前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的通信系統論文主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
(一)網絡拓撲結構和組網技術
一般來說,在系統運行的過程中,組網方式的合理性,在一定程度上關系著以太網運行的可靠性和高效性。隨著現代技術的不斷發展和我國電網的進一步深化改革,變電站的智能化程度也越來越高,從當前我國組網方式的運用現狀來看,可以將其簡單概括為:新組建的網絡將系統的性能和功能要求作為基本前提,采用優化節點分布和網絡結構的方式,一方面可以有效提高變電站通信系統的信息化水平,另一方面還能實現投入與效能的均衡化。
(二)以太網交換技術
所謂以太網交換技術,主要指的是在以太網運行的過程中,具有性能高、操作簡單、密集高端口以及低價特點的一種交換產品,將這一技術運用在變電站通信系統中,在一定程度上可以有效提高通信系統的安全性和可靠性。一般來說,在網絡系統中,之所以會提出交換技術這一概念,主要是為了進一步改進網絡系統的共享工作模式。從當前我國以太網交換技術的使用現狀來看,有三種交換技術被得到廣泛地推廣和運用,分別是信元交換、幀交換以及端換。隨著現代科學技術的不斷發展,在以太網運用領域出現了三層交換技術,一方面改善了在明確劃分局域網中段之后,只能通過路由器對網絡中子網進行全面監督和管理的局面;另一方面也解決了由于傳統路由器的復雜、低速而導致網絡產生瓶頸的問題,有效提高通信系統的工作效率。
二、加強變電站通信系統可靠性的有效策略
(一)雙以太網冗余的實現
在對變電站結構進行全面仔細地分析之后,我們可以知道,IED具備完全獨立的兩組隔離變壓器、控制器、通信電纜以及收發器等。一般來說,每個通信設備都具有個體差異性,在通信冗余協議的實現上也存在著一定的區別,但是具有相同的基本原理。所以,我們在實際的研究工作中,在解決一個通信設備的問題之后,就可以解決其余通信設備的問題。IED可以采用回環測試的方式,對系統中的鏈路進行全面地檢測,確保通信系統的正常穩定運行。在實際的工作中,可以將這兩個接口都與協議棧綁定,并且具備控制層訪問的不同媒體地址。通常在完成以太網與熱備用的連接之后,系統是不具備信息發送功能的,但是由于充分考慮到鏈路會在發生故障時被切斷這一因素,所以需要對設備進行不斷地改進,確保系統信息接收的通暢性。系統在正常運行時,利用工作接口IED設備可以在網絡中傳送信息,在進行回環檢測時,如果IED發現系統故障,就可以馬上發出命令,對熱備用接口進行設置,確保其通信控制器可以進行信息發送,并且將全部信息從工作接口的主鏈路上轉移到熱備用接口的鏈路上,這樣一來,就算工作信息接口發生故障,備用接口也可以完成信息接收任務,在一定程度上可以為變電站通信系統的可靠性和穩定性提供有效地保障。在變電站通信系統運行的過程中,雙以太網結構將熱備用作為主要工作方式,在對鏈路進行切換時,不可避免會發生延時的情況。同時,由于每個IED之間都存在著個體差異性,不同交換機和IED在進行協議配合時,往往存在著一定的區別。所以,針對這一問題,在實際的工作中,還需要不斷地研究和改進,只有這樣,才能確保通信系統的安全穩定運行。
(二)環網冗余的實現
從當前我國雙以太網環網的運用現狀來看,通信系統在運行的過程中,主要是通過交換機來實現信息接收和發送目的的。一般來說,不同廠商生產出來的交換機具有一定的區別,為了確保系統的安全穩定運行,廠商在生產交換機時,可以采用生成樹系列的標準協議,這樣一來,就可以通過交換機構組成相應的環路,為變電站通信系統可靠性的提高奠定堅實的基礎。通信系統在運用環網結構時,在信息傳輸的過程中,為了避免環網中信息的循環傳輸,可以對交換機進行重新設置,將兩個端口分別設置為阻塞態和轉發態,這樣一來,信息就可以在系統中進行無障礙傳輸,在一定程度上可以有效提高系統的可靠性。除此之外,通信線路在正常工作的過程中,系統在傳輸信息時,也需要通過諸多的交換機來完成,同時,將交換機的1、3、6端口設置為阻塞態,這樣一來,該端口就不能進行信息傳送。站控單元可以利用交換機的7—3—1—2端口將控制信號傳送到保護單元,并且在傳送的過程中,不會出現循環發送的現象,有效保障了系統傳輸的可靠性。在變電站通信系統運行的過程中,當1、3這兩臺交換機的鏈路出現故障之后,3號交換機在接受到系統的命令之后,會自動對環路進行全面仔細地檢測,如果發現該鏈路無法保持通暢狀態,則會對它的端口進行重新設置,將阻塞態變為轉發態,并且及時通知其它的交換機,在進行信息傳輸時,選擇其它的轉發路徑,這樣一來,就不會出現因為其中一臺交換機故障,而導致整個系統信息被阻塞的現象。同時,在環網冗余協議中,延時的時間通常保持在1—3s,不僅可以確保整個通信系統運行的可靠性,在一定程度上還能有效提高工作效率。但是,通常在正常情況下,備用鏈路完全處于閑置狀態,端口和寬帶的利用率相對較低。
三、結束語
首先,在進行風力發電場通信系統的系統設計過程之中,要嚴格按照電力系統設計的基本原則完成風力發電場內部各種基本設計,并在完成風力發電場的基本設計的過程之后,再進行相應的風力發電場通信系統設計;其次,在進行風力發電場通信系統設計的過程之中,要充分的分析風力發電場在通信系統之中扮演的角色,并根據相應的電信業務的計算,對風力發電場的通信規模進行設計,并對風力發電場的通信容量進行設計,規劃好風力發電場通信系統;然后,在進行風力發電場通信系統設計的過程之中,要充分的考慮到如何進行區域通信網絡共享,幫助風力發電場充分的利用到區域的通信資源;最后,在進行風力發電場的電力通信建設方案的設計和技術方案的規劃的過程之中,要充分考慮到風力發電場的實際通信需求,與此同時,還要充分考慮到風力發電場的遠期發展的情況,提出可行的通信設計方案(一般情況下至少要設計出兩套較為合理的方案),在進行設備的選型和購買,完成風力發電場的電力通信建設過程。
