无线传输技术论文范文

导语：如何才能写好一篇无线传输技术论文，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。

无线传输技术论文

篇1

[论文摘要]3G的时代已经来临，其主要技术标准WCDMA和CDMA2000谁优谁劣自然引起了我们的关注。本文从各个方面对两个技术标准做了全面的对比研究。

一、引言

上世纪70年代末，诞生了被称为第一代蜂窝移动通信系统的双工FDMA模拟调频系统，但由于模拟系统固有的先天缺陷，在90年代初被以TDMA为基础的第二代数字蜂窝移动通信系统所取代，相对FDMA系统有诸多优点，如频谱利用率高，系统容量大、保密性好等。与此同时产生了以CDMA为基础的数字蜂窝通信系统，相比TDMA系统具有低发射功率、信道容量大、软容量、软切换、采用多种分集技术等优点。

随着网络的广泛普及，图像、话音和数据相结合的多媒体和高速率数据业务的业务量大大增加，人们对通信业务多样化的要求也与日俱增，而一代二代系统远远不能满足用户的这些需求，所以诞生了第三代移动通信技术，它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。国际上承认的3G标准有三个：CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA，这里主要从各个方面做WCDMA和CDMA2000的对比研究。

二、WCDMA和CDMA2000的综合比较

由于WCDMA和CDMA2000这两种技术都是将CDMA技术用于蜂窝系统，许多的思想都是源于CDMA系统，因此WCDMA和CDMA2000有许多相试之处：从双工方式上看，WCDMA和CDMA2000属于FDD模式。WCDMA和CDMA2000都满足IMT-2000提出的技术要求，支持高速多媒体业务、分组数据和IP接入等。但它们在技术实现、规范标准化、网络演进等方面都存在较大差异。

WCDMA和CDMA2000各有优势和缺点。WCDMA技术较成熟，能同广泛使用的GSM系统兼容；相比第二代通信系统能提供更加灵活的服务；而且WCDMA能灵活处理不同速率的业务。其缺点是只能共用现有GSM系统的核心网部分，无线侧设备可以共用的很少。

CDMA2000的优势是可以和窄带CDMA的基站设备很好地兼容，能够从窄带CDMA系统平滑升级，只需增加新的信道单元，升级成本较低，核心网和大部分的无线设备都可用。容量也比IS-95A增加了两倍，手机待机时间也增加了两倍。缺点是CDMA2000系统无法和GSM系统兼容。

1.WCDMA与CDMA2000的物理层技术比较

WCDMA和CDMA2000物理层技术细节上有相似也有差异，由于考虑出发点不同，造成了不同的技术特点。WCDMA技术规范充分考虑了与第二代GSM移动通信系统的互操作性和对GSM核心网的兼容性；CDMA2000的开发策略是对以IS-95标准为蓝本的窄带CDMA的平滑升级。

（1）这两个标准的物理层技术相似点可以归纳为以下几点：

①内环均采用快速功率控制。CDMA系统是干扰受限系统，因此为了提高系统容量，应尽可能的降低系统的干扰。功率控制技术可以减少一系列的干扰，这意味着同一小区内可容纳更多的用户数，即小区的容量增加。因此CDMA系统中引入功率控制技术是非常必要的。

②系统都支持开环发射分集，信道编码采用卷积码和Turbo码。

③系统均采用软切换技术。所谓软切换是指移动台需要切换时，先与新的基站连通再与原基站切断联系，而不是先切断与原基站的联系再与新的基站连通。软切换只能在同一频率的信道间进行，因此模拟系统、TDMA系统不具有这种功能。软切换可以有效地提高切换的可靠性，大大减少切换造成的掉话。

④WCDMA工作频段：1900～2025MHz频段分配给FDD上行链路使用，2110～2170MHz频段分配给FDD下行链路使用，2110～2170MHz频段分配给TDD双工方式使用。其中WCDMA和CDMA2000利用1900～2025MHz频段(上行)，2110～2170MHz(下行)。

（2）两个标准的物理层技术差异可以归纳为以下几点：

①扩频码片速率和射频带宽。WCDMA根据ITU关于5MHz信道基本带宽的划分规则，将基本码片速率定为3.84Mcps。WCDMA使用带宽和码片速率是CDMA2000-1X的3倍以上，能提供更大的多路径分集、更高的中继增益和更小的信号开销。CDMA2000分两个方案，即CDMA2000-1X和CDMA2000-3X两个阶段。CDMA2000系统可支持话音、分组数据等业务，并且可实现QoS的协商。室内最高数据速率达2Mbit/s，步行环境384kb/s，车载环境144kb/s。CDMA2000在前向和反向CDMA信道在单载波上采用码片速率1.2288Mcps的直接序列扩频，射频带宽为1.25MHz。

②支持不同的核心网标准。WCDMA要求实现与GSM网络的兼容，所以它把GSMMAP协议作为上层核心网络议；CDMA2000要求兼容窄带CDMA，因此它把ANSI-41作为自己的核心网络协议。

③WCDMA进行功率控制的速度是CDMA2000的2倍，能保证更好的信号质量，并支持多用户。

④为了使支持基于GSM的GPRS业务而部署的所有业务也支持WCDMA业务，为了完善新的数据话音网络，CDMA2000-1x需要添加额外的网元或进行功能升级。

2.WCDMA与CDMA2000网络接口的比较

3G标准的基本目标是能在车载、步行和静止各种不同环境下为多个用户分别提供最高为144kbit/s、384kbit/s和2048kbit/s的无线接入数据速率。为多个用户提供可变的无线接入数率是3G标准的核心要求。CDMA2000可分别用于900MHZ和2GHZ两个频段CDMA2000的码片速率与IS-95相同，两系统可以兼容。WCDMA的码片速率为3.84Mcps，显然WCDMA系统中低速率用户或语音用户的移动台成本会大幅上升，在CDMA2000系统中则不会如此。

WCDMA的接口标准规范、制定严谨、组织严密，而CDMA2000的接口标准严谨性有待加强。IS-95厂家设备难以互通，给运营商设备选型带来了较大问题；3G许诺的高速无线数据服务必须可以和话音一样实现无缝的漫游，这是至关重要的。多媒体信息要漫游、视频通话也要漫游，没有这些基本要素，3G就不能称其为3G。漫游涉及到的不仅仅是技术问题，更重要的是商业利益。在这方面WCDMA显然更胜一筹，它支持全球漫游，全球移动用户均有唯一标识，而CDMA2000尚不能很好做到这一点。

3.WCDMA和CDMA2000网络演进的比较

（1）WCDMA的网络演进技术

现有的GSM系统利用单一时隙可提供9.6kbit/s的数据服务。如果复用多个时隙就能升级为HSCSD（高速电路交换数据）方式；此后出现了GPRS（通用分组无线业务），首次在核心网中引入了分组交换的方式，可提供144kbit/s的数据速率。接着继续升级采用8PSK调制，这样传输速率可以上升至384kbit/s这就是EDGE；WCDMA的数据传输速率将高达2M/s。

（2）CDMA2000网络演进技术

主要的CDMA2000运营商将来自现在的窄带CDMA运营商。窄带CDMA向CDMA2000过渡的方式为IS-95AIS95BIS-95CIMT2000。IS-95A的数据传输速率为14.4kbit/s，为了提供更高的速率，1999年部分厂商开始采用IS-95B标准，理论上支持115.2kbit/s的速率。IS-95C进一步使容量加倍，最后升级为CDMA2000。

窄带CDMA系统向CDMA2000系统的演进分为空中接口、网络接口及核心网络演进等方面。

①目前窄带CDMA系统的空中接口是基于IS295A，其支持的数据速率为14.4kbit/s，由IS295A升级到IS295B，可支持64kbit/s。

②窄带CDMA网络接口的演进主要指窄带CDMA系统A接口的升级和演进。对于窄带CDMA系统，以前其A接口不是规范接口(即不是开放接口)，窄带CDMA和GSM的A接口的规范相比较，GSM是先有A接口标准，然后厂家依据标准开发；窄带CDMA是厂家各自开发，然后广泛宣传，最后凭借自身影响修改标准。

③窄带CDMA的核心网在美国经过多年发展后，从IS241A到IS241B到IS241C，我国CDMA试验网和红皮书以IS241C为基础，IS241D规范在1999年底，目前IS241E规范还未正式。

三、WCDMA和CDMA2000在我国的前景

对3G标准的选择不仅要看其技术原理及成熟程度，还要结合本国国情、市场运作状况等因素进行考虑。按目前的进展来看，两种标准最后不能融合成一种，但可以共存。

在我国，GSMMAP网络已形成巨大的规模，欧洲标准的WCDMA在网络上充分考虑到与第二代的GSM的兼容性，在技术上也考虑了与GSM的双模切换兼容，向WCDMA体制的第三代系统演进，从一开始就解决了全网覆盖的问题。而且CDMA2000采用GPS系统，对GPS依赖较大；在小区站点同步方面，CDMA2000基站通过GPS实现同步，将造成室内和城市小区部署的困难，而WCDMA设计可以使用异步基站，运营者独立性强；对于电信设备制造行业，我国在GSM蜂窝移动通信方面发展成熟，而窄带CDMA系统尚未形成规模和产业。

WCDMA采用全新的CDMA多址技术，并且使用新的频段及话音编码技术等。因此GSM网络虽然可采用一些临时的替代方案提供中等速率的数据服务，却不能提供一种相对平滑的路径以过渡到WCDMA。而CDMA2000的设计是以IS-95系统的丰富经验为依据的，因此窄带CDMA向CDMA2000的演进无论从无线还是网络部分都更为平滑。在基站方面只需更新信道板，并将系统软件升级，即可将IS-95基站升级为CDMA2000基站。

由此可见,WCDMA和CDMA2000还将长时间在我国共存，鹿死谁手？尚未分晓。

参考文献：

［1］TeroOjanpera，RamjeePrasad.朱旭红译.宽带CDMA：第三代移动通信技术.北京：人民邮电出版社.

