通信電纜技術論文范文
時間：2023-03-24 16:43:39
導語：如何才能寫好一篇通信電纜技術論文，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。
篇1
1光纖技術發展的特點
1.1網絡的發展對光纖提出新的要求
下一代網絡（NGN）引發了許多的觀點和爭論。有的專家預言，不管下一代網絡如何發展，一定將要達到三個世界，即服務層面上的IP世界、傳送層面上的光的世界和接入層面上的無線世界。下一代傳送網要求更高的速率、更大的容量，這非光纖網莫屬，但高速骨干傳輸的發展也對光纖提出了新的要求。
（1）擴大單一波長的傳輸容量
目前，單一波長的傳輸容量已達到40Gbit/s，并已開始進行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上傳輸對光纖的PMD將提出一定的要求，2002年的ITU-TSG15會議上，美國已提出對40Gbit/s系統引入一個新的光纖類別（G.655.C）的提議，并建議對其PMD傳輸中的一些問題進行深入探討，也許不久的將來就會出現一種專門的40Gbit/s光纖類型。
（2）實現超長距離傳輸
無中繼傳輸是骨干傳輸網的理想，目前有的公司已能夠采用色散齊理技術，實現2000～5000km的無電中繼傳輸。有的公司正進一步改善光纖指標，采用拉曼光放大技術，可以更大地延長光傳輸的距離。
（3）適應DWDM技術的運用
目前32×2.5Gbit/sDWDM系統已經運用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系統已在開發并取得很好的進展。DWDM系統的大量使用，對光纖的非線性指標提出了更高的要求。ITU-T對光纖的非線性屬性及測試方法的標準（G.650.2）最近也已完成，當光纖的非線性測試指標明確之后，對光纖的有效面積將會提出相應指標，特別是對G.655光纖的非線性特性會有進一步改善的要求。
1.2光纖標準的細分促進了光纖的準確應用
2000年世界電信標準大會批準將原G.652光纖重新分為G.652.A、G.652.8和G.652.C3類光纖；將G.655光纖重新分為G.655.A和G.655.B兩類光纖。這種光纖標準的細分促進了光纖的準確使用，細化標準的同時也提高了一些光纖的指標要求（如有些光纖幾何參數的容差變小），明確了對不同的網絡層次和不同的傳輸系統中使用的光纖的不同指標要求（如PMD值的規定），并提出了一些新的指標概念（如“色散縱向均勻性”等），對合理使用光纖取得了很好的作用。所有這些建議的修改、子建議的出現及新子建議的起草，都意味著光纖分類及指標、測試方法有某些改進，或有重要的提升；都標志著要求光纖質量的提高或運用方向上的調整，是值得注意的光纖技術新動向。
1.3新型光纖在不斷出現
為了適應市場的需要，光纖的技術指標在不斷改進，各種新型光纖在不斷涌現，同時各大公司正加緊開發新品種。
（1）用于長途通信的新型大容量長距離光纖
主要是一些大有效面積、低色散維護的新型G.655光纖，其PMD值極低，可以使現有傳輸系統的容量方便地升級至10～40Gbit/s，并便于在光纖上采用分布式拉曼效應放大，使光信號的傳輸距離大大延長。如康寧公司推出的PureModePM系列新型光纖利用了偏振傳輸和復合包層，用于10Gbit/s以上的DWDM系統中，據稱很適合于拉曼放大器的開發與應用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纖，據介紹已有傳輸100km長度以上單信道40Gbit／s、總容量10.2Tbit／s的記錄。還有一些公司開發負色散大有效面積的光纖，提高了非線性指標的要求，并簡化了色散補償的方案，在長距離無再生的傳輸中表現出很好的性能，在海底光纜的長距離通信中效果也很好。
（2）用于城域網通信的新型低水峰光纖
城域網設計中需要考慮簡化設備和降低成本，還需要考慮非波分復用技術（CWDM）應用的可能性。低水峰光纖在1360～1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴展，使CWDM系統被極大地優化，增大了傳輸信道、增長了傳輸距離。一些城域網的設計可能不僅要求光纖的水峰低，還要求光纖具有負色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以組合運用這種負色散光纖與G.652光纖或G.655標準光纖，利用它來做色散補償，從而避免復雜的色散補償設計，節約成本。如果將來在城域網光纖中采用拉曼放大技術，這種網絡也將具有明顯的優勢。但是畢竟城域網的規范還不是很成熟，所以城域網光纖的規格將會隨著城域網模式的變化而不斷變化。
（3）用于局域網的新型多模光纖
由于局域網和用戶駐地網的高速發展，大量的綜合布線系統也采用了多模光纖來代替數字電纜，因此多模光纖的市場份額會逐漸加大。之所以選用多模光纖，是因為局域網傳輸距離較短，雖然多模光纖比單模光纖價格貴50％～100％，但是它所配套的光器件可選用發光二極管，價格則比激光管便宜很多，而且多模光纖有較大的芯徑與數值孔徑，容易連接與耦合，相應的連接器、耦合器等元器件價格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纖標準，但由于局域網發展的需要，它仍然得到了廣泛使用。而ITU-T推薦的G.651光纖，即50/125μm的標準型多模光纖，其芯徑較小、耦合與連接相應困難一些，雖然在部分歐洲國家和日本有一些應用，但在北美及歐洲大多數國家很少采用。針對這些問題，目前有的公司已進行了改進，研制出新型的5O/125μm光纖漸變型（G1）光纖，區別于傳統的50/125μm光纖纖芯的梯度折射率分布，它將帶寬的正態分布進行了調整，以配合850nm和1300nm兩個窗口的運用，這種改進可能會為50/125pm光纖在局域網運用找到新的市場。
（4）前途未卜的空芯光纖
據報道，美國一些公司及大學研究所正在開發一種新的空芯光纖，即光是在光纖的空氣夠傳輸。從理論上講，這種光纖沒有纖芯，減小了衰耗，增長了通信距離，防止了色散導致的干擾現象，可以支持更多的波段，并且它允許較強的光功率注入，預計其通信能力可達到目前光纖的100倍。歐洲和日本的一些業界人士也十分關注這一技術的發展，越來越多的研究證明空芯光纖似有可能。如果真能實用，就能解決現有光纖系統長距離傳輸的問題，并大大降低光通信的成本。但是，這種光纖使用起來還會遇到許多棘手的問題，比如光纖的穩定性、側壓性能及彎曲損耗的增大等。因此，對于這種光纖的現場使用還需做進一步的探討。
2光纜技術的發展特點
2.1光網絡的發展使得光纜的新結構不斷涌現
光纜的結構總是隨著光網絡的發展、使用環境的要求而發展的。新一代的全光網絡要求光纜提供更寬的帶寬、容納更多的波長、傳送更高的速率、便于安裝維護、使用壽命更長等。近年來，光纜結構的發展可歸納為以下一些特點。
1）光纜結構根據使用的網絡環境有了明確的光纖類型的選擇，如干線網光纖、城域網光纖、接入網光纖、局域網光纖等，這決定了大范圍內光纜光纖傳輸特性的要求，具體運用的條件還有可依據的細分的標準及指標；
2）光纜結構除考慮光纜使用環境條件以外，越來越多的與其施工方法、維護方法有關，必須統一考慮，配套設計；
3）光纜新材料的出現，促進了光纜結構的改進，如干式阻水料、納米材料、阻燃材料等的采用，使光纜性能有明顯改進。
不同的場合和不同的要求造成了光纜的多結構的發展趨勢，新的光纜結構以及在現有結構上不斷改進的各種結構也在不斷涌現，出現了如下一些類型。
·“干纜芯”式光纜：所謂“干纜芯”即區別于常用的填充管型的光纜纜芯。這種纜的阻水功能主要靠阻水帶、阻水紗和涂層組合來完成，其防水性能、滲水性能都與傳統的光纜相同，但它具有生產、運輸、施工和維護上的一些優點。首先是方便，因為阻水材料不含粘性脂類，操作使用比較方便安全；其次，干式光纜重量輕、易接續、易搬運，設備投資小、成本低，生產使用中也顯得干凈衛生，在長期使用中還可減少纜芯中各種元件之間的相對移動。特別是在接入網室內纜和用戶纜中，好處更加明顯。
·生態光纜：一些公司從環境保護及阻燃性能的要求出發，開發了生態光纜，應用于室內、樓房及家庭?，F有光纜中使用的一些材料已不符合環保的要求，如PVC燃燒時會放出有毒性氣體，光纜穩定劑中有時含鉛，都是對人體及環境有害的。2001年ITU-T已通過了一項L45建議——“使電信網外部設備對環境的影響最小化”建議，通過對光纜、電纜光器件及電桿等基于壽命周期怦估（LifeCycleAnalysis，LCA）的方法來確定產品對環境的影響。由于環境因素正日益受到重視，對通信外部設備，特別是光纜產品規定這樣的指標已提到日程上來，如果不在材料和工藝上下功夫就難以達到環保的要求。因此已有不少公司針對此類問題開發了一些新材料，如對室內用纜，開發了含有阻燃添加劑的聚酞胺化合物，以及無鹵性阻燃塑料等。
·海底光纜：海底光纜近年來有根快的發展，它要求長距離、低衰減的傳輸，而且要適應海底的環境，對抗水壓、抗氣損、抗拉伸、抗沖擊的要求都特別嚴格。
·淺水光纜（MarinizedTerrestrailCable，MTC）：淺水光纜是區別于海底光纜而提出來的另一類結構的水下光纜，適合于在海岸邊上、淺水中安裝，無需中繼、通信距離比較短的水下（如島嶼間、沿海岸邊上的城市）敷設使用。這種光纜區別于海底光纜的環境，需要的光纖數不多（中等），但要求結構簡單、成本較低，易于安裝和運輸，便于修復和維護。ITU-T在2001年提出了ITU-TG.972定義下的淺水光纜建議，為建設類似的水下光纜提供了一組規范，隨后也有可能形成相應的國際標準。
·微型光纜：為了配合氣壓安裝（或水壓安裝）施工系統的運用，各種微型的光纜結構已在設計和使用中。對于氣壓安裝的微型光纜，要求光纜與管道之間有一定的系數，光纜重量要準確，具有一定的硬度等。這種微型光纜和自動安裝的方式是未來接入網，特別是用戶駐地網絡中綜合布線系統很有潛力的一種方式，如在智能建筑中運用的智能管道中就非常適合這種安裝。
·采用了納米材料的光纜：近來，一些廠商已開發出納米光纖涂料、納米光纖油膏、納米護套用聚乙烯（PE）及光纖護套管用納米PBT等材料。采用納米材料的光纜，利用了納米材料所具有的許多優異性能，對光纜的抗機械沖擊性能、阻水、阻氣性都有一定的改善，并可延長光纜的使用壽命。目前此類材料尚處于試用階段。
·全介質自承式光纜（ADSS）：全介質光纜對防止電磁影響及防雷電都有優良的特性，而且重量輕、外徑小，架空使用非常方便，在電力通信網中已得到大量的應用。預計2000～2005年，每年電力部門對ADSS光纜需求約15000km。ADSS同時也是電信部門在對抗電磁干擾及雷暴日高的敷設環境中一種很好的光纜類型的選擇。在今后一段時間內，如何在滿足要求的前提下，盡量減小ADSS光纜的外徑，減輕光纜的重量，提高其耐電壓性能是ADSS光纜研究改進的課題。
·架空地線光纜（OPGW）：OPGW已出現了很長一段時間，近年來一直在改進和提高之中。OPGW的光纖單元中采用PBT，于套管外面再加上一層不銹鋼管，有的還在塑料套管與不銹鋼管之間加上一層熱塑膠，不銹鋼管用激光焊接長度可達數十公里，光纖在這樣的多層保護管中得到了充分的機械保護。預計從現在到2005年，OPGW光纜的需求將會逐年上升，每年增加約2500km，到2005年預計可達到20000km。當然對OPGW光纖的防雷問題一直是業界十分關注的問題，也應配合具體環境和使用條件加以考慮，使之得到充分保護。
2.2光纜的自動維護、適時監測系統已逐漸完善，可保證大容量高速率的光纜不中斷傳輸