2風力發電場通信系統設計方案
2.1風力發電場通信系統光纖通信設計方案。風力發電場通信系統光纖通信設計的過程之中,要根據風力發電場的實際施工環境進行對光纜類型的選擇。例如,在進行風力發電場電力通信系統的架設光纜的選擇的過程之中,如果在線路架下方有地線就需要選擇OPGW光纜,如果在線路架下方沒有地線,則需要選取ADSS光纜。在進行電力通信系統的光纜數量的確定的過程之中,要根據電力通信系統的傳輸長度以及針對電力通信系統的線路保護的原則來進行選擇。例如,如果電力通信系統的線路長度如果是在六十千米之下,還需要對電力通信系統之中對兩個相互獨立的傳輸通道進行保護,就需要為電力通信系統建立兩條光纜。如果如果電力通信系統的線路長度如果是在六十千米以上,只需要對電力通信系統之中的一條傳輸通道進行保護,就只需要架設一條光纜。在進行風力發電場通信系統光纖的配置的設計過程之中,也要針對實際的情況進行對風力發電場通信系統光纖的配置進行設計。例如,如果進行電力通信系統的線路保護過程之中涉及到了兩個光纖的通行通道的,就需要使用兩個2Mbit/s的光纖專用通道來進行設計。如果進行電力通信系統的線路保護過程之中只涉及到了一個光纖的通行通道的,就只需要使用一個2Mbit/s的光纖專用通道來進行設計。與此同時,在進行完光纜的設計過程之中,后續的設備選型要滿足光纖選擇的需求。
2.2風力發電場通信系統載波通信設計方案。在進行風力發電場通信系統線路的設計過程之中,要充分考慮到線路的實際高頻保護問題,具體的來說,目前的高壓線路主要有500千伏、220千伏、110千伏、35千伏這幾種,這就需要針對不同的電壓數值進行風力發電場通信系統載波通信設計,并專門規劃好相應的載波通道。在載波通道的開通過程之中,要充分的考慮到風力發電場的內部的載波現狀,保證所選取的載波頻率的篩選不會干擾的風力發電場通信系統載波通信的正常運行,與此同時,還要求所選的載波機的型號和風力發電場通信系統的設備選型保持一致。
2.3風力發電場場內通信系統設計。所謂風力發電場場內通信系統設計,主要滿足的是風力發電場內部的各個用來發電的風力發電機機組與風力發電場的升壓站監控主機之間的通信連接系統的功能的發揮。在進行設計的過程之中,要滿足以下幾個方面的設計原則:首先,要保證風力發電場的升壓站監控主機可以有效的對用來發電的風力發電機機組進行控制,還需要使用光纜將風力發電機機組和升壓站監控主機有效的連接在一起,保證升壓站監控主機對風力發電機機組的實時監控;其次,進行設計的連接用來發電的風力發電機機組與風力發電場的升壓站監控主機之間的光纜要滿足相應的通信頻率和載波頻率的要求;然后,為了保證信息傳輸的可靠性,還要求架設相應的通信支路,并杜絕這些通信支路之間的相互干擾;再者,風電場內通信光纜的埋設方式應當采用直埋敷設的埋設方式,當風力發電場內部的架空線路走向與風力發電場的通信電纜的走向相同的時候,就可以有效的利用風力發電場內部的架空線路同桿架設的架設方式,以便于有效的減少電纜溝的施工,與此同時,電纜一般情況下要選用鎧裝電纜;最后,要保證好通信設備的接地操作,保證通信過程的安全運行。
3結束語
衛星信號復用模塊的功能是:將船載北斗收發設備與其原配的控制終端設備進行分離;將信號根據不同策略復用為兩路數據信號;提供與數據采集終端的接口。圖1給出了衛星信號復用模塊與系統的其他部分的連接的方式。其中的北斗衛星通信天線完成北斗信號的收發、導航信號的接收以及雙向數字接口的信號交互;北斗控制終端是國內北斗星通公司開發的多用途控制設備,其功能涵蓋了導航、軌跡錄、報文收發和緊急情況下的報警呼救等;數據采集終端是本系統中的采集數據的收發系統,利用人工輸入海洋資源數據,并通過衛星信道將數據發回北斗整列控制中心。衛星信號復用模塊是各個模塊的通信中樞,完成設備對信道的申請和釋放,并且為各個工作子系統供電,系統對其工作穩定性和可靠性提出了較高的要求。圖2給出了衛星信號復用模塊的內部結構圖。其中RXD_T和TXD_T分別表示RS232電平的北斗衛星天線的數據收發信號;RXD_K和TXD_K表示北斗控制終端的RS232數據收發信號;RXD_C和TXD_C表示數據采集終端的數據收發信號。其結構比較簡單,但是在前期的設計和測試中發現了一系列可靠性問題。長時間地將數據采集終端以在線方式工作會造成衛星天線或者控制終端無法收發數據,因此在設計上采用了回饋電源模式,即當采集器不工作時,切換電路工作于信號直接切換模式,信道不受數據采集器控制。同時還發現當數據采集器不工作時,地線連接會造成數據串擾,所以在設計中采用了地線切換模式,當采集器不工作時將地線斷開。為了進一步提高可靠性,降低干擾,信號切換沒有采用有源的電子器件,而采用了電磁式繼電器,當采集器不工作時系統的信號處于機械切換模式。采取上述措施后,系統無響應和數據通信失敗的現象基本沒有出現。
2控制終端設計
控制終端是數據采集人員的操作設備,其功能是輸入采集的數據并且將數據發送。控制終端采用了ARM9架構的S3C2440作為核心處理器,利用自主開發的嵌入式操作系統,采用面向對象技術進行開發。其設計的模塊結構圖見圖3。S3C2440核心板上有SDRAM與NANFLASH,分別用于應用程序的執行和程序的存儲;北斗控制終端接口包含了北斗天線的串行控制口和電源;智能液晶顯示接口通過串口2將核心板的顯示控制數據傳遞給智能液晶模塊;陣列式掃描接口讀取操作人員的輸入鍵值用于數據控制。控制終端的軟件結構圖見圖4。掃描鍵盤處理模塊驅動陣列式鍵盤,讀取用戶的輸入鍵值,并提交系統處理;智能終端GUI模塊負責用戶的圖形界面處理,主要功能包括控件界面繪制,事件響應以及消息傳遞;GPIO電路驅動模塊用于控制衛星信號復用模塊的北斗信號切換,以及北斗系統電源的管理;偽漢字空間的轉換模塊負責將采集到的數字信號映射到GB2312的漢字空間,以適應北斗衛星通道的數據傳輸;稀疏數組壓縮模塊解決了北斗數據包短,而采集數據量較大的問題,通過自定義的無損壓縮算法,將采集的數據高效率壓縮以適應北斗數據通道的特點;北斗數據編碼解碼模塊負責將處理好的數據以北斗規定的格式編碼和解碼;系統參數管理模塊負責管理存儲在智能終端中的系統參數,以配置不同的應用方案。
