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關鍵詞：鐵路基礎設施；監(jiān)測；振動傳感器；數(shù)據(jù)采集

中圖分類號：TN919 文獻標識碼：A

0.引言

進入21世紀以來，我國鐵路建設發(fā)展迅猛，取得了良好的經(jīng)濟與社會效益。隨著鐵路運輸速度的迅速提升，再加上其相對方便舒適的環(huán)境和價格上的優(yōu)勢，勢必能吸引越來越多的人選擇鐵路作為他們旅行的交通工具，然而，伴隨著鐵路運輸?shù)娘w速發(fā)展給人們帶來的交通上的快捷與方便，車體與鐵軌的振動故障對公共財產(chǎn)及人身安全構成了前所未有的威脅。

伴隨著我國鐵路立體跨越式的迅猛發(fā)展，輪軌間激擾力與激擾頻率隨著車輛行駛速度的不斷提高，逐漸增大，變寬，結果會造成電機等吊掛設備和車內(nèi)設備的高頻高幅振動，引起車體設備振動能量的急速加劇。如果超過了鐵路各設備所允許的振動強度范圍，未來的工作性能指標及使用壽命將會受到過大的動態(tài)載荷和噪聲的嚴重影響，情況越發(fā)嚴重會導致零部件的早期失效。當前大量事實表明，在長期作用的情況下，鐵路振動故障可能會導致貨物破損，軌道破壞，列車脫軌等危險情況。為確保鐵路“安全、經(jīng)濟、快捷、舒適”的特點和優(yōu)勢，鐵路建設要不斷發(fā)展完善其各項功能，才能在越發(fā)激烈的市場競爭中取得優(yōu)勢，因此，各國都加強了對鐵路振動的檢測及分析，也增加了對其的投入力度。

今年我國對鐵路振動檢測領域的人力物力投入有明顯增加，并且研究范圍擴展到眾多方面。以往鐵路振動檢測系統(tǒng)只配備在一些重要單位或者要害部門，而在2000年以后，各個鐵路站段及各個振動檢測站點基本都已經(jīng)涉及發(fā)展應用到。鐵路振動檢測系統(tǒng)的重要性越來越被人們所認可，近些年又不斷完善各項相應的標準和規(guī)范。為了保證鐵路的運輸安全、高效舒適的科學發(fā)展及以人為本的發(fā)展要求，確保鐵路的優(yōu)勢和特點，如何準確檢測高速鐵路的振動并判斷故障是擺在鐵路工作者面前不容緩的實際問題。

1.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計方案

如圖1所示，本論文用于鐵路基礎設施監(jiān)測的振動傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由下位機系統(tǒng)和上位機節(jié)點兩個大的部分組成。系統(tǒng)設計方案的結構框圖下位機系統(tǒng)里包含了振動傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、IIC實時數(shù)據(jù)傳輸模塊、微處理器模塊和電源模塊五個單元。

振動傳感器把接收到的振動信號數(shù)字化，通過IIC數(shù)字傳輸方式，將數(shù)據(jù)發(fā)送給微處理器STM32F103ZET6。微處理器作為控制單元，用于接收振動傳感器數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)處理分析計算，通過RS-232串口通信，運用MAX3232電平轉換芯片及CH340 RS-232串口轉USB芯片，實現(xiàn)了XYZ三軸振動數(shù)值發(fā)送到上位機進行控制顯示。因為目前個人電腦上已很少有串口，所以我們使用RS-232串口轉USB口芯片CH340G，數(shù)據(jù)可以從USB口進入PC上位機。由于每一個節(jié)點的檢測范圍有限，使用多個這樣的節(jié)點共同檢測則可以擴大系統(tǒng)的監(jiān)測范圍，提高系統(tǒng)的整體工作性能。整個鐵路振動檢測系統(tǒng)是由多個下位機節(jié)點互相協(xié)作共同完成系統(tǒng)功能的。

2.系統(tǒng)硬件設計

2.1 系統(tǒng)硬件設計思想

本論文的鐵路振動檢測系統(tǒng)是由振動傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，IIC實時數(shù)據(jù)傳輸模塊，微處理器模塊以及RS-232有線通信模塊和電源模塊組成。

振動傳感器數(shù)據(jù)采集模塊對鐵路振動的振動數(shù)據(jù)信號進行實時采集，將采集到的數(shù)據(jù)數(shù)字化，并通過IIC實時數(shù)據(jù)傳輸方式與單片機處理器通信，接著單片機處理器模塊將采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理分析，通過有線通信模塊上傳到上位機進行實時顯示及存儲，為鐵路振動故障的判斷提供合理依據(jù)。

微處理器中有數(shù)據(jù)處理分析算法的設計，完成對采集到的實時振動信號進行數(shù)據(jù)處理分析，判斷當前得到的振動數(shù)據(jù)是否在鐵路設備所能產(chǎn)生的振動范圍之內(nèi)并對數(shù)據(jù)進行干擾點剔除，去直流及多項式趨勢項和平滑處理，計算出與自然坐標系夾角的角度，使整個鐵路振動檢測系統(tǒng)的性能與數(shù)據(jù)準確性得到大幅度提高，很大程度上降低了系統(tǒng)的錯誤上報率。

2.2 系統(tǒng)介紹

如圖2所示，系y硬件部分可以分為五個部分：振動傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、IIC實時數(shù)據(jù)傳輸模塊、微處理器模塊、RS-232有線通信模塊和電源模塊。

數(shù)據(jù)采集模塊：由單片機處理器模塊發(fā)出相應的控制指令配置振動傳感器的控制寄存器，內(nèi)部控制寄存器來決定信號的采集速度、通信方式、數(shù)據(jù)輸出格式與帶寬，振動傳感器根據(jù)內(nèi)部控制寄存器的值按要求采集振動信號。

實時數(shù)據(jù)傳輸模塊：振動傳感器采集的實時數(shù)據(jù)通過IIC傳輸方式，將數(shù)據(jù)發(fā)送給處理器，為之后的數(shù)據(jù)處理分析奠定了基礎。

微處理器模塊：主要工作是通過系統(tǒng)軟件控制數(shù)據(jù)采集模塊完成振動數(shù)據(jù)信號的采集，并對數(shù)據(jù)進行處理分析，然后控制RS-232有線通信模塊將處理完成的數(shù)據(jù)上傳至PC上位機進行顯示及存儲。該模塊是振動傳感器數(shù)據(jù)采集模塊和RS-232有線通信模塊進行聯(lián)系的核心部分。

RS-232有線通信模塊：將微處理器模塊處理完畢的數(shù)據(jù)，通過RS-232串口通信的方式傳遞給上位機，上位機會自動顯示及存儲數(shù)據(jù)，供振動故障的判斷使用。

電源模塊：通過該模塊，將5V外部直流電源轉換成系統(tǒng)所使用的3.3V電源。

結論

本論文設計了一套鐵路振動檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用下位機整體檢測模塊PC上位機整體控制數(shù)據(jù)流向，并對上傳的檢測數(shù)據(jù)進行顯示保存。從與傳統(tǒng)檢測方法的比較來看，它能夠更加高效、深入、細致的對鐵路振動信號進行檢測、處理分析及顯示存儲，并為鐵路振動故障的判斷提供可靠依據(jù)。

參考文獻

[1]馮曉芳.中國高速鐵路的發(fā)展與展望[J].科技資訊，2009（1）：129-130.

[2]段合朋.鐵道車輛振動特性及平穩(wěn)性研究[D].成都：西南交通大學，2010.

[3]柴東明.鐵路實用微型振動測試儀研究[J].設備管理與維修，1994（11）：18-21.

[4] Testing and Approval of Railway Vehicles from the Point of View of their Dynamic Behavior-Safety-Track Fatigue-Ride Quality（2ed edn）. （Pairs：UIC）UIC Code 518， 2003， 2.

