通信协议的要素范文
时间：2023-06-07 16:52:09
导语：如何才能写好一篇通信协议的要素，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
【关键词】计算机网络通信协议TCP/IP协议IPX/SPX及其兼容协议
随着计算机技术的普及，网络信息化得到了新的发展。在这个过程中计算机网络通信协议成为该行业讨论的焦点问题。因此，本文将从通信协议的概念、原则和常见协议几个方面进行分析，力求提供新的思路。
1网络通信协议的概念
在计算机通信的过程中，两台计算机之间必须使用通信协议。网络通信协议主要是指通过信道和设备将多个不同位置的数据进行连接的通信系统，是计算机之间实现会话的必要基础。通信协议具有可靠性、有效性和层次性的特点。其本质是一种规则的体现，即计算机网络硬件和软件必须共同遵守的规则。与此同时，我们认为网络协议并不是单独存在的，常常存在于其他软件中。其中，基础型协议主要用来提供网络连接的服务，是通信服务中最基础的层面;应用型协议需要针对具体的网络服务来进行选择，不属于必备协议。从组成方面来看，网络协议主要包含三个要素，即语义、语法和时序。语义主要是对协议元素进行必要的解释，而不同的协议元素对语义的规定有所差别。语法主要是将各个协议的元素进行组合，通过计算机语言表达出相对完整的内容，是对信息数据处理的结构形式。时序则是对事件发生的顺序进行调整和说明。
2网络通信协议的原则
在计算机网络通信协议中进行信息和数据传递需要坚持三大原则。即所选协议的一致性、选择高版本协议和通信协议的单一性。所选协议的一致性是指协议需要和网络结构、功能相一致。在计算机网络通信协议中，网络通信协议需要对网络规模、兼容性和管理进行综合考虑。具体而言，当网络规模较小时，对网络的要求也随之较低。因此在网络配置的选择上重心在于网络速度。故，在协议的选择上以占用内存小和宽带利用率高的协议为主，常见的有:NetBEUI。反之，当网络规模较大时，网络结构也变得复杂，此时可以选择扩充性和管理性较强的协议，常见的有:TCP/IP。通信协议的单一性主要是指计算机之间的通信离不开通信协议，常规模式下每一个网络只能选择一种通信协议。这是因为，每一个网络通信协议均会占用计算机内存，当选择协议较多时，无疑会造成内存资源的不足和浪费，从而直接影响到计算机的运行速度，加大了网络管理的难度。选择高版本协议主要原因是:高版本协议的功能和性能相对较好。值得一提的是每个通信协议都有其最合适的网络环境。因此，使用者需要根据网络计算机的环境选择与之匹配的网络通信协议。
3常见的网络通信协议
3．1TCP/IP协议
TCP/IP协议是TCP协议和IP协议的结合体，是最重要的两种协议。最早使用该协议的是Unix系统，并且得到了市场上大多数计算机厂商和操作系统的大力支持。在互联网的使用过程中，TCP/IP协议能够提供有效地端字节传输服务。首先，传给IP层的数据流可以通过TCP分割成长度较为合适的数据段后再进行二次传输，然后根据接收端主机从IP层接收的数据包进行上传。常见的IP协议主要为IPV4协议和IPV6协议，该协议规定了在互联网传输过程中准确的数据格式，因此，在TCP/IP协议中的传输是相对严格的一个过程。与此同时，IPV6协议优于IPV4协议，具体表现在三个方面。即IPV6协议拥有更为广阔的地址空间，将IP地址长度从32位上升到128位;拥有更小的路由表，即IPV6协议遵循聚类原则，路由器可以在路由表中选择一条记录来代表一片子网，因此缩短了路由表的长度，进而提高了路由器转发数据包的速度。最后，IPV6协议协议增加了自动配置的支持功能，该功能能够使网络管理更为便利和安全，同时可以对网络层提供加密数据处理，提高了互联网安全。除此之外，TCP/IP协议本身具有较强的灵活性，可以支持不同规模的网络，连接所有的服务器和工作站。但是，在这个过程中也存在一些麻烦和问题。即在使用其他协议的过程中不需要进行配置，可以自动的分配网络所需的必要信息，减少人工操作。而TCP/IP协议需要完成相对复杂的设置过程，即每一个节点都需要IP地址、子网掩码、默认网关和主机名。此外，对于Windows中的TCP/IP协议而言，想要直接加入WindowsNT域只安装TCP/IP协议是无法登陆的，还需要在Windows系统上安装NetBEUI协议，从而顺利的访问其服务器的域中。
3．2IPX/SPX及其兼容协议
IPX/SPX及其兼容协议是由Novell公司开发的一种网络通信协议集，与NetBEUI通信协议不同的地方在于该协议较为庞大，在复杂的网络环境下依旧有强大的适应性。因此，非常适合大型网络使用。与此同时，IPX/SPX及其兼容协议可以通过网络地址信息来辨别身份，不需要任何其他配置，是其最大的优点。此外，IPX/SPX及其兼容协议所有的网络IP和节点IP都有内部的一个IPX地址，具有唯一性。然而，IPX属于NetWare自带的最底层的网络协议，其功能主要是对网络中传输的数据负责，即仅保证传输的成功，不保证传输的正确性。而SPX主要是针对数据的正确性进行核查与处理。因此，当两种协议合并在一起的时候能够具备较强的功能，弥补其劣势。因此，使用Windows的用户可以获得NetWare服务器的相关服务，当Novell环境开始转向微软平台的时候，这两种平台将实现共存。
3．3NetBEUI协议
NetBEUI协议最大的优点在于速度快、体积小和效率高，且NetBEUI协议是微软主流产品的缺省协议。该协议主要应用于小型局域网环境中，且局域网中可以实现几百台PC机的互联。NetBIOS是NetBEUI通信协议中的一个网络接口标准，其功能是加强PC机之间的通信，而内网PC机一般不超过30个。
4结语
随着局域网的组建和发展，网络兼容性和网络规则将直接影响到网络通信协议的选择。与此同时，TCP/IP协议主要用于效率高且扩展性能较强的网络，而NetBEUI通信协议比较适合小型网络。IPX/SPX及其兼容协议协议主要适用于两种平台共存的计算机网络系统。因此，在网络通信协议的选择上需要根据实际需要进行科学的、合理的选择，提高计算机的使用效率。
参考文献:
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篇2
配用电网是电能分配使用的重要通道，是电网的重要组成部分。配用电通信网是保障配用电网正常运行、故障快速响应、资源高效利用、业务实时实现、电力生产可持续的信息通道。配用电通信得到广泛关注，主要是存在很多问题：配用电通信系统缺乏总体规划，各种业务独立建立通信网，多采用专有通信协议，业务网络相互孤立，电力设备通信接口专用等因素造成通信网兼容性差，通信资源浪费严重，新业务建设通信网难度日益增大等。随着社会经济的发展，智能电网成为未来提高供电质量、增强企业服务水平等的重要手段；但是智能电网要求配用电通信网解决更多业务信息的接入问题，包括高级配电自动化、用电信息自动全采集、风光储新能源接入、设备实时监控和资产无缝的管理、用电服务多样和定制等新需求，对这些问题，目前并没有有效的解决途径。
国内外对于智能电网和相关信息通信网络的发展开展了广泛的研究@4]。在通信网络的建设方面，考虑通信系统建设向网络化和标准化发展，通过统一接口标准、统一基础网协议规范、建立网络化的通信网络、多业务融合传输模式等，从而达到简化基础设施复杂多样、简化系统功能设计难度、提高业务终端信息交互兼容性等的目的。本文即是在这样的背景下，系统地研究把这种系统化理论和原则应用到配用电通信网建设的具体规划和设计中，以解决配用电通信网规划缺乏系统性、业务网孤立建网、多技术优化组网等方面的问题。
本文一方面从通信网络承载的智能化配用电网业务着手，分析业务的类型、分布特性等，确定信息通信的需求、通信网络架构、通信协议类型等网络建设模式；另外，考虑了通信网络的建设适应配用电网实际、具有继承性，特别是把当前的示范工程等试点建设成果，体现在提出的设计方案中。
1智能配用电业务分析
智能配电网业务特点是：1)业务节点多、覆盖面广、分散，运行环境差；2)配电网受扩容、城建影响大；3)通信距离较远，业务种类多，差异性大，总信息量大，单点容量小；4)运行维护量大、管理问题多，建设复杂。早期配网监测点数量少，多采用专线形式传输电力业务。智能配电网的实现意味着大量业务的传输，传统通信模式不可行，需要用网络的概念融合多种业务，同时保障业务服务质量(qualityofservice，QoS)特性。
根据多种业务的关系，融合并划分出满足各自需求的网络体系是通信网构建的前提。详细的业务内容和划分类型见图1。传统自动化业务、电网状态分析、新型充电站业务、分布式能源业务等归于高级配电自动化。电力用户用电信息采集、客户交费管理、需求侧管理、配网能耗评测、阶梯电价实施、分布式电源置换交易和营销管理等归于用电信息采集网络。
通过配电业务、营销业务、用能服务业务等的分析，按照业务需求指标(如网络带宽、实时性、可靠性、安全性等)提出配电通信网业务网通信模式。
2配用电业务网模型
2.1高级配电自动化系统
配电自动化系统是配电网的重要业务，实现现场配电终端和主站的业务数据交互。早期的配网通信多采用专线的形式，通信协议采用诸如CDT、Polling串行通信协议，线路资源利用率很低。当前的数字化变电站网络在向着IEC61850、IEC61968、IEC61970通信协议演进，目前基本实现站层级的Internet标准。
建立基于以太网技术的高级配电自动化业务系统是新时期自动化业务实现的有效方式。经过大量的建设实践和交换式以太网技术仿真，证明在网络设备30%负载的情况下，网络的实时性和可靠性是最好的。推广IEC60870-5-104在配电网中的应用能满足自动化业务的实时性、通道带宽、通信节点数量、新型配电业务等需求，有效实现基于以太网的配电自动化和调度自动化综合管理功能。
2.2用电负荷管理系统
用户电量采集业务朝着全自动化、全预付费、全覆盖的方向发展。目前电能采集方式较为典型的是米用通用无线分组业务(generalpacketradioservice，GPRS)网络。这种方式采用带有GPRS模块的集中器汇集局部区域的用电信息，经电信专网接入电力公司主站。集中器下行采用采集器读取电表数据，通信网络简单；问题是GPRS设备在线率低、不能实现实时电价和及时响应用户侧需求，同时网络租赁费用高。
解决用电负荷管理业务的有效方式是建立基于TCP/IP的以太网通信专网，连接用电信息管理主站与各个电力用户终端(如专变采集终端、公变采集终端、厂站采集终端、小区集中器、分布式电源和充电站计量终端)；本地通信采用RS-485总线、载波、无线传感器网络(wirelesssensornetwork，WSN)等连接到各种电力用户终端表计。如图3所示。
2.3用能服务网络
用能服务网络是实现用户用电需求定制、多种用能策略、多样化服务等的业务网络。网络承载的业务包括语音、视频、数据业务，带宽需求很大，需要宽带的通信技术和基于TCP/IP技术的网络方式。
用电服务网络可以利用电力通信网和公共互联网，用户需求经公共互联网上传至电力服务网站，定制的服务经由电力通信网传输至用户的表计和用户终端。用能服务网络架构如图4所示。
2.4视频/环境辅助监测网络
