栋,赵炎鑫.无线传感器网络通信体系研究[J].信息通信,2014(01).
[2]张娓娓,李旸园,陈绥阳.无线传感器网络安全存在的问题和对策[J].网络安全技术与应用,2014(07).
关键词:甘蔗;“3414”试验;氮磷钾;施肥量;产量
中图分类号:S14.13
文献标识码:A
文章编号:1003-4374(2015)01-0018-04
Report on "3414" fertilizer effect experiment of sugarcane in Wuxuan County
Zou Qi-gui
(Soil and fertilizer station of Wuxuan County, Laibin, Guangxi 545900,China)
Abstract: A "3414" fertilizer effect experiment of sugarcane was conducted in middle-fertility sandy redsoil, the result analysis shows that N fertilizer application has the largest yield-increase among the N, P, Kfertilizers, and then the K fertilizer secondly, the P fertilize.r thirdly. In fertilizer effect equation, the applica-tion amounts of N.P.K have strong correlations with sugarcane-yield, obvious regression and parabolic rela-tion. The use efficiencies of fertilizers are all low: 10.83% for N fertilizer, 6.63% for P fertilizer and 21.44%for K fertilizer; the soil fertility provisions per 667m2 are 7.67 kg for N. 2.83 kg for P205, 15.74 kg for K20.The nutrient level of N in soil is middle-lower, middle level for P. The recommended fertilizations are 27 kgfor N, 9 kg for P205, 23 kg for K20 per 667m2.
Key words: Sugarcane; "3414" experiment; N.P.K: fertilization amount; yield
武宣县甘蔗种植面积28667hm2,占耕地面积47.64%,是县财税增长的支柱产业,是农民收入的主要来源。但由于施肥不合理,导致甘蔗产量和经济效益不高,已严重威胁到甘蔗生产的发展。通过“3414”甘蔗小区试验,探讨甘蔗在中等肥力蔗地上施肥效果,为促进开展甘蔗合理施肥提供指导依据。
材料与方法
试验土壤
试验地设在二塘镇上召村,土壤为红土母质发育而成的沙质红泥土,保水保肥力强,pH 6.2,有机质3.82%.全氮0.208%,速效磷20.46mg/kg,速效钾112.33mg/kg,是全县有代表性的中等肥力耕地。
试验材料
供试品种新台糖22号。
供试肥料尿素(含N46%)、钙镁磷肥(含P20518%)、氯化钾(含K20 600)。
试验设计
设计氮、磷、钾3个因素,4个水平,14个处理的试验。0水平指不施肥,2水平指试验地最佳施肥量的近似值,l水平=2水平x0.5,3水平=2水平x1.5。设置3次重复,随机区组排列,小区面积40m2,四周设立保护行。14个处理分别为(1)NOPOKO,(2)NOP2K2,(3)NIP2K2,(4)N2POK2,(5)N2PIK2,(6)N2P2K2,(7)N2P3K2,( 8)N2P2KO,( 9)N2P2K1,( 10)N2P2K3,( 11)N3P2K2,( 12)NIPIK2,( 13 )NIP2K1,( 14)N2PIKl.
施肥水平
水平施肥量为每667m2施N 23kg、P20,8kg、K20 18kg,计算出处理1-14的N、P205、K20施用量,见表l。
施肥方法
基肥为总施肥量的30%,在整地时施下;追肥为总施肥量的70%,在甘蔗大培土时施下。
田间管理
品种为新台糖22号,2月19日按方案施入基肥,播种,种植后覆土,盖地膜。种植行距l.Om,双轨型双芽段紧密排列种植,下种量为520个基本芽伛。5月10日按方案施人追肥,进行大培土。12月28日砍伐收获,进行农艺经济性状考察。
结果与分析
试验产量统计
14个处理、处理代码、施肥量、3次重复甘蔗产量、平均产量及产量排序统计,见表l。
回归分析
依据各处理施肥量和各处理平均产量,利用电子表格进行肥料效应方程拟合,对方程求导数,进行边际效应分析(甘蔗价格0.45元/kg,化肥价格N 4.35元/kg、P2053.33兀/kg、K20 5.00元/kg,下同),求解方程组,计算出最大施肥量、最大产量、最佳施肥量、最佳产量;利用电子表格对拟合成的氮磷钾一元二次方程,制作曲线图,研究肥料对产量的影响趋势。
三元二次肥料效应方程由处理1-14,进行三元二次肥料效应方程拟合,回归统计结果R=0.95,标准误差=247.39,F值=3 .16,F0.05值=0.19,说明施肥量与产量高度正相关,甘蔗产量与氮磷钾施肥量之间具有显著的回归关系,但拟合程度较差,拟合方程为(式中y代表甘蔗产量、xl代表N施用量、x2代表P205施用量、x3代表K20施用量,下同):v=-2194.24+243.64xl+529.43x2+317.88x3-1.58x12-2.82x22-2.78x32-8.92xlx2-5.12xlx3-13.82x2x3.
二元二次肥料效应方程氮2水平为基础的磷钾二元二次肥料效应方程,由处理4-10、14,进行方程拟合,回归统计结果R=0.91,标准误差=388.62,F值=1.02,F0.05值=0.63,说明施肥量与产量高度正相关,甘蔗产量与磷钾施肥量之间具有显著的回归关系,但拟合程度较差,拟合方程为:y=2296.3+409.13x2+204.16x3-9.42x22-3.26x32 -12.5 lx2x3.