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論文摘 要:消防通信規(guī)劃是城市消防規(guī)劃中的重要內(nèi)容，本文論述了目前我國消防通信規(guī)劃的現(xiàn)狀及編制中存在的問題，詳細介紹了消防部隊信息通信體系建設的現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢，分析了當前消防通信規(guī)劃編制和實施中的重點問題，為消防通信規(guī)劃編制工作提供參考建議。

1、前言

隨著我國應急救援體系的發(fā)展，消防部隊已逐步成為城市主要的應急救援力量，廣泛參與到自然災害、事故災難、社會安全事件等公共突發(fā)事件的應急救援處置中，并承擔了部分非緊急的社會救助任務。消防通信是消防部隊開展滅火救援行動的根本保障，是未來城市應急救援體系中信息通信的主要組成部分。美國911恐怖襲擊事件中警察和消防員未建立統(tǒng)一的通信手段而造成的慘痛教訓凸現(xiàn)出城市消防通信規(guī)劃的重要性，所以在城市消防規(guī)劃編制過程中合理規(guī)劃和部署消防通信的建設和發(fā)展，在規(guī)劃方針的指導下逐步建立和完善城市消防通信體系，是消防部隊在執(zhí)勤備戰(zhàn)和災害救助中全面發(fā)揮應急救援能力的根本保障。

2、消防通信規(guī)劃的現(xiàn)狀

消防通信規(guī)劃的編制主要由城市規(guī)劃設計單位和消防部門共同完成。由于城市建設和通信技術的高速發(fā)展，各地消防通信系統(tǒng)也在不斷的擴展和升級，消防通信建設所依據(jù)的《消防通信指揮系統(tǒng)設計規(guī)范》等規(guī)范文件的要求與目前的應用現(xiàn)狀相差較大，內(nèi)容滯后且不全面，對規(guī)劃編制的指導意義不夠充分，一些通信指揮系統(tǒng)雖已達到火災報警、火警受理、滅火救援通信調(diào)度等應用的基本要求，實際中卻不能滿足新形勢下消防部隊應急救援通信指揮的需求。并且由于消防通信規(guī)劃的專業(yè)性較強、技術要求高、涉及的領域廣泛繁多、基礎設施建設發(fā)展不均衡等方面的原因，使消防通信規(guī)劃的編制工作難以有效和深入開展，造成部分城市消防通信規(guī)劃的內(nèi)容空泛、缺乏深度、可操作性較差，不能切實有效的指導城市消防通信建設和發(fā)展。此外我國的應急管理體系建設起步較晚，部分消防通信規(guī)劃內(nèi)容僅片面集中于火災事故方面，缺乏城市應急救援總體發(fā)展的綜合考慮，造成消防通信建設與城市應急救援體系建設脫節(jié)。

3、消防通信建設現(xiàn)狀

消防部隊的信息通信建設按照公安部消防局信息化建設的總體規(guī)劃部署和具體要求展開，實施主要依靠當?shù)卣斦芸睢數(shù)毓膊块T和電信部門的通信網(wǎng)絡建設以及消防部隊自身的信息化裝備建設來完成，目前各級消防部隊均已形成了相對獨立的消防信息通信體系。以下將從基礎通信網(wǎng)、消防通信指揮中心、消防綜合業(yè)務信息系統(tǒng)等幾個消防規(guī)劃中涉及的重點方面具體展開論述。

3.1 基礎通信網(wǎng)絡

基礎通信網(wǎng)絡是消防通信和城市應急通信的基礎設施，網(wǎng)絡的建設直接決定了消防部隊的信息應用能力，所以基礎通信網(wǎng)絡的發(fā)展是消防通信規(guī)劃的重點。目前消防部隊依托公安信息網(wǎng)、公眾電信網(wǎng)、無線超短波通信網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)等多種通信網(wǎng)絡傳輸語音、圖像和數(shù)據(jù)，形成了一套較為完整的消防通信網(wǎng)絡體系，以下歸納為計算機通信網(wǎng)、有線通信網(wǎng)、無線通信網(wǎng)、衛(wèi)星通信和短波通信網(wǎng)等幾部分介紹。

3.1.1 計算機通信網(wǎng)

目前消防部隊各級單位均已接入了以公安信息網(wǎng)為基礎的計算機通信網(wǎng)，這一網(wǎng)絡是消防部隊數(shù)據(jù)通信的基礎網(wǎng)絡，承擔滅火救援指揮調(diào)度、消防綜合信息管理等大部分信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞，并可實現(xiàn)IP語音電話和視頻傳輸?shù)榷嗝襟w應用。為保證調(diào)度指揮等重要信息的可靠傳遞，部分節(jié)點間還建立了指揮調(diào)度專線和備份網(wǎng)路。在消防通信規(guī)劃中應按照當?shù)毓残畔⒕W(wǎng)和消防部隊自身信息通信的建設情況以及各級消防部隊的信息通信需求，合理規(guī)劃消防計算機通信網(wǎng)，確保網(wǎng)絡的全面接入和可靠暢通。

3.1.2 有線通信網(wǎng)

有線通信網(wǎng)包括報警電話接入和報警信息查詢專線、指揮調(diào)度專線、辦公市話網(wǎng)和公安專線網(wǎng)等通信網(wǎng)絡，是城市各級消防隊站獲知災害事故發(fā)生和傳遞調(diào)度指揮命令的基礎信息通信網(wǎng)絡。其中報警電話接入專線是用于接受公用電話網(wǎng)的報警和城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)的火警信號及相關信息的通信線路。報警信息查詢專線是用于獲取報警電話的位置、裝機人身份等信息的數(shù)據(jù)專線。指揮調(diào)度專線是用于連接火警受理終端、各消防站以及各相關聯(lián)動單位的通信專線。辦公市話網(wǎng)和公安專線網(wǎng)是消防部隊內(nèi)部各級部門之間和與公安機關之間通信的辦公電話網(wǎng)。有線通信網(wǎng)是傳統(tǒng)的消防通信基礎網(wǎng)絡，目前各城市基本完成了消防有線通信網(wǎng)的建設，在消防通信規(guī)劃中應以未來網(wǎng)絡容量和性能的改進及發(fā)展等內(nèi)容為主，確保消防有線通信網(wǎng)的完備可靠，保證消防部隊對災害事故快速響應和出動調(diào)集命令的有效傳達。

3.1.3 無線通信網(wǎng)

無線通信是消防部隊在滅火救援展開和進行過程中用于災害現(xiàn)場信息傳遞的主要通信方式。目前各級消防部隊普遍配備了用于現(xiàn)場通信的350MHz超短波無線常規(guī)通信設備，并利用轉信臺擴展網(wǎng)絡覆蓋的范圍。大部分城市還依托當?shù)毓矡o線集群通信系統(tǒng)建立了消防集群通信網(wǎng)，北京、上海等地還建設了具備網(wǎng)絡容量大、通話質量高、應用功能多等特點的數(shù)字集群通信網(wǎng)。消防部隊以超短波無線通信為基礎構成了由城市消防通信指揮網(wǎng)、現(xiàn)場指揮網(wǎng)和滅火救援戰(zhàn)斗網(wǎng)組成的三級無線通信網(wǎng)絡，并且利用GPRS、CDMA、3G等公眾移動通信技術以及超短波、微波數(shù)傳設備等多種手段建立無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，用于傳輸滅火救援現(xiàn)場的圖像和數(shù)據(jù)信息。此外公眾移動電話網(wǎng)也是消防部隊重要的輔助通信手段。合理規(guī)劃城市消防無線通信網(wǎng)，構建可靠的無線通信體系是消防部隊在滅火救援過程中戰(zhàn)斗力有效發(fā)揮的根本保證。