篇2

关键词：云台；无线传输，Mini2440；局域网

中图分类号：TP277

目前在视频传输系统领域中，有线视频系统应用广泛，但有很多缺点，只适用于小范围的区域。尤其对于一些特殊的勘探场合，很难布线，因此有线视频传输系统受物理布线的限制无法实现。无线视频传输系统却不受限制，可以克服有线视频传输系统的缺点。同时随着自动化，通信技术的飞速发展，一种以嵌入式系统为主要处理手段的视频无线传输系统的实现已经成为可能。

随着信息技术的发展，市场上出现很多基于嵌入式的有线和无线两种视频传输系统。它们有很多突出的优点：系统提供良好的用户接口，设置了用户权限，只有有权限的用户才能操作或控制该系统；可以用手机浏览网页的方式查看实时视频画面。因此基于嵌入式技术的网络视频传输系统将有很好的发展空间。

1 云台控制视频无线传输系统的硬件结构

设计的系统由两个大模块组合而成：一个是控制摄像头捕捉足够大的视频画面的云台控制器，此部分的设计是本论文的重点；另一个是基于Mini2440开发板的视频无线传输模块，此部分是实现整个系统功能的一个重要辅助工具，也是本系统以后发展、延伸的部分。基于云台的视频无线传输系统中硬件是实现整个系统功能的关键，由以下几个部分构成：云台控制器、视频采集模块、mini2440微处理器、无线传输模块，GSM开关、手机终端模块。

1.1 云台控制器。云台控制器是基于STC12C5A60S2 单片机设计的一个机体结构，通过单片机控制X轴和Y轴方向的两个舵机，一个是X轴方向的旋转，通过延时程序的设置可以以任意速度旋转；Y轴方向的舵机可分三个档位，当X轴舵机旋转一个来回时Y轴方向的舵机才旋转一个档位，如此周而复始地旋转，当X轴旋转6个来回时Y轴舵机的三个档位才能循环一次，如此的程序设计是为了云台上的摄像头能扫描到足够大的视频画面。

1.2 mini2440微处理器。Mini2440是性价比较高的一款开发板。因采用了稳定性特别强的电源芯片供电，再加上专业的复位电路，使得整体的电路板运行非常稳定。其PCB是采用先进的四层板制板技术，布线合理，整个电路板的信号流非常流畅、完整，符合电路信号原理，而且具有很多先进性，支持基本的操作系统，不仅具有极强的视频图像处理功能，还有丰富的硬件资源。

1.3 视频采集模块。数字摄像头可以直接捕捉视频图像，然后传送到计算机里储存或进一步的处理。本文涉及到视频采集模块是一款USB摄像头。

1.4 无线传输模块。本次设计是通过网页浏览的方式将摄像头捕捉到的视频图像经过友善之臂开发板进行处理后经过一个由路由器组建的局域网内实现视频数据无线传输。在本次设计中选择TP-LINK无线路由器作为无线传输模块来搭建本次设计所用到的一个局域网。TP-LINK无线路由器有很多优点，适合于本次设计的视频数据传输要求。

1.5 GSM开关。整个系统中控制摄像头扫描范围的云台控制器是通过单片机控制两个平面的舵机转角来实现摄像头的画面捕捉范围的。云台控制器耗电量比较大，而且长时间运行会缩短舵机的寿命，所以需要一种开关来控制云台控制器的开通与关断，所以对一个GSM开关进行了改装，从而实现了在任何一个位置，任何一个时间都可以控制云台控制器的开通与关断。查看视频画面扫不到的范围时才打开云台控制器运行，否则就关掉，这样不仅节省电能，还能做到延长云台控制器的寿命。

2 云台控制器的设计

2.1 云台机体设计。云台是为了能使其上面搭载的摄像头扫描到的范围更广泛而设计的。它的机械结构一般有两个自由度即可，一般是指在水平方向即X轴和垂直方向即Y轴即可满足要求。

2.2 云台控制电路的设计。云台电路结构如下图1所示，本次云台共用2路舵机，但考虑到某些端口发生故障而影响研究进程，再考虑到节约资源，避免浪费，此主控板可以对以后的扩展有所帮助，所以我预留了20个接口，主控板共有22路舵机接口，并且在云台主控板上预留了其他传感器接口，可以进行一些附加功能的扩展。

图1 云台电路结构

2.3 云台动作程序。程序分两个子程序：一个是单片机初始化子程序，另一个是云台动作规划控制程序。其中云台动作规划控制程序又分两个动作，一个是X轴方向的旋转，通过延时程序的设置可以以任意速度旋转，Y轴方向的舵机可分三个档位，当X轴舵机旋转一个来回时Y轴方向的舵机才旋转一个档位，如此周而复始地旋转，当X轴旋转6个来回时Y轴舵机的三个档位才能循环一次，如此的程序设计是为了云台上的摄像头能扫描到足够大的视频画面。

3 视频无线传输的实现

3.1 视频的无线传输。随着科学技术的不断发展，各种无线设备如同雨后春笋，得到了很广泛的应用。在本次论文设计中我主要采用目前技术比较成熟的无线局域网技术，无线局域网的通信标准是802.11a/b/g。通过无线路由器搭建一个局域网，使用TCP/IP协议再将摄像头采集到的视频数据经过Mini2440开发板处理后通过局域网可以查看到动态的视频画面。

3.2 视频数据压缩处理程序的实现。在本次设计中视频数据的采集及压缩处理程序是Mini2440-bin，可以与本次论文所选用的摄像头驱动程序很好地匹配使用。此程序可实现的是实时视频数据的传输，不需要用大量的存储空间去保存大量的视频数据，这也是本次毕业论文所设计系统区别与监控录像的地方。

然后可以通过智能安卓系统的手机在终端通过浏览网页的方式查看实时的视频画面，同时也通过手机拨通GSM开关的方法来控制云台的开通与关断，即可以用手机查看实时画面的同时也可以灵活的无线控制云台轻松得到自己想要看到的视频画面角度。

3.3 手机查看视频画面。前期的设计和调试工作完成后，就可以通过手机查看系统传输的实时画面。打开手机的浏览器，键入系统的IP地址，可以在手机上显示动态的视频画面，同时还可以通过手机控制云台的开通与关断，从而得到自己想看的画面角度，找好位置后可以通过手机发送指令关掉云台，这样可以节省电能。

4 结论

本次论文设计运用自动控制技术和信息通信技术的一些成熟的技术作为理论依据，成功地完成了基于云台控制的视频无线传输系统的设计工作。因为在设计云台控制器主控板时预留了很多传感器输入，并且主控板还可以控制20路舵机，所以可以在系统上加一个湿度检测传感器，通过湿度检测传感器检测雨点，同时驱动另几路舵机来控制遮雨装置工作，保护整个系统不会受雨水淋湿，这样系统的安装位置就不受环境限制了，不仅可以用在室内，还可以用在户外。如此改装，完善后我们可以将本系统用在实验室，老师可以随时随地查看学生的做实验状况。经过长时间运行测试，系统工作稳定可靠，对于画面运动变化检测灵敏，能够满足一般用途的视频防盗监控的需要。同时系统价格低廉，可以根据不同的应用改变智能监控算法，具有广泛的应用前景。

参考文献：

[1]张秀玲.视频监控系统研究现状与发展趋势[J].工程技术，2011，1（3）：1-2.

[2]张杰.嵌入式无线视频监控系统的设计与实现[J].科学技术，2010，2（1）：1-2.

[3]石晓栋，李全虎.嵌入式实时视频传输系统的设计与实现[D].呼和浩特：内蒙古大学，2012.

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[论文摘要]蓝牙计划基本上是一个无线传输的计划,不需要透过实质线路,在一定的距离范围内,可以传输可观的资料量,当然这种无线传输并不像行动电话那样数十公里内皆可传达,而是数十至数百公尺内的短距离无线传输。此外可传输的装置不限于手机,只要有装设蓝牙收发模块的装置都可以使用蓝牙传输,眼前的构想即是让其它的行动装置都可以使用蓝牙传输。

一、前言

越来越多数字电子产品借着新科技提升本身的性能和实力。以目前发展的趋势来看,未来消费性电子产品将有两个重要的发展指标,一是使用蓝牙技术这类开放技术,以无线,局域网络,可携带式设备成为网络体的延伸。另一项则是内存规格的统一,加密以及轻量化应用。

无论您喜不喜欢,“蓝牙计划”这个名词几乎已到了无孔不入的境界,不论是商业财经台还是一般大众电视台,都不只一次以上报导这个计划的进展与新闻,话虽如此,但却很少人了解此计划的原意与来龙去脉,只知道有这样一个计划正如火如荼地进行,且声势浩大、似乎充满无限希望。可预见的,未来与蓝牙计划相关的新闻只会更多,因为计划正一步步实现中。

蓝牙(Bluetooth)简单讲就是一种电信、计算机的无线传输技术。单从字面上很难了解蓝牙是个怎么样的技术,他不像“GSM”一样可以望文生义。简单的说蓝牙是一种无线网络与消费性电子产品之通讯技术,透过无线传输和基频模块构成,其快速响应和跳频系统的特性使无线传输更佳稳定。可以应用在各种电子产品如:笔记型计算机、行动电话、数字相机和其它相类似电子产品等。

二、蓝牙的缘起

蓝牙计划基本上是一个无线传输的计划,不需要透过实质线路,在一定的距离范围内,可以传输可观的资料量,当然这种无线传输并不像行动电话那样数十公里内皆可传达,而是数十至数百公尺内的短距离无线传输。此外可传输的装置不限于手机,只要有装设蓝牙收发模块的装置都可以使用蓝牙传输,眼前的构想即是让其它的行动装置都可以使用蓝牙传输,包括PDA、笔记型计算机、车用装置等等。蓝牙计划的发起,主要是1998年5月,由Ericsson(爱立信,瑞典)、Intel(英特尔,美国)、NOKIA(诺基亚,芬兰)、IBM(国际商务机器,美国)、TOSHIBA(东芝,日本)等五家公司,共同组织一个“特别参与组织(SIG,SpecialInterestGrou)”称为BluetoothSIG,以此组织来制定一套短距离的无线传送、接收的技术规格。

三、浅谈蓝牙技术

蓝牙计划虽是1998年开始,但是蓝牙的技术根基却来自1997年制订完成的无线局域网络通讯协议:IEEE-802.11。

蓝牙基本上也是运用射频(RF)方式进行无线通讯,至于使用的频带范围,则是使用2.45GHz,这个无线电频带是全世界共同开放、不受法令限制的频带,举凡工业、科学、医疗(ISM,Industrial/Scientific/Medical)、甚至微波炉等都是使用2.45GHz的频带。

由于这个频带被广泛使用了,那么使用此频带进行通讯,绝对是很容易收到干扰的,因此蓝牙规格被设计成可跳频通讯,能够在一秒钟内进行1,600次的跳频动作,此这样的动作避免其它通讯的干扰。由于每秒1,600次的快速跳频,这也使得蓝牙无线收发的数据封包不能太长,否则不能满足如此频繁的跳频次数,所以蓝牙短封包、快速跳频的特性,也使其无线传输能抗干扰、更稳定通信。

