導語：如何才能寫好一篇采集技術，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵字蜜罐，交互性，入侵檢測系統，防火墻

1引言

現在網絡安全面臨的一個大問題是缺乏對入侵者的了解。即誰正在攻擊、攻擊的目的是什么、如何攻擊以及何時進行攻擊等，而蜜罐為安全專家們提供一個研究各種攻擊的平臺。它是采取主動的方式，用定制好的特征吸引和誘騙攻擊者，將攻擊從網絡中比較重要的機器上轉移開，同時在黑客攻擊蜜罐期間對其行為和過程進行深入的分析和研究，從而發現新型攻擊，檢索新型黑客工具，了解黑客和黑客團體的背景、目的、活動規律等。

2蜜罐技術基礎

2.1蜜罐的定義

蜜罐是指受到嚴密監控的網絡誘騙系統，通過真實或模擬的網絡和服務來吸引攻擊，從而在黑客攻擊蜜罐期間對其行為和過程進行分析，以搜集信息，對新攻擊發出預警，同時蜜罐也可以延緩攻擊和轉移攻擊目標。

蜜罐在編寫新的IDS特征庫、發現系統漏洞、分析分布式拒絕服務（DDOS）攻擊等方面是很有價值的。蜜罐本身并不直接增強網絡的安全性，將蜜罐和現有的安全防衛手段如入侵檢測系統(IDS)、防火墻(Firewall)、殺毒軟件等結合使用，可以有效提高系統安全性。

2.2蜜罐的分類

根據蜜罐的交互程度，可以將蜜罐分為3類：

蜜罐的交互程度（LevelofInvolvement）指攻擊者與蜜罐相互作用的程度。

⑴低交互蜜罐

只是運行于現有系統上的一個仿真服務，在特定的端口監聽記錄所有進入的數據包，提供少量的交互功能，黑客只能在仿真服務預設的范圍內動作。低交互蜜罐上沒有真正的操作系統和服務，結構簡單，部署容易，風險很低，所能收集的信息也是有限的。

⑵中交互蜜罐

也不提供真實的操作系統，而是應用腳本或小程序來模擬服務行為，提供的功能主要取決于腳本。在不同的端口進行監聽，通過更多和更復雜的互動，讓攻擊者會產生是一個真正操作系統的錯覺，能夠收集更多數據。開發中交互蜜罐，要確保在模擬服務和漏洞時并不產生新的真實漏洞，而給黑客滲透和攻擊真實系統的機會。

⑶高交互蜜罐

由真實的操作系統來構建，提供給黑客的是真實的系統和服務。給黑客提供一個真實的操作系統，可以學習黑客運行的全部動作，獲得大量的有用信息，包括完全不了解的新的網絡攻擊方式。正因為高交互蜜罐提供了完全開放的系統給黑客，也就帶來了更高的風險，即黑客可能通過這個開放的系統去攻擊其他的系統。

2.3蜜罐的拓撲位置

蜜罐本身作為一個標準服務器對周圍網絡環境并沒有什么特別需要。理論上可以布置在網絡的任何位置。但是不同的位置其作用和功能也是不盡相同。

如果用于內部或私有網絡，可以放置在任何一個公共數據流經的節點。如用于互聯網的連接，蜜罐可以位于防火墻前面，也可以是后面。

⑴防火墻之前：如見圖1中蜜罐（1）,蜜罐會吸引象端口掃描等大量的攻擊，而這些攻擊不會被防火墻記錄也不讓內部IDS系統產生警告，只會由蜜罐本身來記錄。

因為位于防火墻之外，可被視為外部網絡中的任何一臺普通的機器，不用調整防火墻及其它的資源的配置，不會給內部網增加新的風險，缺點是無法定位或捕捉到內部攻擊者，防火墻限制外向交通，也限制了蜜罐的對內網信息收集。

⑵防火墻之后：如圖1中蜜罐（2），會給內部網帶來安全威脅，尤其是內部網沒有附加的防火墻來與蜜罐相隔離。蜜罐提供的服務，有些是互聯網的輸出服務，要求由防火墻把回饋轉給蜜罐,不可避免地調整防火墻規則，因此要謹慎設置，保證這些數據可以通過防火墻進入蜜罐而不引入更多的風險。

優點是既可以收集到已經通過防火墻的有害數據，還可以探查內部攻擊者。缺點是一旦蜜罐被外部攻擊者攻陷就會危害整個內網。

還有一種方法，把蜜罐置于隔離區DMZ內，如圖1中蜜罐（3）。隔離區只有需要的服務才被允許通過防火墻，因此風險相對較低。DMZ內的其它系統要安全地和蜜罐隔離。此方法增加了隔離區的負擔，具體實施也比較困難。

3蜜罐的安全價值

蜜罐是增強現有安全性的強大工具，是一種了解黑客常用工具和攻擊策略的有效手段。根據P2DR動態安全模型，從防護、檢測和響應三方面分析蜜罐的安全價值。

⑴防護蜜罐在防護中所做的貢獻很少，并不會將那些試圖攻擊的入侵者拒之門外。事實上蜜罐設計的初衷就是妥協，希望有人闖入系統，從而進行記錄和分析。

有些學者認為誘騙也是一種防護。因為誘騙使攻擊者花費大量的時間和資源對蜜罐進行攻擊，從而防止或減緩了對真正系統的攻擊。

⑵檢測蜜罐的防護功能很弱，卻有很強的檢測功能。因為蜜罐本身沒有任何生產行為，所有與蜜罐的連接都可認為是可疑行為而被紀錄。這就大大降低誤報率和漏報率，也簡化了檢測的過程。

現在的網絡主要是使用入侵檢測系統IDS來檢測攻擊。面對大量正常通信與可疑攻擊行為相混雜的網絡，要從海量的網絡行為中檢測出攻擊是很困難的，有時并不能及時發現和處理真正的攻擊。高誤報率使IDS失去有效的報警作用，蜜罐的誤報率遠遠低于大部分IDS工具。

另外目前的IDS還不能夠有效地對新型攻擊方法進行檢測，無論是基于異常的還是基于誤用的，都有可能遺漏新型或未知的攻擊。蜜罐可以有效解決漏報問題，使用蜜罐的主要目的就是檢測新的攻擊。

⑶響應蜜罐檢測到入侵后可以進行響應，包括模擬回應來引誘黑客進一步攻擊，發出報警通知系統管理員，讓管理員適時的調整入侵檢測系統和防火墻配置，來加強真實系統的保護等。

4蜜罐的信息收集

要進行信息分析，首先要進行信息收集，下面分析蜜罐的數據捕獲和記錄機制。根據信息捕獲部件的位置，可分為基于主機的信息收集和基于網絡的信息收集。

4.1基于主機的信息收集

基于主機的信息收集有兩種方式，一是直接記錄進出主機的數據流，二是以系統管理員身份嵌入操作系統內部來監視蜜罐的狀態信息，即所謂“Peeking”機制。

⑴記錄數據流

直接記錄數據流實現一般比較簡單，主要問題是在哪里存儲這些數據。

收集到的數據可以本地存放在密罐主機中，例如把日志文件用加密技術放在一個隱藏的分區中。本地存儲的缺點是系統管理員不能及時研究這些數據，同時保留的日志空間可能用盡，系統就會降低交互程度甚至變為不受監控。攻擊者也會了解日志區域并且試圖控制它，而使日志文件中的數據不再是可信數據。

因此，將攻擊者的信息存放在一個安全的、遠程的地方相對更合理。以通過串行設備、并行設備、USB或Firewire技術和網絡接口將連續數據存儲到遠程日志服務器，也可以使用專門的日志記錄硬件設備。數據傳輸時采用加密措施。

⑵采用“Peeking”機制

這種方式和操作系統密切相關，實現相對比較復雜。

對于微軟系列操作系統來說，系統的源代碼是很難得到，對操作系統的更改很困難，無法以透明的方式將數據收集結構與系統內核相結合，記錄功能必須與攻擊者可見的用戶空間代碼相結合。蜜罐管理員一般只能察看運行的進程，檢查日志和應用MD-5檢查系統文件的一致性。

對于UNIX系列操作系統，幾乎所有的組件都可以以源代碼形式得到，則為數據收集提供更多的機會，可以在源代碼級上改寫記錄機制，再重新編譯加入蜜罐系統中。需要說明，盡管對于攻擊者來說二進制文件的改變是很難察覺，一個高級黑客還是可能通過如下的方法探測到：

·MD-5檢驗和檢查：如果攻擊者有一個和蜜罐對比的參照系統，就會計算所有標準的系統二進制文件的MD-5校驗和來測試蜜罐。

·庫的依賴性和進程相關性檢查：即使攻擊者不知道原始的二進制系統的確切結構，仍然能應用特定程序觀察共享庫的依賴性和進程的相關性。例如，在UNIX操作系統中，超級用戶能應用truss或strace命令來監督任何進程，當一個象grep（用來文本搜索）的命令突然開始與系統日志記錄進程通信，攻擊者就會警覺。庫的依賴性問題可以通過使用靜態聯接庫來解決。

另外如果黑客攻陷一臺機器，一般會安裝所謂的后門工具包，這些文件會代替機器上原有的文件，可能會使蜜罐收集數據能力降低或干脆失去。因此應直接把數據收集直接融入UNIX內核，這樣攻擊者很難探測到。修改UNIX內核不象修改UNIX系統文件那么容易，而且不是所有的UNIX版本都有源代碼形式的內核。不過一旦源代碼可用，這是布置和隱藏數據收集機制有效的方法。

