能量计量论文精选(九篇)

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第1篇：能量计量论文范文

关键词:网络性能测量技术性能指标分析与研究

1.引言

随着Internet技术和网络业务的飞速发展，用户对网络资源的需求空前增长，网络也变得越来越复杂。不断增加的网络用户和应用，导致网络负担沉重，网络设备超负荷运转，从而引起网络性能下降。这就需要对网络的性能指标进行提取与分析，对网络性能进行改善和提高。因此网络性能测量便应运而生。发现网络瓶颈,优化网络配置,并进一步发现网络中可能存在的潜在危险，更加有效地进行网络性能管理，提供网络服务质量的验证和控制，对服务提供商的服务质量指标进行量化、比较和验证，是网络性能测量的主要目的。

2.网络性能测量的概念

2.1网络性能的概念

网络性能可以采用以下方式定义[1]:网络性能是对一系列对于运营商有意义的，并可用于系统设计、配置、操作和维护的参数进行测量所得到的结果。可见，网络性能是与终端性能以及用户的操作无关的，是网络本身特性的体现，可以由一系列的性能参数来测量和描述。

2.2网络性能参数的概念

对网络性能进行度量和描述的工具就是网络性能参数。IETF和ITU-T都各自定义了一套性能参数，并且还在不断的补充和修订之中。

2.2.1性能参数的制定原则

网络性能参数的制定必须遵循如下几个原则：

1)性能参数必须是具体的和有明确定义的；

2)性能参数的测量方法对于同一参数必须具有可重复性，即在相同条件下多次使用该方法所获得的测量结果应该相同；

3)性能参数必须具有公平性，即对同种网络的测量结果不应有差异而对不同网络的测量结果则应出现差异；

4)性能参数必须有助于用户和运营商了解他们所使用或提供的IP网络性能；

5)性能参数必须排除人为因素；

2.2.2ITU-T定义的IP网络性能参数

ITU-T对IP网络性能参数的定义[2]包括：

1)IP包传输延迟(PacketTransferDelay,IPTD)

2)IP包时延变化(IPPacketDelayVariation,IPDV)

3)IP包误差率(IPPacketErrorRateIPER)

4)IP包丢失率(IPPacketLassRate,IPLR)

5)虚假IP包率(SpuriousIPPacketRate)

6)流量参数(Flowrelatedparameters)

7)业务可用性(IPServiceAvailability)

2.2.3IETF定义的IP网络性能参数

IETF将性能参数[3]称为“度量(Metric)。由IPPM(IPPerformanceMetrics)工作组来负责网络性能方面的研究及性能参数的制定。IETF对IP网络性能参数的定义包括：

1)IP连接性

2)IP包传送时延

3)IP包丢失率

4)IP包时延变化

5)流量参数

2.3网络性能结构模型

从空间的角度来看，网络整体性能可以分为两种结构：立体结构模型和水平结构模型。

2.3.1立体结构模型

IP网络就其协议栈来说是一个层次化的网络，因此，对IP网络性能的研究也可以按照一种自上而下的方法进行。可以以IP层的性能为基础，来研究IP层不同性能与上层不同应用性能之间的映射关系。

2.3.2水平结构模型

对于网络的性能，用户主要关心的是端到端的性能，因此从用户的角度来看，可以利用水平结构模型来对IP网络的端到端性能进行分析。

3.网络性能测量的方法

网络性能测量涉及到许多内容，如采用主动方式还是被动方式进行测量；发送测量包的类型；发送与截取测量包的采样方式；所采用的测量体系结构是集中式还是分布式等等。

3.1测量包

网络性能测量中，影响测量结果的一个重要因素就是测量数据包的类型。

3.1.1P类型包

类型P是对IP包类型的一种通用的声明。只要一个性能参数的值取决于对测量中采用的包的类型，那么参数的名称一定要包含一个具体的类型声明。

3.1.2标准形式的测量包

在定义一个网络性能参数时，应默认测量中使用的是标准类型的包。比如可以定义一个IP连通性度量为：“IP某字段为0的标准形式的P类型IP连通性”。在实际测量中，很多情况下包长会影响绝大多数性能参数的测量结果，包长的变化对于不同目的的测量来说影响也会不一样。3.2主动测量与被动测量方式

最常见的IP网络性能测量方法有两类:主动测量和被动测量。这两种方法的作用和特点不同，可以相互作为补充。

3.2.1主动测量

主动测量是在选定的测量点上利用测量工具有目的地主动产生测量流量，注入网络，并根据测量数据流的传送情况来分析网络的性能。主动测量的优点是对测量过程的可控性比较高，灵活、机动，易于进行端到端的性能测量；缺点是注入的测量流量会改变网络本身的运行情况，使得测量的结果与实际情况存在一定的偏差，而且测量流量还会增加网络负担。主动测量在性能参数的测量中应用十分广泛，目前大多数测量系统都涉及到主动测量。

要对一个网络进行主动测量，需要一个测量系统，这种主动测量系统一般包括以下四个部分:测量节点（探针）、中心服务器、中心数据库和分析服务器。有中心服务器对测量节点进行控制，由测量节点执行测量任务，测量数据由中心数据库保存，数据分析则由分析服务器完成。

3.2.2被动测量

被动测量是指在链路或设备(如路由器，交换机等)上利用测量设备对网络进行监测，而不需要产生多余流量的测量方法。被动测量的优点在于理论上它不产生多余流量，不会增加网络负担；其缺点在于被动测量基本上是基于对单个设备的监测，很难对网络端到端的性能进行分析，并且可能实时采集的数据量过大，另外还存在用户数据泄漏等安全性和隐私问题。

被动测量非常适合用来进行流量测量。

3.2.3主动测量与被动测量的结合

主动测量与被动测量各有其优、缺点，而且对于不同的性能参数来说，主动测量和被动测量也都有其各自的用途。因此，将主动测量与被动测量相结合将会给网络性能测量带来新的发展。

3.3测量中的抽样

3.3.1抽样概念

抽样，也叫采样，抽样的特性是由抽样过程所服从的分布函数所决定的。研究抽样，主要就是研究其分布函数。对于主动测量，其抽样是指发送测量数据包的过程；对于被动测量来说，抽样则是指从业务流量中采集测量数据的过程。

3.3.2抽样方法

依据抽样时间间隔所服从的分布，抽样方法可分为很多种，目前比较常用的抽样方法是周期抽样、随机附加抽样和泊松抽样[4]。周期抽样是一种最简单的抽样方式，每隔固定时间产生一次抽样。因为简单，所以应用的很多。但它存在以下一些缺点:测量容易具有周期性、具有很强的可预测性、会使被测网络陷入一种同步状态。随机附加抽样的抽样间隔的产生是相互独立的，并服从某种分布函数，这种抽样方法的优劣取决于分布函数：当时间间隔以概率1取某个常数，那么该抽样就退化为周期抽样。随机附加抽样的主要优点在于其抽样间隔是随机产生的，因此可以避免对网络产生同步效应，它的主要缺点是由于抽样不是以固定间隔进行，从而导致频域分析复杂化。

在RFC2330中，推荐泊松抽样，它的时间间隔符合泊松分布，它的优点是：能够实现对测量结果的无偏估计、测量结果不可预测、不会产生同步现象。但是，由于指数函数是无界的，因此泊松抽样有可能产生很长的抽样间隔，因此，实际应用中可以限定一个最大间隔值，以加速抽样过程的收敛。

4.性能指标的测量与分析

4.1连接性

连接性[5]也称可用性、连通性或者可达性，严格说应该是网络的基本能力或属性，不能称为性能，但ITU-T建议可以用一些方法进行定量的测量。目前还提出了连通率的概念，根据连通率的分布状况建立拟合模型。

4.2延迟

延迟的定义是[6]：IP包穿越一个或多个网段所经历的时间。延迟由固定延迟和可变延迟两部分组成[7][8]。固定延迟基本不变，由传播延迟和传输延迟构成；可变延迟由中间路由器处理延迟和排队等待延迟两部分构成。对于单向延迟测量要求时钟严格同步，这在实际的测量中很难做到，许多测量方案都采用往返延迟，以避开时钟同步问题。

往返延迟的测量方法是：入口路由器将测量包打上时戳后，发送到出口路由器。出口路由器一接收到测量包便打上时戳，随后立即使该数据包原路返回。入口路由器接收到返回的数据包之后就可以评估路径的端到端时延。4.3丢包率

丢包率的定义是[9]：丢失的IP包与所有的IP包的比值。许多因素会导致数据包在网络上传输时被丢弃，例如数据包的大小以及数据发送时链路的拥塞状况等。

为了评估网络的丢包率，一般采用直接发送测量包来进行测量。对丢包率进行准确的评估与预测则需要一定的数学模型。目前评估网络丢包率的模型主要有贝努利模型、马尔可夫模型和隐马尔可夫模型等等[10]。贝努利模型是基于独立同分布的，即假定每个数据包在网络上传输时被丢弃的概率是不相关的，因此它比较简单但预测的准确度以及可靠性都不太理想。但是，由于先进先出的排队方式的采用，使得包丢失之间有很强的相关性，即在传输过程中，包被丢失受上一个包丢失的影响相当大。假定用随机变量Xi代表包的丢失事件，Xi=0表示包丢失，而Xi=1表

示包未丢失。则第i个包丢失的概率为P[Xi|Xi-1,Xi-2,…Xi-n],Xi-1,Xi-2,...Xi-n取所有的组合情况。当N=2时，该Markov链退化为著名的Gilbert模型。隐马尔可夫模型是对马尔可夫模型的改进。

MayaYajnik等人所作的172小时的测量试验[11]结果表明，在不同的数据采样间隔下（20ms,40ms,80ms,160ms）采用三种不同的丢包率分析模型进行分析得到的结果完全不同，在不同的估计精确度的要求下实验结果也各有不同。因此，目前需要能够精确描述丢包率的数学模型。

4.4带宽

带宽一般分为瓶颈带宽和可用带宽。瓶颈带宽是指当一条路径（通路）中没有其它背景流量时，网络能够提供的最大的吞吐量。对瓶颈带宽的测量一般采用包对(packetpair)技术，但是由于交叉流量的存在会出现“时间压缩”或“时间延伸”现象，从而会引起瓶颈带宽的高估或低估。另外，还有包列等其它测量技术。

可用带宽是指在网络路径（通路）存在背景流量的情况下，能够提供给某个业务的最大吞吐量。因为背景流量的出现与否及其占用的带宽都是随机的，所以可用带宽的测量比较困难。一般采用根据单向延迟变化情况可用带宽进行逼近。其基本思想是：当以大于可用带宽的速率发送测量包时，单向延迟会呈现增大趋势，而以小于可用带宽的速率发送测量包时，单向延迟不会变化。所以，发送端可以根据上一次发送测量包时单向延迟的变化情况动态调整此次发送测量包的速率，直到单向延迟不再发生增大趋势为止，然后用最近两次发送测量包速率的平均值来估计可用带宽

瓶颈带宽反映了路径的静态特征，而可用带宽真正反映了在某一段时间内链路的实际通信能力，所以可用带宽的测量具有更重要的意义。

4.5流量参数

ITU-T提出两种流量参数作为参考：一种是以一段时间间隔内在测量点上观测到的所有传输成功的IP包数量除以时间间隔，即包吞吐量；另一种是基于字节吞吐量：用传输成功的IP包中总字节数除以时间间隔。

