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【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議TCP/IP協(xié)議IPX/SPX及其兼容協(xié)議

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，網(wǎng)絡(luò)信息化得到了新的發(fā)展。在這個(gè)過程中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議成為該行業(yè)討論的焦點(diǎn)問題。因此，本文將從通信協(xié)議的概念、原則和常見協(xié)議幾個(gè)方面進(jìn)行分析，力求提供新的思路。

1網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的概念

在計(jì)算機(jī)通信的過程中，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間必須使用通信協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議主要是指通過信道和設(shè)備將多個(gè)不同位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行連接的通信系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)會(huì)話的必要基礎(chǔ)。通信協(xié)議具有可靠性、有效性和層次性的特點(diǎn)。其本質(zhì)是一種規(guī)則的體現(xiàn)，即計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件和軟件必須共同遵守的規(guī)則。與此同時(shí)，我們認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議并不是單獨(dú)存在的，常常存在于其他軟件中。其中，基礎(chǔ)型協(xié)議主要用來提供網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)，是通信服務(wù)中最基礎(chǔ)的層面;應(yīng)用型協(xié)議需要針對(duì)具體的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來進(jìn)行選擇，不屬于必備協(xié)議。從組成方面來看，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要包含三個(gè)要素，即語義、語法和時(shí)序。語義主要是對(duì)協(xié)議元素進(jìn)行必要的解釋，而不同的協(xié)議元素對(duì)語義的規(guī)定有所差別。語法主要是將各個(gè)協(xié)議的元素進(jìn)行組合，通過計(jì)算機(jī)語言表達(dá)出相對(duì)完整的內(nèi)容，是對(duì)信息數(shù)據(jù)處理的結(jié)構(gòu)形式。時(shí)序則是對(duì)事件發(fā)生的順序進(jìn)行調(diào)整和說明。

2網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的原則

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議中進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)傳遞需要堅(jiān)持三大原則。即所選協(xié)議的一致性、選擇高版本協(xié)議和通信協(xié)議的單一性。所選協(xié)議的一致性是指協(xié)議需要和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、功能相一致。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議中，網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、兼容性和管理進(jìn)行綜合考慮。具體而言，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求也隨之較低。因此在網(wǎng)絡(luò)配置的選擇上重心在于網(wǎng)絡(luò)速度。故，在協(xié)議的選擇上以占用內(nèi)存小和寬帶利用率高的協(xié)議為主，常見的有:NetBEUI。反之，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時(shí)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也變得復(fù)雜，此時(shí)可以選擇擴(kuò)充性和管理性較強(qiáng)的協(xié)議，常見的有:TCP/IP。通信協(xié)議的單一性主要是指計(jì)算機(jī)之間的通信離不開通信協(xié)議，常規(guī)模式下每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)只能選擇一種通信協(xié)議。這是因?yàn)椋恳粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議均會(huì)占用計(jì)算機(jī)內(nèi)存，當(dāng)選擇協(xié)議較多時(shí)，無疑會(huì)造成內(nèi)存資源的不足和浪費(fèi)，從而直接影響到計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度，加大了網(wǎng)絡(luò)管理的難度。選擇高版本協(xié)議主要原因是:高版本協(xié)議的功能和性能相對(duì)較好。值得一提的是每個(gè)通信協(xié)議都有其最合適的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。因此，使用者需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的環(huán)境選擇與之匹配的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。

3常見的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

3．1TCP/IP協(xié)議

TCP/IP協(xié)議是TCP協(xié)議和IP協(xié)議的結(jié)合體，是最重要的兩種協(xié)議。最早使用該協(xié)議的是Unix系統(tǒng)，并且得到了市場(chǎng)上大多數(shù)計(jì)算機(jī)廠商和操作系統(tǒng)的大力支持。在互聯(lián)網(wǎng)的使用過程中，TCP/IP協(xié)議能夠提供有效地端字節(jié)傳輸服務(wù)。首先，傳給IP層的數(shù)據(jù)流可以通過TCP分割成長(zhǎng)度較為合適的數(shù)據(jù)段后再進(jìn)行二次傳輸，然后根據(jù)接收端主機(jī)從IP層接收的數(shù)據(jù)包進(jìn)行上傳。常見的IP協(xié)議主要為IPV4協(xié)議和IPV6協(xié)議，該協(xié)議規(guī)定了在互聯(lián)網(wǎng)傳輸過程中準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)格式，因此，在TCP/IP協(xié)議中的傳輸是相對(duì)嚴(yán)格的一個(gè)過程。與此同時(shí)，IPV6協(xié)議優(yōu)于IPV4協(xié)議，具體表現(xiàn)在三個(gè)方面。即IPV6協(xié)議擁有更為廣闊的地址空間，將IP地址長(zhǎng)度從32位上升到128位;擁有更小的路由表，即IPV6協(xié)議遵循聚類原則，路由器可以在路由表中選擇一條記錄來代表一片子網(wǎng)，因此縮短了路由表的長(zhǎng)度，進(jìn)而提高了路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的速度。最后，IPV6協(xié)議協(xié)議增加了自動(dòng)配置的支持功能，該功能能夠使網(wǎng)絡(luò)管理更為便利和安全，同時(shí)可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)層提供加密數(shù)據(jù)處理，提高了互聯(lián)網(wǎng)安全。除此之外，TCP/IP協(xié)議本身具有較強(qiáng)的靈活性，可以支持不同規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，連接所有的服務(wù)器和工作站。但是，在這個(gè)過程中也存在一些麻煩和問題。即在使用其他協(xié)議的過程中不需要進(jìn)行配置，可以自動(dòng)的分配網(wǎng)絡(luò)所需的必要信息，減少人工操作。而TCP/IP協(xié)議需要完成相對(duì)復(fù)雜的設(shè)置過程，即每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要IP地址、子網(wǎng)掩碼、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)和主機(jī)名。此外，對(duì)于Windows中的TCP/IP協(xié)議而言，想要直接加入WindowsNT域只安裝TCP/IP協(xié)議是無法登陸的，還需要在Windows系統(tǒng)上安裝NetBEUI協(xié)議，從而順利的訪問其服務(wù)器的域中。

3．2IPX/SPX及其兼容協(xié)議

IPX/SPX及其兼容協(xié)議是由Novell公司開發(fā)的一種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議集，與NetBEUI通信協(xié)議不同的地方在于該協(xié)議較為龐大，在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下依舊有強(qiáng)大的適應(yīng)性。因此，非常適合大型網(wǎng)絡(luò)使用。與此同時(shí)，IPX/SPX及其兼容協(xié)議可以通過網(wǎng)絡(luò)地址信息來辨別身份，不需要任何其他配置，是其最大的優(yōu)點(diǎn)。此外，IPX/SPX及其兼容協(xié)議所有的網(wǎng)絡(luò)IP和節(jié)點(diǎn)IP都有內(nèi)部的一個(gè)IPX地址，具有唯一性。然而，IPX屬于NetWare自帶的最底層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其功能主要是對(duì)網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)負(fù)責(zé)，即僅保證傳輸?shù)某晒Γ槐ＷC傳輸?shù)恼_性。而SPX主要是針對(duì)數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)行核查與處理。因此，當(dāng)兩種協(xié)議合并在一起的時(shí)候能夠具備較強(qiáng)的功能，彌補(bǔ)其劣勢(shì)。因此，使用Windows的用戶可以獲得NetWare服務(wù)器的相關(guān)服務(wù)，當(dāng)Novell環(huán)境開始轉(zhuǎn)向微軟平臺(tái)的時(shí)候，這兩種平臺(tái)將實(shí)現(xiàn)共存。

3．3NetBEUI協(xié)議

NetBEUI協(xié)議最大的優(yōu)點(diǎn)在于速度快、體積小和效率高，且NetBEUI協(xié)議是微軟主流產(chǎn)品的缺省協(xié)議。該協(xié)議主要應(yīng)用于小型局域網(wǎng)環(huán)境中，且局域網(wǎng)中可以實(shí)現(xiàn)幾百臺(tái)PC機(jī)的互聯(lián)。NetBIOS是NetBEUI通信協(xié)議中的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)，其功能是加強(qiáng)PC機(jī)之間的通信，而內(nèi)網(wǎng)PC機(jī)一般不超過30個(gè)。

4結(jié)語

隨著局域網(wǎng)的組建和發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)兼容性和網(wǎng)絡(luò)規(guī)則將直接影響到網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的選擇。與此同時(shí)，TCP/IP協(xié)議主要用于效率高且擴(kuò)展性能較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)，而NetBEUI通信協(xié)議比較適合小型網(wǎng)絡(luò)。IPX/SPX及其兼容協(xié)議協(xié)議主要適用于兩種平臺(tái)共存的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。因此，在網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的選擇上需要根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行科學(xué)的、合理的選擇，提高計(jì)算機(jī)的使用效率。

參考文獻(xiàn):

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篇2

配用電網(wǎng)是電能分配使用的重要通道，是電網(wǎng)的重要組成部分。配用電通信網(wǎng)是保障配用電網(wǎng)正常運(yùn)行、故障快速響應(yīng)、資源高效利用、業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)、電力生產(chǎn)可持續(xù)的信息通道。配用電通信得到廣泛關(guān)注，主要是存在很多問題：配用電通信系統(tǒng)缺乏總體規(guī)劃，各種業(yè)務(wù)獨(dú)立建立通信網(wǎng)，多采用專有通信協(xié)議，業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)相互孤立，電力設(shè)備通信接口專用等因素造成通信網(wǎng)兼容性差，通信資源浪費(fèi)嚴(yán)重，新業(yè)務(wù)建設(shè)通信網(wǎng)難度日益增大等。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，智能電網(wǎng)成為未來提高供電質(zhì)量、增強(qiáng)企業(yè)服務(wù)水平等的重要手段；但是智能電網(wǎng)要求配用電通信網(wǎng)解決更多業(yè)務(wù)信息的接入問題，包括高級(jí)配電自動(dòng)化、用電信息自動(dòng)全采集、風(fēng)光儲(chǔ)新能源接入、設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控和資產(chǎn)無縫的管理、用電服務(wù)多樣和定制等新需求，對(duì)這些問題，目前并沒有有效的解決途徑。

國(guó)內(nèi)外對(duì)于智能電網(wǎng)和相關(guān)信息通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展開展了廣泛的研究@4]。在通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)方面，考慮通信系統(tǒng)建設(shè)向網(wǎng)絡(luò)化和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，通過統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一基礎(chǔ)網(wǎng)協(xié)議規(guī)范、建立網(wǎng)絡(luò)化的通信網(wǎng)絡(luò)、多業(yè)務(wù)融合傳輸模式等，從而達(dá)到簡(jiǎn)化基礎(chǔ)設(shè)施復(fù)雜多樣、簡(jiǎn)化系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)難度、提高業(yè)務(wù)終端信息交互兼容性等的目的。本文即是在這樣的背景下，系統(tǒng)地研究把這種系統(tǒng)化理論和原則應(yīng)用到配用電通信網(wǎng)建設(shè)的具體規(guī)劃和設(shè)計(jì)中，以解決配用電通信網(wǎng)規(guī)劃缺乏系統(tǒng)性、業(yè)務(wù)網(wǎng)孤立建網(wǎng)、多技術(shù)優(yōu)化組網(wǎng)等方面的問題。

本文一方面從通信網(wǎng)絡(luò)承載的智能化配用電網(wǎng)業(yè)務(wù)著手，分析業(yè)務(wù)的類型、分布特性等，確定信息通信的需求、通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、通信協(xié)議類型等網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式；另外，考慮了通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)適應(yīng)配用電網(wǎng)實(shí)際、具有繼承性，特別是把當(dāng)前的示范工程等試點(diǎn)建設(shè)成果，體現(xiàn)在提出的設(shè)計(jì)方案中。

1智能配用電業(yè)務(wù)分析

智能配電網(wǎng)業(yè)務(wù)特點(diǎn)是：1)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)多、覆蓋面廣、分散，運(yùn)行環(huán)境差；2)配電網(wǎng)受擴(kuò)容、城建影響大；3)通信距離較遠(yuǎn)，業(yè)務(wù)種類多，差異性大，總信息量大，單點(diǎn)容量小；4)運(yùn)行維護(hù)量大、管理問題多，建設(shè)復(fù)雜。早期配網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量少，多采用專線形式傳輸電力業(yè)務(wù)。智能配電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)意味著大量業(yè)務(wù)的傳輸，傳統(tǒng)通信模式不可行，需要用網(wǎng)絡(luò)的概念融合多種業(yè)務(wù)，同時(shí)保障業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量(qualityofservice，QoS)特性。

根據(jù)多種業(yè)務(wù)的關(guān)系，融合并劃分出滿足各自需求的網(wǎng)絡(luò)體系是通信網(wǎng)構(gòu)建的前提。詳細(xì)的業(yè)務(wù)內(nèi)容和劃分類型見圖1。傳統(tǒng)自動(dòng)化業(yè)務(wù)、電網(wǎng)狀態(tài)分析、新型充電站業(yè)務(wù)、分布式能源業(yè)務(wù)等歸于高級(jí)配電自動(dòng)化。電力用戶用電信息采集、客戶交費(fèi)管理、需求側(cè)管理、配網(wǎng)能耗評(píng)測(cè)、階梯電價(jià)實(shí)施、分布式電源置換交易和營(yíng)銷管理等歸于用電信息采集網(wǎng)絡(luò)。

通過配電業(yè)務(wù)、營(yíng)銷業(yè)務(wù)、用能服務(wù)業(yè)務(wù)等的分析，按照業(yè)務(wù)需求指標(biāo)(如網(wǎng)絡(luò)帶寬、實(shí)時(shí)性、可靠性、安全性等)提出配電通信網(wǎng)業(yè)務(wù)網(wǎng)通信模式。

2配用電業(yè)務(wù)網(wǎng)模型

2.1高級(jí)配電自動(dòng)化系統(tǒng)

配電自動(dòng)化系統(tǒng)是配電網(wǎng)的重要業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)配電終端和主站的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交互。早期的配網(wǎng)通信多采用專線的形式，通信協(xié)議采用諸如CDT、Polling串行通信協(xié)議，線路資源利用率很低。當(dāng)前的數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)在向著IEC61850、IEC61968、IEC61970通信協(xié)議演進(jìn)，目前基本實(shí)現(xiàn)站層級(jí)的Internet標(biāo)準(zhǔn)。

建立基于以太網(wǎng)技術(shù)的高級(jí)配電自動(dòng)化業(yè)務(wù)系統(tǒng)是新時(shí)期自動(dòng)化業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的有效方式。經(jīng)過大量的建設(shè)實(shí)踐和交換式以太網(wǎng)技術(shù)仿真，證明在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備30%負(fù)載的情況下，網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性和可靠性是最好的。推廣IEC60870-5-104在配電網(wǎng)中的應(yīng)用能滿足自動(dòng)化業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性、通道帶寬、通信節(jié)點(diǎn)數(shù)量、新型配電業(yè)務(wù)等需求，有效實(shí)現(xiàn)基于以太網(wǎng)的配電自動(dòng)化和調(diào)度自動(dòng)化綜合管理功能。

2.2用電負(fù)荷管理系統(tǒng)

用戶電量采集業(yè)務(wù)朝著全自動(dòng)化、全預(yù)付費(fèi)、全覆蓋的方向發(fā)展。目前電能采集方式較為典型的是米用通用無線分組業(yè)務(wù)(generalpacketradioservice，GPRS)網(wǎng)絡(luò)。這種方式采用帶有GPRS模塊的集中器匯集局部區(qū)域的用電信息，經(jīng)電信專網(wǎng)接入電力公司主站。集中器下行采用采集器讀取電表數(shù)據(jù)，通信網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單；問題是GPRS設(shè)備在線率低、不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)電價(jià)和及時(shí)響應(yīng)用戶側(cè)需求，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)租賃費(fèi)用高。

解決用電負(fù)荷管理業(yè)務(wù)的有效方式是建立基于TCP/IP的以太網(wǎng)通信專網(wǎng)，連接用電信息管理主站與各個(gè)電力用戶終端(如專變采集終端、公變采集終端、廠站采集終端、小區(qū)集中器、分布式電源和充電站計(jì)量終端)；本地通信采用RS-485總線、載波、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wirelesssensornetwork，WSN)等連接到各種電力用戶終端表計(jì)。如圖3所示。

    2.3用能服務(wù)網(wǎng)絡(luò)

用能服務(wù)網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)用戶用電需求定制、多種用能策略、多樣化服務(wù)等的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)包括語音、視頻、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，帶寬需求很大，需要寬帶的通信技術(shù)和基于TCP/IP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)方式。

用電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)可以利用電力通信網(wǎng)和公共互聯(lián)網(wǎng)，用戶需求經(jīng)公共互聯(lián)網(wǎng)上傳至電力服務(wù)網(wǎng)站，定制的服務(wù)經(jīng)由電力通信網(wǎng)傳輸至用戶的表計(jì)和用戶終端。用能服務(wù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖4所示。