4.2基于網絡的信息收集

基于主機的信息收集定位于主機本身，這就很容易被探測并終止。基于網絡的信息收集將收集機制設置在蜜罐之外，以一種不可見的方式運行，很難被探測到，即使探測到也難被終止,比基于主機的信息收集更為安全。可以利用防火墻和入侵檢測系統從網絡上來收集進出蜜罐的信息。

⑴防火墻

可以配置防火墻記錄所有的出入數據，供以后仔細地檢查。用標準文件格式來記錄，如Linux系統的tcpdump兼容格式，可以有很多工具軟件來分析和解碼錄制的數據包。也可以配置防火墻針對進出蜜罐數據包觸發報警，這些警告可以被進一步提煉而提交給更復雜的報警系統，來分析哪些服務己被攻擊。例如，大部分利用漏洞的程序都會建立一個shell或打開某端口等待外來連接，防火墻可以記錄那些試圖與后門和非常規端口建立連接的企圖并且對發起源的IP告警。防火墻也是數據統計的好地方，進出數據包可被計數，研究黑客攻擊時的網絡流量是很有意義的。

⑵入侵檢測系統

網絡入侵檢測系統NIDS在網絡中的放置方式使得它能夠對網絡中所有機器進行監控。可以用HIDS記錄進出蜜罐的所有數據包，也可以配置NIDS只去捕獲我們感興趣的數據流。

在基于主機的信息收集中，高明的入侵者會嘗試闖入遠程的日志服務器試圖刪除他們的入侵記錄，而這些嘗試也正是蜜罐想要了解和捕獲的信息。即使他們成功刪除了主機內的日志，NIDS還是在網內靜靜地被動捕獲著進出蜜罐的所有數據包和入侵者的所有活動，此時NIDS充當了第二重的遠程日志系統，進一步確保了網絡日志記錄的完整性。

當然，不論是基于誤用還是基于異常的NIDS都不會探測不到所有攻擊，對于新的攻擊方式，特征庫里將不會有任何的特征，而只要攻擊沒有反常情況，基于異常的NIDS就不會觸發任何警告，例如慢速掃描，因此要根據蜜罐的實際需要來調整IDS配置。

始終實時觀察蜜罐費用很高，因此將優秀的網絡入侵檢測系統和蜜罐結合使用是很有用的。

4.3主動的信息收集

信息也是可以主動獲得，使用第三方的機器或服務甚至直接針對攻擊者反探測，如Whois，Portscan等。這種方式很危險，容易被攻擊者察覺并離開蜜罐，而且不是蜜罐所研究的主要范疇。

5蜜罐的安全性分析

5.1蜜罐的安全威脅

必須意識到運行蜜罐存在的一定的風險，有三個主要的危險是：

⑴未發現黑客對蜜罐的接管

蜜罐被黑客控制并接管是非常嚴重的，這樣的蜜罐已毫無意義且充滿危險。一個蜜罐被攻陷卻沒有被蜜罐管理員發現，則蜜罐的監測設計存在著缺陷。

⑵對蜜罐失去控制

對蜜罐失去控制也是一個嚴重的問題，一個優秀的蜜罐應該可以隨時安全地終止進出蜜罐的任何通訊，隨時備份系統狀態以備以后分析。要做到即使蜜罐被完全攻陷，也仍在控制之中。操作者不應該依靠與蜜罐本身相關的任何機器。虛擬機同樣存在危險，黑客可能突破虛擬機而進入主機操作系統，因此虛擬蜜罐系統的主機同樣是不可信的。

失去控制的另一方面是指操作者被黑客迷惑。如黑客故意制造大量的攻擊數據和未過濾的日志事件以致管理員不能實時跟蹤所有的活動，黑客就有機會攻擊真正目標。

⑶對第三方的損害

指攻擊者可能利用蜜罐去攻擊第三方，如把蜜罐作為跳板和中繼發起端口掃描、DDOS攻擊等。

5.2降低蜜罐的風險

首先，要根據實際需要選擇最低安全風險的蜜罐。事實上并不總是需要高交互蜜罐，如只想發現公司內部的攻擊者及誰探查了內部網，中低交互的蜜罐就足夠了。如確實需要高交互蜜罐可嘗試利用帶防火墻的蜜網而不是單一的蜜罐。

其次，要保證攻擊蜜罐所觸發的警告應當能夠立即發送給蜜罐管理員。如探測到對root權限的嘗試攻擊就應當在記錄的同時告知管理員，以便采取行動。要保證能隨時關閉蜜罐，作為最后的手段，關閉掉失去控制的蜜罐，阻止了各種攻擊，也停止了信息收集。

相對而言保護第三方比較困難，蜜罐要與全球的網絡交互作用才具有吸引力而返回一些有用的信息，拒絕向外的網絡交通就不會引起攻擊者太大的興趣，而一個開放的蜜罐資源在黑客手里會成為有力的攻擊跳板，要在二者之間找到平衡，可以設置防火墻對外向連接做必要的限定：

⑴在給定時間間隔只允許定量的IP數據包通過。

⑵在給定時間間隔只允許定量的TCPSYN數據包。

⑶限定同時的TCP連接數量。

⑷隨機地丟掉外向IP包。

這樣既允許外向交通，又避免了蜜罐系統成為入侵者攻擊他人的跳板。如需要完全拒絕到某個端口的外向交通也是可以的。另一個限制方法是布置基于包過濾器的IDS，丟棄與指定特征相符的包，如使用Hogwash包過濾器。

6結語

蜜罐系統是一個比較新的安全研究方向。相對于其它安全機制，蜜罐使用簡單，配置靈活，占用的資源少，可以在復雜的環境下有效地工作，而且收集的數據和信息有很好的針對性和研究價值。既能作為獨立的安全信息工具，還可以與其他的安全機制協作使用，取長補短地對入侵進行檢測，查找并發現新型攻擊和新型攻擊工具。

蜜罐也有缺點和不足，主要是收集數據面比較狹窄和給使用環境引入了新的風險。面對不斷改進的黑客技術，蜜罐技術也要不斷地完善和更新。

參考文獻

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篇2

[關鍵詞]雷擊；防雷技術；接地線；防雷器

中圖分類號：TG363 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）02-0000-01

0 引言

隨著勘探規模的擴大，生產區域由平原轉入山地、叢林、沼澤等復雜地區，惡劣的天氣也對采集設備造成很大的傷害，特別是雷電的傷害，為此，我們有必要對采集設備的雷電防護進行研究，有效提高地震儀器的防雷擊能力，減少設備的損失，從而提高地震采集生產效益。

1 400系列采集鏈防雷技術研究

400系列采集鏈主要由數傳電纜、采集站組成，其中采集站是核心部分。采集站主要由大線插頭、電源電路、模數轉換電路、接口電路、數據通訊電路、EEPROM六部分組成。具體的工作流程是：采集站首先接收來自電源站或交叉站的命令，將檢波器拾取的模擬信號換成數字信號，并完成第一級濾波，再將數字信號經由數傳電纜傳送到下一個電源站或交叉站。

400系列數傳電纜由兩對雙絞線組成的標準四芯線構成。A、C到D、B和B、D到C、A兩對雙絞線用于傳輸數字信號，傳輸方向總是從B、D到C、A，傳輸極性總是B、C為正，D、A為負。

1.1 雷電對采集鏈的入侵形式

1.1.1 雷電通過數傳電纜侵入采集鏈

當排列上的采集鏈遭到雷擊后，雷電產生的高壓或電磁脈通過數傳電纜傳入采集站的輸入變壓器上，由于該雷電電壓遠遠大于變壓器所能承受的電壓，將其瞬間燒毀，燒毀的變壓器產生的高溫將電路板燒焦。經分析我們知道該變壓器和采集鏈中的4根傳輸線相連，因此判定雷電大部分是通過數傳線侵入采集站而導致采集站損壞。

1.1.2 雷擊通過檢波器串侵入采集站

在野外受到雷擊時，采集站通過檢波器串接收的輸入電壓瞬時值遠遠大于采集站額定值，該輸入信號加到模擬電路的前放和ADC數模轉換模塊，導致電路板受損。此類采集站的電路板無明顯的過電流現象，只是在模擬電路和ADC數模轉換模塊對應外殼部分出現一個黑點，電路板側面有輕微的開裂。因此可以判斷雷電是通過排列上的小線檢波器侵入采集站的。

1.2 目前防雷擊技術及其缺陷

400系列采集鏈現有的防雷擊技術主要包括以下幾個方面：

①、在采集站對外通道上采用陶瓷氣體放電管進行泄放雷電流，在檢波器的輸入端和每對傳輸電纜的輸入端接有氣體放電管。氣體放電管的地通過采集站的印刷板地與不銹鋼板相接，而不銹鋼板與塑料外殼上的不銹鋼卡子

