科学技术在不断变革与发展中逐渐趋于成熟,作为第一生产力,科学技术为社会发展创造了较高的价值,将人类带入一个全新的时代。而科学和产业的结合,为现代工业智能化、信息化发展奠定了良好的基础。在现代工业制造中,智能技术得到了广泛应用,不仅实现了生产质量、效率的提高,而且为工业生产智能化、自动化提供了保障。基于此,本文重点针对电子信息技术中,嵌入式系统的应用情况进行分析,仅供参考与借鉴。 1嵌入式系统工作原理 1.1概述 嵌入式系统主要用于控制、监视以及辅助操作机器或者设备的一种先进装置。如果站在技术视角下分析嵌入式系统,此系统基于应用,结合计算机技术,使用的软件硬件可以裁剪,但是对于功能、可靠性、成本、体积、功耗、应用环境要求较高,属于专用型计算机系统;如果站在系统自身角度而言,此系统主要对复杂功能硬件、软件进行设计,将其紧密相连。 1.2组成 一般情况下嵌入式系统由嵌入式硬件及软件组合而成。其中硬件核心集成储存器是微处理器,同时还具备了输入及输出功能;软件包含初始化代码及驱动、嵌入式操作系统、应用程序等,这些软件相结合,构成系统特定一体化软件。具体见图1所示。 1.3关键技术 1.3.1处理器技术 此技术和实现系统功能的计算引擎结构有着密切联系,而且无需编程,并不等同于通用处理器,根据特定功能专用化的不同,主要划分为通用处理器、单用途处理器以及专用处理器。通用处理器主要应用于不同类型可编程器件中,也被称之为是微处理器。最大的特点是程序存储,通用数据路径,大寄存器文档,一个或多个通用算术逻辑单位;优点是上市时间缩短的同时,NRE成本节省,灵活性较高;当前使用最为广泛的是Pentium系列,但除此之外,还有上百种其他的类型。单用途处理器主要应用于执行特定程序的数字电路,也叫做协处理器、加速器与外设;特点是只包括执行单独程序的单元,没有程序存储器;优点是快速、低功耗、小尺寸。专用处理器主要针对的是某一特定类型应用进行优化程序处理器,通用处理器、单用途处理器的折中;特点是程序存储器、数据路径的优化、特定功能单元;优点是灵活性、性能尺寸以及功耗良好;当前具有代表性的技术是单片机和DSP。 1.3.2IC技术 IC技术指的是如何将数字实现(逻辑门级》映射到IC的方式,IC指的就是集成电路,也被称之为是芯片。IC技术差别在于如何才能根据特定的设计来定制IC,与处理器技术没有任何关联性,任何类型处理器均可映射至任何类型IC技术中。具体见图2所示。全定制/VISI主要是根据嵌入式系统数字实现来优化各层的,其中包括晶体管放置,目的就是为了将连线长度降低;调整晶体管大小是为了使信号传输优化;除此之外还有晶体管间的连线。优点是性能高,尺寸小,功耗低;缺点是NRE成本高,制造时间长。半定制指的是较低层全部或部分的构建,设计人员只需要连接各层或者完成逻辑门组合即可。优点是性能高,尺寸良好,而且与全定制相比较,NRE成本更低。缺点是需要几个星期才能开发及完成。PLD可编程逻辑器件,所有层都已存在,设计人员可购买的IC,编程产生或烧断逻辑门间的导线连接,FPGA是当前比较常用的编程逻辑器件。优点是成本低,几乎马上就可以拿到IC。缺点是体积大,单位成本高,功耗大,速度慢。 2嵌入式系统在电子信息技术中的具体应用 2.1产业集成化 产业集成化指的是产业间产业链通过横纵向完成相应连接,形成完善且新颖的产业技术核心,本质在于技术、产品、市场三大层面的创新,促进全面集成的同时,以核心产业为基础,构建与其相关联、支持性产业发展共同体。一般情况,产业集成核心技术产业、支持性产业部门二者间是纵向关系,核心产业、技术(市场)产业部门间是横向关系。在现代社会发展中,信息技术占据主导地位,产业集成化推进行业结构升级与改造,使传统分工模式发生变化,各环间更好的结合,促进了市场经济发展步伐。产业集成化中,产业模块化是根本保障,将价值链条中企业、组织进行了细化,形成子系统,而且运行是独立的,以法律法规为重要依据,构建集成化系统。产业集成化中产业链条各个环节衔接,需要有强大且统一信息链给予支持,对产品动态追踪,达到信息共享目的。因此,嵌入式系统是集成化构建关键环节,不仅可在工业进程中产品内部集成,而且还能够实现生产机器集成,实时调控运行模式,确保信息传导更具时效性。嵌入式系统智能终端、元器件合理的应用,可保证产业集成化横纵向信息有效共享,方便对产品质量更好的控制,将产业集成优势充分发挥。 2.2物联网搭建 智能家电以及物流管理概念逐渐被人们所熟知,而嵌入式系统也以其自身优势、强大的功能性,紧跟物联网发展步伐,在其中得到了广泛应用。物联网以互联网技术为基础,为保证功能的发挥,物品间实现信息高效互融互通,进而在物联网终端智能系统中应用嵌入式系统。物联网中的嵌入设备主要包括识别与传感功能、网络通信功能,识别与传感功能中涉及到的设备有传感器、RFID、IC卡、条码、磁卡等;网络通信功能主要包括4G/5G、LAN、WLAN、蓝牙、红外等。科学技术快速发展,物联网最大的特点便是信息强大的交互功能、传感技术、智能化、信息处理,实现有效控制物体。例如家电设备中应用嵌入式系统,软硬件构建时,可有效控制电器设备,内嵌式模块的设计使得设备操作更加方便。电视以及洗衣机中应用嵌入式系统,实现了和无线电衔接,居住者生活品质提高。另外多媒体家庭网关中应用嵌入式技术,多个设备可同时将嵌入式系统接入。在嵌入控制功能作用下,整合了平台和传感器优势,拓展了功能性,物联网物联、感知优势得以充分发挥。除此之外,嵌入式系统语音芯片在语音处理方面具备了识别、语音合成功能,实用价值较强。 2.3智能化及其平台构建 这里所提及的智能化技术本质上是指在人们实际生活以及生产环节,不管是系统、机器,还是设备运行、生产等均实现了链条化、流水线,即使无人看管或者需要少部分人参与便能够完成,整个过程与实际需求、要求相符,也能够达到预期目标。嵌入式系统在工业、农业、国防、科研、交通等不同行业都得到了广泛应用。例如在车辆综合电子信息系统运行中核心部分便是嵌入式系统,操作过程中呈现多元化,以Linux操作系统为主,此系统在启动时主要涉及到了3个流程:一是审查CPU、具体结构,CPU通电;二是BIOS的启动,车辆综合电子信息系统软件为初始化状态;三是BootLoader为引导,初始化工作完成,启动程序。除此之外,车内娱乐系统采用的是移动媒体,由液晶屏、播放器组合而成,行驶中不需要手动操作,可通过语言识别系统便能够点播;另外智能导航、雷达限速、温度调控均采用的嵌入式系统,汽车综合性能提升,实现了智能化发展。 3嵌入式系统在电子信息技术中的应用前景 3.1嵌入式系统性能方面 在嵌入式系统中,单片机虽然独立发展已有一段时间,但是一直以来处于低层次的应用,研究人员在此方面涉足嵌入式系统相关内容较少,进而导致二者优势并未得到充分发挥。所以在不久的将来,将单片机与嵌入式系统统一归结成为重点,并且应用对象也逐渐会向着高层次迈进。当前嵌入式系统应用技术主要用于智能仪器仪表、计算机设备、网络、信息家电、国防、工业、电子商务、生物微电子技术等方面,微控制器、在线可编程技术、数字信号处理器三者的有效结事形成MCU+ISP+DSP嵌入式系统,这是近期发展非常重要的方向。当前单片机、嵌入式系统开发已经经历了一段很长的时间,市场体系逐渐完善,超微型嵌入式技术、产品需求日益增长,再加之半导体、系统设计方法也在不断改进与优化,嵌入式系统发展形势具体可以从以下3点谈起:一是可靠性、应用水平会不断提高,与网络技术的结合是其未来发展非常重要的路径;二是集成部件日益增多,如果从本质而言可以说是单片集成电路,但是如果从功能上来讲则是万用机;三是功耗会不断降低,与模拟电路结合度逐渐加深。国家信息部门给予了嵌入式技术开发、应用大力支持,不管是芯片开发,还是嵌入式操作系统应用,或者数据库的构建、应用等方面,政策给予引导,通过制定标准进行规范,同时还设立了基金,多方面的支持,推动了单片机与嵌入式技术的融合,促进节能降耗。 3.2嵌入式系统软硬件开发方面 高新技术发展速度逐渐加快,市场需求也在发生变化,高速、可靠、低成本成为技术开发考虑的重点,而嵌入式视觉系统作为新型技术之一,基于计算机、半导体、电子3大技术优势,在各行各业应用的范围也会越来越广。特别是随着数字化时代的到来,嵌入式视觉系统等相关产品发展势头较猛,这也是未来嵌入式市场发展前景。网络、通讯、微电子支持下,数字化信息产品需求越来越大,为嵌入式技术带来了较好的发展空间,重点从以下5个层面进行分析:一是嵌入式开发属于系统化的工程,所以嵌入式系统开发者需要基于软件及硬件系统自身性能,在软硬件开发工具方面加大力度。二是在日益成熟的网络技术时代,信息化、网络化程度日益加深,单一功能设备,例如电话、冰箱、微波炉等家用物品将不会只是仅仅满足使用需求,在结构构建方面会变得更加复杂,更加智能,更加人性化;三是未来嵌入式设备更趋于网络化,硬件需要与各种网络通信接口有效链接,不仅给予TCP/IP协议、IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth、IrDA支持,而且还会涉及到通信组网协议软件、物理层驱动软件;四是系统内核发、计算方法更加简单易懂,功耗降低,成本减少。在不久的将来嵌入式产品会将软件与硬件有效衔接,形成集成设备,成本及功耗大幅度降低,设计人员需要将系统内核进行精简,确保系统功能性的同时,实现资源合理利用,在编程模型方面精心选择,对计算方法进行不断优化与改进,编译器性能也会创新。软件研发人员具备硬件知识的同时,加大对嵌入式软件技术(Java、Web、WAP等)开发及利用的力度;五是多媒体人机界面的应用,实现嵌入式设备和用户间更加密切联系,使用户能够享受以及体验到友好界面,不仅图像要清晰,而且控制要灵活多变。在计算机以及微电子技术不断完善与成熟中,各个领域中应用嵌入式系统的概率会越来越大,范围也会越来越广,尤其是当前人们提倡节能降耗、绿色环保理念,所以未来嵌入式系统将会逐渐朝着此方面发展。 4结语 总而言之,科学技术的发展速度会越来越快,嵌入式系统是电子信息技术中核心技术,发挥的作用是非常重要的,不仅推进了社会生产效率的提高,而且人们生活质量得到了改善。在时代发展进程中,嵌入式系统的应用也需要不断完善与优化,才能积极应对挑战,更好的发挥自身优势,促进各行各业智能化、自动化发展,同时也为人们生活、生产带来了更多的便利性,生活品质进一步提升。 参考文献: [1]王森.嵌入式系统的应用领域与发展研究[J].电脑编程技巧与维护,2020(05):23-24+42. [2]徐玉菁,郁佳佳.嵌入式系统在车辆综合电子信息系统中的应用研究[J].信息与电脑(理论版),2019,31(18):16-18. [3]张明超.嵌入式系统在电子信息技术中的意义分析[J].中国新通信,2019,21(09):67. 作者:喻奎达 单位:重庆工贸职业技术学院
电子设计技术论文:EDA技术下的电子设计论文 1EDA技术的概念 EDA技术的提出给整个电子设计行业带来了巨大的冲击,除了为行业的发展提供了技术和标准的依靠,更成为电子设计的巨大潮流。当前世界电子设计发达的国家和地区对于EDA技术的应用越来越普遍,EDA技术的应用方式和领域正得到不断地开发和扩展,在电子设计行业方兴未艾的我国更应该将EDA技术作为一个突破口,通过对EDA技术的应用研究和功能拓展来提升电子设计的水平和质量,使电子设计工作找到更为系统和科学的技术体系支撑,在普及和推广EDA技术的基础上,实现电子设计向更深的层次和更广的范围发展。 2EDA技术的优势 2.1EDA技术的应用范围广 当前电子设计中比较流行的编程方式是无线编程和在线编程,EDA技术可以很好地适应电子设计发展的潮流,实现无障碍编程,同时也会使编程具有更高的保密性。 2.2EDA技术的可靠性高 EDA技术可以有效克服电子设计中复位障碍和跑飞缺陷,并可以通过集成和压缩将电子产品的各系统集成在同一个芯片之中,便于在电子设计中进行管理,有利于实现电子设计中对风险的有效控制,大大提升了电子设计的可靠性。 2.3EDA技术的普适性好 EDA技术可以在电子设计的升级和创新环节中得到有效应用,并能发挥出EDA技术独有的容量大、速度快、效率高的特点,这对于设计通信类电子产品来讲无疑是具有根本性的优势。 2.4EDA技术的效率高 EDA技术可以实现多任务并行,通过多种模块的功能化EDA技术可以加快电子设计中速度和效率的提升,实现了对传统电子设计的超越,达到了电子设计工作对信息化和市场化的适应。 3EDA技术的流程 3.1EDA技术的源程序 EDA技术通过EDA工具对需要编辑的图形或文本加以编译,形成规范的VHDL格式文件,这有利于逻辑综合过程之前对编辑的控制,在形成源程序的同时将其送入到仿真器中进行处理,一般检验图形或文字编辑的错漏。 3.2EDA技术的逻辑综合 通过综合器把电路设计的高级语言描绘转化成为低级的语言描绘,该过程就是逻辑综合。在进行逻辑综合之后能够将VHDL网表文件送到仿真器中进行仿真操作,其结果与功能基本保持一致。 3.3EDA技术的目标器件 逻辑适配是指对生成的网表文件针对某个具体的目标器件进行映射操作。这个过程包括器件配置、布线操作等,在指定的目标器件中进行配置,产生下载文件,之后可以进行时序仿真操作。VHDL仿真器在运行的过程中已经对EDA器件的属性特征进行了全面充分的考虑,因此能够保证时序结果的精确性。 4EDA技术的应用 本研究以EDA技术在8255A芯片的设计工作为例,来阐述EDA技术应用的要点。 4.18255A端口及构造体说明 该设计模块中PPI端口一共定义了40个引脚,定义与8255A是相同的。端口的构造体许多都是输入输出的双向引脚,其端口是相互对应的在芯片端口的构造体内部,都是通过EDA技术的bus-in和bus-out总线来实现。 4.2构造体进程 构造体进程主要包括如下两个:一是,读进程工作就是指在片选信号和读信号都有效时,从各个端口对外部设备提供的信息数据进行读入。二是,写进程工作就是在片选信号和写信号有效时,将总线上的数据信息写入到bus-out总线上,便于以后对使用方式的判别。在这两项进程中需要EDA技术作为系统支撑。 5结语 EDA技术的发展是电子设计工作的前提,在电子市场发展的大潮下,必须在电子设计中更加全面地运用EDA技术,使电子设计的效率和质量得到提升,这样才能确保电子设计系统性、集成性目标的实现,为电子设计工作的发展找到基础和出发点。 作者:魏娜王慧莹单位:东北农业大学成栋学院 电子设计技术论文:电子设计技术在电子系统设计中的应用 摘要:随着信息技术的不断发展,科研能力的不断提高,电子设计技术进入了一个快速发展的全新阶段,发展效果较好,发展势头较强,实现了软件设计与硬件设计的有机融合,具有广泛的应用性,在电子系统设计中具有重要的作用,研究现代电子技术设计的发展历程以及应用,有助于对电子设计技术产生更深层次的认识,促进电子设计技术的发展。 关键词:电子设计技术;电子系统设计;应用 电子设计技术是一种新兴技术,通过电子设备进行设计不仅能够提高设计的准确性与便捷性,提高设计效果,还能够节约设计制图的时间,并将平面的图形立体化形象化,方便设计人员进行再次修改,因此,电子设计技术在生产生活中具有重要作用,研究电子设计技术在生产生活中的应用至关重要。 1.现代电子设计技术概述 现代电子设计技术的发展速度较快,受到信息技术发展与市场需求的影响,市场需求量大,对技术的发展要求较高,资金与科研力量投入较大,现代电子设计技术的发展也就越迅速,电子设计技术也就进入了一个快速发展的阶段,并获得了一定成效。现代电子设计技术中发展最为迅速的是EDA电子设计自动化技术,下面主要围绕电子设计自动化设计进行简要概述。电子设计自动化技术为电子系统设计带来了革命性的变化,在各个领域都有广泛的应用,电子设计自动化技术经历了三个发展阶段,从计算机辅助设计到计算机辅助工程设计再发展到电子设计自动化技术,经过不断的发展变革,已经逐渐完善,在电子系统中的多个领域,尤其是微波领域以及模拟领域等发挥着无可替代的作用[1]。电子设计自动化技术的功能主要为以下几点,第一,进行电子系统设计仿真测试,第二,进行电子系统的布局布线,第三,完成电路的功能设计与逻辑分析,第四,实现印刷电路板的自动化设计。电子设计自动化技术的工作平台只需要计算机硬件以及系统软件,在具备电脑以及电子设计自动化软件的情况下,就可以进行工作,方便、快捷,投入小,回报高,具有重要的应用价值,在电路性能分析与设计方面具有重要作用。由于电子设计自动化技术的发展带动了电子产品以及通讯事业的发展,对社会的发展起到了较大的促进作用。 2.现代电子设计的发展历程与趋势 电子设计的发展经过了多次重大变革与进步,其发展历程如下,电子设计技术的原型是应用分离元件,经过不断研究,转变为SSI,SSI是电子芯片所构成的电子系统,不过当前,此电子芯片构成的电子系统已经不再使用,成为历史,在此之后,研发了微控制器MCU,微控制器MCU在电子系统设计过程中发挥了重要作用,克服了数字电路系统中存在的许多难题,实现了复杂的逻辑功能,使电子系统的智能化水平发生了质的飞跃,因此,微控制器MCU是电子系统设计的里程碑,在现代电子设计技术发展历程上具有重要价值[2]。现代电子设计技术的发展趋势还是较为乐观,随着信息技术的革新发展,为电子设计技术创造了发展的条件,提供了辅助,使电子信息技术的发展进步具有强大的动力,不仅如此,随着人们对电子产品需求的增大,电子产品市场前景越来越好,现代电子设计技术具有广阔的发展空间,科研人员的研发动力较强,相关企业部门也投入了大量的资金与技术,促进了现代电子设计技术的发展。 3.现代电子设计技术在电子系统设计中的应用 3.1系统功能仿真 系统功能仿真是验证系统设计逻辑功能的有效途径,设计人员可以通过运用电子设计技术工具与测试平台的方法进行验证,通过波形输出、文件记录输出等方式进行对比研究,将输入信号与输出矢量进行比较,验证真伪,实现系统设计模块逻辑功能的验证[3]。系统功能仿真的实施步骤如下,首先,在本系统输入EN、CP、CLR等信号,在信号输入之后,等待一段时间,得到功能仿真系统输出的波形,其次,对波形进行验证,将输出波形与输入信号测试矢量进行比较,最后,对二者结果进行对比分析,验证系统逻辑功能是否正确。 3.2报警电路工作原理 报警电路是电子系统中常用的系统,常与检测数据处理系统同步,在电子系统中具有重要作用,电子设计信息技术能够提高报警电路性能,增强报警线路的有效性与灵敏性,改变传统报警线路的实现方法,发挥着重要作用。传统报警电路多是由数字系统设计方法设计而成,不仅规模小、灵活性差,逻辑能力差,调试过程还较为繁杂,无法使报警电路有效工作,而运用电子设计技术研发的新型报警电路,则能够解决上述问题,提高报警电路的性能,具有重要的作用。报警电路的工作原理如下,首先,将首级电路信号输入到扫描电路中,并为扫描电路制定标准,标准规则如下,在10次连续超过标准值的情况下瞬间报警,在其他情况下,安装定时器,累计到一定次数后,发生警报。其次,严密观察规定时间内的信号变化,30分钟、8小时是较为特殊的观察点,需要做好观察研究工作,最后,安装定时控制器,以8小时为间隔,每8小时,发出一次自检信号,此自检信号的作用是对计数器进行复位。 3.3逻辑优化综合 逻辑优化综合是电子设计技术在电子系统中应用的主要方式之一,通过逻辑功能的综合优化,能够提升电子系统的应用性与实用性,使电子系统的智能化得到进一步发展,增强电子系统的各种性能,促进电子系统的进一步发展。逻辑综合是指将较高抽象层次的描述转化为较低抽象层次描述的方式,当前,电子设计技术能够利用综合器对源代码进行优化综合处理,达到理想的处理效果,还能够将逻辑电路图转化为门级电路,生成网络表文件,提升电路的性能,增强逻辑的综合性,有效进行逻辑优化,发挥重要作用。 4.总结 综上所述,电子设计技术在电子系统设计中具有较好的应用效果,不仅能够实现逻辑的优化综合,提高电子系统的逻辑性与应用性,还能够设置报警电路,实现系统功能的优化,保证电子系统的安全性与实用性,因此,研究现代电子设计技术在电子系统设计中的应用.具有重要价值。 作者:李永鸿 单位:广东省电信工程有限公司 电子设计技术论文:浅析电子设计中EDA技术的应用 【摘要】伴随着信息化社会的高速发展,EDA技术逐步发展起来,并越来越广泛地被应用到电子设计的各个领域中去,与传统的电子方法相比较,电子设计自动化具有更加强大优势与特点。 【关键词】电子设计;EDA技术;技术应用 引言 电子技术在信息化时代得到了高速发展,各类电子产品成为了人们生活中不可或缺的一部分,随着电子产品附带的功能逐渐增多以及性能方面的拓展,人们对电子技术提出了更高的要求。集成电路制造技术和电子设计是推动电子产品发展的主要动力,其中电子设计更是以前沿尖端的EDA技术为优秀,在电子技术不断取得突破的今天,CPLD、FPGA可编程逻辑器件也越来越多的应用于电子设计,为电子设计带来了广阔发展空间和适应各项需求的灵活性。 1.EDA技术的特点与应用 (1)FPGA/CPLD的编程方式较易实现无线编程、红外编程、超声编程,或通过电话线远程在线编程,并且具有良好的加密功能。 (2)不存在MCU所特有的复位不可靠和PC跑飞等固有缺陷,还可将整个系统下载于同一芯片中,缩小了体积,易于管理与屏蔽,从而具有高可靠性。 (3)对于复杂多变的通信协议来说,利用VHDL进行FPGA编程高效、灵活,并且能够快速适应标准的升级,实际上FPGA的大容量、高速、高性能的发展趋势正是为了迎合通信领域应用的需要。 (4)器件的功能块可以同时工作,能够实现指令级、比特级、流水线级甚至是任务级的并行执行,加快了运算速度,由FPGA实现的运算系统可以达到现有通用处理器的数百甚至上千倍。将EDA技术应用于电子系统设计,能减小设备体积,降低功耗,提高电路的可靠性,减少上市时间,将设计风险降至最小,是数字系统设计的发展方向。在数字信号处理领域,传统的设计方法有2种: a.采用DSP处理器,如TMS320系列微处理器;b.采用固定功能的DSP器件或ASIC器件。随着DSP系统复杂程度和功能要求的提高,这些DSP解决方案暴露出缺陷:DSP处理器方案成本低,但软件处理数据不可能有很强的实时性能,限制了在高速和实时系统中的应用;固定功能的DSP器件或ASIC器件可以提供很好的实时性能,但灵活性太差。相对DSP处理器,FPGA可以由设计者根据算法的内在并行结构设计合适的处理阵列,避免前者串行执行指令的低效;相对ASIC,FPGA可避免初期巨大的开发投资,并且拥有如微处理器的通用性和灵活性。加之FPGA内部大都提供了RAM、双口RAM和FIFO-RAM等存储体结构,所以FPGA可以完全取代通用DSP芯片或作为通用DSP芯片的协处理器进行工作。如果将通用DSP和FPGA融合在一起,把需要多个时钟周期的运算交给FPGA完成,DSP芯片主要完成单时钟的运算并控制FPGA的“可再配置计算”功能,可更好地把二者的优势发挥出来。 2.电子设计中EDA技术应用需注意的问题 在电子设计中应用EDA技术需要注意以下几点: ①在电子电路设计的时候,延时时间具有不确定性的特征,以及自动编译的部分电路可能会成为赘余,所以电子设计中采用EDA时,反向器的个数不易为偶数并联连接;②输入引脚要保持接地,不能处于悬空的状态,驱动的时候要保证是有源信号;③各个器件的电源要保持接地状态,需要的时候要对各个连接进行滤波和解耦处理;④设计的过程中,逻辑单元和引脚都要留出多余的部分,便于后期的扩展设计或者是设计修改;⑤需要采取一定的冷却处理,避免各个器件使用的时候过热。 3.EDA技术设计流程解析 一项工程的设计首先需利用EDA工具的文本编辑器或图形编辑器将它用文本方式(VHDL程序方式)或图形方式(流程图方式和状态图方式)表示出来。这两种表达方式必须首先通过EDA工具进行排错编译,变成VHDL文件格式,为进一步的逻辑综合作准备。在逻辑综合以前可以先对VHDL所描述的内容进行行为仿真,即将VHDL设计源程序直接送到VHDL仿真器中仿真。 3.2 目标器件 逻辑透配就是将由综合器产生的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作,其中包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化、布线与操作等,配置于指定的目标器件中,产生最终的下载文件。随后,可进行时序仿真。时序仿真是将布线器/适配器所产生的VHDL网表文件送到VHDL仿真器中所进行的仿真。该仿真已将器件特性考虑进去了,因此可以得到精确的时序仿真结果。如果编译、综合、布线/适配和行为仿真、功能仿真、时序仿真等过程都没有发现问题,即满足原设计的要求,就可以将由CPLD/FPGA布线/适配器产生的配置/下载文件通过编程器或下载电缆载入目标芯片CPLD或FPGA中。 3.3 硬件仿真与测试 在电子设计当中,经常会通过FPGA来完成对电子系统设计的功能检测,检测完成之后通过VHDL进行设计,最后呈现结果。这是硬件的仿真过程。而硬件的测试过程是指针对于CPLD以及FPGA直接应用到设计的过程当中,将文件下载之后,对电子设计过程进行功能检测。在对EDA技术进行的功能及时序仿真阶段,如果在仿真过程中没有发现任何问题,就可以将生成的文件下载到目标芯片当中。在这个过程中,应当注意以下几个重要事项: ①不可以采取反相器串联法来构成“延时电路”。 ②在输入引脚时不可以悬空,必须通过有源信号进行驱动,将不使用的引脚进行接地。 ③器件电源和接地的地线引脚应当要可靠连接。 ④为了方便EDA技术应用的扩展和设计,在对要使用的器件进行选择时,要使得逻辑单元以及引脚要有一定的数量余量。 ⑤要注意把握好环境的变化,防止对器件造成过热引起故障。 4.8255A芯片设计中EDA技术的应用分析 4.1 8255A端口及构造体说明 该设计模块中PPI端口一共定义了40个引脚,定义与8255A是相同的。端口的构造体许多都是输入输出的双向引脚,其端口是相互对应的。在芯片端口的构造体内部,都是通过bus-in和bus-out总线来实现。 4.2 构造体进程说明 PPI的构造体包括5个进程,主要是读进程、写进程以及形成pa、pb、pc三态输出进程。其中pa、pb和pc进程比较简单,不需要做详细说明,在这里主要分析读、写两个进程。 (1)读进程工作就是指在片选信号和读信号都有效时,从各个端口对外部设备提供的信息数据进行读入。此外读进程对数据线总线的信息数据进行描述并且通过三态缓冲器进行实现。 (2)写进程工作就是在片选信号和写信号有效时,将总线上的数据信息写入到bus-out总线上,与此同时,将总线上的最高数据位进行寄存器保存,便于以后对使用方式的判别。因为在写进程中,VHDL语言编程方法与读进程中的十分相似,再加上源程序比较长,所以本文没有给出详细的源程序。 5.结语 可以说EDA技术的应用为电子设计行业带来了一次技术上的革新,这就要求电子设计工程师要熟练掌握好EDA技术,在提高效率的同时,开发出更多具有高性能的电子产品。使得EDA技术更好地适应社会发展,增强自身竞争实力,并推动电子系统不断向集成化、大规模化的方向快速发展。 电子设计技术论文:EDA技术在现代电子设计中的应用研究 摘 要:EDA技术在现代电子设计中的应用作用凸显,与EDA技术特征优势有着密切的联系。EDA技术大多是通过由上而下开展设计的,如此便能够有效消除以往设计中存在的不足,并显著提升设计效率。文章通过介绍EDA技术,分析EDA技术在现代电子设计中的应用作用及意义,对EDA技术的要点内容、EDA技术电子设计流程及EDA技术的应用展开探讨,旨在为如何促进电子技术设计有序发展研究适用提供一些思路。 关键词:EDA技术;现代电子设计;应用 引言 EDA技术是上世纪90年代飞速发展起来的一项新型技术,是现代电子设计新的发展潮流,其是基于计算机工作平台,综合了计算机技术、电子技术、智能化技能等一系列技术达成电子产品的自动化设计。同时,EDA技术是当今信息化时展的必然趋势,其应用日趋广泛,涉及信息、通讯、半导体、电子零组件等多个行业,是现代电子设计的优秀,在现代电子设计中发挥着至关重要的作用[1]。由此可见,对EDA技术在现代电子设计中的应用开展研究,有着十分重要的现实意义。 1 EDA技术概述 1.1 EDA技术 EDA(Electronics Design Automation),即电子设计自动化,EDA技术是现代电子技术的主要发展趋势,在电子技术、仿真模拟工作中扮演着十分重要的角色。在电子设计技术中,将可编程逻辑器件应用于系统中可很大程度提高电子设计工作灵活性,可编程逻辑期间在软件编程过程中重构器件的结构、运行方式,进一步使设计硬件灵活性得到显著改善。可编程逻辑器件应用结构原理、运行方式等的不断发展,使以往的数字系统设计理念、方法、过程等均实现了转变,一定水平上促进了现代电子技术的革新。在可编程逻辑器件相关技术越来越成熟及计算机技术飞速发展背景下,EDA技术逐渐在电子设计领域中得到广泛推广。EDA技术基于计算机上的EDA工具软件平台实现设计文件过程中依托硬件描述语言开展系统逻辑描述。EDA技术帮助设计人员通过硬件描述语言、电子设计自动化等实现对系统硬件功能的设计工作,其可自动实现逻辑分割、逻辑编译、布局布线等功能,进一步促进电子线路系统功能的全面达成[2]。 1.2 EDA技术发展 伴随计算机技术、电子系统设计技术以及集成电路技术的不断进步,为EDA技术发展创造了良好契机,EDA技术的发展、推广,不仅显著缩短了产品的开发周期,还极大水平改善了产品的性能及价格比。EDA技术发展,具体可划分成四个阶段: (1)上世纪70年代――计算机辅助设计阶段,这一发展阶段主要体现于CAD技术方面,计算机辅助设计得到了一定的推广。人们逐步以计算机作为辅助开展IC版图编辑、PCB布局布线等工作,取代了过去的手工作业方式。于此阶段手工绘图方式得到了一定优化,进而在计算机辅助设计发展作用上得到了有效凸显。 (2)80年代――计算机辅助工程阶段,该阶段是在上一阶段基础上引入一系列新型应用功能,在具备图形绘制功能的同时,还增添了电路功能设计及结构设计,并且通过电气连接网络表实现了两者的有效结合。计算机辅助工程主要功能包括:原理图输入、逻辑仿真、自动布局布线以及电路分析等。在这一系列功能应用上,通过将原理图、逻辑图等用以重要应用内容,实现了设计功能的进一步丰富。 (3)90年代――电子系统设计自动化阶段,该阶段电子设计自动化目标得以实现,可经由高级描述语言及系统识别仿真等优势开展应用,极大水平改善了设计的效率。 (4)现代EAD技术即为将计算机作为工具,基于EDA软件平台,结合硬件描述语言实现的设计文件,可自动实现用软件方式描述的电子系统到硬件系统的逻辑仿真、布局布线、逻辑综合等,进而实现对相关目标芯片逻辑映射、适配编译等操作[3]。 2 EDA技术在现代电子设计中的应用作用及意义 2.1 EDA技术在现代电子设计中的应用作用 凭借EDA技术广泛的应用范围,将其应用于现代电子设计中,可起到一系列的作用。对于现代电子设计而言,相对流行的编程方式即为无线编程、在线编程,而EDA技术不仅能够充分适应电子设计的发展,还可促进达成无障碍编程,在编程过程中的保密性还能够得到有效保障。EDA技术还有着十分显著的可靠性,可有效解决电子设计中复位障碍、跑飞等问题。还可于集成、压缩功能应用情况下,完成对电子产品系统向某一芯片中的有效集成,如此可为设计管理实践带来极为便利,促进对电子设计风险控制工作的开展,还可使电子设计可靠性得到有效保障。除此之外,EDA技术在现代电子设计中的应用,还可收获极高的效率,可达成多任务同时运行的目的。在EDA技术应用实践中,可于多模块功能应用情况下,有效加快电子设计速度及改善子设计效率水平,推动电子设计工作进一步朝信息市场化方向发展。另外,EDA技术还具备一定的适应性,通过对其高速、高效及大容量等特点的有效成效,积极促进电子设计的创新升级。EDA技术的一系列特征优势的凸显可积极促进现代电子设计的有序发展。 2.2 EDA技术在现代电子设计中的应用意义 电子技术是一项有着极强专业性的技术,现阶段用于电子技术设计中的软件多种多样,经由选取适用的应用软件,便可有效改善电子技术设计效率。EDA技术在现代电子设计中的应用有着十分重要的意义,EDA技术是将计算机用以主要平台,然后将一系列相关技术开展综合应用。对于现代电子设计而言,EDA技术是发展的新潮流,具备各式各样优势作用发挥,将其应用于现代电子设计中可收获诸多便利。伴随EDA技术的逐步发展进步,无不为现代电子设计带来新的转变,可有效改善全面电子技术设计效率水平,因此将EDA技术应用于电子技术设计中十分重要。 3 EDA技术的要点内容 ESDA可算得上是现代电子设计的最新发展方向,可将其理解为:设计人员依据自顶向下设计方法,对全面电子系统开展方案规划及功能划分,系统的关键电路通过一片或者几片特定集成电路(ASIC)达成,然后依托硬件描述语言开展系统行为级设计,最后经由适配器、综合其得到最终目标器件。该种设计方法可称之为高层次电子设计方法。 3.1 自顶向下设计方法 对于自顶向下设计方法而言,第一步要从系统设计展开,于顶层开展功能方框图划分及结构制定。于方框图一级开展仿真、纠错,同时选取硬件描述语言对高层次系统行为开展描述,于系统一级开展验证。紧接着选取综合优化工具得出对应门电路网表,网表相关的物理实现级既可以是印刷电路板,又可以是专用集成电路。设计的主要仿真、调试过程是于高层次上实现的,如此不仅可为尽早觉察结构设计中的错误提供便利,提高设计工作效率,还可减轻逻辑功能仿真的工作量,提升系统设计一次成功率[4]。 3.2 硬件描述语言 硬件描述语言指的是一类开展电子系统硬件设计的计算机语言,其借助软件编程来对电子系统中各项内容开展有效描述,诸如电子系统的连接形式、电路结合以及逻辑功能等。近年来,在大型电子系统设计中硬件描述语言得到广泛应用。上世纪80年代美国国防部研发出高速集成电路硬件描述语言,以作用于对EDA产品不兼容问题进行解决,此外还可作用于开展多层次设计。IEEE利用高速集成电路硬件描述语言对过去硬件描述语言一系列功能予以了覆盖。IEEE作为一类全方位的硬件描述语言,其涵盖了多个设计层次,诸如逻辑门级、系统行为级以及寄存器传输等,并且还支持多种不同形式对全面项目开展混合描述。高速集成电路硬件描述语言一方面具备极佳的移植性,一方面其的设计还为工艺间转换提供了极大便利,同时高速集成电路硬件描述语言使得设计人员主要工作转变为开展实现与调试系统功能。 3.3 ASIC设计 面对电子系统集成电路中存在的各式各样问题,包括可靠性不足、功耗大以及体积大等,可于集成电路设计过程中引入ASIC芯片开展解决。伴随现代电子产品市场需求的逐步严苛,ASIC芯片可划分成全定制ASIC、半定制ASIC以及可编程ASIC。在对全定制ASIC芯片进行设计过程中,设计人员要对芯片上全面晶体管几何图形、工艺规则予以界定,然后把设计成果转交给IC生产商掩膜制造,如此可最大限度的确保ASIC芯片获取最理想的性能,进一步实现高效、高利用率以及低能耗的目的。 4 EDA技术电子设计流程 EDA技术是一项系统级的设计技术,是一类层次比较高的电子设计手段,该项应用技术基于概念驱动,确保电子设计工作人员在设计过程中无需对门级原理图开展利用,工作人员在确立设计目标后便可应用EDA技术对电路予以描述,如此一方面可有效缩减电路西决的制约,一方面可有效强化设计人员设计创造水平[5]。EDA系统支持设计人员把概念构思、高层次描述输入进计算机后,基于系统规则实现对电子产品的设计。就EDA技术电子设计流程而言,主要可划分为系y划分、图形或者VHDL输入、代码级功能仿真、适配前时序仿真及ASIC实现等,具体而言:(1)电子设计通过文本或图形编辑器对设计描述予以呈现,即为实现设计表述;(2)电子设计通过编译器对设计开展错排编译,也就是输入硬件描述语言程序;(3)设计人员对硬件、软件开展沟通,为达成功能仿真提供便利,也就是综合;(4)在仿真设计检测满意后,借助FPGA开展逻辑映射操作,即为编程下载,由此系统级设计便宣告结束。EDA技术电子设计流程,如图1所示。 5 EDA技术的应用 近年来,EDA技术得到飞速发展,在诸多领域的电子系统设计工作得到广泛推广,包括通讯、教学、医学、航天、国家计算机应用、工业生产等等,并发挥着十分重要的作用。 5.1 EDA技术在通讯中的应用 EDA技术在科研研究中的应用,主要借助电路仿真工具开展电路设计、仿真;借助虚拟设备开展产品调节试用;在仪器设备中应用FPGA器件开发。对于CDMA无线通信系统而言,全面无线基站、移动手机均于同一频谱下运行,为了对各种呼叫进行区分,各部手机均有着一个特有的码序列,CDMA基站唯有对多种观点码序列进行有效判定,方可对不同传呼进程开展分辨,而此处的判定是经由匹配滤波器输出呈现于输入数据流中探测到的特定码序列。FPGA可提供适用的滤波器设计,同时还具备DSP高级数据处理功能,所以FPGA在现代通讯领域中得到广泛推广。 5.2 EDA技术在生物医学工程中的应用 EDA技术是电子设计的重要工具,不管是芯片设计,还是系统设计,倘若未有得到EDA工具的支持,均将无法实现。近年来,生物医学工程领域对EDA技术进行了引入,该项技术一方面可促进对人体血压、心率等生理信号展开更为准确的检测,一方面可经由相关设计达成对生理信号的滤波、医学图像检测等处理,使得生理信号更具临床使用价值。所以,EDA技术在生物医学工程领域有着十分可观的发展前景。 5.3 EDA技术在产品设计、生产中的应用 无论是数字信号处理器、性能极佳的微处理器,还是电子电路、冰箱、电视机等,EDA技术不仅应用于前期计算机模拟仿真、产品调试,还应用于电子设备的研发、制造,电路板焊接等一系列环节,并在其中发挥着至关重要的作用。某种意义上而言,EDA技术已然转变成电子工业领域中必不可少的一部分。 6 结束语 总而言之,EDA技术是当今信息化时展的必然趋势,其应用日趋广泛,涉及信息、通讯、半导体、电子零组件等多个行业,是现代电子设计的优秀,在现代电子设计中发挥着至关重要的作用。伴随EDA技术的日趋成熟,其将进一步推进电子产业及电子设计领域的技术变革,将进一步提升电子设计水平。鉴于此,相关人员务必要清楚认识EDA技术在现代电子设计中的应用作用及意义,强化EDA技术在现代电子设计中的科学合理应用,不断钻研研究、总结经验,积极促进电子技术设计有序发展。 电子设计技术论文:浅析电子设计中EDA技术的应用 摘 要:EDA技术是电子设计中的重要发展趋势,在现代社会科学技术飞速发展的大环境下,EDA技术为电子设计领域内带来了新的理念,并有效的提高了电子设计工作的效率和质量。本文基于EDA技术在电子设计中的实际应用情况进行简要分析,仅供相关人员参考。 关键词:EDA技术;电子设计;应用 随着现代社会数字技术和信息技术的不断发展进度,我国数字化电子信息产品也得到一定发展,电子技术自动化逐渐成为电子设计的重要基础,在推进电子设计系统稳定持续发展方面也发挥着重要的作用。因此积极探讨EDA技术在电子设计领域内的实际应用情况,对于提高电子设计水平以及促进电子系统规模化发展方面,都具有重要的意义。 1 EDA技术概述 1.1 简介 电子设计自动化技术简称EDA技术,是电子技术及仿真模拟工作的基础技术,通过可编程逻辑器件在数字系统中的有效应用,切实提高了电子设计的灵活性和可控性,并且通过可编程逻辑器件的结构及工作方式的重构,有效的提高了电子设计硬件的效率。尤其是PLD应用的进度,促使其下载方式以及集成规模等都发生了一定程度的变化,有效的推动了现代电子技术的发展,EDA技术基于EDA工具软件平台,通过对硬件描述语言进行有效应用,以实现系统逻辑描述,从而完成设计文件。EDA技术也具有自动完成逻辑翻译、逻辑分割等功能,为保障电子线路系统功能的实现提供可靠的基础。 1.2 现状 就EDA技术的发展情况来看,半导体工艺技术的进步,推进了EDA技术的发展,当前IC设计产业在高度发展的同时也面临着产品上市周期缩短、成本降低等挑战,这就需要相关设计人员积极选用高效的EDA技术,全面衡量设计过程中硬件的物理特性对设计时序及功能的潜在影响,并积极选用合适的设计术语以及抽象形式等数据来进行描述设计,以保证电子设计的合理性和可靠性。EDA技术在电子设计中对测试深验证亚微米技术的物理效应能力以及抽象设计能力都有着严格的要求。 EDA技术的发展,与计算机技术、电子系统设计等都存在着密切的联系,总的来看,EDA技术的发展主要分为三个阶段,一是计算机辅助阶段,主要是在计算机的辅助下对电路原理图进行编辑和处理,转变传统的绘图工作方式,以规范的PCB布线布局方式来提高电子设计效果。二是计算机辅助工程设计阶段,通过逻辑模拟、故障仿真以及定时分析功能,对产品的相关性能及功能进行提前预知,从而促进电路设计中各项问题的有效解决。三是电子设计自动化阶段,通过对高级描述语言及综合技术的有效应用,完成设计前期的高层次设计,促进电力设计质量和效果的提升。 2 EDA技术要点 2.1 硬件描述语言 硬件描述语言主要是通过软件百年城来对电子系统中的电路结合以及逻辑功能等进行具体描述,为保证EDA技术在电子设计中的实际应用效果,应当对硬件描述语言进行合理运用,确保其最大程度上满足的大规模的电子系统。IE EE是一种全方位的硬件描述语言,以VHDL为硬件描述语言的各种功能,包含多个设计层次,促进系统行为级、逻辑焖鸡等设计的实现,在实际应用中可以通过数据流、结构及行为等三种方式实现对整个项目的混合描述。VHDL硬件描述语言在实际应用中具有良好的移植性,便于工艺之间相互转换,促进系统功能得以实现。 2.2 ASIC技术 就EDA技术得总体情况来看,将ASIC芯片合理应用到集成电路设计中,能够有效的解决电子系统集成电路中存在的可靠性差、体积大等主要问题,促进电子设计的总体效果的提升。在现代社会科学技术不断发展的大环境下,电子产品市场的门槛不断提高,ASIC芯片也日趋复杂,主要分为全定制或半定制ASIC及可编程。为保证EDA技术在电子设计中的实际应用效果,应当尽可能保持所涉及的ASIC芯片获得最优性能,以最大程度上降低技术耗能、促进EDA技术的利用率得以有效提升。 3 EDA技术电子设计流程及应用 3.1 EDA技术电子设计流程 EDA技术是系统级的设计方法,是一种层次相对较高的电子设计方式,EDA技术以概念为驱动从而使电子设计工作者在设计时无需利用门级原理图,电子设计工作者在确定设计目标之后就可以用EDA技术来表述电路,这样不仅可以减少电路细节的约束及限制,同时也可以使设计者的设计更具创造性。EDA系统在电子设计人员将概念构思及高层次的描述输入计算机之后在系统规则下完成对电子产品的设计。 EDA技术的电子设计工作流程大致包括系统划分、代码级功能仿真、VHDL代码或图形的输入、送配前时序仿真及ASIC实现部分。首先,电子设计借助文本或者图形编辑器呈现出设计描述,也就是实现设计表述。其次,电子设计借助编译器对设计进行错排编译,即输入HDL程序。然后,设计人员需要沟通软件和硬件设计,以便实施功能仿真,即综合。最后,在确认仿真设计无误时,通过FPGA或CPLD完成逻辑映射操作,即编程下载,系统级设计完成。 3.2 EDA技术的应用 EDA技术在电子工程设计中扮演着非常重要的角色,首先,电子自动化技术可以验证电路设计方案的正确性,在进行电子设计时,待设计方案确定之后,会利用结构模拟或者系统仿真等方式来验证设计方案的正确性,在验证过程中系统中的各个环节的传递函数确定之后设计方案便可以实现。这种系统仿真技术推广到非电子专业的系统设计也会得到充分的发展。EDA技术在系统进行仿真之后的电路结构进行模拟分析,从而使得电路设计方案的可行性及正确性得到充分的保障。其次,电子自动化字数也可以对电路特性进行优化设计。电路的稳定性能受到元器件容差及工作环境温度等的影响。在传统设计过程中难以对电路的整体进行优化设计,也无法全面的分析电路稳定性的影响因素。EDA技术中的温度分析及统计分析等功能的应用则可以全面的分析电路特性影响因素,从而对电路特性进行整体的优化设计。最后,电子自动化技术也可以实现电路特性的全功能模拟测试。 3.3 以EDA技术为基础电子设计的注意事项 在利用EDA技术进行电子设计时,首先应充分的考虑电子电路延时的不确定性,以及在系统进行自动编译时会被冗余的电路简化,因此,在应用EDA技术时,应注意采用的反向器个数避为偶数,同时以并联的方式将反向器连接成延时电路。其次,在设计过程中输入的弓}脚不能处于置空状态,要保证有信号源来驱动引脚,及保持部分不用的弓}脚保持接地,同时,器件的电源应始终与地线引脚保持相连,彼此之问可以进行滤波及去祸。最后,在设计中药避免器件过于发热。 结束语 当前社会发展形势下,EDA技术逐渐成为电子设计过程中的优秀技术,并发展为电子产品研制的源动力,通过EDA技术的有效应用,一定程度上提高了电子设计的整体水平,推进电子系统向集成化与规模化方向发展,为高性能电子产品的开发奠定了坚实的基础。 电子设计技术论文:电子设计竞赛与“电力电子技术”课程教学改革 摘 要: 本文结合全国大学生电子设计竞赛,提出培养学生创新、团队精神、工程实践能力的教学改革探索,介绍在“电力电子技术”课程教学中进行教学改革的主要方法和手段及要实现的教学改革目标。 关键词: 电子设计竞赛 电力电子技术 教学改革 教育部、信息产业部等联合组织的全国大学生电子设计竞赛自1994年以来已经成功举办了11届,从历届竞赛题目来看,主要有以下几种方向题目:电源设计、信号源、处理类和控制类等。其中和“电力电子技术”课程最密切的是电源设计类题目,几乎每一届都会出现电源设计方向的题目,因此全国大学生电子设计竞赛题目应结合“电力电子技术”课程教学目标,不但可以丰富教学内容,明确教学任务,而且可以提高学生实践能力。 电气工程及其自动化专业为广东石油化工学院(以下简称我校)卓越工程试点专业,可以为教学研究提供优秀的平台。通过全国大学生电子设计竞赛把对人才素质的检验反馈到教学改革中,调整和改革电气类专业人才培养机制,体现大学生创新精神和实践能力。结合我校“卓越工程师”培养目标,探索建立具有地方性普通高校特色的电气类专业人才培养机制。针对不同层次学生教学目标和教学要求,设计更好的教学方法,注重理论知识与实践教学相结合,让学生在做中学,以电子设计竞赛题目和任务导学和驱动教学。 1.教学改革目标 电力电子技术课程的任务是使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法;掌握各种电力电子电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验技能;熟悉各种电力电子装置的应用范围及技术经济指标,提高学生专业素质。专业素质主要体现为运用所学专业知识、理论和技能进行专业实践,解决社会实践问题(如技术创新、技术改造、产品开发、设备维护、生产管理等)的能力。构建符合应用型人才成长的课程体系,厚基础、重实践、结合单片机应用系统设计方面形成突破,使学生有丰富的系统设计经验。注重培养学生专业意识,激发专业兴趣。结合单片机C语言等课程,课内教学以理论为主,课外教学以实践为主,使学生得以全面发展。确定课程教学目标,结合全国大学生电子设计竞赛历届题目,分阶段构建课程知识培养架构;以学生为主体,以能力培养为优秀,引入多种教学方法和教学手段,改变课程考核方式,全面对课程教学进行改革,争取在全国大学生电子设计竞赛中取得更好的成绩。 2.教学方法改革 为了完成以上教学任务,对课程教学方法进行改革,在不同阶段的教学过程中采用不同的教学方法,激发学生学习热情,培养学生相应能力,同时鼓励学生参加各种电子设计竞赛。 2.1学科基本内容教学改革 首先利用多媒体教学环境进行课堂教学,充分利用多媒体教学,进行电子课件、电路仿真、教学素材资源库及视频展示等,将抽象问题形象化,这样教学更生动具体,提高学生的学习兴趣,更好地掌握教学内容,同时提高教学效率和教学质量,获得较好的教学改革效果。 其次,根据教学内容安排一定课堂时间给学生自学和实践,有利于巩固和深化教学内容,提高学生实践能力。自学指导法的关键在于学生课外自学过程中,教师必须布置学习要点让学生自学,要求学生组成兴趣小组,利用网络或图书馆查阅资料,结合课堂所学知识开展专题自主学习,然后由小组负责人在课堂上进行汇报,不同小组学生先互评,然后老师进行适当点评。引入自学指导法有助于提高学生学习主动性,给学生课外自学提供适当引导,提高学习效率,对提高学生自学能力和分析问题、解决问题的能力等有很大帮助,使学生感受到团队的重要性和自主学习的乐趣。 2.2实验教学改革 在理论教学和实践教学过程中引入电子设计竞赛题目与设计要求,采用任务驱动教学,使理论和实践结合起来。一个电力电子项目应用项目需要很多外围电路,如PWM电路、测量放大、输出控制等,涉及电路分析、模拟电路、数字电路、C语言、单片机、等方面知识,以电力电子技术课程开发带动其他课程学习,起到以点带面的作用。教师给出设计方案,让学生分析方案,或设计满足性能指标的电力电子系统,最后指导老师对每个小组设计的方案进行讲评,分析设计方案的优缺点,并提出改进意见。使学生理论联系实际,加深对电力电子技术课程课堂教学内容的理解,培养学生灵活运用所学知识的能力。在实验室完成课程教学过程,边讲边练,讲练结合,分组实践,共同讨论。教学过程中,坚持学生电子设计竞赛相关设计能力培养原则,打破班级整体概念,以电气工程及自动化专业实验室的目前的教学条件,一般将学生分为4~6人的学习小组,以单片机开发板、驱动电路、电力电子变流电路等硬件,配合从低到高的不同性能要求的电子设计竞赛题目,从独立分项的拓扑电路技术实践向综合性工程实践逐步完成教学任务。 2.3电子设计竞赛培训与选拔 以全国大学生电子设计竞赛为目标,鼓励学生参加各种电子设计竞赛,选拔优秀学生进行专门培训,提出相应的学习目标和要求,促进优秀创新人才成长。目标是拔高创新人才培养带动整体水平提高。教学过程中引入“因材施教”教学策略,针对不同层次、不同兴趣的学生提出不同要求,以满足不同需求,在满足基本教学要求的前提下,提出和达到更高的教学目的。一方面,对于经典理论和基本知识点,必须让学生掌握。另一方面,让学生不断吸收新知识。电力电子技术发展速度相对较快,为了使培养的学生适应市场需求,教学过程中必须时刻把握和跟踪新技术和方向。 3.教学手段改革 理论必须联系实际,电力电子技术有很强的实践性,实验是培养动手能力、严谨科学态度和科学研究方法的重要手段,是必不可少的一个教学环节。电力电子技术实验环节学时一般为8学时,课内安排3个基础性实验和1个综合实验设计,课外安排1个创新性选修课题设计。为了弥补实验课时较少及实验室在硬件建设上的不足,充分利用现有电路仿真软件建立虚拟实验室,软硬结合,提高实验教学质量。此外,还可以利用Flash等多媒体软件、制作波形分析等动画教学课件,通过这种互动式直观教学,解决电力电子电路中电压、电流波形分析难的问题,形象生动地完成课程教学内容,加深对教学重点和难点的理解,增强教学效果。 4.结语 结合全国大学生电子设计竞赛教学改革,学生对本课程学习基础扎实,思维和视野扩大,除掌握课程知识本身外,还掌握获得知识的方法,自学能力得到增强,培养创新意识,以点带面,对其他课程和专业知识学习有显著的帮助和促进作用,使学生真正掌握由元件到系统、由强电到弱电、由硬件到软件等多方面系统化专业知识,实践能力得到训练和提高,争取在全国大学生电子设计竞赛中取得更好的成绩。 电子设计技术论文:电子设计自动化技术的发展与应用 摘 要:随着集成电路和微电子技术的发展,电子设计自动化技术(简称EDA)已经成为一门电子领域的重要学科。EDA技术的发展与应用成为21世纪电子设计的主流方向。本文主要介绍EDA技术的发展内容,展望EDA技术的应用蓝图。 关键词:电子设计;自动化发展;应用蓝图 一、电子设计自动化技术的概况 现代电子产品多体现开发周期短、更新换代快、功能多重、能耗偏低等特点,产品体积日趋小巧,相比较传统电子产品,其广泛运用现代科学技术,电子设计自动化程度提升,产品的竞争力迅速提高,能够更有效运用现代化科学技术,以适应时展变化。而这归因于电子设计自动化技术,集合众多学科的最新研究成果发展而来的一门新科学领域技术。 电子设计自动化技术内容主要为大规模可编程逻辑器件(简称PLD)、硬件描述语言(简称VHDL)、软件开发工具(主要为MAX+plusII、ispEXPERT和Foundation Series)和实验开发系统四个方面。大规模可编程逻辑器件是EDA技术的设计载体物质,帮助用户利用编程实现逻辑功能;硬件描述语言是电子系统设计实现功能的表达手段;软件开发工具则是系统化、自动化的设计工具,帮助EDA技术设计电子系统;实验开发系统则是有助于电子系统设计的系列下载工具和硬件验证工具。 电子设计自动化技术的发展也并非一日而成,由一学科而诞生,其发展经历三个阶段:计算机辅助技术(简称CAD),计算机辅助工程设计(简称CAE)和电子设计自动化(简称EDA)。 (一)CAD阶段(20世纪70年代) 早期电子系统硬件设计经由分立元件向集成电路模式发展,硬件设计随之进入早期发展阶段。硬件设计主要采用集成电路,并将其焊接在电路板上,做成早期的电子系统,而对系统的调整试验则是在PCB上进行。制作过程的复杂性要求,传统的利用手工图纸方式无法实现,因此过程高度复杂的产品设计工作由CAD工具,利二维图形编辑和分析完成。在20世纪70年代EDA技术发展阶段,电路板画图工具受到计算机工作平台的约束,其设计的性能较差,工作时间受制约有限。 (二)CAE阶段(20世纪80年代) 20世纪80年代推出了新的EDA工具,伴随着计算机和集成电路的推广发展而来的计算机辅助工程设计阶段到来――CAE阶段。其推出的EDA工具主要优秀为逻辑形式模拟、计划性分析、模拟故障分析和自动布局布线,解决之前无法完成的对工具功能检测的重点问题。设计师在产品制造之前可以提前知晓产品的功能,利用计算机生成有关产品制造的文件,帮助在设计古城有效对产品性能进行早期分析检测。 EDA工具优秀之一――自动布局功能与早期阶段产品设计工具解决人工重复绘图的缺陷相比较,80年代的CAE工具可以保证设计和制造出最优的电子产品,该工具不仅可以为产品开发提供便利,也能帮助设计人员提供最佳脑力创作。然而,电子系统复杂多样化,EDA工具无法全面满足设计要求,无法对产品设计元件进行优化处理。 (三)EDA阶段(20世纪90年代) 这一阶段EDA技术向电子产品自动化设计方向大幅度进步,归功于微电子技术的迅猛发展――芯片集成于工作效率的技术创新。集成电路高速率设计和电子系统的高水平发展趋势,极大促进了电子设计自动化技术取得进步发展。EDA工具实现设计、测试、生成文件等系统化的电子系统设计自动化,其不仅仅具备系统设计能力,并且包含各个工艺标准元件库,实现系统设计能力独立化,帮助设计工程师熟练设计电子系统[1]。 二、EDA技术应用蓝图 EDA技术应用前景广泛,可应用于高校实验教学活动、产品开发和科研、电器设备的更新换代与改造。随着软件开发功能的完善,电子系统可以集成在一个芯片上,产品设计硬件则可以利用软件方式完成,全面实现系统的编程和升级活动,因此,在科研活动和产品的开发过程中,EDA技术可被广泛运用。 各高校电子类专业较为火热的教学活动以及研究课题,都较多借用EDA技术设计各种复杂的数字系统,完成系统的开发与实验,同时也可以便捷地应用该技术进行硬件验证,简化数字电子设计实验的流程,而不同的学生可以根据自身的设计完成各项实验活动,便于高校教学活动的进行,也有利于提高学生的自我创造能力。这种技术大大简化了高校实验教学成本,因而也被推广应用。 采用EDA技术可以对机电设备中的电器控制系统进行重新设计或改造,设计时间较短,成本较低,同时可以提高机电设备的性能,增加产品的技术含量。电子产品更新换代速率愈来愈快,为满足市场消费需求,不一定要求所有的工程师创造出新的产品设计,在传统机电设备的基础上,对设备电子系统进行规划设计或改造,有利于产品额外价值的实现[2]。 三、总结 进入21世纪90年代,随着集成电路、微电子技术和芯片组合技术的发展完善,EDA技术在数字系统和微电子技术领域不断发展,现代电子系统设计成为电子领域发展的重要内容,同时EDA技术也需要在PLD和VHDL方面做出不断的更新完善,使之在计算机、工业、电器等领域广泛拓宽应用市场,利用电子设计的优势制造出领域更宽广的电子产品。在此可以展望EDA技术的兴起将超越电子设计领域向其他领域发展,设计不再单纯是电子类专业的设计,电子系也不再是工程师的代名词。 电子设计技术论文:试述电子设计中EDA技术的应用 【摘要】随着科技的发展,电子设计也得到迅速发展。在电子设计领域中,EDA技术得到了广泛的应用,基于此,本文就对电子设计中EDA技术的应用进行了深入地研究。 【关键词】电子设计;EDA技术;应用 前 言:EDA又称电子设计自动化,它是电子技术的发展潮流,是电子技术及仿真模拟工作的基础技术,因此,在电子设计中,EDA得到了广泛的应用。 1.EDA技术概述 在电子设计技术中以可编程逻辑器件在数字系统中的应用为电子设计工作带来了极大的灵活性,可编程逻辑器件在软件编程时重构器件的结构及工作方式,从而大大的提高了设计硬件的效率。PLD应用的结构原理、下载方式及集成规模等方面的具体的进步都在一定程度上推动了现代电子技术的革命的发展,它使得传统的数字系统设计方法、设计理念及设计过程等都发生了改变。随着PLD技术的不断完善及计算机技术的快速发展,EDA技术开始在电子设计领域中发光发热。EDA技术在计算机上的EDA工具软件平台完成设计文件时利用硬件描述语言来进行系统逻辑描述。EDA技术实现了设计者利用硬件描述语言及电子设计自动化软件等完成对系统硬件功能的设计工作,EDA技术可以自动的完成逻辑编译、逻辑分割及布局布线等功能从而使电子线路系统功能全部实现。 2.EDA技术的现状及发展 随着半导体工艺技术的不断发展,EDA技术也不断地推动着电子设计技术的发展。IC设计产业在不断高度发展的同时也面临着巨大的挑战,产品上市周期越来越短、成本越来越低等要求都迫使设计者在进行电子设计时选用更高效的EDA技术。设计者在设计的过程中必须全面的考虑问题,不仅要考虑硬件的物理特性对设计时序及功能可靠性等的影响,同时也要选用合适的设计术语及抽象形式等数据来描述设计。EDA技术不仅需要测试深验证亚微米技术的物理效应的能力同时也需要提供抽象设计的能力。EDA技术的发展离不开计算机、电子系统设计及集成电路等,EDA技术的发展大致上可以分为计算机辅助阶段、计算机辅助工程设计阶段及电子设计自动化阶段这三个阶段。电子辅助阶段主要是在计算机辅助的前提下进行的电路原理图编辑,用PCB进行布线布局,从而使得设计师从传统的绘图工作中解放出来。计算机辅助工程设计阶段主要是解决电路设计中的电路检测等问题,CAE以逻辑模拟、故障仿真及定时分析等为优秀,从而使得设计可以提前预知产品的相关性能及功能。电子设计自动化阶段主要是通过高级描述语言、综合技术及系统仿真等“自上而下”的完成设计前期的高层次设计。 3.EDA技术的要点分析 3.1硬件描述语言 硬件描述语言是一种进行电子系统硬件设计的计算机语言,它通过软件编程来具体的描述电子系统中的电路结合、连接形式及逻辑功能等,硬件描述语言适应于设计大规模的电子系统。高速集成电路(VHDL)硬件描述语言于1985年美国国防部推出的目的是为了克服EDA产品不兼容问题,同时也可以进行多层次设计。IEEE以VHDL为硬件描述语言柄滩以覆盖之前的硬件描述语言的各种功能。IEEE是一种全方位的硬件描述语言,包括系统行为级、逻辑门级及寄存器传输等多个设计层次,同时也支持数据流、结构及行为等三种形式进行混合描述整个项目。VHDL硬件描述语言不仅移植性好,同时它的设计也方便了工艺间的转换,而且VHDL使得设计人员的主要工作是进行实现与调试系统功能。 3.2ASIC设计 在集成电路的设计中加入ASIC芯片可以解决电子系统集成电路存在的功耗的、可靠性差及体积大等主要问题。随着现代电子产品市场的门槛不断提高,ASIC芯片分为全定制或半定制ASIC及可编程,因此在设计ASIC芯片时应该尽可能的是芯片获得最优的性能,从而达到高利用率、高速度及低耗能的目标。 4.EDA技术在电子设计流程 EDA技术是系统级的设计方法,是一种层次相对较高的电子设计方式,EDA技术以概念为驱动从而使电子设计工作者在设计时无需利用门级原理图,电子设计工作者在确定设计目标之后就可以用EDA技术来表述电路,这样不仅可以减少电路细节的约束及限制,同时也可以使设计者的设计更具创造性。EDA系统在电子设计人员将概念构思及高层次的描述输入计算机之后在系统规则下完成对电子产品的设计。EDA技术的电子设计工作流程大致包括系统划分、代码级功能仿真、VHDL代码或图形的输入、送配前时序仿真及ASIC实现部分。首先,电子设计借助文本或者图形编辑器呈现出设计描述,也就是实现设计表述。其次,电子设计借助编译器对设计进行错排编译,即输入HDL程序。然后,设计人员需要沟通软件和硬件设计,以便实施功能仿真,即综合。最后,在确认仿真设计无误时,通过FPGA或CPLD完成逻辑映射操作,即编程下载,系统级设计完成。 5.EDA技术的应用 EDA技术在电子工程设计中扮演着非常重要的角色,它的作用体现在不同的方面。首先,电子自动化技术可以验证电路设计方案的正确性,在进行电子设计时,待设计方案确定之后,会利用结构模拟或者系统仿真等方式来验证设计方案的正确性,在验证过程中系统中的各个环节的传递函数确定之后设计方案便可以实现。这种系统仿真技术推广到非电子专业的系统设计也会得到充分的发展。EDA技术在系统进行仿真之后的电路结构进行模拟分析,从而使得电路设计方案的可行性及正确性得到充分的保障。其次,电子自动化字数也可以对电路特性进行优化设计。电路的稳定性能受到元器件容差及工作环境温度等的影响。在传统设计过程中难以对电路的整体进行优化设计,也无法全面的分析电路稳定性的影响因素。EDA技术中的温度分析及统计分析等功能的应用则可以全面的分析电路特性影响因素,从而对电路特性进行整体的优化设计。最后,电子自动化技术也可以实现电路特性的全功能模拟测试。 6.以EDA技术为基础电子设计的注意事项 在利用EDA技术进行电子设计时,首先应充分的考虑电子电路延时的不确定性,以及在系统进行自动编译时会被冗余的电路简化,因此,在应用EDA技术时,应注意采用的反向器个数避为偶数,同时以并联的方式将反向器连接成延时电路。其次,在设计过程中输入的引脚不能处于置空状态,要保证有信号源来驱动引脚,及保持部分不用的引脚保持接地,同时,器件的电源应始终与地线引脚保持相连,彼此之间可以进行滤波及去耦。最后,在设计中药避免器件过于发热。 结束语: 我国经济的进步带动着我国科学技术的不断发展,从而也使得了电子产品得到了飞速的发展。在现阶段的电子设计中,EDA技术是电子设计过程中的优秀技术,是电子产品研制开发的源动力。随着EDA技术的不断深入发展,EDA技术将引发电子产业界及电子设计领域的技术革命变革,EDA技术的不断完善使得电子设计的水平在不断的提升。为了使电子系统朝着集成化及规模化等方向的发展,电子设计工程师应该充分的掌握EDA技术,以便开发出更多的高性能电子产品。 电子设计技术论文:探析FPGA技术在电子设计中的相关应用 摘要随着电子技术的飞速发展,对各种硬件资源、电子产品的可扩展性、可靠性的要求也逐渐提高。FPGA作为一种可编程的逻辑器件,具有高容量、高性能、低成本等优点,在电子设计中应用日益广泛。基于此本文对FPGA技术在电子设计中的相关应用进行探讨。 【关键词】探析FPGA技术 电子设计 相关应用 1 FPGA技术简介 FPGA技术是在CPLD、GAL、PAL等编程器件的基础上发展而来的,作为专用集成电路领域中的一种半定制电路而出现的,解决了定制电路的不足,克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。 FPGA基本的逻辑功能是由内部进行规则排列的逻辑单元阵列(LCA)来完成的。逻辑单元阵列主要由输入输出模块(IOB)、可配置逻辑模块CLB、内部连线(Interconnect)构成。电子设计人员根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来,实现所需要的逻辑功能。 随着超大规模集成电路技术及计算机辅助技术的发展,FPGA的容量和性能也不断提高,FPGA内部集成的片内外设也越来越多,可集成SRAM、Flash、AD、RTC、CPU硬核等。现在FPGA已被用于实现大的逻辑电路甚至整个系统。 FPGA的设计流程就是利用EDA开发软件和编程工具对FPGA芯片进行开发的过程。简单的FPGA设计主要包括以下几个方面: 1.1 功能定义/器件选型 在FPGA项目开始设计之前,首先要根据FPGA器件在电子系统中的功能进行系统功能的定义和模块的划分;然后根据任务要求,如系统的功能和复杂度,对工作速度和器件自身的资源、成本、以及连线的可布性等方面进行权衡,选择合适的设计方案和合适的器件类型。 1.2 设计输入 指的是使用原理图输入、状态图输入、流程图输入、硬件描述语言HDL等方法对设计的电路进行描述并输入EDA工具的过程。常用的硬件描述语言是Verilog / SystemVerilog,其次是VHDL。设计输入编辑的EDA工具有很多,常用的EDA软件ModelSim、Visual HDL、ActiveHDL、Xilinx ISE、Quartus II 都有针对HDL的编辑工具。 1.3 功能仿真 功能仿真是最基本的仿真验证,主要针对实现前的设计文件。功能仿真的主要是验证设计文件的逻辑功能是否正确、满足设计要求。此时的仿真没有延迟信息,仅对初步的功能进行检测。仿真前,要先利用波形编辑器或HDL等建立仿真激励文件,仿真结果将会生成报告文件和输出信号波形,从中便可以观察各个节点信号的变化。如果发现错误,则返回设计修改逻辑设计。 1.4 综合设计 综合就是将设计输入依据给定的硬件结构组件和约束控制条件进行编译、优化、转换盒综合,最终获得门级电路甚至更底层的电路描述网表文件。综合优化根据目标与要求优化所生成的逻辑连接,使层次设计平面化,供FPGA布局布线软件进行实现。目前,各个FPGA厂家都推出了自己的综合开发工具。 1.5 实现(适配) 实现是指利用工具把综合后生成的网表文件针对具体目标器件进行逻辑映射,配置到具体的FPGA芯片上。主要包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化、逻辑布局布线等过程。 实现(适配)结束后,可以利用其产生的仿真文件作精确的时序仿真,同时产生可用于编程的文件。 由于开发商对产品内部的结构非常了解,通常要选择生产商开发的布线工具。比如在Sie集成环境中,可以使用FlowEngine来进行布局布线。 1.6 时序仿真 时序仿真也叫后仿真,时序仿真是接近真实器件运行特性的仿真,是必不可少的仿真验证形式。时序仿真通过计算各信号之间的时间延迟,可以有效地分析设计中可能存在的竞争和冒险,从而确定设计的实际工作性能,将芯片的具体情况准确的反映出来。时序仿真使用的仿真工具和综合前仿真工具是一样的。 1.7 编程下载 在时序仿真和功能仿真都无误的基础上,将实现(适配)后的设计文件,通过编程器或编程电缆下载到FPGA芯片或配置芯片中。 1.8 硬件测试 将含有FPGA芯片的硬件系统进行统一测试,验证FPGA设计在整个在电路中工作情况,以排除错误,改进设计,有效的降低资源的浪费以及电路逻辑搭配功能错误的概率,提高电子设计的速度。同时这也是FPGA在电子设计中得到广泛使用的一个重要原因。 2 在电子设计中FPGA技术的应用重点 随着半导体技术不断的发展,FPGA的复杂程度也逐渐提高,所具有的功能也越来越完善,芯片体积也逐渐缩小,正逐渐成为复杂的数字化电路设计的重点。在电路设计中,FPGA技术主要在下面几个方面应用:(1)通过对FPGA内部资源进行利用,来达到一些外围芯片的功能,从而减少系统中的外围芯片,节约系统的成本。(2)作为系统外围芯片的驱动。(3)可以利用FPGA编写数字滤波器、胶合逻辑、计算密集算法加速器、FFT等,同时也可以利用IP内核来提升系统的稳定性,降低工作量,对很多的数字信号进行处理。(4)在时序上对数据流进行综合管理,尤其是进行数据存储等方面的应用。 3 电子设计中FPGA技术的实际应用 FPGA技术的不断发展为电子设计技术提供了成本低廉、设计灵活的解决方案。