[生物医学工程]脑神经网络重建仪——单片机控制系统软硬件设计单片机控制系统软硬件设计
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生物医学信号处理方法论文
生物医学信号处理是指据生物医学信号特点,应用信息科学的基本理论和方法,研究如何从扰和噪声淹没的观察记录中提取各种生物医学信号中所携带的信息,并对它们进步分析、解释和分类。以下是我精心准备的生物医学信号处理方法论文,大家可以参考以下内容哦!
摘 要: 生物医学信号是人体生命信息的集中体现,深入进行生物医学信号检测与处理的理论与方法的研究对于认识生命运动的规律、探索疾病预防与治疗的新方法都具有重要的意义。
关键词: 生物医学信号 信号检测 信号处理
1 概述
1。1 生物医学信号及其特点
生物医学信号是一种由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号,属于强噪声背景下的低频微弱信号,信号本身特征、检测方式和处理技术,都不同于一般的信号。生物医学信号可以为源于一个生物系统的一类信号,这些信号通常含有与生物系统生理和结构状态相关的信息。生物医学信号种类繁多,其主要特点是:信号弱、随机性大、噪声背景比较强、频率范围一般较低,还有信号的统计特性随时间而变,而且还是非先验性的。
1。2 生物医学信号分类
按性质生物信号可分为生物电信号(Bioelectric Signals),如脑电、心电、肌电、胃电、视网膜电等;生物磁信号(Biomagnetic Signals),如心磁场、脑磁场、神经磁场;生物化学信号(Biochemical Signals),如血液的pH值、血气、呼吸气体等;生物力学信号(Biomechanical Signals),如血压、气血和消化道内压和心肌张力等;生物声学信号(Bioacoustic Signal),如心音、脉搏、心冲击等。
按来源生物医学信号可大致分为两类:(1)由生理过程自发产生的主动信号,例如心电(ECG)、脑电(EEG)、肌电(EMG)、眼电(EOG)、胃电(EGG)等电生理信号和体温、血压、脉博、呼吸等非电生信号;(2)外界施加于人体、把人体作为通道、用以进行探查的被动信号,如超声波、同位素、X射线等。
2 生物医学信号的检测及方法
生物医学信号检测是对生物体中包含的生命现象、状态、性质和成分等信息进行检测和量化的技术,涉及到人机接口技术、低噪声和抗干扰技术、信号拾取、分析与处理技术等工程领域,也依赖于生命科学研究的进展。信号检测一般需要通过以下步骤(见图1)。
①生物医学信号通过电极拾取或通过传感器转换成电信号;②放大器及预处理器进行信号放大和预处理;③经A/D转换器进行采样,将模拟信号转变为数字信号;④输入计算机;⑤通过各种数字信号处理算法进行信号分析处理,得到有意义的结果。
生物医学信号检测技术包括:(1)无创检测、微创检测、有创检测;(2)在体检测、离体检测;(3)直接检测、间接检测;(4)非接触检测、体表检测、体内检测;(5)生物电检测、生物非电量检测;(6)形态检测、功能检测;(7)处于拘束状态下的生物体检测、处于自然状态下的生物体检测;(8)透射法检测、反射法检测;(9)一维信号检测、多维信号检测;(10)遥感法检测、多维信号检测;(11)一次量检测、二次量分析检测;(12)分子级检测、细胞级检测、系统级检测。
3 生物医学信号的处理方法
生物医学信号处理是研究从扰和噪声淹没的信号中提取有用的生物医学信息的特征并作模式分类的方法。生物医学信号处理的目的是要区分正常信号与异常信号,在此基础上诊断疾病的存在。近年来随着计算机信息技术的飞速发展,对生物医学信号的处理广泛地采用了数字信号分析处理方法:如对信号时域分析的相干平均算法;对信号频域分析的快速傅立叶变换算法和各种数字滤波算法;对平稳随机信号分析的功率谱估计算法和参数模型方法;对非平稳随机信号分析的短时傅立叶变换、时频分布(维格纳分布)、小波变换、时变参数模型和自适应处理等算法;对信号的非线性处理方法如混沌与分形、人工神经网络算法等。下面介绍几种主要的处理方法。
3。1 频域分析法
信号的频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f),从而将时间变量转变成频率变量,帮助人们了解信号随频率的变化所表现出的特性。信号频谱X(f)描述了信号的频率结构以及在不同频率处分量成分的大小,直观地提供了从时域信号波形不易观察得到频率域信息。频域分析的'一个典型应用即是对信号进行傅立叶变换,研究信号所包含的各种频率成分,从而揭示信号的频谱、带宽,并用以指导最优滤波器的设计。
3。2 相干平均分析法
生物医学信号常被淹没在较强的噪声中,且具有很大的随机性,因此对这类信号的高效稳健提取比较困难。最常用的常规提取方法是相干平均法。相干平均(Coherent Average)主要应用于能多次重复出现的信号的提取。如果待检测的医学信号与噪声重叠在一起,信号如果可以重复出现,而噪声是随机信号,可用叠加法提高信噪比,从而提取有用的信号。这种方法不但用在诱发脑电的提取,也用在近年来发展的心电微电势(希氏束电、心室晚电位等)的提取中。
3。3 小波变换分析法
小波分析是传统傅里叶变换的继承和发展,是20世纪80年代末发展起来的一种新型的信号分析工具。目前,小波的研究受到广泛的关注,特别是在信号处理、图像处理、语音分析、模式识别、量子物理及众多非线性科学等应用领域,被认为是近年来在工具及方法上的重大突破。小波分析有许多特性:多分辨率特性,保证非常好的刻画信号的非平稳特征,如间断、尖峰、阶跃等;消失矩特性,保证了小波系数的稀疏性;紧支撑特性,保证了其良好的时频局部定位特性;对称性,保证了其相位的无损;去相关特性,保证了小波系数的弱相关性和噪声小波系数的白化性;正交性,保证了变换域的能量守恒性;所有上述特性使小波分析成为解决实际问题的一个有效的工具。小波变换在心电、脑电、脉搏波等信号的噪声去除、特征提取和自动分析识别中也已经取得了许多重要的研究成果。
3。4 人工神经网络
人工神经网络是一种模仿生物神经元结构和神经信息传递机理的信号处理方法。目前学者们提出的神经网络模型种类繁多。概括起来,其共性是由大量的简单基本单元(神经元)相互广泛联接构成的自适应非线性动态系统。其特点是:(1)并行计算,因此处理速度快;(2)分布式存贮,因此容错能力较好;(3)自适应学习(有监督的或无监督的自组织学习)。
参考文献
[1] 邢国泉,徐洪波。生物医学信号研究概况。咸宁学院学报(医学版),2006,20:459~460。
[2] 杨福生。论生物医学信号处理研究的学科发展战略。国外医学生物医学工程分册,1992,4(15):203~212。
电气自动化应用逐渐深入人们日常的工作与生活之中,使人们的生活方式发生了巨大的变化,电气自动化就是电气信息及其自动化工程,常见的家用电器都与电气自动化息息相关。下面是我为大家整理的电气自动化专业 毕业 论文 范文 ,供大家参考。
《 电气自动化技术在电气工程的运用 》
【摘要】所谓电气工程内部自动化应用技术,就是希望透过不同类型自动检测途径,以及专属控制器具,进行远程性电力系统精准调试和监管,进一步确保对周边不同区域企业、居民的电力供应质量,同步处理好内部各项经济、安全类事务。尤其最近阶段,我国不管是经济或是高新技术研发实力,都产生本质性的变化结果,这对于后期一线技术人员专业技能、素质等,更提出较为严格的规范要求。笔者的核心任务,便是依据如今我国电气自动化控制系统设计规范要求和发展态势,进行后期各项全新应用方案筹备,希望能够为相关领域工作人员,提供些许指导性建议。
【关键词】电气工程;自动化;系统功能;应用 措施
电气工程,在当今高新科技领域中的支撑地位毋庸置疑,其主张时刻以计算机网络为主导媒介,透过本质层面上整改基层人员生活、工作模式。而电气自动化涉足行业类型繁多,如电气开关设计和航天科技研究等,毕竟电力才是全方位提升人民生活质量的物质基础,针对电气工程中自动化技术应用细节,加以充分论证解析,绝对是迎合时代发展步伐的必要途径。
1目前我国电气工程内部电气自动化技术设
计规划的核心原则论述(1)其主张利用有限地资源,进行不同产品工艺制备流程电气自动化改造诉求满足。(2)电气自动化应用方案切勿过于复杂,旨在清晰划分处置机械、电气之间的关联特性。截至至今,大多数民用或是高新科技产品,都主张借助电气自动化技术予以改造,不可避免地牵涉到工艺形式创新、制造成本缩减、维护便捷性控制等问题。归根结底,技术人员在进行电气自动化方案布置应用过程中,需要精准地控制不同类型电器部件,确保现场施工的安全可靠状况,以及人工智能操作维护的简单、人性特征。