磷2水平为基础的氮钾二元二次肥料效应方程,由处理2、3、6、8、9、10、11、13,进行方程拟合,回归统计结果R=0.92,标准误差=388.62,F值=1.09.F0.05值=0.61,说明施肥量与产量高度正相关,甘蔗产量与氮钾施肥量之间具有显著的回归关系,但拟合程度较差,拟合方程为:y =1642.3 +209.7xl +191.27x3 -2.83 x12 -3.26x32-3.79xlx3。
钾2水平为基础的氮磷二元二次肥料效应方程,依据处理2-7、11、12,进行方程拟合,回归统计结果R=0.96,标准误差=257.59,F值=2.53,ro.os值=0.44,说明施肥量与产量高度正相关,甘蔗产量与氮磷施肥量之间具有显著的回归关系,但拟合程度较差,拟合方程为:y=2095.2+216.65x1+270.5 3x2 -3.5 x12 -7.72x22-5.58xlx2。
一元二次肥料效应方程氮的肥料效应方程,由处理2、3、6、11,进行一元二次肥料效应方程拟合,回归统计结果R=l,说明施肥量与产量高度正相关,拟合方程为:y=3247+232.13xl-4.81x12。
磷的肥料效应方程,由处理4-7,进行一元二次肥料效应方程拟合,回归统计结果R=l,说明施肥量与产量高度正相关,拟合方程为:y=4133+444.63x2-25.72x22。
钾的肥料效应方程。由处理6、8、9、10,进行一元二次肥料效应方程拟合,回归统计结果R=l,说明施肥量与产量高度正相关,拟合方程为:y=5053+49.35x3-1.47x32。
肥料增产效果
氮磷钾肥的增产效果全肥区处理6与缺氮、缺磷、缺钾的处理2、4、8比,每667m2甘蔗分别增产1312kg、759kg、991kg,增产幅度分别为28%、14%、20%,增产幅度最大是氮肥,其次是钾肥,磷肥增产幅度最小。
低量施肥的增产效果氮钾肥施用量同为2水平的处理5、处理6、处理7与氮钾肥施用量为1-2水平的处理12、处理13、处理14比,增产明显,说明在一定范围内,甘蔗产量仍然随着施肥量的增加而提高,生产上要解决施肥量不足问题。
土壤养分丰缺
土壤养分丰缺参数可用相对产量来表示。相对产量(%)=缺素区产量÷全肥区产量xl00。试验中全肥区产量为处理6产量,缺素区产量为处理2、4、8的产量。相对产量低于500/e的土壤养分为极低水平,50%-75%为低水平,75%-95%为中水平,大于95%为高水平。由全肥区和缺素区产量计算出氮、磷、钾相对产量分别为78%、87%.84%,土壤氮为中等偏低水平、磷和钾养分为中等水平,见表2。
化肥利用率
化肥利用率(%)=(全肥区吸收养分量一缺素区吸收养分量)÷肥料养分施用量xl00。据试验,甘蔗养分吸收量参数为每生产lOOkg原料蔗,需吸收N 0.19kg、P2050.07kg、K200.39kg,下同。根据全肥区处理6、缺氮区处理2、缺磷区处理4、缺钾区处理8的产量,计算出全肥区处理6甘蔗吸收N、P205、K20养分量,缺氮区吸收N养分量,缺磷区吸收P205养分量,缺钾区吸收K20养分量。再根据试验地处理6的施肥量,分别计算出氮磷钾的肥料利用率,本试验二水平施肥量时氮肥利用率为10.83%,磷肥利用率为6.63%,钾肥利用率为21.44%。钾肥利用率最大,氮肥利用率次之,磷肥利用率最小,见表3。
土壤供肥量
不施肥区作物所吸收的养分量为土壤供肥量。依据不施肥区处理l甘蔗产量和甘蔗养分吸收量参数,计算出土壤供肥量每667m2为N 7.67kg.P2052.83kg、K2015.74kg,见表3。
推荐施肥量
推荐施肥量=(目标产量所需养分量一土壤供肥量)÷肥料利用率。试验地常年产量每667m2为5800kg,以常年产量递增10%作为目标产量,则目标产量每667m2为6380kg,利用土壤供肥量和肥料利用率,计算出推荐施肥量,经过专家的修复和论证,结合当地实际,提出武宣县中等肥力耕地甘蔗推荐施肥量每667m2施用N、P205、K20分别为27kg、9kg、23kg。
小结
施用化肥增产效果明显。在一定范围内,甘蔗产量随着氮、磷、钾施肥量的增加而提高;氮肥在甘蔗生产中增产效果最明显,钾肥次之,磷肥增产效果最小,生产上要施足氮肥。
甘蔗产量与氮、磷、钾肥施用量呈抛物线状关系,产量开始随着氮、磷、钾肥施用量增加而提高,当施氮、磷、钾量达到一定量时,甘蔗产量达到最高,以后随着氮、磷、钾施肥量的增加而下降,生产上要控制氮、磷、钾的施用数量,避免肥料浪费和引起产量下降,造成环境污染。
肥料利用率低。氮肥利用率10.83%,磷肥利用率6.63%,钾肥利用率21.44%;钾肥利用率最大,氮肥利用率次之,磷肥利用率最小,在施肥方式上要少量多次施用,以提高肥效。
经过科学家的长期研究发现,电磁干扰是一种“电磁感应”现象,它会严重干扰防空警报的无线通信效果和质量,因此,针对防空警报无线通信的电磁干扰进行防范非常有必要。
一、防空警报控制系统的功能
1)控制功能。控制系统是整个防空警报系统的指挥中心,控制着防空警报系统中的每个终端,负责发送命令,使警报终端发挥其应有的功能。单点报警与多点报警的区别是,多点报警信息来自不同的终端地址,需要系统对其一一识别后,再按照相应的顺序对其下发指令;而单点报警,则只需找出信息终端的名称即可,对其指令信息。2)监视功能。在防空警报系统中,对于每个被点击的警报终端,控制系统都会有所记录,并在数字地图界面上进行标识,若控制该终端,则系统会将控制命令发送给警报终端,从而实现了对警报终端的监视。3)管理功能。控制系统的控制中心具备管理模块,只要将警报终端的个体信息预先输入数据库,管理模块便可实现对这些终端的分类管理。
二、防空警报电磁干扰的构成要素
