采集技术范文

导语：如何才能写好一篇采集技术，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

关键字蜜罐，交互性，入侵检测系统，防火墙

1引言

现在网络安全面临的一个大问题是缺乏对入侵者的了解。即谁正在攻击、攻击的目的是什么、如何攻击以及何时进行攻击等，而蜜罐为安全专家们提供一个研究各种攻击的平台。它是采取主动的方式，用定制好的特征吸引和诱骗攻击者，将攻击从网络中比较重要的机器上转移开，同时在黑客攻击蜜罐期间对其行为和过程进行深入的分析和研究，从而发现新型攻击，检索新型黑客工具，了解黑客和黑客团体的背景、目的、活动规律等。

2蜜罐技术基础

2.1蜜罐的定义

蜜罐是指受到严密监控的网络诱骗系统，通过真实或模拟的网络和服务来吸引攻击，从而在黑客攻击蜜罐期间对其行为和过程进行分析，以搜集信息，对新攻击发出预警，同时蜜罐也可以延缓攻击和转移攻击目标。

蜜罐在编写新的IDS特征库、发现系统漏洞、分析分布式拒绝服务（DDOS）攻击等方面是很有价值的。蜜罐本身并不直接增强网络的安全性，将蜜罐和现有的安全防卫手段如入侵检测系统(IDS)、防火墙(Firewall)、杀毒软件等结合使用，可以有效提高系统安全性。

2.2蜜罐的分类

根据蜜罐的交互程度，可以将蜜罐分为3类：

蜜罐的交互程度（LevelofInvolvement）指攻击者与蜜罐相互作用的程度。

⑴低交互蜜罐

只是运行于现有系统上的一个仿真服务，在特定的端口监听记录所有进入的数据包，提供少量的交互功能，黑客只能在仿真服务预设的范围内动作。低交互蜜罐上没有真正的操作系统和服务，结构简单，部署容易，风险很低，所能收集的信息也是有限的。

⑵中交互蜜罐

也不提供真实的操作系统，而是应用脚本或小程序来模拟服务行为，提供的功能主要取决于脚本。在不同的端口进行监听，通过更多和更复杂的互动，让攻击者会产生是一个真正操作系统的错觉，能够收集更多数据。开发中交互蜜罐，要确保在模拟服务和漏洞时并不产生新的真实漏洞，而给黑客渗透和攻击真实系统的机会。

⑶高交互蜜罐

由真实的操作系统来构建，提供给黑客的是真实的系统和服务。给黑客提供一个真实的操作系统，可以学习黑客运行的全部动作，获得大量的有用信息，包括完全不了解的新的网络攻击方式。正因为高交互蜜罐提供了完全开放的系统给黑客，也就带来了更高的风险，即黑客可能通过这个开放的系统去攻击其他的系统。

2.3蜜罐的拓扑位置

蜜罐本身作为一个标准服务器对周围网络环境并没有什么特别需要。理论上可以布置在网络的任何位置。但是不同的位置其作用和功能也是不尽相同。

如果用于内部或私有网络，可以放置在任何一个公共数据流经的节点。如用于互联网的连接，蜜罐可以位于防火墙前面，也可以是后面。

⑴防火墙之前：如见图1中蜜罐（1）,蜜罐会吸引象端口扫描等大量的攻击，而这些攻击不会被防火墙记录也不让内部IDS系统产生警告，只会由蜜罐本身来记录。

因为位于防火墙之外，可被视为外部网络中的任何一台普通的机器，不用调整防火墙及其它的资源的配置，不会给内部网增加新的风险，缺点是无法定位或捕捉到内部攻击者，防火墙限制外向交通，也限制了蜜罐的对内网信息收集。

⑵防火墙之后：如图1中蜜罐（2），会给内部网带来安全威胁，尤其是内部网没有附加的防火墙来与蜜罐相隔离。蜜罐提供的服务，有些是互联网的输出服务，要求由防火墙把回馈转给蜜罐,不可避免地调整防火墙规则，因此要谨慎设置，保证这些数据可以通过防火墙进入蜜罐而不引入更多的风险。

优点是既可以收集到已经通过防火墙的有害数据，还可以探查内部攻击者。缺点是一旦蜜罐被外部攻击者攻陷就会危害整个内网。

还有一种方法，把蜜罐置于隔离区DMZ内，如图1中蜜罐（3）。隔离区只有需要的服务才被允许通过防火墙，因此风险相对较低。DMZ内的其它系统要安全地和蜜罐隔离。此方法增加了隔离区的负担，具体实施也比较困难。

3蜜罐的安全价值

蜜罐是增强现有安全性的强大工具，是一种了解黑客常用工具和攻击策略的有效手段。根据P2DR动态安全模型，从防护、检测和响应三方面分析蜜罐的安全价值。

⑴防护蜜罐在防护中所做的贡献很少，并不会将那些试图攻击的入侵者拒之门外。事实上蜜罐设计的初衷就是妥协，希望有人闯入系统，从而进行记录和分析。

有些学者认为诱骗也是一种防护。因为诱骗使攻击者花费大量的时间和资源对蜜罐进行攻击，从而防止或减缓了对真正系统的攻击。

⑵检测蜜罐的防护功能很弱，却有很强的检测功能。因为蜜罐本身没有任何生产行为，所有与蜜罐的连接都可认为是可疑行为而被纪录。这就大大降低误报率和漏报率，也简化了检测的过程。

现在的网络主要是使用入侵检测系统IDS来检测攻击。面对大量正常通信与可疑攻击行为相混杂的网络，要从海量的网络行为中检测出攻击是很困难的，有时并不能及时发现和处理真正的攻击。高误报率使IDS失去有效的报警作用，蜜罐的误报率远远低于大部分IDS工具。

另外目前的IDS还不能够有效地对新型攻击方法进行检测，无论是基于异常的还是基于误用的，都有可能遗漏新型或未知的攻击。蜜罐可以有效解决漏报问题，使用蜜罐的主要目的就是检测新的攻击。

⑶响应蜜罐检测到入侵后可以进行响应，包括模拟回应来引诱黑客进一步攻击，发出报警通知系统管理员，让管理员适时的调整入侵检测系统和防火墙配置，来加强真实系统的保护等。

4蜜罐的信息收集

要进行信息分析，首先要进行信息收集，下面分析蜜罐的数据捕获和记录机制。根据信息捕获部件的位置，可分为基于主机的信息收集和基于网络的信息收集。

4.1基于主机的信息收集

基于主机的信息收集有两种方式，一是直接记录进出主机的数据流，二是以系统管理员身份嵌入操作系统内部来监视蜜罐的状态信息，即所谓“Peeking”机制。

⑴记录数据流

直接记录数据流实现一般比较简单，主要问题是在哪里存储这些数据。

收集到的数据可以本地存放在密罐主机中，例如把日志文件用加密技术放在一个隐藏的分区中。本地存储的缺点是系统管理员不能及时研究这些数据，同时保留的日志空间可能用尽，系统就会降低交互程度甚至变为不受监控。攻击者也会了解日志区域并且试图控制它，而使日志文件中的数据不再是可信数据。

因此，将攻击者的信息存放在一个安全的、远程的地方相对更合理。以通过串行设备、并行设备、USB或Firewire技术和网络接口将连续数据存储到远程日志服务器，也可以使用专门的日志记录硬件设备。数据传输时采用加密措施。

⑵采用“Peeking”机制

这种方式和操作系统密切相关，实现相对比较复杂。

对于微软系列操作系统来说，系统的源代码是很难得到，对操作系统的更改很困难，无法以透明的方式将数据收集结构与系统内核相结合，记录功能必须与攻击者可见的用户空间代码相结合。蜜罐管理员一般只能察看运行的进程，检查日志和应用MD-5检查系统文件的一致性。

对于UNIX系列操作系统，几乎所有的组件都可以以源代码形式得到，则为数据收集提供更多的机会，可以在源代码级上改写记录机制，再重新编译加入蜜罐系统中。需要说明，尽管对于攻击者来说二进制文件的改变是很难察觉，一个高级黑客还是可能通过如下的方法探测到：

·MD-5检验和检查：如果攻击者有一个和蜜罐对比的参照系统，就会计算所有标准的系统二进制文件的MD-5校验和来测试蜜罐。

·库的依赖性和进程相关性检查：即使攻击者不知道原始的二进制系统的确切结构，仍然能应用特定程序观察共享库的依赖性和进程的相关性。例如，在UNIX操作系统中，超级用户能应用truss或strace命令来监督任何进程，当一个象grep（用来文本搜索）的命令突然开始与系统日志记录进程通信，攻击者就会警觉。库的依赖性问题可以通过使用静态联接库来解决。