蓝牙规格已经正式公布v1.0版,规格方面算是踏出成熟的第一步,接下来就是商品化、投入实际制造的阶段。而要让蓝牙迅速普及,就是在既有的用途装置上,追加设计蓝牙功能即可,以节省开发时间与成本,为此蓝牙射频模块就成为非常重要的一项零组件。

蓝牙射频模块一方面要够便宜,才可能快速普及,另一方面也要够小巧,才能适用于所有的需求装置上,目前专家推估射频模块的成本必须低于5美元才能普及,而各家公司也正加紧将射频模块设计地更精小、更便宜中。

四、蓝牙技术的应用

蓝牙由于具有1-2Mbps、10-100公尺的无线通讯能力,因此蓝牙技术可以舒缓若干问题,例如可以直接利用蓝牙的高速数据传输率来传输语音,等于是把蓝牙通讯当成无线电话的功能。

另外对于小公司、小环境等,也可以省去布设实质线路的成本,以及后续线路维护的困扰。还有蓝牙可以指定隔绝与通行的通信功能,也等于可以建立无线的LAN环境、小族群通讯环境。

五、蓝牙技术的展望

(一)蓝牙收发话器对健康的好处。由于手机有高功率的电磁波,据报导证实电磁波会对人体造成伤害,所以有了蓝牙,你将可以把一个小小的蓝牙附件装在你的大哥大,然后把收发话器戴在你的耳朵(由于蓝牙应用的是低功率,所以不会对人体有任何伤害)。准备好了以后,你就把你的大哥大放在口袋里讲电话,不必把电话紧贴的脸,甚至按下收发话器上的按钮就可以直接接听来电。

(二)比一般传统式红外线传输更快,且不用对准两个传输端口成一直线。蓝牙科技在传输方面的好处就是,它能够允许两个装置,在不排成一直线的状态下,还能够以无线的方式传送数据。不像红外线传输最大的缺点是,你必须对准两个传输端口成一直线才有办法传送数据。蓝牙传输甚至无视于墙壁、口袋、或公文包的存在而可以顺利进行。蓝牙的数据传输速度比红外线传输还要快,每秒钟高达1MB。

(三)手表可自动对时间,无线下载Mp3。只要将来手表有内建蓝牙且有Mp3拨放功能,这样一来将可自动设定为标准时间,且可很方便的随时从计算机传输歌曲。

(四)其它还有很多很多,只要现在是要接线的,都有可能会被蓝牙所应用。蓝牙技术一旦普及,相信对通讯方式、产品设计、生活方式等都会有巨幅的冲击,甚至很难想象冲击的程度。不过就现阶段而言,蓝牙可能带来的便利却是可以想象的,各位可以想象家里安装一个蓝牙收发基地台,家中的计算机、电话、传真机都不用实际接线,就可以互通或连外。在公司内外务人员赶时间,只要在蓝牙收发范围内都可以传送数据,例如咖啡厅、车站等都可以。此外仓库的盘点盘查,只要带个PDA,仓库内设有蓝牙基地台,马上可以跟全省各地的仓库进行盘点加总,当然,蓝牙基地台后面有接往Internet,或是以公司专线,或VPN方式连接。另外数字相机拍完的相片,只要接近笔记型计算机就可以回传,省去记忆卡的插拔,既有计算机外设装置也都可以无线化,无线打印机、无线键盘、鼠标、摇杆。还有家中、公司都设有蓝牙基地台,则一支具有蓝牙功能的手机,在家就可以跟居家无线电话一样使用,而且是付居家电话费,在公司则变成自己的办公分机,公司替您付电话费,而在外出时就跟一般行动手机一样使用,这样真正落实一人一机终生用的理想,这种方式也被人称为三合一电话,即是居家、办公、行动电话三者合一。

六、结束语

蓝牙技术一定会飞速发展,但仍然有一些应用的细节问题需要解决,如相邻设备之间为防止信息误传和被截取,必须要用户提前设置对应频段等,严重影响蓝牙技术产品面市的速度。但相信随着一个不断完善的发展过程,蓝牙技术会为我们的未来家居和办公带来不仅仅是方便一点的革命。

参考文献:

[1]NathanJ.MullerBluetoothDemystified(影印本).人民邮电出版社。

[2]金纯,许光辰,孙睿.蓝牙技术.电子工业出版社。

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【关键词】无线通信气象数据

气象数据的获得非常重要，因为气象与人们的生活密切相关，同时也直接影响着铁路、航空、农业、工业、等各个行业的发展。如今，在国内主要根据人工观察收集气象资料不能满足无缝预报服务的要求由于观察衰老缓慢，密度小。在这种人的生存是一个主要的问题的条件下是不现实的建立载人气象站，这些区域是戈壁、沙漠、天山、沼泽和其他偏远地区。自动气象站是根据需要直接或通过制定站观测数据转换成代码的一种形式通过仪器自动观测和发送或记录观测数据，在当前无线电通信技术迅猛发展的形势下，有线传输因其发展时间长，技术相对成熟而成为相对更为广泛的铺设方式。当然，无线传输凭借着其独特的优势，在通信传输领域也迅速的形成了自己的一席之地。有线电视传输网络有以下缺点，布线成本高，施工困难和不利的维护和机会是有限，特别是在偏远地区人烟稀少的缺陷是更重要的。

1 国内外研究现状及发展趋势

当前，国内主要的气象站组成方式大多相同，由传感设备、变换装置、电源组成，结合数据处理功能，资料发送单元等，共同构成一个有机的整体，进行无人化信息接收和整合。通过电子设备或计算机控制，自动进行气象观测和资料收集传输的气象站。利用计算机装置或电子装备对其自动进行气象资料收集整理和气象观测。如今国内外有很多制造商自动站、它们传输通过计算机，并且使用卫星通讯有线或无线传输方式在传输的过程中它们使用计算机，卫星通讯或是一些无线传输方式。有些地区通过无线传输方式来研究工业控制计算，目的是：解决自动站数据的不便直接到工业控制计算机，运用有线或无线方式引入到远程计算机。来解决数据在传输过程中的不方便直接运用到工业控制计算机，通过无线或是有线方式引入到远程计算机。在10年期间，自动气象站不断壮大，并应用在很多方面，它取决于许多因素，其中技术因素，它发挥着显赫的的作用，包括微型计算机、通信、传感器等技术的发展和应用，在各行各业都可以看到自动气象站的身影，其中它的技术因素发挥着重要的作用，该其包括传感装置，通讯工具，微型计算机等发展和应用。提供了良好的技术基础在改善性能的自动气象站技术的方面，特别是微处理器和通信技术，简化了数据传输的日益成熟并且降低了成本，提高了效率和准确的数据准确，高效的传输同时，实现自动气象站的功能。

2 GPRS的数据传输的特点及基本构架

2.1 GPRS的数据传输特点

GPRS是欧洲通信标准协会定义的一种能够在GSM网络上提供真正的无线分组服务的方法，是第二代移动通信技术GSM向第三代移动通信（3G）的过渡技术。

GPRS网络解决了GSM网络低汇率、电路故障和穷人的资源利用率，充分利用现有的GSM网络资源，来提高传输速率。GSM网络数据传输速率低于9.6KBI/S，最大的GPRS网络理论可以提供171.2Kb的传输速度。GPRS网络访问时间是短暂的同时，能提供及时快速的连接，可以提高工作的效率。GPRS网络与四个不同的Qos的不同的服务有不同的优先级和可靠性标准和数据速率，延迟，可以选择根据实际灵活的服务质量参数为用户提供服务，所以最好能支持频繁爆发，少量的数据服务。用户可以随机和移动你的网络点，实现无处不在的通信。

GPRS采用分组交换技术，高效传渝高速或低速数据和信令，优化了对网络资源和无线资源的利用。定义新的GPRS无线信道，并且分配方式十分灵活。

2.2 系统的构成与结构设计

气象自动站采用的网络结构是星型结构，每个站点的资料直接传输到中心站服务器，服务器既接公网，又接气象局内部网络。每个补丁通过无线网络连接到数据中心服务器或车站计算机，站通过气象局计算机内部网络连接到数据中心服务器。自动气象站网络设备结构图，每个环节通过数据连接或通过气象局计算机内部连接数据如图1数据中心服务器（省级）。

（1）小站数据直接通过网络数据传输到数据中心服务器小站数据可以由网络数据直接到数据中心服务器进行处理，其次还可以通过网络到当地的信息管理再通过有线或是无线传输到数据的中心服务器。

（2）GPRS气象数据传输流程。这个系统的设计气象数据采集、气象仪器测量的气象数据，该系统设计的目的是：气象数据的收集和整理以及通过气象仪器来收集气象数据收集器和气象传感器传递信号，电源提供的太阳能收集器，因此解决远程供电问题，无人区域。具体情况如图2所示。

气象数据的系统是第一个收集的气象传感器脉冲或电压和电流信号。定量收集器在模拟数据采样和转换成数字或字符信号。停止接收系统将字符和数字，生成文档，软件显示气象信息的查询。气象信息采集完成气象传感器、数据传输过程图如图3所示。

3 结束语

伴随着极速发展的无线通信技术，它运用在生活各个方面。根据使用无线通信技术的新颖优点和自动气象站的发展，提出没有义务自动气象站的偏远地区。这个想法可以应用于很多行业。论文的基本目的是建立自动气象站系统。主题通过分析在结构设计、硬件设计、通信协议的软件设计方面的研究，产品研究，收集一些重要的信息，来实现无人区域的气象的收集和传输，来提供准确的天气信息。解决在无人看守气象收集数据传输中遇到的各种棘手的问题，来提供一个较好的解决方案，对准确预测，报告天气提供一些有用的帮助。该论文从初步研究主题到整体设计，每个函数的具体实现和调试经历了艰苦努力，希望对气象信息的收集，整理，预测提供有意义的建议。

参考文献

[1]刘迎春，叶湘著.传感器原理与设计[M].长沙：国防科技大学出版社，1991.

[2]王云章编著.电阻应变式传感器的应用技术[M].北京：中国计量出版社，1991.5.

[3]陈德池编著.传感器及其应用[M].北京：中国铁道出版社，1993.11.

[4]李金将著.无线通信与网络[M].电子工业出版社，2004.

[5]周金萍，唐伶俐.无线通信技术[M].北京：科学出版社，2004.