和螺釘相聯，當采集站直立放置時，螺帽與大地相聯。當采集設備遭到雷擊時，雷電壓超過氣體放電管放電電壓，氣體放電管通過地瞬間導通，起到避雷作用。

②、野外采集單元大多采用塑料外殼，以專門的尾椎接地作為雷電的入地泄放通道；這種專用的接地尾錐在實際使用過程中極不方便，容易劃傷施工人員和采集鏈。

在使用的過程中發現，采集設備原有的防雷電路在雷電發生時卻不能產生相應的防雷效果，分析發現原因有以下三點：

③、采集站的實際接地效果不好。當采集站接入檢波器串后，在高處的插頭以及線的重量使得排列上的采集站大部分呈側向放置，因此底部的螺釘接地不良或未能接地。

④、防雷泄電器件的技術參數過低。400系列儀器配置放電管的直流啟動電壓為230V，響應時間長達25μs。而雷電流在11μs時達到峰值，25μs的響應時間對電子設備來說基本起不到保護作用。

⑤、防雷器件泄放雷電流是有次數限制的，防雷器件多次泄放雷電流之后，器件的性能就將變差而基本不再起作用。

2 400系列采集設備防雷裝置研制

2.1 接地線的研制

防雷的基本途徑就是要提供一條雷電流對地泄放的路徑，而不能讓其

隨意選擇放電通道。在復雜山區施工時，遇到溪流或溝壑常常需要把采集鏈架起，遠離地面，為了保證采集設備良好的接地，決定人為的給采集鏈加上接地線。接地線由墊片、延長線及錐形銅棒組成，在延長線的選材上采用了電氣性能好、導電性能穩定的銅芯線。接地線保證施工中的采集站在任何狀態下都有很高的接地概率，而且，線狀結構比較柔軟，收放方便，不會損傷采集鏈，并且該設計在安裝過程中不破壞400系列采集鏈的結構和防水等性能。

2.2 防雷器的研制

（1）設計原理

采集鏈主要受到兩個方面雷擊電流的傷害：檢波器感應的雷電流和通過數傳電纜感應的雷電流。因為地震檢波器的線圈對電磁場非常敏感，所以我們設計在檢波器接入采集站的信號輸入端并聯一個防雷器的方式，來增加一個雷電流的瀉放路徑。

（2）研制過程

考慮到浪涌電壓對電子元件的損壞，該防雷器主要是是由一個啟動電壓230V，響應時間7μs的放電管和浪涌保護器組成，使用檢波器的外殼對防雷器進行封裝，檢波器串信號線的兩端分別與放電管的兩端連接，放電管的地線地線則與檢波器的尾錐相連。這樣做的目的就是在使用該防雷裝置的時候僅僅把裝有放電管的單只“檢波器”并聯在檢波器上即可，單只檢波器像普通檢波器一樣接在小線夾子上，這樣的設計還有一個優點就是不僅可以在400系列儀器上使用，也可以不做任何改動的在其他類型儀器上使用，達到防止雷電從檢波器傳入采集站的目的。

（3）測試試驗

使用SMT-300檢波器測試儀對并入防雷器的檢波器參數進行指標測試。分別進行3次測試，測試結果如表1

表1 實驗數據

從測試結果來看，并入防雷器后，檢波器的各項指標都沒有變化，證明檢波器串加入防雷器后，不影響檢波器的指標，理論上也不會影響檢波器的接收，實際使用中對接收數據的影響好需要在野外生產中進行檢驗。

參考文獻

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1空氣槍激發參數分析

在地震資料采集中，一般要求空氣槍的子波及頻譜（圖1）為：①氣泡振幅要小，A1／A2＞10；②第一個脈沖振幅要大，A1＞24巴米（巴米表示槍的能量單位，是距離槍1m處所測到的槍的壓力）；③子波信號穩定，對于目前高分辨率地震資料采集，有兩個附加要求；④子波的脈沖寬度要窄，即T要小，以保證有足夠寬的頻譜；⑤槍陣要小，使之接近點震源。

1.1空氣槍沉放深度試驗分析根據空氣槍工作原理，為了壓縮空氣槍子波的脈沖寬度，提高地震資料采集分辨率，必須控制空氣槍的沉放深度。氣槍沉放較深時，所釋放出的高壓空氣被封閉在水中形成高壓氣泡，這個氣泡振動上浮直到露出水面，這時能量強，氣泡振動嚴重；氣槍沉放較淺時，由于外界壓力變小，所釋放的高壓空氣可能沖出水面使氣泡震動減弱；同時，由于能量的散失，氣槍子波的能量亦大為減弱，隨槍深變淺，高壓空氣沖出水面時速度加快，致使氣槍子波的第一脈沖迅速達到最大，脈沖寬度變窄。總之，槍深越淺，子脈沖越窄，相應頻譜越寬。但是為了保證一定的激發能量，必須選取一定的沉放深度，在控制氣泡振動的同時加強激發能量。資北三維采集項目在空氣槍沉放深度做了相關試驗，試驗參數如下：深度分別為1．5，2，2．5，3和3．5m（5炮，兩個試驗點共10炮）；氣壓為1800PSI；槍陣組合為14槍；容量為1360立方英寸。對不同沉放深度的空氣槍單炮記錄進行了分析，從20～40Hz分頻掃描記錄可以看出2m和2．5m深度的記錄要稍稍好于其它沉放深度，3．5m深度的記錄與其它深度相比要稍差。隨著空氣槍沉放深度加深，水下壓強增大，一定程度上壓制了空氣槍能量向下的傳播，所以沉放深度不是越深越好（圖2）。利用Klseis軟件對5種不同沉放深度空氣槍單炮進行能量、信噪比分析。取2．3～3．3s主要目的層開時窗分析，從其能量對比中可以看出在氣壓1800PSI、14槍的情況下，2．5m深度激發能量要強于其它深度；從信噪比對比中可以看出2．5m沉放深度的信噪比也最好。

1.2空氣槍氣壓試驗分析為了獲取空氣槍最佳激發氣壓，資北三維項目在空氣槍采集開始前設計了不同氣壓激發試驗（圖3），試驗參數如下：氣壓分別為1600，1700，1800和1900PSI；沉放深度為2．5m；陣列組合為14槍。從圖3分頻掃描記錄可以看出：壓強1800PSI和1900PSI的記錄要稍稍好于壓強為1600PSI和1700PSI的記錄。通過Klseis軟件對5種不同沉放深度空氣槍單炮選取2．3～3．3s目的層開時窗進行能量、信噪比和道間頻率分析。從其能量對比可以看出氣壓為1800PSI、1900PSI激發能量要強于其它氣壓；從信噪比對比可以看出1600PSI的激發壓強最好，其次是1900PSI，其它兩種氣壓信噪比相差不大。從道間集頻率分析中可以看出1900PSI激發壓強的頻率特性最好。根據資北三維試驗結果可知，隨著氣槍激發氣壓的增加，獲得的單炮資料品質逐步提高，在李埠南三維和金家場三維施工時采用2000PSI氣壓進行施工有效提高了空氣槍單炮記錄品質。從李埠南三維空氣槍施工的單炮記錄可以看出，空氣槍激發能量、信噪比都得到有效提高，淺、中、深目的層有效反射強，同相軸連續性好。

1.3空氣槍陣列組合試驗分析一般情況下，通常采用相干槍陣法消除氣泡振幅，改進氣槍子波特性。相干槍陣法是利用同容量的槍相距很近時，所產生的氣泡相互抑制進而縮小了氣泡振動的原理（圖4）。圖4a中，圓代表氣槍激發的氣泡。當距離較大時，氣泡之間沒有影響；當距離小到兩氣泡在最大半徑幾乎相切時，氣泡的振動互相制約而減弱了氣泡振動。圖4b中是兩支相干槍的子波和兩支與相干槍容量相同獨立槍的子波比較，可以看出獨立槍的子波氣泡振動要比相干槍大得多。這種抑制氣泡振動的方法除可有效地抑制氣泡振動外，還有陣列小、槍距小、用幾個容量相同的小槍相干而不使用大槍的優點。目前長江水域采取的就是這種陣列組合。資北三維采用14槍陣列組合，李埠南三維采用28槍小容量氣槍陣列組合。不同氣槍陣列組合單炮20～40Hz分頻記錄顯示：資料品質隨著氣槍組合的數量增加而增強（圖5）。從14槍陣列組合和28槍陣列組合所獲單炮記錄可以看出，28槍陣列組合所得資料品質明顯好于14槍陣列組合（圖6）。

1.4空氣槍疊加次數試驗分析空氣槍疊加試驗是在同一個位置，按照相同的激發參數放8炮，然后在8炮中選取資料分別疊加炮次以合成不同疊加次數的單炮記錄。按照試驗任務的要求分別合成1次、2次、3次、4次、5次、6次、7次、8次疊加的試驗單炮資料（陣列組合14槍，氣壓1800PSI）。分析不同疊加次數單炮20～40Hz的分頻記錄，看到1～8次的疊加記錄區別不是很明顯，隨著疊加次數的增加，記錄并沒有太大的改善。分析8次疊加的振幅譜圖，可見1～8次在有效頻率范圍內的振幅沒有明顯的區別，隨疊加次數的增加振幅能量沒有很明顯的優勢，反而1次、2次的振幅譜效果要稍好于7次、8次的疊加（圖7）。從對資北三維空氣槍垂直疊加次數的試驗分析可以看出，不同的垂直疊加次數對氣槍單炮記錄沒有明顯的影響，所以綜合生產效率及單炮記錄品質等各方面的因素采用一次疊加能滿足地質任務要求。