2电气自动化技术在电气工程中灵活拓展沿
用的措施内容解析在电气工程领域内部改良延展自动化应用技术,其优势特征包括:①大幅度提升电气设备全程运行的安全、稳定水准。②全面深入地克制以往定期故障检修方式下遗留的诸多弊端,同步提升电力系统日常工作绩效,获取更多企业的广泛认知和大力推广沿用成就。尤其是透过技术应用层面观察,全新时代背景下的电气工程,有关内部状态检修技术,具体倾向于在电气工程中应用资产管理系统事务,将其在工程状态监测、故障诊断等方面的功能如数发挥,届时提供状态检修过程所需中的状态数据信息;同时,结合相应的数据,准确预测电气工程中各种电气设备的实际运行状态、存在的安全故障以及故障出现的因素等。有关诸多应用控制细节表现为:
2.1电网调度层面
处理电气工程内部的电网调度自动化改造事务,需要快速集合调度中心内的 显示器 、打印装置、计算机网络、服务终端等,其核心动机在于针对电网运营质量加以经济化调度,使得电网运行细节,都能够得到细致地监控、验证解析,方便在任何时间范围内,快速搜集电力生产期间的数据,使得发电控制、电力系统状态科学评估、合理调度、电力负荷预测等工序,都能够自动交接。如若当中衍生任何事故,电气自动化系统会快速追踪发生源,辅助技术人员在当下制定实施合理对策,尽量防止事故扩散,节省合理数目的成本资金。
2.2发电厂分散测控系统应用层面
此类系统主要包括以太网、工程师工作站等分层分布结构单元,可以直接接受热电阻、电气量、开关量,以及脉冲量等信号,经过自行处理过后,针对既有设备运行参数加以实时显示,稳定内部信号输出效率,并将最终结果予以打印,妥善的处理设备与设备,线路与设备,线路与线路之间的关联,长此以往,对于快速贯彻电气生产中各类细节的实时监、保护指标,辅助功效异常深刻。
2.3变电站、配电工程层面
就是说在变电站透过不同类型自动化设备和计算机系统,替代过往复杂的人工作业,顺势提升变电站整体运作实效。透过此类角度观察验证,变电站内部自动化技术,主要是用以多层次、全方位地监控相关设备安全运行状况。技术人员需要全程利用微机设备,进行电磁式装置替代,顺势衔接自动测量、远程监控、事故信息自动记录等设备,完成操作监视图像、智能化改造指标,使得最终变电站能够顺利朝着综合自动化方向过渡扭转。
3结语
按照以上内容论述,电气自动化在电气工程中的应用结果,是一类国家综合式经济、科研实力的象征产物,特别是经过全球化、现代化科学技术发展过后,我国电气工程内部自动化应用功能获得全面新生,开始朝着不同学科领域内自由扩散。今后,相关工作人员要做的便是,主动联合不同实际状况进行思维创新,争取为我国电气自动化技术全面改造沿用,创设应有的支撑辅助贡献。
作者:张诗淋 赵新亚 单位:沈阳职业技术学院电气工程学院
参考文献
[1]王伟.浅谈电气自动化技术在电气工程中的应用[J].黑龙江科技信息,2013,38(36):123~130.
[2]牟佳媛.电气工程中自动化技术的运用[J].科技创新与应用,2013,14(01):88~91.
[3]乔荣耀.电气自动化技术在电气工程中的应用研究[J].黑龙江科技信息,2014,19(17):123~138.
《 电气自动化技术在供电系统中的运用 》
1供电系统中电气自动化技术应用设计的原则
电气自动化技术在我国供电系统中的应用设计占据有重要的地位,极大的提高了我国供电系统技术的现代化水平,增强了其运行的稳定性和可靠性。因此,在对供电系统中电气自动化技术进行应用设计的过程中,要严格遵循以下原则,以提高供电系统中电气自动化技术应用设计的效果。
1.1应用选型原则
选择恰当的自动化设备是确保电气自动化技术在供电系统中有效应用的重要物质性前提。因此,在供电系统电气自动化技术应用设计的过程中,首先要遵循相应的选型原则,即主要从远程调动及自动化系统监控的角度进行自动化设备功能选型,亦要注重自动化设备选型接线的简便性以及性能的稳定性、价格的合理性,以便于日常运行过程中的维护。
1.2应用设计原则
在将自动化技术应用到供电系统的过程中,要遵循以下方面的应用设计原则:一是开关设计原则,即在供电系统中,对于需要远程操控的计算机监控系统开关,必须选用同时具有远程分闸和合闸功能的智能开关,以便于计算机监控系统远程操作功能的顺利实现;二是继电保护原则,即在供电系统规划设计中,要综合考虑变压保护和综合电气自动化技术在机电保护装置中的应用,以便于实现继电保护装置效用发挥的最大化。
2供电系统中电气自动化技术应用设计的重要性
供电系统中电气自动化技术应用设计的重要性主要体现在以下方面。
2.1有利于供电系统电力管理目标的实现
将电气自动化技术应用到供电系统中,不仅可以有效提高供电系统的信息化技术水平,亦可以实现对供电系统运行的连续性、自动化和智能化监控,从而使得相关工作人员可以随时掌握供电系统的运行状态,使整个电力系统形成一个完整的有机整体,从而更好的实行对供电系统的管理控制工作,实现供电系统的电力管理目标。
2.2有利于实现供电系统中设备运行的高效率、低成本
在供电系统规划设计中应用电气自动化技术,不仅可以将无功补偿技术、节能结束等相关技术与电气自动化技术进行有机结合,亦可通过节能机械设备的选用实现供电系统运行的低损耗,并有效对供电系统中的超负荷运行进行调整,实现供电系统中设备运行的高效率、低成本。
3电气自动化技术在供电系统中的应用设计方向
3.1供电系统综合自动化技术与智能保护的应用设计方向
随着我国电气自动化技术以及供电系统自动化保护理论的不断发展,微机技术、综合自动控制技术以及网络通信技术等相关技术在供电系统中的电气自动化保护装置中得到了广泛的应用,不仅实现了供电系统电气自动化保护装置控制的智能化,亦有效提高了供电系统电气自动化保护装置运行的安全性和效用性,而基于综合自动化技术的综合自动化保护装置则在不同电压等级的变电站中得到了广泛应用。
3.2供电系统自动化实时仿真系统的应用设计方向
供电系统自动化实时仿真系统是电气自动化技术在供电系统中应用的重要方向之一,其是在实时仿真建模以及负荷动态特性监测等相关研究的基础上发展起来的,并随着电气自动化技术在供电系统中应用的逐渐成熟而引入了实时数字模拟仿真系统,为供电系统的暂态试验、稳态实验等营造了良好的实验环境,并经过实验提供了更加接近供电系统真实运行状态的实验数据,为新装置的实验测试提供了安全、稳定以及可靠的实验条件。
3.3供电系统人工智能的应用设计方向
专家系统、模糊逻辑等都是供电系统人工智能的应用设计方向,并随着电气自动化技术的逐步发展和完善,并广泛应用在供电系统及其相关元件中,主要包括供电系统的运行分析以及元件故障诊断等;与此同时,随着供电系统中相关智能控制理论研究的日益成熟和完善,人工智能逐渐与机械智能等结合在一起,不仅有效提高了供电系统的智能化和自动化水平,亦大大提高了供电系统的稳定性。
3.4供电系统配电网电气自动化的应用设计方向
电气自动化技术在供电系统配电网中的应用设计相对而言,比较成熟,且截止到目前,已达到国际的标准规范。电气自动化技术是实现供电系统配电网电气自动化的关键性技术,该技术在配电网电气自动化中应用的最大创新之处在于,其将高级现代化软件、配电网信息一体化技术以及数字化技术等相关技术进行有机融合,克服了传统配电网系统技术路由以及载波消耗等技术的缺点,有效提高了供电系统载波接收的精准度。
4供电系统中电气自动化技术主要的应用设计
就目前我国电气自动化技术在供电系统中的应用设计主要体现在以下方面。
4.1供电系统电气自动化集中监控的应用设计
电气自动化技术在供电系统中应用的最大优势在于其具有操作灵敏性、远程跨界操作方便等方面的特点,且以电气自动化技术为基础的供电系统电气自动化集中监控系统设计相对较为简单。但值得注意的是,电气自动化集中监控系统是由统一处理器对相关数据进行搜集和整理,这就导致处理器的功能处理任务较为繁重,且速度较为缓慢;与此同时,由于要对供电系统运行过程中的电气设备运行状态进行全面的监控,不仅会造成主机冗余下降,亦会导致电缆数量的增加,加大投资成本;此外,长距离电缆亦会影响影响到电气自动化集中监控效用的发挥。因此,在供电系统电气自动化集中监控系统设计的过程中,要考虑到相关因素对系统功能发挥的影响,以便于保障电气自动化集中监控系统运行的稳定性、可靠性以及安全性。基于此,电气自动化集中监控系统被常用在小型电气自动化监控中,并没有在全场供电系统中得到广泛的应用。