2.4視頻/環(huán)境輔助監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在配電網(wǎng)中有廣泛的應(yīng)用，例如無人值守變電站的監(jiān)視、重要開關(guān)設(shè)備的監(jiān)視、現(xiàn)場(chǎng)維修安全監(jiān)視、事故搶修現(xiàn)場(chǎng)分析等。電力公司監(jiān)控中心可以對(duì)所有的變電站視頻信息統(tǒng)一管理，進(jìn)行圖像的顯示、錄像、回放、管理等。應(yīng)用于電網(wǎng)視頻監(jiān)控的系統(tǒng)通常構(gòu)建成如圖5所示的客戶/服務(wù)器(client/server，C/S)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

3配用電通信網(wǎng)關(guān)鍵要素

業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)融合是今后的發(fā)展趨勢(shì)，可以避免通信網(wǎng)的重復(fù)建設(shè)、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)有效利用、提高網(wǎng)絡(luò)的利用效率。下面分析支撐多業(yè)務(wù)的配用電通信網(wǎng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)。

1) 無源光網(wǎng)絡(luò)等多種通信技術(shù)。

我國(guó)配電網(wǎng)通信經(jīng)過多年來的實(shí)踐，先后經(jīng)歷了電纜、載波、無線、光纖通信等階段。目前這些技術(shù)尤其是光通信技術(shù)發(fā)展很快，如以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(Ethernetpassiveopticalnetwork，EPON)技術(shù)、光交換機(jī)、微波存取全球互通(worldwideinteroperabilityformicrowaveaccess，WIMAX)無線寬帶技術(shù)、無線局域網(wǎng)(wirelesslocalareanetwork，WLAN)技術(shù)、WSN技術(shù)、無線公網(wǎng)GPRS技術(shù)、高中低壓載波技術(shù)、非對(duì)稱數(shù)字用戶環(huán)路(asymmetricdigitalsubscriberline，ADSL)技術(shù)等，各種技術(shù)提供的通信帶寬都有了很大的提高。

配電通信網(wǎng)的構(gòu)建必須綜合采用多種通信方式，合理建立起光纖網(wǎng)絡(luò)為主干，貫穿重要配電站點(diǎn)、調(diào)度中心、營(yíng)業(yè)場(chǎng)所等節(jié)點(diǎn)，實(shí)施分區(qū)無線覆蓋的網(wǎng)絡(luò)覆蓋模式，解決光網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到的區(qū)域通信問題。載波和線纜通信解決用戶端的多媒體業(yè)務(wù)、用電信息采集業(yè)務(wù)、配電網(wǎng)的設(shè)備和線路監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)。

2) 融合的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

配用電多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)決定需要采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)，見圖6，融合的業(yè)務(wù)網(wǎng)除了滿足業(yè)務(wù)通信需求外，還需要滿足以下幾方面要求：

①安全性要求。根據(jù)電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定，電力二次系統(tǒng)應(yīng)堅(jiān)持安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證的原則，合理實(shí)現(xiàn)4個(gè)業(yè)務(wù)網(wǎng)的信息交互。

②可靠性要求。各業(yè)務(wù)網(wǎng)側(cè)重采用不同的通信在3層的基礎(chǔ)上增加網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層。綜合配用電通信特點(diǎn)，提出圖8所示結(jié)構(gòu)通信協(xié)議模型，應(yīng)用時(shí)可針對(duì)需要進(jìn)行簡(jiǎn)化，如為了提高配電自動(dòng)化通信實(shí)時(shí)性，應(yīng)用層數(shù)據(jù)長(zhǎng)度較短，可以去掉傳輸層而以4層協(xié)議結(jié)構(gòu)通信。

利用這種結(jié)構(gòu)可統(tǒng)籌兼顧配用電各種業(yè)務(wù)相應(yīng)通信網(wǎng)協(xié)議的規(guī)范和統(tǒng)一要求。

圖8通信協(xié)議結(jié)構(gòu)技術(shù)，自動(dòng)化網(wǎng)側(cè)重使用光纖網(wǎng)絡(luò)、載波網(wǎng)；用電和監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)可以利用光纖網(wǎng)、載波網(wǎng)、無線寬帶網(wǎng)、WSN技術(shù)等。

3)綜合網(wǎng)管技術(shù)。

網(wǎng)絡(luò)化的通信結(jié)構(gòu)和多種通信技術(shù)在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的綜合運(yùn)用，擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，增加了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，給網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行維護(hù)增加了很大的困難。因此需要建立統(tǒng)一的網(wǎng)管系統(tǒng)(見圖7)，對(duì)這種復(fù)合的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的集中管理、設(shè)置、管理網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和保障網(wǎng)絡(luò)的QoS。結(jié)合地理信息系統(tǒng)(geographicalinformationsystem，GIS)，可以對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的故障進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，方便運(yùn)維人員迅速排除故障。

4)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。

融合了多種通信技術(shù)、承載了多種業(yè)務(wù)和遍布互聯(lián)的配電通信網(wǎng)是一個(gè)開放的網(wǎng)絡(luò)，大量的終端設(shè)備可以隨時(shí)要求接入這個(gè)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的安全性和數(shù)據(jù)的保密性是應(yīng)用中的關(guān)鍵內(nèi)容，可以從應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、物理層入手設(shè)置認(rèn)證加密過濾技術(shù)，提出完整的解決方案。利用安全測(cè)試評(píng)估技術(shù)、安全存儲(chǔ)技術(shù)、主動(dòng)實(shí)施防護(hù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全事件監(jiān)控技術(shù)、惡意代碼防范與應(yīng)急響應(yīng)技術(shù)、數(shù)據(jù)備份與可生存技術(shù)、可信計(jì)算平臺(tái)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全管理與統(tǒng)一威脅管理(unifiedthreatmanagement，UTM)技術(shù)，為配電通信網(wǎng)的安全提供保障措施4。

4典型配用電通信技術(shù)混合組網(wǎng)示例

根據(jù)配用電通信網(wǎng)的要求和多種通信技術(shù)特征，考慮充分發(fā)揮各種通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，減弱各種技術(shù)應(yīng)用缺點(diǎn)，建立以光纖網(wǎng)絡(luò)為骨干，無線技術(shù)、載波為補(bǔ)充的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(見圖9)，滿足配調(diào)自動(dòng)化、用電信息采集、用能服務(wù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、臨時(shí)應(yīng)急通信等多業(yè)務(wù)網(wǎng)的需求。混合配用電通信網(wǎng)的組成模式劃分成以下3個(gè)層面和綜合網(wǎng)管系統(tǒng)。

1) 骨干傳輸層。指覆蓋35 kV以上變電站點(diǎn)的光纖網(wǎng)，用作生產(chǎn)管理的調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和信息管理的綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)。

2) 遠(yuǎn)程接入網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)技術(shù)包括工業(yè)交換機(jī)、XPON技術(shù)、中壓載波、無線技術(shù)，完成用戶側(cè)數(shù)據(jù)的匯聚上傳。具體技術(shù)應(yīng)用見表1。

3) 本地接入網(wǎng)絡(luò)。本地接入技術(shù)(如WLAN、電力線載波(powerlinecarrier，PLC))等解決電網(wǎng)局

4)網(wǎng)管系統(tǒng)。混合型配電通信網(wǎng)網(wǎng)管主要負(fù)責(zé)管理工業(yè)以太網(wǎng)、XPON網(wǎng)絡(luò)、本地的WLAN、WSN網(wǎng)絡(luò)、無線專網(wǎng)、載波通信網(wǎng)絡(luò)等通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的管理。表3給出網(wǎng)管的實(shí)現(xiàn)功能。

      

5結(jié)語

篇3

關(guān)鍵詞：軟交換技術(shù)；信息通信；計(jì)算機(jī)技術(shù)；優(yōu)勢(shì)

中圖分類號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599(2011)22-0000-01

Soft Switching Technology Application in the Information Communication

Zhang Suge

(Qinghai Branch of Tietong,Xining 810007,China)

Abstract:The soft exchange technology makes information communication technology has got great development,give people life to bring more and more convenient.However,information communication soft switching technology is a kind of technology,its main advantage is reflected in what respect,these questions often asked.This paper mainly in information communication soft switching technology as the starting point, mainly discusses the information communication design principle of the soft exchange technology and achieve the goal of three aspects of content,through the analysis of this paper defined the information communication soft switching technology characteristics and advantages,for people to understand and study of information communication soft switching technology to provide theoretical guidance.

Keywords:Soft exchange technology;Information and communication;Computer technology;Advantage

一、引言

在信息通信技術(shù)發(fā)展過程中，軟交換的概念被越來越多的應(yīng)用，并且在信息通信中發(fā)揮著巨大的作用。它將傳統(tǒng)的交換設(shè)備部件化，分為呼叫控制與媒體處理，二者之間采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議（MGCP、H248）且主要使用純軟件進(jìn)行處理。這種概念一經(jīng)提出就受到了業(yè)界的廣泛認(rèn)同和重視，并逐漸被推廣。隨著信息通信技術(shù)的發(fā)展，軟交換技術(shù)由于在電話信息傳遞過程中的優(yōu)勢(shì)，而被植入信息通信技術(shù)中，并且逐步成為信息通信的主要技術(shù)方式。文章主要針對(duì)信息通信軟交換技術(shù)的設(shè)計(jì)原理及實(shí)現(xiàn)目標(biāo)等三個(gè)方面展開討論。

二、軟交換技術(shù)在信息通信中的應(yīng)用

（一）信息通信軟交換技術(shù)的基本要素

任何一種信息交換技術(shù)都有其主要特點(diǎn)，這些特點(diǎn)主要表現(xiàn)在技術(shù)的基本要素中，信息通信軟交換技術(shù)也不例外。理論上，信息通信軟交換技術(shù)的基本要素包括三個(gè)方面。第一，開放的業(yè)務(wù)生成接口。開放的業(yè)務(wù)生成結(jié)構(gòu)對(duì)于信息交換具有非常重要的作用，它能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的信息自由交換；第二，綜合的設(shè)備接入能力。信息通信中的軟交換協(xié)議能夠支持多種協(xié)議，因此更加寬泛的接受各種設(shè)備接入；第三，基于策略的運(yùn)行支持系統(tǒng)。與其他信息交換技術(shù)不同，軟件換技術(shù)重要是基于策略的運(yùn)行來反饋和運(yùn)行系統(tǒng)，這就保證了整體系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

（二）信息通信軟交換技術(shù)的設(shè)計(jì)原理及實(shí)現(xiàn)目標(biāo)分析

獨(dú)特的設(shè)計(jì)原理以及廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域是軟交換技術(shù)在信息通信中廣泛應(yīng)用的主要優(yōu)勢(shì)。軟交換能夠兼容各種協(xié)議，這就保證了其應(yīng)用能力的廣泛性。信息通信軟交換技術(shù)的基本原理是設(shè)法創(chuàng)建一個(gè)具有很好的伸縮性、接口標(biāo)準(zhǔn)性、業(yè)務(wù)開放性等特點(diǎn)的分布式軟件系統(tǒng)，它獨(dú)立于特定的底層硬件/操作系統(tǒng)，并能夠很好地處理各種業(yè)務(wù)所需要的同步通信協(xié)議，在一個(gè)理想的位置上把該架構(gòu)推向摩爾曲線軌道。獨(dú)特的設(shè)計(jì)原理使得軟交換技術(shù)在信息通信中能夠得到最大限度的應(yīng)用，其主要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)包括以下幾個(gè)方面。獨(dú)立于協(xié)議和設(shè)備的呼叫處理和/同步會(huì)晤管理應(yīng)用的開發(fā)等7個(gè)方面的應(yīng)用，幾乎涵蓋了信息通信所有的領(lǐng)域。

（三）信息通信軟交換技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

與其他信息通信技術(shù)相比，軟交換技術(shù)最大限度的兼容和開發(fā)了更多的信息交換領(lǐng)域，促進(jìn)了信息通信技術(shù)的發(fā)展。其優(yōu)勢(shì)概括而言，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。首先，集中化的管理。由于可以兼容各種協(xié)議，因此，在系統(tǒng)管理是可以通過很少的服務(wù)器管理進(jìn)行通信管理；其次，減少成本。在傳統(tǒng)的信息通信技術(shù)中，由于需要更多的IP以及服務(wù)器進(jìn)行技術(shù)支持，使得無論從硬件成本還是軟件成本上都需要付出相當(dāng)大的成本，而軟件換技術(shù)恰恰客服了這一缺點(diǎn)；第三，較高的可靠性。軟件換系統(tǒng)運(yùn)行于可靠性高、容錯(cuò)能力較強(qiáng)且符合業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的電信級(jí)服務(wù)其上，其出錯(cuò)率以及系能穩(wěn)定上都大大提高，保障了信息通信的連續(xù)性。

三、結(jié)語

軟交換技術(shù)的應(yīng)用，極大的促進(jìn)了信息通信的發(fā)展，使得信息通信向著更加穩(wěn)定、更加全面的方向發(fā)展。但是，僅靠軟技術(shù)自身的優(yōu)勢(shì)來提高信息通信軟技術(shù)的性能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，而應(yīng)該同樣發(fā)揮信息通信本身特點(diǎn)，這樣才能使的信息通信軟技術(shù)發(fā)展有更加廣闊的前景。

參考文獻(xiàn)：

篇4

、全要素的配電系統(tǒng)。試驗(yàn)結(jié)果表明，主控制器和各采集終端之間的數(shù)據(jù)通信可靠、準(zhǔn)確，可滿足智能電網(wǎng)用戶端的基本需求。

關(guān)鍵詞：機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；通信協(xié)議機(jī)理；主控制器協(xié)議；采集終端協(xié)議

Abstract: The intelligent power distribution system is an important part of the smart grid. Diverse user environment requires a flexible combination of embedded and distributed CAN bus technology designed a multi-functional, All elements of the power distribution system. The test results show that the communication of data between the host controller and the collection terminal reliable, accurate, and to meet the basic needs of the smart grid client.

Keywords: mechanical design; communication protocol mechanism; main controller Agreement; collection terminal protocol

中圖分類號(hào)：TM93

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，智能電網(wǎng)越來越成為各行業(yè)研究的熱門領(lǐng)域。智能電網(wǎng)在傳統(tǒng)電網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，將信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化等特征融合到電網(wǎng)中來，從而使電網(wǎng)更加安全、高效與環(huán)保。智能電網(wǎng)對(duì)加速新能源開發(fā)、防止氣候變暖、促進(jìn)節(jié)能減排、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和國(guó)民生活方式有著重大的意義。同時(shí)智能電網(wǎng)也對(duì)發(fā)、輸、變、配、用等環(huán)節(jié)提出了新的要求，尤其是用戶端領(lǐng)域最為重要，是電網(wǎng)與用戶之間的橋梁，可以讓用戶切實(shí)感受到電網(wǎng)建設(shè)的成效和收益，可以將用戶融入成為智能電網(wǎng)的組成部分。

智能電網(wǎng)用戶端系統(tǒng)，簡(jiǎn)單來說就是用智能化來改造傳統(tǒng)物理供電系統(tǒng)。通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，精確測(cè)控和監(jiān)視用戶端電氣設(shè)備運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)負(fù)載監(jiān)控、故障預(yù)警、電能質(zhì)量管理等功能。智能電網(wǎng)用戶端系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)特征體現(xiàn)在：①采用標(biāo)準(zhǔn)化、開放式現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，具有雙向通信網(wǎng)絡(luò)化功能;②采用主控制器與分散采集終端相結(jié)合，采集終端包含各類信息如：設(shè)備主要運(yùn)行狀況、工作參數(shù)、故障等；③用戶端電能管理系統(tǒng)具有兼容、高效運(yùn)營(yíng)管理能力。

本文以嵌入式系統(tǒng)中的CAN（Controller Area Network,CAN）總線網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，根據(jù)智能電網(wǎng)的需要，設(shè)計(jì)了一種多功能、實(shí)用可靠的低壓配電系統(tǒng)，適用于小區(qū)、商廈、學(xué)校等多個(gè)用戶終端。系統(tǒng)利用CAN總線技術(shù)與嵌入式LINUX系統(tǒng)而設(shè)計(jì)，由采集終端、主控制器組成。物理層上，兩者是通過CAN總線將聯(lián)系在一起；應(yīng)用層上，兩者則是通過CANopen應(yīng)用協(xié)議實(shí)現(xiàn)兼容、互換的目的。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

CAN總線是一種支持分布式控制的串口通信網(wǎng)絡(luò)，與一般通信總線相比[1~2]，具有性能突出、可靠性高、實(shí)時(shí)性好和抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。同時(shí)，CAN只定義物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，沒有規(guī)定應(yīng)用層，所以相關(guān)高層協(xié)議的開發(fā)使得CAN總線具有更強(qiáng)的功能，更廣的適用范圍，被廣泛應(yīng)用于交通工具、工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療儀器、環(huán)境控制等諸多領(lǐng)域。

CAN總線物理接口采用差分電壓傳送，通過被稱為CAN_H和CAN_L兩條信號(hào)線，進(jìn)行正常通信。對(duì)于CAN應(yīng)用層的協(xié)議目前主要有CANopen、DeviceNet兩種主要協(xié)議，都是通過定義CAN報(bào)文中的11/29標(biāo)志符以及8字節(jié)數(shù)據(jù)幀來使用。智能低壓配電系統(tǒng)采用CANopen應(yīng)用協(xié)議，支持Siemens和Philips等多個(gè)CAN廠家設(shè)備，在CAN總線網(wǎng)絡(luò)中提供統(tǒng)一的系統(tǒng)通信模式和設(shè)備功能描述方式，保證網(wǎng)絡(luò)各項(xiàng)的功能的執(zhí)行。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能低壓配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