视频监控系统在配电网中有广泛的应用，例如无人值守变电站的监视、重要开关设备的监视、现场维修安全监视、事故抢修现场分析等。电力公司监控中心可以对所有的变电站视频信息统一管理，进行图像的显示、录像、回放、管理等。应用于电网视频监控的系统通常构建成如图5所示的客户/服务器(client/server，C/S)网络结构。
3配用电通信网关键要素
业务网络融合是今后的发展趋势，可以避免通信网的重复建设、实现数据有效利用、提高网络的利用效率。下面分析支撑多业务的配用电通信网涉及的关键技术。
1) 无源光网络等多种通信技术。
我国配电网通信经过多年来的实践，先后经历了电缆、载波、无线、光纤通信等阶段。目前这些技术尤其是光通信技术发展很快，如以太网无源光网络(Ethernetpassiveopticalnetwork，EPON)技术、光交换机、微波存取全球互通(worldwideinteroperabilityformicrowaveaccess，WIMAX)无线宽带技术、无线局域网(wirelesslocalareanetwork，WLAN)技术、WSN技术、无线公网GPRS技术、高中低压载波技术、非对称数字用户环路(asymmetricdigitalsubscriberline，ADSL)技术等，各种技术提供的通信带宽都有了很大的提高。
配电通信网的构建必须综合采用多种通信方式，合理建立起光纤网络为主干，贯穿重要配电站点、调度中心、营业场所等节点，实施分区无线覆盖的网络覆盖模式，解决光网络覆盖不到的区域通信问题。载波和线缆通信解决用户端的多媒体业务、用电信息采集业务、配电网的设备和线路监测业务。
2) 融合的数据网络。
配用电多业务网络特点决定需要采用数据融合技术，见图6，融合的业务网除了满足业务通信需求外，还需要满足以下几方面要求：
①安全性要求。根据电力二次系统安全防护规定，电力二次系统应坚持安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证的原则，合理实现4个业务网的信息交互。
②可靠性要求。各业务网侧重采用不同的通信在3层的基础上增加网络层和传输层。综合配用电通信特点，提出图8所示结构通信协议模型，应用时可针对需要进行简化，如为了提高配电自动化通信实时性，应用层数据长度较短，可以去掉传输层而以4层协议结构通信。
利用这种结构可统筹兼顾配用电各种业务相应通信网协议的规范和统一要求。
图8通信协议结构技术，自动化网侧重使用光纤网络、载波网；用电和监测网络可以利用光纤网、载波网、无线宽带网、WSN技术等。
3)综合网管技术。
网络化的通信结构和多种通信技术在同一个网络中的综合运用，扩大了网络的规模，增加了网络的复杂性，给网络的运行维护增加了很大的困难。因此需要建立统一的网管系统(见图7)，对这种复合的通信网络进行管理，实现网络设备的集中管理、设置、管理网络业务和保障网络的QoS。结合地理信息系统(geographicalinformationsystem，GIS)，可以对通信网络的故障进行准确的定位，方便运维人员迅速排除故障。
4)网络安全技术。
融合了多种通信技术、承载了多种业务和遍布互联的配电通信网是一个开放的网络，大量的终端设备可以随时要求接入这个网络，网络的安全性和数据的保密性是应用中的关键内容，可以从应用层、网络层、物理层入手设置认证加密过滤技术，提出完整的解决方案。利用安全测试评估技术、安全存储技术、主动实施防护技术、网络安全事件监控技术、恶意代码防范与应急响应技术、数据备份与可生存技术、可信计算平台技术和网络安全管理与统一威胁管理(unifiedthreatmanagement，UTM)技术，为配电通信网的安全提供保障措施4。
4典型配用电通信技术混合组网示例
根据配用电通信网的要求和多种通信技术特征，考虑充分发挥各种通信技术的优点，减弱各种技术应用缺点，建立以光纤网络为骨干，无线技术、载波为补充的网络结构(见图9)，满足配调自动化、用电信息采集、用能服务、环境监测、临时应急通信等多业务网的需求。混合配用电通信网的组成模式划分成以下3个层面和综合网管系统。
1) 骨干传输层。指覆盖35 kV以上变电站点的光纤网，用作生产管理的调度数据网和信息管理的综合数据网。
2) 远程接入网络。实现技术包括工业交换机、XPON技术、中压载波、无线技术，完成用户侧数据的汇聚上传。具体技术应用见表1。
3) 本地接入网络。本地接入技术(如WLAN、电力线载波(powerlinecarrier，PLC))等解决电网局
4)网管系统。混合型配电通信网网管主要负责管理工业以太网、XPON网络、本地的WLAN、WSN网络、无线专网、载波通信网络等通信设备和网络设置的管理。表3给出网管的实现功能。
5结语
篇3
关键词：软交换技术；信息通信；计算机技术；优势
中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：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
在信息通信技术发展过程中，软交换的概念被越来越多的应用，并且在信息通信中发挥着巨大的作用。它将传统的交换设备部件化，分为呼叫控制与媒体处理，二者之间采用标准协议（MGCP、H248）且主要使用纯软件进行处理。这种概念一经提出就受到了业界的广泛认同和重视，并逐渐被推广。随着信息通信技术的发展，软交换技术由于在电话信息传递过程中的优势，而被植入信息通信技术中，并且逐步成为信息通信的主要技术方式。文章主要针对信息通信软交换技术的设计原理及实现目标等三个方面展开讨论。
二、软交换技术在信息通信中的应用
（一）信息通信软交换技术的基本要素
任何一种信息交换技术都有其主要特点，这些特点主要表现在技术的基本要素中，信息通信软交换技术也不例外。理论上，信息通信软交换技术的基本要素包括三个方面。第一，开放的业务生成接口。开放的业务生成结构对于信息交换具有非常重要的作用，它能够实现真正意义上的信息自由交换；第二，综合的设备接入能力。信息通信中的软交换协议能够支持多种协议，因此更加宽泛的接受各种设备接入；第三，基于策略的运行支持系统。与其他信息交换技术不同，软件换技术重要是基于策略的运行来反馈和运行系统，这就保证了整体系统运行的稳定性。
（二）信息通信软交换技术的设计原理及实现目标分析
独特的设计原理以及广泛的应用领域是软交换技术在信息通信中广泛应用的主要优势。软交换能够兼容各种协议，这就保证了其应用能力的广泛性。信息通信软交换技术的基本原理是设法创建一个具有很好的伸缩性、接口标准性、业务开放性等特点的分布式软件系统，它独立于特定的底层硬件/操作系统，并能够很好地处理各种业务所需要的同步通信协议，在一个理想的位置上把该架构推向摩尔曲线轨道。独特的设计原理使得软交换技术在信息通信中能够得到最大限度的应用，其主要实现目标包括以下几个方面。独立于协议和设备的呼叫处理和/同步会晤管理应用的开发等7个方面的应用，几乎涵盖了信息通信所有的领域。
（三）信息通信软交换技术优势分析
与其他信息通信技术相比，软交换技术最大限度的兼容和开发了更多的信息交换领域，促进了信息通信技术的发展。其优势概括而言，主要体现在三个方面。首先，集中化的管理。由于可以兼容各种协议，因此，在系统管理是可以通过很少的服务器管理进行通信管理；其次，减少成本。在传统的信息通信技术中，由于需要更多的IP以及服务器进行技术支持，使得无论从硬件成本还是软件成本上都需要付出相当大的成本，而软件换技术恰恰客服了这一缺点；第三，较高的可靠性。软件换系统运行于可靠性高、容错能力较强且符合业内标准的电信级服务其上，其出错率以及系能稳定上都大大提高，保障了信息通信的连续性。
三、结语
软交换技术的应用，极大的促进了信息通信的发展，使得信息通信向着更加稳定、更加全面的方向发展。但是，仅靠软技术自身的优势来提高信息通信软技术的性能是远远不够的，而应该同样发挥信息通信本身特点，这样才能使的信息通信软技术发展有更加广阔的前景。
参考文献：
篇4
、全要素的配电系统。试验结果表明，主控制器和各采集终端之间的数据通信可靠、准确，可满足智能电网用户端的基本需求。
关键词：机构设计；通信协议机理；主控制器协议；采集终端协议
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
中图分类号：TM93
0 引言
随着经济和社会的发展，智能电网越来越成为各行业研究的热门领域。智能电网在传统电网的基础上发展而来，将信息化、数字化、自动化、互动化等特征融合到电网中来，从而使电网更加安全、高效与环保。智能电网对加速新能源开发、防止气候变暖、促进节能减排、转变经济发展模式和国民生活方式有着重大的意义。同时智能电网也对发、输、变、配、用等环节提出了新的要求，尤其是用户端领域最为重要，是电网与用户之间的桥梁，可以让用户切实感受到电网建设的成效和收益，可以将用户融入成为智能电网的组成部分。
智能电网用户端系统，简单来说就是用智能化来改造传统物理供电系统。通过计算机网络，精确测控和监视用户端电气设备运行状况，实现负载监控、故障预警、电能质量管理等功能。智能电网用户端系统主要结构特征体现在：①采用标准化、开放式现场总线技术，具有双向通信网络化功能;②采用主控制器与分散采集终端相结合，采集终端包含各类信息如：设备主要运行状况、工作参数、故障等；③用户端电能管理系统具有兼容、高效运营管理能力。
本文以嵌入式系统中的CAN（Controller Area Network,CAN）总线网络为基础，根据智能电网的需要，设计了一种多功能、实用可靠的低压配电系统，适用于小区、商厦、学校等多个用户终端。系统利用CAN总线技术与嵌入式LINUX系统而设计，由采集终端、主控制器组成。物理层上，两者是通过CAN总线将联系在一起；应用层上，两者则是通过CANopen应用协议实现兼容、互换的目的。
1系统结构设计
CAN总线是一种支持分布式控制的串口通信网络，与一般通信总线相比[1~2]，具有性能突出、可靠性高、实时性好和抗干扰能力强等特点。同时，CAN只定义物理层和数据链路层，没有规定应用层，所以相关高层协议的开发使得CAN总线具有更强的功能，更广的适用范围，被广泛应用于交通工具、工业自动化、医疗仪器、环境控制等诸多领域。
CAN总线物理接口采用差分电压传送，通过被称为CAN_H和CAN_L两条信号线，进行正常通信。对于CAN应用层的协议目前主要有CANopen、DeviceNet两种主要协议，都是通过定义CAN报文中的11/29标志符以及8字节数据帧来使用。智能低压配电系统采用CANopen应用协议，支持Siemens和Philips等多个CAN厂家设备，在CAN总线网络中提供统一的系统通信模式和设备功能描述方式，保证网络各项的功能的执行。网络结构如图1所示。
图1 智能低压配电系统网络结构图
CAN总线网络将挂接在总线上的主控制器和各采集终端汇集在一起。主控制器可以通过以太网将存储的相关信息与主工作站（设于供电公司）进行双向信息交换。主控制器是通过PC扩展CANopen主站通讯卡和Linux操作系统为平台构建，采集终端采用STM32F103xx微处理器为核心设计。