1)干扰源。目前,研究人员判断电磁干扰的来源主要集中于微处理器、微控制器、传送器等元件。以微处理器为例,其在运行时会产生过大的噪声频率,进而扩散到半导体元件,最终产生了谐波干扰。2)传播路径。电磁波并非单独形式的传播,其必须要借助不同的媒介才能实现传递。电磁干扰最常见的方式是通过导线传播,导线在高负荷工作状态下产生噪声,这为电磁波传播提供了空间。无论是通信设备或电力设备均有导线连接,因而导线已经成为最主要的电磁干扰传播媒介。3)接收器。干扰破坏也需要有接收器才能产生作用,若设备未安装可以感应干扰的元件,就不可能出现电磁破坏。根据相关研究表明大多数造成电磁干扰的电磁波都是通过接收器来进入收信机的,从而影响了信号传输的质量,只有极少量是因为射频辐射的影响。
三、防空警报无线通信中的电磁干扰
(一)无线电台中的电磁干扰
再无线电台运营中常见的电磁干扰问题如下所述:
1)同频道干扰。因为部分信号的频段比较相似,收信机在接受信号时很容易出现信号混乱,这就被称为通信道干扰。因为收信机接受信号的方式是一样的,所以中频通带是不能对信号进行筛选和屏蔽的。此类问题造成的最主要影响是降低信息接受的精度,阻碍信息的通信速度和通信质量,进而致使信息传递出现错误,严重影响了无线电台的正常工作。2)邻频道干扰。邻频道干扰产生的原因是因为信号发射机信在进行无线电波信号输送时,出现了接收错误,进而就会给临近频道的信息接收工作造成影响,降低了无线电台的传输质量和工作效率。3)互调干扰。a.发信机互调,其产生原因是因为临近发射天线的间隔设置不合理,在天线发出信号时,就会引起信号之间的互调,进而出现另一个频率,随同原有频率一同发出,这必然会影响信号传输的质量。b.接收机互调,当接收机同时接受同时多个信号时,会因为进入非线性作用的影响,造成内部信号互调。
(二)非无线设施的干扰
电磁波干扰也被称之为无线设施干扰,其发生的原因是因为静电感应与电磁感应出现传输冲突,或者是电磁波的辐射干扰,从而影响信号接受设备的灵敏度与准确度。同时,载流导体彼此间也会互相作用,产生电磁感应,而电磁感应也是造成无线信号传输质量下降的原因之一,所以其也会影响无线电台的正常工作。
四、防范防空警报无线通信电磁干扰的对策
(一)防治无线电台电磁干扰的对策
1)防治同频干扰的对策。为了降低同频干扰的影响,必须严格按照要求制定频率,保证其与基站的输出频率一致。为同频道制订合理的间距,保证彼此之间互相协调,以避免出现信号干扰的问题;根据实际的地形情况和设置要求,制定出科学实用的基台建设方案 确保无线通信工作的质量和效率。2) 防治互调干扰的对策。第一,在满足频道数量规定的情况下,优先使用频道使用量低的频道组。同时为了降低互调干扰的影响,多组发信机共用一个天线时,要注意对天线共用器间间距的控制;但是天线是单独配置的,要注意架设的方式要使用垂直架设。同时,在动台发信机中合理的运用APC技术,也能够降低互调的影响。 3)防治邻频干扰的对策。为了降低邻频干扰的影响,经常使用的方案是将发射信号宽带控制在一定范围内,并提升中滤波的选择功能和优化控制系统,但是注意需要把发信机调制解调器调整为IDC电路,这样才能实现对信号宽带的控制。将功率控制设置为自动控制,系统会根据实际变化自动调整信号的输出功率,有效避免了邻频的影响。
(二)防治非无线电台电磁干扰对策
只有确定了造成干扰的根本原因,才能根据具体的情况采取相应的策略来降低干扰的影响。比较容易造成干扰的部分有继电器开合、电机运转等位置,因为其常有电流和电压的大范围波动。通常可以使用调整电压等方式降低电磁的干扰。如果因为元件的原因造成电磁干扰,可将其替换为更加稳定和降噪效果更好的元件。切断电磁干扰耦合的方法有两种:限制电磁传导和隔断辐射干扰。
限制传导的常见办法有四种:串接低通、高通、带通和带组四种,并依据实际情况配置相应的滤波器。而辐射则是用屏蔽和分层两种方法来实现隔断。
接收机的敏感度高低与电磁干扰影响和接收机的信号传输质量都成正比例关系,灵敏度高电磁干扰强,传输质量也越好,反之亦然。所以在选择使用降低接收机的敏感度时,必须慎重考虑,在保证传输的质量的前提下,选择相应的处理措施。
五、结语
综上所述,针对防空警报之中的无线通信电磁干扰问题,有关人员须要采取更加有效的防范措施,确保防空警报的无线通信能够更加通畅,减少电磁干扰对其产生的各种不良影响。
年终岁末,“我爱我家”、“链家”品牌房产经纪公司针对困扰京城二手房市场发展的顽疾“吃差价”,掀起了一场“诚信风暴”,摒弃“暗箱”操作,实行“透明交易”。
“我爱我家”作为房产中介行业的“领军人物”及“北京房地产中介行业协会”的发起单位之一,12月9日正式推出一项新产品:“无差价现金收房”。当房主委托该公司“无差价现金收房”业务后,该公司对房主承诺,在“我爱我家”与房主签订合同的一定期限范围内,无论该套房屋卖出与否,该公司都无条件支付房主款项;为了兑现不吃差价的规范操作,该公司可约定买卖双方见面,实现“阳光操作、透明交易”。
据经纪人协会会长介绍,按有关规定,经纪公司应该赚取的是合理的佣金,而非交易差价。但目前,市场上某些房地产中介用所谓“零佣金”、“一元佣金”、“现金收房”等为幌子蒙骗二手房交易者,实质是以“差价现金收房”,利用“一次性付全房款”的噱头吸引消费者上钩,然后压低收购价收进房屋后再立即转手以高价卖给其他购房者,从中赚取差价的不当利益。不法中介为了从中吃差价,人为抬高房价,不让买卖双方见面,使买卖双方的权利义务很难得到保障,为房产的权属过户、房款交割埋下了隐患,导致买主在经济上蒙受损失。
“我爱我家”推出的“无差价现金收房”按照市场价格从业主手里收购的房屋,保证以同等价格出售给客户,不吃任何差价;并且在交易程序上,实行两次合同,第一次合同是“我爱我家”与买卖双方分别签订的委托合同,第二次合同则是在买卖双方见面后,由买、卖、中介三方共同签署的交易合同。“我爱我家”在国家原物价局规定的二手房买卖独家佣金标准上限即交易额的2.8%范围内,明码标价,分别收取买卖双方总交易额的1%和2%。临近2004年岁末,“链家”也推出“透明交易”,签署三方合同并结合链家与建行的创新产品-百易安二手房交易资金托管业务为“透明交易”保驾护航,给二手房交易双方以安全保障。
明确佣金,不吃差价,约见买卖双方交易见证、确保交易的公正、公平、公开性、保障业主拿到合理、满意的二手房房价款的同时降低了客户的购房成本,体现了诚信经营。