CAN總線網(wǎng)絡(luò)將掛接在總線上的主控制器和各采集終端匯集在一起。主控制器可以通過以太網(wǎng)將存儲(chǔ)的相關(guān)信息與主工作站（設(shè)于供電公司）進(jìn)行雙向信息交換。主控制器是通過PC擴(kuò)展CANopen主站通訊卡和Linux操作系統(tǒng)為平臺(tái)構(gòu)建，采集終端采用STM32F103xx微處理器為核心設(shè)計(jì)。

2 CANopen通信協(xié)議機(jī)理

CANopen是一個(gè)基于CAN接口協(xié)議，采用軟件工程方法分析設(shè)計(jì)[3]，具有良好的模塊化特性和較高的適用性，通過擴(kuò)展可廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。CANopen協(xié)議中包含了標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用層規(guī)范和通信規(guī)范，不同廠家的設(shè)備如果遵循相同的規(guī)范則可以實(shí)現(xiàn)相互的操作。

CAN設(shè)備模塊被分為通信協(xié)議對(duì)象、對(duì)象字典、應(yīng)用程序三個(gè)部分。其中對(duì)象字典是CANopen設(shè)備的核心。應(yīng)用程序與CAN接口之間的接口在對(duì)象字典中實(shí)現(xiàn)。對(duì)象字典實(shí)際上是一個(gè)對(duì)象組，可通過網(wǎng)絡(luò)以事前安排的預(yù)定義方式訪問。CANopen設(shè)備模塊如圖2所示。

圖2 CANopen設(shè)備模塊圖

CAN控制器負(fù)責(zé)CANopen協(xié)議的解釋與執(zhí)行。CANopen協(xié)議保證通信對(duì)象在不同的CANopen設(shè)備間進(jìn)行交換。

3 主控制器協(xié)議的實(shí)現(xiàn)

CANopen 物理層每次傳送資料包括 11 位元的 ID、遠(yuǎn)端傳輸請(qǐng)求（RTR）位元及大小不超過8字節(jié)的資料。11 位元的 ID 分為 4 位元的功能碼及 7 位元的 CANopen 節(jié)點(diǎn) ID。CANopen節(jié)點(diǎn)被分為主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)。主節(jié)點(diǎn)可以提供本地網(wǎng)絡(luò)的管理服務(wù)，相關(guān)從節(jié)點(diǎn)接受主節(jié)點(diǎn)的管理。7 位元的 ID 共有 128 種不同的組合，其中 ID 0 不使用，因此一個(gè) CANopen 網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)號(hào)范圍為1～127。擴(kuò)展CANopen通訊卡的PC在網(wǎng)絡(luò)中作為主節(jié)點(diǎn)，各采集終端被作為從節(jié)點(diǎn)。

3.1 主節(jié)點(diǎn)功能

主節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)CANopen的主站功能，為了滿足管理整個(gè)CANopen網(wǎng)絡(luò)的從站設(shè)備，需要提供如下功能：①支持NMT（Network Management）網(wǎng)絡(luò)管理，管理報(bào)文負(fù)責(zé)層、網(wǎng)絡(luò)管理和ID分配服務(wù)，例如，初始化、配置和網(wǎng)絡(luò)管理（其中包括監(jiān)控從節(jié)點(diǎn)的接入與脫離，自動(dòng)識(shí)別和主動(dòng)納入管理）；②通過“客戶端－服務(wù)器”通訊模型監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)從節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)；③主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間管理，提供時(shí)間戳功能，保證網(wǎng)絡(luò)內(nèi)主節(jié)點(diǎn)和各從節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘都是保持一致；④分析處理并保存數(shù)據(jù)，主節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的數(shù)據(jù)幀的標(biāo)識(shí)和對(duì)象字典的定義，得到有功功率、頻率、諧波等數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理[4]。

3.2 監(jiān)測(cè)通道標(biāo)識(shí)

主控制器為了能夠識(shí)別從節(jié)點(diǎn)的每一個(gè)監(jiān)測(cè)對(duì)象[5]，需要在主控制器內(nèi)部建立一個(gè)監(jiān)測(cè)對(duì)象的列表。列表中的每個(gè)條目代表一個(gè)對(duì)象，列表?xiàng)l目的值標(biāo)識(shí)相應(yīng)監(jiān)測(cè)對(duì)象。列表?xiàng)l目的對(duì)象索引和子索引組成相應(yīng)監(jiān)測(cè)對(duì)象的邏輯編號(hào)。

監(jiān)測(cè)對(duì)象標(biāo)識(shí)值是用一個(gè)32位值表示，其中第16～31表示索引號(hào)，第8～15表示子索引，第7位保留，節(jié)點(diǎn)號(hào)是第0～6位；索引號(hào)部分與CiA DS-401中的輸入對(duì)象一致，如：0x75010308表示8號(hào)從節(jié)點(diǎn)的A相電流；對(duì)象索引0x3700～0x3705是用于定義監(jiān)控對(duì)象標(biāo)識(shí)的，每一個(gè)對(duì)象索引的子索引最大為255，理論上最多可以標(biāo)識(shí)1530個(gè)監(jiān)測(cè)對(duì)象[6]。結(jié)構(gòu)定義如表1。

表1 監(jiān)測(cè)對(duì)象標(biāo)識(shí)索引

3.3參數(shù)映射

按照CiA DS-401應(yīng)用層和通信協(xié)議的規(guī)定，在對(duì)象字典中對(duì)服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象SDO、過程數(shù)據(jù)對(duì)象PDO等進(jìn)行定義。主控制器PDO 分為兩種：傳送用的 TPDO 及接收用的 RPDO。TPDO 是將資料由此節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)狡渌?jié)點(diǎn)，而 RPDO 則是接收由其他節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)馁Y料。主控制器中的RPDO通信參數(shù)和映射參數(shù)如表2所示。通過RPDO映射參數(shù)，主節(jié)點(diǎn)從接收到的PDO中解析出電力監(jiān)控對(duì)象的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

表2 主控制器中RPDO通信參數(shù)和映射參數(shù)

主節(jié)點(diǎn)作為SDO客戶端，從節(jié)點(diǎn)作為服務(wù)器。主節(jié)點(diǎn)對(duì)從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行參數(shù)配置，為每個(gè)消息都生成一個(gè)應(yīng)答，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。主節(jié)點(diǎn)通過索引和子索引，能夠訪問數(shù)據(jù)服務(wù)器上的對(duì)象字典。這樣主節(jié)點(diǎn)可以訪問從節(jié)點(diǎn)的任意對(duì)象字典項(xiàng)的參數(shù)，獲取電力監(jiān)控對(duì)象的相應(yīng)數(shù)據(jù)。同時(shí)從節(jié)點(diǎn)也可以通過SDO接受主節(jié)點(diǎn)對(duì)從節(jié)點(diǎn)的參數(shù)配置以及傳輸電力監(jiān)控對(duì)象的數(shù)據(jù)。

在主節(jié)點(diǎn)中，把每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電力監(jiān)控對(duì)象的參數(shù)如各項(xiàng)有功功率、總功率、諧波等看一個(gè)獨(dú)立的對(duì)象。在主節(jié)點(diǎn)的對(duì)象字典中，對(duì)所有電力監(jiān)控對(duì)象的參數(shù)進(jìn)行了定義。把電力監(jiān)控對(duì)象的對(duì)象索引和子索引填到RPDO的映射參數(shù)中。當(dāng)接受到一個(gè)PDO時(shí)，就可以根據(jù)映射參數(shù)得到相應(yīng)電力對(duì)象的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并執(zhí)行對(duì)應(yīng)的設(shè)備子協(xié)議。

4 采集終端協(xié)議的實(shí)現(xiàn)

各采集終端執(zhí)行CANopen的從節(jié)點(diǎn)協(xié)議，按照CiA DS-401通用IO模塊子協(xié)議作為CANopen中的一個(gè)IO模塊。從節(jié)點(diǎn)在主節(jié)點(diǎn)的時(shí)間管理下運(yùn)行，把監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過PDO發(fā)送主節(jié)點(diǎn)并提供SDO服務(wù)。不同節(jié)點(diǎn)提供的電力監(jiān)控參數(shù)不完全相同，其觸發(fā)PDO發(fā)送時(shí)間也不完全相同。主節(jié)點(diǎn)每24小時(shí)接受一次相關(guān)從節(jié)點(diǎn)提供總功率、有功功率、無功率；主節(jié)點(diǎn)每秒接受一次相關(guān)從節(jié)點(diǎn)提供諧波監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；主節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)接收相關(guān)從節(jié)點(diǎn)提供三相電壓/電流、零序電流、頻率監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

8號(hào)從節(jié)點(diǎn)部分TPDO通信參數(shù)和映射參數(shù)定義如表3所示。8號(hào)從節(jié)點(diǎn)有2路12位A/D通路，分別測(cè)量電力線路A相電壓、B相電壓、C相電壓、A相電流、B相電流、C相電流、N相電流等數(shù)據(jù)。從節(jié)點(diǎn)把采集到數(shù)據(jù)，分析處理分別得到三相電壓/電流、零序電流、功率因數(shù)、總功率因數(shù)、1～15次諧波等參數(shù)，通過PDO發(fā)送到主控制器。PDO通過事件觸發(fā)的同步方式發(fā)送。

表3 采集終端TPDO通信參數(shù)和映射參數(shù)

5 結(jié) 語

本系統(tǒng)通過PC擴(kuò)展一個(gè)CANopen主站通訊卡為主節(jié)點(diǎn)，具有管理CANopen通訊網(wǎng)絡(luò)的能力。各采集終端為從節(jié)點(diǎn)。在完成主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)硬軟件設(shè)計(jì)后，通過CAN總線將其組合在一起進(jìn)行整體測(cè)試，主節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)間同步信號(hào)及SDO給從節(jié)點(diǎn)，從節(jié)點(diǎn)接受到信號(hào)后，把分析處理完后數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)幀格式發(fā)送給主節(jié)點(diǎn)。主節(jié)點(diǎn)通過上位機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)接受的各數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析記錄、繪制相應(yīng)參數(shù)實(shí)時(shí)曲線、查詢故障信息等功能。

結(jié)果表明，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計(jì)的智能低壓配電系統(tǒng)的基本功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參 考 文 獻(xiàn)

梁濤，張江濤，孫鶴旭，等.CANopen總線智能多路溫度采集從站的研制[J].儀器技術(shù)與傳感器,2009，10:61-66.

CiA. CiA draft standard 301,CANopen:Application layer and communication profile(Version 4.20) [S].2002

賀學(xué)梅,丁遠(yuǎn)翔,徐建帥等.CAN總線在智能配電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)場(chǎng)總線與網(wǎng)絡(luò)技術(shù),2006[5]:80-83.

王小宇.基于小波的電能質(zhì)量特征分析及電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制[D].北京:清華大學(xué),2003.

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關(guān)鍵詞 ： 通信網(wǎng)絡(luò)管理；網(wǎng)元；自動(dòng)集成；Python；WebService

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2163（2015-）02-

Research and Implementation of NMS Automatically Integrate NE

WANG Chao1，CAO Jun Xing2

（School of Information Science and？Technology， Chendu University of Technology， Chendu 610059，China）

Abstract： With the rapid development of communication technology， operators also require efficient and simple performance for network management system（NMS）. According to the TMN standard， the management of network element （NE） should include performance management， configuration management and so on ， such as fault management， network management ，with the basic condition that NMS successfully integrate NE. But the integration donot establish a simple connection ， need to create the object and set properties on supervision software and remotely execute commands to configure network elements.by now these works are finished by personnel manual operation ， when integrating a large number of network elements at the same time ， facing a long， tedious and error-prone operation and so on. This application uses the web service technology to complete the interaction with other application， SSHLibrary modules to complete the remote configuration， Python regular expression modules to process complex string processing. The software is the first time in view of NMS’s research and development， achieving fast and accurately integration， improving the efficiency of NMS， promoting the application of automation technology.

Keywords： Communication Network Management； Network Element； Automatic Integration； Python； WebServic

0 引 言

隨著4G通信的廣泛應(yīng)用，移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也進(jìn)入了高速發(fā)展時(shí)期。運(yùn)營(yíng)商對(duì)通信基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行維護(hù)和管理是保障通信質(zhì)量的關(guān)鍵，為完成對(duì)某地區(qū)所有通信設(shè)備的管理，網(wǎng)管系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用。網(wǎng)管系統(tǒng)提供有故障處理、配置管理、性能管理等業(yè)務(wù)功能。在對(duì)網(wǎng)元實(shí)現(xiàn)管理前，集成工作是必經(jīng)環(huán)節(jié)，然而如何避免手工集成耗時(shí)和繁瑣的弊端，成為網(wǎng)管人員亟待解決的問題，針對(duì)上述需求提出了自動(dòng)集成軟件的開發(fā)。該軟件運(yùn)用了WebService技術(shù)，使用了Python語言，借助開源模塊和自主設(shè)計(jì)的算法完成了整個(gè)開發(fā)工作。文中主要分析了后臺(tái)的工作流程和原理，詳細(xì)論述了WebService技術(shù)和算法編程。該軟件整合Shell、Perl腳本和XML文件的使用，完成了所有工作模塊，目前該軟件已正式并贏得客戶的喜愛與青睞。

1 基本概念

1.1網(wǎng)管系統(tǒng)及網(wǎng)元

如圖1所示為網(wǎng)管系統(tǒng)與網(wǎng)元的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)管系統(tǒng)是指進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理和通信設(shè)備維護(hù)的軟硬件系統(tǒng)，網(wǎng)管系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)元設(shè)備集中監(jiān)護(hù)、集中管理，通過采集各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)的監(jiān)控，未來將逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理，智能化管理的需求。網(wǎng)管系統(tǒng)應(yīng)滿足以下指標(biāo)：系統(tǒng)平均無故障時(shí)間應(yīng)大于100天，重大警告的處理正確性達(dá)99%，性能數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不小于99%，應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)用性簡(jiǎn)單明了。目前對(duì)網(wǎng)管系統(tǒng)的基本功能要求有告警處理、性能管理、配置管理和報(bào)表查詢。網(wǎng)管系統(tǒng)也逐漸由傳統(tǒng)服務(wù)器/客戶端模式向多應(yīng)用層服務(wù)體系結(jié)構(gòu)發(fā)展，具體可分為三層：數(shù)據(jù)采集層，數(shù)據(jù)處理層和應(yīng)用層，而應(yīng)用層主要完成網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)洹⒒ヂ?lián)互通分析、路由管理、生成報(bào)表的模版，故障處理流程，安全管理等。

圖 1 網(wǎng)管集成網(wǎng)元拓?fù)?/p>

Fig.1 Topology of NMS integrating network

網(wǎng)元在這里主要指基站控制器，這是基站收發(fā)臺(tái)和移動(dòng)交換中心之間的連接點(diǎn)，也為基站收發(fā)臺(tái)和移動(dòng)交換中心提供接口。一個(gè)基站控制器通常控制幾個(gè)基站收發(fā)臺(tái)，其主要功能是進(jìn)行無線信道管理、實(shí)施呼叫和通信鏈路的建立和拆除，并為本控制區(qū)內(nèi)移動(dòng)臺(tái)的過區(qū)切換提供控制等[1]。

1.2 集成概念

網(wǎng)管系統(tǒng)對(duì)基站控制器實(shí)施管理，首先需要進(jìn)行集成操作，成功集成之后才能對(duì)該網(wǎng)元進(jìn)行配置管理，告警處理和性能管理等。集成工作主要包括：在Moniter（網(wǎng)管系統(tǒng)上基于Java的監(jiān)管軟件）上創(chuàng)建osi對(duì)象，可根據(jù)管理模式、網(wǎng)元類型和通信協(xié)議在該對(duì)象下配置屬性值，Moniter對(duì)網(wǎng)元進(jìn)行監(jiān)管時(shí)，根據(jù)已創(chuàng)建的對(duì)象及其屬性值實(shí)施具體的管理方案。比如為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元的遠(yuǎn)程終端，需要?jiǎng)?chuàng)建MML對(duì)象并設(shè)置協(xié)議及其端口號(hào)、網(wǎng)元用戶連同密碼等屬性，網(wǎng)管系統(tǒng)會(huì)檢查是否創(chuàng)建了FTP-PM對(duì)象來選擇從網(wǎng)元端上傳數(shù)據(jù)采用的協(xié)議及處理方式。另外，通過遠(yuǎn)程連接到網(wǎng)元端進(jìn)行命令行操作，即在網(wǎng)元端設(shè)置網(wǎng)管服務(wù)器的信息并開啟相關(guān)的服務(wù)應(yīng)用。如果采用手工操作同時(shí)將幾十個(gè)網(wǎng)元集成到某一網(wǎng)管系統(tǒng)下，則需要反復(fù)進(jìn)行創(chuàng)建對(duì)象、設(shè)置屬性的操作，這樣不僅耗時(shí)而且容易出錯(cuò)，通過開發(fā)自動(dòng)集成應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)客戶一鍵完成網(wǎng)管和網(wǎng)元的集成。成功集成之后，網(wǎng)管系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了與網(wǎng)元的互聯(lián)互通，同時(shí)根據(jù)網(wǎng)管人員的要求完成了相關(guān)對(duì)象的創(chuàng)建和屬性設(shè)置，保障了網(wǎng)管系統(tǒng)對(duì)該網(wǎng)元實(shí)施各項(xiàng)管理功能[2]。