1.5不同河床深度激發效果分析由于河流的強烈作用，使長江的河床底部在不同部位的高程高低不一。考慮到河床深度對地震資料品質的影響，本次試驗對比分析了河床深度從2m至25m的空氣槍激發效果。試驗數據取自金家場三維空氣槍激發試驗。試驗參數如下：河床深度分別為2，4，6，8，10，13，16，19，22和25m（共10炮）；沉放深度為2m；氣壓為2000PSI；容量為2070立方英寸；陣列組合為28槍組合。從空氣槍不同河床深度激發試驗單炮30～60Hz分頻記錄上看，13m以下河床深度的單炮顯示淺、中、深目的層反射波組齊全，同相軸清晰，特別是2，4，6和8m河床深度的單炮明顯強于其他河床深度的單炮；超過13m河床深度的30～60Hz記錄上顯示主要目的層反射較弱。綜合以上分析可以看到，隨著河床深度的加大，單炮記錄品質沒有明顯的改善，反而逐漸變差，這說明隨著河床深度的加深，氣泡壓力在振蕩過程中逐漸減小。因此，在施工中應該選取合適的河床深度來做空氣槍激發點位，確保空氣槍單炮記錄品質。

1.6空氣槍能量傳播距離分析資北三維長江段cdp號為329291經過動校正后的共反射點道集（圖8）。從圖8中可以看出，在偏移距0～2000m內目的層T8清晰、連續；在偏移距2000～3800m范圍內，由于能量吸收衰減作用，隨著偏移距的增加，目的層T8變得模糊且連續性變差，但還是可以識別追蹤；而偏移距大于3800m后幾乎看不到T8的有效反射，且受動校拉伸畸變的影響，1．9s以上資料都被切除掉。由此可見，針對目的層T8，空氣槍激發時排練長度在0～2000m偏移距范圍內是獲得T8反射層資料最佳范圍，在偏移距2000～3800m范圍內，仍然可以獲得目的層的反射資料；而大于3800m，由于能量吸收衰減和動校拉伸畸變的影響，幾乎看不到T8目的層的有效信息，即最大炮檢距應小于3800m。

2空氣槍激發效果分析

2.1單炮分析從資北三維空氣槍的單炮記錄（1800PSI氣壓、1360立方英寸容量、14槍組合）來看，空氣槍的能量較強，頻率特性較好，目的層同相軸比較清晰而且連續性好，2．5s以上都能得到有效反射。30～60Hz分頻掃描仍然可以看到有效反射（2～2．5s），波組連續性好，能量強（圖9）。

2.2剖面效果分析空氣槍震源資料對于彌補剖面缺口至關重要，采用空氣槍施工前后剖面對比（圖10）：不進行空氣槍施工，缺口很大，深度在1．5s；采用空氣槍施工后，剖面缺口縮小至0．5s以上。不同方向所獲剖面效果對比顯示了多種震源聯合施工的重要性和必要性，同時也為江陵凹陷復雜水網禁炮區三維施工積累了豐富的施工經驗。

3結論

篇4

關鍵詞：信息采集 ESB XML 中間件

中圖分類號：R197 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（a）-0-01

隨著計算機技術、數據庫技術、計算機網絡技術和信息產業的發展，我國各行業的信息化建設快速發展，各行業各部門都根據自己的需求進行了信息系統建設。因發展初期國家沒有社區衛生信息化指導標準，現有市場供應或相關醫療衛生機構自行開發的“社區衛生服務信息管理系統”軟件，由于在系統標準、系統目標、系統要素、系統功能和系統構成等方面的不一致，大部分社區衛生服務軟件跟不上社區衛生服務發展需要。民政、公安、物業、疾控、社保、婦女、兒童保健等相關部門，按照各自需要內容設計軟件，各部門信息化軟件不能交互，個人基本資料不能共享，造成資源浪費[1]。

從電子健康檔案在國外的實踐來看，不管區域是怎么劃分的，其目的無外乎為轄區內的居民提供便捷，高效，高質量的醫療衛生服務。其建設過程中，更多的借鑒業內標準和利用現有成熟的技術，譬如HL7 v3 RIM參考信息模型，SOA集成等[2]。

該文采用先進的電子健康檔案基本信息采集技術，整合民政、公安、物業、疾控、社保、婦女、兒童保健等信息系統與健康檔案基本信息相關的資料信息，完成電子健康檔案基本資料部分的信息采集。解決目前個人基本資料不能共享、各信息化部門不能交互及大量系統存在的信息孤島和死檔問題。

1 系統設計

根據國家健康檔案的基本概念和系統架構，健康檔案的基本內容主要由個人基本信息和主要衛生服務記錄兩部分組成。個人基本信息包括人口學和社會經濟學等基礎信息以及基本健康信息。其中一些基本信息反映了個人固有特征，貫穿整個生命過程，內容相對穩定、客觀性強[3]。

電子健康檔案個人基本信息采集系統是一個龐大而繁雜的系統，牽涉多方面協同工作，其中重點內容就是電子健康檔案從其他相關系統獲取個人基本信息。

數據采集系統由三部分組成：集成開發環境、管理控制臺和后臺引擎。

集成開發環境是通信接口的創建界面，開發界面簡潔、直觀，開發過程大部分的操作都可以拖拽完成，支持Windows運行環境。管理控制臺則可以通過Internet Explorer等瀏覽器，在任何地方對信息進行實時的監控和管理。后臺集成引擎，核心為Java32&64位，可以安裝在多種操作系統中。保證系統在不同環境中均可高效穩定運行。

數據采集系統按照預先載入的配置文件，通過多種協議和方式從外部系統獲取消息，并通過本身預定義的消息格式和消息類型對獲取的信息進行處理（校驗、過濾、映射等），向目標系統發送消息。

所有被數據采集系統接受并處理的消息，都將保存于服務器中，以備再次調閱或再處理；通過監控界面所有的消息通道和被處理的消息都可以被監控，以便在出現問題時，系統會向指定位置發送錯誤信息，在最短時間內解決問題。

系統信息采集功能需要與各外部系統交互，按個人基本信息的信息域和各外部系統間的關聯性，定制好交互對象進行相關信息采集，在外部系統端得到相關信息后，首先轉化為HL7標準數據，然后傳輸到健康檔案端，所有采集到的信息整合為個人基本資料信息格式后進行歸檔。

2 關鍵技術

ESB（enterprise service bus，企業服務總線）是由中間件技術實現，并支持SOA（Service-Oriented Architecture，面向服務架構）的一組基礎架構，支持異構環境中的服務、消息以及基于事件的交互，并且具有適當的服務級別與可管理性。

社區衛生信息系統與其它系統交互模型基于消息中間件技術和消息內容路由功能，集成工作流服務。通過數據交換適配器，實現其它各相關信息系統的集成接入。把被集成系統與數據交換平臺進行交互的功能組件、數據組件封裝成“服務”，屏蔽被集成系統所采用的具體技術及其實現方式，以標準的接口方式與互通平臺銜接[4]。

基于HL7的數據交換適配器由適配器核心和應用程序編程接口（API）組成，適配器核心實現消息交換中心的消息交換和對HL7消息的實時監控，并提供將消息分發到應用系統的功能。API為應用系統提供的一套標準的接口，具有足夠的擴展性，可以嵌入到業務流程中，同時，把與業務無關的通訊配置定義和業務代碼進行隔離。

利用中間件技術實現ESB基礎架構，支持異構環境中的服務與消息的基于時間的交互，并且具有適當的服務級別和可管理性。基于XML的數據遷移中間件，通過自定義XML文檔的存儲與導出，完成電子健康檔案基本信息從其他系統到社區醫療服務軟件系統的自動采集。

3 結語

該文采用先進的健康檔案構建技術與信息采集技術，在電子健康檔案建檔時，實現個人基本信息在各相關外部信息系統的采集，具有一次性部署和自動傳輸特性。在社區衛生服務中心和各相關部門之間，提供一個通用、高效、安全的電子健康檔案個人基本資料信息采集系統。

解決了目前居民基本資料不能共享、各信息化部門不能交互及大量系統存在的“信息孤島”和死檔問題。將促進我國公共衛生服務的信息化發展，提升我國社區衛生管理水平，同時帶動相關產業的

發展。

參考文獻

[1] 戴濤.醫療信息化集成平臺在醫院的建設與思考[J].醫學信息學雜志，2011，32（6）：2-16.

[2] 盧云，，翟紅，等.基于電子健康檔案的區域醫療實現方式[J].中國醫療設備，2012，27（3）：54-56.

[3] 陳剛，白尚旺，黨偉超，等.基于HL7 標準的區域衛生信息平臺研究[J].應用技術，2010（6）：88-91.