Internet业务量的高突发性以及网络的异构性，使得网络呈现复杂的非线性，建立流量模型越发变得重要。早期的网络流量模型，是经典流量模型，也即借鉴PSTN的流量模型，用poisson模型描述数据网络的流量,以及后来的分组火车模型，Markov模型等等。随着网络流量子相似性的发现，基于自相似模型的流量建模研究也取得了不少进展和得到了广泛的应用,譬如分形布朗运动模型和分形高斯噪声模型以及小波理论分析等等。高速网络技术的发展使得对巨大的网络流量进行直接测量几乎不可能，同时，大量的流量日志也使流量分析变得相当困难。为了解决这一问题，近几年，流量抽样测量研究已成为高速网络流量测量的研究重点。

5．网络性能测量的展望

网络性能测量中还有许多关键技术值得研究。例如：单向测量中的时钟同步问题；主动测量与被动测量的抽样算法研究；多种测量工具之间的协同工作；网络测量体系结构的搭建；性能指标的量化问题；性能指标的模型化分析[12]～[16]；对网络未来状况进行趋势预测；对海量测量数据进行数据挖掘或者利用已有的模型(Petri网、自相似性、排队论)研究其自相似性特征[17]~[19]；测量与分析结果的可视化，以及由测量所引起的安全性问题等等都是目前和今后所要研究的重要内容。随着网络性能相关理论、测量方法、分析模型研究的逐渐深入、各种测量工具的不断出现以及大型测量项目的不断开展，人们对网络的认识会越来越深刻，从而不断地推动网络技术向前发展。6．结束语：

本文对目前网络性能测量技术的主要方面进行了介绍和分析并对未来网络性能测量的研究重点进行了展望。

参考文献

[1]ITU-T建议1.350

[2]ITU-T，建议Y1540

[3]IETF,RFC2330,"FrameworkforIPPerformanceMetrics"TableofContents6

[4]IETF,RFC2330,"FrameworkforIPPerformanceMetrics"TableofContents11

[5]IETF,RFC2678,"IPPMMetricsMeasuringConnectivity"

[5]IETF,RFC2679,"AOne-wayDelayMetricforIPPM"

[6]IETF,RFC2681,"ARound-tripDelayMetricforIPPM"

[7]IETF.RFC3393,"IPPacketDelayVariationMetricforIPPM"

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[8]IETF,RFC2680,"AOne-wayPacketLossMetricforIPPM"

[9]H.SanneckandG.CarleGMDFokus,Kaiserin-Augusta-Allee31,D-10589Berlin,Germany,"AFramework

ModelforPacketLossMetricsBasedonLossRunlengths"

[10]MayaYajnik,SueMoon,JimKuroseandDonTowsley,"MeasurementandModellingoftheTemporal

DependenceinPacketLoss",DepartmentofComputerScienceUniversityofMassachusettsAmherst,MA01003

USA

[11]JacobsonV,"PathcharATooltoInferCharacteristicsofInternetPaths."

[12]LOPRESTIF,DUFFIELDNG,HOROWITZJ,etal.“Multicast-basedInferenceofNetworkInternet-Delay

Distributions”.UniversityofMassachusetts,Amherst,ComputerScience,TechnicalReportUM-CS-1999-055,

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[13]DUFFIELDNG,LOPRESTIF.“Multicastinferenceofpacketdelayvarianceatinteriornetworklinks”.

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[14]HUANGL,SEZAKIK.“End-to-endInternetDelayDynamics”.IEICETechnicalReportofCQWG,May

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[16]SueB.Moon,"MeasurementandAnalysisofEnd-to-EndDelayandLossinTheInternet"

[17]J.-C.Bolot.“End-to-endpacketdelayandlossbehaviorintheInternet”.InProceedingsofACMSIGCOMM,

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[18]V.Paxson,“MeasurementsandAnalysisofEnd-to-EndInternetDynamics”,Ph.D.dissertation,1997.

第2篇：能量计量论文范文

电力计量具有技术性、差异性与服务性三个特点，而它的电力计量基本方法，也有三个，分别是：

1、人工抄表技术。人工抄表技术是一项传统技术，指在每个区域固定一个抄表员进行每家每户的抄表并用此进行电费使用量的核算的行为，仅适用于个体管理；

2、远程抄表技术。远程抄表技术是以远程通讯技术及计算机网络技术发展为基础，是一种便捷的现代化电力计量技术，可靠性高并得到广泛应用；

3、智能抄表技术。智能抄表技术并不是新技术，但它与传统电表收集的数据相比具有更高的完善性及多样性，且控制耗电量效果相对明显。现阶段，我国大部分地区电力资源不足成为了制约我国经济发展的主要因素，因此电力计量技术的发展成为了我国发展中较为重要的一项任务。当今，我国经济发展与人口剧增都导致了资源的使用量增加以及能源大量消耗。电力计量技术存在的诸多问题也导致不能有效节约资源，做到节能环保，低耗安全。电力资源利用与生产已经不再仅仅是技术问题，它已经逐渐成为了我国发展经济指标中的重要项目。经研究表明，近年来我国电力事业的发展不尽人意，城市人均耗电量及单位建筑面积耗电量是发达国家的两倍左右，严重超出了资源能够承受的范围，尤其是电力超额，导致社会供求不平衡，影响社会发展。若想有效控制超额用电，就要完善电力计量技术应用，广泛推广智能电能表对社会向前发展有重要现实意义。

二、电力计量技术实现节能降耗的前提

电力计量技术实现节能降耗需要以下两个条件，即先进的电力计量设备和规范化程序化的考核制度。先进的设备与技术能够进一步提高监测结果的准确性，但在我国的电子计量技术设备的发展中，处于相对优势地位的只有智能表，但它仍然需要不断完善与改进。在发展技术的同时，我们也要使电力考核程序化，不断健全完善考核方式，加大考核力度。例如对一些采用大型机电设备的用电单位，实施系统测量并定期对电力进行平衡检测，对电量使用进行限额且采用避峰就谷的方法来控制用电，保证科学合理用电，减少资源浪费，避免资源紧缺。对用电量大的单位要不定期检测一次，进行定期考核，保证电量合理使用。除此之外，还可以制定限电考核，采取超量收费的办法控制用电。在考核制度不断完善下，采用远程电力计量系统，既能够有效准确的收集电量使用信息数据，又能够实现节约环保，低耗安全，对社会发展起到了促进作用。

三、智能表在电力计量技术中发挥节能降耗作用

智能表作为我国当前较为科学合理的一种计量手法，被广泛接受。下面我们分析智能表的主要功能及优势，了解智能表在电力计量技术中应用的意义。

（一）智能表电力计量技术主要功能简述

智能表电力计量技术主要功能有如下几点：

1、多时间段与多费率可供选择。智能表可以根据设定的费率及时间段自主进行更换，节省能源同时也能够使用电费用更加精准，优越性与便捷性显而易见；

2、功能更加丰富。智能表比传统电能表多了有功组合电量的功能，能够进行自定义组合，从而达到节能降耗目的；

3、实时监测。智能表在电力计量中能够对各项功能进行监测且精确度非常高，还能够对异常情况进行记录与反馈，为供电单位提供准确数据；

4、端口输出功能得到强化。端口功能强化能够使日常用电更加安全与便捷，避免不必要的浪费。

（二）智能表电力计量优势

智能表在电量计量中拥有明显优势，其优势共有如下四点：

1、节能高效。智能表可以对电器用电量自行分配并能够有效控制用电时间，还能够建立安全防御系统，它可以在用电过程中出现漏电等情况时进行报警。除此之外，智能表除了反馈供电信息还能够对线路中损耗问题及时反应，方便人们及时处理。智能表能够分辨出损耗大的设备提醒人们及时更换或维修，从而达到节能降耗的效果；

2、防窃电。众所周知，窃电现象一直受到人们广泛关注，尽管在过去采取很多措施，但仍然避免不了窃电现象的发生。智能表能够有效分析电路异常用电并找出窃电根源，防止电能肆意挥霍从而避免造成巨大浪费；

3、缩短停电时间。传统电力系统无法自动反馈信息，智能表在第一时间将断电事故反馈给供电部门从而能够在最短的时间内将故障维修好，使人们生活质量得到保障；

4、及时检测供电动态性。智能表能够实时监测用电情况，能够保证供电系统安全可靠，及时反馈信息的同时，对人们购电时的决定也起着关键性作用。

（三）智能表使用在电力计量中的意义

智能表作为具有较高完善性与多样性的一种电力计量方法，在日常生活中的应用可谓是必不可少。相比于传统电力计量技术，智能表拥有先进的技术且能够很好的控制耗电量，并能够通过纷繁复杂的设计用以提高所收集的数据的可靠性与准确性，对其进行备份处理以备不时之需。智能表与计算机智能信息化采集完美结合，促进电力能源的节约，且智能表能够采用阶梯式电价，有效控制了整体用电量，避免出现用电高峰期，从一定程度上来说控制了用电节奏，降低消耗。智能表明显提高了电力计量技术的管理与智能水平，从根本上实现了节能低耗，真正做到了“低投入高收获”，节约了资源，保护了环境，并且完善了人们日常生活中的用电质量，提高人们生活水平。总而言之，智能表在电力计量技术及电力系统中的应用，对节能降耗起到了非常重要的作用。

四、结束语

第3篇：能量计量论文范文

1引言

在现代化生产过程控制中，执行机构起着十分重要的作用，它是自动控制系统中不可缺少的组成部分。现有的国产大流量电动执行机构存在着控制手段落后、机械传动机构多、结构复杂、定位精度低、可靠性差等问题。而且执行机构的全程运行速度取决于其电机的输出轴转速和其内部减速齿轮的减速比，一旦出厂，这一速度固定不可调整，其通用性较弱。整个机构缺乏完善的保护和故障诊断措施以及必要的通信手段，系统的安全性较差，不便与计算机联网。鉴于以上原因，采用传统的大流量电动执行机构的控制系统，可靠性和稳定性较差。随着计算机网络、现场总线等技术在工业过程中的应用，这种执行机构已远远不能满足工业生产的要求。笔者设计的大流量电动执行机构，采用机电一体化技术，将阀门、伺服电机、控制器合为一体，利用异步电动机直接驱动阀门的开与关。通过内置变频器，采用模糊神经网络，实现阀门的动作速度、精确定位、柔性开关以及电机转矩等控制。该电动执行机构省去了用于控制电机正、反转的接触器和可控硅换向开关模件、机械传动装置和复杂、昂贵的控制柜和配电柜，具有动作快、保护较完善、便于和计算机联网等优点。实际运行表明，该执行机构工作稳定，性能可靠。

2电动执行机构的硬件设计及工作原理

电动执行机构控制系统原理框图如图2-1所示。智能执行机构从结构上主要分为控制部分和执行驱动部分。

控制部分主要由单片机、PWM波发生器、IPM逆变器、A/D、D/A转换模块、整流模块、输入输出通道、故障检测和报警电路等组成。执行驱动部分主要包括三相伺报电机和位置传感器。

系统工作原理：

霍尔电流、电压传感器及位置传感器检测到的逆变模块三相输出电流、电压及阀门的位置信号，经A/D转换后送入单片机。单片机通过8255控制PWM波发生器，产生的PWM波经光电耦合作用于逆变模块IPM，实现电机的变频调速以及阀位控制。逆变模块工作时所需要的直流电压信号由整流电路对380V电源进行全桥整流得到。