另外如果黑客攻陷一台机器，一般会安装所谓的后门工具包，这些文件会代替机器上原有的文件，可能会使蜜罐收集数据能力降低或干脆失去。因此应直接把数据收集直接融入UNIX内核，这样攻击者很难探测到。修改UNIX内核不象修改UNIX系统文件那么容易，而且不是所有的UNIX版本都有源代码形式的内核。不过一旦源代码可用，这是布置和隐藏数据收集机制有效的方法。

4.2基于网络的信息收集

基于主机的信息收集定位于主机本身，这就很容易被探测并终止。基于网络的信息收集将收集机制设置在蜜罐之外，以一种不可见的方式运行，很难被探测到，即使探测到也难被终止,比基于主机的信息收集更为安全。可以利用防火墙和入侵检测系统从网络上来收集进出蜜罐的信息。

⑴防火墙

可以配置防火墙记录所有的出入数据，供以后仔细地检查。用标准文件格式来记录，如Linux系统的tcpdump兼容格式，可以有很多工具软件来分析和解码录制的数据包。也可以配置防火墙针对进出蜜罐数据包触发报警，这些警告可以被进一步提炼而提交给更复杂的报警系统，来分析哪些服务己被攻击。例如，大部分利用漏洞的程序都会建立一个shell或打开某端口等待外来连接，防火墙可以记录那些试图与后门和非常规端口建立连接的企图并且对发起源的IP告警。防火墙也是数据统计的好地方，进出数据包可被计数，研究黑客攻击时的网络流量是很有意义的。

⑵入侵检测系统

网络入侵检测系统NIDS在网络中的放置方式使得它能够对网络中所有机器进行监控。可以用HIDS记录进出蜜罐的所有数据包，也可以配置NIDS只去捕获我们感兴趣的数据流。

在基于主机的信息收集中，高明的入侵者会尝试闯入远程的日志服务器试图删除他们的入侵记录，而这些尝试也正是蜜罐想要了解和捕获的信息。即使他们成功删除了主机内的日志，NIDS还是在网内静静地被动捕获着进出蜜罐的所有数据包和入侵者的所有活动，此时NIDS充当了第二重的远程日志系统，进一步确保了网络日志记录的完整性。

当然，不论是基于误用还是基于异常的NIDS都不会探测不到所有攻击，对于新的攻击方式，特征库里将不会有任何的特征，而只要攻击没有反常情况，基于异常的NIDS就不会触发任何警告，例如慢速扫描，因此要根据蜜罐的实际需要来调整IDS配置。

始终实时观察蜜罐费用很高，因此将优秀的网络入侵检测系统和蜜罐结合使用是很有用的。

4.3主动的信息收集

信息也是可以主动获得，使用第三方的机器或服务甚至直接针对攻击者反探测，如Whois，Portscan等。这种方式很危险，容易被攻击者察觉并离开蜜罐，而且不是蜜罐所研究的主要范畴。

5蜜罐的安全性分析

5.1蜜罐的安全威胁

必须意识到运行蜜罐存在的一定的风险，有三个主要的危险是：

⑴未发现黑客对蜜罐的接管

蜜罐被黑客控制并接管是非常严重的，这样的蜜罐已毫无意义且充满危险。一个蜜罐被攻陷却没有被蜜罐管理员发现，则蜜罐的监测设计存在着缺陷。

⑵对蜜罐失去控制

对蜜罐失去控制也是一个严重的问题，一个优秀的蜜罐应该可以随时安全地终止进出蜜罐的任何通讯，随时备份系统状态以备以后分析。要做到即使蜜罐被完全攻陷，也仍在控制之中。操作者不应该依靠与蜜罐本身相关的任何机器。虚拟机同样存在危险，黑客可能突破虚拟机而进入主机操作系统，因此虚拟蜜罐系统的主机同样是不可信的。

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击数据和未过滤的日志事件以致管理员不能实时跟踪所有的活动，黑客就有机会攻击真正目标。

⑶对第三方的损害

指攻击者可能利用蜜罐去攻击第三方，如把蜜罐作为跳板和中继发起端口扫描、DDOS攻击等。

5.2降低蜜罐的风险

首先，要根据实际需要选择最低安全风险的蜜罐。事实上并不总是需要高交互蜜罐，如只想发现公司内部的攻击者及谁探查了内部网，中低交互的蜜罐就足够了。如确实需要高交互蜜罐可尝试利用带防火墙的蜜网而不是单一的蜜罐。

其次，要保证攻击蜜罐所触发的警告应当能够立即发送给蜜罐管理员。如探测到对root权限的尝试攻击就应当在记录的同时告知管理员，以便采取行动。要保证能随时关闭蜜罐，作为最后的手段，关闭掉失去控制的蜜罐，阻止了各种攻击，也停止了信息收集。

相对而言保护第三方比较困难，蜜罐要与全球的网络交互作用才具有吸引力而返回一些有用的信息，拒绝向外的网络交通就不会引起攻击者太大的兴趣，而一个开放的蜜罐资源在黑客手里会成为有力的攻击跳板，要在二者之间找到平衡，可以设置防火墙对外向连接做必要的限定：

⑴在给定时间间隔只允许定量的IP数据包通过。

⑵在给定时间间隔只允许定量的TCPSYN数据包。

⑶限定同时的TCP连接数量。

⑷随机地丢掉外向IP包。

这样既允许外向交通，又避免了蜜罐系统成为入侵者攻击他人的跳板。如需要完全拒绝到某个端口的外向交通也是可以的。另一个限制方法是布置基于包过滤器的IDS，丢弃与指定特征相符的包，如使用Hogwash包过滤器。

6结语

蜜罐系统是一个比较新的安全研究方向。相对于其它安全机制，蜜罐使用简单，配置灵活，占用的资源少，可以在复杂的环境下有效地工作，而且收集的数据和信息有很好的针对性和研究价值。既能作为独立的安全信息工具，还可以与其他的安全机制协作使用，取长补短地对入侵进行检测，查找并发现新型攻击和新型攻击工具。

蜜罐也有缺点和不足，主要是收集数据面比较狭窄和给使用环境引入了新的风险。面对不断改进的黑客技术，蜜罐技术也要不断地完善和更新。

参考文献

[1]熊华,郭世泽等.网络安全—取证与蜜罐[M].北京人民邮电出版社,2003,97-136

[2]LanceSpitzner.DefinitionsandValueofHoneypots.[EB/OL]..2002.

[3]赵伟峰，曾启铭．一种了解黑客的有效手段—蜜罐(Honeypot)[J]．计算机应用,2003,23(S1):259-261．

[4]马晓丽，赵站生，黄轩.Honeypot—网络陷阱．计算机工程与应用,2003.39(4):162-165．

篇2

[关键词]雷击；防雷技术；接地线；防雷器

中图分类号：TG363 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01

0 引言

随着勘探规模的扩大，生产区域由平原转入山地、丛林、沼泽等复杂地区，恶劣的天气也对采集设备造成很大的伤害，特别是雷电的伤害，为此，我们有必要对采集设备的雷电防护进行研究，有效提高地震仪器的防雷击能力，减少设备的损失，从而提高地震采集生产效益。

1 400系列采集链防雷技术研究

400系列采集链主要由数传电缆、采集站组成，其中采集站是核心部分。采集站主要由大线插头、电源电路、模数转换电路、接口电路、数据通讯电路、EEPROM六部分组成。具体的工作流程是：采集站首先接收来自电源站或交叉站的命令，将检波器拾取的模拟信号换成数字信号，并完成第一级滤波，再将数字信号经由数传电缆传送到下一个电源站或交叉站。

400系列数传电缆由两对双绞线组成的标准四芯线构成。A、C到D、B和B、D到C、A两对双绞线用于传输数字信号，传输方向总是从B、D到C、A，传输极性总是B、C为正，D、A为负。

1.1 雷电对采集链的入侵形式

1.1.1 雷电通过数传电缆侵入采集链

当排列上的采集链遭到雷击后，雷电产生的高压或电磁脉通过数传电缆传入采集站的输入变压器上，由于该雷电电压远远大于变压器所能承受的电压，将其瞬间烧毁，烧毁的变压器产生的高温将电路板烧焦。经分析我们知道该变压器和采集链中的4根传输线相连，因此判定雷电大部分是通过数传线侵入采集站而导致采集站损坏。

1.1.2 雷击通过检波器串侵入采集站

在野外受到雷击时，采集站通过检波器串接收的输入电压瞬时值远远大于采集站额定值，该输入信号加到模拟电路的前放和ADC数模转换模块，导致电路板受损。此类采集站的电路板无明显的过电流现象，只是在模拟电路和ADC数模转换模块对应外壳部分出现一个黑点，电路板侧面有轻微的开裂。因此可以判断雷电是通过排列上的小线检波器侵入采集站的。

1.2 目前防雷击技术及其缺陷

400系列采集链现有的防雷击技术主要包括以下几个方面：

①、在采集站对外通道上采用陶瓷气体放电管进行泄放雷电流，在检波器的输入端和每对传输电缆的输入端接有气体放电管。气体放电管的地通过采集站的印刷板地与不锈钢板相接，而不锈钢板与塑料外壳上的不锈钢卡子