当前,国内外的汽车电子设计大都是基于FPGA来完成的。由于FPGA的处理速度非常快,在汽车信息娱乐系统使用非常广泛,比如影音视频播放功能、GPS导航系统、FM收音机、车载电视功能等。本文对FPGA在汽车方向盘测试仪电子设计过程中的实际应用进行介绍。如图1所示。 3.1 FPGA在ADC模块中的运用 由于精准度比较高、运行速度比较快的A/D芯片对电源的噪音很敏感,并且在连入数字系统后,精准度降低。为了解决这个问题,可以使用差分驱动器、光电耦合器对数字系统和ADC芯片进行隔离。不仅提升了A/D采样的精确度而且,A/D采样的噪音也降低了很多,数字信号和隔离模拟框图如图2所示。在ADC驱动模块中FPGA主要有下面几个方面构成:(1)ADC采样数据暂存区域;(2)ADC收集控制模块;(3)ADC数据存储区域;(4)ADC滤波数据修正模块。 3.2 在角度信号收集模块中的运用 角度信号收集模块主要是使用FPA器件和光电编码器进行设计的,利用四倍频、辨向和计数的方法对契合方向盘角度测量的精准度进行了提升,达到了汽车方向盘角度高精度测量的目的。角度信号收集模块主要是为了处理光电编码器输出的信号,主要有判向信号、四倍频信号、24位计数器,数据存储、清零、数据锁存等。FPGA的角度测量功能结构如图3所示。通过利用光电编码器,在输出脉冲不断的增加下,分辨率也有了比较的大的提高。 3.3 在接口控制模块中的应用 使用总线的方法进行MCU和FPGA通讯,使用这种方法把MCU总线转变成分离的数据总线和地址,总线通信方法具有编程容易、传播速率高、控制稳定,而且通过在FPGA中进行逻辑切换,更加便于ROM或RAM和MCU之间进行数据通讯,将MCU数据处理的能力充分的发挥了出来。 3.4 使用FFT算法处理ADC信号 在收集和处理ADC信号的过程中,使用FFT(快速傅立叶变换)对信号进行分析。FFT算法是利用FPGA自带的IP核来进行设计的,主要由IP核和接口两个部分构成,接口的主要作用是将对应的存储区域的A/D转换数据传送到IP核模块,然后利用FFT对信号进行分析处理,将变换后的结果送到对应的存储区域。FFT计算结果的精准度主要是由输入数据、精准度、运算中的位数来决定的,另外和数据表现的基本形式也有着较大的联系。通常情况下,浮点要高于定点的精准度。在定点计算的过程中,存储器数据的位数越高、数据计算的准确度就越高,可以利用逻辑单位和存储单元也越多。在实际使用的过程中,要参考具体的情况选择资源和精确度。 4 在电子设计中使用FPGA需要注意的地方 在电子设计中使用FPGA主要是为了对系统的稳定性进行提升,对系统的性能进行改善,对外界的干扰进行抑制,确保设计的合理性。在设计的过程中,主要需要注意下面几个方面的问题:(1)消除毛刺。为了降低FPGA设计电路的过程中,毛刺的出现概率,降低逻辑错误,提高电路的稳定性,要对设计进行改变,对毛刺出现的原因进行控制,从而降低毛刺的出现概率,使结构更加的科学合理。(2)时序设计的注意事项。在设计时序的过程中,要对设计的时钟速率进行考虑,尽可能使用全局时钟来对时钟信号进行控制,使用一个时钟来对数据进行寄存,不使用全局网络的时候,要将约束条件加入到设计中。(3)由于代码推断即不可靠,又很麻烦,要多使用自带的Core genrate。(4)仿真方面的设计。在进行仿真设计的过程中,要对调试工具进行充分使用,在进行功能仿真的过程中,要重点考虑功能的稳定性和可靠性,对各方面的初始情况进行考。(5)对设计功能块进行层次化。要先对顶层的功能块进行设计,然后对底层的功能块进行设计,通过对设计功能进行层次化,可以使得设计调试起来更加容易,可读性更好。 5 结语 在电子设计中应用FPGA技术,在设计完成前,通过短时间内设计和修改FPGA内部逻辑,不仅有效的提升了产品的性能,而且也降低了产品开发的时间。随着FPGA技术的高速发展,FPGA产品的规模越来越大,集成度越来越高,价格不断降低,FPGA技术必将在电子设计中得到越来越广泛的应用。 作者单位 天津市安中通讯电子有限公司天津市300300 电子设计技术论文:汽车电子设计中仿真技术的应用分析 引言:在汽车技术开发迅速的背景下,逐渐有更多的新型技术被应用到汽车设计中,可以有效的缩短汽车总体开发周期,同时可以降低开发试验成本。仿真技术是现在被广泛用于汽车电子设计中的一种新兴技术,通过专业仿真技术的应用,结合汽车电子设计特点以及要求,利用仿真结果不断对原设计进行验证与完善,提高汽车电子设计的合理性与有效化。本文分析了汽车电子设计中仿真技术的应用策略。 电子设计是汽车设计周期中的重点,在设计管理上存在一定的难度,传统的设计方式需要借助各种液压、机械与电子零部件等来对汽车各子项系统功能进行验证,周期与成本控制难度比较大。为提高汽车电子设计的效率,可以将仿真技术应用到其中,选择合适的仿真软件等,来对汽车系统进行建模与分析,可以节约大量的试验设备与试验时间,达到缩短设计周期,降低成本的目的。 一、EDA仿真技术分析 EDA仿真技术现在已经被广泛的应用到汽车电子设计中,主要是利用计算机为工具,设计人员通过EDA软件平台,用硬件描述语言VHDL进行文件设计,最后通过计算机自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局以及仿真等,最终完成对特定目标芯片的适配翻译、逻辑映射与编程下载等。将EDA仿真技术应用到汽车电子设计中,可以有效提高电路设计的可操作性,降低了工作量。其中EDA技术中存在的Multisin仿真设计软件可以在汽车电子线路中实现软件仿真技术所具有的虚拟设计功能[1]。 Multisin仿真设计软件可以完成对模拟、数字以及混合电路进行电路性能仿真与分析,主要包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式等,交由比较高的仿真分析能力。第一,直观的图形界面。在软件操作界面,绘制电路所需要的元器件,以及仿真所需要的测试仪器可以直接拖放在屏幕界面上,通过鼠标就可以将各个器件连接起来。并且还可以直接通过仪观察到数据、波形以及特性曲线等。第二,较高的仿真能力。软件引擎为SPICE3F5和Xspice的内核,通过Electronic workbench带有的增强设计功能可以完成数据与混合模式仿真性能的优化,如MCU仿真、RF仿真、VHDL仿真等[2]。第三,丰富的元器件。可以完成对原件各种参数的编辑与修改,并且可以利用模型生成器与代码模式创建模型等功能,来达到创建自己元器件的目的。将此种仿真软件应用到汽车电子设计中,可以有效减少资源的浪费,缩短系统设计周期。并且,通过仿真设计软件所具有的虚拟性特点,设计人员能够在计算机平台内完成模拟试验,对于存在的错误可以及时更改,最后将完善的设计方案落实到硬件上,提高设计方案的可行性。 二、仿真技术在汽车电子中应用分析 1.建立数学模型。计算机仿真即利用数学形式将实际系统的运行规律表达出来,一般情况下为微分方程或者差分方程,最后通过计算机以数值求解的方式完成方程的解答。在进行仿真设计前,应先将电子系统原理图中所有零部件抽象化并建立数学模型。一般情况下,为满足系统计算机仿真要求,应开发一个或者一组模型。通过对电路特性的研究,针对不同物理器件来建模,存在部分情况需要对大型电路或者系统建模。系统零部件数学模型质量与仿真设计结果有着直接联系,应合理设置各模型的参数属性,并且在不断计算与试验中对数模进行修正与完善。在受到外界一定条件影响下,从系统一定初始状态出发,所经历的尤其内部固有特性决定了整个动态工程,通过对系统、输入与输出之间的动态关系,就可以确定其性能属性。 2.系统原理仿真。在仿真设计过程中,通过仿真软件将数学模型转变为计算机上运行的仿真模型,并根据仿真模型来编制仿真程序。在实现系统的仿真设计后,可以随时得出各个子系统或者零部件的瞬时工作状态以及性能参数变化,包括电流、电压、功率以及转矩等参数的波形变化,通过对各类波形与试验结果的对比,即可确定设计中存在的问题,最终对其进行改善即可。 3.双电压系统。对于双电压系统,需要将用电设备分成两各部分,即中小功率负载与大功率负载。小功率负载主要通过14V电压完成供电,如中控锁、室内灯、仪表、收音机等主要车身电子设备;大功率负由42V电压供电,如电控机械制动装置、三元催化转换加热器、电控机械气门正时装置以及电控悬架等,主要为汽车发动机、底盘系统电子设备等。汽车双电压供电系统中含有两个关键性部件,即DC/DC变换器以及启动发电机,其中对于DC/DC变化器,主要是将交流发电机输出的42V高电压转换成为14V电压;而启动发电机一般会安装在发动机与变速器之间,通过半导体整流-逆变功率变化器,实现交流发电机的功能,发出42V高电压,同时也可以在发动机启动时实现启动作用,在启作用实现时,其直接作用于启动发动机,启动时间仅为0.5s,设备所具有的噪音比较小[3]。 4.仿真模型修改完善。通过对汽车电子系统的仿真设计,一般情况下得出的初步结果与理想值存在一定的偏差,为达到电子设计结果,就需要对初步结果进行研究分析,通过与试验结果进行全面对比,完成系统严厉与数学模型的修改。通过仿真软件可以实现分析工作,如直流工作点分析、顺态分析、交流小信号分析等,在进行分析时,应在模型参数值浮动的范围内随机取样,然后完成所取数值的分析,测定器件参数在特定范围内浮动对输出的影响,进而可以不断完善模型设计。 结束语 现在仿真技术逐渐被应用到新车型的开发中,并且取得了一定的成果,尤其是在选择发动机容量参数上取得显著的效果。想要进一步提升仿真技术在汽车电子设计中的应用效果,必须要不断加强对此方面的研究,选择合适的仿真软件进行设计,争取进一步缩短汽车开发的周期,提高设计的综合效益。 (作者单位:西华大学) 作者简介 张珂(1990-),男,四川眉山,学历:本科,研究方向:汽车电子。 电子设计技术论文:微电子设计自动化技术研究与应用 摘 要 在当今这个科技高速发展的时代,不论是工业还是生活中无处不见自动控制的影子,随着对高级控制的需求,将微电子技术应用到自动化控制领域越来越受到人们的关注。微电子技术不仅可以使电气控制更加精确,同时还能极大的缩小设备体积,是将来发展的大趋势所在。本文就微电子设计自动化技术进行简单的介绍,了解微电子技术在自动化控制中的应用和发展趋势。 【关键词】微电子技术 自动控制 1 微电子设计自动化技术概述 随着社会的发展,自动化控制也不断更新,由原来的简单控制向更加智能的方向发展。近几年,自动化技术不断进步,微电子技术也逐渐被应用到自动化控制当中,直接促进这工业的进步和人们生活水平的提高。微电子设计自动化技术,就是将微电子技术和自动化技术相结合的综合智能控制系统。将电子电路和机械控制相结合,只要合理的设计控制电路,不仅可以大量的解放人力,还能更加的环保,并提高控制效率。微电子技术使得电路向集成化方向发展,不仅体积小,而且具有极低的功耗,目前最先进的微电子技术产品是SOC系统,它将所需要的功能和外围电路集成在一个非常小的芯片上,只要对外留出预定的接口就可以直接使用在各种控制系统中,这也是自动化控制中的“大脑”,控制这整个自动化系统的正常运行。 2 微电子设计自动化的特点 与计算机技术的发展相同步,微电子系统的设计采用计算机编程的方式来完成。只要将所需要的控制功能通过计算机程序编写出来,下载到控制芯片中就可以完成预想的控制效果。另外编程的方式,不仅大量节约了硬件资源,还是得控制系统更加灵活,需要增加或更改控制方式时,只要重新编写控制代码即可,不需要更改硬件,节约了成本,提高了效率。微电子技术与自动化技术的完美结合,更加推动了自动控制领域的发展和创新。其主要有一下几个特点。 2.1 使用计算机编程控制 集成电路的飞速发展,可以将所需要的各个功能都集成在一块芯片上,不同的控制系统所需要的控制功能可以通过计算机编程进行选择。与古老的控制系统相比,它不需要额外的硬件开销,针对不同的控制,只需要改变控制代码即可。无论是从调试上,还是从成本上,甚至是效率上,采用编程的方式都具有无可挑剔的优势。 2.2 集成度高 微电子技术的发展,决定了今后的电子线路越来越小,在一块芯片上集成很多不同功能的相关电路,减少了系统体积,而且非常方面移动和安装。当然功耗也随着集成度的提高在不断下降,无疑这是控制系统中不可忽略的优势,将这种集成控制系统应用在工业控制上,会省下大量的空间和成本。 2.3 功能调节方便 在实际的控制应用中,控制的对象不可能相同,而且就算是同一个对象,随着工业系统的升级,控制功能也需要随之升级。前面提到,微电子自动化技术是基于计算机编程控制的,需要新的控制功能时只需要将新功能编写成代码下载到控制芯片中即可。另外,采用计算机编程的控制系统还能及时的修补系统漏洞,对电子系统随时进行升级和维护。 2.4 开发时能进行仿真 在使用之前能对自动化系统进行仿真,是微电子自动化技术的一大特点,在之前所有的自动化控制技术都需要在实际的场合进行数据的调试和采集,也就是需要现场调试。微电子技术的一大优势就是可以使用计算机技术进行仿真,将微电子技术应用到自动化控制当中,可以解决之前自动化系统设计过程中的数值问题,只要经过严格的仿真就可以保证控制系统在实际的工作过程的准确性。 3 微电子设计自动化系统设计过程 微电子设计自动化系统主要有两部分组成:微电子控制端和自动化执行端。 按照详细的功能设计来划分,整个系统由输入模块、数据模块、仿真模块和检测模块组成。 3.1 输入模块的设计 输入模块是系统控制的命令输入端,所有的控制命令都由此模块输入。所以输入模块就是计算机编程的设计,采用计算机语言对输入的命令进行定义,进行解析,对整个控制系统的功能进行合理的拆分。输入模块设计的好坏直接决定着整个系统的执行效率,所以设计时要做到最简化,执行速度最大化,不要有冗余的代码出现。 3.2 数据模块的设计 控制系统中存放着大量的控制数据信息,如何管理这些数据就是数据模块功能。自动化系统对控制的精确度要求是非常高的,这也就要求对数据的提取和存储有极高的速度,数据模块的设计关键就是对数据的处理速度上。一个好的数据模块直接决定着系统的性能。 3.3 仿真模块的设计 仿真的目的就是对系统的运行情况做出反映,模拟实际的运行条件,及早的发现系统缺陷,即使调整系统功能。 3.4 检测模块的设计 检测模块不属于系统的功能模块,是在系统运行过程中,对系统分进行故障检测用的。保证系统在出现问题时及早的发现和更正。 4 微电子设计自动化技术的应用 微电子自动化技术一般应用在工业电气控制、高校教学和计算机开发等方面。 4.1 工业电气控制 首先,微电子技术的进步促使自动化的飞速发展,可以说是推动了工业社会的前进,在目前的各个工业领域自动控制机器人必不可少。例如,汽车制造行业基本上全是机器人自动控制化,解放了人力劳动。机器人自动化设备就是采用的微电子设计自动化技术[3],所有的机器人都通过微电子技术芯片进行控制,并且可以认为的干预和升级,给工业发展带来了极大的推动力。 4.2 高校教学 由于将来的自动化控制都将采用微电子技术,这是技术发展的总趋势,之前的单纯的机械控制已经淘汰,高校的教学设备也必须跟上时代的步伐,对学生进行微电子设计自动化技术的教学,使他们满足社会的需求,提高学生在新时代下的专业技能。 5 结束语 随着信息技术和计算机技术的发展,微电子自动化技术的使用会越来越广泛,逐渐渗入到人们生活的方方面面,为人类社会的发展做出重大贡献。 作者单位 湖北工程学院物理与电子信息工程学院 湖北省孝感市 432000 电子设计技术论文:现代电子设计技术课程模块实验教学综述 摘要:为契合我院开展模块化教学改革的需求,培养社会所需要的应用型人才,我系现代电子设计课程模块化建设正是在这一背景下应运而生。本文论述了目前高校现代电子设计技术课程实验教学的现状、问题,以及我系自制定并实施现代电子设计技术课程模块以来在实验教学这一块所进行的一些新思路和新做法。 关键词:现代电子设计技术 模块化 实验教学 1 引言 在市场竞争和教育竞争日益激烈的今天,如何求得合理的自身定位和发展空间是摆在各大高校面前的一大难题,正是在这样的形势和背景下,合肥学院(以下简称我院)提出了“地方型、应用型、国际化”的办学思路,并在全院各系部围绕如何更好的培养应用型人才为优秀和主线开展了系列教学改革,模块化课程改革便是其中的一项重要举措。 众所周知,课程的好坏和贯彻实施的程度直接关系到人才培养质量的高低。基于这一大的前提和背景,合肥学院电子信息与工程系(以下简称我系)现代电子设计技术课程模块应运而生,经过近几年的探索与实践,现代电子设计技术课程模块已经形成了相对完善的体系,在近几年的教学实践中取得了良好的预期效果,但与此同时,与之相配套的实验教学尚未同步跟上,依然存有较大的有待完善的空间。现代电子设计技术课程模块的实验教学指的是将传统数字电路、在系统编程技术、SOPC实践这三门课程的内容按照“即学即用”、“活学活用”的原则进行重新编排,注重及时给予学生验证、操作和强化所学习理论知识的时机和实验操作机会,从而实现从“知识输入”为导向走向 “能力输出”为导向,面向社会和市场培养实践能力和动手能力强的应用型电子信息人才。 2 现代电子设计术技实验教学的现状 现代电子设计技术这一门课程,无论从外延和内涵上都很丰富。首先,从内涵来讲,模拟电路、数字逻辑电路,硬件描述语言,微机原理,单片机原理与应用,DSP原理等课程都属于现代电子设计技术的范畴;第二,从外延的角度来讲,现代电子设计技术应用的范围极为广泛,DSP技术,嵌入式系统,传感与控制,PCB设计,电源技术等在工业、农业、商业、军事等方面都有用武之地。如何在短时间内让学生对这一领域有比较精准到位的理解和认知,就相当不容易的事情。此外,身处信息社会,知识的更新速度越来越快,电子行业更是如此,知识和技术的不断创新与教学内容的相对滞后是各高校工科专业所共同面临的问题。总体而言,从各高校实践的情况来看,现代电子设计技术课程实验主要呈现出以下局面[1-12]。 2.1教材改革滞后 大部分高校依然沿用以前的老教材,这样一来,就可能存在这样的问题:教材缺乏更新显然就不能及时更新,缺少最新鲜的一线现代电子技术信息;从教材本身来讲,偏重于理论基础部分,实践部分得不到应有的重视;教材的趣味性和可操作性不够,缺乏针对性,对学生的吸引力不够;部分教材虽然加入了新内容和新元素,但是介绍得不够详细,往往一带而过;就选题而言,其范围往往有所侧重而失之全面,体系繁琐而逻辑性不够。目前我国所选用的电子设计应用设计所采用的教材以传统教材偏多,无论从内容的新颖性而言还是从教学内容的应用性而言,都跟不上现代电子设计技术的发展的节奏。 2.2硬件设备不配套 对于实验教学而言,先进的教学设备必不可少。对于相当部分高校而言,由于实验设备使用周期长,电子设备更新速度快,在硬件设备的配套方面,难以做到满足实际的客观需求。对于现代电子设计技术课程而言,基础知识的理解和掌握和内化需要建立在学生实际参与,动手实验的基础之上,迫切需要为学生提供丰富的、及时的、开放的实验室硬件支持体系。 此外,各高校纷纷采用扩招来应对高等教育大众化时代的 到来,学生数量的激增却并未能伴随实验设备购置和更新的同步增加,远不能满足现实实验教学的需求。 2.3教师的教学水平整体不高 师资队伍建设直接关系到人才培养质量的高低,电子信息专业作为一门工科专业,要求所任教的教师拥有丰富、精湛的理论知识,同时,同时对其实验、实践操作要求亦很高,需要教师能够双肩挑。但是,从目前的现状来看,教师队伍的现状还不尽如意,主要表现在:年龄层次结构不合理,一般而言,年龄结构过老化,要么年龄结构年轻化都不利于人才培养。对于刚从相关院校毕业的年轻教师而言,从业经验和专业实践经验上的缺乏,造成他们不易发挥年轻人敢于尝试敢于创新的优势,而走向“传统依赖”路径,习惯性地依从传统的教学模式,过于依赖书本知识,实践、实验教学指导力不够;同样的道理,年龄结构中青年成分不够,对于人才培养也是不利的。 2.4教学手段和方法滞后 对于现代电子设计课程这一门课程而言,如果单纯地依托传统的授课方式,恐怕是难以有效地完成教学任务的。这里不是否认传统授课方式的作用和价值,而是因为,现在电子设计技术这一课程本身的特殊性决定了必须依托多媒体等现代化这样的媒介,具体而言表现在:第一,现代电子设计技术本身就是信息革命的产物,体现了信息化社会的最新成果,具有先进性、前瞻性和复杂性;第二,现代电子设计技术的知识具有丰富性、生动性和复杂性的特点,虽然部分知识依托传统的教授和讲课方式是可行的,但是总体如若不能很好地利用现代化信息手段的作用的话,是不利于学生的理解和接受的。然而,现实的情况是,很多高校在教学过程中仍以传统的板书设计为主要内容,若教材和教法不能同步跟进,想要有良好的教学效果几乎可能性不大,这些和培养适合市场需求的一线人才是相背离的。 2.5实验教学环节薄弱 对于工科专业,对一些知识点的理解和把握需要建立在亲自实验、反复验证的基础之上;而对于一些有创意,想要拔高的学生,若脱离了实验教学这一环节,单凭大脑和想象几乎是无法获取想要的知识信息,取得原本可以的进步的,尤其是电子设计技术这样的课程,若脱离实验教学,无异于无源之水无本之木。然而,现实的情况是,在相当一部分高校,实验教学环节未能得到应有的重视,具体体现在:与理论课课时相比,实验课课时偏低;实验课内容陈旧,多为验证性实验;实验教师师资薄弱;学校重视程度不够,经费投入偏低,导致仪器设备陈旧,不能适应行业发展。 3 现代电子设计技实验教学存在的问题 3.1实验设备陈旧,利用率低 首先体现在在实验室设备陈旧。一方面,信息社会科学技术知识本身的更新速度越来越快,电子行业仪器设备更新换代的速度在加快,高校如何跟上节奏为学生提供合适的最新的实验室仪器设备本身就是一个考验;与此同时,很多地方高校,由于种种原因其所使用的设备还是几年前甚至是十几年前的东西。 再就是由于师资匮乏、实验室管理理念和技术不能同步跟上等方方面的原因,导致已有的设备并不能发挥最大的功效。一个典型的例子就是各个学生在实验过程当中的各项具体情况不能得到得到及时有效的识别和跟踪,学生是不是掌握了正确的试验方法,有没有掌握正确的操作步骤,操作是否规范等等都变得无法识别。这样一来,最有技术含量的实践考核成了学生最容易通过或那份的项目。 3.2教材内容面向基础,与社会发展相脱节 除去教材本身的局限性不讲,从现行各高校使用的现代电子设计技术教材而言,普遍存在以下问题:第一,题材范围求全,求广,百科全书的倾向严重,但缺乏针对性,深度不够,也就是当教师和学生对某一个内容和知识点需要的时候,我们的教材不能提供所需要的支持;第二,重基础,轻应用,往往对电子信息这一专业的基础知识有浓墨重彩的讲解,但是对具体知识点在现实中有什么应用缺乏必要的延伸;第三,各章节内容分立,连贯性和一致性不够,教材内容多为现代电子技术这一领域基础知识分章节的汇聚,这种知识组合未必符合所指教的教师和学生的认知和逻辑,如果缺乏指导教师深入地指导的话,学生往往学到的是一些零散的,随机的知识,而不是整体的有机的统一的知识。 3.3理论教学与实验教学相脱节 首先表现在理论教学与实验教学衔接不紧密。电子信息工程作为工科专业,学生必须在实际操作,实际动手,必须在实验教学的过程中,所习得的理论知识才可能为学生所掌握;再好的理论教学如果没有实验教学的支撑,也会因此而大打折扣。第二,从实验类型来说,验证性实验居多,而综合性实验居少、创新性实验少或几乎没有。再者,从学生毕业设计的角度而言,毕业论文设计是主体,然后才是学生的设计制作。以上种种,导致的一个基本问题就是理论教学与实验教学两者的分离,而不是统一,不利于学生的动手能力、应用能力等的培养。 3.4实验类型单一,与高速社会发展的现实相脱节 实验教学得不到足够重视的必然结果就是会导致实验类型单一,即多为验证性实验。所谓验证性实验,是在对书本知识有一定了解的基础上,提出一种假说,验证假说的正确性,往往有一套较完整和程序化的步骤和方法,因而,它更加强调实验的结果,而不是实验过程。换言之,是一种“按方抓药”、高度固化的实验模式,这对于学生的积极性和兴趣显然是不利的,因而,要论及真正提高学生的主动性,积极性,提高学生的动手能力,显然是不够的。 3.5实验环节成摆设,实验教学地位得不到应有的体现 作为工科专业,现代电子信息技术知识的习得和理解必须依赖足够的、及时的实验实践联系机会,然后现实的情况是,在相当部分高校,实验实践教学虽然也有开设课程,但是总体处于依附状态,形同摆设,其教学地位得不到应有的体现。比如总体实验实训课时不足总课时的一半;实践教学的教学考核往往伴随相关课程的考核进行,具有较大的随意性等等。 3.6实验教学师资薄弱 高质量的实验实践教学需要一支同样高质量的实验教学师资队伍,方如此,才能保证实验实践教学落到实处,进而也就无法保证学生能够保证学生习得基础的电子信息技术知识,基础不牢,学生的创新能力和动手能力也就成为空中楼阁,纸上谈兵了。一方面,在部分院校,实践教学被编排在电子相关课程的实验中,课时严重不足;另一方面,师资力量的匮乏是其硬伤,在实验过程中,一名教师需要同时指导几十名学生,除去教师讲解、示范的时间,剩余的时间学生才能用于模仿,求证,其实验效果让人质疑。再者,由于实验实践场地的限制,加上实验室管理未能同步跟上等多因素,师资不足会导致教师不能及时、充分识别、监督并及时纠正学生在实验操作过程中的种种问题。如此一来,实验实践考核成为学生最容易通过的项目也就不足为怪了。 4 新思路 如何进一步推进我院实验室信息化建设和实验教学改革与创新,促进创新人才成长,提高人才培养质量,并最终形成优质资源融合、教学科研协同、学校企业联合培养人才的实验教学新模式,我系在现代电子设计课程模块的实验教学中进行了以下尝试: 4.1“少台套、大循环” 前面我们讲到,对于电子设计技术这样的工科专业,面临着双重困境:电子设计知识和设备的更新速度越来越快;学院对于实验设备的投入资金总是有限的,不可能完全跟进电子设备的更新速度。这样一来,如何最大化地使用已购设备,同时将资金花在“刀刃”上,及时为师生引进先进设备就成为摆在我院决策和管理层面前的一大难题和挑战了。基于这一问题,我院在各系部上下进行了广泛而深入的交流和探讨,最终提出“少台套、大循环”的基本理念,一方面,充分发挥仪器、设备的利用率,另一方面,通过加强管理,逐步建立起“宽口径、厚基础、重应用、多方向”的实验管理体系,整合并优化现代电子设计课程模块的实验资源,倡导学生亲自动手,学以致用的能力,致力于培养应用型人才。 与先进硬件设备的引进和先进管理理念相配套的是,我系注重采用丰富多样的教学手段以提高实验教学的效果,如充分利用计算机网络和多媒体的优势,借助仿真软件,为学生购置机器人等模型,为学生提供全方位立体的实验教学刺激和环境,让学生在耳濡目染中不知不觉乐于动手、勤于动手,养成基本的实验素养,这点可在我系历届电子竞赛中学生的优异表现中窥见一斑。 4.2教材内容与社会发展高度挂钩 模块化课程改革的一个基本特点就是打破原来学科间的界限,依据一定的目的和标准,对若干学科的教学内容进行整合、重组、优化,形成具有可操作性的模块。具体而言,我系积极响应学院全面开展模块化课程改革的理念和号召,积极开展“电气信息类”专业电子设计技术模块建设,具体而言,就是将传统的数字电路、在系统编程技术、SOPC实践课程三门课程进行重新整合,打破了过去学科间固有的界限,按照市场对电子技术人才需求和知识本身的逻辑体系进行重新编排,重新组合,按照“即学即用”、“活学活用”的原则对各子模块进行最优化组合,将应用型办学理念深入渗透到各个教学环节,内化到师生的教学过程当中,以致力于培养符合市场需求的电子类应用型人才。从日前的改革成效来看,我系所进行的这一现代电子设计技术模块成果是喜人的。 如果说模块化课程改革是为学生精心准备的“主食”和“大餐”的话,那么组织学生开展相关竞赛无疑就是一道道美味可口的“点心”和“佳肴”了。自2007年以来,我系组织学生开展了各种类型和层次的竞赛,取得了丰硕的成果,学生多次获得部级、省级大奖。这样大张旗鼓大力组织师生投身竞赛活动的初衷就在于为学生提供新的契机和视野,竞赛能够很好地为教材内容补充新鲜血液,及时为师生呈现电子设计技术的最新信息,增强和提高学生的动手能力,这些和我院“地方型、应用型、国际化”的办学定位是相符合的。 4.3理论教学与实验教学紧密联系,各有侧重 对于工科专业而言,如何正确处理好理论教学与实验教学的关系是一道值得认真对待的课题。传统教学中过于重视基础教学,忽视或者不重视实验教学的做法肯定是不对的,但是,我们也不能走入非此即彼的另一个误区,即重视实验教学,忽视理论教学的重要性。我们以为,理论教学和实验教学都是现代电子设计模块的两个非常重要的组成部分,学生需要具备扎实的电子设计基础知识,在这个基础上,学生的实验教学会进行的比较顺利,同时因为学生的基础知识掌握得系统、扎实,那么,在实验教学的过程当中,当学生头脑中更好的创意的时候,才有可能付诸实践并进而激发更多的灵感和创意。 在我系电子设计模块化教学的过程,采用的正是基于理论教学与实验教学并重,两者互为基础这样一种理念,比如电子设计技术模块理论和实验采用的便是灵活穿插的这样一种方式,当理论知识要验证、强化、延伸的时候,实验教学及时地跟上,什么时候需要上理论,什么时候需要上实验,能够实现比较灵活的切换,学生在书本上学到的知识能够得到及时的动手操作和强化,往往学习效果也最佳。 4.4实验体系丰富,层次多样 解决了理论教学与实验教学的关系,接下来面临的问题就是如何建立多层次、丰富的实验教学体系了。传统的实验教学是理论教学的辅助,依附于理论教学,数量上验证性实验居多,类型上比较单一,加上实验室管理未必到位,导致学生参与实验教学的积极性有限,实验教学的功效不能得到有效发挥。鉴于此,在现代电子设计技术模块在设计实验教学中,充分发挥了“即学即用”的原则,为学生提供丰富多样的实验体系,满足不同口味和需求的学生的需要。我系在“宽口径、厚基础、重应用、多方向”的指导思想下,积极建立相对独立的实验教学体系,有计划有步骤地调整实验教学内容,逐步减少验证性实验的比例,增加综合设计型实验和创新型实验的比例,建立起集验证性实验、综合型实验和创新型实验于一体的综合性实验教学体系。在实验教学过程中,通过创设宽松的氛围,引导学生积极探索,鼓励学生大胆设想并实践自己的猜测和设想,从而培养学生自主学习,主动探究,分析问题和解决问题的能力,为将来的职业生涯奠定良好的基础,比如在综合设计型实验中,我们鼓励学生根据个人兴趣和偏好自主选题,在为学生提供的实验指导书中,只为学生提供一些基本的资料题,留白部分就需要学生独立完成了,这就需要学生自己依据所学知识,多方查阅相关资料,最后再提交可行的实验方案交与老师进行探讨和完善。无疑,在学生选择可行的实验方案,制定详细的实验步骤,完成实验计划的过程中,学生的动手能力,自主意识和创新能力都得到了全面的提升。 4.5让实验教学地位得到充分体现 对于应用型高校,要培养面向市场面向社会的电子技术人才,这就意味这,相对研究型高校而言,需要更加重视实验和实践教学,唯有如此,才能促进学生动手能力,实践能力等综合素养的提升,为社会培养应用型电子技术人才。以我系电子设计技术课程模块实验教学为例,我系在领导班子的部署下,采取了一系列积极的举措,如自2007年下半年,成立专门的实验技术教研室:实验室成员主要由中青年博士和硕士担任,由他们来承担系里的绝大部分实验教学和其它实践教学的工作,确保实践教学的教师班子基础扎实;又如积极鼓励并组织中青年教师(特别是实验教师)担任学生的第二课堂指导教师,这一方面能有效提高我系学生的创新意识、创新能力、培养学生动手能力等综合素养,另一方面也能积极调动一线教职工的积极性,为他们走在电子信息技术的最前沿,立足课堂教学实践,不断总结反思搭建了一个崭新的平台,八年来,我系取得了丰硕的成果,搭建了从教学理念、教师团队、活动内容、组织形式、管理模式到年度考核等方面一体化的第二课堂实践平台。 4.6加强应用型师资队伍建设 建设一支高素质的实验室师资队伍对于实验教学而言,具有举足轻重的作用,所有物的因素,包括先进的理念,方式方法等要起作用,都必须依托教师这一能动要素才能起作用,这是因为:再好的理念,若不能被教师所理解,领会并实践到起教学科研的过程当中去,也会是海市蜃楼,不能成为现实的美景;再好的设备,若没有得到合理的组织和管理,也会丧失起先进的理由和价值,不能物尽其用;再好的模块化教学,内容设置得再合理再精巧,若没有好的教师团体去实现它,也会泯然于众不能凸显其实际的价值。 鉴于此,我系在充分挖掘人的要素方面做出了新的探索。首先,积极组织青年教师参加合肥学院青年教师大奖赛,切实提高一线青年教师的教学水平和实践操作素养,具体到实践教学这一块时,我系在教学环节、实验步骤、操作规范、操作流程等方面都作了较详尽的规范和指导。第二,组织青年教师单人第二课堂指导教师,去企业挂职锻炼。一般而言,系统化的学科知识总是滞后于生产一线的,这在瞬息万变的信息化社会更是如此,因 (上接49页) 而,为加强我系实验教师培养,丰富他们的社会实践经验,切实提高他们的业务能力和教学水平,及时更新观念和知识体系,提升我系“双师型”教师的综合素质,组织青年教师去企业挂职锻炼,使其熟悉企业的基本情况和对电子行业知识的需求。第三,以电子信息与电气工程系这一团体组织为依托,积极鼓励中青年教师,特别是实验教师开展与企业的横向合作课题。这一举措对于更好地激发青年教师了解企业发展最新动态的热情,挖掘青年教师参与横向课题研究的潜力,提高我系教职工科研水平、理论教学和实践教学水平发挥了不可估量的作用和影响,充分体现了学院“地方型、应用型、国际化”的办学定位。 5 结语 总而言之,我系紧跟学院模块化教学改革的步伐,围绕现代电子设计技术课程模块的实验室建设和教学改革教学进行的系列改革成效显著,为我系培养应用型电子信息人才提供了新思路,这对于其他高校的实验教学改革具有积极意义。 作者简介:周泽华(1982-),男,安徽宿松人,实验师,硕士,主要研究领域为信号与信息处理。 电子设计技术论文:应用电子技术专业实践性教学与电子设计竞赛研究 摘 要:随着电子信息技术的快速发展,新形势下社会需求对电子技术专业人才的“技能型”、“应用型”提出了新的更高要求,结合我校参加相关电子设计竞赛的经验提出了实践性教学模块的设计思想及其实现方法。 关键词:电子设计竞赛;实践性教学 近年来,我校学生分别参加了“全国大学生电子设计竞赛”、“全国职业院校技能大赛”、等多项比赛。经过我们努力,我们取得了可喜的成绩。通过比赛,我们深刻认识到参加电子设计竞赛不但提高了学生的水平,同时也是对我系电子专业实践性教学环节工作的检验。为了全面提升电子专业学生的实践动手能力和综合创新能力来适应各类电子设计大赛对高职学生的要求,应用电子技术专业的实践性教学体系改革刻不容缓。 1 改革传统的教育教学模式 我校应用电子技术专业于1999年开始进行招生,在早期的教学过程中,我们专业教师就根据本专业的特点和实际需要,对教学计划进行适当的微调。2006年,我校电子专业成功申报河南省教学改革省级试点专业,我们对“应用电子技术专业教学计划与大纲”进行了大范围的调整。 根据“以提高人才质量为宗旨,以培养综合能力为目标,以强化职业技能为优秀,以就业为导向”的高等职业教育改革指导思想,适时对教学计划做出微调以适应电子信息技术的快速发展。如:2008年,对电子课程设计课程进行了重订,由原来的纯理论教学变为理论加实践操作的教学,使学生要通过本课程的学习,对电子系统的设计过程有个系统的了解,即:理论设计、绘制原理图、制造电路板、焊接元器件、调试电路以及完成课程设计报告。从改革的总体效果看,学生也从实践教学过程中学到了“实实在在”的知识,激发了学生的学习积极性,提高了学生的实践动手能力。 在教学模式上将理论知识和实际操作紧密结合起来,使枯燥的理论知识变得易于接受和理解,大大提高了学生的学习兴趣。要求各门专业课尽量安排在相应的实验实训场所上课,利用实物教学、网络教学,力争教学方案的最佳化,从根本上改变了传统的教学模式。比如单片机、可编程序控制器完全安排在实验室中,随讲随做,对学生进行实践训练。极大地增强了理论与实践教学的直观性和生动性,提高了课堂教学的效益,吸引了更多学生的主动参与,活跃课堂气氛,取得了较好的教学效果,显著提高了教学质量。 通过以上三个环节来综合提高学生的生产劳动技能,取得了良好的教学效果。除此之外,我们还开设了综合开发应用实验选修课来锻炼一部分动手能力比较强的学生,提高他们的学习积极性和创造性。 通过这些改革,学生的实际动手能力和工程设计能力明显提高,毕业生受到了社会的欢迎和好评。参加过电子设计竞赛的学生,他们在系统设计、方案论证、整机装调、选用新器件及创新能力与合作精神等方面得到了全面提高,他们的自信心增强了。他们在毕业设计和科研中,独立工作的能力较强,受到了教师的欢迎和好评。 2 “五环”实践教学体系 按传统教学方法培养的学生,在实践性环节上发生诸多的问题,比如:单元电路正确却无法实现系统联调;理论设计正确却无法在工程上实现功能等等。这种问题的症结点在于电子设计既不是单纯的理论设计也不仅仅是实验设计,而是实践性很强的有特定工程背景的项目。 根据认识规律和学科规律而设计的“五环”实践、实训教学体系。“五环”指的是五个实践环节(基本技能训练、专业技能实训、专业综合实训、顶岗实习和毕业设计)。“五环”教学体系环环相扣、层层递进。 (1)基本技能训练:重点培养学生读图能力,电子元器件的识别、检测技能,仪器仪表的使用技能,电子元器件的焊接与拆卸技能。 (2)专业技能实训:通过EDA电路设计、电工学、数字电子技术、模拟电子技术、单片机、可编程控制器等课程的实训,培养学生按原理图组装功能电路的能力,选择正确仪器、仪表获取关键数据、波形的技能,进行电路参数调整、完成电路整体调试的能力。 (3)专业综合实训:安排一个月的专业综合实训,主要培训学生分析和解决系统问题的能力,整机电路的组装和调试技能,维护、维修技能。 (4)顶岗实习:本专业安排了10个月的顶岗实习,重点培养学生职业综合能力。 (5)毕业设计(论文):要求学生从生产、工程和实际生活中寻找设计题目,独立完成电路设计、元器件选择、印刷电路版制作、元器件焊接、整机调试等环节。本专业安排了三个月的毕业设计,培养学生的创新能力、独立工作能力。 实践教学环节在整个教学时数中所占的比重较大。应用电子技术专业授课学时总量为2600学时,理论授课学时数为1158学时,占学时总数的46%;实践教学(实验、实训、实习、毕业设计等)多达1405学时,占学时总数的54%。整个课程体系的设置中体现实践教学的重要性,为培养学生的实际动手能力和应用技能提供了保障。 3 引入虚拟仿真技术 众所周知,现代电子技术的发展为计算机技术的发展提供了物质基础,计算机技术的发展又为电子信息技术的发展提供了前进的动力,二者是相互促进、相互渗透、共同发展的。 为了将可编程技术及系统模拟仿真技术应用引入教学,我们开设了追踪电子技术发展前沿的“在线系统可编程技术”及“虚拟与仿真技术”等课程;同时,尽可能将各种EDA软件穿插于各门相关课程中,如Protel、Workbench、QuartusⅡ、MATLAB、labview等软件的应用,大大开阔了学生的视野,提高了学生的综合设计能力,提高了设计效率。 4 实践教学与电子设计竞赛紧密结合 全国大学生电子设计竞赛是面向大学生的群众性科技活动,推动高等学校信息与电子类学科课程体系和课程内容的改革,有助于高等学校实施素质教育,培养大学生的实践创新意识与基本能力、团队协作的人文精神和理论联系实际的学风;有助于学生工程实践素质的培养、提高学生针对实际问题进行电子设计制作的能力。[4] 电子设计大赛,积极推动了我系对电子专业实践性教学环节的教学改革。在平时的实践教学中综合设计环节中,引入电子设计大赛的赛题,电子设计竞赛试题具有实用性强、综合性强、技术水平发挥余地大的特点;所涉及的电类专业的课程有:模拟电路、数字电路、C语言程序设计、单片机原理、电子设计、EDA技术等; 电子设计竞赛成绩作为检验教学改革是否成功的标准。通过近几年的比赛,我们取得了可喜的成绩,2011年,获得参加全国大学生电子设计竞赛河南赛区二等奖1个、三等奖3个,获得全国职业院校技能大赛河南赛区二等奖1个,三等奖1个;2012年,获“毕杯”全国大学生创新设计竞赛全国一等奖,获全国职业院校技能大赛电子产品检测与维修项目全国第三名;从获奖情况不难看出,专业实践教学环节改革的效果在电子设计竞赛中得到了检验,切实提高了学生的实践水平。 我们将不断的调整专业的实践教学体系以适应电子设计大赛对学生知识水平的要求,从而满足不断发展的信息化时代对毕业生的更高需求。 作者简介:蒋海涛(1978-),男,河南焦作人,硕士,讲师职称,主要从事应用电子技术专业的教学工作。 作者单位:焦作师范高等专科学校物理与电子工程系,河南焦作 454001 电子设计技术论文:微电子设计自动化技术研究与应用 摘 要:在现今电气化的时代,电子自动化技术迅猛发展。将微电子技术应用到自动化领域越来越受到关注,并且逐渐应用到实际生活中。本文系统介绍了微电子设计自动化技术的特点以及设计过程和相关应用。 关键词:微电子;自动化 随着自动化技术的不断深入发展,电子自动化技术也逐渐应用到人们的日常生活中,在很大程度上影响着人们的生活生产过程。并且,随着生活水平的提高,人们对于微电子技术的要求也日益提高,因此深入研究基于微电子的自动化技术对于提高人们的生活质量有很大作用。系统实现微电子的自动化过程,需要构建合适的功能模块,尤其是电子电路的设计。 一、基于微电子的自动化技术特点 随着计算机技术的快速发展,微电子系统的性能设计逐步采用编程的方式完成。这种程序编程的方式使微电子技术更加的高性能化、高自动化以及高节能环保。同时,将微电子技术与自动化技术结合起来,更加推进了自动化领域的发展与创新。基于微电子的自动化技术主要有以下几个特性[1]: (一)基于计算机编程 电子设计自动化设计采用计算机软件相关技术,通过编程的手段来完成系统各个功能模块的设计与传统的手工做图方式相比,误差小、效率高、简单易行等特点。同时应用软件功能开发各个系统模块,优化了整个自动化系统的性能。 (二)芯片集成度较高 电子系统的整体设计,在一块小尺寸的电路板上集成很多具有不同功能的相关电路,减小了电子线路的占用面积,使芯片集成度高、功耗较小、性价比高并且便于安装,与此同时,这种高集成的芯片符合节能环保的设计理念。 (三)软件升级方便 电子自动化系统的设计是基于计算机技术的,利用计算机软件进行升级和维护,具有优良的系统升级平台。采用计算机编程的方式对电子系统进行升级和维护,可以做到实时在线工作,使系统的性能升级便捷,漏洞修补及时。 (四)具备仿真功能 计算机仿真功能是电子自动化技术的一大特色,可以解决自动化系统设计过程中的数值问题。同时,利用仿真功能可以很好的对系统进行检测和分析,方便进一步进行系统优化[2]。 整个电子自动化系统的设计要涉及数学、物理、计算机等多门学科的理论知识。其中计算机编程的应用,推动了系统设计的发展,使整个复杂的电子系统集成在小规格芯片之上成为可能。 二、微电子自动化系统设计过程 整个电子自动化系统的设计主要是包括各个功能模块的生成、系统的维护与升级以及各功能版的集成等内容。利用计算机编程技术来完成系统的设计过程,为系统功能模块的生成和功能的实现提供了良好的技术平台,使电子自动化系统的功能可以通过高集成的电子芯片体现出来。 (一)输入模块设计 系统的输入版块主要是负责完成系统的输入功能这一子模块的设计是基于计算机编程语言完成的。首先,要对输入内容用程序语言的方式进行定义,这样便于系统程序的优化处理。进而,还需要对程序语言进行合理的数据转化,从而使整个系统一体化。最后输入数据才可以被很好的储存供系统调用。简言之,输入版块设计就是程序语言设计过程。 (二)数据模块设计 计算机编程系统是一个数据量比较庞大的复杂的过程。在整个系统编程设计的过程中,会产生大量的过程数据和结果数据等,调用数据的过程变得很是复杂。因此,设计一个数据模块,对系统各阶段的数据进行存储和调用,便于系统的生成和在线维护。另外,数据模块可以在一定程度上拓展系统的功能,推动自动化的革新[3]。 (三)仿真模块设计 仿真模块的功能主要是完成系统的功能检测和数据分析。通过仿真模块的运行状况反映出整个实际系统的工作过程,方便及时发现系统漏洞并进行在线升级。 (四)检测模块设计 利用计算机编程技术设计电子系统的过程中,需要对系统进行故障检测和漏洞排查。检测模块可以保证各个功能模块之间更好的匹配运行,避免程序运行过程中的系统规划故障的发生。 (五)各功能模块规划 将各个功能模块合理规划集成到一块小规格的芯片之上,是系统实现高集成、低功耗的关键步骤。 三、微电子自动化技术的应用 微电子自动化技术主要是应用在高校教学、电气设备以及应用软件开发等方面。 首先,基于计算机仿真技术的电子自动化系统设计可以很好的应用到高校电气电子工程的教学实践过程中。采用各专业术语和特定操作对整个系统进行形象描述和展示,可以使抽象的知识具体化,同时自动化技术的实践教学可以提高学生的自主学习能力和动手能力,提高学生的整体素质。 其次,微电子自动化技术的发展,推动了电气设备的升级。利用计算机程序语言来完成后期的系统革新阶段,为电气设备的更新升级提供了很大的空间。同时,微电子技术的集成特性,使电气设备更好的实现了高集成、高性能的特点。 最后,软件编程技术方便了各个应用软件的开发,在电气设备设计过程中统一编程,实现各软件的兼容,从而便于各功能模块的集成,推动电气设备的统一化,同时降低了研发成本。 四、小结 随着电子信息技术的飞速发展,为电子自动化研究越来越深入,基于计算机编程的电子设计业逐渐系统化和模式化。微电子自动化系统凭借其高集成、高性能、易拓展以及低成本等特性,逐渐应用到人们的日常生产和生活过程中。 电子设计技术论文:试论FPGA技术在电子设计中的运用 摘 要:FPGA(现场可编程门阵)在数字信号处理系统及电子设计自动化中的运用越来越广泛了。FPGA是基于PAL、GAL、PLD等逻辑编程系统发展起来的一种综合性的可编程器件。其自07年开始投入市场以来,在电子设计中的运用是极为广泛和深入的,在电子设计领域担任着各级设计基础的重要角色。 关键词:现场可编程门阵列(FPGA);电子设计;可编程片上系统 FPGA即现场可编程门阵,是一种半定制专用集成电路(ASIC),这个可编程器件的研发主要是为了解决ASIC的不足和PLD电路数的缺点。其包含了可配置逻辑模块、输出输入模块和内部连线三个部分。由于其新的特点和高的运用价值,所以在电子设计中得到了十分广泛的运用。本文就基于FPGA的一些特点结合电子设计的运用进行探讨,得出FPGA在电子设计中的运用方面的结论。 一、FPGA的简介和特点 FPGA是以可编程阵列逻辑、通用阵逻辑、可编程逻辑器件为基础发展起来的,从简单的接口电路设计到复杂的状态机,甚至系统级芯FPGA都扮演着十分重要的角色。其主要的特色就是现场可编程序性,这一点运用到电子设计中,可以灵活地进行控制,缩短产品上市的时间。其采用了逻辑单元阵列的概念,与传统的编辑电路和门列阵相对比而言,FPGA具有不同的结构,它运用的是小型的查找表实现了组合逻辑的编辑,每一个表对应一个D触发器,而这个触发器正好驱动相匹配的I/O,这样的组合模式正好完成了既可实现组合编辑又可以进行时序编辑的功能,这些每一个相邻模块运用金属线连接。通过内部静态存储单元和编程数据,实现逻辑编辑的功能。 FPGA的特点:(1)FPGA特有的可编程片上的特点,就是指设计专用的集成电路的时候,用户不需要投片生产,可直接合成芯片;(2)FPGA以其可由简单接口到复杂接口的设计特点可以作为全定制或者半定制的专用集成电路的中试样片;(3)就其特殊的结构而言,其内部含有极为丰富的触发器和I/O引脚;(4)设计周期短,开发费用低,风险小。 二、电子设计 电子设计技术是指面向专用集成电路设计的计算机技术,在和传统的ASIC的相对比而言,电子设计的性质更加偏向于自动化,所以它具备了几个很突出的特点:(1)设计时是全过程的设计,在整个集成电路中的电路系统、硬件、软件和仿真等包括在内都由计算机完成;(2)与传统的设计不同,电子设计主要担任了两方面的角色,一个是主动的设计者一个是被动的使用者,二者结合就可以直接运用于客户了;(3)实现的途径相对而言更加具有选择性,除了FPGA以外还有CPLD等可编程器件来运用于电子设计当中,但是FPGA的运用较为广泛。电子设计由于其可大规模地进行编程,并且实现了自动化,在用户体现上的优势,所以成为了近年来主要的技术。 三、FPGA在电子设计中的运用 由于市场的竞争十分地激烈,在相应的集成电路的设计中,要有一席之地就需要在电子设计中运用很好的可编程器件,这些器件和传统的相对比而言需要更好的适应市场的能力。 (一)符合电子设计要求的器件的发展 可编程逻辑器件即PLD在电子设计中的运用应该是数百万门的大规模的器件,其中为代表的就是将近10万门宏的FPGA。FPGA的主要结构中包括了一个复杂的电路系统,这样的电路系统是为了迎合电子设计中的需要一个或者多个嵌入式系统处理器,以及控制模板和对应实现控制的通信口而存在的。FPGA正好满足所有的针对于电子设计的关于大规模器件的要求,再加上其独有的可编程片上系统,可以直接装入一个芯片,不需要投片生产,即能满足所谓的SOPC的设计。 电子设计和传统的专用集成电路设计最大的不同就是它的多种专用端口,在FPGA中的一些开发的型号器件,这些器件的主要特点就是其嵌入式的系统块设计,一切的功能都是采用系统块的嵌入式结合而实现的,在这样的一种将处理器和传统器件的优势相结合,创造出的性价比极高的FPGA,适用于电子设计上是十分有利的,针对于自动化的专门集成电路的设计,这样一来可以避免很多不必要的缺点,包括其中的成本问题和高挥发性的问题。总之,FPGA的开发适应了针对于电子设计的一系列的要求是很好的可编程器件。 综上可知,FPGA的研发,结合了传统的各类可编程器件的优势和作用,真正地运用于专门集成电路的自动化设计即电子设计是十分有用的。其可自带编程片上系统,可以就复杂或者简单的芯片的使用,其能耗低可以节省运行的成本,其多种专用端口和附加功能模块的使用可以更加适用于多端口的电子设计上。 (二)植入了嵌入式系统处理器后的FPGA运用于电子设计 在FPGA中植入嵌入式系统处理器是很有必要的,来解决系统的体积、能耗和可靠性等问题。在现行的嵌入式系统中大多都是采用了ARM的32位知识产权处理器核的器件,但是在运用于电子设计领域之中,主要的还是要迎合其对于处理器多接口的要求,如果直接就将二者结合,那么系统运行时的体积和能耗必然会增加而系统可靠性就相应地减少了。将嵌入式系统直接植入到电子设计所使用的FPGA中可以很好地解决这个问题,一般采用的是将知识产权核以硬核的形式植入,和FPGA的可编程逻辑资源以及IP软核相融合,代替原来的FPGA中的硬核的功能。运用于电子设计之中,就是将FPGA的硬件设计和实现了硬件和处理器的强大的软件功能相结合起来,相辅相成实现了一种高效的全新的SOC。 (三)以FPGA为基础的DSP系统在电子设计中的运用 在电子设计当中的DSP处理器必不可少的,但是在过去的电子设计行业中,大多都是利用DSP应用系统,但是其存在的缺点在市场快速发展的过程中得以显现,比如处理的速度、硬件的灵活性或者是效率等方面。 FPGA具有大容量、高速度D的优良特性。所以FPGA为基础而开发的DSP系统可以借助其数字信号处理的能力以及灵活的配置特性来弥补传统的工具的不足,配套的嵌入式先进工具的开发是很好的一种和传统相衔接又进行优化的形式。 电子设计的流程都是自顶向下的顺序,这样的一种特点就表示它是与硬件完全无关的一种系统设置,以FPGA为基础发展起来的DSP系统就是基于这种设计流程的,在仿真测试上,利用了Matlab提供的IP核来完成,接着的转型是通过SignaiCompiier来进行的,将设计的模型转化成了RTL,在此基础上进行时序的仿真,实现硬件DSP系统的仿真测验。 以FPGA为基础的DSP系统,是结合了FPGA的大容量、高速度的优势发展起来的,并且与电子设计中的自顶向下的结构顺序相适应,对于现今市场上存在的硬件灵活性、开发效率和知识产权等许多方面存在难以克服的缺点来进行的改进,很有市场利用价值。 (四)在电子设计的处理器上运用 在通信领域的电子设计技术运用是十分广泛的,将FPGA和一般的处理器相结合来实现通信是稀松平常的一件事。但是真正地将二者相结合还是十分有挑战的,利用FPGA实现高性能的处理器是很有前景的。 如果采用FPGA直接来武装电脑,就会形成超级电脑的概念,由于FPGA拥有独特的嵌入式的微处理器,所以结合他的可重配置的特性就可以对于现场的具体情况来配置整理文件。从而使得同一硬件电路结构在不同的时间段,形成不同的等效硬件结构以高效地对付不同的处理任务。例如,此类超级计算机某一段时间可以用于预报全球天气状况,下一时间则能用于根据某一公司的主要利率对冲情况来评估债券市场的风险,然后又可进入基因组合核对的分析等等。利用FPGA发展的电子设计的处理器虽然还研究地不够深入,但是真正的研究出来的成果是十分符合现今的电子设计市场对于处理器的功能需求的。 四、总结 FPGA技术,即现场可编程门阵,在电子设计领域的运用可以说是十分重要和广泛的。本文就FPGA的主要特点进行了简单的描述,其具有的片上可编程序性是很有特色的一个特点,基于这样的一种设计也可以开发出很好的功能。在电子设计上的运用,主要体现在器件的革新,嵌入式的处理器在设计FPGA时的运用和电子设计相结合,还有DSP系统的革新,以及电子设计处理器的运用等,这些运用足以见得FPGA在电子设计领域的重要性。
自动化技术论文:建筑物自动化技术管理论文 摘要:中国行业标准JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》第26章《建筑物自动化系统(BAS)》所规定的模拟和数字混合的集散型系统(TDS),已面临更新为全数字系统的挑战。就像工业自动化一样,建筑物自动化市场在技术接受期曲线上,通常落后于商业领域技术应用会有几年之久…… 关键词:建筑物自动化总线技术 中国行业标准JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》第26章《建筑物自动化系统(BAS)》所规定的模拟和数字混合的集散型系统(TDS),已面临更新为全数字系统的挑战。就像工业自动化一样,建筑物自动化市场在技术接受期曲线上,通常落后于商业领域技术应用会有几年之久,因此,在商业领域已经成功运用多年的个人计算机和以太网通信,现在却成为BAS更新途径的热门话题。PC-BasedControl和以太网技术,已经开始全面进入BAS领域。2000年3月,Honewell公司推出的全数字化闭路电视监视系统DVM,就用PC-BasedVideoServer,类似于商业领域应用的个人计算机式视频服务器,取代了传统的模拟和数字混合的CCTV闭路电视矩阵切换器和磁带录象设备;DVM系统中,经过信号转换接口把所有摄像机的视频信号直接连入以太网通信,每20台摄像机使用1台VideoServer。这种第三代保安监控电视的全数字化CCTV以太网系统,已经在澳大利亚悉尼机场使用。 PC机技术日新月异的进步,使BAS的中央站功能不断增强;PC机的商业软件,如ODBC、API等等,已成为BAS的标准软件;基于PC机技术的分站不断发展。信息领域的以太网技术对工业自动化和建筑物自动化各个层面的影响,从上到下。BAS管理层的以太网正在下植到自动化层和更低的现场层。BAS三层结构将会成为以太网"一网到底"的三层网络。完成这项"通体透明网络"革新的主要技术,就是以太网现场总线。以太网现场总线,也可称为以太网I/O(Input/Output),是控制技术和信息技术的完美结合,性能发挥到极致,它或许能够解决工业自动化长期争论不休的现场总线标准化问题,是商业技术影响工控技术的一个范例。 以总线为脉络,分析计算机总线、测控总线和网络总线在BAS技术发展中分别担纲的角色,可以加深对BAS未来发展的了解。 1、总线BUS 总线一词,源于计算机技术。总线是各种信号线的集合(包括地址、数据、控制、电源等),是各种信息传输的通路,有汇总的涵义。微软百科词典定义总线为:计算机系统中各部件之间用于数据传输的一组硬件连线(导线)。IBM公司将其简称为用于传输信号或功率的一根或多根导体。在建筑物自动化中,BAS总线可解释为用来连接中央站分站、现场设备或者各种系统的那些具有导电性的通路,以完成数据或信号的传输。 以应用范围来分,BAS总线可划分为计算机总线、测控总线和网络总线、。计算机总线用于上位管理计算机和中央站内部部件的连接。测控总线用于中央站与分站的连接,分站与现场设备的连接,现场设备之间的连接。网络总线则是将上位管理计算机和中央站、浏览器等视为节点而共同连接在一起的一条多分支线路,将数据置于网络总线中,数据将会经所有的节点检测后,由其指定地址的节点接收。BAS管理层的以太网就是网络总线。当以太网下植到自动化层和现场层以后,以太网又扮演着测控总线的角色,在这种背景下,我们借用"网络就是计算机"的概念,不免也可以说"网络就是控制器",因为所有传感器、执行器、分站、中央站已经遍布以太网中,以太网被赋予完成分布式控制兼有普通信息存取的能力,人们可以随心所欲使用以太网,无论是进行实时控制还是传递管理信息。 2、标准化Standardization 作为信息传输通路的总线,追求标准化,是各种总线的共同目标;只有标准总线,才能够支持更多的性能不同的产品的连接,完成更多更好的系统的集成,实现更完善的控制和管理,因此,总经以其有汇集性能的特点,尤其需要标准化。标准总线的形成,主要有两种方法,一种是由非商业的或政府组织所产生的标准,目的在于使某一种类型总线开发和使用规范化,例如RS232C;这种正规的合法的技术标准,是在对已有方法、途径及技术开发进行仔细研究的基础上起草,并经正式批准后产生,这种标准通常包括着一些国际标准。另外一种方法,是有某一家公司先行开发出一种总线技术,由于成功,得到其它公司模仿和广泛使用,以至一偏离该总线就会产生不兼容问题,导致产品在市场中受到限制,例如现场总线LonTalkBus;这类事实上的总线技术标准,是基于市场需求产生而形成的,无需正式批准,这种标准通常包括大量流行的工业标准。 3、计算机总线ComputerBus 中国行业标准JGJ/T16-92第26章BAS,对中央站硬件、组态、系统软件的规定(26.4.26.5)非常简单,仅是基于采用计算机作为监控中心的一般原则,如应设置CPU、CIU、CRT、打印机等规定,对上位管理计算机则仅限于优化控制与管理某些功能要求。但是,近年来计算机技术发展很快,系统软件、应用软件、存储系统、处理器技术、输入输出系统和计算机结构,都是如此,其中,计算机总线技术与工业自动化、建筑物自动化关系密切,计算机总线是计算机系统信息总通道,性能优劣,对BAS上位管理计算机和工作站的影响是至关重要的。因为采用先进的计算机总线,可以提高工作站的带宽,改变工作站的兼容性和开放性,并能提高工作站的可靠性,这对控制系统无疑是最重要的性能。例如,使用PCI总线技术的PC机,每年停机时间可以小于315秒中,可靠性高达99.99%,因此,BAS用户已经开始关心工作站的计算机总线,2000年9月山西省太原市某国际贸易中心大厦BAS招标文件中,明确提出中央站应该使用计算机33MHz三总线结构PCI(外部设备互联总线),说明用户不仅关心各种功能模块设置,还要求提供工控级别的总线来保证工作站性能。随着基于PC机控制的技术进展,计算机总线对BAS的影响会更加重要。因为BAS将逐渐最终成为由一台PC机控制几条现场总线的系统。 3.1计算机总线的发展历史 1970年,DEC公司首先推出了称为Unibus的总线,把PDP11小型计算机上所有的部件、设备都连接在一起。它是一种单总线结构。 1981年,IBM公司在第1台个人计算机IBMPC/XT上推出了XT总线,也是单总线,1984年,采用16位CPU的IBMPC/AT出台,AT总线在XT总线结构上,增加了一组输入/输出总线,形成双总线结构。AT总线就是著名的工业标准总线ISA,全称是IndustrialArchitecture工业标准结构,它是通过将板卡出入IBMPC及其兼容机的标准扩展槽来添加计算机部件的总线设计规范。1989年康柏、惠普等9家公司在ISA基础上,推出EISA,扩展工业标准结构,这是一种把附加卡(例如视频卡、内置卡MODEM卡及支持其它外围设备的卡)联接到PC机主板的一种总线标准。EISA总线操作频率比ISA高很多,能提供很多的数据吞吐率。 为了提高PC机性能,使某些扩展板可以直接与微处理器通信,而不必经过通常使用的系统总线,Intel公司提供了PCI总线规范。这种局部总线允许在计算机上安装多至10个PCI兼容的扩展卡,PCI局部总线系统需要在某个PCI兼容插槽中安装一块PCI控制卡,每次可以以32位或64位的速度与CPU进行数据交换。PCI规范还考虑了多路复用Multiplexing。因此,PCI总线已成为今天计算机事实上的局部总线标准。由于PCI独立于处理器,不仅Intel系列可用,DEC的Alpha、Motorola的PowerPC等系列也可以用,它的向前向后兼容性,能使现有的多种计算机都能平滑过度到新标准,所以尤其受工业控制机行业的欢迎,建立了PCI工业计算机协会PCIIndustrialComputerManufacturersGroup(PCIMG),致力于在工控机行业推广PCI总线。1995年,出版了CompactPCI规范。 PCI总线在计算机中配置了3组总线,时钟33MHz,与CPU时钟频率无关,宽度32位,可扩展至64位,带宽达132Mbps至246Mbps,可以和ISA、EISA、VL-BUS等总线兼容,支持5V和3.3V两种电压,可以在芯片、软件和开发工具方面广泛利用PC机丰富资源,它具有良好的网络性能、图形视窗介面和数据存贮性能,是工业自动化和建筑物自动化中央站理想的计算机总线。 4、网络总线NetworkBus 中国标准JGJ/T16-92第26章BAS,规定"优先采用共享总线型"局域网结构作为BAS管理层、自动化层、现场层的网络拓扑,即用一条总线,把上位管理计算机、中央站、分站、现场设备各自连接在一起,形成三层局域网。因为所有节点共享一条传输通路,一次只能允许一个节点发送信息,所以需要建立信息发送的控制方式,JGJ/T96-在26.6.6条文说明中,没有明确规定是用IEEE802.3以太网的CSMA/CD波及监听多路访问/冲突检测争抢发送,还是用IEEE802.4令牌总线排队访问控制,只有指出这两种方法都是"目前流行的",但是"并无一致的看法"。在26.6《信号传输与数据通信》中,则把现场层至自动化层之间的信息传递成为"信号传输",把自动化层和管理层之间的信息传递,称为"数据通信",以示区别,前者为现场设备与计算机通信,包括模拟信号,后者为计算机之间通信,全部为数字信号。 20多年来,发展极为成功的以太网技术,已经得到公认。人类进入英特网时代,以太网也迅速进入工业自动化的各层网络。电气电子工程师协会IEEE基于802.3以太网国际标准,正在积极制定现场与以太网通信的新标准,使以太网能够直接为现场层所使用,可以预见,正象个人计算机PC迅速进入工业自动化领域一样,以太网以及TCP/IP、UDP/IP协议将十分迅速进入工业自动化各个领域,包括BAS。 网络总线是网络通信总线的简称,在BAS中,网络总线是上位管理计算机、中央站、分站、现场设备之间的连接总线,从计算机系统结构的角度上看,它是计算机的外部总线,计算机总线则可视为内部总线。网络总线属于网络技术,计算机总线属于计算机技术,网络是多个计算机的集合系统,数据通信和资源共享是其特点。今天,已经进?quot;网络就是计算机"的时代,通信和计算机技术紧密结合、同步发展,计算机总线和网络总线是计算机一种技术的两个方面。新一代的计算机已经把网络接口集成到计算机母板上,网络功能已经嵌入到操作系统中,使得网络总线可以视为计算机总线的外部延伸,密不可分。不进入网络的工作站,是不完整的工作站。在建筑物领域,BAS是建筑物整体计算机网络的重要子网,形成建筑物管理和建筑物设备控制一体化是从网络开始的。计算机总站维系着BAS的通信子网,资源子网和通信子网的组合,就是建筑物自动化网络,就是建筑物自动化系统。 4.1以太网的发展历史 1968-1972Aloha无线电系统夏威夷大学开创争用型通信 1972-1977首台以太网2.94MMetcalf和Boggs先生建立CAMA/CD 1979-1983粗同轴以太网10MCom(DEC、Intel、Xerox)10BASE5 1980-1982细同轴以太网商品化10M3ComISA总线与10BASE2相连 1984-1987双绞线以太网1MUTPHP、AT T1BASE5 1986-1990综合布线+双线绞线以太网10MSynOptics、HP10BASET 1990-1994交换式和全双工以太网10MKalpanaEtherSwitch 1992-1995快速以太网100MUTPGrandJunction100BASET 1996-?千兆位以太网1000MIEEE802.3z1000BASEF 4.2以太网与局域网国际标准IEEE802.3 以太网是商业市场上发展的,而802.3标准是独立的标准组织《电气与电子工程师学会》开发的802.3是基于以太网第1个版本制定,但在一定程度上改进了设计,1983年公布以后,以太网以此又作了修改,原来互不兼容的局域网,变为互相兼容(但不完全兼容)。二者主要区别是结构不同,例如,最大数据单元,802.3是1460字节,以太网是1500字节。但是,通常可以把802.3视同以太网。 以太网速率有10M和100M两种,最大1518字节,最大段长度500米(粗同轴)、185米(细同轴)、100米(UTP),中断段综合长度2500米(粗同轴)、925米(细同轴)、2500米(UTP)。 在BAS中用以太网作为网络总线时,现在BAS供应商所提供的以太网接口卡NIC(安装在中央站中),应该是10M/100M自适应型,以满足用户部署100M快速以太网的要求,例如Intel公司的PRO/100+管理适配器,适用于有PCI总线的台式机,能自动监听集线器速度,从而自动选择10M或100M,能支持最新的连接管理规范wfw2.0,支持所有的主要操作系统和网络操作系统,WinNT、95、98、2000,Nerware、UNIX,支持10BAS-TX,5类UTP,RJ-45连接器,数据路径宽度32位,可在0-55℃环境中工作。 4.3以太网介质访问控制(MAC)CSMA/CD 载波监听多址访问/冲突检测是以太网抢先式信息发送的主要技术,它包括有先听再讲、无声则讲、有空就讲、边讲边听、一人独讲、退避三舍等信息发送规则,保证所有站点都能以公平方式通过竞争来访问大家共享的以太网,虽然难免有"后到先服务"的现象,但是,由于CSMA/CD有一套完整的处理冲突的方法,大体上实现了对网络总线的公平访问。它是退避三舍的自调整功能,保证所有信息的发送都是成功的,例如常用的一种冲突退避延迟算法,称为"截断的二进制指数回退(EBE)",它使发送信息的站点,每冲突一次,自动延迟一个以2的幂函数计算的退避时间,用这种不断扩大回退时间来适应网络流量的变化,这是一种很巧妙的方法。它规定了退避也是有限度的,即最大退避时间以210倍为限,忍让次数也是有限的,以216次为限,否则就会丢掉这个屡发屡败以太冈帧,这种情况是绝少发生的,除非以太网已经瘫痪。 以太网每帧发送之间有一个固定的间隙64字节、512位,称为时间片,用来识别由于冲突而失败的发送信息帧碎片(最小帧规定为64字节,包括48字节数据),在512位时间内,网络冈所有站点检测到载波(有信息发送)和合法的冲突、信息帧碎片,从而保证以太网能正常工作,不受非有效帧(碎片)的影响。 一般谈到以太网,主要是指802.3的CSMA/CD协议,它是以太网的主经软件(其它还帧结构软件等)此外,以太网还包括以太网接口卡NIC、收发器、中继器硬件。总之,以太网是一种局域网,是共享总线型局域网(包括集线器Hub网络),是国际标准局域网之一,应用最广泛。 4.4以太网与TCP/IP 传输控制协议/网际协议(TCP/IP)是实践中产生的解决网络互连和异构计算机之间提供可行的透明通信服务的一组协议,它是世界上最大网络因特网的基础。