3偽漢字編碼方案
北斗衛星通信系統對用戶的級別做了嚴格限制,民用的北斗運營商普遍采用了內容過濾程序,即當發現傳輸內容為GB2312國標碼時,允許數據通過,當發現傳輸內容為非GB2312國際碼時不允許數據通過。數據采集的數據格式不符合GB2312編碼標準,因此在系統設計上遇到了數據無法傳遞的困難。為了解決上述問題,設計了偽漢字編解碼方案。其基本思路是:編碼時將原始的數據流進行分解,分配到多個漢字空間,解碼時從漢字空間提取出數據流,并且將拆分的數據進行合并。GB2312是北斗采用的漢字通信系統,用于民用終端的數據發送。GB2312中每個漢字由2個字節組成,第一個字節的范圍為176~247,而第二個字節的范圍為160~254。因此第一個字節的有效編碼空間為0~71,而第二個字節的編碼空間為0~94。為了簡化算法,將兩個字節的編碼空間都設置在0~63即2的6次方范圍內。實際上將數據看成一個Bit流,將8Bit為單位分解為6Bit為單位,其示例圖見圖5。圖中上方的8Bit的3個字節被看成24Bit的數據,在圖中部分解到4個字節,每個字節為6位,高2位補零。實際上上方的數據與中部的數據從Bit流看來都是24Bit。得到4個字節的6Bit數據后,在每個字節上加上176得到圖5中下部的數據,即偽漢字編碼。該編碼的范圍位于GB2312的范圍內,可用于北斗信號的數據傳送。解碼的過程與編碼的過程相反,不再敘述。在編碼的過程中還會遇到實際問題:圖5中演示的情況屬于比較特殊的情況,輸入的數據的字節數量是3的倍數,輸出的字節數量為4的倍數。現實的數據流不一定滿足上述要求,例如如果輸入的數據是4個字節,輸出需要的字節數是6個字節;如果輸入的是5個字節輸出的需要6個字節。這樣會給編解碼帶來巨大的困難。為了簡化編解碼,可以將數據進行特殊的處理,辦法是在傳遞的數據中增加一個數據的長度指示,并且將數據進行整數倍拼湊。其過程見圖6。在數據的頭部附加了一個長度指示器,其作用是當收到的數據后部附加的有PAD時可以將原始的數據提取出。PAD是附加在有效數據后面的無效數據,PAD的數量根據原始數據長度變化,其數量為0~2個。數據擴展的原則是將數據的整體長度擴展為3的倍數。這樣得到的偽漢字編碼的數據長度就是4的倍數,如此擴展的目的是有利于編碼和解碼。
4北斗數據通訊陣列與系統整體架構
由于北斗系統是軍民兩用系統,并且隨著用戶數量的增加,通信帶寬日益緊張,為了保障系統中的高級用戶權限,對用戶的收發信息的頻度做了限制,平均一分鐘才能發送一條信息。而對于接收信息的頻度卻沒有限制,所以信息的接收相對較快。由于北斗的信息通道采用了無驗證的協議,發送方無法得知接收方是否成功接收數據。為了保證通信的可靠性,本數據采集系統對北斗通信協議進行了改進。具體方法為:發送方發送消息后,從系統中獲取一個隨機變量用于產生延時,如果在規定的時間長度內沒有收到對方發來的驗證數據就繼續發送,直到成功收到接收方的驗證數據報。采用上述協議后,系統通信的可靠性得到了提高,但卻給北斗的通信系統帶來的嚴重負擔。特別是隨著采集系統數量的增加,控制中心的通信負擔日益加大,采集終端數據發送的成功率也大幅下降,嚴重影響了系統的正常工作。為了提高系統的數據吞吐率,利用北斗系統收發速率不平衡的特點設計了北斗衛星陣列,采用了單點接收設備以及多點發送的通信模式。當接受北斗設備收到采集系統來自海上的信息后,根據負載平衡的算法,從發送陣列中選擇一個空閑設備完成數據發送。如果沒有空閑設備就根據負載最少原則獲取北斗發送設備并將數據壓入發送消息隊列。采用北斗陣列和負載平衡算法后,數據的吞吐率提高,系統的反應速度加快,也提高了采集設備的用戶體驗。系統的整體結構見圖7。多個北斗設備通過統一的網關接入北斗應用服務器,相關的控制軟件運行在其上,負載解析和實現北斗設備的控制協議,系統的負載平衡以及將采集的數據回寫到數據庫服務器。系統決策服務器上運行的軟件負責解析數據,分析相關的資源信息,以及GIS的控制信息。Web服務器對通過VPN網關的遠程用戶提供了數據訪問服務,由于數據,對不同的用戶采用了硬件加密的認證模式,數據的傳輸也經過了加密通道的處理。
5實際應用
該研究項目經過多年的研發已經在海洋漁業資源、海洋生態和海洋安全方面得到廣泛應用。為了分析海洋漁業資源,在本終端上設計了漁業捕獲實時報告系統。具體方法是針對漁業捕撈的的各種船型,每種船型選擇常見的50種魚類,將魚類的名稱和圖片寫入終端。船員在捕撈結束后利用本終端將各種魚類的產量通過北斗發送給控制中心。其中的數據不僅有漁獲產量,而且還有捕撈的時間和地點,控制中心將數據記錄入數據庫后,結合相關的港口漁獲數據,以及海洋衛星遙感數據,可以分析海洋魚類的巡游規律,并且指導漁業生產。漁業管理部門也可以了解海洋整體上的生產情況,以便合理地進行生產管理。目前已經在南海生產漁船上安裝了近300套設備,大部分設備工作正常。圖8給出了第二代漁獲采集終端實物,圖9給出了GIS軟件上的安裝了設備的漁船的作業分布圖。該系統還用于漁場預測,結合衛星遙感信號得到的溫度、洋流和葉綠素等相關因素,根據終端傳回的數據,分析漁場并將得到的預報信息通過控制中心發送到終端上,從而指導漁業生產,減少資源消耗,提高經濟效益。圖10給出了漁場預報的樣圖。該設備還用于增值放流工作的檢測:為了保證漁業資源的穩定,需要人工放流魚種。為了跟蹤放流魚種的生長和巡游情況,放流前在部分魚種上留有標志,并且在放流前將標志與魚種信息記錄在數據庫中,當魚被裝有終端的漁船捕獲后,船員將魚的參數和標志編號輸入終端,通過北斗發回控制中心,相關的放流數據就可以進入軟件分析,從而得到放流的效果評估。目前本終端還具有了天氣預報信息的發送以及他國漁船越界捕魚事件報告的功能,可以在漁業安全和保護國家漁業資源等方面發揮作用。