3.1.4 衛(wèi)星通信和短波通信

在地震、泥石流等大型自然災害救援或野外應急救援中，依賴中繼站的常規(guī)無線通信網(wǎng)往往會受到傳輸距離和范圍、電力供給、極端環(huán)境影響等方面的局限，不能滿足消防部隊信息通信的需要，此時衛(wèi)星通信和短波通信等應急通信方式成為救援現(xiàn)場最有效的信息通信手段。目前公安部消防局已對消防衛(wèi)星通信體系做出總體的規(guī)劃和部署，并推進消防衛(wèi)星通信網(wǎng)的建設，一些城市的消防部隊先后配備了“動中通”衛(wèi)星通信設備、便攜衛(wèi)星站、短波電臺等應急通信裝備，在玉樹地震和舟曲縣特大泥石流等自然災害救助和部分大型跨區(qū)滅火應急救援中顯現(xiàn)出極強的應急通信保障能力。消防衛(wèi)星通信和短波通信是應急通信體系中的重要部分，是城市有效抵御極端災害的基礎保障設施。

3.2 消防通信指揮中心

消防通信指揮中心是消防部隊信息通信和作戰(zhàn)指揮的中樞，具有受理報警、滅火救援指揮調(diào)度、信息情報支持等功能，負責火災及其它災害事故的接處警受理和消防救援力量的調(diào)度指揮。按照公安部“三臺合一”的要求，目前我國大部分地級以上城市均已設置了包括治安、交通、消防在內(nèi)的接處警指揮中心，建立了統(tǒng)一的集中受理和多部門聯(lián)動的接處警平臺，一些城市還進一步將醫(yī)療救護、安全生產(chǎn)等應急救援相關的領域納入其中，并形成城市綜合應急救援指揮中心。部分通信指揮中心還具備使用手機定位技術和GIS技術確定報警人的位置、使用短信平臺受理報警、即時監(jiān)控救援力量的行動狀態(tài)、通過圖像監(jiān)控系統(tǒng)獲取災害發(fā)生區(qū)域的現(xiàn)場狀況和交通狀況等功能。在消防通信規(guī)劃中應針對本地的實際情況，綜合考慮未來城市應急救援體系的發(fā)展，確定消防通信指揮中心的建設發(fā)展方案。

移動消防通信指揮中心是設置在專門的通信指揮車中并集成了消防通信指揮相關功能的移動指揮平臺，通常包括調(diào)度指揮臺、輔助決策信息系統(tǒng)、多種無線通信系統(tǒng)、火場圖像系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)、現(xiàn)場廣播、供電及照明等其他輔助設備，是眾多救援力量參與的復雜災害事故處置現(xiàn)場中通信指揮的關鍵因素。按照城市規(guī)模和應急救援體系的建設情況，配置不同功能組件和不同移動及通信能力的消防通信指揮車是消防通信規(guī)劃中的重要問題。

3.3 消防綜合業(yè)務信息系統(tǒng)

消防綜合業(yè)務信息系統(tǒng)是包括了滅火救援指揮、消防監(jiān)督管理、部隊管理和消防公眾服務等多種應用功能的信息系統(tǒng)集成，是消防通信中應用軟件的主要部分。按照消防部隊信息化建設總體規(guī)劃和部署，各級消防部隊將逐步推廣和應用包括消防基礎數(shù)據(jù)平臺、消防公共服務平臺及各消防綜合業(yè)務信息系統(tǒng)等部分的一體化業(yè)務平臺。目前各地統(tǒng)一按照公安部消防局部署方案的要求，逐步開展了消防監(jiān)督管理、部隊管理和公眾服務等信息系統(tǒng)的推廣和應用，而對于消防基礎信息平臺、滅火救援指揮系統(tǒng)等面向滅火救援指揮和管理的信息系統(tǒng)，因受到基礎信息數(shù)據(jù)庫和通信基礎設施建設情況的局限，各地的應用程度差異較大。在消防通信規(guī)劃中，應將建立和完善城市地理信息、火災風險信息、危險源信息、水、電、生產(chǎn)、醫(yī)療救護信息等內(nèi)容的城市應急救援基礎信息數(shù)據(jù)庫，以及按照城市應急救援的具體需求開展消防指揮調(diào)度系統(tǒng)、消防指揮決策系統(tǒng)、重大危險源評估系統(tǒng)、模擬演練等系統(tǒng)的應用納入到消防通信規(guī)劃中重點建設。

4、未來發(fā)展趨勢

隨著信息通信技術的高速發(fā)展，眾多高性能的通信技術將逐步應用于消防通信領域中，不斷推進消防通信的發(fā)展。目前第四代移動通信技術已進入實驗性應用階段，在不久的將來勢必將成為消防通信體系中高質量傳輸數(shù)據(jù)信息的重要手段。信息通信硬件設備的發(fā)展，使信息通信裝備的通信性能和移動性能不斷提升，設備成本將更加低廉，未來隨著多媒體單兵信息裝備的深入應用，使災害救援現(xiàn)場各級指戰(zhàn)員具備強大的信息通信能力，數(shù)字集群通信、衛(wèi)星通信、微波數(shù)據(jù)通信等通信設備也將廣泛裝備到各級消防部隊中，逐步成為普遍配備的常規(guī)通信手段。隨著城市災害聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的建設，消防通信指揮中心可以智能感知火災等災害事故的發(fā)生并及時獲取相關災情信息，極大的提高消防部隊對災害事故響應能力。此外物聯(lián)網(wǎng)、遙感技術、傳感器技術、Ad Hoc網(wǎng)絡等應用于消防領域，可以即時、全面、深入的獲得滅火和應急救援現(xiàn)場的災情狀況和救援實力狀況，實現(xiàn)天空地一體的消防通信體系和數(shù)字化指揮調(diào)度體系。在消防通信規(guī)劃中，應結合未來通信新技術的發(fā)展，合理規(guī)劃和部署城市消防通信建設。

5、問題和建議

消防通信的發(fā)展應與城市應急救援體系各方面的發(fā)展情況及相關領域的具體情況協(xié)調(diào)統(tǒng)一。由于通信技術的發(fā)展速度較高，消防通信規(guī)劃編制中應準確預見未來城市消防通信的需求，在首先確立適合消防通信發(fā)展總體框架基礎上靈活的選擇兼容性好、生命力強并具備開放和統(tǒng)一標準的技術和設備，有效避免重復建設，并盡量降低系統(tǒng)升級換代和改造的成本。發(fā)展中還應重視基礎通信設施建設，切忌盲目追求新技術和熱點技術。可靠度和抗災能力是消防通信系統(tǒng)中不能忽視的問題，應充分考慮應急狀況下缺乏電源供給、設備損壞、大量用戶占用等特殊情況的系統(tǒng)運行，合理劃分系統(tǒng)中緊急與非緊急應用的分工、采取冗余和備份設計、增設應急狀態(tài)的專用模式等手段提高系統(tǒng)可靠程度和對災害的抗擊能力。此外消防通信系統(tǒng)設計中還應充分考慮到互聯(lián)網(wǎng)、公安網(wǎng)、公眾話務網(wǎng)、政務網(wǎng)等多個獨立通信網(wǎng)絡中各種系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的融通，設計中應盡量將系統(tǒng)各具體應用建立在統(tǒng)一的平臺和網(wǎng)絡中，并采用一些安全穩(wěn)妥的連接手段，共享和交換各網(wǎng)絡間的信息數(shù)據(jù)。

參考文獻

[1] GB50313.防通信指揮系統(tǒng)設計規(guī)范[S].

張昊.論重特大災害消防應急通信技術[J].消防科學與技術，2011，30(2):132-136

莫曉漪.現(xiàn)代城市消防規(guī)劃的若干問題[J].廣西民族大學學報，2007，(8):117-121.