以其公用性和有效性,成为公认的开放系统。TCP/IP是网络数据传输事实上的标准,或者简称其为因特网通信协议。 BAS结构图中,标明以太网,是说网络采用共享总线拓扑,标明TCP/IP,是说数据传输采用因特网通信协议。 TCP/IP独立于特定的计算机软硬件、独立于特定的网络系统,即使你不接入Internet,用它也是最好的组网方案,所以,我们在本文开始,对JGJ/T16-92BAS的网络结构就标明采用TCP/IP,更何况,BAS进入Internet也是势在必行的事情。 TCP/IP协议有三个特点,首先它的开放性,可以把现行的各种局域网互联起来,其次,它统一了地址规则,这种IP地址与域名系统的唯一性,保证了因特网走向全球,最后,高层协议基本标准化,使各种用户可靠而且便利,这一特点,在工业自动化中,有很好的应用,可以把标准化的控制总线协议,包装在高层协议中,使TCP/IP成为工业控制通信协议。 TCP/IP分成4个层次: 应用层--常用的应用程序有SMTP(邮件传送)、NFS(网络文件)、NIS(网络信息)、SNMNP(网络管理)、FTP(文件传输)、DNS(域名系统)等,以及工业自动化通信协议,也可在本层打包,如Moddbus、HoneywellC-Bus等。 传输层--提供端到端(即应用程序之间)的通信,主要功能是信息格式化、数据确认和丢失重传等,主要有(TCP传输控制协议)和UDP(用户数据报协议UserDataprogramProtocol,它在工业自动化应用中看好,它把数据先打包,后经IP发送,效率高于TCP) 网络接口层--不同网或同网中计算机之间的通信,处理数据报和路由,主要是IP(网际互连协议) 网络接口层--提供与物理网络的连接,它包括所有现行的网络访问标准,最重要的是以太网(802.3系列)。 5、测控总线MeasureandControlBus BAS现场层和自动层的总线,可视为测控总线。JGJ/T16-92第26章BAS26.6.l节规定"从现场到计算机系统的信号传输,需综合考虑""(1)简化传输控制的硬件结构;(2)减少传输导线的根数;(3)弱化维修的技术难度",还进一步指出了采用的方法"可选用一对一的传输方式、矩阵选码一公用线传输方式或多路复用技术的一路通道多方使用的传输方式(阵列式传输方式)""首先考虑时分制"等等。反映中国行业标准对测控信号传输的重视以及要求采用最新技术的愿望。在当时的历史条件下,已经把测控总线阐述得淋漓尽致。 自从HGH/TI6颁布近十年来,测控信号传输领域发生了重大的变化,这就是现场总线技术所带来的深刻变革,对BAS的影响当然也是非常深远的。只有现场总线技术才能符合JGJ/T1-92第26.6.1节规定的三项要求:最简单的传输控制,最少的导线根数,最方便的维修技术;而且,最重要的是,现场总线带来了工业自动化开放系统的新局面,减少了自控系统寿命周期成本LifeCycleCost。 因此,测控总线的讨论,可以归纳为现场总线的讨论。 国际电工委员会IEC定义现场总线是安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。 安装在控制室内的BAS中央站与现场的分站,分站与现场的传感器,它们之间的信号传输均适用现场总线技术。换言之,自动化层和现场层,采用现场总线技术是历史发展的必然。当有人提?quot;现场总线是管理控制一体化方案的催化剂"时(美国Fisher公司Martin先生),我们深刻体会这一隽语的丰富内涵。 5.1现场总线发展历史 1983年,Honeywell公司推出的差分信号驱动器,成功地在4-20mA直流信号上叠加了数字信号,随即投入市场的智能化仪表Smart变送器,是现场总线产品的前驱,这些带有微处理器芯片的仪表,除了在原由模拟信号仪表的基础上增加了复杂的计算功能外,还在4-20mA直流信号上迭加了数字信号,使现场与控制室之间的连接,从模拟信号过渡到了数字信号。这种工作机制,成为美国fisher-Rosemount公司著名的现场总线HART通信协议的基础。 1984年,美国仪表协会ISA/SO50工作组,开始制定现场总线标准。IEC也成立现场总线工作组IEC/TC65/SC65C/WG6,开始研究现场总线标准。 1985年,国际电工委员会决定由ProwayWorkingGroup负责研究现场总线体系结构和制定标准。 1986年,德国推出Profibus过程现场总线标准。 1990年,美国Echelon公司推出LonWorks现场总线产品。 1992年,Siemens、Rosemount、Rosemount、ABB、Foxboro、Yokogawa等80家公司联合,成立ISP协会,着手在Profibus基础上制定标准。 1993年,Honewell、Bailey等公司成立WorldFIP协会,有120家公司参加,准备以法国标准FIP(FactorInsrtumentationProtocol)为基础制定标准。 1994年,ISP和WorldFIP北美部份合并,成立FF现场总线基金会(FieldbusFoundation)。推动现场总线国际标准的开发。 1996年,FF公布了低速总线H1标准。 2000年1月4日,IEC宣布现场总线国际标准以86%赞成、12%反对通过,IEC-61158面世。 5.2现场总线国际标准IEC-61158 8种现有的现场总线纳入国际标准,如果考虑到世界上已有30多种现场总线,这也还是在统一的路程上,前进了一大步。 从上表可以看出,8种现场,有8种通信协议,互不兼容,距离统一标准的现场总线,还有很大距离,虽然这些现场总线在功能上可以互补。 为了解决现场总线统一问题,借鉴IT行业的统一网络通信标准,就是第5种类型,即以太网现场总线。1998年,在美国休斯敦召开的ISA展览会期间,成正了工业自动化开放式网络联盟IAONA,建议把FF的H2高速现场总线,改成高速以太网HSE,有Honeywell参加的18个公司31位工程师正在Foxboro公司积极进行开发,希望HSE能成为众望所归的现场总线。 HSE的特点是速度高(100Mbps),数据通过量大,与计算机联接容易,价格低。有两类用途,一类是完成由于计算量过大而不适合在现场仪表中进行的运算,另一类是作为多条低速H1总线或其他网络的网关设备。 HSE是否适用干BAS,是有待研究的事情。 在IEC61158国际标准中,有欧洲标准建筑物自动化系统MBS-TC247推荐的ProfibusFMS总线和WorldFIP总线,但是没有欧洲推荐的LonWorks总线和欧洲设备总线EIB。 5.3现场总线的三层结构 从IEC61158标准中的8类总线,可以看出现场总线并不需要保持与ISO/OS17层结构一致,只需物理层、数据链路层、应用层等三层就可以了。因为面向控制的信息比较简单,但需要快速而可靠地到达目的地,七层模式使数据转换变慢,会滞后实时控制的时间要求,七层有关的网络接口成本也较高,同时,现场设备也不需要OSI地址。 IEC61158还规定,所有2至8类现场总线,均需对类型1的FF总线提供接口,但2至8类总线之间,不要求提供接口。 5.4以太网作为现场总线的主要问题及其解决方法 由于以太网802.3采用随机式的CSMA/CD信息发送方式,对事实控制来说,就带来一?quot;不确定性"问题,不能事先预言测控信息传送的时间,存在着"后到先服务"现象。而令牌式"排队发言"信息传送是可以预言的。要克服这个缺点,就要提高以太网的传输能力。由于10/100BASE-T全双工交换式以太网技术发展,基本上解决了CSMA/CD随即发送带来的"不确定性"问题。1990年,智能交换机的出现,基本上淘汰了信息发送时的冲突,而且,智能交换机的成本不断下降,为工业控制实际应用提供了可能。智能交换机(网络开关EtherSwitch),能同时提供多条数据传输途径,功能和电话交换机相似,使整体吞吐量显著提高,同时智能交换机还使用一种名为"切入法"(CutThrough)的新桥接技术(常规桥接是使用存储转发技术),是延迟时间又降低了一个数量级。1993全双工技术是以太网可以同时发送和接收数据,理论上又可以使传输速度翻上一番,再加上快速以太网的出现,以太网在处理事实控制方面,已经可以做到测控信息的传输不再是"不确定"的,而是有着"良好概率GoodProbability"的表现,能够适应事实控制的需要。 以太网传送测控信息的另一个问题是线路"利用率",线路效率。利用率是指线路用来成功地传输帧的时间部分。每个以太网数据包中那些不代表实际数据部分(同步、地址、字段长度、错误检验)较大,共26个字节,这种"开销"使线路利用率下降。在测控领域,实际数据很短,例如,DI20个字节、DO16个字凇IAO200个字节、通信接口500字节、PID运算500字节、计数器4个字节等,这样,当使用以太网信息包包装时,大量信号还需要加上填充符才能满足最小48个字节数据段的长度要求,如DI、DO、计数器,因此,效率较低。 但是,实际上,由于争先式发送,会改变效率,计算指出,如果连续发送两个64字节的以太网信息包,效率可以提高到54%。尽管如此,在工业自动化领域,仍然重视如何减少"开销",提高通信效率,例如,在通信协议中,想已用户数据报协议UDP来取代最常用的传输控制协议TCP,因为UDP信息包的包装比TCP简单,只有4个字节,而TCP,则是26个字节。IEC61158国际标准现场总线HSE高速以太网就考虑采用UDP/IP来代替TCP/IP。 不过,以太网的高速度,已经把这些问题全部覆盖了,就算是以最低速3Mbps有效速率运行,一个100个字节的实时控制信息,在以太网的传输时间,只有0.336毫秒([100+26]×8/3M),对BAS,已是很理想的数据了。 5.5TCP/IP作为现场总线的通信协议的讨论 TCP/IP协议是一组协议,采用四层结构,与现场总路线三层结构很相似,因此,适用于现场总线。 采用TCP/IP的以太网现场总线,由于数据链路层的CSMA/CD,使得数据传输时间是建立?quot;概率"基础上,但由于以太网线路的改进,情况大为改善。 TCP/IP是非常流行的技术,移植到现场总线是顺理成章的事,问题之一是TCP/IP是为因特网设计的,TCP是要处理面对成千上万的网站,它要处理好这么多路由的连接,只能采取在TCP层,设置发送机和接收机,提供端到端的可靠的进程间的通信,使数据报在传输过程中始终保持连接状态,只有双向通信。TCP才去发送数据报(双向通信不是指两机器独占式通过网络对话,而是说两台机器间有一交互信息流),TCP发出信号后,必须等待对方应答信号,否则会重发,这种定向连接协议,使两个端机经常以适当的速度相互通话,TCP传输控制在两个机器问来回发送状态信息。而UDP用户数据表协议却比TCP简单得多。对于自动控制的应用程序来说,并不需要时时保持个连接,以节约开销和网络通信量,而UDP是一个无连接系统,从TCP到UDP放弃了许多功能,简单了许多,只是作为一个数据报的发端机和收端机操作,而不理会二者之间的连接。帧的结构简化为源端口2字节,目的端口2字节,长度2字节,校验2字节。UDP传递服务不建立通信双方的连接,发完数据就完事大吉,所以,比较灵活,效率高,非常适合测控数据的发送,因为这类数据非常短,还有,在控制网络中,通行的站点比起因特网来,少之又少,非常强调二者之间的连接管理,就显得多余,比起TCP的大文件来,测控程度只是"发出一个请求"或者"等待一个响应",三言两语,传递本身就会很可靠。此外,在实时控制中,有时强调一种完全控制,即使在信号传输过程中发生错误,控制器业能够自行处理作出决策,而不需要让TCP一遍又一遍重复发送数据,因为自控系统控制器的自制能力都极强。 无论TCP还是UDP,应用程序都是驻留在通信协议顶层的应用中,包括控制和人机接口等一系列应用程序以及用于系统集成的OPC,都藉信息传输,获取其中的数据。 5.6以太网在工业自动化中的应用 美国Foxboro公司在1995年就推出了采用以太网10BASE-5粗同轴电缆I/AnodeBus用于现场总线控制系统,近年来,新I/A现场总线系统已经改为双绞线BASE-T,室内及机柜内,都使用RJ-45接插件,对室外及振动严重的场所,则按防护等级IP-67生产了密封式RJ-45的连接器,Hirschman公司也能提供现场总线中作为以太网连接的接插件,抗震密封,适用于工业环境。 1997年,Schneider公司为其著名现场总线ModbusTCP通信协议产品,它的PLC产品中的I/O模块,Momentum系列,均可以设置以太网端口。这些I/O模块通过这些端口直接连入以太网中。Schneider公司把Modbus通信协议变址为TCP/IP通信协议,这是世界上较早的以太网I/O产品。TCP/IP和UDP/IP的一个重要的优点是在同一个以太网中,可以运行许多不同的通信协议,它们都变址在TCP/IP或UDP/IP中。 Honeywell公司几年前就已经开始着手把以太网用于建筑物自动化系统自动化层总线通信的应用工作,目前,第一步已经实现,即,把所有测控总线通过TCP/IP接口连入以太网中,通过以太网得数据通信,进行实时控制。以太网成为BA、FA、SA集成的通信平台,进而与管理系统在此平台上完成管理控制一体化集成。 随着以太网应用技术的进一步发展,把以太网芯片内嵌与现场设备的一天,也许会很快来临,意味着因特网内置与现场设备的时代终会来到,其意义在于因特网与控制网融为一体,因特网无处不在,会进一步改变工业自动化和建筑物自动化的面貌。 5.7建筑物自动化的现场总线 现场总线这个技术热点,长期争论不休,虽然出台了IEC61158所推荐的8种国际标准总线,但是仍然没有一种统一的标准现场总线能够满足各种行业有要求。在这纷争的局面中,以太网的确受到了许多厂商的重视,在管理层(工厂级)采用以太网已经成了共识,而在低层次上的应用,还要假以时日,许多厂商正在积极研究和开发。 目前,LonWorks现场总线在BAS行业中的地位,是很重要的,尤其LonMark产品给用户带来产品互换互操的巨大利益(大幅度下降系统的寿命周期成本),所以受到用户的重视。Honeywell公司在2000年6月推出了全LonWorks现场总线系统,原来的C-BUS已经可以换用LonTalk现场总线,所有其它生产厂商的LonWorks现场总线,可以直接联入Honeywell中央站。 此外,BACnet通信协议在BAS中的地位也举足轻重,Honeywell公司在BAS系统中,设置有BACnet服务器和BACnet客户机两组软件,以适应BACnet总线产品的连接和系统的集成。 总之,随着个人计算机PC和以太网技术在工业控制领域中应用的不断发展,尽管LonWorks、BACnet、Modbus等传统明星会继续发挥作用,但是,新动向确实值得关注,LonWorks技术也正在使用以太网技术,就说明了这点。 自动化技术论文:自动化控制网络技术发展论文 摘要:简要介绍了楼宇自动化系统,分析了传统集散控制系统和新兴的现场总线控制系统优缺点以及应用,并介绍了楼宇自控领域中流行的4种现场总线。说明了以太网技术的发展以及在楼宇自控领域中的最新应用情况,对现场总线控制系统和以太网进行了比较 关键词:楼宇自动化控制网络现场总线控制系统以太网楼宇自动化系统 目前日益流行的智能建筑(inteuigentbuidings)是建筑技术与计算机信息技术相结合的产物,是信息社会的需要,也是未来建筑发展的方向。智能建筑主要由楼宇自动化系统(buidingautomationsystem,缩写为bas)、通信自动化系统(cas)和办公自动化系统(oas)三大系统组成。其中,楼宇自动化系统是智能建筑中最基本和最重要的组成部分。楼宇自动化系统是利用计算机及其网络技术、自动控制技术和通信技术构建的高度自动化的综合管理和控制系统,将大楼内部各种设备连接到一个控制网络上,通过网络对其进行综合的控制,这些设备包括空调、照明设备、电梯、消防设备、安防设备等等。它确保建筑物内的舒适和安全的办公环境,同时实现高效节能的要求。 2现场控制系统fcs的出现以及在楼宇自控中的应用 上个世纪七八十年代,伴随着计算机可靠性提高,价格大幅下降,出现了由多个计算机递阶构成的集中、分散相结合的分布式控制系统(distributedcontrolsystem,简称dcs)。dcs是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种综合控制系统。它的测量变送仪表一般是模拟仪表,因此它属于一种模拟数字混合控制系统,这种系统较以前的各种控制系统有了较大的进步。dcs在工业自动化控制领域获得了广泛的应用,也开始应用到楼宇自动化控制领域。但是dcs存在如下一些缺点: (1)安装费用高。采用一台仪表、一对传输线的接线方式,导致接线庞杂、工程周期长、安装费用高、维护困难; (2)可靠性差。模拟信号传输精度低,而且抗干扰性差; (3)系统封闭。各厂家的产品自成系统,系统封闭、不开放,难以实现产品的互换与互操作以及组成更大范围的网络系统。 上个世纪90年代以来,随着控制技术、计算机技术、通信技术的发展,出现了基于现场总线的控制系统(fcs),fcs克服了dcs的缺点,它是一种全数字化的、全分散的、全开放、可互操作和开放式互连的新一代控制系统。目前,现场总线技术已经成为自动化技术中的一个热点,备受国内外自动化设备制造商与用户的关注。fcs极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量,使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。与传统的dcs(分布式控制系统)相比,fcs具有可靠性高、可维护性好、成本低、实时性好、实现了控制管理一体化的结构体系等优点。现场总线的出现,为工业自动化带来了一场深层次的革命,从而开创了工业自动控制的新纪元,被誉为自动化领域的计算机局域网。鉴于fcs的许多优点,控制专家们纷纷预言“fcs将取代dcs成为2l世纪控制系统的主流。”现在,fcs已经被应用到楼宇自动化控制领域。 2.1应用于楼字自动化领域的几种现场总线 由于诱人的市场商机和不同的应用领域的存在,世界一些大公司或公司联盟纷纷提出自己的现场总线协议标准。据不完全统计,目前国际上有40种宣称为开放型的现场总线标准。这些协议根据国际标准化组织(iso)的计算机网络开放式互连系统的osi参考模型来制定的。大多数现场总线只是用其中的一、二和七层协议。于是现场总线呈现杂乱纷呈的局面。在这些现场总线中不乏优异的现场总线,如can、modbus、profibus、lonworks、bacnet、devicenet等等。其中lonworks、bacnet、can、eib等现场总线在楼宇自动化领域获得了、较广泛的应用。尽管基于现场总线的fcs克服了dcs的许多缺点,但还是有一些不如人意的地方,最明显的缺点:多种现场总线并存而互不兼容,导致fcs的可互操作性只能在同一种现场总线系统中实现。后面将对fcs的缺点做进一步说明。 (1)lonworks 美国echelon公司1991年推出了lon(local0penationnetworks)技术,又称lonworks技术。它得到了众多计算机厂家、系统集成商、仪器仪表以及软件公司的大力支持,已经在楼宇自动化、工业自动化、电力系统供配、消防监控、停车场管理等领域获得广泛应用。具体地说lonworks具有以下优点: ①网络结构灵活、组网方便。它支持多种网络拓扑形式,包括总线型、星型、树型、自由拓扑型等,这样可适应复杂的现场环境,方便现场布线; ②支持多种传输介质。包括双绞线、同轴电缆、电力线、光纤、无线射频等;两种传输速率:78bps和1.25mbps,最大传输距离由网络拓扑形式和传输介质决定,一般可从500m到2700m。可接人的节点最多为32385个; ③完善的珏发工具。提供完善的系统开发环境,采用开放的neuronc语言,它是ansic语言的扩展; ④无主的网络系统。lonworks网络中各节点的地位相同,网络管理可设在任一节点处,并可安装多个网络管理器; ⑤开发lonworks网络节点的时间较短,也易于维护。lonworks采用的lontalk协议固化在echelon公司的neuron芯片中,这样可以节省开发lonworks网络节点的时间,也方便维护。 同其它现场总线一样,lonworks也有自身的缺点。首先,lonworks的实时性、处理大量数据的能力有些欠缺;其次,由于lonworks依赖于echelon公司的neuron芯片,所以它的完全开放性也受到一些质疑。尽管lonworks存在一些不足,但是lonworks的fcs还在楼宇自动化领域获得了广泛的应用。世界上有2万多家oem厂商生产lonworks相关产品,其中种类已达3500多种。目前世界上已安装有500多万个lonworks节点,lont~k协议也被接纳为欧洲centc247、centc205的一部分。自1996年以来,lonworks也开始在国内获得大量的应用。在建设部的支持下,国内一些研究所和企业开始陆续开发出基于lonworks的楼宇自动化控制系统,并在一些新建智能大厦和建设部智能化小区试点工程中得到应用。 (2)bacnet bacnet是作为世界上第一个楼宇自动控制网络的数据通信协议。它代表了智能建筑发展的主流趋势。bacnet不是软件或硬件,也不是固件,严格地说,bacnet并不是现场总线,而是一种网络协议,即通信规则。为不同商家产品的系统之间进行信息交流提供平台和支持。bacnet详细阐述了系统组成单元相互分享数据实现的途径、使用的通信介质、可以使用的功能以及信息如何翻译的全部规则。bacnet采用了etherent、arcnet、ms/tp、ptp、lontalk五种网络技术进行通信。可根据系统通信是和通信速度选择不同的网络技术。相对其它现场总线,bacnet标准最大的优点是可以与etherent、lonworks等网络进行无缝集成。不过bacnet主要为解决不同厂家的楼宇自控系统相互间的通讯问题设计,并不太适用于智能传感器、执行器等末端设备。bacnet标准已在全球得到了广泛的应用,全球生产和经营楼宇设备和楼宇自控设备的主要厂商均支持bacnet标准。bacnet在不到10年的时间内就从一个行业学会标准迅速成为楼宇自控领域中唯一的iso标准。虽然我国是wto和iso成员国,但是bacnet在我国建筑领域中的应用范围还是相对较小,而且在工程中采用的bacnet产品和技术也基本上全部是从国外引进的,还没有真正意义上的国产化bacnet相关产品。 (3)can can总线最初是德国bosch公司为汽车监控控制系统设计提出的,现在它已经成为一种国际标准,在电力、石化、空调、建筑等行业均有应用。can具有以下优点: ①采用8字节的短帧传送,故传输时间短、抗干扰性强: ②具有多种错误校验方式,形成强大的差错控制能力。而且在严重错误的情况下,节点会自动离线,避免影响总线上其它节点; ③采用无损坏的仲裁技术; 4can芯片不但价格低而且供应商多。 can缺点是:can总线上最多可挂接110个节点,这不完全能满足整个智能建筑的需要。不过可以通过利用中继器进行扩展,相对其它一些现场总线,can总线技术比较简单,can相关产品的开发费用也远远低于其它现场总线技术产品的开发费用。因此,很早国内就有一些企业推出了基于can总线的楼宇自控的相关产品。如狮岛、索龙集团开发出了$2000楼宇自控系统。 (4)eib eib是欧洲安装总线(europeaninstallationbus)的缩写。它在1990年被提出,经过十多年的发展,成为欧洲最有影响的建筑智能化现场总线标准,在欧洲得到了进300家厂商的支持。1999年eib被引进中国的智能化建筑领域,并在上海同济大学建立了eib认证技术培训中心。在短短的几年里,国内的会展中心、博物馆、办公大楼、别墅等场所的灯光、窗帘、空调等控制和安防系统方面获得了广泛应用,如厦门国际会展中心、大连国贸中心、浙江人民大会堂等。国内的eib项目基本上被abb公司和simens公司所垄断。 3以太网开始进入楼宇自控领域 以太网发展至今已有20年历程,作为局域网组网的主要技术,以其简单、价廉、高带宽、维护方便以及不断发展等优点一直在局域网领域中牢牢占据着统治地位。近年来,以太网技术获得了快速地发展。交换型和全双功以太网的出现,克服了传统以太网的共享公共传输媒体和半双功传输的弱点,实现了站点独占传输媒体并同时收发数据,也减少了网络上的数据碰撞。以太网的标准不断更新和扩展,目前的以太网不仅在物理层(包括拓扑结构、传输速率、传输媒体),并且在数据链路层与原来的传统以太网标准有了很大的进步,以太网标准系列已扩展成20余个。现在已太网不但由局域网向着接入网和城域网领域发展,同时开始进入工业控制和楼宇自控领域。新的ieee802.3af标准开始对以太网供电作出了规定,它消除了以太网技术进入现场控制领域的一个严重障碍。目前,3com、华为、dlink等公司开始提供符合ieee802.3af标准的交换机产品。另外,一些现场总线的协会或组织也开始提出基于其现场总线的开放式以太网标准,即工业以太网标准,如odva(开放devicenet供货商协会)和ci(contolnet国际组织)的ethernet/ip标准、ff(现场总线基金会)的hse(hig}lspeedethemet,高速以太网)、profibus国际组织的profinet。支持这些工业以太网标准的交换机、网卡等产品也开始出现,如moxa公司的eds-508系列工业以太网交换机(支持ethernet/ip)、北京航天华辉自动化技术有限公司的anybus-sio/100m(支持ethemet/ip和modbus/tcp)等。美国vdc(venturedevelopmentcorp.)调查报告指出,ethemet在工业控制领域中的应用将越来越广泛,市场占有率将从2000年的ll%增加到2005年的23%。 伴随着以太网技术在工业控制领域的成功应用,以太网技术也必将越来越多地渗透到楼宇自控领域。目前,以太网多用于基于现场总线的楼宇自控网络集成到智能建筑中的信息网(如图l所示),在一些新开发的楼宇自控系统中,以太网直接进入了控制层,如北京楼宇自动化中心开发的基于以太网的enc-2001ip智能建筑测控系统。enc-200lip控制系统的结构如图2所示。一般的空调、照明等系统通过enc参量控制模块集成到以太网上;带有rs232或rs485接口的系统通过网关转换模块集成到以太网上;ip电话以及ip摄像机直接连接到以太网上。 在楼宇自控网络中采用基于现场总线的fcs的优点是: ①可靠性、实时性好。现场总线为工业控制设计 图1楼宇自控网络集成到信息网的,有屏蔽、接地与防爆等措施,同时其实时性也比采用csma/cd的以太网的时实性好; ②用户的投资成本低。现在,开放的现场总线技术已经比较成熟,有很多公司提供的相关产品可供选择。其缺点是:实现现场总线无缝接人以太网复杂,当多种现场总线共存在一个系统中时,集成起来更复杂,系统的扩展性差。 在楼宇自控网络中采用以太网的优点是:实现了从管理层(信息网)到现场设备控制层(控制网)的“一网到底”,即实现人们期望的通信协议的兼容和统一;这样系统扩展起来也比较方便;与智能建筑中其它系统(信息网通信自动化系统和办公自动化系统)集成起来更加容易。其缺点是:首先,目前开发基于以太网的控制系统产品的难度较大,开发费用和成本相对还是较高,用户可以选择的厂商也很有限,垄断利润较高,研发成本还没有被消化,这些都导致产品价格过高。其次,以太网的实时性、可靠性等方面还有待进一步完善。 4结束语 就目前而言,不管是应用在楼宇自控网络中的基于现场总线的fcs还是以太网,都有其优点和缺点。随着时间的推移和技术的进步,它们也必将会被进一步完善。据统计,我国目前有从事楼宇自动化业务的企业3000家以上,产品供应商约3000家。另外,随着我国绍济的快速发展和人们生活水平的不断提高,建筑和社区的数字化建设正在兴起,fcs和以太网都必将在楼宇自控领域中获得更广泛的应用,在今后相当长的时间内,两者在竞争的同时也将继续并存。 自动化技术论文:机械自动化技术论文 论文关键词:机械自动化;现状;发展 论文摘要:本文对机械自动化的产生及在我国的现状做了概述,在此基础上探索了我国机械自动化的发展之路。 引言 机械自动化,主要指在机械制造业中应用自动化技术,实现加工对象的连续自动生产,实现优化有效的自动生产过程,加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展,是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。机械自动化的技术水准,不仅影响整个机械制造业的发展,而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。 一、机械自动化的产生 机械自动化技术从上个世纪20年代首先在机械制造冷加工大批量生产过程中开始发展应用,上世纪60年代后为适应市场的需求和变化,为增强机械制造业对市场灵活快速反应的能力,开始建立可变性自动化生产系统,即围绕计算机技术的柔性自动化。它是在制造系统不变或变化较小的情况下,机器设备或生产管理过程通过自动检测、信息处理、分析判断自动地实现预期的操作或某种过程,并能够自动地从制造一种零件转换到制造另一种不同的零件。社会实践证明,这种定义下的制造系统自动化与当代大多数企业的实际不相容。目前,世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外,大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外,需要循序渐进,不断努力,创造条件,向自动化的高级理想阶段迈进。 二、我国机械自动化的现状 机械自动化技术从上个世纪20年代开始发展应用以来,已经得到了迅速的发展,特别是近年来计算机的高度集成化,开始采用了计算机集成制造系统,大大加快了机械自动化的发展,但我国仍处于初级操作阶段的自动化。目前,世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外,大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外,我国的产业结构层次低。我国机械制造业目前有11.4万个企业,发展很不平衡,有大量落后于现代水准的产业,大部分企业还比较落后,手工劳动占有相当的比重,我国能独立开发现代机械自动化技术的企业可以说没有;我国机械制造业企业中自动化装备少、水准低,不仅在数量上同世界先进国家有较大差距,而且在品种上、质量上、使用上,同世界先进水准也存在阶段性差距。实现我国机械自动化技术是一个长期的过程,不可能一蹴而就。需要循序渐进,不断努力,创造条件,向自动化的高级理想阶段迈进。当前,我国还处在社会主义初级阶段,经济、财力、生产力水准、国民素质等,与世界主要国家的差距是很大的;我国有丰富的劳动力资源,每年城镇新增就业人口达两千多万,且今后每年的就业人数还会增加。机械自动化最大限度地提高劳动生产率,劳动力的过剩和分工的转移就是一个现实问题。 三、我国机械自动化发展之路探索 (一)结合生产实际发展机械自动化技术 先进制造技术的全部真谛在于应用。发展机械自动化技术,应以企业的生产和技术发展的实际需要及具体条件为导向。只有对合适的产品采用与之相适应的自动化方式进行生产,才能收到良好的技术经济效益和社会经济效益。我国发展机械自动化技术,应结合实际,注重实用,即对国民经济产生实际效益。那种盲目搞自动化、搞自动线的做法,全年生产任务只需1~2个月就完成的低负荷率生产也要搞的倾向应当纠正,对国民经济不产生显著促进、效率低下的要缓搞。我们要的是效益,而不单纯是速度。国产造型生产线因产品质量差、可靠性低、实用性差,开工率一般仅在50%~60%。而能在生产中长期服役的主力生产线很少,像第一汽车制造厂的01线、第二汽车制造厂的BMD线等具有全年开工业绩的线更是凤毛麟角。这种现象不属偶然或局部,而是带有普遍性。据调查,我国引进的弧焊机器人,完全正常运转、充分发挥效益的只占1/3;另外1/3处于负荷不满或不能完全正常运转状态;还有1/3不能正常使用,直接影响了用户使用更多机器人的信心。(二)发展投资少、见效快的低成本自动化技术 发展低成本自动化技术,潜力大,前景广,投资省,见效快,提高自动化程度,可以收到事半功倍的经济效果,适合我国现阶段的发展需要和国情。美国麻省理工学院提出的精节生产LP模式,就是以最小的投入,取得最大的产出的具体表现。日本丰田公司采用适时生产JIT、全面质量管理TQC和成组技术GT、弹性作业人数和尊重人性为支柱的精节生产方式,使自动化程度不高的工厂取得了良好的效益。芬兰NOKOAData机工厂的组装车间内拥有一条能制造286、386和486微机的灵活生产线,它并不完全由自动化设备组成,中间穿插着借助计算机指导的人工参与,将高新技术与原有工艺基础巧妙灵活地结合在一起,从而使这种生产线的造价较低,同时却具有柔性制造系统的性能。实际上精节生产本身就意味着从国情和企业实际情况出发,借鉴国外发展机械制造业低成本自动化技术的经验是有益的。我国机械制造业各企业有大量的通用设备,在发展现代机械自动化技术时,若以原有的设备为主,合理调整机床布局,添加少量的数控设备,引入CAD/CAM技术,就能充分发挥计算机自动化管理的优势和人的创造性,共同构成一个以人为中心、以信息自动化为先导、树立自主的单元化生产系统,为我国机械制造业自动化技术发展应用提供了一条投资少、见效快、效益高、符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。 (三)注重配套发展机械自动化技术 现代自动化技术在机械制造中的应用就是在控制理论的指导下,对生产的物流和人的作用进行综合的研究,涉及到机械技术、微电子技术、自动控制理论和计算机技术等。发展机械自动化技术,必须主要地关注电子学、电子计算机技术、零件检测和机床装料自动化,广泛采用程序数控机床,以及研制高效的和可靠的自动化生产线、计算机应用于生产的信息系统和自动化控制系统等。发展应用机械自动化技术,要扎扎实实地抓好自动化技术应用项目的基础工作和从实际出发的推广应用工作,既要发展主机,也要配套发展自动化元件及控制系统。可编程控制器、微处理机、各种传感器、新型刀具、控制系统及系统软件、电子计算机等,这些都将是今后机械自动化的主要技术基础。 自动化技术论文:机械自动化技术研究论文 论文关键词:机械自动化;现状;发展 论文摘要:本文对机械自动化的产生及在我国的现状做了概述,在此基础上探索了我国机械自动化的发展之路。 引言 机械自动化,主要指在机械制造业中应用自动化技术,实现加工对象的连续自动生产,实现优化有效的自动生产过程,加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展,是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。机械自动化的技术水准,不仅影响整个机械制造业的发展,而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。 一、机械自动化的产生 机械自动化技术从上个世纪20年代首先在机械制造冷加工大批量生产过程中开始发展应用,上世纪60年代后为适应市场的需求和变化,为增强机械制造业对市场灵活快速反应的能力,开始建立可变性自动化生产系统,即围绕计算机技术的柔性自动化。它是在制造系统不变或变化较小的情况下,机器设备或生产管理过程通过自动检测、信息处理、分析判断自动地实现预期的操作或某种过程,并能够自动地从制造一种零件转换到制造另一种不同的零件。社会实践证明,这种定义下的制造系统自动化与当代大多数企业的实际不相容。目前,世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外,大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外,需要循序渐进,不断努力,创造条件,向自动化的高级理想阶段迈进。 二、我国机械自动化的现状 机械自动化技术从上个世纪20年代开始发展应用以来,已经得到了迅速的发展,特别是近年来计算机的高度集成化,开始采用了计算机集成制造系统,大大加快了机械自动化的发展,但我国仍处于初级操作阶段的自动化。目前,世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外,大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外,我国的产业结构层次低。我国机械制造业目前有11.4万个企业,发展很不平衡,有大量落后于现代水准的产业,大部分企业还比较落后,手工劳动占有相当的比重,我国能独立开发现代机械自动化技术的企业可以说没有;我国机械制造业企业中自动化装备少、水准低,不仅在数量上同世界先进国家有较大差距,而且在品种上、质量上、使用上,同世界先进水准也存在阶段性差距。实现我国机械自动化技术是一个长期的过程,不可能一蹴而就。需要循序渐进,不断努力,创造条件,向自动化的高级理想阶段迈进。当前,我国还处在社会主义初级阶段,经济、财力、生产力水准、国民素质等,与世界主要国家的差距是很大的;我国有丰富的劳动力资源,每年城镇新增就业人口达两千多万,且今后每年的就业人数还会增加。机械自动化最大限度地提高劳动生产率,劳动力的过剩和分工的转移就是一个现实问题。 三、我国机械自动化发展之路探索 (一)结合生产实际发展机械自动化技术 先进制造技术的全部真谛在于应用。发展机械自动化技术,应以企业的生产和技术发展的实际需要及具体条件为导向。只有对合适的产品采用与之相适应的自动化方式进行生产,才能收到良好的技术经济效益和社会经济效益。我国发展机械自动化技术,应结合实际,注重实用,即对国民经济产生实际效益。那种盲目搞自动化、搞自动线的做法,全年生产任务只需1~2个月就完成的低负荷率生产也要搞的倾向应当纠正,对国民经济不产生显著促进、效率低下的要缓搞。我们要的是效益,而不单纯是速度。国产造型生产线因产品质量差、可靠性低、实用性差,开工率一般仅在50%~60%。而能在生产中长期服役的主力生产线很少,像第一汽车制造厂的01线、第二汽车制造厂的BMD线等具有全年开工业绩的线更是凤毛麟角。这种现象不属偶然或局部,而是带有普遍性。据调查,我国引进的弧焊机器人,完全正常运转、充分发挥效益的只占1/3;另外1/3处于负荷不满或不能完全正常运转状态;还有1/3不能正常使用,直接影响了用户使用更多机器人的信心。(二)发展投资少、见效快的低成本自动化技术 发展低成本自动化技术,潜力大,前景广,投资省,见效快,提高自动化程度,可以收到事半功倍的经济效果,适合我国现阶段的发展需要和国情。美国麻省理工学院提出的精节生产LP模式,就是以最小的投入,取得最大的产出的具体表现。日本丰田公司采用适时生产JIT、全面质量管理TQC和成组技术GT、弹性作业人数和尊重人性为支柱的精节生产方式,使自动化程度不高的工厂取得了良好的效益。芬兰NOKOAData机工厂的组装车间内拥有一条能制造286、386和486微机的灵活生产线,它并不完全由自动化设备组成,中间穿插着借助计算机指导的人工参与,将高新技术与原有工艺基础巧妙灵活地结合在一起,从而使这种生产线的造价较低,同时却具有柔性制造系统的性能。实际上精节生产本身就意味着从国情和企业实际情况出发,借鉴国外发展机械制造业低成本自动化技术的经验是有益的。我国机械制造业各企业有大量的通用设备,在发展现代机械自动化技术时,若以原有的设备为主,合理调整机床布局,添加少量的数控设备,引入CAD/CAM技术,就能充分发挥计算机自动化管理的优势和人的创造性,共同构成一个以人为中心、以信息自动化为先导、树立自主的单元化生产系统,为我国机械制造业自动化技术发展应用提供了一条投资少、见效快、效益高、符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。 (三)注重配套发展机械自动化技术 现代自动化技术在机械制造中的应用就是在控制理论的指导下,对生产的物流和人的作用进行综合的研究,涉及到机械技术、微电子技术、自动控制理论和计算机技术等。发展机械自动化技术,必须主要地关注电子学、电子计算机技术、零件检测和机床装料自动化,广泛采用程序数控机床,以及研制高效的和可靠的自动化生产线、计算机应用于生产的信息系统和自动化控制系统等。发展应用机械自动化技术,要扎扎实实地抓好自动化技术应用项目的基础工作和从实际出发的推广应用工作,既要发展主机,也要配套发展自动化元件及控制系统。可编程控制器、微处理机、各种传感器、新型刀具、控制系统及系统软件、电子计算机等,这些都将是今后机械自动化的主要技术基础。 自动化技术论文:自动化机床的故障排除技术探究论文 论文关键词:数控机床故障排除分析 论文摘要:数控机床电气系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程,一旦查明了原因,故障也就几乎等于排除了。因此故障分析诊断的方法十分重要。 一、故障的调查与分析 这是排故的第一阶段,是非常关键的阶段,主要应作好下列工作: 1、询问调查在接到机床现场出现故障要求排除的信息时,首先应要求操作者尽量保持现场故障状态,不做任何处理,这样有利于迅速精确地分析故障原因。 2、现场检查到达现场后,首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性,从而核实初步判断的准确度。由于操作者的水平,对故障状况描述不清甚至完全不准确的情况不乏其例,因此到现场后仍然不要急于动手处理,重新仔细调查各种情况,以免破坏了现场,使排故增加难度。 3、故障分析根据已知的故障状况按上节所述故障分类办法分析故障类型,从而确定排故原则。由于大多数故障是有指示的,所以一般情况下,对照机床配套的数控系统诊断手册和使用说明书,可以列出产生该故障的多种可能的原因。 4、确定原因对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正原因,这时对维修人员是一种对该机床熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的综合考验。 5、排故准备有的故障的排除方法可能很简单,有些故障则往往较复杂,需要做一系列的准备工作,例如工具仪表的准备、局部的拆卸、零部件的修理,元器件的采购甚至排故计划步骤的制定等等。 下面把电气故障的常用诊断方法综列于下。 (1)直观检查法这是故障分析之初必用的方法,就是利用感官的检查。 ①询问向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障表象及故障后果,并且在整个分析判断过程中可能要多次询问。 ②目视总体查看机床各部分工作状态是否处于正常状态(例如各坐标轴位置、主轴状态、刀库、机械手位置等),各电控装置(如数控系统、温控装置、润滑装置等)有无报警指示,局部查看有无保险烧煅,元器件烧焦、开裂、电线电缆脱落,各操作元件位置正确与否等等。 (2)仪器检查法使用常规电工仪表,对各组交、直流电源电压,对相关直流及脉冲信号等进行测量,从中找寻可能的故障。例如用万用表检查各电源情况,及对某些电路板上设置的相关信号状态测量点的测量,用示波器观察相关的脉动信号的幅值、相位甚至有无,用PLC编程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。 (3)信号与报警指示分析法 ①硬件报警指示这是指包括数控系统、伺服系统在内的各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯,结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法。 ②软件报警指示如前所述的系统软件、PLC程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示,依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。 (4)接口状态检查法现代数控系统多将PLC集成于其中,而CNC与PLC之间则以一系列接口信号形式相互通讯联接。有些故障是与接口信号错误或丢失相关的,这些接口信号有的可以在相应的接口板和输入/输出板上有指示灯显示,有的可以通过简单操作在CRT屏幕上显示,而所有的接口信号都可以用PLC编程器调出。 (5)参数调整法数控系统、PLC及伺服驱动系统都设置许多可修改的参数以适应不同机床、不同工作状态的要求。这些参数不仅能使各电气系统与具体机床相匹配,而且更是使机床各项功能达到最佳化所必需的。因此,任何参数的变化(尤其是模拟量参数)甚至丢失都是不允许的;而随机床的长期运行所引起的机械或电气性能的变化会打破最初的匹配状态和最佳化状态。此类故障多指故障分类一节中后一类故障,需要重新调整相关的一个或多个参数方可排除。 (6)备件置换法当故障分析结果集中于某一印制电路板上时,由于电路集成度的不断扩大而要把故障落实于其上某一区域乃至某一元件是十分困难的,为了缩短停机时间,在有相同备件的条件下可以先将备件换上,然后再去检查修复故障板。 鉴于以上条件,在拔出旧板更换新板之前一定要先仔细阅读相关资料,弄懂要求和操作步骤之后再动手,以免造成更大的故障。 (7)交叉换位法当发现故障板或者不能确定是否故障板而又没有备件的情况下,可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查,例如两个坐标的指令板或伺服板的交换从中判断故障板或故障部位。这种交叉换位法应特别注意,不仅硬件接线的正确交换,还要将一系列相应的参数交换,否则不仅达不到目的,反而会产生新的故障造成思维的混乱,一定要事先考虑周全,设计好软、硬件交换方案,准确无误再行交换检查。 (8)特殊处理法当今的数控系统已进入PC基、开放化的发展阶段,其中软件含量越来越丰富,有系统软件、机床制造者软件、甚至还有使用者自己的软件,由于软件逻辑的设计中不可避免的一些问题,会使得有些故障状态无从分析,例如死机现象。对于这种故障现象则可以采取特殊手段来处理,比如整机断电,稍作停顿后再开机,有时则可能将故障消除。维修人员可以在自己的长期实践中摸索其规律或者其他有效的方法。 二、电气维修与故障的排除 电气故障的分析过程也就是故障的排除过程,因此电气故障的一些常用排除方法在上一节的分析方法中已综合介绍过了,本节则列举几个常见电气故障做一简要介绍,供维修者参考。 1、电源电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源,它的失效或者故障轻者会丢失数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。西方国家由于电力充足,电网质量高,因此其电气系统的电源设计考虑较少,这对于我国有较大波动和高次谐波的电力供电网来说就略显不足,再加上某些人为的因素,难免出现由电源而引起的故障。 2、数控系统位置环故障 ①位置环报警。可能是位置测量回路开路;测量元件损坏;位置控制建立的接口信号不存在等。 ②坐标轴在没有指令的情况下产生运动。可能是漂移过大;位置环或速度环接成正反馈;反馈接线开路;测量元件损坏。 3、机床坐标找不到零点。可能是零方向在远离零点;编码器损坏或接线开路;光栅零点标记移位;回零减速开关失灵。 4、机床动态特性变差,工件加工质量下降,甚至在一定速度下机床发生振动。这其中有很大一种可能是机械传动系统间隙过大甚至磨损严重或者导轨润滑不充分甚至磨损造成的;对于电气控制系统来说则可能是速度环、位置环和相关参数已不在最佳匹配状态,应在机械故障基本排除后重新进行最佳化调整。 5、偶发性停机故障。这里有两种可能的情况:一种情况是如前所述的相关软件设计中的问题造成在某些特定的操作与功能运行组合下的停机故障,一般情况下机床断电后重新通电便会消失;另一种情况是由环境条件引起的,如强力干扰(电网或周边设备)、温度过高、湿度过大等。这种环境因素往往被人们所忽视,例如南方地区将机床置于普通厂房甚至靠近敞开的大门附近,电柜长时间开门运行,附近有大量产生粉尘、金属屑或水雾的设备等等。这些因素不仅会造成故障,严重的还会损坏系统与机床,务必注意改善。 自动化技术论文:配电网自动化故障区段定位技术分析论文 一、当前配电自动化系统中故障区段定位的主要模式 在配电自动化系统中,故障区段定位是优秀内容。其主要作用是:当线路发生故障时,在最短时间内自动判断并切除故障所在的区段,恢复对非故障区段的供电,从而尽量减少故障影响的停电范围和停电时间。选择科学合理的故障区段定位模式,大大提高配电自动化系统的性能价格比及对供电可靠性的改善程度。当前的配电自动化故障区段定位手段主要是有信道模式、无信道模式以及两者相结合的混合模式三种。 (一)有信道的故障区段定位模式 有信道的故障区段定位模式是指在故障发生后,依靠各分段开关处具有通信功能的柱上开关控制器FTU(FeederTerminalUnit,馈线终端单元)之间或FTU同配电主/子站之间通过通信设备交换故障信息,判断故障区段位置。这种模式包括基于主/子站监控的集中(远方)判断方式和基于馈线差动保护原理的分散(就地)判断模式。基于主/子站的集中判断方式是以配电自动化监控主站/子站为优秀,依靠通信实现整个监控区域内的数据采集与控制。基于馈线差动保护原理的分散判断方式是当故障发生时,各保护开关上的FTU利用高速通信网络同相邻开关上的FTU交换是否过流的信息,从而实现故障的自动判断与隔离。 (二)无信道的故障区段定位模式 无信道的故障区段定位模式是通过线路始端的重合器同线路上的分段开关的配合,就地自主完成故障定位和隔离功能,它包括重合器同过流脉冲计数型分段开关配合、重合器同电压时间型分段开关配合以及重合器间配合等实现方式。重合器同过流脉冲计数型分段开关配合的方式:过流脉冲计数型分段器不能开断短路电流,但能够在一定时间内记忆重合器备开断故障电流动作次数。重合器同电压时间型分段开关配合的方式:故障时线路出口处的重合器跳闸,随后沿线分段器因失压分闸,经延时后重合器第一次重合,沿线分段器依次顺序自动加压合闸,当合闸到故障点所在区段时,引起重合器和分段器第二轮跳闸,并将与故障区段相连的分段器闭锁在分闸位置,再经延时后重合器及其余分段器第二次重合就可以恢复健全区段供电的目的。重合器配合的方式:重合器方式延续了配电网电流保护的原理,自线路末端至线路始端逐级增加启动电流和延时的整定值,实现逐级保护的功能。 (三)有信道集中控制与无信道就地控制相结合的混合模式 有信道集中控制与无信道就地控制相结合的混合模式是结合前面两种模式的特点,对于以环网为主的城市配电网,当系统通信正常时,以集中判断方式为主,当通信异常时,可以在配电终端就地控制;对于农电县级配电网,一次网络既有环网供电,更多的是辐射型供电方式,因此放射形网络的故障定位选用无信道的就地判断方式,环路网络采用集中判断方式。 二、目前配电自动化中故障区段定位手段的特征比较 基于有信道故障区段定位模式的配电自动化系统由于采用先进的计算机技术和通信技术,正常情况下可以实时监控馈线运行情况,实现遥信、遥测、遥控功能及平衡负荷;故障情况下可以综合全局信息,快速完成故障的志别、隔离、负荷转移和网络重构,避免了出线开关多次重合对系统的影响,适用于配电网络结构复杂、负荷密集地区的配电管理系统。但它的缺点是故障的判断和隔离完全依赖通信手段,对通信速率和可靠性要求高,需投入资金较多;通信设备或主站任何一个环节出现问题都有可能导致故障紧急处理的全面瘫痪。 无信道的故障区段定位模式将故障处理下放到设备层自动完成,根本上消除了通信设备可靠性环节对定位功能的影响,具有原理简单,功能独立,封装性好的特点,并且投资比有信道的方式少。重合器同分段开关配合方式的缺陷在于判断故障所需的重合闸次数较多,故障产生的位置距离电源越远,重合闸次数和故障判断时间很长,难以达到馈线保护功能对故障处理快速性的要求;重合器配合的方式通过各开关动作参数整定配合判断并切除故障,无需出线重合器的多次重合闸,但由于配电网存在线路短,故障电流差别不大的特点,容易引起故障时的越级跳闸;并且越靠近出线侧的重合器故障后延时分闸时间很长,不符合故障处理快速性的要求。 有信道和无信道混合模式结合了两者的优点,可以根据地区配电网的时间情况进行有效组合;但它的缺点是存在着控制实现困难、结构复杂的问题,并且不经济。配电自动化系统中,无信道的故障区段定位模式由于减少了通信环节,在故障处理的可靠性和经济性方面都要优于有信道的模式;但故障区段定位过程需要多次投切开关的缺点限制了它进一步提高供电可靠性的能力。 三、基于暂态保护的配电网故障区段定位方法研究进展 目前配电自动化系统所采用的故障区段定位方法延续了电力系统继电保护中电流保护的优秀理念,其构成原理建立在检测故障前后工频或接近工频的稳态电压、电流、功率方向、阻抗等电气量的基础上,此领域的研究工作也是围绕着如何提高这种原理的性能展开的。实际上,由于输电线路具有分布参数的特性,当电网发生短路故障时,线路在故障的初始时刻一般都伴随着大量的暂态信号,故障后的初始电弧以及在电弧最终熄灭前的反复短暂熄灭和重燃会在线路上产生较宽频带的高频暂态信号;行波由色散产生的频率较集中的高频信号发生偏移和频率分散,会产生频带较宽的高频信号。这些在故障过程中产生的暂态高频电流电压信号含有比工频信号更丰富的故障信息,如故障发生的时刻、地点、方向、类型、程度等。但由于故障暂态信号具有频带宽,信号幅度较工频微弱,且持续时间短的特点,受信号提取和分析手段的限制,在传统的保护方法里被当做高频噪声滤除掉。但是,随着信号提取及分析技术的快速发展,基于暂态保护原理的故障处理技术越来越受到人们的重视。 自动化技术论文:机械自动化技术应用策略论文 摘要:随着社会的不断发展,制造技术是发展制造业的关键技术,是创造财富和为科学技术发展提供现金手段的基础。本文分析我国先进制造技术及其自动化的现状,并阐述我国先进机械自动化的发展趋势。 关键词:机械自动化技术现状应用与发展 一、引言 机械自动化,主要指在机械制造业中应用自动化技术,实现加工对象的连续自动生产,实现优化有效的自动生产过程,加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展,是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。机械自动化的技术水准,不仅影响整个机械制造业的发展,而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。如何发展我国的机械自动化技术,应实事求是,一切从我国的具体国情出发,做好各项基础工作,走中国的机械自动化技术发展之路。 二、机械自动化在我国的特点及作用 机械自动化的特点很多:第一,机械自动化是面向21世纪的技术,是具有明确的范畴的新的技术领域;第二,机械自动化技术是面向工业应用的技术,可以提高制造业的综合经济效益和社会效益;第三,机械自动化技术是面向全球竞争的技术,同时是驾驭生产过程的系统工程,是市场竞争优秀时间、质量和成本三要素的统一。 在工业生产中,机械自动化的作用很大:第一,机械自动化的应用,可以提高生产过程的安全性;第二,机械自动化可以提高生产效率;第三,机械自动化可以提高产品的质量;第四,机械自动化可以减少,生产过程的原材料和能源损耗。 很多方面机械自动化的特点与作用相辅相成,在工业中起到很大的作用,并且我国处于机械自动化的初期,需要循序渐进,不断努力,创造条件,向自动化的高级理想阶段迈进。 三、我国机械自动化的现状 机械自动化技术从上世纪20年代开始发展应用以来,在各行各业都得到了迅速发展和广泛的应用,特别是近年来计算机的高度集成化,开始采用计算机集成制造系统,大大加快了机械自动化的发展,但我国让处于初级操作阶段的自动化。 近年来,我国的制造业不断采用先进制造技术,但与工业发达国家相比,仍然存在一个阶段性的整体上的差距。 1.管理方面。工业发达国家广泛采用计算机管理,重视组织和管理体制、生产模式的更新发展,推出了准时生产(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生产(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业拒不采用了计算机辅助管理,多数小型企业仍处于经验管理阶段。 2.设计方面。工业发达国家不断更新设计数据和准则,采用新的设计方法,广泛采用计算机辅助设计技术(CAD),大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用CAD技术的比例比较低。 3.制造工艺方面。工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米、纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高,尚在开发、掌握之中。 4.自动化技术方面。工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS),实现了柔性自动化、只是智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段,柔性制造单元和系统仅在少数企业可见。 四、我国机械自动化的发展之路 1.结合中国生产实际进行发展机械自动化技术。先进制造技术的全部真谛在于应用。发展机械自动化技术,应以企业的生产和技术发展的实际需要及具体条件为导向。我国发展机械自动化技术,应结合实际,注重实用,即对国民经济产生实际效益。所以我国应结合具体生产实际,逐步实现我国机械自动化发展的全球化,一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈,例如在机械制造业中,国内外已有不少企业,甚至是知名度很高的企业,在这种无情的竞争汇总纷纷落败,有的倒闭,有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业,不得不扩展新的市场;另一方面,网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展,这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用,已成为全球化制造业发展的动力,全球化制造的第一个技术基础是网络化,网络通讯技术是制造的全球化得以实现。 2.发展投资少、见效快的低成本自动化技术。发展低成本自动化技术,潜力大,前景广,投资省,见效快,提高自动化程度,可以收到事半功倍的经济效果,适合我国现阶段的而发展需要和国情。这需要我国机械自动化技术向网络化和虚拟化方向发展。网络通讯技术的迅速发展和普及,给企业的生产和经营带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品小勺都可以异地或跨越国界进行。此外,网络通讯技术的快速发展,加速技术信息的额交流、加强产品开发的合作何经营管理的学习,优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标,进行生产过程计划、组织管理、车间跳读、供应链及物流设计的建模和仿真,推动企业向着既竞争又合作的方向发展。 3.我国在发展机械自动化的同时还应结合我国的具体国情进行分析。在发展机械自动化的同时注意到发展的环境,实现发展机械自动化的绿色化。绿色制造通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿的设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产绿色产品,产品使用网以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制作哦啊能最大限度地减少制造对环境的负面影响,同时是原材料和能源的利用率达到最高。 综上所述,我国要搞好机械自动化,不但要起点高,瞄准世界先进水准,而且必须包括各种灵活的提成本、见效快的技术,坚持提高与普及相结合的方针,同时从我国具体的基本国情出发,使我国的机械自动化技术发挥应有的才能健康地走上高速度、高质量和高效益之路。