6結束語
EDF能對光信號進行放大的根本原因是EDF中的鉺離子存在于不同的能級中,當它存在于高能級同時有一個光子通過時,該光子可以刺激它釋放掉一部分能量而回到更加穩定的低能級。被釋放掉的那部分能量會以新光子的形式傳遞出去。而釋放出來的光子與激發它的光子的波長、頻率、相位、偏振態和傳輸方向等完全一致,從而實現了信號光的放大。EDF的增益與光纖中鉺離子濃度、摻雜半徑、光纖長度、泵浦波長及功率、信號波長及功率等因素有關[2]。鉺離子吸收發射截面圖參見圖。
2遙泵系統中拉曼效應的基本原理
同纖遙泵同時還利用了光纖的拉曼效應對信號光進行放大。拉曼效應是在光纖中傳輸高功率信號時發生的非線性效應(受激拉曼散射),泵浦光子的能量產生了一個與信號光同頻率的光子和一個聲子,高功率信號的一部分能量經拉曼效應傳遞給信號光,實現對信號光的放大[3]。拉曼增益強度與泵浦光強和泵浦光與信號光的頻率差有很大關系,差值為13THz時,這種增益達到極點。因此,要放大1530~1605nm的工作波長,最佳泵浦源波長在1420~1500nm波段,遙泵的泵浦光波長為1480nm,產生的拉曼效應能夠對信號光進行放大[3]。光纖中的受激拉曼增益譜如圖4。EDFA泵浦光的波長一般為980和1480nm,其中1480nm波長的泵浦光具有更高的泵浦效率。遙泵系統中的RGU距離泵浦源較遠(一般在50~100km),考慮到980nm波長的光在光纖中衰減較大,而1480nm波長的泵浦光具有更高的效率,因此一般選用1480nm波長的泵浦光。在單波系統中,遠端RGU一般采用同向泵浦的方式。同向泵浦示意圖參見圖3。
3遙泵系統在電力系統超長距離傳輸中的應用
在埃塞俄比亞復興大壩輸變電工程中,由Gerd水電站至Dedesa變電站的光纜長度約為363km,采用G.655D光纖(康寧的Leaf大有效面積光纖)。由于光纜長度過長,整個系統的衰耗很大,必須在系統中采用遙泵放大技術。整個系統由光放大器、預放大器、EFEC、CoRFA(前向拉曼放大器)和遙泵等放大器件組成。超長距離無中繼傳輸遙泵放大方案配置如圖5所示。全段光纖的參數如下:光纖衰減系數為0.20dB/km,光纜衰減為72.6dB,固定接頭衰減系數為0.01dB/km,固定接頭衰減為3.63dB,活動連接器衰耗為1dB,光通道代價為2dB,光纜衰減富余度為5dB,總衰減為84.23dB,光纖色散系數為4.5ps/(nm•km),總色散為1633.5ps/nm,光放大器發送功率為17dBm,SBS+前向喇曼等效增益為8dB,加預放后接收靈敏度為-38dBm,后向拉曼等效增益為6dB,EFEC功率增益為8dB,遙泵功率增益為9dB,功率電平富余度為1.77dBm。該遙泵系統采用同纖遙泵的工作方式。RPU發送的泵浦光功率為30.5dBm(波長為1480nm),RGU的有效輸入泵浦功率為9~10dBm,考慮一定的余量,要求最終到達RGU的泵浦功率約為12dBm。波長為1480nm的泵浦光在G.655D光纖中的衰減系數約為0.24dB/km(含光纖熔接頭損耗),因此RGU距RPU泵浦源的最佳距離L=(30.5-12)/0.24=77.08km。即需在距變電站約77km處,選擇一個交通方便、便于維護的輸電線路鐵塔,將RGU安裝在該鐵塔上。我們將上述理論計算結果輸入OTA(光傳輸系統分析)軟件進行驗算得知,當RGU距后端泵浦源的距離為77km時,前置放大器輸出信號的OSNR(光信噪比)為13.85dB,符合系統設計要求。由OTA軟件計算出的RGU距后端泵浦源的最優距離為89km,EDF的最佳長度約為27.8m,泵浦源功率為1000mW,前置放大器輸出信號的理論OS-NR為15.97dB。
4結束語
光纖通信系統主要包括接收、發射以及基本光纖傳輸系統,詳見圖1。二、礦山通信(一)礦山通信的現狀自二十世紀80年代中期以來,世界各大廠商就推出了多種標準。到目前為止,在50多種國際標準中有十幾種常用的。例如工業以太網、基金會現場總線(FF)等。現場總線的傳輸介質有很多種,主要有視頻監控支持信號線、人員定位支持雙絞線、環境監測支持雙絞線、光纜、通信聯絡支持無線通信等。這些業務都有向以太網兼容發展的趨勢。例如基于工業以太網的各種監測系統,基于WIFI通信的信息傳輸系統,其中WIFI的使用范圍和發展尤為迅速且日益壯大。
二、礦山通信的制約因素
礦山通信企業的特點主要是設備更新速度慢、建設時間長等。由于每個時期的通信設備都一起運行,所以會有信息孤島現象的問題存在。且其內部系統有不少不同來源的信息。例如礦山系統和外部環境間有信息流動和交換的現象,其中包括礦產品銷售、人力供應、電力供應等。這類信息相互制約、相互影響。礦山井下施工建設中,由于井下結構復雜、空間狹小、接收不到信號等因素,急需先進的礦山通信技術,以便在施工過程中能準確、及時的傳輸信息,為優化方案提供參考的依據。
三、光纖通信與礦山通信系統建設的實際應用
(一)礦區網絡連接系統中的應用