4.2外电缆设计和电力监控器的选择
基于电气自动化技术在供电系统应用的逐渐成熟,变配电站中的外部电缆设计越来越简便,不仅能满足变配电站的功能需求,亦降低了设计成本。就目前我国变配电站外部电缆线的设计来讲,一般只有两部分构成:一是额定电源为220V的交流电源线;二是通信电缆,常用的主要有两种类型,即屏蔽电缆和双芯屏蔽双绞线。值得注意的是,在进行选型的过程中,一般每种类型的通信电缆都需要选用两对,其中一对正常使用,而另一对则用于备用,以备不时之需。而在对电力监控器进行选择的过程中,要着重考虑两方面的因素:一是电力监控器的抗干扰性;二是电力监控器运行的稳定性和可靠性;此外,在供电系统电力监控器具体选型的过程中,要根据供电系统的电源类型进行选型,具体表现在:一是当供电系统为220V的直流电源时,一般选择直流屏作为电力监控器,以便于供电系统进行集中供电;二是当供电系统为10kV以下时,在进行电力监控器选型的过程中,既要考虑到供电的集中性,亦要考虑到设备的监控功能。
4.3变压电站综合电气自动化系统的选用
就目前电力市场的生产状况来看,存在众多变压电站综合电气自动化系统设备的生产商,且各生产商所设计和生产出的电气自动化系统设备标准、参数等各有不同,如国外比较好的西门子等。但是值得注意的是,在进行电气自动化系统设备选型的过程中,一定要考虑到我国供电系统的具体情况以及其对电气自动化系统设备的功能性需求以及相关参数要求,以便于所选用的设备能够正常应用在我国供电系统中,满足网络互联、数据库建设等方面的功能需求,以为供电系统中电气自动化技术的进一步应用提供相应的参考和支持。
5电气自动化技术在供电系统中应用设计的发展前景
随着电气自动化技术在我国供电系统中应用设计的逐渐成熟以及领域的不断扩大,其具有广阔的发展前景,体现出以下方面的发展趋势:一是电气自动化技术在我国供电系统中应用设计的国际标准化,如IED在我国供电系统中应用的兼容性和信息共享性等已达到国家标准;二是以太网技术的应用,该技术具有数据传播速度快、数据载量大等方面的特点,其在满足供电系统通信实时性方面具有较大的优势,在供电系统中的应用前景较为广阔;三是电气自动化技术与数字化、信息化等相关技术的有机结合,并在基于大量信息的基础之上,组合成由多维空间信息、动态变化信息以及高分率信息共同构成的电气自动化数字地球,创新了电气自动化技术在供电系统中的应用。
6结语
综合上述可知,电气自动化技术在供电系统中占据着重要地位,极大的提高了供电系统运行的智能化和自动化,推动我国供电系统技术与国际的接轨。因此,在进行供电系统规划设计的过程中,要 种植 电气自动化技术在其中的应用,并在遵循相关应用原则的前提下,将人工智能、仿真设计、实时监控等电气自动化技术应用在供电系统的配电网、变电站等中,提高供电系统运行的稳定性、可靠性和安全性。
《 电气自动化控制在建筑工程中的应用 》
1现代建筑中电气技术的应用特点
1.1电气自动化应用于现代建筑的背景
改革开放以来,随着国民经济的发展,以及人们生活水平的不断提高,生活质量有了很大的飞跃,生活环境的舒适度、信息交流的简便性、服务设备的完善性等等,备受人们的关注和青睐。这就给建筑设施的健全性以及电气设备的功能带来了巨大的挑战。除此之外,随着建筑物高度的不断增加,给照明控制系统,供配电系统,以及消防控制系统等的管理和运行带来了严峻的考验。在这种情况下,以电气自动化技术为支撑的智能建筑设计是我国建筑行业发展的必经途径。
1.2电气自动化控制的特点与技术优势
电气自动化控制系统是由电力、空调、防灾、防盗、运输设备等构成综合系统。智能楼宇自动化是自动化技术应用在现代化楼宇方面的技术,其子系统之间相辅相成,缺一不可,通过子系统之间的相互作用,可以对建筑整体的进行楼宇温度控制、湿度控制、电梯控制、照明电气控制等。随着全球智能化的发展,可以预见,楼宇建筑的自动化性将会越来越高。电气自动化技术主要包括电力电子技术和微机控制技术等高新技术,广泛用于供配电、各种电气设备、电气控制及自动化系统的安装调试、方案设计、设备维护、技术改进、产品的开发及管理中。主要具有以下几方面的优势:首先,联动性较高。电气自动化控制技术采用电子传感技术、计算机与现代通讯技术对包括采暖、通风、电梯、空调监控,给排水监控,配变电与自备电源监控,火灾自动报警与消防联动,安全保卫等系统实行全自动的综合管理,各个子系统之间可以通过信息进行沟通和互动。其次,有很强的安全性。由于电气系统本身就具有危险性,设备出现故障、操作不规范,以及环境突变等都可能是导致系统产生严重安全风险的原因。通过自动化控制可以使系统在发生危险时快速发现并解决,另外,在一定程度上通过远程遥控还可避免故障对维修工作人员产生直接的危害。最后,具有健全的数据以及精准的计算。自动化系统可以根据自身的操作流程、故障处理等数据建立完善健全的数据库以及精准的计算,为后期进行信息优化决策提供条件。
2现代智能建筑中自动化系统的组成及其功能的实现
现代智能建筑中自动化系统的工作原理如下:实时的数据采集;实时的控制决策;实时的控制输出。其系统包括自控给排水系统、照明控制系统、供配电系统以及消防安全系统等。其中,给排水系统包含生活给水系统、生活排水系统、市政给排水管网系统、市政水处理(包括给水处理以及废水处理)建筑给排水、 雨水 系统、消火栓系统、喷淋系统等。照明控制系统能够满足和实现不同的灯光效果,而且还能改善工作环境,提高工作效率,节约能源,延长灯具寿命,减少用户维护费用等等。供配电系统先从发电厂发出经过升压变压器(升压)到线路,中枢变电所这一部分为供电系统从中枢变电所经线路到用户变压器,开关柜这一部分完成大的配电系统从用户变电所到各个厂区或用电负荷,最后完成全部的配电。消防控制系统是指接到火警后,发出信号,相关设备自动转到到消防状态。例如电梯,在接到火警信号后,电梯自动关门转为下行至首层,由进入轿厢的消防员控制运行。除了以上所说的控制系统之外,为了满足不同人群对不同功能的需求,可以相应的根据建筑环境设置一些特定的子系统,如停车场管理系统、智能家居服务系统、物业管理应用系统等,实现个性化的自动管理。在现实生活中,为了实现现代智能建筑电气自动化系统功能的丰富性,必须建立一套完善健全的数字化控制体系,这是实现控制技术应用的基本条件,与此同时,建立远程控制管理中心,这样可以对本地控制台出现的故障及时进行处理,以此提高数字控制体系的安全性与可靠性。
3电气自动化控制在智能楼宇中的应用
随着我国综合国力以及经济实力的迅猛发展,建筑智能化在我国得到了全面的推广,它的出现为人们的生活和工作带来了极大的便利,这就加快了智能楼宇进程的日新月异。智能楼宇主要包括安防系统、计算机网络、通讯系统、楼宇自控系统等等,在很大程度上满足了人们的需求,电气自动化控制是智能楼宇功能发挥的技术保障,在智能楼宇中有着不可替代的地位。
3.1建筑电气设备自动化系统安装前,制定科学的计划
建筑电气设备自动化系统质量的好坏直接不仅影响建筑物功能是否正常运行,而且还影响该建筑的环境效益与经济效益。因此,在施工前,相关工作人员不能盲目地按照图纸进行施工,全面了解设计方案,及时对设计图纸中的不足提出改进建议,避免工程返工的情况。此外,还要依照业主的需求及利益,制定出科学合理的安装计划,严格按照操作程序进行施工,以此满足建筑本身以及业主的相关需求。
3.2电气设备的安装
电气设备的正常运行是保证建筑电气设备自动化系统功能充分发挥的前提。电气设备的安装调试是保证其正常运行的基本条件,需进行以下步骤:首先,一定要理解整个设备的工艺流程、控制流程,熟练掌握电气设备要用到的各种仪表。其次,仔细研究设计方案及施工图纸。最后,根据设计图纸对电气设备内部的接线了解清晰,接着就可以对设备进行实际的接线。在所有设备调试完毕后,再对其进行安装施工。在设备安装时,必须严格根据设备的安装要求与规范进行安装。这里需要注意的是,在接线前一定要先进行校线,在确定设备外观完好、接线正确、外来信号正常的基础上,方可让使用方开始带电调试,在送电之前,要将所有断路器保持断电状态。
4结束语