2 CANopen通信协议机理
CANopen是一个基于CAN接口协议，采用软件工程方法分析设计[3]，具有良好的模块化特性和较高的适用性，通过扩展可广泛应用于多个领域。CANopen协议中包含了标准的应用层规范和通信规范，不同厂家的设备如果遵循相同的规范则可以实现相互的操作。
CAN设备模块被分为通信协议对象、对象字典、应用程序三个部分。其中对象字典是CANopen设备的核心。应用程序与CAN接口之间的接口在对象字典中实现。对象字典实际上是一个对象组，可通过网络以事前安排的预定义方式访问。CANopen设备模块如图2所示。
图2 CANopen设备模块图
CAN控制器负责CANopen协议的解释与执行。CANopen协议保证通信对象在不同的CANopen设备间进行交换。
3 主控制器协议的实现
CANopen 物理层每次传送资料包括 11 位元的 ID、远端传输请求（RTR）位元及大小不超过8字节的资料。11 位元的 ID 分为 4 位元的功能码及 7 位元的 CANopen 节点 ID。CANopen节点被分为主节点和从节点。主节点可以提供本地网络的管理服务，相关从节点接受主节点的管理。7 位元的 ID 共有 128 种不同的组合，其中 ID 0 不使用，因此一个 CANopen 网络上节点号范围为1～127。扩展CANopen通讯卡的PC在网络中作为主节点，各采集终端被作为从节点。
3.1 主节点功能
主节点实现CANopen的主站功能，为了满足管理整个CANopen网络的从站设备，需要提供如下功能：①支持NMT（Network Management）网络管理，管理报文负责层、网络管理和ID分配服务，例如，初始化、配置和网络管理（其中包括监控从节点的接入与脱离，自动识别和主动纳入管理）；②通过“客户端－服务器”通讯模型监控网络中每个从节点的运行状态；③主节点进行时间管理，提供时间戳功能，保证网络内主节点和各从节点时钟都是保持一致；④分析处理并保存数据，主节点根据收到的数据帧的标识和对象字典的定义，得到有功功率、频率、谐波等数据并进行处理[4]。
3.2 监测通道标识
主控制器为了能够识别从节点的每一个监测对象[5]，需要在主控制器内部建立一个监测对象的列表。列表中的每个条目代表一个对象，列表条目的值标识相应监测对象。列表条目的对象索引和子索引组成相应监测对象的逻辑编号。
监测对象标识值是用一个32位值表示，其中第16～31表示索引号，第8～15表示子索引，第7位保留，节点号是第0～6位；索引号部分与CiA DS-401中的输入对象一致，如：0x75010308表示8号从节点的A相电流；对象索引0x3700～0x3705是用于定义监控对象标识的，每一个对象索引的子索引最大为255，理论上最多可以标识1530个监测对象[6]。结构定义如表1。
表1 监测对象标识索引
3.3参数映射
按照CiA DS-401应用层和通信协议的规定，在对象字典中对服务数据对象SDO、过程数据对象PDO等进行定义。主控制器PDO 分为两种：传送用的 TPDO 及接收用的 RPDO。TPDO 是将资料由此节点传输到其他节点，而 RPDO 则是接收由其他节点传输的资料。主控制器中的RPDO通信参数和映射参数如表2所示。通过RPDO映射参数，主节点从接收到的PDO中解析出电力监控对象的各项数据。
表2 主控制器中RPDO通信参数和映射参数
主节点作为SDO客户端，从节点作为服务器。主节点对从节点进行参数配置，为每个消息都生成一个应答，确保数据传输的准确性。主节点通过索引和子索引，能够访问数据服务器上的对象字典。这样主节点可以访问从节点的任意对象字典项的参数，获取电力监控对象的相应数据。同时从节点也可以通过SDO接受主节点对从节点的参数配置以及传输电力监控对象的数据。
在主节点中，把每个节点的电力监控对象的参数如各项有功功率、总功率、谐波等看一个独立的对象。在主节点的对象字典中，对所有电力监控对象的参数进行了定义。把电力监控对象的对象索引和子索引填到RPDO的映射参数中。当接受到一个PDO时，就可以根据映射参数得到相应电力对象的监控数据，并执行对应的设备子协议。
4 采集终端协议的实现
各采集终端执行CANopen的从节点协议，按照CiA DS-401通用IO模块子协议作为CANopen中的一个IO模块。从节点在主节点的时间管理下运行，把监控数据通过PDO发送主节点并提供SDO服务。不同节点提供的电力监控参数不完全相同，其触发PDO发送时间也不完全相同。主节点每24小时接受一次相关从节点提供总功率、有功功率、无功率；主节点每秒接受一次相关从节点提供谐波监测数据；主节点实时接收相关从节点提供三相电压/电流、零序电流、频率监测数据。
8号从节点部分TPDO通信参数和映射参数定义如表3所示。8号从节点有2路12位A/D通路，分别测量电力线路A相电压、B相电压、C相电压、A相电流、B相电流、C相电流、N相电流等数据。从节点把采集到数据，分析处理分别得到三相电压/电流、零序电流、功率因数、总功率因数、1～15次谐波等参数，通过PDO发送到主控制器。PDO通过事件触发的同步方式发送。
表3 采集终端TPDO通信参数和映射参数
5 结 语
本系统通过PC扩展一个CANopen主站通讯卡为主节点，具有管理CANopen通讯网络的能力。各采集终端为从节点。在完成主节点和从节点硬软件设计后，通过CAN总线将其组合在一起进行整体测试，主节点发送时间同步信号及SDO给从节点，从节点接受到信号后，把分析处理完后数据通过数据帧格式发送给主节点。主节点通过上位机可以实现对接受的各数据统计分析记录、绘制相应参数实时曲线、查询故障信息等功能。
结果表明，本系统实现了预期设计的智能低压配电系统的基本功能，结构简单，具有广阔的应用前景。
参 考 文 献
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篇5
关键词 ： 通信网络管理；网元；自动集成；Python；WebService
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：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
随着4G通信的广泛应用，移动互联、物联网技术也进入了高速发展时期。运营商对通信基础设施进行维护和管理是保障通信质量的关键，为完成对某地区所有通信设备的管理，网管系统起着至关重要的作用。网管系统提供有故障处理、配置管理、性能管理等业务功能。在对网元实现管理前，集成工作是必经环节，然而如何避免手工集成耗时和繁琐的弊端，成为网管人员亟待解决的问题，针对上述需求提出了自动集成软件的开发。该软件运用了WebService技术，使用了Python语言，借助开源模块和自主设计的算法完成了整个开发工作。文中主要分析了后台的工作流程和原理，详细论述了WebService技术和算法编程。该软件整合Shell、Perl脚本和XML文件的使用，完成了所有工作模块，目前该软件已正式并赢得客户的喜爱与青睐。
1 基本概念
1.1网管系统及网元
如图1所示为网管系统与网元的拓扑结构，网管系统是指进行网络管理和通信设备维护的软硬件系统，网管系统对网元设备集中监护、集中管理，通过采集各种数据实现对全网的监控，未来将逐步实现自动化处理，智能化管理的需求。网管系统应满足以下指标：系统平均无故障时间应大于100天，重大警告的处理正确性达99%，性能数据准确性不小于99%，应用系统的实用性简单明了。目前对网管系统的基本功能要求有告警处理、性能管理、配置管理和报表查询。网管系统也逐渐由传统服务器/客户端模式向多应用层服务体系结构发展，具体可分为三层：数据采集层，数据处理层和应用层，而应用层主要完成网络的拓扑、互联互通分析、路由管理、生成报表的模版，故障处理流程，安全管理等。
图 1 网管集成网元拓扑
Fig.1 Topology of NMS integrating network
网元在这里主要指基站控制器，这是基站收发台和移动交换中心之间的连接点，也为基站收发台和移动交换中心提供接口。一个基站控制器通常控制几个基站收发台，其主要功能是进行无线信道管理、实施呼叫和通信链路的建立和拆除，并为本控制区内移动台的过区切换提供控制等[1]。
1.2 集成概念
网管系统对基站控制器实施管理，首先需要进行集成操作，成功集成之后才能对该网元进行配置管理，告警处理和性能管理等。集成工作主要包括：在Moniter（网管系统上基于Java的监管软件）上创建osi对象，可根据管理模式、网元类型和通信协议在该对象下配置属性值，Moniter对网元进行监管时，根据已创建的对象及其属性值实施具体的管理方案。比如为实现网元的远程终端，需要创建MML对象并设置协议及其端口号、网元用户连同密码等属性，网管系统会检查是否创建了FTP-PM对象来选择从网元端上传数据采用的协议及处理方式。另外，通过远程连接到网元端进行命令行操作，即在网元端设置网管服务器的信息并开启相关的服务应用。如果采用手工操作同时将几十个网元集成到某一网管系统下，则需要反复进行创建对象、设置属性的操作，这样不仅耗时而且容易出错，通过开发自动集成应用可以实现客户一键完成网管和网元的集成。成功集成之后，网管系统不仅实现了与网元的互联互通，同时根据网管人员的要求完成了相关对象的创建和属性设置，保障了网管系统对该网元实施各项管理功能[2]。
2 设计原理
自动集成的设计原理如图2所示。该应用软件是基于网管系统Linux服务器的，主要通过Python程序实现。其工作原理及设计框图均如图2所示，自动集成开始后程序首先检查网管系统运行是否正常，然后远程连接到网元检测其工作状态。校验成功之后保存来自GUI或命令行的初始化配置文件，同时调用shell脚本转换初始化文件的信息并融合内置配置文件1得到完整的配置文件，该配置文件包括网元类型、通信协议、需创建的对象及其属性。内置配置文件2定制了在网管系统服务器上执行操作的流程，即调用Python程序文件的顺序。Python程序先读取配置文件，再使用WebService技术在Moniter上创建相应的对象并设置属性。同时调用SSHLibrary远程连接到网元，利用正则表达式模块处理命令执行的结果，根据网元当前状态和集成要求执行配置命令。最后进行集成的校验，比如扫描日志是否有报错，在网元端产生告警后查看网管系统是否接受到告警，网元端产生的数据是否上传到网管服务器，数据是否插入到对应的数据库表里[3]。
图 2 设计原理
Fig.2 Designing principle
3 关键技术
3.1 WebService