作者简介

贾世军（1976-），男，河南省临颍县人。大学本科学历。现供职于武汉贝斯特通信集团股份有限公司。研究方向为计算机科学。

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关键词：无线电力传输技术电磁感应射频原理与应用前景

1.引言

自17世纪人类发现如何发电后就用金属电线来四处传输电力。时至今日，供电网、高压线已遍布全球的角角落落。在工作和生活中，越来越多的电器给我们带来极大便捷的同时，不知不觉各种“理不清”的电源线、数据线带来的困扰也与日俱增。不过，这些年的科技发展表明，在无线数据传输技术日益普及之时，科学家对无线电力传输（Wireless Power Transmission，WPT）的研究也有了很大突破，从某种意义上来讲，无线电力传输也不再是幻想——在未来的生活中摆脱那些纷乱的电源线已成为可能。

2.无线电力传输的发展历史

19世纪末被誉为“迎来电力时代的天才”的名尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla，1856—1943）在电气与无线电技术方面作出了突出贡献。他1881年发现了旋转磁场原理，并用于制造感应电动机；1888年发明多相交流传输及配电系统；1889—1890年制成赫兹振荡器；1891年发明高频变压器（特斯拉线圈），现仍广泛用于无线电、电视机及其他电子设备。他曾致力于研究无线传输信号及能量的可能性，并在1899年演示了不用导线采用高频电流的电动机，但由于效率低和对安全方面的担忧，无线电力传输的技术无突破性进展［1］。1901—1905年在纽约附近的长岛建造Wardenclyffe塔，是一座复杂的电磁振荡器，设想它将能够把电力输送到世界上任何一个角落，特斯拉利用此塔实现地球与电离层共振。

2001年5月，法国国家科学研究中心的皮格努莱特，利用微波无线传输电能点亮40m外一个200W的灯泡。其后，2003年在岛上建造的10kW试验型微波输电装置，已开始以2.45GHz频率向接近1km的格朗巴桑村进行点对点无线供电。

2005年，香港城市大学电子工程学系教授许树源成功研制出“无线电池充电平台”，但其使用时仍然要将产品与充电器接触。

2006年10月，日本展出了无线电力传输系统。此系统输出端电力为7V、400mA，收发线圈间距为4mm时，输电效率最大为50%，用于手机快速充电。

2007年6月，美国麻省理工学院的物理学助理教授马林·索尔贾希克研究团队实现了在短距离内的无线电力传输。他们给一个直径60厘米的线圈通电，6英尺（约1.83米）之外连接在另一个线圈上的60瓦的灯泡被点亮了。这种马林称之为“WiTricity”技术的原理是“磁耦合共振”。

2008年9月，北美电力研讨会的论文显示，他们已经在美国内华达州的雷电实验室成功地将800W电力用无线的方式传输到5m远的距离。

2009年10月，日本奈良市针对充电式混合动力巴士进行了无线充电实验。供电线圈埋入充电台的混凝土中，汽车驶上充电台，将车载线圈对准供电线圈就能开始充电。

3.无线电力传输的基本原理

3.1电磁感应——短程传输

电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它显示了电、磁现象之间的相互联系与转化。电磁感应是电磁学中的基本原理，变压器就是利用电磁感应的基本原理进行工作的。利用电磁感应进行短程电力传输的基本原理如图1所示，发射线圈L1和接收线圈L2之间利用磁耦合来传递能量。若线圈L1中通已交变电流，该电流将在周围介质中形成一个交变磁场，线圈L2中产生的感应电势可供电给移动设备或者给电池充电。

3.2电磁耦合共振——中程传输

中程无线电力传输方式是以电磁波“射频”或者非辐射性谐振“磁耦合”等形式将电能进行传输。它基于电磁共振耦合原理，利用非辐射磁场实现电力高效传输。在电子学的理论中，当交变电流通过导体，导体的周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。在电磁波的频率低于100khz时，电磁波就会被地表吸收，不能形成有效的传输，当电磁波频率高于100khz时，电磁波便可以在空气中传播，并且经大气层外缘的电离层反射，形成较远距离传输能力，人们把具有较远距离传输能力的高频电磁波称为射频（即：RF）。将电信息源（模拟或者数字）用高频电流进行调制（调幅或者调频），形成射频信号后，经过天线发射到空中；较远的距离将射频信号接收后需要进行反调制，再还原成电信息源，这一过程称为无线传输。中程传输是利用电磁波损失小的天线技术，并借助二极管、非接触IC卡、无线电子标签，等等，实现效率较高的无线电力传输。

具体来说，整个装置包含两个线圈，每一个线圈都是一个自振系统。其中一个是发射装置，与能量相连，它并不向外发射电磁波，而是利用振荡器产生高频振荡电流，通过发射线圈向外发射电磁波，在周围形成一个非辐射磁场，即将电能转化为磁场。当接收装置的固有频率与收到的电磁波频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，完成磁场到电能的转换，从而实现电能的高效传输。图2是一个典型的利用电磁共振来实现无线电力传输的系统方案。电磁波的频率越高其向空间辐射的能量就越大，传输效率就越高。

3.3微波/激光——远程传输

理论上讲，无线电波的波长越短，其定向性越好，弥散就越小。所以，可以利用微波或激光形式来实现电能的远程传输，这对于新能源的开发利用、解决未来能源短缺问题也有着重要意义。1968年，美国工程师彼得格拉提出了空间太阳能发电（Space Solar Power，SSP）的概念。其构想是在地球外层空间建立太能能发电基地，通过微波将电能送回地球。

4.无线电力技术的应用前景

无线电力传输作为一种先进的技术一般应用于特殊的场合，具有广泛的应用前景。

4.1给一些难以架设线路或危险的地区供应电能

高山、森林、沙漠、海岛等地的台站经常遇到架设电力线路困难的问题，而工作在这些地方的边防哨所、无线电导航台、卫星监控站、天文观测点等需要生活和工作用电，无线输电可补充电力不足。此外，无线输电技术还可以给游牧等分散区村落无变压器供电和给用于开采放射性矿物、伐木的机器人供电。

4.2解决地面太阳能电站、水电站、风力电站、原子能电站的电能输送问题

我国的新疆、西藏、青海等地降雨量少、日照充足且存在大片荒芜土地，南方部分地区水力、风力资源丰富，这些地区有利于建造地面太阳能发电站或水电站、风力电站。可是，这些地区人烟稀少、地形复杂，在崇山峻岭之中难以架设线路，这时无线输电技术就有了用武之地。采用无线输电技术，还可以把核电站建在沙漠、荒岛等地。这样一方面便于埋葬核废料，另一方面当电站运行发生故障时也可以避免对周围动植物的大量伤害和耕地的污染。

4.3传送卫星太阳能电站的电能

所谓卫星太阳能电站，就是用运载火箭或航天飞机将太阳能电池板或太阳能聚光镜等材料发送到赤道上空35800km的地球静止同步轨道上。在太空的太阳光线没有地球大气层的影响，辐射能量十分稳定，是“取之不尽”的洁净能源。并且一年中有99%的时间是白天，其利用效率比地面上要高出6—15倍［3］。在那里利用太阳能电池板把阳光直接转变为电能，或者用太阳能聚光镜把阳光汇聚起来作为热源，像地面热电厂一样发电。这样产生的电能供给微波源或激光器，然后采用无线输电技术将大功率电磁射束发送至地面，接收到的微波能量经整流器后变成直流电，由变、配电设施供给用户。

4.4无接点充电插座

随着无线电力技术的发展，一些小型用电设备已经实现了无线供电。如：电动牙刷、“免电池”无线鼠标、无线供电“膜片”/“垫”等。无线供电“膜片”/“垫”是一种家用电器无线供电方式，用一片图书大小的柔软塑料膜片就可对家电进行无线供电，可为圣诞树上的LED、装饰灯、鱼缸水中的灯泡、小型电机、手机、MP3、随身听、温度传感器、助听器、汽车零部件、甚至是植入式医疗器件等供电。

4.5给以微波发动机推进的交通运输工具供电

现在大部分交通运输工具燃烧石油产品，其发动机叫做柴油发动机、汽油发动机等。与此类比，以微波作为能源推进的发动机叫做微波发动机。微波是工作频率在0.3—300GHz的电磁波，不能直接用它来驱动电动机，因为要设计出在如此高的频率下工作的发动机非常困难。如果思路加以改变，把微波能量转变为直流电流的整流器，那么微波就可以直接作为交通工具的能源了。煤、石油、天然气的存储量有限，而日消耗量巨大，总有耗尽之日，到那时卫星太阳能电站可望成为能源供给的主干，通过无线输电技术就可以直接把微波能量输给交通运输工具。

4.6在月球和地球之间架起能量之桥

世界人口的不断增长和地球资源的日益耗尽，太阳系中其他星球的开发利用是人类一直以来的夙愿。月球是地球的天然卫星，其上资源丰富，地域辽阔，是首先要开发的星体。未来人类对月球的利用主要是移民和资源获取。月球的土壤里富含SiO2，是制造太阳能电池的原料。如果先在月球上建立起工厂，然后把太阳能电站直接建在月球上，比起建在地球静止同步轨道上要容易些，借助于微波束或激光束把电能发送到地球。

5.结语

随着无线电力传输技术的不断发展与成熟，不但使人们未来的生活有望摆脱手机、相机、笔记本电脑等移动设备电源线的束缚，享受在机场、车站、酒店多种场所提供的无线电力，而且可用于一些特殊场合，如人体植入仪器如心脏起搏器等的输电问题、新能源（电动）汽车、低轨道军用卫星、太阳能卫星发电站等。在世界经济迅速发展的今天，节能和新的、可再生能源的开发是摆在能源工作者面前的首要问题。太阳能是取之不尽、用之不竭的干净能源。除核能、地热能和潮汐能之外，地球上的所有能源都来自太阳，建造卫星太阳能电站是解决人类能源危机的重要途径。要将相对地球静止的同步轨道上的电能输送的地面，无线输电技术将发挥至关重要的作用。从长远来看，该技术具有潜在的广泛应用前景。但是，每一种无线传输方式，都有一系列问题需要解决，如电能传输效率问题，电力公司如何收费和计费，能量传输所产生的电磁波是否对人体健康带来危害，等等。不管怎样，一旦这项技术能够普及，就会给人们的生活带来巨大的便利。

参考文献

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机器人诞生于20世纪，发展比较快，而且应用极其广泛，应用于抗震救灾，机械加工生产，科学研究，国防中，对人们的生产生活起到了巨大的影响，在生活与生产中早就成为了必不可少的生产力，加快了人类的进步和社会的发展，促进了国家先进生产力的提高，智能机器人越来越成为机器人制造的主流，采用无线传播系统，超声波传感测距，无线技术传播系统，能够使机器人更加先进，越来越容易被人们应用，对生产起到很大的促进作用。

1 履带式移动机器人总体设计

1.1 履带式移动机器人的运动机构设计

履带机器人的运动机构由履带式移动机构和五自由度机械臂两部分组成。履带式移动机构由两台步进电机分别驱动两条履带。五自由度机械臂由大臂、小臂及手腕构成，所有关节都由步进电机经谐波减速器进行驱动。两自由度云台安装在机械臂上，云台上的摄像机可完成全方位图像采集作业。