众所周知,世界经济一体化、全球化是当今世界经济发展的主流,要想增强我国的综合国力,就要大力发展作为支柱性产业之一的建筑行业。然而,由于人们对建筑设计的要求逐渐增加,以往的传统性建筑已经满足不了人们的需求,于是智能楼宇出现在人们的视野之中,其带来的高品质生活享受,令人们向往不已。而智能建筑的建立又离不开电气自动化控制技术的支持。换句话说,智能建筑的出现,给电气自动化工程的发展带来了很好的平台,被广泛应用于很多领域及专业,其技术具有更新速度快,复杂程度高等特点,因此,需要相关工作人员不断地学习及积累 经验 ,与时俱进。
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传感器与检测技术属于自动化专业、电气工程及其自动化专业及过程装备与控制专业的技术基础课程,下面我给大家分享一些检测与传感技术论文,大家快来跟我一起欣赏吧。
传感器与检测技术课程教学探索
摘 要:传感器与检测技术属于自动化专业、电气工程及其自动化专业及过程装备与控制专业的技术基础课程,对学生综合运用所专业学知识有着关键的作用,文中针对课程的特点及现存的问题,对该课程的教学内容调整与 教学 方法 改进进行了有益的探讨,以期获得更好的教学质量与效果。
关键词:传感器与检测技术;教学改革;教学方法
中图分类号:G71 文献标识码:A
文章 编号:1009-0118(2012)05-0132-02
传感器与检测技术是自动化专业、电气工程及其自动化专业及过程装备与控制专业的技术基础课程,主要研究自动检测系统中的信息提取、信息转换及信息处理的理论与技术为主要内容的一门应用技术课程。传感技术是自动检测系统,更是控制系统的前哨,它广泛的应用于各个领域,在在促进生产发展和现代科技进步方面发挥着重要作用。学生学好这门课程不仅能为后续课程打下好的基础,也对学生综合运用所专业学知识有着关键的作用,自从2005年课程教学大纲调整以后,在教学中出现了一些新的问题,原有的传统教学模式很难获得良好的教学质量与效果。
一、课程教学现存的问题
自2005年起我校重新制定了自动化专业的教学大纲,其中将传感器与检测技术由考试课调整为考查课,并将课时由64学时更改为32课时,通过几年的 教学 总结 出该课程在教学中存在的一些困难:
(一)教学内容多而散
课程内容多且散,涉及知识面广,有物理学,化学,电子学,力学等等,属于多学科渗透的一门课程,学生学习有难度,特别是对于一些基础不太好的同学更是有困难。
(二)典型应用性
传感器与检测技术属于典型的应用课程,要学习各种传感器的原理,并掌握它的使用,在此基础上掌握搭建检测系统的方法,单靠理论的学习必定是有差距的。而实验课时不充裕,实验条件也有限。
(三)学时越来越少
学校目前对学生的定位是“培养优秀的工程应用型人才”,为了加大实践环节的因此对课程设置与课时作了调整,本课程课时被缩减至32课时。
(四)学生的学习主动性差
由于本课程被定为考查课,所以有相当一部份同学从 学习态度 上不太重视,没有投入必要的精力和时间,学习主动性差,直接影响教学效果。
二、教学内容与教学方法的探索
(一)教学内容的调整
目前大部分的传感器与检测技术的教材多侧重于传感器的工作原理、测量线路及信息处理等方面,而对具体应用涉及较少,针对课程的内容多课时少的情况,教学时无法做到面面俱到,教学内容必须做适当调整。根据学校对工科本科生工程应用型人才的定位,教学内容的调整遵循以下原则:
1、避免繁琐的理论推导过程,以避繁就简的方式向学生讲解传感器的工作原理。例如:用幻灯片演示使用酒精灯分别燃烧热电偶的两端,在两端存在温差的时候两电极间即出现电势差,无温差时电势差消失,通过这个实例讲解电势差之所以存在的原因,可以配以大家能够理解的简单的公式推导,而不把重心放在构成热电偶的温差电动势和接触电动势形成的公式推导上。
2、重点讲述传感器的实物应用。增加实际案例是学生能够对传感器的应用有更感性的认识。
3、适当补充传感器与系统互联的方法。在先期几种传感器的应用中加入传感器接入控制器的方式介绍,使其思考所学课程之间的关联,对所学专业课程之间的联系能更加深入的认识,建立起系统的概念。
(二)教学方法的改革
为了克服课程教学中客观存在的困难,获得良好的教学效果,在课堂教学使用多种教学方法和手段,力求将教学内容讲解得更加生动、具体。
1、采用多媒体技术,使用现代化的教学手段来提升教学效果和教学质量
采用多媒体课件教学,一方面可以省去教师用于黑板板书的大量时间,克服课时减少的问题;另一方面,以动画的形式生动形象的演示传感器的工作原理,展示所学传感器的各种照片、复杂检测系统的原理图或线路图,使学生能够直观地认识传感器,更容易理解传感器的工作原理和应用。例如,学习光栅传感器时,使用传统的教学手段,很难使同学们理解莫尔条文的形成及其移动过程,使用对媒体课件就可以以动画的形式使同学们直观的明暗相间的莫尔条纹是什么样子,还可以以不同的速度使指示光栅在标尺光栅上进行移动,清晰的看出条纹移动的方向与光栅夹角及指示光栅移动方向的关系。学习增量式光电编码器时,很多同学很难理解编码器的辨向问题,通过使用幻灯片展示编码器的内部结构,直接了解光栏板上刻缝、码盘及光电元件的位置关系后,同学们就能更容易的理解辨向码道、增量码道与零位码道形成脉冲的相位关系,佐以简单的辨向电路就可以使同学们更高效的学习该传感器的工作原理及应用方法。
总而言之,利用多媒体技术使学生能够获取更多的信息,增强学习的趣味性和生动性。
2、重视绪论,提升学生的学习主动性
很多教材的绪论写的比较简略,但我个人认为这不代表它不重要,特别是面对学生主观上不重视课程的情况下,更要下大力气上好绪论这第一次课,吸引学生的注意力,激发学习兴趣,使学生认识到这门课程的实用价值。通过幻灯片演示传感器与检测技术在国民经济中的地位和作用,使同学们了解到小到日常生活,大到航空航天、海洋预测等方面都有着传感器与检测技术的应用,更根据各种行业背景中需要检测的物理量,自动控制理论在实现过程中传感器与检测技术的关键作用,使学生认识该课程的重要性。另一方面,我校长年开展本科生科研实训项目,在开设本课程时已有部分同学成功申请实训课题,一般本专业的同学还是围绕专业应用领域申请课题,其中大部分会涉及传感器与检测技术的内容,所以也就他们正在进行的课题中使用传感器解决的具体问题进行讨论,更加直接的体会到本课程的关键作用,从而提升学生学习的兴趣,增强主动性,克服考查课为本课程教学带来的部分阴影。
3、加大案例教学比重、侧重应用
根据培养工程应用型人才的目标,本课程教学的首要目的是使学生能够合理选择传感器,对传感器技术问题有一定的分析和处理能力,知晓传感器的工程设计方法和实验研究方法。所以在教学中注意分析各类传感器的区别与联系,利用大量的具体案例分析传感器的应用特点。
例如,教材中在介绍电阻应变式传感器是,主要是从传感器的结构、工作原理及测量电路几个方面进行分析介绍的,缺乏实际应用案例。在教学中用幻灯片展示不同应用的实物图,譬如轮辐式的地中衡的称重传感器,日常生活中常见的悬臂梁式的电子秤、人体称、扭力扳手等。用生动的动画显示不同应用下的传感器的反应,例如,进行常用传感器热电偶的学习时,展示各种类型热电偶的实物照片,补充热电偶安装的方式,以换热站控制系统为案例,分析热电偶在温度测量上的应用,重点讲解传感器的输出信号及与控制系统互连问题。在介绍光电池传感器时补充用于控制的干手器、用于检测的光电式数字转速表及照度表的应用案例,通过案例是同学们对传感器应用的认识更加深入。
4、利用学校的科研实训提升学生的学习兴趣、加强学生的实践能力
我校学生自二年级起可以开始申请科研实训项目,指导老师指导,学生负责,本课程在学生三年级第一学期开设,在此之前已有部分同学参加了科研实训项目,在这些项目中,譬如智能车项目、数据采集系统实现等实训项目中都包含传感器与检测技术的应用,上课前教师了解这些项目,就可以就实际问题提出问题,让学生带着问题来学习,提升学习的兴趣。另外可以在学习的同时启发同学们集思广益,与实验中心老师联系,联合二年级同学进行传感器的设计制作,或者进入专业实验室进行传感器应用方面的实训实验,鼓励同学申报的科研实训项目,提高学生的实践能力。
三、结束语
通过几年的教学与总结,对教学内容、教学方法进行了分析研究,作了适当的改革。调整的教学内容重点更突出,侧重应用,补充了丰富的案例,激发了学生的学习兴趣,多媒体的教学方法增强了教学的生动性,与科研实训的相结合,对课堂教学进行拓展,加强了学习的主动性,提升了实践能力。从近几年的网上评教结果来看,所做的教学调整与改革受学生的欢迎和好评,取得了较好的教学效果。
参考文献:
[1]袁向荣.“传感器与检测技术”课程教学方法探索与实践[J].中国电力 教育 ,2010,(21):85-86.