控制系统各功能元件的选型与设计：

1)单片机选用INTEL公司生产的8031单片机，它主要通过并行8255口担负控制系统的信号处理：接收系统对转矩、阀门开启、关闭及阀门开度等设定信号，并提供三相PWM波发生器所需要的控制信号；处理IPM发出的故障信号和报警信号；处理通过模拟输入口接收的电流、电压、位置等检测信号；提供显示电动执行机构的工作状态信号；执行控制系统来的控制信号，向控制系统反馈信号；

2)三相PWM波发生器PWM波的产生通常有模拟和数字两种方法。模拟法电路复杂，有温漂现象，精度低，限制了系统的性能；数字法是按照不同的数字模型用计算机算出各切换点，并存入内存，然后通过查表及必要的计算产生PWM波，这种方法占用的内存较大，不能保证系统的精度。为了满足智能功率模块所需要的PWM波控制信号，保证微处理器有足够的时间进行整个系统的检测、保护、控制等功能，文中选用MITEL公司生产的SA8282作为三相PWM发生器。SA8282是专用大规模集成电路，具有独立的标准微处理器接口，芯片内部包含了波形、频率、幅值等控制信息。

3)智能逆变模块IPM为了满足执行机构体积小，可靠性高的要求，电机电源采用智能功率模块IPM。该执行机构主要适用功率小于5．5kW的三相异步电机，其额定电压为380V，功率因数为0．75。经计算可知，选用日本产的智能功率模块PM50RSA120可以满足系统要求。该功率模块集功率开关和驱动电路、制动电路于一体，并内置过电流、短路、欠电压和过热保护以及报警输出，是一种高性能的功率开关器件。

4)位置检测电路位置检测电路是执行机构的重要组成部分，它的功能是提供准确的位置信号。关键问题是位置传感器的选型。在传统的电动执行机构中多采用绕线电位器、差动变压器、导电塑料电位器等。绕线电位器寿命短被淘汰。差动变压器由于线性区太短和温度特性不理想而受到限制。导电塑料电位器目前较为流行，但它是有触点的，寿命也不可能很长，精度也不高。笔者采用的位置传感器为脉冲数字式传感器，这种传感器是无触点的，且具有精度高、无线性区限制、稳定性高、无温度限制等特点。

5)电压、电流及检测检测电压、电流主要是为了计算电机的力矩，以及变频器输出回路短路、断相保护和逆变模块故障诊断。由于变频器输出的电流和电压的频率范围为0～50Hz，采用常规的电流、电压互感器无法满足要求。为了快速反映出电流的大小，采用霍尔型电流互感器检测IPM输出的三相电流，对于IPM输出电压的检测采用分压电路。如图2-2所示。

6)通讯接口为了实现计算机联网和远程控制，选用MAX232作为系统的串行通讯接口，MAX232内部有两个完全相同的电平转换电路，可以把8031串行口输出的TTL电平转换为RS－232标准电平，把其它微机送来的RS－232标准电平转换成TTL电平给8031，实现单片机与其它微机间的通讯。

7)时钟电路时钟电路主要用来提供采样与控制周期、速度计算时所需要的时间以及日历。文中选用时钟电路DS12887。DS12887内部有114字节的用户非易失性RAM，可用来存入需长期保存的数据。

8)液晶显示单元为了实现人机对话功能，选用MGLS12832液晶显示模块组成显示电路。采用组态显示方式。通过菜单选择，可分别对阀门、力矩、限位、电机、通讯和参数等信号进行设置或调试。并采用文字和图形相结合的方式，显示直观、清晰。

9)程序出格自恢复电路为了保证在强干扰下程序出格时系统能够自动地恢复正常，选用MAX705组成程序出格自恢复电路，监视程序运行。如图2-3所示，该电路由MAX705、与非门及微分电路组成。

工作原理为：一旦程序出格，WDO由高变低，由于微分电路的作用，由“与非”门输入引脚2变为高电平，引脚2电平的这种变化使“与非”门输出一个正脉冲，使单片机产生一次复位，复位结束后，又由程序通过P1．0口向MAX705的WDI引脚发正脉冲，使WDO引脚回到高电平，程序出格自恢复电路继续监视程序运行。

3阀位及速度控制原理

阀位及速度控制原理框图如图3-1所示。

采用双环控制方案，其中内环为速度环，外环为位置环。速度环主要将当前速度与速度给定发生器送来的设定速度相比较，通过速度调节器改变PWM波发生器载波频率，实现电机的转速调节。速度调节器采用模糊神经网络控制算法(具体内容另文叙述)。

外环主要根据当前位置速度的设定，通过速度给定发生器向内环提供速度的设定值。由于大流量阀执行机构在运行过程中存在加速、匀速、减速等阶段。各阶段的时间长短、加速度的大小、在何位置开始匀速或减速均与给定位置、当前位置以及运行速度有关。速度给定发生器的工作原理为：通过比较实际阀位与给定阀位，当二者不相等时，以恒定加速度加速，减速点根据当前速度、阀位值、阀位给定值的大小计算得来。

执行机构各阶段运行速度的计算原理

图3-2为执行机构的典型运行速度图，它由若干段变化速率不同的折线组成。将曲线上速率开始发生改变的那一点称为起始段点，相应的时间称为段起始时间，如图3-2中的t(i)(i＝0，1，2，……)，相应的速度称为段起始速度，如图3-2所示v(i)(i＝0，1，2，…)。

设第i段速度的变化速率为ki，则有：

式中：Δv为两段点之间的速度变化值，Δv＝vi＋1－vi；

Δt为两段之间的时间，Δt＝ti＋1－ti。

显然，当ki＝0时为恒速段，ki＞0时为升速段，ki＜0时为减速段。任意时刻的速度给定值为：

Ts为采样周期。

变化速率ki的取值由给定位置、当前位置以及运行速度的大小确定。

4关键技术问题的解决

该电动执行机构采用了最新的变频调速技术，电机驱动功率小于5．5kW。用户可根据需要设定力矩特性，根据控制的阀设定速度，速度分多转式、直行程、角行程3种方式。控制系统由阀位给定和阀位反馈信号构成的闭环系统，控制特性视运行方式、速度而定，并具有自动过流保护、过载保护、超压、欠压、过热、缺相、堵转等保护功能。

该执行机构解决的关键性技术问题主要有：

1)阀门柔性开关柔性开关主要是为了当阀关闭或全开时，保证阀门不卡死与损伤。执行机构内部的微处理器根据测得的变频器输出电压和电流，通过精确计算，得出其输出力矩。一旦输出力矩达到或大于设定的力矩，自动降低速度，以避免阀门内部过度的撞击，从而达到最优关闭，实现过力矩保护。

2)阀位的极限位置判断阀位的极限位置是指全开和全关位置。在传统执行机构中，该位置的检测是通过机械式限位开关获得的。机械式限位开关精度低，在运行中易松动，可靠性差。在文中，电动执行机构极限位置通过检测位置信号的增量获得。其原理是，单片机将本次检测的位置信号与上次检测的信号相比较，如果未发生变化或变化较小，即认为己达到极限位置，立即切断异步电机的供电电源，保证阀门的安全关闭或全开。省去了机械式限位开关，无需在调试时对其进行复杂的调整。

3)电机保护的实现为了防止电机因过热而烧毁，单片机通过温度传感器连续检测电机的实际运行温度，如果温度传感器检测到电机温度过高，自动切断供电电源。温度传感器内置于电机内部。

4)准确定位传统的电动执行机构在异步电机通电后会很快达到其额定动作速度，当接近停止位置时，电机断电后，由于机械惯性，其阀门不可能立即停下来，会出现不同程度的超程，这一超程通常采用控制电机反向转动来校正。机电一体化的大流量电动执行机构根据当前位置与给定位置的差值以及运行速度的大小超前确定减速点的位置及减速段变化速率ki，使阀门在较低的速度下实现精确的微调和定位，从而将超程降到最低。

5)模拟信号的隔离。

对于变频器的直流电压以及输出的三相电压，它们之间的地址不一致，存在着较高的共模电压，为了保证系统的安全性，必须将它们彼此相互隔离。采用LM358和4N25组成了隔离线性放大电路。如图4-1所示，采用±15V和±12V两组独立的正负电源。若运放A的反相端电位由于扰动而正向偏离虚地，则运放A输出端的电位将降低，因而光电耦合器的发光强度将增强，则使其集射极电压减小，最后使运放A反相端的电位降低，回到正常状态。若A的反相端电位负向偏离虚地，也可以重回到正常状态。从而增强了系统的抗干扰性。

5结束语

该执行机构集微机技术和执行器技术于一体，是一种新型的终端控制单元，其电机是通过内部集成的一体化变频器来控制，因此，同一台智能执行机构可以在一定范围内具有不同的运行速度和关断力矩。该智能执行机构采用了液晶显示技术，它利用内置的液晶显示板，不仅可以显示阀门的开、关状态和正常运行时阀门的开度，还可以通过菜单选择运行参数设定，当系统出现故障时，能显示出故障信息。总之，该执行机构集测量、决断、执行3种功能于一体，顺应了电动执行机构的发展趋势，它的研制成功给电动执行机构的研究开发提供了新的思路。

参考文献

［1］邓兵，等．数字阀门电动执行机构［J］．自动化仪表，2001(1)．

［2］LiuJianhou．Theresearchonreliabilityandenvironmentadaptabilityofelectriccontrolvalveusedinunclearpowerstation［J］．MaintainabilityandSafety，vol．2，Dalian，China，28－31August2001．

［3］AntsaklisPJ．Intelligenceandlearning［J］．IEEEControlSystMag，1995(15)．

第4篇：能量计量论文范文

本计量管理系统基于MicrosoftSQLServer2000数据库，采用VisualBasic6.0程序设计语言进行编写设计，系统主要分为医疗设备基本信息管理模块、医疗设备日常维护计量管理模块和医疗设备年检计量管理模块三部分。整个计量管理系统可实现对医疗设备计量情况进行综合性管理：对设备的计量自检及年检进行记录，对设备的计量年检时间进行提醒。

2软件流程

本计量管理系统主要由三部分组成，下面分别对各部分的功能及流程进行介绍。

2.1医疗设备基本信息管理模块

医院内医疗设备种类及数量较多，使用科室较为分散，经常出现设备转借其他科室的情况，这就使医疗设备的在用管理极为不便，常出现无法确定某件医疗设备处于何处的情况，到年检的时候经常出现漏检的情况。该模块主要是为解决这一问题而设计。医院中，每一件医疗设备都有固定的编号，系统数据库中存有该医疗设备的设备名称、使用科室、在用情况、年检周期、规格型号、出厂编号、生产厂家、使用人、维护人、检测单位等信息。对于新进设备，系统会自动生成一个编号，该编号为固定唯一的，这就保证了管理的单一性。同时，新进设备的基本信息需要录入系统，将其名称、使用科室、在用情况、年检周期、规格型号、出厂编号、生产厂家、使用人、维护人、检测单位等信息存入数据库，保证在医疗设备年检计量管理模块及医疗设备日常维护计量管理模块中可以查询到该设备的信息。当科室中有设备需要报废停用时，科室填写报废申请，在管理系统中将在用情况改为报废或停用，并将该设备移出日常管理状态，这样在计量管理模块及维护计量管理模块中就无法查询到该设备的信息，避免了废弃设备在下次计量年检时依旧被记录为需检，造成浪费。设备存在转移到其他科室使用的情况时，需将使用科室修改，保证了对每台设备使用地点进行详细准确的记录。