1.2 履带式移动机器人的控制系统总体设计

该机器人的体系结构采用模块化结构，各个模块都是相对独立的运行，协调工作。

其中机器人微控制器系统主要是由多个单片机控制器组成，它们负责完成传感器的信息采集、电机控制以及与遥控计算机的通讯三大任务。机器人的运动控制及执行机构系统是机器人的动作执行部分，具体完成机器人的各个动作，如前进、后退、转弯等。

2 履带式移动机器人的硬件设计

2.1 移动机器人的微控制系统设计

机器人是由一个5自由度的关节式机械手和一个2自由度的履带组成，采用两级单片机控制，5个从单片机分别控制5个步进电机，作为关节控制驱动系统，接受主单片机的指令并执行指令，实现对各关节的运动控制等功能。同时两履带的两个步进电机需要两个从单片机控制，接受主单片机的指令，实现履带车转弯前进或后退等功能。从单片机还会接收极限位置传感器的信号，保证各驱动部件的运动在规定范围。

2.2 履带式移动机器人的超声波感知模块设计

超声波传感器具有成本低廉，采集信息速率快，距离分辨率高，质量轻、体积小、易于装卸等优点。并且超声波传感器在采集环境信息时不存在复杂的图像匹配技术，不需要通过大量的计算获得距离数据，因此其测距速度快，实时性好。超声波传感器测距模块的设计

超声波传感器系统主要由超声波发生电路、超声波接收电路等模块组成，整个系统主要是由主单片机来控制，从而完成超声波信号的发射与接收。另外本系统设有接近开关，接近开关的触发响应以及移动机器人发出紧急停车信号、控制通讯等功能也都是通过主单片机SPCE061A来完成的，在移动机器人中，SPCE061A的UART编程设置是可编程控制的接口，通过编程控制设置通信方式、校验方式、波特率等[1] 。为了对环境有充分的了解，获取足够的环境信息，建立有效的环境模型，必须采用多个传感器组成机器人的感知系统。该履带式移动机器人拟配备10个超声传感器，在机器人的前进方向按照15度的间隔配置7个，覆盖前方105度的区域，另外三个分别安装在正左方、正右方及正后方，可以用来探测穿过狭窄通道时的环境信息。激发换能器产生超声波信号[2] 。

这套遥控系统由遥控计算机、移动机器人、数据无线通信系统，图像无线传输系统组成。图像无线传输系统将移动机器人前方的摄像头图像传输到遥控计算机上，合成立体图像，提供给操作者分析。数据无线通信系统负责在移动机器人和遥控计算机之间传递移动机器人的状态参数以及控制命令。

2.3 数据无线通信系统设计

数据无线通信系统实现了遥控计算机和机器人双向数据交换。无线数据收发模块采用基于nRF401无线通信单片机的PTR2000微小型、低功耗、高速率19. 2K无线收发数传MODEM。

首先处于发射端的遥控计算机串行口RTS产生高电平，经过MAX232电平转换（将RS232电平转换成TTL电平），使PTR2000（1）的TXEN引脚置1，进入发射模式。接着由计算机串口TXD将控制指令按照一定的协议，经过电平转换，最后由无线通信模块DI端接入并发射。发射端的电平转换模块和PTR2000模块的电源为普通干电池组，因为开关电源会引起乱码和传送距离缩短。处于接收端的PTR2000（2）模块处于接收模式。收到信号后，PTR2000（2）模块通过DO引脚，将信号引入单片机SPCE061A的IOB7。主单片机是机器人控制单元与通信模块PTR2000 （2）的过渡部分。它负责将信号通过串口接收，从中提取控制命令及参数，最后控制各单元。数据无线通讯系统。图像无线传输系统及立体视频显示设计

图像无线传输系统是遥控系统中的重要模块，为操作人员提供可靠的视觉信息，我们采用了西安504所的MTVT-91G微波开路电视传输系统，此系统利用卫星通讯传输技术开发。履带式移动机器人控制系统软件设计

履带式移动机器人控制系统的软件编制主要是主单片机控制系统的编制。主要包括：主单片机与无线通信模块的通讯程序设计，主从单片机之间的多机通信程序设计以及超声波传感模块的程序设计。

2.4 主单片机与无线通信模块串行通讯程序设计

主单片机SPCE061A通过自带的通用串行异步收发器（UART）和无线传输模块PTR2000完成与遥控计算机的通信。串行通信可分为异步传送方式和同步传送方式。在此，采用单片机的异步通信方式。

2.5 通讯程序的设计

主单片SPCE061A与无线传输模块PTR2000的通信程序主要包括：主单片机SPCE061A的主程序和收发中断子程序。机器人串行通讯收发编程

PTR2000模块与单片机的连接中，PTR2000模块的D0和DI分别与单片机RxD （IOB1）和TxD （IOB0）连接。单片机可直接通过将IOB8位置1或置0而将无线收发模块置于发射或接收状态.PTR2000的Pin6 （PWR）与SPCE061A的IOB6相连，PTR2000的Pin7（TXEN）与SPCE061A的IOB8相连，CS直接接地。

2.6 超声波感知系统软件设计

该超声波感知系统软件主要由主程序、中断服务程序和串行通讯程序等三部分组成。串行通讯程序在上节中己经介绍过，在此主要对系统软件的主程序进行详细的介绍。

3.结论

本文设计的履带式移动机器人采用了主从式控制系统结构，而且主单片机采用了目前性价比较高的凌阳16位单片机，相比于常用的8位单片机，16位单片机具有更快速的数据处理速度。机器人通过无线传输模块与遥控计算机进行通信，相比于仅仅用单片机控制的机器人该机器人能够利用遥控计算机的强大功能完成大量复杂的控制分析功能。而且无线传输系统使得该机器人能够有很大的工作空间。特别地，论文所采用的凌阳SPCE061A单片机相比于传统16位单片机具有更多的功能模块。

从经济性考虑，它能够在一些人类无法适应或者危险的工作条件下在遥控计算机的控制下完成工作任务。由于该机器人的机械手臂具有足够的自由度和转动角度，所以即使在恶劣的工作环境下也同样能够精确灵活的完成相应动作。该机器人以其灵活性和精确性能够有效的解决工作中的实际问题，在提高工作效率，减少原料浪费，保护劳动者安全等方面具有重大意义，

参考文献

[1] 谭家玉等.单片机原理及接口技术：凌阳16位及51系列8位单片机[M].第2期.哈尔滨工业大学出版社，2003.

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随着信息技术的发展，通信工程成为了一个具有良好发展前景的产业。传输技术是通信工程中的重要内容，其对提高运输效率、保证信息的安全性具有重要的作用。通信工程最大的价值就在于信号的传输，所以传输技术应用在通信工程中的重要性不言而喻。因此，从传输技术在通信工程中应用的特点出发，对传输技术在通信工程中的具体应用以及未来的发展趋势进行了深入的研究，希望能够为通信工程传输技术的应用和发展提供一些参考。

关键词：

传输技术；通信工程；发展趋势

随着信息时代的到来，人们对通信技术的要求不断提升，通信工程也在不断更新和发展中。因为通信工程的发展直接影响通信设备的使用效率，所以优化通信工程建设是时代的迫切需求。传输技术是通信工程的基础和前提，传输技术的能力直接影响通信工程的传输能力和发展水平，也可以说传输技术是通信工程信息传递的核心，对整个通信工程的发展起着至关重要的作用。加强传输技术在通信工程中的应用研究，对通信工程的发展有着实质性的意义。

1传输技术的类型和特点

目前，在通信工程中应用的主要传输技术有SDH技术、WDM技术、ASON技术，这几种传输技术主要有以下几个特点。第一，SDH技术。SDH技术是一种新的数字传输网络，其在通信工程中应用的主要原理是：利用信号为帧的形式保存，并利用速率和光纤进行传递。在符合要求的信号上，此种技术可以通过电路层进行操作，然后与用户进行连接，并通过DF与通信电缆进行结合，最终实现整个传输过程。SDH技术在未来的应用前景也是十分可观的，其可以通过智能化的功能，保证信号传输的稳定性，并在光网络的交换连接中发挥重要的作用。同时，SDH技术应用的灵活性可以将SDH的保护能力与IP结合起来，对网络资源进行合理的优化，促进各种自动功能的实现。第二，WDM技术。WDM技术最大的特点和优势就是可以实现波分复用，即可以在一个光线上同时传输多个不同波长的信号，提高了数据的传输效率，节约了传输的成本，WDM技术应用的性价比很高。同时，在利用光发射机传输信号时，能够借助合波器将不同的信号合并到一个光线上。因此，根据WDM技术的优势可知，此技术在应用的过程中可以传输长距离的光信号，中间无需进行光中继，大大节约了传输成本，提高了数据传输的效率，在通信工程中的应用十分广泛。第三，ASON技术。此技术是在WDM技术基础上发展起来的，其在实际的应用中具有灵活性高、扩展性好的特点，其本身就是一种光网络设施。此设施可以将网络中的传输层与管理层连接起来，然后再将它们转换为控制层。此种技术的发展前景是很可观的，并且在目前的通信工程中发挥了重要的作用[1]。ASON技术在光网络交换中的应用，使网络连接技术逐渐智能化、安全化、可靠化。

2传输技术在通信工程中应用的特点

2.1传输设备体积小

随着科技的发展和传输技术的不断更新，传输设备的体积不断变小。传输设备体积的缩小，不仅缩减了设备所占空间，还会提高设备的灵活度和使用方便性，减少了生产企业、运营企业的成本。高效率、低成本的传输设备为通信工程提供了很大的便利。另外，对于运营商来说，站点建设、容量扩大时不需要再重新建设机房，通信传输的设备可以挂在墙上直接使用，减少了施工中所用的时间。同时设备体积的缩小、功能的增多，尤其是与FPGA技术的配合使用，有利于制造商获取更加适宜的器件。

2.2传输技术功能多

传输设备体积的逐渐缩小，使一台设备上可以放置多个独立的传输设备，各自发挥优势，不仅减少了光缆纤芯的数量和规模，也极大提高了传输线路容量的使用率，提高了资源利用效率。传输设备的功能多样化，为网络的边际用户提供了很大的便利，同时提高了传输技术的技术含量。以往的传输技术只具有信号传送的功能，无法实现多功能的结合。而传输技术的多功能化能使设备在具有传输功能的基础上融入其他功能，促进了用户与运营商之间的沟通。