光纜的維護對于保證網絡的可靠性是十分重要。在已開通的光網絡中，光纜的維護和監測應該是在不中斷通信的前提下進行的，一般通過監測空閑光纖（暗光纖）的方式來檢測在用光纖的狀態，更有效的方式是直接監測正在通信的光纖。雖然ITU-T長時間收集和討論了國際上的最新資料，于1996年了L.25光纜網絡維護的建議書，對光纜的預防性維護和故障后維護規定了詳細的維護范圍和功能，但已經不能滿足當前的需要，目前最新的建議是2001年12月IUT-TSG16會議通過的“光纜網絡的維護監測系統”（L.40建議）。為了進一步縮短檢測及修復時間，美國朗訊公司曾提出了新一代光纖測試及監控系統，能在1s內發出故障告警，3min內找到故障點，且工作人員可以遙控操作，據稱該系統還將開發有故障預測及對斷纖（纜）的快速反應能力。日本、意大利等國電信企業也提出了一些系統方案。
·日本NTT方案：在局內運用光纖選擇器與系統的測試設備和傳輸設備相連形成了一種可對光纖狀況進行實時監測的系統，保證有用信號在通過光纖選擇器測試證明良好的光纖上傳輸，對有故障的光纖可以預選監測出來及時傳送到維護中心進行適當處理，避免不良狀況進入有用的光傳輸信道，從而起到在運行中對整個光通信系統的支撐作用；在局外通過水敏傳感器裝置可監測外部設備光纜線路接頭盒浸水的位置，水敏傳感器安裝在空閑的光纖上，水敏傳感器中裝有吸水性膨脹物，當水滲人接頭盒時，吸水性物質會膨脹使得接頭盒中的光纖受力，也就是使得這一空閑光纖彎曲，從而使光纖的損耗增加，在監測中心的OTDR上就會反映出來。
·意大利的方案：此方案是一種綜合處理的新型連續光纜監測系統。主要特點是將光纜網絡、光纖及光纜護套的監測綜合在一起，既利用了OTDR系統周期性地對光纖的衰減進行監測，發現有衰減變化即發出警報，并進行故障定位，同時也能連續監測光纜護套的完整性，包括護套對地絕緣電阻的監測，發現問題（如護套進水等）即馬上告警，達到更全面地預告故障發生的目的。
比較日本和意大利電信部門提出的光纜維護支撐系統的方案可見：日本方案在OTDR自動適時測試光纖的基礎上，加入了光纖選擇器，在外線上裝設水敏傳感器并進行護套監測，形成了一套較完整的自動維護、支撐系統，真正做到不中斷光通信的維護。意大利的方案中除監測光纖性能以外，還考慮了護套絕緣電阻的自動監測。由此兩例可以看出全自動的光纜維護應是一種發展方向。
3通信電纜的發展特點
3.1寬帶的HYA通信電纜需要更好地為數字通信新業務服務
原有的電纜網絡雖然可以支持一些數字新業務，但是在實際使用中并不是特別理想，在通信距離、速率及質量上仍有一定的限制。對于新的網絡當然是以光纖為主，對于光纖所不能達到的地方或因各種原因仍然要新建電纜網絡的地區，應該考慮新型寬帶結構的HYA電纜（銅芯聚乙烯絕緣綜合護套市內通信電纜），以便更能符合新業務發展的需要。一些公司對現有的電纜高頻特性作了測試，他們得到的結論是所研究的電纜（即現有的HYA市話電纜）不能達到5類電纜的技術要求，戶外電纜要實現j類電纜的特性，必須通過特殊的設計和制造來達到。但在20MHz以下，所有電纜都顯示出充分適宜的傳輸性能。
美國已在1997年制定了用于寬帶的對絞通信電纜標準（ANSI/ICEAS-98-688-1997及S-99-689-1997），包括非填充和填充兩種型式。傳輸頻寬已擴展到100MHz，可供數字網絡使用。IEC對此問題也進行過較長時間的討論，2001年，IEC62255-1文件“用于高比特頻率數字接入電信網絡的多對數電纜”提出了0.4～個0.8mm線徑、1～150對、最高頻率30MHz等指標的建議，此建議的提出也許會為這種電纜開辟一個新的空間，我國也開始了這方面的探討和研制，并正在建立相應的標準。
3.2超5類及6類電纜將替代5類電纜成為布線系統發展的超蟄
隨著智能化大樓、智能化建筑小區對寬帶布線的要求愈來愈高，超5類和6類電纜己逐漸成為布線系統中的主流。超5類電纜與5類電纜的頻帶都是100MHz，但其具有雙向通信的能力，用戶可以同時收發寬帶信息。因此超5類電纜比5類電纜在電阻不平衡性、絕緣電阻、對地電容不平衡性、傳輸速度等指標上都有提高，并且增加了近端串音衰減功率和等電平遠端串音功率等一些指標，因此在工藝和結構上要做一定的改進才能達到。6類電纜在超5類的基礎上，又提高了傳輸頻帶，達到250MHz，其相應的指標也有較大的提高。同時，6類電纜要求不但有嚴格的工藝，而且不少廠商在結構上也有一定的改進和創新，如采用泡沫皮絕緣芯線或皮泡皮絕緣芯線、骨架式結構隔離線對等都改善了電纜的高頻特性。
3.3物理發泡射頻同軸電纜及漏泄同軸電纜將具有較好的發展前景
由于移動通信的高速發展，無線電基路用物理發泡射頻同軸電纜，特別是超柔形結構的室內電纜、路由連結電纜都有了較大的市場需求。同時，隨著移動通信信號覆蓋面的不斷擴大，基站站數的增多，以及邊緣地區（電梯、地鐵、地下建筑、高層建筑室內等用戶）對移動信號的要求不斷提高，預計這類電纜將會有較好的發展前景。但對電纜指標的要求（如駐波比、屏蔽衰耗等要求）已明顯提高，要求電纜的工藝及結構應不斷改進，以與之適應。
4光纖光纜及通信電纜技術與產業發展中幾個值得思考的問題
4.1積極創新開發具有自主知識產權的新技術
雖然這幾年來，我國光纜電纜技術有很大發展，有一些具有自主知識產權的技術已在發揮作用，但是應該看到這種比例仍是很小的，國內有近200家光纖光纜廠，但大多產品單一，沒有自主的知識產權，技術含量較低，競爭力不強。有資料統計，1997～1999年國內企業申請光通信專利的有132件，其中光纖38件，光纜只有19件，而同期外國公司在中國申請光通信專利達550件，其中光纖光纜37件。還有資料報道：從1997年以來，國內光通信核心技術專利是90件，我國自主申請的只有9件，僅占10％。實際上我國的光纖光纜技術應該說與國際水平己差距下大，因此我們作為世界第二的光纜大國，應該把開發具有自主知識產權的技術作為我們工作的重中之重，爭取創造更多的光纖光纜專利。
4.2開發具有先進技術水平、與使用環境、施工技術相配套的新產品
電信網絡在不斷發展的同時也對光纜電纜產品不斷提出新的要求。不難發現，光纜的結構越來越依賴于使用的環境條件及施工的具體要求，在海底光纜、淺水光纜、ADSS及OPGW光纜的開發中，會對這一點有深刻的體會。而今后光纜建設的重點將會隨著接入網、用戶駐地網的建設不斷展開，新一代的光纜結構和施工技術也會基于如微型光纜、吹入或漂浮安裝及迷你型微管或小管系統的全套技術而有一系列新的變化，以便有限的敷設空間得到充分、靈活的利用。這當中也包含了若干光纜設計、制造工藝、光纖光纜材料、施工安裝方面的新的技術課題。一些國家或公司已取得了一些經驗，正逐漸形成新的系統技術專利。我國的用戶眾多，接入網和用戶駐地網具有很多的特色，對接入光纜也會有更多的要求，為我們研究和創新接入網和用戶駐地網光纜結構提供了很好的機會。應該說，
多數光纜技術我們是跟在國外最新技術的后面，雖然緊跟了先進技術，但自我創新的成份太少。今后應當在這方面下些功夫，走自己的創新之路。在有中國特色的接入網及用戶駐地網中多采用一些有中國特色的光電纜產品。
4.3利用已有設備與技術，改善HYA市話電纜的相應特性，為數字業務提供更好的服務
對于已經敷設的銅電纜，我們只能在現有條件下盡量利用其特性開通數字新業務。而現有的HYA電纜，雖然亦可開通ADSL等一些新業務，但是容量有限，當ADSL數量增大到一定限度后還是會出現干擾問題，而且還會影響以前開通的業務。因此，對新敷設的銅電纜，希望能提出一些新的寬帶指標要求，為將來開通更多更好的新業務作好準備。現有的市話電纜生產廠商應深入研究自身的生產工藝，在不改變（或不大改變）生產設備的情況下，認真設計和精心制造，把現有電纜的技術水平提高一個檔次，以提供更寬頻帶的電纜，為更多更好地開拓數字新業務提供高質量的通道。
4.4改進光纜電纜的施工和維護方法
目前，為了適應城市施工的特點，國際上較重視不挖溝的方式施工光、電纜，采用小地溝或微地溝技術安裝光纜，同時對光纜網進行自動監測，保證光纜網絡不中斷通信維護。與此相適應的是需要開發相應的元器件、工具和設備，并且要在體制上作一些改進與之相適應。ITU對NH開發光纜用浸水傳感器、光纖自動測試時的光纖選擇器以及美國提出的1s告警、3min內定位的指標及意大利提出的光纖纖芯與光纜護套指標綜合監測等方案都十分重視。在現代化的光網絡中，這些方式已經起到明顯的作用。由此可見，為了保證光纜網絡工作的可靠性，在施工和維護中降低成本、節省勞力、節省時間，逐步推廣新的施工方法，逐步完善光纜網絡的自動監測維護系統和提高光纜網絡的不中斷維護水平已勢在必行。
4.5冷靜地審視當前電信市場的發展，促進光纖光纜和通信電纜產業的發展
2001年下半年以來，光纖光纜需求下降，這當然與世界電信行業的整體下滑以及寬帶網絡泡沫的破滅有很大關系，但更多的則是受到從1999年下半年起由于光纖緊缺而各大公司擴產過多的影響。據資料介紹，在2000年，全球光纖廠商的投資額達到26億美元，為1999年的6倍，按推算到2002年全球光纖的產能將達到1.65～1.75億光纖公里，遠遠超過了實際需求。加上當前電信基礎建設的不景氣，光纖過剩的現象不可避免。
光纖光纜及通信電纜的市場走勢雖然受到國際經濟大形勢發展的影響，特別是與整個電信行業的發展有密切的關系，但應看到，在擠出了網絡泡沫的水份之后，隨著光纖網絡從骨干網的擴建到接入網、城域網的擴散以及向用戶駐地網的不斷延伸，光纖光纜及寬帶數字電纜的市場必將增長。據KMI預計，2003年世界光纖市場將開始有較大的增長，而到2004年的市場規模將超過敷設量最高的2000年。
應該看到，信息通信業是一個充滿生機與活力的朝陽產業，網絡經濟有著強大的生命力，信息技術、網絡技術的發展，仍然是推動社會進步的重要動力，信息網絡化仍然是當今世界經濟、社會發展的強大趨勢。因此我們應樹立信心，在全球經濟好轉、通信市場復蘇及我國西部開發等有利條件下抓住機遇，促進光纖光纜和通信電纜技術與產業取得更大的進展。
篇2
關鍵詞：可調諧變頻；可調諧變頻芯片；有線電視網絡寬帶接入；雙向改造；三網融合
ABSTRACT：A novel solution for broadband access over cable is presented in this paper, which based on tunable frequency converter RF chip. This solution comprises of two kinds of device: head-end device and user device, the head-end device supports multiple communication channels operating simultaneously and the user device could tune its working frequency to access one of the available channels freely. This technology could be deployed extensively on the cable TV network for high speed broadband access. Comparing with other existing solutions, it could sufficiently utilize the spectrum advantage of cable network much more, and freely select any applicable channel. If necessary, operator could extend applicable channels or communication bandwidth easily. This paper would describe the idea of tunable frequency-shift communication, the tunable frequency-shift RF component and typical deploying scenario in detail.