篇(3)

摘要：文章認為將無線通信引入數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(DCN)是構建DCN的一種新選擇，可以免除布線煩擾，從而方便維護無線節(jié)點；可以便捷地在服務器間建立鏈接，從而避免多跳傳輸額外代價；還可以動態(tài)改變DCN中的拓撲結構，有效減少“瓶頸”節(jié)點的流量。文章介紹了一種將無線通信與有線通信相結合來構建數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的新穎方法，并從物理構建和全局優(yōu)化兩個方面對相關新技術進行了分析。這些技術包括60 GHz無線頻段通信技術、3D波束成形、節(jié)點布置方法、基于遺傳算法的信道分配等。通過這些技術的研究成果，可看出無線通信技術可大幅度提高數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡性能，具有廣闊的應用前景與理論研究價值。

關鍵詞：數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡；60 GHz無線通信技術；波束成形；信道分配；有向天線

Abstract: Wireless technology is a good option for data center networks (DCNs) because there is no complex cabling, and wireless nodes are relatively easy to maintain. Wireless links can also be easily established between servers in different racks to avoid the cost of multihop transmission. With wireless technology, the topology of a DCN can be dynamically changed so that congestion at hot nodes is reduced. In this paper, we introduce hybrid DCN architecture in which a wireless network supplements the Ethernet infrastructure. We discuss 60 GHz communications, 3D beamforming, node arrangement methodology, and channel allocation based on Genetic Algorithm for hybrid DCN architecture. Research on this architecture shows that wireless transmission improves overall DCN performance.

Key words:data center network; 60 GHz communication; beamforming; channel allocation; directional antenna

隨著“云技術”的日益發(fā)展，諸如云儲存、云計算、云平臺等云應用服務得到了各界的廣泛關注。近年來，世界各大公司競相構建大型數(shù)據(jù)中心來為云服務提供硬件支持。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(DCN)是構建數(shù)據(jù)中心的一個重要部分，它需要能聯(lián)結百萬臺服務器，同時亦能為云技術提供合適的帶寬。

數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡通常基于3層拓撲結構：核心層、聚集層、邊緣層。常見數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡拓撲圖如圖1所示。在圖1中，位于機架內(nèi)的服務器通過架頂式交換機互聯(lián)，同時，它們與匯聚層和核心層的交換機組成了一個多根樹。由于核心層的根節(jié)點數(shù)量有限，當數(shù)據(jù)中心負載較大時，這些節(jié)點容易成為整個數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的“瓶頸”。故而在網(wǎng)絡實際通信中，服務器之間數(shù)據(jù)傳輸所能達到的吞吐量可能比實際可用帶寬低許多。

為了解決網(wǎng)絡中部分節(jié)點過熱問題，人們開始研究數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的拓撲結構和路由協(xié)議等優(yōu)化問題，這些研究大多采用添加新路徑的方法(尤其是互不相交的路徑)以便增加端到端吞吐量。這些方法取得了一定成效，然而在以太網(wǎng)中，人們?nèi)匀浑y以應對大量的高突發(fā)流量，這是因為以太網(wǎng)中的靜態(tài)鏈路和有限網(wǎng)絡接口會引起部分服務器堵塞，從而對其他服務器產(chǎn)生副作用。另外，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡通常需要大量服務器合作完成一項任務，此時，高負載的服務器可能會進一步降低數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡性能。

通常人們嘗試借助有線鏈接以外的其他媒介來解決數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中節(jié)點過熱、服務器擁塞等問題，無線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(WDCN)就是其中之一。本文將綜述近年來無線通信技術在數(shù)據(jù)中心領域的發(fā)展現(xiàn)狀與關鍵問題，并從設計構造與性能優(yōu)化兩個方面具體展示當前學術界對無線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的研究成果。

1 無線數(shù)據(jù)中心發(fā)展現(xiàn)狀

與存在的問題

由于無線通信在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡應用中的特殊性，無線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡和基于有線的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡存在很大區(qū)別。隨著極高頻(EHF)技術(特別是60 GHz無線通信技術)的引入，用高速率的無線通信傳輸數(shù)據(jù)成為了現(xiàn)實(吞吐量可達4G bit/s)，從而使在數(shù)據(jù)中心中應用無線通信技術成為可能。于是，2008年出現(xiàn)了首篇討論在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中應用60 GHz無線通信技術的論文[1]，文章提出用無線鏈接替換部分有線鏈接，可以降低布線復雜度，降低冷卻開銷，減少大量的成本，從而大幅提高數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的性能。此外，60 GHz無線通信技術在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中的應用還有其他幾大優(yōu)勢：

(1)7 GHz的可用頻譜(57～64 GHz)使得采用60 GHz無線通信技術能夠提供達到吉比特每秒量級速度的多條鏈接。

(2)60 GHz頻段在減少無線信號干擾的同時也減少了被監(jiān)聽的機會。

(3)無線網(wǎng)絡更益于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的擴容和提升。

篇(4)

【關鍵詞】電子智能化立體車庫;現(xiàn)狀;發(fā)展

1.電子智能化立體車庫的現(xiàn)狀

隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展以及我國的城市化水平不斷加快，使得城市交通擁擠的矛盾日益突出。車輛的不斷增多，城市道路設施跟不上經(jīng)濟發(fā)展的步伐，造成了動態(tài)交通的嚴重阻塞，同時停車場地設置的不合理，出現(xiàn)了嚴重的占道停車，占用居住區(qū)綠地，造成靜態(tài)交通混亂現(xiàn)象，從而進一步加劇了交通擁擠，破壞了城市的居住環(huán)境和城市形象。動態(tài)交通和靜態(tài)交通的關系形成了惡性循環(huán)。交通瓶頸成為加速城市建設、提高人民生活質量的老大難。要解決動態(tài)交通問題，首先要解決靜態(tài)交通問題。相比于常規(guī)的大中型停車場，智能化立體車庫以其節(jié)省占地面積、出入庫管理方便、存取車省時省力、配置靈活等特點成為了解決城市”停車難”問題的重要途徑和發(fā)展方向。

目前，自動立體停車裝備系統(tǒng)在世界各地的發(fā)展是極不均衡的。德國開發(fā)最早，技術居于領先地位；日本由于國土面積小而應用最廣，從技術特征上看，日本更重視豎式自動立體車庫的發(fā)展。我國全自動立體停車設備的容車能力及其技術完備，經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展，先進程度已被世界廣泛承認和接受。國內(nèi)外的立體車庫絕大多數(shù)是以PLC作為控制核心，通過PLC來對各種數(shù)字量進行檢測和控制。PLC是基于計算機技術和自動控制理論發(fā)展而來的，它既不同于普通的計算機，又不同于一般的計算機控制系統(tǒng)，PLC具有許多優(yōu)點，具體表現(xiàn)在多個方面。

2.立體車庫的主要類型

由于立體車庫具有節(jié)省占地面積小、節(jié)省大量投資、出入車庫管理方便、省時省力、可避免車輛的丟失和損壞、配置靈活等諸多優(yōu)勢特點，所以各國紛紛發(fā)展機械化停車設備――立體車庫，將地面停車向空間發(fā)展，形成立體停車模式，他們主要有以下幾種常見形式：

(1)垂直循環(huán)式。該類型車庫采用了垂直方向做循環(huán)運動的停車系統(tǒng)存取車輛的停車設備。。其特點是：結構簡單，應用范圍廣，并且節(jié)省空間。垂直循環(huán)式立體車庫停車用的數(shù)個托運盤在垂直面內(nèi)圓形配置，并通過大型循環(huán)鏈使其連續(xù)循環(huán)運轉。