2.2医疗设备日常维护计量管理模块

在医院日常运营中，每天都会有医疗设备出现故障，需要维修。过去医院内对医疗设备的日常计量重视不够，设备维修后不进行计量检测，只要设备能够工作就认为已维修完成，但经常会出现维修后的设备检查结果出现偏差的情况。而现在医疗设备的日常计量工作越来越受到重视，维修后的医疗设备需要工程师对其进行计量检测以保证检查结果的准确性。为了保证维修后设备的运行情况能够得到追踪记录，本计量管理系统别设计开发了医疗设备日常维护计量管理模块，该系统可对医疗设备的维修情况及维修计量检测后的运行情况进行跟踪。当科室有医疗设备出现故障后，通过电话将设备的编号、使用科室、设备故障等情况上报给设备维修工程师，工程师根据编号、使用科室查找到设备后，将设备故障情况记录到系统，维修状态设置为待修，并分派维修人员。维修系统连接到墙上大屏幕，所有维修工程师都可以看到各自需要维修的设备名单，这样可保证故障设备得到及时维修。当维修完成后，相应维修工程师将维修结果添加到系统中，维修状态设置为已完成，并对是否进行日常计量进行选择，以便后期追踪检查。

2.3医疗设备年检计量管理模块

医院内所有的医疗设备都需要定期进行计量检测，需要计量部门出具检测合格证。而每类设备检测周期均不同，有半年期、一年期。每类设备检测部门也不同，分为省级计量院和市级计量所。同时，医疗设备的使用科室较多，经常会出现漏检的情况。计量管理系统结合设备在用情况系统，将每台设备的计量情况，特别是上次年检日期及年检周期记录在数据库中。通过查询系统可以查询到到期应检设备的名单，这样就避免了仪器漏检的情况。并且每年计量检测后各设备的检测证书号也存于数据库中，当其他部门进行检查时可以快速查询到证书号及检测情况。

3结论及展望

第5篇：能量计量论文范文

关键词：紊流损失 比较 转轮稳定性

在水轮机招标的评标阶段，对水轮机水力设计的评审是极其重要的工作内容，选择相对优良的水力设计是招标成功的重要标志之一。水轮机水力特性包括能量、气蚀、稳定三大特性，其中稳定性是发电设备能否发挥效益的基础。

三峡水电站水轮机运行条件复杂，对机组的运行稳定性要求高，三峡总公司始终强调“将机组稳定性放在首位”，因而在三峡机组招标评议中，对转轮的稳定性重视程度超出了以往国内任何电站。

在评标中，除采用常规方法进行稳定性分析外，还讨论了用紊流损失分析法对各家水轮机稳定性的对比分析。专家们认为，紊流损失分析法的取值是能量特性，依据可靠，结论客观。本文将这种分析方法整理如下，以与同行研讨。

1 欧拉方程式及应用

欧拉方程式是研究水轮机工作原理的基本方程式，它的确立至今已有240年以上的历史，但仍被运用，其形态：

ηH=(u1V1cosa1-u2V2cosa2)/g

(1)

式中：u1，u2——叶片进口、出口的圆周速度

V1，V2——水流进入、流出叶片的绝对速度

a1，a2——V1，V2分别与U1，U2的夹角

H，η——水流的工作水头和效率

本文运用欧拉方程式(1)，不是用来设计转轮，而是用来解释发生在转轮前、后的水力现象，准确的说是运用欧拉方程式所反映的物理概念。我们将欧拉方程式用于转轮整体，即：(1)式右边是发生在转轮前、后水流平均的工作特性，(1)式左边是实现这种工作特性所需的有效水头，且这一有效水头是通过精确的测量获得的。

2 紊流方程式的建立

混流式转轮的叶片是固定的，它不能随水头H和流量Q的变化而变化，因而在不同的工况(H，Q)点，在叶片进、出口出现不同的水流紊流，认识水流的运动规律是分析转轮稳定特性的基础。

2.1 设计工况

在设计工况下，水流从蜗壳进口到尾水管出口是顺畅的，稳定的，此时转轮的工作效率最高为ηmax，因而将设计工况又称为“最优工况”。

设计工况下的设计水头记作H0，设计流量Q0，该工况下的转轮叶片进出口水流速度三角形见图1，速度三角形的各速度含义及符号为同行所熟知，在此不赘述。

图1 设计工况转轮叶片进出口水流速度三角形

设计工况的设计原则是水流对叶片“无撞击进水，法向出流”，即：β1＝β0(β0为叶片的安放角)，a2＝π/2，为醒目，我们将在设计工况下，叶片进口绝对速度记作V10相对速度记作W10，进水角记作a10。设计工况下欧拉方程式为：

ηmaxH0=(u1V10cosa10)/g

(2)

为了便于研究，根据图1速度三角形所表示的速度间关系，将W10替换V10，对(1)式进行变换：

ηmaxH0=[u1(u1-W10cos(π-β0)]/g

(3)

2.2 非设计工况

转轮的最优工况点(H0，Q0)只有一个，由于导叶开度或水头发生改变，则转轮离开最优工作状态而进入非设计工况工作，此时叶片进、出水流流态发生变化，令研究的非设计工况下水头为H(H>H0)，流量为Q(Q

(a)叶片进、出速度三角形 (b)进口相对速度W1分解

图2 非设计工况叶片进、出口速度三角形

由图2a的V1，W1的几何关系得到下式：

V1cosa1=u1+W1cosβ1

(4)

将(4)式代入(1)式得到：

ηH=[u1（u1W1cosβ1）-u2V2cosa2]/g

(5)

(5)式是由欧拉方程式(1)变换而来，不同的是将水流绝对速度V1转换成叶片表面相对速度W1，以便对问题的讨论。

由图2a可以看出，在研究的非设计工况下，水流流经叶片不再是“无撞击进水，法向出流”流态。水流在叶片上的进水角为β1，与叶片安放角β0产生一个冲角β＝β0-β1，此时β>0，称之正冲角，它随着导叶开度的减小而增加，当增加到一定数值时在叶片背面产生叶道涡流，典型的叶道涡流源于叶片上冠处，贯穿叶片间流道从下环处流出；叶片出口绝对速度V2出现了圆周方向的速度分量V2cosa2，即：水流进入尾水管携带了相应的环量，这是形成层水管涡带的能源。叶道涡流、强劲的尾水管旋转涡带是不稳定水流的主要表现形式，是造成机组水力不稳定运行和对机组造成破坏的主要原因。为了分析它们的存在及严重程度，对进口叶片表面相对速度W1进行速度分解，图2b表示了W1的速度分量和之间的相互关系，即：

=+

(6)

是在研究的非设计工况下，沿叶片安放角β0方向的分速度，它与具有相同的轴向流速，因而W10’所代表流过转轮的流量Q与W1是相同的。

u1是圆周方向的分速度，它的顶角是水流对叶片冲角β，值越大，β越大。

设旋转方向为正向，取，，在圆周方向投影则：

W1cosβ1＝W10'cos(π-β0)+u1

(7)

将(7)式代人(5)式，经整理得到：

ηH={u1[u1-W'10cos(π-β0)]}/g+(u1u1-u2V2cosa2)/g

(8)

2.3 虚拟最优工况与紊流工况

(8)式右边第一项，与(3)式右边具有相同的表达形式，因而可认为该项是该非设计工况下，假定叶片表面水流按最优工况条件工作的工作特性，即“无撞击进水，法向出流”，既然是假定的，也就是不存在的，因而称之“虚拟最优工况”，为了区别于转轮的设计工况，在效率符号上加撇以示区别，用欧拉方程式表示则有：

η'maxH={u1[u1W'10cos(π-β0)]}/g

(9)

(8)式右边第二项，除转轮进、出口圆周速度u1、u2是不变的，丛u1、V2cosa2是随工况的改变而变化，且u1，V2的速度方向也会改变。，的出现标志着运行工况离开了设计工况，水轮机流道内水流不再是最佳的稳定流态，而是出现不稳定流态，其值越大，则不稳定水流现象越严重，该项的量纲为“米”，可用水力损失的形式表示，为了区别称之“紊流损失”，记作[H]：

[H]=(u1u1-u2V2cosa2)/g

(10)

将(9)(10)式代入(8)式得：

ηH=η'maxH+[H]

(11)

必须指出，提出虚拟最优工况的意义在于它是一根判别紊流损失大小的准尺，不在于这一最优工况是否实际存在。

2.4 紊流方程式

用H减去(11)式两边，经整理得到：

(1-η)H＝(1-η'max)H+[H]

[H]＝(1-η)H-(1-η'max)H

(12)

(12)式中：H，η是研究的非设计工况的水头和实测效率(1-η'max)H是虚拟最优工况的水力损失由于在虚拟最优工况与转轮的设计工况下，水轮机流道是相同的，都具有稳定的水流流态特性，两工况的水力损失血服从流道水力损失特性，即：

(1-η'max)H＝(Q/Q0)2(1-ηmax)H0

(13)

将(13)式代入(12)式：

[H]＝(1-η)H+(Q/Q0)2(1-ηmax)H0

(14)

(14)式称紊流方程式，可见：用可精确测量的转轮能量特性参数(η，ηmax，Q，Q0，H，H0)，经简单计算，其计算结果可说明水轮机流道内水力不稳定流态的存在及严重程度。

转贴于 3 紊流损失分析法的实践

对转轮稳定性的正确评议和在诸多评定项目中的权重取决于评标者对电站运行条件的理解和对转轮稳定性认识的实践经验，投标是商业行为，仅凭纸面上的资料数据及保证值进行评议是不够的。在三峡项目中，我们对转轮间稳定性比较尝试了用率流损失分析法进行紊流损失计算，根据计算值进行比较。

图中黑色部分为P≥50MW的区域

图3 紊流损失对比图

我们对三峡机组在100～112m水头运行范围，对各家提供的能量特性进行了紊流损失[H]计算分析，为了直观，我们将紊流损失单位转换成以“MW”计的能量损失P单位，分别计算出紊流损失为10MW、20MW……50MW、60MW的等值线，本文仅表示P≥50MW的区域，并用黑色块覆盖(图3)。显然在运行范围内覆盖黑色块较小的，表明出现水力稳定问题的风险越小，必为首选。需说明50MW不是界定转轮能否承受紊流损失的判据，仅仅是出现50MW的共同标尺。

从图3排列①、②两家特性的黑色区域比其它4家明显偏小，而这两家相当，有差异但不大，若与其他4家相比，表明出现水力稳定问题的风险显著小得多。综合各种评比因素，三峡项目选择前两家转轮的水力设计是合适的。最终的模型验证试验成果也证明了两家转轮的稳定性指标存在这一差异。

4 结论与讨论

(1)紊流损失方程式是从古典的欧拉方程推导而来，因而它的建立是科学的，用能精确测量的能量特性参数，准确计算出紊流损失值去判断水流不稳定现象的存在及严重程度，判断方法客观，具有唯一性。