和螺钉相联，当采集站直立放置时，螺帽与大地相联。当采集设备遭到雷击时，雷电压超过气体放电管放电电压，气体放电管通过地瞬间导通，起到避雷作用。

②、野外采集单元大多采用塑料外壳，以专门的尾椎接地作为雷电的入地泄放通道；这种专用的接地尾锥在实际使用过程中极不方便，容易划伤施工人员和采集链。

在使用的过程中发现，采集设备原有的防雷电路在雷电发生时却不能产生相应的防雷效果，分析发现原因有以下三点：

③、采集站的实际接地效果不好。当采集站接入检波器串后，在高处的插头以及线的重量使得排列上的采集站大部分呈侧向放置，因此底部的螺钉接地不良或未能接地。

④、防雷泄电器件的技术参数过低。400系列仪器配置放电管的直流启动电压为230V，响应时间长达25μs。而雷电流在11μs时达到峰值，25μs的响应时间对电子设备来说基本起不到保护作用。

⑤、防雷器件泄放雷电流是有次数限制的，防雷器件多次泄放雷电流之后，器件的性能就将变差而基本不再起作用。

2 400系列采集设备防雷装置研制

2.1 接地线的研制

防雷的基本途径就是要提供一条雷电流对地泄放的路径，而不能让其

随意选择放电通道。在复杂山区施工时，遇到溪流或沟壑常常需要把采集链架起，远离地面，为了保证采集设备良好的接地，决定人为的给采集链加上接地线。接地线由垫片、延长线及锥形铜棒组成，在延长线的选材上采用了电气性能好、导电性能稳定的铜芯线。接地线保证施工中的采集站在任何状态下都有很高的接地概率，而且，线状结构比较柔软，收放方便，不会损伤采集链，并且该设计在安装过程中不破坏400系列采集链的结构和防水等性能。

2.2 防雷器的研制

（1）设计原理

采集链主要受到两个方面雷击电流的伤害：检波器感应的雷电流和通过数传电缆感应的雷电流。因为地震检波器的线圈对电磁场非常敏感，所以我们设计在检波器接入采集站的信号输入端并联一个防雷器的方式，来增加一个雷电流的泻放路径。

（2）研制过程

考虑到浪涌电压对电子元件的损坏，该防雷器主要是是由一个启动电压230V，响应时间7μs的放电管和浪涌保护器组成，使用检波器的外壳对防雷器进行封装，检波器串信号线的两端分别与放电管的两端连接，放电管的地线地线则与检波器的尾锥相连。这样做的目的就是在使用该防雷装置的时候仅仅把装有放电管的单只“检波器”并联在检波器上即可，单只检波器像普通检波器一样接在小线夹子上，这样的设计还有一个优点就是不仅可以在400系列仪器上使用，也可以不做任何改动的在其他类型仪器上使用，达到防止雷电从检波器传入采集站的目的。

（3）测试试验

使用SMT-300检波器测试仪对并入防雷器的检波器参数进行指标测试。分别进行3次测试，测试结果如表1

表1 实验数据

从测试结果来看，并入防雷器后，检波器的各项指标都没有变化，证明检波器串加入防雷器后，不影响检波器的指标，理论上也不会影响检波器的接收，实际使用中对接收数据的影响好需要在野外生产中进行检验。

参考文献

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1空气枪激发参数分析

在地震资料采集中，一般要求空气枪的子波及频谱（图1）为：①气泡振幅要小，A1／A2＞10；②第一个脉冲振幅要大，A1＞24巴米（巴米表示枪的能量单位，是距离枪1m处所测到的枪的压力）；③子波信号稳定，对于目前高分辨率地震资料采集，有两个附加要求；④子波的脉冲宽度要窄，即T要小，以保证有足够宽的频谱；⑤枪阵要小，使之接近点震源。

1.1空气枪沉放深度试验分析根据空气枪工作原理，为了压缩空气枪子波的脉冲宽度，提高地震资料采集分辨率，必须控制空气枪的沉放深度。气枪沉放较深时，所释放出的高压空气被封闭在水中形成高压气泡，这个气泡振动上浮直到露出水面，这时能量强，气泡振动严重；气枪沉放较浅时，由于外界压力变小，所释放的高压空气可能冲出水面使气泡震动减弱；同时，由于能量的散失，气枪子波的能量亦大为减弱，随枪深变浅，高压空气冲出水面时速度加快，致使气枪子波的第一脉冲迅速达到最大，脉冲宽度变窄。总之，枪深越浅，子脉冲越窄，相应频谱越宽。但是为了保证一定的激发能量，必须选取一定的沉放深度，在控制气泡振动的同时加强激发能量。资北三维采集项目在空气枪沉放深度做了相关试验，试验参数如下：深度分别为1．5，2，2．5，3和3．5m（5炮，两个试验点共10炮）；气压为1800PSI；枪阵组合为14枪；容量为1360立方英寸。对不同沉放深度的空气枪单炮记录进行了分析，从20～40Hz分频扫描记录可以看出2m和2．5m深度的记录要稍稍好于其它沉放深度，3．5m深度的记录与其它深度相比要稍差。随着空气枪沉放深度加深，水下压强增大，一定程度上压制了空气枪能量向下的传播，所以沉放深度不是越深越好（图2）。利用Klseis软件对5种不同沉放深度空气枪单炮进行能量、信噪比分析。取2．3～3．3s主要目的层开时窗分析，从其能量对比中可以看出在气压1800PSI、14枪的情况下，2．5m深度激发能量要强于其它深度；从信噪比对比中可以看出2．5m沉放深度的信噪比也最好。

1.2空气枪气压试验分析为了获取空气枪最佳激发气压，资北三维项目在空气枪采集开始前设计了不同气压激发试验（图3），试验参数如下：气压分别为1600，1700，1800和1900PSI；沉放深度为2．5m；阵列组合为14枪。从图3分频扫描记录可以看出：压强1800PSI和1900PSI的记录要稍稍好于压强为1600PSI和1700PSI的记录。通过Klseis软件对5种不同沉放深度空气枪单炮选取2．3～3．3s目的层开时窗进行能量、信噪比和道间频率分析。从其能量对比可以看出气压为1800PSI、1900PSI激发能量要强于其它气压；从信噪比对比可以看出1600PSI的激发压强最好，其次是1900PSI，其它两种气压信噪比相差不大。从道间集频率分析中可以看出1900PSI激发压强的频率特性最好。根据资北三维试验结果可知，随着气枪激发气压的增加，获得的单炮资料品质逐步提高，在李埠南三维和金家场三维施工时采用2000PSI气压进行施工有效提高了空气枪单炮记录品质。从李埠南三维空气枪施工的单炮记录可以看出，空气枪激发能量、信噪比都得到有效提高，浅、中、深目的层有效反射强，同相轴连续性好。

1.3空气枪阵列组合试验分析一般情况下，通常采用相干枪阵法消除气泡振幅，改进气枪子波特性。相干枪阵法是利用同容量的枪相距很近时，所产生的气泡相互抑制进而缩小了气泡振动的原理（图4）。图4a中，圆代表气枪激发的气泡。当距离较大时，气泡之间没有影响；当距离小到两气泡在最大半径几乎相切时，气泡的振动互相制约而减弱了气泡振动。图4b中是两支相干枪的子波和两支与相干枪容量相同独立枪的子波比较，可以看出独立枪的子波气泡振动要比相干枪大得多。这种抑制气泡振动的方法除可有效地抑制气泡振动外，还有阵列小、枪距小、用几个容量相同的小枪相干而不使用大枪的优点。目前长江水域采取的就是这种阵列组合。资北三维采用14枪阵列组合，李埠南三维采用28枪小容量气枪阵列组合。不同气枪阵列组合单炮20～40Hz分频记录显示：资料品质随着气枪组合的数量增加而增强（图5）。从14枪阵列组合和28枪阵列组合所获单炮记录可以看出，28枪阵列组合所得资料品质明显好于14枪阵列组合（图6）。

1.4空气枪叠加次数试验分析空气枪叠加试验是在同一个位置，按照相同的激发参数放8炮，然后在8炮中选取资料分别叠加炮次以合成不同叠加次数的单炮记录。按照试验任务的要求分别合成1次、2次、3次、4次、5次、6次、7次、8次叠加的试验单炮资料（阵列组合14枪，气压1800PSI）。分析不同叠加次数单炮20～40Hz的分频记录，看到1～8次的叠加记录区别不是很明显，随着叠加次数的增加，记录并没有太大的改善。分析8次叠加的振幅谱图，可见1～8次在有效频率范围内的振幅没有明显的区别，随叠加次数的增加振幅能量没有很明显的优势，反而1次、2次的振幅谱效果要稍好于7次、8次的叠加（图7）。从对资北三维空气枪垂直叠加次数的试验分析可以看出，不同的垂直叠加次数对气枪单炮记录没有明显的影响，所以综合生产效率及单炮记录品质等各方面的因素采用一次叠加能满足地质任务要求。