关键词:传感器;无线传感器网络;数据安全;隐私保护;分析和探究
新时期下, 随着科学技术的日新月异,无线传感器网络在军事、医疗和工业等各个领域的发展越来越受到人们的关注和重视。无线传感器网络,主要是通过分布在各区域的终端节点,进行实时的通信和数据采集,从而形成一个具有多跳、自组织功能的网络系统。就当前无线传感器网络的应用发展来看,随着物联网技术的不断发展,无线传感器网络作为其重要的组成部分,其数据安全和隐私保护问题也成为了业界讨论最为激烈的热点话题。因此,本文通过无线传感器网络的数据隐私的保护角度出发,分析无线传感器数据及隐私面临的安全问题。
一、现阶段无线传感器网络面临的数据安全及隐私保护的威胁
1.数据采集中面临的威胁
无线传感器的终端节点,通常是在开放环境下进行数据采集作业的。由于这种情况,很容易促使攻击者仿冒终端节点连接入网络,对网络实行入侵攻击,或是泄露网络重要数据信息。导致终端节点采集的数据失真、丢失或不正确传输等。
2.数据传输中面临的威胁
在数据传输方面,对无线传感器网络数据及隐私造成威胁的,主要是监听和窃听、通信流量分析等两个方面。监听和窃听,通过监听窃听数据及隐私,实行攻击手段,尤其是在军事方面,通过窃听技术来获取通信流量中的隐私数据,危害更为严重。通信流量分析,通过分析节点与相邻节点传输数据包数目是否增加,了解到特定传感器是否合法,并起到识别特殊行为节点的作用,造成隐私泄露。
3.数据融合中面临的威胁
终端节点的工作模式,是一种将现场采集到的数据信息传输到网络,由数据融合筛选出其中的冗余或没有价值的数据,并将结果发送给终端用户的方式。在减轻网络负载和延长整个网络的生命周期上,具有非常重要的作用。不过,当聚集节点被攻击者俘获时,会造成感知数据的严重泄露。
4.数据查询中面临的威胁
无线传感器网络在数据查询过程中面临的潜在威胁,主要是当高资源节点被俘获时,由于其具有数据收集和查询功能,致使攻击者能够查询网络内部感知数据。在解决这方面威胁上,应该禁止高资源点获取及查询感知数据,只执行普通的查询操作。
二、无线传感器网络数据安全及隐私保护的技术及研究模型
1.无线传感器网络数据安全及隐私保护的技术
(1)盲签名技术――DP2AC算法技术。结合WSN的数据访问控制相关内容,通过实行盲签名技术,提供访问数据进行加密,并通过令牌进行网络信息的交换,能够保证在原始数据的基础上,获得用于数据访问的隐私驱动型控制算法,即DP2AC算法。当无线传感器网络的拥有者,或是终端节点无法获知访问用户身份信息时,DP2AC算法能够执行访问控制功能,确保网络合法用户的通信数据及隐私安全。
(2)CPDA算法技术。CPDA算法,是在簇的基础上提出来的,具有保护数据融合隐私功能的新算法。通过CPDA算法的应用,在原始数据中融入由于相邻节点协调信息获取而产生的随机噪音,能够起到精确数据结果的作用,确保传输数据的正确表达。
(3)SMART算法技术。在数据切片的基础上,SMART数据隐私保护算法的应用,主要是将获取到的数据分隔成若干个片段再进行传输,当数据片段被攻击者俘获时,由于攻击者获取的仅仅是整个数据的片段,致使攻击者无法获取其中的感知数据和用户隐私,保障了网络的数据及隐私安全。
(4)其他算法技术。除了上述三种保护隐私数据的算法技术之外,还有ESPART算法技术、KIPDA算法技术、CDA系列算法技术、RCDA算法技术以及聚集SUM、MIN、MAX、MEDIAN数据的算法技术等几种网络数据隐私保护技术,在密码技术、密钥管理、安全路由和数据融合等各个方面均有所发展。不过受终端节点的能力限制,要求这些隐私保护技术要进一步提高对降低能耗问题的考虑。
2.无线传感器网络数据安全及隐私保护的研究模型
(1)攻击模型。主要有外部攻击和内部攻击两种模型。外部攻击模式是指在进行无线通信时,攻击者通过窃听链路层节点的感知数据的攻击方式。面对这种攻击,可以采用数据加密和数据扰动等技术,而内部攻击模式,则是攻击者采用仿造终端节点,俘获隐私数据,包括窃取信息攻击和篡改信息攻击。通常内部攻击都具备解密能力,能够致使单独应用逐跳加密方式失效,同时,又造成了数据查询的困难。因此,在对攻击模型进行研究时,当前主要将研究重点放在窃取信息攻击上。
该模型的研究,适用于军事应用领域等需要信息高度保密的场所中。
(2)网络模型。针对此模型的研究,目前的研究范围放在对网络模型中的传感器网络和两层传感器网络的讨论上,通过在高资源节点之间建立长距离、高速率通信的方式,形成多跳的上层网络,并将基站与部分高资源节点实行无线连接,从而提高网络数据隐私的保护能力。
该模型的研究,主要应用机长距离定位传感器系统、航天器与外形体传感器节点的数据通信方面。
通过对无线传感器网络的数据及隐私保护中存在的威胁,以及解决威胁的技术和模型进行探讨,能够帮助提高网络的数据及隐私安全,并帮助无线传感器网络的应用及发展。
参考文献:
【关键词】无线传感器网络;通信安全;隐私保护;保密性
随着无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)理论与技术的不断成熟,其应用已经由国防军事领域扩展到环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、反恐抗灾等诸多领域,使人们在任何时间、任何地点和任何环境条件下都能够获得大量详实可靠的信息,真正实现/无处不在的计算0理念。
WSN是一种大规模的分布式网络,常部署于无人维护、条件恶劣的环境当中,且大多数情况下传感节点都是一次性使用,从而决定了传感节点是价格低廉、资源极度受限的无线通信设备。在复杂的安全环境、多样的安全需求和资源限制等因素的综合影响下,WSN的安全受到严峻的挑战。为WSN创造一个相对安全的工作环境,是关系到WSN能否真正走向实用的关键性问题。另外,在WSN中,安全的概念也发生了变化,通信安全是其中重要的一部分,隐私保护日渐重要。
1.无线传感器网络的通信安全需求
WSN起源于军事应用领域,主要采用射频无线通信组网。由于网络中资源严格受限,为使有限的资源发挥最大的安全效益,要求具有如下通信安全需求:
(1)节点的安全保证
传感节点是构成WSN的基本单元,节点的安全性包括节点不易被发现和节点不易被篡改。WSN中普通传感器节点的数量众多,少数节点被破坏不会对网络造成太大的影响。
但敌手如果俘获节点,就可能从中读出密钥、程序等机密信息,甚至可以重写存储器将该节点变成一个“卧底”。为防止为敌所用,要求节点具备抗篡改能力。
(2)被动抵御入侵的能力
WSN安全系统的基本要求是:在局部发生入侵的情况下,保证网络的整体可用性。
1)对抗外部攻击者的能力:外部攻击者是指那些没有得到密钥、无法接入网络的节点。外部攻击者无法有效地注入虚假信息,但是可以进行窃听、干扰、分析通信量等活动,为进一步攻击收集信息。因此,对抗外部攻击者,首先需要解决机密性问题;其次,要防范能扰乱网络正常运转的简单网络攻击,如重放数据包等,这些攻击会造成网络性能下降;再次,要尽量减少入侵者得到密钥的机会,防止外部攻击者演变成内部攻击者。
2)对抗内部攻击者的能力:内部攻击者是指那些获得了相关密钥并以合法身份混入网络并欺骗信息的攻击节点。由于WSN不可能阻止节点被篡改,而且密钥可能被对方破解,因此总会有入侵者在取得密钥后以合法身份接入网络。由于至少能取得网络中一部分节点的信任,因此内部攻击者能发动的网络攻击种类更多,危害更大,也更隐蔽。
(3)主动反击入侵的能力
主动反击能力是指网络安全系统能够主动地限制甚至消灭入侵者,为此至少需要具备以下能力:
1)入侵检测能力:和传统的网络入侵检测相似,首先需要准确识别网络内出现的各种入侵行为并发出警报,其次,入侵检测系统还必须确定入侵节点的身份或者位置,只有这样才能随后发动有效反击。
2)隔离入侵者的能力:网络需要具有根据入侵检测信息,调度网络正常通信来避开入侵者,同时,丢弃任何由入侵者发出的数据包的能力。这样相当于把入侵者和己方网络从逻辑上隔离开来,可以防止它继续危害网络。
3)消灭入侵者的能力:要想彻底消除入侵者对网络的危害就必须消灭入侵节点。但是让网络自主消灭入侵者是较难实现的。由于WSN的主要用途是为用户收集信息,因此可以在网络提供的入侵信息的引导下,由用户通过人工方式消灭入侵者。
2.保密性威胁
借助WSN,很容易收集个人信息。有的机构将个人信息当作商品,进行收集、交换和出售。人们对这些行为越来越警觉,,希望保护自己的隐私。
在诸如战场等特定情形下,保密性是一本质特性。有三种类型的保密性威胁:
(1)内容保密性威胁:因为消息的存在和所处位置的顺序关系,敌手能够确定信息交换的含义,这就存在内容保密性威胁。
(2)身份保密性威胁:如果敌手能够演绎出参与通信的节点,那就存在身份保密性威胁。
(3)位置保密性威胁:如果敌手能够推断出通信实体的物理位置或估计出相对通信实体的距离,那就存在位置保密性威胁。
3.隐私保护研究进展
WSN中的隐私保护研究起步于2003年,根据WSN潜在的保密性威胁和攻击,国际上对于WSN中的隐私保护作了如下几个方面的研究。
3.1 信息加密
现代安全技术依靠密钥来保护和确认信息,而不是依靠安全算法,所以通信加密密钥、认证密钥和各种安全启动密钥需要严格的保护。对传输信息加密可以解决窃听问题,但需要一个灵活、强健的密钥交换和管理方案。由于WSN资源严格受限,使得非对称密码的许多算法,如Diffie-Hellman密钥协商算法无法在WSN上实现。根据共享密钥节点的个数,,可以把WSN中的密钥管理方法分为对密钥管理方案和组密钥管理方案。
3.2 匿名机制
在WSN中,匿名阻止第三方了解参与通信的消息发送方和接收方的特性。匿名包括发送方和接收方间的发送方匿名、接收方匿名和无链接能力。通过匿名,敌手不能通过读从网络中截获的消息或从被俘传感节点转发来的消息确定发送和接收方的特性;也不能断定两个通信段是否属于同一通信。
匿名机制使数据在传送前失去个性。因为全部匿名是困难的,所以在解决保密性问题时,需要在匿名和公用信息需求间作一平衡。
3.3 基于对策的方法保证网络中的传感信息只有可信实体才可以访问,这可通过建立在保密性对策规范基础上的访问控制决议和认证来实现。
(1)根据不同的密钥给数据以不同的保密级。
(2)弱化节点的异构性,增加重要节点的冗余度。一旦系统的关键节点被破坏,通过选举机制或网络重组方式进行网络重构。
(3)使用输出过滤(egress filtering)。通过认证冤路由的方式确认一个数据包是否是从它的合法子节点发送过来的,直接丢弃不能认证的数据包。这样攻击的数据包在前几级的节点转发过程中就会被丢弃,从而达到保护目标节点的目的。
(4)多路径路由,通过多个路径传输部分信息,并在目的地进行重组。
4.隐私保护研究方向
目前,有关无线传感器网络隐私保护问题的研究才刚刚起步,虽然做了一些初步探索,但方法还不成熟。发现和探索保密性威胁存在的地方,观察和开发解决隐私保护问题的方法是重要的。
(1)现有的预置密钥管理方案可扩展性不强,而且不支持网络合并。如何在资源受限的网络环境下,建立支持网络合并,且具有灵活的可扩展性的预置密钥管理方案是一个需要进行深入研究的问题。
【关键词】 秸秆纤维 缓冲材料 制备工艺
在缓冲包装材料领域之中,由于泡沫塑料存在污染环境和贸易壁垒等缺点,面临着被淘汰的局面,为了适应新形势的发展,我们必须寻找一种替代品。目前,国内外对纸制绿色缓冲包装材料进行了广泛的研究,主要内容包括如瓦楞纸板、蜂窝纸板和纸浆模塑等的研究。但这类材料和泡沫类缓冲材料相比有如下缺点:该材料的重量比较大、压缩回复性差和成本较高;此外,浪费水资源的现象比较明显,耗能比较高。因此,研制一种无污染可降解的新型环保缓冲包装材料成为世界各国专家学者关注的焦点。
1 国内外绿色可降解缓冲包装材料现状分析
目前,发泡塑料、瓦楞纸板和蜂窝纸板等是国内外普遍采用的缓冲包装材料。随着经济和社会的飞速发展,人民对环保的要求不断提高,在选择缓冲包装材料方面,绿色可降解材料已经成为世界包装可持续发展的主流力量。
1.1 泡沫塑料