第6篇：能量计量论文范文

关键词：本科;毕业论文;船舶动力

一、背景与意义

1.本科毕业设计的目的

本科毕业设计（论文）是高等学校实现本科教学培养目标的重要环节，能够集中提升学生学习成果与能力素质，是学校教学水平的综合反映。其意义是多方面的，教育部从促进高等教育持续健康发展的高度对其重要意义作了明确界定：“毕业设计（论文）是实现培养目标的重要教学环节。毕业设计（论文）在培养大学生探求真理、强化社会意识、进行科学研究基本训练、提高综合实践能力与素质等方面，具有不可替代的作用，是教育与生产劳动和社会实践相结合的重要体现，是培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神的重要实践环节。同时，毕业设计（论文）的质量也是衡量教学水平，学生毕业与学位资格认证的重要依据。”因此，各高等学校和管理部门都十分重视本科毕业设计（论文）的质量。

2.现有本科毕业设计要求

（1）毕业论文（设计）应该在培养方案所规定的时限内完成。

（2）毕业论文的框架和毕业设计说明书应符合学校规定。

（3）毕业论文（设计）的表述及图纸要符合学术规范和技术规范，总字数符合学校规定（特殊情况按学科领域惯例）。

3.本文的研究意义

近几年来，随着学生规模不断扩大和就业压力持续上升，高校本科毕业设计（论文）的质量日趋下降，这不仅与教育行政部门的要求相去甚远，也与毕业设计（论文）的重要性不相匹配。要提高本科毕业设计（论文）的质量，必须在分析其中存在的内在矛盾的基础上寻求解决办法。

二、现有运行模式存在的不足

1.现有本科毕业设计流程

（1）学院根据人才培养计划及学校有关要求制定本学科或专业毕业设计（论文）教学工作规范。

（2）每年11月份指导教师申报毕业设计（论文）题目，学院审核分配毕业设计（论文）指导任务，报学院教务办备案。

（3）每年12月份学生和指导教师见面，确定毕业设计（论文）题目，学院审批后汇总上报教务处备案。

（4）第七学期末指导教师填写“毕业设计（论文）任务书”，各两份。交到学院教务办，院（系）负责人在“毕业设计（论文）任务书”上签字盖章。学院教务办留一份“毕业设计（论文）任务书”备查，另一份发给学生，日后装订在毕业论文中。

（5）第八学期第一周，学院组织毕业设计（论文）教学动员，指导教师同学生见面，布置设计（论文）任务，提出设计（论文）要求，正式开始做毕业设计（论文），学生收集文献资料，翻译外文文献。

（6）学生交开题报告、指导教师审定开题报告。

（7）6月上旬学生提交毕业设计（论文）。

（8）对毕业设计（论文）进行，不通过者进行修改后答辩。

（9）6月中、下旬，学院组织毕业答辩，填写“毕业设计（论文）成绩鉴定表”，评定成绩，学院对毕业设计（论文）的成绩评定进行抽查，推荐评为校级优秀的学生，各学院答辩委员会要组织答辩。

（10）6月下旬学校答辩委员会组织毕业设计（论文）评优和抽查工作，并让部分优秀设计（论文）进行公开答辩。

（11）学院负责人审批，资料归档，毕业设计（论文）工作总结。

2.存在的问题

时间短。许多高校将本科毕业论文安排在大学四年级的第二个学期，有的学校在第一个学期就要求学生进入毕业论文阶段，而此时正是毕业生就业的“黄金时期”。在当前求职竞争日益激烈的情况下，毕业论文与择业孰轻孰重，对于毕业生来说，他们会选择后者作为第四学年的首要任务。择业要耗费学生大量的时间和精力，而毕业论文从选题、开题、资料收集、初稿、定稿到答辩必须要有足够的时间和精力才能完成。因此，学生准备毕业论文的时间有限。

选题盲目。在毕业设计选题方面，目前大部分高校仍实行约束性的选题方式。这种方法不利于创新人才的培养，既限制了学生主观能动性的发挥，又抑制了学生的主体意识和主动发展的愿望，没有做到因材施教。另外，有的选题范围太宽，学生只能泛泛而谈;有的题目太窄，以致毕业设计工作量明显不足;有的选题过于陈旧;有的选题学生不感兴趣，因为学生就业去向和所学专业相差甚远，对搞原专业的设计题目缺乏兴趣，缺乏主动性，敷衍了事，不求上进，只求通过。

重复率高。网络上海量的信息数据库为科研和毕业论文工作带来了极大的便利，同时也为个别学生学术不端行为提供了条件。学生不需要经过大量的阅读就可以很快收集到相应资料将文献综述的内容拼凑成功，甚至个别学生从网上下载一些相关主题的论文后剪切拼凑出毕业论文，更有不良网站推出等出售论文业务。有报道说，即使在全国一流的重点大学中，有抄袭行为的学生也至少高达10%以上，普通大学中估计约在30%左右。

不会运用所学知识。很多学生倾向于选择相对简单，工作量偏小的论文题目，而不考虑论文选题能否与所学专业知识相结合，更不知道如何将所学专业知识运用在完成论文中。

三、解决措施

1.提前选题

选题是毕业设计（论文）过程的第一步，决定毕业设计（论文）的研究内容，是顺利完成毕业设计（论文）的先决条件。为提高本科毕业设计（论文）的质量，高校在管理方面要有创新。第一，适当错开毕业设计（论文）与就业的时间。目前，面向应届毕业生的人才招聘工作在下半年11月份逐步展开，一直持续到第二年的7月份。其中，12月份和3月份是两个就业关键期。针对这种情况，高校可以将毕业设计（论文）的选题和开题环节适当提前到10月或11月，同时将答辩环节定在5月或6月。这就缓和了毕业设计（论文）与就业关键期之间的冲突。为了使毕业生有足够的时间进行毕业设计（论文），也可以将整个毕业设计（论文）过程的时间延长，保证毕业生有一个安稳的心态择业。

2.重复率高于15%延期2个月毕业

期间，若论文重复率高于15%，需要学生重新修改论文，修改后不能在正常时间参加答辩，需要重新进行，通过后延期2个月进行单独答辩。这样能够引起学生对论文的重视，严厉制止学术上的抄袭行为。

3.末位淘汰

答辩考核与成绩评定是毕业设计过程的最后环节，是检查评价毕业设计（论文）质量的重要依据，答辩考核与成绩评定应该本着公开、公平、认真、严格的原则组织实施。目前，绝大多数院校都是在学生答辩的同时进行成绩评定，评阅意见由指导教师事先给出，缺乏论文评阅和公示环节，建议引入论文评阅制度，每一份毕业设计（论文）都指定一到两名教师进行匿名评阅，给出评语意见，确定其是否有资格参加答辩，在论文评阅的过程中将所有论文在网络上进行公示，接受大家的检查监督。从答辩制度方面，可以采用公开答辩和随机抽查方式相结合，每位指导教师推荐优秀学生参加院级公开答辩，其余学生均参加随机抽查的小组答辩。成绩评定阶段，根据论文评阅成绩、答辩小组评语综合给出论文评定意见和最后成绩，对评阅成绩不合格者不允许参加答辩的论文，答辩考核不合格和最后成绩不合格的毕业设计，坚决不予通过，要求学生重修毕业设计，重新答辩，确保毕业设计评定工作的严肃性。

4.结合未来工作需要选择毕业设计题目

选题是毕业设计工作的基础，更是完成高质量论文的关键，因此需要确定完善的选题方向，保证选题的质量。

（1）选择与导师科研有关、具有专业特点的课题。这是体现办学特色的需要，是本科毕业设计（论文）题目的首要来源，对进一步读研究生与到科研院所工作的毕业生特别有吸引力。

（2）选择与生产实际相结合的课题。这体现应用能力培养与实践，适合面向应用型企业就业的毕业生。

（3）结合学生兴趣与就业倾向，师生共同设计课题。对就业倾向已经明确的毕业生可根据工作单位需要，师生共同设计针对性更强的课题，做到学用结合。

四、船舶动力类毕业设计实际应用

1.毕业设计所用时间规定

为保证学生充分地了解毕业设计题目并有质量地完成论文，在第7学期初启动毕业设计选题工作，经过大四一年的准备，在第8学期期末组织答辩。

2.选题、开题检查

立题不重复，建立题目双选制。学院保证毕业设计论文题目和内容很好地体现专业特色，尽量做到一人一题。在选题上，要采取“题目公开，双向选择，院系调控”的做法，确定学生在毕业设计中的主体地位，以充分调动学生的积极性，提倡学生的自主选择性。根据学院立题论证后公布的题目范围，学院组织导师和学生进行双选，即由学生根据自己的兴趣爱好选择题目，指导教师也对学生进行考核（导师也会根据自己所带学生的性格、专长再局部调整题目和内容）。

集中开题，量化考核。毕业设计论文开题环节课题组具体负责开题工作，并实行量化考核的办法。毕业设计论文开题报告检查小组按照学院制定的考核量表分别就学生对题目的理解、查阅资料情况、毕业设计的工作思路、工作量等给出评分等级。同时，对一些学生的毕设进度安排、研究方法和研究内容也给出一些意见和建议，帮助一些学生理清工作思路，从而减少或避免学生走弯路。

3.前期、中期、后期工作检查

课题检查小组具体负责检查工作，以确保工作的持续性，便于掌握每位学生在各个环节的情况。在毕业设计的前期、中期和后期各进行一次检查。检查时每个学生要汇报毕业设计进展情况，回答教师提出的问题。中期检查着重检查学生对课题内容与要求的深入研究情况、有关资料的收集与分析情况，应完成部分的毕业设计论文初稿。后期检查学生的毕业设计论文是否合格。

4.周汇报与周计划检查

为提高学生自律性，充分利用有效时间，小组每周进行一次周汇报，每位学生演示一周的工作内容，提出问题与组员交流，并对下一周的工作内容作出规划。

5.题目相关

题目尽可能反映当代科技发展水平，让学生了解、把握国内外在该研究领域的最新成果和发展动态;发挥学院科研的优势，所出题目尽可能联系工程实际、生产和科学研究。毕业设计结合实际的“真题真做”有利于调动师生双方的积极性。在指导教师确定毕业设计题目后，学院要组织专家对立题进行审查，以保证立题的科学性和实践性，符合专业培养教育目标。

6.控制重复率

在正式之前课题组提前进行预，若有重复率超过或临近规定百分比，需要重新修改并再次进行直至通过。

四、取得成果（近几年毕业设计成绩汇总）

课题组综合运用多种方法，提高本科毕业设计论文质量，取得了一定的成绩。表1给出了2010至2014级，本科毕业设计论文获得良好以上人数所占百分比。从表中数据可以看出，本科毕业设计论文获得良好以上的学员逐年升高，说明通过运用以上改进方法后，效果良好。

本科毕业设计论文是高等学校实现本科教学培养目标的重要环节，是大学综合实力的体现，是对学生学习成果与能力素质的一次集中提升。针对本科毕业设计论文质量不足的原因进行制度改进，加强管理监督，通过完成毕业设计论文，实现教育与生产劳动和社会实践相结合，并培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神。

参考文献：

[1]廖志凌，邵学军，刘贤兴，张新华.高校本科毕业设计中存在的问题及对策[J].江苏大学学报（高教研究版），2004，26（2）：82-86.