1.5不同河床深度激发效果分析由于河流的强烈作用，使长江的河床底部在不同部位的高程高低不一。考虑到河床深度对地震资料品质的影响，本次试验对比分析了河床深度从2m至25m的空气枪激发效果。试验数据取自金家场三维空气枪激发试验。试验参数如下：河床深度分别为2，4，6，8，10，13，16，19，22和25m（共10炮）；沉放深度为2m；气压为2000PSI；容量为2070立方英寸；阵列组合为28枪组合。从空气枪不同河床深度激发试验单炮30～60Hz分频记录上看，13m以下河床深度的单炮显示浅、中、深目的层反射波组齐全，同相轴清晰，特别是2，4，6和8m河床深度的单炮明显强于其他河床深度的单炮；超过13m河床深度的30～60Hz记录上显示主要目的层反射较弱。综合以上分析可以看到，随着河床深度的加大，单炮记录品质没有明显的改善，反而逐渐变差，这说明随着河床深度的加深，气泡压力在振荡过程中逐渐减小。因此，在施工中应该选取合适的河床深度来做空气枪激发点位，确保空气枪单炮记录品质。

1.6空气枪能量传播距离分析资北三维长江段cdp号为329291经过动校正后的共反射点道集（图8）。从图8中可以看出，在偏移距0～2000m内目的层T8清晰、连续；在偏移距2000～3800m范围内，由于能量吸收衰减作用，随着偏移距的增加，目的层T8变得模糊且连续性变差，但还是可以识别追踪；而偏移距大于3800m后几乎看不到T8的有效反射，且受动校拉伸畸变的影响，1．9s以上资料都被切除掉。由此可见，针对目的层T8，空气枪激发时排练长度在0～2000m偏移距范围内是获得T8反射层资料最佳范围，在偏移距2000～3800m范围内，仍然可以获得目的层的反射资料；而大于3800m，由于能量吸收衰减和动校拉伸畸变的影响，几乎看不到T8目的层的有效信息，即最大炮检距应小于3800m。

2空气枪激发效果分析

2.1单炮分析从资北三维空气枪的单炮记录（1800PSI气压、1360立方英寸容量、14枪组合）来看，空气枪的能量较强，频率特性较好，目的层同相轴比较清晰而且连续性好，2．5s以上都能得到有效反射。30～60Hz分频扫描仍然可以看到有效反射（2～2．5s），波组连续性好，能量强（图9）。

2.2剖面效果分析空气枪震源资料对于弥补剖面缺口至关重要，采用空气枪施工前后剖面对比（图10）：不进行空气枪施工，缺口很大，深度在1．5s；采用空气枪施工后，剖面缺口缩小至0．5s以上。不同方向所获剖面效果对比显示了多种震源联合施工的重要性和必要性，同时也为江陵凹陷复杂水网禁炮区三维施工积累了丰富的施工经验。

3结论

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关键词：信息采集 ESB XML 中间件

中图分类号：R197 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（a）-0-01

随着计算机技术、数据库技术、计算机网络技术和信息产业的发展，我国各行业的信息化建设快速发展，各行业各部门都根据自己的需求进行了信息系统建设。因发展初期国家没有社区卫生信息化指导标准，现有市场供应或相关医疗卫生机构自行开发的“社区卫生服务信息管理系统”软件，由于在系统标准、系统目标、系统要素、系统功能和系统构成等方面的不一致，大部分社区卫生服务软件跟不上社区卫生服务发展需要。民政、公安、物业、疾控、社保、妇女、儿童保健等相关部门，按照各自需要内容设计软件，各部门信息化软件不能交互，个人基本资料不能共享，造成资源浪费[1]。

从电子健康档案在国外的实践来看，不管区域是怎么划分的，其目的无外乎为辖区内的居民提供便捷，高效，高质量的医疗卫生服务。其建设过程中，更多的借鉴业内标准和利用现有成熟的技术，譬如HL7 v3 RIM参考信息模型，SOA集成等[2]。

该文采用先进的电子健康档案基本信息采集技术，整合民政、公安、物业、疾控、社保、妇女、儿童保健等信息系统与健康档案基本信息相关的资料信息，完成电子健康档案基本资料部分的信息采集。解决目前个人基本资料不能共享、各信息化部门不能交互及大量系统存在的信息孤岛和死档问题。

1 系统设计

根据国家健康档案的基本概念和系统架构，健康档案的基本内容主要由个人基本信息和主要卫生服务记录两部分组成。个人基本信息包括人口学和社会经济学等基础信息以及基本健康信息。其中一些基本信息反映了个人固有特征，贯穿整个生命过程，内容相对稳定、客观性强[3]。

电子健康档案个人基本信息采集系统是一个庞大而繁杂的系统，牵涉多方面协同工作，其中重点内容就是电子健康档案从其他相关系统获取个人基本信息。

数据采集系统由三部分组成：集成开发环境、管理控制台和后台引擎。

集成开发环境是通信接口的创建界面，开发界面简洁、直观，开发过程大部分的操作都可以拖拽完成，支持Windows运行环境。管理控制台则可以通过Internet Explorer等浏览器，在任何地方对信息进行实时的监控和管理。后台集成引擎，核心为Java32&64位，可以安装在多种操作系统中。保证系统在不同环境中均可高效稳定运行。

数据采集系统按照预先载入的配置文件，通过多种协议和方式从外部系统获取消息，并通过本身预定义的消息格式和消息类型对获取的信息进行处理（校验、过滤、映射等），向目标系统发送消息。

所有被数据采集系统接受并处理的消息，都将保存于服务器中，以备再次调阅或再处理；通过监控界面所有的消息通道和被处理的消息都可以被监控，以便在出现问题时，系统会向指定位置发送错误信息，在最短时间内解决问题。

系统信息采集功能需要与各外部系统交互，按个人基本信息的信息域和各外部系统间的关联性，定制好交互对象进行相关信息采集，在外部系统端得到相关信息后，首先转化为HL7标准数据，然后传输到健康档案端，所有采集到的信息整合为个人基本资料信息格式后进行归档。

2 关键技术

ESB（enterprise service bus，企业服务总线）是由中间件技术实现，并支持SOA（Service-Oriented Architecture，面向服务架构）的一组基础架构，支持异构环境中的服务、消息以及基于事件的交互，并且具有适当的服务级别与可管理性。

社区卫生信息系统与其它系统交互模型基于消息中间件技术和消息内容路由功能，集成工作流服务。通过数据交换适配器，实现其它各相关信息系统的集成接入。把被集成系统与数据交换平台进行交互的功能组件、数据组件封装成“服务”，屏蔽被集成系统所采用的具体技术及其实现方式，以标准的接口方式与互通平台衔接[4]。

基于HL7的数据交换适配器由适配器核心和应用程序编程接口（API）组成，适配器核心实现消息交换中心的消息交换和对HL7消息的实时监控，并提供将消息分发到应用系统的功能。API为应用系统提供的一套标准的接口，具有足够的扩展性，可以嵌入到业务流程中，同时，把与业务无关的通讯配置定义和业务代码进行隔离。

利用中间件技术实现ESB基础架构，支持异构环境中的服务与消息的基于时间的交互，并且具有适当的服务级别和可管理性。基于XML的数据迁移中间件，通过自定义XML文档的存储与导出，完成电子健康档案基本信息从其他系统到社区医疗服务软件系统的自动采集。

3 结语

该文采用先进的健康档案构建技术与信息采集技术，在电子健康档案建档时，实现个人基本信息在各相关外部信息系统的采集，具有一次性部署和自动传输特性。在社区卫生服务中心和各相关部门之间，提供一个通用、高效、安全的电子健康档案个人基本资料信息采集系统。

解决了目前居民基本资料不能共享、各信息化部门不能交互及大量系统存在的“信息孤岛”和死档问题。将促进我国公共卫生服务的信息化发展，提升我国社区卫生管理水平，同时带动相关产业的

发展。

参考文献

[1] 戴涛.医疗信息化集成平台在医院的建设与思考[J].医学信息学杂志，2011，32（6）：2-16.

[2] 卢云，，翟红，等.基于电子健康档案的区域医疗实现方式[J].中国医疗设备，2012，27（3）：54-56.

[3] 陈刚，白尚旺，党伟超，等.基于HL7 标准的区域卫生信息平台研究[J].应用技术，2010（6）：88-91.