泡沫塑料作为缓冲包装材料的一种,它主要具有以下品种:EPS,EPU,EPE高发泡包装材料。EPS泡沫材料作为缓冲包装,气调包装等,具有重量轻,缓冲性能好等优点,在20世纪90年代收到包装界的大大青睐。但它不是恢复性和可降解性,导致利用有限的。目前EPU发泡塑料包装材料的用量并不大,主要是用于衬垫,测量工具盒,精密仪器等,但PU泡沫的结果是一个良好的振动吸收,在现浇泡沫包装材料的方法和工艺都相对比较简单,操作比较方便,这样可以减少破损来降低包装体积,从而来降低相应的运输成本,社会效益显着。 EPE发泡包装材料是近年来开发的新品种,它是一种廉价和良好的防震包装材料。
1.2 瓦楞纸板
由于瓦楞纸板具有环保,可循环使用,生产成本低等优点,因此在缓冲包装材料中得到了广泛的使用。近些年来,国内外许多学者对瓦楞纸板的力学性能进行了大量的研究,取得了一些非常具有价值的研究成果。例如,考克斯在1933年通过对瓦楞纸箱侧板力进行相应的分析,从而提出了一个描述纸箱板亏损的压力强度和临界载荷和材料的边缘压强度幂函数关系。在1964年,H.CB对多层瓦楞纸板的下降时间和最大加速度的关系曲线,并对瓦楞纸板机械性能和冲击等性能进行了具体的研究,从而提出了静态侧压应力应变曲线。
1.3 蜂窝纸板
蜂窝纸板产品由于具有节约资源和保护生态环境等优点,因此该产品非常符合国际包装行业的相关发展趋势,具有非常广阔的发展空间。特别是1998年以来,美国,加拿大和欧盟等国家对中国的托盘,木包装容器出口进行了严格的限制,对这些产品的出口提出严格熏蒸检疫,这样不仅手续繁琐,而且也增加该种类产品的出口成本问题,从而使得我国的包装界深受影响,在这一严峻的形势之下,蜂窝板产品在国内应运而生。然而蜂窝纸板产品在国内的使用情况并不是非常乐观,主要有以下三个方面的原因主要:第一,由于该产品的生产自动化程度比较低,从而难以满足蜂窝纸产品的标准化和系列化生产,因此相应的生产设备和生产工艺需要逐步改善,从而来满足相应的市场需求;第二,蜂窝纸产品的表面比较粗糙,颜色不够好看,显得不上档次,尤其重要的是是蜂窝纸板的防水和防潮问题还没有得到很好的解决,从而限制了该产品的发展;第三,蜂窝纸板产品的价格通常都比较高,这样很难让用户接受。
1.4 纸浆模塑
纸浆模塑制品不仅具有重量轻,价格低和防震性能比较好等特点之外,还具有非常好的透气性??,有利于对产品的保鲜,因此在国际商品流通方面,被广泛应用于对鸡蛋,水果,玻璃制品和其它易碎,易破,怕挤压物品的周转包装。植物纤维是构成纸浆模塑包装材料的主要原料,纸浆模塑通过采用先进的科学技术和科学的工艺注塑成型,从而提高了纸浆模塑的性能。构成纸浆模塑的植物纤维不仅可以在短期内被降解,而且分解之后可以提高土壤的肥沃程度,从而有利于来保持生态的平衡和稳定,并且从根本上解决白色污染这一社会难题。目前,国内的纸浆模塑取得了飞快的发展,很多企业都建立了自己的纸浆模塑生产基地,他们在积极响应政府的节能环保要求之下,以科学发展观为指导要求,通过采用先进的科学技术和采取相应的环保措施,来开发出相关的环保产品,从而最大程度的来治理白色污染,进而极大的提高了相应的经济效益。
1.5 植物秸杆缓冲包装材料
近些年来,植物纤维缓冲包装材料已经成为一个新的热点。加入化学发泡剂缓冲材料的研究主要集中在国内发展研究植物纤维缓冲包装材料的工艺方法。刘庄斯科特,研究对玉米秸秆粉的可生物降解的缓冲包装材料的主要原料。国外植物纤维发泡制品的处理方法,相应的研究内容主要集中在不添加化学发泡剂的缓冲材料,他们通过对水蒸汽的相关使用,使产品的生产和使用对环境无不利影响的植物纤维发泡来进行相应包装材料的研究。
2 玉米秸秆缓冲包装材料制备
发展基于资源丰富的玉米秸秆粉和淀粉复合降解性能好,可以代替EPS,EPE材料的新型缓冲材料,一方面,这样不仅可以提高玉米秸秆的利用率,另一方面,而且可以提高植物纤维增强材料的强度和降解性能,因此具有重要的理论意义和现实意义,具有广阔的市场前景。
在准备的过程中,在植物纤维发泡制品,发泡技术,该技术的关键技术,确定的泡沫孔径大小,分布,微观孔隙结构特征,然后影响产品的机械性能。普通发泡工艺主要有两种:使用化学起泡剂,并没有化学发泡剂,发泡所有需求之前,将被粉碎的植物纤维和一定量的粘合剂混合使用。
玉米秸秆缓冲包装材料制备的注意原材料是玉米秸秆粉和马铃薯淀粉,我们把玉米秸秆粉和马铃薯淀粉这些原材料通过与聚乙烯醇胶粘剂进行混合之后,在采用相应的模压成型方法,从而来制造具有一定强度和缓冲性能的包装材料。
(1)玉米秸秆粉预处理主要包括秸秆粉碎和纤维的预处理这两个部分的内容。在具体的实验过程中,我们通常选用粉碎机来将玉米秸秆粉碎干燥,粉碎干燥之后,从这选择晶粒尺寸为80目的秸秆粉来作为相应的实验对象。秸秆纤维预处理主要包括表面处理和打刷变化两个部分的内容,其中表面处理的实现主要是通过利用表面活性剂(氢氧化钠和山梨酸钾)来完成的,在进行秸秆粉浸泡处理过程中,浸泡中使用的高速混合机要转动一定的时间,这样才能分离出更多的细纤维,从而可以形成更多的时间成型空间框架。
(2)将纤维,淀粉和粘合剂进行混合是第一次混合的主要内容,我们在选择粘合剂时,通常要选用水溶性聚乙烯醇溶液。基质材料和发泡剂的混合是第二次混合的主要内容,其中发泡剂的主要作用是涉及到产品最终的发泡效果。
(3)模塑混合物材料通过负载一定的模具之后,采用加热的方法使得泡沫内的材料进行反应,泡沫内的气泡均匀分布,使得泡沫材料非常均匀和质密。
(4)产品成型之后,通过进行干燥处理来排除产品中的水分,这样就完成了最终的设计工作。我们通常采用热风干燥或自然干燥的方法来对产品进行干燥处理。
3 结语
综上所述,本文主要对缓冲包装材料的相关研究进行了简要的阐述,对新型植物秸秆纤维缓冲包装材料的制备工艺进行研究,提出通过使用农业剩余物为主要原料来进行生产缓冲包装材料从而来替代不可降解的泡沫塑料,这样不仅可以有效避免环境污染,而且可以保护生态环境,得到了性能良好的缓冲包装材料。本文的研究具有一定的理论意义和现实意义。
参考文献:
[1]王德.可降解缓冲包装材料的发展现状及发展前景[J].包装工程,2005,23(5):141-143.