WebService是一个平立的、低耦合的、自包含的、基于可编程的web的应用程序，可使用开放的XML标准来描述、、协调和配置这些应用程序，用于开发分布式的互操作的应用程序，Webservice的三要素：SOAP、WSDL和UDDI。SOAP即简单对象访问协议（Simple Object Access Protocol），就是用于交换XML编码信息的轻量级协议。一条 SOAP 消息就是一个普通的 XML 文档，包含下列元素：必需的 Envelope 元素，可把此XML 文档标识为一条 SOAP 消息；可选的Header元素，包含头部信息；必需的 Body 元素，包含所有的调用和响应信息；可选的Fault元素，提供有关在处理此消息所发生错误的信息。WebService描述语言WSDL基于XML的语言，用于描述WebService及其函数、参数和返回值。WSDL既是机器可阅读的，又是人可阅读的，一些开发工具既能根据开发者的WebService生成WSDL文档，又能导入WSDL文档，生成调用相应WebService的代码。UDDI是一套基于Web的、分布式的、为WebService提供的、信息注册中心的实现标准规范，用来管理、分发、查询WebService[4]。
该自动集成软件利用网管系统建立WebService服务器，采用Python编写的开源ZSI模块，可在Moniter上完成对象的创建、更新、查询和删除等操作。下面以创建对象及设置属性的源码为例，介绍该模块的实现原理[5]。完整源代码可描述如下。
from ZSI import client
from ZSI.schema import GED， GTD
import ZSI
from ZSI.generate.pyclass import pyclass_type #导入ZSI相关模块
class TopologyOperations（）：
def __init__（self，url，user，password）：
self.binding = client.Binding（url=url， **kw） #绑定WSDL地址
self.binding.SetAuth（AUTH.httpbasic， user， password）
篇6
【关键词】计算机网络 教学内容 教学方法
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。随着IT技术的不断发展，计算机网络已经深入到我们日常工作和生活的各个领域，以网络为平台的新的应用也不断地研发出来。人们已经习惯于高速宽带接入家庭网络，习惯于在网络上共享某些可以公开的资源。由于用户对计算机网络的依赖性越来越大，计算机网络技术高级人才的需求也随之增加，这就需要各高等院校能够培养大批计算机网络技术的高级人才以满足市场的需求。
计算机网络课程是网络工程专业的基础课程，它对网络工程专业的后续课程，如综合布线、网络设备、网络安全等等起到铺垫的作用。这门课程的特点是概念众多，理论复杂，且实用性极强，知识更新相对迅速。所以，做好计算机网络这门课程的教学，对培养高素质的专业人才具有十分重要的意义。然而，目前很多学校开设的计算机网络课程仍然采用“填鸭式”的教学方法，即教师是传统意义上的信息传递者，学生只是被动地跟从教师的教学节奏，教学内容理论性太强，形式较为死板。这种教学方法的弊端在于无法激发学生学习专业知识的兴趣，当进行实际操作的时候，教师就会变成解决问题的专家。因此在计算机网络教学中，教师应想方设法调动学生的各种感官，鼓励学生积极思考问题，努力解决问题，让学生认识自己是教学的主体，是学习的主人，是知识、技能的拥有者与驾驭者。
2．教学内容的选择。计算机网络课程教学内容的选择应本着两个原则：第一，确保教学内容的实用性；第二，确保学生对该内容有足够的学习兴趣。
计算机网络是一门交叉学科，是计算机技术和通信技术的结合体，所以在教学内容的选择上应体现出这两种技术的特点。我们可以在内容上把计算机网络课程分为以下几个部分：
①通信基础知识，包括通信技术的基本概念、通信协议与体系结构等等；
②局域网技术，包括综合布线技术、交换与路由技术、VLAN技术、各种服务器的搭建与配置方法、网络管理技术等等；
③广域网技术，包括IP技术、Internet的构建思想、Internet接入技术等等；
④网络安全技术，包括病毒防护、网络攻击防护、网络监听技术等等。
第一个部分的重点在于对通信协议和体系结构的认知。网络体系结构是确保在网络上成功传输数据的前提，网络通信协议为众多网络应用提供了平台，而且在局域网技术和广域网技术的很多具体环节都要牵涉到协议和体系结构的内容。因此，通信协议的学习是计算机网络的基础环节。
局域网是一种应用最为广泛的计算机网络，因此局域网技术的教学是计算机网络课程的核心部分。而且大多数网络工程专业学生毕业后从事的也基本以局域网的建设为主，所以很好地掌握局域网的知识对于培养学生实际应用能力起着至关重要的作用。
广域网是一种应用非常广泛的计算机网络。Internet是其典型代表，所以应重点讲解Internet的原理及应用。IP技术是Internet的核心。另外值得注意的是广域网接入技术。目前很多家庭都实现了宽带上网，因此很多学生对广域网的接入技术的相关问题产生了浓厚的兴趣，所以对其重点讲解不仅可以调动学生解决问题的积极性，而且还能够提高学生的动手能力。
网络安全技术是计算机网络技术一个非常重要的分支。目前很多的发达国家都十分注重网络安全问题，一旦重要的数据被破坏或丢失，会对企业日常的生产产生重大的影响。据美国劳工部统计，93%的有严重数据丢失的公司会在5年后破产；维斯康星大学的统计结果也显示，美国43%的公司在数据被破坏后倒闭，29%的公司在两年内破产。这些统计数字表明，网络安全问题是至关重要的。在计算机网络课程的教学过程中将其放在重要的位置是十分必要的。
3．教学方法。计算机网络教学是网络工程专业人才培养过程的一大难点。笔者曾经与很多学生进行过交流，普遍反映这门课程的概念很抽象，不易理解。所以，传统的教学方法和手段已经不能满足培养高素质专业人才的要求。针对计算机网络课程知识点多、覆盖面宽、系统要素多、各种协议实体交互复杂等特点，我们可以采取多种新的教学方法。
3．1案例教学。案例教学方法就是运用成功的案例完成教学活动的一种方法。早在上个世纪初，美国的哈佛大学首先将案例使用在工商管理教学中。随着网络工程的规模化、正规化，在网络技术领域出现了许多成功的案例。所以，在计算机网络的课程中引入这种教学方法不仅可以缩短课堂教学与实际情景的差距，还可以提升学生分析问题和解决问题的能力，培养学生创造性思维。案例教学方法有两个显著的特征：
3．1．1事件发生的步骤。在网络设计的整个过程中，一般要经过可行性分析、需求分析、网络规划、网络设计、网络测试等若干个步骤。在对学生进行案例教学的时候，教师的身份不仅仅是授业者，更重要的是批评者。例如当所举的案例进行到需求分析这个步骤，教师可以把学生作为课堂的主体，让学生成为一名系统分析人员，去思考要向客户询问什么。这是整个案例教学过程的关键与中心环节。教师除了对有误差的事件进行修改之外，不要随意的将自己的观点强加给自己的学生。否则案例教学便成了形式。
3．1．2事件中会发生很多矛盾。案例之所以称之为案例，就是因为在其中包含了众多的问题、矛盾甚至冲突，即便是最成功的案例，在其形成的过程中也不可避免的出现偏差。但是，这些偏差正是知识所在。所以，将案例中的这些问题在课堂上暴露出来将有助于学生对教学内容的掌握和运用。
3．2实例教学。与案例教学不同，实例教学重在对某些教学内容的补充和说明。在前面已经提到，计算机网络课程内容中包含了大量抽象的、难于被人理解的知识，如网络体系结构的内容等等。因此，我们可以在教学过程中列举出一些相关知识的例子，来加深学生对内容的了解和掌握。
在TCP/IP体系结构中有一个非常重要的网络层协议――地址转换协议（ARP）。这部分教学内容的特点是理论性很强、抽象，协议工作过程复杂，难于被人所理解。笔者在实际的教学过程中发现学生对此并不感兴趣。联想到前不久在网络上流传的ARP病毒，于是笔者从这个例子入手，着重剖析ARP病毒的成因、流传手段和危害。这样便把死板抽象的知识形象化，让ARP这样的实例来刺激学生去思考问题，而且通过这种方法也使得课堂变得活跃。因此，实例教学是普通教学过程的一种很好补充。
3．3实物教学。计算机网络是一种偏重于硬件的学科。当进行网络设计的时候，我们经常会见到交换机、路由器、防火墙这样的网络设备，还有光纤、双绞线、水晶头、信息模块、配线架这样的布线组件。教育心理学研究表明，学生在学习时，视觉的作用大于听觉，视觉与听觉的交叉作用，更有利于提高学生的学习效率。视觉与听觉相结合的教学方法，尤其是运用实物进行研究和探讨，提高教学效果，在教学中具有重要意义。所以需要教师把这些硬件产品带到课堂，在授课过程中为学生展示这些硬件，使学生对相关的设备和组件有一个初步的认识，这样更有利于学生消化所学的知识。
笔者曾经做过这样一个试验：在对一个班授课的时候，将RJ-45水晶头拿给学生看，并且围绕着这个水晶头展开教学工作；而对另外一个班授课的时候却完全相反，只是描述了RJ-45水晶头的一些外部特征，并没有将实物带到课堂。试验的结果是：第一个班有80%以上的学生能够很好的接受相关的知识，而对于第二个班只有很少的几名学生能对RJ-45水晶头有一些简单的认识。
因此，在课堂上展示硬件设备、演示配置设备步骤等是提高教学质量的一种行之有效的手段。
3．4多媒体辅助教学。和传统教学模式相比，多媒体教学有着明显的优点：可以做到因材施教，提高学生学习的主动性、积极性，有利于发展学生的智能。然而很多教学工作者对多媒体的利用还不够完善，并且出现了不少使用多媒体的误区。例如片面追求多媒体教学，其所用的所谓的多媒体课件只是简单的文字加图片，这样的多媒体课件便变成了电子教案，大材小用，造成资源浪费，失去了它本来的意义。
笔者认为，在授课过程中仍然要坚持以板书为主，多媒体教学则应作为一种辅助的方法用于课堂教学。计算机网络课程中包含很多有关某种技术工作过程的内容。根据笔者的亲身体会，如果在黑板上对这些内容进行讲解，不但占用大量篇幅和时间，而且很难让学生获得直观感受。所以可以将这些内容通过多媒体课件以动画的形式给学生展示出来，再附以教师对每一个过程的描述。这样做不但可以降低讲解过程中相关文字描述的篇幅和难度，还可以提高学生对相关知识的感性认识。
篇7
（长安大学，陕西 西安710064）
【摘 要】为方便读者全面了解电力监控系统，本文从系统理论的角度，用系统特性对轨道交通电力监控系统进行了分析。
关键词 系统；地铁；电力监控；分析
作者简介：韩笑宓（1995—），女，山西人，2008年入读长安大学，学生。
电力综合监控系统简称SCADA系统，它以计算机为基础，用于监控现场的运行设备，使调度中心实现采集数据、控制设备、测量和调节参数及报警等功能的调度自动化系统。以下用系统的特性介绍该系统：
1 整体性
整体性要求系统由多个要素组成，各要素之间相互联系，构成有机整体，实现“1+1>2”的效果。
电力监控中系统基本按照两级管理（控制中心级和车站级），三级控制（控制中心级、车站级和现场级）方式进行使用和管理，他们之间既相互联系又相对独立。
控制中心级电力监控系统对全线重要监控设备的状态、性能信息进行实时收集和处理，通过各种调度员工作站，将信息转换成数字化和图像化的形式显示出来，供调度人员监控，同时系统可以自动地根据一定的逻辑关系向被监控设备或系统传达指示命令，从而完成对全线供电设备的统一监视、控制、调度和管理。
车站级电力监控系统负责实时收集并处理所处车站供电设备的状态、性能信息，当控制中心级电力监控系统或通信网络出现故障，无法正常工作时，该系统可对车站范围内的供电设备进行控制管理。