(2)多層循環(huán)式。該類停車庫是采用了通過載車板作上下循環(huán)運動，而實現(xiàn)車輛多層存放的多層循環(huán)式停率設備。

(3)水平循環(huán)式。該車庫外形狹長，遙過采用兩層停車結構，可以有效地提高狹長地段的土地利用率。

(4)升降橫移式。此類機械式停車設備采用以載車板升降或橫移達到存取車輛的目的，其特點是：由于型式比較多，規(guī)模可大可小，對地的適應性較強，因此使用十分普遍。不足點是：每組設備必須留有至少一個空車位；在鏈條牽動運行過程不具有防止傾斜墜落功能。升降橫移式立體車庫多為中、小型車庫，停放車輛數(shù)目從幾輛至幾十輛不等，一般采用2―5層結構，也可稱為兩層升降橫移式和多層升降橫移式立體車庫。

(5)升降導軌式。中間是可沿軌道水平移動的升降裝置，兩側是沿水平方向設置的多層停位。

(6)電梯提升式。車庫中間是各升降機垂直運送汽車的通道，兩側是沿垂直方向設置的停車車位。它像電梯一樣用升降機把汽車提升到指定車位旁，然后用橫移裝置將汽車平移到停車位。其特點是：整個存車庫可多達20-25層，即可停放40-50輛車，占地面積不到50平米，空間利用率最高。適宜建筑在高度繁華的城市中心區(qū)域以及車輛集中停放的聚集點。

各類型機械式立體車庫均有其他附屬設備，如轉盤用于汽車原地調(diào)頭轉向，停車位置檢測、消防、通道、照明等安全裝置及停電對的取車裝置等。基本上所有的車庫都可建成為地上、半地下、地下式，并可數(shù)套并列設置。

3.立體車庫的優(yōu)點

第一，節(jié)約空間。一般情況下，其占地面積約為平面停車場的的1／2～1／25，機械式“立體”車庫在地下和地面都可安裝，最大的好處就是可以充分利用小面積向高空發(fā)展，盡量多存車輛，是土地資源緊缺、車輛容量大的場所最佳停車方式。

第二，自動化操控，使用方便。立體停車庫自動化程度很高，可以進行旋轉式升降。機械式立體車庫采用電腦控制，存取車輛無須在車庫內(nèi)行駛，機械自動記憶調(diào)車，耗費時間少，效率高，存取車時間一般為12秒～35秒。例如，小區(qū)居民下班回來停車，只要按一下與車位號對應的號碼，這個車位就會旋轉著降落到地面，待車主停好車輛后，再按號碼，車位又回旋上升、復位。安裝了立體車庫的大型地下停車場則配套安裝停車場智能管理系統(tǒng)，由經(jīng)過專業(yè)技術培訓的工作人員進行值守調(diào)度。

第三，立體車庫建設成本大大低于傳統(tǒng)停車場。據(jù)了解，傳統(tǒng)停車場的占地和建設成本相當高昂。一般說來，普通地上停車位每個占地在15平方米左右，地下停車場每個車位的占地面積則至少在25平方米以上。如果使用立體停車庫，在30平方米的空地上就可以停放一組8車位立體停車庫，平均每個車位占地面積不到4平方米。

第四，安全可靠、美化環(huán)境。配備自動檢測系統(tǒng)，各種安全機構，自動報警，消防系統(tǒng)及其他防范設施。汽車不會損壞，丟失。因地制宜，利用零星空地，配以外形美觀的車庫，美化城市環(huán)境。

4.電子智能化立體車庫的未來走向

電子智能化立體車庫雖然已逐步地趨于成熟化，但是目前在技術方面仍然存在著一些問題，使得車庫的運行成本、運作效率、產(chǎn)品的可靠性等成為了亟待解決的問題。這些技術瓶頸能否被打破成為了電子智能化立體車庫在未來發(fā)展中的關鍵。針對所應用的關鍵技術的一些劣勢，在這里進行討論。

(1)作為控制核心,用DSP外擴CPLD比PLC更有優(yōu)勢。首先在運行速度方面，PLC的運算速度只能達到US級，而DSP(數(shù)字信號處理器)的運算速度可以到ns級，因此能更好地滿足電子高智能化立體車庫對于控制芯片的要求；在生產(chǎn)成本方面，用DSP+CPLD實現(xiàn)的話會在生產(chǎn)成本上大大降低，目前這種方法已經(jīng)得到了廣泛的應用；在功能擴展方面，DSP在片內(nèi)集成了各種工業(yè)上常用的各種模塊，為立體車庫功能的升級提供了強大的硬件保障。

(2)相比于傳統(tǒng)的通信方式，無線通信能解決有線通信無法解決的問題。利用無線通信代替原來的有線通信方式，可有效增加采集信號的數(shù)量，提高立體車庫的智能性，為進一步的技術升級打下基礎，避免了布線的復雜性，有利于故障的迅速定位和設備維護，同時可以大大節(jié)省立體車庫有線線纜的成本。

(3)采用最新的電磁兼容技術，使立體車庫具有很強的抗干擾以下方面著手：首先電磁環(huán)境評價即通過實測或數(shù)字仿真等手段，對設備在運行時可能受到的電磁干擾水平進行估計。電磁環(huán)境評價是電磁兼容技術的重要組成部分，是抗干擾設計的基礎。其次，電磁干擾耦合路徑弄清干擾源產(chǎn)生的電磁搔擾通過何種路徑到達擾的對象。抗于擾措施，電磁干擾的產(chǎn)生和藕合敏感設備是不可能完全避免電磁搔擾的。因此，往往比較經(jīng)濟合理的解決辦法是在敏感設備上應用抗干擾措施。研究經(jīng)濟和適用的抗干擾措施也是未來電磁兼容領域的重要任務。

5.結論

隨著電力電子器件的不斷發(fā)展、通信手段的不斷提高、電磁兼容技術的不斷進步，電子智能化立體車庫必將在未來取得更大的進步，逐漸地向高智能化、人性化的方向發(fā)展，實現(xiàn)更大的突破。

【參考文獻】

［1］付翠玉，關景泰．立體車庫發(fā)展的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)［J］.機械設計與制造.2005，(9)：156-157.

篇(5)

（一）普通光纖

普通單模光纖是最常用的一種光纖。隨著光通信系統(tǒng)的發(fā)展，光中繼距離和單一波長信道容量增大，G.652.A光纖的性能還有可能進一步優(yōu)化，表現(xiàn)在1550rim區(qū)的低衰減系數(shù)沒有得到充分的利用和光纖的最低衰減系數(shù)和零色散點不在同一區(qū)域。符合ITUTG.654規(guī)定的截止波長位移單模光纖和符合G.653規(guī)定的色散位移單模光纖實現(xiàn)了這樣的改進。

（二）核心網(wǎng)光纜

我國已在干線(包括國家干線、省內(nèi)干線和區(qū)內(nèi)干線)上全面采用光纜，其中多模光纖已被淘汰，全部采用單模光纖，包括G.652光纖和G.655光纖。G.653光纖雖然在我國曾經(jīng)采用過，但今后不會再發(fā)展。G.654光纖因其不能很大幅度地增加光纖系統(tǒng)容量，它在我國的陸地光纜中沒有使用過。干線光纜中采用分立的光纖，不采用光纖帶。干線光纜主要用于室外，在這些光纜中，曾經(jīng)使用過的緊套層絞式和骨架式結構，目前已停止使用。

（三）接入網(wǎng)光纜

接入網(wǎng)中的光纜距離短，分支多，分插頻繁，為了增加網(wǎng)的容量，通常是增加光纖芯數(shù)。特別是在市內(nèi)管道中，由于管道內(nèi)徑有限，在增加光纖芯數(shù)的同時增加光纜的光纖集裝密度、減小光纜直徑和重量，是很重要的。接入網(wǎng)使用G.652普通單模光纖和G.652.C低水峰單模光纖。低水峰單模光纖適合于密集波分復用，目前在我國已有少量的使用。