篇5

關鍵詞：圖像采集 傳感器 嵌入式技術

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）11-0171-01

1、OV7620傳感器簡介

OV7620由一個的感光陣列構成，并集成了幀控制電路、模擬信號處理電路、視頻時序產生電路、A/D轉換電路、數字信號輸出電路及I編程接口。OV7620傳感器可以對得到的原始圖像信號進行多方面處理：模擬信號處理電路主要進行信號處理工作，然后輸出多種標準視頻信號；時序產生電路用于產生進行數據同步、場同步、等多種同步信號所需要的時鐘信號，同時，時鐘信號也由該模塊產生和控制；I總線接口可以用來與外部控制器連接，通過輸入控制命令讀取傳感器的工作方式、工作狀態，控制芯片的數據輸出格式等。

由于OV7620采用了CMOS制作工藝，可以對模塊進行高度集成，故該芯片制造成本低，但是又不失在圖像數據處理方面的簡單和高效性，另外，COMS的制造工藝決定了該傳感器工作電壓單一、單位功耗低、對局部圖像的像素編程具有隨機訪問等優點。

2、圖像采集方案設計

本方案基于Omnivision公司生產的OV7620進行設計。OV7620的參數手冊說明中規定其圖像輸出速率最高值為30bps，一般的處理器的接口的讀寫速度無法與其匹配，即便可將其某個端口電平設置為循環性質的高和低，控制輸出方波頻率也不能超過4兆赫茲。也就是說每秒內采集到的圖像數據量相對于嵌入式系統來說過大。默認情況下，OV7620一幅圖像的數據大小為300K，而本系統采用的處理器是基于ARM7的由飛利浦公司生產的LPC2114，雖然其功耗特別低，但是相應的不足之處就是它的內存空間只有16KB，沒有外接存儲器的擴展總線，因此該處理器在外部擴展上具有先天性不足。但是由于其所具有的低成本特性和低端面向控制的處理器件技術的發展，該類系統還是具有非常廣泛的應用。

本文就是設計一種可行方案來解決該單一處理器無法獨立完成的圖像采集問題。具體方案描述為：利用CPLD（可編程邏輯門陣列）與OV7620對接，輔助該傳感器將實時采集到的數據放到一片緩存器中，然后通知LPC2114對該數據進行讀取。通過該處理方式，在不降低OV7620采集速率的前提下解決了LPC2114的讀寫速度慢和內存儲不夠大等問題。

圖像采集系統由四部分組成：前端部分的CMOS攝像電路、中間部分的數據緩存控制邏輯電路、輔助端的SRAM存儲設備，還有一條32位嵌入式系統的總線接口。

3、CPLD控制邏輯設計

由上一節可知，系統所采用的LPC2114處理器的讀寫速度慢和內存容量小，該系統無法達到實時完成采集一幀圖像并存儲的傳輸要求。只能采用在該系統中添加一片邏輯控制器件來協助完成采集功能，其主要原理是由CPLD內的邏輯控制電路對圖像數據進行讀取，然后將數據緩存到外接存儲器中。由于存在中間過程，該系統就變為非實時圖像采集與處理系統，鑒于這種情況，可以通過適當改變OV7620的輸入時鐘頻率來降低OV7620數字圖像傳感器的圖像數據輸出速率。系統中默認的CPLD的時鐘頻率為40MHz。采用10分頻技術對時鐘信號進行分頻，分頻后的時鐘頻率作為COMS圖像傳感器的時鐘頻率。通過降低傳感器的圖像輸出的速率，減少LPC2114處理器對圖像數據進行處理時的負擔，甚至于使處理器有空閑進程可以進行其它控制指令操作。由于CPLD在工作時需要讀取CMOS圖像傳感器輸出的圖像數據并將其輸出到緩存中。因此CPLD中的時序邏輯主要參考圖像傳感器輸出圖像數據的時序和緩存器的讀寫時序來編寫。CPLD的時序邏輯電路可以通過由硬件描述語言VHDL編寫的狀態機來實現。在這些主要工作完成后，對整個系統附加一些必要的門電路、多路選擇器和加法器等，結合狀態機，該部分就組成了控制攝像頭的邏輯控制電路。

4、功能驗證方法

為驗證該方案能否實現圖像采集功能，可以對CPLD部件控制的緩存到SRAM中的數據進行編碼處理，查看輸出圖像是否與采集圖像一致。鑒于PC計算機在軟硬件資源方面具有強大的優勢，我們使用PC計算機呈現采集數據構成的圖像，驗證圖像采集功能是否準確有效。具體方法可以將LPC2104處理器從SRAM中讀取的圖像數據通過串口傳送給PC計算機。在PC計算機端編寫響應的數據接收軟件，對接收的串口數據進行編碼分析，然后成像，輸出到屏幕上，對比輸出圖像和采集圖像驗證該圖像采集系統的功能。

5、結語

由于嵌入式系統的諸多優點，其被廣泛應用與各個領域。本文提出了一種在硬件方面基于OV7620傳感器和LPC2114處理器、在軟件方面結合VHDL語言和嵌入式處理器應用程序的圖像采集技術，實現了圖像采集功能。

參考文獻

[1]孟超，張曦煌.基于嵌入式系統的圖像采集與傳輸設計[J].計算機工程與設計，2008（29）：4414-4416.

篇6

【關鍵詞】帶寬受限 視頻采集 自動測報設備 視頻傳輸

1 前言

水文遙測站一般布設在河流重要控制斷面，大部分都處于遠離城鎮偏遠地區，設備采用太陽能浮充蓄電池的直流供電方式，以滿足不通市電地區的電源需要，信息傳輸主要使用移動公網GPRS＼CDMA為信道，這個傳輸帶寬對于圖像傳輸來說是不足的，于是就要研究專門的技術，使的水文自動測報系統設備從只能傳輸少量的數據信息，擴展到具有傳輸大量的數字信息的圖像視頻信息。

2 水文自動測報系統的圖像傳輸

近年來，國內有關科研單位設備廠商及相關水文單位努力提高自身科研水平，使水文自動測報系統得到迅速發展和廣泛應用。隨著電子信息技術和通訊技術的快速發展，可以方便地開發出性能更先進、功能更全面的水文遙測設備，不但能監測雨量、水位、閘門開啟高度、流量、地下水及水質等實時信息，進一步拓展圖像采集傳輸。

2.1 遙測站圖像采集

水文自動測報系統實現圖像傳輸首先要解決圖像信息的采集。圖像數據采集采用防水型串口攝像機，內含有拍攝控制、視頻捕捉、圖像數據采集、圖像JPEG壓縮及串口通信等功能，同時帶有可選擇的紅外照明功能，能夠實現自動照度補償、遠程照明，接口為標配的RS232/RS485串行接口，能夠方便的和遙測終端相連。遙測終端機通過RS232/RS485串行連接攝像頭，控制攝像頭拍攝圖像，拍攝得的圖像保存在遙測終端機內存中，等待端機發送命令分幀獲取圖像包。

圖像監測站運行體制采用自報式工作體制，并增加有遠程抓拍圖像功能，可以進行圖像定時自動采集報送或安接受到的召測指令采集報送。自報次數可以根據需要設定并可隨時調整，可以設置為每天1、2、4、6、8、12或24次。實現遠程抓拍的召測指令可由發送短信、遠程電話振鈴發送到遙測測站端機，也可以通過遙測端機LCD的菜單選項或專門的圖像召測按鈕實現圖像抓拍。

2.2 遙測端機的圖像傳輸技術設計

水文自動測報系統實現圖像采集傳輸的關鍵在于遙測端機的設計，使其具有圖像采集傳輸功能。至少已有兩種實現模式的端機：

（1）采用嵌入式處理器硬件設計為主的技術；

（2）采用軟件功能的擴展。

使用嵌入式處理器技術設計增加圖像采集傳輸功能的遙測端機，采用低功耗高性能的嵌入式處理器，實時操作系統，GPRS/ CDMA/3G/4G等通信技術，互聯網技術，太陽能持續電源供應等技術。在遙測端機開發中將32位嵌入式處理器S3C44BOX和實時操作系統Ucos-Ⅱ相結合，采用GPRS、CHMA及3G/4G等公網數據通道，開發具有圖像采集功能的水文遙測系統。實現包括遠程實時圖像在內的多種水文信息的遙測。軟件設計界面采用uC/GUI，它是嵌入式用戶圖形界面軟件，給任何使用圖形LCD的應用程序提供獨立于處理器和LCD控制器之外的有效的圖形用戶接口，可應用于單一任務環境，也可以用于多任務環境中。使圖形任務實現以下功能：具有參數設置、功能選擇及控制、運行狀態顯示等。

使用軟件功能的擴展設計實現圖像采集傳輸的端機，圖像監測部分由串口攝像機、遙測終端機（RTU）及電源系統組成。由于圖像監測站要適應一般在偏遠地區的水文站的環境，系統的設計的基本要求是低功耗，高穩定可靠性。選用AVR單片機ATmega2560作為遙測終端機（RTU）系統主CPU，是ATMEL公司的8位系列單片機的配置比較高的一款單片機，它高性能低功耗，接口豐富，處理能力，應用極其廣泛，非常適合作為遙測終端機的主CPU。

軟件設計既注重程序的整體邏輯結構又要提高程序的執行效率。系統軟件整體上分為設備驅動層和應用層。設備驅動層負責所有的硬件外部接口的驅動管理，部分采用匯編語言實現。應用層負責實現業務應用功能。兩層之間既相互獨立又有所耦合，設備層與應用層通過函數庫和全局變量相互調用和聯系。

采用“多任務并行處理”軟件模式，保證系統能同時支持多個任務并行運行，每個任務獨占系統資源，多個任務共享系統資源。“串口攝像驅動”的實現，將串行口攝像機的采集控制程序全部集成在軟件中，形成驅動庫，應用層通過函數直接調用，而不是要關注內部底層操作細節。軟件具有休眠喚醒功能和看門狗功能，保證系統正常運行不死機。