[2]苏笑海.双发泡植物纤维包装材料的生产方法:中国.1270912A[P].2000-10.
[3]王勇.新型缓冲包装材料及其缓冲性能的研究[D].哈尔滨:哈尔滨商业大学,2004.
[4]刘壮.秸秆纤维EPS缓冲包装材料性能的研究[J].农业机械学报,2002,37(8):201- 204.
几年来,大胆探索,勇于创新,积极推进医疗保险制度改革,建立了以基本医疗保险、工伤保险、女工生育保险为主干,以职工大额医疗保险、公务员医疗补助、困难企业及灵活就业人员医疗保险为配套的多层次医疗保障体系。被国家有关部门定为医疗改革先进单位。吴树宝大胆探索,勇于创新,积极推进医疗保险制度改革的事迹受到《中国改革报》等多家中央媒体的表彰。
一、深化改革,探索“三位一体”的运作模式。建立市、县两级医疗保险基金管理中心,将基本医疗保险经办、社保部门的工伤、生育经办职能和机构统一划归各级医保中心。形成了全市上下一致的医疗、工伤、生育保险三位一体的管理格局。征缴扩面工作实现了新突破。医疗保险参保44.25万人,基本实现全覆盖,参保率连续六年全省第一,工伤保险参保职工25.4万人,生育保险参保职工24.98万人。
二、善于攻坚克难,创造性的开展工作,实现基本医疗保险向最需要保障的人群倾斜。近几年来,吴树宝深入到机关、企业、医院、药店,广泛深入的进行调查研究,了解掌握医保的真实情况,并详细进行了测算,为政府、主管部门完善调整改革政策提供数据、当好参谋。他提出的完善调整政策方案均被市政府和政府主管部门采用。一是吴树宝在医疗保险制度改革中始终坚持以人为本,把保障参保职工基本医疗作为改革的出发点和落脚点,不断调整完善改革政策,实现既有效控制统筹基金的支出,又使参保患者合理负担。20xx年在全面分析了基金的运营情况,根据资金的承受能力,调整个人负担比例,突出解决了乙类药品普遍用于临床,个人负担不合理、患大病人群因家庭困难看不起病而致贫问题、长期患慢性病支付门诊医药费问题。二是针对国有企业改革出现的新情况、新问题。遵循权利与义务对等原则,吴树宝会同行政部门研究制定了《秦皇岛市灵活就业人员参加基本医疗保险暂行办法》并经市政府印发。全国多数城市到秦市学习。三是在全国第一家对国有改制、下岗、失业的特困职工建立医疗补助制度。
三、强化管理,规范运作,在改革中实现医、患、保三方利益关系的和谐统一。一是加强基本医疗保险定点医疗机构、定点零售药店管理工作。吴树宝会同卫生、医药部门成立了专门审核小组,对市直123家医疗机构和155家零售药店全部进行了资格审查。二是实行医疗服务目标化管理。三是严肃查处“两定”单位的严重违规行为,维护医疗保险基金安全和广大参保人员利益。四是制定《考核办法》,实行竞争准入、警示淘汰制度。
系统原理及系统框图
本系统主要包括电话自动摘机和挂机电路,DTMF信号收发电路,语音提示电路,报警电路,键盘显示电路,人体信号检测电路,编码电路,无线发射电路,以及作为主核心的单片机控制电路,系统结构框图如图1所示。我们设定报警部分为本系统主体工作部分,即实时监控房内安全情况,在软件上表现为主循环,当有振铃信号或设定信号时才中断去执行相应操作。在此我们需要对人体的红外辐射敏感并且抗干扰(如小动物等)的传感器,为此我们选用被动式热释电红外探测器,并在它的辐射照面覆盖特殊的菲尼尔滤光片,使环境的干扰受到明显的控制作用。设定部分的功能是存储报警时需要拨打的号码,并设定主人身份验证密码。为了系统的简洁采用液晶屏显示。
当红外线人体检测电路检测到有人体入侵时,编码电路将该检测探头的地址编码,并且经过无线发射电路将检测到有人体入侵的探头的地址发送给无线接收电路,经CPU译码后,LED显示报警地址,同时发出声光报警或者向主任拨打预先设定的电话进行报警。
信号检测电路
信号检测电路主要由热释电红外检测探头SD02和BISS0001信号处理电路组成。
信号检测电路如图2所示。配以滤波镜片和阻抗匹配用场效应管组成的热释电红外传感器,以非接触方式检测出来自人体的红外辐射并将其转换成电信号,经BISS0001中的运放N1的前置放大、运算放大器N2的第二级放大,将直流电位抬高为内置电压Um后送到由比较器N4、N5组成的双向鉴幅器,检出有效触发信号Us。由于内置电压UH≈0.7UDD、UL≈0.3UDD,当UDD=5V时,可有效地抑制±1V的噪声干扰。N3作为条件比较器,当输入电压Uc小于内置电压UR(≈0.2UDD)时,N3输出为低电平封住了Us向下级递送。而当Uc>UR时,N3输出为高电平,打开与门N7,此时若有触发信号Us的上跳变前沿到来,则可启动延时定时器,同时Uo输出为高电平。比较器的域值选取很重要,域值太低易误报,太高则灵敏度低。
在定时周期Tx内,BISS0001的输出端2为高电位,则晶体管VT1饱和导通,其集电极为低电位,将这一信号送到由单片机及无线发射电路组成的编码及无线发射电路,接到编码用的单片机的P0.0口,单片机将该探头编码后通过无线发射;在Tx结束时,BISS0001进入封锁周期Ti,其输出端变为低电平,晶体管截止,其集电极为高电平。BISS0001的1脚(A端)与电源相连,使信号检测电路处于重复触发。Tx定时间隔可由BISS0001的3脚和4脚上所接的电阻和电容来确定。信号检测探头仰角可在120。范围内调节,并通过改变仰角来进行实际探测距离的调节,我们可通过实际测试来调整,也可以调整信号检测电路中的可调电阻RP来调整探头的检测距离,本设计电路可探测距离为30m。
编码电路岛无线收发射模块
编码电路和无线发射电路由单片机和收发一体芯片nRF401组成,其电路元件少,电路简单。
本设计中采用挪威Nordic公司新推出的集发射接收为一体的nRF401无线数传芯片,它是一个为433MHz ISM频段设计的真正单片机UHF无线收发芯片,采用FSK调制解调技术。采用高增益天线的情况下传输距离可达3000m。