篇5

关键词：图像采集 传感器 嵌入式技术

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）11-0171-01

1、OV7620传感器简介

OV7620由一个的感光阵列构成，并集成了帧控制电路、模拟信号处理电路、视频时序产生电路、A/D转换电路、数字信号输出电路及I编程接口。OV7620传感器可以对得到的原始图像信号进行多方面处理：模拟信号处理电路主要进行信号处理工作，然后输出多种标准视频信号；时序产生电路用于产生进行数据同步、场同步、等多种同步信号所需要的时钟信号，同时，时钟信号也由该模块产生和控制；I总线接口可以用来与外部控制器连接，通过输入控制命令读取传感器的工作方式、工作状态，控制芯片的数据输出格式等。

由于OV7620采用了CMOS制作工艺，可以对模块进行高度集成，故该芯片制造成本低，但是又不失在图像数据处理方面的简单和高效性，另外，COMS的制造工艺决定了该传感器工作电压单一、单位功耗低、对局部图像的像素编程具有随机访问等优点。

2、图像采集方案设计

本方案基于Omnivision公司生产的OV7620进行设计。OV7620的参数手册说明中规定其图像输出速率最高值为30bps，一般的处理器的接口的读写速度无法与其匹配，即便可将其某个端口电平设置为循环性质的高和低，控制输出方波频率也不能超过4兆赫兹。也就是说每秒内采集到的图像数据量相对于嵌入式系统来说过大。默认情况下，OV7620一幅图像的数据大小为300K，而本系统采用的处理器是基于ARM7的由飞利浦公司生产的LPC2114，虽然其功耗特别低，但是相应的不足之处就是它的内存空间只有16KB，没有外接存储器的扩展总线，因此该处理器在外部扩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处理器件技术的发展，该类系统还是具有非常广泛的应用。

本文就是设计一种可行方案来解决该单一处理器无法独立完成的图像采集问题。具体方案描述为：利用CPLD（可编程逻辑门阵列）与OV7620对接，辅助该传感器将实时采集到的数据放到一片缓存器中，然后通知LPC2114对该数据进行读取。通过该处理方式，在不降低OV7620采集速率的前提下解决了LPC2114的读写速度慢和内存储不够大等问题。

图像采集系统由四部分组成：前端部分的CMOS摄像电路、中间部分的数据缓存控制逻辑电路、辅助端的SRAM存储设备，还有一条32位嵌入式系统的总线接口。

3、CPLD控制逻辑设计

由上一节可知，系统所采用的LPC2114处理器的读写速度慢和内存容量小，该系统无法达到实时完成采集一帧图像并存储的传输要求。只能采用在该系统中添加一片逻辑控制器件来协助完成采集功能，其主要原理是由CPLD内的逻辑控制电路对图像数据进行读取，然后将数据缓存到外接存储器中。由于存在中间过程，该系统就变为非实时图像采集与处理系统，鉴于这种情况，可以通过适当改变OV7620的输入时钟频率来降低OV7620数字图像传感器的图像数据输出速率。系统中默认的CPLD的时钟频率为40MHz。采用10分频技术对时钟信号进行分频，分频后的时钟频率作为COMS图像传感器的时钟频率。通过降低传感器的图像输出的速率，减少LPC2114处理器对图像数据进行处理时的负担，甚至于使处理器有空闲进程可以进行其它控制指令操作。由于CPLD在工作时需要读取CMOS图像传感器输出的图像数据并将其输出到缓存中。因此CPLD中的时序逻辑主要参考图像传感器输出图像数据的时序和缓存器的读写时序来编写。CPLD的时序逻辑电路可以通过由硬件描述语言VHDL编写的状态机来实现。在这些主要工作完成后，对整个系统附加一些必要的门电路、多路选择器和加法器等，结合状态机，该部分就组成了控制摄像头的逻辑控制电路。

4、功能验证方法

为验证该方案能否实现图像采集功能，可以对CPLD部件控制的缓存到SRAM中的数据进行编码处理，查看输出图像是否与采集图像一致。鉴于PC计算机在软硬件资源方面具有强大的优势，我们使用PC计算机呈现采集数据构成的图像，验证图像采集功能是否准确有效。具体方法可以将LPC2104处理器从SRAM中读取的图像数据通过串口传送给PC计算机。在PC计算机端编写响应的数据接收软件，对接收的串口数据进行编码分析，然后成像，输出到屏幕上，对比输出图像和采集图像验证该图像采集系统的功能。

5、结语

由于嵌入式系统的诸多优点，其被广泛应用与各个领域。本文提出了一种在硬件方面基于OV7620传感器和LPC2114处理器、在软件方面结合VHDL语言和嵌入式处理器应用程序的图像采集技术，实现了图像采集功能。

参考文献

[1]孟超，张曦煌.基于嵌入式系统的图像采集与传输设计[J].计算机工程与设计，2008（29）：4414-4416.

篇6

【关键词】带宽受限 视频采集 自动测报设备 视频传输

1 前言

水文遥测站一般布设在河流重要控制断面，大部分都处于远离城镇偏远地区，设备采用太阳能浮充蓄电池的直流供电方式，以满足不通市电地区的电源需要，信息传输主要使用移动公网GPRS＼CDMA为信道，这个传输带宽对于图像传输来说是不足的，于是就要研究专门的技术，使的水文自动测报系统设备从只能传输少量的数据信息，扩展到具有传输大量的数字信息的图像视频信息。

2 水文自动测报系统的图像传输

近年来，国内有关科研单位设备厂商及相关水文单位努力提高自身科研水平，使水文自动测报系统得到迅速发展和广泛应用。随着电子信息技术和通讯技术的快速发展，可以方便地开发出性能更先进、功能更全面的水文遥测设备，不但能监测雨量、水位、闸门开启高度、流量、地下水及水质等实时信息，进一步拓展图像采集传输。

2.1 遥测站图像采集

水文自动测报系统实现图像传输首先要解决图像信息的采集。图像数据采集采用防水型串口摄像机，内含有拍摄控制、视频捕捉、图像数据采集、图像JPEG压缩及串口通信等功能，同时带有可选择的红外照明功能，能够实现自动照度补偿、远程照明，接口为标配的RS232/RS485串行接口，能够方便的和遥测终端相连。遥测终端机通过RS232/RS485串行连接摄像头，控制摄像头拍摄图像，拍摄得的图像保存在遥测终端机内存中，等待端机发送命令分帧获取图像包。

图像监测站运行体制采用自报式工作体制，并增加有远程抓拍图像功能，可以进行图像定时自动采集报送或安接受到的召测指令采集报送。自报次数可以根据需要设定并可随时调整，可以设置为每天1、2、4、6、8、12或24次。实现远程抓拍的召测指令可由发送短信、远程电话振铃发送到遥测测站端机，也可以通过遥测端机LCD的菜单选项或专门的图像召测按钮实现图像抓拍。

2.2 遥测端机的图像传输技术设计

水文自动测报系统实现图像采集传输的关键在于遥测端机的设计，使其具有图像采集传输功能。至少已有两种实现模式的端机：

（1）采用嵌入式处理器硬件设计为主的技术；

（2）采用软件功能的扩展。

使用嵌入式处理器技术设计增加图像采集传输功能的遥测端机，采用低功耗高性能的嵌入式处理器，实时操作系统，GPRS/ CDMA/3G/4G等通信技术，互联网技术，太阳能持续电源供应等技术。在遥测端机开发中将32位嵌入式处理器S3C44BOX和实时操作系统Ucos-Ⅱ相结合，采用GPRS、CHMA及3G/4G等公网数据通道，开发具有图像采集功能的水文遥测系统。实现包括远程实时图像在内的多种水文信息的遥测。软件设计界面采用uC/GUI，它是嵌入式用户图形界面软件，给任何使用图形LCD的应用程序提供独立于处理器和LCD控制器之外的有效的图形用户接口，可应用于单一任务环境，也可以用于多任务环境中。使图形任务实现以下功能：具有参数设置、功能选择及控制、运行状态显示等。

使用软件功能的扩展设计实现图像采集传输的端机，图像监测部分由串口摄像机、遥测终端机（RTU）及电源系统组成。由于图像监测站要适应一般在偏远地区的水文站的环境，系统的设计的基本要求是低功耗，高稳定可靠性。选用AVR单片机ATmega2560作为遥测终端机（RTU）系统主CPU，是ATMEL公司的8位系列单片机的配置比较高的一款单片机，它高性能低功耗，接口丰富，处理能力，应用极其广泛，非常适合作为遥测终端机的主CPU。

软件设计既注重程序的整体逻辑结构又要提高程序的执行效率。系统软件整体上分为设备驱动层和应用层。设备驱动层负责所有的硬件外部接口的驱动管理，部分采用汇编语言实现。应用层负责实现业务应用功能。两层之间既相互独立又有所耦合，设备层与应用层通过函数库和全局变量相互调用和联系。