2.3传输设备集成率高

信息时代的到来，网络安全性成为了公众关注的重要话题。通信工程中的传输设备不仅要具备传输的功能，还要对设备进行自我监控，提高设备的集成率，为技术人员传输数据提供更多的便利和提高可协调性。同时，为了更好提高传输设备的效率和集成率，可以将接口板卡、传输设备、同步数字体系三者结合起来，促进通信工程的健康发展。

3传输技术在通信工程中的应用现状

从我国目前通信工程对传输技术的应用来看，同步数字体系是应用最多的，其也是在国际上应用较好的通信技术。同步数字体系是相对独立的、模块化的结构，其自身具有灵活性的特点，能够同时连接不同设备，这也体现了同步数字体系应用的广泛性。同步数字体系的功能较为强大，能够重新组合数据和各种信息，以此来提高传输技术的工作效率。另外，同步数字体系可以科学、精准控制信号，减少由于其他原因所导致的信号传输失误等问题，这些优势也是推动同步数字体系发展至今的关键。

4传输技术在通信工程中的应用及发展趋势

4.1传输技术在通信工程中的应用

第一，本地骨干线网中应用传输技术。本地骨干线网中的数据传输容量较小，多数分布在比较发达的城市当中，通过光缆标记进行记录。但随着计算机和互联网技术的普及，越来越多的城镇和农村也有了本地传输网。本地传输网相对于长途传输网而言，其是利用管道传输信号的，由于其多位于城市当中，所以在设备和技术升级上有很大的优势，同时日常管理和维护也很方便。相比之下，其具有成本低、性价比高等优势。因此，在本地骨干线网中应用传输技术，最应关注的问题就是如何才能最大程度利用有效的光纤资源。目前，光纤资源最有效的利用方式就是将ASON与SDH结合起来，组建成新网，然后在SDH上建立多个ASON，并将这些ASON连接起来，形成ASON网络[2]。这样一来，可以利用ASON这个网络的强大功能，借助传统的传送网传输信号和数据，但在实际的应用过程中还需要注意这种方法的不足之处，尽快将ASON与现代网络进行融合，促进其更好发挥传输的价值[3]。另外，虽然ASON网络具有强大的功能，但本地骨干线网的容量十分有限，所以要弥补容量的不足要采用铺设通信管道的方式，并保证通信工程传输技术的可靠性和稳定性。第二，长途干线网中应用传输技术。在长途干线网中最早使用的是SDH技术，但随着用户数量越来越多，每个MSC的间距不断扩大，增加了传输的成本。为了使长途干线网中的这一问题能够得到有效的解决，技术人员就要将WDM与SDH结合起来，在不改变应用成本的情况下，使线路容量增加数十倍以上。同时，还可以采用ASON与DWDM组网的形式，发挥双方强大的功能，促进新网的产生，促进传输设备更加灵活，并使其流量不断增加。在长途干线网中应用数字化的信息通信系统，能够提高网络干线的管理性能，技术人员也能够根据数字系统中反馈出来的信息，追踪信息结构功能，减少了通信信号的覆盖盲区，尽量实现长途干线网信号的全部覆盖。第三，无线传输中应用传输技术。在无线传输的过程中，电磁波是主要的媒介，其具有传输成本低、传输稳定性高特点。所以，传输技术在无线传输中的应用，可以将无线传输技术与监控技术结合起来，形成无线的监控系统，这样就可以随时随地监控线路的信号传输情况，从而为数据库资料的获取提供便利，这种技术在实际的工作中取得的效果是很显著的，应被广泛应用到通信工作中。另外，在无线传输中应用传输技术，所构建出来的无线监控系统，能够获取清晰、连续的视频信息。在这种技术应用中所建立的无线监控需要提供商进行维护，节约了无线传输的维护成本。随着互联网技术的普及和信息时代的到来，无线传输技术在人们日常生活中的重要性越来越突出。无线传输技术具有远距离传输、方便管理等优势，并且对自然环境和人文环境不会产生特别不利的影响，也能够很好满足人们生活和工作的需求。第四，光纤传输中应用传输技术。光纤传输顾名思义就是以光纤为介质传输信号和数据，其具有传输信息量大的特点，所以其利用的电缆尺寸小，并且不需要增强或者更新光缆中的信号。光纤传输中的传输技术，可以利用数字信号和模拟信号满足视频传输的需求。同时光纤传输技术能够传输语音、视频、数字信息，所以光纤传输技术的应用领域在不断扩大。比如，可以将光纤传输技术与卫星或者其他媒体联系起来，这在交通运输、电子行业等领域取得了十分显著的成效。另外，光纤电缆自身具有阻抗性，其与无线电、电机及其他电阻产生噪音相比可以免受电噪声的干扰，所以在以后的应用中所产生的维护成本是很低的。

4.2传输技术在通信工程中应用的发展趋势

第一，多功能化的发展趋势。多功能化是未来传输技术在通信工程应用中的必然趋势。传输设备体积的小型化、功能的多元化使得设备在传输中的应用能够逐渐实现理想化。传输技术应用的多功能化有很大的好处，可以减少设备使用中的电缆芯数，降低设备使用的成本，提高传输设备的增值能力，不仅为网络连接提供了很大的便利，也方便了信号的传输[4]，这对通信工程未来的发展是非常有利的。第二，一体化发展趋势。一体化是传输技术在通信工程应用中的主要趋势，其主要是将与原始速率不匹配的单机版结合起来，然后形成不同通信领域的一体化，以便对通信工程进行管理和监督。传输技术在通信工程应用中的一体化趋势降低了通信工程的成本，也能够实现资源共享目标。第三，ASON技术的商业化。ASON技术的商业化能够减少通信工程传输中所使用设备的数量，降低数据传输的成本。ASON技术是在WDM技术基础上发展起来的，其可以实现网络交换的智能化，并且具有数据恢复、保护等功能，其先进性、智能型等特点，为用户搜索数据资源提供了很大的便利，能够满足不同用户的多样化需求，并在此基础上保证网络运行的畅通性和稳定性。可见，ASON技术不仅发挥了WDM技术的优势，其自身的强大功能，也必然会成为未来传输技术在通信工程中应用的主要趋势。第四，ASON与MSTP的结合。ASON技术在通信工程中的应用具有安全性高、可靠性好等特点，其能够提高宽带的利用效率，降低技术传输中的成本。同时，ASON技术在应用中，具体的运用商可以结合用户的需求科学合理分配城市网核心上的数据业务、语言业务以及其他骨干业务等。但是在汇聚层和接入层上ASON技术所发挥的优势并不是很明显，可以采用ASON与MSTP结合的方式，将UNI接口和技术结合起来，实现业务办理的多元化以及业务管理的智能化和高效化[5]。第五，自动交换光技术。自动交换光技术在通信工程中的应用，是在光传输网和同步数字序列基础上发展起来的一种新技术，其是在满足数据业务增长速度的基础上提出来的，在当地骨干网的建设中实现了广泛的应用。自动交换光技术自身的优越性也是很明显的，其能够将合波分复技术容量大的特征以及数字同步体系结合起来，以此来实现网络资源的自动搜索和自动发现。

5结语

综上所述，通信工程在我国各项事业的发展中具有非常重要的作用，尤其是近年来各种数据业务、视频业务不断增加，使得人们的生产与生活越来越不开信号的传递和数据的传输，传输技术在通信工程的重要性也因此而突出。因此，想要更好提高通信工程传输技术的效率，满足人们日益增加的通信需求，就要准确分析传输技术类型和特点、传输技术在通信工程中应用的特点、通信工程传输技术的应用现状，然后对传输技术在通信工程中的具体应用以及发展趋势等进行分析，提高通信工程传输技术的水平，为社会提供高质量的通信服务。

参考文献

[1]何培成.传输技术在通信工程中的应用解析[J].信息通信,2017(3):269-270.

[2]陈虹宇.浅谈传输技术在通信工程中的应用及发展[J].中国新通信,2017(3):118-119.

[3]罗荣辉.传输技术在通信工程中的应用及发展前景分析[A]//2016智能城市与信息化建设国际学术交流研讨会论文集I[C].2016:2.

[4]刘斌,杜传辉.论传输技术在通信工程中的应用及发展方向[J].西部皮革,2016(14):3.

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［论文摘要］随着现代科学技术的飞速发展，构建完善坚强可靠的电力通信网，显得越来越重要。文章结合电力通信的特点和需求及无线新技术的特性，分析无线通信技术在电网通信中的应用前景。

一、概述

电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。我国的电力通信网经过几十年风风雨雨的建设，已经初具规模，通过卫星、微波、载波、光缆等多种通信手段构建而成为立体交叉通信网。随着无线通信技术的发展，无线通信系统的特性发生巨大的变化。鉴于采用无线通信网不依赖于电网网架，且抗自然灾害能力较强，同时具有带宽大、传输距离远、非视距传输等优点，非常适合弥补目前通信方式的单一化、覆盖面不全的缺陷。本文简单介绍一下无线通信传输体制的应用特点和优缺点，并分析其在电力系统的应用前景。

二、无线技术介绍

（一）无线通信技术的概念

目前，无线通信及其应用已成为当今信息科学技术最活跃的研究领域之一。其一般由无线基站、无线终端及应用管理服务器等组成。

（二）无线通信技术的发展现状

无线通信技术按照传输距离大致可以分为以下四种技术，即基于IEEE802.15的无线个域网（WPAN）、基于IEEE802.11的无线局域网（WLAN）、基于IEEE802.16的无线城域网（WMAN）及基于IEEE802.20的无线广域网（WWAN）。

总的来说，长距离无线接入技术的代表为：GSM、GPRS、3G；短距离无线接入技术的代表则包括：WLAN、UWB等。按照移动性又可以分为移动接入和固定接入。其中固定无线接入技术主要有：3.5GHz无线接入（MMDS）、本地多点分配业务（LMDS）、802.16d；移动无线接入技术主要包括：基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照带宽则又可分为窄带无线接入和宽带无线接入。其中宽带无线接入技术的代表有3G、LMDS、WiMAX；窄带无线接入技术的代表有第一代和第二代蜂窝移动通信系统。

1.主流无线通信技术

从技术发展的趋势可以看出，以OFDM+MIMO为核心的无线通信技术将成为未来无线通信发展的主流方向。而目前基于该技术的无线通信技术主要有：B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4种技术。

2.其他无线通信技术

除了上述主流的无线通信技术外，目前已存在的无线通信技术还包括：IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距离通信技术及LMDS、MMDS、点对点微波、卫星通信等长距离通信技术。

（1）IrDA：Infrared Data Association，是点对点的数据传输协议，通信距离一般在0～1m之间，传输速率最快可达16Mbps，通信介质为波长900纳米左右的近红外线。