（四）室內(nèi)光纜

室內(nèi)光纜往往需要同時用于話音、數(shù)據(jù)和視頻信號的傳輸。并目還可能用于遙測與傳感器。國際電工委員會(IEC)在光纜分類中所指的室內(nèi)光纜，筆者認為至少應包括局內(nèi)光纜和綜合布線用光纜兩大部分。局用光纜布放在中心局或其他電信機房內(nèi)，布放緊密有序和位置相對固定。綜合布線光纜布放在用戶端的室內(nèi)，主要由用戶使用，因此對其易損性應比局用光纜有更嚴格的考慮。

（五）電力線路中的通信光纜

光纖是介電質，光纜也可作成全介質，完全無金屬。這樣的全介質光纜將是電力系統(tǒng)最理想的通信線路。用于電力線桿路敷設的全介質光纜有兩種結構：即全介質自承式(ADSS)結構和用于架空地線上的纏繞式結構。ADSS光纜因其可以單獨布放，適應范圍廣，在當前我國電力輸電系統(tǒng)改造中得到了廣泛的應用。ADSS光纜在國內(nèi)的近期需求量較大，是目前的一種熱門產(chǎn)品。

二、光纖通信技術的發(fā)展趨勢

對光纖通信而言，超高速度、超大容量和超長距離傳輸一直是人們追求的目標，而全光網(wǎng)絡也是人們不懈追求的夢想。

（一）超大容量、超長距離傳輸技術波分復用技術極大地提高了光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量，在未來跨海光傳輸系統(tǒng)中有廣闊的應用前景。近年來波分復用系統(tǒng)發(fā)展迅猛，目前1.6Tbit/的WDM系統(tǒng)已經(jīng)大量商用，同時全光傳輸距離也在大幅擴展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時分復用(OTDM)技術，與WDM通過增加單根光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù)來提高其傳輸容量不同，OTDM技術是通過提高單信道速率來提高傳輸容量，其實現(xiàn)的單信道最高速率達640Gbit/s。

僅靠OTDM和WDM來提高光通信系統(tǒng)的容量畢竟有限，可以把多個OTDM信號進行波分復用，從而大幅提高傳輸容量。偏振復用（PDM）技術可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零（RZ）編碼信號在超高速通信系統(tǒng)中占空較小，降低了對色散管理分布的要求，且RZ編碼方式對光纖的非線性和偏振模色散（PMD）的適應能力較強，因此現(xiàn)在的超大容量WDM/OTDM通信系統(tǒng)基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統(tǒng)需要解決的關鍵技術基本上都包括在OTDM和WDM通信系統(tǒng)的關鍵技術中。

（二）光孤子通信。光孤子是一種特殊的ps數(shù)量級的超短光脈沖，由于它在光纖的反常色散區(qū)，群速度色散和非線性效應相互平衡，因而經(jīng)過光纖長距離傳輸后，波形和速度都保持不變。光孤子通信就是利用光孤子作為載體實現(xiàn)長距離無畸變的通信，在零誤碼的情況下信息傳遞可達萬里之遙。

光孤子技術未來的前景是：在傳輸速度方面采用超長距離的高速通信，時域和頻域的超短脈沖控制技術以及超短脈沖的產(chǎn)生和應用技術使現(xiàn)行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大傳輸距離方面采用重定時、整形、再生技術和減少ASE，光學濾波使傳輸距離提高到100000km以上；在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。當然實際的光孤子通信仍然存在許多技術難題，但目前已取得的突破性進展使人們相信，光孤子通信在超長距離、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系統(tǒng)中，有著光明的發(fā)展前景。

（三）全光網(wǎng)絡。未來的高速通信網(wǎng)將是全光網(wǎng)。全光網(wǎng)是光纖通信技術發(fā)展的最高階段，也是理想階段。傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡實現(xiàn)了節(jié)點間的全光化，但在網(wǎng)絡結點處仍采用電器件，限制了目前通信網(wǎng)干線總容量的進一步提高，因此真正的全光網(wǎng)已成為一個非常重要的課題。

全光網(wǎng)絡以光節(jié)點代替電節(jié)點，節(jié)點之間也是全光化，信息始終以光的形式進行傳輸與交換，交換機對用戶信息的處理不再按比特進行，而是根據(jù)其波長來決定路由。

目前，全光網(wǎng)絡的發(fā)展仍處于初期階段，但它已顯示出了良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢上看，形成一個真正的、以WDM技術與光交換技術為主的光網(wǎng)絡層，建立純粹的全光網(wǎng)絡，消除電光瓶頸已成為未來光通信發(fā)展的必然趨勢，更是未來信息網(wǎng)絡的核心，也是通信技術發(fā)展的最高級別，更是理想級別。

三、結語

光通信技術作為信息技術的重要支撐平臺，在未來信息社會中將起到重要作用。雖然經(jīng)歷了全球光通信的“冬天”但今后光通信市場仍然將呈現(xiàn)上升趨勢。從現(xiàn)代通信的發(fā)展趨勢來看，光纖通信也將成為未來通信發(fā)展的主流。人們期望的真正的全光網(wǎng)絡的時代也會在不遠的將來到來。

參考文獻：

[1]辛化梅、李忠，論光纖通信技術的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].山東師范大學學報（自然科學版），2003，（04）

[2]毛謙，我國光纖通信技術發(fā)展的現(xiàn)狀和前景[J].電信科學,2006,(8).

[3]王磊、裴麗，光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀和未來[J].中國科技信息，2006，（4）：59-60.

篇(6)

【關鍵詞】無線傳感器網(wǎng)絡；溫室；農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)

目前現(xiàn)有的很多溫室環(huán)境監(jiān)控技術仍采用封閉現(xiàn)場的監(jiān)控方式，或是通過有線通信方式進行遠程監(jiān)控。這些方式對溫室環(huán)境的監(jiān)控來說存在很大先天性缺陷。眾所周知，溫室的監(jiān)控對象的現(xiàn)場信息采集比較困難，因為在空間上溫室范圍廣比較分散，而且往往遠離生產(chǎn)管理者。在時間上，溫室作物的生長周期長導致監(jiān)控周期長，以上環(huán)境對溫室環(huán)境信息實現(xiàn)長期有效的監(jiān)控極為不利。

鑒于此情況，設計一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，就可以實現(xiàn)對溫室環(huán)境信息的采集、處理、傳輸并且和Internet無縫連接的方案，可以采取在空間上分布式采集，在時間上長時間連續(xù)的采集策略。就可以滿足溫室監(jiān)控的信息采集要求。就可以有效解決現(xiàn)場信息遠程傳輸和監(jiān)控的問題。

1.ZigBee簡介

1.1 ZigBee的特點介紹

1.2 ZigBee拓撲結構介紹

星形拓撲由總協(xié)調(diào)器和終端節(jié)點組成。終端節(jié)點和總協(xié)調(diào)器是一一對應進行數(shù)據(jù)交換的。終端節(jié)點的數(shù)據(jù)交換只能由總協(xié)調(diào)器來完成數(shù)據(jù)中轉。樹形拓撲結構由三部分組成，總協(xié)調(diào)器、路由節(jié)點和終端節(jié)點。子節(jié)點只存在于總協(xié)調(diào)器和路由節(jié)點之間，終端節(jié)點沒有子節(jié)點，節(jié)點都應該只和他的父節(jié)點和子節(jié)點進行數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)狀拓撲由總協(xié)調(diào)器、路由節(jié)點和終端節(jié)點組成。這和樹形拓撲相同，其優(yōu)點是自由度高的數(shù)據(jù)路由協(xié)議，路由節(jié)點相互無阻數(shù)據(jù)交換，其中某個路由發(fā)生了故障，不影響數(shù)據(jù)的傳輸，數(shù)據(jù)會沿著其他路由繼續(xù)工作。