采用“多任务并行处理”软件模式，保证系统能同时支持多个任务并行运行，每个任务独占系统资源，多个任务共享系统资源。“串口摄像驱动”的实现，将串行口摄像机的采集控制程序全部集成在软件中，形成驱动库，应用层通过函数直接调用，而不是要关注内部底层操作细节。软件具有休眠唤醒功能和看门狗功能，保证系统正常运行不死机。

2.3 图像信息的传输接收

基于遥测端机的图像监测系统主要由前端图像监测站和中心图像接收控制软件两部分组成，图像检测站安装在水文站需要拍摄图像的现场，中心站图像接收监控软件安装在中心站管理机房。图像监测站要实现在偏远地区的恶劣现场条件下，稳定可靠采集现场图像并根据现场移动通讯网状况，在尽量短的时间内将图像传输至中心站。中心站能同时接收多个测站发来的多幅图像数据包，在接收完成后能将图像数据包里的信息尽快组合成多幅完整的图像。

在日常定时报送的一段时间内，所有图像检测站几乎同时通过GPRS信道与中心站建立TCP连接进行数据传输，由于图像数据量比较大，传输过程也比较长，因此，中心站图像接收控制软件需要同时处理与多个图像监测站的发送接收任务，如果采用一个单独线程进行处理，所有任务都要被该线程顺序处理，排队等待将会大大影响图像接收的时效性，因此必须采用“多线程”技术处理多个测站端的同时访问。当一个图像监测站通过传输信道发起一个TCP连接是，接收程序为该连接创立一个独立的为该任务独占的线程，以接收该站发送的图像。图像接收完成后，按照序号将分包数据组合成一幅图像，存入数据库。完成任务后系统销毁该线程。

2.4 遥测站电源设计

水文遥测站点一般比较偏远，交流电一般难以保证，为了保障图像监测站能适应于偏远水文站点，系统设计时要遵从水文遥测站太阳能板与蓄电池的供电模式。据此也要求图像监测站整机功耗比较低。从以下两个方面保障低功耗：

（1）遥测终端机支持休眠唤醒功能，当系统处于工作状态时，功耗正常；当完成任务后，系统立即进入休眠模式，这时系统功耗比较低，采用直流12V供电时，值守电流仅5～8mA。

（2）串口摄像机电源由遥测端机控制，当摄像机正常工作时，接通供电，当摄像任务完成时，遥测端机控制立即关闭电源。也就是说，在不工作状态下，只有消耗遥测终端机值守电流的功耗。

3 结语

水文自动测报站点一般都布置在野外偏远地点，传输带宽受限制，能利用水文自动测报设备的现有资源进行图像采集传输，既能充分发挥设备在雨水情有限的信息测报的大量宽裕时间效益，又能增加水信息控制站点的图像信息，丰富防汛减灾水资源配置调度的可视化信息，对决策支持的帮助很大。为提高水利信息资源的应用水平和共享程度，从而全面提高水利建设和水事处理的效率和效能做出更多的贡献。

参考文献

[1]张建云，唐镇松，姚永熙等.水文自动化测报系统应用技术[M].北京：中国水利水电出版社，2005.

[2]熊启龙.基于遥测终端机的图像监测系统设计[J].水利信息化，2014（06）：69-72.

篇7

智能化的交通管理系统组成如下，这些系统之间都是相互联系、相互作用的关系，缺少任何一个系统环节都无法实现系统的稳定运行。（1）交通信号控制系统；（2）闭路电视交通监视系统；（3）交通信息采集处理系统；（4）车辆定位系统；（5）交通诱导信息系统；（6）交通管理地理信息系统；（7）交通信息系统；（8）信息移动查询系统。智能化交通管理系统的主要功能是：对道路交通的实时运行信息进行采集、分析及处理，并将处理后的信息实时传输到交通管理控制中心，以实现对道路交通运行进行有效调度，保证道路交通畅通无阻。通过及时道路交通信息，尤其是车流量大、车辆易拥堵路段，可采取相应的疏导措施，引导司机驾驶行为，避免发生交通事故。通过交通信息数据库对道路交通运行状态进行评价，对道路交通的未来发展态势进行预测和预报，为道路交通管理规划工作提供重要参考依据。

2视频采集技术及其特点

因环形线圈检测器具有稳定的可靠性和高质量的精密度等优点，被广泛应用于交通检测系统中。但随着应用的广泛化和普遍化，环形线圈的缺点也逐渐暴露出来：（1）环形线圈运行过程中出现故障维修和维护需要花费的成本比较高；（2）环形线圈对混合交通车流不能进行准确的检测，检测结果存在很高的不确定性；（3）环形线圈针对不同的路况信息，检测结果有较大差异，尤其对于复杂路况往往检测功能发挥欠佳。随着科技的发展，视频检测技术的出现有效的解决了以上缺点。利用计算机视觉技术和图像处理技术，并结合现代通信手段和数字化手段，视频采集技术通过摄像机对多个车道的车辆进行跟踪，定位，拍摄，将获得的相关车辆信息（如车型、车流量、车速等）进行图像数字化处理，再对信息进行分区处理，最后经过特征提取和检测分类，将所收集的数据反馈给交通信息数据库。数据库依据所得到的相关车辆的信息来辨认车辆。采用这种技术不仅可以获得多个区域的交通车辆图像信息，还可以对覆盖区域的路面交通状况做出全面精准的判断。视频采集的技术特点主要以下几方面：（1）视频采集装置安装施工便利，不会因为施工而影响道路交通系统的正常运行；（2）不会因为施工而对道路的相关设施造成破坏；（3）可实现多车道的信息采集；（4）具有良好的扩展性，能有效提高道路交通系统运行效率；（5）可以实现对车流量信息进行实时监测，统计和区分等一系列步骤；（6）对所采集到的数据进行检测和识别，并实现对异常交通状况的紧急报警。

3视频采集技术在智能交通管理系统中的应用

3.1视频采集技术应用于交通信号控制系统

依靠采集数据控制交通流，使得交通信号控制系统能够通过相关路段设置的视频车辆检测器来获取交通参数。信号控制机对参数进行接收并加以处理，进一步分析改路段的实际交通运行状况，并以此为依据在有效地时间内自动的选择出符合该地面路况的交通信号控制方案。通过这种方式对路面交通视频进行采集，如车辆流量，然后采用合理的疏导手段和措施对交通进行控制，可大大地提高了道路交通运输效率。交通信号控制系统具有数据采集功能和对交通流组织控制作用，是智能交通管理系统的最为重要的子系统之一。交通信号控制系统采用的视频技术实现对道路交通信号的采集，是在交通路段的关键位置（路口），设置视频车辆检测器对该路段的交通断面参数进行采集，然后将这些参数传输到信号控制机，经信号控制机处理后制定出科学性的交通信号控制方案，实现交通系统正常运行。

3.2视频采集技术应用于交通动态信息采集系统

城市交通检测中心普遍采用以视频采集技术为主的方式来采集交通动态信息，这样可以更加合理的管理交通运行状况。通过光纤网络将视频交通信息采集系统与环形线圈采集系统，超声波交通信息采集系统等结合在一起，通过运用多路协议转换器将综合交通动态信息存入数据库，用以指导道路交通的畅通运行。为了更好地评估交通工程和交通管理措施，为今后交通规划提供决策依据，城市交通管理部门都需要安装交通动态信息采集系统采集交通动态信息，交通动态信息采集系统可以以视频技术为主，结合其他采集技术来完成交通动态信息采集任务。

3.3视频采集技术应用于检测交通安全

视频采集技术在交通安全方面有两个应用方向：①视频采集技术对道路交通事故进行采集，及时将采集到的信息反馈至交通管理部门，以提升事故现场处理的效率；②对道路拥堵信息进行采集，便于交通管理部门及时疏导交通。

4结语

篇8

[关键词]流数据；Esper；插件化

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.12.077

[中图分类号]TP391.44；TN929.5 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2017）12-0-02

1 研究背景

流数据的特点是数据持续到达，且速度快、规模宏大、格式各异。目前，在进行外场感知设备的数据采集处理时，通常要同时对接不同的外场感知设备。由于不同的感知设备其通信协议不同，甚至差别较大，而传统的做法一般都是针对不同的外场感知设备的数据采集，通常进行专门的开发。

本文对外场感知设备的数据采集技术进行了分析与研究，并基于Esper设计实现了一个能够适用于多协议流数据处理平台SCP（Stream Computer Platform）。

2 外场感知数据采集

2.1 流数据

近三十多年来，数据库技术发展迅速且得到了广泛应用。一方面，数据建模形式多样，从层次数据库、网状数据库、关系数据库、对象数据库到关系对象数据库等；另一方面，数据规模也越来越大。传统数据库技术的一个共同点是：数据存储在介质中，可以多次利用；用户提交数据操纵语言（Data Manipulation Language，DML）来获取查询结果。尽管传统数据库获得了较大的成功，但是在20世纪末，一种新的应用模型却对它提出了挑战。一种名为流数据（Streaming Data）的应用模型广泛出现在众多领域，例如金融应用、网络监视、通信数据管理、Web应用、传感器网络数据处理等。