Key words：tunable frequency converter；tunable frequency converter RF-IC；broadband access over cable；bidirectional transformation；triple-network convergence
1 引言
光纖同軸混合網（HFC）是我國有線廣播電視網絡的普遍架構，即骨干網采用光纖傳輸，接入分配網采用同軸電纜。隨著光纖通信技術的發展，光纖骨干網已基本可以滿足三網融合以及下一代廣播電視網（NGB）建設的需要，但同軸接入網卻還是純粹的單向廣播網，無法實現雙向寬帶通信，這嚴重阻礙了廣電網絡的發展，因為許多融合性新業務都必須依賴雙向寬帶通信網才能實現。
于是，多種同軸電纜寬帶接入技術紛紛涌現，比如DOCSIS、 HomeplugAV、 HomeplugBPL、基帶EOC、MOCA、降頻WIFI以及HPNA等等，見參考文獻[1][2][3][4]。這些技術方案中用戶端設備通常都工作在一個固定的頻點上，擴展性和靈活性比較差，無法充分利用廣電同軸電纜的頻譜優勢。
基于上述現實，四聯微電子公司提出一種基于可調諧變頻芯片的有線網絡寬帶接入技術方案。利用這種技術方案，局端設備可同時提供一個或多個通信信道；用戶端設備可隨時切換到不同的工作頻率，與局端設備進行通信。該方案比現有的EOC（Ethernet Over Cable）技術方案[5]具備更好的靈活性、抗干擾性，提供更高的傳輸能力，充分體現出同軸電纜的頻譜優勢。本項技術已經獲得國家知識產權總局授權的發明專利[6]。
下面將對本技術方案的可調諧變頻通信方案、可調諧變頻芯片和典型應用三個方面進行詳細介紹。
2 可調諧變頻通信方案
根據國家有線電視頻譜標準[7]以及廣電總局三網融合技術指導文件[8]中的規劃，同軸電纜中5-65MHz和862MHz以上頻段可用于雙向數據通信。我國有線電視網絡目前普遍使用的是750MHz、860MHz或550MHz同軸分配網絡。同時，根據參考文獻[9]的研究，在對當前國內普遍存在的同軸電纜網絡進行部分現場測試后，發現1.2GHz以下頻段都可以用于雙向寬帶數據通信?？梢?，有線電視同軸電纜中實際蘊藏著大量頻譜資源，完全可以用于雙向數據通信。如能充分利用這段約400MHz的頻譜，將其分為多個頻分復用通信信道，將為有線電視網絡的寬帶接入提供潛力巨大的通信信道。
近年來，市場上涌現出了各種EOC雙向改造方案.，雖然它們各有特色，但是都沒有充分挖掘出同軸電纜的頻譜潛力，信道的擴展性以及工作頻率的靈活性都沒有體現出來。本文介紹的工作頻率可調諧的有線網絡寬帶接入技術方案，將能很好地彌補這一缺憾。
2.1 工作頻率可調諧的有線同軸網絡
可調諧變頻通信系統，包含由多個通信模塊構成的局端設備和許多個工作頻率可自由調諧的用戶端設備，它們分別處于同軸電纜分配網的兩側：局端側和用戶側，不論同軸電纜網拓撲結構是星型還是樹型，都能適用。每個局端模塊既可工作在預先設定的工作頻率，也可根據需要切換到不同的頻率；這樣，由多個通信模塊構成的局端設備就可形成多個雙向通信信道，各個信道工作在不同的頻點，既可自由跳頻，但又互不干涉。用戶端設備分布在同軸電纜的用戶端，數量比較多；每個終端設備的工作頻率都可調諧，可根據需要隨時切換到局端設備提供的多個通信信道中的任意一個，從而構成可調諧的有線網絡雙向通信鏈路。而至于各個用戶終端設備應該接入到當前哪個信道上則由系統管理單元（通常為局端設備中的一個模塊）根據需要來確定，或者由終端設備根據預先設置的調諧策略確定。
由于上述頻率調諧功能是在通信系統的物理層實現的，故在理論上可適用于各種通信協議。
圖1是可調諧有線網絡示意圖。
2.2 可調諧變頻通信技術方案
作為可調諧變頻通信概念的一個特例，本技術方案采用WIFI協議，利用成熟的WIFI產業鏈，將標準的2.4GHz射頻信號變頻到符合同軸電纜特性的頻率后在有線電纜網絡上傳輸，再結合工作頻率可調諧的功能，最終以最便宜的價格、最簡單的方法實現有線電視同軸網絡可調諧變頻通信方案。
WiFi標準屬于美國電氣電子工程師協會（IEEE）頒布的802系列標準之一：802.11。它最早于1997年推出，2年后被802.11b取代，接著又繼續演進到802.11a、c、d、e等等。2003年802.11g獲得批準，它采用正交頻分復用（OFDM）調制方式，工作在2.4GHz ISM（Industrial,Scientific,Medical）免費頻段，物理層速率高達54Mbps，從而得到了市場的青睞并大量部署。隨后，802.11n標準在2009年獲得批準，它采用OFDM調制，利用一個40MHz頻寬的信道在單入單出的工作模式下物理層即可達到150Mbps的速率，對應到MAC層速率為100Mbps左右。
這里，同軸網可調諧變頻通信方案充分利用了成熟的WiFi通信標準、協議和龐大的產業鏈，從而給有線網絡寬帶通信提供一個成熟的、可靠的物理層和MAC層，最重要的是可以選用已經大量出貨的WIFI芯片。圖2是變頻通信示意圖。
本方案正是采用最新的802.11n標準：OFDM調制、40MHz頻寬和時分復用（TDD）半雙工模式，將2.4GHz的射頻信號變換到800~1200MHz信號，從而在有線電視同軸電纜分配網上傳輸，實現高速寬帶數據通信。圖3為可調諧變頻通信設備示意圖。
隨著IEEE802.11系列標準的不斷演進，本方案可隨之持續發展。據參考文獻[10][11]的消息更高速率的802.11ac標準正在制定中，預計將于2012年正式頒布。到那時，本方案將可在80MHz甚至160MHz的頻寬上實現1Gbps左右的物理層傳輸速率。
3 可調諧變頻芯片
雙向寬帶可調諧變頻芯片是本方案中最關鍵的射頻部件。
3.1 可調諧變頻電路
可調諧變頻電路主要由兩個單向電路和一個本振電路組成，一端為固定頻率Ff的中頻端口，用于連接802.11n2.4GHz射頻端口；另一端為可變頻率Ft射頻端口，用于連接有線電視同軸電纜網絡。由于系統采用時分復用（TDD）雙工模式，兩個單向電路可共用同一個本振源（LO），分別輸入兩個混頻器中實現上下行通信鏈路的混頻、變頻；通過調節本振頻率Fo可同時切換上下行通信電路中RF端口的工作頻率。本電路既可采用高本振也可采用低本振，若本振頻率Fo 高于固定頻率Ff，則 Ft = Fo-Ff，反之則 Ft = Ff -Fo。為了獲得良好的帶外抑制，在保證射頻信號線性度的前提下，還可根據需要在中頻端口、射頻端口和混頻后設置相應的帶通濾波器，以實現該端口的較好的帶通特性。
其功能示意圖如圖4所示。
3.2 可調諧射頻芯片
基于本技術方案，四聯微電子公司正在研發實現上述電路的射頻集成電路，以提高性能指標，降低局端設備、終端設備的研發調試難度，預計不久將推向市場，為我國有線網絡寬帶通信建設提供新的選擇。
此芯片高集成度、高線性度，采用成熟的CMOS RF 0.18um工藝。特征如下：
集成PA和LNA，最少器件。
低功耗，支持多種功率管理模式。
RX接收鏈路支持自動增益控制，且具備高動態范圍、良好的線性度和噪聲系數。
TX發射鏈路帶功率檢測，并集成可調增益PA。
集成VCO/PLL頻率綜合器 ，支持小數分頻
集成2個混頻器，LO頻率可步進調節
利用本射頻集成電路芯片，可將2.4GHz頻段的射頻信號變換到710~1200MHz頻段的任意一個通信頻道；它包括射頻信號接收和發射兩個鏈路的雙向頻率變換，這里的射頻信號采用OFDM調制，遵循802.11n標準協議，信道頻寬40MHz。
應用時，此芯片的2.4GHz中頻端口（IF端口）與單通道802.11n SOC（System On Chip）芯片的射頻端口相連，SOC芯片通過SPI控制接口對本集成電路進行配置管理，變頻后的另一側（簡稱RF端口）連接有線網絡同軸電纜。
4 系統應用方案
當前，國內有線電視網絡普遍采用光纖+同軸電纜混合的HFC網絡架構，隨著光纖通信技術的發展，“光進銅退”已成為長期的發展趨勢。國內很多廣電網絡已經計劃或正在將光纖推進到小區、樓棟、甚至樓道。由于入戶布線的復雜性等綜合因素，最后一段同軸電纜必將在相當長一段時間內存在。利用現有同軸網絡解決最后300米、100米、甚至50米的高速寬帶接入問題已成為廣電網絡的普遍共識。
2010年國務院發文，促進三網融合發展。同時，國家廣電總局的NGB計劃，也明確提出廣電網絡要達到30Mbps、甚至100Mbps的入戶數據帶寬。如何以最低的投入，利用同軸電纜網達到、甚至超過上述要求呢？
基于可調諧變頻芯片的有線寬帶接入技術方案可以很好的解決這個問題。它主要由位于光節點處的局端設備和位于用戶端的終端設備組成。根據具體同軸電纜網頻譜使用情況，局端設備可有選擇地靈活開通多個適用的寬帶接入信道，而用戶端設備可根據相應的帶寬、業務需要調整工作頻率接入到合適的通信信道，從而充分利用同軸電纜中可用的頻譜，按需擴展網絡帶寬，終端自由接入相應信道，給運營商和用戶帶來全新的寬帶體驗和業務潛力。
4.1 系統接入帶寬
基于本方案的寬帶接入系統，完全可以滿足NGB建設和未來三網融合的需要。考慮到同軸電纜網的特性和有線電視頻率配置，我們在同軸電纜上710-1200MHz頻段上劃分出12個獨立的信道。遵循單信道802.11n傳輸能力，每個信道頻寬40MHz，物理層速率150Mbps，MAC層 速率可達100Mbps；如果按照隔頻傳輸，則在一根同軸電纜上即可以同時使用6個通信信道，相應速率為：
物理層： 6*150Mbps=900Mbps
鏈路層： 6*100Mbps=600Mbps
而目前國內有線電視網絡光節點處的光接收機通常都是配4路同軸電纜輸出，最少也有2路；覆蓋大約50到200用戶不等。應用本技術方案，一個光節點處的寬帶接入帶寬可達：
物理層：4*900Mbps=3.6Gbps
鏈路層：4*600Mbps=2.4Gbps
如果未來升級到802.11ac，僅用一根同軸電纜鏈路層帶寬即有望達到4*400Mbps=1.6Gbps，可參考文獻[11][12]，則一個普通光節點處局端設備MAC層接入帶寬將高達6.4Gbps。此時，即使與光纖入戶FTTH相比，有線同軸電纜寬帶接入的通信帶寬也毫不遜色！
可見，基于可調諧變頻芯片的有線網絡寬帶接入技術方案完全可滿足NGB和三網融合的要求。隨著光纖到樓（FTTB）的發展，每個光節點下覆蓋用戶數將會減少到50-100戶左右，利用本方案實現戶均100Mbps帶寬將變成現實。
4.2 應用方案
FTTB光纖到樓是本技術方案最典型的應用場景，即采用G/EPON或10G EPON技術將數據通信信號送到樓棟交接箱，光纖由ONU（Optical Network Unit）和光接收機終結在樓棟，并被分別轉換為以太網信號和同軸電纜信號。局端設備透過同軸電纜分配網和用戶端的終端接入設備，比如普通用戶終端MODEM、家庭網關、雙向機頂盒等建立寬帶通信鏈路，實現高速數據通信，如圖5所示。