[2]陈静.感器与检测技术教学改革探索[J].现代教育装备,2011,(15):94-95.
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[4]张齐,华亮,吴晓.“传感器与检测技术”课程教学改革研究[J].中国教育技术装备,2009,(27):42-43.
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首先检查其外形是否完整,有无引脚脱落或者其他损坏情况。之后可以接入电路,选择记录输入、输出波形,并对波形进行分析。运用逻辑电平,通过电平判断;两种方式来判断。
主要内容:利用示波器测量TTL脉冲信号的基本参数,掌握脉冲信号波形参数基本概念及测量方法,掌握信号源和示波器的基本使用方法。
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高速铁路信号是高速列车安全、高密度运行的基本保障。下面是我整理的高速铁路信号技术论文,希望你能从中得到感悟!
基于无线通信技术的高速铁路信号系统应用
摘 要
高速铁路信号系统是高速列车安全、高密度运行的基本保障。无线通信技术在铁路信号系统的应用,不但减少了高速铁路的信号系统成本,还较好的确保了高速铁路的安全。随着科学技术的进步,高速铁路不断的向着智能信息化转变,这就给无线通信技术领域提出了更加严格的要求,为了适应高速铁路的快速发展,各国都在潜心研究基于无线通信技术的新一代的铁路信号系统。本文介绍了国外无线通信系统在高速铁路信号系统中的发展情况,分析了运用无线通信技术的高速铁路信号系统的特点和问题,并探讨了无线通信技术在高速铁路信号系统中的应用。
【关键词】无线通信 高速铁路 信号系统
在整个高速铁路工程中,虽然信号系统的投资总额所占比率较小,但其起到的作用十分关键。由于轨道电路传输环境较差、传输信息的速率较低、设备更新维护费用高,所以基于轨道电路的列车控制系统已经不能满足高速铁路的快速发展要求。在80年代,国外开始研究基于无线通信的铁路信号系统TBS(Transmission Based Signalling),希望通过无线通信技术的应用来提高铁路的管理职能、缩短列车间隔时间、节约能源、降低系统的成本。1995年在关于TBS的国际会议中,会议代表分析了无线通信技术在铁路信号系统应用的的可行性,并指出了无线通信技术可能给铁路信号系统带来的积极影响,表明了TBS将会成为未来铁路信号系统的发展方向。
1 国外TBS的发展情况
1.1 北美TBS的发展情况
1983年,美国铁道协会和加拿大铁道协会共同最早提出了基于无线通信的先进列车控制系统ATCS。ATCS主要是通过数字数据通信手段和先进的微处理器获取列车的精确位置和速度等信息,并对列车进行安全控制。ATCS的运用不仅避免了很多地面信号设备的安装,节省了系统成本,还消除信号盲区,增强了列车的安全系数。ATCS是由中央控制系统、无线数据通信网络、车载设备、路旁设备和线路维护人员移动终端五个子控制系统构成的。它的系统结构设计和功能模块的划分为以后基于无线通信的铁路信号系统奠定了基础。随着无线通信技术的发展,在ATCS之后北美又出现了很多基于无线通信的铁路信号系统,其中ARES可以提供非常可靠的检查和平衡手段,在很大程度上降低了人为操作失误造成的错误,使列车行驶更加安全。另外,PTS、PTC、AATC、ITCS等系统也是比较著名的。
1.2 欧洲TBS的发展情况
1992年国际铁盟下属的欧洲铁路研究机构提出了一套欧洲的铁路运输管理系统,包括车票发售、各国铁路互操作性等多个方面,ETCS就是其中非常重要的一部分。在欧共体委员会设立标准化欧洲铁路控制系统项目ETCS之前,欧洲各国铁路标准和模式不尽相同,轨距、信号设备、供电设备也不一样,因此各国只能使用自己的ATP、ATC系统。各国铁路制式上的差异使得欧洲铁路很难形成连续运输。在设立了标准化欧洲铁路控制系统项目ETCS后,各国的铁路开始逐渐按照统一标准进行规范,并逐渐取代各国不同的列车自动控制系统和防护系统。ETCS的目标就是要实现欧洲铁路的统一,提高各国铁路的互操作性,使铁路控制系统的功能和设备更加规范。
1.3 日本TBS的发展情况
在日本铁路信号系统的发展历程中,先后出现了ATS、现行ATC、数字式ATC、计算机和无线通信辅助信息控制系统等。其中现行ATC作为一种列车超速防护系统,以良好的自动制动功能保护了列车的安全。但在系统工作时,采用的最强的自动制动,影响了乘客的舒适程度。在1987年,日本开始基于无线通信的铁路信号系统的研究,为CARAT的出现奠定了坚实的基础。CARAT的使用能够使列车连续测定自身位置和行驶速度,使地面系统能够很好的了解列车运行情况,保证列车的运输安全。
2 TBS的特点和问题
在速度比较高的高速铁路上,距离比较近时,可以采用红外、蓝牙等无线通信技术实现对列车的控制;在距离比较远时,则可以通过全球定位控制系统、信标、计轴装置等来测定列车的速度和位置。车载计算机可以通过无线收发装置将列车的速度、位置信息发送给调度控制计算机,通过调度控制计算机的处理,再将列车允许的最大速度等信息通过无线通信发回给列车计算机。列车司机可以根据车载计算机的提醒进行相应的操作,如果列车司机没有及时作出反应,信息控制系统还可以自行将车速降低到允许范围以内。
2.1 TBS的特点
(1)在TBS中,主控中心可以根据列车的运行状态和操作状态通过车载计算机来调整列车的运行,加大了高速铁路信号系统的管理职能,保证了列车的安全,提高了铁路线路的通行能力。
(2)在无线通信信号系统控制下,列车和地面的可靠信息量增大,列车运行变得更加稳定,且避免了不必要的加速和制动,节约了能源,也让旅客乘车变得更加舒适。
(3)无线通信技术的运用,省掉了大量的地面信号装备,大大减少了设备的安装、维护、修整费用。
(4)无线通信信号系统的适应能力极强,通过软件上的调整就可以使列车的运行速度提高,且能够自动调整运行图,大大的提高了铁路运输管理能力。
(5)无线通信信号系统还可以通过车地间的双向信息通道实现列车的闭锁控。
2.2 TBS的问题
(1)高铁信号系统使用轨道电路只能使用较低的信息发送频率,传输环境恶劣,很难让电码的传送速率满足高速铁路的运行速度要求。
(2)TBS通过环线设备和应答器件接受数据信息,列车进行操作可能会有时间上的延迟,可能会给列车的运行造成不良的影响。
(3)轨道间的电缆电线作为车地之间的双向信息通道,虽然传输信息量大,抗干扰能力强,但设备费用较高,且防盗能力很差,一旦丢失,后果严重。
3 无线通信技术在高速铁路信号系统中的应用 3.1 微机联锁
无线通信技术在微机联锁方面运用的可行性还需进一步研究,但ATCS中提出,可以将检测到的道岔、信号机闭锁状态发送给主控中心,并利用道旁接口单元来接收主控中心的控制命令,以实现控制一组道岔、信号机动作的目的。另外道旁接口单元可以利用无线信道联系控制中心,通过电缆连接现场设备,从而检测并控制一些辅助的子系统。目前看来,无线通信技术用于微机联锁的现场设备可能会增加一些投资,且大型站场道岔众多,干扰较大,但还是具有较好的发展前景。
3.2 集中调度
在调度集中系统中,调度中心职要根据车站到发线占用情况和区段内闭塞分区大概了解列车运行的状况,并根据得到的信息排列进路。但利用TBS,控制系统就能够准确的了解列车运行的位置、速度,并根据沿线的信号系统情况发送列车控制命令,保证列车在最短的实践间隔内高速、安全、稳定的运行。无线通信技术赋予列车与控制中心的双线数据通信,给列车的运行带来了很大的方便,且实现了行车指挥自动化。
3.3 中继器
在高速铁路的实际运行中,我不可能在所有的高速铁路中都设这无线通信基站,这样不但增加了设备投资,还使无线通信铁路信号系统失去了存在的真正意义。有了中继器,基站就可以通过中继器接受和发送一些射频信号,从而使基站不仅可以管理基站区域范围内的站区,还能够将管理中继器管理的一些车辆和线路。
3.4 提高平交道口的通过效率
为了提高平交道口的防护能力和和通过效率,防止由于无线设备故障造成不必要的损失,主控中心按照时间间隔不断的查询道口的运行状态,并将查询信息及时反馈给接近道口的列车。另外主控中心通过接收的列车位置、速度信息,可以计算列车通过道口的时间,并根据实际情况设定列车的最大允许速度和列车运行线路参考。这样,列车通过平交道口就有了安全保障,而且还大大提高了道口的通过效率。
3.5 加强维修处防护
在高速铁路某路段需要进行维修时,维修部门可以通过移动终端将维修点输入到系统中,通过主控中心的传送,列车就可以很好的了解路段情况。在实际的运行中,列车可以根据了解到的维修点信息对列车进行操作,另外在列车接近维修点事,移动终端接受到地面系统的警报信号,以保证列车能够及时在维修段之前停车。
4 总结
随着高速铁路的不断发展,要确保列车的安全,先进的信号系统成了高速铁路运行的重中之重。在高速铁路信息系统中,无线通信的运用仍处于初期阶段,在具体的TBS规划时应充分考虑其与全路运输管理系统的接口,使无线通信技术更充分的运用在高速铁路的发展当中。
参考文献
[1]闵耀兴.我国铁路列车安全控制系统的现状[J].哈铁科技通讯,1997(04).