室内系统设计论文:室内环境监控系统设计论文 1主控电路 系统的主控电路如图2所示,由单片机学习开发板中的最小系统电路来完成。 2外围电路 本系统的外围电路基于主控电路的配置,包括温度传感器DS18B20、nokia5110液晶显示屏、风扇(电动机驱动)、键盘、蜂鸣器、湿度传感器湿度传感器DHT11、可燃性气体浓度传感器MQ-2、加热器YF3030012160J等。其中风扇(电动机驱动)、键盘、蜂鸣器等器件开发板上自带,只需要配置剩余的器件即可。图3温度传感器模块原理图温度传感器模块原理图如图3所示,温度传感器的测温范围为-55℃-125℃,当室内温度高于设置值30℃时,系统将报警,同时单片机通过达林顿管,启动风扇,进行换气,降低室内温度,直到达到预期要求;当室内温度低于设置值(20℃)时,系统将报警,同时单片机通过继电器,控制12V直流电源,启动加热器加热,直到达到预期要求。加热器工作时的表面温度为160±10℃;加热器模块原理图如图4所示。湿度传感器模块原理图如图5所示,湿度传感器的测量范围20-90%,当室内气体湿度高于设置值(60%)时,单片机控制风扇的开启,进行换气,降低湿度,直到达到预期要求。可燃性气体浓度传感器模块原理图如图6所示,当室内可燃性气体浓度高于设置值(25%)时,系统将报警,同时,单片机将驱动风扇,进行换气,降低可燃性气体浓度。 3系统的实现 整个系统主要是由STC12C5A60S2单片机学习开发板中的最小系统电路和温度传感器DS18B20、图5湿度传感器模块原理图图6可燃性气体浓度传感器模块原理图nokia5110液晶显示屏、风扇(电动机驱动)、键盘、蜂鸣器、湿度传感器湿度传感器DHT11、可燃性气体浓度传感器MQ-2、加热器YF3030012160J、等模块电路构成,系统的实物图如图7所示。系统的主要功能是对室内的温度、湿度和可燃性气体浓度进行监控,并在LCD液晶显示屏上进行显示,如图8所示。为了更好地满足人们的需求,提高环境的舒适度,人们能够根据自身需要调整温度、湿度的设置值。图7系统的实物图图8监测数据的显示图5结论本文设计的室内环境监控系统采用STC12C5A60S2单片机作为系统的主控电路,以温度传感器DS18B20、湿度传感器DHT11、可燃性气体浓度传感器MQ-2、nokia5110液晶显示屏、加热器YF3030012160J、风扇(电动机驱动)、蜂鸣器、键盘等外部设备,实现了室内温度、湿度、可燃性气体浓度的检测、显示、报警、控制等功能。与传统的恒温控制系统相比较,该系统集温度、湿度、可燃性气体浓度检测、控制和报警于一体,成本较低,性能稳定,应用前景广泛,市场潜力较大,将环境监控系统应用于日常生活,能够满足了人们的生活需求,有利于改善人们的环境质量。 本文作者:刘姜涛工作单位:湖北第二师范学院 室内系统设计论文:室内装修排水系统设计要点论文 摘要:室内排水管道的建筑安装施工,应该为用户提供符合使用功能的舒适、卫生、安全、方便的卫生设施。但室内给排水工程交付使用后,因管道堵塞或其它问题,常常会造成污水溢流、污染生活环境。如何通过合理的施工和正确的监理手段使室内排水管道施工趋于合理与完善值得探讨。 关键词:室内排水管道;施工监理控制;污水排水管道安装;雨水管道安装 0引言 由于建筑施工是个系统工程,室内排水管道施工不当就可能出现堵塞的现象,特别是卫生间排水管口与地漏更为严重。因此,有必要对室内排水管道系统施工控制的各各节点加以分析,并在重点部位加以控制,以提高室内排水管道施工的质量。 1污水排水管道与配件安装检查 1.1主要控制项目①隐蔽或埋地的排水管道在隐蔽前必须做灌水试验,其灌水高度应不低于底层卫生器具的上边缘或底层地面的高度。检验的方法是:满水15min水面下降后,再灌满观察5min,液面不降,管道及接口无渗漏为合格。②生活汗水铸铁管道及塑料管道的坡度必须符合设计的要求及相关规定。③排水塑料管必须按设计要求及位置装设伸缩节。如设计无要求时,伸缩节间距不得大于4米。高层建筑中明设排水颜料管道应按设计要求设置阻火圈或防火套管。此项检验的方法主要是观察检查。④排水主立管及水平干管管道均应做通求实验,通球球径不应小于排水管道管径的三分之二,通球率必须达到100%。 1.2一般项目的控制 1.2.1在生活污水管道上设置的检查口或清扫口,当设计无要求时应符合下面的规定:一是,在立管上应每隔一层设置一个检查口,但在最底层和有卫生器具的最高层必须设置。如为两层建筑时,可仅在底层设置闭立管检查口,如有乙字弯管时,则在该层乙字弯管的上部设置检查口。检查口中心高度距操作地面一般为一米,允许偏差±20mm;检查检查口的朝向应便于检修。暗装立管,在检查口处应安装检修门;二是,在连接两个及两个以上大便器或三个及三个以上卫生器具的污水横管上应设置清扫口。当污水管在楼板下悬吊敷设时,可将清扫口设在上一层楼地面上,污水管起点的清扫口与管道相垂直的墙面距离不得小于200mm;或污水管起点设置堵头代替清扫口时,与墙面距离不得小于400mm。三是,在转角小于135°的污水横管上,应设置检查口或清扫口;四是,在污水横管的直线管段,应按设计要求的距离设置检查口或清扫口。 1.2.2埋在地下或地板下的排水管道的检查口,应设在检查井内。井底表面标高与检查口的法兰相平,井底表面应有5%的坡度,坡向检查口。 1.2.3金属排水管道上的吊钩或卡箍应固定在承重结构上。固定件间距:横管不大于两米;立管不大于三米。楼层高度小于或等于四米,立管可安装一个固定件。立管底部的弯管处应设支墩或采取固定措施。排水颜料管道支、吊架间距应符合相关建筑标准的规定。 1.2.4排水通气管不得与风道或烟道连接,且应符合下面的规定:一是通气管应高出屋面300mm,但必须大于最大积雪厚度;二是在通气管出口四米以内有门窗时,通气管应高出门、窗顶600mm或引向无门、窗一侧;三是在经常有人停留的平屋顶上,通气管应高出屋面两米,并应根据防雷要求设置防雷装置;四是如层顶有隔热层应从隔热层板面算起。 1.2.5如安装未经消毒处理的医院含菌污水管道,不得与其他排水管道直接连接。 1.2.6饮食业工艺设备引出的排水管及饮用水水箱的溢流管,不得与污水管道直接连接,并应留出不小于100mm的隔断。 1.2.7通向室外的排水管,穿过墙壁或基础必须下返时,应采用45°三通和45°弯头连接,并应在垂直管段顶部设置清扫口。 1.2.8由室内通向室外排水检查井的排水管,井内引入管应高于排出管或两管顶相平,并有不小于90°的水流转角,如跌落差大于300mm可不受角度限制。 1.2.9用于室内排水的水平管道与水平管道、水平管道与立管的连接,应采用45°三通或45°四通和90°斜四通。立管与排出管端部的连接,应采用两个45°弯头或曲率半径不小于四倍管径的90°弯头。 1.2.10室内排水管道安装的允许偏差应符合设计要注和相关建筑规范。 2雨水管道及配件安装的检查 2.1主要控制项目①安装在室内的雨水管道安装后应做灌水试验,灌水高度必须到每根立管上部的雨水斗。②雨水管道如采用塑料管,其伸缩节安装应符合设计要求。③悬吊式雨水管道的敷设坡度不得小于5‰;埋地雨水管道的最小坡度,应符合相关的设计规范的要求。公务员之家 2.2一般项目的控制①雨水管道不得与生活污水管道相连接。②雨水斗管的连接应固定在屋面承重结构上。雨水斗边屋面连接处应严密不漏。连接管管径在设计没有要求时,不得小于100mm。③悬吊式雨水管道的检查口或带法兰堵口的三通的间距不得大于相关的技术规定。④雨水管道安装的允许偏差及雨水钢管道焊口允许偏差均应符合相关的技术规定及设计要求。 3对室内排水管道施工质量检查应重点注意的问题 ①通向室外的排水管下返出户时,应在垂直管段顶部设置清扫口。②柔性连接机制排水铸铁管立管根部加支撑。立管根部没有支撑或不牢靠,管道支吊架间距过大,用临时铅丝固定管道造成管道接口松动漏水或塌腰倒坡。③排水塑料管应注意伸缩节和固定卡子的安装位置。高层建筑明设排水塑料管应在立管穿顶板处设阻火圈,若立管在管井内则阻火圈设在支管穿管井处。④考虑到将来检修的方便,立管检查口朝面应90°向外。⑤地漏水封深度不能小于50mm,地漏箅子及扣碗应便于取出,地漏排水应通畅。⑥排水管的坡度也是检查的重点之一。如果管道安装坡度不均匀,可能会出现局部倒坡。⑦生活污水管不得与雨水及空调冷凝水管合流。⑧高层建筑生活污水管道着层应单独排出。⑨排水管道不得穿过沉降缝、伸缩缝、烟道和风道。⑩生活污水管道直线管段管径100至150mm时,清扫口的最大间距为10米;管径达到200mm及以上时,清扫口最大间距为20米。避免管道连接使用的三通、四通、弯头等管件不符合规定的要求,这样很可能会造成管道排污不畅或堵塞。避免管道支墩、支吊架不牢固、位置不合理。检查时要注意埋在地下的污水管道有没有设置检查口,地上管道检查口位置设置是否不当或漏设检查口、清扫口。注意管道穿地下外墙或地下构筑物时有没有做防水套管或穿套管安装时防水捻口有没有做好,立管及托吊支管穿卫生间楼板时有没有做很好的防水措施。埋地的污水管道以及有保温和防结露保温的管道、有吊顶的污水托吊管、管井内的污水立管在隐蔽前一定要做好灌水试验。管道和支架在做防腐、刷油之前如没有做好除锈工作,可能会造成返锈,管道防腐如没做好的话,支吊刷油漆可能会出现脱皮、起泡现象。塑料排水管道安装之后还要注意成品的保护工作,如果保护不当也有可能造成污染和损坏。 4结语 室内排水管道在施工过程中采用合理的技术措施,进行正确的施工和严格的监理控制,对检查和治理管道堵塞,搞好管道安装与土建密切配合施工,提高工程质量起着极其重要的保证作用。 室内系统设计论文:基于zigbee的室内定位系统设计 【摘要】国内外许多公司和研究机构展开了基于ZigBee技术的无线定位技术研究。不过在实际应用中,因各种外部环境的限制,许多算法存在有待改进的方面,本文主要是利用Zigbee实现基于RSSI的定位算法的研究,提取RSSI值。 【关键词】无线组网;室内定位算法;RSSI值 1.ZigBee协议栈概述 ZigBee技术作为一种新兴的低速率短距离无线通信技术,也是ZigBee联盟(ZigBee Alliance)所主导的无线传感器网络技术标准。完整的ZigBee协议栈有物理层、MAC子层、网络层、应用汇聚子层和高层应用规范层组成。每一层为上层提供一系列特殊的服务:数据实体提供数据传输服务,管理实体则提供所有其他的服务。所有的服务实体都通过服务接入点(SAP)为上层提供一个接口,每个SAP都支持一定数量的服务原语来实现所需的功能。 IEEE802.1 5.4-2003标准定义了底层:物理层(Physical Layer,PHY)和MAC层。IEEE802.15.4定义的PHY层分别工作在两个频段上:868/915MHz和2.4GHz。其中低频段物理层覆盖了868MHz的欧洲频段和915MHz的美国与澳大利亚等国的频段,高频段则全球通用。IEEE802.1 5.4 MAC层采用CSMA.CA机制来控制信道接入,主要负责传输信标帧,同步以及提供可信赖的传输机制。 ZigBee联盟在此基础上定义了网络层(Network Layer,NWK),应用层(Application Layer,APE)架构。网络层的主要职责包括提供设备用来加入网络和离开网络的机制,提供数据帧传输的安全机制和路由机制。应用汇聚层将主要负责把不同的应用映射到ZigBee网络上。ZigBee设备对象(ZDO)负责定义设备在网络中的角色(如ZigBee协调器或中断设备),提出或响应绑定请求,以及建立网络设备间的安全关系。ZigBee设备对象(ZDO)还要负责网络设备的发现及判定对方提供服务类别。 2.实用室内定位方法研究 2.1 基于RSSI的定位算法 基于距离的定位,关键在于准确的获得节点间距离信息。从理论上来说,RSSI是收发双方间所传输功率和距离的函数。接收信号强度将随着距离的增加而减少,公式 给出了RSSI与距离d的理论关系式。其中,n为信号传播常量,也称为传播指数;d是到信号发送者的距离。A是在1米处的接收信号强度值。 三边测距法的缺陷是:由于各个节点的硬件和功耗不尽相同,所测出的距离不可能是理想值,从而导致上面的三个圆未必刚好交于一点,在实际中,肯定是相交于一个小区域,因此利用此方法计算出来的(X,Y)坐标值存在一定的误差。 3.基于ZigBee网络的定位系统设计 3.1 定位系统结构图 定位系统结构图如图3-1所示。无线传感器定位网络中存在3种功能类型的节点,分别为协调器、参考节点和盲节点。协调器有协调器来充当,它在整个系统中起着至关重要的作用,首先它要响应上位机发出的命令,开启网络,等待其它类型节点入网,其次还要接收各节点上传的数据并传送给上位机软件处理。除完成自身特有功能外,协调器也可作为参考节点使用。参考节点是一类静止的、已知自身位置坐标信息的节点,它的任务是接收包含定位相关参量如RSSI和LQI值的数据包,并计算RSSI等参量的平均值,最终在盲节点打包各参量平均值后,将其发送给协调器,传回上位机监测软件处理。部分参考节点除完成参考节点相关功能外,它还具有链路路由功能。盲节点也称之为待定位节点,定位的目的就是要获得该类节点的位置坐标信息。 3.2 实验结果 在PC机上,用串口助手显示出提取到的RSSI值,结果如图3-2所示。 红色方框内的数据就是提取到的RSSI值,和它的原码。接收到RSSI值的数据包后,计算RSSI等参量的平均值,最终在盲节点打包各参量平均值后,将其发送给协调器,传回上位机监测软件处理。 室内系统设计论文:基于Arduino的旋翼无人机室内定位系统设计 摘要:无人机又称为空中机器人, 诞生于20 世纪50 年代, 近年来,旋翼飞行器作为空中机器人的一种平台发展迅速,成为研究热点。针对旋翼飞行器室内定位问题,以Pixhawk开源飞控为下位机,实时解算四轴的电机输入信号,利用Arduino单片机与光流计及超声波传感器构建上层导航控制器,实现系统定高、定点,进而为无人机面向任务的室内自主飞行提供控制基础。 关键词:无人机;自主飞行;Pixhawk;Arduino 无人机又称为空中机器人,诞生于20 世纪50 年代, 近年来,旋翼飞行器作为空中机器人的一种平台发展迅速,成为研究热点。国内外各类机器人竞赛,都不同程度地增加了旋翼飞行器自主飞行的项目,随着技术日趋成熟, 高集成度、低成本的_源飞行控制器也受到行业相关者的广泛关注。目前市面上开源飞控针对多旋翼低空下的定高设计普遍采用气压计定高的方式,定点采用GPS。低成本气压计内部噪声会有影响,气压计测量的是静压,外部气流变化不会影响到静压,但实际上速度还是会干扰到静压,温度湿度变化也会影响到气压度数,而定点只能在室外有GPS环境实现。闭源飞控的定高定点设计成本高。为此,设计一种基于Pixhawk开源飞控的室内定位导航控制系统,可根据任务需求快速实现飞行器的自主飞行。 1 系统总体设计 系统控制方案如图1所示,使用Arduino控制板对光流计与超声波模块的数据信息获取,并进行滤噪处理,实现对无人机的高度测量,通过对光流计采集图像的灰度处理,得出位置信息,实现目标点位信息采集任务。根据任务需求规划的目标位置,采用PID控制算法得出航向、俯仰、滚转及油门值,经过比例换算后赋值给变量pwm,然a后把变量pwm值通过Arduino的pwm输出引脚输出到飞控的油门输入接口,从而实现对无人机油门的控制,进而实现对旋翼飞行器的高度控制。 2 系统硬件组成 2.1 基于pixhawk的底层飞控设计 Pixhawk飞控在室内定位系统中作为底层控制器,主要有两个控制回路,分别为姿态控制与增稳控制,姿态控制回路根据飞行器回传的姿态角采用PID控制算法做角度控制,增稳控制回路根据回传的角速度进行稳定控制。 Pixhawk飞控通过接收Arduino传输到油门、俯仰、滚转、航向四个通道的PWM信号,根据控制算法输出四路PWM信号传输至电调以实现对飞行器的内环控制。 姿态控制器包括PID控制器与输出解算器两部分,根据飞机回传的姿态角采用PID控制算法做角度控制,表示绕机体坐标系轴的欧拉角,对应于惯性坐标系轴即俯仰角、滚转角、航向角,Z为高度,分别为俯仰、滚转、偏航及油门通道的输入量。 2.2 定位导航系统设计 系统用于飞行控制数据处理的上位机为Arduino Mega 2560,定高测距采用HC-SR04超声波模块,光流计定位模块采用机载摄像头,通过对比回传图像能得到飞行器在某段时间内的运动轨迹,从而推算出飞行器的运动速度和方向, 系统选用了PX4FLOW光流传感器。 高度模块实现由超声波测量值与期望定高高度偏差作为输入量进行PID控制,并加入由姿态角度变化引起的高度偏差,进行高度补偿。 光流定位模块是实现通过位置偏差求解姿态控制量。通过简化飞行器的运动学方程可以得出每个姿态角仅有单个输入,因此可以采用单输入PID控制器。光流传感器测得飞行器水平位移速度分量,通过将规划位置与光流积分得到的位置运算得出位置偏差,进行PID控制。 3 系统软件设计 以沿标定点定路线自主飞行为例阐述系统控制流程。飞行器启动后,手摇起飞;进入参数初始化及系统自检阶段,通过则问询是否切换为自主导航,未通过则返回遥操作;确认执行自主导航任务,则系统依次读取路线坐标、解算姿态期望值、计算高度补偿及输出PWM信号至电调,此过程中,需要实时问询是否已到达目标位置点,如否,则继续重复该步骤,如是则切换回遥操作,而确认不执行自主导航则系统切换回遥操作。 4 结语 针对在平整地面上的较精确高度保持和设定目标任务下的良好条件一致性,课题对目标飞行器进行了系统设计,给出了基于Arduino的旋翼无人机室内定位系统设计方案,为后续旋翼飞行器面向任务开展的室内定位工作打下了良好基础。 室内系统设计论文:室内可见光通信系统设计分析 【摘要】 可见光通信技术是一类新型的技术,具有节约能源的特点,可以满足当前社会的低碳需求,故此该技术的推广意义非凡。当前,很多人开始关注室内可见光的技术应用,我国的相关专业人员也开始将研究重点转移到该项研究上,目的是发挥室内可见光的最大功能。本文细致的阐述了通信技术关键性手段,并探究室内可见光的关键技术应用要点,用以推进我国的技术发展,创新我国的通信技术。 【关键词】 室内可见光 通信系统 设计分析 室内可见光通信技g的应用优势是能延长室内的其他设施的应用年限,拓展我国通信领域的范围,且在确保室内设计满足照明这一功能性要求的前提下,提升现有的通信效率。 一、概述室内可见光通信技术 室内可见光的通信技术是来2000年由日本提出的,主要是内容是通过可见光的形式满足信息传递要求。在大量的数据和实践研究的基础上,在2008年专业的室内可见光系统应运而生,但初期发展时室内的可见范围较小。当前,我国有关室内可见光的研究起步还较晚,一直到2006年,相关人员才提出有关室内可见光的通信思想,并在2008年有新的突破,增加可见光的照明距离,让其照明辐射范围更远。先进的室内可见光通信传输技术的实现,一方面能提升照明设备的自身照明需要,且能体现出通信设备的功能性要求,方便人们现有生活的前提下,能满足现代化发展的需要。故此,我国的相关专业技术人员致力于提高可见光的通信关注度,目的是更好的提升社会发展需求。 二、室内可见光通信系统的关键技术 1、光纤通讯技术的应用。1.波分复用技术。在光纤通信技术中,波分复用技术就是将一系列有信息,但是波长不同的光信号合成一束,最后可以沿着单个光纤传输。而在接收端再用某种方法,将各个波长的光信号分开传递的通信技术。这种技术的特点可以同时在一根光纤上传输多路信号。而对于波分复用技术就是利用光纤的低损耗的波段为手段,增加光纤的传输容量,从而就可以使得一根光纤可以传递的信息的物理限度成倍的增加。同时,由于这种技术充分的减少了光纤的使用数量,有效的降低了建设成本,而对于故障的维修来说,也是十分的便利的。这样,对系统的稳定性也起到了更加稳定的作用。2.光弧子通信技术。光弧子通信技术也是光纤通信技术的发展的一种技术方式。光弧子通信简单来说就是光纤中的一种光脉冲无畸变传输的正确方式。可以说光弧子通信技术的出现对于现代通信技术的发展具有里程碑式的意义。在光弧子通信技术中光弧子通信具有长距离不变形的特征,从而使其未来的发展前景更加广阔。同时,光弧子通信技术具有其他技术所无法仿制的优点。光弧子通信技术可以挑战色散。利用光弧子通信技术色散的这一特性,就可以使得不同频率的光波以不同的速度进行传播。从而使得传递的光信号到达的时间也发生了变化,进而就造成了信号畸变失真的情况出现。 2、信道编码技术。室内可见光通信技术与其他通讯技术有着异曲同工之处,主要是信息传输中受到外界的各类因素干扰,数据极易出现乱码的情况。应用信道编码技术能让通信系统的抗干扰性大大加强,提升信息传输中的安全性和有序性。传统室内可见光受传输中会受到距离的影响,导致很多信息如果距离传输时间过长就不能实现传输,但使用信道编码技术能解决传输中的距离制约,延长信息传输的距离,便于用户使用该系统传输信息。 3、分集接收系统。分集接收系统是室内可见光通信传输系统的关键构成部分,该技术的应用能避免室内可见光系统受到外界环境干扰导致信号失真,最终引发信息传输错误。分集接收系统的实现方式主要是探测器,即人们借助于室内可见光的通信系统传递信息,技术人员使用探测器搜寻信号获取信息,根据现有的检查结果传输噪音最大的信号,从而排除小的噪音干扰,保障信息传输的精准性。分集接收技术中,要求广电探测器的性能较高,设计分集接收系统时,工作人员合理布局室内的分集系统,开展科学化的设置方式,让技术人员能借助于光电探测器接收信息,实现数据采集。 4、正交频分复用技术。正交频分复用技术也是室内可见光应用中较为常见的技术之一,该技术最早起源于2001年的日本,该技术能提升室内可见光的传输效率。使用正交频分复用技术,主要是将通信进行不同信道的传输,就如同光纤进进行不同路径的传输一样,应用多个正交子信号的强大功能,让数据传输的效率加大。但应注意使用正交频分复用技术前,要编码通信系统的各类信息,然后再借助调制光源的方式,满足信息传播的需求。 结语:室内可见光通信技术是一种新型的信息通信技术,特点是具备能源节约的特点。最近几年经济社会的逐年发展,关于室内可见光的应用已经有新的突破和发展,更迎来新的发展机遇。可见光系统为更好的优化现有的性能,就要加强抗干扰和加快传递效率,并广泛使用分集接收,信道编码等关键性技术传播手段,目的是为客户提供良好的信息服务。 室内系统设计论文:基于WiFi的交通枢纽室内定位导航系统设计 【摘要】随着人们对基于位置的服务(Location Based Service, LBS)需求日益增大,以及无线通信技术的快速发展,无线定位技术成为了一个研究热点。WIFI网络具有通信快速、部署方便的特点,它在室内场所受到欢迎。近年来,国内大型交通枢纽站点的数目日益增多,经济的发展也促进了交通线路的增长,然而在大型的站点寻找目标位置,对于乘客来讲还是有一定难度的,室内定位导航在这种需求之下也应运而生。 【关键词】WiFi 室内定位 导航 0.引言 WiFi(Wireless Fidelity)“无线保真”,通过拥有众多在业界领先的公司组成的WiFi联盟的大力推动,加上W iFi自身具备覆盖范围大、无需布线、传输速率快和发射功率小的技术优势,这种技术的到了迅速的发展。由于现在的笔记本电脑、PDA和手机等都支持WiFi技术,用户也有移动办公的需求,WiFi技术被广泛应用于各个行业。WiFi网络的接入点遍布于酒店、咖啡厅、学校和医院等场所。可以说WiFi对我们生活的影响也越来越大。 定位服务市场同样发展迅速,定位服务需求量也在迅速增长。例如,医疗行业中产房婴儿防偷,贵重医疗设备的监控;商场购物时在底下停车场需要定位,顾客消费习惯收集等;监狱重点犯人跟踪。 GPS卫星定位,需要在相对空旷、高层建筑不密集的地方才能比较精确定位,在室内基本无法使用,且耗电量较高。这是因为GPS的接收机在楼群密集的城市或者室内工作的时候,由于信号强度受到建筑物的影响而大大衰减,导致定位精度低甚至不能够完成定位。因此利用广泛存在的WiFi网络,对处于楼群密集或者室内定位目标进行定位成为最佳选择技术,有着非常好的发展前景,也被很多厂商认同。 使用WiFi进行室内的定位,可以弥补GPS定位在建筑密集或者室内应用的限制,对于扩大定位服务的应用行业和范围,提高定位精度,降低部署成本,提高设备利用率,增强应对突发事件的救援能力,具有重要的社会意义。 1.基于WiFi的室内定位系统设计 定位有主动定位和被动定位之分。被动定位主要在应用在应急场合,如在火灾现场,消防人员可以通过无线定位迅速捕捉到受困人员所在位置,从而以最快的速度将受困人解救出来。本文涉及的WiFi定位系统属于一个主动定位系统,一般用于一些服务场合,如在大型博览会,用户可以通过自己随身携带的终端设备获取自己当前的位置信息,同时系统会根据用户所处的位置将对应的目的地。 对于第二次或者多次到达某交通枢纽的用户,我们还可以与附近的商铺进行合作,将服务信息推送给用户,这样便达到了游览者和商家双赢的目的。类似的室内场合还很多,主要的应用价值在于定位用户可以获取自己在室内的位置信息,系统可以根据用户当前的位置,选择性推送相关的基于位置的服务信息,这样可以让定位移动终端用户获取较好的基于位置的服务体验。 本文设计的室内定位系统拟采用客户端/服务器架构,主要提供基本的定位功能,不同的系统使用者可以在服务器端的数据库中添加各种丰富的基于位置的服务信息,从而提供LBS。 1.1系统总体框架 C/S (Client/Server)架构,是一种典型的软件设计模式。在本文中,Client端为移动终端设备,Server端为计算机,他们的物理距离可以很远,通过一定的通信方式实现信息的交互以及任务分担。 Client程序将用户的要求提交给Server程序,然后把Server程序执行要求把结果并按照预先设定好的形式返回给用户;Server程序通常一直处于开启等待接收任务的状态,当收到Client程序提出的服务请求后,执行相应的任务把得到的结果返回给Client程序。 C/S结构中服务器端通常是一台高配置的计算机,计算处理能力较强,因此系统很多计算繁杂的工作可以提交给服务器完成。在题基于WIFI室内定位系统设计中,具体优点表现在:其一,客户端获得响应的速度快。客户端应用程序运行于移动终端上,服务器和数据库位于计算机上,当客户端发起定位请求时,服务器程序根据预定的算法,查询指纹数据库执行定位,送回定位结果,这样大大减少了移动客户端的计算工作,比起将这些工作交给计算能力较小的客户端完成,响应速度要快很多。其二,指纹数据库的储存管理对定位用户透明。在定位系统中,指纹数据库中数据的储存、读取及管理功能,是由服务器程序来进行的,定位用户无需也无权干涉这背后的工作。 1.2系统设计 定位客户端和创建数据库客户端均是安装在移动终端上,离线建立指纹数据库时,系统管理员通过手机自带的WiFi无线连接功能连到服务器所在的网络,使得客户端和服务器处在同一局域网内,并按照设定好的参考点位置在每一个参考点使用创建数据库客户端采集WiFi信息,并B同当前的位置坐标传送到服务器端。 系统的客户端安装在手机终端上,具有检测WiFi信息、发送WiFi信息和定位请求、显示定位结果的功能。后台服务器运行于计算机上,具有接收WiFi信息,处理WiFi信息、连接读取数据库、执行定位算法、发送定位结果的功能。 在线定位时,用户启动客户端程序后,并发送一个定位请求到服务器,通过和服务器之间的socket通信进行数据传输,将扫描到的WiFi信号强度通过socket连接发送给服务器,最后接收服务器定位出的位置信息。两个模块的关系,如图2.2-1所示: 定位服务器运行于计算机上并连接到互联网。服务器主要负责辅助离线阶段指纹数据库的创建以及在线定位阶段定位的执行。开启服务器后,相应会开启一个监听线程进行socket监听,等待客户端的指纹信息传输或者定位请求。当收到创建数据库客户端的指纹信息时,服务器要将接收到的指纹信息进行处理,再连接数据库并将相应的WIFI信息存入其中。当收到定位客户端的定位请求时,服务器读取其中的WiFi信息,并读取指纹数据库中提前写入的指纹信息,执行相应的定位算法沾算出定位客户端的当前位置,并将结果返回到定位客户端。服务器端的模块图如2.2-2所示。 2.系统实现 终端设备接入WiFi后打开客户端,设定起点与终点,点击屏幕底部的“开始导航”按钮,设备进入数据获取与路径规划阶段; 服务器端计算完毕后,将数据传回客户端,并在屏幕上显示路径,并进行实时定位,向用户反馈路径信息; 如果用户与规划路径方向不相符,先弹出消息对话框进行提示,并询问是否重新规划和计算路线,经用户确认后,继续进行导航或者重新计算路线。 导航结束后,系统提示是否结束导航,如需进行新的任务,可继续重复以上步骤。 3.总结 本文研究基于WiFi室内定位技术,设计了在交通枢纽场所内,通过当前消费者广泛使用智能手机作为终端的室内定位导航系统,该系统实时获取位置信息,路径规划,商家信息推送的功能,具有部署方便,兼容性好,定位准确等特点,适合当前基于现有的WiFi无线局域网,在大中型交通枢纽场所中进行部署。该系统也存在一定的不足 ,在算法方面需要进一步进行优化以减少路径规划的响应时间。 WiFi技术的应用对于改善智能手机的用户体验是十分重要的,使得智能手机的功能性得到了很大程度的扩展。同时,随着 WIFI 技术的不断演进,其在智能手机中的应用也会呈现出不同的趋势。 室内系统设计论文:基于室内定位的学生签到系统设计 摘要:目前大多数校园学生上课签到以人工点名方式为主,不仅浪费课堂时间,而且往往存在学生代替签到的问题,不利于管理。该系统利用室榷ㄎ患际跏迪至嗽谙呖记凇⒖记诨阕堋⑷鼻谔嵝训裙δ埽方便任课教师以及班主任等及时了解学生考勤状况。 关键词:安卓;javaEE;学生签到;自动办公;室内定位 目前,高校任课教师大多以点名签到的方式进行学生出勤统计,以手工方式进行统计汇总,是非耗费课堂时间。为了解决传统考勤方式的问题,减少任课教师的负担,提高课堂时间利用效率,简化考勤方式,本系统利用创新利用室内定位技术结合安卓与javaEE技术开发设计了一款基于室内定位技术的学生签到系统。本系统采用安卓与JavaEE技术,Mysql作为数据库,实现了C/S结构的考勤管理系统。本系统有三种用户角色:学生、教师、管理员。学生用户可以查看自己的考勤情况,如有异议即可向系统管理员或者相关任课教师提出反馈。教师主要是查看授课班级的出勤情况,可以按照时间节点进行查询。管理员任务是负责学生课表、教师表、学生表、授课表等数据的导入导出日常维护工作。其中,学生端、教师端在Android端登录,管理员功能在Web端登录。 1 软件总体结构 本系统的管理员功能在Web端实现,Web端使用JSP技术作为表现层,采用BootStrap、JQuery等富客户端,提高浏览器兼容性。后台采用SpringMVC、Spring、Mybatis开源框架集成开发而成,引入mail、短信接口进行信息及时推送,减少了消息的延时。采用Mysql作为开发数据库,使得在数据库端控制部分数据完整性成为可能[1]。采取jExcelAPI开源模块读写excel文件,实现了从excel文件中读取学生表、教师表、班级表等功能,以及从数据库中导出数据到excel文件中去。 本系统的学生和任课教师用户是在Android端登录使用。安卓是以Linux为基础的开源操作系统,主要使用于便携设备,在人群中使用占比较大,可以满足签到系统大众化的需求[2]。安卓端采用最新的Matrial Design设计语言,这让按钮的弹入弹出、卡片的滑入滑出以及不同界面之间变化的方式都具有了物理质感,增强了用户体验。本系统利用Android本身的wifi工具包获取周边wifi的相关信息并执行相关算法完成了室内定位功能。本系统使用开源的HttpClient框架实现APP与tomcat服务器的长连接,并且实时接收来自服务器端的信息推送。 2.1 公共模块 该模块主要用于验证用户是否存在以及权限合法性,并根据不同身份返回不同标示码。将该模块作为通用接口,Web页面通过ajax异步交互技术实现,Android端使用HttpClient异步提交方式。如果用户输入用户名不存在或者密码错误则系统会返回有关错误提示。如果信息正确则会显示正确的页面或者Activity,用户可以根据功能模块进行相关操作。 2.2 学生模块 2.2.1 获取周边AP相关信息 首先建立包含响应扫描结果的接收器receiver,并且重载onReceive()方法,通过registierReceiver()方法将receiver向Android系统进行注册。getSystemService()方法用于获得操作WIFI设备的句柄。最后用startScan()方法启动扫描。扫描结果将包含WIFI的SSID(Service Set Identifier,服务集标识)、MAC地址、RSSI(Received Signal Strength Indication,接收信号强度)等数据。 2.2.2 室内定位模块 RSSI测距在15m的近距离精度在2m以内,可以满足基本的室内定位需求,大多数无限传感网络节点远距离定位误差较大[3]。本系统利用高校教学楼wifi充分覆盖这一前提,在此基础上采集了每个教室的可接收到AP的数据指纹,并且形成了一个指纹数据库。在指纹匹配阶段,对每个扫描到的AP(Wireless Access Point,无线访问接入点)的RSSI值,设定一个选择区间[RSSI-q,RSSI+q],q为多次试验得到的经验值并且可调整,在指纹库中查找满足此区间的位置点,若有n个位置点落在此区间范围,则这些位置点分别取权值1/n,在其他的位置点责取权值为0。对所有接收到的AP做如上处理后,选出权值最大的位置点为估计位置。本系统并非得到准确的室内位置,而是精准判断学生用户所在教室即可。 每次上课时,学生只需要打开APP,用自己学号与密码登陆即可,无需其他操作,即可自动完成签到,此时任课老师可及时查看班级学生的上课情况。 2.2.3 查看出勤信息 学生看查看当堂课的签到情况,也可以查看过去学生本人出勤情况。查询出的出勤信息分为缺勤、请假、正常三种情况。 2.2.4 反馈异常数据 由于RSSI的多径效应,可能存在定位失败而导致签到失败的情况。本系统通过引入短信与邮箱接口,学生可及时向任课教师或者管理员反馈异常数据,管理员及时更新升级定位指纹数据库并将修改后的签到情况手动更新正确。 2.3 教师模块 2.3.1 查看班级当堂课出勤信息 教师可及时查看当堂课学生的签到情况。安卓程序设计里,使用AChartEngine绘图引擎,在安卓界面里可直观显示哪些学生缺勤。 2.3.2 按条件查询出勤信息 任课教师可按照日期、学生姓名、上课地点等多种查询条件查询学生出勤情况,并以统计图表的形式将数据可视化。 2.3.3 导出签到表 任课教师可将查询到的签到情况导出xls、txt等常见数据格式,以便课后做更精确的统计等等。 2.3.4 反馈异常数据 任课教师若发现本系统出现异常,即可立即向管理员反馈,以便减少损失。 2.4 管理员模块 2.4.1 学生、教师数据的增加、删除、修改 学生、教师登陆的账号、所在班级等数据,学生具有只读权限,只能由管理员维护这些数据,不允许个人修改,密码除外,个人信息的录入工作主要由管理员负责,管理员可依照人员变动,对人员信息增加、删除和修改。为了避免手工录入工作量巨大,本系统在Web端设计了上传xls文件,服务器端从xls文件中读取数据并插入数据库中,所有的学生信息按照设定的表单字段存储在服务器的Mysql数据库中[4],节省了大量时间。 2.4.2 授n数据的增加、删除、修改 授课数据包括授课教室、授课教师、授课班级以及授课时间。授课班级与班级中学生是一对多关系。授课时间由管理员录入,如遇到节假日、考试放假等情况,并将其排除在授课时间之外,APP端接收到来自服务器端的推送,则在该时间段内不会执行签到功能。 3 结束语 本系统将互联网应用于签到系统,更加充分发挥了网络在高校教学资源中的重大作用,解决了点名签到浪费课堂时间等等问题。利用C/S架构实现了移动办公。以权限为驱动有利于模块化设计开发,不同角色拥有不用功能,达到了考勤目的,具有应用价值。 室内系统设计论文:基于ZigBee的室内智能照明系统设计 摘 要:随着人们对智能化生活需求的提高,传统的室内照明系统存在的布线复杂、电能浪费、不能远程控制等诸多问题已经无法满足人们需求。为此,文章提出一种基于ZigBee技术的室内智能照明控制系统设计方案。系统主要采用集射频与微控制器于一体的片上系统CC2530为优秀器件,实时采集现场光照强度调节照明光强、红外感应人体活动自动开关照明。实验测试表明,该系统操作方便、反应灵敏、更具人性化和节能等特点。 关键词:ZigBee;智能照明;CC2530 1 概述 随着无线通信技术的发展,各种智能设备与智能家居解决方案不断推出,其中照明系统解决方案更是百花齐放。市场上的应用最为广泛的声控灯,其每一盏灯与声控、光控、时钟元件串联在一起组成一个闭环被动执行系统,当有一定大小的声音传入且环境光线较弱时,灯被点亮,延时一定时间后熄灭,看似已经实现了照明设备的自动化,但这种控制仅仅适合楼道等场景使用,同时在点亮的时候需要一定大小的声音,夜间容易产生噪音干扰,也容易被其他声音干扰误点亮。ZigBee技术应用于智能照明系统,能使系统中所有的照明设备在短距离内自动组网,由协调器实现终端无线控制。各个照明设备也能实时判断环境光线的强弱和是否有人员进入,做到感应开启。这一控制系统不需要特定环境,也无需重新布线,只要对既有线路稍微做出更改便可实现无线智能控制。简便的操作、便宜的价格、适用于大部分照明场景。 2 ZigBee技术 ZigBee是一种短距离、低复杂度、低耗能、低速率、低成本的无线短距离双向网络通信技术。因此具有廉价的市场定位,非常适合在照明系统中应用。 ZigBee技术介于无线标记和蓝牙之间的技术方案工作组,主要用于近距离无线连接,采用IEEE 802.15.4技术标准。一个基于ZigBee的无线个人域网能支持高达254个节点。ZigBee采用自组网方式实现组网,在整个网络范围内,节点之间以接力的方式通过无线电波来实现通信,通信效率非常高。 ZigBee组网方式主要有三种拓扑结构:星型结构、簇状结构和网状结构。星型拓扑结构包括一个协调器和多个终端,没有路由,近距离传输。本照明系统采用星型网络拓扑结构,由一个协调器和多个终端设备组成。在本ZigBee网络中,协调器执行命令的发送。协调器将控制命令发送到指定的节点,当指定的节点收到来自协调器的命令后,就做出指定的动作,而各个终端节点之间不能互相通信。 3 系统硬件设计 本系统在架设ZigBee无线通信网络系统时所选择的硬件平台是CC2530模块ZigBee开发套件。CC2530内部已集成了一个8051微处理器与高性能的RF收发器。CC2350能以很低的成本建设强大的网络节点,拥有较大的快闪记忆体,能存储256B数据。本系统主要分为协调器模块和终端节点模块。协调器模块由ZigBee模块和PC组成,终端节点模块主要由ZigBee模块、光敏传感器、红外传感器和照明灯泡组成。控制策略结合ZigBee2007协议,终端节点实时采集照明现场的环境参数发送给协调器,经过协调器上CC2530芯片的逻辑分析后,发回操作指令给终端节点。PC上位机也可实时显示环境参数信息,对照明设备进行集中管理和控制。使用的主要硬件包括ZigBeeCC2530芯片模块、HC-SR501型红外电传感器、5549光敏传感器、灯泡、RS232串口通信线、YL-78 1路继电器、PC机、电源、下载线等。硬件原理图如图1所示。 4 系统软件设计 使用TI公司开发的基于IEEE 802.15.4标准的 Z-Stack协议栈 ,仅仅需要设计各个节点的应用层软件即可。网络协调器初始化网络后,终端节点与协调器完成网络连接的过程,成功组建ZigBee星型网络。光敏传感器对室内光照强度进行实时采集,并将采集的光强信息传给终端ZigBee模块,终端ZigBee模块又将此信息发送给协调器,协调器通过串口将数据送到上位机显示,同时,协调器对光强信息进行分析判断,当光强高于既设阈值时点亮灯泡,小于则熄灭。此模式还要判断是否有红外感应的情况下执行,当没有红外感应时,灯泡一直处于熄灭状态。 本论文实物使用开发板P0.4口和P0.5口作为电磁继电器的信号输入端,设定高电平时继电器断开,低电平时继电器吸合。主要应用ZigBee协议栈SampleApp_Init( )用户任务初始化函数,设置程序发送数据的方式和目的地址寻址模式,定义设备用来通信的APS层端点描述符;SampleApp_ProcessEvent( )用户应用任务的事件处理函数,处理用户按键任务;SampleApp_SendPeriodicmessage( )分析发送信息函数,调用AF_DataRequest将数据无线广播出去;SampleApp_MessageMSGCB( )分析接收数据函数,接收广播信息数据,并执行。 5 系统整体测试 给两块ZigBee开发板上电,组网成功后,当有人体靠近时,红外热释电传感器感应到人体靠近,同时通过光敏模块采集环境光强度,协调器分析处理采集信号,如果环境光强度弱,发出高电平,控制继电器将灯点亮,反之发出低电平,继电器不工作灯泡保持熄灭状态。 PC上位机能够显示远程终端节点的实时环境参数,并能实现对终端节点上的灯泡集中控制。 6 结束语 本设计将ZigBee技术与室内照明相结合,能实现对建筑室内外的照明设备进行集中管理,该系统可用于家庭照明、楼道灯和偏僻地点的路灯等场景的照明控制。利用此系统不但可以降低系统的安装成本与难度,同时可靠性高、维护方便,有着广阔的应用前景。 作者简介:古丹(1991-),女,h族,四川,助理实验师,本科,三亚学院,研究方向:电子技术。 室内系统设计论文:基于ARM的远程室内环境监测与调控系统设计 摘 要: 为了准确便携地测量室内温度、相对湿度、气压、二氧化碳浓度、甲醛浓度与可吸入气溶胶颗粒浓度,设计并实现了一种远程室内环境监测系统。该智能系统采用STM32单片机作为主控制器来处理和发送数据。针对室内环境因素的特点,分别选取稳定性强、灵敏度高、低功耗的传感器进行实时测量,并配有LCD模块显示当前数值,同时将数据存入SD卡。在户外的情况下,系统通过GSM模块发送短信及时通知用户室内环境情况,用户可以回复已设定好的数字信息实现对智能设备的远程操控。经实际应用,该智能化室内环境监测与调控系统的测量精度达到普通环境监测要求,稳定性好,具有很强的实用价值。 关键词: STM32; 显示模块; GSM模块; 传感器; 智能设备 0 引 言 近些年人们的环保与健康意识显著增强,室内空气污染备受关注。目前室内空气污染物主要包含:厨房天然气燃烧及烹饪过程中产生的CO,CO2,SO2等;在客厅吸烟时产生的甲醛、氰化氢、丙烯醛等;房屋装修所用的装饰材料和化工产品释放的甲醛、苯氨、甲苯等[1?2]。因此,研发一种低功耗、智能化、面向普通用户、集成多项参数实时检测并具有远程调控功能的室内环境监测系统已成为必然的趋势。本文提出了一种基于ARM?STM32的远程室内环境智能监测与调控系统,该系统不仅集成了先进的微处理器芯片、各类传感器模块、环境调控模块、电源控制模块、显示模块、GSM无线传输模块,而且配备了智能手机客户端,使得威胁人体健康的污染因素得到远程实时监测及有效调控。该系统安全系数高,便于远程调控,从而有效地提升了室内环境的净化能力。 1 系统总体结构及工作原理 本文的系统总体设计框图如图1所示,其由STM32单片机模块、各类传感器模块、无线传输模块、显示模块、环境调控模块、电源控制模块及手机信息接收端等部分构成。其中:传感器模块主要检测室内环境的温湿度、CO2、气压、甲醛、气溶胶悬浮颗粒;无线传输模块由芯讯通公司(SIMCom)生产的SIM900A芯片及其外围拓展电路组成,负责接入GPRS无线通信网络;显示模块采用2.8寸TFTLCD显示器及其外围电路,其通过FSMC接口与单片机进行数据传输[3];环境调控模块主要包括智能开关、智能红外遥控装置,它们控制着空调、加湿器、空气净化器、新风系统等;电源控制电路主要由供电电源、稳压芯片及继电器组成,选用5 V的直流供电电源和精度较高的线性稳压芯片LM1117?3.3,稳定输出3.3 V的直流电,继电器选用HK4100F?DC5V?SH;手机接收的信息以短信形式显示,用户可更方便、直观的观察。 该系统的工作原理是:首先,STM32处理器内部的A/D模块将前端传感器模块传输来的环境参数转换成电压信号,TFTLCD会实时显示当前的数值,测得的数据也及时保存到外部SD卡中。当检测的值超过系统设定的值时,单片机通过串口发送一个高电平给无线传输模块,使无线传输模块发送短信到设定的手机号码,用户便可以查看短信来了解室内环境质量,用户与系统之间的数据传输是双向的,用户也可以回复已设定好的数字信息来远距离操控智能开关和红外遥控器。智能开关主要控制一些电器的开和关,红外遥控器既能控制开关还具有调节的功能。当系统处理器收到用户发来的指令时,能够根据指令内容进行相关操作。类似地,传感器的开启和关闭也可通过无线传输模块进行远程控制,从而凸显出了低功耗和选择性检测的优势。 2 系统硬件设计 2.1 优秀处理器的选择 意法半导体公司研发的STM32系列处理器是基于Cortex?M3内核架构,它们专用于满足处理性能强、功耗低、实时性好、成本低的嵌入式场合要求[4?5]。在以下场合应用较频繁:工业使用场合、低能耗使用场合、建筑和安防应用、消费类电子产品。综合诸多方面的因素,本文最终采用的处理器为STM32F103ZET6,其处理运算速率可以达到72 MHz,片内集成512 KB FLASH,64 KB RAM,1个USB,1个CAN,112个GPIO,8个定时器,5个USART,3个ADC,1个SDIO,2个DAC,3个SPI,2个I2C,2个I2S,1个SDIO FSMC总线。 2.2 传感器选型 作为室内环境多参数测量中最为关键的部分,传感器的选型直接影响系统性能的优劣。在本系统中,结合测量系统的实际需要,选用BMP180传感器进行气压测量,其具有较高的稳定性,在超高分辨率模式下,分辨率为2 Pa,测量范围[6]为30~110 kPa。通过I2C总线直接与微处理器相连;选用了GP2Y1050AU0F传感器进行气溶胶颗粒检测,该传感器基于光散射原理,PM1以上的粒子均可被灵敏检测到;采用AM2320温湿度复合型传感器进行温湿度测量[7],温度测量范围为-35~75 ℃,相对湿度测量范围0~99.5%,其信号以40位串行数据输出,传输距离可达20 m以上;选用MS1100甲醛传感器M行甲醛浓度检测[8],其能够侦测0~100×10-6 kg/m3浓度范围内的气体,选取AD8628芯片对微弱的输出信号进行运算放大;选用基于非分散红外线技术的CO2传感器,其采用单通道技术,具有稳定性好、精度高等特点。 2.3 无线传输模块设计 无线传输模块采用芯讯通公司生产的SIM900A[9],其采用SMT封装,支持AT指令。采用单电源供电模式,当工作电压为4.0 V时,此模块性能达到最佳。本系统中其与处理器之间采用串口通信的方式,通信速度设为19 200 b/s,TXD,RXD为发送、接收端,分别与STM32单片机的PA10,PA9连接。各类传感器检测的室内环境参数数值可由无线传输模块以短信的形式发送到用户手机上,以便于用户远程实时了解室内环境状况。 2.4 电源电路设计 在本文设计中电源模块分为两部分:单片机及外围设备供电模块和SIM900A供电模块。单片机和外围模块的供电由稳压芯片LM1117?3.3输出的3.3 V直流电提供,其电路连接如图2所示。 其中C2和C4是旁路电容,主要是抑制干扰,而C1和C3是电解电容,起到滤波的作用。SIM900A模块电源采用稳压芯片MP2303,它能稳定输出0.8~25 V的直流电,电路连接如图3所示。其中VCC_BAT端输出电压4.0 V供SIM900A模块使用。 2.5 继电器电路设计 本设计采用的是直流电磁继电器,型号为HK4100F?DC5V?SH,其电路如图4所示,鉴于STM32单片机端口输出的电流不足以驱动电磁继电器,因此在本设计中通过NPN型三极管8050先对输出电流进行放大,然后再连接电磁继电器,其中三极管的基极b接到单片机PA10端口,发射极e接地,线圈的另一端接5 V电源。值得注意的是,为直观了解继电器的工作状态,在继电器线圈两端分别并联一个二极管1N4148、一个1 kΩ的电阻R2以及LED发光二极管,三者共同组成状态指示电路。CN2的1,2,3脚为继电器输出接线端口,本设计中每个传感器模块都连接了一个电磁继电器。 3 软件模块设计 3.1 GSM控制指令 系统中采用GSM无线通信模块SIM900A实现两者的数据通信。GSM无线通信模块SIM900A通过AT命令来进行控制,采用短消息模式进行数据传输,通过服务中心(Service Center)完成信息的存储和转发后,再利用SMS短信息服务进行文本信息收发。SMS主要有Text和PDU两种收发短信模式。8 b数据与GSM字符集的收发操作可在Text模式下完成,而PDU模式不仅可以实现Text模式的所有功能,而且也可支持UCS2字符集和中文字符的收发操作,但需要对收发PDU数据格式进行编码和解码。GSM模块控制指令类型较多,部分常用典型指令如表1所示。 3.2 系统总体设计流程 系统运行总流程如图5所示,首先,需要初始化系统的底层硬件,然后初始化串口,设置波特率等。利用 STM32控制器自带的A/D转换功能对前端传感器模块采集到的环境参数进行转换,数值通过 LCD实时显示,并存储在SD卡中。当检测的参数值超出系统设定的范围时,STM32主控制器通过 SIM900A 发送短信及时通知用户,用户根据接收到的短信息,回复相应的数字信息实现对智能设备的远距离控制。另外为了降低功耗,有选择性的检测,用户也可以通过GSM网络,发送指令给微控制器来驱动电源控制模块(继电器),控制模块电源是断开还是闭合,从而远程智能管理环境调控模块来开启和关闭空调、加湿器、空气净化器、新风系统等设备,改善室内环境。如果用户在规定的时间内没有回复信息,系统会在5 min后重新发送信息给用户,直到收到回复信息才停止。 4 系统测试及实验分析 4.1 系统测试 基于前面软硬件的设计,根据需要制定了实验板并焊接各个传感器及GSM模块、优秀板模块和供电模块,然后进行接线,保证不发生短接、空接或接错等现象。室内环境的温湿度、气压、甲醛浓度、二氧化碳浓度、气溶胶悬浮颗粒物浓度值等通过LCD显示出来。查看SIM900A显示灯显示是否处于正常工作状态,若不正常则检查SIM卡是否插好。在进行远程数据传输的程序调试时,若手机端收到数据,则调试成功,否则,检查相应的程序错误。逐一调试成功后,最后形成一套完整的系统程序,系统实物如图6所示,LCD显示的数值如图7(a)所示,手机端接收到的信息如图7(b)所示。 4.2 实验结果分析 温湿度的标定严格根据温湿度传感器行业规范和规程,结合恒温恒湿箱C180来完成,系统所测得的温湿度值与相应标准值对比结果如表2所示。 甲醛实验模块采用卫家空气甲醛自测盒所测数据和本系统做对比,甲醛自测盒最小分辨率为0.05 mg/m3,甲醛自测盒和系统所测数据值的对比结果如表3所示。 当环境条件满足温度为20±3 °C、相对湿度 气压模块结合Fluke PPC?4压力全自动校准系统,精度达±0.008%,年稳定性优于±0.005%。压力控制器稳定度达4 ppm。Fluke PPC?4和本系统所测数据值的对比结果如表5所示。 从表2~表5的对比结果可以看出,本文设计的环境监测与调控系统和标准仪器所测的温度、湿度、气压、甲醛、气溶胶浓度数值基本一致。系统的固有误差以及零点漂移产生的误差对测量精度有一定的影响,但在普通环境监测条件下,对比结果表明本文设计的系统精度可以很好满足实际检测需求。同时本文实现的室内环境监测系统也便于用户远程监测和智能调控,实用性更强。 5 结 语 针对市场上一些室内环境检测仪器存在的问题,并结合传感、测量、通信以及无线控制等多种技术,本文研究且设计了室内环境多参数远程检测和调控系统。室内环境的温度、相对湿度、二氧化碳浓度、甲醛浓度、气溶胶浓度可通过该智能系统较好的监测和调控。在数据的采集、保存、传输到调控的整个过程中,系统运行的稳定性与可靠性都较强。同时,测量数据的分析也验证了该系统的测量精度基本符合国家标准值,因此该系统能满足普通家庭用户的实际使用需求。 室内系统设计论文:基于AllJoyn的机房室内温湿度监测系统设计 摘 要:为了使管理员多平台实时监测偏远地区基站机房环境,系统使用Arduino单片机和温湿度传感器DHT11,采用AllJoyn开源框架,结合亿联客物联平台,在电脑端和安卓移动端获取温湿度数据曲线,并验证AllJoyn的平台中立性。 关键词:AllJoyn;Arduino;DHT11;物联网;多平台 随着通信行业的发展,基站数量增多,偏远地区机房检测困难。传感器和物联网技术使管理员实时监测并快速解决问题,但多学科交叉使行业标准不统一。AllJoyn具有平台中立性、多平台组件等特点。其优秀是总线机制,服务端和客户端的总线附件先连接到总线,之后系统分配给它们唯一的ID,服务端的总线附件申请共知名称并广播,客户端发现共知名称后连接到总线,建立会话。本设计采用Arduino Due和DHT11模块,结合亿联客物联网平台,运用AllJoyn多平台特性,在电脑端和安卓手机端进行数据曲线显示,更直观地获取室内的情况。 1.系统硬件设计 本系统结合Arduino Due开发板与多个温湿度传感器,使用互联网连接电脑服务端,AllJoyn后台程序传输采集数据,如图1所示。Arduino Due集成SAM3X8E芯片,包括54个数字接口和12个模拟接口,工作电压3.3V。W5100扩展板连接互联网,将数据传输到亿联客平台。DHT11集成电阻式感湿元件和NTC测温元件,附带8位单片机。 2.系统软件设计 (1)搭建AllJoyn框架。安装Java和Eclipse,Visual Studio和AllJoyn SDK,设置命令“scons OS=win7 CPU=x86_64 MSVS_VERSION=11.0 BINDINGS=cpp”,配置好参数完成AllJoyn的软件环境搭建。 (2)使用Visual Studio软件实现AllJoyn总线机制的各环节。创建总线对象,添加接口,创建后台服务连接到总线;连接AllJoyn路由;服务名字请求,确认共知名称;会话创建,包括动作、接口号和绑定;广播共知名称,以便周边设备进行发现并连接服务。 (3)设计温湿度传感器节点软件,包括Arduino温湿度数据检测和连接AllJoyn服务。温湿度检测先设定DHT11传感器的输入引脚,之后读取引脚状态,成功则传输温湿度值,失败则返回刷新。AllJoyn服务则帮助实现温湿度获取和传输的功能,先确定服务参数,与PC端代码设定一致;再初始化单片机,创建对象并注册后台;最后启动客户端,获取温湿度数据,调用电脑端的发送函数,并多次刷新循环。 3.系统结果 首先电脑生成可执行文件,同时把以太网扩展板插到单片机板上,用网线连接扩展板与路由器。并把DHT11模块插到面包板上,与到单片机对应引脚连接。然后启动AllJoyn服务的后台程序。启动单片机,打开Arduino IDE,将程序上传。在电脑端运用命令行工具启动程序,等待Arduino接入后开启会话。最后打开亿联客PC端和安卓客户端,获得实时监测数据,输出界面如图2所示。 结语 本系统结合Arduino Due单片机和DHT11温湿度传感器的特点,实现了远程实时监测,并可在多平台上查看,对于偏远地区的基站机房建设监测更加便捷,AllJoyn整合更多的资源给用户提供了更多选择,其平台中立性可结合其他相关的物联网技术,发展前景广阔。 室内系统设计论文:室内空气监测净化系统设计 摘 要:智能家居是目前物联网技术的重要应用途径之一,近几年发展非常迅猛。基于物联网技术设计了一款室内空气检测净化系统。该系统主要由监测端主机、监测端从机、净化端和上位机组成。监测端主机通过2.4 G无线方式和多个监测端从机通信,接收气体成分的浓度并在人机交互界面显示。监测端从机提供4个不同的空气传感器接口,用户可根据不同的房间选择不同的组合。净化端起到净化空气的作用,具有净化PM2.5,降解甲醛和苯,产生负氧离子,吸收异味等功能。上位机由手机App和电脑客户端组成,可以通过手机及电脑获取室内空气的状况。 关键词:物联网;智能家居;空气净化;2.4 G 中图分类号:TN108+.5 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2016)11-00-03 0 引 言 近年来室内空气污染物的来源和种类不断增多, 室内环境质量日益恶劣,对人体健康影响较大,目前已引起人们的广泛关注并成为研究热点。调查表明,人有80%以上的时间是在室内度过的,室内环境污染对人们的身体健康和生活工作质量带来了直接影响。市场上的净化器只起到净化效果,且其检测及净化装置为一个整体,效果差强人意。本系统采用分立式设计,净化范围广、安装便捷,不仅能净化空气,还具有防火、防泄漏、报警等功能,可消除室内安全隐患[1]。 1 系统设计 本系统主要由监测端主机(1个)、监测端从机(多个)、净化端(多个)和上位机(电脑客户端和手机App)组成,由这4部分构成完整的网络,作为智能家居的组成部分[2]。 1.1 监测端主机 监测端主机是系统的优秀单元,是系统的控制中心和数据处理中心。它采用TFT屏进行人机交互,用户可以查看各个房间的温湿度及气体浓度,当室内空气污浊时自动开启净化端净化空气,若室内有害气体或甲烷浓度高于100 ppm时,认为室内空气危险,启动声光报警。同时配备WiFi模块和蓝牙模块分别用于连接电脑客户机和手机App。监测端主机与从机通过2.4 G模块通信,从机把温湿度以及气体浓度信息传送给主机。 1.2 监测端从机 监测端从机主要负责空气信息的采集,包含气体温湿度、PM2.5、CO2、CO、甲烷等。不同的从机可以携带不同的传感器,每个从机可以同时携带1~5个不同的气体传感器。 1.3 净化端 净化端主要起净化空气的作用。可以净化PM2.5,降解甲醛和苯,产生负氧离子,吸收异味[3]。 1.4 上位机 上位机部分主要由PC端客户机和手机App组成,PC端通过WiFi和监测端主机连接,手机通过蓝牙方式连接。通过WiFi或者蓝牙可以在电脑客户端或者手机App上实时观察室内的空气情况,并将7天内的信息绘制成曲线,给出合理建议。系统框图如图1所示。 2 系统实现 2.1 硬件方案 监测端主机采用功能强大的STM32F407ZET6作为主控芯片[4,5],主频高达168 MHz,拥有丰富的外设模块,可以满足无线收发以及彩屏控制等功能的需要。采用nRF24L01芯片作为无线传输芯片,该芯片通过SPI接口和主控相连。与手机App通信时采用蓝牙方式,所以使用CC2540芯片作为蓝牙传输芯片与手机App进行通信,它通过串口和主控相连,数据传输非常方便。采用WiFi的方式与电脑客户端连接,将ESP8266芯片作为蓝牙传输芯片,当电脑连接上该芯片发射出的WiFi信号后便可与电脑客户端进行通信[6]。ESP8266芯片同样也通过串口与主控相连,配置一块分辨率为320×240的彩色触摸屏进行人机交互。采用5 V开关电源[7]供电为常用供电方式,锂电池为备用供电方式。锂电池充电采用TP4056芯片,其充电电路如图2所示。 考虑到监测端从机功能较为单一,所以采用引脚较少、主频较低的STM32 F103C8T6为主控芯片。与主机一样,无线传输采用nRF24L01芯片和主机进行通信。由AM2321温湿度模块测量室内温湿度,该芯片比较灵敏、准确,对温度的分辨率可达到0.1℃,精度为±0.5℃,它通过I2C总线和主控进行通信。提供4种气体传感器的接口,分别为检测PM2.5的SDS011传感器接口、检测CO2的MH-Z14传感器接口、检测甲烷的MQ-2传感器接口和检测CO气体的MQ-7传感器接口。其中SDS011通过读取数据口的高电平比例来计算PM2.5的浓度,其他气体传感器均采用ADC转换的方式读取气体浓度。供电采用12 V开关电源和锂电池混合供电的方式,开关电源为常用供电方式,锂电池为备用供电方式[8],当停电时立即开启锂电池供电。 净化端内部主要由风扇、过滤网、负氧离子发生器组成。其中负氧离子发生器和风扇由监测端从机控制,负氧离子发生器由紫外灯板组成,紫外灯照射空气后可以产生大量负氧离子,使空气更加清新。过滤网由光触媒滤网、HEPA滤网、活性炭滤网组成,空气经过过滤网后不仅可以降解苯、甲苯等有害分子,还可以吸附PM2.5,吸收异味。当监测端主机检测到空气污浊时,控制风扇和紫外灯板净化空气。 2.2 软件方案 系统共使用4个2.4 G无线模块,模块初始状态均配置为接收方式,每个无线模块拥有不同的地址,依次为0x01到0x04。当某个模块需要发送数据时先配置发送方式,将接收地址和需要发送的数据写入数据包中后开启发送,数据包发送成功后会收到接收方的应答信号,可以根据应答信号的有无判断数据包是否发送成功。如果发送成功则重新切换成接收状态,如果发送失败则重新发送,连续5次发送失败后放弃发送。2.4 G网络数据包格式如表1所列[9]。 WiFi模块、蓝牙模块分别和电脑、手机建立连接后可直接使用发送函数发送数据。 监测端从机每分钟采集10次空气成分信息,经处理后发送到监测端主机。由于测量数据易受环境影响,会产生粗大误差,所以在10次测量结果中剔除粗大误差后取平均值作为当前空气浓度的真实值。剔除粗大误差采用格拉布斯准则:当某测量值Ui的残差的绝对值|Vi| G时,则剔除Ui,其中G值与测量次数和置信概率有关[10],为数据的标准差。 监测端主机首先接收空气成分数据,在TFT屏上显示,若与电脑或手机建立连接则将数据发送到电脑或者手机。当空气污浊(CO2浓度大于500 ppm、PM2.5浓度大于25 g/m3)时,发送净化指令到监测端从机,从机控制净化端净化空气。当有害气体浓度超过正常值时,开启声光警报,同时发送净化指令。监测端主机程序框图如图3所示。 3 系统测试 为检测2.4 G网络能否通信,可通过编程让4个监测端从机每秒发送20个字节的数据,在主机的TFT屏上实时显示接收到的数据,用以验证结果是否达到了预期要求。 为检测系统的净化能力以及测量的准确度,特地购置了阿格瑞斯公司型号为WP6120的PM2.5检测仪。在生活中,PM2.5的来源主要是厨房里的油烟,所以实验地点选择在厨房,将WP6120检测仪和本系统放置于同一地点并产生一定的油烟,记录两者的数据并绘制成如图4所示的净化效果图。 由测量结果可知,本系统的误差在±1 g/m3范围内,对PM2.5的滤除非常有效,整体上达到了设计要求。 4 结 语 本系统实现了空气检测及净化和可燃气体泄漏报警的功能。同时和物联网技术结合在一起,符合当今技术发展的方向。系统具有电脑客户端和手机App,TFT彩色屏等人机交互界面,非常人性化。系统具有很强的实用性,大大提高了人们的生活质量,可广泛应用于家庭、医疗系统、行政机关、企事业单位等场所。 室内系统设计论文:室内有害气体监测系统设计研究 摘 要:目前人们除了关心室外大气污染以外,也开始将关注点放在了室内空气污染方面,为了实时监测出室内空气的有害气体,笔者提出了一种室内有害气体的监测系统设计思路,可以对室内有害气体参数进行实时观测。该系统集成了有害气体的检测传感器,同时设置了集成电路,其在运行中可以对有害气体如甲烷、一氧化碳、甲醛等浓度进行检测,当有害气体浓度达到一定的限定值后,监测系统将发出警报,提醒人们及时对此做出处理。笔者在文中对该系统架构设计及功能实现简要论述,并对其应用进行相关探讨。 关键词:有害气体;监测系统;设计;研究 0.引言 目前市面上有许多种类的室内有害气体监测系统,但是大多数仪器都存在操作较为复杂,成本较高等缺点,导致了该系统难以普及到家庭之中,仅有部分专业机构才会安装该系统。然而目前许多家庭在买房后对房间进行装修,却难以对装修材料散发出的有害气体引起注意,长此以往很容易患上慢性疾病,因此安装室内有害气体监测系统是十分必要的。笔者对此提出一种适合家庭的经济、便捷的有害气体监测设备,其采用传感器作为优秀,具有较高的性价比,能够在日常生活中保护用户人身健康。 1.研究背景分析 随着人们生活水平的提高,加之房产“热潮”愈演愈烈,许多家庭开始疯狂购房,并对其进行装修,然而市面上的装修材料质量良莠不齐,很容易在室内散发出有害气体。据统计,每年因为室内空气污染而死亡的人数已达到11.1万人,可谓是一个非常庞大的群体。一般来说,室内有害气体的来源包括两方面:一是现代化社会需求大,工业发展十分迅速,各类石油、化工、消防、火电厂、医药等厂房向大气排放各种有害气体,这些气体严重影响了厂房工人和附近居民的身体健康,对此,工厂一定要改变原来的排污方式,保证居民的居住环境绿色、健康;二是现代化社会的物质水平提高,人们对室内的装修要求提高,然而各种新式的装修材料中正隐藏着大量的有毒气体。基于以上的原因,目前社会中部分家庭空气质量较差,而仅仅依靠自己的感官是无法判断其是否有害,对此多数科研人员进行了研究,设计出了一套室内有害气体监测系统。过去的系统设计具有操作复杂、价格昂贵的特点,导致了该监测系统并未在普通家庭得到普及。因此,笔者对原系统重新进行改良,设计了一套适合普通家庭使用的有害气体检测系统。 2.系统整体架构 2.1 整体架构 (1)整个系统的框架由六大模块组成,每个模块都有自己对应的功能: 控制模块,该模块采用的是ATmega16单片机设备,它可以大大地提高系统代码的运行效率,比一般的控制模块提高约10倍以上的数据吞吐率。 (2)显示电路,其选用了LCD12864显示屏,为中文字库型系统,适用于中国居民使用,电路可以将处理后的结果显示在屏幕上,给用户直观的感受。 (3)电源模块以及报警模块,电源模块采用USB供电,具有方便使用、节约用电的效果;报警模块则采用普通的蜂鸣器和发光二极管,在有害气体浓度超出指标时进行报警,报警模式为发光和声响交替,能够起到提醒用户的作用。 (4)传感模块,其内部安装有感应不同气体浓度的传感器,可以对空气中有害气体的浓度进行感应,传感器再将得到的信息传递给单片机,而单片机会把信息传递给报警器和显示屏幕,让整个系统得以循环运行。 (5)独立键盘模块,该模块设立了3个键来检测有害气体的浓度状况并将其,另外还设有其他的键可重启整个系统,使得系统可以反复地进行。 (6)GSM模块,该模块选用了SIM900A芯片,其主要功能是在浓度达到限定值后,将已设定好的通知短信发送给用户,以此来通知用户空气中有害气体的浓度达到限定值,并做出相应的处理。 2.2 功能实现 该系统分为6个模块,各个模块相互独立又相互联系。系统启用后,传感器开始工作将收集到的信息传递给单片机,单片机将信息处理了以后再将信息显示在显示屏上,如果超标的话,报警器会开始工作,这样就构成了一个完整的系统,该系统的功能得以实现. 3.系统设计 3.1 硬件设计 本系统主要由6个模块组成,分别为:控制芯片、显示、传感器、独立键盘、供电以及GSM等,整个系统的结构如图1所示。系统的控制优秀采用了ATmega16单片,并且融合了MQ-7、MQ-138和MQ-2等系统来分别监测一氧化碳、甲醛以及甲烷的浓度,通过浓度来判断该气体目前对人体的危害程度。在浓度判断结束后,系统将会把采集的数据传递给单机片,当数据到达后,单机片会对这些数据进行分析处理,处理后会将结果传到显示屏,如果浓度达到限定值,则报警器就会响,以此来提醒用户室内空气中的有害气体浓度已经超标,有助于人们及时做出处理(开窗通风,暂时离开)。报警器采用普通的有源蜂鸣器设备,指示灯则选用发光二极管,供电模块采用USB接口,GSM模块采用SIM900系统,这些设备相对便捷,方便人们操作,以上的功能模式即组成一个完整的系统。 3.2 软件设计 软件部分的设计主要针对传感器检测到有害气体浓度后对低电平进行的处理环节。在程序初始化的阶段后,用户可以在机器的外部通过表示有何种有害气体的监测按钮,选择自己想要监测的气体,并且系统监测后会在LED屏幕上显示监测后处理过的数据,得到室内有害气体的浓度情况和室内空气等级质量数据。当监测浓度超过初始设定的限定值后,报警器发光闪烁并发出报警声响,同时也将发出文字报警短信。在处理室内空气的有害气体后,按下复原键就可以将该装置恢复到初始状态,使得系统初始化,根据用户的需要再次进行工作。 4.系统测试与应用 本产品的设计思路与电路原理较为简单,测试时主要是为了检测测试器电路状况和其工作情况。笔者将其安置在一个密闭的盒子内,先将其中通入一定浓度的甲烷,进行测定后复原,再输入比之前量更多的甲烷,以此类推几次试验后,再用同样的方式对其他的有害气体进行相同的实验。通过实验发现,该系统的监测时间较短,复原较快,并且能够快速而且准确地判读空气中有害气体的浓度并做出分析,同时显示在显示屏上,报警系统也可以正常地进行工作。感应器系统如图2所示,其能够实现良好工作,且由于性能较高,成本较低,因此值得推广应用。 结语 本系统对于室内有害气体的监测具有良好的效果,并且操作十分便捷,成本较低,适用于各收入层次的家庭。因为该系统对烟雾比较敏感,因此在烟雾较多的环境中难以进行正确判断,有时可能产生错误的数据,而这也是该系统的不足之处。但从整体来看,笔者通过多次对该系统进行实验,系统各方面都是比较稳定的,可以正常地进行工作,运行的速度也能够达到设计的要求,该设备的电路模块便携性高,有益于对系统进行调试和升级。总而言之,该室内有害气体监测系统,具有实用性强、价格低廉、操作简单、易于普及等多个优点,可以对室内的有害气体浓度做出正确的判断,从而保证了用户的健康生活。 室内系统设计论文:基于单片机的室内温度控制系统设计 摘 要:单片机在当今世界运用得十分广泛,所以学习以及利用单片机实现我们想要实现的功能是一种趋势和必然。设计中,我们采用STC89C51单片机来控制房间室温的温度。这个系统包括以下几个具体的模块:测温模块、显示模块,以及调节模块共同组成。测温模块运用Pt100温度传感器进行温度的测量并转换成数字输出信号便于检测与进一步的调节,显示模块采用两位LED数码管显示,精度为1摄氏度。调节模块主要由两部分构成,一部分为调低温度的如自动调节温度的风扇及空气压缩机等制冷设备,另一部分为根据室温升高温度的调温电热炉。环境适宜温度:根据资料显示,人的舒适温度为25摄氏度到28摄氏度之间,故该系统预设温度为27摄氏度。 关键词:室内温度控制;STC89C51单片机;Pt100温度传感器 1 各模块的介绍 1.1 STC89C51单片机 STC89C51RC采用的是8051核的ISP系统可编程芯片,ISP为“In System Programming”的缩写。工作时最高可拥有80MHz的时钟频率,片内包含的Flash只读程序存储器为8K Bytes,它可反复擦写1000次,该单片机既由MCS-51指令系统又有80C51的引脚结构,有通用的8位中央处理器在STC89C51内部集成,并且它还包含ISP Flash存储单元,可以实现在系统可编程的功能,可以用电脑进行程序的下载,无需购买通用编程器。STC89C51RC系列的单片机是单时钟/机器周期(1T)的兼容8051 内核单片机,既高速又低耗。 1.2 Pt100温度传感器 Pt100温度传感器是测量温度并利用自身阻值由温度变化而产生变化的特点进行温度信号转换成标准的输出信号的仪表,可以用来检测和调节工程生产过程的温度参数。由两部分构成带传感器的变送器,它们分别是“传感器”和“信号转换器”。热电偶或者热电阻是传感器的主要材料;信号转换器主要由测量单元、信号处理和转换单元组成(由于工业用热电阻和热电偶分度表是标准化的,因此信号转换器作为独立产品时也称为变送器),有些变送器增加了显示单元,有些还具有现场总线功能。 1.3 LED数码管 LED数码管实际上是由七段LED灯组成一个“8”字形,若算上小点则共有八个LED小灯,根据各个小灯亮灭不同,它可以显示从“0”到十六进制的“F”。LED数码管按连接方式的不同可分为共阴极接法和共阳极接法。共阴极接法的数码管要接通高电平才可以导通工作,而共阳极则需要接通低电平才可以导通工作。本设计采用共阴极接法的两位LED数码管,连接在单片机的P2口。 1.4 继电器控制的加热系统 单片机通过P1.1引脚对继电器的断开和和闭合进行控制从而控制加热系统的工作与否。当输出为低电平时,三极管导通,加热系统开始工作。当输出为高电平时,三极管截止,加热系统停止工作。 2 设计思路 2.1 总体思路 本系统运用STC89C51单片机进行对于室温的测量及调控,运用Pt100温度传感器进行温度的测量以及标准信号的传输,这样做是为了进一步的对温度进行调节。我们在上文已经了解到了Pt100温度传感器既包括传感器又包括信号转换器,这满足我们对温度检测后转换成标准信号交给单片机进行判断的要求。它设计的主要原理为根据温度的不同则自身电阻值不同,从而影响电路中电压,所以根据温度的不同可换算成不同的电压值,也就有不同的标准信号相对应。当单片机检测到温度传感器发送给单片机的标准信号之后,单片机根据预先设定的温度进行判断,若高于这个温度则使风扇转动,若低于这个温度则使风扇停转并且使暖炉工作。在所有过程中,用LED数码管来进行温度的显示。 2.2 交流调温风扇部分 该风扇工作原理为根据温度不同来调整风速,风速共有四档,但为了简洁起见只用其中两档,即0档和四档,当室温小于等于27摄氏度时,该风扇为零度,当室温大于27度时,该风扇转速为四档。 2.3 继电器控制的加热系统部分 作为调高温度的部分,它需要交流供电,而单片机只能提供最大为5伏的电压,所以想要通过单片机直接对加热系统进行控制是不现实的,所以在这里用到了继电器来实现加热系统中电路的导通和断开,而用单片机来控制继电器是否工作,当单片机P1.1引脚输出低电平时三极管导通,加热系统开始工作,而当P1.1引脚输出高电平时,三极管截止,加热系统停止工作。 2.4 A/D转换器 在这个室温调控系统中,A/D转换器在Pt100温度传感器电路中,是为了将热电阻测得的温度信号转换成标准的数字信号以便于单片机检测并作出相应的运算及判断。因为单片机只能运算数字语言,即“0”和“1”,不能直接对温度信号加以运算,故我们需要用A/D转换装置将信号进行转化,相当于“翻译”的功能。 3 主接线的设计 在主接线的优秀部分是四十只引脚的STC89C51单片机,它的P2口连接一个共阴极两位LED数码管,而它的阴极分别连接在单片机的P1.6引脚和P1.7引脚,数码管用来显示当前温度,而温度的来源为Pt100温度传感器测量的温度。Pt100温度传感器测量的温度通过一个A/D转换装置连接在STC89C51单片机的P0口上,实现温度信号转换成标准数字信号并向单片机传输的功能。STC89C51单片机接收到温度转换成的标准数字信号后,通过扫描预先下载进去的主程序进行内部的运算与判断,当温度高于27摄氏度时,启动交流调速风扇,进行降温工作,而当温度低于27度后,交流调速风扇将停止工作,并且在室温比27摄氏度低很多(在本设计中为5摄氏度)时使单片机控制继电器使增温系统工作,知道温度重新升回27摄氏度。 4 主程序的设计 本程序运用C语言来进行设计,设计的主体思路是分别设计A/D转换子程序、数码管显示子程序、温度调控子程序,其中交流调速风扇的调速程序要通过中断程序来实现,它的主要原理是:我国交流电的频率为50Hz,即周期为0.02s,我们先将供给交流调速风扇的交流电整流成连续的正半周期的交流电,利用单片机控制通电与断电的占空比从而调节交流调速风扇的档位,在中断程序中根据Pt100温度传感器测得的温度信号转换成的标准数字信号的不同来设定不同的占空比。对于Pt100温度传感器测得的温度信号,要根据公式转换成一个对应的数字,整体趋势是温度越高这个数字越低。这部分由程序中的A/D转换子程序来实现。