现场级测控设备设置在各个供电设备附近，和监控系统的中心和车辆及均有通信接口，负责接口转换，信息的采集、汇聚、传送，命令的接收、执行和反馈。
在系统整体网络结构中，控制中心级监控系统和车站级监控系统是信息收集、处理、分析与系统实时调度管理的关键节点，而现场测控设备是整个监控系统的接口设备。三者缺一不可，共同组成一个完整的电力监控系统。
2 目的性
城市轨道交通系统是一种高密度、大运量的交通系统，必须保证其高度的安全性和可靠性，而电力综合监控自动化系统的目的则是为整个轨道交通的安全运行提供基础保障。
目的决定功能，城市轨道交通电力监控系统的“四遥”功能体现了它的目的性，即遥测、遥信、遥控、遥调。遥测指利用电子技术远方测量集中显示诸如电流、电压、功率、压力、温度等模拟量；遥信指远方监视系统及设备的工作、运行情况；遥控指远方控制或保护供电设备的分、合、起、停等工作状态；遥调指远方设定及调整所控设备的工作参数、标准参数等。电力监控系统通过数据采集、设备控制、测量参数调节以及各类信号报警等各项功能，对城市轨道交通全线各类变配电所、接触网等电力设备运行情况进行分层分布远程实时监视和控制，从而达到保障系统的正常运行、提升供变配电系统调度、管理及维修的自动化程度，提升供电质量，保证系统安全可靠运行的目的。
3 相关性
现实世界是普遍联系的，系统中相互关联的各要素相互制约与相互影响，它们之间的相关性确定了系统特有的整体形态与功能。
城市轨道交通SCADA系统通常包括调度主站系统，变电站综合自动化系统和通信专业提供的所间通信通道三部分。控制中心调度主站系统通过通信通道与变电所主控单元进行信息交换；变电站综合自动化系统通过所内通信网与所内IED装置通信，通过通信通道与调度主站进行通信，三者相互联系，相互影响，共同决定了SCADA系统的整体形态，实现了系统的功能。
4 动态性
各种物质的特性、结构、形态、功能及其规律都是通过运动表现出来的，要认识系统必须研究系统的运动。开放系统与外界进行物质能量和信息的交换，系统内部结构也随之不断变化。
电力监控系统的通道切换功能充分体现了系统的动态性。系统实时监视通道运行情况，能自动依据通道运行情况切换主、备通道，同时调度人员也可手动切换。
5 适应性
系统与周围环境之间通常都有物质、能量和信息交换，环境的变化会引起系统特性的改变。因此，一般结构良好的系统必须具有反馈系统、自适应和自学习系统，以保持对客观环境的适应能力。
电力监控系统的适应性体现在：
（1）容错能力、自诊断、自恢复能力。它具备高度的容错功能，系统关键节点采用冗余配置，软件按照模块化设计，不同的软件模块能配置到不同的节点上，并且可定义模块在设备或软件故障情况下的功能转移，实现“1+N”软件容错功能，保证系统在硬件节点、软件模块等任意单一故障的情况下能不受影响而正常稳定的运行。
（2）软件在线编辑、改进功能。系统软件满足开放性标准的要求，最大限度地保证在未来系统功能需求改变或增加的情况下，如硬件节点的增加、数据库容量的扩充、系统软件功能的增强等，不影响系统的稳定运行。
（3）地铁电力监控系统正向通信接口标准化、设备间的互操作性增强化的方向发展。从目前地铁建设实践经验来看，有效解决好各种设备间的接口通信是保证并提高地铁电力监控系统运行安全性的关键所在。由于各大传统的间隔层电力设备和监控系统厂商几乎都有适用于自家设备的通信协议，各种协议之间无法直接通信，因此只有要求各厂家采用开放式的接口和通信协议，构建一个开放的系统，才能从根本上解决接口问题，适应系统本身不断变化的要求。
6 复杂性
现代系统的复杂性一般表现在多结构、多目标、多功能、多参数、多输入、多变化。
城市轨道交通电力监控系统采用分层分布的结构体系，属于大型复杂系统。系统各站信息量大，包括遥测、遥信、遥控量，信息量的采集点分散，分布在沿线的各变电所，且数量众多。监控系统实时和定时采集现场设备的信息，包括三相电压、电流、功率、功率因数、频率、电能、温度、开关位置、设备运行状态等，将采集到的数据通过统计计算生成新的直观的数据信息再显示（总系统功率、负荷最大值、功率因数上下限等），并在数据库中存储重要的信息量。另外，目前地铁逐渐趋于网络化，运营线路交叉，出现2条线路共用变电站的“共用点”情况及一条线电源来自另一条线路的变电站的“转供电”情况，两条线路的电力监控系统需要进行数据的交互和复用，一个变电站的稳定运行决定着至少两条线路的安全和稳定运行，加之电力监控系统的动态变化特性，使其成为复杂度极高的系统。
7 有序性
系统的结构、功能和层次的动态演变有某种方向性，体现了系统的有序性，系统的有序性可表述为系统是由较低级的子系统组成的，而该系统自己有是更大系统的一个子系统。
电力监控系统与高压供电系统、牵引供电系统、动力照明供电系统、以及综合接地系统、供电系统运行维修机构共同组成供电系统。
高压供电系统将电从发电厂经升压、高压输电网、区域输电网、区域变电站至主降压变电所；牵引供电系统则负责将电能转化为机械能，为牵引列车组在轨道上运行提供动力；动力照明供电系统提供车站和区间各类照明、扶梯、风机、水泵等动力机械等动力机械设备电源和通信、信号、自动化等设备电源；综合接地系统在防雷电流、防杂散电流、工作接地等方面均起到重要作用，是地铁工程人身安全、设备安全和运营可靠性的重要保证；电力监控系统对整个监控系统中变电所和电网运行状态进行监控和控制，实现自动化调度管理。各个子系统分工合作，协调配合，保证供电系统的有序进行。
而电力监控系统又由调度主站系统，变电站综合自动化系统和所间通信通道三部分构成。
调度主站系统主要由如下几个子系统组成：数据采集和SCADA服务器，数据库服务器，操作员工作站（OPU），WEB服务器等，它们通过以太网连接。其中：数据采集和SCADA服务器接收被控站通过网络通道传送的原始数据，将其处理成熟数据后，由SCADA服务器传送给全系统其他节点。数据库服务器负责把系统的所有YC、YX、KWH、通道、厂站、接点的参数存储到硬盘上。OPU为操作员提供全图形操作人机界面，供调度员进行数据监视。
变电所综合自动化系统的系统结构由站控层，间隔层和所内通信网三部分组成。不仅可以完成传统的RTU功能，还可以实现变电所各个设备的电流、电压、功率、电度采集和供电设备的监视、控制、联动、联锁、闭锁、自动投切等功能。
所间通信通道采用冗余方案，通信软件采用冗余线程，保证系统的可靠性。
8 开放性
系统与环境是相互适应、协调的，开放性是指系统与环境发生交换关系的属性，输入与输出是开放性的两个方面。
电力监控系统与通信系统：通信系统是实现电力监控系统的关键部分，电力监控系统借助有效的通信手段，通过通信网络将控制中心的命令准确的传送到为数众多的远方终端，并将从远方终端采集的各设备的运行信息反馈回控制中心。
电力监控系统与漏电火灾报警系统：漏电火灾产生的根源是供电系统中存在的不易被发现的漏电电流，而电力监控系统可检测供电系统中的电气参数及状态变化，为判断电气故障提供参数依据；另一方面，漏电火灾报警系统能准确监控电气线路的故障和异常状态，发现电气火灾隐患，及时报警，并将信息传递给电力监控系统。
电力监控系统与列车运行调度系统：列车正常运行需要电力监控系统对行车组织、故障维修和分析提供实时支持，若二者不能协调配合会造成一系列的问题。随着运输需求的增加，地铁运行调度可能通过加密班次来增加运能，一旦无法正确评估电网的负载能力，极易导致牵引供电设备的负荷超过系统的保护整定值，从而过载跳闸，即使没有跳闸，电力设备长期高负荷运转，也易引起设备老化、故障，这就要求各线路的电力监控和列车运行调度系统相互配合，将电力系统运行数据与行车数据结合分析，充分发挥多资源共享和多系统控制协同的优势。
参考文献
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［2］尹学明.重庆轻轨电力监控系统（SCADA）简述[J].黑龙江科技信息,2009.
［3］杨云林.城市轨道交通电力监控系统研究[J].艺术科技,2012.
［4］张佳,吴玉怀,徐斌涛.城市轨道交通电力监控系统的不足和未来展望[J].工业控制计算机,2012.
［5］董常.城轨交通电力监控系统架构及其通信规约的浅析[J].现代城市轨道交通,2010.
篇8
【关键词】计算机；网络；构成
0 前言
国际互联网（internet），又称因特网，始建立于1969年的美国，目前已经联接着超过160个国家和地区，四万多个子网，五百多万台电脑主机，是世界上信息资源最丰富的电脑公共网络。
它具有快捷性、普及性，促进了人类社会的进步，丰富人类的精神世界和物质世界，是现今最流行、最受欢迎的传媒之一。
1 网络简介
互联网是由一些使用公用语言互相通信的计算机连接而成的网络，即广域网、局域网及单机按照一定的通讯协议组成的国际计算机网络。
一个完整的网络需要四个要素组成：通信线路、通信设备、有独立功能的计算机、网络软件及实现数据通信与资源共享，这四个要素缺一不可。
2 计算机网络分类
在计算机网络中，可按不同的标准进行分类。一般可按网络节点分布、网络拓扑结构及按交换方式来分类。
2.1 按网络结点分布
计算机网络按网络结点分布可分为：局域网（Local Area Network，LAN）、广域网（Wide Area Network，WAN）和城域网（Metropolitan Area Network，MAN）。
局域网（LAN）是一种在小范围内实现的计算机网络，作用范围一般为几米到几十公里以内，结构简单，布线相对容易。一般在一个建筑物内，或一个工厂、一个事业单位内部，为单位独有。
城域网（MAN）是在一个城市内部组建的计算机信息网络，提供全市的信息服务。作用范围界于WAN与LAN之间目前。
广域网（WAN）范围很广，信道传输速率较低，一般小于0.1Mbps，结构比较复杂，作用范围一般为几十到几千公里。可以分布在一个省内、一个国家或几个国家。
2.2 按拓扑结构分类
计算机网络按拓扑结构分类可分为：总线型、环型、星型、网状。
总线型拓扑结构是指采用单根传输线作为总线，所有工作站都共用一条总线。
环型网络拓扑结构主要应用于采用同轴电缆（也可以是光纤）作为传输介质的令牌网中，是由连接成封闭回路的网络节点组成的。
星型拓扑结构是用一个节点作为中心节点，其他节点直接与中心节点相连构成的网络。
网状网是一种新型的无线网络架构，它的核心指导思想是让网络中的每个节点都可以发送和接收信号。
2.3 按交换方式
计算机网络可分为线路交换网络（Circurt Switching）、报文交换网络（Message Switching）和分组交换网络（Packet Switching）。
线路交换网络是早期的计算机网络就是采用此方式来传输数据的，数字信号经过变换成为模拟信号后才能在线路上传输。
报文交换网络是一种数字化网络。通信时，源机发出的一个报文被存储在交换器里，交换器根据报文的目的地址选择合适的路径发送报文，这种方式称做存储-转发方式。
分组交换网络也采用报文传输，它是将一个长的报文划分为许多定长的报文分组，以分组作为传输的基本单位。这不仅简化了对计算机存储器的管理，而且也加速了信息在网络中的传播速度。