[2]姚丽娟.我国铁路信号系统的现状与发展[J].铁道通信信号,2003(04).
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[4]杨绚,陈德旺,陈荣高.速铁路列控系统主动安全控制的分析与思考[J].铁路计算机应用,2012(08).
作者简介
孙屹枫(1982-),男,天津市人。中国民用航空大学大学本科毕业。研究方向:铁路信号。
作者单位
铁道第三勘察设计院集团有限公司电化电信处 天津市 300251
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无线通信息技术的发展及在数字化社区中的应用1、无线通信技术的发展过程回顾通信发展的历史,我们发现了一个非常有趣有过程:1832年莫尔斯发明了电报,它传送的信息是由众所周知的点划码组成的,即人类最早的通信是采用数字方式进行的。以后贝尔又发明了电话,并由此造就一个电信产业。一个多世纪以来,以电话服务为主的电信业走了一条成功之路,取得了极大的发展。然而随着人类社会的发展,电信业务也从早期的电报、电话发展到今天多种业务并存的局面,通信的规模也发生了翻天覆地的变化。随着科学技术的发展,现代通信又进入了数字时代。20世纪90年代信息革命的浪潮,建设信息高速公路的号角声,信息和知识爆炸式的增长,特别是因特网商用化后的迅猛发展,使传统的电信业受到巨大的震动和冲击。带给我们的启示是,问题的核心在于“信息”。在信息和知识已成为社会和经济发展的战略资源和基本要素的时代中,人们更加需要随时随地获取信息,原来点对点的固定电话通信方式已远不能满足需求了。人类需要宽带的无线通信技术,来满足多媒体化、普及化、多样化、全球化和个性化的信息交流。无线通信是指采用电磁波进行信息传递的通信方式。早在1897年,马可尼使用800KHZ中波信号进行了从英国至北美纽芬兰的世界上第一次横跨大西洋的线无电报通信试验,开创了人类无线通信的新纪元。在无线通信初期,受技术条件的限制,人们大量使用长波及中波进行通信。20世纪20年代初人们发现的短波通信,直到20世纪60年代卫星通信兴起前,它一直是远程国际通信的重要手段,并且目前对应急通信和军用通信依然有一定实用价值。20世纪40年代到50年代产生了传输频带较宽、性能较稳定的微波通信,成为长距离大容量地面干线无线传输的重要手段。模拟调频传输容量高达2700路,亦可同时传输高质量彩色电视信号;尔号逐步进入中容量至大容量数字微波传输。80年代中期以来,随着频率选择性色散衰落对数字微波传输中断影响的发现及一系列自适应衰落对抗技术与高状态调制与检测技术的发展,使数字微波传输产生了一个革命性变化。特别应该指出的是20世纪80年代到90年代发展起来的一整套高速多状态自适应编码调制解调技术与信息号处理及信号检测技术,对现今卫星通信、移动通信、全数字HDTV传输、通用高速有线/无线接入,乃至高质量磁性记录等诸多领域的信号设计与信号处理及应用,发挥了重要作用。随着国民经济和社会发展的信息化,人们要通信息化开创新的工作方式、管理方式、商贸方式、金融方式、思想交流方式、文化教育方式、医疗保健方式以及消费与生活方式。无线通信也从固定方式发展为移动方式,移动通信发展至今大约经历了五个阶段;第一阶段为20年代初至50年代初,主要用于舰船及军有,采用短波频及电子管技术,至该阶段末期才出现150MHZ VHF单工汽车公用移动电话系统MTS.第二阶段为50年代到60年代,此时频段扩展至UHF450MHZ,器件技术已向半导体过渡,大都为移动环境中的专用系统,并解决了移动电话与公用电话网的接续问题。第三阶段为70年代初至80年代初频段扩展至800MHZ,美国Bell研究所提出了蜂窝系统概念并于70年代末进行了AMPS试验。第四阶段为80年代初至90年代中,为第二代数字移动通信兴起与大发展阶段,并逐步向个人通信业务方向迈进;此时出现了D-AMPS、TACS、ETACS、GSM/DCS、cdmaOne、PDC、PHS、DECT、PACS、PCS等各类系统与业务运行,频段扩展至900MHZ~1.9GHZ,而且除公众蜂窝电话通信系统外,无线寻呼系统、无绳电话系统、集群系统、无中心多信道选址移动通信系统等各类移动通信手段适应用户市场需求同时兴起并各显神通。第五阶段为90年代中至今,随着数据通信与多媒体业务需求的发展,适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第三代移动通信开始兴起,其全球标准化及相应融合工作与样机研制和现场试验工作在快速推进,包括从第二代至第三代移动通信的平滑过渡问题在内。对于第三代移动TMT-2000纷纷参与标准的制定,经多次融合努力在1999年10月25日至11月5日芬兰赫尔辛基召开的ITU-R TG8/1第18次会议上5类RTT技术标准共6种方案成为最终结果。中国的TD-SCDMA方案也已成为其中之一。应该指出,UTRAWCDMA DS及TIA cdma2000MC的相应起步样机已经诞生,包括以GSM、csmaOne后向兼容为基础的第二代半过渡设备(G)EDGE、cdma IS-95B HDR(2.4Mbit/s峰值速率,64QAM调制)及cdma2000-1X等亦已推出。此外,为接续Internet移动游览应用的无线应用协议(WAP)与无线连接技术蓝牙(Blue tooth)已经产生。从网络的角度来看,接入网可分成有线接入网和无线接入网、光缆同轴混合接入网、铜线电缆、对绞线、电话(一般为铜线)接入网等等;无线接入技术是近些年迅速发展起来的新技术领域,它从概念上产生了一个重大的飞跃,即不需要缆线类物理传输媒质而采用无线传播手段来代替部分接入网甚至入网的全部,从而达到降低成本、提高灵活性和扩展传输距离的目的。无线接入网品种繁多,如移动卫生系统,蜂窝移动通信系统,集群通信系统,一点到多点微波通信系统,微波蜂窝的无线本地接入系统(PHS、PAS、PACS、DECT)等。短距离之内的接入技术主要有蓝牙(Blue tooth)、红外线、DECT、IEEE802.11和共享无线接入协议(SWAP)/HomeRF等系统。继广域网(WAN、Wind、Area Network或城域网,MAN,Metropolitan Area Network)、局域网(LAN,Local Area Network)之后,最近人们又提出了“无线个域网”(WPAN、Wireless Personal Area Network)。这一新概念将小范围应用提升至网络理论的高度。在短短的时间,WPAN成为一个受人瞩目的新热点,WPAN的研究组成立不到1上,就演变为IEEE的专门工作组IEEE802.5(即WPAN Working Group,于1999年3月成立),可见其受重视的程度。比较而言,Blue tooth系统更具有代表性,它正根据WPAN的概念向前发展。事实上,Blue tooth和WPAN的概念相辅相成,Blue tooth已经是WPAN的一个雏形。从它最初由Ericsson,IBM,Inter,Nokia和Toshiba公司作为原始发起组织而推出,1年多时间已吸引了近2000个国际上有影响的公司参与。1999年底,美国的4家公司3COM,Lucent,Microsoft和Motorola,与上述5公司一样作为Blue tooth的发起组织,使它在与SWAP、IEEE802.11等类似应用标准的竞争中脱颖而出,发展前景更加明朗。为了推动Blue tooth的发展,Blue tooth的标准是非专利的,Blue tooth已成为目前通信领域的一个新热点,预计不远的将来就可成为小范围无线多媒体通信的国际标准。总之,无线通信技术前景一片光明。