对于数码管的显示,我们通过定义数字表以及定义端口(用两个不同的参数来表示连接数码管阴极的P1.6引脚和P1.7引脚)来实现对数码管显示的控制。对于交流调速风扇和对加热系统的控制在主程序中是通过设定两个不同的参数来实现的,这两个参数分别代表连接继电器的P1.1引脚和连接交流调速风扇的P1.2引脚,通过给这两个参数赋值(“0”和“1”)来实现降温和升温的功能。 室内系统设计论文:基于物联传感网的抽水蓄能电站ToA室内定位系统设计 摘 要:文章结合抽水蓄能水电站的实际情况,重点对传感网络接入方式、传输网络的构成以及传输网络的多跳级联进行阐述。我们首先提出了基于接收信号强度指示指标RSSI对所有测距的结果进行排序过滤,然后对信号强度越高的测距结果分配越高的计算权重,其对定位结果的影响越大,并且通过增加定位基站的数量来弥补电磁干扰的影响,最后对每个特定的定位基站进行有效测距距离。经过优化后定位精度明显提高。 关键词:物联网;传感网;传输网;水电站;ToA;室内定位 1 概述 物联网是新一代信息技术的重要组成部分,也是“信息化”时代的重要发展阶段。物联网对于电网来说,并非一个全新的事物,相关技术已经“渗入”智能电网的各个环节,被用于信息采集、状态监测、回馈控制等,从而全方位提高智能电网各环节的信息感知深度和广度。物联网技术为提高电网效率、供电可靠性提供了技术支撑,RFID技术、各类传感器、定位技术、图像获取技术等使仓库管理、变电站监控、抢修定位与调度、巡检定位、故障识别等业务实现灵活、高效、可靠的智能化应用。 2 物联网系统框架及软硬件设计 文章设计的物联网平台系统架构如图1所示。 平台包括:2.4GHz定位基站,2.4GHz定位手持机,433MHz贴片式无线测温传感器,433MHz双频无线传感器转发基站,433MHz通信基站,433MHz通信汇聚端以及应用层上位机软件。 2.1 贴片式无线传感器节点 数据收发模块采用CC1101芯片,CC1101是Ti推出的ISM频段无线收发芯片,其主要工作在433MHz-915MHz频段,最大的输出功率可达10dbm,灵敏度高,低功耗的电流,正常接收模式下为16mA,支持0-500Kbps的传输速率,支持多种调制模式并提供对同步字的检测、地址的校验,具有灵活的数据包长度以及支持自动CRC的处理。 2.2 贴片式无线测温节点 文章无线节点采用的是一种星形网络结构,软件主要由以下几方面组成:支持多跳和级联的无线网络通信协议、A/D转换程序、外部中断程序以及温度采集通信程序。无线网络协议程序主要包括无线协议的相关部分以及对传感器信息的处理。A/D转换程序主要是采集电池电压。外部中断程序主要是用于唤醒休眠的CC1101模块。 3 抽水蓄能水电站定位系统设计 3.1 水电站室内定位系统的挑战 在室内环境下,很多遮挡物以及金属对无线电波的反射等原因,能产生多径干扰和非视距测距,它们对实际测距结果会造成较大的误差。由于水电站地下厂房内遍布着金属,电磁环境也比较复杂,必然会给测距结果带来较大误差,例如会产生有效测距距离过近的问题、非视距测距造成测量距离过大的问题。 3.2 有效测距距离过近的问题 表1中的数据是在水电站现场,用定位手持机对定位基站进行测距的测试结果,从结果可以看出在开阔的地下大厅一层有效测距的距离大概为25米左右,然而在向更远的距离进行移动的时候,基本测量不到距离结果,唯一测量到的距离值为78米,但是其真实距离为55米,所以看出复杂的电磁环境对测距结果干扰很严重。 ToA算法的测量距离和真实距离的关系为:d1服从N(d,σ2)分布,其中d1是测量距离,d是定位手持机和定位基站之间的真实距离,σ2是测量方差。σ大小与d成正比例,真实距离越大,测量误差就越大。在非视距测距的情况下,测距误差为1%左右。虽然室内环境的有效测距距离比较近,但是可以满足ToA定位系统的应用。 3.3 非视距测距的影响 在对安装了定位系统的地下厂房进行测试时,发现非视距测距对测距精度的影响很大,当出现如下情况的时候,就会产生非视距测距的现象,造成测距结果比真实结果大,严重影响定位的精度。如图2所示,当手持机与定位基站之间的实际距离为15米时,由于它们之间存在着遮挡物,所以无线电波不能直线到达被测基站,实际的测距结果是通过与后侧墙壁的反射后的距离。实际测距的距离为R1+R2≈35米,比实际距离大了15米。如果此测距结果用于最终的定位算法中,将会严重地影响定位的精度,从而得出工作人员在实际场景中跳来跳去的结果。 3.4 定位系统的优化手段 3.4.1 对定位基站进行扩展参数设置 水电站地下大厅内一共布置了9个定位基站,因此理论上定位手持机最多可以测量到周围9个定位基站的距离,但是最小二乘法等定位算法使用3组测距结果即可。从测试结果来看,每个定位基站的有效测量距离都在40米以内,并且由于遮挡物位置的不同,所以每个定位基站会有所差异。在数据库端对每个定位基站进行有效的距离配置时,当出现超过此测量距离的数值时,可以直接过滤掉该数值,从而最大程度地避免多径干扰和非视距测距距离对定位结果的影响。 3.4.2 对算法进行优化 在传统的ToA算法中,每组测距结果的N个测距值的权重是一样的,这样一个或几个测距偏差比较大的测距值将直接导致定位结果误差偏大。结合水电站的实际使用环境来看,接收信号强度数值越大的测距结果,其真实距离越远,那么测量距离的误差就可能越大。因为安装的定位基站数量比较多,每个基站之间的间隔为25米,所以测距距离越近的越可靠是毋庸置疑的。 4 水电站现场室内定位结果 首先过滤掉不合理的ToA测距距离,在图3中的“*”ToA代表用仅过滤后得到的ToA测距距离进行定位的位置结果,再根据接收信号强度指示指标RSSI对过滤后的ToA测距距离进行排序,并且对信号强度越高的测距结果分配越高计算权重,图中“+”RSSI-ToA代表用排序加权后进行定位的位置结果。 5 结束语 在物联网系统的基础上,为了弥补ToA算法在水电站环境中的缺陷,通过RSSI确定不同的测量距离值分配不同的计算权重值,在水电站地理环境中放置多个定位基站来解决复杂的电磁环境下单个基站有效测距距离过近的问题,对各个基站设定不同的权重值和有效测距距离,最大程度地过滤掉不合适的测量距离值,从而加大可信度高的测距值的权重,使定位结果更接近于实际位置,提高了定位系统的精度。 室内系统设计论文:基于物联网的LED室内照明系统设计趋势探讨 摘要:物联网技术是新时代信息技术的优秀,它借助互联网将物物相连,实现延伸和扩展,通过智能感知、识别技术和普适计算的方法实现信息沟通,应用于网络融合。文章结合物联网LED照明系统概述,以物联网的LED室内变照度照明系统控制方法为例,探讨了照明系统设计的发展趋势。 关键词:物联网技术;LED;室内照明系统;智能感知;识别技术;普适计算 随着信息技术的发展,社会经济文化进入新的时期,人们对未来生活也开展了较多的探索,基于物联网的照明系统设计研究具有重要的意义,也会对LED室内照明领域产生深远的影响。物联网应用信息技术将互感器和控制器等联系在一起,提高了系统中设备和资源的个性化和智能化。物联网技术保证日常应用中的物品有思想,体现出智能化特点,为日常生活带来重要的变革,基于物联网的LED室内照明系统也会为人们提供更高质量的生活。 1 基于物联网的LED照明系统概述 随着人们生活水平的提高,对室内照明系统的要求由原来的节能环保转变为对精神层次的追求,例如照明系统的健康化、智能化和艺术化。LED照明灯具应用功能过程中充分体现出轻巧、不易碎、色彩丰富、便于光色控制和组合的优点,为室内照明灯具的健康化和艺术化奠定了基础。 物联网技术中借助互联网和传感网的优势,实现了室内照明系统的网络化、智能化。在物联网技术发展的大背景下,室外成员可以应用计算机实现远程控制,自动发送电子邮件和短信,完善照明系统的报警功能。室内照明灯具的生产厂家可以借助网络对技术人员提供指导,便于及时排除故障,从而提高产品售后服务的质量。智能化的室内照明系统可以记录用户的生活习惯和作息方式,借助可靠的情景感知技术与其他家用电器之间产生互动,体现智能化的优势,提高人们的生活质量。随着物联网技术在室内LED照明系统中的深度融合,将彻底改变人们的生活方式,成为室内生活的重要角色。 2 基于物联网的LED室内变照度照明系统研究 2.1 照度要求 照度是指物体被照亮的程度,从一个方向上看,在固定方向上任何表面每单位投影面积上的光照强度,照度也是室内照明系统的重要指标。照度会对室内人员的生活产生重要的影响,由于照度给人们的视觉感受不一样,在连续工作的同时,如果照度不足,将会严重影响人们的视力,引发头晕、皮肤病等问题。购物商场内的照度将会影响商品的视觉效果,合适的照度将会激发客户的购买欲望,有利于销售。 在同一栋大楼中,由于房间位置的不同,人们对照度的要求也会不同。与传统灯具相比,LED灯具具有良好的可调性,很容易满足人们对室内照度的需求,光线不足时可以将灯具调亮一些,也可以在光线充足时将灯具调暗一些或者关闭。 2.2 基于物联网的照度控制方法 将物联网技术应用于室内LED照度控制,需要从室内照度的智能感知层、智能建筑网络层和智能变照度控制层方面进行分析。 为了实现对LED灯具的照度控制,需要及时掌握室内的照度,目前在计算室内光照度的过程中,需要结合灯具、室内光反射情况和平均照度,现介绍以下方法: 第一步,选择特定的房间,在地面上做出规划,分出边长为1m的正方形网格,同时测出不同交叉点的照度。 第二步,应用不同交叉点的照度构建光场模型。利用光场模型计算出房间中任何一点的照度。在应用该模型的过程中,已知房间内的点有A1、A2、A3、A4……An,并且已经知道这些点的光照度,结合这些已知点的坐标,求出任意一点的照度。 第三步,在建立模型的基础上,应用已知点的光照度和待定点的坐标为神经网络的输入,计算出相应点的光照度。 为了实现设计目的,在设计过程中应用分级控制方法,不同的灯具作为相应的子节点,集中控制器对不同子节点进行控制,同时将集中控制器连接在中央控制器中。其中子节点可以是无线灯光控制的节点,集控器是无线节点的集中控制单元,机控软件选为局域网PC机的控制软件。 灯光控制可以应用无线通信和无线节点实现集中控制,其中将无线节点集中控制器连接在局域网服务器上,在局域网服务器的帮助下,可以连接到外网服务器上,收集、PC设备等都可以借助外网服务器对灯光进行监测。 系统硬件设计方面,主要涉及到节点模块和集控模块的设计。子节点设计的重点在无线接收模块和照度检测模块。其中无线接收模块可以及时准确地获取信号,并对信号进行解码,如果解码有效,解码信号将会在处理器中被处理,可以结合实际信号,将不同占空比的PWM信号输出,实现灯光的驱动和调节。如果解码信号无效,将不会做出任何处理。照度检测模块主要实现对光通量的变化进行检测,如果光通量出现变化,可以及时将信号反馈到中央处理器,对信号进行分析处理后对PWM进行调节。集控器设计过程中应用多个中央处理器协同工作,实现物联网的组网和信号模拟,将模拟信号转换为控制信号,同时中央处理器也可以实现编码,及时将编码发射出去。 3 基于物联网的LED室内照明系统的设计趋势 在物联网技术逐渐普及的同时,智慧城市的建设理念也被人们接受,设计师在融合物联网技术的过程中,对室内LED照明系统进行深入研究,在未来的发展过程中,照明系统体现出自适应和自管理的优势。 3.1 照明系统借助全面感知的能力实现自适应 未来的发展过程中,室内照明系统将体现出“聪明能干”的特点,体现出自适应的优势。在应用传感技术、无线通信技术和RFID射频识别技术的过程中,照明系统借助内部的传感器系统和微处理系统获取环境的变化信息,基于物联网的LED照明系统感知环境信息,可以随环境而变,自适应地提出解决方案,为人们提供自然的服务。 将先进的传感器系统嵌入到物联网LED室内照明系统中,可以及时感知环境变化,借助神经网络模糊控制方法,结合环境变化快速制定出工作方案,适应用户的需求,可以节省用户的选择时间,灯具的使用过程也更加人性化和智能化,如果用户在应用的过程中出现生活习惯的变化,照明系统将会生成新的设定方式。例如,LED照明系统需要根据冰箱开启的时间自动调节照度,针对智能型热水器而言,可以根据外部环境温度的变化,应用LED照明系统为用户提供水温信息和水量信息。 3.2 照明系统借助智能化技术实现自管理 未来的发展过程中,室内照明系统将体现出自管理的能力。未来物联网LED室内照明系统应用智能化技术,打破传统程序框架的束缚,不仅仅局限于设计师设计定的程序,也会不断改变传统的被动接受指令和执行指令,改变传统控制系统中的单一控制方法,而是发展成为拥有智能化特点、拥有多种思维方式的设备,可以实现自主识别、自主判断、自主学习等功能。 在对照明灯具自身进行控制的同时,还可以应用物联网技术构建智能化控制系统,掌握生产流程和运行参数,对生产环境进行可靠的监控,实现LED产品生产过程的智能化控制和管理,尽可能消除人为因素的影响,保证生产过程中的安全,可以避免生产过程对环境造成破坏。 4 结语 信息技术的发展为物联网技术的应用提供了坚实的平台。将物理网技术应用于LED室内照明系统中,拥有可靠的技术发展平台和良好的技术环境,有利于实现智慧生活,为人们提供更加便捷、舒适、安全、智能的生活空间。目前,室内LED照明系统还处于发展阶段,在物联网技术不断发展的过程中,室内LED照明系统将会朝着网络化、信息化和智慧化方向发展。LED照明系统不仅绿色环保,而且有利于提升城市形象、美化居住环境,为人们提供更加安全舒适的照明系统。 室内系统设计论文:四网协同室内分布系统设计研究 【摘要】 本文结合中国移动通信网络规划及现有室内分布系统工程建设情况,依据中国移动“四网协同”室内分布系统的规划设计及运行效果,对“四网协同”室内分布系统如何设计,从覆盖,容量,分区,切换,外泄,合路等方面进行研究。 【关键词】 四网协同 室分设计 覆盖 容量 小区规划 切换/外泄 合路 一、引言 随着通信技术的发展,移动通信工程建设从单一制式建设发展到多制式共同建设,运营商不同制式的网络该如何进行业务分流?如何利用最少的投资获取最大的利润?如何打造覆盖全面、网络质量高、数据速率快的无线网络?这将是未来室内分布系统设计时应考虑的重点。 所谓“四网协同”即通过整体协同规划原则,实现不同区域、不同场景的差异化网络建设,实现网络价值的最大化。 二、“四网协同”室分设计研究 2.1四网协同室分设计需求细化 在勘测及规划前期,设计人员应详细了解站点环境,明确覆盖需求,须考虑当前及未来两年内覆盖需求区域对移动GSM/TD-SCDMA/WLAN/TD-LTE四网信号的覆盖需求,优选GSM/TD-SCDMA/WLAN/TD-LTE四网系统同步规划。一来在设计规划及工程实施方面可以避免系统调整架构,反复实施工程,站点多次投资;二来可以方便业主一体化协商,降低业主反感程度,有利于最大化实现“四网协同”覆盖要求。 2.2四网协同室分覆盖设计 “四网协同”系统中,WLAN系统因频率最高,穿透能力最差,在同等环境下,室分天线覆盖区域衰减最大。加上终端对边缘场强要求要求大于-80dBm甚至更高,依据空间损耗L0(dB)=32.44+20lgF+20lgD.(式中,F为频率,单位MHz;D为移动台与天线之间的距离,单位KM),可以得出WLAN系统中天线覆盖半径大致6~10米,并优先天线入户布放。对于无WLAN系统热点覆盖的区域,如停车场,避难层等,天线覆盖半径取10~16米。 对于电梯覆盖,考虑多系统合路,应采用定向壁挂隔三层(主瓣朝电梯厅)或隔四层(主瓣朝电梯井道)布放于电梯井道,确保覆盖。 “四网协同”系统中,在规划覆盖天线密度后,可依据现场环境确定平面安装图。根据各系统的边缘覆盖场强推算出各系统要求的天线口功率,再由天线口功率反推出各个系统所需总功率。由于各系统设备功率不一致,适用的主要业务场景和覆盖能力也不一样,从而引发对“四网协同”容量探讨。 2.3四网协同室分容量设计 GSM(GSM900 DCS1800)系统,容量需求主要由话务需求及覆盖需求决定。目前话务一般是这样计算:话务量=站点人流量×手机用户比例×移动用户比例×每用户忙时话务×修正因子。覆盖方面,依据“降三高”及“话务下沉”的原则,单小区配置不高于8,对于部分无线利用率偏高,用户需求较高的区域,可采用GSM900与DCS1800混频组网。 TD-SCDMA系统,容量主要由数据业务需求来决定,即数据业务大概占语音业务的30%,TD-SCDMA系统容量暂时按照2G语音业务×1.3计算。 WLAN系统,容量需求主要由用户数量来决定。一般每个AP大约支持30个用户。对于用户超高区域。如场馆/会所/机场等区域,可加入单独AP覆盖,以缓解容量压力。 TD-LTE系统,容量估算的方法与GSM/TD-SCDMA/ WLAN系统的容量估算方法不同,由于影响TD-LTE容量估算的因素较多,包括结构环境、干扰抑制、设备性能等因素,目前,行业内主要是通过设计仿真,现场测试,然后统计分析数据的方法获得不同无线场景下、网络和UE不同配置下的小区吞吐量和小区边缘吞吐量。 2.4四网协同室分分区规划设计 GSM(GSM900 DCS1800)系统,分区需求主要由容量需求,覆盖需求,频率规范决定。针对用户密度高地区,无线利用率偏高,出现话务拥塞等现象时。可以将原有小区划分为若干单小区,满足话务量高的需要。覆盖方面,由于系统覆盖面积大,馈线布放难度高,馈线损耗大,所以必须将覆盖区域分为若干单小区。频率方面,由于小区较多,会出现同邻频干扰现象,加上容量的影响,可以采用GSM900 DCS1800混频组网分区。 TD-SCDMA系统,分区主要由容量需求及系统升级需求决定。TD-SCDMA系统分区规划一般是:单小区RRU数量优先不超过6台,各光口RRU级联数量不超过3台。 WLAN系统,分区主要由容量需求及频率规划决定。容量需求分区,可以采用2.4G与5.8G分区覆盖相结合。频率规划,WLAN系统现网频点的1,6,11可交替使用。 TD-LTE系统,分区主要由频率规划及系统规模决定。由于TD-LTE子载波众多,室内系统大都采用O1配置。因此业务需求须设置多个小区时,相邻小区间建议采用异频组网。并在建筑物内利用自然阻隔合理进行频率规划。同层小区间频率也可交错复用,受系统规模影响,当单小区LTE RRU数量超过6台时须分区。 2.5四网协同室分切换/外泄设计 “四网协同”系统中,运营商为了充分利用系统资源,并适应话音向数据网络升级转型,已经在各系统间做了优化切换。常见的如:2G/3G网络互操作,G/T网络分流等。在此只对室内分布系统部分进行探讨。 GSM(GSM900 DCS1800)系统,切换主要指室分系统各小区之间及室内与室外信号的切换。室分系统各小区切换主要表现为混频组网切换,楼宇上下切换,楼层左右切换,覆盖区同心圆切换,各覆盖小区与切换小区切换,电梯与楼层切换等。 针对室分小区内部切换,我们可以采取以下几种方法: A.加大切换区域,即在切换边界区域将待切换的小区信号加强,保留足够的缓冲区域。 B.无法加大切换区域时,尽量减少切换。可以借助电梯井道,建筑物天花板、墙体等自身障碍物产生的穿透损耗形成小区间的隔离。 针对室分小区与室外小区切换,除了考虑以上方法,还必须考虑外泄问题:常用防止外泄的方法有: 在临界区域使用定向天线。 利用现场建筑物特点,依靠建筑物的遮挡防止外泄。 现场无法安装定向天线且天线无遮挡时,可适当降低室内吸顶天线口功率防止外泄。 2.6四网协同室分合路方式设计 目前室内分布系统由于通信制式的增加基本都经过了多次工程建设,大多采用了多系统合路共天馈系统方式。但多次合路带来的后果就是:合路器的插损导致各系统功率下降,加上工程工艺质量差或器件质量差导致多系统指标恶化。设计上建议优先使用高性能四频合路器,以满足“四网协同”多系统室内分布系统合路要求。 三、结语 四网协同是综合考虑网络的规划、建设与融合,最终目的是提升客户感知、挖掘管道价值。它既可以均衡网络容量、引导业务分流、保障用户体验,提升整体管道价值,也符合中国移动提出的建设“六分在设计方案、三分在产品质量、一分在工程实施”的工程优生理念。
煤矿机电一体化论文:煤矿机电一体化技术特征论文 摘要:煤炭是我国重要的能源,煤炭工业的大力发展,在我国的国民经济建设发展中占居重要的地位。因而,近年来各级煤矿企业领导都十分重视机电一体化技术在煤炭生产中的应用与推广。本文对煤矿机电一体化技术的应用进行研究。 关键词:煤矿机电一体化应用 一、概述 煤矿机电一体化产品是把各项高新技术融于一体的高科技产品,其主要技术包括:微电子、计算机、自动控制、人工智能、传感产品可靠性等等,这些都是科技高速发展的热门技术。在煤矿企业中,开始利用机电一体化技术对煤炭系统进行改造旧设备和开发新产品,并取得了巨大的成功,这让人们清楚地意识到,机电一体化技术和产品的发展是实现高效、安全、机械化采煤和煤矿机电产品更新换代的重要途径。 二、煤矿机电一体化技术产品的应用 2.1矿井运输提升产品的应用在煤矿生产中,因为现代化煤矿发展的需要,对煤矿机械化采煤提出更高的要求,那么随之对井下、井上的运输和提升系统的要求也就越来越高。如今,对于国外一些采煤技术比较先进的国家,煤矿井下大巷的运输系统大多是采用带式运输机,他们基本上是采用直流式交流变频装置驱动方式,主要以电力电子器件为优秀。在英国和意大利等国家,高性能、高可靠性的磁阻电机在煤矿提升系统中也得以应用。还有德国自主研发的内装式交——交变频调速提升机,它采用机电一体化技术把电机和滚筒做成一体,这样的融合技术不论在机械结构设计方面还是在电气控制系统方面在世界上都处于领先地位。 在我国,大多数煤矿井下生产已经实现了皮带化,采用大巷强力带式运输机运输的方式也非常普遍。另外,计算机控制系统发展也非常迅速,它们具有很多种及时故障诊断和自我保护等功能,如应用过程中的轴承温度、倒转、跑偏及断带等故障,可能在某些方面没有面面俱到,在使用上还不能满足一些功能,但是从发展的角度看问题,这的确是一个很好的开始。目前,我国直径在两米以上的提升机有1700多台,其中90%为交流提升机,并且均是采用转差功率消耗型的转子串电阻调速,电控系统部分绝大多数仍采用继电器——接触器系统,只有一小部分采用可控制编程器。直流提升机多数为发电机拖动,虽有部分可控硅供电系统,也均为模拟量控制。而PLC可编程控制器使用比较简单,程序设计起来也比较容易,不需要一些复杂的输入输出接口装置,抵抗外界的干扰能力也很强,因此,它能在环境比较恶劣的情况下进行长时间工作。 2.2综合机械化采煤1970年,我国自主设计制造装配了第一套综合机械化采煤工作面,并在大同矿务局进行试验使用,一直试验使用到80年代后期,这项技术的使用标志着我国的煤矿综合机械化采煤有了重大的突破性发展,推动了煤矿自动化的发展进程,同样,采煤机也由液压牵引开始转向电牵引;液压支架的控制系统也逐渐向计算机化发展,以计算机为优秀,采用电液控制,移架自动化得以实现。另外,对工作面刮板运输机也进行了微机监控装置的配置,实现计算机自动化控制。机电一体化技术在综合机械化采煤中的应用,使设备动作趋于协调,且安全性、可靠性大为提高,操作性能更加完善,为煤炭企业带来了更高的经济效益。 2.3矿井安全生产监控系统从多数煤矿使用监控系统的效果来看,还存在一些问题,但是主要问题是传感器的不足,并且使用过程中,其稳定性相对较差,使用寿命不足,一些研究所和使用单位在这方面进行了大量的研究,对一些关键技术也实施多次再设计改进措施,但仍然没有得到预期的效果,因此这些在实际现场应用率不是很高。在国外,由于计算机网络软硬件技术发展很快,运行速度和质量也在不断提高,传输介质由同轴电缆发展到光缆,信息媒体由字符发展到声像,煤矿的安全监控系统有了很大的发展,他们的机电一体化技术在监控系统上的应用已有了非常高的水平。我国煤矿安全生产监控系统是煤炭行业内部机电一体化技术推广应用最快的产品,一些高校、科研所和企业正在研究和生产煤矿安全生产监控系统。 三、对我国煤矿机电一体化技术的思考 在20世纪,我国煤矿机电一体化技术(产品)取得了较大的发展,机电一体化技术应用到了煤矿每个环节,但相对国外先进煤矿还是比较落后的。因此,要让我国煤矿机电一体化技术达到世界先进技术水平,必须掌握信息时代机电一体化技术的特点和相关技术发展的动态。 应提高我国煤矿机电一体化产品的规范化、标准化、系列化和通用化的程度;以计算机为机电一体化的优秀装置,因为计算机运算和存贮能力非常强,且体积和功耗小,更加适合于工作空间狭小的煤矿机电一体化产品,在设计煤矿机电一体化产品时,应尽可能的选用功能强大的嵌入式计算机,从而保证工作性能更可靠;对于新开发的煤矿机电一体化产品应具有通信功能,同时,要选用很好的开放性和高可靠性的通信模块,方便与控制网络进行连接通信控制;煤矿机电一体化产品需要达到智能化发展水平,能判断机电设备和周围环境的状态,使设备能自动适应环境并以最优的状态工作,同时能快速地对所采集的参数进行分析,从而对故障进行诊断,再根据这些诊断结果对以后工作过程中的故障进行预测;要对矿用传感器进行深入研究和开发,提高矿用传感器的可靠性和使用寿命,同时考虑传感器的数字化、集成化、智能化和多维化,使矿用传感器在比较恶劣的工作环境下进行信号的测量,并保证其测量准确度,并具有自校正、自诊断、状态识别和自我调节等功能;要关注国内外高新技术的发展,将那些适于煤矿井下工作环境的高新技术用于煤矿机电一体化产品,从而提高煤矿现代化,达到煤矿自动化生产。 四、结束语 煤矿机电一体化技术是煤矿综合自动化的发展基础,更是煤矿企业信息化建设的重要支撑技术,煤矿机电一体化技术在采、掘、运、装备等方面的应用和推广,大力地推动我国煤矿综合生产力,同时,为实现安全、高效、洁净、结构优化的现代化、高科技煤炭工业生产打下了坚实的基础。 煤矿机电一体化论文:煤矿生产机电一体化论文 1机电一体化技术的内涵及优势 首先,具备自动监视以及自动报警与保护等多种功能,不仅大大减少了劳动力,而且提高了机电设备的安全性与可靠性;其次,机电一体化技术能够满足不同客户的不同需求,因而其应用范围尤为广泛;再次,机电一体化技术集合机械与电子两大主流技术,通过对先进技术的有机整合,使自身具备强大的功能,使调整维护工作更为便捷。将机电一体化技术运用于煤矿生产中,不仅有助于大幅度减少劳动强度,改善工作环境,而且可以降低能源消耗,提高安全系数并加快煤矿生产进程。 2煤矿生产中的机电一体化技术 2.1在煤矿采掘工程中的应用 煤矿采掘工程作为煤矿生产的基础工程,对整个生产活动的效率有着重要的影响及作用,在煤矿采掘工程中引入机电一体化技术具有不容忽视的现实意义。在现阶段的煤矿开采作业中多采用电牵引采煤机,与传统液压牵引采煤机不同,电牵引采煤机不需要复杂的防滑设施,其具有良好的牵引性能,能够适用于倾斜度较大的煤层,可以提供较大的牵引力,并且在下滑过程中能够进行自动发电制动。除此之外,电牵引采煤机以其简单灵敏的结构及良好的动态性有效减少了电能的损耗,维护方便,运行高效且具有较高的可靠性、耐用性以及安全性,对提高煤矿生产效益有着巨大的推动作用。 2.2在矿井提升系统中的应用 矿井提升系统注重的是煤炭从井下被提升至地面环节的效率以及质量,随着机械化采煤程度的不断提高,现代煤矿生产对矿井提升系统的要求也更加严格。机电一体化技术应用于矿井提升系统中无疑对提高煤矿生产效率有重要的意义,其中以全数字化交直流提升机为典型应用。全数字化交直流提升机无需配备专门的绞车司机,将驱动结构与滚筒进行有效结合,并对机械与计算机、电力电子、自动控制等多种技术进行有机融合,通过同步运行的两台计算机进行相互检测与备用即可实现对煤矿生产过程的实时监测与故障记忆。全数字化交直流提升机以其简单化的硬件设备和较强的兼容性使矿井提升系统在效率和安全性方面都得到了较大的改善。 2.3在煤炭运输过程中的应用 现代化煤矿生产作业中,井下运输多采用皮带式运输机。与传统运输机不同,皮带式运输机多通过计算机进行控制,有着简单的驱动结构,其主要驱动方式为直流式变频装置,可以有效保障煤矿运输过程的稳定。大巷强力运输机的广泛应用大大提高了煤炭运输的效率和质量;CST可控软启动装置则采用机、液、电一体化技术,极大地改善了运输机的驱动现状,有效提高了煤矿的运输效益。近些年来,皮带运输以其在运输煤炭过程中的连续性、稳定性、高效性以及自动化等优势,已经逐渐成为煤炭运输的主流方式。 2.4在煤矿安全监控系统中的应用 机电一体化技术通过在设备中安装传感器以及设备检测装置,以计算机为媒介实现远程管理与控制,优化了机电一体化设备的管理;另外,在煤矿主扇中安装有变频设备,通过对风量和频率的调节实现自动化,进而节约能源、降低消耗;从液压支架向电液控制和自动移驾的转变可以有效防止对顶板和支架的冲击;采用微机保护技术使高压开关柜具备远程遥控功能;真空开关的使用可以有效延长高压开关柜的使用寿命从而大大减少维护工作量。这些都是机电一体化技术在煤矿安全监控系统中的广泛应用,不仅有效改善了设备的运行效率,也极大提高了设备的安全性能。 2.5在机电设备维护维修中的应用 在煤矿生产作业中,由于工作环境的复杂性,导致机电设备往往会出现一些故障性问题,因此机电设备的维修维护工作非常重要。机电一体化技术在机电设备维修维护中的应用可以有效缩短维修维护周期,提高效率。机电一体化设备中先进的传感系统可以根据传感器反馈的信息对设备故障及时地进行确定,并通过计算机对故障类型进行备案,很大程度上节约了检修维护时间,实现煤矿生产的经济性与高效性。另外,机电一体化设备无需对故障进行一步一步地排除,只需查询计算机数据库即可确定其故障代码进而确定设备故障,具有较强的高效性。 2.6在其他生产环节中的应用 除上文所提到的诸多环节外,机电一体化技术在其他生产环节也有涉足。如螺杆式空压机智能控制系统的应用,在有效实现对电动机过载、缺相、错相等的保护功能的同时,也具备记忆存储、故障诊断、远程通信等增值功能。此外,还有微机保护与高压开关的结合等。 3机电一体化技术的发展前景 近些年来,我国的机电一体化技术在不断发展中改进,在不断改进中完善,已经相继取得很大进步,但是与发达国家相比,仍然存在一定的差距,有着较大的发展空间。我们必须不断改进与创新,以满足现代煤矿生产的要求,进一步加深其在我国煤矿生产中的应用。 3.1网络化 机电一体化,顾名思义即机械与电子的有效结合,机电一体化技术较为注重设备运行系统与控制系统间的通信连接,其发展偏向网络化。大多数煤矿企业通过网络化平台实现对设备运行以及故障排除等方面的远程控制及优化管理。随着电子信息技术的发展,机电一体化技术的网络化已经成为一种必然的发展趋势。 3.2智能化 机电一体化技术一大显著的特点即较高的自动化与智能化,系统具备正常人的逻辑思维能力、判断能力以及自我选择能力,采用智能机器人来适应复杂的开采环境,能够实现设备的无人管理,煤矿生产中的机电一体化技术正朝着这个方向不断迈进。 3.3绿色化 煤矿开采一方面使得我国的煤矿资源逐渐濒临枯竭,一方面也造成了严重的环境污染,环保问题成为煤矿生产管理的重要内容,这也就注定机电一体化技术的发展将日趋绿色化。绿色的机电一体化技术要求能够实现对设备的精准控制,在不破坏周围环境的基础上合理开采煤层,有效提高资源利用率的同时,也要避免大量有害物质对煤矿开采人员的危害,对生产环境实现绿色化管理。机电一体化技术在煤矿生产中的应用,能够提高煤矿的生产效率,提升企业的优秀竞争力,促进企业的可持续性发展,在市场竞争日益激烈化的今天,这对于企业来说无疑是一个巨大的机遇。所以,煤矿企业应抓紧机遇,致力于机电一体化技术的普及与应用,以便促进企业的高效性与经济性发展,尽快实现企业的完美转型与升级。 作者:葛玉生单位:同煤集团云冈矿企划科 煤矿机电一体化论文:煤矿机电一体化论文 1我国煤矿机电一体化技术的应用现状分析 随着经济及科学技术的不断进步,电一体化技术也获得了较大的发展。在煤矿产生过程中,许多煤矿企业将电一体化技术不断应用于煤矿生产中,对大部分煤矿生产机械的相关参数进行了严密的监控,并通过不断的技术创新,大大降低了煤矿机电一体化技术系统的安装难度,使得系统抗干扰的能力也得到了较大的提升[1]。但从目前我国煤矿机电一体化技术的应用及发展情况来看,我国煤矿机电一体化技术还处在起步阶段,与发达国家相比还存在较大差距,许多地方还需要不断改进及提高,例如机械的信息量比较大、自动控制的功能扩充难度大等,煤矿机电一体化管理也还存在诸多不足,限制了煤矿机电一体化水平的提高,具体体现如表1所示。针对煤矿机电一体化技术存在的上述不足之处,煤矿企业要对其给予高度重视,在实际生产过程中加强对煤矿机电一体化技术的应用,并实施科学、有效的机电管理,以为煤矿安全、稳定、有序的生产提供可靠保障。煤矿生产是一项危险性较强的工作,而机电一体化技术又贯穿各个煤炭生产环节之中,因此,要保证机电一体化技术的有效应用,煤矿企业就要结合自身发展实际制定出科学、合理的机电一体化操作手册以及技术指导手册等,并定期对相关设备实施离线检点,对检点生产的各项数据进行有效的汇总、分析[2]。同时加大资金投入,积极更换老旧设备、引进新技术及新设备,并做好检修工作,才能尽早排除安全隐患,确保机电一体化技术设备的正常运行,为煤矿生产的顺利进行提供基础保障。 2我国煤矿机电一体化技术的应用展望 在我国各个煤矿企业的实际发展中,各种大型机械设备越来越多的被广泛应用于煤矿生产,机械设备液压系统输出的功率也不断加大,这就需要煤矿生产机械设备液压系统不断向高压方向推进。随着科技的不断进步,机械化生产模式在我国的煤矿生产之中的应用日渐普及,其机械生产的多元化、智能化以及一体化水平也大大加强,这对机械数据处理也提出了越来越高的要求,目前传感器及微处理器等相关原件也能较好的满足相关要求,在机电一体化技术中对其给予有效使用能够有效增强机械设备的性能,提高机械设备运行的效率[3]。在煤矿机电一体化技术发展的过程中,要确保及技术的有效性、科学性及适用性,就一定要遵守持续性原则,并对机械设备的燃油功率进行相应的自动化管理控制,才能使机械设备的节能效果得到进一步提高。此外,在机械节能的时候,还要对机械设备运行的效率给予全面考虑,加强对新材料、新技术、以及新工艺的应用,并在确保机械设备运行效率的前提下,重点关注节能效果的发挥。在实际的煤矿机电一体化技术产生过程中,要有效应用传感器、通讯媒体以及微处理器等先进设备,需要功能较为强大的系统软件来做支撑,才能促进其应用效果的发挥。在煤矿机电一体化技术的发展中,电流变流体技术是其可行的发展方向,将这种技术应用到煤矿机械设备的液压系统之中,能有效降低其能量的消耗,延长机械设备的使用寿命,且操作较为简便,应用前景较好[4]。此外,由于各种高级语言、汇编语言的广泛应用,煤矿机电一体化技术的软件开发也具有了较为广阔的发展前景。 3结束语 总之,机电一体化技术是煤矿企业提高自身生产效率的基本保障,因此,煤矿企业要以自身实际为依据,加强对煤矿机电一体化技术的创新研究,并将其有效应用到煤矿生产中,才能使煤矿企业获得更多的经济效益,实现煤矿企业的持续性发展。 作者:闫小飞吕燕飞彭芳单位:河南能源化工集团义煤公司耿村煤矿 煤矿机电一体化论文:煤矿开采的机电一体化论文 (一)机电一体化技术在采煤机中的应用和发展。 机电一体化技术在采煤机的应用的典型实例之一就是电牵引采煤机。相比于传统的液压牵引采煤机,其具备的优势和特点如下所述:(1)牵引特性好。采煤机在前进过程中提供牵引力,同时,在采煤机下滑过程中可实现发电制动;(2)能适应大倾角煤层开采的需要。电牵引采煤机的牵引功率较大,而且牵引电动机轴端安装了制动器,从而不依靠其他的防滑装置和措施就可以防止机器在停机时下滑,可用于倾角为40—50°的煤层开采;(3)运行可靠性高,使用寿命长;(4)反应灵敏,动态特性良好。电控系统可以根据采煤机的工作状态调整各种参数,以防采煤机超数运行,控制可靠方便;(5)重量小,结构简单,能量转换效率高;(6)能轻易实现遥控,牵引实现无级调速;(7)电牵引采煤机有着先进的全中文显示界面,可以提供操作步骤的提示,实时显示截割电机的功率和温度、采煤机的牵引给定速度等工作参数,使得易于操作,工作效率高;(8)相较于液压牵引采煤机,电牵引采煤机的节能降耗特性好,在环保方面具有优势。近年来,通过我国机电一体化技术的不断提高,电牵引采煤机正逐步走向成熟,为推动我国煤矿企业的整体生产技术的进步起到了积极作用。 (二)机电一体化技术在提升机中的应用和发展。 当前,煤矿生产过程中机电一体化和自动化水平最高的设备就是全数字化交流提升机,提升机的内部和外部结构都实现了大幅的简化。以内装式提升机为例,其在结构式将驱动和滚筒两大结构合为一体,较好地体现了机械、电子、计算机和自动控制等各个技术环节的综合应用水平,使得设备安全高效;全数字化交流提升机高度适当可靠,采取总线方式,简化电气安装的工作;全数字化提升机具有完整的诊断设施,可以实现自我诊断,还能进行重复性故障寻址和部分便捷的通信功能;设备硬件在兼容性方面较为完善,可以进行软件控制,如完成软启动和瞬时加速的改变。在九五计划期间,我国就已经研制成功了具有自主知识产权的全数字化提升机,而且完全实现国产化,优秀部分ASCS是由双CPU构成的计算机系统。由于其性能先进、操作简单、工作可靠性和准确性高,很符合当代煤矿生产的发展需求,目前已成为了各煤矿企业的首选机型。 (三)机电一体化技术在带式输送机中的应用和发展。 目前,现代化综合机械化采煤一般带式输送机作为主要运输方式。带式输送机的特点是长距离连续输送、输送量很大、运行效率和可靠性高和易于实现自动化,已成为我们煤矿井下的主要运输原煤的设备。因此,将机电一体化技术运用到带式输送机已成为八五计划期间实施的日产百万吨煤综采设备项目之后的研究热点之一。近年来,我国在带式输送机优秀上都有了很大提高,也研发出了新的产品。目前,我国普遍采用行星齿轮减速器、调速型液力耦合器等驱动系统,特别是机电一体化的CST可控软启动装置,可以使得两条皮带运输机由一台或几台CST驱动,它具有平滑起动运送大惯性载荷的特点,解决了带式输送机长距离、大运量驱动难题,但是,由于动态分析、启动延迟等技术的限制,我国带式输送机一般为3点驱动,限制了输送机的长度和运量。而且,输送机的在线监控功能、可靠性、灵活性和寿命较发达国家相比存在一定差距,还需要进行深入的研究。 (四)机电一体化在煤矿开采领域其他装置系统中的应用和发展。 煤矿开采过程中,最为常见的支护设备就是液压支架,其稳定性和可靠性决定着煤矿开采的效率和安全。并且随着机电一体化技术的不断的发展,液压支架逐步转变为由电液控制。乳化液泵站的液体流量大、压力高,且已成为支护设备液体的主要来源。并且其可以根据支护设备实际用液量对进行供液量的自动调节。液压控制与计算杌技术的结合,可以实现设备成组的自动移架或定压双向邻架,从而避免对顶板及支架产生过大的冲击载荷。近年来,TCK钢丝绳损伤定量检测系统以其监测精确度高、稳定性和可靠性强,适用范围广,使用方便的特点,可以进行钢丝绳的损伤检测,不但效率高,而且减小了事故发生的概率。上个世纪80年代以来,我国通过对国外先进的煤矿安全生产监控技术的研究,并且根据我国国情,利用机电一体化技术研制出了较为先进的、具有较高智能化水平的煤矿安全生产监控系统。从近年来煤矿生产的应用来看,其在煤炭开采的安全管理方面的作用至关重要。结语:综上所述,机电一体化技术在我国煤矿开采领域的科学合理应用和广泛推广,有效地提高了煤矿企业的生产效益和安全保障,对减轻煤矿工人的劳动强度,具有重要的现实意义和发展潜力。因此,将机电一体化技术与传统的煤矿机械设备进行有机结合,坚持以人为本的原则,不断深化这项技术在煤矿开采领域的研究,对于我国煤炭工业的良性发展具有深远的意义。 作者:赵铁军单位:中国平煤神马集团梨园矿 煤矿机电一体化论文:煤矿设备管理机电一体化论文 1煤矿设备安全管理意识不强,缺乏有效的日常维护和保养工作 煤矿机电设备管理部门的管理人员和相关领导没有较强的设备质量安全管理意识,对机电设备的管理工作重视程度不高,或者管理工作不到位,使设备在长期使用后出现老化的质量问题,再加上日常维护和工业大学机械制造专业,现任陕西银河煤业开发有限公司副总工程师。养工作的缺乏,这就容易使设备发生故障,增加生产中的安全隐患,进而影响作业的安全性和生产效率。 2机电一体化条件下煤矿设备管理策略 2.1更新管理理念,强化煤矿设备质量和安全管理意识和责任感安全生产和质量是现代煤矿生产和煤矿开采作业中的重要因素,要重视煤矿设备管理人员和煤矿生产职工的主观能动性和思想认识水平,企业应该加强从业人员的安全知识教育和安全作业技能培训,增强煤矿设备管理人员的安全管理意识和责任感,鼓动全员参与到设备安全管理和质量管理中,这样既能够提升煤矿全体人员的安全生产意识和质量意识,又可以提高煤矿安全生产技术水平,从而避免煤矿设备产生安全隐患,防止重大安全事故发生,提高煤矿生产效率。 2.2加强煤矿设备日常维护和保养工作,做好故障预防、检修工作为了减少煤矿机电设备故障和安全事故的发生,需要企业加强机电设备的日常维护和保养工作,尤其加大对机电设备故障的事前预防检修和定期维修工作力度,要加强对设备的防潮、防尘与防腐措施,不断采用先进的在线故障检测技术和方法,通过对煤矿机电设备正常运行状态的预测和基于模型的故障预测、诊断与检修,防患于未然,有效防止煤矿生产设备的损坏,减少设备故障现象的发生,减轻设备故障事后的检修人员劳动强度,节省设备检修成本,提高设备故障检修效率,保证煤矿生产的连续性和效率,推进现代煤矿企业设备管理的科学化,提高煤矿机电设备综合管理水平。 2.3加大科技投入,大力进行技术革新,提高煤矿企业的市场竞争力加强技术革新是煤矿企业发展的必然趋势。煤矿企业应该加大科技投入,大力进行技术革新,转变煤矿生产模式和经济增长方式,以先进的生产技术、新材料、新生产设备来提高煤矿生产量和煤炭质量,将科技技术优势转化为竞争优势,从而依靠科技提高企业自身的市场竞争力和经济效益,不断促进企业持续、健康的发展。 2.4科学采购和引进煤矿机电设备,充分利用煤矿机电设备,提高生产效率针对目前存在机电设备采购、使用管理混乱的现象,煤矿企业应该加强科学管理和精细化管理,科学合理采购和引进机电设备,由于目前煤矿机电设备市场存在不同的价格、质量与性能,且种类较多,因而在选择时应该对煤矿机电设备的价格、性能与质量进行比较,应该确保设备的质量,保证煤矿机电设备具有较高的安全可靠性,这样在实际的生产工作中就会减少设备故障和安全事故发生,从而提高煤矿生产效率。结论在机电一体化不断发展的条件下,安全管理和质量管理是煤矿企业机电设备设备管理中的重要管理理念,因而要加强煤矿机电设备的安全和质量管理,建立和落实安全生产责任制和责任到人的生产管理模式,做好煤矿机电设备故障预测和定期检修工作,不断减少或避免设备故障和煤矿事故的发生,促进煤矿企业健康发展。 作者:刘志军 单位:陕西银河煤业开发有限公司 煤矿机电一体化论文:煤矿生产机电一体化论文 一、在带式输送机中的应用 带式输送机是煤矿井下输送系统中最为主要的运输设备,榆家梁煤矿带式输送机采用软启动技术,额定皮带输送长度为2500米,输送量为1000t/h,带速为3.15m/s。驱动装置采用ZJT-2*250/660矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置,适用于交流50Hz、电压660V供电系统、200KW及以下三相交流电动机的调速控制,具有启动转矩大、起停平稳等特点,能够实现交流电机在各种负载情况下的平滑启动、调速、停车等功能,彻底消除机械及电气冲击,延长设备使用寿命,节能降耗。同时,该变频器还具有工作状态屏幕显示,过载、过电压、欠电压、缺相、过热、漏电闭锁等多种保护功能。控制装置采用KTC102综合保护系统,集皮带保护、集控于一体。其中,皮带保护包对堆煤、烟雾、温度、纵撕、跑偏、速度、超温洒水和沿线闭锁等提供保护。特别是堆煤保护、跑偏保护、纵撕保护都为带式输送机正常运转提供保护。榆家梁煤矿在带式输送机中应用机电一体化技术,较之前使用的连采小皮带增加了1000米,各项性能较之前也得到了一定程度的优化,为工作面掘进运输提供了有力保障。 二、在采掘工作面局部通风系统中的应用 榆家梁煤矿掘进工作面局部通风系统实行“三专两闭锁”制度,掘进工作面局部通风机采用“三专”供电,即专用开关、专用线路、专用变压器。备用局部通风机电源则取自同时带电的另一电源,当正常工作的局部通风机故障时,备用局部通风机自动启动,保证了掘进工作面的正常通风。当局部通风机故障或停止运转时能实现风电闭锁,即切断停风区域内全部非本质安全型电气设备的电源,待故障排除恢复正常通风时工作人员方可恢复工作。此外,榆家梁煤矿还在采掘工作面实现了瓦斯电闭锁,当掘进工作面瓦斯浓度超限,通过瓦斯探头检测并报警,监控系统控制传输、断电仪、高压开关执行,立即切断掘进工作面的电源并闭锁,以免因电火花、机械火花引起瓦斯爆炸,确保了生产安全。 三、在监测监控系统中的应用 榆家梁煤矿监测监控系统主要由传感器、执行机构、信息传输装置、主站的计算机等组成。传感器监测,具有显示和声光报警功能,分站对传感器输入的信号和主站传输来的信号进行处理,控制执行机构工作。主站控制分站的发送与接收,对多路复用信号进行调制与解调,从而实现地面非本质安全型电气设备与井下本质安全型电气设备的隔离,工作人员在调度室便可了解矿井安全及生产状况,为矿井安全生产提供了保证。 四、机电一体化技术的管理措施 1.设立机电管理机构 设立专门的机电管理机构(机电科),对机电设备进行统一的管理。机电科制定了严格的机电管理规章制度,对机电工作编制合理的计划,对机电设备的配件进行有序的分配,进而方便对机电设备的统一管理。通过对违章操作的行为进行严厉制止,对机电事故进行彻底追查,进一步保证机电设备高效运行。此外,在机电科设置考核制度,对工作人员实行奖惩制度,进一步提高了工作人员工作积极性,充分发挥出机电一体化的最大优势。 2.实行科学化管理 制定一系列科学的机电管理制度,使得机电一体化工作高效有序运行。通过制定矿用设备、器材使用管理制度,保证了使用设备和器材符合相关标准,明确了设备在使用过程中的检验周期和标准,以及设备维修、更新和报废标准。通过制定修旧利废奖励制度,促进了材料的再次利用,降低了材耗。此外,还通过组织机电科不定期的步行检查,以了解机电一体化系统设备运行状态和存在的问题;组织机电科区队之间进行定期互检,促进了区队间机电一体化开展经验交流,达到互利共赢的目的;组织机电科岗位操作人员实操培训,明确操作程序和标准;组织“青工技术比武”,提高了操作人员的技能水平。 3.引进先进技术 一方面,通过与外资企业合作,引进先进的设备和机电一体化技术,再因地制宜,在引进的设备和方法上加以改进,形成了具有自己特色的技术,通过技术创新促进了煤矿机电一体化的发展。另一方面,通过与高校合作,把高端前沿的学术理论带进煤矿,使之在实际工作中得到验证,通过学术创新促进了煤矿机电一体化技术的成熟。同时,还不断鼓励井下工人进行小改小革,让其根据作业环境和工作需求,将学术知识融入先进设备的操作中,对使用的设备进行改革创新,使之更加可靠、实用。总之,榆家梁煤矿在采、掘、运、装等方面综合运用煤矿机电一体化技术,提高了煤炭资源的出产率,在一定程度上降低了作业成本,改善了作业人员的工作环境,提高了煤炭生产的安全系数,降低了安全隐患。 作者:翟华羽 李永勤 煤矿机电一体化论文:煤矿机电一体化论文 1煤矿机电一体化应用存在的问题 1.1管理制度落实不够 机电安全管理制度是机电一体化功能充分发挥的重要保证,对于安全生产有着重要作用。但是,在实际执行中,却存在着落实不够问题,给机电一体化运行的安全带来较大影响。①许多机电企业对于机电安全管理的重要性认识不足,使管理工作只是流于形式,在实际管理中各种违规现象依然屡见不鲜。②对于安全管理的监督严重不足,许多安检人员在工作中敷衍了事、没有积极性和主动性,甚至是随意填写安检表,使得许多安全隐患难以被发现,增加了安全事故发生的概率,给生产效率造成潜在隐患。 1.2机电设备落后 虽然机电一体化能够有效提高生产效率,保证企业的经济效益,但是在实际生产中,许多煤炭企业只注重眼前利益,对于机电设备的重视不够,导致了一系列的问题。①机电设备老化问题,许多企业的机电设备使用时间已经超过了规定的使用年限,但仍在运行之中,存在着较大的隐患。②超负荷运行问题,许多企业为了追求更大的产量,并不考虑机电设备自身的荷载,只是一味的长时间高负荷运行,缩短了设备的使用年限,给设备安全造成不良影响。③缺乏对设备的维护,许多机电设备为了满足生产需求,持续不断的处于运行状态,并没有及时的停运检修,增加了其安全事故发生的概率。 1.3机电人员素质不足 机电人员素质不足也是影响煤矿机电一体化应用水平的重要因素。①机电人员自身技能水平不足,缺乏对各种机电设备性能、参数指标、运行故障解决等的了解与掌握,使其无法及时发现或解决设备运行中出现的问题。②机电人员工作态度问题,许多员工都存在着责任心不强、日常操作或检修较为随意等问题,给机电设备运行安全造成极大威胁。 2煤矿机电一体化创新应用措施 2.1智能技术的应用 为了避免由于管理制度落实不到位或人员素质不足等给煤矿机电一体化造成的不利影响,运用智能技术就成为一种有效的解决措施。①智能技术可以降低人为因素对机电设备运行的干扰,通过智能系统对机电设备运行中存在问题进行自我调节,有效降低故障发生率。②智能技术还能够增加机电一体化的功能,得到更为全面、准确的矿井信息,从而提高生产的安全性。 2.2微型设备的应用 随着微电子技术的不断发展以及煤矿开采工作的需求,一些无法利用大型设备完成的工作需要引进微型设备。①微型设备能够适应更为复杂的工作环境,进入到矿井更深处,为扩展开采范围提供帮助。②微型设备的携带、操作更为方便,降低机电设备按照运行需要的人力、物力成本,实现全地形、全天候作业,进而提高煤炭生产工作的效率。 2.3系统化设备的应用 随着各种新技术的不断发展,机电一体化中包含的技术种类也越加繁多,在一定程度上增加了其使用难度,因此,将各种技术纳入到一个系统中,提高设备的功能性,就成为机电一体化的重要内容。系统化设备的应用能够有效避免设备运行中各方面不协调而造成的问题,充分发挥各方面的功能,从而提升煤矿生产工作的效率。 2.4环保化设备的应用 随着人们环保意识的增加,煤炭生产工作也必然朝着绿色生产的方向发展,如此一来,环保化的机电一体化设备就会被运用的煤矿生产中。环保化的设备通过有效降低生产过程中污染物产生量,加强对各种废弃物的回收利用,控制各种环境污染物的排出量,从而有效实现煤矿机电一体化生产的绿色环保。 3结语 随着我国煤矿生产规模和生产水平的日益提高,煤矿机电一体化的发展将会得到长足的发展和进步。在当前的煤矿机电一体化中,还存在着较多影响其生产效率的因素,对其发展造成了严重阻碍。因此,为了促进煤矿机电一体化的顺利发展,需要加强对这些问题的重视,采取针对性的措施进行解决,并积极开发创新应用方法,来从各个方面有效提高煤矿机电一体的生产效率,从而提高其应用水平。 作者:楚建军 单位:陕西煤业化工集团 神南公司柠条塔矿业有限公司
煤矿监测系统论文:煤矿计算机瓦斯监测系统设计与实现 [摘 要] 煤矿瓦斯监测系统的重要内容是加强煤矿安全生产管理,以防止煤矿事故的发生。所以,在煤矿瓦斯监测系统工作中务必提高应对各种突发事故的能力,因此加强煤矿瓦斯监测系统建设的专业素质至关重要,此外,还应加强制度上的规范管理,不断的提高煤矿瓦斯监测系统设计水平,加强对现场的巡视和设备维护等都是必不可少的环节。笔者结合煤矿开采环境,对瓦斯监测系统在煤矿安全生产监督中的应用进行了分析。 [关键词] 瓦斯监测系统; 煤矿; 安全生产 作为煤矿安全生产监控工作的关键性内容,信息的获得无疑至关重要,而获得信息的主要手段就是监测技术。一般而言,通过煤矿安全生产现有的客观资料,我们可以初步确定监控的初始方案,进而在煤矿工程运营过程中根据监测数值、经验方法等内容,开展反馈分析等工作,修正初步方案与施工网络计划,以保证工程按照最优的设计与施工方案进行。因此,监控工作的重要性也就显而易见了。针对我国煤矿工程质量中的一些不安全因素,监测技术在监控中的应用能够很好的解决此类问题,它不但可以很好地掌握工程的工作运营状态,利用监控数据对流量方案进行整改,并指导开采质量作业;还可以预见事故风险,采取一系列的事前措施,给建筑的安全管理提供信息,将事故突发率降至最低,保证了煤矿安全生产的稳定性。通过太阳能光伏技术,我们可以很好地将太阳能转换为电能,并广泛应用在瓦斯监控系统当中,太阳能供电部分监控结合了煤矿开采的相关特点,对煤矿地点的自然环境等因素进行分析,确定了系统设计相关参数,优化了供电系统的相关参数,对煤矿领域的网络瓦斯监控起到了一定的作用。 1 煤矿瓦斯监测系统的准备工作 1.1 规范制度,端正思想 一个良好的组织机构,除具备较好的运行机制和管理制度之外,还应该具有健全的岗位制度而且能够将之贯彻执行。因此,在煤矿安全生产网络瓦斯监控过程中,我们需要一个合适的监控管理结构,以便于明确各个工作人员的职权问题,保证个人任务到位,避免权力交叉和责任推诿的现象发生,这些问题都可以通过建立健全的岗位责任制度得以解决。此外,工作人员不但要对网络瓦斯监控知识有一定了解,思想上时刻保持着“安全第一”意识,保证将综合自动化安全意识渗透到工作的每一个层面,全面提升安全作业人员的工作责任心与使命感。 1.2 加强瓦斯监测系统的设备管理 加强设备巡视管理是网络瓦斯监控的重点,预防设备异常的发生是监控运行管理的主要内容。为了保障监控仪器的准确性,应该建立完善的设备定检制度,仪器设备需要进行定期的检测,对于一些使用频率高的仪器,更是要依据规定检测并建立相应的维护记录以随时了解其运转状态,保证其正常的运行和及时的维护。 1.3 提高瓦斯监测系统的技术管理 由于煤矿瓦斯监测系统存在很大程度上的特殊性,而作为贯彻于瓦斯监测系统整个流程的重要要素,技术管理在中的作用不容小觑。因此,加强设备的绝缘监督工作,利用声波检测、光谱分析等监督手段,及时地发现并排除故障无疑势在必行。煤矿安全工作一旦脱离了技术的支持,就难以称作是有效的工作。对于系统运行工作的异常情况,及时采取跟踪测温,利用图谱库进行分析对比,并提出检测修改的建议,以此来加强设备的有效运行。 2 煤矿瓦斯监测系统的设计 2.1 联网设计 为达到网络带宽的预定要求,在瓦斯监测系统的设计中采取分层瓦斯转发、本地局域网组播的设计方案,也就是在每个网络层构设瓦斯转发服务端口,并且在煤矿现场、区县市局成立监控管理中心,完善各部门瓦斯解码器、电视播放墙等设施。具体的瓦斯监控系统联网设计如图1所示。由于煤矿施工长期通常都较为偏远,带宽并不充裕,这种联网设计则可以很好地应用于广域瓦斯联网,若考虑到以后省级平台瓦斯联网模式,这种设计方案无疑当前2 Mb带宽的最佳选择,不然很容易致使监控网络不稳定甚至不能使用。该联网设计借助已知煤炭网的部分节点,经上级授权之后连接并登录瓦斯流管理服务端口,就可以轻松观看该服务器监控矿区的生产工作瓦斯,且不会增加前端带宽负荷,可同时向多个用户共享图像信息。 2.2 安全系统体系结构设计 在图2中,我们可以清楚地看到安全系统体系结构的设计方案。通过4个监控工作站或D1单画面轮巡,将画面进行分割并上传到瓦斯流管理服务端口,然后统一由瓦斯流管理服务端口对瓦斯信号进行存储和,这样有效地避免工作人员直接访问客户端而导致网络拥塞现象。开展瓦斯监控工作时,前端摄像机瓦斯线依次对前端画面处理器、瓦斯服务器和光端机实施连接,通过光缆把接受到的瓦斯信号传输到监控中心。在这个时候,其他用户很容易不会根据已经规定好的操作流程来对系统进行操作和数据处理,而且由于不受时间、地域的限制,他们还可能会通过输入地址直接对数据库实施访问。如此一来,就很容易造成客户肆意操作,最终致使后台数据库随时都有崩溃的威胁。所以说,我们应该采取一些可运用的技术对系统进行尽可能全面的安全防范,比如说系统加密、防火墙、真实身份认证、授权控制技术等等。监控中心在接收瓦斯信息后,第一时间想远端的瓦斯服务器发出云台控制信号,最终传输到摄像机云台控制线,并直接上传到系统客户端。 2.3 瓦斯控制系统 在煤矿保护层上的回收期,我们可以将高抽巷侧上方的石板巷回风巷段封闭采空区瓦斯抽放管,同时与上隅角采空区瓦斯抽采。抽巷形成的采空区瓦斯的顶板裂隙排水渠,对下部采空区瓦斯发挥作拉动用,减少采空区气体排涌向工作面和的上隅角。通过分段砌筑封闭墙,在封闭墙中铺设管路进行瓦斯抽采,抽采管路为240mm的铁管,抽采流量为91 m3/min,封闭墙间距为110m。封闭墙的组成由砌筑两道墙体,并在其内部充填黄泥,墙体厚度800mm,墙与墙之间的距离不小于4m,这样可以很好地起到密闭和防爆的作用。每个封闭墙内铺设两道管路,在新的封闭墙砌筑充填完成时,根据瓦斯抽采量适时关闭里段抽采阀门,保障了高抽巷瓦斯抽采的连续性。 2.4 瓦斯流管理服务器设计 在瓦斯监控设计中,瓦斯流管理服务器无疑是IP瓦斯监控系统的精神内容。建立瓦斯流管理服务端口,不但可支持瓦斯管理系统同时被多名用户访问,而且还很好地解决了前端瓦斯受网络带宽限制的问题,从而保证了各部门及领导可以直接通过桌面计算机对瓦斯监控系统进行访问,随时可浏览监控现场图像和瓦斯。服务器端拥有通过查询数据库,进而实现对煤炭安全生产信息化的作用,可以为计算机提供很多实用服务。瓦斯流管理服务器与空间数据库建立连接,可提供大量查询服务,例如属性查询服务、矢量和栅格地图服务等。在网络瓦斯监控系统组成部分中瓦斯流管理缓存服务器模块是相当重要的,服务器端缓存模块主要分为缓存管理组件和索引管理组件。两部分组件分工合作,缓存管理组件是根据索引分析所得出的结果,在缓存中处理请求数据然后向客户端发送,或者利用数据库中已存数据,而索引管理组件先索引分析客户端请求,制作出瓦片空间待处理数据列表。若能发展好缓存数据的利用,数据库交互即可免去,同时数据的响应速度也会大大提高。总的来说,瓦斯流管理服务端为煤矿的安全生产提供了有效的图像监视选择和瓦斯存储的功能,可以彻底实现用户权限管理、自动报警与生产安全建议。 2.5 KJ95安全监控系统 KJ95煤矿综合监控系统是由煤科总院常州自动化研究所开发的。该系统通过井下通信和工业电视监视设备,对煤矿井下作业进行全程生产监控。这一过程中的工业电视监视和井下通信不但可以任意搭配组合,还可以单独利用,能够很好地满足不同条件的矿井需求。在KJ95综合监控系统配置框架中,监测系统与通信系统两者之间相互独立,主线采用光纤为材料,以确保通信系统所发出的语音信号和监测系统采集到的数据可以同时被地面的电端机所接收,为方便光纤传输,光端机会将混合后的电信号转变成光信号,再通过矿井下的光端机把光信号转换成电信号传送至井下工作面,最终将数据和语音彻底分开。通过井下的电端机RS232口可以将数据信号传送到矿井下的传输接口,然后由传输接口将之输出带到各个分站。通过分线盒可以把语音信号分送到各个话机,这一系列过程中语音信号与监测数据都是双向传递的。 3 实现效果 计算机网络瓦斯监控技术应用到煤矿安全生产来,根据所监控出来的瓦斯数据,对煤矿生产过程实施自发监控,并且数据处理敏捷准确,而且它可以直接对煤矿生产中必要的地物进行自动标注,并将标注数据存储到数据库中,避免不必要的人为抄写错误。最后在监控成果表输出以后,表格格式规范、信息完整,并能直接进行打印实现了导线点计算、展点、制表一体化。系统界面可视化、操作性强,监控人员不必进行专门的学习或培训,操作使用十分简便。通过面板中输出的原始瓦斯监控画面,可以切实地反映煤矿生产的真实状况,它对煤矿监控系统全过程进行瓦斯拍摄,在瓦斯监控工作开展前掌握了煤矿各节点在实际结构中的相对位置及相互关系,很简单地就可以完成固定环境轮廓的拍摄,提高了煤矿安全生产监控的工作效率。计算机网络瓦斯监控管理不但简单迅速,而且通过数据维护自动更新、表格目录与导线名称检索等方法实施管理,煤矿安全生产监控的效率明显获得了提高。 4 结论 煤矿瓦斯监测系统建设涉及到煤矿生产工作的数百个指标,需要调用大量的数据和信息,并要综合平衡煤矿生产同劳动力之间、供求需要同可开采煤矿之间、煤矿企业自身效益同社会效益之间的各种关系,要求很高,业务性和技术性很强,煤矿煤矿瓦斯监测系统建设过程实际上是一个多目标动态决策过程。因此,顺应技术进步的潮流,以计算机网络技术为手段,辅助设计煤矿瓦斯监测系统,实现计算机对煤矿安全生产管理是非常必要的。 煤矿监测系统论文:基于物联网及云计算平台的煤矿产区白龟山水库水环境监测系统研究 [摘 要] 应用物联网技术对平顶山煤矿产区白龟山水库水环境指标进行远程自动、实时监测,搭建相应的云计算平台,实现海量监测数据的及时有效处理及数据共享,为实现白龟山水库水资源可持续利用和用水安全提供保障。 [关键词] 物联网; 云计算平台; 水环境; 监测; 白龟山水库 水环境监测是水资源管理和安全供水的重要前提。目前,我国各主要湖泊水库的水环境监测尚未实现无人值守和动态监测,多采取监测人员留驻湖泊水库现场以人工方式采集水质数据,采集点和采样频次受到限制,获取的信息量较小,且耗费大量人力物力,另外很多水质指标还需要带回实验室进行测定,导致数据信息无法及时进行时空对比分析。即使部分湖泊水库采用较为先进的监测技术,但由于获得的时空数据量庞大,处理过程复杂度高,筹建所需的大量高性能计算服务器资金消耗巨大,很难实现水环境监测数据的及时、有效处理及合理快捷共享[1-3]。 自2009年以来,“物联网”概念频频出现在人们的视野中。物联网是指把所有物品通过射频识别、传感器等信息采集和识别设备与通信网络(如Internet、GPRS、3G网络等)连接起来,实现智能化管理和应用。日本、韩国、美国、欧洲一些国家基于物联网把新一代IT技术有效运用在生产生活中,通过物联网实现人类社会与物质世界的整合,从而提高了资源利用率和生产力水平[4-9]。物联网技术的发展也为水环境的监测提供了一个全新的方法和有效途径,但同时物物相连的必然产生大量的数据信息,若将这些信息有机的联合起来,就需要建立一个性能稳定的云计算平台,以解决物联网海量水环境监测信息的存储和处理问题。因此,将物联网技术和云计算平台结合,构建水环境监测物联网,搭建相应的云计算平台,实现水环境信息的实时动态监测和监测数据的及时有效处理及数据共享,为实现水资源可持续利用和确保用水安全提供重要依据[10-14]。 1 系统工程构建 1.1 系统体系架构 整个系统主要由水质监测传感子系统、多层次通信网络子系统、云计算平台和太阳能供电子系统构成,其体系结构如图1所示。 水质监测传感子系统的下位机软件采用中心对多点通讯方式,波特率为9600,采用心跳包实现保活机制,通讯信令采用ASCII码信令。上位机软件与数据中心之间拟通过TCP/IP协议来实现数据传输;通过对系统层Socket的封装,以及从数据链路层、网络层到应用层的集成融合通信方式,来实现用户编程接口的统一。云计算平台数据存储中心基于Oracle数据库来构建,事务处理采用并发机制和触发器机制,最后通过作业调度来实现数据的联机事务处理(On-Line Transaction Processing, OLTP)。利用Oracle DWB来建立数据仓库,提供分析型环境。所有的分析产品和用户接口(User interface, UI)均采用B/S架构来实现。系统拟采用目前比较流行的开源框架SSH(Spring、Struts、Hibernate)来搭建。 1.2 各子系统架构 ① 数据中心及采集系统 数据中心体系结构如图2所示,数据流处理包括接收处理数据流和发送数据流。 接受及处理数据流 a) 通过由水质参数传感器、滤波器、A/D转化器组成的采集系统,获得现场实时水质参数数据,并将这些数据按照采样频率传送至数据中心; b) 数据中心接收到实时数据后,进行逻辑分析,剔除脏数据,将正确的数据存储到瞬时数据库; c) 利用ETL(extract, transform and load)工具,结合企业数据库的作业/调度以及触发器等功能,利用瞬时数据库中的数据生成适合分析、统计的水质分析型数据库或者数据仓库; d) 利用数据仓库分析产品或者BI(business intelligence)报表引擎,对分析数据库或者数据仓库进行数据分析处理,生成用户需要的各种分析产品。 发送数据流 a) 用户可通过移动终端设备(比如手机、PDA等)或固定终端的水质数据查看器登录到数据中心,通过数据中心发送信令给采集系统,设定采集系统的采样周期等参数信息; b) 用户还可以通过数据中心向供电系统发送控制信息,开启或者关闭供电系统,或者对供电系统进行远程调控。 ② 多层次通信网络子系统 多层次通信网络系统架构如图3所示,采取分层混合网络体系架构,分为业务层、优秀层、接入层、终端层四个层次。 ③ 供电系统 太阳能供电系统由太阳能电池组件、太阳能控制器和蓄电池(组)构成。其中,太阳能电池板是将太阳辐射能转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作,是该系统的优秀组件。 太阳能控制器控制整个系统的工作状态,并起到对蓄电池过充电保护和过放电保护的作用。蓄电池作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来,当遇到阴雨天气的时候或者光照不够充足的条件下,特别是采集系统发生异常时,需要大功率高负荷的实时手动采集时,通过蓄电池来释放能量。 1.3 相关算法 ① 数据ETL算法 传感器水质参数数据通过以下五个流程过程,实现提取、转化和装载,最终建立WSDW数据仓库,算法实现流程图如图4所示。 ② 分类预测算法 基于LSM模型的聚类算法,是一种无教师自动分类算法,针对待聚类的目标数据,随机选取任意一个数据作为标兵数据,其他数据作为候选数据进行聚类。该算法具有敏感度低,数据选取次序无关等良好特性,非常适合传感器数据的分析处理,本工程采用基于LSM模型的聚类算法进行水质业务数据分析。 2 系统在白龟山水库应用 白龟山水库位于淮河流域沙河干流上, 大坝位于河南省平顶山市西南郊,东经112°50′至113°15′及北纬33°40′至33°50′之间。东西长15. 5 km,南北宽4. 2 km,占地近70 km2。水库控制流域面积2 740 km2,水库多年平均降雨量900 mm, 多年平均径流量4. 23 亿m3,总库容达9. 22 亿m3,是一座以防洪为主,兼顾农业灌溉、工业和城市供水的大型综合水库[10]。同时白龟山水库也是南水北调饮水工程的重要调节库。 以白龟山水库作为实验站点,建立基于物联网(无线传感网络)技术的水环境自动监测与分析系统,解决白龟山水库当前人工水质参数采集存在的诸多问题,构建白龟山水库水环境监测云计算中心,实现水资源持续有效利用和确保用水安全。 2.1 云计算平台的数据采集 ① 水环境系统主控因子数据采集 湖泊水库水环境监测指标包括诸多主控因子。白龟山水库主要选取水温、PH、浊度、ORP、溶解氧、总磷、总氮等主控因子。各主控因子数据采集通过搭建无线传感器自动数据采集子系统来完成。 自动数据采集子系统包括6个无线传感器自动采集站。利用各类在线水质传感器,在白龟山水库入水口、1号监测点、2号区监测点以及白龟山水库出水口等地设立6个实验示范性无线传感器自动监测站。自动数据采集系统按照业务需要来设定数据采集频率,对监测点水质进行无人值守实时采集。利用数据采集器进行滤波、A/D转化,最终为无线传输系统提供可靠的原始信号数据。 数据采集子系统获得的信号数据为4-20mA的电流信号,将通过无线网络传送至数据中心,然后转化为实际的水质参数数据,不同参数转化算法不同。转化后的水质参数数据,为准确地掌握水质状况和动态变化趋势提供基础数据,将持久存储在数据中心。 ② 视频数据采集 为现场设备、水域环境及生物活动提供视频采集功能,并通过无线方式按照定频和手动采集方式发回数据中心。依此实现对各个采样点非法入侵、设备破坏、特种保护动物活动提供实时监控。 2.2 云计算平台的数据传输 数据传输子系统用于将获得的实时信号数据传送至数据中心以便对此数据进行转化、分析、处理和存储。数据传输子系统包括传输控制节点、通信网络及数据中心。 传输控制节点负责接收数据采集器获得原数据,并通过RS485网络,将获得的实时水质参数信号数据传送到GPRS无线混合通讯系统,经由GPRS以及3G无线网络传送到有固定IP地址的数据中心。通讯传输采用“中心对多点”的TCP模式,实现数据的可靠透明传输。各传输控制节点间也可相互通信,与有固定IP的数据中心超级节点之间形成多层重叠混合网络,从而实现数据中心对整个无线传感器网络的管理。