2 設(shè)計(jì)原理

自動(dòng)集成的設(shè)計(jì)原理如圖2所示。該應(yīng)用軟件是基于網(wǎng)管系統(tǒng)Linux服務(wù)器的，主要通過Python程序?qū)崿F(xiàn)。其工作原理及設(shè)計(jì)框圖均如圖2所示，自動(dòng)集成開始后程序首先檢查網(wǎng)管系統(tǒng)運(yùn)行是否正常，然后遠(yuǎn)程連接到網(wǎng)元檢測(cè)其工作狀態(tài)。校驗(yàn)成功之后保存來自GUI或命令行的初始化配置文件，同時(shí)調(diào)用shell腳本轉(zhuǎn)換初始化文件的信息并融合內(nèi)置配置文件1得到完整的配置文件，該配置文件包括網(wǎng)元類型、通信協(xié)議、需創(chuàng)建的對(duì)象及其屬性。內(nèi)置配置文件2定制了在網(wǎng)管系統(tǒng)服務(wù)器上執(zhí)行操作的流程，即調(diào)用Python程序文件的順序。Python程序先讀取配置文件，再使用WebService技術(shù)在Moniter上創(chuàng)建相應(yīng)的對(duì)象并設(shè)置屬性。同時(shí)調(diào)用SSHLibrary遠(yuǎn)程連接到網(wǎng)元，利用正則表達(dá)式模塊處理命令執(zhí)行的結(jié)果，根據(jù)網(wǎng)元當(dāng)前狀態(tài)和集成要求執(zhí)行配置命令。最后進(jìn)行集成的校驗(yàn)，比如掃描日志是否有報(bào)錯(cuò)，在網(wǎng)元端產(chǎn)生告警后查看網(wǎng)管系統(tǒng)是否接受到告警，網(wǎng)元端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是否上傳到網(wǎng)管服務(wù)器，數(shù)據(jù)是否插入到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)表里[3]。

圖 2 設(shè)計(jì)原理

Fig.2 Designing principle

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 WebService

WebService是一個(gè)平立的、低耦合的、自包含的、基于可編程的web的應(yīng)用程序，可使用開放的XML標(biāo)準(zhǔn)來描述、、協(xié)調(diào)和配置這些應(yīng)用程序，用于開發(fā)分布式的互操作的應(yīng)用程序，Webservice的三要素：SOAP、WSDL和UDDI。SOAP即簡(jiǎn)單對(duì)象訪問協(xié)議（Simple Object Access Protocol），就是用于交換XML編碼信息的輕量級(jí)協(xié)議。一條 SOAP 消息就是一個(gè)普通的 XML 文檔，包含下列元素：必需的 Envelope 元素，可把此XML 文檔標(biāo)識(shí)為一條 SOAP 消息；可選的Header元素，包含頭部信息；必需的 Body 元素，包含所有的調(diào)用和響應(yīng)信息；可選的Fault元素，提供有關(guān)在處理此消息所發(fā)生錯(cuò)誤的信息。WebService描述語言WSDL基于XML的語言，用于描述WebService及其函數(shù)、參數(shù)和返回值。WSDL既是機(jī)器可閱讀的，又是人可閱讀的，一些開發(fā)工具既能根據(jù)開發(fā)者的WebService生成WSDL文檔，又能導(dǎo)入WSDL文檔，生成調(diào)用相應(yīng)WebService的代碼。UDDI是一套基于Web的、分布式的、為WebService提供的、信息注冊(cè)中心的實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，用來管理、分發(fā)、查詢WebService[4]。

該自動(dòng)集成軟件利用網(wǎng)管系統(tǒng)建立WebService服務(wù)器，采用Python編寫的開源ZSI模塊，可在Moniter上完成對(duì)象的創(chuàng)建、更新、查詢和刪除等操作。下面以創(chuàng)建對(duì)象及設(shè)置屬性的源碼為例，介紹該模塊的實(shí)現(xiàn)原理[5]。完整源代碼可描述如下。

from ZSI import client

from ZSI.schema import GED， GTD

import ZSI

from ZSI.generate.pyclass import pyclass_type #導(dǎo)入ZSI相關(guān)模塊

class TopologyOperations（）：

def __init__（self，url，user，password）：

self.binding = client.Binding（url=url， **kw） #綁定WSDL地址

self.binding.SetAuth（AUTH.httpbasic， user， password）

篇6

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法

The study of the course content and teaching method on Neural Network

Ao LeiQu Xinjuan

【Abstract】With the rapid developing of computer network technology, every college has the course 《Computer Network》. Not only the teaching system, the course content and the teaching method, but also the teaching method all must be carried on the deepened reform, keeps pace with the times. To counter the characteristic of the construction and application in computer network，We discussed the position that would be improved the computer network education，to emphasize，we has raise four new teaching methods.

【Keywords】Computer networkCourse contentTeaching method

1．前言。隨著IT技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)深入到我們?nèi)粘９ぷ骱蜕畹母鱾€(gè)領(lǐng)域，以網(wǎng)絡(luò)為平臺(tái)的新的應(yīng)用也不斷地研發(fā)出來。人們已經(jīng)習(xí)慣于高速寬帶接入家庭網(wǎng)絡(luò)，習(xí)慣于在網(wǎng)絡(luò)上共享某些可以公開的資源。由于用戶對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的依賴性越來越大，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高級(jí)人才的需求也隨之增加，這就需要各高等院校能夠培養(yǎng)大批計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高級(jí)人才以滿足市場(chǎng)的需求。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程是網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程，它對(duì)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的后續(xù)課程，如綜合布線、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)安全等等起到鋪墊的作用。這門課程的特點(diǎn)是概念眾多，理論復(fù)雜，且實(shí)用性極強(qiáng)，知識(shí)更新相對(duì)迅速。所以，做好計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)這門課程的教學(xué)，對(duì)培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)人才具有十分重要的意義。然而，目前很多學(xué)校開設(shè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程仍然采用“填鴨式”的教學(xué)方法，即教師是傳統(tǒng)意義上的信息傳遞者，學(xué)生只是被動(dòng)地跟從教師的教學(xué)節(jié)奏，教學(xué)內(nèi)容理論性太強(qiáng)，形式較為死板。這種教學(xué)方法的弊端在于無法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的興趣，當(dāng)進(jìn)行實(shí)際操作的時(shí)候，教師就會(huì)變成解決問題的專家。因此在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，教師應(yīng)想方設(shè)法調(diào)動(dòng)學(xué)生的各種感官，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考問題，努力解決問題，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)自己是教學(xué)的主體，是學(xué)習(xí)的主人，是知識(shí)、技能的擁有者與駕馭者。

2．教學(xué)內(nèi)容的選擇。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)內(nèi)容的選擇應(yīng)本著兩個(gè)原則：第一，確保教學(xué)內(nèi)容的實(shí)用性；第二，確保學(xué)生對(duì)該內(nèi)容有足夠的學(xué)習(xí)興趣。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一門交叉學(xué)科，是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的結(jié)合體，所以在教學(xué)內(nèi)容的選擇上應(yīng)體現(xiàn)出這兩種技術(shù)的特點(diǎn)。我們可以在內(nèi)容上把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程分為以下幾個(gè)部分：

①通信基礎(chǔ)知識(shí)，包括通信技術(shù)的基本概念、通信協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)等等；

②局域網(wǎng)技術(shù)，包括綜合布線技術(shù)、交換與路由技術(shù)、VLAN技術(shù)、各種服務(wù)器的搭建與配置方法、網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)等等；

③廣域網(wǎng)技術(shù)，包括IP技術(shù)、Internet的構(gòu)建思想、Internet接入技術(shù)等等；

④網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，包括病毒防護(hù)、網(wǎng)絡(luò)攻擊防護(hù)、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽技術(shù)等等。

第一個(gè)部分的重點(diǎn)在于對(duì)通信協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)的認(rèn)知。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是確保在網(wǎng)絡(luò)上成功傳輸數(shù)據(jù)的前提，網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議為眾多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了平臺(tái)，而且在局域網(wǎng)技術(shù)和廣域網(wǎng)技術(shù)的很多具體環(huán)節(jié)都要牽涉到協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容。因此，通信協(xié)議的學(xué)習(xí)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。

局域網(wǎng)是一種應(yīng)用最為廣泛的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，因此局域網(wǎng)技術(shù)的教學(xué)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的核心部分。而且大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后從事的也基本以局域網(wǎng)的建設(shè)為主，所以很好地掌握局域網(wǎng)的知識(shí)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力起著至關(guān)重要的作用。

廣域網(wǎng)是一種應(yīng)用非常廣泛的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。Internet是其典型代表，所以應(yīng)重點(diǎn)講解Internet的原理及應(yīng)用。IP技術(shù)是Internet的核心。另外值得注意的是廣域網(wǎng)接入技術(shù)。目前很多家庭都實(shí)現(xiàn)了寬帶上網(wǎng)，因此很多學(xué)生對(duì)廣域網(wǎng)的接入技術(shù)的相關(guān)問題產(chǎn)生了濃厚的興趣，所以對(duì)其重點(diǎn)講解不僅可以調(diào)動(dòng)學(xué)生解決問題的積極性，而且還能夠提高學(xué)生的動(dòng)手能力。

網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一個(gè)非常重要的分支。目前很多的發(fā)達(dá)國(guó)家都十分注重網(wǎng)絡(luò)安全問題，一旦重要的數(shù)據(jù)被破壞或丟失，會(huì)對(duì)企業(yè)日常的生產(chǎn)產(chǎn)生重大的影響。據(jù)美國(guó)勞工部統(tǒng)計(jì)，93%的有嚴(yán)重?cái)?shù)據(jù)丟失的公司會(huì)在5年后破產(chǎn)；維斯康星大學(xué)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果也顯示，美國(guó)43%的公司在數(shù)據(jù)被破壞后倒閉，29%的公司在兩年內(nèi)破產(chǎn)。這些統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，網(wǎng)絡(luò)安全問題是至關(guān)重要的。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)過程中將其放在重要的位置是十分必要的。

3．教學(xué)方法。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才培養(yǎng)過程的一大難點(diǎn)。筆者曾經(jīng)與很多學(xué)生進(jìn)行過交流，普遍反映這門課程的概念很抽象，不易理解。所以，傳統(tǒng)的教學(xué)方法和手段已經(jīng)不能滿足培養(yǎng)高素質(zhì)專業(yè)人才的要求。針對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程知識(shí)點(diǎn)多、覆蓋面寬、系統(tǒng)要素多、各種協(xié)議實(shí)體交互復(fù)雜等特點(diǎn)，我們可以采取多種新的教學(xué)方法。

3．1案例教學(xué)。案例教學(xué)方法就是運(yùn)用成功的案例完成教學(xué)活動(dòng)的一種方法。早在上個(gè)世紀(jì)初，美國(guó)的哈佛大學(xué)首先將案例使用在工商管理教學(xué)中。隨著網(wǎng)絡(luò)工程的規(guī)模化、正規(guī)化，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了許多成功的案例。所以，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的課程中引入這種教學(xué)方法不僅可以縮短課堂教學(xué)與實(shí)際情景的差距，還可以提升學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維。案例教學(xué)方法有兩個(gè)顯著的特征：

3．1．1事件發(fā)生的步驟。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，一般要經(jīng)過可行性分析、需求分析、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試等若干個(gè)步驟。在對(duì)學(xué)生進(jìn)行案例教學(xué)的時(shí)候，教師的身份不僅僅是授業(yè)者，更重要的是批評(píng)者。例如當(dāng)所舉的案例進(jìn)行到需求分析這個(gè)步驟，教師可以把學(xué)生作為課堂的主體，讓學(xué)生成為一名系統(tǒng)分析人員，去思考要向客戶詢問什么。這是整個(gè)案例教學(xué)過程的關(guān)鍵與中心環(huán)節(jié)。教師除了對(duì)有誤差的事件進(jìn)行修改之外，不要隨意的將自己的觀點(diǎn)強(qiáng)加給自己的學(xué)生。否則案例教學(xué)便成了形式。

3．1．2事件中會(huì)發(fā)生很多矛盾。案例之所以稱之為案例，就是因?yàn)樵谄渲邪吮姸嗟膯栴}、矛盾甚至沖突，即便是最成功的案例，在其形成的過程中也不可避免的出現(xiàn)偏差。但是，這些偏差正是知識(shí)所在。所以，將案例中的這些問題在課堂上暴露出來將有助于學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的掌握和運(yùn)用。

3．2實(shí)例教學(xué)。與案例教學(xué)不同，實(shí)例教學(xué)重在對(duì)某些教學(xué)內(nèi)容的補(bǔ)充和說明。在前面已經(jīng)提到，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程內(nèi)容中包含了大量抽象的、難于被人理解的知識(shí)，如網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容等等。因此，我們可以在教學(xué)過程中列舉出一些相關(guān)知識(shí)的例子，來加深學(xué)生對(duì)內(nèi)容的了解和掌握。

在TCP/IP體系結(jié)構(gòu)中有一個(gè)非常重要的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議――地址轉(zhuǎn)換協(xié)議（ARP）。這部分教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)是理論性很強(qiáng)、抽象，協(xié)議工作過程復(fù)雜，難于被人所理解。筆者在實(shí)際的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)此并不感興趣。聯(lián)想到前不久在網(wǎng)絡(luò)上流傳的ARP病毒，于是筆者從這個(gè)例子入手，著重剖析ARP病毒的成因、流傳手段和危害。這樣便把死板抽象的知識(shí)形象化，讓ARP這樣的實(shí)例來刺激學(xué)生去思考問題，而且通過這種方法也使得課堂變得活躍。因此，實(shí)例教學(xué)是普通教學(xué)過程的一種很好補(bǔ)充。

3．3實(shí)物教學(xué)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一種偏重于硬件的學(xué)科。當(dāng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們經(jīng)常會(huì)見到交換機(jī)、路由器、防火墻這樣的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，還有光纖、雙絞線、水晶頭、信息模塊、配線架這樣的布線組件。教育心理學(xué)研究表明，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，視覺的作用大于聽覺，視覺與聽覺的交叉作用，更有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。視覺與聽覺相結(jié)合的教學(xué)方法，尤其是運(yùn)用實(shí)物進(jìn)行研究和探討，提高教學(xué)效果，在教學(xué)中具有重要意義。所以需要教師把這些硬件產(chǎn)品帶到課堂，在授課過程中為學(xué)生展示這些硬件，使學(xué)生對(duì)相關(guān)的設(shè)備和組件有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，這樣更有利于學(xué)生消化所學(xué)的知識(shí)。

筆者曾經(jīng)做過這樣一個(gè)試驗(yàn)：在對(duì)一個(gè)班授課的時(shí)候，將RJ-45水晶頭拿給學(xué)生看，并且圍繞著這個(gè)水晶頭展開教學(xué)工作；而對(duì)另外一個(gè)班授課的時(shí)候卻完全相反，只是描述了RJ-45水晶頭的一些外部特征，并沒有將實(shí)物帶到課堂。試驗(yàn)的結(jié)果是：第一個(gè)班有80%以上的學(xué)生能夠很好的接受相關(guān)的知識(shí)，而對(duì)于第二個(gè)班只有很少的幾名學(xué)生能對(duì)RJ-45水晶頭有一些簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)。

因此，在課堂上展示硬件設(shè)備、演示配置設(shè)備步驟等是提高教學(xué)質(zhì)量的一種行之有效的手段。

3．4多媒體輔助教學(xué)。和傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，多媒體教學(xué)有著明顯的優(yōu)點(diǎn)：可以做到因材施教，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性，有利于發(fā)展學(xué)生的智能。然而很多教學(xué)工作者對(duì)多媒體的利用還不夠完善，并且出現(xiàn)了不少使用多媒體的誤區(qū)。例如片面追求多媒體教學(xué)，其所用的所謂的多媒體課件只是簡(jiǎn)單的文字加圖片，這樣的多媒體課件便變成了電子教案，大材小用，造成資源浪費(fèi)，失去了它本來的意義。

筆者認(rèn)為，在授課過程中仍然要堅(jiān)持以板書為主，多媒體教學(xué)則應(yīng)作為一種輔助的方法用于課堂教學(xué)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程中包含很多有關(guān)某種技術(shù)工作過程的內(nèi)容。根據(jù)筆者的親身體會(huì)，如果在黑板上對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行講解，不但占用大量篇幅和時(shí)間，而且很難讓學(xué)生獲得直觀感受。所以可以將這些內(nèi)容通過多媒體課件以動(dòng)畫的形式給學(xué)生展示出來，再附以教師對(duì)每一個(gè)過程的描述。這樣做不但可以降低講解過程中相關(guān)文字描述的篇幅和難度，還可以提高學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)。