光纖的高寬帶、低成本等特點能滿足礦山信息傳輸日益增長的需求[2]。國家已經制定了光纜使用的相關標準,很多礦山企業也投入生產使用。目前一些普通光纜線、架空地線復合光纜以及阻燃光纜等都被礦山企業利用,以連接各礦山建筑設施和采礦點。這類光纜的使用大大提高了施工的便捷性和線路的穩定性,同時還能有效節約施工建設的成本。因為增加光纖芯數并對光纖價格的影響不大,所以在需要光纖芯數的基礎上再適當預留一點,以免日后需要時能及時提供,以滿足業務多樣性的需求。由于光纖通信技術具有一致性傳輸系統介質的特點,所以,現代礦山通信系統的建設中,可以將光纖以太網作為介質,其傳輸距離遠,損耗低,承載力強,其接入方法即介質轉換,光纖兩端都是光貓,從光貓出來有的需要接入光端轉換設備,把光纖帶的光信號轉換成網線攜帶的數字信號,有些光貓集成的轉換功能,可以直接轉換輸出數字信號。利用光纖線路構建一個礦山骨干通信網,再加入無線設備和該通信網配合使用,為礦區提供無線設備或有線光纜的雙重信息傳輸和接收口。圖2礦業光纖以太網結構模型例如,某礦業根據礦區的實際情況,經過建設和相關系統的整合,建立了光纖以太網,該組網可以全面覆蓋整個礦區的建筑。其中工業環網的整個線路連接選用變電所、兩個大車間以及辦公樓,礦區的地表到井下被全部覆蓋;其分支線路覆蓋了所有生活區域。光纜可以傳輸人員定位、電力調度、視頻監測、環境監測、有線電視等業務數據,實現一條光纜線的多種業務同時使用,既節約施工費用又節約工程建設的成本。關于該礦山企業的光纖以太網的構建結構見圖2。將光纖通信技術運用到礦山企業工程中,建設完整的光纖骨干網,為各種業務傳輸信息數據,以解決數據傳輸過程中的鏈路問題。
(二)礦區電力中的應用
當前,礦山電力系統中很多自動化設備只應用于漏電保護、防爆開關和配電網等相關功能,它們之間沒有互相連接的網絡系統,都是單獨運行的狀態。礦井復雜的內部結構對供電系統的工程量提出更高要求,配電供電服務系統以及變電所建設的主要目的是保障開挖采掘運輸的過程是暢通的。但在實際井下挖掘作業時,由于井下復雜的地質條件,供電系統經常會出現故障,一旦失去電力服務,井下的挖掘工作就沒有辦法進行,這將嚴重影響施工進度,從而降低礦井開采的生產量。利用特種光纖技術能有效改善井下的供電現狀,在礦山供電系統中應用復合電線可以為井下施工的機械設備提供源源不斷的穩定電力,保證這些設備的正常操作和運行,利用光纖技術建立完整的網絡系統,合理使用和分配電力資源,確保礦山施工區域供電的穩定性。同時,還可以在一定程度上節省建設供電系統的成本,在電力系統運行的過程中,也能有效縮減成本,從而有效提高礦山企業工程建設的整體經濟效益。在完成網絡系統的建設基礎上,再采用以太網絡技術,構建更加完善的網絡監測系統。除此之外,光纖技術還可以結合多媒體顯像技術,對井內的實際運行狀況進行實時監控,在很大程度上提高了礦井開采的工作效率。工作人員通過監測系統可以充分掌握礦井內部的實際施工情況。如果井下有設備故障等問題,監測系統可以及時準確地反映故障的實際情況和具置,并第一時間切斷故障發生的局部電源,同時發出警報,提示工作人員,以便在第一時間實施具體可行的解決措施,并在最快時間內恢復井內供電,將故障帶來的影響和損失降到最低。
四、結束語
俄羅斯在前蘇聯時期擁有巨大的核武庫,指揮效率不高的問題被領導層忽略。隨著履行美俄《削減進攻性戰略武器條約》,俄羅斯核彈頭和運載工具大量減少,指揮效率變得越來越重要。近年來,俄羅斯戰略火箭兵所有研制設計資金都放在“白楊-M”上,在指揮控制項目上的資金缺口很大,使得戰略火箭兵師級機動指揮所和高級指揮環節指揮設備的研制工作滯后,戰略火箭兵機動指揮所、指揮備份系統和雙工系統停留在草案階段。俄羅斯國防部專家評估,俄羅斯目前戰略武器指揮系統的生存能力比武器本身要差,整個系統出現了一些不穩定因素。為此,俄羅斯計劃在2015年前投資近40億美元建立新的指揮與通信系統,以更好地適應從模擬向數字化的轉變,包括發展戰略指揮和通信系統(含最低限度通信系統),新型指控系統的建設將使俄核力量的作戰指揮能力和戒備程度大幅度提高。
2最低限度通信系統技術特點
通信網在整個系統中建設周期最長,耗資最大,也是整個系統中最易出故障,最易遭敵干擾和破壞的環節。信息系統的可靠性、抗毀性和保密性在很大程度上取決于通信系統的建設,是指揮自動化的基礎,因此,對它的建設有很高的戰術和技術要求。即使是在遭受核打擊之后,也要維持最低的指揮能力。適合這種情況的手段應具有如下特性:①核爆炸引起的電離層異常對通信沒有影響、影響很小;②通信距離遠,核打擊后被直接摧毀或造成線路中斷的概率小;③具有高度的抗毀生存能力和抗干擾能力;④能夠構成柵格狀組網,具有許多迂回路由,使通信頑存性強;⑤組成的最低限度通信系統,需具有一定的靈活性,具有野戰條件下的環境適應能力;⑥較好的機動通信能力和協同通信能力。
3最低限度通信傳輸手段組成及性能分析
通過對最低限度通信系統特點分析,信息系統最低限度通信手段可以采用以下手段:流星余跡通信、中長波通信、短波通信、散射通信以及衛星最低限度通信等。流星余跡通信是利用流星高速進入大氣層摩擦燃燒而形成的電離余跡對VHF電波的反射或散射而實現遠距離通信的一種超視距無線通信方式。由于其傳輸信道的隨機出現、不可預測、不受核爆和太陽黑子影響等特殊的傳播機理,使其具有傳輸信道不易被摧毀、抗核爆能力強、隱蔽性和保密性高和通信距離遠(達2000km),可在復雜的電磁環境條件下保障通信的突出優點,在軍事上得到廣泛的應用。其缺點是,受流星信道的不穩定影響,不能夠保持實時連續通信,因此一般僅用來作為最低限度應急通信。中長波通信采用地波傳播,受地形地物影響較小,繞射能力強,傳播損耗小,信號傳輸比較穩定,適合諸如山區、丘陵及叢林等地形復雜地域的通信。山區通信中,中長波不存在“靜區”,在上百公里區域內形成完整覆蓋。但設備天線體積較大,動中通困難,中長波的通信容量較低,只能傳送報文,傳送速率一般從每分鐘十幾字節到每分鐘200Bytes。短波通信體積小、靈活方便、建立通信迅速,由于短波通信自身通信速率較低,作為最低限度通信手段使用時,速率在原來的基礎上還會有所降低,同時易受敵方偵察和干擾。散射通信抗干擾和抗核磁暴能力強,通信容量較其他幾種手段要高。但散射通信通常需要分集接收,使用靈活性較差。不過隨著新的時間分集技術硬件平臺出現,價格低廉,適用于設備的大批量生產和推廣應用。衛星通信具有通信距離遠,受地形地貌影響小,傳輸質量高,容量大線號穩定,但戰時比較脆弱,安全性有時也存在問題。衛星最低限度通信作為一種特殊條件下的非常規最低限度通信手段,可以考慮使用沒有被敵方干擾或摧毀的其他衛星,甚至是敵方衛星。這就要求采用特殊技術,既不能影響原來衛星的正常業務,同時也能抵抗該衛星原有業務對最低限度業務的影響。