（2）Bluetooth：Bluetooth工作在全球开放的2.4GHzISM频段，使用跳频频谱扩展技术，通信介质为2.402GHz到2.480GHz的电磁波。

（3）RFID：Radio Frequency Identification，即射频识别，俗称电子标签。它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID由标签、解读器和天线三个基本要素组成。

（4）UWB：Ultra Wideband，即超宽带技术。UWB通信又被称为是无载波的基带通信，几乎是全数字通信系统，所需要的射频和微波器件很少，因此可以减小系统的复杂性，降低成本。

三、无线技术优劣分析

（一）WLAN技术分析

Wi-Fi的技术和产品已经相当成熟，而且大批量生产。该技术适用于无线局域网，作为有线网络的延伸，对于特殊地点宽带应用，尽管Wi-Fi技术应用非常广泛，但是它依然在安全性上存在一定的安全隐患，Wi-Fi采用的是射频（RF）技术，通过空气发送和接收数据。由于无线网络使用无线电波传输数据信号，所以非常容易受到来自外界的攻击，黑客可以比较轻易地在电波的覆盖范围内盗取数据甚至进入未受保护的公司内部局域网。

（二）WiMax技术分析

WiMax是一个先进的技术，推出相对较晚，存在频率复用性小、利用率低的问题，但由于最近才完成标准化，该技术的大规模推广还需要实践考验。从应用前景看，该技术可以在较大范围内满足上网要求，覆盖可以包括室外和室内，可以进行大面积的信号覆盖，甚至只要少数基站就可以实现全城覆盖。WiMax由于其技术的先进性和超远的传输距离，一直被业界看好，是未来移动技术的发展方向，并提供优良的最后一公里网络接入服务。

（三）WMN技术分析

WMN是正在研究中的技术，在研究中不断地在不同方面结合各种技术的特点进行融合，而且暂时没有一个成熟的产品系列来支持该技术的大规模应用。从应用前景看，WMN 这一新兴网络不仅在无线宽带接入中有着广阔的应用空间，在其他方面如结合数据、图像采集模块可以对目标对象进行监控或数据采集，并广泛应用到环境检测、工业、交通等领域。随着其他技术的不断更新完善，WMN 更好地与之相融合、互补，从而能够扬长避短，发挥出各自的优势。

（四）3G技术分析

3G于1996年提出标准，2000年完成包括上层协议在内的完整标准的制订工作。3G网络部署已具备相当的实践经验，有一成套建网的理论，包括对网络的链路预算、传播模型预算以及计算机仿真等。从商用前景看，目前，3G在部分地区已得到大规模的商业应用，比如欧洲很多国家、日本、韩国等都已经建设了3G的网络。3G技术已经进入可以实用的阶段，还有很多国家和地区正在建设或将要建设3G网络。

（五）LMDS技术分析

本地多点分布业务系统LMDS是一种提供点对多点通信的固定宽带无线接入技术，其工作频率在20GHZ以上，利用毫米波传输，可在一定的范围内提供数字双工语音、数据、因特网和视频业务，是一种非常好的宽带固定无线接入解决方案。在最优情况下，距离可达8公里；但是由于受降雨的原因，距离通常限于1.5公里。

其主要工作原理是通过扇区或基站设备将ATM骨干网基带信息调制为射频信号发射出去，在其覆盖区域内的许多用户端设备接收并将射频信号还原为ATM基带信号，在无需为每个用户专门铺设光纤或铜缆情况下，实现数据双向对称高带宽无线传输。

（六）MMDS技术分析

MMDS的主要缺点是有阻塞问题且信号质量易受天气变化的影响，可用频带亦不够宽，最多不超过200MHz。其次，MMDS对传输路径要求非常严格。由于MMDS采用的调制技术主要是相移键控PSK（包括BPSK、DQPSK、QPSK等）和正交幅度调制QAM调制技术，无法做到非视距传输，在目前复杂的城市环境下难以推广应用。另外，MMDS没有统一的国际标准，各厂家的设备存在兼容性问题。　（七）集群通信技术分析

数字集群系统具有很多优点，它的频谱利用率有很大提高，可进一步提高集群系统的用户容量；它提高了信号抗信道衰落的能力，使无线传输质量变好；由于使用了发展成熟的数字加密理论和实用技术，所以对数字系统来说，保密性也有很大改善。

数字集群移动通信系统可提供多业务服务，也就是说除数字语音信号外，还可以传输用户数字、图像信息等。由于网内传输的是统一的数字信号，因此极大地提高了集群网的服务功能。

（八）点对点微波通信技术分析

微波传输的优势主要体现在以下几个方面：第一，可以降低运营商的运营成本。与租用线路相比，微波系统的投资只要一年左右即可收回。第二，微波传输系统部署简洁快速。与传统的传输手段相比，其快速部署的优势可以更快地满足新业务发展的需要。第三，目前的微波产品对未来的发展是有保障的，对于运营商的新业务和新需求都可以给予很好的支撑。未来，微波传输系统将升级到全IP的平台之上，可以全面支持运营商未来的发展。

（九）卫星通信技术分析

利用卫星在有些人口不很密集的地区来配合陆地通信。在这些地区散布着范围较广但不密集的用户，可以利用卫星作为用户连至固定有线网的接入设施。在陆地通信网已经构成宽带多媒体通信网的环境下，利用卫星建成宽带卫星接入系统是比较好而切合实际的方案，经济又可靠。

但是卫星通信毕竟是采用卫星作为通信平台，其地面站的建设、通信信道租用费用都需要花费大量资金，而且通信资源为卫星通信公司所有，受其带宽的限制，使得大量数据的传输需要付出非常大的代价。因此，作为日常生产、生活使用是极为不经济的；而将卫星通信作为应急通信、作战通信、海外通信等则比较适合。

四、无线技术综合比较

目前无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明。这主要表现在不同的接入技术具有不同的覆盖范围、不同的适用区域、不同的技术特点、不同的接入速率。3G可解决广域无缝覆盖和强漫游的移动性需求，WLAN可解决中距离的较高速数据接入，而UWB可实现近距离的超高速无线接入。

首先，从标准化程度上看，本报告所涉及的技术中，仅仅WMN技术没有成熟的标准体系，LMDS、MMDS、集群通信均有多种标准，只是没有统一的国际标准，其余的技术均已经完成标准化工作，并且都进行了试验网建设和商业网建设。

从频率上看，Wi-Fi技术、WMN均使用的是开放频段，WiMax技术、3G技术等其他技术使用的是授权频段。

从覆盖范围上看，Wi-Fi技术、WMN技术属于局域网无线接入技术，仅覆盖35m～100m；WiMax技术、3G技术、LMDS技术、MMDS技术、集群通信属于城域网接入技术，覆盖范围在1km～54km不等，而卫星通信、点对点微波则属于广域网技术，通常用于通信主干组网建设。

从传输速率上看，点对点微波和卫星通信属于干线传输技术，不同的情况速率变化较大，而其余的技术均为接入技术，仅仅是3G技术接入速率最小，仅为384k，而其余技术均为几十M甚至上百M的速率。

从调制技术上看，其中WiFi技术、WiMax技术、WMN、3G技术均采用最新的调制技术OFDM，其余的技术均未采用OFDM调制技术。

从天线技术上看，仅仅3G和WiMax技术采用了MIMO技术，而其他技术均未采用MIMO技术；从传输环境上看，仅仅WiMax技术和3G技术支持非视距传输，其余技术均要求视距传输环境；从网络安全和QoS机制上看，WiMax技术和3G技术在这方面做得比较优秀、完善，其余的均存在较大的问题。

篇9

1.1现场总线技术在监控系统中的应用现场总线技术是电子技术、仪表技术以及计算机计算等多项技术融合的成果,能够实现现场仪表与控制设备间的全数字化和双向多变量数字通信,为整个监控系统的全数字化奠定了基础。

1.2无线传感器技术在监控系统中的应用随着无线传感技术的发展,无线传输的速率也在不断提高。在无线传输方式中比较有代表性的是ZigBee技术,它的传输速率为10～250kb/s,用于温度和湿度等数据的传输,其工作状态下的功耗为30MW,所以其成本较低,并且能够在10m～75m范围间进行信息的传递。ZigBee技术是未来无线通信技术的主流,而且支持ZigBee的设备的价格也会越来越低。其应用范围包括对危险化学品成分的检测以及火警的早期检测和预报等等。在医学领域可以准确的监测病人的血压、心跳以及体温等,减少医生的劳动工作量。另外该技术还可以用于家庭安全系统的构建,避免了红外装置受角度影响的限制。

1.3PLC技术在监控系统中的应用PLC分为固定式和组合式两种不同的类型,但是其基本结构式相同的,一般是由CPU、存储器和I/O输出设备等组成。采用PLC技术的监控系统可以用于隧道交通信号灯的控制,以及检测电流模拟信号。一般风机控制柜上的软启动器也是采用PLC进行控制的,通过配置开关量来控制风机的启动、停止和转反转。

2监控系统硬件的设计

监控系统中需要采集的数据量非常大,要求设计的系统具有较高的数据处理能力,所以我们选用DSP处理器。为了简化监控系统对的额结构,提高其运行可靠性,设计中决定采用集成的视频处理芯片,该类型的芯片将信号的预处理、滤波以及A/D转换和时钟发生器都功能集中在一起,在将模拟信号转换为数字信号的过程中避免了系统对分立元件的要求,也节省了设计成本。另外,采用集成视频处理信号只需要在新器件中加载新的寄存器初值就可以方便的改变原有电路的特性,避免了元件更换和调节过程中的不便,也减少了系统开发的时间。这次设计我们采用的是飞利浦公司生产的SAA7113视频处理芯片。

2.1系统主控芯片的设计这次设计中系统采用了DSP处理器,它采用改进的哈佛机构,能够同时访问指令和数据;并且具有独立的DMA控制器,能够在不影响DSP处理速度的情况下完成数据的高速传输。目前,国内应用较多的是T1公司生产的TMS320C54x系列,其价格低,功耗小。这次设计中我们也采用该系列的产品其型号为TMS320VC5402。它具有40个逻辑运算单位,内含两个累加器和一个40位的桶形移位器。C5402内部还有ROM单元,可以用来存储程序或者数据,另外还有一个缓冲串行口和8位的HPI接口,两个16位定时器、一个六通道DMA控制器和一个PLL时钟发生器。