2.3 圖像信息的傳輸接收

基于遙測端機的圖像監測系統主要由前端圖像監測站和中心圖像接收控制軟件兩部分組成，圖像檢測站安裝在水文站需要拍攝圖像的現場，中心站圖像接收監控軟件安裝在中心站管理機房。圖像監測站要實現在偏遠地區的惡劣現場條件下，穩定可靠采集現場圖像并根據現場移動通訊網狀況，在盡量短的時間內將圖像傳輸至中心站。中心站能同時接收多個測站發來的多幅圖像數據包，在接收完成后能將圖像數據包里的信息盡快組合成多幅完整的圖像。

在日常定時報送的一段時間內，所有圖像檢測站幾乎同時通過GPRS信道與中心站建立TCP連接進行數據傳輸，由于圖像數據量比較大，傳輸過程也比較長，因此，中心站圖像接收控制軟件需要同時處理與多個圖像監測站的發送接收任務，如果采用一個單獨線程進行處理，所有任務都要被該線程順序處理，排隊等待將會大大影響圖像接收的時效性，因此必須采用“多線程”技術處理多個測站端的同時訪問。當一個圖像監測站通過傳輸信道發起一個TCP連接是，接收程序為該連接創立一個獨立的為該任務獨占的線程，以接收該站發送的圖像。圖像接收完成后，按照序號將分包數據組合成一幅圖像，存入數據庫。完成任務后系統銷毀該線程。

2.4 遙測站電源設計

水文遙測站點一般比較偏遠，交流電一般難以保證，為了保障圖像監測站能適應于偏遠水文站點，系統設計時要遵從水文遙測站太陽能板與蓄電池的供電模式。據此也要求圖像監測站整機功耗比較低。從以下兩個方面保障低功耗：

（1）遙測終端機支持休眠喚醒功能，當系統處于工作狀態時，功耗正常；當完成任務后，系統立即進入休眠模式，這時系統功耗比較低，采用直流12V供電時，值守電流僅5～8mA。

（2）串口攝像機電源由遙測端機控制，當攝像機正常工作時，接通供電，當攝像任務完成時，遙測端機控制立即關閉電源。也就是說，在不工作狀態下，只有消耗遙測終端機值守電流的功耗。

3 結語

水文自動測報站點一般都布置在野外偏遠地點，傳輸帶寬受限制，能利用水文自動測報設備的現有資源進行圖像采集傳輸，既能充分發揮設備在雨水情有限的信息測報的大量寬裕時間效益，又能增加水信息控制站點的圖像信息，豐富防汛減災水資源配置調度的可視化信息，對決策支持的幫助很大。為提高水利信息資源的應用水平和共享程度，從而全面提高水利建設和水事處理的效率和效能做出更多的貢獻。

參考文獻

[1]張建云，唐鎮松，姚永熙等.水文自動化測報系統應用技術[M].北京：中國水利水電出版社，2005.

[2]熊啟龍.基于遙測終端機的圖像監測系統設計[J].水利信息化，2014（06）：69-72.

篇7

智能化的交通管理系統組成如下，這些系統之間都是相互聯系、相互作用的關系，缺少任何一個系統環節都無法實現系統的穩定運行。（1）交通信號控制系統；（2）閉路電視交通監視系統；（3）交通信息采集處理系統；（4）車輛定位系統；（5）交通誘導信息系統；（6）交通管理地理信息系統；（7）交通信息系統；（8）信息移動查詢系統。智能化交通管理系統的主要功能是：對道路交通的實時運行信息進行采集、分析及處理，并將處理后的信息實時傳輸到交通管理控制中心，以實現對道路交通運行進行有效調度，保證道路交通暢通無阻。通過及時道路交通信息，尤其是車流量大、車輛易擁堵路段，可采取相應的疏導措施，引導司機駕駛行為，避免發生交通事故。通過交通信息數據庫對道路交通運行狀態進行評價，對道路交通的未來發展態勢進行預測和預報，為道路交通管理規劃工作提供重要參考依據。

2視頻采集技術及其特點

因環形線圈檢測器具有穩定的可靠性和高質量的精密度等優點，被廣泛應用于交通檢測系統中。但隨著應用的廣泛化和普遍化，環形線圈的缺點也逐漸暴露出來：（1）環形線圈運行過程中出現故障維修和維護需要花費的成本比較高；（2）環形線圈對混合交通車流不能進行準確的檢測，檢測結果存在很高的不確定性；（3）環形線圈針對不同的路況信息，檢測結果有較大差異，尤其對于復雜路況往往檢測功能發揮欠佳。隨著科技的發展，視頻檢測技術的出現有效的解決了以上缺點。利用計算機視覺技術和圖像處理技術，并結合現代通信手段和數字化手段，視頻采集技術通過攝像機對多個車道的車輛進行跟蹤，定位，拍攝，將獲得的相關車輛信息（如車型、車流量、車速等）進行圖像數字化處理，再對信息進行分區處理，最后經過特征提取和檢測分類，將所收集的數據反饋給交通信息數據庫。數據庫依據所得到的相關車輛的信息來辨認車輛。采用這種技術不僅可以獲得多個區域的交通車輛圖像信息，還可以對覆蓋區域的路面交通狀況做出全面精準的判斷。視頻采集的技術特點主要以下幾方面：（1）視頻采集裝置安裝施工便利，不會因為施工而影響道路交通系統的正常運行；（2）不會因為施工而對道路的相關設施造成破壞；（3）可實現多車道的信息采集；（4）具有良好的擴展性，能有效提高道路交通系統運行效率；（5）可以實現對車流量信息進行實時監測，統計和區分等一系列步驟；（6）對所采集到的數據進行檢測和識別，并實現對異常交通狀況的緊急報警。

3視頻采集技術在智能交通管理系統中的應用

3.1視頻采集技術應用于交通信號控制系統

依靠采集數據控制交通流，使得交通信號控制系統能夠通過相關路段設置的視頻車輛檢測器來獲取交通參數。信號控制機對參數進行接收并加以處理，進一步分析改路段的實際交通運行狀況，并以此為依據在有效地時間內自動的選擇出符合該地面路況的交通信號控制方案。通過這種方式對路面交通視頻進行采集，如車輛流量，然后采用合理的疏導手段和措施對交通進行控制，可大大地提高了道路交通運輸效率。交通信號控制系統具有數據采集功能和對交通流組織控制作用，是智能交通管理系統的最為重要的子系統之一。交通信號控制系統采用的視頻技術實現對道路交通信號的采集，是在交通路段的關鍵位置（路口），設置視頻車輛檢測器對該路段的交通斷面參數進行采集，然后將這些參數傳輸到信號控制機，經信號控制機處理后制定出科學性的交通信號控制方案，實現交通系統正常運行。

3.2視頻采集技術應用于交通動態信息采集系統

城市交通檢測中心普遍采用以視頻采集技術為主的方式來采集交通動態信息，這樣可以更加合理的管理交通運行狀況。通過光纖網絡將視頻交通信息采集系統與環形線圈采集系統，超聲波交通信息采集系統等結合在一起，通過運用多路協議轉換器將綜合交通動態信息存入數據庫，用以指導道路交通的暢通運行。為了更好地評估交通工程和交通管理措施，為今后交通規劃提供決策依據，城市交通管理部門都需要安裝交通動態信息采集系統采集交通動態信息，交通動態信息采集系統可以以視頻技術為主，結合其他采集技術來完成交通動態信息采集任務。

3.3視頻采集技術應用于檢測交通安全

視頻采集技術在交通安全方面有兩個應用方向：①視頻采集技術對道路交通事故進行采集，及時將采集到的信息反饋至交通管理部門，以提升事故現場處理的效率；②對道路擁堵信息進行采集，便于交通管理部門及時疏導交通。

4結語

篇8

[關鍵詞]流數據；Esper；插件化

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.12.077

[中圖分類號]TP391.44；TN929.5 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2017）12-0-02

1 研究背景

流數據的特點是數據持續到達，且速度快、規模宏大、格式各異。目前，在進行外場感知設備的數據采集處理時，通常要同時對接不同的外場感知設備。由于不同的感知設備其通信協議不同，甚至差別較大，而傳統的做法一般都是針對不同的外場感知設備的數據采集，通常進行專門的開發。

本文對外場感知設備的數據采集技術進行了分析與研究，并基于Esper設計實現了一個能夠適用于多協議流數據處理平臺SCP（Stream Computer Platform）。

2 外場感知數據采集

2.1 流數據

近三十多年來，數據庫技術發展迅速且得到了廣泛應用。一方面，數據建模形式多樣，從層次數據庫、網狀數據庫、關系數據庫、對象數據庫到關系對象數據庫等；另一方面，數據規模也越來越大。傳統數據庫技術的一個共同點是：數據存儲在介質中，可以多次利用；用戶提交數據操縱語言（Data Manipulation Language，DML）來獲取查詢結果。盡管傳統數據庫獲得了較大的成功，但是在20世紀末，一種新的應用模型卻對它提出了挑戰。一種名為流數據（Streaming Data）的應用模型廣泛出現在眾多領域，例如金融應用、網絡監視、通信數據管理、Web應用、傳感器網絡數據處理等。