篇7

（長(zhǎng)安大學(xué)，陜西 西安710064）

【摘　要】為方便讀者全面了解電力監(jiān)控系統(tǒng)，本文從系統(tǒng)理論的角度，用系統(tǒng)特性對(duì)軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞 系統(tǒng)；地鐵；電力監(jiān)控；分析

作者簡(jiǎn)介：韓笑宓（1995—），女，山西人，2008年入讀長(zhǎng)安大學(xué)，學(xué)生。

電力綜合監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)稱SCADA系統(tǒng)，它以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，用于監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備，使調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)、控制設(shè)備、測(cè)量和調(diào)節(jié)參數(shù)及報(bào)警等功能的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。以下用系統(tǒng)的特性介紹該系統(tǒng)：

1　整體性

整體性要求系統(tǒng)由多個(gè)要素組成，各要素之間相互聯(lián)系，構(gòu)成有機(jī)整體，實(shí)現(xiàn)“1+1>2”的效果。

電力監(jiān)控中系統(tǒng)基本按照兩級(jí)管理（控制中心級(jí)和車站級(jí)），三級(jí)控制（控制中心級(jí)、車站級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)）方式進(jìn)行使用和管理，他們之間既相互聯(lián)系又相對(duì)獨(dú)立。

控制中心級(jí)電力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)全線重要監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)、性能信息進(jìn)行實(shí)時(shí)收集和處理，通過各種調(diào)度員工作站，將信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字化和圖像化的形式顯示出來，供調(diào)度人員監(jiān)控，同時(shí)系統(tǒng)可以自動(dòng)地根據(jù)一定的邏輯關(guān)系向被監(jiān)控設(shè)備或系統(tǒng)傳達(dá)指示命令，從而完成對(duì)全線供電設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)視、控制、調(diào)度和管理。

車站級(jí)電力監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)收集并處理所處車站供電設(shè)備的狀態(tài)、性能信息，當(dāng)控制中心級(jí)電力監(jiān)控系統(tǒng)或通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，無法正常工作時(shí)，該系統(tǒng)可對(duì)車站范圍內(nèi)的供電設(shè)備進(jìn)行控制管理。

現(xiàn)場(chǎng)級(jí)測(cè)控設(shè)備設(shè)置在各個(gè)供電設(shè)備附近，和監(jiān)控系統(tǒng)的中心和車輛及均有通信接口，負(fù)責(zé)接口轉(zhuǎn)換，信息的采集、匯聚、傳送，命令的接收、執(zhí)行和反饋。

在系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，控制中心級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)和車站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)是信息收集、處理、分析與系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)度管理的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，而現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控設(shè)備是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的接口設(shè)備。三者缺一不可，共同組成一個(gè)完整的電力監(jiān)控系統(tǒng)。

2　目的性

城市軌道交通系統(tǒng)是一種高密度、大運(yùn)量的交通系統(tǒng)，必須保證其高度的安全性和可靠性，而電力綜合監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)的目的則是為整個(gè)軌道交通的安全運(yùn)行提供基礎(chǔ)保障。

目的決定功能，城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)的“四遙”功能體現(xiàn)了它的目的性，即遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)。遙測(cè)指利用電子技術(shù)遠(yuǎn)方測(cè)量集中顯示諸如電流、電壓、功率、壓力、溫度等模擬量；遙信指遠(yuǎn)方監(jiān)視系統(tǒng)及設(shè)備的工作、運(yùn)行情況；遙控指遠(yuǎn)方控制或保護(hù)供電設(shè)備的分、合、起、停等工作狀態(tài)；遙調(diào)指遠(yuǎn)方設(shè)定及調(diào)整所控設(shè)備的工作參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)等。電力監(jiān)控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能，對(duì)城市軌道交通全線各類變配電所、接觸網(wǎng)等電力設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行分層分布遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制，從而達(dá)到保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行、提升供變配電系統(tǒng)調(diào)度、管理及維修的自動(dòng)化程度，提升供電質(zhì)量，保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的目的。

3　相關(guān)性

現(xiàn)實(shí)世界是普遍聯(lián)系的，系統(tǒng)中相互關(guān)聯(lián)的各要素相互制約與相互影響，它們之間的相關(guān)性確定了系統(tǒng)特有的整體形態(tài)與功能。

城市軌道交通SCADA系統(tǒng)通常包括調(diào)度主站系統(tǒng)，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和通信專業(yè)提供的所間通信通道三部分。控制中心調(diào)度主站系統(tǒng)通過通信通道與變電所主控單元進(jìn)行信息交換；變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通過所內(nèi)通信網(wǎng)與所內(nèi)IED裝置通信，通過通信通道與調(diào)度主站進(jìn)行通信，三者相互聯(lián)系，相互影響，共同決定了SCADA系統(tǒng)的整體形態(tài)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的功能。

4　動(dòng)態(tài)性

各種物質(zhì)的特性、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、功能及其規(guī)律都是通過運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出來的，要認(rèn)識(shí)系統(tǒng)必須研究系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。開放系統(tǒng)與外界進(jìn)行物質(zhì)能量和信息的交換，系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)也隨之不斷變化。

電力監(jiān)控系統(tǒng)的通道切換功能充分體現(xiàn)了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性。系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視通道運(yùn)行情況，能自動(dòng)依據(jù)通道運(yùn)行情況切換主、備通道，同時(shí)調(diào)度人員也可手動(dòng)切換。

5　適應(yīng)性

系統(tǒng)與周圍環(huán)境之間通常都有物質(zhì)、能量和信息交換，環(huán)境的變化會(huì)引起系統(tǒng)特性的改變。因此，一般結(jié)構(gòu)良好的系統(tǒng)必須具有反饋系統(tǒng)、自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)系統(tǒng)，以保持對(duì)客觀環(huán)境的適應(yīng)能力。

電力監(jiān)控系統(tǒng)的適應(yīng)性體現(xiàn)在：

（1）容錯(cuò)能力、自診斷、自恢復(fù)能力。它具備高度的容錯(cuò)功能，系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)采用冗余配置，軟件按照模塊化設(shè)計(jì)，不同的軟件模塊能配置到不同的節(jié)點(diǎn)上，并且可定義模塊在設(shè)備或軟件故障情況下的功能轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)“1+N”軟件容錯(cuò)功能，保證系統(tǒng)在硬件節(jié)點(diǎn)、軟件模塊等任意單一故障的情況下能不受影響而正常穩(wěn)定的運(yùn)行。

（2）軟件在線編輯、改進(jìn)功能。系統(tǒng)軟件滿足開放性標(biāo)準(zhǔn)的要求，最大限度地保證在未來系統(tǒng)功能需求改變或增加的情況下，如硬件節(jié)點(diǎn)的增加、數(shù)據(jù)庫(kù)容量的擴(kuò)充、系統(tǒng)軟件功能的增強(qiáng)等，不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)正向通信接口標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)備間的互操作性增強(qiáng)化的方向發(fā)展。從目前地鐵建設(shè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，有效解決好各種設(shè)備間的接口通信是保證并提高地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行安全性的關(guān)鍵所在。由于各大傳統(tǒng)的間隔層電力設(shè)備和監(jiān)控系統(tǒng)廠商幾乎都有適用于自家設(shè)備的通信協(xié)議，各種協(xié)議之間無法直接通信，因此只有要求各廠家采用開放式的接口和通信協(xié)議，構(gòu)建一個(gè)開放的系統(tǒng)，才能從根本上解決接口問題，適應(yīng)系統(tǒng)本身不斷變化的要求。

6　復(fù)雜性

現(xiàn)代系統(tǒng)的復(fù)雜性一般表現(xiàn)在多結(jié)構(gòu)、多目標(biāo)、多功能、多參數(shù)、多輸入、多變化。

城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布的結(jié)構(gòu)體系，屬于大型復(fù)雜系統(tǒng)。系統(tǒng)各站信息量大，包括遙測(cè)、遙信、遙控量，信息量的采集點(diǎn)分散，分布在沿線的各變電所，且數(shù)量眾多。監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)和定時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信息，包括三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、電能、溫度、開關(guān)位置、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等，將采集到的數(shù)據(jù)通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算生成新的直觀的數(shù)據(jù)信息再顯示（總系統(tǒng)功率、負(fù)荷最大值、功率因數(shù)上下限等），并在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)重要的信息量。另外，目前地鐵逐漸趨于網(wǎng)絡(luò)化，運(yùn)營(yíng)線路交叉，出現(xiàn)2條線路共用變電站的“共用點(diǎn)”情況及一條線電源來自另一條線路的變電站的“轉(zhuǎn)供電”情況，兩條線路的電力監(jiān)控系統(tǒng)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互和復(fù)用，一個(gè)變電站的穩(wěn)定運(yùn)行決定著至少兩條線路的安全和穩(wěn)定運(yùn)行，加之電力監(jiān)控系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化特性，使其成為復(fù)雜度極高的系統(tǒng)。

7　有序性

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和層次的動(dòng)態(tài)演變有某種方向性，體現(xiàn)了系統(tǒng)的有序性，系統(tǒng)的有序性可表述為系統(tǒng)是由較低級(jí)的子系統(tǒng)組成的，而該系統(tǒng)自己有是更大系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)。

電力監(jiān)控系統(tǒng)與高壓供電系統(tǒng)、牽引供電系統(tǒng)、動(dòng)力照明供電系統(tǒng)、以及綜合接地系統(tǒng)、供電系統(tǒng)運(yùn)行維修機(jī)構(gòu)共同組成供電系統(tǒng)。

高壓供電系統(tǒng)將電從發(fā)電廠經(jīng)升壓、高壓輸電網(wǎng)、區(qū)域輸電網(wǎng)、區(qū)域變電站至主降壓變電所；牽引供電系統(tǒng)則負(fù)責(zé)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，為牽引列車組在軌道上運(yùn)行提供動(dòng)力；動(dòng)力照明供電系統(tǒng)提供車站和區(qū)間各類照明、扶梯、風(fēng)機(jī)、水泵等動(dòng)力機(jī)械等動(dòng)力機(jī)械設(shè)備電源和通信、信號(hào)、自動(dòng)化等設(shè)備電源；綜合接地系統(tǒng)在防雷電流、防雜散電流、工作接地等方面均起到重要作用，是地鐵工程人身安全、設(shè)備安全和運(yùn)營(yíng)可靠性的重要保證；電力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中變電所和電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)度管理。各個(gè)子系統(tǒng)分工合作，協(xié)調(diào)配合，保證供電系統(tǒng)的有序進(jìn)行。

而電力監(jiān)控系統(tǒng)又由調(diào)度主站系統(tǒng)，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和所間通信通道三部分構(gòu)成。

調(diào)度主站系統(tǒng)主要由如下幾個(gè)子系統(tǒng)組成：數(shù)據(jù)采集和SCADA服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，操作員工作站（OPU），WEB服務(wù)器等，它們通過以太網(wǎng)連接。其中：數(shù)據(jù)采集和SCADA服務(wù)器接收被控站通過網(wǎng)絡(luò)通道傳送的原始數(shù)據(jù)，將其處理成熟數(shù)據(jù)后，由SCADA服務(wù)器傳送給全系統(tǒng)其他節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器負(fù)責(zé)把系統(tǒng)的所有YC、YX、KWH、通道、廠站、接點(diǎn)的參數(shù)存儲(chǔ)到硬盤上。OPU為操作員提供全圖形操作人機(jī)界面，供調(diào)度員進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)視。

變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由站控層，間隔層和所內(nèi)通信網(wǎng)三部分組成。不僅可以完成傳統(tǒng)的RTU功能，還可以實(shí)現(xiàn)變電所各個(gè)設(shè)備的電流、電壓、功率、電度采集和供電設(shè)備的監(jiān)視、控制、聯(lián)動(dòng)、聯(lián)鎖、閉鎖、自動(dòng)投切等功能。

所間通信通道采用冗余方案，通信軟件采用冗余線程，保證系統(tǒng)的可靠性。

8　開放性

系統(tǒng)與環(huán)境是相互適應(yīng)、協(xié)調(diào)的，開放性是指系統(tǒng)與環(huán)境發(fā)生交換關(guān)系的屬性，輸入與輸出是開放性的兩個(gè)方面。

電力監(jiān)控系統(tǒng)與通信系統(tǒng)：通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，電力監(jiān)控系統(tǒng)借助有效的通信手段，通過通信網(wǎng)絡(luò)將控制中心的命令準(zhǔn)確的傳送到為數(shù)眾多的遠(yuǎn)方終端，并將從遠(yuǎn)方終端采集的各設(shè)備的運(yùn)行信息反饋回控制中心。

電力監(jiān)控系統(tǒng)與漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)：漏電火災(zāi)產(chǎn)生的根源是供電系統(tǒng)中存在的不易被發(fā)現(xiàn)的漏電電流，而電力監(jiān)控系統(tǒng)可檢測(cè)供電系統(tǒng)中的電氣參數(shù)及狀態(tài)變化，為判斷電氣故障提供參數(shù)依據(jù)；另一方面，漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)能準(zhǔn)確監(jiān)控電氣線路的故障和異常狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)電氣火災(zāi)隱患，及時(shí)報(bào)警，并將信息傳遞給電力監(jiān)控系統(tǒng)。

電力監(jiān)控系統(tǒng)與列車運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)：列車正常運(yùn)行需要電力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)行車組織、故障維修和分析提供實(shí)時(shí)支持，若二者不能協(xié)調(diào)配合會(huì)造成一系列的問題。隨著運(yùn)輸需求的增加，地鐵運(yùn)行調(diào)度可能通過加密班次來增加運(yùn)能，一旦無法正確評(píng)估電網(wǎng)的負(fù)載能力，極易導(dǎo)致牽引供電設(shè)備的負(fù)荷超過系統(tǒng)的保護(hù)整定值，從而過載跳閘，即使沒有跳閘，電力設(shè)備長(zhǎng)期高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，也易引起設(shè)備老化、故障，這就要求各線路的電力監(jiān)控和列車運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)相互配合，將電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)與行車數(shù)據(jù)結(jié)合分析，充分發(fā)揮多資源共享和多系統(tǒng)控制協(xié)同的優(yōu)勢(shì)。

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篇8

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)；網(wǎng)絡(luò)；構(gòu)成

0 前言

國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)（internet），又稱因特網(wǎng)，始建立于1969年的美國(guó)，目前已經(jīng)聯(lián)接著超過160個(gè)國(guó)家和地區(qū)，四萬多個(gè)子網(wǎng)，五百多萬臺(tái)電腦主機(jī)，是世界上信息資源最豐富的電腦公共網(wǎng)絡(luò)。

它具有快捷性、普及性，促進(jìn)了人類社會(huì)的進(jìn)步，豐富人類的精神世界和物質(zhì)世界，是現(xiàn)今最流行、最受歡迎的傳媒之一。

1 網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介

互聯(lián)網(wǎng)是由一些使用公用語言互相通信的計(jì)算機(jī)連接而成的網(wǎng)絡(luò)，即廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)及單機(jī)按照一定的通訊協(xié)議組成的國(guó)際計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)需要四個(gè)要素組成：通信線路、通信設(shè)備、有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)軟件及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信與資源共享，這四個(gè)要素缺一不可。

2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，可按不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。一般可按網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及按交換方式來分類。

2.1 按網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)分布

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)分布可分為：局域網(wǎng)（Local Area Network，LAN）、廣域網(wǎng)（Wide Area Network，WAN）和城域網(wǎng)（Metropolitan Area Network，MAN）。

局域網(wǎng)（LAN）是一種在小范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，作用范圍一般為幾米到幾十公里以內(nèi)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布線相對(duì)容易。一般在一個(gè)建筑物內(nèi)，或一個(gè)工廠、一個(gè)事業(yè)單位內(nèi)部，為單位獨(dú)有。

城域網(wǎng)（MAN）是在一個(gè)城市內(nèi)部組建的計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)，提供全市的信息服務(wù)。作用范圍界于WAN與LAN之間目前。

廣域網(wǎng)（WAN）范圍很廣，信道傳輸速率較低，一般小于0.1Mbps，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，作用范圍一般為幾十到幾千公里。可以分布在一個(gè)省內(nèi)、一個(gè)國(guó)家或幾個(gè)國(guó)家。

2.2 按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類可分為：總線型、環(huán)型、星型、網(wǎng)狀。

總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指采用單根傳輸線作為總線，所有工作站都共用一條總線。

環(huán)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于采用同軸電纜（也可以是光纖）作為傳輸介質(zhì)的令牌網(wǎng)中，是由連接成封閉回路的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的。

星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是用一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為中心節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)直接與中心節(jié)點(diǎn)相連構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。

網(wǎng)狀網(wǎng)是一種新型的無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它的核心指導(dǎo)思想是讓網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)送和接收信號(hào)。

2.3 按交換方式

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可分為線路交換網(wǎng)絡(luò)（Circurt Switching）、報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)（Message Switching）和分組交換網(wǎng)絡(luò)（Packet Switching）。

線路交換網(wǎng)絡(luò)是早期的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是采用此方式來傳輸數(shù)據(jù)的，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過變換成為模擬信號(hào)后才能在線路上傳輸。