2、我国无线通信技术的发展当前,中国是世界各国通信技术运营商和设备制造商关注的焦点,大家都希望在中国的市场上占有自己的发展空间和市场份额。移动通信在中国发展十分迅速,中国移动通信的走向一直为世人所瞩目。1987年11月,我国广东正式开通了第一个TACS制式模拟蜂窝移动通信系统,实现了移动电话用户“零”的突破。1994年底,广东又首先开通了GSM数字蜂窝移动通信系统,至1995年,全国已15个省、市也相继开通了GSM移动通信网。迄今为止,全国各省、自治区、直辖市面上都建设了GSM网,实现了国内和国际的全自动温游。目前我国正在积极准备在21世纪初期开展第三代移动通信的商用试验。从1987年至今,我国移动电话用户数的增长很快,尤其是GSM网更是以人们始料不及的速度在迅猛发展。这主要是因为GSM系统在技术和经济方面均比TACS系统有较大的优势,更重要的是我国在GSM运营领域引入了竞争机制,促进了GSM网的发展。我国的移动通信用户已超过了8000万,位居世界第二。近10年来,我国在移动通信领域的科研、设备生产等方面也取得了可喜的进步。国产移动通信设备—交换系统、基站和手机等都已经投入生产,并陆续投放市场,第三代移动通信系统的开发和研究也正与世界同步。可见,中国无线通信在运营业与制造业上已取得了第一阶段的成功。3、今后无线通信技术的趋势21世纪的电信技术正进主一个关键的转折时期、未来十年将是技术发展最为活跃的时期。信息化社会的到来以及IP技术的兴起,正深刻的改变着电信网络的面貌以及未来技术发展的走向。未来无线通信技术发展的主要趋势是宽带化、分组化、综合经、个人化、主要特点体现为以上几个方面:(1)宽带化是通信信息技术发展的重要方向之一。随着光纤传输技术以及高通透量网络节点的进一步发展,有线网络的宽带化正在世界范围内全面展开,而无线通信技术也正在朝着无线接入宽带化的方向演进,无线传输速率将从第二代系统的9.6Kbit/s向第三代移动通信系统的最高速率2Mbit/s发展。(2)核心网络综合化,接入网络多样化。未来信息网络的结构模式将向核心网/接入网转变,网络的分组化和宽带化,使在同一核心网络上综合传送多种业务信息成为可能,网络的综合化以及管制的逐步开放和市场竞争的需要,将进一步推动传统的电信网络与新兴的计算机网络的融合。接入网是通信信息网络中最具开发潜力的部分,未来网络可通过固定接入、移动蜂窝接入、无线本地环路入等不同的接入设备,接入核心网实现用户所需的各种业务。在技术上实现固定和移动通信等不同业务的相互融合,尤其是无线应用协议(WAP)的问世,将极大地推动无线数据业务的开展,进一步促进移动业务与IP业务的融合。(3)信息个人化是下世纪初信息业进一步发展的主要方向之一。而移动IP正是实现未来信息个人化的重要技术手段,在手机上实现各种IP应用以及移动IP技术正逐步成为人们关注的焦点之一。移动智能网技术与IP技术的组合将进一步推动全球个人通信的趋势。(4)移动通信网络结构正在经历一场深刻的变革,随着网络中数据业务量主导地位的形成,现有电路交换网络向IP网络过渡的趋势已不可阻挡,IP技术将成为未来网络的核心关键技术,IP协议将成为电信网的主导通信协议。随着移动通信通用分组无线业务(GPRS)的引入,用户将在端到端分组传输模式下发送和接收数据,打破传统的数据接入接式。以IP为基础组网,开始了移动骨干网IP应用的实践。4、无线通信技术在数字社区中的应用无线通信技术的发展为实现数字化社区提供了有力的保证,数字化社区提供了有力的保证。数字化社区的特点是信息的交流非常的广泛和方便,无论是实验室、办公室还是家庭,计算机及其外设的应用越来越普及,社区中的设备也都有电脑控制。如果它们之间的通信仍然采用有线方式的话,这将给使用带来很大的不便。Blue tooth技术为我们建立一个全无线的工作环境和生活环境,Blue tooth标准已制定了和计算机以及与Internet、PSTN、ISDN(Integrated Services Digital Network)、LAN、WAN、xDSL(xDigital subscriber loop)等网络的接口协议,其目标是用单一的Blue tooth标准来建立起和众多国际标准的连接。目前它用1Mb/s的速率已完全可以胜认这些工作,将来根据IEEE802.15的发展计划,可以将速率提高到20Mb/s以上。我们可以使用无线电缆来连接办公室和家庭中的电子设备,甚至包括键盘、鼠标等也采用无线传输。我们拥有一个无线公务包,以便携计算机和掌上计算机为代表,采用无线方式和其他设备或网络相连接,使我们拥有一个可流动的办公室。Internet和移动通信的迅速发展,使人们对电脑以外的各种数据源和网络服务的需求日益增长。数字照相机、数字摄像机等设备装上Blue tooth系统,既可免去使用电缆的不便,又不可不受内存溢出的困扰,随时随地可将所摄图片或影像通过同样装上Blue tooth系统的手机或其他设备传回指定的计算机中。PDA(Personal Digital Assistant)装上Blue tooth系统后,采用无线方式收、发E-mail甚至浏览网页将更为方便。Blue tooth的硬件电路可以做到微型化,在Headset上应用非常合适。装上Blue tooth系统的Headset可以使它和手机进行无线连接,也可以使人在小范围内自由走动地打电话、收听音乐,在较大的范围内召开电话会议。微型化、低功耗和低成本的特性给Blue tooth在人们日常生活中的应用开拓了近乎无限的空间。例如,Blue tooth构成的无线电电子锁比其它非接触式电子锁或IC锁具有更高的安全性和适用性,各种无线电遥控器(特别是汽车防盗和遥控)比红外线遥控器的功能更强大,在餐馆酒楼用膳时菜单的双向无线传输或招呼服务员提供指定的服务(如添茶、加饮料等)将更为方便等。利用蓝牙做出来的传感器可以随时监视家庭中的冰箱存量的变化,从而随时反映出用户所需要的物品,如果再连接到Internet上的话,可以实现网上购物。未来的信息家电将以Internet和家庭网络为基础、以无线连接实现双向传输,是具有一定智能的3C(Computer、Communication和Consumer)相融合的信息产品。以蓝牙技术设计的数字手机、家庭及办公室电话、小型PBX等电话系统,实现了真正意义上的个人通信。蓝牙提供了低成本、低功耗的无线接入式,顺应了现代通信技术和应用的发展潮流,在信息家电和移动通信等方面具有巨大的发展潜力。蓝牙技术自提出以来,在短短的2年内已风靡全球。根据市场调查和预测,1999年蓝牙技术的产品全球销量几乎为零,2000年猛增到3670万美元,2001年将在到1.26亿美元,2006年可达到到6.99亿美元;2002年,全球使用蓝牙技术的计算机外围设备将达到1.5亿台,使用蓝牙技术笔记本电脑将达到2500万部;2003年全球90%以上的笔记本电脑将使用蓝牙技术,2006年全球将推出6.7亿台使用蓝牙技术的信息家电。回顾无线通信的发展历程,个人通信的移动性与无缝隙覆盖多媒体综合业务需求将愈来愈突出。频谱延伸至毫米波、亚毫米波的电磁“无线光纤”乃至激光与粒子通信范畴的无线通信将有愈来愈广阔的活动舞台及光明的发展前景。市场是发展的驱动力。尽管我国的移动通信和互联网发展十分迅速,但我国目前的移动电话和网络用户普及率还很低,面对我国12亿人口,我国在网络规模和容量方面有很大的发展空间。同时,竞争局面的形成,促使运营企业积极拓展新业务、新应用,向用户提供丰富的选择,以满足用户多方面、多层次的需求。因此,在移动通信和互联网上的应用开发也有很大的发展潜力。我们要积极促进无线领域的科技进步、技术创新,为实现科教兴国战略,增强中华民族的综合国力,为全球信息化及经济全球化环境下的国际社会与全人类的发展而积极贡献力量。