通常光纖到樓FTTB后的同軸電纜分配網基本都是無源分配網，不需要有線電視放大器。但是，在光纖只到小區的情況下，同軸分配網中很可能存在著放大器，如果只有一級放大器，那可通過無源跨接器跨接輕松解決；如果存在著多級放大器，則需要根據信號狀況，使用中繼設備解決。但隨著光進銅退，這種情況將逐漸減少。
5 結論
針對現有技術存在的缺陷和問題，本文提出了基于可調諧變頻芯片的有線網絡寬帶接入技術方案，并從可調諧變頻通信的方法、可調諧變頻芯片技術、系統應用方案等三個方面重點做了介紹。本方案基于自主研發的可調諧變頻芯片，是擁有完全自主知識產權的專利技術；它結合成熟的802.11產業鏈，是面向NGB、可滿足三網融合需要的高性能有線網絡寬帶接入技術。該方案可以充分發揮廣電同軸網絡的頻譜資源優勢，靈活利用空閑頻譜資源，以最低的成本實現有線網絡高速寬帶接入。隨著可調諧變頻芯片的問世、本技術方案的應用推廣，必將對我國新一代廣電信息網絡建設、三網融合新業態的發展，發揮重要作用。
參考文獻
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作者簡介
篇3
本文設計了基于單片機的押出機模糊控制系統。其硬件電路主要包括以單片機為主的主控部分、鍵盤和顯示部分、單片機與變頻器通信接口部分，軟件主要包括模糊控制算法、串行通信控制、鍵盤顯示控制等部分。該系統能夠有效提高設備的自動化程度及生產精度和可靠性，并能節省部分生產成本。
關鍵詞 押出機控制 模糊控制 單片機 串行通信
Система вождение экструдера
Абреже
Экструдер—аппарат，который выделает изолированную корку для проводки и кабеля в индустрии проводки и кабеля.Дело изолированной корки—самая требовательная и трудная центральная техника в любом процессе бырабатки.Поэтому автоматизированность и производительный точность экструтера зай-мут очень важную позицию.В нашей стране настоящий огромный зовод，который выработает проводку и кабель，широко применяет основанную на PLC автоуправляющую систему，у которой бывает мно- гогранный начет—толнкий автоматизированность и производительный точность，высокий себестоимость и т.д.
Этот текст запранировл основанную на однолистовом аппарате неясную контролируемую систему.Канал аппаратуры，которого заключает доминанту ос- нованного однолистового аппарата，блок клавиатуры и табла，связной интерфейс однолистового аппарата с ПрЧ.Софтвер закючает неясный контролируемый алгоритм，вождение ПС，вождение клавиатуры и табла.Эта система может активно возвышает автоматизированность аппарата，точность и безотказность вырабатки，и может экономит часть себестоимость вырабатки.
Главные слова Вождение экструдера Веясное вождение
Вождение однолистовой аппарат ПС
目 錄
第一章 押出機模糊控制系統的介紹 …………………………………………………1
第二章 押出機模糊控制系統控制器的設計 …………………………………………3
2.1 變量模糊化 …………………………………………………………………3
2.2 模糊控制規則 ………………………………………………………………………6
2.3 模糊控制規則表的基本思想 ………………………………………………………6
2.4 模糊控制查詢表的離線計算 ………………………………………………………8
第三章 押出機模糊控制系統的單片機實現 …………………………………………11
3.1 硬件電路設計 ……………………………………………………………………11
3.1.1 單片機的選擇 ……………………………………………………………………11
3.1.2 串行通信電路 ……………………………………………………………………13
3.1.3 線徑顯示和設定電路 ……………………………………………………………14
3.1.4 電源電路 …………………………………………………………………………16
3.1.5 復位和晶振電路 …………………………………………………………………16
3.1.6 DANFOSS變頻器的介紹 …………………………………………………………16
3.1.7 火花機、測徑儀及凹凸儀的選用 ………………………………………………17
3.2 軟件編程的算法和流程 ……………………………………………………………19
3.2.1 系統流程圖 ………………………………………………………………………19
3.2.2 模糊控制查詢表的存放形式 ……………………………………………………20
3.2.3 查表方法的軟件實現 ……………………………………………………………22
3.2.4 模糊控制器算法流程圖 …………………………………………………………22
3.2.5 串行通信程序設計 ………………………………………………………………23
3.2.6 線徑顯示和設定流程圖 …………………………………………………………25
3.2.7 定時器/計數器的工作方式選擇 ………………………………………………26
3.2.8 串行口的工作方式選擇 …………………………………………………………27
3.2.9 波特率的計算 ……………………………………………………………………30
第四章 單片機系統與變頻器的連接……………………………………………………32
4.1 如何通過RS－485控制多臺變頻器 ………………………………………………32
4.2 提高RS-485總線的可靠性 ………………………………………………………32
4.2.1 問題的提出 …………………………………………………………………… 32
4.2.2 硬件電路的設計 …………………………………………………………………33
4.2.3軟件的編程 ………………………………………………………………………34
4.2.4 結論 ………………………………………………………………………………35
第五章 變頻器的選型及其注意事項 ………………………………………………… 36
5.1 引言 …………………………………………………………………………………36
5.2 變頻器的控制方式 …………………………………………………………………36
5.3 變頻器控制方式的合理選用 ………………………………………………………36
5.4 變頻器選型注意事項 ………………………………………………………………36
5.4.1 負載類型和變頻器的選擇 ………………………………………………………36
5.4.2 變頻器安裝地點的選擇 …………………………………………………………36
5.5 結論 ………………………………………………………………………………37
總結 ………………………………………………………………………………………38
參考文獻 …………………………………………………………………………………39
附錄1 ……………………………………………………………………………………40
附錄2 ……………………………………………………………………………………41
附錄3 ……………………………………………………………………………………42
第一章 押出機模糊控制系統的介紹
押出機(又名擠出機)是電線電纜工業中為電線電纜制作絕緣外皮的設備。制作電線電纜絕緣外皮是整個電線電纜生產工藝流程中要求最高，難度最大的核心技術。因此，押出機設備的自動化程度以及生產精度和可靠性在電線電纜生產中居于至關重要的地位。我國現行眾多電線電纜成套設備生產廠家廣泛采用基于PLC的自動控制系統，但這些基于PLC的押出機自動控制系統存在多方面的不足，現列舉如下:
(l)自動化程度低。系統在開機和運行期間都必須配備專門的操作人員不間斷的監視系統的運行狀況，并做頻繁的操作。系統無法脫離操作人員實現程度更高的自動化生產，在本質上是一個缺陷很多的開環控制系統。
(2)生產精度低，系統可靠性差。系統采用模擬量和開關量控制，控制參數易受生產現場的惡劣環境的干擾，致使系統的生產精度低，可靠性差。另外，模擬量控制使系統布線煩瑣，生產、安裝和維修過程復雜。
(3)成本高?；赑LC的工業自動控制系統雖然有設計方便、快捷，開發周期短的獨特優點，但存在著生產成本高的重大問題。
基于PLC的押出機自動控制系統生產自動化程度低的主要原因是控制過程包括復雜的化學過程，致使被控對象建模十分復雜，很難找到一個比較接近的數學模型來近似而實現比較理想的PID閉環控制。因此，必須根據熟練的操作工人的精心操作才能實現可靠的生產。
如前所述，模糊控制系統的設計與實現無需知道被控對象確切的數學模型，而是通過計算機或單片機來實現熟練操作人員的控制經驗，從而達到比較理想的自動控制效果。因此本人提出了基于數字單片機的押出機模糊控制系統。該系統能夠有效提高設備的自動化程度及生產精度和可靠性，并能節省部分生產成本。
圖1.1 押出機工藝流程圖