報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)是一種數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)。通信時(shí)，源機(jī)發(fā)出的一個(gè)報(bào)文被存儲(chǔ)在交換器里，交換器根據(jù)報(bào)文的目的地址選擇合適的路徑發(fā)送報(bào)文，這種方式稱做存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)方式。

分組交換網(wǎng)絡(luò)也采用報(bào)文傳輸，它是將一個(gè)長(zhǎng)的報(bào)文劃分為許多定長(zhǎng)的報(bào)文分組，以分組作為傳輸?shù)幕締挝弧＿@不僅簡(jiǎn)化了對(duì)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的管理，而且也加速了信息在網(wǎng)絡(luò)中的傳播速度。

由于分組交換優(yōu)于線路交換和報(bào)文交換，具有許多優(yōu)點(diǎn)，因此它已成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主流。

3 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指用傳輸媒體互連各種設(shè)備的物理布局，就是用一定方式把網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)設(shè)備連接起來。

構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有很多種，拓?fù)鋱D給出網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、工作站的網(wǎng)絡(luò)配置和相互間的連接，它的結(jié)構(gòu)主要有星型結(jié)構(gòu)、環(huán)型結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、蜂窩狀結(jié)構(gòu)等。

3.1 星型

星型結(jié)構(gòu)是指各工作站以星型方式連接成網(wǎng)。

網(wǎng)絡(luò)有中央節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)（工作站、服務(wù)器）都與中央節(jié)點(diǎn)直接相連，這種結(jié)構(gòu)以中央節(jié)點(diǎn)為中心，因此又稱為集中式網(wǎng)絡(luò)。

星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)便于集中控制，易于維護(hù)和安全等優(yōu)點(diǎn)，端用戶設(shè)備因?yàn)楣收隙C(jī)時(shí)也不會(huì)影響其它端用戶間的通信。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)延遲時(shí)間較小，傳輸誤差較低。

缺點(diǎn)是中心系統(tǒng)必須具有極高的可靠性，為提高系統(tǒng)的可靠性，對(duì)中心系統(tǒng)通常采用雙機(jī)熱備份。

3.2 環(huán)型

環(huán)型結(jié)構(gòu)在小型局域網(wǎng)中使用較多。

環(huán)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于采用同軸電纜作為傳輸介質(zhì)的令牌網(wǎng)中，是由連接成封閉回路的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的。

數(shù)據(jù)在環(huán)路中沿著一個(gè)方向在各個(gè)節(jié)點(diǎn)間傳輸，信息從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)消除了端用戶通信時(shí)對(duì)中心系統(tǒng)的依賴性。

優(yōu)點(diǎn)：點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路，總以單向方式操作；信息流在網(wǎng)中是沿著固定方向流動(dòng)，簡(jiǎn)化了路徑選擇的控制；環(huán)路上各節(jié)點(diǎn)都是自舉控制，控制軟件簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn)：信息源在環(huán)路中串行地穿過各個(gè)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)環(huán)中節(jié)點(diǎn)過多時(shí)，影響信息傳輸速率，使網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)；環(huán)路是封閉的，不便于擴(kuò)充；可靠性低，一個(gè)節(jié)點(diǎn)故障，將會(huì)造成全網(wǎng)癱瘓；維護(hù)難，對(duì)分支節(jié)點(diǎn)故障定位較難。

3.3 總線型

總線結(jié)構(gòu)是使用同一媒體或電纜連接所有端用戶的一種方式，也就是說，連接端用戶的物理媒體由所有設(shè)備共享，各工作站地位平等，無中央節(jié)點(diǎn)控制，公用總線上的信息多以基帶形式串行傳遞，其傳遞方向總是從發(fā)送信息的節(jié)點(diǎn)開始向兩端擴(kuò)散，如同廣播電臺(tái)發(fā)射的信息一樣，因此又稱廣播式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。各節(jié)點(diǎn)在接受信息時(shí)都進(jìn)行地址檢查，看是否與自己的工作站地址相符，相符則接收網(wǎng)上的信息。

這種結(jié)構(gòu)具有費(fèi)用低、數(shù)據(jù)端用戶入網(wǎng)靈活、站點(diǎn)或某個(gè)端用戶失效不影響其它站點(diǎn)或端用戶通信的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是一次僅能一個(gè)端用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，其它端用戶必須等待到獲得發(fā)送權(quán)；媒體訪問獲取機(jī)制較復(fù)雜；維護(hù)難，分支節(jié)點(diǎn)故障查找難。盡管有上述一些缺點(diǎn)，但由于布線要求簡(jiǎn)單，擴(kuò)充容易，端用戶失效、增刪不影響全網(wǎng)工作，所以是局域網(wǎng)技術(shù)中使用最普遍的一種。

3.4 分布式

分布式結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)是將分布在不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)通過線路互連起來的一種網(wǎng)絡(luò)形式。

分布式結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)具有如下特點(diǎn)：由于采用分散控制，即使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)局部出現(xiàn)故障，也不會(huì)影響全網(wǎng)的操作，因而具有很高的可靠性；網(wǎng)中的路徑選擇最短路徑算法，故網(wǎng)上延遲時(shí)間少，傳輸速率高，但控制復(fù)雜；各個(gè)節(jié)點(diǎn)間均可以直接建立數(shù)據(jù)鏈路，信息流程最短；便于全網(wǎng)范圍內(nèi)的資源共享。

缺點(diǎn)為連接線路用電纜長(zhǎng)，造價(jià)高；網(wǎng)絡(luò)管理軟件復(fù)雜；報(bào)文分組交換、路徑選擇、流向控制復(fù)雜；在一般局域網(wǎng)中不采用這種結(jié)構(gòu)。

3.4 網(wǎng)狀

網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要指各節(jié)點(diǎn)通過傳輸線互聯(lián)連接起來，并且每一個(gè)節(jié)點(diǎn)至少與其他兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相連。網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有較高的可靠性，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來費(fèi)用較高，不易管理和維護(hù)，不常用于局域網(wǎng)！

3.5 蜂窩

蜂窩拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是無線局域網(wǎng)中常用的結(jié)構(gòu)。它以無線傳輸介質(zhì)（微波、衛(wèi)星、紅外等）點(diǎn)到點(diǎn)和多點(diǎn)傳輸為特征，適用于城市網(wǎng)、校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)。

4 網(wǎng)絡(luò)硬件

目前在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用較為普遍的網(wǎng)絡(luò)硬件有：計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡、集線器（Hub）、路由器（Router）、交換機(jī)、專用數(shù)據(jù)傳送設(shè)備。其中我們把計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡、集線器（HUB）、路由器（Router）、交換機(jī)稱為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要設(shè)備。

4.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡及其分類

計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡是局域網(wǎng)中連接計(jì)算機(jī)和傳輸介質(zhì)的接口。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡分類：網(wǎng)絡(luò)接口（細(xì)纜口、粗纜口、雙絞線口、光纜口）、 帶寬（10兆網(wǎng)卡、100兆網(wǎng)卡、10/100自適應(yīng)網(wǎng)卡、千兆網(wǎng)卡）、主板接口（ISA接口網(wǎng)卡、PCI接口網(wǎng)卡. EISA接口網(wǎng)卡、MCA接口網(wǎng)卡）。

4.2 集線器及其分類

集線器是局域網(wǎng)中的基礎(chǔ)設(shè)備，集線器的主要功能是對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行再生整形放大，以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離，同時(shí)把所有節(jié)點(diǎn)集中在以它為中心的節(jié)點(diǎn)上。

集線器（Hub）分類：接口的數(shù)量（4口、8口、12口、24口、36口、48口等）、帶寬（10兆、100兆、10/100自適應(yīng)型、10/100兆混合型、1000兆）、是否智能型）。

4.3 路由器

路由器是一個(gè)能把多個(gè)異種子網(wǎng)互聯(lián)起來，形成一個(gè)綜合性的通訊網(wǎng)絡(luò)的一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。同時(shí)它還能對(duì)數(shù)據(jù)傳送時(shí)進(jìn)行最佳尋徑、流量管理、數(shù)據(jù)過濾、負(fù)荷分流、負(fù)載均衡和冗余容錯(cuò)等；高擋的路由器還具有數(shù)據(jù)壓縮、傳送優(yōu)先、數(shù)據(jù)加密等功能。提供諸如局域網(wǎng)互連、廣域網(wǎng)接口等多種服務(wù)。

4.4 交換機(jī)

交換機(jī)是一種存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，它是基于OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層操作的技術(shù)，是根據(jù)其發(fā)送幀中的終點(diǎn)MAC地址進(jìn)行信息幀轉(zhuǎn)發(fā)的。

5 網(wǎng)絡(luò)軟件

5.1 網(wǎng)絡(luò)軟件簡(jiǎn)介

網(wǎng)絡(luò)軟件是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，用于支持?jǐn)?shù)據(jù)通信和各種網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)的軟件。

每個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都制訂一套全網(wǎng)共同遵守的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并要求網(wǎng)中每個(gè)主機(jī)系統(tǒng)配置相應(yīng)的協(xié)議軟件，以確保網(wǎng)中不同系統(tǒng)之間能夠可靠、有效地相互通信和合作。

5.2 網(wǎng)絡(luò)軟件分類

網(wǎng)絡(luò)軟件包括通信支撐平臺(tái)軟件、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)支撐平臺(tái)軟件、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用支撐平臺(tái)軟件、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)以及用于特殊網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)的軟件等。

通信軟件和各層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件是這些網(wǎng)絡(luò)軟件的基礎(chǔ)和主體。

5.2.1 通信軟件

通訊軟件用以監(jiān)督和控制通信工作的軟件。它除了作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件的基礎(chǔ)組成部分外，還可用作計(jì)算機(jī)與自帶終端或附屬計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)通信的軟件。

通信軟件通常由線路緩沖區(qū)管理程序、線路控制程序以及報(bào)文管理程序組成。報(bào)文管理程序通常由接收、發(fā)送、收發(fā)記錄、差錯(cuò)控制、開始和終了5個(gè)部分組成。

5.2.2 協(xié)議軟件

網(wǎng)絡(luò)軟件的重要組成部分，按網(wǎng)絡(luò)所采用的協(xié)議層次模型組織而成。

除物理層外，其余各層協(xié)議大都由軟件實(shí)現(xiàn)。每層協(xié)議軟件通常由一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程組成，其主要任務(wù)是完成相應(yīng)層協(xié)議所規(guī)定的功能，以及與上、下層的接口功能。

5.2.3 應(yīng)用系統(tǒng)

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的組建目的和業(yè)務(wù)的發(fā)展情況，研制、開發(fā)或購(gòu)置。其任務(wù)是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)總體規(guī)劃所規(guī)定的各項(xiàng)業(yè)務(wù)，提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和資源共享。

網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)有通用和專用之分。通用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)適用于較廣泛的領(lǐng)域和行業(yè)，如數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)查詢系統(tǒng)等。

專用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)只適用于特定的行業(yè)和領(lǐng)域，如銀行核算、鐵路控制、軍事指揮等。

5.3 網(wǎng)絡(luò)軟件安全問題

5.3.1 網(wǎng)絡(luò)軟件的漏洞及缺陷被利用，使網(wǎng)絡(luò)遭到入侵和破壞

5.3.2 網(wǎng)絡(luò)軟件安全功能不健全或被安裝了“特洛伊木馬”軟件

5.3.3 應(yīng)加安全措施的軟件未給予標(biāo)識(shí)和保護(hù)，要害的程序沒有安全措施，使軟件被非法使用、被破壞或產(chǎn)生錯(cuò)誤

5.3.4 拒絕服務(wù)，中斷或妨礙通信，延誤對(duì)時(shí)間要求較高的操作

5.3.5 沒有正確的安全策略和安全機(jī)制，缺乏先進(jìn)的安全工具和手段

5.3.6 不妥當(dāng)?shù)臉?biāo)定或資料，導(dǎo)致所改的程序出現(xiàn)版本錯(cuò)誤

如程序員沒有保存程序變更的記錄；沒有做拷貝；未建立保存記錄的業(yè)務(wù)。

6 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

6.1 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議簡(jiǎn)介

協(xié)議是為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合，用來描述進(jìn)程之間信息交換數(shù)據(jù)時(shí)的規(guī)則術(shù)語。

6.2 要素

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是由三個(gè)要素組成：語義、語法、時(shí)序。

人們形象地把這三個(gè)要素描述為：語義表示要做什么，語法表示要怎么做，時(shí)序表示做的順序。

6.2.1 語義是解釋控制信息每個(gè)部分的意義。它規(guī)定了需要發(fā)出何種控制信息，以及完成的動(dòng)作與做出什么樣的響應(yīng)。

6.2.2 語法是用戶數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)與格式，以及數(shù)據(jù)出現(xiàn)的順序。

6.2.3 時(shí)序是對(duì)事件發(fā)生順序的詳細(xì)說明，也可稱為“同步”。

6.3 層次劃分

為了使不同計(jì)算機(jī)廠家生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)能夠相互通信，以便在更大的范圍內(nèi)建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出了“開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型”（OSI/RM模型）。

它將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的通信協(xié)議劃分為七層，自下而上依次為：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層。

對(duì)于每一層，至少制定兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)：服務(wù)定義和協(xié)議規(guī)范。

服務(wù)定義給出了該層所提供的服務(wù)的準(zhǔn)確定義，協(xié)議規(guī)范描述了協(xié)議的動(dòng)作和各種有關(guān)規(guī)程，以保證服務(wù)的提供。

6.4 常用協(xié)議

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中TCP/IP協(xié)議、NetBEUI 協(xié)議、IPX/SPX協(xié)議，這三大協(xié)議最為常用。

6.4.1 TCP/IP協(xié)議

TCP/IP協(xié)議是三大協(xié)議中最重要的一個(gè)，隨著Internet網(wǎng)的發(fā)展，TCP/IP協(xié)議也得到進(jìn)一步的研究開發(fā)和推廣應(yīng)用，成為Internet網(wǎng)上的“通用語言”，也是是目前最流行的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。作為互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)協(xié)議，任何和互聯(lián)網(wǎng)有關(guān)的操作都離不開TCP/IP協(xié)議。

TCP/IP協(xié)議使用需要進(jìn)行配置IP地址、網(wǎng)關(guān)、子網(wǎng)掩碼、DNS服務(wù)器等參數(shù)。

但TCP/IP協(xié)議在局域網(wǎng)中的通信效率并不高，使用它在瀏覽“網(wǎng)上鄰居”中的計(jì)算機(jī)時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不能正常瀏覽的現(xiàn)象。此時(shí)安裝NetBEUI協(xié)議就會(huì)解決這個(gè)問題。

6.4.2 NetBEUI 協(xié)議

NetBEUI是NetBIOS協(xié)議的增強(qiáng)版本，它是一種短小精悍、通信效率高的廣播型協(xié)議，安裝后不需要進(jìn)行設(shè)置，特別適合于在“網(wǎng)絡(luò)鄰居”傳送數(shù)據(jù)。

如果一臺(tái)只裝了TCP/IP協(xié)議的WINDOWS98機(jī)器要想加入到WINNT域，必須安裝NetBEUI協(xié)議。

6.4.3 IPX/SPX協(xié)議

IPX/SPX協(xié)議本來就是Novell開發(fā)的專用于NetWare網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)議。在局域網(wǎng)中它可以使多種操作系統(tǒng)進(jìn)行通訊，而且使用簡(jiǎn)單，不需要任何設(shè)置。

篇9

關(guān)鍵詞：火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警 監(jiān)控通訊 聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

1火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)存在的問題

1.1火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)通訊協(xié)議無標(biāo)準(zhǔn)，通訊協(xié)議不開放，數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，傳輸非標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)層面的信息交換不暢通

通訊協(xié)議是火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)完成信息傳輸、確認(rèn)及響應(yīng)所必須遵循的“法則”，系統(tǒng)只有依賴完善合理的標(biāo)準(zhǔn)，才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)組件間乃至更為廣義的信息交互，從而完成擴(kuò)展、優(yōu)化系統(tǒng)的功能。目前，“以多種形式的總線制”為主流的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)得到普及和推廣，但國(guó)內(nèi)尚無針對(duì)“總線式火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)”的通訊協(xié)議的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)由于技術(shù)來源不同（引進(jìn)、合作、開發(fā)及仿制），其通訊協(xié)議的蕪雜多樣引發(fā)了諸多問題。

1.1.1產(chǎn)品研發(fā)及制造業(yè)良性發(fā)展舉步維艱，技術(shù)資源難以充分利用

（1）各研發(fā)及制造企業(yè)對(duì)產(chǎn)品的開發(fā)行為閉關(guān)自鎖，應(yīng)用技術(shù)蕪雜，技術(shù)含量差異大，難以做到揚(yáng)長(zhǎng)避短，合理有序，更談不上與先進(jìn)技術(shù)同步和國(guó)際接軌。系統(tǒng)的封閉性造成不同生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品沒有互換性，系統(tǒng)功能擴(kuò)展艱難，制約了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警行業(yè)的發(fā)展。

（2）重復(fù)開發(fā)，信息資源不能共享，造成了技術(shù)和資源重復(fù)耗費(fèi)，致使產(chǎn)品開發(fā)成本高、周期長(zhǎng)，難以把握市場(chǎng)先機(jī)和占穩(wěn)市場(chǎng)。