令t表示任一時間戳，at表示在該時間戳到達的數據，流數據可以表示成{…，at-1，at，at+1，…}。區別于傳統應用模型，流數據模型具有以下4點共性：①數據實時到達；②數據到達次序獨立，不受應用系統所控制；③數據規模宏大且不能預知其最大值；④數據一經處理，除非特意保存，否則不能被再次取出處理，或者再次提取數據。

2.2 外場感知設備數據采集中的關鍵問題

外場感知數據的數據量大、設備分散、各自同時向上匯聚數據的特點帶來了一些采集的特殊問題。本部分分析了感知設備的配置管理問題，對于大量異構數據的匯聚，給出了兩步走的分層設計，以解決大并況下異構數據的采集。并對采集到的異構數據進行解析，給出了一個可擴展的插件式的處理框架，以解析采集到的異構數據。

2.2.1 流數據的并發傳輸

外場感知數據由于設備較多，數據匯聚點也較多，且互相之間沒有必然聯系，各自獨立上傳，這導致前置機要同時接受多個甚至大量的鏈接。即便前置機可以處理多個鏈接，也不能同時將數據進行分類和處理，因為這會導致前置機壓力過大，影響數據的時效性和完整性。所以，為了能夠同時處理大量來自不同匯聚點的異構數據，本文給出兩步走的解決方法。第一步，前置機的功能弱化，只接收同構數據，這能降低前置機的通信復雜性，同時將異構數據的處理放到第二步中。第二步將構建基于Esper的數據匯聚總線，Esper總線將接收前置機的數據，不進行任何處理，只是簡單地將不同結構的數據放置到不同的模塊隊列中。這樣，來自外場感知的異構數據就最終被放到了不同的模塊隊列中，同時可以保證大數據量的實時處理。流數據的并發傳輸如圖1所示。

2.2.2 多規約數據的解析

以往的流數據處理框架通常將數據的解析和傳輸在一起實現，對于多種外場感知數據需要單獨實現一套采集程序，不能很好地進行復用。由于本文使用了Esper總線，將數據分發到不同模塊的消息列中，所以多規約的數據解析就在各規約數據的模塊隊列中完成了解析。為了能夠對不同規約的數據進行解析，這里只需要實現不同規約對應的解析模塊，在程序啟動時加載到SCP即可。對于不同的模塊隊列，分別啟動一個或多個消費線程，消費線程調用解析模塊，有針對性地將來自不同外場感知設備的數據，解析為同一種統一的格式放入目標隊列中，或者單獨投遞到指定的目的地（文件、數據庫、MQ等）。

3 基于Esper的多協議流數據處理平臺的設計及實現

在文中關鍵問題分析的基礎上，筆者基于Esper復雜事件處理引擎設計并實現了涵蓋異構設備、實時外場感知數據匯聚、大規模并發傳輸的流數據處理平臺SCP。其系統框架如圖2所示。主要模塊包括：前置機、Esper總線、感知隊列、消費解碼線程、目標隊列、存儲系統、配置庫、配置文件以及守護進程等。

圖2中各個功能模塊的說明：

（1）前置機：前置機通過讀取配置庫中與本前置機相關的配置，從而確定與哪些通信端通信，以及通信的具體方式等。

（2）Esper總線：負責接收以事件形式包裝的、來自各個前置機的外場原始數據，并根據事件的類型分發到不同的感知隊列中。

（3）感知隊列：盛放未經解碼的異構數據，每個感知隊列盛放一種類型的感知數據。

（4）消費解碼線程：消費解碼線程使用以插件的形式加載到系統中的解碼模塊，一種消費線程負責從感知隊列中取出數據，調用解碼模塊進行解碼，將統一格式的數據放入目標隊列中。

（5）目標隊列：對于異構數據，系統將最終提供一個統一的數據格式來存儲異構數據，異構數據可能只是目標隊列中數據對象的子屬性。這樣目標隊列就可以盛放各種外場感知數據。如果感知數據是完全不同格式的數據，比如有些外場感知數據是文件，有些是圖片。感知數據經過消費線程解碼后，可以直接跳過目標隊列，直接進入存儲系統。

（6）存儲系統：系統最終存放數據的地方。其可以是文件、數據庫、外部消息隊列服務等。

（7）配置庫：提供系統啟動需要的各種配置信息。

（8）配置文件：提供一些適合存放在文件中的配置信息，比如本機IP、端口等用于定位前置機本身的信息。

（9）守護進程：用于在系統出現異常退出等不在正常運行狀態時重啟SCP。

4 結 語

在能源和交通等領域，企業信息化日益發展，企業常常面對大量分布分散的終端設備數據，這些數據在傳輸到數據處理服務器的過程中，以流數據的方式向上匯聚。基于流數據的特點，本文為了能夠快速處理流數據，設計了基于Esper的插件化流數據處理框架。該框架可以適應不同領域數據格式異構的問題，可以處理多數據源，同時可以向數據處理服務器匯聚數據。

主要參考文獻

篇9

（上海通用識別技術研究所，中國 上海 201112）

【摘要】本文圍繞指紋采集設備分類、觸摸式與刮擦式的比較、活體檢測技術等內容，系統地介紹了指紋采集設備相關技術的應用和發展。

關鍵詞 指紋采集設備；分類；觸摸式與刮擦式；活體檢測

0　引言

隨著指紋識別技術的發展，由于唯一性和終身不變的特性，采用指紋特征進行人員的身份識別成為國內外的一種趨勢，指紋識別技術得到了廣泛的應用。作為指紋識別中的一項重要技術內容，盡管四十多年前指紋采集設備就已問世，但直到近些年，大家對指紋采集設備的關注才逐漸加大。近年來，指紋采集設備市場飛速發展，體積在縮小，價格在降低，指紋系統被整合為諸如筆記本電腦、硬盤、鼠標、鍵盤等電子設備的一部分。本文將圍繞設備類別、觸摸式與刮擦式的比較、活體檢測等內容介紹指紋采集設備相關技術的應用和發展。

1　指紋采集設備類別及發展

第一代采集設備使用的是光學技術，目前絕大多數采集設備屬于以下其中一種：光學的、晶體的和超聲波的。當今使用的主要是是光學和晶體傳感器。由于體積緊湊，便于嵌入筆記本電腦、手機、智能卡等物體，晶體傳感器現在得到了廣泛應用。

光學傳感器：光學傳感器的優點包括經受溫度變化、相當低的成本、分辨率較高、較好的圖象質量和更大傳感范圍。光學傳感器的缺點是尺寸大以及污垢、油脂等污染對光學傳感器的影響。

晶體傳感器：最初晶體傳感器的問世是為了克服光學傳感器的體積和成本問題。然而，考慮到設施的高安全性，需要較大的傳感區域，這樣事實上晶體傳感器的成本就不比光學傳感器低了。將物理信息轉換成電子信息的四種不同的晶體傳感器技術分別是：電容性的、熱量的、電場的和壓電的。

超聲波傳感器：在超聲波傳感器中，傳送器向手指傳送聲音信號，接收器探測到在手指皮膚之間來回的回聲信號。用皮膚和空氣間聲音阻抗的不同來測量距離，這樣就獲得了指紋的圖象。這種傳感器的頻率范圍是20千赫到幾千兆赫。如要相互區分指紋，那就需要高頻率來獲得所需的信號差異。

事實證明，超聲波傳感器獲得圖象的準確率要比市場上其它指紋傳感技術好。超聲波技術也是能反應手指次表皮膚的幾種少有的技術中的一種，這樣能穿透臟物、油脂等。盡管超聲波傳感器被認為也許是指紋技術中最精確的一種，但由于尺寸大、成本非常高，沒有被廣泛使用，而且，用超聲波傳感器獲取圖象需要耗時幾秒，時間較長。

2　觸摸式與刮擦式的比較

如今使用的大多數傳感器是接觸式。當使用接觸式傳感器時，只要將手指放置在傳感器上保持幾秒鐘不動就可以了，接觸式傳感器的使用者不需要培訓。然而，接觸式傳感器也存在一些缺點：

（1）傳感器很快就會變臟，必須要進行清潔。

（2）殘留指印的問題。國外研究表明，根據傳感技術的類型，有的可能會重新激活殘留在指紋傳感器上的指印。

（3）手指的旋轉是識別的另一個問題。一些比對算法不接受手指大角度的旋轉（例如超過20度）。

（4）傳感區域成本與尺寸的權衡。晶體傳感器這個問題尤其突出，成本主要取決于芯片模具的區域。

由于這些缺陷，一種新的傳感器問世了：刮擦式傳感器。刮擦式傳感器與手指一樣寬，但只有幾像素高。因此，刮擦式傳感器的主要優點，特別是對于晶體傳感器來說，是成本下降。掃描只包括縱向運動，在結束時，將先前所獲得的所有圖象進行重組，得到指紋圖象。

刮擦式傳感技術最先問世時只與熱量傳感器相結合，但目前已經在許多不同的傳感器中得到了應用。與接觸式傳感器不同，刮擦式傳感器在使用過程中能夠保持很干凈，不存在殘留指印的現象，而且在大多數情況下，手指的旋轉也不是問題。但刮擦式傳感器也存在一些缺點，比如：