2.系統(tǒng)總體結構

本系統(tǒng)在網(wǎng)路拓撲結構上采用了星形無線傳感器網(wǎng)絡。本系統(tǒng)具有以下特點：系統(tǒng)能夠根據(jù)溫室環(huán)境，采集農(nóng)業(yè)環(huán)境中的各種參數(shù)；在農(nóng)業(yè)現(xiàn)場組建網(wǎng)絡，使得形成自組織，分布式的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡，并通過無線傳感器網(wǎng)絡完成信息的匯聚、分析和發(fā)送。使網(wǎng)絡完整覆蓋監(jiān)控區(qū)域，采集的信息能有效的反映農(nóng)業(yè)環(huán)境的狀態(tài)。選擇相應的采集頻率使數(shù)據(jù)在時間上完整的體現(xiàn)環(huán)境因子的變化規(guī)律；系統(tǒng)把相應的環(huán)境信息通過特殊編碼的形式傳輸給處理單元，在傳輸過程中盡量使用現(xiàn)有的硬件、軟件技術，使得信息完整而有效、減小傳輸中的能耗、提高網(wǎng)絡的壽命。

如圖2所示，在單溫室情況下的結構原理圖，多個溫室監(jiān)控時，所有溫室的信息都被相應的匯聚節(jié)點收發(fā)和存儲，最后所有的匯聚節(jié)點與遠程計算機通過GPRS通信。

3.硬件設計

3.1 硬件原理

系統(tǒng)中環(huán)境因子采集裝置是無線傳感器，形成傳輸方便，減少布線的無線網(wǎng)絡。系統(tǒng)還使用了GPRS收發(fā)裝置，可以完成溫室數(shù)據(jù)與上位機之間的無線交換信息和數(shù)據(jù)處理。上位機軟件必須完成多個溫室測量節(jié)點的信息匯總和分析，下達控制代碼給下位機，實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸和通訊協(xié)議的穩(wěn)定、安全，并能實時查看下位機情況及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)異常。

3.2 硬件組成

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集節(jié)點的微處理器是ATmega16L單片機，這種單片機可以擴展大量的模塊，自身的片載資源豐富。具體特點如下：在1MHz的工作頻率下，額定電壓3V，25℃時正常狀態(tài)功耗為1.1mA，空閑狀態(tài)功耗為0.35mA，掉電模式小于1?A；采用精簡操作指令集RISC；16K字節(jié)的可編程flash空間，獨立鎖定位的可選Boot代碼區(qū)，8MHz晶振；與IEEE1149.1標準兼容的JTAG接口。

結合無線模塊功耗和性能等其他技術參數(shù)，通過綜合考慮，CC2420無線模塊成為本系統(tǒng)的備選模塊。這種無線模塊符合IEEE80215.4標準，工作性能穩(wěn)定，搭載很少的外部器件；支持SPI模式，與硬件連接的電路簡單；工作能耗比較低，接收時電流18.8mA，發(fā)送時電流17.4mA。

根據(jù)溫室實際情況與系統(tǒng)的可靠性，確定溫室使用的種類有溫度傳感器、濕度傳感器。通過閱讀資料知道溫度與濕度之間的耦合關系，為了系統(tǒng)的監(jiān)控要求，必須一起采集溫濕度。所以集成數(shù)字溫濕度傳感器SHT11滿足這種需要。其詳細特點如下：相對濕度和溫度測量；露點計算功能；低功耗；尺寸小；自動休眠；長期穩(wěn)定性好；數(shù)字輸出。

本系統(tǒng)采用了成都眾山科技有限公司提供的ZSD3110 GPRS DTU/RTU。該模塊有標準的硬件連接電路。具體功能有：模塊為了減少使用難度，內(nèi)置了TCP/IP協(xié)議，方便完成點對點，點對多點等復雜的連接；性能穩(wěn)定，不論在室內(nèi)還是在自然條件下，都不受擾亂穩(wěn)定運行，集成看門狗電路；可以不間斷在線工作，各種保護措施和手段保證了運行的穩(wěn)定性，心跳防斷線機制、掉線實時復位、模塊死機實時管腳復位機制；實現(xiàn)IP方式或動態(tài)IP+動態(tài)域名解析方式的模式。

4.軟件設計

4.1 采集節(jié)點程序流程

傳感器首先采集溫室的環(huán)境參數(shù)，各節(jié)點與匯聚結點組成無線網(wǎng)絡，信息集中到匯聚節(jié)點，在接收到總節(jié)點的命令后，控制數(shù)據(jù)信息的采集和發(fā)送；可以設定發(fā)送時間，改變采集模式、控制采集節(jié)點、非工作狀態(tài)時休眠和工作時喚醒等。（如圖4所示）

4.2 匯聚節(jié)點程序流程

匯聚節(jié)點主要完成的功能是，建立并維護無線傳感器網(wǎng)絡，通過接收子節(jié)點信息使其入網(wǎng)；利用星形網(wǎng)絡與各個采集節(jié)點通信，收集各個節(jié)點信息并對信息進行初步處理并存儲；通過GPRS模塊接入GPRS網(wǎng)絡，與遠方的服務器進行通信；對信息進行解包和封裝，使信息在協(xié)議之間進行轉換；按時通過GPRS模塊把初步處理的數(shù)據(jù)按照規(guī)定的格式發(fā)送，在特殊情況下接受并解析服務器發(fā)送來的命令，根據(jù)服務器端的命令來執(zhí)行相應的任務，例如，改變采集時間和頻率，挑選環(huán)境因子等。

5.總結和展望

本文介紹了基于無線傳感器網(wǎng)絡的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設計方法和系統(tǒng)開發(fā)的主要流程。解決了傳統(tǒng)布線繁瑣，機動性差的缺點。無線傳感技術應用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，為用戶提供了一項創(chuàng)新有效的測控手段，相信將來會贏得廣大用戶的青睞。本系統(tǒng)還可以將用戶端延伸和擴展到養(yǎng)殖場室內(nèi)設備，實現(xiàn)飼養(yǎng)環(huán)境的自動控制、精準調(diào)控和遠程實時監(jiān)控。在局部環(huán)境測控領域應用有很好的發(fā)展前景。

參考文獻

[1]馮賓.基于ZigBee無線網(wǎng)絡技術的現(xiàn)代溫室環(huán)境檢測系統(tǒng)研究[D].合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學碩士論文，2010.

[2]韓紅彥.無線傳感器網(wǎng)絡研究[J].科學技術與工程，2007，7（8）：1701-1706.

[3]和偉.基于ZigBee技術的無線網(wǎng)絡的研究與實現(xiàn)[D].西安：西安電子科技大學碩士論文，2011.

[4]孔德恩，胡愛群.GPRS數(shù)據(jù)終端的研究與實現(xiàn)[J].微計算機信息，2007，23（33）105-107.

[5]A kyildize.Wireless sensor networks：A puter Networks，2002，38：392-422.

[6]Cullar D，Estrin D，Strvastava M.Overveiw of Sensor Networks.2004，37（8）：41-49.