4最低限度通信系統組織運用
最低限度通信作為未來高技術戰爭中處于劣勢一方的通信保障最后手段,一般情況下不啟用,只有在正常通信系統遭摧毀,或傳輸媒介遭破壞等原因,不能完成作戰命令的上傳下達時,才啟用最低限度通信系統。最低限度通信在不同級別的信息系統中,有著不同的使用場合、保障對象、傳輸手段和應用方式。對于高級別的指揮所(戰略和戰役級指揮所),一般配置信道容量大、傳輸距離遠、信號傳輸穩定的傳輸設備;對于級別較低(戰術級指揮所)或特別重要的武器平臺,一般配置靈活性好,展開撤收方便的傳輸設備,信道容量考慮次之。根據指揮所上下級通信距離和通信環境以及指揮結構方式的不同,最低限度通信應用一般采用分級、和中心組網方式,系統由主站設備和從站設備兩部分組成。為了完成數據信息和報文的傳送目的,必須將主站設備和從站設備結合在一起使用。從站設備可以直接與主站設備互通,也可以通過主站轉發互通;一個主站可以配置多個從站,主站與主站之間可以無線組網,從而可以覆蓋很廣的通信區域;脫網后,主站與主站之間,以及從站與從站之間也可以互通。據報道,某外軍流星余跡通信系統的最大用戶數可達4000個以上,其中主站用戶數最大可達245個,主站之間可以采用光纜或衛星互聯,實現主站之間的高速雙向通信。如果以頻分方式劃分出多個獨立的小系統,那么各系統的設備識別地址就可以相同,從而使得用戶數成倍增加。總之,信息系統最低限度通信手段的配置需要考慮多層次、多手段綜合運用方式。首先,信息系統建設要提供足夠的保障手段和設備;其次,在指揮方面也需考慮各類信道的性能,采用最簡的報文編解碼技術和最精簡的組網協議,適應這類信道傳輸特性,以便傳輸更多的指揮信息。
5比特指揮報文編解碼技術
比特指揮是一種以“比特”為單位進行指揮命令編碼,以組態報文協議為核心、適用于惡劣通信環境的快捷、靈活和高效的輕量級數字化武器控制手段。它將作戰指揮常用的命令、指示、通知、請示和報告等指揮文書進行標準化、規范化和代碼化,通過代碼指令實施作戰指揮,提高作戰指揮效能的一種指揮自動化手段。
5.1比特指揮報文編碼技術
5.1.1比特指揮報文字典建立
報文字典是用于比特指揮的報文描述的集合,是進行比特指揮報文編解碼的依據。報文描述主要包含兩部分內容,一是關于報文組成結構的描述,用表格的方式進行說明;二是關于報文在各種使用情形下的使用規范說明,用CASE和條件語句說明。(1)報文結構報文數據元素組成包括索引號、DFI(數據域標識符)/DUI(數據使用標識符)、位長、存在屬性、數據組和重復組。①索引號是對消息中出現的字段編號,采用多級編號的方式有助于顯示字段、組之間的層次關系;②DFI(數據域標識符)/DUI(數據使用標識符)用來唯一確定該字段對應的數據元素。該代碼組合提供了對數據元素字典的快速索引;③位長是數據字段在內存中存儲和發送時所占用的比特位數;④存在屬性指明字段的強制/可選屬性。強制字段用M表示,可選字段用X表示;⑤數據組號是字段所屬的數據組的編號,用符號GN表示,其中N為數據組在報文中的序號(如G1表示報文中的第一個數據組)。嵌套組的表示要在自身的符號之前加上其上層組的符號和“/”(如G1/G2表示報文的第2個組,并且這個組是嵌套在G1組內部的);⑥重復組號是字段所屬的重復組的編號,用RN(M)表示。其中N為重復組在報文中的序號,M為該重復組的最大可重復次數;重復組也可以嵌套(如R1/R2(3)表示報文中的第2個重復組,并且該重復組是嵌套在R1重復組的內部的,該重復組最多可以重復3次)。(2)處理規則報文處理規則用于指出報文賦值、發送、接收、響應等方面的要求。主要包括適用和條件說明、缺省值、預期回應和其他說明。①適用和條件說明:適用和條件說明是為了嚴格清晰地定義每種報文的構建規則,以使在多體系下統一的報文構造成為可能。它包括每個報文適用的CASE以及報文內有關基礎處理、缺省、合理行為和特殊因素的關聯條件;有一些報文是為實現多重目的而設計的。在這種情況下,適用和條件說明應清楚地定義每一個消息的合理架構,完成各自特定的目的。②預期回應:預期回應用于說明消息接收方在接收到消息后應給予的回應,預期回應與消息的適用和條件語句有關。
5.1.2建立比特指揮數據元素字典
比特指揮數據元素字典用于對比特指揮需要的數據元素進行定義,包括數據元素的名稱、編碼長度、編碼方法和其他說明,在編碼方法中明確了數據元素的取值和編碼之間的一一對應關系。數據元素字典按照數據元素的數據域(DFI)和數據使用(DUI)進行索引。
5.2報文字典和數據元素字典的表示
比特指揮采用正日益成為系統間信息交互標準的可擴展標記語言XML對報文字典和數據元素字典進行表示。這種方法充分利用了XML語言的規范性和可擴展性,實現了編解碼軟件對于報文定義的獨立性,在軟件使用過程中,若報文結構或者數據元素的定義需要調整,不需要修改軟件本身,只需修改相應的報文字典或數據元素字典即可,有利于軟件長期穩定的使用。
5.3比特指揮編解碼軟件組成
編解碼軟件由接口控制模塊、數據解析模塊、數據校驗模塊、編碼轉換模塊和數據封裝模塊組成。其中接口控制模塊負責與上層應用軟件和下層數據分發軟件進行報文數據的交互,即從上層應用軟件獲取需要編碼的報文數據,并向其返回經過編碼后的比特報文數據;數據解析模塊負責解析XML文檔表示的報文字典和數據元素字典,獲取指定模塊型報文的定義,包括數據元素的組成、存在性、重復性分組,取值范圍、精度以及編碼方式等信息,這些信息是報文編碼的依據;數據校驗模塊負責檢驗輸入數據是否符合數據元素字典中定義的有效性要求;編碼轉換模塊負責將構成報文的數據元素數據轉換為若干個比特位的編碼,這種轉換是以數據元素字典的定義為依據的;數據封裝模塊負責將經過轉換的數據元素數據按照報文結構要求組裝成經過編解碼后的報文,并加上必要的報頭數據。比特指揮報文編碼技術主要借鑒了美軍VMF報文編碼的思想,在報文靈活性和精簡性方面具有一定優勢,針對最低限度通信信道的特點和典型應用場景,探索性地提出了可行的解決方案,以期得到同行專家的指點,共同促進此項工作的推廣和應用。