由于分组交换优于线路交换和报文交换，具有许多优点，因此它已成为计算机网络的主流。
3 网络的拓扑结构
网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，就是用一定方式把网络中的计算机设备连接起来。
构成网络的拓扑结构有很多种，拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接，它的结构主要有星型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构等。
3.1 星型
星型结构是指各工作站以星型方式连接成网。
网络有中央节点，其他节点（工作站、服务器）都与中央节点直接相连，这种结构以中央节点为中心，因此又称为集中式网络。
星型拓扑结构便于集中控制，易于维护和安全等优点，端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信。星型拓扑结构的网络延迟时间较小，传输误差较低。
缺点是中心系统必须具有极高的可靠性，为提高系统的可靠性，对中心系统通常采用双机热备份。
3.2 环型
环型结构在小型局域网中使用较多。
环型网络拓扑结构主要应用于采用同轴电缆作为传输介质的令牌网中，是由连接成封闭回路的网络节点组成的。
数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输，信息从一个节点传到另一个节点。这种结构消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。
优点：点到点的链路，总以单向方式操作；信息流在网中是沿着固定方向流动，简化了路径选择的控制；环路上各节点都是自举控制，控制软件简单。
缺点：信息源在环路中串行地穿过各个节点，当环中节点过多时，影响信息传输速率，使网络的响应时间延长；环路是封闭的，不便于扩充；可靠性低，一个节点故障，将会造成全网瘫痪；维护难，对分支节点故障定位较难。
3.3 总线型
总线结构是使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种方式，也就是说，连接端用户的物理媒体由所有设备共享，各工作站地位平等，无中央节点控制，公用总线上的信息多以基带形式串行传递，其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散，如同广播电台发射的信息一样，因此又称广播式计算机网络。各节点在接受信息时都进行地址检查，看是否与自己的工作站地址相符，相符则接收网上的信息。
这种结构具有费用低、数据端用户入网灵活、站点或某个端用户失效不影响其它站点或端用户通信的优点。缺点是一次仅能一个端用户发送数据，其它端用户必须等待到获得发送权；媒体访问获取机制较复杂；维护难，分支节点故障查找难。尽管有上述一些缺点，但由于布线要求简单，扩充容易，端用户失效、增删不影响全网工作，所以是局域网技术中使用最普遍的一种。
3.4 分布式
分布式结构的网络是将分布在不同地点的计算机通过线路互连起来的一种网络形式。
分布式结构的网络具有如下特点：由于采用分散控制，即使整个网络中的某个局部出现故障，也不会影响全网的操作，因而具有很高的可靠性；网中的路径选择最短路径算法，故网上延迟时间少，传输速率高，但控制复杂；各个节点间均可以直接建立数据链路，信息流程最短；便于全网范围内的资源共享。
缺点为连接线路用电缆长，造价高；网络管理软件复杂；报文分组交换、路径选择、流向控制复杂；在一般局域网中不采用这种结构。
3.4 网状
网状拓扑结构主要指各节点通过传输线互联连接起来，并且每一个节点至少与其他两个节点相连。网状拓扑结构具有较高的可靠性，但其结构复杂，实现起来费用较高，不易管理和维护，不常用于局域网！
3.5 蜂窝
蜂窝拓扑结构是无线局域网中常用的结构。它以无线传输介质（微波、卫星、红外等）点到点和多点传输为特征，适用于城市网、校园网、企业网。
4 网络硬件
目前在计算机网络中应用较为普遍的网络硬件有：计算机网卡、集线器（Hub）、路由器（Router）、交换机、专用数据传送设备。其中我们把计算机网卡、集线器（HUB）、路由器（Router）、交换机称为计算机网络的主要设备。
4.1 计算机网卡及其分类
计算机网卡是局域网中连接计算机和传输介质的接口。
计算机网卡分类：网络接口（细缆口、粗缆口、双绞线口、光缆口）、 带宽（10兆网卡、100兆网卡、10/100自适应网卡、千兆网卡）、主板接口（ISA接口网卡、PCI接口网卡. EISA接口网卡、MCA接口网卡）。
4.2 集线器及其分类
集线器是局域网中的基础设备，集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。
集线器（Hub）分类：接口的数量（4口、8口、12口、24口、36口、48口等）、带宽（10兆、100兆、10/100自适应型、10/100兆混合型、1000兆）、是否智能型）。
4.3 路由器
路由器是一个能把多个异种子网互联起来，形成一个综合性的通讯网络的一种网络设备。同时它还能对数据传送时进行最佳寻径、流量管理、数据过滤、负荷分流、负载均衡和冗余容错等；高挡的路由器还具有数据压缩、传送优先、数据加密等功能。提供诸如局域网互连、广域网接口等多种服务。
4.4 交换机
交换机是一种存储转发设备，它是基于OSI参考模型的数据链路层操作的技术，是根据其发送帧中的终点MAC地址进行信息帧转发的。
5 网络软件
5.1 网络软件简介
网络软件是计算机网络环境中，用于支持数据通信和各种网络活动的软件。
每个计算机网络都制订一套全网共同遵守的网络协议，并要求网中每个主机系统配置相应的协议软件，以确保网中不同系统之间能够可靠、有效地相互通信和合作。
5.2 网络软件分类
网络软件包括通信支撑平台软件、网络服务支撑平台软件、网络应用支撑平台软件、网络应用系统、网络管理系统以及用于特殊网络站点的软件等。
通信软件和各层网络协议软件是这些网络软件的基础和主体。
5.2.1 通信软件
通讯软件用以监督和控制通信工作的软件。它除了作为计算机网络软件的基础组成部分外，还可用作计算机与自带终端或附属计算机之间实现通信的软件。
通信软件通常由线路缓冲区管理程序、线路控制程序以及报文管理程序组成。报文管理程序通常由接收、发送、收发记录、差错控制、开始和终了5个部分组成。
5.2.2 协议软件
网络软件的重要组成部分，按网络所采用的协议层次模型组织而成。
除物理层外，其余各层协议大都由软件实现。每层协议软件通常由一个或多个进程组成，其主要任务是完成相应层协议所规定的功能，以及与上、下层的接口功能。
5.2.3 应用系统
根据网络的组建目的和业务的发展情况，研制、开发或购置。其任务是实现网络总体规划所规定的各项业务，提供网络服务和资源共享。
网络应用系统有通用和专用之分。通用网络应用系统适用于较广泛的领域和行业，如数据收集系统、数据转发系统和数据库查询系统等。
专用网络应用系统只适用于特定的行业和领域，如银行核算、铁路控制、军事指挥等。
5.3 网络软件安全问题
5.3.1 网络软件的漏洞及缺陷被利用，使网络遭到入侵和破坏
5.3.2 网络软件安全功能不健全或被安装了“特洛伊木马”软件
5.3.3 应加安全措施的软件未给予标识和保护，要害的程序没有安全措施，使软件被非法使用、被破坏或产生错误
5.3.4 拒绝服务，中断或妨碍通信，延误对时间要求较高的操作
5.3.5 没有正确的安全策略和安全机制，缺乏先进的安全工具和手段
5.3.6 不妥当的标定或资料，导致所改的程序出现版本错误
如程序员没有保存程序变更的记录；没有做拷贝；未建立保存记录的业务。
6 网络协议
6.1 网络协议简介
协议是为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合，用来描述进程之间信息交换数据时的规则术语。
6.2 要素
网络协议是由三个要素组成：语义、语法、时序。
人们形象地把这三个要素描述为：语义表示要做什么，语法表示要怎么做，时序表示做的顺序。
6.2.1 语义是解释控制信息每个部分的意义。它规定了需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出什么样的响应。
6.2.2 语法是用户数据与控制信息的结构与格式，以及数据出现的顺序。
6.2.3 时序是对事件发生顺序的详细说明，也可称为“同步”。
6.3 层次划分
为了使不同计算机厂家生产的计算机能够相互通信，以便在更大的范围内建立计算机网络，国际标准化组织提出了“开放系统互联参考模型”（OSI/RM模型）。
它将计算机网络体系结构的通信协议划分为七层，自下而上依次为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
对于每一层，至少制定两项标准：服务定义和协议规范。
服务定义给出了该层所提供的服务的准确定义，协议规范描述了协议的动作和各种有关规程，以保证服务的提供。
6.4 常用协议
在计算机网络中TCP/IP协议、NetBEUI 协议、IPX/SPX协议，这三大协议最为常用。
6.4.1 TCP/IP协议
TCP/IP协议是三大协议中最重要的一个，随着Internet网的发展，TCP/IP协议也得到进一步的研究开发和推广应用，成为Internet网上的“通用语言”，也是是目前最流行的网络协议。作为互联网的基础协议，任何和互联网有关的操作都离不开TCP/IP协议。
TCP/IP协议使用需要进行配置IP地址、网关、子网掩码、DNS服务器等参数。
但TCP/IP协议在局域网中的通信效率并不高，使用它在浏览“网上邻居”中的计算机时，经常会出现不能正常浏览的现象。此时安装NetBEUI协议就会解决这个问题。
6.4.2 NetBEUI 协议
NetBEUI是NetBIOS协议的增强版本，它是一种短小精悍、通信效率高的广播型协议，安装后不需要进行设置，特别适合于在“网络邻居”传送数据。
如果一台只装了TCP/IP协议的WINDOWS98机器要想加入到WINNT域，必须安装NetBEUI协议。
6.4.3 IPX/SPX协议
IPX/SPX协议本来就是Novell开发的专用于NetWare网络中的协议。在局域网中它可以使多种操作系统进行通讯，而且使用简单，不需要任何设置。
篇9
关键词：火灾自动报警 监控通讯 联网技术
1火灾自动报警系统存在的问题
1.1火灾自动报警系统通讯协议无标准，通讯协议不开放，数据格式不统一，传输非标准技术层面的信息交换不畅通
通讯协议是火灾自动报警系统完成信息传输、确认及响应所必须遵循的“法则”，系统只有依赖完善合理的标准，才能实现系统组件间乃至更为广义的信息交互，从而完成扩展、优化系统的功能。目前，“以多种形式的总线制”为主流的火灾自动报警系统得到普及和推广，但国内尚无针对“总线式火灾自动报警系统”的通讯协议的设计标准由于技术来源不同（引进、合作、开发及仿制），其通讯协议的芜杂多样引发了诸多问题。
1.1.1产品研发及制造业良性发展举步维艰，技术资源难以充分利用