编码及无线收发射电路如图3所示。通过AT89C5l的P2.0口控制射频芯片的PWR_UP,使其为“1”时表示进入正常工作模式,为“0”时表示进入待机模式;P2.2接射频芯片的CS,控制发送接收频率,为“1”表示工作频率为434.32MHz。为“0”表示工作频率为433.92MHz。P2.1控制射频芯片的TXEN端,使其为“1”表示进入发送模式,为“0”表示进入接收模式。
MT8880与AT89C51及语音电路的接口
DTMF信号发送/接收电路采用MITEL公司推出的专门用于处理DTNF信号的专用集成电路MT8880芯片,不仅具有接收和发送DTMF信号的自动拨号功能,还可以检测电话干线上拨号音、回铃音和忙音等信号音。适合与单片机接口,电路简单。
MT8880内部有5个寄存器,分别为接收数据寄存器、发送数据寄存器、收发控制寄存器CRA和CRB以及收发状态寄存器。在本设计中,仅采用发送数据寄存器、收发控制寄存器CRA和CRB发送DTMF信号实现自动拨号功能。发送数据寄存器中的数据决定要发送的双音频信号的频率,因此只能向发送数据寄存器写入数据。两个收发控制寄存器占用同一个地址,因此根据CRA中的寄存器选择位的值决定是否对CRB进行操作。
ISDl420语音芯片采用直接模拟存储技术,且录放音质极好,并有一定的混响效果;它的元件简单,仅需简单的阻、容器件即可组成简单的录、放音电路;无须后备电源,信息存储时间长,不需要专用的编程器及语音开发器;具有较强的选址能力,可把存储器分成160段来管理,形成最小的录放时间为125ms。在本设计中,因需要四段报警提示语音,因此在语音分段方法设计时均将每段语音设为5s,其起始地址分别为00000000B、00101000B、01010000B、01111000B。
ISDl402的数据口A3、A4、A5、A6分别接单片机端口扩展芯片8255的PB0、PB1、PB2、PB3口,A0、A1、A2、A7接地,PLAYL接8255的PB5脚,SP经电容C14将语音信号偶合后送去电话接口电路。当按下开关SB1,录音指示LED发光并同时开始录音。当有警情时,单片机控制DTMF信号发送/接收电路自动拨打电话,电话接通后单片机根据不同的探测器送来的信号向ISDl420发送要放哪一段录音的指令和
放音指令。ISD 1420则将语音信号送到电话接口电路,等待放音完毕以后,单片机发送挂机命令,报警完毕。
MT8880的DO~D3口分别接8255的PA0~PA3口,CLK2接PA4口,R/W接PA5口,RSO接PA6口,CS接PA7口,IRQ接主控电路处理器89C51的TO口,用来记录各种脉冲的个数。来自语音电路的信号经过R44送到电话线上去。继电器K用来控制摘挂机,晶体管的B极接主控电路处理器89C51的P1.2口,当P1.2为“1”时,V2导通,继电器K闭合,电话接通,当P1.2为“0”时,V2截止,电话挂机。
主控电路处理器89C51的P0口分别接8255的DO~D7口和74HC373的DO~D7口,74HC373的Q0和Q1分别接8255的A0和A1,89C51的P2.5、P2.6、P2.7分别接74HCl38的A、B、C口,74HCl38的YO接8255的CS端。
软件设计
1.信号音的识别方法
系统在巡检到警情信号后就模拟摘机。为了识别模拟摘机后电话系统是否处于可拨号的状态、电话拨完号码后电话是否接通以及对方是否摘机接听电话等几种状态,系统必须进行信号音的识别。为了识别信号音,必须知道各种信号音的特性。各种信号音特性如下。
拨号音:450±25Hz连续蜂音。
忙音:0.35s断0.35s通的450±25Hz蜂音,音段周期为0.7s。
回铃音:4s断ls通的450±25Hz蜂音,音段周期为5s。
这些电话信号均是模拟信号,然而单片机是无法识别模拟信号的,故必须先将模拟信号转换为脉冲信号,然后再根据脉冲信号的脉冲个数进行识别。这些电话音频信号的脉冲个数计算公式为N=tm/T。其中,N为每音段周期的脉冲个数;T为电话音频信号的音频周期,单位为s;tm为信号音段周期的导通时间,单位为s。
在实际使用中,主要需要识别拨号音、忙音和回铃音。分析这3种信号的特性可以看出,在一定的计数时间内,其脉冲个数是不一样的。在本设计中采用2s计数判断拨号音,采用2.8s(即4个忙音周期)判断是否为忙音。随后采用1s为一个计数单元,采用计五次后的累加脉冲数来判断对方是否接听电话。若有,则放相应的报警提示语音;否则再计1s,然后计算最后5s内的脉冲数,再次判断对方是否摘机。如此反复。直到超过等待时间仍没有人接听电话就挂机。由于干扰和一些其他因素的存在,难免会有误判的现象而导致漏报警情。因此采取在所有预先设定的电话至少有一个拨通就只拨一遍。如果全部投拨通或者没人接听则把所有预存电话重拨一遍,这样漏报报警的概率就非常低以致可忽略不计。
2.软件流程图及拨号程序
自动拨号程序的流程图如图4所示。
3.编程过程中应注意的几点
首先,MT8880的DTMF产生器是发送部分的主体,它产生全部16种失真小、精度高的标准双音频信号,这些频率均由3.579545MHz晶体振荡器分频产生。电路由数字频率合成器、行/列可编程分频器、开关电容式D/A变换器组成。行和列单音正弦波经混合、滤波后产生双音频信号。通过DTMF编解码表把编码数据写入MT8880发送寄存器产生单独的fLOW和fHIGH,一旦编码错误就会导致拨号失败,故在编程过程中要十分小心。
其次,在摘机后应延时一段时间再去判断摘机音,因为本系统采用机械继电器实现自动摘机,故应考虑继电器的响应时间。 最后,一个电话号码拨完后不能立即拨下一个电话号码,应保证挂机的最短有效时间以确保前一电话号码确实已挂机,否则拨下一个电话号码时会没有拨号音。