[2]傅金鹏.提高本科毕业设计（论文）质量的思考[J].柳州师专学报，2009，24（2）：113-116.

第7篇：能量计量论文范文

【关键词】供电系统；电能计量管理；应用

中图分类号： U223.6 文献标识码： A 文章编号：

近年来，随着经济和社会的发展，电力企业也得到了迅速的发展，供电系统除了要满足电力供应以外，还要加强电能的计量管理工作，以便适应电力企业的发展效率，保证电力企业的经济效益，满足电气企业精细化的要求，以适应现代化买方市场的转变。电力计量设备可以满足实时监控、电量分析预测、远方抄表、防窃电报警等工作，可以为电费和电价的智能管理提供技术保障，协调电气企业与用户之间的关系。对于电力企业而言，电能计量管理工作是电力企业管理的主要分支工作之一，可以保证电量计量的准确和统一，指导电力企业进行准确的生产。

1 电能计量工作的发展

在信息化发展的现代社会，人们的生活与信息有着密切的关系，电能计量系统也逐渐的呈现出信息化的发展模式，为了指导整个社会合理科学的用电，电能计量系统也逐渐根据用户的需求变化对用户的用电进行分时段的计价，保证用户可以避开用电的高峰，实现用电费用的节约目的。根据电能计量系统的特点来看，整个系统中主要包含三个方面的内容，一是电能采集与计算机系统的整合；而是使用什么样的方式来实现对电能的数据传输；三是如何对电能表进行全面集中的控制和管理。随着科技水平的进步，国内外电能计量系统逐渐朝着信息化、智能化和网络化的方向发展。

电能计量管理在国外的发展较早，英国早在1992年就已经建立了集开发、供售、数据的采集、计算、账单的计算于一体的数据采集系统，法国和北欧四国在1995年，西班牙、德国、比利时在1997年，意大利在1999年已经全部完成了用户电能表的电子化。我国的电能计量管理系统与2002年开始发展，当时，随着省以及跨省电网市场的发展，我国各省以及跨省电网关口表已经逐渐更新为电子式的多功能电能表，华东和沿海等经济发达的地区配合分时电价的实施，开始将大、中容量住户的电能表更换为电子式的多功能电能表，截止到2002年底，用于居民住宅安装的单相电子式电能表已经超过了31%，达到国际水平的要求，近些年来，随着社会的发展，电能计量管理工作也得到了迅速的发展，在我国大中城市已基本实现普及。加强电能计量管理是节约能源的重要体现。近年来，水资源和能源呈现出全球化的匮乏趋势，整个社会对于节能减排的要求也越来越高，作为电力供应单位，电力企业应该积极的相应国家号召，做好节能减排工作，加快计量设备的更新速度，加大对计量工作人员的技术和素质培训，加深对电力系统计量技术的改革，节约电力企业的成本，提高经营管理带来的经济效益，减少不必要的资源浪费，节约不必要的资源输出，为节能减排做出应有的贡献。

2 供电系统做好电能计量管理工作的要点

2.1 消除电能计量管理工作中的盲点

由于我国经济发展的不平衡，各个地区电力企业的发展水平和有所不同，经济发达的地区早已实现了电能智能管理，但是一些经济落后的地区，由于资金因素的限制，尚未将电能计量管理系统应用到工作中来，电能的消耗也无法实现精确的计算。此外，一些变电所使用的电容器有功电量，一般不纳入计量中，这便是计量工作中的盲点；同时，对于一些低压计量的铜铁损，电力部门往往是按照当月用户用电量的比饲以及变压器的型号来增收，实际上，这种计算方法并不科学，也缺乏公平性。因此，在未来阶段下，一方面国家要加大经济欠发达地区电力企业的资金投入，另一方面电力企业要加强电能计量系统的建设，全面消除电能计量管理工作中的盲点。

2.2 推广高可靠性、高精度的电能计量设备

作为电力供应的单位，供电企业应该积极的使用高可靠性、高精度的电能计量设备，实现对电能的精确计量，减少以及消除供电企业在用电量计算方面存在的误差，保证计量工作可以顺利的进行，为此，可以推广电子式多功能的电能表，目前，电子式多功能电能表在世界各个国家均已经得到了全面的推广，电网关口一般使用0.5或者0.2级表，工商用户则使用0.5、0.2或者1级表，这类电表的功能比较全面，可以实现无功和有功的功能，还可以提现出负荷曲线的变化以及需求量的变化，此外，电子式多功能电能表还具有通信接口和分时计量接口，计量方式安全、可靠，可以为供电系统的精确计算提供有效的保障。

2.3 引入自动抄表系统，解决抄表问题

近年来，随着阶梯式电价收费制度的实施，抄表的工作量也逐渐增加，这就给电费的结算以及抄表工作带来了一定的难度，为了解决这一问题，必须要推广和使用质量可靠的自动化抄表系统，自动化抄表系统的应用不仅可以解决抄表难的问题，也可以提高抄表的准确性。自动化抄表系统的功能十分强大，不仅可以实现自动化抄表，也具有可靠性高的特点，同时还兼具通信同能，在温差较大的环境下也可以克服传统感应系统超差以及精度变化大的缺点，此外，自动抄表系统中还带有保护和遥控功能，彻底解决了抄表难的问题。

2.4 开展反窃电技术的应用，完善用电管理

除了上述的工作以外，电力企业还要加强对电能量的实时监控和采集系统的建设，逐渐实现对大中用户的远方抄表、实时监控、电量分析预测等目标，同时，要积极的开展防窃电监控工作，为阶梯化电价制度的实施提供完善的技术保障。此外，要注意到，随着近年来农网改造的完成，用电市场得到进一步的扩展，窃电现象也不仅仅存在于农村中，也蔓延到城市之中，猖獗的窃电行为严重的影响着供电企业的经济利益。因此，应该对供电系统进行合理的改造，全面的推行反窃电技术，加强对计量装置的管理工作，建立好完善的电能计量稽查制度，推广使用带有反窃电功能的互感器、电能仪器设备，并做好相关的防护措施，使反窃电工作由传统的被动地位转化为主动地位。

3 结语

电能计量是电力企业基础性的生产工作，涉及着各个方面的社会效益和经济效益，随着科技水平的发展，电能计量管理系统也在不断的完善，同时，供电系统的电能计量工作是一项综合性很强的工作，供电企业必须认真的对待，电力企业的计量人员也要正确的对待电能计量工作，积极的学习新技术，了解电能计量工作的进行，保障供电安全，在保证电能计量准确性的同时为国家的节能减排工作作出应有的贡献。

参考文献：

【1】康念标：供电系统电能计量方法及对节能降耗的作用[期刊论文]，中国城市经济,2011，09(15)

【2】周尚礼，伍少成，陈蔚文，叶瑞贞：能计量管理系统开发与应用[期刊论文]，电测与仪表，2009，01（25）

【3】单铁铭，蔡有军，李兆辉：强计量管理 改进营销策略[期刊论文]，电力信息化，2005，11（20）

第8篇：能量计量论文范文

关键词：信息熵；风险；检验；国际贸易

中图分类号：U692.7 文献标识码：A 文章编号：1006―7973（2016）11-0024-03

信息熵是20世纪就已经广泛应用的理论和方法，但用它来度量国际贸易中大宗商品的短重风险尚未发现有相关文献资料。本论文是江苏出入境检验检疫局课题“基于承运船舶引起的重量鉴定风险（分析及控制）防范体系研究”（No.2015KJ67）的研究成果。该项目于2015年获得立项。

通过本论文的研究，建立一个基于信息熵的承运船舶短重风险度量模型，对基于承运船舶引起的短重风险进行分析，指导相关企业运用风险分析的基本原理，开展承运船舶风险分析，合理选择承运船舶，尽量避免因承运船舶选择不当造成的经济损失；同时探索建立基于大数据分析的承运船舶短重风险预警体系，对船舶重大短重风险隐患做到早发现、早研判、早预警、早处置。从而形成一套体系完整、结构科学、应对有效的航运船舶风险防范体系，提高监管效率，提升工作的主动性、针对性和有效性，更好的服务对外贸易的发展。

1 短重风险与风险度量

1.1 风险的概念

对“风险”这一概念，各界一直以来未达成一致，但普遍认可风险的定义包含了两个共同点：不确定性和损失。美国学者海恩斯在其1895年出版的著作《Risk as an Economic Factor》中，最早提出“风险”的概念。20世纪20年代初，美国经济学家芝加哥学派创始人富兰克・奈特（Frank Hyneman Knight）把风险与不确定性做了明确区分，指出风险的特征是概率估计的可靠性。1952年，美国学者格拉尔在其调查报告《费用控制的新时期――风险管理》中正式提出并使用“风险管理”一词。1964年，美国教授威廉姆斯和汉斯把人的主观因素引入对风险的分析上。此后，欧美各国对风险管理的研究逐步趋向系统化和专业化，使风险管理逐步成为一门独立的学科。

2009年11月，ISO各成员国的标准组织投票通过ISO 31000《风险管理―风险管理原则与实施指南》，对“风险”的定义为：“不确定性对目标的影响”。同年，我国了GB/T 23649―2009 《风险术语》，其中对“风险”定义为：“某一事件发生的概率和其后果的组合”。

根据上述文献资料对风险的定义我们可以引申出短重风险的定义：

（1）承运船舶或其他状况的不确定性对货物重量的影响。

（2）货物短重发生的概率和其后果的组合。

1.2 承运船舶风险因子的构成

目前，对承运船舶的风险研究主要是安全性的研究，本论文在借鉴国内外研究成果的基础上，结合水尺鉴重的实际情况，构建承运船舶短重风险度量制标。由承运船舶带来的短重风险主要有四个方面：船型、船舶的计量条件、船舶的计量资料以及其他因素。如图所示：

承运船舶短重风险是一个复杂系统，按照系统递阶分解原则，承运船舶短重风险度量指标体系也应该是一个分层的树状结构。即每层指标即是上层指标的子类指标，又是下层指标的父类指标。最上层的指标即为衡量承运船舶短重风险的指数。如表1所示：

2 熵与信息熵

“熵”（entropy）概念从首次提出到现在广泛应用已有160多年的历史。熵的概念和规律以及其他推论和有关定理构成了熵理论，熵定律普遍被认为是自然界的最高定律。爱因斯坦（Albert Einstein）说：“熵理论对于整个自然科学来说是第一法则。”但是运用熵理论来度量承运船舶短重风险，尚未发现有任何文献报道。因此，本论文用信息熵的方法来度量承运船舶短重风险是一次创新和尝试。

2.1 熵

1865年鲁道夫・尤利乌斯・埃马努埃尔・克劳修斯（Rudolf Julius Emanuel Clausius）在他的论文《力学的热理论的主要方程之便于应用的形式》中首次提出了熵的概念，并将熵定义为“系统吸收的热量与恒温热源温度之比”，称为热力学熵或热温熵或Clausius熵，被用来度量系统中能量的衰竭程度，即热量不可转变为功的程度。

1877年，物理学家玻尔兹曼将热力学熵概念做了进一步推广和深入分析，并把熵定义为一种特殊状态的概率：原子聚集方式的数量。熵可以定义为玻尔兹曼常数乘以系统分子的状态数的对数值：