（3）通訊協(xié)議的非標(biāo)準(zhǔn)化，使得產(chǎn)品技術(shù)性能的好壞缺乏界定和鑒定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，難以實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格意義上的優(yōu)勝劣汰，不但阻礙了新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，還變相地為企業(yè)的不正當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)推波助瀾。

1.1.2系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)缺乏標(biāo)準(zhǔn)、可持續(xù)的技術(shù)支持

（1）由于缺乏規(guī)范、統(tǒng)一的通訊標(biāo)準(zhǔn)，不同火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備無法互換，一旦系統(tǒng)需要維修、更換、清洗，用戶則可能因損壞的器件得不到維修更換，而被迫全面廢舊換新或選用其他企業(yè)的產(chǎn)品，或因得不到應(yīng)有的技術(shù)支持而聽任建筑自動(dòng)消防系統(tǒng)癱瘓失效，前者造成國(guó)家財(cái)產(chǎn)的浪費(fèi)，后者形成火災(zāi)隱患。

（2）由于通訊協(xié)議不統(tǒng)一，使得用戶一旦選擇了一家產(chǎn)品就永遠(yuǎn)受該企業(yè)的制約。

（3）由于通訊協(xié)議不統(tǒng)一，將給各種火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警產(chǎn)品納入標(biāo)準(zhǔn)化的廣域網(wǎng)絡(luò)管理造成障礙，國(guó)家有關(guān)部門也難以在網(wǎng)上對(duì)任一火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警運(yùn)行狀況進(jìn)行必要的監(jiān)督檢查和統(tǒng)一指揮。

（4）隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，一幢建筑內(nèi)或一家工廠同時(shí)運(yùn)行兩臺(tái)或多臺(tái)消防報(bào)警主機(jī)的情況越來越多。如何管理好這些不同廠家、不同年代、不同類型而且各自獨(dú)立的消防報(bào)警系統(tǒng)是一個(gè)令人頭痛的問題。

1.1.3用戶操作使用困難

由于消防報(bào)警設(shè)備產(chǎn)品市場(chǎng)沒有獨(dú)霸一方的絕對(duì)強(qiáng)勢(shì)產(chǎn)品，也由于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范給生產(chǎn)商留下太多的發(fā)揮余地，因此消防報(bào)警設(shè)備的主機(jī)不像PC機(jī)那樣千人一面，而是千人千面，加上產(chǎn)品進(jìn)口因素，用戶界面更呈現(xiàn)“聯(lián)合國(guó)”效應(yīng)；設(shè)備本身用戶界面不友好，而且日常使用和操作人員大多不具備良好的專業(yè)技術(shù)素質(zhì)和外語能力，加上人員的頻繁變動(dòng)和管理制度的不完善，因此很大一部分消防設(shè)施運(yùn)行得模模糊糊，說不上好也說不上壞，用戶使用積極性不高。

1.2火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)誤報(bào)、漏報(bào)問題困擾用戶

災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)對(duì)火災(zāi)探測(cè)信號(hào)處理的任務(wù)就是要剔除干擾，及時(shí)、正確地判斷火災(zāi)，但是火災(zāi)探測(cè)器的安裝環(huán)境極其復(fù)雜，由于環(huán)境中的氣流、灰塵、濕氣、電磁場(chǎng)、電瞬變、靜電以及人為干擾的影響和不規(guī)律性，其變化特征與火災(zāi)時(shí)的煙霧或溫度變化有其相似之處。目前廣泛使用的各種傳感器在探測(cè)火災(zāi)方面存在先天不足，無法準(zhǔn)確地感應(yīng)各種物質(zhì)在燃燒過程中所特有的聲波、光譜、輻射、氣味等諸多方面也不盡如人意。例如離子和光電感煙傳感器不但能感應(yīng)很寬的非火災(zāi)現(xiàn)象“粒譜”，另外對(duì)火災(zāi)發(fā)生過程中所產(chǎn)生的不同粒徑和顏色的煙又有某些探測(cè)“盲區(qū)”，誤報(bào)、漏報(bào)嚴(yán)重影響用戶使用。

1.3超早期火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)有待進(jìn)一步擴(kuò)大探測(cè)服務(wù)領(lǐng)域

針對(duì)特殊保護(hù)對(duì)象的重要性和特殊性，國(guó)外已開發(fā)出適合潔凈空間高靈敏度感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，如激光式高靈敏度感煙火災(zāi)探測(cè)器、吸氣式高靈敏度感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)和氣體火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。與普通火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)相比，其探測(cè)靈敏度提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，甚至更多。這些系統(tǒng)用激光粒子計(jì)數(shù)、激光散射等原理監(jiān)視被保護(hù)空間，以單位體積內(nèi)粒子增加的多少來判斷是否發(fā)生火災(zāi)，系統(tǒng)可在火災(zāi)發(fā)生前幾小時(shí)或幾天內(nèi)識(shí)別潛在的火災(zāi)危險(xiǎn)性，現(xiàn)超早期火災(zāi)報(bào)警。目前這種技術(shù)僅限于對(duì)煙粒子的探測(cè)，其在應(yīng)用中不同程度地受到應(yīng)用場(chǎng)所環(huán)境的限制，在潔凈空間的火災(zāi)探測(cè)中應(yīng)用較好，在一些普通環(huán)境條件的場(chǎng)所，高靈敏度吸氣式火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用還存在問題。

2改進(jìn)措施及發(fā)展預(yù)測(cè)

進(jìn)一步縮短火災(zāi)探測(cè)報(bào)警時(shí)間，為減少火災(zāi)發(fā)生，及時(shí)采取有效防火、滅火措施，減少火災(zāi)損失提供寶貴時(shí)間；進(jìn)一步提高火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的可靠性、降低誤報(bào)率，為自動(dòng)報(bào)警與聯(lián)動(dòng)控制滅火設(shè)備提供可靠運(yùn)行保障；以及特殊場(chǎng)所的火災(zāi)探測(cè)報(bào)警問題，火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和監(jiān)控技術(shù)成為火災(zāi)探測(cè)報(bào)警領(lǐng)域發(fā)展的新熱點(diǎn)。

2.1統(tǒng)一、開放的通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)展的必然方向

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的衍生，其數(shù)據(jù)傳輸必須嚴(yán)格遵循統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，才能保證信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)目勺x性、可執(zhí)行性及準(zhǔn)確性。國(guó)家有關(guān)部門可組織國(guó)內(nèi)大型生產(chǎn)企業(yè)，有步驟地規(guī)范和統(tǒng)一火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，形成國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，作為公共資源予頒布實(shí)施。

在規(guī)范和統(tǒng)一火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)瞄準(zhǔn)當(dāng)前國(guó)際工業(yè)控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，借鑒現(xiàn)已獲得廣泛公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)總線、通訊協(xié)議，利用現(xiàn)有軟件、硬件技術(shù)，使協(xié)議與國(guó)際接軌。同時(shí)，該協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)亦應(yīng)以國(guó)內(nèi)技術(shù)相對(duì)先進(jìn)、產(chǎn)品性能相對(duì)可靠的生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)技術(shù)支持，使國(guó)內(nèi)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警產(chǎn)業(yè)的發(fā)展得到合理的銜接、過渡和更新。

智能建筑是今后的發(fā)展方向，在制訂通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)充分考慮讓火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)嵌入智能建筑的樓宇自動(dòng)化（BSA）系統(tǒng)中，作為BSA的子系統(tǒng)，與樓宇自動(dòng)化主流網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其相應(yīng)慟、議等兼容，可充分利用智能建筑所納硬件、軟件資源實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)通訊，為城市消防調(diào)度指揮中心、城市綜合信息管理網(wǎng)絡(luò)提供與城市其他管理中心共享消防系統(tǒng)的信息。

2.2采用廣域技術(shù)解決城市和地區(qū)自動(dòng)報(bào)警聯(lián)網(wǎng)問題及大型用戶中不同種類、不同品牌、不同時(shí)期投入使用的報(bào)警系統(tǒng)的兼容和集中控制問題

采用廣域網(wǎng)設(shè)施，使系統(tǒng)能在幾公里或幾十公里的區(qū)域內(nèi)做到集成。采用動(dòng)態(tài)即插即用技術(shù)，使網(wǎng)絡(luò)在正常工作條件下，隨時(shí)可以增加和減少并入的報(bào)警主機(jī)。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)支持多臺(tái)操縱站，同一個(gè)報(bào)警信息不同部門的操作終端皆能接收到，設(shè)備應(yīng)具有自我診斷、自我修復(fù)并作詳細(xì)記載的功能。設(shè)備應(yīng)能支持動(dòng)態(tài)遠(yuǎn)程操作，用戶可以利用電話線遠(yuǎn)程撥入設(shè)備，進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)視，了解報(bào)警狀態(tài)和故障信息，檢查值班人員的工作，為消防指揮提供可靠的信息。在特殊情況下，遠(yuǎn)程監(jiān)視點(diǎn)還可以作為備用的值班位置，使用戶對(duì)報(bào)警系統(tǒng)的使用更靈活，更方便。此外，遠(yuǎn)程接入功能還可向?qū)I(yè)維修廠和專業(yè)技術(shù)人員提供遠(yuǎn)程診斷窗口，使消防報(bào)警設(shè)備的正常運(yùn)行獲得額外的保障。建立統(tǒng)一的傳輸協(xié)議，確保不同種類、不同品牌的各臺(tái)消防報(bào)警主機(jī)之間的可靠連接和通訊。具有純圖形的顯示方式，能夠繪制清晰的中文彩色模擬地形圖，并標(biāo)識(shí)探測(cè)點(diǎn)的具置，其圖形系統(tǒng)應(yīng)包括全局地理總圖、建筑或工廠的分圖、樓層或車間的支圖、報(bào)警區(qū)域房間的詳圖等層次組成。設(shè)備應(yīng)能對(duì)報(bào)警主機(jī)的報(bào)警、故障和整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)主機(jī)、通訊接口、通訊電纜和供電等情況進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)視，便于系統(tǒng)管理和維護(hù)。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)要能可靠地記錄系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)、通訊接口、通訊電纜和供電等情況進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)視，便于系統(tǒng)管理和維護(hù)。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)要能可靠地記錄系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的事件和操作員的動(dòng)作，為火災(zāi)事故的查詢和分析提供依據(jù)，對(duì)操作員的管理提供依據(jù)。

2.3采用智能化的火災(zāi)探測(cè)算法技術(shù)處理火災(zāi)探測(cè)器提供的火災(zāi)信號(hào)，讓自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)能夠模仿人對(duì)火災(zāi)的某些判斷過程，從而降低誤報(bào)和漏報(bào)，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性

2.3.1模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等高新技術(shù)將用于火災(zāi)的識(shí)別

將火災(zāi)探測(cè)器的判別功能和決定權(quán)分離，由具有模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軟件實(shí)現(xiàn)，突出智能判定的作用，判別功能更加細(xì)化，實(shí)現(xiàn)兩級(jí)（或多級(jí)）判別，大大提高火災(zāi)探測(cè)的可靠性。鑒于各種單一傳感器提供的火災(zāi)信息均混雜非火災(zāi)信息給從傳感器提供的火災(zāi)增加了難度，新型探測(cè)原理的傳感器（如氣體氣味傳感器等）和復(fù)合傳感器（如對(duì)火災(zāi)過程的多參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的復(fù)合傳感器）將取代單一的火災(zāi)探測(cè)器。它們對(duì)火災(zāi)產(chǎn)生的各種參數(shù)進(jìn)行多種信息分析，濾出干擾，識(shí)別真假火災(zāi)，從而提高判定火災(zāi)的準(zhǔn)確性。

2.3.2主動(dòng)獲取對(duì)于識(shí)別真假火災(zāi)參數(shù)非常重要的細(xì)微信息探測(cè)和韌性信息探測(cè)技術(shù)將用于火災(zāi)探測(cè)

目前，火災(zāi)探測(cè)器所使用的傳感方式都是從物質(zhì)特性入手進(jìn)行火災(zāi)過程變化信息（簡(jiǎn)稱時(shí)間信息）的測(cè)量，尚未完全解決物質(zhì)特性信息（簡(jiǎn)稱特性信息）的測(cè)量問題。細(xì)微信息探測(cè)和特性信息（簡(jiǎn)稱物性信息）的測(cè)量問題。細(xì)微信息探測(cè)和物性信息探測(cè)技術(shù)的成功應(yīng)用將有助于區(qū)別與火災(zāi)信號(hào)相似、難以區(qū)別的干擾信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)火焰與背景的干擾的分辨，提高系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性。

2.3.3真正的模擬量探測(cè)報(bào)警技術(shù)將替代“準(zhǔn)”模擬量探測(cè)報(bào)警技術(shù)

目前廣泛使用的所謂模擬量探測(cè)報(bào)警技術(shù)，只是一種“準(zhǔn)”模擬量探測(cè)報(bào)警技術(shù)，它只是將探測(cè)信息由開關(guān)量的兩態(tài)信息，變?yōu)槟M量化后的多態(tài)信息，雖然它在報(bào)警閾值附近是基本可以信賴的，但要實(shí)現(xiàn)探測(cè)數(shù)據(jù)較高層次的分析處理是難以想要的。真正的模擬量探測(cè)報(bào)警技術(shù)就是要依據(jù)科學(xué)計(jì)算背景的漂移，適時(shí)修正已浮動(dòng)的閾值，以保證原設(shè)定的靈敏度基本不變。將大量典型的火災(zāi)曲線存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中，探測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的異常時(shí)，計(jì)算機(jī)將該探測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)曲線與典型曲線進(jìn)行比較以判斷是否報(bào)警。實(shí)現(xiàn)真正的模擬量探測(cè)和報(bào)警的首要條件是要有真正的模擬量探測(cè)報(bào)警器，它必須在確定的精度內(nèi)提供對(duì)應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)火險(xiǎn)的參數(shù)值。由于該產(chǎn)品使用場(chǎng)所的廣泛性，對(duì)所有探測(cè)器來說，輸出值與火險(xiǎn)參數(shù)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系是相同的。真正的模擬量測(cè)頭要求同一類型的探頭具有統(tǒng)一一輸出信號(hào)與相應(yīng)火災(zāi)參量的一一對(duì)應(yīng)性，最好是輸出信號(hào)值與火災(zāi)參量值之間在線性關(guān)系一致性的標(biāo)度。如果它們是非線性的關(guān)系，則要求出廠的該類型探頭具有相同輸出――火災(zāi)參量對(duì)應(yīng)曲線，只有這樣，控制器才能根據(jù)探測(cè)器發(fā)回的信息查出其所表達(dá)的現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)參數(shù)，從而對(duì)應(yīng)出現(xiàn)場(chǎng)的火險(xiǎn)程度。

2.3.4采用可靠的總線通訊技術(shù)，降低系統(tǒng)故障率

大型火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)對(duì)總線帶載量、通訊速度、信號(hào)傳輸距離及抗干擾性能的要求越來越高，可靠的總線通訊技術(shù)是實(shí)現(xiàn)火災(zāi)探測(cè)智能化的前提和保障，也是提高系統(tǒng)可靠性的重要保證。

2.4超早期火災(zāi)報(bào)警技術(shù)將更為成熟和廣泛應(yīng)用

超早期火災(zāi)報(bào)警的主要指導(dǎo)思想：一是提高靈敏度，在火災(zāi)早期階段生成物較少的時(shí)候即可探測(cè)報(bào)警；二是探測(cè)火災(zāi)過程中尚未形成火災(zāi)時(shí)的生成物即超早期火災(zāi)探測(cè)報(bào)警。為此，將粒子計(jì)數(shù)測(cè)量技術(shù)用于火災(zāi)探測(cè)，采用主動(dòng)吸氣式方法縮短被測(cè)物到達(dá)探測(cè)傳感器的時(shí)間，利用氣體和氣體成分進(jìn)行火災(zāi)早期階段生成物或構(gòu)成火災(zāi)要素方面的火災(zāi)探測(cè)技術(shù)研究，前景也看好。在研究超早期火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)的同時(shí)，將火災(zāi)探測(cè)報(bào)警分成火災(zāi)探測(cè)報(bào)警和火災(zāi)預(yù)報(bào)兩個(gè)階段，會(huì)更有力地促進(jìn)早期火災(zāi)探測(cè)技術(shù)的發(fā)展。

2.5火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)研究大有可為的幾個(gè)方面

（1）非潔凈環(huán)境的超早期報(bào)警問題；

（2）對(duì)于移動(dòng)危險(xiǎn)品及化學(xué)災(zāi)害事故的預(yù)測(cè)與探測(cè)報(bào)警問題；

（3）地下及太空間建筑等復(fù)雜場(chǎng)所的火災(zāi)超早期探測(cè)報(bào)警問題；

（4）城市和地區(qū)自動(dòng)報(bào)警聯(lián)網(wǎng)問題．

3火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，已有多家科研院所和廠家致力于研發(fā)適合我國(guó)消防領(lǐng)域特點(diǎn)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品，在部分城市建立了火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在消防監(jiān)控和滅火救援方面發(fā)揮了重要作用。火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一般由火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控終端（亦稱為火警傳輸設(shè)備，簡(jiǎn)稱監(jiān)控終端）、報(bào)警監(jiān)控通信網(wǎng)、報(bào)警監(jiān)控中心三部分組成。對(duì)于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)，可以從設(shè)備數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸方式、系統(tǒng)中心管理三個(gè)方面進(jìn)行分析探討。