圖1.1為押出機的工藝流程圖。圖中在放線架與收線架之間的直線表示的是處理過程中的金屬線芯(或成束電纜)。放線架在牽引電機的作用下勻速放線。在金屬線芯經過機頭時，主機帶動的機頭將經過高溫加熱的膠料勻速押出，使之均勻地附著在金屬線芯的表面形成絕緣外皮。機頭與牽引之間的測徑儀用來測量附著絕緣外皮后的金屬線芯的直徑。系統以此為主要參數來調節主機與牽引之間的轉速，使絕緣外皮厚度達到精度要求的范圍。金屬線芯經過牽引之后接受火花機和凸凹儀的檢測，分別檢驗絕緣外皮的抗壓能力和表面的光滑程度及均勻性，根據這些參數來調一節機頭各加熱區的溫度。在收線架處，系統可以實現自動換軸功能，而且在斷線或者收線架換軸失敗的時候，儲線架會根據張力儀檢測到的信息自動開始工作。使得換軸過程中以及儲線架和收線架之間發生常規故障時放線架至凸凹儀段能夠正常工作，不影響電線電纜生產的產量和質量。
第二章 押出機模糊控制系統控制器的設計
押出機模糊控制系統的原理圖如圖2.1所示。測徑儀測得某一時刻的金屬線芯的直徑為Y，線徑設定值R，兩者相比較得到線徑偏差e和線徑偏差變化ec。經過從基本論域到量化論域的轉換(對實際線徑偏差e和線徑偏差變化ec分別乘以轉換系數Ke和Kec)，再根據輸入隸屬度函數的定義計算出輸入變量對各模糊集合的隸屬度E和EC。由E、EC和模糊控制規則，并參考現場參數(主機負載Lp，牽引負載Lq)，根據模糊合成法則得到輸出的模糊量化值。然后經過解模糊判決得到該時刻的輸出控制模糊值P和Q，經過從量化論域向基本論域的轉換(P和Q分別乘以轉換系數Kp，Kq)，得到作用于主機和牽引的速度控制的實際值(P和Q)。
篇4
【關鍵詞】電廠，分散控制系統，抗干擾措施，探討
中圖分類號：TM6文獻標識碼：A 文章編號：
一、前言
分散控制系統綜合運用計算機技術，通信技術，和自動化控制系統等多種先進技術系統，讓這個系統的通信網絡遍布各生產基地的監控站，監測站，并以通信網絡將操作管理站和相關需要集中操作的地區連接起來，實施集中管理，統一操作。分散控制系統很早便在我國的火力發電廠得到了推廣運用，并取得了輝煌的發展成果。到目前為止，我國的大部分火力發電廠都已經采取這種控制系統，分散控制系統日漸成為整個控制中心的中樞，對保證整個電網的正常運行，保持電力的穩定安全，有著十分重要的地位和作用。雖然，分散控制系統具有很強的環境適應性，但是，在整個系統中，來自各處的線纜都會和系統相連，各種外部干擾很容易以電源或者是各種線纜為媒介侵入，加劇干擾的負面作用。在現階段的分散控制系統生產使用中，電廠分散控制系統內部使用了很多電子產品或者電子元器件，電磁干擾顯得更為嚴重。因此，要綜合考慮到多種因素，加強電廠分散控制系統抗干擾措施的研究。
二．電廠分散控制系統干擾來源分析
探究各種干擾的來源對于分散控制系統抗干擾措施研究有著十分重要的意義。從總體而言，電廠分散控制系統的干擾源主要來自內部和外部，內部干擾和外部干擾組成了影響整個系統正常工作的干擾來源。
1. 系統內部干擾
系統內部干擾主要是因為分散控制系統內部裝置的各種電子設施或者是電子元器件的應用而產生，主要包括過渡干擾和固定干擾，當電路在動態工作時候，引發的干擾便是過渡干擾，當接觸面上的電導率具有很大差異或者不一致時候，會產生接觸干擾，此種干擾類型稱為固定干擾。
2.系統外部干擾
系統外部的干擾主要是設備在使用過程中受到外部環境和使用條件的影響而產生的干擾因素，這種干擾和分散控制系統的各種元件沒有直接聯系。系統外部干擾主要有以下幾種。
（一）從電源線傳導來的電磁干擾
在電廠中，分散控制系統在 用電母線處安裝有各種動力設備，風機，凝結水泵等。由于這些設備的功率很大，運轉時候會產生交變磁場，產生電磁干擾，開關設備時候，會讓電壓波動，產生低頻干擾。
（二）從信號線、控制線傳導來的干擾
電廠的分散控制系統有著各種接線，這些接線也是各種外部干擾進入的路線來源。一是通過現場變送器供電電源或共用儀表的供電電源串入的干擾；二是信號線受空間電磁輻射感應的干擾，即信號線上的外部感應干擾。當發生信號干擾時候，會大大降低測量的精度，甚至損壞各種元器件，或造成邏輯數據的變化和系統設備的誤動或是死機。
（三）接地系統混亂時引起的干擾
接地系統在產生電磁干擾，抑制電磁干擾方面都有著十分重要的作用。一方面，不合理的接地，會產生嚴重的干擾信號，讓電廠的分散控制系統難以正常運轉。正確的接地可以防止電磁干擾，同時也可以減少設備向外發出干擾信號的頻率。因此，分散控制系統的接地是一把雙刃劍。在干擾來源中，如果接地系統混亂，比如每個接地點的電位分布不平衡，各個接地點電位分布不均，機械設備間接地電位差距很大，地環路電流情況嚴重，系統干擾嚴重，使得整個電廠的分散控制系統難以正常運轉。
三．電廠分散控制系統抗干擾措施探究
電廠分散控制系統在整個電廠運作中處于核心地位，要保障其正常工作，必須做好內部外部的抗干擾措施。從多年實踐經驗總結得出，要堅持從抗干擾措施開始，本著控制干擾源，切斷或弱化電磁干擾的路徑，優化系統裝置，提高系統自身抗干擾能力等三方面的原則，科學是設計，使用高質量的設備和元器件，規范安裝，并做好各種維護措施，保證整個電廠分散控制系統的穩定性和兼容性，保證整個系統的正常運行。將從以下幾個方面做出探究。
1.科學合理選擇系統設備
（一）電廠分散控制系統的設備選擇在抗干擾中有著十分重要的作用。選擇抗干擾性能較好的設備產品，保證含電磁兼容性。比如采用浮地技術加強抗外部干擾的能力，使用隔離性能較好的電廠分散控制系統，要選擇耐壓能力較強的系統設備，使得電廠分散控制系統可以再電場強度高，頻場較高的環境中正常工作。
（二）做好電纜的選擇
電廠的電纜選擇是電廠分散控制系統抗干擾措施的重要環節。要保證強、弱信號不應使用同一根電纜，信號電纜應盡可能避開電力電纜，避免與電力電纜平行布設。在傳輸距離較小時，可以選用單根導線或一般控制電纜傳輸，在傳輸距離較大時，宜選用總屏控制電纜或對絞|總屏計算機電纜；模擬量信號在現場傳輸中應選用屏蔽電纜，對于信號精度要求較高的場合，可選用對絞分屏計算機電纜或對絞總屏計算機電纜。
2．做好隔離措施
（一）電廠分散控制系統設備的隔離
在電廠分散控制系統抗干擾措施中，要本著電氣設備電纜用量最短原則，要將電廠分散控制系統的硬件設備安裝在主廠房之間，設備間內部要采用防靜電活動地板，要使用鋼筋作為接地引線，做好接地工作，要把強電設備或者電路設計安裝在遠離硬件設備安裝間，以便隔離電磁干擾。
（二）電廠分散控制系統電源的隔離
為保證分散控制系統的可靠運行，要使用交流電穩壓器對分散控制系統的電源進行穩壓。由于未屏蔽的電源變壓器之間耦合電容大，共模干擾很強，因此，要在電源變壓器的初次級之間設置屏蔽層，來減少變壓器初次級之間的干擾，隔離變壓器可以切斷變壓器兩端的低頻共模電流。但有時隔離變壓器初次級之間的寄生電容仍能夠為頻率較高的共模電流提供通路，因此隔離變壓器的屏蔽層必須良好接地。
3．科學合理的接地
在電廠的分散控制系統中，合理科學的接地是整個系統網絡暢通的保證，是整個系統穩定運轉的基礎。混亂的接地會產生強大的干擾，嚴重影響到設備的工作。因此，在進行分散控制系統抗干擾措施時候，必須綜合多種因素，科學合理的做好接地措施。
(一)采用統一的接地網
系統中的交流工作地、直流工作地、屏蔽地、安全保護地之間應保持嚴格的絕緣，在總匯集板匯合后再用一根接地電纜接到接地網上。所有接地點應與接地網牢固連接，且應盡量減少接地點與接地網的距離，但要滿足接地電阻的要求。
(二)信號線采用屏蔽電纜，并且合理接地
信號線的屏蔽層接地必須保證單點接地，避免多點接地。信號源接地時，屏蔽層應在信號源側接地；信號源不接地時，屏蔽層應在系統側接地，這時就應將屏蔽層接地點改在信號源側接地。如果信號源端系統側都要求接地，則對信號必須采用變壓器隔離或光電隔離等措施，并且屏蔽層應在信號源側接地。信號電纜中間有接頭時，在接頭處的屏蔽層要妥善連接，并將屏蔽層的部分用絕緣帶包好。
四．結束語
電廠的分散控制系統的抗干擾是一項比較復雜的工程，在設計施工過程中，要針對具體的干擾來源，采取合理有效的措施，對整個系統抗干擾要采用內外干擾相結合的考慮方法，從設備抗干擾性能，線路的敷設，接地等各個方面做出抗干擾措施，保證整個電廠分散控制系統的穩定和安全。
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篇5
[論文摘要]研究分析電磁干擾產生的原因、特點及干擾對電力遠動系統的影響,從設計的角度對鐵路電力遠動監控系統進行抗干擾分析研究。
抗干擾設計是電力遠動監控系統安全運行的一個重要組成部分,在研制綜合自動化系統的過程中,如果不充分考慮可靠性問題,在強電場干擾下,很容易出現差錯,使整個電力遠動監控系統無法正常運行或出錯誤(誤跳閘事故等),無法向站場和區間供電,影響鐵路行車安全。
一、電磁干擾產生的原因及特點
(一)傳導瞬變和高頻干擾
1.由于雷擊、斷路器操作和短路故障等引起的浪涌和高頻瞬變電壓或電流通過變(配)電所二次側進入遠動終端設備,對設備正常運行產生干擾,嚴重還可損壞電路。2.由電磁繼電器的通斷引起的瞬變干擾,電壓幅值高,時間短、重復率高,相當于一連串脈沖群。3.鐵路電力供電中,特別是現代高速鐵路對電力要求都比較高,一般都是幾路電源供電,母線投切轉換比較頻繁,振蕩波出現的次數較多。
(二)場的干擾
1.正常情況下的穩態磁場和短路事故時的暫態磁場兩種,特別是短路事故時的磁場對顯示器等影響比較大。2.由于斷路器的操作或短路事故、雷擊等引起的脈沖磁場。3.變電所中的隔離開關和高壓柜手車在操作時產生的阻尼振蕩瞬變過程,也產生一定的磁場。4.無線通信、對講機等輻射電磁場對遠動終端會產生一定的干擾,鐵路中繼站通常會和通信站在一處,通信發射塔對中繼站電力遠動終端設備的干擾比較大。
(三)對通信線路的干擾
1.鐵路變電所遠動終端的數據由串口通信經雙絞線進入車站通信站,再經過轉換成光信號沿鐵通專用通信光纜送至電力遠動調度中心,遙信和遙控數據在變電所到通信站的過程走的是電信號,由于變電所高低壓進出線纜很多,遠動終端受的干擾比較大。2.中繼站一般距鐵路都比較近,列車通過時的振動對遠動終端設備有一定的干擾。
(四)繼電器本身原因
繼電器本身可能由于某種原因一次性未合到位而產生干擾的振動信號,或負荷開關、斷路器、隔離開關等二次側產生振動信號。
二、干擾對電力遠動系統的影響
無論交流電源供電還是直流供電,電源與干擾源之間耦合通道都相對較多,很容易影響到遠動終端設備,包括要害的CPU;模擬量輸入受干擾,可能會造成采樣數據的錯誤,影響精度和計量的準確性,還可能會引起微機保護誤動、損壞遠動終端設備和微機保護部分元器件;開關量輸入、輸出通道受干擾,可能會導致微機和遠動終端判斷錯誤,遠動調試終端數據錯誤遠動終端CPU受干擾會導致CPU工作不正常,無法正常工作,還可能會導致遠動終端程序受到破壞。