S=klnΩ；K是比例常数，现在称为玻尔兹曼常数。

2.2 信息熵

1948年，美国数学家、信息论的创始人香农（Shannon）在题为“通讯的数学理论”的论文中指出：“信息是用来消除随机不定性的东西”。并应用概率论知识和逻辑方法推导出了信息量的计算公式，称为信息熵或Shannon熵。信息熵建立了关于不确定性的一种定量化的度量，奠定了现代信息论的理论基础。熵在信息论中的定义如下：

（2）船舶的计量条件和船况越好，信息熵就越低；反之，信息熵就越高。所以，信息熵也可以说是船舶计量条件和船况有序化程度的一个度量。

2.3 基于信息熵的风U定量计算

假设某一承运船舶存在n种可能的不同风险指标，且Pi（i=1，2，…，n）表示每一种船舶风险指标出现的概率，当信息熵取得最大值时，对应的一组风险指标出现的概率占有绝对优势，在这个基础之上，就可以为信息熵表示各个风险因素的权值提供理论依据。而且当Pi相等时，熵值达到最大值，对应的风险因素对系承运船舶影响的不确定性越大。根据这个原理，可由信息熵来计算各个风险因素的权值。

假设一艘船具备如下4个风险指标①沙滩船，②使用设计图代替完工图，③水尺标记尺寸不符合要求，④船舶老旧。每一种风险因素都对短重有两种可能的影响：正相关和负相关，共有8种可能，不确定性为ln8。对每一种风险指标来说当两种可能性概率相同时，即Pi=0.5时熵最大。

根据风险因素的熵值计算公式我们可以推出两个结论：

（1）熵值越大，短重风险越高，规避风险的成本越高。

（2）船舶状态和计量条件越好，熵值就低，反之，船舶状态和计量条件越差，熵值就越高。

2.4 确定风险等级

根据前文计算出来的风险值，结合风险等级定义表定义风险所属范围，根据计算出来的风险值是否属于某风险区间来判断该部分风险范围及类别，例如某承运船舶短重风险值为0.6，则可将该船舶承运货物短重风险定义为较大，以此反映客观情况。

3 检验策略

3.1 检验策略

3.1.1 根据不同的风险等级采取不同的检验策略

对船舶进行评估并分级，包括风险识别，风险分析，风险评价等三个步骤。

（1）对极高风险和高风险的船舶建议贸易商尽量避免租用这类船舶承运贵重散货。如果发现此类承运船舶，建议贸易双方更改计重方式。

（2）对于中风险承运船舶，建议贸易商投保短量险，减少因短重带来的损失。在对此类承运船舶实施重量检验是应提高警惕。

（3）对于低风险船舶贸易商可以放心租用。在实施重量检验是也要注意，特别是拼装船。

3.1.2 建立基于大数据分析的风险预警体系

对于已发现的高风险船舶建立大数据档案并在检验检疫部门之间实现信息共享。同时，按照所运载货物的实际短重重量进行风险评估或分级，当遇到同一船舶再次进行水尺计重时，鉴定人员可以利用风险预警数据，在计算前重点核查档案中记录的问题是否得到了改正。这样一来既规避了潜在的风险，又提高了工作效率。

3.1.3 在实际工作中加强对船舶计量条件的审核

根据信息熵的原理，承运船舶的设计建造和计量条件越差信息熵越高，风险越高，规避风险所需的信息量也就越高。因此，在检验中应当尽可能多的收集资料和信息（如制表说明、船舶的总布置图等）来综合地进行判断。尤其是对于图表上所示的计算所需信息（如水尺标记位置、水舱高度等）应该与实际观测或测量得到的数据进行对比，这样就可以及时发现潜在的问题而不至于造成工作上的失误。

参考文献：

[1]国际标准化组织. ISO31000：200险管理-原则与实施指南中文版 [S] . 北京： 中国标准出版社， 2009，21～22.

[2] 中华人民共和国国家标准. GB/T 23649―2009 风险术语 [S]. 北京： 中国标准出版社， 2009，4～6.

[3] 李锐锋.试析热力学第二定律的革命意义.科学技术与辩证法，1999，16（3）：27～30.

[4] 王九云， 张秀.熵的定义式和系综概率分布函数关系的探讨[J]. 咸宁学院学报， 2005， 25（6），41.

[5] 刘连寿.理论物理基础教程[M].北京：高等教育出版社，2003，537.

第9篇：能量计量论文范文

【关键词】呼伦贝尔调度数据网　建设

一、总则

（一）设计依据

1.受呼伦贝尔供电公司委托开展地区电力调度数据网完善及增加二次安全防护设备工程设计。

2.《国家电网调度数据网接入网技术规范》

3.《国家电网调度数据网第二平面网络（SPDnet-2）总体技术方案》

4.《全国电力二次系统安全防护总体方案》

5.《国家电网公司2011年新建变电站补充规定》

6.国家及行业的相关设计规程、标准等。

（二）设计范围

1.本工程主要完成呼伦贝尔地调接入网的建设，建设范围包括呼伦贝尔地调核心节点、以及呼伦贝尔地区35kV-220kV变电站。

2.本工程设计内容包括呼伦贝尔地调接入网网络拓扑结构、业务需求、应用系统接入方式、网络管理和网络安全措施，相应的设备配置和工程概算。

（三）设计原则

1.本工程设计水平年为2011年,展望2015年。

2.调度组织关系按蒙东地区电网相关规定。

3.在专用通道上，调度数据网以SDH方式使用独立的网络设备组网实现了与电力企业其他数据网的安全隔离。

4.调度数据网由实时子网和非实时子网组成，他们分别连接控制区和非控制区

二、 呼伦贝尔地调电力调度数据网网络业务及技术体制

（一）数据网络业务 呼伦贝尔电力调度数据网承载的业务主要有以下两类：

1.安全Ⅰ区业务

* EMS与RTU或变电站自动化系统的实时数据通信

* EMS之间的实时数据交换

* 广域相量测量系统（WAMS）数据采集

* 实时电力市场辅助控制信息

* 电力系统动态测量及控制数据

* 稳定控制系统

* 五防系统（集控站）

2.安全Ⅱ区业务

* 发电及联络线交换计划、联络线考核

* 调度操作票、检修票等

* 电能量计量计费信息

* 故障录波、保护和安全自动装置有关管理数据

* GPS变电站统一时钟系统数据

* 节能发电调度系统数据

（二）数据网组网技术体制

呼伦贝尔地区电力调度数据网为了统一管理、统一防护，采用IP over SDH技术体制，实现了调度数据网安全策略的完整性和统一性，网络业务的单一性与可控性，技术体制的简单性、一致性。

三、呼伦贝尔地区电力调度数据网网络拓扑

（一）网络拓扑原则

* 满足调度业务实时性、可靠性需求

* 基于电力通信传输网络

* 有利于网络分区的实现

* 便于网络管理、建设和运行

（二）网络结构

根据网络规模，电力调度数据网分为核心层、汇聚层和接入层，其中核心层一般只完成数据交换，是网络业务的交汇中心；而汇聚层位于接入层和核心层之间，可以完成业务的分发和汇聚；接入层可以实现访问控制和质量保护，它主要是将用户业务接入网络。

（三）路由分区及节点设置

呼伦贝尔地调接入网节点设置如下：

核心节点：呼伦贝尔地调

接入节点：呼伦贝尔地区35kV-220kV厂站

（四）骨干网网络拓扑

呼伦贝尔地调接入网网络拓扑如图1所示。

图1 呼伦贝尔地调接入网网络拓扑

（五） 路由协议

呼伦贝尔地调调度数据网内部的路由协议采用OSPF协议（开放最短路径优先协议）。子域与省调数据网采用多进程OSPF协议，并支持BGP协议。

四、传输电路链路配置

（一） 配置原则

呼伦贝尔地区电网调度数据网是基于IP技术的数据网络，其特点是无连接服务及动态路由，对电路的带宽及质量要求较高。

骨干层各骨干节点之间互联通信电路要满足N-1原则，网络传输主路由小于“三跳”。

接入层各接入节点应按就近接入的原则接入骨干网。

（二） 骨干层传输电路链路配置方案

电力调度数据网内部各个骨干节点之间网络通道全部采用光纤。呼伦贝尔地调接入网通道组织如图2所示。

图2 呼伦贝尔地调接入网通道组织

五、调度数据网IP地址分配

（一）网络地址编码及分配应该与网络拓扑（分区）及地址管理体制相结合，这样可以有效的保证地址的唯一性。按照地址功能要求，网络IP地址将分为三部分：

1. 路由设备标志地址

2 .广域网地址

3 .局域网地址

其中，路由设备标志地址和广域网地址为网络内部地址，他们主要用于路由生成和网络管理，局域网地址则用于系统接入。

（二）网络IP地址分配原则如下：

1.IP地址的规划与划分应该满足本期工程对IP地址的需求，同时要充分考虑未来业务发展，预留相应的地址段；

2.采用VLSM（可变长子网掩码），保证IP地址的利用效率；

3.为了减少网络中信息广播的数量，减小路由器路由表的大小，加快路由器的收敛速度，我们可以采用CIDR（无类别编址）技术；

4.采用结构化的地址空间分配方法，充分考虑地址结构的清晰和路由聚合的可实施性；

5.根据不同业务类型的需要来决定地址空间的大小

六、 网络安全防护

随着计算机网络技术的迅猛发展，网络安全形势也日益严峻和复杂，各种网络安全事件不断发生，从技术、管理和法律等多方面采取综合措施保障网络安全已是世界上各国计算机技术人员的共同目标。

本章将着重从技术上对接入呼伦贝尔地区电网调度数据网各应用系统的安全防护问题及所涉及和可采取的对策加以论述和分析。

（一）安全防护的基本原则

1.系统性原则

2.简单性原则

3.实时、连续、安全相统一的原则

4.需求、风险、代价相平衡的原则

5.实用与先进相结合的原则

6.方便与安全相统一的原则

7.全面防护、突出重点（实时闭环控制部分）的原则

8.分层分区、强化边界的原则

9.整体规划、分步实施的原则

10.责任到人，分级管理，联合防护的原则

（二）安全防护的策略

1.分区防护、突出重点。所有系统都必须置于相应的安全区内，对实时控制系统等关键业务采用认证、加密等技术实施重点保护。

2.安全区隔离：通过使用不同强度的安全隔离设备可以让各安全区中的业务系统得到保护。

3.网络隔离

4.纵向防护。采用认证、加密等手段实现数据的远方安全传输。

（三）安全防护的目标及措施

1.安全防护的目标

为了防止一次系统事故或大面积停电及二次系统的奔溃或瘫痪，安全防护的目标是提高服务质量、抵御病毒、黑客、恶意代码等对系统造成的破坏，尤其是能够抵御集团式攻击。

2.安全防护的措施

根据上述的安全防护目标，安全防护措施主要可以从提高服务质量和提高抗攻击能力两个方面考虑。

(1)提高服务质量的措施

由于呼伦贝尔地区电网调度数据网采用IP技术，骨干网的路由协议为动态路由协议，因此IP包从源端到目的端的路径、带宽和流量是不可控的，也就是说IP技术无法提供端到端的服务保障。为了确保IP网络的服务质量，目前许多组织和网络设备生产厂家都提出各自的解决方案，归纳起来主要有以下几种：