3.1設(shè)備數(shù)據(jù)采集

監(jiān)控終端一般設(shè)置在消防安全重點(diǎn)單位，與用戶單位的火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)相連接，對(duì)火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行及其工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過數(shù)據(jù)采集，將運(yùn)行數(shù)據(jù)和報(bào)警信息通過報(bào)警監(jiān)控通信網(wǎng)傳送至火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控中心。監(jiān)控終端應(yīng)用的數(shù)據(jù)采集方式主要有模擬量監(jiān)測(cè)和串行數(shù)據(jù)通信兩種方式。目前使用中的火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)一般都備有用于指示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)或控制自動(dòng)消防設(shè)備的輸出接點(diǎn)。監(jiān)控終端正是利用這些無源或有源輸出接點(diǎn)，通過檢測(cè)電流、電壓或通斷的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)探測(cè)報(bào)警設(shè)備運(yùn)行和報(bào)警狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。模擬量監(jiān)測(cè)方式簡(jiǎn)單有效，易于實(shí)現(xiàn)，被廣泛采用。但這種方式，只能了解火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)備的簡(jiǎn)單工作狀態(tài)（如運(yùn)行、故障、報(bào)警等），尚不能滿足當(dāng)前消防部門的消防安全監(jiān)管需求。

通過串行數(shù)據(jù)通信（RS-232、RS-422、RS-485等方式）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的方式，可以很好地彌補(bǔ)模擬監(jiān)測(cè)方式的不足。利用火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的對(duì)外串行數(shù)據(jù)通信接口，監(jiān)控終端可以與其實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通互聯(lián)，通過剖析火災(zāi)探測(cè)報(bào)警設(shè)備的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，可以從輸出數(shù)據(jù)中得到報(bào)警部位、報(bào)警類型、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、故障信息、工作記錄等信息。這些信息為判別火警真?zhèn)巍⒘私鈭?bào)警點(diǎn)位置、掌握設(shè)備具體運(yùn)行情況帶來極大方便，從而為縮短報(bào)警時(shí)間，準(zhǔn)確迅速撲救火災(zāi)提供了可靠技術(shù)保障。但由于火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)廠家眾多，型號(hào)多樣，其對(duì)外數(shù)據(jù)通信協(xié)議沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，所以給監(jiān)控終端應(yīng)用串行通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集帶來了極大不便，這已成為嚴(yán)重制約火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)推廣應(yīng)用的難點(diǎn)。在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，提高監(jiān)控終端對(duì)輸出數(shù)據(jù)通信協(xié)議的兼容性，尚需進(jìn)一步深入研究。

3.2網(wǎng)絡(luò)傳輸方式

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸可分為有線通信和無線通信兩種方式。有線通信方式一般是通過公眾電話網(wǎng)（PSTN）進(jìn)行監(jiān)控終端與報(bào)警監(jiān)控中心間的數(shù)據(jù)傳輸。此種方式可以利用用戶原有的電話通信線路，具有安裝調(diào)試簡(jiǎn)便、易于維護(hù)等特點(diǎn)，很大程度上降低了監(jiān)控終端的設(shè)備成本，用戶容易接受。目前有線通信已成為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的主要網(wǎng)絡(luò)傳輸方式。但對(duì)于使用內(nèi)部交換分機(jī)的用戶，監(jiān)護(hù)中心對(duì)監(jiān)控終端的巡檢操作受到限制。

無線通信方式中比較常用的有常規(guī)通信（無線數(shù)傳電臺(tái)）、集群通信、GSM的短信息業(yè)務(wù)三種。相對(duì)于有線通信方式，上述三種無線通信方式均需在數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)傳輸?shù)幕A(chǔ)上配備無線通信電臺(tái)或模塊，使得基于無線通信方式建立的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)備成本相對(duì)較高。對(duì)于無線通信方式中的常規(guī)通信，即使用普通無線電臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸，其設(shè)計(jì)、組網(wǎng)及使用相對(duì)簡(jiǎn)單，技術(shù)較成熟。在我國(guó)國(guó)內(nèi)采用此種方式組網(wǎng)的報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用也較多，但其作用范圍較小，一般需建立傳輸中繼站，集群通信方式系統(tǒng)信道利用率高、服務(wù)質(zhì)量好、通話阻塞率低，但是需要額外建立集群通信網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)整體建設(shè)成本高，設(shè)備成本和初期安裝費(fèi)用高。利用GSM的短信息業(yè)務(wù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸，其覆蓋范圍大，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較低，但是其延時(shí)問題是制約其發(fā)展的瓶頸，不宜在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，GPRS作為在GSM基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種分組交換的數(shù)據(jù)承載和傳輸方式，具有“實(shí)時(shí)在線”、“按量計(jì)費(fèi)”、“快捷登錄”、“高速傳輸”、“自如切換”等優(yōu)點(diǎn)。采用GPRS通信方式，可以做到開機(jī)就附著到GPRS網(wǎng)絡(luò)上，附著時(shí)間一般為3～5s；使用GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)，在經(jīng)歷1～3s的激活過程后，就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸通信，極適合于在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。可以預(yù)見，采用GPRS方式的監(jiān)控終端不久將得到推廣應(yīng)用。

3.3系統(tǒng)中心管理

目前已建立的火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控中心，其網(wǎng)絡(luò)管理功能較完善，應(yīng)用軟件多采用模塊化設(shè)計(jì)，一般包括系統(tǒng)管理軟件、用戶信息管理軟件、報(bào)警信息處理軟件、系統(tǒng)巡檢維護(hù)軟件、數(shù)據(jù)收發(fā)控制軟件等。系統(tǒng)中心的主要功能有：

①可同時(shí)接收多個(gè)監(jiān)控終端發(fā)來的火災(zāi)報(bào)警信息或巡檢信息，并能顯示、存儲(chǔ)、查詢。②可巡檢查、詢用戶端火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的報(bào)警、運(yùn)行、操作和故障等信息。③能檢索顯示服務(wù)區(qū)內(nèi)消防安全重點(diǎn)單位的自然概況信息（單位編號(hào)、單位名稱、單位地址、電話號(hào)碼、聯(lián)系人、聯(lián)系方式、生產(chǎn)儲(chǔ)存物質(zhì)、建筑物類型及高度等）。④可設(shè)定用戶處的監(jiān)控終端的優(yōu)先級(jí)別，巡檢組別等組網(wǎng)操作。⑤可實(shí)現(xiàn)報(bào)警、故障信息與相應(yīng)單位圖形信息的對(duì)應(yīng)顯示，并可提供相應(yīng)單位的其他相關(guān)信息。⑥具備系統(tǒng)日常管理操作功能，進(jìn)行消防安全重點(diǎn)單位的信息及相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、維護(hù)等操作。⑦具備自動(dòng)記錄和統(tǒng)計(jì)功能，并可根據(jù)需要進(jìn)行信息的檢索和打印輸出。⑧能與消防通信指揮中心的火警受理臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。⑨能自動(dòng)尋呼報(bào)警單位相關(guān)人員，確認(rèn)報(bào)警信息。

4火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)展望

現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，為研究開發(fā)新一代火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)品提供了有力支持。作為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)的新技術(shù)，嵌入式終端產(chǎn)品方式和多信息技術(shù)的應(yīng)用格外引人注目。

4.1嵌入式產(chǎn)品方式

目前市場(chǎng)上生產(chǎn)和銷售的火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)備多不具備聯(lián)網(wǎng)通信功能。建立城市規(guī)模的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，需要為消防安全單位的火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)額外配備監(jiān)控終端，重新進(jìn)行安裝、布線、調(diào)試，程序繁瑣復(fù)雜。而嵌入式模塊化設(shè)計(jì)的監(jiān)控終端，可以采用OEM方式直接供給火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家，與其系統(tǒng)融為一體，在使用中不影響原有火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能狀態(tài)和電氣性能，并進(jìn)一步拓寬延伸其系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)通信，直接向監(jiān)管中心或消防中心提供詳細(xì)準(zhǔn)確的報(bào)警部位、報(bào)警類型、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、故障信息、工作記錄等信息，并可實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)維護(hù)功能。這種方式，可以避免火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)生產(chǎn)廠家的重復(fù)性技術(shù)研發(fā)投入，進(jìn)而利于降低產(chǎn)品成本，進(jìn)而拓展火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。

4.2多信息技術(shù)

現(xiàn)代數(shù)字聲像編碼技術(shù)和寬帶通信接入技術(shù)的發(fā)展，為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)提供了更完美的解決方案――多信息火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。多信息火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以提供火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行、現(xiàn)場(chǎng)情況的圖像、音頻同步信息，內(nèi)容詳盡，效果直觀，可實(shí)全方位消防監(jiān)控管理，極大地提高了報(bào)警效率和監(jiān)管水平。并且，提供信息直觀性和報(bào)警操作交互性可以極大地簡(jiǎn)化報(bào)警環(huán)節(jié)，縮短報(bào)警時(shí)間，最終實(shí)現(xiàn)早期預(yù)警、自動(dòng)報(bào)警，對(duì)消防部隊(duì)快速準(zhǔn)確撲救火災(zāi)起到重要作用。多信息技術(shù)是未來火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要發(fā)展方向。

篇10

關(guān)鍵詞 船舶；通信；電子郵件

中圖分類號(hào)TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2012）71-0167-02

隨著現(xiàn)代航海行業(yè)的高速發(fā)展，海上通信的業(yè)務(wù)量越來越大，通信費(fèi)用也相應(yīng)增加，在保障船舶航行安全的同時(shí)又能提高運(yùn)營(yíng)效率的通信方式是我們的最佳選擇，因此既能保證通信暢通，又能降低通信費(fèi)用的高效、可靠的通信成為了航海通信的亟需。

1 研究背景

近年來,隨著Internet的飛速發(fā)展，電子郵件E-mail正迅速地深人到我們的日常工作、學(xué)習(xí)和生活之中。E-mail之所以普及，是因?yàn)樗粌H提供了一種快速而方便的傳輸信息的方法，而且費(fèi)用很低，通過電子郵件,可以傳遞文字和各種交流信息(如圖片、計(jì)算機(jī)文件)。但對(duì)于在海上航行和作業(yè)的人們來說,要想使用E-mail卻不是一件很容易的事,因?yàn)楹Ｉ先狈ο耜懙厣线@樣完善的通信設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，海上通信多使用衛(wèi)星通信。相對(duì)來說，衛(wèi)星電話具有保密性強(qiáng)，穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，除了南北緯70以上的區(qū)域外，都可以實(shí)現(xiàn)船與船、船與岸的通信。但衛(wèi)星通信的費(fèi)用高，需要減少所發(fā)數(shù)據(jù)量，縮短通信時(shí)間，從而有效降低通信費(fèi)用。為此，一些船岸電子郵件系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，這些系統(tǒng)充分利用衛(wèi)星和Internet將船舶電報(bào)投遞到陸地用戶的電子郵箱中。目前，使用較多的船岸電子郵件系統(tǒng)包括北京地面站的RYDEX、荷蘭12站的AMOS Mail和法國(guó)電訊的SKYFILE。

2 三大郵件系統(tǒng)的特點(diǎn)

2.1 RYDEX郵件系統(tǒng)

RYDEX是北京地面站用于船岸之間發(fā)送電子郵件的通信系統(tǒng)。它利用INMARSAT通信設(shè)備（C系統(tǒng)除外）和電腦的OUTLOOK EXPRESS軟件連接來實(shí)現(xiàn)船岸電子郵件的收發(fā)。該系統(tǒng)可提供INMARSAT-B、F、MINI-M和M站的E-MAIL業(yè)務(wù)等。經(jīng)研究該系統(tǒng)具有以下7大特點(diǎn)：

1）程序安裝簡(jiǎn)單，附帶支持文檔，安裝過程中能夠快速識(shí)別出所連接的國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星終端；

2）全面支持各廠商INMARSAT-B/M/MINI-M/F/BGAN/FB所有船站設(shè)備；

3）兼容包括微軟OUTLOOK、FOXMAIL等多種使用SMTP/POP3協(xié)議的郵件客戶端，簡(jiǎn)便易用；

4）軟件支持全中文數(shù)據(jù)收發(fā)，郵件交互前進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)壓縮，全雙工數(shù)據(jù)傳輸支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，節(jié)省通信費(fèi)用；

5）可以在單臺(tái)PC上使用，也可以用于船舶局域網(wǎng)，輕松實(shí)現(xiàn)船舶局域網(wǎng)上所有計(jì)算機(jī)的獨(dú)立郵件收發(fā)和統(tǒng)一管理；

6）與F站MPDS功能緊密結(jié)合，根據(jù)收發(fā)數(shù)據(jù)量計(jì)算MPDS和ISDN 64Kbps兩種不同方式的通信費(fèi)用并選擇最佳方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

7）岸到船的郵件經(jīng)過郵件網(wǎng)關(guān)過濾，船方在接收郵件過程中可以刪除或選擇性的接收某些郵件，有效避免病毒及垃圾郵件。

2.2 AMOS郵件系統(tǒng)

AMOS Mail由全球最大的國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星地面站荷蘭12站和SPECTEC船舶管理軟件公司專門為海運(yùn)行業(yè)設(shè)計(jì)的船用通信電子郵件方案。通過船岸之間的衛(wèi)星信道，高效、迅速地傳輸數(shù)據(jù)，可以為用戶節(jié)省85%的時(shí)間和金錢。AMOS Mail適用于GSM、HF-radio、INMARSAT-B、F、M和C站，主要提供傳真、電子郵件和電傳業(yè)務(wù)，在使用INMARSAT高速數(shù)據(jù)HSD（64Kbps）時(shí)可以節(jié)省50%的費(fèi)用。此外，AMOS Mail系統(tǒng)使用最先進(jìn)的衛(wèi)星通信協(xié)議，包括糾錯(cuò)功能，并詳盡設(shè)計(jì)了船到岸的通信。

由于AMOS MAIL軟件對(duì)撥號(hào)協(xié)議進(jìn)行了優(yōu)化，使得通過AMOS MAIL進(jìn)行衛(wèi)星電話的數(shù)據(jù)撥號(hào)時(shí)間大大縮短了移動(dòng)端與中心端（另一終端）的握手時(shí)間，提高了使用效率，節(jié)省了通信費(fèi)用。

對(duì)于文件傳輸，AMOS MAIL使用的壓縮功能對(duì)文本文件的壓縮比高達(dá)80%～90%，對(duì)于大多數(shù)數(shù)據(jù)文件的壓縮比為60%。

AMOS MAIL同時(shí)提供斷點(diǎn)續(xù)傳功能，如果在發(fā)送郵件的過程中因?yàn)橐馔舛l(fā)生中斷，下次再連的時(shí)候可以在上一次中斷的位置繼續(xù)傳輸。這是一般的郵件傳輸軟件所不具備的。

在使用一般的郵件軟件（如OUTLOOK）時(shí)，如果通過衛(wèi)星設(shè)備上網(wǎng)，在發(fā)送或接收一封比較大的郵件時(shí)（如：使用MINI-M的2.4K帶寬接收/發(fā)送大于100K的數(shù)據(jù)時(shí)）可能發(fā)生與郵件服務(wù)器發(fā)生中斷的可能。而AMOS MAIL的郵件服務(wù)器是專為衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的，考慮到衛(wèi)星系統(tǒng)的延時(shí)和糾錯(cuò)功能與一般網(wǎng)絡(luò)的差異，從而確保了通信過程中的信道穩(wěn)定性。

通過AMOS MAIL還可以發(fā)送傳真，用戶計(jì)算機(jī)中的文檔文件可以以傳真的形式發(fā)送。或通過AMOS MAIL編輯一段文字以傳真的形式發(fā)送。

電傳功能，只要知道對(duì)方電傳號(hào)碼，編輯一段文字即可通過AMOS MAIL發(fā)送給對(duì)方十分方便。

短信功能，AMOS MAIL可以向手機(jī)發(fā)送短信（英文）。當(dāng)用戶向某人發(fā)送郵件后可以通過短信的形式提醒接收方查收。

此外，AMOS MAIL還有信息跟蹤功能，當(dāng)信息（郵件、短信、電傳、傳真）從本地正常發(fā)出時(shí)有一個(gè)確認(rèn)信息；當(dāng)發(fā)出郵件被閱讀后有一個(gè)確認(rèn)信息，這些信息在軟件中以對(duì)話框顯示，便于用戶掌握所發(fā)郵件的狀態(tài)。

如果用戶使用的是局域網(wǎng)系統(tǒng)，局域網(wǎng)內(nèi)各臺(tái)安裝AMOS MAIL軟件的計(jì)算機(jī)也可以通過局域網(wǎng)內(nèi)的服務(wù)器發(fā)送信息。

綜上所述，該系統(tǒng)主要具有以下5大特點(diǎn)：

1）完全雙向同步接收/發(fā)送信息；

2）數(shù)據(jù)壓縮功能，對(duì)于大多數(shù)數(shù)據(jù)類型壓縮比為60%，對(duì)于文本文件或數(shù)據(jù)庫(kù)文件的壓縮效果將更好；