令t表示任一时间戳，at表示在该时间戳到达的数据，流数据可以表示成{…，at-1，at，at+1，…}。区别于传统应用模型，流数据模型具有以下4点共性：①数据实时到达；②数据到达次序独立，不受应用系统所控制；③数据规模宏大且不能预知其最大值；④数据一经处理，除非特意保存，否则不能被再次取出处理，或者再次提取数据。

2.2 外场感知设备数据采集中的关键问题

外场感知数据的数据量大、设备分散、各自同时向上汇聚数据的特点带来了一些采集的特殊问题。本部分分析了感知设备的配置管理问题，对于大量异构数据的汇聚，给出了两步走的分层设计，以解决大并况下异构数据的采集。并对采集到的异构数据进行解析，给出了一个可扩展的插件式的处理框架，以解析采集到的异构数据。

2.2.1 流数据的并发传输

外场感知数据由于设备较多，数据汇聚点也较多，且互相之间没有必然联系，各自独立上传，这导致前置机要同时接受多个甚至大量的链接。即便前置机可以处理多个链接，也不能同时将数据进行分类和处理，因为这会导致前置机压力过大，影响数据的时效性和完整性。所以，为了能够同时处理大量来自不同汇聚点的异构数据，本文给出两步走的解决方法。第一步，前置机的功能弱化，只接收同构数据，这能降低前置机的通信复杂性，同时将异构数据的处理放到第二步中。第二步将构建基于Esper的数据汇聚总线，Esper总线将接收前置机的数据，不进行任何处理，只是简单地将不同结构的数据放置到不同的模块队列中。这样，来自外场感知的异构数据就最终被放到了不同的模块队列中，同时可以保证大数据量的实时处理。流数据的并发传输如图1所示。

2.2.2 多规约数据的解析

以往的流数据处理框架通常将数据的解析和传输在一起实现，对于多种外场感知数据需要单独实现一套采集程序，不能很好地进行复用。由于本文使用了Esper总线，将数据分发到不同模块的消息列中，所以多规约的数据解析就在各规约数据的模块队列中完成了解析。为了能够对不同规约的数据进行解析，这里只需要实现不同规约对应的解析模块，在程序启动时加载到SCP即可。对于不同的模块队列，分别启动一个或多个消费线程，消费线程调用解析模块，有针对性地将来自不同外场感知设备的数据，解析为同一种统一的格式放入目标队列中，或者单独投递到指定的目的地（文件、数据库、MQ等）。

3 基于Esper的多协议流数据处理平台的设计及实现

在文中关键问题分析的基础上，笔者基于Esper复杂事件处理引擎设计并实现了涵盖异构设备、实时外场感知数据汇聚、大规模并发传输的流数据处理平台SCP。其系统框架如图2所示。主要模块包括：前置机、Esper总线、感知队列、消费解码线程、目标队列、存储系统、配置库、配置文件以及守护进程等。

图2中各个功能模块的说明：

（1）前置机：前置机通过读取配置库中与本前置机相关的配置，从而确定与哪些通信端通信，以及通信的具体方式等。

（2）Esper总线：负责接收以事件形式包装的、来自各个前置机的外场原始数据，并根据事件的类型分发到不同的感知队列中。

（3）感知队列：盛放未经解码的异构数据，每个感知队列盛放一种类型的感知数据。

（4）消费解码线程：消费解码线程使用以插件的形式加载到系统中的解码模块，一种消费线程负责从感知队列中取出数据，调用解码模块进行解码，将统一格式的数据放入目标队列中。

（5）目标队列：对于异构数据，系统将最终提供一个统一的数据格式来存储异构数据，异构数据可能只是目标队列中数据对象的子属性。这样目标队列就可以盛放各种外场感知数据。如果感知数据是完全不同格式的数据，比如有些外场感知数据是文件，有些是图片。感知数据经过消费线程解码后，可以直接跳过目标队列，直接进入存储系统。

（6）存储系统：系统最终存放数据的地方。其可以是文件、数据库、外部消息队列服务等。

（7）配置库：提供系统启动需要的各种配置信息。

（8）配置文件：提供一些适合存放在文件中的配置信息，比如本机IP、端口等用于定位前置机本身的信息。

（9）守护进程：用于在系统出现异常退出等不在正常运行状态时重启SCP。

4 结 语

在能源和交通等领域，企业信息化日益发展，企业常常面对大量分布分散的终端设备数据，这些数据在传输到数据处理服务器的过程中，以流数据的方式向上汇聚。基于流数据的特点，本文为了能够快速处理流数据，设计了基于Esper的插件化流数据处理框架。该框架可以适应不同领域数据格式异构的问题，可以处理多数据源，同时可以向数据处理服务器汇聚数据。

主要参考文献

篇9

（上海通用识别技术研究所，中国 上海 201112）

【摘要】本文围绕指纹采集设备分类、触摸式与刮擦式的比较、活体检测技术等内容，系统地介绍了指纹采集设备相关技术的应用和发展。

关键词 指纹采集设备；分类；触摸式与刮擦式；活体检测

0　引言

随着指纹识别技术的发展，由于唯一性和终身不变的特性，采用指纹特征进行人员的身份识别成为国内外的一种趋势，指纹识别技术得到了广泛的应用。作为指纹识别中的一项重要技术内容，尽管四十多年前指纹采集设备就已问世，但直到近些年，大家对指纹采集设备的关注才逐渐加大。近年来，指纹采集设备市场飞速发展，体积在缩小，价格在降低，指纹系统被整合为诸如笔记本电脑、硬盘、鼠标、键盘等电子设备的一部分。本文将围绕设备类别、触摸式与刮擦式的比较、活体检测等内容介绍指纹采集设备相关技术的应用和发展。

1　指纹采集设备类别及发展

第一代采集设备使用的是光学技术，目前绝大多数采集设备属于以下其中一种：光学的、晶体的和超声波的。当今使用的主要是是光学和晶体传感器。由于体积紧凑，便于嵌入笔记本电脑、手机、智能卡等物体，晶体传感器现在得到了广泛应用。

光学传感器：光学传感器的优点包括经受温度变化、相当低的成本、分辨率较高、较好的图象质量和更大传感范围。光学传感器的缺点是尺寸大以及污垢、油脂等污染对光学传感器的影响。

晶体传感器：最初晶体传感器的问世是为了克服光学传感器的体积和成本问题。然而，考虑到设施的高安全性，需要较大的传感区域，这样事实上晶体传感器的成本就不比光学传感器低了。将物理信息转换成电子信息的四种不同的晶体传感器技术分别是：电容性的、热量的、电场的和压电的。

超声波传感器：在超声波传感器中，传送器向手指传送声音信号，接收器探测到在手指皮肤之间来回的回声信号。用皮肤和空气间声音阻抗的不同来测量距离，这样就获得了指纹的图象。这种传感器的频率范围是20千赫到几千兆赫。如要相互区分指纹，那就需要高频率来获得所需的信号差异。

事实证明，超声波传感器获得图象的准确率要比市场上其它指纹传感技术好。超声波技术也是能反应手指次表皮肤的几种少有的技术中的一种，这样能穿透脏物、油脂等。尽管超声波传感器被认为也许是指纹技术中最精确的一种，但由于尺寸大、成本非常高，没有被广泛使用，而且，用超声波传感器获取图象需要耗时几秒，时间较长。

2　触摸式与刮擦式的比较

如今使用的大多数传感器是接触式。当使用接触式传感器时，只要将手指放置在传感器上保持几秒钟不动就可以了，接触式传感器的使用者不需要培训。然而，接触式传感器也存在一些缺点：

（1）传感器很快就会变脏，必须要进行清洁。

（2）残留指印的问题。国外研究表明，根据传感技术的类型，有的可能会重新激活残留在指纹传感器上的指印。

（3）手指的旋转是识别的另一个问题。一些比对算法不接受手指大角度的旋转（例如超过20度）。

（4）传感区域成本与尺寸的权衡。晶体传感器这个问题尤其突出，成本主要取决于芯片模具的区域。

由于这些缺陷，一种新的传感器问世了：刮擦式传感器。刮擦式传感器与手指一样宽，但只有几像素高。因此，刮擦式传感器的主要优点，特别是对于晶体传感器来说，是成本下降。扫描只包括纵向运动，在结束时，将先前所获得的所有图象进行重组，得到指纹图象。

刮擦式传感技术最先问世时只与热量传感器相结合，但目前已经在许多不同的传感器中得到了应用。与接触式传感器不同，刮擦式传感器在使用过程中能够保持很干净，不存在残留指印的现象，而且在大多数情况下，手指的旋转也不是问题。但刮擦式传感器也存在一些缺点，比如：