（1）各研发及制造企业对产品的开发行为闭关自锁，应用技术芜杂，技术含量差异大，难以做到扬长避短，合理有序，更谈不上与先进技术同步和国际接轨。系统的封闭性造成不同生产企业的产品没有互换性，系统功能扩展艰难，制约了火灾自动报警行业的发展。
（2）重复开发，信息资源不能共享，造成了技术和资源重复耗费，致使产品开发成本高、周期长，难以把握市场先机和占稳市场。
（3）通讯协议的非标准化，使得产品技术性能的好坏缺乏界定和鉴定的统一标准，难以实现严格意义上的优胜劣汰，不但阻碍了新技术的应用和发展，还变相地为企业的不正当竞争推波助澜。
1.1.2系统维护保养缺乏标准、可持续的技术支持
（1）由于缺乏规范、统一的通讯标准，不同火灾自动报警设备无法互换，一旦系统需要维修、更换、清洗，用户则可能因损坏的器件得不到维修更换，而被迫全面废旧换新或选用其他企业的产品，或因得不到应有的技术支持而听任建筑自动消防系统瘫痪失效，前者造成国家财产的浪费，后者形成火灾隐患。
（2）由于通讯协议不统一，使得用户一旦选择了一家产品就永远受该企业的制约。
（3）由于通讯协议不统一，将给各种火灾自动报警产品纳入标准化的广域网络管理造成障碍，国家有关部门也难以在网上对任一火灾自动报警运行状况进行必要的监督检查和统一指挥。
（4）随着经济发展，一幢建筑内或一家工厂同时运行两台或多台消防报警主机的情况越来越多。如何管理好这些不同厂家、不同年代、不同类型而且各自独立的消防报警系统是一个令人头痛的问题。
1.1.3用户操作使用困难
由于消防报警设备产品市场没有独霸一方的绝对强势产品，也由于标准规范给生产商留下太多的发挥余地，因此消防报警设备的主机不像PC机那样千人一面，而是千人千面，加上产品进口因素，用户界面更呈现“联合国”效应；设备本身用户界面不友好，而且日常使用和操作人员大多不具备良好的专业技术素质和外语能力，加上人员的频繁变动和管理制度的不完善，因此很大一部分消防设施运行得模模糊糊，说不上好也说不上坏，用户使用积极性不高。
1.2火灾自动报警系统误报、漏报问题困扰用户
灾自动报警系统对火灾探测信号处理的任务就是要剔除干扰，及时、正确地判断火灾，但是火灾探测器的安装环境极其复杂，由于环境中的气流、灰尘、湿气、电磁场、电瞬变、静电以及人为干扰的影响和不规律性，其变化特征与火灾时的烟雾或温度变化有其相似之处。目前广泛使用的各种传感器在探测火灾方面存在先天不足，无法准确地感应各种物质在燃烧过程中所特有的声波、光谱、辐射、气味等诸多方面也不尽如人意。例如离子和光电感烟传感器不但能感应很宽的非火灾现象“粒谱”，另外对火灾发生过程中所产生的不同粒径和颜色的烟又有某些探测“盲区”，误报、漏报严重影响用户使用。
1.3超早期火灾探测报警技术有待进一步扩大探测服务领域
针对特殊保护对象的重要性和特殊性，国外已开发出适合洁净空间高灵敏度感烟火灾探测报警系统，如激光式高灵敏度感烟火灾探测器、吸气式高灵敏度感烟火灾探测报警系统和气体火灾探测报警系统。与普通火灾探测报警系统相比，其探测灵敏度提高了两个数量级，甚至更多。这些系统用激光粒子计数、激光散射等原理监视被保护空间，以单位体积内粒子增加的多少来判断是否发生火灾，系统可在火灾发生前几小时或几天内识别潜在的火灾危险性，现超早期火灾报警。目前这种技术仅限于对烟粒子的探测，其在应用中不同程度地受到应用场所环境的限制，在洁净空间的火灾探测中应用较好，在一些普通环境条件的场所，高灵敏度吸气式火灾探测报警系统的应用还存在问题。
2改进措施及发展预测
进一步缩短火灾探测报警时间，为减少火灾发生，及时采取有效防火、灭火措施，减少火灾损失提供宝贵时间；进一步提高火灾探测报警系统的可靠性、降低误报率，为自动报警与联动控制灭火设备提供可靠运行保障；以及特殊场所的火灾探测报警问题，火灾探测报警系统的网络化和监控技术成为火灾探测报警领域发展的新热点。
2.1统一、开放的通讯协议标准是火灾自动报警系统发展的必然方向
火灾自动报警系统作为工业控制计算机网络系统的衍生，其数据传输必须严格遵循统一、标准的通讯协议，才能保证信息数据传输的可读性、可执行性及准确性。国家有关部门可组织国内大型生产企业，有步骤地规范和统一火灾自动报警系统的通讯协议标准，形成国家强制标准，作为公共资源予颁布实施。
在规范和统一火灾自动报警系统通讯协议标准时，应瞄准当前国际工业控制计算机网络技术的最新发展动态，借鉴现已获得广泛公认的标准总线、通讯协议，利用现有软件、硬件技术，使协议与国际接轨。同时，该协议标准亦应以国内技术相对先进、产品性能相对可靠的生产企业的现行标准为基础技术支持，使国内火灾自动报警产业的发展得到合理的衔接、过渡和更新。
智能建筑是今后的发展方向，在制订通讯协议标准时，应充分考虑让火灾自动报警系统嵌入智能建筑的楼宇自动化（BSA）系统中，作为BSA的子系统，与楼宇自动化主流网络技术及其相应恸、议等兼容，可充分利用智能建筑所纳硬件、软件资源实现联网通讯，为城市消防调度指挥中心、城市综合信息管理网络提供与城市其他管理中心共享消防系统的信息。
2.2采用广域技术解决城市和地区自动报警联网问题及大型用户中不同种类、不同品牌、不同时期投入使用的报警系统的兼容和集中控制问题
采用广域网设施，使系统能在几公里或几十公里的区域内做到集成。采用动态即插即用技术，使网络在正常工作条件下，随时可以增加和减少并入的报警主机。网络应支持多台操纵站，同一个报警信息不同部门的操作终端皆能接收到，设备应具有自我诊断、自我修复并作详细记载的功能。设备应能支持动态远程操作，用户可以利用电话线远程拨入设备，进行动态监视，了解报警状态和故障信息，检查值班人员的工作，为消防指挥提供可靠的信息。在特殊情况下，远程监视点还可以作为备用的值班位置，使用户对报警系统的使用更灵活，更方便。此外，远程接入功能还可向专业维修厂和专业技术人员提供远程诊断窗口，使消防报警设备的正常运行获得额外的保障。建立统一的传输协议，确保不同种类、不同品牌的各台消防报警主机之间的可靠连接和通讯。具有纯图形的显示方式，能够绘制清晰的中文彩色模拟地形图，并标识探测点的具置，其图形系统应包括全局地理总图、建筑或工厂的分图、楼层或车间的支图、报警区域房间的详图等层次组成。设备应能对报警主机的报警、故障和整个系统网络设备包括网络主机、通讯接口、通讯电缆和供电等情况进行严密的监视，便于系统管理和维护。系统的数据库要能可靠地记录系统网络主机、通讯接口、通讯电缆和供电等情况进行严密的监视，便于系统管理和维护。系统的数据库要能可靠地记录系统内发生的事件和操作员的动作，为火灾事故的查询和分析提供依据，对操作员的管理提供依据。
2.3采用智能化的火灾探测算法技术处理火灾探测器提供的火灾信号，让自动报警系统能够模仿人对火灾的某些判断过程，从而降低误报和漏报，增强系统的可靠性
2.3.1模糊逻辑、神经网络等高新技术将用于火灾的识别
将火灾探测器的判别功能和决定权分离，由具有模糊逻辑、神经网络的软件实现，突出智能判定的作用，判别功能更加细化，实现两级（或多级）判别，大大提高火灾探测的可靠性。鉴于各种单一传感器提供的火灾信息均混杂非火灾信息给从传感器提供的火灾增加了难度，新型探测原理的传感器（如气体气味传感器等）和复合传感器（如对火灾过程的多参数进行监测的复合传感器）将取代单一的火灾探测器。它们对火灾产生的各种参数进行多种信息分析，滤出干扰，识别真假火灾，从而提高判定火灾的准确性。
2.3.2主动获取对于识别真假火灾参数非常重要的细微信息探测和韧性信息探测技术将用于火灾探测
目前，火灾探测器所使用的传感方式都是从物质特性入手进行火灾过程变化信息（简称时间信息）的测量，尚未完全解决物质特性信息（简称特性信息）的测量问题。细微信息探测和特性信息（简称物性信息）的测量问题。细微信息探测和物性信息探测技术的成功应用将有助于区别与火灾信号相似、难以区别的干扰信号，实现对火焰与背景的干扰的分辨，提高系统的可靠性和实用性。
2.3.3真正的模拟量探测报警技术将替代“准”模拟量探测报警技术
目前广泛使用的所谓模拟量探测报警技术，只是一种“准”模拟量探测报警技术，它只是将探测信息由开关量的两态信息，变为模拟量化后的多态信息，虽然它在报警阈值附近是基本可以信赖的，但要实现探测数据较高层次的分析处理是难以想要的。真正的模拟量探测报警技术就是要依据科学计算背景的漂移，适时修正已浮动的阈值，以保证原设定的灵敏度基本不变。将大量典型的火灾曲线存储到计算机中，探测到现场出现的异常时，计算机将该探测点的数据曲线与典型曲线进行比较以判断是否报警。实现真正的模拟量探测和报警的首要条件是要有真正的模拟量探测报警器，它必须在确定的精度内提供对应现场火险的参数值。由于该产品使用场所的广泛性，对所有探测器来说，输出值与火险参数的一一对应关系是相同的。真正的模拟量测头要求同一类型的探头具有统一一输出信号与相应火灾参量的一一对应性，最好是输出信号值与火灾参量值之间在线性关系一致性的标度。如果它们是非线性的关系，则要求出厂的该类型探头具有相同输出――火灾参量对应曲线，只有这样，控制器才能根据探测器发回的信息查出其所表达的现场火灾参数，从而对应出现场的火险程度。
2.3.4采用可靠的总线通讯技术，降低系统故障率
大型火灾探测报警系统对总线带载量、通讯速度、信号传输距离及抗干扰性能的要求越来越高，可靠的总线通讯技术是实现火灾探测智能化的前提和保障，也是提高系统可靠性的重要保证。
2.4超早期火灾报警技术将更为成熟和广泛应用
超早期火灾报警的主要指导思想：一是提高灵敏度，在火灾早期阶段生成物较少的时候即可探测报警；二是探测火灾过程中尚未形成火灾时的生成物即超早期火灾探测报警。为此，将粒子计数测量技术用于火灾探测，采用主动吸气式方法缩短被测物到达探测传感器的时间，利用气体和气体成分进行火灾早期阶段生成物或构成火灾要素方面的火灾探测技术研究，前景也看好。在研究超早期火灾探测报警技术的同时，将火灾探测报警分成火灾探测报警和火灾预报两个阶段，会更有力地促进早期火灾探测技术的发展。
2.5火灾探测报警技术研究大有可为的几个方面
（1）非洁净环境的超早期报警问题；
（2）对于移动危险品及化学灾害事故的预测与探测报警问题；
（3）地下及太空间建筑等复杂场所的火灾超早期探测报警问题；
（4）城市和地区自动报警联网问题．
3火灾自动报警联网监控技术的应用现状
目前，已有多家科研院所和厂家致力于研发适合我国消防领域特点的火灾自动报警监控联网技术及相关产品，在部分城市建立了火灾报警监控网络系统，在消防监控和灭火救援方面发挥了重要作用。火灾报警监控网络系统一般由火灾报警监控终端（亦称为火警传输设备，简称监控终端）、报警监控通信网、报警监控中心三部分组成。对于火灾自动报警联网监控技术，可以从设备数据采集、网络传输方式、系统中心管理三个方面进行分析探讨。
3.1设备数据采集
监控终端一般设置在消防安全重点单位，与用户单位的火灾探测报警系统相连接，对火灾探测报警系统的设备运行及其工作状态进行实时监控，通过数据采集，将运行数据和报警信息通过报警监控通信网传送至火灾报警监控中心。监控终端应用的数据采集方式主要有模拟量监测和串行数据通信两种方式。目前使用中的火灾探测报警系统一般都备有用于指示设备运行状态或控制自动消防设备的输出接点。监控终端正是利用这些无源或有源输出接点，通过检测电流、电压或通断的方法实现对火灾探测报警设备运行和报警状态的监测。模拟量监测方式简单有效，易于实现，被广泛采用。但这种方式，只能了解火灾探测报警系统设备的简单工作状态（如运行、故障、报警等），尚不能满足当前消防部门的消防安全监管需求。