各用户终端设备通过该子系统完成登入、退出及异常处理,建立稳定网络,为传输信号数据和控制信令建立双向数据传输通道和通讯链路。 2.3 云计算平台的数据处理中心 数据中心是整个云计算平台服务体系的优秀,其主要功能是对数据的计算和存储。通过数据中心,一方面,实现水质数字信号信息的接受、分析处理、预警及存储,另一方面,还可以通过远程无线控制进行随机监控和采样周期设定及视频监控等工作。 2.4 云计算平台的实时监控预警 实时监控预警子系统提供监控和预警两项功能。监控模块主要完成两个方面的工作:一方面,提供实时数据的查看,在线分析和报表下载功能;另一方面,对无线视频采集系统获得的现场图像进行分析、比对,对异常现场状况采取措施;预警模块也主要完成两方面工作:一方面,当数据中心发现异常数字信号后,传送异常类别给实时监控预警子系统,该系统完成对实时数字信号的预警处理任务;另一方,为授权用户和决策人员提供自动预警处理结果。 2.5 野外太阳能供电系统 由于无法通过交流电对白龟山水库水质监测系统供电,因此必须选择适合当地环境的可靠的供电方案来解决此问题。根据白龟山水库的气候特点,本着绿色、节能、环保和低碳的原则,采用太阳能供电系统作为供电方案。 3 结语 应用物联网技术构建的监测系统实现了白龟山水库水环境指标的实时动态监测,云计算平台对监测信息进行及时快捷有效地处理并能实现信息共享,为加强水资源管理和提高用水安全提供了有力保障。 煤矿监测系统论文:基于无线传感器网络的煤矿监测系统设计 [摘 要] 煤矿安全已经成为社会非常重视和关注的问题。针对当前基于有线网络和固定传感器技术的监测系统存在监测盲区的问题,设计了一套基于Zigbee技术的无线传感器网络煤矿监测系统方案。分析了煤矿监测系统的结构,对系统的无线传感器网络部分进行了详细设计,包括硬件设计和软件设计。系统对预防煤炭安全事故有着重要的意义。 [关键词] 煤矿安全; 监测系统; 无线传感器网络; Zigbee协议; 节点 引言 我国煤矿开采方式只要是以矿工开采为主,多数矿井都有瓦斯、煤尘、火灾等隐患。我国煤矿生产形势一直十分严峻,煤矿频繁发生事故,给国家和人民都造成了巨大的损失。安全问题一直困扰着我国煤矿生产,是制约我国煤矿行业发展的主要障碍。但是目前我国使用的安全监测系统主要还是以现场总线为主,通过有线方式进行信息数据的采集和传输,这在矿井特殊环境下存在许多的弊端。如井下监测点数量有限,存在监控盲区;随着挖掘的深入,传感器无法实现快速跟进;一旦网络发生故障,系统就会瘫痪等。 无线传感器网络的网络自组织、结构灵活、以数据为中心的特点很适合矿井环境安全监测的应用,无线通信技术ZigBee的低功耗、低成本、覆盖范围大、高可靠性等都符合系统的要求,很好的解决了上述的弊端。本文设计的煤矿安全监控系统,是通过无线传感器网络实现对煤矿监控区域瓦斯浓度和温湿度等信号的采集测量,同时将所采集的信息在地面控制中心 PC 机上实时地显示出来,对煤矿井下环境数据进行全方位实时监测和智能预警,对煤矿的安全生产具有重大的意义。 1 总体结构 整个系统分为井上及井下两大部分,由协调器、终端节点、路由节点、监控计算机和监控中心管理系统组成。在主巷道的入口处架设协调器,在煤矿井下主巷道和采掘工作面中每隔几十米布设一个路由节点,矿井工作人员佩戴移动的终端节点,每个采掘区形成一个无线传感器网络,它通过协调器采用总线与地面监控计算机相连。其中协调器、终端节点、路由节点构成基于zigbee的无线传感器网络,三种节点相互配合,共同完成对瓦斯浓度、温湿度数据的采集、传输和对网络的管理。系统的总体结构如图1所示。 系统井下部分为路由节点和终端节点构成的ZigBee网络。终端节点上使用瓦斯传感器、温湿度传感器等对井下环境数据进行采集,并通过路由节点的转发送给井上协调器节点。协调器节点与监控计算机通过串行接口将数据传给监控计算机。监控计算机收集数据信息,对数据进行实时监测,并能够通过以太网或Internet将数据传送给监控中心。 2 节点硬件设计 协调器节点、路由节点和终端节点采用相同的硬件设计。考虑到系统具有低功耗和可靠性高等要求, PIC18F4620单片机具有低功耗、性能稳定的特点;CC2420射频芯片只需简单外围电路设计,且支持ZigBee协议。传感器节点采用PIC18F4620单片机和CC2420射频芯片。节点的硬件结构如图2所示。 节点硬件平台以PIC18F4620单片机和CC2420射频芯片为优秀,在单片机上扩展出SPI接口与CC2420进行连接,它们之间采用主从模式进行通信,同时还在外围扩展了RS232和RS485接口电路。针对影响矿井安全环境的因素,系统采用瓦斯传感器和温湿度传感器对矿井环境相关数据信息进行采集,传感器采集的数据经过信号放大、A/D转换等处理后传输给控制器。然后节点利用CC2420射频收发器将数据发送给中心节点,当数据值超标,产生安全隐患时启动报警装置发出警报。瓦斯传感器采用LXK-3,可以实现瓦斯浓度4%以内的检测,且当持续半分钟检测到瓦斯浓度高于1%时,蜂鸣器发出报警信号。温湿度传感器采用SHT11,根据煤矿的温湿度参数自动对瓦斯传感器校零,从而提高瓦斯浓度报警器的准确性。节点采用9V电池供电,通过稳压器将电压输出转换为系统可用电压。 3 软件开发环境 MPLAB IDE是Microchip公司用于PIC 系列单片机的基于Windows 操作系统的集成开发环境,采用汇编语言或C语言使用内置编辑器创建和编辑源代码。MPLAB ICD 2 在线调试器实时调试可执行逻辑,使用 MPLAB ICD 2 器件编程器向单片机中烧写。 ZigBee协议栈由Microchip协议栈的3.5版本来实现。Microchip协议栈的3.5版本能够在大多数PIC18系列的单片机上进行移植,并支持各种ZigBee网络拓扑结构,能够实现全功能设备和精简功能设备的功能。 4 节点程序设计 在本系统中,节点设备的功能不同。传感器终端节点的主要功能是通过瓦斯传感器和温湿度传感器对矿井环境相关数据信息进行采集,并将数据发送给协调器节点;路由器节点的应用层程序主要功能是网络路由的维护、节点的管理和数据的传输等;协调器节点的任务是创建整个网络,并将从传感器节点传输来的数据通过串口传输给监控计算机,同时将控制命令发送给网络中的节点。传感器终端节点、路由器节点和协调器节点均有各自的应用层程序文件:RFD.c、 Router.c、Coordinator.c,这三个文件分别是终端节点、路由器节点和协调器节点的应用程序,分别实现了各自的功能。 终端节点、路由器节点和协调器节点三种节点的应用程序都是通过调用原语,通过改变原语的状态使ZigBee协议栈的各子层实现相应的操作来实现的。在程序的初始阶段都要先对看门狗、硬件、协议栈及其它部分进行初始化操作。节点初始化后,协调器节点建立并维护网络,路由器节点和终端节点在建好网络后加入网络,负责各自在网络中的任务。 4.1 协调器节点程序设计 协调器节点作为网络的中心节点,是无线传感器网络和监控计算机的联系纽带。它一方面要创建网络,对网络地址进行分配,并维护网络状态;另一方面要在收到数据请求时从终端设备节点读取数据信息,并将这些数据传送给监控计算机。在协调器节点开始运行后,要先对PIC18F4620单片机和CC2420芯片进行初始化操作,然后创建网络并对网络进行监听,将接收到的数据发送给监控计算机。节点的程序流程图如图3所示。 4.2 路由节点程序设计 终端节点和协调器节点之间可能因为距离等问题无法直接进行数据的传输,路由节点的功能主要是帮助协调器节点建立完整的网络,管理其覆盖范围内的传感器终端节点,对网络中传输的数据信息进行转发,类似于一个网络中继站。当协调器节点创建网络以后,路由节点要搜索并加入网络,然后管理其覆盖区域的传感器终端节点加入或离开网络。该节点的流程图如图4所示。 4.3 终端节点程序设计 系统的终端节点实现的功能是利用节点上的传感器对环境对象的数据进行感知和采集,对采集的数据进行一定的处理,然后通过CC2420射频芯片将数据通过网络发送给协调器节点。终端节点在收到协调器节点的数据请求命令后才会进行相关数据的采集和发送,在没有数据请求的时候处于休眠状态,以减少能量消耗。终端节点的软件流程图如图5所示。 5 结束语 将无线传感器网络应用到煤矿安全监测中,可随意增加移除监测节点,方便网络扩展,弥补了煤矿目前的煤矿生产安全监控系统的不足,具有重要的现实意义。 随着无线传感器网络和煤矿监控技术的发展,成本的不断下降和体积的进一步减小,无线传感器网络在煤矿安全监控系统中的大规模应用会很快实现,未来的煤矿安全监控系统会更智能、更完善、更稳定。 煤矿监测系统论文:KJ581型钢丝绳芯胶带在线监测系统在彭庄煤矿的应用 摘要:针对矿用胶带钢丝绳芯的漏磁在线检测及X光成像技术的应用与研究,将检测、成像及诊断系统的结合一体,完成对胶带内钢丝绳芯锈蚀、断绳、接头抽动、移位、镀锌层老化等工况的高速、在线、电磁检测及精确定位。对重点隐患部位进行重点检查,及时发现隐患,实现对钢丝绳芯胶带的在线监测,保证设备安全运转。 关键词:在线漏磁成像监测 一、前言 强力胶带机由于运输能力大,运输距离长,所以广泛应用于我国矿山等行业。但是由于强力胶带机运距长、负荷大、设备老化等问题,造成皮带接头易损、带身钢丝绳断裂,设备安全运转存在重大隐患。如果发生事故,不但会造成重大的财产损失,而且造成更为严重的人员伤亡事故。 彭庄煤矿矿现有钢丝绳胶带机2部,在设备运行中发现胶带接头的完好情况是整个胶带机安全运行的基础,现在皮带硫化接头的检查只凭肉眼观测,对接头的硫化仅凭经验,虽然在管理中要求司机在班中严格按规定巡检,但难免监测不到位,因此极不科学,很容易出现断带事故。 目前国内有钢丝绳芯探伤仪,存在着只能以“心电图”形式的记录,不能自动判断,需专业人员才能看懂,不便快速有效的发现胶带在运行中存在的隐患。通过钢丝绳芯皮带电磁在线检测及X光成像技术的应用研究,将检测、成像及诊断结合起来,对重点隐患部位进行重点检查检修,及时排除隐患,保证设备安全运转,为矿井的安全生产打下基础。 二、综合在线监测装置的工作原理及组成 1、工作原理: 首先,通过永久磁场对胶带钢丝绳芯进行充磁,当系统工作时,通过对胶带内钢丝绳芯磁通量的变化情况实现对胶带内钢丝绳芯的锈蚀、断绳、接头抽动、移位、镀锌层老化等工况实行高速、在线、电磁检测。当某处损伤超标或接头抽动超标时再启动 X射线部分进行低速在线或定点透视,从而使用户能更清楚、直观地看到损伤点或接头的透视图像,以便采取进一步的合理修复手段,防范隐患扩大或事故发生。 2、系统的组成: 电磁传感器:完成对输送带内钢丝绳芯的加磁及漏磁信号的拾取与检测; X 光机系统:X光发射、接收装置、皮带定位装置,完成机架内皮带定位及其透视图像的实时采集; 下位计算机:完成对磁信号及视频图像的接收、预处理、打包、发送以及电源的提供; 上位计算机:完成对信号的接收、校验、后处理、存储与实时显示和报表打印。 3、系统的功能: ⑴完成输送带内钢丝绳芯锈蚀、断绳、接头抽动、移位、镀锌层老化等工况的高速、在线、电磁检测及精确定位; ⑵完成输送带内钢绳芯损伤点或接头的 X 射线低速在线或定点透视;⑶检测数据及扫描图像可通过日期、接头号、位置等选项进行查询、观看和比对、分析;⑷系统最终出具检测数据、曲线图、文字报告,并具超限报警功能;⑸实现各检测值的长时间存储及报表打印;⑹系统可通过光纤远距离传输并可进入用户局域网实现数据共享;⑺对输送带进行辅助定位,并进行声音提示。 4、系统的特点: ⑴磁传感器形式:数字式、密集型、单箱式传感器;⑵磁传感器维护:无传感器调节窗口、温度自适应、彻底免维护、免调试;⑶系统模块化的多层单片机结构,使系统运行更快、更稳定、更容易实现更新换代;⑷面对用户的人性化、模块化、傻瓜型的软件设计,使用户无需懂太多计算机知识的人也可以轻松使用该系统;⑸系统可进入用户的局域网,实现数据共享;⑹可大大降低工人的劳动强度,改善其劳动工作条件,缩短检测时间;⑺人可以远距离进行X光透视,免辐射。 三、设备的安装与调试 1、磁传感器的安装: 传感器安装位置遵循以下原则:输送带抖动最小、要尽量远离强磁场、不易受砸、安装维护方便、信号传输距离尽量短等。 传感器应放在上皮带与底皮带之间, 首先将L 型固定板固定在输送带大梁上,套上U型螺丝,用螺母拧紧;再用直杆螺丝将传感器箱吊挂在 L 板上。传感器箱下表面距离底皮带上表面的高度调节为60mm+5mm,最后用螺母拧紧即可。 安装注意事项: ⑴传感器箱应安装在皮带抖动小的地方(最好安装在机头附近,靠近托辊的位置,但为了避免测试误差,请不要装在托辊正上方);⑵用螺母固定传感器箱时,应加装弹垫,切记拧紧,防止长期震动导致螺母松动。 2、X光系统各部分的安装(仅限综合系统): 现场安装期间,发现该装置的固定装置,不牢靠及X光机安装位置在上下胶带之间,要求上胶带胶带下平面与胶带机纵梁上平面之间有不低于300的间距,我们对机架的固定方式及托辊架进行了改造。 原有X光机架为落地式,它要求安装地点的底板必须与胶带平行方可安装,由于井下地理条件的不同及底板的起伏不平,造成机架安装后,X光机纵向移动架与胶带机纵梁交叉,影响机架前后移动距离。我们在与厂家技术人员研究后,提出将机架改造为吊挂式使用,具体方法如下: ⑴在机架前后两端,加工四根等距吊架,将X光机机架整体吊挂在胶带机纵梁上;⑵再在机架前后两端,加工四根拉杆,将机架与胶带机前后H架固定在一起;⑶原有胶带机上托架为插板式,托辊上沿只比纵梁高出60,我们在不停产的前提下将托辊架改造为固定式,且逐渐提高托辊安装高度,使胶带在通过监测装置处形成桥型段,既满足了监测装置的安装要求,又保证了矿井生产的正常进行。 四、使用的注意事项 1、硬件设备: ⑴传感器箱在运输安装时,应避免强烈的震动或碰撞;⑵操作该系统时,操作者必须经过计算机操作培训,并严格按照该使用说明书进行操作;⑶应定期检查传感器箱固定螺丝是否松动;⑷每次使用本产品时,应先进行设备自检,如果发现有设备损坏应及时修理或与厂家联系⑸X光机启动时,请勿在机架附近长时逗留。 2、软件使用: 禁止拷贝与该系统无关软件到本计算机,防止病毒侵入影响,使用 U盘或移动硬盘时先进行杀毒再使用。 禁止删除系统软件中的任何文件,防止软件无法正常运行。 五、常见问题及解答 1、实时监测过程中或处理数据过程中,计算机经常出现死机,不能正常运行: ⑴检查计算机所在室温是否高于35℃或低于 0℃,若是应降低或升高室温;⑵若室温条件满足,故障仍未排除,请检查计算机是否有病毒并用正版杀毒软件进行查杀病毒。 2、报表及图形数据打印,颜色太浅,无法看清。 更换色带、墨盒、硒鼓。 3、计算机自检时显示下位机连接不上: ⑴下位机电源是否已经打开;⑵USB 转光纤模块是否按操作规程(先启动工控机,待启动完毕,再按住 USB 转光纤模块按钮 3 秒),如果不是,请按规定操作,便可正常连接下位机;⑶光纤是否折断(用激光笔从一侧照光纤,另一侧可见到光,即为完好),若折断则需更换;⑷下位机通讯板损坏,需更换;⑸USB转光纤模块损坏,需更换。 六、结语 通过对彭庄矿井下主上仓皮带安装KJ581型钢丝绳芯胶带在线监测系统之后,通过该系统的投入使用,完成对胶带内钢丝绳芯锈蚀、断绳、接头抽动、移位、镀锌层老化等工况的高速、在线、电磁检测及精确定位。提高了胶带使用的安全性和可靠性,并针对胶带的重点隐患部位进行重点检查,及时发现隐患,实现对钢丝绳芯胶带的在线监测,保证设备安全运转,为矿井的安全生产奠定了基础。 煤矿监测系统论文:红外瓦斯传感器在煤矿监测系统中的应用 【摘要】红外瓦斯传感器是预防煤矿井下瓦斯灾害事故,确保生产安全的重要监测系统,对于煤矿生产具有重要意义。本文从目前较为典型的集中瓦斯监测手段入手,分析了其利弊,以综合性能优势较为典型的红外瓦斯传感器技术为例,分析了其应用优势,希望能为煤矿安全生产提供帮助。 【关键词】煤矿;安全生产;瓦斯事故;红外瓦斯传感器 经济社会的快速发展促使人类对于能源的需求量不断提升,煤炭作为最主要的应用能源之一,社会地位愈加重要。煤矿开开采作为向社会提供煤炭的关键手段,近些年来瓦斯事故频发,引发了极大的社会关注,不仅造成了重大经济财产损失,同时也严重威胁着井下人员的生命安全,因此,煤矿安全生产的关键在于有效控制和预防瓦斯事故,将其危害降到最低。瓦斯作为煤矿安全第一杀手,其事故预防和处理要从形成规律、爆炸特性等入手,加强对瓦斯的监控,目前煤矿生产中多应用红外瓦斯传感器来监测,其灵敏度和可靠性对确保安全生产有着至关重要的意义,是煤矿安全生产系统的眼睛和重要组成部分。下面我们结合煤矿安全生产实际,分析一下红外瓦斯传感器在煤矿监测系统中的应用,希望能为煤矿安全生产工作提供参考。 一、瓦斯检测手段与问题 我国国内瓦斯传感器最初主要以热催化型、光干涉型、热导型、气敏半导体型和红外气体吸收型为主。 热催化型虽然实现瓦斯监测,但是稳定性较差,需要频繁校对,且使用寿命短,从安全和成本两方面来考虑,并非最佳选择。光干涉型监测手段对气体浓度的检测较为敏感,通过空气中光波的利用来监测瓦斯浓度,现场使用较为方便,但是如果空气中氮氧分配比例不足,就会容易出现误差,无法长时间大范围使用[1]。热导型是利用热导原理检测空气与所测气体之间的导率差来实现检测,其结构简单,应用安全,寿命长,有众多优点,但是由于其受加工精度影响较大,对于低浓度瓦斯的监测常出现失误,水蒸气、氧气浓度也会干扰其正常工作。气敏半导体型是近年来发展较快的一种检测方法,具有寿命长、能耗少、灵敏度高等特点,但是由于受材料材质、温度等因素影响,应用性较差,在准确度和精度上也有待提高,仍需加强实践与研究[2]。 红外气体吸收型即是目前应用较广的红外瓦斯传感技术,它利用红外光谱对不同气体的吸收强度来检测气体浓度,可靠性、灵敏度高,寿命长,与上面几种技术相比,在各种性能上都有着较为突出的表现,也是目前应用性最强的一种技术[3]。这种技术传入国内时由于受到我国矿井特殊环境影响,使用成本高,兼容性差,但是借由中国煤炭科工集团的深入研究与自主研发,终于成功推出了适合我国井下环境性能可靠的红外瓦斯传感器监测技术,在国际上也达到了领先水准。 二、红外瓦斯传感器原理与优势 红外瓦斯传感器主要是为监测管道内的气体浓度而研发设计,它以红外吸收原理为优秀,采取数字式温度补偿、扩散式采样等技术,具有高检测精度、高稳定性等优势,能够适应多种复杂环境,应用范围广。它能够广泛应用于煤矿瓦斯抽放管道、瓦斯抽放泵站、天然气输气管路等管道内瓦斯气体浓度的监测。监测仪在工作过程中,对环境内的瓦斯提起浓度进行实时监测,当浓度超出系统预先设定的上限值时,就会立即通过声光进行报警,报警系统以发光二极管和驱动蜂鸣器为主,向监测系统发出告警信号[4]。 应用红外吸收原理的瓦斯传感器性能可靠,使用寿命长,调校周期 2月,其一体化水分离装置,能够很好的规避管道内水分、尘埃等多种物质,确保检测精度,气路设计的特殊形式对于各种正压、负压管道都有很好的应用性,浓度检测以红外遥控为主,应用简单,温度补偿精确,不会因矿井下的特殊环境而出现改变或漂移,抗干扰能力强,对于多种杂质、气体都有很好的抵抗作用,能够提供多种常用的数据输出接口,兼容性强,是目前应用优势最为显著的一种矿井下瓦斯监测技术。目前多种瓦斯传感器实际应用中还存在着一定问题,比如功能单一、耗能较大、精确度不高等,且使用模拟电路技术,在抗干扰能力和智能化程度上都较低,是需要加强研究的重要应用课题,对于提升未来矿井下瓦斯安全监测具有积极意义[5]。 三、红外瓦斯传感器的具体应用 煤矿井下的环境较为特殊,复杂多变,不可控因素较多,因而发生安全事故的几率也较高。预防瓦斯事故的发生,确保相关人员声明安全,降低经济财产损失,是井下安全工作的重要目标。红外瓦斯传感器在应用中通过不断技术创新完善着煤矿的监测系统,使用差动补偿信号处理、双敏感元件等技术突破了种种限制,为煤矿生产安全作出贡献。 在监测井下环境瓦斯气体浓度时,传感器可以通过连续自动的将井下沼气浓度转换为标准电信号输送给关联设备,并且应用差动补偿信号处理技术就地显示浓度值,在超出预设值时自动报警。它通过与各类新型监测系统、断电仪、风电瓦斯闭锁装置等配套使用,在煤矿采掘工作面、回风巷道等都可以固定使用。虽然热导型、热催化型技术上存在一定缺陷,但是可以应用两种技术原理与红外传感器技术相结合测量瓦斯浓度,改变原有的单一元件测量不稳定现象,借由人工智能技术优势对信息进行高度精确处理和分析,将稳定性指标再次提升,延长使用寿命[6]。这些技术的结合应用能够加快传感器反应速度,使结构更加坚固,便于使用和维护,同时还增加了断电控制、遥控调校、故障自校自检等功能,节约了维护和使用成本,对于预防煤矿重大瓦斯灾害事故具有重要作用,也是煤矿生产企业更好的产生经济效益与社会效益的可靠保障。 以目前市场上性能较为优越的英国E2V-IR12GJ为例,它基于非色散红外设计原理,采用非色散红外技术(NDIR)原理进行设计,并且传感器的光源采用非常节能的LED光源。LED光源采用特殊的算法产生优化的辐射光谱,并且通过特殊的光学系统和升级过的硒化铅和硒化镉底片上的光敏二极管,结合内置的温度传感器和微电子设备来产生信号。传感器和上级的电子设备采用数字通信,遵循UART格式。它具有以下技术特点:可以检测的气体浓度范围为0-100%或者0-100%LEL;含有温度补偿设计,并且为线性输出;数字输出,可以直接接入上级设备;可以保存浓度、温度补偿和线性数据;极低的能量损耗――小于5mW;防爆Ex认证。它可以连续自动地将井下甲烷浓度转换成标准电信号输送给配接设备,并具有就地显示沼气浓度值,超限声光报警等功能。高分辨率在0-10%范围分辨率为0.01%,在大于10%范围分辨率为0.1%,满足国家安全生产监督管理局实施的《中华人民共和国安全生产行业标准AQ6211-2008-煤矿非色散红外甲烷传感器》要求。传感器在设计上以紧凑、小巧、模块化、整体化为发展趋势,在保持传统红外传感器高稳定、高抗干扰、长寿命、免维护等优点外,将传统红外原理光学部件省略,有效的降低了成本,同时还弥补了传统红外原理传感器易受环境中灰尘覆盖影响透光或反射的强度的问题,这对于减少传统检测仪故障报警缺陷具有积极意义。 煤矿安全生产需要依托监测系统的全面运行,红外瓦斯监测系统应用红外吸收原理,实现对井下瓦斯气体浓度的监测,通过应用多种新技术,实现了对安全生产的维护与保障,是煤矿安全监测系统的重要构成部分。 煤矿监测系统论文:煤矿机电安全生产监测系统设计方案初探 【摘 要】近年来,国内煤矿重大安全事故不断发生,尤其是中小煤矿情况更为突出,给国冢、人民造成了重大损失。以下介绍一种适用于中小型煤矿安全生产与监测设备的设计方案,希望能对各矿的安全生产发挥作用。 【关键词】煤矿机电;安全;监查 1.硬件结构设计 该煤矿安检设备的基本功能有:煤矿各工作面瓦斯浓度的实时采集记录并显示;瓦斯浓度超标报警;井下风速采集记录;负压(压力力)记录;一氧化碳浓度采集记录;温度采集记录;水泵电机工作状态;风机工作状态;绞车工作状态;电源过压报警;失流报警;缺相报警;班次产量记录;开关量采集及设备控制;载波数据传输;GSM/GPRS无线通信;参数设置;数据存储;电源自动切换管理以及系统自检等功能。设备分为井下数据采集终端和地面数据集中器两部分。 2.采集终端设计 数据采集终端是用来采集、监测、控制井下设备状态并将数据记录上传给集中器的装置,可同时采集16路的开关量和16路模拟量,并经A/D转换形成数字量,安装在井下防爆箱内。它为各类传感器提供工作电源,并以RS485总线方式通信;与集中器间以载波通信方式进行数据交换。集中器间采用载波通信方式,集中器可定时或随时召唤井下各设备参数并存储。 瓦斯传感器安装在井下各采煤工作面及巷道上,以采集不同点的瓦斯浓度。量程为0-4%CH4,供电方式采取采集器统一直流l5V供电,保障其安全性。当井下瓦斯浓度超标时,采集终端发出报警,报警灯不停闪烁的同时又通过语音报警以提示人员进行紧急撤离。同时监控室里的集中器也发出报警,提醒地勤人员采取紧急措施。另外,在报警同时打开风门及风机进行抽风,以降低瓦斯浓度。同样,当井下一氧化碳浓度超标也会发出报警。需注意的是,由于气敏传感器都有一定的使用寿命,因此最好一年更换一次传感器,以保障测量的准确性。 巷道风量的测量采用矿用智能风量传感器,期,其测量范围为风速0.3-15m/s;坑道断面积小于30m2;允许误差小于+0.3m/s;重复性误差读数值+1%;输出信号为200-1000Hz/5-15Hz或4-20mA/1-5mA;工作电压为Dcl5v;工作电流小于60mA;换能器工作频率为l40-150kHz。经A/D转换(或v/F转换)后,可测得其通风量的大小,以了解井下空气质量等。 由于井下到处都是易燃的煤,因此,当温度过高时极易发生自燃的情况;由于井下燃烧为不完全燃烧,因此会产生大量的一氧化碳。上述情况会导致井下人员的一氧化碳中毒,当遇到明火时还会产生爆炸。因此井下温度的测量很重要,尤其对于那些井下较干燥的矿井显得更加必要。根据现场情况可安装多个温度测量点以监控井下温度的变化。 井下巷道均由钢架或木架支撑,为防止冒顶、坍塌等危险情况造成人员重大伤亡和财产损失,井下需要实时巡检巷道压力情况,并及时整修。因此,在承重架下安装压力传感器实现压力应变的实时监测,可及时检测到出现的险情,从而能够避免重大事故的发生。 井下设备大多为防爆型没备,因此价格较一般同类型非防爆设备高许多。当出现过压、失流、缺相或三相不平衡等情况时,常会烧坏电机造成停产,从而造成重大的损失。为尽量杜绝或减少出现此类状况后造成损失。在电机进线上安装精密的电压、电流互感器,实时监测电压电流的变化。当出现非正常变化时及时报警,超出预定值时自动断开电源以保障没备的安全。 井下设备的工作状态是否正常对安全生产:非常重要,因此对风机、水泵、绞车等重大没备工作状态的监测是采集终端的另一重要功能。实时监测这些设备的二次触点等开关量,然后经光电隔离、整形、限流电路接到单片机端门,单片机可根据这些开关状态来判定设备的工作状态。另外,主控室还可通过集中器向采集终端下发某设备工作状态命令。 3.数据集中器设计 数据集中器是放置在主控室用来汇集、监测井下设备运行状况、对异常情况进行报警及显示,并能上传的设备。同时,它还具有对地面绞车运行状况实时监控、计量提升煤罐次数并计算生产量的功能。数据集中器可同时管理多个井矿下的采集终端设备,采用大容量掉电非遗失数据存储器NVRAM,对井下各测量点数据可进行定间隔(1-60mim可设)存储一个月的数据;可根据矿上生产情况设定班次及上下班交接时间,同时采集、计算并保存当前班、上一班、上上一班的生产量作为工人工作量核算的依据。采集方法是:在罐笼提升绞车电机进线上安装电压、电流互感器,利用绞车档位控制开关的空触点进行上下、档位的辨别,根据罐笼提升重量的变化导致电机输出功率的变化来判别出是空罐、上下人员还是煤罐。需注意的一点是:由于厂矿电压昼夜变化都较大,因此根据公式P=U×I可看出当电压变化时电流也随着变化.电流互感器感应电流也会随着变化,另外还会出现提升过程中罐笼撞绑导致感应电流瞬时过大的情况,也会有为防止罐笼过度摇摆出现危险而在提升过程中暂停(也叫稳绳)的情况。所以,在实际应用中对提升过程采集的信号经A/D转换后,还需要进行求平均值以及设置稳绳时间、空罐重量参数、正常罐重参数、超重报警参数等参数的没置。根据提升有效罐次乘以标准罐煤重量计算出当前班次的产量,到换班时间没备自动进行换班存储,将当前班次产量转存为上一班次,上一班次转存为上上班次,依次循环。对于小型煤矿,这样的产量统计方式可以避免因错计、漏计、少计的人为因素而导致矛盾的发生。 为便于进行参数的设置,集中器还具有人机接口。液晶显示采用清华蓬远公司内藏T6963C控制器的液晶模块,分辨率为128×64点阵,能显示汉字和图形,可当地通过键盘进行参数设置、远动控制操作等。实时刷新显示井下各采样点的数据及各设备开关状态,当井下瓦斯浓度、温度、负压、一氧化碳浓度等超标时,集中器面板上各对应报警LED进行闪烁报警、并显示出报警点所在位置,同时伴有语音报警。 集中器与采集终端之间通过低压电力线进行载波通信,可实时召唤、存储各采集终端下属设备当前状态字及数据.并讲行显示。用户可通过RS232串口、红外或RS485接口实现本地计算机与集中器的数据交换,也可通过计算机经集中器对各设备进行开、停控制。本方案中还增加了GSM/GPRS通信方式,当设备出现重大报警时,集中器自动将报警内容通过短消息的形式发给预定义好的手机,或者通过GPRS式将各数据记录及报警记录上传到主管部门的计算机。这样做可以实现无人值守的要求。 4.软件设计 本方案所涉及到的软件设计包括三部分:运行于数据采集终端中的数据采集、报警、控制及通信程序;运行于数据集中器中的数据采集、通信、报警及人机接口程序;运行于PC机上的后台监控、数据库等程序。 数据采集终端中的程序采用C51语言编写,数据集中器中的程序也采用C51语言编写,PC机上的后台监控程序即图形界面用户应用程序,是通过Vistlal C++开发环境编写的,采用串行口中断的异步通信方式实现与无线MODEM通信;后台数据库程序采用Microsoft SQL Server2000编写。 5.结论 随着我国经济的飞速发展,对能源的需求越来越大,在加大生产量的同时决不能忽视安全生产、严格管理的重要性。相对较落后的安检设备已不再适应新形式的需要,也满足不了现代化的管理要求。本设计方案采用上述思路和结构,既避免了布线、维修带来的不便,又提高了管理的现代化水平,满足了用户对井下生产状况的实时监控和对险情及时发现和排除的要求,能有效杜绝多数矿难事故的发生,为中小型煤矿提供了一种新颖的监测方法和手段。 煤矿监测系统论文:基于CAN 总线技术的煤矿安全监测系统的设计与测试 【摘 要】煤矿安全监控是煤矿生产中保证安全生产的重要手段。文章首先对我国煤矿安全监控技术的发展进行了回顾,对CAN 总线技术及其应用状况进行了概述。然后设计了一种基于CAN 总线技术的煤矿安全监控系统,并对其进行了测试。测试连续进行了10天,共计240 h,传输数据5.6×108个,误码率为0。 【关键词】CAN 总线技术;煤矿安全;监测系统 1 我国煤矿安全监控系统的发展现状 煤矿安全监控技术是随着煤炭工业和现代计算机和自动化技术的发展而发展起来的一门技术。煤矿安全监控技术为煤矿的安全生产提供了良好的技术保障。我国一直是全球最大的煤炭生产国,对煤矿安全监控也十分重视。从上世纪八十年代开始,我国开始从国外,如德国、美国、波兰等,引进安全监控系统。之后我国逐渐在消化国外技术的同时,结合我国煤矿的实际情况,自行研制了一批监控设备,代表性的国产监控系统有KJF2000、KJ66、WEBGIS,等等。这些设备为我国煤矿安全生产做出了重要贡献。随着安全监控技术的进一步发展,监控数据的传输逐渐成为各国竞相研究的重点领域。目前,我国在数据传输领域还处于比较落后的地位,主要存在的问题有以下几点:①传输速率慢;②非标准化;③高速传输时的传输距离短;④无中继连接的节点数少;⑤传输系统结构灵活性差。 2 CAN 总线技术概述及其在煤矿安全监控中的应用 CAN的全名是ControllerAreaNetwork,属于现场总线的范畴,它是一种有效支持分布式控制或实时控制的本行通信网络。CAN总线技术最早是在1986年由德国电气商博世公司开发的,当时主要用于汽车领域。此后不久,CAN的高性能和高可靠性获得了全世界的认同,并迅速在工业设备、工业自动化等众多领域得到了应用。到了上世纪九十年代末期,人们试着将其应用于煤矿安全监控中,结果迅速取得了成功,大大改善了煤矿安全状况。CAN具有下列主要特性:①多主站依据优先权进行总线访问;②无破坏性的基于优先权的仲裁;③借助接收滤波的多地址帧传送;④远程数据请求;⑤配置灵活性;⑥全系统数据相容性;⑦错误检测和出错信令;⑧发送期间若丢失仲裁或由于出错而遭破坏的帧可自动重发送;⑨暂时错误和永久性故障节点的判别以及故障节点的自动脱离。 CAN中的总线数值为两种互补逻辑数值:“显性”数值表示逻辑“0”,隐性表示逻辑“1”。在总线空闲或“隐性”位期间,发送“隐性”状态,“显性”状态以大于最小阈值的差分电压表示。在“隐性”状态下,VCAN―H和VCAN-L被固定于平均电压电平,V近似为0。在“显性”份期间,“显性”状态改写“隐性”状态并发送。如图l所示。 图1 总线位的数值表示 基于CAN总线的煤矿井下安全监测系统由井上通信系统和井下通信系统(监测网络)组成。CAN总线包含2层通信网络:(1)数据接口和井下监测分站之间的通信;(2)井下监测分站与各种安全监测传感器之间的通信。 3 监测系统硬件设计 3.1 微处理器系统 根据煤矿井下环境的要求,这里选用了ATMEL公司的8位高性能嵌入式微处理器ATmega64作为通信管理机的CPU。首先,ATmega64的执行速度快,采用了单循环周期指令,而且性能稳定,完全可以满足通信管理机的要求;CAN总线上数据收发采用中断的方式,提高了通信管理机的实时性;ATmega64提供了2个串口,一个串口通过Max232提供RS-232串行通讯口,另一个串口备用,实现双机备份功能。 3.2 CAN总线模块接口 CAN总线模块的CPU通过CAN控制器SJA1000及CAN收发器MCP2551连接到CAN总线上,单片机的I/O口连接SJA1000的AD0~AD7以及ALE、CS、RST、RD和WR等引脚,进行数据传输和总线控制。SJA1000的TX0、RX0分别接CAN收发器MCP2551的TXD和RXD引脚,进行数据的收发。MCP2551是CAN协议控制器和物理总线的接口,提供了对总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接收能力。 4 监测系统软件设计 煤矿井下监测是一项非常复杂的工作,检测系统需要监测的内容很多,有生产设备的运行状态,有井下温度、风速、风量、气压以及粉尘浓度的监测,还有气体成分中甲烷、一氧化碳、二氧化碳和氧气浓度的监测。对于如此复杂的监测系统,一旦通信出现故障,后果将非常严重,根据以上分析,主通信选择CAN总线,所以,下面主要介绍一下CAN总线的工作流程,如图2所示。 图2 CAN总线工作流程示意图 5 CAN总线性能测试 测试采用BER误码率测试软件,上位机软件通过RS-232串口定时1s向数据接口发送80个随机数据,并将发送的数据显示在窗口,同时显示发送的数据个数。数据接口接收到数据后按CAN协议进行数据打包,然后发送给监测分站。在数据接口与监测分站之间连接一段长度为12 km的仿真线,监测分站将收到的数据原样传送给传感器。而后,传感器再将收到的数据返回给监测分站,分站将数据返回给数据接口,数据接口将收到的数据解包,通过RS-232送回上位机。上位机将收到的数据与发送的数据逐个比较,若80个数据完全吻合,则将显示收到的数据以及正确数据个数,并根据发送与收到正确数计算误码率。该软件可同时记录测试的时间。以上测试连续进行10天,共计240 h,传输数据5.6×108个,误码率为0。由此,CAN总线性能可靠、稳定,是一种理想的通信总线。 煤矿监测系统论文:煤矿多绳摩擦轮提升机振动监测系统设计及其故障诊断 摘 要:针对煤矿提升机提升系统的运行现状,本文提出并设计了一种矿井提升机振动在线监测系统,该系统可实现矿井提升机的在线状态监测、诊断和报警。同时将有限元模态计算和模态分析结合,利用ANSYS对提升机振动进行模态分析,分析结果与提升机在实际情况下的振动相符,为后期工作提供理论指导。 关键词:多绳摩擦提升机 振动测试 有限元 模态分析 ANSYS 地下采矿等行业使用较多的是一种关键运输机是多多绳摩擦式提升机,此类机器也是提升机未来的发展方向,它对于矿山生产中井下生产和地表运输纽带之间的沟通的作用影响重大。提升机的主要承载装置是电机主轴,其是否是正常运行状态对生产的效率和安全有直接的影响,整个系统的安全与之息息相关。根据振动理论对主电机轴承和天轮轴承的监测和分析,以达到解决提升机实际运行的振动问题对现实有着重大意义。 1 系统硬件组成 (图1)就是多绳摩擦提升机,它是一种大型低速、重负荷旋转机械。驱动电机、联轴器、减速器、卷筒和轴承等构成了煤矿立井提升系统。振动测试有两个特殊点:(1)整栋具有规则的周期性。(2)转动部件是大型设备的主要振动测试对象。有三个方向是震动测试的主要测试方向,也就是水平、垂直和轴向方向,因为不同的方向不同的故障会有不同的现象,比方说水平方向不平衡,垂直方向松动,而轴向反映强烈的是不对称。通常情况下会将径向得像个测点安装在垂直方向,而水平方向最佳高度就是轴中心的高度 本监测系统采用XZD-YB一体化振动变送器,它将振动速度传感器、精密测量电路集成在一起,实现了传统的“传感器十变送器”模式的振动测量系统的功能,实现了经济型高精度振动测量系统,该变送器可直接连接DCS、PLC或其它系统,是电机等设备振动测量的理想选择。采用西门子S7-300系列PLC接收振动变送器的模拟量信号,完成数据的预处理,报警等功能。再通过PLC的以太网通讯模块传输数据到地面监控中心的PC机上,实现在线显示、报警、故障诊断分析等。系统网络化拓扑图如图2所示。 2 系统软件功能 该上位机系统是基于中文Windows XP平台,采用WinCC V6.0组态软件开发而成(图2)。 (1)显示功能。 立体流程画面的显示功能;具有多种类型图表、系统图、曲线图,用户界面更加直观。 (2)报警功能。 根据实际情况设定不同地点的预警值、报警级别及地理位置名称。系统可以完成诊断结果的统计报表,供设备管理使用,包括日、周、月、年的检测结果统计报表和报警诊断结果报表。 (3)上传功能。 实时振动数据网络上传,轻松实现无人值守。按照系统设定的参数(通道参数、保存监测数据间隔等)循环在线监测:实时数据采集数据预处理(有效值、最大值、平均值等统计)报警状态判别(如果有任何测点需要报警)实时显示数据、棒图、趋势图、时间波形等定时将检测数据存入数据库实时数据采集。 (4)图形表格。 用户可定制各种表格:实时数据表、历史数据、统计报表、报警一览表、实时数据曲线和历史数据趋势曲线等。 (5)查询功能。 可以在系统图上直接查询设备信息、运行情况、统计信息等。同时可以实现数据报表和数据库的连接,可以保存历史数据以备后续的分析。 3 系统应用案例分析 本系统现已应用于淮南顾桥矿主副井多绳摩擦提升系统。立井提升机整体是一个质量和刚度分布十分不均匀的,由若干个零部件组成的大型复杂的机器系统,在计算分析振动时,首先要做出较为合理的力学模型,使其既有利于理论分析计算,又能够满足工程上的精度要求。在把提升机整体的实际结构抽象为力学模型的过程中,认为井塔提升机大厅地基为刚性支承,略去各轴承座的弹性,把提升机系统离散成为多质点。本文采用有限元方法和ANS YS有限元分析软件分析振动参数。 (1)有限元法。 一般连续问题近似求解的数值方法就是有限元。在结构的应力分析中最早使用,之后在热传导、电磁场、流体力学等连续问题中很快应用。有限元方法密切结合了工程应用,是为产品设计直接服务的。随着有限元理论的不断发展和完善,涌现了大量大小不一、专用的、通用的有限元结果分析程序。所以工程结构中的一般问题现在直接可以使用通用程序求解,不用再另编计算程序,节省了大量精力和时间。 (2)有限元三维实体动力分析步骤。 三维实体有限元动力分析的一般步骤可以表述如下。 ①连续区域的离散化。 在动力分析中,因为引入了时间坐标,处理的是四维问题。在有限元分析中一般采用部分离散的方法,即只对空间域进行离散。 ②构造插值函数。 由于只对空间域进行离散,所以单元内位移的插值表示是 ③简化求解方程。 利用Galerkin提出的平衡方程与力的边界条件的等效积分形式,同时将位移空间离散后的表达式和初始条件 代入,最终得到系统的求解方程常微分方程组。原则上可利用求解常微分方程组的常用方法(例如Runge-Kutta方法)求解,但是在有限元动力分析中,因为矩阵阶数很高,用这些常用算法一般是不经济的。本文主要用直接积分法和振型叠加法。 (3)有限元分析软件ANSYS。 本文对提升机转轴组件系统的模态分析使用的是美国大型ANSYS有限元分析软件。ANSYS软件本身融合了结构、热、液体、电磁、声学,有限元分析作为基础的大型通用CAE软件。ANSYS软件主要包括三个部分:前处理模块,分析计算模块和后处理模块。由于ANSYS产品家族中的模态分析是一个线性分析,任何非线性特性,如塑性和接触(间隙)单元,即使定义了也将被忽略,因此这里假设系统为线性系统,进行有限元剖分时采用了梁单元、质量单元和弹簧单元,计算了满载时前15阶模态频率见表1,同时利用MATLAB绘制出了前4阶振型图见图3。 4 结论 分析计算模态的结果可以看出,如果该频率和转轴组件系统的轴向、径向和扭转震动的模态频率,频率处会比较容易出现峰值,计算模态分析结果会等同于实测信号的分析结果,而模态频率附近的频带范围经常出现谱峰,也就是转轴组件系统的动态的实际情况是和建立的有限元计算模型相符的。我们将进一步对模型进行优化改进,为今后煤矿立井提升系统的振动改善做出理论指导。 煤矿监测系统论文:煤矿主扇风机在线监测系统改造的研究 摘 要:文章从当前我国煤矿发展中主扇风机运行存在的监控不全,存在巨大的通风安全隐患,选取本矿崔庄风井的风机监测改造为实例,以TF-III型崔庄主扇风机在线监测系统安装调试、运行效果等各方面的改造实施,从而实现老矿井主通风机的现代化,满足现代化矿井生产的要求。 关键词:矿井通风机;在线监测;风机监测改造 1 概述 当前,我国大多数煤矿井的主通风机并没有实现在线监测,无法实现对矿井通风实时监测。现以峰峰集团羊东矿崔庄风机监测改造为例简要说明矿井主风机在线检查系统的实现。 2 设备现状 羊东矿崔庄风井 风机形式:长轴轴流风机(上海鼓风机厂) 数量:2台 风机型号:GAF26.6-16-1.67 负压范围:2628~4000 Pa 流量:148~176.2m3/s 风机调风形式:停机调整风叶角度 风机润滑形式:稀油润滑 (配套润滑油站2个) 配套电机:YR5601-6 异步电动机(湘潭电机厂) 额定功率:1000KW 额定电压:6000V 额定电流:119A 额定转速:989 r/min 功率因数:0.85 启动方式:转子串电抗器 风机在线监测系统:无 3整体改造实施方案 鉴于目前崔庄风井的设备情况,按照煤矿主扇风机运行规程要求及打造数字化矿井的发展需要,均需要增加和完善主扇风机在线监测系统的装备和投入。需要将监测信息上传至矿调度中心,鉴于该风井的地理位置跨越村庄、道路、铁路等设施,不宜采用光缆通讯,采用成熟的点对点无线网络通讯技术,达到对风机检测。 4 TF-III型崔庄主扇风机在线监测系统介绍 TF-III型矿井主扇风机在线监测系统是采用最新技术而设计的第三代主扇风机在线监测系统,编程智能数据采集、工业组态监测和控制、计算机数据库管理、网络通讯等功能为一体。主要功能如下: 4.1 设备监测优秀采用西门子系列可编程控制器,结合现场传感器能够快速、准确实时对风机设备运行状态监测,包括温度、压力、流量、振动、电压、电流、功率、电量等重要参数,对运行监测参数进行快速分析处理,发现异常情况及时报警提示,并且按照相关预案执行保护停机、防止造成重大安全事故。 4.2 监控上位机采用2台工业级计算机(工控机),双机冗余设计,可互为备用和同步显示,上位机监控软件平台采用功能强大、稳定可靠的正版ForceControl工业控制组态软件设计开发,具有高性能、高速度、高吞吐量、高可靠性、跨网络系统的开放式数据库,人机界面友好,操作简单,查看方便。 4.3 提供各种运行数据的实时趋势曲线、历史趋势曲线,便于用户进行数据变化分析。 4.4 具有运行报表功能,自动记录、存储各参数运行数据,形成班报表、日报表、月报表等,代替人工抄录,可随时查阅报表历史记录(数据存储时间为一年)。另外提供数据报表转存功能,可选择存储路径、报表时间范围、数据记录间隔等功能。 4.5 自动记录设备运行异常的报警信息和内容,包括报警发生、确认、消失的具体时间等,通过历史报警窗口可进行查阅、浏览和打印。 5 系统基本结构和配置 监控系统由上位机(监控计算机)、PLC控制柜(数据采集和报警控制)、现场传感器及网络功能接口等组成。 5.1监控上位机 监控上位机采用知名品牌工业级计算机,可同时监测两台风机,上位机人机界面采用工业控制组态软件设计开发,接收的数据进行还原显示、存贮、形成报表、实时和历史曲线等,对数据进行分析判断处理等,并联网通讯满足其它监控平台的数据访问。 5.2 PLC控制柜 PLC控制柜优秀采用西门子S7-1200系列可编程控制器,可编程控制器包括电源模块、CPU模块、模拟量输入模块、数字量输出模块、以太网通讯模块等,结合现场传感器和其他控制设备分别对风机和附属设备实现逻辑控制和运行参数实时在线监测、报警输出和外部通讯等功能。 5.3 现场传感器 现场传感器主要包括温度传感器、压力传感器、振动传感器、位置传感器等。 主要技术参数: 测量范围: 0 ~ -5Kpa;输出:4-20mADC 二线制 基本误差: 0.25% 工作温度:-20℃-+85℃ 长期稳定性: 过载极限:最大额定压力的1.5倍 5.3.1 风量的测量方法 根据空气流动的动力学理论,利用两端面静压变化测定法计算风量,具有测定方法简单、数据稳定、准确的特点,适合进行长期在线风量监测。 5.3.2润滑油压、冷却水压力的监测 采用压力变送器采集润滑油压、冷却水压力,判断供油压力的高低和冷却水进出水压力高低。 6 振动传感器 振动传感器用于测量风机的振幅或振速信号,是监测轴承故障的重要手段之一,一般安装在风机内轴承座体上(或风机机体上),每台风机装有两组(4只)按垂直、水平方向分布的振动传感器。振动传感器有专用配套变送器,将振动信号转换为4-20mA标准信号送入PLC模拟量采集通道。 振动传感器及变送器技术参数: 振动传感器型号:CD-21 C(S) 测量范围:0~500μm; 灵敏度:200mv/cm/s; 横向灵敏度比: 工作环境:温度: -29℃~80℃,相对湿度: 95%不冷凝; 输出电阻:≤500Ω; 最大承受冲击:500m/s2 7 电参数的采集 风机运行的电参数采集采用综合电参数模块实现,该模块是一款性能优异,功能齐全的智能型电参数测量与采集模块,适用于工频三相三线制或三相四线制电路中的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等信号的测量,采用RS485总线通讯方式,标准MODBUS-RTU通讯规约。 可在市场上购买EDA9033D电参数模块,实现电参数采集的功能。 综合电参数模块主要技术参数: 输入信号:三相交流电压、电流,输入频率:45~75Hz 电压量程: 500V,电流量程: 5A、 通讯输出:RS-485 ,标准MODBUS-RTU通讯规约。 测量精度:电流、电压:0.2级;其它电量:0.5级; 供电电源:DC+10~30V;功耗: 工作环境:工作温度:-20℃~+70℃ 相对湿度:5%~95%不结露 8 系统主要技术参数 ・工作输入电源: AC170~250V,控制器电源: DC24V; ・工作环境:环境温度-30℃~60℃,相对湿度:-5%~95%不结露。 ・压力信号:测量范围0~-5kPa,0~1MPa,测量精度±0.5%, 标准4~20mA信号 ・温度信号:测量范围-20~280℃ 测量精度:±1.0 传感器分度号:PT100 ・振动信号:测量范围:0~500μm 测量精度: 9监控界面 9.1运行主界面(见图1) 9.2 查看实时变化曲线、历史曲线和运行工况性能曲线 选择历史数据曲线,双击趋势框,将弹出历史趋势设置画面,选择需要查询的开始时间和结束时间和时间轴范围(横轴),并且可以调整数据轴(纵轴)的数据范围,鼠标拖动游标可了解具体某一点的详细数据。 煤矿监测系统论文:煤矿井下皮带运输状态监测系统研究 【摘 要】本文在煤矿井下皮带运输的理论研究分析基础上,设计开发矿井皮带运输状态监测系统,为综合监控技术的广泛应用和提高煤矿矿井皮带运输状态监测与事故预警提供理论基础和应用借鉴。 【关键词】皮带运输机;监测;煤矿 0 引言 皮带运输机是一种由电机驱动的连续运输设备,主要用来输送物料和成品,被广泛应用于工业生产各领域。在皮带运输机连续运行过程中,皮带运输机经常会出现打滑、断带、划伤、过载、联轴器断开等故障,导致压矿的严重后果。因此对皮带运输机运行状态的监测具有重要意义。煤矿井下皮带运输系统走向长,环节多且装备了多种类型的皮带运输机。运行经验表明,仅靠提高皮带运输系统的质量难以满足安全生产的要求,还须装备功能完善、质量可靠、技术先进的皮带运输自动化系统,以实现对皮带机群运行状态检测、控制与保护、现场视频监视。 1 煤矿井下皮带运输状态监测系统设计 系统设计工作原理是:皮带运输机的断带、划伤、横撕、打滑、过载、联轴器断开等多种皮带机运行异常状态会给生产带来较严重的后果,为避免这些现象的出现我们可以检测皮带速度、电机转矩作这两个特征参量是否异常。皮带速度、电机转矩成为皮带运输机状态监测系统比较重要信号被测参量。除此以外,当皮带运输机正常运行时,安装在皮带机上的传感器还应检测皮带运输机运行状态的烟雾、温度、跑偏、堆煤、纵撕等特征参量,将表示皮带运输机运行状态的非电量转变成为标准电信号,并将采集到的电信号经过滤波、放大、整形处理后传给主控单元进行信号分析、处理,并与设定的标准信号的阈值进行分析比较,由主控单元采取相应的控制策略,发出控制命令。例如对异常信号进行停机、预警、报警等。制策略。 矿井皮带运输状态监测系统主要由井下控制分站与井上控制主站构成,整个系统采用全分布式控制结构。控制分站负责采集矿井下的各种状态特征参量的采集和对设备做出相应的控制。每条皮带机机头位置安装监控分站一台,监控分站的显示机构可实时显示当前皮带机的运行状态。各监控分站与各状态参量传感器之间采用距阵结构实现联接,控制分站与监控主站之间采用现场网络总线结构接入工业以太网,监控主站与监控主机之间通过矿井环形光纤以太网络联接。监控主机部分位于地面机电监控中心,工业控制计算机上安装组态软件实现对各分站的每条皮带机的运行状态的实时监控。系统结构如图a 所示。 矿井皮带运输状态监测系统监测量有速度、电机转矩、纵撕传感器等,其结果如图b所示。 GSC6-SC型速度传感器,主要用于检测皮带机的运行速度,其基本工作原理为开路式磁阻传感器。用于检测作输送机皮带的运行速度和低速打滑、超速和断带等现象的监测。速度传感器的摩擦滚轮安装于皮带机机头上皮带的下侧,根据压缩弹簧的张力使摩擦滚轮与上皮带紧密接触。此种安装方法鉴于由于上皮带托辊较密,水和灰都不易影响摩擦滚轮,摩擦滚轮转动较平稳,输出频率可靠。 CQG电机转矩传感器基于数字式转矩传感器原理之上研制而成。这种电机转矩传感器采用磁电转换原理,应用相位差原理和数字显示的转矩转速测量方法,是通过磁电变换输出具有相位差的二个电压讯号的传感器,可直接读出扭矩和转速的测量结果。 ZS01-L-Y型纵撕传感器主要用于检测各种规格型号的皮带输送机皮带纵向撕裂。当皮带运输机出现皮带纵撕故障时,便会出发拦索,使之产生位移变化量,通过检测位移变化量的变化来检测皮带纵撕信号量。纵撕传感器安装于受料段皮带下缓冲托辊之间,每个受料段设一组,从传感器内直接输出预警、报警停机信号。 跑偏开关主要用于检测实际运行过程中皮带输送机的跑偏位移量来实现皮带输送机跑偏后自动预警、报警功能;跑偏开关具有两级动作,一级动作用于预警,二级动作用于停机报警。当皮带运输机运行过程中轻微跑偏时,跑偏开关发出预警信号;当皮带运输机运行过程中严重跑偏时,跑偏开关发出停机报警信号。跑偏开关通常安装在机头位置,皮带运输机槽角倾斜安装,开关立辊应当垂直于皮带面,立辊高度的 1/3 处位于皮带面,同时保证电缆出线口安装在皮带机内侧。由于皮带机在正常运行过程中会产生一定程度的自然跑偏,而此自然跑偏不会影响皮带机的正常运行,所以在安装时将立辊距带边留有一定的空间。 GQL0.1-Y烟雾传感器是离子式烟雾传感器的一种,用于环境中烟雾的检测,能有效准确的检测环境中烟雾的浓度信号。 堆煤传感器主要安装在皮带机机头溜煤眼和皮带搭接处。当皮带机头发生堆煤或满仓及超过限位的时候,堆煤传感器动作一定的角度,传感器输出点由闭合变成断开。控制系统监测到后,进行报警和停机,已达到保护皮带机的目的。 GWM-40-W 型号温度传感器是基于热电偶原理的温度传感器,当被测设备或环境温度升高到一定的时候,温度传感器的热敏原件动作输出信号。以保证安全。用于电机运行时温度的检测,能有效准确的检测电机运行时温度信号。 2 结论 运用测试技术和控制理论建立完善的皮带运输机的带速、过载、打滑、划伤、断带、联轴器断开、跑偏、烟雾、温度、等检测与事故预警;系统能实时的监测皮带机的运行状态,能根据现场采集到数据,诊断出系统存在的故障,在达到一级预警预设值时,进行预警,达到二级报警预设值时,进行停机报警;状态监测与事故预警系统与调度电话系统、工业视频监控系统联系在一起,共同对系统的监测发挥各自的作用;系统具有地面远程控制为综合监控技术的广泛应用和提高煤矿矿井皮带运输状态监测与事故预警提供理论基础和应用借鉴。 煤矿监测系统论文:电力监测系统在煤矿供电中的应用 摘要:针对无人值班变电站的大力推广,首先介绍了电力监控系统的总体结构,进而对电力监控系统的原理及连线进行了分析,接下来就实施方案作了详细的规划,最后提出了电力监控系统的意义。 关键词:电力监控与自动化平台的整合 实施方案 无人值守 效益分析 1 概述 近年来,随着电力系统管理体制的深化改革,变电站的无人值守、综合管理和安全管理是电网现代化的必由之路。远程视频/环境监控系统已逐步成为无人值班变电所新增的十分必要的自动化项目,通过远程视频/环境监控系统,安全值班人员、企业领导可以随时对电站的重点部位进行监控和监视,以便能够实时、直接地了解和掌握各变电站的安全情况,并及时对发生的情况做出反应。 为实现供电系统和设备的在线参数监测、远程操作控制、实时事故报警、数据统计分析、运行安全保护、用电计量管理;实现了“四遥操控”,对故障监测预警、保护、定位,上传故障数据和信息,提供了快速解决手段,也解决了煤矿供电系统越级跳闸、电压波动跳闸、漏电接地选线、突发大面积和长时间停电等困扰煤矿供电的运行难题,我矿2008年按计划引进了KJ357矿用电力监控系统。 2 系统总体结构 系统分为四个层次:设备层(即高开综合保护层)、变电层(即变电所内的当地监控和自动化设备――井下测控分站)、通讯平台层(即变电所与地面间的公共通讯平台――光纤以太网平台)、地面监控层。 设备层主要完成数据采集、计算、保护和控制执行,并通过RS485总线接入变电所的测控分站中。测控分站一方面完成数据转发,另一方面实现变电所综合选漏、录波存储、时钟同步和当地监控,并通过光纤以太网,完成与监控主站的通讯。通讯平台是由分站光端设备构成的光纤以太网或是专门的光纤以太网。监控主站是一套供电系统专业版组态系统,可按照供电系统的规范,对供电系统进行监测、控制、统计和分析。 一个变电所装设一台井下监控分站。变电所的高低压综合保护用双绞线接入变电所的测控分站,监控分站直接接入现有环网,以太网与地面监控主站通讯。 系统后台可以用OPC方式将数据传输到矿井综合自动化平台,实现数据共享和网络。 3 实施方案 3.1 系统原理图(图1) 井下各6kV变电所的高、低压开关通过RS485通讯线接入分站,分站通过网线接入千兆环网,监控中心服务器、监控主机通过环网读取各变电所的高、低压开关数据,从而实现监测和控制。 3.2 系统连接 电力监控系统设备连接,在井下泵房和变电所各安装一台监控通讯分站,各变电所的监控摄像头通过网线或光缆(根据现场传输距离情况决定)连至电力监控分站,由电力监控分站将电力监控数据和视频监控数据由网线连至环网交换机,通过环网传至监控服务器和主机。 3.3 电力监控中心站的建立 在调度中心建立电力监控后台,对地面35kV配电房和东地6kV配电房的开关柜进行数据监测和分、合闸控制,井下16个变电所的高、低压开关进行远程监测、遥控、遥信、遥调和遥视。 3.4 地面配电房的接入 需将矿内地面35kV配电房和东地6kV配电房接入要建的电力监控系统实现配电室的监测、监控。 3.5 电力监控分站的建立 在井下共16个变电所中各安装一台电力监控分站。电力监控分站与变电所内的高、低压开关的综合保护器用RS485通讯方式进行联网,实现变电所的就地监控、通讯转发等。电力监控分站就近接入变电所附近的千兆环网交换机,通过已有的工业以太网与地面电力调度中心后台进行数据交换。 3.6 视频的建设 在井下变电所安装带云台隔爆摄像机,并接入变电所的测控分站,进行数据编码和压缩,并通过以太网,将视频传输到地面电力调度中心,实现井下变电所的视频监视,实现变电所的图像监视即遥视,从而可以实现变电所的无人值班。 3.7 与综合自动化平台的连接 ①目前我矿已有千兆工业环网,工业以太网共安装12台环网交换机,地面4台工业环网交换机,井下 8台矿用防爆环网交换机。地面除了在机房安设两台优秀交换机外,还分别在35kV变电站和洗煤厂(正在建设中)各安装一台交换机。井下分别在8个变电所各安装一台防爆环网交换机。地面、井下通过单模光缆构成两个1000M高速光纤环网并实现冗余(环网系统如图2所示)。②现有综合自动化集成软件平台主要包括操作系统、数据库系统、组态平台及应用平台。操作系统选用Windows2003简体中文版,数据库系统使用SQL2005简体中文版。组态平台作为整个系统组态开发平台,采用HMI/SCADA自动化监控组态软件iFIX简体中文版作为组态平台。 综合自动化集成软件平台利用标准软件接口采集不同系统的数据信息,进行集中处理、存储和,以iFIX组态软件模拟生产过程,将数据以图形及表格的方式动态表现出来,并通过Web方式在网络上,使信息资源有机整合到一起,得到最大限度的利用,便于企业领导及时掌握煤矿生产情况并做出合理决策。 综合自动化集成软件平台使用两台iFIX管控服务器,一台运行,另一台备用;还有两台数据库服务器负责对iFIX管控服务器收集的数据进行存储备份,一主一备,一台数据库服务器运行时如发生故障,另一台自动投入运行,确保对iFIX管控服务器所收集数据的正常存储。 电力监测系统通过OPC SERVER与全矿井综合自动化平台接口,实现两者的无缝连接。 3.8 系统效益分析 ①使各变电站真正做到无人值班,以综合性保护和控制增加了变电站整体安全和设备运行可靠性。②极大提高上级管理部门对下级操作部门、操作部门对所属变电站的监督和管理水平:a上级管理部门实时监督操作人员的工作状态和规范程度。b实时管理和监控变电站有关人员、物品进出等安全防护情况。c操作部门可实时监控变电站主要设备的运行状态。d优化相关操作、维护人员的派出和工作计划,极大提高生产效率。e管理部门对变电站的突发事件能清晰看到、准确决策并在第一时间传达指令到现场。③降低变电站的日常维护成本,每个变电站最少可节约两名值班人员人工成本。 4 结束语 该系统还可通过智能分析,预告事故隐患,预防突发电力事故,具有应对突发安全事故时的电力预案程控操作功能,可用于高效准确处置重大安全事故;系统的高精度计量监测、专业图表分析工具、录波分析工具和智能专家系统,是加强供电管理、减少事故、降低损耗、节约电能、提高运行效率和管理水平的最新现代化工具,运用系统网络远程操作控制和智能程控技术,能实现煤矿供电系统和生产设备的全面自动化监控无人管理,很值得推广。 煤矿监测系统论文:井下电力监测系统在龙宫煤矿的设计与改造 【摘 要】本文针对华玫矿业井下供电系统现有的情况和特点,提出了远程供电监测系统的设计思路、实施方案,并对该矿井下变电所实施了遥测、遥控、遥调、遥信等远程监控,有力保障了矿井的安全生产。 【关键词】监测监控 遥测 遥控 遥调 遥信. 1.概括 华玫矿业煤矿井下高、低压开关、变压器、电动机近千余台,高、低压供电线路几万米,供电设备多、线路长,再有井下地质环境复杂,巷道支护条件差,所以造成了供电线路和设备发生短路、漏电故障,从而造成越级跳闸,引起大面积停电的几率也随之增大,发生故障后的恢复供电时间也比较长,严重影响了矿井的安全生产。为了解决以上问题,煤矿对井下主要变电所和配电点设备进行了升级和优化,建立了矿井井下供电监测监控系统,及时发现问题并加以解决,以提高矿井供电系统的可靠性,节约的相关开支。 2.设计方案 系统共有三层网络结构组成:地面主站调度监控系统层、监控系统层,RTU设备层组成。系统可以扩展以太网交换机通讯,利用光纤相连,构成基于环形光纤的现场总线网;各个分站与地面调度监控系统间用光纤环网相连,构成光纤以太网。系统构建符合矿井条件的千兆工业以太网络,做为供电监测监控系统数据传输的主要通道,将分布于各个采区的变电所、配电点相关信息联通到一起,直接传输到地面监控中心,由监控中心服务器和上位机进行数据采集和整理。 井下RTU终端采用开封测控的DSB600B(高压)、WZB-6GT(低压)型保护器,具备各种关键数据的采集功能(电压、电流、故障、电量、状态等)和输出功能。利用RTU终端的RS485总线及以太网通讯,实现供电分站的数据采集、处理、统计、显示、操作等功能,分站显示屏能够显示相应的主要数据为巡检人员检修提高方便。最后供电分站就近接入环网交换机将数据传输至地面监控中心。 3.实施方案 本着节约开支的原则,对井下高、低压开关进行改造升级,井下电力监测监控系统主要集中在开关的综合保护装置(含电力数据采集、监测、监控、通讯和各种电气保护功能),购置主要是采购市场上比较先进的具有通讯功能的开关,以此完成设备层的实施。实现配电网及其设备正常运行及事故下的监测、保护、控制、用电负荷配电管理的现代化,对RTU终端设备实现遥控、遥测、遥信等管理。 井下环网安装西门子X408交换机3台、X308交换机5台,敷设48芯光缆近万余米,能够实现供电监测监控系统的就近接入;井上环网安装西门子X408交换机2台、X308交换机2台,敷设48芯光缆两千米;监控中心安装思科优秀交换机2台,分别连接井下、井上环网,从而实现环形架构。 高压开关方面通过优化开关内部控制线路、更换保护器装置的方式,对井下现有的天津天矿、济源矿用、中国电光等厂家的高压开关改造;低压开关方面通过更换整体开关、改造原低压开关、接入有通讯功能的开关等三种方式来实现。 系统经过优化设计最终确定安装供电传输分站7台,对每台高低压开关的RTU终端,均采用RS485通讯总线方式进行连接并就近接入供电分站。 4.远程电力监测系统组态软件设计 井下电力监测监控系统是整个远程电力系统的优秀,能够实现电力监测的四遥功能,即遥信、遥测、遥控、遥调。通过上位机软件能够实现报表统计、故障录波、快速复电等附加功能。 上位机的供电组态软件选用力控电力版6.1,实现采集并记录井下上传的各个分站的数据,并有相应的远程操作窗口来实现远程的相应操作,最终实现集中管理。图2为龙宫煤矿电力监测的主界面。(中央变电所) 5.结束语 通过井下供电监控系统的实施,极大的减少了煤矿供电的故障率,提高了工人劳动效率,部分变电所和配电点实现了无人值守,降低了工人劳动强度,解决了传统管理模式下的诸多人为因素,提高了供电系统运行的可靠性、安全性、快速性,杜绝了部分事故的发生,有力的保证了矿井的安全生产。 作者简介: 陈见伦,(1974~ ),毕业于哈尔滨工业大学工业电气自动化专业,现任济南华玫矿业有限责任公司机电副主任,曾主持矿山机电设备技术升级改造项目十余项。 煤矿监测系统论文:关于采用KJ216煤矿顶板动态监测系统预测周期来压和瓦斯涌出的研究 【摘 要】 珲春矿业集团八连城煤矿31901工作面通过采用KJ216煤矿顶板动态监测系统,现场研究了综采支架压力与采场瓦斯涌出变化之间的关系,介绍了KJ216在线液压传送系统的安装与使用,分析了周期来压与采场瓦斯涌出的的内在联系,准确预报周期来压的到来,积极采取措施,从而大大减小瓦斯带来的灾害。 【关键词】 周期来压 瓦斯 液压系统传送 1 地质概况 八连城31901工作面煤厚2.1m~4.5m,平均厚度3.5m。煤层倾角2°~6°,平均4°。绝对瓦斯涌出量17.4m3/min。伪顶0.3m粉砂质泥岩,直接顶12.0m粗砂岩,老顶0.9m泥岩。煤层硬度f2~3(如表1)。 一般情况下,采场瓦斯涌出包括3部分,煤壁瓦斯涌出,落煤瓦斯涌出及采空区瓦斯涌出。对于煤壁瓦斯涌出,当采煤机不断割煤,新鲜煤壁不断暴露,瓦斯就沿着煤层的破坏裂隙向工作面涌出。采煤机落煤,把煤粉碎成各种块粒状煤,提高了煤的瓦斯解析强度,导致瓦斯涌出量增加。采空区瓦斯由采空区落煤、围岩顶板裂隙和邻近煤层涌出的瓦斯构成。 2 KJ216在线液压传送系统的应用原理 (1)系统概述。综采支架工作阻力监测系统用于煤矿综采工作面的支护工作阻力在线监测。系统现场总线采用标准RS485数据总线,总线可连接64台压力监测分站,压力监测分站可现场实时显示支架工作阻力、最大工作阻力。本安型分站控制巡测下位压力监测分站,通讯分站的数据发送到上位监测主站。(2)系统结构与组成。31901工作面综采支架工作阻力监测系统采用配套KDW28型隔爆兼本安电源供电。每台供电电源可负载一台本安型分站和8台压力监测分站,以下为传送路线,监控分站1号通讯分站通讯主站光端机光纤环网地面电脑系统软件矿井局域网。 3 周期来压与采场瓦斯涌出量的监测 (1)监测方法。31901工作面共有64个综采液压支架,设置了8个测站,间距平均分布,每个测站连接8个综采液压支架,分站的主机采用通道液压管和支架的支柱连接,主机与主机之间采用电源线连接,最后通过光纤与地面电脑连接。所观测的数据在线传送到八连城煤矿地面调度室、地面区队、地面技术科、地面总工程师室。技术人员可以随时观测和分析数据,把异常数据随时反馈到上级领导那里,进而有效指导生产。(2)监测结果分析。八连城煤矿采用KJ216在线液压传送系统共连续监测到6次周期来压。见图1。 从现场监测到的6次周期来压与工作面瓦斯浓度监测的关系分析可知,该矿31901工作面的周期来压约为5~7天左右,根据工作面推进速度推进(5.0m/d)计算,工作面周期来压步距大约为25m~30m。周期来压时顶板活动剧烈,有时有响声,工作面部分片帮,支架压力明显增大,瓦斯浓度稍有提高,瓦斯的浓度增幅不大,瓦斯浓度增大趋势时间略滞后于支架压力增大趋势时间。 通过1个月的观测,共发生6次周期来压,通过来压前后压力的变化,瓦斯浓度的变化,片帮深度对比,各项指标在周期来压前后有一定的变化。在观测第一个周期来压之后,我们通过分析数据,预测了第二次周期来压,第三次周期来压,第四到第六次周期来压,周期来压步距与实际误差仅为2m到3m。事实上,我们采用KJ216煤矿顶板监测系统,我们预测周期来压的准确程度大大的得到提高。在周期来压之前,我们采取了预防措施,检查好泵站到工作面的供液管路,工作面综采支架补足压力,全部伸好护帮板,区队长跟班作业,现场观测顶板与煤帮的压力变化,有漏液的液压支架随时修补。加大本煤层瓦斯抽放,增加本煤层底板瓦斯抽放,增大煤层瓦斯高位复抽,做好上尾巷瓦斯抽放工作,调节工作面通风风量,清除回风巷、入风巷、工作面障碍物,减小通风阻力,扩大工作面底板打眼覆盖面积,充分释放工作面瓦斯。在周期来压前后,加大瓦检员检查采煤工作面和上尾巷、回风巷的瓦斯检查力度,有情况随时向采煤施工队和调度汇报,做到有隐患及时处理。在周期来压前后,根据支架压力显现和瓦斯浓度的变化,适当放慢循环进度,使瓦斯得到充分释放,等到瓦斯浓度降到允许施工范围内,周期来压过去后,采煤工作面才步入正规循环。 4 周期来压外与瓦斯涌出量的关系 通过观测,瓦斯的涌出量在周期来压前后有较大的变化,平常瓦斯涌出量的变化幅度小,这与尾巷的冒落状况、顶底板岩性、顶板淋水情况,顶底板邻近煤层的赋存状态、采空区的影响、工作面的风流、循环进度的快慢、煤层瓦斯的抽放等各方面因素有一定的关系。虽然平常瓦斯的涌出量变化幅度不大,但不可疏忽。通过监测数据暴露出问题是,工作面有时有个别综采支架漏液,综采支架多数存在初撑力不足,综采支架没有顶靠工作面顶板。在综采支架都补足压力,同时加强在线液压传送系统的观测,探索出支架压力的变化与工作面瓦斯量涌出的变化之间内在更具体的联系,才能发挥出在线液压传送系统的更大效能。 