6結束語
1.1電力通信專網支撐智能電網信息傳送信息通信、智能管理、采集控制是發展智能電網不可或缺的三大要素。電力通信專網中傳輸了大量的電網信息,生產自動化、電力營銷業務、調度自動化、辦公自動化等電網業務都需要依靠高速、實時、雙向的信息通信,為電網的基礎設施建設、先進工藝引進、智能設備應用創建出最優環境。隨著國家電網公司建設“三集五大”體系目標的提出,為了提升電網的精細化、智能化管理與決策水平,信息與通信服務也逐漸向著一體化方向發展,與智能化的數據采集與控制系統相配合,為電網提供更加智能化的移動式服務。
1.2對傳統電網的智能化改造需要信息技術智能電網發展本質就是新型能源的大量接入以及大量智能化設備的應用。在對傳統電網的智能化改造中,信息技術發揮著重要的推動作用,智能電網、物聯網、三網融合、數字家庭、智慧城市等概念,無一不與電力通信有著密切關系。傳統的高頻通信、電力載波通信已經逐漸被電力光纖通信所替代,電力通信向著數據實時性更高、網絡更加穩定、體系更加完善的方向發展,電網數據將為更多領域提供支撐作用,形成規模效益。
1.3智能電網各項業務需要發展信息技術在智能電網發展中,包括電力生產部門、調度通信部門、行政部門、信息部門、電力營銷部門在內的各個業務應用部門,都是由各類信息技術構架的電力信息通信網來進行信息傳輸,以光纜為代表的智能電網數據傳輸方式,經過PDH/SDH同步數字序列和同步技術,經過數據包交換后上送網絡,最終進入應用業務層,為繼電保護自動化系統、視頻監控、行政電話、電網管理業務、電力ERP系統、電力營銷自動化、遠程抄表、負荷控制等業務服務。
2電力信息和通信技術推動智能電網建設
2.1電力一次網與通信網的兩網融合電力一次網與通信網密不可分,隨著智能電網推進,電力一次設備也在逐步智能化,大量智能斷路器、智能開關等一次設備投入使用,數字化變電站的蓬勃發展,在簡化了電力二次接線的同時,也使得變電站對通信系統的依賴性更加增強。大量的合并單元和級聯裝置的使用,以及IEC61850標準的推行,使得數字化變電站的信息化、自動化程度進一步增強,市場信息、電網信息、用戶信息、網絡通信在通信系統中傳遞,電網設備的數據獲取、繼電保護、電網控制業務都需要通信網絡的支撐,進一步促進了電力一次網與通信網的兩網融合。
2.2電網相關的增值業務隨著各種特種光電復合纜技術的發展,電力光纖到戶已經具備了一定的技術基礎,智能電網下的光纖技術與電力線路相結合,有利于促進電力的業務網與信息網融合,實現資源共享與優勢互補。一旦實現電力光纖到戶,電信網、廣播電視網、互聯網能夠融合發展,為電網提供多種增值服務,構建更加開放和共享的信息交互平臺。通過電力光纖技術,實現智能電網與用戶的實時雙向互動,為用戶的精細化用電、智能小區發展、階梯電價定價、智能充電樁提供信息平臺數據庫,并可以更好的實現電力營銷、電費征繳、用電信息通知、商業信息推廣等、用電安全知識等服務,實現電網業務與電信、交通、物流、金融等信息的全面融合,以及“電力流、信息流、業務流”的互動。
2.3電力信息和通信技術在智能電網建設中的具體應用
2.3.1發電領域在發電領域,智能電網的重要特征就是新能源的接入和消納,清潔能源接入電網后,必然對電網的電能質量、潮流計算、諧波成分等運行特性產生影響,必須要通過電力通信技術實現信息的采集和傳輸,實時傳送遙測、遙控、遙調、遙信等信號。此外,新能源并網后,與傳統電網的協同工作需要電力通信提供支撐作用,實現兩網的無縫對接,新能源電站的繼電保護和安全自動裝置、調度自動化系統等關鍵電網安全管理業務必須具備兩條相互獨立的通信信道,以提高信息傳送的安全性,同時有效的平抑并網波動,為新能源接入后電網的監測、運行、控制提供高速、穩定、可靠的通信平臺。
2.3.2輸電領域智能電網以特高壓為骨干網架、交直流混聯、各級電網協調發展,為了確保電能大容量、遠距離、低損耗的電能傳送,我國提出西電東送、建設“三華”同步電網等戰略規劃,我國的特高壓交直流輸電獲得了大規模發展,特高壓再造中國能源大動脈,我國已經成為世界上特高壓輸電電壓等級最高的國家。在特高壓輸電的發展過程中,大量的新設備和新元件投入使用,電網的控制特性更加復雜,以電力電子元器件為例,為了提升特高壓直流輸電的靈活性,大量的晶閘管、無功控制、補償器等元件投入使用,這些元件的接入環境更加復雜多變,對電網通信環境提出了更高的要求,高速發展的計算機和網絡通信技術成為電網發展的關鍵技術,通過建立雙向、實時、高速的通信系統,為智能電網發展提供更為廣闊的發展空間。
2.3.3變電領域在變電領域,智能電網的特征集中體現在數字化變電站的建設,隨著對傳統電網的改造不斷深入,我國新建的220kV及以上變電站均為數字化變電站,而數字化變電站的三個關鍵特征就是數字化一次設備、數字化二次設備和統一的IEC61850規約通訊平臺,通過信息和通信技術實現對變電站的電氣設備狀態分析、電網調度管理、電能質量控制、精細用電管理。在數字化變電站中,所有的一次設備和二次設備之間的信息交互都通過通信網絡來完成,以光纖通信取代了復雜的二次電纜接線,提升了信號傳輸效率,減少了二次接線工作量;通過合并單元和級聯設備實現信號的高速傳送,減少了通信誤碼率,并具有良好的抗干擾性能,穩定可靠的通信傳輸為數字化變電站的發展打下了堅實基礎。此外,統一的IEC61850通信平臺解決了電力設備間通信規約不一致、設備兼容性差等問題,實現了設備間統一的信息模型和通訊接口,提高了設備的互操作性。
2.3.4配電領域在配電領域,國家電網公司將投入大量資金用于配電網的升級和改造。智能配電網發展對通信技術的可靠性、可擴展性等都有著較高要求,由于配電網運行環境較為惡劣,運行設備和通信信道相對老舊,且電力通信網的組網方案相對缺乏,還面對規劃不統一、信道不穩定、標準不規范等問題,通信環節已經成為智能配電網發展的瓶頸。目前采取多種通信技術相結合的方式來實現智能配電網的通信,通過光纖傳輸來實現配電網關鍵數據的傳輸,結合載波通信實現調度電話、遠動信息、配電自動化、調度繼電保護信息等。