（1）使用前要進行學習。在使用者習慣于正確掃描（沒有急劇的速度變化或不連貫）之前，需要做很多次嘗試。

（2）為能跟上掃描速度，界面必須能捕獲足夠多的指紋圖象層。

（3）從圖象層到指紋圖象的重整過程需要持續一段時間，有時會出錯。

3　指紋采集儀的活體檢測技術

活體檢測是指系統在注冊、識別認證過程中檢測樣品是否是活體。一些指紋識別系統的生產廠商也宣稱他們在系統中具備活體檢測的能力。通常有兩種方法進行活體檢測：（1）利用附加的部件獲取生命特征；（2）利用系統已捕獲的信息檢測生命特征。第一種方法的缺點是價格貴，體積大。第二種方法對算法要求比較高。目前比較常用的是第一種。只有在美國，過去的幾年中提出了許多基于生命特征的指紋采集設備中的活體檢測專利。這里將描述其中的一些方法。

溫度：表皮的溫度大約在20—30攝氏度，這種方法主要利用傳感器檢測表皮的溫度是否在正常范圍來進行活體檢測。

光學特性：光學傳感器可以利用人體皮膚與其他材質光學特性的比較作為一種活體檢測方法。這種特性包括在不同光照條件下的吸光、反射、散射和折射。

電阻：根據手指的濕度，皮膚電阻的范圍從幾千歐姆到幾百萬歐姆。由于有些人手指干燥而有些人潮濕，空氣條件和心理狀況等也會改變人體皮膚的濕度，因此皮膚電阻所允許的范圍會很大。

脈動血氧：脈動血氧在醫學領域是用來測量病人動脈血中血色素氧氣飽和度。脈動血氧計也可以用來測量脈動速率。涉及的技術基于兩個主要原理：（1）血色素根據氧化度以兩個不同的波長吸收光；（2）每一次脈搏跳動時動脈血的波動量為吸收增加了跳動成分。

ECG、脈搏血氧與溫度相結合：1998年的一項美國專利建議活體檢測中最好使用多個生物特征，并給出了許多非確定的生物測定參數，最適宜的是脈搏血氧、心電圖（ECG）和溫度傳感器相結合。

表皮下方的探測：人體的皮膚包括兩層：表皮和真皮。不僅可以在表皮找到指紋紋樣，也可以在兩層皮膚中間發現相同的紋樣，這就是此方法檢測所利用的原理。

參考文獻

［1］Federal Bureau of Investigation.The Seience of Fingerprint:classification an uses,United State,Empire Book,2001[Z].

篇10

關鍵詞 中華蜜蜂；熊貓牌蜂蜜；技術規程；長青自然保護區

中圖分類號 F326.3 文獻標識碼 B 文章編號 1007-5739（2016）11-0312-02

Abstract The technology regulations of ″panda honey″ was summarized，including operation mode of panda honey，the inspection procedures of honey sampling，harvest，storage and transportation procedures of honey.It depended ecological fair product as the carrier and introduced social participation to realize the new model of ecological value chain many benefits finally.

Key words Chinese bee；Panda Honey；technology regulations；Changqing National Nature Reserve

最近幾年，自然保護專家學者、自然保護區、社區居民形成共識，發展中華蜜蜂（以下簡稱中蜂Apiscerana cerana）養殖業具有良好的生態、社會和經濟效益。洋縣山區居民有依靠當地土蜂資源和家庭條件養蜂取蜜的歷史傳統，但是，養蜂的收入極不穩定。專家從氣候變暖、電磁干擾、病毒和真菌感染、蜂群過勞或營養不足、農藥危害、管理措施方面解釋蜂群衰退失調、國家食品標準[1-9]。面對自然保護、產品質量、原產地品牌認證等新問題，2014年3月至2015年9月筆者開展中華蜜蜂蜂蜜樣本送檢規程、采集運輸養殖業調查和熊貓牌蜂蜜取樣質量檢測工作，以期在熊貓牌蜂蜜創立、可持續發展中華蜜蜂養殖業，探索以生態公平產品為載體，引入社會參與，最終實現生態價值鏈，多方受益的保護新模式。

1 中華蜜蜂養殖歷史和棲息地概況

長青自然保護區地理坐標東經107°25′～107°45′，北緯33°26′～33°43′，周邊與9個行政村接壤，現有人口5 087人，人口密度為5～9人/km2。管護森林面積3萬hm2，大部分是大熊貓的冬春棲息地，是秦嶺大熊貓保護重要的組成部分。洋縣中蜂分布于海拔700～2 200 m之間，中蜂相較洋蜂個體小，適宜在蜜源分散的山區生活。中蜂飛動敏捷，嗅覺靈敏，勤奮、抗病、耐寒、耐熱力強，但產蜜量和分泌王漿的能力略低于洋蜂。洋縣山區開花植物上千種，但是分布不均，特別是山茱萸（Cornus officinalis），早春開花，對中蜂種群影響大。該區域屬季風性氣候，季節性變化明顯。全年具有雨熱同季、溫暖濕潤、雨量充沛等特點，氣候隨海拔升高而呈垂直變化。海拔700～2 200 m年均降雨量850.0～996.6 mm，年均氣溫5.1～12.3 ℃，>10 ℃積溫2 125.7～3 490.4 ℃，年均無霜期182～208 d。日照春夏多、秋冬少。

2 熊貓牌蜂蜜運作模式

選擇大熊貓保護區原產地條件，調查蜜源植物。在各項質量指標檢測的基礎上，制定熊貓牌蜂蜜質量控制標準。制定蜂蜜送檢樣本的采集規程，蜂蜜采收、儲存及運輸規程，認證無公害綠色食品“熊貓牌蜂蜜”。提高養殖技術與管理水平，采用高質高價策略。

3 蜂蜜送檢樣本的采集規程

一是每個蜂場分別送樣；每份送檢樣品從原蜜中采集約500 mL。二是容器材質可以用無毒塑料，必須無毒、無異味，使用前必須清洗消毒，用清水反復沖洗干凈，高溫蒸煮過后，日光曬干。三是將蓋口擰緊密封，以避免運輸中的二次污染。將樣品快遞至中國農業科學院蜜蜂研究所進行檢測。

4 蜂蜜采收、儲存及運輸規程

4.1 采收的見證、溯源

采收全程應有養蜂人和熊貓蜂蜜項目負責人同時在場。項目負責人在現場起到見證采收蜂蜜信息的作用，以及所負責地區蜂蜜采收的匯總及溯源跟蹤。負責人在采收時拍攝每個蜂場、生產者的照片；并制作蜂蜜采收匯總表。

4.2 采收機具

采收所需要的各種機具，都必須無毒、無異味。使用前必須清洗消毒。消毒用75%的酒精，如果條件不具備也可用清水反復沖洗干凈，高溫蒸煮過后，日光曬干備用。要選用不銹鋼、全塑或木質的無污染分蜜機；選用不銹鋼割蜜刀；一定不能選用鐵桶，或有生銹部位的搖蜜機或割蜜刀。

4.3 采收操作現場

采收操作現場必須清潔干凈無積水，消除污染源及蒼蠅孳生地，工具、容器擺放齊整，備有清潔水和滅菌消毒器具。

4.4 采收

采收的蜜脾應該完全封蓋；蜂蜜水分含量應低于20%。操作時間應在上午進行，盡可能避開采集高峰期和不良天氣，操作時氣溫以不低于14 ℃為宜。采收后需用60目以上的篩網將蜂尸等雜質濾出。

4.5 裝桶

應使用蜂蜜周轉專用桶，無毒、無害、無異味。專用桶如是鐵桶，需經附著力強的無毒、耐酸食品漆（環氧樹脂）做特殊處理；也可選用陶、瓷罐（缸）或木桶無毒塑料桶。容器使用前要用清水沖洗干凈。蜂蜜裝入周轉專用桶后，桶口一定要封緊。每桶盛裝不可過滿，應留有20%左右的空檔，以防轉運時震蕩受熱外溢或膨脹爆裂。

4.6 產品信息標簽

在現場經生產者和見證人同時確認后，填寫附件2信息標簽，一式2份：一份以不易損壞的方式固定在包裝容器的側面；另一份作為專用桶口封條。標簽中的蜂場GPS點位、水分含量、波美度、重量等信息，用標準儀器測量。專用桶編號以項目區為單位連續編號。

4.7 儲存

蜂蜜嚴禁露天存放，儲存要設專用庫，按品種分等級分別存放，并堆碼齊整，放置平穩。庫房內要保證清潔陰涼、干燥通風，防潮濕、防爆曬、防風沙、防止溫度急劇升降。庫溫以5～10 ℃為宜，一般不要超過20 ℃，空氣相對濕度一般不得超過75%。蜂蜜要遠離污染源，杜絕與有毒、有害、有異味、不衛生及腐蝕性強的物品同庫、同處貯存。儲存期間應經常開庫檢查，及時糾正處理引起質量變化的各種不利因素。

4.8 運輸

運輸工具要清潔干凈，裝運過的車輛、船只未經沖洗消毒前不得裝運蜂蜜，不得與有異味或有同載混裝。運輸途中蜜桶要疊好、捆牢，避免顛簸和日曬雨淋。

5 結語

通過制定熊貓牌蜂蜜技術規程，探索以生態公平產品為載體，引入社會參與，最終實現生態價值鏈，多方受益的保護新模式。

6 致謝

感謝北京山水自然保護中心給與的資金資助，感謝長青自然保護區華陽、茅坪中心保護站吳永林、許全石、楊振民等在項目開展過程中給予的無私幫助。

7 參考文獻

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