三、抗干擾設計分析
(一)屏蔽措施
1.高壓設備與遠動終端輸入、輸出采用有鎧裝(屏蔽層)的電纜,電纜鋼鎧兩端接地,這樣可以在很大程度上減小耦合感應電壓。2.在選擇變電所和中繼站電力設備時盡量選設有專門屏蔽層的互感器,也有利于防止高頻干擾進入遠動終端設備內部。3.在遠動終端設備的輸入端子上對地接一耐高壓的小電容,可以有效抑制外部高頻干擾。
(二)系統接地設計
1.一次系統接地主要是為了防雷、中性點接地、保護設備,合適的接地系統可以有效的保障設備安全運行,對于斷路器柜接地處要增加接地扁鐵和接地極的數量,設備接地處增加增加接地網絡互接線,降低接地網中瞬變電位差,提高對二次設備的電磁兼容,減少對遠動終端的干擾。2. 二次系統接地分為安全接地和工作接地,安全接地主要是為了避免工作人員因設備絕緣損壞或絕緣降低時,遭受觸電危險和保證設備安全,將設備外殼接地,接地線采用多股銅軟線,導電性好、接地牢固可靠,安全接地網可以和一次設備的接地網相連;工作接地是為了給電子設備、微機控制系統和保護裝置一個電位基準,保證其可靠運行,防止地環流干擾。
3.由于高低壓柜本身都是多都是采用鍍鋅薄鋼板材料,本身也有屏蔽作用,將高低高柜都可靠接地。4.遠動終端微機電源地和數字地不與機殼外殼相連,這樣可以減小電源線同機殼之間的分布電容,提高抗共模干擾的能力,可明顯提高電力遠動監控系統的安全性、可靠性。
(三)采取良好的隔離措施
1.為避免遠動終端自身電源干擾采取隔離變壓器,電源高頻噪聲主要是通過變壓器初、次級寄生電容耦合,隔離變壓器初級和次級之間由屏蔽層隔離,分布電容小,可提高抗共模干擾的能力。2.電力遠動監控系統開關量的輸入主要斷路器、隔離開關、負荷開關的輔助觸點和電力調壓器分接頭位置等,開關量的輸出主要是對斷路器、負荷開關和電力調壓器分接頭的控制。3.信號電纜盡量避開電力電纜,在印刷遠動終端的電路板布線時注意避免互感。4.采用光電耦合隔離,光電耦合器的輸入阻抗很小,而干擾源內阻大,且輸入/輸出回路之間分布電容極小,絕緣電阻很大,因此回路一側的干擾很難通過光耦送到另一側去,能有效地防止干擾從過程通道進入主CPU。
(四)濾波器的設計
1.采用低通濾波去高次諧波。2.采用雙端對稱輸入來抑制共模干擾,軟件采用離散的采集方式,并選用相應的數字濾波技術。
(五)分散獨立功能塊供電,每個功能塊均設單獨的電壓過載保護,不會因某塊穩壓電源故障而使整個系統破壞,也減少了公共阻抗的相互耦合及公共電源的耦合,大大提高供電的可靠性。
(六)數據采集抗干擾設計
1.在信息量采集時,取消專門的變送器屏柜,將變送器部分封裝在RTU內,減少中間環節,這樣可以減少變送器部分輸出的弱電流電路的長度。2.遙信由于合閘一次不到位或由于二次側振動而產生的誤遙信干擾信號,并且還會產生尖脈沖信號,也可能對遙信回路產生干擾誤遙信號。
(七)過程通道抗干擾設計
(八)印刷電路板設計。在印刷電路板設計中盡量將數字電路地和模擬地電路地分開;電源輸入端跨接10~100μF的電解電容。
(九)控制狀態位的干擾設計
(十)程序運行失常的抗干擾設計
(十一)單片機軟件的抗干擾設計
(十二)對于終端至通信站的數字通信電纜加穿鋼管,特別是穿越其他電力電纜時,避免和其他電力電纜等同溝敷設并保持一定的交叉距離。
篇6
關鍵詞：電力隧道智能巡檢機器人；輕型吊裝減震鋁合金軌道；感應取電；無線漏波通信。
Abstract: This paper introduces the power tunnel intelligent inspection robot system; the function of each part and the work principle of power tunnel intelligent inspection robot system.
Keywords: tunnel intelligent inspection robot for power; light lifting damping aluminum alloy rail; inductive electricity-getting; wireless leaky wave communication.
中圖分類號：U45文獻標識碼：A文章編號：
隨著電纜在城市電網的廣泛應用，電力隧道成為電纜敷設的主要通道之一。由于城市建設的復雜性和線路走廊資源的緊缺，電力隧道內部的運行環境常面臨各種客觀因素的影響，如地面施工、液體滲漏、通風不佳、內部空間受限等情況，均會直接影響電纜設備的運行狀況，同時也不利于維護人員開展巡檢工作。如何有效監測電力隧道的運行動態，提升維護人員的巡檢效率，成為供電部門需要解決的技術問題。
電力隧道常規巡檢問題與解決方案
目前電力隧道的巡檢方式以人工巡視為主，運維人員定期巡視地面和隧道內部，在隧道內主要檢查電纜本體或發熱現象、電纜支架、隧道環境等情況，效率低下，且隧道內采光及通風條件受限，對工作人員的職業健康造成威脅。為有效監測隧道內的環境參數和電纜運行狀況，廣州供電局已在潭天隧道、麒天隧道內建設了電力隧道環境監控系統，主要包括視頻圖像、氣體監測、水位監控等信息的采集。該系統利用安裝在隧道各個監測點的傳感器和攝像頭，采集現場環境參數和視頻信號，并通過光纖網絡將數據發至服務器，以供后臺維護人員進行監控。該套系統涉及多個產家生產的監控設備，統一集成到監控平臺上，相應硬件和軟件方面的維護工作量大，存在一定的兼容性問題。
本篇論文所論述的電力隧道智能巡檢機器人系統，是在中軸隧道內建設的可視化移動監控系統，它集合了聲、光、氣體、溫濕度等環境監控部件，相較以往的巡檢方式和已建的監控系統，主要有兩個特點：①監控設備可在隧道內沿軌道移動，解決固定監控只能定點和不能近距離觀察的缺點，實行真正意義上的可視化巡視；②智能巡檢機器人集成了氣體、溫濕度、聲音、視頻等監控單元，相較多點分布的采集單元來說，其設備工作的可靠性更高，能有效降低設備維護工作量及維修成本[1]。下面將論述電力隧道智能巡檢機器人系統組成及其功能原理。
電力隧道智能巡檢機器人系統組成
電力隧道智能巡檢機器人應用系統由軌道總成、供電總成、通信總成、軟件平臺及智能巡檢機器人本體五部分組成。
圖1系統組成示意圖
軌道總成
軌道[2]作為巡檢設備及其供電電纜的承載主體，實現巡檢機器人的移動監控。本設計方案采用工字型鋁合金軌道，它是一種經特制加工的高強度鋁合金型材，經氧化處理，既提高抗腐蝕能力，又可加強表面的硬度，增加抗磨損性能。
軌道的一側用于安裝供電感應電纜，另一側作為驅動輪行走空間。軌道主體包括吊裝軌道、定制彎道、軌道減震附件（解決智能巡檢設備行走帶來的震動緩沖問題）、軌道連接件等部件，需要根據隧道的空間條件進行設計，以適應上、下坡和轉彎等功能。
圖2 軌道吊裝示意圖
供電總成
巡檢機器人采用感應取電的供電方式，供電部分基于CPS[4]非接觸式電磁感應供電的動力驅動系統，主要由初級電控柜、感應電纜和感應取電單元組成。初級電控柜是用于給軌道巡檢設備供電的電控柜，以供電箱為前級電源（輸入380V交流電壓），通過輸出感應電纜向巡檢設備供電（額定輸出功率8.8kW）。初級電控柜主要組成部分包含：輸入濾波裝置、整流裝置、初級變頻器、隔離變壓器、電容補償器等幾部分組成。
圖3初級電控柜
圖4非接觸供電的工作原理
電感能量的轉移是基于變壓器原理。通過初級電控柜將主電源（AC380V）進行過濾、變頻、變壓及補償，由感應電纜輸出20kHz的高頻電流。感應取電單元對高頻電磁場進行感應取電，再經過整流調壓后可獲取DC24—288V的直流電供監控設備使用。
無線感應供電的優點：①系統輸出功率大，可應對機器人運動的功率需求；②適用復雜的線路布局，感應電纜可以沿軌道延伸；③工作過程中不產生電弧，安全可靠。
通信總成
本系統主要由光纖通信子系統與無線微波通信子系統兩部分組成，用于傳輸視頻、控制及監測數據。首先由通信機房敷設光纖到中軸隧道的無線基站，通過漏波電纜作為天線沿巡檢段隧道進行信號覆蓋，無線信號為2.4GHz頻段，通信協議采用TCP/IP網絡協議。智能巡檢本體上安裝無線接入設備，以無線信號的方式傳輸監測和視頻數據。
無線微波通信子系統由無線收發器與漏波通信電纜組成。漏波電纜[5]是一種天線技術，主要是針對工業現場復雜的空間環境而設計的一種通過特殊饋線電纜傳播射頻信號的技術。
漏波電纜的原理是將電磁波通過同軸電纜從發射端傳至電纜的另一端，在電纜外部導體上等距離開出一列漏波孔，電磁波通過漏波孔向外輻射信號。
圖5漏波電纜傳輸信號示意圖
智能巡檢機器人
它是整個巡檢系統的核心組成部分，承擔隧道內巡檢和現場處置的主要功能，巡檢設備的主要部件包括：車體[7]、驅動步進電機、控制箱、定位模塊、雷達超聲探頭、360°全角度攝像頭、LED照明燈具、有害氣體探頭、溫度/濕度探頭、應急對講揚聲麥克、車載減震器。
圖6機器人硬件構成結構
機器人的技術要求：①按照工業標準設計[8]具備較強的抗電場干擾能力；②適應電力隧道環境[9]（坡度、彎度、速度、防潮、防爆、阻燃等）；③具備車載影像防抖動功能；④爬坡能力。在小于20°的坡度上能夠平順運動；在大于20°的坡度位置，通過在軌道上鑲嵌齒狀條帶，增加設備行進的摩擦力；⑤定位：通過安裝在軌道下方的RFID 實現定位；⑥防潮防塵性能：CPU主控模塊要求達到IP67防護等級。
圖7系統硬件架構
軟件平臺
智能巡檢機器人操控界面。系統提供WEB頁面,可以方便的集成到電力生產管理系統中[10]，在瀏覽器內輸入地址，即可進入監控界面。在數據列表、GIS地圖以及組態圖中，點擊機器人圖標可以打開機器人操控界面。在此操控界面中可以實現視頻查看、設備控制、運動控制、數據采集、巡檢模式切換等功能。
圖8操控界面
系統的應用效果
該套電力隧道智能巡檢機器人系統已在廣州中軸電力隧道中投入使用。后臺人員可通過手動控制或定制自動巡檢模式，讓機器人實時監測隧道內的環境和電纜運行狀態，代替了以往的人工巡檢方式，有效地保障工作人員的職業健康，提升了巡檢工作效率，并進一步保障電纜線路的安全運行。智能巡檢機器人系統在中軸隧道內的成功應用，成為廣州供電局電力隧道可視化管理的示范段，為日后電力隧道的監控研發工作提供了技術積淀和應用經驗。
圖9巡檢機器人現場工作照片
圖10監控界面的使用效果圖
參考文獻：
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篇7
【關鍵詞】用電信息采集系統用電采集電能監測信息采集電能檢測
中圖分類號：X830.1文獻標識碼： A 文章編號：
一．引言