第一代移動通信技術的特征
第一代的移動通信技術最早是在二十世紀八十年代左右出現的,它經歷了大概十幾年的發展時間,在上世紀九十年展結束。它的技術特點主要有以下幾個方面,它的智能化技術很差,業務量較小、沒有很好的通信技術、安全性不高、運行起來很慢而且沒有設定加密的功能。在這一代移動通信系統中,主要采用的是模擬傳輸技術,所以傳輸的效果很差,而且在傳輸中會被其他因素影響,抗干擾力很差。那個時期,人們的生活水平并不高,生活也不豐富。所以,只有一少部分人能夠使用這種移動通信設備,并沒有得到廣泛的使用。因此,人們并沒有十分關注這種通信技術的發展。
第二代移動通信技術的特征
第二代的移動通信系統即2G技術,最開始是從二十世紀九十年代初期出現的,這種技術的出現主要是為了彌補第一代移動通信系統中存在的缺陷,并且擴展相應的功能。第二代移動通信系統的主要內容是網絡應用邏輯更強,采用立即計費的方式,支持最佳路由,00/1800雙頻段,話語編解碼等是完全兼容的而且速率更強,頻率結構使用的是更高的加密技術,并且在這一代的通信技術中還應用了智能天線技術和雙頻段技術等。這樣就滿足了人們日益增長的需求,使業務數量持續的增長。移動通信技術所存在的GSM系統容量不足的缺陷,使GSM功能不斷地得到改善和增強,具備了初步支持多媒體業務的能力。雖然第二代移動通信技術,在發展的過程中不斷地得到較好的完善,但是2G的移動通信系統,隨著用戶和網絡規模的不斷擴大,頻率資源也己經適應不了,移動通信業務發展的需求,呈現供不應求的趨式,頻率資源也占有率也接近于枯竭,移動通信的語音質量,也不能達到用戶所要求的高質量的標準,對于數據通信速率太低,這個2G無法在真正意義上滿足移動多媒體業務的需求。
第三代移動通信技術
第三代移動通信系統技術,主要是在話音和數據通信速率等方面得到有效的改進,通信碼率能夠達到384kb/s,第三代移動通信系統,也就是通常所說的3G,是現階段正在全力開發的移動通信的系統,這一代移動通信的系統,已經具備了最基本智能特征,應用了智能信號處理技術,智能信號處理單元,多媒體數據通信和話音支持的技術,能夠提供跟前兩代產品相比,所不能提供的多種寬帶信息業務,第三代移動通信技術具備慢速圖像、高速數據、電視圖像等功能。傳輸速率也比前兩代,移動通信技術有高質量的提高,傳輸速率在用戶靜止時,移動通信速率最大為2Mbps,在用戶高速移動時,移動通信速率最大支持144Kbps,所占頻帶寬度為5MHz左右。但是,就目前的第三代3G移動通信系統,通信標準總共有三大類CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA,共同組成3G移動通信IMT2000的體系,它們彼此之間存在相互兼容的問題,這就意味著從根本上來說,當前已有的移動通信系統,并不是真正的個人通信和全球通信系統。再進一步地說,目前的3G移動通信系統的頻譜利用率還相當地低,并沒有充分地利用頻譜資源,達到普及和推廣3G移動通信的業務,留下了很大的發展智能移動通信技術的空間。根據移動通信市場發展的需要,和3G移動通信所存在的一些欠缺,目前國際上有不少國家,已經開始研究第四代移動通信系統。也就是我們將要面對的4G移動通信智能系統,這一代移動通信技術,將從根本上彌補前三代移動通信所存在的不足,成為移動通信系統又一個閃光的亮點,在不斷地研究和發展中,讓更多的用戶認識和接受。
第四代移動通信技術
汽車來料信息管理對汽車運載的物料在料場各區域的管理,包括過磅、回皮、采樣、卸料等工藝流程。因現場已存在過磅、回皮、采樣系統等,為了實現整個汽車作業區的管理,我們對汽車在受料坑、料場卸料的區域增加一臺計算機,實時記錄進入該區域的汽車的信息,并接入到過磅、回皮、采樣系統局域網內。
2火車來料信息管理
火車來料信息管理不同于汽車來料信息管理,比汽車來料信息管理要簡單。火車行駛的路線固定,而汽車行駛的路線很隨便。實現火車來料信息管理的重點,在于識別火來運載物料進入企業時,需正確地識別出每列火車的車廂號碼,并準確的記錄。我們采用應用很廣泛的RFID火車車號識別天線,對火車車廂號碼的識別。火車來料信息管理包括對火車車號的自動識別、采樣過磅處數據接口的采集、翻車機動作信息的采集等。
3受煤坑卸料控制管理
受煤坑卸料控制管理是對進入受煤坑的汽車,通過螺旋卸料機將汽車運載的原料,卸載在受煤坑上,在打開受煤坑閥門后,通過輸送帶運輸至料場或料倉。
4料場設備控制管理
料場設備控制管理分為兩個主部分:一個是堆取料機控制管理;另一個是無軌機車位置識別及卸料管理。堆取料機控制管理采用千盟專利技術——感應無線車上位置檢測技術,通過在堆取料機、軌道、中控室安裝一套車上位置檢測系統,即可實現堆取料機與中控室之間的數據通信、數據交換等。無軌機車位置識別及卸料管理采用無線及GPS定位技術,通過GPS實現無軌機車在料場區域的定位,由便攜式PDA實現無軌機車卸料管理,并以無線的方式將無軌機車卸料數據發送到中控室。系統實現料場的設備控制管理采用兩種不同的通信方式,感應無線通信和工業無線通信。感應無線是通過鋪設在堆取料機軌道邊沿,由安裝堆取料機上的天線箱發出頻率,與編碼電纜多處交叉位置產生磁場,而達到識別機車位置。感應無線通信主要實現堆取料機的位置檢測,堆取料機狀態信號的采集等。無線通信具有通信速率快、數據傳輸安全等優點,主要實現汽車卸料數據的傳送、堆取料機堆取數據的傳送等。
5布料設備自動控制管理
布料設備自動控制管理主要是根據采集輸送帶狀態信息、布料小車狀態信息、料倉料位信息,并根據布料工藝流程,實現料倉與中控室、布料小車與中控室的相互通信,PLC將所有的信息連接在一起,通過程控的方式,實現布料小車自動操作。
6結語