煤矿监测系统论文:无线传感器网络在煤矿瓦斯监测系统中的应用 摘要:针对近些年煤矿瓦斯监测不够精确等问题,本文结合无线传感器网络技术,提出了基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统的设计方法。根据该设计思想将系统分为信息采集、传送、监控和路由设计等几部分。针对现场实际的需求,提出固定节点和移动节点的实现方法并对两类传感器结点进行了软硬件设计。结点硬件部分主要包括:控制模块、传感器模块、无线通信模块和电源模块。软件部分主要包括数据采集采集模块与处理模块和数据传输模块,并给出了各模块的流程图。 关键词:甲烷 监测 无线传感器网络 节点 1 引言 我国煤炭资源丰富,但是煤炭开采却面临诸多困难,近年全国各地煤炭瓦斯事故不断发生,如何准确有效的监测瓦斯浓度成为煤炭安全生产的主要问题。本文主要对当前瓦斯气体监测有线方式布线难,检测效率不高、无人值守、检测设备携带不方便等问题,提出了设计基于无线传感器网络煤矿瓦斯气体监测系统。 2 传感器结点硬件电路的设计 传感器结点电路的设计主要包括两类结点的设计,分别是移动结点和固定结点。移动传感器结点负责现场的信息感知,并将现场的信息通过自组网的方式传送到所在簇的簇头。移动结点是根据通信空间的关系或者地理位置的不同分成若干个簇,每个簇以固定结点为簇头,簇头作为路由将信息实时的传送到地面监控中心的网关服务器部分,然后网关服务器将再将接收到的信息传送给瓦斯监控平台,经过处理后实时显示监测区域的瓦斯浓度。图2为节点关系图。 2.1 移动节点与固定节点硬件组成结构 移动节点结构主要由四部分组成:传感器模块、无线通信模块、控制器模块和电源模块。图3为传感器移动节点模块结构图。 考虑系统的性能要求及性价比我们选择加密性强、运行速度快、抗干扰能力超强(高抗静电ESD保护、EFI测试轻松过2KV/4KV快速脉冲干扰、宽电压,不怕电源抖动、款温度范围、芯片电源经过特殊处理)、超低功耗的STC12C5A60S2单片机芯片,无线通讯模块我们这里采用射频芯片nRF905,该芯片广泛应用的射频收发通讯中。 对于固定结点是传感器结点汇聚信息的纽带,在设计中使用了和移动节点一样的硬件结构,唯一不同的是固定结点中的汇聚结点增加了RS-485接口通信,便于与地面进行有线通信。 3 瓦斯数据采集软件的设计 瓦斯传感器结点需要实时采集监测区域瓦斯的浓度,然后将采集的数据信息进行相应的处理后,使其构成无线传感器网络,并将数据信息传输到监控和管理系统。 在井下监控区域内需要建立合适的无线传感器网络系统,按照功能可分为瓦斯数据采集和瓦斯数据传输两个模块。瓦斯数据采集模块中又包含了瓦斯数据采集和处理。瓦斯数据采集模块流程图如图5-6所示。 瓦斯信息采集后还需要瓦斯处理,瓦斯数据处理流程图如下。 4 瓦斯数据传输模块软件的设计 瓦斯数据传输模块主要负责通过控制模块处理后进行数据通信。通信设备有两部分组成,一部分是发射器,一部分是接收器。图7为传输模块流程图。 5 网络的建立与新结点入网 在自组织的无线传感器网络中,网络的性能主要依赖于拓扑控制。如何有效的满足网络覆盖和连通度,去除结点不需要的通信链路,是传感器网络拓扑控制的主要目的,这样可以形成一个数据转发的优化的网络结构,最终延长网络的生存周期。一个好的拓扑结构可以增加路由协议和MAC协议的传输效率。本设计是运用层次型无线传感器网络的拓扑控制,依据分簇的方法形成一个处理并转发数据的网络。在网络的形成阶段,首先需要协调器建立一个网络,然后固定结点和移动结点分别加入到网络中,对于无线传感器网络,有许多的信道可以供使用,为了减少网络的建立时间可设计监测系统在一个固定的信道上,如果在一个监测区内需要多个无线传感器网络,则可以将它们固定在不同的信道上,这样可以减少网络间的相互干扰。建网过程开始后,固定结点首先要对能量进行扫描,通过扫描协调器可以获得所规定信道内无线信号的哪些能量高哪些能量低,以便查得能量峰值,如果预期设定的可接受标准低于能量峰值,协调器会继续进行能量扫描,一直到该信道上能量峰值满足要求为止,如果能力扫描结果可以接受,固定结点为即将建立的网络选择一个网络ID作为它的唯一标识。 网络建立起后,便可以接受未入网的新结点加入到网络,新结点首先会在提前设定好的一个信道撒花姑娘进行一个固定时间的主动扫描。在扫描国产中,新结点将向网络中的所有结点广播信标请求信息,协调器和已入网的结点收到这个信息后会向该结点发送自己的信标帧,因此在网络连通状况良好的情况下,新结点将会收到很多个信标信息。扫描结束后,新结点将会选择与信标中标识允许连接的网络结点进行连接,如果多个网络结点允许连接,那么新结点会按照所收到信标帧的顺序来选择靠前的结点连接。如果主动扫描结束后,新结点没有收到任何一个信标帧,则新结点会重复主动扫描过程,直到发现可以连接的网络结点为止。为了使结点可以获取网络中邻居结点的信息,便于数据传输,设计每个结点都维护一个记录了该邻居结点信息的邻居表,对于每一个新结点,其邻居表初始值为空,一旦新结点进入到网络,它将会把信标信息保存到邻居表中,并将邻居表中的做出记录,之后新结点将会向网络中结点发送请求加入信息,该信息包括了结点类型信息,网络中结点收到这个信息后,如果允许该结点加入,则会为该结点分配相应的网络地址,并将信息存入到邻接表中,然后网络中的结点向新加入的结点发送应答信息,包括网络ID、给该结点分配的网络地址等相关参数信息,新结点收到这个应答信息后,记录其中的内容,这样就完成了新结点入网的过程。 6 结语 最后通过传感器节点的软硬件设计,在实验室及走廊取三个传感器节点进行了实验,通过数据结果分析,效果良好。为以后实时运用的煤矿生产现场奠定了基础。 煤矿监测系统论文:KJ550在线监测系统在三河尖煤矿防冲中的应用 摘要: 徐州矿务集团三河尖煤矿是国内受冲击矿压危害最为严重的矿井之一,自1991年发生第一次冲击地压以来,已先后发生各类冲击地压事故31起,对冲击地压的治理已成为三河尖煤矿安全管理的重要内容。7439工作面使用的KJ550煤矿冲击地压监测系统,大大提高了三河尖煤矿冲击矿压预测预报准确性和冲击矿压防治水平,实现了安全回采,具有巨大的潜在社会效益和经济效益。 1 概述 7439工作面位于东四采区,运输巷和切眼与7419工作面采空区相邻,轨道巷与F7断层(h=11m)相邻,该面的对面为7429工作面采空区,其下2m为东四轨道巷,煤层顶板为粉细砂岩,厚度14.4m。7439工作面三面环采空区,一面临采区断层,是典型的孤岛残采综放工作面。运用综合指数法评定指数为0.737,为中等(偏强)冲击危险。 2 KJ550冲击地压在线监测系统基本原理 2.1 岩层运动、支承压力、钻屑量与钻孔围岩应力之间的内在关系。KJ550煤矿冲击地压监测系统是基于当量钻屑量预报冲击地压的机理:发生冲击地压之前,采动应力存在逐步增加的过程,当应力必须达到煤体破坏极限时,就有可能发生冲击地压,此时钻屑量将超过额定的安全指标,因此,应力增量的变化规律与钻屑量存在相关性,通过监测应力增量的变化规律,实时在线监测工作面前方采动应力场的变化规律,找到高应力区及其变化趋势,实现冲击地压危险区和危险程度的实时监测预警和预报[1]。 2.2 监测系统包括三个主要组成部分:①地面监测主站;②井下监测分站(包括一个供电电源);③压力传感系统。另外还包括接线盒、电缆、光缆等本质安全型连接部件以及相应的软件组成。 2.3 相对应力与绝对应力的关系。主要功能KJ550系统的压力传感器测得的是相对应力,它是支承压力与绝对钻孔围岩应力综合作用的结果。相对应力值和绝对应力值的关系如图1所示。可见,本系统的压力传感器揭示的支承压力峰值附近的应力变化情况,一般小于绝对应力。 由于应力增量可以实现实时在线监测,因此,可以通过监测应力增量,实现冲击地压的监测预警。监测系统具备以下功能:①根据在线监测处理软件,能够实时显示冲击危险区及其危险程度,具有三级预警。②具有在地面监控室远程诊断每一个井下传感器工作状况的功能。③具有预报顶板来压的分析功能和输出冲击危险性预警报表功能。 3 7439工作面测点布置 根据7439工作面的具体实际情况,在轨道巷布置9组测站,运输巷布置9组测站,每组测站包含两个测点,埋深为14m和8m,测点间距为1m,如图2所示,图中灰色线条表示测点,在7439两道分别从开切眼往外每隔20m布置一组测站,测点埋在回采工作面内,一次布置完9组测站;如图2所示7439工作面KJ550测点布置示意图。 4 7439工作面KJ550应力在线监测系统监测结果及防治情况分析 7439回采工作面是“孤岛残采”工作面,受断层构造应力、采空区残余应力和区段煤柱应力集中影响,回采过程中面内及两道超前50m范围板炮、煤炮频繁,强度大,且轨道侧巷道变形严重,底鼓较为明显,尤其2012年12月23日早班在轨道侧进尺点187m处进行煤粉检测时有连续的板炮和吸钻现象,且煤粉颗粒增大到3~4mm,该地段电磁监测数据最高时达到98mV,有趋增趋势。为预防冲击地压发生,在该地点及时实施煤层大孔径卸压,卸压解危后,动压显现有所趋减,但在2012年12月25日轨道巷侧推进142m时,第18号深孔检测点(孔深为14m)监测数据突然出现上升,由最初的8Mpa上升为15.3Mpa,然后持续上升到28.9Mpa,已超过冲击预警值15Mpa。25日早班实施煤层大孔径卸压时煤粉颗粒大,钻出的煤粉量达到10吨左右,动力显现较为明显,为进一步达到更好的卸压效果,于26日夜班在轨道巷18号进尺点10m范围内巷道两侧帮部布置6个卸压孔,实施煤层深孔卸载爆破,钻孔过程中伴有吸钻、板炮等动压显现,孔深7m时最大煤粉量为6.9Kg,卸压解危后,电磁辐射值和煤粉量均小于冲击预警值。 7439运输巷侧受邻近7419采空区残余应力和7419遗留煤柱停产线边界应力集中影响,加之工作面推进速度快,工作面后方采空区顶板垮落产生的压应力达到运输巷侧超前50m处,2013年1月1日运输巷推进172m时,运输巷的180m处的深孔、220m处的浅孔应力持续上升,分别为16.61Mpa、23.28Mpa。2日早班在7439运输巷应力在线监测异常测点附近1~2m范围实施煤粉监测,钻眼过程中有轻微吸钻、煤炮现象,最大煤粉量为3.5kg/m,为此,于2013年1月3日早班对7439运输巷内侧帮部布置4个卸压孔进行煤层深孔卸载爆破,降低了煤体积聚的弹性能和应力集中程度。 5 主要结论 通过利用冲击危险性影响因素的分析,以及利用采矿地质条件确定冲击危险综合指数和工作面实施的卸压解危措施,可以得到如下结论:①通过对冲击矿压发生的机理分析结果看,冲击矿压的发生是能量的积聚与释放的过程,而且均有一定的延时性,因此7439工作面的冲击矿压进行动态防治是完全可行的。②从电磁辐射和煤粉量监测数据可以看出,对7439工作面掘进和回采期间的冲击矿压动态防治是成功的,既保证了生产的安全,又没有影响生产进度。③有冲击危险的工作面通过煤体大直径钻孔卸压能够释放煤体中聚集的弹性能,降低其应力值,消除应力升高区,使煤体应力峰值向煤体深部转移,从而可有效地防治和减弱冲击矿压的危险性,达到防治冲击地压的目的。④通过KJ550煤矿冲击地压在线监测预警系统的应用,大大提高了三河尖煤矿冲击矿压监测预报准确程度及冲击矿压防治水平,成果具有较强的普遍性和可适用性,具有相当广泛的应用市场,具有巨大的潜在社会效益和经济效益。
信息类论文:文本分类结合人工智能信息获取论文 编者按:本文主要从问题的提出;文本分类技术的基本原理;文本分类技术在数字图书馆中的应用分析;结束语进行论述。其中,主要包括:数字图书馆在我国高校、政府以及科研机构都得到了有效发展、文本分类技术是人工智能和信息获取技术的结合、数字图书馆是一个巨大的知识宝库、文本分类是指根据文本的内容或属性,将大量的文本归到一个或多个类别的过程、文本分类的映射规则是系统根据已经掌握的每类若干样本的数据信息、系统使用训练样本进行特征选择和分类器训练、特征选择的结果是初始特征项集合的子集、文本特征项、文本的特征项应该具特点、特征项选择、特征值的提取等,具体请详见。 一、问题的提出 随着计算机技术与网络技术的普及和发展,数字图书馆在我国高校、政府以及科研机构都得到了有效发展。数字图书馆来源于图书馆馆藏的数字化从而充分地高效地利用图书馆信息资源。现有的图书馆资料主要是书籍、杂志、报刊、技术报告等。人们希望利用因特网把所有的数字化的资源站点连接起来,这样要管理的信息除了图书馆中的文本信息外,还希望管理博物馆、展览馆、档案馆、学术组织以及其它Web站点上千差万别的信息。 面对浩瀚无边的数字化信息使得数字图书馆关键优秀技术之一的文本分类成为一个日益重要的研究领域。文本分类技术是人工智能和信息获取技术的结合,是基于内容的自动信息管理的优秀技术。 二、文本分类技术的基本原理 数字图书馆是一个巨大的知识宝库。数字图书馆的服务重点是以人为主,而不是以馆以书为主。数字图书馆的特点使得其服务要深入到知识的层次,通过对信息内容的组织和加工的自动化,把资源组织成一个知识系统。文本的自动分类是为提高信息内容服务的质量而产生的文本处理技术。它们的出现使得信息内容服务出现了新的局面。 文本分类是指根据文本的内容或属性,将大量的文本归到一个或多个类别的过程。文本分类算法是有监督学习的算法,它需要有一个己经手工分好类的训练文档集,文档的类别已标识,在这个训练集上构造分类器,然后对新的文档分类。如果训练集的类别未标识,就是无监督的学习算法,无监督学习算法从数据集中找出存在的类别或者聚集。 从数学角度来看文本分类是个映射程,它将未标明类别的文本映射到已有的类别中,用数学公式表示如下: f:AB其中,A为待分类的文本集合,B为分类体系中的类别集合 文本分类的映射规则是系统根据已经掌握的每类若干样本的数据信息,总结出分类的规律性而建立的判别公式和判别规则。然后在遇到新文本时,根据总结出的判别规则,确定文本相关的类别。但是由于大量的文本信息是一维的线性字符流,因此文本自动分类首先要解决的问题就是文本信息的结构化。在模式识别领域里,把文本信息的结构化称为"特征提取"。在文本信息内容处理领域,这项工作被称为文本的"向量空间表示"。其基本流程如图1所示: 系统使用训练样本进行特征选择和分类器训练。系统根据选择的特征将待分类的输入样本形式化,然后输入到分类器进行类别判定,得到输入样本所属的类别。 三、文本分类技术在数字图书馆中的应用分析 为了提高数字图书馆中分类准确率,加快系统运行速度,需要对文本特征进行选择和提取。两者的差别在于,特征选择的结果是初始特征项集合的子集,而特征提取的结果不一定是初始特征项集合的子集(例如初始特征项集合是汉字,而结果可能是汉字组成的字符串)。特征选择、提取和赋权方法对分类结果都有明显影响。 (一)文本特征项 文本的特征项应该具有以下特点:特征项是能够对文本进行充分表示的语言单位;文本在特征项空间中的分布具有较为明显的统计规律;文本映射到特征项空间的计算复杂度不太大。对于计算机来说,文本就是由最基本的语言符号组成的字符串。西文文本是由字母和标点符号组成的字符串,中文文本就是由汉字和标点符号组成的字符串。 概念也可以作为特征项,"计算机"和"电脑"具有同义关系,在计算文档的相似度之前,应该将两个词映射到同一个概念类,可以增加匹配的准确率。但是概念的判断和处理相对复杂,自然语言中存在同义关系(如老鼠、耗子)、近义关系(如忧郁、忧愁)、从属关系(如房屋、房顶)和关联关系(如老师、学生)等各种关系。如何很好地划分概念特征项,确定概念类,以及概念类的数量都是需要反复尝试和改进的问题。 (二)特征项选择 不同的特征项对于文档的重要性和区分度是不同的,通常高频特征项在多个类中出现,并且分布较为均匀,因此区分度较小;而低频特征项由于对文档向量的贡献较小,因此重要性较低。 文档频次就是文档集合中出现某个特征项的文档数目在特征项选择中计算每个特征项在训练集合中出现的频次,根据预先设定的闽值去除那些文档频次特别低和特别高的特征项。 信息增益方法是机器学习的常用方法,在分类问题中用于度量特征项在某种分类下表示信息量多少,通过计算信息增益得到那些在正例样本中出现频率高而在反例样本中出现频率低的特征项,以及那些在反例样本中出现频率高而在正例样本中出现频率低的特征项。 (三)特征值的提取 在文本分类中,我们称用来表示文档内容的基本单元为特征,特征可以是词、短语。目前,大多数有关文本分类的文献基本上采用词的集合来表示文档的内容。采用短语来表示文档存在两个缺点:第一短语的提取较困难,特别是准确的提取,需要较多的自然语言处理技术,而这些技术还不够成熟;第二采用词组表示文档在信息检索和文本分类中的效果并不比基于词的效果好,有时反而更差。 四、结束语 近年来,国内外数字图书馆的建设发展地很快,各国政府在建设,而且大学、企事业等也在建设各自的数字图书馆。随着计算机技术和网络技术的不断成熟,困扰数字图书馆发展的一些技术瓶颈也逐渐地被解决了。随着数字图书馆中对精度要求较高,而且要处理的文本数据量也相当庞大,今后对文本分类技术在数字图书馆中应用的精度和速度有待进一步改进。 信息类论文:电子信息类专业课程教学论文 1课堂教学 1.1明确教学内容,突出重点难点 《微机原理与接口技术》作为一门技术基础课,其中需要记忆的内容较多,而且比较抽象,不好理解,所以学生普遍反映难学,随着所学内容的增多,越学到后面越觉得乱,理不出个头绪来,更谈不上好好理解并加以应用了,经常是顾此失彼,穷于应付。我们认真地分析了学生所反映的问题,从本专业的特点、学生的素质及教材系统性出发,主要以8086/8088为主,从CPU的组成、内存单元的存储原理、寻址方式入手,讲述指令的组成及应用,实验部分强调基本接口电路的原理与编程及系统设计的基本方法。 在每一章节讲授之前,先指出重点和难点,重点部分精讲,要求学生全面掌握。例如:在讲8086/8088结构一节时,存储器地址分段是本章的重点和难点,讲课时应配以大量图表形式进行重点阐述并辅以例题和练习题加深理解,而关于计算机硬件和软件一节,学生在前修课程中已经学过,只是粗略复习一下即可。其他章节也采用类似的方法。这样,学生知道每一章节的重点、难点,学习有了目标,大大提高了学习效率,增加了学习本课程的积极性。 1.2有选择地运用多媒体教学,提高教学效果 课堂教学是教学过程的基础,也是教学过程的主体。课堂教学的效果决定了授课过程是否成功,决定了这门课程能否达到授课目的,也影响到学生的学习兴趣。为加强课堂教学的效果,教师可以采用边理论教学边进行演示实验的方法,使学生在轻松有趣的学习中掌握理论。例如,在讲解芯片引脚图和芯片的内部结构图时,可在课件中通过点击相应文字或按钮来控制这些图片的显示或隐藏,并在图片旁边显示文字说明或语音提示,从而增强图片的可读性;又如,汇编语言指令和数据寻址方式是课程的基础知识,可在课件中用动画效果来模拟原本无法看到的指令执行过程和数据流动方向。在此课程中,类似的情况还有很多,采用多媒体教学一方面可以加快教学速度,弥补教学时数的不足,另一方面图文并茂,动感演示,无疑会激起学生的学习兴趣,课后阅读时容易产生联想。 1.3利用形象比喻法,加深内容理解 本课程有一些概念比较抽象,学生初次接触时会觉得很难弄明白,例如:堆栈、存储单元、寄存器、各种寻址方式等等。在教学时,不妨把这些内容和现实中的事情联系起来,比如:在讲解堆栈“后进先出”工作方式时,可以将“堆栈”比喻成火车站,先到的火车排在最后,最后到的火车排在最前,出站时,后到的火车必须先走,先到的火车才能出发。又如,在讲存储器物理地址和逻辑地址时,可用学校的教室做比喻,每一个教室是一个存储单元,有且只有一个唯一的教室编号,而该教室又属于某一个教学楼,即存储器的段,在该段里通过偏移量找到该存储单元比喻成在该教学楼里找到该教室。类似的例子还有很多。实践证明,凡是比喻恰当的地方,学生就容易掌握,只要我们认真地去探索和联想,课本中许多枯燥、抽象的问题都能与生活中的事情联系起来,从而使它们变得生动形象,易于理解和接受了。 2实验教学 微机原理与接口实验是电子信息类专业学生今后从事系统设计、研究、开发和应用的一门重要实践课程,学习最终结果是要求学生具有开发嵌入式系统能力。要达到这样的目的,除了课堂讲授原理外,还要靠实践加深理解,要通过对一些典型软件、硬件进行设计,编写程序、调试,直到正常运行,才能让学生具有基本的微机开发能力。我们在实践环节上主要作了以下一些探索: 2.1注重实验的选择 在传统教学中,汇编语言的实验占用了大部分课时,而实际效果却并不理想。为此,在实践教学过程中让学生掌握汇编语言的调试过程即可。重点学习与输入输出相关的指令,并通过实验熟练掌握。中断和接口技术对于电信类学生而言,可在今后的实际中直接进行应用,因此在实践教学过程中需要有重点的学习。 2.2注重实验方法的运用 在实验课程中,适当采用逆向教学方式,例如在中断技术的教学中,可以让学生先做实验。在实验中,学生们只要将电路按规定连接好,并输入预先编好的程序即可。然后再在课堂教学中在对实验的原理和实验中出现的问题进行讲解和分析,学生参与共同讨论。由于学生通过实验已经建立起感性认识,因而在理论学习上就容易理解和接受了。 2结束语 从我系学生的平时反映及成绩来看,本文所提倡的教学方法收到了良好的效果。通过对“微机原理与接口技术”课程教学方法的探讨,我们深刻地认识到只有通过教学改革才能提高教学质量,才能培养出能尽快适应社会的应用型人才。我们只要坚持不懈地努力下去,不断总结,相信一定可以取得较满意的效果。 信息类论文:电子信息类课程教学论文 一、实验课教学模式的改革 我们将低频、高频、数字逻辑电路等实验课的内容进行整合和优化,成为“电子线路设计与测试”课程,面向信息学院开课。该课程分为三个层次:基础性实验-综合设计性实验-设计研究性实验”。各个层次的教学内容和教学方法是:(1)基础性实验:开设一定数量的验证性实验,包括模拟电路、数字电路以及高频电路三门课程的基础实验。运用EDA进行仿真、比较实验与仿真的结果。(2)综合设计性实验:以集成电路和可编程器件为主,由学生自行设计、装调电子电路,培养学生工程设计能力,启发学生创新设计思维。(3)设计研究性实验:打破多门课程界线,进行综合性、研究性课题设计,如电子系统的设计,CPLD/FPGA的数字应用系统设计,嵌入式系统设计,电子系统自动化设计与仿真。 采用“三开放”的教学方法,即(1)时间开放:学生可以通过上网预约实验时间和实验室,实验仪器1人1组。(2)内容开放:学生完成基本的实验后,可以扩展实验内容。(3)元器件开放:与实验相关的所有元器件发给学生,由学生保管。学生每做完一个实验课题,教师收集学生实验中的问题,组织同学课堂讨论,还可以在课堂上提问,师生共同讨论。理论与实践相结合,学生以自学为主,实验为主,教师现场指导的方法进行教学,同时还用多媒体课件给学生讲授20学时的理论课,介绍电子线路的设计方案、设计思路,新器件和EDA技术的应用以及实验测试方法等问题。 二、实践到理论再到实践的教学方法 1.先理论后实践的缺点 电子类课程理论较难掌握,相当一部分学生成绩较差,分析其原因,课程理论知识比较难只是一方面,最重要的是学生学习兴趣不高,觉得理论知识没有用处。而参加电子设计大赛的同学学习却非常轻松。由于比赛的题目多数都是和实际应用相结合,甚至要求设计一种全新的产品,学生在制作过程中会深刻体会到理论知识在实际应用中的作用,实际问题的解决要靠理论知识来支撑。教师无数次地强调理论知识的重要性也没有学生一次实际经历给他们的印象深刻。 2.实践到理论再到实践的作用及效果 低年级的同学参赛前没有学习电子类课程,相关的知识也只是中学阶段和课外自学获得的,并没有系统性地学习。因此在实际制作过程中,会遇到很多问题无法解决,使他们带着问题学习理论课程,问题解决后,也已掌握大部分的理论内容。因此,在电子课程的教学中,我们采用实践到理论再到实践的教学方法。具体实施如下: 教师在先实践后理论的教学中要起主导作用。主要是调动学生的积极性和学习兴趣。在指导实践过程中,教师对电路原理只做简单的讲解,告知学生如何应用相关组件,并强调在后续的理论课程学习中会学习相关的理论知识。在理论课程教学中,以学生制作过的电路等为实例,结合课程内容详细讲解其工作原理,让学生懂得电路为什么能实现相应的功能。在开始的实践引导下掌握好理论知识,再将理论知识应用到实际中去,是我们的教学目的。理论后的实践是学生自主应用理论知识的过程,这时我们给学生提供的只是场所,由他们自由发挥自己的想象力和创造力,目的明确地设计和制作小产品。 3.与项目教学法相结合 我们在先实践后理论的教学中紧密联系项目教学方法,以实现一定功能的机器人设计和组装作为主要项目,结合电源设计、功放设计和收音机组装等纯电子线路设计,对学生进行基本的电子实践训练。教师全程参与到教学过程中去,从纯粹的知识传授者转变为教学过程的组织者和指导者。 在初始阶段,教师是学生学习的指导者,根据教学目标由教师或师生共同确定教学项目。教师要帮助学生完成信息的收集、计划的制定与论证。由于我们是机电专业,强调机械电子相结合,我们给学生推荐的项目是机器人设计和组装,机器人是典型的机械电子产品,既有机械设计部分,又有电子控制部分,能让学生对机械电子结合有很深的感性认识,能够很好地满足教学要求。 设计制作过程中,教师对学生遇到的问题进行引导解决,对于部分自主学习能力较强的学生,可以鼓励他们自主学习,自行解决问题。解决一个问题学习到的知识远比纯粹的理论讲授印象深得多。 设计制作结束后的评价,以制作结果的性能可靠性作为主要的评价依据,还参考制作过程中对遇到问题的主动解决能力。这种实践主要以激发学生兴趣和学习主动性为目的,因此并不作为成绩记录,让学生无须担心最后的成绩,可以尽情发挥自己的想象力,在教师总的要求下,做出有自己特色的产品来。 三、结语 在实际教学中采用实践到理论再到实践的方法,极大地提高了学生的学习兴趣,开拓了学生视野,激发了学生的思维,使得理论教学变得比较容易,学生的成绩有了显著的提高。但是我们的教学目的不是仅仅为了掌握理论知识,先实践后理论是为了提高学生学习效率,教学的最终目的还是为了实践,因为学生工作后面对的就是对知识的实际应用。 信息类论文:信息化水平聚类分析论文 1、变量指标的选取 国家统计局在其《中国信息能力报告》中,设计了一套评价我国信息化水平的指标:指标体系共分4级,有25个指标:①信息技术和信息设备应用能力:a.每千人拥有PC数;b.每千人拥有传真机数;c.每百人拥有电话数;d.每千人拥有电视机数;e.每千人拥有收音机数;f.每万人接入因特网用户;g.每百万人互联网上网主机数;h.每平方公里光缆长度;i.每百家企事业单位上网数;j.基础信息产业产值占GDP比重。②信息资源及开发利用能力:a.每户打国际电话时间;b.每百人期刊发行量;c.每日信息量;d.网络用户平均上网时间;e.每万人Web站点数。③人口素质:a.每万人平均科学家和工程师数;b.第三产业从业人数占就业总人口比重;c.大学入学率;d.每十万人在校学生数;e.计算机专家和工程师数。④国家对信息产业发展的支撑:a.信息产业产值占GDP比重;b.研究开发(R G)支出占GDP比重;c.每主线电信投资;d.人均GNP;e.教育投入。 鉴于遵循数据的客观性和代表性,以及易得性,本文采取以下指标:每千人工业增加值x1;每千人电信业务量x2;每千人移动通信交换机容量x3;移动电话普及率x4;电话普及率x5;广播综合人口覆盖率x6;电视综合人口覆盖率x7;有线电视普及率x8;每十户宽带上网用占有户数x9;R D经费支出占GDP比重x10;每十人从事科技活动人员总数占有的人数x11;每十人在校大学生人数占有的人数x12;每千人专利授权数占有数x13。其中缺省值用平均值代替或者临近年数内值代替。由于篇幅有限,指标数据省略。 2、因子分析 因子分析法是能够实现数据简化目的的有效方法之一。其基本思想是根据相关性大小把变量分组,使得同组内的变量之间相关性较高,使不同组的变量相关性较低,每组变量代表一个基本结构,这个基本结构称为公共因子。运用因子分析法,借助EXCEL多元统分析,对已得的指标数据进行分析处理,在处理过程中选取方差贡献比率为0.80。 按照方差贡献比率大于80%,应提取前四个因子,它们所解释的方差占总方差的84.58%,这四个因子就可以解释原始数据的大部分信息了。 分析结果中可以得到每个城市的四个因子得分情况F1,F2,F3和F4。最后,对28个城市的信息化水平进行综合评价并排序。以旋转后四个因子的方差贡献率为权数计算综合得分,计算公式为:F=0.5923F1+0.09957F2+0.0804F3+0.0736F4,最终可以得到所有城市的综合得分排名。 由于变量指标取值的同向性,得分越高代表信息化水平越高。排名依次为:北京,天津、广东、浙江、江苏、湖南、福建等等。 3、聚类分析 聚类分析是统计学中研究“物以类聚”问题的多元统计分析方法,在统计分析的应用领域已经得到了极为广泛的应用。其思路为:首先每个数据对象自成一类,并且计算各个类之间的“距离”或者相似性。然后每次将最相似的两类合并,合并后重新计算新类与其他各个类之间的距离或相似度。这一“凝聚”的过程一直继续直到所有对象都归为一类为止。利用各城市的因子得分,还可对28个城市进行分类,得分值相近的城市被认为具有较相似的属性。 4、结果分析 由所得到的聚类图可以看出,全国信息化水平基本上可以分为五类,北京,山西各成一类,从上面的综合水平排名可以看出,北京信息化水平处于全国领先地位,这首先归功于北京的地理位置和政治人文环境,其次结合因子得分矩阵,北京在因子1上的得分最高,而根据因子载荷矩阵可以看出,因子1在13个变量指标上的载荷系数都比较大,证明北京在城市信息化的各个方面都比较出色。山西的信息化综合水平排名第10,属于中等偏上的水平,在因子4上的得分较高,因子4在变量指标x1,x2上的载荷量较大,这正好符合山西是个煤矿大省的特征,通信电信比较发达繁荣。天津、广东、江苏、福建、浙江归为一类,这几个城市都是发达城市,信息化水平偏高,在每个指标上得分都比较平均。而河北、黑龙江、河南、江西、辽宁、吉林、湖北、湖南、安徽、山东、四川、海南、重庆可以归为一类,这几个城市由于地理环境、产业结构、人口众多等因素使得信息化水平中等偏下。最后一类,信息化水平偏下的一类包括:内蒙古、甘肃、青海、宁夏、广西、云南、西藏和陕西,信息化水平底下源于经济发展水平不高、对于信息化认识薄弱以及对信息产业的投入不够。 5、政策建议 虽然我国信息化应用工作已取得了较大的成绩,但在发展的过程中还存在着一些问题和不足使信息化带动经济发展的优势难以更好地发挥与国外发达国家相比还有很大差距,就是同亚洲一些发展中国家(或地区)比较也存在不小的距离。当前,经济全球化、我国加入世界贸易组织和世界信息产业的新发展,都对我国信息化应用发展提出了新的要求,因此,我们应认真分析中国信息化水平现状,分析与国外信息化发展的差距,有效地针对问题和不足进行改进,正确地规划未来发展方向和应采取的对策。 对策和建议主要有:(1)加快有关信息化法律、法规的制定,确保应用中的可靠性和安全性(2)降低成本,普及大众。(3)加强信息化知识普及与培训力度。(4)加大国家对信息化投资力度缩小地区间差距。(5)加强信息资源建设,提高信息化服务质量与水平。(6)建立信息化数据采集系统和评价监测体系。 另外,由上文的分析,信息化水平测度的数据很不全面,在每个地区城市的报告中尚未包括有些信息化水平测度指标,比如说信息产业增加值占地区生产值的比重。完整的数据不仅可以帮助很好的测度信息化水平,同时可以鞭策及时发现问题,提出相应的解决办法,这对于提高信息化水平是必要的途径。 信息类论文:电子信息类专业课程教学研讨论文 摘要:《微机原理与接口技术》是电子信息类专业学生的一门必修课程,此课程内容多、细、零散且抽象不易理解,学生反映难学,为此,对此课程的教学方法提出了几点体会。 关键词:微机原理与接口技术;教学方法;形象比喻法 1引言 随着我国微机事业的发展,目前微型机在我国工业过程控制、智能化仪器仪表、机电一体化、办公自动化等领域已得到迅速发展。许多现代通信设备都融合了当今最前沿的计算机技术,这就要求我们培养的通信类人才必须了解和掌握计算机在通信领域的应用技术。为培养综合性人才,我系将《微机原理与接口技术》作为电子信息类专业的主要课程,主要阐述微型计算机的基本组成结构和应用系统设计,以及汇编语言程序设计。通过本门课程的学习,学生可以获得微机软硬件方面的基本理论、基本知识和基本技能,从而培养学生工程应用能力,为深入学习计算机控制技术、智能仪器的设计打下良好基础。但是,在以往的教学中,学生普遍反映该课程“难”、“活”、“繁”,属于“困难课程”之一。从如何提高微机原理课程教学质量、增强教学效果,促使学生个性化发展等方面,谈谈在教学上的一些体验和认识。 2课堂教学 2.1明确教学内容,突出重点难点 《微机原理与接口技术》作为一门技术基础课,其中需要记忆的内容较多,而且比较抽象,不好理解,所以学生普遍反映难学,随着所学内容的增多,越学到后面越觉得乱,理不出个头绪来,更谈不上好好理解并加以应用了,经常是顾此失彼,穷于应付。我们认真地分析了学生所反映的问题,从本专业的特点、学生的素质及教材系统性出发,主要以8086/8088为主,从CPU的组成、内存单元的存储原理、寻址方式入手,讲述指令的组成及应用,实验部分强调基本接口电路的原理与编程及系统设计的基本方法。 在每一章节讲授之前,先指出重点和难点,重点部分精讲,要求学生全面掌握。例如:在讲8086/8088结构一节时,存储器地址分段是本章的重点和难点,讲课时应配以大量图表形式进行重点阐述并辅以例题和练习题加深理解,而关于计算机硬件和软件一节,学生在前修课程中已经学过,只是粗略复习一下即可。其他章节也采用类似的方法。这样,学生知道每一章节的重点、难点,学习有了目标,大大提高了学习效率,增加了学习本课程的积极性。 2.2有选择地运用多媒体教学,提高教学效果 课堂教学是教学过程的基础,也是教学过程的主体。课堂教学的效果决定了授课过程是否成功,决定了这门课程能否达到授课目的,也影响到学生的学习兴趣。为加强课堂教学的效果,教师可以采用边理论教学边进行演示实验的方法,使学生在轻松有趣的学习中掌握理论。例如,在讲解芯片引脚图和芯片的内部结构图时,可在课件中通过点击相应文字或按钮来控制这些图片的显示或隐藏,并在图片旁边显示文字说明或语音提示,从而增强图片的可读性;又如,汇编语言指令和数据寻址方式是课程的基础知识,可在课件中用动画效果来模拟原本无法看到的指令执行过程和数据流动方向。在此课程中,类似的情况还有很多,采用多媒体教学一方面可以加快教学速度,弥补教学时数的不足,另一方面图文并茂,动感演示,无疑会激起学生的学习兴趣,课后阅读时容易产生联想。 2.3利用形象比喻法,加深内容理解 本课程有一些概念比较抽象,学生初次接触时会觉得很难弄明白,例如:堆栈、存储单元、寄存器、各种寻址方式等等。在教学时,不妨把这些内容和现实中的事情联系起来,比如:在讲解堆栈“后进先出”工作方式时,可以将“堆栈”比喻成火车站,先到的火车排在最后,最后到的火车排在最前,出站时,后到的火车必须先走,先到的火车才能出发。又如,在讲存储器物理地址和逻辑地址时,可用学校的教室做比喻,每一个教室是一个存储单元,有且只有一个唯一的教室编号,而该教室又属于某一个教学楼,即存储器的段,在该段里通过偏移量找到该存储单元比喻成在该教学楼里找到该教室。类似的例子还有很多。实践证明,凡是比喻恰当的地方,学生就容易掌握,只要我们认真地去探索和联想,课本中许多枯燥、抽象的问题都能与生活中的事情联系起来,从而使它们变得生动形象,易于理解和接受了。 微机原理与接口实验是电子信息类专业学生今后从事系统设计、研究、开发和应用的一门重要实践课程,学习最终结果是要求学生具有开发嵌入式系统能力。要达到这样的目的,除了课堂讲授原理外,还要靠实践加深理解,要通过对一些典型软件、硬件进行设计,编写程序、调试,直到正常运行,才能让学生具有基本的微机开发能力。我们在实践环节上主要作了以下一些探索: 3.1注重实验的选择 在传统教学中,汇编语言的实验占用了大部分课时,而实际效果却并不理想。为此,在实践教学过程中让学生掌握汇编语言的调试过程即可。重点学习与输入输出相关的指令,并通过实验熟练掌握。中断和接口技术对于电信类学生而言,可在今后的实际中直接进行应用,因此在实践教学过程中需要有重点的学习。 3.2注重实验方法的运用 在实验课程中,适当采用逆向教学方式,例如在中断技术的教学中,可以让学生先做实验。在实验中,学生们只要将电路按规定连接好,并输入预先编好的程序即可。然后再在课堂教学中在对实验的原理和实验中出现的问题进行讲解和分析,学生参与共同讨论。由于学生通过实验已经建立起感性认识,因而在理论学习上就容易理解和接受了。 4结束语 从我系学生的平时反映及成绩来看,本文所提倡的教学方法收到了良好的效果。通过对“微机原理与接口技术”课程教学方法的探讨,我们深刻地认识到只有通过教学改革才能提高教学质量,才能培养出能尽快适应社会的应用型人才。我们只要坚持不懈地努力下去,不断总结,相信一定可以取得较满意的效果。 信息类论文:网络信息组织分类研究论文 1网络信息分类组织面临的问题 分类组织方式是网络信息资源组织的一种重要方式。目前,大多数提供网络信息服务的搜索引擎或门户网站都采用自编的分类体系进行信息组织。这些分类体系虽然充分考虑了用户的需求和网络信息的特点,突出了个性,方便了使用,但这些体系仍然存在许多有待改进的问题。 1.1学科大类设置不全,知识体系不完整 以中文雅虎(Yahoo)为例,它将网络信息分为14个宽泛的类目,每个大类又分出若干二级类,二级类目下细分出三级类目,可根据需要细分出四、五级类目。可以说,Yahoo采取的是一种逐层扩充的方法,以使知识的覆盖面越来越全。但是,从Yahoo分类每年都发生的明显变化和迅速增长的网络信息资源我们可以看到,仅仅设置这14个大类是难以涵盖人类社会生产生活的各个方面的。又如搜狐(sohu),将网络信息分为18个大类,网易()将网络信息分为19个大类,都有类似情况。总之,由于各种原因,现在的网站分类设置还不完善。知识覆盖不全,体系过于简单。几乎所有的中文搜索引擎的分类体系都存在着知识残缺不全、体系设计不完整的通病。 1.2类目划分标准不够合理 信息资源在同一层次下划分的标准不够统一,有时出现两个或两个以上划分标准的现象。具体来讲,同一层次类目在选择上存在的问题有:一方面,网站为了突出当今的热门和主流信息,将一些下级类目提升到大类中,如大多数中文网站把“电脑网络”或“计算机与网络技术”与“科学技术”并列为大类;又如网易将“体育竞技”和“少儿乐园”放在大类中。另一方面,子类的设置的标准问题,如Yahoo的“科学”这一大类下设有“电脑与信息技术”、“活动”、“教育”、“科普”、“酷站”、“能源”、“字典”、“组织”等等的二级类目。此外,在大类的展开中常出现整体不包含局部的违反逻辑规则的现象。 1.3各网站采用的分类标准不同,各行其是,导致了用户在使用时无所适从 以网络信息资源为基础建立类目体系,虽有较好的实用性,但类目划分的规律性不强,从而造成了各搜索引擎的分类不一致,体系也不太严密、科学,类名不规范,各个搜索引擎设立分类目录时力图突出的是自己的特色。 如新浪设立了“少儿搜索”大类,搜狐把“公司企业”单独列为一个大类,这就使得用户在使用时必须对某个搜索引擎的类目比较熟悉,否则当人工的分类有时与某些用户的习惯不一致时,会造成这些用户无法在正常的路径中找到资料。 1.4类目名称设置不够规范合理,不能全面反映类目的内容,给用户查找易造成误解 类名有时不能确切地概括类目的内涵,有时只有象征意义。此外,由于类目的下位类范围较宽,上位类有时很难有效限定其含义,再加上网络自编分类体系一般不使用注释揭示类目内涵,容易使一些类目的含义和范围难以确定。 设置好类目名称关键是选好类日用词。很多网络分类体系中采用一些含义模糊的语词,而且没有注释,这就使用户很难判断该类目的外延。如“网易”的“另类科学”,“搜狐”的“生活情趣”等类名,如果没有注释,根本就无法明白该类的内容包括什么。 1.5类目排列缺乏逻辑性 目前,中文网站总的来讲类目排列比较随意,外延常常有交叉重叠。几乎所有的中文搜索引擎的分类体系都存在着类目排列混乱的通病。如新浪、网易、搜狐、中华网在线等,都把“文学”与“艺术”、“电脑网络”与“科学技术”、“经济”与“文化”及“政治”等原本密切的大类,却人为地分割开来。又如网易对“文学”大类之下15个二级类目的排列,逻辑性不是很强。再如新浪对”文学”大类之下30个二级类目的排列,即便是按类目的使用频率或访问量序列排列,也使人感到排列次序不规律,不易查找。 1.6从事网络信息分类组织的人员都大多是非专业的分类人员,缺乏专业知识 随着网络信息资源的迅速增长以及信息需求的不断加大,网站业务量也快速攀升,而建立一个优秀的中文搜索引擎是一项庞大复杂的系统工程,在技术、设备、人力、财力的投入上都有比较高的要求。因此,许多网站扩大了工作人员的招收数量和范围,与此同时,许多网站却忽视了引进有信息处理专业知识的人才,因此造成了许多诸如以上提到的网络信息分类组织方面的问题。 面对海量网络信息,其分类体系的诸多弊端为用户充分利用网络信息、开发共享网络资源带来严重困难。因此,构建规范合理的网络信息分类体系,实现网络信息分类组织标准化已是大势所趋。 2国内有关学者的研究观点 从1998年开始,国内对网络信息分类组织的研究此起彼伏。其中,有许多学者表达了网络信息组织“标准化”的思想。如黄如花在文献1中指出要“信息描述标准化”;又如郑福根在文献2中认为网络信息组织的原则之一就是“标准化原则”;再如张林龙在文献3中指出“建立统一的网络信息分类标准成为网络信息分类组织的迫切需要”等等。此外,从近几年的研究成果来看,要编制一部适用于网络信息分类组织的分类法已具备了一定的理论基础,此说法可从刘延章、余义芳在文献4中对1998年~2002年这5年间160余篇有关网络信息分类组织研究的一些结果中略见一二。下面是文献4中的部分观点: (1)关于网络信息、网络信息用户、网络信息技术环境特点方面的研究成果极大地提高了我们对网络信息分类检索工具的标引对象、使用对象、所处环境的认识,为编制高质量的网络信息分类法打下了认识基础。 (2)关于网络信息分类法与传统文献分类法方面的比较研究为我们借鉴二者各自的特点、编表的理论、方法和技术提供了便利,从而为编制高质量的网络信息分类法打下了理论基础。 (3)关于传统分类法应用于网络信息分类组织方面的研究虽然有助于传统分类法特别是《中图法》自身的调整和改造,使之适应于网络信息分类组织的需要,但也为更好地编制网络信息分类法打下了方法基础。 (4)关于现代技术应用于网络信息分类组织方面的研究为编制高质量的网络信息分类法奠定了坚实的技术基础。 (5)关于中文网络信息分类体系的特点、问题及其改进方面的研究对于编制高质量的网络信息分类法具有现实的借鉴意义。 (6)关于统一的中文网络信息分类法编制方面的研究对编制高质量的网络信息分类法奠定了扎实的基础。 从上述研究结果可以看出,我国编制一部高质量的网络信息分类法具备了一定的理论研究基础和技术实现条件,为实现网络信息分类组织标准化提供了强有力的保障。 3对网络信息组织标准化的构想 通过以上分析,要实现网络信息组织标准化,编制一部适于网络信息组织的《分类法》是非常紧迫,也是切实可行的。但网络环境下的信息分类体系与传统文献分类体系相比存在着许多差异:①网络分类是以事物为中心,而不是以学科为中心列类;②网络信息分类是以网络资源为分类的基本对象,类目收录对象的范围更广;③采用了更多的信息技术;④直接采用语词进行信息标引;⑤传统分类是以线性方式展开类目,而网络分类是以网状方式进行超文本链接;⑥更新速度快。因此,编制网络信息分类法应考虑以下两大方面。 3.1宏观构想 编制网络信息分类法,实现网络信息组织标准化,应体现以下主要原则: (1)科学性原则。网络信息分类法应结合网络信息资源的特点,在充分揭示各学科之间内在联系和相互关系的基础上,将学科分类与事物分类相结合,构建一套科学合理的网络分类体系。 (2)继承性原则。网络信息分类法应吸收传统分类法的精华,吸收目前各中文网站分类体系的优点,结合现代信息技术来共同建造。对传统的东西不能全盘抛弃,也不能全盘吸收,应在吸收借鉴的基础上有所创新,有所发展。 (3)动态性原则。由于互联网是一个多元、开放的信息系统,因此,网络信息资源具有范围广、数量大、动态性强的特点。这就要求网络信息分类也要随着互联网内容的变化及时调整,使各种类型的网络信息资源都能在分类法中找到自己的位置。 (4)实用性原则。网络信息分类法应考虑网络环境下用户需求的特点。在类目的设置上,既要体现分类体系的相对稳定性,又要方便用户快速查询。类目数量控制在20~25个,类目层次展开至3~4级为宜。 (5)多维性原则。传统分类法以线性方式揭示文献信息内容,而网络信息分类法要尽可能全面而深入地揭示网络信息的内容和形式,多层次、多途径、全方位、多角度地进行信息揭示和描述,用超文本链接技术,变线性方式为网状方式,构建新型网络信息分类体系。 (6)开放性原则。网络信息分类体系具有相对的稳定性,但网络信息资源的开放性和动态性决定了网络分类体系也要随时增添新的内容。同时,不断吸收新思想、新技术,进一步满足和适应社会以及科技发展的需要。 3.2微观构想 根据上述对网络信息分类法宏观构想原则,结合传统分类法和现有网络信息分类体系的研究成果,笔者针对网络信息资源中的一类资源——综合性网站的框架构建了5大板块,对其中内容相对稳定的休闲娱乐、社会科学、自然科学和综合信息四大板快设计了22个一级类目。该分类体系以主题为主要聚类标准,充分体现网络信息组织分类——主题一体化思想。具体如下: 一级类目 热门追踪板块:考研聊天室游戏同学录人物明星下载专区招聘彩票动漫flash...... 休闲娱乐板块:新闻与媒体娱乐与休闲体育与健康旅游与交通生活与服务 社会科学板块:社会文化哲学与宗教政治与法律军事与战争经济与金融教育与就业人文与艺术历史与地理 自然科学板块:自然科学医疗与卫生农业科学计算机与网络工程技术环境科学 综合信息板块:国家与地区参考资料综合网站 上述各板块中,热门追踪板块内容不固定,根据网上热点话题的变化而变化,其余四个板块的内容相对稳定,即休闲娱乐板块包括5个一级类目;社会科学板块包括8个一级类目;自然科学板块包括6个一级类目;综合信息板块包括3个一级类目。 Internet是一个开放、动态的网络体系,对其分类体系的构建,实现网络信息分类组织标准化是一个逐步完善的过程。本文所探讨的分类体系也需要进一步细化和发展,相信经过不断的努力和实践,实现网络信息分类组织标准化的这一天不会太晚。 信息类论文:信息系统开发类论文写作研究 摘 要:信息系统开发类课题一直在信息类本科专业毕业生选题中占多数比例。学生在设计开发完系统后,接下来就是如何高效地完成论文的写作。本文重点就信息系统开发类论文的写作框架结构,以及论文中每个部分的叙述内容注意要点进行了论述。近3年中,我院本科专业信息系统开发类论文的写作,基本上按照本文论述的方法撰写。此方法不仅提高了该类论文的写作效率和质量,也对学生以后做科研工作有一定的帮助。 关键词:信息系统;论文;写作研究;设计与开发 1 引言(Introduction) 本科毕业设计(论文)是学生综合运用所学知识和技能,学习科学研究或工程设计基本方法,培养实践能力、创新能力、科学精神和创业精神的重要实践教学环节,也是学生将所学知识深化和升华的重要过程[1]。它既是对学生素质与综合能力的一次全面检验,又是对学生的毕业资格和学位资格认证的重要依据[2]。 通过对我院近几年信息管理与信息系统专业、软件工程专业以及计算机科学与技术专业本科生的毕业设计选题内容调查统计后,发现信息系统开发类选题占90%以上。为规范和提高我院信息系统开发类论文的撰写工作,并根据《中华人民共和国国家标准科学技术报告、学位论文和学术论文的编写格式》(国标GB7713-87)的规定,本文给出了撰写信息系统开发类论文的框架结构,以及在论文框架每个部分的写作方法和要点。 2 论文章节结构(The structure of the kind of thesis's writing) 本科毕业生在选择了信息系统开发类毕业设计后,首先利用自己所学信息系统开发的方法、工具、技术等设计和开发一个完整的信息系统,然后就要整理开发过程中的各类文档完成论文的撰写。依据国标GB7713-87的规定、信息系统开发过程,以及结合多年指导本科毕业生论文写作实践经验,信息系统开发类论文结构一般包括:摘要、正文、结论、谢辞、参考文献和附录,其中正文部分包括:绪论、开发工具技术介绍、需求分析、概要设计、详细设计与实现和系统测试。 (1)摘要 摘要是整篇论文的关键内容,是设计与开发工作的缩影,通过摘要了解研究的问题、角度、方法、目的和观点[3,4]。摘要内容杜绝阐述背景信息,应该直奔目的、方法、结果、结论。目的主要说明设计与开发的前提、目的和任务,所涉及的主题范围,或本文主要解决的问题。方法是说明在设计开发过程中所用的原理、理论、工具、技术等。结果是设计开发了一个什么样的系统,即说明系统实现的功能。结论要说明设计与开发的某个(类)信息系统,对企业或者商家的实际应用价值。信息系统开发类摘要可归纳总结为一种格式,“为了什么目的;设计开发了一个什么样的系统;使用了什么工具、技术、设计与开发思想如何做的;实现了信息系统的哪些功能;所开发的系统对企业或商家有哪些利弊。” (2)正文 ①绪论 此部分主要说明设计与开发的背景和意义、国内外研究现状、论文的组织与结构。 开发背景和意义主要说明为什么要做这样的一个信息系统,也就是说,传统的人工信息管理方式或者目前存在的此类信息系统在管理信息时有哪些问题、弊端、不足之处等,一定要针对存在的问题具体说明,切忌用大量的通用性语言来说明。国内外现状就是开发背景中存在问题在国内外是如何研究和解决的,即就是此信息系统目前在国内外的研究情况,一般描述国内的要多一些,最好找到具体的实例系统用数据加以说明。论文的组织与结构是阐述论文的框架结构,说明论文包括哪些章节,每个章节都叙述了什么。 ②开发工具技术介绍 本节中说明设计与开发信息系统时,用到的主要开发环境、工具、技术、原理知识等的介绍,每类可以用一个小标题来说明。写作此部分的要点:一是说明该工具技术的主要作用是什么;二是与同类工具技术相比的优势在哪里;三是在本信息系统中是如何应用的;四是切忌用大量语言描述其功能和特点。另外,此部分与其他论文的重复率高,应该尽量用自己的语言重新组织。 ③系统分析 此部分主要阐述两个方面的内容,一是系统的可行性研究;二是系统的需求分析。 可行性研究是指在当前具体条件、环境、知识等具备的情况下,信息系统的研制工作是否已具备必要的资源及其其他条件。一般从技术可行性、经济可行性、社会可行性分析三个方面说明。技术可行性主要是指构建和运行信息系统所必需的硬件、软件及相关技术对系统功能实现的支持分析;经济可行性主要指构建与运行系统的投入与产出的效益分析;社会可行性是指企业组织内外是否具备接受和使用该信息系统的条件。 需求分析一般可以从功能分析、业务流程分析、数据流程分析等三个方面说明。功能分析可以从前台用户和后台管理员操作功能,如电子商务购物系统前台用户操作功能一般包括:查询商品信息、购买商品、查看订单信息以及修改个人信息等,后台管理人员需求主要表现为:对商品类型、商品信息、订单信息、用户信息的管理等。业务流程分析是系统中主要功能业务的操作流程说明,一般通过业务流程图来表示,如用户购买商品业务、购物车操作业务、后台信息管理业务等。数据流程分析是将信息系统中的数据流动情况抽象地独立出来,单从数据流动过程来考察实际业务的数据处理模式,一般通过数据流程图来表示,如购物车数据流程。 ④概要设计 此部分主要包括三个内容,一是系统总体结构设计,二是数据库设计,三是系统开发与运行环境设计。 系统总体结构设计主要是从实现功能方面,说明系统包括的前台功能和后台功能模块,如购物系统前台主要指用户的购物功能,后台主要是管理人员操作管理基本信息的功能,分别画出前台和后台功能模块图。 数据库设计是指设计信息系统的数据逻辑模式和物理结构,并据此建立高效的数据库,以服务于信息系统。在论文中一般说明数据库的概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计。数据库概念结构设计是说明信息系统中包括的数据以及之间的关系,具体可以通过E-R建模图来表示,在绘制E-R图时,可以先给出单个数据实体的实体属性图,然后画出系统总体的E-R图,总体E-R图不包括单个实体的属性,只包括实体及其联系和联系的属性。数据库逻辑结构设计是在概念结构设计的基础上,选择关系数据模型抽象出数据库的关系数据模式,具体抽象时E-R图中的一个实体对应一张二维数据表,实体之间联系为多对多时,联系单独也要抽象成一张二维表。数据库的物理结构设计是数据库如何存储,具体采用什么数据库访问技术来访问数据库。 系统开发运行环境的设计是指以系统开发环境是如何配置的,系统运行的软硬件详细配置是什么。 ⑤详细设计与实现 此部分重点说明信息系统重要功能模块是如何设计与实现的。具体要分别对每个优秀功能单独说明,先用文字语言详细叙述功能的算法步骤以及实现方法,然后再画出每个功能的算法实现流程图。要注意两点,一是功能的算法步骤不要写成业务操作过程;二是说明功能实现时可以放置优秀代码,但是不要将放整个实现函数或者模块代码。 ⑥系统测试 系统测试是为了发现信息系统中的错误而执行程序的过程。在写此部分时,首先说明系统测试有哪些常用方法,在本系统的测试中使用了什么测试方法。然后,选择系统中优秀功能来测试,在测试时,先要以表格形式给出具体的测试用例,然后给出相应测试结果图以说明测试过程。 (3)结论 结论先叙述使用了什么设计思想,开发了一个什么样的信息系统。然后重点叙述三个方面内容:一是设计、开发过程中遇到了哪些问题(典型的、可借鉴的),并且是如何解决的;二是系统目前的不足之处,有没有解决方案;三是系统还需要改进、完善的方面是什么。 (4)谢辞 简要叙述在整个毕业设计过程中,向曾帮助过你的组织和人以致谢。请注意言辞要恳切,要根据实际情况,尽量减少大话、客套话。 (5)参考文献 此部分是在写论文的过程中,按照章节以及参考的文献资料顺序,逐个列出所有参考的文献资料。重点要注意不同类型参考资料的著录方式,可以参考国家《文后参考文献著录规则2005》[5]中列出的著录格式。所有文献资料列出后,要在前面论文章节引用位置处添加引用点。 (6)附录 如果在论文中使用了大量的公式、图、表等,可以统一整理后放置在此部分。 3 结论(Conclusion) 本文论述了信息系统设计与开发过程,信息系统开发类本科毕业设计论文的写作问题,着重叙述了信息系统开发类论文的结构,以及论文中每个部分的写作要点。本文的研究为计算机类相关专业本科毕业生完成信息系统开发类论文的写作提供了指导性的依据,为学生走向工作岗位的科研工作奠定了基础。 作者简介: 段 群(1980-),女,硕士,讲师.研究领域:计算机教学,图像处理. 李 红(1976-),女,硕士,副教授.研究领域:图形图像处理. 康世英(1980-),女,硕士,讲师.研究领域:计算机网络应用. 信息类论文:电子信息类专业计算机网络论文 1实验教学内容和形式的研究 为提高实验教学的质量,针对以上存在的问题,笔者从实验教学的内容和形式两方面对计算机网络实验教学进行研究和探索。结合计算机网络课程自身的特点,利用电子信息类专业有限的实验条件,在传统的验证型实验的基础上增加了操作型实验、设计型实验和研究型实验。在实验内容的安排上力求循序渐进,先通过对基础原理的验证型实验和操作型实验来加深对网络原理和技术的理解,提高学生的实际应用能力,进而逐步涉及难度较大的设计型和研究型实验。 1.1验证型实验优化和整合传统的验证型实验,将验证型实验分为初级验证型实验和高级验证型实验。主要用于帮助学生理解网络基本概念如协议、数据帧和算法等,观察和评价网络性能指标。初级验证型实验主要利用网络协议分析工具截获网络中传送的数据包,验证网络上数据包的基本结构,通过观察分析数据包的传送认识和理解协议的运行机制。高级验证型实验依托网络仿真软件进行,首先由教师给出实验的仿真优秀源代码,学生根据教师的讲解及关键部分的提示对网络仿真脚本做相应的修改后运行,利用网络仿真软件中的可视化工具观察网络协议运行过程的动画演示。在高级验证型实验中学生还可以通过修改某一参数观察网络各性能指标的变化,分析比较仿真结果,领会协议和算法的含义。以Wireshark软件抓取网络上的数据包为例实现初级验证型实验。该实验的硬件配置要求比较低,配备网卡的PC机和局域网环境即可,操作系统Windows2000或者XP都可以。通过Wireshark软件抓取网络上的数据包,可以得到封包的详细信息[3],如物理层的数据帧概况Frame、数据链路层以太网帧头部信息EthernetII、互联网层IP包头部信息InternetProtocolVersion4、传输层TCP的数据段头部信息TransmissionControlProtocol和应用层的信息HTTP协议HypertextTransferProtocol等。学生可以通过每层捕获的数据包清楚地验证数据包头部信息的嵌套,数据帧或包的格式,进而理解网络协议分层的意义。为了提高学生独立分析能力,而不是被动验证所学知识,可以用Wireshark捕获到的实验数据分析TCP/IP连接的三次握手情况,识别Wireshark截获到了三次握手的三个数据包。高级验证型实验中的网络仿真软件目前使用较多的有OPNET、Matlab、NS2和OMnet++等。由于NS2是开放源码的网络仿真平台,不需要额外付费,可以运行在Linux或Windows操作系统上,能够在计算机网络各个层次上模拟网络运行,并支持目前计算机网络教材中出现的大多数有线和无线网络协议,所以可选择NS2作为高级验证型实验的主要软件工具。以NS2为网络仿真软件的高级验证型实验的硬件配置要求比较低,配备网卡的PC机。如果现有实验室的PC机已有Windows系统,又想在Linux下运行NS2仿真,可在PC机的现有操作系统上安装虚拟机,虚拟机上再安装Linux操作系统运行NS2即可。在运用NS2做高级验证型实验时,重点是验证网络协议或算法的动态运行和变化过程。由教师给出TCL脚本实现对模拟仿真场景的产生和控制,并对关键控制部分进行详细讲解。学生依据图1所示实验流程完成实验。在这个实验阶段,学生一般不具备独立编写网络控制脚本的能力,对NS2网络仿真软件使用不熟练,所以学生主要是观察和验证已有网络协议的运行过程,修改关键网络仿真参数,通过观看动画演示和分析NS2的跟踪记录文件,得到网络性能如何变化,深层次领会网络协议和算法。 1.2操作性实验为提高学生的动手能力,突出电子信息类专业注重学生实践能力的培养,可在传统网络实验的基础上增加操作性实验,适当购置一些计算机网络实验的硬件设备,如双绞线夹线钳、双绞线测试工具、小型路由器、网络检测设备等,针对性地开设一些必要的计算机网络硬件实验,如网络线缆的制作与测试、网卡等一些常用设备的安装、设置及使用,路由器的设置、小型局域网的配置等。操作性实验不仅能增强学生实际操作能力,还能激发学生的学习兴趣,真正达到学以致用的目的。操作性实验包括3个步骤:①布线实验。主要是掌握双绞线的制作与连接,使学生明白双绞线与直通线的不同点,能够使用测试仪测试网线,制作出合格的双绞线[5]。②组网和建网实验。主要是掌握如何利用小型路由器、PC机和在步骤①做好的网线连接形成一个小型局域网。通过这一步实验,使学生能够掌握路由器的基本配置、路由器的级联方法、理解冲突域的概念等。③测试和管理网络。主要是掌握常用网络测试命令的应用,如Ping命令、Tracert命令、ipconfig命令等。对学生在步骤②中组成的一个网络运用基本的网络测试命令进行网络测试和管理。在传统的计算机网络实验中,常用网络测试命令通常都放在验证型实验中,学生实验的目的性不强,通常是把每一个测试命令敲一遍看看结果就结束实验,大约20分钟不到就可以完成,实验的效果不佳。将基本网络测试命令的运用放在操作型实验中,可让学生有针对性地对自己布线和组网成功的网络进行测试,检查网络是否连接成功,如何通过命令修改网络配置等。这样学生做实验的兴趣比较浓厚,也达到学以致用的目的。在操作性实验结束之后建议学生在家里组建自己的有线或无线小型局域网通过ADSL上Internet,也可以鼓励学生实验在笔记本上配置无线AP(接入访问点),手机接入WiFi的方法,进一步巩固实验内容。 1.3设计型实验电子信息类学生一般要具备一定的网络应用软件开发能力,因此设计性实验是电子信息类学生计算机网络实验不可缺少的一部分。设计性实验的主要目的是让学生能够编写简单的网络通信程序,掌握网络基本编程技巧。计算机网络课程通常在电子信息类专业的大三和大四开设,此时学生一般都已熟练掌握一门程序设计语言,如C语言和Java语言,学生具备顺利掌握网络编程技巧的基础。设计性实验的主要内容是用Socket套接字进行网络程序设计,让学生能运用Winsock提供的API函数接口进行面向连接或无连接的网络程序设计,实现网络数据传输。通过该实验学生可掌握Socket编程的基本方法,进一步深入理解UDP及TCP协议的工作原理,初步掌握TCP和UDP方式的网络编程模式。传统的计算机网络设计性实验通常是侧重网络应用层通信的设计,即实现网络聊天程序,FTP客户端/服务器端程序开发等[6]。电子信息类专业要求学生掌握一定的网络底层通信技术,因此其计算机网络设计性实验需要侧重网络底层的通信实验。针对电子信息类的专业特点,设计型实验主要包括3个部分:①基于Socket的异步串行通信设计。电子信息类的课程设计中会大量用到串口通信测试,可以让学生设计基于Socket的异步串行通信,通过这部分实验不仅让学生了解串口通信的原理,而且有利于学生掌握基本的Socket编程方法。②基于原始套接字的通信设计。电子信息类专业在进行硬件设计特别是嵌入式开发时,通常要对网络的数据链路层和IP层进行开发,而原始套接字可以用来处理数据链路层及IP层数据。这部分实验可以让学生自己设计Ping程序,完成数据链路协议设计和修改等。③基于流式/数据报套接字的客户/服务器通信设计。这部分实验是传统的计算机网络设计性实验的主要内容,目的是让学生掌握基于TCP和UDP方式的网络通信设计,如设计FTP客户服务器程序。 1.4研究型实验研究型实验主要对学有余力的学生利用课余时间进行的自主研究实验,采取2~4人为一组的形式,旨在提高学生运用所学知识解决实际问题的能力,以及培养学生的团队协作能力。在高级验证型实验中学生已对网络仿真软件有了一定的了解和熟悉,通过高级验证型实验学生能了解网络协议的动态工作工程,分析网络性能。研究型实验可以在高级网络验证实验的基础上进一步让学生深入了解如何修改和设计自己的网络协议,并观察、测量和比较其性能的变化。以NS2网络仿真软件为例,图2给出了NS2的网络仿真模型,由上至下可以针对网络层、数据链路层(包括介质访问控制层)和物理层分别展开研究。(1)在网络层上,重点研究动态路由。在有线网络环境中,研究动态路由的路由信息更新过程。以距离矢量算法的动态路由为基础,研究当链路状态发生改变时,静态路由和动态路由之间的差异。在无线网络环境中,在分析无线Adhoc网络路由协议(如DSDV、AODV以及DSR)性能的基础上,进一步修改和设计无线网络路由协议。(2)在数据链路层上,重点研究链路层协议。在研究以太网基本协议(如滑动窗口协议、停止等待协议、CSMA/CD协议等)的基础上尝试修改链路层协议以改善网络在某方面的性能(如吞吐量、延时、数据包投递率等)。(3)物理层上,重点研究无线传播模型和能量模型对无线网络性能的影响,从而为不同网络环境设计不同的无线网络的上层协议。 2结语 计算机网络是一门理论和实践结合非常紧密的课程,计算机网络实验教学具有十分重要的地位,电子信息类专业的计算机网络实验有必要独立设课,规范实验教学,并针对电子信息类专业培养目标更新实验教学内容,因地制宜地引入多种实验教学形式方法。通过实验教学内容和形式的具体实施,笔者完成了两个电子信息类专业教学班的实验教学任务,对比没有实施上述实验教学的班级学生,发现这两个班学生思维更加活跃,对计算机网络的基础理论掌握更加熟练。下一步,将重点考虑培养学生网络通信协议的独立开发能力和综合实践能力。 作者:李晓卉单位:武汉科技大学信息科学与工程学院 信息类论文:中职类学校信息化建设论文 1中职类学校信息化建设的重要意义 在当今信息化社会,信息在我们的日常生活中无处不在,我们每天都会通过各种多媒体手段获取大量的信息,信息已经彻彻底底地成为了我们的精神食粮,不可或缺。如今QQ、微信、微博等已经成为了人们互相联络的重要手段,QQ工作群已经取代了电话,成为了很多单位重要的通知手段。朋友圈、微博也成为了人们交朋友和联络感情的好地方。大家都知道“有问题找度娘”,利用数据库可以检索各种论文,解决学术问题。因此,在这个全民都倡导信息化建设的社会,不会使用互联网的人,就是当今社会的新型文盲。学校办学的主要目的是教书育人,信息化建设自然要以教书育人为中心,要为教师和学生服务。中职学校的信息化建设,应该坚持以教师和学生为本,提高全体教师的整体信息化素质,增强学生对信息化的兴趣。本文从信息化建设普遍存在的问题入手,和我校以人为本的信息化建设两方面来剖析中职学校的信息化建设对策。 2中职类学校信息化建设的现状与普遍存在的问题 2.1计算机应用已经普及,每个学校都有自己的多媒体教室、机房,每个办公室都有办公电脑,并且都已经开通互联网,但信息工程建设滞后。据调查,目前中职院校的计算机仅仅用于上网和学校的局部管理,只是解决一些相对独立的问题,计算机系统仍然处于封闭和静止的状态,系统的集成相差很远,信息工程建设与其他行业相比有较大差距。搞得信息化建设成为了一种硬件投资,尤其在一些中职学校,考虑到学生自律性比较差,机房在平时都不向学生开放,利用率不高。 2.2信息化建设没有从本校的实际需要出发,缺乏符合本校实际需要的数据软件,信息的采集、处理、利用等工作做的还很不够,学校内部的信息资源未能开发,没有本校的数据库,网上有价值的数据寥寥无几,整个计算机网络就相当于空架子,未能发挥出应有的效益,造成资源的极大浪费。 2.3对职业学校信息化的内涵理解模糊。很多人包括学校领导都把学校信息化看作是信息部门的事情,而忽视与整个学校的管理改革和应用发展相结合,缺乏学校决策者、管理者和普通员工的共同参与配合。信息化涉及到学校的方方面面,不是单纯的技术问题,它既包括管理体制、管理模式的变革,更包括人的思想观念、思维方式的转变。 2.4信息化建设水平有限,教师信息化建设水平整体偏低。 3中职类学校信息化建设的主要内容 3.1信息化建设的第一步也是至关重要的一步就是建立一个稳定、安全、高速的计算机网络,这一步做不好,其后续的软件应用也就无从说起。我校现在不但建立起了稳定、安全、高速的计算机网络,还着手建立了无线网,并在不断的完善中,满足教师和学生随时随地上网查询资料的需要。 3.2中职学校成员素质的信息化。一方面,搞好教职工的职业技术培训,提高职工的计算机应用技能。二是通过科普宣传,开展全员信息化教育,提高信息化意识。我校在假期期间经常承担全省中职学校教师的信息化培训任务,并鼓励本校老师积极参与,利用业余时间提高信息化技能。为了提高老师的信息化技能,我校还鼓励老师自主进行课件开发,并进行校内评比,然后给予物质奖励。并且,我们还成立了课件开发中心,扩大开发团队,协助全校老师开发教学课件,帮助全校老师提高信息化水平,丰富课堂内容,使得原本枯燥的课堂变得生动、形象,有利于学生学习得更好更快,提高学生学习兴趣,增强教师的信息化意识,提高学生的信息化兴趣。我校还响应号召,组织全校老师学习微课制作,并开展微课制作大赛,提高教师微课制作水平,将微课引进课堂。我校通过组织全校教师参加全省乃至全国的课件、说课和教学设计等竞技比赛,增强教师的信息化意识,提高教师的信息化技能。培养学生参加信息化大赛,增强学生的竞技意识,提高学生的动手能力,通过学校和老师对信息化的重视,加强学生的信息化意识,信息化技能,增强学习兴趣。 3.3管理过程的信息化。我校积极调研学校老师和学生的需求,搜集整理学校有用的数据,不断完善我校的数据管理系统,实现学校的教务管理、人事管理和资源管理等的统一化、网络化、集成化、信息化,方便教师和学生管理的工作。 