篇(7)

信息化時代，通信技術和設備飛速發(fā)展，如何使通信工程專業(yè)的畢業(yè)生能更快的適應社會需求，必須對通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式進行改革，面向應用型人才培養(yǎng)，對通信工程專業(yè)應用型人才培養(yǎng)模式進行研究探索。

【關鍵詞】

通信工程；應用型；研究

依據(jù)學校指導性意見、教育部頒布的《普通高等學校本科專業(yè)目錄和專業(yè)介紹》（2012版）中關于“通信工程專業(yè)表述為基礎，結合學校辦學定位。從2015年5月份開始了通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案進行了修訂，成果顯著。現(xiàn)總結如下：

1研究的主要內(nèi)容

1.1科學定位，明確人才培養(yǎng)目標在制定人才培養(yǎng)的過程中，我們遵照學院的“科學定位，明確人才培養(yǎng)目標”的原則，我們首先進行了通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)的論證工作，我們調(diào)研了遼寧省內(nèi)與通信相關的公司，了解到了通信產(chǎn)業(yè)的背景、企業(yè)的需求方向。其次，結合通信行業(yè)的崗位需求、社會需求、學院培養(yǎng)目標我們進行了專業(yè)生產(chǎn)崗位群類型分析，分別從無線通信、計算機網(wǎng)絡通信、數(shù)據(jù)傳輸三個行業(yè)類別出發(fā)，進行了各自的崗位職責分析以及崗位能力需求分析，并建立了通信工程專業(yè)相關的工作崗位群分析表，最終總結出來通信工程專業(yè)的培養(yǎng)目標。

1.2結合實際、建立培養(yǎng)要求首先，我們明確了通信工程專業(yè)的學生應獲得能力要求。第一方面是學習研究的能力，包括自學能力，信息獲取能力和學生交流能力。第二方面是技術應用的能力，包括基本實驗能力，信息分析、處理能力，知識遷移能力，工程實踐能力和設計開發(fā)能力，其中基本實驗能力是通過電工實驗、電子技術綜合實驗、自動控制系統(tǒng)綜合實驗等方面的訓練學生應具備獨立完成實驗的能力。信息分析、處理能力是發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題的能力；獲取信息并對它進行加工處理，使之成為有用信息并出去的過程的能力。知識遷移能力是將所學知識應用到新的情境，解決新問題時所體現(xiàn)出的一種素質和能力，包含對新情境的感知和處理能力、舊知識與新情境的鏈接能力、對新問題的認知和解決能力等層次。工程實踐能力是通過校內(nèi)教師與企業(yè)工程師聯(lián)合指導,使學生在工程現(xiàn)場直接參加工程項目實踐，實現(xiàn)了理論與實踐的結合，不僅拓寬了學生的就業(yè)門路，還為企業(yè)解決了工程技術問題，設計開發(fā)能力實現(xiàn)校企雙贏。為生產(chǎn)新的產(chǎn)品、裝置，建立新的工藝和系統(tǒng)而進行實質性的改進工作的能力。最后一方面是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，包括團隊協(xié)作、組織管理、人際交往能力和研發(fā)創(chuàng)新能力。其次，我們圍繞著通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)的目標明確了通信工程專業(yè)的學生應獲得的具體知識結構，第一方面扎實的公共基礎知識、包括數(shù)學知識，思想政治，外語，體育等基礎知識；第二方面是專業(yè)基礎知識，地基的牢固性決定了上層建筑的穩(wěn)定性，因此根據(jù)通信工程專業(yè)制定了通信工程專業(yè)的基礎知識應該包含電路基礎知識，信號與信息處理，通信基礎知識；第三方面是專業(yè)知識，包括計算機網(wǎng)絡通信知識，有線通信，嵌入式等知識；最后一個方面是綜合素質知識包括計算機，外語，團隊協(xié)作組織協(xié)調(diào)等知識。再次，我們圍繞著通信工程專業(yè)所需要的工作崗位素質建立了工作崗位素質支撐體系，該體系從職業(yè)道德素養(yǎng)，愛國敬業(yè)精神和社會責任，健康的身心素質，人文科學素養(yǎng)，人文科學素養(yǎng)，工程素質，技能素質，管理素質這幾方面出發(fā)，通過思想道德修養(yǎng)與法律基礎的學習加強學生的職業(yè)道德素養(yǎng)，通過中國近現(xiàn)代史綱要的學習加強學生愛國敬業(yè)精神和社會責任感。在健康身心素質方面，制定健康教育方面的活動。通過基本原理和思想道德修養(yǎng)與法律基礎的學習培養(yǎng)學生的人文科學素養(yǎng)。通過單片機原理及應用、通信原理課程設計等方面的學習對學生工程素質進行支撐。通過電路分析基礎，模擬電子技術，信號與系統(tǒng)等專業(yè)課的學習對學生技能素質方面進行支撐。我們通過軍訓，畢業(yè)實習等活動對管理素質方面進行支撐，最終我們確立了畢業(yè)生應獲得的具體知識、能力和素質。

1.3遵循培養(yǎng)應用人才，制定教學體系根據(jù)這些能力我們要制定出相應的人才培養(yǎng)教育教學體系。教學計劃包括學分匯總表，學期教學計劃，教學進程表，理論課程匯總表和工程實踐環(huán)節(jié)。我們立足通信工程專業(yè)的特點建立了專業(yè)核心課程，如信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、通信原理、高頻電子線路、單片機原理及應用、計算機網(wǎng)絡及通信技術、光纖通信等。通過專業(yè)核心課的學習，培養(yǎng)專業(yè)基礎扎實的本科人才。同時我們根據(jù)就業(yè)需求將通信工程專業(yè)分為三個專業(yè)方向，分別為無線通信方向，計算機通信方向，數(shù)據(jù)傳輸方向，并根據(jù)不同的專業(yè)方向設立了特色專業(yè)方向課。無線通信方向我們設立了移動通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信、專用無線通信系統(tǒng)、微波技術與天線、無線傳感器網(wǎng)絡與應用等課程。計算機通信方向，我們設立了數(shù)字圖像處理、多媒體通信、語音信號處理、嵌入式系統(tǒng)及應用、數(shù)據(jù)庫原理等課程。數(shù)據(jù)傳輸方向我們設立了IP電話原理、電視與視頻技術、數(shù)據(jù)通信、信息理論與編碼等課程。

1.4結合學校辦學定位，加強工程實踐環(huán)節(jié)1)前三年的實踐能力培養(yǎng)方案包括實驗教學體系改革設計；建設通信工程專業(yè)平臺；與企業(yè)加強合作；鼓勵學生參加各種科技競賽、不斷提高教師的指導能力與水平，提高教師工程教育能力，改善教學方法；課程設計的實現(xiàn)原則；課程設計的特色創(chuàng)新。2)第七學期集中實踐組織方案，第七學期為集中實踐階段。要充分利用校企合作與校企聯(lián)合辦學的資源優(yōu)勢，廣泛建立校外實習基地，有組織的安排學生到這些實習基地進行實習。3)第八學期為畢業(yè)設計（論文）時間，共12周，計12學分。在畢業(yè)設計組織方案中包括畢業(yè)設計的質量要求、畢業(yè)設計的組織管理、畢業(yè)設計（論文）選題、畢業(yè)設計（論文）指導、畢業(yè)設計的答辯等環(huán)節(jié)。

2人才培養(yǎng)方案修訂過程中遇到的問題

1)在市場調(diào)研階段，認真開展工作，但在調(diào)研報告提交時，由于本人理解有誤，未能將前期的調(diào)研結果按學院的要求格式完整的展示出來，造成通信工程專業(yè)的調(diào)研報告嚴重缺乏規(guī)范性、內(nèi)容過于簡單。2)在提綱撰寫階段，由于有些老師有課，存在系領導開會不能保證全部在場，導致在信息的傳達以及提綱最新版本發(fā)送過程中，存在不是最新版本的情況。針對此問題，采取解決的辦法是，無論哪名老師修訂為最新版本后，都先傳給專業(yè)負責人，然后再由專業(yè)負責人傳給系領導。3)存在通信工程專業(yè)相關課程的教學目標以及內(nèi)容把握不是很好。4)在培養(yǎng)方案匯報階段，存在的問題是將通信原理課程放到了專業(yè)課中。在匯報當天，學院領導指出：應夯實基礎，不要拘泥于學分的限制。針對這種情況，系領導帶領通信工程專業(yè)培養(yǎng)方案組員，積極研討，最后將通信原理課程調(diào)整到專業(yè)基礎課中。

3結束語