用電信息采集系統是對用戶的用電數據進行采集、分析，通過數據處理，實現用電實時管理控制的系統。一個全面的用戶用電采集系統主要包括：系統主站、傳輸信道、采集設備、智能電表。作為一般用電用戶來講，是將用戶的預付費電能表的數據通過載波或窄帶載波等現場終端，采用光釬專網或GPRS/CDMA無線公網，將數據上傳至通信接口機，通過前置采集服務器、應用服務器或數據庫服務器等進入信息內網，達到數據自動統計、分析、監測的集成系統。
二.電力企業中用電信息采集系統的結構及系統建設價值。
1.用電信息采集系統結構。
電力用戶用電信息采集系統是對電力用戶的用電信息進行采集、處理和實時監控的系統，其采集的對象是電力用戶的用電信息（電能量數據、交流模擬量、工況數據、電能質量越限統計數據、事件記錄數據以及控費信息等），采集的目的是為了實時監控現場設備、支撐多種管理業務的需求。系統主要功能包括系統數據采集、數據管理、實時控制、綜合應用和運行維護管理以及系統接口等。
用電信息采集系統的邏輯架構是采集設備與對象層通過通信層與應用層進行通信，應用層實現數據處理、系統管理、負荷管理、費控管理、運行管理和現場管理的系統。
用電信息采集系統的工作原理：計量設備主動上報數據，通過用電信息采集終端和通信層，將數據傳輸給系統主站；系統主站通過用電信息采集終端，實現對計量設備的信息數據采集。
用電信息采集系統的基本功能包括數據處理、數據管理和實時監測以及運行維護管理。其擴展功能包括電能的質量監測、用電分析和管理、相關信息的、分布式能源監控、智能用電設備的信息交互等動能。
用電信息采集系統數據采集的模式包括定時自動采集、隨機召測和主動上報。通過對采集任務的執行情況進行檢查，分析采集數據，發現采集任務失敗或采集數據異常，記錄詳細采集信息。
2.用電信息采集系統的建設價值。
通過用電信息采集系統的建設，可以提高管理和控制成本的能力，通過改變使用電網電力的時間來降低電費，通過檢測實時能源消耗來管理成本，采用允許電網自動條件家庭電器配置來降低費用。同時可通過改變用電行為而節約用電，使用清潔能源降低能源消耗，減少二氧化碳的排放。采用信息采集系統后，可更準確的進行計費，不用估算電力使用情況，對準確的費用可以預測。
三.用電信息采集系統的現狀。
目前，智能電網是全球能源界普遍關注的焦點，用電領域開始倡導智能用電。在我國，電力電網中長期存在缺電嚴重的現象，在用電系統建設中相對比較薄弱，自動化、信息化程度不高。為了加快電力用戶信息采集系統建設，國家電網公司提出在系統范圍內實現電力用戶“全采集，全覆蓋，全預付費”的工作目標，推進營銷計量、抄表、收費模式的標準化以及電網公司信息化的建設。自2009年開始，國家電網公司就計劃投入巨額資金，用3至5年的時間對用電信息采集系統進行建設。通過前期的發展和建設，采集系統規模得到了擴大，采集功能應用也逐步擴大了。
由于用電信息采集系統是各系統分別建設，在建設中缺乏對系統資源的整合，導致主站軟件對多種信道的綜合運用能力不足。在通信層建設中，由于缺乏統一管理，出現信道資源利用低、重復建設等問題，由于這些問題的出現，導致數據沒有實現完全共享，數據的應用價值沒有被充分挖掘。
四.用電信息采集系統在電力企業中的應用。
1.載波轉485采集方案。
這種方式適用于城鎮集中居住區，采用集中表箱方式安裝表計。載波通信是采用集中器、采集器和RS485電表的形式。在集中器和采集器之間通過低壓窄帶載波的方式進行通信，采用GPRS或光釬上傳數據，其優點是在通信中不用布線，建設工程施工簡單快速，缺點是載波通信的成功率不太高，其維護成本大，對用于預付費控制的時候存在一定的風險。
2.全載波方案。
這種方式一般采用獨立安裝表計，安裝載波電表，通過集中器和載波電能表結合的形式進行載波通信，適用于農村用戶。全載波方案同載波轉485方案一樣，具有通信不布線，施工速度快，通信成功率低，維護量大，難控風險等特征。
3.載波和484混合模式。
此方案中既有集中表箱方式安裝的表計，又有獨立安裝的表計，采用集中器和采集器、RS485電表以及載波電能表的混合形式，適用于縣城及城郊地區。采用此種方案也無法杜絕載波轉RS485模式和全載波模式的缺點。
4.全485方案。
此種方案采用集中表箱安裝表計，通過RS485電纜連接集中器和表箱，一般適合多層、高層居住區。由于在配變到樓棟間需要在局部地方進行電纜溝挖掘，造成施工量大。
5.樓棟集中通信方案。
在多層或小高層的居住區，采用RS485有線通信方式，將樓棟局部集中直接上傳，通過此種方式可提高通信的成功率，同時可以減少電纜的施工量。
6.光纖到戶通信方案。
采用光纖通訊方式將表箱和主站之間進行連接，實現用電信息的采集。光纖通信適合新建居住區的用電信息采集系統建設，通過在表箱內安裝ONU（光網絡單元），OUN輸出信號到居民戶內，同時在表箱內的集中器通過通信端口和主站連接，實現數據通訊。
在光纖到戶通訊中，EPON技術的出現解決了點到多點的遠程通信問題。EPON技術是基于以太網的無源光網絡技術，是一種新興的光纖接入技術。該技術具有互通性強、標準化程度高、成本低、技術成熟等優點，實現了用電信息采集系統真正的“全覆蓋、全采集”。目前，EPON技術是光纖接入技術中應用最廣泛的技術。在EPON中，典型的組網結構為用戶同過ONU通過ODN（光分配網絡）和OLT（光線路終端）局側設備進行通信。其中的ONU為用戶側設備，給用戶提供網口，OLT是EPON網絡的局側設備，主要起到匯聚ONU數據的作用。
EPON系統可以與目前的以太網兼容，傳輸距離為20公里，采用EPON組網具有通信量大，傳輸頻帶寬，組網靈活，拓撲結構多，安全性強，設備使用壽命長，安裝方便，后期不需要維護等優點，因此在現代用戶信息采集系統中被廣泛推廣。
五．結束語
用電信息采集系統承擔著用電信息自動采集、數據高效共享和實時檢測的重要任務，是用戶用電信息的重要來源，是智能用電服務體系的重要基礎。建設智能電網，必須要加強用電采集系統的建設，實現全部用戶的信息采集、支持全面的電費控制目標。
參考文獻：
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篇8
關鍵詞：掘進機； 電控箱； 煤礦
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.244
掘進機電氣系統是設備的控制核心，控制著各個電機的啟動停止，同時對掘進機其他組成部分的工況進行監控和綜合保護，與液壓系統及水路系統互相配合，可控制整機完成掘進生產作業。
1 電氣系統概述
掘進機電氣系統主要由隔爆兼本質安全型掘進機控制箱（以下簡稱 電控箱）、隔爆兼本質安全型按鈕操作箱、隔爆型聲光報警裝置、隔爆型照明燈、隔爆型控制按鈕、低濃度甲烷傳感器以及整機多個工作機構部分的電機組成。其總體布置如圖1所示。
2 電氣系統構成
掘進機電控箱大多采用PLC可編程邏輯控制器作櫓骺氐ピ，人機界面采用彩色液晶顯示屏，這種控制系統的優點是編程簡單、性能穩定、系統主參數以及故障可視化，方便日常檢修維護。電控箱位于掘進機整機的左后方，左右箱門和接線腔蓋板均用標準螺栓與箱體緊固連接，保證安裝于內部的電氣元件不受外界惡劣環境影響。電控箱殼體由鋼板焊接而成，殼體分為上下兩個腔，均為隔爆型結構。下腔為電氣件安裝腔，腔內裝有驅動板、控制板（兩塊）、視窗板及隔離開關等；上腔為接線腔，腔內裝有數組接線柱。
控制板分兩塊，一塊左門板，裝有FX3U系列可編程控制器及模擬量模塊、本安電源等。另一塊右門板，裝有中間繼電器、電機集成保護器、開關電源等電氣件。
視窗板裝在電控箱體的前側中間部分，有四個顯示窗口，依次裝有電壓表、電流表以及兩塊焊接有LED指示燈的發光板。其中電壓表顯示系統供電電壓、電流表顯示切割電機的實時電流，兩塊發光板指示系統故障及各個電機的故障。
電控箱的上腔為接線腔，其中有一組陶瓷接線端子用于連接電控系統的供電電纜，五組接線端子用于連接整機電機和十二個七芯接線端子用于連接系統元件，此外接線腔內裝有兩個接地端子用于連接地線。電控箱兩側及背面設置有不同尺寸的十六個電纜引入裝置，供控制箱與其它元件連線。
與電控箱配套連接有一個隔爆兼本質安全型按鈕操作箱，操作箱箱體采用鋼板焊接而成，分為本安元件腔和隔爆元件腔兩部分。本安元件腔布置有十二個操作按鈕，用以控制各個電機的啟動停止，通過一根19芯控制電纜與電控箱連接；隔爆元件腔布置有一個液晶顯示屏，用以顯示電控系統的主要參數，例如電壓電流，電機溫度，電機運行狀態等，當電控系統出現故障時，該顯示屏也會實時顯示故障內容，方便使用者及時排除故障。顯示屏通過一根7芯控制電纜與電控箱連接。
電控箱及操作箱外觀如圖2所示。
3 小結
本論文研制的掘進機電氣系統具有防護等級高、體積小、操作簡便、集成有多種保護等優點，可長期工作在煤礦隧道等惡劣環境中。該電控系統人機界面采用工業用液晶顯示屏，工業用液晶顯示屏可圖文顯示，顯示容量大，參數及故障直觀可見；同時系統采用總線通信技術，可減少大量接線，拆裝十分方便。
參考文獻：
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篇9
關鍵詞：紡織子管 聚合物 管道資源
1、紡織子管的發展
隨著通訊運營商網絡規模的不斷拓展,業務多元化的變化,傳輸資源的需求也在迅猛增長,局部網絡資源緊缺的問題逐步呈現,尤其以管道這種不易獲得的戰略資源更加明顯,如果不盡快予以解決,將會影響業務的持續發展。同時城市管理越來越嚴格和規范,使得新建管道引起的道路開挖受到越來越多的外界干擾和政策限制,管道建設造價逐年攀升,使得現有管道的管孔資源已日漸緊張。如何進一步開展節能,提升現有管道資源的利用率成為目前面臨的非常迫切問題。
紡織子管是美利肯公司的一個專利產品,1997年開始進行商業應用,最初的設想是由當地的運營商提出的,之后漸漸成熟逐步推廣,目前在美國、日本、韓國、東南亞和歐洲等國家有廣泛的應用,2006年進入中國市場,在電信、移動、聯通等通信運營商中也都逐步開始推廣應用。
2、紡織子管的概念
紡織子管是一種用高分子材料編織成網狀的柔性子管,因為其外觀和手感像編織品而得名。其主材料選用聚酯和尼龍,這兩種聚合物的結合,提供了出眾的強度、韌耐磨蝕和溫度變化等通常特性,具有優越力學性能和耐化工特性,不受土壤中的生化侵襲而降低性能。紡織子管內部含一根牽引繩,可用來牽引、布放光纜,它沒有卷曲記憶,且內表面涂有劑,以減少牽引阻力。
紡織子管專門為通信線纜的敷設而設計的,因其外觀和材料結構為紡織品而得名,每條紡織子管有1-2或3孔。紡織子管是光電纜敷設領域的一項重大技術革新,在管道建設中節約成本,能適合于各種不同的電纜敷設環境,不僅能將穿放的電纜分隔,在穿拉過程中能降低電纜表面的摩擦損傷,更重要的是能充分提高管道的利用率,降低材料費用,縮減工程費用開支。
3、紡織子管的特點