3.4完善学校的数据系统,搜集整理有用的数据资源和学习资料,实现资料的网络化、集成化、共享化,方便教师和学生的随时下载、使用,提高这些资料的利用率,最大限度的实现这些资料的价值。 4结束语 我校一直秉承着以人为本的办学理念,始终从教师和学生的需求出发来推进学校的信息化建设,增强教师和学生的信息化意识,让教师和学生参与进来,推动信息化建设的高速发展。当然,我校在信息化建设这条道路上还需要很大的努力,我们的信息化团队还需要壮大,信息化技能还有待加强,还没有实现全体师生对信息化的重视,信息化的数据整理也需要一个过程。我校还在不断的摸索和改进的路上,希望中职学校的同仁们,共同分享成功的经验,实现信息化建设的高速发展。 作者:赵冰 单位:齐齐哈尔铁路工程学校 信息类论文:信息通信类电力企业论文 一、企业人才队伍现状 截止2014年6月,拥有员工600多人,从性别来看,大部分员工为男性,男性占比达到8成多;从学历来看,主要以本科及以上为主,占比达到了90%,硕士研究生及以上员工占比38%,人才当量密度达到1.05;从年龄来看,大部分员工比较年轻,这是信息通信类行业的普遍现象,25岁及以下员工为13%,26岁至30岁员工占比44%,31岁至40岁员工占比为37%,41岁及以上员工为5%;从职称来看,拥有高级专业技术职称的人员占比6%,中级专业技术职称的人员占比32%;从专业结构来看,大部分员工主要集中在计算机类、电气类、通信类、信息安全类等专业。 二、企业人才队伍建设存在的问题 随着信通公司规模快速扩大,人员总数也快速上涨,五年来将近翻了一番,人才队伍素质与企业规模的不匹配逐渐凸显,人员结构不够合理、人才梯队建设不完备、人力资源有序流动和优化乏力等问题亟需解决,亟需变“以量换量”(以人员数量增加推动业务量增加)的粗放式管理为“以质取胜”(以人员综合素质提升市场/行业地位)的精细化运营。企业人才队伍建设存在的问题主要体现在以下方面。 1.人才队伍结构不够合理,人员偏向年轻化 从数据来看,信通公司年龄30周岁(含)以下人员占比达到57%,40周岁(含)以下人员占比达到93.7%,50周岁(含)以下人员占比达到95.4%,人员平均年龄仅31周岁,因此公司人才队伍相对年轻,人才队伍不稳定因素加大。 2.人才梯队建设不完备,高、精、尖人才缺乏 从数据来看,信通公司硕士研究生及以上员工占比38%,中高级专业技术职称的人员占比38%(但高级专业技术职称的人员占比仅为6%),可以看出职称结构整体层次偏低,公司人才队伍的梯队存在“断层”,初级型、单一型的人员比较富余,但高层次、复合型人才相对短缺,技术骨干队伍亟待加强。 3.人才配置机制不科学,人才缺乏有序流动 信通公司向来重视人才的引进和培养,但在人才配置上,却相对缺乏科学合理的岗位配置和有序流动,有时造成了人才资源的浪费,不能营造有利于人才脱颖而出的机制环境。因此企业经营者要遵循“人岗匹配”原则,选择最合适的人放到最合适的岗位上,建立平等竞争、有序流动、优胜劣汰的岗位竞争机制,从而实现人力资源的合理配置。 4.人才培养机制不完善,考核激励机制不健全 信息通信行业的知识、技术、技能和设备日新月异的变化对人才提出了更高的要求,虽说信通公司已经认识到对人才再培养的必要性,但对于如何再培养却没有相应的机制支撑,对人才的培养和使用缺乏长远观念。在人才考核激励方面,工作绩效考核指标不够量化,考评方式不够完善,不利于发挥和调动人才的积极性和创造性。 三、加强企业人才队伍建设的对策 1.创新人才理念,确立人才发展思路 第一,树立“人力资源是第一资源”的理念,坚持贯彻落实科学发展观,大力实施“人才优先发展”战略,以优化人才队伍结构和提升队伍整体素质为主线,以加快高端人才的培养和引进为重点,把人才发展规划纳入公司总体发展规划和各级各部门的工作规划中持续推进,对人力资源管理进行重新定位,推动科学化管理进程,做到人才资源优先开发、人才结构优先调整、人才资本优先积累、人才制度优先创新。 第二,坚持以人为本,贯彻落实科学人才观,将优秀人才个人职业发展规划与公司发展规划结合起来,实现人尽其才、才尽其用。坚持改革创新,不断创新选人、用人、育人、留人机制,营造有利于人才脱颖而出的机制环境,充分调动各类优秀人才的积极性和创新性。坚持培养和引进并用,既要努力培养好现有各类人才,提升优秀能力,又要根据事业发展需要,积极引进高层次的优秀人才和急需紧缺人才。 2.建立人才管理体制,培养复合型人才 第一,逐步建立结构合理的人才队伍控制机制,实施“三定”工作(定岗、定编、定员)与战略目标、收入、产品线“三挂钩”,保证公司人才队伍结构均衡发展。具体有以下两个方面:一是制定公司《机构编制管理规范》,提高内设机构管理、编制管理的规范性、协同性和有效性;二是逐步建立并完善《劳动用工计划测算模型》,将业务部门人员数与战略目标、综合业绩增长率(营业收入增长率及利润总额增长率或合同额增长率)、产品线发展阶段、盈利能力水平、产出效率水平等因素进行挂钩;职能部门人员数由用工总量、部门使命、部门职责进行确定。 第二,建立平等竞争、有序流动、优胜劣汰的岗位竞争机制,健全公司《轮岗管理办法》,通过内部岗位轮换,营造有利于人才脱颖而出的机制环境,给员工提供更广阔的职业发展平台,促进员工熟悉和掌握相关岗位作业流程,有效培养复合型人才,进一步优化人力资源配置,有效解决结构性缺员。主要可以从三个层面进行岗位轮换:业务部门间岗位轮岗(营销部门与事业部之间、研发部门与事业部之间);部门内相关岗位轮岗(研发、工程实施、项目管理、市场销售等职位之间);职能部门关键性岗位轮岗(如采购、财务等岗位)。 3.完善选拔任用机制,助力人才脱颖而出 第一,转变人才招聘的思维方式,拓宽工作思路,充分考虑现有人员结构(性别、学历、专业、年龄、职称分布情况),依据人岗匹配原则,及时开展内外部招聘、调整人员,确保各部门的人才当量密度在合理范围内,有效防止员工量增质降。 第二,多渠道多方式实施各类人才引进工程,加大国家青年千人计划、江苏省333高层次人才、江苏省“双创”人才、国家电网公司“科技领军人才”等专家人才的引进力度,加大博士等高学历人才的引进力度,加大教授级高工、高工的引进力度,加大信息系统项目管理师等高级资质的引进力度,确保人才队伍梯队中有足够的高、精、尖人才。 第三,创新优秀人才和后备干部的选拔机制,大力推行关键岗位竞争上岗制度,将民主推荐专业拔尖人才和后备干部常态化,建立“人力资源人才池”,选拔具有良好发展潜力的年青同志为我公司今后3~5年的重点培养对象,采取各种措施予以重点培养。完善高层次人才“传帮带”机制,强制要求高层次人才在规定时间内须培养下一级技术肯干,培养结果与其年度绩效奖金挂钩。 4.优化人才培养机制,促进人才素质提升 第一,建立集团级、公司级、部门级、分部级“四级”培训体系,发挥“网络学堂”、“管理培训课堂”、“职称培训课堂”、“资质培训课堂”、“新员工培训课堂”、“岗位技能提升课堂”等“六大”课堂更大的作用。加强职称管理工作,强化职称建设考核责任制,提升公司员工总体职称水平。结合公司市场拓展需求和员工个人职业通道规划,以资质认证为重点,开展针对性培训,推动员工专业技能与职业素养的持续提升。 第二,探索与高校、党校、行政管理学院、管理咨询公司等建立委托培训关系,以短期委培的形式,对公司技术骨干、管理骨干、业务骨干进行相关专业前沿知识、短板知识的培训,提高其工作能力和工作前瞻性,使其在各专业领域成为企业各项工作的推动力量。 第三,加强对员工职业生涯通道的管理,充分了解员工的职业倾向,寻求更有效的培养方式,有意识地、有选择性地进行培养(包括调整岗位),提高员工的职业满意度,从而最大地激发员工的自主创新精神,提高对公司的贡献度。建立专家人才(高级专业类职位)职业发展通道,形成公司级专家、集团级专家、行业级专家及部级专家“四级”专家人才梯队。 5.健全考核激励机制,激发人才发展潜能 第一,进一步完善绩效考核制度,通过考核对人才的招聘、流动与配置、职业生涯规划、培训的效果进行衡量,同时推进人力资源管理各模块的良性互动和人才队伍动态管理,形成有效的激励与约束机制,整合各类资源,形成合力,实现员工与企业同发展。加大绩效考核在人才队伍建设中的强化作用。明确各部门人员素质提升各阶段的考核指标,加强对人才发展规划各项任务目标的督促落实,并列入季度、年度绩效考核。 第二,完善内部分配激励机制,探索管理、技术等生产要素按贡献参与分配的方式,处理好效率与公平的关系,增大科研成果转化应用的奖励比重,培养更多的创新型人才。对创新性人才、科研人才、突出贡献人才等实行年薪制,或在内部薪酬分配方案中增设特殊贡献奖,体现分配向关键人才倾斜。 四、结语 综上所述,构建一支服务于一流信息通信类现代公司的人才队伍是一项系统工程,它涵盖人才规划、人才引进、人才配置、人才培养、人才管理和激励等人力资源管理的各个方面和各个环节,需要企业不断地加强人力资源管理,不断改革、创新和突破,形成多层次、全方位、系统化、制度化的人力资源管理体系,营造有利于人才脱颖而出的机制环境,为保障公司可持续发展和战略目标的实现提供强有力的人才保障和智力支撑。 作者:蓝丽娟单位:南京南瑞集团公司信息通信技术分公司 信息类论文:电子信息类实践教学论文 1构建合理完善的实践教学体系 围绕专业综合改革目标,建立分层分流人才培养方案的课程体系.根据学生的学习认知规律,实施按层次、分阶段组织实践教学.将实践教学内容分为4个模块:认知类实习实验模块、基本技能训练模块、专业综合能力训练模块和创新能力训练模块.建设新目标下的实验室和实验教学模式,以适应培养创新型、复合型人才的需求.不断完善各类实验室开放形式,创造条件让学生较早地参加科研和创新活动.同时不断深化教学内容和教学方法与手段的改革,将仿真技术与各模块融为一体,充分利用软件操作的便捷性,探讨问题的关键所在. 1.1实践教学体系的模块化、层次化建设 坚持“以实践与创新能力培养为优秀”的实践教学观念,优化实践教学内容,改革实践教学方法和手段.结合专业综合改革,在相同知识平台基础上,将教学内容联系较为密切的课程,整合成系列课程群,按群建立以能力培养为主线,分层次、多模块、相互衔接、科学系统的实践教学体系.实现与科研、工程、社会应用密切联系,基础与前沿的有机结合的良性互动.引入现代技术,改造传统的实践教学内容和技术方法.建立新型的适应学生能力培养的考核方法和教学模式.在专业综合改革的基础上,整合拓展,完善实践教学过程的层次化,在实践教学体系中主要完成: (1)基础型训练——实践教学的基础,加深学生对基本知识的理解; (2)综合设计型训练——实践教学的关键,增强学生理论联系实际能力; (3)拓展应用型训练——实践教学的提高,促进学生对交叉学科的知识综合性; (4)工程创新型训练——实践教学的升华,培养学生对系统的工程能力和创新精神. 1.2理论、实践和仿真并举 将仿真技术逐步渗入到电子信息类理论课程以及相关的实践类教学中,在课程内容设置上理论教学与实践教学相辅相成、相互渗透.在实验教学中,加强实验教材建设,编写集电子电路、通信与信息类处理、计算机控制三位一体的电子信息类专业实验教材,突出软件仿真技术在实验中的应用.在具体过程中,硬件实验与软件仿真并举,加强对系统设计工具软件的实训,突出对知识综合运用能力、系统设计能力、创新能力、团队协作能力与工程实践能力的培养. 1.3以大学生电子设计竞赛促进实践教学 伴随科学技术迅速发展,专业之间相互交叉与渗透,而电子设计竞赛内容具有明显电子技术、信息类技术、计算机技术等的综合特征,需要理论与实践的紧密结合,强调系统总体方案的设计和具体电路的实现,朝着新技术和新应用方面发展.传统下的课程体系已经不能适应这种需求,必须更新教育理念,在专业综合改革框架下,构建新的实践课程体系,以满足专业学科在新环境下要求.鼓励学生申报开放项目,自主选择指导教师,在教师的宏观指导下完成课题研究,为参加电子设计竞赛打下基础.对积极愿意参加电子设计竞赛的同学,则组成参赛小组,指派理论水平高、实践经验丰富、创新意识强的教师给予指导,提高综合实践能力.十多年来,我们在竞赛中获得优良成绩,有力推动实践教学改革. 1.4实践教学保障体系的进一步完善 实践教学保障体系的基础是拥有一支实践经验丰富,勇于创新的实践教学队伍.以现有的两个教学团队《现代电子技术教学团队》、《信息类与控制教学团队》为基础,整合两个团队的师资力量,打造一支教学理念先进,教学管理有力,实践环节特色突出,教学、科研成果丰富,朝气蓬勃、开拓创新的一支优秀电子信息类专业实践教学团队.实践教学保障体系的优秀是实践教学管理制度,为保证正常的实践教学秩序,必须加强实践教学工作的规范化管理.实践教学由实验、实训、实习、毕业论文(设计)等环节有机构成,强调每个环节都重视实践教学的管理和监督,并积极探索创新管理监督模式,是提高实践教学质量的关键.如成立由教学经验丰富、责任心强的高级职称教师组成的教学督导组,督导实验课中的备课情况、课程教学计划的执行情况、实验报告的批改情况;实训中的电子电路制作的方案、调试、验收情况;专业实习中的计划、实施过程、实习报告的撰写和鉴定情况;毕业论文(设计)的选题、开题、论文(设计)规范性的指导情况等.对教师实施教学过程及时提出针对性的意见和建议,以提高实践教学效果,形成长效管理机制. 2实习、实训基地建设 建立一个集实践教学内容、形式、手段、考核、教材建设和队伍建设等为一体的电工电子实验中心,能为学生能力培养提供便利.围绕专业综合改革目标,在分层分流人才培养方案的课程体系下,根据学生的学习认知规律,按层次、分阶段实施实践教学. 2.1实验室建设 不断深化教学内容和教学方法与手段的改革,将仿真技术与各模块组成有机整体,采用现代仪器方法和技术,将理论教学与实践教学紧密地联系在一起,重点培养学生的知识综合运用能力、实践动手能力、创新意识和创新能力.通过实验与多媒体及计算机软件仿真相结合,体现现代教育技术在电子教学实验中心实施的实验教学.以培养和提高学生的科学实验素质和创新能力为目标,积极开展实验教学改革,努力提高实验教学质量,进行实验教学改革.精选实验项目,按照基础型、综合型和设计性等实验类型,分层次开设教学实验,因材施教.改革教学方法,利用现代教育技术加快实验教学手段的现代化,并努力将科研成果转化为实验方法和内容.依托优势学科让学生及早参加科学研究,通过科学实验培养学生理论联系实际的学风、严谨的科学态度和分析问题、解决问题的能力与创新精神.充分重视实验室向学生开放工作,把实验室开放工作作为教学改革的重要内容.坚持“面向全校、因材施教、形式多样、注重实效”的基本原则,有效利用现有实验室条件或创造必要的条件,统筹规划实验室开放工作,制定相应的实验室开放制度.本着实验教学改革的精神,积极开展实验室开放工作,采用多种形式向学生开放.不断完善各类实验室开放形式,创造条件让学生较早地参加科研和创新活动.在时间和空间上全方位开放实验室,吸引学生利用课余时间(假期)到实验室参加实验研究、进行科技制作和发明创造等活动,培养学生动手能力和创新实践能力. 2.2电工电子实验中心建设 经多年努力,已经形成一个实验形式上开放与计划安排相结合,实验内容上基本是内容与创新相结合的新型实验教学与管理模式,是一个提高学生的实验技术水平、增强动手能力、逐步养成从事科学研究的基本素质和良好习惯的综合性平台.在这个综合平台上,建设新目标下的实验室和实验教学模式,以适应培养创新型、复合型人才的需求. 2.3实习基地建设 校企合作是高校培养创新型人才的一种新型人才培养模式,是促进高等教育改革创新,全面提高人才培养质量的重要举措.通过校企共建实习基地,实现应用型人才培养的目标.在实践基地中,完成对大学生的技能训练,培养实践动手能力.学生在企业导师的指导下,有望直接参与企业的产品研发和技术活动,增强创新意识.目前我院已与杭州大华,武汉众友,江苏洪泽瑞特,扬中绿杨电子、苏州固纬、福建冠捷电子、淮北东磁电子、淮北矿业集团等企业建立长期稳定的专业实习基地,收到良好实习效果. 3结束语 在专业实验中,以多媒体技术仿真技术为主线,采用“层次化、模块化、相互衔接、整体统一”的模式,不断优化实验项目.坚持因材施教,提供一部分拓宽与提高的选做实验项目,为学生的自主研究与发挥留有足够的空间,以满足部分学生兴趣特长和个性发展的需求,促进创新人才的成长.在专业实践教学中,以实验教学为基础、课程设计为主线、电子设计竞赛和工程训练为依托的教学模式.结合仿真技术特点,从课程、课程群、逐步过渡到以系统设计、模拟分析和系统实现为主的方式,强化EDA技能训练和突出工程应用培养,以满足加强素质教育、培养复合型、应用型人才的要求. 作者:杨一军陈得宝方振国李峥王江涛李素文单位:淮北师范大学 信息类论文:电气信息类应用型人才培养论文 1电气信息类专业人才“画像”与“塑像” 在专业人才准确“画像”的基础上,形成符合行业需求、岗位要求的应用型人才培养方案——“塑像”。我校电气类相关专业根据“画像”,优化人才培养方案,整合课程形成新的课程体系,加强网络课程、优秀课程建设,实践能力培养从“满足学生实践能力基本训练需求”转入“提升学生综合训练和创新训练的质量和效果”,完善“三级”大学生创新训练体系,加强教学过程设计、管理、评估等环节,探索多种应用型人才培养模式,并逐步完善以适应高级应用型人才培养需求。 2课程整合优化,强化专业基础能力培养 应用型人才培养的关键是能力的培养,而基础能力培养又是其他各种能力培养的重要前提。调研发现,有相当一部分电气信息类专业的毕业生在择业、就业时连专业相关的基本能力和基本素质都很缺乏,在就业时就失去了专业的优势,专业领域实力与竞争力明显不足。因此,适应应用型人才培养的课程体系就显得尤为重要。我校电气信息类相关专业以此为人才“塑像”、课程体系整合优化的重要依据,形成了“通识基础+学科基础+专业优秀+实践、创新训练环节”课程体系框架,进行课程整合优化,加强网络课程、优秀课程建设,提升学生综合训练和创新训练的质量和效果。如独立出“模拟电子线路”、“数字逻辑电路”课程的课内实验与EDA课程相结合,进行课程整合与教学内容、过程管理、评估考核等方面的创新改革,设立“模电实验”、“数电试验”课程,将传统的课内实验与专业常用的软件工具(如Multisim、Altiumdesigner)相结合,要求学生在进行相关课程实验之前需要用相关的专业软件进行仿真或画出原理图,并调整实验内容增加综合性设计实验,加强过程管理、考核。又如,调整传统的电子实习内容,增强学科基础与专业优秀课程、实践创新等的联系,具体做法是将传统的焊接、调试收音机和数字万用表的实习内容调整成利用“模电实验”、“数电试验”课程所学的专业相关软件进行原理图绘制、PCB版图设计,单片机开发套件(我校自行研发)焊接、测试、软硬件联机调试等内容,为后续的“单片机原理及应用”、相关课程设计、综合应用开发、毕业设计及创新训练等做准备,这不仅加强了前后课程衔接,还在实践应用中强化了学生的专业基础能力培养。再如,整合“传感器原理及应用”与“虚拟仪器”课程,增设“检测技术综合训练”环节,以综合项目设计形式将传感器应用与LabVIEW开发平台结合,增强学生的系统设计、工程素质意识,培养学生团队协作精神。 3完善创新训练体系,注重应用型人才工程实践能力与创新意识培养 创新训练包含两个层面的含义: (1)人才培养模式的创新,以往本科生教育更注重理论学习,而进实验室进行项目化的综合训练机会相对较少,创新训练让更多的学生有机会进入实验室得到实践训练; (2)真正意义上的创新训练,包括各类创新实践活动及各种学科相关竞赛活动。不管从哪个层面来说,创新训练都成为应用型人才能力、素质等培养不可或缺的重要途径和有效方法。完善省级、校级、二级院系组成“三级”创新训练体系,为应用型人才工程实践能力、创意意识、综合素质培养提供了制度上保障与激励。电子电气工程学院在省级大学生实践创新训练计划、校级实践创新训练计划的基础上,总结多年经验出台了二级院系层面的“实践创新训练计划实施办法”、“学科竞赛组织实施办法”等条例,开放创新实验室,成立了以学生为主导由经验丰富的教授、副教授等为顾问的科技协会,积极组织开展各类科技创新活动,引导学生积极参与科学研究、技术开发和社会实践等创新活动,充分发挥学生学习的主动性、积极性和创新性。这些办法的实施有效地激发学生求知欲望、实践创新意识,培养了一批专业基础扎实、工程实践能力强、有一定研究基础的、综合素质高的应用型人才。先后多次斩获“中国机器人大赛暨RoboCup公开赛”特等奖、一等奖,江苏省大学生机器人大赛冠军、一等奖,江苏省大学生实践创新“最具潜力项目奖”、江苏省普通高校本专科优秀毕业设计(论文)优秀团队、优秀毕业设计,飞思卡尔智能车华东赛区二、三等奖等众多赛事奖项。 4教育教学内容改革创新,强化过程设计、管理与评估 课程体系整合优化完成后,为达到好的教学效果,相应的教育教学内容与教学方式的改革创新也就成为至关重要的一步。教学内容改革注重认知规律、实际应用,以实例、综合性设计等讲解相关知识点等。如电子信息工程专业与电子科学与技术专业的“FPGA系统设计”课程授课内容组织时不受教材的制约,而注重认知规律,循序渐进,逐步推进,减少传统的硬件结构讲解,以实例讲解硬件描述语言,在应用中提升学生的学习兴趣,将枯燥的记忆与实际练习相结合,加深了学生的记忆。在教育教学方式方面打破传统的理论教学和实践教学分离先讲理论后做试验的教学方法,将上课地点安排在实验室,采用边讲边练和竞赛式实践操作的教学方法。这种“练中学,学中练”、“竞赛式”的教学方法,提高了学生的学习兴趣、提高了学习效率、提升了教学效果与教学质量。又如“单片机原理及应用”课程作为推广试点,经过教学内容整合、教学环境及教学方式改革,在电气工程及其自动化专业先期开展,取得了与“FPGA系统设计”课程同样的预期效果。 5探索多种人才培养模式,促进应用型人才培养 电子电气工程学院在对人才培养目标进行“画像”、“塑像”过程中,除了修炼内功、继承优良传统、吸收消化兄弟院校较好的做法,还积极引导电气信息类相关产业、行业、企业参与“画像”、“塑像”,探索“CDIO”、“校际合作”、“校企融合”等多种形式人才培养模式,促进应用型人才培养。电气工程及其自动化专业作为“CDIO”试点专业,在应用型人才培养教学实践中,运用“CDIO”人才培养模式有效的建立理论与实践之间的联系,取得显著效果,校际合作方面,与南京理工大学紫金学院就“电子工程师”、实践创新训练等项目合作达成意向;与本地兄弟院校相关专业共享优质资源、学分互认等校际合作进行积极磋商并取得进展。校企融合方面,先后与ADI、北京精仪达盛、连云港龙瑞电气等企业建立联合实验室;与绿扬电子仪器集团、华清远见南京分中心、南京诺网信息等企业建立“产学研”合作关系,积极参与电气信息类专业应用型人才培养方案的制定。在模块课程设置、实践创新、嵌入式系统开发集中实践、通信技术服务、实习、毕业设计、就业、师资培养、教师企业实践等方面相关企业都给予了很多帮助并提出了宝贵意见,安排工程师走进课堂开展技术培训。与华清远见、诺网信息合作成果显著,并走向深入,进一步探讨校企合作项目。 作者:井娥林温宏愿孙正凤单位:南京理工大学泰州科技学院 信息类论文:新型信息传播媒体类型探究论文 论文摘要:新媒体是一个很有弹性的相对性概念,不同时期对其的解释并不相同.新媒体具有传播上的无限性、时间上的即时性、沟通上的互动性、内容上的整合性等特点.互联网技术、多媒体技术、通信技术和数字技术的迅猛发展,使各种类型的新型信息传播媒体不断推陈出新,但是总起来讲,新媒体的类型主要是网络媒体、新电视媒体、手机媒体三种类型. 论文关键词:新媒体;类型;特点;分析 1新媒体的界定 段鹏博士在其著作《传播学基础:历史、框架与外延》中提出:“所谓传播媒介,是指介于传播者与受传者之间,用以负载、传递、延伸、扩大特定符号的物质实体.”新闻传播学中的媒介一般指狭义的媒介.“新”,一般用来描述与传统的、旧的、落后的不同的、更先进的、新近出现的事物.童兵先生也曾在他的著作《理论新闻传播学导论》中提出:“传播媒介有时也称媒体.” 由此我们可以看出,所谓“新媒体”,就是指一定时期内,在传统媒体基础上,以最新的科学技术为背景和手段,随着传播新技术的发展和传媒市场的进一步细化而产生出的一批新型的信息传播媒体的统称.新媒体出现于20世纪中后期,计算机的发明和网络技术的应用是其获得发展的科技基础和最主要的标志. 2新媒体的类型 新媒体,这一概念的提出可以追溯到近40年前.1967年,美国CBS哥伦比亚广播电视网)技术研究所所长、NTSC电视制式的发明者P·戈尔德马克(P·Goldmark)发表了一份关于开发EVR(电子录像,ElectronicVideoRecording)商品的计划,其中第一次提出了“新媒体”(NewMedia)一词.新媒体是个综合性的概念,它不是专指某一种特定的媒介,而是对为适应信息传播的新需求而出现的一批媒介的统称.这里所说的“新媒体”,是在传统媒体的基础上,以最新的科学技术为背景和手段发展起来的新型媒介,主要包括以下几大类:其一,光纤电缆通信网、电子计算机通信网、大型电脑数据库通信系统、互联网等网络技术下的网络媒体;其二,都市型双向传播有线电视网、利用数字技术播放的广播网、图文电视、通信卫星和卫星直播系统、高清晰度电视、数字电视等电视技术下的新电视媒体(为了和传统的电视媒体相区别,我们在这里把这些新型的电视媒体称为“新电视媒体”);其三,手机短信和多媒体信息的互动平台、WAP手机、手机电视等手机技术下的手机媒体. 2.1网络媒体 计算机网络在传播新闻和信息方面具有媒体的性质,因而将其称为“网络媒体”.网络媒体的发展是以目前全球最大最普及的计算机信息网络—互联网为基础和载体的,有时,国内也将其称为“互联网媒体”. 互联网又译为“因特网”或“英特网”,其全名是“国际计算机互联网网络”,是目前最大的国际性互联网络.互联网突破了时间和空间的限制,网络上的每一台计算机就是每一个节点,最大限度地实现了资源共享,这是人类传播领域里的实质性变革. 因特网起源于1969年美国国防部为避免核战时通信瘫痪而开发的计算机“ARPANET",这个网络的使用者最初被严格控制为有关从事国防科研的科学家.1991年,欧洲粒子物理研究所科学家提姆·伯纳斯·李(TimBernersLee)开发出了万维网(WorldWideWeb),还开发了极其简单的浏览软件.此后,互联网开始向社会大众普及.1993年,伊利诺斯大学美国国家超级计算机应用中心学生马克·安德里森(MarkAndreesen)等人开发出了真正的浏览器“MOSAIC".该软件后来被作为NetNavigator推向市场.此后,互联网才开始爆炸性普及.90年代中期,互联网在全球迅猛发展起来.到1998年,互联网已经通达180多个国家和地区,连接着超过947万台的计算机主机,用户超过1亿. 我国在20世纪80年代中期以后才开始和互联网发生联系.1987年9月,在北京计算机应用技术研究所正式建成了我国第一个互联网电子邮件节点,并于同月22日22点55分在北京通过互联网向全世界发出了第一封电子邮件:“越过长城,通向世界”(OvertheGreatWall,WecanreacheachcornerontheWorld),而当时我国还没有加人互联网.1991年10月,在中美高能物理年会上,提出把中国纳人互联网络的合作计划.1994年4月,我国实现了和互联网的TCP/IP连接,开通了互联网的全功能服务,并在同年5月完成了我国最高域名CN的主服务器设置,这标志着我国正式加人互联网工程.1995年,张树新创立了第一家互联网服务供应商—壕海威公司,中国的普通百姓才开始使用互联网.至今,互联网进人普通家庭仅12年时间,但互联网工程在我国已经取得了很大的发展和普及.2000年末,我国颁布了《互联网站从事登载新闻业务管理暂行规定》和《互联网电子公告服务管理规定》.在国家政策的规范下,相信中国的互联网媒体产业能够走出一条富有特色的发展道路. 2.2新电视媒体 1884年,德国科学家保罗·尼普科夫(P"Nipkow)发明了一种机械式的圆盘扫描盘,并申报了专利.这项发明为现代电视的诞生提供了有力的技术支撑.20世纪初,电子电视的研制工作正式开始.1926被称为“电视之父”的英国科学家约翰·洛克·贝尔德(J"L"Baird)利用尼普科夫发明的机械扫描盘成功地完成了画面传送和接收的完整组合试验.1962年7月,电视图像首次越过大西洋. 麦克卢汉在《理解媒介》一书中首创了“地球村”(TheGlobalVillage)一词.他认为,传播革命改变了人们的感官尺度,电子媒介的高速传播压缩了广漠的空间,消除了人类视觉和听觉上的珍域,使世界逐步变小,最终成为一个村庄.麦克卢汉认为,电子媒介尤其是电视的普及,把遥远的世界拉近了,整个世界成了一个“地球村”,任何国家和社会都是这个村庄的一部分. 电视在中国出现于1958年.那年5月1日中国中央电视台(初名“北京电视台”,1978年5月1日改为现名)开始试验播送节目,同年9月20日开始正式播送节目. “电视”,在今天应该是属于传统媒体的,但是随着都市型双向传播有线电视网、图文电视、通信卫星和卫星直播、数字信号处理的等技术的发展和应用,“电视”这一传统媒体衍生出了属于新媒体的数字电视、高清晰度电视、车载移动电视等新型的传播形式. 数字电视是21世纪广电领域中引领人们享受现代数字化生活的一项新的技术革命.在电视节目的制作、传输和接受中,使用模拟方式的叫模拟电视;而在电视信号的获取、产生、处理、传输、接受和存贮的过程中均使用数字方式的电视叫数字电视.一般而言,数字电视系统是将活动图像、声音和数据,通过数字技术进行压缩、编码、传输、存储、实时发送或者经过纪录媒体传播的视听系统.有线电视是通过电缆或光缆组成传输线路,将电视节目直接传送给用户接受机的一种区域性电视广播方式.1999年,中国国务院作出决定,组织我国高清晰度(数字)电视产业的研究和发展,并把数字电视产业化项目列人国家“十五”计划的十二项重点项目中.电视产业数字化发展的趋势不可阻挡.中国国家广电总局更是提出了发展数字电视的“三步走”战略,到2015年全面实现数字电视的播出. 数字电视的发展在中国具有深远的意义.它不仅会改变人们的日常收视习惯,也给传统的广播电视产业带来了巨大的革新和激烈的竞争.今后几年,数字电视在中国将会得到更大程度的发展.公务员之家 “移动电视”作为新电视媒体的一种,其发展之迅速,依然让人始料不及.移动电视具有覆盖面广、反应迅速、移动性强等特点.移动电视首先在新加坡得到应用.我国内地已经有北京、上海、广州等十多个大城市开始在公交车上播放移动电视.上海文广集团在我国率先开展了移动电视业务.一个中型城市公交车达2000至5000辆,2003年我国私人轿车数量突破1000万辆,2003年全国列车年运载量达13亿、2007年将达17.6亿、2020年更有望达40亿.面对如此庞大的移动受众群,广播得到了很好的发展,国家广电总局将2003年定为“中国广播发展年”并大举酝酿中国广播业的第二次复兴.然而,移动电视的出现,注定了我国广播业的繁荣只是昙花一现,也注定了广播业将很难再有如此巨大的辉煌,这份辉煌将属于移动电视. 2.3手机媒体 传播学大师麦克卢汉曾说:“媒介是人体的延伸.”用这句话形容今天的手机再合适不过了.手机是手中的交际圈、是移动的生活艺术.如今,手机已经不只是普通的通讯工具了,科技的发展使人们对手机的要求越来越高,那些功能多样化、设计个性化的时尚手机更是倍受年轻消费者的青睐. 现代移动通信技术在20世纪得到了飞速的发展.20世纪20年代至40年代,美国在短波几个频段上开发出专用移动通信系统,这是现代移动通信的起步阶段.移动通信技术的发展为手机的出现铺平了道路,固定电话技术的成熟也为手机的发展奠定了基础手机,本是简单的点对点语音通讯工具,但是随着微处理器技术、数字信号处理技术、多媒体技术的发展和应用,手机的功能得到了飞速的发展和扩充,手机的发展为信息传播带来了全新的途径.1992年世界上第一条手机短信在英国沃达丰的网络上通过电脑向手机成功发送,这标志着短信时代的到来.1999年,诺基亚推出了首款WAP手机,用户使用支持WAP的网上通系列手机就可以随时通过无线蜂窝网络登录互联网.而后,2000年5月,中国移动通信有限责任公司正式开通了短信(SMS)服务,发出了中国的第一条短信.接着,2001年4月底开始,新浪、搜狐、网易等门户网站率先推出手机新闻短信服务,提供重大时事和热点新闻.另外,2002年诺基亚推出了第一款内置摄像头手机,这让手机的功能更是达到了登峰造极的程度.2005年江西发生地震后,九江市政府在第一时间向全体市民发出了:“九江市附近发生5.7级地震,但不会给九江市民造成很大影响”的公共短信,在最短的时间里对缓解市民的恐慌心理、稳定社会的正常秩序起到了很好的作用.手机已经不再仅仅是通讯工具了,它已经俨然成了影响人们生活方式的新型信息传播媒体.手机作为产品消费平台和付费平台,被视为是未来一段时间信息和娱乐消费的个人终端设备. 信息类论文:剖析电力工程建立项目信息分类论文 摘要:近年来,随着经济的快速增长,我国的电力需求也在大幅度的提高,电力工程项目的快速增长对我们提出了一些新的要求。如何有效、有序、有组织地对电力工程项目全生命过程的信息资源进行管理,是电力工程项目管理的重要环节。以计算机为基础的信息处理技术在电力工程项目管理中的应用,又为大型电力项目信息管理系统的规划、设计和控制提供了全新的信息管理理念、技术支撑平台和全面解决方案。 关键词:电力工程;信息管理;智能化 0引言 近年来,随着国民经济的快速发展,我国电力工业也得到了快速的发展。电力工业成为国民经济产业的基础,承担着促进我国国民经济发展的重要任务。 据统计,2009年1月至10月我国电力工业生产简况如下: “十一·五规划”即将完成,从电网的“十二·五规划”可知,在今后一段时期,我国经济增长仍将保持高速的态势,伴随着社会对电力工业也将保持旺盛的增长需求。电力项目按照超前规划、适度发展原则进行建设,实现更大范围的资源优化配置,推动能源的高效开发及利用,是我国经济又好又快发展的重要保障。发电厂、变电站等电力工程项目建设的任务繁重,如何进行科学合理的项目信息管理,对提高电力工程项目的质量、工期、造价都起着重要的作用。 1电力项目信息管理 对于电力工程建设项目,随着电力项目的计划、启动、规划、实施等项目生命周期活动内容的展开,大量项目的文件、报告、合同、照片、图纸、录像等各种各类信息会不断地产生,需要对其进行诸如收集、分类、加工、过滤、归档、储存等处理,以实现对项目的有效控制和管理。所谓电力项目信息管理是指在整个电力项目全生命周期管理过程中,对信息进行收集、加工和输入、输出活动的总称。项目信息管理过程包括信息收集、信息传输、信息加工和信息储存等内容。 电力项目信息管理直接影响项目管理工作的效率、风险、质量和成本。因此,如何有效、有序、有组织地对电力项目全生命过程的信息资源进行管理,是电力项目管理的重要环节。以计算机为基础的电力项目信息处理技术在电力项目管理中的应用,又为大型电力项目信息管理系统的规划、设计和控制提供了全新的信息管理理念、技术支撑平台和全面解决方案。 1.1项目信息管理的基本原理项目信息管理是涉及信息资源、信息技术、参与活动的人员等要素,是多要素、多学科、多手段的管理活动。项目信息管理是一种技术性很强的管理活动,它要运用许多技术手段和管理方法。具有以下四大基本原理: 1.1.1信息增值原理信息增值是指项目信息内容的增加或者信息活动效率的提高。它是通过对项目信息的收集、组织、存储、查找、加工、传输、共享和利用来实现的。 1.1.2增效原理项目信息管理可以通过提供信息和开发信息,充分发挥信息资源对包括信息和知识在内的各种社会活动要素的渗透、激活与倍增作用,从而能够节省社会资源、提高工作效率、创造企业效益,实现社会的可持续发展。 1.1.3服务原理项目信息管理与一般的管理过程相比,具有更强烈的服务性,项目信息管所有过程、手段和目的都必须以用户需求为中心,必须通过服务用户来发挥作用。 1.1.4市场调节原理信息管理也受到市场规律的调节,主要表现在以下两个方面:信息产品的价格受市场规律的调节,信息资源要素受市场规律的调节。 1.2电力工程项目信息管理的特征电力工程项目信息管理具有管理的一般性特征。例如,管理的基本职能是计划、组织、领导、控制;管理的对象是组织活动;管理的目的是为了实现组织的目标等,在信息管理中同样具备。但是,电力工程项目信息管理作为一个专门行业的管理类型,又有自己的独有特征:与电力企业制度紧密结合,设备及人员信息需要高度集中。正是有了信息的集中统一,才使得信息真正成为一种资源,并且实现了信息资源的共享。使电力项目管理人员随时掌握设备、人员的相关信息,使电力运行安全可靠。 2电力工程项目信息管理系统 “电力工程项目信息管理系统”是向电力企业内各级主管部门(人员)、其他相关人员,以及组织外的有关部门(人员)提供信息的系统。它通过提供作为决策依据的统一的信息来为企业的计划、组织、领导、控制以及日常的作业服务。电力项目信息管理系统应向主管部门提供四种主要的信息服务:确定项目信息、搜集项目信息、处理项目信息及使用信息为项目服务。 以“变电站智能化巡检信息管理系统”为例: 变电站智能化巡检信息管理系统采用了“条码(无线射频钮)”作为设备标识器,各个需要巡检的设备上安装一个“条码”,内部存储特定的代码,标识着设备的状态、参数等所有内容。当工作人员巡检时只需带着巡检器(掌上电脑)到现场读取各设备标识器的数据即可,由于巡检器机身小巧轻便、操作简单方便,十分适合现场使用,同时它还解决了巡检到位问题以及省去了大量的数据录入工作,使用效果良好,对提高设备的运行维护水平及减轻数据的输入工作量起了很好的作用。当需要进行设备状态检修、设备缺陷管理和设备性能动态分析时,将工作站数据库的相关信息调出,设备的历史状况便一目了然了。 2.1变电站智能化巡检信息管理系统的硬件组成 变电站智能化巡检信息管理系统主要由无线射频设备标识器(条码)、巡检器(掌上电脑)、客户计算机和网络服务器组成。 2.2变电站智能化巡检信息管理系统的特点 2.2.1巡检内容的编制灵活 巡检路线按部门、专业、巡检员分类; 每一条巡检路线按设备、部件、项目分层组织; 每一条巡检路线可定义巡检或点检两种模式; 2.2.2巡检项目齐全,巡检工作人员录入方便 系统设定了“观察类”、“记录类”、“代码类”、“测温类”、“测振类”五种巡检项目类型。 2.2.3强大服务器软件的信息处理与统计功能 ①信息查询信息查询是系统对信息进行处理的主要部分,通过不同的查询功能可以按不同的方式对信息进行处理、分析获得所需的结果。系统提供五种查询方式:工作查询、异常查询、缺陷查询、结果趋势查询、漏检查询。 ②考核统计功能主要功能是对巡检工作人员的日常巡检工作的统计,以便考核巡检工作人员的工作情况,主要包括:路线统计、到位检查、工时统计、异常统计。 异常统计用于统计设备有无异常情况或是有哪些异常情况;路线统计、到位检查、工时统计用于统计巡检工作人员到达巡检现场各个检查点的时间,以及在各个检查点耗费的时间。 漏检统计用于巡检人员在应巡检周期内未检查项目的条数,以及哪些已派发而未下传的点检计划。 ③报表功能系统设计有各种完善的报表,并且用户能够根据实际需要定制各种报表。 ④缺陷管理系统可以按巡检人员、巡检日期、缺陷类别、设备等方式作为检索条件,方便地统计设备的缺陷情况,同时也可以将设备缺陷转给其它系统,以便与其它系统集成。 3结论 电力工业是关系国计民生的基础产业,承担着保障和促进国民经济发展的重要任务。当前乃至今后一段时期,电力工程建设都处在一个快速发展的时期,电力工程项目投资大,任务紧迫,环境复杂,新技术新工艺不断应用,业主对项目质量、工期、安全、投资效益等方面的要求不断提高,电力工程项目管理应当适应新的发展要求,借鉴国内外先进的管理理念、管理模式、制度、方法和手段,实现项目管理的现代化,促进工程建设规范有序、优质高效、安全可靠的进行。信息管理是项目管理的重要内容之一,对电力工程项目管理的好坏起着决定性的作用。公务员之家 工程项目信息管理系统在电力工程项目管理中的应用,不仅提高了工程管理效率,而且提升了工程管控水平。目前,信息技术快速发展,利用先进的信息技术手段进一步深入工程信息的挖掘利用,可以强化工程信息整合处理能力,推进工程效益的有效管控。本文结合变电站智能化巡检信息管理系统来制定科学合理的管理制度和规范完善的管理程序。 变电站智能化巡检信息管理系统是变电设备运行维护单位用来辅助对变电设备及其附属设施进行日常巡视和检查工作的信息系统。此系统的使用将改变以往设备大修制定计划需要再三催促各部门上报计划,而各部门进行上报时又需要翻查大量资料统计设备信息,不但工作效率低还有可能漏报的状况,现在大修计划的制定只是举手之劳的事,设备的安全运行水平、管理效率都得到了极大的提高。借助系统的帮助不但可以及时掌握设备的第一手现场资料,而且可以快速地进行处理。变电站智能化巡检信息管理系统大大提高了设备的健康水平,保证了各项生产任务优质高效地完成。 信息类论文:企业网络营销的客户信息分类研究论文 【关键字】:互联网络网络营销客户信息管理 【摘要】:网络环境下传统的营销模式发生了巨大的变化,网络营销的产生促进了以客户为中心的营销观念的产生和发展。针对目前在网络营销中对客户信息处理的不完善性,提出了关于网络营销客户信息管理的实施策略 1.网络营销与客户信息组织 互联网络的开通与不断完善,为企业营销带来了新的契机,预示着一场营销革命即将发生,网络营销时代即将到来。网络营销是利用网络资源展开营销活动,是目标营销、直接营销、分散营销、顾客导向营销、双向互动营销、远程或全球营销、虚拟营销、无纸化交易、顾客参与式营销的综合。其实质是利用互联网的技术和功能,通过信息的交互式流动,在虚拟的市场中实现交易。上网企业可以利用互联网,以很低的成本进行国内外商品信息的查询;对网上目标顾客进行产品测试与满意调查,让顾客自行设计产品,满足个性化需求;可在网上有关信息,进行广告、促销活动;可利用网络渠道进行直接的网上交易(主要是诸如电脑软件、电子图书、电子资料库等电子化产品,有的可使用电子货币),或配合传统的送货上门、结算完成交易过程;也可通过网络提供各种售后服务,建立顾客档案,与顾客进行一对一的双向互动沟通。由于渠道缩短,业务人员及管理人员的减少,企业内外部虚拟组织(如虚拟橱窗布置、虚拟商品、虚拟经销商、虚拟业务代表)的采用而导致的经理、及分店、门市数量的减少或消失,“按单制造,及时送货”所带来的库存成本及风险的减少,交易过程简化所带来的高交易效率与低交易成本,势必会大大降低营销成本,提高营销效率、质量和效益。 1.1基于网络的营销方式与营销信息流的组织 我国目前网络营销的主要方法有: a.网上页面广告。主要包括横幅旗帜广告(即Banner,可以是静态图片或gif动画或Flash动画),标识广告(即Logo,它又分为图片和文字2类),文字链接以及分类广告(ClassifiedAd.)等几种形式。当访问者看到网上广告并对其感兴趣时,即会点击链接到广告者的网站上。 b.搜索引擎加注。经常上网的朋友都会熟悉这个名词,搜索引擎收集了成千上万的网站索引信息,并将其分门别类地存放于数据库当中,当我们想在网上寻找某方面的网站时,一般都会从搜索引擎入手。有关机构的统计报告显示,搜索引擎查询已经成为上网者仅次于电子邮件的一种最常使用的网上服务项目,相信每一位网站建设者都希望自己的网站能被搜索引擎罗列出来,甚至排名靠前,这就必须进行搜索引擎加注。 c.商业分类广告。据统计,上网者查看分类广告与查看新闻的比例不相上下。分类广告是指按行业及目的等进行分类的各种广告信息,它具有针对性强、费用低、见效快、交互方便及站点覆盖广等优点。目前网上提供这种服务的站点层出不穷,较常见的有阿里巴巴、经贸信息网及市场商情网等。d.电子邮件。历年来世界各国的互联网应用调查都显示,电子邮件几乎永远是网络用户的首要应用项目,各类专业的邮件营销服务商已将服务深入到千家万户,作为一种全新的电子邮件RichEmail,由于其具有的多媒体特性,正在受到越来越多客户的关注。 e.交换链接。如果说“链接”是互联网站上最实用、最有特色的技术,那么“交换链接”应当是开展网上营销的最经济、最便利的手段,网站之间通过交换图片或文字链接,使本网站访问者很容易到达另一个网站(对新网站尤其重要),这样可以直接提高访问量,扩大知名度,实现信息互通、资源共享。以互联网为载体的网络营销呈现出勃勃生机。在这个过程当中客户处于中心地位,而信息的获取成为企业追逐的目标。而网络营销中企业的信息活动主要表现为以企业为中心的信息流的运动。任何信息都是为了满足某一特定企业的某一需求而产生的,任何企业又作为信息的生产者而存在。营销信息流的出现很好地满足了企业的需求。网络营销作为企业经营活动的一部分,是信息的生产者。它产生了大量的无序杂乱信息,需要进行信息组织,以其更好的为企业服务,创造更多的价值。 1.2网络营销中的客户信息组织 互联网具有跨时空、交互性、拟人化、超前性、高效性、经济性的特点,可以将企业和客户紧密地结合在一起,真正实现了以客户为中心的网络营销观念对企业服务的能动作用。在整个网络营销环节中,客户信息发挥着重要的作用。 a.客户信息是企业资源的组成部分。客户不仅是普通的消费者,而且成为信息的载体,能有效为企业提供包括有形物品、服务、人员、地点、组织和构思等大量信息。而信息是不能脱离客户而单独存在,它成为企业争夺的重要资源。在互联网上,客户的地位和作用正在发生着变化。客户可以控制自己作为产品和服务的潜在购买者的价值。但是客户却没有认识他们作为人口统计信息和交易史的价值,并没有从他们的信息所创造的经济价值中得利。另一方面,企业需要大量的投入以获得客户信息。双方都缺乏对信息的正确认识,因为客户信息不仅是企业资源,也成为个人的一部分价值。对企业而言,有效客户信息的获得成为他们开拓市场、取得成功的第一步。 b.客户信息是企业创新的合作伙伴。创新是企业生存的灵魂。企业创新的过程就是不断研发新产品、开拓新市场的过程。而客户信息提供了关于未来产品的价格和性能的变化趋势,及时反映最新的市场动向,便于加强客户和企业的联系。客户信息成为企业和市场的一座桥梁,熟练地运用客户信息可以加快企业的 创新步伐。 c.客户信息是企业利润的部分来源。随着互联网技术发展的成熟和互联成本的低廉,信息传播的速度加快,客户与企业之间对信息的享有和具有对等的权利。客户可以利用信息,根据企业的报价,选择最具有吸引力的企业。而企业也将从中获益。首先企业可以利用互联网更容易地找到客户,减少搜寻费用,而且还可以获得关于这类产品的潜在客户的信息。另外,在交易中企业的信息由客户跨时空地传递,使得企业在全球范围内拥有更多的客户。在这个过程中,客户信息间接地为企业创造了利润。由于客户信息自身的特点,以及企业对其认识不足,目前客户信息的使用较为混乱,没有统一的方法、高效的管理策略。主要的问题在于以商品物流为中心的闭环系统缺乏对客户信息的足够重视,不能及时反馈消费者的潜在需求和消费热点,从而造成信息不对称。客户信息管理在现代企业中已显得日益重要。 2.网络营销中的客户信息管理及其实施 科学的客户信息管理是凝聚客户、促进企业业务发展的重要保障。客户信息是一切交易的源泉。由于客户信息自身的特点,进行科学的客户信息管理是信息加工、信息挖掘、信息提取和再利用的需要。通过客户信息管理,可以实现客户信息利用的最大化和最优化。 2.1客户信息管理的内容 网络营销中的客户信息管理是对客户信息进行收集、抽取、迁移、存储、集成、分析和实现的全过程。具体内容如下: a.客户信息的收集。客户信息的收集是客户信息管理的出发点和落脚点。客户信息的收集可以广泛地利用各种渠道和手段,最为有效的是网络营销所提供的大量信息。但也不能忽视传统的方式(例如电话咨询和面对面交谈)发挥的作用,他们可以作为因特网的有效补充,保证客户信息的全面性。 b.客户信息的抽取和迁移。客户信息的抽取和迁移也是在进行客户信息的收集,但其不是直接面对客户,而是利用已有的信息进行一定的加工。因为各种行业所需的客户信息是千差万别,所以各个企业都占有大量的为本企业所用的客户信息。为了实现信息使用的高效率,有必要在各个行业之间推行一套客户信息的使用标准,最大限度地取得信息的一致性。 信息的抽取机制是建立在不同行业的客户信息基础之上。它使用信息过滤和信息模糊检索技术,在其他企业的客户信息数据库中取得所需的客户信息。它强调两个企业之间客户信息数据的相似性,从共性出发,实现信息的抽取。信息的迁移机制是从客户信息的整体角度考虑,在不同企业之间实现客户信息的共享。信息在迁移过程中忽视细微的差别,重视整体的一致性,花费较少的精力取得较大的效果。 c.客户信息的存储和集成。客户信息的存储和处理技术是客户信息管理的优秀技术,数据仓库技术在其中占有重要地位。因为客户信息是十分巨大的数据,为了能够实现数据使用的便捷高效,需要对使用的数据库进行慎重选择。建议采用大型的关系型数据库管理系统,并带有对并行处理、决策查询优化的组件。客户信息在存储过程中应考虑冗余问题,避免浪费大量有效的空间。客户信息的集成是指客户信息数据按照时间或空间的序列保存,并进行一定层次的划分后存储在数据库中。用户在查询、统计中都使用集成后的数据,可以提高运行效率。 d.客户信息数据库的设计。客户信息数据库是以家庭或个人为单位的计算机信息处理数据库。针对不同的行业有不同的数据单元,而且客户信息数据库的更新频率较高,数据处理量逐步增大。 索引的使用原则。使用索引可以提高按索引查询的速度,但是会降低插入、删除、更新操作的性能。因选择合适的填充因子,针对客户信息数据库更新频繁的特点,亦选用较小的填充因子,在数据页之间留下较多的自由空间,减少页分割和重新组织的工作。 数据的一致性和完整性。为了保证数据库的一致性和完整性,可以设计表间关联。这样关于父表和子表的操作将占用系统的开销。为了提高系统的响应时间,有必要保证合理的冗余水平。 数据库性能的调整。在计算机硬件配置和网络设计确定的情况下,影响到系统性能的因素是数据库性能和客户端程序设计。数据库的逻辑设计去掉了所有冗余数据,提高了系统的吞吐速度。而对于表之间的关联查询,其性能会降低,同时也提高了客户端的编程难度。因此物理设计对于两者应折衷考虑。公务员之家 数据类型的选择。数据类型的合理选择对于数据库的性能和操作具有很大的影响。在该数据库中应注意避开使用Text和Image字段,日期型字段的优点是有众多的日期函数支持,但其作为查询条件时服务器的性能会降低。 e.客户信息的分析和实现。客户信息的分析是客户信息数据库的落脚点,是直接为企业开展其他一系列工作服务的。客户信息的分析是指从大量的数据中提取有用的信息,该信息主要可以分为直接信息和间接信息。直接信息是可以从数据中直接取得,价值量较小,使用范围较小。而间接信息是经过加工获得的较有价值的信息。分析过程主要包括基本信息分析、统计分析、趋势分析、关联分析等。基本信息分析是利用客户的基本情况信息,分析本企业或产品的主要客户的特点,包括年龄、性别、职业、工资状况、学历、地理位置等等。统计分析是利用所有的信息进行统计,分析企业或产品的销售额、利润额、成本量等经济指标,也包括大客户分析和业务流量分析。趋势分析是利用本企业的信息和同行业其他企业的信息,并结合国民经济的整体运行状况,对长期和短期的业务状况进行预测。关联分析是利用客户信息对产品信息、市场信息、企业信息进行分析,综合评价企业的运行状况和产品的供需比例。 2.2客户信息管理的实施 网络营销中客户信息管理的实施主要是指客户信息数据库的实现。在当前环境下,客户信息数据库技术中数据仓库技术是企业使用的主流,该技术的实现也表明了当代客户信息管理系统的走向。以数据仓库系统为优秀技术的数据仓库型客户信息管理系统的广泛应用,为在技术实施以客户为中心的个性化服务提供了可能,又极大影响了企业业务流程的转变,使机构向“扁平化”方向发展。 数据仓库是面向主题的、集成的、稳定的、不同时间的数据集合,用以支持经营管理活动中的决策制定过程。面向主题是指数据仓库内的信息按照企业重点关心的数据(即主题)进行组织,为按主题进行决策的信息过程提供信息;集成是指数据仓库内的信息不是从各个业务系统简单抽取来得,而经过系统加工、汇总和整理,保证数据仓库内的信息是整个企业的全面信息;随时间变化数据仓库内的信息并不是关于企业当时或某一时刻的信息,而系统记录了企业从过去某个时刻到目前各个阶段的信息,通过这些信息,可以对企业的发展历程和未来趋势做出定量分析和预测;稳定是指一旦某个数据进入数据仓库,一般情况下将被长期保留,也就是数据仓库中一般有大量的插入和查询操作,但修改和删除操作比较少。 数据仓库的特点可以描述为主题突出的集成性的信息管理系统。它由源数据、仓库管理和分析工具组成。数据仓库的数据来源于多个数据源,包括本企业的内部数据,也有来自外部的相关数据。网络营销中源数据主要从开展网络营销的实践中获得,包括企业所关注的关于客户的各类信息。仓库管理是根据信息需求的要求进行数据建模,从数据源到数据仓库的数据抽取、处理和转换,确定数据存储的物理结构等。这一阶段是进行客户信息管理的基础,因为大量的源数据经过仓库管理进行了初步的处理。分析工具指完成决策所需的各种信息检索方法、联机分析方法和数据挖掘方法。这一阶段是针对企业的客户群服务的,它直接与客户发生联系,因为企业的产品企划就是在这里完成。数据仓库型客户信息系统继承了以往信息管理系统的一切手法,并以其强大的数据检索和分析功能,为企业提供了综合性的及时信息服务手段,成为客户信息管理系统发展的主流。 客户信息管理在各个方面的运用,已经显示出了强大的生命力。特别是在当今企业以网络营销为支撑来开展业务的情况下,由于网络信息的复杂性和多样性,开展信息管理迫在眉睫。客户信息管理已经也必将会成为企业生存取胜的重要一环。 信息类论文:信息化对人类传统认识方式的改变研究论文 论文关键词:当代认识论信息化信息化社会 论文摘要:在信息亿社会中,人类的传统认识问题得到了扩展,信息化带来了人类认识模式的改变。这主要表现为:认识主体由单一的人发展到“人——机联合体”;主体间关系复杂化、抽象化,构成了一种以平等合作为基础的共生关系;认识客体符号化,实践活动虚拟化。在信息化社会视野下,反思信息化给人类认识方式带来的改变,重新审视人类的认识和实践活动,突破主客二元对立的研究方法,已经构成哲学认识论的当展路向。 在传统马克思主义哲学的视域内,认识论研究基于认识和实践的辩证关系展开[f}l。这种把认识的主客关系作为重点的研究模式强调人作为认识主体是如何在实践中获得、检验认识以及认识之于实践的意义。换言之,该模式只是抽象地建构认识论体系,却忽视了认识论与现代科学的系统结合。随着信息技术不断深人社会生活诸领域,社会实践的发展必然冲击并改变这种模式。对传统认识论的丰富和发展表明,当代认识论发展的新路向渐成雏形。 一、信息化社会的创生 申农1948年在贝尔系统技术杂志上的《通讯的数学理论》奠定了信息论的基础,它与当时的系统论、控制论共同构成了现代社会信息化的基石。计算机网络技术的蓬勃发展催生信息社会化和社会信息化,信息化社会是什么?W.JMartin认为:信息化社会是一个生活质量、社会变化和经济发展越来越多地依赖于信息及其开发利用的社会。在这个社会里,人类生活的标准、工作或休闲的方式,教育系统和市场都明显地被信息和知识进步所影响r}0 信息化社会是工业化社会之后人类社会发展的一个独特形态。在这个以信息技术为基本特征的社会,社会生活各领域都信息化、符号化,信息将起主要作用的社会。在农业社会和工业社会中,物质和能源是主要资源,所从事的是大规模的物质生产。而在信息社会中,信息成为比物质和能源更为重要的资源,基于开发和利用信息资源的信息经济活动蓬勃发展,逐渐取代工业生产活动而成为国民经济活动的主导。在国民经济中占主导地位的信息经济同时构成社会信息化的物质基础,以计算机、微电子和通信技术为主的信息技术革命成为社会信息化的动力源泉。信息技术在各个领域、各个层面的广泛应用对经济社会发展产生了广深影响,从根本上改变了人们的生活方式、行为方式和价值观念。概言之,在信息化社会,信息是重要的资源,信息和知识是社会发展的重要动力,它们以“加速度”方式积累,以丰富多样的形式提供多感官、多通道的信息。 二、信息化杜会对传统认识论的挑战 传统马克思主义哲学认为,认识是人脑在实践基础上对外部现实的能动反映。在这里,认识内含三要素:作为主体的人脑、作为客体的外部现实和充当中介的实践。在马克思主义哲学的文本研究中,实践中介论虽然频遭实践基础论和实践物质论的反对,但它一直以来还是得到了人们的广泛认可。勿庸讳言,实践中介论的表述在当时的生产力条件下是合理的。但是,科技的发展已经远远超出了我们的想象,传统意义上的认识主体、认识客体和实践活动都发生了不容忽视的巨大变化,变化的原因就是信息化社会的挑战。 人类的大脑从来没有像今天这样被如此繁多的信息包围着。信息的社会化和社会的信息化相伴而生,人脑对外部世界的认识已经超出了单一的时空,扩展到全球历史的范围。各认识主体间的联系越来越紧密,蝴蝶效应日益显著。具体而言,信息化社会对传统认识论的挑战主要表现在以下几个方面: 1.认识主体的改变 在信息化社会,认识主体发生了深刻的变化,已经从单一的个体变成了由人和计算机构成的系统。人工智能的出现实现了人的部分智能的外化和虚拟化,扩展和增强了人的认识能力。众所周知,人类曾不断运用物质性工具来延伸和提高自己认识和改造世界的能力,如望远镜、显微镜等。但计算机的问世是对人的智能的扩展。这种扩展在有的部分已经超出了人脑,有些人工智能同人一样也充当着认识主体的角色。 当今时代只是信息爆炸的开端,人们却无时不在感受着信息爆炸所产生的威力。认识主体面临着比以往任何时代更多的挑战与机遇。信息化社会带来了自动化的工作和数字化的生活娱乐。人类不再需要像工业时代那样事必躬亲,而只要准备好大脑接受信息,信息爆炸产生的碎片俯拾皆是。有时候人们不得不被迫接受信息。人们在惊叹万维网信息海洋的绚烂多彩时,却又在迷失中乐此不疲。在信息化社会的迅猛发展中,人类主体与人工智能的互动性关联已经造成了传统认识论认识主体的迅速改变。 2_主体间关系的改变 认识主体向人一机系统的拓展使主体认识能力增强,同时促使主体间关系发生擅变。主体间的交往最大限度地以信息交换的形式显现。在人一机一人的模式下,主体间关系进一步符号化、模式化与单一化,一种平等合作、共生共荣的关系是交往的现实注脚和诊释。个性在系统里被模糊处理,年龄、性别、身体状况之间的差异都被抹去。在0和1的交相映辉中,人们凭借信息能力攻城掠地。家庭、朋友、师长等传统人伦关系遭遇空前挑战。纷繁复杂的信息世界,丰富多变的交往主体,但交往都是在相同的信息规则下完成。个体的违规将会给自身和以自己相关主体带来连带影响。主体间关系的符号化无异于复杂现象中的分形,看似混沌无序,实则每一步都是同样规则的延伸和复制。相较于传统的主体间关系,信息化社会中的主体间关系更具广泛性,任何两个主体都能依信息技术手段发生联系。 3.认识客体的改变 传统认识论的认识客体是物质世界和精神世界的具体客体,信息化社会中的认识客体还包括信息世界。科技的发展和人类认识能力的增强深化了人们对这三个世界的认识。物质世界和精神世界的客体被不断符号化,转化成信息化的客体。这种符号化的客体既非物质亦非精神,是超越于传统二元哲学思维之外的。换言之,这种符号化了的客体是信息化(数字化)了的虚拟客体,它是对真实客体的抽象与模拟,能较全面地反映真实客体的各类特征。在这种情况下,认识主体与客体不再是一对一的间断性反映,而变成了一对多、多对一、多对多的连续性反映。客体的信息化使对客体的连续认识和认识成果的长久保存成为可能,但信息化的客体在人机系统中不断被创生、修改、变换、传输和删除,使得它的生成、运化和发展已非模型能精测实握,个体的认知难度由此增大。这种矛盾只能通过技术进步和主体间合作的加强来逐渐缓解。 信息化社会认识客体的能动性增强了,认识客体不再像过去那样羞答答地等待被主体认识,而是主动地大量涌现到主体面前。这导致主体信息量剧增、认识难度加大,同时促使客体社会化。客体的涌现倘若利于主体的认识,就能很快被主体发现并认识,反之便会阻碍主体的认识活动。虚拟客体的能动性是以主体的能动性为前提的,主体对物质和精神客体的信息化过程本身就是一个能动的改造过程,这一过程直接影响着虚拟客体的能动性。因此,在信息化社会中,客体的能动性归结于主体的能动性,并影响主体的认识。 4.人类实践方式的改变 认识是以实践为基础的。在传统意义上,认识是观念性的活动,实践是物质性的活动。在信息化社会中,认识主体和客体的极大丰富和发展,必然带来实践活动的巨大变革。实践渐渐远离那种传统意义上的物质生产活动,而代之以复杂信息的处理过程。信息构成了人们实践的对象。 信息化社会中的实践作为认识的来源,内涵和外延都已扩大。有人提出“虚拟实践”的概念,首先,引出了一个问题,即实践的客观性问题。传统的实践是主体有目的地改造外部世界的感性活动,外部世界是客观地呈现在主体面前等待改造的。信息化社会中的外部世界大部分被信息化处理,变成了高度符号化的信息,因此这种实践的客观性取决于对外部世界进行信息化处理的科学性和准确性。其次,实践的客观性取决于主体的囚素,诸如主体的道德因素和技术熟练程度等。虚拟空间的主体一切都符号化,个体实践是跨时空的。相较于现实世界更广阔的虚拟世界并不是虚假的,实践的客观性取决于认识主体的道德因素。幻化的主体缺少了他人的道德注视,容易为所欲为。道德的外在约束似乎鞭长莫及,主体自身的道德内在约束尤显重要。最后,虚拟实践是一种低成本高效率的实践。 三、哲学认识论研究的新路向 传统认识论在宏观上仍不失为人认识和改造世界的工具,但在信息化社会的发展视域中,微观层面的变革势在必行。信息化社会的迅猛发展促进了哲学认识论思维模式的改革,现实地造成了哲学认识论在研究主题、方法、视野和目的上的新路向。 首先,哲学是其所处时代精神的精华,认识论研究需要紧密关注现当代科学发展的状况。信息化影响日盛,人的认识界定的变迁,把人类认识简单化为认识论的研究对象已不能满足社会的需要,人类个体的认识活动应同科学的发展和社会的进步联系起来。公共视阂中的人类认识才是信息社会认识论研究的主题。其次,认识论的研究要勇于突破传统主客二元对立的研究方法,主客之分是认识论研究的基础,但主客的区分不等于主客的对立,在认识论的研究中要更多关注客体的主动性和主体的客体化问题。再次,应树立全球化的信息化社会发展的世界历史视野。自资本主义开辟世界历史以来,信息化社会的发展更为迅速地将人们的认识问题融为密不可分的整体。为此,马克思主义认识论应强调信息化社会认知中的世界历史视野,为有效地改造世界提供有力的工具。最后,马克思主义认识论一般强调认识的目的在于认识世界和改造世界。信息化社会的发展使得改造世界的目的较之以往更为迫切。在当代社会中,信息化社会的发展使得虚拟实践成为可能,这样认识实践的目的便能够在虚拟实践中得到呈现。因此,认识的实践目的更为突出、更为迅捷。 信息类论文:电子信息类专业体系建设论文 一、建设和改革的方向 在提高普通民办高校办学质量这一系统工程中,课程体系与课程内容的改革无疑是一个优秀的问题。尤其是专业基础课的教学与课程平台的建设对于人才培养起着至关重要的作用。电子信息类的专业基础课程体系改革建设同样对其他专业课程体系改革有着重要的指导意义和应用价值。本文依据应用性本科院校人才培养的需求,针对电子信息类的四门专业基础课,从课程体系建设的角度对教学内容的优化,理论课程与工程应用相结合的具体方法进行了探讨和研究。《电路分析基础》、《信号与系统》、《模拟电子技术》和《数字电子技术》四门课程是电子信息类专业学生的重要专业基础课,具有理论性强、公式定理多、计算量大等特点。而这四门课程内容循序渐进,联系紧密,对后续课程的学习意义更是重大。同时着眼于民办普通高校“应用型、创新性”的人才培养目标;充分考虑其生源情况,坚持“因材施教、突出实践、个性发展”的方针;深入研究课程群之间的内在关联性;优化和精简教学内容;强调理论课堂引入仿真软件的教学手段;立体的、科学的开展电类专业基础课程体系的建设和改革。 二、建设和改革的指导思想 1.课程体系突出“综合化、应用性”人才培养目标结合民办普通高校的办学实际,强调学生素质和能力的培养,使学生在掌握基础理论、工程实践、运用现代化技术等方面得到全面锻炼,注重培养学生的工程应用意识,培养学生用综合与整体性眼光解决工程技术问题的能力,塑造具有高素质的“应用型、创新型”专门人才。 2.科学的、立体的专业基础课程体系建设要让专业基础课程体系的建设改革取得成效,必须是系统和科学的。一方面对课程理论内容进行优化整合,与时俱进,做好教材建设;其次,结合计算机仿真软件辅助教学,改善教学手段;另外,加强实践环节在教学中的地位,减少验证性实验,增加综合性实验,补充设计性实验。在课程体系建设中,以“掌握原理”为准则,贯穿“加强实践、提高兴趣、培养技能、积极创新”的理念。 3.注重专业基础课程间的内在联系体系内课程建设应尽量减少课程群中课程间的人为隔断,从课程体系的角度对授课内容进行整合;考虑课程之间的相互衔接,理顺课程间的相互关系,制定统一的教学大纲和实践计划表。 三、建设和改革的主要内容 1.课堂教学与工程应用的有机结合根据电子信息类四门专业基础课程的特点,结合三本院校生源的实际情况,突出“综合化、应用性”,将Matlab与《电路分析》和《信号与系统》;Multisim与《模拟电子技术》和《数字电子技术》有机结合起来。在理论课的教学中引入Matlab软件辅助分析电路问题让理论教学变得直观、易懂,是化解教学窘境的有效手段。通过Multisim仿真软件来绘制电路,观察电路的工作过程,让学生一看就懂,一听就会,突出重点的同时又解析了难点。利用仿真软件进行辅助教学,即降低了学生的学习门槛,又提高了其学习兴趣,对理论课程教学效果的改善是显而易见的。同时,对于应用性本科院校,将仿真软件引入课堂教学,还有更长远的意义。通过软件仿真,学生不仅对知识理解更深刻,掌握更牢固,应用更熟练,并进一步加强了理论联系实际的运用能力,缩短了传统课程与相关实用技术和科学技术发展前沿的距离;对学生的职业发展之路作了很好的铺垫。 2.优化整合,统一部署体系内课程建设不能孤立单干、各自为政;应减少课程群中课程间的人为隔断,从课程体系的角度对授课内容进行整合;考虑课程之间的相互衔接,理顺课程间的相互关系,制定统一的教学大纲和实践计划表。在教材建设上,削枝强干,注重基本理论和知识性,合理定位内容的广度和深度;弱化复杂推导和深度计算,突出概念和原理,强调其在实际工程电路中的分析与运用;注重揭示课程内容之间的内在联系和普遍规律,前呼后应,浑然一体,力求构建一个良好的教材体系。在实践教学环节,注重营造工程环境,加强集中实践课程建设;以综合性实验为载体,实行跨课程的基础理论应用训练的和技能训练。有助于学生对所学知识的宏观把握和深入理解,提升了学生分析问题、解决问题的能力。 独立学院经过十余年的发展,已经形成一批新的高等教育资源,在发展本科教育中发挥了重要的作用。但随着独立学院数量和规模的不断扩大,同质化现象日趋严重,人才培养、专业设置等方面的雷同和缺乏特色已成为制约独立学院发展的主要原因。教育部《独立学院设置与管理办法》等相关文件出台后,母体高校的“光环效应”逐渐减退,独立学院在专业设置、人才培养等方面遭遇到前所未有的挑战。为了更好地适应市场和社会需求,有效提高电子信息类专业工程应用能力,众多高校都在积极研究与探索。 针对民办普通高等院校,课程体系改革的趋势是向着“基础化、综合化、学研产一体化”发展,适应市场的人才需求变化。“基础化”就是强调设置最基本的理论知识课,讲授基础性最强的科学、技术和专业工程知识,训练作为电子信息类专业工程技术人员最基本的技能,这是当前电子信息类专业课程体系改革中的一个重要趋势,也是应对当前电子信息类工程技术高速发展和工程人才需求快速变化的有效途径。“综合化”就是要求电子信息类专业教育应加强交叉学科或多学科的教学,扩大人文、社会科学和管理科学的课程设置,以及加强综合性的工程设计的理论教学和实践训练。高等工程教育培养的是未来的工程师,工程综合是电子工程师工作最显著的特征。“学研产一体化”是指应建立教学、科研、生产一体化的联合体,面向科学研究、技术开发和工业生产实际,调整课程设置,精简教材内容,改变课堂教学方式,改善传统教学手段。在专业课程体系改革的道路上,始终以“掌握原理”为准则,坚持贯穿“加强实践、提高兴趣、培养技能、积极创新”的理念,为电子信息类专业教育带来新的生机。 作者:姚敏单位:武汉东湖学院