（1）使用前要进行学习。在使用者习惯于正确扫描（没有急剧的速度变化或不连贯）之前，需要做很多次尝试。

（2）为能跟上扫描速度，界面必须能捕获足够多的指纹图象层。

（3）从图象层到指纹图象的重整过程需要持续一段时间，有时会出错。

3　指纹采集仪的活体检测技术

活体检测是指系统在注册、识别认证过程中检测样品是否是活体。一些指纹识别系统的生产厂商也宣称他们在系统中具备活体检测的能力。通常有两种方法进行活体检测：（1）利用附加的部件获取生命特征；（2）利用系统已捕获的信息检测生命特征。第一种方法的缺点是价格贵，体积大。第二种方法对算法要求比较高。目前比较常用的是第一种。只有在美国，过去的几年中提出了许多基于生命特征的指纹采集设备中的活体检测专利。这里将描述其中的一些方法。

温度：表皮的温度大约在20—30摄氏度，这种方法主要利用传感器检测表皮的温度是否在正常范围来进行活体检测。

光学特性：光学传感器可以利用人体皮肤与其他材质光学特性的比较作为一种活体检测方法。这种特性包括在不同光照条件下的吸光、反射、散射和折射。

电阻：根据手指的湿度，皮肤电阻的范围从几千欧姆到几百万欧姆。由于有些人手指干燥而有些人潮湿，空气条件和心理状况等也会改变人体皮肤的湿度，因此皮肤电阻所允许的范围会很大。

脉动血氧：脉动血氧在医学领域是用来测量病人动脉血中血色素氧气饱和度。脉动血氧计也可以用来测量脉动速率。涉及的技术基于两个主要原理：（1）血色素根据氧化度以两个不同的波长吸收光；（2）每一次脉搏跳动时动脉血的波动量为吸收增加了跳动成分。

ECG、脉搏血氧与温度相结合：1998年的一项美国专利建议活体检测中最好使用多个生物特征，并给出了许多非确定的生物测定参数，最适宜的是脉搏血氧、心电图（ECG）和温度传感器相结合。

表皮下方的探测：人体的皮肤包括两层：表皮和真皮。不仅可以在表皮找到指纹纹样，也可以在两层皮肤中间发现相同的纹样，这就是此方法检测所利用的原理。

参考文献

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

篇10

关键词 中华蜜蜂；熊猫牌蜂蜜；技术规程；长青自然保护区

中图分类号 F326.3 文献标识码 B 文章编号 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

最近几年，自然保护专家学者、自然保护区、社区居民形成共识，发展中华蜜蜂（以下简称中蜂Apiscerana cerana）养殖业具有良好的生态、社会和经济效益。洋县山区居民有依靠当地土蜂资源和家庭条件养蜂取蜜的历史传统，但是，养蜂的收入极不稳定。专家从气候变暖、电磁干扰、病毒和真菌感染、蜂群过劳或营养不足、农药危害、管理措施方面解释蜂群衰退失调、国家食品标准[1-9]。面对自然保护、产品质量、原产地品牌认证等新问题，2014年3月至2015年9月笔者开展中华蜜蜂蜂蜜样本送检规程、采集运输养殖业调查和熊猫牌蜂蜜取样质量检测工作，以期在熊猫牌蜂蜜创立、可持续发展中华蜜蜂养殖业，探索以生态公平产品为载体，引入社会参与，最终实现生态价值链，多方受益的保护新模式。

1 中华蜜蜂养殖历史和栖息地概况

长青自然保护区地理坐标东经107°25′～107°45′，北纬33°26′～33°43′，周边与9个行政村接壤，现有人口5 087人，人口密度为5～9人/km2。管护森林面积3万hm2，大部分是大熊猫的冬春栖息地，是秦岭大熊猫保护重要的组成部分。洋县中蜂分布于海拔700～2 200 m之间，中蜂相较洋蜂个体小，适宜在蜜源分散的山区生活。中蜂飞动敏捷，嗅觉灵敏，勤奋、抗病、耐寒、耐热力强，但产蜜量和分泌王浆的能力略低于洋蜂。洋县山区开花植物上千种，但是分布不均，特别是山茱萸（Cornus officinalis），早春开花，对中蜂种群影响大。该区域属季风性气候，季节性变化明显。全年具有雨热同季、温暖湿润、雨量充沛等特点，气候随海拔升高而呈垂直变化。海拔700～2 200 m年均降雨量850.0～996.6 mm，年均气温5.1～12.3 ℃，>10 ℃积温2 125.7～3 490.4 ℃，年均无霜期182～208 d。日照春夏多、秋冬少。

2 熊猫牌蜂蜜运作模式

选择大熊猫保护区原产地条件，调查蜜源植物。在各项质量指标检测的基础上，制定熊猫牌蜂蜜质量控制标准。制定蜂蜜送检样本的采集规程，蜂蜜采收、储存及运输规程，认证无公害绿色食品“熊猫牌蜂蜜”。提高养殖技术与管理水平，采用高质高价策略。

3 蜂蜜送检样本的采集规程

一是每个蜂场分别送样；每份送检样品从原蜜中采集约500 mL。二是容器材质可以用无毒塑料，必须无毒、无异味，使用前必须清洗消毒，用清水反复冲洗干净，高温蒸煮过后，日光晒干。三是将盖口拧紧密封，以避免运输中的二次污染。将样品快递至中国农业科学院蜜蜂研究所进行检测。

4 蜂蜜采收、储存及运输规程

4.1 采收的见证、溯源

采收全程应有养蜂人和熊猫蜂蜜项目负责人同时在场。项目负责人在现场起到见证采收蜂蜜信息的作用，以及所负责地区蜂蜜采收的汇总及溯源跟踪。负责人在采收时拍摄每个蜂场、生产者的照片；并制作蜂蜜采收汇总表。

4.2 采收机具

采收所需要的各种机具，都必须无毒、无异味。使用前必须清洗消毒。消毒用75%的酒精，如果条件不具备也可用清水反复冲洗干净，高温蒸煮过后，日光晒干备用。要选用不锈钢、全塑或木质的无污染分蜜机；选用不锈钢割蜜刀；一定不能选用铁桶，或有生锈部位的摇蜜机或割蜜刀。

4.3 采收操作现场

采收操作现场必须清洁干净无积水，消除污染源及苍蝇孳生地，工具、容器摆放齐整，备有清洁水和灭菌消毒器具。

4.4 采收

采收的蜜脾应该完全封盖；蜂蜜水分含量应低于20%。操作时间应在上午进行，尽可能避开采集高峰期和不良天气，操作时气温以不低于14 ℃为宜。采收后需用60目以上的筛网将蜂尸等杂质滤出。

4.5 装桶

应使用蜂蜜周转专用桶，无毒、无害、无异味。专用桶如是铁桶，需经附着力强的无毒、耐酸食品漆（环氧树脂）做特殊处理；也可选用陶、瓷罐（缸）或木桶无毒塑料桶。容器使用前要用清水冲洗干净。蜂蜜装入周转专用桶后，桶口一定要封紧。每桶盛装不可过满，应留有20%左右的空档，以防转运时震荡受热外溢或膨胀爆裂。

4.6 产品信息标签

在现场经生产者和见证人同时确认后，填写附件2信息标签，一式2份：一份以不易损坏的方式固定在包装容器的侧面；另一份作为专用桶口封条。标签中的蜂场GPS点位、水分含量、波美度、重量等信息，用标准仪器测量。专用桶编号以项目区为单位连续编号。

4.7 储存

蜂蜜严禁露天存放，储存要设专用库，按品种分等级分别存放，并堆码齐整，放置平稳。库房内要保证清洁阴凉、干燥通风，防潮湿、防爆晒、防风沙、防止温度急剧升降。库温以5～10 ℃为宜，一般不要超过20 ℃，空气相对湿度一般不得超过75%。蜂蜜要远离污染源，杜绝与有毒、有害、有异味、不卫生及腐蚀性强的物品同库、同处贮存。储存期间应经常开库检查，及时纠正处理引起质量变化的各种不利因素。

4.8 运输

运输工具要清洁干净，装运过的车辆、船只未经冲洗消毒前不得装运蜂蜜，不得与有异味或有同载混装。运输途中蜜桶要叠好、捆牢，避免颠簸和日晒雨淋。

5 结语

通过制定熊猫牌蜂蜜技术规程，探索以生态公平产品为载体，引入社会参与，最终实现生态价值链，多方受益的保护新模式。

6 致谢

感谢北京山水自然保护中心给与的资金资助，感谢长青自然保护区华阳、茅坪中心保护站吴永林、许全石、杨振民等在项目开展过程中给予的无私帮助。

7 参考文献

[1] 李智，张福盈.土特产品，洋县志[M].西安：三秦出版社，1996.

[2] 樊贤，潭垦，和绍禹.河南省5个地点中华蜜蜂的初步调查[J].蜜蜂杂志，2005（3）：28-29.

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