楼主,找了很就发现这点可怜的资料,给你参考:铁道信号——电缆市场浅析按照铁道部《中长期铁路网规划》,从2005年到2020年,铁道部将投入两万亿资金进行铁路建设,平均每年投资在1000亿元以上。从2004年起,铁路固定资产投资开始增加,按照中长期规划,从2006年开始到2010年,估计每年都有1600亿元左右的铁路固定资产投资。至2020年,全国铁路营业里程由2004年7.2万公里达到10万公里,新增2.8万公里,对现有铁路进行电气化改造3.5万公里。因此,在今后较长一段时间内,铁路等轨道交通业的大力发展,将拉动行业产业链飞速发展,给行业带来前所未有的发展机遇和新一轮投资热。对应用于轨道交通领域的铁路数字信号电缆及其系列产品来说,在迎来前所未有的发展机遇的同时,由于原生产企业的扩能、众多具有实力的线缆制造企业的投资介入,使原本产值规模较小的信号电缆行业引发激烈的竞争,加之产品的市场准入难度很大,将会面临新的挑战和一定的投资风险。功能及应用领域1.产品的功能铁路数字信号电缆具有传输模拟信号(1MHz)、数字信号(2Mbit/s)、额定电压交流750V或直流1100V及以下系统控制信息及电能的传输功能。适用于铁路信号自动闭塞系统、计轴、车站电码化、计算机连锁、微机监测、调度集中、调度监督、大功率电动转辙机等有关信号设备和控制装置之间传输控制信息、监测信息和电能。2.产品的应用领域目前在中国铁路投入运营的自动闭塞系统有:交流计数自动闭塞系统、4信息移频自动闭塞系统、18信息移频自动闭塞系统、法国UM71自动闭塞系统、ZPW-2000系列(ZPW-2000、ZPW-2000A)无绝缘移频自动闭塞系统等8种以上的自闭系统。 现新建铁路,电气化改造线路均使用ZPW-2000A自动闭塞系统,其配套的电缆为内屏蔽铁路数字信号电缆(TB/T3100.5-2004),是目前技术含量高、市场用量最大的尖端产品,行业年产值规模为15~20亿;其它信号制式的信号电缆用量较小,且呈逐步淘汰趋势,主要用于既有线路的维修、局部改造或自备线、支线等信号设备比较落后的线路,年行业产值规模据不完全统计不足10亿。 ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统是在引进法国UM71无绝缘轨道电路技术国产化基础上,结合我国国情进行提高系统安全性、系统传输性能及系统可靠性的技术再开发,是铁路运输重载、安全、高速以及向机车信号主体化方向发展的地面基础设备。其主要特点是:实现轨道电路全程断轨的检查,大幅度减少了调谐区分路死区长度,对调谐单元断线故障和拍频信号干扰实现了检查和防护,提高了系统的抗干扰水平,实现了技术上的重大突破,在传输安全性上有了质的提高。并有效地提高了电气绝缘节轨道电路传输长度,使轨道电路传输长度从900米提高到1500米。该系统2002年5月通过了铁道部组织的技术签定,被认定为铁路信号系统的唯一制式。该系统用国产内屏蔽铁路数字信号电缆(SPTP型)取代原法国ZCO3型电缆,突破信号传输\"同频不同缆\"的限制,实现一根电缆内的不同屏蔽组中可同时传输同频率的移频信息,而且当线芯接地故障状态下屏蔽组间串音干扰与分缆的两根数字信号电缆(SPT型)等效,即达到了同频同缆与同频分缆具有同样的传输性能和安全可靠性。减小了铜导体线径,减少备用线组,加大传输距离,使系统性价比大幅度提高,显著降低工程造价,方便施工及后续维护。主要特性内屏蔽铁路数字信号电缆在满足原有铁路信号电缆指标的基础上,提高了电缆的综合电气性能:交流额定电压提高了1.5倍,电容指标降低了40%,绝缘电阻指标提高了2.3倍,同时改善了阻抗、衰减、串音等性能。电缆提高了线组间的抗干扰能力,实现了同频同缆传输,而且当线芯接地故障状态下屏蔽组间串音干扰与分缆的两根信号电缆等效,有效地提高了系统的安全性。 电缆有较高的机械强度,良好的防腐蚀、耐寒性能、高屏蔽性能,可满足电气化铁路对强电场干扰、潮湿、严寒等各种环境的要求以及现有信号系统最新制式、最新装备的配套要求;同时电缆兼容其它制式的信号系统设备。另外,电缆可根据使用环境要求,具有阻燃、防白蚁的附加功能。结构特点1.绝缘单线绝缘单线的绝缘层为皮-泡-皮结构,共有红、绿、白、蓝四种色谱,采用目前国际上先进的三层共挤串联线制造,即导体拉制与皮-泡-皮结构的绝缘层挤制一次完成,实现了产品结构尺寸与性能指标的在线检测与控制的精确制造,其主要优点是:a.内皮绝缘层能与导体良好的粘接在一起,保证绝缘层的防潮性和粘接牢固性;发泡绝缘层为氮气物理发泡,与传统的化学发泡相比泡孔小而密且互不联通,因而具有很高的发泡度(60%左右),绝缘层的发泡意味着四线组工作电容下降,线路传输衰减常数降低。b.外皮层使用高密度绝缘料,有良好的耐磨性和机械强度,耐环境老化性能是普通聚乙烯料的10倍以上,从根本上解决了普通铁路信号电缆中存在的绝缘层老化龟裂问题。c.由于单线颜色母料仅存在于外皮层,绝缘电阻和耐电压击穿强度明显提高,是普通铁路信号电缆的3倍以上。由于单线生产过程实现了计算机在线检测与控制,单线结构尺寸的一致性好,工作线对的直流电阻差降低了50%。d.绝缘单线制造精度高,有效地提高了产品的电气性能指标。2.四线组绞合四线组采用先进的高速星绞机生产,每根单线均为主动恒张力放线,特有的绞合预扭装置、开线器等针对产品性能指标的独特设计,预扭装置能有效地降低因绝缘偏心造成的电容耦合系数,使电容耦合系数达到最小值;精确的扎纱张力即要保证四线组结构的对称稳定性,又不能使皮-泡-皮结构绝缘层变形和损伤;四线组绞合的节距精度、线序、外径控制等均是本工序的关键环节,也是影响产品性能指标的关键因素。3.四线组单元屏蔽内屏蔽电缆中四线组单元用铜带纵包实现电磁屏蔽的目的,并沿铜带表面加添了一根铜导线作为排流线,以确保屏蔽层在电缆敷设施工和长期使用中具有稳定可靠的屏蔽性能。4.成缆为了改善电缆的串音指标,在成缆工序中合理设计、匹配绞合节距,并实现完全退扭绞合,降低了线间直接系统性耦合,达到减小串音的目的。 多达四种的不同结构、不同尺寸的成缆单元,在绞制过程中如何保证缆芯的圆整、结构稳定、紧凑是成缆工序的关键,同时必须保证缆芯的线序与组序完全正确。5.电缆铝护套电缆铝护套为采用氩弧焊技术进行铝带纵包形成铝护套。为了防止铝护套在使用过程中的电化反应,生产过程中对铝护套表面进行涂覆。 铝护套电缆为干线使用电缆,用量最大,因而铝护套工序的产能和质量也是该产品制造过程的关键环节。用氩弧焊技术生产的电缆铝护套,焊接质量稳定可靠,可完全经得起按相关标准进行的弯曲试验、扩口试验和气密性试验。性能指标与普通铁路信号电缆相比,铁路数字信号电缆通过结构的设计和工艺措施,工作电容由50nF/km降低到29nF/km,电容耦合K1平均值由141pF/km降低到81pF/km,同时增加了阻抗、衰减、串音等二次传输性能指标。虽然产品质量具有很大的优势并在技术方面有所突破,但根据实际检测与现场使用情况,产品在以下性能指标方面还需更进一步改进完善。首先,产品使用过程中出现的导体混线、断线与氧化;其次,绝缘层的抗张强度、断裂伸长率、抗压缩性能的改进提高;最后,现标准中部分二次参数的范围设定并不理想,相关联二次参数及各频率点指标很难匹配到理想中值。特别是绝缘强度,是目前用户(铁道部各工程单位)、产品质量监督检测中心与生产厂家之间存在分歧并非常关注的问题,这不仅是线缆制造企业面临的一个新的技术难题,同时会因绝缘强度的改进造成产品结构尺寸、性能指标与现行标准出现较大的偏差。
苏炳添此次在《中国科学:信息科学》上发表的论文题目是《科学训练辅助:柔性可穿戴传感器运动检测应用》,是一片对于辅助训练器材研究的论文。
车站信号自动控制系统的设计(铁道信号论文)
科技和运动题材的,这个题材是很不错的,更好的诠释了一些东西,可以让人们有一个非常直观的体验。