① 虚拟局域网（VLAN）

虚拟局域网就是通过对交换机的连接参数进行设置，将网络上的连接设备进行逻辑分组，这样可以减少不必要的通信量，提高网络的性能。虚拟局域网不提供安全控制。

② 多协议标记交换（MPLS）

多协议标记交换就是在IP包头中增加4字节（32位）的标记，标记交换路由器只在标记定义的路径上转发IP包，这样就大量减少了地址查找和路径计算的工作，从而提高网络的处理能力并降低转发延时，多协议标记交换能够提供一定的安全控制。

③ 业务区分服务

业务区分服务就是对不同业务的IP包的优先级进行设定，然后由具有业务区分功能的路由器根据IP包的优先级来进行拥塞管理和信息流量控制。同样，业务区分服务也不提供安全控制。

(2)提高网络抗攻击能力的措施

目前网络攻击的类型主要包括：

① 窃听报文－攻击者从传输的数据流中获取数据并进行分析，以获取用户名/口令或者是敏感的数据信息。

② IP地址欺骗－攻击者通过改变自己的IP地址来伪装成内部网用户或可信任的外部网络用户，发送特定的报文以扰乱正常的网络数据传输，或者是伪造一些可接受的路由报文（如发送ICMP的特定报文）来更改路由信息，以窃取信息。

③ 源路由攻击－攻击者通过在IP报文的Option域中指定该报文的路由，使报文有可能被发往一些受保护的网络。

④ 端口扫描－通过探测防火墙的端口，来发现系统的漏洞；或者事先知道路由器软件的某个版本存在漏洞，通过查询特定端口，判断是否存在该漏洞。然后利用这些漏洞对路由器进行攻击，使得路由器整个荡掉或无法正常运行。

⑤ 拒绝服务攻击－攻击者的目的是阻止合法用户对资源的访问。比如通过发送大量报文使得网络带宽资源被消耗。

⑥ 应用层攻击－有多种形式，包括探测应用软件的漏洞、“特洛依木马”等。

(3) 针对上述“黑客”的攻击手段，本设计建议采取如下措施来提高各应用系统的抗攻击能力。

① 加密技术

采用对称密钥和公开密钥的方法，实现对信息加密以及设备和人员身份的认证。信息经过加密后由于黑客没有密钥，加密信息成为毫无用处的乱码，使黑客无法冒充运行人员对电力系统的设备进行控制操作。加密技术具有很强的抗抵赖性，能够为各种进行过的操作提供行为证据，这就为各种事故的分析带来了便利。

目前对称加密技术所采用的算法最具代表性的是DES算法，此算法采用标准的算术运算和逻辑运算，将明文分成64位的分组进行操作，经16轮完全相同的运算后形成密文。对称加密技术可用于电力系统关口电量等信息的加密。

对于公开密钥使用最广泛、最著名的是RSA算法，它的密钥由公开密钥和私有密钥组成。通过公开密钥和私有密钥对明文的模运算进行加密，通过私有密钥和公开密钥对密文的模运算进行解密。公开密钥密钥技术可用于电力系统的身份认证、控制操作认证、电力市场交易申报加密等。

②入侵检测

入侵检测系统就是指对妨碍系统资源的完整性、机密性和实用性的一系列违反安全策略的行为进行实时检测并提出报告的系统。也就是说入侵检测系统不仅具有接入控制功能，而且可以使针对于网络或系统的入侵行为得到实时的监控，从而检测到非法入侵。

入侵检测系统一般可以分为主机基础检测系统、多重主机检测系统和网络基础检测系统。

主机基础检测系统通过使用在单一主机收集到的检测数据来进行入侵的判断。检测数据是指通过程序的进程来采集的原来用户和现在用户的CPU消耗量、I/O消耗量、进程所使用的文件及使用的系统信息。

多重主机基础检测系统是指使用从几个主机收集到的检测数据来进行入侵判定的系统，也就是说把上面在单一主机收集到的检测数据从几个地方集中到一个系统中，对入侵进行判定。

网络基础检测系统是指收集网络信息数据，对入侵进行判定，它能够通过对普通网络数据包的过滤，收集到资料后，通过这些资料对入侵进行判定。

由于呼伦贝尔地调各应用系统安全防护的重点在于整个网络的安全性上，因此入侵检测系统应考虑配置网络基础检测系统，并应考虑与防火墙的联动机制。

③安全审计

安全审计系统包括以下主要功能：

－生成安全策略，确定和保持系统中用户的责任并审查用户的访问模式。

－发现试图绕过保护机制的访问及访问权限由低级向高级的转移。

－阻止系统的不正当使用。

－对系统问题区进行检测和损失评估。

－提供有效的灾难恢复。

④防火墙

防火墙是一种计算机硬件和软件的组合，它能够在内部和外部网络之间建立起一个安全网关，从而保护内部网络免受非法用户的侵犯。防火墙的产品种类大体可分为两大类：一类为网络级防火墙，另一类为应用级防火墙。网络级防火墙是工作在网络层和传输层的防火墙。应用级防火墙除具有网络级防火墙的功能外，还具备对信息内容过滤的功能，拒绝含有敏感字样或信息的访问，以确保网络的安全。两种级别防火墙相比，应用级防火墙具有更高的安全性，但网络级防火墙具有更高的通信处理速率。因此在选用防火墙时，应从安全性和实时性两个方面来综合考虑。

⑤物理隔离

采用专用的安全隔离装置，对不希望通过网络访问方式通信的两个网络从物理层上进行隔离。隔离装置由正向和反向传输两个部分组成，正向和反向部分的两个网卡分别与两个网络互连并建立TCP连接，在内部两个网卡之间通过非网络方式连接并只允许数据的单项传输，从而阻断了两个网络直接建立TCP连接。在隔离装置的反向部分中，还具有身份认证的功能。

⑥病毒检测

计算机病毒从其危害程度上可分为两大类：一类为良性病毒或称为恶作剧病毒（如小球病毒），这类病毒并不对计算机系统构成损害，但却对程序的进程造成影响，尤其对于实时系统其危害程度是不容忽视的。另一类为恶性病毒（如CIH病毒），这类病毒会对计算机系统带来严重的危害，甚至会带来灾难性的后果。病毒检测是预防计算机病毒的有效措施，它通过对运行中的计算机系统的实时检测，随时发现病毒并进行消毒，从而保证计算机网络的安全。

（四）安全区的划分及隔离要求

1.安全区的划分

根据地调业务系统的数据流程、安全要求和目前状况可以把整个应用系统划分为I实时控制区、II非控制生产区、III生产管理区、IV管理信息区四个安全区。不同的安全区决定了不同的安全等级和防护水平。其中安全区Ⅰ的安全等级最高，安全区II次之，其余依次类推。

2.安全区横向及纵向隔离要求

（1）横向隔离

安全区I、II不得与安全区III、IV之间直接联系，安全区I、II与安全区III、IV之间采用经有关部门认定核准的专用安全隔离设备进行物理隔离，全隔离装置分为正向型和反向型两种，正向型用于安全区I/II到安全区III的单向数据传递；反向型用于安全区III到安全区I/II的单向数据传递，仅允许纯数据的单向安全传输。

（2）纵向隔离

－安全区I、II均接入电力调度数据网，两个安全区分别通过实时VPN和非实时VPN实现逻辑隔离。IP认证加密装置使用的认证密钥应由省调统一颁发和管理。

－在不具备签发电力调度系统内部数字证书的条件时，安全区Ⅰ、Ⅱ不得开通远程拨号服务。

－安全区III经防火墙接入电力数据通信网，使用电力数据通信网划分出的调度VPN通信。

－传统的基于专线通道的通信不涉及网络安全问题，本设计不予考虑。

－本设计对于安全区IV不做要求。

3.安全区内部安全防护要求

（1）对安全区Ⅰ及安全区Ⅱ的要求：

禁止安全区Ⅰ、Ⅱ内部的E-mail服务。禁止安全区Ⅰ的Web服务。允许安全区Ⅱ内部及纵向Web服务。安全区Ⅰ、Ⅱ的重要业务（如SCADA）应该采用认证加密机制。安全区Ⅰ、Ⅱ内的相关系统间必须分别通过内部、外部网关和中央交换机、接入交换机来对内和对外通信，绝不允许利用本系统交换机直接与其它系统进行通信。在不具备签发电力调度系统内部数字证书的条件时，对安全区Ⅰ、Ⅱ不开通本地拨号访问服务。安全区Ⅰ、Ⅱ应该部署安全审计措施，边界上应部署入侵检测系统。安全区Ⅰ、Ⅱ必须采取防恶意代码措施。

（2）对安全区Ⅲ要求：

安全区Ⅲ允许开通E-mail、Web服务。

安全区III内的相关系统间必须分别通过内部、外部网关和中央交换机、接入交换机来对内和对外通信，绝不允许利用本系统交换机直接与其它系统进行通信。

对安全区Ⅲ拨号访问服务必须配置具有IPsec VPN客户端接入功能的防火墙，并设置必要的安全策略对接入的用户访问的范围和资源做出明确的限制。

安全区Ⅲ必须采取防恶意代码措施。

（3）本方案对安全区Ⅳ不做详细要求。

（五）调度数据网安全防护实施方案

根据以上安全防护要求，呼伦贝尔地区电网调度数据网应采取以下安全防护措施：

1.网段划分

呼伦贝尔地区电网调度数据网划分为逻辑隔离的实时子网和非实时子网，实时子网主要用于接入控制区（安全区I）的业务，包括能量管理系统（EMS）、电力数据采集和监控系统（集控中心监控系统、变电所RTU或综自等）；非实时子网主要用于接入非控制区（安全区II）的业务，包括电能量计量系统等。

2.本期呼伦贝尔地调接入网I区和II区采用IP纵向加密认证装置。

七、应用系统接入方式

（一）应用系统接入原则

1.调度端（县调除外）应用系统统一接入骨干网，应用系统间采用域内MPLS-VPN互联。

2.厂站端应用系统接入相应接入网，调度端到厂站通信采用跨域MP-EBGP方式互联，保证仅跨越一个域。

3.调度端采用双机双卡分别接入双网。

4.厂站端应采用双机双卡分别接入双网，对于扩卡有问题的老系统，采用双机单卡方式，双机分别接入双网。

5.双机应为负载均衡方式。

6.对于不支持网络方式的应用系统，可选用串口方式进行过渡。

7.对于流量较大的新应用功能，原则上接入调度数据网第二平面。

8.按电力二次系统安全防护要求，应用系统应配置安全防护设施。

(二) 应用系统接入方式

呼伦贝尔地调应用系统接入方式如图3所示，220kV厂站应用系统接入方式如图4所示，35kV-110kV厂站应用系统接入方式如图5所示。

图3 呼伦贝尔地调应用系统接入方式

图4 220kV厂站应用系统接入方式

图5 35kV-110kV厂站应用系统接入方式

八、结束语

呼伦贝尔电力调度数据网本着"统一规划设计、统一技术体制、统一路由策略、统一组织实施"的原则而组建，本工程主要完成呼伦贝尔调度数据网的建设，在今后的建设中我们还需不断将其优化和完善。

参考文献:

[1]郭建平(导师：赵洪山;董国防).华北电力大学（河北）硕士论文.电网调度网络安全防护体系结构及关键技术研究.2008(05).

[2]周宁(导师：朱庆生;何建军).重庆大学硕士论文.重庆电网二次系统安全防护体系结构及关键技术研究.2005(10)