紡織子管作為一種新型材質的管材,專門為通信線纜的鋪設而設計的。紡織子管可以提高管道的利用效率,從而降低管道建設成本。另外紡織子管還具有柔韌性好,敷設快捷,施工方便,防盜竊（不可回收）等特點。紡織子管在地下管道占用空間小,所以在同一個管道中可以布放更多的纜線,從而節省管道資源,尤其是在城市中心及一些關鍵路段。缺點是怕紫外線,這類產品是由高分子聚脂面料制成,所以它只適合在地下管道、橋梁或室內應用,不適用于室外引上。適用于空管道、已有電纜或PE子管的老管道、甚至小孔徑的梅花管或PE子管。
4、紡織子管的用途
目前紡織子管已經用于:中國電信,中國移動,中國聯通等管線工程中。
(1)鋪設在已布線纜管道中:用紡織子管,可以在已有的線纜之間擠出空隙布置新的光,電纜。這給通信網絡建設者帶來了:充分挖掘和利用現有的管道資源,減少材料成本和人力成本,避免可能的道路開挖申請,減少交通和環境影響,節省工程時間和工程費用。
(2)鋪設在空管中（塑料外管）:用傳統的方式,外管的利用率為12%。用紡織子管的方式,外管利用率為45% 好處為:節省了外管資源,降低了工程建筑成本,節省了地下空間,保留了未來發展的空間,提高通信管道的利用率達300%。
5、子管的性能比較
隨著管線工程業務的發展,難免要在現有的基礎上增加線纜。在現有的子管鋪設中再增加線纜是一個不可以解決的問題。必須重新開挖道路,重新投入一樣的工程造價,地埋本身工程造價高,加上塑料管的兩次拉繩拉線的人工的費用,國家要付出更多的人力、物力、財力。另外就是在線纜彎曲或者特殊變向時,因為它的物理性質子管不能隨著線纜走,必須線纜隨子管。且在施工中切割焊接有灰塵,搬運重也多增加費用。
為了解決以上技術上的缺陷,紡織子管可以填補空白。提供網狀的管道線纜套:由耐腐朽、耐高溫、耐磨損、抗紫外線、阻燃的高分子材料聚合制成;具有很高的強度、韌性,可以折疊,可以跟線纜走向隨意彎曲;結構簡單創新、組合多樣、單孔、多孔均可,可以用于不同規格的線纜;高分子聚合物管套不會和纖維、金屬、鋼管／塑管內的其它元素起反應;使用壽命長在30年以上,施工前防紫外線的外層包裝,更有效防老化,延長網套的使用壽命;假如沒有外界的影響,壽命可以達到百年以上;節省利用地下有限管位,充分利用管道空間;在拉繩上記有米數標識可以清楚的看在施工過程光纜的進程;在網套上也有標記可以在鋪設時知道所需的光纜數量;高分子聚合物網套還在上面標顏色（紅、黃、藍）,以便于區別線纜。也可以根據客戶的特殊要求定制顏色;在制造過程中已把拉線纜的繩子做到管套里面,可以直接把線纜從這頭拉到另一頭無須再次拉繩拉線,比子管內穿繩拉線纜節約三分之二時間,省去二次拉纜線的費用,施工簡便輕松;集成網狀的管套,節約材料成本,減輕重量減輕運輸成本,減輕施工搬運笨重,可以隨意取長短,剪切方便無灰塵。
但由于紡織子管價格比塑料管高,塑料子管產業有多大的利益關系在里面,所以目前來說推廣紡織子管不是件容易的事。不過目前在國內已有一線大城市已經全面在使用,所以使用紡織子管是大勢所趨,大量代替塑料子管指日可待。
參考文獻
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篇10
關鍵詞：光纖通信技術優勢接入技術
近年來隨著傳輸技術和交換技術的不斷進步，核心網已經基本實現了光纖化、數字化和寬帶化。同時，隨著業務的迅速增長和多媒體業務的日益豐富，使得用戶住宅網的業務需求也不只局限于原來的語音業務，數據和多媒體業務的需求已經成為不可阻擋的趨勢，現有的語音業務接入網越來越成為制約信息高速公路建設的瓶頸，成為發展寬帶綜合業務數字網的障礙。
一、光纖通信技術定義
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸的通信力式。論文百事通在光纖通信系統中，作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多，而作為傳輸介質的光纖又比同軸電纜或導波管的損耗低得多，所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍。光纖是用玻璃材料構造的，它是電氣絕緣體，因而不需要擔心接地回路，光纖之間的中繞非常小，光波在光纖中傳輸，不會因為光信號泄漏而擔心傳輸的信息被人竊聽，光纖的芯很細，由多芯組成光纜的直徑也很小，所以用光纜作為傳輸信道，使傳輸系統所占空間小，解決了地下管道擁擠的問題。
二、光纖通信技術優勢
2.1頻帶極寬，通信容量大光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬，光纖通信系統的于光源的調制特性、調制方式和光纖的色散特性。散波長窗口，單模光纖具有幾十GHz?km的寬帶。對于單波長光纖通信系統，由于終端設備的電子瓶頸效應而不能發揮光纖帶寬大的優勢。通常采用各種復雜技術來增加傳輸的容量，特別是現在的密集波分復用技術極大地增加了光纖的傳輸容量。采用密集波分復術可以擴大光纖的傳輸容量至幾倍到幾十倍。目前，單波長光纖通信系統的傳輸速率一般在2.5Gbps到1OGbps，采用密集波分復術實現的多波長傳輸系統的傳輸速率已經達到單波長傳輸系統的數百倍。巨大的帶寬潛力使單模光纖成為寬帶綜合業務網的首選介質。
2.2損耗低，中繼距離長目前，實用的光纖通信系統使用的光纖多為石英光纖，此類光纖損耗可低于0.20dB/km，這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質的損耗都低，因此，由其組成的光纖通信系統的中繼距離也較其他介質構成的系統長得多。如果將來采用非石英系統極低損耗光纖，其理論分析損耗可下降的更低。這意味著通過光纖通信系統可以跨越更大的無中繼距離；對于一個長途傳輸線路，由于中繼站數目的減少，系統成本和復雜性可大大降低。目前，由石英光纖組成的光纖通信系統最大中繼距離可達200多km，由非石英系極低損耗光纖組成的通信系至數公里，這對于降低通信系統的成本、提高可靠性和穩定性具有特別重要的意義。
2.3抗電磁干擾能力強我們知道光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料，不易被腐蝕，而且絕緣性好。與之相聯系的一個重要特性是光波導對電磁干擾的免疫力，它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動的干擾，也不受人為釋放的電磁干擾，還可用它與高壓輸電線平行架設或與電力導體復合構成復合光纜。它是一種非導電的介質，交變電磁波在其中不會產生感生電動勢，即不會產生與信號無關的噪聲。這樣，就是把它平行鋪設到高壓電線和電氣鐵路附近，也不會受到電磁干擾。這一點對于強電領域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統特別有利。
2.4光纖徑細、重量輕、柔軟、易于鋪設光纖的芯徑很細，約為0.1mm，由多芯光纖組成光纜的直徑也很小，8芯光纜的橫截面直徑約為10mm，而標準同軸電纜為47mm。這樣采用光纜作為傳輸信道，使傳輸系統所占空間小，解決了地下管道擁擠的問題，節約了地下管道建設投資。此外，光纖的重量輕，柔韌性好，光纜的重量要比電纜輕得多，在飛機、宇宙飛船和人造衛星上使用光纖通信可以減輕飛機、輪船、飛船的重量，顯得更有意義。還有，光纖柔軟可繞，容易成束，能得到直徑小的高密度光纜。
2.5保密性能好對通信系統的重要要求之一是保密性好。然而，隨著科學技術的發展，電通信方式很容易被人竊聽，只要在明線或電纜附近設置一個特別的接收裝置，就可以獲取明線或電纜中傳送的信息，更不用去說無線通信方式。光纖通信與電通信不同，由于光纖的特殊設計，光纖中傳送的光波被限制在光纖的纖芯和包層附近傳送，很少會跑到光纖之外。即使在彎曲半徑很小的位置，泄漏功率也是十分微弱的。并且成纜以后光纖在外面包有金屬做的防潮層和橡膠材料的護套，這些均是不透光的，因此，泄漏到光纜外的光幾乎沒有。更何況長途光纜和中繼光纜一般均埋于地下。所以光纖的保密性能好。此外，由于光纖中的光信號一般不會泄漏，因此電通信中常見的線路之間的串話現象也可忽略。
三、光纖接入技術
隨著通信業務量的不斷增加，業務種類也更加豐富，人們不僅需要語音業務，高速數據、高保真音樂、互動視頻等多媒體業務也已經得到了更多用戶的青睞。光纖接入網可分為有源光網絡A(ON)和無源光網絡((PON。)采用SDH技術、ATM技術、以太網技術在光接入網系統中稱為有源光網絡。若光配線網(ODN全)部由無源器件組成，不包括任何有源節點，則這種光接入網就是無源光網絡。
現階段，無源光網絡P(ON)技術是實現FT－Tx的主流技術。典型的PON系統由局側OLT光(線路終端)、用戶側ONUO/NT(光網絡單元)以及ODN-OrgnizationDevelopmentNetwork(光分配網絡)組成。PON技術可節省主干光纖資源和網絡層次，在長距離傳輸條件夏可提供雙向高帶寬能力，接入業務種類豐富，運維成本大幅降低，適合于用戶區域較分散而每一區域內用戶又相對集中的小面積密集用戶地區。
為實現信息傳輸的高速化，滿足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網絡，用戶接入部分更是關鍵，光纖接入網是高速信息流進千家萬戶的關鍵技術。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達置的不同，有FTB、FTTC，FTTCab和FTTH等不同的應用，統稱FTTx。
FTTH(光纖到戶)是光纖寬帶接入的最終方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纖的寬帶特性，為用戶提供所需要的不受限制的帶寬，充分滿足寬帶接入的需求。我國從2003年起，在“863”項目的推動下，開始了FTTH的應用和推廣工作。迄今已經在30多個城市建立了試驗網和試商用網，包括居民用戶、企業用戶、網吧等多種應用類型，也包括運營商主導、駐地網運營商主導、企業主導、房地產開發商主導和政府主導等多種模式，發展勢頭良好。不少城市制定了FTTH的技術標準和建設標準，有的城市還制門了相應的優惠政策，這此都為FTTH在我國的發展創造了良好的條件。
在FTTH應用中，主要采用兩種技術，即點到點的P2P技術和點到多點的xPON技術，亦可稱為光纖有源接入技術和光纖無源接入技術。P2P技術主要采用通常所說的MC(媒介轉換器)實現用戶和局端的自接連接，它可以為用戶提供高帶寬的接入。目前，國內的技術可以為用戶提供FE或GE的帶寬，對大中型企業用戶來說，是比較理想的接入方式。