2.2电源设计监控系统中TMS320VC5402芯片要求输入输出的电压为3.2V,但是内核电压只有1.5V,所以系统设计中其他芯片的接口电压要能够兼容3.3V,电源的设计要特别考虑功率的影响。本次设计中电源采用双电压供电,这时只需要考虑上电顺序的问题。主控芯片对上电顺序的要求是电源的核电压应比I/O口先供电,断开时要晚于I/O口,且要Vd先上电,上电时要保证整个系统的上电过程必须在25ms内完成。这时因为Vc先于Vd上电时对芯片本身没有损害,只是芯片周边的输入和输出变为无效,反之会对芯片的驱动和缓冲造成冲击,从而损坏芯片。所以在这次设计中我们选择的是T1公司生产的TPS767D318,该电源的输出为3.3V和1.8V的双路输出,保证了系统对功率和上电次序的要求。

2.3复位电路设计DSP系统运行时时钟频率较高,在运行过程中经常发生干扰和扰的现象,严重时还会造成死机。所以在这次设计过程中我们还加入了复位电路,以确保系统运行的稳定性。其原理是给监视线提供一个高低电平发生变化的信号,在规定时间内如果没有出现信号的变化,复位电路就会对系统进行复位操作,反之,则继续运行。这次设计中我们采用的是MAXIM公司的MAX706T监控电路,能够满足3V电源系统和5V电源系统的供电需要。

3结语

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【关键词】氧化锌避雷器；分布式；无线传输；在线监测；传感器

0.引言

氧化锌避雷器是电力设备的重要保护元件，其安全可靠运行才能保证电力系统的安全。在实际运行中，避雷器的老化/损坏有一个累积的过程。通过利用避雷器在线监测系统实时监测其阻性电流等特征值变化趋势的方式，可以全面反映其是否出现老化、受潮及内部放电等情况，并实时诊断避雷器的运行工况，以便及时采取相应措施。在线监测使对避雷器的检修维护更有针对性，达到提高氧化锌避雷器运行可靠性的目的。电力系统中的氧化锌避雷器数量多、分布广，为满足不同监测环境的需要，笔者设计出无线分布式氧化锌避雷器在线监测系统。

1.系统总观

无线分布式氧化锌避雷器在线监测系统，如图1所示，由安装在设备运行现场的分布式测量终端（电流单元）、PT信号采集单元（电压单元）、同步采集控制单元（本地单元）和变电站主控室的工作站及网关构成。

图1 无线分布式氧化锌避雷器在线监测系统示意图

所有测量终端的结构相同，对每组被监测氧化锌避雷器（A、B、C三相）配置一台测量终端，负责对信号的采集和提取，得到被监测的电气量，由无线通讯网络将各监测数据发送至主控室的网关。工作站负责对站内各测量终端的控制以及数据的保存和处理。网关负责收集测量终端的数据以及数据通信，也可以就地分析、显示。

本系统硬件采用浮点采集技术，快速采集动态范围大的电流信号，真实有效地反映氧化锌避雷器正常运行时的阻性基波电流及3、5、7、9次谐波电流。软件上采用数字信号处理技术及专家分析系统，可有效地滤除干扰，真实反映氧化锌避雷器的运行状态。

本系统与被监测氧化锌避雷器的一次回路无直接电气连接，不影响安全运行，结构简单，便于施工和维护。

本系统显示及上传的参数包括电压有效值；全电流峰值；阻性电流正峰值、负峰值及1、3、5、7、9次谐波有效值；动作电流峰值及次数；功耗值。其技术指标为：电流测量0～800mA、分辨率0.01mA、准确度±1%；冲击电流测量200A～20kA、分辨率5A、准确度±10%；电压测量30V～100V（PT二次侧）、分辨率0.1V、准确度±0.5%。

2.阻性电流的提取

测量氧化锌避雷器的泄漏电流和阻性电流作为监测氧化锌避雷器质量状况的一种重要手段。其典型的测量方法如图2所示（以一相为例）。

测量电压信号和氧化锌避雷器的全电流信号，并通过数学处理和计算，即可求出阻性电流和其它特征参数。

氧化锌避雷器的等效电路由非线性电阻R和电容C并联组成。其中Ix为总泄漏电流，Ir为阻性电流，Ic为容性电流。

一般认为仅占总泄漏电流10%～20%的阻性电流的增加是引起氧化锌避雷器劣化的主要因素，所以从总泄漏电流中准确提取其阻性电流是判断氧化锌避雷器运行状况的关键。

由采样得到的电压和全电流信号，应用傅立叶变换（FFT）转换到频域进行分解，可分别得到氧化锌避雷器的阻性电流Ir和容性电流Ic的各次谐波分量，经相应的数据处理后，再返回时域合成得到总泄漏电流Ix和容性电流Ic。

图2 测量原理示意图

然而，现场采集得到的全电流Ix受相间杂散电容的影响主要反映在全电流的容性分量中，其表达式为

式中，C11为被测相氧化锌避雷器的对地电容；C12、C13为相间杂散电容；u1为被测相氧化锌避雷器的电压；u2、u3为邻相氧化锌避雷器电压。

由于系统的三相电压的对称性，因而由电压u1得到的采样信号可依次得到u2、u3，以及时频域转换后的容性电流Ic。利用海森矩阵可计算得到C11、C12和C13的值，然后由雅克比矩阵重新计算容性电流Ic。

实际测量表明，氧化锌避雷器的阻性电流可用指数波Ae-gt2（其中A是指数波的幅值，g是与指数波的形状有关的参数）进行曲线拟合。考虑到阻性电流的正、负半波幅值可能不等，故采用分段指数波拟合MOA的阻性电流，其表达式为：

式中，A1为阻性电流的正峰值；A2为阻性电流的负峰值。

利用处理过的时域信号Ix、消除相间杂散电容后的Ic和拟合曲线Ir，可采用最小二乘法优化求取Ir的未知参数A和g。最小二乘法的优化原理为：

采用固定步长多次搜索优化各个变量，直到误差ε满足工程计算的精度要求，从而根据最终的计算结果就可得到氧化锌避雷器的阻性电流。

3.测量终端

测量终端由传感器、信号调理及信号采集三部分组成，有定时启动和上位机查询启动两种方式，如图3所示。

图3测量终端示意图

3.1 传感器

传感器是在线监测系统的关键部件，它将直接影响系统的精度、安全和可靠性。

氧化锌避雷器泄漏电流传感器和冲击电流传感器采用高导磁合金材料作为铁芯，一次端为穿芯结构，采用电磁感应原理耦合取得小电流信号，外加抗电场及磁场的铁磁材料屏蔽制成。可安装在氧化锌避雷器接地端。传感器的信号就地放大及补偿，然后送入下一单元。

本系统的传感器均与电站的二次接线无直接的电气联系。

3.2 信号调理及采样

小电流传感器将电流信号转换为电压信号，经程控放大后接至A/D。由于被监测的电流信号动态范围较大，所有模块的电流采样均采用浮点放大技术，即程控放大倍数由硬件自动控制，信号较小时，程控放大倍数自动变大，信号较大时，程控放大倍数自动变小。对电流波形的正确记录和对电流测量的足够精度，是氧化锌避雷器在线监测的基础，而浮点放大技术可以有效的满足这种要求。起技术指标为：1/4/16/64/256级程控增益，测量范围-5V～+5V，采样速率200k，分辨率12Bit，时间长度为40ms。

测量终端设置同步数据采集通道。由于同一区域内所有终端的采集程序完全相同，所以可以确保采集的同步性。从工作流程上保证了局部区域内所有模块的同步采集和每个模块所有参量的同步采集。

温湿度传感器将温湿度信号转换为电流信号，经精密电阻后变为电压信号，由专用A/D采样。该A/D具有1/2/4/8/16/32/64/128级程控增益，可自动校准零漂和增益误差，具有可编程数字低通滤波器，测量范围0～2.5V（DC），分辨率24Bit，是理想的温湿度测量芯片。压力和温湿度数据最大可存储1000组数据。

3.3 工作方式

测量终端有定时采集和查询采集二种工作方式。定时采集和查询采集方式均可通过控制室网关（相当于一台工控机）设置。通常可设置成定时采集方式（如每小时测试一次），采集到的数据可以绘制成趋势图，便于直观显示变化趋势。如果对某一相避雷器的数据有疑问时，可随时起用查询方式，唤醒测量终端以获得及时在线数据作进一步的分析判断。定时采集的时间间隔可由工作站或远方计算机整定。测量终端配置有时钟芯片，所有的避雷器测试数据都将有时间标签。平时，测量终端处于待机状态，定时时间到后启动数据采集，记录40ms电流信号及PT电压基准信号，记录完成后向网关发出申请，网关响应后将数据传给网关。

3.4 电源模块

测量终端可选配高容量锂电池或太阳能电池。亦可采用直接取电的方法，即考虑到避雷器由氧化锌电阻片串联组成，正常运行状态下其泄漏电流在200μA左右，如果在避雷器上串联一检测电阻片，可从电阻片两侧取电压，经整流稳压为检测电路提供电源。

3.5 处理器

从低功耗的角度考虑，处理器可选用LM3S1138芯片，该芯片采用Cortex-M3内核设计，在兼顾性能和功耗方面有独特的优势。当处于深度休眠状态时，其功耗为0.8mW左右，并且能够通过外部中断信号将其从休眠状态中唤醒。

3.6 安全及可靠性

所有电子元器件和集成芯片均采用工业级（-10°C～70°C），传感器信号线采用屏蔽线引入，测量终端外壳采用具有磁场屏蔽和电场屏蔽性能的合金外壳，并采取防雨水的密封措施。测量终端的信号输入端并联双向二极管和压敏电阻以保护测量回路。需经地下敷设的信号线采用金属水管保护以防止被虫鼠啃咬。

3.7 盘表电压信号采集单元

盘表电压信号采集单元专门负责三相基准电压信号的隔离、放大、电压/电流变换等。整个系统只需要一个单元。安装在控制室内。其作用是为傅立叶变换提供相位基准。设计、安装时要充分考虑系统安全，设置隔离、短路保护回路，确保二次回路安全可靠。

4.数据处理

系统软件运行在网关上，负责控制测量终端并收集数据进行数据计算分析及管理，显示数据波形，输出诊断结果。系统软件拟采用分层结构设计，方便设计与维护。特征值数据计算模块采用外挂的形式，由诊断算法管理模块管理，系统可方便扩展，如图4所示。

图4 软件体系框图

工作站将对数据处理的结果对应于时间标签建立数据库。对采集到的电流与基准电压信号进行傅立叶变换，分解出1、3、5、7、9次谐波分量，绘出各参数的变化趋势。分析数据时，首先判断阻性电流是否增大，然后判断是基波增大（说明由受潮引起的故障）还是谐波增大（说明由劣化引起的故障），进而判断避雷器的故障类型，从而采取不同的处理方法。

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