通过串行数据通信（RS-232、RS-422、RS-485等方式）进行数据采集的方式，可以很好地弥补模拟监测方式的不足。利用火灾探测报警系统的对外串行数据通信接口，监控终端可以与其实现数据互通互联，通过剖析火灾探测报警设备的数据通信协议，可以从输出数据中得到报警部位、报警类型、系统运行状态、故障信息、工作记录等信息。这些信息为判别火警真伪、了解报警点位置、掌握设备具体运行情况带来极大方便，从而为缩短报警时间，准确迅速扑救火灾提供了可靠技术保障。但由于火灾探测报警系统设备生产厂家众多，型号多样，其对外数据通信协议没有统一的标准规范，所以给监控终端应用串行通信方式进行数据采集带来了极大不便，这已成为严重制约火灾自动报警监控联网系统推广应用的难点。在火灾自动报警监控联网技术领域，提高监控终端对输出数据通信协议的兼容性，尚需进一步深入研究。
3.2网络传输方式
火灾自动报警监控网络系统中，网络中的数据传输可分为有线通信和无线通信两种方式。有线通信方式一般是通过公众电话网（PSTN）进行监控终端与报警监控中心间的数据传输。此种方式可以利用用户原有的电话通信线路，具有安装调试简便、易于维护等特点，很大程度上降低了监控终端的设备成本，用户容易接受。目前有线通信已成为火灾自动报警监控联网系统的主要网络传输方式。但对于使用内部交换分机的用户，监护中心对监控终端的巡检操作受到限制。
无线通信方式中比较常用的有常规通信（无线数传电台）、集群通信、GSM的短信息业务三种。相对于有线通信方式，上述三种无线通信方式均需在数据调制解调传输的基础上配备无线通信电台或模块，使得基于无线通信方式建立的火灾自动报警监控系统中的设备成本相对较高。对于无线通信方式中的常规通信，即使用普通无线电台进行网络中数据传输，其设计、组网及使用相对简单，技术较成熟。在我国国内采用此种方式组网的报警监控系统应用也较多，但其作用范围较小，一般需建立传输中继站，集群通信方式系统信道利用率高、服务质量好、通话阻塞率低，但是需要额外建立集群通信网络，系统整体建设成本高，设备成本和初期安装费用高。利用GSM的短信息业务进行网络中数据传输，其覆盖范围大，运营费用较低，但是其延时问题是制约其发展的瓶颈，不宜在火灾自动报警监控网络中应用。
随着移动通信技术的发展，GPRS作为在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输方式，具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、“自如切换”等优点。采用GPRS通信方式，可以做到开机就附着到GPRS网络上，附着时间一般为3～5s；使用GPRS数据业务时，在经历1～3s的激活过程后，就可进行数据传输通信，极适合于在火灾自动报警监控网络中应用。可以预见，采用GPRS方式的监控终端不久将得到推广应用。
3.3系统中心管理
目前已建立的火灾报警监控中心，其网络管理功能较完善，应用软件多采用模块化设计，一般包括系统管理软件、用户信息管理软件、报警信息处理软件、系统巡检维护软件、数据收发控制软件等。系统中心的主要功能有：
①可同时接收多个监控终端发来的火灾报警信息或巡检信息，并能显示、存储、查询。②可巡检查、询用户端火灾探测报警系统的报警、运行、操作和故障等信息。③能检索显示服务区内消防安全重点单位的自然概况信息（单位编号、单位名称、单位地址、电话号码、联系人、联系方式、生产储存物质、建筑物类型及高度等）。④可设定用户处的监控终端的优先级别，巡检组别等组网操作。⑤可实现报警、故障信息与相应单位图形信息的对应显示，并可提供相应单位的其他相关信息。⑥具备系统日常管理操作功能，进行消防安全重点单位的信息及相关数据库的建立、维护等操作。⑦具备自动记录和统计功能，并可根据需要进行信息的检索和打印输出。⑧能与消防通信指挥中心的火警受理台进行数据通信。⑨能自动寻呼报警单位相关人员，确认报警信息。
4火灾自动报警联网监控技术展望
现代通信技术、计算机网络和信息技术的快速发展，为研究开发新一代火灾自动报警监控联网技术产品提供了有力支持。作为火灾自动报警监控联网的新技术，嵌入式终端产品方式和多信息技术的应用格外引人注目。
4.1嵌入式产品方式
目前市场上生产和销售的火灾探测报警系统设备多不具备联网通信功能。建立城市规模的火灾自动报警监控联网系统，需要为消防安全单位的火灾探测报警系统额外配备监控终端，重新进行安装、布线、调试，程序繁琐复杂。而嵌入式模块化设计的监控终端，可以采用OEM方式直接供给火灾探测报警系统的生产厂家，与其系统融为一体，在使用中不影响原有火灾探测报警系统的结构、功能状态和电气性能，并进一步拓宽延伸其系统功能，实现联网通信，直接向监管中心或消防中心提供详细准确的报警部位、报警类型、系统运行状态、故障信息、工作记录等信息，并可实现设备远程数据维护功能。这种方式，可以避免火灾探测报警系统生产厂家的重复性技术研发投入，进而利于降低产品成本，进而拓展火灾自动报警监控联网技术产品的应用范围。
4.2多信息技术
现代数字声像编码技术和宽带通信接入技术的发展，为火灾自动报警监控联网提供了更完美的解决方案――多信息火灾自动报警监控联网技术。多信息火灾自动报警监控联网技术，可以提供火灾探测报警系统设备的运行、现场情况的图像、音频同步信息，内容详尽，效果直观，可实全方位消防监控管理，极大地提高了报警效率和监管水平。并且，提供信息直观性和报警操作交互性可以极大地简化报警环节，缩短报警时间，最终实现早期预警、自动报警，对消防部队快速准确扑救火灾起到重要作用。多信息技术是未来火灾自动报警监控联网技术的主要发展方向。
篇10
关键词 船舶；通信；电子邮件
中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）71-0167-02
随着现代航海行业的高速发展，海上通信的业务量越来越大，通信费用也相应增加，在保障船舶航行安全的同时又能提高运营效率的通信方式是我们的最佳选择，因此既能保证通信畅通，又能降低通信费用的高效、可靠的通信成为了航海通信的亟需。
1 研究背景
近年来,随着Internet的飞速发展，电子邮件E-mail正迅速地深人到我们的日常工作、学习和生活之中。E-mail之所以普及，是因为它不仅提供了一种快速而方便的传输信息的方法，而且费用很低，通过电子邮件,可以传递文字和各种交流信息(如图片、计算机文件)。但对于在海上航行和作业的人们来说,要想使用E-mail却不是一件很容易的事,因为海上缺乏像陆地上这样完善的通信设施和网络基础，海上通信多使用卫星通信。相对来说，卫星电话具有保密性强，稳定性好的特点，除了南北纬70以上的区域外，都可以实现船与船、船与岸的通信。但卫星通信的费用高，需要减少所发数据量，缩短通信时间，从而有效降低通信费用。为此，一些船岸电子邮件系统应运而生，这些系统充分利用卫星和Internet将船舶电报投递到陆地用户的电子邮箱中。目前，使用较多的船岸电子邮件系统包括北京地面站的RYDEX、荷兰12站的AMOS Mail和法国电讯的SKYFILE。
2 三大邮件系统的特点
2.1 RYDEX邮件系统
RYDEX是北京地面站用于船岸之间发送电子邮件的通信系统。它利用INMARSAT通信设备（C系统除外）和电脑的OUTLOOK EXPRESS软件连接来实现船岸电子邮件的收发。该系统可提供INMARSAT-B、F、MINI-M和M站的E-MAIL业务等。经研究该系统具有以下7大特点：
1）程序安装简单，附带支持文档，安装过程中能够快速识别出所连接的国际移动卫星终端；
2）全面支持各厂商INMARSAT-B/M/MINI-M/F/BGAN/FB所有船站设备；
3）兼容包括微软OUTLOOK、FOXMAIL等多种使用SMTP/POP3协议的邮件客户端，简便易用；
4）软件支持全中文数据收发，邮件交互前进行高效的数据压缩，全双工数据传输支持断点续传，节省通信费用；
5）可以在单台PC上使用，也可以用于船舶局域网，轻松实现船舶局域网上所有计算机的独立邮件收发和统一管理；
6）与F站MPDS功能紧密结合，根据收发数据量计算MPDS和ISDN 64Kbps两种不同方式的通信费用并选择最佳方式进行数据传输；
7）岸到船的邮件经过邮件网关过滤，船方在接收邮件过程中可以删除或选择性的接收某些邮件，有效避免病毒及垃圾邮件。
2.2 AMOS邮件系统
AMOS Mail由全球最大的国际移动卫星地面站荷兰12站和SPECTEC船舶管理软件公司专门为海运行业设计的船用通信电子邮件方案。通过船岸之间的卫星信道，高效、迅速地传输数据，可以为用户节省85%的时间和金钱。AMOS Mail适用于GSM、HF-radio、INMARSAT-B、F、M和C站，主要提供传真、电子邮件和电传业务，在使用INMARSAT高速数据HSD（64Kbps）时可以节省50%的费用。此外，AMOS Mail系统使用最先进的卫星通信协议，包括纠错功能，并详尽设计了船到岸的通信。
由于AMOS MAIL软件对拨号协议进行了优化，使得通过AMOS MAIL进行卫星电话的数据拨号时间大大缩短了移动端与中心端（另一终端）的握手时间，提高了使用效率，节省了通信费用。
对于文件传输，AMOS MAIL使用的压缩功能对文本文件的压缩比高达80%～90%，对于大多数数据文件的压缩比为60%。
AMOS MAIL同时提供断点续传功能，如果在发送邮件的过程中因为意外而发生中断，下次再连的时候可以在上一次中断的位置继续传输。这是一般的邮件传输软件所不具备的。
在使用一般的邮件软件（如OUTLOOK）时，如果通过卫星设备上网，在发送或接收一封比较大的邮件时（如：使用MINI-M的2.4K带宽接收/发送大于100K的数据时）可能发生与邮件服务器发生中断的可能。而AMOS MAIL的邮件服务器是专为卫星通信网络设计的，考虑到卫星系统的延时和纠错功能与一般网络的差异，从而确保了通信过程中的信道稳定性。
通过AMOS MAIL还可以发送传真，用户计算机中的文档文件可以以传真的形式发送。或通过AMOS MAIL编辑一段文字以传真的形式发送。
电传功能，只要知道对方电传号码，编辑一段文字即可通过AMOS MAIL发送给对方十分方便。
短信功能，AMOS MAIL可以向手机发送短信（英文）。当用户向某人发送邮件后可以通过短信的形式提醒接收方查收。
此外，AMOS MAIL还有信息跟踪功能，当信息（邮件、短信、电传、传真）从本地正常发出时有一个确认信息；当发出邮件被阅读后有一个确认信息，这些信息在软件中以对话框显示，便于用户掌握所发邮件的状态。
如果用户使用的是局域网系统，局域网内各台安装AMOS MAIL软件的计算机也可以通过局域网内的服务器发送信息。
综上所述，该系统主要具有以下5大特点：
1）完全双向同步接收/发送信息；
2）数据压缩功能，对于大多数数据类型压缩比为60%，对于文本文件或数据库文件的压缩效果将更好；
